CN113120072A - 用于控制电机驱动动力转向的设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于控制电机驱动动力转向的设备和方法，该设备可包括：驾驶信息输入单元，其被配置为接收驾驶信息；转向角位置控制单元，其被配置为接收驱动电机的命令转向角和当前电机转向角，并输出自主驾驶命令；和MDPS控制单元，其被配置为基于自主驾驶模式下的自主驾驶命令来驱动驱动电机，确定驾驶员是否干预转向，根据驾驶员是否干预转向来计算驾驶员转向的驾驶员命令，并在以驾驶员命令和自主驾驶命令之间的补偿输出驱动所述驱动电机的同时，将操作模式从自主驾驶模式变为驾驶员模式。

Description

用于控制电机驱动动力转向的设备和方法

技术领域

本公开的示例性实施方式涉及一种用于控制MDPS(Motor-Driven PowerSteering，电机驱动动力转向)的设备和方法，并且更具体地涉及一种可确定转向干预，不仅通过调节参考扭矩图，用于通过反映自主驾驶的命令转向角来确定转向干预，还根据列扭矩的大小来调整变量计数，以使自主驾驶车辆从自主驾驶模式转换为驾驶员模式，并通过在确定驾驶员已干预转向的时间点基于列扭矩来调节自主驾驶模式和驾驶员模式的混合时段来调节转换速度，从而在突然转向的情况下能够迅速进行模式转换的用于控制MDPS的设备和方法。

背景技术

近来，随着汽车技术的发展，期望能够在无需驾驶员操作的情况下自主驾驶的自主驾驶车辆将迅速普及。这样的自主驾驶车辆是指可通过AI(人工智能)控制各种传感器和控制系统而自主驾驶的车辆。

自主驾驶车辆的优点在于，其不仅可防止驾驶员的激进驾驶或由于驾驶员的粗心失误造成的事故，而且甚至可由无执照的驾驶员、盲人或未成年人自由使用。具体地，对自主驾驶车辆的稳定性进行了大量研究。例如，关于当车辆从自主驾驶模式切换(转换)为驾驶员亲自驾驶车辆的手动模式时，稳定地将驾驶控制权限切换给驾驶员的技术正在进行大量研究。

然而，需要对在使自主驾驶汽车以自主驾驶模式进行操作时使用户保持稳定感的技术进行大量研究。当稳定感降低时，用户可能会对自主驾驶感到焦虑或不信任。

例如，当在自主驾驶车辆以自主驾驶模式行驶的同时改变自主驾驶车辆的驾驶速度时(例如，驾驶速度从低速变为高速或从高速变为低速)，当用于控制MDPS的操作模式(或MDPS控制模式)转换时，用户可能会有差异感。

当车辆的驾驶速度从低速改变为高速或从高速改变为低速时，用于控制MDPS的操作模式也从位置控制模式改变为扭矩控制模式或从扭矩控制模式改变为位置控制模式。在改变用于控制MDPS的操作模式的中间过程期间，发生输出差异。

当在改变用于控制MDPS的操作模式的中间过程期间发生输出差异时，乘客可能会感到不安全。换句话说，可能会降低稳定性。

为了解决这样的问题，需要一种方法，该方法可通过更准确地检测驾驶员的转向干预来防止不期望的模式转变，并且根据自主驾驶条件平稳地切换操作模式。

本公开的相关技术在2017年9月13日注册的标题为“用于在自主驾驶车辆及其设备中切换控制模式的方法”的韩国专利第10-1779823号中公开。

在自主驾驶期间，在列扭矩大于或等于预定水平的条件下，当经过了预设的保持时间时，现有的设备确定驾驶员已干预转向。然后，根据此时的列扭矩，设备通过调节转换速度来关闭自主驾驶模式，并将操作模式切换为驾驶员模式。

然而，当驾驶员在自主驾驶期间突然车辆转向时，需要经过预设的保持时间以确定驾驶员是否已干预转向。因此，由于在预设的保持时间内没有关闭自主驾驶模式，所以驾驶员可能会有差异感，并且可能无法根据驾驶员的意图来操纵车辆。因此，在必要时避免紧急情况或在突然转向的情况下难以确保驾驶员的安全。

当在自主驾驶期间根据自主驾驶的意图施加诸如避开障碍物的突然转向命令时，自主驾驶模式没有被关闭，而是需要保持。

这样，需要一种设备和方法，该设备和方法可准确地确定驾驶员的转向干预，以使得在自主驾驶期间由驾驶员的转向干预引起的突然转向状况和出于自主驾驶的意图的突然转向状况可互补，并且切换操作模式以将转向权限稳定地传递给驾驶员，从而增加了便利性和稳定性。

在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此，它可能包含不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明的示例性实施方式涉及一种用于控制MDPS的设备和方法，其其可确定转向干预，不仅通过调节参考扭矩图，用于通过反映自主驾驶的命令转向角来确定转向干预，还根据列扭矩的大小调整变量计数，以使自主驾驶车辆从自主驾驶模式转换为驾驶员模式，并通过在确定驾驶员已干预转向的时间点基于列扭矩来调节自主驾驶模式和驾驶员模式的混合时段来调节转换速度，从而在突然转向的情况下能够迅速进行模式转换。

