CN113104099A - 电动助力转向系统的控制方法、装置、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动助力转向系统的控制方法、装置、系统及车辆，其中，方法包括：检测方向盘的实际转动角度；在检测所述实际转动角度大于助力扭矩角度时，控制车辆进入助力扭矩限制工况，以根据所述实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数；根据所述当前电流系数计算所述电动助力转向系统的目标助力扭矩，并以所述目标助力扭矩控制所述电动助力转向系统的助力电机输出助力扭矩，其中，在所述实际转动角度为最大角度时，所述助力扭矩为最小值。由此，解决了相关技术中方向盘易转动至极限位置，导致易产生撞击异响，大大降低转向的舒适性、驾驶体验以及转向器的使用寿命等问题。

Description

电动助力转向系统的控制方法、装置、系统及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种电动助力转向系统的控制方法、装置、系统及车辆。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)已经基本在各类汽车中普及应用。

其中，电动助力转向系统的工作原理为：将助力电机的助力扭矩通过传送机构施加至车辆的齿条式转向器以作为辅助力，使齿条左右运动以实现车轮的转动，完成车辆转向动作。

然而，由于助力扭矩的存在，因此方向盘很容易转动至极限位置，此时转向器的齿条拉杆末端的机械限位结构，容易使得齿条拉杆与转向器壳体产生撞击异响，从而不仅大大降低了转向的舒适性，降低驾驶体验，而且大大增加了转向器的机械磨损，降低转向器的使用寿命。

申请内容

本申请提供一种电动助力转向系统的控制方法、装置、系统及车辆，以解决相关技术中方向盘易转动至极限位置，导致易产生撞击异响，大大降低转向的舒适性、驾驶体验以及转向器的使用寿命等问题。

本申请第一方面实施例提供一种电动助力转向系统的控制方法，包括以下步骤：检测方向盘的实际转动角度；在检测所述实际转动角度大于助力扭矩角度时，控制车辆进入助力扭矩限制工况，以根据所述实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数；根据所述当前电流系数计算所述电动助力转向系统的目标助力扭矩，并以所述目标助力扭矩控制所述电动助力转向系统的助力电机输出助力扭矩，其中，在所述实际转动角度为最大角度时，所述助力扭矩为最小值。

进一步地，还包括：根据设置指令设置所述助力扭矩角度；或者，根据所述最大角度和/或转动角度变化率计算所述助力扭矩角度。

可选地，其中，所述助力扭矩角度＝最大角度-27°。

进一步地，所述根据所述实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数，包括：计算所述方向盘的转动角度变化率；当所述转动角度变化率大于或等于预设变化率时，根据第一方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第一电流系数；当所述转动角度变化率小于预设变化率时，根据第二方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第二电流系数，其中，所述第一电流系数小于所述第二电流系数。

本申请第二方面实施例提供一种电动助力转向系统的控制装置，包括：检测模块，用于检测方向盘的实际转动角度；匹配模块，用于在检测所述实际转动角度大于助力扭矩角度时，控制车辆进入助力扭矩限制工况，以根据所述实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数；控制模块，用于根据所述当前电流系数计算所述电动助力转向系统的目标助力扭矩，并以所述目标助力扭矩控制所述电动助力转向系统的助力电机输出助力扭矩，其中，在所述实际转动角度为最大角度时，所述助力扭矩为最小值。

进一步地，还包括：设置模块，用于根据设置指令设置所述助力扭矩角度；或者，根据所述最大角度和/或转动角度变化率计算所述助力扭矩角度。

可选地，其中，所述助力扭矩角度＝最大角度-27°。

进一步地，所述匹配模块包括：计算单元，用于计算所述方向盘的转动角度变化率；第一匹配单元，用于在所述转动角度变化率大于或等于预设变化率时，根据第一方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第一电流系数；第二匹配单元，用于在所述转动角度变化率小于预设变化率时，根据第二方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第二电流系数，其中，所述第一电流系数小于所述第二电流系数。

本申请第三方面实施例提供一种电动助力转向系统，包括：助力电机和电动转向管柱，用于输出扭矩至所述电动转向管柱上；中间轴和转向机，所述中间轴分别与所述电动转向管柱和所述转向机相连；控制器，所述控制器包括如上述实施例所述的电动助力转向系统的控制装置，用于根据所述目标助力扭矩控制所述助力电机输出助力扭矩。

