CN105644621A - 用于电动液压动力转向系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于电动液压动力转向系统的控制方法。所述电动液压动力转向系统包括：用于检测转向信息的传感器、电机泵单元以及液压缸，所述电机泵单元依据驾驶员的方向盘操作而产生用于辅助转向动力的液压，所述液压缸利用从所述电机泵单元供应以辅助转向动力的液压驱动。所述电动液压动力转向系统的控制方法包括：从驾驶员的转向操作获取转向角度信息，并且获取关于在操作方向盘时经由方向盘施加的转向扭矩的信息；根据所获取的转向角度来确定目标转向扭矩；以及可变地控制电机泵单元的电机转速，以使得通过传感器获取的转向扭矩满足目标转向扭矩。

Description

用于电动液压动力转向系统的控制方法

技术领域

本申请涉及用于车辆的转向系统的控制方法，更具体而言，涉及用于电动液压动力转向系统的控制方法，该方法可以防止出现由于车辆的行驶状况的变化所导致的差异感(senseofdifference)或者锁住感(catchingsense)。

背景技术

通常，减小驾驶员的操作方向盘的力以便能够容易且快速地进行转向操作的车辆转向系统使用液压来产生用于辅助驾驶员的转向动力的力，也称为转向助力。

液压动力转向系统可以包括由发动机的旋转动力驱动的动力转向泵。

在车辆轮胎的摩擦力较大的停止阶段或低速阶段，必须增大从泵排出的流率以产生较大的转向助力。类似地，在轮胎的摩擦力较小并且安全性较重要的中速/高速阶段，必须减小从泵排出的流率以产生相对较小的转向助力。

然而，由于动力转向泵的旋转与发动机RPM成正比，所以在液压动力转向系统中使用的动力转向泵在中、高速时排出的流率比在低速时排出的流率更大。在这样的情形下，会损失动力(燃料效率)。

此外，因为不能对液压动力转向系统进行电子控制，所以转向性能存在局限性。

例如，当在低速段通过对转向动力进行补偿以使转向操作比正常的时候更容易时，能够获得实用的转向性能，但是现有技术中的液压动力转向系统不能够根据车辆速度来进行控制。

为克服上述缺点，已经研制并应用了一种对车辆速度敏感的电机驱动动力转向(MDPS)系统，这种系统仅仅利用电机的扭矩来辅助转向而不使用液压。这样的系统可以根据行驶车辆的速度来改变转向动力。

MDPS系统主要安装在轿车中，以便实现车辆的燃料效率提高，由于现有技术中的液压动力转向系统通过利用发动机的旋转动力来驱动动力转向泵(液压泵)，因此发动机动力总是被不必要地消耗。然而，因为MDPS系统通过控制电机而仅在需要转向性能的时刻消耗所需要的能量，所以MDPS可以有助于车辆的燃料效率的提高。

但是，因为商用车辆(例如，大型轿车或卡车)的重量比一般轿车的重量更大，所以很难仅利用电机来获取所需要的转向动力。因此，一种利用由电机驱动液压泵所产生的液压来辅助转向动力的电动液压动力转向(EHPS)系统得到了广泛的使用。

图1是示出普通的EHPS系统的立体图，并且其示出了：方向盘1，其用于转向操作；转向角度传感器(SAS)2，其依据方向盘操作(驾驶员的输入)来检测转向角度；转向柱万向节4；电机泵单元(MPU)5，其产生并且供应用于辅助转向动力的液压；储油器6，其存储转向液压油；以及传动箱7，其利用经由转向柱3传递的驾驶员的转向动力以及由液压提供的转向助力来执行车辆的转向。

