增強路感的電動轉向系統的製作方法
2023-10-30 11:58:22
專利名稱:增強路感的電動轉向系統的製作方法
技術領域:
本發明總體涉及車輛領域,更具體地,涉及在具有電動轉向系統的車輛中控制電動轉向輔助的方法和系統。
背景技術:
現今很多車輛具有電動轉向(EPS)系統。EPS系統典型地使用電動機來為操縱轉向組件和車輪的車輛駕駛員提供轉向輔助,由此減小駕駛員在使車輛轉向中所付出的努力。在操作期間,車輛內的振動在轉向車輪處傳遞給駕駛員。例如,平坦道路震動(SRS)導致駕駛員抱怨的一類振動。SRS由內部周期性激發引起,例如車輪不平衡,輪胎不規則,剎車片不平衡和旋轉構件缺乏精密引導。有些EPS系統可運用主動控制機構來減緩SRS。儘管傳統的EPS系統可成功地減緩SRS,這些控制裝置和方法可影響駕駛員對轉向響應性的感知。例如,傳統的控制裝置可負面影響駕駛員關於中心轉向和/或路感的感知。因此,希望的是提供改進的EPS系統以減少車輛的轉向車輪振動同時保持其他希望的驅動特性。此外,本發明的其他希望的特徵和特性將結合附圖和前面的技術領域和背景技術從隨後的詳細描述和所附權利要求變得明顯。
發明內容
根據示例性實施例,提供了一種用於控制具有馬達和轉向組件的電動轉向系統中的馬達驅動扭矩的方法。所述方法包括從轉向組件接收扭矩信號;根據轉向感知程序處理扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於馬達控制信號控制馬達驅動扭矩。根據示例性實施例,提供了一種用於控制具有馬達和轉向組件的車輛的馬達驅動扭矩的系統。所述系統包括傳感器,其配置成至少有利於從轉向組件獲得扭矩信號;以及處理器,其聯接到傳感器並且配置成至少有利於從傳感器接收扭矩信號;根據轉向感知程序處理扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於馬達控制信號控制馬達驅動扭矩。本發明還提供了以下方案
1. 一種在具有馬達和轉向組件的電動轉向系統中控制馬達驅動扭矩的方法,所述方法包括以下步驟
從所述轉向組件接收扭矩信號;
根據轉向感知程序處理所述扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於所述馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩。2.如方案1所述的方法,其特徵在於,進一步包括應用抖動信號到所述馬達控制信號以產生抖動馬達控制信號,並且其中所述控制步驟包括基於所述抖動馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩。3.如方案2所述的方法,其特徵在於,所述應用步驟包括以所述抖動信號使所述馬達控制信號線性化以產生所述抖動馬達控制信號。
4.如方案2所述的方法,其特徵在於,進一步包括以下步驟評估所述扭矩信號並且基於所述扭矩信號調節所述抖動信號。5.如方案4所述的方法,其特徵在於,所述調節步驟包括共同地考慮所述扭矩信號和所述抖動信號。6.如方案4所述的方法,其特徵在於,所述處理步驟進一步包括以振動減緩程序處理所述扭矩信號以產生振動減緩信號作為所述馬達控制信號。7.如方案6所述的方法,其特徵在於,進一步包括以下步驟
基於所述扭矩信號確定來自外部源的激發,並且其中所述應用步驟包括產生所述抖動馬達控制信號,使得對所述抖動信號,所述振動減緩信號和所述激發的第一機械響應近似等於當所述激發和扭矩減緩信號近似為0時的第二機械響應。8.如方案6所述的方法,其特徵在於,進一步包括評估所述扭矩信號並且基於所述扭矩信號選擇性地執行振動補償程序。9.如方案1所述的方法,其特徵在於,執行所述轉向感知程序的所述步驟包括應用摩擦模型到所述扭矩信號。10.如方案9所述的方法,其特徵在於,應用摩擦模型的所述步驟包括應用LuGre 的摩擦映射。11. 一種用於控制具有馬達和轉向組件的車輛的馬達驅動扭矩的系統,所述系統包括
傳感器,其配置成至少有利於從所述轉向組件獲得扭矩信號;以及處理器,其聯接到所述傳感器並且配置成至少有利於 從所述傳感器接收所述扭矩信號;
根據轉向感知程序處理所述扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於所述馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩。12.如方案11所述的系統,其特徵在於,所述處理器進一步配置成應用抖動信號到所述馬達控制信號以產生抖動馬達控制信號。13.如方案12所述的系統,其特徵在於,所述處理器配置成以所述抖動信號減小所述轉向系統的非線性以產生所述抖動馬達控制信號。14.如方案12所述的系統,其特徵在於,所述處理器配置成評估所述扭矩信號並且基於所述扭矩信號調節所述抖動信號。15.如方案12所述的系統,其特徵在於,所述處理器配置成應用振動減緩算法到所述扭矩信號。16.如方案12所述的系統,其特徵在於,所述處理器配置成應用轉向感知算法到所述扭矩信號。17.如方案16所述的系統,其特徵在於,所述轉向感知算法是摩擦模型。18.如方案17所述的系統,其特徵在於,所述摩擦模型是LuGre的摩擦映射。19. 一種用於控制具有馬達和轉向組件的車輛的馬達驅動扭矩的程序產品,所述程序產品包括
程序,其配置成至少有利於 從所述轉向組件接收扭矩反饋信號;應用轉向感知算法到所述扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於所述馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩;以及承載所述程序的計算機可讀信號承載介質。20.如方案19所述的程序產品,其特徵在於,所述程序配置成應用抖動信號到所述馬達控制信號。
以下,將結合下面的附圖描述本發明,其中,相同的附圖標記指示相同元件,並且其中
圖1是根據示例性實施例的車輛的電動轉向(EPS)系統的功能框圖; 圖2是用於控制根據示例性實施例的車輛的EPS系統中的馬達驅動扭矩的過程流程
圖3和4是曲線圖,其分別示出了從根據示例性實施例的圖1的EPS系統和圖2的過程中的不抖動馬達控制信號和抖動馬達控制信號得到的測量的扭矩響應;
圖5和6是曲線圖,其示出了由根據示例性實施例的圖1的EPS系統和圖2的過程產生的示例性轉向響應;以及
圖7是曲線圖,其示出了由根據示例性實施例的圖1的EPS系統和圖2的過程使用的轉向扭矩和轉向角之間的示例性關係的示例性軌跡。
具體實施例方式下面的詳細描述本質上僅為示例性的,並且不用於限制本發明或本發明的應用和使用。此外,不用於以前面的技術領域、背景技術、發明內容和後面的具體實施方式
中展現的任何明示或暗示的理論對其進行約束。廣義地,此處討論的示例性實施例提供了電動轉向(EPS)系統,其輔助駕駛員使車輛轉向。特別地,當產生用於馬達的控制信號時,EPS系統可選地應用在振動減緩程序中使用的抖動,使得轉向感知程序可結合到產生的馬達控制信號中。這使能在保持與駕駛員對路感或操作的感知有關的操作特性時對於轉向車輪的不希望振動的減緩或消除。圖1是根據示例性實施例的車輛的電動轉向(EPS)系統100的功能框圖。如下所述,EPS系統100包括控制器110,馬達160,轉向組件170和車輪180。在某些實施例中,與 EPS系統100相關聯的車輛包括汽車,例如轎車,卡車,貨車,運動型多功能車,跨界車,或其他類型的汽車。然而,在各種實施例中,EPS系統100能夠結合任何種類數量的車輛使用。轉向組件170可包括任何適合部件以基於駕駛員的意圖調節車輪180的位置。例如,轉向組件170可包括轉向車輪;轉向柱;轉向齒輪;柱和齒輪之間的中間連接軸;連接接頭,其為柔性的或剛性的,允許中間連接軸和連接杆之間希望的關節連接角。轉向組件 170還可包括一個或多個傳感器172,174和176以測量車輛參數,例如轉向角傳感器172, 扭矩傳感器174和速度傳感器176。如下面將更詳細描述的,轉向角傳感器172測量轉向車輪(未示出)的角。在將轉向車輪連接到轉向齒輪的軸的一個中,扭矩傳感器174產生與靜態或動態機械扭矩成比例的電子扭矩信號。速度傳感器176與傳動裝置的旋轉軸或替代地一個行走輪180聯接,以使能車輛速度的確定。在替代實施例中,傳感器172,174和176可省略並且相應的值可通過其他車輛模塊或源被估計。如上所述,馬達160輔助駕駛員操縱轉向組件170以使車輪180轉向。如下所述, 馬達160典型地被控制器110供給的可變電流控制。馬達160可向轉向組件170的可旋轉或移動構件提供扭矩或力。例如,馬達160能夠與轉向柱的可旋轉軸或轉向齒輪的齒條聯接。在旋轉馬達的情況下,馬達160典型地通過齒輪傳動的或皮帶驅動的配置連接,從而使能馬達軸旋轉與柱軸旋轉或與齒條線性運動的有利比例。在轉向期間轉向組件170轉而基於從馬達160接收到的輔助扭矩連同從車輛駕駛員接收到的任何扭矩一起作用於車輪 180。如上所述,控制器110典型地基於控制信號提供電流給馬達以控制轉向組件170。 通常,控制器Iio可包括計算機系統120和接口 128,其使控制器110能夠與EPS系統100 的其他部件相互作用。在所示實施例中,計算機系統120包括處理器122,存儲裝置124,計算機總線126,接口 1 和存儲器130,其每個在更具體的功能的更詳細描述之前將被簡要介紹。處理器122執行計算機系統120或其部分的計算和控制功能,並可包括任何類型的處理器或多處理器,單集成電路(例如微處理器),或任何適合數量的集成電路裝置和/或電路板,其協同工作以完成處理單元的功能。在操作期間,處理器122執行一個或多個程序,例如存儲在存儲器130內的控制程序140,並且由此控制計算機系統120的一般操作。 如下所述,控制程序140包括抖動程序142,振動減緩程序144和轉向感知程序146。在所示實施例中,存儲器130還存儲了多個轉移函數和替代補償參數和相關信息132以及一個或多個查詢表134以用於產生馬達控制信號。通常,抖動程序142,振動減緩程序144和轉向感知程序146,以及轉移函數或替代補償參數132和查詢表134均可包括任何數量的算法,指令,映射,表格和數據以處理輸入而執行指定功能。存儲器130能夠為任何類型的適合存儲器。這將包括各種類型的動態隨機存取存儲器(DRAM),例如SDRAM (同步動態存取存儲器),各種類型的靜態RAM (SRAM),和各種類型的非易失性存儲器(PR0M (可編程只讀存儲器),EPROM (可擦可編程只讀存儲器),和快閃記憶體。 應理解的是存儲器130可為單一類型的存儲器部件,或者其可由很多不同類型的存儲器部件構成。另外,存儲器130和處理器122可在共同包括計算機系統120的若干不同部件上分布。例如,存儲器130的一部分可存在與特定設備或過程內的計算機上,並且另一部分可存在於遠程計算機上。計算機總線1 用來發送計算機系統120的各種部件之間的程序,數據,狀態和其他信息或信號,以及來自其他模塊的信號。計算機總線126可為連接計算機系統和部件的任何適合的物理或邏輯裝置。這包括,但不限於,直接硬連線連接,光纖,紅外線和無線總線技術,LAN (區域網)總線,CAN (控制器區域網)總線和/或一個或多個其他技術。接口 1 允許通信至計算機系統120,例如從車輛擁有者,系統操作者,和/或其他計算機系統通信至計算機系統120,並能夠使用任何適合方法和設備應用。在某些實施例中,接口 1 至少有利於提供轉向角,扭矩和車輛速度至處理器122。接口 1 能夠包括一個或多個網絡接口以在系統或部件內通信或通信至系統或部件,能夠包括一個或多個終端接口以與技術員通信,並且包括一個或多個存儲接口以連接到存儲設備(例如存儲裝置 124)。作為一個示例性應用,接口 1 還可利用網際網路連通性,例如用於提供或維護數據或執行其上的操作。存儲裝置IM可為任何適合類型的存儲設備,包括直接存取存儲裝置,例如硬碟驅動器,快閃記憶體系統,軟盤驅動器和光碟驅動器。在一個示例性實施例中,存儲裝置IM為程序產品,存儲器130能夠從程序產品接收程序,該程序執行本文討論過程和/或步驟的一個或多個實施例。在車輛操作期間,不希望的振動可由內部源導致,例如輪胎或車輪不平衡,或可由外部源導致,例如路面不平整。周期振動可傳播遍及轉向組件170並且會引起可被駕駛員察覺的某些車輛部件的不希望的震動或運動。例如,如果不處理,在車輪180處產生的周期振動會合併而在轉向車輪柱部件上產生動態扭矩,這導致轉向車輪振動。當這類事件發生在平坦或平滑的路面上時,它被稱為平坦道路震動(SRS)或扭轉輕咬(torsional nibble).如現在將被描述的,控制器110控制馬達160使轉向組件170內的振動減緩同時保持希望的轉向特性,包括駕駛員路感。控制器110的操作將結合圖2描述,其為根據示例性實施例控制車輛中的馬達驅動扭矩的過程200的流程圖。這種處理步驟可以存儲在存儲器130中的數據和代碼執行。在過程200的第一步驟205中,控制器110從扭矩傳感器174接收代表轉向組件 170中的內部振動的信號。這些內部振動可對應於例如平坦道路震動(SRS)或其他轉向組件激發並可被稱為扭矩信號,並且可包括從EPS 100外部的源的激發以及由EPS引入的振動。在第二步驟210中,控制器110進一步接收轉向組件170的轉向車輪的特性,包括來自轉向角傳感器172的代表轉向車輪的角的轉向角。控制器110還可接收特性,例如轉向車輪速度或加速度,其可被直接測量或從其他測量值導出。在第三步驟215中,控制器110的處理器122評估扭矩信號並確定是否振動減緩程序144應被執行。通常,振動減緩程序144可基於由扭矩信號確定的振動水平和/或基於當前或先前馬達控制信號所預期的預料振動水平(即,由振動減緩程序的先前迭代或應用產生的預期振動水平)執行。下面討論馬達控制信號,儘管預期振動可基於存儲在存儲器 130中的轉移函數132的逆轉移函數而導出。在一個示例性實施例中,測量的振動和控制信號振動可共同地被考慮而確定適當的振動減緩水平。例如,測量的振動和控制信號振動可結合併與預定閾值相比較。如果結合的測量和控制信號振動大於預定閾值,則過程200繼續進入步驟220,其中振動減緩程序 144應用於扭矩信號,而如果結合的測量和控制信號振動小於或等於預定閾值過程200繼續進入步驟225並跳過步驟220。共同的考慮可用於估計轉向車輪振動的水平,其將在不幹預馬達160的情況下發生。這樣,作為繼續、啟動、減少、增加或終止馬達幹預的振動減緩程序144中的決策規則可以預期的不幹預振動水平的適當評估得到。進一步闡述,如果振動減緩的狀態是停用的並且在扭矩傳感器174中檢測到振動,啟動減緩的決策可通過將振動水平與預定水平,閾值觸覺可感知的或其他的,相比較而得到。然而,在某些實例中,在主動減緩周期,單獨在扭矩傳感器中的振動水平可不允許振動的不幹預水平的估計。然而,對於這些情況,扭矩傳感器 174中測量的振動和馬達扭矩量可被結合以估計振動的不幹預水平並在幹預的中止、持續、 增加或減少中進行適當的決策。這種決策能夠通過公式計算或測量的傳感器扭矩和馬達扭
7矩的各種水平的相連條件操作的表格得到。這些表格可指示測量的傳感器扭矩和馬達扭矩與由控制器編程領域技術人員實踐的任何適合類型的很多插入機構選擇的成對結合。此外,試探可用於減緩或避免在重複應用中的跳動並不應用振動減緩程序144。不希望的任何頻繁重複的開關循環可通過滯後開關,利用或不利用對平均時間、滑動時間窗或預定時間窗上的其他數學運算的額外考慮而被避免。例如,15%的試探閾值可用於預定閾值以減緩或避免振動減緩程序144的短期重複應用和不應用。如上所述,如果控制器110確定振動減緩程序144是必需的或希望的,處理器122 執行振動減緩程序144。振動減緩程序144包括大量算法,其基於輸入信號產生減緩信號。振動減緩程序144用於移除,減緩或抵消轉向組件170內的振動。如上所述,振動減緩程序144用於減緩或消除平坦道路震動。振動減緩程序的例子可例如在申請序列號No. 12/3 ,684和申請序列號No. 12/882,852中找到,其通過引用併入本文。可應用振動減緩程序144,使得由於應用而減緩的振動量可變化。例如,振動減緩程序144可根據測量的扭矩信號相對高時的第一因素和測量的扭矩信號相對低時的第二因素而應用。而且,在進一步的實施例中,振動減緩程序144的這種應用的因素產生測量的扭矩信號,其相對地不變。在這種實施例中,振動減緩程序144的控制可與測量的扭矩信號成比例。這為駕駛員提供了不變的EPS響應而不管環境。本實施例還提供了控制器110可變地應用振動減緩程序144的能力,使得由振動產生的測量的扭矩信號剛好地在可接受的閾值以下,這可例如通過限制人類振動感知水平以下的幹預抑制而提供有利的結果,例如進一步增加EPS系統100的能量效率。在第五步驟225中,控制器110的處理器122以來自步驟215的扭矩信號或來自步驟220的減緩的扭矩信號執行轉向感知程序146。在一些情況下,扭矩信號的處理,特別地減緩的扭矩信號的處理,可產生馬達控制信號,其導致由駕駛員感知的操作特性中的減小。 這種情況可導致路感的減小,這廣義地涉及感覺,例如中心轉向損失,對來自轉向子系統的返回能量的猛暴露、低暴露或過暴露。路感的減小導致轉向車輪處的不希望的鬆動,特別地在轉向運動反轉時,例如當駕駛員在一個方向上轉彎和返回中心位置時。通常,中心轉向發生在車輛在相對長的直路上駕駛時和來自駕駛員的轉向輸入相對較小時,例如以將車輛保持在車道內。這些輸入的特徵在于振幅較小(典型地士 10° )和較慢頻率(典型地<1Ηζ)。 路感是駕駛員在駕駛車輛時通過轉向車輪得到的扭矩反饋。這樣,轉向感知程序146應用算法,其在轉向車輪處提供希望的響應。轉向感知程序146的算法可包括摩擦映射,例如LuGre摩擦映射,以及阻尼映射。LuGre摩擦映射包含依靠機械摩擦法則的補償,該摩擦法則包括靜態和動態摩擦,其轉而可包括速度效果,例如利用^ribeck相關性或其他的特性。另外,速度效果還可選地結合與加速度相關的速度滯後。這些滯後效果可由加速度極性的簡單相關性影響,或者由更複雜的功能表達式、查詢表或它們的等同體影響。通常,這些程序146的效果可實現在轉向響應中的有利的駕駛員感知,該駕駛員感知通過對於操作車輛時的轉向運動的轉向車輪響應的扭矩感覺得出。這些感知從扭矩和運動的相關響應得出,其轉而由與來自馬達160的扭矩的控制器提供的增加互補的機械動作的結合效果產生。對於有利的響應,控制器可響應於轉向車輪角位置,速度和加速度提供馬達扭矩。例子包括(a)響應於轉向車輪角速度的線性阻尼扭矩的產生; (b)響應於轉向車輪速度軌跡的庫侖類阻尼扭矩;(c)為了額外確定速度方向和大小的選擇性使用加速度以非線性的方式響應於轉向車輪速度的LuGre類阻尼扭矩;和(d)響應於角位置,互補於與角位置相關的恢復性質的彈性響應扭矩。這樣,轉向車輪處的駕駛員產生扭矩和轉向車輪運動之間的關係可被操作以產生希望的結果。這些能力的例子通過圖7的曲線圖700所示的轉向扭矩對轉向角關係的示例性軌跡702示出。在圖7中,轉向車輪角(度)在水平軸線704上示出,轉向車輪扭矩(Nm)在垂直軸線706上示出。在圖7中,軌跡702可代表例如觀察到的關係而不幹預振動減緩並且沒有顯著的周期激發。該軌跡702分析的示例性使用可將其分解為其各種動態項,例如彈性,粘性阻尼,庫侖阻尼,LuGre阻尼和慣性。即使這些項不是容易顯而易見的,這種項可經由各種曲線適配和系統識別技術確定。該軌跡702可隨後用作振動減緩激活時和減緩顯著振動時類似關係比較的基線。響應於轉向車輪角位置和扭矩及其衍生物的馬達控制扭矩的連續添加可被採用,使得最終結果近似於原始觀察軌跡702。轉向感知程序146在下面參照圖5和6更詳細地討論。在第六步驟230中,處理器122基於轉向感知程序146的結果產生馬達控制信號。 馬達控制信號還可基於當駕駛員駕駛車輛時連接轉向車輪以提供扭矩時轉向車輪處的扭矩而產生。在第七步驟235中,控制器110的處理器122確定是否應用抖動信號到馬達控制信號。決策可基於例如駕駛員選擇,或者可基於可用能量或能量優先權而自動,因為燃料經濟性或電池壽命可通過給抖動信號提供功率而影響。舉一個例子,當能量節省是一個問題時,抖動信號可被省略,而當性能是高優先權時,抖動信號可被應用,如下所述。如果控制器110確定抖動信號被應用,控制器110繼續進行到步驟M0,其中抖動程序142被執行以應用抖動信號到馬達控制信號由此產生抖動(或「調節的」)馬達控制信號。抖動信號可為合成抖動並且通常指的是噪音的應用形式以影響靜摩擦和摩擦的效果。 示例性抖動信號可具有的頻率例如為25 Hz並且可具有在轉向車輪處檢測的通過手的可感知振動人類閾值之下的轉向車輪處產生振動的水平。實際上,抖動程序142可提供機構來減小或消除轉向組件170內靜摩擦或庫侖摩擦的影響,要不然其將產生非線性扭矩信號,這會更困難在隨後適應希望的響應。如下所述,抖動信號用於近似地以疊加抖動馬達控制信號在產生的扭矩中線性化或減小非線性化。如上面參照步驟225所述的,處理器122在扭矩信號上執行轉向感知程序146。