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電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置的制造方法

文檔序號(hào):9649974閱讀:465來源:國(guó)知局
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置,其對(duì)至少基于轉(zhuǎn)向扭矩運(yùn)算出的電流指 令值進(jìn)行PI控制,將電動(dòng)機(jī)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置。該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置謀求在轉(zhuǎn)向盤、電流指令值、電動(dòng)機(jī)速度等 振動(dòng)抑制對(duì)象的振動(dòng)在規(guī)定的頻率的范圍內(nèi)持續(xù)規(guī)定的時(shí)間以上的情況下的抑制,并提高 轉(zhuǎn)向感覺。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力(輔助扭矩)的電動(dòng)助力 轉(zhuǎn)向裝置,將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速裝置由齒輪或皮帶等傳送機(jī)構(gòu),向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸 施加轉(zhuǎn)向輔助力。為了準(zhǔn)確產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的扭矩,現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(EPS)進(jìn)行 電動(dòng)機(jī)電流的反饋控制。反饋控制調(diào)整電動(dòng)機(jī)外加電壓,以便使轉(zhuǎn)向輔助指令值(電流指 令值)與電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值的差變小,電動(dòng)機(jī)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(Duty)來進(jìn)行。
[0003] 如圖1所示,對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。轉(zhuǎn)向盤(方向盤)1的柱 軸(轉(zhuǎn)向軸、方向盤軸)2經(jīng)過減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒臂機(jī)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(cè)轉(zhuǎn)向盤 1的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10,對(duì)轉(zhuǎn)向盤1的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行輔助的電動(dòng)機(jī)20通過減速齒輪3 與柱軸2連接。電池13對(duì)控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ECU) 30進(jìn)行供電,同時(shí),經(jīng) 過點(diǎn)火開關(guān)11,點(diǎn)火信號(hào)被輸入到控制單元30??刂茊卧?0基于由扭矩傳感器10檢測(cè)出 的轉(zhuǎn)向扭矩Th和由車速傳感器12檢測(cè)出的車速Vel,進(jìn)行輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的電流指 令值的運(yùn)算,通過對(duì)電流指令值實(shí)施補(bǔ)償?shù)鹊玫降碾娏骺刂浦礒,來控制供給電動(dòng)機(jī)20的 電流。此外,車速Vel也能夠從CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域網(wǎng)絡(luò))等處獲 得。
[0004] 控制單元30主要由CPU(也包含MPU或MCU等)構(gòu)成,該CPU內(nèi)部由程序執(zhí)行的 一般功能如圖2所示。
