專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中扭矩重疊操作期間的駕駛員介入檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及車(chē)輛中電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，且更具體地涉及用于通過(guò)檢測(cè)在閾值EPS助力轉(zhuǎn)向操作期間扭矩重疊操作中的駕駛員介入來(lái)控制車(chē)輛轉(zhuǎn)向的方法和裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的轉(zhuǎn)向功能典型地經(jīng)由轉(zhuǎn)向輸入裝置(例如方向盤(pán))與車(chē)輛的前車(chē)輪之間的一系列機(jī)械連接件實(shí)現(xiàn)。例如，在常規(guī)的齒條和小齒輪裝置中，方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使得小齒輪在小齒輪殼體中旋轉(zhuǎn)。該小齒輪沿著齒條和小齒輪裝置的細(xì)長(zhǎng)齒條部分的一系列凹口或齒部連續(xù)地嚙合。拉桿將齒條連接到前行輪，使得在轉(zhuǎn)向操作期間方向盤(pán)的任何轉(zhuǎn)動(dòng)都最終地使得或?qū)X條按需求向左或向右移動(dòng)，以獲得期望的道路方向。齒條和小齒輪裝置可構(gòu)造成很大程度上取決于其中使用的小齒輪的數(shù)量和設(shè)計(jì)而產(chǎn)生期望的轉(zhuǎn)向比，以?xún)?yōu)化轉(zhuǎn)向性能。 在具體的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)中，例如本文描述的示例性雙齒條和小齒輪型EPS系統(tǒng)，前述的齒條和小齒輪裝置的齒條部分的運(yùn)動(dòng)經(jīng)由受控施加來(lái)自于電動(dòng)轉(zhuǎn)向馬達(dá)的可變馬達(dá)扭矩來(lái)電動(dòng)助力，其中使車(chē)輛轉(zhuǎn)向施加的扭矩也經(jīng)由由車(chē)載控制邏輯確定的扭矩重疊指令或T0C可選擇地調(diào)整。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)向"助力"的水平是由EPS電子控制單元或ECU確定。在EPS系統(tǒng)中，車(chē)輛速度和方向盤(pán)的動(dòng)態(tài)性能(例如轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向扭矩)被連續(xù)監(jiān)測(cè)以確定對(duì)于具體的轉(zhuǎn)向操作需要多大的轉(zhuǎn)向助力。 一旦在給定情形中ECU已經(jīng)確定要施加的恰當(dāng)量的助力，轉(zhuǎn)向馬達(dá)的輸出將改變以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)方向，從而修改了齒條的運(yùn)動(dòng)。助力的水平可取決于車(chē)輛速度和其它動(dòng)態(tài)輸入的變化而改變，該動(dòng)態(tài)輸入包括但不局限于來(lái)自車(chē)輛上電子穩(wěn)定性控制和/或電子牽引控制系統(tǒng)的信號(hào)或輸入。
現(xiàn)有EPS系統(tǒng)的狀態(tài)取決于所需應(yīng)用和/或助力的水平可提供多種操作模式或狀態(tài)。在駕駛員施加正向扭矩給方向盤(pán)期間的正常轉(zhuǎn)向期間，EPS系統(tǒng)可在向右/左的轉(zhuǎn)向方向上輔助。此外，EPS系統(tǒng)可輔助在完成轉(zhuǎn)向操作后將方向盤(pán)返回至中心或中立位置的速率、或可幫助借由扭矩重疊指令(T0C)以極小的駕駛員轉(zhuǎn)向輸入或無(wú)駕駛員轉(zhuǎn)向輸入來(lái)維持車(chē)輛的車(chē)道位置。最后，一些EPS系統(tǒng)具有附加模式，例如阻尼和/或過(guò)載或保護(hù)模式，每個(gè)附加模式提供對(duì)轉(zhuǎn)向馬達(dá)的過(guò)載或過(guò)熱的附加保護(hù)設(shè)施，和/或提供優(yōu)化的穩(wěn)定性響應(yīng)。 在這些示例性EPS模式或狀態(tài)中任何一個(gè)期間，可期待來(lái)自于ECU的至少一些助力水平的傳遞或輸送。在主動(dòng)扭矩重疊操作中，即，當(dāng)扭矩重疊指令(TOC)除了從轉(zhuǎn)向馬達(dá)計(jì)算的馬達(dá)扭矩量外主動(dòng)地發(fā)生時(shí)，期待的是，駕駛員給方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向扭矩保持在相對(duì)最小值處、往下至且可能地包括零值。換句話(huà)說(shuō)，駕駛員可簡(jiǎn)單地輕抓方向盤(pán)并被動(dòng)地跟隨方向盤(pán)在EPS系統(tǒng)控制下的任何自主轉(zhuǎn)動(dòng)，而不主動(dòng)地施加轉(zhuǎn)向扭矩給方向盤(pán)或僅施加極小的轉(zhuǎn)向扭矩亮。然而，在某些避免碰撞操作和/或平穩(wěn)轉(zhuǎn)向操作中，駕駛員可能希望對(duì)轉(zhuǎn)向操作迅速設(shè)定完全授權(quán)或控制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)的控制方法，以在EPS操作期間(SP，在 應(yīng)用扭矩重疊指令(TOC)期間發(fā)生的EPS助力轉(zhuǎn)向操作期間)選擇性地和平緩地超控或中 止扭矩重疊操作。在EPS助力轉(zhuǎn)向操作期間，駕駛員應(yīng)當(dāng)感覺(jué)舒服地向ECU釋放或交付轉(zhuǎn) 向授權(quán)、且應(yīng)當(dāng)確認(rèn)在駕駛員認(rèn)為需要或期望時(shí)手動(dòng)控制或授權(quán)可從ECU快速地收回。然 而，在試圖收回轉(zhuǎn)向授權(quán)后的過(guò)渡段期間，且通過(guò)轉(zhuǎn)向柱或其它手段，當(dāng)EPS系統(tǒng)以任何方 式試圖抗拒或超控駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖時(shí)，駕駛員可感知不期望的反饋?lái)憫?yīng)或感覺(jué)。
