电动助力转向系统技术方案

一种电动助力转向装置，包括：组合的角位置和转矩传感器组件，其包括在使用中操作地连接至车辆的转向盘的上柱轴、在使用中操作地连接至车辆的车轮的下柱轴、使上柱轴和下柱轴互连的扭力杆；第一和第二转矩信号产生器件，其每一个根据扭力杆的角偏转产生第一转矩信号；绝对位置信号产生器件，其在使用中产生指示上柱轴的角位置的上柱绝对位置信号；电动机，其连接至转矩传感器组件的下柱轴；以及由电动机承载的电动机位置传感器，其根据电动机转子的角位置提供电动机位置信号。所述装置还包括虚拟转矩信号产生器件，其在使用中适于从电动机位置信号和由处理器件产生的绝对角位置信号的组合产生第三转矩信号。

EPs

An electric power steering apparatus, including: angular position and torque sensor components, including in use is operatively connected to the vehicle steering wheel in use is operatively connected to the vehicle plate column shaft, under the column shaft, the shaft and the lower column column axial torsion bar interconnects; the first and second torque signal generating device, each of which according to the deflection angle of the torsion bar generates a first torque signal; absolute position signal generating device, the absolute position of the column signal axis indicates the angle position of the column in use; motor, which is connected to the torque sensor assembly under the column axis; and by the motor bearing motor position sensor, according to the angular position of motor rotor motor position signal. The device also includes a virtual torque signal generating device that in use is adapted to generate a third torque signal from a combination of an electrical motor position signal and an absolute angular position signal generated by the processor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动助力转向系统
本专利技术涉及对电动助力转向系统的改进。
技术介绍
在典型的电动助力转向系统中，电动机(比如三相直流电动机)连接至转向机构的一部分，特别地连接至转向轴，所述转向轴将车辆的转向盘连接至车轮。传感器(比如转矩传感器)产生指示由驾驶员施加至转向盘上的转矩的信号，并且该信号被馈送到微处理器中。微处理器使用该信号以产生用于电动机的控制信号，所述控制信号指示电动机所需的转矩或电流。这些控制信号在微处理器中被转化成用于电动机的每一相的电压波形，这些电压波形进而被从微处理器传输至电动机侧桥驱动器。电动机侧桥驱动器将控制信号(其通常为低电平电压波形)转化成施加至电动机侧的桥的各相上的更高电平的电压驱动信号。典型的桥包括一组开关，所述一组开关根据从桥驱动器电路施加至开关的高电平电压驱动信号选择性地将来自电源的电流施加至电动机的各相。通过控制开关，能够相对于电动机的转子位置控制电动机中的电流，从而允许控制由电动机产生的转矩。电动机在使用中因此导致将辅助转矩施加至转向系统，所述辅助转矩帮助或有助于驾驶员转动转向盘。由于该转矩影响转矩传感器的输出，因此这形成了一种闭环控制，该闭环控制允许准确控制电动机转矩。转矩传感器通常包括扭力杆和两个角位置传感器，所述两个角位置传感器中的一个角位置传感器提供表示转向系统在扭力杆的一侧上的角位置的输出信号，而另一个角位置传感器提供表示转向系统在扭力杆的另一侧上的角位置的输出信号。当没有施加转矩时，两个输出信号将是对准的，但是当施加了转矩时，扭力杆扭动，导致两个角位置传感器运动成不对准。该输出信号的相对变化提供了对所需转矩的测量。为了在发生故障的情况下提供额外的安全裕度，通常使用双通道转矩传感器，其产生两个信息通道，每个通道各自提供转矩测量。