在实施方式中，用于控制MDPS的设备可包括：驾驶信息输入单元，被配置为接收在车辆行驶时产生的驾驶信息；转向角位置控制单元，被配置为接收用于自主驾驶的命令转向角和驱动电机的当前电机转向角，并且通过位置控制输出自主驾驶命令；以及MDPS控制单元，被配置为：在自主驾驶模式下基于从所述转向角位置控制单元输入的所述自主驾驶命令来驱动所述驱动电机，基于用于自主驾驶的命令转向角和在自主驾驶期间从所述驾驶信息输入单元所输入的驾驶信息，通过根据列扭矩的大小调整变量计数来确定所述驾驶员是否干预转向，通过根据所述驾驶员是否干预转向的所述驾驶员的转向来计算驾驶员命令，以及在以所述驾驶员命令和所述自主驾驶命令之间的补偿输出来驱动所述驱动电机的同时，将操作模式从所述自主驾驶模式变为驾驶员模式，所述补偿输出是通过施加用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重和混合时段而计算。

所述驾驶信息输入单元可以接收在所述车辆行驶时产生的以下项中的一项或多项：车速，所述驱动电机的电机转向角，驾驶员的转向的转向角、转向角速度和列扭矩。

所述转向角位置控制单元可以接收命令转向角和电机转向角的误差值，并且通过根据命令转向角速度改变截止频率的可变高通滤波器对接收的所述误差值进行滤波，然后调整位置控制增益并输出所述自主驾驶命令。

所述转向角位置控制单元在命令转向角速度高时可以减小截止频率，并且在命令转向角速度低时可以增大截止频率。

MDPS控制单元可包括：转向控制单元，被配置为基于从所述驾驶信息输入单元所输入的车速、转向角和列扭矩，通过所述驾驶员的转向来计算所述驾驶员命令；转向干预确定单元，被配置为基于所述命令转向角来设置用于确定所述驾驶员的转向干预的参考扭矩图，并且基于设置的所述参考扭矩图，通过根据列扭矩的大小调整变量计数来确定所述驾驶员的转向干预；混合时段计算单元，被配置为在所述转向干预确定单元确定所述驾驶员干预转向的时间点，基于列扭矩来计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的混合时段；权重计算单元，被配置为在切换所述操作模式时，根据列扭矩和所述转向角速度来计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重；以及输出控制单元，被配置为当所述转向干预确定单元确定所述驾驶员干预转向时，根据通过所述混合时段计算单元计算出的混合时段，通过施加通过所述权重计算单元计算出的所述最终权重来补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令，从而计算出所述补偿输出并且输出计算出的所述补偿输出。

转向干预确定单元可包括：带阻滤波器，被配置为根据转向角加速度基于共振频率从列扭矩中过滤振动信号；命令转向角加速度计算器，被配置为通过对所述命令转向角执行二阶微分然后执行低通滤波来计算命令转向角加速度；以及确定输出单元，被配置为基于通过所述命令转向角加速度计算器计算出的命令转向角加速度来设置用于确定所述驾驶员的转向干预的所述参考扭矩图，并根据基于所述参考扭矩图过滤的列扭矩的大小来调整变量计数，对列扭矩的保持时间进行计数，确定在经过所述扭矩保持时间时所述驾驶员干预转向，并输出确定结果。

列扭矩的大小和变量计数的大小可具有二次函数比例关系。

参考扭矩图的斜率可随着命令转向角加速度增加而减小。

所述权重计算单元可以从其中权重与每个列扭矩匹配的列扭矩权重表中获取与列扭矩相对应的第一权重，从其中权重与每个转向角速度匹配的转向角速度权重表中获取与转向角速度相对应的第二权重，并通过将所述第一权重和所述第二权重相乘来计算所述最终权重。

输出控制单元可在根据混合时段将最终权重从0增加到1的同时，通过[(1-最终权重)*自主驾驶命令+最终权重*驾驶员命令]的表达式来计算补偿输出。

在实施方式中，一种用于控制MDPS的方法可包括：由MDPS控制单元从转向角位置控制单元接收自主驾驶命令并以自主驾驶模式驱动驱动电机；由所述MDPS控制单元基于用于自主驾驶的命令转向角和在自主驾驶期间从所述驾驶信息输入单元所输入的驾驶信息，通过根据列扭矩的大小调整变量计数来确定指示所述驾驶员是否干预转向；当确定所述驾驶员干预转向时，由所述MDPS控制单元计算所述驾驶员的转向的驾驶员命令；由所述MDPS控制单元通过施加用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重和混合时段来计算所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令之间的补偿输出；以及由所述MDPS控制单元在以所述补偿输出来驱动所述驱动电机的同时，将操作模式从所述自主驾驶模式改变为驾驶员模式。

确定驾驶员是否干预转向的步骤可包括：由所述MDPS控制单元基于命令转向角来设置用于确定所述驾驶员的转向干预的参考扭矩图；由所述MDPS控制单元基于设置的所述参考扭矩图根据所述列扭矩的大小来调整变量计数；以及由所述MDPS控制单元通过调整变量计数来对所述列扭矩的保持时段进行计数，并且当经过设置的所述保持时段时确定所述驾驶员已干预转向。

参考扭矩图的设置可包括：由所述MDPS控制单元基于通过对命令转向角执行二阶微分并且然后执行低通滤波而计算出的命令转向角加速度来设置所述参考扭矩图，其中所述参考扭矩图的斜率随着命令转向角加速度的增加而减小。

列扭矩的大小和变量计数的大小可具有二次函数比例关系。

补偿输出的计算可包括：当所述MDPS控制单元确定所述驾驶员已经干预转向时，由所述MDPS控制单元基于列扭矩来计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的混合时段；由所述MDPS控制单元根据列扭矩和转向角速度计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重；以及由所述MDPS控制单元根据计算的混合时段通过施加所述最终权重来补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令，从而计算所述补偿输出。

最终权重的计算可包括：由所述MDPS控制单元从其中权重与每个列扭矩匹配的列扭矩权重表中获取与列扭矩相对应的第一权重，从其中权重与每个转向角速度匹配的转向角速度权重表中获取与转向角速度相对应的第二权重，并通过将所述第一权重和所述第二权重相乘来计算所述最终权重。

补偿输出的计算可包括：由MDPS控制单元在根据混合时段将最终权重从0增加到1的同时，通过[(1-最终权重)*自主驾驶命令+最终权重*驾驶员命令]的表达式来计算补偿输出。

该方法还可包括：由所述转向角位置控制单元接收命令转向角和电机转向角的误差值，并且通过根据命令转向角速度改变截止频率的可变高通滤波器对接收的所述误差值进行滤波，然后调整位置控制增益并将所述自主驾驶命令输出到所述MDPS。

当改变截止频率时，所述MDPS控制单元在所述命令转向角速度高的情况下可以减小截止频率，并且在所述命令转向角速度低的情况下可以增大截止频率。

根据本公开的实施方式，根据本公开的实施方式的用于控制MDPS的设备和方法可确定转向干预，不仅通过调节参考扭矩图，用于通过反映自主驾驶的命令转向角来确定转向干预，还根据列扭矩的大小调整变量计数，以使自主驾驶车辆从自主驾驶模式转换为驾驶员模式。此外，所述设备和方法可通过在确定驾驶员已干预转向的时间点基于列扭矩来调节自主驾驶模式和驾驶员模式的混合时段来调节转换速度，从而准确地确定驾驶员的驾驶干预，使得在自主驾驶过程中，驾驶员的转向干预导致的突然转向条件和自主驾驶的意图导致的突然转向条件能够相互补充。因此，该设备和方法可将转向权限稳定地传递给驾驶员而没有差异感，从而增加了自主驾驶模式中的命令转向角的便利性和稳定性并改善了噪声鲁棒性。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解并且并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是示意性地示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备的配置图。

图2是更具体地示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备中的MDPS控制单元的框图。

图3是示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备中的列扭矩与变量计数之间的关系的图。

图4是示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备中的列扭矩的混合时段的图。

图5A和图5B是用于描述根据本公开实施方式的用于控制MPDS的设备中的最终权重的图。

图6是用于描述根据本公开的实施方式的用于控制MDPS的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，参考示出了本发明的实施方式的附图更全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于这里阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式是为了使本公开透彻，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。附图中相同的附图标记表示相同的元件。

在下文中，以下将通过各种示例性实施方式参考附图来描述用于控制MDPS(电机驱动动力转向)的设备和方法。应当注意，附图不是精确的比例，并且可能仅出于描述方便和清楚的目的而夸大了线的粗细或组价的尺寸。此外，这里使用的术语是通过考虑本发明的功能来定义的，并且可根据用户或操作者的习惯或意图来改变。因此，应根据本文阐述的全部公开内容对术语进行定义。

图1是示意性示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备的配置图。图2是更具体地示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备中的MDPS控制单元的框图。图3是示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备中的列扭矩与变量计数之间的关系的图。图4是示出根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备中的列扭矩的混合时段的图。图5A和图5B是用于描述根据本公开实施方式的用于控制MPDS的设备中的最终权重的图。

如图1和图2所示，根据本公开的实施方式的用于控制MPDS的设备可包括驾驶信息输入单元10、转向角位置控制单元50和MDPS控制单元20。

驾驶信息输入单元10可接收在车辆行驶时生成的驾驶信息，并将接收到的信息提供给MDPS控制单元20，以使得MDPS控制单元20根据驾驶员的转向干预和驾驶员的转向来计算驾驶员命令，并控制驱动电机30。

驾驶信息可包括：在车辆行驶期间生成的车速；驱动电机30的电机转向角；以及驾驶员的转向的转向角、转向角速度和列扭矩中的一项或多项。

转向角位置控制单元50可从自主驾驶控制单元40接收用于自主驾驶的命令转向角，接收驱动电机30的当前电机转向角，通过位置控制向MDPS控制单元20输出自主驾驶命令，并控制驱动电机30以在自主驾驶模式下进行转向。

转向角位置控制单元50可接收命令转向角和电机转向角的误差值，通过根据命令转向角速度改变截止频率的可变高通滤波器55对接收到的误差值进行滤波，然后调整位置控制增益并输出自主驾驶命令。

因此，当命令转向角速度高时，转向角位置控制单元50可降低截止频率，从而提高转向区域的所需增益和频率响应。当命令转向角速度低时，转向角位置控制单元50可提高截止频率，从而不仅使可变高通滤波器对噪声不敏感，使得可变高通滤波器不对振动或干扰做出反应，还可显著提高响应能力。

此时，可通过微分命令转向角来计算命令转向角速度。

MDPS控制单元20可在自主驾驶模式下基于从转向角位置控制单元50输入的自主驾驶命令来驱动驱动电机30。

MDPS控制单元20可基于用于自主驾驶的命令转向角和在自主驾驶期间从驾驶信息输入单元10输入的驾驶信息、通过根据列扭矩的大小来调整变量计数，来确定驾驶员是否已干预转向，基于驾驶员的转向、根据驾驶员是否已干预转向来计算驾驶员命令，然后在以自主驾驶命令和驾驶员命令之间的补偿输出来驱动驱动电机30的同时，将操作模式从自主驾驶模式改变为驾驶员模式，该补偿输出是通过施加用于补偿自主驾驶命令和驾驶员命令的混合时段和最终权重而计算。

MDPS控制单元20可包括转向控制单元210、转向干预确定单元220、混合时段计算单元230、权重计算单元240和输出控制单元250。

转向控制单元210可基于从驾驶信息输入单元10输入的车速、转向角和列扭矩，根据驾驶员的转向计算驾驶员命令。即，当驾驶员在驾驶员模式下使车辆转向时，转向控制单元210可产生辅助力。

转向干预确定单元220可基于从自主驾驶控制单元40输出的命令转向角来设置用于确定驾驶员的转向干预的参考扭矩图，基于所设置的参考扭矩图，通过根据扭矩的大小调整变量计数来对列扭矩的保持时段进行计数，并且确定当扭矩保持时段过去时驾驶员已干预转向。

转向干预确定单元220可包括带阻滤波器222、命令转向角加速度计算单元224和确定输出单元226。

带阻滤波器222根据转向角加速度基于共振频率可从列扭矩中过滤振动信号。

当确定驾驶员是否已经干预转向时，转向干预确定单元220需要过滤由驾驶员的意外转向干预引起的列扭矩，以解决在由意外的转向干预引起的列扭矩大于或等于预定水平的条件下，当扭矩保持时段过去时，自主驾驶模式被无意关闭的问题。

此时，当列扭矩由意外的转向干预引起时，由于MDPS的扭力杆、方向盘或U形接头的影响，以预定的频率产生振动。因此，可发现其中考虑了MPDS中的方向盘和扭力杆的惯性和刚度的共振频率，以通过带通滤波器的滤波操作去除列扭矩。

由于根据转向角加速度的共振频率根据车辆的特性而不同，因此可通过由测试获得的调谐图(tuning map)来设定共振频率。例如，可基于测试车辆得出大约8Hz至10Hz的谐振频率。

命令转向角加速度计算单元224可通过对从自主驾驶控制单元40输出的命令转向角执行二阶微分然后执行低通滤波来计算命令转向角加速度。

如图3所示，确定输出单元226可基于由命令转向角加速度计算单元224计算出的命令转向角加速度来设置用于确定驾驶员的转向干预的参考扭矩图。

此时，列扭矩的大小和参考扭矩图中的变量计数具有二次函数比例关系。命令转向角加速度越大，参考扭矩图的斜率设定为越小。

在本实施方式中，MDPS控制单元甚至可通过考虑诸如自主驾驶模式中的突然避开障碍物之类的条件来确定驾驶员的转向干预。

即使当从自主驾驶控制单元40施加诸如避开障碍物之类的突然转向命令时，实际列扭矩也显著增加。在这种情况下，由于根据自主驾驶的意图增加了列扭矩，所以必须不关闭自主驾驶模式。

因此，MDPS控制单元20可基于在自主驾驶模式下发布的命令转向角来计算命令转向角加速度，并且可基于计算出的命令转向角加速度来调整用于设置变量计数值的参考扭矩图。

即，当命令转向角加速度增加时，MDPS控制单元20可将斜率设置为较小的值，从而根据列扭矩的大小来减少变量计数。因此，用于确定驾驶员的转向干预的条件可被设置为更严格的条件，以使得转向干预确定开始扭矩增加并且扭矩保持时段也增加，而变量计数减少。

这样，当即使在驾驶员没有转动方向盘的情况下通过自主驾驶模式的突然转向来增大列扭矩时，也可以不关闭自主驾驶模式，而是保持自主驾驶模式。然而，MDPS控制单元可通过针对每个命令转向角加速度调整参考扭矩图来调整转向干预开始扭矩和变量计数，使得基于驾驶员的转向干预的突然转向条件和基于自主驾驶控制单元40的意图的突然转向条件可彼此互补。

确定输出单元226可根据基于参考扭矩图过滤的列扭矩的大小来调整变量计数，然后对列扭矩的保持时段计数。当已经过扭矩保持时段时，确定输出单元226可确定驾驶员已干预转向，并输出确定结果。

这样，确定输出单元226可根据在驾驶员的转向干预的情况下产生的列扭矩可变地增加变量计数，从而使得驾驶员的转向干预时间在其中列扭矩高的突然转向条件下迅速到达。

例如，当驾驶员转向检测开始扭矩为4Nm时，变量计数在4Nm的列扭矩下可为1，在5Nm的列扭矩下为2，在6Nm的列扭矩下为3，在7Nm的列扭矩下为4和在8Nm的列扭矩下为5。即，基于参考扭矩图的列当列扭矩为8Nm时扭矩越大，变量计数越大。当以这种方式调整变量计数时，当列扭矩为8Nm时，则扭矩保持时间仅在30ms内满足，前提是在当前列扭矩为8Nm并且扭矩保持时段为150ms的情况下，对于4Nm的列扭矩，需要150ms的扭矩保持时段。因此，当驾驶员突然使车辆转向时，变量计数增加而列扭矩增加。因此，随着扭矩保持时段的迅速满足，操作模式可立即转变为驾驶员模式。

