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CN108382454A - 静态转向回转的减少 - Google Patents

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CN108382454A CN201810077415.7A CN201810077415A CN108382454A CN 108382454 A CN108382454 A CN 108382454A CN 201810077415 A CN201810077415 A CN 201810077415A CN 108382454 A CN108382454 A CN 108382454A
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Abstract

一种车辆包括转向系统。转向系统使车辆的车轮相对于起始位置枢转至第一车轮角度。一经确定车辆静止，转向系统即使车轮枢转至计算出的用以减少轮胎回转的第二车轮角度。一经确定车辆运动为刚刚开始或者已经开始，转向系统即使车轮枢转至最终的车轮角度。

Description

静态转向回转的减少
技术领域
本发明涉及机动车辆领域，尤其是，涉及静态转向回转的减少。
背景技术
利用电动机(包括为人类转向车辆提供助力的电动机)来使车辆转向的机动车辆应当避免使电动机过热。过热的电动机可能会削弱提供扭矩的能力。将车轮保持在转向位置中抵抗轮胎产生的回转扭矩负载可能需要来自电动机的足够的能量，当维持时，这些能量会使电动机过热。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种计算装置，该计算装置编程为执行下列操作：
使车辆的车轮相对于起始位置枢转至第一车轮角度；
一经确定车辆静止，即使车轮枢转至计算出的用以减少轮胎回转的第二车轮角度；以及
一经确定车辆运动为刚刚开始和已经开始的其中一种情况，即使车轮枢转至最终的车轮角度。
根据本发明的一个实施例，计算装置进一步编程为在车轮正在枢转时使车辆保持静止。
根据本发明的一个实施例，计算装置进一步编程为确定运动将何时开始。
根据本发明的一个实施例，计算装置进一步编程为利用转向位置数据和电动机电流数据来计算所述第二车轮角度。
根据本发明的一个实施例，第二车轮角度比所述第一车轮角度小二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
根据本发明的一个实施例，最终的车轮角度等于所述第一车轮角度。
根据本发明的一个实施例，最终的车轮角度等于所述第二车轮角度，并且计算装置进一步编程为执行下列操作：在枢转至所述第二车轮角度之前，使所述车轮枢转至中间车轮角度，所述中间车轮角度具有在二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
根据本发明的一个实施例，计算装置进一步编程为在达到第一车轮角度之后使所述车轮枢转至所述中间车轮角度以及在达到所述中间车轮角度之后使所述车轮枢转至所述第二车轮角度。
根据本发明的一个实施例，计算装置进一步编程为执行下列操作：
一经确定所述第一车轮角度不在行程极限的范围内：
即设定所述第一车轮角度、所述第二车轮角度以及所述最终的车轮角度彼此相等，和
在枢转至所述第二车轮角度之前，使所述车轮枢转超过所述第一车轮角度达到中间车轮角度，所述中间车轮角度具有在二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度；以及
一经确定所述第一车轮角度处于所述行程极限的范围内：
即将所述最终的车轮角度设定为等于所述第一车轮角度，和
将所述第二车轮角度设定为比所述第一车轮角度小在二分之一倍的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
根据本发明的一个实施例，计算装置进一步编程为在达到所述第一车轮角度之后使所述车轮枢转至所述第二车轮角度。
根据本发明的一方面，提供一种减少车辆转向致动器上的轮胎回转负载的方法，所述方法包括下列步骤：
使车辆的车轮相对于起始位置枢转至第一车轮角度；
一经确定所述车辆静止，即使所述车轮枢转至计算出的用以减少轮胎回转的第二车轮角度；以及
一经确定车辆运动为刚刚开始和已经开始的其中一种情况，即使所述车轮枢转至最终的车轮角度。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括在所述车轮正在枢转时使所述车辆保持静止的步骤。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括确定运动将何时开始的步骤。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括利用转向位置数据和电动机电流数据来计算所述第二车轮角度的步骤。
根据本发明的一个实施例，第二车轮角度比所述第一车轮角度小二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
根据本发明的一个实施例，最终的车轮角度等于所述第一车轮角度。
