CN114872785A - 助力转向系统控制方法、控制装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种助力转向系统控制方法、控制装置及车辆，该方法包括：获取车辆的转向关联参数；根据方向盘转向角确定转向参数；根据转向参数和转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，助力转向需求扭矩基于静态需求扭矩和动态需求扭矩计算得到；根据助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值控制助力转向系统运行。本发明通过计算转向泵的静态需求扭矩、动态需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值，通过扭矩补偿精确调整不同工况下的输出扭矩，提升车辆驾驶舒适度和稳定性。

Description

助力转向系统控制方法、控制装置及车辆

技术领域

本发明涉及助力转向扭矩控制技术领域，尤其涉及一种助力转向系统控制方法、控制装置及车辆。

背景技术

汽车动力转向泵是液压动力转向系统的动力源。电子液压助力转向系统通过发动机作为传动介质，将机械能转换为液压能，转向器通过油泵输出的液压油把液压能转换成机械能，可以减轻驾驶员的操控强度，提高整车的可操纵性。

电子液压助力转向系统通常由电动泵、转向机、储油罐、助力转向传感器和电子控制单元等部件组成，转向系统的所有工作状态均由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号对输出扭矩进行补偿，实现闭环控制。

然而，在实际工作过程中，根据车辆的行驶速度、转向角度等信号进行转向扭矩补偿并不准确，例如，在停车场景中，方向盘存在打死位置，在方向盘打死位置时转向泵消耗的扭矩最大，仅依靠车辆的行驶速度、转向角度等信号进行转向扭矩补偿，可能会导致发动机转速下掉严重，甚至导致车辆熄火；在车辆以怠速转速运行时，突然快打和慢打方向盘，转向泵扭矩会产生突变，仅依靠车辆的行驶速度、转向角度等信号进行转向扭矩补偿，发动机无法快速调节扭矩，会导致扭矩跌坑、转速波动大的问题，对驾驶者的驾乘感受和车辆NVH性能产生极大的负面影响。

发明内容

本发明提供了一种助力转向系统控制方法、控制装置及车辆，通过优化扭矩补偿精确调整不同工况下的助力扭矩，以解决转向泵的转向需求扭矩计算不准确的问题，提高驾驶者的驾乘感受。

第一方面，本发明实施例提供了一种助力转向系统控制方法，所述助力转向系统包括转向泵，其中，所述方法包括：

获取车辆的转向关联参数，所述转向关联参数包括：方向盘转向角、车速信号、发动机转速信号和预设转向角上限阈值；

根据所述方向盘转向角确定转向参数，所述转向参数包括转向角绝对值、转向角速度绝对值和转向角加速度绝对值；

根据所述转向参数和所述转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，所述助力转向需求扭矩基于静态需求扭矩和动态需求扭矩计算得到；

根据所述助力转向需求扭矩、所述怠速转向预留扭矩及所述怠速转速需求值控制所述助力转向系统运行。

第二方面，本发明实施例提供了一种助力转向系统控制装置，所述助力转向系统包括转向泵，其中，所述控制装置用于所述助力转向系统控制方法，所述控制装置包括：

转向信号采集模块，用于获取车辆的转向关联参数，所述转向关联参数包括：方向盘转向角、车速信号、发动机转速信号和预设转向角上限阈值；

转向信号处理模块，用于根据所述方向盘转向角确定转向参数，所述转向参数包括转向角绝对值、转向角速度绝对值和转向角加速度绝对值；

转向扭矩计算模块，用于根据所述转向参数和所述转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，所述助力转向需求扭矩基于静态需求扭矩和动态需求扭矩计算得到；

发动机控制模块，用于根据所述助力转向需求扭矩、所述怠速转向预留扭矩及所述怠速转速需求值控制所述助力转向系统运行。

第三方面，本发明实施例提供了一种车辆，其中，包括所述助力转向系统控制装置。

本发明实施例的技术方案，通过提供一种助力转向系统控制方法、控制装置及车辆，基于车辆的转向参数和转向关联参数计算转向泵的静态需求扭矩、动态需求扭矩及怠速转向预留扭矩，并计算转向泵对发动机的怠速转速需求，通过扭矩补偿精确调整不同工况下的助力扭矩，解决了现有助力转向扭矩补偿技术无法根据实际工况精确计算转向泵的转向需求扭矩，导致转向泵扭矩输出突变以及扭矩补偿过度的问题，避免车辆方向盘过度偏转造成发动机转速急剧下降或发动机熄火的问题；发动机可根据转向泵扭矩补偿精确调整输出扭矩，通过扭矩预留，可实现车辆怠速工况下发动机输出扭矩快速调节，避免转向泵负载突变导致的发动机转速波动，有利于提升车辆舒适稳定性能及怠速NVH性能，提升驾驶体验。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是根据本发明实施例一提供的一种助力转向系统控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例二提供的一种助力转向系统控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例二提供的另一种助力转向系统控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例三提供的一种助力转向系统控制方法的流程图；

图5是根据本发明实施例四提供的一种助力转向系统控制方法的流程图；

图6是根据本发明实施例四提供的一种助力转向系统控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是根据本发明实施例一提供的一种助力转向系统控制方法的流程图，本实施例可适用于对车辆电动液压助力转向系统进行扭矩补偿和扭矩预留的应用场景，该方法可以由助力转向系统控制装置来执行，该控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该控制装置可配置于车载控制器或者独立控制器中。

在本发明的实施例中，助力转向系统包括助力转向传感器、转向泵、储油罐和助力转向控制单元。其中，转向泵可采用发动机作为传动介质，发动机作为传动介质，将液压能转换为机械能，转向泵将液压能转换为机械能，对驾驶员的转向操作进行辅助。助力转向控制单元与发动机控制单元通过数据总线进行参数交互，助力转向控制单元根据接收到的参数计算转动助力所需的力矩，驱动转向泵输出相应的扭矩，实现车辆转向助力。

典型地，助力转向传感器可包括：方向盘转角传感器、车速传感器和发动机转速传感器。其中，方向盘传感器可设置于车辆转向柱上，用于获取方向盘转角。车速传感器可设置于驱动桥壳或变速器壳内，用于获取车速信号。发动机转速传感器可设置于分电器内，安装在变速箱离合器壳体上，用于获取发动机转速信号。上述车辆传感器设置位置，并不局限于此，本领域技术人员可以根据实际需求进行设置。

如图1所示，本发明实施例提供的助力转向系统控制方法包括：

S10、获取车辆的转向关联参数。

其中，转向关联参数为影响车辆转向消耗扭矩数值大小的车辆运行参数。典型地，转向关联参数包括但不限于：方向盘转向角、车速信号、发动机转速信号、预设转向角上限阈值(即最大转向角度)、怠速行驶边界对应的发动机最大转速和发动机最低转速。

一实施例中，方向盘转向角可由方向盘传感器获取，方向盘转向角可用于确定车辆转向方向、转向偏移角度、以及转向速度。

一实施例中，车速信号可由车速传感器获取，车速信号可用于对转向扭矩的数值进行修正。在低速大转向场景下，助力转向系统的油泵高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向更省力；在高度转向场景下，助力转向系统的油泵以较低的转速运转，在保证高速打转向需求的同时，节省发动机功率。

一实施例中，发动机转速信号可由发动机转速传感器获取，发动机转速信号可用于对转向扭矩的数值进行修正。在车辆行驶过程中，发动机输出扭矩提供车辆负载能力，由于扭矩与转速存在计算关系，且发动机转速与车速存在对应关系，获取发动机转速可以获知车辆的行驶状态。

在本发明的实施例中，预设转向角上限阈值是指，车辆在工作过程中，方向盘可以偏转的最大角度值，即方向盘最大转向角度，预设转向角上限阈值可用于判断方向盘是否达到最大转向角度。

一实施例中，预设转向角上限阈值可以通过方向盘转向角极限位置标定或转向控制器信号获取的方式获取，但并不局限于此。

S20、根据方向盘转向角确定转向参数。

其中，转向参数是指，用于表征方向盘转向方向、转向角度及方向盘转向速率的特征参数。典型地，转向参数包括但不限于：转向角绝对值、转向角速度绝对值和转向角加速度绝对值。

在本发明的实施例中，可通过角度传感器采集获得转向角，并根据转向角计算转向角速度，以及根据转向角速度计算转向角加速度。

示例性地，若定义方向盘转向角为A，转向角速度为dA，转向角加速度为ddA，则方向盘转向角A和转向角速度dA满足如下所示的公式一，车辆转向角速度dA与转向角加速度ddA满足如下所示的公式二：

其中，dT代表一个信号采样周期，k和k-1分别代表当前采样数值和上一次采样数值。

对方向盘转向角A、转向角速度dA及转向角加速度ddA进行取绝对值运算，得到转向角绝对值abs_A，转向角速度绝对值abs_dA和转向角加速度绝对值abs_ddA，具体函数表达式如下：

abs_A＝|A|

abs_dA＝|dA|

abs_ddA＝|ddA|

其中，方向盘转向角A及转向角绝对值abs_A的单位为°；转向角速度dA及转向角速度绝对值abs_dA的单位为°/s；转向角加速度ddA及转向角加速度绝对值abs_ddA的单位为°/s²。

需要说明的是，当车辆不发生转向时，dA＝0°/s，ddA＝0°/s²。

S30、根据转向参数和转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，助力转向需求扭矩基于静态需求扭矩和动态需求扭矩计算得到。

在本发明的实施例中，助力转向需求扭矩是指车辆完成转向所需的转向泵的扭矩消耗值。车辆在打转向时，存在两种状态，一是维持转向系统在一定转角，即静态；二是打转向的过程，即动态，静态和动态过程均存在转向泵扭矩消耗，因此，助力转向需求扭矩可由静态需求扭矩和动态需求扭矩两部分相加得到。其中，静态需求扭矩是指维持转向系统在一定转向角下所消耗的转向泵的扭矩，静态需求扭矩可由转向角绝对值决定，还可根据车速和发动机转速对静态需求扭矩进行修正；动态需求扭矩是指在打转向的过程中操作液压系统所消耗的转向泵的扭矩，可由转向角和转向角速度决定。通过引入动态扭矩和静态扭矩，使输出扭矩平滑，防止扭矩补偿过度。

怠速转向预留扭矩是指，车辆在怠速转速条件下行驶时，发动机为转向系统储备的扭矩预留值。车辆在转向时，转向操作由驾驶员根据实际情况而定，可能会出现快打或慢打方向盘的操作，转向泵扭矩产生突变。系统可根据发动机转速信号、转向角及转向角加速度计算转向泵的怠速转向预留扭矩，在转向泵扭矩输出发生突变时，怠速转向预留扭矩可保证发动机的输出扭矩保持不变，避免怠速转速下打转向造成的扭矩跌坑，提升驾驶者的驾乘感受和车辆NVH性能。

