相關申請的交叉引用

本申請根據35u.s.c119(a)要求于2015年10月12日提交的韓國專利號10-2015-0141932的優先權，通過引證將其全部內容結合于此。

本公開涉及用于控制電機驅動的動力轉向系統的方法和設備，并且更具體而言，涉及這樣的用于控制電機驅動的動力轉向系統的方法和設備，其減少因在齒條的止動器與齒輪箱的ibj插座(外殼)之間的碰撞而造成的沖擊量。

背景技術：

在液壓泵中形成液壓壓力并且幫助輔助轉向力的液壓動力轉向系統以及使用電動機的驅動轉矩幫助輔助轉向力的電機驅動的動力轉向系統(在后文中稱為“mdps”)用作輔助動力轉向系統，以在對車輛進行轉向時減小駕駛員的輔助轉向力。

與液壓動力轉向系統相比，mdps提供改進的轉向性能和轉向感，這是因為根據車輛的運行狀況自動控制mdps的電動機并且mdps根據駕駛員的方向盤操作執行幫助輔助轉向力的功能。

然而，在相關技術的mdps的情況下，在駕駛員執行完全轉向左邊或右邊最大值的轉向操作時，與轉向軸連接的齒條的止動器和齒輪箱的ibj插座(外殼)會彼此接觸。該接觸可以造成車輛本身的噪聲和振動，給駕駛員帶來不愉快的感覺，并且因機械損傷而縮短車輛的使用期限。

在于1999年12月10日登記的并且題為“electricpower-assistedsteering”的韓國專利登記號10-0247334中，公開了本公開的相關技術。

技術實現要素：

本公開的實施方式涉及用于控制電機驅動的動力轉向系統的方法和設備，其在駕駛員以完全轉向方式操作方向盤時，釋放由齒條的止動器與齒輪箱的ibj插座(外殼)之間的碰撞造成的沖擊，從而減少因沖擊造成的噪聲，并且防止元件的機械損傷。

根據本公開的一個方面，一種用于控制電機驅動轉向系統的方法可以包括：由控制單元設置電機角度的參考點；由所述控制單元使用參考點估計轉向角速度和轉向角；由所述控制單元確定所述轉向角是否包含在預定的設置范圍內；并且在所述轉向角在所述設置范圍內時，由所述控制單元使用所述轉向角速度和轉向角，控制所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩。

電機角度的參考點的設置操作可以包括：在車輛的點火開關啟動之后，確定轉向角傳感器是否發生故障，并且根據確定結果，使用從所述轉向角傳感器中輸入的轉向角以及在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角中的一個，設置所述電機角度的參考點。

在設置電機角度的參考點時，作為確定所述轉向角傳感器是否發生故障的結果，如果所述轉向角傳感器處于正常狀態中，則所述電機角度的參考點設置為與從所述轉向角傳感器中輸入的轉向角對應的角度。

在設置電機角度的參考點時，作為確定所述轉向角傳感器是否發生故障的結果，如果所述轉向角傳感器處于故障狀態中，則使用在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角，設置所述電機的參考點。

設置電機角度的參考點的操作可以包括：確定所述車輛是否處于直線行駛狀態中；如果作為確定結果而所述車輛處于直線行駛狀態中，則將當前轉向角設置為“0”；確定在所述當前轉向角與在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角之間的誤差是否等于或大于設置誤差，如果作為確定結果而轉向角的誤差等于或大于設置誤差，則基于所述當前轉向角，設置所述電機角度的參考點，并且如果作為確定結果，轉向角的誤差小于設置誤差，則基于在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角，設置所述電機角度的參考點。

在控制所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩時，所述輸出轉矩隨著所述轉向角的增大而減小。

控制所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩的操作可以包括：檢測與所述轉向角速度和所述轉向角對應的預定的當前解耦增益；并且通過將所述當前解耦增益反映到所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩中，來補償所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩。

控制所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩的操作可以進一步包括：檢測與所述車輛的速度對應的預定的車速增益；并且通過將所述車速增益反映到所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩中，來補償所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩。

