[0002] 本申请要求于2018年10月26日提交的申请号为10-2018-0128993的韩国申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003] 本
发明涉及一种用于控制电机驱动的动力转向(motor driven power steering,MDPS)系统的装置和方法，更具体地，涉及一种用于控制MDPS系统的装置和方法，其可以考虑车辆的自主驾驶模式和手动驾驶模式来控制MDPS电机。
背景技术
[0004] 车辆的动力转向是基于动力的转向设备，并且辅助驾驶员操作
方向盘。传统上，液压动力转向已主要被用作动力转向。近来，然而使用电机的力的MDPS系统的使用已经增加。这是因为与现有的液压动力转向系统相比，MDPS系统重量轻，占用空间小并且不需要换油。
[0005] MDPS系统通过
扭矩传感器测量输入到方向盘的驾驶员的转向扭矩，转向
角传感器测量方向盘的转向角或转向
角速度，和
车速传感器测量车速来确定车辆的行驶条件，并在驾驶员操作方向盘时基于施加到
转向轴的转向扭矩通过电机提供辅助扭矩。
[0006] 自主车辆通过在自主驾驶模式下的自主驾驶模
块(相机传感器、雷达传感器、LiDAR传感器等)识别该自主车辆正在行驶的道路的环境，并确定施加到自主驾驶车辆的MDPS系统的操作所需的命令转向角和命令扭矩，从而控制MDPS系统的操作。
[0007] 此时，当自主驾驶车辆异常操作时，例如，当自主驾驶模块突然崩溃时，驾驶员需要亲自操作方向盘，以控制自主驾驶车辆的操作。此时，当通过自主驾驶模块连续执行MDPS系统的
位置控制时，即使驾驶员强行操作方向盘，也可能无法按照驾驶员的意图来控制车辆。在这种情况下，可能会发生严重事故。
[0008] 为了解决上述问题，可以考虑通过柱扭矩的幅度或转向角传感器与电机角传感器之间的
相位差的变化来确定驾驶员的转向意图的方法。然而，即使在这种情况下，虽然执行了通过自主驾驶模块的MDPS的位置控制，但驾驶员的转向也可能突然发生。因此，电机控制
电流可能显著改变以使驾驶员感到转向差异感。即，当车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时，瞬时控制
稳定性可能由于各个模式之间的输出差而降低。控制稳定性的降低可能导致车辆的异常行为或诸如转向振动之类的差异感。
[0009] 在2017年6月14日公开的公开号为10-2017-0065793的韩国
专利申请中公开了相关技术。
发明内容
[0010] 本发明的实施方式涉及一种用于控制MDPS系统的装置和方法，该装置和方法可以消除当车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时，由于自主驾驶模式与手动模式之间的输出差而导致的MDPS电机瞬时控制稳定性的降低，和消除车辆的异常行为或诸如转向振动之类的差异感。
[0011] 在一个实施方式中，一种用于控制MDPS系统的装置可以包括：柱扭矩传感器，其被配置为感测施加到车辆的
转向柱的柱扭矩；车速传感器，其被配置为感测所述车辆的车速；MDPS基本逻辑单元，其被配置为基于分别由所述柱扭矩传感器和所述车速传感器感测的柱扭矩和车速来确定用于在驾驶员的手动驱动模式下驱动MDPS电机的第一辅助命令电流；自主驾驶控制单元，其被配置为确定用于在车辆的自主驾驶模式下驱动所述MDPS电机的第二辅助命令电流；模式切换控制单元，其被配置为当在所述车辆的自主驾驶模式中发生驾驶员的转向时，基于所述第一辅助命令电流来确定反映驾驶员的转向意图的权重，并将所确定的权重施加到所述第一辅助命令电流和所述第二辅助命令电流以确定在所述车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时用于驱动所述MDPS电机的最终辅助命令电流。
[0012] 仅当所述柱扭矩的幅度等于或大于预设参考值的状态保持预设参考时间或更长时间时，所述模式切换控制单元可以通过判断所述驾驶员具有转向意图来确定所述最终辅助命令电流。
