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)向控制(停車輔助模式)功能和手動轉(zhuǎn)向控制功能，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)向裝置通過在駕駛員在自動轉(zhuǎn)向控制中轉(zhuǎn)動了轉(zhuǎn)向盤的情況下，當(dāng)自動控制的轉(zhuǎn)向方向與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向不同時，優(yōu)先切換駕駛員的轉(zhuǎn)向，來進一步改善安全性，同時，通過針對自動轉(zhuǎn)向控制時的電動機速度指令值給與漸變增益并設(shè)置可以變更限制值的限制器，來改善轉(zhuǎn)向性能。
【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I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(ECT) 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。此夕卜，車速Vel也能夠從CAN (ControlIer 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(yīng)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(yīng)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)向控制和手動轉(zhuǎn)向控制的車輛。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，進行使實際轉(zhuǎn)向角追隨目標轉(zhuǎn)向角的自動轉(zhuǎn)向控制。
[0011]在具有現(xiàn)有周知的自動轉(zhuǎn)向控制(停車輔助模式)功能和手動轉(zhuǎn)向控制功能的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，通過基于預(yù)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]還有，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向控制裝置計算電動機電流指令值以便使實際轉(zhuǎn)向角和根據(jù)車輛而設(shè)定的目標轉(zhuǎn)向角一致，實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向控制。例如在日本專利第4057955號公報(專利文獻I)所公開的自動轉(zhuǎn)向控制裝置中，當(dāng)從轉(zhuǎn)向角控制被切換到扭矩輔助控制時，通過根據(jù)輔助扭矩量來變更漸變過渡時間(7 X—卜''移行時間)，來減少控制切換時的不協(xié)調(diào)的感覺。另外，在日本專利第4110040號公報(專利文獻2)所公開的自動轉(zhuǎn)向控制裝置中，在轉(zhuǎn)向扭矩大的時候，修正目標轉(zhuǎn)向角(目標舵角)以便能夠到達目標位置。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0014]專利文獻
[0015]專利文獻1:日本專利第4057955號公報
[0016]專利文獻2:日本專利第4110040號公報
[0017]專利文獻3:日本專利第3912279號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0019]在進行使實際轉(zhuǎn)向角追隨目標轉(zhuǎn)向角的自動轉(zhuǎn)向的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的自動轉(zhuǎn)向控制中，在判定駕駛員轉(zhuǎn)動了轉(zhuǎn)向盤的情況下，中止自動控制，順暢切換到手動轉(zhuǎn)向控制的輔助控制為宜。
[0020]盡管自動轉(zhuǎn)向控制進行控制以便使實際轉(zhuǎn)向角和目標轉(zhuǎn)向角變得一致，在駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向機構(gòu)來施加轉(zhuǎn)向扭矩的情況下，實際轉(zhuǎn)向角會離開目標轉(zhuǎn)向角。因此，自動轉(zhuǎn)向控制輸出和轉(zhuǎn)向扭矩反方向的電動機電流指令值以便使實際轉(zhuǎn)向角和目標轉(zhuǎn)向角變得一致，并對抗轉(zhuǎn)向扭矩。
[0021]另一方面，因為輔助控制輸出以便輔助轉(zhuǎn)向扭矩，所以輔助控制輸出和轉(zhuǎn)向扭矩同方向的電動機電流指令值。因此，當(dāng)從在轉(zhuǎn)向扭矩被施加的情況下的自動轉(zhuǎn)向控制被切換到手動轉(zhuǎn)向控制時，由于各個輸出成為反方向，在駕駛員施加了轉(zhuǎn)向扭矩后，而且，在自動轉(zhuǎn)向控制執(zhí)行和轉(zhuǎn)向扭矩反方向的暫時輔助后，通過漸變處理(7 二一卜''処理)，自動轉(zhuǎn)向控制被逐漸地切換到手動轉(zhuǎn)向控制。也就是說，和轉(zhuǎn)向扭矩同方