CN103241285A

CN103241285A - 电动助力转向装置及其控制方法

Info

Publication number: CN103241285A
Application number: CN2013100487200A
Authority: CN
Inventors: 表钟贤
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: DE102013002089A1; CN103241285B; US20140188337A1; US9031744B2; KR20130090987A

Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置及其控制方法，控制提供给一发动机的电流，以调节一方向盘的扭矩，从而解决在从两端向中心旋转所述方向盘时产生的握紧感。

Description

电动助力转向装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向装置及其控制方法，更具体地，涉及一种电动助力转向装置，控制提供给发动机的电流，以调节方向盘的扭矩，从而解决当方向盘从两端向中心旋转时所产生的握紧感（catching feeling），以及该电动助力转向装置的控制方法。

背景技术

通常，车辆的动力转向装置是用于减轻方向盘（把手）的转向力，以获得转向的稳定性。根据相关技术，利用液压的液压助力转向（HPS）***已经被广泛地用作动力转向装置，但近几年来，与现有利用液压方法不同的，通过利用发动机的转动力来辅助驾驶员的转向力的环境友好型（environment-friendly）电动助力转向（EPS）***被广泛安装在车辆上。

在所述电动助力转向（EPS）***中，电子控制单元（ECU）根据由速度传感器、转向传感器、扭矩传感器等检测到的车辆行驶状态驱动发动机，以便在低速行驶中提供一种轻巧舒适的转向感觉，在高速行驶中提供一种稳重的转向感觉和卓越的方向稳定性，并根据方向盘的旋转角度及时向方向盘提供回复力，以便在紧急情况下可进行快速转向操作，从而提供给驾驶员一最佳的转向条件。

同时，在电动助力转向装置中，发动机安装在配置于方向盘和变速箱（gear box）之间的驾驶杆（steering column）外，以旋转一转向轴，从而驾驶员方向盘的转动力可以被调至一较低侧，以根据方向盘的转向操作来辅助驾驶员的转向力。

同时，所述电动助力装箱装置包括一齿条末端停止函数（rack end stop function），以防止在驾驶员旋转方向盘至右端或左端时，所述方向盘在其两端发生机械接触而产生噪音。

当驾驶员向右端或左端旋转所述方向盘时，在所述方向盘机械接触一端前，所述齿条末端停止函数降低了提供给发动机的电流，以降低辅助扭矩，从而防止所述方向盘机械接触一端。

通过所述齿条末端停止函数，在驾驶员从右端或左端向中心旋转时，提高了所述发动机需要的输出而降低了辅助扭矩，从而使得驾驶员感受握紧感。因此，需要消除驾驶员可能感受到的握紧感。

发明内容

因此，本发明解决了上述发生在现有技术中的问题，并且，本发明的一个目的是提供一种电动助力转向装置，控制用于发动机的电流，以调节方向盘的扭矩，从而解决当方向盘从两端向中心旋转时所产生的握紧感，以及该电动助力转向装置的控制方法。

根据本发明一方面，提供一种电动助力转向装置，包括：一扭矩传感器，用于检测一驾驶员施加于一方向盘上的扭矩，并输出一与所述检测到的扭矩成比例的电气信号；一转向传感器，用于输出一与所述方向盘的旋转角度成比例的电气信号；一发动机，用于产生一施加于所述方向盘的辅助动力；以及，一电子控制单元，用于根据所述扭矩传感器输出的电气信号的代码是否与所述转向传感器输出的电气信号的代码一致，来调节提供给所述发动机的电流量。

根据本发明的另一方面，提供一种控制一电动助力转向装置的方法，包括：检测一驾驶员施加于一方向盘上的扭矩，并输出一与所述检测到的扭矩成比例的电气信号；输出一与所述方向盘的旋转角度成比例的电气信号；判断所述扭矩传感器输出的电气信号的代码是否与所述转向传感器输出的电气信号的代码一致；以及，根据所述电气信号的代码是否一致，调节用于一发动机的电流量，从而产生施加于所述方向盘的辅助动力。

