CN101734282B - 电动助力转向系统的转向修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动助力转向(MDPS)系统的转向修正方法。在电动助力转向系统和电子稳定程序(ESP)的共同控制下，MDPS系统判断车辆的滑动，计算转向修正值，并基于从电子稳定程序(ESP)系统中输入的力矩来调节施加增益，从而可以通过减少异质转向和防止过度转向来增强车辆的稳定性。

Description

电动助力转向系统的转向修正方法
技术领域
本发明涉及一种电动助力转向系统(MDPS)的转向修正方法，尤其涉及一种在电动助力转向系统和电子稳定程序(ESP)的共同控制下，MDPS系统判断车辆的滑动，计算转向修正值，并基于从电子稳定程序(ESP)系统中输入的力矩来调节施加增益，从而可以通过减少异质转向和防止过度转向来增强车辆稳定性的电动助力转向系统的转向修正方法。
背景技术
通常，在车辆转向系统中助力转向泵用于使转向车轮容易转变方向，助力转向泵采用通过引擎驱动旋转时汽油流动，容易实现左右转向的系统。
最近电动助力转向(MDPS)系统应用到某些车辆中。
MDPS系统不利用引擎旋转产生的油流，而是根据马达旋转使转向车轮容易转变方向。MDPS系统由于减少了引擎的负荷而显著减少燃料费。
在MDPS系统中，MDPS单元设置在转向系统中以控制马达且输出转向角信号。
此外，最近电子稳定程序(ESP)系统已经应用到某些车辆中。在加速、启动或转向的极不稳定状态下，ESP系统具备ESP单元，可选择性的制动前、后、左和右车轮以防止车辆滑行，因此不仅能稳定车辆的姿势而且能校正驾驶员的错误。
在车辆上设置MDPS系统和ESP系统时，主要应用控制器局域网(CAN)通讯进行这些系统之间的数据交换。
上述情况不涉及现有技术，仅是本发明的背景技术。
在通过MDPS系统和ESP系统之间通过CAN通讯协同控制的情况下，发生过度转向或转向不足时，ESP系统给MDPS系统施加扭矩，使驾驶员感觉转向沉重，引导驾驶员逆向操舵。
但是，如果ESP系统仅对MDPS系统施加某一扭矩，会出现驾驶员感觉异质转向的问题。
即，车辆过度滑行时，产生逆转向的ESP系统向MDPS系统提供叠加扭矩，从而感到异质转向。
此外，在没有感应到MDPS系统细部制动状况的情况下，ESP系统向MDPS系统发出叠加扭矩的命令，从而限制了异质转向问题的解决。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于为了解决上述传统技术的问题，提供一种MDPS系统的转向修正方法，在电动助力转向系统和电子稳定程序(ESP)的共同控制下，MDPS系统判断车辆的滑动，计算转向修正值，并基于从电子稳定程序(ESP)系统中输入的力矩来调节施加增益，从而可以通过减少异质转向和防止过度转向来增强车辆稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供一种电动助力转向(MDPS)系统的转向修正方法，该方法包括：通过MDPS系统计算原始波动扭矩的阶段；计算当车辆转向时产生的自校准扭矩的阶段；基于上述自校准扭矩和转向角确定转向修正值的阶段；基于车速的上述转向修正值应用于上述原始波动扭矩，计算第二波动扭矩的阶段；和根据从电子稳定程序(ESP)系统中输入的力矩调节第二波动扭矩的施加增益以获得最终波动扭矩的阶段。
自校准扭矩可通过驾驶员的转向扭矩、MDPS系统的辅助扭矩和车辆转向系统的摩擦力的合算来计算。
MDPS系统的辅助扭矩可通过流入MDPS系统的驱动电机中的电流来计算。
本发明中转向修正值可与转向角成正比，与自校准扭矩成反比，可根据关于自校准扭矩成对数下降的测绘图来确定。
基于车速的转向修正值可区分为车辆停车时的转向修正值或驾驶时的转向修正值。
车辆驾驶时的车速大于或等于60km/h。
从ESP系统输入的力矩为Z-轴方向的力矩。
施加增益可通过力矩与调整参数的比计算，最终算出波动扭矩。
如上所述，本发明中，在电动助力转向系统和电子稳定程序(ESP)的共同控制下，MDPS系统判断车辆的滑动，计算转向修正值，并基于从电子稳定程序(ESP)系统中输入的力矩来调节施加增益，从而可以通过减少异质转向和防止过度转向来增强车辆稳定性。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的电动助力转向(MDPS)系统的转向修正方法的流程图；
图2是本发明较佳实施方式的普通自校准扭矩变化的示意图；
图3是本发明较佳实施方式的基于转向角产生的自校准扭矩的测量示意图；
图4是本发明较佳实施方式的MDPS系统的转向修正方法的转向修正值的测绘图；
图5是本发明较佳实施方式的MDPS系统的转向修正方法中基于车速的转向修正值的施用范围示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明较佳实施方式进行详细描述。应注意附图不是精确的比例，仅为了方便描述和清楚起见，线的粗细或部件的尺寸可能有所夸大。此外，这里使用的术语是为了考虑本发明的功能而定，可以根据用户或操作者的意图或习惯而改变。因此，术语的限定应该根据说明书中公开的内容限定。
图1是本发明较佳实施方式的电动助力转向系统(MDPS)的转向修正方法的流程图。
如图1所示，MDPS系统的转向修正方法包括：
步骤S10：通过MDPS系统计算原始波动扭矩；
步骤S20：计算当车辆转向时产生的自校准扭矩；
步骤S30：基于上述自校准扭矩和转向角确定转向修正值；
步骤S40：基于车速的上述转向修正值应用于上述原始波动扭矩，计算第二波动扭矩；
步骤S50：根据从电子稳定程序(ESP)系统中输入的力矩计算施加增益；
步骤S60：通过调节第二波动扭矩的施加增益获得最终波动扭矩。
上述MDPS系统的转向修正方法详细说明如下。
在步骤S10中，MDPS系统基于转向扭矩、转向角和车速计算原始波动扭矩。
在步骤S20中，计算车辆转向时产生的自校准扭矩以判断车辆的滑行。
当低摩擦力的路面上发生过度滑动时自校准扭矩变小。此时，驾驶员感觉轻的转向扭矩，MDPS系统的辅助扭矩也降低。相反，转向输入变大。
换句话说，当在低摩擦力路面发生过度滑行时，驾驶员体验比平常小很多的自校准扭矩。此时，比较转向角从而确定是否发生了滑行。
如果确定已经发生了滑行，增加转向扭矩，从而驾驶员感到重的转向扭矩。并在逆转向时体现提供弹性感的扭矩叠加功能使逆转向变得容易。
为体现扭矩叠加功能，MDPS系统有两个功能。
一个是通过计算自校准扭矩提供转向弹性感，另一个是利用从ESP系统输入的车辆的Z-轴力矩使转向感沉重。
首先，说明通过计算自校准扭矩提供转向弹性感的方法。
这里，自校准扭矩是转向车轮想要返回到中心位置的力，是由于路面和轮胎之间摩擦力而产生的扭转而产生的。
图2是本发明较佳实施方式的普通自校准扭矩变化的示意图。
如图2中所示，自校准扭矩在区域A之前线性地、持续增加，在A附近发生饱和，之后非线性地下降。
因此，如表达式1所示，自校准扭矩通过驾驶员的转向扭矩Tsensor、MDPS系统的辅助扭矩Tassist和车辆转向系统的摩擦力fsystem合算来估算。
[表达式1]：
Taling＝Tsensor+Tassist+fsystem
这里，MDPS系统的辅助扭矩Tassist根据流入驱动电机的电流和蜗轮比通过表达式2来计算。
[表达式2]：
Tassit＝Imotor×Gworm
利用由此而得的自校准扭矩，判断轮胎发生过度滑行的图2的支点“A”。
图3是基于转向角产生的自校准扭矩的测量图谱。
如图3中所示，“B”表示转向角，“C”表示自校准扭矩。
参考图3中“D”点的圆形区域，在-100度转向角时自校准扭矩变成零，并且维持小值直到转向角变成零。这种支点“D”为发生滑行的部分，在这附近进行逆向操舵，即在逆转向的方向施加扭矩，应用转向修正值，从而使驾驶员在转向时感受到弹性。
在步骤S30中，转向修正值基于转向角(即转向输入)通过测绘图确定。
图4是本发明较佳实施例MDPS系统的转向修正方法的转向修正值的测绘图；
如图4中所示，横轴表示自校正扭矩的估算值，根据输入转向角来确定纵轴的转向修正值。
在正常驾驶条件下，自校准扭矩随着驾驶员输入的转向角的增加而增加。但是，如果驾驶员继续过度地增加转向角，前轮过度滑动。此时，自校准扭矩非线性下降。即，在输入转向角大的情况下，自校准扭矩非正常下降的瞬间-在测绘图中为横轴0点附近，此时，根据驾驶员的输入转向角确定转向修正值。
转向修正值的测绘图从左到右成对数地下降，消除转向异质感。
在步骤S40中，转向修正值根据车速应用到原始波动扭矩，从而可以计算得到第二波动扭矩。
图5是本发明较佳实施例的MDPS系统的转向修正方法中基于车速的转向修正值的适用范围示意图。
如图5中所示，如果车速小于或等于20km/h，不应用转向修正值。如果车速大于或等于60km/h，最大限度地应用转向修正值。如果车速大于20km/h且小于60km/h，线性应用转向修正值。
