[发明专利]线控转向系统和用于估计线控转向系统的齿条力的方法

说明书

本公开提供一种线控转向系统和用于估计线控转向系统的齿条力的方法，该方法在通过转向电机的操作改变齿条杆的位置时基于在减速器的前端和后端获得的齿条杆的位置值之间的差值来计算施加到减速器的恢复力；并且通过将恢复力反映到包括SBW系统的惯性力的运动方程来计算齿条力。

技术领域

本公开涉及一种用于估计线控转向(SBW)系统的齿条力的方法。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息并且可能不构成现有技术。

线控转向(SBW)系统，其是将车辆的方向盘和驱动轮彼此机械地断开的转向系统，通过电子控制单元(ECU)接收方向盘的转向信号并且基于输入的转向信号操作连接到驱动轮的转向辅助电机(以下称为“转向电机”)而可以使车辆转向。

由于SBW系统不具有现有转向系统所具有的机械连接结构，因此可以更自由地配置转向系统的布局、提高燃料效率、并消除从车轮输回的干扰。

我们已经发现，可以在车辆的横向控制和转向响应控制方面监控施加到轮胎的横向力(施加到齿条杆的力＝齿条力)，因为它对不仅影响车辆的控制，还影响转向响应的控制。

特别地，由于SBW系统不提供齿条杆和驱动器之间的物理连接，因此可能希望通过测量和估计齿条力来让驾驶员识别关于路面的信息。

作为估计齿条力的方法，存在使用汽车动力学模型的横向力估计以及使用转向系统模型的齿条力估计。作为测量方法，存在使用拉杆上的杆单元直接测量力的方法。

然而，根据使用汽车动力学模型的齿条力估计方法，取决于轮胎的模型，精度存在差异，并且在低车速下精度可能特别低。

此外，因为没有物理连接，使用转向系统模型的情况使用通过物理连接到齿轮箱的柱上的扭矩传感器而获得的值可能与SBW系统不兼容，因此可能需要准确地知道从轮胎转向系统的电机传递到齿条的力。

以上提供的描述仅用于帮助理解本公开的背景并且不应被解释为包括在本领域技术人员已知的现有技术中。

发明内容

本公开提供用于估计SBW系统的齿条力的方法，该方法基于SBW中的构件的强度来测量从电机传递到齿条杆的力并且使用该力来估计齿条力。

根据本公开的一个方面，提供用于估计线控转向(SBW)系统的齿条力的方法，该系统通过连接在转向电机与齿条杆之间的减速器将转向电机的操作力传递到齿条杆来进行转向，该方法包括：由控制器在通过转向电机的操作改变齿条杆的位置时基于在减速器的前端和后端获得的齿条杆的位置值之间的差值来计算施加到减速器的恢复力；并且通过控制器，通过将恢复力反映到包括SBW系统的惯性力的运动方程来计算齿条力。

计算恢复力可以包括：从转向电机中的电机位置传感器计算齿条杆的第一位置值；通过测量齿条杆的位置的齿条位置传感器测量齿条杆的第二位置值；计算第一位置值与第二位置值之间的差值；以及通过将该差值乘以减速器的弹簧常数来计算恢复力。

减速器可以是皮带轮式减速器，并且可以通过将该差值乘以皮带的弹簧常数来计算恢复力。

减速器可以是皮带轮式减速器，并且可以从限定差值与施加到皮带上的力之间的关系的映射来计算恢复力。

可以通过由齿条位置传感器测量齿条杆的位置值来计算齿条杆的加速度，并且可以通过将SBW系统的质量乘以计算的齿条杆的加速度来计算惯性力。

可以通过在计算齿条力时从减速器的减速比与恢复力的乘积中减去惯性力来计算齿条力。

可以从减速器的减速比与恢复力的乘积中进一步减去SBW系统的摩擦力。