电动转向中解耦转向齿条力干扰的系统和方法

专利名称：电动转向中解耦转向齿条力干扰的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及在电动转向(electric steering)中解耦转向齿条力 (steering rack force)干扰的系统和方法。具体地，本发明涉及车辆的电动转向系统中解 耦转向齿条力干扰的系统和方法，其可以提供改进的转向感觉(steering feel)、稳健的轮 胎性能可变性、转向摩擦可变性(steeringfriction variability)和硬件老化(hardware degradation)。
背景技术：
在机动车辆中，转向系统中会发生各种周期干扰。例如，路面摩擦和状况的变化以 及前轮的不对称制动扭矩和差分加速度会引起对前轮的纵向轮胎力、横向轮胎力、轮胎自 对准力矩(self-aligning moment)禾口悬架偏转力(suspension deflection forces)的干 扰。这些会体现为转向齿条力干扰的干扰通过转向杆(steering column)传递给驾驶员， 由此影响车辆的转向感觉并且在一些情况下影响车辆稳定性。为了符合消费者对特定转向 感觉的期望，对于车辆转向系统来说，具有对这些干扰的了解并且具备抑制或者阻止这些 干扰的能力是有利的。因此，车辆转向系统通常基于参考轮胎(reference tire)设计成满足具体的转向 感觉。然而，驾驶员通常在车辆的整个使用周期中至少更换一次车轮，用新的并且可能是劣 等的轮胎代替原厂(OEM)轮胎，因此改变了依赖于车辆所使用的实际轮胎的转向感觉。传统的电动转向系统，例如，设计成通过将辅助扭矩施加到转向系统从而辅助驾 驶员使车辆转向的电动助力转向(electric power assistedsteering(EPAS))，其具有 通过某些技术阻止齿条力干扰的有限能力，这些技术例如包括，自适应辅助增益(assist gain)和/或受控阻尼(controlleddamping)。然而，这些方法也会累及转向感觉。电动转向中解耦转向齿条力干扰的公知方法典型地包含过滤器或者总齿条力和 参考齿条力之间非常笼统的比较，这对许多现实中的干扰来说是不切实际的、过于简单的 和/或不准确的。

发明内容
根据各个示例性实施例，本发明提供一种在电动转向中解耦转向齿条力干扰的系 统。该系统可以包含方向盘转角传感器、偏航率传感器、横向加速度传感器以及转向扭矩传 感器。该系统还可以包含设置成从方向盘转角传感器、偏航率传感器和横向加速度传感器 接收信号并且将参考齿条力发送到控制器的轮胎力发生器。该系统可以进一步包含设置成 从转向扭矩传感器接收信号并且将估计齿条力发送到控制器的齿条力观测器，其中控制器 设置成从轮胎力发生器和齿条力观测器接收信号、将估计齿条力与参考齿条力进行比较从 而确定齿条力干扰、并且基于齿条力干扰调整辅助扭矩。根据各个附加示例性实施例，本发明提供一种在电动转向中解耦转向齿条力干扰 的系统，该系统可以包含偏航率传感器、横向加速度传感器和至少一个电动转向传感器。该系统还可以包含设置成从偏航率传感器、横向加速度传感器和至少一个电动转向传感器接 收信号并且将参考齿条力发送到控制器的齿条力发生器。该系统可以进一步包含设置成 从至少一个电动转向传感器接收信号并且将估计齿条力发送到控制器的齿条力观测器，其 中，控制器设置成从齿条力发生器和齿条力观测器接收信号、将估计齿条力和参考齿条力 进行比较从而确定齿条力干扰、并且基于齿条力干扰调整辅助扭矩。本发明的各个附加示例性实施例提供一种在电动转向中解耦转向齿条力干扰的 方法。该方法可以包含确定参考齿条力；使观测器根据公式提供估计齿条力；将估计齿条 力与参考齿条力进行比较从而确定齿条力干扰；以及根据齿条力干扰调整辅助扭矩。在下述说明书中将部分解释本发明的附加目的和优点，部分本发明的附加目的和 优点从说明书中将显而易见，或可以通过对本发明的实施得知部分本发明的附加目的和优 点。通过权利要求书中特别指出的要素和组合将认识并且实现本发明的各个目的和优点。应当理解的是前面的总体说明以及以下的详细说明仅是示例性和说明性的，并不是对本发明的限制。包含在本说明书内并且构成本说明书的一部分的


