CN111315635A

CN111315635A - 电力辅助转向***

Info

Publication number: CN111315635A
Application number: CN201880068039.3A
Authority: CN
Inventors: J·O·P·法雷利
Original assignee: ZF Automotive UK Ltd
Current assignee: TRW Ltd; ZF Automotive UK Ltd
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-06-19
Also published as: GB2581649B; US11498612B2; GB201717135D0; US20200247461A1; GB2581649A; WO2019077357A1; DE112018004597T5; GB202005685D0

Abstract

一种电力辅助转向设备包括：转向机构，转向机构将方向盘可操作地连接至车辆的行走车轮；电动马达，电动马达可操作地连接至转向机构；适于产生转矩信号T_柱的转矩信号产生器；用于产生柱角度信号Q_柱的柱角位置信号产生器；以及信号处理单元，信号处理单元适于接收柱转矩信号T_柱和柱角度信号Q_柱，并且从中产生表示施加至转向机构的转矩的转矩要求信号T_要求。信号处理器件(7)包括；第一信号处理电路(12)，第一信号处理电路接收取决于柱转矩信号的输入信号T_柱并且输出辅助转矩信号，第一信号处理电路的输入与输出之间的关系由助力曲线限定；以及第二信号处理电路(13)，第二信号处理电路产生摩擦补偿转矩信号，摩擦补偿转矩的值是从对柱转矩信号T_柱和柱角度信号Q_柱二者随时间的观察中推导出的。转矩要求信号产生电路适于根据摩擦补偿转矩和辅助转矩信号二者来产生转矩要求信号，并且至少部分地辅助驾驶员克服静摩擦和/或动摩擦的影响。

Description

电力辅助转向***

技术领域

本发明涉及如下种类的电力辅助转向***，其中，电动马达适于向转向部件(例如转向柱)施加辅助转矩，以便减小控制车辆所需的驾驶员努力。

背景技术

在典型的电力辅助转向***中，设置有转矩传感器，该转矩传感器布置成使得对转向柱中的转矩水平加以测量。从这个测量中，控制器计算转矩要求信号的值，该转矩要求信号的值指示要由附接至转向柱的电动马达产生的转矩。马达向柱施加与驾驶员所要求的转矩指向(sense)相同的转矩，并且因此减小使车轮方向盘转动所需的努力。

可以通过助力曲线来设定转向柱转矩与辅助转矩之间的关系。该助力曲线是柱转矩与辅助转矩之间的映射，其中，对于给定的输入转矩，定义乘数值，该乘数值确定输入信号所乘以的量。为了施加助力，对于给定的输入转矩，乘数的值将不会是单位值1.0。例如，如果乘数为2.0，则输出辅助转矩将为测得的转矩的两倍；如果乘数为0.5，则输出辅助转矩将为测得的柱转矩的一半。替代于乘数，还可以使用查找表或以任何其他方便的方式来限定输入转矩与辅助转矩之间的关系。助力曲线于是将被硬编码到查找表中。

车辆制造商需要转向***具有低摩擦水平。对此原因是高水平的转向***摩擦对驾驶员对转向***的改进的感知具有负面的影响。经验丰富的驾驶员将报告的是，低摩擦的转向***对轮胎与道路之间的接触提供了清晰、精确的反馈；而他们将报告具有高摩擦的转向***对轮胎与道路之间的接触提供了模糊的反馈。车辆制造商进一步需要对摩擦水平加以控制：从零件到零件地、在操作温度和湿度范围内地、并且在车辆寿命期间地加以控制。

车辆制造商还需要转向***具有良好的嘎嘎声表现，例如当被粗糙的道路表面输入激励时。在电力转向***中，例如，在将马达连接至转向柱的齿轮箱内可能出现嘎嘎声。摩擦和嘎嘎声需求引起机械设计的权衡：低摩擦设计将具有一些自由游隙，这些自由游隙导致嘎嘎声；低嘎嘎声设计将不具有自由游隙，从而导致高摩擦。通常，试图满足这两个需求的设计将利用：严密的制造公差、先进的材料选择、以及先进的润滑剂(油脂)选择。

