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1、(10)申请公布号 CN 102941875 A(43)申请公布日 2013.02.27CN102941875A*CN102941875A*(21)申请号 201210467029.1(22)申请日 2012.11.19B62D 6/00(2006.01)B62D 101/00(2006.01)B62D 119/00(2006.01)(71)申请人上汽通用五菱汽车股份有限公司地址 545007 广西壮族自治区柳州市河西路18号上汽通用五菱汽车股份有限公司(72)发明人何清华 廖鸿胡 韦宝侣 何智成成艾国(74)专利代理机构北京中北知识产权代理有限公司 11253代理人冯梦洪(54) 发明名称一。
2、种电动助力转向系统方向盘角度的估算方法(57) 摘要本发明公开了一种针对单一测量扭矩信号的扭矩传感器的方向盘角度测量方法，该方法不增加方向盘角度传感器，能够迅速而准确的估算出方向盘角度，包括步骤：（1）根据公式（1）计算（t），(t)ig*Nm(t)（1）其中（t）是t时刻的角速度，ig是减速比，Nm(t)是t时刻电动助力转向系统助力电机的转速；（2）根据公式（2）计算(t)，（2）其中tsample是采样时间，(t)是t时刻的电动助力转向系统方向盘角度。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书。
3、 3 页 附图 2 页1/1页21.一种电动助力转向系统方向盘角度的估算方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）根据公式（1）计算（t），(t)ig*Nm(t) （1）其中（t）是t时刻的角速度，ig是减速比，Nm(t)是t时刻电动助力转向系统助力电机的转速；（2）根据公式（2）计算(t)，其中tsample是采样时间，(t)是t时刻的电动助力转向系统方向盘角度。权 利 要 求 书CN 102941875 A1/3页3一种电动助力转向系统方向盘角度的估算方法技术领域0001 本发明涉及汽车电控的技术领域，尤其涉及一种电动助力转向系统方向盘角度的估算方法。背景技术0002 电动助力转向系统（Ele。
4、ctric Power Steering，简称EPS）一般由传感器、ECU、执行电机组成。传感器获取相应的信号（如点火信号，方向盘扭矩、角度信号，车速信号）传至ECU，然后ECU经过分析计算，向助力电机发送驱动命令，实现助力控制。同时，电机也会向ECU反馈电流电压或转速信号，实现闭环控制。详情见图1。0003 武汉理工大学的贾和平进行EPS技术分析时，将扭矩传感器列为EPS关键部件之首。扭矩传感器按机械结构分类有接触式和非接触式两种，一般来说二者都可以测量方向盘扭矩信号，但是据其内部原理的不同有的价格较低的接触式扭矩传感器不能实现方向盘角度与转速的测量。0004 大连理工大学的于建成和山东大学。
5、的耿效华在各自的EPS设计中均采用了差动变压器式扭矩传感器，以实现扭矩与角度的测量。赵明翔则发明了一种带方向盘转角计算和补偿电动助力转向器控制方法。他采用霍尔式传感器感应磁通量的变化，产生相应的脉冲信号，通过整形电路处理后变为标准的方波，送入电子控制单元处理，电子控制单元根据扭矩信号分析出方向盘的转动方向，同时对方波信号进行正负的累计，计算出方向盘的转动过的角度，对方波信号计数算出方向盘的转速。三位采用的方向盘采集方案见图2中的方案一所示。0005 上述研究者采用的都是非接触式传感器直接测量方向盘角度与转速。在实际的工程应用中，大多EPS厂家出于对成本的考虑，而选择使用成本较低的接触式传感器，。
6、这些传感器往往只能测量扭矩，而无法测量方向盘转角与转速，因此他们提出经验公式的估算方法，见图3中的方案二所示，但是这些方法需要大量的试验验证，且其准确性实时性均有待提高。0006 天津工程师范学院的温立志在其研究中提到，利用EPS系统硬件中已有的助力电机信号对方向盘转速进行估算，即利用方向盘转速与助力电机转速Nm成比例关系得到方向盘转速。方向盘转速与助力电机转速Nm成比例关系为：0007 ig*Nm0008 其中，ig为减速比。但是他没有说明如何进一步计算方向盘角度信号。见图4中的方案三所示。0009 方案一直接采用可测量角度与转速的非接触式扭矩传感器，可实现方向盘所有信号的采集，但成本较高；。
7、方案二则采用接触式扭矩传感器与经验公式的估算方法，但是估算方法的准确性实时性均有待商榷；方案三采用接触式传感器，并结合电机转速Nm计算方向盘角速度，成本较低，但是没有提出方向盘角度的计算方法。0010 综上所述，EPS设计使用价格较低的接触式扭矩传感器，且不增加额外的方向盘角说 明 书CN 102941875 A2/3页4度传感器时，如何迅速而准确的计算出方向盘角度是EPS的一个技术难点。发明内容0011 为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种在不增加方向盘角度传感器的情况下迅速而准确的电动助力转向系统方向盘角度的估算方法。0012 本发明的技术方案是：这种电动助力转向系统方。
8、向盘角度的估算方法，包括以下步骤：0013 （1）根据公式（1）计算（t），0014 (t)ig*Nm(t) （1）0015 其中（t）是t时刻的角速度，ig是减速比，Nm(t)是t时刻电动助力转向系统助力电机的转速；0016 （2）根据公式（2）计算(t)，0017 0018 其中tsample是采样时间，(t)是t时刻的电动助力转向系统方向盘角度。0019 由于这种方法通过软件编程就能够实现，所以不需要使用价格高的非接触式扭矩传感器来测量方向盘角度，而只用价格较低的接触式扭矩传感器且不增加方向盘角度传感器的情况下就能够迅速而准确地获得方向盘角度。附图说明0020 图1是电动助力转向系统的结。
9、构示意图；0021 图2是现有技术中方案一的示意图；0022 图3是现有技术中方案二的示意图；0023 图4是是现有技术中方案三的示意图；0024 图5是本发明的方法的示意图。具体实施方式0025 如图5所示，这种电动助力转向系统方向盘角度的估算方法，包括以下步骤：0026 （1）根据公式（1）计算（t），0027 (t)ig*Nm(t) （1）0028 其中（t）是t时刻的角速度，ig是减速比，Nm(t)是t时刻电动助力转向系统助力电机的转速；0029 （2）根据公式（2）计算(t)，0030 0031 其中tsample是采样时间，(t)是t时刻的电动助力转向系统方向盘角度。0032 由于。
10、这种方法通过软件编程就能够实现，所以不需要使用价格高的扭矩传感器来测量方向盘角度，而只用价格较低的接触式扭矩传感器，且在不增加方向盘角度传感器的情况下就能够迅速而准确地获得方向盘角度。说 明 书CN 102941875 A3/3页50033 下面给出一个具体的实施例，t时刻电机转速为Nm(t)，对应的方向盘角速度为(t)ig*Nm(t)，方向盘角度为(t)。ECU的电机转速采样时间tsample为0.5s2s之间，相对于驾驶员给方向盘的转速500/s来说，这是一个很短的时间。因此，就方向盘角度的变化来看，当时间t变化很微小时，方向盘角度的变化也很微小，即方向盘角度的变化（t）是连续的。因此，在。
11、很短一段时间内，（t）的变化很小，近似于等速，那么在这段很小的时间内，就可以算出方向盘角度的近似值；在若干时间段求和，再结合初始条件，就可以得整个时间段的角度近似值，即为t时刻方向盘的角度(t)。0034 具体推导步骤如下：0035 以方向盘由起始位置转动开始，之后其转速连续变化。初始条件：0036 t0,（0）0,（0）00037 在时间0,t内，电机转速采样n+1次，依次得到n+1个方向盘角速度：0038 （t0）,（t1）.（tn-1）,（tn）,0039 其中：0040 0t0t1.tn1tnt0041 且0042 tt1-t0t2-t1.tn-tn-1tsample0043 各时间段的方向盘角度的变化依次为0044 1,2.n-1，n0045 其中0046 1（ti）*t（ti）*tsample0047 于是，t时刻方向盘的角度为0048 0049 0050 0051 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。说 明 书CN 102941875 A1/2页6图1图2图3说 明 书 附 图CN 102941875 A2/2页7图4图5说 明 书 附 图CN 102941875 A。