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CN106956718A - 电机驱动动力转向系统的控制方法 - Google Patents

电机驱动动力转向系统的控制方法 Download PDF

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CN106956718A
CN106956718A CN201710023180.9A CN201710023180A CN106956718A CN 106956718 A CN106956718 A CN 106956718A CN 201710023180 A CN201710023180 A CN 201710023180A CN 106956718 A CN106956718 A CN 106956718A
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Abstract

一种用于MDPS(电机驱动动力转向)系统的控制方法可包括：由控制器检测齿条杆当前位置；比较所述齿条杆当前位置和齿条杆预设最大位置，并根据比较结果更新齿条杆最大位置；以及利用更新的齿条杆最大位置设定齿条端停止控制部。所述方法能够消除由齿条杆长度的大规模生产分配引起的性能差异，并且能够减少由齿条杆的止动件和齿轮箱的IBJ插座(外壳)之间的碰撞引起的冲击，从而减少由此冲击引起的噪声，同时防止零件的机械损坏。

Description

电机驱动动力转向系统的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年1月12日提交的韩国申请10-2016-0003950的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种MDPS(电机驱动动力转向)系统的控制方法，更具体地，涉及一种依据齿条杆当前位置改变齿条端停止控制部的MDPS系统的控制方法。
背景技术
用于在转向时减小驾驶员的转向力的动力辅助转向系统的示例可包括液压动力转向系统，其使用通过液压泵形成的液压力来助力转向力；以及MDPS系统，其使用电机的驱动扭矩来助力转向力。
MDPS系统采用齿条端停止逻辑，来减少驾驶员将方向盘打到末端时产生的冲击。
传统的齿条端停止逻辑仅在齿条端停止控制部执行控制，该齿条端停止控制部基于转向角或齿条杆位置进行设定，而且在大规模生产分配方面有限制，其是由硬件的差异引起，例如：齿轮箱中齿条杆的长度或左/右转向角的分布。
特别地，齿条端停止逻辑可通过在转向角末端执行控制来减少冲击。因此，转向角末端的位置分布会导致MDPS系统性能的巨大差异。
本发明的相关技术在1999年12月10日公布的名为“MDPS系统”的韩国专利No.10-0247334中公开。
发明内容
本发明实施例涉及一种MDPS系统的控制方法，其能够基于齿条杆当前位置来改变齿条端停止控制部，并且基于改变的齿条端停止控制部来检测MDPS系统的输出极限值，从而消除由齿条杆长度的大规模生产分配引起的性能差异。
此外，本发明实施例涉及一种MDPS系统的控制方法，其能够减少由齿条杆的止动件和齿轮箱的IBJ插座(外壳)之间的碰撞引起的冲击，从而减少由此冲击引起的噪声，同时防止零件的机械损坏。
在一个实施例中，一种MDPS系统的控制方法可包括：由控制器检测齿条杆当前位置；将所述齿条杆当前位置与所述齿条杆预设最大位置进行比较，根据所述比较结果更新所述齿条杆最大位置；以及使用更新的齿条杆最大位置设定齿条端停止控制部。
当齿条杆当前位置超过齿条杆最大位置时，控制器可以将齿条杆最大位置更新为齿条杆当前位置。
控制器可以依据齿条杆当前位置和齿条杆最大位置之间的差异来改变齿条端停止控制部。
控制器可以通过齿条杆当前位置和齿条杆最大位置之间的差异来移位(shift)齿条端停止控制部。
在另一个实施例中，一种用于MDPS系统的控制方法可包括：通过控制器检测齿条杆当前位置；基于所述齿条杆当前位置来获悉所述齿条杆最大位置，并且基于所述齿条杆最大位置来设定齿条端停止控制部；确定所述齿条杆当前位置是否重新进入所述齿条端停止控制部；以及当齿条杆当前位置重新进入齿条端停止控制部时，根据齿条端停止控制部控制电机的输出扭矩。
齿条端停止控制部的设定可包括：将齿条杆当前位置与齿条杆预设最大位置进行比较，并根据比较结果更新齿条杆最大位置；以及使用更新的所述齿条杆最大位置来设定所述齿条端停止控制部。
