CN102923190A - 一种微型客车的电动助力转向系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算精确的微型客车的电动助力转向系统的控制方法，通过公式（1）、（2）得到助力、车速、及载荷的关系T_a(m,v)＝K(m,v)(T_h-T_h0)² 1）,

,其中，T_a(m,v)为电机助力矩，K(m,v)为考虑载荷因素的车速感应系数，T_h为手力矩，T_h0为常数值，取值为1N·M，m是微型客车的实际载荷，m_max为微型客车的最大额定载荷，v是微型客车的车速。

Description

一种微型客车的电动助力转向系统的控制方法

技术领域

本发明涉及电动助力转向的技术领域，尤其涉及一种微型客车的电动助力转向系统的控制方法。

背景技术

微型客车的价格较低，对其舒适性要求不是很高，因此目前在微型客车上基本没有应用电动助力转向系统（EPS），对EPS在微型客车上的控制策略研究更少。传统EPS控制策略主要是针对家用轿车，家用轿车的载荷变化范围较小，因此载荷的变化对对EPS助力效果的影响可以忽略，其控制策略也就可以基于确定的载荷进行计算设计，阻力助力曲线为固定的二维曲线，其坐标轴为车速、手力。传统的EPS助力曲线表示的是手力、车速与目标电流的对应关系，是EPS控制的关键部分之一。

家用轿车由于其载荷变化范围较小，因而不予考虑负载对EPS系统助力的影响，但是这并不是说明载荷对EPS系统的影响可以忽略，所以传统的EPS控制策略的核心部分——助力曲线设计，首先确定的是助力曲线的类型然后是四个主要相关参数：

开始电动机提供助力时的方向盘输入力矩门限值M_h0、电动机提供最大助力时的方向盘输入力矩门限值M_hmax、助力特性曲线的梯度K和车速感应系数K(v)，根据实际所取参数值并进行拟合可得传统助力曲线的方程为T_a＝K_a(v)(T_h-T_h0)²，（K_a(v)为未考虑载荷因素时的车速感应系数）其助力曲线设计逻辑框图如图1所示。

传统的EPS控制策略核心助力曲线的设计是基于某一确定的载荷进行计算的，对于微型客车而言，并不十分合适，微型客车在实际使用过程中，其载荷变化范围较大，而传统的EPS曲线设计中并未考虑载荷变化对EPS助力曲线的影响。通过Adams等软件进行运动学仿真，可以得出明显的看到，一旦质量变化范围较大，按照确定载荷设计的EPS的助力曲线并不能符合微型客车的实际需求。微型客车的市场定位决定了其与家用小轿车的不同，其特殊性在于载荷变化范围较大，在这种情况下需要考虑载荷的变化对EPS助力的影响，微型客车空载和满载情况下对助力的要求是不一样，不同的载荷在同样的条件下要求的助力大小不同，而传统的EPS控制策略在这个问题上并没有提出相应的解决方法，若按照传统设计的助力曲线进行助力，其效果可想而知，并不能完全满足微型客车在各种载荷下的助力要求，助力效果不能符合实时需求，因而传统的EPS控制策略并不符合微型客车的特定需求。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种计算精确的微型客车的电动助力转向系统的控制方法。

本发明的技术方案是：这种微型客车的电动助力转向系统的控制方法，通过公式（1）、（2）得到助力、车速、及载荷的关系

T_a(m,v)＝K(m,v)(T_h-T_h0)²（1）

$K(m,v)=\frac{0.04347m-1.394}{0.9297m_{\max }-1.096}({0.02273v}^2+0.009626v+0.02864)---\left(2\right)$

其中，T_a(m,v)为电机助力矩，K(m,v)为考虑载荷因素的车速感应系数，T_h为手力矩，T_h0为常数值，取值为1N·M，m是微型客车的实际载荷，m_max为微型客车的最大额定载荷，v是微型客车的车速。

由于这种方法将载荷也考虑进去了，所以更加符合微型客车的电动助力转向系统的实际情况，所以得到的计算结果更精确。

附图说明

图1是现有的家用轿车的助力曲线设计逻辑框图；

图2是根据本发明的微型客车的电动助力转向系统的控制方法的助力曲线设计逻辑框图；

图3示出了相同车速不同的载荷情况下所需的助力值。

具体实施方式

这种微型客车的电动助力转向系统的控制方法，通过公式（1）、（2）得到助力、车速、及载荷的关系

T_a(m,v)＝K(m,v)(T_h-T_h0)²    （1）

$K(m,v)=\frac{0.04347m-1.394}{0.9297m_{\max }-1.096}({0.02273v}^2+0.009626v+0.02864)---\left(2\right)$

其中，T_a(m,v)为电机助力矩，K(m,v)为考虑载荷因素的车速感应系数，T_h为手力矩，T_h0为常数值，取值为1N·M，m是微型客车的实际载荷，m_max为微型客车的最大额定载荷，v是微型客车的车速。

由于这种方法将载荷也考虑进去了，所以更加符合微型客车的电动助力转向系统的实际情况，所以得到的计算结果更精确。

下面详细说明本发明的具体方案。

本发明在传统EPS基础上，考虑了载荷的变化对微型客车EPS助力的影响，建立了基于助力、车速、及载荷的三维助力曲面，建立助力、车速、载荷的联系，在不同的载荷对应情况下，其曲面不同。由于其助力曲面是连续的，与传统的二维助力曲线相比，微型客车对应任何的载荷均在任意速度下均能找到一条最佳的助力曲线，以满足助力控制要求。其逻辑方案框图如图2所示。

与传统EPS控制策略相比，其核心部分助力曲线的设计增加了载荷的变量，考虑了载荷变化对助力的影响。其主要考虑的参数也有所增加除了上文中提到的(a)电动机开始提供助力时的方向盘输入力矩门限值M_h0，(b)电动机提供最大助力时的方向盘输入力矩门限值M_hmax，(c)助力特性曲线的梯度K，(d)车速感应系数K_a(v)之外，另外增加了一个参数，即载荷值m，根据实际采集的数据并对其进行分析，通过曲线拟合可得，载荷与阻力为一次线性关系，阻力直接影响着实际行驶过程中的助力，进而影响助力曲线的设计。

在设计过程中由于载荷的不断变化，因而前文所提到的部分参数都会随着载荷变化而不断变化，这样，我们需要得到其各个参数在不同载荷情况下的值进行计算，每个不同的载荷对应不同的参数值，由此，我们即可获得一系列的参数值，为建立手力、车速、载荷之间的曲面打下基础。其中对载荷敏感的参数主要是车速感应系数K_a(v)，通过实验并进行数据仿真拟合得到其与质量的关系如下：

$K(m,v)=\frac{0.04347m-1.394}{0.9297m_{\max }-1.096}({0.02273v}^2+0.009626v+0.02864)$

根据以上参数可建立载荷、车速助力之间的方程，最终得到助力曲线方程如下：T_a(m,v)＝K(m,v)(T_h-T_h0)²通过增加的载荷变量与阻力建立方程，进而得到载荷与助力的关系，从而建立起手力、车速、载荷的联系，将其在不同载荷情况下得到关于助力、车速、及载荷的三维助力曲面，这样就形成了实现载荷大范围变化控制的核心基础。

微型客车实际使用中，其载荷变化范围较大，传统EPS系统控制策略设计方法中是以某设定的固定载荷进行处理的，与微型客车实际使用中的不符合情况。本发明提出，通过检测到的载荷、车速、手力等参数，与助力曲面的各个轴进行比对，即可通过三维助力曲面找到最优化的助力曲线，按照相应的助力曲线进行助力。

本发明针对微型客车实际使用过程中其载荷变化范围较大，传统EPS控制策略不能满足其实际特性的问题，进行了改进，按照本发明所设计的三维助力曲面，通过监测到载荷与助力曲面进行匹配，找到最优化的助力曲线，按照最优化的助力曲线进行助力控制，明显的提高了EPS助力效果，增强了系统的实时路感，实现最佳助力，能够更加符合微型客车EPS系统控制的需求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种微型客车的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于：通过公式（1）、（2）得到助力、车速、及载荷的关系

T_a(m,v)＝K(m,v)(T_h-T_h0)²    （1）

$K(m,v)=\frac{0.04347m-1.394}{0.9297m_{\max }-1.096}({0.02273v}^2+0.009626v+0.02864)---\left(2\right)$

其中，T_a(m,v)为电机助力矩，K(m,v)为考虑载荷因素的车速感应系数，T_h为手力矩，T_h0为常数值，取值为1N·M，m是微型客车的实际载荷，m_max为微型客车的最大额定载荷，v是微型客车的车速。

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