电动转向系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动转向系统。电动转向系统包括机械连杆、第一和第二车轮、电动马达、第一和第二速度传感器以及电子控制单元。该连杆包括转向柱和可操作地接合到该转向柱的齿条。第一和第二车轮旋转地接合至该齿条的相对端部。马达可操作地附接至该连杆，用于提供转向辅助。第一和第二速度传感器被配置成检测相应的第一和第二车轮的旋转速度。该单元被配置成从相应的第一和第二速度传感器接收第一和第二旋转速度信号，并且计算在第一和第二车轮之间的第一旋转速度差，以帮助对转向柱角位置的估值，用于控制电动马达。

【技术实现步骤摘要】
电动转向系统
当前公开内容涉及车辆转向系统，并且更特别地涉及电动转向系统。
技术介绍
动力转向系统，诸如电动转向（EPS）、电动辅助转向（EPAS）和马达驱动动力转向（MDPS），利用电动马达、扭矩传感器和方向盘位置传感器来辅助操作者操纵车辆。通常，电动马达、扭矩传感器和方向盘位置传感器可以安装到转向柱。电动马达可以驱动减速齿轮，该减速齿轮可操作地联接至转向柱以辅助柱的旋转。当操作者施加扭矩给方向盘时，扭矩传感器测量这个扭矩并且发送扭矩信号给电子控制单元（ECU）。类似地，方向盘位置传感器检测方向盘的角位置并且发送位置信号给ECU。ECU应用扭矩信号和位置信号连同其他车辆信息（诸如，车辆速度和方向盘旋转的速率）一起以计算期望的转向辅助动力，并且发送相关联的命令信号给电动马达。动力转向系统的转向辅助能力可以包括提供主动返回辅助的特征，该主动返回辅助与基于对ECU的多种感测输入而将方向盘返回到中心位置（即，在车辆转弯完成之后）相关联。遗憾地，提供转向辅助能力所要求的各种传感器增加车辆的设计复杂程度、成本和重量。因此，期望的是提供一种电动转向系统，其可以减少所要求的传感器和/或部件的数量，可以更结实，可以设计的更简单，并且可以在成本上更低。
技术实现思路
在当前公开内容的一个示例性实施例中，电动转向系统包括机械连杆、第一和第二车轮、电动马达、第一和第二速度传感器以及电子控制单元。该连杆包括转向柱和可操作地接合至该转向柱的齿条。第一和第二车轮旋转地接合至该齿条的相对端部。该马达可操作地附接至连杆，用于提供转向辅助。第一和第二速度传感器被配置成检测相应的第一和第二车轮的旋转速度。该单元被配置成从相应的第一和第二速度传感器接收第一和第二旋转速度信号，并且计算在该第一和第二车轮之间的第一旋转速度差，以帮助对转向柱角位置的估值，用于控制电动马达。在另一个示例性实施例中，用于车辆的电动转向系统的计算机程序产品包括电动马达，并且该计算机程序产品被配置成能够实现方向盘返回辅助特征。该计算机程序产品包括车轮偏差模块和方向盘位置模块。车轮偏差模块被配置成接收第一和第二车轮旋转速度信号并且输出车轮偏差。方向盘位置模块被配置成接收车轮偏差，应用预编程的数据表，并且输出方向盘位置的估值。在另一个示例性实施例中，操作电动转向系统的方法包括测量安装到共同的车轴上的相应第一和第二车轮的第一和第二旋转速度的步骤。然后，该方法确定在第一和第二旋转速度之间的差值，并且通过该差值来确定转向柱角位置的估值。通过结合附图的下列描述，这些和其他优点以及特征将变得更加明显。附图说明视为本专利技术的主题被特别地指出，并且在说明书的结尾处的权利要求中被要求保护。通过结合附图的下列详细说明，本专利技术的前述特征和其他特征以及优点是明显的，其中：图1是作为当前公开内容的一个非限制性的示例性实施例的包含电动转向系统的车辆的示意图；图2是该车辆的转弯半径的平面图；图3是电动转向系统的返回辅助特征的框图，并且其被包含在电子控制模块中；图4是电动转向系统的车轮圆周补偿特征的框图，并且被包含在电子控制模块中；以及图5是包含在电子控制模块中并且包括返回辅助特征和车轮圆周补偿特征的电动转向系统的部分的框图。