本发明的实施例，并且 用于与说明书一起解释本发明的原理。

通过下面对与保护的主体一致的实施例的详细说明，至少一些要求保护的主体的 特征和优点将显而易见，对实施例的说明的理解应当参照附图，附图中图1是表示根据本发明在电动转向中解耦转向齿条力干扰的系统的示例性实施 例的结构的原理图；图2是根据本发明的示例性实施例在电动转向中解耦转向齿条力干扰的系统的 方块图；图3是据本发明的另一个示例性实施例在电动转向中解耦转向齿条力干扰的系 统的方块图；图4是表示作为时间的函数的齿条力的估计的和测量的齿条力的图表；图5A是表示对应于图4的齿条力的方向盘扭矩的图表；图5B是对应于图4的齿条力的方向盘扭矩的图表，其干扰根据本发明解耦/抑 制；图6A是表示对应于模拟车辆转弯操纵的方向盘扭矩的图表；图6B是表示对应于模拟车辆转弯操纵的方向盘扭矩的图表，其干扰根据本发明 解耦/抑制；图7是表示作为时间的函数的齿条力的估计的和测量的齿条力在模拟正弦振动 干扰过程中的图表；图8A是表示对应于图7的齿条力的方向盘扭矩的图表；图8B是表示对应于图7的齿条力的方向盘扭矩的图表，其干扰根据本发明解耦/ 抑制；尽管以下的详细说明引用了说明性的实施例，但对本领域的技术人员来说许多可 选方案、修改及其变化将显而易见。因此，要求保护的主题要从更宽的范围来理解。
具体实施方式
现在将引用在附图中表示的多种实施例、实例。然而，上述多种示例性实施例的意 图并非限制公开。相反，公开的意图是包含可选方案、修改及其等同物。车辆的电动转向系统可以根据已制定的驾驶员期望通过对转向齿条的连续抑制 和/或阻止干扰保持一致的转向感觉。因此，稳健的解耦转向齿条力干扰的系统是电动 转向系统中有价值的特征。转向齿条力干扰可以不依赖于车辆的各种动态特性(dynamic characteristics)(例如，轮胎性能可变性、转向摩擦可变性以及硬件老化)解耦或者隔离 得越准确，车辆电动转向可以确定有多少抵消干扰以提供改进的转向感觉所需的发动机助 力(辅助扭矩)就越准确。齿条力干扰的解耦可以额外提供给驾驶员关于车辆安全的关键 信息，例如，可能出现的车辆稳定性问题和/或轮胎不平衡或磨损。为了能够在电动转向中动态解耦齿条力干扰，本发明的各个示例性实施例预期利 用一个或多个传感器将信号提供到轮胎力发生器(tire forcegenerator)或者齿条力发生 器(rack force generator)，其利用该信号确定参考齿条力。本发明的各个示例性实施例 还预期利用一个或多个传感器将信号提供到齿条力观测器(rack force observer)，其利 用这些信号确定估计齿条力。一个或多个传感器可以包括已有的车辆传感器，例如，电动助 力转向(EPAS)传感器、方向盘转角传感器(steering wheel angle sensors)、偏航率传感 器(yaw rate sensors)、横向加速度传感器、速度传感器，或者它们的组合。因为大多数现 有的车辆已经包含上述传感器，因此本发明的某些实施例预期仅利用现有的传感器。本发 明的实施例还预期提供一种包括提供用于本发明的系统和方法的信号输入所需的附加传 感器的系统。为了确定齿条力干扰，本发明考虑将参考齿条力与估计齿条力进行比较。此处应 用的术语“参考齿条力”指提供最佳转向感觉的期望齿条力，术语“估计齿条力”指考虑到 齿条力干扰的估计的或实际的齿条力。