CN106864583A - 补偿mdps系统的转向角度信号和电机角度信号的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置和方法，所述装置可包括：用于补偿机械变形的电机扭矩补偿器；用于补偿转向角度和电机角度之间的差值的角速度补偿器；用于补偿转向角度传感器的转向位置误差的传感器特性补偿器；以及用于补偿MDPS系统的滞后特性的滞后补偿器。因此，本发明可改进MDPS逻辑开发中的自由度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月14日提交的、第10-2015-0178087号韩国申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及一种补偿MDPS(电机驱动的动力转向)系统的转向角度信号和电机角度信号的装置和方法，并且更具体地，涉及一种补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置和方法，用于使得转向角度信号和电机角度信号同步。
背景技术
车辆的动力转向为基于动力的转向装置，并用于辅助驾驶员进行车轮转向操作。这类动力转向通常使用液压。然而，利用电机力量的MDPS系统的使用最近在增加。这是因为，相比现有的液压动力转向系统，MDPS系统重量更小，所占的面积更小，并且不需要换油。
与现有的液压动力转向系统不同，MDPS系统通过控制单元如ECU(电子控制单元)对电机的电流控制而产生扭矩，因而包括用于控制电机的各种控制逻辑。这类控制逻辑被划分为用于实现驾驶员期望的转向感的逻辑，用于改善车辆稳定性的逻辑以及用于改进系统稳定性的逻辑。MDPS系统的控制单元基于各种参数如车辆速度、扭矩信号、转向角度信号和电机角度信号等来控制相应的逻辑。
在这些参数中，转向角度和电机角度是为实现精细的转向感觉所需要的参数。例如，转向角度可通过对柱组件中安装的转向角度传感器所测量的信号进行后期处理来计算，电机角度可通过对电机角度传感器(电机编码器)所测量的信号进行后期处理来计算。
然而，在相关技术中，由于转向角度信号和电机角度信号彼此不同步，故而仅使用了转向角度信号和电机角度信号中的一个来设计逻辑。因此，很难获得期望的转向逻辑和目标性能。
2015年6月15日公布的韩国专利公开号10-2015-0065421公开了本发明的相关技术。
发明内容
本发明实施例提供了一种补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置和方法，能够使转向角度信号和电机角度信号同步。
在一个实施例中，一种补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置可包括：电机扭矩补偿器，用于通过向控制驱动MDPS的电机的电流应用电流补偿值，补偿MDPS系统的转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料导致的机械变形；角速度补偿器，用于基于角速度，依据电机的角速度，补偿转向角度和电机角度之间的差值；传感器特性补偿器，用于基于转向位置和转向方向，根据所述转向位置，补偿转向角度传感器的转向位置误差；以及滞后补偿器，用于当车辆的转向条件从静止状态变化到转向状态时或者转向方向发生变化时，通过向转向角度信号应用滞后补偿值，补偿MDPS系统的滞后特性。
电机扭矩补偿器向电机的Q轴电流应用预设电流增益。
角速度补偿器通过使角速度乘以信号延迟量，可针对转向角度和电机角度之间的差值，计算补偿量。
传感器特性补偿器可包括存储单元，用于存储转向位置和转向方向对应的补偿量。
滞后补偿器使用存储单元中存储的补偿量，计算滞后补偿值。
在另一个实施例中，一种补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的方法可包括：补偿单元向控制驱动MDPS的电机的电流应用电流补偿值，从而补偿因MDPS系统的转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料而导致的机械变形；基于角速度，依据电机的角速度，补偿转向角度和电机角度之间的差值；基于转向位置和转向方向，根据所述转向位置，补偿转向角度传感器的转向位置误差；以及当车辆的转向条件从静止状态变化到转向状态时或者转向方向发生变化时，通过向转向角度信号应用滞后补偿值，补偿MDPS系统的滞后特性。
在补偿压应力中，补偿单元可向所述电机的Q轴电流应用预设电流增益。
在补偿转向角度和电机角度之间的差值中，补偿单元可通过使角速度乘以信号延迟量，针对转向角度和电机角度之间的差值，计算补偿量。
在补偿滞后特性中，补偿单元使用转向位置误差的左向误差图和转向位置误差的右向误差图，可计算滞后补偿值。
附图说明
图1为示出了根据本发明一个实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置的配置框图。
图2为示出了根据本发明一个实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图，详细描述根据本发明一个实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置和方法。应注意的是，附图没有按照精确比例绘制，且可能对线条的厚度或元件的尺寸进行夸大，这仅是出于描述方便和清楚的目的。另外，此处所用的术语是在考虑到本发明中的功能而定义的，可根据用户或操作者的习惯或意图进行更改。因此，应该根据此处阐述的整体公开内容做出术语的定义。
图1为示出了根据本发明一个实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置的配置框图。参照图1，下面将描述根据本发明实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置。
如图1所示，根据本发明实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置包括补偿单元100，其从转向角度传感器接收转向角度信号，从电机角度传感器接收电机角度信号，对所接收的信号进行补偿，并向控制逻辑输出所校正的信号。补偿单元100包括电机扭矩补偿器110、角速度补偿器120、传感器特性补偿器130和滞后补偿器140。
也就是说，由于转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料导致的机械变形、电机的角速度导致的转向角度和电机角度之间的差值、转向角度传感器根据转向位置而出现的转向位置误差、或者MDPS系统的滞后特性，故而从转向角度传感器输出的转向角度信号和从电机角度传感器输出的电机角度信号可能彼此并不同步。例如，当转向角度信号在特定时间后为100度时，电机角度信号也需要在该特定时间后变为100度。然而，由于上述因素，转向角度(信号)和电机角度信号可能彼此并不同步。
换言之，补偿单元100可通过向转向角度信号或电机角度信号应用多个通过计算而得的补偿量(例如，向转向角度信号或电机角度信号添加补偿量，或从转向角度信号或电机角度信号减去补偿量)来进行补偿。
具体而言，电机扭矩补偿器110可补偿转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料导致的机械变形。例如，机械变形由转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料的压应力导致。也就是说，MDPS系统具有一种机械特性：转向角度传感器和电机角度传感器之间存在弹性材料(不计扭杆)。弹性材料可导致压应力。
由于压应力可根据转向力(电机的扭矩)变化，电机扭矩补偿器110可通过向用于控制电机的电流应用电流补偿值进行补偿。例如，电机扭矩补偿器110可通过向电机的Q轴电流应用预设电流增益来应用所述电流补偿值。此时，预设电流增益可根据MDPS系统的结构和规格来设计，并且针对每个电流值单独设计。
角速度补偿器120可依据电机的角速度，补偿转向角度和电机角度之间的差值。也就是说，由于转向的旋转角速度，转向角度和电机角度之间可能是去同步的。角速度补偿器120可针对这种去同步进行补偿。
例如，角速度补偿器120可通过使电机的角速度乘以信号延迟量，计算转向角度和电机角度之间的差值的补偿量。此时，角速度补偿器120可通过将电机角度微分来获得电机的角速度。信号延迟量指示各信号(例如，转向角度信号和电机角度信号)的计算循环之间的差值。
传感器特性补偿器130可根据转向位置补偿转向角度传感器的转向位置误差。也就是说，转向角度传感器具有这种结构特性：根据转向位置而存在非线性特性。这种非线性特性可根据转向方向(顺时针方向或逆时针方向)而不同。换言之，即使在相同的转向位置，例如，100度的转向位置，在顺时针方向进行转向时的转向角度信号和在逆时针方向进行转向时的转向角度信号之间也存在差值。
因而，传感器特性补偿器130可包括用于存储转向位置和转向方向所对应的补偿量的存储单元(未示出)。补偿量意味着转向角度传感器根据转向角度位置而出现的转向位置误差。
传感器特性补偿器130可从存储单元读取当前转向位置和转向方向对应的补偿量，接着进行补偿。此时，存储单元可存储查找表形式的补偿量，可根据MDPS系统的特性，预先设计查找表。存储单元分别具有左向误差图和右向误差图。
滞后补偿器140可针对MDPS系统的滞后特性进行补偿。如上所述，测量特性可根据转向方向而不同，即使在相同的转向位置也可不同。因而，当转向方向发生改变时，或从静止状态开始转向时，由于滞后特性，转向角度信号和电机角度信号之间可产生差值。
因而，滞后补偿器140可补偿滞后特性导致的差值。例如，滞后补偿器140可通过向转向角度信号应用预设转向角度增益，而应用滞后补偿值。此时，预设转向角度增益可根据MDPS系统的结构和规格来设计，并且针对每个转向角度单独设计。
又如，滞后补偿器140可使用左向误差图和右向误差图、方向判定时间和状态转换值来计算补偿量。左向误差图和右向误差图决定于传感器特性。方向判定时间是判定转向方向是向左还是向右所需要的时间。状态转换值为通过使用左向误差图和右向误差图来计算补偿量的加权值。状态转换值默认为0.5。例如，当转向方向发生变化时，状态转换值在方向判定时间期间增加或减小。状态转换值最终为1(最大)或0(最小)。例如，如果状态转换值为1，则补偿量仅遵循右向误差图。并且，如果状态转换值为0，则补偿量仅遵循左向误差图。当状态转换值在1和0之间时，则通过在左向误差图和右向误差图中应用加权值，来计算补偿量。
也就是说，转向方向为向右，并且转向状态不发生变化，则因为状态转换值收敛为1，故传感器特性补偿器130可从右向误差图中读取补偿量。
图2为示出了根据本发明一个实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的方法的流程图。参照图2，下面将描述根据本发明实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的方法。
如图2所示，在步骤S200，补偿单元100依据电机的角速度，补偿转向角度和电机角度之间的差值。例如，补偿单元100可通过使电机的角速度乘以信号延迟量，计算转向角度和电机角度之间的差值的补偿量。此时，补偿单元100可通过将电机角度微分来获得电机的角速度。信号延迟量指示信号(例如，转向角度信号和电机角度信号)的计算循环之间的差值。
在步骤S210，补偿单元100依据电机的扭矩，补偿转向角度和电机角度之间的差值。也就是说，MDPS系统具有这种机械特性：转向角度传感器和电机角度传感器之间存在弹性材料(不计扭杆)。弹性材料可导致压应力。
由于压应力可根据转向力(电机的扭矩)变化，补偿单元100可通过向控制电机的电流应用电流补偿值进行补偿。例如，补偿单元100可通过向电机的Q轴电流应用预设电流增益来应用电流补偿值。
在步骤S220，补偿单元100依据转向角度传感器的非线性特性，补偿转向角度和电机角度之间的差值。也就是说，转向角度传感器具有这种结构特性：根据转向位置而存在非线性特性。非线性特性可根据转向方向(顺时针方向或逆时针方向)而不同。
因而，补偿单元100可包括用于存储转向位置和转向方向对应的补偿量的存储单元(未示出)。补偿单元100可从存储单元接收当前转向位置和转向方向对应的补偿量，继而进行补偿。
最后，在步骤S230，补偿单元100依据MDPS系统的滞后特性，补偿转向角度和电机角度之间的差值。即使在相同的转向位置，测量特性仍可根据转向方向而不同。因而，当转向方向发生改变时，或从静止状态开始转向时，由于滞后特性，转向角度信号和电机角度信号之间可出现差值。因此，补偿单元100可针对转向角度传感器的转向位置误差进行补偿。
如上所述，根据本发明实施例的用于补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置和方法可补偿转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料导致的压应力，依据电机的角速度补偿转向角度和电机角度之间的差值，根据转向位置补偿转向角度传感器的非线性特性，以及补偿MDPS系统的滞后特性，并使转向角度信号和电机角度信号彼此同步，从而改进MDPS逻辑开发中的自由度，并达成所需要的目标性能。
尽管出于示例的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应理解的是，可以进行各种修改、添加和替换，而不脱离本发明的范围和精神。
Claims (9)
1.一种补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的装置，包括：
电机扭矩补偿器，用于通过向控制驱动MDPS的电机的电流应用电流补偿值，补偿MDPS系统的转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料导致的机械变形；
角速度补偿器，用于基于角速度，依据电机的所述角速度，补偿转向角度和电机角度之间的差值；
传感器特性补偿器，用于基于转向位置和转向方向，根据所述转向位置，补偿所述转向角度传感器的转向位置误差；以及
滞后补偿器，用于当车辆的转向条件从静止状态变化到转向状态时或者所述转向方向发生变化时，通过向所述转向角度信号应用滞后补偿值，补偿MDPS系统的滞后特性。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电机扭矩补偿器向所述电机的Q轴电流应用预设电流增益。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述角速度补偿器，通过使所述角速度乘以信号延迟量，针对所述转向角度和所述电机角度之间的差值，计算补偿量。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器特性补偿器包括存储单元，用于存储转向位置和转向方向对应的补偿量。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述滞后补偿器使用所述存储单元中存储的所述补偿量，计算所述滞后补偿值。
6.一种补偿MDPS系统的转向角度信号和电机角度信号的方法，包括：
补偿单元向控制驱动MDPS的电机的电流应用电流补偿值，从而补偿因MDPS系统的转向角度传感器和电机角度传感器之间的材料而导致的机械变形；
基于角速度，依据电机的所述角速度，补偿转向角度和电机角度之间的差值；
基于转向位置和转向方向，根据所述转向位置，补偿所述转向角度传感器的转向位置误差；以及
当车辆的转向条件从静止状态变化到转向状态时或者所述转向方向发生变化时，通过向所述转向角度信号应用滞后补偿值，补偿MDPS系统的滞后特性。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在补偿压应力中，
所述补偿单元向所述电机的Q轴电流应用预设电流增益。
8.根据权利要求6所述的方法，其中在补偿所述转向角度和所述电机角度之间的所述差值中，
所述补偿单元通过使所述角速度乘以信号延迟量，针对所述转向角度和所述电机角度之间的差值，计算补偿量。
9.根据权利要求6所述的方法，其中在补偿所述滞后特性中，
所述补偿单元使用所述转向位置误差的左向误差图和所述转向位置误差的右向误差图，计算所述滞后补偿值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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