CN113815717A - 一种汽车电动转向助力系统及其转向助力方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车电动转向助力系统及其转向助力方法,所述系统包括EPS控制器、助力电机、扭矩传感器、方向盘角度传感器、助力电机转速传感器和转向助力调节器,EPS控制器从CAN总线上获取车速,EPS控制器与扭矩传感器、方向盘角度传感器、助力电机转速传感器和转向助力调节器连接,EPS控制器根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor确定总助力力矩Tac,并控制助力电机按照总助力力矩Tac执行以提供转向助力,协助驾驶员转动方向盘,完成转向动作。本发明能实现在一定的转向力感范围内连续调节,方便用户挑选到适合的助力手感,提升用户体验感。
Description
技术领域
本发明属于汽车转向系统控制领域,具体涉及一种汽车电动转向助力系统及其转向助力方法。
背景技术
电动助力转向系统(即EPS)越来越成为现代汽车的标准配置,部分车辆还配备有多种助力模式可选的助力转向系统,一定程度上可适应不同驾驶风格和体能的驾驶者的个性化需求。市场上的多种助力模式可选配置,多为两种或三种助力模式,典型的如舒适模式、正常模式和运动模式,手力分别对应轻、中和重,驾驶员可根据喜好,通过方向盘或中控按键选择某一种。这种多模式选择方式一般最多支持三种助力手感,各种手感之间一般标定为明显的力感区隔,无法对助力手感进行连续细致调节,用户可能无法挑选到自己喜爱的转向力感,无法精确满足用户需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车电动转向助力系统及其转向助力方法,以实现在一定的转向力感范围内连续调节,方便用户挑选到适合的助力手感,提升用户体验感。
本发明所述的汽车电动转向助力系统,包括EPS控制器、助力电机、用于检测方向盘手力矩的扭矩传感器、用于检测方向盘角度的方向盘角度传感器和用于检测助力电机转速的助力电机转速传感器,EPS控制器从CAN总线上获取车速,EPS控制器与扭矩传感器连接,获取方向盘手力矩,EPS控制器与方向盘角度传感器连接,获取方向盘角度,EPS控制器与助力电机转速传感器连接,获取助力电机转速,EPS控制器与助力电机连接;该汽车电动转向助力系统还包括转向助力调节器,转向助力调节器上设置有可供操作的模式调节块,EPS控制器与转向助力调节器连接,获取操作模式调节块而选择的助力调节系数Factor;EPS控制器根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor确定总助力力矩Tac,并控制助力电机按照总助力力矩Tac执行以提供转向助力,协助驾驶员转动方向盘,完成转向动作。
汽车的转向助力性能主要由随速助力功能、阻尼功能和回正功能决定。随速助力功能中的随速助力力矩提供驾驶员转向助力的基础值,减轻驾驶员转向负荷;阻尼功能中的阻尼力矩用来调整驾驶员打方向时的粘滞感,并控制方向盘撒手回正时的超调和震荡现象;回正功能中的回正力矩用于辅助方向盘以可控的速度回到水平中间位置。
本发明所述的转向助力方法,采用上述汽车电动转向助力系统,该方法包括:
EPS控制器根据车速、方向盘手力矩和助力调节系数Factor,确定调节后的随速助力力矩Tbase;
EPS控制器根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor,确定调节后的阻尼力矩Tdc;
EPS控制器根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度和助力调节系数Factor,确定调节后的回正力矩Tar;
EPS控制器利用公式:Tac=Tbase-Tdc+Tar,计算总助力力矩Tac;
EPS控制器控制助力电机按照总助力力矩Tac执行以提供转向助力,协助驾驶员转动方向盘,完成转向动作;
其中,助力调节系数Factor的取值范围为0~100%;当模式调节块位于舒适模式对应位置时(即转向助力模式为舒适模式时),助力调节系数Factor等于0;当模式调节块位于运动模式对应位置时(即转向助力模式为运动模式时),助力调节系数Factor等于100%;助力调节系数Factor随着模式调节块由舒适模式对应位置向运动模式对应位置的移动而线性增大。
优选的,EPS控制器根据车速、方向盘手力矩和助力调节系数Factor,确定调节后的随速助力力矩Tbase的具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩查询第一随速助力力矩表,得到对应的第一随速助力力矩Tbase_max;
根据车速、方向盘手力矩查询第二随速助力力矩表,得到对应的第二随速助力力矩Tbase_min;
利用公式:Tbase=Tbase_max* Factor + Tbase_min*(100%-Factor),计算得到调节后的随速助力力矩Tbase;
其中,第一随速助力力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩与第一随速助力力矩的对应关系表;第二随速助力力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩与第二随速助力力矩的对应关系表;第一随速助力力矩是指方向盘平均手力矩大于预设的第一力矩阈值时的随速助力力矩,第二随速助力力矩是指方向盘平均手力矩小于预设的第二力矩阈值时的随速助力力矩,预设的第一力矩阈值大于预设的第二力矩阈值。
优选的,EPS控制器根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor,确定调节后的阻尼力矩Tdc的具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速查询第一阻尼力矩表,得到对应的第一阻尼力矩Tdc_max;
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速查询第二阻尼力矩表,得到对应的第二阻尼力矩Tdc_min;
利用公式:Tdc=Tdc_max* Factor + Tdc_min*(100%-Factor),计算得到调节后的阻尼力矩Tdc;
其中,第一阻尼力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速与第一阻尼力矩的对应关系表;第二阻尼力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速与第二阻尼力矩的对应关系表;第一阻尼力矩为粘滞感大于预设的第一粘滞感阈值时的阻尼力矩,第二阻尼力矩为粘滞感小于预设的第二粘滞感阈值时的阻尼力矩,预设的第一粘滞感阈值大于预设的第二粘滞感阈值。
优选的,EPS控制器根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度和助力调节系数Factor,确定调节后的回正力矩Tar的具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度查询第一回正力矩表,得到对应的第一回正力矩Tar_max;
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度查询第二回正力矩表,得到对应的第二回正力矩Tar_min;
利用公式:Tar= Tar_max* Factor + Tar_min*(100%-Factor),计算得到调节后的回正力矩Tar;
其中,第一回正力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度与第一回正力矩的对应关系表;第二回正力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度与第二回正力矩的对应关系表;第一回正力矩为回正速度大于预设的第一速度阈值时的回正力矩,第二回正力矩为回正速度小于预设的第二速度阈值时的回正力矩,预设的第一速度阈值大于预设的第二速度阈值。
本发明利用助力调节系数Factor配合随速助力功能、阻尼功能和回正功能的连续调节,来调整总助力力矩大小,从而实现了在一定的转向力感范围的连续调节,方便用户挑选到适合的助力手感,很好的解决了目前车辆转向助力模式数量较少无法满足精细化调节偏好的问题,提升了用户体验感。
附图说明
图1为本实施例中汽车电动转向助力系统的结构框图。
图2为本实施例中的转向助力方法示意图。
图3为本实施例中确定调节后的随速助力力矩Tbase的示意图。
图4为本实施例中确定调节后的阻尼力矩Tdc的示意图。
图5为本实施例中确定调节后的回正力矩Tar的示意图。
图6为本实施例中用户操作模式调节块的示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实施例中的汽车电动转向助力系统,包括EPS控制器1、助力电机2、转向助力调节器6、用于检测方向盘手力矩的扭矩传感器3、用于检测方向盘角度的方向盘角度传感器4和用于检测助力电机转速的助力电机转速传感器5,EPS控制器1从CAN总线上获取车速,EPS控制器1与扭矩传感器3连接,获取方向盘手力矩,EPS控制器1与方向盘角度传感器4连接,获取方向盘角度,EPS控制器1与助力电机转速传感器5连接,获取助力电机转速,EPS控制器1与助力电机2连接,转向助力调节器6上设置有可供操作的模式调节块,EPS控制器1与转向助力调节器6连接,获取操作模式调节块而选择的助力调节系数Factor。EPS控制器1根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor确定总助力力矩Tac,并控制助力电机2按照总助力力矩Tac执行以提供转向助力。如图6所示,模式调节块集成在汽车中控大屏上,形成人机交互界面,用户在该界面上用手指拖动模式调节块,在舒适模式和运动模式间进行连续调节,模式调节块位于舒适模式对应位置时(即转向助力模式为舒适模式时),EPS控制器1获取的(即转向助力调节器6输出的)助力调节系数Factor等于0,模式调节块位于运动模式对应位置时(即转向助力模式为运动模式时),EPS控制器1获取的(即转向助力调节器6输出的)助力调节系数Factor等于100%。EPS控制器1获取的助力调节系数Factor的取值范围为0~100%,助力调节系数Factor随着模式调节块由舒适模式对应位置向运动模式对应位置的移动而线性增大,即手指拖动模式调节块由舒适模式对应位置向运动模式对应位置移动时,助力调节系数Factor线性增大;相应的手指拖动模式调节块由运动模式对应位置向舒适模式对应位置移动时,助力调节系数Factor线性减小。