发动机的怠速转速需求值是指，转向泵在最大转向位置时，对发动机怠速最低转速的需求。由于方向盘存在打死位置，方向盘靠近打死位置或打死，转向泵越接近最大位置，引起的扭矩负载就越大，即方向盘打死位置时转向泵消耗的扭矩最大，此时需要提高发动机转速，输出怠速转速需求值到发动机控制单元，避免方向盘在打死位置时，发动机转速下掉严重，甚至车辆熄火的风险。在本发明的实施例中，可先通过标定建立转向参数和/或转向关联参数与助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值之间的对应关系标定表，将车辆实际行驶过程中的转向关联参数(例如方向盘转向角、车速信号、发动机转速信号、预设转向角上限阈值)及转向参数(例如转向角、转向角速度、转向角加速度)，代入标定表，基于查表法，计算车辆行驶过程中实际所需的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值。

S40、根据助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值控制助力转向系统运行。

在本步骤中，发动机控制单元根据助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值调节发动机的输出扭矩，将机械能转换为液压能，带动转向泵输出转向助力扭矩。

一实施例中，根据助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值控制助力转向系统运行，包括：根据助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值调节发动机的进气量和点火角。

具体而言，发动机控制单元接收车辆传感器获取的转向关联参数和转向参数，查表计算实际运行工况下的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值，若车辆运行于常规运行工况(例如未处于怠速工况且不存在快速打转向需求)，则发动机控制单元根据助力转向需求扭矩调节发动机的节气门开度和点火角，以使转向泵的输出扭矩满足转向所需的静态需求扭矩和动态需求扭矩；若车辆在怠速运行条件下存在快速打转向需求，则发动机控制单元根据助力转向需求扭矩和怠速转向预留扭矩共同调节发动机的进气量和点火角，以使转向泵的输出扭矩满足转向所需的静态需求扭矩和动态需求扭矩；若转向泵越接近预设转向角上限阈值，则发动机控制单元控制发动机以怠速转速需求值运行，在发动机以怠速转速需求值运行时，带动转向泵实现转向助力，实现发动机扭矩精确控制。

本发明实施例提供了一种助力转向系统控制方法，基于车辆的转向参数和转向关联参数计算转向泵的静态需求扭矩、动态需求扭矩及怠速转向预留扭矩，并计算转向泵对发动机的怠速转速需求，通过扭矩补偿精确调整不同工况下的输出扭矩，解决了现有助力转向扭矩补偿技术无法在根据实际工况精确计算转向泵的转向需求扭矩导致转向泵扭矩输出突变以及扭矩补偿过度的问题，避免车辆方向盘过度偏转造成发动机转速急剧下降或发动机熄火的问题；发动机可根据转向泵扭矩补偿精确调整输出扭矩，通过扭矩预留，可实现车辆怠速工况下发动机输出扭矩快速调节，避免转向泵负载突变导致的发动机转速波动，有利于提升车辆舒适稳定性能及怠速NVH性能，提升驾驶体验

实施例二

图2是根据本发明实施例二提供的一种助力转向系统控制方法的流程图，本实施例中，示例性地示出了一种根据转向参数以及转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩的具体实施方式。

如图2所示，在上述步骤S30中，根据转向参数和转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩，具体包括以下步骤：

S101、根据转向角绝对值和转向角速度绝对值确定动态需求扭矩。

其中，动态需求扭矩T_d是在打转向的过程中操作液压系统所需要消耗的扭矩。

在本步骤中，可通过标定试验，建立转向角绝对值abs_A和转向角速度绝对值abs_dA与动态需求扭矩T_d之间的对应关系，根据标定数据形成动态需求扭矩标定表，通过查表法确定动态需求扭矩T_d。

示例性地，表1示出了一组动态需求扭矩标定表的标定数据。在表1所示的标定表中，横坐标为转向角绝对值abs_A(°)，纵坐标为转向角速度绝对值abs_dA(°/s)，输出为基础动态补偿扭矩T_d(Nm)。表1中的所有数据均可标定，表中数值仅作示例，基本标定原则应该是转向角和转向角速度越大区域，所需要的动态补偿扭矩应该越大，数据变化平缓且尽量无畸点。

结合表1可知，在通过查表法确定动态需求扭矩T_d之时，标定表中未表示数据一般由相邻数据插值计算。例如，当转向工况为转向角绝对值abs_A＝120°，转向角速度绝对值abs_dA＝150°/s时，由转向角绝对值abs_A＝90°，转向角速度绝对值abs_dA＝150°/s和转向角绝对值abs_A＝180°，转向角速度绝对值abs_dA＝150°/s对应的扭矩值插值，得出此时扭矩值为4Nm。

S102、根据转向角绝对值、车速信号和发动机转速信号确定静态需求扭矩。

其中，转向角绝对值abs_A代表方向盘此时转向角度，表示了车辆此时打转向的偏向角度，静态需求扭矩T_sf是维持转向系统当前转向角的扭矩消耗，转向角绝对值abs_A越大，静态需求扭矩T_sf越大。静态需求扭矩T_sf还受到车速信号v和发动机转速信号n的影响，在方向盘转向角恒定的情况下，转向泵扭矩负载会按比例略微增加，随着车速和发动机转速的增加，转向泵的扭矩负载减小，且低速区域的转向泵扭矩负载可不作修正。

一实施例中，上述步骤S102，包括以下步骤：

S1021、根据转向角绝对值确定基础静态补偿扭矩值。

其中，基础静态补偿扭矩值T_s是维持转向系统当前转向角的的扭矩消耗。

在本步骤中，可通过标定试验，建立转向角绝对值abs_A与基础静态补偿扭矩值T_s之间的对应关系，根据标定数据建立基础静态补偿扭矩标定表，通过查表法确定基础静态补偿扭矩值T_s。

