CN116409382A - 电动助力力矩计算方法、系统、转向控制方法、系统 - Google Patents

电动助力力矩计算方法、系统、转向控制方法、系统 Download PDF

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CN116409382A CN202310577679.XA CN202310577679A CN116409382A CN 116409382 A CN116409382 A CN 116409382A CN 202310577679 A CN202310577679 A CN 202310577679A CN 116409382 A CN116409382 A CN 116409382A
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于清章
余斌
杨健
陈场友
沈杰希
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Abstract

本发明公开了一种电动助力力矩计算方法、系统、转向控制方法、系统，涉及汽车技术领域，电动助力力矩计算方法包括：根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力；根据齿条力、车速、方向盘角度以及车辆的实测横向加速度确定目标力矩；根据齿条力、车速、目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩；根据齿条力、车速、当前方向盘力矩、车辆的迟滞补偿力矩以及目标力矩计算开环目标助力力矩；计算开环目标助力力矩与闭环目标助力力矩的加权和，得到电机助力力矩。通过解耦得到开环助力力矩和闭环助力力矩，基于二者计算得到电机助力力矩，实现了基于电机反馈的手力矩的闭环控制，可以优化用户手感状态。

Description

电动助力力矩计算方法、系统、转向控制方法、系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，涉及电动助力转向系统，具体涉及一种电动助力力矩计算方法、一种电动助力力矩计算系统、一种电动助力转向控制方法、一种电动助力转向控制系统、一种车辆以及一种计算机可读储存介质。
背景技术
目前电动助力转向系统的基本助力单元都是通过采集驾驶员操舵力矩与当前车速进行线性插值查表获得随速助力，然后计算得到转向电机的助力力矩或电机控制电流。这种基本助力特性通常是在开发后期，验收之前，通过在实车试验场，基于标定评价人员的主观手感进行迭代修正，与车辆当前驾驶姿态和车身状态无明显关系，通常会导致一车一组助力特性曲线。不同标定人员的标定参数也不尽相同，无法很好的满足客户对手感一致性的要求，带来不好的驾驶体验。
公布号为CN101722980B的专利描述了一种具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统，该系统是由传统的机械转向系统加装扭矩传感器，电子控制单元，转向助力电机及其减速机构组成；其中，扭矩传感器安装于转向轴上以检测驾驶员操纵力矩Td；助力电机安装在转向轴或转向器上，通过减速机构给驾驶员提供助力力矩Ta；电子控制单元根据当前的车辆行驶状况以及操纵力矩大小计算出需要给助力电机提供的驱动电流值，以产生相应的助力力矩；其特征在于，某一车速下，所述操纵力矩Td与助力力矩Ta的对应关系是由一条参数独立可调式曲线型的助力特性曲线定义的，所述助力特性曲线的横坐标为操纵力矩，纵坐标为对应的助力力矩。
公布号为CN106882260B的专利公开了一种汽车有刷电动转向助力电流特性的随动标定方法，可与汽车相关物理参数匹配适应，调校完成EPS中的电子控制单元(简称ECU)的参数设定，使EPS输出最佳的助力特性，以满足汽车对转向性能的要求。同时，该方法也适用于实验室状态下的ECU参数标定过程，以便完成接近实车应用的EPS助力特性，减少实车标定的工作量。本发明的标定方法是将EPS助力特性与ECU输出的助力电流I特性进行等效，而对助力电流I的特性曲线实施标定，对汽车的行驶速度V和转向手力T与助力电流I特性曲线的各参数进行关联设计，并实施少量关键特征点的参数设定，来随动调节其它特征参数的全程标定，实现可视化且精准，操作简便且周期短。
结合上述现有技术可以看出，当前技术的主流方案都是基于扭矩传感器采集到的驾驶员操舵扭矩和车速作为主要输入信号，设计电机助力力矩或电机助力电流与操舵力矩和车速的二维基本助力特性曲线，计算电机的助力力矩。这种方法没有考虑车辆的驾驶姿态和当前车辆运动的底盘动力学模型，对于施加助力后的车辆行为没有进行闭环控制，没有考虑整车的运动姿态。主要通过以人的主观感受去设计和标定助力特性曲线，这种没有考虑车辆运动特性的助力曲线设计，往往引起手感失真。从而出现特定工况下车辆因底盘的运动特性带来的异常手感，为客户带来手感不佳的烦恼，同时因为主观设计助力特性曲线，也会浪费大量的人力和精力去完成标定和验收。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种电动助力力矩计算方法，该方法通过估算齿条力，基于齿条力、车速、方向盘角度以车辆的实测横向加速度确定目标力矩，将目标力矩作为反馈的助力力矩与方向盘力矩进行闭环控制，计算闭环目标助力力矩，依据齿条力和目标力矩计算开环目标助力力矩，电机助力力矩是闭环目标助力力矩和开环目标助力力矩的加权和，在转向控制时，将驾驶员的驾驶意图与车辆的姿态控制结合，带来更好的驾驶体验；目的之二在于提供一种电动助力转向控制方法，该方法能够更好的计算电机助力扭矩，根据计算得到的电机助力扭矩进行控制，不会因为单一的手感突变产生非预期的手感影响，更好的保证了转向手感的一致性，同时提高了驾驶人员对于车辆操纵的驾驶体验。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电动助力力矩计算方法，所述方法包括：
根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力；
根据所述齿条力、车速、方向盘角度以及车辆的实测横向加速度确定目标力矩；
根据所述齿条力、车速、目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩；
根据所述齿条力、车速、当前方向盘力矩、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩；
计算所述开环目标助力力矩与所述闭环目标助力力矩的加权和，得到电机助力力矩。
根据上述技术手段，方向盘角度反映了驾驶员意图，车速、车辆的实测横向加速度、电机力矩前回值反映了车辆的运动姿态，通过解耦得到开环助力力矩和闭环助力力矩，基于二者计算得到电机助力力矩，实现了基于电机反馈的手力矩的闭环控制，可以优化用户手感状态，同时与标定人员主观的手感标定解耦，利用车辆姿态即车辆横向加速度信息和车辆当前的齿条力，实现了车辆转向控制。
在本申请实施例中，根据所述齿条力、车速、方向盘角度及车辆的实测横向加速度确定目标力矩，包括：
根据所述齿条力和车速计算第一横向加速度；
根据所述方向盘角度和车速计算第二横向加速度；
根据车辆的实测横向加速度计算第三横向加速度；
根据所述第一横向加速度、第二横向加速度以及第三横向加速度确定目标力矩。
根据上述技术手段，可以从三个不同的方向计算当前车辆的运动姿态，通过三组完全解耦的横向加速度确定目标力矩，确定的目标力矩与车辆姿态的相关度较高，降低了主观标定人员对于车辆手感的标定影响，同时针对不同的车型无须重复进行标定，车辆的手感只与车辆的姿态相关。
在本申请实施例中，根据所述齿条力和车速计算第一横向加速度，包括：
从增益-车速等效识别图中确定当前车速对应的增益值；
计算所述齿条力和所确定的增益值之积，得到第一横向加速度，所述增益-车速等效识别图通过实验标定得到。
根据上述技术手段，根据当前车速从标定的增益-车速等效识别图中确定对应的增益值，用于与根据车辆本身数据计算得到的齿条力进行计算得到第一横向加速度，在计算过程中使用的都是基于车辆的数据，能够实现计算过程与人员主观设计曲线的解耦。
在本申请实施例中，根据所述方向盘角度和车速计算第二横向加速度，包括：
根据所述方向盘角度和车速，利用车辆动力学方程计算车辆基于角度的横向加速度；
根据所述基于角度的横向加速度和车速从基于角度的横向加速度权重图中确定第一权重；
计算所述基于角度的横向加速度与所确定的第一权重之积，得到第二横向加速度，所述基于角度的横向加速度权重图通过实验标定得到。
根据上述技术手段，根据基于角度的横向加速度和速度从基于角度的横向加速度权重图中确定对应的第一权重，基于角度的横向加速度根据车辆动力学方程计算，不需要考虑标定人员的主观设计对计算第二横向加速度的影响。
在本申请实施例中，所述根据车辆的实测横向加速度计算第三横向加速度，包括：
根据实测横向加速度和车速从实测横向加速度权重图中确定第二权重；
计算所述实测横向加速度与所确定的第二权重之积，得到第三横向加速度值，所述实测横向加速度权重图通过实验标定得到。
根据上述技术手段，根据车辆的实测横向加速度和车速确定第二权重，再与实测横向加速度进行权重计算，得到的第三横向加速度，降低了标定人员的主观设计对第三横向加速度的影响。
在本申请实施例中，根据所述第一横向加速度、第二横向加速度以及第三横向加速度确定目标力矩，包括：
将第一横向加速度、第二横向加速度和第三横向加速度进行加权求和，得到等效横向加速度，其中，所述第一横向加速度的权重为1，第二横向加速度的权重为第一权重，第三横向加速度的权重为第二权重；
根据所述等效横向加速度，从方向盘角度权重图中确定目标扭矩，所述方向盘角度权重图根据实验标定确定。
根据上述技术手段，利用从三个不同维度计算得到的当前车辆姿态，进行加权求和，得到的车辆运动姿态更能够真实的反应当前车辆的实际姿态，从而确定的目标扭矩能够更真实的反应当前车辆的扭矩。
在本申请实施例中，根据所述目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩，包括：
计算目标力矩与车辆的迟滞补偿力矩的第一和值；
计算所述第一和值与当前方向盘力矩的第一差值；
根据所述车速和齿条力确定闭环控制的比例系数；
计算所述第一差值与所述比例系数之积，得到闭环目标助力力矩。
根据上述技术手段，目标力矩与迟滞补偿力矩方向相同，因此二者求和，计算得到的第一和值作为闭环控制中的反馈力矩与当前方向盘力矩共同进行闭环控制，得到闭环目标助力力矩。
在本申请实施例中，根据所述齿条力、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩，包括：
计算目标力矩与车辆的迟滞补偿力矩的第一和值；
计算所述齿条力与所述第一和值的第二差值；
根据车速和当前方向盘力矩确定与车速相关的第一系数；
计算所述第二差值与所述第一系数的乘积，得到开环目标助力力矩。
根据上述技术手段，同样的，目标力矩与迟滞补偿力矩方向相同，因此二者求和，计算得到第一和值，齿条力估算了当前车辆齿条上的力的总和，第一和值是方向盘能够提供的力，二者的差值对应了电机需要提供的力矩，通过上述方法可以计算得到在无反馈的情况下电机需要提供的力矩。
在本申请实施例中，根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力，包括：
将当前方向盘力矩与电机力矩前回值相加，得到当前转向系统的齿条力。
通过上述技术手段，估算得到了当前车辆齿条上所承受的力的总和。
本发明第二方面提供一种电动助力力矩计算系统，包括：
齿条力计算模块，用于根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力；
目标力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、方向盘角度以及车辆的实测横向加速度确定目标力矩；
闭环目标助力力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩；
开环目标助力力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、当前方向盘力矩、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩；
电机助力力矩生成模块，用于计算所述开环目标助力力矩与所述闭环目标助力力矩的加权和，得到电机助力力矩。
通过上述技术手段，能够根据车辆的运动姿态计算得到电机助力力矩，实现了基于电机反馈的手力矩的闭环控制，可以优化用户手感状态，同时与标定人员主观的手感标定解耦，利用车辆姿态即车辆横向加速度信息和车辆当前的齿条力，实现了车辆转向控制。
本发明第三方面提供一种电动助力转向控制方法，所述方法包括：
应用所述的电动助力力矩计算方法计算电机助力力矩；
控制助力电机动作以按照所述电机助力力矩提供转向助力。
通过上述技术手段，能够更好的计算电机助力扭矩，根据计算得到的电机助力扭矩进行控制，不会因为单一的手感突变产生非预期的手感影响，更好的保证了转向手感的一致性，同时提高了驾驶人员对于车辆操纵的驾驶体验。
本发明第四方面提供一种电动助力转向控制系统，所述系统包括：
控制单元，用于根据所述的电动助力力矩计算方法计算电机助力力矩，并根据计算得到的电机助力力矩向助力电机发送动作指令；
助力电机，用于执行所述动作指令以提供转向助力。
通过上述技术手段，能够提高驾驶人员对于车辆操纵的驾驶体验。
本发明第五方面提供一种车辆，所述车辆应用所述的电动助力转向控制方法来实现电动助力转向。
本发明第六方面还提供一种计算机可读储存介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的电动助力力矩计算方法或实现所述的电动助力转向控制方法。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种电动助力力矩计算方法，该方法通过估算齿条力，基于齿条力、车速、方向盘角度以车辆的实测横向加速度确定目标力矩，将目标力矩作为反馈的助力力矩与方向盘力矩进行闭环控制，计算闭环目标助力力矩，依据齿条力和目标力矩计算开环目标助力力矩，电机助力力矩是闭环目标助力力矩和开环目标助力力矩的加权和，在转向控制时，将驾驶员的驾驶意图与车辆的姿态控制结合，带来更好的驾驶体验；
该方法中，目标力矩作为反馈力矩与方向盘力矩形成闭环控制，中间逻辑基于车辆动力学公式，将整车底盘的横向运动姿态引入系统进行计算，计算出来的目标力矩带有车辆当前运动的动力学特征，可以为驾驶员带来更好的驾驶手感。同时在车辆平台更换时，不需要额外标定手感信息，一套参数多车种共用即可达到客户要求的手感状态，大大缩短了标定开发工作，节省了人力物力，产品可靠性提高；
(2)本发明提供了一种电动助力转向控制方法，该方法能够更好的计算电机助力扭矩，根据计算得到的电机助力扭矩进行控制，不会因为单一的手感突变产生非预期的手感影响，更好的保证了转向手感的一致性，同时提高了驾驶人员对于车辆操纵的驾驶体验。
附图说明
图1为本发明一种实施方式提供的电动助力力矩计算方法流程图；
图2为本发明一种实施方式提供的电动助力力矩计算方法中齿条力计算原理图；
图3为本发明一种实施方式提供的电动助力力矩计算方法中第一横向加速度、第二横向加速度及第三横向加速度计算原理图；
图4为本发明一种实施方式提供的电动助力力矩计算方法中目标力矩计算原理图；
图5为本发明一种实施方式提供的电动助力力矩计算方法中闭环目标助力力矩计算原理图；
图6为本发明一种实施方式提供的电动助力力矩计算方法中开环目标助力力矩计算原理图；
图7为本发明一种实施方式提供的电动助力力矩计算系统框图；
图8为本发明一种实施方式提供的电动助力转向控制方法流程图；
图9为本发明一种实施方式提供的电动助力转向控制系统框图。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本申请一种实施方式提供了一种电动助力力矩计算方法，如图1所示，所述方法包括：
S1：根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力STE_RF。
在本申请实施例中，如图2所示，通过将当前方向盘力矩与电机力矩前回值相加，得到当前转向系统的齿条力。此时计算得到的齿条力属于未处理的齿条力力矩，可以使用限值器进行幅值限制后，再进行LPF低通滤波，LPF低通滤波可以将高频部分的信号进行增益抑制，减少系统高频分量带来的手感波动，经过上述处理得到准确的估算齿条力，在本申请实施例中，电机力矩前回值即是上一轮控制过程中电机的助力力矩。本申请实施例中，限值器的幅值根据车辆的车型、载荷等参数进行差异性设计。通过上述技术手段，估算得到了当前车辆齿条上所承受的力的总和。
S2：根据所述齿条力、车速、方向盘角度以及车辆的实测横向加速度确定目标力矩，如图3所示，具体包括：
S201：根据所述齿条力和车速计算第一横向加速度，在本申请实施例中，具体包括：
从增益-车速等效识别图中确定当前车速对应的增益值；
计算所述齿条力和所确定的增益值之积，得到第一横向加速度，所述增益-车速等效识别图通过实验标定得到。在本申请实施例中，第一横向加速度也称为参考用加速度Lat_RF，增益-车速等效识别图中横坐标为车辆速度，纵坐标为增益值，根据当前车速可以确定得到一个增益值，将齿条力与该增益值相乘得到第一横向加速度。
在其他一些实施例中，在计算得到第一横向加速度后，采用限值器对第一横向加速度进行限幅，这样可以提高第一横向加速度的准确性。限值器的幅值根据车辆的车型、载荷等参数进行差异性设计。上述计算过程中使用的都是基于车辆的数据，能够实现计算过程与人员主观设计曲线的解耦。
S201：根据所述方向盘角度和车速计算第二横向加速度，具体包括：
根据所述方向盘角度和车速，利用车辆动力学方程计算车辆基于角度的横向加速度，在本申请实施例中，车辆动力学方程计算公式如下：
γ＝k*θ*v2，其中，k为动力学常数，θ为方向盘角度，v为车速，γ为基于角度的横向加速度。
根据所述基于角度的横向加速度和车速从基于角度的横向加速度权重图中确定第一权重；
计算所述基于角度的横向加速度与所确定的第一权重之积，得到第二横向加速度Lat_SA，所述基于角度的横向加速度权重图通过实验标定得到。在本申请实施例中，方向盘角度权重图为三维图，图中，X轴坐标为基于角度的横向加速度，Y轴坐标为车速，Z轴坐标为权重。根据计算得到的基于角度的横向加速度和车速可以获得对应的权重，将对应的权重与基于角度的横向加速度相乘得到第二横向加速度。为了提高第二横向加速度的准确性，可以采用限值器对第二横向加速度进行限幅，限值器的幅值根据车辆的车型、载荷等参数进行差异性设计。
根据上述技术手段，根据基于角度的横向加速度和车速从基于角度的横向加速度权重图中确定对应的第一权重，其中，基于角度的横向加速度根据车辆动力学方程计算，不需要考虑标定人员的主观设计对计算第二横向加速度的影响。
S203：根据车辆的实测横向加速度计算第三横向加速度，具体包括：
根据实测横向加速度和车速从实测横向加速度权重图中确定第二权重；
计算所述实测横向加速度与所确定的第二权重之积，得到第三横向加速度值Lat_LA，所述实测横向加速度权重图通过实验标定得到。在本申请实施例中，实测横向加速度为车辆总线上解析的横向加速度，该横向加速度是基于车辆自身的横向加速度传感器采集到的值或者是其他控制器计算后发送到总线上的横向加速度值。实测横向加速度权重图为三维图，图中，X轴坐标为车辆实测横向加速度，Y轴坐标为车速，Z轴坐标为权重。在本申请实施例中，为了提高第三横向加速度的准确性，可以采用限值器对第三横向加速度进行限幅，限值器的幅值根据车辆的车型、载荷等参数进行差异性设计。根据上述技术手段，根据车辆的实测横向加速度和车速确定第二权重，再与实测横向加速度进行权重计算，得到的第三横向加速度，降低了标定人员的主观设计对第三横向加速度的影响。
S204：根据所述第一横向加速度、第二横向加速度以及第三横向加速度确定目标力矩，如图4所示，具体包括：
将第一横向加速度、第二横向加速度和第三横向加速度进行加权求和，得到等效横向加速度，其中，所述第一横向加速度的权重为1，第二横向加速度的权重为第一权重，第三横向加速度的权重为第二权重；
根据所述等效横向加速度，从方向盘角度权重图中确定目标扭矩，所述方向盘角度权重图根据实验标定确定。在本申请实施例中，方向盘角度权重图的横坐标为等效横向加速度，纵坐标为权重。
根据上述技术手段，利用从三个不同维度计算得到的当前车辆姿态，进行加权求和，得到的车辆运动姿态更能够真实的反应当前车辆的实际姿态，从而确定的目标扭矩更真实的反应当前车辆的扭矩。
根据上述技术手段，可以从三个不同的维度计算当前车辆的运动姿态，通过三组完全解耦的横向加速度确定目标力矩，确定的目标力矩与车辆姿态的相关度较高，降低了主观标定人员对于车辆手感的标定影响，同时针对不同的车型无须重复进行标定，车辆的手感只与车辆的姿态相关。
在上述实施例中，基于角度的横向加速度权重图、实测横向加速度权重图、方向盘角度权重图可以根据不同的操作控制需求进行设计。
S3：根据所述齿条力、车速、目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩，如图5所示，具体包括：
S301：计算目标力矩与车辆的迟滞补偿力矩的第一和值，在本申请实施例中，迟滞补偿力矩是车辆克服摩擦力的补偿力矩，在理想状态下为0，该迟滞补偿力矩根据车辆的配置及参数计算得到。目标力矩与迟滞补偿力矩方向相同，二者在作用时会相叠加，因此二者相加计算第一和值。
S302：计算所述第一和值与当前方向盘力矩的第一差值。
S303：根据所述车速和齿条力确定闭环控制的比例系数，在本申请实施例中，所述比例系数指的是闭环控制的比例系数Kp，比例系数不同可以使同样的动作达到不同的控制效果。比例系数根据闭环比例系数图获取，闭环比例系数图的X轴坐标为齿条力，Y轴坐标为车速，Z轴坐标为比例系数。
S304：计算所述第一差值与所述比例系数之积，得到闭环目标助力力矩。在一些实施例中，为了提高闭环目标助力力矩的准确性，可以采用限值器对闭环目标助力力矩进行限幅，限值器的幅值根据车辆的车型、载荷等参数进行差异性设计。方向盘力矩即为手力矩，本方法提供了手力矩闭环控制，力矩稳定且连续，手感稳定，可以为驾驶员提供一致性手感，降低因为人工主观标定对转向手感的影响。
闭环目标助力力矩的计算利用闭环控制的原理，在实际驾驶过程中，驾驶员所期望的是电机执行完响应后提供的力矩与当前方向盘力矩一致，当前方向盘力矩是驾驶员输入的想要达到的效果，目标力矩是基于反馈的效果，因此，将计算得到的目标力矩作为闭环控制中的反馈信号，将当前方向盘力矩作为目标信号，依据车速和齿条力确定比例系数，进行闭环控制。
S4：根据所述齿条力、车速、当前方向盘力矩、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩，如图6所示，具体包括：
S401：计算目标力矩与车辆的迟滞补偿力矩的第一和值，目标力矩与迟滞补偿力矩方向相同，二者在作用时会相叠加，因此二者相加计算第一和值。
S402：计算所述齿条力与所述第一和值的第二差值，在本申请中，齿条力是总的加在齿条上的力，齿条力等于方向盘力矩与电机力矩之和，第一和值属于当前系统已经提供的力矩，差值则需要助力电机进行补偿。
S403：根据车速和当前方向盘力矩确定与车速相关的第一系数，在本申请实施例中，第一系数根据方向盘扭矩增益曲线获取，方向盘扭矩增益曲线的X轴坐标为方向盘扭矩，Y轴坐标为车速，Z轴坐标为增益值，在本申请实施例中，第一系数需要根据实车进行标定。在本申请一个实施例中，在方向盘扭矩为任意值的情况下，增益值均为1。
S404：计算所述第二差值与所述第一系数的乘积，得到开环目标助力力矩。
在一些实施例中，为了提高开环目标助力力矩的准确性，可以采用限值器对开环目标助力力矩进行限幅，限值器的幅值根据车辆的车型、载荷等参数进行差异性设计。
根据上述技术手段，同样的，目标力矩与迟滞补偿力矩方向相同，因此二者求和，计算得到第一和值，齿条力估算了当前车辆齿条上的力的总和，第一和值是方向盘能够提供的力，二者的差值对应了电机需要提供的力矩，通过上述方法可以计算得到在无反馈的情况下电机需要提供的力矩。
S5：计算所述开环目标助力力矩与所述闭环目标助力力矩的加权和，得到电机助力力矩。在本申请实施例中，开环目标助力力矩的权重与闭环目标助力力矩的权重的和为1，具体取值根据驾驶员或者主机厂自己的风格进行设定。
在本申请实施例中，如果转向系统还有其他的补偿力矩和高级功能力矩叠加，也会同步叠加在电机助力力矩之上进行统一输出。
根据上述技术手段，方向盘角度反映了驾驶员意图，车速、车辆的实测横向加速度、电机力矩前回值反映了车辆的运动姿态，通过解耦得到开环助力力矩和闭环助力力矩，基于二者计算得到电机助力力矩，实现了基于电机反馈的手力矩的闭环控制，可以优化用户手感状态，同时与标定人员主观的手感标定解耦，利用车辆姿态即车辆横向加速度信息和车辆当前的齿条力，实现了车辆转向控制。车辆转向力矩对闭环和开环控制力矩进行加权计算，不会因为单一的手感突变产生非预期的手感影响，更好的保证了转向手感的一致性，同时提高了驾驶人员对于车辆操纵的驾驶体验。
本申请的方法需要在设计阶段标定得到基于车辆姿态的不同标定曲线图，不需要基于不同操控手感来进行标定，建好的标定工作上对不同驾驶人员的需求。标定好的曲线可以应用于不同的车型和不同的平台，降低了车辆手感标定的复杂性，同时在车辆平台更换时，不需要额外标定手感信息，一套参数多车种共用即可达到客户要求的手感状态，大大减少了标定开发工作，节省了人力物力，缩短了产品开发和标定周期，产品可靠性更高。
通过本申请的方法进行电动扭矩助力仅需要考虑车辆的横向加速度，与车辆的运动姿态相关。根据客户不同的驾驶习惯和操纵风格可以调整标定曲线中的参数，从而提升用户的操作体验。同时也可以满足不同客户对于不同驾驶模式的切换，更符合底盘操控系统的运动学特性，解决了主观设计助力曲线所带来的手感一致性差的问题，该方法的提出更好的将车辆运动姿态和转向系统控制进行了融合，转向控制更加精确性，也为后期底盘域控融合做整车的姿态控制提供了良好的理论支撑和接口，转向系统控制更精细化。
本发明实施例还提供一种电动助力力矩计算系统，如图7所示，包括：
齿条力计算模块，用于根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力；
目标力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、方向盘角度以及车辆的实测横向加速度确定目标力矩；
闭环目标助力力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩；
开环目标助力力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、当前方向盘力矩、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩；
电机助力力矩生成模块，用于计算所述开环目标助力力矩与所述闭环目标助力力矩的加权和，得到电机助力力矩。
通过上述技术手段，能够根据车辆的运动姿态计算得到电机助力力矩，实现了基于电机反馈的手力矩的闭环控制，可以优化用户手感状态，同时与标定人员主观的手感标定解耦，利用车辆姿态即车辆横向加速度信息和车辆当前的齿条力，实现了车辆转向控制。
本发明另一个实施例提供一种电动助力转向控制方法，如图8所示，所述方法包括：
应用所述的电动助力力矩计算方法计算电机助力力矩；
控制助力电机动作以按照所述电机助力力矩提供转向助力。
基于本申请的电动助力转向控制方法进行转向控制仿真，方向盘力矩和电机助力力矩的响应曲线中，电机的当前助力力矩跟方向盘力矩相位延迟较小，无明显的力矩波动和响应不足的情况产生。
通过上述技术手段，能够更好的计算电机助力扭矩，根据计算得到的电机助力扭矩进行控制，不会因为单一的手感突变产生非预期的手感影响，更好的保证了转向手感的一致性，同时提高了驾驶人员对于车辆操纵的驾驶体验。
本发明实施例还提供一种电动助力转向控制系统，如图9所示，所述系统包括：
控制单元，用于根据所述的电动助力力矩计算方法计算电机助力力矩，并根据计算得到的电机助力力矩向助力电机发送动作指令；
助力电机，用于执行所述动作指令以提供转向助力。
通过上述技术手段，能够提高驾驶人员对于车辆操纵的驾驶体验。
本发明还提供一种车辆，所述车辆应用所述的电动助力转向控制方法来实现电动助力转向。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读储存介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的电动助力力矩计算方法或实现所述的电动助力转向控制方法。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电动助力力矩计算方法，其特征在于，所述方法包括：
根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力；
根据所述齿条力、车速、方向盘角度以及车辆的实测横向加速度确定目标力矩；
根据所述齿条力、车速、目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩；
根据所述齿条力、车速、当前方向盘力矩、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩；
计算所述开环目标助力力矩与所述闭环目标助力力矩的加权和，得到电机助力力矩。
2.根据权利要求1所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，根据所述齿条力、车速、方向盘角度及车辆的实测横向加速度确定目标力矩，包括：
根据所述齿条力和车速计算第一横向加速度；
根据所述方向盘角度和车速计算第二横向加速度；
根据车辆的实测横向加速度计算第三横向加速度；
根据所述第一横向加速度、第二横向加速度以及第三横向加速度确定目标力矩。
3.根据权利要求2所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，根据所述齿条力和车速计算第一横向加速度，包括：
从增益-车速等效识别图中确定当前车速对应的增益值；
计算所述齿条力和所确定的增益值之积，得到第一横向加速度，所述增益-车速等效识别图通过实验标定得到。
4.根据权利要求3所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，根据所述方向盘角度和车速计算第二横向加速度，包括：
根据所述方向盘角度和车速，利用车辆动力学方程计算车辆基于角度的横向加速度；
根据所述基于角度的横向加速度和车速从基于角度的横向加速度权重图中确定第一权重；
计算所述基于角度的横向加速度与所确定的第一权重之积，得到第二横向加速度，所述基于角度的横向加速度权重图通过实验标定得到。
5.根据权利要求4所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，所述根据车辆的实测横向加速度计算第三横向加速度，包括：
根据实测横向加速度和车速从实测横向加速度权重图中确定第二权重；
计算所述实测横向加速度与所确定的第二权重之积，得到第三横向加速度值，所述实测横向加速度权重图通过实验标定得到。
6.根据权利要求5所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，根据所述第一横向加速度、第二横向加速度以及第三横向加速度确定目标力矩，包括：
将第一横向加速度、第二横向加速度和第三横向加速度进行加权求和，得到等效横向加速度，其中，所述第一横向加速度的权重为1，第二横向加速度的权重为第一权重，第三横向加速度的权重为第二权重；
根据所述等效横向加速度，从方向盘角度权重图中确定目标扭矩，所述方向盘角度权重图根据实验标定确定。
7.根据权利要求1所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，根据所述目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩，包括：
计算目标力矩与车辆的迟滞补偿力矩的第一和值；
计算所述第一和值与当前方向盘力矩的第一差值；
根据所述车速和齿条力确定闭环控制的比例系数；
计算所述第一差值与所述比例系数之积，得到闭环目标助力力矩。
8.根据权利要求1所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，根据所述齿条力、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩，包括：
计算目标力矩与车辆的迟滞补偿力矩的第一和值；
计算所述齿条力与所述第一和值的第二差值；
根据车速和当前方向盘力矩确定与车速相关的第一系数；
计算所述第二差值与所述第一系数的乘积，得到开环目标助力力矩。
9.根据权利要求1所述的电动助力力矩计算方法，其特征在于，根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力，包括：
将当前方向盘力矩与电机力矩前回值相加，得到当前转向系统的齿条力。
10.一种电动助力力矩计算系统，其特征在于，包括：
齿条力计算模块，用于根据当前方向盘力矩和电机力矩前回值计算当前转向系统的齿条力；
目标力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、方向盘角度以及车辆的实测横向加速度确定目标力矩；
闭环目标助力力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、目标力矩、车辆的迟滞补偿力矩及当前方向盘力矩计算闭环目标助力力矩；
开环目标助力力矩生成模块，用于根据所述齿条力、车速、当前方向盘力矩、车辆的迟滞补偿力矩以及所述目标力矩计算开环目标助力力矩；
电机助力力矩生成模块，用于计算所述开环目标助力力矩与所述闭环目标助力力矩的加权和，得到电机助力力矩。
11.一种电动助力转向控制方法，其特征在于，所述方法包括：
应用权利要求1-9中任一项所述的电动助力力矩计算方法计算电机助力力矩；
控制助力电机动作以按照所述电机助力力矩提供转向助力。
12.一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述系统包括：
控制单元，用于根据权利要求1-9中任一项所述的电动助力力矩计算方法计算电机助力力矩，并根据计算得到的电机助力力矩向助力电机发送动作指令；
助力电机，用于执行所述动作指令以提供转向助力。
13.一种车辆，其特征在于，所述车辆应用权利要求11所述的电动助力转向控制方法来实现电动助力转向。
14.一种计算机可读储存介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-9中任一项所述的电动助力力矩计算方法或实现权利要求11所述的电动助力转向控制方法。
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