CN112026911A - 转向助力的补偿方法、补偿装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向助力的补偿方法、补偿装置和车辆，所述转向助力的补偿方法包括：输入轮胎的残余回正力矩；获取车辆的速度；获取所述车辆的加速度；根据所述残余回正力矩、所述速度和所述加速度获取最终补偿力矩。本发明实施例的转向助力的补偿方法，通过输入轮胎的残余回正力矩，以及获得速度、加速度的信息，得到补偿力矩相关的影响因素信息，根据获取到的信息，通过计算修正获得最终补偿力矩，并应用到电动助力转向系统上，从而有效地规避车辆因轮胎的残余回正力矩导致的加速跑偏、匀速跑偏等问题，提高车辆驾驶的安全性和可靠性。

Description

转向助力的补偿方法、补偿装置和车辆

技术领域

本发明涉及车辆制造技术领域，尤其是涉及一种转向助力的补偿方法、适用于该补偿方法的补偿装置和具有该补偿装置的车辆。

背景技术

车辆跑偏是容易引起顾客抱怨的重点问题，因此各个主机厂在车辆设计及制造阶段非常重视该问题。车辆跑偏是综合性问题，具体可以分为匀速跑偏和加速跑偏，常见的为匀速跑偏，随着近几年电动车的大面积普及，因扭矩效应产生的加速跑偏问题逐渐增多。影响车辆跑偏的因素较多，包括车轮定位参数、车身制造精度、轮胎等。具体到轮胎而言，主要影响因素为轮胎的锥度力和残余回正力矩，针对轮胎锥度力，一般通过分级管控的方式规避轮胎锥度效应对车辆行驶直行性的影响，现有技术中的补偿方法缺少对轮胎的残余回正力矩的考虑，无法实现转向助力的准确补偿，存在改进的空间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种转向助力的补偿方法，通过输入轮胎的残余回正力矩，并获取速度、加速度等信息，得到补偿力矩信息，并应用到电动助力转向系统上，最终规避车辆因轮胎的残余回正力矩导致的加速跑偏、匀速跑偏等问题。

根据本发明实施例的转向助力的补偿方法，所述补偿方法包括：输入轮胎的残余回正力矩；获取所述车辆的速度；获取所述车辆的加速度；根据所述残余回正力矩、所述速度和所述加速度获取最终补偿力矩。

根据本发明实施例的转向助力的补偿方法，通过输入轮胎的残余回正力矩，以及获取速度、加速度的信息，得到补偿力矩相关的影响因素信息，根据获取到的信息，通过计算修正获得最终补偿力矩，并应用到电动助力转向系统上，从而有效地规避车辆因轮胎的残余回正力矩导致的加速跑偏、匀速跑偏等问题，提高车辆驾驶的安全性和可靠性。

根据本发明实施例的转向助力的补偿方法，所述根据所述残余回正力矩、所述速度和所述加速度获取最终补偿力矩包括：根据所述残余回正力矩获取初始补偿力矩；根据所述速度和所述加速度获取修正系数；根据所述修正系数与所述初始补偿力矩获取所述最终补偿力矩。

根据本发明实施例的转向助力的补偿方法，所述根据所述速度和所述加速度获取修正系数包括：根据所述速度和所述加速度获取对应的设定速度区间和设定加速度区间；根据所述设定速度区间和所述设定加速度区间获取所述修正系数。

根据本发明实施例的转向助力的补偿方法，所述设定速度区间包括依次递增的第一速度区间、第二速度区间、第三速度区间，所述设定加速度区间包括依次递增的第一加速度区间、第二加速度区间、第三加速度区间，且所述修正系数为多个，且各个所述设定速度区间和各个所述加速度区间的交叉组合分别与多个所述修正系数相对应。

本发明还提出了一种转向助力的补偿装置。

根据本发明实施例的转向助力的补偿装置，包括：输入模块，所述输入模块用于输入轮胎的残余回正力矩；获取模块，所述获取模块用于获取车辆的速度；控制模块，所述控制模块与所述获取模块电连接，所述控制模块用于根据所述速度获取所述车辆的加速度以及用于根据所述残余回正力矩、所述速度和所述加速度获取最终补偿力矩。