如图2至图5所示,本实施例中的转向助力方法,采用上述汽车电动转向助力系统,该方法由EPS控制器1执行,EPS控制器1包括随速助力力矩确定模块、阻尼力矩确定模块、回正力矩确定模块、总助力力矩计算模块和输出控制模块,该方法包括:
随速助力力矩确定模块根据车速、方向盘手力矩和助力调节系数Factor,确定调节后的随速助力力矩Tbase。具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩查询第一随速助力力矩表,得到对应的第一随速助力力矩Tbase_max;
根据车速、方向盘手力矩查询第二随速助力力矩表,得到对应的第二随速助力力矩Tbase_min;
利用公式:Tbase=Tbase_max* Factor + Tbase_min*(100%-Factor),计算得到调节后的随速助力力矩Tbase;
其中,第一随速助力力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩与第一随速助力力矩的对应关系表;第二随速助力力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩与第二随速助力力矩的对应关系表;第一随速助力力矩是指方向盘平均手力矩大于预设的第一力矩阈值时(也可以理解为手感最重时)的随速助力力矩,第二随速助力力矩是指方向盘平均手力矩小于预设的第二力矩阈值时(也可以理解为手感最轻时)的随速助力力矩,预设的第一力矩阈值大于预设的第二力矩阈值。
阻尼力矩确定模块根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor,确定调节后的阻尼力矩Tdc。具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速查询第一阻尼力矩表,得到对应的第一阻尼力矩Tdc_max;
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速查询第二阻尼力矩表,得到对应的第二阻尼力矩Tdc_min;
利用公式:Tdc=Tdc_max* Factor + Tdc_min*(100%-Factor),计算得到调节后的阻尼力矩Tdc;
其中,第一阻尼力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速与第一阻尼力矩的对应关系表;第二阻尼力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速与第二阻尼力矩的对应关系表;第一阻尼力矩为粘滞感大于预设的第一粘滞感阈值时(也可以理解为粘滞感最强时)的阻尼力矩,第二阻尼力矩为粘滞感小于预设的第二粘滞感阈值时(也可以理解为粘滞感最弱时)的阻尼力矩,预设的第一粘滞感阈值大于预设的第二粘滞感阈值。
回正力矩确定模块根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度和助力调节系数Factor,确定调节后的回正力矩Tar。具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度查询第一回正力矩表,得到对应的第一回正力矩Tar_max;
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度查询第二回正力矩表,得到对应的第二回正力矩Tar_min;
利用公式:Tar= Tar_max* Factor + Tar_min*(100%-Factor),计算得到调节后的回正力矩Tar;
其中,第一回正力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度与第一回正力矩的对应关系表;第二回正力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度与第二回正力矩的对应关系表;第一回正力矩为回正速度大于预设的第一速度阈值时(也可以理解为回正最快时)的回正力矩,第二回正力矩为回正速度小于预设的第二速度阈值时(也可以理解为回正最慢时)的回正力矩,预设的第一速度阈值大于预设的第二速度阈值。
总助力力矩计算模块利用公式:Tac=Tbase-Tdc+Tar,计算总助力力矩Tac。
输出控制模块输出总助力力矩Tac,控制助力电机2按照总助力力矩Tac执行以提供转向助力,协助驾驶员转动方向盘,完成转向动作。
Claims (5)
1.一种汽车电动转向助力系统,包括EPS控制器(1)、助力电机(2)、用于检测方向盘手力矩的扭矩传感器(3)、用于检测方向盘角度的方向盘角度传感器(4)和用于检测助力电机转速的助力电机转速传感器(5),EPS控制器(1)从CAN总线上获取车速,EPS控制器(1)与扭矩传感器(3)连接,获取方向盘手力矩,EPS控制器(1)与方向盘角度传感器(4)连接,获取方向盘角度,EPS控制器(1)与助力电机转速传感器(5)连接,获取助力电机转速,EPS控制器(1)与助力电机(2)连接;其特征在于:还包括转向助力调节器(6),转向助力调节器上设置有可供操作的模式调节块,EPS控制器(1)与转向助力调节器(6)连接,获取操作模式调节块而选择的助力调节系数Factor;EPS控制器(1)根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor确定总助力力矩Tac,并控制助力电机(2)按照总助力力矩Tac执行以提供转向助力。