混合时段计算单元230可在转向干预确定单元220确定驾驶员已干预转向的时间点，基于列扭矩来计算用于补偿自主驾驶命令和驾驶员命令的混合时段。

如图4所示，可根据列扭矩将混合时段以指数的方式设置为表格。在这种情况下，当在转向干预确定单元220确定驾驶员已干预转向的时间点列扭矩高时，可减小混合时段Bt，从而操作模式在短时间内转变。另一方面，当列扭矩低时，混合时间段Bt可在缓慢变化的同时增加。因此，操作模式转变而没有差异感。

权重计算单元240可在切换操作模式时，根据转向角速度和列扭矩来计算用于补偿自主驾驶命令和驾驶员命令的最终权重。

权重计算单元240可通过将与列扭矩相对应的第一权重乘以与转向角速度相对应的第二权重来计算最终权重。即，当驾驶员在车辆的自主驾驶期间握住方向盘来使车辆转向时，需要连续驾驶车辆以使得自主驾驶模式和驾驶员模式彼此互补，同时完全关闭自主驾驶模式的命令不应用于自主驾驶控制单元40。因此，权重计算单元240可使用与列扭矩相对应的第一权重和与转向角速度相对应的第二权重来计算最终权重。

基本上，驾驶员在自主驾驶期间不握住方向盘，因此，列扭矩收敛至几乎为“0”。即，在自主驾驶中，只要仅驱动驱动电机30就进行转向，并且由于驾驶员不握住方向盘，所以扭力杆几乎不变形。因此，列扭矩可能几乎为“0”。但是，在正常执行自主驾驶时，方向盘可能会微微晃动。因此，权重计算单元240在预定偏移量或更小的条件下确定正常执行自主驾驶，并因此设置第一权重K1，使得以100％的输出执行自主驾驶。如图5A所示，这种第一权重具有预定的偏移量(a)，并随着列扭矩的大小增加而增加。

当在自主驾驶期间驾驶员没有握住方向盘而发生快速偏航或横向加速度时，驾驶员具有明显的感觉。因此，在自主驾驶期间，转向角速度不是很高。在这种情况下，权重计算单元240设置第二权重K2，以使得在自主驾驶期间在预定转向角速度内以100％施加该权重。然而，当驾驶员想要突然使车辆转向时，权重计算单元240升高第二权重K2，使得最终权重K1*K2收敛至“1”，从而关闭自主驾驶模式。如图5B所示，这种第二权重具有预定的偏移量(b)，并且根据转向角速度增加。

当驾驶员在车辆的自主驾驶期间干预转向时，在扭力杆变形的同时产生列扭矩。当列扭矩的大小增加时，驾驶员会有明显的差异。即，驾驶员感觉车辆没有按照驾驶员的意图转向，而感到手中的力很大。为了消除驾驶员的这种不便，权重计算单元240可从列扭矩权重表获取与当前列扭矩的大小相对应的第一权重，并且从转向角速度权重表获取与当前转向角速度相对应的第二权重，并通过将第一权重K1和第二权重K2相乘来计算最终权重K。

当转向干预确定单元220确定驾驶员已经干预转向时，输出控制单元250可根据由混合时段计算单元230计算的混合时段来施加由权重计算单元240计算出的最终权重，通过补偿自主驾驶命令和驾驶员命令来计算补偿输出，并输出补偿输出。

即，输出控制单元250可在根据混合时段将最终权重从0增加到1的同时，基于[(1-最终权重)*自主驾驶命令+最终权重*驾驶员命令]的表达式，通过指数平滑滤波器来计算补偿输出。当最终权重为0时，自主驾驶命令可计算为100％的补偿输出。当最终权重为1时，可将驾驶员命令计算为100％的补偿输出。

因此，当在每种情况下根据驾驶员的转向角速度需要或不需要快速转变操作模式时，可缓慢地混合输出。因此，当操作模式由于驾驶员的转向干预而从自主驾驶模式转换为驾驶员模式时，可提供平滑的转向感。

如上所述，根据本公开的实施方式的用于控制MDPS的设备可确定转向干预，不仅通过调节参考扭矩图，用于通过反映自主驾驶的命令转向角来确定转向干预，还根据列扭矩的大小调整变量计数，以使自主驾驶车辆从自主驾驶模式转换为驾驶员模式。此外，所述设备可通过在确定驾驶员已干预转向的时间点基于列扭矩来调节自主驾驶模式和驾驶员模式的混合时段来调节转换速度，从而准确地确定驾驶员的驾驶干预，使得在自主驾驶过程中，驾驶员的转向干预导致的突然转向条件和自主驾驶的意图导致的突然转向条件能够相互补充。因此，该设备可将转向权限稳定地传递给驾驶员而没有差异感，从而增加了自主驾驶模式中的命令转向角的便利性和稳定性并改善了噪声鲁棒性。

图6是用于描述根据本公开的实施方式的用于控制MDPS的方法的流程图。

如图6所示，根据本公开的实施方式的用于控制MDPS的方法开始于步骤S10，在步骤S10中，MDPS控制单元20在自主驾驶模式下从转向角位置控制单元50接收自主驾驶命令，并驱动驱动电机30。

转向角位置控制单元50可通过根据命令转向角速度改变截止频率的可变高通滤波器55接收命令转向角和电机转向角的误差值，并对接收到的误差值进行滤波，然后调节位置控制增益，并将自主驾驶命令输出到MDPS控制单元20。

当改变可变高通滤波器55的截止频率时，转向角位置控制单元50在命令转向角速度高的情况下可降低截止频率，从而提高转向区域的所需增益和频率响应。此外，转向角位置控制单元50在命令转向角速度低时可提高截止频率，从而不仅使可变高通滤波器对噪声不敏感，使得可变高通滤波器不对振动或干扰做出反应，而且可显著提高响应速度。

在根据步骤S10中接收的自主驾驶命令驱动驱动电机30的同时，MDPS控制单元20在步骤S20中在自主驾驶期间从驾驶信息输入单元10接收车辆的驾驶信息。

车辆的驾驶信息可包括以下项中的一项或多项：在车辆行驶时产生的车速；驱动电机30的电机转向角；以及驾驶员的转向的转向角、转向角速度和列扭矩。

在步骤S30中，MDPS控制单元20基于从自主驾驶控制单元40输出的命令转向角来设置用于确定驾驶员的转向干预的参考扭矩图。

在本实施方式中，MDPS控制单元甚至可通过考虑诸如自主驾驶模式中的突然避开障碍物之类的条件来确定驾驶员的转向干预。

即使当从自主驾驶控制单元40施加诸如避开障碍物之类的突然转向命令时，实际列扭矩也显著增加。在这种情况下，由于根据自主驾驶的意图增加了列扭矩，所以必须不关闭自主驾驶模式。

因此，MDPS控制单元20可基于在自主驾驶模式下发布的命令转向角来计算命令转向角加速度，并且可基于命令转向角加速度来调整用于设置变量计数值的参考扭矩图。

MDPS控制单元20可通过对命令转向角执行二阶微分然后执行低通滤波来计算命令转向角速度。

如图3所示，列扭矩的大小和参考扭矩图中的变量计数的大小具有二次函数比例关系，并且参考扭矩图的斜率随着命令转向角加速度的增大而减小。

即，随着命令转向角加速度增加，MDPS控制单元20可将斜率设置为较小的值，使得根据列扭矩的大小减少变量计数。因此，可将用于确定驾驶员是否干预转向的条件设置为更严格的条件，以使得转向干预确定开始扭矩增加并且扭矩保持时段也增加，同时减少变量计数。

这样，当即使在驾驶员不转动方向盘的情况下由于自主驾驶模式下的突然转向而增大列扭矩时，也可不关闭自主驾驶模式而将其保持。然而，MDPS控制单元20可通过针对每个命令转向角加速度调整参考扭矩图来调整转向干预开始扭矩和变量计数，使得基于驾驶员的转向干预的突然转向条件和基于自主驾驶控制单元40的意图的突然转向条件可彼此互补。

在步骤S30中设置参考扭矩图之后，在步骤S40中，MDPS控制单元20基于设置的参考扭矩图，根据列扭矩的大小来调整变量计数。

MDPS控制单元20可根据转向角加速度基于共振频率从列扭矩中过滤并去除振动信号。

也就是说，MDPS控制单元20在确定驾驶员是否已经干预转向时，需要过滤由于驾驶员的意外转向干预而引起的列扭矩，以解决当在由意外的转向干预引起的列扭矩大于或等于预定水平的条件下经过扭矩保持时段时，无意识关闭自主驾驶模式的问题。

此时，当列扭矩由意外的转向干预引起时，由于MDPS的扭力杆、方向盘或U形接头的影响，以预定的频率产生振动。因此，可发现其中考虑了MPDS中的方向盘和扭力杆的惯性和刚度的共振频率，以通过带通滤波器的滤波操作去除列扭矩。

由于根据转向角加速度的共振频率根据车辆的特性而不同，因此可通过通过测试获得的调谐图来设定共振频率。例如，可基于测试车辆得出大约8Hz至10Hz的谐振频率。

在步骤S40中根据列扭矩的大小调整了变量计数之后，MDPS控制单元20对列扭矩的保持时段进行计数，并将所计数的保持时段与预设的保持时段进行比较，以在步骤S50中确定驾驶员是否干预转向。

这样，MDPS控制单元20可根据在驾驶员的转向干预的情况下发生的列扭矩来可变地调整变量计数，从而使得驾驶员的转向干预时间在其中列扭矩高的突然转向条件下迅速到达。

例如，当驾驶员转向检测开始扭矩为4Nm时，变量计数在4Nm的列扭矩下可为1，在5Nm的列扭矩下为2，在6Nm的列扭矩下为3，在7Nm的列扭矩下为4在8Nm的列扭矩下为5。即，基于参考扭矩图的列扭矩越大，变量计数越大。当以这种方式调整变量计数时，当列扭矩为8Nm时，则扭矩保持时间仅在30ms内满足，前提是在当前列扭矩为8Nm并且扭矩保持时段为150ms的情况下，对于4Nm的列扭矩，需要150ms的扭矩保持时段。因此，当驾驶员突然使车辆转向时，变量计数增加而列扭矩增加。因此，随着扭矩保持时段的迅速满足，操作模式可立即转变为驾驶员模式。

在步骤S50中确定驾驶员是否已经干预转向之后当驾驶员没有干预转向时，MDPS控制单元20在保持自主驾驶模式的同时返回步骤S10，并根据自主驾驶命令驱动驱动电机30。

另一方面，当步骤S50的确定结果指示驾驶员已干预转向时，在步骤S60中，MDPS控制单元20基于输入驾驶信息，计算根据驾驶员的转向的驾驶员命令。

MDPS控制单元20可基于输入到其上的车速、转向角和列扭矩，计算根据驾驶员的转向的驾驶员命令。即，当驾驶员在驾驶员模式下驾驶车辆时，MDPS控制单元20可产生辅助力。

在步骤S60中，在基于驾驶信息的车速、转向角和列扭矩计算根据驾驶员的转向的驾驶员命令之后，MDPS控制单元20在确定驾驶员已经干预转向的时间点，基于列扭矩计算用于补偿自主驾驶命令和驾驶员命令的混合时段，并在步骤S70根据列扭矩和转向角速度计算用于补偿自主驾驶命令和驾驶员命令的最终权重。

如图4所示，MDPS控制单元20可根据列扭矩将混合时段以指数的方式设置为表格。在这种情况下，当在确定驾驶员已干预转向的时间点上列扭矩高时，可减小混合时段Bt，从而操作模式在短时间内转变。另一方面，当列扭矩低时，混合时段Bt可在缓慢变化的同时增加。因此，操作模式转变而没有差异感。

MDPS控制单元20可通过将对应于列扭矩的第一权重K1和对应于转向角速度的第二权重K2相乘来计算最终权重K。即，当驾驶员在车辆的自主驾驶期间握住方向盘来使车辆转向时，可连续驾驶车辆，使得自主驾驶模式和驾驶员模式根据计算出的最终权重相互补充，而用于完全关闭自主驾驶模式的命令不应用于自主驾驶控制单元40。

在步骤S70中计算出混合时间段和权重之后，在步骤S80，MDPS控制单元20根据计算出的混合时段施加最终权重，通过补偿自主驾驶命令和驾驶员命令来计算补偿输出，并输出补偿输出。

也就是说，MDPS控制单元20可在根据混合时段将最终权重从0增加到1的同时，基于[(1-最终权重)*自主驾驶命令+最终权重*驾驶员命令]的表达式来计算通过指数平滑滤波器的补偿输出。

当最终重量为0时，自主驾驶命令可被计算为100％的补偿输出。当最终重量为1时，可将驾驶员命令计算为100％的补偿输出。

在步骤S80中计算出补偿输出之后，在步骤S90中，MDPS控制单元20在以补偿输出驱动驱动电机30的同时，将操作模式从自主驱动模式改变为驾驶员模式。

如上所述，根据本公开的实施方式的用于控制MDPS的方法可确定转向干预，不仅通过调节参考扭矩图，用于通过反映自主驾驶的命令转向角来确定转向干预，还根据列扭矩的大小调整变量计数，以使自主驾驶车辆从自主驾驶模式转换为驾驶员模式。此外，所述方法可通过在确定驾驶员已干预转向的时间点基于列扭矩来调节自主驾驶模式和驾驶员模式的混合时段来调节转换速度，从而准确地确定驾驶员的驾驶干预，使得在自主驾驶过程中，驾驶员的转向干预导致的突然转向条件和自主驾驶的意图导致的突然转向条件能够相互补充。因此，该方法可将转向权限稳定地传递给驾驶员而没有差异感，从而增加了自主驾驶模式中的命令转向角的便利性和稳定性并改善了噪声鲁棒性。

在本说明书中描述的实施方式可用例如方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号来实现。尽管已经以单个实现方式(例如，仅以一种方法)讨论了实施方式，但是所讨论的特征可以以其他形式(例如，装置或程序)来实现。该装置可用适当的硬件、软件、固件等来实现。该方法可在诸如处理器之类的装置中实现，该装置通常是指包括计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑装置的处理装置。处理器包括通信装置，例如计算机、手机、个人数字助理(PDA)和其他装置，它们可促进最终用户与处理器之间的信息通信。

尽管出于说明性目的公开了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所限定的本公开的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替换。因此，本公开的真实技术范围应由所附权利要求书限定。

Claims (19)

1.一种用于控制电机驱动动力转向的设备，包括：

驾驶信息输入，被配置为接收在车辆行驶时产生的驾驶信息；

转向角位置控制器，被配置为接收用于自主驾驶的命令转向角和驱动电机的当前电机转向角，并且通过位置控制输出自主驾驶命令；以及

电机驱动动力转向控制器，被配置为：

在自主驾驶模式下基于从所述转向角位置控制器输入的所述自主驾驶命令来驱动所述驱动电机，

基于用于自主驾驶的命令转向角和在自主驾驶期间从所述驾驶信息输入所输入的驾驶信息，通过根据列扭矩的大小调整变量计数来确定指示驾驶员是否干预转向的所述驾驶员的转向干预，

通过根据所述驾驶员是否干预转向的所述驾驶员的转向来计算驾驶员命令，以及

在以所述驾驶员命令和所述自主驾驶命令之间的补偿输出来驱动所述驱动电机的同时，将操作模式从所述自主驾驶模式变为驾驶员模式，所述补偿输出是通过施加用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重和混合时段而计算。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述驾驶信息输入接收在所述车辆行驶时产生的以下项中的一项或多项：车速，所述驱动电机的电机转向角，驾驶员的转向的转向角、转向角速度和列扭矩。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向角位置控制器接收命令转向角和电机转向角的误差值，并且通过根据命令转向角速度改变截止频率的可变高通滤波器对接收的所述误差值进行滤波，然后调整位置控制增益并输出所述自主驾驶命令。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述转向角位置控制器在命令转向角速度高时减小截止频率，并且在命令转向角速度低时增大截止频率。

5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述电机驱动动力转向控制器包括：

转向控制器，被配置为基于从所述驾驶信息输入所输入的车速、转向角和列扭矩，通过所述驾驶员的转向来计算所述驾驶员命令；

转向干预确定器，被配置为基于所述命令转向角来设置用于确定所述驾驶员的转向干预的参考扭矩图，并且基于设置的所述参考扭矩图，通过根据列扭矩的大小调整变量计数来确定所述驾驶员的转向干预；

