[發(fā)明專利]一種方向盤絕對轉(zhuǎn)角的計算方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410785474.1
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN105774895A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 趙學平;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天汽車機電股份有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B60W40/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 崔文文

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向控制領域，特別是涉及一種適用于EPS系統(tǒng)的方向盤絕對轉(zhuǎn)角的計 算方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著整個社會對汽車的安全性、節(jié)能環(huán)保新能源需求的提高，越來越多的汽車都裝備了 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS(ElectricPowerSteering)以及電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)ESP(Electronic StabilityProgram)和其他的智能控制系統(tǒng)。這些汽車用的電控系統(tǒng)能否正常有效的運行，不 僅僅需要轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)矩信號，同時也需要轉(zhuǎn)向的角度信號。如果方向盤轉(zhuǎn)角計算不正確，會影 響到EPS系統(tǒng)中方向盤的回正，使得駕駛員緊張和不舒適。

如圖1所示，EPS系統(tǒng)100包括以下部件：包括ECU(ElectronicControlUnit，電子控 制單元)110、轉(zhuǎn)角傳感器120、電機130、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中傳遞轉(zhuǎn)矩的管柱140和齒輪齒條式機 械轉(zhuǎn)向器150、以及萬向節(jié)(未在圖中標注)等。一般ECU110對轉(zhuǎn)角傳感器120的監(jiān)測流 程如下：監(jiān)測絕對轉(zhuǎn)角位置信號的電壓值：其中，絕對轉(zhuǎn)角位置處的最小電壓為供電電壓的 10％，最大電壓為供電電壓的90％。一般情況下，傳感器的供電電壓為5V，那么當絕對位置 信號的電壓值不在[0.5V，4.5V]的范圍內(nèi)時，認定轉(zhuǎn)角傳感器120可能出現(xiàn)了故障，計算得到 的方向盤絕對轉(zhuǎn)角無效；如果ECU110監(jiān)測絕對轉(zhuǎn)角位置信號正常，則利用一路相對位置信 號計算相對轉(zhuǎn)角，并且根據(jù)另一路相對位置信號校核該轉(zhuǎn)角傳感器是否發(fā)生故障，若發(fā)生故 障，則采取相應的處理方法；若正常，該方向盤絕對轉(zhuǎn)角傳感器返回的角度為有效數(shù)據(jù)。通 過以上分析，因為這類傳感器只能初始化絕對位置信號在測量范圍內(nèi)的角度(譬如+/-900度)， 所以這種處理方法在汽車廠初始安裝的時候會存在以下問題。

主機廠將EPS系統(tǒng)安裝到整車上的時候，由于EPS的轉(zhuǎn)向管柱是可以繞軸線作360度的 旋轉(zhuǎn)運動的，所以難以保證輪胎偏轉(zhuǎn)角度的零位(對應于汽車直線行駛時候的輪胎位置)和 EPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)角傳感器120的零位(對應于方向盤的轉(zhuǎn)角零位)相差不能太大，譬如方向盤安 裝角度和由ECU110采樣轉(zhuǎn)角傳感器120的信號計算后得到的結(jié)果相差1080度，這種情況下 當EPS系統(tǒng)安裝固定在整車上以后，絕對位置信號的數(shù)值顯示為超限，按照常規(guī)的處理方法， 就無法得到準確的方向盤絕對轉(zhuǎn)角。如何消除這一安裝誤差呢？常規(guī)的做法是整車安裝調(diào)試 人員，拆開EPS轉(zhuǎn)向管柱和齒輪齒條相連接的花鍵，重新定位；或者在EPS出廠的時候固定 住方向盤的軸向轉(zhuǎn)動并設定好零位，安裝的時候定好轉(zhuǎn)向輪和方向盤的位置再安裝。這兩種 方法對整車廠而言意味著需要投資設備和定位工裝并增加一個工位。

而且在汽車出廠下線以后，駕駛員每一次汽車熄火、重新點火啟動以后，ECU110計算 角度的時候需要利用ADC(Analog-to-DigitalConverter，模數(shù)變換器)采樣得到轉(zhuǎn)角傳感器 120輸出的相對位置信號和絕對位置信號來計算方向盤絕對轉(zhuǎn)角，由于有時候駕駛員停車的 時候方向盤絕對轉(zhuǎn)角過大導致了絕對位置信號超出限值，如何計算出準確的方向盤絕對轉(zhuǎn)角 呢？如何解決這個問題的文獻和專利并不多見，而且存在不少的缺陷，詳見以下敘述。

一種方向盤轉(zhuǎn)角確定方法的專利是由博世汽車部件蘇州有限公司申請《方向盤轉(zhuǎn)角確定 方法、處理器、電子控制單元以及汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)》(專利號是CN103978980)，它提供 了一種方法來估計方向盤的絕對轉(zhuǎn)角。這個專利中提到的轉(zhuǎn)角傳感器特征是它在(-180，+180) 度的相對轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)對應于的電壓輸出信號為(0，+Vcc)伏電壓，當汽車方向盤轉(zhuǎn)到了 (+180，+540)或者(-540，-180)度的轉(zhuǎn)角的時候電壓輸出為另一個(0，+Vcc)伏的信號。 這樣的傳感器的缺陷在于無法正確獲得汽車方向盤的絕對轉(zhuǎn)角，專利中提到了根據(jù)汽車輪速 傳感器和汽車橫擺角速度傳感器的信號獲得汽車前后車輪的轉(zhuǎn)速和汽車的橫擺角速度，來估 計汽車的方向盤參考轉(zhuǎn)角SasRef，通過比對角度傳感器測得的相對轉(zhuǎn)角求絕對轉(zhuǎn)角。該專利 提到的方法的缺陷在于需要除了角度傳感器之外的其它傳感器：橫擺角速度傳感器(一般只 有中高檔車才有)和輪速傳感器；同時它的算法也過于復雜，需要利用汽車的運動狀態(tài)來估 計方向盤的絕對轉(zhuǎn)角，數(shù)據(jù)的采集、信號處理、以及運算都非常占用寶貴的ECU資源。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種方向盤絕對轉(zhuǎn)角的計算方法 和系統(tǒng)，用于解決上述缺點。