2.一种转向助力方法,采用如权利要求1所述的汽车电动转向助力系统,其特征在于,该方法包括:
EPS控制器(1)根据车速、方向盘手力矩和助力调节系数Factor,确定调节后的随速助力力矩Tbase;
EPS控制器(1)根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor,确定调节后的阻尼力矩Tdc;
EPS控制器(1)根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度和助力调节系数Factor,确定调节后的回正力矩Tar;
EPS控制器(1)利用公式:Tac=Tbase-Tdc+Tar,计算总助力力矩Tac;
EPS控制器(1)控制助力电机(2)按照总助力力矩Tac执行以提供转向助力;
其中,助力调节系数Factor的取值范围为0~100%;当模式调节块位于舒适模式对应位置时,助力调节系数Factor等于0;当模式调节块位于运动模式对应位置时,助力调节系数Factor等于100%;助力调节系数Factor随着模式调节块由舒适模式对应位置向运动模式对应位置的移动而线性增大。
3.根据权利要求2所述的转向助力方法,其特征在于,EPS控制器(1)根据车速、方向盘手力矩和助力调节系数Factor,确定调节后的随速助力力矩Tbase的具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩查询第一随速助力力矩表,得到对应的第一随速助力力矩Tbase_max;
根据车速、方向盘手力矩查询第二随速助力力矩表,得到对应的第二随速助力力矩Tbase_min;
利用公式:Tbase=Tbase_max* Factor + Tbase_min*(100%-Factor),计算得到调节后的随速助力力矩Tbase;
其中,第一随速助力力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩与第一随速助力力矩的对应关系表;第二随速助力力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩与第二随速助力力矩的对应关系表;第一随速助力力矩是指方向盘平均手力矩大于预设的第一力矩阈值时的随速助力力矩,第二随速助力力矩是指方向盘平均手力矩小于预设的第二力矩阈值时的随速助力力矩,预设的第一力矩阈值大于预设的第二力矩阈值。
4.根据权利要求2或3所述的转向助力方法,其特征在于,EPS控制器(1)根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速和助力调节系数Factor,确定调节后的阻尼力矩Tdc的具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速查询第一阻尼力矩表,得到对应的第一阻尼力矩Tdc_max;
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速查询第二阻尼力矩表,得到对应的第二阻尼力矩Tdc_min;
利用公式:Tdc=Tdc_max* Factor + Tdc_min*(100%-Factor),计算得到调节后的阻尼力矩Tdc;
其中,第一阻尼力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速与第一阻尼力矩的对应关系表;第二阻尼力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度、助力电机转速与第二阻尼力矩的对应关系表;第一阻尼力矩为粘滞感大于预设的第一粘滞感阈值时的阻尼力矩,第二阻尼力矩为粘滞感小于预设的第二粘滞感阈值时的阻尼力矩,预设的第一粘滞感阈值大于预设的第二粘滞感阈值。
5.根据权利要求2或3或4所述的转向助力方法,其特征在于,EPS控制器(1)根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度和助力调节系数Factor,确定调节后的回正力矩Tar的具体方式为:
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度查询第一回正力矩表,得到对应的第一回正力矩Tar_max;
根据车速、方向盘手力矩、方向盘角度查询第二回正力矩表,得到对应的第二回正力矩Tar_min;
利用公式:Tar= Tar_max* Factor + Tar_min*(100%-Factor),计算得到调节后的回正力矩Tar;
其中,第一回正力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度与第一回正力矩的对应关系表;第二回正力矩表为通过标定方式得到的车速、方向盘手力矩、方向盘角度与第二回正力矩的对应关系表;第一回正力矩为回正速度大于预设的第一速度阈值时的回正力矩,第二回正力矩为回正速度小于预设的第二速度阈值时的回正力矩,预设的第一速度阈值大于预设的第二速度阈值。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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