[发明专利]电机驱动动力转向系统的控制装置和方法

说明书

本发明提供了电机驱动动力转向(MDPS)系统的控制装置和方法。该控制装置包括：预定的MDPS逻辑设备，其配置为，使用驾驶员转向输入信息以及车辆状态信息来确定并输出电机控制值；状态确定设备，其配置为，基于驾驶员转向输入信息来确定方向盘是否处于转向状态或恢复状态，并且输出方向盘状态信息；补偿逻辑设备，其配置为，依据驾驶员转向输入信息和车辆状态信息来确定弹性补偿值，并且基于电机控制值、弹性补偿值以及方向盘状态信息来确定并输出目标控制值；以及电机控制逻辑设备，其配置为，依据目标控制值来控制转向电机，以产生辅助转向扭矩。

技术领域

本发明涉及一种电机驱动动力转向系统。更具体而言，本发明涉及这样一种电机驱动动力转向系统的控制装置和方法：其不仅可以在驾驶员从中心位置向左或向右旋转方向盘以使车辆转向的转向阶段中，还可以在旋转的方向盘旋转并返回至中心位置的恢复阶段中，均增强驾驶员的转向感觉。

背景技术

概括而言，在转向时用于减小驾驶员的转向力的动力辅助转向系统的示例包括：液压动力转向(Hydraulic Power Steering，HPS)系统和电机驱动动力转向系统(MotorDriven Power Steering System，MDPS)等，液压动力转向系统使用由液压泵形成的液压来辅助驾驶员的转向力，电机驱动动力转向系统使用电机的输出扭矩来辅助驾驶员的转向力。

在MDPS系统中，可以依据车辆的行驶条件来控制用于转向辅助的电机在依据驾驶员的方向盘操纵而执行转向辅助功能时的输出。因此，相比于HPS系统的转向性能和转向感觉，MDPS系统提供了进一步增强的转向性能和转向感觉。

由此，近期制造的车辆广泛配备了可以依据行驶条件来改变和控制由电机的输出所产生的辅助转向力的MDPS系统。

这样的MDPS系统包括多种传感器，例如，检测依据驾驶员对方向盘的操纵而变化的转向角度(转向柱输入角度)的转向角度传感器、检测经由方向盘输入的转向扭矩(方向盘扭矩、转向柱扭矩)的扭矩传感器、检测车辆的速度的车辆速度传感器、车轮速度传感器、发动机RPM传感器、偏航角速度(yaw rate)传感器等；该系统还包括控制器(MDPS ECU)以及转向电机(MDPS电机)。

在上述配置中，为了控制转向电机的操作和输出，控制器接收并获得驾驶员转向输入信息，例如转向角度、转向角速度、转向扭矩等，其还接收并获得车辆状态信息，例如车辆速度、车轮速度、发动机RPM、偏航角速度等。

转向角度指的是方向盘的位置。转向角速度可以是通过独立的传感器获得的加速度，或者可以是根据转向角度信号的差异信号而获得的角速度。转向扭矩是驾驶员施加到方向盘上的扭矩，换言之，是驾驶员输入扭矩。

控制器依据车辆速度来控制转向电机的驱动力，从而产生受控辅助扭矩(下文中，其称为“辅助转向扭矩”)。对此，在较低车速的条件下，用于转向辅助的电机输出增加，使得驾驶员能够以相对小的力来操纵方向盘。在较高车速的条件下，电机输出减小，使得驾驶员以相对大的力来操纵方向盘，从而可以确保车辆的驾驶稳定性。

当车辆高速移动时，如果方向盘过轻，则即使驾驶员以较小的力来操纵方向盘的情形，也可能导致危险情况。因此，驾驶稳定性下降。由此，转向辅助特性依据车辆速度而改变，其中，当车辆高速移动时，施加辅助转向扭矩使得控制方向盘所需的力增加，从而可以增强控制方向盘时的稳定性。

一般而言，用于辅助驾驶员的转向力的转向电机的输出是在控制器控制电机电流(辅助控制电流)施加到转向电机时产生的。

对此，控制器被配置为，随着控制器的调整，确定对应于基本上基于从车辆收集的信息(即，驾驶员转向输入信息和车辆状态信息)确定的输出值的电流，并且将所确定的电流施加到转向电机。从而，转向电机操作为产生辅助转向扭矩，该辅助转向扭矩是用于辅助驾驶员的转向力的力。