车辆中电动侧开门的悬停方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆技术，尤其涉及一种车辆中电动侧开门的悬停方法及装置。

背景技术

随着车辆电动化和智能化的发展，具有电动侧开门功能的车辆越来越多。在电动侧开门中，车门可以悬停在任意的开门角度。但是，当车辆停在斜坡上时，车门会受到自身重力的影响。因此，为了避免车门在自重的影响下偏移目标位置，在电动侧开门系统中，会单独设置一套刹车系统，该刹车系统在车门运动到目标位置之后，能够给车门提供一个刹车力，使得车门能够在目标位置实现悬停。显然，增加刹车系统的同时会导致成本的上升。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种车辆中电动侧开门的悬停方法及装置，能够以低成本的方式使得车门在斜坡上也能够稳定的实现悬停。

本发明实施例的一种车辆中电动侧开门的悬停方法，所述车辆停留在倾斜面上，所述方法包括：控制电机以驱动车门运动至目标位置；当车门运动至目标位置时，根据所述电机中的感应电动势，计算所述车门因重力作用而产生的开门力矩或关门力矩的大小；以及控制所述电机向所述车门施加与所述开门力矩或关门力矩大小相同且方向相反的力矩，以使得所述车门能够悬停在所述目标位置。

其中，在所述电机处于空闲状态时，执行计算所述开门力矩或关门力矩的步骤。

其中，在所述车辆的倾斜角在预设范围内时，执行计算所述开门力矩或关门力矩的步骤。

其中，所述预设范围为：+8°～+16°，-8°～-16°。

其中，所述倾斜角基于车辆的纵向俯仰角和横向翻滚角而得到。

其中，在所述电机的转速不为零时，执行计算所述开门力矩或关门力矩的步骤。

其中，持续判断所述电机的转速是否为零，如果所述电机的转速不为零，则持续更新所述开门力矩或关门力矩。

其中，在所述开门力矩或关门力矩大于预设的阈值时，执行控制所述电机向所述车门施加与所述开门力矩或关门力矩大小相同且方向相反的力矩的步骤。

本发明实施例的一种车辆中电动侧开门的悬停装置，包括：电机，用于驱动车门以实现电动侧开门功能；以及控制器，用于执行本发明实施例的方法。

本发明实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序包括可执行指令，当该可执行指令被处理器执行时，实施本发明实施例的方法。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例，在车辆停留在倾斜面上时，直接利用驱动车门实现电动侧开门功能的电机来抵消掉由于车门自重所带来的开门力矩或关门力矩的影响，使得车门能够稳固地悬停在目标位置上。此种方案，无需增加额外的刹车结构，而是复用已有的电机实现，因此不会导致额外的硬件成本，即以低成本的方式实现了车门在斜坡上也能够稳定的悬停。

附图说明

本发明的其他细节及优点将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应理解的是，下列附图仅仅是示意性的，因而不能视为对本发明的限制，下文将参照附图来进行详细描述，其中：

图1是本发明的车辆中电动侧开门的悬停方法的实施例的流程示意图；

图2是本发明的车辆中电动侧开门的悬停方法的另一实施例的流程示意图；

图3是本发明的车辆中电动侧开门的悬停装置的实施例的结构示意图；

图4是本发明的应用场景的示意图；

图5是车辆坐标系的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等适用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图4所示，当车辆停留在倾斜面(如，斜坡)上时，当车门在电机的驱动下，运动到目标位置后，在重力作用下，左边的车门会受到开方向的力矩(开门力矩)，右边的车门会受到关方向的力矩(关门力矩)。该开门力矩或者关门力矩可能导致车门无法稳固地实现悬停功能。因此，在一些方案中，可以增加一套电磁制动器来提供制动力，使得车门能够稳定地悬停在目标位置。此种方式，一方面会增加硬件成本，另一方面在助力模式(手动推门时，电机输出一定的力以降低用户推门的力，使得手动开关门更轻松)时，用户会感觉到明显的迟滞感和顿挫感，影响用户体验。