此处应用的术语“齿条力干扰”，或者“干扰”指对车 轮负载以及车辆转向的周期或随机扰乱，例如，其由轮胎性能衰退、路面干扰，或者转向齿 轮和悬架接头(suspension joints)中的摩擦可变性引起。本发明的各个示例性实施例将 齿条力干扰定义为参考齿条力和估计齿条力之间的任何偏离。这样，可以将对驾驶员的转 向扭矩输入提供辅助扭矩的转向系统的电机助力调整为抵偿干扰(即，实现所期望的齿条 力和转向感觉)。图1表示根据本发明在电动转向中解耦转向齿条力干扰的系统的示例性实施例 的结构。电动助力转向(EPAS)系统10将辅助扭矩施加到由驾驶员通过方向盘11施加 到转向杆(steering column) 12的转向扭矩。在示例性实施例中，转向杆12在顶端连接 到方向盘11，主动齿轮(pinion gear) 15安装到底端。主动齿轮15与在齿条轴(rack shaft) 16中形成的齿条齿轮16a啮合。主动齿轮15和齿条齿轮16a —起形成齿轮齿条机 构(rack-and-pinion mechanism) 17。齿条轴16的两端提供拉杆(Tie rods) 23，并且转动 的车轮(turning wheels) 20安装到拉杆23的外端。输出辅助转向扭矩的转动力的电机19通过动力传输装置18连接到转向杆12。电 机19的转向力作为辅助扭矩通过动力传输装置18施加到转向杆12。转向扭矩传感器14安装到转向杆12。当驾驶员通过操作方向盘11将转向扭矩加到转向杆12时，转向扭矩传感器14检测施加到转向杆12的转向扭矩。方向盘转角传感器13在转向杆12的转动中感测方向盘转角。轮胎力发生器24设置成从方向盘转角传感器13以及例如包括车辆偏航率传感器 21和车辆横向加速度传感器22的各种车辆传感器接收信号。如以下示例性实施例所述， 轮胎力发生器24设置成基于接收自传感器13、21和22中的至少一个的信号估计参考齿条 力，并且将参考齿条力发送到EPAS控制器26。轮胎力发生器24可以包括，例如，现有的车 辆控制器，比如稳定性控制器或者EPAS控制器26的一部分，专用控制器，或者可以将轮胎 力发生器24分配给不止一种车辆控制器，正如本领域技术人员应当理解的那样。齿条力观测器25设置成从例如包括转向扭矩传感器14的各种EPAS传感器接收 信号。如以下示例性实施例所述，齿条力观测器25设置成基于至少接收自传感器14的信 号确定估计齿条力，并且将估计齿条力发送到EPAS控制器26。齿条力观测器25可以包括， 例如，现有的车辆控制器，比如稳定性控制器或者EPAS控制器26的一部分，专用控制器，或 者可以将齿条力观测器25分配给不止一种车辆控制器，正如本领域技术人员应当理解的 那样。EPAS控制器26设置成从轮胎力发生器24和齿条力观测器25接收信号。EPAS控 制器设置成将参考齿条力和估计齿条力进行比较从而确定齿条力干扰，并且基于齿条力干 扰调整作为辅助扭矩施加到转向杆12的电机19的转动力(即，抵偿齿条力干扰)。根据本发明的各个实施例，如图2的方块图中的最高处所示的那样，轮胎力发生 器24可以通过利用轮胎横向力和自对准力矩确定参考齿条力。例如，在本发明的各个实施 例中，可以利用以下函数关系确定轮胎偏离角(tire slip angle) (α)
(1)其中δ是方向盘转角，Vx是车辆速度，ay是车辆横向加速度，於是车辆偏航率。例如，轮胎力发生器24可以通过以下等式所表示的简单的算术计算应用该函数 关系
