CN105774897A - 用于控制车辆的转向系统的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供用于控制车辆的转向系统的方法和系统。方法包括：确定自动转向事件正在发生；和通过由控制模块控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

Description

用于控制车辆的转向系统的方法和系统

技术领域

本公开一般涉及车辆，并且更具体地涉及用于控制车辆的转向系统的方法和系统。

背景技术

电动力转向（EPS）系统使用电动马达以当转向时辅助车辆的驾驶员。例如，传感器检测转向柱的位置和扭矩，并且计算机模块控制马达使得辅助的扭矩由马达施加。计算机模块取决于驾驶情况可施加变化量的辅助。

一些自动系统（例如主动安全防撞系统）使用EPS系统以在给定的方向中自动转向车轮从而防止撞击。其他自动系统（例如泊车辅助系统）使用EPS系统以自动转向车轮从而泊车。在一些情况下，自动系统以高速率转向车轮，例如以防止撞击或以作出急转向。在这情况下，手轮以相应高速率的速度移动。这样移动可能是驾驶员想不到的。

因此，希望的是提供改善的方法和系统，用于在自动转向程序期间控制车辆的转向系统。而且，本发明的其他希望的特点和特征，结合本发明的附图和背景技术从本发明的随后的详细描述和所附的权利要求书中将变得明显。

发明内容

提供用于控制车辆的转向系统的方法和系统。在一个实施例中，方法包括：确定自动转向事件正在发生；和通过由控制模块控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

在一个实施例中，系统包括第一模块，其确定自动转向事件正在发生。第二模块通过控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

在一个实施例中，车辆包括：主动转向系统和控制模块。控制模块确定自动转向事件正在发生，以及通过控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

本发明还包括以下方案：

方案1.一种控制车辆的转向系统的方法，所述方法包括：

确定自动转向事件正在发生；和

通过由控制模块控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

方案2.如方案1所述的方法，还包括：

通过所述控制模块基于齿轮偏移和希望的运动减少值来确定主动转向偏移，以及

其中所述控制所述主动转向系统的所述马达是基于所述主动转向偏移。

方案3.如方案2所述的方法，其中，所述齿轮偏移是测量的齿轮偏移，其从所述转向系统的齿轮系统测量。

方案4.如方案2所述的方法，其中，所述希望的运动减少值是百分数值。

方案5.如方案2所述的方法，其中，所述确定所述主动转向偏移是基于下面的关系：

主动转向偏移=（齿轮偏移）*（希望的运动减少的百分数）

方案6.如方案2所述的方法，其中，还包括产生控制信号以基于所述主动转向偏移来控制所述主动转向系统的所述马达。

方案7.如方案1所述的方法，其中，所述确定自动转向事件正在发生还包括确定具有确定的转向速率的自动转向事件正在发生。

方案8.一种用于控制车辆的转向系统的系统，所述系统包括：

第一模块，其确定自动转向事件正在发生；和

第二模块，其通过控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

方案9.如方案8所述的系统，还包括：

第三模块，其基于齿轮偏移和希望的手轮运动减少值来确定主动转向偏移，以及

其中所述第二模块基于所述主动转向偏移来控制所述主动转向系统的所述马达。

方案10.如方案9所述的系统，其中，所述齿轮偏移是测量的齿轮偏移，其从所述转向系统的齿轮系统测量。

方案11.如方案9所述的系统，其中，所述希望的运动减少值是百分数值。

方案12.如方案9所述的系统，其中，所述第三模块基于下面的关系来确定所述主动转向偏移：

主动转向偏移=（齿轮偏移）*（希望的运动减少的百分数）

方案13.如方案9所述的系统，其中，所述第二模块通过产生控制信号以基于所述主动转向偏移控制所述主动转向系统的所述马达来控制所述马达。

方案14.如方案9所述的系统，其中，所述第一模块还通过确定具有确定的转向速率的自动转向事件正在发生，来确定自动转向事件正在发生。

方案15.一种车辆，其包括：

主动转向系统；和

控制模块，其确定自动转向事件正在发生，以及通过控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

方案16.如方案15所述的车辆，其中，所述控制模块基于齿轮偏移和希望的运动减少值来确定主动转向偏移，以及基于所述主动转向轮偏移来控制所述主动转向系统的所述马达。

方案17.如方案16所述的车辆，其中，所述齿轮偏移是测量的齿轮偏移，其从所述转向系统的齿轮系统测量。

方案18.如方案16所述的车辆，其中，所述希望的运动减少值是百分数值。

方案19.如方案16所述的车辆，其中，所述控制模块通过产生控制信号基于所述主动转向偏移控制所述主动转向系统的所述马达来控制所述马达。

方案20.如方案16所述的车辆，其中，所述控制模块还通过确定具有确定的转向速率的自动转向事件正在发生，来确定自动转向事件正在发生。

附图说明

此后将结合附图描述本公开，其中相同的标记表示相同的元件，并且：

图1是根据各种示例性实施例的车辆的功能框图，其尤其包括在特征中的转向系统和用于控制转向系统的控制系统；

图2是与根据各种示例性实施例的转向系统相关联的控制模块的数据流程图；

图3是用于控制根据各种示例性实施例的转向系统的方法的流程图；

图4是与根据各种示例性实施例的转向系统相关联的控制模块的数据流程图；以及

图5是用于控制根据各种示例性实施例的转向系统的方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述在本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制其应用和用途。而且，不存在由在先前的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中示出的任何明示的或暗示的理论所束缚的意图。应该理解，在整个附图中，对应的附图标记指示相同的或对应的部件或特征。如本文使用的，术语模块单独地或以任何组合地指代任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备，包括而不限于：专用集成电路（ASIC）、电子电路、处理器（共享的、专用的或组）和存储器，其实施一个或多个软件或固件程序、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适当部件。

本发明的实施例可本文根据功能的和/或逻辑性的框部件和各种处理步骤来描述。应该理解，这样的框部件可通过构造成实施特定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本发明的实施例可使用各种集成电路部件，例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等等，其可在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。此外，本领域的技术人员将理解本发明的实施例可结合任何数量的控制系统来实施，并且本文描述的车辆系统仅仅是本发明的一个示例性实施例。

为了简要，关于信号处理、数据传输、信号发射、控制和系统的其他功能方面（以及系统的各个操作部件）的常规技术在本文中可以不详细地描述。而且，本文包含的在各种附图中示出的连接线旨在示出在各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应该注意，在本发明的实施例中可存在很多替代的或额外的功能关系或物理连接。

现在参考图1，车辆100被示出成包括转向系统102和控制系统104，该控制系统104使用尤其根据各种实施例的手轮的运动控制来控制转向功能。尽管本文示出的附图示出示例，其中元件的某些布置、额外的介于中间元件、设备、特征或部件可示出在实际的实施例中。还应该理解，图1仅仅是示例性的并且可以不按比例绘出。

如在图1中示出的，车辆100大体包括底盘105、车身106、前轮108、后轮110、转向系统102和控制系统104。车身106布置在底盘105上并且大体包围车辆100的其他部件。车身106和底盘105可共同地形成车架。车轮108-110在邻近车身106的相应角落处每个可转动地联接到底盘105。

如可以理解的，车辆100可以是若干不同类型的车辆中的任意一个，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还可包含若干不同类型的推进系统（例如以汽油或柴油为燃料的内燃机、“混合燃料型车辆”（FFV）发动机（即使用汽油和乙醇的混合物）、以气体化合物（例如氢或天然气）为燃料的发动机、燃烧/电动机混合发动机以及电动机）中的任意一个或组合。

转向系统102大体包括手轮120、主动转向系统122和齿轮系统124。如在图1中示出的，根据各种实施例，手轮120联接到转向柱126；主动转向系统122在转向柱126和中间轴128之间联接；以及齿轮系统124联接到中间轴128。如可以理解的，部件120-128的布置在各种实施例中可变化，例如主动转向系统122可替代地定位在手轮120内或定位成手轮120的一部分、定位成转向柱126的一部分、或定位成齿轮系统124的一部分。为了示例性的目的，示例性的实施例将在主动转向系统122被定位在转向柱126和中间轴128之间的情况下讨论，如所示出的。

在各种实施例中，主动转向系统122包括一个或多个齿轮组和马达123。电控制马达123以调节在转向柱126和中间轴128之间的转向速比（steeringratio）。特别地，控制马达123以控制齿轮组来增加或减少来自转向柱126的角度。

在各种实施例中，齿轮系统124是齿条齿轮组件，其包括齿条、齿轮以及一个或多个横拉杆（tierod）。齿轮系统124是电动力转向系统（EPS）的一部分，该系统包括电控制的电动马达。在某些自动转向事件（例如防撞等）期间，齿轮系统124控制成以某个方向（例如以防止撞击的方向）来自动转向车轮108。特别地，在自动转向事件期间控制齿轮的位置以转向车轮108。虽然齿轮系统124的实施例被讨论为电齿条齿轮系统，但是在某些其他实施例中可使用其他类型的转向系统，例如其他齿条EPS系统（例如皮带驱动、双齿轮、同轴的等）、单个齿轮EPS系统和柱EPS系统，或其他转向系统，例如但不限于液压动力转向（HPS）系统和代替地具有再循环球机械联动系统的EPS系统。

控制系统104尤其大体控制主动转向系统122的操作，使得在自动转向事件期间最小化手轮120的移动。例如，控制系统104包括控制模块132和一个或多个传感器130。传感器130感测转向系统102的可观察的情况。传感器130包括位置传感器，其感测齿轮系统124的位置。例如，位置传感器感测在齿轮系统124中的齿轮的位置并且基于其产生传感器信号。当自动转向事件发生时（例如，当EPS齿轮系统124主动地转向车轮108时），控制模块132接收位置信号并且基于其确定手轮偏移。

控制模块132确定主动转向偏移以控制主动转向系统122的马达，使得产生希望的手轮偏移。可确定主动转向偏移的值以产生完全手轮移动、部分手轮移动或无手轮移动。例如，如在下面表中示出的，手轮偏移是齿轮偏移和主动转向偏移之间的差。

齿轮偏移（度）	希望的运动减少	主动转向偏移（度）	手轮偏移（度）
				100	无（0%）	0	100
100	部分的（80%）	80	20
				100	完全的（100%）	100	0

表1

因此，在各种实施例中，控制模块132基于下面关系来确定手轮主动转向偏移：

主动转向偏移=（齿轮偏移）*（希望的运动减少的百分数）

现在参考图2并且继续参考图1，数据流程图示出控制模块132的各种实施例。根据本发明的控制模块132的各种实施例可包括任何数量的子模块。如可以理解的，在图2中示出的子模块可以组合成和/或进一步分隔成相似地控制主动转向系统122，使得在自动转向事件期间减少手轮移动。到控制模块132的输入可接收自传感器130、接收自车辆100的其他控制模块（未示出）、和/或由控制模块132的其他子模块（未示出）确定。在各种实施例中，控制模块132包括自动转向事件确定模块140、主动转向偏移确定模块142和自动转向系统控制模块144。

自动转向事件确定模块140接收作为输入的各种转向数据146。基于转向数据146，自动转向事件确定模块140确定是否正在发生自动转向事件或即将发生自动转向事件并且基于其设定自动转向事件状态标志148。例如，当自动转向事件确定模块140确定自动转向事件正在发生时，自动转向事件确定模块140设定自动转向事件状态标志148以表明正确的或自动转向。在另一个示例中，当自动转向事件确定模块140确定自动转向事件没有发生时，自动转向事件确定模块140设定自动转向事件状态标志148以表明错误的或无自动转向。

在各种实施例中，自动转向事件确定模块140进一步确定自动转向事件是否是具有高的车轮转向速率（例如，分类为高的或具有超过阈值的转向速率）的事件并且基于其设定自动转向事件状态标志148。例如，当自动转向事件确定模块140确定具有高的车轮转向速率的自动转向事件发生时，自动转向事件确定模块140设定自动转向事件状态标志148以表明正确的或自动转向。在另一个示例中，当自动转向事件确定模块140确定具有低的（不是高的）车轮转向速率的自动转向事件发生时，自动转向事件确定模块140设定自动转向事件状态标志148以表明错误的或无自动转向。

主动转向偏移确定模块142接收作为输入的自动转向事件状态标志148和齿轮偏移数据150。齿轮偏移数据150可以由位置传感器130感测。基于该输入，主动转向偏移确定模块142确定主动转向偏移152。例如，当自动转向事件状态标志148表明正确的或自动转向时，主动转向偏移确定模块142基于齿轮偏移数据150和希望的运动减少来确定主动转向偏移152。可以从数据存储153预定和取回希望的运动减少。在另一个实施例中，当自动转向事件状态标志148表明错误的或无自动转向时，主动转向偏移确定模块142确定主动转向偏移152为零。

自动转向系统控制模块144接收作为输入的主动转向偏移152。基于主动转向偏移152，自动转向系统控制模块144产生到主动转向系统122的马达的控制信号154以控制马达，使得转向柱126和手轮120的移动根据希望的运动减少而被减少。

现在参考图3并且继续参考图1和图2，流程图示出可以由根据各种实施例的图1和图2的转向系统和控制系统来执行的控制方法。如可以理解的，根据本公开，在该方法内的操作的顺序不限于如在图3中示出的顺序执行，但可以如可适用的和根据本公开的一个或多个变化顺序来执行。

如还可以理解的，图3的方法可以安排为在车辆200的操作期间以预定的时间间隔来运行和/或可以安排为基于预定的事件来运行。

在一个实施例中，方法可在200处开始。转向数据146在210处被接收并在220处被评估。如果转向数据146表明自动转向事件没有发生，则方法可在230处结束。然而，如果转向数据146表明自动转向事件（具有或不具有高的转向速率）正在发生，则（例如，基于上面讨论的关系）在240处确定主动转向偏移152。在250处基于主动转向偏移152产生控制信号154。在260处主动转向系统122的马达基于控制信号154来最小化转向柱126和手轮120的旋转。此后，方法可在230处结束。

返回参考图1，在各种实施例中，当齿轮系统124失灵时，希望的是继续车轮108的自动转向（不管手轮120的移动是否正在被控制）。在这样情况下，转向系统102进一步包括以虚线示出的摩擦设备121。如在图1中示出的，摩擦设备121是柱摩擦设备，其被实施为转向柱126的一部分。如可以理解的，如上面讨论的，包括摩擦设备121的部件120-130的布置可在各种实施例中变化。

在该实施例中，控制系统104尤其大体控制主动转向系统122的操作，使得车轮108的转向在齿轮系统124的失灵期间可以被自动地控制。例如，控制系统104包括控制模块132和一个或多个传感器130。传感器130感测转向系统102的可观察的情况。在各种实施例中，传感器130包括位置传感器，其感测齿轮系统124的位置并且基于其产生传感器信号。在各种实施例中，传感器130包括图像传感器或感测车辆路径的其他传感器（例如，车道检测系统的传感器）。可以（尤其）从传感器信号中的至少一些确定齿轮系统124是否正在如预期的工作或失灵是否正在发生。当自动转向事件发生（例如，当EPS齿轮系统124被控制成主动地转向车轮108）和EPS失灵发生时，控制模块132控制主动转向系统122。控制模块132控制主动转向系统122，使得车轮108的转向继续。例如，控制模块132控制主动转向系统122的马达，使得通过中间轴128获得希望的转向角度。在各种实施例中，希望的转向角度可以从图像传感器或其他手段确定。

现在参考图4和继续参考图1，数据流程图示出控制模块132的各种实施例。根据本公开的控制模块132的各种实施例可包括任意数量的子模块。如可以理解的，在图4中示出的子模块可组合成和/或进一步分隔成相似地控制主动转向系统122，使得在齿轮系统124的失灵期间实现主动转向。如还可以理解的，在图4中示出的子模块可以提供成除了在图2中示出的子模块之外的子模块或作为图2的子模块的替代方案。到控制模块132的输入可接受自传感器130、接受自车辆100的其他控制模块（未示出）、和/或由控制模块132的其他子模块（未示出）确定。在各种实施例中，控制模块132包括自动转向事件确定模块340、控制信号确定模块342和自动转向设备控制模块344。

自动转向事件确定模块340接收作为输入的各种转向数据346。基于转向数据346，自动转向事件确定模块340确定自动转向事件是否正在发生以及在齿轮系统124中是否存在失灵。自动转向事件确定模块340基于其设定主动转向系统自动转向事件状态标志348。例如，当自动转向事件确定模块340确定自动转向事件正在发生以及在齿轮系统124中存在失灵时，自动转向事件确定模块340设定主动转向系统自动转向事件状态标志348以表明正确的或激活主动转向系统的自动转向。在另一个示例中，当自动转向事件确定模块340确定自动转向事件未正在发生或在齿轮系统124中不存在失灵时，自动转向事件确定模块340设定主动转向系统自动转向事件状态标志348以表明错误的或不激活自动转向。

控制信号确定模块342接收作为输入的主动转向系统自动转向事件状态标志348和希望的车轮角度350。希望的车轮角度表明车轮180的希望的转向角度（例如，以防止撞击）。基于该输入，控制信号确定模块342确定用于控制主动转向系统122的控制值352，使得其产生中间轴128的希望的转向角度。例如，当主动转向系统自动转向事件状态标志348表明正确的或激活自动转向时，控制信号确定模块342基于希望的车轮角度350来确定控制值352。在另一个示例中，当自动转向事件状态标志348表明错误的或无自动转向时，控制信号确定模块342确定控制值352为零。

自动转向设备控制模块344接收作为输入的控制值352。基于控制值352，自动转向设备控制模块344产生到主动转向系统122的马达的控制信号354以控制马达，使得中间轴128被控制成希望的角度，从而控制车轮108的转向角度。

现在参考图5和继续参考图1和图4，流程图示出可以由根据各种实施例的图1和图4的转向系统和控制系统来执行的控制方法。如可以理解的，根据本公开，在该方法内的操作的顺序不限于在图5中示出的顺序执行，但可以如可适用的和根据本公开的一个或多个变化顺序来执行。

如还可以理解的，图5的方法可以安排为在车辆100的操作期间以预定的时间间隔来运行和/或可以安排为基于预定的事件来运行。

在一个实施例中，方法可在400处开始。转向数据346在410处被接收并在420处被评估。如果转向数据346表明在420处自动转向事件没有发生或齿轮组件没有失灵，则方法可在430处结束。然而，如果转向数据346表明自动转向事件正在发生并且齿轮系统124失灵，则在440处确定控制值352。在450处基于控制值352产生控制信号354。在455处，激活摩擦设备以适应放开手（hand-off）的驾驶情况。在460处主动转向系统122的马达基于控制信号354来控制中间轴128的角度，使得车轮108在自动转向事件期间可继续被转向。此后，方法可在430处结束。

虽然在上面的详细描述中已经示出至少一个示例性实施例，但是应该理解存在大量的变型。还应该理解，（多个）示例性实施例仅仅是示例，并且决不旨在限制本发明的范围、适用性或构造。而是，上面的详细描述将为本领域技术人员提供方便的路线图，用于实施（多个）实施例。应该理解，对元件的功能和布置可以作出各种变化而不偏离在所附的权利要求书和其法律等同方案中提出的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种控制车辆的转向系统的方法，所述方法包括：

确定自动转向事件正在发生；和

通过由控制模块控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

通过所述控制模块基于齿轮偏移和希望的运动减少值来确定主动转向偏移，以及

其中所述控制所述主动转向系统的所述马达是基于所述主动转向偏移。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述齿轮偏移是测量的齿轮偏移，其从所述转向系统的齿轮系统测量。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述希望的运动减少值是百分数值。

5.如权利要求2所述的方法，其中，所述确定所述主动转向偏移是基于下面的关系：

主动转向偏移=（齿轮偏移）*（希望的运动减少的百分数）。

6.如权利要求2所述的方法，其中，还包括产生控制信号以基于所述主动转向偏移来控制所述主动转向系统的所述马达。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述确定自动转向事件正在发生还包括确定具有确定的转向速率的自动转向事件正在发生。

8.一种用于控制车辆的转向系统的系统，所述系统包括：

第一模块，其确定自动转向事件正在发生；和

第二模块，其通过控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。

9.如权利要求8所述的系统，还包括：

第三模块，其基于齿轮偏移和希望的手轮运动减少值来确定主动转向偏移，以及

其中所述第二模块基于所述主动转向偏移来控制所述主动转向系统的所述马达。

10.一种车辆，其包括：

主动转向系统；和

控制模块，其确定自动转向事件正在发生，以及通过控制主动转向系统的马达来最小化所述转向系统的手轮的运动。