即，和停车时一样，在低速区间即使已决定转向修正值，也不能判断为危险状态，并且驾驶员可以控制车辆，所以不能应用转向修正值。在正常行驶条件下，要最大限度地应用已确定的转向修正值，从而体现转向弹性感。
然后，为了体现MDPS系统的扭矩叠加功能，利用从ESP系统输入的车辆的Z-轴力矩Mz，当发生转向不足或过度转向时提供重转向感觉。
即，在步骤S50和步骤S60中，按照从ESP系统输入的Z-轴力矩Mz，调节第二波动扭矩的施加增益，计算出最终的波动扭矩。
这里，通过表达式3获得增益，其中A是作为调整参数的变量，根据用户需求调整参数A，从而改变想要体现的转向重量。
[表达式3]：
Gain = 1 - ( | M Z | A )
获得的增益是0到1的值。然后，第二波动扭矩乘以增益，当产生z-轴力矩Mz时，即车辆发生旋转，启动ESP系统并且车辆前轮产生力矩时，根据力矩大小体现不同大小的转向重量。
例如，通过制动压力产生的车辆力矩是5000Nm，调整参数A设置为5000时，表达式3的增益变成零，被认为是最危险状态，MDPS系统的转向沉重感最大化以防止驾驶员过度转向。相反，在车辆力矩为1000Nm的情况下，增益为0.8，此时最终波动扭矩可以降低到第二波动扭矩的80％，驾驶员感受约20％的转向重量。
在MDPS系统和ESP系统的协同控制下，利用MDPS系统的驱动电机电流和转向扭矩，确定车辆滑行。当判断为车辆过度滑行时，转向感觉变重以防止过度转向。此外，当发生过度转向或转向不足时，进行逆转向，因此增强车辆稳定性。
此外，通过MDPS系统判断转向过度或转向不足，解决转向异质感从而改善转向感，并且调整自由度比单纯由ESP系统施加扭矩命令的方法好，也可以为驾驶员提供理想的转向感觉。
如上所述，根据本发明实施方式，MDPS系统确定车辆滑动，计算转向修正值，在MDPS系统和ESP系统的协同控制下，基于从ESP系统输入的力矩控制增益，从而可以通过减少异质转向和防止过度转向增强车辆的稳定性。
以上基于附图所示的实施方式对本发明进行了说明，但这仅限于本发明的一种实施方式。本领域技术人员可进行多样的变形以及相等的其他实施方式。因此，本发明的技术保护范围要根据本发明的权利要求限定。

Claims (8)

1.一种电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，该方法包括：通过电动助力转向MDPS系统计算原始波动扭矩的阶段；计算当车辆转向时产生的自校准扭矩的阶段；基于所述自校准扭矩和驾驶员输入的转向角确定转向修正值的阶段；基于车速的所述转向修正值应用于所述原始波动扭矩，计算第二波动扭矩的阶段；和根据从电子稳定程序ESP系统中输入的力矩调节第二波动扭矩的施加增益以获得最终波动扭矩的阶段；所述施加增益，是通过表达式
Figure FSB00000656100600011
获得的增益为0到1的值后，第二波动扭矩乘以增益获得，其中Mz是z-轴上的力矩，A为变量参数。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，所述自校准扭矩通过将驾驶员的转向扭矩、MDPS系统的辅助扭矩和车辆转向系统的摩擦力合算而计算。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，所述MDPS系统的辅助扭矩是根据流入MDPS系统的驱动电机中的电流来计算的。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，所述转向修正值与驾驶员输入的转向角成正比，与自校准扭矩成反比，通过所述自校准扭矩成对数下降的测绘图来确定。
5.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，基于车速的所述转向修正值区分为车辆停车时的转向修正值和驾驶时的转向修正值。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，所述车辆驾驶时，车速大于或等于60km/h。
7.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，所述从ESP系统输入的力矩为Z-轴力矩。
8.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的转向修正方法，其特征在于，通过力矩与调整参数的比计算施加增益以获得最终波动扭矩。
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