CN102849104A - 基于扭矩的行程端点柔和结束 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在接近行程端点区域时控制转向系统的控制系统。所述控制系统包括基于方向盘位置和方向盘扭矩选择性地估计命令调节值的第一模块。第二模块基于所述命令调节值产生电机辅助命令以控制所述转向系统。

Description

基于扭矩的行程端点柔和结束

相关申请的交叉引用

本专利申请要求享有2011年3月11日提交的美国临时专利申请序号No.61/451,866的优先权，该临时专利申请的全部内容在此通过引用并入本申请中。

通过引用的并入

本专利申请涉及美国专利公报2011/0010053和2011/0010049，所述美国专利公报的全部内容在此通过引用并入本申请中。

背景技术

本发明涉及用于控制转向系统的方法和系统，更具体地涉及用于减小转向系统中的行程端点顿挫的方法和系统。

背景技术

车辆转向系统的主观感受会受行程端点的系统运转状况的影响。当转向到角落时，如果存在顿挫、突变感觉，就会使人产生消极感受。在某些应用中，由行程端点的硬件-转向齿条引起的金属在金属上的撞击声会使人在听觉和触觉上感觉不舒服。

在本应用中，行程端点感觉主要受齿条和小齿轮的行程结束柔顺度影响。如果在行程端点发现有缺陷的主观感受，那么在成本和/或时间方面不允许通过改变齿条和小齿轮的行程结束来得到解决办法。

因此，期望提供用于减小行程端点顿挫的系统和方法。

发明内容

因此，本发明提供了一种用于在接近行程端点区域时控制转向系统的控制系统。所述控制系统包括基于方向盘位置和方向盘扭矩选择性地估计命令调节值的第一模块。第二模块基于命令调节值产生电机辅助命令从而控制转向系统。

在另一个实施方式中，本发明提供了一种在接近行程端点区域时控制转向系统的方法。所述方法包括基于方向盘位置和方向盘扭矩选择性地估计命令调节值，并且还包括基于命令调节值产生电机辅助命令从而控制转向系统。

通过结合附图来参阅下面的描述，这些以及其他优点和特征将变得清楚。

附图说明

被认为是本发明的主题被具体地列举并且在说明书结尾处的权利要求书中清楚地要求保护。本发明的前述以及其他特征和优点将通过下面结合附图进行的详细描述而变得显而易见，附图中：

图1是示出了包括根据本发明的示例性实施方式的转向控制系统的车辆的功能框表；

图2和3是示出了根据本发明的其他示例性实施方式的转向控制系统的数据流图；以及

图4-8是示出了根据本发明的另一些示例性实施方式的转向控制方法和系统的模型。

具体实施方式

下面的描述并非旨在限制本发明、其应用或用途。应当理解的是，相应的附图标记在所有附图中指代相同或相应的部件或特征。

现参阅附图，其中在不限制本发明的情况下，将参阅各种实施方式描述本发明，图1示出包括转向系统12的车辆10。在各种实施方式中，转向系统12包括联接至转向轴16的方向盘14。在一个实施方式中，转向系统12是进一步包括转向辅助单元18的电动转向(EPS)系统，所述转向辅助单元18联接至转向系统12的转向轴16并且联接至车辆10的转向横拉杆20、22。转向辅助单元18包括例如可通过转向轴16联接至转向致动器电机和齿轮装置的齿条和小齿轮转向机构(未示出)。在操作期间，当车辆操作者转动方向盘14时，转向辅助单元18的电机提供移动转向横拉杆20、22的辅助，转向横拉杆20、22继而分别移动转向节24、26，所述转向节24、26分别联接至车辆10的车轮28、30。

如图1所示，车辆10进一步包括检测和测量转向系统12和/或车辆10的可观察状况的各种传感器31、32、33。传感器31、32、33基于可观察的状况产生传感器信号。在一个示例中，传感器31是感测由车辆10的操作者施加到方向盘14的扭矩的扭矩传感器。该扭矩传感器基于所述施加的扭矩产生方向盘扭矩信号。在另一个示例中，传感器32是感测转向辅助单元18的电机的旋转速度和方向的电机速度传感器。传感器32基于所述电机旋转速度和方向产生电机速度信号。在又一个示例中，传感器33是感测方向盘14的位置的方向盘位置传感器。传感器33基于所述方向盘位置产生方向盘位置信号。

