技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向領(lǐng)域，特別是涉及一種用于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric?Power?Steering?EPS)的力矩控制裝置。

背景技術(shù)

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如圖1所示，是由傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(主要包括轉(zhuǎn)向盤1，轉(zhuǎn)向管柱3，中間軸5，轉(zhuǎn)向器6，小齒輪10，轉(zhuǎn)向拉桿7，轉(zhuǎn)向節(jié)臂9，轉(zhuǎn)向輪8)加裝轉(zhuǎn)角和扭矩傳感器2，電子控制單元(ECU)12，轉(zhuǎn)向助力電機11及其減速機構(gòu)4等組成。其中，轉(zhuǎn)角和扭矩傳感器2用以檢測方向盤轉(zhuǎn)角和駕駛員操縱力矩；轉(zhuǎn)向助力電機11可安裝在轉(zhuǎn)向管柱3或轉(zhuǎn)向器6上，通過減速機構(gòu)給駕駛員提供助力力矩；轉(zhuǎn)角和扭矩傳感器2的轉(zhuǎn)角和扭矩信號與車速傳感器檢測的車速信號輸入到電子控制單元12的力矩控制模塊，計算出相應(yīng)的助力力矩，作為目標力矩指令輸出給電機控制模塊，電子控制單元12輸出電流驅(qū)動轉(zhuǎn)向助力電機11工作。

所述力矩控制模塊由基本助力模塊，主動回正模塊，和一些輔助模塊(如橫擺力矩補償模塊等)組成。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力力矩主要由基本助力模塊決定，可以在不同車速時設(shè)置不同的助力曲線，從而獲得不同的轉(zhuǎn)向手感。主動回正模塊則是提供一個回正力矩，使方向盤可以自動回到直線行駛位置。而輔助模塊的功能是根據(jù)系統(tǒng)特性，在基礎(chǔ)助力的基礎(chǔ)上，施加一些修正力矩值。然后把各模塊的輸出值由匯總處理模塊匯總處理后，作為目標力矩指令輸出給電機控制模塊，改善整個系統(tǒng)的性能。

由于電機存在機械慣性，會給駕駛員的操作手感帶來不良影響。速度越快，這種影響越明顯。尤其當駕駛員突然換向時，由于電機慣性的存在，會產(chǎn)生一個反方向的慣性力矩，企圖保持原來的運動狀態(tài)，阻止駕駛員的換向動作。直觀的體現(xiàn)就是，駕駛員會感覺方向盤突然變重，轉(zhuǎn)向有滯后感。

一個性能優(yōu)良的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，除了應(yīng)能快速而準確地響應(yīng)駕駛員的操作意圖，而且還應(yīng)具有準確的回正性能。但是由于系統(tǒng)摩擦的存在，干擾了這種回正性能，使系統(tǒng)存在一種遲滯現(xiàn)象，如圖8所示。右轉(zhuǎn)向和左轉(zhuǎn)向的操作力矩曲線不重合，在中間位置存在一個偏置力矩。當駕駛員松開方向盤時，無法準確回到正中位置。雖然通過降低系統(tǒng)的傳動比可以減小這種影響，但同時會導(dǎo)致電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的敏感度增加，駕駛員不易操控，因而這種方案的效果并不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力矩控制裝置，能夠克服由于助力電機本身的慣性和摩擦對助力性能的影響，使系統(tǒng)的響應(yīng)更精確更靈敏，以及準確的回正性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的用于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力矩控制裝置，包括：

基本助力模塊，以車速和轉(zhuǎn)向力矩作為輸入?yún)?shù)，計算并輸出電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本助力力矩，根據(jù)不同車速設(shè)置不同的助力曲線，從而獲得不同的轉(zhuǎn)向手感；

主動回正模塊，是以車速、轉(zhuǎn)向力矩、轉(zhuǎn)向角速度和轉(zhuǎn)向角加速度作為輸入?yún)?shù)信號，計算并輸出回正力矩，使方向盤能自動回到直線行駛位置；其中，還包括：

慣量摩擦補償模塊，以轉(zhuǎn)向角速度和車速作為輸入?yún)?shù)信號，用于計算并輸出補償力矩值；

匯總處理模塊，與所述基本助力模塊、主動回正模塊和慣量摩擦補償模塊的輸出端相連接，將前述各模塊的輸出值進行疊加后得到所需要的目標助力力矩值，再將該目標助力力矩值除以減速機構(gòu)的減速比，得到并輸出給電機控制模塊的目標力矩指令值。

本發(fā)明的用于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力矩控制裝置，在不增加任何硬件成本的情況下，通過增加慣量摩擦補償功能模塊，產(chǎn)生修正力矩指令(即補償力矩)，從而增加轉(zhuǎn)向力矩改變的加速度，克服由于助力電機本身的慣性和摩擦對電機助力性能造成的不良影響，使系統(tǒng)的響應(yīng)更精確更靈敏，以及準確的回正性能。標定人員可以根據(jù)不同車速來調(diào)整慣量補償力矩的增益值、摩擦補償力矩和慣量摩擦補償力矩限值，以達到滿意的轉(zhuǎn)向手感，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

采用本發(fā)明的力矩控制裝置，當駕駛員快速換向時，系統(tǒng)能迅速做出反應(yīng)，給予力矩補償，增加轉(zhuǎn)向力矩改變的加速度，使駕駛員不會感覺到方向盤突然變重的現(xiàn)象，從而改善轉(zhuǎn)向手感。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1是現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是所述力矩控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是圖2中慣量摩擦補償模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是慣量補償力矩的增益值曲線示意圖；

圖5是摩擦補償力矩值曲線示意圖；

圖6是慣量摩擦補償力矩限值曲線示意圖；與表3對應(yīng)

圖7是所述慣量摩擦補償模塊在全車速范圍輸出曲線示意圖；