专利名称：电动动力转向模拟的行程制动的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制转向系统的方法和系统，并且更具体地涉及在电动动力转向系统中模拟终点制动(end stop)的方法和系统。
背景技术：
当把车辆转向到机械转向系统的转角时，行程被机械终点制动所限制。在一些情况下，可能需要在电动动力转向系统(EPS)中模拟终点制动。·
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于控制转向系统的控制系统。该控制系统包括基于方向盘位置来确定位置控制值的第一模块。第二模块基于该位置控制值来生成扭矩指令，以在转向系统中|吴拟打程终点的制动。在另一个实施例中，提供了一种用于控制转向系统的方法。该方法包括基于方向盘位置来确定位置控制值，和基于该位置控制值来生成扭矩指令以在转向系统中模拟行程终点制动。在又一个实施例中，提供了一种用于车辆的电动动力转向系统。该电动动力转向系统包括控制模块，其基于方向盘位置来确定位置控制值，并基于该位置控制值生成电动动力转向系统的扭矩指令，以在电动动力转向系统中1吴拟彳丁程终点制动。根据下面结合附图的描述，这些和其他优点和特征将变得更加显而易见。
关于本发明的主题被特别指出并在说明书的结论处的权利要求中被清楚地保护。根据下面结合附图进行的详细描述，发明的前述内容和其他特征，和优点是显而易见的。图I是图示根据本发明的一个示例性实施例的包括转向控制系统的车辆的功能框图；图2是图示根据本发明的另一个示例性实施例的转向控制系统数据流图；图3是图示根据本发明的又一个示例性实施例的示例性转向控制方法的流程图。
具体实施例方式以下描述本质上仅仅是示例性，并且不意图限制本公开内容，应用，或使用。应该理解，在整个附图中，对应的参考标记指示相似或对应的部件和特征。现在参阅附图1，在参考特定实施例来描述本发明并且不将本发明限制于此的情况下，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，转向系统12包括耦合到转向轴16的方向盘14。在一个示例性实施例中，转向系统12是电动动力转向(EPS)系统，它还包括转向助力单元18，该转向助力单元18耦合到转向系统12的转向轴16和车辆10的拉杆(tie rod) 20,22o转向助力单元18例如包括齿条和小齿轮转向机构(未示出)，它可以经转向轴16耦合到转向致动器电动机和传动装置。在操作期间，当方向盘14由车辆驾驶员转动时，转向助力单元18的电动机提供助力以移动拉杆20、22，它们进而分别移动转向节24、26，这些转向节分别耦合到车辆10的行车轮28、30。如图I所示，车辆10还包括各种传感器31、32、33，这些传感器检测和测量转向系统12和/或车辆10的可观察状况。传感器31、32、33基于可观察状况产生传感器信号。在一个不例中，传感器31是扭矩传感器,它感测由车辆10的驾驶员施加到方向盘14的扭矩。扭矩传感器基于此产生驱动器扭矩信号。在另一个不例中，传感器32是电动机速度传感器，它感测转向助力单元18的电动机旋转速度。传感器32基于此产生电动机速度或速度信号。在另一个示例中，传感器33是方向盘位置传感器，它感测方向盘14的位置。传感器33基于此产生方向盘位置信号。·控制模块40基于一个或多个传感器信号以及更进一步地基于本公开的转向控制系统和方法，来控制转向系统12的操作。大致来说，本公开的转向控制系统和方法产生位置相关的扭矩指令信号，其与转向系统12是位置相关的，以限制方向盘14在行程终点区域中的旋转，从而模拟终点制动。现在参照图2，数据流图示出用于控制图I的转向系统12的图I的控制模块40的示例性实施例。在各种实施例中，控制模块40可以包括一个或多个子模块和数据存储器。这里采用的术语模块和子模块是指专用集成电路(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、专用或组)和存储器、组合式逻辑电路、和/或提供所述功能的其它合适部件。可以理解的是，图2所示的子模块可以组合以及/或者进一步划分，从而类似地产生去到转向系统12(图I)的扭矩指令信号，以模拟行程终点制动。到控制模块40的输入可以由车辆10(图I)的传感器31、32、33(图I)产生，可以从车辆10(图I)内的其它控制模块(未示出)接收，可以被模型化，以及/或者可以被预先定义。在一个示例中，控制模块40包括状态确定模块42，增益确定模块44，阻尼确定模块46，位置控制确定模块48，和扭矩指令模块50。状态确定模块42接收方向盘位置52和电动机速度54作为输入。基于此输入，状态确定模块42基于转向系统12 (图I)是否进入行程终点区域，保持在该区域内，或离开该区域来确定方向盘状态56。在各种实施例中，状态确定模块42确定滤波后的方向盘位置58 (例如，使用低通滤波器或其他滤波器)和方向盘位置的符号60并使用该值来确定方向盘状态56。举例来说，状态确定模块42把状态分类为处于四个不同的方向盘位置52中的一个状态I表示在行程终点区域之外；状态2表示转向到行程终点区域中；状态3表示保持在行程终点区域内；并且状态4表示离开行程终点区域。当方向盘位置52小于或等于行程终点(EOT)区域阈值时，状态确定模块42把该状态确定为状态I。当方向盘位置52大于EOT区域阈值并且电动机速度54大于EOT速度阈值时，状态确定模块42把该状态确定为状态2。当方向盘位置52大于EOT区域阈值，电动机速度54小于或等于EOT速度阈值，并且电动机速度54大于或等于负的EOT速度阈值时，状态确定模块42把该状态确定为状态3。当方向盘位置52大于EOT区域阈值，电动机速度54小于或等于EOT速度阈值，并且电动机速度54大于负的EOT速度阈值时，状态确定模块42把该状态确定为状态4。增益确定模块44接收方向盘状态56和滤波后的方向盘位置58作为输入。基于此输入，增益确定模块44确定增益值62。在各种实施例中，增益确定模块44把增益值设定为一，零，或它们之间的一个混合数。例如，当滤波后的方向盘位置58小于第一角度阈值时，增益确定模块44把该增益值62设定为一。当滤波后的方向盘位置58超过第一角度阈值与确定范围(range)值之和时，增益确定模块44把该增益值62设定为零。当方向盘位置52在第一角度阈值和第一角度阈值与范围值之和之间时，增益确定模块44基于线性插值法设定增益值62。在各种实施例中，增益确定模块44向增益值62应用低通滤波器，它的截止频率取决于方向盘状态56，其指示驾驶员是转向进入还是离开行程终点区域。阻尼确定模块46接收电动机速度54和滤波后的方向盘位置58作为输入。基于此输入，阻尼确定模块46确定阻尼值64。在各种实施例中，阻尼确定模块46基于滤波后的方向盘位置58来调整(sacle)电动机速度54，进而提供阻尼值64。例如，当滤波后的方向盘位置58在行程终点区域之外时，阻尼确定模块46将调整值确定为零，并且当滤波后的方向盘位置58在行程终点区域的内部时，阻尼确定模块46将调整值确定为非零值。调整值可以通过由与位置相关的表来确定。然后，阻尼确定模块46将该调整值应用于电动机速度54来确定阻尼值64。位置控制确定模块48接收变速器档位(transmission range) 66、方向盘位置52、方向盘符号60和滤波后的方向盘位置58作为输入。基于此输入，位置控制确定模块48确定位置控制值68。在各种实施例中，位置控制确定模块48确定位置误差并基于该位置误差确定位置控制值68。例如，位置误差可以基于方向盘位置52和第一角度阈值与该范围的和之间的差。比例(Kp)、积分(Ki)、导数(Kd)项可以被应用于位置误差以产生误差信号。可以理解的是，其他除了 PID之外的控制策略也可被用于产生信号。在各种实施例中，当滤波后的方向盘位置58超过第一角度阈值与该范围的和(Anglel+Range)时，位置控制可以被激活，使得它不干涉其他的扭矩控制。在各种实施例中，基于变速器档位66是否指示倒档(reverse)来执行位置控制。扭矩指令模块50接收增益值62、阻尼值64、位置控制值68和扭矩指令72作为输入。基于此输入，扭矩指令模块50产生新的扭矩指令信号70。在各种实施例中，扭矩指令模块基于下述公式来确定扭矩指令值(TrqCmdNew)TrqCmdNew = ((TrqCmd-Damp)*Gain)-PosControl (I)此处的TrqCmd表示扭矩指令72。Damp表示阻尼值64。Gain表示增益值62。PosControl表不位置控制值68。增益的目的是在行程终点附近将扭矩闭环控制调整为O。阻尼输出被用于减小振荡。如上所述，在乘以增益值62之前，可以减去阻尼，或者在其他的实施例中，在乘以增益值62之后减去阻尼。扭矩指令模块50基于扭矩指令值(TrqCmdNew)产生扭矩指令信号70。
现在参照附图3，并且继续参考图I和2，流程示一种根据本发明可由图I的控制模块40执行的转向控制方法。根据公开内容可以领会，方法内的操作顺序不限于附图3所图示的顺序执行，而是可以以根据本发明的且可适用的一个或多个变化顺序来执行。在各种实施例中，该方法可以被调度为基于预定事件来运行，以及/或者在转向系统12的操作期间连续运行。在一个例子中，方法在100处开始。方向盘位置52和电动机速度54在110处被估算，以确定方向盘状态56。增益值62是在120处基于滤波后的方向盘位置58，以及可选地基于方向盘状态56来确定的。阻尼值64是在130处基于电动机速度54和滤波后的方向盘位置58来确定的。位置控制值68是在140处基于滤波后的方向盘位置58来确定的。比如上面在150处所讨论的那样，扭矩指令72是例如基于增益值62、阻尼值64和位置控制值68确定的。扭矩指令信号70在160处被产生来控制转向系统12，以便模拟终点制动。此后，该方法可以在170处结束。
通过这种方法来利用转向系统12模拟终点制动允许避免由突然行程制动影响引起的噪声和振动带来的干扰。此外，这种方法还允许在具有变化的齿条行程距离的多个车辆平台上采用普通的齿条和小齿轮；并且这种方法还能防止底盘力进入到转向系统12使得方向盘14旋转向机械终点制动(举个例子，这种情况会发生在车辆10倒档加速时)。虽然已经结合仅仅有限数量的实施例详细说明了本发明，但是容易理解的是，本发明不限于这些公开的实施例。相反，本发明可以被修改以结合之前没有描述的任意数量的变化、改变、替换或等价布置，但是这些都与本发明的精神和范围相匹配。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是可以理解的是，本发明的各方面可以仅包括所述实施例的一些。因此，本发明不应当被视为受到上述描述的限制。
权利要求
1.一种用于控制转向系统的控制系统，该控制系统包括 第一模块，其基于方向盘位置来确定位置控制值；以及 第二模块，其基于该位置控制值来产生扭矩指令，以在转向系统中模拟行程终点制动。
2.如权利要求I所述的控制系统，还包括确定增益值的第三模块，并且第二模块基于该增益值来产生扭矩指令。
3.如权利要求2所述的控制系统，还包括确定阻尼值的第四模块，并且第二模块基于该阻尼值来产生扭矩指令。
4.如权利要求3所述的控制系统，其中第二模块基于扭矩指令(TrqCmd)、阻尼值(Damp)、增益值(Gain)、位置控制值(PosControl)以及下述公式来确定扭矩值(TrqCmdNew),TrqCmdNew = ((TrqCmd-Damp)*Gain)-PosControl， 并且基于该扭矩值来产生扭矩指令。
5.如权利要求I所述的控制系统，还包括确定阻尼值的第三模块，并且第二模块基于该阻尼值来产生扭矩指令。
6.如权利要求I所述的控制系统，其中第一模块基于变速器档位来确定位置控制值。
7.如权利要求6所述的控制系统，其中第一模块基于变速器档位是否是倒档来确定位置控制值。
8.如权利要求I所述的控制系统，其中第一模块基于方向盘位置与范围之间的位置误差来确定位置控制值。
9.一种用于控制转向系统的方法，该方法包括 基于方向盘位置来确定位置控制值；以及 基于该位置控制值来产生扭矩指令以在转向系统中模拟行程终点制动。
10.如权利要求9所述的方法，还包括确定增益值，以及基于该增益值来产生扭矩指令。
11.如权利要求10所述的方法，还包括确定阻尼值，以及基于该阻尼值来产生扭矩指令。
12.如权利要求11所述的方法，还包括基于扭矩指令(TrqCmd)、阻尼值(Damp)、增益值(Gain)、位置控制值(PosControl)以及下述公式来确定扭矩值(TrqCmdNew),TrqCmdNew = ((TrqCmd-Damp)*Gain)-PosControl， 以及基于该扭矩值产生扭矩指令。
13.—种用于车辆的电动动力转向系统,包括 控制模块，其基于方向盘位置来确定位置控制值，并且基于该位置控制值来产生用于电动动力转向系统的扭矩指令，以在电动动力转向系统中|吴拟彳丁程终点制动。
14.如权利要求13所述的车辆，其中所述控制模块确定增益值，并且基于该增益值来产生扭矩指令。
15.如权利要求13所述的车辆，其中所述控制模块确定阻尼值，并且基于该阻尼值产生扭矩指令。
全文摘要
本发明涉及电动动力转向模拟的行程制动。提供了一种用于控制转向系统的控制系统。本控制系统包括，第一模块，其基于方向盘位置来确定位置控制值。第二模块基于该位置控制值来产生扭矩指令，以在转向系统中模拟行程终点制动。
文档编号B62D119/00GK102887166SQ201210088338
公开日2013年1月23日 申请日期2012年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者A·J·香槟 申请人:操纵技术Ip控股公司