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，其即使在自动转向期间中由驾驶员执行了转向介入，也能够实现手动转向，并且，能够兼顾“进一步确保了驾驶员进行紧急转向操作时的安全性”的辅助控制和转向角控制。本发明专利技术的电动助力转向装置具备转向角控制单元和切换判定/渐变增益生成单元，其中，转向角控制单元至少基于转向角指令值以及实际转向角来运算出“用于转向角控制的转向角控制电流指令值”；切换判定/渐变增益生成单元基于手动输入的判定来判定转向状态，进行转向状态的切换，并且，具备“针对转向扭矩，通过使用阈值来进行手动输入的判定”的手动输入判定单元，另外，电动助力转向装置至少使用转向角控制电流指令值来运算出电流指令值。

【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，该电动助力转向装置通过基于电流指令值的电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制以及转向角控制，还使得能够进行自动转向。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即使在自动转向期间中由驾驶员执行了转向介入(steeringintervention)，也是安全的，并且，还能够减轻给驾驶员带来的不协调感。
技术介绍
利用电动机的旋转力将转向辅助力(辅助扭矩)赋予给车辆的转向系统的电动助力转向装置(EPS)，将电动机的驱动力经由减速机构并通过诸如齿轮或皮带之类的传送机构作为转向辅助力施加到转向轴或齿条轴上。为了准确地产生辅助扭矩，这样的现有的电动助力转向装置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之间的差变小，一般来说，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(dutyratio)来进行电动机外加电压的调整。参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过用来构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构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相连接。另外，扭力杆被插入到转向轴2，并且，在转向轴2上设有“根据扭力杆的扭转角来检测出转向盘1的转向角θ”的转向角传感器14和“用于检测出转向扭矩Tt”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与转向轴2相连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，并且，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30中。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tt和由车速传感器12检测出的车速V，来进行辅助控制指令的电流指令值的运算，由“通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值Vref”来控制供应给电动机20的电流。此外，转向角传感器14并不是必须的，也可以不设置转向角传感器14。还有，也可以从与电动机20相连接的诸如分解器之类的旋转角传感器处获得转向角。另外，用于收发车辆的各种信息的CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速V也能够从CAN40处获得。此外，用于收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。控制单元30主要由CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)(也包含MPU(MicroProcessorUnit，微处理器单元)、MCU(MicroControllerUnit，微控制器单元)等)来构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。参照图2对控制单元30进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tt以及由车速传感器12检测出的(或来自CAN40的)车速V被输入到用于运算出电流指令值Iref1的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩Tt以及车速V，并且，使用辅助图(assistmap)等，来运算出作为供应给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经由加法单元32A被输入到电流限制单元33中；被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中；减法单元32B运算出电流指令值Irefm与被反馈回来的电动机电流值Im之间的偏差I(＝Irefm－Im)；该偏差I被输入到用于进行转向动作的特性改善的PI(比例积分)控制单元35中。在PI控制单元35中经特性改善后得到的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制单元36中，然后，再经由逆变器37来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值Im；由电动机电流检测器38检测出的电流值Im被反馈到减法单元32B中。逆变器37由作为半导体开关元件的FET(场效应晶体管)的电桥电路来构成。