本申请第四方面实施例提供一种车辆，包括上述实施例的电动助力转向系统。

由此，本申请具有如下有益效果：

在方向盘转动接近极限位置时降低助力扭矩，避免转动至极限位置产生撞击异响，即使转动至极限位置也可以降低撞击力度，可以有效避免撞击产生异响，并降低撞击产生的冲击感，提升驾驶的舒适性及驾驶体验，降低转向器的机械磨损，延长转向器的使用寿命。由此，解决了相关技术中方向盘易转动至极限位置，导致易产生撞击异响，大大降低转向的舒适性、驾驶体验以及转向器的使用寿命等问题。

本申请附加的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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的电动助力转向系统的结构示意图；

图2为根据本申请实施例提供的电动助力转向系统的控制方法的流程示意图；

图3为根据本申请实施例提供的方向盘转角和电流系数曲线示例图；

图4为根据本申请实施例提供的电动助力转向系统的控制装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的电动助力转向系统的控制方法、装置、系统及车辆。针对上述背景技术中心提到的相关技术中方向盘易转动至极限位置，导致易产生撞击异响，大大降低转向的舒适性、驾驶体验以及转向器的使用寿命的问题，本申请提供了一种电动助力转向系统的控制方法，在该方法中，在方向盘转动接近极限位置时降低助力扭矩，避免转动至极限位置产生撞击异响，即使转动至极限位置也可以降低撞击力度，可以有效避免撞击产生异响，并降低撞击产生的冲击感，提升驾驶的舒适性及驾驶体验，降低转向器的机械磨损，延长转向器的使用寿命。由此，解决了相关技术中方向盘易转动至极限位置，导致易产生撞击异响，大大降低转向的舒适性、驾驶体验以及转向器的使用寿命等问题。

如图1所示，电动助力转向系统包括：角度传感器10、控制器11、助力电机12、中间轴13和转向机14。其中，角度传感器10设于方向盘上；控制器11与角度传感器通过CAN网络连接；助力电机12与控制器通过硬线连接，电机的输出扭矩作用于电动转向管柱上；中间轴13与电动转向管柱和转向机14连接。

如图2所示，图2为本申请实施例所提供的一种电动助力转向系统的控制方法的流程示意图，该电动助力转向系统的控制方法包括以下步骤：

在步骤S101中，检测方向盘的实际转动角度。

在步骤S102中，在检测实际转动角度大于助力扭矩角度时，控制车辆进入助力扭矩限制工况，以根据实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数。

在本实施例中，本申请实施例可以通过角度传感器检测方向盘的实际转动角度，其中，转动角度与转向器的齿条行程一一对应，当转动角度为最大角度时，即方向盘转动至极限位置时齿条行程最大，此时齿条拉杆和转向器壳体的机械限位会产生撞击异响，影响驾驶手感，久而久之，还会对机械部分造成损伤。为此，本申请实施例通过设置助力扭矩限制工况，以避免齿条末端机械限位的撞击。

需要说明的是，助力扭矩限制工况为限制助力电机扭矩输出的工况，其中，方向盘转动角度越大，助力电机的输出扭矩越小，以在齿条末端的拉杆接近壳体的过程中，通过降低助力电机的助力电流，以不断降低助力扭矩，减小拉杆与壳体的撞击力。

可以理解的是，当车辆处于通过助力扭矩限制工况时，通过降低助力电机电流来控制助力电机的输出扭矩，从而为驾驶员提供一个缓冲区域，避免齿条末端机械限位的撞击，即使撞击也可以减小拉杆与壳体的撞击力，有效延长机械部件的使用寿命，同时改善驾驶员手感，提高了汽车转向的舒适性。

在本实施例中，本申请实施例可以采用多种方式设置助力扭矩角度，对此不作具体限定。

作为一种可能实现的方式，根据设置指令设置助力扭矩角度。

可以理解的是，驾驶员可以通过语音或手动等方式输入设置指令，以根据输出的扭矩确定助力扭矩角。

作为另一种可能实现的方式，可以根据实验进行标定助力扭矩角度，以确定最佳的助力扭矩角度，可以保证驾驶员驾驶体验的同时，避免避免齿条末端机械限位的撞击。

需要说明的是，本申请实施例通过设置固定的保护区域，以在驾驶员快打方向盘或慢打方向时，均可以在固定位置进入助力扭矩限制工况，无法根据快打和慢打方向盘灵活进入齿条末端，大大降低极限位置的冲击感。

