[發(fā)明專利]一種無傳感器汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法

無效

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• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101691124A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉和平;熊亮;劉平;張毅;李果;鄭群英;鄧力
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;H02P6/18;B62D113/00;B62D119/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發(fā)明涉及汽車電動助力轉(zhuǎn)向控制方法，具體涉及一種無傳感器汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法。?

背景技術

汽車電動助力轉(zhuǎn)向EPS系統(tǒng)在燃油效率、模塊化、路感可調(diào)性和環(huán)境友好性等各方面，具有比傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)明顯的優(yōu)勢。目前的汽車電動助力轉(zhuǎn)向EPS系統(tǒng)主要有四種類型，分別為轉(zhuǎn)向柱助力式、小齒輪助力式、齒條助力式以及雙小齒輪助力式。所有這四種EPS系統(tǒng)都具有三個基本部件：控制單元(ECU)、助力電機以及安裝在轉(zhuǎn)向柱上的扭矩傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器。所用助力電機在沒有電刷的情況下，還需要電機轉(zhuǎn)子位置傳感器以輔助電機換向。也所以現(xiàn)有EPS控制策略均依賴于這些傳感器。由于扭矩傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器是EPS專用的部件，不但價格較高，而且存在安裝的不便的問題。此外，現(xiàn)有的扭矩傳感器技術均通過其扭桿的角度形變來實現(xiàn)對扭矩的測量。為了增加靈敏性，其扭桿剛度小于轉(zhuǎn)向柱剛度，這增大了其輸出噪聲；另外它還存在對轉(zhuǎn)向柱的剛度柔化問題，影響了駕駛員路感和控制的穩(wěn)定性。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有汽車電動助力轉(zhuǎn)向EPS系統(tǒng)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種不需要轉(zhuǎn)向柱扭矩傳感器、轉(zhuǎn)向柱角度傳感器以及助力電機轉(zhuǎn)子角度傳感器，減少EPS系統(tǒng)的復雜度，增加系統(tǒng)可靠性，降低EPS系統(tǒng)成本的無傳感器汽車EPS系統(tǒng)的控制方法。?

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種無傳感器汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括控制單元ECU和助力電機；所述控制單元ECU根據(jù)建立的無傳感器汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀態(tài)空間數(shù)學模型，執(zhí)行卡爾曼觀測器算法，其特征在于，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括助力電機電流傳感器，該助力電機電流傳感器將助力電機電流的系統(tǒng)狀態(tài)分量作為控制單元ECU的測量輸入，觀測出轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)角θ_c，助力電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角θ_m和齒條位移p系統(tǒng)?狀態(tài)分量，由式?Tc=Kc(θc-prp)]]>K_c為轉(zhuǎn)向柱剛度系數(shù)，r_p為小齒輪半徑；得到轉(zhuǎn)向柱扭矩量T_c，由此控制該無傳感器EPS閉環(huán)控制系統(tǒng)助力電機的助力扭矩。?

相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果：?

1、通過建立無傳感器EPS系統(tǒng)的狀態(tài)空間數(shù)學模型，以助力電機電流的系統(tǒng)狀態(tài)分量為測量輸入，采用卡爾曼觀測器算法觀測出系統(tǒng)其它未知的系統(tǒng)狀態(tài)分量，得出EPS系統(tǒng)中汽車轉(zhuǎn)向柱扭矩量、轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)角和電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角，由此建立起無傳感器EPS閉環(huán)控制系統(tǒng)控制電機的助力扭矩，從而取消了現(xiàn)有EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中必需的扭矩傳感器以及轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)角傳感器和助力電機轉(zhuǎn)子位置傳感器，簡化了EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；省去了EPS系統(tǒng)中各傳感器的安裝和調(diào)試的繁瑣工序；省去了對各傳感器的輸出噪聲的處理；而且，原汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS中的各傳感器是專用部件，價格較高，本發(fā)明將各傳感器消除能大大降低EPS系統(tǒng)的成本。?

2、采用了先進的狀態(tài)空間設計模型而不是傳統(tǒng)的輸入-輸出設計模型，得到了以助力電機電流為輸出，并結(jié)合了助力電機動力學方程的無傳感器EPS系統(tǒng)狀態(tài)空間數(shù)學模型；改進了卡爾曼觀測算法不能有效處理非零均值信號的缺點，使其適合于無傳感器EPS系統(tǒng)中各系統(tǒng)狀態(tài)的觀測；所用的改進卡爾曼觀測算法，能有效消除振動隨機噪聲的影響，對扭矩的估算具有準確性高、累計誤差小的特點。?

3、消除了因傳感器故障對EPS系統(tǒng)的影響，大大增強了EPS系統(tǒng)的可靠性；增加了EPS系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向柱的機械剛性，由此改善了駕駛員路感和控制的穩(wěn)定性。?

4、降低了EPS系統(tǒng)的復雜性，易于EPS系統(tǒng)的安裝和調(diào)試。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明無傳感器汽車電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2是本發(fā)明無傳感器汽車電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖。?

圖3是應用于本發(fā)明的改進的卡爾曼觀測器遞推算法流程。?