因為抖動馬達控制信號導致在扭矩傳感器中觀察的較小非線性扭矩,因為外部源(例如駕駛員或轉向子系統),由馬達控制信號產生的測量的扭矩信號也是較小非線性的。這些扭矩信號可更應該在步驟225中以轉向感知程序146處理,如果可適用的,在步驟215中以振動減緩程序144處理。在一些實施例中,轉向感知程序146和振動減緩程序144可基於是否抖動被應用到馬達控制信號而不同地處理扭矩信號。例如,振動減緩程序144可具有第一映射,其被選擇用於在抖動存在時處理處理扭矩信號,並且可具有第二映射,其被選擇用於處理更非線性的扭矩信號。額外的例子包括多個映射或所選擇映射的混合(利用離散或內插的幹預),這取決於觀察的動態感測的扭矩的各種水平。例如,圖3和4是曲線圖300和400,其分別示出了由根據示例性實施例的非抖動馬達控制信號和抖動馬達控制信號產生的測量的扭矩響應。例如,曲線圖300示出了樞轉通過在水平軸線304上示出的轉向車輪角(度)的轉向車輪和非抖動馬達控制信號產生的在垂直軸線306上示出的測量的扭矩(Nm)的圖案302。類似地,曲線圖400示出了樞轉通過在水平軸線404上示出的轉向車輪角(度)的轉向車輪和非抖動馬達控制信號產生的在垂直軸線406上示出的測量的扭矩(Nm)的圖案402。如圖案402所示,抖動馬達控制信號在產生的扭矩信號中產生更線性的響應。返回圖1和2,抖動信號可以任何適合頻率和振幅應用。在一個示例性實施例中, 抖動信號的振幅和頻率可為不變的和/或連續的。在其他示例性實施例中,抖動信號的特性可取決於扭矩信號和馬達驅動。實際上,抖動信號和扭矩信號可以任何適合的方式混合。 這樣,抖動信號可在EPS系統100的操作期間連續地應用或戰略地引入,包括在沒有扭矩反饋信號在轉向組件170內產生的時間。可應用抖動程序142,使得抖動的量可基於測量的希望的扭矩信號而變化。例如, 抖動程序142可根據測量的扭矩信號相對高時的第一因素和測量的扭矩信號相對低時的第二因素而應用。而且,在進一步的實施例中,抖動程序142的這種應用的因素產生測量的扭矩信號,其相對地不變。在這種實施例中,抖動程序142的控制將與測量的扭矩信號成比例。本實施例還提供了控制器110可變地應用抖動程序142的能力,使得由振動產生的測量的扭矩信號剛好地在可接受的閾值以下,這可進一步增加EPS 100的能量效率。在進一步的實施例中,抖動信號可被控制,使得對抖動信號,任何振動減緩信號,和來自外部源的任何激發的機械響應近似地等於激發和振動減緩信號近似為0時抖動信號的機械響應。在一些實施例中,抖動信號可與轉向組件170內的機械共振相互作用。這種機械共振可對應於被支撐在到轉向車輪軸的連接連杆上的馬達160的極慣性,使得抖動信號激發自然機械共振。這種配置可導致轉向子系統中的減小的電能得到可比的機械抖動產生, 同時以其他非共振頻率操作。這種共振系統的動態增加或其他由此能夠有利地用於在耗盡的能量的減小水平處產生希望的抖動。此外,預定機械共振可積累到馬達160和/或固有機械共振可被測量並與抖動信號相互作用。在這種實施例中,產生抖動信號所需的電能在機械放大動力學存在時減小。在步驟M5中,處理器122通過供給對應於來自步驟235的馬達控制信號或來自步驟240的抖動馬達控制信號的驅動扭矩來驅動馬達160。例如,圖5和6是曲線圖500和 600,其示出了根據示例性實施例的利用圖1的EPS系統100和圖2的過程的轉向組件170 的示例性響應。曲線圖500特別地描繪了垂直軸線502上作為沿轉向路徑506的水平軸線 504上的轉向角的函數的扭矩。為了便於解釋,點510,512,514和516標記在轉向路徑506 上。點510在原點或轉向車輪的中心展開,即,在轉向車輪在0轉向角並且具有正轉向角速度時。當駕駛員繼續使轉向車輪轉向時(例如向右),例如在點512增加扭矩量抵消駕駛員動作,並且轉向車輪速度反轉以將轉向車輪返回到轉向車輪的中心514時,扭矩量減小。從點512沿著該路徑,當駕駛員繼續旋轉轉向車輪經過扭矩改變極性的點到點516時(例如向右),增加扭矩量抵消駕駛員動作,直到轉向車輪速度再次在點516反轉並且再次改變極性。 在扭矩從點512被減緩時並且直到扭矩改變極性(S卩,在曲線圖500中變負)的周期期間,能量返回到駕駛員手中。在一個示例性實施例中,這些過渡可被影響以產生有利的扭矩軌跡, 特別是在這些過渡期間,這可通過上述技術實現。從點512和516開始的具有區域518,520 中的尖點特性的過大過渡區可額外地指示在這些區中操作控制扭矩的需要。替代形狀(例如逐漸行進的扭矩過渡522,524,526,528,530,532)也是可行的並且可產生有利的感知。
