不用手輪扭矩傳感器地提供輔助扭矩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了不用手輪扭矩傳感器地提供輔助扭矩。提供了一種控制車輛電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法。所述方法確定車輛的一個(gè)或更多個(gè)手輪扭矩傳感器不能用。所述方法通過基于手輪角度估算車輛的橫向加速度和基于估算的橫向加速度確定輔助扭矩量來生成輔助扭矩命令。所述方法使用生成的輔助扭矩命令控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【專利說明】不用手輪扭矩傳感器地提供輔助扭矩
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求序列號為61/817,578申請日為2013年4月30日的美國臨時(shí)專利申請、以及序列號為61/904,691申請日為2013年11月15日的美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)。序列號為61/817，578的美國臨時(shí)專利申請和序列號為61/904，691的美國臨時(shí)專利申請通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合到本文中。

【背景技術(shù)】
[0003]在車輛的典型電力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)中，手輪扭矩傳感器被用于確定駕駛員所要求的輔助扭矩。當(dāng)手輪扭矩傳感器變得有故障并且不能正常工作時(shí)，EPS系統(tǒng)就會無法提供輔助扭矩。在一些情形下，當(dāng)手輪扭矩傳感器有故障時(shí)，車輛也被置于跛行回家(Limp Home)模式中，在該模式中車輛以受限方式操作。因此，期望具有能夠較好處理故障的手輪扭矩傳感器的狀況的EPS系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種控制車輛的電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法。所述方法確定所述車輛的一個(gè)或更多個(gè)手輪扭矩傳感器不能用。所述方法通過基于手輪角度估算所述車輛的橫向加速度和基于估算的橫向加速度確定輔助扭矩量來生成輔助扭矩命令。所述方法使用生成的輔助扭矩命令控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0005]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，一種車輛的系統(tǒng)包括動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和控制模塊，所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)手輪扭矩傳感器。所述控制模塊配置為確定所述手輪扭矩傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)不能用。所述控制模塊進(jìn)一步配置為通過基于手輪角度估算所述車輛的橫向加速度和基于估算的橫向加速度確定輔助扭矩量來生成輔助扭矩命令。所述控制模塊進(jìn)一步配置為使用生成的輔助扭矩命令控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0006]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種控制車輛的電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法。所述方法確定所述車輛的一個(gè)或更多個(gè)手輪扭矩傳感器不能用。所述方法通過基于手輪角度估算所述車輛的非直線運(yùn)動速率(non-straight movement rate)和基于估算的非直線運(yùn)動速率確定輔助扭矩量來生成輔助扭矩命令。所述方法使用生成的輔助扭矩命令控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0007]通過結(jié)合附圖的以下的描述，這些和其它優(yōu)勢與特征將會變得更加明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]被視為本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)尾處的權(quán)利要求中被特別地指出并被明確地要求。通過結(jié)合附圖的以下的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)勢變得明顯，在這些附圖中:
[0009]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的包括輔助扭矩計(jì)算系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能框圖；
[0010]圖2示出了闡述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的輔助扭矩計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖；
[0011]圖3示出了顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的斜坡上升((ramping up)和斜坡下降(ramping down)范圍的圖表；
