CN104071224A - 新能源汽车电动助力转向系统及其电子控制单元控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新能源汽车电动助力转向系统及其电子控制单元控制方法，所述电子控制单元包括用于连接传感器部分的输入电路、MCU和用于连接执行器部分的输出电路，所述MCU的两端连接输入电路和输出电路；所述控制方法采用改进的PI算法；进行了积分分离和死区处理，并通过基于车速分组的变参数PID电流闭环控制，实现了较低硬件成本下的助力转矩平稳跟随；采用受限双极脉宽调制方式下占空比非线性补偿技术；在受限双极模式下电流要对占空比修正，电流跨越死区时，即目标电流由正变负或由负变正时，从无助力到有助力时，直接将占空比设置到目标电流值附近，再通过电流闭环反馈精确调节，使电机电流达到目标值。

Description

新能源汽车电动助力转向系统及其电子控制单元控制方法

技术领域

本发明属于汽车电动助力转向系统领域，具体涉及新能源汽车电动助力转向系统及其电子控制单元控制方法。 

背景技术

目前电动式电子控制转向系统广泛采用的电动助力转向系统，简称EPS(Electrical Power Steering System)，是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，是继机械转向系统、液压动力转向系统之后的第三代转向系统，属于机电一体化系统。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。 

汽车电子化是当前汽车技术发展的必然趋势。继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得到广泛应用之后，EPS在轿车和轻型汽车领域正逐步取代传统液压助力转向系统并向更大型轿车和商用客车方向发展，现在，EPS技术的应用已成为世界汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一，具有广泛的前景。随着新能源汽车产业的不断发展和人们对新能源汽车的性能要求的不断提高新能源汽车的转向系统由传统转向系统向EPS转向系统转化的过程也将成为必然，EPS系统的市场需求将不断扩大。新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括燃气汽车（液化天然气、压缩天然气）、燃料电池电动汽车（FCEV）、纯电动汽车（BEV）、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、混合动力汽车（油气混合、油电混合）太阳能汽车和其他新能源（如高效储能器）汽车等，其废气排放量比较低。新能源汽车产业是国家战略性新兴产业之一，具有低碳、清洁、低耗等环保节能的显著优点。《节能与新能源汽车产业发展规划》中提出，要以新能源驱动为我国汽车工业转型的主要战略取向，加快培育和发展新能源汽车产业，重点推进新能源汽车。 

在我国，2012年时我国轿车产量为1900万辆（其中配置EPS的占总量的21%；装载自主品牌EPS系统的却仅占EPS配置总量的9.44％，占总量的2％左右。目前，EPS造价比较高，内燃机车辆国内自主品牌的EPS只占到EPS总量的10%左右，国内针对新能源汽车开发的EPS技术并不成熟。大多数新能源汽车还没有安装EPS，少数已安装EPS的新能源汽车转向操纵感、回正性较差，普遍存在低速行驶时转向比较费力，高速行驶时存在操纵不稳定、有发飘手感的问题，工作还很不稳定。因此，就急需一套适用的助力转向系统来解决新能源汽车的低速沉重感和高速稳定性之间的矛盾。 

EPS系统的电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU）作为EPS系统的核心部件，对来自转向盘转矩传感器以及车速传感器的信号进行处理，控制电机进行助力，实现助力功能。同时，系统发生故障时，ECU能及时切断电机助力，以免出现重大事故。 

发明内容

本发明目的在于提供新能源汽车电动助力转向系统及其电子控制单元控制方法，可以大大提高系统安全性和舒适性，即使在中低档系能源汽车上使用，也可以称为具有成本优势的解决方案。 

本发明采用的技术方案如下。 

新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，所述电子控制单元包括用于连接传感器部分的输入电路、MCU和用于连接执行器部分的输出电路，所述MCU的两端连接输入电路和输出电路；其特征在于： 

所述输入电路包括转速模块处理电路、车速模块处理电路、转矩传感器电路、角度传感器电路、诊断模块电路、CAN总线模块电路、点火信号模块电路、电源模块电路，所述输出电路包括指示灯模块电路、驱动模块电路、电机转速模块电路、电流检测模块电路、故障检测模块电路、在线监测电路、参数在线调整电路；所述执行器部分包括指示灯和助力电机，所述指示灯与指示灯模块电路相连，助力电机与驱动模块电路相连，通过驱动模块电路控制助力电机进行助力；所述助力电机还通过线路分别于电机转速模块电路、电流检测模块电路相连，向ECU电机反馈的电压及电流等信号；所述MCU包含有控制程序，根据来自汽车传感器的信号、电机反馈的电压及电流等信号，判断汽车的转向状态，然后控制发出指令，使电机按转向盘转动的速度和方向产生所需要的助力转矩，协助驾驶员进行转向操纵；

所述控制程序包括执行以下控制方法：

针对不同车速情况下目标车型的环压指数设置不同的助理矩与驾驶员转向力矩曲线，解决了EPS与目标车型的匹配问题；

采用改进的PI算法； PI算法采用最基本的增量式PI控制，改进的PI算法对PI算法进行了积分分离和死区处理，改善了PI算法的性能；并通过基于车速分组的变参数PID电流闭环控制，实现了较低硬件成本下的助力转矩平稳跟随；

采用受限双极脉宽调制方式下占空比非线性补偿技术，解决了助力起始阶段转矩突变难题；由于受限双极式下占空比和电机电流严重非线性，在占空比50%以下时对应的电机电流很小，称此占空比及以下占空比为电流死区；为了加快系统的响应，在受限双极模式下电流要对占空比修正，电流跨越死区时，即目标电流由正变负或由负变正时，从无助力到有助力时，直接将占空比设置到目标电流值附近，再通过电流闭环反馈精确调节，使电机电流达到目标值。

进一步，在所述改进的PI算法中，由于PI控制采用增量式算法，PI计算值为输出占空比的增量，因此目标电流还要进入前馈计算模块，进行差分处理，得到目标电流的变化值，以目标电流的变化值作为前馈量，直接加到PI控制的输出占空比上，使占空比信号增大或减小。 

进一步，所述控制程序包括执行以下控制方法：在进行补偿控制时根据补偿控制需要对电机的转速进行估算并对EPS系统进行了摩擦补偿和阻尼补偿。 

进一步，所述控制算法为可变转矩微分算法，所述可变转矩微分算法中微分系数随着输入转矩、操舵速度等参数而变化。 

进一步，为改善EPS的回正性能，增加主动回正算法；在保舵撒手后，转向盘转矩很快下降；当转矩下降到某个值以下，控制目标电流为零，此过程仅在几十毫秒内完成；无论是快速撒手还是慢速撒手，撒手后目标电流都经历了由非零到零的变化，可以此作为回正的判断条件；同时，为了解决回正判断一致性的问题，对目标电流进行一定的滤波处理，并在有手力作用到转向盘即转向盘转矩上升后及时解除主动回正的操作； 

回正判断的具体步骤如下：

目标电流通过滤波处理后分为两支，其中一支电流被记录下来，另一支电流通过延时器后被记录下来；

回正判断：每隔一定时间记录经滤波处理后的目标电流值，如果本时刻的目标电流值为零，而上一个时刻的目标电流值非零，说明进入回正状态；

如果不是撒手回正，而是手扶转向盘回正，则在手力减小、转矩由非零降为零时判断为回正，并提供回正助力；

当手力变大时立即取消回正助力，即在手扶转向盘回正过程中，手力较大时不提供回正助力。

进一步，所述控制程序包括执行以下控制方法： 

当汽车在原地转向等需要大电流的场合，为保护控制器及电机，通过参数在线调整电路，对电流进行限流控制。

进一步，所述控制程序包括执行以下控制方法： 

步骤1：开始；

步骤2：设置锁相环；

步骤3：初始化；

步骤4：开机安全检查；

步骤5：自动采集电流中点；

步骤6：开定时中断；

步骤7：驱动保护；

步骤8：喂看门狗；

步骤9：故障处理，如没有故障直接进入下一步骤；

步骤10：车速为零判断，当车速为零时，返回步骤7进行驱动保护；当车速不为零时，进入下一个步骤；

步骤11：故障显示判断，当存在故障时，返回步骤7进行驱动保护；当不存在故障时，进入工作步骤，开始工作。

进一步，所述步骤6中，所述定时中断的中断程序流程为： 

步骤1：中断唤醒；

步骤2：对采集转矩相位进行补偿判断，需要补偿时，查表获得目标电流，进行补偿，进入下一个步骤；不需要补偿，直接进入下一个步骤；

步骤3：PID运算；

步骤4：过零处理；

步骤5：占空比输出；

步骤6：故障诊断，当存在故障时，进行处理，处理后进入下一个步骤；当不存在故障时，直接进入下一个步骤；

步骤7：车速和发动机转速处理；

步骤8：滑中断标志；

步骤9：中断返回。

进一步，所述转速模块处理电路通过转速采集电路与发动机转速传感器相连，车速模块处理电路通过车速采集电路与车速传感器相连，所述车速采集电路、转速采集电路均采用施密特触发器构成迟滞比较电路，将车速和转速脉冲整形成幅值为5V的方波，然后送入MUC进行识别。 

进一步，所述转矩传感器电路通过主转矩信号补偿放大调理电路与转矩传感器相连；同时，为满足故障诊断和控制器测试标准的要求，转矩传感器电路增加了对转矩传感器电源的控制输出电路，助力随车速而变化； 

上述电路通过控制器I/O口来达到控制传感器电源的目的，当I/O口输出高电平时，向转矩传感器供电；当I/O口输出低电平时，不为转矩传感器供电。

进一步，所述电动汽车电动助力转向控制器采用定子齿冠开槽减小定位力矩、正弦波驱动减小电磁转矩波动的措施,有效地抑制电机的振动和噪声；采用阻尼控制可以防止直线行驶时因外界干扰引起的转向盘抖动，同时还能避免高速行驶转向会整过程中方向盘回正超调。 

进一步，所述电子控制单元（ECU）采用A3940全桥功率MOSFET驱动芯片； 

为配合控制器故障检测中有关MOSFET短路检测的故障要求，修改了电机端电压检测方案，引入5V的分压作为电机端子电压采集的偏置电压；为减小功率损耗，增加了分压电阻的阻值。

新能源汽车电动助力转向系统的控制方法，其特征在于：所述新能源汽车电动助力转向系统包括机械转向系统、驱动电机、减速器、转向盘转矩传感器、控制器（ECU），所述控制器（ECU）的控制方法为权利要求1到12任意一权利要求所述的控制方法； 

新能源汽车电动助力转向系统控制策略可分为上、下两层；上层控制是确定具体的工作模式，并确定目标电流；下层控制是采用一定的控制方法实现对目标电流的跟踪控制；工作模式可分为助力控制模式、阻尼控制模式和回正控制模式；

助力控制模式是EPS基本控制模式，主要解决转向轻便性和路感问题；包括基本助力控制和补偿控制；基本助力控制不考虑转向时的动态因素，只根据转向盘转矩信号和车速信号，从事先制定好的基本助力特性表中查取相应的目标助力电流，然后利用下层控制策略实现对目标电流的跟踪控制；补偿控制的目的是为了改善汽车转向的动态效果；补偿控制主要包括惯性补偿控制、转向盘转速补偿控制和摩擦补偿控制；

转向时，ECU根据转矩传感器、车速、电机反馈的电压及电流等信号，判断汽车的转向状态，然后控制发出指令，使电机按转向盘转动的速度和方向产生所需要的助力转矩，协助驾驶员进行转向操纵；所述转向状态包括转向或回正；所述指令包括助力电流的大小及方向。

