电动动力转向装置制造方法及图纸

在车辆自动驾驶中，在驾驶员干预方向盘操作(操舵)时，充分地反映所干预的操作并且降低在干预该操作时驾驶员所体会到的别扭感、不适感。电动动力转向装置的ECU具有：舵角控制部(200)，其被输入舵角指令值，控制转向机构的舵角；辅助控制部(147)，其被输入辅助图渐变增益，输出辅助控制输出渐变增益；以及切换判断/渐变增益生成部(145)，其生成与舵角控制输出和辅助控制输出进行乘法运算的渐变增益，乘以该渐变增益，进行舵角控制部(200)的舵角控制模式与辅助控制部(147)的辅助控制模式的切换判断。舵角控制部(200)具有位置控制部(208)、舵角速度控制部(212)、操舵干预补偿兼方向盘减振部件(220)。

Electric Power Steering Device

In auto-driving, when the driver interferes with steering wheel operation (steering), it fully reflects the interfered operation and reduces the awkward feeling and discomfort that the driver feels when interfering with the operation. The ECU of the electric power steering device has: rudder angle control unit (200), which is input rudder angle command value to control the rudder angle of the steering mechanism; auxiliary control unit (147), which is input auxiliary graph gradual gain, output auxiliary control output gradual gain; and switching judgment/gradual gain generator (145), which generates gradual increment multiplied by rudder angle control output and auxiliary control output. By multiplying the gradient gain, the switching judgment between the rudder angle control mode of the rudder angle control unit (200) and the auxiliary control mode of the auxiliary control unit (147) is made. The rudder angle control unit (200) has position control unit (208), rudder angular speed control unit (212), rudder interference compensation and steering wheel vibration reduction component (220).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动动力转向装置
本专利技术涉及一种电动动力转向装置。
技术介绍