混合时段计算器，被配置为当所述转向干预确定器确定所述驾驶员干预转向时，基于列扭矩来计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的混合时段；

权重计算器，被配置为在切换所述操作模式时，根据列扭矩和所述转向角速度来计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重；以及

输出控制器，被配置为当所述转向干预确定器确定所述驾驶员干预转向时，根据通过所述混合时段计算器计算出的混合时段，通过施加通过所述权重计算器计算出的所述最终权重来补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令，从而计算出所述补偿输出并且输出计算出的所述补偿输出。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述转向干预确定器包括：

带阻滤波器，被配置为根据转向角加速度基于共振频率从列扭矩中过滤振动信号；

命令转向角加速度计算器，被配置为通过对所述命令转向角执行二阶微分然后执行低通滤波来计算命令转向角加速度；以及

确定输出，被配置为基于通过所述命令转向角加速度计算器计算出的命令转向角加速度来设置用于确定所述驾驶员的转向干预的所述参考扭矩图，并根据基于所述参考扭矩图过滤的列扭矩的大小来调整变量计数，对列扭矩的保持时间进行计数，确定在经过扭矩保持时间时所述驾驶员是否干预转向，并输出确定结果。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，列扭矩的大小和变量计数的大小具有二次函数比例关系。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述参考扭矩图的斜率随着命令转向角加速度增加而减小。

9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述权重计算器从其中权重与每个列扭矩匹配的列扭矩权重表中获取与列扭矩相对应的第一权重，从其中权重与每个转向角速度匹配的转向角速度权重表中获取与转向角速度相对应的第二权重，并通过将所述第一权重和所述第二权重相乘来计算所述最终权重。

10.根据权利要求5所述的设备，其中，所述输出控制器根据所述混合时段通过将所述最终权重从0增加到1，通过[(1-最终权重)*自主驾驶命令+最终权重*驾驶员命令]的表达式来计算所述补偿输出。

11.一种用于控制电机驱动动力转向的方法，包括以下步骤：

由电机驱动动力转向控制器从转向角位置控制器接收自主驾驶命令并以自主驾驶模式驱动驱动电机；

由所述电机驱动动力转向控制器基于用于自主驾驶的命令转向角和在自主驾驶期间从驾驶信息输入所输入的驾驶信息，通过根据列扭矩的大小调整变量计数来确定指示驾驶员是否干预转向的所述驾驶员的转向干预；

当确定所述驾驶员干预转向时，由所述电机驱动动力转向控制器计算所述驾驶员的转向的驾驶员命令；

由所述电机驱动动力转向控制器通过施加用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重和混合时段来计算所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令之间的补偿输出；以及

由所述电机驱动动力转向控制器在以所述补偿输出来驱动所述驱动电机的同时，将操作模式从所述自主驾驶模式改变为驾驶员模式。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述驾驶员是否干预转向的步骤包括以下步骤：

由所述电机驱动动力转向控制器基于命令转向角来设置用于确定所述驾驶员的转向干预的参考扭矩图；

由所述电机驱动动力转向控制器基于设置的所述参考扭矩图根据所述列扭矩的大小来调整变量计数；以及

由所述电机驱动动力转向控制器通过调整变量计数来对所述列扭矩的保持时段进行计数，并且当经过设置的所述保持时段时确定所述驾驶员已干预转向。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，设置所述参考扭矩图的步骤包括以下步骤：由所述电机驱动动力转向控制器基于通过对命令转向角执行二阶微分并且然后执行低通滤波而计算出的命令转向角加速度来设置所述参考扭矩图，其中，所述参考扭矩图的斜率随着命令转向角加速度的增加而减小。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，列扭矩的大小和变量计数的大小具有二次函数比例关系。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，计算所述补偿输出的步骤包括以下步骤：

当所述电机驱动动力转向控制器确定所述驾驶员已经干预转向时，由所述电机驱动动力转向控制器基于列扭矩来计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的混合时段；

由所述电机驱动动力转向控制器根据列扭矩和转向角速度计算用于补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令的最终权重；以及

由所述电机驱动动力转向控制器根据计算的混合时段通过施加所述最终权重来补偿所述自主驾驶命令和所述驾驶员命令，从而计算所述补偿输出。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，计算所述最终权重的步骤包括以下步骤：由所述电机驱动动力转向控制器从其中权重与每个列扭矩匹配的列扭矩权重表中获取与列扭矩相对应的第一权重，从其中权重与每个转向角速度匹配的转向角速度权重表中获取与转向角速度相对应的第二权重，并通过将所述第一权重和所述第二权重相乘来计算所述最终权重。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，计算所述补偿输出的步骤包括以下步骤：由所述电机驱动动力转向控制器根据所述混合时段通过将所述最终权重从0增加到1，通过[(1-最终权重)*自主驾驶命令+最终权重*驾驶员命令]的表达式来计算所述补偿输出。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：由所述转向角位置控制器接收命令转向角和电机转向角的误差值，并且通过根据命令转向角速度改变截止频率的可变高通滤波器对接收的所述误差值进行滤波，然后调整位置控制增益并将所述自主驾驶命令输出到所述电机驱动动力转向控制器。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，当改变截止频率时，所述电机驱动动力转向控制器在所述命令转向角速度高时减小截止频率，并且在所述命令转向角速度低时增大截止频率。

Images