本发明的有益效果如下。 

降低了燃油消耗。采用本发明的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）仅在需要转向操作时才需要电机提供的能量，该能量可以来自蓄电池。而且,能量的消耗与转向盘的转向及当前的车速有关。当转向盘不转向时，电机不工作，需要转向时，电机在控制模块的作用下开始工作,输出相应大小及方向的转矩以产生助动转向力矩，而且，该系统在汽车原地转向时输出最大转向力矩，随着汽车速度的改变，输出的力矩也跟随改变。该系统真正实现了“按需供能”，是真正的“按需供能型”（on-demand）系统。汽车在较冷的冬季起动时，传统的液压系统反应缓慢，直至液压油预热后才能正常工作。由于新能源汽车电动助力转向系统设计时不依赖于发动机而且没有液压油管，对冷天气不敏感，系统即使在-40℃时也能工作，所以提供了快速的冷起动。由于该系统没有起动时的预热，节省了能量。不使用液压泵，避免了发动机的寄生能量损失，提高了燃油经济性，装有新能源汽车电动助力转向系统的车辆和装有液压助力转向系统的车辆对比实验表明，在不转向情况下，装有新能源汽车电动助力转向系统的车辆燃油消耗降低2.5%，在使用转向情况下，燃油消耗降低了5.5%。 

增强了转向跟随性。在新能源汽车电动助力转向系统中，电动助力机与助力机构直接相连可以使其能量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用，使车轮的反转和转向前轮摆振大大减水，因此转向系统的抗扰动能力大大增强。和液压助力转向系统相比，旋转力矩产生于电机，没有液压助力系统的转向迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。 

改善了转向回正特性。直到今天，动力转向系统性能的发展已经到了极限,新能源汽车电动助力转向系统的回正特性改变了这一切。当驾驶员使转向盘转动一角度后松开时，该系统能够自动调整使车轮回到正中。该系统还可以让工程师们利用软件在最大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性。从最低车速到最高车速，可得到一簇回正特性曲线。通过灵活的软件编程，容易得到电机在不同车速及不同车况下的转矩特性，这种转矩特性使得该系统能显著地提高转向能力，提供了与车辆动态性能相机匹配的转向回正特性。而在传统的液压控制系统中，要改善这种特性必须改造底盘的机械结构，实现起来有一定困难。 

提高了操纵稳定性。 通过对汽车在高速行驶时过度转向的方法测试汽车的稳定特性。采用该方法，给正在高速行驶（100km/h）的汽车一个过度的转角迫使它侧倾，在短时间的自回正过程中，由于采用了微电脑控制，使得汽车具有更高的稳定性，驾驶员有更舒适的感觉。 

提供可变的转向助力。 新能源汽车电动助力转向系统的转向力来自于电机。通过软件编程和硬件控制，可得到覆盖整个车速的可变转向力。可变转向力的大小取决于转向力矩和车速。无论是停车，低速或高速行驶时，它都能提供可靠的，可控性好的感觉，而且更易于车场操作。对于传统的液压系统，可变转向力矩获得非常困难而且费用很高，要想获得可变转向力矩，必须增加额外的控制器和其它硬件。但在新能源汽车电动助力转向系统中，可变转向力矩通常写入控制模块中，通过对软件的重新编写就可获得，并且所需费用很小。 

采用“绿色能源”，适应现代汽车的要求。 新能源汽车电动助力转向系统应用“最干净”的电力作为能源，完全取缔了液压装置，不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题，可以说该系统顺应了“绿色化”的时代趋势。该系统由于它没有液压油，没有软管、油泵和密封件，避免了污染。而液压转向系统油管使用的聚合物不能回收，易对环境造成污染。 

系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越。 由于该系统具有良好的模块化设计，所以不需要对不同的系统重新进行设计、试验、加工等,不但节省了费用，也为设计不同的系统提供了极大的灵活性，而且更易于生产线装配。由于没有油泵、油管和发动机上的皮带轮，使得工程师们设计该系统时有更大的余地，而且该系统的控制模块可以和齿轮齿条设计在一起或单独设计，发动机部件的空间利用率极高。该系统省去了装于发动机上皮带轮和油泵，留出的空间可以用于安装其它部件。许多消费者在买车时非常关心车辆的维护与保养问题。装有新能源汽车电动助力转向系统的汽车没有油泵，没有软管连接，可以减少许多忧虑。实际上，传统的液压转向系统中，液压油泵和软管的事故率占整个系统故障的53%，如软管漏油和油泵漏油等。  

生产线装配性好。 新能源汽车电动助力转向系统没有液压系统所需要的油泵、油管、流量控制阀、储油罐等部件，零件数目大大减少，减少了装配的工作量，节省了装配时间，提高了装配效率。

附图说明

图1是本发明新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的结构示意图。 

图2是本发明实施例采用的受限双极H型PWM驱动电路图。 

图3是车速采集电路图。 

图4是转速采集电路图。 

图5是转矩电源控制及采集电路图。 

图6是主转矩放大及超前调节电路的电路图。图7是桥驱动电路的电路图。 

图8是现有技术中电机端子及继电器触点后压采集电路图。 

图9是本发明实施例采用的G21电机端子及继电器触点后电电压采集电路图。 

图10是ECU控制程序流程图。 

图11是中断程序流程图。 

图12是EPS系统结构图。 

图13是EPS控制策略图。 

图14是本发明EPS控制算法总体框图。 

图15是不同车速下的目标车型固有路感形成目标车型固有路感曲线图。 

图16是依据目标车型固有路感曲线设计不同驾驶员转向转矩下的助力矩曲线图。 

图17为定参数PID转向力特性曲线图。 

图18为变参数PID 转向力特性曲线图。 

图19是可变转矩微分控制框图。 

图20是前馈控制的算法框图。 

图21是回正判断框图。 

具体实施方式

下面详细说明本发明优选实施例。各附图例示出本发明。这些附图是例示性的而非限制性的。尽管以下结合这些优选实施例说明本发明，但应指出，本发明的精神和范围不受这些具体实施例的限制。 

