電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及其自適應(yīng)相位補(bǔ)償方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向傳感器、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向管柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、輪胎、ECU、助力電機(jī)和蓄電池電源，接收來自整車的車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、點(diǎn)火信號，接收來自轉(zhuǎn)向傳感器的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號，同時(shí)接受來自助力電機(jī)反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)角和電流信號，根據(jù)ECU內(nèi)部的控制原理，輸出電機(jī)控制電壓，從而使助力電機(jī)動作，提供助力轉(zhuǎn)矩。通過上述，本發(fā)明專利技術(shù)的電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及其自適應(yīng)相位補(bǔ)償方法，可以使EPS在不同車速下都能獲得良好的動態(tài)響應(yīng)特性，改善系統(tǒng)的手感，可使EPS系統(tǒng)無論在何種工況下都能保證最佳帶寬，既保證最佳的響應(yīng)特性，又使抑制路面干擾的效果達(dá)到最優(yōu)。

Electric power assisted steering control device and adaptive phase compensation method thereof

The invention discloses an electric power steering control device, comprising a steering wheel, steering sensor, worm gear reducer, steering column, steering gear rack, tires, ECU, electric motor and battery power, receiving from the vehicle speed signal, engine speed signal, ignition signal received from the steering torque sensor and at the same time the motor rotation angle signal, and accept the current signal from the motor feedback, according to the control principle of ECU's internal control voltage output of the motor, so that power motor provides the power torque. Through the above, control device and adaptive phase compensation method of the invention of the electric power steering, can make EPS can obtain good dynamic characteristics under the different vehicle speed, improve the system handle, can make EPS system can ensure the best bandwidth in whatever conditions, both to ensure the best response, and to suppress the pavement to achieve the optimal interference effect.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及其自適應(yīng)相位補(bǔ)償方法
本專利技術(shù)涉及電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的領(lǐng)域，特別是涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及其自適應(yīng)相位補(bǔ)償方法。
技術(shù)介紹
電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)向傳感器(轉(zhuǎn)矩或者轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體式傳感器)、電子控制單元(ECU)和動力輔助裝置(即電機(jī)和減速器裝置)而成。由于取消了機(jī)械液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油壓管路，通過電機(jī)驅(qū)動來提供輔助轉(zhuǎn)向助力，因此具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于該系統(tǒng)根據(jù)駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的操縱轉(zhuǎn)矩和車速等信號，經(jīng)過ECU計(jì)算電機(jī)所需提供的助力，因此一方面，電機(jī)只在必要時(shí)提供助力，可以節(jié)省燃油，另一方面，助力大小可以根據(jù)車速進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而獲得可變的轉(zhuǎn)向特性。正是由于上述優(yōu)點(diǎn)，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員在正常操縱時(shí)輸入的頻率范圍一般在5Hz以下，而來自路面的干擾的頻率一般在20Hz左右。EPS控制的要求即為保證在駕駛員正常輸入的頻段內(nèi)具有快速的響應(yīng)性，而又能有效地抑制來自路面的干擾。但是，由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參數(shù)，尤其是輪胎的側(cè)向剛度，以及控制器的助力比(助力增益定義為助力轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的比值)隨著車速的變化而變化，即控制系統(tǒng)中控制對象的參數(shù)(同時(shí)意味著控制系統(tǒng)的帶寬)隨著車速的變化而變化，因此在單一工況下設(shè)計(jì)出的相位補(bǔ)償器參數(shù)很難滿足全車速范圍內(nèi)的EPS系統(tǒng)帶寬的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對EPS系統(tǒng)帶寬隨車速變化而變化的問題，提出了一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置，可使EPS系統(tǒng)無論在何種工況下都能保證最佳帶寬，既保證最佳的響應(yīng)特性，又使抑制路面干擾的效果達(dá)到最優(yōu)。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向傳感器、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向管柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、輪胎、ECU、助力電機(jī)和蓄電池電源，所述的轉(zhuǎn)向盤連接在轉(zhuǎn)向管柱的前端，所述的轉(zhuǎn)向傳感器設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱中，所述的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱上并位于轉(zhuǎn)向傳感器的下方，所述的轉(zhuǎn)向管柱的后端連接在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器中間位置，所述的輪胎分別設(shè)置在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的左右兩端，所述的ECU分別與轉(zhuǎn)向傳感器和電機(jī)連接，所述的助力電機(jī)連接在蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的一側(cè)邊，所述的蓄電池電源與ECU相連接，所述的ECU接收來自整車的車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和點(diǎn)火信號；接收來自轉(zhuǎn)向傳感器的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號；接受來自助力電機(jī)反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)角和電流信號，其中，所述的ECU包括補(bǔ)償模塊、基本助力模塊、回正控制模塊、阻尼控制模塊、累加器以及限制模塊，所述的基本助力模塊、回正控制模塊、阻尼控制模塊分別與累加器連接，所述的補(bǔ)償模塊與基本助力模塊連接，所述的累加器與限制模塊連接。在本專利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的轉(zhuǎn)向傳感器采用轉(zhuǎn)矩傳感器或者轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化傳感器。在本專利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的ECU輸出電機(jī)控制電壓給助力電機(jī)。在本專利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的轉(zhuǎn)向傳感器的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速信號。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置的自適應(yīng)相位補(bǔ)償方法，包括以下具體步驟：a、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號進(jìn)入相位補(bǔ)償模塊，相位補(bǔ)償模塊輸出經(jīng)過補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)矩信號，基本助力模塊接收經(jīng)過補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)矩信號和車速信號，經(jīng)過計(jì)算或查表基本助力模塊得出基本助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值，基本助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值進(jìn)入累加器；b、車速信號和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號進(jìn)入回正控制模塊，經(jīng)過計(jì)算或查表回正控制模塊得出回正助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值，回正助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值進(jìn)入累加器；c、車速信號和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速信號進(jìn)入阻尼控制模塊，經(jīng)過計(jì)算或查表阻尼控制模塊得出阻尼控制轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值，阻尼控制轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值進(jìn)入累加器；d、累加器對輸入的基本助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值、回正助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值和阻尼控制轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值進(jìn)行處理，得到未受限制的助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值；e、未受限制的助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值進(jìn)入限制模塊，限制模塊輸出受限制的助力轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置及其自適應(yīng)相位補(bǔ)償方法，具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省燃油、可變的轉(zhuǎn)向特性等優(yōu)點(diǎn)，可以使EPS在不同車速下都能獲得良好的動態(tài)響應(yīng)特性，改善系統(tǒng)的手感，可使EPS系統(tǒng)無論在何種工況下都能保證最佳帶寬，既保證最佳的響應(yīng)特性，又使抑制路面干擾的效果達(dá)到最優(yōu)。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：圖1是本專利技術(shù)一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中ECU的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是基本助力模塊中核心助力曲線圖；圖4是輪胎側(cè)向剛度相同而助力比變化時(shí)EPS系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性圖；圖5是助力比不變時(shí)，系統(tǒng)開環(huán)頻率特性與輪胎側(cè)向剛度的關(guān)系圖；圖6是車速變化的相位補(bǔ)償，其頻率特性圖。具體實(shí)施方式下面將對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本專利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。如圖1所示，本專利技術(shù)實(shí)施例包括：一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置，包括轉(zhuǎn)向盤101、轉(zhuǎn)向傳感器(轉(zhuǎn)矩傳感器或者轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化傳感器)102、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)103、轉(zhuǎn)向管柱104、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器105、輪胎106、ECU116、助力電機(jī)114和蓄電池電源107，所述的轉(zhuǎn)向盤101連接在轉(zhuǎn)向管柱104的前端，所述的轉(zhuǎn)向傳感器102設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱104中，所述的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)105設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱104上并位于轉(zhuǎn)向傳感器102的下方，所述的轉(zhuǎn)向管柱104的后端連接在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器105中間位置，所述的輪胎106分別設(shè)置在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器105的左右兩端，所述的ECU116分別與轉(zhuǎn)向傳感器102和助力電機(jī)114連接，所述的助力電機(jī)114連接在蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)103的一側(cè)邊，所述的蓄電池電源107與ECU116相連接。ECU116接收來自整車的車速信號108、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號109、點(diǎn)火信號110，接收來自轉(zhuǎn)向傳感器102的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號112，同時(shí)接受來自助力電機(jī)114反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)角和電流信號113，根據(jù)ECU116內(nèi)部的控制原理，輸出電機(jī)控制電壓115，從而使助力電機(jī)114動作，提供助力轉(zhuǎn)矩。如圖2所示，ECU116包括補(bǔ)償模塊204、基本助力模塊206、回正控制模塊207、阻尼控制模塊208、累加器212以及限制模塊214，所述的基本助力模塊206、回正控制模塊207、阻尼控制模塊208分別與累加器212連接，所述的補(bǔ)償模塊204與基本助力模塊206連接，所述的累加器212與限制模塊214連接。其中，所述的轉(zhuǎn)向傳感器102的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號112包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號201、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號202和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速信號203。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速信號203可以由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號202進(jìn)行微分得到，也可以從助力電機(jī)114位置傳感器獲得。根據(jù)圖2所示，本專利技術(shù)還提供了一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置的自適應(yīng)相位補(bǔ)償方法，包括以下具體步驟：a、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號進(jìn)入相位補(bǔ)償模塊，相本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向傳感器、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向管柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、輪胎、ECU、助力電機(jī)和蓄電池電源，所述的轉(zhuǎn)向盤連接在轉(zhuǎn)向管柱的前端，所述的轉(zhuǎn)向傳感器設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱中，所述的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱上并位于轉(zhuǎn)向傳感器的下方，所述的轉(zhuǎn)向管柱的后端連接在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器中間位置，所述的輪胎分別設(shè)置在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的左右兩端，所述的ECU分別與轉(zhuǎn)向傳感器和助力電機(jī)連接，所述的助力電機(jī)連接在蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的一側(cè)邊，所述的蓄電池電源與ECU相連接，所述的ECU接收來自整車的車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和點(diǎn)火信號；接收來自轉(zhuǎn)向傳感器的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號；接受來自助力電機(jī)反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)角和電流信號，其中，所述的ECU包括補(bǔ)償模塊、基本助力模塊、回正控制模塊、阻尼控制模塊、累加器以及限制模塊，所述的基本助力模塊、回正控制模塊、阻尼控制模塊分別與累加器連接，所述的補(bǔ)償模塊與基本助力模塊連接，所述的累加器與限制模塊連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向傳感器、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向管柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、輪胎、ECU、助力電機(jī)和蓄電池電源，所述的轉(zhuǎn)向盤連接在轉(zhuǎn)向管柱的前端，所述的轉(zhuǎn)向傳感器設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱中，所述的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱上并位于轉(zhuǎn)向傳感器的下方，所述的轉(zhuǎn)向管柱的后端連接在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器中間位置，所述的輪胎分別設(shè)置在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的左右兩端，所述的ECU分別與轉(zhuǎn)向傳感器和助力電機(jī)連接，所述的助力電機(jī)連接在蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的一側(cè)邊，所述的蓄電池電源與ECU相連接，所述的ECU接收來自整車的車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和點(diǎn)火信號；接收來自轉(zhuǎn)向傳感器的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號；接受來自助力電機(jī)反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)角和電流信號，其中，所述的ECU包括補(bǔ)償模塊、基本助力模塊、回正控制模塊、阻尼控制模塊、累加器以及限制模塊，所述的基本助力模塊、回正控制模塊、阻尼控制模塊分別與累加器連接，所述的補(bǔ)償模塊與基本助力模塊連接，所述的累加器與限制模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)向傳感器采用轉(zhuǎn)矩傳感器或者轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化傳感器。3.根據(jù)權(quán)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂英超，高峰，
申請(專利權(quán))人：海特汽車科技蘇州有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32