CN103171616A - 电动助力转向系统及用于检验该系统的转向角的方法 - Google Patents

电动助力转向系统及用于检验该系统的转向角的方法 Download PDF

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Abstract

一种电动助力转向系统包括：一扭矩传感器，所述扭矩传感器包括一与输入轴相连的第一转子，一与输出轴相连的第二转子，一用于测量第一转子的绝对转向角的第一角度元件，以及用于测量第一转子的相对转向角的第二角度元件和第三角度元件；以及一电子控制单元，所述电子控制单元用于根据从所述扭矩传感器得到的绝对转向角和相对转向角确定一基准转向角，并且根据从第二角度元件和第三角度元件所得到的相对转向角跟踪并累积相对基准转向角旋转的第一绝对转向角和第二绝对转向角，当所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在预设定的基准差值之内时，平均第一绝对转向角和第二绝对转向角，以提供所计算的最终绝对转向角。

Description

电动助力转向系统及用于检验该系统的转向角的方法
技术领域
本发明涉及一种电动助力转向系统和一种用于检验电动助力转向系统的转向角度的方法，尤其特别涉及一种电动助力转向系统，根据分别从角度元件得到的相对转向角跟踪第一绝对转向角和第二绝对转向角，当第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在一基准差值内时，计算一最终绝对转向角，因此可以改善最终绝对转向角的稳定性，以及一用于检验该系统的转向角度的方法。
背景技术
众所周知，一助力转向系统被应用于车俩中用来减轻方向盘（把手）的转向力和保证转向稳定性。像这种助力转向系统，例如现有的使用液压的液压助力转向（HPS）系统，它被广泛使用，但是一种通过使用与现有液压方式不同的马达旋转力而帮助驾驶员转向的环保型电动助力转向（EPS）系统近来被普遍地安装在车辆内。
在这样的电动助力转向（EPS）系统中，一电子控制单元(ECU)根据一速度传感器和扭矩传感器所检测的车辆行驶条件驱动一马达，以在低速行驶时提供一轻便舒适的转向感，而在高速行驶时同样提供一稳重的转向感以及出色的方向稳定性，并在紧急情况下允许有一快速转向，因此提供给驾驶员一种最佳的转向条件。
一电动助力转向系统的电子控制单元根据相关的现有技术，并通过用于计算一绝对转向角的第一角度元件、用于计算相对转向角的第二角度元件、第三角度元件及一游标算法来计算一最终绝对转向角。
然而，由于所述电动助力转向系统根据现有技术计算最终绝对转向角，无法检验第二角度元件和第三角度元件所得到的相对转向角，所以，所计算的最终绝对转向角的可靠性较低。尤其特别是，当ISO26263标准引入后，对于一绝对转向角的测量需要更高的可靠性。
发明内容
因此，本发明的提出是为了解决上述在现有技术中出现的问题，同时，本发明的目的之一是提供一种电动助力转向系统，它可以根据分别从角度元件得到的相对转向角跟踪第一绝对转向角和第二绝对转向角，当第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在一基准差值内时，计算一最终绝对转向角。同时提供一种用于检验该电动助力转向系统的转向角的方法。
为了完成该目的，本发明提供一种电动助力转向系统包括：一扭矩传感器，所述扭矩传感器包括一与输入轴相连的第一转子，一与输出轴相连的第二转子，一用于测量第一转子的绝对转向角的第一角度元件，以及用于测量第一转子的相对转向角的第二角度元件和第三角度元件；以及一电子控制单元，所述电子控制单元用于根据从所述扭矩传感器得到的绝对转向角和相对转向角确定一基准转向角，根据第二角度元件和第三角度元件所得到的相对转向角跟踪并累积相对基准转向角旋转的第一绝对转向角和第二绝对转向角，当所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在预设定的基准差值之内时，平均第一绝对转向角和第二绝对转向角，以提供所计算的最终绝对转向角。
当第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过基准差值时，电子控制单元保持在超出之前所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角。
所述电子控制单元统计第一绝对转向角和第二绝对转向之间的差值超过基准差值的次数，并且当所统计的次数超过预设定的次数时，输出预设定的报警信息。
根据本发明的另一发明目的，提供一种用于检验一电动助力转向系统的转向角的方法，所述电动助力转向系统包括一扭矩传感器，所述扭矩传感器包括一与输入轴相连的第一转子，一与输出轴相连的第二转子，一用于测量第一转子的绝对转向角的第一角度元件，用于测量第一转子的相对转向角的第二角度元件和第三角度元件，所述方法包括以下步骤：根据从所述扭矩传感器得到的绝对转向角和相对转向角，确定一基准转向角；根据从第二角度元件和第三角度元件所得到的相对转向角跟踪并累积相对基准转向角旋转的第一绝对转向角和第二绝对转向角；确定所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值是否在一预设定的基准差值之内；当已确定所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在一预设定的基准差值之内时，平均第一绝对转向角和第二绝对转向角，以提供最终绝对转向角。
所述方法进一步包括，在上述确定步骤之后，还包括一步骤，当所述第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过基准差值时，保持在超出之前所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角。
所述提供最终绝对转向角的步骤还包括：统计所述第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过基准差值的次数；以及当所统计的次数超过预设定的次数时，输出预设定的报警信息。
