一种汽车电动转向系统的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种针对轮胎防滑链应用的汽车电动转向系统EPS的控制方法，用于控制车辆安装防滑链（俗称雪链）后的轮胎最大转角，所述方法包括：计算使轮胎在安装防滑链的情况下与周边子系统没有运动干涉所对应的轮胎最大转角；以及在轮胎安装防滑链的情况下，通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过所述轮胎最大转角的范围内，以此来避免防滑链在汽车行驶过程中与周边子系统的运动干涉。
【专利说明】 一种汽车电动转向系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车控制【技术领域】，并且更具体地，涉及一种针对轮胎防滑链应用的汽车电动转向系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]汽车防滑链，俗称雪链，是防止汽车车轮行驶时打滑而使用的安全装置。利用防滑链条特制的粗糙表面使汽车轮胎与路面的摩擦力增大，通常在雪地和泥泞路况下，可以起到保护轮胎，防止轮胎打滑，保证车辆正常行驶的作用。特别是冬天积雪路面上，能有效保证车辆的行驶平稳和驾驶安全。
[0003]市场上常见的工业制成品中，汽车防滑链从材质上来说通常分为聚氨酯橡胶、牛筋、钢铁材质三种。就普通家用汽车使用的防滑链而言，目前铁制防滑链因其对路面和轮胎的损害都很大，正在逐渐淡出市场。取而代之的是更加经济耐用且涉及更加人性化的橡胶和牛筋防滑链，因为其内侧紧贴轮胎表面，外侧有钢钉和特质纹理，所以既不损伤轮胎也保证了防滑性能。
[0004]目前国家法规规定，车辆必须至少有一款轮胎可以装配市场上常见的防滑链。由于防滑链的尺寸厚度通常都至少在12?20 _左右，因此主机厂在设计时需要对悬架摆臂、车身轮罩等零件进行大幅修改或凹陷设计，以避让防滑链，但同时会降低零部件的刚度。传统的机械限位方式可以有效地限制轮胎最大转角，避免轮胎装配防滑链后与其他零部件干涉，但却需要增加额外的零部件，增加了成本并且顾客操作也较为困难。
【发明内容】
[0005]鉴于上述情况，本发明提供了一种针对轮胎防滑链应用的汽车电动转向系统EPS的控制方法，所述方法包括:计算使轮胎在安装防滑链的情况下与周边子系统没有运动干涉所对应的轮胎最大转角；以及在轮胎安装防滑链的情况下，通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过所述轮胎最大转角的范围内，以此来避免防滑链在汽车行驶过程中与周边子系统的运动干涉。
[0006]根据本发明的一个实施例，所述通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过所述轮胎最大转角的范围内包括:计算与所述轮胎最大转角对应的方向盘最大转角；在检测到方向盘被旋转到所述方向盘最大转角时，通过所述EPS控制程序使EPS电机关闭助力或施加反向助力来阻止方向盘转角继续增加。
[0007]根据本发明的一个实施例，所述通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过所述轮胎最大转角的范围内包括:计算与所述轮胎最大转角对应的方向盘最大转角；在检测到方向盘被旋转到所述方向盘最大转角减去一个提前量的水平时，通过所述EPS控制程序使EPS电机关闭助力或施加反向助力来阻止方向盘转角继续增加，其中所述提前量根据电动转向系统的响应时间来设定。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述轮胎最大转角为大约35度?40度。[0009]根据本发明的一个实施例，计算所述轮胎最大转角包括:为安装防滑链后的轮胎建立数学模型；基于所述数学模型结合前悬架和电动转向系统的运动模型来确定所述轮胎最大转角。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述方法还包括在车内仪表板上向用户提供按键以使用户能够通过操作按键向EPS控制程序通知轮胎安装防滑链。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述方法还包括在轮胎没有安装防滑链的情况下，通过EPS控制程序取消对轮胎转角的所述限制。
[0012]本发明在不增加零部件重量、不给车辆使用者带来复杂机械操作的情况下，通过电动转向系统EPS的控制程序，来实现在特定工况下对轮胎最大转角的限制，驾驶员只需要通过仪表面板上的简单按键操作，就可以在汽车轮胎安装防滑链的情况下，方便地实现对轮胎最大转角的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
[0014]图1示出了根据本发明的一个实施例的、汽车电动转向系统EPS的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性的而不是限定性的，以使本领域普通技术人员最佳地理解本发明的原理，其不一定按比例绘制。
[0016]图1是根据本发明的一个实施例的、汽车电动转向系统EPS的控制方法的流程图。为了摆脱传统的机械限位方式的诸多限制，本发明利用汽车的电动转向系统EPS来实现轮胎防滑链与整车架构的配合应用。
[0017]电动助力转向系统(EPS,Electric Power Steering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。与传统的液压助力转向系统(HPS, Hydraulic Power Steering)相比，EPS系统具有很多优点，其省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，EPS系统还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。由于这些优点，EPS系统目前已经被应用在几乎所有的车辆上。在实践中，EPS系统主要可以包括转矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等部件。
[0018]一般地，在应用EPS系统的情况下，驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器会检测方向盘的转向以及转矩的大小，并将相应的电压信号输送到电子控制单元。可以在电子控制单元中运行EPS系统的控制程序，根据来自各传感器的转矩电压信号、转动方向和车速信号等向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元则不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。
[0019]在图1所示的方法中，为了避免防滑链在汽车行驶过程中与周边子系统的运动干涉，首先计算使轮胎在安装防滑链的情况下与周边子系统没有运动干涉所对应的轮胎最大转角δ 如步骤SlOl所示。在实践中，轮胎最大转角δ ^^可以在产品设计阶段作为EPS系统标定的参数之一。
[0020]在本发明的一些实施例中，计算轮胎最大转角δ 可以包括首先为安装防滑链后的轮胎建立数学模型，进而在该数学模型的基础上结合前悬架和电动转向系统的运动模型来确定轮胎最大转角，即防滑链与周边零件不干涉时的最大轮胎转角。通常，计算得到的轮胎最大转角可以是大约35度~40度。
[0021]进一步地，在步骤S102中，EPS系统可以在为汽车转向提供助力之前判断轮胎是否是在安装了防滑链的情况下运行。在本发明的一些实施例中，可以在车内仪表板上向用户提供按键以使用户能够通过操作按键向EPS系统的电子控制单元通知轮胎已安装了防滑链。更具体地，可以在EPS系统的控制程序中设置防滑链模式。当车辆在冬季采用防滑链时，驾驶者可以通过车内仪表板的操作按键快捷地将EPS系统切换为防滑链模式。该模式可以只在冬季使用防滑链时由驾驶员手动切换，因而不会影响平时正常驾驶时车辆的转向灵活性。
[0022]如果处于该防滑链模式，EPS系统就可以确定轮胎正在安装了防滑链的情况下运行。因此，在步骤S103中，电动助力转向系统可以在驾驶员控制方向盘进行转向的过程中通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过如上计算得到的轮胎最大转角δ轮胎的范围内，以此来避免防滑链在汽车行驶过程中与周边子系统的运动干涉。
[0023]为了将方向盘转角限制在使轮胎不超过轮胎最大转角δ 的范围内，EPS系统可以预先地计算与轮胎最大转角S 对应的方向盘最大转角δ ，例如根据汽车的转向比来计算，该转向比通常可以指示车轮转I度时，方向盘需要转的角度。当EPS系统的传感器检测到方向盘转角达到δ 的边界值时，可以通过EPS控制程序指示电机立即关闭助力或施加反向助力，由此阻止驾驶员继续增加方向盘转角，进而达到限制轮胎最大转角的目的。由于轮胎最大转角被限制在防滑链与其他汽车零部件不干涉的范围内，因此只要轮胎转角不超过该边界值，防滑链就不会对车轮周围的部件或系统产生影响。
··[0024]在本发明的另一些实施例中，EPS系统的控制程序还可以被配置成在其中的传感器检测到方向盘被旋转到方向盘最大转角δ 减去一个提前量δ 的水平时，使EPS电机关闭助力或施加反向助力来阻止方向盘转角继续增加，其中S 可以根据电动转向系统的响应时间来设定。
[0025]在轮胎没有安装防滑链的情况下，可以通过EPS控制程序取消对轮胎转角的限制，EPS系统可以按正常的轮胎转角范围为汽车提供助力，如步骤S104所示。
[0026]由此，在不增加零部件重量、不给车辆使用者带来复杂机械操作的情况下，本发明所提供的控制方法使得驾驶员可以只需要通过仪表面板上的EPS模式按键，通过在电动转向系统EPS的控制程序中增加的防滑链模式，由程序控制EPS电机施加反力，从而实现对安装防滑链的轮胎的最大转角的限制，避免了对轮胎周围子系统的机械结构的改变。
[0027]以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种针对轮胎防滑链应用的汽车电动转向系统EPS的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 计算使轮胎在安装防滑链的情况下与周边子系统没有运动干涉所对应的轮胎最大转角；以及 在轮胎安装防滑链的情况下，通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过所述轮胎最大转角的范围内，以此来避免防滑链在汽车行驶过程中与周边子系统的运动干涉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过所述轮胎最大转角的范围内包括:计算与所述轮胎最大转角对应的方向盘最大转角；在检测到方向盘被旋转到所述方向盘最大转角时，通过所述EPS控制程序使EPS电机关闭助力或施加反向助力来阻止方向盘转角继续增加。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过EPS控制程序将方向盘转角限制在使轮胎不超过所述轮胎最大转角的范围内包括:计算与所述轮胎最大转角对应的方向盘最大转角；在检测到方向盘被旋转到所述方向盘最大转角减去一个提前量的水平时，通过所述EPS控制程序使EPS电机关闭助力或施加反向助力来阻止方向盘转角继续增加，其中所述提前量根据电动转向系统的响应时间来设定。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，计算方向盘最大转角包括根据汽车转向比来确定与所述轮胎最大转角对应的方向盘最大转角。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮胎最大转角为大约35度?40度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述轮胎最大转角包括:为安装防滑链后的轮胎建立数学模型；基于所述数学模型结合前悬架和电动转向系统的运动模型来确定所述轮胎最大转角。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在车内仪表板上向用户提供按键以使用户能够通过操作按键向EPS控制程序通知轮胎安装防滑链。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在轮胎没有安装防滑链的情况下，通过向EPS控制程序取消对轮胎转角的所述限制。
【文档编号】B62D6/00GK103847787SQ201210498049
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2012年11月29日
【发明者】易斌, 刘飞, 朱俊, 翁辉, 裴亦辰, 古涛, 王凤丽 申请人:上海汽车集团股份有限公司