CN113276938B - Eps扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法、系统及车辆，包括电动助力转向系统、方向盘转角传感器和制动电控单元；电动助力转向系统包含扭矩传感器和扭矩零位自学习模块，用于判断自学习条件达成情况、纠正扭矩零位及输出扭矩信号；方向盘转角传感器输出方向盘转角有效信号、方向盘转角位置信号、方向盘转速信号，扭矩零位自学习模块根据方向盘转角传感器所输出的信号判断方向盘位置状态及转动状态；所述扭矩传感器用于输出方向盘转向扭矩信号；所述制动电控单元输出车速有效信号、车速信号，扭矩零位自学习模块根据扭矩零位自学习模块所输出的信号判断车辆行驶状态。本发明实现了扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正。

Description

EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法、系统及车辆
技术领域
本发明属于电动助力转向系统控制技术领域，具体涉及一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法、系统及车辆。
背景技术
随着汽车行业技术的不断发展和自动驾驶等级的不断提高，EPS已逐步取代传统液压助力转向系统，成为乘用车助力转向系统的标准配件。EPS扭矩传感器输出的扭矩信号精确程度对基础转向手感、自动驾驶(扭矩控制方案)控制准确度起着至关重要的作用，扭矩零位则是扭矩信号准确度的关键所在。然而，受车辆使用外界环境影响，在车辆直行(方向盘转角零度位置)时，扭矩往往不为零，此现象会造成驾驶员左、右转向力不均，自动驾驶(扭矩控制方案)控制不准，影响驾驶员驾驶及自动驾驶体验。
如专利文献CN107128357A公开的一种具有扭矩转角自学习对中功能的电动助力转向系统，存在的问题是学习条件苛刻繁琐，需要驾驶员做出特定的点火次序组合(如多次点火循环、点火操作间的间隔时长等)条件下，触发EPS控制器对中程序模块启动，并采集相应传感器信号自动进行对中标定；同时，该自学习标定方法为一次性特定操作标定，无法在驾驶员日常用车过程中，持续修正由使用环境造成的扭矩偏差，保证EPS扭矩输出更趋近EPS软件需求。
因此，有必要开发一种新的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法、系统及车辆。
发明内容
本发明的目的是提供一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法、系统及车辆，能实现扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正。
第一方面，本发明所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正系统，包括电动助力转向系统，以及分别与电动助力转向系统连接的方向盘转角传感器和制动电控单元；
所述电动助力转向系统包含扭矩传感器和扭矩零位自学习模块，用于判断自学习条件达成情况、纠正扭矩零位及输出扭矩信号；
所述方向盘转角传感器输出方向盘转角有效信号、方向盘转角位置信号、方向盘转速信号给所述电动助力转向系统的扭矩零位自学习模块，扭矩零位自学习模块根据方向盘转角传感器所输出的信号判断方向盘位置状态及转动状态；
所述扭矩传感器用于输出方向盘转向扭矩信号；
所述制动电控单元输出车速有效信号、车速信号给电动助力转向系统的扭矩零位自学习模块，扭矩零位自学习模块根据扭矩零位自学习模块所输出的信号判断车辆行驶状态；
所述扭矩零位自学习模块内设定有方向盘转角位置阈值范围、方向盘转速阈值范围、方向盘转向扭矩阈值范围、车速阈值和时域阈值；当方向盘转角位置在方向盘转角位置阈值范围内、方向盘转速在方向盘转速阈值范内、方向盘转向扭矩在方向盘转向扭矩阈值范围内、车速小于等于车速阈值，且维持时间大于时间阈值时，将方向盘转角位置状态进行计数统计并不断累加，具体为：
将方向盘转角零度左、右两侧位置分别进行计数统计，左侧计数和为CL、右侧计数和为CR；在记录CL的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TLk，在记录CR的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TRk，其中k＝1,2,3,4……n，n为记录的次数；
在同一点火循环内采用累加记录，但连续两次记录时，后一次记录的方向盘转角位置与前一次记录的方向盘转角位置的角度差的绝对值应大于△；
根据CL、CR、TLk和TRk计算方向盘转角零度位置的实际扭矩偏差值Toffset，
Figure GDA0003910184850000021
判断Toffset是否生效，若未生效，则不进行纠正；若Toffset生效，则进行纠正，即计算扭矩传感器输出的扭矩EPS_SteeringTorque，EPS_SteeringTorque＝TorsionBar_Torque-Toffset；其中，TorsionBar_Torque为扭矩传感器扭杆测量扭矩，并在Toffset生效后的整车下一点火循环按此扭矩输出至CAN总线。
可选地，所述Toffset生效的条件如下：
条件1.CL+CR＞α，α的单位为次；
条件2.
