專利名稱：融合主動轉(zhuǎn)向功能的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車操縱裝置技術(shù)，特別是涉及一種可用于微、中型轎車的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)。
背景技術(shù)：
動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能大大改善轉(zhuǎn)向操縱的綜合性能，已逐步成為車輛的標準裝備，其主要包括液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)三種型式。EPS由于完全取消液壓機構(gòu)而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到簡化、環(huán)保性能較好、體積小、重量輕、空間布置要求低，更重要的是助力電機僅在轉(zhuǎn)向時工作，系統(tǒng)能量消耗大大降低，有利于汽車的使用經(jīng)濟性，符合節(jié)能要求，另外，全電氣控制也使EPS具有易于控制、響應(yīng)快和精度高等特點。
常規(guī)EPS在車輛轉(zhuǎn)向時，利用力矩傳感器檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上的力矩信號，并傳送至電子控制單元(ECU)，ECU同時接收車速傳感器信號，并根據(jù)所估算的電動機轉(zhuǎn)速，采用相關(guān)控制和補償算法，實施電流閉環(huán)控制，驅(qū)動電機并通過減速機構(gòu)以一定的助力速度與助力大小對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力。但由于控制算法僅采用助力策略，不能根據(jù)車輛運行工況對操縱穩(wěn)定性的要求實施主動轉(zhuǎn)向，不能對駕駛員的轉(zhuǎn)向誤操作進行補償，因而未能使與操縱穩(wěn)定性最為密切的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能發(fā)揮其最大作用，也沒有最大程度地發(fā)揮EPS的功能。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種融合主動轉(zhuǎn)向功能的能改善車輛的操縱穩(wěn)定性的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種融合主動轉(zhuǎn)向功能的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電子控制單元(ECU)以及分別連接所述電子控制單元(ECU)的轉(zhuǎn)向盤力矩傳感器、車速傳感器和可逆永磁直流電機及其電流傳感器，其特征在于，還包括分別連接所述電子控制單元(ECU)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和橫擺角速度傳感器，所述轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和所述橫擺角速度傳感器的傳感信號，分別輸入所述電子控制單元(ECU)中的穩(wěn)定性控制單元，增加轉(zhuǎn)向盤力矩修正量的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)功能，依靠助力電機實施主動轉(zhuǎn)向，以進一步改善車輛操縱穩(wěn)定性能。其中使用可逆永磁直流電機為作動器，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤方向可以正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
較佳地，為增強系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性并獲得理想的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，所述控制系統(tǒng)設(shè)有魯棒穩(wěn)定控制模塊，其包括前饋控制和反饋控制兩個組成部分，來自轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角(等價為前輪轉(zhuǎn)角)和轉(zhuǎn)向盤力矩、車輛系統(tǒng)的車速、車輛橫擺角速度及狀態(tài)觀察器輸出的車輛側(cè)向加速度分別作為輸入量傳輸至魯棒穩(wěn)定控制器，魯棒穩(wěn)定控制器輸出量(助力矩修正量)與助力矩經(jīng)合成運算作為目標助力矩傳輸至EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。橫向風(fēng)力、路面?zhèn)葍A角等側(cè)向干擾作用于車輛系統(tǒng)，另外轉(zhuǎn)向輪回正力矩也反饋作用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
利用本發(fā)明提供的融合主動轉(zhuǎn)向功能的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于采用除具有常規(guī)EPS轉(zhuǎn)向助力功能外的全新控制結(jié)構(gòu)和魯棒控制算法，不僅可減少電機電流和轉(zhuǎn)向力矩的波動，對行駛在分離附著系數(shù)路面、受大側(cè)向風(fēng)作用或側(cè)傾路面的車輛實施主動轉(zhuǎn)向功能，尤其對于裝有電子穩(wěn)定性裝置(ESP)行駛在轉(zhuǎn)彎制動或轉(zhuǎn)彎加速工況下的車輛通過EPS作用起到一定穩(wěn)定性補償作用，從而最大限度地發(fā)揮轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的潛力來改善車輛的操縱穩(wěn)定性；在常規(guī)EPS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輛橫擺角速度傳感器，從而檢測出轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輛橫擺角速度，并采用魯棒性較強的控制策略實施主動轉(zhuǎn)向來提高行駛在分離附著系數(shù)路面、受大側(cè)向風(fēng)作用、轉(zhuǎn)彎制動或轉(zhuǎn)彎加速的車輛的操縱穩(wěn)定性，便構(gòu)成了融合主動轉(zhuǎn)向具有部分ESP補償功能的EPS系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明實施例的EPS系統(tǒng)組成示意框圖；圖2是本發(fā)明實施例的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)器原理框圖；圖3是本發(fā)明實施例的EPS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護范圍。
參見圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的一種融合主動轉(zhuǎn)向功能的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電子控制單元(ECU)以及分別連接所述電子控制單元(ECU)的轉(zhuǎn)向盤力矩傳感器、車速傳感器和可逆永磁直流電機及其電流傳感器，還包括分別連接所述電子控制單元(ECU)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和橫擺角速度傳感器，其中使用永磁直流電機為作動器，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤方向可以正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
魯棒穩(wěn)定性調(diào)節(jié)原理見附圖2所示，本發(fā)明實施例的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，所述電子控制單元(ECU)設(shè)有魯棒穩(wěn)定控制模塊(圖2中虛線部分)，包括前饋控制和反饋控制兩個部分，觀察器用來估算車輛側(cè)向加速度。來自轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角(等價為前輪轉(zhuǎn)角)和轉(zhuǎn)向盤力矩、車輛系統(tǒng)的車速、車輛橫擺角速度及狀態(tài)觀察器輸出的車輛側(cè)向加速度分別作為輸入量傳輸至魯棒穩(wěn)定控制器，魯棒穩(wěn)定控制器輸出量(助力矩修正量)與助力矩經(jīng)合成運算作為目標助力矩傳輸至EPS電機及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。橫向風(fēng)力、路面?zhèn)葍A角等側(cè)向干擾作用于車輛系統(tǒng)，另外轉(zhuǎn)向輪回正力矩也反饋作用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
參見圖3所示，本發(fā)明實施例所提供的EPS控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤力矩傳感器的傳感信號經(jīng)相位補償單元、助力控制單元處理，在信號合成單元與穩(wěn)定性控制單元輸出的力矩修正量經(jīng)相加計算得到基本轉(zhuǎn)向助力矩，所述的基本轉(zhuǎn)向助力矩傳輸至電機目標電流單元，車速傳感器的傳感信號分別傳輸至所述助力控制單元、穩(wěn)定性控制單元、摩擦力補償單元、阻尼補償單元和慣性補償單元，估計電機轉(zhuǎn)速單元的輸出電機轉(zhuǎn)速參數(shù)分別傳輸至所述摩擦力補償單元和所述阻尼補償單元，同時所述估計電機轉(zhuǎn)速單元的電機轉(zhuǎn)速參數(shù)經(jīng)微分單元處理后傳輸至所述慣性補償單元，所述摩擦力補償單元、所述阻尼補償單元和所述慣性補償單元分別輸出摩擦力補償修正量、阻尼補償修正量和慣性補償修正量傳輸至所述電機目標電流單元，所述電機目標電流單元和實測電機電流單元分別輸入至電流控制單元，所述電流控制單元輸出電機驅(qū)動信號；在常規(guī)EPS控制功能的基礎(chǔ)上(包含轉(zhuǎn)向助力控制及電機摩擦、阻尼和慣性補償控制)，本發(fā)明實施例增設(shè)了由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和橫擺角速度傳感器分別傳輸傳感信號至所述穩(wěn)定性控制單元，增加轉(zhuǎn)向盤力矩修正量的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)功能，依靠助力電機實施主動轉(zhuǎn)向，以進一步改善車輛穩(wěn)定性能。
本發(fā)明可加裝于裝有ESP或未裝ESP的車輛上，對于裝有ESP的車輛，圖1所示的附加傳感器均為ESP系統(tǒng)所固有，行使ESP功能時，可通過CAN總線獲得相關(guān)傳感器信號，對于未裝ESP的車輛則要加裝相關(guān)傳感器。
權(quán)利要求
1.一種融合主動轉(zhuǎn)向功能的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電子控制單元以及分別連接所述電子控制單元的轉(zhuǎn)向盤力矩傳感器、車速傳感器和可逆永磁直流電機及其電流傳感器，其特征在于，還包括分別連接所述電子控制單元的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和橫擺角速度傳感器，所述轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和所述橫擺角速度傳感器的傳感信號，分別輸入所述電子控制單元中的穩(wěn)定性控制單元，增加轉(zhuǎn)向盤力矩修正量的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)功能，依靠助力電機實施主動轉(zhuǎn)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征是，所述電子控制單元設(shè)有魯棒穩(wěn)定控制模塊，其包括前饋控制和反饋控制兩個組成部分，來自轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向盤力矩、車輛系統(tǒng)的車速、車輛橫擺角速度及狀態(tài)觀察器輸出的車輛側(cè)向加速度分別作為輸入量傳輸至魯棒穩(wěn)定控制器，所述魯棒穩(wěn)定控制器輸出的助力矩修正量與助力矩經(jīng)合成運算作為目標助力矩傳輸至EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。橫向風(fēng)力、路面?zhèn)葍A角等側(cè)向干擾作用于車輛系統(tǒng)，另外轉(zhuǎn)向輪回正力矩也反饋作用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
全文摘要
一種融合主動轉(zhuǎn)向功能的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，涉及汽車操縱裝置的技術(shù)領(lǐng)域；該電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電子控制單元以及分別連接所述電子控制單元的轉(zhuǎn)向盤力矩傳感器、車速傳感器和可逆永磁直流電機及其電流傳感器，其特征在于，還包括分別連接所述電子控制單元的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和橫擺角速度傳感器，所述轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器和所述橫擺角速度傳感器的傳感信號，分別輸入所述電子控制單元中的穩(wěn)定性控制單元，增加轉(zhuǎn)向盤力矩修正量的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)功能，依靠助力電機實施主動轉(zhuǎn)向。所述融合主動轉(zhuǎn)向功能的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能提高行駛在分離附著系數(shù)路面、受大側(cè)向風(fēng)作用、轉(zhuǎn)彎制動或轉(zhuǎn)彎加速的車輛的操縱穩(wěn)定性。
文檔編號B62D5/04GK1749081SQ20051003056
公開日2006年3月22日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者萬鋼, 趙治國, 余卓平, 孫澤昌 申請人:上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司, 萬鋼