CN105501289A - 用于电动助力转向的控制方法及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明披露一种用于电动助力转向的控制方法及控制装置。特别地，本发明涉及一种助力转向的控制方法及助力转向的控制装置，其通过使用电动助力转向控制装置内的一电机，甚至当扭矩传感器已发生故障时，能够持续提供一转向辅助力。本发明所述控制方法包括：检测一扭矩传感器是否已发生故障的故障检测步骤；当扭矩传感器已发生故障时接收转向角信息和车速信息的信息接收步骤；通过使用转向角信息和车速信息中的一个或多个信息计算一自调整扭矩和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力的补偿目标值计算步骤；以及基于补偿目标值计算转向辅助力并且控制与转向辅助力相对应的电机控制电流的供给的电流控制步骤。所述控制装置同样实现上述功能。

Description

用于电动助力转向的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于电动助力转向的控制方法及控制装置。尤其特别地，本发明涉及一种助力转向的控制方法及助力转向的控制装置，其通过使用一电动助力转向控制装置内的一电机，甚至在扭矩传感器已发生故障的情况下，能够持续地提供一转向辅助力。
背景技术
电动助力转向控制方法是指一种使用转向辅助力生成器(例如，一电机)以辅助驾驶员转向力的助力转向控制方法。例如，所述电动助力转向控制方法是指一种系统，该系统测量驾驶员的转向扭矩，计算与所述转向扭矩相对应的转向辅助力，以及当驾驶员操纵一方向盘时，通过使用一电机以提供所述转向辅助力。
这样的电动助力转向控制方法帮助驾驶员使用较小的力以完成转向操作，并且根据车速提供不同的转向辅助力，以防止高速行驶时因突然转向所引起的事故。
因此，准确地测量驾驶员的转向扭矩是非常重要的，以便能准确地控制助力转向。
然而，由于一扭矩传感器已发生故障，使得所述扭矩传感器(用于测量驾驶员的转向扭矩)输出的扭矩信号的稳定性不能得到保证，因而，可能错误地控制助力转向，或者不能完成助力转向控制，这样，会导致严重的交通事故。
尽管存有这些问题，现有技术中的助力转向控制方法在扭矩传感器已发生故障的情况下突然停止提供一转向辅助力，因此，会引起助力转向的差别感，而且无法提供驾驶员充足的时间以面对故障问题。进一步，在所述扭矩传感器已发生故障的情况下，现有技术中的助力转向控制方法仅停止提供转向辅助力，且不能提供一种持续提供转向辅助力的方法。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于助力转向的控制方法及控制装置，其在所述扭矩传感器已发生故障的情况下，通过使用转向角信息和车速信息能够持续地提供一转向辅助力。
另外，本发明提供一种方法及其装置，其用于计算在无扭矩传感器信息的情况下提供一转向辅助力所需的一补偿目标值。
根据本发明的一方面，提供一种助力转向的控制方法，包括：检测一扭矩传感器是否已发生故障的故障检测步骤；当所述扭矩传感器已发生故障时接收转向角信息和车速信息的信息接收步骤；通过使用所述转向角信息和所述车速信息中的一个或多个信息以计算一自调整扭矩和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力的补偿目标值计算步骤；以及基于所述补偿目标值计算一转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给的电流控制步骤。
根据本发明另一方面，提供一种助力转向的控制装置，其包括：一故障检测单元，用以检测一扭矩传感器是否已发生故障；一信息接收单元，用以当所述扭矩传感器已发生故障时接收转向角信息和车速信息；一补偿目标值计算单元，用以通过使用所述转向角信息和所述车速信息中的一个或多个信息以计算一自调整扭矩和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力；以及一电流控制器，用以基于所述补偿目标值计算一转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给。
如上所述，本发明提供用于助力转向的控制方法和控制装置，在一扭矩传感器发生故障的情况下，其通过使用转向角信息和车速信息能够持续地提供一转向辅助力。
另外，本发明提供一种方法及其装置，其能够计算在无扭矩传感器信息的情况下提供一转向辅助力所需的一补偿目标值。
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是根据本发明一实施例的一种助力转向控制方法的步骤流程示意图；
图2是根据本发明一实施例检测一扭矩传感器故障的说明示意图；
图3是根据本发明一实施例计算横向加速度信息的说明示意图；
图4A和图4B是根据本发明一实施例基于横向加速度信息以估计一自调整扭矩的说明示意图；
图5是根据本发明一实施例计算补偿目标值的概要框图；
图6是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一自调整扭矩的流程示意图；
图7是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一阻尼力的流程示意图；
图8是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一惯性力的流程示意图；