当齿条杆当前位置超过齿条杆最大位置时，控制器可以将齿条杆最大位置更新为齿条杆当前位置。
控制器可以根据齿条杆当前位置和齿条杆最大位置之间的差异来改变齿条端停止控制部。
控制器可以通过齿条杆当前位置和齿条杆最大位置之间的差异来移位齿条端停止控制部。
控制所述电机的输出扭矩可包括：使用齿条杆当前位置、齿条杆移动速度和预设车速增益中的一个或多个来检测电机的最终输出极限值；以及使用转向角、转向扭矩和车速增益中的一个或多个来检测所述电机的输出控制值，比较所检测的输出控制值和最终输出极限值，以及根据比较结果控制所述电机的输出扭矩。
检测所述电机的最终输出极限值可包括：使用齿条杆当前位置和齿条杆移动速度中的一个或多个来检测电机的初始输出极限值，并且通过齿条杆移动速度和车速增益中的一个或多个校正初始输出极限值来检测最终输出极限值。
检测所述电机的最终输出极限值可包括：使用方向盘转向速度、电机转速和齿条杆移动速度中的一个或多个来检测阻尼输出值，以及通过从初始输出极限值中减去阻尼输出值来检测最终输出极限值。
控制所述电机的输出扭矩可包括：比较最终输出极限值和输出控制值，并且根据比较结果，基于最终输出极限值和输出控制值中的任意一个来控制电机的输出扭矩。
附图说明
图1为示出了根据本发明实施例的用于MDPS系统的控制装置的框图。
图2为示出了根据本发明实施例的用于MDPS系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明实施例。应当注意，附图并非按精确比例，并且仅为了描述方便和清楚起见，可以放大组件的线宽或尺寸。此外，在定义本文使用的术语时考虑了本发明的功能，并且该术语可以根据用户或操作者的习惯或意图而改变。因此，术语应根据本文阐述的全部公开内容进行定义。
图1为示出了根据本发明实施例的用于MDPS系统的控制装置的框图。
参照图1，根据本发明实施例的用于MDPS系统的控制装置可包括：转向角传感器10、车速传感器20、扭矩传感器30、控制器40和电机50。
在本实施例中，MDPS系统可利用电机50辅助转向力。在本实施例中，MDPS系统可包括：柱状MDPS(C-MDPS)系统，其中电机50耦合到转向轴(未示出)；小齿轮MDPS(P-MDPS)系统，其中电机50耦合到方向盘轴(未示出)的小齿轮上；以及齿条MDPS(R-MDPS)系统，其中电机50耦合到齿条传动装置(未示出)。
在本实施例中，可以R-MDPS系统为例。R-MDPS系统可以接收电机50产生的驱动扭矩，并且实现齿条杆(未示出)的轴向运动。因此，R-MDPS系统可以将电机50的旋转力转换成齿条杆轴向方向上的线性移动力。该操作可以使用传送带、皮带轮、滚珠螺母、轴承和螺杆型齿条杆。也就是说，滚珠螺母在由减速器中轴承可旋转地支撑的同时耦合到齿条杆，主动皮带轮被固定到马达50的驱动轴，从而主动皮带轮可将旋转力传送到与齿条杆耦合的滚珠螺母上，且在电机50处的主动皮带轮和在滚珠螺母处的从动皮带轮可以通过传送带彼此连接，并且通过所述皮带轮和所述传送带将电机50的旋转力传送到齿条杆。此时，电机50的旋转力可以通过滚珠螺母和齿条杆的滚珠螺杆结构转换为齿条杆的线性移动力。
扭矩传感器30可以检测方向盘(未示出)的转向扭矩，并将所检测到的转向扭矩输入到控制器40。
转向角传感器10可以检测方向盘的转向角，并将所检测到的转向角输入到控制器40。
车速传感器20可以检测车辆的车速，并将所检测到的车速输入到控制器40。
控制器40可以使用分别从扭矩传感器30、转向角传感器10和车速传感器20接收的转向扭矩、转向角和车速，以及通过转向角检测的转向角速度或通过电机转速检测的齿条移动速度，根据MDPS系统的预设输出控制值输出逻辑来检测输出控制值；基于齿条杆当前位置设定齿条端停止控制部；然后基于设定的齿条端停止控制部控制电机50的输出扭矩。控制器40可包括：输出控制值检测单元45、获悉单元41、初始输出极限值检测单元42、阻尼输出值检测单元43、最终输出极限值检测单元44和输出扭矩控制单元46。
通常，当驾驶员将方向盘旋转一整圈时，齿条端止动功能减小了电机50的输出扭矩并限制了施加到电机50的电流，从而使齿条杆的止动器和齿轮箱的IBJ插座(外壳)之间的冲击最小化。
用于该操作的齿条端停止控制部可以指示在齿条杆的止动器和齿轮箱的IBJ插座(外壳)彼此即将碰撞之前，齿条杆的位置范围。因此，当齿条杆进入齿条端停止控制部时，控制器40可以限制电机50的输出扭矩，并使止动器和齿轮箱的IBJ插座(外壳)之间的碰撞造成的冲击最小化，从而减小该冲击引起的噪声，同时防止部件的机械损伤。
可以基于齿条杆最大位置来设定齿条端停止控制部。例如，当将齿条杆最大位置设定在左右方向的-77至+77范围内时，齿条端停止控制部相对于各自的转向方向，可以设定为-77至-70以及+70到+77。在这种情况下，当齿条杆当前位置进入-77至-70或+70至+77范围内时，控制器40可以限制电机50的输出扭矩，从而使得齿条杆的止动器和齿轮箱的IBJ插座(外壳)之间冲击最小化。
如上所述，可以基于齿条杆最大位置来设定齿条端停止控制部。在这种情况下，由于诸如齿轮箱中的齿条杆长度或左/右转向角分布之类的硬件差异，齿条杆最大位置可以被设定为不同于目标值。
因此，当驾驶员将方向盘旋转一整圈时，控制器40可以基于齿条杆当前位置重新检测齿条杆最大位置，并且基于检测到的最大位置获悉齿条端停止控制部。然后，当齿条杆当前位置重新进入齿条端停止控制部时，控制器40可以基于所获悉的齿条端停止控制部来控制电机50的输出扭矩。
对于此操作，获悉单元41可以检测齿条杆当前位置，将齿条杆当前位置与齿条杆预设最大位置进行比较，并根据比较结果更新齿条杆最大位置。
除了在制造过程中最初设定的最大位置之外，齿条杆最大位置还可以包括先前在驾驶员转向操作过程中检测到的齿条杆最大位置。
当齿条杆当前位置与齿条杆最大位置之间的比较结果表明齿条杆当前位置超过了齿条杆最大位置时，获悉单元41可以将齿条杆最大位置更新为齿条杆当前位置。
在这种情况下，获悉单元41可以使用更新的齿条杆最大位置来设定齿条端停止控制部。具体来说，获悉单元41可以通过齿条杆当前位置和齿条杆最大位置之间的差异来移位齿条端停止控制部。在这种情况下，获悉单元41可以通过所述差异来移位所述齿条端停止控制部的进入位置和结束位置。
这种齿条端停止控制部可以针对左转向方向和右转向方向中的每一个进行设定。每当驾驶员沿左方向或右方向转动方向盘从而使齿条杆当前位置超过齿条杆最大位置时，获悉单元41可以针对左转向方向和右转向方向中的每一个独立地设定齿条端停止控制部。
初始输出极限值检测单元42可以检测齿条杆当前位置和齿条杆移动速度，并且可以使用齿条杆当前位置和齿条杆移动速度来检测初始输出极限值。此外，初始输出极限值检测单元42可以检测与车辆速度相对应的预设车速增益，然后补偿初始输出极限值。可以基于齿条杆当前位置和齿条杆移动速度，以二维查找表的形式存储所述初始输出极限值。
阻尼输出值检测单元43可以使用转向速度、电机50的转速和齿条杆移动速度中的一个或多个来检测阻尼输出值。在这种情况下，阻尼输出值可以针对转向速度、电机50的转速和齿条杆移动速度中的任意一个进行预设。阻尼输出值可以用于通过校正初始输出极限值来检测最终输出极限值。
最终输出极限值检测单元44可以从初始输出极限值检测单元42和阻尼输出值检测单元43接收初始输出极限值和阻尼输出值，并且使用所述初始输出极限值和阻尼输出值检测最终输出极限值。
在这种情况下，最终输出极限值检测单元44可以通过从初始输出极限值中减去阻尼输出值来计算最终输出极限值。在这种情况下，当阻尼输出值大于初始输出极限值时，最终输出极限值可以被设置为负(-)值。
当最终输出极限值是正(+)值时，可以限制MDPS系统的输出，并且当最终输出极限值是负(-)值时，MDPS系统的输出可以设置为相反的方向。
输出控制值检测单元45可以使用分别从扭矩传感器30、转向角传感器10和车速传感器20输入的转向扭矩、转向角和车速，以及通过转向角检测的转向角速度，根据MDPS系统的预设输出控制值输出逻辑来检测输出控制值。
此时，输出控制值检测单元45可以根据MDPS系统的现有输出控制值输出逻辑来检测输出控制值。因此，输出控制值检测单元45可以检测根据现有方法施加了齿条端止动功能的输出控制值。由于MDPS系统的输出控制值输出逻辑通常可以在MDPS系统的电机控制期间使用，因此在此省略对其详细描述。
输出扭矩控制单元46可以分别从最终输出极限值检测单元44和输出控制值检测单元45接收最终输出极限值和输出控制值，比较最终输出极限值和输出控制值，然后根据比较结果，基于最终输出极限值和输出控制值中的任意一个来控制电机50。
也就是说，输出扭矩控制单元46可以根据最终输出极限值和输出控制值之中的较小值来控制电机50的输出扭矩。例如，当最终输出极限值小于输出控制值时，输出扭矩控制单元46可以根据最终输出极限值来控制电机50的输出扭矩。
此时，通过最终输出极限值等限制电机50的输出扭矩的操纵可以用限制电机50的输出电流的操作来代替。
此外，可以应用由转向角传感器10检测到的转向角或通过电机旋转角检测到的转向角来代替齿条杆的位置，以及可以应用通过转向角获得的转向角速度或通过电机转速获得的转向角速度来代替齿条杆移动速度。
以下，将参照图2详细描述根据本发明实施例的用于MDPS系统的控制方法。
图2为示出了根据本发明实施例的用于MDPS系统的控制方法的流程图。
参照图2，当在步骤S10中车辆启动时，转向角传感器10可以感测方向盘的转向角。此外，车速传感器20可以感测车速，扭矩传感器30可以感测转向扭矩。
此时，输出控制值检测单元45可以在步骤S20中根据MDPS系统的预设输出控制值检测逻辑来检测转向角，并且基于转向角来设定电机角度的参考点。
获悉单元41可以在步骤S30中检测齿条杆当前位置，并且将齿条杆当前位置与齿条杆预设最大位置进行比较，以在步骤S40中确定齿条杆当前位置是否超过齿条杆最大位置。
当步骤S40中的确定结果表明齿条杆当前位置超过齿条杆最大位置时，在步骤S50中，获悉单元41可以将齿条杆最大位置更新为齿条杆当前位置。
在步骤S60中，获悉单元41可以使用更新的齿条杆最大位置来设定齿条端停止控制部。也就是说，获悉单元41可以检测齿条杆当前位置和齿条杆最大位置之间的差异，并且通过该差异来移位齿条端停止控制部的进入位置和结束位置，从而移位所述齿条端停止控制部。
每当驾驶员沿左方向或右方向转动方向盘从而使得齿条杆当前位置超过齿条杆最大位置时，可以针对左转向方向和右转向方向中的每一个独立地设定齿条端停止控制部。
在步骤S70中，初始输出极限值检测单元42可以检测齿条杆当前位置和齿条杆移动速度，在步骤S80中，输出控制值检测单元45可以根据MDPS系统的预设输出控制值输出逻辑，利用分别由扭矩传感器30、转向角传感器10和车速传感器20感测到的转向扭矩、转向角和车速，以及通过转向角检测到的转向角速度，来检测输出控制值。
在步骤S90中，初始输出极限值检测单元42可以基于齿条杆当前位置和齿条杆移动速度中的一个或多个来确定齿条杆是否进入了在步骤S60中重新更新的齿条端停止控制部中。
当步骤S90的确定结果表明齿条杆进入齿条端停止控制部时，在步骤S100中，初始输出极限值检测单元42可以确定齿条端停止控制部内的转向方向，并且确定方向盘是否朝一端转向。也就是说，初始输出极限值检测单元42可以在转向方向是右方向时确定方向盘是否向右端转向，或者当转向方向是左方向时确定方向盘是否向左端转向。
当步骤S100中的确定结果表明方向盘在右方向上在齿条端停止控制部内向右端转向，或者在左方向上在齿条端顶部控制部内向左端转向时，在步骤S110中，初始输出极限值检测单元42可以使用齿条杆当前位置和齿条杆移动速度来检测初始输出极限值，并且在步骤S120中，阻尼输出值检测单元43可以使用转向速度、电机转速和齿条杆移动速度中的一个或多个检测阻尼输出值
在步骤S130中，初始输出极限值检测单元42可以检测与车辆的速度相对应的预设车速增益，然后补偿初始输出极限值。
然后，最终输出极限值检测单元44可以分别从初始输出极限值检测单元42和阻尼输出值检测单元43接收初始输出极限值和阻尼输出值，然后在步骤S140中，通过从初始输出极限值中减去阻尼输出值来检测最终输出极限值。
如上所述，当检测到最终输出极限值时，输出扭矩控制单元46可以比较分别由最终输出极限值检测单元44和输出控制值检测单元45检测到的最终输出极限值和输出控制值，并且在步骤S150中，根据比较结果，基于最终输出极限值和输出控制值中的任意一个来控制电机50。也就是说，输出扭矩控制单元46可以根据最终输出极限值和输出控制值之中的较小值来控制电机50的输出扭矩。例如，当最终输出极限值小于输出控制值时，输出扭矩控制单元46可以根据最终输出极限值来控制电机50的输出扭矩。
这样，根据本发明实施例的MDPS系统的控制方法可以基于齿条杆的端部位置来改变齿条端停止控制部，基于改变的齿条端停止控制部来检测MDPS系统的输出极限值，并且补偿由齿条杆长度的大规模生产分配引起的性能差异。
此外，该方法还可以减少当方向盘转向到转向角末端时产生的冲击，从而减少由齿条杆的止动件和齿轮箱的IBJ插座(外壳)之间的碰撞造成的冲击。此外，该方法可以减少由冲击引起的噪声，同时防止部件的机械损伤。
