[发明专利]电动助力转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及这样一种类型的电动助力转向系统，其中电动马达适合于将辅助扭矩施加到诸如转向柱的转向部件，从而减小控制车辆所需的驾驶员用力。

背景技术

在简单的电动助力转向系统中提供扭矩传感器，该扭矩传感器布置成使得测量转向柱中的扭矩水平。控制器根据这种测量来计算辅助扭矩需求信号的值，该值指示将由附连到转向柱的电动马达生成的扭矩。马达将与驾驶员所需一样的扭矩施加到转向柱并且因此减小转动方向盘所需的力气。

在激发车辆偏航模式瞬时响应的某些驾驶操控中，这种简单布置出现问题—导致车辆所谓的“摆尾”。这些操控典型地是驾驶员对驾驶盘的“无支撑”作用（例如旋转“轻打”）的结果，其中驾驶员施加快速驾驶盘角度变化，但是未用任何显著施加的扭矩将它进行到底，或者可能在启动快速转动之后释放驾驶盘。

在这样的情况下期望驾驶盘以最小的超调量或振动量快速地返回中心“直行”位置。然而，一般而言，具有EPS动态系统的典型车辆在它的自由旋转响应中受到阻尼。通常通过将“轻打”或扭矩脉冲施加到方向盘并且主观评定它的随后旋转响应来评估这种特性。更高的精度和速度对所述评定有改善作用，并且方向盘返回中心时的超调或振动有损所述评定。

美国专利5257828描述了一种用以阻尼具有EPS的车辆的自由响应的控制策略。采用转向柱速度的比例控制器的形式，该算法通过车辆速度相关增益对转向柱的旋转速度进行比率换算并且从否则将作为辅助扭矩需求信号提供的值减去比率换算出的值。该策略因此用于以自由和强制模式抵抗转向系统的旋转。所以必须谨慎地选择车辆速度相关增益的水平以提供足够的自由响应阻尼但在强制模式下不会引起“粘滞”过阻尼转向感觉。

在美国专利5919241(德尔福，1999)所公开的备选策略中，在由车辆速度相关增益对柱速度信号进行比率换算并且从辅助扭矩需求减去所得到的偏航阻尼扭矩需求之前，将具有大约2Hz的拐角频率的低通滤波器应用于柱速度信号。低通滤波器的加入明显地减小在拐角频率之上的柱速度频率对偏航阻尼扭矩需求的贡献。所以增加柱速度响应的带宽，改善方向盘返回中心的速度并且减小强制驾驶员输入的“粘滞”感觉。

国际专利申请WO2009030905将并行路径加入原始“线性”偏航阻尼策略，其中在与线性偏航阻尼扭矩需求相加之前将旋转速度的平方由车辆速度相关增益进行比率换算。偏航阻尼扭矩需求与柱速度的二次方相关表示它对正常低速转向输入提供很少的阻力，但是对典型地触发最差返回中心行为的罕见高速转向输入提供明显更多的阻力。该功能因此实现强制模式下的感觉和自由模式下的返回中心行为之间的更好平衡。

欧洲专利1211158将高通滤波器应用于经比率换算的柱速度以产生“惯性补偿”扭矩需求。将所得到的扭矩加入辅助扭矩需求以通过增大高频辅助扭矩来改善转向感觉。将经高通滤波的柱速度相关项加入辅助扭矩需求导致柱速度响应的带宽的增加，由此改善方向盘返回中心的速度并且减小强制驾驶员输入的“粘滞”感觉。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种电动助力转向组件，其包括：将方向盘可操作地连接到车辆的负重轮的转向机构；适合于产生指示由所述转向机构的一部分承载的扭矩的第一输出信号的扭矩感测装置；用于产生指示所述转向机构的所述部分的角速度的第二输出信号的装置；可操作地连接到所述转向机构的电动马达；适合于接收所述两个输出信号并且从其产生表示将由所述马达施加到所述转向机构的扭矩的总扭矩需求信号的信号处理单元；以及适合于响应所述扭矩需求信号将驱动电流提供给所述马达的电机驱动级，其特征在于，所述总扭矩需求信号包括取决于所述第二输出信号的阻尼分量，用于产生偏航阻尼分量的装置包括具有一个极点和一个零点的滤波器，所述第二输出信号通过所述滤波器以产生所述阻尼分量，选择所述极点和所述零点的频率使得所述滤波器提供在所述极点和所述零点之间的频带，相比于在所述频带之外的所述第二输出信号和滤波器输出之间的恒定相位偏移，在所述频带内所述第二输出信号和所述滤波器的输出之间存在附加相位滞后或超前。

所以转向系统包括从通过单极点/单零点滤波器（通常被称为“超前/滞后”滤波器）的柱速度信号导出的扭矩阻尼分量。申请人意识到这样的滤波器的使用相对于使用低通滤波器或高通滤波器的现有技术提供显著益处。阻尼分量可以提供偏航阻尼分量。超前/滞后滤波器本身可以以下形式表达：