[0012]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的診斷模塊的功能框圖；
[0013]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的診斷模塊的功能框圖；
[0014]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的輔助扭矩命令計(jì)算方法的流程圖；
[0015]圖7示出了闡述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的輔助扭矩計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖；以及
[0016]圖8示出了闡述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的輔助扭矩命令計(jì)算方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下述描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并不意圖限制本公開、其應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理解的是，貫穿整個(gè)附圖，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部分和特征。
[0018]現(xiàn)在參考圖1，其中參考不限制本發(fā)明的特定實(shí)施方式來描述本發(fā)明，示出了包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的車輛10的示例性實(shí)施方式。在不同實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)向軸16的手輪14。在一示例性實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12是電力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的轉(zhuǎn)向軸16并聯(lián)接到車輛10的橫拉桿20、22的轉(zhuǎn)向輔助單元18。轉(zhuǎn)向輔助單元18例如包括齒條與小齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(未示出)，其可以通過轉(zhuǎn)向軸16聯(lián)接到轉(zhuǎn)向致動馬達(dá)和齒輪裝置(下文中將被稱作轉(zhuǎn)向致動器)。在操作過程中，隨著手輪14被車輛操作者(駕駛員)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向輔助單元18的馬達(dá)提供幫助以移動橫拉桿20、22，橫拉桿20、，22進(jìn)而分別移動分別聯(lián)接到車輛10的車道輪28、30的轉(zhuǎn)向節(jié)(steeringknuckles) 24、26。盡管EPS系統(tǒng)被示于圖1中并描述于本文，但是應(yīng)當(dāng)意識到，本公開的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12能夠包括不同受控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括但不限于，具有液壓配置的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和通過線配置轉(zhuǎn)向。
[0019]如圖1所示，車輛10進(jìn)一步包括檢測和測量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛10的可觀察狀況的各種傳感器31-33。傳感器31-33基于可觀察狀況生成傳感器信號。在不同實(shí)施方式中，傳感器31-33例如包括手輪扭矩傳感器、手輪角度傳感器、橫向加速度傳感器、偏航率(yaw rate)傳感器、車道輪速度傳感器和其它傳感器。在一個(gè)實(shí)施方式中，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。傳感器31-33將這些信號發(fā)送至控制模塊40。
[0020]在不同實(shí)施方式中，控制模塊40基于能用的(enabled)傳感器信號中的一個(gè)或更多個(gè)并且進(jìn)一步基于本公開的輔助扭矩計(jì)算系統(tǒng)和方法控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛10的操作。一般而言，當(dāng)提供手輪扭矩信號的手輪扭矩傳感器不能用或出現(xiàn)故障時(shí)，本發(fā)明的不同實(shí)施方式中的方法不需要使用典型地指示駕駛員所要求的輔助的手輪扭矩信號來生成輔助扭矩命令。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法因有故障的手輪扭矩傳感器切換至跛行回家模式(Limp Home mode)。此外，該方法通過使用例如具有包括燈光、聲音警告等的信號裝置(tell-tales)的機(jī)構(gòu)來警示車輛駕駛員轉(zhuǎn)向系統(tǒng)處于故障狀況。駕駛員也將通過轉(zhuǎn)向感覺中的變化注意到故障狀況。
[0021]圖2描繪了圖1中的控制模塊40用于控制圖1中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛10的數(shù)據(jù)流圖。在不同實(shí)施方式中，控制模塊40能眵包括一個(gè)或更多個(gè)子模塊和數(shù)據(jù)存儲器。本文所使用的術(shù)語模塊和子模塊是指執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)軟件或固件程序的專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享的，專用的或組)和存儲器，組合邏輯電路和/或提供所描述的功能的其它合適的元件。如能夠意識到的，圖2中所示的子模塊能夠被組合和/或進(jìn)一步被分割以便類似地計(jì)算輔助扭矩。如能夠意識到的，圖2中所示的子模塊能夠?qū)嵤閱蝹€(gè)控制模塊40 (如圖所示)或多個(gè)控制模塊(未示出)。至控制模塊40的輸入能夠由車輛10的傳感器(圖1)生成，能夠在控制模塊40內(nèi)被模型化(例如，通過其它子模塊(未示出))，能眵接收自其它控制模塊(未示出)，和/或能眵被預(yù)先限定。在一個(gè)實(shí)例中，控制模塊40包括橫向加速度估算模塊205、輔助扭矩確定模塊210、飽和模塊215、象限控制模塊220和診斷模塊225。
[0022]橫向加速度估算模塊205接收手輪角度(HWA)信號240與車輛速度信號245作為輸入。橫向加速度估算模塊205基于HWA信號和車輛速度信號245估算車輛10的橫向加速度。在一個(gè)實(shí)施方式中，橫向加速度估算模塊205使用下述的橫向加速度增益方程式:


V^_
[0023]Ay = --^^xHWAxKtf(V)(I)
us(V)X--h(9.81x57.3) xsr
V wbJ
[0024]其中，V是車輛速度信號245 ;wb是指車輛軸距；sr是車輛轉(zhuǎn)向比；us(V)是轉(zhuǎn)向不足梯度，其是車輛速度V的函數(shù)；HWA是HWA信號240 ；9.81是重力加速度常數(shù)；Ksf(V)是速度校正系數(shù)，其是車輛速度V的函數(shù)；以及Ay是被估算的橫向加速度。在一實(shí)施方式中，橫向加速度增益方程式(I)中所使用的參數(shù)和常數(shù)以及用于識別與車輛速度相關(guān)的參數(shù)(例如，Us(V)和Ksf (V))的查詢表都被存儲在控制模塊40的存儲器(未示出)中。
[0025]橫向加速度增益方程式⑴來自于Gillespie，T.D.的車輛動力學(xué)基本理論(Fumdamentals of Vehicle Dynamics), ffarrendale, PA:Society of AutomobileEngineers, 1992 (下文中稱之為“Gillespie” )的第205頁所描述的橫向加速度增益方程式，其通過參考被引入本文。與Gillespie中所描述的方程式相比，方程式(I)包括數(shù)個(gè)新的因子，即，Ksf(V)和us (V)，它們代替了 Gillespie中描述的方程式中的轉(zhuǎn)向不足梯度參數(shù)。通過這些新的因子，方程式(I)對于Ay是有效的車輛速度范圍(即:V的范圍)從對Gillespie中描述的方程式是有效的車輛速度范圍擴(kuò)展。也就是說，對于更寬的車輛速度范圍而言，使用方程式(I)計(jì)算的橫向加速度值是有效的或者更少錯(cuò)誤的。
[0026]計(jì)算的橫向加速度估算值250被提供到輔助扭矩確定模塊210，該輔助扭矩確定模塊210也將車輛速度信號245作為輸入。輔助扭矩確定模塊210確定初始輔助扭矩命令265，該初始輔助扭矩命令265用于指定將由EPS生成的輔助扭矩。在一個(gè)實(shí)施方式中，輔助扭矩確定模塊210使用兩個(gè)或更多查詢表來確定輔助扭矩。在一個(gè)實(shí)例中，輔助扭矩確定模塊210使用輔助扭矩表255和260。輔助扭矩表255和260由估算的橫向加速度值索引(indexed)，并且為估算的橫向加速度值提供輔助扭矩值。在一實(shí)施方式中，與扭矩表260提供的輔助相比，扭矩表255提供的輔助在處于更高的輔助水平。當(dāng)扭矩傳感器在發(fā)生偏離中心轉(zhuǎn)向情況期間失靈時(shí)，控制模塊40提供稍微高于正常輔助的輔助，直到駕駛員朝中心位置向回轉(zhuǎn)向。在這樣的實(shí)施方式中，一旦手輪在中心位置附近或處于中心位置(例如，HWA的絕對值未超過一定閥值角度)并且扭矩傳感器失靈，控制模塊40就切換至扭矩表260以提供較低的輔助水平。
[0027]輔助扭矩表255和指示手輪在中心位置附近或處于中心位置的小HWA相關(guān)聯(lián)。輔助扭矩表260和指示手輪偏離中心的(例如，HWA的絕對值超過閥值角度)大HWA相關(guān)聯(lián)。輔助扭矩表255所提供的輔助扭矩小于輔助扭矩表260所提供的輔助扭矩。即，對于特定的車輛速度值而言，輔助扭矩表255所提供的輔助扭矩值小于輔助扭矩表260所提供的輔助扭矩值。
[0028]輔助扭矩命令265被提供至飽和模塊215，該飽和模塊215也將車輛速度信號245作為輸入。在一個(gè)實(shí)施方式中，輔助飽和模塊215將輔助扭矩命令265限制至輔助扭矩值的特定范圍，以避免輔助扭矩中的不穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施方式中，輔助扭矩值的范圍基于車輛速度245和HWA240限定。
[0029]象限控制模塊220 (也被稱為基于手輪速度的比例縮放(scaling)模塊)將飽和輔助扭矩命令270和手輪速度信號275作為輸入。在一些情況中，當(dāng)駕駛員的手離開手輪時(shí)，由飽和模塊215輸出的飽和輔助扭矩命令270不會使手輪自然返回到中心位置。為了提供自然返回，象限控制模塊220減小由輔助扭矩命令270代表的輔助扭矩值。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)手輪速度小于閥值速度時(shí)，象限控制模塊220使輔助扭矩命令270斜坡下降至最小校準(zhǔn)值(例如，由輔助扭矩命令270代表的輔助扭矩值的大約30% )。當(dāng)手輪速度大于閥值速度時(shí)，象限控制模塊220使輔助扭矩命令270斜坡上升至完全校準(zhǔn)值(例如，由輔助扭矩命令270代表的輔助扭矩值的大約100% )。當(dāng)輔助扭矩命令和手輪速度在相同方向時(shí)，象限控制模塊220使輔助扭矩命令斜坡上升。當(dāng)輔助扭矩命令和手輪速度在相反方向時(shí)(即，當(dāng)輔助扭矩命令和手輪速度具有不同的符號——象限II和IV時(shí))，象限控制模塊220使輔助扭矩命令斜坡下降。
[0030]更確切地，在實(shí)施方式中，象限控制模塊220基于以下準(zhǔn)代碼使輔助扭矩命令270斜坡上升或斜坡下降:
[0031]If torque_cmd > 0&HWV > delta,斜坡上升(ramp up)；
[0032]elseif torque_cmd > O&HWV = < delta,斜坡下降(ramp down)；
[0033]elseif tor que_cmd < O&HWV < -delta,斜坡上升(ramp up)；
[0034]elseiftorque_cmd < O&HWV > =-delta,斜坡下降(ramp down)；
[0035]其中，torque_cmd是輔助扭矩命令270 ；HWV是手輪速度275 ;以及delta是閥值速度值。根據(jù)上述準(zhǔn)代碼的斜坡上升范圍和斜坡下降范圍示于圖3中所示的圖表300中。圖表300的X軸代表輔助扭矩命令270。圖表300的y軸代表手輪速度275。在另一實(shí)施方式中，以上的準(zhǔn)代碼僅僅基于手輪速度(HWV)來決定斜坡上升或斜坡下降，而不檢查扭矩命令(torque_cmd)。
[0036]重新參見圖2，斜坡處理后的輔助扭矩命令280被提供至診斷模塊225。診斷模塊225確定車輛10是否在可以使控制模塊40生成錯(cuò)誤的輔助扭矩命令的狀況下操作。當(dāng)診斷模塊225確定車輛是在這種狀況下操作時(shí)，診斷模塊225根據(jù)該狀況進(jìn)一步比例縮放(scale)輔助扭矩命令。
[0037]在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225確定車輛是否在低μ狀況下(即，車輛在其上操作的表面的摩擦系數(shù)低于閥值值一例如，結(jié)冰道路)操作。在該實(shí)例中，車輛計(jì)算估算的橫向加速度250和測量的橫向加速度285之間的差值。如上所述，估算的橫向加速度250使用橫向加速度增益方程式(I)由手輪角度240計(jì)算。測量的橫向加速度285由車輛10的橫向加速度傳感器測量(圖1)。當(dāng)差值大時(shí)，診斷模塊225確定車輛在低μ狀況下操作，并且比例縮小輔助扭矩命令280以生成最終輔助扭矩命令290。通過參考圖4和圖5，診斷模塊225的數(shù)個(gè)不同實(shí)施方式將在下文描述。
[0038]圖4示出了圖2中所示的診斷模塊225的功能框圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225包括差值計(jì)算模塊405和輔助扭矩比例縮放模塊410。
[0039]差值計(jì)算模塊405計(jì)算估算的橫向加速度250和測量的橫向加速度285之間的差值415。因?yàn)闇y量的橫向加速度285滯后于估算的橫向加速度250，所以差值計(jì)算模塊405在計(jì)算差值時(shí)考慮該滯后。在一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)算的差值415是正值，該正值由估算的橫向加速度250減去測量的橫向加速度285并且對該減法取絕對值產(chǎn)生。
[0040]輔助扭矩比例縮放模塊410使用數(shù)個(gè)不同的閥值值來比例縮放輔助扭矩命令280以生成最終輔助扭矩命令290。在一個(gè)實(shí)例中，輔助扭矩比例縮放模塊410使用高閥值和低閥值。當(dāng)差值415超過高閥值時(shí)，輔助扭矩比例縮放模塊410將輔助扭矩命令比例縮小至無輔助(即，零輔助扭矩)。也就是說，當(dāng)車輛在非常低的μ狀況下操作時(shí)，沒有輔助扭矩被命令。當(dāng)差值415不超過高閥值但是超過了低閥值時(shí)，輔助扭矩比例縮放模塊410減小輔助扭矩命令。在一個(gè)實(shí)例中，輔助扭矩比例縮放模塊410將輔助扭矩命令比例縮小至輔助扭矩命令的大約50%。作為另一實(shí)例，輔助扭矩比例縮放模塊410將輔助扭矩命令限制至最大非預(yù)期輔助扭矩值(例如，在小齒輪處為5-7Nm(牛頓米))。當(dāng)差值415不超過低閥值時(shí)，輔助扭矩比例縮放模塊410并不比例縮小輔助扭矩命令，而是將最終扭矩命令290設(shè)置為完全輔助扭矩命令280。
[0041]在該實(shí)例中的輔助扭矩比例縮放模塊410使用兩個(gè)閥值。然而，如能夠意識到的，多于兩個(gè)閥值值或單個(gè)閥值值都可以被用于比例縮放輔助扭矩命令。
[0042]圖5示出了示例性實(shí)施方式的診斷模塊225的功能框圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225包括低通濾波器(LPF) 505、差值計(jì)算模塊510、增益確定模塊515、比率限制器520、飽和模塊525和輔助扭矩比例縮放模塊530。