实施例1。新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法。所述EPS系统的电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU）作为EPS系统的核心部件，对来自转向盘转矩传感器以及车速传感器的信号进行处理，控制电机进行助力，实现助力功能。同时，系统发生故障时，ECU能及时切断电机助力，以免出现重大事故。 

所述电子控制单元11包括用于连接传感器部分的输入电路、MCU119和用于连接执行器部分的输出电路，所述MCU的两端连接输入电路和输出电路。 

如图1所示，所述输入电路包括转速模块处理电路111、车速模块处理电路112、转矩传感器电路113、角度传感器电路114、诊断模块电路115、CAN总线模块电路116、点火信号模块电路117、电源模块电路118，所述输出电路包括指示灯模块电路120、驱动模块电路121、电机转速模块电路122、电流检测模块电路123、故障检测模块电路124、在线监测电路125、参数在线调整电路126；所述执行器部分13包括指示灯131和助力电机132，所述指示灯131与指示灯模块电路120相连，助力电机132与驱动模块电路121相连。所述电子控制单元11与汽车车载设备10相连，其中转速模块处理电路111与发动转速传感器101相连、车速模块处理电路112与车速传感器102相连、转矩传感器电路113与转矩传感器103相连、角度传感器电路114与角度传感器104相连、诊断模块电路115与诊断口105相连、CAN总线模块电路116与CAN总线106相连、点火信号模块电路117与点火传感器107相连、电源模块电路118与主电源108相连。通过驱动模块电路控制助力电机进行助力；所述助力电机还通过线路分别于电机转速模块电路、电流检测模块电路相连，向ECU电机反馈的电压及电流等信号；所述MCU包含有控制程序，根据来自汽车传感器的信号、电机反馈的电压及电流等信号，判断汽车的转向状态，然后控制发出指令，使电机按转向盘转动的速度和方向产生所需要的助力转矩，协助驾驶员进行转向操纵。 

提出受限双极脉宽调制方式下占空比非线性补偿技术，解决了助力起始阶段转矩突变难题。图2出示了本实施例受限双极H型PWM驱动电路的示意图,。 

本实施例的EPS系统采用受限双极式控制模式，由于受限双极式下占空比和电机电流严重非线性，在占空比50%以下时对应的电机电流很小，称此占空比及以下占空比为电流死区。为了加快系统的响应，在受限双极模式下电流要对占空比修正，电流跨越死区时（目标电流由正变负或由负变正时，从无助力到有助力时），直接将占空比设置到目标电流值附近，再通过电流闭环反馈精确调节，使电机电流达到目标值。 

（1）车速、转速采集电路 

采用施密特触发器构成迟滞比较电路，将车速和转速脉冲整形成幅值为5V的方波，然后送入单片机进行识别。

图3是本实施例的车速采集电路的电路图，图4是本实施例转速采集电路的电路图。发动机转速信号的比较门限由R8和R9确定，电压为1.59V；车速信号采用滞回比较电路，由R5、R7和R13确定，两个门限电压为3.56V和2.12V。 

（2）转矩信号采集电路 

有源滤波器处理转矩信号的基础上增加了主转矩信号补偿放大调理电路，同时，为满足故障诊断和控制器测试标准的要求，增加了对转矩传感器电源的控制输出电路。如果没有转矩电源控制，在转矩电源连接线发生脱落与车身搭铁相连时，致使5V电源对地导通，会导致提供5V的电源芯片TLE4275过热；在转矩电源连接线与蓄电池电源正极搭接时，致使5V电源电压高于单片机正常使用的最大电压（5.8V），会导致单片机烧毁。图5出示了本实施例转矩电源控制及采集电路图。

上面的电路通过控制器I/O口来达到控制传感器电源的目的。当I/O口输出高电平时，Q10导通，导致Q9导通，所以传感器得到供电，同理，I/O口输出低电平时，传感器得不到供电。 

图6出示了主转矩放大及超前调节电路的电路图。 

主转矩放大及超前电压与主转矩电压关系式： 

（ADP13－Umid）/（Tm－Umid）＝（（R57+R69+R57*R69/R58）*C61*S+R57/R58+1）/（R69*C61*S＋1），其中Umid＝Vt*R71/（R70+R71）,Tm为主转矩，ADP13为转矩放大及处理信号。

将各项值带入有（ADP13－Umid）/（Tm－Umid）＝（0.0175S＋2.5）/（0.001S＋1）。 

近似计算 2.5*（Tm – 2.5）= ADP13 – 2.5 

（3）MOSFET驱动芯片

A3940是全桥功率MOSFET驱动芯片，相比原设计采用的MC33883，

其优点非常明显。

自动检测电机端对地、对电源短路，电机开路，供电电源过电压、低电压保护，过热保护等。 

多种驱动模式自动分配PWM信号，死区时间可调节，通过硬件实现，减少了微处理器的软件设置及计算开销，增加了硬件电路的可靠性。图7出示了桥驱动电路的电路图。 

（4）电机端电压及继电器触点后电压采集 

为配合控制器故障检测中有关MOSFET短路检测的故障要求，修改了电机端电压检测方案，引入5V的分压作为电机端子电压采集的偏置电压。为减小功率损耗，增加了分压电阻的阻值；适当调节了分压增益。图8出示了现有技术中电机端子及继电器触点后压采集电路图。图9出示了本实施例采用的G21电机端子及继电器触点后电电压采集电路图。

