CN101081626A - 一种汽车电动助力转向控制方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于路感直接控制的汽车电动助力转向系统控制方法及其装置，控制方法由助力控制、回正控制和阻尼控制构成；其中助力控制是通过调理好的扭矩信号、电机电流信号以及由系统阻尼和惯性力组合计算出当前路面阻力，并根据车速、扭矩相关信号进行直接路感控制实现的，这种控制的车辆能够根据路面情况实施最优助力而又不失路感，不仅降低了控制算法的复杂性，也提高了系统的稳定性。控制装置特征在于包括电源管理单元、传感器供电单元和故障诊断单元，ECU根据故障诊断结果决定是否向传感器和离合器供电，大大提高了系统的安全可靠性能。

Description

一种汽车电动助力转向控制方法及其装置
技术领域
本发明涉及的是一种转向控制装置，尤其是一种应用于汽车电动助力转向系统中，基于路感控制的电动助力转向系统控制方法及其装置。
背景技术
电动助力转向系统(以下简称为EPS)是近些年出现的一种新型动力转向系统，主要由传感器、控制装置、减速机构和执行电机等组成。与传统液压助力转向系统相比，EPS系统有很多优点：助力特性由软件控制，优化容易；去除了液压机构，维护简单；助力电机只在汽车转向时才工作，节能环保。
在通常EPS控制装置设计中，控制装置包括传感器信号调理单元、ECU、电流检测调理单元、电机驱动单元和离合器驱动单元，控制方法多数是根据车速信号，方向盘扭矩信号确定助力电机目标电流和助力方向，再由电流传感器测出电机的电流，闭环控制使电机电流跟踪目标电流进行助力控制；回正控制和阻尼控制则是由车速信号和估计的方向盘转角信号来实现的。中国专利公告号CN2792901Y，公告日为：2006年7月5日，发明名称为：汽车电动助力转向装置，公开了一种类似的技术方案。
然而，这种控制装置没有用故障诊断信号来控制电源管理及传感器供电，闭环控制方案也都是从系统的稳定性出发，得出系统助力系数的约束条件，再对控制系统进行校正和优化设计，这种设计方法并没有把转向路感与控制策略联系起来对EPS转向路感进行定量分析，控制算法复杂，简单的PID控制很难满足要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，在不增加成本的情况下，提供一种基于路感直接控制的控制方法及其装置。
本发明的技术方如下：
本发明是一种路感直接控制的汽车电动助力转向系统控制方法及其装置，控制方法由助力控制28、回正控制21和阻尼控制20构成；其特征在于助力控制28是通过调理好的扭矩信号经过相位补偿后与电机电流信号以及由系统阻尼和惯性力26组合计算出当前路面阻力25，并根据车速、扭矩相关信号进行直接路感控制实现的。回正控制21和阻尼控制20由角度传感器提供信号，避免了中国专利CN2647705Y中估计转角带来的系统不稳定性，而角度传感器是与扭矩传感器集成在一起，成本上增加很少。
控制装置由传感器信号调理单元6、ECU9、电流检测调理单元12、电机驱动单元14和离合器驱动单元15构成，其特征在于控制装置还包括：一个电源管理单元8，其输入端连接到系统电源7，其输出的标准电源与ECU9和传感器供电单元13输入端相连接；一个传感器供电单元(13)，其连接于电源管理单元8，和传感器16之间；一个故障诊断单元10，其输入端分别连接到传感器信号调理单元6、ECU9和离合器驱动单元15，输出的故障信号则与ECU9和故障灯11的输入端相连接；ECU9根据故障诊断单元10的结果决定是否接通传感器供电单元13和离合器驱动单元15分别向传感器16和离合器18供电。
本发明的优点在于：控制方法上采用了路感控制，它是直接与驾驶员的路感相关的，避免了传统方法中没有把转向路感与控制策略联系起来对EPS转向路感进行定量分析，车辆能够根据路面情况实施最优助力而又不失路感，不仅降低了控制算法的复杂性，也提高了系统的稳定性；控制装置中加入了电源管理与故障诊断，大大提高了系统的安全可靠性能。
附图说明
图1、汽车电动助力转向控制装置原理图；
图2、汽车电动助力转向控制算法框图。
具体实施方案
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的描述：
本发明由传感器信号调理单元6、电源管理单元8、ECU9、故障诊断单元10、电流检测调理单元12、传感器供电单元13、电机驱动单元14和离合器驱动单元15构成.
具体的工作过程为：当汽车点火开关1打开后汽车电动助力转向控制装置开始上电检测车速信号4、发动机信号5、其它各传感器和中间信号是否正常，若各测量值都设定范围以内，继续向传感器和控制系统供电，否则进入故障模式，点亮故障灯11，写入故障码；
当汽车开始转向时，通过连接在方向盘扭矩信号3和ECU9之间的传感器信号调理单元6调理出适合ECU9处理的方向盘扭矩信号，将所述的扭矩信号和由电流检测调理单元12检测到的当前电流信号结合起来计算路面阻力25；通过连接在方向盘角度信号2和ECU9之间的传感器信号调理单元6调理出适合ECU9处理的方向盘角度信号，利用所述的角度信号计算系统的阻尼和惯性力26对步骤a)中计算的路面阻力25进行补偿；路感控制22分析经过前面得到的路面阻力(25)，并结合当前车速4进行路感控制；ECU9周期地分析路感控制22的结果和路面阻力25，计算助力控制28的目标电流，PID27控制使电机实际电流跟踪目标电流24最终实现给转向系统助力。
当汽车停止转向时，调理好的方向盘扭矩信号3在很小的一个设定范围以内，ECU9根据方向盘角度信号2和车速信号4确认是否需要回正，并计算回正目标电流24大小和方向，PID27控制使电机实际电流跟踪目标电流24最终实现给转向系统助力；
当汽车处于高速行驶时，ECU9检测到当前的车速信号4，结合方向盘扭矩信号2和方向盘扭矩信号3进行阻尼控制20，并计算阻尼目标电流24大小和方向，PID27控制使电机实际电流跟踪目标电流24最终实现给转向系统施加阻力，以保证汽车高速行驶时的转向稳定性；
当系统工作时，电动助力转向控制装置故障诊断单元10检测到故障，系统进入故障模式，电机17电流逐渐减小为零，离合器18断开，系统终止供电，点亮故障灯11，写入故障码。

Claims (2)

1.一种汽车电动助力转向控制方法，该控制方法由助力控制(28)、回正控制(21)、阻尼控制(20)构成，并计算目标电流(24)，其特征是，采用下述步骤：
a)通过连接在方向盘扭矩信号(3)和ECU(9)之间的传感器信号调理单元(6)调理出适合ECU(9)处理的方向盘扭矩信号，将所述的扭矩信号和由电流检测调理单元(12)检测到的当前电流信号结合起来计算路面阻力(25)；
b)通过连接在方向盘角度信号(2)和ECU(9)之间的传感器信号调理单元(6)调理出适合ECU(9)处理的方向盘角度信号，利用所述的角度信号计算系统的阻尼和惯性力(26)对步骤a)中计算的路面阻力(25)进行补偿；
c)路感控制(22)分析经过步骤a)和b)得到的路面阻力(25)，并结合当前车速(4)进行路感控制；
d)ECU(9)周期地分析路感控制(22)的结果和路面阻力(25)，计算助力控制(28)的电机电流；
e)ECU(9)周期地分析步骤a)和b)中经过调理的方向盘扭矩和转角信号以及车速信号(4)，计算回正控制(21)的电机电流；
f)ECU(9)周期地分析步骤a)和b)中经过调理的方向盘扭矩和转角信号以及车速信号(4)，计算阻尼控制(20)的电机电流；
g)ECU(9)根据步骤d)、e)和f)中助力控制(28)、回正控制(21)、阻尼控制(20)的电机电流计算最终目标电流(24)。
2.一种实施权利要求1所述方法的汽车电动助力转向装置，主要包括：传感器信号调理单元(6)、ECU(9)、电流检测调理单元(12)、电机驱动单元(14)和离合器驱动单元(15)，其特征是，所述汽车电动助力转向控制装置还包括：一个电源管理单元(8)，其输入端连接到系统电源(7)，其输出的标准电源与ECU(9)和传感器供电单元(13)输入端相连接；
一个传感器供电单元(13)，其连接于电源管理单元(8)，和传感器(16)之间；
一个故障诊断单元(10)，其输入端分别连接到传感器信号调理单元(6)、ECU(9)和离合器驱动单元(15)，输出的故障信号则与ECU(9)和故障灯(11)的输入端相连接。
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