[0005] 參照?qǐng)D2來說明控制單元30的功能和動(dòng)作。如圖2所示,由扭矩傳感器10檢測(cè)出 的轉(zhuǎn)向扭矩Th和由車速傳感器12檢測(cè)出的車速Vel被輸入到用于運(yùn)算電流指令值Irefl 的電流指令值運(yùn)算單元31中。電流指令值運(yùn)算單元31基于被輸入進(jìn)來的轉(zhuǎn)向扭矩Th和 車速Vel,利用輔助圖表(7シ只卜Vy7° )等來運(yùn)算出作為供給電動(dòng)機(jī)20的電流的控制 目標(biāo)值的電流指令值Irefl。電流指令值Irefl經(jīng)過加法單元32A后被輸入到電流限制單 元33,被限制了最大電流的電流指令值Iref3被輸入到減法單元32B,減法單元32B運(yùn)算出 電流指令值Iref3與被反饋回來的電動(dòng)機(jī)電流值Im之間的偏差I(lǐng)ref4(Iref3-Im),該偏差 Iref4被輸入到用于進(jìn)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作的特性改善的PI控制單元35。在PI控制單元35中被 改善了特性的電壓控制指令值Vref被輸入到PWM控制單元36,再經(jīng)過作為驅(qū)動(dòng)單元的逆 變器電路37對(duì)電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行PWM控制。電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器38檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)20的電流值 Im,檢測(cè)出的電流值Im被反饋到減法單元32B。
[0006] 另外,加法單元32A進(jìn)行來自補(bǔ)償信號(hào)生成單元34的補(bǔ)償信號(hào)CM的加法運(yùn)算,通 過補(bǔ)償信號(hào)CM的加法運(yùn)算來進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性補(bǔ)償,以便改善收斂性和慣性特性等。補(bǔ) 償信號(hào)生成單元34先在加法單元344將自對(duì)準(zhǔn)扭矩(SAT) 343與慣性342相加,然后,在加 法單元344得到的加法結(jié)果在加法單元345再與收斂性341相加,最后,將在加法單元345 得到的加法結(jié)果作為補(bǔ)償信號(hào)CM。
[0007] 還有,例如,如圖3所示,PI控制單元35由比例單元351、積分單元352和加法單元 353構(gòu)成,其中,比例單元351基于比例增益Gp對(duì)電流指令值Iref4進(jìn)行比例控制;積分單 元352基于積分增益Gi對(duì)電流指令值Iref4進(jìn)行積分;加法單元353將比例單元351的輸 出Irefp與積分單元352的輸出Irefi相加,輸出電壓控制指令值Vref( =Irefp+Irefi)。
[0008] 這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中的CPU(微型計(jì)算機(jī)等)通過如前所述的PI控制來生 成用于控制電動(dòng)機(jī)的電壓控制指令值。針對(duì)每個(gè)車輛種類,將PI控制的增益調(diào)整到適當(dāng)?shù)?值。
[0009] 如果增大PI控制的增益的話,會(huì)發(fā)生起因于噪音等的異常音和振動(dòng)。因此,盡管 需要限制PI控制的增益以便不讓振動(dòng)和異常音發(fā)生,但如果像這樣限制PI控制的增益的 話,電流控制的頻率特性會(huì)下降,很難提高轉(zhuǎn)向輔助的響應(yīng)性。還有,即使在充分降低了PI 控制的增益的情況下,也不能完全回避轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共振頻率附近的振動(dòng),而且,并不一定能 獲得良好的轉(zhuǎn)向感覺。
[0010] 作為解決這樣的問題的裝置,例如有日本特開2006-188183號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1) 所公開的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。也就是說,專利文獻(xiàn)1的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置設(shè)有用于檢測(cè)出 操作部件(操作部材)的振動(dòng)的振動(dòng)檢測(cè)模塊(振動(dòng)検出手段),并具備增益變更模塊 Ο變更手段),當(dāng)通過該振動(dòng)檢測(cè)模塊檢測(cè)出操作部件的振動(dòng)的時(shí)候,該增益變更模塊降 低PI控制的比例增益和積分增益中的至少任意一方。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-188183號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0015] 但是,在專利文獻(xiàn)1中記載的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中,由于沒有進(jìn)行用于轉(zhuǎn)向盤振 動(dòng)抑制的振動(dòng)波形的抽出,所以需要在整個(gè)頻率范圍(全周波數(shù)範(fàn)囲)進(jìn)行運(yùn)算處理,從 而存在處理容量變大的問題。另外,因?yàn)橥ㄟ^差分峰值保持處理(差分匕°一夕水一;P卜''処 理)等來進(jìn)行轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)波形的抽出,并且,當(dāng)峰間值(匕°一夕間値)超過規(guī)定的閾值的時(shí) 候,被當(dāng)作振動(dòng)還在持續(xù),從而變更增益,所以需要正確地進(jìn)行峰與峰之間的測(cè)定(e-夕 間ω計(jì)測(cè)),而且還存在計(jì)算容量變大的問題。
[0016]另外,盡管作為振動(dòng)成分,除了轉(zhuǎn)向盤的扭矩以外,還有電流指令值和電動(dòng)機(jī)速度 等的振動(dòng),但在專利文獻(xiàn)1中,針對(duì)這樣的振動(dòng)沒有實(shí)施任何對(duì)策。
[0017] 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(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制 裝置,其基于計(jì)算容量小的傅里葉級(jí)數(shù)的公式(7 -卩二級(jí)數(shù)ω式)檢測(cè)出轉(zhuǎn)向盤、電流指 令值等振動(dòng)抑制對(duì)象的振動(dòng)成分,并且,僅在規(guī)定的頻率的振動(dòng)持續(xù)規(guī)定的時(shí)間以上的情 況下,通過變更PI控制單元的增益,以便抑制振動(dòng)并提高轉(zhuǎn)向感覺。
[0018] 解決技術(shù)問題的手段
[0019] 本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置,其對(duì)至少基于轉(zhuǎn)向扭矩運(yùn)算出的電流指 令值進(jìn)行PI控制,通過被進(jìn)行了PI控制的控制指令值來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以便對(duì)轉(zhuǎn)向進(jìn)行輔助 控制,本發(fā)明的上述目的可以通過下述這樣實(shí)現(xiàn),即:具備振動(dòng)檢測(cè)單元、持續(xù)時(shí)間判定單 元和增益設(shè)定單元,所述振動(dòng)檢測(cè)單元檢測(cè)出振動(dòng)抑制對(duì)象的振動(dòng)并輸出振動(dòng)信號(hào);所述 持續(xù)時(shí)間判定單元在所述振動(dòng)信號(hào)持續(xù)規(guī)定的時(shí)間以上的時(shí)候,輸出持續(xù)信號(hào);所述增益 設(shè)定單元基于所述持續(xù)信號(hào)來變更所述PI控制的增益,在所述振動(dòng)信號(hào)的規(guī)定的頻率和 規(guī)定的時(shí)間以上的持續(xù)時(shí)(振動(dòng)信號(hào)ω所定周波數(shù)及r/所定時(shí)間以上ω継続c朽υτ), 進(jìn)行所述振動(dòng)抑制對(duì)象的振動(dòng)抑制。
[0020] 本發(fā)明的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實(shí)現(xiàn),S卩:所述振動(dòng)檢測(cè)單元由 BPF、正弦波生成單元、余弦波生成單元、第1乘法單元、第2乘法單元、第1積分單元、第2積 分單元、第1自乘單元、第2自乘單元及加法單元構(gòu)成,所述BPF抽出所述振動(dòng)抑制對(duì)象的 規(guī)定的頻率;所述正弦波生成單元生成正弦波;所述余弦波生成單元生成余弦波;所述第1 乘法單元將所述正弦波與由所述BPF進(jìn)行處理后的振動(dòng)抑制對(duì)象信號(hào)相乘;所述第2乘法 單元將所述余弦波與所述振動(dòng)抑制對(duì)象信號(hào)相乘;所述第1積分單元對(duì)來自所述第1乘法 單元的第1乘法信號(hào)進(jìn)行積分;所述第2積分單元對(duì)來自所述第2乘法單元的第2乘法信 號(hào)進(jìn)行積分;所述第1自乘單元對(duì)來自所述第1積分單元的第1積分信號(hào)進(jìn)行自乘;所述第 2自乘單元對(duì)來自所述第2積分單元的第2積分信號(hào)進(jìn)行自乘;所述加法單元將來自所述 第1自乘單元的第1乘法信號(hào)與來自所述第2自乘單元的第2乘法信號(hào)相加,輸出所述振 動(dòng)信號(hào);或,在規(guī)定的周期對(duì)所述第1積分單元和所述第2積分單元進(jìn)行初始化;或,所述 BPF抽出5~20Hz的振動(dòng)頻率;或,所述振動(dòng)抑制對(duì)象為所述轉(zhuǎn)向扭矩、所述電流指令值和 所述電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)速度;或,被變更的所述PI控制的增益為比例增益或積分增益、或者 為比例增益和積分增益。
[0021] 發(fā)明的效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制裝置,因?yàn)槭褂肂PF(帶通濾波器)只抽出轉(zhuǎn)向扭 矩、電流指令值和電動(dòng)機(jī)速度等振動(dòng)抑制對(duì)象的規(guī)定的頻率成分,并且,只對(duì)被抽出的頻率 成分進(jìn)行處
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