用于可变转向辅助的系统和方法‑II与流程

本公开大体上涉及用于车辆的转向系统，并且更具体地涉及用于机动车中的可变转向辅助的系统和方法。

背景技术：

转向系统在使用期间通常辅助车辆的操作员操纵车辆。通常，转向系统具有可具有固定行程范围的转向辅助单元，诸如齿条和小齿轮机构。然而，在某些驾驶状况中，诸如当车辆停放时可能希望转向系统具有较大的行程范围。然而，鉴于车辆的不同部件可彼此干扰，当车辆正在不均匀路面上行驶时具有较大行程范围可能并非所需要的。

因此，希望提供在车辆的操作期间用于可变转向辅助的系统和方法。另外，从以下结合附图和前面的技术领域及背景技术进行的详细描述和所附权利要求书中将更清楚地明白本发明的其它理想特征和特性。

技术实现要素：

提供一种用于控制车辆的转向辅助单元的方法。该方法包括接收第一加速计数据、第二加速计数据和第三加速计数据，接着比较和计算第一加速计数据、第二加速计数据和第三加速计数据以确定三个独立移动部件之间的相对移动。该方法进一步包括输出控制信号以基于相对移动控制转向辅助单元的行程。接着由转向辅助单元实施前述控制信号的输出以限制转向行程或提供转向系统无人驾驶而达到行程极限值的恢复力。

提供一种用于车辆的转向辅助单元控制系统的设备。该设备包括具有行驶路径的转向辅助单元以及转向辅助控制模块。转向辅助控制模块基于第一加速计数据、第二加速计数据和第三加速计数据的比较和/或计算确定转向辅助单元的行程极限值。

附图说明

下文将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同标号标示相同元件，且其中：

图1a是说明本公开的转向辅助控制系统的第一实施例的示意图；

图1b是说明本公开的转向辅助控制系统的第二实施例的示意图；

图1c是说明本公开的转向辅助控制系统的第三实施例的示意图；

图2a是说明根据各个实施例的转向系统的控制系统的数据流图；

图2b是说明根据各个实施例的转向系统的控制系统的又一数据流图；以及

图3是说明根据各个实施例的转向系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并且并无限制应用和用户的意图。另外，不存在被任何前述的技术领域、背景、摘要或以下详细描述中提出的任何明确的或暗示的理论约束的意图。如本文所使用，术语模块是指个别或呈任何组合的任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。

参考图1a至1c，示出具有根据各个实施例的转向系统12的车辆10。虽然本文所示的图描绘了具有某些元件设置的实例，但是实际实施例中可以存在附加的介入元件、装置、特征或部件。还应当理解的是，图1a至1c仅仅是说明性的并且不一定按比例绘制。

在各个实施例中，转向系统12包括耦接至转向轴16的手轮14。在一个示例性实施例中，转向系统12是进一步包括转向辅助单元18的电动转向(eps)系统，该转向辅助单元耦接至转向系统12的转向轴16和车辆10的拉杆20、22。转向辅助单元18包括(例如)齿条和小齿轮转向机构(未示出)，其可以通过转向轴16耦接至转向致动器马达和传动装置(在下文称为转向致动器)。在操作期间，随着手轮14被车辆操作员转动，转向辅助单元18的马达提供辅助以移动拉杆20、22，其分别依次移动分别耦接至车辆10的路面轮28、30的转向节24、26。虽然图1a至1c中说明且本文描述了eps系统，但是应当明白的是，本公开的转向系统12可包括各种受控转向系统，包括(但不限于)具有液压配置的转向系统、前eps系统、主动后转向系统和线控转向配置-其中任何一个前述系统可以(但不必)将车轮独立地转向。

