线控转向系统的转向控制装置的制作方法

本发明涉及一种线控转向(steer-by-wire，sbw)系统的转向控制装置，更具体地，涉及一种基于频繁出现的操作区域的转向扭矩输入区域执行转向控制的sbw系统的转向控制装置。

背景技术：

1、一般而言，车辆线控转向(sbw)系统是指使用诸如电机的电动机而不是移除诸如转向柱、万向节或方向盘和车轮之间的小齿轮轴等机械连接设备来执行车辆转向的系统。

2、由于此种系统在转向齿条和转向柱之间没有机械连接，因此需要在转向时从手柄上提供的电机生成适当的转向反馈，以便驾驶员感觉到与传统转向系统类似的转向感觉。

3、换言之，传统的sbw系统通过作为sbw的上级控制单元的转向反馈致动器(sfa)生成转向反馈扭矩，使得握住方向盘的驾驶员可感受到转向反馈。

4、这里，sbw系统由方向盘、设置在方向盘一侧以根据方向盘的旋转提供反馈扭矩的电机、配置成通过线性移动转向轴来执行转向动作的齿轮箱、包括配置成根据方向盘的旋转和车辆速度检测扭矩变化和转向角的转向角传感器的多个传感器、以及配置成根据从传感器施加的电信号操作变速箱和反馈电机的电子控制单元(ecu)组成。

5、这里，电机连接到方向盘并被配置成生成与方向盘的旋转方向相反的力以给予驾驶员适当的转向感觉，并且齿轮箱与连接到两个方向盘的转向轴相连，并被配置成线性移动转向轴。

6、根据目前的结构，存在的问题是，为了实现传统的sfa系统，需要电机、电子控制设备和转向角传感器，并且进一步需要多个电机、电子控制设备和转向角传感器来满足系统的冗余性，因此不可避免地会增加材料成本。

7、本发明的背景中包含的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，不能被视为承认或以任何形式暗示这些信息形成本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的各个方面旨在提供一种sbw系统的转向控制装置，该装置可在输入取决于构成方向盘的扭力杆的扭角生成的转向扭矩时，根据车辆速度通过转向反馈致动器将转向扭矩确定为转向角，通过将确定的转向角传输到负重轮(road-wheel)转向致动器来执行转向控制，或者通过将电机扭矩加到从转向反馈致动器传送的转向扭矩上确定的电机扭矩量来执行负重轮转向致动器的转向控制，从而改善转向感觉同时确保手握稳定性。

2、根据本发明的方面，提供了一种sbw系统的转向控制装置，包括：转向反馈单元，其配置成检测根据方向盘的操作生成的转向扭矩；负重轮转向单元，其连接到转向反馈单元以允许根据从转向反馈单元传输的转向扭矩来执行车轮的转向；以及控制单元，其配置成将在转向反馈单元中检测到的转向扭矩确定为转向角以将确定的转向角传送给负重轮转向单元，根据转向角控制车轮的转向的执行。

3、这里，转向反馈单元包括：扭力杆，其连接到方向盘，并配置成测量扭转位移；以及扭力传感器，包括插入其中的扭力杆，并配置成随着方向盘旋转而输出与扭转位移相对应的转向扭矩。

4、此外，控制单元被配置成将通过转向反馈单元检测到的转向扭矩施加到多个转向辅助模块，被配置成控制转向扭矩的处理，并且将处理后的转向扭矩施加到预设转向角生成模块，从而确定传递给负重轮转向单元的转向角。

5、此外，转向角生成模块包括：第一模块，其中转向角与转向扭矩的增加成比例增加，第二模块，其中转向角的增加速率随着转向扭矩的增加而逐渐增加，以及第三模块，其中转向角的增加速率随着转向扭矩的增加而逐渐降低，并且随着第一、第二和第三模块中的至少一个转向角生成模块被选择，控制单元被配置成控制用于输入转向扭矩的不同转向角的确定。

6、转向辅助模块包括迟滞生成模块、阻尼力生成模块和恢复力生成模块中的至少一个。

7、同时，根据本发明的另一方面，提供了一种sbw系统的转向控制装置，包括：转向反馈单元，其配置成检测根据方向盘的操作生成的转向扭矩；负重轮转向单元，其连接到转向反馈单元以允许车轮根据从转向反馈单元传输的转向扭矩执行转向；以及控制单元，其被配置成将在转向反馈单元中检测到的转向扭矩传输到负重轮转向单元，以控制用于车轮转向的电机扭矩量的确定。

