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，其构成了基于物理模型的控制系统，构成了模型追随控制以便使控制对象的输出能够追随参考模型，不会带来转向不协调感，抑制“齿条末端碰撞时的异常音的发生”，使撞击力衰减，并且，能够抑制异常音，但不会使转弯半径恶化。本发明专利技术的电动助力转向装置具备“在齿条末端的前面的所规定的范围内将粘弹性模型设定为参考模型，输出用来对电流指令值进行补正的控制量”的粘弹性模型追随控制单元和“基于转向位置信息来判定是否在齿条末端的前面的所规定的范围内”的齿条末端接近判定单元，该电动助力转向装置至少基于转向位置信息、转向速度以及转向状态来调整控制量，并且，通过调整后的控制量来对电流指令值进行补正。

【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，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，并且，通过电流指令值来驱动电动机，以便将辅助力赋予给车辆的转向系统。本专利技术尤其涉及一种电动助力转向装置，其将粘弹性模型设定为参考模型(referencemodel)，并且，通过在齿条末端附近减少电流指令值的大小来减少辅助扭矩，以便使齿条末端碰撞时的势头衰减并且减少撞击能量，从而能够抑制使驾驶员感到不舒服的撞击噪音(异常音)，并且，还提高了转向感。
技术介绍
电动助力转向装置(EPS)利用电动机的旋转力将辅助力赋予给车辆的转向系统，其将电动机的驱动力经由减速装置并且通过诸如齿轮或皮带之类的传送机构，作为辅助力赋予给转向轴或齿条轴。为了准确地产生辅助力的扭矩，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。反馈控制通过调整电动机外加电压，以便使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经过减速齿轮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，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，用于对转向盘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Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，并且，使用辅助图(assistmap)，来进行辅助指令的电流指令值的运算，基于通过对运算出的电流指令值实施补偿等而得到的电压控制值Vref，来对供应给电动机20的电流进行控制。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Vel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。在这样的电动助力转向装置中，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))来构成，该CPU内部由程序执行的一般功能例如，如图2的结构所示那样。参照图2对控制单元30的功能以及动作进行说明。如图2所示，来自扭矩传感器10的转向扭矩Th以及来自车速传感器12的车速Vel被输入到用于运算出电流指令值的扭矩控制单元31中，运算出的电流指令值Iref1被输入到减法运算单元32B中，减法运算单元32B对电流指令值Iref1和电动机电流检测值Im进行减法运算。诸如PI(比例积分)控制之类的电流控制单元35对作为在减法运算单元32B中得到的减法结果的偏差I(＝Iref1-Im)进行控制，经电流控制后得到的电压控制值Vref被输入到PWM控制单元36中以便运算出占空比，然后，基于PWM信号并且经由逆变器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的电动机电流值Im，由电动机电流检测器38检测出的电动机电流值Im被反馈输入到减法运算单元32B中。诸如分解器之类的旋转角传感器21被连接到电动机20，还有，旋转角传感器21检测出旋转角θr并且将其输出。在这样的电动助力转向装置中，在通过电动机在转向系统的最大转向角(齿条末端)的附近施加了大的辅助扭矩的情况下，在转向系统到达了最大转向角的时刻，就会产生大的撞击，并且，还产生撞击噪音(异常音)，所以有可能会使驾驶员感到不舒服。针对这样的问题点，本专利技术专利申请的申请人通过国际专利公开号WO2016/104568(专利文献1)提出了这样一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置构成了“基于物理模型”的控制系统，构成了模型追随控制以便使控制对象的输出(到齿条末端为止的距离)能够追随参考模型，不会给驾驶员带来转向不协调感，抑制“齿条末端碰撞时的异常音的发生”，并且，使撞击力衰减。在专利文献1的电动助力转向装置中，因为构成了“基于物理模型”的控制系统，所以变得易于对参数设计进行预测。还有，因为构成了模型追随控制以便使控制对象的输出能够追随参考模型，所以针对负载状态(外部干扰)和控制对象的变动，能够进行鲁棒(稳健)的齿条末端碰撞抑制控制。然而，在专利文献1的电动助力转向装置中，为了让虚拟齿条末端存在，也就是说，为了达到“即使驾驶员想要更进一步转动转向盘，但就像已经到达了齿条末端那样，转向盘就再也转动不下去”的效果，输出辅助力，以便使其与“驾驶员的手动输入和来自轮胎一侧的反作用力的和”保持均衡。在这种情况下，因为在“与驾驶员的转向方向相反”的方向上进行辅助，所以有时需要采取诸如“对辅助力的最大值进行限制”之类的安全对策。还有，即使在“与驾驶员的转向方向相同”的方向上进行辅助，同样地，有时也需要采取安全对策。作为安全对策，本专利技术专利申请的申请人通过国际专利公开号WO2016/104571(专利文献2)提出了这样一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置为了对辅助力的最大值进行限制，对来自“构成了模型追随控制”的粘弹性模型追随控制单元的输出进行限制。通过控制量限制单元来进行输出的限制，通过使用“与固定的限制值、齿条轴力或柱轴扭矩相对应”的限制值等来进行限制。另外，还提出了这样一种装置，该装置根据转向速度来变更限制值，从而能够采取诸如“在转向速度快的时候，进行强大的控制，以便成为虚拟齿条末端；在转向速度慢的时候，增强控制量的限制，以便提高安全性”之类的更加灵活的对应。现有技术文献专利文献专利文献1：国际专利公开号WO2016/104568专利文献2：国际专利公开号WO2016/104571
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，即使在“用来对辅助力的最大值进行限制”的专利文献2的电动助力转向装置中，因为，为了抑制“齿条末端碰撞时所发生的异常音”，以“在齿条末端的前面形成虚拟齿条末端”的方式来生成控制量，所以在“虚拟齿条末端被形成在远离实际的齿条末端的位置”的情况下，该位置离实际的齿条末端越远，则车辆的转弯半径就越大，从而也存在“车辆的操控性会变差”的可能性。即使只根据转向速度来变更限制值，但也难以降低“车辆的操控性会变差”的可能性。因此，本专利技术是鉴于上述情况而完成的，本专利技术的目的在于提供一种电动助力转向装置，其构成了“基于物理模型”的控制系统，构成了模型追随控制以便使控制对象的输出(到齿条末端为止的距离)能够追随参考模型，不会给驾驶员带来转向不协调感，抑制“齿条末端碰撞时的异常音的发生”，使撞击力衰减，并且，能够抑制异常音，但不会使转弯半径恶化。...

【技术保护点】
1.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，通过基于所述电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，其特征在于：/n具备粘弹性模型追随控制单元和齿条末端接近判定单元，/n所述粘弹性模型追随控制单元在齿条末端的前面的所规定的范围内将粘弹性模型设定为参考模型，输出“用来对所述电流指令值进行补正”的控制量，/n所述齿条末端接近判定单元基于转向位置信息来判定“是否在所述齿条末端的前面的所规定的范围内”，/n所述电动助力转向装置至少基于所述转向位置信息、转向速度以及转向状态来调整所述控制量，并且，通过调整后的所述控制量来对所述电流指令值进行补正。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170412 JP 2017-078907;20171206 JP 2017-2340741.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，通过基于所述电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
具备粘弹性模型追随控制单元和齿条末端接近判定单元，
所述粘弹性模型追随控制单元在齿条末端的前面的所规定的范围内将粘弹性模型设定为参考模型，输出“用来对所述电流指令值进行补正”的控制量，
所述齿条末端接近判定单元基于转向位置信息来判定“是否在所述齿条末端的前面的所规定的范围内”，
所述电动助力转向装置至少基于所述转向位置信息、转向速度以及转向状态来调整所述控制量，并且，通过调整后的所述控制量来对所述电流指令值进行补正。


2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
通过使用“至少基于所述转向位置信息、所述转向速度以及所述转向状态来设定好”的限制值对所述控制量的范围进行限制，来进行所述控制量的调整。


3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
在所述齿条末端的前面的所规定的范围内接近齿条末端的时候，在“所述转向位置信息的大小超过所规定的阈值，并且，所述转向速度小于所规定的大小”的情况下，对所述控制量进行调整，以便使其按照预先设定好的增加率增加。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述粘弹性模型追随控制单元由反馈控制单元以及前馈控制单元中的至少一个来构成。


5.根据权利要求1至3中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：
基于所述转向位置信息来改变所述粘弹性模型追随控制单元的参数。


6.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出第1电流指令值，通过基于所述第1电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
具备齿条末端接近判定单元、粘弹性模型追随控制单元和控制量调整单元，
所述齿条末端接近判定单元基于转向位置信息来判定“是否在作为齿条末端的前面的所规定的范围的齿条末端邻近区域内”，输出齿条位移以及切换信号，
所述粘弹性模型追随控制单元基于“对所述第1电流指令值进行第1变换而求得”的第1轴力以及所述齿条位移中的至少一个和所述切换信号，来生成“将粘弹性模型设定为参考模型”的第2轴力，
所述控制量调整单元至少基于所述转向位置信息、转向速度以及“用来表示增加转动的转向或减少转动的转向”的转向状态信号来设定“针对所述第2轴力”的限制值，对所述第2轴力进行限制，
所述电动助力转向装置通过“对经限制后的所述第2轴力进行第2变换而求得”的第2电流指令值来对所述第1电流指令值进行补正，以便进行所述辅助控制。


