CN108100030A - 基于eps实现方向盘转角校验的方法及系统 - Google Patents

基于eps实现方向盘转角校验的方法及系统 Download PDF

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赵保华
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Abstract

本发明涉及汽车控制技术领域，特别是一种基于EPS实现方向盘转角校验的方法及系统。接收目标转角指令，根据目标转角指令驱动方向盘的电机使方向盘转动至目标角度；计算采样时间间隔Δt内的方向盘实际转角Δα；计算采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ；将采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ换算成方向盘相对转角Δβ；计算方向盘相对转角Δβ和方向盘实际转角Δα的差值，当差值的绝对值不大于φ时，判断为方向盘转角信号正常，当差值的绝对值大于φ时，判断为方向盘转角信号异常。根据电动助力转向系统中方向盘电机的旋变位置传感器信号，计算出方向盘的相对转角，实现对车辆角度传感器发送的方向盘角度信号的冗余校验。

Description

基于EPS实现方向盘转角校验的方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，特别是一种基于EPS实现方向盘转角校验的方法及系统。
背景技术
随着驾驶辅助和自动驾驶技术的发展，电动助力转向系统作为车辆横向运动的执行机构，需要依据上位机的目标转角指令，接收方向盘转角传感器的反馈，进行基于闭环控制的主动转向动作。因此自动转向的控制过程中对方向盘转角信号有较高的功能安全等级要求。
目前电动助力转向接收的方向盘转角信号有两种方案，第一种方案是：使用车身稳定系统ESC自带的角度传感器SAS，将其采集到的方向盘转角信号发到CAN总线上共享。第二种方案是：EPS采用扭矩转角一体式传感器，同时采集方向盘扭矩信号和转角信号。
对于方案一，普通版本的ESC自带的角度传感器功能功能安全等级较低，不具有自诊断功能，如果增加此功能需要采用安全等级更高的方向盘转角传感器，提高车身稳定系统的成本。
对于方案二，提高扭矩转角一体式传感器的安全等级，需要在传感器内设计冗余采样回路，也会提高扭矩角度传感器的价格。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在不增加角度传感器的情况下能够实现方向盘转角冗余校验的基于EPS实现方向盘转角校验的方法及系统。对于本发明的一种基于EPS实现方向盘转角校验的方法，其技术方案为：接收目标转角指令、方向盘转角信号和方向盘的电机角度信号，根据接收到的目标转角指令驱动方向盘转向，根据方向盘转角信号计算出方向盘实际转角，将方向盘的电机角度转化为方向盘相对转角，将方向盘相对转角与方向盘实际转角进行比对，实现方向盘转角的冗余校验。
较为优选的，接收的信号还包括发动机转速信号和车速信号。
较为优选的，将方向盘的电机角度转化为方向盘相对转角的方法为：
实时监测方向盘的电机角度，根据上一次采样时的电机角度δ1 和本次采样时的电机角度δ2计算出采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ＝δ2-δ1；
将所述采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ换算成方向盘相对转角Δβ。
较为优选的，还包括根据方向盘相对转角与方向盘实际转角的比对结果进行判断：计算方向盘相对转角Δβ和方向盘实际转角Δα的差值，当差值的绝对值∣Δα－Δβ∣不大于φ时，判断为方向盘转角信号正常，当差值的绝对值∣Δα－Δβ∣大于φ时，判断为方向盘转角信号异常，所述φ为一个可标定的参数。
较为优选的，根据方向盘转角信号计算出方向盘实际转角的方法为：根据方向盘转角信号获取上一次采样时的方向盘角度α1和本次采样时的方向盘角度α2，根据上一次采样时的方向盘角度α1和本次采样时的方向盘角度α2计算采样时间间隔Δt内的方向盘实际转角Δα。
较为优选的，所述将所述采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ换算成方向盘相对转角Δβ的方法为：根据转向机构中蜗轮蜗杆的传动比进行换算，所述换算公式为所述方向盘相对转角Δβ＝Δδ/i，所述i 为涡轮蜗杆减速比。
较为优选的，所述方向盘转角信号异常即角度传感器SAS异常。
较为优选的，当判断为方向盘转角信号异常时，电动助力转向控制单元EPS中断转向动作并发出故障提示。
对于本发明一种可实现方向盘转角校验的电动助力转向控制系统，其技术方案为，包括
上位机2：向电动助力转向控制单元(1)发送目标转角指令；
发动机控制单元(3)：向电动助力转向控制单元(1)发送发动机转速信号；
车身稳定控制系统(4)：向电动助力转向控制单元(1)发送车速信号和方向盘转角信号；
旋变位置传感器(6)：集成在EPS无刷电机内部，用于监测EPS 无刷电机的角度；
电动助力转向控制单元(1)：用于接收目标转角指令、发动机转速信号、车速信号、方向盘转角信号和EPS无刷电机的角度，驱动方向盘电机使方向盘转动至目标角度，根据方向盘转角信号计算采样时间间隔Δt内的方向盘实际转角Δα、根据方向盘电机的角度计算采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ，将Δδ转化为方向盘相对转角Δβ与Δα进行比较，判断方向盘转角信号是否异常；
方向盘电机：用于根据电动助力转向控制单元(1)的控制信号执行方向盘的转向。
较为优选的，所述上位机(2)、发动机控制单元(3)和车身稳定控制系统(4)均通过CAN线与电动助力转向控制单元(1)连接。
本发明的有益效果是：根据电动助力转向系统中方向盘电机的旋变位置传感器信号，计算出方向盘的相对转角，通过与方向盘实际转角的比较，以实现对车辆角度传感器发送的方向盘角度信号的冗余校验。该检验方法简便，且在系统上不增加电动助力转向系统和外部传感器的零件成本，该助力转向控制系统可以应用到自动泊车、自动驾驶等对安全等级要求较高的主动转向控制领域。
附图说明
图1为本发明模块连接原理框图；
图2为本发明控制流程图；
图中：1—电动助力转向控制单元，2—上位机，3—发动机控制单元，4—车身稳定控制系统，5—扭矩传感器，6—旋变位置传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种可实现方向盘转角校验的电动助力转向控制系统，其包括电动助力转向控制单元1、上位机2、发动机控制单元3、车身稳定控制系统4、扭矩传感器5、旋变位置传感器6和方向盘电机。上位机2、发动机控制单元(EMS)3、车身稳定控制系统(ESC) 4均通过CAN与电动助力转向控制单元(EPS)1通讯。电动助力转向控制单元1通过CAN线接收上述信号，并驱动方向盘电机使方向盘转到目标角度。其中上位机2在辅助驾驶中向EPS发送目标转角指令，发动机控制单元3向EPS发送发动机转速信号，车身稳定控制系统4向EPS发送车速信号和方向盘转角信号。电动助力转向控制单元1通过CAN线接收上述信号，并驱动方向盘电机使方向盘转到目标角度。
如图2所示，一种基于EPS实现方向盘转角校验的方法的控制流程如下：
当EPS控制器处于主动转向模式下，上位机2向EPS发送目标转角指令，发动机控制单元3向EPS发送发动机转速信号，车身稳定控制系统4向EPS发送车速信号和方向盘转角信号，集成在方向盘电机内的旋变位置传感器6监测方向盘电机的角度，并将监测的角度发送给电动助力转向控制单元1。
电动助力转向控制单元1根据车身稳定控制系统4发送的方向盘转角信号获取上一次采样时的方向盘角度α1和本次采样时的方向盘角度α2，根据上一次采样时的方向盘角度α1和本次采样时的方向盘角度α2计算采样时间间隔Δt内的方向盘实际转角Δα。电动助力转向控制单元1根据旋变位置传感器6实时监测方向盘的电机角度，根据上一次采样时的电机角度δ1和本次采样时的电机角度δ2计算出采样时间间隔Δt内的方向盘电机转角Δδ。推算出方向盘的转角Δβ＝Δδ/i(其中i为涡轮蜗杆减速比)，并与Δα进行比较，判断方向盘转角信号是否异常，。当|Δα-Δβ|≤φ时，判断为方向盘转角信号正常，当|Δα-Δβ|>φ时，判断为方向盘转角信号异常，其中φ为标定的误差冗余量。当判断为方向盘转角信号异常时，即判定为 ESC内部角度传感器SAS异常，EPS中断转向动作，发出故障提示，退出主动转向模式。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于：接收目标转角指令、方向盘转角信号和方向盘的电机角度信号，根据接收到的目标转角指令驱动方向盘转向，根据方向盘转角信号计算出方向盘实际转角，将方向盘的电机角度转化为方向盘相对转角，将方向盘相对转角与方向盘实际转角进行比对，实现方向盘转角的冗余校验。
2.如权利要求1所述的基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于：接收的信号还包括发动机转速信号和车速信号。
3.如权利要求1所述的基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于，将方向盘的电机角度转化为方向盘相对转角的方法为：
实时监测方向盘的电机角度，根据上一次采样时的电机角度δ1和本次采样时的电机角度δ2计算出采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ＝δ2-δ1；
将所述采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ换算成方向盘相对转角Δβ。
4.如权利要求1所述的基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于，还包括根据方向盘相对转角与方向盘实际转角的比对结果进行判断：计算方向盘相对转角Δβ和方向盘实际转角Δα的差值，当差值的绝对值∣Δα－Δβ∣不大于φ时，判断为方向盘转角信号正常，当差值的绝对值∣Δα－Δβ∣大于φ时，判断为方向盘转角信号异常，所述φ为一个可标定的参数。
5.如权利要求1所述的基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于，根据方向盘转角信号计算出方向盘实际转角的方法为：根据方向盘转角信号获取上一次采样时的方向盘角度α1和本次采样时的方向盘角度α2，根据上一次采样时的方向盘角度α1和本次采样时的方向盘角度α2计算采样时间间隔Δt内的方向盘实际转角Δα。
6.如权利要求3所述的基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于，所述将所述采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ换算成方向盘相对转角Δβ的方法为：根据转向机构中蜗轮蜗杆的传动比进行换算，所述换算公式为所述方向盘相对转角Δβ＝Δδ/i，所述i为涡轮蜗杆减速比。
7.如权利要求4所述的基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于：所述方向盘转角信号异常即角度传感器SAS异常。
8.如权利要求4所述的基于电动助力转向控制系统实现方向盘转角校验的方法，其特征在于：当判断为方向盘转角信号异常时，电动助力转向控制单元EPS中断转向动作并发出故障提示。
9.一种可实现方向盘转角校验的电动助力转向控制系统，其特征在于，
包括上位机2：向电动助力转向控制单元(1)发送目标转角指令；
发动机控制单元(3)：向电动助力转向控制单元(1)发送发动机转速信号；
车身稳定控制系统(4)：向电动助力转向控制单元(1)发送车速信号和方向盘转角信号；
旋变位置传感器(6)：集成在EPS无刷电机内部，用于监测EPS无刷电机的角度；
电动助力转向控制单元(1)：用于接收目标转角指令、发动机转速信号、车速信号、方向盘转角信号和EPS无刷电机的角度，驱动方向盘电机使方向盘转动至目标角度，根据方向盘转角信号计算采样时间间隔Δt内的方向盘实际转角Δα、根据方向盘电机的角度计算采样时间间隔Δt内的电机转角Δδ，将Δδ转化为方向盘相对转角Δβ与Δα进行比较，判断方向盘转角信号是否异常；
方向盘电机：用于根据电动助力转向控制单元(1)的控制信号执行方向盘的转向。
10.如权利要求9所述的一种可实现方向盘转角校验的电动助力转向控制系统，其特征在于：所述上位机(2)、发动机控制单元(3)和车身稳定控制系统(4)均通过CAN线与电动助力转向控制单元(1)连接。
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