CN206446661U - 一种具有力矩补偿的电动助力转向系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有力矩补偿的电动助力转向系统，包括机械转向系统和电子控制单元，其中，所述电子控制单元为二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器，所述电子控制单元的第一输入端和转角传感器相连采集转向盘角度，所述电子控制单元的第二输入端和扭矩传感器相连采集转向盘原始扭矩输入信号，所述电子控制单元的输出端通过转向助力电机、减速机构和机械转向系统相连；所述电子控制单元的第三输入端和车速传感器相连获取当前车速对应的阻尼补偿信号。本实用新型提供的具有力矩补偿的电动助力转向系统，通过采集转向盘角度和原始扭矩输入信号，使用二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器进行力矩补偿，从而实现比较好的转向手感，且结构简单，易于实施。

Description

一种具有力矩补偿的电动助力转向系统
技术领域
本实用新型涉及一种汽车转向系统，尤其涉及一种具有力矩补偿的电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)。
背景技术
电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。
EPS的基本原理是：转矩传感器与转向轴(小齿轮轴)连接在一起，当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动角位移变成电信号传给ECU，ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，从而完成实时控制助力转向。因此它可以很容易地实现在车速不同时提供电动机不同的助力效果，保证汽车在低速转向行驶时轻便灵活，高速转向行驶时稳定可靠。为了更好地实现比较好的转向手感，有必要进一步对转向力矩进行补偿。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有力矩补偿的电动助力转向系统，能够方便地对转向盘回正及原始扭矩进行补偿，从而实现比较好的转向手感。
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种具有力矩补偿的电动助力转向系统，包括机械转向系统和电子控制单元，其中，所述电子控制单元为二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器，所述电子控制单元的第一输入端和转角传感器相连采集转向盘角度，所述电子控制单元的第二输入端和扭矩传感器相连采集转向盘原始扭矩输入信号，所述电子控制单元的输出端通过转向助力电机、减速机构和机械转向系统相连。
上述的具有力矩补偿的电动助力转向系统，其中，所述机械转向系统包括转向盘、转向管柱和转向器，所述转向管柱通过中间轴和转向器相连，所述转向器的两端设置有转向拉杆、转向节臂和转向轮，所述助力电机安装在转向管柱或转向器上，所述转角传感器安装在转向管柱上，所述扭矩传感器安装在中间轴上。
上述的具有力矩补偿的电动助力转向系统，其中，所述电子控制单元的第三输入端和车速传感器相连获取当前车速对应的阻尼补偿信号。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的具有力矩补偿的电动助力转向系统，通过采集转向盘角度和原始扭矩输入信号，使用二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器进行力矩补偿，从而实现比较好的转向手感，且结构简单，易于实施。
附图说明
图1为本实用新型的电动助力转向系统示意图；
图2为本实用新型的电动助力转向ECU控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1为本实用新型的电动助力转向系统示意图。
请参见图1，本实用新型的电动助力转向系统由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，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和转向轮8；扭矩传感器用以检测驾驶员操纵力矩；助力电机可安装在转向管柱或转向器上，通过减速机构给驾驶员提供助力力矩。
本实用新型提供的具有力矩补偿的电动助力转向系统，所述电子控制单元13为二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器，所述电子控制单元13的第一输入端和转角传感器2相连采集转向盘角度，所述电子控制单元13的第二输入端和扭矩传感器11相连采集转向盘原始扭矩输入信号，所述电子控制单元13的输出端通过转向助力电机12、减速机构4和机械转向系统相连
图2中扭矩传感器信号Td，转角传感器信号A与车速传感器信号V输入到电子控制单元(ECU)的力矩控制模块，计算出相应的助力力矩Icmd，作为目标力矩指令输出给电机控制模块，控制器输出电流驱动助力电机工作。由于扭矩传感器测量到的扭矩信号与转向系统真实的扭矩相比一般存在一定程度的滞后，因此扭矩信号进入力矩控制模块之前一般要进行补偿处理，如图2中所示，否则电动助力转向系统的电机助力力矩可能与机械管柱的固有频率发生谐振，使整套转向系统震动。
本实用新型的电子控制单元13为二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器，第一输入端采集转向盘原始扭矩输入信号,通过调节滤波参数的方式进行力矩补偿,输出为补偿后的扭矩信号。二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器是一个超前滞后的滤波器，具有幅频增益和相频补偿的作用。比如常用的二阶扭矩补偿器离散表达式如下：
Gsc(z)是一个传递函数，参数a1,a2,b0,b1,和b2是独立的滤波参数。
本实用新型提供的具有力矩补偿的电动助力转向系统，所述电子控制单元13的第二输入端与转角传感器2相连采集转向盘角度,计算回正控制需要的力矩信号，并与补偿后的扭矩信号进行叠加；所述电子控制单元13的第三输入端采集当前车速，计算当前车速对应的阻尼补偿信号并与补偿后的扭矩信号进行叠加，可以使转向动作更舒适响应更及时，扭矩波动更小，更好的提高转向品质和舒适性。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种具有力矩补偿的电动助力转向系统，包括机械转向系统和电子控制单元，其特征在于，所述电子控制单元为二阶扭矩补偿器或四阶扭矩补偿器，所述电子控制单元的第一输入端和转角传感器相连采集转向盘角度，所述电子控制单元的第二输入端和扭矩传感器相连采集转向盘原始扭矩输入信号，所述电子控制单元的输出端通过转向助力电机、减速机构和机械转向系统相连。
2.如权利要求1所述的具有力矩补偿的电动助力转向系统，其特征在于，所述机械转向系统包括转向盘、转向管柱和转向器，所述转向管柱通过中间轴和转向器相连，所述转向器的两端设置有转向拉杆、转向节臂和转向轮，所述助力电机安装在转向管柱或转向器上，所述转角传感器安装在转向管柱上，所述扭矩传感器安装在中间轴上。
3.如权利要求1所述的具有力矩补偿的电动助力转向系统，其特征在于，所述电子控制单元的第三输入端和车速传感器相连获取当前车速对应的阻尼补偿信号。
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