車載EPS算法、架構(gòu)以及控制策略
EPS就是英文Electric Power Steering的縮寫,即電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向,該系統(tǒng)由電動助力機直接提供轉(zhuǎn)向助力,省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪,既節(jié)省能量,又保護了環(huán)境。另外,還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點。正是有了這些優(yōu)點,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技術,將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
駕駛員在操縱方向盤進行轉(zhuǎn)向時,轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的 大小,將電壓信號輸送到電子控制單元,電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)距電壓信號、轉(zhuǎn)動方向和車速信號等,向電動機控制器發(fā)出指令,使電動機輸出相 應大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩,從而產(chǎn)生輔助動力。汽車不轉(zhuǎn)向時,電子控制單元不向電動機控制器發(fā)出指令,電動機不工作。
第一部分 EPS的控制策略
控制策略無非三個東西:
輸入是什么?
對EPS控制策略而言,其基本功能的輸入主要是EPS系統(tǒng)內(nèi)部扭矩轉(zhuǎn)角傳感器所提供的方向盤扭矩,方向盤轉(zhuǎn)角,從總線獲取的車速信號。
對某些EPS高級功能而言,可能還需要從CAN總線獲取車身的側(cè)偏角、橫擺角速度、左右前后輪速等車輛動態(tài)參數(shù)。
駕駛輔助或自動駕駛,還需要從CAN總線獲取諸如疊加的力矩值、目標方向盤轉(zhuǎn)角、目標方向盤轉(zhuǎn)速等信號。
輸出是什么?
基于輸入,通過一些什么樣的控制邏輯得到輸出?
篇幅所限,這里只涉及EPS基本功能的控制策略,請各位牢記下面的簡化公式:T_手+T_電機=T_阻
T_手就是駕駛員操縱方向盤所使用的力矩,由扭矩轉(zhuǎn)角傳感器測量得到。
T_阻就是由于輪胎與地面摩擦傳給齒條的阻力所產(chǎn)生的力矩,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作的過程就是客服這一阻力矩的過程。
EPS控制策略,其實就是基于各種系統(tǒng)輸入條件,計算T_電機的這一過程。至于T_電機是怎樣產(chǎn)生的(電機控制領域范疇)
細心的觀眾可能要問,還要用車速做為輸入嗎?車速在哪里呀車速在哪里?
技術所有的框框里都有一些叫做CURVE或MAP的標定參數(shù),那些煩死人的參數(shù)基本都是與車速相關的。
圖1:基本的EPS控制模塊