CN111098917A - 电动助力转向的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的电动助力转向(MDPS)的控制方法可以包括：确定车辆的方向盘的转向角；确定车辆的转向扭矩变化率；对转向扭矩变化率超过一预定值的超过次数进行计数以将所计数的次数存储在MDPS系统中；以及当超过次数小于一预定次数时删除存储在MDPS系统中的次数，并且当超过次数等于或大于预定次数时，将反相补偿扭矩施加至转向电机。

Description

电动助力转向的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2018年10月25日提交的韩国专利申请第10-2018-0128416号的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本公开涉及一种电动助力转向(MDPS)的控制方法。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
对于相关技术中的大多数车辆转向装置，已经使用了液压系统，但近年来，趋势逐渐改变为MDPS。
原因在于MDPS使用电机来代替液压系统，并因此提高了燃油效率。
MDPS是指用于辅助车辆转向的基于电机辅助的转向装置。
转向装置包括转向齿轮箱。
球轴承被包括在转向齿轮箱中。
由于使用球轴承会导致磨损和损坏，所以可能会发生球夹紧现象。
在带式MDPS中，球夹紧特别成问题。
同时，副车架的安装表面的踏板部分导致转向齿轮箱的变形。
球夹紧、转向齿轮箱的变形等会引起诸如转向时的追赶(catch-up)以及转向至中性状态的不良返回能力的问题。
追赶是指在顺时针或逆时针转动方向盘时转向扭矩瞬时异常增加的现象。
不良返回能力是指方向盘返回中性状态的能力不良的现象。
当车辆保持正常直行状态时，转向处于中性状态。
转向剩余角是指直至转向中性状态的旋转角。
当方向盘处于中性状态时，转向剩余角为零，即“0”。
在车辆以预定速度行驶的情况下，当驾驶员在操纵方向盘以改变车辆的行驶方向之后释放方向盘时，车辆将保持直行状态。
在这种情况下，通常转向剩余角为零，否则，返回能力不良。
然而，在相关技术的MDPS中，当转向齿轮箱中的零件磨损或损坏时，不可能改进追赶现象和不良返回能力。
为了解决上述问题，可以考虑转向齿轮箱中的内部零件的改进、副车架踏板的改进等。
然而，转向齿轮箱中的内部零件的改进具有需要昂贵设施的局限性，而副车架踏板的改进具有需要增加生产工艺的局限性。
因此，在相关技术中，当发生MDPS故障时，很难在不改进转向齿轮箱中的内部零件或副车架踏板的情况下找出造成故障的零件。
因此，在接受MDPS故障时，可能会发生不正确的维修或过度维修，诸如更换整个齿轮箱总成。
发明内容
本公开提供了一种MDPS的控制方法，以用于消除由异常转向扭矩引起的追赶感觉，并且在不改进转向齿轮箱的内部零件或副车架踏板(subframe step)的情况下改进向中性状态的转向返回能力。
用于车辆的电动助力转向(MDPS)的控制方法包括：确定车辆的方向盘的转向角；确定车辆的转向扭矩变化率；对转向扭矩变化率超过一预定值的超过次数进行计数，以将所计数的次数存储在MDPS系统中；以及当超过次数小于预定次数时删除存储在MDPS系统中的次数，并且当超过次数等于或大于预定次数时，将反相补偿扭矩施加至转向电机。
此外，用于车辆的MDPS的控制方法包括：确定车辆在车辆转向之后是否处于直行状态以及方向盘是否处于中性状态；以及通过确定方向盘的不良返回能力来补偿车辆的方向盘的转向角以调节方向盘。
此外，在MDPS的控制方法中，确定方向盘是否处于中性状态可以包括：确定车辆的速度是否在一预定值范围内；确定车辆的方向盘的转向角速度是否等于或小于一预定值；确定车辆的横摆角速度(yaw velocity)是否等于或小于一预定值；以及确定车辆的方向盘的转向扭矩是否等于或小于一预定值。
此外，在MDPS的控制方法中，补偿转向角可以包括确定车辆的方向盘的转向角是否等于或大于一预定值。
