CN113682368B - 一种电动助力转向系统的助力控制方法、装置及汽车 - Google Patents

一种电动助力转向系统的助力控制方法、装置及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电动助力转向系统的助力控制方法、装置及汽车，用于解决车辆在练习停车入库场景下的电机过热问题。该方法包括：基于车辆的车速、驾驶员手力矩、方向盘最大转角和倒挡次数，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景；若车辆当前处于练习停车入库场景，则电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的练车入库曲线；基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述练车入库曲线插值得到第一助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第一助力电流进行输出；其中，同一车速和驾驶员手力矩条件下，所述练车入库曲线中对应的助力电流小于正常助力曲线中对应的助力电流。

Description

一种电动助力转向系统的助力控制方法、装置及汽车
技术领域
本发明涉及汽车电子控制系统领域，具体涉及一种电动助力转向系统的助力控制方法、装置及汽车。
背景技术
近年来汽车行业技术发展迅速，汽车电子控制领域技术更是日新月异。人们对汽车人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。为了保证车辆在任何工况下转动转向盘时，都有较理想的操纵稳定性，即使车辆在停车情况下，转动转向盘时也能够轻松自如；目前越来越多中低端车型也逐步实现了电动助力转向系统（Electric Power Steering，EPS）的搭载，并且基本实现了标配；EPS是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的助力式转向系统。该系统仅需要控制电动机电流的方向和幅值，不需要复杂的机械、液压机构。
由于电动助力转向系统是由电动机提供辅助转矩，工作时间过长，系统就会过热，进入热保护模式，导致系统不工作，从而存在如下缺点：
驾校或者新驾驶员练习停车入库时间较短；如增加练车时间，需扩大电机容量；
成本增加。如需提升热保护性能，需扩大电动机的容量，从而增加成本；
电动机扩大容量后，体积和重量增加，不利于整车零部件布置并且整车重量增加；
对于转向系统扩大电机容量，类似新开发一套系统，周期较长，无法满足整车时间节点。
发明内容
本发明提供了一种电动助力转向系统的助力控制方法、装置及汽车，用于解决车辆在练习停车入库场景下的电机过热问题。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种电动助力转向系统的助力控制方法，包括：基于车辆的车速、驾驶员手力矩、方向盘最大转角和倒挡次数，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景；
若车辆当前处于练习停车入库场景，则电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的练车入库曲线；
基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述练车入库曲线插值得到第一助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第一助力电流进行输出；
其中，同一车速和驾驶员手力矩条件下，所述练车入库曲线中对应的助力电流小于正常助力曲线中对应的助力电流。
优选地，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景的步骤包括：
若在第一预设时段内满足车速小于第一预设车速、驾驶员手力矩大于第一预设力矩且累计时长超过预设时长、方向盘转角为最大转角的次数大于或等于第一预设次数以及倒挡次数大于或等于第二预设次数，则确定车辆发生一次停车入库；
若车辆持续发生N次停车入库，则确定车辆当前处于练习停车入库场景；
其中，第二预设时段由多个第一预设时段组成。
优选地，若车辆当前处于练习停车入库场景，所述方法还包括：
所述电动助力转向系统启动末端保护功能，使所述电动助力转向系统将对按照所述练车入库曲线输出的第一助力电流与小于或等于1的助力增益进行相乘，得到用于所述电动助力转向系统最终输出的助力电流。
优选地，所述助力增益通过方向盘转角确定，其中，方向盘转角越大，所对应的助力增益越小。
