專利名稱：電動動力轉(zhuǎn)向模擬的行程制動的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)，并且更具體地涉及在電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中模擬終點制動(end stop)的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
當把車輛轉(zhuǎn)向到機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角時，行程被機械終點制動所限制。在一些情況下，可能需要在電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)中模擬終點制動?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種用于控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括基于方向盤位置來確定位置控制值的第一模塊。第二模塊基于該位置控制值來生成扭矩指令，以在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中|吳擬打程終點的制動。在另一個實施例中，提供了一種用于控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法。該方法包括基于方向盤位置來確定位置控制值，和基于該位置控制值來生成扭矩指令以在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中模擬行程終點制動。在又一個實施例中，提供了一種用于車輛的電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括控制模塊，其基于方向盤位置來確定位置控制值，并基于該位置控制值生成電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩指令，以在電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中1吳擬彳丁程終點制動。根據(jù)下面結(jié)合附圖的描述，這些和其他優(yōu)點和特征將變得更加顯而易見。


關于本發(fā)明的主題被特別指出并在說明書的結(jié)論處的權利要求中被清楚地保護。根據(jù)下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，發(fā)明的前述內(nèi)容和其他特征，和優(yōu)點是顯而易見的。圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的包括轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的車輛的功能框圖；圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖；圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的又一個示例性實施例的示例性轉(zhuǎn)向控制方法的流程圖。
具體實施例方式以下描述本質(zhì)上僅僅是示例性，并且不意圖限制本公開內(nèi)容，應用，或使用。應該理解，在整個附圖中，對應的參考標記指示相似或?qū)牟考吞卣鳌，F(xiàn)在參閱附圖1，在參考特定實施例來描述本發(fā)明并且不將本發(fā)明限制于此的情況下，圖示了包括轉(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包括耦合到轉(zhuǎn)向軸16的方向盤14。在一個示例性實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12是電動動力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)，它還包括轉(zhuǎn)向助力單元18，該轉(zhuǎn)向助力單元18耦合到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的轉(zhuǎn)向軸16和車輛10的拉桿(tie rod) 20,22o轉(zhuǎn)向助力單元18例如包括齒條和小齒輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)(未示出)，它可以經(jīng)轉(zhuǎn)向軸16耦合到轉(zhuǎn)向致動器電動機和傳動裝置。在操作期間，當方向盤14由車輛駕駛員轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)向助力單元18的電動機提供助力以移動拉桿20、22，它們進而分別移動轉(zhuǎn)向節(jié)24、26，這些轉(zhuǎn)向節(jié)分別耦合到車輛10的行車輪28、30。如圖I所示，車輛10還包括各種傳感器31、32、33，這些傳感器檢測和測量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛10的可觀察狀況。傳感器31、32、33基于可觀察狀況產(chǎn)生傳感器信號。在一個不例中，傳感器31是扭矩傳感器,它感測由車輛10的駕駛員施加到方向盤14的扭矩。扭矩傳感器基于此產(chǎn)生驅(qū)動器扭矩信號。在另一個不例中，傳感器32是電動機速度傳感器，它感測轉(zhuǎn)向助力單元18的電動機旋轉(zhuǎn)速度。傳感器32基于此產(chǎn)生電動機速度或速度信號。在另一個示例中，傳感器33是方向盤位置傳感器，它感測方向盤14的位置。傳感器33基于此產(chǎn)生方向盤位置信號。·控制模塊40基于一個或多個傳感器信號以及更進一步地基于本公開的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和方法，來控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的操作。大致來說，本公開的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和方法產(chǎn)生位置相關的扭矩指令信號，其與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12是位置相關的，以限制方向盤14在行程終點區(qū)域中的旋轉(zhuǎn)，從而模擬終點制動?