CN105270468A - 用于提供转向补偿的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于提供转向补偿的方法和系统。提供用于控制电动助力转向系统的方法和系统。在一个实施例中，一种方法包括：存储具有与电动机转矩驱动值相关的补偿值的补偿表；接收当前的电动机转矩驱动信号；基于当前的电动机转矩驱动信号而确定补偿行为；基于补偿行为和补偿表而确定补偿值；以及基于补偿值而生成电动机转矩驱动信号。

Description

用于提供转向补偿的方法和系统

技术领域

本公开总体上涉及车辆的转向系统，更具体地涉及用于补偿至转向系统的转向辅助命令的方法和系统。

背景技术

车辆的转向系统允许驾驶员使车辆的前轮转向。转向系统可以是电动助力转向系统，该电动助力转向系统利用电动机为车辆驾驶员提供转向辅助，由此减小在使车辆转向时驾驶员付出的努力。

在一些情况下，会由于内部周期性激励，诸如轮胎/车轮不平衡、轮胎不规则、制动器转子不平衡及缺乏旋转构件的精确操纵，而在转向系统中出现不受欢迎的振动。这些振动会导致在转向系统所依赖的信号中产生偏差。期望对这些偏差进行补偿。

因此，期望提供用于产生用于转向辅助的补偿值的方法和系统。也期望提供基于补偿值而控制转向系统的方法和系统。此外，从随后的本发明的详细说明和所附权利要求，并结合附图和本发明的背景技术，本发明的其它期望的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

本发明提供用于控制电动助力转向系统的方法和系统。在一个实施例中，一种方法包括：存储具有与电动机转矩驱动值相关的补偿值的补偿表；接收当前的电动机转矩驱动信号；基于当前的电动机转矩驱动信号而确定补偿行为；基于补偿行为和补偿表而确定补偿值；以及基于补偿值而生成电动机转矩驱动信号。

在一个实施例中，一种系统包括：电动助力转向系统、与电动助力转向系统相关的转矩传感器、和第一模块。第一模块存储具有与电动机转矩驱动值相关的补偿值的补偿表，接收当前的电动机转矩驱动信号，基于当前的电动机转矩驱动信号而确定补偿行为，基于补偿行为和补偿表而确定补偿值，并且基于补偿值而生成电动机转矩驱动信号。

本发明提供以下技术方案：

1.一种控制电动助力转向系统的控制方法，所述控制方法包括：

储存具有与电动机转矩驱动值相关的补偿值的补偿表；

接收当前的电动机转矩驱动信号；

基于所述当前的电动机转矩驱动信号而确定补偿行为；

基于所述补偿行为和所述补偿表而确定补偿值；及

基于所述补偿值而生成电动机转矩驱动信号。

2.如方案1所述的控制方法，其中，所述补偿行为包括控制函数的修改。

3.如方案1所述的控制方法，其中，所述补偿行为包括控制行为的中止。

4.如方案1所述的控制方法，其中，所述中止是暂时的。

5.如方案1所述的控制方法，其中，所述中止是持续的。

6.如方案1所述的控制方法，还包括基于所述电动机转矩驱动信号而确定系统动力学中的变化，并且其中，所述确定补偿行为是基于系统动力学中的变化。

7.如方案1所述的控制方法，还包括基于估计方法而确定所述补偿值中的一个补偿值，所述估计方法包括：

监测发送至所述电动助力转向系统的转矩驱动信号；

监测来自所述电动助力转向系统的转矩传感器的转矩传感器信号；及

由处理器基于与所述转矩驱动信号和所述转矩传感器信号相关的传递函数而估计补偿值。

8.如方案7所述的控制方法，其中，所述估计方法还包括生成发送至所述电动助力转向系统的修改的转矩驱动信号，并且其中，监测所述转矩驱动信号和监测所述转矩传感器信号发生在生成所述修改的转矩驱动信号期间。