如图10所示，所述ECU控制程序包括执行以下控制方法： 

步骤1：进入流程1001，开始；

步骤2：进入流程1002，设置锁相环；

步骤3：进入流程1003，初始化；

步骤4：进入流程1004，开机安全检查；

步骤5：进入流程1005，自动采集电流中点；

步骤6：进入流程1006，开定时中断；

步骤7：进入流程1007，驱动保护；

步骤8：进入流程1008，喂看门狗；

步骤9：进入流程1009，故障处理，如没有故障直接进入下一步骤；

步骤10：进入流程1010，车速为零判断，当车速为零时，返回步骤7进行驱动保护；当车速不为零时，进入下一个步骤；

步骤11：进入流程1011，故障显示判断，当存在故障时，返回步骤7进行驱动保护；当不存在故障时，进入工作步骤，开始工作。

如图11所示，在上述ECU控制程序中步骤6中所述定时中断的中断程序流程为： 

步骤1：进入流程1111，中断唤醒；

步骤2：进入流程1112，AD采集转矩相位补偿判断，需要补偿时（使能1113），查表获得目标电流1114，进行补偿，进入下一个步骤；不需要补偿，直接进入下一个步骤；

步骤3：进入流程1115，PID运算；

步骤4：进入流程1116，过零处理；

步骤5：进入流程1117，占空比输出；

步骤6：进入流程1118，故障诊断，当存在故障时，进行处理，处理后进入下一个步骤；当不存在故障时，直接进入下一个步骤；

步骤7：进入流程1119，车速和发动机转速处理；

步骤8：进入流程1120，滑中断标志；

步骤9：进入流程1121，中断返回。

本发明ECU控制器接口丰富，包含车速传感器与发动机转速传感器接口、CAN总线接口，可以满足大部分小微型电动汽车与传统车辆的助力转向，同时可以实现自动泊车、主动避让等智能转向控制技术。 

该控制器采用定子齿冠开槽减小定位力矩、正弦波驱动减小电磁转矩波动的措施,有效地抑制电机的振动和噪声，采用阻尼控制可以防止直线行驶时因外界干扰引起的转向盘抖动，还能避免高速行驶转向会整过程中方向盘回正超调。 

多级故障保护与容错处理技术，提高了电动助力转向系统的可靠性。故障诊断与保护程序用来监控系统的运行，并在必要时发出警报和实施一定的保护措施。 

随车速变化的力反馈技术，转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能好。 

ECU控制器设有个性化的PC调试界面，实现车辆转向的动态调节，可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置，而且可以抑制高速回正过程中转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、低速时的回正性能。 

经实验验证，本发明ECU控制器，转矩脉动不超过0.5Nm；助力转矩波动低于0.2N×m；空载启动转矩低于1.5N×m；传感器非线性误差低于3%。具有故障检测、处理和失效安全功能。 

新能源汽车电动助力转向系统的关键技术主要包括硬件和软件两个方面。硬件技术主要涉及传感器、电机和ECU。传感器是整个系统的信号源，其精度和可靠性十分重要。电机是整个系统的执行器，电机性能好坏决定了系统的表现。ECU是整个系统的运算中心，因此ECU的性能和可靠性至关重要。 

软件技术主要包括控制策略和故障诊断与保护程序两个部分。控制策略用来决定电机的目标电流，并跟踪该电流，使得电机输出相应的助力矩。故障诊断与保护程序用来监控系统的运行，并在必要时发出警报和实施一定的保护措施。EPS系统结构图如图12所示，包括转向盘1、转矩传感器2、转向器3、EPS控制器、蓄电池、电机6、发动机、转速、点火信号装置。 

EPS是在机械转向系统的基础上，增加驱动电机、减速器、转向盘转矩传感器及控制器（ECU）等装置而组成。EPS系统的基本工作过程如下：转向时，ECU根据转矩传感器、车速、电机反馈的电压及电流等信号，判断汽车的转向状态（转向或回正），然后控制发出指令（包括助力电流的大小及方向），使电机按转向盘转动的速度和方向产生所需要的助力转矩，协助驾驶员进行转向操纵。 

首先，转矩传感器测出驾驶员施加在转向盘1上的操纵力矩，车速传感器测出车辆当前的行驶速度，然后将这两个信号传递给ECU；ECU根据内置的控制策略，计算出理想的目标助力力矩，转化为电流指令给电机；然后，电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上，和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩，实现车辆的转向。新能源汽车电动助力转向系统的关键技术主要包括硬件和软件两个方面。 

硬件技术主要涉及传感器、电机和ECU。传感器是整个系统的信号源，其精度和可靠性十分重要。电机是整个系统的执行器，电机性能好坏决定了系统的表现。ECU是整个系统的运算中心，因此ECU的性能和可靠性至关重要。 

软件技术主要包括控制策略和故障诊断与保护程序两个部分。控制策略用来决定电机的目标电流，并跟踪该电流，使得电机输出相应的助力矩。故障诊断与保护程序用来监控系统的运行，并在必要时发出警报和实施一定的保护措施。 

性能指标。 

1、工作温度：-40℃～85℃; 

2、相对湿度：年均相对湿度≤75%，最高相对湿度79.5%;

3、标称电压：12∨（10.8∨～14.5∨）、24∨(21.6∨～32∨、42∨(38∨～56∨);

4、环境要求：在按不同车速手动转动转向盘的过程中，感觉转动过程应平滑、无卡滞、无明显振动，在任意角度停下时不应有惯性延时现象，电磁兼容性符合GB18655规定的要求；

5、EPS助力随车速而变化；

6、汽车低速行驶时转向操纵轻便，高速行驶转向时感觉稳定；转向过程中，手感平顺；

7、转矩脉动不超过0.5Nm；助力转矩波动低于0.2N×m；空载启动转矩低于1.5N×m；传感器非线性误差低于3%；

8、EPS转向回正能力与机械转向系统相当；

9、具有故障检测、处理和失效安全功能

EPS控制策略可分为上、下两层。上层控制是确定具体的工作模式，并确定目标电流。下层控制是采用一定的控制方法实现对目标电流的跟踪控制。工作模式可分为助力控制模式、阻尼控制模式和回正控制模式。