存在有几种不同形式的不希望的摩擦，这些摩擦中的一种摩擦是静态阻力或静摩擦。静态阻力或静摩擦是在当转向***中的两个或更多个零件未相对于彼此移动时存在于它们之间的力，并且如果这两个或更多个零件要移动的话就必须克服该力。在转向***的情况下，当驾驶员试图从静止位置开始使方向盘转动时，或者在改变方向盘正被转动的方向时，静态阻力或静摩擦对于驾驶员变得明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种转向设备，该转向设备提供了改善的转向感觉，其中，至少部分地克服了静摩擦和动摩擦的影响。

根据第一方面，本发明提供了一种电力辅助转向装置，所述电力辅助转向设备包括：

转向机构，所述转向机构将方向盘可操作地连接至所述车辆的行走车轮，电动马达，所述电动马达可操作地连接至所述转向机构；

转矩信号产生器，所述转矩信号产生器适于产生指示所述转向机构的一部分所承载的转矩的转矩信号，

柱角位置信号产生器，所述柱角位置信号产生器用于产生指示所述方向盘或转向柱的角位置的柱角度信号，以及

信号处理单元，所述信号处理单元适于接收所述柱转矩信号和所述柱角度信号，并且从中产生表示要由所述马达施加至所述转向机构的转矩的转矩要求信号，其中，所述信号处理器件包括：

第一信号处理电路，所述第一信号处理电路接收取决于所述柱转矩信号的输入信号、并且输出辅助转矩信号，所述第一信号处理电路的输入与输出之间的关系由助力曲线限定，

第二信号处理电路，所述第二信号处理电路产生摩擦补偿转矩信号，所述摩擦补偿转矩的值是从对所述柱转矩信号和所述柱角度信号二者随时间的观察中推导出的；以及

转矩要求信号产生电路，所述转矩要求信号产生电路适于根据所述摩擦补偿转矩和所述辅助转矩信号二者产生所述转矩要求信号，

并且其中，所述摩擦补偿转矩信号至少部分地辅助所述驾驶员克服所述转向机构中的静摩擦和/或动摩擦的影响。

所述转矩要求信号产生电路可以被布置成通过将所述摩擦补偿转矩与所述辅助转矩信号相加来产生所述转矩要求信号。

所述第二信号处理电路可以产生摩擦补偿转矩信号，所述摩擦补偿转矩信号包括从对所述柱转矩信号随时间的观察推导出的第一分量以及从对所述柱角度信号随时间的观察推导出的第二分量。

所述两个分量可以彼此独立，使得一个分量的值独立于另一个分量的值。

第二信号处理电路可以适于根据两个独立分量的加和来产生摩擦补偿转矩信号。这确保即使分量值之一保持为零，静摩擦补偿信号也可以变化。例如，如果观察到转矩在转向移动之前增大，则一些补偿将逐步引入。将显而易见的是，这有助于通过帮助驾驶员克服需要以其他方式克服静摩擦所需的转矩来减轻***中的静摩擦的影响。

当然，第二信号处理电路一起观察柱转矩信号和柱角度信号二者以产生静摩擦补偿信号而不产生两个分开的分量也在本发明的范围内。但是从概念上说，就作为两个独立分量的结果的信号而言来考虑本发明是最简单的。

申请人已经首次意识到，柱转矩信号的值随时间的变化可以提供驾驶员旨在开始转向或变化转向***方向的预览，并且该预览可以用来引入摩擦补偿分量，该摩擦补偿分量即使在柱开始转动之前，也将改善静摩擦的影响。柱角位置信号提供了转向***已经开始旋转的确认，并且可以用于产生第二分量。该第二分量还提供对动摩擦的补偿。

有时候，变化并不代表转向移动的先兆，但是在这种情况下，申请人已经意识到，额外的分量在很大程度上不会被注意到。因此，在需要的时候引入分量的好处远远超过了在不需要的时候引入分量，并且该分量的引入已经证明在这些情况下明显改善了转向感觉。

为了确保摩擦补偿信号在直线行进的同时和弯道行进的同时均对转向方向的所有变化做出反应，并且为了确保该反应与柱转矩的变化成比例，第二信号处理电路可以被布置成以与驱动信号的变化成比例的方式来改变第一分量和第二分量中的每一个分量。因此，第一分量和第二分量可以以与时间无关的、而是仅与为基础的驱动信号有关的方式改变。通过驱动信号，我们指的是柱转矩信号或柱角度信号。