示例性地，表2示出了一组基础静态补偿扭矩标定表的标定数据。在表2所示的标定表中，横坐标为转向角绝对值abs_A(°)，输出为基础静态补偿扭矩值T_s(Nm)。表2中的所有数据均可标定，表中数值仅作示例，基本标定原则应该是转向角越大，所需要的基础静态补偿扭矩应该越大，数据变化平缓且尽量无畸点。

结合表2所示，在通过查表法确定基础静态补偿扭矩值T_s之时，标定表中未表示数据一般由相邻数据线性插值计算。例如，当转向角绝对值abs_A＝120°时，由转向角绝对值abs_A＝90°和转向角绝对值abs_A＝180°对应的扭矩值插值，得出此时的基础静态补偿扭矩值T_s为1Nm。

S1022、根据车速信号和发动机转速信号确定静态扭矩修正系数。

其中，静态扭矩修正系数为转向泵扭矩负载修正系数，静态扭矩修正系数与车速信号v和发动机转速信号n负相关，即言，随着车速信号v和发动机转速信号n增大，静态扭矩修正系数减小。

在本步骤中，可通过标定试验，建立车速v、发动机转速n与动态补偿扭矩修正系数之间的对应关系，根据标定数据形成基础动态补偿扭矩修正系数标定表，通过查表法确定基础动态补偿扭矩修正系数。

示例性的，表3示出了一组基础动态补偿扭矩标定表的标定数据。在表2所示的标定表中，横坐标为车速v(km/h)，纵坐标为发动机转速n(rpm)，输出为静态扭矩修正系数。表3中的所有数据均可标定，表中数值仅作示例，基本标定原则应该是随着车速增加，修正系数应该减小，数据变化平缓且尽量无畸点。

结合表3所示，在通过查表法确定静态扭矩修正系数之时，标定表中未表示数据一般由相邻数据插值计算。例如当v＝6km/h，n＝700rpm时，由v＝5km/h，n＝700rpm和＝7km/h，n＝700rpm对应的修正系数插值，得出此时修正系数为0.55。

S1023、根据基础静态补偿扭矩值和静态扭矩修正系数计算静态需求扭矩。

静态扭矩修正系数乘以基础静态补偿扭矩T_s就得到了修正后静态补偿扭矩T_sf。

S103、根据静态需求扭矩和动态需求扭矩计算基础总补偿扭矩。

其中，基础总补偿扭矩T_c为修正后的静态需求扭矩T_cf和动态需求扭矩T_d相加。

S104、根据转向角绝对值和预设转向角上限阈值确定最大转向角接近系数。

其中，最大转向角接近系数r为转向角绝对值abs_A与预设转向角上限阈值Amax的比值，用于表示方向盘转向程度；预设转向角上限阈值Amax，一般为车辆最大转向角的绝对值，可以根据实际情况作出相应调整，在此不做限定。根据实施例一所述，可以根据转向角A计算出转向角绝对值abs_A。最大转向角接近系数r越接近1，方向盘越接近打死位置，转向泵输出扭矩越大。

S105、判断最大转向角接近系数是否大于预设接近系数上限阈值。

在本步骤中，可设置预设接近系数上限阈值小于1，例如，可设置预设接近系数上限阈值为0.9。在最大转向角接近系数r超过预设接近系数上限阈值时，判定方向盘达到最大转向角。

若最大转向角接近系数r超过预设接近系数上限阈值(例如为0.9)，则执行后续步骤S106；若最大转向角接近系数r小于或者等于预设接近系数上限阈值(例如为0.9)，则执行后续步骤S107。

S106、将预设最大角补偿扭矩值确定为助力转向需求扭矩。

具体而言，在最大转向角接近系数大于预设接近系数上限阈值(r＞0.9)时,方向盘达到最大转角，转向泵扭矩会突然增加，将最大角补偿扭矩值T_cmax(可标定，通常最大角补偿扭矩值T_cmax设置为25～30Nm)确定为助力转向需求扭矩，并根据该最大角补偿扭矩值T_cmax调节转向泵的操作液压系统，快速实现助力转向。

S107、根据基础总补偿扭矩及预设传动影响因子计算助力转向需求扭矩。

其中，预设传动影响因子f为发动机对转向泵的传动效率修正系数，对于电动液压助力转向系统，转向泵与发动机不直接连接，预设传动影响因子f可设置为1。

具体而言，在最大转向角接近系数小于或者等于预设接近系数上限阈值(r≤0.9)时,采用乘以预设传动影响因子f的方式，对基础总补偿扭矩T_c进行修正，助力转向总补偿扭矩为修正后补偿扭矩T_cf。

本发明实施例在实施例一的基础上对转向泵的助力需求扭矩的确定做了进一步说明，并提出了一种根据转向参数以及转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩的方法，根据此方法可以更加准确高效的确定转向泵的助力转向需求扭矩。

图3是根据本发明实施例二提供的另一种助力转向系统控制方法的流程图，在图2的基础上，示出了一种通过系统故障判断对助力转向需求扭矩进行修正的方法。

如图3所示，在执行步骤S101之前，该助力转向系统控制方法还包括以下步骤：

S108、判断助力转向系统是否发生故障。

在本步骤中，助力转向系统故障包括但不限于：传感器故障和数据通信故障。

若助力转向系统报出故障，则执行后续步骤S109；否则，执行上述步骤S101至步骤S107。

S109、将预设故障补偿扭矩确定为助力转向需求扭矩。

可选的，预设故障补偿扭矩可根据实际情况进行确定。预设故障补偿扭矩是根据助力转向系统发生故障时转向泵实际所需要的扭矩进行确定的，与车辆配置及路况有一定关系。本领域技术人员可根据经验对车辆转向系统故障时转向泵的助力转向需求扭矩进行测试，并进行标定。助力转向系统发生故障时，为确保车辆可以平稳转向及驾驶员的人身安全，转向泵仍需扭矩补偿。预设故障补偿扭矩，可以确保助力转向系统发生故障时，转向泵仍旧有补偿扭矩输出，来对打转向操作进行辅助。