根据本发明的一个实施例，最终的车轮角度等于所述第二车轮角度，并且方法进一步包括下列步骤：在枢转至所述第二车轮角度之前，使所述车轮枢转至中间车轮角度，所述中间车轮角度具有在二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括下列步骤：
在达到所述第一车轮角度之后，使所述车轮枢转至所述中间车轮角度；以及
在达到所述中间车轮角度之后，使所述车轮枢转至所述第二车轮角度。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括下列步骤：
一经确定所述第一车轮角度不在行程极限的范围内：
即设定所述第一车轮角度、所述第二车轮角度以及所述最终的车轮角度彼此相等，和
在枢转至所述第二车轮角度之前，使所述车轮枢转超过所述第一车轮角度达到中间车轮角度，所述中间车轮角度具有在二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度；以及
一经确定所述第一车轮角度处于所述行程极限的范围内：
即将所述最终的车轮角度设定为等于所述第一车轮角度，和
将所述第二车轮角度设定为比所述第一车轮角度小在二分之一倍的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括在达到所述第一车轮角度之后使所述车轮枢转至所述第二车轮角度的步骤。
附图说明
图1为包括前车轮处于第一转向取向中的示例转向系统的车辆的示意图；
图2为前车轮处于第二转向取向中的图1的车辆和转向系统的示意图；
图3为示例齿条和小齿轮转向齿轮装置的立体图；
图4为安装在车辆中并且相对于车辆的纵轴以一个角度定向的轮胎和车轮的分解图；
图5为通过按照箭头5的方向穿过图4的轮胎和车轮的中心的平面截取的截面；
图6为示例静态回转减少系统的框图；
图7A为在没有示例静态回转减少系统的情况下每个系统在转向负载事件期间的作为时间的函数的转向角度、电动机电流、电动机温度以及电动机性能的示例曲线图；
图7B为在具有示例静态回转减少系统的情况下每个系统在转向负载事件期间的作为时间的函数的转向角度、电动机电流、电动机温度以及电动机性能的示例曲线图；
图8为由示例静态回转减少系统执行的过程的示例流程图；
图9为由示例静态回转减少系统执行的替代图8的过程的过程的示例流程图。
具体实施方式
介绍
车辆包括转向系统。转向系统使车辆的车轮相对于起始位置枢转至第一车轮角度。一经确定车辆静止，转向系统即使车轮枢转至为了减少轮胎回转而计算出的第二车轮角度。一经确定车辆运动刚刚开始或者已经开始，转向系统即使车轮枢转至最终的车轮角度。
在本说明书中，相对的取向和方向(例如，上、下、底部、向前、向后、前、后、背面、外侧、内侧、向内、向外、侧面、左、右)并非作为限制而阐述，而是为了方便读者想象所述结构的至少一个实施例。这样的示例取向是从坐在驾驶员座椅上面向仪表板的乘员的视角来看的。在附图中，相似的附图标记在若干视图中始终表示相似的部分。
示例系统元件
参考图1至图6，允许静态转向回转减少的示例转向系统10设置在示例车辆12中。前车轮14连接到转向系统10，每个车轮14具有安装在其上的轮胎15(最佳地见于图4和图5)。车轮14可通过转向系统10定位到车轮角度α。轮胎15限定了圆周胎面17的补胎衬垫16，补胎衬垫16适应补胎衬垫16处的地形。轮胎15的侧壁18使补胎衬垫16与车轮14相连。当轮胎15不滚动时，补胎衬垫16扭转地阻碍车轮角度α的变化。这种阻碍导致轮胎15的回转，即轮胎15在车轮14和补胎衬垫16之间围绕实质上以补胎衬垫16为中心并且与地面正交的轴线的扭转变形。
补胎衬垫16为滚动轮胎15的胎面17的暂时的一部分，即在特定时刻与地面接触的那部分胎面17。随着轮胎15旋转，补胎衬垫16沿着胎面17移动，即，随着接合地面的该部分胎面17发生变化，包括补胎衬垫16的该部分胎面17不断地发生变化。
如图5中最佳所见，补胎衬垫16像车轮14一样具有相对于车辆的纵轴的角取向。补胎衬垫16的角取向可能与车轮角度α相差回转角度β。当转向齿轮21使车轮14转动同时车辆12静止并且补胎衬垫16阻碍这种运动时，会出现这种差异。为了容易举例说明，图5夸大了该差异。补胎衬垫和车轮14之间的回转角度β的示例最大量值(即，最大回转)可为三度。
最大回转和相关的阻力矩会受到补胎衬垫16和地表面之间的界面处的轮胎滑动的限制。产生这种滑动的扭矩(即，扭矩的极限)取决于多个因素，这些因素包括车辆12施加于轮胎15的重量或力、补胎衬垫16与地表面之间的摩擦系数、以补胎衬垫16的面积为单位的尺寸以及补胎衬垫的形状(即，长度和宽度)。轮胎和干混凝土之间的常用静态摩擦系数为1.0。当轮胎15在具有低摩擦系数的表面(例如湿冰)上时，阻力将非常低(例如，.10)。
在扭矩的极限内，阻力的大小可随着角度β和轮胎15抵抗回转的阻力的组合而变化。侧壁18可相对于补胎衬垫16和车轮14的每一者弹性地偏转，从而允许它们之间的运动。轮胎15的扭转刚度可取决于轮胎15的结构(例如，轮胎15的侧壁18的高度和厚度以及轮胎15的宽度)。胎面17的宽度影响轮胎抵御偏转的扭转力矩臂。
当允许轮胎15滚动时，回转得以减轻。因为胎面17的不同部分限定并且重置补胎衬垫16，所以滚动允许补胎衬垫16被重置。
