电动助力转向装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电动助力转向装置。该电动助力转向装置通过在具有自动转向控制功能和手动转向控制功能的车辆上使用速度I-P控制(比例先行型PI控制)，来实现响应特性的振动抑制并具有对路面变化等干扰有耐受性的控制性能。所述电动助力转向装置具备转向角控制单元和切换单元。该转向角控制单元在自动转向控制时计算第二电动机电流指令值以便使实际转向角靠近目标转向角；该切换单元输入第一电动机电流指令值和第二电动机电流指令值，并根据切换信号来切换第一电动机电流指令值和第二电动机电流指令值。所述转向角控制单元具备对目标转向角进行平滑化处理的比率限制器，并基于比率限制器的输出与实际转向角之间的第一偏差和电动机角速度作为第二电动机电流指令值输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动助力转向装置
本专利技术涉及一种电动助力转向装置，其具有自动转向控制(停车辅助模式)功能和手动转向控制功能，将电动机产生的辅助扭矩赋予车辆的转向系统。本专利技术尤其涉及一种电动助力转向装置。该电动助力转向装置通过不使用特别的部件，既抑制振动又高精度地进行执行使实际转向角追随目标转向角的自动转向的转向角控制，来改善性能并抑制在自动转向控制中发生的转向盘振动。
技术介绍
利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助扭矩)的电动助力转向装置(EPS)，将电动机的驱动力经减速机由齿轮或皮带等传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置(EPS)进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值的差变小，电动机外加电压的调整通常用调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比指令值来进行。如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿臂机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有检测转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)100进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元100。控制单元100基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行辅助(转向辅助)指令的转向辅助指令值的运算，通过对转向辅助指令值实施补偿等得到的电流控制值E，控制供给电动机20的电流。此外，车速Vel也能够从CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)等处获得。在这样的电动助力转向装置中，控制单元100具有如日本特开2002-369565号公报所公开的结构。如图2所示，产生转向装置的辅助转向力的电动机20由电动机驱动单元21驱动，电动机驱动单元21由用两点虚线表示的控制单元100控制，来自扭矩传感器10的转向扭矩Th和来自车速检测系统的车速Vel被输入到控制单元100。在电动机20中，电动机端子间电压Vm和电动机电流值i被测定然后被输出。控制单元100具备用虚线表示的扭矩系统控制单元110和用一点虚线表示的电动机系统控制单元120，其中，扭矩系统控制单元110利用转向扭矩Th进行控制；电动机系统控制单元120进行与电动机20的驱动相关的控制。扭矩系统控制单元110由辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113、鲁棒稳定化补偿单元114及自对准扭矩(SAT)估计反馈单元115来构成，还具备加法单元116A和116B、减法单元116C。另外，电动机系统控制单元120由补偿单元121、干扰估计单元122、电动机角速度运算单元123、电动机角加速度运算单元124及电动机特性补偿单元125来构成，还具备加法单元126A和126B。转向扭矩Th被输入到辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113及SAT估计反馈单元115中，辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113及SAT估计反馈单元115都将车速Vel作为参数输入。辅助量运算单元111基于转向扭矩Th计算辅助扭矩量。横摆率收敛性控制单元113输入转向扭矩Th和电动机角速度ω，为了改善车辆横摆的收敛性，对转向盘的摆动动作进行制动。另外，微分控制单元112提高转向的中立点附近的控制的响应度，并实现平滑、流畅的转向。SAT估计反馈单元115输入转向扭矩Th、辅助量运算单元111的输出与微分控制单元112的输出在加法单元116A相加后得到的信号、电动机角速度运算单元123运算出的电动机角速度ω及来自电动机角加速度运算单元124的角加速度α，估计SAT，利用反馈滤波器对估计出的SAT进行信号处理，然后将合适的路面信息作为反力赋予给转向盘。另外，辅助量运算单元111的输出与微分控制单元112的输出在加法单元116A相加后得到的信号，与横摆率收敛性控制单元113的输出在加法单元116B相加后得到的信号，作为辅助量AQ被输入到鲁棒稳定化补偿单元114。鲁棒稳定化补偿单元114例如为日本特开平8-290778号公报所公开的补偿单元，其将被包含在扭矩检测值中的，由惯性要素和弹性要素构成的共振系统的共振频率中的峰值除去，并对阻碍控制系统的响应度和稳定性的共振频率的相位偏移进行补偿。通过减法单元116C从鲁棒稳定化补偿单元114的输出中减去SAT估计反馈单元115的输出，可得到辅助量Ia，该辅助量Ia能够将路面信息作为反力传递给转向盘。而且，电动机角速度运算单元123基于电动机端子间电压Vm和电动机电流i计算电动机角速度ω，电动机角速度ω被输入到电动机角加速度运算单元124、横摆率收敛性控制单元113及SAT估计反馈单元115中。电动机角加速度运算单元124基于被输入进来的电动机角速度ω计算电动机角加速度α，计算出的电动机角加速度α被输入到电动机特性补偿单元125和SAT估计反馈单元115中。