控制模块40基于一个或多个所述传感器信号并且进一步基于本发明的转向控制系统和方法来控制转向系统12的操作。总体而言，本发明的转向控制系统和方法产生至转向辅助单元18的电机的最终辅助命令以控制行程端点顿挫。在各种实施方式中，转向控制系统和方法将命令调节值-例如增益和/或阻尼施加到最终辅助命令以便减小行程端点顿挫。控制模块基于方向盘位置、方向盘扭矩或它们的组合来确定命令调节值。

现参阅图2，该图为示出了用于控制图1的转向系统12的图1的控制模块40的实施方式的数据流图。在各种实施方式中，控制模块40可包括一个或多个子模块和数据存储器。如在此使用的，术语模块和子模块意指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件程序或固件程序的处理器(共享的、专用的或群组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他适当部件。应当理解的是，可组合和/或进一步划分图2所示的子模块，以便类似地产生到转向系统12(图1)的最终辅助命令44从而降低行程端点顿挫。

在各种实施方式中，控制模块40包括输入信号处理模块50、增益确定模块52、阻尼确定模块54和最终辅助命令确定模块56。如所能理解的，到控制模块40的输入可通过车辆10(图1)的传感器31、32、33(图1)产生，可从车辆10(图1)内的其他控制模块(未示出)接收，可以被建模，并且/或者可以预先设定。

输入信号处理模块50接收方向盘位置58、方向盘扭矩60以及学习获得的行程端点(EOT)限制62、64作为输入。输入信号处理模块50执行用于调节角度和扭矩信号的方法并且产生进入位置66、各种调节的扭矩值-例如未滤波的和滤波的方向盘扭矩68以及状态方向盘扭矩70(例如，也可为经过滤波的)。

例如，图4中示出了可通过输入信号处理模块50执行的方法100的示例性实施方式。测得的方向盘位置58(HwAbsPosHiRes)被用于确定进入位置66(EOTEnterPos)，所述进入位置66(EOTEnterPos)为行程端点进入位置。在该示例中，EOTEnterPos基于学习获得的EOT限制62、64(CCWEOTLearned和CWEOTLearned)以及预定的进入角度(EOTEnterAngle)。如所能理解的，可采用其他方法来确定进入位置66。应当指出，EOTEnterPos为正值。方向盘扭矩60(HwTrqIn)被用作剩余三个输出68a、68b、70的基础。在此，HwTrqIn60根据需要被转化，使得正扭矩表明转向到EOT区域中。

回过来参阅图2，增益确定模块52接收进入位置66、方向盘位置58、方向盘扭矩68以及状态方向盘扭矩70作为输入。基于输入58、66、68、70，增益确定模块52执行用于确定增益72和阻尼因数74的方法。

在各种实施方式中，为了确定增益72和阻尼因数74，增益确定模块52可被进一步划分为子模块。如图3所示，这些子模块可包括状况子模块76、状态子模块78、增益点子模块80以及最终增益因数子模块82。

状况子模块76接收方向盘位置58和进入位置66作为输入。基于所述输入，状况子模块76确定方向盘位置58是否在电动转向行程区域内并且基于所述确定结果产生操作标记84。例如，当方向盘位置58小于或等于进入位置66时，操作标记84随后被设置为真或1。否则，操作标记84被设置为假或0。

增益点模块80接收方向盘位置58、进入位置66以及操作标记84作为输入。基于输入58、66、84，增益点模块80执行确定增益点P086和增益点P188的方法。

例如，图5中示出了可通过增益点子模块80执行的方法200的示例性实施方式。在图5中，当操作标记84(正常操作)为真或1(即，不在EOT区域内)时，增益点P086(增益点0)在210处被重置到进入位置66(EOTEnterPos)，而增益点P188(增益点1)在220处被重置到进入位置加上预定值(EOTEnterPos+EOTRangeInPos)。内部信号(ZeroGainRegFlagPrev)在230处被重置为假或0。

当操作标记84(正常操作)为假或0时，随后执行240处的逻辑(第一检验)。表格1中提供了第一检验的示例性状况：

表格1。

当第一检验为真时，增益点0和增益点1分别在250和260处被设置为(EOTEnterPos+EOTRangeInPos-EOTRangeOutPos)和(EOTEnterPos+EOTRangeInPos)。当第一检验为假时，随后执行270处的逻辑(第二检验)。表格2中提供了第二检验的示例性状况：

