[发明专利]电力辅助转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力辅助转向系统，其中电马达适于向例如转向柱的转向构件施加辅助扭矩从而减少由驾驶员控制车辆而需要的努力。

背景技术

在一种简单的电力辅助转向系统中提供一种扭矩传感器，该扭矩传感器被布置以测量在转向柱中的扭矩水平。根据这个测量，控制器计算扭矩要求信号的值，扭矩要求信号示意将由与转向柱联结的电马达产生的扭矩。马达如同驾驶员所要求的那样向柱施加扭矩，而因此减少转动方向盘(wheel)所需要作出的努力。

利用这种简单的布置，在某些驾驶操作中发生了问题，所述问题引起车辆偏航模式瞬时响应(yaw mode transient response)从而导致所谓的车辆“甩尾(fish-tailing)”。这些操作通常是由方向盘(handwheel)上的“不受支持的”驾驶员动作而引起的，例如转动“闪变(flick)”，此时驾驶员施加快速的方向盘角度改变但是并没有任何充分的施加的扭矩来跟随这个动作或者可能在启动快速转弯之后释放方向盘。

在这种情况中，令人期望的是，方向盘快速地并且在过冲或者振动的最小总量下返回中央的“正前”位置。然而，特别是在高的车辆速度下，转向系统的几何和惯性效应对于被轻微地阻尼并且非常振动的自由模式偏航响应作出贡献。

在本技术领域中所公知的是通过在用于驱动马达的扭矩要求信号内包括扭矩阻尼分量而克服这个问题。这个扭矩阻尼分量在某种意义上类似存在于传统的液压系统中的粘性摩擦的机械现象。

阻尼分量的幅度通常作为转向柱速率的函数从零转动速度下的零扭矩到某个任意的最大速度下的最大扭矩而增加。这能够通过向柱速率应用比例因数(有时称为增强曲线)而实现。实际上，当扭矩阻尼分量增加时，由马达输出的扭矩降低，并且因此辅助总量降低。这在高的车辆速度下给出增加的阻尼并且因此给出增加的稳定性。

进一步已知的是，提供一个另外的阻尼分量，该阻尼分量也是由柱承载的扭矩的函数。这能够通过向依赖于柱速率的阻尼项应用各种比例因数而实现。与在高扭矩下的阻尼分量的幅度相比，在低扭矩下，阻尼分量通常将被降低。因此，在无任何扭矩存在于柱中的不用手的操作中，阻尼将是较高的，而在扭矩通常存在于柱中的用手的操作期间，阻尼将是更低的。

本申请人已经领会到，能够改进现有技术的布置，特别地提供一种如由驾驶员感知的用以转向的改进的感觉。虽然并不旨在限制，但是能够认为所述改进的感觉构成一种感觉，其更加密切地类似于传统液压转向系统的感觉。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种电力辅助转向系统，包括：转向机构，用于将方向盘可操作地连接到车辆的车轮(road wheel)；电马达，可操作地连接到该转向机构；扭矩信号发生器，适于产生示意由该转向机构的一个部分承载的扭矩的扭矩信号；柱速率信号发生器，用于产生示意方向盘或者转向柱的角速率的柱速率信号；和信号处理单元，适于接收来自感测装置的输出信号并且由此产生代表将由马达施加到转向机构的扭矩的扭矩要求信号；

其中该信号处理装置包括：

处理装置，用于产生扭矩阻尼分量，该扭矩阻尼分量代表作为柱速率的线性函数的第一柱速率项和作为柱速率的平方或者更高阶因数的函数的第二柱速率项的总和，并且其中该扭矩要求信号依赖于该扭矩阻尼分量的值。

该处理装置可以包括第一处理子单元、第二处理子单元和第三处理子单元，其中：

该第一处理子单元产生作为柱速率的函数的第一柱速率项；并且

该第二处理子单元产生作为柱速率的平方或者更高阶因数的函数的第二柱速率项；

并且进一步地，其中将第三处理子单元布置成产生依赖于第一和第二柱速率项的总和的扭矩阻尼分量。

该转向系统因此包括依赖于柱速率的线性函数和柱速率的二次(或者更高阶因数)函数这两者的扭矩阻尼分量。本申请人已经意识到，在非常低的和非常高的两种柱速率下，这种组合均给予转向一种感到良好的感觉。该线性分量保证了系统在低的速率下不被弱阻尼(如果仅仅使用二次项则可能被弱阻尼)。该二次项保证了该系统在高的速率下不被弱阻尼(如果仅仅使用线性项则可能被弱阻尼)。它在车辆闪变测试期间给出良好的阻尼效应。该二次项有助于在更高的柱速率下保证一致的阻尼感觉。

该第一和第二项可以随着车辆速度而改变。该第一柱速率项可以包括柱速率和第一比例函数的乘积。该第二柱速率项可以包括柱速率的平方或者更高阶因数和第二比例函数的乘积。比例函数可以自身作为车辆速度的函数而改变。

该比例函数可以包括可被表达成数学函数的增强曲线。