[发明专利]用于电动助力转向的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及电动助力转向系统。

背景技术

电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)是一种直接依靠电机提供辅助转矩的动力转向系统，主要由传感器、助力电机、电机减速机构、控制器等关键部件组成。

EPS的基本原理是：当驾驶员操纵转向盘时，转向盘扭矩传感器检测转向扭矩信号，控制器根据输入的车速信号以及转矩信号进行相应的运算处理，确定电机需要输出的目标助力转矩。电机控制器则控制电机产生该助力转矩，并通过电机减速机构加载在转向轴上，从而帮助驾驶员轻松完成车辆转向操作。

除了基本的助力功能，EPS还包含了其他的功能，例如回正控制功能和阻尼控制功能，阻尼惯量补偿功能，主动抑振控制功能，故障诊断功能等。其中某些功能需要绝对转向角度信号才能实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电动助力转向的装置和方法，其是在不添加绝对转向角度传感器以避免增加成本的情况下，向电动助力转向系统提供绝对转向角度信号。因此采用的方法是：根据增量式位置传感器信号得到转向盘相对转角信号，再通过转向中间位置估计来确定转向中间位置，以此来得到绝对转向角度信号。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于电动助力转向的装置，包括信号转换装置和计算装置，其中该信号转换装置将电机转子位置信号转换为相对转向角度信号，该计算装置根据车速信号、相对转向角度信号和转向扭矩信号计算转向中间位置并得出绝对转向角度信号，其中该计算装置包括：数据采样单元，用于进行转向角度和转向扭矩信号的数据采样操作；数据拟合单元，用于对采样数据进行数据拟合；以及转向中间位置求解单元，用于求出相应曲线的交点而得到转向中间位置。

其中，该信号转换装置根据电机转子位置信号获得连续的相对转向角度信号。

其中，所述数据采样操作包括采样判断流程和采样流程，采样判断流程用于判断是否满足数据采样的条件，采样流程用以区分向左转向过程和向右转向过程，并保证采样数据在整个允许采样的扭矩范围内等间隔均匀分布。

其中，所述数据拟合根据采样的数据、通过求解矛盾方程组得到最小二乘解拟合出相应曲线。

其中，所述转向中间位置求解单元通过数值解法求得相应曲线的交点，即转向中间位置。

其中，该计算装置还包括异常值剔除单元，用于去除一组测量数据中的异常值。

本发明还公开一种用于电动助力转向的方法，包括如下步骤：信号转换步骤，将电机转子位置信号转换为相对转向角度信号；计算步骤，根据车速信号、相对转向角度信号和转向扭矩信号计算转向中间位置并得出绝对转向角度信号，其中：该计算步骤包括：对转向角度和转向扭矩信号进行数据采样；对采用数据进行数据拟合；以及求出相应曲线的交点而得到转向中间位置。

其中，该信号转换步骤根据电机转子位置信号获得连续的相对转向角度信号。

其中，所述数据采样包括采样判断流程和采样流程，采样判断流程用于判断是否满足数据采样的条件，采样流程用以区分向左转向过程和向右转向过程，并保证采样数据在整个允许采样的扭矩范围内等间隔均匀分布。

其中，所述数据拟合根据采样的数据、通过求解矛盾方程组得到最小二乘解拟合出相应曲线。

其中，所述转向中间位置是通过数值解法求得相应曲线的交点，即转向中间位置。

其中，该方法还包括异常值剔除步骤，用于去除一组测量数据中的异常值。

由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果是：省略了绝对转向角度传感器，降低了电动助力转向系统的成本。

附图说明

图1是本发明所用的永磁同步电机转子霍尔电平信号逻辑图。

图2是本发明的计算相对转向角度的方法在状态流内的算法实现图。

图3是本发明的计算相对转向角度的方法的仿真结果图。

图4是本发明所用的永磁同步电机转子高精度霍尔电平信号逻辑图。

图5是转向角度和转向扭矩的关系图。

图6是本发明的估计转向中间位置的方法的数据采样使能判断流程图。

图7是本发明的估计转向中间位置的方法的数据采样流程图。

图8是本发明的估计转向中间位置的方法的左转向等间隔数据采样流程图。

图9是本发明的估计转向中间位置的方法的迭代计算拟合曲线在状态流内的算法实现图。

图10是本发明的估计转向中间位置的方法的牛顿法计算曲线交点在状态流内的算法实现图。

图11是本发明的估计转向中间位置的方法的剔除异常值的格拉布斯法的流程图。