根据本发明实施例的转向助力的补偿装置，所述控制模块包括第一计算模块、第二计算模块和识别模块，所述第一计算模块和所述第二计算模块分别与所述输入模块、所述获取模块电连接，所述第二计算模块与所述识别模块电连接；其中所述第一计算模块用于根据所述残余回正力矩获取初始补偿力矩，所述第二计算模块用于根据所述速度获取所述加速度，所述识别模块用于根据所述速度、所述加速度获取修正系数。

根据本发明实施例的转向助力的补偿装置，所述控制模块还包括修正模块，所述第一计算模块和所述识别模块均与所述修正模块电连接，且所述修正模块用于根据所述修正系数与所述初始补偿力矩获取所述最终补偿力矩。

根据本发明实施例的转向助力的补偿装置，还包括：磁盘模块，所述磁盘模块存储有设定速度区间、设定加速度区间和所述修正系数，所述磁盘模块与所述识别模块电连接，且所述识别模块还用于根据所述速度和所述加速度获取所述磁盘模块中对应的设定速度区间和设定加速度区间，且根据所述设定速度区间和所述设定加速度区间获取对应的修正系数。

根据本发明实施例的转向助力的补偿装置，所述获取模块与整车CAN网络相连。

本发明又提出了一种车辆。

根据本发明实施例的车辆，设置有上述任一种实施例所述的转向助力的补偿装置。

所述车辆、所述转向助力的补偿装置和上述的补偿方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的转向助力的补偿方法的流程图；

图2是本发明实施例的转向助力的补偿装置的结构示意图。

附图标记：

转向助力的补偿装置100，

控制模块10，第一计算模块1，第二计算模块2，识别模块3，修正模块4，

获取模块20，磁盘模块30，输入模块40。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1和图2描述本发明实施例的转向助力的补偿方法，该补偿方法通过输入轮胎的残余回正力矩，并获取速度以及车辆的加速度等信息，综合考虑残余回正力矩、车辆的速度和加速度共同对于车辆的转向助力的影响，得到更加准确且贴合于实际行车状态的最终补偿力矩。由此，将该补偿方法应用到电动助力转向系统上，能够规避车辆因轮胎的残余回正力矩导致的加速跑偏、匀速跑偏等问题。

如图1所示，根据本发明实施例的转向助力的补偿方法，补偿方法包括：

S11：输入轮胎的残余回正力矩。

需要说明的是，可对车辆的多个轮胎中至少一个的残余回正力矩进行输入，即可同时对车辆的四个轮胎的残余回正力矩进行输入，也可为对多个轮胎中的一个、两个或三个进行输入，从而更加准确地考虑轮胎的残余回正力矩对转向助力的影响。

S21：获取车辆的速度。

其中，获取车辆的速度可通过在车轮设置角速度传感器，也可在车身上设位移传感器，以获取车辆的速度，或者直接通过车速传感器获取速度。其中，可将获取模块20与CAN网络与相连，将获得的速度的信号输入给控制端，便于控制端根据速度做出相应的控制，如根据不同的速度进行一定的划分，以利于根据所划分的速度区间获取最终的补偿力矩。

S22：获取车辆的加速度。

在获得车辆的速度后，可以根据车辆的速度的变化情况，计算车辆行驶的加速度a(此处加速度指的是车辆的纵向加速度，下同)。公式如下：

其中，vt1、vt0分别为t1、t0时车辆的速度，本发明中的t1、t0的时间间隔不超过0.2s，如本发明可取值t1-t0＝0.1s。

S30：根据残余回正力矩、速度和加速度获取最终补偿力矩。

也就是说，在本发明中，最终补偿力矩为基于车辆的各个轮胎的残余回正力矩以及车辆的速度和加速度进行获取的，能够综合考虑到车辆的轮胎自身的残余回正力矩对车辆的转向助力的影响，避免轮胎存在残余回正力矩或残余回正力矩过大对车辆的转向助力造成明显的干涉，且在根据残余回正力矩获取初始补偿力矩后，可根据车辆的速度以及加速度对初始补偿力矩进行修正，以使车辆的最终补偿力矩的获取能够更加准确地考虑车辆的速度以及加速度的影响。

换言之，本发明中的补偿方法在获取最终的补偿力矩时考虑了轮胎的残余回正力矩对车辆行驶直行性的影响，通过输入轮胎的残余回正力矩，以及获取速度及加速度等信息，实现分级的电动转向助力补偿，以及规避车辆加速跑偏、匀速跑偏等问题，提高补偿力矩获取的准确性和可靠性。

根据本发明实施例的转向助力的补偿方法，通过输入轮胎的残余回正力矩，以及获取车辆的速度、加速度的信息，得到补偿力矩相关的影响因素信息，且以此作为获得最终补偿力矩的依据，能够提高获取补偿力矩的准确性和可靠性，从而有效地规避车辆因轮胎的残余回正力矩导致的加速跑偏、匀速跑偏等问题，提高车辆驾驶的安全性和可靠性。

在一些实施例中，根据残余回正力矩、速度和加速度获取最终补偿力矩包括：

S12：根据残余回正力矩获取初始补偿力矩，即根据车辆各个轮位的轮胎的残余回正力矩Mi(i为轮胎序号位，在本例中i的取值为1～4)，获得初始补偿力矩M。

具体地，输入各个轮位的轮胎的残余回正力矩M_i，如左前车轮M₁、右前车轮M₂、左后车轮M₃、右后车轮M₄。由此，根据各个轮位的轮胎的残余回正力矩值M_i计算获得初始补偿力矩M＝f(M_i)(i＝1～4，依次代表左前、右前、左后和右后)。其中，初始补偿力矩M可基于M_i通过特定的算法和程序进行获取。当然，在车辆具有更多个车轮时，如N个车轮，可依次输入M₁、M₂、……、M_n-1、M_n。

S23：根据速度和加速度获取修正系数；

通过整车CAN网络获得车辆的速度，并传递到电动助力转向系统，进而根据车的辆速度的变化情况计算车辆行驶的加速度a。需要说明的是，加速度指的是车辆纵向加速度，即车辆在前进方向上的加速度，根据速度v和加速度a获得修正系数k。加速度a和修正系数k的计算公式如下：k＝f(v，a)。

S30：根据修正系数与初始补偿力矩获取最终补偿力矩。

其中，修正补偿力矩M’可由初始补偿力矩M和修正系数k按照下述公式获得：M’＝kM。

也就是说，在本发明的补偿方法中，首先，根据车辆的速度v和加速度a，识别车辆的运动状态，进而根据k＝f(v，a)获取基于速度和加速度的修正系数k。在获得修正系数k和初始补偿力矩M后，可以根据获得的初始补偿力矩M及修正系数k，按照M’＝kM，计算得到修正补偿力矩M’，电机控制器根据修正补偿力矩M’调整电机的工作电流，实现电动转向助力补偿输出。

由此，在本发明实施例的补偿方法还包括：

S40：在获取到修正补偿力矩M’后，调整转向电机的供电电流，实现具有补偿功能的转向助力输出，进而实现按车辆行驶的工况分级规避车辆的行驶跑偏问题，提高车辆行驶的安全性和可靠性。

在一些实施例中，根据速度和加速度获取修正系数包括：根据速度和加速度获取对应的设定速度区间和设定加速度区间，根据设定速度区间和设定加速度区间获取修正系数。

也就是说，在车辆行驶之前，可将车辆的速度和加速度进行分区，并将不同的分区结果与不同的修正系数进行预设对应且进行存储。由此，在汽车行驶过程中，根据实际获取的车辆的速度v和车辆加速度a，识别车辆的运动状态，并根据车辆速度v和车辆加速度a获取对应的设定速度区间和设定加速度区间，进而根据设定速度区间和设定加速度区间获取对应的修正系数，利于通过获取的修正系数和初始补偿力矩快速地获取最终补偿力矩，对车辆的转向进行有效控制。

在一些实施例中，设定速度区间包括依次递增的第一速度区间、第二速度区间、第三速度区间，设定加速度区间包括依次递增的第一加速度区间、第二加速度区间、第三加速度区间，且修正系数为多个，且各个设定速度区间和各个设定加速度区间的交叉组合分别与多个修正系数相对应。

