CN103158763A - 车轮速度变化换算系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车轮速度变化换算系统，提供了一种用于动力转向系统的控制系统。该控制系统包括用于基于轮频率来计算换算因子的换算模块。该控制系统还包括基于轮速来评估轮干扰并基于轮速来确定轮干扰消除量的命令模块。该命令模块基于轮干扰消除量和换算因子来对动力转向系统生成辅助命令。

Description

车轮速度变化换算系统

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2011年12月14日提交的序号为61/570,628的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用被结合于此。

技术领域

本发明涉及转向系统的方法和系统，并且更尤其涉及用于通过使用轮速来在转向系统中抵制车轮(road wheel)干扰的方法和系统。

背景技术

车辆在前车轮中受到一些程度的干扰。轮不平衡是车轮干扰的一个例子。车轮干扰可能引起可被驾驶员察觉到的驾驶盘上的振动。这种类型的振动与车轮转动平均速度直接有关。在驾驶盘处的振动的严重性取决于干扰的量值以及底盘和转向设计。在典型情况下，车辆驾驶员最终将使车辆接受服务以得到例如轮平衡。目前存在若干方法以减少驾驶盘振动，然而这些方法具有缺点。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于动力转向系统的控制系统。该控制系统包括用于基于轮频率来计算换算因子的换算模块。该控制系统还包括基于轮速来评估轮干扰并且基于轮速来确定轮干扰消除量的命令模块。该命令模块基于轮干扰消除量和换算因子来对动力转向系统生成辅助命令。

根据本发明的另一方面，提供一种用于动力转向系统的控制系统。该控制系统包括用于基于轮速来计算轮频率的频率估计模块。该控制系统包括基于轮频率来计算换算因子的换算模块。该控制系统还包括基于轮速来评估轮干扰并且基于轮速来确定轮干扰消除量的命令模块。该命令模块基于轮干扰消除量和换算因子来对动力转向系统生成辅助命令。

这些和其他优点和特征将根据结合附图进行的以下描述而变得更加显而易见。

附图说明

在本说明书的结尾处的权利要求中特别指出和明确要求保护了被认为是本发明的本主题。本发明的前述和其他特征以及优点根据结合附图进行的以下详细描述而是显而易见的，其中：

图1是说明了根据本发明示例性实施例的包括电动力转向控制系统的车辆的功能框图；

图2是说明了根据本发明的另一个示例性实施例的电动力转向控制系统的数据流示图；

图3说明了根据本发明另一个示例性实施例的用于计算左右量值的示例性方法；

图4说明了根据本发明又一个示例性实施例的用于计算左换算值和右换算值的示例性方法。

图5说明了根据本发明另一个示例性实施例的用于计算左换算值和右换算值的另一个示例性方法；以及

图6说明了根据本发明又一个示例性实施例的用于计算左换算值和右换算值的示例性方法。

具体实施方式

现在参考图1，其中将参考特定实施例而不对其进行限制来描述本发明，说明了包括转向系统12的车辆10的示例性实施例。在各种实施例中，转向系统12包括耦合到转向轴16的驾驶盘14。在所示的示例性实施例中，转向系统12是电动力转向(EPS)系统，其进一步包括耦合到转向系统12的转向轴16且耦合到车辆10的横拉杆20、22的转向辅助单元18。转向辅助单元18例如包括齿条齿轮转向机构(未示出)，其可经由转向轴16被耦合到转向驱动电机和齿轮。在操作期间，当由车辆操作者转动驾驶盘14时，转向辅助单元18的电机提供辅助以移动横拉杆20、22，其转而分别移动被分别耦合到车辆10的道路车轮28、30的转向节24、26。

如图1中所示，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。这些传感器基于可观察状况来生成传感器信号。在所示的例子中，传感器31和32是轮速传感器，其分别感测轮28和30的转动速度。传感器31、32基于该转动速度来生成轮速信号。在其他例子中，可以提供除了传感器31和32外或替代传感器31和32的其他轮速传感器。其他轮速传感器可以感测后轮34、36的转动速度并基于该转动速度来生成传感器信号。出于示例性目的，本公开将在分别与前轮28、30相关联的传感器31、32的情境中被讨论。如将被理解的，感测轮运动的其他轮传感器(诸如轮位置传感器)，可以被用来代替轮速传感器。在这种情况中，可以基于轮传感器信号来计算轮速。在另一个例子中，传感器33是扭矩传感器，其感测置于驾驶盘14上的扭矩。传感器33基于该扭矩生成扭矩信号。

控制模块40基于传感器信号中的一个或多个并且进一步基于本公开的转向控制系统和方法来控制转向系统12的操作。通常来说，本公开的转向控制系统和方法评估轮速信号以确定车轮干扰。在各种实施例中，转向控制系统和方法识别具有与轮干扰有关的变化的轮速信号的一部分。转向控制系统减少轮速信号中的变化的影响。具体地，如果轮速信号的量值超过阈值或目标值，则转向控制系统按比例减少轮速信号中的变化。转向控制系统基于具有与轮干扰有关的变化的轮速信号的一部分来生成补偿扭矩命令。

