用于电动转向系统的控制装置制造方法及图纸

在具有可变齿轮传动系统（１０）和电动转向系统（１１）的转向系统中，通过第一数学模型产生第一和第二电动机（１，２）各自的补偿量。补偿量与指令值（ｖ１，ｖ２）相加以产生电动机（１，２）各自的最终指令信号（ｉ↓［ｇｒｅｆ］，ｉ↓［ｐｒｅｆ］）。根据上面的结构和操作，能够抑制两个控制系统（１０，１１）之间的相互干涉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于可变齿轮传动系统和电动转向系统的控制装置。特别地，本专利技术涉及用于抑制可变齿轮传动系统的电动机与电动转向系统的电动机之间的干涉的控制装置。
技术介绍
根据近来转向控制的技术发展趋势，从为提高舒适度而扩大辅助车辆行驶的范围、为提高安全性而扩大支持驾驶员意图的范围的观点，转向角控制以及动力辅助转向控制已经包括在车辆中。那些技术中的一个已知为可变齿轮传动系统(VGTS)，其中车轮转向角与方向盘转向角之间的传动比通过电动机灵活地调节。该系统通常与电动转向系统一起整合在车辆中，电动转向系统中由电动机产生辅助转矩以辅助车辆驾驶员的转向操作。例如，日本专利公开No.2001-287657和2005-247214中公开了这种系统。在具有可变齿轮传动系统(VGTS)和电动转向系统的转向系统中，除了对电动转向系统产生辅助转矩的电动机以外，还独立地设置有用于改变可变齿轮传动系统(VGTS)的传动比的电动机。如上，对共同的控制目标(转向系统)设置两个控制系统，可能引起下列问题。首先，因为用于可变齿轮传动系统(VGTS)的控制系统和用于电动转向系统的控制系统分别通过各自的电动机控制相同的控制目标(转向系统)，所以在两个控制系统之间可能发生相互干涉。结果，往往引起操作灵敏性的下降。其次，因为在转向系统中设有两个独立的电动机，从而车辆驾驶员能够从转向系统感觉到的惯性矩会增加，所以转向系统可能引起操作灵敏性的下降。特别地，当在大于具有大质量的中型车的车辆上安装电动转向系统时，用于产生辅助转矩的电动机的惯性矩变得更大，从而操作灵敏性的恶化变得明显。
技术实现思路
基于上述问题进行了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种即使转向系统具有可变齿轮传动系统和电动转向系统，也能改善由两个控制系统中的相互干涉引起的操作灵敏性恶化的控制装置。本专利技术的另一个目的是提供一种即使在转向系统中设置了两个电动机从而总体上增加了转向系统的惯性矩，也能抑制操作灵敏性恶化的控制装置。根据本专利技术的特征，用于车辆的转向系统包括可变齿轮传动系统(10)，用于根据第一电动机(1)的旋转角度(θg)，改变车轮转向角相对于方向盘(3)转向角的传动比(θo/θS)；电动转向系统(11)，用于根据施加到与方向盘(3)相连的转向轴装置(5，8，9)上的转矩(Tsn)，通过第二电动机(2)产生辅助转向转矩；以及控制装置(100)，用于控制可变齿轮传动系统(10)和电动转向系统(11)。控制装置(100)包括第一计算部分(12，14，18)，用于设定可变齿轮传动系统(10)的目标传动比(z)，并计算第一电动机(1)的旋转角度的第一指令值(v1)，使得实际传动比与目标传动比(z)相符；以及第二计算部分(16，20)，用于设定在电动转向系统(11)产生的目标转矩(Tsnref)，并计算由第二电动机(2)产生的转矩的第二指令值(V2)，使得由第二电动机(2)产生的辅助转向转矩与目标转矩(Tsnref)相符。控制装置(100)还包括第一输出部分(22，28)，用于基于第一数学模型产生第一补偿量，使得当通过由第二计算部分(16，20)计算的第二指令值(v2)驱动第二电动机(2)时，减小施加到第一电动机旋转角度(θg)上的干涉的影响，该第一输出部分(22，28)通过将第一补偿量加到第一指令值(V1)上计算第一补偿指令信号(igref)，以便将第一补偿指令信号(igref)应用到第一电动机(1)上；以及第二输出部分(22，30)，用于基于第一数学模型产生第二补偿量，使得当通过由第一计算部分(12，14，18)计算的第一指令值(v1)驱动第一电动机(1)时，减小施加到转向轴装置(5，8，9)转矩(Tsn)上的干涉的影响，该第二输出部分通过将第二补偿量加到第二指令值(v2)上计算第二补偿指令信号(ipref)，以便将第二补偿指令信号(ipref)应用到第二电动机(2)上。如上，基于第一数学模型产生第一补偿量，其中第一补偿量减小由第二电动机的操作产生的干涉对第一电动机的旋转角度的影响。第一补偿量加到第一电动机的指令值上，使得最终产生给第一电动机的补偿指令信号。同时，基于第一数学模型产生第二补偿量，其中第二补偿量减小由第一电动机产生的、施加到转向轴转矩(其中转向轴转矩为第二电动机的控制目标)上的干涉的影响。第二补偿量加到第二电动机的指令值上，使得最终产生给第二电动机的补偿指令信号。因此，在两个独立的控制系统中，即可变齿轮传动系统和电动转向系统中，降低了相互干涉。结果，改善了操作灵敏性的恶化。根据本专利技术的另一个特征，通过将转向系统的状态量代入第一数学模型中产生第一和第二补偿量，其中状态量对应于转向系统从方向盘到车轮传动轴的状态量，并且状态量由方向盘(3)的转向角(θS)、电动机(1)的旋转角度(θg)和车轮传动轴的旋转角度表示。根据上面的特征，能够通过第一数学模型计算第一和第二补偿量，其中第一和第二补偿量分别对应于在具有可变齿轮传动系统和电动转向系统的传统系统中两个控制系统之间产生的相互干涉。因此，通过将上面的补偿量分别加到第一电动机的第一指令值和第二电动机的第二指令值上，能够减小由相互干涉引起的影响。另外，当使用方向盘转向角、电动机旋转角度以及车轮传动轴的旋转角度的微分数字来计算上面的第一和第二补偿量时，能够更加准确地计算补偿量。另外，优选地，第一和第二输出部分(22，26)通过将第一和第二计算部分(12，14，16，18，20)计算的第一和第二指令值(v1，v2)代入第二数学模型中来计算修正量，并且第一和第二输出部分(22，28，30)通过将第一和第二补偿量分别加到上述修正量来计算第一和第二补偿指令信号(igref，ipref)。结果，当通过第一指令值改变第一电动机的旋转角度和通过第二指令值改变在第二电动机产生的转矩时，控制装置能够减小由旋转角度和转矩各自的变化量产生的相互干涉的影响。根据本专利技术的另外的特征，第二计算部分(16，20)通过将方向盘(3)的转向角(θS)与权重系数(Gc(s))相乘来计算目标转矩(Tsnref)，其中权重系数(Gc(s))随着方向盘(3)转速的提高而变大。根据这种特征，当车辆驾驶员快速地操作方向盘时，修正目标转矩以大大地提高目标转矩。结果，即使由于安装两个电动机而使转向系统的惯性矩变大，也能够降低由惯性矩引起的惯性力的影响。在另一方面，当缓慢地操作方向盘时，目标转矩的修正比较小。因此，因为惯性力的影响从根本上很小，因此可不必修正目标转矩。附图说明结合附图，从下面的详细描述中，能够清楚地了解本专利技术上面及其它的目的、特征和优点。在图中图1为示出了转向系统三个惯性系统的力学模型的模型图，其中转向系统包括根据本专利技术实施例的可变齿轮传动系统(VGTS)和电动转向系统(EPS)；图2为根据本专利技术实施例的控制装置100的方框图；图3A示出了具有可变齿轮传动系统(VGTS)10和电动转向系统(EPS)11的转向系统的动力学方程；图3B示出了在动力学方程中使用的各参数的定义；图4为当图1的力学模型视为具有两个输入和两个输出这样的系统时的方框图；图5为示出了频率权重“Gc(s)”的频率增益特性的实例的特性曲线，其中频率权重“Gc(s)”用于计算目标转矩“Tsnref”；图6A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆转向系统，包括：可变齿轮传动系统（１０），用于根据第一电动机（１）的旋转角度（θ↓［ｇ］），改变车轮转向角相对于方向盘（３）的转向角（θ↓［Ｓ］）的传动比（θ↓［ｏ］／θ↓［Ｓ］）；电动转向系统（１１），用于根据施加 到与所述方向盘（３）相连的转向轴装置（５，８，９）上的转矩（Ｔ↓［ｓｎ］），通过第二电动机（２）产生辅助转向转矩；以及控制装置（１００），用于控制所述可变齿轮传动系统（１０）和所述电动转向系统（１１），其中所述控制装置（１００）包括 ：第一计算部分（１２，１４，１８），用于设定所述可变齿轮传动系统（１０）的目标传动比（ｚ），并计算所述第一电动机（１）的旋转角度的第一指令值（ｖ１），使得实际传动比与所述目标传动比（ｚ）相符；第二计算部分（１６，２０），用于 设定在所述电动转向系统（１１）处产生的目标转矩（Ｔ↓［ｓｎｒｅｆ］），并计算由所述第二电动机（２）产生的转矩的第二指令值（ｖ２），使得由所述第二电动机（２）产生的辅助转向转矩与所述目标转矩（Ｔ↓［ｓｎｒｅｆ］）相符；第一输出部分（２ ２，２８），用于基于第一数学模型产生第一补偿量，使得当通过由所述第二计算部分（１６，２０）计算的所述第二指令值（ｖ２）驱动所述第二电动机（２）时，减小施加到所述第一电动机旋转角度（θ↓［ｇ］）上的干涉的影响，该第一输出部分（２２，２８）通过将所述第一补偿量加到所述第一指令值（ｖ１）上计算第一补偿指令信号（ｉ↓［ｇｒｅｆ］），以便将所述第一补偿指令信号（ｉ↓［ｇｒｅｆ］）应用到所述第一电动机（１）上；以及第二输出部分（２２，３０），用于基于所述第一数学模型产生第二补偿量 ，使得当通过由所述第一计算部分（１２，１４，１８）计算的所述第一指令值（ｖ１）驱动所述第一电动机（１）时，减小施加到所述转向轴装置（５，８，９）转矩（Ｔ↓［ｓｎ］）上的干涉的影响，该第二输出部分通过将所述第二补偿量加到所述第二指令值（ｖ２）上计算第二补偿指令信号（ｉ↓［ｐｒｅｆ］），以便将所述第二补偿指令信号（ｉ↓［ｐｒｅｆ］）应用到所述第二电动机（２）上。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石川浩，井户准行，林二郎，市川和博，鹈饲裕之，森田良文，岩崎诚，松井信行，鸟居贤太郎，
申请(专利权)人：株式会社电装，国立大学法人名古屋工业大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]