CN114044050B - 阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车 - Google Patents

阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车，应用于汽车的电动助力转向系统，包括：获取方向盘的当前转动角度、当前手力矩和当前车速，并基于当前转动角度，确定角速度；确定当前手力矩对应的目标比例因子；其中，目标比例因子与当前车速和当前手力矩相关；基于预先配置的车速与阻尼系数的对应关系，确定当前车速对应的目标阻尼系数；其中，对应关系中车速与阻尼系数成正相关；基于角速度、目标比例因子和目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩。本发明可以减小转向过程中的阻尼补偿力矩，提高高速时回正的阻尼补偿力矩，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。

Description

阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，尤其是涉及一种阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车。
背景技术
电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)有阻尼补偿控制模块，阻尼补偿提供一个与方向盘运动方向相反的电机助力以此减小回正时方向盘的快速转动，提高稳定性。车辆高速行驶时，增加阻尼，避免高速转向时的回正超调，抑制车辆横摆振动；车辆低速时，适当调低阻尼，保证车辆的回正性能。通常阻尼补偿力的大小与方向盘转速成正比，高速比例系数大，提供更高的阻尼补偿，低速比例系数小，减小阻尼提高回正性能。但现有技术中，在转向过程中仍存在与方向盘运动反向相关的阻尼力，给驾驶员一种粘性的手感，且因阻尼补偿力矩随着方向盘转速增大而增大，快速转向过程中手感粘性更明显。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车，以减小转向过程中的阻尼补偿力矩，提高高速时回正的阻尼补偿力矩，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种阻尼补偿控制方法，应用于汽车的电动助力转向系统，包括：获取方向盘的当前转动角度、当前手力矩和当前车速，并基于当前转动角度，确定角速度；确定当前手力矩对应的目标比例因子；其中，目标比例因子与当前车速和当前手力矩相关；基于预先配置的车速与阻尼系数的对应关系，确定当前车速对应的目标阻尼系数；其中，对应关系中车速与阻尼系数成正相关；基于角速度、目标比例因子和目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩。
在一种实施方式中，基于当前手力矩，确定当前手力矩对应的目标比例因子，包括：将手力矩与预设的手力矩阈值进行对比，得到比对结果；将比对结果输入预先配置的比例因子模型，得到目标比例因子。
在一种实施方式中，比例因子模型包括常数模型和递减模型；将比对结果输入预先配置的比例因子模型，得到目标比例因子，包括：若当前手力矩小于或等于手力矩阈值，则将常数模型中配置的第一比例因子确定为目标比例因子；若当前手力矩大于手力矩阈值，则基于递减模型中预设的手力矩与比例因子间反相关的对应关系和当前手力矩，确定目标比例因子。
在一种实施方式中，递减模型为线性递减模型。
在一种实施方式中，递减模型为非线性递减模型。
在一种实施方式中，手力矩阈值与车速成正相关；常数模型对应的第一比例因子与车速成正相关；递减模型对应的递减速度与车速成反相关。
在一种实施方式中，基于角速度、目标比例因子和目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩，包括：将角速度、目标比例因子和目标阻尼系数的乘积确定为阻尼补偿力矩。
第二方面，本发明实施例提供了一种电动助力转向系统，包括：阻尼补偿控制模块，阻尼补偿控制模块采用如前述第一方面提供的任一项的阻尼补偿控制方法得到阻尼补偿力矩。
在一种实施方式中，该系统还包括电机，阻尼补偿控制模块用于将基于阻尼补偿力矩确定的驱动信号发送至电机。
第三方面，本发明实施例提供了一种汽车，包括如前述第二方面提供的任一项的电动助力转向系统。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的上述阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车，该方法应用于汽车的电动助力转向系统，首先，获取方向盘的当前转动角度、当前手力矩和当前车速，并基于当前转动角度，确定角速度；然后，确定当前手力矩对应的目标比例因子(目标比例因子与当前车速和当前手力矩相关)；接着，基于预先配置的车速与阻尼系数的对应关系，确定当前车速对应的目标阻尼系数(对应关系中车速与阻尼系数成正相关)；最后，基于角速度、目标比例因子和目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩。上述方法根据检测到的方向盘的当前转动角度和当前手力矩，通过计算得到角速度，结合当前车速得到目标阻尼系数，车速越大，阻尼系数越大，并且根据当前车速和当前手力矩得到目标比例因子，手力矩小时，比例因子较大，手力矩越大，比例因子越小；进而根据角速度、目标比例因子和目标阻尼系数得到当前的阻尼补偿力矩；从而能够在转向时提供较小的阻尼补偿力矩，减小驾驶员在转向过程中手感的粘性，同时能够在高速回正时提供较大的阻尼补偿力矩，避免超调，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种阻尼补偿控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种比例因子模型的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种具体的阻尼补偿控制的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种电动助力转向系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种汽车的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
通常阻尼补偿力的大小与方向盘转速成正比，高速比例系数大，提供更高的阻尼补偿，低速比例系数小，减小阻尼提高回正性能。但现有技术中，在转向过程中仍存在与方向盘运动反向相关的阻尼力，给驾驶员一种粘性的手感，且因阻尼补偿力矩随着方向盘转速增大而增大，快速转向过程中手感粘性更明显。
基于此，本发明实施例提供的一种阻尼补偿控制方法、电动助力转向系统及汽车，以减小转向过程中的阻尼补偿力矩，提高高速时回正的阻尼补偿力矩，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种阻尼补偿控制方法进行详细介绍，该方法可以应用于汽车的电动助力转向系统，参见图1所示的一种阻尼补偿控制方法的流程图，示意出该方法主要包括以下步骤S101至步骤S104：
步骤S101：获取方向盘的当前转动角度、当前手力矩和当前车速，并基于当前转动角度，确定角速度。
在一种实施方式中，电动助力转向系统包括扭矩传感器和车速传感器，驾驶员在操作方向盘时，可以通过扭矩传感器实时获取方向盘的当前转动角度和当前手力矩，通过车速传感器实时获取当前车速。对当前转动角度进行数据处理，可以得到角速度，具体的，可以通过当前转动角度除以转动时间计算得到。
步骤S102：确定当前手力矩对应的目标比例因子；其中，目标比例因子与当前车速和当前手力矩相关。
在一种实施方式中，可以将比例因子设定为与车速和手力矩相关，当手力矩较小时，比例因子可以为定值，当手力矩较大时，比例因子可以随着手力矩的增大而减小；同时，车速不同时，比例因子也可能会不同，诸如：当车速越大时，比例因子的定值也可能越大，而比例因子随着手力矩增大而减小的速率可能越慢，从而能够提供不同车速，汽车转向和回正两种状态下不同的比例因子。基于此，本实施例中可以根据获取的当前车速和当前手力矩，基于预先确定的比例因子模型确定目标比例因子。
步骤S103：基于预先配置的车速与阻尼系数的对应关系，确定当前车速对应的目标阻尼系数；其中，对应关系中车速与阻尼系数成正相关。
在一种实施方式中，可以预先配置车速与阻尼系数的对应关系，对应关系中车速与阻尼系数成正相关，即车速越大，阻尼系数越大，从而能够在高速回正时提供较大的阻尼系数，进而使阻尼补偿力矩较大，避免超调，保证车辆的稳定性。基于此，本发明实施例中可以通过查表的方式，在预先配置的车速与阻尼系数的对应关系中，查找与当前车速匹配的阻尼系数作为目标阻尼系数。
步骤S104：基于角速度、目标比例因子和目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩。
本发明实施例提供的上述阻尼补偿控制方法根据检测到的方向盘的当前转动角度和当前手力矩，通过计算得到角速度，结合当前车速得到目标阻尼系数，车速越大，阻尼系数越大，并且根据当前车速和当前手力矩得到目标比例因子，手力矩小时，比例因子较大，手力矩越大，比例因子越小；进而根据角速度、目标比例因子和目标阻尼系数得到当前的阻尼补偿力矩；从而能够在转向时提供较小的阻尼补偿力矩，减小驾驶员在转向过程中手感的粘性，同时能够在高速回正时提供较大的阻尼补偿力矩，避免超调，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。
进一步，在基于当前手力矩，确定当前手力矩对应的目标比例因子时，可以采用包括但不限于以下方式：
首先，将手力矩与预设的手力矩阈值进行对比，得到比对结果。
然后，将比对结果输入预先配置的比例因子模型，得到目标比例因子。
在一种实施方式中，比例因子模型包括常数模型和递减模型。参见图2所示的一种比例因子模型的示意图，横坐标表示手力矩Ts，纵坐标表示比例因子k，Ts0表示预设的手力矩阈值，k0表示第一比例因子。当Ts≤Ts0时，比例因子模型为常数模型，此时比例因子为常数模型对应的第一比例因子k0；当Ts＞Ts0时，比例因子模型为递减模型，此时比例因子随着手力矩的增大而减小。
同时，比例因子模型还与车速有关，手力矩阈值与车速成正相关；常数模型对应的第一比例因子与车速成正相关；递减模型对应的递减速度与车速成反相关，即车速越大，手力矩阈值越大；车速越大，常数模型对应的第一比例因子越大，递减模型对应的递减速度越小。
基于此，本实施例中可以根据当前车速将当前手力矩与相对应的手力矩阈值进行对比，然后将比对结果输入到与当前车速对应的比例因子模型中，得到目标比例因子时，具体的：若当前手力矩小于或等于手力矩阈值，则将常数模型中配置的第一比例因子确定为目标比例因子；若当前手力矩大于手力矩阈值，则基于递减模型中预设的手力矩与比例因子间反相关的对应关系和当前手力矩，确定目标比例因子。
此外，比例因子模型中的递减模型可以是线性递减模型，也可以是非线性递减模型。图2所示的线性递减模型仅为示例性的，在此不做限定。
在一种实施方式中，在基于角速度、目标比例因子和目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩时，可以采用包括但不限于以下方式：将角速度、目标比例因子和目标阻尼系数的乘积确定为阻尼补偿力矩。
进一步，考虑到手力矩与阻尼补偿力矩的相关性较大，还可以将角速度、目标比例因子的平方和目标阻尼系数的乘积确定为阻尼补偿力矩。
本发明实施例提供的上述阻尼补偿控制方法，根据实际检测到手力矩和方向盘的转动角度，通过计算得到角速度，结合整车车速设定不同车速下的阻尼系数，结合手力矩设定不同的比例因子，从而提供不同车速下，转向和回正两种状态下不同的阻尼补偿力矩，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。
为了便于理解，本发明实施例还提供了一种具体的阻尼补偿控制的流程图，参见图3所示，根据当前车速通过查表的方式确定当前车速对应的阻尼系数；根据驾驶员在操作方向盘时的手力矩输入，EPS可以进行阻矩和角度信号的检测，得到方向盘的当前转动角度As以及当前手力矩Ts，进而可以根据当前转动角度As计算得到角速度As’，并且根据当前手力矩Ts和预先确定的比例因子模型确定比例因子(具体可以参见前述实施例中的计算方法)；最后将角速度、比例因子和阻尼系数的乘积确定为阻尼补偿力矩。
综上所述，本发明实施例中根据不同车速设定阻尼系数，具体可以设计成查表的方式，阻尼系数可以根据实际需要进行调整；同时增加阻尼补偿力矩的比例因子，比例因子与方向盘的手力矩相关，具体的力矩小时比例因子大，对应方向盘回正时手力矩小的状态，力矩大时比例因子逐渐减小，对应方向盘转向过程中手力矩大的状态，阻尼补偿力矩为阻尼系数、方向盘的角速度和比例因子的乘积，从而既可以降低转向时的阻尼补偿力矩，又可以提高高速时回正的阻尼补偿力矩，避免超调，也避免转向时阻尼补偿带来的粘性手感。
对于前述阻尼补偿控制方法，本发明实施例还提供了一种电动助力转向系统，参见图4所示的一种电动助力转向系统的结构示意图，示意出该系统包括：阻尼补偿控制模块，阻尼补偿控制模块采用前述实施例提高的阻尼补偿控制方法得到阻尼补偿力矩。
在一种实施方式中，该系统还包括电机，阻尼补偿控制模块用于将基于阻尼补偿力矩确定的驱动信号发送至电机，以使电机以该驱动信号运行，为汽车提供相对应的阻尼补偿力矩。
本发明实施例提供的上述电动助力转向系统，可以根据检测到的方向盘的当前转动角度和当前手力矩，通过计算得到角速度，结合当前车速得到目标阻尼系数，车速越大，阻尼系数越大，并且根据当前车速和当前手力矩得到目标比例因子，手力矩小时，比例因子较大，手力矩越大，比例因子越小；进而根据角速度、目标比例因子和目标阻尼系数得到当前的阻尼补偿力矩；从而能够在转向时提供较小的阻尼补偿力矩，减小驾驶员在转向过程中手感的粘性，同时能够在高速回正时提供较大的阻尼补偿力矩，避免超调，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。
需要说明的是，本发明实施例所提供的电动助力转向系统中的阻尼补偿控制模块，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本发明实施例还提供了一种汽车，参见图5所示的一种汽车的结构示意图，示意出该汽车包括前述实施提供的电动助力转向系统。
本发明实施例提供的上述汽车，能够在转向时提供较小的阻尼补偿力矩，减小驾驶员在转向过程中手感的粘性，同时能够在高速回正时提供较大的阻尼补偿力矩，避免超调，提高车辆稳定性同时避免手感粘性。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种阻尼补偿控制方法，其特征在于，应用于汽车的电动助力转向系统，包括：
获取方向盘的当前转动角度、当前手力矩和当前车速，并基于所述当前转动角度，确定角速度；
确定所述当前手力矩对应的目标比例因子；其中，所述目标比例因子与所述当前车速和所述当前手力矩相关；
基于预先配置的车速与阻尼系数的对应关系，确定所述当前车速对应的目标阻尼系数；其中，所述对应关系中车速与阻尼系数成正相关；
基于所述角速度、所述目标比例因子和所述目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩；
基于所述当前手力矩，确定所述当前手力矩对应的目标比例因子，包括：将所述手力矩与预设的手力矩阈值进行对比，得到比对结果；将所述比对结果输入预先配置的比例因子模型，得到目标比例因子；
所述比例因子模型包括常数模型和递减模型；所述手力矩阈值与车速成正相关；所述常数模型对应的第一比例因子与所述车速成正相关；所述递减模型对应的递减速度与所述车速成反相关。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述比对结果输入预先配置的比例因子模型，得到目标比例因子，包括：
若所述当前手力矩小于或等于所述手力矩阈值，则将所述常数模型中配置的第一比例因子确定为所述目标比例因子；
若所述当前手力矩大于所述手力矩阈值，则基于所述递减模型中预设的手力矩与比例因子间反相关的对应关系和所述当前手力矩，确定所述目标比例因子。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述递减模型为线性递减模型。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述递减模型为非线性递减模型。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述角速度、所述目标比例因子和所述目标阻尼系数，确定阻尼补偿力矩，包括：
将所述角速度、所述目标比例因子和所述目标阻尼系数的乘积确定为阻尼补偿力矩。
6.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：阻尼补偿控制模块，所述阻尼补偿控制模块采用如权利要求1至5任一项所述的阻尼补偿控制方法得到阻尼补偿力矩。
7.根据权利要求6所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述系统还包括电机，所述阻尼补偿控制模块用于将基于所述阻尼补偿力矩确定的驱动信号发送至所述电机。
8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求6至7任一项所述的电动助力转向系统。
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Denomination of invention: Damping compensation control method, electric power steering system, and automobiles

Granted publication date: 20230321

Pledgee: SHANDONG WEIQIAO PIONEERING GROUP Co.,Ltd.

Pledgor: Shanghai Luoke Intelligent Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980017205