用于电动助力转向的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于电动助力转向的装置和方法，该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信号，该计算装置根据车速信号、相对转向角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；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。该方法应用前述装置来实现。利用本发明专利技术，可在不增加转向角传感器的情况下，向电动助力转向系统提供绝对转向角度信号，降低了电动助力转向系统的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车
，具体涉及电动助力转向系统。
技术介绍
电动助力转向系统(Electric Power Steering S ystem，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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，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，本专利技术采用的技术方案是—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勻分布。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。本专利技术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勻分布。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，本专利技术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是本专利技术所用的永磁同步电机转子霍尔电平信号逻辑图。图2是本专利技术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是本专利技术的计算相对转向角度的方法的仿真结果图。图4是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术的估计转向中间位置的方法的数据采样流程图。图8是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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。图12是本专利技术的估计转向中间位置的方法的仿真结果图。图13是本专利技术的估计转向中间位置的方法仿真测试的转向角度和转向扭矩的关 系图。图14是本专利技术由周期性信号电机转子信号得到连续相对转向角信号的示意图。图15是本专利技术中装置的示意图。具体实施例方式本专利技术使用EPS用永磁同步电机(PMSM)上安装的电机转子位置传感器的周期脉冲信号，通过判断不同相位脉冲信号的状态，把周期的脉冲信号转化为连续的电机转角信 号。由于电机和转向管柱固定啮合，电机转角信号可以转化为转向管柱的相对转角信号。再 通过转向中间位置估计的方法，则可以得到绝对的转向角度信号。具体地，所使用的传感器信号包括转向扭矩信号、车速信号和增量式位置信号。其 中增量式位置信号由永磁同步电机转子位置传感器提供，ECU根据输入的电机转子位置信 号计算出连续的相对转向角度信号；根据车速信号和转向扭矩信号得出转向中间位置在连 续相对转向角度上的位置。所述的具有绝对转向角度估算功能的电动助力转向系统内包含 计算相对转向角度信号的模块以及估计转向中间位置的模块。计算相对转向角度信号的模 块输入端与PMSM转子位置角度传感器连接，用于计算连续相对转向角度；估计转向中间位 置的模块与相对转向角度信号、车速信号和转向扭矩信号连接，用于估计转向中间位置，从 而获得绝对转向角度信号。本系统包含的这两个模块可以为电动助力转向系统的回正控制 等控制策略提供绝对转向角度信号。在车辆进行向左和向右转向时，所述的计算相对转向角度信号的模块根据PMSM 转子位置信号获得连续的相对转角信号。在车辆进行向左和向右转向时，估计转向中间位 置的模块进行转向角度和转向扭矩信号的数据采样操作，数据拟合操作以及转向中间位置 求解操作，此外还进行异常值剔除操作。本系统是利用转向扭矩-转向角度曲线在转向中间位置附近成线性关系的特征 来进行中间位置的估计。所述的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勻分布。所述的数据拟合操作根据采样的数据，通过求解矛盾方程组得到最小二乘解，拟 合出相应曲线。 所述的转向中间位置求解操作通过数值解法求得相应曲线的交点，即转向中间位置。所述的异常值剔除操作能够剔除估计结果中的异常值，保证估计结果的可靠性。以下结合附图所示实施例对本专利技术作进一步的说明。要获取转向系统的绝对转向角度，需要做两部分计算(1)计算相对转角位置； (2)估算转向中间位置。可以利用EPS用PMSM上安装的电机转子位置传感器来得到转向盘 相对转角信号，再通过转向中间位置估计的方法确定转向中位。根据电机转子位置传感器的周期脉冲信号，通过判断不同相位脉冲信号的状态， 把周期的脉冲信号转化为连续的电机转角信号。由于电机和转向管柱固定啮合，电机转角 信号可以转化为转向管柱的相对转角信号。为了得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动助力转向的装置，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧，张磊磊，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]