[发明专利]一种电动助力转向系统的自适应摩擦补偿的方法及电动助力转向系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种汽车电动助力转向系统的自适应摩擦补偿的方法及电动助力转向系统。

背景技术

由于电动助力转向系统具有助力特性可变、节能、结构简单等优点，在中小型汽车领域正逐渐取代传统的液压助力转向系统。

电动助力转向系统是在传统的机械转向系统的基础上增加一个动力辅助装置（即电机和减速器装置）而成，增加了整个转向系统的摩擦，影响了转向手感和转向回正性能，因此在电动助力转向系统中加入摩擦补偿功能，改善转向感。

专利CN1652960A中公开了一种摩擦补偿的方法，即利用未补偿的助力电机额定扭矩和手动转向扭矩之和，通过一条滞后特征曲线来计算补偿量的大小，因为在滞后特征曲线中考虑到了转向系统的摩擦，因此等效于对系统进行了摩擦补偿。专利CN102105341B中公开了一种电动助力转向装置，其根据转向扭矩计算用于摩擦补偿的摩擦补偿值，用计算出的摩擦补偿值来修正电流指令值，实现对电动助力转向系统的静摩擦和动摩擦补偿的方法。另有其他专利或文献中提出了摩擦补偿，但其所采用的补偿方法都是将摩擦模型简化为库伦摩擦模型，即将转向系统的摩擦处理成一常数。

上述计算摩擦补偿的方法或者采用单一转矩计算得到摩擦补偿量或者给定恒定的摩擦补偿量，但是实际中影响电动助力转向系统摩擦的因素很多，如前桥载荷、转向系统内部润滑条件、车辆使用时外界环境等。在车辆的整个使用周期过程中，转向系统的摩擦还随着车辆使用时间、车辆的保养状况等变化。因此采用单一转矩计算得到的摩擦补偿量或者给定恒定的摩擦补偿量可能会出现补偿不足或者过补偿等不良现象，导致转向感觉变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种电动助力转向系统的自适应摩擦补偿的方法，该方法使得电动助力转向系统可以获得自然舒适的转向感觉、改善车辆的回正性能。

本发明还提供一种电动助力转向系统。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电动助力转向系统的自适应摩擦补偿的方法，所述电动助力转向系统是通过检测驾驶员作用于转向盘上的力矩信号并结合车速信号计算出当前所需要的助力电流值，并通过摩擦补偿的方法计算出摩擦补偿电流值I_friction，然后将所述助力电流值和所述摩擦补偿电流值I_friction通过加法运算得到最终的目标电流值I_aim，所述目标电流值I_aim控制助力电机提供助力转矩，摩擦补偿电流根据所述电动助力转向系统中转向盘转动方向的不同分为正向摩擦补偿电流和负向摩擦补偿电流，并定义所述转向盘沿顺时针方向或逆时针方向的转动为正向转动，而沿另一转动方向的转动为负向转动，所述摩擦补偿的方法采用以下步骤进行：

（1）先将目标电流的初始值设定为零，记为I_aim0=0，然后以微小的电流增量ΔI改变目标电流，同时进行所述助力电机开环控制，并监测所述助力电机的转动，当所述助力电机转过微小的转动角度θ_motor时，记录此时的目标电流值I_aim=I_aim0+∑ΔI，将此时的目标电流值I_aim作为所述正向摩擦补偿电流的电流值，即得正向摩擦补偿电流值I_friction+，其中，所述微小的电流增量ΔI为小于使得所述助力电机由不转到开始沿正向转动的这个临界点所需的电流量，所述微小的转动角度θ_motor为所述助力电机由不转到开始正向转动的这个临界点的转动角度；

（2）将目标电流的初始值重新设定为零，记为I_aim0=0，然后以微小的电流增量-ΔI改变目标电流，同时进行所述助力电机开环控制，并监测所述助力电机的转动，当所述助力电机转过微小的转动角度-θ_motor时，记录此时的目标电流值I_aim=I_aim0-∑ΔI，将此时目标电流值I_aim作为所述负向摩擦补偿电流的电流值，即得负向摩擦补偿电流值I_friction-，其中，所述微小的电流增量-ΔI为小于使得所述助力电机由不转到开始沿负向转动的这个临界点所需的电流量，所述微小的转动角度-θ_motor为所述助力电机由不转到开始负向转动的这个临界点的转动角度；

（3）计算所述摩擦补偿电流值I_friction：