(2)其中(ls，bs)是相对于车轮中心的纵向和横向传感器位置，(Vsx，Vsy)是传感器位 置的车辆速度。传感器13和21可以分别测量方向盘转角(δ )和车辆偏航率(φ )，同时 轮胎力发生器24可以从横向加速度传感器22中得到速度(Vsx，Vsy)。然而，计算出的轮胎偏离角的质量(quality)取决于传感器13、21和22的信号质 量。因此，本发明的各个实施例又考虑在车辆中存在检测和/或消除传感器漂移(sensor drift)的机制。传感器漂移会不利地影响任何取决于上述传感器读数的控制器，例如，轮胎 力发生器的性能。为了确保系统的输入数据的完整性，本发明的各个实施例在确定轮胎偏离角(α ) 时可选择地考虑利用目标变量(target variables)，例如目标偏航率和目标车辆横向加速 度，而非传感器信号。目标变量例如可以基于目标车辆运动(vehicle motion)。换言之，对 于给定的车辆速度和驾驶员输入，车辆应当遵循所期望的或者“目标”路径。因此，在各个实施例中，轮胎力发生器24可以利用目标偏航率(0)和目标车辆横向加速度(ay)为给定 的方向盘转角输入(S)和瞬时车辆速度确定名义上的或者目标轮胎偏离角(α)。尽管本发明假设了车辆速度信息的可用性，但车辆速度可以通过包括可以从附加 的车辆传感器中得到信息的方法的任何公知的适当方法得到。因此，上述公开的传感器可 以是在电动转向中解耦齿条力干扰所需要的数量最少的一组传感器。在本发明的各个示例性实施例中，轮胎力发生器24可以确定作为轮胎偏离角 (α)、轮胎法向力(Fz)以及路面摩擦(μ)的函数的轮胎横向力(Fy)。本发明预期利用任何 公知的适当方法估计轮胎横向力(Fy)。仅通过例子，本发明的各个实施例利用以下关系Fy = uFz[3n α-3(η α)2+(η α)3](3)其中η = Caf/(3 μ Fz)和 Caf 是轮胎侧偏刚度(tire cornering stiffness)。本发明考虑利用任何公知的适当方法估计轮胎法向力(Fz)和路面摩擦(μ )。尽 管本发明假设了路面摩擦信息的可用性，但估计路面摩擦(estimated road friction)可 以通过包括可以从附加的车辆传感器和/或控制器中得到信息的方法的任何公知的适当 方法得到。因此，本发明的各个示例性实施例预期轮胎力发生器24可以直接估计轮胎法向 力和路面摩擦，同时各个可选择的示例性实施例预期轮胎力发生器24可以接收与估计轮 胎法向力和路面摩擦有关的信号。本发明还考虑利用任何公知的适当方法动态地估计轮胎侧偏刚度(Caf)，例如，在 2008年4月25日提交的名称为“轮胎侧偏力估计和监测的系统和方法(System and Method for Tire Cornering Power Estimationand Monitoring) ”的 12/109，482 号美国专利文件 中公开的估计方法，该文件以参考引用的方式结合于此。因为车辆的当前或者“实际”轮胎性能可能与车辆的设计或者“参考”轮胎性能 不同(原因在于例如老化、磨损，或者更换)，所以会产生轮胎性能可变性，如果用参考轮胎 性能估计参考齿条力，此轮胎性能可变性可能产生不用其估计时被感知为齿条力干扰的情 况。由于车辆的实际轮胎性能可以用于估计轮胎侧偏刚度，所以轮胎力发生器24可以基于 实际轮胎性能确定轮胎横向力(Fy)并且最终确定参考齿条力。因此，通过动态估计轮胎侧 偏刚度，本发明的各个实施例可以将轮胎性能可变性排除出齿条力干扰，以便由轮胎力发 生器24产生的轮胎力依赖于车辆所使用的实际轮胎，而不是依赖于车辆开发过程中使用 的参考轮胎。本领域的技术人员应当理解的是轮胎侧偏刚度可以附加地或者可选择地通过任 何公知的适当方法得到，公知的适当方法包括可以从附加的传感器和/或控制器中得到信 息从而估计硬度值的方法，以及可以从名义上的或者目标轮胎性能中得到硬度值的方法。 本发明的各个实施例，例如考虑利用参考轮胎生成已确定的参考轮胎侧偏刚度值而不是动 态估计轮胎侧偏刚度。在本发明的各个示例性实施例中，轮胎力产生器24就可以基于至少轮胎横向力 (Fy)确定轮胎自对准力矩Mfysat),例如利用以下等式Mfysat = 2Fy(tm+tp)(4) 其中tm 是轮胎机械轨迹(tire mechanical trail)，tp ^ (1/3) a(1-2 η α )是轮 胎拖距(pneumatic trail)(例如，当轮胎偏离角(α)小于2度时，通过忽略高阶项)，a是 轮胎接地面长度(contact patch length)。
尽管本发明假设了轮胎拖距和轮胎接地面长度信息的可用性，但轮胎拖距和轮胎 接地面长度可以通过包括可以从附加的车辆传感器和/或控制器中得到信息从而估计轮 胎拖距和轮胎接地面长度的方法的任何公知的适当方法得到。根据本发明的各个实施例，轮胎力发生器24可以基于估计轮胎横向力(Fy)和轮 胎自对准力矩(Mfysat),利用齿条位移(rack displacement)和车轮转向之间的动态关系确 定参考齿条力。同样如图2所示，根据本发明的各个实施例，齿条力观测器25可以通过使观测器 根据公式确定估计齿条力。例如，在本发明的各个实施例中，三阶观测器i公式化表示为以 下等式 其中ζ是转向状态[Zl，z2, z3]，y是测量的转向或电机位置和速度，j)是预测的转 向或电机位置和速度，Tffl是电机辅助扭矩。A、B、C和L的值由以下定义
"0 1 Ol 「0]\2ζω0 1-ω0'A= 0 0 I ,B= b0 ,C = [1 0 0] L= ωα ζω0(6)
0 0 Oj |_oJI ζω] 0其中k是惯性参数，ω。是观测器带宽，ζ是观测器增益矩阵L中的阻尼因子 (damping factor)0这样，齿条观测器25例如可以利用以下关系从例如从转向扭矩传感器14中得到 的转向状态(z)和转向扭矩(Ttb)确定估计齿条力(Fr)Z3 = f (Fr, Ttb)(J)尽管本发明假设了观测器参数的可用性，例如，传动比(gear ratios)和齿条质量 (rack mass)，但本领域的技术人员应当理解的是这些参数通过设计信息可以很容易地得 到。本发明的各个示例性实施例进一步预期齿条力观测器25可以调到需要的带宽。 因此，观测器增益的调整可以通过利用该带宽进行简化，藉此增加估计齿条力值的准确性。 本发明的还预期齿条力观测器25可以应用于多种非线性系统。因此，本领域的技术人员应 当理解上述三阶公式仅为示例性目的，并且可以很容易地将观测器扩展到更高阶系统。根据本发明的各个实施例，EPAS控制器26就可以将参考齿条力和估计齿条力进 行比较从而确定齿条力干扰，以及克服干扰所需的扭矩抵偿的量(即，有多少辅助扭矩必 须通过电机19应用，以阻止或抑制齿条力干扰)。在本发明的各个实施例中，EPAS控制器26还可以监测估计齿条力干扰值，并且如 果数值(即，参考齿条力和估计齿条力之间的偏离)超过给定值，EPAS控制器26通知驾驶 员，指示车辆安全问题，例如，可能的车辆不稳定和/或轮胎不平衡或者磨损。本发明预期利用通知系统向驾驶员警告可能的车辆安全问题。通知系统可以可听 到地和/或可视地指示驾驶员车辆存在问题。通知系统可以包括，例如，在车辆控制台、后 视镜，或者其它显著位置上显示的指示灯或IXD。指示灯或IXD可以是恒定或者闪烁的，可 以仅在启动时显示或者在车辆的整个使用过程中持续显示，并且可以伴随有声音以进一步辅助警告驾驶员车辆的问题。
由于轮胎偏离角估计的复杂性，如图3的方块图中的最高处所示那样，本发明的 各个附加示例性实施例预期利用齿条力发生器而不是轮胎力发生器确定参考齿条力。例 如，在本发明的各个实施例中，齿条力发生器可以基于车辆和车辆的悬架设计(例如，从车 辆传感器信号或目标车辆运动中)使用预确定的齿条力和齿条力位移特征。例如，在各个 实施例中，传感器21和22可以分别测量车辆偏航率和车辆横向加速度，同时在各个可选 择的实施例中，齿条力发生器可以使用目标车辆运动从而确定目标偏航率和目标横向加速 度。例如，如上所述，目标变量，例如目标偏航率和目标横向加速度，可以基于目标车辆运 动。换言之，对于给定的车辆速度和驾驶员输入，车辆应当遵循所期望的或“目标”路径，产 生目标车辆参数。