还有，诸如分解器之类的旋转角传感器21被连接到电动机20，旋转角传感器21检测出旋转角θ并将其输出。另外，在加法单元32A中对来自补偿信号生成单元34的补偿信号CM进行加法运算，通过补偿信号CM的加法运算来进行转向系统的特性补偿，从而改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34首先在加法单元34D中将自对准扭矩(SAT)34C与惯性34B相加，然后，在加法单元34E中再将在加法单元34D中得到的加法结果与收敛性34A相加，最后，将在加法单元34E中得到的加法结果作为补偿信号CM。近年来，一直在研究开发车辆的自动驾驶技术，并且，提出了“将电动助力转向装置(EPS)应用在车辆的自动驾驶技术中的自动转向中”的技术方案。在通过EPS来实现自动转向的情况下，一般来说，采用这样的结构，即，独立地拥有“由现有的EPS来执行的、用于辅助控制”的机构和“用于对转向系统进行控制的转向角控制，转向角控制能够使车辆沿所期望的方向行驶”的机构，并且，能够调整这些机构的输出。还有，在转向角控制中使用位置速度控制，位置速度控制具有出色的“对作为转向角的控制目标的转向角指令的响应性”和出色的“抑制诸如路面反力之类的外部干扰的外部干扰抑制性能”，例如，在位置控制中采用P(比例)控制，还有，在速度控制中，采用PI(比例积分)控制。在独立地执行辅助控制和转向角控制，并且，通过切换作为来自双方的输出的指令值来进行整体控制的情况下，如果通过开关等来突然进行切换的话，则指令值就会突然发生变动，导致转向盘举动变得不自然，从而有可能会给驾驶员带来不协调感。在日本特开2004-17881号公报(专利文献1)中，采用了这样的措施来解决这个问题，即，在切换扭矩控制方式(相当于辅助控制)和旋转角控制方式(相当于转向角控制)的时候，通过将“首先，使来自双方的指令值分别与系数(自动化系数和手动化系数)相乘，然后，将来自双方的指令值分别与系数(自动化系数和手动化系数)相乘后得到的两个乘法结果相加后得到的”的值设定为最终指令值，并且，逐渐改变这些系数，使得能够抑制指令值的突然的变动。还有，在旋转角控制方式中的位置控制中使用P控制，在速度控制中使用PI控制。日本专利第3917008号公报(专利文献2)提出了一种自动转向控制装置，该自动转向控制装置按照设定好的转向角来自动地进行转向盘操作，并且，该自动转向控制装置的目的尤其在于提供“驻车辅助”。在专利文献2的自动转向控制装置中，能够切换扭矩控制模式(相当于辅助控制)和驻车辅助模式(相当于转向角控制)，并且，在驻车辅助模式中，使用预先存储好的驻车数据来进行控制。还有，在驻车辅助模式中的位置控制中进行P控制，在速度控制中进行PI控制。尽管在日本专利第3912279号公报(专利文献3)中没有直接应用EPS，但在日本专利第3912279号公报(专利文献3)中，当通过切换到自动转向模式来开始进行转向角控制的时候，通过缓慢地增加转向速度(转向角速度)，来减轻“因开始进行转向角控制时的转向盘的突然的变动而给驾驶员带来的”不协调感。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-17881号公报专利文献2：日本专利第39本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动助力转向装置，其基于电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制以及转向角控制，其特征在于：具备转向角控制单元和切换判定/渐变增益生成单元，所述转向角控制单元至少基于转向角指令值以及实际转向角来运算出“用于所述转向角控制”的转向角控制电流指令值，所述切换判定/渐变增益生成单元基于手动输入的判定来判定转向状态，进行所述转向状态的切换，所述切换判定/渐变增益生成单元具备“针对转向扭矩，通过使用阈值来进行所述手动输入的判定”的手动输入判定单元，所述电动助力转向装置至少使用所述转向角控制电流指令值来运算出所述电流指令值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.11 JP 2016-220700;2016.11.11 JP 2016-220701.一种电动助力转向装置，其基于电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制以及转向角控制，其特征在于：具备转向角控制单元和切换判定/渐变增益生成单元，所述转向角控制单元至少基于转向角指令值以及实际转向角来运算出“用于所述转向角控制”的转向角控制电流指令值，所述切换判定/渐变增益生成单元基于手动输入的判定来判定转向状态，进行所述转向状态的切换，所述切换判定/渐变增益生成单元具备“针对转向扭矩，通过使用阈值来进行所述手动输入的判定”的手动输入判定单元，所述电动助力转向装置至少使用所述转向角控制电流指令值来运算出所述电流指令值。2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述手动输入判定单元针对经“通过平滑化滤波器来进行的”平滑化处理后的所述转向扭矩，通过使用所述阈值来进行所述手动输入的判定。3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述手动输入判定单元针对所述转向扭矩使用多个所述阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果。4.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述手动输入判定单元具有多个“特性各不相同”的平滑化滤波器，通过分别使用所述平滑化滤波器来对所述转向扭矩进行平滑化处理，从而求得多个平滑化转向扭矩，并且，分别针对所述平滑化转向扭矩，通过使用所述阈值来进行所述手动输入的判定。