此外,例如,曲線圖600特別地描繪了垂直軸線602上作為沿轉向路徑606的水平軸線604上的轉向速度的函數的驅動扭矩的幹預部分,其為轉向感知程序146的示例性控制驅動函數。為了便於解釋,點610,612和614標記在轉向路徑606上。點610指的是在圖5中的點516附近發生的平滑轉向操作期間的轉向車輪角的極值處存在的速度中的零。 當駕駛員使轉向車輪從該點610轉向時,例如在點612相對大量的扭矩抵消駕駛員動作,並且當速度隨著轉向路徑繼續到614時增加時,減小扭矩量。隨後,例如在點614,轉向車輪的加速度在駕駛員將轉向車輪返回到中心時反轉。轉向車輪處的疊加的驅動扭矩然後沿路徑606從點614到點610被保持。該路徑606在相反象限是對稱的,儘管其他實施例可包括不對稱的響應路徑。儘管前面所述的例子示出了作為轉向車輪速度和角的函數的疊加控制的驅動扭矩,還可行的是以指定周期引入時間相關的疊加驅動扭矩。這些時間相關的幹預的例子包括驅動扭矩的應用,其特徵在於「單次」疊加,其比作電子單穩多諧振蕩器的「單次」應用。額外的例子包含乾脆的「單次」幹預的適用,其將以動態平滑或恢復功能完成。這樣,圖5和6示例和示出的響應產生了有利的駕駛員轉向感知。通常,任何希望的響應可通過在步驟250中應用轉向感知程序146而產生。轉向感知程序146可基於駕駛員感知的主觀估計和用戶滿意度報告而設計。響應可為了任何希望的響應而修改,或者在每個基準應用,並且相反於曲線圖500和600,不是必須對稱的。另外,儘管轉向感知程序 146示出為與振動減緩程序144分開的功能,轉向感知程序146可以修改的算法或指令的形式結合到振動減緩程序144中。在上述步驟的每一個中,各種信號可以各種轉移函數132和存儲在存儲器130中的查詢表134處理。例如,查詢表134可使車輛速度和得到的扭矩與希望的馬達驅動命令相關聯,其可被提供為用於一個或多個轉移函數132的轉移函數參數。轉移函數132被選擇以基於動態車輛參數或條件(例如車輛速度)提供響應。轉移函數132可提供機構來引入馬達控制信號而補償轉向系統動力學。這樣,查詢表134,轉移函數132和控制程序140通常被設計和/或選擇來指定馬達扭矩驅動的優化量,這最小化道路震動同時實現了其他性能要求,例如保持路感。過程200中的步驟優選地連續重複從而不斷地調節馬達驅動扭矩以此來隨著條件和輸入變量變化來最小化平坦道路震動。將認識到的是,儘管本示例性實施例在完全運行計算機系統的背景下描述,本領域技術人員就將認識到本發明的機構能夠以各種形式作為程序產品分布,並且將認識到本發明等同地應用而不管用於進行分布的計算機可讀信號承載介質的特定類型。信號承載介質的例子包括可記錄介質,例如軟盤、硬碟驅動器、存儲器卡和光碟,以及傳輸介質,例如數字和模擬通信連結。類似將認識到的是,計算機系統120還可以其他方式與圖1所示的實施例不同,例如計算機系統120可連接到一個或多個遠程計算機系統和/或其他控制系統或者可以其他方式利用一個或多個遠程計算機系統和/或其他控制系統。將認識到的是,在某些實施例中,過程200的某些步驟可與圖2所示和本文所述的那些不同。另外,控制算法的應用可使用適當的過濾技術,例如數字、模擬或可編程軟體,或者其結合,從而提供等同的性能。類似將認識到的是,過程200的某些步驟可與圖2所示和本文所述的那些同步地執行,或者與圖2所示和本文所述的那些以不同順序執行。因此,改進的方法,程序產品和系統被提供用於優化地控制車輛中的馬達驅動扭矩。改進的方法,程序產品和系統允許基於由計算的車輛速度代表的動態輸入連同由車輛轉向系統接收的扭矩信號確定的扭矩頻率和扭矩大小更好地控制平坦道路震動。改進的方法,程序產品和系統因此允許馬達驅動扭矩以車輛速度和扭矩頻率增加,其很可能導致平坦道路震動由此在這些條件小最小化平坦道路震動,同時還允許馬達驅動扭矩以車輛速度和扭矩頻率保持不變,這不太可能導致平坦道路震動。將認識到的是,在各種實施例中,所公開的方法,程序產品和系統可與附圖中和本文描述中所示的那些不同。類似將認識到的是,儘管上面描述的所公開的方法,程序產品和系統結合汽車(例如轎車,卡車,貨車,運動型多功能車,跨界車)使用,所公開的方法,程序產品和系統還可結合任意數量的不同類型車輛使用,並且可結合其任意數量的不同系統和與其相關的環境使用。儘管在前面的詳細描述中已經展現了至少一個示例性實施例,應認識到存在大量的變體。還應認識到一個或多個示例性實施例僅為例子,並且不用於以任何方式限制本發明的範圍、應用性或配置。而是,前面的詳細描述將為本領域技術人員提供用於實施一個或多個示例性實施例的常規路徑圖。應理解的是在元件的功能和布置上能夠進行多種變化而不脫離由所附權利要求及其法律等同體所述的本發明範圍。
權利要求
1.一種在具有馬達和轉向組件的電動轉向系統中控制馬達驅動扭矩的方法,所述方法包括以下步驟從所述轉向組件接收扭矩信號;根據轉向感知程序處理所述扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於所述馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩。
2.如權利要求1所述的方法,其特徵在於,進一步包括應用抖動信號到所述馬達控制信號以產生抖動馬達控制信號,並且其中所述控制步驟包括基於所述抖動馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩。
3.如權利要求2所述的方法,其特徵在於,所述應用步驟包括以所述抖動信號使所述馬達控制信號線性化以產生所述抖動馬達控制信號。
4.如權利要求2所述的方法,其特徵在於,進一步包括以下步驟評估所述扭矩信號並且基於所述扭矩信號調節所述抖動信號。
5.如權利要求4所述的方法,其特徵在於,所述調節步驟包括共同地考慮所述扭矩信號和所述抖動信號。
6.如權利要求4所述的方法,其特徵在於,所述處理步驟進一步包括以振動減緩程序處理所述扭矩信號以產生振動減緩信號作為所述馬達控制信號。
7.如權利要求6所述的方法,其特徵在於,進一步包括以下步驟基於所述扭矩信號確定來自外部源的激發,並且其中所述應用步驟包括產生所述抖動馬達控制信號,使得對所述抖動信號,所述振動減緩信號和所述激發的第一機械響應近似等於當所述激發和扭矩減緩信號近似為0時的第二機械響應。
8.如權利要求6所述的方法,其特徵在於,進一步包括評估所述扭矩信號並且基於所述扭矩信號選擇性地執行振動補償程序。
9.一種用於控制具有馬達和轉向組件的車輛的馬達驅動扭矩的系統,所述系統包括 傳感器,其配置成至少有利於從所述轉向組件獲得扭矩信號;以及處理器,其聯接到所述傳感器並且配置成至少有利於 從所述傳感器接收所述扭矩信號;根據轉向感知程序處理所述扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於所述馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩。
10.一種用於控制具有馬達和轉向組件的車輛的馬達驅動扭矩的程序產品,所述程序產品包括程序,其配置成至少有利於 從所述轉向組件接收扭矩反饋信號;應用轉向感知算法到所述扭矩信號以產生馬達控制信號;並且基於所述馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩;以及承載所述程序的計算機可讀信號承載介質。
全文摘要
本發明涉及增強路感的電動轉向系統。具體地,提供了在具有馬達和轉向組件的EPS系統中控制馬達驅動扭矩的方法。所述方法包括從所述轉向組件接收扭矩信號;根據轉向感知程序處理所述扭矩信號以產生馬達控制信號;和基於所述馬達控制信號控制所述馬達驅動扭矩。
文檔編號B62D5/04GK102530058SQ20111041714
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者J.D.索波奇, K.L.奧布利扎耶克, S.R.帕斯託爾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司