CN111252136A - 电动助力转向装置及其控制方法 - Google Patents

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吴成伟
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Abstract

一种电动助力转向装置，包括方向盘转角传感器、转向扭力传感器和助力控制单元，助力控制单元包括控制芯片和助力电机，方向盘转角传感器与CAN总线信号连接，用于采集并向CAN总线上报方向盘转角信号，转向扭力传感器用于采集扭杆的扭转角度信号，控制芯片与转向扭力传感器和CAN总线信号连接，用于接收扭杆的扭转角度信号和方向盘转角信号，控制芯片内设有第一转向助力逻辑和第二转向助力逻辑，第一转向助力逻辑用于在收到扭杆的扭转角度信号时根据扭杆的扭转角度计算所需的电机转角，第二转向助力逻辑用于在扭杆的扭转角度信号中断时根据方向盘转角和助力电机当前转角计算所需的电机转角，助力电机用于根据所需的电机转角进行助力转向。本发明还提供一种电动助力转向装置的控制方法。

Description

电动助力转向装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种电动助力转向装置及其控制方法。
背景技术
汽车转向系统是汽车主要的横向控制单元，转向助力单元用于减轻车辆驾驶的转向力，使其转向平顺、轻便。汽车转向系统在车辆的安全行驶、降低交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的操作条件等方面起着重要作用。最早的汽车转向系统使用纯机械无助力转向，为了提高驾驶员的操作条件，后期出现了液压助力、电液助力转向，在电控逐渐成熟后，慢慢切换为电动助力转向，使其更加的智能、可控。
现在的电动助力转向系统主要包括控制芯片、助力电机、转向扭杆、方向扭力传感器。在驾驶的过程中，控制芯片根据扭力传感器的信号，经过设计好的逻辑控制助力电机，实现转向助力。扭力传感器与控制芯片之间的信号线与扭力传感器固定连接，若扭力传感器失效或信号线松动或接触不良都将导致无法实现助力。
一种解决办法是增加扭力传感器冗余设计(冗余设计又称余度设计，是指在系统或设备完成任务起关键作用的地方，增加一套以上完成相同功能的功能通道、工作元件或部件，以保证当该部分出现故障时，系统或设备仍能正常工作，减少系统或者设备的故障概率，提高系统可靠性)，具体方法是原扭力传感器的位置新增一个扭力传感器，以实现备份作用，但该方案会增加产品的成本，并且由于系统中的两个扭力传感器通过同一条信号线与控制芯片连接，因此，其并不能解决信号中断及接触不良的问题。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动助力转向装置及其控制方法，其在扭力传感器故障、信号中断或接触不良时也能够提供转向助力。
本发明提供的电动助力转向装置，包括方向盘转角传感器、转向扭力传感器和助力控制单元，所述助力控制单元包括控制芯片和助力电机，所述方向盘转角传感器与CAN总线信号连接，用于采集并向CAN总线上报方向盘转角信号，所述转向扭力传感器用于采集扭杆的扭转角度信号，所述控制芯片与所述转向扭力传感器和所述CAN总线信号连接，用于接收扭杆的扭转角度信号和方向盘转角信号，所述控制芯片内设有第一转向助力逻辑和第二转向助力逻辑，所述第一转向助力逻辑用于在收到扭杆的扭转角度信号时根据扭杆的扭转角度计算所需的电机转角，所述第二转向助力逻辑用于在扭杆的扭转角度信号中断时根据方向盘转角和助力电机当前转角计算所需的电机转角，所述助力电机用于根据所述所需的电机转角进行助力转向。
进一步地，所述方向盘转角传感器通过第一信号线与CAN总线相连，所述转向扭力传感器通过第二信号线与所述控制芯片信号连接，所述控制芯片通过第三信号线与CAN总线信号连接。
进一步地，所述方向盘转角传感器设于方向盘与转向管柱之间，所述转向扭力传感器集成于扭杆上。
进一步地，所述第一转向助力逻辑根据是否接收到扭转角度信号判断转向扭力传感器的状态，若收到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器正常工作，若接收不到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器异常，并在转向扭力传感器异常时停止向所述助力电机发送信号。
进一步地，所述第二转向助力逻辑根据是否接收到扭转角度信号判断转向扭力传感器的状态，若收到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器正常工作，若接收不到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器异常，并进一步根据方向盘转角信号和助力电机当前转角计算所需的电机转角。
