专利名称：确定用于电动动力转向系统的助力力矩设定点值的方法
技术领域：
本发明涉及一种确定用于电动动力转向系统(electric motor driven power steering system)的助力力矩设定点值的方法。
背景技术：
为了在手动转动方向盘的过程中给机动车驾驶员提供帮助，现代 电动动力转向系统中提供了产生辅助力矩或辅助力的伺服电机。在现 有技术中，已经公开了通过电机依赖于车辆速度来实施助力的相关方 法。例如，允许在低速时设置高助力(例如在停车过程中)，而在高 速时设置较低助力(例如在州际高速公路上驾驶时)。作为另一种选 择或者除了依赖于车辆速度之外，还可以依赖于由转向力矩传感器感 测的手动施加的转向力矩来确定助力力矩或助力。依赖于车辆速度和 /或感测的转向力矩确定助力是希望为驾驶员提供适于特定驾驶状况 的转向帮助和舒适的转向感觉。
本发明的目的是确定用于动力转向系统的转向助力设定点值，从 而进一步增强驾驶员感受的转向感觉。
发明内容
根据本发明，通过确定用于电动动力转向系统的助力力矩设定点 值的方法实现本发明，该方法包括以下步骤
(a) 感测转向力矩；
(b) 感测车辆速度；
(c) 感测电机角速度；
(d) 根据预定特征图至少作为车辆速度和电机角速度的函数来 确定特征图输出量；和(e)考虑特征图输出量，继续根据感测的转向力矩确定用于动力 转向系统的助力力矩设定点值。
在该方法中，不仅依赖于转向力矩和车辆速度，而且依赖于电机 角速度而由此确定助力力矩。考虑该附加参数会导致驾驶员的转向感 的增强，如参考波特图(参照图5)客观示出的。
在该方法的一种变化中，步骤(d)中的预定特征图是二维特征图， 以车辆速度和电机角速度作为输入量，加权因子被确定为特征图输出 量。接着，该加权因子随后直接与感测的转向力矩的值相乘、或与从 感测的转向力矩确定的助力力矩基值相乘，以便获得助力力矩设定点 值。
在该方法的另一种变化中，步骤(d)中的预定特征图是三维特征 图，以车辆速度、电机角速度和感测的转向力矩的低频部分作为输入 量，通过将转向力矩分成高频部分和低频部分的过滤装置确定该低频 部分。
在所附权利要求中描述了本发明的原理的优点和有利的进一步发展。
图1示出图表式例示确定用于电动动力转向系统的电机的控制 力矩的简图2示出根据本发明的用于确定电动动力转向系统的助力力矩 设定点值的方法的第一种变化；
图3示出根据本发明的用于确定电动动力转向系统的助力力矩
设定点值的方法的第二种变化；
图4示出根据本发明的用于确定电动动力转向系统的助力力矩
设定点值的方法的第三种变化；以及
图5示出例示根据本发明的方法的优点的波特图。
具体实施方式
在下文中，通过电动动力转向系统来具体理解电动机械转向系 统。这些电动机械转向系统通常包括电机，其通过控制力矩MT。fa,来 帮助手动施加和机械传递的手动力矩以促使车辆方向盘转向。
根据图1 ，用于电动机械转向系统的电机的控制力矩Mt。w包括多
个分量M!、 M2、 M3、 M4，这些力矩分量M!、 M2、 M3、 1\14在不同处 理过程IO、 12、 14、 16、 18中从预定输入量产生并随后相加。
例如，第一分量1V^表示在转向运动的方向上帮助驾驶员的辅助 力矩。这里用于确定第一力矩分量M!的决定性输入量是车辆速度v、 由力矩传感器测量的转向力矩M，s和转向速率v"还可以用电机角速 度co代替转向速率、作为转向速率、的指示符。由于这两个量通过电 机和转向柱之间的齿轮比很容易相互转化，所以与直接确定哪个量并 不相关。只是为了简便，而在下面总是将电机角速度o)表示为输入量。
从相同的输入量确定第二力矩分量M2，其通过软件引起转向系
统的主动阻尼。
在第三分量M3中，通过三个上述输入量v、 Msens、 以及另外感 测的方向盘角度(p来考虑主动恢复力矩M3。这种主动恢复过程促使转
向系统进入相应于车辆直线向前行驶状况的位置。
另外，基于输入量车辆速度v和电机角速度co建立的第四力矩分
量M4用于电机的惯性补偿。
除了上述四个力矩分量Mp M2、 M3、 M4之外，当然还可以提供 其它分量来确定控制分量MT。w;其用图l中的分量Mx表示。
参考图2 ，下面将详细讨论在确定控制力矩MT。ta,过程中用于建立
第一分量Mi的处理过程lO,即确定用于电动机械动力转向系统的助力 力矩设定点值Mu-Mi的方法。其中初始感测的输入量是转向力矩 Msens、车辆速度v和电机角速度co (或者转向速率Vcp)。
在进一步的方法步骤中，根据预定特征图20确定特征图输出量 KKLF。在根据图2的示例性实施例中，预定特征图20是二维特征图，
根据该图将加权因子KKLF确定为依赖于车辆速度V和电机角速度CO的
特征图输出量。根据图2的方法的第一种变化，将感测的转向力矩Msm与该加权
因子kklf相乘并随后被过滤装置22分成高频部分M,，hf和低频部分
Msens，NF。其中由过滤装置22分频的转向力矩Ms面实现为车辆速度v的 函数。
于是通过高频部分Ms面，hf、车辆速度v和转向力矩Ms自的低频部
分M謂，nf输入到的第 一预定数据表24、和车辆速度v和转向力矩M讓 的低频部分M^,，OT输入到的第二预定数据表26来确定助力力矩基值
MUG。
根据图2，进一步提供了稳定过滤器28,其在下一方法步骤中将 助力力矩基植Mug作为车辆速度v的函数进行处理，以最终输出助力力 矩设定点值Mu。
该助力力矩设定点值Mu输入到控制力矩MT。tal的计算中作为笫 一力矩分量Mt (参照图l)。最后，以电动机械动力转向系统的电机 施加计算出的控制力矩MT。tal的方式对该电机进行控制。
图3示出用于确定助力力矩设定点值Mu的方法的第二种变化，其 与根据图2的方法的第一种变化的不同之处仅在于在不同的方法步
骤中考虑作为特征图输出量确定的加权因子kklf。而在根据图l的方 法的第一种变化中，早在该方法开始时特征图输出量kklf就与感测到
的转向力矩Ms図相乘，而转向力矩Ms园的相应加权后的值通用该方法 中的所有其它步骤，在根据图3的方法的第二种变化中，直到在由感 测到的转向力矩Msens已经确定了助力力矩基值Mug时趋于该方法的 结束，才不考虑特征图输出量kklf。特别是，因此在这种情况下不是
转向力矩Ms面，而只是助力力矩基值MuG，在由稳定过滤器28的处理 之后与加权因子K虹f相乘。
图4示出用于确定助力力矩设定点值Mu的方法的第三种变化，其 与已经介绍的方法变化的不同之处仅在于预定特征图20是三维特征 图。依赖于车辆速度v、电机角速度co和转向力矩M^s的低频部分
Ms図，nf作为输入量，从该三维特征图20将部分力矩MKLF确定为特征图
输出量。简言之，在根据图4的示例性实施例中，为了简化和加速该方法的目的，二维特征图20与第二数据表26 (参照图2和3)已被合并 形成三维特征图20。
根据该方法的前两种变化类推来处理转向力矩Msens的高频部分 Ms簡,HF且转向力矩Ms図的高频部分Ms固，HF与部分力矩MKLF —起输入
助力力矩基值MuG的计算中。在经过稳定过滤器28之后，助力力矩基 值MuG最终产生用于电动动力转向系统的助力力矩设定点值Mu，就象 在根据图2的方法的第一种变化中那样。
图5示出波特图30，波特图30例示了所描述的该方法变化的优点。 波特图30包括幅度响应(图5的上部)和相位响应(图5的下部)，每 个实线32与确定助力力矩设定点值Mu的传统方法(不考虑电机角速度 co)有关，而每个虚线34与根据本发明的确定助力力矩设定点值Mu的 方法有关。波特图30是基于转移函数
其中(p是转向角度，M^s是感测到的转向力矩。其中，波特图30 示意性地重现了动力转向系统的转向^f亍为(steering behavior)，该动力 转向系统具有变得更快的正弦转向操纵的输入。
幅度响应示出根据本发明的方法(曲线34 )提供基本恒定的放大，
该放大将仅在高转向操纵频率的情况下以期望的方式下降。不会再看 到在中频处放大的任何不期望的增大(参照曲线32)。
在相位响应中，与实线32相比，虛线34中的相位失真显然被大大 减小。实际上相位在宽频率范围内继续恒定并且直到高频的转向操纵 时才会显著下降。
总之，波特图30的幅度和相位响应中的变化证明下述事实，即， 通过根据本发明的方法确定助力力矩设定点值Mu致使驾驶员体验增 强的转向感觉。
权利要求
1、一种确定用于电动动力转向系统的助力力矩设定点值(MU)的方法，包括以下步骤(a)感测转向力矩(Msens)；(b)感测车辆速度(v)；(c)感测电机角速度(ω)；(d)根据预定特征图(20)至少作为车辆速度(v)和电机角速度(ω)的函数来确定特征图输出量(KKLF，MKLF)；以及(e)考虑特征图输出量(KKLF，MKLF)，继续根据感测到的转向力矩(Msens)确定用于动力转向系统的助力力矩设定点值(MU)。
2、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，提供过滤装置(22), 通过过滤装置将转向力矩(Msens)分成高频部分(Msens，HF)和低频部分(Msens，NF)。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由过滤装置(22)实现的转向力矩(Msens)的分频依赖于车辆速度(V)。
4、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，助力力矩基值(Muc) 是借助于给定数据表(24, 26)而确定的，在所述给定数据表(24， 26) 中输入了各个车辆速度(v)和转向力矩(Ms面)的各个低频部分(Msens,NF)。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，提供稳定过滤器 (28)，其中作为车辆速度(v)的函数，稳定过滤器(28)对助力力矩基值 (MuG)进^亍过滤。
6、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，助力力矩基值(Muc)与特征图输出量(Kk^)相乘以确定助力力矩设定点值(Mu)。
7、 根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在由稳定过滤 器(28)对助力力矩基值(Muc)过滤之后，助力力矩基值(Muc)与特征图 输出量(KKuO相乘。
8、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在由过滤装置(22) 进行分频之前，感测到的转向力矩(Ms^)与特征图输出量(Kklf)相乘。
9、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤(d)中的预定 特征图(20)是以车辆速度(v)和电机角速度(o)作为输入量的二维特征图，其中加权因子(K壯f)被确定为特征图输出量。
10、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(d)中的预定特征图(20)是以车辆速度(v)、电机角速度(co)和转向力矩(Msens)的低频 部分(M则s,nf)作为输入量的三维特征图。
11、 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，助力力矩基值(Muc)是借助于给定数据表(24)和预定特征图(20)确定的，在给定数据表(24)中输入车辆速度(v)和转向力矩(Msens)的低频部分(M咖s,nf)，且在预定特征图(20)中输入车辆速度(v)、电机角速度(co)和转向力矩(M咖s) 的低频部分(M^s
12、 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，提供稳定过滤器 (28),其中，作为车辆速度(v)的函数，稳定过滤器(28)对助力力矩基 值(MuG)进行过滤以确定助力力矩设定点值(Mu)。
全文摘要
提供了一种确定用于电动动力转向系统的助力力矩设定点值(M<sub>U</sub>)的方法，包括以下步骤(a)感测转向力矩(M<sub>sens</sub>)；(b)感测车辆速度(v)；(c)感测电机角速度(ω)；(d)根据预定特征图(20)至少作为车辆速度(v)和电机角速度(ω)的函数来确定特征图输出量(K<sub>KLF</sub>，M<sub>KLF</sub>)；以及(e)考虑特征图输出量(K<sub>KLF</sub>，M<sub>KLF</sub>)，继续根据感测到的转向力矩(M<sub>sens</sub>)确定用于动力转向系统的助力力矩设定点值(M<sub>U</sub>)。
文档编号B62D101/00GK101434255SQ200810173329
公开日2009年5月20日 申请日期2008年11月13日 优先权日2007年11月13日
发明者K·根茨, K·罗特, M·布勒克尔 申请人:Trw汽车股份有限公司