因此，第一分量可以取决于累积柱转矩信号，该累积柱转矩信号具有从柱转矩信号的历史观察值中推导出的值。

同样，第二分量可以取决于累积柱角度信号，该累积柱转矩信号具有从柱角度信号的历史观察值中推导出的值。

所述第二处理电路可以产生值在-N到+N的范围内的累积柱转矩信号，对于所述柱转矩信号的持续增大，所述值在+N处饱和，对于所述柱转矩信号的持续减小，所述值在-N处饱和，并且所述值在-N到+N的范围内为以成比例的方式表现，从而跟踪所述柱转矩信号中的所有变化。N的值可以是任何正数，并且通常方便地设定为N＝1。

只要所述柱转矩信号增大，所述第一分量的值就可以与增大的柱转矩信号成比例地增大，直到幅度达到所述上限+N，然后只要所述柱转矩信号不减小，所述第一分量就的值就将保持在所述上限处，并且所述第一分量的值与减小的柱转矩信号成比例地减小，直到幅度达到所述下限-N，然后只要所述柱转矩信号不增大，所述第一分量的值就将保持在所述下限处。

第一个分量没有复位值，只要柱转矩信号值在一段时间内保持为零，该第一个分量就保持其最后值。

第二分量也可以以相同的方式改变，但是根据柱角位置信号而不是柱转矩信号中累积的改变。

因此，所述第二分量可以具有在下限-M与上限+M之间的范围内的值，所述值与增大的柱位置成比例地增大，直到幅度达到所述上限+M，并且只要所述柱位置信号不减小，所述值就保持在所述上限处，并且所述值与减小的柱位置成比例地减小，直到幅度达到所述下限，然后只要所述柱位置不增大，所述值就将保持在所述下限处，所述第二分量的值没有残留值，并且在所述柱停止旋转时保留最后值。

申请人已经意识到，比例响应是最优选的，因为比例响应使得能够以对驾驶员的干扰最小的方式引入静摩擦补偿值。摩擦补偿因子的响应与驱动信号的改变成比例。

在一种方便的布置中，第二信号处理电路可以被布置成通过产生缩放差异以及其后的有限积分器来产生两个分量中的每个分量。可以通过观察驱动信号(转矩或柱角度)的后续时间采样之间的差异，并且然后通过1/极限的因子对该差异进行缩放以形成信号‘缩放δ’(即，输入信号的微分以及其后的缩放)来形成缩放差异。有限积分器可以对信号‘缩放δ’进行累加求和，且将求和限制在-N至+N或-M至+M的范围内，以给出所需的在极限处的饱和。所需分量是有限积分器的输出。

所述两个补偿信号中每个补偿信号的上限和下限，+/-M和+/-N可以被设定为等于+1和-1，并且所述第二信号处理电路能够被布置成将所述两个分量与一些额外的缩放进行组合，以给出也在+1到-1的范围内的摩擦补偿因子，在一种布置中，所述摩擦补偿因子使用以下形式的等式确定：

摩擦补偿因子＝X*累积柱角度+Y*累积柱转矩

其中，X和Y是缩放因子。最方便地将这些缩放因子都设置在0.4到0.6的范围内，尽管给它们基本相等的权重0.5可以是优选的，使得在将N和M设置为1的情况下，该函数将给出在+1至-1范围内的摩擦补偿因子。因此，补偿因子是两个独立分量的加和。这些独立分量的加和产生了摩擦补偿因子(并且因此产生了转矩)，该摩擦补偿因子抢先执行每个和每次转向操纵(因为驾驶员需要向方向盘施加转矩以便使转向***开始旋转)。为了有效地补偿转向***摩擦的负面影响，重要的是在驾驶员执行操纵时施加摩擦补偿转矩。相比之下，仅基于柱转矩的摩擦补偿转矩将倾向于过早施加，而基于柱角度的摩擦补偿转矩将倾向于过晚施加。

于是，所述第二信号处理电路可以构造成将所述摩擦补偿因子乘以摩擦补偿转矩增益，该摩擦补偿转矩增益通常与可以存储在设备的存储器中的预定摩擦值相对应，以给出限定所述摩擦补偿信号的值的转矩值。

例如，在已知需要2Nm的转矩来克服转向机构中摩擦的负面影响的***中，可以选择2Nm的增益因子，这将导致施加摩擦补偿信号，从而将附加的转矩分量添加到辅助转矩中，从而允许驾驶员使方向盘转动时不会感觉到由***中的摩擦而引起的任何过大阻力。

