[發(fā)明專利]電力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780079389.5
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN110099840B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·O·P·法雷利
• 申請（專利權(quán)）人: TRW有限公司
• 主分類號: B62D5/00
• 分類號: B62D5/00;B62D5/04;B62D6/10
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 范莉

一種電力輔助轉(zhuǎn)向裝置，包括：上部柱軸，該上部柱軸在使用中可與車輛的方向盤操作連接；以及下部柱軸，該下部柱軸在使用中可與車輛的車輪操作連接。扭桿使得上部柱軸和下部柱軸相互連接；電馬達(dá)與扭矩傳感器組件的下部柱軸連接。第一扭矩信號產(chǎn)生裝置根據(jù)扭桿的角度偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生第一扭矩信號；第二扭矩信號產(chǎn)生裝置根據(jù)扭桿的角度偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生第二扭矩信號。該裝置還包括：錯誤確定電路，該錯誤確定電路產(chǎn)生兩個錯誤信號，各錯誤信號表示相應(yīng)扭矩信號的有效性；扭矩合理性估計器，該扭矩合理性估計器產(chǎn)生兩個合理性信號，各合理性信號表示兩個扭矩信號中的相應(yīng)一個的合理性；扭矩信道選擇器，該扭矩信道選擇器觀察兩個錯誤信號和兩個合理性信號的值，并選擇哪個扭矩信號(當(dāng)有扭矩信號時)將用于產(chǎn)生馬達(dá)的控制信號；以及馬達(dá)控制電路，該馬達(dá)控制電路根據(jù)所選擇的扭矩信號的值來產(chǎn)生控制信號。

本發(fā)明涉及電力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的改進。

在典型的電力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，電馬達(dá)例如三相DC電馬達(dá)與轉(zhuǎn)向機構(gòu)的部件連接，通常與轉(zhuǎn)向軸連接，該轉(zhuǎn)向軸使得車輛的方向盤與車輪連接。傳感器例如扭矩傳感器產(chǎn)生表示由駕駛員向方向盤施加的扭矩的信號，且該信號被供給微處理器中，該微處理器產(chǎn)生用于馬達(dá)的控制信號。微處理器根據(jù)施加至方向盤上的扭矩而產(chǎn)生用于電馬達(dá)的控制信號，該控制信號表示電馬達(dá)所需的扭矩或電流。這些控制信號在微處理器內(nèi)轉(zhuǎn)換成用于馬達(dá)各相的電壓波形，再從微處理器傳輸至馬達(dá)電橋驅(qū)動器。

馬達(dá)電橋驅(qū)動器將控制信號(該控制信號通常是低電平的電壓波形)轉(zhuǎn)換成更高電平的電壓驅(qū)動信號，該電壓驅(qū)動信號施加給馬達(dá)電橋的相應(yīng)相。典型的電橋包括一組開關(guān)，這些開關(guān)根據(jù)由電橋驅(qū)動器電路施加給開關(guān)的高電平電壓驅(qū)動信號而選擇地從電源向馬達(dá)的相施加電流。通過控制所述開關(guān)，能夠相對于馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置而控制馬達(dá)中的電流，從而能夠控制由馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩。由此使得馬達(dá)在使用中向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助扭矩，該輔助扭矩幫助或協(xié)助駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤。因為該扭矩影響扭矩傳感器的輸出，所以這形成一種閉環(huán)控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)馬達(dá)扭矩的精確控制。

扭矩傳感器通常包括扭桿和兩個角度位置傳感器，一個角度位置傳感器提供表示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向桿一側(cè)的角度位置的輸出信號，另一個角度位置傳感器提供表示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在扭桿另一側(cè)的角度位置的輸出信號。當(dāng)沒有施加扭矩時，兩個輸出信號將對齊，但是當(dāng)施加扭矩時，扭桿扭轉(zhuǎn)，從而使得兩個角度位置傳感器運動成不對齊的狀態(tài)。輸出信號的這種相對變化提供了所需扭矩的測量值。

為了在發(fā)生故障時提供附加的安全裕度，已知使用雙信道扭矩傳感器，該雙信道扭矩傳感器產(chǎn)生兩個信息信道，各信道分別提供扭矩測量值。在使用中，由各信道表示的扭矩相對于另一個而被檢查，當(dāng)它們一致時，能夠假定扭矩值可靠。當(dāng)它們不一致時，一個或兩個信道可能有故障，并可以引發(fā)錯誤標(biāo)志。通常，當(dāng)發(fā)生這種情況時，馬達(dá)不施加輔助扭矩。

盡管雙信道扭矩傳感器提高了安全性，但是當(dāng)一個信道有故障時，即使另一個信道沒有故障，也不能繼續(xù)安全地施加輔助扭矩，部分原因是當(dāng)兩個信號不同但在正常范圍內(nèi)時，不能確定哪個信道出現(xiàn)故障和哪個信道可靠，因為各信號同樣似乎合理。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種電力輔助轉(zhuǎn)向裝置，它包括：上部柱軸，該上部柱軸在使用中可與車輛的方向盤操作連接；下部柱軸，該下部柱軸在使用中可與車輛的車輪操作連接；扭桿，該扭桿使得上部柱軸和下部柱軸相互連接；電馬達(dá)，該電馬達(dá)與扭矩傳感器組件的下部柱軸連接，這樣，馬達(dá)的角度位置的變化產(chǎn)生輸出軸的角度位置的相應(yīng)變化，且相對角度位置不受由扭桿承載的扭轉(zhuǎn)的影響；第一扭矩信號產(chǎn)生裝置，該第一扭矩信號產(chǎn)生裝置根據(jù)扭桿的角度偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生第一扭矩信號；以及第二扭矩信號產(chǎn)生裝置，該第二扭矩信號產(chǎn)生裝置根據(jù)扭桿的角度偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生第二扭矩信號；該裝置還包括錯誤確定電路，該錯誤確定電路在使用中產(chǎn)生兩個錯誤信號，各錯誤信號表示相應(yīng)扭矩信號的有效性，另外還包括：扭矩合理性估計器，該扭矩合理性估計器在使用中產(chǎn)生兩個合理性信號，各合理性信號表示兩個扭矩信號中的相應(yīng)一個的合理性；扭矩信道選擇器，該扭矩信道選擇器觀察兩個錯誤信號的值和兩個合理性信號，并根據(jù)這些信號的值來選擇哪個扭矩信號(當(dāng)有扭矩信號時)將用于產(chǎn)生馬達(dá)的控制信號；以及馬達(dá)控制電路，該馬達(dá)控制電路根據(jù)所選擇的扭矩信號的值來產(chǎn)生控制信號。