在使用中，由每个通道显示的转矩用另一个通道的转矩进行校验，如果它们是一致的，则能够认为转矩值是可靠的。如果它们不一致，则一个或两个通道可能发生了故障且能够建立一错误标记。通常来说，当该情况发生时，电动机不施加辅助转矩。尽管双通道转矩传感器给予了增大的安全度，但是在一个通道发生故障的情况下，即使另一个通道未发生故障，也不可能继续安全地施加辅助转矩，这部分是因为可能不能够辨别哪个通道有故障、哪个通道是可靠的，并且还因为没有办法提供保护以使那个仍然良好的通道随后不发生故障。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种电动助力转向装置，所述电力助力转向装置改进了在检测到故障时与现有系统有关的问题。根据第一方面，本专利技术提供了一种电动助力转向装置，包括：组合的角位置和转矩传感器组件，所述组合的角位置和转矩传感器组件包括：上柱轴，所述上柱轴在使用中操作地连接至车辆的转向盘；下柱轴，所述下柱轴在使用中操作地连接至车辆的车轮；扭力杆，所述扭力杆使上柱轴和下柱轴互连；第一转矩信号产生器件，所述第一转矩信号产生器件根据扭力杆的角偏转产生第一转矩信号；第二转矩信号产生器件，所述第二转矩信号产生器件根据扭力杆的角偏转产生第一转矩信号；绝对位置信号产生器件，所述绝对位置信号产生器件在使用中产生指示上柱轴的角位置的上柱绝对位置信号；电动机，所述电动机连接至转矩传感器组件的下柱轴，使得电动机的角位置的变化产生输出轴的角位置的相应变化，且相对角位置不受由扭力杆承载的扭转的影响；以及由电动机承载的电动机位置传感器，所述电动机位置传感器根据电动机转子的角位置提供电动机位置信号；其特征在于，所述装置还包括虚拟转矩信号产生器件，所述虚拟转矩信号产生器件在使用中适于从电动机位置信号和由处理器件产生的绝对角位置信号的组合确定第三转矩信号。所述装置可以包括上柱角位置感测器件，所述上柱角位置感测器件产生依赖于上柱轴的角位置的至少一个输出信号；下柱位置感测器件，所述下柱位置感测器件产生依赖于下柱轴的角位置的至少一个输出信号；以及处理器件，所述处理器件从来自上柱传感器和下柱传感器的输出信号产生第一转矩信号，并且从来自上柱传感器和下柱传感器的输出信号产生独立的第二转矩信号。绝对位置信号产生器件可以包括次要角位置传感器(典型地，其独立于在上述段落中提及的上柱角位置传感器)，所述次要角位置传感器附接至上柱并且产生一绝对位置信号，所述绝对位置信号在超过上柱的一转的范围内是唯一的，优选地在超过3转或更多转的范围内是唯一的。所述绝对位置信号应该在附接至转向装置的转向盘的旋转的整个范围内是唯一的。传感器可以通过齿轮连接至上转向柱，所述齿轮可以相对于上柱轴逐步增加或逐步降低传感器的旋转。产生器件可以观测角位置传感器的输出，以产生角位置信号。替代地，绝对位置信号产生器件可以布置成使用来自上柱位置传感器和下柱位置传感器中的一者的输出信号中的一个输出信号连同次要角位置传感器的输出来产生独立的上柱绝对角位置信号。这可以包括使用差值处理，在所述差值处理中，通过查找来自两个传感器的具有不同相位的信号之间的差值来算出角度。绝对位置产生器件与第一转矩信号产生器件和/或与第二转矩信号产生器件可以共享一个或多个传感器。所述装置可以包括交叉校验器件，所述交叉校验器件布置成将第一转矩信号和第二转矩信号与第三转矩信号进行交叉校验，以校验转矩传感器的完好性。交叉校验器件可以形成处理器件的一部分，且虚拟转矩信号产生器件还可以形成处理器件的一部分。处理器件可以包括一个或多个分离的信号处理单元，每个信号处理单元包括集成电路。因此，本专利技术提供了一种装置，在所述装置中，从电动机位置传感器连同来自转矩传感器的角位置信息一起产生第三转矩信号，并且第三转矩信号能够在两个转矩通道没有给出相同的转矩值的故障的情况下被用于核实转矩传感器的一个或两个转矩通道的功能。这可以允许所述装置在仅有两个通道的现有装置需要关停时继续起作用。用于产生转矩信号的上角位置感测器件中的每一个均包括两个角位置传感器，所述两个角位置传感器中的每一个均适于产生输出信号中的一个，所述输出信号中的每一个均独立于另一个。因此，每个感测器件将提供两个信号通道1和2，从而允许产生独立的第一转矩信号和第二转矩信号。更具体地，上角位置感测器件的角位置传感器中的每一个可以包括携带附接至轴的调制轨道的旋转式感测元件和检测器、或普通的旋转式感测元件可以与两个检测器一起使用，使得所述两个通道完全独立但是共享物理转子。类似的布置可以提供用于下角位置感测器件的传感器中的每一个传感器。上柱传感器和下柱传感器中的每一个均具有较高的分辨率(精细角度传感器)且可以产生周期重复的信号，所述周期小于相应的上轴和下轴的一转，使得在输出信号自身上，每个输出信号不指示上轴和下轴的任意一者的绝对位置。信号可以以20度或以40度重复，或者一个信号以20度重复而另一个信号以40度重复。一个或多个上柱传感器可以以20度重复而一个或多个下柱传感器以40度重复。当然，可以在本专利技术的范围内使用其它角度的重复。处理器件可以处理每个通道的上信号和下信号，以通过使用差值处理来产生转矩信号，在差值处理中，两个信号的相对相位被确定且转矩从所述两个信号值之间的差值中得出。