[0013] 所述模式切换控制单元可以通过将权重互补地施加到所述第一辅助命令电流和所述第二辅助命令电流来确定所述最终辅助命令电流，并且随着权重从低值变向高值，确定所述最终辅助命令电流从所述第二辅助命令电流接近所述第一辅助命令电流。
[0014] 随预设下限到预设上限的范围内所述第一辅助命令电流的幅度增加，所述模式切换控制单元可以确定权重具有更大的值。
[0015] 所述模式切换控制单元可以将权重设置为“0”值直到所述第一辅助命令电流的幅度达到所述下限，其中，所述下限是考虑辅助命令电流而预设的，所述辅助命令电流是当所述柱扭矩是通过驾驶员转向以外的外部因素感测时由所述MDPS基本逻辑单元确定的。
[0016] 当所述第一辅助命令电流的幅度达到所述上限时，所述模式切换控制单元可以将权重设置为“1”值。
[0017] 当权重被设置为“1”值时，所述模式切换控制单元可以保持被设置为“1”值的权重，直到恢复所述车辆的自主驾驶模式，如此维持手动驾驶模式。
[0018] 所述模式切换控制单元可以根据由所述车速传感器感测到的车速，通过改变所述下限的幅度与所述上限的幅度之间的偏移量来确定权重。
[0019] 随所述车速增加，所述模式切换控制单元可以通过改变所述偏移量以使其具有较小的值来确定权重。
[0020] 所述模式切换控制单元可以通过低通滤波对由所述MDPS基本逻辑单元确定的所述第一辅助命令电流执行噪音滤波，计算经噪音滤波的第一辅助命令电流的幅度，然后基于计算出的所述第一辅助命令电流的幅度确定权重。
[0021] 在另一个实施方式中，一种用于控制MDPS系统的方法可以包括：由自主驾驶控制单元确定用于在车辆的自主驾驶模式下驱动MDPS电机的第二辅助命令电流并驱动所述MDPS电机；由MDPS基本逻辑单元基于在所述车辆的自主驾驶模式下施加到所述车辆的转向柱的柱扭矩和所述车辆的车速，确定用于在驾驶员的手动驾驶模式下驱动所述MDPS电机的第一辅助命令电流；由电机切换控制单元基于所确定的第一辅助命令电流，确定反映驾驶员的转向意图的权重；由所述模式切换控制单元通过将所确定的权重施加到所述第一辅助命令电流和所述第二辅助命令电流，来确定用于在所述车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时驱动所述MDPS电机的最终辅助命令电流。
[0022] 根据本发明的实施方式，用于控制MDPS系统的装置和方法可以，在车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时，通过反映驾驶员的转向意图的预定权重来确定用于驱动MDPS电机的最佳辅助命令电流，并控制MDPS电机的操作。因此，该装置和方法可以确保在模式切换期间对MDPS电机的控制稳定性，并减少车辆的异常行为或诸如转向振动之类的差异感。
附图说明
[0023] 图1是示出根据本发明的实施方式的用于控制MDPS系统的装置的
框图。
[0024] 图2是示出根据本发明的实施方式的用于控制MDPS系统的装置的详细配置的框图。
[0025] 图3是示出根据本发明实施方式的用于控制MDPS系统的方法的
流程图。
具体实施方式
[0026] 下文将参考附图详细描述根据本发明实施方式的MDPS的控制装置和方法。应当注意，附图不是精确的比例，并且可能仅出于描述方便和清楚的目的而夸大了线的粗细或部件的尺寸。此外，本文使用的术语是通过考虑本发明的功能来定义的，并且可以根据用户或操作者的习惯或意图来改变。因此，应根据本文阐述的全部公开内容对术语进行定义。
[0027] 图1是示出根据本发明的实施方式的用于控制MDPS系统的装置的框图。图2是示出根据本发明的实施方式的用于控制MDPS系统的装置的详细配置的框图。
[0028] 参照图1，根据本发明的实施方式的用于控制MDPS系统的装置可包括柱扭矩传感器100、车速传感器200、MDPS基本逻辑单元300、自主驾驶控制单元400和模式切换控制单元500。
[0029] 柱扭矩传感器100可以感测施加到车辆的转向柱的柱扭矩T，并且将感测到的柱扭矩T传送到MDPS基本逻辑单元300和模式切换控制单元500，这将在下面进行描述。施加到转向柱的柱扭矩T不仅可以包括由驾驶员施加的柱扭矩，还可以包括由于道路状态和驾驶环境而施加到车辆的侧向力引起的柱扭矩。可以通过下面将描述的参考值和下限消除上述噪音柱扭矩对模式切换控制单元500的操作的影响。
[0030] 车速传感器200可以感测行驶中的车辆的车速V。车速传感器200可以包括各种传感器，例如，用于使用
车轮的角速度来感测车速的传感器，用于通过测量
发动机RPM(Revolution Per Minute，每分钟转数)来感测车速的传感器以及用于使用GPS(Global Positioning System，全球
定位系统)感应车速的传感器。
[0031] MDPS基本逻辑单元300可以基于由柱扭矩传感器100和车速传感器200感测到的柱扭矩T和车速V，确定用于在驾驶员的手动驱动模式下驱动MDPS电机的第一辅助命令电流Iref_A。MDPS基本逻辑单元300可通过对柱扭矩T和车速V施加升压曲线(boost curve)来确定用于在手动驱动模式下驱动MDPS电机的第一辅助命令电流Iref_A。对于该操作，如图2所示，MDPS基本逻辑单元300可以包括MDPS逻辑单元310和电机控制单元320。MDPS逻辑单元310可以使用升压曲线根据柱扭矩T和车速V来计算辅助命令电流值，并且电机控制单元320可以根据计算出的辅助命令电流值生成第一辅助命令电流Iref_A，并控制MDPS电机。
[0032] 自主驾驶控制单元400可以确定用于在自主驾驶模式下驱动MDPS电机的第二辅助命令电流Iref_B。自主驾驶控制单元400可以基于通过安装在车辆中的自主驾驶模块(例如相机传感器、雷达传感器、LiDAR传感器等)(未示出)感测到的，由车辆的行驶环境确定的命令转向角θref、由车速传感器200感测到的车速V，和转向角传感器(未显示)提供的当前转向角θv来确定用于在自主驾驶模式下驱动MDPS电机的第二辅助命令电流Iref_B。对于该操作，如图2所示，自主驾驶控制单元400可以包括位置
控制器410和速度控制器420，用于在自主驾驶模式下控制MDPS电机的位置和速度。
[0033] 当在车辆的自主驾驶模式下发生驾驶员的转向时，模式切换控制单元500可以基于第一辅助命令电流Iref_A来确定反映驾驶员的转向意图的权重，并将所确定的权重施加到第一辅助命令电流Iref_A和第二辅助命令电流Iref_B，以确定在车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时用于驱动MDPS电机的最终辅助命令电流Iref_final。
[0034] 也就是说，如上所述，当在自主驾驶模式下通过第二辅助命令电流Iref_B控制MDPS电机时突然发生驾驶员的转向时，MDPS电机的控制电流可能会发生显著改变，从而降低MDPS电机的控制稳定性和引起驾驶员感到转向感。这样的问题可能由于在自主驾驶模式和手动驾驶模式下分别仅通过第二辅助命令电流Iref_B和第一辅助命令电流Iref_A选择性地执行MDPS电机控制的限制而发生。
[0035] 因此，当在自主驾驶模式下发生驾驶员的转向时，根据本实施方式的控制装置可以采用如下结构，其通过后面将描述的权重来确定的最终辅助命令电流Iref_final来控制MDPS电机，因此，不仅提高了车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时的MDPS电机的控制稳定性，而且还减少了车辆的异常行为或转向振动等差异感。
[0036] 下文，参考图2，将本实施方式的上述配置作为模式切换控制单元500的子配置进行详细描述。
[0037] 如图2所示，模式切换控制单元500可以包括
滤波器单元510、幅度计算单元520、权重确定单元530、自主驾驶取消单元540和最终辅助命令电流确定单元550。
[0038] 模式切换控制单元500可以在通过滤波器单元510、幅度计算单元520，权重确定单元530、自主驾驶取消单元540和最终辅助命令电流确定单元550的顺序操作来确定最终辅助命令电流Iref_final之前，优先确定驾驶员是否干预了转向。
[0039] 具体地，由柱扭矩传感器100感测的柱扭矩T不仅可以包括驾驶员施加的柱扭矩，还可以包括由外部因素引起的柱扭矩。例如，外部因素可以包括当车辆突然越过道路的障碍物时或者在驾驶员无意中轻敲方向盘的情况下由于道路的状态和驾驶环境而施加到车辆的侧向力。因此，尽管驾驶员没有实际操作方向盘，因为驾驶员此时无意取消自主驾驶模式，但是第一辅助命令电流可以通过由外部因素感测到的柱扭矩反映为最终辅助命令电流，或者自主驾驶模式可以通过由外部因素感测到的柱扭矩而取消。为了防止这种情况，模式切换控制单元500可以优先确定驾驶员是否实际上干预了转向。
[0040] 对于该操作，仅当柱扭矩T的幅度等于或大于预设参考值的状态保持预设参考时间或更长时间时，模式切换控制单元500才可以确定驾驶员具有转向意图。即，由外部因素引起的柱扭矩可以由瞬时施加到转向柱的侧向力引起。因此，在本实施方式中，当柱扭矩T的幅度等于或大于参考值保持了参考时间或更长时间时，可以采用用于设置柱扭矩T的幅度和保持时间的下限的配置来确定驾驶员具有转向意图，并且可以通过对第一和第二辅助命令电流Iref_A和Iref_B的混合过程来确定最终辅助命令电流Iref_final。当确定驾驶员有转向意图时，可以通过滤波器单元510、幅度计算单元520、权重确定单元530、自主驾驶取消单元540和最终辅助命令电流确定单元550的顺序操作来确定最终辅助命令电流Iref_final。
[0041] 滤波器单元510可以通过低通滤波对由MDPS基本逻辑单元300确定的第一辅助命令电流Iref_A执行噪音滤波。
[0042] 也就是说，由柱扭矩传感器100感测到的柱扭矩T不仅可以包括由驾驶员施加的柱扭矩，还可以包括由道路状态引起的高频噪音(例如当道路有孔或道路上有异物时引起的噪音)。由于高频噪音被反映在由MDPS基本逻辑单元300确定的第一辅助命令电流Iref_A中，所以滤波器单元510可以优先通过对第一辅助命令电流Iref_A进行低通滤波来去除高频噪音。
[0043] 幅度计算单元520可以计算第一辅助命令电流Iref_A的幅度，其中所述第一辅助命令电流Iref_A的噪音已经被滤波器单元510过滤，并且将计算出的幅度传送到权重确定单元530，这将在下面描述。即，第一辅助命令电流Iref_A的绝对值可以被传送到权重确定单元530。
[0044] 权重确定单元530可以基于由幅度计算单元520计算出的第一辅助命令电流Iref_A的幅度，来确定反映驾驶员的转向意图的权重。此时，权重确定单元530可以随第一辅助命令电流Iref_A的幅度在预设下限和预设上限范围内增大确定权重具有更大的值。用于随着第一辅助命令电流Iref_A的幅度增加而确定权重具有更大的值的配置可以基于以下前提：最终辅助命令电流确定单元550可以确定最终辅助命令电流Iref_final，使得随权重从低值变向高值时，最终辅助命令电流Iref_final从第二辅助命令电流Iref_B接近第一辅助命令电流Iref_A。
[0045] 也就是说，随着第一辅助命令电流Iref_A的幅度增加，可以指示驾驶员的转向意图(或驾驶员取消自主驾驶模式的意图)较高。因此，如下所述，第一辅助命令电流Iref_A在最终辅助命令电流Iref_final中的比例需要增加，而第二辅助命令电流Iref_B的比例需要减小。对于该操作，如图2所示，权重确定单元530可以随第一辅助命令电流Iref_A的幅度在预设下限和预设上限的范围内增加确定权重具有更大的值。
[0046] 此时，权重确定单元530可以将权重设置为“0”值直到第一辅助命令电流Iref_A的幅度达到下限。所述下限可以考虑辅助命令电流而在权重确定单元530中预设，所述辅助命令电流是当柱扭矩是通过驾驶员转向以外的外部因素感测时由MDPS基本逻辑单元300确定的。因此，下限可以指示与上述参考值相对应的辅助命令电流。
[0047] 权重确定单元530可以在第一辅助命令电流Iref_A的幅度达到上限时将权重设置为“1”值。即，当第一辅助命令电流Iref_A的幅度达到上限时，可以确定驾驶员意图取消自主驾驶模式。因此，权重确定单元530可以将权重设置为“1”值以将车辆切换到手动驾驶模式。考虑到设计者的意图和MDPS系统的规格，可以将上限选择为各种值。
[0048] 当权重确定单元530将权重设置为“1”值时，自主驾驶取消单元540可以保持被设置为“1”值的权重，直到恢复车辆的自主驾驶模式。因此，可以维持手动驾驶模式。
[0049] 也就是说，当权重确定单元530将权重设置为“1”值以取消自主驾驶模式时，自主驾驶取消单元540可以确定自主驾驶模块(例如相机传感器、雷达传感器、LiDAR传感器等)在车辆正常且稳定地停止后处于正常状态，并保持被设置为“1”值的权重，直到恢复自主驾驶模式。因此，可以通过由驾驶员亲自转向的手动驾驶模式来控制车辆。
[0050] 当确定权重时，权重确定单元530可以根据由车速传感器200感测到的车速V通过改变下限的幅度和上限的幅度之间的偏移量来确定权重。特别地，随着车速V增加，权重确定单元530可以通过改变偏移量以使其具有较小的值来确定权重。
[0051] 即，随着车速V的增加，危险情况将发生的可能性增加，并且由于MDPS基本逻辑单元300的逻辑，第一辅助命令电流Iref_A相对于柱扭矩的幅度可能减小。因此，为了避免驾驶员亲自驾驶时发生危险情况并补偿在高速时减小的第一辅助命令电流Iref_A的幅度，权重确定单元530可以将偏移量改变为随着车速V的增加而具有较小的值。因此，可以减小下限值的幅度，或者可以当值是非0时使权重开始增加的点提前，这使得可以在高速避免危险情况并补偿第一辅助命令电流Iref_A的幅度减小。此时，可以根据设计者的意图和MDPS系统的规格以各种方式设计偏移量的变化。
[0052] 当通过上述过程确定权重时，最终辅助命令电流确定单元550可将所确定的权重施加到第一和第二辅助命令电流Iref_A和Iref_B，并确定用于在车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时驱动MDPS电机的最终辅助命令电流Iref_final。
[0053] 此时，最终辅助命令电流确定单元550可以通过将权重互补地施加到第一和第二辅助命令电流Iref_A和Iref_B来确定最终辅助命令电流Iref_final。具体地，最终辅助命令电流确定单元550可以确定随权重K从低值变向高值最终辅助命令电流Iref_final从第二辅助命令电流Iref_B接近第一辅助命令电流Iref_A。即，随着权重K从低值变向高值，第一辅助命令电流Iref_A的比例可以增加，第二辅助命令电流Iref_B的比例可以减小。然后，第一和第二辅助命令电流Iref_A和Iref_B可以反映到最终辅助命令电流Iref_final中。最终辅助命令电流Iref_final可以由下面的等式1确定。
[0054] [等式1]
[0055] Iref_final＝KIref_A+(1-K)Iref_B
[0056] 根据等式1，当权重K收敛到1时，最终辅助命令电流Iref_final可以接近第一辅助命令电流Iref_A，而当权重K收敛到0时，接近第二辅助命令电流Iref_B。
[0057] 因此，当驾驶员打算通过自主驾驶模式中的强制转向取消自主驾驶模式时，施加至第二辅助命令电流Iref_B的自主驾驶增益(即等式1中的1-K)可以逐渐减小，并且施加到第一辅助命令电流Iref_A的增益(即权重K)可以逐渐增加。在从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式的过程中，可以更自然地取消自主驾驶模式而无方向盘上的差异感。
[0058] 图3是示出根据本发明的实施方式的用于控制MDPS系统的方法的流程图。
[0059] 参照图3，下面将描述根据本发明实施方式的用于控制MDPS系统的方法。首先，在步骤S100中，自主驾驶控制单元400可以确定用于在车辆的自主驾驶模式下驱动MDPS电机的第二辅助命令电流Iref_B，并且驱动(控制)MDPS电机。
[0060] 然后，在步骤S200中，MDPS基本逻辑单元300可基于在车辆的自主驾驶模式下施加到车辆转向柱的柱扭矩T和车辆的车速V来确定用于在驾驶员的手动驾驶模式下驱动(控制)MDPS电机的第一辅助命令电流Iref_A。
[0061] 然后，模式切换控制单元500可以基于在步骤S200中确定的第一辅助命令电流Iref_A来确定反映驾驶员的转向意图的权重。
[0062] 在步骤S300中，模式切换控制单元500可以通过低通滤波对由MDPS基本逻辑单元300确定的第一辅助命令电流Iref_A执行噪音滤波，计算经噪音滤波的第一辅助命令电流Iref_A的幅度，然后基于计算出的第一辅助命令电流Iref_A的幅度确定权重。
[0063] 在步骤S300中，随着第一辅助命令电流Iref_A的幅度在预设下限和预设上限的范围内增加，模式切换控制单元500可以确定权重具有更大的值。
[0064] 在步骤S300中，模式切换控制单元500可以将权重设置为“0”值直到第一辅助命令电流Iref_A的幅度达到下限。此时，所述下限可以考虑辅助命令电流而预设，所述辅助命令电流是当柱扭矩是通过驾驶员转向以外的外部因素感测时由MDPS基本逻辑单元300确定的。
[0065] 在步骤S300中，当第一辅助命令电流Iref_A的幅度达到上限时，模式切换控制单元500可以将权重设置为“1”值。
[0066] 在步骤S300中，模式切换控制单元500可以通过根据车速V改变下限的幅度和上限的幅度之间的偏移量来确定权重。具体地，随着车速增加，模式切换控制单元500可以通过改变偏移量以使其具有较小的值来确定权重。
[0067] 在通过步骤S300确定权重之后，在步骤S400中，模式切换控制单元500可以将所确定的权重施加到第一和第二辅助命令电流Iref_A和Iref_B，并确定当车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时用于驱动(控制)MDPS电机的最终辅助命令电流Iref_final。
[0068] 在步骤S400中，模式切换控制单元500可通过将权重互补地施加到第一辅助命令电流Iref_A和第二辅助命令电流Iref_B来确定最终辅助命令电流Iref_final。具体地，随权重从低值变向高值，模式切换控制单元500可以确定最终辅助命令电流Iref_final从第二辅助命令电流Iref_B接近第一辅助命令电流Iref_A。
[0069] 在步骤S400中，仅当柱扭矩的幅度等于或大于预设参考值的状态保持预设参考时间或更长时间时，模式切换控制单元500才可以确定驾驶员具有转向意图，并确定最终辅助命令电流。对于该操作，根据本实施方式的方法还可以包括：在步骤S300之前，确定柱扭矩的幅度等于或大于预设参考值的状态是否被保持了预设参考时间或更长时间。在这种情况下，可以仅在将柱扭矩的幅度等于或大于预设参考值的状态保持参考时间或更长时间时才使该方法执行步骤S300之后的步骤。
[0070] 当在步骤S500中确定在步骤S300中权重被设置“1”值时，在步骤S600中，模式切换控制单元500可以保持被设置为“1”值的权重直到恢复车辆的自主驾驶模式，从而维持手动驾驶模式。
[0071] 这样，根据本实施方式的用于控制MDPS系统的方法可以确定，在车辆从自主驾驶模式切换到手动驾驶模式时，用于通过反映驾驶员的转向意图的预定权重来驱动MDPS电机的最佳辅助命令电流，并控制MDPS电机的操作。因此，该方法可以确保在模式切换期间MDPS电机的控制稳定性，并减少车辆的异常行为或诸如转向振动之类的差异感。
[0072] 尽管已经出于说明性目的公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离技术方案所限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种
修改、添加和替换。