根据本发明，通过受一齿条末端停止函数限制地增加一发动机的电流量，从而在从一右端或左端向中心旋转所述方向盘时，增加所述方向盘的扭矩或限制所述齿条末端停止函数，可以在驾驶员从右端或左端向中心旋转方向盘时防止握紧感。

附图说明

通过以下的详细描述和所附附图，本发明的上述及其他物体、特征和优点将是显而易见的，其中：

图1是根据本发明的一电动助力转向装置的示意图；

图2是根据本发明的电动助力转向装置的一方向盘的旋转方向，生成于一转向传感器和扭矩传感器中的电气信号的表格；

图3是在一齿条末端停止函数运行时，根据一转向角的发动机辅助扭矩的图表；

图4是在来自所述转向传感器和所述扭矩传感器的电气信号的代码相互不一致时，调节辅助扭矩状态的图表；

图5是根据本发明一实施例的电动助力转向装置的扭矩控制步骤的流程图；以及，

图6是根据本发明另一实施例的电动助力转向装置的扭矩控制步骤的流程图。

具体实施方式

以下，将参考附图，对本发明的示例性实施例进行描述。在以下的描述中，不同附图中显示的相同组件将被标以相同的标号。此外，在以下本发明的描述中，当会造成本发明的主题不清楚时，将会省略对于本文所含的已知功能和构造的详细描述。

此外，当描述本发明的组件时，本文可能使用例如第一、第二、A、B、（a）、（b）之类的术语。这些用语都不用于定义一相应组件的本质、顺序或次序，而仅仅用于区别相应组件与其他组件。应当注意的是，即使在说明书中描述到一组件是“连接”、“耦合”或“加入”至另一组件，在第一和第二组件间也可以“连接”、“耦合”或“加入”一第三组件，尽管所述第一组件可能是被直接连接、耦合或加入所述第二组件。

图1是根据本发明的一电动助力转向装置的示意图。

如图1所示，所述电动助力转向装置包括一从一方向盘2延伸至两相对车轮26的转向***30，以及一用于向转向***30提供辅助转向动力的辅助动力机构40。

所述转向***30包括一方向盘2，以及一转向轴6，所述转向轴6的一端与所述方向盘2连接，以与所述方向盘2一同旋转，所述转向轴6的另一端依靠一对万向接头（universal joints）4与一小齿轮轴8连接。此处，所述小齿轮轴8通过一齿条-齿轮机构10与一齿杆12连接，所述齿杆12的相对两端通过一转向横拉杆（tie rod）22和一转向节臂24与所述车轮26连接。

所述辅助动力机构40可以包括一扭矩传感器42，一转向传感器43，一电子控制单元44，一发动机46和一减速器50。

此处，所述发动机46基于由所述电子控制单元44传输的一控制信号产生辅助动力；所述减速器50包括一蜗轮（worm gear）52和一蜗杆齿轮（worm wheel gear）56，以传输所述由发动机46产生的辅助动力至所述转向轴6。

所述扭矩传感器42安装在所述转向轴6上，以检测驾驶员施加于所述方向盘2上的扭矩，并输出一与所检测到的扭矩成比例的电气信号。

然后，所述扭矩传感器42根据所述方向盘2的旋转方向输出一正电气信号或负电气信号。例如，当从左端向中心，或从右端向中心旋转所述方向盘2时，所述扭矩传感器42输出一正电气信号。相反的，当从右端向中心，或从中心向左端旋转所述方向盘2时，所述扭矩传感器42输出一负电气信号。

此处，所述左端对应的是所述方向盘2向左侧旋转而不能再被旋转的位置，所述右端对应的是所述方向盘2向右侧旋转而不能再被旋转的位置。所述中心对应的是所述车轮26与所述车辆的车身相平行时的状态，也即，没有旋转所述方向盘2的状态。

所述转向传感器43可以输出一与在驾驶员旋转所述方向盘2时生成的方向盘2的旋转角成比例的电气信号，并根据所述方向盘2的旋转方向生成一正电气信号或一负电气信号。例如，当驾驶员从所述中心向右端旋转所述方向盘2，或从所述右端向中心旋转所述方向盘2时，所述转向传感器43生成一正电气信号。相反的，当驾驶员从所述中心向左端旋转所述方向盘2，或从所述左端向中心旋转所述方向盘2时，所述转向传感器43生成一负电气信号。

从而，根据所述方向盘2的旋转方向，由所述转向传感器43和扭矩传感器42生成的电气信号在图2中所示。如图2所示的，当所述方向盘2从所述中心旋转至右端时，所述转向传感器43生成一正电气信号，并且所述扭矩传感器42生成一正电气信号。进一步地，当所述方向盘2从所述中心旋转至左端时，所述转向传感器43生成一负电气信号，并且所述扭矩传感器42生成一负电气信号。

也就是说，当所述方向盘2从所述中心旋转至右端时，所述转向传感器43和扭矩传感器42都生成正电气信号，因此，来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码是一致的。同样地，当所述方向盘2从所述中心旋转至左端时，所述转向传感器43和扭矩传感器42都生成负电气信号，因此，来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码是一致的。

另一方面，当所述方向盘2从所述右端旋转至中心时，所述转向传感器43生成一正电气信号而所述扭矩传感器42生成一负电气信号，因此，来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码是不一致的。同样地，当所述方向盘2从所述左端旋转至中心时，所述转向传感器43生成一负电气信号而所述扭矩传感器42生成一正电气信号，因此，来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码是不一致的。

当所述来自转向传感器43的电气信号和所述来自扭矩传感器42的电气信号不一致时，也即，当所述方向盘2从所述右端或左端旋转至中心时，所述发动机46的必要输出将增大。因此，所述方向盘2的旋转感觉将恶化，引起旋转方向盘2时的握紧感。

所述电子控制单元44基于从所述扭矩传感器42和转向传感器43传输的电气信号，生成一用于控制所述发动机46的信号。也即，所述电子控制单元44可以调节用于所述发动机46的电流，以调节一辅助扭矩，从而调节所述方向盘2的扭矩。

进一步地，所述电子控制单元44可以运行一齿条末端停止函数。当驾驶员向所述右端或左端旋转所述方向盘2时，在所述方向盘2机械接触末端前，所述末端停止功能降低一输出，即，用于所述发动机46的电流，以防止所述方向盘2机械接触末端。

由于所述齿条末端停止函数，当所述方向盘2处于所右端或左端时，用于所述发动机46的电流较小。如图3所示的，在所述方向盘2的旋转角度大于一预设旋转角度θ₁前，电流量是保持不变。如果所述方向盘2的旋转角度等于或大于所述预设旋转角度θ₁，电流量逐渐下降，以致于在所述方向盘2达到一最大旋转角度θ₂前，所述电流达到最小。然后，用于所述发动机46的最小电流是大于0的，但所述发动机46并没有实际启动。这是由于需要提供一超过所述方向盘2的最大静摩擦力的电流，以旋转所述方向盘2，但是，在所述方向盘2对应于最大旋转角度θ₂时，提供给所述发动机46的最小电流所产生的发动机46的驱动力没有超过最大静摩擦力。

同时，为了防止在由所述扭矩传感器42和转向传感器43提供的电气信号的代码不一致时，即，从所述右端或左端向中心旋转所述方向盘2时，所述发动机46的必要输出而产生握紧感，当所述方向盘2的旋转角度等于或大于一预设增加角度θ₃时，在所述齿条末端停止函数运行以增加所述发动机46的辅助扭矩之前，所述电子控制单元44将用于所述发动机46的电流量增加至一等级。也即，当从所述右端或左端向中心旋转所述方向盘2时，与运行所述齿条末端停止函数相比，所述电子控制单元44增加用于所述发动机46的电流量。

更详细地，如图4所示，由于所述齿条末端停止函数，当所述方向盘2的旋转角度等于或大于所述预设旋转角度θ₁时，在所述方向盘2达到所述左端或右端前，提供给所述发动机46的电流量为下降的状态。

