電動助力轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其基于電流指令值通過逆變器來對電動機進 行PWM控制，以便對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助扭矩。本發(fā)明尤其涉及一種高信賴性的電動助力轉(zhuǎn)向 裝置。該高信賴性的電動助力轉(zhuǎn)向裝置通過從與轉(zhuǎn)向角及車速相對應(yīng)的目標回正扭矩和與 虛擬的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性相對應(yīng)的傳輸特性計算出目標轉(zhuǎn)向角速度，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤回正控制電流 補正電流指令值，以便在返回到直線狀態(tài)的行駛狀態(tài)中使轉(zhuǎn)向盤積極地返回到中立點，并 提高了轉(zhuǎn)向盤回正控制的功能。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用電動機的旋轉(zhuǎn)力對車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)施加輔助扭矩的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，將電 動機的驅(qū)動力經(jīng)由減速裝置由齒輪或皮帶等傳送機構(gòu)，向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加轉(zhuǎn)向輔助 力。為了準確地產(chǎn)生輔助扭矩，現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向裝置(EPS)進行電動機電流的反饋控 制。反饋控制調(diào)整電動機外加電壓，以便使轉(zhuǎn)向輔助指令值（電流指令值)與電動機電流檢 測值之間的差變小。電動機外加電壓的調(diào)整一般通過調(diào)整P麗(脈沖寬度調(diào)制)控制的占空 比（Duty)來進行。
[0003] 如圖1所示，對電動助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進行說明。轉(zhuǎn)向盤(方向盤）1的柱軸 (轉(zhuǎn)向軸或方向盤軸)2經(jīng)過減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b， 再通過輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設(shè)有用于檢測出轉(zhuǎn)向盤1 的轉(zhuǎn)向扭矩Td的扭矩傳感器10和用于檢測出轉(zhuǎn)向角Θ的轉(zhuǎn)向角傳感器14，對轉(zhuǎn)向盤1的轉(zhuǎn)向 力進行輔助的電動機20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對用于控制電動助力轉(zhuǎn)向裝置 的控制單元(ECU)30進行供電，同時，經(jīng)過點火開關(guān)11，點火信號被輸入到控制單元30?？刂?單元30基于由扭矩傳感器10檢測出的轉(zhuǎn)向扭矩Td和由車速傳感器12檢測出的車速V，進行 作為輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的電流指令值的運算，根據(jù)通過對電流指令值實施補償?shù)榷玫?的電壓控制指令值Vref，來控制供給電動機20的電流。此外，轉(zhuǎn)向角傳感器14不是必須的， 也可以不設(shè)置轉(zhuǎn)向角傳感器14。
[0004] 另外，收發(fā)車輛的各種信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)） 50被連接到控制單元30，車速V也能夠從CAN50獲得。此外，收發(fā)CAN50以外的通信、模擬/數(shù) 字信號、電波等的非CAN51也可以被連接到控制單元30。
[0005] 控制單元30主要由CPU(也包含Μ⑶或MPU等)構(gòu)成，該CPU內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功 能，如圖2所示。
