CN104290803A - 用于可变转向助力的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于可变转向助力的系统及方法。提供了一种用于控制车辆的转向助力单元的方法及设备。该方法包括：接收表明车轮相对于车辆的车架的车轮位置的传感器数据；以及至少基于车轮的车轮位置来确定转向助力单元的行程极限值。该方法还包括：输出控制信号，以基于行程极限值来控制转向助力单元的行程。

Description

用于可变转向助力的系统及方法

技术领域

本公开大体上涉及用于车辆的转向系统，并且更具体地涉及用于机动车辆中的可变转向助力的系统及方法。

背景技术

转向系统大体上有助于车辆的操作者在使用期间转向车辆。大体上，转向系统具有转向助力单元，如，齿条和小齿轮机构，其可具有固定的行程范围。然而，在某些驾驶情况下，可能期望具有用于转向系统的更大的行程范围，如，当使得车辆停驻时。然而当车辆在不平整的表面上行进时，具有更大的行程范围可能不是期望的。

因此，期望提供用于在操作车辆期间的可变转向助力的系统和方法。此外，本发明的其它期望的特征和特性从以下详细描述和所附权利要求书连同附图和前述技术领域和背景技术将显而易见。

发明内容

提供了一种用于控制车辆的转向助力单元的方法。该方法包括：接收表明车轮相对于车辆的车架的车轮位置的传感器数据；以及至少基于车轮的车轮位置来确定转向助力单元的行程极限值。该方法还包括：输出控制信号，以基于行程极限值来控制转向助力单元的行程。

提供了一种用于车辆的转向助力单元控制系统的设备。所述设备包括具有行程路径的转向助力单元。该设备还包括转向助力控制模块，其基于车辆的速度和车辆的车轮的车轮位置来确定转向助力单元的行程极限值。

本发明还可包括下列方案。

1. 一种用于控制车辆的转向助力单元的方法，包括：

接收表明车轮相对于所述车辆的车架的车轮位置的传感器数据；

至少基于所述车轮的车轮位置来确定所述转向助力单元的行程极限值；以及

输出控制信号，以基于所述行程极限值来控制所述转向助力单元的行程。

2. 根据方案1所述的方法，其特征在于，接收表明所述车轮的车轮位置的传感器数据还包括：

从与所述车辆的悬挂系统相关联的车轮位置传感器接收传感器数据。

3. 根据方案2所述的方法，其特征在于，所述悬挂系统包括磁流变主动避震器，且所述车轮位置传感器与所述磁流变主动避震器相关联。

4. 根据方案1所述的方法，其特征在于，接收传感器数据还包括：

从车辆速度传感器接收表明所述车辆的速度的传感器数据。

5. 根据方案4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述车轮的车轮位置和所述车辆的速度来确定所述转向助力单元的行程极限值。

6. 根据方案5所述的方法，其特征在于，如果所述车辆的速度高于预定速度，则所述行程极限值不同于在所述车辆的速度低于所述预定速度的情况下的行程极限值。

7. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述转向助力单元为电动转向助力单元。

8. 一种用于车辆的转向助力单元控制系统，包括：

具有行程路径的转向助力单元；以及

转向助力控制模块，其基于所述车辆的速度和所述车辆的车轮的车轮位置来确定所述转向助力单元的行程极限值。

9. 根据方案8所述的系统，其特征在于，所述车轮位置传感器与所述车辆的悬挂系统相关联。

10. 根据方案9所述的系统，其特征在于，所述悬挂系统包括磁流变主动避震器，且所述车轮位置传感器与所述磁流变主动避震器相关联。

11. 根据方案8所述的系统，其特征在于，如果所述车辆的速度高于预定速度，则所述行程极限值不同于在所述车辆的速度低于所述预定速度的情况下的行程极限值。

12. 根据方案8所述的系统，其特征在于，所述转向助力单元为电动转向助力单元。

13. 一种车辆，包括：

与所述车辆的一个或多个车轮相关联的悬挂系统，所述悬挂系统包括车轮位置数据的至少一个来源；

联接到所述车辆的车轮上以使所述车轮相对于所述车辆移动的转向助力单元；以及

控制模块，其基于所述车轮位置数据和所述车辆的速度来确定所述转向助力单元的行程极限值。

14. 根据方案13所述的车辆，其特征在于，所述转向助力单元包括齿条和小齿轮，所述行程极限值为所述转向助力单元的齿条的行程的极限值。

15. 根据方案13所述的车辆，其特征在于，所述悬挂车辆包括磁流变主动避震器，且所述车轮位置传感器与所述磁流变主动避震器相关联。

16. 根据方案13所述的车辆，其特征在于，如果所述车辆的速度高于预定速度，则所述行程极限值不同于在所述车辆的速度低于所述预定速度的情况下的行程极限值。

附图说明

下文将连同以下附图来描述示例性实施例，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，且其中：

图1为示出包括根据各种实施例的转向系统的车辆的功能框图；

图2为示出根据各种实施例的转向系统的控制系统的数据流图；以及

图3为示出根据各种实施例的转向系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述在性质上仅为示例性的，且不旨在限制应用和使用。此外，不旨在受在前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中展现的任何明确的或暗示的理论约束。如本文使用的，术语“模块”指代（以单独或以任何组合的方式）任何硬件、软件、固件、电子控制构件、处理逻辑和/或处理器装置，包括而不限于：专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合式逻辑电路、和/或提供所述功能的其它适合的构件。

参看图1，车辆1示为具有根据各种实施例的转向系统12。尽管本文所示的附图绘出了具有一些元件布置的实例，但附加的中间元件、装置、特征或构件可存在于实际的实施例中。还应当理解的是，图1仅为示范性的，且可未按比例绘制。

在各种实施例中，转向系统12包括联接到转向轴16上的方向盘14。在一个示例性实施例中，转向系统12为电动转向(EPS)系统，所述EPS系统还包括转向助力单元18，其联接到转向系统12的转向轴16上并且联接到车辆10的系杆20、22上。例如，转向助力单元18包括齿条和小齿轮转向机构(未示出)，其可经由转向轴16联接到转向促动器马达和齿轮装置(下文称为转向促动器)上。在操作期间，当方向盘14由车辆操作者转动时，转向助力单元18的马达提供助力以使系杆20、22移动，这继而又使得分别联接到车辆10的路面车轮28、30上的转向节24、26移动。尽管图1中示出了且本文中描述了EPS系统，但将认识到的是，本公开的转向系统12可包括各种受控的转向系统，包括但不限于具有液压构造的转向系统和由线控构造实现的转向装置。

如图1中所示，车辆10还包括各种传感器32、34、36，其观察转向系统12和/或车辆10的状态，且基于观察的状态生成传感器信号。在各种实施例中，传感器32为车辆速度传感器，传感器34为与车轮28相关联的第一车轮位置传感器，且传感器36为与车轮30相关联的第二车轮位置传感器。应当注意的是，传感器32、34、36仅为示例性的，因为可使用任何数量的传感器，且此外，由传感器32、34、36测量的一个或多个状态可从其它来源来获得，例如，如通过建模来获得。还应当注意的是，车辆10可包括检测和测量转向系统12和/或车辆10的可观察状态的各种其它传感器，包括但不限于偏航角传感器和方向盘角传感器。

在一个实例中，传感器34、36与车辆10的悬挂系统38、39相关联。作为另一个实例，传感器34、36与磁流变主动避震悬挂系统相关联，所述磁流变主动避震悬挂系统继而与各个车轮28、30相关联。大体上，各个传感器34、36检测和测量相应车轮28、30相对于车辆10的车架40的位置。然而，应当注意的是，需要的话，传感器34、36可为独立的车轮位置传感器。

在各种实施例中，控制模块42基于一个或多个传感器信号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和/或车辆10的操作。一般而言，本公开的转向控制系统和方法确定用于转向助力单元18的行程范围。在一个实例中，本公开的转向控制系统及方法基于车辆速度(例如，来自车辆速度传感器32)和车轮位置(例如，来自车轮位置传感器34、36)来确定转向助力单元18的齿条的行程范围。根据各种实施例，如果车辆低于预定速度且车轮位置在可接受的极限内，则控制模块42增大转向助力单元18可移动系杆20、22的行程量。相反，如果车辆高于预定速度或低于预定速度并且车轮位置在可接受极限外，则控制模块42减小转向助力单元18可移动系杆20、22的行程量。应当注意的是，控制模块42通过与车辆10相关联的合适通信架构(如，数据总线)与传感器34、36和转向助力单元18通信。

现在参看图2，且继续参看图1，数据流图示出了可嵌入控制模块42内的用于转向系统(图1)的转向控制系统100的各种实施例。根据本公开的转向控制系统的各种实施例可包括嵌入控制模块42内的任何数量的子模块。如可认识到的那样，图2中所示的子模块可进行组合和/或进一步细分，以类似地限制转向系统12(图1)的齿条的行程。至系统的输入可从车辆10(图1)感测到，从其它控制模块(未示出)接收，且/或由控制模块42内的其它子模块(未示出)确定/建模。在各种实施例中，控制模块42包括转向行程控制模块102和行程数据库104。

行程数据库104储存一个或多个表格(例如，查找表格)，其表明转向助力单元18沿与转向助力单元18相关联的行程路径的可接受的行程量。换言之，行程数据库104储存一个或多个表格，其提供用于转向助力单元18的移动的极限值。在各种实施例中，表格可为内插值表格，其由一个或多个索引来限定。由至少一个表格提供的行程极限值表明转向助力单元18所允许的行程量。例如，行程量可为转向助力单元18的齿条的行程量。作为另一个实例，一个或多个表格可由车辆参数（例如但不限于，车辆速度和车轮位置）来索引，以提供行程极限值。因此，行程极限值基于特定车辆速度和车轮位置来表明转向助力单元18所允许的行程量。

转向行程控制模块102从传感器32接收车辆速度数据106和从传感器34、36接收车轮位置数据108以作为输入。转向行程控制模块102基于车辆速度数据106和车轮位置数据108生成至转向助力单元18的转向助力控制信号110。在一个实例中，接收到车辆速度数据106和车轮位置数据108，且基于车辆速度数据106和车轮位置数据108从行程数据库104的一个或多个表格确定行程极限值112(例如，通过使用车辆速度和车轮位置对表格执行查找功能以确定行程极限值)。基于车辆速度数据106和车轮位置数据108生成至转向助力单元18的转向助力控制信号110，以基于车辆10的当前操作来控制转向助力单元18的行程。

例如，在预定车辆速度下，如，小于大约15英里每小时(mph)，转向助力单元18的允许行程极限值可增大，只要车轮位置数据108在可接受极限内(即，悬挂系统38并未完全弹回)即可，这是因为车辆10的缓慢移动减小了转向系统12的相邻构件之间的碰撞风险。因此，转向助力单元18的增大的行程减小了车辆10的转弯半径，这有助于使得车辆10停驻。然而，如果车轮位置数据表明一个或多个车轮28、30在可接受极限值外，则转向助力单元18的行程极限值不增大或减小以防止对转向系统12的破坏。因此，控制模块42基于车辆10的当前操作状态来改变转向助力单元18的行程极限值，这有助于车辆10的机动性，从而增大客户满意度。大体上，可接受的行程极限值取决于相邻构件与转向系统12的邻近程度。例如，转向系统12的可接受行程极限可在从大约86毫米(mm)到大约92mm的范围。在该实例中，如果车轮位置数据表明一个或多个车轮28、30由于经过不平整表面而经历颠簸，则转向系统12的行程极限值可从大约92mm减小到大约86mm。

现在参看图3，且继续参看图1和图2，流程图示出了根据本公开的控制方法，其可由图1的控制模块42执行。如鉴于本公开可认识到的那样，方法内的操作顺序不限于如图3中所示的执行顺序，而是可以在适用的情况下且根据本公开以一个或多个变化的顺序被执行。

在各种实施例中，图3的方法可被排定成基于预定事件来运行，和/或可在车辆10的操作期间持续地运行。

该方法可在200处开始。在202处，该方法接收车辆速度数据106和车轮位置数据108。在204处，基于车辆速度数据106和车轮位置数据108从行程数据库104的表格来确定行程极限值112。在240处，基于行程极限值112生成转向助力控制信号110。此后，该方法可在206处结束。

尽管至少一个示例性实施例已经被示出在前述详细描述中，但应当认识到的是，存在许多变型。还应当认识到的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅为实例，且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或构造。相反，前述详细描述将向本领域的技术人员提供实施示例性实施例或多个示例性实施例的便利的路线图。应当理解的是，可对元件的功能和布置作出各种变化，而不脱离在所附权利要求及其法定等同物中阐明的本公开的范围。

Claims (10)

1. 一种用于控制车辆的转向助力单元的方法，包括：

接收表明车轮相对于所述车辆的车架的车轮位置的传感器数据；

至少基于所述车轮的车轮位置来确定所述转向助力单元的行程极限值；以及

输出控制信号，以基于所述行程极限值来控制所述转向助力单元的行程。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收表明所述车轮的车轮位置的传感器数据还包括：

从与所述车辆的悬挂系统相关联的车轮位置传感器接收传感器数据。

3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述悬挂系统包括磁流变主动避震器，且所述车轮位置传感器与所述磁流变主动避震器相关联。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收传感器数据还包括：

从车辆速度传感器接收表明所述车辆的速度的传感器数据。

5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述车轮的车轮位置和所述车辆的速度来确定所述转向助力单元的行程极限值。

6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果所述车辆的速度高于预定速度，则所述行程极限值不同于在所述车辆的速度低于所述预定速度的情况下的行程极限值。

7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转向助力单元为电动转向助力单元。

8. 一种用于车辆的转向助力单元控制系统，包括：

具有行程路径的转向助力单元；以及

转向助力控制模块，其基于所述车辆的速度和所述车辆的车轮的车轮位置来确定所述转向助力单元的行程极限值。

9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述车轮位置传感器与所述车辆的悬挂系统相关联。

10. 一种车辆，包括：

与所述车辆的一个或多个车轮相关联的悬挂系统，所述悬挂系统包括车轮位置数据的至少一个来源；

联接到所述车辆的车轮上以使所述车轮相对于所述车辆移动的转向助力单元；以及

控制模块，其基于所述车轮位置数据和所述车辆的速度来确定所述转向助力单元的行程极限值。