在本发明中，根据分别从角度元件得到的相对转向角跟踪第一绝对转向角和第二绝对转向角，当第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在一基准差值内时，计算一最终绝对转向角，因此可以改善最终绝对转向角的稳定性，以及一用于检验该系统的转向角度的方法。
进一步，根据本发明，当第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过一基准差值的次数达到一预设定的次数时，输出预设定的报警信息，驾驶员可以立刻知道一扭矩传感器或一转子发生故障。 
附图说明
结合参考以下的附图和详细说明将更好地理解本发明的上述和其他的目的、特性和优势，其中：
图1是本发明实施例的一种电动助力转向系统的示意图；以及
图2是本发明实施例的用于检验一电动助力转向系统的转向角度的方法流程示意图。
具体实施方式
以下，本发明的实施例将参照附属图来具体描述。
图1是本发明一实施例的电动助力转向系统的示意图。
参见图1所示，根据本发明一实施的电动助力转向系统包括一扭矩传感器，所述扭矩传感器包括第一转子14和第二转子16；以及一电子控制单元20，所述电子控制单元20用于根据所述扭矩传感器所检测到的检测信息确定一基准转向角，检验从第二角度元件和第三角度元件所得到的相对转向角，并计算已检验的最终绝对转向角。
所述第一转子14与一输入轴13相连，所述第二转子16与一输出轴17相连。所述输入轴13可与设置在一驾驶员位置的方向盘11相耦合，所述输出轴17可与车轮相耦合。若输入轴13通过一外力旋转，输入轴13的旋转力通过一扭杆15传送至输出轴17，并旋转输出轴17。
设置在所述第一转子14和第二转子16之间的扭杆15用来测量产生于所述输入轴13和输出轴17之间的扭矩。
第一角度元件131提供所述第一转子14的绝对转向角至所述电子控制单元20。所述第一角度元件131可以设置为与第一转子14平行。
第二角度元件132和第三角度133各自设置在第一转子14的下方，以提供所述第一转子14的相对转向角至所述电子控制单元20。
所述电子控制单元20通过从第一角度元件131、第二角度元件132和第三角度元件133得到的转向角以及游标算法确定一基准转向角，并根据所确定的基准转向角跟踪第一转子14的转动。接着，通过使第一转子14转动，以及通过使用基准转向角及从第二转向角元件132和第三转向角元件133所得到的相对转向角分别计算第一绝对转向角和第二绝对转向角。
所述电子控制单元20计算所述第一绝对转向角和第二绝对转向角的差值，确定所计算的差值是否在一预设定的基准差值之内，例如，2.5度，若所计算的差值在一预设定的基准差值之内，平均所述第一绝对转向角和第二绝对转向角，以计算一最终绝对转向角。
上述的电子控制单元20可包括一基准转向角确定单元21、一第一跟踪单元22、一第二跟踪单元23、一计算单元24、一转向角提供单元25、一检验单元26、一报警单元27以及一重置单元28。
所述基准转向角确定单元21通过第一角度元件131所得到的绝对转向角和第二角度元件132、第三角度元件133所得到的两个相对转向角，以及游标算法确定一基准转向角；其中第一角度元件131用于测量第一转子14的绝对转向角；第二角度元件132、第三角度元件133用于测量第一转子14的相对转向角。
所述第一跟踪单元22从所述基准转向角确定单元21得到基准转向角，及从第二角度元件132得到相对转向角，跟踪相对基准转向角旋转的第一绝对转向角，并累积所跟踪的第一绝对转向角。
所述第二跟踪单元23从所述基准转向角确定单元21得到基准转向角，及从第三角度元件133得到相对转向角，跟踪相对基准转向角旋转的第二绝对转向角，并累积所跟踪的第二绝对转向角。
所述计算单元24计算第一跟踪单元22和第二跟踪单元23所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值。
所述检验单元26检验通过计算单元24计算得到的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值是否在一预设定的基准差值之内。也就是说，当第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在所述预设定的基准差值之内，所述检验单元26检验出第一绝对转向角和第二绝对转向角是处于正常状态的绝对转向角，当所述差值超过所述基准差值时，所述检验单元26检验出第一绝对转向角和第二绝对转向角是处于非正常状态的绝对转向角，所述非正常状态可能是例如扭矩传感器或转子发生故障。
接着，若所述第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过预设定的基准差值，且未超过预设定的次数时，所述检验单元26暂时保持在超出所述预设定的次数之前的差值。
所述检验单元26确定第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过所述基准差值的次数是否超过一预设定的次数。
若第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过所述基准差值的次数超过预设定的次数时，所述报警单元27可提供预设定的报警信息至驾驶员。当所述扭矩传感器或第一转子14发生故障时，所述第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值的次数超过预设定的次数。
若第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过所述基准差值的次数未超过预设定次数时，但是为非连续性统计时，所述重置单元28初始化所统计的次数为“0”。
所述计算单元24平均上述检验单元26所检验的第一绝对转向角和第二绝对转向角，并计算一最终绝对转向角。因此，可以得到满足ISO026262高可靠性要求的最终绝对转向角。
所述转向角提供单元25输出由计算单元24所计算的最终绝对转向角至一转向设备（图中未示）。所述最终绝对转向角使用于安装在车辆内的所述转向设备的电子控制单元内，也使用于所述电动助力转向系统的电子控制单元。
