CN112623022A - 一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，包括如下步骤：计算扭杆变形的扭矩和角度矢量值；计算所需要的助力矢量值和抑制力矢量值信号。转向总控制单元根据所接收的助力矢量值信号和抑制力矢量信号计算最终助力值矢量，并将最终助力值矢量信号输出至电机；电机执行转向总控制单元所输出的最终助力矢量值，进行助力抑制方向盘摆动。本发明所涉及的一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，在转向普通助力模块的基础上增加了转向抑制摆动控制模块，此模块仅在驾驶员脱手状态下作用，可以提供抑制力矢量值，能够在驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动，增加了汽车方向盘的稳定性，保障了行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及汽车智能驾驶辅助及安全技术领域，尤其是一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法。
背景技术
随着智能驾驶技术的发展和普及，人们用车越来越注重乘车的舒适性及安全性。在现实情况中，驾驶员在驾车时会有偶发脱手或者在自动/辅助驾驶时车辆过颠簸路面时，会出现方向盘摆动等问题，有可能会造成车辆事故。如何抑制方向盘摆动成为急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，解决了现有技术中驾驶员偶发脱手时或在自动/辅助驾驶时车辆过颠簸路面时方向盘摆动带来的安全问题。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
本发明所涉及的一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，包括如下步骤：
S1、电动助力转向系统中的传感器检测扭杆变形，并计算扭杆变形的扭矩和角度矢量值；
S2、将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号均发送至转向普通助力模块和转向抑制摆动控制模块；
所述转向普通助力模块根据所接收的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的助力矢量值，并将助力矢量值输出至转向总控制单元；
所述转向抑制摆动控制模块根据所接收的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号，并判断驾驶员是否脱手，选择是否向转向总控制单元输出抑制力矢量值信号；
S3、当转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输出抑制力矢量信号时，转向总控制单元根据所接收的助力矢量值信号和抑制力矢量信号计算最终助力值矢量，并将最终助力值矢量信号输出至电机；
当转向抑制摆动控制模块不向转向总控制单元输出抑制力矢量信号时，转向总控制单元将助力矢量值信号作为输出信号输出至电机；
S4、电机执行转向总控制单元所输出的最终助力矢量值，进行助力抑制方向盘摆动。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S2中，转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输送信号的过程如下：
将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号输送至转向抑制摆动控制模块，此时转向抑制摆动控制模块处于Standby状态；
再判断驾驶员是否脱手：
若判断为否，则转向抑制摆动控制模块不向转向总控制单元输出抑制力，并再次将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号输送至转向抑制摆动控制模块；
若判断为是，则转向抑制摆动控制模块根据扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的抑制力矢量值，并将所计算的抑制力矢量值信号输送至转向总控制单元。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤S2中，转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输送信号的过程如下：
首先，转向抑制摆动控制模块根据扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的抑制力矢量值；
接下来，判断驾驶员是否脱手：
若判断为否，则将0输送至转向总控制单元；
若判断为是，则将所计算的抑制力矢量值信号输送至转向总控制单元。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：其特征在于，在判断驾驶员是否脱手时：
若扭矩<0.4Nm，且持续为1s，则判断为驾驶员处于脱手状态；
若扭矩>0.4Nm，且持续为0.5s，则判断为驾驶员处于接管方向盘状态。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述电动助力转向系统为管柱式电动助力转向系统、单齿轮转向式电动助力转向系统、双齿轮转向式电动助力转向系统或皮带式轮转向式电动助力转向系统。
本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，在转向普通助力模块的基础上增加了转向抑制摆动控制模块，此模块仅在驾驶员脱手状态下作用，可以提供抑制力矢量值，能够在驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动，增加了汽车方向盘的稳定性，保障了行车安全。
附图说明
图1是实施例一中所涉及抑制方向盘摆动方法的逻辑功能关系图；
图2是实施例一所涉及的电动助力系统的结构示意图；
图3是实施例二中所涉及的抑制方向盘摆动方法的逻辑功能关系图。
图中标记说明如下：0-方向盘；1-输入轴上端；2-输入轴下端；3-传感器；4-涡轮；5-输出轴；6-扭杆；7-电机；8-转向总控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
本发明所涉及的一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，与现有电动助力系统的区别在于，在转向普通助力模块的基础上增加了转向抑制摆动控制模块，用于计算在驾驶员脱手状态下所根据的抑制力，仅仅是通过增加抑制力计算算法，就可以抑制驾驶员脱手状态下方向摆动的问题。
在本文中，术语“EPS”为电动助力转向系统(Electric Power Steering的缩写)，是指依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。
在本文中，术语“ESC”是车身电子稳定控制系统(Electronic satbilitycontroller)的简称，是一种辅助驾驶者控制车辆的主动安全技术，同时也是汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)功能的进一步扩展。
在本文中，术语“EPS-ECU”是指电动助力转向系统的转向总控制单元。
在本文中，术语“ECU”是电子控制单元(Electronic Control Unit)的简称。
在本文中，术语“EPS-SOS”是指转向抑制摆动控制模块。
在本文中，术语“EPS-GA”是指转向普通助力模块。
在本文中，术语“Handsoff”是指驾驶员脱手状态/脱手信号。
在本文中，术语“Standby”是指功能模块处理于准备状态，具体是指转向抑制摆动控制模块处于准备状态。
在本文中，术语“Active”是指功能模块处理激活状态，具体是指转向抑制摆动控制模块处于激活状态。
实施例一
结合图1和图2，对本实施例作详细说明。按照图1所示出的抑制方向盘摆动方法的逻辑功能关系图，本实施例所涉及的一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，包括如下步骤：
S1、电动助力转向系统中的传感器检测扭杆变形，并计算扭杆变形的扭矩和角度矢量值。
电动助力转向系统为管柱式电动助力转向系统(C-EPS)、单齿轮转向式电动助力转向系统(P-EPS)、双齿轮转向式电动助力转向系统(DP-EPS)或皮带式轮转向式电动助力转向系统(R-EPS)。在本实施例中以管柱式电动助力转向系统为例进行说明。
具体的扭杆的变形是由路面激励通过轮胎悬架转向器传递至转向管柱，转向管柱所引起的。通常情况下，车辆振动主要来源于三方面因素的影响：一是路面的不规则度对车辆的干扰激励；二是由加速、制动、转向等运动状态和由阵风引起的空气动力载荷造成的车身振动；三是由于动力传动系的扭转振动通过耦合而诱发的整车振动。并且路面的不规则度是车辆行驶过程中产生振动的主要原因。
S2、将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号均发送至转向普通助力模块和转向抑制摆动控制模块。
转向普通助力模块根据所接收的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的助力矢量值，并将助力矢量值输出至转向总控制单元。助力矢量值即电动助力转向系统在常规的驾驶过程中对方向盘转向时所放置的助力值。
转向抑制摆动控制模块根据所接收的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号，并判断驾驶员是否脱手，选择是否向转向总控制单元输出抑制力矢量值信号。
具体的，在本实施例中，转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输送信号的过程如下：
将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号输送至转向抑制摆动控制模块，此时转向抑制摆动控制模块处于Standby状态。
再判断驾驶员是否脱手：
若判断为否，则转向抑制摆动控制模块不向转向总控制单元输出抑制力，并再次将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号输送至转向抑制摆动控制模块。
若判断为是，则转向抑制摆动控制模块根据扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的抑制力矢量值，并将所计算的抑制力矢量值信号输送至转向总控制单元。
判断驾驶员是否脱手时的建议值如下：
若扭矩<0.4Nm，且持续为1s，则判断为驾驶员处于脱手状态，即Handsoff状态；
若扭矩>0.4Nm，且持续为0.5s，则判断为驾驶员处于接管方向盘状态，即Handson状态。
S3、当转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输出抑制力矢量信号时，转向总控制单元根据所接收的助力矢量值信号和抑制力矢量信号计算最终助力值矢量，并将最终助力值矢量信号输出至电机。
当转向抑制摆动控制模块不向转向总控制单元输出抑制力矢量信号时，转向总控制单元将助力矢量值信号作为输出信号输出至电机。
转向抑制摆动控制模块对于抑制力的计算见下式：
当α-β≥0时，
抑制力
当α-β＜0时，
抑制力
其中：
1、α—前一周期方向盘角度，单位：°；β—后一周期方向盘角度，单位：°(周期一般为10ms)；范围在0-7.5°。
2、V—车速，单位：km/h；
3、ω—减速机构比，η—减速机构效率；
4、F—抑制力，单位：Nm。
对于抑制力的计算公式，需要根据不同的车辆进行调整。本实施例中所提到的抑制力计算公式在不同型号中需要对指数进行重新设置。
S4、电机执行转向总控制单元所输出的最终助力矢量值，进行助力抑制方向盘摆动。
在Handson状态下，EPS的工作过程如下：驾驶员转动方向盘0，扭矩传递至输入轴上端1、输入轴下端2，引起扭杆6变形，传感器3计算扭转角度及扭矩，均为矢量值。转向总控制单元8接收扭转角度和扭矩矢量值，及ESC发送的车速信号，进行计算所需要的助力矢量值，由电机7带动涡轮4执行作用于输出轴5完成助力。
普通Handsoff状态EPS工作过程如下：路面激励经过车轮、悬架、转向器等传递至输出轴5，引起扭杆6变形，传感器3计算扭转角度和扭矩，均为矢量值。转向总控制单元8中的转向普通助力模块接收扭转角度和扭矩矢量值，及ESC发送的车速信号，进行计算所需要的助力矢量值，由电机7带动涡轮4执行作用于输出轴5完成助力。
具有转向抑制摆动控制模块Handsoff状态EPS工作过程如下：路面激励经过车轮、悬架、转向器等传递至输出轴5，引起扭杆6变形，传感器3计算扭转角度和扭矩，均为矢量值。转向总控制单元8中的转向普通助力模块接收扭转角度和扭矩矢量值，及ESC发送的车速信号，进行计算所需要的助力矢量值。同时转向抑制摆动控制模块接收扭转角度和扭矩矢量值，及ESC发送的车速信号计算所需要的抑制力矢量值。转向总控制单元8结合助力矢量值和抑制力矢量值计算最终助力值，由电机7带动涡轮4执行作用于输出轴5完成助力。可以提供抑制力矢量值，能够在驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动，增加了汽车方向盘的稳定性，保障了行车安全。
实施例二
