CN104648469B - 电动助力转向力矩控制器 - Google Patents

电动助力转向力矩控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动助力转向力矩控制器，包括基本助力模块、转角自调整模块、助力输出模块；基本助力模块根据当前车速、助力特性曲线，得到当前基本助力力矩；转角自调整模块包括期望操纵力矩单元、比较单元、补偿单元；期望操纵力矩单元根据当前车速、当前转向盘转角、期望操纵力矩表，得到当前期望操纵力矩；比较模块计算输出当前偏差值，当前偏差值为当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值；补偿模块根据当前车速、当前偏差值、补偿力矩表，得到当前补偿助力力矩；助力输出模块输出当前目标助力力矩，当前目标助力力矩为当前基本助力力矩及当前补偿助力力矩的和。本发明的电动助力转向力矩控制器，转向手感随转向盘转角能够自调整。

Description

电动助力转向力矩控制器
技术领域
本发明涉及汽车转向的电动助力转向系统(Electric Power Steering,简称EPS)，特别涉及一种电动助力转向力矩控制器。
背景技术
机械转向系统，主要包括转向盘1、转向管柱3、中间轴5、转向器6、小齿轮10、转向拉杆7、转向节臂9、转向轮8，转向管柱3一端接转向盘1，另一端接中间轴5一端，中间轴5另一端通过小齿轮10同转向器6的齿条啮合，转向器6的两端分别经转向拉杆7及转向节臂9接转向轮8，当驾驶员通过转向盘1施加操纵力矩时，转向盘1带动转向管柱3及中间轴5转动，中间轴5通过小齿轮10带动转向器6左移或右移，使转向轮偏转，从而控制车辆转向。
电动助力转向系统如图1所示，是由传统的机械转向系统加装转角传感器2、扭矩传感器11、电子控制单元13、转向助力电机12及其减速机构4等组成。其中，转角传感器2用以检测转向盘转角；扭矩传感器11用以检测驾驶员操纵力矩；转向助力电机12可安装在转向管柱3或转向器6上，通过减速机构4给驾驶员提供助力力矩；转角传感器信号θ、扭矩传感器信号T与车速传感器信号V输入到电子控制单元13，电子控制单元13包含力矩控制器和电机控制模块，力矩控制器计算目标助力力矩输出到电机控制模块，电机控制模块根据目标助力力矩输出电流驱动转向助力电机12工作。
常见的力矩控制器，如图2所示，包括基本助力模块、主动回正控制模块、主动阻尼控制模块、助力输出模块。
基本助力模块，预设助力特性曲线，助力特性曲线记录有在不同车速时所对应的基本助力力矩；基本助力模块，根据当前车速，利用助力特性曲线，得到并输出当前基本助力力矩，从而获得不同的转向手感；
主动回正控制模块，预设回正特性曲线，回正特性曲线记录有在不同车速、不同转向盘转速及转向盘转角所对应的回正助力力矩；主动回正控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速、当前转向盘转角，利用回正特性曲线，得到并输出当前回正助力力矩，保证车辆中低车速时的回正性能；
主动阻尼控制模块，预设阻尼特性曲线，阻尼特性曲线记录有不同车速、不同转向盘转速所对应的阻尼助力力矩；主动阻尼控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速，利用阻尼特性曲线，得到并输出当前阻尼助力力矩，保证车辆中高车速时的行驶稳定性能；
助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩到所述到电机控制模块，当前目标助力力矩为当前基本助力力矩、当前回正助力力矩及当前阻尼助力力矩的和。
常见的力矩控制器，在驾驶员操作转向盘远离中心位置时，决定目标助力力矩大小的主要因素是扭矩传感器信号、转角传感器信号与车速传感器信号等系统相关输入，当不同电动助力转向系统的机械摩擦存在较大差异或车辆行驶在不同摩擦系数的路面时，在不同的转向盘转角，驾驶员感觉到的手上力矩将会不一样。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动助力转向力矩控制器，转向手感随转向盘转角能够自调整，能够很好地补偿由于转向系统个体间机械摩擦或不同路面的影响给驾驶员带来的转向感觉差异。
为解决上述技术问题，本发明提供的电动助力转向力矩控制器，其包括基本助力模块、转角自调整模块、助力输出模块；
所述基本助力模块，预设助力特性曲线；所述助力特性曲线，记录有在不同车速时所对应的基本助力力矩；