在各个示例性实施例中，齿条力发生器可以利用齿条力位移和例如由EPAS系统 提供的转向输入之间的动态关系动态确定参考齿条力。因此，齿条力发生器可以基于确定 该关系的查找表确定参考齿条力，正如本领域技术人员应当理解的那样。根据本发明的各个示例性实施例，如前所述，齿条力观测器可以通过使观测器根 据公式确定估计齿条力。控制器，例如，EPAS控制器就可以将参考齿条力和估计齿条力进 行比较从而确定齿条力干扰，以及克服齿条力干扰所需的扭矩抵偿的量(即，有多少辅助 扭矩必须由电机施加，以阻止或抑制齿条力干扰)。为了验证上述转向齿条力解耦系统和方法的准确性和性能，发明人进行了各种实 验室测试和模拟，如图4-8所示。图4中，估计齿条力(即，根据本发明利用齿条力观测器所生成的)与测量的齿条 力进行比较，在时间(秒)的函数的模拟中重现。如图4所示，在整个周期中，估计齿条力 几乎与测量的齿条力一致。图5A和5B表示对应于图4的齿条力的转向扭矩，根据本发明的干扰解耦/抑制 分别关掉和打开。如图5A所示，当根据本发明的干扰解耦/抑制关掉时，图中出现相当大 的方向盘扭矩干扰(例如，影响转向感觉)。然而，如图5B所示，当根据本发明的干扰解耦 /抑制打开时，方向盘转角扭矩干扰几乎消除。类似地，在图6A和6B中，在30秒处用突然的台阶形齿条干扰模拟车辆转弯操纵， 根据本发明的干扰解耦/抑制分别关掉和打开。如图6A所示，干扰影响方向盘扭矩，因此， 改变转向感觉。然而，如图6B所示，当根据本发明的干扰解耦/抑制打开时，干扰的影响大 大地减小，大大地降低转向感觉的改变。在图7中，执行模拟以将估计齿条力(即，利用根据本发明的齿条力观测器所生成 的)与模拟齿条力干扰进行比较，并且将对应于模拟正弦振动干扰的齿条力(N)作为时间 (秒)的函数作图。在测试中，为了模拟正弦振动干扰，将小量输入(nibble input) (14Hz， 500N)施加到齿条。如图7所示，在整个周期中，估计齿条力几乎与测量的齿条力几乎相同。图8A和8B表示对应于图7的齿条力的转向扭矩，根据本发明的干扰解耦/抑制 分别关掉和打开。如图8A所示，当根据本发明的干扰解耦/抑制关掉时，存在相当大的方 向盘扭矩干扰(例如，影响转向感觉)。然而，如图8B所示，当根据本发明的干扰解耦/抑 制打开时，方向盘扭矩干扰大大地减小，提供更加稳定的转向感觉。因此，如图4-图8所示，本发明可以提供在电动转向中解耦转向齿条力干扰的稳健系统和方法，不依赖于车辆的动态特征以及施加在齿条上的干扰的类型。尽管为了便于更好的理解本发明，本发明已经公开了示例性实施例，但应当认识 到的是本发明在不背离其原理的情况下可以以各种方式实现。因此，尽管本发明已经公开 利用轮胎力发生器或齿条力发生器确定参考齿条力，以及利用齿条力观测器确定估计齿条 力，但所公开的本发明对各种数量和类型的控制器和/或微处理器同样起作用。例如，本发 明还预期提供设置成确定参考齿条力和估计齿条力的单个控制器。因此，应当将本发明理 解为包括在不背离由权利要求所确定的本发明的原则的情况下可以实现的所有可能的实 施例。就本说明书及附加的权利要求而言，除非另有说明，说明书和权利要求中使用的 所有数字表示的数量、百分数或比例，以及其它数值，都应该理解为在所有情况下术语“关 于”的修饰。相应地，除非有相反的说明，书面的说明书或权利要求中所提出的数值参数是 近似值，其可以根据寻求由本发明获得的理想性质改变。至少，不是作为限制与权利要求范 围相当的理论的应用的尝试，每一个数值参数应该至少依据记述的有效数字解释并且通过 应用普通的四舍五入方法解释。
