專利名稱：利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置及其方法，尤其涉及一種在加裝了電動式動力轉向裝置的車輛中，駐車后檢測轉向角，通過馬達角速度和馬達電流，控制電動式動力轉向裝置的馬達，把轉向車輪定位于中心位置的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置及其方法。
背景技術：
一般而言，作為車輛中應用的電子控制裝置(ECU:Electronic Control Unit)，有一種電動式動力轉向裝置(Motor Driven Power Steering Apparaus :MDPS),其根據(jù)車輛的速度，減小車輛轉向輪的操作力，以便能夠輕盈、迅速地進行轉向操作。就電動式動力轉向裝置而言，ECU在控制轉向輪時，從轉向角傳感器和轉矩傳感器
及車速傳感器和發(fā)動機轉數(shù)傳感器接收輸入信號，對與轉矩值相應的電流值進行調整、演算，供應給 MDPS (Motor Driven Power Steering Apparatus)馬達，MDPS 馬達通過旋轉和減速，產(chǎn)生動力輔助力，使萬向節(jié)旋轉，利用萬向節(jié)的旋轉力，使齒輪與齒條進行動作，從而通過拉桿實現(xiàn)車輪的轉向，能夠擁有比液壓式動力轉向更高的操舵性能及操舵感。作為相關在先技術，大韓民國公開專利10-2010-0007321號(2010. 01. 22)提出了“電動式動力轉向車輛的車輪定位裝置”。

發(fā)明內(nèi)容
(要解決的技術問題)即使利用這種電動式動力轉向裝置，不僅在駕駛員完成駐車后執(zhí)行轉向輪的中心位置定位時存在不便，而且，在未實現(xiàn)中心位置定位的狀態(tài)下，當駕駛員隨意出發(fā)時，存在車輛可能發(fā)生碰撞的問題。本發(fā)明正是為了改進如上所述問題而研發(fā)的，其目的在于提供一種利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置及其方法，在加裝了電動式動力轉向裝置的車輛中，駐車后檢測轉向角，通過馬達角速度和馬達電流，控制電動式動力轉向裝置的馬達，把轉向車輪定位于中心位置。(解決問題的手段)本發(fā)明一個側面的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的特征在于包括要求值生成部，如果輸入用于車輪的中心位置定位的啟動命令，則根據(jù)轉向角傳感器輸入的轉向角，生成用于中心位置定位的要求曲線；補償值生成部，利用通過轉向角傳感器、馬達角速度傳感器及馬達電流傳感器輸入的值，生成補償曲線；轉向位置控制部，在要求值生成部生成的要求曲線基礎上，加算補償值生成部生成的補償曲線，通過補償?shù)哪繕饲€和從轉向角傳感器輸入的轉向角，計算出將定位的目標轉向角速度，把目標轉向角速度轉換為馬達角速度；馬達角速度控制部，通過從轉向位置控制部輸入的馬達角速度和從馬達角速度傳感器輸入的馬達角速度，生成用于驅動馬達的驅動電流；馬達電流控制部，比較馬達角速度控制部生成的驅動電流與由馬達電流傳感器測定的馬達電流，驅動MDPS馬達；以及切換部，把馬達角速度控制部生成的驅動電流和從電動式動力轉向裝置的MDPS轉矩控制部輸出的驅動電流，有選擇地切換給馬達電流控制部。本發(fā)明的特征在于還包括啟動開關，輸出用于執(zhí)行車輪的中心位置定位的啟動命令。本發(fā)明的特征在于要求值生成部根據(jù)轉向角傳感器輸入的轉向角，加算當前角度和至車輪中心的角度及超調角，其中，超調角考慮了在車輪中心因車輛輪胎摩擦力造成的自對準轉矩而變化的角度，以所述加算的角度為基礎，分成加速區(qū)間、勻速區(qū)間、減速區(qū)間，核算各區(qū)間的角速度，設定各區(qū)間的控制誤差上限值，生成要求曲線。