EPS电动助力转向

谈到电动转向的功能，很多人的第一认识就是ECU根据检测到的手盘力矩信号，通过一组与车速相关的助力特性曲线计算得到一个助力矩，由电机实现这个助力力矩。这种说法说到了EPS最最基本的功能，但不全面。下面我就从EPS的基本功能和高级功能两部分来讲讲现在的EPS系统中都有哪些feature。

（一） 基本功能篇

EPS的基本功能见下图：

基本助力

基本助力模块将手上力矩分解成高频部分和低频部分两个分量，低频部分用来计算最基本的助力，高频部分则主要通过一个高频增益，建立转向的中间位置感，同时由于高通滤波必然带来相位超前，对惯量和摩擦也有一定的补偿作用。

助力特性曲线模块，从EPS发明至今，主要的助力特性曲线经过了从直线、分段折线、曲线这么一个过程。直线型助力特性曲线和折线型的助力特性曲线比较简单，容易调试，但是由于助力曲线不是处处可导，不能获得较好的转向手感建立梯度和中间位置感。

超前滞后矫正模块有很多高大上的叫法，比如稳定补偿器、自适应补偿器等等，其本质都是自动控制原理里面的一个超前滞后矫正的环节。学过自控原理反馈系统基本知识的都知道当一个控制系统前向通道的放大倍数太大时，必然会导致系统发散不稳定（请自行脑补劳斯稳定性判据和奈奎斯特稳定性判据）。助力特性曲线，其本质就是前向通道的一个放大倍数K，不过这个K在不同的车速和不同的手力矩情况下是变化的而已。当这个K比较大时，就会导致EPS系统发散，很典型的一种情况我们管他叫“自嗨型EPS”，在不引入超前滞后矫正模块或者超前滞后矫正模块参数没有调节好的情况下，给转向盘稍微加一个激励，方向盘在可能某一位置不停震荡。滞后超前模块的引入就是为了消除这一现象而设计，有做两阶补偿的、有三阶补偿的、有四阶补偿的，四阶以上的补偿算法因为参数调节太过复杂，目前笔者还没有见到过哪家采用。其设计思路无非：在低频段尽量不影响原系统的幅频和相频特性，在中频段降低系统增益，在高频段提高系统的相频特性，以获得更大的相位裕度。典型的超前滞后矫正模块的BODE图如下：

回正控制和阻尼控制

轮胎及悬置系统本身是能够提供一定的回正力让方向盘朝中位运动的。但一般来说，在低车速情况下，系统阻力太大，车辆本身的回正力不足以克服所有的阻力使方向盘回到中位；在高车速情况下，车辆本身的回正力又太大，撒手时又容易出现摇头的现象。回正控制和阻尼控制各司其责，低车速情况下回正控制起作用，提供一个额外的力矩帮助方向盘回到中位；高车速的情况下，阻尼控制起作用，提供一个反向的力矩，防止方向盘摇头。

路面震颤抑制

在车辆运动过程中，在驾驶员的手上能够感受到各种各样的路面震颤噪音，其中一个比较典型的噪音的频率是与轮速正相关的。路面震颤抑制算法检测轮速信号，同时对手盘力矩中与轮速频率正相关的频率特征进行提取后，在最终施加给电机的力矩中减掉这一频率特征信号与路面震颤进行抵消，从而达到抑制的目的。

惯量与摩擦补偿

惯量补偿主要是补偿电机的转动惯量，可以理解为一个纯超前的矫正环节。

摩擦补偿主要是补偿系统摩擦力，该摩擦力主要来源于齿条与压块的摩擦、管柱轴承的摩擦等，表现为库伦摩擦力的形式，一般是根据电机转速大于某阈值作为trigger信号，施加一个与其运动方向相同的力用于克服库伦摩擦力。

（二） 高级功能篇

PDC（Pull Drift Compensation）

PDC功能触发的条件多样，可能是车辆行驶在拱形路面上、也可能是车辆受到侧风作用、还有可能是悬架系统安装左右不对称，其工作原理是车辆在直行过程当中检测到扭矩传感器的力矩超过正常范围，则由电机主动施加一个反向力矩，保证驾驶员在中位附近感受到的力矩很小。

TSC（Torque Steer Compensation）

任何车辆，方向盘不可能安装在正中间，转向横拉杆左右长度是不一样的，角度也会有细微差异；另外在急加速的过程中，左右车轮上的牵引力也会不一致，这就导致会出现行驶跑偏的现象。

TSC功能根据转角、车速、侧向加速度、横摆角速度、轮速、各轮牵引力等信号，当形式跑偏将要发生时，给电机施加一个反向的力矩，防止形式跑偏产生。

DSR（Driver Steering Recommendation ）

DSR功能中EPS主要是作为执行机构，ESC检测到抱死或侧滑即将发生时，通知EPS施加一个力，在ESC动作的同时帮助驾驶员进行转向操作，在对开路面上可以有效的降低刹车距离，在过弯过程中可以防止或减弱甩尾现象。

APA (Auto Parking Assist)

在这种情况下，EPS 控制器接收AutoParking上位机的角度指令，以位置环-速度环-电流环三环控制的形式实现角度伺服功能。难点是如何做到平顺、准确、快速。

LDW+LKA/LCA

这几个功能EPS都是作为ADAS系统的执行机构，LDW（Lane Departure Waning）是当检测到车辆即将偏出车道时，在方向盘上给出一个震动的信号对驾驶员进行提醒。

LKA（Lane Keeping Assist）和LCA（Lane Centering Assist）的工作机理比较类似，LKA是当ADAS系统发现车辆有偏移车道的风险的时候，通知EPS提供一个反向力矩，作用时间为比较短；LCA则是期望车辆维持在车道中央行驶，一旦有偏离中线的迹象，则马上进行调整，持续起作用。

车身稳定控制器的液压驱动原理

转载自： http://auto.mop.com/a/170811081737358-4.html