[0006] 參照圖2來說明控制單元30的功能和動作。如圖2所示，由扭矩傳感器10檢測出的 轉(zhuǎn)向扭矩Td和由車速傳感器12檢測出的（或來自CAN50的）車速V被輸入到用于運算出電流 指令值Irefl的電流指令值運算單元31中。電流指令值運算單元31基于被輸入進來的轉(zhuǎn)向 扭矩Td和車速V使用輔助圖（アシス卜等運算出作為供給電動機20的電流的控制目標 值的電流指令值Iref 1。電流指令值Iref 1經(jīng)過加法單元32A被輸入到電流限制單元33;被限 制了最大電流的電流指令值Irefm被輸入到減法單元32B;減法單元32B運算出電流指令值 Irefm與被反饋回來的電動機電流值Im之間的偏差I(lǐng)(Irefm-Im);該偏差I(lǐng)被輸入到用于進 行轉(zhuǎn)向動作的特性改善的PI控制單元35中。在PI控制單元35中被進行了特性改善的電壓控 制指令值Vref被輸入到P麗控制單元36中，再經(jīng)過作為驅(qū)動單元的逆變器37來對電動機20 進行PWM驅(qū)動。電動機電流檢測器38檢測出電動機20的電流值Im，檢測出的電流值Im被反饋 到減法單元32B中。逆變器37作為驅(qū)動元件使用場效應(yīng)晶體管(FET)，由FET的電橋電路構(gòu) 成。
[0007] 另外，在加法單元32A對來自補償信號生成單元34的補償信號CM進行加法運算，通 過補償信號CM的加法運算來進行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性補償，以便改善收斂性和慣性特性等。補 償信號生成單元34先在加法單元344將自對準扭矩（SAT)343與慣性342相加，然后，在加法 單元345再將在加法單元344得到的加法結(jié)果與收斂性341相加，最后，將在加法單元345得 到的加法結(jié)果作為補償信號CM。
[0008] 在這樣的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，因減速齒輪和齒輪齒條而產(chǎn)生的摩擦大，并且，因 用于產(chǎn)生輔助扭矩的電動機而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向軸周圍的等價慣性力矩也大。因此，在自對準扭 矩(SAT)小的低車速域，因為摩擦大而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向盤回正變壞。所以如果在直線狀態(tài)中只依靠 SAT的話，則轉(zhuǎn)向角返回不到中立點，需要依靠駕駛員的轉(zhuǎn)向介入來使轉(zhuǎn)向角返回到中立 點，這樣會給駕駛員帶來負擔。
[0009] 另一方面，在SAT大的高車速域，因為SAT大，盡管轉(zhuǎn)向角速度與低車速相比有變快 的傾向，但由于慣性力矩大，所以慣性扭矩也大，這樣在轉(zhuǎn)向角的中立點轉(zhuǎn)向盤不收束，并 且會發(fā)生超調(diào)（才一パ一シ二一卜），從而會感到車輛特性不穩(wěn)定。
[001 0]因此，為了在低車速時輔助轉(zhuǎn)向盤回正，并且，為了在高車速時使車輛特性變得穩(wěn) 定，需要增加收斂性，為了實現(xiàn)這些要求，提出了用于在各種各樣的轉(zhuǎn)向盤回正時進行適度 的輔助的控制手法。在這些轉(zhuǎn)向盤回正控制手法中，作為以即使當駕駛員介入轉(zhuǎn)向時也可 以進行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)向盤回正控制為目的的現(xiàn)有技術(shù)，有在日本專利第4685557號公報(專利文 獻1)中所公開的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。
[0011] 在專利文獻1的裝置中，被構(gòu)成為追隨目標轉(zhuǎn)向角速度的控制器通過對基準目標 轉(zhuǎn)向角速度(夂一只目標舵角速度)進行基于車速和扭矩的乘法和加法的補正來計算出目 標轉(zhuǎn)向角速度。當駕駛員介入轉(zhuǎn)向時，通過在施加了扭矩的方向補正目標轉(zhuǎn)向角速度，來減 少駕駛員轉(zhuǎn)向時的不協(xié)調(diào)感。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [0013]專利文獻
[0014] 專利文獻1:日本專利第4685557號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0016]為了在手松開的狀態(tài)(手放L狀態(tài)）中實現(xiàn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)向盤回正，最好是轉(zhuǎn)向角加速 度沒有很大的變動，而且，在轉(zhuǎn)向角中立點，轉(zhuǎn)向角速度變?yōu)椹?。但是，在專利文獻1中所公開 的裝置中，當設(shè)定目標轉(zhuǎn)向角速度的時候，盡管進行基于轉(zhuǎn)向扭矩的補正，但沒有進行基于 輔助扭矩的補正。因為在一般情況下，輔助扭矩被設(shè)定為使其隨著車速增大而減小，所以在 基于轉(zhuǎn)向扭矩和車速的補正中，存在計算出優(yōu)選的補正量要化費工夫的技術(shù)問題。