结合图3，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，与实施例的区别在于，在步骤S2中，转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输送信号的过程如下：
首先，转向抑制摆动控制模块根据扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的抑制力矢量值；
接下来，判断驾驶员是否脱手：
若判断为否，则将0输送至转向总控制单元；
若判断为是，则将所计算的抑制力矢量值信号输送至转向总控制单元。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、电动助力转向系统中的传感器检测扭杆变形，并计算扭杆变形的扭矩和角度矢量值；
S2、将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号均发送至转向普通助力模块和转向抑制摆动控制模块；
所述转向普通助力模块根据所接收的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的助力矢量值，并将助力矢量值输出至转向总控制单元；
所述转向抑制摆动控制模块根据所接收的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号，并判断驾驶员是否脱手，选择是否向转向总控制单元输出抑制力矢量值信号；
S3、当转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输出抑制力矢量信号时，转向总控制单元根据所接收的助力矢量值信号和抑制力矢量信号计算最终助力值矢量，并将最终助力值矢量信号输出至电机；
当转向抑制摆动控制模块不向转向总控制单元输出抑制力矢量信号时，转向总控制单元将助力矢量值信号作为输出信号输出至电机；
S4、电机执行转向总控制单元所输出的最终助力矢量值，进行助力抑制方向盘摆动。
2.根据权利要求1所述的驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，其特征在于，步骤S2中，转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输送信号的过程如下：
将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号输送至转向抑制摆动控制模块，此时转向抑制摆动控制模块处于Standby状态；
再判断驾驶员是否脱手：
若判断为否，则转向抑制摆动控制模块不向转向总控制单元输出抑制力，并再次将扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号输送至转向抑制摆动控制模块；
若判断为是，则转向抑制摆动控制模块根据扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的抑制力矢量值，并将所计算的抑制力矢量值信号输送至转向总控制单元。
3.根据权利要求1所述的驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，其特征在于，步骤S2中，转向抑制摆动控制模块向转向总控制单元输送信号的过程如下：
首先，转向抑制摆动控制模块根据扭杆变形的扭矩和角度的矢量值信号、ESC所检测的车速信号计算所需要的抑制力矢量值；
接下来，判断驾驶员是否脱手：
若判断为否，则将0输送至转向总控制单元；
若判断为是，则将所计算的抑制力矢量值信号输送至转向总控制单元。
4.根据权利要求1至3任一项所述的驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，其特征在于，在判断驾驶员是否脱手时：
若扭矩<0.4Nm，且持续为1s，则判断为驾驶员处于脱手状态；
若扭矩>0.4Nm，且持续为0.5s，则判断为驾驶员处于接管方向盘状态。
5.根据权利要求1至3任一项所述的驾驶员脱手状态下抑制方向盘摆动的方法，其特征在于，所述电动助力转向系统为管柱式电动助力转向系统、单齿轮转向式电动助力转向系统、双齿轮转向式电动助力转向系统或皮带式轮转向式电动助力转向系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 314500 988 Tong Tong Road, Wu Tong Street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang Patentee after: United New Energy Automobile Co.,Ltd. Address before: 314500 988 Tong Tong Road, Wu Tong Street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang Patentee before: Hozon New Energy Automobile Co., Ltd. Address after: 314500 988 Tong Tong Road, Wu Tong Street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang Patentee after: Hozon New Energy Automobile Co., Ltd. Address before: 314500 988 Tong Tong Road, Wu Tong Street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang Patentee before: Hozon New Energy Automobile Co., Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Method of Suppressing Steering Wheel Swing in Driver Release State Granted publication date: 20221122 Pledgee: Tongxiang Science and Technology Entrepreneurship Service Center Co.,Ltd. Pledgor: United New Energy Automobile Co.,Ltd. Registration number: Y2024330000709 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |