智能驾驶系统学习笔记-11——智能驾驶关联件EPS第二篇

不要陷在狭隘的经验论。

——2022年9月15日记于广州

传感器附件主要是转向扭矩角度传感器，一般我们有如下的分类：

TAS（Torque and Angle Sensor）扭矩转角传感器可以直接提供方向盘力矩和方向盘转角信号；

TIS（Torque+Index Sensor）只能提供扭矩信号和绝对转角的过零信号脉冲，系统可以结合电机角度来得到方向盘角度；

TOS（Torque Only Sensor）只能提供扭矩信号；

分类	类型	说明
按功能	TOS	转矩或转角单信号输出
	TAS	转矩和转角双信号输出
按结构	接触式	传感器全工作行程，获取信号的敏感部件存在机械摩擦
	非接触式	传感器全工作行程中，信号通过磁耦合、电耦合、光耦合等方式获取
按原理	电阻式
	磁场检测式	扭杆变形量转换为磁通
	电磁感性式	扭杆变形量转换为感应系数
	电容感应式	扭杆变形量转换为电容量
	光电式
按输出信号	Anglog	模拟信号
	PWM	脉冲宽度调制
	SPC	短脉宽调制编码
	SENT	单边沿半字节输出

现阶段的车型一般已经标配了TAS传感器EPS系统的TAS传感器最为普遍的是非接触式的霍尔式扭矩传感器：TAS传感器与扭杆组装在一起构成扭矩传感器总成，方向盘转动时，扭杆与TAS传感器的上半部分和下半部分存在一个相对偏转角，TAS传感器就是通过检测这个相对转角来测量方向盘力矩和转动角度。扭矩传感器的输出量是一个模拟量（电压信号），通过前期的标定，我们的EPS控制器可以将该电压值换算成对应的扭矩值，对于扭矩传感器而言有几个重要的参数需要特别的注意：

直线度：传感器输出量（电压）与输入量（扭矩）之间的实际关系曲线偏离理想直线的程度，一般要求：≤ ±2%，这个精度直接由前期的标定来保证精度；

迟滞：在测试行程内所有测试位置来回电压的差值。一般要求：≤ 1%，这个精度本身是由传感器本身的性能决定的；

电压波动：安装完成的 EPS 产品，360°旋转输出轴，传感器信号的电压变化，一般要求：0.08V（max），电压波动本身也是传感器本身的性能决定的；

中位电压 ：判断转向管柱是否受到转向力的作用，也就是方向盘回正后状态的电压值，中位电压一般是2.50V，可以根据不同的厂家进行调整；

TAS传感器与EPS系统进行匹配调参，主要是需要考虑：机械限位角度，机械限位角度＞传感器有效角度；EPS的系统对于驾驶员的方向盘的操作意图采集是依靠扭矩转角传感器提供的方向盘扭矩，方向盘转角，EPS中应用是两个扭矩信号和两个转角信号（一般是为了冗余安全）；转向管柱连接在扭矩传感器上，转向器通过扭矩杆连接在扭矩传感器上。


EPS的控制器是整个EPS的大脑，主要的组成部分：

ECU有用于控制的微控制器(MCU)；

用于监测的集成电路（一般情况下会集成到ECU中）；

电机的驱动电路（驱动电路和转换电路直流转交流），电机驱动电路的作用是对功率元件MOSFET实施通断的PWM控制；

电源路径的继电器、电机路径的通断继电器；

接收外部信号的接口（CAN 或者CANFD接口）构成；

由排除电源线路中干扰所需的线圈、吸收电流变动所需的电解电容器等构成。由于要求印制电路板的体积不能太大，有些类型的印制电路板搭载半导体继电器。


EPS系统的控制策略主要有三种形式，对应为基本助力控制、回正控制、阻尼控制。基本助力控制主要是为了降低转向时驾驶员所需提供的方向盘力矩；回正控制主要是为了改善装载有 EPS 系统汽车的回正性能；阻尼控制主要是为了提高汽车高速行驶时的操纵稳定性。由于 EPS 系统在汽车行驶时处于基本助力控制的时间最长、最能影响驾驶体验，因此它是 EPS 系统中最主要、最关键的控制模式。

功能名称	功能描述
随速助力	根据驾驶员施加在方向盘上的扭矩、车速、以及控制单元中的助力特性曲线，来计算电机应该输出的助力扭矩
回正控制	低车速情况下：回正控制起作用，提供一个额外的力矩帮助方向盘回到中位
阻尼控制	高车速情况下：阻尼控制起作用，提供一个反向的力矩，防止方向盘摇头
路面干扰抑制	通过检测转向系统受到的路面干扰力矩，利用电机适当抵消，减弱来自路面的干扰，缓解对方向盘的冲击
系统自保护	当ECU或电机温度过高，电压过大或过小，助力输出过载的情况下，系统减小输出电流，防止损坏
跑偏补偿	针对因悬架及路面引起的车辆跑偏，EPS提供一定的补偿力矩协助驾驶员保持直线行驶
扭矩转向补偿	车辆急加速，由于左右轮驱动系统不对称，导致车辆会偏移直线行驶方向。扭矩补偿功能可适当缓解此现象
ADAS上层应用功能的支持
DSR	DSR功能中EPS主要是作为执行机构，ESC检测到抱死或侧滑即将发生时，通知EPS施加一个力，在ESC动作的同时帮助驾驶员进行转向操作，在对开路面上可以有效的降低刹车距离，在过弯过程中可以防止或减弱甩尾现象。
LDW（Lane Departure Waning）	是当检测到车辆即将偏出车道时，在方向盘上给出一个震动的信号对驾驶员进行提醒。
LKA（Lane Keeping Assist）	ADAS系统发现车辆有偏移车道的风险的时候，通知EPS提供一个反向力矩，作用时间为比较短
LCA（Lane Centering Assist）	车辆维持在车道中央行驶，一旦有偏离中线的迹象，则马上进行调整，持续起作用
APA	EPS 控制器接收自动泊车系统上位机的角度指令，EPS作为执行器实现功能。

A
BOUT Intelligence Robot

汽车智能机器人

在百度世界2021大会上，百度创始人、董事长兼首席执行官李彦宏首次提出了“汽车机器人”的前瞻概念，并发布了Apollo“汽车机器人”。

汽车行业的发展已经从电气化迈进了智能化的时代进程，汽车行业将会开启混合模式：工业机械设计+人工智能+计算机系统。

计算机视觉、大数据分析、机器人、语音识别与自然语言处理、云计算和AR/VR技术堆栈体系正在向汽车转移。人工智能增强了驱动自动驾驶的认知能力，许多潜在的应用在今天不断发展。随着自动驾驶车辆从3级和4级向完全自主方向发展，网联车辆的潜在应用也在不断发展。ADAS功能和互联汽车功能已经提供了数据科学和人工智能应用，因为网联汽车通过出行选项生成了更多的数据，而汽车正在蜿蜒前行，成为车轮上的软件。

引用 Refreences
本文由不架构的汽车电子电气原创，作者：Feynman-Yang。文中部分图片、封面图片来自网络截图，如因版权等有疑问，请于本文刊发30日内联系。©不架构的汽车电子电气微信公众账号 保留所有权利作者：92年，一个北方的汉子，汽车电子电气系统的工程师，一个带有三分浪漫主义，七分实用主义的90后，希望在这结识更多的朋友和伙伴，在这个领域遇到更多的高手和专家。