从鲁棒稳定化补偿单元114的输出中减去SAT估计反馈单元115的输出得到的辅助量Ia与电动机特性补偿单元125的输出Ic在加法单元126A相加后得到的加法信号作为电流指令值Ir被输入到由微分补偿单元等构成的补偿单元121中。经补偿单元121补偿后的电流指令值Ira与干扰估计单元122的输出在加法单元126B相加后得到的信号被输入到电动机驱动单元21和干扰估计单元122中。干扰估计单元122如日本特开平8-310417号公报所公开的装置，其基于作为电动机输出的控制目标并经补偿单元121补偿后的电流指令值Ira与干扰估计单元122的输出相加后得到的信号和电动机电流i，能够既维持控制系统的输出基准中所希望的电动机控制特性，又不失去控制系统的稳定性。在这样的电动助力转向装置中，近年出现了具有停车辅助功能(parkingassist)，切换自动转向控制和手动转向控制的车辆。在这样的装备了停车辅助功能的车辆中，基于来自摄相机(图像)、距离传感器等的数据设定目标转向角，进行使实际转向角追随目标转向角的自动转向控制。在具有现有周知的自动转向控制(停车辅助模式)功能和手动转向控制功能的电动助力转向装置中，通过基于预先存储好的车辆的移动距离和转舵角(転舵角)的关系控制传动器(电动机)，来自动进行倒车停车和纵队停车。还有，现有的转向控制装置计算电动机电流指令值以便使实际转向角和根据车辆而设定的目标转向角一致，实现自动转向控制。例如在日本专利第3917008号公报(专利文献1)所公开的自动转向控制装置中，在转向角控制中，对目标转向角与转向角(实际转向角)之间的偏差进行速度PI控制，并把它的运算结果用于转向角追随控制。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3917008号公报专利文献2：日本专利第5068327号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题但是，在现有的自动转向控制中，当车辆进行转向角控制时，由于行驶车速、摩擦和路面反力的变化等引起干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动助力转向装置，其基于转向扭矩和车速计算第一电动机电流指令值，基于所述第一电动机电流指令值驱动电动机对转向系统进行辅助控制，并具有切换自动转向控制和手动转向控制的功能，其特征在于：具备转向角控制单元和切换单元，所述转向角控制单元在所述自动转向控制时计算第二电动机电流指令值以便使实际转向角靠近目标转向角；所述切换单元输入所述第一电动机电流指令值和所述第二电动机电流指令值，并根据切换信号来切换所述第一电动机电流指令值和所述第二电动机电流指令值，所述转向角控制单元具备对所述目标转向角进行平滑化处理的比率限制器，并基于所述比率限制器的输出与所述实际转向角之间的第一偏差和电动机角速度作为所述第二电动机电流指令值输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.08 JP 2013-046178;2013.03.22 JP 2013-059901.一种电动助力转向装置，其基于转向扭矩和车速计算第一电动机电流指令值，基于所述第一电动机电流指令值驱动电动机对转向系统进行辅助控制，并具有切换自动转向控制和手动转向控制的功能，其特征在于：具备转向角控制单元和切换单元，所述转向角控制单元在所述自动转向控制时计算第二电动机电流指令值以便使实际转向角靠近目标转向角；所述切换单元输入所述第一电动机电流指令值和所述第二电动机电流指令值，并根据切换信号来切换所述第一电动机电流指令值和所述第二电动机电流指令值，所述转向角控制单元具备比率限制器、位置控制单元及速度控制单元，所述比率限制器对所述目标转向角进行平滑化处理；所述位置控制单元输入所述比率限制器的输出与所述实际转向角之间的第一偏差；所述速度控制单元输入来自所述位置控制单元的第一电动机速度指令值，求出所述第一电动机速度指令值与所述电动机角速度之间的第二偏差，具备输入所述第二偏差的积分单元和输入所述电动机角速度的比例单元，从所述积分单元的输出中减去所述比例单元的输出，输出所述第二电动机电流指令值。2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述比率限制器的后段设有第一低通滤波器。3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：设有前馈控制单元，所述前馈控制单元求出所述比率限制器的所述输出的速度成分，并把求出的速度成分加到所述第一电动机速度指令值中。4.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：设有前馈控制单元，所述前馈控制单元求出所述比率限制器的所述输出的速度成分，并把求出的速度成分加到所述第一电动机速度指令值中。5.根据权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述前馈控制单元具备微分单元和增益单元。6.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述前馈控制单元具备微分单元和增益单元。7.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述前馈控制单元的输出单元设有第二低通滤波器。8.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述前馈控制单元的输出单元设有第二低通滤波器。9.一种电动助力转向装置，其基于转向扭矩和车速计算第一电动机电流指令值，基于所述第一电动机电流指令值驱动电动机对转向系统进行辅助控制，并具有切换自动转向控制和手动转向控制的功能，其特征在于：具备转向角控制单元和切换单元，所述转向角控制单元基于所述转向扭矩、目标转向角、实际转向角及所述电动机的电动机角速度计算第二电动机电流指令值；所述切换单元输入所述第一电动机电流指令值和所述第二电动机电流指令值，并切换所述第一电动机电流指令值和所述第二电动机电流指令值，所述转向角控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：椿贵弘，北爪徹也，吉田圭太，
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