，F(xiàn)在參照圖2，數(shù)據(jù)流圖示出用于控制圖I的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的圖I的控制模塊40的示例性實施例。在各種實施例中，控制模塊40可以包括一個或多個子模塊和數(shù)據(jù)存儲器。這里采用的術語模塊和子模塊是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享、專用或組)和存儲器、組合式邏輯電路、和/或提供所述功能的其它合適部件?？梢岳斫獾氖牵瑘D2所示的子模塊可以組合以及/或者進一步劃分，從而類似地產(chǎn)生去到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12(圖I)的扭矩指令信號，以模擬行程終點制動。到控制模塊40的輸入可以由車輛10(圖I)的傳感器31、32、33(圖I)產(chǎn)生，可以從車輛10(圖I)內(nèi)的其它控制模塊(未示出)接收，可以被模型化，以及/或者可以被預先定義。在一個示例中，控制模塊40包括狀態(tài)確定模塊42，增益確定模塊44，阻尼確定模塊46，位置控制確定模塊48，和扭矩指令模塊50。狀態(tài)確定模塊42接收方向盤位置52和電動機速度54作為輸入。基于此輸入，狀態(tài)確定模塊42基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12 (圖I)是否進入行程終點區(qū)域，保持在該區(qū)域內(nèi)，或離開該區(qū)域來確定方向盤狀態(tài)56。在各種實施例中，狀態(tài)確定模塊42確定濾波后的方向盤位置58 (例如，使用低通濾波器或其他濾波器)和方向盤位置的符號60并使用該值來確定方向盤狀態(tài)56。舉例來說，狀態(tài)確定模塊42把狀態(tài)分類為處于四個不同的方向盤位置52中的一個狀態(tài)I表示在行程終點區(qū)域之外；狀態(tài)2表示轉(zhuǎn)向到行程終點區(qū)域中；狀態(tài)3表示保持在行程終點區(qū)域內(nèi)；并且狀態(tài)4表示離開行程終點區(qū)域。當方向盤位置52小于或等于行程終點(EOT)區(qū)域閾值時，狀態(tài)確定模塊42把該狀態(tài)確定為狀態(tài)I。當方向盤位置52大于EOT區(qū)域閾值并且電動機速度54大于EOT速度閾值時，狀態(tài)確定模塊42把該狀態(tài)確定為狀態(tài)2。當方向盤位置52大于EOT區(qū)域閾值，電動機速度54小于或等于EOT速度閾值，并且電動機速度54大于或等于負的EOT速度閾值時，狀態(tài)確定模塊42把該狀態(tài)確定為狀態(tài)3。當方向盤位置52大于EOT區(qū)域閾值，電動機速度54小于或等于EOT速度閾值，并且電動機速度54大于負的EOT速度閾值時，狀態(tài)確定模塊42把該狀態(tài)確定為狀態(tài)4。增益確定模塊44接收方向盤狀態(tài)56和濾波后的方向盤位置58作為輸入?；诖溯斎?，增益確定模塊44確定增益值62。在各種實施例中，增益確定模塊44把增益值設定為一，零，或它們之間的一個混合數(shù)。例如，當濾波后的方向盤位置58小于第一角度閾值時，增益確定模塊44把該增益值62設定為一。當濾波后的方向盤位置58超過第一角度閾值與確定范圍(range)值之和時，增益確定模塊44把該增益值62設定為零。當方向盤位置52在第一角度閾值和第一角度閾值與范圍值之和之間時，增益確定模塊44基于線性插值法設定增益值62。在各種實施例中，增益確定模塊44向增益值62應用低通濾波器，它的截止頻率取決于方向盤狀態(tài)56，其指示駕駛員是轉(zhuǎn)向進入還是離開行程終點區(qū)域。阻尼確定模塊46接收電動機速度54和濾波后的方向盤位置58作為輸入?；诖溯斎耄枘岽_定模塊46確定阻尼值64。在各種實施例中，阻尼確定模塊46基于濾波后的方向盤位置58來調(diào)整(sacle)電動機速度54，進而提供阻尼值64。例如，當濾波后的方向盤位置58在行程終點區(qū)域之外時，阻尼確定模塊46將調(diào)整值確定為零，并且當濾波后的方向盤位置58在行程終點區(qū)域的內(nèi)部時，阻尼確定模塊46將調(diào)整值確定為非零值。調(diào)整值可以通過由與位置相關的表來確定。然后，阻尼確定模塊46將該調(diào)整值應用于電動機速度54來確定阻尼值64。位置控制確定模塊48接收變速器檔位(transmission range) 66、方向盤位置52、方向盤符號60和濾波后的方向盤位置58作為輸入?；诖溯斎耄恢每刂拼_定模塊48確定位置控制值68。在各種實施例中，位置控制確定模塊48確定位置誤差并基于該位置誤差確定位置控制值68。例如，位置誤差可以基于方向盤位置52和第一角度閾值與該范圍的和之間的差。比例(Kp)、積分(Ki)、導數(shù)(Kd)項可以被應用于位置誤差以產(chǎn)生誤差信號?？梢岳斫獾氖牵渌?PID之外的控制策略也可被用于產(chǎn)生信號。在各種實施例中，當濾波后的方向盤位置58超過第一角度閾值與該范圍的和(Anglel+Range)時，位置控制可以被激活，使得它不干涉其他的扭矩控制。在各種實施例中，基于變速器檔位66是否指示倒檔(reverse)來執(zhí)行位置控制。扭矩指令模塊50接收增益值62、阻尼值64、位置控制值68和扭矩指令72作為輸入?；诖溯斎耄ぞ刂噶钅K50產(chǎn)生新的扭矩指令信號70。在各種實施例中，扭矩指令模塊基于下述公式來確定扭矩指令值(TrqCmdNew)TrqCmdNew = ((TrqCmd-Damp)*Gain)-PosControl (I)此處的TrqCmd表示扭矩指令72。Damp表示阻尼值64。Gain表示增益值62。PosControl表不位置控制值68。增益的目的是在行程終點附近將扭矩閉環(huán)控制調(diào)整為O。阻尼輸出被用于減小振蕩。如上所述，在乘以增益值62之前，可以減去阻尼，或者在其他的實施例中，在乘以增益值62之后減去阻尼。扭矩指令模塊50基于扭矩指令值(TrqCmdNew)產(chǎn)生扭矩指令信號70。
現(xiàn)在參照附圖3，并且繼續(xù)參考圖I和2，流程示一種根據(jù)本發(fā)明可由圖I的控制模塊40執(zhí)行的轉(zhuǎn)向控制方法。根據(jù)公開內(nèi)容可以領會，方法內(nèi)的操作順序不限于附圖3所圖示的順序執(zhí)行，而是可以以根據(jù)本發(fā)明的且可適用的一個或多個變化順序來執(zhí)行。在各種實施例中，該方法可以被調(diào)度為基于預定事件來運行，以及/或者在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的操作期間連續(xù)運行。在一個例子中，方法在100處開始。方向盤位置52和電動機速度54在110處被估算，以確定方向盤狀態(tài)56。增益值62是在120處基于濾波后的方向盤位置58，以及可選地基于方向盤狀態(tài)56來確定的。阻尼值64是在130處基于電動機速度54和濾波后的方向盤位置58來確定的。位置控制值68是在140處基于濾波后的方向盤位置58來確定的。比如上面在150處所討論的那樣，扭矩指令72是例如基于增益值62、阻尼值64和位置控制值68確定的。扭矩指令信號70在160處被產(chǎn)生來控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12，以便模擬終點制動。此后，該方法可以在170處結(jié)束。
通過這種方法來利用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12模擬終點制動允許避免由突然行程制動影響引起的噪聲和振動帶來的干擾。此外，這種方法還允許在具有變化的齒條行程距離的多個車輛平臺上采用普通的齒條和小齒輪；并且這種方法還能防止底盤力進入到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12使得方向盤14旋轉(zhuǎn)向機械終點制動(舉個例子，這種情況會發(fā)生在車輛10倒檔加速時)。雖然已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實施例詳細說明了本發(fā)明，但是容易理解的是，本發(fā)明不限于這些公開的實施例。相反，本發(fā)明可以被修改以結(jié)合之前沒有描述的任意數(shù)量的變化、改變、替換或等價布置，但是這些都與本發(fā)明的精神和范圍相匹配。此外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施例，但是可以理解的是，本發(fā)明的各方面可以僅包括所述實施例的一些。因此，本發(fā)明不應當被視為受到上述描述的限制。
權利要求
1.一種用于控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括 第一模塊，其基于方向盤位置來確定位置控制值；以及 第二模塊，其基于該位置控制值來產(chǎn)生扭矩指令，以在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中模擬行程終點制動。
2.如權利要求I所述的控制系統(tǒng)，還包括確定增益值的第三模塊，并且第二模塊基于該增益值來產(chǎn)生扭矩指令。
3.如權利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括確定阻尼值的第四模塊，并且第二模塊基于該阻尼值來產(chǎn)生扭矩指令。
4.如權利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中第二模塊基于扭矩指令(TrqCmd)、阻尼值(Damp)、增益值(Gain)、位置控制值(PosControl)以及下述公式來確定扭矩值(TrqCmdNew),TrqCmdNew = ((TrqCmd-Damp)*Gain)-PosControl， 并且基于該扭矩值來產(chǎn)生扭矩指令。
5.如權利要求I所述的控制系統(tǒng)，還包括確定阻尼值的第三模塊，并且第二模塊基于該阻尼值來產(chǎn)生扭矩指令。
6.如權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中第一模塊基于變速器檔位來確定位置控制值。
7.如權利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中第一模塊基于變速器檔位是否是倒檔來確定位置控制值。
8.如權利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中第一模塊基于方向盤位置與范圍之間的位置誤差來確定位置控制值。
9.一種用于控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法，該方法包括 基于方向盤位置來確定位置控制值；以及 基于該位置控制值來產(chǎn)生扭矩指令以在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中模擬行程終點制動。
10.如權利要求9所述的方法，還包括確定增益值，以及基于該增益值來產(chǎn)生扭矩指令。
11.如權利要求10所述的方法，還包括確定阻尼值，以及基于該阻尼值來產(chǎn)生扭矩指令。
12.如權利要求11所述的方法，還包括基于扭矩指令(TrqCmd)、阻尼值(Damp)、增益值(Gain)、位置控制值(PosControl)以及下述公式來確定扭矩值(TrqCmdNew),TrqCmdNew = ((TrqCmd-Damp)*Gain)-PosControl， 以及基于該扭矩值產(chǎn)生扭矩指令。
13.—種用于車輛的電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),包括 控制模塊，其基于方向盤位置來確定位置控制值，并且基于該位置控制值來產(chǎn)生用于電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩指令，以在電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中|吳擬彳丁程終點制動。
14.如權利要求13所述的車輛，其中所述控制模塊確定增益值，并且基于該增益值來產(chǎn)生扭矩指令。
15.如權利要求13所述的車輛，其中所述控制模塊確定阻尼值，并且基于該阻尼值產(chǎn)生扭矩指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及電動動力轉(zhuǎn)向模擬的行程制動。提供了一種用于控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)包括，第一模塊，其基于方向盤位置來確定位置控制值。第二模塊基于該位置控制值來產(chǎn)生扭矩指令，以在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中模擬行程終點制動。
文檔編號B62D119/00GK102887166SQ201210088338
公開日2013年1月23日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權日2011年2月16日
發(fā)明者A·J·香檳 申請人:操縱技術Ip控股公司