CN115783039A - 车辆线控转向系统的扭矩补偿方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法及相关装置，该方法包括：确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩；获取车辆的车速信息和方向盘转角信息，并获取转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩；根据车速信息和方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩；根据第一输出扭矩、第一需求扭矩以及转向手感需求扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩，并根据补偿扭矩对第一需求扭矩进行补偿，得到力矩补偿电机的第二需求扭矩；根据第二需求扭矩控制力矩补偿电机输出用于转向系统转向的扭矩。本公开既可以提升车辆的NVH性能、行驶稳定性和安全性，又可以减小线控转向管柱手感模拟电机的尺寸，更易布置于空间小的车辆。

Description

车辆线控转向系统的扭矩补偿方法及相关装置

技术领域

本公开涉及车辆线控转向系统技术领域，尤其涉及一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法及相关装置。

背景技术

在交通工具中尤其车辆，一般采用机电式的转向系统或者线控转向系统控制车辆转向。机电式的转向系统，方向盘与车轮之间形成机械连接，而线控转向系统是指在驾驶员输入接口(方向盘)和执行机构(转向轮)之间是通过线控(电子信号)连接的，然后通过给助力电机发送电信号指令，从而实现对转向系统进行控制，实现信息交互。

在线控转向系统中，转向管柱内部的零件在长期使用后会逐渐磨损，导致内部零件间隙逐渐增大，转向系统的NVH性能逐渐变差，可能导致转向系统产生异响和振动现象，降低了驾驶员的驾驶体验。同时，也会造成内部摩擦力矩逐渐减小，影响控制稳定性和安全性。尤其在高速行驶过程中且手感模拟电机无法输出足够力矩时，由于摩擦力矩偏小，轻微的转动方向盘就可能导致方向盘转动过大的角度，很可能导致车祸，降低了车辆的安全性能。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法及相关装置。

根据本公开的第一方面，提供一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法，所述方法包括：

确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩；

获取所述车辆的车速信息和方向盘转角信息，并获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩；

根据所述车速信息和所述方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩；

根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩，并根据所述补偿扭矩对所述第一需求扭矩进行补偿，得到所述力矩补偿电机的第二需求扭矩；

根据所述第二需求扭矩控制所述力矩补偿电机输出用于所述转向系统转向的扭矩。

可选地，所述获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩的步骤，包括：

获取所述转向系统中的手感模拟电机的第二输出扭矩；

根据所述第二输出扭矩、所述手感模拟电机对应的第一减速机构的减速比以及所述第一减速机构的传动效率，获得所述转向管柱的所述第一输出扭矩，其中，在所述转向系统中未设置所述第一减速机构的情况下，所述第一减速机构的传动比为1。

可选地，所述获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩的步骤，包括：

获取设置在所述转向管柱内的扭矩传感器检测到的第一输出扭矩。

可选地，所述根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩的步骤，包括：

根据所述第一需求扭矩、所述力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比以及所述第二减速机构的传动效率，获得第三需求扭矩；

根据所述第一输出扭矩、所述第三需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩。

可选地，所述根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩的步骤，包括：

根据如下公式计算得到所述补偿扭矩ΔT：

ΔT＝T₀-T₁-T₂i₂η₂

其中，T₀为所述转向手感需求扭矩，T₁为所述第一输出扭矩，T₂为所述第一需求扭矩，i₂为所述力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比，η₂为所述第二减速机构的传动效率。

可选地，所述确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩的步骤，包括：

获取所述转向系统的齿条力信息；

根据所述车速信息、所述方向盘转角信息以及所述齿条力信息，计算得到所述转向手感需求扭矩。

可选地，所述力矩补偿扭矩表包括多个车速区间，所述多个车速区间包括第一区间、第二区间以及第三区间，所述第一区间的上限值小于或等于所述第二区间的下限值，所述第二区间的上限值小于或等于所述第三区间的下限值，且在所述第一区间内，所述力矩补偿电机的需求扭矩与车速负相关，在所述第二区间内所述力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第一斜率正相关，在所述第三区间内所述力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第二斜率正相关，所述第二斜率大于所述第一斜率。