以往，在汽车用操舵系统中提出了电动式动力转向装置(EPS：ElectricPowerSteering)并已实际应用。目前，正开发着以下一种电动动力转向装置：根据对转向轮赋予的操舵扭矩，使电动机产生辅助操舵扭矩，将该辅助操舵扭矩传递给转向轴。在这种电动动力转向装置中，电动机经由减速机构与转向轴相连接，在通过减速机构对电动机的旋转进行减速之后，传递给转向轴。另外，近年来，对车辆自动操舵的自动驾驶技术受到关注，开发了各种技术。采用了以下结构等：在电动动力转向装置中实现自动操舵的情况下，独立地掌握舵角控制(对用于使转向机构的舵角跟踪期望角度的电动机电流指令值进行运算和控制)和辅助控制(对用于以电动机的旋转力对转向机构赋予操舵助力(辅助力)的电动机电流指令值进行运算和控制)，并切换这些输出等(例如参照专利文献1～3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3912279号公报专利文献2：日本专利第3917008号公报专利文献3：日本特开2004-017881号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在自动驾驶中，当驾驶员干预方向盘操作(转向机构操舵)时，有时干预的操作并未被充分反映。另外，在干预该操作时，驾驶员会有别扭感、不适感。以下，详细说明上述情况。<课题1(在自动驾驶中驾驶员干预时的别扭感、舵角控制与辅助控制的并存)>在舵角控制中使用对舵角指令的响应性、对路面反作用力等的干扰抑制性方面具有良好性能的位置速度控制，例如在位置控制部中使用P控制(比例控制)，在速度控制部中使用PI控制(比例积分控制)。在将舵角控制和辅助控制的各输出即指令值进行切换时，例如当由驾驶员进行开关输入而产生突然切换时，指令值突然变动而方向盘行为变得不自然，因此使驾驶员感到别扭。因此，使用以下方法：将舵角控制指令值和辅助控制指令值乘以各自的渐变增益(逐渐变化的增益)，逐渐切换输出，由此抑制电流指令值的突然变动(参照专利文献3等)。但是，在该方法中，在切换过程中舵角控制指令值由渐变增益限制，输出到电流指令值，因此对舵角控制指令值，电流指令值的输出与所受限制的量对应地变小。通过该限制，电动机的实际速度相对舵角速度指令值变慢，因此在舵角速度指令值与实际速度之间产生偏差，速度控制内的I控制(积分控制)的积分值得到累积，由此从速度控制输出更大的舵角控制指令值。其结果，在针对辅助控制指令值的渐变增益逐渐变大的状态下，由渐变增益引起的限制得到缓和，因此随着渐变增益增加而舵角控制指令值变为过度值，方向盘对舵角速度指令值过度地响应，以受阻感的方式使驾驶员感到别扭和不适。<课题2>原本在包含上述课题1的现有技术(例如参照专利文献3)所涉及的方法中，对舵角偏差进行P控制而对速度控制进行PI控制，在舵角控制中由驾驶员进行手动输入的干预的情况下，当然，以舵角控制跟踪舵角指令值的方式进行动作，直到进行从舵角控制向辅助控制的“切换动作”为止，难以以手动方式切换方向盘。另外，由于“手动输入检测”“切换动作”而在时间上发生延迟，从而有时驾驶员无法充分进行操舵干预动作。本专利技术的目的在于，提供一种在车辆自动驾驶中驾驶员干预方向盘操作(操舵)时能够充分反映所干预的操作并且能够减少在干预该操作时驾驶员所感觉到的别扭、不适的电动动力转向装置。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术是一种电动动力转向装置，具有：电动机，其对车辆转向机构赋予操舵助力；以及ECU，其根据基于上述车辆的目标轨道运算出的舵角指令值，生成上述转向机构的控制信号，该电动动力转向装置根据上述舵角指令值来驱动上述电动机，对上述车辆的上述转向机构进行辅助控制，并且相互切换自动操舵控制模式与手动操舵控制模式，上述ECU具有：舵角控制部，其被输入上述舵角指令值，控制上述转向机构的舵角；辅助控制部，其被输入辅助图渐变增益，输出辅助控制输出渐变增益；以及切换判断/渐变增益生成部，其生成与上述舵角控制输出和辅助控制输出相乘的渐变增益，并乘以该渐变增益，进行上述舵角控制部的舵角控制模式与上述辅助控制部的辅助控制模式的切换判断，上述舵角控制部具有：位置控制部，其对上述转向机构的目标操舵角θt与实际操舵角θr之间的偏差乘以比例增益来计算舵角速度指令值ωref；舵角速度控制部，其根据被输入的目标舵角速度ωt和实际舵角速度ωr，通过使用伪积分的PI控制来计算针对上述电动机的电流指令值，以使上述实际舵角速度ωr跟踪上述目标舵角速度ωt；以及操舵干预补偿兼方向盘减振部件，其根据驾驶员干预操舵时的操舵扭矩，输出向消除由该操舵干预引起的上述转向机构的扭杆的扭曲的方向的电流指令值。根据如上所述结构的电动动力转向装置，在车辆自动驾驶过程中即使不进行“手动输入检测”“切换动作”，也能够实现无别扭感的操舵干预。另外，还能够实现减轻操舵干预时的受阻感等别扭感并且抑制从舵角控制向辅助控制的别扭感的切换动作。在电动动力转向装置中，优选上述舵角控制部还具有减少方向盘振动频率成分的滤波器或通过相位滞后补偿来减少振动频率成分的方向盘振动去除部件。在以往的通常技术(例如参照专利文献2)中，进行在位置控制部中使用P控制而在速度控制部中使用了速度PI控制的舵角跟踪控制。在车辆中进行舵角控制的情况下，由于行驶车速、摩擦、路面反作用力的变化等，干扰、负载状况发生较大的变化，因此必须具有经得起这些变化的控制结构。然而，在以往的控制技术中的结构中，例如在路面反作用力发生变化的情况下、目标舵角讯速地发生变化的情况下，由于转向轮的弹簧与惯性系统而产生振动，充分存在驾驶员对该振动感觉别扭、不适的可能性(课题3)。与此相对，根据如上所述电动动力转向装置，通过使用方向盘振动去除部件和操舵干预补偿兼方向盘减振部件，能够实现在自动操舵中抑制方向盘振动。另外，优选上述舵角控制部还具有使用限制器限制上述舵角速度指令值ωref直到完成上述渐变的上下限可变限制器。在以往的通常技术(例如参照专利文献1)中，提出了以下方法：在开始进行舵角控制时以逐渐地增加舵角速度的方式进行控制，减少在开始时由方向盘突然变动引起使驾驶员感到别扭。然而，在该方法中，当开始渐变时直到达到舵角速度上限值为止持续增加，因此I控制的积分值过度地累积。其结果，随着渐变增益变大而舵角控制指令值变为过度的值，方向盘对舵角速度指令值过度地响应，从而使驾驶员感到别扭(课题4)。与此相对，根据如上所述电动动力转向装置，通过上下限可变限制器以及舵角控制输出渐变增益、速度指令渐变增益、速度指令渐变增益，减少如上所述带给驾驶员的别扭感。上述ECU也可以将由上述切换判断/渐变增益生成部输出到上述舵角控制部的速度控制渐变增益乘以上述舵角速度控制部中的信号。上述ECU也可以将由上述切换判断/渐变增益生成部输出到上述舵角控制部的速度指令渐变增益乘以上述舵角速度指令值ωref。上述舵角控制部还可以具有可变速率限制器，该可变速率限制器对上述舵角指令值进行速率限制处理，避免由该舵角指令值θref的急变导致作为舵角控制输出的舵角控制电流指令值急剧变动。上述ECU也可以将由上述切换判断/渐变增益生成部输出到上述舵角控制部的舵角指令本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动动力转向装置，具有：电动机，其对车辆转向机构赋予操舵助力；以及ECU，其根据基于上述车辆的目标轨道运算出的舵角指令值，生成上述转向机构的控制信号，该电动动力转向装置根据上述舵角指令值来驱动上述电动机，对上述车辆的上述转向机构进行辅助控制，并且相互切换自动操舵控制模式与手动操舵控制模式，该电动动力转向装置的特征在于，上述ECU具有：舵角控制部，其被输入上述舵角指令值，控制上述转向机构的舵角；辅助控制部，其被输入辅助图渐变增益，输出辅助控制输出渐变增益；以及切换判断/渐变增益生成部，其生成与上述舵角控制输出和辅助控制输出相乘的渐变增益，并乘以该渐变增益，进行上述舵角控制部的舵角控制模式与上述辅助控制部的辅助控制模式的切换判断，上述舵角控制部具有：位置控制部，其对上述转向机构的目标操舵角θt与实际操舵角θr之间的偏差乘以比例增益来计算舵角速度指令值ωref；舵角速度控制部，其根据输入的目标舵角速度ωt和实际舵角速度ωr，通过使用伪积分的PI控制来计算针对上述电动机的电流指令值，以使上述实际舵角速度ωr跟踪上述目标舵角速度ωt；以及操舵干预补偿兼方向盘减振部件，其根据驾驶员干预操舵时的操舵扭矩，输出向消除由该操舵干预引起的上述转向机构的扭杆的扭曲的方向的电流指令值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.06 JP 2016-112859;2016.07.28 JP 2016-148721.