談到電動(dòng)轉(zhuǎn)向的功能，很多人的第一認(rèn)識(shí)就是ECU根據(jù)檢測(cè)到的手盤力矩信號(hào)，通過一組與車速相關(guān)的助力特性曲線計(jì)算得到一個(gè)助力矩，由電機(jī)實(shí)現(xiàn)這個(gè)助力力矩。這種說法說到了EPS最最基本的功能，但不全面。下面我就從EPS的基本功能和高級(jí)功能兩部分來講講現(xiàn)在的EPS系統(tǒng)中都有哪些feature。

（一） 基本功能篇

EPS的基本功能見下圖：

基本助力

基本助力模塊將手上力矩分解成高頻部分和低頻部分兩個(gè)分量，低頻部分用來計(jì)算最基本的助力，高頻部分則主要通過一個(gè)高頻增益，建立轉(zhuǎn)向的中間位置感，同時(shí)由于高通濾波必然帶來相位超前，對(duì)慣量和摩擦也有一定的補(bǔ)償作用。

助力特性曲線模塊，從EPS發(fā)明至今，主要的助力特性曲線經(jīng)過了從直線、分段折線、曲線這么一個(gè)過程。直線型助力特性曲線和折線型的助力特性曲線比較簡(jiǎn)單，容易調(diào)試，但是由于助力曲線不是處處可導(dǎo)，不能獲得較好的轉(zhuǎn)向手感建立梯度和中間位置感。

超前滯后矯正模塊有很多高大上的叫法，比如穩(wěn)定補(bǔ)償器、自適應(yīng)補(bǔ)償器等等，其本質(zhì)都是自動(dòng)控制原理里面的一個(gè)超前滯后矯正的環(huán)節(jié)。學(xué)過自控原理反饋系統(tǒng)基本知識(shí)的都知道當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)前向通道的放大倍數(shù)太大時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)散不穩(wěn)定（請(qǐng)自行腦補(bǔ)勞斯穩(wěn)定性判據(jù)和奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)）。助力特性曲線，其本質(zhì)就是前向通道的一個(gè)放大倍數(shù)K，不過這個(gè)K在不同的車速和不同的手力矩情況下是變化的而已。當(dāng)這個(gè)K比較大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致EPS系統(tǒng)發(fā)散，很典型的一種情況我們管他叫“自嗨型EPS”，在不引入超前滯后矯正模塊或者超前滯后矯正模塊參數(shù)沒有調(diào)節(jié)好的情況下，給轉(zhuǎn)向盤稍微加一個(gè)激勵(lì)，方向盤在可能某一位置不停震蕩。滯后超前模塊的引入就是為了消除這一現(xiàn)象而設(shè)計(jì)，有做兩階補(bǔ)償?shù)?、有三階補(bǔ)償?shù)?、有四階補(bǔ)償?shù)模碾A以上的補(bǔ)償算法因?yàn)閰?shù)調(diào)節(jié)太過復(fù)雜，目前筆者還沒有見到過哪家采用。其設(shè)計(jì)思路無非：在低頻段盡量不影響原系統(tǒng)的幅頻和相頻特性，在中頻段降低系統(tǒng)增益，在高頻段提高系統(tǒng)的相頻特性，以獲得更大的相位裕度。典型的超前滯后矯正模塊的BODE圖如下：

回正控制和阻尼控制

輪胎及懸置系統(tǒng)本身是能夠提供一定的回正力讓方向盤朝中位運(yùn)動(dòng)的。但一般來說，在低車速情況下，系統(tǒng)阻力太大，車輛本身的回正力不足以克服所有的阻力使方向盤回到中位；在高車速情況下，車輛本身的回正力又太大，撒手時(shí)又容易出現(xiàn)搖頭的現(xiàn)象?；卣刂坪妥枘峥刂聘魉酒湄?zé)，低車速情況下回正控制起作用，提供一個(gè)額外的力矩幫助方向盤回到中位；高車速的情況下，阻尼控制起作用，提供一個(gè)反向的力矩，防止方向盤搖頭。