转向系统10可部分直接连接到车辆12的结构(例如车辆12的车身或者车辆12的车架或副车架，这些全部是众所周知的)。转向系统10还可部分连接到车辆12的前悬架，该前悬架通常包括下控制臂(未示出)。
车辆12还包括后轮19，每个后轮19一般还包括轮胎，后轮19可附接到后桥20上。后桥20可通过后悬架(未示出)连接到车辆12的后部结构(例如车辆12的后部车身或者车辆12的车架或副车架)。在可供选择的配置(例如具有独立后悬架)中，可不包括后桥，并且后轮19可通过车轮轴承安装到后悬架关节。后悬架和车轮安装对于当前描述的转向系统而言不是关键性的。
齿条和小齿轮转向齿轮21显示为示例转向系统10的一部分。如图3中最佳示出的，示例转向齿轮21包括小齿轮22和齿条24。可供选择地，转向摇臂(Pitman arm)连杆机构可与再循环球机构相结合地使用。另外可供选择地，可将独立且分离的转向致动器设置在每个前车轮处以允许在不需要介入转向连杆机构的情况下进行转向。应该理解的是，可采用上述任何替代方案；为了更好地理解本说明书中的构思，描述了齿条和小齿轮转向齿轮装置。
转向致动器26通过下转向柱28与小齿轮22驱动连接。转向致动器26的示例包括用来提供转向力的电动机。如本文中所使用的，术语转向力描述了用来使转向连杆机构的一部分轴向位移的力。已知的是，通过包括齿条和小齿轮组的机构以及通过杠杆臂装置将转向力转变为转向扭矩以及将转向扭矩转变为转向力。对转向扭矩或转向力的引用并非意在排他的。
方向盘30可通过上转向柱32和转向致动器26连接到下转向柱28。在完全自主车辆中可省略方向盘30和上转向柱32。齿条位移换能器或传感器34可部分连接到齿条24以便测量齿条24的横向位移。齿条位移传感器34可为与小齿轮22相关联的旋转传感器的形式，这是因为齿条24的位移将随着小齿轮22围绕轴线35的旋转而线性地变化。小齿轮22上的齿数与齿距一起确定与转向齿条24驱动接合的小齿轮22的旋转位移与齿条24的位移之间的函数关系。传感器34可用来确定齿条24的位移和齿条24的位移速度。
在齿条24的相对端部处的内部拉杆球形接头36可将拉杆38与齿条24可枢转地连接。外部拉杆球形接头40可将拉杆38可枢转地连接到转向系统10左侧的左转向节42以及转向系统10右侧的右转向节44。转向节42和44可各自分别通过悬架球形接头46可枢转地连接到左下控制臂(未示出)和右下控制臂(未示出)。控制臂包括前悬架的一部分并且连接到车辆结构。左转向节42可具有在左侧外部拉杆球形接头40和悬架球形接头46之间延伸的左转向臂48。右转向节44可具有在右侧外部拉杆球形接头40和悬架球形接头46之间延伸的右转向臂50。车轮轴承52安装至每个转向节42和44。心轴54由每个轴承52可旋转地支撑，从而允许心轴54相对于转向节42和44旋转。心轴54各自可旋转地固定到其中一个前车轮14。
下转向柱28的转动使转向节42、44和车轮14枢转。通过小齿轮22和齿条24的接合，下转向柱28的转动使齿条24横向位移。齿条24的横向位移使围绕球形接头46枢转转向节42和44的转向臂48和50的拉杆38位移。转向节42、44此外可由安装至上控制臂(未示出)或者以已知的方式安装至支柱总成(未示出)的上部球形接头来枢转地支撑。车轮14响应于转向节转向臂48、50的位移而围绕球形接头46枢转。
图1示出了处于第一取向中的车轮14和转向系统10，其中车轮14处于正前方取向中以便直线驾驶车辆12。图2示出了处于第二取向中的车轮14和转向系统10，其中车轮14处于左转弯取向中以便按照左定向弧线驾驶车辆12。示出了内侧或左侧车轮14相对于图1的正前方位置成角度α定位。图1中的左侧或内侧车轮14的角度α为0°。左转弯时图2中的右侧车轮14的角度可能小于左侧车轮的角度，这是因为外侧轮胎将追循比内侧轮胎稍大的半径以避免轮胎侧偏运动(tire scrubbing)。车轮角度的这种变化在本领域中是已知的，并且可通过已知的示例阿克曼转向机构(Ackerman linkage)来提供。
系统10还包括计算装置(例如，电子控制单元(electronic control unit，“ECU”)56)。车辆12可为具有驾驶系统58的自主车辆(如下面定义了该术语)。驾驶系统58可包括连接到ECU 56的多个传感器和多个致动器。
驾驶系统58的传感器可包括多个车辆状况感知传感器或自主车辆传感器(autonomous vehicle sensor，“AV传感器”)60。AV传感器60可包括安装在车辆乘客舱内的传感器，并且可附加地安装在车辆外部的车顶上或者安装在车辆12的护板中。优选的位置可取决于传感器的类型。下面提供了可使用的几种示例类型的传感器的辨别。
ECU 56可由单个计算装置或计算机组成(如图1、图2以及图4所提出的)，或者可选择性地由多个计算机(例如，ECU)组成，该多个计算机包括例如动力传动系统计算机(其本身可能包括发动机计算机和变速器计算机)、信息娱乐计算机、底盘系统计算机、约束系统计算机、车辆安全计算机等。ECU 56(或者包括ECU 56的每个计算机)包括电子处理器62和相关的存储器64。