可选地，所述力矩补偿扭矩表包括多个转角绝对值区间，所述多个转角绝对值区间包括第四区间、第五区间以及第六区间，所述第四区间的上限值小于或等于所述第五区间的下限值，所述第五区间的上限值小于或等于所述第六区间的下限值，且在所述第四区间内，所述力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第三斜率负相关，在所述第五区间内所述力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第四斜率负相关，在所述第六区间内所述力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角正相关，所述第三斜率大于所述第四斜率。

根据本公开的第二方面，提供一种车辆线控转向系统的扭矩补偿装置，所述装置包括：

第一确定模块，被配置为确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩；

获取模块，被配置为获取所述车辆的车速信息和方向盘转角信息，并获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩；

第二确定模块，被配置为根据所述车速信息和所述方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩；

第三确定模块，被配置为根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩，并根据所述补偿扭矩对所述第一需求扭矩进行补偿，得到所述力矩补偿电机的第二需求扭矩；

控制模块，被配置为根据所述第二需求扭矩控制所述力矩补偿电机输出用于所述转向系统转向的扭矩。

根据本公开的第三方面，提供一种车辆线控转向系统，所述车辆线控转向系统包括：

方向盘转角检测单元、车速检测单元、转向管柱扭矩测量单元、力矩补偿电机、手感模拟电机以及电子控制单元；

所述方向盘转角检测单元、所述车速检测单元、所述力矩补偿电机、所述手感模拟电机以及所述转向管柱扭矩测量单元均与所述电子控制单元通信连接，所述力矩补偿电机和所述手感模拟电机安装在转向管柱上；

所述方向盘转角检测单元用于检测方向盘转角信息并发送给所述电子控制单元；

所述车速检测单元用于检测车速信息并发送给所述电子控制单元；

所述转向管柱扭矩测量单元用于检测转向管柱的第一输出扭矩并发送给所述电子控制单元；

所述电子控制单元用于接收所述车速信息、所述方向盘转角信息以及所述第一输出扭矩，并执行如本公开第一方面所述的方法，以控制所述力矩补偿电机输出用于所述转向系统转向的扭矩。

根据本公开的第四方面，提供一种车辆，采用如本公开的第三方面所述的线控转向系统。

在本公开实施例中，根据车速信息和方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩，可以确定车辆不同行驶工况下的力矩补偿电机原本需要输出的扭矩，根据第一需求扭矩、转向系统的转向手感需求扭矩以及转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩，根据补偿扭矩对第一需求扭矩进行补偿所得到的第二需求扭矩，控制力矩补偿电机输出用于转向系统转向的扭矩。在此过程中，力矩补偿电机所输出的第二需求扭矩中，考虑了在转向管柱的内部零件之间的磨损造成的摩擦力矩减小的情况，可以通过力矩补偿电机输出的补偿扭矩增加转向管柱的内部零件之间的压紧力状态，使转向管柱的内部零件之间的摩擦力矩增加，可以减小因摩擦力矩不足产生的异响和振动现象，提升了转向系统的NVH性能。可以有效解决当前转向系统NVH性能下降、驾驶体验降低的问题。且在高速行驶过程中且手感模拟电机无法输出足够力矩时，由于摩擦力矩偏小，轻微的转动方向盘就可能导致方向盘转动过大的角度，很可能导致车祸，降低了车辆的安全性能。通过本公开增加车辆转向管柱内部摩擦力矩，还可以提升车辆的控制稳定性和安全性。

另外，通过设置力矩补偿电机，可以选用更小规格的手感模拟电机就可以提供足够大的转向手感需求扭矩，降低线控转向管柱整体尺寸和成本，更易于布置在空间较小的车辆中。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的预设的力矩补偿扭矩表中需求扭矩随车速变化的示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的预设的力矩补偿扭矩表中需求扭矩随转角绝对值变化的示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的扭矩补偿装置的结构框图。

图6是根据又一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的结构示意图。

图7根据是一示例性实施例示出的一种车辆的功能框图示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种用于实现车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