图9是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一摩擦力的流程示意图；
图10是根据本发明一示例性实施例的助力转向控制方法中计算一电机控制电流的流程示意图；以及
图11是根据本发明一实施例的助力转向控制装置的框图。
具体实施方式
下文将披露一种助力转向控制方法和一种助力转向控制装置。
以下，结合参考附图，将具体描述本发明的一些实施例。在描述本发明的组件时，可以使用术语，例如第一、第二、A、B、(a)、(b)等类似词。这些术语仅是为了将一结构组件与其他结构组件区别出来，并且一相应结构组件的属性、次序、顺序等不应受限于该术语。应当指出，当在说明书中描述一个组件与另一个组件“连接”“耦接”“接合”时，虽然说明第一个组件可以直接地与第二个组件“连接”“耦接”“接合”，一第三个组件也可能在第一个组件与第二组件之间“连接”“耦接”“接合”。
图1是根据本发明一实施例的一种助力转向控制方法的步骤流程示意图。
根据本发明一实施例，所述助力转向控制方法包括：检测一扭矩传感器是否已发生故障的故障检测步骤；当所述扭矩传感器已发生故障时接收转向角信息和车速信息的信息接收步骤；通过使用所述转向角信息和所述车速信息中的一个或多个信息以计算一自调整扭矩(self-aligningtorque)和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力的补偿目标值计算步骤；以及基于所述补偿目标值计算一转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给的电流控制步骤。
参见图1，本发明所述助力转向控制方法包括检测一扭矩传感器是否已发生故障的故障检测步骤(S100)。所述扭矩传感器检测一作用于方向盘的转向扭矩并且输出与所述转向扭矩相对应的转向扭矩信号。例如，所述转向扭矩传感器输出一与扭杆的扭曲相对应的转向扭矩信号，其中所述扭杆是通过驾驶员的方向盘操作而被扭动。电动助力转向控制系统通过使用基于驾驶员的方向盘操作的转向扭矩以提供一转向辅助力。所述电动助力转向控制系统可以控制以允许在高速行驶过程中施加一较大力来操纵方向盘，而在低速行驶过程中或者在停靠过程中并结合车速信息等施加一较小力来操纵方向盘。这样，驾驶员可以确保方向盘操作的便利性和安全性。
为了使用所述电动助力转向控制系统，测量驾驶员的转向扭矩是非常重要的，而且所述扭矩传感器可以测量驾驶员的转向扭矩。然而，在所述扭矩传感器发生故障的情况下，所述电动助力转向控制系统不能够正确地提供一转向辅助力，以至驾驶员不能够完成一准确的转向操作。因此，在本发明所述助力转向控制方法中，可以检测所述扭矩传感器是否已发生故障，以便在所述扭矩传感器发生故障的情况下，提供一准确的转向辅助力。
例如，确定一扭矩传感器是否已发生故障可以通过一个或多个扭矩传感器的转向扭矩信号的比对分析而完成。也就是说，在有两个扭矩传感器的情况下，若从两个扭矩传感器接收到的转向扭矩信号之间的差值超过一预设阈值时，则可以判定为两个扭矩传感器中的至少一个传感器已发生故障。或者，当驾驶员意识到扭矩传感器不正常，并且通过一故障按钮接收到一故障信号时，也可以判定为一扭矩传感器已发生故障。在其他情况下，当所述扭矩传感器发生故障时，通过使用故障检测逻辑所产生的故障信号以检测一扭矩传感器是否已发生故障。另外，通过其他各种方法检测一扭矩传感器是否正常工作，而且本发明也不限于上述的示例操作。
同时，本发明所述助力转向控制方法可以包括：当所述扭矩传感器已发生故障时接收转向角信息和车速信息的信息接收步骤(S102)。例如，在所述信息接收步骤中，当确定所述扭矩传感器已发生故障时，从一转向角传感器或一电机位置传感器接收转向角信息，从一车速传感器接收车速信息。所述转向角传感器产生一转向角信号，该转向角信号包含方向盘的转向角信息。所述电机位置传感器通过使用转向辅助电机的一绝对角和一相对角中的一条或多条信息以计算并提供驾驶员的转向角信息。特别地，例如，首先，一电机驱动单元(amotordriveunit)通过使用一圆形磁铁(circularmagnet)和一霍尔传感单元以确定一电机的角速度；其中，所述圆形磁铁按串行顺序被均分为“N极-S极-N极-S极”，并且绕着所述电机的转轴而被固定；所述霍尔传感单元具有12个霍尔传感器，且这些传感器等间距地安装于所述霍尔检测单元内，并且，所述霍尔检测单元绕着所述“N极-S极-N极-S极”中连续(consecutive)的“N极-S极”而被设置。例如，当所述电机旋转一周时，所述12个霍尔传感器会产生48个脉冲，所述电机驱动单元通过所述48个脉冲的联合以确定电机的旋转位置，进而计算一转向角。进一步，通过所述转向角的时间导数可以获得一转向角速度。当一N极或一S极极其接近(closelyapproach)时，每一个所述霍尔传感器会产生一高电平信号或一低电平信号。
同时，所述车速传感器检测车速，并且输出与所述车速相对应的车速信息。例如，所述车速传感器通过对车轮脉冲进行定期计数以输出一当前车速的车速信息，其中所述车轮脉冲是根据车轮旋转而产生的。