7.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于：
根据所述转向位置信息来变更所述粘弹性模型追随控制单元的参数。


8.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述电动助力转向装置不进行所述第1变换以及所述第2变换中的至少一个变换，并且，将没有进行的所述变换中的变换系数纳入到所述粘弹性模型追随控制单元的参数中。


9.根据权利要求6至8中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述控制量调整单元在所述转向速度慢的情况下，作为所述限制值，设定“能够使作为所述第2轴力的控制量变弱”的第1限制值；在所述转向速度快的情况下，作为所述限制值，设定“能够使所述控制量变强”的第2限制值。


10.根据权利要求9所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述控制量调整单元根据所述转向状态信号来变更所述限制值的变化的样式。


11.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述控制量调整单元通过针对所述转向位置信息来设定阈值，使得在转向状态为增加转动的转向的时候，将所述齿条末端邻近区域分割成2个区域，在转向状态为减少转动的转向的时候，将所述齿条末端邻近区域设定成1个区域，
所述控制量调整单元设定所述限制值，使得
在所述转向位置信息位于远离所述齿条末端的区域，并且，所述转向状态信号为增加转动的转向的情况下，或者，所述转向状态信号为减少转动的转向的情况下，“所述限制值从所述第1限制值转变到所述第2限制值”的与所述转向速度相对应的速度比“所述限制值从所述第2限制值转变到所述第1限制值”的与所述转向速度相对应的速度快，
在所述转向位置信息位于靠近所述齿条末端的区域，并且，所述转向状态信号为增加转动的转向的情况下，“所述限制值从所述第2限制值转变到所述第1限制值”的与所述转向速度相对应的速度比“所述限制值从所述第1限制值转变到所述第2限制值”的与所述转向速度相对应的速度快。


12.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述控制量调整单元通过针对所述转向位置信息来设定阈值，使得将所述齿条末端邻近区域分割成多个区域，
所述区域被设定为远离所述齿条末端的区域和靠近所述齿条末端的区域，
所述控制量调整单元设定所述限制值，使得
在所述转向位置信息位于远离所述齿条末端的区域，并且，所述转向状态信号为增加转动的转向的情况下，或者，所述转向状态信号为减少转动的转向的情况下，“所述限制值从所述第1限制值转变到所述第2限制值”的与所述转向速度相对应的速度比“所述限制值从所述第2限制值转变到所述第1限制值”的与所述转向速度相对应的速度快，
在所述转向位置信息位于靠近所述齿条末端的区域，并且，所述转向状态信号为增加转动的转向的情况下，“所述限制值从所述第2限制值转变到所述第1限制值”的与所述转向速度相对应的速度比“所述限制值从所述第1限制值转变到所述第2限制值”的与所述转向速度相对应的速度快。


13.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述控制量调整单元通过针对所述转向位置信息来设定阈值，使得将所述齿条末端邻近区域分割成多个区域，
所述控制量调整单元设定所述限制值，使得
在所述转向位置信息位于离所述齿条末端最远的区域，并且，所述转向状态信号为增加转动的转向的情况下，或者，所述转向状态信号为减少转动的转向的情况下，“所述限制值从所述第1限制值转变到所述第2限制值”的与所述转向速度相对应的速度比“所述限制值从所述第2限制值转变到所述第1限制值”的与所述转向速度相对应的速度快，
在所述转向位置信息位于最靠近所述齿条末端的区域，并且，所述转向状态信号为增加转动的转向的情况下，“所述限制值从所述第2限制值转变到所述第1限制值”的与所述转向速度相对应的速度比“所述限制值从所述第1限制值转变到所述第2限制值”的与所述转向速度相对应的速度快，
在所述转向位置信息位于离所述齿条末端最远的区域与最靠近所述齿条末端的区域之间的区域，并且，所述转向状态信号为增加转动的转向的情况下，在所述“离所述齿条末端最远的区域与最靠近所述齿条末端的区域之间的区域”中进行所述转变的速度变成在所述“离所述齿条末端最远的区域”中进行所述转变的速度与在所述“最靠近所述齿条末端的区...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂口徹，丸山翔也，
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