电动化、智能化、科技化是汽车发展趋势，各汽车企业正涉入线控转向系统技术的开发和升级，越来越多搭载了线控转向系统的车辆将陆续推向市场。

在相关技术中，转向管柱内部的零件随长期使用逐渐磨损，零件之间的间隙逐渐增大，可能造成车辆行驶过程中产生异响、振动，降低了转向系统的NVH性能，造成驾驶员的体验感降低。本公开可以通过控制力矩补偿电机补偿转向转向管柱的输出扭矩，从而提升转向系统NVH性能以及提高驾驶员的驾驶体验。且在高速行驶过程中且手感模拟电机无法输出足够力矩时，由于摩擦力矩偏小，轻微的转动方向盘就可能导致方向盘转动过大的角度，很可能导致车祸，降低了车辆的安全性能。通过本公开增加管柱内部摩擦力矩还可以提升车辆的控制稳定性和安全性。另外通过增加一个力矩补偿电机单元，可以选用更小规格的手感模拟电机就可以提供足够大的转向手感需求扭矩，降低线控转向管柱整体尺寸和成本，更易于布置在空间较小的车辆中。

具体地，本公开所涉及的转向系统的机械结构如图1所示，转向系统包括方向盘10、转向管柱20、手感模拟电机40、力矩补偿电机60以及第二减速机构50，其中，方向盘10与转向管柱20连接，转向管柱20与手感模拟电机40通过第一减速机构30连接；力矩补偿电机60通过第二减速机构50设置在转向管柱20上，第二减速机构50将力矩补偿电机60的输出的扭矩以一定比例转换；力矩补偿电机60经第二减速机构50转换后输出的扭矩可以改变转向管柱20的内部零件之间的压紧力状态，则转向管柱20的内部零件之间的摩擦力矩发生变化。在另一种实施方式中，转向管柱20与手感模拟电机40直接连接，未设置第一减速机构30。

图2是根据一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤。

在步骤S11中，确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩。

示例地，转向手感需求扭矩是驾驶员控制方向盘转动使车辆的转向轮转向时，转动方向盘需要的扭矩大小。转向手感需求扭矩可以根据车辆的车速信息、方向盘转角信息以及齿条力信息计算获得。

在步骤S12中，获取车辆的车速信息和方向盘转角信息，并获取转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩。

示例地，车速信息包括车辆当前的车速大小，可以根据设置在车轮的车速传感器获得。方向盘转角信息可以包括方向盘从零度位置至当前位置所转动的角度，可以根据方向盘转角传感器获得，还可以包括方向盘转动该角度时的扭矩大小，可以根据方向盘扭矩传感器获得。转向管柱的第一输出扭矩是转向管柱内部一个扭矩参数，作为本发明所述扭矩补偿算法中的一个变量参数，所述第一输出扭矩的数值可以是根据手感模拟电机输出的扭矩获得的，也可以是转向管柱内部的扭杆传感器的实测扭矩值。

在步骤S13中，根据车速信息和方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩。

示例地，第一需求扭矩是在未考虑转向管柱内部零件磨损的情况下，根据车速信息和方向盘转角信息得到的力矩补偿电机原本输出的扭矩。力矩补偿扭矩表是三维表，可以根据车速信息和方向盘转角信息，从力矩补偿扭矩表中确定出力矩补偿电机的第一需求扭矩。

具体地，预设的力矩补偿扭矩表中的数据是预先根据车辆的测试所得到的标定值，即在未考虑转向管柱内部零件磨损的情况下，以及不同车速和不同方向盘转角的情况下，车辆的力矩补偿电机所输出的扭矩大小。预设的力矩补偿扭矩表中的数据还可以根据不同车速区间的变化趋势和不同方向盘转角绝对值区间的变化趋势而有相应的变化趋势。根据车速信息和方向盘转角信息得到的第一需求扭矩，考虑了不同工况下的车辆的转向手感扭矩需求。

在步骤S14中，根据第一输出扭矩、第一需求扭矩以及转向手感需求扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩，并根据补偿扭矩对第一需求扭矩进行补偿，得到力矩补偿电机的第二需求扭矩。

示例地，补偿扭矩是在考虑转向管柱内部零件磨损的情况下，针对转向手感需求扭矩，力矩补偿电机所需增量输出的扭矩。根据力矩补偿电机在未考虑转向管柱内部零件磨损时力矩补偿电机原本输出的第一需求扭矩以及该补偿扭矩之和得到第二需求扭矩。

在步骤S15中，根据第二需求扭矩控制力矩补偿电机输出用于转向系统转向的扭矩。

示例地，在得到第二需求扭矩后，可以控制力矩补偿电机输出第二需求扭矩。

在本公开实施例中，根据车速信息和方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩，可以确定车辆不同行驶工况下的力矩补偿电机原本需要输出的扭矩，根据第一需求扭矩、转向系统的转向手感需求扭矩以及转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩，根据补偿扭矩对第一需求扭矩进行补偿所得到的第二需求扭矩，控制力矩补偿电机输出用于转向系统转向的扭矩。在此过程中，力矩补偿电机所输出的第二需求扭矩中，考虑了在转向管柱的内部零件之间的磨损造成的摩擦力矩减小的情况，可以通过力矩补偿电机输出的补偿扭矩增加转向管柱的内部零件之间的压紧力状态，使转向管柱的内部零件之间的摩擦力矩增加，可以减小因摩擦力矩不足产生的异响和振动现象，提升了转向系统的NVH性能。可以有效解决当前转向系统NVH性能下降、驾驶体验降低的问题。

此外，在手感模拟电机失效、故障导致输出的实际的第一输出扭矩较小或为零的情况下，可以通过力矩补偿电机提供转向系统所需的转向手感需求扭矩。如此，驾驶员控制方向盘时不会因较小的手力或者干扰力导致转向管柱旋转，从而避免当前因手感模拟电机失效带给驾驶员的安全焦虑，以及在高速行驶时的行驶稳定性和安全性问题。

在一种实施方式中，在车辆的转向系统的转向手感需求扭矩一定时，通过力矩补偿电机提供一部分摩擦力矩后，就可以选用更小规格的手感模拟电机，可以提供足够大的转向手感需求扭矩，从而降低成本和转向管柱的整体尺寸，更易于布置于径向尺寸空间较小的车辆空间中。

在一些实施例中，获取转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩的步骤，包括：

获取转向系统中的手感模拟电机的第二输出扭矩；

根据第二输出扭矩、手感模拟电机对应的第一减速机构的减速比以及第一减速机构的传动效率，获得转向管柱的第一输出扭矩，其中，在转向系统中未设置第一减速机构的情况下，第一减速机构的传动比为1。

示例地，转向管柱的第一输出扭矩根据手感模拟电机的第二输出扭矩获得。在转向系统中未设置第一减速机构的情况下，第一减速机构的传动比为1，即未设置第一减速机构的情况下，手感模拟电机的第二输出扭矩可以作为转向管柱的第一输出扭矩。在转向系统中设置第一减速机构的情况下，根据手感模拟电机的第二输出扭矩、第一减速机构的减速比以及传动效率的乘积，获得转向管柱的第一输出扭矩。

在另一些实施例中，获取转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩的步骤，包括：

获取设置在转向管柱内的扭矩传感器检测到的第一输出扭矩。

示例地，转向管柱的第一输出扭矩还可以根据扭矩传感器获得，扭矩传感器设置在转向管柱内，可以检测到位于转向管柱内的扭杆上的扭矩值，该扭矩值即为第一输出扭矩。

在一些实施例中，根据第一输出扭矩、第一需求扭矩以及转向手感需求扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩的步骤，包括：

根据第一需求扭矩、力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比以及第二减速机构的传动效率，获得第三需求扭矩；

根据第一输出扭矩、第三需求扭矩以及转向手感需求扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩。

示例地，在力矩补偿电机对应设置有第二减速机构，根据第一需求扭矩、第二减速机构的减速比以及第二减速机构的传动效率的乘积可以得到第三需求扭矩。转向手感需求扭矩依次减去第一输出扭矩、第三需求扭矩后的差值，可以得到力矩补偿电机的补偿扭矩。

在一种实施方式中，根据第一输出扭矩、第一需求扭矩以及转向手感需求扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩的步骤，包括：

根据如下公式计算得到补偿扭矩ΔT：

ΔT＝T₀-T₁-T₂i₂η₂

其中，T₀为转向手感需求扭矩，T₁为第一输出扭矩，T₂为第一需求扭矩，i₂为力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比，η₂为第二减速机构的传动效率。

在另一种实施方式中，当第一输出扭矩是从转向系统中的手感模拟电机获取的情况下，T₁＝T₃i₁η₁，其中，T₃为手感模拟电机的第二输出扭矩，i₁为手感模拟电机对应的第一减速机构的减速比，η₁第一减速机构的传动效率。而在第一输出扭矩是设置在所述转向管柱内的扭矩传感器检测到的情况下，扭矩传感器检测的实测扭矩值可以直接作为第一输出扭矩的值。