5.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述手动输入判定单元针对至少一个所述平滑化转向扭矩使用多个所述阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果。6.根据权利要求3或5所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述切换判定/渐变增益生成单元具备转向状态判定单元和渐变增益生成单元，所述转向状态判定单元基于“用于将动作模式切换到辅助控制模式或转向角控制模式”的切换信号以及所述手动输入判定单元的判定结果，来判定所述转向状态，所述渐变增益生成单元根据所述转向状态，来生成“用于调整所述辅助控制的控制量以及所述转向角控制的控制量”的渐变增益。7.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述转向状态判定单元在“所述切换信号为所述辅助控制模式”的情况下，或者，在“之前的所述转向状态为第1自动转向或第2自动转向，并且，所述判定结果为有第3手动输入”的情况下，将所述转向状态判定为手动转向。8.根据权利要求7所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述转向状态判定单元在“之前的所述转向状态为所述手动转向或所述第2自动转向，所述切换信号为所述转向角控制模式，并且，所述判定结果为没有手动输入”的情况下，将所述转向状态判定为所述第1自动转向。9.根据权利要求7或8所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述渐变增益生成单元针对所述第1自动转向将所规定的第1增益值设定在所述渐变增益，针对所述手动转向将所规定的第2增益值设定在所述渐变增益，在所述转向状态变成所述第1自动转向的情况下，使所述渐变增益迁移到所述第1增益值，在所述转向状态变成所述手动转向的情况下，使所述渐变增益迁移到所述第2增益值。10.一种电动助力转向装置，其基于电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制以及转向角控制，其特征在于：具备转向角控制单元和切换判定/渐变增益生成单元，所述转向角控制单元至少基于转向角指令值以及实际转向角来运算出“用于所述转向角控制”的转向角控制电流指令值，所述切换判定/渐变增益生成单元基于手动输入的判定来判定转向状态，进行所述转向状态的切换，所述切换判定/渐变增益生成单元具备“具备第1判定单元”的手动输入判定单元，所述第1判定单元针对基于所述转向角指令值估计出的估计转向角与所述实际转向角之间的误差，通过使用误差阈值来进行所述手动输入的判定，所述电动助力转向装置至少使用所述转向角控制电流指令值来运算出所述电流指令值。11.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第1判定单元具有多个“特性各不相同”的误差用平滑化滤波器，通过分别使用所述误差用平滑化滤波器来对所述误差进行平滑化处理，从而求得多个平滑化误差，并且，分别针对所述平滑化误差，通过使用所述误差阈值来进行所述手动输入的判定。12.根据权利要求11所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第1判定单元针对至少一个所述平滑化误差使用多个所述误差阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果。13.根据权利要求10至12中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述手动输入判定单元还具备第2判定单元，所述第2判定单元针对转向扭矩，通过使用扭矩阈值来进行所述手动输入的判定。14.根据权利要求13所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第2判定单元具有多个“特性各不相同”的扭矩用平滑化滤波器，通过分别使用所述扭矩用平滑化滤波器来对所述转向扭矩进行平滑化处理，从而求得多个平滑化转向扭矩，并且，分别针对所述平滑化转向扭矩，通过使用所述扭矩阈值来进行所述手动输入的判定。15.根据权利要求14所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第2判定单元针对至少一个所述平滑化转向扭矩使用多个所述扭矩阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果。16.根据权利要求15所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述切换判定/渐变增益生成单元具备转向状态判定单元和渐变增益生成单元，所述转向状态判定单元基于“用于将动作模式切换到辅助控制模式或转向角控制模式”的切换信号、所述第1判定单元的第1判定结果以及所述第2判定单元的第2判定结果，来判定所述转向状态，所述渐变增益生成单元根据所述转向状态，来生成“用于调整所述辅助控制的控制量以及所述转向角控制的控制量”的渐变增益。17.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述转向状态判定单元在“所述切换信号为所述辅助控制模式”的情况下，或者，在“之前的所述转向状态为第1自动转向或第2自动转向，并且，所述第1判定结果或所述第2判定结果为有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：椿贵弘，菊田知行，
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