Figure GDA0003910184850000022
若条件1和条件2同时满足，则表示Toffset生效，否则表示Toffset未生效。
第二方面，本发明所述的一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法，包括以下步骤：
S1、获取方向盘转角有效信号、方向盘转角位置信号、方向盘转速信号、方向盘扭矩信号、车速有效信号和车速信号；
S2、判断以下条件是否均满足：
方向盘转角位置在方向盘转角位置阈值范围内；
方向盘转速在方向盘转速阈值范围内；
方向盘转向扭矩在方向盘转向扭矩阈值范围内；
车速小于等于车速阈值；
持续时间大于等于时域阈值；
若以上条件均满足，则将方向盘转角位置状态进行计数统计并不断累加，具体为：
将方向盘转角零度左、右两侧位置分别进行计数统计，左侧计数和为CL、右侧计数和为CR；在记录CL的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TLk，在记录CR的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TRk，其中k＝1,2,3,4……n，n为记录的次数；在同一点火循环内采用累加记录，但连续两次记录时，后一次记录的方向盘转角位置与前一次记录的方向盘转角位置的角度差的绝对值应大于△；
S3、根据CL、CR、TLk和TRk计算方向盘转角零度位置的实际扭矩偏差值Toffset，
Figure GDA0003910184850000031
S4、判断Toffset是否生效，若有效，则计算扭矩传感器输出的扭矩EPS_SteeringTorque，EPS_SteeringTorque＝TorsionBar_Torque-Toffset；其中，TorsionBar_Torque为扭矩传感器扭杆测量扭矩，并在Toffset生效后的整车下一点火循环按此扭矩输出至CAN总线；若未生效，则不进行纠正。
可选地，所述Toffset生效的条件如下：
条件1：CL+CR＞α，α的单位为次；
条件2：
Figure GDA0003910184850000032
若条件1和条件2同时满足，则表示Toffset生效，否则表示Toffset未生效。
可选地，所述方向盘转角位置阈值范围为[-30～+30°]；
所述方向盘转速阈值范围为[-5°/s～5°/s]；
所述方向盘转向扭矩阈值范围为[-0.5Nm～+0.5Nm]；
所述车速阈值为0.5kph；
所述时域阈值为5s。
可选地，所述α＝50，单位为次；所述β为0.2。
第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正系统。
本发明具有以下优点：
(1)简化EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法，驾驶员无需通过特定的操作组合，在日常用车过程中，便可完成扭矩零位扭矩偏差自学习及纠正；
(2)扭矩零位纠偏持续更新迭代，确保扭矩零位不跟随车辆使用和环境变化而发生偏移，保证其可靠性。
综上所述，通过此方法进行扭矩纠偏后，能够保证在车辆转向时，左、右转向输出力矩对称，使驾驶员驾驶感更为舒适；同时，也提高了EPS转向输出扭矩的准确度，使自动驾驶(扭矩控制方案)更加可靠。
附图说明
图1本实施例的系统架构图；
图2本实施例的纠偏扭矩逻辑图；
图3本实施例的最终扭矩输出图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作可选的说明。
如图1所示，本实施例中，一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正系统，包括电动助力转向系统，以及分别与电动助力转向系统连接的方向盘转角传感器和制动电控单元。
如图1和图2所示，本实施例中，所述电动助力转向系统包含扭矩传感器和扭矩零位自学习模块，用于判断自学习条件达成情况、纠正扭矩零位及输出扭矩信号。
如图1和图2所示，所述方向盘转角传感器输出方向盘转角有效信号、方向盘转角位置信号、方向盘转速信号给所述电动助力转向系统的扭矩零位自学习模块，扭矩零位自学习模块根据方向盘转角传感器所输出的信号判断方向盘位置状态及转动状态。
如图1和图2所示，所述扭矩传感器用于输出方向盘转向扭矩信号。
如图1和图2所示，所述制动电控单元输出车速有效信号、车速信号给电动助力转向系统的扭矩零位自学习模块，扭矩零位自学习模块根据扭矩零位自学习模块所输出的信号判断车辆行驶状态。
如图1和图2所示，所述扭矩零位自学习模块内设定有方向盘转角位置阈值范围、方向盘转速阈值范围、方向盘转向扭矩阈值范围、车速阈值和时域阈值；当方向盘转角位置在方向盘转角位置阈值范围内、方向盘转速在方向盘转速阈值范内、方向盘转向扭矩在方向盘转向扭矩阈值范围内、车速小于等于车速阈值，且维持时间大于时间阈值时，将方向盘转角位置状态进行计数统计并不断累加，具体为：
将方向盘转角零度左、右两侧位置分别进行计数统计(当车辆处于停止状态(即车速≤0.5kph)，方向盘静止后，此时方向盘所处位置有时是往左偏移(即方向盘转角值为负)，有时是往右偏移(即方向盘转角值为正)，本实施例中，将左偏移和右偏移的位置数据分开记录并累加)，左侧计数和为CL、右侧计数和为CR；在记录CL的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TLk，在记录CR的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TRk，其中k＝1,2,3,4……n，n为记录的次数。
在同一点火循环内采用累加记录，但连续两次记录时，后一次记录的方向盘转角位置与前一次记录的方向盘转角位置的角度差的绝对值应大于△。
根据CL、CR、TLk和TRk计算方向盘转角零度位置的实际扭矩偏差值Toffset，
Figure GDA0003910184850000051
判断Toffset是否生效，若未生效，则不进行纠正；若Toffset生效，则进行纠正，即计算扭矩传感器输出的扭矩EPS_SteeringTorque，EPS_SteeringTorque＝TorsionBar_Torque-Toffset；其中，TorsionBar_Torque为扭矩传感器扭杆测量扭矩，并在Toffset生效后的整车下一点火循环按此扭矩输出至CAN总线。
如图1至图3所示，本实施例中，一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法，包括以下步骤：
S1、获取方向盘转角有效信号、方向盘转角位置信号、方向盘转速信号、方向盘扭矩信号、车速有效信号和车速信号；方向盘转角有效信号用于判断方向盘转角位置信号是否有效，车速有效信号用于判断车速信号是否有效，若有效才会进入步骤S2。
S2、判断以下条件是否均满足：
方向盘转角位置在方向盘转角位置阈值范围内；
方向盘转速在方向盘转速阈值范围内；
方向盘转向扭矩在方向盘转向扭矩阈值范围内；
车速小于等于车速阈值；
持续时间大于等于时域阈值；
若以上条件均满足，则将方向盘转角位置状态进行计数统计并不断累加，具体为：
将方向盘转角零度左、右两侧位置分别进行计数统计，左侧计数和为CL、右侧计数和为CR；在记录CL的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TLk，在记录CR的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TRk，其中k＝1,2,3,4……n，n为记录的次数。
在同一点火循环内采用累加记录，但连续两次记录时，后一次的记录除了满足以上条件(即方向盘转角位置在方向盘转角位置阈值范围内，方向盘转速在方向盘转速阈值范围内，方向盘转向扭矩在方向盘转向扭矩阈值范围内，车速小于等于车速阈值，且持续时间大于等于时域阈值)外，还需要满足后一次记录的方向盘转角位置与前一次记录的方向盘转角位置的角度差的绝对值应大于△，△为标定值。
S3、根据CL、CR、TLk和TRk计算方向盘转角零度位置的实际扭矩偏差值Toffset，
Figure GDA0003910184850000061
S4、判断Toffset是否生效，若有效，则计算扭矩传感器输出的扭矩EPS_SteeringTorque，EPS_SteeringTorque＝TorsionBar_Torque-Toffset；其中，TorsionBar_Torque为扭矩传感器扭杆测量扭矩，并在Toffset生效后的整车下一点火循环按此扭矩输出至CAN总线；若未生效，则不进行纠正。
本实施例中，所述Toffset生效的条件如下：
条件1：CL+CR＞α；
条件2：
Figure GDA0003910184850000062
若条件1和条件2同时满足，则表示Toffset生效，否则表示Toffset未生效。
本实施例中，方向盘转角位置阈值范围、方向盘转速阈值范围、方向盘转向扭矩阈值范围、车速阈值、时域阈值、α、β和△均为标定值。比如：所述方向盘转角位置阈值范围为[-30～+30°]；所述方向盘转速阈值范围为[-5°/s～5°/s]；所述方向盘转向扭矩阈值范围为[-0.5Nm～+0.5Nm]；所述车速阈值为0.5kph；所述时域阈值为5s；所述α＝50，单位为次；所述β为0.2；所述的△＝1°，即方向盘转角位置信号差值＞1°。
本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正系统。

Claims (7)

1.一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正系统，其特征在于：包括电动助力转向系统，以及分别与电动助力转向系统连接的方向盘转角传感器和制动电控单元；
所述电动助力转向系统包含扭矩传感器和扭矩零位自学习模块，用于判断自学习条件达成情况、纠正扭矩零位及输出扭矩信号；
所述方向盘转角传感器输出方向盘转角有效信号、方向盘转角位置信号、方向盘转速信号给所述电动助力转向系统的扭矩零位自学习模块，扭矩零位自学习模块根据方向盘转角传感器所输出的信号判断方向盘位置状态及转动状态；
所述扭矩传感器用于输出方向盘转向扭矩信号；
所述制动电控单元输出车速有效信号、车速信号给电动助力转向系统的扭矩零位自学习模块，扭矩零位自学习模块根据扭矩零位自学习模块所输出的信号判断车辆行驶状态；
