CN104417601A - 电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法 - Google Patents

电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法。本发明的电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，包括：输入部，接收方向盘转向柱扭矩的输入；算出部，把输入部输入的转向柱扭矩信号变换成产生方向盘的补偿信号的目标信号；补偿部，以算出部的目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩。

Description

电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法
技术领域
本发明涉及电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法，更详细地说，接收电动式转向装置的方向盘的转向柱扭矩，去除噪声成分，以此为基础，产生补偿信号，使方向盘稳定恢复的电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法。
背景技术
电动式转向装置与原有的利用液压的液压动力转向装置不同，利用电动机的旋转力，辅助驾驶员的转向力。
将此称为MDPS(Motor Driven Power Steering)或EPS(ElectrionicPower Steering)。
这种电动式转向装置接收连接到方向盘的扭矩传感器输入的转向柱扭矩，与车速组合，算出电动机的辅助量，改善转向性能。
转向性能逻辑包括：扭矩循环逻辑，以应对扭矩输入的助推器输出为基础，决定主要辅助扭矩；HFAC(High-Frequency Assist Control)逻辑，减少驾驶员因电动机的辅助而感到的异质感，增大辅助扭矩的输出；阻尼逻辑，调整转向系统的振动；能动恢复逻辑，增大旋转后的方向盘的恢复力。
尤其，阻尼逻辑调整转向系统的振动，稳定控制方向盘恢复时的恢复速度。
但是，阻尼逻辑要经过微分(differential)已输入的扭矩的过程，因此剧烈变化时，多发电子脉冲(glitch)，使电动式转向装置的电动机反应速度变慢。
并且，相位容限角度上，因微分过程和通过低通滤波器的过程，抵消了较多容限，能够处理的噪声的大小与量上存在局限。
因此，产生多种形态的振动和噪声的电动转向装置中，克服驾驶员感到的异质感存在局限。
本发明的背景技术在韩国公开专利公报第2012-0137087号(2012.12.20公开，发明名称：电动式动力转向装置及控制方法)中公开。
发明内容
（要解决的技术问题）
本发明的目的在于，提供一种电动式转向装置的稳定化装置及方法，关于电动式转向装置的性能逻辑，克服方向盘的振动性异常转向感，减少对于驾驶员的异质感。
并且，其目的在于，能够迅速补偿多种高频输入，对于多种噪声，按各自特性进行补偿。
（解决问题的手段）
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，包括：输入部，接收方向盘转向柱扭矩(column torque)的输入；算出部，把输入部输入的转向柱扭矩信号变换成产生方向盘的补偿信号的目标信号；补偿部，以算出部的目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩。
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化装置的算出部，其特征在于：接收转向柱扭矩信号的输入，消除噪声成分，把消除噪声成分的转向柱扭矩信号变换成目标信号。
根据本发明的电动式转向装置的算出部，其特征在于，包括高通滤波器。
根据本发明的电动式转向装置的算出部，其特征在于，包括离散化部，离散化从输入部接收的转向柱扭矩信号。
根据本发明的电动式转向装置的离散化部，其特征在于，离散化(離散化)的方式为梯形法则(Trapezoid rule)。
根据本发明的电动式转向装置的补偿部，其特征在于，调整作为补偿程度的尺度的增益值。
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化方法，其特征在于，包括：输入部接收方向盘的转向柱扭矩的输入的阶段；算出部把转向柱扭矩变换成目标信号的阶段；补偿部以目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩的阶段。
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化方法，其特征在于，在算出部把转向柱扭矩变换成目标信号的阶段，算出部经过消除已输入的转向柱扭矩的噪声成分的阶段后，把消除掉噪声成分的转向柱扭矩变换成目标信号。
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化方法中，消除已输入的转向柱扭矩的噪声成分的阶段的特征在于，包括通过高通滤波器的阶段。
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化方法中，把消除掉噪声成分的转向柱扭矩变换成目标信号的阶段的特征在于，包括用梯形法则(Trapezoid rule)离散化的阶段。
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化方法中，以目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩的阶段的特征在于，能够调整作为补偿程度的尺度的增益值。
（发明的效果）
根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法，能够最小化微分时发生的迟延，提高应答性，确切区分了目标信号，易于补偿程度的调整及应用。
并且，根据本发明，确保了逻辑的容限，能够迅速补偿多种高频输入，对于轰鸣声振动或涟波性震动等多种噪声，能够按照各自特性进行补偿。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的电动式转向装置的转向感稳定化装置的功能框图。
图2是呈现根据本发明的一实施例的电动式转向装置的转向感稳定化方法的流程图。
图3是呈现车辆的方向盘转向时产生的转向柱扭矩的图表。
图4是根据原有阻尼逻辑的补偿信号和根据本发明的一实施例的补偿信号之间的对比图表。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法的一实施例。为了说明的明确性和便利性，有些夸张地呈现了附图中的线条的厚度或构成要素的大小等。并且，后述的用语是考虑到在本发明中的功能而定义的，根据使用者、运用者的意图或惯例会有所不同。因此，这些用语的定义应以整个说明书的内容为基础。
图1是根据本发明的一实施例的电动式转向装置的转向感稳定化装置的功能框图，图2是呈现根据本发明的一实施例的电动式转向装置的转向感稳定化方法的流程图。
图3是呈现车辆的方向盘转向时产生的转向柱扭矩的图表，图4是根据原有阻尼逻辑的补偿信号和根据本发明的一实施例的补偿信号之间的对比图表。
如图1，根据根据本发明的一实施例的电动式转向装置的转向感稳定化装置包括：输入部100、算出部200及补偿部300。
输入部100接收车辆方向盘的转向柱扭矩的输入。
算出部200接收从输入部100传达的车辆的方向盘转向柱扭矩信号，消除噪声成分，把消除掉噪声成分的转向柱扭矩信号变换成产生方向盘的补偿信号的目标信号。
这里，过滤噪声成分的过滤器的传达函数的一实施例是s/(s+a)，s是拉普拉斯(Laplace)运算符，a是指截止频率(Cut Off Frequency)。
并且，目标信号是指输入部100接收的转向柱扭矩中过滤了噪声等不必要的部分的信号，决定为使电动式转向装置转向感具有稳定感而生成的电动机的辅助量的基础信号。
因此，目标信号中具有较多不必要的噪声成分，或生成目标信号的过程复杂时，驾驶者会对电动式转向装置的辅助产生异质感。
而且，能够包含在输入到输入部100的方向盘的转向柱扭矩的噪声成分通常包括：因不规则路面产生的噪声、EMI(Electro MagneticInterference,电磁波干扰)、扭矩传感器本身的噪声或包含在电动式转向装置内部的电子元件的噪声。
算出部200包括噪声消除部210和离散化部220。
噪声消除部210，代替过滤所述噪声的普遍方法-利用微分(differential)和低通滤波器的方法，采用了利用高通滤波器消除噪声的方法。
因此，不需要微分的过程，不会产生因微分过程而迟延的现象，在转向柱扭矩信号急剧变化的情况下，也能减少电子脉冲(glitch)的产生。
而且，算出部200包括离散化连续信号的离散化部220。
离散化是指把连续分布的物理量用有限个变数表示的近似法，例如有限要素法和有限差分法等。
因此，本发明中的离散化是指，为了把作为连续物理量的转向柱扭矩值变换成转向柱扭矩信号，使补偿部300能算出辅助扭矩，以0和1表现的数字化(digitization)，成为离散化部220的离散化对象的信号是指通过噪声消除部210消除噪声的信号。
通常，主要使用的离散化电动式转向装置输入的转向柱扭矩信号的方法后向矩形法(Backward-Rectangular Rule)，但离散化部220不仅能使用前向矩形法(Forward-Rectangular Rule)，还能使用以梯形积分为基础的梯形法则(Trapezoid rule或Tustin rule)。
梯形法则是以梯形积分为基础的离散化法，在数值积分中利用了把函数用1次插值法(连接相邻的分点的直线)近似计算的求积法。积分对象的计算求近似为梯形形状的四角形的面积的总和，所以叫梯形法则。
而且，离散化部220的离散化方式，利用以连续领域稳定时离散领域也稳定为特征的梯形法则时，相比原有的后向矩形法，能够确保转向感稳定化逻辑(logic)的容限（margin），保障转向的稳定性，迅速补偿多种输入。
并且，补偿部300接收算出部200抽取的目标信号，以目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩。而且，补偿部300计算算出的辅助扭矩，增加到主要辅助扭矩。
补偿部300把算出的辅助扭矩变成补偿信号形式，传达到电动式转向装置。
因此，以过滤多种噪声及振动的目标信号为基础，计算辅助扭矩，能够实现更适当的动作，稳定电动式转向装置的转向感。
这里，通过计算电动式转向装置的辅助扭矩并加到主要辅助扭矩而优化电动式转向装置的电动机的旋转的内容属于一般技术，所以省略说明。
而且，补偿部300能够调整作为补偿程度的尺度的增益值，为了根据路面的状态或驾驶者的驾驶习惯、或燃料消耗程度而实现最佳补偿，适用最佳增益值，求辅助扭矩。
参照图3和4说明本发明与原有方式的效果差距，如图3，驾驶员转动方向盘时，轴产生扭矩。尤其，位于图4上端的图表，是车辆停车时，以0.5RPS(Revolutions Per Second)以下的低速转动方向盘时，在轴上产生的扭矩的图表，这里混合了低频成分和高频成分。
而且，观察图4的下端图表，粗的实线表示根据原有方式中转向感稳定化逻辑的补偿扭矩，细的实线表示根据本发明第一实施例的转向感稳定化逻辑的补偿扭矩。
比较两者就能确认，在相同时间，细的实线的根据本发明的补偿扭矩领先于粗的实线的根据原有方式的补偿扭矩，还能确认，在相同时间范围内，具有更大的扭矩值或更小的扭矩值。
如上述，对于相同的输入，相比原有方式，具有更快的回应，具有更多的变化量。
因此，驾驶者无法感觉到电动式转向装置的扭力杆上方发生的振动，能够更明显地感觉到地面的感觉。而且，本发明的扭矩补偿比原有方式具有容限，能够迅速补偿更多样化的高频输入。并且，对于轰鸣声振动或涟波性震动等多种噪声，能够按各自特性进行补偿，增大了补偿自由度
下面，参照图2，说明电动式转向装置的转向感稳定化方法。
若输入部100接收方向盘的转向柱扭矩的输入(S10)，输入部100把接收的转向柱扭矩传达到算出部200。
算出部200消除接收的转向柱扭矩的噪声成分(S20)，把消除噪声成分的转向柱扭矩变换成目标信号(S30)。
这里，消除算出部200的转向柱扭矩的噪声成分的阶段包括通过高通滤波器的阶段，算出部200把消除噪声成分的转向柱扭矩变换成目标信号的阶段包括用梯形法则(Trapezoid rule)离散化的阶段，对此，在所述电动式转向装置的转向感稳定化装置的说明中已叙述过。
并且，算出部200向补偿部300传达目标信号，补偿部300以传达到的目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩。并且，补偿部300以算出的辅助扭为基础，调整补偿程度，发生补偿信号(S40)。这里，以目标信号为基础，调整补偿程度而发生补偿信号的阶段的特征在于，能够调整作为补偿程度的尺度的增益值。对此，所述的电动式转向装置的转向感稳定化装置的说明中已叙述过。
如上述，根据本发明的电动式转向装置的转向感稳定化装置及方法考虑到车辆的车速、对应扭矩输入的助推器输出、及恢复力，产生电动机的旋转力，能够感受到比之前更具有稳定感的转向感，能够减少因多种振动及噪声发生的异质感。并且，与原有方式不同，解决了微分时发生的迟延或信号区分不明确的问题点，实现了更简洁快速的回应。并且，转向感稳定化逻辑相比原有方式确保了容限，能够迅速补偿多种高频输入，对于各种噪声，能够按照各自特性进行补偿。
参照附图所示的实施例说明了本发明，但这只是例示性的，在该技术所属领域具有一般知识的人员能够理解到依此可进行多种变形，可实现同等的其他实施例。因此，本发明的技术性保护范围应根据所述的专利权利要求所决定。