所述基本助力模块，根据当前车速，利用助力特性曲线，得到并输出当前基本助力力矩；
所述转角自调整模块，包括期望操纵力矩单元、比较单元、补偿单元；
所述期望操纵力矩单元，预设期望操纵力矩表；所述期望操纵力矩表，记录有在不同车速下的不同转向盘转角所对应的期望操纵力矩；
所述期望操纵力矩单元，根据当前车速、当前转向盘转角，利用期望操纵力矩表，得到并输出当前期望操纵力矩；
所述比较单元，用于计算输出当前偏差值，当前偏差值为当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值；
所述补偿单元，预设补偿力矩表；所述补偿力矩表，记录有在不同车速下的不同偏差值所对应的补偿助力力矩；
所述补偿单元，用于根据当前车速、当前偏差值，利用补偿力矩表，得到并输出当前补偿助力力矩；
所述助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩；当前目标助力力矩为当前基本助力力矩及当前补偿助力力矩的和。
较佳的，电动助力转向力矩控制器还包括一主动回正控制模块、一主动阻尼控制模块；
所述主动回正控制模块，预设回正特性曲线，回正特性曲线记录有在不同车速、不同转向盘转速及转向盘转角所对应的回正助力力矩；主动回正控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速、当前转向盘转角，利用回正特性曲线，得到并输出当前回正助力力矩；
所述主动阻尼控制模块，预设阻尼特性曲线，阻尼特性曲线记录有不同车速、不同转向盘转速所对应的阻尼助力力矩；主动阻尼控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速，利用阻尼特性曲线，得到并输出当前阻尼助力力矩；
所述助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩，当前目标助力力矩为当前基本助力力矩、当前补偿助力力矩、当前回正助力力矩及当前阻尼助力力矩的和。
较佳的，所述转角自调整模块，还包括一低通滤波器；
所述低通滤波器，用于对扭矩传感器检测的操纵力矩进行低通滤波；
所述比较单元，用于计算输出当前偏差值，当前偏差值为经所述低通滤波器滤波后的当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值。
较佳的，所述低通滤波器，截止频率在0.5HZ到3HZ以内。
本发明的电动助力转向力矩控制器，设置一转角自调整模块，它以车速、转向盘转角、驾驶员操纵力矩为输入，预设一组理想的不同车速下操纵力矩与转向盘转角的关系，实时监控在不同车速及不同转向盘转角下，实际的操纵力矩与理想操纵力矩的差异，根据该差异，实时的增大或减小目标助力力矩，从而动态的根据转向盘的转角给助力电机施加一个补偿力矩，可以动态的补偿由于电动助力转向系统机械摩擦不一致或路面不一致给驾驶员带来的转向感觉不一致的现象，使得电动助力转向系统具有良好的转向感觉一致性，实现具有转向手感随转向盘转角自调整的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是电动助力转向系统示意图；
图2是常见的力矩控制器示意图；
图3是本发明的电动助力转向力矩控制器一实施例示意图；
图4是本发明的电动助力转向力矩控制器一实施例的转角自调整模块示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
电动助力转向力矩控制器，如图3所示，包括基本助力模块、转角自调整模块、助力输出模块；
所述基本助力模块，预设助力特性曲线；所述助力特性曲线，记录有在不同车速时所对应的基本助力力矩；所述助力特性曲线，可以由有经验的驾驶员进行试车测试及评估得到，然后作为预设值存储在基本助力模块中；
所述基本助力模块，根据当前车速，利用助力特性曲线，得到并输出当前基本助力力矩；
所述转角自调整模块，如图4所示，包括期望操纵力矩单元、比较单元、补偿单元；
所述期望操纵力矩单元，预设期望操纵力矩表；所述期望操纵力矩表，记录有在不同车速下的不同转向盘转角所对应的期望操纵力矩；期望操纵力矩表，可以由有经验的驾驶员进行试车测试及评估得到，然后作为预设值存储在期望操纵力矩单元中；
所述期望操纵力矩单元，根据当前车速、当前转向盘转角，利用期望操纵力矩表，得到并输出当前期望操纵力矩；
所述比较单元，用于计算输出当前偏差值，当前偏差值为当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值；‘
