CN112441115A - 一种电动助力转向系统的方向盘角度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车电动助力转向系统的角度失效计算技术领域，具体的讲是一种电动助力转向系统的方向盘角度计算方法，本发明通过方向盘绝对角度传感器和电机转子位置传感器角度计算得到两个方向盘角度，根据具体的失效模式可以在两者之间进行选择作为最终输出的方向盘角度，当其中某个传感器失效时系统依然能提供正确的方向盘角度信号保证系统正常工作。

Description

一种电动助力转向系统的方向盘角度计算方法

技术领域

本发明涉及汽车电动助力转向系统的角度失效计算技术领域，具体的讲是一种电动助力转向系统的方向盘角度计算方法。

背景技术

在电动助力转向工作过程中，通常会使用方向盘角度信号进行主动回正，自动泊车等控制，既需要考虑到精确性，鲁棒性，安全性，又需要考虑到成本因素，目前大多数产品仅使用方向盘绝对角度传感器角度计算方向盘角度。当传感器失效时会造成方向盘角度丢失严重影响电动助力转向系统的正常功能。由此得到的方向盘角度精度也有待提高以实现更加精确的角度控制和车辆轨迹跟踪。

为此设计一种不增加成本的基础上提升方向盘转角信号精度和系统鲁棒性的方向盘角度计算的方法是十分有必要的。

发明内容

本发明突破了现有技术的难题，设计了一种不增加成本的基础上提升方向盘转角信号精度和系统鲁棒性的方向盘角度计算的方法。

为了达到上述目的，本发明设计了一种电动助力转向系统的方向盘角度计算方法，其特征在于：按如下步骤进行：

步骤1：判断电动助力转向系统是否为第一次上电，是则进入步骤2，否则进入步骤3；

步骤2：判断方向盘绝对角度传感器是否失效，是则直接判定上电初始化失败，直接进入步骤4；否则使用方向盘绝对角度传感器计算方向盘转角A，记为SteeringAngleA，然后进入上电初始化，进入步骤3；

步骤3：使用电机转子位置传感器计算方向盘转角B，记为SteeringAngleB；

步骤4：进行失效模式判断和方向盘角度选择。

步骤2中所述的上电初始化，即为初始化电子转子位置传感器角度，具体方法为：将SteeringAngleA的值赋给SteeringAngleB，使SteeringAngleB初始化，记为SteeringAngleB*，具体公式为：SteeringAngleB*= SteeringAngleA。

步骤2中所述的方向盘转角A的具体计算如下：SteeringAngleA = 当前位置的方向盘绝对角度传感器测得的角度值 – 车辆直行时方向盘绝对角度传感器测得的角度值。

步骤3中使用电机转子位置传感器计算方向盘转角B的具体计算方法如下：首先确定根据电动助力传感器的结构确定电机转子到方向盘之间的传动比的数值，记为Ratio，之后根据确定的传动比将电机转子位置的变化转化为方向盘角度的变化，并对实时更新的方向盘角度进行实时记录，记为SteeringAngleB’，然后基于SteeringAngleB*和方向盘角度的变化实时计算方向盘转角，具体为：SteeringAngleB= SteeringAngleB’+Ratio×DeltaRPS×GearSign；其中Ratio为从电机转子到方向盘之间的传动比，DeltaRPS为检测到的电机转子位置变化，GearSign为电机安装的位置，SteeringAngleB’为实时更新的方向盘角度，当进行第一周期时SteeringAngleB’= SteeringAngleB*，当进行第二周期及后续周期时，SteeringAngleB’则为上一周期的方向盘角度。

步骤4中所述的失效模式判断和方向盘角度选择的具体方法如下：

（1）根据上电初始化结果进行选择，当上电初始化结果为失败时，将方向盘角度设为无效值，当上电初始化结果为成功时，进入下一步骤；

（2）判断电机转子位置传感器是否失效，否则选择SteeringAngleB作为方向盘输出角度，是则进入下一步；

（3）判断方向盘绝对角度传感器是否失效，是则将方向盘角度设为无效值；否则选择SteeringAngleA作为方向盘输出角度。

本发明中的失效是指：传感器在正常工作中出现的数值不显示、显示“Error”等失效状态。

本发明与现有技术相比，通过方向盘绝对角度传感器和电机转子位置传感器角度计算得到两个方向盘角度，根据具体的失效模式可以在两者之间进行选择作为最终输出的方向盘角度，当其中某个传感器失效时系统依然能提供正确的方向盘角度信号保证系统正常工作。

