电动助力转向系统的惯量补偿方法及相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的电动助力转向系统的惯量补偿方法及相关装置，直接以方向盘扭矩为输入，基于方向盘扭矩计算得到惯量补偿力矩第二分量，属于前馈补偿；根据电机转速和车速计算得到惯量补偿力矩第一分量，属于反馈补偿。从力的传递路径来看，驾驶员手力的变化导致方向盘轴角加速度的变化，进而引起角速度的变化，最后导致转角变化；可以看出由力矩到转角，有个明显的时间先后顺序。本发明专利技术结合了反馈补偿和前馈补偿，从而减小了因采样和计算延迟而导致的惯量补偿力矩滞后程度，使得惯量补偿力矩能够真正的发挥其应有的补偿效果，减少了转动惯量对系统动态特性的影响，使系统的转向响应更加灵敏和精准，从而提升了驾驶员的驾乘手感体验。

【技术实现步骤摘要】
电动助力转向系统的惯量补偿方法及相关装置
本专利技术涉及车辆
，更具体地说，涉及电动助力转向系统的惯量补偿方法及相关装置。
技术介绍
电动助力转向系统是利用电机输出扭矩辅助驾驶员，进行转向操作的一种电力系统。助力电机是电动助力转向系统的核心部件之一。车辆前轴载荷越大，则需要的助力扭矩越大，即对助力电机的功率需求越大，使得助力电机体积越大；而助力电机体积增大，则其转动惯量也会随之增大。由于减速机构的存在，助力电机的转动惯量对系统的影响成2次方增加；导致对转向手感造成较大的负面影响，比如导致系统响应变慢、跟随性变差等。目前，为了缓解助力电机的转动惯量对系统手感的影响，通常会在控制中引入惯量补偿功能。例如，图1所示的方式，在基本助力模块、主动回正模块、横摆力矩补偿模块之外增加惯量摩擦补偿模块，用以补偿系统的惯量对转向手感的影响。图2为惯量摩擦补偿模块的具体计算过程，即以角速度和车速为输入参数信号，计算并输出惯量补偿力矩值。以及，图3所示的方式，以方向盘角度和车速作为输入参数信号，计算得到惯量补偿力矩。现有的惯量补偿功能，需要控制器先对转向角进行采样、滤波，然后通过两次微分运算得到角加速度，然后在计算出惯量补偿力矩。这种基于反馈信号进行计算的过程会造成信号的延迟或滞后，从而导致输出惯量补偿力矩的延迟或滞后。当这种延迟或滞后超过一定程度后，惯量补偿功能也就失去了实际作用，不但无法对转向手感进行补偿，甚至还可能起到反作用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出电动助力转向系统的惯量补偿方法及相关装置，欲减小因采样和计算延迟而导致的惯量补偿力矩滞后程度，使惯量补偿力矩能够真正的发挥其应有的补偿效果，减少转动惯量对系统动态特性的影响，使系统的转向响应更加灵敏和精准，从而提升驾驶员的驾乘手感体验。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种电动助力转向系统的惯量补偿方法，包括：获取电机转速、方向盘扭矩和车速；根据所述电机转速和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第一分量；根据所述方向盘扭矩和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第二分量；将所述惯量补偿力矩第一分量与所述惯量补偿力矩第二分量相加，得到惯量补偿力矩。可选的，根据所述电机转速和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第一分量的步骤，具体包括：对所述电机转速进行微分运算，得到电机角加速度；从预先标定的第一映射表中，匹配得到与所述电机角加速度以及所述车速对应的惯量补偿力矩第一分量。可选的，根据所述方向盘扭矩和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第二分量的步骤，具体包括：对所述方向盘扭矩进行微分运算，得到方向盘扭矩变化率；从预先标定的第二映射表中，匹配得到与所述方向盘扭矩变化率以及所述车速对应的惯量补偿力矩第二分量。一种电动助力转向系统的惯量补偿装置，包括：数据获取单元，用于获取电机转速、方向盘扭矩和车速；第一分量计算单元，用于根据所述电机转速和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第一分量；第二分量计算单元，用于根据所述方向盘扭矩和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第二分量；补偿力矩计算单元，用于将所述惯量补偿力矩第一分量与所述惯量补偿力矩第二分量相加，得到惯量补偿力矩。可选的，所述第一分量计算单元，具体包括：第一微分子单元，用于对所述电机转速进行微分运算，得到电机角加速度；第一匹配子单元，用于从预先标定的第一映射表中，匹配得到与所述电机角加速度以及所述车速对应的惯量补偿力矩第一分量。可选的，所述第二分量计算单元，具体包括：第二微分子单元，用于对所述方向盘扭矩进行微分运算，得到方向盘扭矩变化率；第二匹配子单元，用于从预先标定的第二映射表中，匹配得到与所述方向盘扭矩变化率以及所述车速对应的惯量补偿力矩第二分量。一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的惯量补偿方法的各个步骤。一种车辆，包括：扭矩传感器、转速传感器、存储器和处理器；所述扭矩传感器，用于采集方向盘扭矩；所述转速传感器，用于采集电机转速；所述存储器，用于存储程序；所述处理器，用于执行所述程序，实现上述的惯量补偿方法的各个步骤。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：上述技术方案提供的电动助力转向系统的惯量补偿方法及装置，直接以方向盘扭矩(即手力矩)为输入，基于方向盘扭矩计算得到惯量补偿力矩第二分量，属于前馈补偿；根据电机转速和车速计算得到惯量补偿力矩第一分量，属于反馈补偿。从力的传递路径来看，驾驶员手力的变化导致方向盘轴角加速度的变化，进而引起角速度的变化，最后导致转角变化；可以看出由力矩到转角，有个明显的时间先后顺序。本专利技术结合了反馈补偿和前馈补偿，从而减小了因采样和计算延迟而导致的惯量补偿力矩滞后程度，使得惯量补偿力矩能够真正的发挥其应有的补偿效果，减少了转动惯量对系统动态特性的影响，使系统的转向响应更加灵敏和精准，从而提升了驾驶员的驾乘手感体验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有的一种惯量补偿方案示意图；图2为土1中惯量摩擦补偿模块的具体示意图；图3为现有的另一种惯量补偿方案示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种电动助力转向系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种惯量补偿方案的示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种电动助力转向系统的惯量补偿方法的流程图；图7为本专利技术实施例提供的一种电动助力转向系统的惯量补偿装置的逻辑结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图4示出了电动助力转向系统的原理结构示意图。方向盘11的旋转运动通过转向管柱12和中间轴13传递到小齿轮(未示出)，带动转向器14左右运动，然后通过转向拉杆15和转向节臂(未示出)带动转向轮(未示出)左右运动，从而实现车辆转向。扭矩传感器16安装在转向管柱12上，采集方向盘扭矩信号并传递给ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)17。车速信号通过CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)总线18传递给ECU17。助力电机19的转速也传递给ECU17。ECU17根据车速、电机转速以及方向盘扭矩等信号，计算出助力力矩；将助力力矩作为目标力矩指令。ECU17根据计算出的目标力矩指令，输出相应的驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动助力转向系统的惯量补偿方法，其特征在于，包括：/n获取电机转速、方向盘扭矩和车速；/n根据所述电机转速和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第一分量；/n根据所述方向盘扭矩和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第二分量；/n将所述惯量补偿力矩第一分量与所述惯量补偿力矩第二分量相加，得到惯量补偿力矩。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动助力转向系统的惯量补偿方法，其特征在于，包括：
获取电机转速、方向盘扭矩和车速；
根据所述电机转速和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第一分量；
根据所述方向盘扭矩和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第二分量；
将所述惯量补偿力矩第一分量与所述惯量补偿力矩第二分量相加，得到惯量补偿力矩。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电机转速和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第一分量的步骤，具体包括：
对所述电机转速进行微分运算，得到电机角加速度；
从预先标定的第一映射表中，匹配得到与所述电机角加速度以及所述车速对应的惯量补偿力矩第一分量。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述方向盘扭矩和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第二分量的步骤，具体包括：
对所述方向盘扭矩进行微分运算，得到方向盘扭矩变化率；
从预先标定的第二映射表中，匹配得到与所述方向盘扭矩变化率以及所述车速对应的惯量补偿力矩第二分量。


4.一种电动助力转向系统的惯量补偿装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于获取电机转速、方向盘扭矩和车速；
第一分量计算单元，用于根据所述电机转速和所述车速，计算得到惯量补偿力矩第一分量；
第二分量计算单元，用于根据所述方向盘扭矩和所述车...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩东冬，苏阳，徐灯福，刘咏萱，张成宝，邓念，林龙贤，陈远龙，郑冬霞，李勇，谷成，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31