控制电动助力转向系统的方法、电动助力转向系统和车辆与流程

1.本发明涉及车载游戏技术领域，尤其是涉及一种控制电动助力转向系统的方法、电动助力转向系统、车辆以及存储介质。


背景技术：

2.随着车辆技术的快速发展，车辆不仅作为交通工具，其还具有越来越多的娱乐功能，例如，实车模拟游戏操作，其中，方向盘通过转向来模拟按键功能。但是，在车载游戏结束后，需要将方向盘回位，归位至游戏之前的零位位置，但是，目前通常通过手动归位，无法保证方向盘的零位位置与进行游戏之前的位置一致，需要重新进行零位校正。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种控制电动助力转向系统的方法，该方法可以在退出车载游戏后，使得方向盘自动归位至游戏前的位置，提高方向盘回位的准确性。
4.本发明的第二个目的在于提出一种计算机存储介质。
5.本发明的第三个目的在于提出一种电动助力转向系统。
6.本发明的第四个目的在于提出一种车辆。
7.为了达到上述目的，本发明的第一方面实施例提出了一种控制电动助力转向系统的方法，该方法包括：响应于实车退出游戏模式的退出指令，获取方向盘的原始角度值；根据所述原始角度值控制转向驱动电机，以使方向盘回位至所述原始角度值；在所述方向盘回位至所述原始角度值后，控制离合装置恢复所述方向盘与转向传动机构的连接。
8.根据本发明实施例的控制电动助力转向系统的方法，在退出游戏模式后，获取进入游戏前方向盘的原始角度值，并根据该原始角度值控制转向驱动电机，使方向盘回到进入游戏前的原始位置，以及控制离合装置恢复方向盘与转向传动机构的连接，即方向盘自动回位，车辆自动切换至实车操作模式，可以使得方向盘的零位位置与进入游戏前保持一致，无需重新校准零点的操作，省时省力。
9.在一些实施例中，根据所述原始角度值控制转向驱动电机，以使方向盘回位至所述原始角度值，包括：根据所述目标角度值和方向盘实际转角角度值获得电机期望转速值；根据所述电机期望转速值和电机实际转速值获得电机参考电流值；根据所述电机参考电流值和所述电机的驱动电流值生成电机驱动信号；根据所述电机驱动信号驱动所述电机，以使得方向盘回位至所述原始角度值，并在回位完成后，进入正常转向模式。
10.在一些实施例中，所述根据所述目标角度值和所述方向盘实际转角角度值获得电机期望转速值包括：计算所述目标角度值与所述方向盘实际转角角度值的角度差值；根据所述角度差值进行角度pi计算以获得所述电机期望转速值。
11.在一些实施例中，根据所述电机期望转速值和电机实际转速值获得电机参考电流值包括：计算所述电机期望转速值与所述电机实际转速值的转速差值；根据所述转速差值
进行转速pi计算以获得所述第一电机参考电流值。
12.在一些实施例中，所述根据所述电机参考电流值和所述电机的驱动电流值生成电机驱动信号包括：获取mt坐标系下电机的m轴参考电流值i
mref
和t轴参考电流值i
tref
，其中，所述i
mref
为预设电流值，所述i
tref
为所述第一电机参考电流值；获取αβ坐标系下电机的两相驱动电流值i
a
和i
b
，并将所述i
a
和i
b
转换为mt坐标系下的电流分量i
m
和i
t
；计算所述i
m
与所述i
mref
的第一电流差值，以及计算所述i
t
与所述i
tref
的第二电流差值；根据所述第一电流差值和所述第二电流差值进行电流pi计算以获得mt坐标系下的电压分量v
mref
和v
tref
，以及，将所述v
mref
和v
tref
转换为αβ坐标系下的相电压分量；根据所述相电压分量通过矢量调制方法生成所述电机驱动信号。
13.在一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述退出指令，控制回位警示装置进行警示；以及在所述方向盘回位至所述原始角度值后，控制所述回位警示装置停止警示，期间禁止对方向盘施加额外操作。
14.在一些实施例中，所述方法还包括：响应于实车进入游戏模式的进入指令，获取方向盘的当前转向角度值，以作为所述原始角度值，并存储所述原始角度值；控制所述离合装置断开所述方向盘与所述转向传动结构的连接，避免在游戏过程中出现对实车转向的误操作。
15.为了达到上述目的，本发明的第二方面实施例提出的计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上面实施例提到的控制电动助力转向系统的方法。
16.为了达到上述目的，本发明的第三方面实施例提出的电动助力转向系统，包括方向盘、转向传动机构和离合装置；转向传感器，用于采集所述方向盘的转向角度值；控制器，用于上面实施例提到的控制电动助力转向系统的方法。
17.根据本发明实施例的电动助力转向系统，通过转向传感器采集方向盘的转向角度值，控制器根据该转向角度值执行所述的控制助力转向系统的方法，可以实现方向盘的自动回位至游戏前的位置，并切换为实车操作模式，无需重新校正，省时省力。
18.为了达到上述目的，本发明的第四方面实施例提出的一种车辆包括：模式选择装置，用于根据游戏模式操作指令生成游戏模式的退出指令或进入指令；所述的电动助力转向系统；整车控制器，用于接收到所述进入指令或退出指令时，将指令传输给所述电动助力转向系统。
19.根据本发明实施例的车辆，通过整车控制器接收游戏模式的退出或者进入指令，并将该指令送至电动助力转向系统，电动助力转向系统执行所述的方法，可以在从游戏模式切换为实车操作模式时，实现方向盘的自动回位，无需重新校正方向盘角度，省时省力。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本发明的一个实施例的控制电动助力转向系统的方法的流程图；
23.图2是根据本发明一个实施例的控制电动助力转向系统的方法的流程图；
24.图3是根据本发明的一个实施例的转速—阻尼补偿曲线的示意图；
25.图4是根据本发明一个实施例的控制电动助力转向系统的流程图；
26.图5是根据本发明一个实施例的控制电动助力转向系统回位的框图；
27.图6是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的框图；
28.图7是根据本发明一个实施例的车辆的框图。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
30.下面参考图1描述根据本发明第一方面实施例的控制电动助力转向系统的方法，如图1所示，本发明实施例的控制电动助力转向系统的方法至少包括步骤s1、步骤s2和步骤s3。
31.步骤s1，响应于实车退出游戏模式的退出指令，获取方向盘的原始角度值。
32.具体地，电动助力转向系统(electric power steering,eps)始终与整车控制器保持通信，当接收到进入游戏命令时，电动助力转向系统的控制器在flash(闪存)内分配一块内存空间，并捕捉当前方向盘与下方机械装置的连接位置，将该连接位置作为方向盘进入游戏模式之前的原始角度值，同时，将其存储到flash区域中以备调用。在接收到退出游戏指令时，响应于退出指令，通过电动助力转向系统的控制器从flash区域中读取该原始角度值，即获取方向盘的原始角度值，其中，与方向盘连接的机械装置，在本说明书中可以称之为转向传动机构例如包括管柱机械结构、底盘部分机械结构等。
33.步骤s2，根据原始角度值控制转向驱动电机，以使方向盘回位至原始角度值。
34.具体地，在接收到退出游戏指令时，电动助力转向系统启动自动回位功能，方向盘将自动以给定的转速回位至进入游戏前的原始角度值对应的位置，在此期间内禁止对方向盘施加额外操作，使方向盘能够自动回位，根据该原始角度值获得驱动信号，并根据驱动信号控制转向驱动电机驱动方向盘转动，控制其回到进入游戏前的初始位置，实现自动回位，保证方向盘的零位位置与进入游戏模式前的位置一致，无需重新校准零位位置，简单快捷，省时省力。
35.步骤s3，在方向盘回位至原始角度值后，控制离合装置恢复方向盘与转向传动机构的连接，例如恢复方向盘与车轮的物理连接，使车辆顺利进入正常转向模式。
36.根据本发明实施例的控制电动助力转向系统的方法，在退出游戏模式时，获取方向盘进入游戏之前的原始角度值，并根据该原始角度值控制转向驱动电机，使方向盘发生转动，控制其回到进入游戏前的初始位置，即使方向盘回位至原始角度值，以及控制离合装置恢复方向盘与转向传动机构的连接，即方向盘自动回位，车辆自动切换至实车操作模式，可以使得方向盘的零位位置与进入游戏前保持一致，省去了重新校准零点的操作，省时省力。
37.下面参考图2对步骤s2即根据原始角度值控制转向驱动电机以使方向盘回位至原始角度值的实现过程进一步说明，如图2所示，该步骤至少包括步骤s21-s24，每个步骤具体如下。
38.步骤s21,根据目标角度值和方向盘实际转角角度值获得电机期望转速值。
39.具体地，当接收到退出游戏的命令时，将存储在flash区域中的原始角度值作为自动回位时的目标角度值例如θ
ref
，并通过设置在方向盘上的转向传感器实时采集方向盘的转向信号，并将该转向信号输入电动助力转向系统。其中，该转向信号为pwm方波信号，其频率为1000hz，且转向信号每100us更新一次，使获得的方向盘转角信号精确度较高，并将采集到的pwm方波信号经过游标算法进行解析后，得到方向盘的实际转角角度值。
40.进一步地，计算目标角度值与方向盘实际转角角度值的角度差值；根据角度差值进行角度pi计算以获得电机期望转速值。
41.其中，eps控制器从flash区域中读取目标角度值例如θ
ref
，将其作为自动控制回位功能位置调节环的一个目标输入信号，另一个目标输入信号为方向盘的实际转角角度值例如θ
当前
，将二者的差值作为位置调节环的实际输入，此时，位置调节环的输出为eps控制回位功能的电机期望转速值例如v
ref
。位置调节环根据目标角度值θ
ref
和方向盘的实际转角角度值得到电机期望转速值v
ref
的过程如下：
42.pid_err＝θ
ref-θ
当前
43.pid_int＝pid_int+pid_err
44.pid_out＝pid_err*kp+pid_int*ki
45.v
ref
＝pid_out
46.如图3所示，为本发明实施例转速—阻尼补偿曲线。其中，pid_err为目标角度值和实际转角角度值的差值；pid_int为上一次计算的积分值；pid_out为输出结果作为电机的期望转速值，kp为比例系数，ki为积分系数，kp和ki的取值可由图3中的转速—阻尼补偿曲线确定补偿分量，并结合eps技术参数确定，以及，kp和ki一般是按前期的调试经验先给一个经验值，然后根据匹配车型电动助力转向系统的特性进行调整。
47.步骤s22,根据电机期望转速值和电机实际转速值获得电机参考电流值。
48.具体地，电机期望转速值v
ref
为速度调节环的目标输入信号，另一个输入信号为电机实际转速值。其中，通过电机转子位置传感器采集电机转子位置信号，该电机实际转速值通过电机转子位置信号计算得到，并经spi(serial peripheral interface，串行外设接口)将该位置值读回到控制器，同时，设定每50us从电机转子位置传感器读取一次值，由于转子位置芯片本身的校验功能要求电机转子位置值和用于校验的crc值(cyclic redundancy check，循环冗余校验)交替发出，因此eps控制器实际得到电机转子位置值的周期为每100us更新一次。以及，采用滑动平均滤波法对助力电机转子位置进行处理，得到电机实际转速值。其中，滑动平均滤波法的计算公式为：
[0049][0050]
在该公式中，spi读取n次，计数值i取值范围[0,n-1]，x(k)代表第一次读取值，x(k+i)代表最新一次读取值，y(k)为计算得到的最终结果。
[0051]
进一步地，计算电机期望转速值与电机实际转速值的转速差值；根据转速差值进行转速pi计算以获得第一电机参考电流值，将电机期望转速值v
ref
和电机实际转速值v
当前
的差值作为速度调节环的实际输入，速度调节环根据该差值得到第一电机参考电流，过程如下：
[0052]
pid_err1＝v
ref-v
当前
[0053]
pid_int1＝pid_int1+pid_err1[0054]
pid_out1＝pid_err1*kp1+pid_int1*ki1[0055]
i
tref
＝pid_out1[0056]
速度调节环的输出参考电流，即第一电机参考电流值是用于转矩控制，即负载电流。
[0057]
步骤s23，根据电机参考电流值和电机的驱动电流值生成电机驱动信号。
[0058]
具体地，获取mt坐标系下电机的m轴参考电流值i
mref
和t轴参考电流值i
tref
，其中，i
mref
为预设电流值，i
tref
为第一电机参考电流值；获取αβ坐标系下电机的两相驱动电流值i
a
和i
b
，并将i
a
和i
b
转换为mt坐标系下的电流分量i
m
和i
t
；计算i
m
与i
mref
的第一电流差值，以及计算i
t
与所述i
tref
的第二电流差值；根据第一电流差值和第二电流差值进行电流pi计算以获得mt坐标系下的电压分量v
mref
和v
tref
，以及，将v
mref
和v
tref
转换为αβ坐标系下的相电压分量；根据相电压分量通过矢量调制方法生成电机驱动信号。
[0059]
其中，设定的m轴的参考电流i
mref
为一常值，eps采集电机的两相驱动电流i
a
和i
b
，经过ad模块的数模转换，将模拟信号转换成数字信号，再经过clarke(克拉克)变换和park(派克)变换，将其等效成为mt坐标系下的电流分量i
m
和i
t
，i
m
和i
t
即为电流调节环的反馈信号。将i
m
和i
t
分别与i
mref
和i
tref
作差，将两个差值进行电流pi计算，作为电流调节环的实际输入。经调节之后，输出mt坐标系下的电压分量v
mref
和v
tref
，两个电压分量经过park(派克)逆变换转换成αβ坐标系下的相电压分量，最后通过svpwm矢量调制技术产生pwm驱动信号，即电机驱动信号。
[0060]
步骤s24，根据电机驱动信号驱动电机，以使得方向盘回位至原始角度值。
[0061]
具体地，电机驱动信号到达驱动电机，以使方向盘从当前时刻的方向盘转角位置转动至目标角度值θ
ref
，即使得方向盘回位至原始角度值。
[0062]
根据本发明实施例的控制电动助力转向系统的方法，在退出游戏模式后，获取进入游戏前方向盘的原始角度值，并根据该原始角度值控制转向驱动电机，使方向盘发生转动，控制其回到进入游戏前的原始位置，以及控制离合装置恢复方向盘与转向传动机构的连接，即方向盘自动回位，车辆自动切换至实车操作模式，可以使方向盘的零位位置与进入游戏前保持一致，无需重新校准零点的操作，省时省力。
[0063]
在一些实施例中，控制电动助力转向系统的方法还包括：响应于退出指令，控制回位警示装置进行警示；以及在方向盘回位至原始角度值后，控制回位警示装置停止警示。例如，在接收到退出游戏指令时，eps启动自动回位功能，同时回位警示灯闪烁或者语音通知驾驶人员方向盘自动回位功能开启，在方向盘回位至原始角度值后，警示灯停止闪烁或者语音播报停止。
[0064]
在一些实施例中，控制电动助力转向系统方法还包括：响应于实车进入游戏模式的进入指令，获取方向盘的当前转向角度值，以作为原始角度值，并存储原始角度值；控制离合装置断开方向盘与转向传动结构的连接，防止在游戏过程中对实车转向的误操作。
[0065]
下面结合图4和图5对本发明实施例的控制电动助力转向系统的方法进行详细说明，如图4所示，为本发明实施例的控制电动助力转向系统的方法的流程图。图5为本发明实施例的电动助力转向系统回位示意图。
[0066]
步骤s31，接收进入游戏命令。
[0067]
步骤s32，与整车时刻保持通信，当图5中的can模块接收到来自整车控制器的进入游戏enter命令时，eps记录当前机械位置，作为原始角度值，并将原始角度值存储到图5中的flash区域中。
[0068]
步骤s33，离合装置断开方向盘与转向传动机构的连接，为进入车载游戏模式做好准备。
[0069]
步骤s34，进入游戏模式。
[0070]
步骤s35，判断是否接收到退出游戏指令，若是，执行步骤s36；若否，继续检测是否接收到退出游戏指令。
[0071]
步骤s36，eps启动自动回位功能。
[0072]
步骤s37，回位灯闪烁，eps有一个gpio口控制的回位警示灯闪烁，其作用是告知驾驶人员方向盘即将自动以给定转速回到进入车载游戏模式前的方向盘转角位置处，期间禁止对方向盘施加额外操作。
[0073]
步骤s38，eps控制方向盘回到原始角度值处。
[0074]
步骤s39，判断方向盘是否回到原始角度值处，若是，执行步骤s40，若否执行步骤s38。
[0075]
步骤s40，离合装置恢复方向盘与转向传动机构的连接。
[0076]
步骤s41，回位警示灯灭。
[0077]
步骤s42，进入正常转向模式。
[0078]
概括来说，根据本发明实施例的控制电动助力转向系统的方法，通过在进入游戏模式后，将当前方向盘所处的位置作为原始角度值，从而在退出游戏模式时，获取该原始角度值，并根据该原始角度值控制转向驱动电机，使方向盘发生转动，控制其回到进入游戏前的初始位置，即使方向盘回位至原始角度值，以及控制离合装置恢复方向盘与转向传动机构的连接，使车辆进入正常转向模式，并使方向盘的零位位置与进入游戏前保持一致，省去了重新校准零点的操作，同时，在eps处于游戏模式时，控制离合装置断开方向盘与转向传动机构的连接，在软件层面上对两个模式进行区分，防止在游戏过程中对实车转向行为的误操作。
[0079]
本发明实施例的第二方面实施例的非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序被执行时实现上面实施例提到的控制电动助力转向系统的方法。
[0080]
下面参照附图描述根据本发明第三方面实施例的电动助力转向系统。
[0081]
图6是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的框图，如图6所示，本发明实施例的动助力转向系统20包括方向盘210、转向传动机构220和离合装置230；转向传感器240用于采集方向盘的转向角度值；控制器250用于执行上面实施例提到的控制电动助力转向系统的方法。
[0082]
根据本发明实施例的电动助力转向系统20，通过转向传感器240采集方向盘的转向角度值，控制器250根据该转向角度值执行控制助力转向系统的方法，可以实现方向盘的自动回位至游戏前的位置，并切换为实车操作模式，无需重新校正，省时省力。
[0083]
下面参照附图描述根据本发明第四方面实施例的一种车辆。
[0084]
图7是是根据本发明一个实施例的一种车辆的框图30，如图7所示，本发明实施例
的一种车辆30包括模式选择装置310，模式选择装置310用于根据游戏模式操作指令生成游戏模式的退出指令或进入指令；上面实施例提到的电动助力转向系统20；整车控制器320用于接收到所述进入指令或退出指令时，将指令传输给所述电动助力转向系统。
[0085]
根据本发明实施例的车辆30，通过整车控制器320接收游戏模式的退出或者进入指令，并将该指令送至电动助力转向系统20，电动助力转向系统20执行所述的方法，可以在从游戏模式切换为实车操作模式时，实现方向盘的自动回位，无需重新校正方向盘角度，省时省力。
[0086]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0087]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。