附图说明

图1为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步描述。

参见图1，本发明设计了一种电动助力转向系统的方向盘角度计算方法，其特征在于：按如下步骤进行：

步骤1：判断电动助力转向系统是否为第一次上电，是则进入步骤2，否则进入步骤3；

步骤2：判断方向盘绝对角度传感器是否失效，是则设置标志位表征上电初始化失败，直接进入步骤4；否则使用方向盘绝对角度传感器计算方向盘转角A，记为SteeringAngleA，然后进入上电初始化，进入步骤3；

步骤3：使用电机转子位置传感器计算方向盘转角B，记为SteeringAngleB；

步骤4：进行失效模式判断和方向盘角度选择。

步骤2中所述的上电初始化，即为初始化电子转子位置传感器角度，具体方法为：将SteeringAngleA的值赋给SteeringAngleB，使SteeringAngleB初始化，记为SteeringAngleB*，具体公式为：SteeringAngleB*= SteeringAngleA。

步骤2中所述的方向盘转角A的具体计算如下：SteeringAngleA = 当前位置的方向盘绝对角度传感器测得的角度值 – 车辆直行时方向盘绝对角度传感器测得的角度值。

步骤3中使用电机转子位置传感器计算方向盘转角B的具体计算方法如下：首先确定根据电动助力传感器的结构确定电机转子到方向盘之间的传动比的数值，记为Ratio，之后根据确定的传动比将电机转子位置的变化转化为方向盘角度的变化，并对实时更新的方向盘角度进行实时记录，记为SteeringAngleB’，然后基于SteeringAngleB*和方向盘角度的变化实时计算方向盘转角，具体为：SteeringAngleB= SteeringAngleB’+Ratio×DeltaRPS×GearSign；其中Ratio为从电机转子到方向盘之间的传动比，DeltaRPS为检测到的电机转子位置变化，GearSign为电机安装的位置，SteeringAngleB’为实时更新的方向盘角度，当进行第一周期时SteeringAngleB’= SteeringAngleB*，当进行第二周期及后续周期时，SteeringAngleB’则为上一周期的方向盘角度。

步骤4中所述的失效模式判断和方向盘角度选择的具体方法如下：

（1）根据上电初始化结果进行选择，当上电初始化结果为失败时，将方向盘角度设为无效值，当上电初始化结果为成功时，进入下一步骤；

（2）判断电机转子位置传感器是否失效，否则选择SteeringAngleB作为方向盘输出角度，是则进入下一步；

（3）判断方向盘绝对角度传感器是否失效，是则将方向盘角度设为无效值；否则选择SteeringAngleA作为方向盘输出角度。

实施例1：

当电动助力转向系统第一次上电时，首先使用方向盘绝对角度传感器计算方向盘转角A，具体计算方法为：用当前位置的方向盘绝对角度传感器显示的角度减去车辆直行时方向盘绝对角度传感器角度，将结果记为SteeringAngleA。

然后进行上电初始化，即对电机转子位置传感器进行初始化，具体方法为：将SteeringAngleA的值赋给电机转子位置传感器，将赋值后的电机转子位置传感器的角度记为SteeringAngleB*。

初始化成功后，开始使用电机转子位置传感器计算方向盘转角B：

第一周期：直接使用SteeringAngleB*作为电机转子位置传感器的角度B；

从第二周期开始，需要对电机转子位置传感器的角度B进行实时更新计算，首先：

（1）确认电机转子到方向盘之间的传动比，记为Ratio；

（2）确定电机安装的位置，记为GearSign，一般情况下为±1；

（3）实时记录检测到的电机转子位置变化，记为DeltaRPS，并对其进行表格记录，防止错漏。

然后利用公式SteeringAngleB =SteeringAngleB’+Ratio×DeltaRPS×GearSign进行计算，其中SteeringAngleB’为上一周期计算得到的SteeringAngleB。

举例：在计算第二周期的SteeringAngleB时，SteeringAngleB’= 第一周期的SteeringAngleB=SteeringAngleB*，计算第三周期的SteeringAngleB时，SteeringAngleB’=第二周的SteeringAngleB。

根据以上计算可以得到两个角度值，即经过方向盘绝对角度传感器计算得到的SteeringAngleA和经过电机转子位置传感器实时更新计算得到的SteeringAngleB。