本发明所述助力转向控制方法可以包括：通过使用所述转向角信息和所述车速信息中的一个或多个信息以计算一自调整扭矩和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力的补偿目标值计算步骤(S104)。例如，在所述补偿目标值计算步骤中，通过处理所述转向角信息和所述车速信息以计算所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力以及所述摩擦力；其中，所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力以及所述摩擦力可用于计算辅助驾驶员转向力所需的转向辅助力。所述自调整扭矩，又称为恢复扭矩(restoringtorque)，是指一种作用于一方向的力，该方向能够减小绕着接触中心的偏离角(slipangle)，其原因在于，当一轮胎随着偏离角转向时，一回转力(corneringforce)的作用点与轮胎的接触中心点不一致。当驾驶员操纵方向盘以使车辆转向时，所述自调整扭矩可以作为一外力。因此，为了根据驾驶员的方向盘操作而补偿转向力，计算所述自调整扭矩并且提供与相关扭矩对应的一转向辅助力是必须的。进一步，所述电动助力转向装置的阻尼力是指一种抵消(offset)振动的力，其中该振动是因包含于所述电动助力转向装置的电机发生旋转而产生的。也就是说，阻尼电流是所述电动助力转向系统的阻尼所需要的。为了达到此目的，通过使用转向角速度信息以计算一阻尼电流。因此，在本发明所述助力转向控制方法中，可以计算用于阻尼电流计算的阻尼力。在本文中，用于所述电动助力转向装置或系统的阻尼电流计算的阻尼力可以包括一振动力，或者所述阻尼力也是指一种减少振动所需的力。所述摩擦力是指当驾驶员操纵方向盘时所产生的一摩擦力。当驾驶员操纵方向盘时，静止状态下的方向盘产生一与驾驶员操作方向相反的预定量的摩擦力。在所述补偿目标值计算步骤中，可以计算上述预定量的摩擦力。
同时，本发明所述助力转向控制方法进一步包括：基于所述补偿目标值计算一转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给的电流控制步骤(S106)。在所述电流控制步骤中，可以计算电机控制电流，并且提供所述电力控制电流给所述电机，其中所述电机控制电流用于驱动包含于所述电动助力转向系统内的电机。或者，在所述电流控制步骤中，执行一控制，以计算一电机控制电流，并且根据驾驶员的方向盘操作以提供相应的电机控制电流。
以下，结合附图将详细说明本发明的助力转向控制方法的各自步骤，如上文结合图1所述。
图2是根据本发明一实施例检测一扭矩传感器故障的说明示意图。
参见图2，根据本发明一实施例，一种电动助力转向装置包括：一方向盘210、一输入轴212、一用于检测旋转信息的传感齿轮214(sensinggear)、一输入转子角度216、一扭杆218、一输出转子角度220、一输出轴222以及一电机224等。
进一步，本发明所述电动助力转向装置可以包括一个或多个扭矩传感器，所述扭矩传感器通过测量所述扭杆218的扭曲以测量驾驶员的转向扭矩。也就是说，当驾驶员操作方向盘210时，物理连接于方向盘210的输入轴旋转，同时扭杆218发生扭动，于是所述扭矩传感器通过测量扭曲的程度以计算作用于方向盘210的驾驶员转向扭矩。
因此，根据本发明一实施例，在所述故障检测步骤中，通过检查从所述一个或多个扭矩传感器所接收的转向扭矩信号是否不正常，以检测所述扭矩传感器的故障。例如，一故障检测单元200通过从所述扭矩传感器接收信号，以检测所述扭矩传感器是否已发生故障。通过比对从多个扭矩传感器接收到的信号，或者通过根据所述扭矩传感器的故障检测逻辑所接收到的故障信号，以检测所述扭矩传感器是否已发生故障。
如上所述，所述扭矩传感器可以为一单个扭矩角传感器，或者可以为仅执行功能的多个扭矩传感器。
图3是根据本发明一实施例计算横向加速度信息的说明示意图。
根据本发明另一实施例，在一补偿目标值计算步骤中，通过使用转向角信息和车速信息中的一个或多个信息以计算一自调整扭矩和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力。从一转向角传感器或一电机位置传感器接收所述转向角信息，从一车速传感器接收所述车速信息。
在本发明的转向助力控制方法中，计算对驾驶员的转向操作有影响的力是必要的，以便计算一补偿目标值。例如，当驾驶员完成一转向操作时，一自调整扭矩、一转向系统的阻尼力、一方向盘的惯性力以及一摩擦力可能会影响转向操作，其中所述自调整扭矩是一种调整轮胎的力，所述摩擦力是根据方向盘的转动而产生的。因此，在本发明所述转向助力控制方法中，在一扭矩传感器已发生故障的情况下，可以根据计算补偿值而获得的一电机控制电流以提供一转向辅助力，其中，所述补偿值是通过上述影响转向操作的力的计算而得到的。这样，驾驶员可以在所述电动助力转向系统的帮助下完成转向操作。以下，结合各附图，将依次说明用于计算各自力的具体操作和方法。
参考图3，在本发明所述补偿目标值计算步骤中，基于转向角信息、车速信息以及预设车辆特征信息以计算横向加速度。基于所计算的横向加速度信息，可以计算一自调整扭矩。所述车辆特征信息可以是预先设定的，以作为车辆的唯一信息。例如，所述车辆特征信息可以包括：车辆轴距信息、转向不足梯度常数信息(UnderSteerGradientconstantinformation)、重力加速度信息以及方向盘与轮胎之间的传动比信息中的一个或多个信息。
在所述补偿目标值计算步骤中，计算自调整扭矩，以便计算一转向辅助力。例如，所述自调整扭矩依赖于车辆的偏离角，而所述偏离角依赖于所述横向角速度。于是，通过计算车辆的横向加速度信息以计算自调整扭矩。因此，在所述补偿目标值计算步骤中，计算所述横向角速度信息是必要的。通过所述转向角信息、所述车速信息以及所述车辆特征信息，可以计算所述横向加速度信息。
以下将描述通过使用一自行车模型以计算横向加速度信息的方法，其中，所述自行车模型为如图3所示的简化版。
