無(wú)需方向盤(pán)扭矩傳感器而向零到低車(chē)輛速度提供助力扭矩的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)需方向盤(pán)扭矩傳感器而向零到低車(chē)輛速度提供助力扭矩
【背景技術(shù)】
[0001] 在典型的車(chē)輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS)系統(tǒng)中，方向盤(pán)扭矩傳感器用于確定駕駛員要 求的輔助扭矩。當(dāng)方向盤(pán)扭矩傳感器無(wú)法啟用，并且不能正常作用時(shí)，EPS系統(tǒng)可能無(wú)法提 供轉(zhuǎn)向輔助扭矩。因此，期望的是，具有一種EPS系統(tǒng)，其更好地處理方向盤(pán)扭矩傳感器無(wú)法 啟用的情形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種控制車(chē)輛的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法。該 方法響應(yīng)于確定車(chē)輛的一個(gè)或更多個(gè)方向盤(pán)扭矩傳感器無(wú)法啟用而估算由車(chē)輛輪胎和輪 胎所接觸的路面表面引起的轉(zhuǎn)向齒條力。該方法基于估算的轉(zhuǎn)向齒條力產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助扭矩 指令。該方法使用轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0003] 在本發(fā)明另一實(shí)施例中，車(chē)輛的系統(tǒng)包括控制模塊和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其包括一個(gè) 或更多個(gè)方向盤(pán)扭矩傳感器。控制模塊配置成響應(yīng)于確定車(chē)輛的一個(gè)或更多個(gè)方向盤(pán)扭矩 傳感器無(wú)法啟用而估算由車(chē)輛輪胎和輪胎所接觸的路面表面引起的轉(zhuǎn)向齒條力。控制模塊 進(jìn)一步配置成基于估算的轉(zhuǎn)向齒條力產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令?？刂颇K進(jìn)一步配置成使用 轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0004] 這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將通過(guò)以下結(jié)合附圖的描述而變得更加顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0005] 被認(rèn)為是本發(fā)明的主題在說(shuō)明書(shū)的結(jié)論處的權(quán)利要求中特別地指出并清楚地要 求保護(hù)。本發(fā)明的前述和其他特征及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下結(jié)合附圖的描述而是顯而易見(jiàn)的，在附 圖中：
[0006] 圖1示出了按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括輔助扭矩計(jì)算系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功 能框圖；
[0007] 圖2示出了按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的示出輔助扭矩計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖；
[0008] 圖3描繪了按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的齒條負(fù)載估算器的數(shù)據(jù)流圖；
[0009] 圖4描述了按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的輔助扭矩指令發(fā)生器的數(shù)據(jù)流圖；
[0010]圖5描繪了按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的基于方向盤(pán)角度的比例模塊的數(shù)據(jù)流 圖；以及
[0011] 圖6示出了按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的輔助扭矩指令發(fā)生方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并非意在限制本公開(kāi)，其應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理 解，遍及附圖對(duì)應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)指示相同或相應(yīng)的零件和特征。
[0013] 現(xiàn)在參考圖1，其中本發(fā)明將參考具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，但不限制為與具體實(shí)施例 相同，示出了包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的車(chē)輛10的示例性實(shí)施例。在各種實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12包括 方向盤(pán)14，其聯(lián)接到轉(zhuǎn)向軸16。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS) 系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)向輔助單元18，其聯(lián)接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的轉(zhuǎn)向軸16，并聯(lián)接到車(chē)輛10的 拉桿20、22。轉(zhuǎn)向輔助單元18包括例如齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(未示出），其可以通過(guò)轉(zhuǎn)向軸16 聯(lián)接到轉(zhuǎn)向致動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)裝置（以下稱(chēng)為轉(zhuǎn)向致動(dòng)器）。在運(yùn)行期間，在車(chē)輛操作者（即， 駕駛員）轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)14時(shí)，轉(zhuǎn)向輔助單元18的電機(jī)提供協(xié)助以移動(dòng)拉桿20、22,其繼而相應(yīng) 地移動(dòng)相應(yīng)地聯(lián)接到車(chē)輛10的車(chē)輪28、30的轉(zhuǎn)向節(jié)24、26。盡管EPS系統(tǒng)示于圖1中并在本文 描述，但應(yīng)理解的是，本公開(kāi)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12可包括各種受控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括但不限于帶有液 壓構(gòu)造的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并且通過(guò)導(dǎo)線構(gòu)造轉(zhuǎn)向。
[0014]如圖1所示，車(chē)輛10還包括各種傳感器31-33,其檢測(cè)和測(cè)量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車(chē)輛 10的可觀測(cè)狀態(tài)。傳感器31-33周期性或連續(xù)地產(chǎn)生基于可觀測(cè)狀態(tài)的傳感器信號(hào)。在各種 實(shí)施例中，傳感器31-33包括例如方向盤(pán)扭矩傳感器，方向盤(pán)角度傳感器，方向盤(pán)速度傳感 器，車(chē)輪速度傳感器，以及其它傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，這些傳感器中的一些具有冗余或 備用傳感器，以驗(yàn)證或補(bǔ)充傳感器信號(hào)。傳感器31-33發(fā)送信號(hào)給控制模塊40。
[0015]在各種實(shí)施例中，控制模塊40基于啟用的傳感器信號(hào)中的一個(gè)或更多個(gè)，并進(jìn)一 步基于本公開(kāi)的輔助扭矩計(jì)算系統(tǒng)和方法來(lái)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車(chē)輛10的運(yùn)行。一般來(lái) 說(shuō)，本發(fā)明的各種實(shí)施例中的方法和系統(tǒng)當(dāng)供應(yīng)方向盤(pán)扭矩信號(hào)的方向盤(pán)扭矩傳感器變?yōu)?無(wú)法啟用或有故障時(shí)，無(wú)需使用方向盤(pán)扭矩信號(hào)而產(chǎn)生輔助扭矩指令，方向盤(pán)扭矩信號(hào)典 型地指示駕駛員所要求的輔助。具體地，當(dāng)車(chē)輛靜止或以相對(duì)低的速度(例如，以大約10公 里每小時(shí)或以下）移動(dòng)時(shí)，該方法和系統(tǒng)利用修改的靜態(tài)輪胎模型來(lái)估算齒條負(fù)載或轉(zhuǎn)向 齒條力。該方法和系統(tǒng)基于方向盤(pán)角度，方向盤(pán)速度，車(chē)輛速度和先前產(chǎn)生的輔助扭矩指令 來(lái)產(chǎn)生比例系數(shù)。該方法和系統(tǒng)通過(guò)利用比例系數(shù)按比例縮放估算的轉(zhuǎn)向齒條力來(lái)產(chǎn)生輔 助扭矩指令。
[0016] 圖2描繪圖1的控制模塊40的數(shù)據(jù)流圖，控制模塊40用于控制圖1的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/ 或車(chē)輛10。在各種實(shí)施例中，控制模塊40可包括一個(gè)或更多個(gè)子模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，諸如齒 條負(fù)載估算器202和輔助扭矩指令發(fā)生器204。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊和子模塊是指特 定用途集成電路(ASIC)，電子電路，執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享的， 專(zhuān)用的或成組的）和存儲(chǔ)器，組合邏輯電路，和/或提供所描述的功能性的其它合適的組件。 如可以了解的那樣，圖2中所示的子模塊可組合和/或進(jìn)一步分割以類(lèi)似地產(chǎn)生輔助扭矩指 令。如可以了解的那樣，圖2中所示的子模塊可實(shí)施為單個(gè)控制模塊40(如圖所示)或多個(gè)控 制模塊(未顯示）。對(duì)控制模塊40的輸入可從車(chē)輛10的傳感器產(chǎn)生（圖1)，可以在控制模塊40 內(nèi)模擬(例如，由其他子模塊(未顯示出）），可以從其它控制模塊(未顯示)接收，和/或可以 預(yù)先限定。
[0017] 如所知的，齒條負(fù)載或轉(zhuǎn)向齒條力是由車(chē)輛的一個(gè)或更多個(gè)輪胎和在(多個(gè))輪胎 平面相對(duì)于底面表面旋轉(zhuǎn)(通過(guò)轉(zhuǎn)向方向盤(pán))時(shí)與輪胎接觸的地面表面引起的。為了轉(zhuǎn)向方 向盤(pán)到期望的位置，轉(zhuǎn)向齒條力必須通過(guò)除旋轉(zhuǎn)方向盤(pán)的扭矩外的扭矩來(lái)克服。齒條負(fù)載 估算器202配置成估算轉(zhuǎn)向齒條力，并基于方向盤(pán)角度或位置信號(hào)206、方向盤(pán)速度信號(hào)208 和車(chē)輛速度信號(hào)210產(chǎn)生指示轉(zhuǎn)向齒條力的估算的轉(zhuǎn)向齒條力信號(hào)212。方向盤(pán)角度信號(hào) 206、方向盤(pán)速度信號(hào)208和車(chē)輛速度信號(hào)210分別指示由圖1的各種傳感器31-33檢測(cè)的方 向盤(pán)角度值、方向盤(pán)速度值和車(chē)輛速度值。在一些實(shí)施例中，方向盤(pán)速度信號(hào)208可基于用 于從不同時(shí)間實(shí)例處的方向盤(pán)角度值計(jì)算方向盤(pán)速度值的算法來(lái)從方向盤(pán)角度信號(hào)206獲 得，而不是通過(guò)方向盤(pán)速度傳感器產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，齒條負(fù)載估算器202利用修改的 靜態(tài)輪胎模型來(lái)估算轉(zhuǎn)向齒條力。關(guān)于齒條負(fù)載估算器202和修改的靜態(tài)輪胎模型的更多 細(xì)節(jié)將在下面參考圖3進(jìn)一步描述。
[0018] 輔助扭矩指令發(fā)生器204產(chǎn)生輔助扭矩指令214,其是表現(xiàn)出輔助扭矩的量的周期 性的或連續(xù)的信號(hào)。輔助扭矩指令214用于控制圖1的轉(zhuǎn)向輔助單元18的電機(jī)以產(chǎn)生輔助扭 矩，以在車(chē)輛靜止或以相對(duì)低的速度(例如，以約10公里每小時(shí)(kph)或以下)移動(dòng)時(shí)幫助車(chē) 輛的駕駛員。具體地，輔助扭矩指令發(fā)生器204基于方向盤(pán)角度信號(hào)206、方向盤(pán)速度信號(hào) 208和車(chē)輛速度信號(hào)210產(chǎn)生比例系數(shù)。輔助扭矩指令發(fā)生器204通過(guò)使用比例系數(shù)按比例 縮放估算的轉(zhuǎn)向齒條力信號(hào)212來(lái)產(chǎn)生輔助扭矩指令214。有關(guān)輔助扭矩指令發(fā)生器204的 更多細(xì)節(jié)將在下面參考圖4進(jìn)一步描述。
[0019] 在一些實(shí)施例中，輔助扭矩指令214由混合器220與另一輔助扭矩指令216混合，指 令216也是沒(méi)有使用來(lái)自方向盤(pán)扭矩傳感器的方向盤(pán)扭