转向操纵系统控制方法、装置及汽车与流程

本发明涉及汽车转向控制技术领域，尤其涉及一种转向操纵系统控制方法、装置及汽车。

背景技术：

随着汽车越来越普及，人们对汽车的稳定性、舒适性的要求也越来越高，转向操纵系统的好坏是影响汽车稳定性、舒适性的一个重要因素。而随着汽车电子化、智能化的发展，越来越多的汽车企业开始研发、应用电子助力转向系统来提升汽车的操控性能。

现有成熟车型的转向操纵系统，为提高车辆的操纵稳定性和舒适性，需要转向操纵系统转向节叉选择合适的相位角尽可能保证在任何工作条件下，中间轴的扭矩传递波动在可接受的范围之内。由于整车布置的原因，转向系统既要保证整车操纵稳定性符合设计要求，同时管柱以及方向盘的布置也需要满足法规要求的人机工程条件，该二者很难同时满足要求。

可见，由于受车辆布置空间和转向管柱、转向器位置的影响，转向传动轴不可能满足等速性要求。而传动的不等速不仅仅会对输出轴的角速度造成影响，更重要的是会引起力矩的波动和振动，从而影响车辆的操纵稳定性和舒适性。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种转向操纵系统控制方法、装置及汽车，以有效地控制转向操纵系统力矩的波动，从而提升车辆的操纵稳定性和舒适性。

第一方面，本发明提供一种转向操纵系统控制方法，应用于转向操纵系统，所述转向操纵系统包括：方向盘、转向轴、电动助力转向电机、减速机构、中间轴、转向器，所述转向轴的一端与所述方向盘连接，另一端与所述减速机构连接，所述中间轴的一端与所述减速机构连接，另一端与所述转向器连接，所述电动助力转向电机与所述减速机构连接；所述方法包括：

获取所述方向盘的转角，并判断所述方向盘的转角是否大于预设角度；

在确定所述方向盘的转角大于预设角度时，获取当前车速、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化；

根据所述当前车速、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流，以使得所述转向器的力矩与所述方向盘的力矩差值在预设范围内。

在一种可能的设计中，所述根据所述当前车速、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流，包括：

获取所述当前车速所属的车速范围，其中，所述当前车速所属的车速范围具体为低速车速范围、中速车速范围以及高速车速范围中的一个；

根据所述当前车速所属的车速范围、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流。

在一种可能的设计中，所述根据所述当前车速所属的车速范围、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流，包括：

若所述当前车速所属的车速范围为低速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第一预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第一预设角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整所述电动助力转向电机的电流。

在一种可能的设计中，所述根据所述当前车速所属的车速范围、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流，还包括：

若所述当前车速所属的车速范围为中速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第二预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第二预设角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整所述电动助力转向电机的电流。

在一种可能的设计中，所述根据所述当前车速所属的车速范围、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流，还包括：

若所述当前车速所属的车速范围为高速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第三预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第三预设角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整所述电动助力转向电机的电流。

在一种可能的设计中，所述获取所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，包括：

获取当前时刻之前的预设时长内的多个方向盘的力矩以及多个方向盘的角速度；

在所述多个方向盘的力矩中确定最大方向盘力矩和最小方向盘力矩，将所述最大方向盘力矩与所述最小方向盘力矩的差值作为所述方向盘的力矩变化；

在所述多个方向盘的角速度中确定最大方向盘角速度和最小方向盘角速度，将所述最大方向盘角速度与所述最小方向盘角速度的差值作为所述方向盘角速度变化。

在一种可能的设计中，所述调整所述电动助力转向电机的电流之后，所述方法还包括：

根据所述当前时刻的方向盘的力矩以及所述电动助力转向电机的电流的调整值，确定所述电流对应的当量控制扭矩；

获取下一时刻的方向盘的力矩，判断所述下一时刻的方向盘的力矩与所述当量控制扭矩的差值是否大于预设力矩，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流。

第二方面，本发明还提供一种转向操纵系统控制装置，应用于转向操纵系统，所述转向操纵系统包括：方向盘、转向轴、电动助力转向电机、减速机构、中间轴、转向器，所述转向轴的一端与所述方向盘连接，另一端与所述减速机构连接，所述中间轴的一端与所述减速机构连接，另一端与所述转向器连接，所述电动助力转向电机与所述减速机构连接；所述装置包括：

获取模块，用于获取所述方向盘的转角，并判断所述方向盘的转角是否大于预设角度；

所述获取模块，还用于在确定所述方向盘的转角大于预设角度时，获取当前车速、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化；

调整模块，用于根据所述当前车速、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流，以使得所述转向器的力矩与所述方向盘的力矩差值在预设范围内。

在一种可能的设计中，所述获取模块，还用于获取所述当前车速所属的车速范围，其中，所述当前车速所属的车速范围具体为低速车速范围、中速车速范围以及高速车速范围中的一个；

所述调整模块，还用于根据所述当前车速所属的车速范围、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流。

在一种可能的设计中，所述调整模块，具体用于：

若所述当前车速所属的车速范围为低速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第一预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第一角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整。

在一种可能的设计中，所述调整模块，具体还用于：

若所述当前车速所属的车速范围为中速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第二预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第二角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整。

在一种可能的设计中，所述调整模块，具体还用于：

若所述当前车速所属的车速范围为高速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第三预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第三角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整。

在一种可能的设计中，所述获取模块，具体用于：

获取当前时刻之前的预设时长内的多个方向盘的力矩以及多个方向盘的角速度；

在所述多个方向盘的力矩中确定最大方向盘力矩和最小方向盘力矩，将所述最大方向盘力矩与所述最小方向盘力矩的差值作为所述方向盘的力矩变化；

在所述多个方向盘的角速度中确定最大方向盘角速度和最小方向盘角速度，将所述最大方向盘角速度与所述最小方向盘角速度的差值作为所述方向盘角速度变化。

在一种可能的设计中，所述装置，还包括：

确定模块，用于根据所述当前时刻的方向盘的力矩以及所述电动助力转向电机的电流的调整值，确定所述电流对应的当量控制扭矩；

所述调整模块，还用于获取下一时刻的方向盘的力矩，判断所述下一时刻的方向盘的力矩与所述当量控制扭矩的差值是否大于预设力矩，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流。

第三方面，本发明还提供一种汽车，包括：第二方面中任意一种可能的转向操纵系统控制装置。

本发明提供一种转向操纵系统控制方法、装置及汽车，通过获取方向盘的转角，并在方向盘的转角大于预设角度时，进一步地获取当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化，以使得电子控制单元根据当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化，调整电动助力转向电机的电流，以使得转向器的力矩与方向盘的力矩差值在预设范围内，从而有效地控制转向操纵系统力矩的波动，提升车辆的操纵稳定性和舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的转向操纵系统控制方法所应用的转向操纵系统的结构示意图；

图2为本发明根据一示例性实施例示出的转向操纵系统控制方法的流程图；

图3为本发明根据另一示例性实施例示出的转向操纵系统控制方法的流程图；

图4为根据一示例性实施例示出的转向操纵系统控制装置的结构示意图；

图5为根据另一示例性实施例示出的转向操纵系统控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的转向操纵系统控制方法所应用的转向操纵系统的结构示意图。如图1所示，本实施例中的转向操纵系统，包括：

方向盘11、转向轴12、电动助力转向电机13、减速机构14、中间轴15、转向器16，转向轴12的一端与方向盘11连接，另一端与减速机构14连接，中间轴15的一端与减速机构14连接，另一端与转向器12连接，电动助力转向电机13与减速机构14连接。

图2为本发明根据一示例性实施例示出的转向操纵系统控制方法的流程图。如图2所示，本实施例提供的转向操纵系统控制方法，包括：

步骤101、获取方向盘的转角，并判断方向盘的转角是否大于预设角度。

具体地，可以通过方向盘转角传感器获取方向盘的转角，其中，方向盘转角传感器是汽车电控系统的重要组成部件，通常安装在方向盘下方的方向柱内，一般通过can总线和pcm相连，为汽车电子稳定系统和大灯随动转向提供方向盘的转角和转向信号。随着汽车电子稳定系统和大灯随动转向这两项技术在汽车上的普及，方向盘转角传感器的需求量也在不断上升。市场上方向盘转角传感器有光电感应式、电阻分压式、电磁感应式等多种样式。通常使用的方向盘转角传感器采用三个齿轮的机械结构，来测量转角和转过的圈数。大齿轮随方向盘管柱一起转动，两个小齿轮齿数相差1个，与方向盘转角传感器外壳一起固定在车身，不随方向盘转动而转动。两个小齿轮分别采集到随方向盘转动的转角，由于相差一个齿，不同的圈数就会相差特定的角度，通过计算得到方向盘的绝对转角。

在获取到方向盘的转角之后，并判断方向盘的转角是否大于预设角度。其中，预设角度可以根据实际的车辆状况和行驶状态进行标定，例如，该预设角度可以为±5°，当方向盘的转角大于±5°时，进行后续的判断，而当方向盘的转角不大于±5°时，则不进行后续的判断。值得说明的，在本实施例中并不对预设角度的大小进行具体地限定。

步骤102、在确定方向盘的转角大于预设角度时，获取当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化。

具体地，在确定方向盘的转角大于预设角度时，进一步地需要获取当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化。

其中，可以通过车速传感器获取当前车速，其中，车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，在汽车上磁电式及光电式车速传感器是应用最多的两种车速传感器。