[0043]在一個(gè)實(shí)施方式中，LPF505設(shè)計(jì)為具有特定截止頻率，其允許由LPF505濾波的信號與車輛動力學(xué)數(shù)據(jù)(未示出)相匹配。特別地，當(dāng)車輛在高μ狀況下(即，在具有高摩擦系數(shù)的表面上)操作時(shí)，車輛10(圖1)的測量的橫向加速度數(shù)據(jù)被收集。之后，選擇截止頻率，該截止頻率允許測量的橫向加速度與經(jīng)LPF505濾波的計(jì)算的橫向加速度在高μ狀況下基本相匹配。另外，因?yàn)闇y量的橫向加速度285滯后于估算的橫向加速度250，所以在一個(gè)實(shí)施方式中，LPF505設(shè)計(jì)為將該滯后增加至估算的橫向加速度250。
[0044]在一個(gè)實(shí)施方式中，LPF505是可校準(zhǔn)的一階濾波器。如能夠意識到的，LPF505也可以是更高階的濾波器，其設(shè)計(jì)為使得在高μ狀況下的計(jì)算的橫向加速度匹配到測量的橫向加速度。在一個(gè)實(shí)施方式中，LPF505設(shè)計(jì)為選取頻帶，在該頻帶中，通過使用線性調(diào)頻信號(chirp signal)使在高μ狀況下的計(jì)算的橫向加速度匹配到測量的橫向加速度。
[0045]差值計(jì)算模塊510對計(jì)算的并濾波的橫向加速度250與測量的橫向加速度285之間的差值535進(jìn)行計(jì)算。差值535是正值，該正值由估算的橫向加速度250減去測量的橫向加速度285并且對該減法取絕對值產(chǎn)生。
[0046]增益確定模塊515基于差值535確定增益值。增益值代表用于比例縮放輔助扭矩命令280的比例縮放因子。在一個(gè)實(shí)施方式中，增益確定模塊515查詢由差值535的不同值索引的表540。表540為較小的差值535提供較高的增益值，并且為較大的差值535提供較低的增益值，這由所描繪的遞減曲線(sloped down curve)示出。
[0047]比率限制器520限制增益值的變化率。即，當(dāng)從先前輸出的增益值到當(dāng)前輸出的增益值的變化率超過一定比率極限時(shí)，比率限制器520就減小從增益確定模塊515輸出的增益值。
[0048]飽和模塊525將增益值限定至增益值的特定范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，飽和模塊525將從比率限制器520接收的增益值限制到從零至一的范圍。之后，增益值545被提供到輔助扭矩比例縮放模塊530，該輔助扭矩比例縮放模塊530使用增益值545比例縮放輔助扭矩命令280。在一個(gè)實(shí)施方式中，輔助扭矩比例縮放模塊530通過將增益值545與輔助扭矩命令280相乘來比例縮放輔助扭矩命令280，以生成最終輔助扭矩命令290。
[0049]現(xiàn)在參考圖6，流程圖示出了能夠被圖1、圖2和圖5中的控制模塊40執(zhí)行的輔助扭矩命令計(jì)算方法。如根據(jù)本公開能夠意識到的，該方法內(nèi)的操作次序并不被限制為圖6中所示的順序執(zhí)行，而是可以按照可應(yīng)用的并根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)改變的次序來執(zhí)行。在不同實(shí)施方式中，該方法能夠安排為基于預(yù)定情況運(yùn)行，和/或在車輛10操作期間連續(xù)運(yùn)行。該方法不使用來自于手輪扭矩傳感器的手輪扭矩信號來計(jì)算輔助扭矩命令。
[0050]在一個(gè)實(shí)例中，在框610處,橫向加速度估算模塊205基于手輪角度信號240和車輛速度245估算橫向加速度。在一個(gè)實(shí)施方式中，橫向加速度估算模塊205使用上述的橫向加速度增益方程式(I)來計(jì)算橫向加速度信號250。
[0051]在框620處，輔助扭矩確定模塊210基于估算的橫向加速度信號250確定輔助扭矩命令。在一個(gè)實(shí)施方式中，輔助扭矩確定模塊210查詢輔助扭矩表255和260來確定由輔助扭矩命令265代表的輔助扭矩值。
[0052]在框630處，飽和模塊215將輔助扭矩命令265限制至輔助扭矩值的范圍。在框640處，象限控制模塊220在從飽和模塊215接收的輔助扭矩命令270上執(zhí)行象限控制。輔助扭矩命令270基于手輪速度275的幅度和輔助扭矩命令270相對于手輪速度275的方向被比例縮放。
[0053]在框650處，診斷模塊225確定車輛10是否正在可以使控制模塊40生成錯(cuò)誤的輔助扭矩命令的狀況下操作。當(dāng)診斷模塊225確定車輛正在這種狀況下操作時(shí)，診斷模塊225根據(jù)確定的狀況進(jìn)一步比例縮放輔助扭矩命令。在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225基于計(jì)算的橫向加速度250和測量的橫向加速度285之間的差值比例縮放輔助扭矩命令280。在一個(gè)實(shí)施方式中，在計(jì)算差值之前，由LPF505對計(jì)算的橫向加速度250濾波。
[0054]在一個(gè)實(shí)施方式中，在框650處，診斷模塊225還確定用于在框610處估算橫向加速度的手輪角度240是否有效。在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225基于測量的橫向加速度285計(jì)算期望的手輪角度。更確切地，診斷模塊225通過使用測量的橫向加速度285作為Ay而求解HWA的橫向加速度增益方程式(I)，來計(jì)算期望的手輪角度。替代地，在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225使用偏航率增益方程式來計(jì)算期望的手輪角度:

v_
[0055]r =-貨-X HWA⑵
us X V,
-+ 1