在通道的每个输出信号在重复之前线性变化的情况下，转矩的增大将导致通道的表示在扭力杆上的转矩的两个输出信号之间的相位漂移。在上柱传感器和下柱传感器的输出信号中的每一个在超过轴的一个完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动助力转向装置，包括：组合的角位置和转矩传感器组件，所述组合的角位置和转矩传感器组件包括：上柱轴，所述上柱轴在使用中操作地连接至车辆的转向盘；下柱轴，所述下柱轴在使用中操作地连接至车辆的车轮；扭力杆，所述扭力杆使上柱轴和下柱轴互连；第一转矩信号产生器件，所述第一转矩信号产生器件根据扭力杆的角偏转产生第一转矩信号；第二转矩信号产生器件，所述第二转矩信号产生器件根据扭力杆的角偏转产生第一转矩信号；绝对位置信号产生器件，所述绝对位置信号产生器件在使用中产生指示上柱轴的角位置的上柱绝对位置信号；电动机，所述电动机连接至所述组合的角位置和转矩传感器组件的下柱轴，使得电动机的角位置的变化产生输出轴的角位置的相应变化，且相对的角位置不受由扭力杆承载的扭转的影响；以及由电动机承载的电动机位置传感器，所述电动机位置传感器根据电动机转子的角位置提供电动机位置信号；其特征在于，所述装置还包括虚拟转矩信号产生器件，所述虚拟转矩信号产生器件在使用中适于从电动机位置信号和由处理器件产生的绝对角位置信号的组合确定第三转矩信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.25 GB 1411294.01.一种电动助力转向装置，包括：组合的角位置和转矩传感器组件，所述组合的角位置和转矩传感器组件包括：上柱轴，所述上柱轴在使用中操作地连接至车辆的转向盘；下柱轴，所述下柱轴在使用中操作地连接至车辆的车轮；扭力杆，所述扭力杆使上柱轴和下柱轴互连；第一转矩信号产生器件，所述第一转矩信号产生器件根据扭力杆的角偏转产生第一转矩信号；第二转矩信号产生器件，所述第二转矩信号产生器件根据扭力杆的角偏转产生第一转矩信号；绝对位置信号产生器件，所述绝对位置信号产生器件在使用中产生指示上柱轴的角位置的上柱绝对位置信号；电动机，所述电动机连接至所述组合的角位置和转矩传感器组件的下柱轴，使得电动机的角位置的变化产生输出轴的角位置的相应变化，且相对的角位置不受由扭力杆承载的扭转的影响；以及由电动机承载的电动机位置传感器，所述电动机位置传感器根据电动机转子的角位置提供电动机位置信号；其特征在于，所述装置还包括虚拟转矩信号产生器件，所述虚拟转矩信号产生器件在使用中适于从电动机位置信号和由处理器件产生的绝对角位置信号的组合确定第三转矩信号。2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括上柱角位置感测器件，所述上柱角位置感测器件产生依赖于上柱轴的角位置的至少一个输出信号；下柱位置感测器件，所述下柱位置感测器件产生依赖于下柱轴的角位置的至少一个输出信号；以及处理器件，所述处理器件从来自上柱传感器和下柱传感器的输出信号产生第一转矩信号，并且从来自上柱传感器和下柱传感器的输出信号产生独立的第二转矩信号。3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中，所述绝对位置信号产生器件包括次要角位置传感器，所述次要角位置传感器附接至上柱并且产生一绝对位置信号，所述绝对位置信号在上柱的角旋转范围内是唯一的、优选地在超过上柱的一转的范围内是唯一的、最优选的在超过3转或更多转的范围内是唯一的。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述次要角位置传感器通过齿轮连接至上转向柱，所述齿轮可以相对于上柱轴逐步增加或逐步降低传感器的旋转。5.根据权利要求3或权利要求4所述的装置，其中，所述绝对位置信号产生器件布置成使用来自上柱位置传感器和下柱位置传感器中的一者的输出信号中的一个输出信号连同所述另外的角位置传感器的输出来产生独立的上柱绝对角位置信号，这可以包括使用差值处理，在所述差值处理中，通过查找来自两个传感器的具有不同相位的信号之间的差值来算出角度。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述处理器件适于通过组合次要传感器的输出和下柱轴传感器输出信号中的一个输出信号来产生用于上柱的绝对角位置信号；且在组合之前或组合期间，处理器可以修正下柱轴传感器的输出信号，以消除扭力杆的由处理器产生的转矩信号所指示的任何扭转的影响。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述绝对位置信号产生器件与第一转矩信号产生器件和/或与第二转矩信号产生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·O·P·法雷利，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB