CN105035158B - 电动助力转向方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动助力转向方法及系统，属于汽车主动安全领域。该系统包括：控制器局域网络CAN通信单元、扭矩传感器、电机和电动助力转向系统EPS控制器；CAN通信单元用于接收方向盘的扭矩参数，扭矩参数用于指示方向盘的角度信息和角速度信息；扭矩传感器用于根据扭矩参数产生扭矩信号，扭矩信号为数字信号；EPS控制器用于根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值；EPS控制器用于根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向。本发明解决了EPS通用性较低，且成本较高的问题，实现了提高通用性，且降低成本的效果，用于车辆转向。
Description
技术领域
本发明涉及汽车主动安全领域，特别涉及一种电动助力转向方法及系统。
背景技术
电动助力转向系统(英文：Electric Power Steering；简称：EPS)是一种车辆动力转向系统。该系统主要包括扭矩传感器、提供转向助力的电机、转角传感器和EPS控制器。EPS采用电机产生的动力协助驾驶员对车辆进行转向。
相关技术中，EPS的扭矩传感器需要与输入轴、输出轴、扭力杆、滑块、电位器等零部件配合使用，通过机械方式产生模拟的扭矩信号。转角传感器测试方向盘的转角，并产生转角信号。EPS控制器根据扭矩信号和转角信号进行数据分析，决定转向方向和转向时需要的扭矩值，然后向电机发送相应的指令，驱动电机，控制车辆实现转向。
但是上述EPS的扭矩传感器需要与多个零部件配合使用才能产生扭矩信号，所以该EPS的结构较复杂，开发成本较高，开发周期较长，因此，通用性较低，且成本较高。
发明内容
为了解决EPS通用性较低，且成本较高的问题，本发明提供了一种电动助力转向方法及系统。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种电动助力转向系统，所述系统包括：
控制器局域网络CAN通信单元、扭矩传感器、电机和电动助力转向系统EPS控制器；
所述CAN通信单元用于接收方向盘的扭矩参数，所述扭矩参数用于指示所述方向盘的角度信息和角速度信息；
所述扭矩传感器用于根据所述扭矩参数产生扭矩信号，所述扭矩信号为数字信号；
所述EPS控制器用于根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值；
所述EPS控制器还用于根据所述转向方向和所述扭矩值驱动所述电机，控制所述车辆实现转向。
可选的，所述扭矩传感器包括：电子控制单元ECU控制器、输出单元、反馈单元和电源；
所述ECU控制器用于将所述扭矩信号发送至所述输出单元；
所述反馈单元用于将所述输出单元输出的扭矩信号反馈至所述ECU控制器，以便所述ECU控制器检测所述输出单元输出的扭矩信号是否为预设信号；
所述输出单元用于在所述输出单元输出的扭矩信号为所述预设信号时，将所述扭矩信号对应的扭矩参数发送至所述EPS控制器；
所述ECU控制器还用于在所述输出单元输出的扭矩信号不为所述预设信号时，对所述输出单元输出的扭矩信号进行处理，将处理后的扭矩信号对应的扭矩参数通过所述输出单元发送至所述EPS控制器；
所述ECU控制器还用于通过所述CAN通信单元发出故障信息，所述故障信息用于指示所述输出单元输出的扭矩信号不为所述预设信号；
所述电源用于给所述扭矩传感器供电。
可选的，所述输出单元设置有数模转换模块，所述数模转换模块用于对所述ECU控制器产生的扭矩信号进行数模转换；
所述ECU控制器设置有模数转换模块，所述模数转换模块用于对所述输出单元输出的扭矩信号进行模数转换。
可选的，所述转角传感器用于采集所述方向盘的扭矩参数。
第二方面，提供了一种电动助力转向方法，所述方法包括：
接收方向盘的扭矩参数，所述扭矩参数用于指示所述方向盘的角度信息和角速度信息；
根据所述扭矩参数产生扭矩信号，所述扭矩信号为数字信号；
根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值；
根据所述转向方向和所述扭矩值驱动所述电机，控制所述车辆实现转向。
可选的，在所述根据所述扭矩参数产生扭矩信号之后，所述方法还包括：
检测所述扭矩信号是否为预设信号；
当所述扭矩信号为所述预设信号时，根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值；
当所述扭矩信号不为所述预设信号时，对所述扭矩信号进行处理同时发出故障信息，并根据处理后的扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。
可选的，在所述根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值之前，所述方法还包括：
对所述扭矩信号进行数模转换，得到转换后的扭矩信号；
所述根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，包括：
根据所述转换后的扭矩信号对应的扭矩参数确定所述车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。
可选的，在所述检测所述扭矩信号是否为预设信号之前，所述方法还包括：
对所述扭矩信号进行模数转换，得到反馈扭矩信号；
