一種具有摩擦識別的電動助力轉向系統的制作方法
本發明涉及一種汽車電子技術，尤其涉及一種具有摩擦識別的電動助力轉向系統。
背景技術：
大多數電動助力轉向系統如圖1所示，是由機械轉向系統(主要包括轉向盤1，轉向管柱3，中間軸5，轉向器6，小齒輪10，轉向拉桿7，轉向節臂9，轉向輪8)加裝轉角傳感器2，1扭矩傳感器11，電子控制單元13，轉向助力電機12及其減速機構4等組成。其中，扭矩傳感器用以檢測駕駛員操縱力矩；助力電機可安裝在轉向管柱或轉向器上，通過減速機構給駕駛員提供助力力矩。
圖2中扭矩傳感器信號Td，轉角傳感器信號A與車速傳感器信號V輸入到電子控制單元(ECU)的力矩控制模塊，計算出相應的助力力矩Icmd，作為目標力矩指令輸出給電機控制模塊，控制器輸出電流驅動助力電機工作。
圖2中所述力矩控制模塊中包含基本助力、主動回正控制、主動阻尼控制、慣量補償控制等子模塊。基本助力模塊可以在不同車速時設置不同的助力曲線，從而獲得不同的轉向手感，其輸出基礎助力力矩。主動回正控制模塊和主動阻尼控制模塊可以根據不同車速下圖1中轉向盤1產生的不同角度信號A設置不同的主動回正力矩或主動阻尼力矩，保證車輛中低車速時的主動回正性能(使圖1中轉向盤1可以自動回到直線行駛位置)及中高車速時的行駛穩定性能。慣量補償控制模塊對系統性能做一定的慣量補償，以獲得更良好的轉向感覺，其輸出慣量補償力矩。各個模塊輸出的力矩相加后，作為目標力矩指令輸出給電機控制模塊.
機械轉向系統各個環節的摩擦力可以等效到圖1轉向盤1上，該摩擦力矩以Fc表示。由于摩擦力矩Fc的存在，使得轉向盤1的實際操作力矩F與扭矩傳感器檢測到圖1轉向盤1的轉動力矩Ft之間存在一定偏差，表示為F＝Ft+Fc。同時，F＝Fd+Fa,其中Fd為駕駛員施加的力矩，Fa為電動助力轉向系統施加的助力力矩。
現有的圖2總力矩控制模塊都未考慮摩擦力矩Fc，而是使F≈Ft。這樣當檢測出的轉動力矩Ft很小的時候，輸出的助力力矩Fa也很小。由于Fd＝Ft+Fc-Fa，這使得摩擦力矩Fc基本上需要由駕駛員的施加力矩Fd來克服，導致駕駛員的手感不舒適。摩擦力矩Fc還對車輛中間位置的判斷帶來很大影響。例如在回正控制時，當回正力矩小于摩擦力矩的時候，轉向盤1并沒有回到中間，而是留有一定的殘余角度。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是要提供一種具有摩擦識別的電動助力轉向系統，具有實時自學習系統摩擦力的功能，具有摩擦力補償的助力轉向系統可以克服由于系統本身摩擦對助力性能的影響，使助力轉向系統操作更加舒適,中間位置感更加清晰。
本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種具有摩擦識別的電動助力轉向系統，包括：基本助力模塊：根據不同車速時設置對于扭矩信號的助力曲線，從而獲得不同的轉向手感，其輸出基礎助力力矩；主動回正控制模塊：根據不同車速下轉向盤的角度信號設置不同的主動回正力矩，控制車輛中低車速時的主動回正性能；主動阻尼控制模塊：根據不同車速下轉向盤的角度信號和轉向盤速度信號設置不同的主動阻尼力矩，控制車輛中高車速時的行駛穩定性能；慣量補償控制模塊：對轉向盤轉向時產生的慣量進行慣量補償，其輸出慣量補償力矩；摩擦補償控制模塊：根據轉向系統的手力矩和電機輸出力矩計算出系統摩擦力；各個模塊輸出的力矩相加并減去系統摩擦力后，作為目標力矩指令輸出給電機控制模塊。
上述的具有摩擦識別的電動助力轉向系統，其中，所述系統摩擦力FSysfric計算如下：
FSysfrlc＝FSt+FMotor*GearRatio；
其中，FSt為手力矩，FMotor為電機輸出力矩，GearRatio為電機減速比，將上述方程計算出的系統摩擦力乘以一比例系數即為最終計算出的摩擦力。
上述的具有摩擦識別的電動助力轉向系統，其中，所述系統摩擦力在如下工況下進行計算：所述轉向盤角度小于預設值，所述轉向盤速度和車速落入預設范圍內，且手力矩大于預設閥值。
上述的具有摩擦識別的電動助力轉向系統，其中，所述轉向盤角度小于正負10deg，所述轉向盤速度為20deg/s-500deg/s，所述車速為40kmph～200kmph，所述手力矩大于1Nm，所述比例系數為28～32。
本發明的具有摩擦識別的電動助力轉向系統具有實時自學習系統摩擦力的功能，具有摩擦力補償的助力轉向系統可以克服由于系統本身摩擦對助力性能的影響，使助力轉向系統操作更加舒適,中間位置感更加清晰。
附圖說明
圖1為電動助力轉向系統的示意圖；
圖2為電動助力轉向系統控制的示意圖；
圖3為本發明具有摩擦識別的電動助力轉向系統的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
圖3為本發明具有摩擦識別的電動助力轉向系統的示意圖。
請參見圖3，本發明提供的具有摩擦識別的電動助力轉向系統，包括：
基本助力模塊：根據不同車速時設置對于扭矩信號的助力曲線，從而獲得不同的轉向手感，其輸出基礎助力力矩；
主動回正控制模塊：根據不同車速下轉向盤角度信號設置不同的主動回正力矩，保證車輛中低車速時的主動回正性能；
主動阻尼控制模塊：根據不同車速下轉向盤角度信號和轉向盤速度信號設置不同的主動阻尼力矩，保證車輛中高車速時的行駛穩定性能；
慣量補償控制模塊：對轉向盤轉向時產生的慣量進行慣量補償，其輸出慣量補償力矩；
摩擦補償控制模塊：根據轉向系統的手力矩和電機輸出力矩計算出系統摩擦力；
各個模塊輸出的力矩相加并減去系統摩擦力后，即基礎助力力矩、主動阻尼力矩和慣量補償力矩相加并減去系統摩擦力，作為目標力矩指令輸出給電機控制模塊。
本發明是通過車輛符和某工況時根據轉向系統的手力矩和電機輸出力矩計算出系統摩擦力。這種具體的工況是指：
轉向盤角度小于正負a，a優選為10deg(度)；
轉向盤速度大于b且小于c，優選為20deg/s-500deg/s車速大于e且小于f，優選為40kmph～200kmph；
手力矩大于g，優選為1Nm(牛頓米)；
當以上條件同時滿足時，可根據如下公式計算出系統摩擦力FSysfric
FSysfric＝FSt+FMotor*GearRatio；
其中，FSt為手力矩，FMotor為電機輸出力矩，GearRatio為電機減速比，此方程計算出的系統摩擦力與系統真實的摩擦力成正比關系。
由上可見，軟件計算出的摩擦力*30＝真實系統摩擦力，以上可得系統摩擦力與真實的系統摩擦力相差倍數較為準確。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
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