系统58可进一步包括车辆网络66，车辆网络66包括一个或多个有线和/或无线通信介质(例如示例的系统控制局域网(Control Area Network，“CAN”)总线或局域互连网络(Local Interconnect Network，“LIN”)或者其他通信接口)。如图6中所示，网络66提供了在转向系统10和驾驶系统58的元件之间并且连接这些元件的传输介质，这些元件包括ECU56以及部件和辅助系统(包括例如驱动马达67、驱动马达传感器68、多个制动单元70、制动传感器72、与车轮14、19相关的车轮转速传感器74、转向致动器26、转向传感器(例如齿条位移传感器34和横向加速度传感器57)、乘员传感器76、转弯信号灯(未示出)和/或车辆状况感知传感器60)。
每个车轮14、19可与其中一个制动单元70相关联。车轮转速传感器74可集成到制动单元70中。转向致动器26和相关的转向传感器34、57结合到转向系统10中。驱动马达67例如可为提供全部推进力的内燃机，或者可与电动机结合(即，所谓的混合动力传动系统)，或者可为提供全部推进力的电动机，或者可为共同提供全部推进力的多台电动机。驱动马达67可包括或可不包括或者连接到提供扭矩和传动比的变速器。驱动马达67可为靠近车辆12前部的单个单元，或者驱动马达67可选择性地位于车辆12中的其他位置。
显示出驱动马达67、制动单元70以及转向致动器26中的每一者通过网络66直接连接到ECU 56，但是可选择性地或额外地直接连接到ECU 56。驱动马达67、制动单元70以及转向致动器26中的每一者可包括从ECU 56接收指令的各自的电子控制器。
ECU 56的存储器64包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且存储可由处理器62执行以便执行各种操作(包括本文中公开的这些操作)的指令。处理器62可读取和执行这些指令。ECU 56包括在完全自主模式下自主地操作自主车辆12的程序。
为了本公开的目的，术语“自主车辆”用来指代在完全自主模式下运行的车辆。完全自主模式被定义为车辆12的推进(一般经由包含本文中定义的驱动马达67的动力传动系统)、制动以及转向中的每一项在实质上所有情况下均由ECU 56来控制的模式。在半自主模式下，这些中的一项或两项由ECU 56来控制，而在非自主模式下，它们都不是由ECU 56来控制。
ECU 56的存储器64还存储数据。数据可包括从各种装置收集到的收集数据。通常，收集到的数据可包括来自地图数据库的任何数据以及可通过任何数据收集装置(包括驱动马达传感器68、车轮转速传感器74、转向传感器34、57、乘员传感器76、AV传感器60)收集到的任何数据，和/或从这些数据计算出的数据。示例的AV传感器60可包括车辆环境和位置传感器以及位置传感器(例如雷达传感器、LIDAR(激光雷达)传感器、视觉传感器(例如，摄像机)、全球定位系统(global positioning system，“GPS”)传感器、天线等)。雷达传感器既可用于定位其他对象，并且也可用于通过利用多普勒效应来确定这些其他对象的相对速度。前述示例并非意在做出限制。可利用其他类型的数据收集装置来向ECU 56提供数据。数据还可包括在ECU 56中由收集到的数据以及由其他计算出的数据计算得出的计算出的数据。
图7A为示例曲线图80A，曲线图80A示出了电动机电流消耗以及对未结合下述过程的转向系统10的电动机性能潜力的影响。图7B为示例曲线图80B，曲线图80B示出了电动机电流消耗以及对结合了下述过程的转向系统10的电动机性能潜力的影响。
在曲线图80A中，示出了对于不采用回转减少保护的系统10而言转向柱角度82A、电动机电流84A、电动机温度86A以及电动机性能88A的示例曲线。曲线82A表示上转向柱32和下转向柱28的角位置。每个柱28和32随着另一个柱旋转。角位置在2.5秒的时间内从零线性地增加到500度，并且在该位置另外保持2.5秒。车轮14的车轮角度α实质上随着下转向柱28的角度线性地变化。下转向柱28的角度与车轮的车轮角度α之间的确切关系由转向齿轮21来确定。示例关系可使车轮角度α随着方向盘转角改变500度而改变30度。
根据以上对轮胎15的结构的讨论，补胎衬垫16的角度在静态转向状况下将比车轮14的角度滞后角度β。置于高摩擦系数表面(例如混凝土)上的示例轮胎15可具有三度的示例最大角度β(基于轮胎、车辆和地表面的滑动极限)。轮胎15中的回转要求致动器26承受抵抗轮胎15的扭转力的负载以使车轮14与和角度β相关的回转扭矩相对地保持在目标角度α。如曲线图80A中所示，保持该位置具有在曲线图80A中绘示且下文描述的效果。在完成方向盘30或下转向柱的500度旋转之后，方向盘30和转向柱28的位置另外维持2.5秒。车轮14相应地保持在30度的示例车轮角度α。然而，补胎衬垫16处于27度的示例角度。致动器26的电动机与轮胎15的弹性扭转力相对地维持车轮14的角位置相对于补胎衬垫16的三度差。ECU56可利用可用的数据来估计回转角度β的特定状况值以及最大回转，可用的数据包括可由与转向致动器26的电动机相关联的电流计(未示出)测量的致动器电动机消耗的电流的值、由传感器34测量的转向位移以及轮胎刚度数据。轮胎刚度数据可由轮胎制造商提供并且存储在ECU 56的存储器64中。可供选择地，最大回转的单个通用值可在实验室测试中生成，存储在存储器64中并且由ECU 56在所有情况下使用。
