[发明专利]用于机动车的电动动力转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于机动车电动动力转向的系统和方法。

背景技术

传统而言，机动车具有底盘、客舱以及通过悬架机构连接到底盘的车轮，可转向的前轮受到由车辆客舱内的驾驶者使用的转向轮的控制。

在转向轮与车轮之间，设置有转向管柱(steering column)，转向管柱被接合为随着转向轮旋转，其下端具有作用于转向齿条(steering rack)的小齿轮(pinion)，使得车轮能够绕着基本竖直的轴旋转，以便保证其方向以及车辆底盘的转动。

这样的转向机构可具有特别是在静止时的操纵中——例如停车操纵中——允许驾驶者的作用力减小的电动动力转向。

该机构一般包含：转向齿条致动器，其在转向轮与转向齿条之间位于转向管柱上；对驾驶者施加到转向轮上的转矩进行测量的传感器，其在致动器与转向轮之间位于转向管柱上。

文档FR2814423涉及用于确定必须由动力转向系统的电动机提供的辅助转矩(assist torque)的方法。辅助转矩通过将驾驶者转矩乘以取决于驾驶者转矩和车辆速度的辅助增益而获得。

这样的系统没有考虑系统的机械谐振问题。

事实上，电动动力转向与车辆的前轴组件的耦合构成具有两个主机械谐振的机电系统。

这两个主谐振各自的特征在于频率(谐振频率)、阻尼(谐振的Q因子)和模型变形(modal deformation)。

模型变形可理解为在所考虑的谐振频率上同相振动的所有点的几何位移的映像(image)。

在这些谐振频率上，系统稳定性大大减小，其实际上导致系统的振荡。

存在减小伺服增益以便关于这两种主谐振模式的频率减小闭环系统带宽的系统。然而，当达到这两种主谐振之的一种时，闭环系统增益的这样的减小产生可察觉的性能降低。

其他系统通过滤波在频率方面局部地减小伺服增益。这样的系统显著降低了两种主谐振频率上的伺服调节的性能。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于在达到这两种主谐振中的一种上的运行模式时管理这两种主谐振的控制，而不削弱电动动力转向系统的性能。

因此，根据本发明一实施形态，提出了一种用于机动车的电动动力转向系统，其包含转向齿条致动器和对驾驶者施加到转向轮的转矩进行测量的传感器，所述致动器和传感器分别在转向轮与转向齿条之间和致动器与转向轮之间位于转向管柱上。系统包含确立装置(elaboration)，以便确立被设计为对转向齿条致动器和转矩测量传感器在转向管柱上的同一位置(identical location)进行模拟的电动动力转向的最终辅助转矩，使得在系统的两个主机械谐振频率上表示系统运行的伯德图的相位近似为零。

这样的滤波使得能够在谐振频率上获得表示系统运行的伯德图的近似零相位，因此使得转向管柱上转矩测量传感器和转向齿条致动器的同一位置能够得到模拟，因此，这些谐振频率上系统的振荡能够得到避免，而不降低系统性能。

电动动力转向的最终辅助转矩为由致动器传送到转向管柱的转矩。

根据一个实施例，系统包含用于依赖于由驾驶者施加到转向轮的转矩的测量来推定预定初始辅助转矩和预定辅助增益的装置。

例如，预定初始辅助转矩通过预定的数学函数或机载映射图(on-boardcartography)计算得出。依赖于驾驶者施加到转向轮的转矩的测量，预定辅助增益对应于初始辅助转矩的斜率的值。

根据一实施例，所述确立装置包含第一滤波装置，其用于作为辅助增益的函数对初始辅助转矩进行滤波。

根据一实施例，所述确立装置包含第二滤波装置，其用于对由驾驶者施加到转向轮的转矩的测量进行滤波。

根据一实施例，所述确立装置包含用于将来自第一与第二滤波装置的输出信号进行相加以便在所述确立装置的输出上发布所述最终辅助转矩的装置。

根据一实施例，所述致动器包含电动机，所述系统还包含用于将所述最终辅助转矩转变为对于供给电动机的电流的对应指令的装置。

根据一实施例，低通型的所述第一滤波装置适用于向系统的第一主机械谐振频率施加大约π/4弧度的相位延迟。

根据一实施例，高通型的所述第二滤波装置适用于向系统的第二主机械谐振频率施加大约π/4弧度的相位超前。

根据本发明另一实施形态，提出了一种用于对机动车的电动动力转向进行管理的方法，其中，建立电动动力转向的辅助转矩，其适用于模拟位于转向管柱上的转矩测量传感器和转向齿条致动器的同一位置，使得在系统的两个主机械谐振频率上表示系统运行的伯德图的相位近似为零。