摩擦力矩估算方法及装置、电动助力转向系统及车辆

本技术涉及车辆，尤其涉及一种摩擦力矩估算方法及装置、电动助力转向系统及车辆。

背景技术：

1、目前的eps(electrical power steering，eps，电动助力转向系统)助力系统中，由于增加了减速器等零部件，使得摩擦力矩增加。为了提升转向过程中的手感，可以基于摩擦力矩设定一个补偿常数，在转向过程中进行补偿。

2、显然，在不同工况下，摩擦力矩大小不一，现有补偿方式单一，对转向手感体验的提升有限。

技术实现思路

1、本技术提供一种方法及装置、电子设备，以解决相关技术中的不足。

2、根据本技术实施例的第一方面，提供一种摩擦力矩的估算方法，所述估算方法包括：

3、获取电动助力转向系统的基本摩擦力矩常数；

4、获取负载力矩和输入力矩、电机助力力矩和所述基本摩擦力矩常数之间的第一函数关系；

5、在所述电动助力转向系统应用于转向场景中，获取摩擦力矩和负载力矩之间的第二函数关系；

6、基于所述第一函数关系和所述第二函数关系，获取摩擦力矩和所述输入力矩、所述电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系。

7、可选的，所述获取电动助力转向系统的基本摩擦力矩常数，包括：

8、获取多个预设负载力矩工况下的摩擦力矩预算值，多个预设负载力矩的力矩最大差值大于或者等于15nm；

9、根据多个所述摩擦力矩预算值，得到所述基本摩擦力矩常数。

10、可选的，所述获取多个预设负载力矩值对应的多种工况下的摩擦力矩预算值，包括：

11、基于预设负载力矩和输入力矩，控制所述电动助力转向系统的转向轴全角度转动；

12、以所述转向轴的转动角度为横坐标，所述输入力矩和所述预设负载力矩之间的差值作为横坐标，绘制摩擦力矩预算值的滞回曲线；

13、根据所述滞回曲线的多个临界值，获取所述摩擦力矩预算值。

14、可选的，所述根据所述滞回曲线的多个临界值，获取所述摩擦力矩预算值，包括：

15、获取滞回曲线的上临界值和下临界值；

16、将所述上临界值和所述下临界值差值的一半作为所述摩擦力矩预算值。

17、可选的，所述获取负载力矩和输入力矩、电机助力力矩和所述基本摩擦力矩常数之间的第一函数关系包括：

18、基于系统力矩平衡方程，将所述基本摩擦力矩常数代入为所述系统力矩平衡方程中的实时摩擦力矩，获得所述第一函数关系；

19、所述系统力矩平衡方程如下：

20、tload＝tdriver+tmotor-sgn(ωsw)*tf

21、

22、其中，tdriver为输入力矩；

23、tmotor为电机助力力矩；

24、ωsw为方向盘转速；

25、tf为电动助力转向系统转向时所需要克服的实时摩擦力矩；

26、tload是实时的电动助力转向系统的负载力矩；

27、所述第一函数关系如下：

28、

29、其中，为估算的电动助力转向系统负载力矩，tf0为基本摩擦力矩常数。

30、可选的，获取第二函数关系包括：

31、以预设负载力矩的力矩值为横轴，摩擦力矩预算值为纵轴，绘制所述摩擦力矩预算值和所述预设负载力矩之间的离散点图；

32、将上述离散点图进行拟合，得到所述第二函数关系。

33、可选的，所述第二函数关系为：

34、

35、其中，kf为转向系统摩擦力矩负载系数；

36、kf,const为转向系统摩擦力矩常数；

37、为估算的摩擦力矩。

38、可选的，基于所述第一函数关系和所述第二函数关系，获取摩擦力矩和所述输入力矩、所述电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系如下：

39、

40、tmotor＝(im*km)*iww

41、其中，km为助力电机力矩常数；

42、iww为电动助力转向系统的减速器速比；

43、im为助力电流；

44、为估算的摩擦力矩。

45、根据本公开实施例的第二方面，提供一种摩擦力矩的估算装置，所述估算装置包括：

46、第一获取模块，获取电动助力转向系统的基本摩擦力矩常数；

47、第二获取模块，获取负载力矩、输入力矩、电机助力力矩和所述基本摩擦力矩常数之间的第一函数关系；

48、第三获取模块，在所述电动助力转向系统应用于转向场景中，获取摩擦力矩和负载力矩之间的第二函数关系；

49、第四获取模块，基于所述第一函数关系和所述第二函数关系，获取摩擦力矩和所述输入力矩、所述电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系。