9.81x57.3xwA
[0056]其中，V是車輛速度信號245 ；wb是指車輛軸距；sr是車輛轉(zhuǎn)向比；us是轉(zhuǎn)向不足梯度(understeer gradient) ；HWA是HWA信號240 ；9.81是重力加速度常數(shù)；以及r是偏航率。偏航率增益方程式(2)描述于上述被引入的Gillespie，T.D.的車輛動力學(xué)基本理論(Fundamentals of Vehicle Dynamics) , Warrendale, PA:Society of AutomobileEngineers, 1992的第206頁。特別地，診斷模塊225使用測量的偏航率作為r而求解HWA的偏航率增益方程式(2)。
[0057]診斷模塊225比較計(jì)算的、估算的手輪角度與測量的手輪角度240。當(dāng)估算的手輪角度與測量的手輪角度240之間的差值大于閥值值時(shí)，在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225生成指示手輪角度傳感器出現(xiàn)故障的錯(cuò)誤信號，并將輔助扭矩命令限制至最大非預(yù)期輔助扭矩值。在實(shí)施方式中，只有當(dāng)手輪角度信號中的錯(cuò)誤幅度大于閥值值時(shí)(即，只在大錯(cuò)誤狀況下)，診斷模塊225才生成錯(cuò)誤信號。在這樣的實(shí)施方式中，在中度錯(cuò)誤狀況下，控制模塊40如上所描述地對于低μ狀況減小輔助扭矩命令中的增益，并不生成錯(cuò)誤信號。
[0058]在一個(gè)實(shí)施方式中，在框650處，診斷模塊225也確定用于在框610處估算橫向加速度的車輛速度245是否有效。在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225基于車道輪速度估算車輛速度。特別地，在一個(gè)實(shí)施方式中，診斷模塊225使用車輛10的兩個(gè)或更多車道輪的道路車輪速度的均值來估算車輛速度。診斷模塊225比較計(jì)算的、估算的車輛速度與測量的車輛速度245。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)估算的車輛速度和測量的車輛速度245之間的差值大于閥值值時(shí)，診斷模塊225生成指示車輛速度傳感器出現(xiàn)故障的錯(cuò)誤信號，并將輔助扭矩命令限制至最大非預(yù)期輔助扭矩值。
[0059]根據(jù)示例性實(shí)施方式，圖7描述了圖1中的控制模塊40用于控制圖1中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12和/或車輛10的的數(shù)據(jù)流圖。在一個(gè)實(shí)例中，控制模塊40包括跛行回家控制模塊710、輔助扭矩命令生成器705和715以及輔助扭矩選擇器720。
[0060]在一個(gè)實(shí)施方式中，車輛10具有生成一對手輪扭矩信號725的一對手輪扭矩傳感器(圖1中未不出)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該一對手輪扭矩信號相互補(bǔ)充，以代表由駕駛員轉(zhuǎn)動車輛手輪生成的手輪扭矩。特別地，信號的幅度合計(jì)達(dá)一定值(例如，5伏)，且信號幅度的不同組合代表手輪扭矩的不同方向和不同量。例如，一個(gè)信號的幅度(例如，2.7伏)高于另一信號的幅度(例如，2.3伏)，這意味著當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動手輪時(shí)，在兩個(gè)方向(例如，左或右)的一個(gè)方向上生成一定手輪扭矩量。在一個(gè)實(shí)施方式中，兩個(gè)幅度之間的差值(例如，-5伏到5伏范圍內(nèi)的0.4伏)對應(yīng)生成的手輪扭矩量，并且差值的符號(例如，正或負(fù))代表手輪扭矩的方向。當(dāng)手輪扭矩傳感器中的一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，信號幅度的和將偏離幅度被設(shè)想合計(jì)達(dá)到的一定值。
[0061]在一個(gè)實(shí)施方式中，跋行回家控制模塊710監(jiān)視手輪扭矩信號，以確定手輪扭矩傳感器的一個(gè)或兩個(gè)是否已出現(xiàn)故障。例如，當(dāng)信號幅度合計(jì)達(dá)到接近于零的非常小的值并持續(xù)長于一定時(shí)間段時(shí)，跛行回家控制模塊710確定兩個(gè)手輪扭矩傳感器均已出現(xiàn)故障。另外，當(dāng)來自傳感器的信號幅度接近于零時(shí)，跛行回家控制模塊710確定手輪扭矩傳感器中的一個(gè)已出現(xiàn)故障。如能夠意識到的，對于跛行回家控制模塊710存在許多其它方法來確定一個(gè)或兩個(gè)傳感器失靈。例如，跋行回家控制模塊710可以使用生成以確定扭矩傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)已失靈的輔助扭矩的歷史方向和幅度。
[0062]跛行回家控制模塊710基于確定一個(gè)或兩個(gè)手輪扭矩傳感器出現(xiàn)故障，通過發(fā)送一個(gè)或更多個(gè)控制信號(如圖7中的虛線箭頭所示)指引輔助扭矩命令生成器705和710以及輔助扭矩命令選擇模塊720。例如，當(dāng)跛行回家控制模塊710確定兩個(gè)手輪扭矩傳感器都出現(xiàn)故障時(shí)，跛行回家控制模塊710指引輔助扭矩命令生成器705基于手輪角度240生成輔助扭矩命令730。跛行回家控制模塊710還指引輔助扭矩命令選擇器720選擇輔助扭矩命令730。