因此，本發(fā)明的方法包括確定在EPS助力轉(zhuǎn)向操作期間駕駛員中止或超控扭矩重 疊操作的當(dāng)前意圖。如本文所述，某些車(chē)輛輸入信號(hào)被連續(xù)檢測(cè)和處理，且當(dāng)確定來(lái)自模擬 或計(jì)算的轉(zhuǎn)向值的有意義的偏差或差值時(shí)，可自動(dòng)中止或超控扭矩重疊操作，以保證扭矩 重疊操作和標(biāo)準(zhǔn)或默認(rèn)EPS助力水平之間的平緩過(guò)渡。 具體地，轉(zhuǎn)向控制方法可用于具有方向盤(pán)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)的車(chē)輛上， 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)通過(guò)選擇性地應(yīng)用可變馬達(dá)扭矩和(如果需要的話(huà))扭矩重疊指 令(TOC)而可操作用于修改車(chē)輛的最終轉(zhuǎn)向角，以修改駕駛員轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)向角。 該方法經(jīng)由駐留在EPS電子控制單元或ECU中或可由EPS電子控制單元或ECU訪(fǎng)問(wèn)的算法 來(lái)執(zhí)行。 —組方向盤(pán)的動(dòng)態(tài)性能在閾值低扭矩和/或"脫手"轉(zhuǎn)向狀況或EPS狀態(tài)期間經(jīng)由 二階傳遞函數(shù)或其它合適手段首先被建模，以產(chǎn)生作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向模型或DSM。 一組車(chē)輛信號(hào)被測(cè)量或檢測(cè)，并然后中繼給ECU或分離介入檢測(cè)單元，以供算法使用?；?在來(lái)自DSM的輸出信號(hào)與該組車(chē)輛信號(hào)之間的比較來(lái)確定駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向操作當(dāng)前施加大 致手動(dòng)控制或授權(quán)以及因此超控或中止扭矩重疊操作的當(dāng)前意圖，該組車(chē)輛信號(hào)中的一些 通過(guò)低通濾波器或高通濾波器中的一個(gè)被濾波，以將其中的噪聲/信號(hào)分量分離，這將在 本文描述。當(dāng)確定該意圖之后，該方法自動(dòng)地執(zhí)行控制動(dòng)作，例如在轉(zhuǎn)向操作期間自動(dòng)中止 或超控EPS系統(tǒng)的扭矩重疊操作。 車(chē)輛包括方向盤(pán)；轉(zhuǎn)向裝置，例如雙齒條和小齒輪裝置或其他合適的轉(zhuǎn)向裝置； 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在EPS操作期間經(jīng)由轉(zhuǎn)向馬達(dá)可操作用于施加扭矩重疊 指令(TOC);以及電子控制單元(ECU)。 ECU基于一組輸入信號(hào)確定車(chē)輛駕駛員中斷或超控 應(yīng)用TOC的當(dāng)前意圖或期望。ECU也可操作用于在確定駕駛員要執(zhí)行對(duì)扭矩重疊操作的這 種超控的當(dāng)前意圖或期望時(shí)超控或中止應(yīng)用TOC。 本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)勢(shì)以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)從實(shí)施本發(fā)明的最佳 模式的后述詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合附圖將顯而易見(jiàn)。


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)的車(chē)輛的示意性描述圖；
圖2是描述控制圖1中車(chē)輛的EPS的方法的圖形數(shù)據(jù)流程圖；
圖3A是一組示例性建模和測(cè)量信號(hào)的圖形描述，描述了建模的"脫手"/無(wú)介入控 制情形；和 圖3B是一組示例性建模和測(cè)量信號(hào)的圖形描述，描述了介入控制情形。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，其中貫穿幾個(gè)附圖同樣的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于同樣或類(lèi)似的部件，且從圖1 開(kāi)始，車(chē)輛10包括可操作用于轉(zhuǎn)向車(chē)輛10的可轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)12。也就是說(shuō)，方向盤(pán)12由車(chē) 輛10的駕駛員(未示出)在以箭頭A和B表示的方向上交替地轉(zhuǎn)動(dòng)，其中方向盤(pán)12的轉(zhuǎn) 動(dòng)最終轉(zhuǎn)向一組車(chē)輪18。雖然在圖1中示出的是環(huán)形或環(huán)狀方向盤(pán)12，但是也可使用能夠 轉(zhuǎn)向車(chē)輛10的非環(huán)形轉(zhuǎn)向輸入裝置而不脫離本發(fā)明旨在的范圍。 方向盤(pán)12經(jīng)由包括一組連桿件22、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)16和一組拉桿17的轉(zhuǎn)向柱11聯(lián)接 到行進(jìn)車(chē)輪18。在圖1的示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)16構(gòu)造為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)的(尤 其是EPS助力的)雙齒條和小齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其尤其適用于具有整體電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS) 系統(tǒng)控制授權(quán)的EPS電子控制單元20以及用于確定在EPS助力轉(zhuǎn)向操作中駕駛員介入的
算法ioo，這將在下文說(shuō)明。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，通過(guò)將可變馬達(dá)扭矩指令(TM)以及根據(jù)需要的扭矩重 疊指令(T0C)應(yīng)用給轉(zhuǎn)向馬達(dá)(M)26， EPS系統(tǒng)可電動(dòng)輔助駕駛員轉(zhuǎn)向車(chē)輛，扭矩重疊指令 (T0C)在EPS助力轉(zhuǎn)向操作期間最終改變或影響馬達(dá)扭矩指令(TM)的值。因此，由ECU20 確定或由外部提供給ECU20的T0C可選擇性地修改在方向盤(pán)12處輸入的駕駛員轉(zhuǎn)向信號(hào)， 同時(shí)在某些EPS操作模式或狀態(tài)下轉(zhuǎn)向馬達(dá)26可根據(jù)預(yù)定EPS控制邏輯或EPS映射圖34 單獨(dú)響應(yīng)馬達(dá)扭矩指令(TM)。 可測(cè)量轉(zhuǎn)向角(e s)可被指令為車(chē)輛10的駕駛員給方向盤(pán)12的一組車(chē)輛性能值
中的一個(gè)，轉(zhuǎn)向角(es)具有可檢測(cè)幅值和可檢測(cè)符號(hào)，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的。 因此，角度傳感器(s 1)14適于感測(cè)、測(cè)量、檢測(cè)或以其它方式確定轉(zhuǎn)向角(es)的幅值和
符號(hào)并將這些值中繼給ECU。同樣，扭矩傳感器(S2)15配備在車(chē)輛10上，扭矩傳感器15適 于感測(cè)、測(cè)量、檢測(cè)或以其它方式確定在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)16的扭桿30中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩(Ts)的 水平，作為一組車(chē)輛性能值的另一個(gè)。轉(zhuǎn)向扭矩(Ts)描述在轉(zhuǎn)向柱ll的各種連桿22與包 含在圖1中雙齒條和小齒輪裝置的第一小齒輪殼體(PI) 31內(nèi)的小齒輪齒(未示出)之間 的扭桿30中產(chǎn)生的扭矩量。 除了扭桿30和轉(zhuǎn)向馬達(dá)26之外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)16還包括具有齒部或花鍵(未示出) 的齒條28和包含第二小齒輪齒(未示出)的第二小齒輪殼體(P2)32。轉(zhuǎn)向馬達(dá)26相對(duì)于 第二小齒輪殼體32安裝，且可操作用于使得包含在其中的第二小齒輪齒以由ECU20確定的 可變幅值和符號(hào)旋轉(zhuǎn)。ECU20與角度傳感器14電氣通信使得轉(zhuǎn)向角(9 s)和轉(zhuǎn)向扭矩(Ts) 可用于ECU20以及算法100，算法100由ECU20可訪(fǎng)問(wèn)。雖然ECU20和算法100在圖1中示 出為一起配置，但是只要算法100的功能仍容易地可用于ECU20，那么算法IOO取決于車(chē)輛 10的設(shè)計(jì)也可從ECU20分開(kāi)布置。 仍參考圖1，ECU20通過(guò)生成馬達(dá)扭矩指令(TM)最終計(jì)算并控制轉(zhuǎn)向馬達(dá)26的輸 出，馬達(dá)扭矩指令(TM)如前所述取決于由ECU20確定的所需EPS助力水平可在幅值和符號(hào) 上變化。馬達(dá)扭矩指令(TM)至少部分地基于轉(zhuǎn)向扭矩(Ts)。此外，為了響應(yīng)所需轉(zhuǎn)向響應(yīng) 的瞬間增大或減少，ECU20可采用控制邏輯生成扭矩重疊指令(TOC)，扭矩重疊指令由EPS 映射圖34和/或其它控制邏輯、查詢(xún)表等確定，從在正常操作中由ECU20確定的馬達(dá)扭矩 指令(TM)加上或者減去扭矩重疊指令(TOC)。不管是否被TOC修改的馬達(dá)輸出扭矩被傳輸