例如，在通常使用的简化自行车模型中，δf表示一转向角(δ)，或者与所述转向角(δ)相对应的角度(与一转向角相关的角度)，Pf表示一前轮的中心，Pr表示一后轮的中心，表示所述前轮的中心(Pf)和所述后轮的中心(Pr)之间的距离，以及P表示在连接Pf和Pr的连线上的一特定点。进一步，表示从所述前轮的中心(Pf)至特定点P的距离分量(distancecomponent)，以及表示从所述后轮的中心(Pr)至特定点P的距离分量。
在图3中，当X轴方向(连接Pf和Pr的连线的方向)为车辆的正面方向，并且Y轴方向(与连接Pf和Pr的连线相垂直的方向)为车辆的横向方向，vx表示X轴的速度分量，vy表示Y轴的速度分量。因此，车速(V)可以通过vx和vy的矢量和而获得。
进一步，分量β是一以X轴为基准在一转向过度状态下对应于一转弯角度的角度。γ是在汽车转向过度状态下以所述P点作为其(γ)中央轴时对应于一偏转速度的分量。2Fyf表示在Y轴方向上作用于前轮的力，2Fyr表示在Y轴方向上作用于后轮的力。
例如，通过等式1可以估计用于车速和转向输入的横向加速度。
等式1：
α y δ = V 2 57.3 L g 1 + KV 2 57.3 L g ( deg / sec )
其中，αy表示横向加速度；
δ表示转向角；
V表示车速；
L表示轴距；
K表示转向不足梯度(常数)；
g表示重力加速度。
尤其特别地，通过基于从车辆的一速度测量传感器或设备所获得的车速信息(V)以及从一转向角传感器或设备所获得的转向角信息(δ)，且同时知道作为恒量的轴距(L)、转向不足梯度常数(K)以及重力加速度(g)的等式1，可以计算一车辆的横向加速度(αy)。
如上所述，在所述补偿目标值计算步骤中，基于所述转向角信息、所述车速信息和所述车辆特征信息以计算并估计车辆的横向加速度信息。在其他实施例中，也可以通过从一横向加速度传感器接收的一横向加速度以计算所述横向加速度信息。
同时，在所述补偿目标值计算步骤中，通过使用所述横向加速度信息以计算一自调整扭矩。通过使用所述横向加速度信息和所述偏离角之间的关系以及所述偏离角和所述自调整扭矩之间的关系，可以计算所述自调整扭矩，这会在下文中并结合图4进行说明。
图4A和图4B是根据本发明一实施例基于横向加速度信息以估计一自调整扭矩的说明示意图。
根据本发明的另一实施例，在一补偿目标值计算步骤中，可以确定与横向加速度信息相对应的偏离角信息，并且可以计算与所述偏离角信息相对应的所述自调整扭矩。
参考图4A，在图4A的曲线图中描述了横向加速度与偏离角之间的关系。进一步，在图4B的曲线图中描述了自调整扭矩与偏离角之间的关系。图4A和图4B的曲线图可以通过实验获得，并且可以为预存值。因此，在所述补偿目标值计算步骤中，若已估计上述横向加速度，则可以计算与横向加速度相关的偏离角。在这种情况下，使用图4A的关系。当已计算所述偏离角，则在所述补偿目标值计算步骤中，可以计算与所述偏离角相对应的自调整扭矩。在这种情况下，使用图4B的关系。
然而，如图4A和图4B所描绘的，由于各个值并非线性地相对应，因此，在所述补偿目标值计算步骤中，仅在确定所述横向加速度信息在预先设定的线性区间内，可以计算一自调整扭矩。也就是说，仅在计算与区间400相对应的横向加速度信息时，才可以计算一自调整扭矩。
在上述计算自调整扭矩的方法中，例如，基于转向角信息、车速信息以及车辆特征信息所计算的横向加速度值为A，可以计算与A值相对应的偏离角B。进一步，通过使用图4B的曲线图，可以计算与所述偏离角B相对应的自调整扭矩C。因此，在所述补偿目标值计算步骤中，在计算自调整扭矩C之后，可以计算用于补偿所述自调整扭矩的一恢复控制电流值。
图5是根据本发明一实施例计算补偿目标值的概要框图。
参考图5，在本发明所述补偿目标值计算步骤中，通过使用转向角信息和车速信息以计算一自调整扭矩、一阻尼力、一惯性力以及一摩擦力。进一步，在所述电流控制步骤中，通过使用已计算的所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力以及所述摩擦力，可以计算一电机控制电流，进而控制一电机。
尤其特别地，通过使用转向角信息和车速信息以估计横向加速度。通过上述等式1，可以估计所述横向加速度。在估计所述横向加速度值之后，通过结合图4A和图4B的上述方法，可以计算一自调整扭矩。因此，基于所述自调整扭矩可以计算一恢复控制电流值。
同时，在所述助力转向控制方法中，通过使用所述转向角信息可以计算转向角速度信息。所述转向角速度信息可以通过所述转向角信息的时间导数而获得。所述阻尼力根据所述转向角速度而变化，并且通过所述转向角速度信息乘以一预设的增益，以计算所述阻尼力。因此，根据所述阻尼力可以计算一阻尼控制电流。
进一步，在所述助力转向控制方法中，通过使用所述转向角信息可以计算转向角加速度信息。所述转向角加速度信息可以通过所述转向角信息的二阶时间导数(thesecondtimederivative)而获得。一惯性力根据所述转向角加速度而变化，并且通过所述转向角加速度信息乘以一预设的增益，以计算所述惯性力。因此，可以计算与所述惯性力相对应的惯性控制电流值。
基于所述转向角信息和所述车速信息可以计算所述摩擦力。通过使用所述转向角信息以计算产生的摩擦力的方向信息，并且根据所述车速信息以计算摩擦力的量值。因此，可以计算与所述摩擦力相对应的摩擦控制电流。也就是说，在所述补偿目标值计算步骤中，基于各自的目标补偿值，可以计算所述恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流以及摩擦控制电流。在所述电流控制步骤中，通过使用已计算的恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流以及摩擦控制电流，可以计算所述转向辅助力。或者，在所述电流控制步骤中，通过使用恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流以及摩擦控制电流的总和，可以计算一电机控制电流。在其他实施例中，在所述电流控制步骤中，通过计算所述恢复控制电流、所述阻尼控制电流、所述惯性控制电流以及所述摩擦控制电流，可以计算一电机控制电流。
