CN108556907A - 转向助力的控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转向助力的控制方法、装置及系统，其中，转向助力的控制方法包括以下步骤：获取与转向助力的控制装置连接的调节开关所输出的电信号；根据调节开关输出的电信号以及预设的调节开关输出的电信号与助力比参数的映射关系表，确定对应的助力比参数；根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机的驱动电流，并根据电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。本发明技术方案相比现有技术能够根据不同场景进行实时调节转向助力，提高转向助力系统的可靠性，有利于行车安全。

Description

转向助力的控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及转向助力系统技术领域，特别涉及一种转向助力的控制方法、装置及系统。

背景技术

转向助力系统EPS(Electric Power Steering)在传统机械转向系统的基础上，根据方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号产生相应大小和方向的辅助动力，协助驾驶员进行转向操作，相比于机械转向系统它具有节能环保、安装方便、效率高等优势。

然而，现有车厂生产出的车辆的转向助力系统中，同一速度下的转向力度恒定，用户无法自主选择转向力度的大小由于不同环境、不同路面、不同载荷、不同驾驶人对某个车速需要的助力要求不同，用户在驾驶与自身转向助力使用习惯不匹配的车辆时，容易发生交通事故，不利于行车安全。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种转向助力的控制方法，旨在提高转向助力系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明提出一种转向助力的控制方法，适用于转向助力的控制装置，转向助力的控制装置与一调节开关连接，所述转向助力的控制方法方法包括以下步骤：

获取与所述转向助力的控制装置连接的调节开关所输出的电信号；根据调节开关输出的电信号以及预设的调节开关输出的电信号与助力比参数的映射关系表，确定对应的助力比参数；根据方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机的驱动电流，并根据所述电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。

优选地，所述调节开关所输出的电信号包括旋转角度电信号或者滑动位置电信号。

优选地，所述根据方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机的驱动电流，并根据所述电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值具体包括：

获取方向盘输入的扭矩参数；根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数；根据所述驱动参数确定电机的驱动电流，并根据所述电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。

优选地，所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数之前还包括：

判断在预设时间内是否持续获取方向盘输入的扭矩参数；当在预设时间内持续获取方向盘输入的扭矩参数时，执行所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数的步骤；当在预设时间内未持续获取方向盘输入的扭矩参数时，结束所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数的步骤。

优选地，所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数之前还包括：根据所述方向盘输入的扭矩参数判断方向盘的旋转方向。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种转向助力的控制装置，所述转向助力的控制装置包括：电机驱动器、主控芯片以及存储在所述主控芯片上并可在所述主控芯片上运行的转向助力的控制程序，所述主控芯片的第一信号输入端与调节开关的信号输出端连接，所述主控芯片的第二信号输入端与扭矩传感器的信号输出端连接，所述主控芯片的信号输出端与所述电机驱动器的信号输入端连接；其中，

所述电机驱动器，用于根据所述主控芯片输出的驱动参数确定电机的驱动电流；所述转向助力的控制程序被所述主控芯片执行时实现如上所述的方法的步骤。

此外，本发明还提出一种转向助力的控制系统，所述转向助力的控制系统包括：调节开关、扭矩传感器、电机及如上所述的转向助力的控制装置，所述调节开关的信号输出端与所述转向助力的控制装置的第一信号输入端连接，所述扭矩传感器的信号输出端与所述转向助力的控制装置的第二信号输入端连接，所述转向助力的控制装置的电流输出端与电机的电流输入端连接。

优选地，所述调节开关包括旋钮开关或者滑动开关。

本转向助力的控制方法中：首先，获取与转向助力的控制装置连接的调节开关所输出的电信号；然后，根据调节开关输出的电信号以及预设的调节开关输出的电信号与助力比参数的映射关系表，确定对应的助力比参数；最后，根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机的驱动电流，并根据电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。由于本技术方案可以根据不同环境、不同路面、不同载荷、不同驾驶人对同一车速需要的转向辅助动力可以进行自主无级调节，提高了转向助力系统的可靠性，有利于行车安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明转向助力的控制系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明转向助力的控制方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明旋钮开关一实施例的结构示意图；

图4为本发明滑动开关一实施例的结构示意图；

图5为助力比曲线示意图；

图6为图2中S300细化流程示意图；

图7为图2中S300另一实施例的流程示意图；

图8为图2中S300又一实施例的流程示意图；

图9为本发明转向助力的控制系统另一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1，在本发明实施例中，转向助力的控制方法适用于转向助力的控制装置20，转向助力的控制装置20与一调节开关10连接。

需要说明的是，本发明实施例终端可以是车辆，也可以是具有电动转向助力系统的其他设备。

在本发明中，转向助力的控制装置具体为EPS控制器20，电动转向助力系统由EPS控制器20、车速传感器(图未示出)、发动机转速传感器(图未示出)、安装在转向柱50上的扭矩传感器30及电机40等部件组成，EPS控制器20安装在驾驶员仪表盘下面，仪表盘与转向柱及扭矩传感器30连接，EPS控制器20是由微电脑(主控芯片21)、A/D(模拟/数字)变换器(图未示出)以及电机驱动器22等电路组成的精密控制部件，它是汽车电动转向助力系统的关键部件，它不仅使汽车在各种工况下具有最佳操纵功能，还有自我诊断功能和安全防护功能。

如图2所示，本发明转向助力的控制方法具体步骤包括：

步骤S100、获取与转向助力的控制装置20连接的调节开关10所输出的电信号。

需要说明的是，本实施例中，调节开关10包括旋钮开关11或者滑动开关12，如图3所示，在一实施例中，EPS控制器20主控芯片21与旋钮开关11连接，旋钮开关11带有指示表盘，根据旋转方向、旋转角度或者旋转终点位置不同，旋钮开关11输出不同的脉冲信号，EPS控制器20接收脉冲信号并进行分析处理从而选择不同的助力比值，以获得更好的驾驶体验，或者，如图4所示，在另一实施例中，EPS控制器20与滑动开关12连接，EPS控制器20正面设有滑动卡槽，滑动开关12可在滑动卡槽中横向或者纵向推拉滑动，根据滑动位置或者滑动路程输出不同的电信号，调节开关10具体安装位置可根据实际需求而设定，在此不做限制。

步骤S200、根据调节开关10输出的电信号以及预设的调节开关10输出的电信号与助力比参数的映射关系表，确定对应的助力比参数。

具体的，助力比具体表示为转向助力系统输出的辅助动力与方向盘产生的输入扭矩的比值，如图5所示，在同一车速时，输入扭矩不同，其EPS控制器20控制电机40产生的辅助动力也不同，两者呈正比例变化，其曲线斜率则表示为助力比，曲线斜率改变即代表助力比参数改变，在本实施例中，EPS控制器20中储存了调节开关10输出的电信号与助力比参数的映射关系表，EPS控制器20根据接收到的电信号通过查表获取对应的助力比参数，假设旋钮开关11旋转角度范围为0～θ或者滑动开关12可滑动范围为0～L，助力比值范围为M～N，则表示旋钮开关11或者滑动开关12在初始位置时，当前助力比值为M，当旋转角度或者滑动位置改变时，助力比值在M～N范围内无级变化，从而实现根据获取的电信号确定对应的助力比参数的目的。

步骤S300、根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机40的驱动电流，并根据电机40的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。

具体的，在确定了调节开关10输出的电信号后，即确定了对应的助力比参数，EPS控制器20根据扭矩传感器30采集方向盘输入扭矩、助力比参数以及预设的电流计算规则，EPS控制器20输出对应的驱动参数至电机驱动器22，电机40转动提供辅助动力，从而实现了同一电动转向助力系统适应多种使用环境的目的，增强了电动转向助力系统的兼容性，增强了驾驶体验。

需要说明的是，EPS控制器20根据获取方向盘输入的扭矩参数具体过程为：方向盘输入的力矩传到电动转向助力系统上的扭力杆，扭力杆产生形变，导致转向系统定位环的位移，此位移的变化使扭矩传感器30产生中心变化，扭矩传感器30中心改变致使扭矩传感器30两端输出电压存在压差，EPS控制器20上的主控芯片21获取扭矩传感器30的电压差，并根据电压差确定方向盘输入的扭矩。

如图6所示，进一步的，根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机40的驱动电流，并根据电机40的驱动电流更新车辆当前的转向助力值具体包括：

步骤S310、获取方向盘输入的扭矩参数。

具体的，安装在转向柱50上的扭矩传感器30的信号输出端与EPS控制器20连接，扭矩传感器30由滑块，钢球，输入输出轴和电位器组成，当转动方向盘时，扭矩通过输入轴传递到扭力杆，由于扭力杆为弹性轴,相对输出轴产生角向位移,使输入轴和输出轴之间的旋转方向产生角向位移，使滑块在轴向方向产生移动。这些偏差使滑块在轴向移动，这些轴向的移动转换为电位器的旋转角度，通过电位器再将旋转角度信号转变为电压信号并传递到EPS控制器20，EPS控制器20即可接收到方向盘上转向力大小和方向的信号。

步骤S320、根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数。

具体的，EPS控制器20上的主控芯片21采集到方向盘输入的扭矩参数后，根据存储在主控芯片21中的预设的电流计算规则以及助力比参数，打开电机驱动器22的开关输出四路PWM驱动信号，PWM驱动信号输入电机驱动器22，并且助力比越大，PWM占空比越大，电机驱动器22输出电流越大。

步骤S330、根据驱动参数确定电机40的驱动电流，并根据电机40的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。

具体的，电机驱动器22根据PWM驱动信号的占空比改变电机40两端电压，电机40转动产生转向力，重新确定了当前车辆的转向助力，当环境改变或者驾驶员的改变，可重新调节当前的调节开关10的旋转角度或者滑动位置，EPS控制器20从而改变车辆的转向助力值满足当前驾驶需要。

如图7所示，在本发明进一步实施例中，根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数之前还包括：

步骤S340、判断在预设时间内是否持续获取方向盘输入的扭矩参数。

在确定了助力比参数后，为了改变转向助力的大小，施加在方向盘上的扭矩参数应该是持续性的，为了防止误操作，在EPS控制器20中预设了计时程序，EPS控制器20在获取了方向盘输入的扭矩参数后，开始计数。

当在预设时间内EPS控制器20持续输入扭矩参数，EPS控制器20则根据助力比参数、方向盘输入的扭矩参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数，并打开电机驱动器的开关输出四路PWM驱动信号，PWM驱动信号输入电机驱动器22，电机驱动器22根据PWM信号占空比的变化从而确定电机40的驱动电流。

步骤S350、当在预设时间内EPS控制器20未持续输入扭矩参数，则表明当前为误操作，EPS控制器20则不进行驱动参数的确定，EPS控制器20保持原状，当前电机40的驱动电流保持不变，转向助力同样保持不变。

如图8所示，在本发明进一步实施例中，根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数之前还包括：

步骤S360、根据方向盘输入的扭矩参数判断方向盘的旋转方向。

需要说明的是，电机40输出的转向助力的方向应当与方向盘旋转的方向相同，所以在获取了方向盘输入的扭矩参数后，应该判断当前的扭矩参数大小以及方向，从而根据扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定与扭矩参数同方向的转向助力。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种转向助力控制装置，如图9所示，转向助力的控制装置包括：电机驱动器22、主控芯片21以及存储在主控芯片21上并可在主控芯片21上运行的转向助力的控制程序，主控芯片21的第一信号输入端与调节开关10的信号输出端连接，主控芯片21的第二信号输入端与扭矩传感器30的信号输出端连接，主控芯片21的信号输出端与电机驱动器22的信号输入端连接。

需要说明的是，本实施例中，转向助力控制装置具体为EPS控制器20，如图1所示，EPS控制器20安装在驾驶员仪表板下面的转向柱上，由微电脑(主控芯片21)，A/D(模拟/数字)变换器以及电机驱动器22等电路组成的精密部件，主控芯片21为EPS控制器20的微电脑部分，如图3或者图4所示，调节开关10与主控芯片21连接，主控芯片21中存储了转向助力的控制程序。

EPS控制器20是汽车电动助力转向系统的关键部件，它不仅使汽车在各种工况下具有最佳操纵功能，还有自我诊断功能和安全防护功能。

电机驱动器22，用于根据主控芯片21输出的驱动参数确定电机40的驱动电流。

需要说明的是，电机驱动器22为H桥驱动器，包括四个开关管，EPS控制器20在确定了方向盘输入的扭矩以及助力比后输出四路不同占空比的PWM驱动信号，四路PWM驱动信号对四个开关管进行导通或者关闭操作，从而改变电机40两端的电压，电机40产生转向力。

转向助力的控制程序被主控芯片21执行时实现如上所述的方法的步骤。

需要说明的是，主控芯片21中存储了转向助力的控制方法，在主控芯片21接收到调节开关10输出的电信号以及方向盘输入的扭矩参数后，主控芯片21执行转向助力的控制程序，对应输出转向助力值以满足当前车辆转向的需求。

此外，结合图1及图9所示，本发明还提出一种转向助力的控制系统，转向助力的控制系统包括：调节开关10、扭矩传感器30、电机40及如上所述的转向助力的控制装置20，调节开关10的信号输出端与转向助力的控制装置的第一信号输入端连接，扭矩传感器30的信号输出端与转向助力的控制装置的第二信号输入端连接，转向助力的控制装置的电流输出端与电机40的电流输入端连接。扭矩传感器30由滑块，钢球，输入输出轴和电位器组成，它获得方向盘上操作力大小和方向的信号，把它们转换为电压值，并将它们传递到EPS控制器20。

输出轴的内孔装有扭力杆，与扭力杆通过销子连接，输出轴的外圆表面加工有螺旋槽，钢球固定在输出轴外侧的螺旋球槽和滑块内侧的球洞里，滑块相对于输入轴可以在螺旋方向移动。

当转动方向盘时，扭矩通过输入轴传递到扭力杆，由于扭力杆为弹性轴,相对输出轴产生角向位移,使输入轴和输出轴之间的旋转方向产生角向位移，使滑块在轴向方向产生移动，这些偏差使滑块在轴向移动，轴向的移动转换为电位器的旋转角度，通过电位器再将旋转角度信号转变为电压信号并传递到EPS控制器20，EPS控制器20即可接受到方向盘上操作力大小和方向的信号，从而输出对应的辅助动力。

工作时，EPS控制器20根据获取的调节开关10输出的电信号以及扭矩传感器30输出的电压信号，并按照预设的电流计算规则输出对应的PWM驱动信号，从而驱动电机40输出适合各种情况需要的转向力。

优选地，调节开关10包括旋钮开关11或者滑动开关12。

如图3所示，在一实施例中，EPS控制器20与旋钮开关11连接，旋钮开关11带有表盘，根据旋转方向、旋转角度或者旋转终点位置不同，旋钮开关11输出不同的脉冲信号，EPS控制器20接收脉冲信号并进行分析处理从而选择不同的助力比值，以获得更好的驾驶体验，或者，在另一实施例中，如图4所示，EPS控制器20与滑动开关12连接，EPS控制器20正面设有滑动卡槽，滑动开关12可在滑动卡槽中上下方向或者左右方向推拉滑动，根据滑动位置或者滑动路程输出不同的电信号，调节开关具体安装位置可根据实际需求而设定，在此不做限制。

本转向助力的控制方法中：首先，获取与转向助力的控制装置连接的调节开关10所输出的电信号，然后，根据调节开关10输出的电信号以及预设的调节开关10输出的电信号与助力比参数的映射关系表，确定对应的助力比参数，最后，根据方向盘输入的扭矩参数、助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机40的驱动电流，并根据电机40的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。由于本技术方案增加了转向力调节的控制装置，驾驶员对转向力度大小可以根据自身的需要调节，驾驶体验比传统电动助力转向系统更好，转向安全感更强，并且同一辆车可以适宜不同年龄、不同性别的驾驶员使用，提高了电动转向助力系统的兼容性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种转向助力的控制方法，适用于转向助力的控制装置，其特征在于，所述转向助力的控制方法方法包括以下步骤：

获取与所述转向助力的控制装置连接的调节开关所输出的电信号；

根据所述调节开关输出的电信号以及预设的所述调节开关输出的电信号与助力比参数的映射关系表，确定对应的助力比参数；

根据方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机的驱动电流，并根据所述电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。

2.如权利要求1所述的转向助力的控制方法，其特征在于，所述调节开关所输出的电信号包括旋转角度电信号或者滑动位置电信号。

3.如权利要求1所述的转向助力的控制方法，其特征在于，所述根据方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定电机的驱动电流，并根据所述电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值具体包括：

获取方向盘输入的扭矩参数；

根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数；

根据所述驱动参数确定电机的驱动电流，并根据所述电机的驱动电流更新车辆当前的转向助力值。

4.如权利要求3所述的转向助力的控制方法，其特征在于，所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数之前还包括：

判断在预设时间内是否持续获取方向盘输入的扭矩参数；

当在预设时间内持续获取方向盘输入的扭矩参数时，执行所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数的步骤；

当在预设时间内未持续获取方向盘输入的扭矩参数时，结束所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数的步骤。

5.如权利要求3所述的转向助力的控制方法，其特征在于，所述根据所述方向盘输入的扭矩参数、所述助力比参数以及预设的电流计算规则确定对应的驱动参数之前还包括：

根据所述方向盘输入的扭矩参数判断方向盘的旋转方向。

6.一种转向助力的控制装置，其特征在于，所述转向助力的控制装置包括：电机驱动器、主控芯片以及存储在所述主控芯片上并可在所述主控芯片上运行的转向助力的控制程序，所述主控芯片的第一信号输入端与调节开关的信号输出端连接，所述主控芯片的第二信号输入端与扭矩传感器的信号输出端连接，所述主控芯片的信号输出端与所述电机驱动器的信号输入端连接；其中，

所述电机驱动器，用于根据所述主控芯片输出的驱动参数确定电机的驱动电流；

所述转向助力的控制程序被所述主控芯片执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

7.一种转向助力的控制系统，其特征在于，所述转向助力的控制系统包括：调节开关、扭矩传感器、电机及如权利要求6所述的转向助力的控制装置，所述调节开关的信号输出端与所述转向助力的控制装置的第一信号输入端连接，所述扭矩传感器的信号输出端与所述转向助力的控制装置的第二信号输入端连接，所述转向助力的控制装置的电流输出端与电机的电流输入端连接。

8.如权利要求7所述的转向助力的控制系统，其特征在于，所述调节开关包括旋钮开关或者滑动开关。