第一信号处理器件可以使用助力曲线，该助力曲线包括期望的辅助转矩相对于输入信号值的映射，增益随着输入信号值的增大而线性或非线性地增大。设备产生的辅助转矩将是从助力曲线输出的值，或者是加上施加至助力曲线的输出的任何附加偏移转矩的值。当然，可以对信号进行进一步的处理以实现最终辅助转矩值。

设备可以包括电子存储器的区域，该电子存储器存储了限定缩放因子或助力曲线的函数、和/或任何查找表。第一分量和第二分量中的每个分量的上限N和下限M以及摩擦补偿因子映射图(或相关参数X和Y)可以是固定的，或者可以随时间变化。它们可以例如根据车辆速度、柱位置、或温度而变化，该温度可以是转向设备的一部分的温度或环境温度。

转矩信号产生器可以包括连接至转向柱的单个传感器或附接至其的另一机械部件。

信号处理单元可以通过执行存储在存储器的区域中的程序指令的处理器来实施。指令可以使处理器执行许多不同的步骤或功能，这些步骤或功能限定了信号处理单元的不同子单元。然而，可以使用离散的电子部件来实施信号处理单元，如数字逻辑门，一组逻辑门组成每个子单元。

设备可以包括马达驱动电路，该马达驱动电路接收转矩要求信号，并且将适当的信号施加至马达驱动级，以使马达输出所需转矩。这个驱动级通常将包括桥电路。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参照附图并如附图所展示地描述本发明的两个实施例，在附图中：

图1是根据本发明的电力辅助转向***的示意图；

图2是表示图1的***中马达的闭环控制的框图；

图3是展示了由根据本发明的转向组件的实施例中的信号处理器件采取以产生转矩要求信号的功能步骤的框图；

图4是在产生摩擦补偿信号期间使用的两个分量的映射；

图5是示出了如何使用驱动信号(可以是转矩信号或柱角度信号)来产生用于输入到图4的映射图的累积信号的框图；

图6示出了在示例性操纵期间，当驾驶员施加转矩并随后转动方向盘时，摩擦补偿因子如何在映射图上移动；

图7是展示了如何使用摩擦补偿因子来产生摩擦补偿信号的框图；并且

图8(a)和图8(b)示出了在图中所展示的本发明的实施例中产生的采样驱动信号和所得的累积信号。

具体实施方式

在附图的图1中展示了典型的电力辅助转向***。该***包括电动马达1，该电动马达通过(可选的)齿轮箱3作用在驱动轴2上。驱动轴2终止于蜗轮机构4，该蜗轮机构与设置在转向柱5的一部分上的轮或可操作地连接至转向柱的轴协作。例如，马达可以作用在转向***的转向齿条上。当然，这不应被认为是对我们寻求的保护范围的限制，并且设想了可以应用本发明的其他动力辅助转向***。例如，替代于如图所示的柱驱动***(其中马达作用在转向柱上)，该***可以是所谓的皮带驱动类型，其中马达直接连接至转向齿条。

转向柱5承载有转矩传感器6，该转矩传感器适于测量转向柱承载的柱转矩T柱，该柱转矩由车辆的驾驶员在方向盘(未示出)以及因此的转向柱抵抗由车辆行走车轮(也未示出)提供的阻抗力转动时产生。在本文中称为转矩信号T柱的来自转矩传感器6的输出信号被馈送至信号处理单元7的第一输入。

角位置传感器10也设置在转向柱轴上。如图1所示，该角位置传感器联接至转矩传感器6，因为该角位置传感器通过监测来自转矩传感器的信号输出来对位置进行测量。该角位置传感器产生指示转向柱的角位置Q柱的输出信号，在本文中称为柱位置信号。来自位置传感器的输出Q柱被馈送至信号处理单元7的第二输入。该信号处理单元可以包括电子处理器单元或其他电子电路***。

信号处理单元7作用于两个输入信号，以产生转矩要求信号8作为该信号处理单元的输出，该转矩要求信号传递至马达控制器9。马达控制器9将转矩要求信号8转换为用于电动马达1的驱动电流。为了产生这个要求信号，处理单元包括多个子电路，这些子电路中的每一个子电路均执行单个处理步骤或特定的步骤组。

转矩要求信号8的值与要由电动马达1施加至转向柱的辅助转矩的量相对应。该值将从与一个指向上的马达的最大输出转矩相对应的最小值，穿过当要求信号为零时的零转矩，变化到相反指向上的最大马达转矩。

马达控制器9接收转矩要求信号作为其输入，并且产生电流，该电流馈送至马达，以在马达驱动轴2处再现所期望的转矩。正是施加至转向柱轴5的这个辅助转矩减小了驾驶员使方向盘转动所需的努力。这形成如图2所示的闭控制环。

转矩要求信号8由至少两部分构成。第一部分是辅助转矩T辅助，该辅助转矩取决于驾驶员通过方向盘施加至转向柱的转矩的量，该转矩的量由转矩信号T柱的值确定。第二部分是(可选的)阻尼转矩要求，该阻尼转矩要求是为了改善转向感觉并且/或者增强***的安全性而提供的。此外，可以使用其他转矩要求信号，例如以帮助抵消侧风对车辆的影响，这种侧风可能导致车辆偏离预期的路径。

如上所述，根据由转矩传感器6测量的转向柱中的转矩推导出辅助转矩信号。测得的转矩与辅助信号之间的关系基本上是线性的。然而，可以使用其他可能的关系将转矩映射到辅助信号。如本领域中众所周知的，输入与输出之间的关系限定了助力曲线。随着测得的转矩增大，辅助信号的幅度通常会增大。还将理解的是，辅助转矩信号可能取决于其他参数，例如车辆速度(如果需要)和转向柱位置。在那种情况下，通常在高速时减小辅助转矩信号的值以增强稳定性，并且在极低速时增大辅助转矩信号的值以使泊车操纵变得容易。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的设备的信号处理器件的更多细节。可以看出，信号处理器件7包括第一信号处理电路12，该第一信号处理电路将助力曲线施加至根据柱转矩的输入信号。这个助力曲线的输出限定了辅助转矩。另外，该信号处理器件还包括第二处理电路13，该第二处理电路在该示例中与第一电路12并联。第二电路接收柱转矩信号T柱作为输入、并且在某些车辆操作条件下产生修改转矩要求信号的附加的信号。如将在下文中解释的，这种修改的目的是引入附加的转矩分量，该附加的转矩分量至少部分地抵消***中的摩擦的任何影响。显著地，本发明提出的是能够减小由于***中的静摩擦以及动摩擦而引起的负面感觉。

第二处理电路13用于在限定的情况下对转矩要求信号施加增大。这些情况是：驾驶员施加的转矩正在增大或减小，以及作为独立因素，转向柱正在沿一个方向或另一个方向移动而不是静止。特别地，附加转矩量以成比例的方式逐渐增大或逐步引入(phase in)，直到达到极限值，并且类似地，当驾驶员沿相反的方向施加转矩或使旋转反向时，附加转矩量逐步引出(phase out)。重要的是，附加转矩将在两个条件中的仅一个条件得到满足时逐步引入，使得当引入驾驶员施加的转矩时即使在柱开始移动之前，附加转矩也会开始逐步引入。在这方面，可以认为转矩和柱角度对补偿信号的值具有独立的影响。

申请人已经意识到，可以通过观察驾驶员施加的转矩来“预测”转向将要从静止移动到旋转，并且从此开始，在转矩要求信号中引入分量，该分量抵消了驾驶员由于***中的静摩擦而将必须以其他方式克服的任何阻抗转矩。当转向确实开始移动时，通过进一步将这个分量与附加量的转矩加以组合，可以实现非常好的转向感觉，并且驾驶员对转向***中的任何静摩擦几乎没有感觉。

驾驶员对转向的负面感知产生于以下两个方面：当驾驶员试图从未旋转的转向状态开始转向时，以及当驾驶员试图改变转向***的旋转方向时。

为了使该附加分量逐步引入，第二信号处理电路独立地观察或监测转矩信号T柱和位置信号Q柱。当该第二信号处理电路观察到转矩信号和位置信号任一个信号正在增大或减小时，附加分量将逐步引入，如果继续满足条件则直到该附加分量达到极限值为止，或者直到该附加分量要被再次逐步引出为止。

要添加的附加摩擦补偿信号的值由从柱转矩推导出的、被称为累积柱转矩的信号与从柱角度信号推导出的、被称为累积柱角度的信号之间的映射限定，该附加摩擦补偿信号的值提供了摩擦补偿因子，该摩擦补偿因子进而乘以摩擦补偿转矩增益。图4示出了示例性映射。当然，在本发明的范围内其他映射是可能的。图7示出了如何将增益施加至映射图以产生最终的摩擦补偿转矩值。注意的是，在该实施例中，图7的功能全部由第二信号处理电路12实施。

可以看出的是，该映射基于两个分量部分，每个分量部分的值均独立，其中第一分量部分取决于对柱转矩信号的观察，并且第二分量部分基于对柱位置信号的观察。

通常，柱角度分量的范围将被选择为使得从零到上限或下限的完全过渡在柱移动0.1度到1.0度时发生。相似地，柱转矩信号分量的范围将被选择为使得从零到上限或下限的完全过渡在转矩信号改变0.1Nm到1.0Nm时发生。

图5示出了用于产生构成摩擦补偿信号的两个分量的一种具体实施方法。对于柱转矩分量，该实施例中的实施方式由缩放差异以及其后的有限积分器构成。缩放差异形成驱动信号的后续时间采样之间的差异，并且通过1/极限的因子对该差异进行缩放，以形成信号‘缩放δ’。‘极限’是上/下转矩的幅度值。有限积分器对信号‘缩放δ’进行累加求和，从而将求和限制在-1至+1的范围内。因此，第一分量将取值在-1到+1的范围内，并且随着驾驶员施加的转矩的持续增大或减小而在上限或下限处饱和。

第二分量以完全相同的方法产生，但是是基于柱位置的。

图8(a)和图8(b)示出了示例性驱动信号以及将产生的相应的累积信号，该驱动信号可以是柱转矩信号或柱角度信号。可以清楚地看到极限处的饱和，以及对驱动信号中的小变化的跟踪。

然后这两个分量相加在一起，最方便的是通过一些附加的缩放，以给出也在+1到-1范围内的摩擦补偿因子，如下所示：

摩擦补偿因子＝0.5*累积柱角度+0.5*累积柱转矩

0.5的项确保实现所需的+1到-1的输出范围。当然，可以使用其他项，并且如果需要，可以对两个分量赋予不相等的权重。

然后，该摩擦补偿因子可以乘以增益因子，该增益因子通常与可以存储在设备的存储器中的预定摩擦值相对应，以给出转矩值。例如，摩擦值通常为2Nm至3Nm，代表驾驶员必须简单地施加以克服***中固有的摩擦力以使方向盘转动的转矩，因此可以施加2Nm至3Nm的增益因子来抵消该固有的摩擦力。

图6示出了映射图上‘累积柱转矩’和‘累积柱角度’的典型轨迹，用于从逆时针方向到顺时针方向的转向旋转的改变。驾驶员通过增大柱转矩(第一个箭头)来启动方向改变，累积柱转矩信号从-1朝向0增大，摩擦补偿转矩因子从-1向-0.5增大，以支持预期的旋转方向改变。转向***旋转方向开始改变(第2个箭头)，柱角度开始增大，累积柱角度开始从-1向+1增大，同时柱累积柱转矩进一步从0向1增大，摩擦补偿转矩从-0.5向+1增大，从而反映了转向方向改变的确认。

对于转向摩擦水平固定并且不会变化(从零件到零件地，随着温度、湿度、以及年限)的转向***设计，上述固定摩擦补偿就足够了。对于确实发生这些变化的转向***设计，摩擦补偿量的一些变化可以是有益的。

以上所提到的变化发生在很长的时间范围内。从单个转向***的角度来看，从零件到零件的变化在制造时会发生一次，并且然后固定。由于年限造成的摩擦变化非常缓慢，可感知的变化将在数月至数年内发生。尽管空气湿度会迅速变化，但对转向***部件的影响(塑料零件的膨胀/收缩)会在很多天内缓慢进行。同样，空气温度可能会迅速变化(例如，由于乘客舱空调，或者由于热排放而处于车辆均热)，但是转向***的热质量很大，因此转向***的核心温度会在数分钟至数小时中发生变化。

申请人已经意识到，可以根据一个或多个参数通过改变施加到映射图的摩擦补偿转矩增益的值而容易地调整补偿，该一个或多个参数包括但不限于***一个或多个零件的温度，或环境温度。

