[发明专利]具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)，特别是涉及一种具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统。

背景技术

现有的电动助力转向系统(EPS)是由传统的机械转向系统(主要包括转向盘，转向轴，转向器，转向拉杆机构，转向轮)加装扭矩传感器，电子控制单元，转向助力电机及其减速机构组成。其中，扭矩传感器安装于转向轴上以检测驾驶员操纵力矩；助力电机可安装在转向轴或转向器上，通过减速机构给驾驶员提供助力力矩；扭矩传感器信号与车速传感器信号输入到电子控制单元的基本助力控制模块，计算出相应的助力力矩，作为助力电机输出的目标力矩指令。助力力矩大小可以由软件设置，在不同车速时设置不同的助力曲线，即可以获得理想的转向手感。

EPS系统输出的助力力矩Ta大小与驾驶员输入转向盘的转向盘输入力矩大小Ts相关，其关系通过助力曲线决定。如图1所示的助力曲线一般以原点奇对称，因此，可以只讨论第一象限的部分。早期的助力曲线为单直线型，主要由曲线斜率G(即助力增益)和助力死区L描述(如图1)。直线型的曲线参数简单，易于调试。但是在实际应用中驾驶员通常希望在不同的力矩输入下具有不同的助力水平。比如在小力矩(转向盘中间位置)输入时，驾驶员希望助力较小，获得更多的转向手感；而在大力矩输入时，驾驶员希望助力较大，使得转向过程更加轻松。这就导致了折线型助力曲线的出现(如图2所示)。折线型曲线具有两个或多个斜率(G1，G2……)，可以提供不同助力水平。不过折线型曲线的斜率(曲线一阶导数)会在两段直线的交点处出现突变，带来驾驶员操纵的不平顺感，这就要求助力曲线的斜率需要平滑过渡。因此，目前也有平滑型的助力曲线得到应用。如图3所示，平滑型曲线的不同直线部分之间均通过二次曲线平滑连接，保证了转向手感的平顺性。其第一个二次曲线段也可作为小助力部分与直线段的大助力部分进行区分，获得与折线型曲线类似的效果。但二次曲线段既要兼顾平缓过渡的功能，又要作为小助力区提供不同的助力水平，这样很难在实际标定过程中取得理想的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统，以改善现有电动助力转向系统的助力特性。该系统具有完全平滑的助力特性，并可以根据小助力区和大助力区的不同手感要求对曲线参数进行独立标定，具有助力平顺、参数功能独立、易于调试的优点。

为解决上述技术问题，本发明的具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统，是在现有的电动助力转向系统基础上，通过改变助力曲线的设置完成的，即本发明的具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统，是电子控制单元设置有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统。

所述双斜率平滑助力曲线设置于电子控制单元的基本助力控制模块。

其中，双斜率平滑助力特性曲线是根据不同的车速，设置不同的助力曲线；且该双斜率平滑助力特性曲线的第三象限与第一象限的曲线奇对称，第一象限的助力曲线从原点开始依次分成7段：死区段、第一曲线段、第一直线段、第二曲线段、第二直线段、第三曲线段、饱和段(由于第三象限与第一象限的曲线奇对称，第一象限的助力曲线分段如同第一象限)；其中，该助力曲线可以全部通过参数化实现，方便标定工作。

本发明的有益效果；

(1)斜率可独立调节的两条直线段可以提供不同助力水平，有利于综合平衡微小转向与大角度转向之间的助力需求；

(2)在死区段、第一直线段、第二直线段以及饱和段之间均有二次曲线进行过渡，保证了助力曲线完全平滑，而且当助力在不同水平之间切换时转换平滑，转向手感平顺；

(3)由于本发明的助力曲线可以全部通过参数化，因此，保证了标定人员仅需改变相关参数，即可实现下列目标的独立调节：助力死区大小、各个助力区的助力水平、各段二次曲线的过渡快慢程度等。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是直线型助力曲线；

图2是折线型助力曲线；

图3是平滑型助力曲线；

图4是本发明系统的控制流程图；

图5是本发明的双斜率平滑助力曲线的单条曲线第一象限的示意图；

图6是本发明的双斜率平滑助力曲线的全车速范围助力特性示意图。

具体实施方式

本发明的具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统，是电子控制单元设置有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统。