确定交通工具的转向柱的转向角度的机动交通工具、系统和方法技术方案

一种系统和方法将交通工具的转向柱的转向角度确定为变动的转向角度和偏移的总和的。通过响应于检测到所述转向角度和侧向交通工具动态性之间的不相干而调整所述偏移来更新所述转向角度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定交通工具的转向柱的转向角度的机动交通工具、系统和方法
本专利技术总体涉及一种交通工具的电动助力转向系统，并且更具体地涉及确定交通工具的转向柱的转向角度。
技术介绍
交通工具的转向柱的转向角度可以用于控制转向系统、悬架系统和制动系统。通常情况下，转向传感器用于测量转向角度。在制造交通工具的时候装设并校准转向传感器。然而，每当转向系统几何形状由于操作交通工具而改变时需要重新校准转向传感器。一些常规方法通过检测交通工具的直线运动以及在此直线运动期间调整转向传感器的转向偏移来确定转向角度。例如，参见U.S.2010/235,052、U.S.5,465,210或U.S.2009/0125187。然而，由于道面的曲率，并不总是可以准确地检测交通工具的直线运动。另外，当交通工具实际上笔直地驾驶时，可能存在相对较少的周期，因此在确定发生之前，相当多的时间可能已经流逝掉。因此，需要准确确定转向角度而不依赖于交通工具的直线运动。一些方法基于交通工具动态性的详细模型来校准转向传感器。例如，参见U.S.6,775,604或U.S.6,498,971。然而，这些模型需要知晓道路摩擦和各种交通工具参数，诸如质量、惯性、轮胎刚度、重量分布和悬架角度。在操作交通工具期间知晓这些是困难的并且几乎不可能获得。另外，由于轮胎的磨损以及交通工具质量的改变，模型随时间而改变。因此，在本领域中需要在操作交通工具期间确定转向角度。还期望在交通工具经历侧向运动时确定转向角度。还期望在不使用详细的交通工具模型的情况下确定转向角度。
技术实现思路
本专利技术各实施方式的一个目标是在操作交通工具期间确定交通工具的转向柱的转向角度。一些实施方式在没有转向角度传感器的情况下确定转向角度。在一些实施方式中，转向角度传感器的使用得以避免。替代实施方式确定转向角度，以调整或校准转向角度传感器或监测转向角度传感器和/或交通工具传感器中可能发生的故障。本专利技术的各种实施方式基于以下观察事实：有时可以把转向角度表示为偏移和变动的转向角度的总和。在一些情形下，变动的转向角度更容易确定或直接测量。此外，可以通过响应于检测转向角度和侧向交通工具动态性之间的不相干而调整偏移来更新转向角度。因此，可以确定转向角度，以最小化或避免对转向角度传感器的需要。例如，本专利技术的一些实施方式基于以下实现策略：有关转向角度的操作的一些参数另外由电动助力转向系统(EPS)的传感器测量。这引入了可以用于监测转向系统状态的传感器的冗余。由此，EPS的传感器的测量结果可以用于确定转向角度。例如，转向角度是EPS的转向马达的角度的函数，使得转向马达的角度成为变动的转向角度。由此，转向马达的角度可以用于确定转向柱的转向角度。这样的确定可能是有利的，这是因为EPS的转向马达通过操作交通工具会比转向柱影响更小，并且由此EPS可以在更长的时间段内保持测量精度。替代实施方式基于以下实现策略：变动的转向角度可以用相对编码器测量，而不是绝对编码器。相对编码器比绝对编码器更简单建造且更小，由此更便宜且更容易包装。然而，在相对编码器中，只测量相对位置，即，关于未知转向角度的角度。此外，一些实施方式基于以下认识：可以在存在误差的情况下确定转向角度的值。例如，转向角度可以由绝对编码器测量；但由于编码器在交通工具中的不精确安装，存在恒定误差。另外，由于主动前轮转向系统中的致动器的误差和/或故障，有效的方向盘角度可能因偏移而变动。偏移一般是未知的。然而，可以在操作交通工具期间使用由转向角度影响的至少一个交通工具动态性来确定偏移。转向角度可以影响侧向动态性，诸如偏航率、交通工具的侧向加速度、方向盘的扭矩、转向扭矩和交通工具的每个轮的转速。值得注意的是，使用侧向动态不需要检测交通工具的直线运动。具体而言，转向角度信号与在交通工具动态性的某一频率带宽下表示侧向交通工具动态性的信号相干。因此，转向角度可以确定为马达的角度的函数，使得转向角度的信号与某一频率带宽下侧向交通工具动态性的信号相干。如果两个信号在任何时间点的值具有相同的符号，则这两个信号是相干的。如果符号相同，则两个信号的乘积始终为零或正的(即，非负的)。由此，当转向角度和侧向交通工具动态性的乘积为负的时，一些实施方式检测到不相干。当乘积为负的时，一些实施方式调整偏移，以使这样的乘积为零。该过程重复，直到检测不到不相干。例如，偏移可以初始化为预定的正值，用以检测不相干。接下来，每次迭代时均修正偏移，直到满足终止条件。一个实施方式基于交通工具的动态性的信号来调整偏移。该实施方式保证最大估值误差不大于从单个传感器获得的最大估值误差。例如，一个实施方式初始化转向角度，确定转向角度的估值，每个估值与交通工具的动态性的一个信号相干，并且将转向角度调整为转向角度的多个估值的加权平均。另外，在该实施方式中，由于以不同方式影响不同交通工具动态性的外部不可预知的因素，误差得以减小。一个实施方式分别针对逆时针(左)和顺时针(右)转动方向盘来确定转向角度，并且将转向角度确定为转向角度的左估值和右估值的平均。这减小了由于外部因素和交通工具动态性中的较高频率而产生的误差。在一些实施方式中，在当前偏移估算与时间平均的偏移估算的差以及偏移方差小于与期望的偏移估值精度有关的两个预定义的阈值时，确定转向角度已收敛。