一種汽車電動轉向系統的控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種針對輪胎防滑鏈應用的汽車電動轉向系統EPS的控制方法，用于控制車輛安裝防滑鏈（俗稱雪鏈）后的輪胎最大轉角，所述方法包括：計算使輪胎在安裝防滑鏈的情況下與周邊子系統沒有運動干涉所對應的輪胎最大轉角；以及在輪胎安裝防滑鏈的情況下，通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過所述輪胎最大轉角的范圍內，以此來避免防滑鏈在汽車行駛過程中與周邊子系統的運動干涉。
【專利說明】 一種汽車電動轉向系統的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車控制【技術領域】，并且更具體地，涉及一種針對輪胎防滑鏈應用的汽車電動轉向系統的控制方法。
【背景技術】
[0002]汽車防滑鏈，俗稱雪鏈，是防止汽車車輪行駛時打滑而使用的安全裝置。利用防滑鏈條特制的粗糙表面使汽車輪胎與路面的摩擦力增大，通常在雪地和泥濘路況下，可以起到保護輪胎，防止輪胎打滑，保證車輛正常行駛的作用。特別是冬天積雪路面上，能有效保證車輛的行駛平穩和駕駛安全。
[0003]市場上常見的工業制成品中，汽車防滑鏈從材質上來說通常分為聚氨酯橡膠、牛筋、鋼鐵材質三種。就普通家用汽車使用的防滑鏈而言，目前鐵制防滑鏈因其對路面和輪胎的損害都很大，正在逐漸淡出市場。取而代之的是更加經濟耐用且涉及更加人性化的橡膠和牛筋防滑鏈，因為其內側緊貼輪胎表面，外側有鋼釘和特質紋理，所以既不損傷輪胎也保證了防滑性能。
[0004]目前國家法規規定，車輛必須至少有一款輪胎可以裝配市場上常見的防滑鏈。由于防滑鏈的尺寸厚度通常都至少在12?20 _左右，因此主機廠在設計時需要對懸架擺臂、車身輪罩等零件進行大幅修改或凹陷設計，以避讓防滑鏈，但同時會降低零部件的剛度。傳統的機械限位方式可以有效地限制輪胎最大轉角，避免輪胎裝配防滑鏈后與其他零部件干涉，但卻需要增加額外的零部件，增加了成本并且顧客操作也較為困難。

【發明內容】

[0005]鑒于上述情況，本發明提供了一種針對輪胎防滑鏈應用的汽車電動轉向系統EPS的控制方法，所述方法包括:計算使輪胎在安裝防滑鏈的情況下與周邊子系統沒有運動干涉所對應的輪胎最大轉角；以及在輪胎安裝防滑鏈的情況下，通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過所述輪胎最大轉角的范圍內，以此來避免防滑鏈在汽車行駛過程中與周邊子系統的運動干涉。
[0006]根據本發明的一個實施例，所述通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過所述輪胎最大轉角的范圍內包括:計算與所述輪胎最大轉角對應的方向盤最大轉角；在檢測到方向盤被旋轉到所述方向盤最大轉角時，通過所述EPS控制程序使EPS電機關閉助力或施加反向助力來阻止方向盤轉角繼續增加。
[0007]根據本發明的一個實施例，所述通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過所述輪胎最大轉角的范圍內包括:計算與所述輪胎最大轉角對應的方向盤最大轉角；在檢測到方向盤被旋轉到所述方向盤最大轉角減去一個提前量的水平時，通過所述EPS控制程序使EPS電機關閉助力或施加反向助力來阻止方向盤轉角繼續增加，其中所述提前量根據電動轉向系統的響應時間來設定。
[0008]根據本發明的一個實施例，所述輪胎最大轉角為大約35度?40度。[0009]根據本發明的一個實施例，計算所述輪胎最大轉角包括:為安裝防滑鏈后的輪胎建立數學模型；基于所述數學模型結合前懸架和電動轉向系統的運動模型來確定所述輪胎最大轉角。
[0010]根據本發明的一個實施例，所述方法還包括在車內儀表板上向用戶提供按鍵以使用戶能夠通過操作按鍵向EPS控制程序通知輪胎安裝防滑鏈。
[0011]根據本發明的一個實施例，所述方法還包括在輪胎沒有安裝防滑鏈的情況下，通過EPS控制程序取消對輪胎轉角的所述限制。
[0012]本發明在不增加零部件重量、不給車輛使用者帶來復雜機械操作的情況下，通過電動轉向系統EPS的控制程序，來實現在特定工況下對輪胎最大轉角的限制，駕駛員只需要通過儀表面板上的簡單按鍵操作，就可以在汽車輪胎安裝防滑鏈的情況下，方便地實現對輪胎最大轉角的限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下將結合附圖和實施例，對本發明的技術方案作進一步的詳細描述。
[0014]圖1示出了根據本發明的一個實施例的、汽車電動轉向系統EPS的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發明的上述目的、特征和優點更加明顯易懂，以下結合附圖和具體實施例進一步詳細描述本發明。需要說明的是，附圖中的各結構只是示意性的而不是限定性的，以使本領域普通技術人員最佳地理解本發明的原理，其不一定按比例繪制。
[0016]圖1是根據本發明的一個實施例的、汽車電動轉向系統EPS的控制方法的流程圖。為了擺脫傳統的機械限位方式的諸多限制，本發明利用汽車的電動轉向系統EPS來實現輪胎防滑鏈與整車架構的配合應用。
[0017]電動助力轉向系統(EPS,Electric Power Steering)是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。與傳統的液壓助力轉向系統(HPS, Hydraulic Power Steering)相比，EPS系統具有很多優點，其省去了液壓動力轉向系統所必需的動力轉向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發動機上的皮帶輪，既節省能量，又保護了環境。另外，EPS系統還具有調整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉向助力的特點。由于這些優點，EPS系統目前已經被應用在幾乎所有的車輛上。在實踐中，EPS系統主要可以包括轉矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構和電子控制單元(ECU)等部件。
[0018]一般地，在應用EPS系統的情況下，駕駛員在操縱方向盤進行轉向時，轉矩傳感器會檢測方向盤的轉向以及轉矩的大小，并將相應的電壓信號輸送到電子控制單元。可以在電子控制單元中運行EPS系統的控制程序，根據來自各傳感器的轉矩電壓信號、轉動方向和車速信號等向電動機控制器發出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力。汽車不轉向時，電子控制單元則不向電動機控制器發出指令，電動機不工作。
[0019]在圖1所示的方法中，為了避免防滑鏈在汽車行駛過程中與周邊子系統的運動干涉，首先計算使輪胎在安裝防滑鏈的情況下與周邊子系統沒有運動干涉所對應的輪胎最大轉角δ 如步驟SlOl所示。在實踐中，輪胎最大轉角δ ^^可以在產品設計階段作為EPS系統標定的參數之一。
[0020]在本發明的一些實施例中，計算輪胎最大轉角δ 可以包括首先為安裝防滑鏈后的輪胎建立數學模型，進而在該數學模型的基礎上結合前懸架和電動轉向系統的運動模型來確定輪胎最大轉角，即防滑鏈與周邊零件不干涉時的最大輪胎轉角。通常，計算得到的輪胎最大轉角可以是大約35度~40度。
[0021]進一步地，在步驟S102中，EPS系統可以在為汽車轉向提供助力之前判斷輪胎是否是在安裝了防滑鏈的情況下運行。在本發明的一些實施例中，可以在車內儀表板上向用戶提供按鍵以使用戶能夠通過操作按鍵向EPS系統的電子控制單元通知輪胎已安裝了防滑鏈。更具體地，可以在EPS系統的控制程序中設置防滑鏈模式。當車輛在冬季采用防滑鏈時，駕駛者可以通過車內儀表板的操作按鍵快捷地將EPS系統切換為防滑鏈模式。該模式可以只在冬季使用防滑鏈時由駕駛員手動切換，因而不會影響平時正常駕駛時車輛的轉向靈活性。
[0022]如果處于該防滑鏈模式，EPS系統就可以確定輪胎正在安裝了防滑鏈的情況下運行。因此，在步驟S103中，電動助力轉向系統可以在駕駛員控制方向盤進行轉向的過程中通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過如上計算得到的輪胎最大轉角δ輪胎的范圍內，以此來避免防滑鏈在汽車行駛過程中與周邊子系統的運動干涉。
[0023]為了將方向盤轉角限制在使輪胎不超過輪胎最大轉角δ 的范圍內，EPS系統可以預先地計算與輪胎最大轉角S 對應的方向盤最大轉角δ ，例如根據汽車的轉向比來計算，該轉向比通常可以指示車輪轉I度時，方向盤需要轉的角度。當EPS系統的傳感器檢測到方向盤轉角達到δ 的邊界值時，可以通過EPS控制程序指示電機立即關閉助力或施加反向助力，由此阻止駕駛員繼續增加方向盤轉角，進而達到限制輪胎最大轉角的目的。由于輪胎最大轉角被限制在防滑鏈與其他汽車零部件不干涉的范圍內，因此只要輪胎轉角不超過該邊界值，防滑鏈就不會對車輪周圍的部件或系統產生影響。
··[0024]在本發明的另一些實施例中，EPS系統的控制程序還可以被配置成在其中的傳感器檢測到方向盤被旋轉到方向盤最大轉角δ 減去一個提前量δ 的水平時，使EPS電機關閉助力或施加反向助力來阻止方向盤轉角繼續增加，其中S 可以根據電動轉向系統的響應時間來設定。
[0025]在輪胎沒有安裝防滑鏈的情況下，可以通過EPS控制程序取消對輪胎轉角的限制，EPS系統可以按正常的輪胎轉角范圍為汽車提供助力，如步驟S104所示。
[0026]由此，在不增加零部件重量、不給車輛使用者帶來復雜機械操作的情況下，本發明所提供的控制方法使得駕駛員可以只需要通過儀表面板上的EPS模式按鍵，通過在電動轉向系統EPS的控制程序中增加的防滑鏈模式，由程序控制EPS電機施加反力，從而實現對安裝防滑鏈的輪胎的最大轉角的限制，避免了對輪胎周圍子系統的機械結構的改變。
[0027]以上列舉了若干具體實施例來詳細闡明本發明，這些個例僅供說明本發明的原理及其實施方式之用，而非對本發明的限制，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，本領域的普通技術人員還可以做出各種變形和改進。因此所有等同的技術方案均應屬于本發明的范疇并為本發明的各項權利要求所限定。
【權利要求】
1.一種針對輪胎防滑鏈應用的汽車電動轉向系統EPS的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 計算使輪胎在安裝防滑鏈的情況下與周邊子系統沒有運動干涉所對應的輪胎最大轉角；以及 在輪胎安裝防滑鏈的情況下，通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過所述輪胎最大轉角的范圍內，以此來避免防滑鏈在汽車行駛過程中與周邊子系統的運動干涉。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過所述輪胎最大轉角的范圍內包括:計算與所述輪胎最大轉角對應的方向盤最大轉角；在檢測到方向盤被旋轉到所述方向盤最大轉角時，通過所述EPS控制程序使EPS電機關閉助力或施加反向助力來阻止方向盤轉角繼續增加。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過EPS控制程序將方向盤轉角限制在使輪胎不超過所述輪胎最大轉角的范圍內包括:計算與所述輪胎最大轉角對應的方向盤最大轉角；在檢測到方向盤被旋轉到所述方向盤最大轉角減去一個提前量的水平時，通過所述EPS控制程序使EPS電機關閉助力或施加反向助力來阻止方向盤轉角繼續增加，其中所述提前量根據電動轉向系統的響應時間來設定。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，計算方向盤最大轉角包括根據汽車轉向比來確定與所述輪胎最大轉角對應的方向盤最大轉角。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述輪胎最大轉角為大約35度?40度。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，計算所述輪胎最大轉角包括:為安裝防滑鏈后的輪胎建立數學模型；基于所述數學模型結合前懸架和電動轉向系統的運動模型來確定所述輪胎最大轉角。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在車內儀表板上向用戶提供按鍵以使用戶能夠通過操作按鍵向EPS控制程序通知輪胎安裝防滑鏈。
8.如權利要求1-7中任意一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在輪胎沒有安裝防滑鏈的情況下，通過向EPS控制程序取消對輪胎轉角的所述限制。
【文檔編號】B62D6/00GK103847787SQ201210498049
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月29日 優先權日:2012年11月29日
【發明者】易斌, 劉飛, 朱俊, 翁輝, 裴亦辰, 古濤, 王鳳麗 申請人:上海汽車集團股份有限公司