[发明专利]一种电动助力转向系统扭矩传感器零点漂移补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电动助力转向系统的扭矩传感器补偿技术领域，尤其涉及一种电动助力转向系统扭矩传感器零点漂移补偿方法。

背景技术

汽车转向系统是汽车的一个重要底盘部件，牵涉到汽车的行驶性能。转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性，它对于确保车辆的安全，减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全，减轻驾驶员劳动强度有着重要作用。

电动助力转向系统（Electronic Power Steering简称EPS）是一种由电机提供助力能源的动力转向系统，主要由扭矩传感器、车速传感器、助力电机及减速机构、ECU控制单元组成；当驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器开始工作，把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动位移变成电信号传给ECU（控制器）, ECU根据车速传感器和扭矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流有大小，从而完成实时助力转向控制。因此ECU可以很容易地实现在车速不同时由电机提供不同的助力效果，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，高速行驶时稳定可靠。

目前国内EPS发展迅速，研发制造企业已由几家发展到十几家甚至上百家。由于国内汽车整体水平的提高，对EPS提出更重要的性能指标及可靠性要求。由于对EPS安全及技术的要求很高，即对EPS中占重要组成的两大重要部件传感器和ECU也提出了更高的要求，由于ECU是根据扭矩信号来控制助力大小，对处在信号源前端的传感器要求就更高了。

汽车在行驶过程中，EPS是在连续工作，如果在没有输入的情况下，而扭矩传感器存在输出，偏离了零点，则汽车行驶的过程中便产生助力转动转向盘，使得汽车偏离直线行驶，情况严重将导致汽车转向功能失效。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种电动助力转向系统扭矩传感器零点漂移补偿方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种电动助力转向系统扭矩传感器零点漂移补偿方法，包括转向系统、助力电机、PID控制器、扭矩传感器、状态观测器，通过建立EPS系统空间状态模型，采用状态观测器对电动助力转向系统进行状态观测，检测扭矩传感器偏离零点时的输出是由驾驶员输入产生还是由扭矩传感器本身零点漂移产生；当检测是扭矩传感器本身零点漂移产生的输出，则记录此值，并执行扭矩传感器零点漂移补偿算法；实现对扭矩传感器零点校准，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，高速行驶时稳定可靠。

一种电动助力转向系统扭矩传感器零点漂移补偿方法，具体方法包括如下：

第一步：建立状态观测器，观测扭矩传感器产生零点漂移的时刻；区别是驾驶员输入力矩使得扭矩传感器输出，还是扭矩传感器零点漂移产生输出；在没有驾驶员输入力矩或外力输入转向盘时，此状态称之转向盘自由状态，如果扭矩传感器正常，处在自由状态下的扭矩传感器没有输出，扭矩传感器没有产生零点漂移；反之，则扭矩传感器产生了零点漂移，需要对扭矩传感器进行校准或补偿；由于EPS中包括管柱和传感器执行系统及电机执行系统，执行系统中含有丰富的状态信息，能提高状态鉴别的精度，在做状态监测时，同时建立电机执行子系统数学模型和整个EPS执行动力学模型；

EPS执行动力学模型：

                 （1-1）

 （1-2）

                     （1-3）

                  （1-4）

                      （1-5）

式中，θ_s为转向盘转角，θ_m为电机转角，T_h为驾驶员输入力矩，Ts为扭矩传感器测出的转矩，为电机电磁转矩，为齿轮位移，为电机控制电压；

根据状态空间表达形式，建立电动助力转向系统的空间状态模型：

根据（1-1）～（1-3）式，令状态向量为

                    （1-6）

  

                                                         （1-7）

               （1-8）

由于，，为常数，令它们分别等于；将公式（1-6）～（1-8）整理后得，