[0063]當(dāng)跛行回家控制模塊710確定只有一個(gè)手輪扭矩傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，跛行回家控制模塊710指引輔助扭矩命令生成器715基于來自未出現(xiàn)故障的手輪扭矩傳感器的手輪扭矩信號725生成輔助扭矩命令735。跛行回家控制模塊710還指引輔助扭矩命令生成器705基于手輪角度240生成輔助扭矩命令730。跛行回家控制模塊710還指引輔助扭矩命令選擇器720選擇輔助扭矩命令730和735中的一個(gè)。
[0064]當(dāng)跛行回家控制模塊710確定沒有手輪扭矩傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，跛行回家控制模塊710指引輔助扭矩命令生成器705基于所有手輪扭矩信號725生成輔助扭矩命令730。跛行回家控制模塊710還指引輔助扭矩命令選擇器720選擇輔助扭矩命令730。
[0065]當(dāng)跛行回家控制模塊710確定一個(gè)或兩個(gè)手輪扭矩傳感器失靈時(shí)，跛行回家控制模塊710指引一個(gè)或更多其它模塊(未示出)生成視頻和/或音頻警告，以便通知駕駛員一個(gè)或更多個(gè)傳感器已經(jīng)失靈，并且車輛正在跛行回家模式下操作。
[0066]輔助扭矩命令生成器705基于手輪角度240生成輔助扭矩命令730。輔助扭矩命令生成器705顯示為單個(gè)模塊以代表圖1中所示的橫向加速度估算模塊205、輔助扭矩確定模塊210、象限控制模塊220和診斷模塊225。因而，輔助扭矩命令730是由模塊205-225生成的最終扭矩命令290。
[0067]輔助扭矩命令生成器715基于由跛行回家控制模塊710指弓I的一個(gè)或兩個(gè)手輪扭矩信號725生成輔助扭矩命令735。輔助扭矩命令選擇器710選擇輔助扭矩命令730和735中的一個(gè)并輸出所選擇的輔助扭矩命令740。當(dāng)輔助扭矩命令選擇器710被指引選擇輔助扭矩命令730和735中的一個(gè)同時(shí)只有一個(gè)手輪扭矩信號被確定為有效時(shí)，在一個(gè)實(shí)施方式中，輔助扭矩命令選擇器710比較輔助扭矩命令730和735，并且在此時(shí)選擇輔助扭矩命令730和735中的較小者。
[0068]現(xiàn)在參考圖8，流程圖示出了能夠由圖1、2和7中的控制模塊40執(zhí)行的輔助扭矩命令計(jì)算方法。如根據(jù)本公開能眵意識到的，該方法內(nèi)的操作次序并不被限制為圖8中所示的順序執(zhí)行，而是可以以可應(yīng)用的并根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)改變次序來執(zhí)行。在不同實(shí)施方式中，該方法能夠安排為基于預(yù)定情況運(yùn)行，和/或在車輛10操作期間連續(xù)運(yùn)行。
[0069]在一個(gè)實(shí)例中，在框810處，控制模塊40從傳感器31-33(圖1)接收傳感器信號。特別地，跛行回家控制模塊710監(jiān)視手輪扭矩信號725，并在框820處確定車輛10的任何一個(gè)手輪扭矩傳感器是否出現(xiàn)故障。
[0070]當(dāng)跛行回家控制模塊710在框820處確定沒有手輪扭矩傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，輔助扭矩命令生成器715在框830處從所有手輪扭矩信號725生成輔助扭矩命令735。之后，該方法進(jìn)行到框880，其將在下面進(jìn)一步被描述。
[0071]當(dāng)跛行回家控制模塊710在框820處確定手輪扭矩傳感器中的至少一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，跛行回家控制模塊710在框840處確定所有手輪扭矩傳感器是否都出現(xiàn)故障。當(dāng)跛行回家控制模塊710在框840處確定所有手輪扭矩傳感器都出現(xiàn)故障時(shí)，輔助扭矩命令生成器705在框850處基于手輪角度240生成輔助扭矩命令730。之后，該方法進(jìn)行到框880，其將在下面進(jìn)一步被描述。
[0072]當(dāng)跛行回家控制模塊710在框840處確定手輪扭矩傳感器中的至少一個(gè)未出現(xiàn)故障時(shí)，輔助扭矩命令生成器715在框860處基于來自未出現(xiàn)故障的手輪扭矩傳感器的至少一個(gè)手輪扭矩信號生成輔助扭矩命令735。輔助扭矩命令生成器705在框860處基于手輪角度240也生成輔助扭矩命令730。在框870處，輔助扭矩命令選擇器720比較輔助扭矩命令730和735，并且在此時(shí)選擇兩個(gè)命令中代表較低輔助扭矩值的那一個(gè)。
[0073]在框880處，控制模塊40將在框830、850、860或870處生成或選擇的輔助扭矩命令730或735發(fā)送至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12，使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)在框880處發(fā)送的輔助扭矩命令生成輔助扭矩。
[0074]當(dāng)確定提供手輪扭矩信號的手輪扭矩傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，在本公開中目前為止所描述的本發(fā)明的實(shí)施方式使用估算的橫向加速度和測量的橫向加速度來計(jì)算輔助扭矩命令。然而，要注意的是，這些實(shí)施方式可以使用任何非直線運(yùn)動速率而不是橫向加速度速率。例如，本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以使用估算的偏航率和測量的偏航率來分別替換估算的橫向加速度和測量的橫向加速度，以計(jì)算輔助扭矩命令。例如，這些實(shí)施方式可以使用偏航率增益方程式(2)以便基于測量的手輪角度和/或測量的車輛速度來計(jì)算估算的偏航率，比較計(jì)算的、估算的偏航率與測量的偏航率，并且基于估算的偏航率和測量的偏航率之間的差值來比例縮放輔助扭矩命令。
[0075]盡管僅僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施方式來詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易理解的是，本發(fā)明并不限于這些公開的實(shí)施方式。相反，本發(fā)明能夠被修改以囊括此前未描述的任意數(shù)量的變型、改造物、替換物或等同布置，但其與本發(fā)明的精神和范圍相稱。此外，盡管本發(fā)明的不同實(shí)施方式已被描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的各方面可以僅僅包括所描述的實(shí)施方式中的一些。因此，本發(fā)明并不視為受限于前文的描述。
【權(quán)利要求】
1.一種控制車輛的電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 確定所述車輛的一個(gè)或更多個(gè)手輪扭矩傳感器不能用； 生成輔助扭矩命令，通過: 基于手輪角度估算所述車輛的橫向加速度；以及 基于估算的橫向加速度確定輔助扭矩量；以及 使用生成的輔助扭矩命令控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中，估算所述橫向加速度進(jìn)一步基于車輛速度、所述車輛的軸距、轉(zhuǎn)向比、速度校正因子和轉(zhuǎn)向不足梯度中的至少一個(gè)， 其中，所述車輛的軸距基于車輛速度確定，并且所述速度校正因子基于車輛速度確定。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述輔助扭矩量包括: 確定所述手輪角度是否超過閥值角度； 如果所述手輪角度未超過所述閥值角度，則使用估算的橫向加速度查詢第一表，其中，所述第一表規(guī)定了不同輔助扭矩量，由車輛速度索引，并且與不超過所述閥值角度的手輪角度相關(guān)聯(lián)；以及 如果所述手輪角度超過所述閥值角度，則使用估算的橫向加速度查詢第二表，其中，所述第二表規(guī)定了不同輔助扭矩量，由車輛速度索引，并且與超過所述閥值角度的手輪角度相關(guān)聯(lián)， 其中，在所述第一表中規(guī)定的輔助扭矩量小于在所述第二表中規(guī)定的相應(yīng)的輔助扭矩量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成所述輔助扭矩命令進(jìn)一步包括:基于車輛速度和所述手輪角度將所述輔助扭矩量限制至輔助扭矩的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成所述輔助扭矩命令進(jìn)一步包括: 確定手輪速度是否超過閥值速度； 如果所述手輪速度未超過所述閥值速度，則減小所述輔助扭矩量；以及 如果所述手輪速度超過所述閥值速度，則增大所述輔助扭矩量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成所述輔助扭矩命令進(jìn)一步包括: 確定手輪速度和所述輔助扭矩是否具有相反的符號；和 如果所述手輪速度和所述輔助扭矩具有相反的符號，減小所述輔助扭矩量。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輔助扭矩命令是第一輔助扭矩命令，所述方法進(jìn)一步包括: 確定所述車輛的手輪扭矩傳感器的至少一個(gè)是否能用； 如果并非所述車輛的所有手輪扭矩傳感器都能用，則使用由能用的一個(gè)或更多個(gè)手輪扭矩傳感器測量的手輪扭矩生成第二輔助扭矩命令； 比較所述第一輔助扭矩命令和所述第二輔助扭矩命令；以及 使用所述第一輔助扭矩命令和所述第二輔助扭矩命令中的較小者控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 計(jì)算估算的橫向加速度和測量的橫向加速度之間的差值； 確定所述差值是否超過閥值差值； 如果所述差值未超過閥值差值，則將生成的輔助扭矩命令限制至特定輔助扭矩量；以及 如果所述差值超過所述閥值差值，則控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使得不施加輔助扭矩。
9.一種車輛的系統(tǒng),包括: 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)手輪扭矩傳感器；以及 控制模塊，所述控制模塊配置為: 確定所述手輪扭矩傳感器中的一個(gè)或更多個(gè)不能用； 生成輔助扭矩命令，通過: 基于手輪角度估算所述車輛的非直線運(yùn)動速率；以及 基于估算的非直線運(yùn)動速率確定輔助扭矩量；以及 使用生成的輔助扭矩命令控制所述電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述非直線運(yùn)動速率包括車輛的橫向加速度速率和車輛的偏航率中的一個(gè)。
【文檔編號】B62D6/10GK104129425SQ201410331120
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】A·J·錢佩尼, T·W·考夫曼, K·L·帕托克, T·M·瓦倫杰卡爾 申請人:操縱技術(shù)Ip控股公司