此时进入失效模式判断：

（1）当电机转子位置传感器传递出的角度信号值为无效值时，判定电机转子位置传感器失效，之后对方向盘绝对角度传感器进行判断，当方向盘绝对角度传感器传递出的角度信号值也为无效值时，判定方向盘绝对角度传感器也失效了，此时就将方向盘角度设为无效值；

（2）当电机转子位置传感器传递出的角度信号值为无效值时，判定电机转子位置传感器失效，之后对方向盘绝对角度传感器进行判断，当方向盘绝对角度传感器传递出的角度信号值为正常值时，判定方向盘绝对角度传感器有效，此时将方向盘角度设置为经过方向盘绝对角度传感器计算得到的SteeringAngleA；

（3）当电机转子位置传感器传递出的角度信号值为正常值时，判定电机转子位置传感器有效，此时不用再判断方向盘绝对角度传感器的状态，直接将方向盘角度设置为经过电机转子位置传感器实时更新计算得到的SteeringAngleB。

实施例2：

当电动助力转向系统不是第一次上电的时候，直接进行电机转子位置传感器的角度B进行实时更新计算，具体的计算方法和实施例1中的相同，然后进入失效模式判断和方向盘角度选择。

在失效模式判断和方向盘角度选择中，判断电机转子位置传感器角度初始化是否成功时，是以第一次上电时进行的电机转子位置传感器角度初始化结果为判断标准，第一次上电时初始化成功，即为电机转子位置传感器角度初始化成功，第一次上电时初始化失败，即为电机转子位置传感器角度初始化不成功。

之后进行的失效模式判断和方向盘角度选择与实施例1中的相同。

本发明在正常情况下和方向盘位置传感器失效时，电动助力转向中主动回正、自动泊车功能都是使用方向盘角度B。当电机转子位置传感器失效时，则使用方向盘角度A作为替代方案。

Claims (5)

1.一种电动助力转向系统的方向盘角度选择方法，其特征在于：按如下步骤进行：

步骤1：判断电动助力转向系统是否为第一次上电，是则进入步骤2，否则进入步骤3；

步骤2：判断方向盘绝对角度传感器是否失效，是则直接确定上电初始化失败，直接进入步骤4；否则使用方向盘绝对角度传感器计算方向盘转角A，记为SteeringAngleA，然后进入上电初始化，进入步骤3；

步骤3：使用电机转子位置传感器计算方向盘转角B，记为SteeringAngleB；

步骤4：进行失效模式判断和方向盘角度选择。

2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统的方向盘角度选择方法，其特征在于：步骤2中所述的上电初始化，即为初始化电子转子位置传感器角度，具体方法为：将SteeringAngleA的值赋给SteeringAngleB，使SteeringAngleB初始化，记为SteeringAngleB*，具体公式为：SteeringAngleB*= SteeringAngleA。

3. 根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统的方向盘角度选择方法，其特征在于：步骤2中所述的方向盘转角A的具体计算如下：SteeringAngleA = 当前位置的方向盘绝对角度传感器测得的角度值 – 车辆直行时方向盘绝对角度传感器测得的角度值。

4. 根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统的方向盘角度选择方法，其特征在于：步骤3中使用电机转子位置传感器计算方向盘转角B的具体计算方法如下：首先确定根据电动助力传感器的结构确定电机转子到方向盘之间的传动比的数值，记为Ratio，之后根据确定的传动比将电机转子位置的变化转化为方向盘角度的变化，并对实时更新的方向盘角度进行实时记录，记为SteeringAngleB’，然后基于SteeringAngleB*和方向盘角度的变化实时计算方向盘转角，具体为：SteeringAngleB= SteeringAngleB’+Ratio×DeltaRPS×GearSign；其中Ratio为从电机转子到方向盘之间的传动比，DeltaRPS为检测到的电机转子位置变化，GearSign为电机安装的位置，SteeringAngleB’为实时更新的方向盘角度，当进行第一周期时SteeringAngleB’= SteeringAngleB*，当进行第二周期及后续周期时，SteeringAngleB’则为上一周期的方向盘角度。

5.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统的方向盘角度选择方法，其特征在于：步骤4中所述的失效模式判断和方向盘角度选择的具体方法如下：

（1）根据上电初始化结果进行选择，当上电初始化结果为失败时，将方向盘角度设为无效值，当上电初始化结果为成功时，进入下一步骤；

（2）判断电机转子位置传感器是否失效，否则选择SteeringAngleB作为方向盘输出角度，是则进入下一步；

（3）判断方向盘绝对角度传感器是否失效，是则将方向盘角度设为无效值；否则选择SteeringAngleA作为方向盘输出角度。

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