在所述助力转向控制方法中，通过使用上述的恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流以及摩擦控制电流，最终可以计算获得用于提供一转向辅助力的电机控制电流，进而控制所述电机。基于所述电机控制电流值的变化，可以控制所述电机，并且根据一驾驶员的转向操作以提供一转向辅助力。
本发明所述电机执行一提供转向辅助力的功能。为便于理解而举例说明所述电机，但是本发明并不限制所述电机的位置和类型。另外，可以理解的是，除了所述电机之外，能够提供转向辅助力的各种结构也包括在其中。
图6是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一自调整扭矩的流程示意图。
结合参考图6，将描述在补偿目标值计算步骤中计算一自调整扭矩的方法。例如，在一助力转向控制方法中，在一故障检测步骤(S600)中，确定一扭矩传感器是否已发生故障。在一信息接收步骤(S605)中，当所述扭矩传感器已发生故障时，从一转向角传感器或一电机位置传感器接收转向角信息，并且从一车速传感器接收车速信息。如上所述，在一补偿目标值计算步骤中，基于所述转向角信息、所述车速信息以及预存的车辆特征信息，可以估计并计算横向加速度信息信息(S610)。在所述补偿目标值计算步骤中，当已计算所述横向加速度信息时，可以估计相应的偏离角信息，并且可以计算与所估计的偏离角信息相对应的自调整扭矩(S615)。
若确定所述扭矩传感器正常工作时，基于所述扭矩传感器的扭矩信号以计算一转向辅助力，以便提供一电机控制电流。
在其他实施例中，在所述补偿目标值计算步骤中，在步骤S610中所计算的横向加速度信息可以与通过一横向加速度传感器所检测的一感测值进行比较，并且根据比较结果，可以计算自调整扭矩。例如，在说是补偿目标值计算步骤中，当所计算的横向加速度信息在基于感测值的预设误差范围之内时，通过使用所述横向加速度信息以计算偏离角信息，以便计算一自调整扭矩。在所述补偿目标值计算步骤中，当所计算的横向加速度信息超出感测值的误差范围，则执行错误处理，其原因在于，所述横向加速度信息为不可靠。或者，当所计算的横向加速度信息超出感测值的误差范围时，则通过使用所述感测值以估计偏离角信息，以便计算一自调整扭矩。如此，就可以解决根据路况而差异计算横向加速度信息的问题。也就是说，基于一预设道路(例如像沥青道路)，可以设置一用于计算自调整扭矩的设定值，因道路环境变化而未使用所述设定值时，通过横向加速度信息与一横向加速度传感器的感测值进行比较，以确定所计算的横向加速度信息是否有效。因此，在使用本发明的情况下，才有可能增强其可靠性。
图7是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一阻尼力的流程示意图。
根据本发明一实施例，在所述补偿目标值计算步骤中，通过使用转向角信息可以计算转向角速度信息，并且可以计算与所述转向角速度信息相对应的阻尼力。
结合参考图7，在助力转向控制方法中，在一故障检测步骤(S700)中，可以确定一扭矩传感器是否已发生故障。在一信息接收步骤(S705)中，当所述扭矩传感器已发生故障时，从一转向角传感器或者一电机位置传感器接收转向角信息。在所述补偿目标值计算步骤中，通过所接收的转向角信息的时间导数，可以计算转向角速度信息(S710)。在所述补偿目标值计算步骤中，一电动助力转向系统的阻尼力与所述转向角速度分量相对应，并且通过使用所述转向角速度信息和一预设的增益，可以计算电动助力转向系统的阻尼力。例如，通过所述转向角速度信息乘以所述增益，可以计算所述阻尼力。
若确定所述扭矩传感器正常工作时，基于所述扭矩传感器的扭矩信号以计算一转向辅助力，以便提供一电机控制电流。
图8是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一惯性力的流程示意图。
根据本发明所述实施例，在所述补偿目标值计算步骤中，通过使用转向角信息可以计算转向角加速度信息，并且可以计算与所述转向角加速度信息相对应的惯性力。
结合参考图8，在助力转向控制方法中，在一故障检测步骤(S800)中，可以确定一扭矩传感器是否已发生故障。在一信息接收步骤(S805)中，当所述扭矩传感器已发生故障时，从一转向角传感器或者一电机位置传感器接收转向角信息。在所述补偿目标值计算步骤中，通过使用所接收的转向角信息，可以计算转向角加速度信息(S810)。所述转向角加速度信息可以通过转向角速度信息的时间导数而获得，而所述转向角速度信息可以通过转向角信息的时间导数而计算获得。在所述补偿目标值计算步骤中，当已计算所述转向角加速度信息时，可以计算与所述转向角加速度信息相关的惯性力(S815)。所述惯性力依赖于所述转向角加速度，并且可以通过使用一预设的增益和所述转向角加速度以计算所述惯性力。例如，通过所述转向角加速度乘以所述增益，可以计算所述惯性力。
若确定所述扭矩传感器正常工作时，基于所述扭矩传感器的扭矩信号以计算一转向辅助力，以便提供一电机控制电流。
图9是根据本发明一实施例在补偿目标值计算步骤中计算一摩擦力的流程示意图。