6到第二小齒輪殼體32的小齒輪齒(未示出)，從而將齒條28按照需要向左或向右推動(dòng)或移 動(dòng)，以轉(zhuǎn)向車(chē)輪18。 ECU20包括微處理器單元36，微處理器單元36接收并處理包括轉(zhuǎn)向角(9 s)和轉(zhuǎn) 向扭矩(Ts)的一組車(chē)輛性能值，并連續(xù)監(jiān)測(cè)車(chē)輛10的速度(箭頭N)以及其它各種系統(tǒng)值 (I)，例如穩(wěn)定性和/或牽引控制信號(hào)等。ECU20可構(gòu)造成分布式或中央控制模塊，其具有可 能必要用來(lái)以期望的方式來(lái)執(zhí)行車(chē)輛10上所有所需功能必需的這種控制模塊和能力，包 括用于執(zhí)行算法100的任何介入檢測(cè)單元。 類(lèi)似地，ECU20可構(gòu)造成通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，通用數(shù)字計(jì)算機(jī)大體包括微處理器或中 央處理單元、只讀存儲(chǔ)器(R0M)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、電子可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、 高速時(shí)鐘、模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)電路、輸入/輸出電路和裝置(I/O)以及合適的信號(hào)調(diào) 節(jié)和緩沖電路。駐留在ECU20中或由其訪(fǎng)問(wèn)的任何算法(包括算法100)可存儲(chǔ)在ROM中 且被執(zhí)行以提供各自的功能。 參考圖2，并參考在圖1中示出的各種部件，算法IOO提供控制圖1中車(chē)輛10的 EPS助力功能的方法。具體地說(shuō)，算法100提供適于檢測(cè)駕駛員介入以在主動(dòng)EPS操作期 間(即，在應(yīng)用扭矩重疊指令(TOC)期間進(jìn)行電氣輔助轉(zhuǎn)向操作)選擇性地且平緩地中止 或超控扭矩重疊操作。執(zhí)行算法100的結(jié)果是確定駕駛員的當(dāng)前"意圖"以超控或中止扭 矩重疊操作，并迅速和平緩地對(duì)車(chē)輛的轉(zhuǎn)向施加手動(dòng)控制或授權(quán)。 從步驟102開(kāi)始，用雙點(diǎn)劃線(xiàn)示出表示該步驟經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)標(biāo)定車(chē)輛離線(xiàn)執(zhí) 行，結(jié)果存儲(chǔ)在ECU20內(nèi)的存儲(chǔ)器中或車(chē)輛IO上另一個(gè)可訪(fǎng)問(wèn)的位置，在閾值EPS狀態(tài)期 間車(chē)輛10的轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性能被建模。具體地，步驟102包括對(duì)"脫手"或不介入狀況或狀態(tài) 進(jìn)行建模。如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"脫手"和"不介入"是指主動(dòng)EPS助力模式或狀態(tài)， 在主動(dòng)EPS助力模式或狀態(tài)期間駕駛員的手從圖1中的方向盤(pán)12有效地移開(kāi)或脫離。也 就是說(shuō)，在EPS系統(tǒng)經(jīng)由閾值轉(zhuǎn)向操作期間所施加的馬達(dá)扭矩來(lái)自主轉(zhuǎn)向車(chē)輛IO(例如但 不限于自主駐車(chē)或維持車(chē)道位置)時(shí)，駕駛員可很寬松地抓持方向盤(pán)12或者寬松地跟隨方 向盤(pán)12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不同時(shí)施加至少閾值量的扭矩給方向盤(pán)12。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠理解，當(dāng)EPS系統(tǒng)在維持車(chē)道位置期間、在自動(dòng)變換車(chē)道 期間和在自主駐車(chē)期間等提供任何水平的轉(zhuǎn)向助力時(shí)，駕駛員需要使其手離開(kāi)方向盤(pán)12 或者以其它方式跟隨方向盤(pán)12的旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)而不向其施加明顯量的助力扭矩。從而，這些 "脫手"狀況被建模以確定根據(jù)本發(fā)明的一組參考值或基準(zhǔn)值。 簡(jiǎn)要地參考圖3A，在脫手狀態(tài)的轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性能建模中，ECU20可生成并記錄或存 儲(chǔ)TOC模型180、方向盤(pán)角度模型182和駕駛員介入檢測(cè)模型184，它們?cè)诤笪闹泄餐胤Q(chēng) 為駕駛員轉(zhuǎn)向模型。TOC模型180包括TOC信號(hào)60，其在此示出為示例性的方波，但是也可 為正弦波或其它合適波形。方向盤(pán)角度模型182包括以曲線(xiàn)64表示的測(cè)量轉(zhuǎn)向角(9 s)和 以曲線(xiàn)62表示的模擬或計(jì)算轉(zhuǎn)向角(ecALC)。駕駛員介入檢測(cè)模型184包括駕駛員介入信 號(hào)66，其在此示出為O，表示脫手/不介入狀態(tài)。 模型180、 182和184的DSM形成表示前述脫手狀態(tài)的一組基準(zhǔn)值或參考值，其中 駕駛員介入檢測(cè)模型184指示低于由ECU20確定的模擬或計(jì)算轉(zhuǎn)向角(9 CAJ與測(cè)量轉(zhuǎn)向 角(9S)之間的偏差的閾值量，其與TOC模型180和方向盤(pán)角度模型182相關(guān)聯(lián)。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，建模轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能以生成DSM的過(guò)程通過(guò)