助力控制是EPS基本控制模式，主要解决转向轻便性和路感问题。包括基本助力控制和补偿控制。基本助力控制不考虑转向时的动态因素，只根据转向盘转矩信号和车速信号，从事先制定好的基本助力特性表中查取相应的目标助力电流，然后利用下层控制策略实现对目标电流的跟踪控制。补偿控制的目的是为了改善汽车转向的动态效果。补偿控制主要包括惯性补偿控制、转向盘转速补偿控制和摩擦补偿控制。 

图13出示了本实施例对EPS控制策略。对转矩信号31采用相位补偿32；对车速信号39采用摩擦补偿控制37、阻尼控制38、惯性补偿控制40，对温度信号41采用过载保护控制42；对车速信号39和转矩信号31设置相应的助力曲线33，并进行电流限流处理34；对惯性补偿控制40进行电机加速度估算46；对阻尼控制38进行电机转速估算45；电机驱动35过程中进行电机电流检测43、电机电压检测44，控制电机36的运转。 

具体的EPS控制算法总体框图如图14所示， 

首先，转向转矩51经可变转矩微分计算55后进入转向助力控制59，或转向转矩51经微分增益、系数控制56后经可变转矩微分计算55后进入转向助力控制59，加入目标电流60，限流61；

电机角速度估算值52经微分增益、系数控制56后经可变转矩微分计算55后进入转向助力控制59，加入目标电流60，限流61；

电机角速度估算值52经摩擦补偿、阻尼控制57，加入目标电流60，限流61；

车速信号53经摩擦补偿、阻尼控制57，加入目标电流60，限流61；

电机电流检测值54经最大电机电流处理58后，限流61；

其次，对限流61后的电流进行前馈计算63，进行PI控制、积分分离并对电机电流检测值进行死区控制62。

最后，电机电流输出63。 

本实施例提出基于“目标车型固有路感”的EPS助力特性设计方法，解决了EPS与整车匹配难题。对不同车型，测试其不同车速下的目标车型固有路感形成目标车型固有路感曲线（如图15所示），依据目标车型固有路感曲线设计不同驾驶员转向转矩下的助力矩曲线（如图16示）。 

提高了助力特性设计的合理性和准确性； 实现了EPS与目标车型的同步开发。 

（2）PI算法：原控制算法中，PI算法采用最基本的增量式PI控制，对PI算法进行了积分分离和死区处理，改善了PI算法的性能。 

并提出基于车速分组的变参数PID电流闭环控制技术，实现了较低硬件成本下的助力转矩平稳跟随。提高了转向过程中的操纵平顺感。 

图17为定参数PID转向力特性曲线，图18为变参数PID 转向力特性曲线。从图17、18中可以看出，“拐点”现象有一定程序的减弱，转矩死区范围内的实际电流变为零且不再有电流乱跳现象。 

（3）补偿控制：对助力特性的补偿控制可以改善EPS的性能，补偿控制需要对电机的转速进行估算，对电机转速的估算方法进行探讨和试验，并对EPS系统进行了摩擦补偿和阻尼补偿。 

（4）转矩信号补偿：原有控制算法实现了对转矩信号的微分补偿，但是微分系数是不变的，理想的微分系数应该随着输入转矩、操舵速度等参数而变化，对可变转矩微分算法进行了设计和试验。图19出示了可变转矩微分控制框图，转矩微分处理随着转向盘转速估算值、转矩测量值的变化而变化。 

进行前馈控制的目的是为了提高系统的响应速度，前馈控制的算法框图见图20。由于PI控制采用增量式算法，PI计算值为输出占空比的增量，因此目标电流进入前馈计算模块，进行差分处理，得到目标电流的变化值，以目标电流的变化值作为前馈量，直接加到PI控制的输出占空比上，使占空比信号增大或减小。 

（5）回正算法：为改善EPS的回正性能，增加主动回正算法。在保舵撒手后，转向盘转矩很快下降。当转矩下降到某个值以下，控制目标电流为零，此过程仅在几十毫秒内完成。无论是快速撒手还是慢速撒手，撒手后目标电流都经历了由非零到零的变化，可以此作为回正的判断条件。同时，为了解决回正判断一致性的问题，需要对目标电流进行一定的滤波处理，并在有手力作用到转向盘即转向盘转矩上升后及时解除主动回正的操作。 

回正判断框图如图21所示，其中每隔50ms记录经滤波处理后的目标电流值，如果本时刻的目标电流值为零，而上一个时刻（50ms前）的目标电流值非零，说明进入回正状态。如果不是撒手回正，而是手扶转向盘回正，则在手力减小、转矩由非零降为零时判断为回正，并提供回正助力；当手力变大时立即取消回正助力，即在手扶转向盘回正过程中，手力较大时不提供回正助力。 

（6）特殊工况处理和故障诊断：针对原地转向等需要大电流的场合，为保护控制器及电机，进行了限流控制；对原控制算法中的故障诊断项目进行整理、分类和补充。 

本实施例新能源汽车电动助力转向系统是EPS系统在新能源汽车上的应用，产品的电子控制单元（ECU）对来自转向盘转矩传感器以及车速传感器的信号进行处理，控制电机进行助力，实现助力功能；采用受限双极式控制模式，在受限双极模式下电流对占空比修正，电流跨越死区时（目标电流由正变负或由负变正时，从无助力到有助力时），直接将占空比设置到目标电流值附近，再通过电流闭环反馈精确调节，使电机电流达到目标值；采用施密特触发器构成迟滞比较电路，将车速和转速脉冲整形成幅值为5V的方波，然后送入单片机进行识别；采用转矩信号采集电路，在有源滤波器处理转矩信号的基础上增加了主转矩信号补偿放大调理电路，同时，为满足故障诊断和控制器测试标准的要求，增加了对转矩传感器电源的控制输出电路；采用A3940全桥功率MOSFET驱动芯片，相比原设计采用的MC33883，优点显著；采用电机端电压及继电器触点后电压采集，产品为配合控制器故障检测中有关MOSFET短路检测的故障要求，修改了电机端电压检测方案，引入5V的分压作为电机端子电压采集的偏置电压，为减小功率损耗，增加了分压电阻的阻值；适当调节了分压增益。 

本系统提出基于“目标车型固有路感”的EPS助力特性设计方法，解决了EPS与整车匹配难题；采用PI算法：原控制算法中，PI算法采用最基本的增量式PI控制，对PI算法进行了积分分离和死区处理，改善了PI算法的性能。并提出基于车速分组的变参数PID电流闭环控制技术，实现了较低硬件成本下的助力转矩平稳跟随。提高了转向过程中的操纵平顺感；采用补偿控制：对助力特性的补偿控制改善了EPS的性能；采用转矩信号补偿：原有控制算法实现了对转矩信号的微分补偿，但是微分系数是不变的，理想的微分系数应该随着输入转矩、操舵速度等参数而变化，对可变转矩微分算法进行了设计和试验；为改善EPS的回正性能，增加主动回正算法。在保舵撒手后，转向盘转矩很快下降。当转矩下降到某个值以下，控制目标电流为零，此过程仅在几十毫秒内完成。撒手后目标电流经历了由非零到零的变化，可以此作为回正的判断条件。同时，为了解决回正判断一致性的问题，对目标电流进行一定的滤波处理，并在有手力作用到转向盘即转向盘转矩上升后及时解除主动回正的操作；特殊工况处理和故障诊断：针对原地转向等需要大电流的场合，为保护控制器及电机，进行了限流控制；对原控制算法中的故障诊断项目进行整理、分类和补充。 

本发明以目前较先进的方法实现需要的功能，保证产品具有深厚的发展潜力，符合国家的产业发展政策和有关的法令法规；符合社会对环境保护的要求，采用节省资源、减少污染的工艺技术；整个新能源汽车电动助力转向系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计，统一操作，既充分体现快速反应的特点，又能便于工作人员进行信号处理和综合管理；考虑到汽车功能在不断发展、变化，因此要求新能源汽车电动助力转向系统在结构、容量、通信和处理能力等方面具有可扩充性和升级能力。表1出示了本实施例与国内外同类产品相在性能上的实验数据比较。 

表1项目产品与国内外同类产品相比较 

	本发明EPS	日本NSK EPS
			助力转矩波动（N·m）	0.16	0.15
空载启动转矩（N·m）	1.14	1.51
			传感器非线性误差（%）	2.15	3.3

相比传统液压动力转向系统，本发明EPS系统还具有以下优点：

1、只在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗。传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而EPS系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，EPS系统可以降低车辆的燃油消耗。与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%；在转向时，可以降低5.5%。

2、转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能好。传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。 

EPS系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，新能源汽车电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，新能源汽车电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。 

EPS系统还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置，而且可以抑制高速回正过程中转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、低速时的回正性能。 

3、结构紧凑，质量轻，生产线装配好，易于维护保养。新能源汽车电动助力转向系统取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件，而且电机及减速机构可以和转向柱、转向器做成一个整体，使得整个转向系统结构紧凑，质量轻，在生产线上的装配性好，节省装配时间，易于维护保养。 

4、通过程序的设置，EPS系统容易与不同车型匹配，可以缩短生产和开发的周期。 

总之，新能源汽车电动助力转向系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。 

Claims (13)

1.新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，所述电子控制单元包括用于连接传感器部分的输入电路、MCU和用于连接执行器部分的输出电路，所述MCU的两端连接输入电路和输出电路；其特征在于：

所述输入电路包括转速模块处理电路、车速模块处理电路、转矩传感器电路、角度传感器电路、诊断模块电路、CAN总线模块电路、点火信号模块电路、电源模块电路，所述输出电路包括指示灯模块电路、驱动模块电路、电机转速模块电路、电流检测模块电路、故障检测模块电路、在线监测电路、参数在线调整电路；所述执行器部分包括指示灯和助力电机，所述指示灯与指示灯模块电路相连，助力电机与驱动模块电路相连，通过驱动模块电路控制助力电机进行助力；所述助力电机还通过线路分别于电机转速模块电路、电流检测模块电路相连，向ECU电机反馈的电压及电流等信号；所述MCU包含有控制程序，根据来自汽车传感器的信号、电机反馈的电压及电流等信号，判断汽车的转向状态，然后控制发出指令，使电机按转向盘转动的速度和方向产生所需要的助力转矩，协助驾驶员进行转向操纵；

所述控制程序包括执行以下控制方法：

针对不同车速情况下目标车型的环压指数设置不同的助理矩与驾驶员转向力矩曲线，解决了EPS与目标车型的匹配问题；

采用改进的PI算法； PI算法采用最基本的增量式PI控制，改进的PI算法对PI算法进行了积分分离和死区处理，改善了PI算法的性能；并通过基于车速分组的变参数PID电流闭环控制，实现了较低硬件成本下的助力转矩平稳跟随；

采用受限双极脉宽调制方式下占空比非线性补偿技术，解决了助力起始阶段转矩突变难题；由于受限双极式下占空比和电机电流严重非线性，在占空比50%以下时对应的电机电流很小，称此占空比及以下占空比为电流死区；为了加快系统的响应，在受限双极模式下电流要对占空比修正，电流跨越死区时，即目标电流由正变负或由负变正时，从无助力到有助力时，直接将占空比设置到目标电流值附近，再通过电流闭环反馈精确调节，使电机电流达到目标值。

2.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：

在所述改进的PI算法中，由于PI控制采用增量式算法，PI计算值为输出占空比的增量，因此目标电流还要进入前馈计算模块，进行差分处理，得到目标电流的变化值，以目标电流的变化值作为前馈量，直接加到PI控制的输出占空比上，使占空比信号增大或减小。