优选地，预设的练车入库曲线中，各车速和驾驶员手力矩对应的助力电流，使车辆电机在预设的连续时段内的温度低于电机最大允许工作温度。
优选地，所述方法还包括:
基于车辆的车速、驾驶员手力矩和方向盘转动角速度，判断车辆是否已退出练习停车入库场景；
若车辆已退出练习停车入库场景，则电动助力转向系统关闭末端保护功能，且电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的正常助力曲线。
优选地，判断车辆是否退出练习停车入库场景的步骤包括：
若在第二预定时段内满足所述车速大于第二预设车速、所述驾驶员手力矩小于第二预设力矩以及所述方向盘转动角速度小于预设转动角速度，确定车辆退出练习停车入库场景。
本发明还提供了一种电动助力转向系统的助力控制装置，包括：
第一判断模块，用于基于车辆的车速、驾驶员手力矩、方向盘最大转角和倒挡次数，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景；
第一选择模块，用于若车辆当前处于练习停车入库场景，则电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的练车入库曲线；
第一求解模块，用于基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述练车入库曲线插值得到第一助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第一助力电流进行输出；
其中，同一车速和驾驶员手力矩条件下，所述练车入库曲线中对应的助力电流小于正常助力曲线中对应的助力电流。
优选地，若车辆当前处于练习停车入库场景，所述装置还包括：
第二求解模块，用于控制所述电动助力转向系统启动末端保护功能，使所述电动助力转向系统将对按照所述练车入库曲线输出的第一助力电流与小于1的增益值进行相乘，得到用于所述电动助力转向系统最终输出的助力电流。
优选地，所述装置还包括:
第二判断模块，用于基于车辆的车速、驾驶员手力矩和方向盘转动减速度，判断车辆是否已退出练习停车入库场景；
第二选择模块，用于若车辆已退出练习停车入库场景，电动助力转向系统关闭末端保护功能，且电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的正常助力曲线；
第三求解模块，用于基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述正常助力曲线插值得到第二助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第二助力电流进行输出。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的电动助力转向系统的助力控制装置。
本发明的有益效果为：
在不扩大电机容量（即不增加成本）的前提下，提升驾校或者新驾驶员练习停车入库的时间。电动助力转向系统能够识别驾驶员在练车入库或者使用大电流的工况，识别到后调整电动助力转向系统的助力特性曲线和开启末端保护功能，使得电动助力转向系统输出的助力电流减小，进而使得电动助力转向系统的热保护性能得到提升，从而增加电动助力转向系统的使用时间；并且，此技术并不会改变电动助力转向系统所使用的电机或者减速机构。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为车辆进入练车入库场景的识别流程示意图；
图3为已退出练车入库场景的识别流程示意图；
图4为助力电流求解示意图；
图5为正常助力曲线和练车入库曲线的对比图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进一步的描述：
参见图1，本发明实施例提供了一种电动助力转向系统的助力控制方法，该方法能够用于练习停车入库自适应识别，本实施例的上述方法包括以下步骤：
第一步，整车上电；
第二步，电动助力转向系统完成初始化；
第三步，进行入库练习功能识别；当识别到驾驶员在练习停车入库时，进行第四步；
第四步，电动助力转向系统开启末端保护功能并且将自身的助力特性曲线切换为“练车入库”模式；
第五步，电动助力转向系统实时判断入库练习是否完成，如未完成入库练习一直进行判断，如判断为入库练习完成则进行第六步；
第六步，电动助力转向系统关闭末端保护功能并且助力特性曲线切回为正常助力曲线；
第七步，计算识别过程中的相关参数清零后，回到第三步。
其中，预设的练车入库曲线中，各车速和驾驶员手力矩对应的助力电流，使车辆电机在预设的连续时段内的温度低于电机最大允许工作温度。
参见图2，本发明实施例中，进行实时识别练习停车入库流程包括以下条件及步骤：
第一步，进入入库练习识别模块后，开始计时；
第二步，识别判断驾驶员是否在停车入库，其识别条件需同时满足以下五个条件：
（1）车速小于预设车速值（<15kph,可标定）。（车速来源为：CAN总线上接收的车速信号）；
（2）驾驶员手力矩大于预设力矩值并且累计时间超过一定预设时长（>2.5Nm,可标定；累计时间>10s,可标定）。（驾驶员手力矩为方向盘手力矩，具体来源于：通过电动助力转向系统扭矩传感器测量的驾驶员操作方向盘的力矩大小）；
（3）方向转角为最大转角（MaxAngle）次数大于等于第一预设次数（MaxAngle=500°，可标定；次数≥3，可标定）。（方向盘转角的来源为：通过电动助力转向系统转角传感器测量的驾驶员操作方向盘的角度大小）；
（4）倒档次数大于等于第二预设次数（≥2，可标定）。（倒档信号的来源为：CAN总线上接收的变速器档位信号）；
（5）如上四个条件在第一预设时间段内都满足则确定发生一次停车入库（时间<210s,可标定）。
第三步，当上述五个条件都满足后，识别到一次停车入库，入库次数ParkingNum加1；
第四步，判断入库次数ParkingNum是否为一定阈值（3，可标定）。当达到阈值时，则识别到车辆处于练习停车入库场景；如未达到阈值则进行第五步；
第五步，计时器清零，进入下个循环，回到第一步；
参见图 3，本发明所实施例中，在识别到车辆处于练习停车入库场景进一步包括以下条件及步骤：
第一步，电动助力转向系统的助力特性曲线切换到练车入库曲线后，开始计时；
第二步，识别判断驾驶员是否完成练习停车入库（即判断车辆是否已退出练习停车入库场景），其识别条件需同时满足以下四个条件：
（1）车速大于第二预设车速（>25kph,可标定）。（车速：CAN总线上接收的车速信号）
（2）驾驶员手力矩小于第二预设力矩(<1.2Nm,可标定)。（方向盘手力矩：通过电动助力转向系统扭矩传感器测量的驾驶员操作方向盘的力矩大小）
（3）方向盘转动角速度小于预设转动角速度（<0.5rev/s，可标定）。（角速度：由电动助力转向系统转角传感器测量的方向盘转动角速度）
（4）如上三个条件持续在第二预定时段内都满足（>10s，可标定）。
第三步，上述四个条件同时满足后，则识别到练习停车入库完成（即车辆已退出练习停车入库场景）；
第四步，计时器清零，进入下个循环，回到第一步；
参见图4，本发明实施例中，电动助力转向系统的开启末端保护功能的具体过程包括以下步骤：
第一步，用车速（V_Speed）和手力距（Hand_Tq）查询练习入库曲线，得到助力电流（I）；
第二步，用方向盘转角（Steer_Angle）查询助力增益（Gain），此助力增益小于或等于1，并且在末端附近随着角度的增加，助力增益逐渐减小；
第三步，助力电流（I）乘以助力增益（Gain），得到最终作为电动助力转向系统输出的助力电流；
第四步，由于电动助力转向系统输出的助力电流相对于车辆在正常行车场景下的相同条件下会减小，从而发热量降低，热保护性能更好。
参见图5，本发明助力特性曲线具有如下特征：
第一步，电动助力转向系统在正常助力时，参与计算助力电流的助力特性曲线是正常助力曲线；
第二步，当识别到驾驶员在练车时，参与计算助力电流的助力电流切换为练车入库曲线；
第三步，对比两组曲线，练车入库曲线的助力电流小于正常助力曲线的助力电流，即在相同车速和手力距的情况下，练车入库曲线对应的助力电流小，因此会降低发热量，从而提升热保护性能。
本发明还提供了一种电动助力转向系统的助力控制装置，包括：
第一判断模块，用于基于车辆的车速、驾驶员手力矩、方向盘最大转角和倒挡次数，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景；
第一选择模块，用于若车辆当前处于练习停车入库场景，则电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的练车入库曲线；
第一求解模块，用于基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述练车入库曲线插值得到第一助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第一助力电流进行输出；
其中，同一车速和驾驶员手力矩条件下，所述练车入库曲线中对应的助力电流小于所述正常助力曲线中对应的助力电流。
优选地，若车辆当前处于练习停车入库场景，所述装置还包括：
第二求解模块，用于控制所述电动助力转向系统启动末端保护功能，使所述电动助力转向系统将对按照所述练车入库曲线输出的第一助力电流与小于1的增益值进行相乘，得到用于所述电动助力转向系统最终输出的助力电流。
优选地，所述装置还包括:
第二判断模块，用于基于车辆的车速、驾驶员手力矩和方向盘转动减速度，判断车辆是否已退出练习停车入库场景；
第二选择模块，用于若车辆已退出练习停车入库场景，电动助力转向系统关闭末端保护功能，且电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的正常助力曲线；
第三求解模块，用于基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述正常助力曲线插值得到第二助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第二助力电流进行输出。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的电动助力转向系统的助力控制装置。

Claims (8)

1.一种电动助力转向系统的助力控制方法，其特征在于，包括：
基于车辆的车速、驾驶员手力矩、方向盘最大转角和倒挡次数，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景；
若车辆当前处于练习停车入库场景，则电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的练车入库曲线；
基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述练车入库曲线插值得到第一助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第一助力电流进行输出；
所述电动助力转向系统启动末端保护功能，使所述电动助力转向系统将对按照所述练车入库曲线输出的第一助力电流与小于或等于1的助力增益进行相乘，得到用于所述电动助力转向系统最终输出的助力电流；
其中，同一车速和驾驶员手力矩条件下，所述练车入库曲线中对应的助力电流小于正常助力曲线中对应的助力电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景的步骤包括：
若在第一预设时段内满足车速小于第一预设车速、驾驶员手力矩大于第一预设力矩且累计时长超过预设时长、方向盘转角为最大转角的次数大于或等于第一预设次数以及倒挡次数大于或等于第二预设次数，则确定车辆发生一次停车入库；
若车辆持续发生N次停车入库，则确定车辆当前处于练习停车入库场景。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助力增益通过方向盘转角确定，其中，方向盘转角越大，所对应的助力增益越小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预设的练车入库曲线中，各车速和驾驶员手力矩对应的助力电流，使车辆电机在预设的连续时段内的温度低于电机最大允许工作温度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:
基于车辆的车速、驾驶员手力矩和方向盘转动角速度，判断车辆是否已退出练习停车入库场景；
若车辆已退出练习停车入库场景，则电动助力转向系统关闭末端保护功能，且电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的正常助力曲线。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，判断车辆是否退出练习停车入库场景的步骤包括：
若在第二预定时段内满足所述车速大于第二预设车速、所述驾驶员手力矩小于第二预设力矩以及所述方向盘转动角速度小于预设转动角速度，确定车辆退出练习停车入库场景；
其中，第二预设时段由多个第一预设时段组成。
7.一种电动助力转向系统的助力控制装置，其特征在于，包括：
第一判断模块，用于基于车辆的车速、驾驶员手力矩、方向盘最大转角和倒挡次数，判断车辆当前是否处于练习停车入库场景；
第一选择模块，用于若车辆当前处于练习停车入库场景，则电动助力转向系统的助力特性曲线选择为预设的练车入库曲线；
第一控制模块，用于基于车辆的车速和驾驶员手力矩，按照所述练车入库曲线插值得到第一助力电流，所述电动助力转向系统按照所述第一助力电流进行输出；所述电动助力转向系统启动末端保护功能时，使所述电动助力转向系统将对按照所述练车入库曲线输出的第一助力电流与小于或等于1的助力增益进行相乘，得到用于所述电动助力转向系统最终输出的助力电流；
其中，同一车速和驾驶员手力矩条件下，所述练车入库曲线中对应的助力电流小于正常助力曲线中对应的助力电流。
8.一种汽车，其特征在于，包括权利要求7所述的电动助力转向系统的助力控制装置。
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