虽然为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应认识到，在不脱离所附权利要求限定的本发明范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (13)

1.一种用于MDPS(电机驱动动力转向)系统的控制方法，其包括：
由控制器检测齿条杆当前位置；
由所述控制器比较所述齿条杆当前位置与所述齿条杆预设最大位置，并根据比较结果更新所述齿条杆最大位置；以及
由所述控制器使用更新的所述齿条杆最大位置来设置齿条端停止控制部。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，当所述齿条杆当前位置超过所述齿条杆最大位置时，所述控制器将所述齿条杆最大位置更新为所述齿条杆当前位置。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述控制器依据所述齿条杆当前位置和所述齿条杆最大位置之间的差异来改变所述齿条端停止控制部。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其中，所述控制器通过所述齿条杆当前位置和所述齿条杆最大位置之间的差异来移位所述齿条端停止控制部。
5.一种用于MDPS系统的控制方法，其包括：
由控制器检测齿条杆当前位置；
基于所述齿条杆当前位置，通过所述控制器获悉齿条杆最大位置，并基于所述齿条杆最大位置设定齿条端停止控制部；
由所述控制器确定所述齿条杆当前位置是否重新进入所述齿条端停止控制部分；以及
当所述齿条杆当前位置重新进入所述齿条端停止控制部时，由所述控制器根据所述齿条端停止控制部控制电机的输出扭矩。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其中，所述齿条端停止控制部的设定包括：
比较所述齿条杆当前位置与所述齿条杆预设最大位置，并根据比较结果更新所述齿条杆最大位置；以及
使用更新的所述齿条杆最大位置设定所述齿条端停止控制部。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其中，当所述齿条杆当前位置超过所述齿条杆最大位置时，所述控制器将所述齿条杆最大位置更新为所述齿条杆当前位置。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其中，所述控制器依据所述齿条杆当前位置和所述齿条杆最大位置之间的差异来改变所述齿条端停止控制部。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述控制器通过所述齿条杆当前位置和所述齿条杆最大位置之间的差异来移位所述齿条端停止控制部。
10.根据权利要求5所述的控制方法，其中，控制所述电机的输出扭矩包括：
使用所述齿条杆当前位置、所述齿条杆移动速度和预设车速增益中的一个或多个来检测所述电机的最终输出极限值；以及
使用转向角、转向扭矩和车速增益中的一个或多个来检测电机的输出控制值，比较所检测到的所述输出控制值和所述最终输出极限值，并根据比较结果控制所述电机的输出扭矩。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，检测所述电机的最终输出极限值包括：使用所述齿条杆当前位置和所述齿条杆移动速度中的一个或多个来检测所述电机的初始输出极限值，和通过所述齿条杆移动速度和所述车速增益中的一个或多个校正所述初始输出极限值来检测所述最终输出极限值。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，检测所述电机的最终输出极限值包括：使用方向盘转向速度、所述电机转速和所述齿条杆移动速度中的一个或多个来检测阻尼输出值，以及从所述初始输出极限值中减去所述阻尼输出值来检测所述最终输出极限值。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其中，控制所述电机的输出扭矩包括：比较所述最终输出极限值和所述输出控制值，并且根据比较结果，基于所述最终输出极限值和所述输出控制值中的任意一个来控制所述电机的输出扭矩。
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