[發(fā)明專利]用于以位置控制和柱扭矩控制模式輔助機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向的機(jī)電式機(jī)動(dòng)車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780086829.X
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN110337400B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薩巴·法澤卡什;亞當(dāng)·瓦爾加;伊姆雷·拜紐
• 申請（專利權(quán)）人: 蒂森克虜伯普利斯坦股份公司;蒂森克虜伯股份公司
• 主分類號: B62D1/28
• 分類號: B62D1/28;B62D15/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李新燕;郭峰霞

本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，具有用于轉(zhuǎn)向輔助和/或轉(zhuǎn)向的電動(dòng)馬達(dá)以及轉(zhuǎn)向控制器，該轉(zhuǎn)向控制器通過用于自主駕駛和/或自動(dòng)轉(zhuǎn)向的位置控制模式和用于由駕駛員手動(dòng)轉(zhuǎn)向的扭矩控制模式來控制電動(dòng)馬達(dá)，其中，轉(zhuǎn)向控制器包括轉(zhuǎn)向柱參考控制器(1)、仲裁單元(6)、柱扭矩控制器(8)、轉(zhuǎn)向算法(9)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)向柱參考控制器(1)基于參考位置(2)和測量到的位置(3)來計(jì)算用于位置控制的第一參考轉(zhuǎn)向柱扭矩(5)，并且轉(zhuǎn)向算法(9)基于測量到的柱扭矩來計(jì)算用于扭矩控制的第二參考轉(zhuǎn)向柱扭矩(10)，其中，仲裁單元將第一參考轉(zhuǎn)向柱扭矩(5)和第二參考轉(zhuǎn)向柱扭矩(10)加權(quán)并相加，并且其中，仲裁單元的輸出(16)是柱扭矩控制器(8)的輸入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于輔助機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向的機(jī)電式機(jī)動(dòng)車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及確定目標(biāo)馬達(dá)扭矩的方法。

背景技術(shù)

在機(jī)電式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)向軸連接至由駕駛員操縱的方向盤。轉(zhuǎn)向軸經(jīng)由小齒輪聯(lián)接至轉(zhuǎn)向齒條。轉(zhuǎn)向齒條桿連接至轉(zhuǎn)向齒條和機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向輪。借助于以抗扭矩的方式連接至轉(zhuǎn)向軸的小齒輪，轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)引起轉(zhuǎn)向齒條的軸向移位。通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)將輔助力施加至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。機(jī)電式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以是柱輔助或齒條輔助的類型。柱輔助EPAS系統(tǒng)具有連接至轉(zhuǎn)向柱的電動(dòng)馬達(dá)。齒條輔助EPAS具有連接至轉(zhuǎn)向齒條的電動(dòng)馬達(dá)。機(jī)電式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還可以是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)向控制器控制電動(dòng)馬達(dá)的輔助。轉(zhuǎn)向控制器可以包括扭矩控制器。轉(zhuǎn)向算法創(chuàng)建扭矩控制器的輸入。這些轉(zhuǎn)向算法影響例如駕駛員的轉(zhuǎn)向感受。這些轉(zhuǎn)向算法可以包括例如進(jìn)行阻尼、主動(dòng)回正、牽引漂移和類似功能。扭矩控制器接收代表車輛速度和由車輛操作者施加至方向盤的扭矩的信號。控制器根據(jù)車輛速度、操作者扭矩以及由轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測的轉(zhuǎn)子位置信號來確定目標(biāo)馬達(dá)扭矩并將信號提供至馬達(dá)控制器，其中，馬達(dá)電流通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)計(jì)算。

還已知具有用于自動(dòng)和/或自主駕駛的獨(dú)立的位置控制器，該獨(dú)立的位置控制器接收分別代表轉(zhuǎn)向輪的測量到的和參考(目標(biāo))位置、測量到的和參考齒條位置、測量到的和參考電動(dòng)馬達(dá)角度或測量到的和參考小齒輪角度的信號，以計(jì)算目標(biāo)馬達(dá)扭矩。

已知的扭矩控制器和位置控制器以并聯(lián)的方式連接，以便同時(shí)實(shí)現(xiàn)位置和扭矩的控制。將兩個(gè)控制器的輸出相加以獲得目標(biāo)馬達(dá)扭矩。為了確保柱扭矩控制器在手接觸狀態(tài)(手動(dòng)模式)下更強(qiáng)，位置控制器受到限制，并且為了確保位置控制器在手放開狀態(tài)(自動(dòng)或自主模式)下更強(qiáng)，減少了柱扭矩控制器的輸出。并聯(lián)操作的控制器彼此相互作用，這可以導(dǎo)致閉合反饋回路中的振蕩。為了避免振蕩，兩個(gè)控制器必須調(diào)整得很弱。因此，降低了控制器的性能和轉(zhuǎn)向感受。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于自動(dòng)和/或自主駕駛的機(jī)電式機(jī)動(dòng)車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其能夠基于位置和柱扭矩的控制來計(jì)算具有良好轉(zhuǎn)向感受的目標(biāo)馬達(dá)扭矩。

該目的通過本發(fā)明的用于輔助機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向的機(jī)電式機(jī)動(dòng)車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及確定目標(biāo)馬達(dá)扭矩的方法實(shí)現(xiàn)。

因此，提供了用于輔助機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向的機(jī)動(dòng)車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，包括齒輪齒條式轉(zhuǎn)向齒輪或單獨(dú)的齒條(在線控轉(zhuǎn)向的情況下)、用于轉(zhuǎn)向輔助的電動(dòng)馬達(dá)、以及轉(zhuǎn)向控制器，該轉(zhuǎn)向控制器通過用于自主駕駛和/或自動(dòng)轉(zhuǎn)向的位置控制模式和用于由駕駛員手動(dòng)轉(zhuǎn)向的扭矩控制模式來控制電動(dòng)馬達(dá)的輔助，其中，轉(zhuǎn)向控制器包括轉(zhuǎn)向柱參考控制器、仲裁單元、柱扭矩控制器以及轉(zhuǎn)向算法，其中，轉(zhuǎn)向柱參考控制器基于參考位置和測量到的位置來計(jì)算用于位置控制的第一參考轉(zhuǎn)向柱扭矩，并且轉(zhuǎn)向算法基于測量到的柱扭矩來計(jì)算用于扭矩控制的第二參考轉(zhuǎn)向柱扭矩，其中，仲裁單元對第一參考轉(zhuǎn)向柱扭矩和第二參考轉(zhuǎn)向柱扭矩進(jìn)行加權(quán)并相加，并且其中，仲裁單元的輸出是柱扭矩控制器的輸入。這樣的位置控制使用柱扭矩控制器來實(shí)現(xiàn)。位置控制與柱扭矩控制的并聯(lián)連接可以被省略，這導(dǎo)致更好的整體轉(zhuǎn)向感受。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)向柱參考控制器是狀態(tài)反饋控制器。

優(yōu)選地，參考位置和測量到的位置分別代表轉(zhuǎn)向齒輪的參考位置和測量到的位置。