因此，在所述齿条末端停止函数运行前，在一预定区域A内，所述电子控制单元44将提供给所述发动机46的电流量提高至一状态，所述预定区域A包括在所述旋转角度θ₁或大于所述旋转角度θ₁的一段区域内的左端或右端。也就是说，在所述齿条末端停止函数运行前，受所述齿段停止功能限制的扭矩被增加至一等级。在这种情况下，在包括所述左端或右端的预定区域A内，由于有足够的电流量提供给所述发动机46，使得所述发动机46的辅助扭矩增加，即使当向所述中心旋转所述方向盘2时也不会产生握紧感。

很显然，在上述实施例中，尽管在所述齿条末端停止函数运行前，提供给所述发动机46的电流量被提高至一等级，但提供给所述发动机46的电流量可能足以消除所述方向盘2的握紧感。进一步地，根据车辆的车型，提供给所述发动机46的电流量可能是不同的，因此，本说明书对电流量进行定义。

同时，当所述扭矩传感器42和转向传感器43所生成的电气信号的代码不一致时，也即，从所述左端或右端向中心旋转所述方向盘2时，所述电子控制单元44可以控制，而不运行所述齿条末端停止函数。也就是说，当从所述左端或右端向中心旋转所述方向盘2时，所述电子控制单元44可以防止所述发动机46的电流量受到所述齿条末端停止函数的限制，以预先防止一辅助扭矩的减少，从而防止在旋转方向盘2时所产生的握紧感。

以下，结合图5，描述本发明一实施例的所述电动助力转向装置根据所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号，控制提供给所述发动机46的电流的过程。

所述转向传感器43和扭矩传感器42向所述电动助力转向装置的所述电子控制单元44提供电气信号（S500），电子控制单元44判断来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号是否一致（S510）。

当来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码一致时，也即，当从所述中心向右端或左端旋转所述方向盘2时，如果由所述转向传感器43检测到的所述方向盘2的旋转角度等于或大于一预设角度θ₁（S520），所述电子控制单元44根据斜坡末端停止函数（ramp end stop function）减少提供给所述发动机46的电流，以调节一辅助扭矩（S530）。

如果来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码不一致，且所述齿条末端停止函数运行时，所述方向盘2开始或正在从所述右端或左端向中心旋转。

然后，在提供给所述发动机46的电流量受到所述齿条末端停止函数限制前，所述电子控制单元44恢复提供给所述发动机46的电流量至一等级，直到所述方向盘2的旋转角度达到一预设的增加角度θ₃（S540）。接下来，如果所述方向盘2的旋转角度达到了所述增加角度θ₃（S550），所述电子控制单元44根据所述齿条末端停止函数，控制提供给所述发动机46的电流量，以调节一辅助扭矩（S530）。

以下，结合图6，描述本发明另一实施例的所述电动助力转向装置根据所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号，控制提供给所述发动机46的电流的过程。

所述转向传感器43和扭矩传感器42向所述电动助力转向装置的所述电子控制单元44提供电气信号（S600），电子控制单元44判断来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号是否一致（S610）。

当来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码一致时，也即，当从所述中心向右端或左端旋转所述方向盘2时，如果由所述转向传感器43检测到的所述方向盘2的旋转角度等于或大于一预设角度θ₁（S620），所述电子控制单元44根据斜坡末端停止函数减少提供给所述发动机46的电流，以调节一辅助扭矩（S630）。

如果来自所述转向传感器43和扭矩传感器42的电气信号的代码不一致，所述方向盘2开始或正在从所述右端或左端向中心旋转。然后，所述电子控制单元44停止运行齿条末端停止函数（S640）。也就是说，由于提供给所述发动机46的电流量没有受到限制，可以防止产生一握紧感。

这样，当从所述右端或左端向中心旋转所述方向盘2时，通过利用所述齿条末端停止函数或限制所述齿条末端停止函数来增加所述发动机46的电流量，可以防止在驾驶员从所述右端或左端向中心旋转所述方向盘2时产生一握紧感。

即使如上所述，本发明一实施例的所述组件被组合成一单一单元或作为一单一单元操作，本发明并不一定限于一实施例。也就是说，在各组件中，一个或多个组件可以被选择性地组合，以作为一个或多个单元。

此外，由于如“包含”、“包括”和“具有”的术语意味着可能存在一个或多个相应组件，除非有特殊的相反描述，应当理解的是可包含一个或多个其他组件。所有包括一个或多个技术或科学术语具有本领域技术人员通常理解的含义，除非它们没有别的定义。应当理解的是，按词典的定义被常规使用的术语具有一与相关描述的上下文中的含义相同的含义，而不应被理解为一理想的或过于正式的含义，除非其被明确定义在本说明书中。

尽管为了说明的目的而描述了本发明的一较佳实施例，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神下，多种修改、添加或替换是可行的。因此，本发明中公开的实施例是旨在阐述本发明的技术思路的范围，本发明的范围不限于所述实施例。本发明的范围应在所附权利要求的基础上，以一种所述技术思路包含在与属于本发明的权利要求相当的范围内的方式进行解释。

Claims

1. 一种电动助力转向装置，其特征在于：包括：

一扭矩传感器，用以检测一驾驶员施加于一方向盘上的扭矩，并输出与所述检测到的扭矩成比例的一电气信号；

一转向传感器，用以输出与所述方向盘的旋转角度成比例的一电气信号；

一发动机，用以产生一施加于所述方向盘的辅助动力；以及

一电子控制单元，根据所述扭矩传感器输出的电气信号的代码与所述转向传感器输出的电气信号的代码是否一致，来调节提供给所述发动机的电流量。

2. 如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，当所述扭矩传感器和转向传感器所生成的电气信号的代码不一致时，在应用一齿条末端停止函数时，所述电子控制单元在受所述齿条末端停止函数限制下，增加所述发动机的电流量，此时所述齿条末端停止函数用于在所述方向盘两端上降低提供给所述发动机的电流。

3. 如权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述方向盘从一左端向中心旋转时，当所述扭矩传感器生成一正电气信号而所述转向传感器生成一负电气信号，所述电子控制单元在所述齿条末端停止函数的限制下增加所述发动机的电流量。

4. 如权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述方向盘从一右端向中心旋转时，当所述扭矩传感器生成一负电气信号而所述转向传感器生成一正电气信号，所述电子控制单元在所述齿条末端停止函数的限制下增加所述发动机的电流量。

5. 如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，当所述扭矩传感器和转向传感器生成的电气信号的代码不一致时，所述电子控制单元限制一齿条末端停止函数。

6. 一种电动助力转向装置的控制方法，其特征在于，包括：

检测一驾驶员施加于一方向盘上的扭矩，并输出一与所述检测到的扭矩成比例的电气信号；

输出与所述方向盘的旋转角度成比例的一电气信号；

判断所述扭矩传感器输出的电气信号的代码是否与所述转向传感器输出的电气信号的代码一致；以及

根据所述电气信号的代码是否一致，调节施加于一发动机的电流量，从而产生施加于所述方向盘的辅助动力。

7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，当应用用于降低在所述方向盘两端的电流的齿条末端停止函数时，如果与所述扭矩成比例的电气信号的代码和与所述旋转角度成比例的电气信号的代码不一致，在调节所述电流量时，由所述齿条末端停止函数所减少的电流会增加。

8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，在调节所述电流量时，如果所述方向盘从一左端向中心旋转，由所述齿条末端停止函数所减少的电流会被增加。

9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，在调节所述电流量时，如果所述方向盘从一右端向中心旋转，由所述齿条末端停止函数所减少的电流会被增加。

10. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在调节所述电流量时，当与所述扭矩成比例的电气信号的代码和与所述旋转角度成比例的电气信号的代码不一致时，所述齿条末端停止函数的运行受到限制。