可以通过扭矩传感器获取方向盘的力矩变化，其中，扭矩传感器主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片式扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等。

此外，可以通过转角传感器获取方向盘的在单位时间内的转角，然后计算相邻两个预设时间内的转角之差，将差值作为方向盘的角速度变化值。例如，该预设时间可以为20ms，但是在本实施例中并不对预设时间进行具体地限定，可以根据实际的工况所要求的精度进行确定。

步骤103、根据当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化，调整电动助力转向电机的电流。

然后，电子控制单元根据当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化，调整电动助力转向电机的电流，以使得转向器的力矩与方向盘的力矩差值在预设范围内。当方向盘角速度变动过大时，即转向系统处于转向系统力矩波动过大状态，此时调整电动助力转向电机的电流，以使得转向操纵系统输出适合的助力电流，从而输出平稳的方向盘力矩及角速度，而减小转向系统力矩的波动，提高车辆的操纵稳定性和舒适性。

在本实施例中，通过获取方向盘的转角，并在方向盘的转角大于预设角度时，进一步地获取当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化，以使得电子控制单元根据当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化，调整电动助力转向电机的电流，以使得转向器的力矩与方向盘的力矩差值在预设范围内，从而有效地控制转向操纵系统力矩的波动，提升车辆的操纵稳定性和舒适性。

图3为本发明根据另一示例性实施例示出的转向操纵系统控制方法的流程图。如图3所示，本实施例提供的转向操纵系统控制方法，包括：

步骤201、获取方向盘的转角，并判断方向盘的转角是否大于预设角度。

步骤202、在确定方向盘的转角大于预设角度时，获取当前车速、方向盘的力矩变化以及方向盘的角速度变化。

值得说明地，步骤201-202的具体实现方式参照图2所示实施例中步骤101-102的描述，这里不再赘述。

步骤203、获取当前车速所属的车速范围。

获取当前车速所属的车速范围，其中，当前车速所属的车速范围具体为低速车速范围、中速车速范围以及高速车速范围中的一个。

具体地，低速车速范围可以为0-30km/h，而中速车速范围可以为30-100km/h，而高速车速范围可以为大于100km/h。通过车速传感器获取当前车速之后，将当前车速与各个车速范围进行比较，以确定当前车速所属的具体车速范围。值得说明的，在本实施例中，并不对各个车速范围的边界值进行具体地限定，可以根据车辆实际标定过程中的需求进行相应的设置。

若当前车速所属车速范围为低速车速范围时，执行步骤204；若当前车速所属车速范围为中速车速范围时，执行步骤205；若当前车速所属车速范围为高速车速范围时，执行步骤206。

步骤204、判断方向盘的力矩变化是否大于第一预设力矩。

具体地，当前车速所属车速范围为低速车速范围时，例如当前车速在0-30km/h之间，则判断方向盘的力矩变化是否大于第一预设力矩，其中，第一预设力矩可以为0.2n·m，值得说明的，在本实施例中对于第一预设力矩的具体数值并不进行具体地限定。

若判断结果为是，则执行步骤2043；若判断结果为否，则执行步骤2041。

步骤2041、判断方向盘的角速度变化是否大于第一预设角速度。

具体地，判断方向盘的角速度变化是否大于第一预设角速度，其中，第一预设角速度可以为0.8rad/s，值得说明的，在本实施例中对于第一预设角速度的具体数值并不进行具体地限定。

若判断结果为是，则执行步骤2042；若判断结果为否，则执行步骤2043。

步骤2042、不调整电动助力转向电机的电流。

步骤2043、调整电动助力转向电机的电流。

当方向盘的力矩变化大于第一预设力矩，或者是方向盘的角速度变化大于第一预设角速度时，即转向系统处于转向系统力矩波动过大状态，此时调整电动助力转向电机的电流，输出适合助力电流，从而减小转向系统力矩波动，提高车辆的操纵稳定性和舒适性。

步骤205、判断方向盘的力矩变化是否大于第二预设力矩。

具体地，当前车速所属车速范围为中速车速范围时，例如当前车速在30-100km/h之间，则判断方向盘的力矩变化是否大于第二预设力矩，其中，第二预设力矩可以为0.1n·m，值得说明地，在本实施例中对于第二预设力矩的具体数值并不进行具体地限定。

若判断结果为是，则执行步骤2053；若判断结果为否，则执行步骤2051。

步骤2051、判断方向盘的角速度变化是否大于第二预设角速度。

具体地，判断方向盘的角速度变化是否大于第二预设角速度，其中，第二预设角速度可以为0.5rad/s，值得说明地，在本实施例中对于第二预设角速度的具体数值并不进行具体地限定。

若判断结果为是，则执行步骤2052；若判断结果为否，则执行步骤2053。

步骤2052、不调整电动助力转向电机的电流。

步骤2053、调整电动助力转向电机的电流。

当方向盘的力矩变化大于第二预设力矩，或者是方向盘的角速度变化大于第二预设角速度时，即转向系统处于转向系统力矩波动过大状态，此时调整电动助力转向电机的电流，输出适合助力电流，从而减小转向系统力矩波动，提高车辆的操纵稳定性和舒适性。

步骤206、判断方向盘的力矩变化是否大于第三预设力矩。

具体地，当前车速所属车速范围为高速车速范围时，例如当前车速在100km/h以上，则判断方向盘的力矩变化是否大于第三预设力矩，其中，第三预设力矩可以为0.05n·m，值得说明地，在本实施例中对于第三预设力矩的具体数值并不进行具体地限定。

若判断结果为是，则执行步骤2063；若判断结果为否，则执行步骤2061。

步骤2061、判断方向盘的角速度变化是否大于第三预设角速度。

具体地，判断方向盘的角速度变化是否大于第三预设角速度，其中，第三角速度可以为0.2rad/s，值得说明地，在本实施例中对于第三预设角速度的具体数值并不进行具体地限定。

若判断结果为是，则执行步骤2062；若判断结果为否，则执行步骤2063。

步骤2062、不调整电动助力转向电机的电流。

步骤2063、调整电动助力转向电机的电流。

当方向盘的力矩变化大于第三预设力矩，或者是方向盘的角速度变化大于第三预设角速度时，即转向系统处于转向系统力矩波动过大状态，此时调整电动助力转向电机的电流，输出适合助力电流，从而减小转向系统力矩波动，提高车辆的操纵稳定性和舒适性。

相比图2所示实施例，在本实施例中，为保证在高速行驶时车辆的安全性及稳定性，通过设定不同车速范围下的力矩波动及角速度波动阀值，从而减小转向系统力矩波动，提高车辆的操纵稳定性和舒适性。

图4为根据一示例性实施例示出的转向操纵系统控制装置的结构示意图。

如图4所示，本实施例提供的转向操纵系统控制装置，包括：

获取模块301，用于获取所述方向盘的转角，并判断所述方向盘的转角是否大于预设角度；

所述获取模块301，还用于在确定所述方向盘的转角大于预设角度时，获取当前车速、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化；

调整模块302，用于根据所述当前车速、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流，以使得所述转向器的力矩与所述方向盘的力矩差值在预设范围内。

在一种可能的设计中，所述获取模块301，还用于获取所述当前车速所属的车速范围，其中，所述当前车速所属的车速范围具体为低速车速范围、中速车速范围以及高速车速范围中的一个；

所述调整模块302，还用于根据所述当前车速所属的车速范围、所述方向盘的力矩变化以及所述方向盘的角速度变化，调整所述电动助力转向电机的电流。

在一种可能的设计中，所述调整模块302，具体用于：

若所述当前车速所属的车速范围为低速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第一预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第一预设角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整。

在一种可能的设计中，所述调整模块302，具体还用于：

若所述当前车速所属的车速范围为中速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第二预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第二预设角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整。

在一种可能的设计中，所述调整模块302，具体还用于：

若所述当前车速所属的车速范围为高速车速范围，则判断所述方向盘的力矩变化是否大于第三预设力矩；

若判断结果为是，则调整所述电动助力转向电机的电流；

若判断结果为否，则判断所述方向盘的角速度变化是否大于第三预设角速度，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流，若否，则不调整。

在一种可能的设计中，所述获取模块301，具体用于：

获取当前时刻之前的预设时长内的多个方向盘的力矩以及多个方向盘的角速度；

在所述多个方向盘的力矩中确定最大方向盘力矩和最小方向盘力矩，将所述最大方向盘力矩与所述最小方向盘力矩的差值作为所述方向盘的力矩变化；

在所述多个方向盘的角速度中确定最大方向盘角速度和最小方向盘角速度，将所述最大方向盘角速度与所述最小方向盘角速度的差值作为所述方向盘角速度变化。

在图4所示实施例的基础上，图5为根据另一示例性实施例示出的转向操纵系统控制装置的结构示意图。如图5所示，本实施例提供的转向操纵系统控制装置，还包括：

确定模块303，用于根据所述当前时刻的方向盘的力矩以及所述电动助力转向电机的电流的调整值，确定所述电流对应的当量控制扭矩；

所述调整模块302，还用于获取下一时刻的方向盘的力矩，判断所述下一时刻的方向盘的力矩与所述当量控制扭矩的差值是否大于预设力矩，若是，则调整所述电动助力转向电机的电流。

图4-图5所示的实施例提供的装置，可用于执行图1-图2所示实施例提供的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

此外，本发明还提供一种汽车，包括：如图4-图5所示的实施例中所提供的转向操纵系统控制装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。