具体实施方式现在参考各附图，在这里，将参考具体的实施例而描述本专利技术但不限制本专利技术，在图1中示出车辆20。车辆20可以包括两个前轮22、24，两个后轮26、28，后车轴30，机械转向连杆32以及电动转向系统34。后轮26、28被接合到后车轴30的相应的相对端部用于旋转。机械转向连杆32可以包括齿条36、转向柱38和连接至转向柱38的远端的方向盘40。前轮22、24被接合至齿条36的相应的相对端部。转向柱38可操作地接合至齿条36，并且当操作者旋转方向盘40时围绕中心线C旋转。转向柱38的旋转通常引起齿条36的直线运动（见箭头42）。齿条36的直线运动42可以引起齿条通常推拉车轮22、24，由此以操作者期望的角度方向使车轮转弯或引导车轮。电动转向系统34可以包括电动马达44，减速齿轮46，扭矩传感器48，与相应的车轮22、24、26、28相关联的车轮速度传感器50、52、54、56，车辆速度传感器58以及电子控制单元（ECU）60。ECU60可以包括处理器（例如，微处理器）62和计算机可写且可读储存介质64。在一个实施例中，电动马达44可以是有刷马达。要注意的是，马达领域的技术人员知道有刷马达可能不能通过动态学习或通过左右死点（lock-to-lock）操纵而实现定位。因此，利用有刷马达的更多传统的电动转向系统还可以利用转向角度传感器以至少提供主动的方向盘返回特征。如在图1中所示，减速齿轮46可以被可操作地联接至机械转向连杆32的旋转转向柱38，并且电动马达44可以适于驱动减速齿轮46。在另一个实施例中，电动马达44可以可操作地联接至机械转向连杆32的齿条36，并且直接地帮助或辅助齿条36沿着直线运动或方向42的推动/拉动。ECU60可以被配置成从相应的车轮速度传感器50、52、54、56接收旋转速度信号66、68、70、72，这些旋转速度信号指示车轮22、24、26、28的相应的旋转速度。ECU60还可以被配置成从车辆速度传感器58接收车辆速度信号74；从扭矩传感器48接收扭矩信号76，该扭矩信号指示由操作者施加给方向盘40的扭矩；以及从电动马达44接收马达速度信号78。任意数量的信号66、68、70、72、74、76、78可以通过有线的路径（例如，总线）或无线的路径被发送。要想到并理解的是，传感器50、52、54、56、58的一些或全部可以与其他车辆系统相关联，诸如防抱死制动系统（ABS），电子稳定性控制（ESC）系统和/或其他系统。因此，用作电动转向系统34的部分的传感器和其他部件可以具有双重功能或服务。参考图1和图2，ECU60可以使用各种算法和数据表来编程，用于处理进入信号66、68、70、72、74、76、78以输出命令信号80给电动马达44。命令信号80与由马达44给予的期望的力或扭矩相关联，该力或扭矩在进入转弯时辅助驾驶员，并且在大体上完成转弯时在将方向盘40返回到中心位置方面辅助驾驶员。为了计算命令信号80，更多传统的系统要求来自转向柱位置传感器的数据，并且特别地对于利用有刷马达的应用。在当前公开内容中，可以不存在转向柱位置传感器。代替地，通过车轮速度差或偏差来计算或估计转向柱角位置。更具体地，在车辆转弯场景的任意情形中，内前轮和内后轮24、28（即，如在图2中所示）以及外前轮和外后轮22、26围绕中心点82（即，转向圆的中心）移动，该中心点与车辆转向中心线84相关联。例如，前轮22、24与相应的转弯半径86、88（即，对于每一个相应的车轮22、24为从中心点82开始的距离）相关联，半径86比半径88长。因此，具有较长的半径86的外前轮22必须比与较短的半径88相关联的内前轮24以更快的速度旋转或转弯。类似地，后轮26、28与相应的转弯半径90、92相关联，半径90比半径92长。因此，具有较长的半径90的外后轮26必须比与较短的半径92相关联的内后轮28以更快的速度旋转或转弯。在前轮22、24的旋转车轮速度之间的差值可以与转向柱38的角位置直接地相关联。类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动转向系统，包括：机械连杆，所述机械连杆包括转向柱和可操作地接合到所述转向柱的齿条；第一和第二车轮，所述第一和第二车轮旋转地接合到所述齿条的相对端部；电动马达，所述电动马达可操作地附接到所述机械连杆，用于提供转向辅助；第一速度传感器，所述第一速度传感器被配置成检测所述第一车轮的旋转速度；第二速度传感器，所述第二速度传感器被配置成检测所述第二车轮的旋转速度；以及电子控制单元，所述电子控制单元被配置成从相应的第一和第二速度传感器接收第一和第二旋转速度信号，并且计算在所述第一和第二车轮之间的第一旋转速度差，以帮助对转向柱角位置的估值，用于控制所述电动马达。

【技术特征摘要】
1.一种电动转向系统，包括：机械连杆，所述机械连杆包括转向柱和可操作地接合到所述转向柱的齿条；第一和第二车轮，所述第一和第二车轮旋转地接合到所述齿条的相对端部；电动马达，所述电动马达可操作地附接到所述机械连杆，用于提供转向辅助；第一速度传感器，所述第一速度传感器被配置成检测所述第一车轮的旋转速度；第二速度传感器，所述第二速度传感器被配置成检测所述第二车轮的旋转速度；以及电子控制单元，所述电子控制单元被配置成从相应的第一和第二速度传感器接收第一和第二旋转速度信号，并且计算在所述第一和第二车轮之间的第一旋转速度差，以帮助对转向柱角位置的估值，用于控制所述电动马达。2.如权利要求1所述的电动转向系统，包括：通常与所述齿条隔开并且平行于所述齿条放置的车轴；旋转地接合至所述车轴的相对端部的第三和第四车轮；被配置成检测所述第三车轮的旋转速度的第三速度传感器；被配置成检测所述第四车轮的旋转速度的第四速度传感器，以及其中，所述电子控制单元被配置成从相应的第三和第四速度传感器接收第三和第四旋转速度信号，计算在所述第三和第四车轮之间的第二旋转速度差，并且利用所述第二旋转速度差以帮助对所述转向柱角位置的估值。3.根据权利要求1所述的电动转向系统，进一步包括：扭矩传感器，所述扭矩传感器被配置成测量由操作者施加给所述转向柱的扭矩，并且输出扭矩信号给所述电子控制单元，其中，所述电子控制单元应用所述扭矩信号和对所述转向柱角位置的估值以控制所述电动马达。4.根据权利要求3所述的电动转向系统，进一步包括：车辆速度传感器，所述车辆速度传感器被配置成测量车辆速度并且输出车辆速度信号给所述电子控制单元，其中，所述电子控制单元应用所述车辆速度信号以控制所述电动马达。5.根据权利要求4所述的电动转向系统，进一步包括：马达速度传感器，所述马达速度传感器被配置成测量所述电动马达的操作速度，并且输出马达速度信号给所述电子控制单元，其中，所述电子控制单元应用所述马达速度信号以控制所述电动马达。6.根据权利要求5所述的电动转向系统，其中，由所述电动马达提供的转向辅助是返回扭矩辅助。7.根据权利要求6所述的电动转向系统，其中，所述电动马达是有刷马达。8.根据权利要求1所述的电动转向系统，其中，所述电动马达是有刷马达，并且由所述电动马达提供的所述转向辅助是返回扭矩辅助。9.根据权利要求5所述的电动转向系统，其中，所述电子控制单元被配置成应用所述车辆速度信号、所述扭矩信号和所述马达速度信号以确定所述车辆是否正直线地移动；并且如果所述车辆正直线地移动，则然后应用至少所述第一旋转速度信号、所述第二旋转速度信号和所述车辆速度信号以确定所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：美国,US