路面震顫抑制

在車輛運(yùn)動(dòng)過程中，在駕駛員的手上能夠感受到各種各樣的路面震顫噪音，其中一個(gè)比較典型的噪音的頻率是與輪速正相關(guān)的。路面震顫抑制算法檢測(cè)輪速信號(hào)，同時(shí)對(duì)手盤力矩中與輪速頻率正相關(guān)的頻率特征進(jìn)行提取后，在最終施加給電機(jī)的力矩中減掉這一頻率特征信號(hào)與路面震顫進(jìn)行抵消，從而達(dá)到抑制的目的。

慣量與摩擦補(bǔ)償

慣量補(bǔ)償主要是補(bǔ)償電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可以理解為一個(gè)純超前的矯正環(huán)節(jié)。

摩擦補(bǔ)償主要是補(bǔ)償系統(tǒng)摩擦力，該摩擦力主要來源于齒條與壓塊的摩擦、管柱軸承的摩擦等，表現(xiàn)為庫倫摩擦力的形式，一般是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于某閾值作為trigger信號(hào)，施加一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相同的力用于克服庫倫摩擦力。

（二） 高級(jí)功能篇

PDC（Pull Drift Compensation）

PDC功能觸發(fā)的條件多樣，可能是車輛行駛在拱形路面上、也可能是車輛受到側(cè)風(fēng)作用、還有可能是懸架系統(tǒng)安裝左右不對(duì)稱，其工作原理是車輛在直行過程當(dāng)中檢測(cè)到扭矩傳感器的力矩超過正常范圍，則由電機(jī)主動(dòng)施加一個(gè)反向力矩，保證駕駛員在中位附近感受到的力矩很小。

TSC（Torque Steer Compensation）

任何車輛，方向盤不可能安裝在正中間，轉(zhuǎn)向橫拉桿左右長(zhǎng)度是不一樣的，角度也會(huì)有細(xì)微差異；另外在急加速的過程中，左右車輪上的牽引力也會(huì)不一致，這就導(dǎo)致會(huì)出現(xiàn)行駛跑偏的現(xiàn)象。

TSC功能根據(jù)轉(zhuǎn)角、車速、側(cè)向加速度、橫擺角速度、輪速、各輪牽引力等信號(hào)，當(dāng)形式跑偏將要發(fā)生時(shí)，給電機(jī)施加一個(gè)反向的力矩，防止形式跑偏產(chǎn)生。

DSR（Driver Steering Recommendation ）

DSR功能中EPS主要是作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，ESC檢測(cè)到抱死或側(cè)滑即將發(fā)生時(shí)，通知EPS施加一個(gè)力，在ESC動(dòng)作的同時(shí)幫助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，在對(duì)開路面上可以有效的降低剎車距離，在過彎過程中可以防止或減弱甩尾現(xiàn)象。

APA (Auto Parking Assist)

在這種情況下，EPS 控制器接收AutoParking上位機(jī)的角度指令，以位置環(huán)-速度環(huán)-電流環(huán)三環(huán)控制的形式實(shí)現(xiàn)角度伺服功能。難點(diǎn)是如何做到平順、準(zhǔn)確、快速。

LDW+LKA/LCA

這幾個(gè)功能EPS都是作為ADAS系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，LDW（Lane Departure Waning）是當(dāng)檢測(cè)到車輛即將偏出車道時(shí)，在方向盤上給出一個(gè)震動(dòng)的信號(hào)對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒。

LKA（Lane Keeping Assist）和LCA（Lane Centering Assist）的工作機(jī)理比較類似，LKA是當(dāng)ADAS系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)車輛有偏移車道的風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候，通知EPS提供一個(gè)反向力矩，作用時(shí)間為比較短；LCA則是期望車輛維持在車道中央行駛，一旦有偏離中線的跡象，則馬上進(jìn)行調(diào)整，持續(xù)起作用。

車身穩(wěn)定控制器的液壓驅(qū)動(dòng)原理