9.如方案8所述的控制方法，其中，所述生成所述修改的转矩驱动信号包括生成抖动的控制信号。

10.如方案9所述的控制方法，其中，所述生成所述修改的转矩驱动信号包括以不同的频率生成所述抖动的控制信号。

11.如方案7所述的控制方法，其中，所述估计方法还包括对于多个水平的转矩驱动信号的每个信号确定传递函数，并且其中，所述估计包括基于对于所述多个水平的所述传递函数而估计补偿值。

12.如方案11所述的控制方法，其中，所述估计方法还包括基于频率范围将所述传递函数的数据进行分段。

13.如方案12所述的控制方法，其中，所述估计方法还包括在所述频率范围对所述分段数据进行评估以确定转矩驱动与频率的关系，并且其中，评估所述补偿值基于所述关系。

14.如方案7所述的控制方法，其中，所述补偿值是相位值和增益值中的至少一个。

15.如方案7所述的控制方法，其中，所述估计方法还包括基于所述补偿值而填充所述补偿表。

16.如方案7所述的控制方法，其中，所述估计方法还包括当在时间段Y期间以速度X驾驶所述车辆时执行转向操作，并且其中，监测所述转矩驱动信号和监测所述转矩传感器信号发生在执行所述转向操作期间。

17.如方案16所述的控制方法，其中，所述转向操作产生代表需要不同量的电动机转矩的连续瞬间转向事件的数据。

18.如方案16所述的控制方法，其中，所述转向操作包括当在所述时间段Y内以所述速度X驾驶所述车辆时从左向右和从右向左的转向。

19.一种系统，包括：

电动助力转向系统；

与所述电动助力转向系统相关的转矩传感器；及

第一模块，其存储具有与电动机转矩驱动值相关的补偿值的补偿表，接收当前的电动机转矩驱动信号，基于所述当前的电动机转矩驱动信号确定补偿行为，基于所述补偿行为和所述补偿表而确定补偿值，并且基于所述补偿值而生成电动机转矩驱动信号。

20.如方案19所述的系统，还包括：

第二模块，所述第二模块监测发送至所述电动助力转向系统的转矩驱动信号，监测来自所述转矩传感器的转矩传感器信号，基于与所述转矩驱动信号和所述转矩传感器信号相关的传递函数而确定补偿值，并且将所述补偿值提供至所述第一模块。

附图说明

在下文中将结合以下附图来描述本公开，在附图中类似的附图标记表示类似的元件，并且：

图1是根据示例性实施例的除了其它特征以外尤其包括转向系统的车辆的功能方框图。

图2是根据示例性实施例的除了其它特征以外尤其包括转向系统和补偿值确定系统的车辆的功能方框图。

图3-图5是说明根据示例性实施例的在确定补偿行为和补偿值中所采用方法的图。

图6是根据示例性实施例的用于确定补偿值和补偿行为的方法的流程图。

图7是根据示例性实施例的依照补偿值和补偿行为来控制转向系统的方法的流程图。

具体实施方式

以下的详细说明在本质上仅是示例性的而并非意图限制本发明的应用和使用。此外，本发明并非意图受在前述技术领域、背景技术、发明内容或者以下详细说明中所给出的任何明示或暗示的理论的约束。本文中所使用的术语“模块”是指任何硬件、软件、固件、电子控制器件、处理逻辑、和/或处理装置，单独地或者以任意组合；包括但不限于：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（共享处理器、专用处理器、或组处理器）和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它合适部件。

参照图1，示出了车辆100包括根据不同实施例的转向系统112。尽管在本文中所示的附图描绘了具有元件的特定布置的一个例子，但在实际的实施例中可存在另外的介于中间的元件、装置、特征或部件。也应当理解的是，图1仅是说明性的并且可以不按比例绘制。