此外，用于车辆的MDPS的控制方法包括：确定车辆的速度是否在一预定值范围内；确定车辆的方向盘的转向角速度是否等于或小于一预定值；确定车辆的横摆角速度是否等于或小于一预定值；确定车辆的方向盘的转向扭矩是否等于或小于一预定值；确定车辆的方向盘的转向角是否等于或大于一预定值；以及当确定出车辆的速度在一预定值范围内、车辆的方向盘的转向角速度等于或小于一预定值、车辆的横摆角速度等于或小于一预定值、车辆的方向盘的转向扭矩等于或小于一预定值以及车辆的方向盘的转向角等于或大于一预定值时补偿转向角以将转向剩余角调节至转向中性状态。
此外，用于车辆的MDPS的控制方法包括：确定车辆的方向盘的转向角和转向扭矩变化率；确定车辆的速度和方向盘的转向角速度和横摆角速度；确定复杂条件，包括确定车辆的方向盘的转向角是否大于一预定值以及横摆角速度变化率是否满足一预定值范围；以及当复杂条件都满足时，同时执行对满足复杂条件的次数进行计数以将所计数的次数存储在MDPS系统中，和补偿转向角以将转向剩余角调节为转向中性状态。
此外，在MDPS的控制方法中，当满足复杂条件的次数达到一预定次数时，可以将反相补偿扭矩施加至转向电机。
此外，在MDPS的控制方法中，在确定方向盘是否处于中性状态中，可以包括方向盘的转向角速度和车辆的转向扭矩。
此外，在MDPS的控制方法中，补偿转向角可包括确定转向剩余角是否超过10度。
此外，在MDPS的控制方法中，在确定复杂条件中，可以包括关于转向扭矩变化率、横摆角速度和转向剩余角的信息。
此外，在MDPS的控制方法中，车辆的速度可以为20km/h至60km/h，横摆角速度可以等于或小于2deg/s，方向盘的转向角速度等于或小于0.5deg/s，并且车辆的转向扭矩可以等于或小于0.5Nm。
此外，在MDPS的控制方法中，可以在转向扭矩变化率等于或大于0.5Nm/10msec并且横摆角速度等于或小于2deg/s(在-1deg/s至+1deg/s之间变化)并且转向剩余角大于10度时执行复杂条件的确定。
如上所述，本公开具有以下效果。
第一，当转向剩余角超过预定值时，由于转向剩余角被调节为零，所以具有使行驶安全性最大化的有益效果。
第二，由于消除了在方向盘转弯时的追赶，所以具有使转向更平稳的有益效果。
第三，由于转向扭矩变化率超过预定值的超过次数被存储在MDPS系统中，所以具有在必须提供保修服务时提高维修效率的有益效果。
第四，当转向扭矩和转向剩余角两者都超过各自的预定值时，由于首先执行将转向剩余角调节至零，所以具有使行驶安全性最大化的有益效果。
第五，具有在无需额外的昂贵设备或工艺的前提下保持转向自然性和直行稳定性的有益效果。
根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了能够很好地理解本发明，现在将参考附图描述其作为示例给出的各种形式，其中：
图1为本公开的一种形式的整体系统图。
图2为示出了追赶现象的曲线图。
图3为示出了不良返回能力的曲线图。
图4为组合产生追赶现象和不良返回能力的曲线图。
图5为本公开的一种形式的第一流程图。
图6为本公开的一种形式的第二流程图。
本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅为示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
在所有附图中，相似的附图标记用于指示相似的零件。
诸如“第一”和“第二”的术语可以用于描述各种部件，但这些部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开的目的。
例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件也可以被称为第一部件。术语“和/或”包括多个相关列出的项目的任何组合或多个相关列出的项目中的任何项目。
除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本公开所属的技术领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
如在常用字典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应被解释为理想化或过于正式的含义，除非本文明确地如此定义。
同时，当基于行进方向观察时，以下将描述的方向盘或车辆的旋转方向被定义为“+”用于顺时针旋转或右转弯，以及“-”用于逆时针旋转或左转弯。
转向和转弯的含义相同。
图2为示出了追赶现象的曲线图。
转向扭矩曲线图601为示出了转向扭矩的变化的曲线图，而转向角曲线图602为示出了转向角的变化的曲线图。
转向角减小部分611示出了当方向盘100将方向从“-”改变为“+”时转向角减小的现象。
转向角减小部分611与转向扭矩瞬时升高部分612同样地随着转向扭矩的瞬时增大而出现。
该现象为追赶现象。
追赶现象使方向盘100的操作不自然，这进而使驾驶员感到不安并降低了转向的稳定性。
图3为示出了不良返回能力的曲线图。
横摆角速度曲线图603为示出了横摆角速度的变化的曲线图，转向角速度曲线图604为示出了转向角速度的变化的曲线图，而转向角曲线图605为示出了转向角的变化的曲线图。
在车辆以预定速度行驶的情况下，当驾驶员在通过操纵方向盘100改变车辆的行驶方向之后释放方向盘100时，车辆试图保持直行。
在正常情况下，横摆角速度、转向角速度和转向剩余角都应为零。
转向剩余角产生部分621示出了转向剩余角不为零的状态，并且该状态为不良返回能力状态。
图4为组合产生追赶现象和不良返回能力的曲线图。
横摆角速度曲线图606为示出了横摆角速度的变化的曲线图，转向扭矩曲线图607为示出了转向扭矩的变化的曲线图，转向角曲线图608为示出了转向角的变化的曲线图，而转向角速度曲线图609为示出了转向角速度的变化的曲线图。
转向角固定部分631示出了在操纵方向盘100之后车辆试图保持直行状态时转向剩余角不为零的不良返回能力状态。
即，当方向盘100将方向从“-”改变为“+”时，转向角减小，并且不再减小。
转向扭矩瞬时升高然后为零的部分632表示转向扭矩瞬时增加，然后转向扭矩变为零。
因此，转向角没有达到零并且被固定在一预定角度。
换句话说，车辆在改变方向之后试图直行，但方向盘100没有返回到中性状态。
因此，与驾驶员的意图不同，车辆可以在偏转到一侧的同时行驶而不返回到直行状态。
<本公开的具体细节>
图1为本公开的某些形式的整体系统图。
MDPS可以包括方向盘100、转向柱110、齿条和小齿轮组件120、第一传感器210、第二传感器220、电机300和MDPS电子控制单元(ECU)400。
第一传感器210连接至方向盘100，以测量方向盘100的旋转。
第一传感器210可以优选地能够测量转向角和转向角速度。
转向柱110机械地连接至方向盘100，以能够与电机300一起进行转向操纵。
第一信息510为从第一传感器210测量的信息，并且该第一信息通过控制器局域网(CAN)通信模块500被输入到MDPS ECU 400。
CAN通信500为用于处理车辆的信号信息的模块。
第二传感器220测量车辆的转向扭矩。
第二传感器220可以为扭矩传感器。
第三信息530为转向扭矩测量数据，并且该第三信息被输入到MDPS ECU 400。
电机300连接至齿条和小齿轮组件120。
电机300由接收第一信息510、第二信息520和第三信息530的MDPS ECU 400驱动。
第一信息510可以包括方向盘的转向角和转向角速度信息。
第二信息520可以包括车速数据、车辆横摆加速度数据(或横摆角速度数据)、车辆转向角数据和车辆转向角速度数据。
第三信息530可以包括转向扭矩信息。
图5为本公开的某些形式的第一流程图。
将使用第一流程图来描述方向盘追赶感觉的确定。
方向盘追赶感觉的确定与追赶现象的确定具有相同的含义。
转向角确定步骤S100测量方向盘100的转向角以确定转向角为“-”还是“+”。
转向角可优选在+360度至-360度之间的范围内。
第一扭矩变化率确定步骤S111和第二扭矩变化率确定步骤S112为用于确定车辆的转向扭矩变化率的步骤。
当方向盘100的转向角为“-”时，第一扭矩变化率确定步骤S111确定转向扭矩变化率是否等于或大于预定值。
转向扭矩变化率的预定值可以优选为0.5Nm/10msec。
接下来，在计数步骤S121中，对转向扭矩变化率超过预定值的超过次数进行计数。
更具体地，在计数步骤S121中，转向扭矩变化率超过预定值的超过次数被存储在MDPS系统中。
如果超过次数小于预定次数，则删除存储在MDPS系统中的所计数的次数，并执行转向角确定步骤S100。
如果超过次数等于或大于预定次数，则将超过次数存储在MDPS系统中，并执行第一扭矩变化反相增益补偿步骤S131。在第一扭矩变化反相增益补偿步骤S131中，在转向扭矩瞬时升高部分612中补偿反相(reverse phase)的增益值。
由于第一扭矩变化反相增益补偿步骤S131消除了追赶，所以驾驶员在操纵方向盘100时可以进行更自然且稳定的操纵。
因此，提高了行驶稳定性。
接下来，当方向盘100的转向角为“+”时，在第二扭矩变化率确定步骤S112中，确定转向扭矩变化率是否等于或大于预定值。
转向扭矩变化率的预定值可以优选为0.5Nm/10msec。
如果在第二扭矩变化率确定步骤S112中转向扭矩变化率等于或大于预定值，则执行复杂条件确定步骤S300。
在复杂条件确定步骤S300中，包括关于转向扭矩变化率、横摆角速度和转向剩余角的信息。
在复杂条件确定步骤S300中，确定转向角是否大于预定值以及横摆角速度变化率是否满足预定值的范围。
如果在复杂条件确定步骤S300中不满足复杂条件中的至少一个条件，则执行计数步骤S122。
如果在复杂条件确定步骤S300中全部满足复杂条件，则同时执行对满足复杂条件id的次数进行计数以将复杂条件满足次数存储在MDPS系统中的计数步骤和将转向剩余角调节至转向中性状态的转向角补偿步骤S250。
在复杂条件确定步骤S300中，当满足复杂条件的次数达到一预定次数时，将反相补偿扭矩施加至转向电机。
这里，转向角e的预定值可以为10度，而横摆角速度变化率的预定值可以为+/-1deg/s。
在计数步骤S122中，对转向扭矩变化率超过预定值的超过次数进行计数。
如果超过次数小于预定次数，则删除该计数的数量，并且执行转向角确定步骤S100。
如果超过次数等于或大于预定次数，则将超过次数存储在MDPS系统(即，MDPS ECU400)中，并且执行第二扭矩变化反相增益补偿步骤S132。
由于第二扭矩变化反相增益补偿步骤S132消除了追赶现象，所以驾驶员在操纵方向盘100时可以进行更自然和稳定的操纵。
因此，提高了行驶稳定性。
需指出，在转向角确定步骤S100、第一扭矩变化率确定步骤S111、计数步骤S121和第一扭矩变化反相增益补偿步骤S131中，描述了方向盘100的操纵方向为“+”的情况，并且在转向角确定步骤S100、第二扭矩变化率确定步骤S112、计数步骤S122和第二扭矩变化反相增益补偿步骤S132中，也适用方向盘100的操纵方向为“-”的情况。
图6为本公开的某些形式的第二流程图。
接下来，将描述差的返回能力确定方法。
在车速确定步骤S200中，确定车辆的当前行驶速度是否对应于预定值。
行驶速度的预定值可以在20km/h至60km/h的范围内。
接下来，在转向角速度确定步骤S210中，确定转向角速度是否等于或小于预定值。
转向角速度a的预定值可以为0.5deg/s。
接下来，在横摆角速度确定步骤S220中，确定横摆角速度是否等于或小于预定值。
横摆角速度b的预定值可以为2deg/s。
如果在横摆角速度确定步骤S220中横摆角速度等于或小于预定值，则执行转向扭矩确定步骤S230。
在转向扭矩确定步骤S230中，确定转向扭矩是否等于或小于预定值。
转向扭矩c的预定值可以为0.5Nm。
如果在转向扭矩确定步骤S230中转向扭矩等于或小于预定值，则执行转向角确定步骤S230。
在转向角确定步骤S240中，确定转向角是否等于或小于预定值。
转向扭矩d的预定值可以为10deg/s。
如果在转向角确定步骤S240中转向角等于或小于预定值，则执行转向角补偿步骤S250。
在转向角补偿步骤S250中，补偿转向角，使得转向剩余角变为零。
同时，如果在横摆角速度确定步骤S220中横摆角速度不小于预定值，则执行复杂条件确定步骤S300。
复杂条件确定步骤S300之后的流程如上所述。
然而，如果在复杂条件确定步骤S300中转向角大于10度并且横摆角速度变化率为±1deg/s，则执行转向角补偿步骤S250。
同时，车速确定步骤S200、转向角速度确定步骤S210、横摆角速度确定步骤S220和转向扭矩确定步骤S230为用于确定车辆是否处于直行状态和在转向之后方向盘是否处于中性状态的必要条件S1。
更具体地，在中性状态确定条件S1中，确定车辆是否处于直行状态和在转向之后方向盘是否处于中性状态。
在中性状态确定条件S1中，包括关于车速、横摆角速度、方向盘的转向角速度和车辆的转向扭矩的信息。
另外，转向角确定步骤S240和转向角补偿步骤S250为用于确定和补偿方向盘的不良返回能力的必要条件S2。
更具体地，用于确定和补偿方向盘的不良返回能力的条件S2是指通过确定方向盘的不良返回能力来调节车辆的方向盘的转向角的转向角补偿步骤。
本公开的描述本质上仅为示例性的，因此，不脱离本公开的实质的变化旨在落在本公开的范围内。这样的变化不应被视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (12)

1.一种用于车辆的电动助力转向的控制方法，包括：
确定所述车辆的方向盘的转向角；
确定所述车辆的转向扭矩变化率；
对所述转向扭矩变化率超过一预定值的次数进行计数，以将所计数的所述次数存储在电动助力转向系统中；
当所述次数小于一预定次数时，删除存储在所述电动助力转向系统中的所述次数；以及
当所述次数等于或大于所述预定次数时，将反相补偿扭矩施加至转向电机。
2.一种用于车辆的电动助力转向的控制方法，包括：
确定所述车辆在所述车辆转向之后是否处于直行状态以及方向盘是否处于中性状态；以及
通过检查所述方向盘的不良返回能力来补偿所述方向盘的转向角以调节所述方向盘。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向的控制方法，其中，确定所述方向盘是否处于所述中性状态包括：
确定所述车辆的速度是否在一预定范围内；
确定所述方向盘的转向角速度是否等于或小于第一预定值；
确定所述车辆的横摆角速度是否等于或小于第二预定值；以及
确定所述方向盘的转向扭矩是否等于或小于第三预定值。
4.根据权利要求2所述的电动助力转向的控制方法，其中，补偿所述转向角包括：
确定所述方向盘的转向角是否等于或大于第四预定值。
5.根据权利要求3所述的电动助力转向的控制方法，其中，基于关于所述车辆的速度、所述车辆的横摆角速度、所述方向盘的转向角速度和所述方向盘的转向扭矩的信息来确定所述方向盘是否处于所述中性状态。
6.根据权利要求4所述的电动助力转向的控制方法，其中，补偿所述转向角包括：
确定转向剩余角是否超过10度。
7.根据权利要求5所述的电动助力转向的控制方法，其中：
所述车辆的速度为20km/h至60km/h；
所述车辆的横摆角速度等于或小于2deg/s；
所述方向盘的转向角速度等于或小于0.5deg/s；并且
所述方向盘的转向扭矩等于或小于0.5Nm。
8.一种用于车辆的电动助力转向的控制方法，包括：
确定所述车辆的速度是否在一预定范围内；
确定方向盘的转向角速度是否等于或小于第一预定值；
确定所述车辆的横摆角速度是否等于或小于第二预定值；
确定所述方向盘的转向扭矩是否等于或小于第三预定值；
确定所述方向盘的转向角是否等于或大于第四预定值；以及
在以下情况时，补偿所述转向角以将转向剩余角调节到转向中性状态：
所述车辆的速度被确定为在所述预定范围内；
所述方向盘的转向角速度被确定为等于或小于所述第一预定值；
所述车辆的横摆角速度被确定为等于或小于所述第二预定值；
所述方向盘的转向扭矩被确定为等于或小于所述第三预定值；以及
所述方向盘的转向角被确定为等于或大于所述第四预定值。
9.一种用于车辆的电动助力转向的控制方法，包括：
确定方向盘的转向角和转向扭矩变化率；
确定所述车辆的速度、所述方向盘的转向角速度和所述方向盘的横摆角速度；
确定所述方向盘的转向角是否大于第一预定值以及横摆角速度变化率是否满足一预定范围；以及
对所述转向角被确定为大于所述第一预定值并且所述横摆角速度变化率被确定为满足所述预定范围的次数进行计数以将所计数的所述次数存储在电动助力转向系统中，并且补偿所述转向角以将转向剩余角调节到转向中性状态，其中，同时进行所述计数和所述补偿。
10.根据权利要求9所述的电动助力转向的控制方法，其中，当所述次数达到一预定次数时，将反相补偿扭矩施加至转向电机。
11.根据权利要求9所述的电动助力转向的控制方法，其中，所述电动助力转向的控制方法包括：
基于关于所述转向扭矩变化率、所述方向盘的横摆角速度和所述转向剩余角的信息来确定所述方向盘的转向角是否大于所述第一预定值以及所述横摆角速度变化率是否满足所述预定范围。
12.根据权利要求11所述的电动助力转向的控制方法，其中，所述电动助力转向的控制方法包括：
当所述转向扭矩变化率等于或大于0.5Nm/10msec，并且所述方向盘的横摆角速度等于或小于2deg/s以在-1deg/s至+1deg/s之间变化，并且所述转向剩余角大于10度时，确定出所述方向盘的转向角大于所述第一预定值并且所述横摆角速度变化率满足所述预定范围。
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