作为各种车辆系统的部分(诸如(但不限于)车身系统、悬架控制系统或车辆安全系统)，图1a说明定位在车身10中的第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36，其中此类加速计32、34、36可以提供获得数据的附加功能以确定反映独立移动车身40(或车架)相对于前独立移动车轮28、30中的每一个的相对移动的“相对移动值”。为了提供最佳转向可操纵性和车辆操控，本公开提供了一种预期各种外力的车辆系统，该外力导致每个车身40和车轮28、30中的每一个独立移动。车身40(或车架)与第一前轮28和第二前轮30之间的“相对移动值”可以通过从第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36获得数据来测量以确定各种车辆系统或部件是否在外部负载下收缩(“颠簸状况”)，由此有非所需部分干扰的状况的风险。另外，获自第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36的数据可以确定车身40(或车架)与车轮28、30之间是否发生回弹。图1a中存在回弹状况，其中车身40(或车架)的一部分与已识别的车轮28、30中的任一个车轮可各自移动远离彼此。本文将更详细地进一步解释确定回弹的关联性。

在第一实施例中，本公开提供一种方法，其中转向辅助单元从至少三个加速计-第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36接收数据。第一加速计数据(示为图2a中的32a)来源于第一位置(示为图1a中的驱动通道19)处的第一加速计32，第二加速计数据(示为图2a中的34a)来源于第二位置(示为第一前转向节24)处的第二加速计34，且第三加速计数据(示为图2a中的36a)来源于第三位置(示为第二前转向节26)处的第三加速计36。第一加速计32可以贴附至车身40(诸如(但不限于)底盘或驱动通道29)或车架。第一加速计32也可以称为中心车辆加速计。应当理解的是，第一加速计32或中心车辆加速计可以贴附至车身40或车架的任何部分。第一加速计或中心车辆加速计可以是可以测量线性加速度或角加速度的二轴或三轴加速计。第一加速计32可在每个车轮位置处检测车身的移动/加速度。关于与车轮相关联的加速计，应当理解的是，此类加速计34、36、37、41可以贴附至用于相关车轮位置的对应车轮、悬架部分或转向节中的任一个。

来自第二加速计34和第三加速计36的数据34a、36a(图2a中所示)可以如图1a中所示分别识别前轮28、30中的每一个的线性加速度。线性加速度可以沿着前轮的运动路径来测量。控制单元42接着可以比较来自第一加速计32(或中心车辆加速计)的数据(示为图2a中的32a)与第二加速计数据34b(可以位于或靠近第一前轮28)以识别移动车身40(或车架)与移动第一前轮28之间的移动。控制单元42基于输入数据确定相对移动值。如果由比较第一加速计数据与第二加速计数据引起的相对移动值在可接受范围之外，那么鉴于车身40(或车架)与第一前轮之间的总移动可造成不理想的状况，转向控制单元42(或转向行程控制模块102)将不允许扩大转向齿条行程。因此，如果这两个独立移动部分之间的相对移动在可接受范围之外，那么可以实施两种结果中的一种。首先，如果实际转向行程小于或等于默认行程极限值，那么该系统将不允许转向超出默认行程极限值。其次，如果实际转向行程大于极限值，那么该系统将提供恢复力(转向辅助单元的控制信号)使得转向辅助单元将无人驾驶而使行程达到默认行程极限值。

在可接受范围之外的一端上，来自第一加速计数据32和第二加速计34的输入数据32a、34a可以表明每个车身40和第一前轮28快速地移动远离彼此，由此识别该位置中的不可接受的回弹状况。在可接受范围之外的另一端上，来自第一加速计32和第二加速计34的输入数据32a、34a可以表明每个车身40和第一前轮28这二者均快速地朝彼此移动，识别不可接受的颠簸状况。在相对移动值落在可接受范围之外的情况下，控制单元42将不会扩大转向齿条的行程以防止轮舱与轮胎之间的非所需部分干扰。应当理解的是，如果当车辆处于颠簸状况中时转向行程超出默认行程极限值，那么轮舱与轮胎/车轮28、30之间发生非所需部分干扰(其中该部分均独立地朝彼此移动使得其间的空间余量不足)。

应进一步理解的是，当存在非所需回弹状况时，很快就会伴随有相关的非所需颠簸状况。这通常发生于轮胎稍微碰到隆起物接着碰到坑洼时使得轮胎和车身40(或车架)各自快速地移动远离彼此，其中当着陆时，轮胎和车身40(或车架)非所需地相对于彼此收缩。即，车身40和车轮28、30的轮胎各自快速地朝彼此移动。本公开提供了一种系统，当检测到每个车身40(或车架)远离所识别车轮28、30、37、41的非所需、独立和快速移动时该系统将防止附加的转向齿条行程使得任何车轮均不会干扰轮舱。

如所述，控制单元42或控制单元42内的转向行程控制模块102接着可以比较和计算第二加速计数据34a和第三加速计数据36a与来自第一加速计32(或中心车辆加速计)的数据32a以通过比较车身40(或车架)的加速度与前轮28、30中的每一个的加速度来确定相对移动值。相对移动值识别车身40和车轮在何处各自独立地移动远离彼此或车身40和车轮在何处各自独立地朝彼此移动。(另外，“相对移动值”被理解为意味着如上文所指示的整体车辆系统/部件的膨胀或收缩)。当“相对移动值”落在可接受范围之外时-指示过度回弹或颠簸，控制单元42识别行程数据存储装置104中的行程极限值；且接着转向辅助单元从控制单元42接收行程极限值112以控制方向盘的行程，由此防止车轮28、30的轮胎转动太快使得轮胎可以接触轮舱。应当进一步理解的是，在颠簸状况的情况下，控制信号将发送至转向辅助单元18使得如果实际转向行程大于行程极限值，那么转向辅助单元18可以提供恢复力至转向系统。

参考图1b，应当进一步理解的是，可以增加第四加速计37和第五加速计41至前述系统使得第四加速计37和第五加速计41分别贴附至各自与第一后轮27和第二后轮25相关联的区域。当实施附加的第四加速计37和第五加速计41时，类似地通过比较第一加速计数据32a与来自第一后轮加速计37和第二后轮加速计41的数据37a、41a来确定“相对移动值”。接着使用此类相对移动值来确定应当限制还是扩大转向齿条行程。

如所指示，应当理解的是，本发明中可以实施更少或更多加速计。因此，如图1c中所示，在又一实施例中，可以实施多达八个加速计，其中在每个车轮位置附近实施两个加速计，其中在如所示的每个车轮位置处基础加速计24、29、31、33贴附至车身40或车架，且对应的车轮加速计34、36、37、41贴附至与每个车轮25、27、28、30相关联的区域。在此实施例中，控制单元42(经由转向行程控制模块102)基于来自每个基础加速计24、29、31、33的基础加速计数据与接收自每个对应的车轮加速计34、36、37、41的每个对应的数据的比较来将每个车轮25、27、28、30附近的各个运动部分的“相对移动值”公式化。如所述，转向行程控制模块102接着可以比较和计算(车身或车架的)每个基础加速计数据与每个车轮加速计数据以确定每个车轮位置的相对移动值。对于相应的位置，相对移动值识别车身40和车轮25、27、28、30在何处独立地移动远离彼此，或车身40和车轮25、27、28、30在何处独立地朝彼此移动。另外，“相对移动值”应当理解为意味着如上文所指示的车辆系统/部件的膨胀或收缩)。当“相对移动值”落在可接受范围之外时-指示过度回弹或颠簸，转向辅助单元识别行程极限值；且转向辅助单元输出控制信号以控制方向盘的行程以防止轮胎转动太快，使得轮胎可以接触轮舱。除(当转向系统行程为或低于行程极限值时)对转向系统施加行程极限外，控制信号可以发送至转向辅助单元使得如果实际转向极限大于行程极限值，那么转向辅助单元可以提供恢复力至转向系统。

中心车辆加速计(或第一加速计32)可以附接至前座椅下方的车辆底盘作为车辆安全(安全气囊)系统的部分。替代性地，中心加速计(或第一加速计32)还可以集成至控制单元42和/或安全气囊控制单元(未示出)中。还已知的是，中心加速计(或第一加速计32)可以贴附至在前格栅/头灯的后方但在车罩下方。虽然可能首先已经针对车辆的安全控制系统实施了中心车辆加速计或第一加速计32，但是可以经由can总线针对转向控制单元42实施来自第一或中心车辆加速计32的数据。