表格2。

当第二检验为真时，ZeroGainRegFlagPrev被设置为1；并且执行在280处的逻辑(第三检验)。表格3中提供了第三检验的示例性状况：

运算对象1	状况	运算对象2
			AbsPosHiRes	大于	之前的增益点0+RevPosHys_HwDeg

表格3。

当第三检验为真时，增益点0和增益点1分别在290和300处被再次更新为(AbsPosHiRes-EOTRangeOutPos-RevPosHys)和(AbsPosHiRes-RevPosHys)。当第三检验为假时，之前的增益点数值随后分别在290和300处被再次使用。

当第二检验为假时，随后执行310处的逻辑(第四检验)。表格4中提供了第四检验的示例性状况：

运算对象1	状况	运算对象2
			AbsPosHiRes	小于或等于	之前的增益点0

表格4。

当第四检验为真时，增益点0和增益点1随后分别在320和330处被设置为AbsPosHiRes和(AbsPosHiRes-RevPosHys)。当第四检验为假时，之前的增益点数值分别在320和330处被使用。

回过来参阅图3，状态子模块78接收操作标记84和状态方向盘扭矩70作为输入。基于输入70和84，状态子模块执行方法来确定增益滤波器常数90，确定行程端点状态92并且确定阻尼因数74。

例如，图6中示出了可通过状态子模块78执行的方法400的示例性实施方式。在图6中，行程端点状态92(EOTSwState)的值被设置为1(正常操作)、2(进入状态)、3(保持状态)或4(退出状态)。当在410处正常操作为真或1时，EOTSwState的值被设置为1。当正常操作为假或0并且在420处方向盘扭矩状态70(StateHwTrq)大于预定值(EOTDeltaTrqThrsh)时，EOTSwState的值被设置为2。当正常操作为假或0并且在430处StateHwTrq小于-EOTDeltaTrqThrsh时，EOTSwState被设置为4。当正常操作为假或0并且StateHwTrq在±EOTDeltaTrqThrsh的范围内时，使用之前的状态。

同样的逻辑可被用于计算增益滤波器常数90(GainFilterConst)和阻尼因数74(EOTSwDampFact)。GaintFilterConst被用于确定施加到增益的低通滤波器切断频率。在440处，该频率的值当进入时(状态2)采取EOTEnterLPFKn而当退出时(状态4)采取EOTExitLPFKn。EOTSwDampFact用于在随后的操作中提供进入和退出状态的不同阻尼值。在这种实施型式中，当进入时EOTSwDampFact被设置为1，而当在450处退出时EOTSwDampFact被转换到预定值EOTDampFactor。如所能理解的，在其他实施型式中没有使用阻尼因数74，相反，可预先设定进入和退出的阻尼。

回过来参阅图3，最终增益因数模块82接收方向盘扭矩68、增益点P086、增益点P188、增益滤波器常数90和行程端点状态92作为输入。基于输入68、86-92，最终增益因数子模块82执行确定增益72的方法。

例如，如图7中所示的方法500的示例性实施方式中示出的，在510处，上查询表被用于计算取决于扭矩的增益因数(TrqDepGainFactor)。对于X表示例值为[0，0.5，1]。对于Y表示例值为[0，0.5，1]。在520处，动态查询表被用于计算取决于位置的增益因数(PosDepGainFactor)。X表被定义为[增益点0，增益点1]，而Y表为[1，0]

当EOTSwState不为4(即，1或2)时，PosDepGainFactor在530处被用于确定增益72。该构思为，当进入EOT区域时，增益因数将从1转变成0，从而产生柔和结束功能。当退出EOT区域(即，EOTSwState为4)时，TrqDepGainFactor在530处被用于确定增益72。以此方式，增益因数的值快速地转变回1，从而几乎消除拖沓的感觉。在各种实施方式中，低通滤波器在540处被应用于增益72，其中所述滤波器的频率通过增益滤波器常数90(GainFilterConst)确定。

回过来参阅2，阻尼确定模块54接收电机速度94、学习获得的限制62和64、阻尼因数74以及方向盘位置58作为输入。基于输入58、62、64、74和94，阻尼确定模块54执行确定阻尼96的方法。

例如，图8示出了根据示例性实施方式可通过阻尼确定模块54执行以确定阻尼96的阻尼方法600。所述阻尼方法600在行程端点区域中提供阻尼以便减小方向盘回弹。如所能理解的，所述阻尼确定可按照美国专利公报2011/0010053和2011/0010049中的描述类似地执行，所述美国专利公报的全部内容在此通过引用并入本申请中。