`本發(fā)明的特征在于補償值生成部以無負載情形為基準，當存在外部干擾時，隨著馬達電流的增大，調整馬達電流變化量的標度，生成補償曲線。本發(fā)明另一側面的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的控制方法的特征在于包括轉向角輸入步驟，如果要求值生成部輸入用于車輪的中心位置定位的啟動命令，則從轉向角傳感器接受轉向角的輸入；要求曲線生成步驟，要求值生成部根據(jù)轉向角，生成用于中心位置定位的要求曲線；補償曲線生成步驟，補償值生成部以通過轉向角傳感器、馬達角速度傳感器及馬達電流傳感器輸入的值為基礎，生成補償曲線；轉換步驟，轉向位置控制部在要求值生成部生成的所述要求曲線基礎上，加算補償值生成部生成的補償曲線，補償要求曲線，通過從轉向角傳感器輸入的轉向角，計算出將定位的轉向角速度，把計算出的目標轉向角速度轉換為馬達角速度；驅動電流生成步驟，馬達角速度控制部通過轉向位置控制部轉換的馬達角速度和從馬達角速度傳感器輸入的馬達角速度，生成用于驅動MDPS馬達的驅動電流；馬達驅動步驟，馬達電流控制部比較馬達角速度控制部生成的驅動電流與由馬達電流傳感器測定的馬達電流，驅動MDPS馬達；以及切換步驟，當從電動式動力轉向裝置的MDPS轉矩控制部輸出驅動電流時，切換部把馬達電流控制部的輸入從馬達角速度控制部切換給MDPS轉矩控制部。本發(fā)明的特征在于啟動命令在處于駐車狀態(tài)時輸入。(發(fā)明的效果)本發(fā)明在加裝了電動式動力轉向裝置的車輛中，駐車后檢測轉向角，通過馬達角速度和馬達電流控制電動式動力轉向裝置的馬達，把轉向車輪定位于中心位置，因此，通過控制實際驅動的馬達的馬達角速度，能夠抵抗輪胎摩擦或負載荷重等外部干擾，提高馬達控制的精密度。


圖I是顯示本發(fā)明一個實施例的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的結構框圖。圖2是顯示在本發(fā)明一個實施例的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置中生成的用于中心位置定位的曲線的曲線圖。圖3是用于說明本發(fā)明一個實施例的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的控制方法的流程圖。標號說明
10:啟動開關20:要求值生成部30:轉向位置控制部35:轉向角傳感器40:馬達角速度控制部45:馬達角速度傳感器50:切換部60:馬達電流控制部65:馬達電流傳感器70:MDPS馬達80: MDPS轉矩控制部90:補償值生成部
具體實施例方式下面參照附圖，說明本發(fā)明的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置及其控制方法的一個實施例。在此過程中，附圖中顯示的線條的厚度或結構要素的大小等，為了說明上的明確性和便利而可能會夸張地顯示。另外，后述的術語作為考慮到在本發(fā)明中的功能而定義的術語，可能會因用戶、操作者的意圖或慣例而異。因此，對于這種術語的定義應當基于本說明書全文的內(nèi)容加以確定。圖I是顯示本發(fā)明一個實施例的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的結構框圖，圖2是顯示在本發(fā)明一個實施例的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置中生成的用于中心位置定位的曲線的曲線圖。如圖I所示，本發(fā)明一個實施例的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置包括要求值生成部20、轉向位置控制部30、馬達角速度控制部40及馬達電流控制部60，以及啟動開關 10、切換部 50、MDPS 馬達 70、MDPS (Motor Driven Power Steering Apparatus)轉矩控制部80及補償值生成部90。如果輸入用于把加裝了電動式動力轉向裝置的車輛的車輪定位于中心位置的啟動命令，則要求值生成部20按照轉向角傳感器35輸入的轉向角，生成用于中心位置定位的要求曲線。此時，要求值生成部20根據(jù)從轉向角傳感器35輸入的轉向角，加算當前角度和至車輪中心的角度以及超調角，其中，超調角考慮了在車輪中心因車輛輪胎摩擦力造成的自對準轉矩而變化的角度，以所述加算的角度為基礎，分成加速區(qū)間、勻速區(qū)間、減速區(qū)間，核算各區(qū)間的角速度，設定各區(qū)間的控制誤差上限值，生成要求曲線。因此，按照要求曲線，判斷從轉向角傳感器35輸入的轉向角為哪個區(qū)間后，設定在相應區(qū)間的控制目標值，當不超過各區(qū)間的控制誤差上限值時，輸出為控制要求值。此時，在運轉時間點或中心位置定位時間點，如圖2所示的“A”曲線圖所示，可以調節(jié)轉向角加速度，以曲線區(qū)間進行調整，以便符合駕駛員的感性。啟動命令在駕駛員駐車后，為對車輪進行中心位置定位而啟動啟動開關10時發(fā)生。另外，即使啟動了啟動開關10，啟動命令也只有當判斷為駐車狀態(tài)時才輸出。駐車狀態(tài)的判斷可以根據(jù)通常的方法判斷。S卩，可以在車輛靜止的狀態(tài)下，判斷變速擋是否變速為P擋，或以節(jié)氣門的開度、發(fā)動機轉數(shù)及制動器的運轉狀態(tài)等為基礎判斷駐車狀態(tài)。轉向位置控制部30通過要求值生成部20生成的要求曲線和從轉向角傳感器35輸入的轉向角，計算出將進行中心位置定位的目標轉向角速度，將其轉換為馬達角速度。
此時，調整轉向角速度和馬達角速度的比例，設定用于防止輸出值無限增大的限定值，轉換為馬達角速度。另外，具備補償值生成部90，以通過轉向角傳感器35、馬達角速度傳感器45及馬達電流傳感器65輸入的值為基礎，生成補償曲線，將其與要求值生成部20生成的要求曲線進行加算，生成能夠使外部干擾造成的影響力實現(xiàn)最小化的目標曲線。如圖2所示，“A”曲線是要求值生成部20生成的要求曲線，在此基礎上，加算補償值生成部90利用通過神經(jīng)網(wǎng)絡(Neural Network)的反向傳播算法(back propagationalgorithm)學習的控制量而生成的補償曲線，進行補償，從而如“B”曲線所示，生成目標曲線。如上所述，補償值生成部90在監(jiān)測實際轉向角、馬達角速度、馬達電流的同時，為推斷補償值而進行學習，周期性地輸出補償曲線，從而，轉向位置控制部30在要求值生成`部20生成的要求曲線基礎上，加算補償值生成部90生成的補償曲線，進行補償，從而生成目標曲線，通過從轉向角傳感器35輸入的轉向角，計算出將進行中心位置定位的目標轉向角速度。補償值生成部90以無負載情形為基準，當存在外部干擾時，隨著馬達電流的增大，調整馬達電流變化量的標度，生成補償曲線。此時，限制外部干擾造成的馬達電流的上限值，限定并計算出超過自對準轉矩量極限值的值。馬達角速度控制部40比較從轉向位置控制部30輸入的馬達角速度與從馬達角速度傳感器45輸入的馬達角速度，通過比例積分控制，生成用于驅動MDPS(Motor DrivenPower Steering Apparatus)馬達 70 的驅動電流。此時，馬達角速度控制部40為了對輸出確保穩(wěn)定性，以限定值設定范圍并進行調節(jié)。馬達電流控制部60比較馬達角速度控制部40生成的驅動電流與由馬達電流傳感器65測定的馬達電流，驅動MDPS馬達70。另外，本發(fā)明的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置還包括切換部50，有選擇地切換從電動式動力轉向裝置的MDPS轉矩控制部80輸出的驅動電流與馬達角速度控制部40生成的驅動電流，供應給馬達電流控制部60。