当车轮14从零度转到示例的30度时，致动器26的示例电动机会消耗60安培(amp)。当转向柱28达到其示例目标500度并且车轮14处于30度时，对致动器26的电动机的需求减少，这是因为不再需要致动器使轮胎相对路面转动摩擦(scrub)以使车轮到达目标位置。虽然对电动机的需求减少，但是这没有消除。仍然需要将车轮14维持在30度以抵抗轮胎15的回转扭矩，这对于电动机需要示例的30安培。与此相一致的，曲线84A显示了在60安培时最初平稳下来并且当转向柱角度达到500度时下降并保持在30安培的电流。
当致动器26停止时致动器26的电动机消耗的能量相对于回转负载产生了热量，从而增加了致动器电动机的温度。曲线86A示出了曲线图80A所示的五秒钟转向期间电动机温度的升高。即使在2.5秒之后致动器电动机消耗的电流降低了一半到30安培，电动机的温度仍然以与电动机消耗60安培时相同的速率以实质上线性方式继续增加。当示例的电动机达到特定温度(例如90摄氏度)时，电动机的性能如曲线88A所示开始衰退。在所示的示例中，性能的衰退发生得很快，性能能力从温度接近90度时的100％下降到100摄氏度时的50％。所示的性能衰退发生在大约一秒钟的时间内。
在曲线图80B中，示出了对于采用回转减少保护的系统10而言转向柱角度82B、电动机电流84B、电动机温度86B以及电动机性能88B的示例曲线。柱32和28的角位置的曲线82B显示了在曲线图80B的前2.5秒内从零度线性增加到500度的角位置。
根据以上对轮胎结构的讨论，补胎衬垫16的角度在静态转向状况下将比车轮的角度滞后回转角度β。曲线图80B的系统优于曲线图80A的系统的区别在于曲线图80B的系统将目标方向盘转角从500度减小到470度，即在本示例中减小了百分之六。方向盘转角的示例百分之六的变化导致车轮角度从30度相应地变成28度(四舍五入到最接近的整数)。通过这种变化，补胎衬垫16可保持不动，但是回转角度β减小到一度，从而使维持车轮14在适当位置而抵抗轮胎15的回转负载所需的致动器电动机负载显著减小(例如，减小92％)。如曲线图80B中所示，保持该位置具有在80B中绘示且下文描述的效果。当发出信号时，致动器26将方向盘转角恢复到500度，并且将车轮角度α恢复到30度。
当车轮14从零度转到示例的30度时，致动器26的示例电动机会消耗60安培。当目标方向盘转角设定为470度时，对致动器26的电动机的需求减少让电流减小到5安培以将车轮维持在28度而抵抗轮胎15的大大降低的回转扭矩。曲线84B显示了在60安培时最初平稳下来并且当转向柱角度达到470度时下降并保持在5安培的电流。这种下降反映出致动器26的动作的终止与大部分轮胎回转的释放的结合。在本示例中，只需要5安培的电流来克服剩余的回转。
曲线86B示出了在曲线图80B所示的五秒钟转向期间电动机温度的变化。随着车轮角度α减小到28度，在2.5秒之后致动器电动机消耗的电流下降到5安培，电动机的温度实质上稳定在75摄氏度并保持在75摄氏度，直到将方向盘转角重置为500度并且电动机开始消耗30安培的电流。由于轮胎旋转预计在五秒钟结束之后开始，因此电动机永远不会达到90摄氏度线。通过避免90摄氏度线，电动机的性能决不会开始衰退，而是如曲线88B所示保持在100％。
ECU 56可编程为如上所述缓解轮胎回转的发生。下面描述车辆12识别和缓解轮胎回转的方法或过程90、120的两个示例。
过程
图8示出了可存储在车辆12的ECU 56中的示例轮胎回转缓解过程90。ECU 56如下所述执行图8中所示的步骤，即，下面关于框执行某些步骤的陈述意味着ECU 56存储用于执行包括所公开步骤的过程90、120的程序，并且实际上可作为执行过程90、120的一部分而执行该步骤。例如，当发出通电命令时，用于执行过程90的计算机程序可在开始框92中实例化，这可能与车辆响应于车辆乘客的接近或接触而正在上电相关。
接下来，过程框94识别转动车轮14(即，将车轮14的车轮角度α从起始位置变为第一车轮角度)的转向命令。在该识别之后，过程90移至过程框96。过程框96使致动器26的电动机通电，从而使车轮14按照转向命令枢转。该通电可包括使致动器26的电动机与电源相连接以向电动机提供电流。作为过程框96的一部分，ECU 56可确认转向命令的执行。可利用传感器34做出该确认以确认车轮14处于目标取向。
过程90从过程框96继续移至决定框100。决定框100确定车辆12是否正在行驶。来自车轮转速传感器74的数据可用来确定车辆12是否正在行驶。
一经确定车辆12正在行驶，过程90即移至结束框102并且终止。一经确定车辆12没有在行驶(即，静止)，过程90即移至过程框104，过程框104选择车轮角度减小量值。示例的减小量值取决于上面所讨论的因素(例如滑动极限)。
在过程框104之后，过程框106将命令的车轮角度目标位置减小所选的车轮角度减小量值以达到第二车轮角度。当初始命令为大于30度的角位移并且轮胎置于干燥的水泥上时，示例的减小量值可为2度，3度的示例最大回转的一半以上。这将使命令从30度转变为28度。过程框108在过程框106之后遵照减小角度命令。如图7B的曲线84B所示，角度减小减少了轮胎回转，并且允许到致动器26的电动机的电流减小。特别是当处于第一角位置中的轮胎15处于最大回转时，可通过选择二分之一的最大回转与一点五倍的最大回转之间的范围内的一个值作为车轮角度减小量值来达到有效的缓解。
在框108之后，过程90移至决定框110，决定框110确定车辆是否已开始行驶或者即将开始行驶。当车辆12正在自主模式下运行时，可预知车辆运动。例如，可采用车辆对基础设施通信来允许车辆12与交通信号灯进行通信。车辆通过这种通信将能够预知信号灯从“停止”信号灯变成“出发”信号灯。
当确定车辆12没有在行驶并且还没有准备开始行驶时，过程90循环回到决定框110以继续进行检查。当决定框110确定车辆12的车轮14即将开始滚动或者已经在滚动(即，车辆运动刚刚开始或者已经开始)时，过程90移至过程框112。过程框112将原始转向角度命令恢复为最终车轮角度。最终车轮角度为当车辆运动重新开始时车轮将要保持在的车轮角度α。过程框114在过程框112之后遵照增大角度命令，这与4.7秒时的曲线84B一致。随着车轮14返回到原始命令位置，该角度被消除。电流消耗增加，但只是在电动机的温度显著升高之前车辆开始移动时短暂地增加。在该执行之后，过程90移至结束框116并且终止。
图9示出了可以像过程90一样存储在车辆12的ECU 56中的示例轮胎回转缓解过程120。过程120与过程90的区别在于，在某些情况下，发出首先使命令的转向角度增大超过初始目标然后减小该角度的命令。过冲(overshoot)和减小的结合减少了回转并且使车轮14定位在期望的目标位置。ECU 56如下所述执行图9中所示的步骤。例如，当发出通电命令时，用于执行过程120的计算机程序可在开始框122中实例化，这可能与车辆响应于车辆乘客的接近或接触而正在上电相关。
接下来，过程框124识别转动车轮14(即，将车轮14的车轮角度α从起始位置变为第一车轮角度)的转向命令。在该识别之后，过程120移至过程框126。过程框126使致动器26的电动机通电，从而使车轮14按照转向命令枢转。该通电可包括使致动器26的电动机与电源相连接以向电动机提供电流。作为过程框126的一部分，ECU 56可确认转向命令的执行。可利用传感器34做出该确认以确认车轮14处于目标取向。
过程120从过程框126继续移至决定框130。决定框130确定车辆12是否正在行驶。来自车轮转速传感器74的数据可用来确定车辆12是否正在行驶。
一经确定车辆12正在行驶，过程120即移至结束框132并且终止。一经确定车辆12没有在行驶(即，静止)，过程120即移至决定框133，决定框133确定过程框124命令的转向命令是否在行程极限的范围内。示例行程极限可为转向齿轮21的特性，正如小齿轮22何时到达齿条24中的最后一个齿。示例范围可等于减少足够量值的轮胎回转以防止致动器26的电动机的性能降低所需的车轮角度α的预知变化。例如，如果α具有在±30度的行程极限之间的可能范围，并且如果充分减少回转所需的角度的变化为2度，那么在该命令将导致车轮的最终位置与纵轴所夹角度大于28度的情况下，该命令将处于行程极限的范围内。
当过程框124的命令(即，目标车轮角度α)处于行程极限的范围内时，过程120移至过程框134，过程框134选择车轮角度减小量值以达到第二车轮角度。示例的减小量值取决于上面所讨论的因素(例如滑动极限)。
在过程框134之后，过程框136将命令的车轮角度目标位置减小所选的车轮角度减小量值以达到第二车轮角度。当初始命令为大于30度的角位移并且轮胎置于干燥的水泥上时，示例的减小量值可为2度，3度的示例最大回转的一半以上。这将使命令从30度转变为28度。过程框138在过程框136之后遵照减小角度命令。如图7B的曲线84B所示，角度减小减少了轮胎回转，并且允许到致动器26的电动机的电流减小。特别是当处于第一角位置中的轮胎15处于最大回转时，可通过选择二分之一的最大回转与一点五倍的最大回转之间的范围内的一个值作为车轮角度减小量值来达到有效的缓解。
在框138之后，过程120移至决定框140，决定框140确定车辆是否已开始行驶或者即将开始行驶。如上面所讨论的，当车辆12正在自主模式下运行时，可预知车辆运动。
当确定车辆12没有在行驶并且还没有准备开始行驶时，过程120循环回到决定框140以继续进行检查。当决定框140确定车辆12正在行驶或者即将开始行驶时，过程120移至过程框142。过程框142将原始转向角度命令恢复为最终车轮角度。过程框144在过程框142之后遵照增大角度命令，这与4.7秒时的曲线84B一致。随着车轮14返回到原始命令位置，该角度被消除。致动器电动机消耗的电流增加，但只是在电动机的温度显著升高之前车辆开始移动时短暂地增加。在该执行之后，过程120移至结束框146并且终止。
当决定框133确定命令不在行程极限的范围内时，过程120移至过程框148。过程框148选择车轮角度增大量值。车轮角度增大量值可通过与上文阐述的车轮角度减小量值相同的方式来确定，并且预计实质上等于车轮角度减小量值。
过程120然后移至过程框150。过程框150使命令的车轮角度增大车轮角度增大量值。在初始目标车轮角度α或第一车轮角度为20度的示例中，将命令车轮角度为22度的中间车轮角度。过程框150之后是过程框152，过程框152要求遵照增大角度命令。致动器电动机被通电以将车轮14定位在22度。
在达到22度的车轮角度之后，过程120移至过程框154，过程框154恢复原始转向命令。继续上面的示例，转向命令将被重置为20度，即第二最终车轮角度。过程步骤156在过程步骤154之后遵照该命令，从而使致动器电动机通电以将车轮移动到20度。目标的这种初始过冲以及然后重置为初始目标所产生的结果是所期望的对轮胎回转的消除。系统10因此能够将车轮14维持在20度的目标角度α值，而不会使致动器电动机过热。
在车轮保持在目标角度值α的情况下，过程120可移至结束框158并且终止。
结论
本发明已公开了用于在静态转向操作期间卸载车辆的转向致动器的示例系统和方法。
如本文中所使用的，副词“实质上”意味着形状、结构、测量、数量、时间等可能偏离了精确描述的几何形状、距离、测量、数量、时间等，这是因为材料、机械加工、制造、数据传输、计算速度等存在瑕疵。
关于本说明书中对ECU的引用，计算装置(例如本文中讨论的那些计算装置)通常各自包括可由一个或多个计算装置(例如上面所标识的那些计算装置)执行并且用于执行上述过程的框或步骤的指令。
通常，所述的计算系统和/或装置可采用任意数量的计算机操作系统，计算机操作系统包括但决不限于各种版本和/或各种变体的福特同步(Ford)应用程序、应用程序链接/智能设备链接中间件(AppLink/Smart Device Link middleware)、微软汽车(Microsoft)操作系统、微软(Microsoft)操作系统、Unix操作系统(例如，由加利福尼亚州的红木海岸甲骨文公司发行的操作系统)、由纽约阿蒙克IBM发行的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、由加利福尼亚州库比蒂诺的苹果公司发行的Mac OSX以及iOS操作系统、由加拿大滑铁卢黑莓公司发行的黑莓OS以及由谷歌公司和开放手机联盟开发的Android操作系统，或者由QNX软件系统公司提供的CAR信息娱乐平台。计算装置的示例包括但不限于车载计算机、计算机工作站、服务器、桌面、笔记本电脑、便携式电脑或掌上电脑或一些其他的计算系统和/或装置。
计算机和计算装置通常包括计算机可执行指令，其中该指令可以由一个或多个计算装置(例如上面所列的那些)执行。计算机可执行指令可以由计算机程序编译或解释，计算机程序采用多种编程语言和/或技术创建，这些编程语言和/或技术包括但并不限于单独的或组合的JavaTM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等。这些应用程序中的一些可在虚拟机(例如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等)上编译和执行。通常，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此完成一个或多个过程，包括这里所描述的一个或多个过程。这样的指令和其他数据可以采用各种计算机可读介质存储和传送。计算装置中的文件通常为存储在计算机可读介质(例如存储介质、随机存取存储器等)上的数据的集合。
存储器可包括计算机可读介质(也称为处理器可读介质)，计算机可读介质包括参与提供数据(例如，指令)的任意非暂时性的(例如，有形的)介质，该数据可以由计算机(例如，由计算机的处理器)读取。这样的介质可以采用多种形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他永久性存储器。易失性介质可以包括例如一般构成主存储器的动态随机存取存储器(dynamic random accessmemory，DRAM)。这样的指令可以通过一种或多种传输介质传输，一种或多种传输介质包括同轴线缆、铜线和光纤，包括内部包含耦接于ECU的处理器的系统总线的线缆。计算机可读介质的常规形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、光盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、数字化视频光盘(Digital Video Disk，DVD)、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、闪速电可擦除可编程只读存储器(Flash Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，FLASH-EEPROM)、任何其他存储器芯片或盒，或者任何其他计算机可读取的介质。
数据库、数据存储库或本文所描述的其他数据存储可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机构，该机构包括分层数据库、文件系统中的文件组、具有专有格式的应用数据库、关系数据库管理系统(relational database management system，RDBMS)等。每一个这样的数据存储通常包括在采用了例如上述之一的计算机操作系统的计算装置内，并且通过网络以任意一种或多种方式被访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑以及执行存储的程序的语言，RDBMS通常采用结构化查询语言(Structured Query Language，SQL)，例如前面所述的过程化SQL(PL/SQL)语言。
在一些示例中，系统元件可实施为一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计算机等)上的计算机可读指令(例如软件)，该指令存储在与此相关的计算机可读介质(例如，盘、存储器等)上。计算机程序产品可以包括存储于计算机可读介质上用于执行本文所述功能的该指令。
关于这里所述的介质、过程、系统、方法、启发等，应理解的是，虽然这样的过程等的步骤描述为按照一定的顺序排列发生，但这样的过程可以采用以这里描述的顺序之外的顺序执行的所述步骤来实施。进一步应该理解的是，某些步骤可以同时执行，可以添加其他步骤，或者可以省略这里所述的某些步骤。换言之，这里提供的过程描述是用于举例说明某些实施例的目的，并且决不应该解释成限制权利要求。
因此，应理解的是上面的描述意在举例说明而不是限制。在阅读上面的描述时，除了提供的示例外许多实施例和应用对本领域技术人员而言都是显而易见的。本发明的范围应参照所附权利要求连同与权利要求所要求的权利等效的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。可以预期和计划的是这里所讨论的技术将出现进一步的发展，并且所公开的系统和方法将可以结合到这样的进一步实施例中。总之，应理解的是本发明能够做出修改和变化并且只由如下权利要求来限制。
在权利要求中所使用的所有术语旨在给予其被本领域的技术人员理解为其单纯的并且常用的意思，除非在这里做出了明确的相反的指示。特别地，单数冠词(例如“一”、“该”、“所述”等)的使用应该理解为表述一个或多个所示元件，除非权利要求作出了与此相反的明确限制。

Claims (15)

1.一种减少车辆转向致动器上的轮胎回转负载的方法，所述方法包括下列步骤：
使车辆的车轮相对于起始位置枢转至第一车轮角度；
一经确定所述车辆静止，即使所述车轮枢转至计算出的用以减少轮胎回转的第二车轮角度；以及
一经确定车辆运动为刚刚开始和已经开始的其中一种情况，即使所述车轮枢转至最终的车轮角度。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括确定所述车轮已经枢转至所述第一车轮角度的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述车轮正在枢转时使所述车辆保持静止的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括确定运动将何时开始的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括利用转向位置数据和电动机电流数据来计算所述第二车轮角度的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二车轮角度比所述第一车轮角度小二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述最终的车轮角度等于所述第一车轮角度。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在达到所述第一车轮角度之后使所述车轮枢转至所述第二车轮角度的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述最终的车轮角度等于所述第二车轮角度，并且所述方法进一步包括下列步骤：在枢转至所述第二车轮角度之前，使所述车轮枢转至中间车轮角度，所述中间车轮角度具有在二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括下列步骤：
在达到所述第一车轮角度之后，使所述车轮枢转至所述中间车轮角度；以及
在达到所述中间车轮角度之后，使所述车轮枢转至所述第二车轮角度。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括下列步骤：
一经确定所述第一车轮角度不在行程极限的范围内：
即设定所述第一车轮角度、所述第二车轮以及所述最终的车轮角度彼此相等，和
在枢转至所述第二车轮角度之前，使所述车轮枢转超过所述第一车轮角度达到中间车轮角度，所述中间车轮角度具有在二分之一的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度；以及
一经确定所述第一车轮角度处于所述行程极限的范围内：
即将所述最终的车轮角度设定为等于所述第一车轮角度，和
将所述第二车轮角度设定为比所述第一车轮角度小在二分之一倍的最大回转与一点五倍的所述最大回转之间的角度。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括下列步骤：一经确定车辆运动为刚刚开始和已经开始的其中一种情况，即恢复原始转向角度命令并且遵照所述原始转向角度命令。
13.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储用来执行权利要求1至12中任一项所述的方法的指令。
14.一种计算装置，所述计算装置编程为执行权利要求1至12中任一项所述的方法。
15.一种车辆，包括权利要求14的计算机。
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