CN111137353A - 用于车辆的转向系统的阻尼控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于车辆的转向系统的阻尼控制方法和系统，该方法可包括：当确定要执行用于将方向盘恢复到转向角中立位置的转向时，由控制器基于车辆速度、转向角速度以及转向电机的输出值来确定基本阻尼值；由所述控制器根据反映转向状态和车辆行动的信号来确定驾驶员是否处于其中驾驶员将手从方向盘上移开的手离开状态；由所述控制器对基本阻尼值进行补偿，使得在确定驾驶员处于手离开状态时增大基本阻尼值并确定最终阻尼值；以及由所述控制器利用通过补偿而获得的所述最终阻尼值来控制转向电机，并且恢复并转向所述方向盘。

Description

用于车辆的转向系统的阻尼控制方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的转向系统的阻尼控制方法和系统，其能够通过根据是否正在抓握方向盘来改变阻尼量来执行主动阻尼控制。

背景技术

电机驱动的动力转向(MDPS)系统指的是使用电机来辅助方向盘的转向力的系统。操作MDPS系统以在车辆行驶时提供转向力。

也就是说，通过MDPS控制器控制电机的操作，并且通过来自电机的辅助扭矩向驾驶员提供辅助转向力，从而降低驾驶员的疲劳程度。

此外，在转向并旋转方向盘然后恢复到转向角中立位置的情况下，执行阻尼控制，使得来自电机的辅助转向扭矩减小。电机的阻尼量由电机电流、车辆速度和转向角速度确定。

然而，在这种阻尼控制的情况下，当以中/高车速转向方向盘时，由于过大的阻尼量导致转向感恶化。因此，需要减小阻尼量。

在当前情况下，如果减小阻尼量以改善转向感，则由于通过恢复力矩(restoration moment)来恢复方向盘时过冲量的增加，而导致手的自由稳定性(当车辆以中/高车速行驶时，在驾驶员转向输入之后转向释放时，车辆的横摆稳定性(yawstability)以及方向盘的收敛稳定性(convergence))降低。

也就是说，在方向盘稳定地收敛到转向角中立位置的情况下，横摆率阻尼时间缩短，使得手的自由稳定性优异。然而，具体而言，在驾驶员将他或她的手从方向盘移开的状态下(手离开状态)，在方向盘恢复到转向角中立位置的情况下，如图3所示，由于方向盘的过度过冲量而损害了横摆率阻尼。因此，车辆的行动变得不稳定。

本发明背景技术部分中包含的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且可不被视为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的转向系统的阻尼控制方法和系统，其可通过根据是否正在抓握方向盘而改变阻尼量，以执行主动阻尼控制。

根据本发明的示例性实施方式，用于车辆的转向系统的阻尼控制方法可包括：基本阻尼值确定步骤，当确定要执行用于将方向盘恢复到转向角中立位置的转向时，由控制器基于车辆速度、转向角速度以及转向电机的输出值来确定基本阻尼值；手在位/手离开确定步骤，由所述控制器根据反映转向状态和车辆行动的信号来确定驾驶员是否处于其中驾驶员将手从方向盘上移开的手离开状态；补偿步骤，由所述控制器对基本阻尼值进行补偿，使得在确定驾驶员处于手离开状态时增大基本阻尼值，并确定最终阻尼值；以及恢复转向控制步骤，由控制器利用通过补偿而获得的最终阻尼值来控制所述转向电机，并且恢复并转向所述方向盘。

在手在位/手离开确定步骤中，当转向扭矩小于或等于第一预定值、横摆率小于或等于第二预定值、并且横向加速度大于或等于第三预定值时，控制器可确定驾驶员处于手离开状态。

在补偿步骤中，可分别针对转向扭矩、横摆率以及横向加速度设定增益值，可通过将转向扭矩的增益值、横摆率的增益值、横向加速度的增益值相乘来确定补偿增益值，并且可通过将补偿增益值与基本阻尼值相加来确定最终阻尼值。

可满足转向0≤转向扭矩增益值≤a，其中，转向扭矩增益值与转向扭矩成反比，可满足0≤横摆率增益值≤a，其中，横摆率增益值与横摆率成反比，并且可满足0≤横向加速度增益值≤a，其中，横向加速度增益值与横向加速度成比例。

在手在位/手离开确定步骤中，当转向扭矩超过预定值、横摆率超过预定值、或者横向加速度小于预定值时，可确定驾驶员处于手在位状态，并且在恢复转向控制步骤中，可利用基本阻尼值来控制转向电机，并且当确定驾驶员处于手在位状态时，可恢复并转向方向盘。

根据本发明的各种示例性实施方式，用于车辆的转向系统的阻尼控制系统可包括：基本阻尼值计算器，被配置为基于车辆速度、转向角速度以及转向电机的输出值来确定基本阻尼值；补偿计算器，被配置为根据反映转向状态和车辆行动的信号来确定驾驶员是否处于其中驾驶员将他或她的手从方向盘上移开的手离开状态，并且当确定驾驶员处于手离开状态时，补偿基本阻尼值，使基本阻尼值增大，并且确定补偿增益值；以及转向控制器，被配置成通过将补偿增益值与基本阻尼值相加来确定最终阻尼值，并利用所确定的最终阻尼值控制转向电机。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将在并入本文的附图和以下的详细描述中显而易见或更详细地阐述，附图和以下的详细描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明示例性实施方式的阻尼控制系统的框图。

图2是顺序示出根据本发明示例性实施方式的阻尼控制处理的流程图。

图3是示出通过将根据本发明示例性实施方式的恢复方向盘的转向时的转向角过冲量与根据现有技术的恢复方向盘的转向时的转向角过冲量进行比较，来降低的转向角过冲量的曲线图。

图4是示出根据本发明的手在位状态和离开状态下的阻尼量的曲线图。

可理解，附图不一定按比例绘制，呈现了说明本发明基本原理的各种特征的略微简化的表示。本文中包括的本发明的具体设计特征，包括例如具体的尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特别预期的应用和使用环境决定。

在附图中，附图标记在附图的若干附图中指代本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施方式，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施方式描述本发明，但是应该理解，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。另一方面，本发明不仅旨在涵盖示例性实施方式，而且还涵盖各种替换、修改、等同物和其他实施方式，其可包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的各种示例性实施方式。

根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的转向系统的阻尼控制系统包括基本阻尼值计算器1、补偿计算器3和转向控制器5，并且被配置为通过根据是否正在抓握方向盘来改变阻尼量，以执行主动阻尼控制。

将参考图1描述阻尼控制系统的配置。首先，基本阻尼值计算器1基于车辆速度、转向角速度和转向电机7的输出值来确定基本阻尼值。

这样，补偿计算器3根据反映转向状态和车辆行动的信号，来确定驾驶员是否处于其中驾驶员将他或她的手从方向盘上移开的手离开状态，并且当确定驾驶员处于手离开状态时，补偿计算器3对基本阻尼值进行补偿，使其增大，并确定补偿增益值。

这样，转向控制器5通过将补偿增益值与基本阻尼值相加来确定最终阻尼值，并且利用所确定的最终阻尼值来控制转向电机7。

根据这样的配置，在本发明的示例性实施方式中，当要执行用于将方向盘朝转向角中立位置(0度)恢复的转向时，在确定驾驶员处于其中驾驶员将他或她的手从方向盘上移开的手离开状态的情况下，则通过将阻尼量增大到大于基本阻尼值来执行阻尼控制，从而提高了手的自由稳定性。

同时，根据本发明示例性实施方式的用于车辆的转向系统的阻尼控制方法包括基本阻尼确定步骤、手在位/手离开确定步骤、补偿步骤和转向恢复步骤。

将参考图1和图2详细描述本发明，首先，在基本阻尼确定步骤中，当确定要执行用于将方向盘恢复到转向角中立位置的转向时，控制器CLR基于车辆速度、转向角速度和转向电机7的输出值来确定基本阻尼值。

例如，控制器CLR被配置为接收当前时间的车辆速度、转向角速度和转向电机7的电流。

这里，在控制器CLR中分别针对车辆速度、转向角速度和转向电机7的电流设定增益值。增益值被确定为：车速越高，车速增益值越大，转向角速度越大，转向角速度增益值越大，以及电机电流越小，电机电流增益值越大。

因此，通过将如上所述确定的各个增益值相乘来确定基本阻尼值。

此外，在手在位/手离开确定步骤中，控制器CLR根据反映转向状态和车辆行动的信号，来确定驾驶员是否处于其中驾驶员将他或她的手从方向盘上移开的手离开状态。

例如，反映转向状态的信号可以是转向扭矩，并且反映车辆行动的信号可以是横摆率或横向加速度。控制器CLR接收这些信号。

在本例中，当转向扭矩小于或等于预定值、横摆率小于或等于预定值、并且横向加速度大于或等于预定值，可确定驾驶员处于手离开状态。

此外，在补偿步骤中，控制器CLR补偿基本阻尼值，使得其增大，并且当确定驾驶员处于手离开状态时确定最终阻尼值。

这样，在恢复转向控制步骤中，控制器CLR利用通过补偿获得的最终阻尼值来控制转向电机7，并且恢复并转向方向盘。

也就是说，当要执行用于将方向盘恢复到转向角中立位置的转向时，在确定驾驶员处于其中驾驶员将他或她的手从方向盘移开的手离开状态的情况下，如图4所示，通过将阻尼量增大到大于基本阻尼值来执行阻尼控制。因此，如图3所示，与现有技术相比，通过减少在转向角中立位置处产生的过冲量来改善手的自由稳定性。

通过如上所述的逻辑实现这种改进的手的自由稳定性是在没有附加物理组件的情况下实现的，使得可在不增加额外成本的情况下实现改进的手的自由稳定性。

将参照图1详细描述根据本发明示例性实施方式的补偿步骤中的补偿基本阻尼值的过程。首先，分别针对转向扭矩、横摆率、横向加速度设定增益值。

这样，通过将转向扭矩、横摆率和横向加速度的增益值相乘来确定补偿增益值。

随后，通过将补偿增益值与基本阻尼值相加来确定并获得最终阻尼值。

也就是说，增益值根据转向扭矩、横摆率和横向加速度而变化，使得确定的最终阻尼值可在驾驶员处于手离开状态的状态下变化，然后可根据车辆的行驶状态主动地执行阻尼控制。

在本例中，在增益值中，0≤转向扭矩增益值≤a，其中，转向扭矩增益值与转向扭矩成反比。

此外，0≤横摆率增益值≤b，其中，横摆率增益值与横摆率成反比。

此外，0≤横向加速度增益值≤c，其中，横向加速度增益值与横向加速度成比例。

也就是说，当转向扭矩是预定值S或更大时，转向扭矩增益值为零，并且随着转向扭矩接近零，转向扭矩增益值增大。

此外，当横摆率是预定值Y或更大时，横摆率增益值为零，并且当横摆率为零到预定值Y以内时，横摆率增益值增大。

此外，当横向加速度为零到预定值L时，横向加速度增益值为零，并且随着横向加速度增大超过预定值L，横向加速度增益值增大。

也就是说，利用最终阻尼值执行阻尼控制，所述最终阻尼值是通过将上述三个增益值相乘获得的补偿增益值与基本阻尼值相加来确定的，使得在方向盘的恢复区间中当驾驶员处于手离开状态时通过增加阻尼量来改善手的自由稳定性。

上述阻尼控制是其中驾驶员处于手离开状态的阻尼控制，在手离开状态中，驾驶员将他或她的手从方向盘上移开。当驾驶员处于其中驾驶员将他或她的手放在方向盘上的手在位状态时，还用基本阻尼值执行阻尼控制。

到目前为止，在本发明的手在位/手离开确定步骤中，当转向扭矩超过预定值、横摆率超过预定值、或者横向加速度小于预定值时，确定驾驶员处于手在位状态。

在恢复转向控制步骤中，当确定驾驶员处于手在位状态时，利用基本阻尼值来控制转向电机7，并且可恢复并转向方向盘。

也就是说，在驾驶员处于手在位状态的状态下，如果三个增益值中的一个为零，则三个增益值的乘积变为零。因此，由于补偿增益值也变为零，从而将零加到基本阻尼值，结果不影响最终阻尼值。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，通过确定方向盘是否被驾驶员抓握并且在恢复并旋转方向盘时改变阻尼量来执行主动阻尼控制。

在下文中，将依次描述根据本发明示例性实施方式的阻尼控制过程。

参见图2，在将方向盘沿某一方向转向并旋转之后，确定执行用于将方向盘恢复到转向角中立位置(0度)的转向(S10)，并且当确定转向是在要恢复并转向方向盘时，基于车辆速度、转向角速度和转向电机7的电流值来确定基本阻尼值(S20)。

随后，控制器接收转向扭矩、横摆率和横向加速度，并且确定为驾驶员处于其中驾驶员将他或她的手从方向盘上移开的手离开状态，或者确定为驾驶员处于其中驾驶员基于接收的信号将他或她的手放在方向盘上的手在位状态(S30)。

作为S30中的确定结果，当确定驾驶员处于手离开状态时，分别获得针对转向扭矩、横摆率和横向加速度的增益值，并通过对所有获得的增益值进行相乘来确定补偿增益值(S40)。

此外，通过将确定的补偿增益值与基本阻尼值相加来确定最终阻尼值(S50)，并且对转向电机7执行阻尼控制(S60)。

同时，作为S30中的确定结果，当确定驾驶员处于手在位状态时，基本阻尼值被确定为最终阻尼值，并且用基本阻尼值对转向电机7执行阻尼控制。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，可根据驾驶员的转向状态执行主动阻尼控制。也就是说，通过在其中驾驶员将他或她的手从方向盘移开的状态下增加阻尼量来改善方向盘的手的自由稳定性，并且通过在其中驾驶员将他或她的手放在方向盘上的状态下保持阻尼量来防止转向感的恶化，使得进行主动阻尼控制。

为了方便解释和在所附权利要求中的准确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“在……上”、“在……下”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前方”、“后方”、“后”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内”、“外”、“向前”和“向后”用于参考图中所示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的特定示例性实施方式的前述描述。它们并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且显然根据上述教导可进行许多修改和变化。选择和描述示例性实施方式以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施方式，以及其各种替换和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种用于车辆的转向系统的阻尼控制方法，包括：

基本阻尼值确定步骤，当控制器确定要执行用于将方向盘恢复到转向角中立位置的转向时，由所述控制器基于车辆速度、转向角速度以及转向电机的输出值来确定基本阻尼值；

手在位/手离开确定步骤，由所述控制器根据转向状态和所述车辆的行动来确定驾驶员何时处于手离开状态，在所述手离开状态中所述驾驶员将手从所述方向盘上移开；

补偿步骤，由所述控制器对确定的所述基本阻尼值进行补偿，使得改变确定的所述基本阻尼值，并且当所述控制器确定所述驾驶员处于所述手离开状态时确定最终阻尼值；以及

恢复转向控制步骤，由所述控制器利用通过补偿而获得的所述最终阻尼值来控制所述转向电机，并且通过所述最终阻尼值来恢复并转向所述方向盘。

2.根据权利要求1所述的阻尼控制方法，其中，在所述基本阻尼值确定步骤中，通过将针对所述转向电机的电流而预先确定的增益值、针对所述车辆速度而预先确定的增益值、以及针对所述转向角速度而预先确定的增益值相乘，来确定所述基本阻尼值。

3.根据权利要求1所述的阻尼控制方法，其中，在所述手在位/手离开确定步骤中，当转向扭矩小于或等于第一预定值、横摆率小于或等于第二预定值、并且横向加速度大于或等于第三预定值时，所述控制器确定所述驾驶员处于所述手离开状态。

4.根据权利要求1所述的阻尼控制方法，

其中，在所述补偿步骤中，针对转向扭矩而预先确定第一增益值，针对横摆率而预先确定第二增益值，并且针对横向加速度而预先确定第三增益值，通过将第一增益值、第二增益值以及第三增益值相乘来确定补偿增益值，并且通过将所确定的补偿增益值与确定的所述基本阻尼值相加来确定所述最终阻尼值。

5.根据权利要求4所述的阻尼控制方法，

其中，所述第一增益值是在零和第一转向扭矩增益值之间，并且所述第一增益值与处于零和预定转向扭矩之间的转向扭矩成反比，

其中，所述第二增益值是在零和预定的横摆率增益值之间，并且所述第二增益值与处于零和预定的横摆率之间的横摆率成反比，并且

其中，所述第三增益值是在零和预定的横向加速度增益值之间，并且所述第三增益值与超过预定横向加速度的横向加速度成比例。

6.根据权利要求1所述的阻尼控制方法，其中，在所述手在位/手离开确定步骤中，当转向扭矩超过第一预定值、横摆率超过第二预定值、或者横向加速度小于第三预定值时，所述控制器确定所述驾驶员处于手在位状态。

7.根据权利要求1所述的阻尼控制方法，

其中，在恢复转向控制步骤中，当所述控制器确定所述驾驶员处于手在位状态时，由连接到所述转向电机的所述控制器利用确定的所述基本阻尼值来控制所述转向电机，并且恢复并转向所述方向盘。

8.一种用于车辆的转向系统的阻尼控制系统，所述阻尼控制系统包括：

基本阻尼值计算器，被配置为基于车辆速度、转向角速度以及转向电机的输出值来确定基本阻尼值；

补偿计算器，被配置为根据转向状态和车辆的行动来确定驾驶员何时处于手离开状态，在所述手离开状态中所述驾驶员将从方向盘上移开，并且当控制器确定所述驾驶员处于所述手离开状态时，所述补偿计算器对确定的所述基本阻尼值进行补偿，使得改变确定的所述基本阻尼值并确定补偿增益值；以及

转向控制器，被配置为通过将确定的所述补偿增益值与确定的所述基本阻尼值相加来确定最终阻尼值，并且利用确定的所述最终阻尼值来控制所述转向电机。

9.根据权利要求8所述的阻尼控制系统，其中，在所述基本阻尼值确定步骤中，通过将针对所述转向电机的电流而预先确定的增益值、针对所述车辆速度而预先确定的增益值、以及针对所述转向角速度而预先确定的增益值相乘，来确定所述基本阻尼值。

10.根据权利要求8所述的阻尼控制系统，其中，当转向扭矩小于或等于第一预定值、横摆率小于或等于第二预定值、并且横向加速度大于或等于第三预定值时，所述控制器确定所述驾驶员处于所述手离开状态。

11.根据权利要求8所述的阻尼控制系统，

其中，针对转向扭矩而预先确定第一增益值，针对横摆率而预先确定第二增益值，并且针对横向加速度而预先确定第三增益值，通过将第一增益值、第二增益值以及第三增益值相乘来确定补偿增益值，并且通过将所确定的补偿增益值与确定的所述基本阻尼值相加来确定所述最终阻尼值。

12.根据权利要求11所述的阻尼控制系统，

其中，所述第一增益值是在零和第一转向扭矩增益值之间，并且所述第一增益值与处于零和预定转向扭矩之间的转向扭矩成反比，

其中，所述第二增益值是在零和预定的横摆率增益值之间，并且所述第二增益值与处于零和预定的横摆率之间的横摆率成反比，并且

其中，所述第三增益值是在零和预定的横向加速度增益值之间，并且所述第三增益值与超过预定横向加速度的横向加速度成比例。

13.根据权利要求8所述的阻尼控制系统，其中，当转向扭矩超过第一预定值、横摆率超过第二预定值、或者横向加速度小于第三预定值时，所述控制器确定所述驾驶员处于手在位状态。

Images