7二階傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)，當(dāng)駕駛員的手離開(kāi)方向盤(pán)12時(shí)，或當(dāng)駕駛員以其 它方式對(duì)方向盤(pán)12不施加有意義或明顯的轉(zhuǎn)向扭矩時(shí)，采用下述二階傳遞函數(shù)
A式++尺;《-《t;^其中Js描述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，bs描述轉(zhuǎn)
向阻尼系數(shù)，Ks描述轉(zhuǎn)向彈簧系數(shù)，K描述比例增益以及T。md描述TOC。從該函數(shù)可知
e,(.v)，《/., — Q"
UV) . C" lI;:^,, "2+2^vv + ^'f其中；描述阻尼比，"n描述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
的自然頻率，K^描述增益以及s描述拉普拉斯變換的頻域變量。基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可估算每個(gè) 未知變量，即阻尼比4 、自然頻率"n和增益K^。 一旦圖3A中的DSM 180被完全建模并記 錄，那么算法100前進(jìn)到步驟104。 再次參考圖2，在步驟104，在ECU20中可設(shè)置內(nèi)部標(biāo)志或其它指示器以發(fā)出在EPS 助力轉(zhuǎn)向操作期間車(chē)輛10的駕駛員當(dāng)前未意圖超控扭矩重疊操作的信號(hào)。例如，標(biāo)志可設(shè) 定為"FALSE"、"F"、"0"、"OFF"或任何其它合適值。該默認(rèn)狀況允許在閾值EPS狀態(tài)期間 圖1車(chē)輛10上EPS系統(tǒng)的正常操作，而不需要駕駛員在轉(zhuǎn)向操作中的任何可察覺(jué)介入或干 預(yù)。 一旦正確地設(shè)定標(biāo)志，或者當(dāng)以其它方式確定狀況與不介入狀態(tài)完全一致時(shí)，算法100 前進(jìn)到步驟106。 在步驟106，算法100包括使用角度傳感器14來(lái)測(cè)量、感測(cè)或以其它方式檢測(cè)轉(zhuǎn)向 角(es)。例如，角度傳感器14可生成對(duì)應(yīng)于測(cè)量轉(zhuǎn)向角的符號(hào)和幅值的比例電壓信號(hào)，并 可以將該值傳遞或中繼給ECU20。 一旦被測(cè)量后，算法100前進(jìn)到步驟108。
在步驟ios，測(cè)量轉(zhuǎn)向角(e s)用高通濾波器進(jìn)行濾波以得到轉(zhuǎn)向角(e s)的噪音
信號(hào)，該噪音信號(hào)與標(biāo)定或許可閾值范圍進(jìn)行比較以確定在方向盤(pán)12中是否有明顯的噪
音信號(hào)。如果在步驟106處測(cè)量的轉(zhuǎn)向角(es)的噪音處于許可閾值范圍內(nèi)，那么算法ioo 完成。否則，算法ioo前進(jìn)到步驟iio。 在步驟110，由ECU20的映射圖34確定的來(lái)自于ECU20的扭矩重疊指令(TOC)以 及在步驟102建模的DSM被用來(lái)估算計(jì)算轉(zhuǎn)向角(9 CAIC)，即，由ECU20確定的模擬或所需 轉(zhuǎn)向角。 一旦被計(jì)算，算法100前進(jìn)到步驟112。 在步驟112，確定步驟110中計(jì)算轉(zhuǎn)向角(e c虹c)和步驟106中測(cè)量轉(zhuǎn)向角(e s) 的值的梯度或斜率。然后算法100前進(jìn)到步驟114。 在步驟114，算法100計(jì)算步驟112中的計(jì)算梯度之間的偏差或差值(AG)，并將 該差值與許可或標(biāo)定閾值范圍進(jìn)行比較。如果差值(A G)在許可范圍內(nèi)，那么算法100完成 并返回以開(kāi)始其下一次啟動(dòng)。也就是說(shuō)，在確定駕駛員當(dāng)前未意圖中止或超控EPS助力轉(zhuǎn) 向操作的扭矩重疊操作之后，算法100允許TOC以通常的方式應(yīng)用。然而，如果差值(AG) 落在許可范圍之外，那么算法100前進(jìn)到步驟116。 簡(jiǎn)要地參考圖3B，ECU20可生成并記錄或存儲(chǔ)TOC分布圖280、方向盤(pán)角度分布圖 282和駕駛員介入分布圖284，類(lèi)似于參考圖3A中上述的分布圖180、182和184。圖3B中 的駕駛員介入分布圖284指示高于模擬與測(cè)量方向盤(pán)角之間的偏差或差值的閾值量，其與 TOC分布圖280的TOC信號(hào)160和方向盤(pán)角度分布圖282相關(guān)聯(lián)。 如在方向盤(pán)角度分布圖282中示出的，從點(diǎn)70處開(kāi)始且在點(diǎn)72處結(jié)束，以曲線(xiàn)
8164表示的測(cè)量轉(zhuǎn)向角(e s)以計(jì)算轉(zhuǎn)向角(e CAlc)(即曲線(xiàn)162)的相反方向被應(yīng)用。也就
是說(shuō)，曲線(xiàn)164的梯度或斜率在點(diǎn)70處變?yōu)檎€(xiàn)162的梯度或斜率在同一時(shí)間段繼 續(xù)處于負(fù)方向。如在駕駛員介入分布圖284示出的，該結(jié)果與正向(+1)駕駛員介入結(jié)果相 關(guān)聯(lián)，從而潛在地指示當(dāng)前駕駛員的意圖是獨(dú)立于EPS系統(tǒng)而進(jìn)行轉(zhuǎn)向。如在駕駛員介入 分布圖284示出的，曲線(xiàn)162、164之間的梯度或斜率差值也出現(xiàn)在t = 4之后的各種時(shí)間， 每次出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于駕駛員介入分布圖284中的正向(+1)結(jié)果，如在曲線(xiàn)166中的峰值74示 出的。 再次參考圖2，在步驟116中算法100將來(lái)自于靠近扭桿30布置的扭矩傳感器15 的轉(zhuǎn)向扭矩(Ts)用具有預(yù)定截止頻率的低通濾波器進(jìn)行處理，并然后將濾波后的扭矩值臨 時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，藉此分離出比例電壓信號(hào)或描述轉(zhuǎn)向扭矩(Ts)的其它信號(hào)中的預(yù)定低 頻部分。 一旦被濾波，算法100前進(jìn)到步驟118。 在步驟118，算法100確定在步驟116中確定的濾波值是否在許可閾值范圍內(nèi)，因 為高于低頻扭矩信號(hào)的閾值量則可指示駕駛員手動(dòng)操作(hand-on)/介入。所以，算法IOO 確定低頻扭矩信號(hào)是否與閾值許可最小值相一致。如果是，那么算法100完成。否則，算法 100前進(jìn)到步驟120并繼續(xù)估算附加車(chē)輛信號(hào)或值。 在步驟120，算法100通過(guò)高通濾波器處理實(shí)際馬達(dá)扭矩信號(hào)(TM,ACTU》，以便分離 出馬達(dá)扭矩的高頻部分并從而估算其中的高頻噪聲分量。 一旦被濾波，算法100前進(jìn)到步 驟122。 在步驟122，估算或計(jì)算從步驟120分離出或?yàn)V波的高頻噪聲分量的幅值或幅度。 然后算法100前進(jìn)到步驟124以確定步驟120中計(jì)算的幅度是否超出許可閾值。當(dāng)駕駛員 主動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)或當(dāng)駕駛員的手放置在方向盤(pán)12上時(shí)，來(lái)自于轉(zhuǎn)向馬達(dá)26的實(shí)際馬達(dá)扭矩(TM. ACTm)可顯示有較大高頻噪聲分量。如果在步驟122中計(jì)算的高頻噪聲分量小于在步驟124 中確定的可接受水平，那么可指示脫手/不介入狀態(tài)。如果在步驟122中計(jì)算的噪聲分量 小于可接受水平，那么算法100完成。然而，如果在步驟122中計(jì)算的高頻噪聲分量超過(guò)可 接受水平，那么算法100前進(jìn)到步驟126。 在步驟126，步驟102中的標(biāo)志可重置為"TURE"、"T"、"1"、"0N"或其它合適值， 以指示在閾值EPS助力轉(zhuǎn)向操作期間駕駛員當(dāng)前意圖中止或超控扭矩重疊操作。 一旦標(biāo)志 被正確地設(shè)定或以其它方式確定狀況與超控或中止?fàn)顟B(tài)相一致，那么算法100前進(jìn)到步驟 128。 在步驟128，算法100執(zhí)行合適控制動(dòng)作以對(duì)確定駕駛員意圖在EPS操作期間通過(guò) 臨時(shí)妨礙、超控或中止扭矩重疊操作來(lái)超控扭矩重疊操作作出響應(yīng)。因此駕駛員以常規(guī)方 式迅速地且平緩地收回轉(zhuǎn)向授權(quán)，而不用通過(guò)來(lái)自于ECU20的相反扭矩重疊指令抵消或以 其它方式抵抗。 如在圖2的示例性實(shí)施例中示出的，來(lái)自于步驟108U14、118和124的各種輸出 可被ECU20采用"與"邏輯來(lái)考慮或加權(quán)，其中超控或中止扭矩重疊操作的當(dāng)前意圖由"與" 操作的"真"結(jié)果來(lái)指示。也就是說(shuō)，當(dāng)且僅當(dāng)每個(gè)步驟108U14、118和124均導(dǎo)致確定檢 測(cè)到或計(jì)算到高于許可響應(yīng)極限值或閾值時(shí)，到達(dá)步驟128。然而，雖然在圖2的示例性實(shí) 施例中示出為"與"邏輯，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可使用其它邏輯來(lái)確定或微調(diào)算 法100的駕駛員意圖確定能力的敏感性，包括但不限于加權(quán)求和方法、表決方法等。由此，和124相等的權(quán)重，而是可量化閾值的實(shí)際偏差且每個(gè)步驟 可基于各種測(cè)量值的預(yù)測(cè)值來(lái)分配相應(yīng)的權(quán)重或重要度值。 因此，通過(guò)如前所述使用ECU20與算法100結(jié)合，在基于EPS駕駛員助力和半自主 轉(zhuǎn)向控制(例如車(chē)道變更、車(chē)道對(duì)中和自主駐車(chē)等)中可優(yōu)化人機(jī)接口 (HMI)，而不需要附 加的感測(cè)裝置或硬件。 雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù) 人員在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)能作出用于實(shí)踐本發(fā)明范圍內(nèi)的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施方式。
權(quán)利要求