根据本发明实施例，在所述补偿目标值计算步骤中，所述摩擦力的方向可以基于通过使用转向角信息计算的转向角速度信息而获得，并且，可以计算与所述车速信息相对应的述摩擦力。
结合参考图9，在助力转向控制方法中，在一故障检测步骤(S900)中，可以确定一扭矩传感器是否已发生故障。在一信息接收步骤(S905)中，当所述扭矩传感器已发生故障时，从一转向角传感器或一电机位置传感器接收转向角信息，从一车速传感器接收车速信息。在所述补偿目标值计算步骤中，可以通过所述转向角信息以计算转向角速度信息，并且由于摩擦力沿着与所述转向角速度的反方向而产生，因此，可以获得所述摩擦力的方向(S910)。进一步，在所述补偿目标值计算步骤中，根据所述车速信息而产生的摩擦力可以基于车速信息而计算获得(S915)。由于所述摩擦力是根据车速信息而产生的，因此，通过所述车速信息乘以一预设的增益，可以获得所述摩擦力。进一步，如上所述，由于所述摩擦力沿着与所述转向角速度的反方向而产生，因此，可以计算摩擦力的所有方向和所有分量。
若确定所述扭矩传感器正常工作时，基于所述扭矩传感器的扭矩信号以计算一转向辅助力，以便提供一电机控制电流。
如上所述，在所述助力转向控制方法中,甚至在所述扭矩传感器发生故障时，可以通过所述转向角信息和所述车速信息以计算所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力以及所述摩擦力，这样，可以持续地提供所述转向辅助力；其中，所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力以及所述摩擦力是提供转向辅助力而必须计算的力分量(forcecomponents)。在电流控制步骤中完成上述通过所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力以及所述摩擦力以计算用于控制电机的电机控制电流的方法。或者，在所述补偿目标值计算步骤中，通过所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力以及所述摩擦力以获得各自控制电流，并且在所述电流控制步骤中，通过将上述控制电流相加，可以计算一电机控制电流。以下结合参考图10将描述在补偿目标值计算中所计算的各个分量的控制电流。
图10是根据本发明一示例性实施例的助力转向控制方法中计算一电机控制电流的流程示意图。
根据本发明所述实施例，助力转向控制方法包括基于一补偿目标值计算所述转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给的电流控制步骤。进一步，通过将用于自调整扭矩的恢复控制电流、用于阻尼力的阻尼控制电流、用于惯性力的惯性控制电流以及用于摩擦力的摩擦控制电流相加，可以计算本发明所述的电机控制电流。如上所述，在所述补偿目标值计算步骤中，或者在所述电流控制步骤中，可以计算所述恢复控制电流、所述阻尼控制电流、所述惯性控制电流和所述摩擦控制电流。
参考图10，在所述助力转向控制方法中，在一故障检测步骤(S1000)中，可以确定一扭矩传感器是否已发生故障。在一信息接收步骤(S1005)中，当所述扭矩传感器已发生故障时，从一转向角传感器或一电机位置传感器接收转向角信息，从一车速传感器接收车速信息。
在本发明的助力转向控制方法中，结合参考图6至图9，如上文所述，可以计算一补偿目标值。例如，在所述助力转向控制方法中，通过使用所述转向角信息、所述车速信息以及车辆特征信息，可以计算一自调整扭矩(S1010)。进一步，在所述助力转向控制方法中，基于所述自调整扭矩，可以计算与所述自调整扭矩相对应的恢复控制电流(S1015)。所述恢复控制电流是一种与所述自调整扭矩相对应的电流值，并且可以通过一预设表等计算所述恢复控制电流。
进一步，在所述助力转向控制方法中，通过计算转向角速度信息，可以计算一阻尼力，其中所述转向角速度信息是通过使用所述转向角信息而获得的(S1020)。在所述助力转向控制方法中，当已计算阻尼力时，可以计算与所述阻尼力相对应的阻尼控制电流(S1025)。所述阻尼控制电流是指一种预先设定的电流值，用于补偿所述阻尼力。所述阻尼控制电流是一种与所述阻尼力相对应的电流值，并且可以通过一预设表等计算所述阻尼控制电流。
进一步，在所述助力转向控制方法中，通过使用所述转向角信息，可以计算转向角加速度信息，并且基于所述转向角加速度信息可以计算一惯性力(S1030)。在所述助力转向控制方法中，基于所计算的惯性力可以计算用于补偿所述惯性力的惯性控制电流(S1035)。所述惯性控制电流是一种与所述惯性力相对应的电流值，并且可以通过一预设表等计算所述惯性控制电流。
进一步，在所述助力转向控制方法中，通过使用所述转向角信息和所述车速信息可以计算一摩擦力(S1040)。也就是说，通过使用所述转向角速度信息可以计算所述摩擦力的方向，并且通过使用所述车速信息可以计算所述摩擦力的量值，其中所述转向角速度信息是通过使用所述转向角信息而计算获得的。在所述助力转向控制方法中，基于所计算的摩擦力可以计算用于补偿所述摩擦力的摩擦控制电流(S1045)。所述摩擦控制电流是一种与所述摩擦力相对应的电流值，并且可以通过一预设表等计算所述摩擦控制电流。
在所述助力转向控制方法中，通过使用一电机控制电流可以控制一电机。通过使用上述的恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流和摩擦控制电流，可以计算所述电机控制电流(S1050)。例如，通过将上述的恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流和摩擦控制电流相加，可以计算所述电机控制电流。在另一实施例中，通过分别分配给恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流和摩擦控制电流相同或不同的加权值而获得的总和，可以计算所述电机控制电流。在另一实施例中，通过使用上述的恢复控制电流、阻尼控制电流、惯性控制电流和摩擦控制电流的总和以及与所计算的总和相对应的一表格，也可以计算所述电机控制电流。
上述用于计算各自控制电流的表格可包括预存值，且该些值与通过实验等所获得的每一车辆的特性值相对应。
同时，在本发明的电流控制步骤中，基于一补偿目标值计算一转向辅助力，并且可以控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给。进一步，在本发明所述电流控制步骤中，执行一判定，以确认一车辆是否转向，而且仅在车辆转向时，可以控制所述电机控制电流的供给。例如在所述电流控制步骤中，可以确定车辆是否转向。若判定车辆转向，则通过使用所述电机控制电流以控制一电机，其中所述电机控制电流是通过完成本发明的上述操作而计算获得的。若判定车辆未转向，则不提供转向辅助力。也就是说，当所述车辆转向且一电动助力转向装置为不正常时，突然施加一力至驾驶员的转向操作，并且若驾驶员未能正确处理该情况时，车辆可能向前移动并引起一事故。然而，即使当车辆向前移动且转向辅助力消失时，为了降低事故风险，不向驾驶员施加一较大的恢复力。因此，本发明仅适用于车辆转向的情况。通过使用车辆的横向加速度信息以确定车辆是否转向。所述横向加速度信息可以通过上述方法而估计获得，或者通过使用一横向加速度传感器而获得。或者，通过使用车辆的轮胎调整信息、方向盘角度或类似的，可以确定车辆是否转向。确定车辆是否转向的方法也不限于此，而且可以通过其他各种方法以检测车辆是否转向。
在本发明所述助力转向控制方法中，当所述扭矩传感器故障时，可以生成一用于通知驾驶员所述扭矩传感器发生故障的告警信号。驾驶员可以识别相应的告警信号，并且意识到在此情况下通过上述助力转向控制方法以施加一转向辅助力。因此，当驾驶员能够留意到传感器的故障时，会更谨慎地执行一转向操作，以降低事故风险。
如上所述，本发明提供所述用于助力转向的控制方法和控制装置，在一扭矩传感器发生故障的情况下，通过使用转向角信息和车速信息能够持续提供一转向辅助力。
另外，本发明提供一种方法及其装置，其用于计算在无扭矩传感器信息的情况下提供一转向辅助力所需的一补偿目标值。
以下，将再一次简要说明根据本发明实施例的所述助力转向控制装置，其中，结合上述图1至图10已经描述了所述助力转向装置。
图11是根据本发明一实施例的助力转向控制装置的框图。
根据本发明实施例的所述助力转向控制装置1100包括：一故障检测单元1110，用以检测扭矩传感器1101是否已发生故障；一信息接收单元1120，用以当所述扭矩传感器1101已发生故障时接收转向角信息和车速信息；一补偿目标值计算单元1130，用以通过使用所述转向角信息和所述车速信息中的一个或多个信息以计算自调整扭矩和电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力；以及一电流控制器1140，用以基于补偿目标值计算一转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给。
结合参考图11，所述扭矩传感器1101是指一种用于测量转向扭矩且产生一转向扭矩信号的传感器，其中所述转向扭矩是根据一驾驶员的方向盘操作而产生的。所述故障检测单元1110检测所述扭矩传感器1101是否已发生故障。通过一个或多个扭矩传感器信号的比对分析，或者通过故障鉴定逻辑，以确定所述扭矩传感器1101是否已发生故障。或者，所述故障检测单元1110接收一故障信号，以确定所述扭矩传感器1101是否已发生故障。
当确定所述扭矩传感器1101已发生故障时，所述信息接收单元1120可以接收转向角信息和车速信息。例如，当判定所述扭矩传感器1101已发生故障，所述信息接收单元1120可以从一转向角传感器或一电机位置传感器1105接收转向角信息，并且从一车速传感器1109接收车速信息。所述转向角传感器可以产生一转向角信号，该转向角信号包含一方向盘的转向角信息。所述电机位置传感器1105通过使用一转向辅助电机的一绝对角和一相对角中的一个或多个以计算并提供驾驶员的转向角信息。所述车速传感器1109可以计算并提供一车速信息。
所述补偿目标值计算单元1130通过使用所述转向角信息和所述车速信息以计算一自调整扭矩和所述电动助力转向装置的一阻尼力、一惯性力及一摩擦力。例如，所述补偿目标值计算单元1130处理所述转向角信息和所述车速信息以计算自调整扭矩、阻尼力、惯性力和摩擦力，其中，使用所述自调整扭矩、所述阻尼力、所述惯性力和所述摩擦力以计算辅助驾驶员转向力所需要的转向辅助力。在所述补偿目标值计算单元1130内计算每一补偿目标值的具体操作与结合图6至图10的上文所描述的具体操作一致。
进一步，所述补偿目标值计算单元1130可以计算一恢复控制电流和一阻尼控制电流，其中所述恢复控制电流与所计算的自调整扭矩相对应，所述阻尼控制电流与所述阻尼力相对应。同样地，所述补偿目标值计算单元1130可以计算一惯性控制电流和一摩擦控制电流，其中所述惯性控制电流与所述惯性力相对应，所述摩擦控制电流与所述摩擦力相对应。
所述电流控制器1140基于一补偿目标值以计算一转向辅助力，并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给。所述电流控制器1140可以计算一用于驱动电机的电机控制电流，并且提供所述电机控制电流至所述电机，其中所述电机包含在一电动助力转向系统内。或者，所述电流控制器1140也可以控制以计算一电机控制电流并且根据驾驶员的方向盘操作以提供相应的电机控制电流。所述电流控制器1140可以确定车辆是否转向，并且仅在判定车辆转向时，根据上述助力转向控制方法，可以控制以提供所述转向辅助力。
另外，本发明所述助力转向控制装置1100可以执行结合图1至图10上述的所有助力转向控制方法。
甚至如上文所述，本发明的实施例中所有组件是以单个单元结合而成，或是以单个单元结合地进行操作，本发明的实施例不仅仅限于此。在不脱离本发明的范围情况下，在所有结构组件中，至少两个组件可以选择性结合，作为至少两个组件进行操作。尽管本发明的实施例已经说明了用途，但是本领域的技术人员在不脱离本发明的范围和发明的精神的情况下进行不同的修改、补充和替代，这些修改、补充和替代也应视为本发明的保护范围。本发明的范围要根据附属的权利要求，例如所有的技术想法包括等同于本发明的权利要求范围，来进行解释。

Claims (14)

1.一种用于助力转向的控制方法，其特征在于，包括：
检测一扭矩传感器是否已发生故障的故障检测步骤；
当所述扭矩传感器已发生故障时接收转向角信息和车速信息的信息接收步骤；
通过使用所述转向角信息和所述车速信息中的一个或多个信息以计算一自调整扭矩和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力的补偿目标值计算步骤；以及
基于所述补偿目标值计算一转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给的电流控制步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从一转向角传感器或一电机位置传感器接收所述转向角信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标补偿值计算步骤进一步包括：
基于所述转向角信息、所述车速信息和预设的车辆特征信息，计算横向加速度；以及
基于所计算的横向加速度信息，计算所述自调整扭矩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车辆特征信息包括：车辆轴距信息、转向不足梯度常数信息、重力加速度信息以及方向盘与轮胎之间的传动比信息中的一个或多个信息。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述补偿目标值计算步骤进一步包括：
确定与所述横向加速度信息相对应的偏离角信息；以及
计算与所述偏离角信息相对应的自调整扭矩信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述补偿目标值计算步骤进一步包括：
仅在确定所述横向加速度信息在一预设的线性区间内时，计算所述自调整扭矩。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述补偿目标值计算步骤进一步包括：
比较所计算的横向加速度信息和一横向加速度传感器所检测的感测值；以及
基于比较结果，计算所述自调整扭矩。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述补偿目标值计算步骤进一步包括：
当所计算的横向加速度信息在一基于所述感测值的预设范围之内时，基于所述横向加速度信息，计算所述自调整扭矩。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿目标值计算步骤包括：
通过使用所述转向角信息计算转向角速度信息；以及
计算与所述转向角速度信息相对应的所述阻尼力。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿目标值计算步骤包括：
通过使用所述转向角信息计算转向角加速度信息；以及
计算与所述转向角加速度相对应的惯性力。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿目标值计算步骤包括：
基于转向角速度信息获取所述摩擦力的方向，其中通过使用所述转向角信息计算所述转向角速度信息；以及
计算与所述车速信息相对应的摩擦力。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将一用于所述自调整扭矩的恢复控制电流、一用于所述阻尼力的阻尼控制电流、一用于所述惯性力的惯性控制电流以及一用于所述摩擦力的摩擦控制电流相加，以计算所述电机控制电流。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电流控制步骤包括：
确定车辆是否转向；以及
仅在所述车辆转向时，控制所述电机控制电流的供给。
14.一种用于助力转向的控制装置，其特征在于，包括：
一故障检测单元，用以检测一扭矩传感器是否已发生故障；
一信息接收单元，用以当所述扭矩传感器已发生故障时接收转向角信息和车速信息；
一补偿目标值计算单元，用以通过使用所述转向角信息和所述车速信息中的一个或多个信息以计算一自调整扭矩和一电动助力转向装置的阻尼力、惯性力及摩擦力；以及
一电流控制器，用以基于所述补偿目标值计算一转向辅助力并且控制与所述转向辅助力相对应的电机控制电流的供给。
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