用于电动助力转向的基于相位平面的转变阻尼的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在典型的车辆电动助力转向(EPS)系统中，方向盘转矩传感器用于确定驾驶员要求的助力转矩。当方向盘转矩传感器变得有故障且不能正确执行功能时，EPS系统可能不能提供助力转矩。在一些情形中，车辆还进入跛行模式，其中，车辆以受限的方式进行操作，此时方向盘转矩传感器性能下降。因此，期望具有一种EPS系统，其更好地处理方向盘转矩传感器性能下降的情况。
[0002]在电动助力转向(EPS)系统中，由电机提供的助力转矩典型地降低由驾驶员施加的转向力。在特定情形中，例如当用于确定驾驶员所需助力转矩的转矩传感器性能下降时，助力转矩被立即切断。当EPS系统停止提供助力转矩时，可能发生驾驶员可感觉到的方向盘转矩的突然的可察觉的改变。这是因为，助力转矩的瞬间移除使得系统中存储的能量以一定速度反向驱动电机。因而需要提供一种EPS系统，其处理这个存储的能量且消除方向盘上的突然可察觉的改变。
【发明内容】
[0003]在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于控制电动助力转向系统中的电机的方法。该方法产生阻尼转矩指令，发送至电机，用于减少不希望的转矩。该方法产生助力转矩指令，其指明由电机产生的所需转矩。该方法根据方向盘速度和方向盘角度的函数来确定是否将阻尼转矩指令发送至电机。该方法当确定将阻尼转矩指令发送至电机时，组合助力转矩指令和阻尼转矩指令以发送至电机。
[0004]在本发明的另一个实施方式中，车辆系统包括控制模块和包括电机的助力转向系统。控制模块构造为产生阻尼转矩指令，以发送至电机，用于减少不希望的转矩。控制模块进一步构造为产生助力转矩指令，其指明由电机产生的所需转矩。控制模块进一步构造为基于方向盘速度和方向盘角度的函数，确定是否将阻尼转矩指令发送至电机。控制模块进一步构造为当确定将阻尼转矩指令发送至电机时，组合助力转矩指令和阻尼转矩指令以发送至电机。
[0005]这些和其它优点和特征将从下面结合附图的描述中变得更为清晰。
【附图说明】
[0006]本发明的主题在本说明书结尾的权利要求书中得以特别指出且清楚宣称。前述和其它特征以及本发明的优点从下面结合附图的详细描述中变得清晰，其中:
[0007]附图1示出了依照本发明典型实施方式的包括助力转矩计算系统的转向系统的功能框图；
[0008]附图2示出了数据流图，示出了依照本发明典型实施方式的助力转矩计算系统；
[0009]附图3示出了依照本发明典型实施方式的阻尼转矩指令产生模块的框图；
[0010]附图4-6示出了依照本发明典型实施方式的具有横轴处的方向盘角度和纵轴处的方向盘速度的相位平面。
[0011]附图7示出了依照本发明典型实施方式的绘制示例函数的图表；
[0012]附图8示出了依照本发明典型实施方式的阻尼转矩指令缩放模块的框图；
[0013]附图9示出了依照本发明典型实施方式的绘制示例查找表的图表；
[0014]附图10示出了依照本发明典型实施方式的转矩指令产生模块的框图；以及
[0015]附图11示出了依照本发明典型实施方式的用于产生转矩指令的方法的方法流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面的描述实质上仅是示例，且并不意于限制本发明、其应用或使用。应理解的是，在所有附图中相应的附图标记指示类似或相应的部件和特征。
[0017]现在参考附图1，将参考【具体实施方式】描述本发明，但并不限制于此，示出了包括转向系统12的车辆10的典型实施方式。在多个实施方式中，转向系统12包括连接至转向轴16的方向盘14。在一个典型实施方式中，转向系统12是电动助力转向(EPS)系统，其进一步包括转向辅助单元18，该单元连接至转向系统12的转向轴16以及至车辆10的转向横拉杆20、22。转向辅助单元18例如包括齿条小齿轮转向机构(未示出)，其可通过转向轴16连接至转向制动器电机和齿轮装置(在下文称为转向致动器)。在操作期间，随着方向盘14被车辆操作者(驾驶员)旋转，转向辅助单元18的电机提供辅助来移动转向横拉杆20、22，这又分别移动转向关节24、26，转向关节24、26分别连接至车辆10的路面车轮28,30ο虽然附图1中示出和在此描述了 EPS系统，但是应意识到，本发明的转向系统12包括多种受控的转向系统，包括但不限于，具有液压结构的转向系统，以及通过线束结构的转向。
[0018]如图1所示，车辆10进一步包括多个传感器31-33，其检测和测量转向系统12和/或车辆10的可观察条件。传感器31-33基于可观察条件产生传感器信号。在多个实施方式中，传感器31-33包括，例如方向盘速度传感器、方向盘角度传感器、横向加速度传感器、偏航速率传感器、路面车轮速度传感器、车速传感器和其它传感器。传感器31-33向控制模块40发送信号。
[0019]在多个实施方式中，控制模块40控制转向系统12和/或车辆10的操作。例如，控制模块40控制转向辅助单元18的电机，以产生车辆10的驾驶员请求的助力转矩。在电机操作的正常模式中，控制模块40基于例如来自方向盘转矩传感器的方向盘转矩信号产生正常助力转矩指令，并发送正常助力转矩指令至电机。在受限辅助模式中，当检测到特定异常(例如，方向盘转矩传感器的功能退化)时一些实施方式的控制模块40转变至该受限辅助模式，控制模块40产生且发送受限助力转矩指令(例如，基于除了退化传感器的传感器信号之外的传感器信号)。在手动模式中，其中，当控制模块40确定不应由电机产生助力转矩(例如，检测到一个或多个传感器31-33功能退化)时，一些实施方式的控制模块40转变至手动模式，控制模块40指示电机不产生任何助力转矩。在一些实施方式中，这些指令是表示将由电机产生的转矩量的信号。
[0020]总地来说，本发明多个实施方式中的方法产生阻尼转矩指令，其衰减当电机在不同操作模式的转变期间被转向系统12中积聚的能量驱动时的反作用转矩，从而防止方向盘处的反作用转矩的突然改变。具体而言，在一些实施方式中，控制模块40基于相位平面接通和切断(例如，启用或禁用)阻尼转矩指令，该相位平面具有作为方向盘速度和方向盘角度或位置的值的轴线。该相位平面定义了方向盘14的速度和方向盘14的角度之间的关系。就是说，相位平面定义了方向盘的角度或位置与方向盘运动的大小和方向之间的关系。
[0021]附图2示出了附图1的控制模块40的框图，其依照本发明的一些实施方式控制附图1的转向系统12和/或车辆10。控制模块40包括一个或多个子模块和数据存储，例如阻尼转矩指令产生模块202、阻尼转矩指令缩放模块204和最终转矩指令产生模块206。
[0022]阻尼转矩指令产生模块202基于方向盘速度信号208、方向盘角度信号210和可选的车辆速度信号212，产生阻尼转矩指令214。更具体地，在一些实施方式中，阻尼转矩指令产生模块202确定阻尼增益且使用电机速度来缩放阻尼增益。例如，阻尼增益乘以电机速度。阻尼转矩指令产生模块202确定阻尼因子，其用于进一步缩放阻尼增益。阻尼转矩指令产生模块202基于相位平面或坐标平面确定阻尼因子，该相位平面或坐标平面具有作为方向盘速度和方向盘角度的值的轴线。由于方向盘速度表示方向盘的旋转方向和运动大小，并且方向盘角度表示方向盘相对于方向盘中心位置的角度或位置，相位平面定义方向盘速度和方向盘角度之间的关系。在一些实施方式中，基于相位平面确定的阻尼因子指示整个阻尼增益是否应被使用或没有阻尼增益应被使用。例如，阻尼因子是零或一，并且乘以阻尼增益和方向盘速度的乘积。在一些实施方式中，阻尼转矩指令产生模块202可使用一个或多个滤波器(未示出)以过滤方向盘速度信号208和方向盘角度信号210，用于确定阻尼增益。
[0023]在一些实施方式中，阻尼转矩指令产生模块202进一步基于车辆速度确定阻尼因子。在这些实施方式中，阻尼因子还是车辆速度的函数。也就是说，除了指示整个阻尼增益是否应被使用，基于车辆速度产生的阻尼因子可指示或明确阻尼增益的应被使用的一部分。下文将参考附图3进一步描述阻尼转矩指令产生模块202的更多细节。
[0024]阻尼转矩指令缩放模块204将阻尼转矩指令产生模块202产生的阻尼转矩指令214和辅助