一種控制車(chē)輛的轉(zhuǎn)向操作的方法，所述車(chē)輛包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)和方向盤(pán)，所述方法包括在具有主動(dòng)扭矩重疊操作的預(yù)定EPS狀態(tài)期間對(duì)一組轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行建模，從而生成動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向模型(DSM)，測(cè)量一組車(chē)輛操作值；處理該組車(chē)輛操作值和DSM，從而檢測(cè)駕駛員介入，其中駕駛員介入對(duì)應(yīng)于超控扭矩重疊操作的駕駛員意圖；和當(dāng)檢測(cè)到駕駛員介入時(shí)自動(dòng)超控扭矩重疊操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，在預(yù)定EPS狀態(tài)期間對(duì)一組轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行建 模包括當(dāng)駕駛員不向方向盤(pán)施加至少閾值量的轉(zhuǎn)向扭矩時(shí)，采用二階傳遞函數(shù)來(lái)建模該 組轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述測(cè)量一組車(chē)輛操作值包括測(cè)量轉(zhuǎn)向角和測(cè) 量轉(zhuǎn)向扭矩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述處理該組車(chē)輛操作值包括將轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向 扭矩值中的至少一個(gè)與相應(yīng)的標(biāo)定閾值進(jìn)行比較。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述EPS包括具有實(shí)際馬達(dá)扭矩值的轉(zhuǎn)向馬達(dá)，其中處理該組車(chē)輛操作值包括下述的至少一種通過(guò)低通濾波器處理轉(zhuǎn)向扭矩值以分離出 低頻扭矩信號(hào)，和通過(guò)高通濾波器傳送實(shí)際馬達(dá)扭矩值以分離出高頻噪聲分量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述處理該組車(chē)輛操作值還包括將低頻扭矩信 號(hào)和高頻噪聲分量中的至少一個(gè)與相應(yīng)的閾值進(jìn)行比較。
7. —種控制車(chē)輛的轉(zhuǎn)向操作的方法，所述車(chē)輛包括轉(zhuǎn)向裝置、可操作地連接到轉(zhuǎn)向裝 置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)和機(jī)械聯(lián)接到轉(zhuǎn)向裝置的方向盤(pán)，所述EPS系統(tǒng)包括電子控 制單元(ECU)和適于選擇性地輔助執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作的轉(zhuǎn)向馬達(dá)，所述方法包括生成用于脫手EPS狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向模型(DSM)，其中脫手EPS狀態(tài)描述這樣的EPS狀態(tài)，在該EPS狀態(tài)期間，車(chē)輛的駕駛員施加低于在主動(dòng)扭矩重疊操作期間閾值最小量的轉(zhuǎn)向扭矩給方向盤(pán)；測(cè)量一組車(chē)輛操作值，包括轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向扭矩；處理該組車(chē)輛操作值以藉此檢測(cè)與超控扭矩重疊操作的駕駛員意圖相對(duì)應(yīng)的駕駛員 介入，包括將轉(zhuǎn)向扭矩的低頻噪聲分量和實(shí)際馬達(dá)扭矩的高頻噪聲分量與相應(yīng)閾值進(jìn)行比 較；和當(dāng)檢測(cè)到駕駛員介入時(shí)超控扭矩重疊操作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述處理該組車(chē)輛操作值包括 估算計(jì)算轉(zhuǎn)向角；估算所述計(jì)算轉(zhuǎn)向角和測(cè)量轉(zhuǎn)向角中的每個(gè)的梯度； 計(jì)算所述梯度之間的差值；禾口 將所述差值與許可閾值進(jìn)行比較。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)造成具有扭桿的雙齒條和小齒 輪裝置，且其中測(cè)量一組車(chē)輛操作值包括測(cè)量在扭桿中生成的轉(zhuǎn)向扭矩。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，生成用于脫手EPS狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向模型(DSM)包括采用二階傳遞函數(shù)來(lái)建模DSM。
11. 一種車(chē)輛，包括 方向盤(pán)；電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)，包括 齒條和小齒輪裝置，其具有可移動(dòng)的齒條部分； 轉(zhuǎn)向馬達(dá)；禾口電子控制單元(ECU)，所述ECU與方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向馬達(dá)電氣通信，所述ECU在預(yù)定EPS助 力轉(zhuǎn)向操作期間可操作用于選擇性地將扭矩重疊指令(TOC)傳輸?shù)睫D(zhuǎn)向馬達(dá)，以使齒條部 分移動(dòng)；和算法，所述算法用于基于一組車(chē)輛操作值來(lái)確定車(chē)輛駕駛員中斷應(yīng)用TOC的當(dāng)前意 圖，該組車(chē)輛操作值包括由駕駛員施加給方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向角；其中當(dāng)確定駕駛員的當(dāng)前意圖時(shí)算法被執(zhí)行從而中斷TOC的傳輸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的車(chē)輛，其中，所述齒條和小齒輪裝置包括扭桿，且其中該組 車(chē)輛操作值包括在扭桿內(nèi)生成的轉(zhuǎn)向扭矩。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的車(chē)輛，其中，所述ECU適于在脫手EPS助力轉(zhuǎn)向操作期間建 模一組轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性能以藉此生成動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向模型(DSM)，脫手EPS助力轉(zhuǎn)向操作對(duì)應(yīng)于在扭 矩重疊操作期間車(chē)輛的駕駛員施加給方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向扭矩的閾值最小量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的車(chē)輛，其中，所述ECU構(gòu)造成檢測(cè)轉(zhuǎn)向馬達(dá)的實(shí)際馬達(dá)扭矩 中高頻噪聲的閾值量，以至少部分地基于高頻噪聲的量來(lái)確定駕駛員的當(dāng)前意圖。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的車(chē)輛，所述車(chē)輛包括高通濾波器，其中，所述ECU適于通過(guò) 用高通濾波器處理實(shí)際馬達(dá)扭矩來(lái)檢測(cè)高頻噪聲的閾值量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的車(chē)輛，其中，所述ECU構(gòu)造成檢測(cè)轉(zhuǎn)向馬達(dá)的實(shí)際馬達(dá)扭矩 中低頻扭矩信號(hào)的閾值量并至少部分地基于低頻扭矩信號(hào)的量來(lái)檢測(cè)駕駛員介入。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的車(chē)輛，所述車(chē)輛包括低通濾波器，其中，所述ECU適于通過(guò) 用低通濾波器處理實(shí)際馬達(dá)扭矩來(lái)檢測(cè)低頻扭矩信號(hào)的閾值量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的車(chē)輛，其中，所述ECU適于將轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)向馬達(dá) 的實(shí)際馬達(dá)扭矩中的每個(gè)與相對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行比較，且其中在轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向扭矩和實(shí)際馬 達(dá)扭矩中的每個(gè)超出其相對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)，所述ECU還適于確定駕駛員中斷應(yīng)用TOC的當(dāng)前 意圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中扭矩重疊操作期間的駕駛員介入檢測(cè)。一種在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)中控制助力轉(zhuǎn)向操作的方法包括在扭矩重疊操作期間建模轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性能以生成動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向模型(DSM)；檢測(cè)車(chē)輛操作值；以及基于DSM和車(chē)輛操作值來(lái)檢測(cè)扭矩重疊操作中的駕駛員介入。當(dāng)檢測(cè)到駕駛員介入時(shí)超控扭矩重疊操作，從而允許駕駛員收回對(duì)轉(zhuǎn)向操作的控制。車(chē)輛包括方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)和具有電子控制單元(ECU)的EPS系統(tǒng)，ECU適于基于由駕駛員傳輸給方向盤(pán)的車(chē)輛操作值來(lái)確定車(chē)輛駕駛員中斷應(yīng)用TOC的當(dāng)前意圖。在確定駕駛員的當(dāng)前意圖時(shí)，ECU可操作用于中斷扭矩重疊操作。
文檔編號(hào)B62D6/00GK101746412SQ200910260609
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者J·余, W·鄧, Y·H·李 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司