8、这里，转向反馈单元包括：扭力杆，其连接到方向盘，并配置成测量扭转位移；以及扭力传感器，其包括插入其中的扭力杆，并配置成输出在方向盘旋转时输出与扭转位移相对应的转向扭矩。

9、此外，控制单元被配置成将在转向反馈单元中检测并传输至负重轮转向单元的转向扭矩施加到预设转向扭矩生成模块，并且被配置成控制转向扭矩的处理，并将处理后的转向扭矩一起施加到多个转向辅助模块以控制电机扭矩量的确定。

10、此外，转向扭矩生成模块包括第一模块，其中电机扭矩与转向扭矩的增加成比例地增加，第二模块，其中电机扭矩的增加速率随着转向扭矩的增加而逐渐增加，以及第三模块，其中电动机扭矩的增加速率随着转向扭矩的增加而逐渐降低，并且随着第一、第二和第三模块中的至少一个转向扭矩生成模块被选择，控制单元被配置成控制用于输入转向扭矩的不同电机扭矩的确定。

11、转向辅助模块包括：迟滞生成模块、阻尼力生成模块和恢复力生成模块中的至少一个。

12、根据本发明的示例性实施例，当输入取决于构成方向盘的扭力杆的扭转角生成的转向扭矩时，可根据车辆速度通过转向反馈致动器将转向扭矩确定为转向角度，通过将所确定的转向角传输到负重轮转向致动器来执行转向控制，或者通过将电机扭矩添加到从转向反馈致动器传输的转向扭矩来确定的电机扭矩量来执行负重轮转向致动器的转向控制，从而改善转向感觉同时确保手握稳定性。

13、此外，根据本发明的示例性实施例，可去除传统sbw系统中包括的多个电机和多个转向角传感器，从而简化结构并相应地降低材料成本。

14、此外，根据本发明的示例性实施例，由于生成转向扭矩的力是由扭力杆的刚度实现的，而不是通过包括在传统sbw系统中的电机的辅助，因此根据转向扭矩的输入没有限制，因此可以防止为确保配置为转向辅助的电机的容量而增加材料成本。

15、应当理解的是，本文使用的术语“汽车”或“车辆”或其他类似术语通常包括机动车，诸如包括运动型多功能车(操作suv)、公共汽车、卡车、各种商用车的乘用车，包括各种小型船只和大型船只的船舶、飞机等，并且包括混合动力汽车、电动汽车、插电式混合动力电动汽车、氢动力汽车和其他替代燃料汽车(例如，从石油以外的资源中提取的燃料)。如本文所指，混合动力汽车是具有两个或更多动力源的汽车，例如同时具有汽油动力和电动力的汽车。

16、本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从并入本文的附图和下面的详细描述中显而易见或在其中更详细地阐述，这些附图一起用于解释本发明的某些原则。

17、下面讨论本发明的上述和其他特征。

技术特征：

1.一种车辆线控转向sbw系统的转向控制装置，所述转向控制装置包括：

2.根据权利要求1所述的转向控制装置，其中所述转向反馈单元包括：

3.根据权利要求1所述的转向控制装置，

4.根据权利要求3所述的转向控制装置，

5.根据权利要求4所述的转向控制装置，

6.根据权利要求3所述的转向控制装置，

7.一种车辆线控转向sbw系统的转向控制装置，所述转向控制装置包括：

8.根据权利要求7所述的转向控制装置，其中所述转向反馈单元包括：

9.根据权利要求7所述的转向控制装置，

10.根据权利要求9所述的转向控制装置，

11.根据权利要求10所述的转向控制装置，

12.根据权利要求9所述的转向控制装置，

技术总结
本申请涉及线控转向系统的转向控制装置。转向反馈单元检测根据方向盘的操作生成的转向扭矩，连接到转向反馈单元的负重轮转向单元允许根据从转向反馈单元传递的转向角或转向扭矩执行车轮的转向，以及控制单元根据预设标准车速和标准转向速度选择性地将转向反馈单元中检测到的转向扭矩确定为转向角，以将确定的转向角传递给负重轮转向单元，并且根据转向角控制车轮的转向的执行，或者将转向反馈单元中检测到的转向扭矩传递给负重轮转向单元，并且控制车轮转向的电机扭矩的量的确定。

技术研发人员：金灿中
受保护的技术使用者：现代自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13