在一些实施例中，确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩的步骤，包括：

获取转向系统的齿条力信息；

根据车速信息、方向盘转角信息以及齿条力信息，计算得到转向手感需求扭矩。

具体地，齿条力信息是齿条上的受到的力，可以通过估算齿条力的预设模型的模型公式，根据所接收的信息和设定信息确定并估算齿条力的值。本领域相关技术中有多种估算齿条力的预设模型，本公开在此不做限定。

根据驾驶员对方向盘的操作，可以根据车辆当前的车速信息方向盘转角信息，采用估算齿条力的预设模型将齿条力信息转换为转向系统的转向手感需求扭矩。

在一种实施方式中，预设的力矩补偿扭矩表，实质上是需求扭矩值随车速变化和方向盘转角变化的三维表，输入当前时刻下车辆的车速值以及方向盘转角，可以输出力矩补偿电机的第一需求扭矩。

具体地，力矩补偿扭矩表包括多个车速区间，多个车速区间包括第一区间、第二区间以及第三区间，第一区间的上限值小于或等于第二区间的下限值，第二区间的上限值小于或等于第三区间的下限值，且在第一区间内，力矩补偿电机的需求扭矩与车速负相关，在第二区间内力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第一斜率正相关，在第三区间内力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第二斜率正相关，第二斜率大于第一斜率。

示例地，在预设的力矩补偿扭矩表中，将三维表投影至与车速相关的二维图中，得到如图3所示的需求扭矩随车速变化的示意图。其中，力矩补偿扭矩表的补偿扭矩数值随车速变化，车速为0时，数值最大；车速达到某一临界车速时，数值达到最小；然后随着车速的增加，数值越来越大。

图3所示是其中一种总体趋势案例示意，此曲线的趋势及具体数值的设定是可以根据实车需求变化的。

示例地，车速为零时，此时车辆未行驶，即车辆原地转向，对应的手感模拟电机输出的第一需求扭矩最大，可以模拟传统转向系统(非线控转向系统)原地转向驾驶员手力偏重的特性。

示例地，在车速区间的第一区间内，车速大于零且小于等于第一阈值，此时模拟传统转向系统车辆在平稳低速的行驶过程中，驾驶员控制车辆转向时不需要很大的转向力控制方向盘转动的特性，则减少力矩补偿电机的输出扭矩，即减少力矩补偿电机提供的摩擦力矩，使得驾驶员更轻便地操作转向盘。

示例地，在车速区间的第二区间内，车速大于第一阈值且小于等于第二阈值，随着车速的增加，需要保证车型行驶的安全性，在第二区间内，力矩补偿电机输出的需求扭矩值随车速增加而逐渐增加，且增加的幅度较小。

示例地，在车速区间的第三区间内，车速大于第二阈值，在车辆以高速行驶时，为了避免因转向盘轻便，即使轻微地操作或者误操作转向盘就能使方向盘产生较大的角度转动而发生危险情况出现，在高速行驶状态下，通过增加力矩补偿电机提供的摩擦力矩让驾驶员更用力才能转动转向盘，保证行驶的安全性，即在第三区间内，力矩补偿电机输出的需求扭矩值随车速增加而逐渐增加，且增加的幅度较大。

此外，在第一区间内，力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第五斜率负相关，且第五斜率的绝对值大于第二斜率。

可以理解的是，第二阈值大于第一阈值，第一阈值大于零，且第一阈值和第二阈值可以根据车辆性能测试的结果或先验知识确定。

在一些实施例中，力矩补偿扭矩表包括多个转角绝对值区间，多个转角绝对值区间包括第四区间、第五区间以及第六区间，第四区间的上限值小于或等于第五区间的下限值，第五区间的上限值小于或等于第六区间的下限值，且在第四区间内，力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第三斜率负相关，在第五区间内力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第四斜率负相关，在第六区间内力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角正相关，第三斜率大于第四斜率。

示例地，参照图4，预设的力矩补偿扭矩表中，将三维表投影至与方向盘的转角绝对值相关的二维图中，得到如图4所示的需求扭矩随转角绝对值变化的示意图。其中，力矩补偿扭矩表的补偿扭矩数值是随转角变化的，转角为0时，数值最大；转角达到某一临界车速时，转角达到最小；然后随着转角的增加，数值越来越大。以方向盘中位为基准，向右转向的正向转角与向左转向的负转角对应的补偿扭矩数值是对称的。

图4所示是其中一种总体趋势案例示意，此曲线的趋势及具体数值的设定是可以根据实车需求变化的。

示例地，在转角绝对值区间的第四区间内，方向盘转角大于零小于第三阈值，方向盘转角的绝对值较小，将需求扭矩设置在较大的范围内，则让驾驶员采用较大的转向力控制方向盘，来保证方向盘中位附近的转向稳定性，尤其可以防止车辆再高速行驶时因轻微地操作或者误操作转向盘就能使方向盘产生较大的角度转动而发生危险情况出现。且在第四区间内，随着方向盘转角绝对值增加，力矩补偿电机输出的需求扭矩减小，且减小的程度较大。让驾驶员转向操作逐渐轻便。

示例地，在转角绝对值区间的第五区间内，方向盘转角大于等于第三阈值小于第四阈值，为了让驾驶员转向操作更为轻便，在第五区间内，随着方向盘转角绝对值增加，力矩补偿电机输出的需求扭矩减小，且减小的程度较小。

示例地，在转角绝对值区间的第六区间内，方向盘转角大于等于第四阈值小于第五阈值，方向盘转角的绝对值较大，将需求扭矩设置在较大范围内，则驾驶员需要采用较大的转向力控制方向盘，可以避免驾驶员控制方向盘过度转向造成的危险状况。在第六区间内，随着方向盘转角绝对值增加，力矩补偿电机输出的需求扭矩增加。

此外，在转向在第六区间内力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角按照第六斜率正相关，且第三斜率的绝对值大于第六斜率。

可以理解的是，第五阈值大于第四阈值，第四阈值大于第三阈值，第三阈值大于零。

图5是根据一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的扭矩补偿装置100的框图。参照图5，车辆线控转向系统的扭矩补偿装置包括第一确定模块121，获取模块122，第二确定模块123，第三确定模块124和控制模块125。

该第一确定模块121，被配置为确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩；

该获取模块122，被配置为获取车辆的车速信息和方向盘转角信息，并获取转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩；

该第二确定模块123，被配置为根据车速信息和方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩；

该第三确定模块124，被配置为根据第一输出扭矩、第一需求扭矩以及转向手感需求扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩，并根据补偿扭矩对第一需求扭矩进行补偿，得到力矩补偿电机的第二需求扭矩；

该控制模块125，被配置为根据第二需求扭矩控制力矩补偿电机输出用于转向系统转向的扭矩。

在一些实施例中，该获取模块122还被配置为：

获取转向系统中的手感模拟电机的第二输出扭矩；

根据第二输出扭矩、手感模拟电机对应的第一减速机构的减速比以及第一减速机构的传动效率，获得转向管柱的第一输出扭矩，其中，在转向系统中未设置第一减速机构的情况下，第一减速机构的传动比为1。

在一些实施例中，该获取模块122还被配置为：

获取设置在转向管柱内的扭矩传感器检测到的第一输出扭矩。

在一些实施例中，该第三确定模块124还被配置为：

根据第一需求扭矩、力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比以及第二减速机构的传动效率，获得第三需求扭矩；

根据第一输出扭矩、第三需求扭矩以及转向手感需求扭矩，确定力矩补偿电机的补偿扭矩。

在一些实施例中，该第三确定模块124还被配置为：

根据如下公式计算得到补偿扭矩ΔT：

ΔT＝T₀-T₁-T₂i₂η₂

其中，T₀为转向手感需求扭矩，T₁为第一输出扭矩，T₂为第一需求扭矩，i₂为力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比，η₂为第二减速机构的传动效率。

在一些实施例中，该第一确定模块121还被配置为：

获取转向系统的齿条力信息；

根据车速信息、方向盘转角信息以及齿条力信息，计算得到转向手感需求扭矩。

在一些实施例中，该第二确定模块123的力矩补偿扭矩表包括多个车速区间，多个车速区间包括第一区间、第二区间以及第三区间，第一区间的上限值小于或等于第二区间的下限值，第二区间的上限值小于或等于第三区间的下限值，且在第一区间内，力矩补偿电机的需求扭矩与车速负相关，在第二区间内力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第一斜率正相关，在第三区间内力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第二斜率正相关，第二斜率大于第一斜率。

在一些实施例中，该第二确定模块123的力矩补偿扭矩表包括多个转角绝对值区间，多个转角绝对值区间包括第四区间、第五区间以及第六区间，第四区间的上限值小于或等于第五区间的下限值，第五区间的上限值小于或等于第六区间的下限值，且在第四区间内，力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第三斜率负相关，在第五区间内力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第四斜率负相关，在第六区间内力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角正相关，第三斜率大于第四斜率。

关于上述实施例中的车辆线控转向系统的扭矩补偿装置100，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开提供的车辆线控转向系统的扭矩补偿方法。

图6是根据又一示例性实施例示出的一种车辆线控转向系统的结构示意图。参照图6，车辆线控转向系统包括：

方向盘转角检测单元、车速检测单元、转向管柱扭矩测量单元、力矩补偿电机、手感模拟电机以及电子控制单元；

方向盘转角检测单元、车速检测单元、力矩补偿电机、手感模拟电机以及转向管柱扭矩测量单元均与电子控制单元通信连接，力矩补偿电机和手感模拟电机安装在转向管柱上；

方向盘转角检测单元用于检测方向盘转角信息并发送给电子控制单元；

车速检测单元用于检测车速信息并发送给电子控制单元；

转向管柱扭矩测量单元用于检测转向管柱的第一输出扭矩并发送给电子控制单元；

电子控制单元用于接收车速信息、方向盘转角信息以及第一输出扭矩，并执行上述车辆线控转向系统的扭矩补偿方法，以控制力矩补偿电机输出用于转向系统转向的扭矩。

其中，电子控制单元可以包括至少一个第一处理器和第一存储器，第一处理器可以执行存储在第一存储器中的指令。

第一处理器可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的CPU。第一处理器还可以包括诸如图像处理器(Graphic Process Unit，GPU)，现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、片上系统(System on Chip，SOC)、专用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或它们的组合。

第一存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在本公开实施例中，第一处理器可以执行指令，以完成上述的车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的全部或部分步骤。

本公开还提供一种车辆，该车辆包括上述车辆线控转向系统。

在一些实施例中，车辆600可以是混合动力车辆，也可以是电动车辆或者其他类型的车辆。车辆600可以是自动驾驶车辆或半自动驾驶车辆。

参照图7，图7是根据一示例性实施例示出的一种车辆600的框图。车辆600可包括各种子系统，例如，信息娱乐系统610、感知系统620、决策控制系统630、驱动系统640以及如前所述的线控转向系统。其中，车辆600还可以包括更多或更少的子系统，并且每个子系统都可包括多个部件。此外，车辆600的每个子系统之间和每个部件之间可以通过有线或者无线的方式实现互连。

在一些实施例中，信息娱乐系统610可以包括通信系统，娱乐系统以及导航系统等。

感知系统620可以包括若干种传感器，用于感测车辆600周边的环境的信息。例如，感知系统620可包括全球定位系统(全球定位系统可以是GPS系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)、激光雷达、毫米波雷达、超声雷达以及摄像装置。

决策控制系统630可以包括计算系统、整车控制器、转向系统、油门以及制动系统。

驱动系统640可以包括为车辆600提供动力运动的组件。在一个实施例中，驱动系统640可以包括引擎、能量源、传动系统和车轮。引擎可以是内燃机、电动机、空气压缩引擎中的一种或者多种的组合。引擎能够将能量源提供的能量转换成机械能量。

图8是根据一示例性实施例示出的一种用于实现车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的装置1900的框图。例如，装置1900可以被提供为一服务器。参照图8，装置1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个第二处理器，以及由第二存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。第二存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述车辆线控转向系统的扭矩补偿方法。

装置1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个输入/输出接口1958。装置1900可以操作基于存储在第二存储器1932的操作系统，例如Windows Server^TM，Mac OSX^TM，Unix^TM，Linux^TM，FreeBSD^TM或类似。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的车辆线控转向系统的扭矩补偿方法的代码部分。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种车辆线控转向系统的扭矩补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩；

获取所述车辆的车速信息和方向盘转角信息，并获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩；

根据所述车速信息和所述方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩；

根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩，并根据所述补偿扭矩对所述第一需求扭矩进行补偿，得到所述力矩补偿电机的第二需求扭矩；

根据所述第二需求扭矩控制所述力矩补偿电机输出用于所述转向系统转向的扭矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩的步骤，包括：

