电动汽车电动助力转向装置及控制方法与流程

本发明属于汽车转向机构技术领域，特别涉及一种电动汽车电动助力转向装置及控制方法。

背景技术：

电动助力转向(Electric Power Steering，简称EPS)系统是继液压助力转向系统后出现的一种新型动力转向系统，具有液压助力转向系统无法比拟的优势，它不仅能节约能源，提高安全性，还有利于环境保护，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术是汽车转向系统发展的必然趋势。

同传统的液压助力转向系统相比，电动助力转向系统具有以下优点：液压转向助力系统的油泵，不转向时也工作，加大了能量消耗。而EPS系统只在转向时电动机才提供助力，因而能减少能量消耗，并能在各种行驶工况下提供最佳的转向助力，减小了由于路面不平所引起的对转向系统的干扰，改善了汽车的转向性能，减轻了汽车低速行驶时的转向操纵力，提高了汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性；由于不需要加注液压油和安装液压油管，所以系统的安装简便，自由度大，而且成本低，无漏油故障的发生，它比常规的液压转向助力系统具有更好的通用性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有助力转向装置结构复杂，可靠性差的缺陷，提供了一种电动汽车电动助力转向装置。

本发明的另一个目的是解决现有电动助力控制方法中助力会发生突变产生顿挫感的缺陷，提供了一种电动汽车电动助力转向控制方法。

本发明提供的技术方案为：

一种电动汽车电动助力转向装置，包括：

壳体；

输入轴，其与方向盘连接，所述输入轴下端设置有齿轮；所述输入轴上连接有扭矩传感器；

转向杆，其设置在壳体内，所述转向杆上设置要有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，以使转向杆在壳体内左右移动；所述转向杆的左右两端分别连接左转向球头和右转向球头；所述转向杆上还设置有丝杠；

滚珠螺母，其套设在丝杠外与所述丝杠配合；所述滚珠螺母两端通过轴承支撑在壳体上；

驱动电机，通过传动装置与所述滚珠螺母连接，以驱动所述滚珠螺母绕自身轴线旋转。

优选的是，所述传动装置包括：

第一带轮，其通过平键与驱动电机轴固定连接；

第二带轮，其固定套设在所述滚珠螺母外，与所述滚珠螺母同轴固定；

同步带，其连接第一带轮和第二带轮，以将第一带轮的动力传递给第二带轮。

优选的是，所述滚珠螺母与轴承接触处设置有退火层。

优选的是，所述滚珠螺母外壁上设置有环形突起，所述第二带轮通过螺钉固定在环形突起上。

优选的是，所述转向杆与位移传感器连接，以测量转向杆横向位移。

优选的是，还包括车速传感器和侧向加速度传感器。

一种电动汽车电动助力转向控制方法，包括以下步骤：

步骤一、通过车速传感器获取车速ν，通过扭矩传感器获取方向盘扭矩T₀；

步骤二、控制驱动电机输出助力扭矩T_z，并使

其中，T₁为初始助力扭矩，T₂为截止助力扭矩。

优选的是，还包括

步骤三、控制驱动电机输出补偿扭矩T_b，并使T_b满足

其中θ_c为驱动电机转角，λ为饱和函数的转速系数，γ为调整系数，T_fricition为转方向系统摩擦力矩；

步骤四、控制驱动电机输出扭矩T_z+T_b。

本发明的有益效果是：本发明提供的电动汽车电动助力转向装置，结构紧凑，机械传动效率高，传动灵敏；具有较小的磨损量，使用寿命长，工作可靠。本发明提供的电动汽车电动助力转向控制方法，助力大小随车速发生改变，增强安全性。在转向盘转矩较大时提供较大的助力，减轻了驾驶员的负担，在转向盘输入转矩较小时提供适宜的助力，保证了驾驶员拥有清晰的的路感。

附图说明

图1为本发明所述的电动汽车电动助力转向装置总体结构示意图。

图2为本发明所述的齿条与齿轮安装位置示意图。

图3为本发明所述的助力机构结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，本发明提供了一种电动汽车电动助力转向装置，包括壳体110，在壳体内设置有转向杆120。输入轴130与方向盘连接，所述输入轴130的下端设置有齿轮131。所述输入轴130与方向盘之间连接有扭矩传感器，通过扭矩传感器来测量方向盘的转矩。

所述转向杆120上设置有齿条121，所述齿条121与所述齿轮131相啮合，当转动方向盘时，通过方向盘带动输入轴130转动，进而使转向杆120在壳体110内沿轴线左右移动。所述转向杆120的两端分别连接左转向球头140和右转向球头150，通过转向杆120的移动带动左转向球头140和右转向球头150移动，实现了车轮的转向。

一并参阅图3，所述电动汽车电动助力转向装置还包括助力机构160。所述助力机构160包括设置在转向杆120上的滚珠丝杠161，和套设在滚珠丝杠161外的滚珠螺母162，所述滚珠螺母162与滚珠丝杠161相配合。所述滚珠螺母162的左右两端为轴承安装部，其上安装有轴承163，所述轴承163的外圈固定在壳体110上，从而使滚珠螺母162两端通过轴承163支撑在壳体110上。在滚珠螺母162两端的轴承安装部上设置有退火层。通过退火层的设置，释放了滚珠螺母162两端的内应力，降低了硬度，防止滚珠螺母162产生裂纹。

驱动电机164的外壳固定在壳体110上，所述驱动电机164通过传动装置与滚珠螺母162连接，带动所述滚珠螺母162旋转，进而带动滚珠丝杠161左右移动。

所述传动装置包括第一带轮165，其与驱动电机164的驱动轴通过平键连接，第二带轮166其固定套设在所述滚珠螺母162外，所述滚珠螺母162外壁上设置有环形突起167，所述第二带轮166通过螺钉固定在环形突起167上，使滚珠螺母162与第二带轮166同轴固定。第一带轮165和第二带轮166通过同步带168连接，从而使第一带轮165的动力传递给第二带轮166。

当方向盘转动进行转向时，带动输入轴130转动，进而通过齿条121与齿轮131的啮合，实现转向杆120的左右移动。同时，通过扭矩传感器能够测量方向盘的转向扭矩，控制器根据测量得到的方向盘的转向扭矩，控制助力机构160输出额外的助力扭矩，帮助转向，减轻方向盘的转动力矩，使方向盘变轻，便于驾驶员操作。

本发明还提供了一种电动汽车电动助力转向控制方法，具体步骤为：

步骤一、通过车速传感器获取车速ν，通过扭矩传感器获取方向盘扭矩T₀；

步骤二、控制驱动电机输出助力扭矩T_z，并使

其中，T₁为初始助力扭矩，T₂为截止助力扭矩。

作为一种优选的，将T₁设定为1.5Nm，当方向盘扭矩T₀小于1.5Nm时，不进行助力，能够避免方向盘扭矩T₀很小时造成电机的频繁启动。

步骤三、控制驱动电机输出补偿扭矩T_b，并使T_b满足

其中θ_c为驱动电机转角，λ为饱和函数的转速系数，γ为调整系数，T_fricition为转方向系统摩擦力矩；

λ和γ根据经验公式得到，可以使驱动电机输出的扭矩平滑过度。

步骤四、控制驱动电机输出扭矩T_z+T_b。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。