3.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：

所述控制程序包括执行以下控制方法：在进行补偿控制时根据补偿控制需要对电机的转速进行估算并对EPS系统进行了摩擦补偿和阻尼补偿。

4.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：所述控制算法为可变转矩微分算法，所述可变转矩微分算法中微分系数随着输入转矩、操舵速度等参数而变化。

5.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：为改善EPS的回正性能，增加主动回正算法；在保舵撒手后，转向盘转矩很快下降；当转矩下降到某个值以下，控制目标电流为零，此过程仅在几十毫秒内完成；无论是快速撒手还是慢速撒手，撒手后目标电流都经历了由非零到零的变化，可以此作为回正的判断条件；同时，为了解决回正判断一致性的问题，对目标电流进行一定的滤波处理，并在有手力作用到转向盘即转向盘转矩上升后及时解除主动回正的操作；

回正判断的具体步骤如下：

目标电流通过滤波处理后分为两支，其中一支电流被记录下来，另一支电流通过延时器后被记录下来；

回正判断：每隔一定时间记录经滤波处理后的目标电流值，如果本时刻的目标电流值为零，而上一个时刻的目标电流值非零，说明进入回正状态；

如果不是撒手回正，而是手扶转向盘回正，则在手力减小、转矩由非零降为零时判断为回正，并提供回正助力；

当手力变大时立即取消回正助力，即在手扶转向盘回正过程中，手力较大时不提供回正助力。

6.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：

所述控制程序包括执行以下控制方法：

当汽车在原地转向等需要大电流的场合，为保护控制器及电机，通过参数在线调整电路，对电流进行限流控制。

7.如权利要求1所述的用于新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：

所述控制程序包括执行以下控制方法：

步骤1：开始；

步骤2：设置锁相环；

步骤3：初始化；

步骤4：开机安全检查；

步骤5：自动采集电流中点；

步骤6：开定时中断；

步骤7：驱动保护；

步骤8：喂看门狗；

步骤9：故障处理，如没有故障直接进入下一步骤；

步骤10：车速为零判断，当车速为零时，返回步骤7进行驱动保护；当车速不为零时，进入下一个步骤；

步骤11：故障显示判断，当存在故障时，返回步骤7进行驱动保护；当不存在故障时，进入工作步骤，开始工作。

8.如权利要求8所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：

所述步骤6中，所述定时中断的中断程序流程为：

步骤1：中断唤醒；

步骤2：对采集转矩相位进行补偿判断，需要补偿时，查表获得目标电流，进行补偿，进入下一个步骤；不需要补偿，直接进入下一个步骤；

步骤3：PID运算；

步骤4：过零处理；

步骤5：占空比输出；

步骤6：故障诊断，当存在故障时，进行处理，处理后进入下一个步骤；当不存在故障时，直接进入下一个步骤；

步骤7：车速和发动机转速处理；

步骤8：滑中断标志；

步骤9：中断返回。

9.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：所述转速模块处理电路通过转速采集电路与发动机转速传感器相连，车速模块处理电路通过车速采集电路与车速传感器相连，所述车速采集电路、转速采集电路均采用施密特触发器构成迟滞比较电路，将车速和转速脉冲整形成幅值为5V的方波，然后送入MUC进行识别。

10.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：所述转矩传感器电路通过主转矩信号补偿放大调理电路与转矩传感器相连；同时，为满足故障诊断和控制器测试标准的要求，转矩传感器电路增加了对转矩传感器电源的控制输出电路，助力随车速而变化；

上述电路通过控制器I/O口来达到控制传感器电源的目的，当I/O口输出高电平时，向转矩传感器供电；当I/O口输出低电平时，不为转矩传感器供电。

11.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：所述电动汽车电动助力转向控制器采用定子齿冠开槽减小定位力矩、正弦波驱动减小电磁转矩波动的措施,有效地抑制电机的振动和噪声；采用阻尼控制可以防止直线行驶时因外界干扰引起的转向盘抖动，同时还能避免高速行驶转向会整过程中方向盘回正超调。

12.如权利要求1所述的新能源汽车电动助力转向系统（EPS）的电子控制单元（ECU）的控制方法，其特征在于：所述电子控制单元（ECU）采用A3940全桥功率MOSFET驱动芯片；

为配合控制器故障检测中有关MOSFET短路检测的故障要求，修改了电机端电压检测方案，引入5V的分压作为电机端子电压采集的偏置电压；为减小功率损耗，增加了分压电阻的阻值。

13.新能源汽车电动助力转向系统的控制方法，其特征在于：所述新能源汽车电动助力转向系统包括机械转向系统、驱动电机、减速器、转向盘转矩传感器、控制器（ECU），所述控制器（ECU）的控制方法为权利要求1到12任意一权利要求所述的控制方法；

新能源汽车电动助力转向系统控制策略可分为上、下两层；上层控制是确定具体的工作模式，并确定目标电流；下层控制是采用一定的控制方法实现对目标电流的跟踪控制；工作模式可分为助力控制模式、阻尼控制模式和回正控制模式；

助力控制模式是EPS基本控制模式，主要解决转向轻便性和路感问题；包括基本助力控制和补偿控制；基本助力控制不考虑转向时的动态因素，只根据转向盘转矩信号和车速信号，从事先制定好的基本助力特性表中查取相应的目标助力电流，然后利用下层控制策略实现对目标电流的跟踪控制；补偿控制的目的是为了改善汽车转向的动态效果；补偿控制主要包括惯性补偿控制、转向盘转速补偿控制和摩擦补偿控制；

转向时，ECU根据转矩传感器、车速、电机反馈的电压及电流等信号，判断汽车的转向状态，然后控制发出指令，使电机按转向盘转动的速度和方向产生所需要的助力转矩，协助驾驶员进行转向操纵；所述转向状态包括转向或回正；所述指令包括助力电流的大小及方向。