所述补偿单元，预设补偿力矩表；所述补偿力矩表，记录有在不同车速下的不同偏差值所对应的补偿助力力矩；如果当前偏差值为负，说明当前实时检测操纵力矩小于当前期望操纵力矩，需要增加目标助力力矩值；如果偏差值为正，说明当前实时检测操纵力矩大于当前期望操纵力矩，需要减少目标助力力矩值；
所述补偿单元，用于根据当前车速、当前偏差值，利用补偿力矩表，得到并输出当前补偿助力力矩；
所述助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩到电机控制模块，当前目标助力为当前基本助力力矩及当前补偿助力力矩的和。
操纵力矩，可以通过扭矩传感器检测得到；转向盘转角，可以通过转角传感器检测得到；车速，可以通过车速传感器检测得到。
实施例一的电动助力转向力矩控制器，设置一转角自调整模块，它以车速、转向盘转角、驾驶员操纵力矩为输入，预设一组理想的不同车速下操纵力矩与转向盘转角的关系，实时监控在不同车速及不同转向盘转角下，实际的操纵力矩与理想操纵力矩的差异，根据该差异，实时的增大或减小目标助力力矩，从而动态的根据转向盘的转角给助力电机施加一个补偿力矩，可以动态的补偿由于电动助力转向系统机械摩擦不一致或路面不一致给驾驶员带来的转向感觉不一致的现象，使得电动助力转向系统具有良好的转向感觉一致性，实现具有转向手感随转向盘转角自调整的效果。转角自调整模块可以通过软件策略实现。
实施例二
基于实施例一的电动助力转向力矩控制器，电动助力转向力矩控制器还包括一主动回正控制模块、一主动阻尼控制模块；
所述主动回正控制模块，预设回正特性曲线，回正特性曲线记录有低于设定车速的不同车速、不同转向盘转速所对应的回正助力力矩；主动回正控制模块，如果当前车速低于设定车速，则根据当前车速、当前转向盘转速，利用回正特性曲线，得到并输出当前回正助力力矩；
所述主动阻尼控制模块，预设阻尼特性曲线，阻尼特性曲线记录有高于设定车速的不同车速、不同转向盘转速所对应的阻尼助力力矩；主动阻尼控制模块，如果当前车速高于设定车速，则根据当前车速、当前转向盘转速，利用阻尼特性曲线，得到并输出当前阻尼助力力矩；
所述助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩，当前目标助力力矩为当前基本助力力矩、当前补偿助力力矩、当前回正助力力矩及当前阻尼助力力矩的和。
实施例二的电动助力转向力矩控制器，所述助力输出模块输出的目标助力力矩考虑了当前回正助力力矩，可以保证车辆中低车速时的回正性能；所述助力输出模块输出的目标助力力矩考虑了当前阻尼助力力矩，可以保证车辆中高车速时的行驶稳定性能。
实施例三
基于实施例二的电动助力转向力矩控制器，所述转角自调整模块，还包括一低通滤波器；
所述低通滤波器，用于对扭矩传感器检测的操纵力矩进行低通滤波，设置低通滤波器的目的在于，所述期望操纵力矩单元，记录的是期望操纵力矩与转角的对应关系表，该表的所表征的是在不同转角下期望的有一个稳定的操纵力矩值，而在实际操纵转向盘的过程中，由于系统噪音的影响，实际操纵力矩不可避免在某稳态值附近动态波动，需要通过该低通滤波器来获得操纵力矩的稳态值；所述低通滤波器截止频率设置的比较低，一般在0.5HZ到3HZ以内，具体的截止频率值需要进行标定。
所述比较单元，用于计算输出当前偏差值，当前偏差值为经所述低通滤波器滤波后的当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值。
实施例三的电动助力转向力矩控制器，通过低通滤波器有效提高了实时检测操纵力矩的精确度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种电动助力转向力矩控制器，其特征在于，包括基本助力模块、转角自调整模块、助力输出模块；
所述基本助力模块，预设助力特性曲线；所述助力特性曲线，记录有在不同车速时所对应的基本助力力矩；
所述基本助力模块，根据当前车速，利用助力特性曲线，得到并输出当前基本助力力矩；
所述转角自调整模块，包括期望操纵力矩单元、比较单元、补偿单元；
所述期望操纵力矩单元，预设期望操纵力矩表；所述期望操纵力矩表，记录有在不同车速下的不同转向盘转角所对应的期望操纵力矩；
所述期望操纵力矩单元，根据当前车速、当前转向盘转角，利用期望操纵力矩表，得到并输出当前期望操纵力矩；
所述比较单元，用于计算输出当前偏差值，当前偏差值为当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值；
所述补偿单元，预设补偿力矩表；所述补偿力矩表，记录有在不同车速下的不同偏差值所对应的补偿助力力矩；
所述补偿单元，用于根据当前车速、当前偏差值，利用补偿力矩表，得到并输出当前补偿助力力矩；
所述助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩；当前目标助力力矩为当前基本助力力矩及当前补偿助力力矩的和。
2.一种电动助力转向力矩控制器，其特征在于，包括基本助力模块、转角自调整模块、助力输出模块、主动回正控制模块、主动阻尼控制模块；
所述基本助力模块，预设助力特性曲线；所述助力特性曲线，记录有在不同车速时所对应的基本助力力矩；
所述基本助力模块，根据当前车速，利用助力特性曲线，得到并输出当前基本助力力矩；
所述转角自调整模块，包括期望操纵力矩单元、比较单元、补偿单元；
所述期望操纵力矩单元，预设期望操纵力矩表；所述期望操纵力矩表，记录有在不同车速下的不同转向盘转角所对应的期望操纵力矩；
所述期望操纵力矩单元，根据当前车速、当前转向盘转角，利用期望操纵力矩表，得到并输出当前期望操纵力矩；
所述比较单元，用于计算输出当前偏差值，当前偏差值为当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值；
所述补偿单元，预设补偿力矩表；所述补偿力矩表，记录有在不同车速下的不同偏差值所对应的补偿助力力矩；
所述补偿单元，用于根据当前车速、当前偏差值，利用补偿力矩表，得到并输出当前补偿助力力矩；
所述主动回正控制模块，预设回正特性曲线，回正特性曲线记录有在不同车速、不同转向盘转速及转向盘转角所对应的回正助力力矩；主动回正控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速、当前转向盘转角，利用回正特性曲线，得到并输出当前回正助力力矩；
所述主动阻尼控制模块，预设阻尼特性曲线，阻尼特性曲线记录有不同车速、不同转向盘转速所对应的阻尼助力力矩；主动阻尼控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速，利用阻尼特性曲线，得到并输出当前阻尼助力力矩；
所述助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩，当前目标助力力矩为当前基本助力力矩、当前补偿助力力矩、当前回正助力力矩及当前阻尼助力力矩的和。
3.一种电动助力转向力矩控制器，其特征在于，
包括基本助力模块、转角自调整模块、助力输出模块、主动回正控制模块、主动阻尼控制模块；
所述基本助力模块，预设助力特性曲线；所述助力特性曲线，记录有在不同车速时所对应的基本助力力矩；
所述基本助力模块，根据当前车速，利用助力特性曲线，得到并输出当前基本助力力矩；
所述转角自调整模块，包括期望操纵力矩单元、比较单元、补偿单元、低通滤波器；
所述期望操纵力矩单元，预设期望操纵力矩表；所述期望操纵力矩表，记录有在不同车速下的不同转向盘转角所对应的期望操纵力矩；
所述期望操纵力矩单元，根据当前车速、当前转向盘转角，利用期望操纵力矩表，得到并输出当前期望操纵力矩；
所述低通滤波器，用于对扭矩传感器检测的操纵力矩进行低通滤波；
所述比较单元，用于计算输出当前偏差值，当前偏差值为经所述低通滤波器滤波后的当前实时检测操纵力矩与当前期望操纵力矩的差值；
所述补偿单元，预设补偿力矩表；所述补偿力矩表，记录有在不同车速下的不同偏差值所对应的补偿助力力矩；
所述补偿单元，用于根据当前车速、当前偏差值，利用补偿力矩表，得到并输出当前补偿助力力矩；
所述主动回正控制模块，预设回正特性曲线，回正特性曲线记录有在不同车速、不同转向盘转速及转向盘转角所对应的回正助力力矩；主动回正控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速、当前转向盘转角，利用回正特性曲线，得到并输出当前回正助力力矩；
所述主动阻尼控制模块，预设阻尼特性曲线，阻尼特性曲线记录有不同车速、不同转向盘转速所对应的阻尼助力力矩；主动阻尼控制模块，根据当前车速、当前转向盘转速，利用阻尼特性曲线，得到并输出当前阻尼助力力矩；
所述助力输出模块，用于输出当前目标助力力矩，当前目标助力力矩为当前基本助力力矩、当前补偿助力力矩、当前回正助力力矩及当前阻尼助力力矩的和。
4.根据权利要求3所述的电动助力转向力矩控制器，其特征在于，
所述低通滤波器，截止频率在0.5HZ到3HZ以内。
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