如在具体的执行过程中，可以将车辆速度v和加速度a按照预设值的大小进行划分，本发明中可以将速度v的预设值设计为40km/h和80km/h，即小于40km/h为低速行驶，[40km/h，80km/h]为中速行驶，大于80km/h为高速行驶，速度代号由小至大依次取v1、v2和v3；加速度的预设值可以设计0.3m/s²和0.6m/s²，即小于0.3m/s²为轻度加速，[0.3m/s²，0.6m/s²]为中度加速，大于0.6m/s²为急加速，加速度代号由小至大以此取a1、a2和a3。根据上述速度及加速度预设区间，本实施例的修正系数k可以按下述公式计算取值：

从上述公式看，对部分常用工况的解释：原地起步加速阶段的修正系数在0.90～0.95，随着加速度的不同，修正系数不同；车辆在高速匀速行驶的修正系数在0.90。

这样，在本发明的补偿方法中，通过输入轮胎的残余回正力矩，以及获取车辆的速度以及车辆的加速度，能够综合轮胎的残余回正力矩以及车辆的行驶状态对转向助力的影响，从而有效地规避车辆因轮胎的残余回正力矩导致的加速跑偏、匀速跑偏等问题，提高车辆驾驶的安全性和可靠性。

本发明还提出了一种转向助力的补偿装置100。

根据本发明实施例的转向助力的补偿装置100，包括：输入模块40、获取模块20和控制模块10。

其中，输入模块40用于输入轮胎的残余回正力矩，获取模块20可直接与CAN网络连接，以获取车辆的速度。

控制模块10与获取模块20电连接，即控制模块10与获取模块20之间可传递信号，以便于获取模块20将获取的信息发送给控制模块10。控制模块10用于根据速度获取车辆的加速度以及用于根据残余回正力矩、速度和加速度获取最终补偿力矩。

也就是说，在通过本发明的补偿装置执行上述的补偿方法时，获取模块20获得车辆的速度后，控制模块10能够通过速度的变化趋势，计算出瞬时加速度的大小，根据加速度和速度的区间，来获得对应的补偿力矩的修正系数，同时根据四个轮胎的残余回正力矩计算出初始补偿力矩，最后根据修正系数与初始补偿力矩得到最终补偿力矩。

在一些实施例中，控制模块10包括第一计算模块1、第二计算模块2和识别模块3，第一计算模块1和第二计算模块2分别与输入模块40、获取模块20电连接，第二计算模块2与识别模块3电连接。

其中，需要说明的是，各个轮胎对应的残余回正力矩通过输入模块40输入给第一计算模块1，以使第一计算模块1能够根据残余回正力矩计算得出初始补偿力矩，来保证修正后的补偿力矩始终能够符合车辆的实际轮胎回正现状。输入模块40可集成于车辆的中控屏幕上，且输入模块40可进行选择设置，以用于选择是否开启基于残余回正力矩的力矩补偿功能。

其中，第一计算模块1中集成有M＝f(M_i)的算法，利于根据输入的残余回正力矩获取初始补偿力矩。

第二计算模块2用于根据速度获取加速度，也就是说，在第二计算模块2中集成有

的算法，以根据实际车辆的速度获取加速度。

识别模块3用于根据速度、加速度获取修正系数。也就是说，在识别模块3中可根据获取的速度和加速度进行识别，根据两者区间的分布，调用预先存储的修正系数，以使识别模块3能够快速地根据车辆的速度、加速度获取实际所需的修正系数，并用于接下来的计算过程。

需要说明的是，控制模块10还包括修正模块4，第一计算模块1和识别模块3均与修正模块4电连接，且修正模块4用于根据修正系数与初始补偿力矩获取最终补偿力矩。也就是说，可在修正模块4中集成M’＝kM的算法，以在获取到修正系数与初始补偿力矩后，获取最终的补偿力矩，以对车辆的转向助力电机进行控制和调整。

本发明实施例的转向助力的补偿装置100还包括：磁盘模块30，磁盘模块30存储有设定速度区间、设定加速度区间和修正系数，磁盘模块30与识别模块3电连接，且识别模块3还用于根据速度和加速度获取磁盘模块30中对应的设定速度区间和设定加速度区间，且根据设定速度区间和设定加速度区间获取对应的修正系数。如在磁盘模块30中集成有该算法公式：k＝f(v，a)，

