CN115520268A - 用于车辆方向盘转向软停保护的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于车辆方向盘转向软停保护的方法和装置。所述方法包括：确定方向盘转向的软停角度、软停保护第一角度和软停保护第二角度，软停角度是指方向盘在软停保护作用下的最大转动角度；确定方向盘的当前角度；当方向盘的当前角度大于或等于所述软停保护第一角度并且小于或等于所述软停保护第二角度时，基于扭矩曲线提供软停保护扭矩，其中，所述扭矩曲线包含方向盘转动角度与软停保护扭矩的对应关系；当方向盘的当前角度大于所述软停保护第二角度并且小于所述软停角度时，将软停保护扭矩保持为基于所述扭矩曲线确定的所述软停保护第二角度对应的扭矩值。

Description

用于车辆方向盘转向软停保护的方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，并且尤其涉及用于车辆方向盘转向的软停保护方法和装置。

背景技术

当驾驶员以特定速度将方向盘转动到转向行程的终点时，转向系统的输出扭矩和转向系统的旋转冲量将对转向机构的极限位置造成冲击。在电子液压助力转向(EHPS)系统中，液压机构具有压力释放机构和安全阀，以避免在行程终点时液压腔内过大的压力。同时，电机辅助模块也需要提供与转向位置和转向速度有关的软停保护功能。

现有技术中软停保护的方案是将基础助力扭矩乘以一个基于方向盘转向角度的软停保护系数，以获得软停保护目标助力扭矩。其中，软停保护系数与方向盘角度的关系可预先通过试验等方式确定。

该现有技术方案缺点或不足主要表现在：

一、现有技术仅依据扭矩斜坡提供软停保护扭矩，因此在转向行程接近终点方向盘手感会急速变沉。

二、在方向盘转向接近行程终点时，在不同车速下驾驶员的手感不同，因此，在不同车速下难以基于手感经验判断是否将要到达转向行程终点。

三、由于软停保护目标助力扭矩与方向盘转向角度有关，因此在方向盘转向行程终点和转离行程终点时，电机助力扭矩都会降低。然而，软停保护仅需在方向盘转向行程终点的过程中提供，从转离行程终点的过程中不需要提供软停保护。

发明内容

本发明提供了用于车辆方向盘转向软停保护的方法和装置，以至少部分地解决现有技术存在的上述问题。

本发明的一个方面涉及车辆方向盘转向软停保护的方法。

根据本发明的一个示例性实施例，用于车辆方向盘转向软停保护的方法可包括以下步骤：确定方向盘转向的软停角度、软停保护第一角度和软停保护第二角度，软停角度是指方向盘在软停保护作用下的最大转动角度；确定方向盘的当前角度；当方向盘的当前角度大于或等于所述软停保护第一角度并且小于或等于所述软停保护第二角度时，基于扭矩曲线提供软停保护扭矩，所述扭矩曲线包含方向盘转动角度与软停保护扭矩的对应关系；和当方向盘的当前角度大于所述软停保护第二角度并且小于所述软停角度时，将软停保护扭矩保持为基于所述扭矩曲线确定的所述软停保护第二角度对应的扭矩值。