进一步地，所述控制芯片内存储有预先标定好的第一转角助力模型，所述第一转角助力模型体现扭杆的扭转角度与所需的电机转角之间的对应关系。
进一步地，所述第一转角助力模型在所述转向扭力传感器正常工作时标定。
进一步地，所述控制芯片内储存有预先标定好的第二转角助力模型，所述第二转角助力模型体现方向盘转角和控制芯片输出的电机转角之间的差值与扭杆和转向管柱总刚度之间的对应关系。
进一步地，所述第二转角助力模型在所述转向扭力传感器正常工作时标定。
本发明提供的电动助力转向装置的控制方法，包括：采集扭杆的扭转角度信号；采集方向盘转角信号；在收到扭杆的扭转角度信号时根据扭转角度信号计算所需的电机转角；在扭杆的扭转角度信号中断时根据方向盘转角和助力电机当前转角计算所需的电机转角；根据所需的电机转角进行助力转向。
本发明通过将方向盘转角传感器作为冗余传感器，并在控制芯片内设置两种转向助力逻辑，使转向系统在转向扭力传感器自身或信号线失效时，能够采用方向盘转角传感器的信号，通过转向助力逻辑的计算控制，给予安全的转向助力，能够解决因转向扭力传感器信号失效导致的无转向助力问题；本发明可利用车辆现有传感器进行计算、控制，无需多余的硬件成本，只需增加软件控制逻辑及标定匹配，容易实现。
附图说明
图1为本发明提供的电动助力转向装置的示意图。
图2为本发明提供的电动助力转向装置的控制方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供的电动助力转向装置，包括方向盘转角传感器10、转向扭力传感器20和助力控制单元30，助力控制单元30包括控制芯片31和助力电机32。
其中，方向盘转角传感器10设于方向盘40与转向管柱50之间，其通过第一信号线与CAN总线信号连接，用于采集并向CAN总线上报方向盘转角信号。在本实施例中，方向盘转角传感器10集成于方向盘40下方的组合开关处。
转向扭力传感器20集成于扭杆60上，且通过第二信号线与控制芯片31信号连接，用于采集扭杆60的扭转角度信号，并将扭杆60的扭转角度信号发送给控制芯片31。
控制芯片31通过第三信号线与CAN总线信号连接，用于通过第二信号线和第三信号线接收扭杆60的扭转角度信号和方向盘转角信号，并根据扭转角度信号和方向盘转角信号控制助力电机32。
具体地，控制芯片31内设有第一转向助力逻辑和第二转向助力逻辑，第一转向助力逻辑首先根据是否接收到扭转角度信号判断转向扭力传感器20的状态，若收到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器20正常工作，并进一步根据扭杆60的扭转角度计算所需的电机转角，并将所需的电机转角信号发送给助力电机32，控制助力电机32进行助力转向；若接收不到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器20异常，并在转向扭力传感器20异常时停止向助力电机32发送信号。
第二转向助力逻辑首先根据是否接收到扭转角度信号判断转向扭力传感器20的状态，若收到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器20正常工作，此时，第二转向助力逻辑不进行运算；若接收不到扭转角度信号，即扭转角度信号中断时，则判定转向扭力传感器20异常，并进一步根据方向盘转角信号和助力电机32当前转角(由控制芯片31提供)计算所需的电机转角，并将所需的电机转角信号发送给助力电机32，控制助力电机32进行助力转向。
为了使第一转向助力逻辑能够根据扭杆60的扭转角度计算所需的电机转角，控制芯片31内存储有预先标定好的第一转角助力模型，第一转角助力模型可以体现出扭杆60的扭转角度与所需的电机转角之间的对应关系，使扭杆60和电机能够提供相同的转向助力。第一转角助力模型在转向扭力传感器20正常工作时标定。
为了使第二转向助力逻辑能够根据方向盘转角信号和助力电机32当前转角计算所需的电机转角，控制芯片31内储存有预先标定好的第二转角助力模型，第二转角助力模型可以体现出方向盘转角和控制芯片31输出的电机转角之间的差值与扭杆60和转向管柱50总刚度之间的对应关系，该对应关系以方向盘转角和控制芯片31输出的电机转角之间的差值表征扭杆60与转向管柱50的总刚度，具体标定方法是在转向扭力传感器20正常工作时，以方向盘转角传感器10采集的方向盘转角和控制芯片31输出的电机转角之间的差值表示扭杆60和转向管柱50总刚度对转角不一致问题造成的影响。
请参阅图2，本发明提供的电动助力转向装置的控制方法包括：
利用转向扭力传感器20采集扭杆60的扭转角度信号；
利用方向盘转角传感器10采集方向盘转角信号；
在收到扭杆60的扭转角度信号时根据扭转角度信号计算所需的电机转角；
在扭杆60的扭转角度信号中断时根据方向盘转角和助力电机32当前转角计算所需的电机转角；
根据所需的电机转角进行助力转向。
综上所述，本发明通过将方向盘转角传感器作为冗余传感器，并在控制芯片内设置两种转向助力逻辑，使转向系统在转向扭力传感器自身或信号线失效时，能够采用方向盘转角传感器的信号，通过转向助力逻辑的计算控制，给予安全的转向助力，能够解决因转向扭力传感器信号失效导致的无转向助力问题；本发明可利用车辆现有传感器进行计算、控制，无需多余的硬件成本，只需增加软件控制逻辑及标定匹配，容易实现。
在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电动助力转向装置，其特征在于：其包括方向盘转角传感器、转向扭力传感器和助力控制单元，所述助力控制单元包括控制芯片和助力电机，所述方向盘转角传感器与CAN总线信号连接，用于采集并向CAN总线上报方向盘转角信号，所述转向扭力传感器用于采集扭杆的扭转角度信号，所述控制芯片与所述转向扭力传感器和所述CAN总线信号连接，用于接收扭杆的扭转角度信号和方向盘转角信号，所述控制芯片内设有第一转向助力逻辑和第二转向助力逻辑，所述第一转向助力逻辑用于在收到扭杆的扭转角度信号时根据扭杆的扭转角度计算所需的电机转角，所述第二转向助力逻辑用于在扭杆的扭转角度信号中断时根据方向盘转角和助力电机当前转角计算所需的电机转角，所述助力电机用于根据所述所需的电机转角进行助力转向。
2.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述方向盘转角传感器通过第一信号线与CAN总线相连，所述转向扭力传感器通过第二信号线与所述控制芯片信号连接，所述控制芯片通过第三信号线与CAN总线信号连接。
3.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述方向盘转角传感器设于方向盘与转向管柱之间，所述转向扭力传感器集成于扭杆上。
4.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第一转向助力逻辑根据是否接收到扭转角度信号判断转向扭力传感器的状态，若收到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器正常工作，若接收不到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器异常，并在转向扭力传感器异常时停止向所述助力电机发送信号。
5.如权利要求1或4所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第二转向助力逻辑根据是否接收到扭转角度信号判断转向扭力传感器的状态，若收到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器正常工作，若接收不到扭转角度信号，则判定转向扭力传感器异常，并进一步根据方向盘转角信号和助力电机当前转角计算所需的电机转角。
6.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述控制芯片内存储有预先标定好的第一转角助力模型，所述第一转角助力模型体现扭杆的扭转角度与所需的电机转角之间的对应关系。
7.如权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第一转角助力模型在所述转向扭力传感器正常工作时标定。
8.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述控制芯片内储存有预先标定好的第二转角助力模型，所述第二转角助力模型体现方向盘转角和控制芯片输出的电机转角之间的差值与扭杆和转向管柱总刚度之间的对应关系。
9.如权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第二转角助力模型在所述转向扭力传感器正常工作时标定。
10.一种电动助力转向装置的控制方法，其特征在于：其包括：
采集扭杆的扭转角度信号；
采集方向盘转角信号；
在收到扭杆的扭转角度信号时根据扭转角度信号计算所需的电机转角；
在扭杆的扭转角度信号中断时根据方向盘转角和助力电机当前转角计算所需的电机转角；
根据所需的电机转角进行助力转向。
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