本发明的实施例中，预设故障补偿扭矩可为故障静态补偿扭矩T_s0和故障动态补偿扭矩T_d0相加之和，其中，故障静态补偿扭矩T_s0和故障动态补偿扭矩T_d0可为标定值，一般标为0Nm。此时转向泵的助力转向需求扭矩为故障静态补偿扭矩和故障动态扭矩补偿相加之和，为0Nm。通过系统故障判断，快速修正扭矩补偿值，实现助力扭矩快速调节。

实施例三

图4是根据本发明实施例三提供的一种助力转向系统控制方法的流程图，本实施例中，示例性地示出了一种根据转向参数以及转向关联参数确定发动机怠速转速需求值的具体实施方式。

如图4所示，在上述步骤S30中，根据转向参数和转向关联参数确定发动机怠速转速需求值，具体包括以下步骤：

S201、根据转向角绝对值和预设转向角上限阈值计算转向角度差。

其中，转向角绝对值abs_A表示在打转向过程中的转向角度的大小，可以通过对转向角进行计算得到，转向角可以通过角度传感器获取。预设转向角上限阈值Amax为标定值，一般为车辆最大转向角的绝对值，表示可以打转向的最大程度，可通过获取方向盘转向角极限位置的转向角度来获取预设转向角上限阈值Amax，但并不局限于此。转向角度差diff_A表示方向盘打转向位置与最大转向位置的接近程度，可以通过计算预设转向角上限阈值Amax与转向角绝对值abs_A之差的方式来获取。

示例性的，若定义转向角绝对值为abs_A，预设转向角上限阈值为Amax，转向角度差diff_A，则转向角绝对值为abs_A、预设转向角上限阈值为Amax、转向角度差diff_A满足如下所示公式三：

diff_A＝Amax-abs_A (公式三)

S202、判断转向角度差是否小于预设转向角度差上限阈值。

其中，预设转向角度差上限阈值diff_Amax表示方向盘转角偏离最大转向位置的上限标定值。

转向角绝对值abs_A越接近预设转向角上限阈值Amax，转向角度差diff_A的数值越小，转向角度差diff_A小于预设转向角度差上限阈值diff_Amax，方向盘转角越接近最大位置，转向负载越大，扭矩输出越大，发动机越容易熄火。通过比较转向角度差diff_A与预设转向角度差上限阈值diff_Amax之间的数值大小，判断发动机是否存在熄火风险。

若转向角度差diff_A大于或等于预设转向角度差上限阈值diff_Amax，则判定此时转向角度小，转向负载低，转向系统无怠速转速需求，执行后续步骤S203；若转向角度差diff_A小于预设转向角度差上限阈值diff_Amax，则判定此时转向角度大，转向负载大，转向系统满足怠速转速需求的触发条件，执行后续步骤S204。

S203、将怠速转速需求值置为零。

具体而言，在转向角度差diff_A大于或等于预设转向角度差上限阈值diff_Amax(diff_A≥diff_Amax)时，方向盘转向角小，远离方向盘转向最大位置，转向助力系统负载低，转向泵助力转向需求扭矩小，发动机无怠速转速需求，怠速需求最小转速nMin＝0。

S204、根据预设怠速转速下限值确定怠速转速需求值。

其中，预设怠速转速下限值可为维持发动机最大转向位置的扭矩消耗所需的最小转速标定值。

需要说明的是，在确定发动机怠速转速需求值时，发动机控制模块还可根据空调系统等其他负载计算车辆运行怠速转速，取预设怠速转速下限值与车辆运行怠速转速中的最大值作为最终的怠速转速需求值，控制发动机转速。

具体而言，在转向角度差diff_A小于预设转向角度差上限阈值diff_Amax(diff_A＜diff_Amax)时，方向盘转向角度大，接近方向盘转向最大位置，转向助力系统负载高，转向泵助力转向需求扭矩大，发动机有怠速转速需求，将预设怠速转速下限值nMin_C确定为怠速转速需求值，发动机控制模块根据该怠速转速需求值控制发动机工作，避免怠速时车辆方向盘过度偏转造成发动机转速急剧下降或发动机熄火，提高驾驶体验感。

本发明实施例在实施例一的基础上对发动机的怠速转速需求值的确定做了进一步说明，并提出了一种根据转向参数以及转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩的方法，根据此方法可以更加准确高效的确定发动机的怠速转速需求值。通过设置发动机怠速转速需求值，在怠速工况下，转向泵需求扭矩过大(例如方向盘处于最大转向位置)时，控制发动机以怠速转速需求值工作，实现快速提高发动机转速，避免车辆方向盘过度偏转造成发动机转速急剧下降或发动机熄火，提升驾驶体验。

实施例四

图5是根据本发明实施例四提供的一种助力转向系统控制方法的流程图，本实施例中，示例性地示出了一种根据转向参数以及转向关联参数确定转向泵的怠速转向预留扭矩的具体实施方式。

如图5所示，根据转向参数以及转向关联参数确定转向泵的怠速转向预留扭矩，具体包括以下步骤：

S301、根据发动机转速信号确定怠速转向预留状态值S。

其中，怠速转向预留状态值为表示发动机是否处于怠速运行的状态值。

在本步骤中，可设置怠速边界最高转速n_H和怠速边界最低转速n_L，怠速边界最高转速n_H和怠速边界最低转速n_L可根据车辆和发动机的实际情况进行标定，例如，可最高转速n_H可为1200rpm，可最低转速n_L可为1100rpm。根据发动机转速信号与怠速边界最高转速n_H和怠速边界最低转速n_L的比较结果确定怠速转向预留状态值。

具体而言，定义发动机转速为n，根据发动机转速信号确定怠速转向预留状态值，具体包括：

若n＞n_H，即发动机转速n大于怠速边界最高转速n_H，则判定发动机运行于非怠速转速状态，将怠速转向预留状态值怠速转向预留状态值S置为0。

若n_L≤n≤n_H，即发动机转速n在怠速边界最高转速n_H与怠速边界最低转速n_L之间，则判定发动机运行于滞回转速区间，将怠速转向预留状态值怠速转向预留状态值S置为1。

若n＜n_L，即发动机转速n小于怠速边界最低转速n_L，则判定发动机运行于怠速转速状态，怠速转向预留状态值S置为2。

S302、根据怠速转向预留状态值匹配对应的预留扭矩计算策略。

具体而言，若怠速转向预留状态值S等于0，则执行后续步骤S303；若怠速转向预留状态值S等于1，则执行后续步骤S304；若怠速转向预留状态值S等于2，则执行后续步骤S305。

S303、将怠速转向预留扭矩置为零。

在本步骤中，怠速转向预留扭矩置为零，表示不需要发动机对转向泵提供预留扭矩。

S304、将前一转向控制周期内存储的怠速转向预留扭矩确定为当前转向控制周期的怠速转向预留扭矩。

S305、根据转向角绝对值、预设转向角上限阈值和转向角加速度绝对值计算怠速转向预留扭矩。

其中，转向泵怠速转向预留扭矩T_r是指，车辆在怠速转速条件下行驶时，发动机为转向系统储备的扭矩预留值。转向角加速度绝对值abs_ddA、预设转向角上限阈值Amax、转向角绝对值abs_A满足上述实施例中提供的函数和公式，在此不再赘述。

具体而言，可先设定怠速边界条件：怠速边界最高转速n_H和怠速边界最低转速n_L，对发动机转速n与怠速边界最高转速n_H和怠速边界最低转速n_L进行比对，若n＞n_H，则将怠速转向预留状态值S置为0，并将怠速转向预留扭矩置为0Nm，即言不需要对转向泵提供预留扭矩；若n_L≤n≤n_H，则判定发动机运行于滞回转速区间，将怠速转向预留状态值S置为1，并将前一转向控制周期内存储的怠速转向预留扭矩确定为当前转向控制周期的怠速转向预留扭矩，防止发动机非怠速转速状态和怠速转速状态频繁切换；若n＜n_L，则将怠速转向预留状态值S置为2，此时，发动机运行于怠速转速状态，若此时转向泵需求扭矩突变，则向转向泵提供发动机为转向系统储备的扭矩预留值，即怠速转向预留扭矩，保证转向平稳进行。

需要说明的是，怠速转向预留扭矩与转向角大小，方向盘是否达到最大位置及转向速度均相关，可通过转向角加速度绝对值abs_ddA、预设转向角上限阈值Amax、转向角绝对值abs_A，计算怠速转向预留扭矩。

在本步骤中，可通过标定试验，建立转向角度差diff_A和转向角加速度绝对值abs_ddA与怠速转向预留扭矩T_r之间的对应关系，根据标定数据形成怠速转向预留扭矩标定表，通过查表法确定怠速转向预留扭矩T_r。

示例性的，表4示出了一组怠速转向预留扭矩标定表的标定数据。

在表4所示标定表中，横坐标为转向角加速度绝对值abs_ddA(°/s²),纵坐标为转向角度差diff_A(°)，输出为转向预留扭矩T_r(Nm)。表4的所有数据均可标定，表中数值仅作示例，基本标定原则应该是在转向角加速度和转向角度差越大的区域，预留的转向扭矩应该越多，数据变化平缓且尽量无畸点。

结合表4可知，在通过查表法确定怠速转向预留扭矩T_r时，标定表中未表示数据一般由相邻数据插值计算。例如，当abs_ddA＝600°/s²，diff_A＝100°时，由abs_ddA＝540°/s²，diff_A＝100°和abs_ddA＝720°/s²，diff_A＝100°对应的预留扭矩插值，得出此时预留扭矩为15Nm。

具体而言，怠速转向预留状态值S为2，发动机转速n小于最低转速n_L。发动机在怠速转速状态，此时转向泵需求扭矩突变，发动机无法向转向泵提供足够扭矩助力转向，发动机转速骤降。

S306、根据转向泵传动影响因子对怠速转向预留扭矩进行修正。

其中，转向泵传动影响因子为转向泵负载修正系数，转向泵传动影响因子与转向泵和发动机的连接方式相关，对于电动液压助力转向系统，转向泵与发动机不直接连接，通常设定为1。

对助力转向怠速转向预留扭矩T_r进行修正，即乘以一个转向泵传动影响因子f，助力转向最终的怠速转向预留扭矩为修正后怠速转向预留扭矩T_rf。

本发明实施例在实施例一的基础上对转向泵的怠速转向预留扭矩的确定做了进一步说明，并提出了一种根据转向参数以及转向关联参数确定转向泵的怠速转向预留扭矩的方法，根据此方法可以更加准确高效的确定转向泵的怠速转向预留扭矩。通过设置怠速转向预留扭矩，在转向泵扭矩输出发生突变时，保证发动机的输出扭矩保持不变，避免怠速转速下打转向造成的扭矩跌坑，提升驾驶者的驾乘感受和车辆NVH性能。