根據本公開的另一個方面，一種用于控制電機驅動動力轉向系統的設備可以包括：轉向角傳感器，用于檢測方向盤的轉向角；以及控制單元，用于基于所述轉向角設置電機角度的參考點；使用參考點估計轉向角速度和轉向角；并且如果估計的轉向角包含在預定的設置范圍內，則使用所估計的轉向角速度和轉向角，控制所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩。

在設置電機角度的參考點時，在車輛的點火開關接通之后，所述控制單元確定轉向角傳感器是否發生故障，并且根據確定結果，使用從所述轉向角傳感器中輸入的轉向角以及在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角中的一個，設置所述電機的參考點。

在設置電機角度的參考點時，如果所述轉向角傳感器處于正常狀態中，則所述控制單元響應于從所述轉向角傳感器中輸入的轉向角，設置電機的參考點，并且如果所述轉向角傳感器處于故障狀態中，則所述控制單元使用在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角，設置所述電機的參考點。

在設置電機角度的參考點時，如果所述車輛處于直線行駛狀態中，則控制器將當前轉向角設置為“0”，并且所述控制單元確定在所述當前轉向角與在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角之間的誤差是否等于或大于設置誤差，，如果確定結果為轉向角的誤差等于或大于設置誤差，則基于所述當前轉向角，設置所述電機角度的參考點，并且如果確定結果為轉向角的誤差小于設置誤差，則基于在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角，設置所述電機角度的參考點。

在控制所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩時，所述控制單元檢測與所述轉向角速度和所述轉向角對應的預定的當前解耦增益，并且通過將所述當前解耦增益反映到所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩中，補償所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩。

在控制所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩時，所述控制單元檢測與所述車輛的速度對應的預定的車速增益，并且通過將所述車速增益反映到所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩中，補償所述電機驅動轉向系統的輸出轉矩。

附圖說明

鑒于附圖以及所附詳細描述，本發明思想的各種實施方式更加顯而易見，附圖中：

圖1是示出根據本公開的實施方式的用于控制電機驅動動力轉向系統的設備的配置的方框圖；

圖2是示出根據本公開的實施方式的用于控制電機驅動動力轉向系統的方法的流程圖；以及

圖3是示出根據本公開的實施方式的輸出轉矩的變化的示圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖詳細描述本發明的實施方式。應注意的是，附圖不必具有精確的比例，并且可以在元件的線路厚度或尺寸方面放大，以僅僅為了描述方便和清晰起見。而且，在本文中使用的術語是在考慮本發明功能的情況下限定的，并且這些術語可以根據用戶或操作人員的習慣或意圖來改變。因此，應根據在本文中陳述的全部公開內容，進行術語的定義。

圖1是示出根據本公開的實施方式的用于控制電機驅動動力轉向系統的設備的配置的方框圖。

參考圖1，根據本公開的實施方式的用于控制電機驅動動力轉向系統的設備包括：車輪速度傳感器10、轉矩傳感器20、轉向角傳感器30、車速傳感器40、控制單元50以及電機60。

在實施方式中，使用電機60的驅動轉矩以幫助輔助轉向力的電機驅動動力轉向系統(mdps)可以用作電機驅動動力轉向系統。實施方式的mdps可以應用于電機60與轉向軸(未示出)組合的立柱驅動模式mdps(c-mdps)、電機60與手柄軸(未示出)的小齒輪組合的小齒輪驅動模式mdps(p-mdps)、電機60與以及齒條齒輪(未示出)組合的齒條驅動模式mdps(r-mdps)等中。

為了供參考，在該實施方式中，將齒條驅動模式mdps(r-mdps)作為實例進行描述。

通常，齒條驅動模式是用于接收電機60的驅動轉矩并且實現齒條(未示出)的軸方向運動的一種驅動模式。將電機60的旋轉力傳輸給齒條并且轉換成齒條的軸方向的直線運動力。為此，使用皮帶、皮帶輪、滾珠螺母、軸承、滾珠螺桿型齒條等。換言之，滾珠螺母在減速器內部由軸承可旋轉地支撐的狀態中與齒條組合，傳動皮帶輪固定至電機60的驅動軸，并且從動皮帶輪固定至與齒條組合的滾珠螺母，以傳輸旋轉力。電機60側的傳動皮帶輪和滾珠螺母側的從動皮帶輪通過皮帶彼此連接，并且通過皮帶輪和皮帶，將電機60的旋轉力傳輸給齒條。此時，電機60的旋轉力由滾珠螺母和齒條的滾珠螺桿結構轉換成齒條的直線運動力。

車輪速度傳感器10分別安裝在車輛的右前輪(fr)和左前輪(fl)內，感測右前輪(fr)和左前輪(fl)中的每個的車輪速度，并且將感測的車輪速度輸入控制單元50中。

轉矩傳感器20檢測方向盤(未示出)的轉向轉矩，并且將檢測的轉向轉矩輸入控制單元50中。

轉向角傳感器30檢測方向盤的轉向角，并且將檢測的轉向角輸入控制單元50中。在此處，轉向角傳感器30是與mdps分開包括的單獨轉向角傳感器。在點火開關接通時，可以使用一次由單獨轉向角傳感器30感測的轉向角。

車速傳感器40感測車輛的速度并且將車輛的感測的速度輸入控制單元50中。

控制單元50使用轉向角、轉向轉矩、車輛的速度以及車輪速度，計算輸出轉矩，并且施加與電機60的輸出轉矩對應的電流，以幫助駕駛員的輔助轉向力。

在這種情況下，在駕駛員完全轉動方向盤時，如果轉向角進入預設的設置范圍，則控制單元50減少輸出轉矩，并且限制應用于電機60中的電流，從而盡可能減少沖擊。

在此處，轉向范圍表示恰在齒條的止動器與ibj插座(外殼)之間發生碰撞之前的轉向角的范圍。因此，如果轉向角包含在設置范圍內，則控制單元50通過限制輸出轉矩來減少因齒條的止動器與ibj插座(外殼)之間的碰撞而造成的沖擊，減少因沖擊造成的噪聲，并且防止元件的機械損傷。

更具體而言，在車輛的點火開關接通時，控制單元50確定轉向傳感器30是否處于故障狀態中，并且如果轉向傳感器30處于正常狀態中，則控制單元50從轉向傳感器30中接收轉向角，并且校正電機角度的偏移，即，基于所接收的轉向角，設置電機角度的參考點。

隨后，鑒于機械規范，例如，上述電機角度(或電機角度的參考值)、減速器、齒條c因子等，控制單元50估計轉向角速度和轉向角。在此處，在點火開關接通時，可以使用一次從轉向傳感器30中輸入的轉向角，并且估計的轉向角可以對應于齒條位置。可以根據機械規范，例如，電機角度(或電機角度的參考值)、減速器、齒條c因子等，由在車輛內預設的控制邏輯從條件中估計轉向角速度和轉向角，但是這不限于此，可以由各種已知的或未知的方法估計。在后文中，使用估計的轉向角速度和轉向角。

同時，在如上所述估計轉向角速度和轉向角之后，控制單元50確定估計的轉向角是否包含在預設的設置范圍內。作為確定結果，轉向角包含在預設的設置范圍內，控制單元50使用轉向角速度、轉向角以及車輛速度，控制電機驅動動力轉向系統的輸出轉矩。

換言之，控制單元50使用轉向角速度、轉向角以及車輛速度，計算輸出轉矩，并且輸出計算的輸出轉矩。此時，控制單元50檢測與轉向角速度和轉向角對應的預設的當前解耦增益，檢測與車輛的速度對應的預設的車速增益，并且通過使電機驅動動力轉向系統的輸出轉矩乘以當前解耦增益和車速增益，補償電機驅動動力轉向系統的輸出轉矩。

在這種情況下，控制單元50使用轉向角和轉向角速度通過二維查找表檢測當前解耦增益。如果當前解耦增益減小，則電機60的輸出，即，驅動轉矩減小，因此，可以減少因在齒條的止動器與齒輪箱的ibj插座(外殼)之間的碰撞而造成的沖擊。

此外，控制單元50檢測與車速對應的預設的車速增益。在車速增大時，車速增益允許增大輸出轉矩。因此，隨著車速增大，釋放齒條終點擋板(rackendstop，res)。res功能這樣一種功能，即，在駕駛員以完全轉向的方式操作方向盤時，通過識別完全轉向條件并且使用恰在完全轉向之前來自轉向角傳感器30的信號限制應用于電機60的電流，盡可能減少包括mdps的車輛被停止的狀態時的沖擊。

同時，如上所述，在使用當前解耦增益和車速增益補償輸出轉矩的情況下，控制單元50鑒于mdps機械規范(例如，轉矩常數、減速比、機械效率、齒條、c因子等)計算驅動電機60的電流，并且將計算的電流應用于電機60。

結果，駕駛員的立柱轉矩立刻變得很重，并且齒條的沖擊量減小。此外，如果駕駛員的立柱轉矩根據路面負荷而改變，則輸出轉矩可以改變，因此，可以控制沖擊量，而與路面狀況無關。

同時，在上述過程中，如果轉向傳感器30處于故障狀態中，則控制單元50檢測在之前的點火開關斷開時儲存的轉向角，并且基于檢測的轉向角，控制車輛的轉向。此時，控制單元50確定車輛是否處于直線行駛狀態，并且如果車輛處于直線行駛狀態，則控制單元50將當前轉向角設置為“0”。

在此處，如上所述，控制單元50儲存之前點火開關斷開時的轉向角以為轉向角傳感器30的故障做準備。儲存的轉向角還可以用于在點火開關接通時估計轉向角以為轉向角傳感器30的故障準備。

此外，確定車輛是否處于直線行駛狀態可以確定行駛是否在滿足車輛的速度等于或大于60km/h，立柱轉矩等于或小于0.2nm，左前輪的車輪速度和右前輪的車輪速度的差異等于或小于0.2這所有三個條件的狀態中保持兩秒或更長時間。

為了供參考，確定車輛是否處于直線行駛狀態不限于以上實施方式，并且可以根據需要不同地設置。

同時，如果如上所述，車輛處于直線行駛狀態，則控制單元50將當前轉向角設置為“0”，確定當前轉向角與在點火開關斷開時儲存的轉向角之間的轉向角誤差是否等于或大于設置誤差，并且根據確定結果，設置電機角度的參考點。

換言之，如果當前轉向角與在點火開關斷開時儲存的轉向角之間的轉向角誤差等于或大于設置誤差，則控制單元50基于當前轉向角，設置電機角度的參考點，并且如果轉向角誤差小于設置誤差，則控制單元50基于在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角，設置電機角度的參考點。

在此處，轉向角誤差小于設置誤差的情況對應于在點火開關斷開時的轉向角與在點火開關接通時的實際轉向角之間的轉向角誤差在設置誤差內的情況。在這種情況下，由于轉向角誤差在設置誤差內，所以可以基于點火開關斷開時的轉向角，設置電機角度的參考點。

轉向角誤差等于或大于設置誤差的情況對應于點火開關斷開時的轉向角與點火開關接通時的實際轉向角之間的轉向角誤差在設置誤差之外的情況，并且對應于駕駛員等在點火開關斷開的狀態中強制性操作方向盤而超出設置誤差的情況。在這種情況下，實際轉向角大幅改變，因此，基于當前轉向角，設置電機角度的參考點。

這樣，在設置電機角度的參考點之后，控制單元50如上所述估計轉向角速度和轉向角，并且基于估計的轉向角速度和轉向角，補償輸出轉矩。

在后文中，參考圖2和圖3，詳細描述根據本公開的實施方式的用于控制電機驅動動力轉向系統的方法。

圖2是示出根據本公開的實施方式的用于控制電機驅動動力轉向系統的方法的流程圖，并且圖3是示出根據本發明的實施方式的輸出轉矩的變化的示圖。

參考圖2和圖1，在點火開關接通時，控制單元50確定轉向角傳感器30處于故障狀態(s20)。

作為在操作s20中的確定結果，如果轉向傳感器30處于正常狀態中，則控制單元50從轉向傳感器30中接收轉向角，并且校正電機角度的偏移，即，基于所接收的轉向角，設置電機角度的參考點(s30)。

隨后，鑒于機械規范，例如，電機角度、減速器、齒條c因子等，控制單元50估計轉向角速度和轉向角(s40、s50)。

在如上所述估計轉向角之后，控制單元50確定轉向角是否包含在預設的設置范圍內(s60)。

作為在操作s60中的確定結果，如果轉向角包含在設置范圍內，則控制單元50使用轉向角、轉向扭矩以及車輛速度，計算輸出轉矩。在該過程中，控制單元50使用轉向角和轉向角速度通過二維查找表檢測當前解耦增益(s70)，并且檢測與車輛的速度對應的預定的車速增益(s80)。

隨后，控制單元50通過使輸出轉矩乘以當前解耦增益和車速增益，補償電機驅動動力轉向系統的輸出轉矩(s90)。

在這種情況下，控制單元50使用轉向角和轉向角速度通過二維查找表檢測當前解耦增益。如果當前解耦增益減小，則電機60的輸出減小，并且可以減少因在齒條的止動器與齒輪箱的ibj插座(外殼)之間的碰撞而造成的沖擊。

此外，在使用當前解耦增益和車速增益補償輸出轉矩的情況下，控制單元50鑒于mdps的機械規范(例如，轉矩常數、減速比、機械效率、齒條、c因子等)計算驅動電機60的電流，并且將計算的電流應用于電機60。

參考圖3，在駕駛員將方向盤操作到底時，即，在將方向盤從-410°轉向-460°時，輸出轉矩由減小輸出轉矩的解耦增益(由轉向角和轉向角速度檢測的當前解耦增益以及根據車輛的速度檢測的車速增益)減小，立柱轉矩減小，因此，駕駛員的立柱轉矩立刻變得很重。這造成轉向角齒條的沖擊量減少。

同時，作為在操作s20中的確定結果，轉向傳感器30處于故障狀態中，控制單元50檢測在之前的點火開關斷開時儲存的轉向角(s100)，并且基于檢測的轉向角，控制車輛的轉向。

此時，控制單元50確定車輛的速度是否等于或大于60km/h，立柱轉矩是否等于或小于0.2nm，左前輪的車輪速度和右前輪的車輪速度的差異是否等于或小于0.2，并且確定行駛在滿足這所有三個條件的狀態中是否保持兩秒或更長時間。基于確定，控制單元50確定車輛是否處于直線行駛狀態(s110)，并且如果車輛不處于直線行駛狀態，則控制單元50返回操作s30。

另一方面，如果車輛處于直線行駛狀態，則控制單元50將當前轉向角設置為“0”(s120)，確定轉向角誤差是否等于或大于設置誤差，并且根據確定結果，設置電機角度的參考點(s130)。此時，如果轉向角誤差等于或大于設置誤差，則控制單元50基于當前轉向角，設置電機角度的參考點，并且如果轉向角誤差小于設置誤差，則控制單元50基于在車輛的點火開關斷開時儲存的轉向角，設置電機角度的參考點。

在設置電機角度的參考點之后，控制單元50估計轉向角速度和轉向角(s40、s50)，隨后，確定轉向角是否包含在預定的設置范圍內(s60)。

作為在操作s60中的確定結果，如果轉向角包含在設置范圍內，則控制單元50計算和輸出所述輸出轉矩，同時，使用轉向角和轉向角速度通過二維查找表檢測當前解耦增益(s70)，檢測與車輛的速度對應的預定的車速增益(s80)，并且通過使輸出轉矩乘以當前解耦增益和車速增益，補償電機驅動動力轉向系統的輸出轉矩(s90)。

在實施方式中，在駕駛員以完全轉向的方式操作方向盤時，釋放齒條的止動器與齒輪箱的ibj插座(外殼)之間的碰撞，從而減少因沖擊造成的噪聲，并且防止元件的機械損傷。

上面為了說明的目的，公開了發明概念的實施方式。本領域的技術人員會理解的是，在不背離在所附權利要求中公開的發明概念的范圍和精神的情況下，可以具有各種修改、添加以及替換。