因此，在第一实施例中，用于第一加速计32的第一位置可以在车身40或车架的任何部分上，诸如在车身40的驱动通道或底盘上，而第二和第三位置分别在前轮(示为图1a中的第一前轮28和第二前轮30)处。另一个非限制性实例可以是：第一加速计32'可以在转向辅助单元18上(图1b中所示)，而第二和第三位置也分别在前轮28、30处。

在示例性实施例中，图1a和1b中所示的第一加速计32可以测量车身40或车架的任何部分上的矢量g力，而第二加速计34可以测量第一前轮28上的矢量g力且第三加速计36测量第二前轮30上的矢量g力。来源于加速计32、34、36的这些数据点可以由转向行程控制模块102(参见图2a)使用来确定车身40(或车架)与每个前轮之间的相对移动值是否落在可接受范围内。如所指示，当每个前轮处的相对移动值落在可接受范围内时，转向辅助单元可以允许扩大转向齿条行程。扩大的转向齿条行程提供了降低的转动半径和更好的可操纵性。然而，当相对移动值落在可接受范围之外时，转向行程控制模块将转向齿条行程维持在默认极限范围内。在车身40(或车架)与每个前轮之间的相对移动值落在可接受范围之外且转向齿条已经在扩大行程模式中的情况下，转向控制模块42发送信号至转向辅助单元以提供恢复力以将转向齿条行程带至默认极限范围内，且使得相对于轮舱降低轮胎角度。

如非限制性实例中所指示，在触发操作前述控制单元42的算法(开始于图3中所示的步骤201)之前，车辆可以低于预定阈值(诸如(但不限于)15英里/每小时)的速度操作。控制单元42可以通过使用来自第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36的加速计数据来确定每个前轮28、30的相对移动值。应当理解的是，本公开的系统和方法可以由多种模块触发，该模块包括(但不限于)发动机控制单元、转向控制单元、变速器控制单元、制动器控制单元。关于车速、可用推进器(发动机运行)、变速器位置(停车、空档、驾驶、倒车)和转向系统健康状态的数据可以由各个模块中的一个或多个模块检测以产生触发信号。通常用于提供这些触发的模块是发动机控制单元(车速、可用推进器)、变速器控制模块(变速器位置)、转向控制单元(车速、转向健康状态)、制动器控制单元(车速)。车速作为输入主要是使用个别车速传感器计算。

随着三个不同位置处的矢量g力之间的差值增大，控制模块降低转向辅助单元可将拉杆20、22移动的行程量以防止非所需部分干扰或非所需驾驶控制。然而，随着三个不同位置处的矢量g力之间的差值降低，控制模块增大转向辅助单元可将拉杆20、22移动的行程量以降低车辆的转动半径。通过增大转向辅助单元18可将拉杆移动的行程量，车辆的转动半径降低，由此提供更好的可操纵性。虽然整个车辆中的许多其它不同的部件组合可以用作加速计的第一、第二和第三位置以确定相对移动值，但是第一加速计数据32a、第二加速计数据34a和第三加速计数据36a提供精确数据至控制单元42以使得可以避免非所需部分干扰。

另外，由第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36测量的一个或多个状况可从其它来源推导，诸如(例如)通过建模推导。还应当注意的是，车辆10可包括检测和测量转向系统12和/或车辆10的可观察状况的各种其它加速计(包括(但不限于)横摆角加速计和手轮角度加速计)以确定相对移动值。

在各个实施例中，控制单元42基于施加在车辆的各个部分上的矢量力之间的差值控制转向系统12和/或车辆10的操作，该矢量力依次识别造成非所需的部分干扰的车辆收缩可发生在何处。因此，本公开的转向控制系统和方法可以基于来自至少第一、第二和第三加速计的此类读数来确定转向辅助单元18的行程范围。

应当注意的是，控制单元42通过与车辆10相关联的合适的通信架构(诸如数据总线)与第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36以及转向辅助单元18通信。

现在参考图2a和2b且继续参考图1，数据流图说明用于可以嵌入在控制单元42内的转向系统(图1)的转向控制系统100的各个实施例。图2a预期三个加速计的使用，而图2b预期五个加速计的使用，其中比较中心车辆加速计数据与贴附在车轮位置附近的每个加速计34、36、37、41。根据本公开的转向控制系统的各个实施例可包括嵌入在控制单元42内的任何数量的子模块。如可明白，图2a至2b中所示的子模块可组合和/或进一步分割以类似地限制转向系统12(图1)的齿条的行程。系统的输入可接收自其它控制模块(未示出)和/或由控制单元42内的其它子模块(未示出)确定/建模。在各个实施例中，控制单元42包括转向行程控制模块102和行程数据存储装置104。

行程数据存储装置104存储一个或多个表(例如，查找表)，其指示转向辅助单元18沿着与转向辅助单元18相关联的行驶路径的可接受行程量。换言之，行程数据存储装置104存储提供用于转向辅助单元18的移动的极限的一个或多个表。在各个实施例中，表可为由一个或多个索引限定的插值表。由至少一个表提供的行程极限值112指示转向辅助单元18所允许的行程量。例如，行程量可以是转向辅助单元18的齿条的行程量。该表可以由用于(具有加速计的)所识别车轮位置的相对移动值加索引。每个车轮位置的相对移动值可以(但不必)由施加在每个车轮上的力与在该位置处施加在车身40(或车架)上的力之间的差值来确定。因此，为了提高归因于车辆子系统和子部件的收缩和/或膨胀引起的车辆稳定性，一个非限制性实例中的行程极限可以指示转向辅助单元18基于相对移动值所允许的行程量。

参考图2a，转向行程控制模块102从第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36接收车辆数据106作为输入。车辆输入数据106包括第一加速计数据32a、第二加速计数据34a和第三加速计数据36a。转向行程控制模块102基于车辆输入数据106的比较和计算对转向辅助单元18产生转向辅助控制信号110。在一个实例中，车辆输入数据106是由转向行程控制模块102接收并且由该转向行程控制模块通过确定来自第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36的数据的差值来比较以确定每个车轮位置的相对移动值并且确定每个相对移动值是否落在可接受范围内。接着，从行程数据存储装置104的一个或多个表基于车辆输入数据106(例如，通过对表执行查找功能以使用从第一/第二/第三加速计数据计算的相对移动值确定行程极限值)确定行程极限值112。接着对转向辅助单元18产生转向辅助控制信号110以控制转向辅助单元18的行程使得转向系统保持在从行程数据存储装置104识别的行程极限值内。参考图2b，改变输入数据，其中在后轮25、27处转向的情况下还考虑来自该后轮的输入数据。

应当理解的是，上述非限制性示例性算法可以(但不必)仅当车辆低于预定阈值或在特定模式中(诸如(但不限于)某个推进器可用性、变速器位置、转向健康状态或车速范围)时才被触发。一个示例性车速范围是车辆以小于约15英里/每小时(mph)的速度操作。因此，转向辅助单元18的所允许行程极限可以增大超出标准设定，前提是每个受监测位置处的相对移动值在符合数据的可接受极限内。

转向辅助单元18的行程增大由此减小车辆10的转动半径，从而辅助在更紧密空间中更好地操纵车辆且没有非所需部分干扰的风险-诸如(但不限于)轮胎归因于车辆颠簸而与轮舱接触。然而，如果每个受监测位置(在一定的经过时间段内)的所得相对移动值可指示可发生非所需部分干扰(诸如(但不限于)车轮有接触轮舱(未示出)的风险)，那么转向辅助单元18的行程极限不会增大(或可以施用恢复力)以防止损坏车轮子系统或部件。因此，控制单元42可以基于比较和计算来自至少第一、第二和第三加速计的数据的示例性循环经过时间方法来调整转向辅助单元18的行程极限。

如所指示，在一个非限制性实例中，第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36的位置可以由两个前轮28、30以及车身40的驱动通道或底盘组成。在又一实例中，作为另一个非限制性实例，第一加速计32、第二加速计34和第三加速计36的三个位置可以分别由转向控制单元42、第一前轮28和第二前轮30组成。基于各个车辆部件上的矢量g力调整转向辅助单元的行程极限的此控制系统提供了车辆10的更好的可操纵性，由此提高客户满意度。通常，可接受行程极限取决于车辆中的各个相邻部件(诸如(但不限于)轮胎和轮舱)的接近度。例如，转向系统12的可接受行程极限可在约86毫米(mm)的范围中，并且取决于施加在各个车辆部件上的负载可以扩大至约92mm。在此非限制性实例中，如果相对移动值指示车辆部件之间有干扰风险，那么转向系统12的行程极限可经由(例如)(在转向系统施用恢复力时)从控制单元42至转向辅助单元18的信号从约92mm减小至约86mm。

现在参考图3且继续参考图1a至1b和2a至2b，流程图说明控制方法，其可由图1a至1b的控制单元42根据本公开来执行。如根据本公开可明白的是，该方法内的操作顺序不限于如图3中所说明的顺序执行，而是可以根据需要且根据本公开以一个或多个不同顺序来执行。

在各个实施例中，图3的方法可以(但不必)根据循环经过时间方法操作以提供连续、重复反馈至控制模块以确定轮胎是否有可能与车辆的轮舱接触。应当进一步理解的是，当车辆正以低于15mph的速度操作时，此方法可以(但不必)仅被来自发动机控制单元(未示出)的信号触发。

参考图3，示出方法的非限制性实例，其中该方法可开始于201。作为选用步骤201，车辆的发动机控制模块可以发送信号至转向控制单元42以“开启”或触发224本公开的循环方法，且其可以选用地使发动机控制模块发送信号至转向控制单元42以“关闭”或“触发关闭”220本公开的循环方法。因此，在触发本公开的循环方法的情况下，该方法从至少第一、第二和第三加速计接收202输入数据。应当理解的是，步骤202中采集数据的加速计的数量可以不断变化并且不限于三个加速计。在203处，比较和计算来自第一、第二和第三加速计的输入数据106(图2a和2b中所示)以确定每个受监测位置的相对移动值。相对移动值可以(但不必)是如上所述(图2a和2b中所示)的加速计读数之间的差值。在204处，接着可以从行程数据存储装置104的表基于每个受监测位置的相对移动值105确定转向齿条的行程极限值112。如果相对移动值105落在可接受范围内，那么增大行程极限值以允许更好的可操纵性，且在206处，控制单元42对转向辅助单元18产生转向辅助控制信号以增大行程极限。然而，如果相对移动值(示为图2a和2b中的105)在可接受范围之外，那么将相关的行程极限值设定为标准或默认极限以防止转向齿条行驶越过扩大的长度，使得控制单元42对转向辅助单元产生控制信号以将转向行程长度维持为默认位置。因此，在206处，接着基于选定行程极限值112产生转向辅助控制信号110使得可以如先前所述般调整方向盘的行程极限-其中施用恢复力或可或可不扩大转向行程。在208处，控制单元42将确定是否已经从发动机控制模块接收信号。在222处，如果没有从发动机控制模块接收信号，那么该方法以循环方法返回进行到步骤201。然而，如果从发动机控制模块接收中断或关闭信号(在226处)，那么该方法进行到结束于210。因此，本公开的方法99可以选用地继续在循环状况中操作直至发动机控制单元发送“触发关闭”信号至控制单元42。

虽然前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当明白的是，存在许多变化。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是实例并且不旨在决不限制本公开的范围、适用性或配置。实情是，前文详细描述将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷指引。应当理解的是，在不脱离所附权利要求书和其合法等同物的范围的情况下，可对元件的功能和设置作出各种改变。