[发明专利]扭矩传感器的零点校正方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器的校正方法和装置，尤其涉及一种汽车电动助力转向系统中扭矩传感器的零点校正方法和装置。

背景技术

现有技术中汽车方向盘带有电动助力转向系统，当转动方向盘，扭矩被传递到扭力杆时，输入轴和输出轴之间的旋转方向出现偏差，扭矩传感器感应该偏差，再结合车速传感器输出的信号，确定转向助力的大小和方向，并利用驱动电机辅助转向操作。

电动助力转向系统长期使用过程会导致扭矩传感器安装位置发生偏移、扭矩传感器电位器弹簧弹性回复力老化、扭矩传感器电位器滑块与管住螺旋球槽产生机械磨损等，以致电动助力转向扭矩的机械零点与电气零点发生偏差。使驾驶者在操纵方向盘时出现左右转向力矩不对称，车辆丧失直线行驶的能力，严重时会导致主动转向或方向打死。现有技术仅在用户维修时才能进行零点校正，对于用户正常使用时此功能是完全缺失的。

发明内容

本发明提供一种电动助力转向系统中扭矩传感器的零点校正方法，利用电控算法来弥补机械结构的老化，保证用户驾驶的舒适性和安全性，并尽可能地延长产品的使用时间，使整个电动助力转向系统达到平衡。

一种扭矩传感器的零点校正方法，包括如下步骤：

(1)静态零点学习：

a)分别读取扭矩传感器的前几次上电工作后确认并保存的零点基准值得到零点基准值队列。

扭矩传感器每一次上电工作后都将本次工作结束时的零点基准值进行保存，多次工作后就会形成零点基准值队列，可以保证零点基准值在使用过程中进行准确可靠地传递，便于实现零点偏差的实时跟踪。

每次读取的零点基准值数量可根据精度要求设定，例如一般设为三次，即分别读取前三次上电工作后确认并保存的零点基准值，分别得到三个零点基准值。

b)采集扭矩传感器本次上电时的原始零点基准值。

扭矩传感器每次上电初始化时，会读取一个原始零点基准值，为了消除偶然因素，连续采样八次得到八个原始零点基准值，通过中值滤波取四个中间值，并取该四个中间值的平均值作为所述的原始零点基准值；根据精度要求的不同，连续采样次数也可以适当调整。

c)将步骤b)的原始零点基准值与步骤a)中的各个零点基准值相比较。

若相比较的差值均处于设定范围内，则将步骤b)的原始零点基准值作为静态零点学习后得到的临时零点基准值；否则，步骤a)中扭矩传感器上一次上电工作后确认并保存的零点基准值作为静态零点学习后得到的临时零点基准值。

例如步骤a)中得到三个零点基准值，那么就要将步骤b)的原始零点基准值分别与这三个零点基准值相比较，因此也得到三个差值，按照三个零点基准值获得的时间由近及远，对应的三个差值应分别处于：100～300毫伏、130～390毫伏、150～450毫伏的范围内，则将步骤b)的原始零点基准值作为静态零点学习后得到的临时零点基准值。

(2)动态零点修正：

d)在设定的时间窗口内按照预定的时间间隔采样扭矩传感器信号。

设定的时间窗口可以是10～60秒，例如为30秒；而预定的时间间隔一般为500～1000微秒，例如500微秒。

e)将步骤d)中的每一个当前采样值利用其前一个滤波值进行一阶滤波，得到时间窗口内与每一个采样值相对应的滤波值；

例如，利用第N-1个采样值的滤波值对第N个采样值进行一阶滤波，得到第N个采样值的滤波值，该滤波值再应用到对第N+1个采样值的一阶滤波中。即，Y_N＝A1×X_N+(1-A1)×Y_N-1。滤波系数A1可以是0.032～0.140，例如为0.094。

其中：

X_N为第N个采样值；

Y_N为与第N个采样值相对应的滤波值；

Y_N-1为与第N-1个采样值相对应的滤波值，即前一个滤波值。

f)将步骤e)得到的同一时间窗口内的滤波值进行遇限削弱积分，即将每一个滤波值分别与步骤c)的临时零点基准值作差，得到差值，将处于600毫伏内的差值累加得到累加值。若累加值为正数，则表示向右修正，否则表示向左修正。

g)利用所述的累加值和当前车速滤波值确定与本次时间窗口相对应的当前初始修正值，利用与前两次的时间窗口相对应的二阶滤波值对当前初始修正值进行二阶滤波，得到当前初始修正值的二阶滤波值，若该二阶滤波值大于预设的安全修正值250毫伏，则将预设的安全修正值作为修正值，否则将该二阶滤波值作为修正值；