实施例五

基于上述任一实施例，本发明实施例五提供了一种助力转向系统控制装置，该助力转向系统控制装置可执行上述任一实施例提供的助力转向系统控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

可选地，图6是本发明实施例五提供的一种助力转向系统控制装置的结构示意图。

如图6所示，该装置包括：转向信号采集模块101、转向信号处理模块102、转向扭矩计算模块103、发动机控制模块104。该装置中各个模块之间依次按照上述顺序顺次连接，可以采用硬件和/或软件的形式实现，该控制装置可配置于助力转向系统中，也可以配置于配置有助力转向系统的对应车辆中。

转向信号采集模块101，可以获取车辆的转向关联参数。其中包括：车辆传感器处获取到的方向盘转向角、车速信号、发动机转速信号；通过试验标定而确定，并预设的预设转向角上限阈值。转向信号采集模块101与转向信号处理模块102相连接，向转向信号处理模块102输出获取到的车辆的转向关联参数。

转向信号处理模块102，可以根据转向信号采集模块101获取到的车辆的转向关联参数中的方向盘转向角确定转向参数，其中包括：转向角绝对值、转向角速度绝对值和转向角加速度绝对值。可以根据本发明实施例一所述方法处理，但并不局限于此，也可以根据本领域技术人员经验进行处理。转向信号处理模块102与转向扭矩计算模块103相连接，向转向扭矩计算模块103输出转向关联参数和转向参数。

转向扭矩计算模块103，可以根据由转向信号处理模块102输出的转向关联参数和转向参数，确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，述助力转向需求扭矩基于静态需求扭矩和动态需求扭矩计算得到。转向扭矩计算模块103与发动机控制模块104相连接，向发动机控制模块104输出转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值。

发动机控制模块104，可以根据转向扭矩计算模块103输出的转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，控制助力转向系统。可选的，调节发动机的进气量和点火角，保证发动机输出扭矩，满足转向泵扭矩需求。

可选地，转向扭矩计算模块103用于根据转向参数和转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩，具体包括：根据转向角绝对值、车速信号和发动机转速信号确定静态需求扭矩；根据转向角绝对值和转向角速度绝对值确定动态需求扭矩；根据转向角绝对值和预设转向角上限阈值确定最大转向角接近系数；及根据静态需求扭矩、动态需求扭矩及最大转向角接近系数确定助力转向需求扭矩。

可选地，根据转向角绝对值、车速信号和发动机转速信号确定静态需求扭矩，包括：根据转向角绝对值确定基础静态补偿扭矩值；根据车速信号和发动机转速信号确定静态扭矩修正系数；根据基础静态补偿扭矩值和静态扭矩修正系数计算静态需求扭矩。

可选地，根据静态需求扭矩、动态需求扭矩及最大转向角接近系数确定助力转向需求扭矩，包括：根据静态需求扭矩和动态需求扭矩计算基础总补偿扭矩；判断最大转向角接近系数是否大于预设接近系数上限阈值；若最大转向角接近系数大于预设接近系数上限阈值，则将预设最大角补偿扭矩值确定为助力转向需求扭矩；若最大转向角接近系数小于或者等于预设接近系数上限阈值，则根据基础总补偿扭矩及预设传动影响因子计算助力转向需求扭矩。

可选地，转向扭矩计算模块103还用于判断助力转向系统是否发生故障，并在助力转向系统发生故障之时，将预设故障补偿扭矩确定为助力转向需求扭矩。

可选地，转向扭矩计算模块103还用于根据转向参数和转向关联参数确定转向泵的怠速转向预留扭矩，具体包括：根据发动机转速信号确定怠速转向预留状态值；根据怠速转向预留状态值匹配对应的预留扭矩计算策略。

其中，预留扭矩计算策略包括下述任一项：在怠速转向预留状态值等于0时，将怠速转向预留扭矩置为零；在怠速转向预留状态值等于1时，将前一转向控制周期内存储的怠速转向预留扭矩确定为当前转向控制周期的怠速转向预留扭矩；在怠速转向预留状态值等于2时，根据转向角绝对值、预设转向角上限阈值和转向角加速度绝对值计算怠速转向预留扭矩。

可选地，转向扭矩计算模块103还用于根据转向参数和转向关联参数确定转向泵的怠速转速需求值，具体包括：根据转向角绝对值和预设转向角上限阈值计算转向角度差；判断转向角度差是否小于预设转向角度差上限阈值；若转向角度差小于预设转向角度差上限阈值，则根据预设怠速转速下限值确定怠速转速需求值；若转向角度差大于或者等于预设转向角度差上限阈值，则将怠速转速需求值置为零。

可选地，发动机控制模块104用于根据助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及怠速转速需求值调节发动机的进气量和点火角。

本发明实施例所提供的一种助力转向系统控制装置可执行本发明任意实施例所提供的一种助力转向系统控制方法，在车辆转向过程中，通过获取转向关联参数，处理转向关联参数获取转向参数，基于转向关联参数和转向参数计算得到转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩和发动机怠速转速需求值，进而控制助力转向系统，调节发动机进气量和点火角，解决了现有助力转向扭矩补偿技术无法根据实际工况精确计算转向泵的转向需求扭矩，导致转向泵扭矩输出突变以及扭矩补偿过度的问题，避免车辆方向盘过度偏转造成发动机转速急剧下降或发动机熄火的问题；发动机可根据转向泵扭矩补偿精确调整输出扭矩，通过扭矩预留，可实现车辆怠速工况下发动机输出扭矩快速调节，避免转向泵负载突变导致的发动机转速波动，有利于提升车辆舒适稳定性能及怠速NVH性能，通过设置发动机怠速转速需求值，在怠速工况下，转向泵需求扭矩过大(例如方向盘处于最大转向位置)时，控制发动机以怠速转速需求值工作，实现快速提高发动机转速，避免车辆方向盘过度偏转造成发动机转速急剧下降或发动机熄火，提升驾驶体验。

实施例六

本发明实施例六提供一种车辆，包括上述实施例所述助力转向系统。

本发明实施例所述助力转向系统被配置于车辆中，在车辆转向过程在执行上述实施例中所述的助力转向系统控制方法，可以实现车辆转向平稳，发动机效率应用高效，驾驶员驾乘体验良好的效果。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种助力转向系统控制方法，所述助力转向系统包括转向泵，其特征在于，所述方法包括：

获取车辆的转向关联参数，所述转向关联参数包括：方向盘转向角、车速信号、发动机转速信号和预设转向角上限阈值；

根据所述方向盘转向角确定转向参数，所述转向参数包括转向角绝对值、转向角速度绝对值和转向角加速度绝对值；

根据所述转向参数和所述转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，所述助力转向需求扭矩基于静态需求扭矩和动态需求扭矩计算得到；

根据所述助力转向需求扭矩、所述怠速转向预留扭矩及所述怠速转速需求值控制所述助力转向系统运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述转向参数和所述转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，包括：

根据所述转向角绝对值、所述车速信号和所述发动机转速信号确定静态需求扭矩；

根据所述转向角绝对值和所述转向角速度绝对值确定动态需求扭矩；

根据所述转向角绝对值和所述预设转向角上限阈值确定最大转向角接近系数；

根据所述静态需求扭矩、所述动态需求扭矩及所述最大转向角接近系数确定所述助力转向需求扭矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述转向角绝对值、所述车速信号和所述发动机转速信号确定静态需求扭矩，包括：

根据所述转向角绝对值确定基础静态补偿扭矩值；

根据所述车速信号和所述发动机转速信号确定静态扭矩修正系数；

根据所述基础静态补偿扭矩值和所述静态扭矩修正系数计算所述静态需求扭矩。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述静态需求扭矩、所述动态需求扭矩及所述最大转向角接近系数确定所述助力转向需求扭矩，包括：

根据所述静态需求扭矩和所述动态需求扭矩计算基础总补偿扭矩；

判断所述最大转向角接近系数是否大于预设接近系数上限阈值；

若所述最大转向角接近系数大于所述预设接近系数上限阈值，则将预设最大角补偿扭矩值确定为所述助力转向需求扭矩；

若所述最大转向角接近系数小于或者等于所述预设接近系数上限阈值，则根据所述基础总补偿扭矩及预设传动影响因子计算所述助力转向需求扭矩。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述静态需求扭矩、所述动态需求扭矩及所述最大转向角接近系数确定所述助力转向需求扭矩之前，所述方法还包括：

判断所述助力转向系统是否发生故障；

若所述助力转向系统发生故障，则将预设故障补偿扭矩确定为所述助力转向需求扭矩。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述转向参数和所述转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，还包括：

根据所述发动机转速信号确定怠速转向预留状态值；

根据所述怠速转向预留状态值匹配对应的预留扭矩计算策略；

预留扭矩计算策略包括下述任一项：

将所述怠速转向预留扭矩置为零；

将前一转向控制周期内存储的怠速转向预留扭矩确定为当前转向控制周期的怠速转向预留扭矩；

根据转向角绝对值、预设转向角上限阈值和转向角加速度绝对值计算所述怠速转向预留扭矩。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述转向参数和所述转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，还包括：

根据所述转向角绝对值和所述预设转向角上限阈值计算转向角度差；

判断所述转向角度差是否小于预设转向角度差上限阈值；

若所述转向角度差小于预设转向角度差上限阈值，则根据预设怠速转速下限值确定所述怠速转速需求值；

若所述转向角度差大于或者等于预设转向角度差上限阈值，则将所述怠速转速需求值置为零。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述助力转向需求扭矩、所述怠速转向预留扭矩及所述怠速转速需求值控制所述助力转向系统运行，包括：

根据所述助力转向需求扭矩、所述怠速转向预留扭矩及所述怠速转速需求值调节发动机的进气量和点火角。

9.一种助力转向系统控制装置，所述助力转向系统包括转向泵，其特征在于，所述控制装置用于执行权利要求1-8中任一项所述的助力转向系统控制方法，所述控制装置包括：

转向信号采集模块，用于获取车辆的转向关联参数，所述转向关联参数包括：方向盘转向角、车速信号、发动机转速信号和预设转向角上限阈值；

转向信号处理模块，用于根据所述方向盘转向角确定转向参数，所述转向参数包括转向角绝对值、转向角速度绝对值和转向角加速度绝对值；

转向扭矩计算模块，用于根据所述转向参数和所述转向关联参数确定转向泵的助力转向需求扭矩、怠速转向预留扭矩及发动机的怠速转速需求值，所述助力转向需求扭矩基于静态需求扭矩和动态需求扭矩计算得到；

发动机控制模块，用于根据所述助力转向需求扭矩、所述怠速转向预留扭矩及所述怠速转速需求值控制所述助力转向系统运行。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的助力转向系统控制装置。

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