背景技術(shù)：

本發(fā)明涉及主動(dòng)阻尼機(jī)架干擾對(duì)eps系統(tǒng)的影響。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（eps）系統(tǒng)使用電動(dòng)馬達(dá)來(lái)提供對(duì)駕駛員的輔助和緩解道路干擾。線性系統(tǒng)和控制分析技術(shù)可以用于推薦校準(zhǔn)以得到最優(yōu)轉(zhuǎn)向感受和道路干擾抑制。

由于電動(dòng)馬達(dá)的物理性質(zhì)，可用馬達(dá)轉(zhuǎn)矩可以在馬達(dá)速度增加時(shí)減小。這典型地通過(guò)馬達(dá)包絡(luò)曲線來(lái)描述，馬達(dá)包絡(luò)曲線表示可用馬達(dá)轉(zhuǎn)矩對(duì)馬達(dá)速度曲線圖，如圖1a中所示。而且，針對(duì)eps系統(tǒng)的駕駛/操作條件中的大部分典型地發(fā)生在更靠近原點(diǎn)的馬達(dá)包絡(luò)的區(qū)內(nèi)，即最大可用馬達(dá)轉(zhuǎn)矩或多或少是恒定的，如圖1a中所示。然而，eps系統(tǒng)可能經(jīng)受高于標(biāo)稱機(jī)架負(fù)載，使得系統(tǒng)操作在高得多的速度處。例如，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在突然剎車的情況下在越野表面上駕駛造成比典型轉(zhuǎn)向負(fù)載高50%的轉(zhuǎn)向負(fù)載，這造成比典型馬達(dá)速度高100%的馬達(dá)速度。這是復(fù)雜的非線性現(xiàn)象，其牽涉包括eps機(jī)械設(shè)計(jì)、馬達(dá)設(shè)計(jì)、馬達(dá)控制和校準(zhǔn)、eps控制和校準(zhǔn)、底盤(pán)動(dòng)態(tài)性質(zhì)等的因素。這些高機(jī)架負(fù)載可以導(dǎo)致eps系統(tǒng)中的高馬達(dá)速度，降低如圖1a中所示的過(guò)程中的最大可用馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。如果發(fā)生高馬達(dá)速度和降低的最大可用馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的組合，如例如圖1a中所示，則馬達(dá)可能無(wú)法產(chǎn)生充足的反作用轉(zhuǎn)矩以匹配作用于eps系統(tǒng)的機(jī)架負(fù)載。這可以造成馬達(dá)速度方面的附加增加。該循環(huán)持續(xù)，造成eps系統(tǒng)中的不合期望的高馬達(dá)速度。挑戰(zhàn)在于識(shí)別該現(xiàn)象并且（例如）在馬達(dá)速度進(jìn)一步增加之前迅速應(yīng)用馬達(dá)反作用轉(zhuǎn)矩。存在緩解該現(xiàn)象的不同方式。

緩解該現(xiàn)象的一種方式是修改eps機(jī)械設(shè)計(jì)以降低系統(tǒng)中的高馬達(dá)速度。然而，該技術(shù)可以導(dǎo)致轉(zhuǎn)向感受方面的降級(jí)。較大容量馬達(dá)可以用于提供更多反作用轉(zhuǎn)矩，但是這將意味著明顯更多的成本。這兩個(gè)方法的限制使得主動(dòng)阻尼算法成為用于緩解高機(jī)架負(fù)載的影響的合期望的選項(xiàng)。

主動(dòng)阻尼典型地使用在eps系統(tǒng)中以改進(jìn)轉(zhuǎn)向性能。美國(guó)專利5，919，241描述了基于轉(zhuǎn)向速度和用于實(shí)現(xiàn)eps系統(tǒng)的期望的頻率響應(yīng)和性能的其它信號(hào)的主動(dòng)阻尼的使用。u.s.6，647，329b2和u.s.6，122，579同樣描述了用于阻尼功能的不同策略。專利us8，612，094b2呈現(xiàn)了基于速度信號(hào)自身而縮放頻率相關(guān)馬達(dá)阻尼的策略。美國(guó)專利us7，549，504b2和us2009/0157258a1呈現(xiàn)了一種用于向eps系統(tǒng)應(yīng)用主動(dòng)阻尼的方法，其可以在不同的象限中不同地操作，其中基于轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)矩和角速度來(lái)定義象限。

一般而言，主動(dòng)阻尼策略通常使用在eps系統(tǒng)中以給出針對(duì)典型駕駛條件的最優(yōu)轉(zhuǎn)向感受和道路干擾抑制。在這些條件中，機(jī)架負(fù)載在eps系統(tǒng)的典型操作范圍內(nèi)，并且馬達(dá)速度較低（馬達(dá)包絡(luò)圖1a中的典型駕駛區(qū)）。為了防止高馬達(dá)速度（如以上描述的），期望高得多的阻尼量。典型地，這樣的阻尼量值對(duì)于正常駕駛條件而言將不是所期望的。因而，這些高阻尼量值應(yīng)當(dāng)在典型駕駛操作范圍之外并且在檢測(cè)到以上描述的現(xiàn)象時(shí)使用。該現(xiàn)象的檢測(cè)對(duì)于緩解這樣的機(jī)架干擾是關(guān)鍵的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

依照一個(gè)實(shí)施例，一種用于主動(dòng)阻尼動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的系統(tǒng)包括：基于馬達(dá)速度信號(hào)、丁字架轉(zhuǎn)矩信號(hào)和最終馬達(dá)命令而生成阻尼激活信號(hào)的阻尼激活模塊；基于馬達(dá)速度信號(hào)和車輛速度信號(hào)而生成經(jīng)計(jì)算的命令的命令計(jì)算模塊；以及基于阻尼激活信號(hào)和經(jīng)計(jì)算的命令而生成阻尼命令的阻尼計(jì)算模塊，阻尼命令降低動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的馬達(dá)的馬達(dá)速度以緩解機(jī)架干擾。

依照另一實(shí)施例，一種用于主動(dòng)阻尼動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法，所述方法包括：基于馬達(dá)速度信號(hào)、丁字架轉(zhuǎn)矩信號(hào)和最終馬達(dá)命令而確定阻尼激活信號(hào)；基于馬達(dá)速度信號(hào)和車輛速度信號(hào)而確定經(jīng)計(jì)算的命令；以及基于阻尼激活信號(hào)和經(jīng)計(jì)算的命令而生成阻尼命令，阻尼命令降低動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的馬達(dá)的馬達(dá)速度以緩解機(jī)架干擾。

這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從結(jié)合附圖考慮的以下描述變得更加明顯。

附圖說(shuō)明

在說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾處的權(quán)利要求中特別地指出和明確地要求保護(hù)被視為本發(fā)明的主題。前述和其它特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述是明顯的，其中：

圖1a是馬達(dá)包絡(luò)曲線圖；

圖1是依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；

圖2是依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的主動(dòng)阻尼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；

圖3是依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的主動(dòng)阻尼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻尼模塊；

圖4是依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的主動(dòng)阻尼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻尼激活模塊；

圖5是依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的命令計(jì)算模塊；以及

圖6是依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的主動(dòng)阻尼動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照附圖，其中將參照特定實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，而不限制本發(fā)明，圖示了包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的車輛10的示例性實(shí)施例。在各種實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12包括耦合到轉(zhuǎn)向軸16的手輪14。在所示示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（eps）系統(tǒng)，該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括耦合到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的轉(zhuǎn)向軸16以及車輛10的左拉桿20和右拉桿22的轉(zhuǎn)向輔助單元18。應(yīng)當(dāng)指出的是，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12也可以是機(jī)架輔助eps（reps）。轉(zhuǎn)向輔助單元18包括例如機(jī)架和副齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)（未示出），該機(jī)構(gòu)可以通過(guò)轉(zhuǎn)向軸16耦合到轉(zhuǎn)向致動(dòng)器馬達(dá)和傳動(dòng)裝置。在操作期間，當(dāng)手輪14被車輛操作者轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向輔助單元18的馬達(dá)提供對(duì)移動(dòng)左拉桿20和右拉桿22的輔助，這進(jìn)而分別移動(dòng)左和右轉(zhuǎn)向節(jié)24，26。左轉(zhuǎn)向節(jié)24耦合到車輛10的左道路輪28，并且右轉(zhuǎn)向節(jié)26耦合到車輛10的右道路輪30。

如圖1中所示，車輛10還包括各種傳感器。在所示示例中，左輪速度傳感器（未示出）感測(cè)左輪28的旋轉(zhuǎn)速度，并且右輪速度傳感器（未示出）感測(cè)右輪30的旋轉(zhuǎn)速度。在一些實(shí)施例中，這些傳感器可以用于計(jì)算車輛速度信號(hào)。轉(zhuǎn)矩傳感器31還被提供以用于感測(cè)置于手輪14上的丁字架轉(zhuǎn)矩。在如所示的示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩傳感器31被置于手輪14上，然而要理解的是，轉(zhuǎn)矩傳感器31可以并不總是置于手輪14附近或其上。在一些實(shí)施例中，馬達(dá)速度傳感器32被包括在轉(zhuǎn)向致動(dòng)器馬達(dá)內(nèi)，并且感測(cè)轉(zhuǎn)向輔助單元18中的轉(zhuǎn)向致動(dòng)器馬達(dá)的速度。馬達(dá)速度傳感器32可以被包括在轉(zhuǎn)向輔助單元18中。

控制模塊50基于傳感器信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)并且還基于本公開(kāi)的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和方法來(lái)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的操作。

控制模塊50確定阻尼命令。阻尼命令在基于到控制模塊50的輸入信號(hào)而標(biāo)識(shí)到對(duì)應(yīng)于高機(jī)架負(fù)載的某些條件時(shí)被應(yīng)用，所述輸入信號(hào)包括馬達(dá)速度、丁字架轉(zhuǎn)矩、車輛速度和最終馬達(dá)命令。

轉(zhuǎn)向圖2，控制模塊50至少包括阻尼模塊62和最終命令模塊61。阻尼命令可以響應(yīng)于機(jī)架力突然增加高于典型值而被應(yīng)用。如以下更加詳細(xì)描述的，阻尼命令可以緩解機(jī)架干擾。阻尼命令52可以被最終命令模塊61添加到正常輔助命令a以確定被發(fā)送至圖1中所示的轉(zhuǎn)向輔助單元18的馬達(dá)（例如eps馬達(dá)）的最終馬達(dá)命令。最終馬達(dá)命令設(shè)置使馬達(dá)產(chǎn)生馬達(dá)輸出的平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩（leveltorque）。輔助命令a可以是來(lái)自電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)輔助信號(hào)和其它基礎(chǔ)阻尼信號(hào)、返回信號(hào)等的組合。

在一些實(shí)施例中，控制模塊50接收馬達(dá)速度信號(hào)、最終馬達(dá)命令、車輛速度和丁字架轉(zhuǎn)矩。馬達(dá)速度可以使用馬達(dá)速度傳感器來(lái)測(cè)量，馬達(dá)速度傳感器例如被包括在轉(zhuǎn)向輔助單元18（圖1）中，馬達(dá)速度傳感器指示轉(zhuǎn)向輔助單元18的馬達(dá)的速度。在一些實(shí)施例中，最終馬達(dá)命令可以是輔助命令a，然而輔助命令a一般不是所發(fā)送的最終命令。

如以下更加詳細(xì)描述的，阻尼命令由阻尼模塊62確定以控制馬達(dá)速度。在一個(gè)實(shí)施例中，阻尼命令補(bǔ)償由高機(jī)架負(fù)載導(dǎo)致的馬達(dá)速度的增加。阻尼命令可以在阻尼模塊62的阻尼激活模塊64發(fā)送有效信號(hào)（設(shè)置成1）時(shí)降低eps系統(tǒng)的馬達(dá)速度。然而，阻尼命令可以通過(guò)降低馬達(dá)速度來(lái)補(bǔ)償將可用馬達(dá)轉(zhuǎn)矩降低至給定閾值以下的馬達(dá)速度的任何突然增加。

圖3是用于使用阻尼模塊62確定阻尼命令的一個(gè)方案。阻尼模塊62包括阻尼激活模塊64和命令計(jì)算模塊66。阻尼激活模塊64接收作為輸入的馬達(dá)速度、最終馬達(dá)命令和丁字架轉(zhuǎn)矩?；谶@些輸入，阻尼激活模塊64確定阻尼激活信號(hào)。

命令計(jì)算模塊66可以接收作為輸入的車輛速度和馬達(dá)速度。基于車輛速度和馬達(dá)速度，命令計(jì)算模塊66生成經(jīng)計(jì)算的命令。將經(jīng)計(jì)算的命令發(fā)送至阻尼計(jì)算模塊67，其中經(jīng)計(jì)算的命令與阻尼激活信號(hào)相乘。阻尼計(jì)算模塊67的輸出是經(jīng)計(jì)算的命令與阻尼激活信號(hào)的乘積。由阻尼計(jì)算模塊67產(chǎn)生的乘積是阻尼命令。

圖4更加詳細(xì)地圖示了阻尼激活模塊64。阻尼激活模塊64包括基于馬達(dá)象限的速度分析模塊68和基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度分析模塊70?；隈R達(dá)象限的速度分析模塊68確定在某些條件下馬達(dá)速度的量值是否超過(guò)阻尼激活閾值。如所示的，馬達(dá)速度是對(duì)阻尼激活模塊64的輸入。將馬達(dá)速度發(fā)送至量值塊72，并且將馬達(dá)速度量值發(fā)送至速度閾值比較器74。如果馬達(dá)速度量值超過(guò)阻尼激活閾值，則速度閾值比較器74輸出針對(duì)第一馬達(dá)速度激活信號(hào)的布爾值“真”；否則將第一馬達(dá)速度激活信號(hào)設(shè)置成“假”。

此外，基于馬達(dá)象限的速度分析模塊68包括符號(hào)檢測(cè)模塊76。符號(hào)檢測(cè)模塊76比較最終馬達(dá)命令和馬達(dá)速度信號(hào)的符號(hào)。如果符號(hào)不同，則符號(hào)檢測(cè)模塊76輸出被設(shè)置成布爾值“真”的符號(hào)使能命令；否則將符號(hào)使能命令設(shè)置成“假”。如果符號(hào)使能命令和第一馬達(dá)速度激活信號(hào)二者都為“真”，則基于馬達(dá)象限的速度分析模塊68輸出針對(duì)速度使能信號(hào)的“真”值；否則基于馬達(dá)象限的速度分析模塊68輸出針對(duì)速度使能信號(hào)的“假”值。

基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度分析模塊70確定丁字架轉(zhuǎn)矩是否超過(guò)閾值。相應(yīng)地，將丁字架轉(zhuǎn)矩發(fā)送至量值塊78。在丁字架閾值塊79處將丁字架轉(zhuǎn)矩量值與丁字架轉(zhuǎn)矩閾值比較以確定丁字架轉(zhuǎn)矩量值是否超過(guò)丁字架轉(zhuǎn)矩閾值。當(dāng)丁字架轉(zhuǎn)矩量值超過(guò)丁字架轉(zhuǎn)矩閾值時(shí)由丁字架閾值塊79生成丁字架轉(zhuǎn)矩使能信號(hào)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)丁字架轉(zhuǎn)矩量值超過(guò)丁字架轉(zhuǎn)矩閾值時(shí)，可以將丁字架轉(zhuǎn)矩使能設(shè)置成布爾值“真”；否則可以將符號(hào)使能命令設(shè)置成“假”。

此外，基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度分析模塊70確定馬達(dá)速度的量值是否超過(guò)第二速度激活閾值。如所示的，馬達(dá)速度量值是對(duì)基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度分析模塊70的輸入。向第二閾值比較器80發(fā)送馬達(dá)速度量值。如果馬達(dá)速度量值超過(guò)第二速度激活閾值，則由第二閾值比較器80將第二馬達(dá)速度激活信號(hào)設(shè)置成布爾值“真”；否則將第二馬達(dá)速度激活信號(hào)設(shè)置成“假”。

基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度分析模塊70還確定丁字架轉(zhuǎn)矩信號(hào)和馬達(dá)速度信號(hào)的數(shù)值符號(hào)是否不同。如果符號(hào)不同，則第二符號(hào)檢測(cè)模塊82將第二符號(hào)使能命令設(shè)置成布爾值“真”；否則將第二符號(hào)使能命令設(shè)置成“假”。

在一些實(shí)施例中，基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度分析模塊70確定丁字架轉(zhuǎn)矩使能信號(hào)、第二馬達(dá)速度激活信號(hào)和第二符號(hào)使能命令是否存在于邏輯“與”塊處，并且當(dāng)“與”條件被所存在的信號(hào)滿足時(shí)，輸出被設(shè)置成布爾值“真”的基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度使能信號(hào)。否則可以將基于丁字架轉(zhuǎn)矩的速度使能信號(hào)設(shè)置成“假”。

在塊84處，邏輯“或”塊檢測(cè)速度使能信號(hào)或基于丁字架轉(zhuǎn)矩的分析使能信號(hào)是否有效（例如被設(shè)置成布爾值“真”）。如果任一信號(hào)有效，則邏輯“或”塊輸出被設(shè)置成數(shù)值1（對(duì)應(yīng)于布爾值“真”）的未經(jīng)濾波的激活邏輯信號(hào)。否則可以將邏輯塊84的輸出設(shè)置成數(shù)值0，其對(duì)應(yīng)于布爾“假”條件。在一些實(shí)施例中，未經(jīng)濾波的激活邏輯信號(hào)可以經(jīng)受經(jīng)由低通濾波器85的進(jìn)一步濾波。低通濾波器85的輸出可以是具有在0和1之間變化的值的連續(xù)信號(hào)?？梢詫⒌屯V波器85的輸出發(fā)送至比較器86以確定低通濾波器85的輸出是否超過(guò)閾值。如果超過(guò)比較器的閾值，則阻尼激活模塊64輸出作為數(shù)值1（對(duì)應(yīng)于布爾“真”）的阻尼激活信號(hào)；否則將阻尼激活信號(hào)設(shè)置成數(shù)值0（對(duì)應(yīng)于布爾“假”）。還向阻尼計(jì)算模塊67（圖3）發(fā)送阻尼激活信號(hào)。

圖5更加詳細(xì)地圖示了命令計(jì)算模塊66。命令計(jì)算模塊66接收作為輸入的馬達(dá)速度和車輛速度。將車輛速度發(fā)送至車輛速度查找表90以生成車輛速度相關(guān)阻尼增益。存儲(chǔ)在車輛速度查找表90中的阻尼增益可以降低為對(duì)應(yīng)于較低車輛速度。

命令計(jì)算模塊66還使用馬達(dá)速度作為輸入而從基于馬達(dá)速度的查找表92生成在0和1之間的縮放因子。一般地，量值更大的馬達(dá)速度對(duì)應(yīng)于逼近值1的因子。在操作中，馬達(dá)速度量值在塊91處被創(chuàng)建并且被發(fā)送至馬達(dá)速度查找表92。馬達(dá)速度查找表92可以使用插值使用最終值方法來(lái)生成基于馬達(dá)速度的縮放因子。

然后將基于馬達(dá)速度的縮放因子命令連同馬達(dá)速度和車輛速度相關(guān)阻尼增益發(fā)送至乘法器94。乘法器94基于如下各項(xiàng)的乘積輸出經(jīng)計(jì)算的命令：基于馬達(dá)速度的縮放因子、馬達(dá)速度信號(hào)、車輛速度相關(guān)阻尼增益（例如從車輛速度信號(hào)計(jì)算的阻尼增益）。

如圖3中所描述的，經(jīng)計(jì)算的命令和激活信號(hào)通過(guò)阻尼計(jì)算模塊67進(jìn)行相乘以生成阻尼命令。

圖6圖示了主動(dòng)阻尼動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法600。在塊602處，基于馬達(dá)速度信號(hào)、丁字架轉(zhuǎn)矩信號(hào)和最終馬達(dá)命令而確定阻尼激活信號(hào)。在塊604處，基于馬達(dá)速度信號(hào)和車輛速度信號(hào)而確定經(jīng)計(jì)算的命令。在塊606處，基于阻尼激活命令和經(jīng)計(jì)算的命令而確定阻尼命令。阻尼命令可以降低動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的馬達(dá)的馬達(dá)速度。

在各種實(shí)施例中，以上描述的模塊可以包括一個(gè)或多個(gè)子模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊和子模塊是指專用集成電路（asic）、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的存儲(chǔ)器和處理器（共享、專用或群組），或組合邏輯電路。如可以領(lǐng)會(huì)到的，子模塊可以被組合和/或進(jìn)一步劃分。

雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限數(shù)目的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易理解的是，本發(fā)明不限于這樣公開(kāi)的實(shí)施例。而是，本發(fā)明可以修改成包含此前未描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)目的變型、更改、置換或等同布置。此外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是要理解的是，本發(fā)明的各方面可以包括所描述的實(shí)施例中的僅一些。相應(yīng)地，本發(fā)明不被視為受前述描述限制。