且磁盘模块30可与识别模块3相连，以使识别模块3在接收到速度和加速度的信息后，在磁盘模块30内识别对应的修正系数。

在一些实施例中，获取模块20直接与整车CAN网络相连，获取车辆的速度并将数据传递到第二计算模块2进行计算。

换言之，本发明的补偿装置在执行上述的补偿方法时，考虑了轮胎的残余回正力矩对车辆行驶直行性的影响，通过输入轮胎的残余回正力矩，以及获取速度及加速度等信息，实现分级的电动转向力补偿，以及规避车辆加速跑偏、匀速跑偏等问题。

本发明又提出了一种车辆。

根据本发明实施例的车辆，设置有上述任一种实施例的转向助力的补偿装置100。通过输入轮胎的残余回正力矩，以及获得速度等信息，得到初始补偿力矩，并根据速度、加速度获取修正系数，进而通过计算修正获得最终补偿力矩，并应用到电动助力转向系统上，最终规避车辆因轮胎的残余回正力矩导致的加速跑偏、匀速跑偏等问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种转向助力的补偿方法，其特征在于，所述补偿方法包括：

输入轮胎的残余回正力矩；

获取车辆的速度；

获取所述车辆的加速度；

根据所述残余回正力矩、所述速度和所述加速度获取最终补偿力矩。

2.根据权利要求1所述的转向助力的补偿方法，其特征在于，所述根据所述残余回正力矩、所述速度和所述加速度获取最终补偿力矩包括：

根据所述残余回正力矩获取初始补偿力矩；

根据所述速度和所述加速度获取修正系数；

根据所述修正系数与所述初始补偿力矩获取所述最终补偿力矩。

3.根据权利要求2所述的转向助力的补偿方法，其特征在于，所述根据所述速度和所述加速度获取修正系数包括：

根据所述速度和所述加速度获取对应的设定速度区间和设定加速度区间；

根据所述设定速度区间和所述设定加速度区间获取所述修正系数。

4.根据权利要求3所述的转向助力的补偿方法，其特征在于，所述设定速度区间包括依次递增的第一速度区间、第二速度区间、第三速度区间，所述设定加速度区间包括依次递增的第一加速度区间、第二加速度区间、第三加速度区间，且所述修正系数为多个，且各个所述设定速度区间和各个所述设定加速度区间的交叉组合分别与多个所述修正系数相对应。

5.一种转向助力的补偿装置(100)，其特征在于，包括：

输入模块(40)，所述输入模块(40)用于输入轮胎的残余回正力矩；

获取模块(20)，所述获取模块(20)用于获取车辆的速度；

控制模块(10)，所述控制模块(10)与所述获取模块(20)电连接，所述控制模块(10)用于根据所述速度获取所述车辆的加速度以及用于根据所述残余回正力矩、所述速度和所述加速度获取最终补偿力矩。

6.根据权利要求5所述的转向助力的补偿装置(100)，其特征在于，所述控制模块(10)包括第一计算模块(1)、第二计算模块(2)和识别模块(3)，所述第一计算模块(1)和所述第二计算模块(2)分别与所述输入模块(40)、所述获取模块(20)电连接，所述第二计算模块(2)与所述识别模块(3)电连接；其中

所述第一计算模块(1)用于根据所述残余回正力矩获取初始补偿力矩，所述第二计算模块(2)用于根据所述速度获取所述加速度，所述识别模块(3)用于根据所述速度、所述加速度获取修正系数。

7.根据权利要求6所述的转向助力的补偿装置(100)，其特征在于，所述控制模块(10)还包括修正模块(4)，所述第一计算模块(1)和所述识别模块(3)均与所述修正模块(4)电连接，且所述修正模块(4)用于根据所述修正系数与所述初始补偿力矩获取所述最终补偿力矩。

8.根据权利要求7所述的转向助力的补偿装置(100)，其特征在于，还包括：磁盘模块(30)，所述磁盘模块(30)存储有设定速度区间、设定加速度区间和所述修正系数，所述磁盘模块(30)与所述识别模块(3)电连接，且所述识别模块(3)还用于根据所述速度和所述加速度获取所述磁盘模块(30)中对应的设定速度区间和设定加速度区间，且根据所述设定速度区间和所述设定加速度区间获取对应的修正系数。

9.根据权利要求5所述的转向助力的补偿装置(100)，其特征在于，所述获取模块(20)与整车CAN网络相连。

10.一种车辆，其特征在于，设置有权利要求1-9中任一项所述的转向助力的补偿装置(100)。

Images