所述扭矩零位自学习模块内设定有方向盘转角位置阈值范围、方向盘转速阈值范围、方向盘转向扭矩阈值范围、车速阈值和时域阈值；当方向盘转角位置在方向盘转角位置阈值范围内、方向盘转速在方向盘转速阈值范围内、方向盘转向扭矩在方向盘转向扭矩阈值范围内、车速小于等于车速阈值，且维持时间大于时间阈值时，将此时方向盘转角位置状态进行计数统计并不断累加，具体为：
将方向盘转角零度左、右两侧位置分别进行计数统计，左侧计数和为CL、右侧计数和为CR；在记录CL的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TLk，在记录CR的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TRk，其中k＝1,2,3,4……n，n为记录的次数；
在同一点火循环内采用累加记录，但连续两次记录时，后一次记录的方向盘转角位置与前一次记录的方向盘转角位置的角度差的绝对值应大于Δ；
根据CL、CR、TLk和TRk计算方向盘转角零度位置的实际扭矩偏差值Toffset，
Figure FDA0003915097650000011
判断Toffset是否生效，若未生效，则不进行纠正；若Toffset生效，则进行纠正，即计算扭矩传感器输出的扭矩EPS_SteeringTorque，EPS_SteeringTorque＝TorsionBar_Torque-Toffset；其中，TorsionBar_Torque为扭矩传感器扭杆测量扭矩，并在Toffset生效后的整车下一点火循环按此扭矩输出至CAN总线。
2.根据权利要求1所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正系统，其特征在于：所述Toffset生效的条件如下：
条件1.CL+CR＞α，α的单位为次；
条件2.
Figure FDA0003915097650000021
若条件1和条件2同时满足，则表示Toffset生效，否则表示Toffset未生效。
3.一种EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取方向盘转角有效信号、方向盘转角位置信号、方向盘转速信号、方向盘扭矩信号、车速有效信号和车速信号；
S2、判断以下条件是否均满足：
方向盘转角位置在方向盘转角位置阈值范围内；
方向盘转速在方向盘转速阈值范围内；
方向盘转向扭矩在方向盘转向扭矩阈值范围内；
车速小于等于车速阈值；
持续时间大于等于时域阈值；
若以上条件均满足，则将方向盘转角位置状态进行计数统计并不断累加，具体为：
将方向盘转角零度左、右两侧位置分别进行计数统计，左侧计数和为CL、右侧计数和为CR；在记录CL的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TLk，在记录CR的同时记录当前时刻扭矩传感器输出的扭矩值TRk，其中k＝1,2,3,4……n，n为记录的次数；在同一点火循环内采用累加记录，但连续两次记录时，后一次记录的方向盘转角位置与前一次记录的方向盘转角位置的角度差的绝对值应大于Δ；
S3、根据CL、CR、TLk和TRk计算方向盘转角零度位置的实际扭矩偏差值Toffset，
Figure FDA0003915097650000022
S4、判断Toffset是否生效，若有效，则计算扭矩传感器输出的扭矩EPS_SteeringTorque，EPS_SteeringTorque＝TorsionBar_Torque-Toffset；其中，TorsionBar_Torque为扭矩传感器扭杆测量扭矩，并在Toffset生效后的整车下一点火循环按此扭矩输出至CAN总线；若未生效，则不进行纠正。
4.根据权利要求3所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法，其特征在于：所述Toffset生效的条件如下：
条件1：CL+CR＞α，α的单位为次；
条件2：
Figure FDA0003915097650000023
若条件1和条件2同时满足，则表示Toffset生效，否则表示Toffset未生效。
5.根据权利要求3或4所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法，其特征在于：所述方向盘转角位置阈值范围为[-30～+30°]；
所述方向盘转速阈值范围为[-5°/s～5°/s]；
所述方向盘转向扭矩阈值范围为[-0.5Nm～+0.5Nm]；
所述车速阈值为0.5kph；
所述时域阈值为5s。
6.根据权利要求4所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正方法，其特征在于：所述α＝50，单位：次；所述β＝0.2。
7.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求1或2所述的EPS扭矩传感器零位扭矩偏差自学习及纠正系统。
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