图2是示意性地示出了现有技术中的EHPS系统的配置的配置图。当驾驶员操作方向盘1时，齿条与齿轮机构单元8将从转向柱3传递的旋转动力转换为线性运动。

齿条与齿轮机构单元8包括：齿条10和小齿轮11，所述齿条10形成在齿条杆上，所述小齿轮11与齿条10邻接而传递动力。当驾驶员旋转方向盘1时，旋转动力经由转向柱3传递至小齿轮11，并且传递的旋转动力通过使齿条杆9线性运动的小齿轮11和齿条10转换为线性动力。

电机泵单元5根据由电子控制单元(ECU)或转向控制器20输出的控制信号而进行驱动和控制，从而产生并供应液压。由电机泵单元5供应的液压经由转向阀15供应至液压缸12，所述转向阀15对液压油进行控制。

液压缸12通过促使液压产生转向助力而辅助齿条杆9的线性运动，转向阀15对被供应至液压缸12的液压油的流量进行控制。

附图标记14a表示液压油供应线路，电机泵单元5将液压油供应至该液压油供应线路；而附图标记14b表示用于使液压油返回至液压油储油器6的回油线路。附图标记13表示泄压阀(pressurereliefvalve，PRV)。

在现有技术的EHPS系统中，转向控制器20基于车辆速度传感器的信号(车辆速度信号)和转向角度传感器2的信号(转向角度信号)来控制电机泵单元5的泵转速(rpm)，从而产生转向助力。

在这种情况下，有关转向角度(deg)以及转向角速度(deg/s)的信息可以从转向角度传感器2的信号获取，所述转向角度取决于驾驶员对方向盘的操作，而所述转向角速度是由转向角度的微分值获取的。转向控制器20基于车辆速度和转向角速度而对电机泵单元5进行控制。

图3是示出EHPS系统的转向动力(转向助力)的产生过程的流程图，图4是示出用于电机泵单元的电机控制的映射的一个示例的示意图。

首先，在车辆行驶并且驾驶员通过操作方向盘1而作出了转向输入的时候(S1)，当由车辆速度传感器检测到的车辆速度被输入到转向控制器20时，转向控制器20根据转向角度传感器2的信号而基于驾驶员的转向输入(方向盘操作)来获取转向角速度(S2)。

在该情况下，电机转速可以根据以车辆速度和转向角速度作为输入的映射获取。该映射可以是3D映射(电机RPM3D映射)，其中，转速被设定为取决于车辆速度和转向角速度的值。在车辆的研制步骤中，通过预先研究和调试过程来准备前述映射，并且之后，将该映射预存储在所生产的车辆的转向控制器中。

此外，转向控制器20根据车辆速度和转向角速度来获取电机泵单元5的电机转速，驱动电机M根据所获取的转速来进行控制(S3)，电机泵单元5产生并供应液压(S4)。

因此，当从电机泵单元供应的液压驱动传动箱的液压缸时(S5)，所产生的动力依据方向盘操作而辅助驾驶员转向动力(S6)。

同时，如上所述，在现有技术的EHPS系统中，因为仅根据车辆速度和转向角速度来应用用于控制电机转速的逻辑(passiveboostlogic，被动升压逻辑)，所以即使车辆的负载增加或滑动力矩(slipmoment)由于低轮胎气压而增加，电机转速受到车辆速度和转向角速度的控制而仍然恒定不变。

但是，在该情况下，因为车辆速度影响了电机转速，所以驾驶员的转向动力增加了。

如上所述，在现有技术的EHPS系统中，因为电机泵单元的驱动仅仅根据车辆速度和转向角速度而由预定的电机转速来进行控制，所以驾驶员实际需要的转向动力可能根据行驶状况(例如车辆状态、路面情况、作用于车辆上的空气动力等等)而不同。因此，在对方向盘的操作中不能维持恒定的转向感，并且驾驶员可能感受到差异感或者锁住感。

公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本申请背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本申请致力于解决与现有技术相关的上述问题。

本申请致力于提供一种用于电动液压动力转向系统的控制方法，其可以防止由于车辆的行驶状况(车辆状态、道路情况、空气动力等等)的变化所引起的差异感或锁住感，并且通过将转向感维持在预定水平来提高转向性能。

在一个方面，本申请提供了一种用于电动液压动力转向系统的控制方法，所述系统包括：用于检测转向信息的传感器、电机泵单元以及液压缸，所述电机泵单元依据驾驶员的方向盘操作而产生用于辅助转向动力的液压，所述液压缸利用从所述电机泵单元供应以辅助转向动力的液压驱动，所述方法可以包括：从驾驶员的转向操作获取转向角度信息，并且获取有关在操作方向盘时经由方向盘施加的转向扭矩的信息；根据所获取的转向角度来确定目标转向扭矩；以及可变地控制电机泵单元的电机转速，以使得通过传感器获取的转向扭矩满足目标转向扭矩。

因此，本申请的用于电动液压动力转向系统的控制方法不同于根据车辆速度和转向角速度来以预定的转速(rpm)控制电机泵单元的电机驱动的现有技术。相反，由于本申请基于目标转向扭矩来控制电机转速以维持转向动力，从而克服由于影响驾驶员的转向动力的诸如车辆状态(例如，车辆负载或轮胎气压)、路面情况、空气动力等等的因素所导致的问题，因此驾驶员可以感受到处于预定水平的转向感，并且驾驶员在操作方向盘时不会感受到差异感或锁住感，从而提高了转向性能。

下面讨论本申请的其它方面和优选实施方案。

应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如具有汽油动力和电力动力两者的车辆。

附图说明

接下来将参照由所附附图显示的本申请的某些示例性实施方案来详细地描述本申请的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以显示的方式给出，因而对本申请是非限定性的，在这些附图中：

图1是示出了一般EHPS系统的立体图；

图2是示意性地示出了现有技术中的EHPS系统的配置的配置图；

图3是示出了现有技术中的EHPS系统的转向动力(转向助力)产生过程的流程图；

图4是示出了用于对现有技术中的电机泵单元的进行电机控制的映射的一个示例的示意图；

图5是示出了根据本申请的EHPS系统的控制方法的流程图；并且

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，而是呈现了某种程度上经过简化的说明本申请的基本原理的各个特征。本文所公开的本申请的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这附图中，附图的多幅图之中，附图标记表示本申请的相同的或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本申请的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本申请将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本申请限制为那些示例性实施方案。相反，本申请旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本申请的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

在下文中，将参照附图来详细描述本申请的示例性实施方案，以易于本领域技术人员理解。

本申请致力于提供用于电动液压动力转向系统的控制方法，其可以防止由于车辆的行驶状况(车辆状态、道路情况、空气动力等等)的变化所引起的差异感或锁住感，并且通过将转向感维持在预定的水平来提高转向性能。

为了上述目的，提出一种基于目标转向扭矩而利用主动升压逻辑来控制用于产生液压的电机泵单元的电机转速的控制方法。

不同于根据车辆速度和转向角速度而以预定转速控制电机泵单元的电机驱动的现有技术，本申请具有的主要特征在于，电机转速是基于目标转向扭矩来进行控制的，以克服影响驾驶员的转向动力的问题，例如车辆状态(例如，车辆负载或轮胎气压、路面情况、空气动力等等)。

图5是示出根据本申请的EHPS系统的控制方法的流程图。

首先，在本申请中，当出现驾驶员的转向输入(方向盘操作)时(S11)，控制器获取取决于转向输入的转向信息(S12)。

转向信息可以包括：转向角度，其为方向盘的旋转角度；以及转向扭矩，其为当驾驶员操作方向盘时经由方向盘施加的扭矩(方向盘扭矩)。

转向信息中的转向角度可以利用转向角度传感器(SAS)来检测，而转向扭矩可以利用只测扭矩传感器(TOS)来检测。

或者，可以将扭矩和角度传感器(TAS)用作检测转向角度和转向扭矩的传感器。

下文中，将对应用在驾驶员转向时对转向角度和转向扭矩进行检测的扭矩和角度传感器(TAS)的示例进行描述。

在本申请中，传感器信号，即，从扭矩和角度传感器(下文中称为“TAS”)输入的转向角度信号和转向扭矩信号用于对电机泵单元的驱动(特别是电机泵单元的电机驱动)进行控制。

将基于目标转向扭矩来控制电机转速的主动升压逻辑应用于控制由车辆状态或行驶状况(例如，路面情况、空气动力等等)的影响所反映的转向感，所述主动升压逻辑被用来控制用于产生转向动力的液压控制的电机的转速(rpm)。

在本申请中，控制器依据利用TAS检测到的转向角度来确定目标转向扭矩，并且对电机转速进行控制，以使利用TAS检测的转向扭矩满足目标转向扭矩。

为了控制本申请，可以将驾驶员转向输入(方向盘操作)的整个转向角度范围划分为多个转向角度区段，其可以包括待在控制器中预设的中心区段、中间区段以及末尾区段。

例如，可以将转向角度区段划分为如下所述的三个区段。

-中心区段：-10°≤转向角度≤10°

-中间区段：-580°≤转向角度<-10°以及10°<转向角度≤580

-末尾区段：-600°≤转向角度<-580°以及580°<转向角度≤600

其中，+值表示方向盘左转(LH转)而-值表示右转(RH转)(也可以与之相反)。

当10为第一设定角度，580为第二设定角度，并且600为第三设定角度时，在转向角度处于0°至第一设定角度的范围内的情况下(基于绝对值)，转向角度可以处于中心区段。在转向角度处于转向角度大于第一设定角度并且等于或小于第二设定角度的范围内的情况下，转向角度可以处于中间区段。在转向角度处于转向角度大于第二设定角度并且等于或小于第三设定角度(第三设定角度是方向盘的全转值)的范围内的情况下，转向角度可以处于末尾区段。

当然，各个设定值10、580和600只是示例，本申请并不限于此，各个设定值可以修改。

此外，针对每个转向角度区段，在控制器中可以预设用作控制电机转速的初始值的参考速度，参考速度的设定示例如下所述：

-中心区段：2000rpm(第一参考速度)

-中间区段：3500rpm(第二参考速度)

-末尾区段：2500rpm(第三参考速度)

各个参考速度2000、3500和2500只是示例，本申请并不限于此，各个参考速度也可以修改。

针对每个转向角度区段，在控制器中预设了目标转向扭矩，该目标转向扭矩可以设定为在中心区段中比在中间区段中大，并且该目标转向扭矩可以设定为在末尾区段中比在中间区段中小。

在中间区段中，可以将目标转向扭矩设定为预定值。

因此，在本申请中，当出现驾驶员的转向输入时(S11)，控制器根据从用于检测转向信息的传感器(TAS)输入的转向角度信号来确定转向角度区段，并且依据每个转向角度区段来确定参考速度(rpm)和目标转向扭矩(Nm)。

当确定了参考速度和目标转向扭矩时，将电机转速(rpm)控制为参考速度，并且之后，基于参考速度来可变地控制电机转速，从而使得利用TAS检测到的转向扭矩满足目标转向扭矩(S13和S14)。

在该情况下，当由驾驶员通过方向盘施加的转向扭矩(TAS感测值)大于目标转向扭矩时，通过增大电机转速，泵中产生的液压会增大，并且由液压缸产生的转向助力也会相应地增大。

相反，当转向扭矩小于目标转向扭矩时，通过减小电机转速，泵中产生的液压会减小，并且由液压缸产生的转向助力也会减小。

从而，将电机转速控制为满足目标转向扭矩。因此，电机泵单元产生了辅助转向动力所需的泵液压(S15)。当液压缸通过供应由电机泵单元所产生和控制的液压而驱动时(S16)，所产生的动力依据方向盘操作来辅助驾驶员的转向动力(S17)。

如上所述，通过基于目标转向扭矩来可变地控制电机转速，能够防止由于影响驾驶员的转向动力的因素所引起的转向差异感或锁住感的出现。这些因素可以包括车辆状态(例如车辆负载或轮胎气压)、路面情况、空气动力等等；并且可以通过维持转向感的预定水平来提高转向性能。

虽然已经参考本申请的优选实施方案详细地描述了本申请。然而，本领域技术人员应当理解，在不脱离本申请的原理和精神的情况下，可以对这些实施方案进行修改，本申请的范围在所附权利要求及其等同形式中得以限定。

Claims (11)

1.一种用于电动液压动力转向系统的控制方法，包括：用于检测转向信息的传感器、电机泵单元以及液压缸，所述电机泵单元依据驾驶员的方向盘操作而产生用于辅助转向动力的液压，所述液压缸利用从所述电机泵单元供应以辅助转向动力的液压驱动，所述方法包括：

从驾驶员的转向操作获取转向角度信息，并且获取有关在操作方向盘时经由方向盘施加的转向扭矩的信息；

根据所获取的转向角度来确定目标转向扭矩；以及

可变地控制所述电机泵单元的电机转速，以使得通过传感器获取的转向扭矩满足目标转向扭矩。

2.根据权利要求1所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，将方向盘操作的整个转向角度范围划分为多个确定的转向角度区段，并且针对每个转向角度区段预设目标转向扭矩，并且

当确定目标转向扭矩时，确定对于利用传感器获取的转向角度的转向角度区段的目标转向扭矩。

3.根据权利要求2所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，所划分的转向角度区段被划分为：

中心区段，其对应于基于转向角度的绝对值的0°至第一设定角度的转向角度范围，

中间区段，其对应于大于第一设定角度并且等于或小于第二设定角度的转向角度范围，以及

末尾区段，其对应于大于第二设定角度并且等于或小于第三设定角度的转向角度范围，所述第三设定角度是转向的全转值。

4.根据权利要求3所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，所述目标转向扭矩被设定为：在所述中心区段中的目标转向扭矩大于在所述中间区段中的目标转向扭矩，并且

所述目标转向扭矩被设定为：在所述末尾区段中的目标转向扭矩小于在所述中间区段中的目标转向扭矩。

5.根据权利要求3所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，在所述中间区段，所述目标转向扭矩被设定为预定值。

6.根据权利要求4所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，在所述中间区段，所述目标转向扭矩被设定为预定值。

7.根据权利要求2所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，针对每个转向角度区段预设了参考速度，并且

在对所述电机泵单元的电机转速进行控制时，通过将对于每个转向角度区段的参考速度用作控制电机转速的初始值，来可变地控制电机转速，以使得由传感器获取的转向扭矩满足目标转向扭矩。

8.根据权利要求1所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，当可变地控制电机泵单元的电机转速以满足目标转向扭矩时，在由传感器获取的转向扭矩大于目标转向扭矩的情况下，通过增加电机转速来增大在电机泵单元中产生的液压。

9.根据权利要求7所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，当可变地控制电机泵单元的电机转速以满足目标转向扭矩时，在由传感器获取的转向扭矩大于目标转向扭矩的情况下，通过增加电机转速来增大在电机泵单元中产生的液压。

10.根据权利要求1所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，当可变地控制电机泵单元的电机转速以满足目标转向扭矩时，在由传感器获取的转向扭矩小于目标转向扭矩的情况下，通过降低电机转速来减小在电机泵单元中产生的液压。

11.根据权利要求7所述的用于电动液压动力转向系统的控制方法，其中，当可变地控制电机泵单元的电机转速以满足目标转向扭矩时，在由传感器获取的转向扭矩小于目标转向扭矩的情况下，通过降低电机转速来减小在电机泵单元中产生的液压。