当这样的条件被验证时，偏移被存储在存储器中并保持恒定，直到交通工具电气系统的永久电源供电给交通工具电气系统。在一些实施方式中，随时间的平均偏移与当前偏移之间的差、和/或偏移的方差、和/或左右转动之间的估算的差、和/或从不同传感器获得的估算的差用于提供与偏移和转向角度的当前估算的不确定性有关的分数。因此，本专利技术的一个实施方式公开了一种用于确定交通工具的转向柱的转向角度的方法。所述方法包括：将所述转向角度确定为偏移和变动的转向角度的总和；以及通过响应于检测所述转向角度和侧向交通工具动态性之间的不相干而调整所述偏移来更新所述转向角度。所述方法的各步骤由处理器执行。例如，所述侧向交通工具动态性可以包括所述交通工具的至少一个轮的转速、偏航率、侧向加速度、转向对准扭矩以及转向扭矩中的至少一者。所述变动的转向角度可以包括转向马达的角度、关于所述转向角度测量的相对角度、存在误差下确定的所述转向角度的值以及因所述偏移而变动的有效方向盘角度中的至少一者。另一实施方式公开了一种用于确定交通工具的转向柱的转向角度的系统。所述系统包括处理器，所述处理器：将所述转向角度确定为偏移和变动的转向角度的总和；以及通过响应于检测所述转向角度和侧向交通工具动态性之间的不相干而调整所述偏移来更新所述转向角度。又一实施方式公开了一种具有电动助力转向系统(EPS)的机动交通工具。所述机动交通工具包括：至少一个传感器，所述至少一个传感器用于测量所述机动交通工具的至少一个侧向交通工具动态性；传感器，所述传感器用于测量表示变动的转向角度的信号；以及处理器，所述处理器用于将所述机动交通工具的转向柱的转向角度确定为偏移和变动的转向角度的总和，并且用于响应于检测所述转向角度和所述侧向交通工具动态性之间的不相干来迭代地调整所述转向角度。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的机动交通工具转向系统的实施方式的示意图。图2是本专利技术的一些实施方式使用的信号的时序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定交通工具的转向柱的转向角度的方法，所述方法包括以下步骤：将所述转向角确定为偏移和变动的转向角度的总和；以及通过响应于检测所述转向角度和侧向交通工具动态性之间的不相干而调整所述偏移来更新所述转向角度，其中所述方法的步骤由处理器执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.19 US 13/847,1291.一种用于确定交通工具的转向柱的转向角度的方法，所述方法包括以下步骤：将所述转向角度确定为偏移和变动的转向角度的总和；以及通过响应于检测所述转向角度和侧向交通工具动态性之间的不相干而调整所述偏移来更新所述转向角度，其中所述不相干源自所述转向角度和所述侧向交通工具动态性的相应值的乘积为负值，其中所述方法的步骤由处理器执行。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述侧向交通工具动态性包括所述交通工具的至少一个轮的转速、偏航率、侧向加速度、转向对准扭矩以及转向扭矩中的至少一者，并且其中所述变动的转向角度包括转向马达的角度、关于所述转向角度测量的相对角度、存在误差下确定的所述转向角度的值以及因所述偏移而变动的有效方向盘角度中的至少一者。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：调整所述偏移以使所述乘积为非负。4.根据权利要求3所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：针对一组所述转向角度的值和一组所述交通工具动态性的值，重复所述检测以及所述调整，直到满足终止条件。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：用所述转向角度和滤波增益的乘积来调整所述偏移。6.根据权利要求5所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：通过α(0)来初始化所述滤波增益，使得0<α(0)<1；以及每次迭代均减少所述滤波增益，直到满足终止条件，使得最终增益β为0<β<α(0)。7.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：初始化所述转向角度；确定所述转向角度的多个估值，其中每个估值均与相应的侧向交通工具动态性相干；以及将所述转向角度调整为所述转向角度的多个估值的加权平均。8.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：初始化所述转向角度；针对方向盘的左转，确定转向角度的左估值；针对所述方向盘的右转，确定转向角度的右估值；以及将所述转向角度确定为所述左估值和所述右估值的平均。9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：迭代地调整所述偏移，直到所述偏移和所述偏移在一段时间内的平均值之间的差低于第一阈值，和/或所述偏移在所述一段时间内的方差低于第二阈值。10.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·迪卡拉诺，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP