专利名称：电力动力转向控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制转向系统的方法和系统，并且更具体地涉及用于利用迟滞补偿来控制转向系统的方法和系统。
背景技术：
在电动动カ转向系统中，基于驱动器扭矩来确定所提供的助力量。如果系统中摩擦较低，则当在角落转向时，助力指令将随着驱动器调制扭矩来增加和減少。这使得很难保 持恒定的转向输入。因此，期望提供协助提供恒定转向输入的控制系统和方法。
发明内容
在一个实施例中，提供一种用于控制转向系统的控制系统。所述控制系统包括第ー模块，其基于方向盘速度和方向盘扭矩来确定迟滞(hysteresis)位置。第二模块基于该迟滞位置选择性地确定助力曲线。第三模块基于所述助力曲线产生最終助力指令。在另ー个实施例中，提供ー种用于控制转向系统的方法，所述方法包括基于方向盘速度和方向盘扭矩来确定迟滞位置，基于所述迟滞位置选择性地确定助力曲线，并基于所述助力曲线产生去到所述转向系统的最終助力指令。在又Iv实施例中，提供一种车摘中的系统。所述系统包括电动动カ转向系统。控制模块基于方向盘速度和方向盘扭矩来确定迟滞位置，基于所述迟滞位置选择性地确定助力曲线，并基于所述助力曲线产生去到所述电动动カ转向系统的最終助力指令。结合附图，从下面的说明，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。
在本说明书结论处特别指出并且在权利要求中清楚地要求保护了本发明所关于的主題。根据下面通过结合附图进行的详细说明，本发明的前述和其它特征和优点将显而易见，其中图I是示出包括根据本发明的示例性实施例的转向控制系统的车辆的功能块图；图2是示出根据本发明的另ー示例性实施例的转向控制系统的数据流图；以及图3-12B是示出根据本发明的又一些其他示例性实施例的示例性转向控制方法和系统的模型。
具体实施方式
下面的描述从本质上讲仅仅是示例性的，并且不意欲限制本公开内容、本申请或使用。应当理解的是，在所有附图中，对应的附图标记表示相同的或对应的部件和特征。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(共用、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。现在參阅附图1，在參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。在所示的示例性实施例中，转向系统12是电动动カ转向(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、22。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的可观察状況。传感器31、32、33基于可观察状况产生传感器信号。在所示的一个示例性实施例中，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。在另ー个示例中，传感器32是电动机速度传感器，它感测转向助力単元的电动机旋转速度。传感器32基于此产生电动机速度或速度信号。在另ー个示例中，传感器33是方向盘位置传感器，它感测方向盘的位置。传感器33基于此产生方向盘位置信号。控制模块40基于ー个或多个传感器信号以及更进ー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利用方向盘扭矩和方向盘速度来追踪迟滞回线(hysteresis loop),以改进为稳态输入保持恒定助力的能力。所述回线上的位置用来确定在助力曲线下限和助力曲线上限之间的所期望助力曲线的位置。例如，所述扭矩和速度可用于确定助力改变的方向，在低速时，所述方法和系统可基于驱动器扭矩来确定补偿的方向。在高输入速度时，所述方法和系统可基于所述速度来确定所述方向。这使得补偿在速度所确定的方向上继续进行，即使所述输入扭矩下降。在中间的输入速度时，所述方法和系统可在上述两种方法之间混合。为了实现这个功能，所述速度应被转换为等效的扭矩。现在參照图2，该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。可以理解的是，图2所示子模块可以组合以及/或者进ー步划分，从而类似地产生去到转向系统12(图I)的助力指令信号。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，所述控制模块40包括滤波器模块42、迟滞位置确定模块44、高通助力确定模块46、低通助力确定模块48，以及最终助力指令模块50。所述滤波器模块42接收方向盘扭矩52作为输入。所述滤波器模块42将ー个或多个滤波器应用到方向盘扭矩52，以确定高频扭矩54和低频扭矩56。所述滤波器可以是ー阶低通滤波器，其将去到所述滤波器的输入和所述滤波器前一个输出值之间的差乘以ー个系数，并将结果加到所述滤波器前ー个输出值，以找到低通分量。高通分量可通过从所述输入扭矩减去这个值来确定。可以领会的是,这些或者本领域内所知晓的任何滤波器均可使用。所述迟滞位置确定模块44接收低频扭矩56以及方向盘速度58作为输入。基于输入56、58，所述迟滞位置确定模块44确定迟滞回线上的位置60 (例如，X，Y坐标)。图3_10图示了示例性位置确定方法。例如，在图3和4中，所述迟滞位置确定模块44可在100处确定增量(delta)扭矩。如图4所示，所述增量扭矩可设定为与方向盘低速时的增量扭矩相等；所述增量扭矩可设定为与方向盘速度增加时的方向盘速度成比例的值；以及所述增量扭矩也可在上述两种情况之间混合。
在图3和5中，当迟滞为0时，可在120处基于增量扭矩确定迟滞升高值。如图5所示，当増量扭矩为正时，所述迟滞升高值可被设定为预先确定的最大值，例如为I ;当增量扭矩为负时，所述迟滞升高值可被设定为预先确定的最小值，例如为负I ;并且当增量扭矩为零时，所述迟滞升高值可被设定为前一个值。所述迟滞位置等于所述迟滞升高值。在图3及图6-10中，当所述迟滞不为0时，可在130处基于所述迟滞以及增量扭矩确定迟滞升高值。如图6所示，可以计算可用迟滞的分数(fraction)。所述分数随后可用于确定方向。所述方向可以是与140处的上一个循环(loop)的方向相同的方向或者可以与150处的上一个循环的方向不相同的方向。如果方向是相同的方向，如图7所不,所述分数被加到前ー个分数上，并且估算新的迟滞位置。然而如果所述方向是不同的方向，如图8所示，所述分数将除以预先确定的值，并被估算以确定前ー个迟滞的多少被移除。所述移除可以是部分反向或全部反向的。例如，如果被移除的量小于上ー个迟滞，则在160处移除是部分反向的。当所述移除为部分反向时，如图9所示，通过将所述被移除的量加到所述迟滞升高值的前一个值来确定所述迟滞升高值。由于被相加的两个值的符号不同，所以这减小了所述迟滞升高值的幅值。用于下ー个循环的对应的分数值可从所述迟滞升高值的新值通过查找表来确定。返回參考图8，然而，如果所述移除的量大于上ー个迟滞，则在170处所述移除是全部反向的。例如，如图10所示，计算完全移除前一个迟滞升高值所需的分数。这是从上一个循环中的扭矩改变而计算所得的分数中减去。剩下的剰余分数的量随后被用于确定在反向方向上的新的迟滞升高值。迟滞的位置等于计算所得迟滞升高值的最终值，其将是-I和I之间的值。返回參考图2，所述低通助力确定模块48接收所述迟滞位置60、低频扭矩56、以及车辆速度62作为输入。基于输入40、50、60、62，所述低通助力确定模块46确定低通助力指令64。例如，如图11A-11C所示，所述低通助力指令64可基于车辆速度62通过一系列查找表来确定。例如，对于每一个针对其来定义助力的车辆速度，可以存在三个数据表，助力扭矩，所述迟滞全部在前向方向上被施加时获得所述助力的驱动器扭矩，以及所述迟滞全部在反向方向上被施加时获得所述助力的驱动器扭矩。基于车辆速度62，在180处选择两组表。第一组包括对应于等于或低于车辆速度62的速度的表。第二组包括对应于被定义为高于车辆速度62的下ー个索引(index)更高的表的表。临时低速表和临时高速表在190处以这两个速度来定义。通过将以下公式应用于表中的每个值来定义临时表Tempx = 1/2* (HP-I)* (Xf-Xr)+Xf.(I)其中，HP表不迟滞位置,Xf表不前向方向上的驱动器扭矩表。Xr表不反向迟滞方向上的驱动器扭矩表。在200处，在这两个速度条件下，通过利用临时表以及针对该速度的作为具有以低频扭矩56作为输入的查找表的助力表来确定助力等级。基于车辆的实际速度62，通过在找到的两个助力值之间进行插值来确定低通助力指令64。用于下ー个循环的可用迟滞可以通过计算前向方向上的驱动器扭矩表和反向迟滞方向上的驱动器扭矩表之间的差来确定，其对应于之前所确定的低通助力值。 所述高通助力确定模块接收所述低频扭矩56、高频扭矩54以及车辆速度62作为输入。基于输入54、56、62，所述高通助力确定模块48确定高通助力指令66。例如，如图12A所示，可基于车辆速度62通过一系列查找表来确定高通増益。例如，对于每一个针对其来定义所述高通増益的车辆速度62，存在两个数据表，高通増益表，以及用于获得所述增益表的索引扭矩。基于车辆速度62，在210处选择两组表。第一组包括对应于等于或小于车辆速度62的速度的表。第二组包括对应于被定义为高于车辆速度62的下ー个索引更高的表的表。參考图12B，在220处，在每个速度条件下，通过利用以索引扭矩作为输入的查找表来确定高通増益。所述索引扭矩例如可以是低通驱动器扭矩56。基于车辆的实际速度62，通过在找到的两个增益值之间进行插值来确定所述高通増益。所述高通助力指令66是通过将高频扭矩64乘以所述高通増益来确定的。返回參考图2，最終助力指令模块50接收高通助力指令66和低通助力指令64作为输入。基于输入64、66，最终助力指令模块50产生最终助力指令68以控制转向系统12(图I)。例如，最終助力指令模块50可计算所述高通助力指令66和低通助力指令64之和，并可基于所述和产生所述最终助力指令68。应当理解的是，所述最终助力指令模块50可以执行其它方法以类似地产生最終助力指令68。虽然已经结合仅仅有限数量的实施例详细描述了本发明，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ー些。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，其基于方向盘速度和方向盘扭矩来确定迟滞位置； 第二模块，其基于所述迟滞位置来选择性地确定助力曲线；以及 第三模块，其基于所述助力曲线来产生最终助力指令。
2.如权利要求I所述的控制系统，其中，所述第一模块确定助力改变的方向，并基于所述方向来确定所述迟滞位置。
3.如权利要求2所述的控制系统，其中，当所述方向盘速度低于第一阈值时，所述第一模块基于所述方向盘扭矩来确定所述方向。
4.如权利要求3所述的控制系统，其中，当所述方向盘速度高于第二阈值时，所述第一模块基于方向盘速度来确定所述方向。
5.如权利要求4所述的控制系统，其中，当所述方向盘速度介于第一阈值和第二阈值之间时，所述模块基于混合方法来确定所述方向。
6.如权利要求I所述的控制系统，其中，所述第一模块将方向盘速度转换为扭矩值。
7.如权利要求I所述的控制系统，其中，所述第三模块基于所述助力曲线上的上限和下限中的至少一个来产生所述最终助力指令。
8.—种控制转向系统的方法，所述方法包括 基于方向盘速度和方向盘扭矩来确定迟滞位置； 基于所述迟滞位置来选择性地确定助力曲线；以及 基于所述助力曲线来产生去到所述转向系统的最终助力指令。
9.如权利要求8所述的方法,进一步包括确定助力改变的方向，并基于所述方向来确定所述迟滞位置。
10.如权利要求9所述的方法，其中，当所述方向盘速度低于第一阈值时，基于所述方向盘扭矩来确定所述方向。
11.如权利要求10所述的方法，其中，当所述方向盘速度高于第二阈值时，基于方向盘速度来确定所述方向。
12.如权利要求11所述的方法，其中，当所述方向盘速度介于第一阈值和第二阈值之间时，基于混合方法来确定所述方向。
13.如权利要求8所述的方法，进一步包括将方向盘速度转换为扭矩值。
14.如权利要求8所述的方法，其中，基于所述助力曲线上的上限和下限中的至少一个来产生所述最终助力指令。
15.一种车辆中的系统，包括 电动动力转向系统；以及 控制模块，其基于方向盘速度和方向盘扭矩来确定迟滞位置，基于所述迟滞位置来选择性地确定助力曲线，并基于所述助力曲线来产生最终助力指令。
全文摘要
本发明涉及电动动力转向控制方法和系统。提供一种用于控制转向系统的控制系统。所述控制系统包括第一模块，其基于方向盘速度和方向盘扭矩来确定迟滞位置。第二模块基于所述迟滞位置来选择性地确定助力曲线。第三模块基于所述助力曲线来产生最终助力指令。
文档编号B62D5/04GK102806942SQ20121009198
公开日2012年12月5日 申请日期2012年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者J·E·比尔兴, A·钱迪 申请人:操纵技术Ip控股公司