Claims (11)

1.一种电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，包括：
输入部，接收方向盘转向柱扭矩的输入；
算出部，把所述输入部输入的所述转向柱扭矩信号变换成产生所述方向盘的补偿信号的目标信号；
补偿部，以所述算出部的目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩。
2.根据权利要求1所述的电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，
所述算出部接收转向柱扭矩信号的输入，消除噪声成分，把消除所述噪声成分的转向柱扭矩信号变换成所述目标信号。
3.根据权利要求1所述的电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，
所述算出部包括高通滤波器。
4.根据权利要求1所述的电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，包括：
所述算出部包括离散化部，将从所述输入部接收的转向柱扭矩信号离散化。
5.根据权利要求4所述的电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，
所述离散化部离散化的方式为梯形法则(Trapezoid rule)。
6.根据权利要求1所述的电动式转向装置的转向感稳定化装置，其特征在于，所述补偿部能够调整作为补偿程度的尺度的增益值。
7.一种电动式转向装置的转向感稳定化方法，其特征在于，包括：
输入部接收方向盘的转向柱扭矩的输入的阶段；
算出部把所述转向柱扭矩变换成目标信号的阶段；
补偿部以所述目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩的阶段。
8.根据权利要求7所述的电动式转向装置的转向感稳定化方法，其特征在于，包括：
在所述算出部把所述转向柱扭矩变换成所述目标信号的阶段，所述算出部经过消除所述已输入的转向柱扭矩的噪声成分的阶段后，把消除所述掉噪声成分的转向柱扭矩变换成所述目标信号。
9.根据权利要求8所述的电动式转向装置的转向感稳定化方法，其特征在于，包括：
消除所述已输入的转向柱扭矩的噪声成分的阶段，包括通过高通滤波器的阶段。
10.根据权利要求9所述的电动式转向装置的转向感稳定化方法，其特征在于，包括：
把消除掉所述噪声成分的转向柱扭矩变换成目标信号的阶段，包括用梯形法则(Trapezoid rule)离散化的阶段。
11.根据权利要求7所述的电动式转向装置的转向感稳定化方法，其特征在于，包括：
以所述目标信号为基础，算出补偿主要辅助扭矩的辅助扭矩的阶段，能够调整作为补偿程度的尺度的增益值。
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