专利名称：一种自适应转向系统及其控制方法
技术领域：
本发明属于汽车零部件领域，特别是涉及一种自适应转向系统及 其控制方法。
背景技术：
在作为已知技术的申请号为200510030562. 1的发明专利申请中， 公开了一种融合主动转向功能的电动助力转向系统，它主要的结构是 电子控制单元对转向盘力矩传感器、车速传感器、转向盘角度传感器、 橫摆角速度传感器输入进行处理，通过在控制系统中实施鲁棒稳定控 制模块，最终控制永/磁直流电机实施主动转向，通过这个技术我们可 以实现车辆更佳的操作稳定性能，但是它的缺点是不能从根本上实现 主动转向的功能，不能完全满足驾驶者的意愿，而只是接近主动转向 的功能。
发明内容
本发明的目的是以现有的EPS (电动助力转向)系统为基础，在此 构建具有主动转向功能的转向系统策略框架，提供有效的设计思路和 方法，本发明的改进点在于主要通过各种全新的^a术的整合来建立一 套具有自适应功能的转向系统。通过各种高科技元素的综合运用，实 现真正意义的主动转向同时具有不需要人进行操作的自动转向模式 和较普通电动助力转向更具备更佳操纵性能的手动转向模式，完全建 立于更加可靠的无极可变角传动比的机械装置，转向ECU(电子控制单 元)通过来自摄像头的影像处理、GPS及位置传感器等信息的输入来判断路况信息制定行走路线，同时对转向盘实施相应动作，实现自动转 向及泊车功 能。
它的结构是在普通电动转向装置的基础上，增加了一种可变角传
动比的装置，同时改进了普通ECU,进而由转向控制中央ECU进行控制。 转向控制中央ECU对来自CAN总线的车速、横摆角速度信号进行处理 后，就会对该机构发出指令，从而实现转向角传动比的无级变化，来 满足转向路感和转向操作手力的最佳需求。无极可变转向传动比装置 一般布置在转向管柱与转向器之间，它包括一种智能变速机构，变速 动作装置。该无极角传动比变化机构同时兼顾了不同速度和不同橫摆 角速度下的转向路感要求，比如低速时高传动比和低方向盘力矩可 满足更佳的低速转向便捷性，高速时低传动比和高转向盘力矩满足更 佳的高速操纵稳定性。
实现本发明的具体的技术方案如下。
一种自适应转向系统，包括转向控制中央ECU、 EPS执行装置、 可变传动比执行装置、转向盘力矩传感器、车速传感器以及方向盘角 度传感器，转向控制中央ECU通过CAN总线接收扭矩信号、转矩横摆 角速度信号、方向盘转角信号和车速信号，进行计算，确定转向力和 角传动比R。当车速V小于最低设定车速Vmin时，则按照最小转向角 传动比Rmin执行，当车速V大于最高设定车速Vmax时，按照最大转 向角传动比Rmax执行，当车速V在最低设定车速Vmin和最高设定车 速Vmax之间时，按照转向控制中央ECU计算出的角传动比R执行。
进一步，自适应转向系统还包括横摆角速度传感器、摄像头、GPS 以及位置传感器，通过CAN总线接收档位信号、影像处理信号、位置 信号和GPS处理信号，进行处理，用于启动自动转向功能。 本发明还公开了自适应转向控制方法。 通过本发明提供的技术我们可以实现
a,手动转向模式，拓宽了转向系统的控制范围，提升低速转向舒适 性和高速转向稳定性，并能随时修正转向力的感觉，使之更加符合特定用户的使用习惯和驾驶意愿，在低速和原地行驶时，根据车速和横
摆角速度的输入，转向中央控制ECU进行计算后将得到最佳的方向盘转 动圏数和助力水平，以做到最便捷的转向操作，在低于某一特定车速 时，转向角传动比将恒定不变的保持此最大值；在高速行驶时，转向 控制中央ECU将选择另 一个角传动比，同时会对电机提供的助力进行控 制，方向盘将更重、转动圏数也更多，这样就能得到更加稳定的高速 行驶性能，当速度达到一定程度时，转向力将保持恒定，且转向角传 动比也将达到一个恒定的最小值。
b, 自动转向模式在低速行驶时，为了緩解四肢的疲劳，可切换到 自动模式，通过自动转向功能实现实时转向。
c. 在泊车时，切换到自动模式，通过对雷达信号以及倒车影像信号 的处理，转向控制中央E C U将通过对助力电机的智能控制能实现方向盘 自动转向，从而实现精确的泊车而省去人工转向操作。
图1:自适应转向系统的基本组成困；
图2:无极可变传动比执行装置的组成和筒易工作原理图3:转向角传动比R随车速、横摆角速度的变化曲线；
图4:智能自动转向的组成要素和简易工作原理图。
附图标记说明
1 —方向盘；
2— 转向传动装置；
3— 机械转向执行装置； 4一转向横拉杆；
5— 轮胎；
6— EPS执行装置；
7— 可变角传动比执行装置；
8— 手动/自动转向开关；9一转向控制中央ECU;
IO—横摆角速度信号；
ll一方向盘转角信号；
12— 扭矩信号；
13— 车速信号； 14一影4象处理信号；
15— 位置信号；
16— GPS处理信号；
17— 档位信号； 18 — CAN总线。
具体实施例方式
下面，结合图1-图4对本说明进行具体描述。
图1中，进行转向操作时，方向盘l将产生一扭矩信号12,该信 号提供给转向控制中央ECU9后，将触动两方面的反馈， 一是转向力， 另一个是转向角传动比，对转向力的处理与传统的EPS进行的处理相 同。这里仅对转向角传动比的选择进行说明。
