CN112061227A - 用于车辆的线控转向***及控制其的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于车辆的线控转向***，该***可以包括：反作用电机，其基于方向盘的转动提供反作用扭矩；实施转向操纵的转向电机；电机位置检测器，其通过检测转向电机的旋转位置来测量当前转向角；位置控制器，通过将位置控制误差量应用于车速，命令转向角，以及当前转向角，来计算目标转向角；转向控制器，其基于目标转向角来驱动转向电机；以及反作用控制器，通过接收车速和转向角速度，基于驾驶员的转向状态来产生反作用扭矩；基于位置控制误差量来补偿反作用扭矩；以及基于最终反作用扭矩来驱动反作用电机。

Description

用于车辆的线控转向***及控制其的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2019年6月11日提交的申请号为10-2019-0068609的韩国专利申请的优先权和权益，其出于如本文所述的所有目的通过引用合并于此。
技术领域
本公开的示例性实施方式涉及一种用于车辆的线控转向(steer-by-wire,SBW)***及控制其的方法，并且更具体地，涉及一种用于车辆的SBW***及控制其的方法，当使用SBW方法在SBW***中自动驾驶时，基于驾驶员的转向意图来转移控制权时，所述SBW***基于转向电机的位置控制误差量来补偿反作用扭矩，以便可以产生无差异感的反作用扭矩并且驾驶员可以具有道路感，其中所述SBW方法包括基于车速和转向角，驱动与齿条耦合的转向电机来执行转向操作和产生反作用扭矩。
背景技术
通常，车辆的动力转向涉及基于机动动力的转向装置，并且具有帮助驾驶员操纵方向盘的功能。基本上，使用油压的方法用于这样的动力转向。最近，使用电机驱动的动力转向(motor-driven power steering,MDPS)***，即使用电机动力的方法越来越多。其原因在于，与现有的油压式动力转向***相比，MDPS***具有重量轻，占用空间小且不需要换油的优点。
这种MDPS***被配置为包括：扭矩传感器，其用于通过检测由方向盘的转动产生的转向扭矩来产生与转向扭矩成比例的电信号；电子控制单元(electronic controlunit,ECU)，其用于通过从扭矩传感器接收电信号来产生电机驱动信号；以及电机，其用于基于由ECU产生的电机驱动信号来产生辅助扭矩。相应地，由电机产生的辅助扭矩被传递到齿条，小齿轮或转向柱以辅助驾驶员的转向扭矩。
主动前轮转向(active front steering,AFS)或可变齿轮速比(variable gearratio,VGR)***可以适用于其上已安装MDPS***的车辆，其中所述AFS或VGR***能够通过更改驾驶员的转向输入与车轮输出角度的比值(即转向齿轮速比)来实现更快或更精确的转向，
在AFS***中，在方向盘和转向致动器之间设置有转向齿轮速比可变装置。该转向齿轮速比可变装置通过接收方向盘的转向角以及向转向致动器输出改变的旋转角来改变转向齿轮速比。通常，AFS***基于车速来改变转向齿轮速比。相应地，AFS***可以通过在低速下设置高转向齿轮速比来获得快速转向特性，并且由于通过在高速下设置低转向齿轮速比来降低转向灵敏度，所述AFS***能够进行稳定的转向操纵。
VGR***通过齿条的机械处理来改变转向齿轮速比，用于将在转向柱末端处的小齿轮的旋转运动转换为直线运动，并且VGR***基于转向角通过改变齿条的位移来改变转向齿轮速比。在这种VGR***中，转向齿轮速比依据转向角而变化。相应地，VGR***可以通过在小的转向角处设置低的转向齿轮速比来获得更好的转向特性，并且通过在大的转向角处设置高的齿轮速比来获得更快的转向特性。
最近开发并应用了一种SBW***，该***中移除了机械连接装置(例如转向柱或万向节，以及方向盘和车轮之间的小齿轮轴)，并且车辆的转向是基于电信号通过控制与齿条耦合的电机的驱动来进行的。这种SBW***可以配置为包括：用于驾驶员转向操纵的方向盘；在方向盘一侧上放置的反作用电机，以基于方向盘的转动提供反作用扭矩；耦合至齿条的转向电机，以执行转向操纵；用于检测转向角的传感器；车速和方向盘的扭矩；以及ECU，其用于响应于从传感器接收到的电信号来驱动转向电机和反作用电机。
这种SBW***的优点在于，因为不存在机械连接，当车辆碰撞时可以减少由机械部件造成的对驾驶员的损害；可以通过减少机械连接部件来减轻车辆的重量；可以减少转向操作时不必要的能耗，并可以通过ECU编程实现理想的转向性能。因此，SBW***的使用趋于逐渐增加。
本公开的相关技术在公开号为10-2018-0007393(2018年1月23，名称为“用于控制线控转向***中的转向的装置及其方法”)的韩国专利申请中公开了。
发明内容
然而，在这种SBW***中，驾驶员不可能具有，通过车辆的车轮被物理地转移到方向盘的，道路感，因为反作用力控制和转向控制是在已经移除机械连接零件的状态下通过电线来执行的。
因此，SBW***在通过反作用控制进行转向时可能给驾驶员带来沉重的感觉，但是存在一个问题，由于SBW***不能提供基于路面或车辆行为的转向感，因此不可避免地提供了某种程度的人为转向感觉而不是自然转向感。
此外，在已经应用了SBW***的自动驾驶车辆中，在自动驾驶模式下，由于车辆的车轮和方向盘未物理地耦合，因此不对方向盘执行反作用控制。然而，自动驾驶车辆存在以下问题：在自动驾驶模式下，由于驾驶员的转向引起的自动驾驶模式的释放所导致控制权转移给驾驶员时，如果突然进行反作用控制，则发生转向的差异感以及即时控制稳定性降低。
各实施方式旨在提供一种用于车辆的SBW***及控制其的方法，使用SBW方法在SBW***中自动驾驶时，当基于驾驶员的转向意图来转移控制权时，所述SBW***基于转向电机的位置控制误差量来补偿反作用扭矩，以便可以产生无差异感的反作用扭矩并且驾驶员可以具有道路感，其中所述SBW方法包括基于车速和转向角，驱动与齿条耦合的转向电机以执行转向操作和产生反作用扭矩。
在一个实施方式中，一种用于车辆的线控转向(SBW)***包括：反作用电机，其位于方向盘的一侧上，并被配置为基于所述方向盘的转动产生反作用扭矩；转向电机，其耦合至齿条，并被配置为执行转向操纵；电机位置检测器，其被配置为通过检测所述转向电机的旋转位置来测量当前转向角；位置控制器，其被配置为接收车速、命令转向角，和所述当前转向角，并且通过将位置控制误差量应用于所述位置控制器来计算目标转向角；转向控制器，其被配置为基于由所述位置控制器输出的所述目标转向角来驱动所述转向电机；以及反作用控制器，其被配置为通过接收车速和转向角速度，基于驾驶员的转向状态来产生所述反作用扭矩；基于所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩；以及基于最终反作用扭矩来驱动所述反作用电机。
在一个实施方式中，所述反作用控制器包括：反作用扭矩产生器，其被配置为基于所述车速和所述转向角速度来产生所述反作用扭矩；可变滤波器单元，其被配置为基于所述车速和所述转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除所述位置控制误差量；以及反作用补偿器，其被配置为基于由所述可变滤波器单元滤除的所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩，并且输出所述最终反作用扭矩。
在一个实施方式中，所述可变滤波器单元被配置为当所述车速和所述转向角速度高时，将所述低频滤波器的截止频率设置为低，并且当所述车速和所述转向角速度低时，将所述低频滤波器的截止频率设置为高。
在一个实施方式中，所述可变滤波器单元被配置为使用所述车速和所述转向角速度基于二维映射(two-dimensional map)来设置所述低频滤波器的截止频率。
在一个实施方式中，所述反作用控制器包括：反作用扭矩产生器，其被配置为基于所述车速、所述转向角速度和所述位置控制误差量来产生所述反作用扭矩；转向模式确定单元，其被配置为基于所述位置控制误差量来确定驾驶员转向模式；权重设置单元，其被配置为基于由所述转向模式确定单元确定的结果来设置模式改变权重；以及输出单元，其被配置为通过将由所述权重设置单元设置的所述模式改变权重应用到所述反作用扭矩，来输出所述最终反作用扭矩。
在一个实施方式中，所述转向模式确定单元被配置为，当所述位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，确定转向模式为所述驾驶员转向模式。
在一个实施方式中，所述权重设置单元被配置为在自动驾驶模式中设置最大模式改变权重，并在所述驾驶员转向模式中设置最小模式改变权重。
在一个实施方式中，所述权重设置单元被配置为：如果转向模式被确定为所述驾驶员转向模式，则基于所述位置控制误差量或所述转向角速度来改变和设置所述模式改变权重的斜率。
在一个实施方式中，所述反作用控制器包括：反作用扭矩产生器，其被配置成基于所述车速和所述转向角速度产生所述反作用扭矩；可变滤波器单元，其被配置为基于所述车速和所述转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除所述位置控制误差量；反作用补偿器，其被配置为基于由所述可变滤波器单元滤除的所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩；转向模式确定单元，其被配置为基于所述位置控制误差量来确定驾驶员转向模式；权重设置单元，其被配置为基于由所述转向模式确定单元确定的结果来设置模式改变权重；以及输出单元，其被配置为通过将由所述权重设置单元设置的所述模式改变权重应用到所述反作用扭矩，来输出所述最终反作用扭矩。
在一个实施方式中，一种控制用于车辆的线控转向(SBW)***的方法包括：由位置控制器接收车速、命令转向角，和当前转向角，并且通过将位置控制误差量应用到所述位置控制器来计算目标转向角；由转向控制器基于所述目标转向角来驱动转向电机；由反作用控制器通过接收车速和转向角速度，基于驾驶员的转向状态来产生反作用扭矩；以及由所述反作用控制器基于最终反作用扭矩来驱动反作用电机，其中所述最终反作用扭矩是基于所述位置控制误差量，通过补偿所产生的反作用扭矩而获得。
在一个实施方式中，所述驱动反作用电机包括：由所述反作用控制器，基于所述车速和所述转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除所述位置控制误差量；以及由所述反作用控制器，基于滤除的所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩，并驱动所述反作用电机。
在一个实施方式中，当所述车速和所述转向角速度高时，将所述低频滤波器的截止频率设置为低，并且当所述车速和所述转向角速度低时，将所述低频滤波器的截止频率设置为高。
在一个实施方式中，使用所述车速和所述转向角速度基于二维映射来设置所述低频滤波器的截止频率。
在一个实施方式中，所述驱动反作用电机包括：由所述反作用控制器，基于所述位置控制误差量来确定驾驶员转向模式；由所述反作用控制器，基于所述驾驶员转向模式的确定结果来设置模式改变权重；以及由所述反作用控制器，通过将设置的模式改变权重应用到所述反作用扭矩，基于所述最终反作用扭矩来驱动所述反作用电机。
在一个实施方式中，所述确定驾驶员转向模式包括：当所述位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，由所述反作用控制器将转向模式确定为所述驾驶员转向模式。
在一个实施方式中，所述设置模式改变权重包括：由所述反作用控制器在自动驾驶模式下设置最大模式改变权重；以及由所述反作用控制器在所述驾驶员转向模式下设置最小模式改变权重。
在一个实施方式中，所述设置模式改变权重包括：当转向模式被确定为所述驾驶员转向模式时，由所述反作用控制器，基于所述位置控制误差量或所述转向角速度，来改变和设置所述模式改变权重的斜率。
附图说明
图1示出了根据本公开实施方式的用于车辆的线控转向(SBW)***的框图。
图2示出了根据本公开实施方式的用于车辆的SBW***的反作用控制器的框图。
图3示出了根据本公开另一实施方式的用于车辆的SBW***的反作用控制器的框图。
图4示出了根据本公开另一实施方式的用于车辆的SBW***的反作用控制器的框图。
图5示出了根据本公开实施方式的控制用于车辆的SBW***的方法的流程图。
图6示出了根据本公开的另一实施方式的控制用于车辆的SBW***的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将通过各种示例性实施方式参考附图来描述用于车辆的线控转向(SBW)***及控制其的方法。附图不是按精确的比例，并且可能仅出于描述方便和清楚的目的而夸大了线条的宽度或部件的尺寸。此外，本文中使用的术语是通过考虑本公开的功能而定义的，并且可以根据使用者或操作者的习惯或意图而改变。因此术语的定义是根据本文所述的全部公开内容而定义。
图1示出了根据本公开实施方式的用于车辆的线控转向(SBW)***的框图，图2示出了根据本公开实施方式的用于车辆的SBW***的反作用控制器的框图。
如图1所示，根据本公开实施方式的用于车辆的SBW***可包括：反作用电机60、转向电机30、电机位置检测器40、位置控制器10、转向控制器20和反作用控制器50。
反作用电机60可以位于方向盘的一侧上(未示出)，并可以基于方向盘的转动产生反作用扭矩。
转向电机30可以耦合至齿条(未示出)，并且可以通过借由移动齿条而在期望的方向转动车轮来执行转向操纵。
电机位置检测器40可以提供当前转向角，以便可以通过在位置控制时识别路面状态来执行反馈控制，其中所述当前转向角通过检测转向电机的旋转位置来测量。
位置控制器10可以接收车速、命令转向角，和所述当前转向角，并且可以通过将位置控制误差量应用于位置控制器来计算目标转向角。
在这种情况下，当驾驶员在驾驶员转向模式下操纵方向盘时，该命令转向角可以是基于方向盘的转动的转向角，并且也可以是在自动驾驶模式下，由自动驾驶控制器(未示出)输出的转向角。
此外，如果驾驶员在这样的状态(路面的摩擦力高，存在障碍物，或在车速存在的情况下自对准力大)下操纵方向盘，或者驾驶员在由于风产生侧向力的情况下操纵方向盘，则位置控制误差量比通常状态下的高。
转向控制器20基于目标转向角来驱动转向电机30，从而执行转向，其中所述目标转向角由位置控制器10通过反馈控制输出。
反作用控制器50可以通过接收车速和转向角速度，基于驾驶员的转向状态来产生反作用扭矩；基于位置控制误差量来补偿反作用扭矩；以及基于最终反作用扭矩来驱动反作用电机60，以便驾驶员能够具有转向感。
在这种情况下，如图2所示，反作用控制器50可以包括：反作用扭矩产生器510、可变滤波器单元512以及反作用补偿器514。
反作用扭矩产生器510可以基于车速和转向角速度根据车辆模型来计算齿条力，并且可以产生反作用扭矩。
可变滤波器单元512可以基于车速和转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除位置控制误差量。
如果将根据路面的负载状况而变化的位置控制误差量没有任何改变地应用至反作用扭矩，驾驶员可能会产生差异感。相应地，可变滤波器单元512可以基于车速和转向角速度来改变低频滤波器的截止频率，以便驾驶员可以具有自然的转向感。
例如，当车速和转向角速度高时，可变滤波器单元512可以降低低频滤波器的截止频率，以便去除高频分量的振动分量。相反地，当车速和转向角速度低时，可变滤波器单元512可以升高低频滤波器的截止频率，使得驾驶员具有自然的转向感，同时具有最大程度的路面感或外力感。
在本实施方式中，可变滤波器单元512可以设置低频滤波器的截止频率，以便基于车速和转向角速度使用二维映射，通过调谐使驾驶员能够具有自然的转向感。
反作用补偿器514可基于由可变滤波器单元512滤除的位置控制误差量来补偿反作用扭矩，并且可以输出最终反作用扭矩。
在这种情况下，反作用补偿器514通过调谐可以设置需要补偿的反作用电流量，以便驾驶员可以基于滤除的位置控制误差量而具有自然的道路感，并且可以通过将反作用电流的设定量合并到反作用扭矩中来输出最终反作用扭矩。
图3示出了根据本公开另一实施方式的用于车辆的SBW***的反作用控制器的框图。
如图3所示，用于车辆的SBW***的反作用控制器50可以包括：反作用扭矩产生器520、转向模式确定单元522、权重设置单元524和输出单元526。
反作用扭矩产生器520可以产生反作用扭矩，由此当基于车速、转向角速度以及位置控制误差量来转动方向盘时，驾驶员可以具有转向感。
转向模式确定单元522可以基于位置控制误差量来确定驾驶员转向模式，其中基于命令转向角和当前转向角，在位置控制器10中计算所述位置控制误差量，以对转向电机30进行反馈控制。
在这种情况下，当位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，转向模式确定单元522可以确定转向模式为驾驶员转向模式。
例如，通常，在自动驾驶模式下，由于驾驶员不操纵方向盘，所以位置控制误差量集中在很小的值上。然而，如果由于路面或周围环境的状态而导致侧向力施加到车辆上，则即使在自动驾驶模式下也可能发生给定量的位置控制误差。此外，即使当车辆在路面或坑洼处的诸如石头等异物上行驶时，也可能在给定的水平上瞬间发生位置控制误差量。
因此，当位置控制误差量未维持在设定时间或更长时间时，转向模式确定单元522可确定如上所述的暂时变化归因于周围环境，并且确定转向模式为自动驾驶模式。仅当位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，转向模式确定单元522才可以确定驾驶员具有转向意图并且确定转向模式为驾驶员转向模式。
权重设置单元524可以基于由转向模式确定单元522确定的结果来设置模式改变权重。
在这种情况下，权重设置单元524可以在自动驾驶模式下设置最大模式改变权重，并可以在驾驶员转向模式下设置最小模式改变权重。
即，权重设置单元524可以设置模式改变权重，使得在自主驾驶模式下不输出反作用扭矩，并且在驾驶员转向模式下将产生的反作用扭矩输出到最大值。
此外，如果转向模式被确定为驾驶员转向模式，权重设置单元524可以基于位置控制误差量或转向角速度来改变和设置模式改变权重的斜率，以便当控制权从自动驾驶模式转移到驾驶员转向模式时，驾驶员不会有差异感。为此，当通过突然转向，位置控制误差量较大时，权重设置单元524可以增大模式改变权重的斜率，并且当通过缓慢转向，位置控制误差量较小时，权重设置单元524可以减小模式改变权重的斜率。
输出单元526可以通过将由权重设置单元524设置的模式改变权重应用到反作用扭矩，来输出最终反作用扭矩。
例如，输出单元526可以通过将(1-模式改变权重)和反作用扭矩相乘来输出最终反作用扭矩。
因此，输出单元526不输出反作用扭矩，因为在自动驾驶模式中模式改变权重是“1”，并且输出单元526可以输出反作用扭矩，因为在驾驶员转向模式中模式改变权重是“0”。
图4示出了根据本公开另一实施方式的用于车辆的SBW***的反作用控制器50的框图。
如图4所示，用于车辆的SBW***的反作用控制器50可以包括：反作用扭矩产生器510、可变滤波器单元512、反作用补偿器514、转向模式确定单元522、权重设置单元524和输出单元526。
如图4所示的反作用控制器是图2和图3所示的反作用控制器的组合，并省略对其的详细描述。
反作用扭矩产生器510可以基于车速和转向角速度根据车辆模型，通过计算齿条力来产生反作用扭矩。
可变滤波器单元512可以基于车速和转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除位置控制误差量。
如果将根据路面的负载状况而变化的位置控制误差量没有任何改变地应用至反作用扭矩，驾驶员可能会产生差异感。相应地，可变滤波器单元512可以基于车速和转向角速度来改变低频滤波器的截止频率，以便驾驶员可以具有自然的转向感。
在本实施方式中，可变滤波器单元512可以设置低频滤波器的截止频率，以便基于车速和转向角速度使用二维映射，通过调谐使驾驶员能够具有自然的转向感觉。
反作用补偿器514可基于由可变滤波器单元512滤除的位置控制误差量来补偿反作用扭矩。
在这种情况下，反作用补偿器514通过调谐可以设置需要补偿的反作用电流量，以便驾驶员可以基于滤除的位置控制误差量而具有自然的道路感，并且可以通过将反作用电流的设定量合并到反作用扭矩中来补偿反作用扭矩。
转向模式确定单元522可以基于位置控制误差量来确定驾驶员转向模式，其中基于命令转向角和当前转向角计，在位置控制器10中计算所述位置控制误差量，以对转向电机30进行反馈控制。
在这种情况下，当位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，转向模式确定单元522可以确定转向模式为驾驶员转向模式。
权重设置单元524可以基于由转向模式确定单元522确定的结果来设置模式改变权重。
在这种情况下，权重设置单元524可以在自动驾驶模式下设置最大模式改变权重，并在驾驶员转向模式下设置最小模式改变权重。
即，权重设置单元524可以设置模式改变权重，使得在自主驾驶模式下不输出反作用扭矩，并且在驾驶员转向模式下将产生的反作用扭矩输出到最大值。
此外，如果转向模式被确定为驾驶员转向模式，权重设置单元524可以基于位置控制误差量或转向角速度来改变和设置模式改变权重的斜率，以便当控制权从自动驾驶模式转移到驾驶员转向模式时，驾驶员不会有差异感。为此，当通过突然转向，位置控制误差量较大时，权重设置单元524可以增大模式改变权重的斜率，并且当通过缓慢转向，位置控制误差量较小时，权重设置单元524可以减小模式改变权重的斜率。
输出单元526可以通过将由权重设置单元524设置的模式改变权重应用到反作用扭矩，来输出最终反作用扭矩。
如上所述，根据本公开的实施方式的用于车辆的SBW***，在使用SBW方法的SBW***中，当基于自动驾驶时驾驶员的转向意图来转移控制权时，基于位置控制误差量设置了权重并且补偿了反作用扭矩，其中SBW方法包括基于车速和转向角，驱动与齿条耦合的转向电机以执行转向操作和产生反作用扭矩。因此，由于基于转向电机的位置控制误差量消除了差异感并且补偿了反作用扭矩，所以驾驶员可以具有道路感。
图5示出了根据本公开实施方式的控制用于车辆的SBW***的方法的流程图。
如图5所示，在根据本公开的实施方式的控制用于车辆的SBW***的方法中，在步骤S10，首先，位置控制器10接收车速、命令转向角，和当前转向角，并通过将位置控制误差量应用到位置控制器来计算目标转向角。
在这种情况下，当驾驶员在驾驶员转向模式下操纵方向盘时，该命令转向角可以是基于方向盘的转动的转向角，并且也可以是在自动驾驶模式下，由自动驾驶控制器(未示出)输出的转向角。
此外，如果驾驶员在这样的状态(路面的摩擦力高，存在障碍物，或在车速存在的情况下自对准力大)下操纵方向盘，或者驾驶员在由于风产生侧向力的情况下操纵方向盘，则位置控制误差量比通常状态下的高。
在步骤S20，转向控制器50基于目标转向角来驱动转向电机30，从而执行转向，其中所述目标转向角由位置控制器10通过在步骤S10的反馈控制而输出。
在步骤S30，反作用控制器50基于车速和转向角速度根据车辆模型，通过计算齿条力，基于驾驶员的转向状态来产生反作用扭矩。
在步骤S30产生反作用扭矩之后，在步骤S40，反作用控制器50基于车速和转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除位置控制误差量。
如果将根据路面的负载状况而变化的位置控制误差量没有任何改变地应用至反作用扭矩，驾驶员可能会产生差异感。相应地，反作用控制器50可以基于车速和转向角速度来改变低频滤波器的截止频率，以便驾驶员可以具有自然的转向感。
例如，当车速和转向角速度高时，反作用控制器50可以降低低频滤波器的截止频率，以便去除高频分量的振动分量。相反地，当车速和转向角速度低时，反作用控制器50可以升高低频滤波器的截止频率，使得驾驶员具有自然的转向感，同时具有最大程度的路面感或外力感。
在本实施方式中，反作用控制器50可以设置低频滤波器的截止频率，以便基于车速和转向角速度使用二维映射，通过调谐使驾驶员能够具有自然的转向感觉。
在步骤S40基于车速和转向角速度滤除位置控制误差量之后，在步骤S50，反作用控制器50基于滤除的位置控制误差量来补偿反作用扭矩。
在这种情况下，反作用控制器50通过调谐可以设置需要补偿的反作用电流量，以便驾驶员可以基于滤除的位置控制误差量而具有自然的道路感，并且可以通过将反作用电流的设定量合并到反作用扭矩中来输出最终反作用扭矩。
在步骤S50中，反作用控制器50基于通过在步骤S50中补偿反作用扭矩而获得的最终反作用扭矩，来驱动反作用电机60，从而驾驶员能够具有自然的道路感。
图6示出了根据本公开的另一实施方式的控制用于车辆的SBW***的方法的流程图。
如图6所示，在根据另一实施方式的控制用于车辆的SBW***的方法中，步骤S100，首先，位置控制器10接收车速、命令转向角，和当前转向角，并通过将位置控制误差量应用到位置控制器来计算目标转向角。
在这种情况下，当驾驶员在驾驶员转向模式下操纵方向盘时，该命令转向角可以是基于方向盘的转动的转向角，并且也可以是在自动驾驶模式下，由自动驾驶控制器(未示出)输出的转向角。
此外，如果驾驶员在这样的状态(路面的摩擦力高，存在障碍物，或在车速存在的情况下自对准力大)下操纵方向盘，或者驾驶员在由于风产生侧向力的情况下操纵方向盘，则位置控制误差量比通常状态下的高。
在步骤S110，转向控制器20基于目标转向角来驱动转向电机30，从而执行转向，其中所述目标转向角由位置控制器10通过在步骤S110的反馈控制而输出。
在步骤S120，反作用控制器50基于车速、转向角速度以及位置控制误差量，基于驾驶员的转向状态产生反作用扭矩。
在步骤S120产生反作用扭矩之后，在步骤S130，反作用控制器50基于位置控制误差量来确定驾驶员转向模式，其中基于命令转向角和当前转向角在位置控制器10中计算所述位置控制误差量，以对转向电机30进行反馈控制。
在这种情况下，当位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，反应控制器50可以确定转向模式为驾驶员转向模式。
例如，通常，在自动驾驶模式下，由于驾驶员不操纵方向盘，所以位置控制误差量集中在很小的值上。然而，如果由于路面或周围环境的状态而导致侧向力施加到车辆上，则即使在自动驾驶模式下也可能发生给定量的位置控制误差。此外，即使当车辆在路面或坑洼处的诸如石头等异物上行驶时，也可能在给定的水平上瞬间发生位置控制误差量，并且可能出现反弹症状。
因此，当位置控制误差量未维持在设定的时间或更长时间时，转向模式确定单元522可确定如上所述的暂时变化归因于周围环境，并且确定转向模式为自动驾驶模式。仅当位置控制误差量在设定的时间或更长时间保持在设定值或更大值时，转向模式确定单元522才可以确定驾驶员具有转向意图并且确定转向模式为驾驶员转向模式。
在步骤S130确定驾驶员转向模式之后，在步骤S140，反作用控制器50基于确定的结果设置模式改变权重。
在这种情况下，反作用控制器50可以在自动驾驶模式下设置最大模式改变权重，并在驾驶员转向模式下设置最小模式改变权重。
即，反作用控制器50可以设置模式改变权重，使得在自主驾驶模式下不输出反作用扭矩，并且在驾驶员转向模式下将产生的反作用扭矩输出到最大值。
此外，如果转向模式被确定为驾驶员转向模式，反作用控制器50可以基于位置控制误差量或转向角速度来改变和设置模式改变权重的斜率，以便当控制权从自动驾驶模式转移到驾驶员转向模式时，驾驶员不会有差异感。为此，当通过突然转向，位置控制误差量较大时，反作用控制器50可以增大模式改变权重的斜率，并且当通过缓慢转向，位置控制误差量较小时，反作用控制器50可以减小模式改变权重的斜率。
在步骤S140设置模式改变权重之后，在步骤S150，反作用控制器50通过将设置的模式改变权重应用到反作用扭矩，来计算最终反作用扭矩。
例如，反作用控制器50可以通过将(1-模式改变权重)和反作用扭矩相乘来输出最终反作用扭矩。
在步骤S160，反作用控制器50基于在步骤S150计算的最终反作用扭矩来驱动反作用电机60。
因此，因为在自动驾驶模式中模式改变权重是“1”，可以不输出反作用扭矩，并且因为在驾驶员转向模式中模式改变权重是“0”，可以输出反作用扭矩。
如上所述，根据本公开一方面的根据用于车辆的SBW***及控制其的方法，在使用SBW方法的SBW***中，当自动驾驶时基于驾驶员的转向意图来转移控制权时，基于位置控制误差量来设置权重和补偿反作用扭矩，其中所述SBW方法包括基于车速和转向角，驱动与齿条连接的转向电机来执行转向操作和产生反作用扭矩。因此，因为基于转向电机的位置控制误差量消除了差异感并且补偿了反作用扭矩，所以驾驶员可以具有道路感。
此外，本说明书中描述的实施方式可以以方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号的形来实现。尽管在上下文中所讨论的特性仅以单一形式实现(例如，仅作为方法讨论)，所讨论的特性的也可以以另一种形式(例如，设备或程序)来实现。装置可以以适当的硬件、软件或固件形式实现。一种方法可以在装置中实现，例如通常表示包括计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑装置的处理装置的处理器。该处理器包括通信装置，例如计算机、蜂窝电话、便携式/个人数字助理(PDA)和其它促进终端用户之间的信息通信的装置。
虽然为了说明性目的公开了本公开的优选实施方式，但本领域技术人员应认识到，在不偏离本公开的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换也是可以的，因为本公开真实的保护范围由技术方案来限制。

Claims (17)

1.一种用于车辆的线控转向(SBW)***，包括：
反作用电机，其位于方向盘的一侧上，并被配置为基于所述方向盘的转动产生反作用扭矩；
转向电机，其耦合至齿条，并被配置为执行转向操纵；
电机位置检测器，其被配置为通过检测所述转向电机的旋转位置来测量当前转向角；
位置控制器，其被配置为接收车速、命令转向角，和所述当前转向角，并且通过将位置控制误差量应用于所述位置控制器来计算目标转向角；
转向控制器，其被配置为基于由所述位置控制器输出的所述目标转向角来驱动所述转向电机；以及
反作用控制器，其被配置为通过接收车速和转向角速度，基于驾驶员的转向状态来产生所述反作用扭矩；基于所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩；以及基于最终反作用扭矩来驱动所述反作用电机。
2.根据权利要求1所述的SBW***，其中，所述反作用控制器包括：
反作用扭矩产生器，其被配置为基于所述车速和所述转向角速度来产生所述反作用扭矩；
可变滤波器单元，其被配置为基于所述车速和所述转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除所述位置控制误差量；以及
反作用补偿器，其被配置为基于由所述可变滤波器单元滤除的所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩，并且输出所述最终反作用扭矩。
3.根据权利要求2所述的SBW***，其中，所述可变滤波器单元被配置为：
当所述车速和所述转向角速度高时，将所述低频滤波器的截止频率设置为低；以及
当所述车速和所述转向角速度低时，将所述低频滤波器的截止频率设置为高。
4.根据权利要求2所述的SBW***，其中，所述可变滤波器单元被配置为使用所述车速和所述转向角速度基于二维映射来设置所述低频滤波器的截止频率。
5.根据权利要求1所述的SBW***，其中，所述反作用控制器包括：
反作用扭矩产生器，其被配置为基于所述车速、所述转向角速度和所述位置控制误差量来产生所述反作用扭矩；
转向模式确定单元，其被配置为基于所述位置控制误差量来确定驾驶员转向模式；
权重设置单元，其被配置为基于由所述转向模式确定单元确定的结果来设置模式改变权重；以及
输出单元，其被配置为通过将由所述权重设置单元设置的所述模式改变权重应用到所述反作用扭矩，来输出所述最终反作用扭矩。
6.根据权利要求5所述的SBW***，其中，所述转向模式确定单元被配置为，当所述位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，确定转向模式为所述驾驶员转向模式。
7.根据权利要求5所述的SBW***，其中，所述权重设置单元被配置为：
在自动驾驶模式中设置最大模式改变权重；以及
在所述驾驶员转向模式中设置最小模式改变权重。
8.根据权利要求5所述的SBW***，其中，所述权重设置单元被配置为：如果转向模式被确定为所述驾驶员转向模式，则基于所述位置控制误差量或所述转向角速度来改变和设置所述模式改变权重的斜率。
9.根据权利要求1所述的SBW***，其中，所述反作用控制器包括：
反作用扭矩产生器，其被配置成基于所述车速和所述转向角速度产生所述反作用扭矩；
可变滤波器单元，其被配置为基于所述车速和所述转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除所述位置控制误差量；
反作用补偿器，其被配置为基于由所述可变滤波器单元滤除的所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩；
转向模式确定单元，其被配置为基于所述位置控制误差量来确定驾驶员转向模式；
权重设置单元，其被配置为基于由所述转向模式确定单元确定的结果来设置模式改变权重；以及
输出单元，其被配置为通过将由所述权重设置单元设置的所述模式改变权重应用到所述反作用扭矩，来输出所述最终反作用扭矩。
10.一种控制用于车辆的线控转向(SBW)***的方法，包括：
由位置控制器接收车速、命令转向角，和当前转向角，并且通过将位置控制误差量应用到所述位置控制器来计算目标转向角；
由转向控制器基于所述目标转向角来驱动转向电机；
由反作用控制器通过接收车速和转向角速度，基于驾驶员的转向状态来产生反作用扭矩；以及
由所述反作用控制器基于最终反作用扭矩来驱动反作用电机，其中所述最终反作用扭矩是基于所述位置控制误差量，通过补偿所产生的反作用扭矩而获得。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述驱动反作用电机包括：由所述反作用控制器，基于所述车速和所述转向角速度，通过改变低频滤波器的截止频率，来滤除所述位置控制误差量；以及
由所述反作用控制器，基于滤除的所述位置控制误差量来补偿所述反作用扭矩，并驱动所述反作用电机。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述车速和所述转向角速度高时，将所述低频滤波器的截止频率设置为低，并且当所述车速和所述转向角速度低时，将所述低频滤波器的截止频率设置为高。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述车速和所述转向角速度基于二维映射来设置所述低频滤波器的截止频率。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述驱动反作用电机包括：
由所述反作用控制器，基于所述位置控制误差量来确定驾驶员转向模式；
由所述反作用控制器，基于所述驾驶员转向模式的确定结果来设置模式改变权重；以及
由所述反作用控制器，通过将设置的模式改变权重应用到所述反作用扭矩，基于所述最终反作用扭矩来驱动所述反作用电机。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述确定驾驶员转向模式包括：当所述位置控制误差量在设定时间或更长时间保持在设定值或更大值时，由所述反作用控制器将转向模式确定为所述驾驶员转向模式。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述设置模式改变权重包括：
由所述反作用控制器在自动驾驶模式下设置最大模式改变权重；以及
由所述反作用控制器在所述驾驶员转向模式下设置最小模式改变权重。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述设置模式改变权重包括：
当转向模式被确定为所述驾驶员转向模式时，由所述反作用控制器，基于所述位置控制误差量或所述转向角速度，来改变和设置所述模式改变权重的斜率。
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