電動助力轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其具有自動轉(zhuǎn)向模式(停車輔助模式)功能和手動轉(zhuǎn)向模式功能，將電動機產(chǎn)生的輔助扭矩賦予車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置。該電動助力轉(zhuǎn)向裝置改善了從自動轉(zhuǎn)向模式到手動轉(zhuǎn)向模式的切換判定的性能。
【背景技術(shù)】
[0002]利用電動機的旋轉(zhuǎn)力對車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力(輔助扭矩)的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，將電動機的驅(qū)動力經(jīng)減速機由齒輪或皮帶等傳送機構(gòu)，向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加轉(zhuǎn)向輔助力。為了準確產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的扭矩，現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向裝置(EPS)進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調(diào)整電動機外加電壓，以便使轉(zhuǎn)向輔助指令值(電流指令值)與電動機電流檢測值的差變小，電動機外加電壓的調(diào)整通常用調(diào)整PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制的占空比指令值來進行。
[0003]如圖1所示，對電動助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進行說明。轉(zhuǎn)向盤(方向盤)1的柱軸(轉(zhuǎn)向軸)2經(jīng)過減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒臂機構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b,再通過輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設(shè)有檢測轉(zhuǎn)向盤I的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對轉(zhuǎn)向盤I的轉(zhuǎn)向力進行輔助的電動機20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對控制電動助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ECU) 100進行供電，同時，經(jīng)過點火開關(guān)11，點火信號被輸入到控制單元100?？刂茊卧?00基于由扭矩傳感器10檢測出的轉(zhuǎn)向扭矩Th和由車速傳感器12檢測出的車速Vel，進行輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的轉(zhuǎn)向輔助指令值的運算，通過對轉(zhuǎn)向輔助指令值實施補償?shù)鹊玫降碾娏骺刂浦礒，控制供給電動機20的電流。此外，車速Vel也能夠從CAN (Control Ier Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))等處獲得。
[0004]在這樣的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，控制單元100具有如日本特開2002-369565號公報所公開的結(jié)構(gòu)。
[0005]如圖2所示，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向裝置的輔助轉(zhuǎn)向力的電動機20由電動機驅(qū)動單元21驅(qū)動，電動機驅(qū)動單元21由用兩點虛線表示的控制單元100控制，來自扭矩傳感器10的轉(zhuǎn)向扭矩Th和來自車速檢測系統(tǒng)的車速Vel被輸入到控制單元100。在電動機20中，電動機端子間電壓Vm和電動機電流值i被測定然后被輸出。
[0006]控制單元100具備用虛線表示的扭矩系統(tǒng)控制單元110和用一點虛線表示的電動機系統(tǒng)控制單元120，其中，扭矩系統(tǒng)控制單元110利用轉(zhuǎn)向扭矩Th進行控制；電動機系統(tǒng)控制單元120進行與電動機20的驅(qū)動相關(guān)的控制。扭矩系統(tǒng)控制單元110由輔助量運算單元111、微分控制單元112、橫擺率收斂性控制單元113、魯棒穩(wěn)定化補償單元114及自對準扭矩(SAT)估計反饋單元115來構(gòu)成，還具備加法單元116A和116B、減法單元116C。另外，電動機系統(tǒng)控制單元120由補償單元121、干擾估計單元122、電動機角速度運算單元123、電動機角加速度運算單元124及電動機特性補償單元125來構(gòu)成，還具備加法單元126A和126B。
[0007]轉(zhuǎn)向扭矩Th被輸入到輔助量運算單元111、微分控制單元112、橫擺率收斂性控制單元113及SAT估計反饋單元115中，輔助量運算單元111、微分控制單元112、橫擺率收斂性控制單元113及SAT估計反饋單元115都將車速Vel作為參數(shù)輸入。輔助量運算單元111基于轉(zhuǎn)向扭矩Th計算輔助扭矩量。橫擺率收斂性控制單元113輸入轉(zhuǎn)向扭矩Th和電動機角速度ω，為了改善車輛橫擺的收斂性，對轉(zhuǎn)向盤的擺動動作進行制動。另外，微分控制單元112提高轉(zhuǎn)向的中立點附近的控制的響應度，并實現(xiàn)平滑、流暢的轉(zhuǎn)向。SAT估計反饋單元115輸入轉(zhuǎn)向扭矩Th、輔助量運算單元111的輸出與微分控制單元112的輸出在加法單元116Α相加后得到的信號、電動機角速度運算單元123運算出的電動機角速度ω及來自電動機角加速度運算單元124的角加速度α，估計SAT,利用反饋濾波器對估計出的SAT進行信號處理，然后將合適的路面信息作為反力賦予給轉(zhuǎn)向盤。
[0008]另外，輔助量運算單元111的輸出與微分控制單元112的輸出在加法單元116Α相加后得到的信號，與橫擺率收斂性控制單元113的輸出在加法單元116Β相加后得到的信號，作為輔助量AQ被輸入到魯棒穩(wěn)定化補償單元114。魯棒穩(wěn)定化補償單元114例如為日本特開平8-290778號公報所公開的補償單元，其將被包含在扭矩檢測值中的，由慣性要素和彈性要素構(gòu)成的共振系統(tǒng)的共振頻率中的峰值除去，并對阻礙控制系統(tǒng)的響應度和穩(wěn)定性的共振頻率的相位偏移進行補償。通過減法單元116C從魯棒穩(wěn)定化補償單元114的輸出中減去SAT估計反饋單元115的輸出，可得到輔助量Ia，該輔助量Ia能夠?qū)⒙访嫘畔⒆鳛榉戳鬟f給轉(zhuǎn)向盤。
[0009]而且，電動機角速度運算單元123基于電動機端子間電壓Vm和電動機電流i計算電動機角速度ω，電動機角速度ω被輸入到電動機角加速度運算單元124、橫擺率收斂性控制單元113及SAT估計反饋單元115中。電動機角加速度運算單元124基于被輸入進來的電動機角速度ω計算電動機角加速度α，計算出的電動機角加速度α被輸入到電動機特性補償單元125和SAT估計反饋單元115中。從魯棒穩(wěn)定化補償單元114的輸出中減去SAT估計反饋單元115的輸出得到的輔助量Ia與電動機特性補償單元125的輸出Ic在加法單元126Α相加后得到的加法信號作為電流指令值Ir被輸入到由微分補償單元等構(gòu)成的補償單元121中。經(jīng)補償單元121補償后的電流指令值Ira與干擾估計單元122的輸出在加法單元126Β相加后得到的信號被輸入到電動機驅(qū)動單元21和干擾估計單元122中。干擾估計單元122如日本特開平8-310417號公報所公開的裝置，其基于作為電動機輸出的控制目標并經(jīng)補償單元121補償后的電流指令值Ira與干擾估計單元122的輸出相加后得到的信號和電動機電流i，能夠既維持控制系統(tǒng)的輸出基準中所希望的電動機控制特性，又不失去控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0010]在這樣的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，近年出現(xiàn)了具有停車輔助功能(parkingassist)，切換自動轉(zhuǎn)向模式和手動轉(zhuǎn)向模式的車輛。在這樣的裝備了停車輔助功能的車輛中，基于來自攝相機(圖像)、距離傳感器等的數(shù)據(jù)設(shè)定目標轉(zhuǎn)向角，進行追隨目標轉(zhuǎn)向角的自動控制。
[0011]在具有現(xiàn)有周知的自動轉(zhuǎn)向模式(停車輔助模式)功能和手動轉(zhuǎn)向模式功能的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，通過基于預先存儲好的車輛的移動距離和轉(zhuǎn)舵角(転舵角)的關(guān)系控制傳動器(電動機)，來自動進行倒車停車和縱隊停車。
[0012]然后，當駕駛員在自動轉(zhuǎn)向模式中操縱了轉(zhuǎn)向盤時，在被判斷基于駕駛員的轉(zhuǎn)向盤操作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩超過了預先設(shè)定的規(guī)定的值的情況下，現(xiàn)有的裝置中止自動轉(zhuǎn)向控制。但是，如果僅通過將扭矩傳感器的輸出與規(guī)定的值進行比較來進行判斷的話，由于扭矩傳感器的雜音，或者由于例如在輪胎踏到了小石子的時候或在進行基于電動機的自動轉(zhuǎn)向的時候發(fā)生的轉(zhuǎn)向盤的慣性扭矩，扭矩傳感器的輸出有時會暫時超過規(guī)定的值，每當扭矩傳感器的輸出暫時超過規(guī)定的值時，會發(fā)生自動轉(zhuǎn)向控制被中止的問題。為了回避這樣的不利，如果將規(guī)定的值設(shè)定得偏高的話，就會不但造成自動轉(zhuǎn)向模式和手動轉(zhuǎn)向模式互相干涉，給駕駛員帶來一種不協(xié)調(diào)的感覺，而且也有可能即使當駕駛員在自動轉(zhuǎn)向控制中操縱了轉(zhuǎn)向盤，自動轉(zhuǎn)向控制變得不會被立即中止。
[0013]作為解決這樣的問題的自動轉(zhuǎn)向裝置，例如有日本專利第3845188號公報(專利文獻I)所公開的裝置。專利文獻I所公開的車輛的自動轉(zhuǎn)向裝置具備移動軌跡設(shè)定手段、傳動器(電動機)、轉(zhuǎn)向扭矩檢測手段(扭矩傳感器)及傳動器控制手段，其中，移動軌跡設(shè)定手段存儲或計算出到目標位置的車輛的移動軌跡；傳動器(電動機)讓車輪轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向扭矩檢測手段(扭矩傳感器)檢測出駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向扭矩；傳動器控制手段基于移動軌跡設(shè)定手段設(shè)定的移動軌跡對傳動器的驅(qū)動進行控制，并且，在持續(xù)規(guī)定的時間以上檢測出大于或等于預先設(shè)定的規(guī)定的值的轉(zhuǎn)向扭矩時，中止基于移動軌跡的傳動器的控制。另外，專利文獻I的車輛的自動轉(zhuǎn)向裝置設(shè)定復數(shù)種類的規(guī)定的值，針對各個規(guī)定的值變更規(guī)定的時間。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0015]專利文獻
[0016]專利文獻1:日本專利第3845188號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0018]但是，在專利文獻I所公開的裝置中，如果經(jīng)過了與駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩對應的規(guī)定的時間的話，自動轉(zhuǎn)向控制會被中止。而且，存在設(shè)定復數(shù)種類的規(guī)定的值并針對各個規(guī)定的值變更規(guī)定的時間的麻煩和運算負荷大的問題。
[0019]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其在具有自動轉(zhuǎn)向模式功能和手動轉(zhuǎn)向模式功能的車輛中，以來自扭矩傳感器的轉(zhuǎn)向扭矩來檢知出駕駛員在自動轉(zhuǎn)向模式中轉(zhuǎn)動了轉(zhuǎn)向盤，當與發(fā)生扭矩(発生卜 > 々)的大小對應的容量(積分值)變得大于或等于規(guī)定的值時，或者變得大于或等于被細致地設(shè)定的規(guī)定的值時，切換到手動轉(zhuǎn)向模式，所以不會給駕駛員帶來一種不協(xié)調(diào)的感覺。
[0020]解決技術(shù)問題的手段
[0021]本發(fā)明涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其基于轉(zhuǎn)向扭矩和車速計算