CN105383555A - 电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置及方法 - Google Patents

电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置及方法。本发明的MDPS系统的摩擦补偿控制装置，其特征在于，包括：阻尼控制部，其检测电动助力转向(MOTOR？DRIVEN？POWER？STEERING；MDPS)系统的阻尼转矩；以及摩擦补偿控制模块，其利用转向柱转矩、电机速度及车速检测摩擦补偿转矩，并根据阻尼转矩的大小调整检测到的摩擦补偿转矩。本发明能够提高阻尼控制性能，并且能够确保车辆的中心(on-center)转向感与车辆恢复力、转矩增强(build-up)及放手稳定性(hand？free？stability)。

Description

电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置及方法
技术领域
本发明涉及电动助力转向(MOTORDRIVENPOWERSTEERING；MDPS)系统的摩擦补偿控制装置及方法，尤其涉及一种在中高速区域根据阻尼转矩量调整摩擦补偿转矩，以此提高阻尼控制性能的MDPS系统的摩擦补偿控制装置及方法。
背景技术
电动助力转向(MOTORDRIVENPOWERSTEERING；以下简称‘MDPS’)系统是车辆低速运行时控制电机使得提供轻便、舒适的转向操作感，车辆高速运行时则控制电机使得提供沉重、稳定的转向操作感，而当遇到紧急状况时驱动电机使得能够迅速转向，如上为驾驶员提供最佳的转向操作环境。
在上述电动助力转向系统通过控制电机实现动力转向时，必须对摩擦(friction)进行适当补偿才能够提高车辆行驶性能。车辆的摩擦实际上可以分为MDPS系统自身的摩擦、转向齿轮箱的摩擦、转向系统的摩擦及轮胎的摩擦。
从MDPS系统的角度补偿自身摩擦固然重要，但还应该补偿实际车辆的摩擦才能够提高车辆行驶性能。车辆按预定速度以上的速度直行时转向转矩的0点与转向角0点一致。
但是中高速区域发生摩擦补偿转矩与阻尼控制转矩重复的区间，因此具有阻尼控制性能下降的问题，从而具有车辆的中心(on-center)转向感与车辆恢复力、转矩增强(build-up)及放手稳定性(handfreestability)下降的问题。
本发明的背景技术公开于韩国公开专利公报第10-2013-0139081号(2013年12月20日)。
发明内容
技术问题
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种在中高速区域根据阻尼转矩量调整摩擦补偿转矩，以此提高阻尼控制性能的MDPS系统的摩擦补偿控制装置及方法。
本发明的另一目的在于提供一种在摩擦补偿区间执行摩擦补偿控制，在阻尼控制区间执行阻尼控制，以确保车辆的中心(on-center)转向感与车辆恢复力、转矩增强(build-up)及放手稳定性(handfreestability)等的MDPS系统的摩擦补偿控制装置及方法。
技术方案
根据本发明一个方面的MDPS系统的摩擦补偿控制装置的特征在于，包括：阻尼控制部，其检测电动助力转向(MOTORDRIVENPOWERSTEERING；MDPS)系统的阻尼转矩；以及摩擦补偿控制模块，其利用转向柱(column)转矩、电机速度及车速检测摩擦补偿转矩，并根据所述阻尼转矩的大小调整检测到的所述摩擦补偿转矩。
本发明的特征在于，所述摩擦补偿控制模块包括：摩擦补偿转矩检测部，其利用转向柱转矩与转向角检测摩擦补偿转矩；以及增益调整部，其根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩检测部检测的所述摩擦补偿转矩的增益使得阻尼控制区间与摩擦补偿区间解耦(decoupling)。
本发明的特征在于，所述摩擦补偿控制模块在所述阻尼转矩为预先设定的设定值以上时，根据所述阻尼转矩降低所述摩擦补偿转矩的增益。
本发明的特征在于，所述增益调整部在所述阻尼转矩增大时，按与所述阻尼转矩成比例的方式降低所述摩擦补偿转矩，并且在所述阻尼转矩达到最高值后降低时，重新增大按与所述阻尼转矩成比例的方式降低的所述摩擦补偿转矩。
本发明的MDPS系统的摩擦补偿控制装置的特征在于，还包括：转矩控制部，其通过向转矩传感器检测的转向转矩反映MDPS电机的齿轮比以输出转矩命令；主动恢复控制部，其根据通过转向角传感器感测的转向角检测恢复转矩并输出；以及转矩命令输出部，其利用所述转矩控制部提供的转矩命令、所述阻尼控制部提供的阻尼转矩、所述主动恢复控制部提供的恢复转矩及所述摩擦补偿控制模块提供的摩擦补偿转矩中的任意一种以上生成MDPS电机转矩命令并输出至所述MDPS电机。
根据本发明一个方面的MDPS系统的摩擦补偿控制方法的特征在于，包括：检测电动助力转向(MOTORDRIVENPOWERSTEERING；MDPS)系统的阻尼转矩的步骤；利用转向柱转矩与电机速度及车速检测摩擦补偿转矩的步骤；以及根据所述阻尼转矩的大小调整检测的所述摩擦补偿转矩的步骤。
本发明的特征在于，根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的所述步骤具体是，根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的增益使得阻尼控制区间与摩擦补偿区间解耦(decoupling)。
本发明的特征在于，根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的所述步骤具体是，在所述阻尼转矩为预先设定的设定值以上时，根据所述阻尼转矩降低所述摩擦补偿转矩的增益。
本发明的特征在于，根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的所述步骤具体是，在所述阻尼转矩增大时，按与所述阻尼转矩成比例的方式降低所述摩擦补偿转矩，并且在所述阻尼转矩达到最高值后降低时，重新增大按与所述阻尼转矩成比例的方式降低的所述摩擦补偿转矩。
本发明的MDPS系统的摩擦补偿控制方法的特征在于，还包括：转矩命令输出部利用转矩控制部提供的转矩命令、阻尼控制部提供的所述阻尼转矩、主动恢复控制部提供的恢复转矩及摩擦补偿控制模块提供的所述摩擦补偿转矩中的任意一种以上生成MDPS电机转矩命令并输出至所述MDPS电机的步骤。
技术效果
本发明在中高速区域根据阻尼转矩量调整摩擦补偿转矩，以此提高阻尼控制性能。
本发明在摩擦补偿区间执行摩擦补偿控制，在阻尼控制区间执行阻尼控制，从而能够确保车辆的中心(on-center)转向感与车辆恢复力、转矩增强(build-up)及放手稳定性(handfreestability)等。
附图说明
图1为适用本发明的车辆的MDPS系统的模块构成图；
图2为根据本发明一个实施例的MDPS系统的摩擦补偿控制装置的摩擦补偿控制模块的模块构成图；
图3为显示现有MDPS系统的转矩变化量的示意图；
图4为显示根据本发明一个实施例的MDPS系统的转矩变化量的示意图；
图5为显示根据本发明一个实施例的摩擦补偿控制方法的流程图。
附图标记说明
10：转矩控制部20：阻尼控制部
30：主动恢复控制部40：摩擦补偿控制模块
41：摩擦补偿转矩检测部42：增益调整部
50：转矩命令输出部
具体实施方式
以下参照附图详细说明根据本发明一个实施例的电动助力转向(MOTORDRIVENPOWERSTEERING；MDPS)系统的摩擦补偿控制装置及方法。在这过程中，为了说明的明确性及便利性而放大显示了附图所示线条的粗细或构成要素的尺寸。另外，以下用语是根据本发明中的功能而定义的用语，根据不同的使用者、运用者的目的或惯例而有所差异。因此所定义的这些用语应以说明书全文的内容为准。
图1为根据本发明一个实施例的车辆的MDPS系统的模块构成图，图2为根据本发明一个实施例的MDPS系统的摩擦补偿控制装置的摩擦补偿控制模块的模块构成图，图3为显示现有MDPS系统的转矩变化量的示意图，图4为显示根据本发明一个实施例的MDPS系统的转矩变化量的示意图。
参照图1，根据本发明一个实施例的车辆的MDPS(MOTORDRIVENPOWERSTEERING)系统包括转矩控制部10、阻尼控制部20、主动恢复控制部30、摩擦补偿控制模块40及转矩命令输出部50。
转矩控制部10、阻尼控制部20、主动恢复控制部30的输出值经过转矩命令输出部50的相并列组合后用于转矩命令输出部50输出MDPS电机(未示出)的转矩命令。
转矩控制部10向方向盘(steeringwheel；未示出)的转矩传感器(未示出)检测的转向转矩反映MDPS电机的齿轮比(gearratio)以检测操纵转矩命令。
阻尼控制部20利用通过转向角传感器(未示出)感测的车辆的转向方向与转向角、通过车速传感器(未示出)感测的车速及通过转向传感器(未示出)感测的转向转矩检测阻尼转矩。
主动恢复控制部30根据通过转向角传感器感测的转向角检测恢复转矩。
作为参考，转矩控制部10、阻尼控制部20及主动恢复控制部30不限于上述实施例，其还可以利用现已公知的任意算法构成，而不必受限于特定算法。因此，本领域技术人员可以根据需要任意采用转矩控制部10、阻尼控制部20及主动恢复控制部30。
摩擦补偿控制模块40利用从上述阻尼控制部20输出的阻尼转矩调整摩擦补偿转矩。如上，摩擦补偿控制模块40防止在中高速区域的摩擦补偿转矩发生区间与阻尼控制区间重复而导致阻尼控制性能下降。
参照图2，摩擦补偿控制模块40包括摩擦补偿转矩检测部41及增益调整部42。
摩擦补偿转矩检测部41利用转向柱转矩与电机速度及车速检测摩擦补偿转矩。
这种情况下，摩擦补偿转矩检测部41利用转向柱转矩与转向角、车速及MDPS电机的速度计算由车辆的轮胎与机构部齿隙产生的转向转矩及转向角的相位差。其中，转向柱转矩与转向角可通过转矩传感器(未示出)与转向角传感器(未示出)感测得到。
然后，摩擦补偿转矩检测部41通过向转向角相加所述转向角的相位差计算出相位得到补偿的补偿转向角，并从摩擦补偿地图检测映射于计算得到的补偿转向角的摩擦补偿转矩。摩擦补偿地图是根据车辆进行实验并预先映射的。
其中，摩擦补偿转矩检测部41不限于上述实施例，其还可以利用现已公知的任意算法构成，而不必受限于特定算法。因此，本领域技术人员可以根据需要任意采用摩擦补偿转矩检测部41。
摩擦补偿转矩检测部41将检测的摩擦补偿转矩输入至增益调整部42。
增益调整部42根据从阻尼控制部20接收的阻尼转矩调整由摩擦补偿转矩检测部41检测的摩擦补偿转矩的增益。即，增益调整部42分别从摩擦补偿转矩检测部41与阻尼控制部20接收摩擦补偿转矩与阻尼转矩，根据阻尼转矩调整摩擦补偿转矩使得阻尼控制区间与摩擦补偿区间解耦(decoupling)。这种情况下，增益调整部42在阻尼转矩为设定值以上的区间，根据阻尼转矩将摩擦补偿转矩的增益调整为1以降低摩擦补偿转矩，当阻尼转矩增大时按与阻尼转矩成比例的方式降低摩擦补偿转矩，并且在所述阻尼转矩达到最高值后降低时，重新增大按与阻尼转矩成比例的方式降低的摩擦补偿转矩。其中，设定值是具有能够降低阻尼性能的大小的摩擦补偿转矩。
即，增益调整部42利用根据阻尼转矩的解耦增益调整摩擦补偿转矩，以防止摩擦补偿转矩造成阻尼性能下降。
图3为显示现有摩擦补偿转矩的示意图。参照图3，现有的摩擦补偿转矩的方向与阻尼转矩的方向相反。这种情况下，摩擦补偿转矩导致阻尼控制性能下降。
图4为显示根据本发明一个实施例的MDPS系统的摩擦补偿转矩的示意图。参照图4，虽然通过摩擦补偿控制模块40调整的摩擦补偿转矩的方向与阻尼转矩的方向相反，但是该值比现有的摩擦补偿转矩减小，因此能够防止摩擦补偿转矩导致阻尼性能下降。
另外，增益调整部42向转矩命令输出部50输入经过调整的摩擦补偿转矩。
这种情况下，转矩命令输出部50利用所述转矩控制部10的转矩命令、阻尼控制部20的阻尼转矩、主动恢复控制部30的恢复转矩及摩擦补偿控制模块40的摩擦补偿转矩中的任意一种以上生成MDPS电机转矩命令，并将生成的MDPS电机转矩命令输入至MDPS电机。
对此，MDPS电机按照从转矩命令输出部50输入的MDPS电机转矩命令工作并发生适当的辅助转矩，向驾驶员提供最佳的转向操作环境。
以下参照图5详细说明根据本发明一个实施例的摩擦补偿控制方法。
图5为显示根据本发明一个实施例的MDPS系统的摩擦补偿控制方法的流程图。
参照图5，首先，转矩控制部10通过向方向盘的转矩传感器检测的转向转矩反映MDPS电机的齿轮比检测转矩命令，并将检测的转矩命令输入至转矩命令输出部50。
主动恢复控制部30根据通过转向角传感器感测的转向角检测恢复转矩，并将检测的恢复转矩输入至转矩命令输出部50。
尤其，在步骤S10中，阻尼控制部20通过转向轮的转向方向与转向角、车速、转向转矩检测阻尼转矩，并将检测的阻尼转矩分别输入至转矩命令输出部50与摩擦补偿控制模块40。
然后在步骤S20中，摩擦补偿控制模块40的摩擦补偿转矩检测部41利用转向柱转矩与电机速度及车速检测摩擦补偿转矩。
这种情况下，摩擦补偿转矩检测部41利用转向柱转矩与转向角、车速及MDPS电机的速度计算由车辆的轮胎与机构部齿隙产生的转向转矩及转向角的相位差，并通过向转向角相加该相位差计算出相位得到补偿的补偿转向角后，从摩擦补偿地图检测映射于计算得到的补偿转向角的摩擦补偿转矩并输入至增益调整部42。
此时在步骤S30中，摩擦补偿控制模块40的增益调整部42根据从阻尼控制部20接收的阻尼转矩调整该摩擦补偿转矩的增益。这种情况下，增益调整部42为了防止阻尼控制区间与摩擦补偿控制区间重复而降低摩擦补偿转矩，如图4所示，在阻尼转矩增大时，按与阻尼转矩成比例的方式降低摩擦补偿转矩，并且在阻尼转矩达到最高值后降低时，重新增大按与阻尼转矩成比例的方式降低的摩擦补偿转矩。
然后，增益调整部42将如上调整后的摩擦补偿转矩输入至转矩命令输出部50。
如上，在接收到转矩控制部10的转矩命令、阻尼控制部20的阻尼转矩、主动恢复控制部30的恢复转矩及受阻尼转矩限制的摩擦补偿转矩时，转矩命令输出部50利用上述转矩控制部10的转矩命令、阻尼控制部20的阻尼转矩、主动恢复控制部30的恢复转矩及摩擦补偿控制模块40的摩擦补偿转矩中的任意一种以上生成MDPS电机转矩命令。
然后，转矩命令输出部50将生成的MDPS电机转矩命令输入至MDPS电机，MDPS电机按照从转矩命令输出部50接收的MDPS电机转矩命令工作。
上述本实施例中，在中高速区域根据阻尼转矩量调整摩擦补偿转矩，以此提高阻尼控制性能，能够确保车辆的中心(on-center)转向感与车辆恢复力、转矩增强(build-up)及放手稳定性(handfreestability)等。
本发明参考附图所示的实施例进行了说明，但这仅作为示例，本发明所属技术领域的普通技术人员应理解还可以做多种变形或得到其他等同的实施例。因此本发明的保护范围为技术方案中所记载的内容。

Claims (10)

1.一种电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置，其特征在于，包括：
阻尼控制部，其检测电动助力转向系统的阻尼转矩；以及
摩擦补偿控制模块，其利用转向柱转矩、电机速度及车速检测摩擦补偿转矩，并根据所述阻尼转矩的大小调整检测到的所述摩擦补偿转矩。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置，其特征在于，所述摩擦补偿控制模块包括：
