電動(dòng)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其具有自動(dòng)轉(zhuǎn)向模式(停車輔助模式)功能和手動(dòng)轉(zhuǎn)向模式功能，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)向裝置。該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置改善了從自動(dòng)轉(zhuǎn)向模式到手動(dòng)轉(zhuǎn)向模式的切換判定的性能。
【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)減速機(jī)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)控制的占空比指令值來進(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)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I的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對(duì)轉(zhuǎn)向盤I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) 100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100?？刂茊卧?00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)指令的轉(zhuǎn)向輔助指令值的運(yùn)算，通過對(duì)轉(zhuǎn)向輔助指令值實(shí)施補(bǔ)償?shù)鹊玫降碾娏骺刂浦礒，控制供給電動(dòng)機(jī)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，控制單元100具有如日本特開2002-369565號(hào)公報(bào)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(dòng)機(jī)20由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元21驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元21由用兩點(diǎn)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(cè)系統(tǒng)的車速Vel被輸入到控制單元100。在電動(dòng)機(jī)20中，電動(dòng)機(jī)端子間電壓Vm和電動(dòng)機(jī)電流值i被測(cè)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(diǎn)虛線表示的電動(dòng)機(jī)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(jìn)行控制；電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制單元120進(jìn)行與電動(dòng)機(jī)20的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的控制。扭矩系統(tǒng)控制單元110由輔助量運(yùn)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(bǔ)償單元114及自對(duì)準(zhǔn)扭矩(SAT)估計(jì)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(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制單元120由補(bǔ)償單元121、干擾估計(jì)單元122、電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元123、電動(dòng)機(jī)角加速度運(yùn)算單元124及電動(dòng)機(jī)特性補(bǔ)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(yùn)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(jì)反饋單元115中，輔助量運(yùn)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(jì)反饋單元115都將車速Vel作為參數(shù)輸入。輔助量運(yùn)算單元111基于轉(zhuǎn)向扭矩Th計(jì)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(dòng)機(jī)角速度ω，為了改善車輛橫擺的收斂性，對(duì)轉(zhuǎn)向盤的擺動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行制動(dòng)。另外，微分控制單元112提高轉(zhuǎn)向的中立點(diǎn)附近的控制的響應(yīng)度，并實(shí)現(xiàn)平滑、流暢的轉(zhuǎn)向。SAT估計(jì)反饋單元115輸入轉(zhuǎn)向扭矩Th、輔助量運(yùn)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(hào)、電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元123運(yùn)算出的電動(dòng)機(jī)角速度ω及來自電動(dòng)機(jī)角加速度運(yùn)算單元124的角加速度α，估計(jì)SAT,利用反饋濾波器對(duì)估計(jì)出的SAT進(jìn)行信號(hào)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(yùn)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(hào)，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(hào)，作為輔助量AQ被輸入到魯棒穩(wěn)定化補(bǔ)償單元114。魯棒穩(wěn)定化補(bǔ)償單元114例如為日本特開平8-290778號(hào)公報(bào)所公開的補(bǔ)償單元，其將被包含在扭矩檢測(cè)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(duì)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(jìn)行補(bǔ)償。通過減法單元116C從魯棒穩(wěn)定化補(bǔ)償單元114的輸出中減去SAT估計(jì)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(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元123基于電動(dòng)機(jī)端子間電壓Vm和電動(dòng)機(jī)電流i計(jì)算電動(dòng)機(jī)角速度ω，電動(dòng)機(jī)角速度ω被輸入到電動(dòng)機(jī)角加速度運(yùn)算單元124、橫擺率收斂性控制單元113及SAT估計(jì)反饋單元115中。電動(dòng)機(jī)角加速度運(yùn)算單元124基于被輸入進(jìn)來的電動(dòng)機(jī)角速度ω計(jì)算電動(dòng)機(jī)角加速度α，計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)角加速度α被輸入到電動(dòng)機(jī)特性補(bǔ)償單元125和SAT估計(jì)反饋單元115中。從魯棒穩(wěn)定化補(bǔ)償單元114的輸出中減去SAT估計(jì)反饋單元115的輸出得到的輔助量Ia與電動(dòng)機(jī)特性補(bǔ)償單元125的輸出Ic在加法單元126Α相加后得到的加法信號(hào)作為電流指令值Ir被輸入到由微分補(bǔ)償單元等構(gòu)成的補(bǔ)償單元121中。經(jīng)補(bǔ)償單元121補(bǔ)償后的電流指令值Ira與干擾估計(jì)單元122的輸出在加法單元126Β相加后得到的信號(hào)被輸入到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元21和干擾估計(jì)單元122中。干擾估計(jì)單元122如日本特開平8-310417號(hào)公報(bào)所公開的裝置，其基于作為電動(dòng)機(jī)輸出的控制目標(biāo)并經(jīng)補(bǔ)償單元121補(bǔ)償后的電流指令值Ira與干擾估計(jì)單元122的輸出相加后得到的信號(hào)和電動(dòng)機(jī)電流i，能夠既維持控制系統(tǒng)的輸出基準(zhǔn)中所希望的電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)向模式和手動(dòng)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(jī)(圖像)、距離傳感器等的數(shù)據(jù)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，進(jìn)行追隨目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的自動(dòng)控制。
[0011]在具有現(xiàn)有周知的自動(dòng)轉(zhuǎn)向模式(停車輔助模式)功能和手動(dòng)轉(zhuǎn)向模式功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，通過基于預(yù)先存儲(chǔ)好的車輛的移動(dòng)距離和轉(zhuǎn)舵角(転舵角)的關(guān)系控制傳動(dòng)器(電動(dòng)機(jī))，來自動(dòng)進(jìn)行倒車停車和縱隊(duì)停車。
[0012]然后，當(dāng)駕駛員在自動(dòng)轉(zhuǎn)向模式中操縱了轉(zhuǎn)向盤時(shí)，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(yù)先設(shè)定的規(guī)定的值的情況下，現(xiàn)有的裝置中止自動(dòng)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(jìn)行比較來進(jìn)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(shí)候或在進(jìn)行基于電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的時(shí)候發(fā)生的轉(zhuǎn)向盤的慣性扭矩，扭矩傳感器的輸出有時(shí)會(huì)暫時(shí)超過規(guī)定的值，每當(dāng)扭矩傳感器的輸出暫時(shí)超過規(guī)定的值時(shí)，會(huì)發(fā)生自動(dòng)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(huì)不但造成自動(dòng)轉(zhuǎn)向模式和手動(dòng)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(dāng)駕駛員在自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制中操縱了轉(zhuǎn)向盤，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制變得不會(huì)被立即中止。
[0013]作為解決這樣的問題的自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，例如有日本專利第3845188號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)所公開的裝置。專利文獻(xiàn)I所公開的車輛的自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置具備移動(dòng)軌跡設(shè)定手段、傳動(dòng)器(電動(dòng)機(jī))、轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)手段(扭矩傳感器)及傳動(dòng)器控制手段，其中，移動(dòng)軌跡設(shè)定手段存儲(chǔ)或計(jì)算出到目標(biāo)位置的車輛的移動(dòng)軌跡；傳動(dòng)器(電動(dòng)機(jī))讓車輪轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)手段(扭矩傳感器)檢測(cè)出駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向扭矩；傳動(dòng)器控制手段基于移動(dòng)軌跡設(shè)定手段設(shè)定的移動(dòng)軌跡對(duì)傳動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，并且，在持續(xù)規(guī)定的時(shí)間以上檢測(cè)出大于或等于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的值的轉(zhuǎn)向扭矩時(shí)，中止基于移動(dòng)軌跡的傳動(dòng)器的控制。另外，專利文獻(xiàn)I的車輛的自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置設(shè)定復(fù)數(shù)種類的規(guī)定的值，針對(duì)各個(gè)規(guī)定的值變更規(guī)定的時(shí)間。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3845188號(hào)公報(bào)

【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(xiàn)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(duì)應(yīng)的規(guī)定的時(shí)間的話，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制會(huì)被中止。而且，存在設(shè)定復(fù)數(shù)種類的規(guī)定的值并針對(duì)各個(gè)規(guī)定的值變更規(guī)定的時(shí)間的麻煩和運(yùn)算負(fù)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其在具有自動(dòng)轉(zhuǎn)向模式功能和手動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)向模式中轉(zhuǎn)動(dòng)了轉(zhuǎn)向盤，當(dāng)與發(fā)生扭矩(発生卜 > 々)的大小對(duì)應(yīng)的容量(積分值)變得大于或等于規(guī)定的值時(shí)，或者變得大于或等于被細(xì)致地設(shè)定的規(guī)定的值時(shí)，切換到手動(dòng)轉(zhuǎn)向模式，所以不會(huì)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其基于轉(zhuǎn)向扭矩和車速計(jì)算