使用电动转向信号对表面摩擦的变化的检测的制作方法
【专利说明】使用电动转向信号对表面摩擦的变化的检测
[0001] 与相关申请的交叉引用
[0002] 本申请主张2014年6月24日提交的、美国临时专利申请序列号为62/016393的 优先权，该申请W引用的方式被全部合并在本文中。
【背景技术】
[0003] 估算道路表面摩擦的常规方法使用根据非电动转向（EP巧传感器信号计算的车 轮滑移。用于估算道路表面摩擦变化的不同方法包括：（1)使用车轮速度和车轮滑移的差 值；（2)使用车辆横摆和横向加速度传感器；（3)使用位于车辆前端的光学传感器，其使用 来自道路表面的反射来估算道路摩擦；(4)使用声学传感器来检测给出关于所述表面的信 息的轮胎噪音；W及（5)使用处于轮胎线处的传感器来测量可W反过来归因于（referred backto)表面摩擦的应力和应变。在多数情况下，所有运些方法都是昂贵的且非常依赖于 轮胎信号，或者提供延迟的检测。驾驶员获取摩擦反馈是重要的，但其他功能，诸如EPS触 感/转矩合成（feel/torquesynthesis)、自主智能巡航控制和碰撞避免系统也需要摩擦 f目息。
【发明内容】
[0004] 在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于车辆动力转向系统的控制系 统。该控制系统包括控制模块，控制模块可操作为接收传感器数据和控制该动力转向系统。 该控制模块被配置为基于方向盘角度W及方向盘转矩和副齿轮转矩中的一个来确定该车 辆是否在低表面摩擦状态下运行。该控制模炔基于上述确定生成控制信号并且将该控制信 号发送到该动力转向系统。
[000引在本发明的另一示例性实施例中，提供了控制车辆动力转向系统的方法。该方法 包括基于方向盘角度W及方向盘转矩或副齿轮转矩中的一个来确定该车辆是否在低表面 摩擦状态下运行。基于对该车辆是否在低表面摩擦状态下运行的确定来生成控制信号。该 控制信号被发送到该动力转向系统。
[0006] 根据结合附图做出的W下描述，运些及其他优势和特征将会变得更加显而易见。
【附图说明】
[0007] 被认为是本发明的主题在说明书的结论部分的权利要求中被特别指出并明确地 主张。本发明的上文所述的W及其他特征和优势从下面结合附图做出的详细描述中是显而 易见的，其中：
[000引图1是图示根据本发明实施例的包括转向系统的车辆的功能方块图；
[0009] 图2图示了根据本发明实施例的控制模块的示意图，该控制模块使用几个电动转 向（EP巧信号来检测表面摩擦等级；
[0010] 图3图示了根据本发明实施例的在干燥表面上的方向盘角度（HWA)和方向盘转矩 (HWT)数据； 阳O川图4图示了根据本发明实施例的低y(Mu)表面上的HWA和册T数据；
[0012] 图5图示了一曲线图，该曲线图示出了根据本发明实施例针对几个道路表面摩擦 等级绘制的HWT和HWA之间的关系；
[0013] 图6图示了一曲线图，该曲线图示出了根据本发明实施例针对各种道路表面摩擦 等级绘制的副齿轮转矩（PT)和HWA之间的关系；
[0014] 图7图示了根据本发明实施例的梯度检测模块的示意图；
[0015] 图8图示了根据本发明实施例的能量检测模块的示意图；
[0016] 图9图示了根据本发明实施例的方向盘稳定检测模块的示意图；W及
[0017] 图10图示了根据本发明实施例所示的摩擦分类器模块的示意图。
【具体实施方式】
[001引在本发明的示例性实施例中，一种方法和系统使用电动转向（EP巧信号（诸如方 向盘角度（HWA)信号、副齿轮转矩（PT)信号和方向盘转矩（HWT)信号）来确定轮胎-道路 摩擦（即表面摩擦）。由于本发明的各个实施例的系统和方法检测表面摩擦的变化，所W该 系统和方法可用于检测车辆可能失去牵引力的状态，并且通过EPS系统、防抱死制动系统 (AB巧和/或电子稳定性控制巧SC)系统来采取适当的预防措施。因为横摆角速度和横向 加速度信号跟随EPS信号，所W使用EPS信号检测由方向盘诱发机动而导致的滑移可W比 使用横摆角速度和横向加速度检测滑移更快。使用EPS信号检测滑移因而为系统提供了不 昂贵的早期警告。
[0019] 如本文中所使用的术语"模块"和"子模块"指代一个或多个处理电路，诸如专用集 成电路（ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享、专用或群组） 及存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。可W理解的是，下文所述的 子模块可W组合和/或进一步分开。
[0020] 现在参见图1，其中本发明将参照特定实施例进行描述但不受限于特定实施例，图 示了包括转向系统12的车辆10的示例性实施例。在各种实施例中，该转向系统12包括方 向盘14,方向盘14禪合到转向轴系统16,该转向轴系统16包括转向柱、中间轴和必要的 接头。在一个示例性实施例中，该转向系统12为进一步包括转向辅助单元18的电动转向 (EP巧系统，该转向辅助单元18禪合到转向系统12的转向轴系统16W及车辆10的转向拉 杆20、22。替代地，转向辅助单元18可W将转向轴系统16的上部分与该系统的下部分相 禪合。转向辅助单元18包括例如齿条齿轮式转向机构（未示出），其可W通过转向轴系统 16被禪合到转向驱动电机19及传动装置。在操作过程中，当车辆操作员转动方向盘14时， 转向驱动电机19提供辅助W移动转向拉杆20、22,转向拉杆20、22继而分别移动转向关节 24、26,该转向关节24、26分别禪合到车辆10的路面车轮28, 30。
[0021] 如图1中所示，车辆10还包括各种传感器31、32、33，其检测和测量转向系统12和 /或车辆10的可观察状态。传感器31、32、33基于可观察状态生成传感器信号。在一个示 例中，传感器31为转矩传感器，其感测由车辆10的操作员施加到方向盘14的输入驾驶员 方向盘转矩（HWT)。该转矩传感器基于该HWT生成驾驶员转矩信号。在另一示例中，传感器 32为电机速度传感器，其感测转向驱动电机19的转动速度。该传感器32基于该转动速度 生成电机速度或速率信号。在又另一示例中，传感器33为方向盘位置传感器，其感测方向 盘14的位置。该传感器33基于该位置生成方向盘位置信号。
[0022] 控制模块40从传感器31、32、33接收一个或多个传感器信号输入，并且可W接收 其他输入，诸如车辆速度信号34。基于一个或多个输入W及进一步基于本公开的转向控制 系统和方法，控制模块40生成命令信号W控制转向系统12的转向驱动电机19。本公开的 转向控制系统和方法施加信号调节并且执行摩擦分类，W确定作为控制信号的表面摩擦等 级42,该控制信号可W用于通过转向辅助单元18控制转向系统12的各个方面。表面摩擦 等级42也可W作为警报被发送到ABS44和/或ESC系统46W指示表面摩擦的变化，如本 文进一步描述的，表面摩擦可W进一步分类为在中屯、滑移（即处于较低方向盘角度）或偏 离中屯、滑移（即处于较高方向盘角度）。使用例如控制器局域网络（CAN)总线或本领域已 知的其他车辆网络可W执行与ABS44、ESC系统46和其他系统（未描绘）的通信W交换信 号，诸如车辆速度信号34。
[002引图2图示了控制模块100的示意图，其表示图1的控制模块40内的控制逻辑的一 部分，该部分使用几个EPS信号检测表面摩擦等级。在一个实施例中，控制模块100包括信 号调节模块102、梯度检测模块104,方向盘（Hf)稳定检测模块106,能量检测模块108和摩 擦分类器模块110。信号调节模块102可W执行对传感器数据（诸如来自传感器33的HW 角度和来自传感器31的HW转矩传感数据）的预处理W产生HWA、册T和/或副齿轮转矩， W及导数/A值和/或方向盘和车辆速度。在一个实施例中，副齿轮转矩可W通过结合HWT 和其他内部EPS信号得出。模块102-110的每一个可W被实现为控制模块100的存储器中 或形成在硬件中的非暂时性可执行指令，并且可W由控制模块100的一个或多个处理电路 来执行。梯度检测模块104、HW稳定检测模块106和能量检测模块108的输出可用于估算 表面摩擦等级，如下文参照图7-10将进一步更详细详述的。
[0024] 为了设计一种测量道路表面摩擦的方法，各种EPS信号数据被收集。图3示出了 一段时间内干燥表面上的HWA数据202 (W度为单