在各种实施方式中，阻尼值可基于学习获得的EOT限制62、64(CCWEOTLearned，CWEOTLearned)，然而可使用基于EOT位置的其他实施方式。在图8中，在610和620处选定X表的值[X1，X2]。Y表的值被设置为预定值(EOTPosDepDmpYTbl)，其示例性值包括[0，0.01]。应当指出，动态查询表的输出用于在630处修正电机速度94。阻尼因数74(EOTSwDampFact)在630处提供额外的倍增器。如前面指出的，独立的阻尼查询Y表可被用于替代阻尼因数。

回过来参阅图2，最终辅助命令确定模块56接收增益72、阻尼96和电机扭矩命令98作为输入。在各种实施方式中，电机扭矩命令80可通过控制模块40内的其他子模块确定。基于输入72、96和98，最终辅助命令确定模块56确定最终辅助命令44。最终辅助命令确定模块56施加增益72和/或阻尼96至电机扭矩命令98并且基于所述施加操作产生最终辅助命令44。最终辅助命令44可被用于控制转向辅助单元18(图1)的电机。

在一个示例中，最终辅助命令确定模块56在接近行程端点区域时施加增益72到电机扭矩命令98以便修正电机扭矩命令98。在另一个示例中，最终辅助命令确定模块56从电机扭矩命令98中减去阻尼96。如所能理解的，当增益72和阻尼96施加到电机扭矩命令98时，可在增益72被施加到电机扭矩命令98之前或之后减去阻尼96。

虽然仅结合有限数量的实施方式详细描述了本发明，但是应当容易理解的是，本发明不限于公开的这些实施方式。相反，本发明可被修改为包含任何数量的前面未描述但与本发明的精神和范围相吻合的变型、改变、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解的是，本发明的各个方面可能仅包括所描述的实施方式中的一些。因此，本发明不应被认为受到前面的描述的限制。

Claims (15)

1.一种用于在接近行程端点区域时控制转向系统的控制系统，所述控制系统包括：

第一模块，所述第一模块基于方向盘位置和方向盘扭矩选择性地估计命令调节值；以及

第二模块，所述第二模块基于所述命令调节值产生电机辅助命令以控制所述转向系统。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中所述第一模块基于方向盘位置确定取决于位置的增益因数并且基于所述取决于位置的增益因数选择性地设置命令调节值。

3.如权利要求2所述的控制系统，其中所述第一模块基于方向盘的行程端点状态选择性地设置命令调节值。

4.如权利要求3所述的控制系统，其中所述行程端点状态是下列各项中的至少一种：进入行程端点区域、退出行程端点区域、在行程端点区域之外以及保持在行程端点区域内。

5.如权利要求4所述的控制系统，其中当行程端点状态是进入行程端点区域和在行程端点区域之外中的至少一种时，所述第一模块基于取决于位置的增益因数选择性地设置命令调节值。

6.如权利要求1所述的控制系统，其中所述第一模块基于方向盘扭矩确定取决于扭矩的增益因数并且基于所述取决于扭矩的增益因数选择性地设置命令调节值。

7.如权利要求6所述的控制系统，其中所述第一模块基于方向盘的行程端点状态选择性地设置命令调节值。

8.如权利要求7所述的控制系统，其中所述行程端点状态是下列各项中的至少一种：进入行程端点区域、退出行程端点区域、在行程端点区域之外以及保持在行程端点区域内。

9.如权利要求8所述的控制系统，其中当行程端点状态是退出行程端点区域时，所述第一模块基于取决于扭矩的增益因数选择性地设置命令调节值。

10.一种在接近行程端点区域时控制转向系统的方法，所述方法包括：

基于方向盘位置和方向盘扭矩选择性地估计命令调节值；以及

基于所述命令调节值产生电机辅助命令以控制所述转向系统。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括基于方向盘位置确定取决于位置的增益因数以及基于所述取决于位置的增益因数选择性地设置命令调节值。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述选择性地设置命令调节值是基于方向盘的行程端点状态进行的。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述状态是下列各项中的至少一种：进入行程端点区域、退出行程端点区域、在行程端点区域之外以及保持在行程端点区域内。

14.如权利要求13所述的方法，其中当行程端点状态是进入行程端点区域和在行程端点区域之外中的至少一种时，所述选择性地设置命令调节值是基于取决于位置的增益因数进行的。

15.如权利要求10所述的方法，进一步包括基于方向盘扭矩确定取决于扭矩的增益因数以及基于所述取决于扭矩的增益因数选择性地设置命令调节值。

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