CN105644618A - 电动助力转向系统的干扰补偿装置 - Google Patents

电动助力转向系统的干扰补偿装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，包括：转向角速度判断部，其判断转向角速度是否是由来自路面的干扰产生的；转向柱扭矩判断部，其判断转向柱扭矩是否是由来自路面的干扰产生的；扭矩变化率生成部，其生成转向柱扭矩的转向柱扭矩变化率；补偿扭矩运算部，其利用转向角速度判断部的判断结果、转向柱扭矩判断部的判断结果及扭矩变化率生成部的转向柱扭矩变化率，运算针对干扰的补偿扭矩；以及最终辅助扭矩输出部，其通过电动助力转向系统的辅助扭矩和补偿扭矩运算部的补偿扭矩来生成最终辅助扭矩并输出。

Description

电动助力转向系统的干扰补偿装置
技术领域
本发明涉及电动助力转向系统的干扰补偿装置，尤其涉及一种通过抵消来自地面的急剧路面反力而使对转向产生的影响最小化的电动助力转向系统的干扰补偿装置。
背景技术
一般而言，电动助力转向(MOTORDRIVENPOWERSTEERING，简称MDPS)系统在车辆低速行驶时以给予轻且舒适的转向操作感的方式控制电动机，在车辆高速行驶时以给予重且稳定的转向操作感的方式控制电动机，在紧急情况时以能够进行迅速转向的方式控制电动机，从而为驾驶者提供最佳的转向操作环境。
这种电动助力转向系统的基本逻辑形成为如下结构：，生成辅助扭矩的主逻辑上有助推逻辑，在接收到转向柱扭矩的输入并经过助推曲线后，经过稳定化滤波。转向柱扭矩通过低频带宽滤波分成低频扭矩和高频扭矩，从而进行辅助。
但是，现有的电动助力转向系统具有的问题是，仅能够单纯根据转向频率来改变辅助，因此无法区分驾驶者所希望的区域和不希望的区域来控制辅助。
本发明的背景技术在韩国公开专利公报第10-2013-0056062号(公开日：2013年5月29日)上公开。
发明内容
(要解决的技术问题)
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种通过抵消来自地面的急剧路面反力而使对转向产生的影响最小化的电动助力转向系统的干扰补偿装置。
本发明的另一目的在于提供一种能够减少可能使驾驶者感到别扭的反冲，并防止可能由反冲产生的不希望的转向的电动助力转向系统的干扰补偿装置。
本发明的又一目的在于提供一种能够在不衰减根据路面需要向驾驶者反馈的扭矩变化的情况下适当地传递，从而能够增大驾驶者路面反馈感的电动助力转向系统的干扰补偿装置。
(解决技术问题的手段)
根据本发明的一方面，提供一种电动助力转向系统的干扰补偿装置，其包括：转向角速度判断部，其判断转向角速度是否是由来自路面的干扰产生的；转向柱扭矩判断部，其判断转向柱扭矩是否是由来自路面的干扰产生的；扭矩变化率生成部，其生成转向柱扭矩的转向柱扭矩变化率；以及补偿扭矩运算部，其根据所述转向角速度判断部的判断结果、所述转向柱扭矩判断部的判断结果及所述扭矩变化率生成部的转向柱扭矩变化率，运算针对干扰的补偿扭矩。
本发明的特征在于，所述电动助力转向系统的干扰补偿装置还包括最终辅助扭矩输出部，该最终辅助扭矩输出部根据电动助力转向系统的辅助扭矩和所述补偿扭矩运算部的所述补偿扭矩来生成最终辅助扭矩并输出。
本发明的特征在于，所述最终辅助扭矩输出部在所述电动助力转向系统的辅助扭矩上叠加所述补偿扭矩，从而生成最终辅助扭矩。
本发明的特征在于，所述电动助力转向系统利用车速、转向角及转向柱扭矩来生成对应于驾驶者方向操作的辅助扭矩。
本发明的特征在于，所述转向角速度判断部通过微分转向角来运算转向角速度后，对所运算的转向角速度提取绝对值，并输出对应于所提取的绝对值的干扰补偿信号。
本发明的特征在于，所述转向柱扭矩判断部提取转向柱扭矩的绝对值，并输出对应于所提取的绝对值的干扰补偿信号。
本发明的特征在于，所述扭矩变化率生成部通过微分转向柱扭矩来运算转向柱扭矩变化率。
本发明的特征在于，所述扭矩变化率生成部滤除所运算的所述转向柱扭矩变化率的低频成分后，检测所述转向柱扭矩变化率的高频成分，从而输出高频成分的干扰补偿信号。