现在参考图2，数据流示图说明了用来控制图1的转向系统12的图1的控制模块40的示例性实施例。在各种实施例中，控制模块40可以包括一个或多个子模块和数据存储。如在这里使用的术语，模块和子模块是指提供所描述的功能性的专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或其他合适的部件。如可以理解的，图2中所示的子模块可以被组合和/或进一步分割以基于轮速信号在驾驶盘处类似地控制车轮干扰。对控制模块40的输入可以从车辆10(图1)的传感器31、32、33(图1)生成，可以从车辆10(图1)内的其他控制模块(未示出)接收，可以被建模，和/或可以被预定义。

在一个例子中，控制模块40包括频率估计模块42、轮速信号调节模块44、换算或使能模块46、和命令生成模块48。

频率估计模块42接收作为输入的右轮速信号50和左轮速信号52。频率估计模块分别为每个轮速信号50、52估计右频率54和左频率56。具体地，右频率54是基于右轮速信号50的且左频率56是基于左轮速信号52的。例如，在一个实施例中，右频率54和左频率56可以通过由以下来换算轮速信号50、52而被估计：频率＝K/(2*π)(即基于关系：ω＝2*π*频率)。在各种实施例中，K是表示干扰的阶的数值(例如，一阶干扰或二阶干扰)。具体地，例如，对于一阶干扰K等于1，或在二阶干扰的情况下K等于2。频率估计模块42可以接着将低通滤波器或其他降噪滤波器(未示出)应用于换算的轮速信号以提供右频率54和左频率56。

轮速信号调节模块44接收作为输入的右轮速信号50、左轮速信号52、右频率54和左频率56。轮速信号调节模块44预先调节右轮速信号50和左轮速信号52以通过使用右频率54和左频率56来生成右滤波速度62和左滤波速度64。如可理解的，各种滤波技术可以被用来执行调节。在各种实施例中，可以应用具有指定中心频率的带通滤波器。

使能模块46接收作为输入的右频率54、左频率56、右滤波速度62和左滤波速度64。使能模块46通过生成使能信号66来使能基于右频率54和左频率56的辅助确定。例如，使能模块46确定右频率54和左频率56的平均值。使能模块46接着将使能信号66设定为平均值的函数。例如，查询表(未示出)可以被用来基于右频率54和左频率56的平均值来输出使能信号66。

使能模块46还生成右换算值65和左换算值68。参考图3-5，示出了用于计算右换算值65和左换算值68的一种方法。图3说明了用于计算右当前量值70和左当前量值72的方法。具体地，右当前量值70基于右滤波速度62，且左当前量值72基于左滤波速度64。右当前量值70和左当前量值72分别表示在右滤波速度62和左滤波速度64下的振荡的量值。参考图5，在一个实施例中，右当前量值70和左当前量值72可以通过使用计算右滤波速度62和左滤波速度64两者的绝对值的方法来进行计算。低通滤波器80接着可以被应用于右滤波速度62和左滤波速度64的绝对值。换算因子82可以被应用于右滤波速度62的滤波值84和左滤波速度64的滤波值86。在一个例子中，换算因子82可以是大约1/0.636，然而理解的是，也可以使用换算因子82的其他值。换算因子82与滤波值84或滤波值86的乘积分别创建了右当前量值70和左当前量值72。

图4和6是用于计算右换算值65和左换算值68的一种方法的示例性说明。参考图4，右当前量值70被馈送给右速率限制器88且左当前量值72被馈送给左速率限制器90。将来自右速率限制器88和左速率限制器90两者的输出与自动换算目标值92进行比较。自动换算目标值92表示在轮速信号50、52中允许的变化，其还可表示通常允许的最大变化。具体地，将来自右速率限制器88的输出与自动换算目标值92进行比较，且两个值中更大的被用作右除数94。自动换算目标值92除以右除数94以产生右被除数。右被除数从不大于1。右被除数然后被馈送给右开关96。将来自左速率限制器90的输出与自动换算目标值92进行比较，且两个值中更大的被用作左除数98以产生左被除数。左被除数从不大于1。该被除数然后被馈送给左开关100。

现在参考右开关96和左开关100，如果使能信号66包括大于零的值，则右开关96将把右被除数发送到右开关102且左开关100将把左被除数发送到左开关104。自动换算使能值108被用来激活对轮速信号50、52的换算。具体地，自动换算使能值108通过将真信号发送到右开关102和左开关104中的一个或两者来激活换算，或通过将伪信号发送到右开关102和左开关104中的一个或两者来解除换算。如果换算被解除，则右开关102和左开关104为右换算值65和左换算值68使用值“1”。

参考图6，块200表示计算右换算值65和左换算值68以及右换算滤波速度120和左换算滤波速度122的另一个方法。角速度变化(VAV)幅值210与图4中所示的右当前量值70或左当前量值72相对应。目标值212与图4中所示的自动换算目标值92相对应。目标值212除以VAV幅值210以确定被发送到块200的中间换算值214(例如，除数与图4中所示的右除数94或左除数98相对应)。VAV216与右滤波速度62或左滤波速度64相对应。根据图6，如果解除了自动换算(例如，如果VAV幅值216不大于目标值212)则值“1”被用作为右换算值65和左换算值68。如果VAV幅值216在目标值212之上，则归一化VAV216(例如，右滤波速度62或左滤波速度64乘以右换算值65和左换算值68)。归一化的VAV216导致新的VAV220。新的VAV220与图2中所示的右换算滤波速度120和左换算滤波速度122相对应。如图6中所示的方法导致了极限环(limit-cycle)事件的减少，且因此改善了系统稳定性限度。

返回参考图2，使能模块46将右换算值65和左换算值68发送到轮速模块44。轮速模块44计算右换算滤波速度120和左换算滤波速度122。具体地，右换算滤波速度120通过将右滤波速度62乘以右换算值65来进行计算。左换算滤波速度122通过将左滤波速度64乘以左换算值68来进行计算。

命令生成模块48接收作为输入的右换算滤波速度120、左换算滤波速度122、使能状态66、驾驶盘扭矩126、和辅助命令130。如可理解的，辅助命令130可以包括基于转向系统12(图1)的其他操作状况而确定的辅助值。

基于这些输入，命令生成模块48生成被用来控制转向辅助单元18(图1)的电机的最终辅助命令132。在各种实施例中，命令生成模块48通过计算用于右换算滤波速度120和左换算滤波速度122中的每个的消除命令来确定干扰消除量；对该消除命令进行求和；并对该总和应用换算。命令生成模块48然后将消除命令应用到辅助命令130并输出最终辅助命令132。在各种实施例中，命令生成模块48通过使用自适应滤波方法来计算消除命令。最终辅助命令132部分基于轮速信号50、52的换算值。

尽管已经仅仅结合有限数量的实施例详细地描述了本发明，但应当容易理解的是，本发明不限于这样公开的实施例。相反，本发明可以被修改以结合上文没有描述但与本发明的精神和范围相当的任意数量的变化、替代、置换或等效布置。此外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但要理解的是，本发明的多个方面可以仅包括了所描述的实施例中的一些。因此，本发明不被看作被前述描述所限制。

Claims (15)

1.一种用于动力转向系统的控制系统，包括：

换算模块，其用于基于轮频率来计算换算因子；以及

命令模块，其基于轮速来评估轮干扰并基于轮速来确定轮干扰消除量，以及基于轮干扰消除量和换算因子来对动力转向系统生成辅助命令。

2.如权利要求1中所述的控制系统，包括频率估计模块，其中该频率估计模块接收轮速并基于轮速来确定轮频率。

3.如权利要求2中所述的控制系统，其中所述轮频率基于以下公式进行计算：轮频率＝K/(2*π)，其中K是表示干扰的阶的数值。

4.如权利要求1中所述的控制系统，其中所述换算模块确定基于左轮频率和右轮频率的平均值的使能信号。

5.如权利要求1中所述的控制系统，其中所述换算模块基于当前量值来确定换算因子，其中所述当前量值基于滤波轮速。

6.如权利要求5中所述的控制系统，其中通过计算滤波轮速的绝对值、将低通滤波器应用于所述滤波轮速的绝对值、并且将所述滤波轮速的绝对值乘以换算因子来确定所述当前量值。

7.如权利要求5中所述的控制系统，其中将当前量值发送到速率限制器并将其与自动换算目标值进行比较，其中所述自动换算目标值表示轮速中的最大允许变化。

8.如权利要求7中所述的控制系统，其中将来自所述速率限制器的输出与自动换算目标值进行比较，并且来自速率限制器的输出和所述自动换算目标值中的更大的被用作除数。

9.如权利要求8中所述的控制系统，其中将所述自动换算目标值除以所述除数以确定被除数，并且其中如果由所述换算模块所确定的使能信号大于零，则所述被除数值被发送到开关。

10.如权利要求9中所述的控制系统，其中自动换算使能值被用来激活轮速的换算，其中所述自动换算使能值被发送到所述开关。

11.如权利要求1中所述的控制系统，包括轮速调节模块，其接收轮速和轮频率，并且基于所述轮频率来生成滤波速度。

12.如权利要求1中所述的控制系统，其中所述换算因子基于角速度(VAV)幅值和自动换算目标值，其中所述自动换算目标值除以VAV幅值，其中所述自动换算目标值表示轮速中允许的变化。

13.如权利要求1中所述的控制系统，其中所述换算模块基于右轮频率来确定右换算因子且基于左轮频率来确定左换算因子。

14.如权利要求1中所述的控制系统，其中所述辅助命令基于驾驶盘扭矩和辅助值。

15.一种用于动力转向系统的控制系统，包括：

频率估计模块，其用于基于轮速来计算轮频率；

换算模块，其用于基于所述轮频率来计算换算因子；以及

命令模块，其基于所述轮速来评估轮干扰并基于所述轮速来确定轮干扰消除量，以及基于所述轮干扰消除量和所述换算因子来对动力转向系统生成辅助命令。

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