所描述的实施例可以提供优于现有技术的一系列益处。特别地，通过对固定水平的转向***摩擦引入补偿，可以放松摩擦与嘎嘎声之间的权衡。转向***可以机械地设计成具有高摩擦水平和低嘎嘎声。然后，补偿消除了包括静摩擦在内的高摩擦对转向感的负面影响，恢复了驾驶员对低摩擦转向***的感知。

Claims

1.一种电力辅助转向设备，该电力辅助转向设备包括：

转向机构，所述转向机构将方向盘可操作地连接至车辆的行走车轮，

电动马达，所述电动马达可操作地连接至所述转向机构；

2.根据权利要求1所述的电力辅助转向设备，其中，所述转矩要求信号产生电路被布置成通过将所述摩擦补偿转矩与所述辅助转矩信号相加来产生所述转矩要求信号。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电力辅助转向设备，其中，所述第二信号处理电路产生包括第一分量和第二分量的摩擦补偿转矩信号，所述第一分量是从对所述柱转矩信号随时间的观察推导出的，所述第二分量是从对所述柱角度信号随时间的观察推导出的。

4.根据权利要求3所述的电力辅助转向设备，其中，所述两个分量彼此独立，使得一个分量的值独立于另一个分量的值。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的电力辅助转向设备，其中，所述第二信号处理电路被布置成以与对应的柱转矩信号或柱角度信号的变化成比例的方式改变所述第一分量和所述第二分量中的每一个分量。

6.根据权利要求5所述的电力辅助转向设备，其中，在使用中，所述第二处理电路产生值在-N到+N的范围内的累积柱转矩信号，对于所述柱转矩信号的持续增大，该值饱和于+N，对于所述柱转矩信号的持续减小，该值饱和于-N，并且该值在-N到+N的范围内呈成比例的方式表现，从而跟踪所述柱转矩信号中的所有变化。

7.根据权利要求6所述的电力辅助转向设备，其中，只要所述柱转矩信号增大，所述第一分量的值就与增大的柱转矩信号成比例地增大，直到幅度达到上限+N，并且然后只要所述柱转矩信号不减小，所述第一分量的值就将保持在所述上限，并且所述第一分量的值与减小的柱转矩信号成比例地减小，直到幅度达到下限-N，并且然后只要所述柱转矩信号不增大，所述第一分量的值就将保持在所述下限。

8.根据权利要求5、6、或7所述的电力辅助转向设备，其中，所述第二分量具有在下限-M与上限+M之间的范围内的值，该值与增大的柱位置成比例地增大，直到幅度达到所述上限+M，并且只要所述柱位置信号不减小，该值就保持在所述上限，并且该值与减小的柱位置成比例地减小，直到幅度达到所述下限，并且然后只要所述柱位置不增大，该值就将保持在所述下限，所述第二分量的值没有复位值，并且在所述柱停止旋转时保留最后值。

9.根据权利要求3到7中任一项所述的电力辅助转向设备，其中，所述第二信号处理电路被布置成通过产生缩放差异和其后的有限积分器来产生所述两个分量中的每个分量，在使用中，所述缩放差异由观察所述柱转矩或柱角度信号的后续时间采样之间的差异、并且然后以1/极限的因子对所述差异进行缩放而形成，以形成信号‘缩放δ’，然后所述有限积分器对所述信号‘缩放δ’进行累加求和，且将求和限制在-N至+N或-M至+M的范围内，以给出所需的在极限处的饱和。

10.根据权利要求9所述的电力辅助转向设备，其中，所述两个补偿信号中的每个补偿信号的上限和下限，+/-M和+/-N，能够被设定为等于+1和-1，并且所述第二信号处理电路能够被布置成将所述两个分量与一些额外的缩放进行组合，以给出也在+1到-1的范围内的摩擦补偿因子，所述摩擦补偿因子使用以下形式的等式确定：

摩擦补偿因子＝X*累积柱角度+Y*累积柱转矩

其中，X和Y是缩放因子。

11.根据权利要求10所述的电力辅助转向设备，其中，所述第二信号处理电路被构造成将所述摩擦补偿因子乘以摩擦补偿转矩增益，以给出限定所述摩擦补偿信号的值的转矩值。