如图1中所示，车辆100通常包括底盘104、车身106、前轮108、后轮110、转向系统112和控制模块116。车身106被布置在底盘104上并且基本上围合车辆100的其它部件。车身106与底盘104可共同地构成车架。车轮108-110各自在车身106的各个角附近可旋转地联接到底盘104。

正如可以理解的，车辆100可以是许多不同类型汽车例如轿车、货车、卡车、或者运动型多用途车（SUV）中的任一种，并且可以是两轮驱动（2WD）（即，后轮驱动或前轮驱动）、四轮驱动（4WD）或全轮驱动（AWD）。车辆100也可包括许多不同类型推进系统中的任一种或组合，例如以汽油或柴油为燃料的内燃发动机、“灵活燃料车辆”（FFV）发动机（即，使用汽油与乙醇的混合物）、以气体化合物（例如，氢气或天然气）为燃料的发动机、内燃/电动机混合发动机、和电动机。

转向系统112包括转向柱118和方向盘120。在各种实施例中，转向系统112还包括各种其它特征（图1中未示出），诸如转向齿轮、液压助力转向（HPS）、在转向柱与转向齿轮之间的中间连接轴、连接接头和横拉杆，该连接接头为柔性或刚性的，允许中间连接轴之间的期望的铰接角度。转向齿轮进而包括齿条、输入轴和内齿轮装置。

在各种实施例中，转向系统112是包括电动机122的电动助力转向系统（EPS），该电动机122联接到转向系统112并且向转向系统112的旋转或平移构件提供转矩或力（被称为辅助转矩）。电动机122可以联接到转向柱118的旋转轴或者联接到转向齿轮的齿条。在旋转电动机的情况下，电动机122通常是经由齿轮传动或皮带传动的构造而连接，从而能够获得电动机轴旋转与转向柱轴旋转或者齿条直线运动之间的有利比率。基于从电动机122中所接收的辅助转矩连同经由方向盘120从车辆100的驾驶员所接收的任何转矩，转向系统112反过来在转向期间影响可转向的前车轮108。

转向系统112还包括感测转向系统112的可观察状态的一个或多个传感器。在各种实施例中，转向系统112包括转矩传感器124和位置传感器126。转矩传感器124感测例如由车辆100的驾驶员经由方向盘120施加给转向系统的旋转转矩，并基于所感测的旋转转矩而生成转矩信号。位置传感器126感测方向盘l120的旋转位置，并基于所感测的旋转位置而生成位置信号。此外，这些信号的时间导数提供关于改变车辆状态的附加信息。例如，方向盘120的旋转位置的导数提供旋转速度。利用这些信号和它们的导数推测出车辆的各种操作状态，从而能够实现期望的控制补偿行为。

控制模块116接收传感器信号并基于该信号而控制转向系统112的操作。通常，控制模块116生成被输送至电动机以控制提供给转向系统112的电动机转矩的量的控制信号。控制模块116基于根据本公开的补偿系统和方法所确定的补偿行为而生成控制信号。补偿行为可以包括例如但不限于：某些控制行为的中止（例如，根据状态，瞬时地达几分之几秒、达数秒，或者持续达许多秒）；修改控制函数的参数；或者中止与修改的组合。控制参数的修改又可以包括取决于控制的状态对增益及相位补偿参数的更改。通常，控制模块116基于频率及车辆100和转向系统112的操作状态而将补偿值应用到电动机转矩命令值。可以由从车辆100和/或转向系统112所接收的信号来确定车辆100和转向系统112的操作状态。

例如，如图3和图4中所示，由于变化的系统动力学（图4），因而向驾驶员提供辅助的非线性控制函数（图3）会影响其它模块的性能。例如，图3示出了基于转矩传感器中所测量的转矩（示于水平轴线上）而提供给电动机的电流的量（示于竖轴上）。由于非线性相关性，对于2个水平的转矩的辅助的瞬时改变速率134和135将不同。在这些点处的操作会对应于系统传递函数的增益（图4的上图）和相位（图4的下图）而影响系统的总体动力学，如图4中所示。这些变化的系统动力学可保证其它控制函数中的控制行为，诸如来自其它模块的递增驱动命令的中止、减小、延迟等。可通过依据感测的转矩水平（如沿图3的水平轴线所示）的系统动力学中的预计变化，而确定这些行为。这样，可以有利地利用控制参数的修改，预期动态系统性能中的预计变化。图3中的下图是当转矩随时间（下图中的竖轴）的推移而正弦地变化时可能发生的转矩变化的一个例子。正如可以理解的，这只是基于预计的系统动力学变化的控制行为的实施的一个例子，因为还可以采用其它实施。

在各种实施例中，利用本公开的补偿值确定方法和系统来预先确定增益和相位补偿值。例如，如图2中所示，根据各种实施例，示出了车辆100还包括与转向系统112相关的补偿值确定系统128。补偿值确定系统128包括信号修改模块130和信号处理模块132。正如可以理解的，信号修改模块130和/或信号处理模块132可作为控制模块116的一部分实施或者单独地实施（如图中所示）。正如可以进一步理解的，全部或部分的信号处理模块132可由远离车辆100（例如，如果离线地执行处理）的计算机（未图示）而实施。

信号修改模块130接收来自控制模块116的、请求电动机122的转矩的、未经补偿的控制信号，并且基于该控制信号而生成修改的控制信号。例如，信号修改模块130包括生成抖动信号的抖动发生器、和将未经补偿的控制信号与抖动信号合并（例如，求和）而生成抖动控制信号的合成器。抖动控制信号可以是在各种频率处生成的叠加的正弦波信号。例如，信号修改模块130可基于停顿点（dwellpoint）测试、扫频测试、或者改变频率的其它方法而改变频率。停顿点测试例如将频率保持恒定达短暂的时间段，增加频率，然后再次保持恒定，并且重复直到完成所有期望的频率。扫频测试例如以慢的频率变化率连续地将频率从期望的开始频率改变到期望的结束频率。此外，频率的变化率可以是恒定的，或者可替代地可变化以便实现处理和解释中的优点。例如，频率的变化率可以与频率成比例，以便在相等的时间段内实现均匀的频率百分变化率。

信号处理模块132接收来自控制模块116的未经补偿的控制信号、和在各种转向操作期间由转矩传感器124所生成的转矩信号，并且对这些信号进行处理以确定增益和相位补偿值。通常，转向操作产生代表需要各种量的电动机转矩的连续瞬间转向事件的数据。例如，当车辆100在时间段Y期间正以速度X被驾驶时，方向盘120可从左向右旋转并且从右向左旋转。

当转向操作完成时，信号处理模块132离线或者实时地处理转矩信号以确定增益和相位补偿值。如图5中所示，为由于转向事件所生成的各种水平的基础辅助（例如，在140处的0-8A、在142处的5-10A、在144处的8-12A、在146处的10-15A、在148处的15-20A，等）而确定传递函数。信号处理模块132在由抖动信号所确立的频率范围上（如下图和上图中在150处的X-轴线所示）确定传递函数。在所述频率范围上对传递函数的数据进行分析，以确认响应与基础辅助之间的关系。基于该关系而确定增益和相位。

现在参照图6，图中示出了根据示例性实施例的用于确定增益和相位补偿值的方法300的流程图。根据示例性实施例，方法300可以与车辆100和补偿值确定系统128结合使用。正如根据本公开可以理解的，所述方法中的操作顺序并不局限于如图6中所示的顺序执行，而是在适用时并根据本公开可按照一个或多个不同的顺序执行。

如图6中所示，所述方法可开始于305。在310，车辆100以速度X行驶，并在时间Y内如上所述地执行特定转向操作。在时间Y期间，在320生成修改的控制信号以控制电动机122的转矩驱动，在330接收并记录转矩传感器信号和转矩驱动信号。

当完成时间Y内的驱动操作后，在340对所记录的数据进行处理（例如，离线或者实时）。例如，基于该数据，在350处为如上面所述的各种水平的转矩驱动（例如，0-8A、5-10A、8-12A、10-15A、15-20A等）确定传递函数。在360，基于所述频率范围将传递函数的数据进行分段。然后，在370，在各频率范围处对分段的数据进行评估以确定转矩驱动与频率之间的关系，如上所述。在380，基于所述关系而确定补偿值并将补偿值填入补偿表中。此后，所述方法可在390结束。

现在参照图7，图中示出了根据示例性实施例的利用补偿行为和补偿值来控制转向系统的方法400的流程图。根据示例性实施例，方法400可以与车辆100和控制模块116结合使用。正如根据本公开可以理解的，所述方法中的操作顺序并不局限于图7中所示的顺序执行，而是当适用时并根据本公开可按照一个或多个不同顺序执行。

如图7中所示，所述方法可开始于405。在410，对启动条件进行评估。例如，对于某些状况（例如，平顺的道路振动状况、诸如停车振动带的路况，等）可以启动补偿。如果满足启动条件（例如，一种或多种状况正在发生），则在420接收转矩驱动值。在430，基于转矩驱动值而确定补偿行为和补偿值。在440，基于补偿值而确定修改的控制信号。在450，基于修改的控制信号而生成控制信号，以在430控制电动机。此后，所述方法可在460结束。

虽然在前述的详细说明中给出了至少一个示例性实施例，但应当理解的是还存在大量的变型。也应当理解的是，该示例性实施例或多个示例性实施例只是例子，而并非意图以任何方式限制本发明的范围、应用或构造。相反，前述的详细说明将为本领域技术人员提供用于实施示例性实施例的方便的路线图。应当理解的是，在不背离所附权利要求及其法律等同物中所陈述的本发明范围的前提下，可以在元件的功能和布置中作出各种变化。

Claims (10)

1.一种控制电动助力转向系统的控制方法，所述控制方法包括：

储存具有与电动机转矩驱动值相关的补偿值的补偿表；

接收当前的电动机转矩驱动信号；

基于所述当前的电动机转矩驱动信号而确定补偿行为；

基于所述补偿行为和所述补偿表而确定补偿值；及

基于所述补偿值而生成电动机转矩驱动信号。

2.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述补偿行为包括控制函数的修改。

3.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述补偿行为包括控制行为的中止。

4.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述中止是暂时的。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述中止是持续的。

6.如权利要求1所述的控制方法，还包括基于所述电动机转矩驱动信号而确定系统动力学中的变化，并且其中，所述确定补偿行为是基于系统动力学中的变化。

7.如权利要求1所述的控制方法，还包括基于估计方法而确定所述补偿值中的一个补偿值，所述估计方法包括：

监测发送至所述电动助力转向系统的转矩驱动信号；

监测来自所述电动助力转向系统的转矩传感器的转矩传感器信号；及

由处理器基于与所述转矩驱动信号和所述转矩传感器信号相关的传递函数而估计补偿值。

8.如权利要求7所述的控制方法，其中，所述估计方法还包括生成发送至所述电动助力转向系统的修改的转矩驱动信号，并且其中，监测所述转矩驱动信号和监测所述转矩传感器信号发生在生成所述修改的转矩驱动信号期间。

9.如权利要求8所述的控制方法，其中，所述生成所述修改的转矩驱动信号包括生成抖动的控制信号。

10.一种系统，包括：

电动助力转向系统；

与所述电动助力转向系统相关的转矩传感器；及

第一模块，其存储具有与电动机转矩驱动值相关的补偿值的补偿表，接收当前的电动机转矩驱动信号，基于所述当前的电动机转矩驱动信号确定补偿行为，基于所述补偿行为和所述补偿表而确定补偿值，并且基于所述补偿值而生成电动机转矩驱动信号。