S卩，MDPS轉矩控制部80在駕駛員要操縱轉向輪時，輸出用于根據(jù)轉向意圖而產(chǎn)生動力輔助力的驅動電流。因此，在檢測到駕駛員的轉向意圖的情況下，為按照駕駛員的轉向意圖驅動MDPS馬達70，通過切換部50進行切換，使MDPS轉矩控制部80輸出的驅動電流能夠輸入給馬達電流控制部60。圖3是用于說明本發(fā)明一個實施例的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的控制方法的流程圖。首先，要求值生成部20判斷是否輸入了用于中心位置定位的啟動命令(SlO)。此時，雖然啟動命令在駕駛員為進行車輪的中心位置定位而啟動啟動開關10時發(fā)生，但只有在車輛處于駐車狀態(tài)時才發(fā)生。駐車狀態(tài)可以在車輛靜止狀態(tài)下，判斷變速擋是否變速為P擋，或通過節(jié)氣門的開度、發(fā)動機轉數(shù)及制動器的運轉狀態(tài)等通常的方法進行判斷。
如果輸入了用于進行車輪的中心位置定位的啟動命令，則要求值生成部20從轉向角傳感器35接受轉向角的輸入(S12)。而且，要求值生成部20如圖2的“A”曲線所示，生成用于按照輸入的轉向角進行中心位置定位的要求曲線(S14)。另外，補償值生成部90通過轉向角傳感器35、馬達角速度傳感器45及馬達電流傳感器65，在監(jiān)測實際轉向角、馬達角速度、馬達電流的同時，如果為推斷補償值而通過神經(jīng)網(wǎng)絡的反向傳播算法進行學習，周期性地輸出補償曲線，則與要求值生成部20生成的要求曲線進行加算，補償要求曲線，從而如圖3的“B”曲線所示，生成目標曲線(S16)。之后，轉向位置控制部30通過補償?shù)哪繕饲€和從轉向角傳感器35輸入的轉向角，計算出將進行中心位置定位的目標轉向角速度(S18)。而且，針對計算出的目標轉向角速度，轉換成用于控制MDPS馬達70的馬達角速度`(S20)。于是，馬達角速度控制部40通過如此轉換的馬達角速度和從馬達角速度傳感器45輸入的馬達角速度，生成用于驅動MDPS馬達70的驅動電流(S22)。如此生成的驅動電流被輸入馬達電流控制部60，在與由馬達電流傳感器65測定的馬達電流進行比較的同時，驅動MDPS馬達70(S24)。之后，在驅動MDPS馬達70的同時，繼續(xù)監(jiān)測轉向角，判斷車輪是否實現(xiàn)了中心位置定位，并進行驅動，直到實現(xiàn)中心位置定位時為止，如果實現(xiàn)中心位置定位，則啟動命令解除(S26)。另一方面，當從電動式動力轉向裝置的MDPS轉矩控制部80輸出驅動電流時，判斷為存在駕駛員的轉向意圖，通過切換部50進行切換，使MDPS轉矩控制部80輸出的驅動電流能夠輸入給馬達電流控制部60。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置及其控制方法，通過控制在把轉向車輪定位于中心位置時實際驅動的MDPS馬達70的馬達角速度，從而能夠抵抗輪胎摩擦或負載荷重等外部干擾，提高馬達控制的精密度。本發(fā)明參照附圖所示的實施例進行了說明，但是，這只是示例而已，所屬技術領域的普通技術人員應當理解可由此實現(xiàn)多種變形及均等的其他實施例。
權利要求
1.一種利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置，其特征在于包括 要求值生成部，如果輸入用于車輪的中心位置定位的啟動命令，則按照轉向角傳感器輸入的轉向角，生成用于中心位置定位的要求曲線； 補償值生成部，以通過所述轉向角傳感器、馬達角速度傳感器及馬達電流傳感器輸入的值為基礎，生成補償曲線； 轉向位置控制部，在所述要求值生成部生成的所述要求曲線基礎上，加算所述補償值生成部生成的所述補償曲線，通過目標曲線和從所述轉向角傳感器輸入的所述轉向角，計算出將定位的目標轉向角速度，把所述目標轉向角速度轉換為馬達角速度； 馬達角速度控制部，通過從所述轉向位置控制部輸入的所述馬達角速度和從所述馬達角速度傳感器輸入的馬達角速度，生成用于驅動MDPS馬達的驅動電流； 馬達電流控制部，比較所述馬達角速度控制部生成的所述驅動電流與由所述馬達電流傳感器測定的馬達電流，驅動所述MDPS馬達；以及 切換部，把所述馬達角速度控制部生成的驅動電流與從電動式動力轉向裝置的MDPS轉矩控制部輸出的驅動電流，有選擇地切換給所述馬達電流控制部。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置，其特征在于還包括啟動開關，輸出用于執(zhí)行所述車輪的中心位置定位的所述啟動命令。
3.根據(jù)權利要求I所述的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置，其特征在于 所述要求值生成部根據(jù)所述轉向角傳感器輸入的轉向角，加算當前角度和至車輪中心的角度以及超調角，其中，超調角考慮了在車輪中心因車輛輪胎摩擦力造成的自對準轉矩而變化的角度，以所述加算的角度為基礎，分成加速區(qū)間、勻速區(qū)間、減速區(qū)間，核算各區(qū)間的角速度，設定各所述區(qū)間的控制誤差上限值，生成所述要求曲線。
4.根據(jù)權利要求I所述的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置，其特征在于 所述補償值生成部以無負載情形為基準，當存在外部干擾時，隨著馬達電流的增大，調整所述馬達電流變化量的標度，生成補償曲線。
5.一種利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的控制方法，其特征在于包括 轉向角輸入步驟，如果要求值生成部輸入用于車輪的中心位置定位的啟動命令，則從轉向角傳感器接受轉向角的輸入； 要求曲線生成步驟，所述要求值生成部根據(jù)所述轉向角，生成用于中心位置定位的要求曲線； 補償曲線生成步驟，補償值生成部以通過所述轉向角傳感器、馬達角速度傳感器及馬達電流傳感器輸入的值為基礎，生成補償曲線； 轉換步驟，轉向位置控制部在所述要求值生成部生成的所述要求曲線基礎上，加算所述補償值生成部生成的所述補償曲線，補償所述要求曲線，通過從所述轉向角傳感器輸入的所述轉向角，計算出將定位的轉向角速度，把計算出的所述目標轉向角速度轉換為馬達角速度； 驅動電流生成步驟，馬達角速度控制部通過所述轉向位置控制部轉換的馬達角速度和從所述馬達角速度傳感器輸入的馬達角速度，生成用于驅動MDPS馬達的驅動電流； 馬達驅動步驟，馬達電流控制部比較所述馬達角速度控制部生成的所述驅動電流與由所述馬達電流傳感器測定的馬達電流，驅動所述MDPS馬達；以及切換步驟，當從電動式動力轉向裝置的MDPS轉矩控制部輸出驅動電流時，切換部把所述馬達電流控制部的輸入從所述馬達角速度控制部切換給所述MDPS轉矩控制部。
6.根據(jù)權利要求5所述的利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置的控制方法，其特征在于 所述啟動命令在處于駐車狀態(tài)時輸入。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用電動式動力轉向裝置的車輪定位裝置及其方法，在加裝了電動式動力轉向裝置的車輛中，駐車后檢測轉向角，通過馬達角速度和馬達電流，控制電動式動力轉向裝置的馬達，把轉向車輪定位于中心位置，控制實際控制的馬達的馬達角速度，從而能夠抵抗輪胎摩擦或負載荷重等外部干擾，提高馬達控制的精密度。
文檔編號B62D5/04GK102874301SQ201210218399
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權日2011年7月12日
發(fā)明者金正求 申請人:現(xiàn)代摩比斯株式會社