作为再一种可能实现的方式，根据最大角度和/或转动角度变化率计算助力扭矩角度。

其中，不同车辆可能对应的最大角度不同，因此，可以根据最大角度具体计算助力扭矩角度，比如，助力扭矩角＝最大角度-27°。

其中，转动角度变化率表示方向盘转动的快慢，由于快打方向盘相比慢打方向盘更容易使得方向盘转动至极限位置，因此，快打方向盘时对应的助力扭矩角度小于慢打方向盘对应的助力扭矩角度，以更早的对助力电机进行扭矩限制。从而根据转动角度变化率的快慢具体设置最佳的助力扭矩角度，有效适应不同的驾驶情况，通过扭矩限制过早或者过晚，可以有效提升驾驶舒适性，提升驾驶体验。

在一些实施例中，根据实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数，包括：计算方向盘的转动角度变化率；当转动角度变化率大于或等于预设变化率时，根据第一方向盘转角和电流系数曲线确定实际转动角度对应的当前电流系数为第一电流系数；当转动角度变化率小于预设变化率时，根据第二方向盘转角和电流系数曲线确定实际转动角度对应的当前电流系数为第二电流系数，其中，第一电流系数小于第二电流系数。

可以理解的是，由于快打方向盘相比慢打方向盘更容易使得方向盘转动至极限位置，因此想同的转动角度对应的电流系数不同，快打方向盘的第一电流系数小于慢打方向盘的第二电流系数，以增大对快打方向盘时的扭矩限制，避免齿条末端机械限位的撞击。

需要说明的是，本申请实施例可以通过多种方式标定方向盘转角与电流系数曲线，对此不做具体限定。举例而言，方向盘转角与电流系数曲线可以如图3所示，标定方式可以如下：

(1)通过主观评价，快打和慢打方向盘，标定保护区域范围和不同工况下保护区域各个角度对应的电流系数；

(2)将标定好的各个点拟合成不同斜率的折线，从而得到保护区域内不同方向盘转角对应的电机电流输出系数。

由此，当电动助力转向系统在进入助力扭矩限制工况时，比如方向盘转动至距离极限位置27°时进入，助力电机输出电流可以根据如图3曲线中的电流系数进行限制，以得到预期的助力电流限制值，从而避免齿条末端机械限位的撞击，延长了机械部件的使用寿命，同时改善驾驶员手感，提高了车辆转向的舒适性。

在步骤S103中，根据当前电流系数计算电动助力转向系统的目标助力扭矩，并以目标助力扭矩控制电动助力转向系统的助力电机输出助力扭矩，其中，在实际转动角度为最大角度时，助力扭矩为最小值。

可以理解的是，本申请实施例根据当前电流系数计算助力电机的输出扭矩，以通过降低助力电机的助力电流，限制助力电机助力扭矩的输出，减小拉杆与壳体的撞击力。

综上，本申请实施例通过方向盘角度传感器，在齿条两端设置保护区域，一旦齿条任意一端进入保护区域，则进入助力扭矩限制工况，减小系统输出的助力力矩；并可以根据不同车型，选择不同的末端保护区域，通过标定末端保护区域内助力电机电流的曲线来适配该车型的不同工况，从而适配不同工况下的驾驶手感；本申请实施例的控制方法主要参数是方向盘角度(识别齿条末端保护区域)和电机助力电流系数，控制简单，效果明显。

根据本申请实施例提出的电动助力转向系统的控制方法，在方向盘转动接近极限位置时降低助力扭矩，避免转动至极限位置产生撞击异响，即使转动至极限位置也可以降低撞击力度，可以有效避免撞击产生异响，并降低撞击产生的冲击感，提升驾驶的舒适性及驾驶体验，降低转向器的机械磨损，延长转向器的使用寿命。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的电动助力转向系统的控制装置。

图4是本申请实施例的电动助力转向系统的控制装置的方框示意图。

如图4所示，该电动助力转向系统的控制装置100包括：检测模块110、匹配模块120和控制模块130。

其中，检测模块110用于检测方向盘的实际转动角度；匹配模块120用于在检测实际转动角度大于助力扭矩角度时，控制车辆进入助力扭矩限制工况，以根据实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数；控制模块130用于根据当前电流系数计算电动助力转向系统的目标助力扭矩，并以目标助力扭矩控制电动助力转向系统的助力电机输出助力扭矩，其中，在实际转动角度为最大角度时，助力扭矩为最小值。