一种电动动力转向装置，具有：电动机，其对车辆转向机构赋予操舵助力；以及ECU，其根据基于上述车辆的目标轨道运算出的舵角指令值，生成上述转向机构的控制信号，该电动动力转向装置根据上述舵角指令值来驱动上述电动机，对上述车辆的上述转向机构进行辅助控制，并且相互切换自动操舵控制模式与手动操舵控制模式，该电动动力转向装置的特征在于，上述ECU具有：舵角控制部，其被输入上述舵角指令值，控制上述转向机构的舵角；辅助控制部，其被输入辅助图渐变增益，输出辅助控制输出渐变增益；以及切换判断/渐变增益生成部，其生成与上述舵角控制输出和辅助控制输出相乘的渐变增益，并乘以该渐变增益，进行上述舵角控制部的舵角控制模式与上述辅助控制部的辅助控制模式的切换判断，上述舵角控制部具有：位置控制部，其对上述转向机构的目标操舵角θt与实际操舵角θr之间的偏差乘以比例增益来计算舵角速度指令值ωref；舵角速度控制部，其根据输入的目标舵角速度ωt和实际舵角速度ωr，通过使用伪积分的PI控制来计算针对上述电动机的电流指令值，以使上述实际舵角速度ωr跟踪上述目标舵角速度ωt；以及操舵干预补偿兼方向盘减振部件，其根据驾驶员干预操舵时的操舵扭矩，输出向消除由该操舵干预引起的上述转向机构的扭杆的扭曲的方向的电流指令值。2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，上述舵角控制部还具有减少方向盘振动频率成分的滤波器或通过相位滞后补偿来减少振动频率成分的方向盘振动去除部件。3.根据权利要求1或2所述的电动动力转向装置，其特征在于，上述舵角控制部还具有使用限制器限制上述舵角速度指令值ωref直到完成上述渐变的上下限可变限制器。4.根据权利要求1～3的任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，上述ECU将由上述切换判断/渐变增益生成部输出到上述舵角控制部的速度控制渐变增益乘以上述舵角速度控制部中的信号。5.根据权利要求1～4的任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，上述ECU将由上述切换判断/渐变增益生成部输出到上述舵角控制部的速度指令渐变增益乘以上述舵角速度指令值ωref。6.根据权利要求1～5的任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，上述舵角控制部还具有可变速率限制器，该可变速率限制器将上述舵角指令值进行速率限制处理，避免由该舵角指令值θref的急变导致作为舵角控制输出的舵角控制电流指令值急剧变动。7.根据权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于，上述ECU将由上述切换判断/渐变增益生成部输出到上述舵角控制部的舵角指令渐变增益乘以来自上述可变速率限制器的舵角指令值。8.一种电动动力转向装置，具有：电动机，其对车辆的转向机构赋予操舵助力；以及ECU，其根据基于上述车辆的目标轨道运算出的舵角指令值，生成上述转向机构的控制信号，该电动动力转向装置根据上述舵角指令值来驱动上述电动机，对上述车辆的上述转向机构进行辅助控制，并且相互切换自动操舵控制模式与手动操舵控制模式，该电动动力转向装置的特在于，上述ECU具有：舵角控制部，其被输入上述舵角指令值，控制上述转向机构的舵角；辅助控制部，其通过上述电动机的旋转力对上述转向机构赋予操舵助力；以及切换判断/渐变增益生成部，其生成与上述舵角控制输出和辅助控制输出相乘的渐变增益，并乘以该渐变增益，进行上述舵角控制部的舵角控制模式与上述辅助控制部的辅助控制模式的切换判断，上述舵角控制部具有：位置控制部，其对上述转向机构的目标操舵角θt与实际操舵角θr之间的偏差乘以比例增益来计算舵角速度指令值ωref；舵角速度控制部，其根据被输入的目标舵角速度ωt和实际舵角速度ωr，通过使用了比例增益Kv和相位滞后补偿的控制来计算针对上述电动机的电流指令值，以使上述实际舵角速度ωr跟踪上述目标舵角速度ωt；以及操舵干预补偿兼方向盘减振部件，其根据驾驶员干预操舵时的操舵扭矩，输出向消除由该操舵干预引起的上述转向机构的扭杆的扭曲的方向的电流指令值。9.根据权利要求8所述的电动动力转向装置，其特征在于，上述舵角控制部还具有减少方向盘振动频率成分的滤波器或通...

【专利技术属性】
技术研发人员：椿贵弘，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP