無需方向盤扭矩傳感器而向零到低車輛速度提供助力扭矩的制作方法
【專利說明】無需方向盤扭矩傳感器而向零到低車輛速度提供助力扭矩
【背景技術(shù)】
[0001] 在典型的車輛電動助力轉(zhuǎn)向（EPS)系統(tǒng)中，方向盤扭矩傳感器用于確定駕駛員要 求的輔助扭矩。當(dāng)方向盤扭矩傳感器無法啟用，并且不能正常作用時，EPS系統(tǒng)可能無法提 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扭矩傳感器無法 啟用的情形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種控制車輛的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法。該 方法響應(yīng)于確定車輛的一個或更多個方向盤扭矩傳感器無法啟用而估算由車輛輪胎和輪 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助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0003] 在本發(fā)明另一實施例中，車輛的系統(tǒng)包括控制模塊和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其包括一個 或更多個方向盤扭矩傳感器?？刂颇K配置成響應(yīng)于確定車輛的一個或更多個方向盤扭矩 傳感器無法啟用而估算由車輛輪胎和輪胎所接觸的路面表面引起的轉(zhuǎn)向齒條力?？刂颇K 進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。控制模塊進一步配置成使用 轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令控制電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0004] 這些和其它優(yōu)點和特征將通過以下結(jié)合附圖的描述而變得更加顯而易見。
【附圖說明】
[0005] 被認為是本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)論處的權(quán)利要求中特別地指出并清楚地要 求保護。本發(fā)明的前述和其他特征及優(yōu)點通過以下結(jié)合附圖的描述而是顯而易見的，在附 圖中：
[0006] 圖1示出了按照本發(fā)明的示例性實施例的包括輔助扭矩計算系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功 能框圖；
[0007] 圖2示出了按照本發(fā)明的示例性實施例的示出輔助扭矩計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖；
[0008] 圖3描繪了按照本發(fā)明的示例性實施例的齒條負載估算器的數(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)明的示例性實施例的基于方向盤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)明的示例性實施例的輔助扭矩指令發(fā)生方法的流程圖。
【具體實施方式】
[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，其應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理 解，遍及附圖對應(yīng)的參考標(biāo)號指示相同或相應(yīng)的零件和特征。
[0013] 現(xiàn)在參考圖1，其中本發(fā)明將參考具體實施例進行說明，但不限制為與具體實施例 相同，示出了包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的車輛10的示例性實施例。在各種實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12包括 方向盤14，其聯(lián)接到轉(zhuǎn)向軸16。在一個示例性實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12是電動助力轉(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)向機構(gòu)(未示出），其可以通過轉(zhuǎn)向軸16 聯(lián)接到轉(zhuǎn)向致動電機和傳動裝置（以下稱為轉(zhuǎn)向致動器）。在運行期間，在車輛操作者（即， 駕駛員）轉(zhuǎn)動方向盤14時，轉(zhuǎn)向輔助單元18的電機提供協(xié)助以移動拉桿20、22,其繼而相應(yīng) 地移動相應(yīng)地聯(lián)接到車輛10的車輪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)，并且通過導(dǎo)線構(gòu)造轉(zhuǎn)向。
[0014]如圖1所示，車輛10還包括各種傳感器31-33,其檢測和測量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛 10的可觀測狀態(tài)。傳感器31-33周期性或連續(xù)地產(chǎn)生基于可觀測狀態(tài)的傳感器信號。在各種 實施例中，傳感器31-33包括例如方向盤扭矩傳感器，方向盤角度傳感器，方向盤速度傳感 器，車輪速度傳感器，以及其它傳感器。在一個實施例中，這些傳感器中的一些具有冗余或 備用傳感器，以驗證或補充傳感器信號。傳感器31-33發(fā)送信號給控制模塊40。
[0015]在各種實施例中，控制模塊40基于啟用的傳感器信號中的一個或更多個，并進一 步基于本公開的輔助扭矩計算系統(tǒng)和方法來控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛10的運行。一般來 說，本發(fā)明的各種實施例中的方法和系統(tǒng)當(dāng)供應(yīng)方向盤扭矩信號的方向盤扭矩傳感器變?yōu)?無法啟用或有故障時，無需使用方向盤扭矩信號而產(chǎn)生輔助扭矩指令，方向盤扭矩信號典 型地指示駕駛員所要求的輔助。具體地，當(dāng)車輛靜止或以相對低的速度(例如，以大約10公 里每小時或以下）移動時，該方法和系統(tǒng)利用修改的靜態(tài)輪胎模型來估算齒條負載或轉(zhuǎn)向 齒條力。該方法和系統(tǒng)基于方向盤角度，方向盤速度，車輛速度和先前產(chǎn)生的輔助扭矩指令 來產(chǎn)生比例系數(shù)。該方法和系統(tǒng)通過利用比例系數(shù)按比例縮放估算的轉(zhuǎn)向齒條力來產(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/ 或車輛10。在各種實施例中，控制模塊40可包括一個或更多個子模塊和數(shù)據(jù)存儲器，諸如齒 條負載估算器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)行一個或更多個軟件或固件程序的處理器(共享的， 專用的或成組的）和存儲器，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/或進一步分割以類似地產(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施為單個控制模塊40(如圖所示)或多個控 制模塊(未顯示）。對控制模塊40的輸入可從車輛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，齒條負載或轉(zhuǎn)向齒條力是由車輛的一個或更多個輪胎和在(多個)輪胎 平面相對于底面表面旋轉(zhuǎn)(通過轉(zhuǎn)向方向盤)時與輪胎接觸的地面表面引起的。為了轉(zhuǎn)向方 向盤到期望的位置，轉(zhuǎn)向齒條力必須通過除旋轉(zhuǎn)方向盤的扭矩外的扭矩來克服。齒條負載 估算器202配置成估算轉(zhuǎn)向齒條力，并基于方向盤角度或位置信號206、方向盤速度信號208 和車輛速度信號210產(chǎn)生指示轉(zhuǎn)向齒條力的估算的轉(zhuǎn)向齒條力信號212。方向盤角度信號 206、方向盤速度信號208和車輛速度信號210分別指示由圖1的各種傳感器31-33檢測的方 向盤角度值、方向盤速度值和車輛速度值。在一些實施例中，方向盤速度信號208可基于用 于從不同時間實例處的方向盤角度值計算方向盤速度值的算法來從方向盤角度信號206獲 得，而不是通過方向盤速度傳感器產(chǎn)生。在一些實施例中，齒條負載估算器202利用修改的 靜態(tài)輪胎模型來估算轉(zhuǎn)向齒條力。關(guān)于齒條負載估算器202和修改的靜態(tài)輪胎模型的更多 細節(jié)將在下面參考圖3進一步描述。
[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。輔助扭矩指令214用于控制圖1的轉(zhuǎn)向輔助單元18的電機以產(chǎn)生輔助扭 矩，以在車輛靜止或以相對低的速度(例如，以約10公里每小時(kph)或以下)移動時幫助車 輛的駕駛員。具體地，輔助扭矩指令發(fā)生器204基于方向盤角度信號206、方向盤速度信號 208和車輛速度信號210產(chǎn)生比例系數(shù)。輔助扭矩指令發(fā)生器204通過使用比例系數(shù)按比例 縮放估算的轉(zhuǎn)向齒條力信號212來產(chǎn)生輔助扭矩指令214。有關(guān)輔助扭矩指令發(fā)生器204的 更多細節(jié)將在下面參考圖4進一步描述。
[0019] 在一些實施例中，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也是沒有使用來自方向盤扭矩傳感器的方向盤扭