[0017] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種電動助力轉(zhuǎn)向裝 置，其即使在直線行駛狀態(tài)中當駕駛員介入轉(zhuǎn)向時，通過基于考慮了車輛特性的轉(zhuǎn)向扭矩 和車速的補正，也能夠?qū)崿F(xiàn)沒有不協(xié)調(diào)感并且平穩(wěn)的轉(zhuǎn)向盤回正控制。
[0018] 解決技術(shù)問題的手段
[0019] 本發(fā)明涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其基于轉(zhuǎn)向扭矩和車速運算出電流指令值， 基于所述電流指令值來驅(qū)動電動機，通過所述電動機的驅(qū)動控制來對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行輔助控 制，本發(fā)明的上述目的可以通過下述這樣實現(xiàn)，即：具備轉(zhuǎn)向盤回正控制單元，其基于轉(zhuǎn)向 角、所述電流指令值、所述車速和轉(zhuǎn)向角速度運算出轉(zhuǎn)向盤回正控制電流，以通過將所述轉(zhuǎn) 向盤回正控制電流與所述電流指令值相加而得到的補償電流指令值來驅(qū)動所述電動機，所 述轉(zhuǎn)向盤回正控制單元由目標回正扭矩運算單元、補正單元、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性單元、轉(zhuǎn)向盤回 正控制增益計算單元和轉(zhuǎn)向盤回正控制電流運算單元構(gòu)成，所述目標回正扭矩運算單元基 于所述轉(zhuǎn)向角和所述車速運算出目標回正扭矩;所述補正單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)向扭矩和輔助扭 矩對所述目標回正扭矩進行補正;所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性單元基于在所述補正單元被補正的補 正扭矩和粘性系數(shù)與與虛擬的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性相對應(yīng)的傳輸特性相乘;所述轉(zhuǎn)向盤回正控制 增益計算單元將車速增益和轉(zhuǎn)向扭矩增益與來自所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性單元的目標轉(zhuǎn)向角速 度與實際轉(zhuǎn)向角速度之間的偏差相乘，求出轉(zhuǎn)向盤回正控制增益;所述轉(zhuǎn)向盤回正控制電 流運算單元對所述轉(zhuǎn)向盤回正控制增益進行P控制運算、I控制運算和D控制運算中的至少 一個控制運算，根據(jù)所述車速增益和所述轉(zhuǎn)向扭矩增益進行輸出限制，求出所述轉(zhuǎn)向盤回 正控制電流。
[0020] 本發(fā)明的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現(xiàn)，即：所述目標回正扭矩運 算單元將所述車速作為參數(shù)，所述目標回正扭矩為隨著所述轉(zhuǎn)向角增大而逐漸增大的特 性;或，所述目標回正扭矩為隨著所述車速增大而增大的特性;或，所述轉(zhuǎn)向扭矩增益是當 所述轉(zhuǎn)向扭矩小于或等于規(guī)定值T1時為一定，當所述轉(zhuǎn)向扭矩大于所述規(guī)定值T1并小于規(guī) 定值T2(>所述規(guī)定值T1)時逐漸減少，當所述轉(zhuǎn)向扭矩等于或大于所述規(guī)定值T2時變?yōu)? 的特性;或，所述粘性系數(shù)是當所述車速小于或等于規(guī)定值V3時為一定，當所述車速大于所 述規(guī)定值V3并小于規(guī)定值V4(>所述規(guī)定值V3)時逐漸增加，當所述車速等于或大于所述規(guī) 定值V4時變?yōu)橐欢ㄖ档奶匦?或，所述車速增益是當所述車速小于或等于規(guī)定值VI時為一 定，當所述車速大于所述規(guī)定值VI并小于規(guī)定值V2( >所述規(guī)定值VI)時逐漸增加，當所述 車速等于或大于所述規(guī)定值V2時變?yōu)橐欢ㄖ档奶匦?或，從所述目標轉(zhuǎn)向角速度中減去經(jīng) 過了相位超前濾波器的所述轉(zhuǎn)向角速度;或，使用限制器來限制所述轉(zhuǎn)向盤回正控制電流 的最大值;或，對所述轉(zhuǎn)向盤回正控制增益進行P控制運算和I控制運算。
[0021 ]發(fā)明的效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明的