注意到，用于本说明书和附加权利要求的单数形式，除非被清楚而明确地限制为 一个指示对象，否则其包括复数个指代对象。因此，例如，提到的“传感器”包括两个或者多 个不同的传感器。此处应用的术语“包括”及其语法变体目的在于不受限制，使得清单中的 项目列表不与可被替代的或者可增加到清单中的其它类似项目排斥。对本领域的技术人员来说，对本发明公开的方法的不背离其发明范围的修改及改 变将显而易见。从说明书的考虑以及于此公开的发明的实践，本发明的其它实施例对本领 域的技术人员来说将显而易见。意图是仅将说明书和例子认为是示意性的。
权利要求
一种在电动转向中解耦转向齿条力干扰的系统，包含方向盘转角传感器、偏航率传感器、横向加速度传感器以及转向扭矩传感器；轮胎力发生器，其设置成从方向盘转角传感器、偏航率传感器和横向加速度传感器接收信号并将参考齿条力发送到控制器；以及齿条力观测器，其设置成从转向扭矩传感器接收信号并且将估计齿条力发送到控制器，其中，控制器设置成从轮胎力发生器和齿条力观测器接收信号，将估计齿条力和参考齿条力进行比较从而确定齿条力干扰，并且基于齿条力干扰调整辅助扭矩。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，轮胎力发生器设置成基于从方向盘转角 传感器、偏航率传感器和横向加速度传感器中的至少一个接收的信号确定轮胎偏离角。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，轮胎力发生器设置成基于目标偏航率和 目标车辆横向加速度中的至少一个确定目标轮胎偏离角。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，轮胎力发生器设置成基于至少轮胎偏离 角、轮胎法向力和路面摩擦确定轮胎横向力。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，轮胎力发生器设置成基于至少轮胎横向 力确定轮胎自对准力矩。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，轮胎力发生器设置成基于轮胎横向力和 轮胎自对准力矩确定参考齿条力。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，轮胎力发生器设置成基于车辆所使用的 轮胎使用轮胎侧偏刚度。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，轮胎力发生器设置成基于参考轮胎使用 轮胎侧偏刚度。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，齿条力观测器设置成通过使三阶观测器 根据公式确定估计齿条力。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器进一步设置成，如果齿条力干扰 指示车辆安全问题则发送通知。
11.根据权利要求10所述的系统，进一步包含通知系统，该通知系统设置成从控制器 接收信号并在齿条力干扰超过特定值时将反馈提供给车辆驾驶员。
全文摘要
一种在电动转向中解耦转向齿条力干扰的系统，可以包含方向盘转角传感器、偏航率传感器、横向加速度传感器以及转向扭矩传感器。该系统还可以包含设置成从方向盘转角传感器、偏航率传感器和横向加速度传感器接收信号并将参考齿条力发送到控制器的轮胎力发生器。该系统可以进一步包含设置成从转向扭矩传感器接收信号并将估计齿条力发送到控制器的齿条力观测器，其中控制器设置成从轮胎力发生器和齿条力观测器接收信号，将估计齿条力与参考齿条力进行比较从而确定齿条力干扰，并且基于齿条力干扰调整辅助扭矩。
文档编号B62D5/04GK101863283SQ20101014869
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月15日 优先权日2009年4月20日
发明者保罗·乔治·山德斯, 洪特·埃里克·曾, 王德新, 迈克尔·艾伦·布卢默 申请人:福特全球技术公司