以下，结合图2将说明一种用于检验已配置的电动助力转向系统的转向角的方法。
图2是本发明实施例用于检验电动助力转向系统的转向角的方法流程示意图。
所述电子控制单元20从与第一转子14平行的第一角度元件131接收到第一转子14的绝对转向角，并从位于所述第一转子14下方的第二角度元件132和第三角度元件133接收到第一转子14的相对转向角（步骤S11）。
接着，所述电子控制单元20通过从第一角度元件131得到的绝对转向角和从第二角度元件132、第三角度元件133得到的相对转向角，以及一游标算法确定一基准转向角（步骤S13）。
在确定基准转向角之后，所述电子控制单元20分别从第二角度元件132和第三角度元件133得到相对转向角（步骤S15）。
所述电子控制单元20根据所得到的相对转向角跟踪相对基准转向角旋转的第一绝对转向角和第二绝对转向角，并累积所跟踪的第一绝对转向角和第二绝对转向角（步骤S17）。
接着，电子控制单元20计算所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值（步骤S19）。
接着，电子控制单元20确定第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值是否在一预设定的基准差值之内（步骤S21）。
当在步骤S21中确定第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在预设定的基准差值之内（例如，基准差值为2.5度），电子控制单元20平均第一绝对转向角和第二绝对转向角，以计算最终绝对转向角（步骤S23）。
接着，电子控制单元将所计算的最终绝对转向角提供至转向设备（步骤S25）。
若在步骤S21中第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过预设定的基准差值，电子控制单元20统计所述第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过预设定的基准差值的次数（步骤S20）。
接着，电子控制单元20确定所统计的次数是否超过一预设定的次数，例如10次（步骤S22）。
若在步骤S22中，所统计的次数未超过预设定次数时，电子控制单元20暂时保持在超过之前已累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角（步骤S24）。
若在步骤S22中，所统计的次数超过预设定次数时，电子控制单元提供一预设定的报警信息至驾驶员（步骤S26）。同时，未超过预设定次数的非连续性统计次数可被初始化为“0”。
本发明不仅仅限于上述的实施例，本领域的技术人员可对本发明进行不同的修改和改变。所修改和改变的内容也要落入本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：
一扭矩传感器，所述扭矩传感器包括一与输入轴相连的第一转子，一与输出轴相连的第二转子，一用于测量第一转子的绝对转向角的第一角度元件，以及用于测量第一转子的相对转向角的第二角度元件和第三角度元件；以及
一电子控制单元，所述电子控制单元用于根据从所述扭矩传感器得到的绝对转向角和相对转向角确定一基准转向角，并且根据从第二角度元件和第三角度元件所得到的相对转向角跟踪并累积相对基准转向角旋转的第一绝对转向角和第二绝对转向角，以及当所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在预设定的基准差值之内时，平均所述第一绝对转向角和所述第二绝对转向角，以提供所计算的最终绝对转向角。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，当第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过基准差值时，电子控制单元保持在超出之前所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述电子控制单元统计第一绝对转向角和第二绝对转向之间的差值超过基准差值的次数，并且当所统计的次数超过预设定的次数时，输出预设定的报警信息。
4.一种用于检验一电动助力转向系统的转向角的方法，所述电动助力转向系统包括一扭矩传感器，所述扭矩传感器包括一与输入轴相连的第一转子，一与输出轴相连的第二转子，一用于测量第一转子的绝对转向角的第一角度元件，用于测量第一转子的相对转向角的第二角度元件和第三角度元件，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据从所述扭矩传感器得到的绝对转向角和相对转向角，确定一基准转向角；
根据从第二角度元件和第三角度元件所得到的相对转向角跟踪并累积相对基准转向角旋转的第一绝对转向角和第二绝对转向角；
确定所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值是否在一预设定的基准差值之内；
当在上述确定步骤中已确定所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值在一预设定的基准差值之内时，平均第一绝对转向角和第二绝对转向角，以提供最终绝对转向角。
5.根据权利要求4所述的用于检验一电动助力转向系统的转向角的方法，其特征在于，在上述确定步骤之后，还包括一步骤：当所述第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过基准差值时，保持在超出之前所累积的第一绝对转向角和第二绝对转向角。
6.根据权利要求5所述的用于检验一电动助力转向系统的转向角的方法，其特征在于，所述提供最终绝对转向角的步骤还包括：
统计所述第一绝对转向角和第二绝对转向角之间的差值超过基准差值的次数；以及当所统计的次数超过预设定的次数时，输出预设定的报警信息。
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