有鉴于此，本发明实施例的方案，直接基于驱动车门的电机来设计悬停方案。具体地，在车辆停留在倾斜面上时，直接利用驱动车门实现电动侧开门功能的电机来抵消掉由于车门自重所带来的开门力矩或关门力矩的影响，使得车门能够稳固地悬停在目标位置上。此种方案，无需增加额外的刹车结构，而是基于已有的电机实现，因此不会导致额外的硬件成本。

下面结合附图，详细地说明本发明实施例。

如图1所示，是本发明的车辆中电动侧开门的悬停方法的实施例的流程示意图。

其中，该悬停方法可以由车辆中的车门控制器执行，例如域控制器执行。另外，该悬停方法主要用于车辆停留在倾斜面上的场景，例如图4所示的场景。而对于车辆停留在水平面的场景，一般基于车门本身的结构就可以保持车门停留在任意的开门角度。

具体地，该方法包括以下步骤：

步骤S10：控制电机以驱动车门运动至目标位置。

在步骤S10中，可以通过电机运动来带动车门运动，例如电机在转动时，可以带动与之连接的撑杆伸展或收缩，从而通过撑杆带动车门打开或关闭。在一些实施例方式，用户可以通过车辆内的中控屏指示车门的开度，控制器基于用户指示的开度，控制电机运动以带动车门打开相应的角度。在另一些实施方式中，用户也可以手动打开或关闭车门或者控制车门停留在某一开度，此时电机提供辅助力(即进入助力模式)，使得用户能够轻松地控制车门。

因此，通过步骤S10可以实现电动侧开门功能。

步骤S12：当车门运动至目标位置时，根据电机中的感应电动势，计算车门因重力作用而产生的开门力矩或关门力矩的大小。

在步骤S12中，当车门运动至目标位置时，电机停止工作。此时，车门由于自重而产生开门或关门方向的力矩，该力矩作用于电机，可能导致电机转动(是否转动，取决于力矩的大小)，从而产生感应电动势。因此，通过检测电动中感应电动势，可以计算出车门因重力作用而产生的开门力矩或关门力矩的大小。

步骤S14：控制电机向车门施加与开门力矩或关门力矩大小相同且方向相反的力矩，以使得车门能够悬停在目标位置。

在步骤S14中，可以通过调整控制电机的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号，以控制电机输出相同大小但方向相反的力矩来克服这种重力的分力所产生的开门或关门力矩。

也就是说，在本实施例，当车门在目标位置时，由于车门重力的作用，车门会存在向开方向或关方向运动的驱势，这种驱势导致车门依靠自身的结构无法稳固的悬停在目标位置。同时，这种运动的驱势会使电机产生对应的感应电动势，因此通过检测电机中的感应电动势，可以推算出车门当前受到的力矩大小和方向，然后控制电机向相反方向输出相同大小的力矩，从而抵消掉这种运动趋势，以使得车门就如在水平面上一样，能够稳定地悬停在目标位置。

如图2所示，是本发明的车辆中电动侧开门的悬停方法的另一实施例的流程示意图。

需要说明的是，图2从电机是否空闲、车辆倾斜角是否在范围内、电机转速是否为0、力矩是否大于阈值等多个方面对图1的实施例进行了限制。可以理解的是，这仅是优选的示例而不是对本发明实施例的限制，在实际应用中，可以考虑上述多个方面中一个或多个。

具体地，该方法包括如下步骤：

步骤S21：车辆处于静止，且车门处于非关闭状态。

在步骤S21中，车辆的状态和车门的状态均可以通过相关的传感器检测得到，在此不赘述。

步骤S22：判断电机是否处于空闲状态。如果是，则执行步骤S23，否则不执行本实施例的方法流程。

在步骤S22中，电机处于非空闲状态，表明电机正处于其他指令(开门、关门、或助力等)的进程，则不启用悬停功能。而当电机处于空闲状态且车门处于非关闭状态时，表明车门当前处于某一开度，例如目标位置上，因此有必要启用悬停功能。

步骤S23：判断车辆倾斜角是否在预设范围内。若在预设范围内，则执行步骤S24，否则不执行本实施例的方法流程。

在步骤S23中，以车辆倾斜角来决定是否触发悬停功能，即以车辆是否倾斜来作为判断的依据，而不是以路面是否倾斜来作为判断的依据。车辆的倾斜角可以基于车辆的纵向俯仰角(pitch)和横向翻滚角(roll)来确定。车辆坐标系如图5所示，以车辆的质心为原点，车辆前进方向为X轴，垂直于地面向上为Z轴，根据右手定则确定Y轴俯仰角(pitch)表示以水平地面为参考，车辆绕Y轴旋转的角度，逆时针为正，顺时针为负。横向翻滚角(Roll)表示以水平地面为参考，车辆绕X轴旋转的角度，逆时针为正，顺时针为负。

在步骤S23中，预设的范围可以基于标定的方式来确定，一般为：+4°～+16°，-4°～-16°的范围。换句话说，当车辆的倾斜角太小时，基于车辆自身的结构就能够使车门保持悬停，无需电机的辅助。而当车辆的倾斜角太大时，即使电机全力输出也不能够保持车门悬停。

因此，通过增加车辆倾斜角的判断，可以使得本方案更有效率：在倾斜角太小或太大时，均无需驱动电机，以节约能耗。

步骤S24：判断电机转速是否为0。若是，则持续进行判断，若否，则执行步骤S25。

在步骤S24中，当电机转速为0时，表明车门当前并没有运动趋势，已处于悬停或禁止状态，则无需启用悬停功能。当电机的转速不为0时，则表明车门受到重力分力矩并有运动趋势，需要进一步处理。另外，步骤S24的判断是持续进行的，因为车辆可能受到外部环境的影响，例如风力的影响，因此需要持续地监测电机转速是否为零，以将电机转速作为主要的控制变量。换句话说，车门的运动趋势不论是由车门自重导致的，或是由于外界的风力等因素导致的，只要能够控制电机的转速为0，就能够抵消掉这些因素的影响。

步骤S25：基于电机的感应电动势，推算出车门受到的力矩。

具体地，在平衡时，车门受到的力矩等于电机的转矩，且电机的转矩为：

M

上式中，M

步骤S26：判断步骤S25的力矩是否大于阈值。

在步骤S26中，当判断结果为是时，执行步骤S27，否则不执行本发明实施例的方法。

在步骤S26中，当力矩小于阈值时，表明车门虽然有运动的趋势，但是此趋势太弱，可以忽略，因此为了节约能耗，可以不控制电机抵消这种影响。

而当该力矩大于阈值时，则表明此力矩的影响已不可忽略，因此驱动电机向反方向输出相同大小的力矩(步骤S27)，以抵消此种驱势，使得电机的转速为0。

其中，阈值的大小可以通过标定的方式得到。

在步骤S27之后，继续判断电机转速是否逐渐减小并趋近于0，若电机速度不为0，则持续计算更新电机需要输出的力矩，依此循环实现车门的悬停。

基于本实施例的方法实现的车门悬停功能，没有新增额外的被控对象，降低了成本的同时，也减小了系统的复杂度，并且由于只对一个电机进行控制，车门从悬停模式向其他模式(自动开、自动关、助力开、助力关等)转换时用时更短，使转换过程的衔接更光滑流畅，用户感知到的迟滞和顿挫感降低。

如图3所示，是本发明的车辆中电动侧开门的悬停装置的实施例的结构示意图。该悬停装置3包括：电机30，用于驱动车门以实现电动侧开门功能；以及控制器32，用于执行本发明实施例的悬停方法。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序包括可执行指令，当该可执行指令被处理器执行时，实施本发明实施你的方法。

以上存储介质和装置实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请存储介质和装置实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述来理解。

上述处理器可以为专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(DigitalSignal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programma-ble Gate Array，FPGA)、中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器等中的至少一种。可以理解地，实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本申请实施例不作具体限定。

上述计算机存储介质/存储器可以是只读存储器(Read Only Memory，ROM)、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)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性随机存取存储器(Ferromagnetic Random Access Memory，FRAM)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种终端，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理等。

应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该方法可具有更多、更少或不同的步骤，且各步骤之间的顺序、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。例如，通常多个步骤可以合并为单个步骤，单个步骤也可以拆分为多个步骤。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器或微控制器执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。