根据另一示例性实施例，确定所述软停保护第一角度的步骤可包括：基于所述软停角度确定所述软停保护第一角度。

根据又一示例性实施例，确定所述软停保护第二角度的步骤可包括：获取车辆行驶速度；和基于所述软停角度和车辆行驶速度确定所述软停保护第二角度。

根据又一示例性实施例，所述软停保护方法还可包括：确定车辆行驶速度；和基于车辆行驶速度确定所述扭矩曲线的最大值。

根据又一示例性实施例，所述扭矩曲线可以是基于二次函数曲线或更高次函数曲线得出的。

根据又一示例性实施例，所述方法还可包括：确定方向盘是否正在转离所述软停角度；和当确定方向盘正在转离所述软停角度时，不提供软停保护扭矩。

本发明的另一方面涉及车辆方向盘转向软停保护的装置。

根据一个示例性的实施例，用于车辆方向盘转向软停保护的装置可包括：第一传感器，用于确定方向盘的当前角度；和处理器。所述处理器被配置以用于：确定方向盘转向的软停角度、软停保护第一角度和软停保护第二角度，其中，所述软停角度是指方向盘在软停保护作用下的最大转动角度；当方向盘的当前角度大于或等于所述软停保护第一角度并且小于或等于所述软停保护第二角度时，基于扭矩曲线确定软停保护扭矩，所述扭矩曲线包含方向盘转动角度与软停保护扭矩的对应关系；和当方向盘的当前角度大于所述软停保护第二角度并且小于所述软停角度时，基于所述扭矩曲线将软停保护扭矩设定为所述软停保护第二角度对应的扭矩值。

根据另一示例性的实施例，所述处理器被进一步配置以基于所述软停角度确定所述软停保护第一角度。

根据另一示例性的实施例，所述软停保护装置还可包括用于获取车辆行驶速度的第二传感器，并且所述处理器可被进一步配置以基于所述软停角度和车辆行驶速度确定所述软停保护第二角度。

根据另一示例性的实施例，所述处理器可被进一步配置以基于车辆行驶速度确定所述扭矩曲线的最大值。

根据另一示例性的实施例，所述扭矩曲线是基于二次函数曲线或更高次函数曲线得出的。

根据另一示例性的实施例，所述处理器可被进一步配置以确定方向盘是否正在转离所述软停角度；和当确定方向盘正在转离所述软停角度时，将软停保护扭矩的值设定为零。

附图说明

本发明的用于车辆方向盘转向软停保护的方法和装置的实施例将参照以下附图进行说明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的车辆方向盘转向软停保护方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的车辆方向盘转向软停保护方法的示意图；

图3是根据本发明的另一实施例的车辆方向盘转向软停保护方法的流程图；

图4是根据本发明的一个实施例的车辆方向盘转向软停保护装置的示意性方块图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图本发明的示例性实施例进行详细的说明。

如图1所示，根据本发明的一个示例性实施例，用于车辆方向盘转向的软停保护方法可包括以下步骤：

S101：确定方向盘转向的软停角度、软停保护第一角度和软停保护第二角度。

软停角度是指方向盘在软停保护作用下的最大转动角度。在方向盘受到软停保护之后，仍需要转动一定角度之后才能停止转动。该软停角度位于方向盘转向的极限角度之前，可根据经验提前加以设定，也可以基于适当的算法在每次需要进行软停保护时实时计算得出，或者通过其他方式确定。需要说明的是，并非方向盘每次都必然会转动到该角度之后才停止转动。通常情况下，在对方向盘转向施加软停保护之后，在接近软停角度之前一段角度范围内，驾驶员会感觉方向盘的手感明显变重，继续转向的难度增加。此时，驾驶员将会意识到已经启动了方向盘的软停保护功能，从而可能提前将方向盘往反方向转动。

在启动软停保护程序之后，在接近转向行程的终点或软停角度之前的一段方向盘转角范围内，可使软停保护扭矩随着方向盘转动角度的增大而增大，软停保护扭矩越大，转向辅助电机的输出的基础助力扭矩与软停保护扭矩之差越小，因而施加到方向盘上的的助力扭矩越小，使得驾驶员需要施加更大的扭矩才能进一步转动方向盘，从而使驾驶员意识到已经启动了方向盘的软停保护功能。因此可基于这一角度范围的上阈值和下阈值确定软停保护第一角度和软停保护第二角度。在这一角度范围内，软停保护扭矩可基于预先确定的扭矩曲线得出，所述扭矩曲线包含方向盘转动角度与软停保护扭矩的对应关系。

S102：确定方向盘的当前角度。

方向盘的转向角度可通过任意适当的角度传感器确定。

S103：确定软停保护扭矩。

在本发明的该实施例中，软停保护扭矩是基于方向盘的当前角度确定的。具体而言：

当方向盘的当前角度大于或等于所述软停保护第一角度并且小于或等于所述软停保护第二角度时，基于扭矩曲线提供软停保护扭矩；和

当方向盘的当前角度大于所述软停保护第二角度并且小于所述软停角度时，将软停保护扭矩保持为基于所述扭矩曲线确定的所述软停保护第二角度对应的扭矩值。如前文所述，通常情况下，在软停保护第一角度与软停保护第二角度之间，软停保护扭矩通常随着方向盘转动角度的增大而增大，因此通常情况下软停保护第二角度对应于软停保护扭矩的最大值。

此外，当方向盘的当前角度小于软停保护第一角度时，可以不提供软停保护扭矩，也可以提供一很小的的软停保护转矩，该很小的的软停保护转矩可对应于扭矩曲线的最小值。

图2示出了根据上述实施例的方向盘转向软停保护方法的示意图。图中下部横轴代表方向盘转向角度的展开线，其左端为方向盘向逆时针方向转动的物理终点或行程终点，右端方向盘向逆时针方向转动的物理终点或行程终点，O点为方向盘转向的中点或原点，其转向角度为0(零)。该实施例以方向盘向顺时针方向转向为例加以说明，但是本领域技术人员可以理解，该技术方案可以对称地应用于方向盘向逆时针方向转向的情形。

在应用本发明的软停保护方法时，在启用软停保护功能之后，首先，例如基于自学习算法，确定方向盘受软停保护之后的软停角度S点、软停保护第一角度A点和软停保护第二角度B点。然后判断方向盘的当前角度C点是否落入从A点至S点的角度区间内。如果C点落入O点与A点之间，则不提供软停保护扭矩。如果C点是否落入从A点至S点的角度区间内，提供软停保护扭矩。且从A点至S点之间的角度区间被划分为两个子区间，在从A点到B点的第一子区间内，应用本发明的软停保护方法的系统基于软停保护扭矩曲线提供软停保护扭矩，其中A点对应软停保护扭矩的最小值，B点对应软停保护扭矩的最大值。在从B点到S点的第二子区间内，始终以扭矩曲线的最大值提供软停保护扭矩。

在确定软停保护扭矩之后，可以通过从转向辅助电机输出的基础助力扭矩中减去软停保护扭矩以计算出最终施加在方向盘上的转向助力扭矩。

与现有技术相比，本发明将软停保护过程分为两个阶段，在第一个阶段内，软停保护扭矩随方向盘转角增大而增大，而在第二个阶段内，软停保护扭矩被恒定地保持在最大值。通过这种方式，能够在方向盘转向接近行程终点时使驾驶员具有更平滑的手感过渡，而非一味地提高软停保护扭矩，使得驾驶员在方向盘转向接近行程终点时感觉阻力急剧提高而不适。

根据本发明的一个优选的实施例，确定方向盘转向的软停角度的步骤包括基于驾驶员的驾驶习惯利用自学习算法习得所述软停角度。

自学习算法能够模仿人类的学习功能，在运行过程中通过评估已有行为的正确性或优良度，自动修改系统或算法的参数以改进自身品质。由于同一款车的不同驾驶人员可能具有截然不同的驾驶风格或习惯(例如，车速高低、转向过程中是否习惯刹车、是否习惯于急转弯、对方向盘施加的力的大小等)，因此同样的方向盘转向软停保护功能并不能很好地使用所有车辆驾驶人员的驾驶习惯。因此，在基于驾驶员的驾驶习惯进行自学习的基础上设定软停角度能够对方向盘施加更好的软停保护。例如，如果驾驶员习惯于急转弯并且对方向盘施加很大的转向力，则可以通过自学习算法将方向盘转向的软停角度适当地向前或向后调整，以便更好地保护转向系统，或者留出更长的软停保护角度范围。这种自学习算法的基本原理是本领域技术人员已知的，并且可以根据实际需要进行设定和调整，本文中不再赘述。

根据进一步优选的实施例，所述驾驶员的驾驶习惯包括驾驶员操作方向盘的转速和/或对方向盘施加的扭矩。由于这两个参数与本发明的方向盘转向软停保护方法直接相关，因此在自学习算法中优先考虑这两个参数。

根据本发明的软停保护方法的实施例，优选地，确定所述软停保护第一角度的步骤包括：基于所述软停角度确定所述软停保护第一角度。

本领域技术人员可以理解，虽然可以基于经验或算法实时确定软停保护第一角度，但是经验数据往往不能适应于一些特殊情形，并且经验值通常也是不准确的。通过算法实时计算则可能需要花费较长的时间，不利于及时提供适当的软停保护，而且如果实时计算突然出现错误，则可能导致更大的问题出现。因此，一旦确定软停角度之后，系统可直接基于该软停角度确定或计算出所述软停保护第一角度，具体的计算方法可由本领域技术人员根据实际情况选择适当的参数确定，例如可以基于期望的软停保护角度区间范围、最大软停保护扭矩、扭矩曲线的具体参数等确定。

根据本发明一个优选的示例性实施例，确定所述软停保护第二角度的步骤包括：获取车辆行驶速度；和基于所述软停角度和车辆行驶速度确定所述软停保护第二角度。

当车辆行驶速度较高时，为安全考虑，通常不宜较大幅度的转向。因此，应当尽快将软停保护扭矩提高至最大值。因此，随着车速的提高，可以将软停保护第二角度设定得更小。例如，在图2中，B点可以被设定得更加接近A点。通过这种可以尽快提高软停保护扭矩，并在B点和S点之间留出更大的缓冲空间。

根据一个优选的示例性实施例，本发明的软停保护方法还可包括：确定车辆行驶速度；和基于车辆行驶速度确定所述扭矩曲线的最大值。

如在背景技术中提到的，在不同车速下，转向助力扭矩存在差别，导致驾驶员在不同车速下的转向手感不同。因此，有利地是对不同车速下的转向助力扭矩加以校准。根据一个实施例，可以预先通过实验确定基于车速的扭矩因子，然后基于该扭矩因子和转向辅助电机输出的基础助力扭矩确定软停保护扭矩的最大值。例如：软停保护扭矩最大值＝扭矩因子﹡基础助力扭矩。

例如，通常情况下，车速越高，转向辅助电机输出的基础助力扭矩越小，因此扭矩因子可以被设定的较小，使得软停保护扭矩的最大值较小，从而使得在不同车速下，当软停保护扭矩达到最大值时，驾驶员具有基本相同的手感。以上具体设定方式仅为举例，本领域技术人员可以基于本发明公开的构思，基于各种不同车辆的具体参数情况进行适当的设定。

根据一个优选的实施例，可以基于二次函数曲线或更高次的函数曲线得出所述扭矩曲线。现有技术通常采用基于一次函数的斜坡曲线，然而，由于方向盘阻力本身存在随方向盘转角增大而增大的特性，因此采用这种线性增大的扭矩曲线，在软停保护接近停止角度附近时无法使驾驶员充分感受到软停角度的到达。本发明采用基于二次函数曲线或更高次函数曲线的扭矩曲线可以在方向盘转角接近软停保护第一角度时快速提升软停保护扭矩，使得驾驶员能够提前明显感受到软停角度的到达，从而提前采取相应的动作或措施。

根据一个优选的实施例，本发明的软停保护方法还可包括：确定方向盘是否正在转离所述软停角度；和当确定方向盘正在转离所述软停角度时，不提供软停保护扭矩。

与现有技术相比，本发明的软停保护方法在方向盘正在转离所述软停角度的过程中不提供软停保护扭矩，因而可以减少系统所做的无用功。

可通过各种已知技术判断方向盘是否正在转向或转离所述软停角度。例如，根据一个示例性的实施方式，确定方向盘是否正在转离所述软停角度的步骤可包括：确定方向盘转动的角速度；确定驾驶员施加在方向盘上的扭矩；判断所述角速度与驾驶员施加的扭矩的方向是否相同；和当确定二者方向不同时，确定方向盘正在转离所述软停角度。通常情况下，当驾驶员在方向盘上施加扭矩以转动方向盘时，扭矩的方向与方向盘转动的角速度方向是一致的。当方向盘转离软停角度时，驾驶员通常会缓慢地松开方向盘，此时，驾驶员在方向盘上施加的扭矩将减小或变为零，此时扭矩的方向将与方向盘转动的角速度方向不一致，由此可以确定方向盘正在转离所述软停角度。在另一示例性的实施方式中，例如，也可以根据不同时刻的方向盘转角等判断方向盘是否正在转向或转离所述软停角度。

图3示出了根据本发明的方向盘转向软停保护方法的一个优选实施例的流程图。如图3所示，所述方法可包括以下步骤：

确定方向盘的软停角度；

确定软停保护第一角度；

确定车辆行驶速度；

确定软停保护第二角度；

确定扭矩曲线最大值；

确定方向盘是否正在转离所述软停角度，如是，不提供软停保护扭矩，然后持续地判断方向盘是否正在转离所述软停角度；如否，确定方向盘当前角度，基于方向盘当前角度确定软停保护扭矩，以及确定并提供最终转向助力扭矩。

之后，所述方法还包括可持续地判断方向盘是否正在转离所述软停角度，在方向盘持续地转向软停角度的过程中持续地监控方向盘的当前角度以实时调整软停保护扭矩。

需要说明的是，一般地，最终转向助力扭矩指转向助力单元在考虑包括但不限于软停保护扭矩之后的最终输出扭矩。

以上各步骤的具体实现方式已在上文中详细说明，此处不再赘述。

本发明的另一方面涉及车辆方向盘转向软停保护的装置。图4示出了根据一个示例性实施例的软停保护装置的示意性方块图。

如图4所示，用于车辆方向盘转向软停保护的装置可包括：第一传感器，用于确定方向盘的当前角度；和处理器。所述处理器被配置以用于：确定方向盘转向的软停角度、软停保护第一角度和软停保护第二角度，其中，所述软停角度是指方向盘在软停保护作用下的最大转动角度；当方向盘的当前角度大于或等于所述软停保护第一角度并且小于或等于所述软停保护第二角度时，基于扭矩曲线确定软停保护扭矩，所述扭矩曲线包含方向盘转动角度与软停保护扭矩的对应关系；和当方向盘的当前角度大于所述软停保护第二角度并且小于所述软停角度时，基于所述扭矩曲线将软停保护扭矩设定为所述软停保护第二角度对应的扭矩值。

所述第一传感器可以是现有技术中任一种角度传感器。所述装置还可包括存储器，以用于存储所述扭矩曲线以供处理器调用。在另一实施例中，处理器也可自带内置存储器，以用于存储所述扭矩曲线或其他所需数据或信息等。

根据另一示例性的实施例，所述处理器被进一步配置以基于所述软停角度确定所述软停保护第一角度。

根据又一示例性的实施例，如图4所示，软停保护装置还可包括用于获取车辆行驶速度的第二传感器，并且所述处理器可被进一步配置以基于所述软停角度和车辆行驶速度确定所述软停保护第二角度。第二传感器可包括现有技术中任一种适当的车速传感器。

所述处理器可被进一步配置以基于车辆行驶速度确定所述扭矩曲线的最大值。

根据另一示例性的实施例，所述扭矩曲线是基于二次函数曲线或更高次函数曲线得出的。

根据另一示例性的实施例，所述处理器可被进一步配置以确定方向盘是否正在转离所述软停角度；和当确定方向盘正在转离所述软停角度时，将软停保护扭矩的值设定为零。当将软停保护扭矩的值设为零时，则意味着不提供软停保护扭矩。

确定方向盘是否正在转离所述软停角度可通过各种方式实现。例如，可以利用第一传感器实时检测方向盘转角，并基于不同时刻的方向盘转角确定方向盘是否正在转离或转向所述软停角度。此外，所述软停保护装置还可包括其他传感器，以用于提供判断方向盘是否正在转离或转向所述软停角度所需的参数。例如，如前文所述，可通过判断方向盘转动的角速度与驾驶员施加的扭矩的方向是否相同来判断方向盘是否正在转离所述软停角度。在此种实施方式下，所述其他传感器可包括用于获取方向盘转动角速度的角速度传感器和获取驾驶员在方向盘上施加的扭矩的扭矩传感器。

在最终确定所需施加的软停保护扭矩后，软停保护装置将确定后的软停保护扭矩提供给转向助力单元。因此，在示例性的实施例中，软停保护装置还可进一步包括输入输出(I/O)端口，以用于与转向助力单元进行通信。

本领域技术人员可以理解，本发明可以在省略其中部分流程的情况下实施。此外，部分流程的顺序可以在不脱离本发明的发明构思的情况下进行适当调整或改变。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，例如使用其他形式的形状配合式连接。

Claims (12)

1.一种用于车辆方向盘转向软停保护的方法，包括：

确定方向盘转向的软停角度、软停保护第一角度和软停保护第二角度，所述软停角度是指方向盘在软停保护作用下的最大转动角度；

确定方向盘的当前角度；和

当方向盘的当前角度大于或等于所述软停保护第一角度并且小于或等于所述软停保护第二角度时，基于扭矩曲线提供软停保护扭矩，其中，所述扭矩曲线包含方向盘转动角度与软停保护扭矩的对应关系；

当方向盘的当前角度大于所述软停保护第二角度并且小于所述软停角度时，将软停保护扭矩保持为基于所述扭矩曲线确定的所述软停保护第二角度对应的扭矩值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述软停保护第一角度的步骤包括：

基于所述软停角度确定所述软停保护第一角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述软停保护第二角度的步骤包括：

获取车辆行驶速度；和

基于所述软停角度和车辆行驶速度确定所述软停保护第二角度。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定车辆行驶速度；和

基于车辆行驶速度确定所述扭矩曲线的最大值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扭矩曲线是基于二次函数曲线或更高次函数曲线得出的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：

确定方向盘是否正在转离所述软停角度；和

当确定方向盘正在转离所述软停角度时，不提供软停保护扭矩。

7.一种用于车辆方向盘转向软停保护的装置，包括：

第一传感器，用于确定方向盘的当前角度；和

处理器，所述处理器被配置以用于：

确定方向盘转向的软停角度、软停保护第一角度和软停保护第二角度，其中，所述软停角度是指方向盘在软停保护作用下的最大转动角度；

当方向盘的当前角度大于或等于所述软停保护第一角度并且小于或等于所述软停保护第二角度时，基于扭矩曲线确定软停保护扭矩，所述扭矩曲线包含方向盘转动角度与软停保护扭矩的对应关系；和

当方向盘的当前角度大于所述软停保护第二角度并且小于所述软停角度时，基于所述扭矩曲线将软停保护扭矩设定为所述软停保护第二角度对应的扭矩值。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理器被进一步配置以基于所述软停角度确定所述软停保护第一角度。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述软停保护装置还包括用于获取车辆行驶速度的第二传感器，并且所述处理器被进一步配置以基于所述软停角度和车辆行驶速度确定所述软停保护第二角度。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述软停保护装置还包括用于获取车辆行驶速度的第二传感器，并且所述处理器被进一步配置以基于车辆行驶速度确定所述扭矩曲线的最大值。

11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述扭矩曲线是基于二次函数曲线或更高次函数曲线得出的。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的装置，其中，所述处理器被进一步配置以：

确定方向盘是否正在转离所述软停角度；和

当确定方向盘正在转离所述软停角度时，将软停保护扭矩的值设定为零。

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