50、可选的，所述第一获取模块包括：

51、第一获取子模块，获取多个预设负载力矩工况下的摩擦力矩预算值，多个预设负载力矩的力矩最大差值大于或者等于15nm；

52、第一计算子模块，根据多个所述摩擦力矩预算值，得到所述基本摩擦力矩常数。

53、可选的，所述第一获取子模块包括：

54、控制单元，基于预设负载力矩和输入力矩，控制所述电动助力转向系统的转向轴全角度转动；

55、绘制单元，以所述转向轴的转动角度为横坐标，所述输入力矩和所述预设负载力矩之间的差值作为横坐标，绘制摩擦力矩预算值的滞回曲线；

56、获取单元，根据所述滞回曲线的多个临界值，获取所述摩擦力矩预算值。

57、可选的，所述获取单元包括：

58、获取子单元，获取滞回曲线的上临界值和下临界值；

59、计算子单元，将所述上临界值和所述下临界值差值的一半作为所述摩擦力矩预算值。

60、可选的，所述第二获取模块包括：

61、第二计算子模块，基于系统力矩平衡方程，将所述基本摩擦力矩常数代入为所述系统力矩平衡方程中的实时摩擦力矩，获得所述第一函数关系；

62、所述系统力矩平衡方程如下：

63、tload＝tdriver+tmotor-sgn(ωsw)*tf

64、

65、其中，tdriver为输入力矩；

66、tmotor为电机助力力矩；

67、ωsw为方向盘转速；

68、tf为电动助力转向系统转向时所需要克服的实时摩擦力矩；

69、tload是实时的电动助力转向系统的负载力矩；

70、所述第一函数关系如下：

71、

72、其中，为估算的电动助力转向系统负载力矩，tf0为基本摩擦力矩常数。

73、可选的，第三获取模块包括：

74、绘制子模块，以预设负载力矩的力矩值为横轴，摩擦力矩预算值为纵轴，绘制所述摩擦力矩预算值和所述预设负载力矩之间的离散点图；

75、拟合子模块，将上述离散点图进行拟合，得到所述第二函数关系。

76、可选的，所述第二函数关系为：

77、

78、其中，kf为转向系统摩擦力矩负载系数；

79、kf,const为转向系统摩擦力矩常数；

80、为估算的摩擦力矩。

81、可选的，所述摩擦力矩和所述输入力矩、所述电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系如下：

82、

83、tmotor＝(im*km)*iww

84、其中，km为助力电机力矩常数；

85、iww为电动助力转向系统的减速器速比；

86、im为助力电流；

87、为估算的摩擦力矩。

88、根据本技术实施例的第三方面，提供一种摩擦力矩的估算试验台，包括处理器，所述处理器配置为执行时实现如上述任一项实施例中所述方法的步骤。

89、根据本技术实施例的第四方面，提供一种电动助力转向系统，包括处理器，所述处理器被配置为时实现如上述任一项实施例中所述方法中得到的下述函数关系：

90、所述摩擦力矩、所述输入力矩、所述电机助力力矩和所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系。

91、根据本技术实施例的第四方面，提供一种车辆，包括如上述中任一项实施例所述的电动助力转向系统。

92、根据本技术实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述任一项实施例中所述方法的步骤。

93、本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

94、由上述实施例可知，本技术中提供了一种估算实时摩擦力矩的算法，有利于在电动助力转向系统应用于实际场景中估算摩擦力矩，利于针对不同工况进行不同的摩擦力矩补偿，从而提升用户的操作手感和使用体验。

95、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。

技术特征：

1.一种摩擦力矩的估算方法，其特征在于，所述估算方法包括：

2.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，所述获取电动助力转向系统的基本摩擦力矩常数，包括：

3.根据权利要求2所述的估算方法，其特征在于，所述获取多个预设负载力矩值对应的多种工况下的摩擦力矩预算值，包括：

4.根据权利要求3所述的估算方法，其特征在于，所述根据所述滞回曲线的多个临界值，获取所述摩擦力矩预算值，包括：

5.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，所述获取负载力矩和输入力矩、电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的第一函数关系包括：

6.根据权利要求2所述的估算方法，其特征在于，获取第二函数关系包括：

7.根据权利要求6所述的估算方法，其特征在于，所述第二函数关系为：

8.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，基于所述第一函数关系和所述第二函数关系，获取摩擦力矩和所述输入力矩、所述电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系如下：

9.一种摩擦力矩的估算装置，其特征在于，所述估算装置包括：

10.根据权利要求9所述的估算装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：

11.根据权利要求10所述的估算装置，其特征在于，所述第一获取子模块包括：

12.根据权利要求11所述的估算装置，其特征在于，所述获取单元包括：

13.根据权利要求9所述的估算装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

14.根据权利要求10所述的估算装置，其特征在于，第三获取模块包括：

15.根据权利要求14所述的估算装置，其特征在于，所述第二函数关系为：

16.根据权利要求1所述的估算装置，其特征在于，所述摩擦力矩和所述输入力矩、所述电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系如下：

17.一种摩擦力矩的估算试验台，其特征在于，包括处理器，所述处理器配置为执行时实现如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。

18.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括处理器，所述处理器被配置为执行如权利要求1-8中任一项所述方法得到的下述函数关系：

19.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求18所述的电动助力转向系统。

20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本申请是关于一种摩擦力矩估算方法及装置、电动助力转向系统及车辆。摩擦力矩的估算方法包括：获取电动助力转向系统的基本摩擦力矩常数；获取负载力矩和输入力矩、电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的第一函数关系；在所述电动助力转向系统应用于转向场景中，获取摩擦力矩和负载力矩之间的第二函数关系；基于所述第一函数关系和所述第二函数关系，获取摩擦力矩和所述输入力矩、所述电机助力力矩、所述基本摩擦力矩常数之间的函数关系。

技术研发人员：胡岳伟,季学武,刘贺,董梒,储元,孔德昊
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5