本发明的特征在于，所述补偿扭矩运算部将转向柱扭矩变化率除以转向角速度得到的值乘以转向柱扭矩，从而运算所述补偿扭矩。
本发明的特征在于，以由干扰产生转向角速度和转向柱扭矩时的补偿扭矩高于由驾驶者方向操作产生转向角速度和转向柱扭矩时的补偿扭矩的方式进行运算。
(发明效果)
本发明通过抵消来自地面的急剧路面反力而能够使对转向产生的影响最小化。
另外，本发明能够减少可能使驾驶者感到别扭的反冲，并防止可能由反冲产生的不希望的转向。
另外，本发明能够在不衰减根据路面需要向驾驶者反馈的扭矩变化的情况下适当地传递，从而能够增大驾驶者路面反馈感。
附图说明
图1为示出电动助力转向系统的干扰构造的图。
图2为示出电动助力转向系统中扭矩传感器和转向角传感器的配置构造的图。
图3为本发明一实施例的电动助力转向系统的干扰补偿装置的框结构图。
图4为比较本发明一实施例的进行反冲补偿前后的辅助指令的图。
图5为示出根据本发明一实施例而适用于电动助力转向系统的进行反冲补偿前后的辅助指令的图。
附图标记说明
10：电动助力转向系统20：转向角传感器
30：扭矩传感器40：转向角速度判断部
50：转向柱扭矩判断部60：扭矩变化率生成部
70：补偿扭矩运算部80：最终辅助扭矩输出部
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明一实施例的电动助力转向系统的干扰补偿装置。在此过程中，为了清楚、便于说明，有时会夸张地显示图中所示的线的厚度、构成要素的尺寸等。另外，下述的术语等为考虑在本发明中的功能而定义的术语，其根据使用者、运用者的意图或惯例可能有所不同。因此，应以本说明书整体内容为基础定义这样的术语等。
图1为示出电动助力转向系统的干扰构造的图，图2为示出电动助力转向系统中扭矩传感器和转向角传感器的配置构造的图，图3为本发明一实施例的电动助力转向系统的干扰补偿装置的框结构图。
参照图1，作为现有电动助力转向系统10的主要逻辑的助推逻辑和稳定化滤波执行减少辅助扭矩、电动助力转向系统10的共振和电动助力转向系统10的内部噪声性振动波的功能。
在此，电动助力转向系统10设计成能够针对来自方向盘(Steerignwheel)方向的输入进行从低频至高频的辅助，并区分方向操作和放手的区域，判断各自的性能。
但是，对于来自地面的输入影响方向盘的部分，电动助力转向系统10的反应相对不完善。这种干扰成分可分为对凸起或深陷的地形的冲击性强干扰和粗糙路面那样的周期性弱干扰。
可通过电动助力转向系统10的扭矩传感器30和转向角传感器20检测出驾驶者输入及干扰，扭矩传感器30和转向角传感器20如图2所示那样配置于电动助力转向系统10内。
即，如图1及图2所示，由粗糙路面或反冲引起的干扰经由小齿轮和万向接头传递至转向柱，因此扭矩传感器30和转向角传感器20能够通过转向柱检测干扰。
在此，本发明一实施例的电动助力转向系统的干扰补偿装置利用转向角传感器20和扭矩传感器30检测干扰，以此为基础生成针对干扰的补偿扭矩，并叠加到自现有的电动助力转向系统10输出的辅助扭矩，从而输出最终辅助扭矩。
参照图3，本发明一实施例的电动助力转向系统10的干扰补偿装置包括转向角传感器20、扭矩传感器30、转向角速度判断部40、转向柱扭矩判断部50、扭矩变化率生成部60、补偿扭矩运算部70及最终辅助扭矩输出部80。
转向角传感器20探测由驾驶者方向操作及干扰引起的转向角。
扭矩传感器30探测由驾驶者方向操作及干扰引起的转向柱扭矩。
转向角速度判断部40以通过转向角传感器20探测到的转向角为基础检测转向角速度，并判断转向角速度是由来自地面的干扰产生的还是由驾驶者方向操作引起的。
即，在输入通过转向角传感器20探测到的转向角时，转向角速度判断部40通过微分该转向角来运算转向角速度，对所运算的转向角速度提取绝对值后，输出对应于所提取的绝对值的干扰补偿信号。其中，干扰补偿信号是根据驾驶者方向操作或干扰所表示的转向角速度，因此干扰补偿信号会在粗糙路面的情况下表示出相对小，在反冲情况下表示出相对小，在驾驶者方向操作的情况下以多种大小表示。
转向柱扭矩判断部50判断通过扭矩传感器30探测到的转向柱扭矩是由来自路面的干扰产生的还是由驾驶者方向操作引起的。
即，转向柱扭矩判断部50提取通过扭矩传感器30探测到的转向柱扭矩的绝对值，并输出对应于所提取的绝对值的干扰补偿信号。其中，干扰补偿信号是根据驾驶者方向操作或干扰表示的转向角速度，因此会在粗糙路面的情况下表示出相对很小，在反冲情况下表示出相对大，在驾驶者方向操作的情况下以粗糙路面和反冲情况之间的范围表示。
扭矩变化率生成部60输入针对转向柱扭矩的转向柱扭矩变化率(频率)。扭矩变化率生成部60通过微分转向柱扭矩来运算转向柱扭矩变化率，并滤除转向柱扭矩变化率的低频成分。接着，扭矩变化率生成部60从转向柱扭矩变化率中减去被滤除低频成分的转向柱扭矩变化率，从而检测转向柱扭矩变化率的高频成分，并输出对应于所检测出的高频成分的干扰补偿信号。
补偿扭矩运算部70利用转向角速度判断部40的判断结果、转向柱扭矩判断部50的判断结果及扭矩变化率生成部60的转向柱扭矩变化率来运算针对干扰的补偿扭矩。
一方面，针对由粗糙路面、反冲及驾驶者方向操作会产生的转向角速度、转向柱扭矩、转向柱扭矩变化率(频率)的补偿扭矩如下表1所示。
【表1】补偿扭矩
干扰补偿信号 粗糙路面 反冲 驾驶者方向操作
转向角速度 小 小 小、中或大
转向柱扭矩 极小 大或极大 中
转向柱扭矩变化率 中 大 极小
(频率)
补偿扭矩 小 大 极小
参照表1，由粗糙路面、反冲及驾驶者方向操作引起的转向角速度、转向柱扭矩及转向柱扭矩变换率可表示为多种大小，由此可知由粗糙路面、反冲及驾驶者方向操作引起的转向角速度、转向柱扭矩及转向柱扭矩变化率各自的相对大小。
在这种情况下，补偿扭矩运算部70将转向柱扭矩变化率除以转向角速度得出的值与转向柱扭矩相乘，运算补偿扭矩(转向柱扭矩×转向柱扭矩变化率/转向角速度)。参考运算补偿扭矩的方式，转向柱扭矩是选择产生较大反冲的部分，为了补偿而进行去耦，而转向柱扭矩变化率是与由驾驶者方向操作生成的高频扭矩进行区别，仅区分低速方向操作区间的反冲，为了补偿而利用转向角速度去耦。
此处，在转向角速度与转向柱扭矩由于干扰而产生时，运算相对大的补偿扭矩，在由于驾驶者方向操作而产生时，运算相对于由于干扰而产生时低的补偿扭矩。尤其，在由于反冲而产生干扰的情况下，与粗糙路面及驾驶者方向操作的情况相比，补偿扭矩表示出相对最大。
一方面，补偿扭矩运算部70除如上所述那样运算补偿扭矩的方式外，还可以利用转向柱扭矩、转向柱扭矩变化率及转向角速度的平方根来运算补偿扭矩。
最终辅助扭矩运算部80利用电动助力转向系统10的辅助扭矩和补偿扭矩运算部70的补偿扭矩运算最终辅助扭矩。在这种情况下，最终辅助扭矩运算部80在电动助力转向系统10的辅助扭矩上叠加补偿扭矩，生成最终辅助扭矩并输出。
其中，电动助力转向系统10利用车速、转向角及转向柱扭矩等生成对应于驾驶者方向操作的辅助扭矩。这种电动助力转向系统10在车辆低速行驶时以给予轻且舒适的转向操作感的方式控制电动机，在车辆高速行驶时以给予重且稳定的转向操作感的方式控制电动机，在紧急情况时以能够进行迅速转向的方式控制电动机，从而为驾驶者提供舒适且稳定的转向环境。
以下，参照图4及图5说明补偿前后的扭矩变化。
图4为比较本发明一实施例的反冲补偿前后的辅助指令的图，图5为示出根据本发明一实施例而适用于电动助力转向系统的反冲补偿前后的辅助指令的图。
参照图4，示出进行反冲补偿前的辅助扭矩和进行反冲补偿后的最终辅助扭矩。作为参考，最终辅助扭矩是在进行反冲补偿前的辅助扭矩上叠加补偿扭矩而生成的。
参照图4，当掺杂有可判断为反冲程度的冲击性干扰时，判断出该情况，生成与高频成分相当的冲击形态的补偿扭矩，相加于进行反冲补偿前的辅助扭矩。其结果，由反冲引起的干扰得到辅助，方向盘能够保持柔和的转向感，并且使驾驶者更少地感觉到路面反力，从而形成更安全的转向环境。
另外，可得知辅助扭矩在进行反冲补偿之后逐渐与进行反冲补偿前的相同，从而使得不会感到别扭。像这样，补偿扭矩适用于系统的结果如图5所示。
在图5中，在左侧的示出进行反冲补偿前辅助的图中，示出在进行反冲补偿前由驾驶者输入的指令扭矩，以及反馈辅助其的扭矩而添加干扰扭矩、驾驶者指令及系统内部摩擦后生成的转向柱扭矩。参考其可知，若在反冲掺入时，在驾驶者扭矩中产生冲击成分，则该冲击成分直接掺入转向柱扭矩，对反冲不形成大的辅助。
但是，在图5中，在右侧的示出进行反冲补偿后的辅助的图中，示出在进行反冲补偿后由驾驶者输入的指令扭矩，以及同样协调所有反应而生成的转向柱扭矩。参考其可知，即使在反冲掺入时驾驶者扭矩中产生冲击成分，由于冲击性成分掺入转向柱扭矩，因此由对转向感产生影响的反冲引起的扭矩成分得到辅助，从而比仅适用一般逻辑的情况减少了很多驾驶者扭矩。因此可知，本实施例对于由反冲引起的冲击性强干扰有效果。
如上所述的实施例能够通过抵消来自地面的急剧路面反力而使对转向产生的影响最小化。
另外，本实施例能够减少可能使驾驶者感到别扭的反冲，并防止可能由反冲产生的不希望的转向。
另外，本发明能够在不衰减根据路面需要向驾驶者反馈的扭矩变化的情况下适当地传递，从而能够增大驾驶者路面反馈感。
本发明参考附图所示的实施例进行了说明，但这仅是示例，应理解为本领域普通技术人员可对其进行多种变形及等同的其他实施例。因此，本发明真正的技术保护范围应根据权利要求书定义。

Claims (10)

1.一种电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，包括：
转向角速度判断部，其判断转向角速度是否是由来自路面的干扰产生的；
转向柱扭矩判断部，其判断转向柱扭矩是否是由来自路面的干扰产生的；
扭矩变化率生成部，其生成转向柱扭矩的转向柱扭矩变化率；以及
补偿扭矩运算部，其根据所述转向角速度判断部的判断结果、所述转向柱扭矩判断部的判断结果及所述扭矩变化率生成部的转向柱扭矩变化率，运算针对干扰的补偿扭矩。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述电动助力转向系统的干扰补偿装置还包括最终辅助扭矩输出部，该最终辅助扭矩输出部根据电动助力转向系统的辅助扭矩和所述补偿扭矩运算部的所述补偿扭矩来生成最终辅助扭矩并输出。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述最终辅助扭矩输出部在所述电动助力转向系统的辅助扭矩上叠加所述补偿扭矩，从而生成最终辅助扭矩。
4.根据权利要求2所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述电动助力转向系统利用车速、转向角及转向柱扭矩来生成对应于驾驶者方向操作的辅助扭矩。
5.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述转向角速度判断部通过微分转向角来运算转向角速度后，对所运算的转向角速度提取绝对值，并输出对应于所提取的绝对值的干扰补偿信号。
6.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述转向柱扭矩判断部提取转向柱扭矩的绝对值，并输出对应于所提取的绝对值的干扰补偿信号。
7.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述扭矩变化率生成部通过微分转向柱扭矩来运算转向柱扭矩变化率。
8.根据权利要求7所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述扭矩变化率生成部滤除所运算的所述转向柱扭矩变化率的低频成分后，检测所述转向柱扭矩变化率的高频成分，从而输出高频成分的干扰补偿信号。
9.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
所述补偿扭矩运算部将转向柱扭矩变化率除以转向角速度得到的值乘以转向柱扭矩，从而运算所述补偿扭矩。
10.根据权利要求1所述的电动助力转向系统的干扰补偿装置，其特征在于，
以由干扰产生转向角速度和转向柱扭矩时的补偿扭矩高于由驾驶者方向操作产生转向角速度和转向柱扭矩时的补偿扭矩的方式进行运算。
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