获取所述转向系统中的手感模拟电机的第二输出扭矩；

根据所述第二输出扭矩、所述手感模拟电机对应的第一减速机构的减速比以及所述第一减速机构的传动效率，获得所述转向管柱的所述第一输出扭矩，其中，在所述转向系统中未设置所述第一减速机构的情况下，所述第一减速机构的传动比为1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩的步骤，包括：

获取设置在所述转向管柱内的扭矩传感器检测到的第一输出扭矩。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩的步骤，包括：

根据所述第一需求扭矩、所述力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比以及所述第二减速机构的传动效率，获得第三需求扭矩；

根据所述第一输出扭矩、所述第三需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩的步骤，包括：

根据如下公式计算得到所述补偿扭矩ΔT：

ΔT＝T₀-T₁-T₂i₂η₂

其中，T₀为所述转向手感需求扭矩，T₁为所述第一输出扭矩，T₂为所述第一需求扭矩，i₂为所述力矩补偿电机对应的第二减速机构的减速比，η₂为所述第二减速机构的传动效率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩的步骤，包括：

获取所述转向系统的齿条力信息；

根据所述车速信息、所述方向盘转角信息以及所述齿条力信息，计算得到所述转向手感需求扭矩。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述力矩补偿扭矩表包括多个车速区间，所述多个车速区间包括第一区间、第二区间以及第三区间，所述第一区间的上限值小于或等于所述第二区间的下限值，所述第二区间的上限值小于或等于所述第三区间的下限值，且在所述第一区间内，所述力矩补偿电机的需求扭矩与车速负相关，在所述第二区间内所述力矩补偿电机的需求扭矩与车速按照第一斜率正相关，在所述第三区间内所述力矩补偿力电机的需求扭矩与车速按照第二斜率正相关，所述第二斜率大于所述第一斜率。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述力矩补偿扭矩表包括多个转角绝对值区间，所述多个转角绝对值区间包括第四区间、第五区间以及第六区间，所述第四区间的上限值小于或等于所述第五区间的下限值，所述第五区间的上限值小于或等于所述第六区间的下限值，且在所述第四区间内，所述力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第三斜率负相关，在所述第五区间内所述力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角的绝对值按照第四斜率负相关，在所述第六区间内所述力矩补偿电机的需求扭矩与方向盘转角正相关，所述第三斜率大于所述第四斜率。

9.一种车辆线控转向系统的扭矩补偿装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定模块，被配置为确定车辆的转向系统的转向手感需求扭矩；

获取模块，被配置为获取所述车辆的车速信息和方向盘转角信息，并获取所述转向系统中的转向管柱的第一输出扭矩；

第二确定模块，被配置为根据所述车速信息和所述方向盘转角信息，从预设的力矩补偿扭矩表中确定力矩补偿电机的第一需求扭矩；

第三确定模块，被配置为根据所述第一输出扭矩、所述第一需求扭矩以及所述转向手感需求扭矩，确定所述力矩补偿电机的补偿扭矩，并根据所述补偿扭矩对所述第一需求扭矩进行补偿，得到所述力矩补偿电机的第二需求扭矩；

控制模块，被配置为根据所述第二需求扭矩控制所述力矩补偿电机输出用于所述转向系统转向的扭矩。

10.一种车辆线控转向系统，其特征在于，所述车辆线控转向系统包括：

方向盘转角检测单元、车速检测单元、转向管柱扭矩测量单元、力矩补偿电机、手感模拟电机以及电子控制单元；

所述方向盘转角检测单元、所述车速检测单元、所述力矩补偿电机、所述手感模拟电机以及所述转向管柱扭矩测量单元均与所述电子控制单元通信连接，所述力矩补偿电机和所述手感模拟电机安装在转向管柱上；

所述方向盘转角检测单元用于检测方向盘转角信息并发送给所述电子控制单元；

所述车速检测单元用于检测车速信息并发送给所述电子控制单元；

所述转向管柱扭矩测量单元用于检测转向管柱的第一输出扭矩并发送给所述电子控制单元；

所述电子控制单元用于接收所述车速信息、所述方向盘转角信息以及所述第一输出扭矩，并执行如权利要求1-8任一项所述的方法，以控制所述力矩补偿电机输出用于所述转向系统转向的扭矩。

11.一种车辆，其特征在于，采用如权利要求10中所述的线控转向系统。

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