进一步地，本申请实施例的装置100还包括：设置模块。其中，设置模块用于根据设置指令设置助力扭矩角度；或者，根据最大角度和/或转动角度变化率计算助力扭矩角度。

可选地，其中，助力扭矩角度＝最大角度-27°。

进一步地，匹配模块120包括：计算单元、第一匹配单元和第二匹配单元。其中，计算单元，用于计算方向盘的转动角度变化率；第一匹配单元，用于在转动角度变化率大于或等于预设变化率时，根据第一方向盘转角和电流系数曲线确定实际转动角度对应的当前电流系数为第一电流系数；第二匹配单元，用于在转动角度变化率小于预设变化率时，根据第二方向盘转角和电流系数曲线确定实际转动角度对应的当前电流系数为第二电流系数，其中，第一电流系数小于第二电流系数。

需要说明的是，前述对电动助力转向系统的控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的电动助力转向系统的控制装置，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的电动助力转向系统的控制装置，在方向盘转动接近极限位置时降低助力扭矩，避免转动至极限位置产生撞击异响，即使转动至极限位置也可以降低撞击力度，可以有效避免撞击产生异响，并降低撞击产生的冲击感，提升驾驶的舒适性及驾驶体验，降低转向器的机械磨损，延长转向器的使用寿命。

此外，本申请实施例还提供一种电动助力转向系统，包括：助力电机和电动转向管柱，用于输出扭矩至所述电动转向管柱上；中间轴和转向机，所述中间轴分别与所述电动转向管柱和所述转向机相连；控制器，所述控制器包括如上述实施例所述的电动助力转向系统的控制装置，用于根据所述目标助力扭矩控制所述助力电机输出助力扭矩。

另外，本申请实施例提供一种车辆，包括上述实施例的电动助力转向系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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申请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必须针对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一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测方向盘的实际转动角度；

在检测所述实际转动角度大于助力扭矩角度时，控制车辆进入助力扭矩限制工况，以根据所述实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数；

根据所述当前电流系数计算所述电动助力转向系统的目标助力扭矩，并以所述目标助力扭矩控制所述电动助力转向系统的助力电机输出助力扭矩，其中，在所述实际转动角度为最大角度时，所述助力扭矩为最小值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据设置指令设置所述助力扭矩角度；

或者，根据所述最大角度和/或转动角度变化率计算所述助力扭矩角度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，

所述助力扭矩角度＝最大角度-27°。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数，包括：

计算所述方向盘的转动角度变化率；

当所述转动角度变化率大于或等于预设变化率时，根据第一方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第一电流系数；

当所述转动角度变化率小于预设变化率时，根据第二方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第二电流系数，其中，所述第一电流系数小于所述第二电流系数。

5.一种电动助力转向系统的控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测方向盘的实际转动角度；

匹配模块，用于在检测所述实际转动角度大于助力扭矩角度时，控制车辆进入助力扭矩限制工况，以根据所述实际转动角度匹配电动助力转向系统的当前电流系数；

控制模块，用于根据所述当前电流系数计算所述电动助力转向系统的目标助力扭矩，并以所述目标助力扭矩控制所述电动助力转向系统的助力电机输出助力扭矩，其中，在所述实际转动角度为最大角度时，所述助力扭矩为最小值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

设置模块，用于根据设置指令设置所述助力扭矩角度；或者，根据所述最大角度和/或转动角度变化率计算所述助力扭矩角度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，其中，

所述助力扭矩角度＝最大角度-27°。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述匹配模块包括：

计算单元，用于计算所述方向盘的转动角度变化率；

第一匹配单元，用于在所述转动角度变化率大于或等于预设变化率时，根据第一方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第一电流系数；

第二匹配单元，用于在所述转动角度变化率小于预设变化率时，根据第二方向盘转角和电流系数曲线确定所述实际转动角度对应的当前电流系数为第二电流系数，其中，所述第一电流系数小于所述第二电流系数。

9.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：

助力电机和电动转向管柱，用于输出扭矩至所述电动转向管柱上；

中间轴和转向机，所述中间轴分别与所述电动转向管柱和所述转向机相连；

控制器，所述控制器包括如权利要求5-8任意一项所述的电动助力转向系统的控制装置，用于根据所述目标助力扭矩控制所述助力电机输出助力扭矩。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的电动助力转向系统。

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