一种电动调节转向管柱的标定方法

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，具体涉及一种电动调节转向管柱的标定方法。

背景技术

转向管柱用于连接方向盘和转向器，是汽车转向系统的重要组件之一。在车辆工程领域中，转向管柱可使方向盘的位置在一定范围内上下调节以适应驾驶员的操作习惯。

目前，为提升产品竞争力和驾乘舒适性，开发了四向可调的电动转向管柱，即通过电机来调节转向管柱及方向盘上下角度和前后位置的转向管柱。只需根据驾驶者的需要给出相应的动作指令，即可完成方向盘前、后、上、下四个方向的调节，以方便驾驶员进出。

相关技术中，并没有考虑四向可调的电动转向管柱调节的标定问题，也无法保证电动转向管柱调节的准确度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种电动调节转向管柱的标定方法以解决相关技术中无法保证电动转向管柱调节的准确度的问题。

本申请提供一种电动调节转向管柱的标定方法，转向管柱上设有调节其位移的电机，上述标定方法包括步骤：

根据上述转向管柱的极限位置，设定转向管柱的零位，并确定上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系；

以上述转向管柱下电时的位置为下电记忆位置并存储，然后调节上述转向管柱至上述转向管柱的零位；以上述转向管柱自零位移动至下电记忆位置对应的旋转圈数，作为上述电机的理论旋转圈数；

车辆再次上电时，根据上述理论旋转圈数控制转向管柱移动，得到上述转向管柱的上电位置；

若上述下电记忆位置与上电位置的误差在预设范围内，则表示标定完成，否则根据上述误差修改上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系。

一些实施例中，根据上述误差修改上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系，具体包括：

根据上述误差估算上述电机需要补偿的补偿旋转圈数；

以上述理论旋转圈数和补偿旋转圈数之和作为新的旋转圈数，修改上述映射关系。

一些实施例中，上述转向管柱上设有角度调节装置和轴向调节装置，上述电机包括第一电机和第二电机，上述角度调节装置包括用于控制转向管柱摆动的上述第一电机，上述轴向调节装置包括用于控制转向管柱轴向移动的上述第二电机；

上述映射关系包括上述第一电机的旋转圈数与转向管柱摆动角度的第一映射关系、以及上述第二电机的旋转圈数与转向管柱轴向距离的第二映射关系。

一些实施例中，确定上述第一映射关系，具体包括：

以上述转向管柱的上极限位置向下第一设定距离的位置为摆动零位，以上述转向管柱自上极限位置移动至摆动零位为第一摆动角度，获取并存储上述第一摆动角度对应的第一电机的第一旋转圈数；

以上述转向管柱自摆动零位移动至其下极限位置为第二摆动角度，获取并存储上述第二摆动角度对应的第一电机的第二旋转圈数；

根据上述第一摆动角度对应的第一旋转圈数和上述第二摆动角度对应的第二旋转圈数，确定上述第一映射关系。

一些实施例中，确定上述第二映射关系，具体包括：

以上述转向管柱的前极限位置向后第三设定距离的位置为轴向零位，以上述转向管柱自前极限位置移动至轴向零位为第一轴向距离，获取并存储上述第一轴向距离对应的第二电机的第四旋转圈数；

以上述转向管柱自轴向零位移动至其后极限位置为第二轴向距离，获取并存储上述第二轴向距离对应的第二电机的第五旋转圈数；

根据上述第一轴向距离对应的第四旋转圈数和上述第二轴向距离对应的第五旋转圈数，确定上述第二映射关系。

一些实施例中，上述设定转向管柱的零位时，还包括：

根据上述转向管柱的设定调节速度，选择上述电机的转速。

一些实施例中，以上述转向管柱下电时的位置为下电记忆位置并存储，然后调节上述转向管柱至上述转向管柱的零位，具体包括：

以上述转向管柱下电时的位置为下电记忆位置，获取上述电机的理论旋转圈数，作为下电记忆位置数据；

通过上述电机控制转向管柱自下电记忆位置移动至零位。

一些实施例中，若上一次为非正常下电，则车辆再次上电时，上述电机控制上述转向管柱移动至零位后，再根据上述电机的理论旋转圈数控制上述转向管柱移动，并得到上电位置。

一些实施例中，上述车辆下电之前，还包括：

判断上述转向管柱是否符合记忆标定条件；

若是，则以上述转向管柱的当前位置作为存储记忆位置；以上述转向管柱自零位移动至存储记忆位置对应的旋转圈数，作为上述电机的存储旋转圈数；

调节上述转向管柱至其他任意位置后，触发记忆恢复信号，根据上述存储旋转圈数控制上述转向管柱移动，得到上述转向管柱的触发位置；

若上述存储记忆位置与触发位置的误差在预设范围内，则表示记忆标定完成，否则根据上述误差修改上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系。

一些实施例中，上述电机启动后，还包括：

采集上述电机的工作电流和工作电压；

当上述工作电流超出电流范围，或上述工作电压超出电压范围，则控制上述电机停机；

当上述工作电流未超出电流范围时，若预设时间内上述转向管柱位置的霍尔信号无变化，则控制上述电机停机。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的电动调节转向管柱的标定方法，由于根据设定的转向管柱的零位，以及转向管柱的极限位置，可确定电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系，然后根据下电时存储的下电记忆位置，对再次上电的转向管柱进行调节，可得到转向管柱的上电位置，将下电记忆位置和上电位置进行比较，若该下电记忆位置与上电位置的误差在预设范围内，则表示标定完成，否则需要根据该误差修改电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系，因此，通过该标定方法，可得到准确的映射关系，进而使转向管柱的调节更加快速准确。

附图说明

图1为本申请实施例提供的标定方法的第一种流程图；

图2为本申请实施例提供的标定方法的第二种流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本申请作进一步详细说明。

参见图1所示，本申请实施例提供一种电动调节转向管柱的标定方法，上述转向管柱上设有调节其位移的电机。该标定方法包括步骤：

S1.根据上述转向管柱的极限位置，设定转向管柱的零位，并确定上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系。本实施例中，还可根据转向管柱的极限位和零位，设定转向管柱的软限位位置。

S2.以上述转向管柱下电时的位置为下电记忆位置并存储，然后调节上述转向管柱至上述转向管柱的零位。以转向管柱控制器接收到下电信号时，转向管柱的位置作为转向管柱下电时的位置，保存该下电位置的霍尔信号，存储完成后，即可归零完成下电。以上述转向管柱自零位移动至下电记忆位置对应的旋转圈数即霍尔信号记录的圈数，作为上述电机的理论旋转圈数。

优选地，开始下电的位置为上述转向管柱的极限位置之外的任意位置。

S3.车辆再次上电时，根据上述理论旋转圈数控制转向管柱移动，得到上述转向管柱的上电位置。转向管柱移动过程中，还可设置不同的电机转速使转向管柱快速完成调节。

S4.将下电记忆位置和上电位置进行比较，若上述下电记忆位置与上电位置的误差在预设范围内，则表示标定完成，否则根据上述误差修改上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系，然后重复步骤S2存储新的下电记忆位置，再次上电进行标定，直至新的下电记忆位置与上电位置的误差在预设范围内。

本申请实施例的标定方法，根据下电时存储的下电记忆位置，对再次上电的转向管柱进行调节，可得到转向管柱的上电位置，将下电记忆位置和上电位置进行比较，若该下电记忆位置与上电位置的误差在预设范围内，则表示标定完成，否则需要根据该误差修改电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系，因此，通过该标定方法，可得到准确的映射关系，进而使转向管柱的调节更加快速准确。

本实施例的转向管柱控制器包括位置记忆功能、下电归零功能和上电复位功能。其中，位置记忆功能是指转向管柱控制器可将需要存储的位置作为存储记忆位置进行储存，以便于在触发记忆恢复信号后，将转向管柱调节到存储记忆位置；下电归零功能是当整车下电时控制第一电机和第二电机将转向管柱调节到零位，以便于驾驶者下车不受方向盘的影响；上电复位功能是当整车上电后，转向管柱控制器控制第一电机和第二电机将转向管柱调节到上一次下电存储的下电记忆位置，以减少每次调节的麻烦。其中，上电复位过程中，若整车控制器、车身控制器、或转向管柱控制器发送了其他指令，则按照其他指令执行转向管柱的调节。

进一步地，上述步骤S4中，根据误差修改上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系，具体包括：

首先，根据上述误差估算上述电机需要补偿的补偿旋转圈数。

然后，以上述理论旋转圈数和补偿旋转圈数之和作为新的旋转圈数，即，将理论旋转圈数加上该补偿旋转圈数，得到电机实际所需的旋转圈数，以修改上述映射关系。

本实施例中，上述转向管柱上设有角度调节装置和轴向调节装置，上述电机包括第一电机和第二电机，上述角度调节装置包括用于控制转向管柱摆动的上述第一电机，上述轴向调节装置包括用于控制转向管柱轴向移动的上述第二电机。以转向管柱上下的摆动角度调节为Z向调节，以转向管柱前后的轴向调节为X向调节。

上述映射关系包括上述第一电机的旋转圈数与转向管柱摆动角度的第一映射关系、以及上述第二电机的旋转圈数与转向管柱轴向距离的第二映射关系。

进一步地，确定上述第一映射关系，具体包括：

首先，将转向管柱调节至Z向的上极限位置，即最高机械极限位置，以上述转向管柱的上极限位置向下第一设定距离的位置为摆动零位。将转向管柱调节自上极限位置移动至摆动零位，并将该移动过程的摆动角度作为第一摆动角度，获取并存储上述第一摆动角度对应的第一电机的旋转圈数，并将其作为第一旋转圈数。

然后，Z向的下极限位置即最低机械极限位置。将转向管柱调节自摆动零位移动至下极限位置，并将该移动过程的摆动角度作为第二摆动角度，获取并存储上述第二摆动角度对应的第一电机的旋转圈数，并将其作为第二旋转圈数。

最后，根据上述第一摆动角度对应的第一旋转圈数和第二摆动角度对应的第二旋转圈数，确定上述第一映射关系，以及上极限位置至下极限位置之间的摆动角度。

本实施例中，以上述转向管柱的下极限位置向上第二设定距离的位置为第一软限位位置，将上述转向管柱自下极限位置移动至第一软限位位置，并将该移动过程的摆动角度作为第三摆动角度，获取并存储上述第三摆动角度对应的上述第一电机的旋转圈数，并将其作为第三旋转圈数。上述第一软限位位置被配置为：可避免转向管柱到下极限位置的撞击以及电机的堵转，减少工作噪音，提高转向管柱的工作寿命。

进一步地，确定上述第二映射关系，具体包括：

首先，将转向管柱调节至X向的前极限位置，即最前机械极限位置，以上述转向管柱的前极限位置向后第三设定距离的位置为轴向零位。将上述转向管柱自前极限位置移动至轴向零位，并将该移动过程的轴向距离作为第一轴向距离，获取并存储上述第一轴向距离对应的第二电机的旋转圈数，并将其作为第四旋转圈数。

然后，X向的后极限位置即最后机械极限位置。将上述转向管柱自轴向零位移动至其后极限位置，并将该移动过程的轴向距离作为第二轴向距离，获取并存储上述第二轴向距离对应的第二电机的旋转圈数，并将其作为第五旋转圈数。

最后，根据上述第一轴向距离对应的第四旋转圈数和上述第二轴向距离对应的第五旋转圈数，确定上述第二映射关系，以及前极限位置至后极限位置之间的轴向距离。

本实施例中，以上述转向管柱的后极限位置向前第四设定距离的位置为第二软限位位置，将上述转向管柱自后极限位置移动至第二软限位位置，并将该移动过程的轴向距离作为第三轴向距离，获取并存储上述第三轴向距离对应的上述第二电机的旋转圈数，并将其作为第六旋转圈数。上述第二软限位位置被配置为：可避免转向管柱到后极限位置的撞击以及电机的堵转，减少工作噪音，提高转向管柱的工作寿命。

优选地，上述步骤S1中，设定转向管柱的零位时，还包括：

根据转向管柱的设定调节速度，选择与设定调节速度相对应的电机的转速，以达到所需的调节时间。

本实施例中，可预先对各竞品车的上下调节和轴向调节的速度和时间进行统计分析，然后设定出适合本实施例的转向管柱的上下调节和轴向调节的设定调节速度和时间。

本实施例中，第一电机和第二电机分别在不同电压(DC9-16V)下启动，以测试调节过程是否平稳。第一电机和第二电机均以PWM(脉冲宽度调制)的方式驱动，软启动方式启动。

本实施例中，上述步骤S2中，以转向管柱下电时的位置为下电记忆位置并存储，然后调节上述转向管柱至上述转向管柱的零位，具体包括：

首先，以上述转向管柱下电时的位置为下电记忆位置，获取上述电机的理论旋转圈数，作为下电记忆位置数据。

然后，通过上述电机控制转向管柱自下电记忆位置移动至零位，完成下电。

可选地，下电归零过程中，可设置不同的电机转速，以使转向管柱快速完成调节过程。另外，下电归零过程中，除了突发断电等异常下电，其他任何指令均无法打断归零过程。

本实施例中，还可通过人为断电造成非正常下电。在车辆非正常下电后，再次上电时，上述电机控制上述转向管柱移动至零位后，再根据自零位至下电记忆位置的理论旋转圈数控制上述转向管柱移动，并得到上电位置，然后可进行下电记忆位置与上电位置的比对，判断是否需要修改电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系。

本实施例中，可采用下表1进行标定信息的记录，以及标定结果的比对。正常下电标定过程中，将序号5中再次上电后的X向上电位置与序号1中下电时的X向下电记忆位置进行对比，将序号6中再次上电后的Z向上电位置与序号2中下电时的Z向下电记忆位置进行对比；非正常下电标定过程中，将序号13中再次上电后的X向上电位置与序号7中下电时的X向下电记忆位置进行对比，以及将序号14中再次上电后的Z向上电位置与序号8中下电时的Z向下电记忆位置进行对比。

表1

优选地，上述车辆下电之前，还包括记忆标定处理步骤。该记忆标定步骤具体包括：

首先，判断上述转向管柱是否符合记忆标定条件。其中，符合记忆标定的条件包括车辆处于启动状态，处于P档，且该次上电后记忆标定未完成达标。

若是符合记忆标定条件，则以上述转向管柱的当前位置作为存储记忆位置。以上述转向管柱自零位移动至存储记忆位置对应的旋转圈数，作为上述电机的存储旋转圈数，并存储。本实施例中，通过采集霍尔信号确定电机的旋转圈数。

然后，调节上述转向管柱至其他任意位置后，通过DSMC(记忆存储控制器)发出CAN报文命令至转向管柱控制器触发记忆恢复信号，转向管柱控制器获取车辆当前的档位状态、以及当前位置的霍尔信号，并根据上述存储旋转圈数控制上述转向管柱移动，得到上述转向管柱的触发位置。本实施例中，上述转向管柱的移动包括控制Z向调节和控制X向调节的过程。该过程中，可对电机转速进行设置，以实现所需的调节速度。

将该触发位置和上述存储记忆位置进行对比，包括将Z向存储记忆位置与Z向触发位置进行对比，以及将X向存储记忆位置与X向触发位置进行对比。若上述存储记忆位置与触发位置的误差在预设范围内，则表示记忆标定完成，否则根据上述误差修改上述电机的旋转圈数与转向管柱位移的映射关系，并重新进行记忆标定步骤，直至存储记忆位置与触发位置的误差在预设范围内。

参见图2所示，本实施例的标定方法，具体包括：

A1.设定转向管柱的零位后，确定第一电机的旋转圈数与转向管柱摆动角度的第一映射关系；

A2.确定第二电机的旋转圈数与转向管柱轴向距离的第二映射关系；

A3.判断转向管柱是否符合记忆标定条件，若是，则转向A4，否则，转向A6；

A4.以转向管柱的当前位置作为存储记忆位置并储存，然后调节转向管柱至其他任意位置，并触发记忆恢复信号，得到转向管柱的触发位置；

A5.判断存储记忆位置与触发位置的误差是在预设范围内，若是，则转向A6，否则，修改映射关系，并转向A3；

A6.以转向管柱下电时的位置为下电记忆位置并存储理论旋转圈数，然后调节上述转向管柱至上述转向管柱的零位。以转向管柱自零位移动至下电记忆位置对应的旋转圈数，作为电机的理论旋转圈数；

A7.车辆再次上电，根据理论旋转圈数控制转向管柱移动至上电位置；

A8.判断下电记忆位置与上电位置的误差是在预设范围内，若是，则转向A9，否则，修改映射关系，并转向A3；

A9.完成标定。

本实施例中，上述电机启动后，还包括实时采集上述电机的工作电流和工作电压，进行故障诊断，以保护电机和转向管柱控制器，实现安全要求。

当上述工作电压超出电压范围，则转向管柱控制器控制上述电机停机，直到工作电压恢复正常后进行电机驱动。本实施例中，电压范围为9-16V。

当上述工作电流超出电流范围，则控制上述电机停机。本实施例中，若上述工作电流大于堵转电流，则控制上述电机停机。另外，由于转向管柱在机械极限位置以外的位置时，电机的工作电流很难达到或接近堵转电流，因此，若电机的工作电流达到堵转电流的3/4，且转向管柱未处于机械极限位置处时，也需要控制上述电机停机，以进行保护。

当上述工作电流未超出电流范围时，若预设时间内上述转向管柱位置的霍尔信号无变化，则控制上述电机停机。

本实施例中，故障诊断还包括上电电流诊断。通过采集零电流值是否在范围内，以检查硬件电流采样是否正常。其中，零电流值为电机未工作时的静止电流。如零电流值不在范围内，则需对当前状态进行检查，并通过CAN上报错误。

本实施例中，在电机动作前及工作过程中，均需对电压、电流、温度、及车速信号进行诊断，如出现超限或者故障，则电机不工作，并通过CAN上报当前状态。

本申请实施例的标定方法，可得到准确的第一电机的旋转圈数与转向管柱摆动角度的第一映射关系、以及第二电机的旋转圈数与转向管柱轴向距离的第二映射关系，以保证转向管柱的调节准确到位，且调节速度合理。

本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围之内。