[发明专利]一种电动助力转向系统中回正补偿结束时刻的判断方法

说明书

技术领域

   本发明属于电动助力转向系统运动控制方法领域，涉及一种以电机等效电阻和回正补偿时间两个参量同时参与的回正补偿过程结束时刻判断方法。

背景技术

车辆的回正性是考查其转向系统性能的一项重要指标。由于电动助力转向系统中传动机构存在一定的摩擦和阻尼，会造成安装有电动助力转向系统的车辆其回正性能与采用机械转向系统时的回正性能相比有所劣化。为了使安装有电动助力转向系统的车辆有更好的回正性能，需要在回正过程中对电动转向系统的摩擦和阻尼进行补偿。图3是同一种车辆采用三种不同转向系统的回正性比较。其中“机械转向”是指车辆没有装配任何助力转向装置，“EPS转向”是指将车辆上的机械转向系统更换成了电动助力转向系统，但该电动助力转向系统没有开启回正补偿功能，“带回正补偿”是指将车辆上的机械转向更换成了电动助力转向，并开启了回正补偿功能。从图中的实验结果可见，在没有开启回正补偿时，电动助力转向系统对车辆的回正性能有很大的影响。当开启回正补偿后，车辆的回正性能会优于机械转向。

回正补偿采用恒定扭矩的补偿方法，要得到良好的补偿效果，需要对补偿过程的起始和结束时刻进行判断。

之前常用的对结束时刻进行判断的方法是采用对补偿时间进行计时，当补偿时间达到一定值时即结束补偿。这种方法只采用补偿时间这一个参量作为判决条件，常会出现补偿时间过长，造成回正过度。

发明内容

本发明的目的是对补偿过程中补偿结束时刻进行判断。该方法采用电机的等效电阻和补偿时间两个参量作为回正补偿结束的判断依据，当两个参量中的任一参量满足条件时即认为回正补偿过程结束。

本发明采用的技术方案：

本申请提供一种用于无角度传感器的电动助力转向系统中回正补偿过程结束时刻的判断方法，所述电动助力转向系统包括有刷直流电机及与有刷直流电机连接的控制器；所述控制器包括扭矩传感器接口模块、车速/发动机转速输入模块、决策模块、电机驱动模块和测量模块；所述决策模块与扭矩传感器接口模块及车速/发动机转速输入模块连接，用以测量回正补偿时间、确定电机电流以及对助力过程其它参数进行计算；所述测量模块和电机驱动模块都与电机相连，其中测量模块用以测量电机的电流和电压；

在回正补偿过程中，控制器以一定的时间间隔通过测量模块测量电机的电压U和流过电机的电流I，并利用式（1）计算电机等效电阻：

                                                     (1)

该等效电阻并不是电机电枢的实际电阻，其中除了电枢的实际电阻外还包含了电刷的压降和由于电机转动产生的反电势，这两项电压值都用除以电流的方式换算成了电阻，因此叫做等效电阻。图4给出了在回正过程中电机等效电阻的变化规律。

控制器测量电流和电压的时间间隔优选为1ms。

定义一个等效电阻的判断阈值，该阈值的大小与回正补偿过程结束时方向盘的残余角有一定关系，越大，残余角越大，这里取0.5时效果较好。该判断阈值是根据实验得到的，对于不同的车辆，会有不同的优化目标，该值的取值会有所不同。

对于回正补偿时间，则通过控制器的决策模块测量，从回正补偿开始时刻起对补偿时间进行计时，得到回正补偿时间，同时定义一个回正补偿时间的判断阈值，该值的大小与回正补偿结束时方向盘的残余角有一定关系，越大，残余角越小，这里取2秒时效果较好。这个判断阈值是根据实验得到的，对于不同的车辆，会有不同的优化目标，该值的取值会有所不同。

对于电机等效电阻，若由公式（1）计算得到的等效电阻小于判断阈值时，即认为回正补偿过程结束；若回正时间大于时，认为回正补偿过程结束。

在整个回正补偿过程中，对电机等效电阻的判断结果和回正时间的判断结果采取“逻辑或”的逻辑关系，即其中一个判断结果为“结束”即结束回正补偿过程。

有益效果：本申请在不改变现有EPS结构的基础上，利用控制器（ECU）的程序开发，来实现无转角传感器的EPS回正补偿功能；针对微卡和微面市场，在成本不提高的情况下，实现回正补偿功能。传统的回正过程结束判断方法往往只采用计时法，这样用造成在不同路况下出现回正不足和回正过度的现象。在车辆高速行驶时，回正过度会对车辆的稳定性造成影响，严重时会危及驾驶安全。采用本申请中的判断方法后，回正过程不仅仅取决于回正过程的时间，还取决于电机的运行状态，这样可以克服传统判断方法的很多问题。

附图说明

图1 电动助力转向系统功能框图；