[发明专利]具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及电动助力转向系统，尤其是一种具有 参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)。

背景技术

电动助力转向系统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 的助力特性曲线，即可以获得理想的转向手感。

传统的电动助力转向控制系统大多采用直线型或折线型的助力特性， 但直线型助力特性的助力增益在车速一定时是一个常值，对于输入的操纵 力矩的高低区域不能区别对应，从而无法兼顾转向操作对中间位置路感及 转向轻便性的要求；折线型助力特性的设计虽然在一定程度上弥补了这个 缺陷，但折点处梯度的突变仍然损害了转向感觉，容易造成操纵力的跳跃 感；虽然少数文献中提到了曲线型助力特性的设计方法，但都存在着选取 的约束参数物理意义不明确，曲线方程过于简单或者过于复杂，标定过程 繁琐等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了改善电动助力转向系统的助力特性，提供一种具 有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统，该系统可以根据 驾驶员期望的转向感觉确定电动助力转向系统在不同车速下的助力特性； 能兼顾转向系统对中间位置路感及转向轻便性的要求；能适用于不同车型 EPS助力特性的设计与实车标定的需要，具有物理意义明确、调整方便等 优点。

为达到以上目的，本发明的技术方案是：

一种具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统，该系 统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 速机构组成的；其中，扭矩传感器安装于转向轴上以检测驾驶员手上力矩； 助力电机一般安装在转向轴上或转向器上，通过减速机构给驾驶员提供助 力力矩；所述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；该发明的特点是，所设计的助力特性曲线是一条关于零输入力矩点 中心对称的分段式曲线，可以通过调整5个关键参数值改变曲线形状以达 到不同的助力效果，而且，当调整任一个或者同时调整多个关键参数时， 其他参数不必作任何修改，仍然能保证曲线的完整性和一阶导数连续性。

由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果是：在不需要改动现有 的电动助力转向系统的硬件的前提下，通过基本助力控制算法的改变，优 化了在不同的车速下电动助力转向系统的转向助力性能；同时，由于调整 参数物理意义明确且参数较少，可以大大缩短调试时间。

附图说明

图1是本发明的具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向 系统的基本控制原理图。

图2是本发明的具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向 系统的助力特性曲线及约束参数示意图。

图3是本发明的具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向 系统的全车速范围内的助力特性曲线图。(0-120km/h)。

图4是本发明的具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向 系统的仿真结果V＝30km/h侧向加速度与转向操纵力矩关系图。

图5是本发明的具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向 系统的仿真结果V＝60km/h侧向加速度与转向操纵力矩关系图。

图6是本发明的具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向 系统的仿真结果V＝100km/h侧向加速度与转向操纵力矩关系图。

图7是本发明的具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向 系统的仿真结果V＝100km/h侧向加速度与转向操纵力矩关系图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。