结合附图2、 3，扭矩信号12提供给转向控制中央ECU9后，转向 控制中央9从CAN总线上提取相应信息横摆角速度信号IO、方向盘 转角信号ll和车速信号13，进行计算，确定角传动比R是否需要变化， 如果车速V 〈Vmin，则按照Rmin执行，如果车速V〉Vmax,按照Rmax 执行，如果Vmin《V《Voiax，则按照转向控制中央ECU中固有的一套计 算方法选择合适的角传动比R。
进行转向角传动比R选择的时候，充分考虑几个重点因素低于 或高于特定车速Vmin及Vmax之后，角传动比是恒定的，这样有利于 提供一个区间范围进行变化；进行目标值的设定时，需考虑在低速及 较小的横摆角速度时的角传动比需要和较轻的转向操作力一起实现更 加便捷，更加舒适的转向性能，高速时和较重的转向操作手力共同作用，满足更加稳定、更有手感的高速转向性能。
如图4所示，可实现自动转向和手动转向的切换，初步实现智能 自动转向功能。在触发自动转向开关8后，与自动转向相关的影像处 理信号14、位置信号15、 GPS处理信号16将被实时传递到转向控制中 央ECU9。转向控制中央ECU9将启动自动转向功能，首先通过来自CAN 总线18的档位信号17,判断是前行还是倒车，如果在非倒车挡则执行 自动行车转向程序，此时将对影像处理信号14、位置信号15和GPS处 理信号16进行计算分析，制定出行走路线，拟定合适的传动比R和转 向助力，同时对助力电机和可变角传动比机构进行智能控制，实现实 时转向。需要强调的是，该系统在车辆行进的过程中能根据实际情况 进行实时修订。如果在倒车挡则执行倒车操作，此时转向控制中央ECU 将启动倒车程序，对影像处理信号14和位置信号15进行分析，制定 出一条最佳的倒车路线，同时对电机和角传动比变速机构进行实时控 制，实现倒车功能。
权利要求
1、一种自适应转向系统，包括转向控制中央ECU(9)、EPS执行装置(6)、可变传动比执行装置(7)、转向盘力矩传感器、车速传感器以及方向盘角度传感器，其特征在于转向控制中央ECU(9)通过CAN总线(18)接收扭矩信号(12)、转矩横摆角速度信号(10)、方向盘转角信号(11)和车速信号(13)，进行计算，确定转向力和角传动比R。
2、 如权利要求1所述的自适应转向系统，其特征在于当车速V 小于最低设定车速Vmin时，则按照最小转向角传动比Rmin执行，当 车速V大于最高设定车速Vmax时，按照最大转向角传动比Rmax执行， 当车速V在最低设定车速Vmin和最高设定车速Vmax之间时，按照转 向控制中央ECU (9)计算出的角传动比R执行。
3、 如权利要求1或2所述的自适应转向系统，其特征在于还包 括手动/自动转向开关(8)，用于在自动转向和手动转向之间切换。
4、 如权利要求3所述的自适应转向系统，其特征在于还包括横 摆角速度传感器、摄像头、GPS以及位置传感器，通过CAN总线(18) 接收影像处理信号(14)、位置信号(15)和GPS处理信号(16), 通过对上述信号进行处理，用于启动自动转向功能。
5、 如权利要求4所述的自适应转向系统，其特征在于转向控制 中央ECU ( 9 )通过CAN总线(18 )接收档位信号(17 ),根据档位信 号(17)执行对应的自动行车转向程序。
6、 一种自适应转向控制方法，在进行转向操作时，方向盘(1) 将产生的扭矩信号(12)提供给转向控制中央ECU (9)，转向控制中 央ECU(9)通过CAN总线(18)接收横摆角速度信号(10)、方向盘转 角信号(11)和车速信号(13),进行计算，确定角传动比R是否需 要变化。
7、 如权利要求6所述的自适应转向控制方法，其特征在于当车 速V小于最低设定车速Vmin时，则按照最小转向角传动比Rmin执行， 当车速V大于最高设定车速Vmax时，按照最大转向角传动比Rmax执 行，当车速V在最低设定车速Vmin和最高设定车速Vmax之间时，才要 照转向控制中央ECU (9)计算出的角传动比R执行。
8、 如权利要求6或7所述的自适应转向控制方法，其特征在于 当转向控制中央ECU (9)检测到处于自动转向状态时，通过CAN总线接 收影像处理信号(14 )、位置信号(15 )和GPS处理信号(16 )，进 行处理，启动自动转向功能。
9、 如权利要求8所述的自适应转向控制方法，其特征在于转向 控制中央ECU (9)通过CAN总线接收档位信号(17),根据档位信号(17)执行对应的自动行车转向程序。
全文摘要
本发明公开了一种自适应转向系统及控制方法，自适应转向系统包括转向控制中央ECU、EPS执行装置、可变传动比执行装置、转向盘力矩传感器、车速传感器以及方向盘角度传感器，转向控制中央ECU通过CAN总线接收扭矩信号、转矩横摆角速度信号、方向盘转角信号和车速信号，进行计算，确定转向力和角传动比R。还包括横摆角速度传感器、摄像头、GPS以及位置传感器，通过CAN总线接收档位信号、影像处理信号、位置信号和GPS处理信号，进行处理，用于启动自动转向功能。本发明通过各种全新的技术的整合建立了一套具有自适应功能的转向系统，通过各种高科技元素的综合运用，实现真正意义的主动转向。
文档编号B62D6/00GK101434259SQ20081018662
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者兵 顾 申请人:奇瑞汽车股份有限公司