摩擦补偿转矩检测部，其利用转向柱转矩与转向角检测摩擦补偿转矩；以及
增益调整部，其根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩检测部检测的所述摩擦补偿转矩的增益使得阻尼控制区间与摩擦补偿区间解耦。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置，其特征在于：
所述摩擦补偿控制模块在所述阻尼转矩为预先设定的设定值以上时，根据所述阻尼转矩降低所述摩擦补偿转矩的增益。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置，其特征在于：
所述摩擦补偿控制模块在所述阻尼转矩增大时，按与所述阻尼转矩成比例的方式降低所述摩擦补偿转矩，并且在所述阻尼转矩达到最高值后降低时，重新增大按与所述阻尼转矩成比例的方式降低的所述摩擦补偿转矩。
5.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制装置，其特征在于，还包括：
转矩控制部，其通过向转矩传感器检测的转向转矩反映电动助力转向电机的齿轮比以输出转矩命令；
主动恢复控制部，其根据通过转向角传感器感测的转向角检测恢复转矩并输出；以及
转矩命令输出部，其利用所述转矩控制部提供的转矩命令、所述阻尼控制部提供的阻尼转矩、所述主动恢复控制部提供的恢复转矩及所述摩擦补偿控制模块提供的摩擦补偿转矩中的任意一种以上生成电动助力转向电机转矩命令并输出至所述电动助力转向电机。
6.一种电动助力转向系统的摩擦补偿控制方法，其特征在于，包括：
检测电动助力转向系统的阻尼转矩的步骤；
利用转向柱转矩与电机速度及车速检测摩擦补偿转矩的步骤；以及
根据所述阻尼转矩的大小调整检测的所述摩擦补偿转矩的步骤。
7.根据权利要求6所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制方法，其特征在于：
根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的所述步骤具体是，根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的增益使得阻尼控制区间与摩擦补偿区间解耦。
8.根据权利要求6所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制方法，其特征在于：
根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的所述步骤具体是，在所述阻尼转矩为预先设定的设定值以上时，根据所述阻尼转矩降低所述摩擦补偿转矩的增益。
9.根据权利要求6所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制方法，其特征在于：
根据所述阻尼转矩调整所述摩擦补偿转矩的所述步骤具体是，在所述阻尼转矩增大时，按与所述阻尼转矩成比例的方式降低所述摩擦补偿转矩，并且在所述阻尼转矩达到最高值后降低时，重新增大按与所述阻尼转矩成比例的方式降低的所述摩擦补偿转矩。
10.根据权利要求6所述的电动助力转向系统的摩擦补偿控制方法，其特征在于，还包括：
转矩命令输出部利用转矩控制部提供的转矩命令、阻尼控制部提供的所述阻尼转矩、主动恢复控制部提供的恢复转矩及摩擦补偿控制模块提供的所述摩擦补偿转矩中的任意一种以上生成电动助力转向电机转矩命令并输出至所述电动助力转向电机的步骤。
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