所述检测所述扭矩信号是否为预设信号，包括：
检测所述反馈扭矩信号是否为预设信号。
可选的，在所述接收方向盘的扭矩参数之前，所述方法还包括：
采集所述方向盘的扭矩参数。
本发明提供了一种电动助力转向方法及系统，能够根据扭矩参数产生扭矩信号，然后根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，最后根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向，相较于相关技术，结构更简单，开发成本更低，开发周期更短，因此，提高了EPS通用性，且降低了成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电动助力转向系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种电动助力转向系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种扭矩传感器的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种扭矩传感器的工作原理示意图；
图5是本发明实施例提供的一种电动助力转向系统的工作原理示意图；
图6是本发明实施例提供的一种两路共模信号的扭矩特性曲线图；
图7是本发明实施例提供的一种电动助力转向方法的流程图；
图8是本发明实施例提供的另一种电动助力转向方法的流程图。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供一种电动助力转向系统，如图1所示，该系统10包括：控制器局域网络(英文：Controller Area Network；简称：CAN)通信单元001、扭矩传感器002、电机003和EPS控制器004。
其中，CAN通信单元001用于接收方向盘的扭矩参数，该扭矩参数用于指示方向盘的角度信息和角速度信息。
扭矩传感器002用于根据扭矩参数产生扭矩信号，该扭矩信号为数字信号。
EPS控制器004用于根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。
EPS控制器004还用于根据转向方向和扭矩值驱动电机003，控制车辆实现转向。
综上所述，本发明实施例提供的电动助力转向系统，能够根据扭矩参数产生扭矩信号，然后根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，最后根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向，相较于相关技术，结构更简单，开发成本更低，开发周期更短，因此，提高了EPS通用性，且降低了成本。
本发明实施例提供另一种电动助力转向系统，如图2所示，该系统10包括：CAN通信单元001、扭矩传感器002、电机003、EPS控制器004和转角传感器005。
其中，CAN通信单元001用于接收方向盘的扭矩参数，该扭矩参数用于指示方向盘的角度信息和角速度信息。方向盘的角度信息可以包括目标角度和实际角度，目标角速度和实际角速度等。目标角度和目标角速度都是预先设定的。示例的，目标角度可以为-720度～720度，目标角速度可以为0度/秒～1024度/秒。需要说明的是，0度/秒表示的是每秒0度，1024度/秒表示的是每秒1024度。
扭矩传感器002用于根据扭矩参数产生扭矩信号，该扭矩信号为数字信号。相较于相关技术，本发明实施例中的扭矩传感器为数字式扭矩传感器。该扭矩传感器通过统一的CAN接口接收CAN通信单元的命令。
EPS控制器004用于根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。
EPS控制器004还用于根据转向方向和扭矩值驱动电机003，控制车辆实现转向。
转角传感器005用于采集方向盘的扭矩参数。
进一步的，如图3所示，扭矩传感器002包括：电子控制单元(英文：ElectronicControl Unit；简称：ECU)控制器0021、输出单元0022、反馈单元0023和电源0024。
其中，ECU控制器0021用于将扭矩信号发送至输出单元0022。
反馈单元0023用于将输出单元0022输出的扭矩信号反馈至ECU控制器0021，以便ECU控制器0021检测输出单元0022输出的扭矩信号是否为预设信号。
输出单元0022用于在输出单元0022输出的扭矩信号为预设信号时，将扭矩信号对应的扭矩参数发送至EPS控制器。
ECU控制器0021还用于在输出单元0022输出的扭矩信号不为预设信号时，对输出单元0022输出的扭矩信号进行处理，将处理后的扭矩信号对应的扭矩参数通过输出单元0022发送至EPS控制器。
ECU控制器0021还用于通过CAN通信单元发出故障信息，故障信息用于指示输出单元0022输出的扭矩信号不为预设信号。
电源0024用于给扭矩传感器002供电。
如图3所示，输出单元0022设置有数模转换模块01，数模转换模块01用于对ECU控制器0021产生的扭矩信号进行数模转换。
ECU控制器0021设置有模数转换模块02，模数转换模块02用于对输出单元0022输出的扭矩信号进行模数转换。
图4示出了本发明实施例提供的扭矩传感器的工作原理示意图，如图4所示，ECU控制器通过CAN通信单元实时接收方向盘的目标角度和实际角度、目标角速度和实际角速度。ECU控制器利用控制算法，控制输出单元输出两路共模信号T1和T2的扭矩特性曲线给图5中的EPS控制器。图4中，DA为数模转换模块，用于对ECU控制器产生的扭矩信号进行数模转换。AD为模数转换模块，用于对输出单元输出的扭矩信号进行模数转换。CAN-H表示的是高位数据线，CAN-L表示的是低位数据线。
图5示出了本发明实施例提供的电动助力转向系统的工作原理示意图，如图5所示，EPS控制器根据扭矩传感器接收到的目标角度和实际角度的偏差，执行动态PID(比例-积分-微分)闭环算法，控制扭矩信号的大小，实现对车辆的角度控制；EPS控制器根据扭矩传感器接收到的目标角速度和实际角速度的偏差，执行动态PID闭环算法，控制扭矩信号的快慢，实现对车辆的角速度的控制，最终确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，进而驱动电机，控制车辆实现转向。图5中，给EPS控制器提供的电压为+12V。IGN(英文：Ignition)表示发火装置。电机用编码器用于获取电机的速度，示例的，编码器可以根据电机转一圈输出脉冲数，根据统计的脉冲数得到电机的速度。
示例的，转角传感器先采集方向盘的扭矩参数，扭矩传感器上电(电压为+12V)后，输出单元输出的两路共模信号T1和T2的电压均为2.5V(伏)，且设定初始转角为0度。扭矩传感器进入接收CAN通信单元的命令状态，判断角度和角速度的一致性。当角度和角速度不一致时，ECU控制器采用角度偏差的动态PID闭环算法和角速度偏差的动态PID闭环算法，调整两路共模信号T1和T2的电压，控制输出单元输出两路共模信号T1和T2的扭矩特性曲线。两路共模信号T1和T2满足的特性可以为：T1+T2＝5V(0.7V<T1<4.3V，0.7V<T2<4.3V)。反馈单元即图5中的反馈电路A1和A2，将两路共模信号T1和T2反馈至ECU控制器，使得ECU控制器判断扭矩特性曲线是否正确。如果扭矩特性曲线不正确，则进行故障处理，使输出单元输出的T1＝T2＝2.5V，同时ECU控制器通过CAN通信单元发出故障信息。可选的，当ECU控制器接收到的实际角度小于目标角度时，可以令输出单元输出的信号T1的电压大于2.5V，信号T2的电压小于2.5V，并始终满足T1+T2＝5V，T1和T2的电压连读变化；当ECU控制器0021接收到的实际角度大于目标角度时，可以令输出单元输出的信号T1的电压小于2.5V，信号T2的电压大于2.5V，并始终满足T1+T2＝5V，T1和T2的电压连续变化。这样一来，ECU控制器通过实时动态监测扭矩特性曲线，即可以判断输出单元的输出结果是否正确。图6示出了一种两路共模信号T1和T2的扭矩特性曲线图，图6中的横坐标表示角度，纵坐标表示电压。
需要说明的是，实际的两路共模信号T1和T2的扭矩特性曲线是随着输入的角度和角速度的变化而变化的，通过动态PID闭环算法，可以最终驱使实际角度等于目标角度，进而实现了对角度的精确控制。可选的，由于角度与角速度之间是有关联的，因此，在获得角度的基础上，也可以进一步实现对角速度的精确控制。
本发明实施例提供的电动助力转向系统，通过EPS控制器直接接收CAN通信单元发送的扭矩参数，自动输出所需的扭矩信号给EPS控制器，实现角度和角速度的精确控制，解决了车辆主动转向的问题。
综上所述，本发明实施例提供的电动助力转向系统，能够根据扭矩参数产生扭矩信号，然后根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，最后根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向，相较于相关技术，结构更简单，开发成本更低，开发周期更短，因此，提高了EPS通用性，且降低了成本。
本发明实施例提供一种电动助力转向方法，如图7所示，该方法包括：
步骤401、接收方向盘的扭矩参数，该扭矩参数用于指示方向盘的角度信息和角速度信息。
步骤402、根据扭矩参数产生扭矩信号，该扭矩信号为数字信号。
步骤403、根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。
步骤404、根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向。
综上所述，本发明实施例提供的电动助力转向方法，能够根据扭矩参数产生扭矩信号，然后根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，最后根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向，相较于相关技术，结构更简单，开发成本更低，开发周期更短，因此，提高了EPS通用性，且降低了成本。
本发明实施例提供另一种电动助力转向方法，如图8所示，该方法包括：
步骤501、采集方向盘的扭矩参数。
示例的，可以通过转角传感器采集方向盘的扭矩参数。该扭矩参数用于指示方向盘的角度信息和角速度信息。方向盘的角度信息可以包括目标角度和实际角度，目标角速度和实际角速度等。目标角度和目标角速度都是预先设定的。示例的，目标角度可以为-720度～720度，目标角速度可以为0度/秒～1024度/秒。0度/秒表示的是每秒0度，1024度/秒表示的是每秒1024度。
步骤502、接收方向盘的扭矩参数。
步骤503、根据扭矩参数产生扭矩信号。
该扭矩信号为数字信号。
步骤504、对扭矩信号进行模数转换，得到反馈扭矩信号。
示例的，可以通过模数转换模块对扭矩信号进行模数转换。
步骤505、检测反馈扭矩信号是否为预设信号。当扭矩信号为预设信号时，执行步骤506；当扭矩信号不为预设信号时，执行步骤508。
步骤506、对扭矩信号进行数模转换，得到转换后的扭矩信号。执行步骤507。
步骤507、根据转换后的扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。执行步骤509。
步骤508、对扭矩信号进行处理同时发出故障信息，并根据处理后的扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。执行步骤509。
步骤509、根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向。
需要说明的是，本发明实施例提供的电动助力转向方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的电动助力转向方法，能够根据扭矩参数产生扭矩信号，然后根据扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，最后根据转向方向和扭矩值驱动电机，控制车辆实现转向，相较于相关技术，结构更简单，开发成本更低，开发周期更短，因此，提高了EPS通用性，且降低了成本。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法实施例中的过程，可以参考前述系统，装置和单元的具体工作过程，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电动助力转向系统，其特征在于，所述系统包括：控制器局域网络CAN通信单元、扭矩传感器、电机和电动助力转向系统EPS控制器；
所述CAN通信单元用于接收方向盘的扭矩参数，所述扭矩参数用于指示所述方向盘的角度信息和角速度信息；
所述扭矩传感器用于根据所述扭矩参数产生扭矩信号，所述扭矩信号为数字信号；
所述扭矩传感器包括：电子控制单元ECU控制器、输出单元、反馈单元和电源；
所述ECU控制器用于将所述扭矩信号发送至所述输出单元；
所述反馈单元用于将所述输出单元输出的扭矩信号反馈至所述ECU控制器，以便所述ECU控制器检测所述输出单元输出的扭矩信号是否为预设信号；
所述输出单元用于在所述输出单元输出的扭矩信号为所述预设信号时，将所述扭矩信号对应的扭矩参数发送至所述EPS控制器；
所述ECU控制器还用于在所述输出单元输出的扭矩信号不为所述预设信号时，对所述输出单元输出的扭矩信号进行处理，将处理后的扭矩信号对应的扭矩参数通过所述输出单元发送至所述EPS控制器；
所述ECU控制器还用于通过所述CAN通信单元发出故障信息，所述故障信息用于指示所述输出单元输出的扭矩信号不为所述预设信号；
所述电源用于给所述扭矩传感器供电；
所述EPS控制器用于根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值；
所述EPS控制器还用于根据所述转向方向和所述扭矩值驱动所述电机，控制所述车辆实现转向。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述输出单元设置有数模转换模块，所述数模转换模块用于对所述ECU控制器产生的扭矩信号进行数模转换；
所述ECU控制器设置有模数转换模块，所述模数转换模块用于对所述输出单元输出的扭矩信号进行模数转换。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括转角传感器；
所述转角传感器用于采集所述方向盘的扭矩参数。
4.一种电动助力转向方法，其特征在于，所述方法包括：
接收方向盘的扭矩参数，所述扭矩参数用于指示所述方向盘的角度信息和角速度信息；
根据所述扭矩参数产生扭矩信号，所述扭矩信号为数字信号；
检测所述扭矩信号是否为预设信号；
当所述扭矩信号为所述预设信号时，根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值；
当所述扭矩信号不为所述预设信号时，对所述扭矩信号进行处理同时发出故障信息，并根据处理后的扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值；
根据所述转向方向和所述扭矩值驱动所述电机，控制所述车辆实现转向。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值之前，所述方法还包括：
对所述扭矩信号进行数模转换，得到转换后的扭矩信号；
所述根据所述扭矩信号对应的扭矩参数确定车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值，包括：
根据所述转换后的扭矩信号对应的扭矩参数确定所述车辆的转向方向和转向时需要的扭矩值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述检测所述扭矩信号是否为预设信号之前，所述方法还包括：
对所述扭矩信号进行模数转换，得到反馈扭矩信号；
所述检测所述扭矩信号是否为预设信号，包括：
检测所述反馈扭矩信号是否为预设信号。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述接收方向盘的扭矩参数之前，所述方法还包括：
采集所述方向盘的扭矩参数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |