專利名稱：具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering，簡稱EPS)，特別是涉及一種具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是由傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(主要包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向輪)加裝扭矩傳感器，電子控制單元，轉(zhuǎn)向助力電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)組成。其中，扭矩傳感器安裝于轉(zhuǎn)向軸上以檢測駕駛員操縱力矩；助力電機(jī)可安裝在轉(zhuǎn)向軸或轉(zhuǎn)向器上，通過減速機(jī)構(gòu)給駕駛員提供助力力矩；扭矩傳感器信號與車速傳感器信號輸入到電子控制單元的基本助力控制模塊，計算出相應(yīng)的助力力矩，作為助力電機(jī)輸出的目標(biāo)力矩指令。助力力矩大小可以由軟件設(shè)置，在不同車速時設(shè)置不同的助力曲線， 即可以獲得理想的轉(zhuǎn)向手感。EPS系統(tǒng)輸出的助力力矩Ta大小與駕駛員輸入轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向盤輸入力矩大小Ts 相關(guān)，其關(guān)系通過助力曲線決定。如圖1所示的助力曲線一般以原點奇對稱，因此，可以只討論第一象限的部分。早期的助力曲線為單直線型，主要由曲線斜率G(即助力增益)和助力死區(qū)L描述(如圖1)。直線型的曲線參數(shù)簡單，易于調(diào)試。但是在實際應(yīng)用中駕駛員通常希望在不同的力矩輸入下具有不同的助力水平。比如在小力矩(轉(zhuǎn)向盤中間位置)輸入時，駕駛員希望助力較小，獲得更多的轉(zhuǎn)向手感；而在大力矩輸入時，駕駛員希望助力較大， 使得轉(zhuǎn)向過程更加輕松。這就導(dǎo)致了折線型助力曲線的出現(xiàn)(如圖2所示)。折線型曲線具有兩個或多個斜率(Gl，G2……)，可以提供不同助力水平。不過折線型曲線的斜率(曲線一階導(dǎo)數(shù))會在兩段直線的交點處出現(xiàn)突變，帶來駕駛員操縱的不平順感，這就要求助力曲線的斜率需要平滑過渡。因此，目前也有平滑型的助力曲線得到應(yīng)用。如圖3所示，平滑型曲線的不同直線部分之間均通過二次曲線平滑連接，保證了轉(zhuǎn)向手感的平順性。其第一個二次曲線段也可作為小助力部分與直線段的大助力部分進(jìn)行區(qū)分，獲得與折線型曲線類似的效果。但二次曲線段既要兼顧平緩過渡的功能，又要作為小助力區(qū)提供不同的助力水平，這樣很難在實際標(biāo)定過程中取得理想的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以改善現(xiàn)有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性。該系統(tǒng)具有完全平滑的助力特性，并可以根據(jù)小助力區(qū)和大助力區(qū)的不同手感要求對曲線參數(shù)進(jìn)行獨立標(biāo)定，具有助力平順、參數(shù)功能獨立、易于調(diào)試的優(yōu)點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)， 是在現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過改變助力曲線的設(shè)置完成的，即本發(fā)明的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是電子控制單元設(shè)置有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
所述雙斜率平滑助力曲線設(shè)置于電子控制單元的基本助力控制模塊。其中，雙斜率平滑助力特性曲線是根據(jù)不同的車速，設(shè)置不同的助力曲線；且該雙斜率平滑助力特性曲線的第三象限與第一象限的曲線奇對稱，第一象限的助力曲線從原點開始依次分成7段死區(qū)段、第一曲線段、第一直線段、第二曲線段、第二直線段、第三曲線段、飽和段(由于第三象限與第一象限的曲線奇對稱，第一象限的助力曲線分段如同第一象限)；其中，該助力曲線可以全部通過參數(shù)化實現(xiàn)，方便標(biāo)定工作。本發(fā)明的有益效果；(1)斜率可獨立調(diào)節(jié)的兩條直線段可以提供不同助力水平，有利于綜合平衡微小轉(zhuǎn)向與大角度轉(zhuǎn)向之間的助力需求；(2)在死區(qū)段、第一直線段、第二直線段以及飽和段之間均有二次曲線進(jìn)行過渡， 保證了助力曲線完全平滑，而且當(dāng)助力在不同水平之間切換時轉(zhuǎn)換平滑，轉(zhuǎn)向手感平順；(3)由于本發(fā)明的助力曲線可以全部通過參數(shù)化，因此，保證了標(biāo)定人員僅需改變相關(guān)參數(shù)，即可實現(xiàn)下列目標(biāo)的獨立調(diào)節(jié)助力死區(qū)大小、各個助力區(qū)的助力水平、各段二次曲線的過渡快慢程度等。


下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是直線型助力曲線；圖2是折線型助力曲線；圖3是平滑型助力曲線；圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的控制流程圖；圖5是本發(fā)明的雙斜率平滑助力曲線的單條曲線第一象限的示意圖；圖6是本發(fā)明的雙斜率平滑助力曲線的全車速范圍助力特性示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是電子控制單元設(shè)置有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，扭矩傳感器，電子控制單元，轉(zhuǎn)向助力電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)。其中，所述扭矩傳感器安裝于所述機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸上以檢測駕駛員操縱力矩；電子控制單元根據(jù)當(dāng)前的車輛行駛狀況以及操縱力矩大小計算出需要給轉(zhuǎn)向助力電機(jī)提供的驅(qū)動電流值；轉(zhuǎn)向助力電機(jī)可安裝在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸或轉(zhuǎn)向器上，通過減速機(jī)構(gòu)給駕駛員提供助力力矩。該系統(tǒng)的控制流程圖如圖4所示。上述電子控制單元包括力矩控制模塊、電機(jī)電流控制模塊和故障診斷模塊；力矩控制模塊包括基本助力控制模塊，主動回正控制模塊，阻尼控制模塊。其中，基本助力控制模塊包含一使電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在任何工況下均可以獲得所期望的轉(zhuǎn)向助力性能，并可以根據(jù)小助力區(qū)和大助力區(qū)的不同手感要求對助力曲線參數(shù)進(jìn)行獨立標(biāo)定，設(shè)置具有助力平順、參數(shù)功能獨立、易于調(diào)試等優(yōu)點的雙斜率平滑助力特性曲線。本發(fā)明的雙斜率平滑助力曲線分為7段，其中，第一象限的助力曲線，如圖5所示1-死區(qū)段2-第一曲線段3-第一直線段4-第二曲線段5-第二直線段6-第三曲線段7-飽和段每條助力曲線通過8個關(guān)鍵參數(shù)來表示(如表1所示)，通過調(diào)整這8個關(guān)鍵參數(shù)
值改變曲線形狀，從而實現(xiàn)不同的助力效果，使得電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能獲得駕駛員期望的
最佳轉(zhuǎn)向性能。表1助力曲線參數(shù)列表
權(quán)利要求
1.一種具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是電子控制單元設(shè)置有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述雙斜率平滑助力曲線設(shè)置于電子控制單元的基本助力控制模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，扭矩傳感器，電子控制單元，轉(zhuǎn)向助力電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)；其中，扭矩傳感器安裝于機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸上，以檢測駕駛員操縱力矩；電子控制單元根據(jù)當(dāng)前的車輛行駛狀況以及操縱力矩大小計算出需要給轉(zhuǎn)向助力電機(jī)提供的驅(qū)動電流值；轉(zhuǎn)向助力電機(jī)安裝在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸或轉(zhuǎn)向器上，通過減速機(jī)構(gòu)給駕駛員提供助力力矩。
4.如權(quán)利要求1所述的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述雙斜率平滑助力曲線是根據(jù)不同的車速，設(shè)置不同的助力曲線；該雙斜率平滑助力曲線的第三象限與第一象限的曲線奇對稱，第一象限的助力曲線從原點開始依次分成7段死區(qū)段、第一曲線段、第一直線段、第二曲線段、第二直線段、第三曲線段、飽和段；其中，該助力曲線全部通過參數(shù)化實現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求4所述的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述雙斜率平滑助力曲線的參數(shù)為死區(qū)長度L1、第一曲線段長度L2、第一直線段結(jié)束點 L3、第二曲線段長度L4、第三曲線段起始點L5、第一直線段斜率G1、第二直線段斜率(；2、助力曲線最大值H1、第三曲線段高度H2、第三曲線段的結(jié)束點a ；7段助力曲線的助力力矩Ta計算公式如下當(dāng)Ts < L1時，助力曲線處于死區(qū)段Ta = 0當(dāng)L1 < Ts彡L^L2時，助力曲線處于第一曲線段 _Gl(Ts-Llfa~ ^L2當(dāng)LfL2 < Ts ^ L3時，助力曲線處于第一直線段Ta=Gl(Ts-Ll-L2) + ^當(dāng)L3 < Ts彡L3+L4時，助力曲線處于第二曲線段當(dāng)L3+L4 < Ts ^ L5時，助力曲線處于第二直線段Ta=G2(Ts-L3-L4)+iG^+^當(dāng)L5 < Ts彡a時，助力曲線處于第三曲線段當(dāng)Ts > a時，助力曲線處于飽和段Ta = H1其中，Ts是轉(zhuǎn)向盤輸入力矩大小。
6.如權(quán)利要求5所述的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述Ta計算公式中，在實際計算時，先計算Ts的絕對值abs(Ts)，然后再利用計算公式計算Ta的絕對值abs (Ta)，最終的Ta等于Ta的絕對值乘以Ts的符號，Ta = abs (Ta) X sign (Ts) 0
7.如權(quán)利要求4所述的具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述雙斜率平滑助力曲線，在不同車速下，設(shè)置不同助力曲線的方法如下首先在全車速范圍內(nèi)選取若干個車速點作為基準(zhǔn)車速，然后根據(jù)實車調(diào)試及標(biāo)定，設(shè)計出對應(yīng)每個基準(zhǔn)車速點的對應(yīng)的助力曲線參數(shù)作為基準(zhǔn)車速下的助力特性曲線； 其中，全車速范圍內(nèi)不同車速點的助力曲線根據(jù)以下方法實現(xiàn)；1)當(dāng)實際車速正好等于某個基準(zhǔn)車速點時，根據(jù)該基準(zhǔn)車速相應(yīng)的助力曲線提供助力；2)當(dāng)實際車速處于兩個基準(zhǔn)車速點之間時，按照線性插值的方法計算出該實際車速時的助力曲線參數(shù)，然后根據(jù)助力曲線參數(shù)計算助力力矩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是電子控制單元設(shè)置有雙斜率平滑助力曲線的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。通過雙斜率平滑助力曲線的設(shè)計，使得電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有完全平滑的助力特性，并可以根據(jù)小助力區(qū)和大助力區(qū)的不同手感要求對曲線參數(shù)進(jìn)行獨立標(biāo)定，具有助力平順、參數(shù)功能獨立、易于調(diào)試的優(yōu)點，能更好地滿足駕駛員在轉(zhuǎn)向手感方面的期望。
文檔編號B62D6/02GK102530055SQ20101060054
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者羅旋, 鄭鴻云 申請人:上海聯(lián)盛汽車電子有限公司