[發明專利]新能源汽車電動助力轉向系統及其電子控制單元控制方法

在審

• 申請號: 201410249816.8
• 申請日: 2014-06-08
• 公開（公告）號: CN104071224A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 劉立河;劉建勇;李超;劉立江;華聞霞;韓玉冰;董志勇
• 申請（專利權）人: 山東天海科技股份有限公司
• 主分類號: B62D6/00
• 分類號: B62D6/00;B62D5/04;B62D101/00;B62D117/00;B62D119/00;B62D127/00
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1.新能源汽車電動助力轉向系統（EPS）的電子控制單元（ECU）的控制方法，所述電子控制單元包括用于連接傳感器部分的輸入電路、MCU和用于連接執行器部分的輸出電路，所述MCU的兩端連接輸入電路和輸出電路；其特征在于：

所述輸入電路包括轉速模塊處理電路、車速模塊處理電路、轉矩傳感器電路、角度傳感器電路、診斷模塊電路、CAN總線模塊電路、點火信號模塊電路、電源模塊電路，所述輸出電路包括指示燈模塊電路、驅動模塊電路、電機轉速模塊電路、電流檢測模塊電路、故障檢測模塊電路、在線監測電路、參數在線調整電路；所述執行器部分包括指示燈和助力電機，所述指示燈與指示燈模塊電路相連，助力電機與驅動模塊電路相連，通過驅動模塊電路控制助力電機進行助力；所述助力電機還通過線路分別于電機轉速模塊電路、電流檢測模塊電路相連，向ECU電機反饋的電壓及電流等信號；所述MCU包含有控制程序，根據來自汽車傳感器的信號、電機反饋的電壓及電流等信號，判斷汽車的轉向狀態，然后控制發出指令，使電機按轉向盤轉動的速度和方向產生所需要的助力轉矩，協助駕駛員進行轉向操縱；

所述控制程序包括執行以下控制方法：

針對不同車速情況下目標車型的環壓指數設置不同的助理矩與駕駛員轉向力矩曲線，解決了EPS與目標車型的匹配問題；

采用改進的PI算法；?PI算法采用最基本的增量式PI控制，改進的PI算法對PI算法進行了積分分離和死區處理，改善了PI算法的性能；并通過基于車速分組的變參數PID電流閉環控制，實現了較低硬件成本下的助力轉矩平穩跟隨；

采用受限雙極脈寬調制方式下占空比非線性補償技術，解決了助力起始階段轉矩突變難題；由于受限雙極式下占空比和電機電流嚴重非線性，在占空比50%以下時對應的電機電流很小，稱此占空比及以下占空比為電流死區；為了加快系統的響應，在受限雙極模式下電流要對占空比修正，電流跨越死區時，即目標電流由正變負或由負變正時，從無助力到有助力時，直接將占空比設置到目標電流值附近，再通過電流閉環反饋精確調節，使電機電流達到目標值。

2.如權利要求1所述的新能源汽車電動助力轉向系統（EPS）的電子控制單元（ECU）的控制方法，其特征在于：

在所述改進的PI算法中，由于PI控制采用增量式算法，PI計算值為輸出占空比的增量，因此目標電流還要進入前饋計算模塊，進行差分處理，得到目標電流的變化值，以目標電流的變化值作為前饋量，直接加到PI控制的輸出占空比上，使占空比信號增大或減小。

3.如權利要求1所述的新能源汽車電動助力轉向系統（EPS）的電子控制單元（ECU）的控制方法，其特征在于：

所述控制程序包括執行以下控制方法：在進行補償控制時根據補償控制需要對電機的轉速進行估算并對EPS系統進行了摩擦補償和阻尼補償。

4.如權利要求1所述的新能源汽車電動助力轉向系統（EPS）的電子控制單元（ECU）的控制方法，其特征在于：所述控制算法為可變轉矩微分算法，所述可變轉矩微分算法中微分系數隨著輸入轉矩、操舵速度等參數而變化。

5.如權利要求1所述的新能源汽車電動助力轉向系統（EPS）的電子控制單元（ECU）的控制方法，其特征在于：為改善EPS的回正性能，增加主動回正算法；在保舵撒手后，轉向盤轉矩很快下降；當轉矩下降到某個值以下，控制目標電流為零，此過程僅在幾十毫秒內完成；無論是快速撒手還是慢速撒手，撒手后目標電流都經歷了由非零到零的變化，可以此作為回正的判斷條件；同時，為了解決回正判斷一致性的問題，對目標電流進行一定的濾波處理，并在有手力作用到轉向盤即轉向盤轉矩上升后及時解除主動回正的操作；

回正判斷的具體步驟如下：

目標電流通過濾波處理后分為兩支，其中一支電流被記錄下來，另一支電流通過延時器后被記錄下來；

回正判斷：每隔一定時間記錄經濾波處理后的目標電流值，如果本時刻的目標電流值為零，而上一個時刻的目標電流值非零，說明進入回正狀態；

如果不是撒手回正，而是手扶轉向盤回正，則在手力減小、轉矩由非零降為零時判斷為回正，并提供回正助力；

當手力變大時立即取消回正助力，即在手扶轉向盤回正過程中，手力較大時不提供回正助力。