本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其向車(chē)輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的輔助力。本發(fā)明尤其涉及一種高性能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其為了抑制駕駛員的不協(xié)調(diào)感，通過(guò)使有關(guān)快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)的控制的判定結(jié)果變成模擬值并同時(shí)改善收斂性控制，以便可以實(shí)現(xiàn)更舒適的轉(zhuǎn)向感。

背景技術(shù)：

利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力向車(chē)輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力(輔助力)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)確地產(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)值之間的差變小。電動(dòng)機(jī)外加電壓的調(diào)整一般通過(guò)調(diào)整PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制的占空比(Duty)來(lái)進(jìn)行。

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(shuō)明。轉(zhuǎn)向盤(pán)(方向盤(pán))1的柱軸(轉(zhuǎn)向軸或方向盤(pán)軸)2經(jīng)過(guò)減速齒輪3、萬(wàn)向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機(jī)構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b，再通過(guò)輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車(chē)輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設(shè)有用于檢測(cè)出轉(zhuǎn)向盤(pán)1的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)1的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行輔助的電動(dòng)機(jī)20通過(guò)減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對(duì)用于控制電動(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(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)11，點(diǎn)火信號(hào)被輸入到控制單元100。控制單元100基于由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩T和由車(chē)速傳感器12檢測(cè)出的車(chē)速V，進(jìn)行作為輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的電流指令值的運(yùn)算，根據(jù)通過(guò)對(duì)運(yùn)算出的電流指令值實(shí)施補(bǔ)償?shù)榷玫降碾娏骺刂浦礒，來(lái)控制供給電動(dòng)機(jī)20的電流。此外，車(chē)速V也能夠從CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))等處獲得。

在這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，控制單元100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。

參照?qǐng)D2來(lái)說(shuō)明控制單元100的功能和動(dòng)作。如圖2所示，來(lái)自扭矩傳感器10的轉(zhuǎn)向扭矩T被輸入到電流指令值運(yùn)算單元101中，同時(shí)還被輸入到轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定單元120中；來(lái)自車(chē)速傳感器12的車(chē)速V被輸入到電流指令值運(yùn)算單元101中，同時(shí)還被輸入到車(chē)速感應(yīng)增益單元123中。由電流指令值運(yùn)算單元101基于轉(zhuǎn)向扭矩T和車(chē)速V運(yùn)算出的電流指令值Iref被加法輸入到減法單元102中。

由自對(duì)準(zhǔn)扭矩(SAT)單元140檢測(cè)或估計(jì)出的自對(duì)準(zhǔn)扭矩SAT1被輸入到乘法單元124中。車(chē)速感應(yīng)增益單元123基于車(chē)速V設(shè)定車(chē)速感應(yīng)增益G₁。來(lái)自車(chē)速感應(yīng)增益單元123的車(chē)速感應(yīng)增益G₁也被輸入到乘法單元124中。乘法單元124的輸出SAT1·G₁被輸入到乘法單元125中。

另一方面，被測(cè)定或被估計(jì)出的電動(dòng)機(jī)角速度ω被輸入到轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定單元120中。轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定單元120基于轉(zhuǎn)向扭矩T和電動(dòng)機(jī)角速度ω判定轉(zhuǎn)向狀態(tài)(快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)、反打轉(zhuǎn)向盤(pán)或者保持轉(zhuǎn)向盤(pán)的某一個(gè)狀態(tài))，并將判定信號(hào)作為判定結(jié)果輸入到轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益單元121中。

轉(zhuǎn)向狀態(tài)的判定比方說(shuō)按照如圖3所示的流程圖來(lái)進(jìn)行。首先，判斷電動(dòng)機(jī)角速度ω是否持續(xù)了一定的時(shí)間和一樣的值(或某一個(gè)范圍的值)(步驟S100)，在被判斷為電動(dòng)機(jī)角速度ω持續(xù)了一定的時(shí)間和一樣的值(或某一個(gè)范圍的值)的情況下，被判定為是保持轉(zhuǎn)向盤(pán)(步驟S105)。另一方面，在被判斷為電動(dòng)機(jī)角速度ω沒(méi)有持續(xù)一定的時(shí)間和一樣的值(或某一個(gè)范圍的值)的情況下，被判定為是打轉(zhuǎn)向盤(pán)(步驟S101)，再進(jìn)一步判斷轉(zhuǎn)向扭矩T的符號(hào)和電動(dòng)機(jī)角速度ω的符號(hào)是否一致(步驟S102)。在被判斷為轉(zhuǎn)向扭矩T的符號(hào)和電動(dòng)機(jī)角速度ω的符號(hào)是一致的情況下，判定為是快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)(步驟S104)。另一方面，在被判斷為轉(zhuǎn)向扭矩T的符號(hào)和電動(dòng)機(jī)角速度ω的符號(hào)不一致的情況下，判定為是反打轉(zhuǎn)向盤(pán)(步驟S103)。

轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益單元121基于來(lái)自轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定單元120的判定信號(hào)來(lái)切換轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂。也就是說(shuō)，從轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益單元121被輸出到乘法單元125中的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂按照來(lái)自轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定單元120的判定信號(hào)來(lái)切換。在轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益單元121中，可以存在例如像模式A、模式B、模式C那樣的若干個(gè)模式的組合，其中，模式A為將被判定為是反打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為負(fù)，將被判定為是快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為0，將被判定為是保持轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為0的“讓轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂只在反打轉(zhuǎn)向盤(pán)的時(shí)候起作用”的模式；模式B為將被判定為是反打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為0，將被判定為是快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為正，將被判定為是保持轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為0的“讓轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂只在快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)的時(shí)候起作用”的模式；模式C為將被判定為是反打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為0，將被判定為是快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為0，將被判定為是保持轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂設(shè)為正的“讓轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益G₂只在保持轉(zhuǎn)向盤(pán)的時(shí)候起作用”的模式。把這些模式匯總起來(lái)，就可以得到如圖4所示的模式。

乘法單元125的輸出SAT1·G₁·G₂被輸入到乘法單元131中。另外，由ω感應(yīng)增益單元130設(shè)定的ω感應(yīng)增益G₃(ω)也被輸入到乘法單元131中。乘法單元131的輸出SAT1·G₁·G₂·G₃(ω)被輸入到乘法單元133中。由轉(zhuǎn)向扭矩感應(yīng)增益單元132設(shè)定的轉(zhuǎn)向扭矩感應(yīng)增益G₄(T)也被輸入到乘法單元133中。乘法單元133的輸出SAT1·G₁·G₂·G₃(ω)·G₄(T)被輸入到乘法單元135中。由轉(zhuǎn)向角感應(yīng)增益單元134設(shè)定的轉(zhuǎn)向角感應(yīng)增益G₅(θ)也被輸入到乘法單元135中。作為乘法單元135的輸出SAT1·G₁·G₂·G₃(ω)·G₄(T)·G₅(θ)的SAT補(bǔ)償值SAT_C被輸入到減法單元102中。在減法單元102中得到的減法結(jié)果(Iref－SAT_C)被作為電流指令值Iref1輸入到加法單元103中，來(lái)自用于改善特性的補(bǔ)償單元110的補(bǔ)償信號(hào)CM也被輸入到加法單元103中。

補(bǔ)償單元110在加法單元113中將慣性補(bǔ)償值111與收斂性控制值112相加，并將在加法單元113中得到的加法結(jié)果作為補(bǔ)償信號(hào)CM輸入到加法單元103中。在加法單元103中得到的加法結(jié)果(Iref1+CM)被作為電流指令值Iref2輸入到減法單元104中，然后再經(jīng)過(guò)PI控制單元105、PWM控制單元106以及逆變器107以便用于控制電動(dòng)機(jī)20。收斂性控制是為了改善車(chē)輛橫擺的收斂性而對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的擺動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行制動(dòng)的控制。例如日本特開(kāi)2000-95132號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的那樣，通過(guò)檢測(cè)出車(chē)輛的橫擺率的變化率并基于該變化率使橫擺率衰減(ダンピング)，來(lái)進(jìn)行收斂性控制。

就這樣，在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，通過(guò)駕駛員快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)或反打轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)改變車(chē)輛的方向。但是，只有快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)的2值的狀態(tài)，在這種情況下，存在2值會(huì)產(chǎn)生各種各樣的抖動(dòng)(チャタリング)從而給駕駛員帶來(lái)不協(xié)調(diào)感(扭矩脈動(dòng)、振動(dòng)、異音、被卡住(引っ掛かり)等)的可能性。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2009-286350號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2008-087727號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利第4715446號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

作為用于實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)向感的現(xiàn)有技術(shù)，有如上所述的日本專(zhuān)利第4715446號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中所公開(kāi)的技術(shù)。專(zhuān)利文獻(xiàn)3的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置基于轉(zhuǎn)向狀態(tài)(快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)、反打轉(zhuǎn)向盤(pán)或保持轉(zhuǎn)向盤(pán))、電動(dòng)機(jī)角速度、轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向扭矩，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定用于補(bǔ)償自對(duì)準(zhǔn)扭矩(SAT)的SAT補(bǔ)償值SAT_C。通過(guò)設(shè)有轉(zhuǎn)向角感應(yīng)增益和轉(zhuǎn)向扭矩感應(yīng)增益，以便可以設(shè)計(jì)SAT小的在中心時(shí)(オンセンター時(shí))以及SAT大的偏離中心時(shí)(オフセンター時(shí))的各自適當(dāng)?shù)腟AT補(bǔ)償值。還有，專(zhuān)利文獻(xiàn)3的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置通過(guò)判定轉(zhuǎn)向狀態(tài)(快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)、反打轉(zhuǎn)向盤(pán)、保持轉(zhuǎn)向盤(pán))以便可以設(shè)計(jì)保持轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的SAT補(bǔ)償值。

但是，由專(zhuān)利文獻(xiàn)3的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置所作的轉(zhuǎn)向狀態(tài)的判定只是狀態(tài)標(biāo)志，是快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)/保持轉(zhuǎn)向盤(pán)的3值的標(biāo)志，在這種情況下，存在3值會(huì)產(chǎn)生各種各樣的抖動(dòng)從而給駕駛員帶來(lái)不協(xié)調(diào)感的可能性。另外，在收斂性控制中也使用同樣的轉(zhuǎn)向狀態(tài)的判定。在收斂性控制中，為了控制轉(zhuǎn)向盤(pán)回正量，有時(shí)需要足夠的控制量。在進(jìn)行與該轉(zhuǎn)向狀態(tài)(快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán))對(duì)應(yīng)的增益切換的收斂性控制中，轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定的抖動(dòng)會(huì)引起收斂性控制輸出的突然變化，從而給駕駛員帶來(lái)不協(xié)調(diào)感。

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高性能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其通過(guò)用于改善作為轉(zhuǎn)向狀態(tài)的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)的判定并同時(shí)改善收斂性控制功能的轉(zhuǎn)向狀態(tài)的細(xì)微的控制，以便減輕駕駛員的不協(xié)調(diào)感。

解決技術(shù)問(wèn)題的手段

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(chē)速運(yùn)算出電流指令值，基于所述電流指令值對(duì)用于對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行輔助控制的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，并且具有用于對(duì)所述電流指令值進(jìn)行補(bǔ)正的收斂性控制功能，本發(fā)明的上述目的可以通過(guò)下述這樣實(shí)現(xiàn)，即：具備快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元、快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元和收斂性控制單元，所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元基于所述轉(zhuǎn)向扭矩和電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算出模擬值的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)；所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元基于所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)并將可變的標(biāo)稱(chēng)值作為基準(zhǔn)來(lái)運(yùn)算出模擬值的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率；所述收斂性控制單元由用于基于所述轉(zhuǎn)向扭矩、所述車(chē)速和所述電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益和反打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益的感應(yīng)增益單元、用于根據(jù)所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率對(duì)所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益和所述反打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益進(jìn)行增益補(bǔ)正的增益補(bǔ)正單元和用于基于橫擺率估計(jì)值的絕對(duì)值以及符號(hào)反相信號(hào)對(duì)來(lái)自所述增益補(bǔ)正單元的增益信號(hào)進(jìn)行輸出處理并輸出收斂性控制值的輸出處理單元構(gòu)成。

本發(fā)明的上述目的還可以通過(guò)下述這樣更有效地實(shí)現(xiàn)，即：所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元由LPF、角速度指標(biāo)運(yùn)算單元和第1乘法單元構(gòu)成，所述LPF輸入所述轉(zhuǎn)向扭矩；所述角速度指標(biāo)運(yùn)算單元基于所述電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算出范圍為±1.0的角速度指標(biāo)；所述第1乘法單元將所述LPF的輸出與所述角速度指標(biāo)相乘，并輸出所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)；或，所述角速度指標(biāo)運(yùn)算單元具有當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)角速度的絕對(duì)值等于或大于規(guī)定值時(shí)為一定值，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)角速度的所述絕對(duì)值小于所述規(guī)定值時(shí)線性或非線性地變化的特性；或，所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元的特性為這樣一種特性，即，所述標(biāo)稱(chēng)值為0.0～1.0并且是可變的，將所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)為正的區(qū)域作為快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)并使所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率變得小于所述標(biāo)稱(chēng)值，將所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)為負(fù)的區(qū)域作為反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)并使所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率變得大于所述標(biāo)稱(chēng)值，所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率連續(xù)地變化；或，所述增益補(bǔ)正單元由第2乘法單元、減法單元、第3乘法單元和加法單元構(gòu)成，所述第2乘法單元將所述反打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益與所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率相乘；所述減法單元從固定值中減去所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率；所述第3乘法單元將來(lái)自所述減法單元的減法結(jié)果與所述快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益相乘；所述加法單元將所述第2乘法單元的乘法結(jié)果與所述第3乘法單元的乘法結(jié)果相加；或，所述輸出處理單元由絕對(duì)值單元、符號(hào)反相單元、第4乘法單元和第5乘法單元構(gòu)成，所述絕對(duì)值單元求出所述橫擺率估計(jì)值的絕對(duì)值；所述符號(hào)反相單元使所述橫擺率估計(jì)值的符號(hào)反相；所述第4乘法單元將所述絕對(duì)值與所述加法單元的加法結(jié)果相乘；所述第5乘法單元將所述符號(hào)反相單元的輸出與所述第4乘法單元的乘法結(jié)果相乘，并輸出所述收斂性控制值。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，因?yàn)榛谀M圖(アナログ的なマップ)進(jìn)行轉(zhuǎn)向狀態(tài)的判定并輸出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率，所以可以設(shè)定與轉(zhuǎn)向狀態(tài)對(duì)應(yīng)的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率。通過(guò)自由地改變標(biāo)稱(chēng)值可以適當(dāng)變更快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率，以便能夠?qū)崿F(xiàn)高自由度的轉(zhuǎn)向感。

另外，將快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率輸入到收斂性控制單元中，并將其重寫(xiě)(オーバーライド，Override)為感應(yīng)增益單元的輸出，然后通過(guò)與橫擺率估計(jì)值(或者橫擺率檢測(cè)值)的處理進(jìn)行組合來(lái)輸出收斂性控制值，以便可以使轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定的標(biāo)志變成模擬值，從而可以進(jìn)行與轉(zhuǎn)向狀態(tài)(快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài))對(duì)應(yīng)的更細(xì)微的收斂性控制。因此，通過(guò)減輕駕駛員的不協(xié)調(diào)感(扭矩脈動(dòng)、振動(dòng)、異音、被卡住等)，可以實(shí)現(xiàn)更良好的轉(zhuǎn)向感。

附圖說(shuō)明

圖1是表示一般的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是表示快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)的判定例的流程圖。

圖4是用于說(shuō)明快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)的判定的模式圖。

圖5是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6是表示本發(fā)明的角速度指標(biāo)運(yùn)算單元的特性例的圖。

圖7是表示本發(fā)明的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元的特性例的圖。

圖8是表示本發(fā)明的收斂性控制單元的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖9是表示本發(fā)明的動(dòng)作例(一部分)的流程圖。

圖10是表示本發(fā)明的動(dòng)作例(一部分)的流程圖。

圖11是用于說(shuō)明標(biāo)稱(chēng)值的設(shè)定和快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)的判定的特性圖。

圖12是通過(guò)與現(xiàn)有技術(shù)的示例相比來(lái)表示本發(fā)明的效果的波形圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明以改善轉(zhuǎn)向狀態(tài)的判定和改善控制系統(tǒng)為目的，不是基于標(biāo)志的狀態(tài)而是基于模擬圖來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向狀態(tài)的判定，并輸出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率。基于轉(zhuǎn)向扭矩(或者轉(zhuǎn)向角度)和電動(dòng)機(jī)角速度來(lái)判定轉(zhuǎn)向狀態(tài)，設(shè)定與轉(zhuǎn)向狀態(tài)對(duì)應(yīng)的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率。可以以在沒(méi)有打轉(zhuǎn)向盤(pán)的狀態(tài)(保持轉(zhuǎn)向盤(pán)的狀態(tài))時(shí)的標(biāo)稱(chēng)值為中心來(lái)改變快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率，例如，在將標(biāo)稱(chēng)值設(shè)為0.5的情況下，以標(biāo)稱(chēng)值0.5為中心來(lái)輸出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率。另外，也可以移動(dòng)標(biāo)稱(chēng)值，例如，在將標(biāo)稱(chēng)值設(shè)為0.3的情況下，能夠迅速轉(zhuǎn)移到快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)(標(biāo)稱(chēng)值離0越近，則越接近快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)側(cè))；在將標(biāo)稱(chēng)值設(shè)為0.7的情況下，能夠迅速轉(zhuǎn)移到反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)(標(biāo)稱(chēng)值離1越近，則越接近反打轉(zhuǎn)向盤(pán)側(cè))；這樣就可以容易地實(shí)現(xiàn)高自由度的轉(zhuǎn)向性能。

將快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率輸入到收斂性控制單元中，并將其重寫(xiě)為在現(xiàn)有技術(shù)中存在著的感應(yīng)增益單元的各自的輸出，然后進(jìn)行在現(xiàn)有技術(shù)中存在著的諸如橫擺率估計(jì)值(橫擺率檢測(cè)值)的絕對(duì)值、符號(hào)等和乘法等的輸出處理，作為收斂性控制值輸出。

通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定的標(biāo)志變成模擬值，以便可以進(jìn)行與轉(zhuǎn)向狀態(tài)對(duì)應(yīng)的更細(xì)微的收斂性控制，從而可以減輕駕駛員的不協(xié)調(diào)感(扭矩脈動(dòng)、振動(dòng)、異音、被卡住)，并且還可以實(shí)現(xiàn)更良好的轉(zhuǎn)向感。

下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

與圖2相對(duì)應(yīng)的圖5是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)框圖。如圖5所示，本發(fā)明新設(shè)置了快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元150、快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160和收斂性控制單元170，其中，快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元150輸入轉(zhuǎn)向扭矩T和電動(dòng)機(jī)角速度ω并運(yùn)算出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR；快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160基于快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR運(yùn)算出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT并將其輸出；收斂性控制單元170輸入快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT、轉(zhuǎn)向扭矩T、車(chē)速V、電動(dòng)機(jī)角速度ω和橫擺率估計(jì)值YE并輸出收斂性控制值CV。

快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元150由低通濾波器(LPF)151、角速度指標(biāo)運(yùn)算單元152和乘法單元153構(gòu)成，其中，LPF151抑制轉(zhuǎn)向扭矩T的零附近的高頻振動(dòng)；角速度指標(biāo)運(yùn)算單元152抑制電動(dòng)機(jī)角速度ω的零附近的高頻振動(dòng)；乘法單元153將來(lái)自LPF151的轉(zhuǎn)向扭矩Th與來(lái)自角速度指標(biāo)運(yùn)算單元152的符號(hào)信號(hào)SN相乘。角速度指標(biāo)運(yùn)算單元152的輸入輸出特性為如圖6所示的特性。如圖6所示，對(duì)于角速度ω的正的輸入來(lái)說(shuō)，當(dāng)角速度ω小于角速度ω1時(shí)，符號(hào)信號(hào)SN線性地增加，當(dāng)角速度ω等于或大于角速度ω1時(shí)，符號(hào)信號(hào)SN變成一定值1.0；對(duì)于角速度ω的負(fù)的輸入來(lái)說(shuō)，當(dāng)角速度ω大于角速度-ω1時(shí)，符號(hào)信號(hào)SN線性地減少，當(dāng)角速度ω等于或小于角速度-ω1時(shí)，符號(hào)信號(hào)SN變成一定值-1.0。

另外，作為快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元150的乘法單元153的輸出的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR被輸入到快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160中，由快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160運(yùn)算出的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT被輸入到收斂性控制單元170中。

快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160具有如圖7所示的特性。如圖7所示，在沒(méi)有打轉(zhuǎn)向盤(pán)的狀態(tài)時(shí)(即，當(dāng)快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR為0時(shí))的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT(標(biāo)稱(chēng)值)被設(shè)定為0.5(50％)，將快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR為正的一側(cè)判定為快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)，將快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR為負(fù)的一側(cè)判定為反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)。在反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)時(shí)，快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT隨著快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR為負(fù)的一側(cè)接近0而從飽和狀態(tài)(大約為1.0)開(kāi)始逐漸減少；在快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)時(shí)，快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT隨著快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR從0開(kāi)始變大而逐漸減少到飽和狀態(tài)(大約為0)。

收斂性控制單元170具有如圖8所示的結(jié)構(gòu)。如圖8所示，車(chē)速V、電動(dòng)機(jī)角速度ω以及轉(zhuǎn)向扭矩T被輸入到感應(yīng)增益單元180中，由感應(yīng)增益單元180計(jì)算出的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益TS被輸入到乘法單元171中，反打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益RS被輸入到乘法單元173中。感應(yīng)增益單元180通過(guò)例如日本專(zhuān)利第3137847號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的方法來(lái)計(jì)算出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益TS和反打轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的反打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益RS。還有，如上所述那樣運(yùn)算出的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT被輸入到增益補(bǔ)正單元內(nèi)的乘法單元173中，同時(shí)還被減法輸入到減法單元182中。固定值(1.0)181與快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT之間的偏差DV被輸入到乘法單元171中。另外，在乘法單元171中得到的乘法結(jié)果(＝TS·DV)被輸入到加法單元172中，在乘法單元173中得到的乘法結(jié)果(＝RS·RT)也被輸入到加法單元172中，在加法單元172中得到的加法結(jié)果AR被輸入到乘法單元175中。

另外，輸出處理單元內(nèi)的絕對(duì)值單元174求出橫擺率估計(jì)值YE的絕對(duì)值，橫擺率估計(jì)值YE的絕對(duì)值|YE|被輸入到乘法單元175中，在乘法單元175中得到的乘法結(jié)果(＝AR·|YE|)被輸入到乘法單元177中。橫擺率估計(jì)值YE被輸入到符號(hào)反相單元176中，使橫擺率估計(jì)值YE的符號(hào)反相后(橫擺率估計(jì)值YE的符號(hào)與-1相乘后)得到的橫擺率估計(jì)值YE的正或負(fù)的符號(hào)SR被輸入到乘法單元177中。也就是說(shuō)，當(dāng)橫擺率估計(jì)值YE為正時(shí)，正或負(fù)的符號(hào)SR為“-1”；當(dāng)橫擺率估計(jì)值YE為負(fù)時(shí)，正或負(fù)的符號(hào)SR為“+1”。在乘法單元177中得到的乘法結(jié)果被作為收斂性控制值CV輸入到控制系統(tǒng)的補(bǔ)償單元110內(nèi)的加法單元113中。

此外，乘法單元171、乘法單元173、減法單元182和加法單元172構(gòu)成增益補(bǔ)正單元，絕對(duì)值單元174、符號(hào)反相單元176、乘法單元175和乘法單元177構(gòu)成輸出處理單元。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D9和圖10的流程圖來(lái)說(shuō)明其動(dòng)作例。

首先，輸入由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩T(步驟S1)，LPF151進(jìn)行LPF處理(步驟S2)。接下來(lái)，輸入被運(yùn)算出的電動(dòng)機(jī)角速度ω(步驟S3)，角速度符號(hào)運(yùn)算單元152運(yùn)算出角速度符號(hào)(步驟S4)。此外，轉(zhuǎn)向扭矩T的輸入以及LPF處理和電動(dòng)機(jī)角速度ω的輸入以及角速度符號(hào)的運(yùn)算的順序是任意的。

經(jīng)過(guò)LPF處理而得到的轉(zhuǎn)向扭矩Th和由角速度符號(hào)運(yùn)算單元152運(yùn)算出的符號(hào)信號(hào)SN被輸入到乘法單元153中，然后對(duì)其進(jìn)行乘法運(yùn)算(步驟S5)，在乘法單元153中得到的乘法結(jié)果被作為快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)TR輸入到快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160中，快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160基于圖7所示的特性運(yùn)算出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT(步驟S6)。被運(yùn)算出的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT被輸入到收斂性控制單元170內(nèi)的感應(yīng)增益單元180中(步驟S7)。另外，車(chē)速V也被輸入到感應(yīng)增益單元180中(步驟S8)。

感應(yīng)增益單元180運(yùn)算出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益TS和反打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益RS(步驟S10)，反打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益RS在乘法單元173與快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT相乘(步驟S20)，運(yùn)算出快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT與固定值(1.0)之間的偏差DV(步驟S21)，偏差DV被輸入到乘法單元171中，并與快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)增益TS相乘(步驟S22)。加法單元172將在乘法單元171中得到的乘法結(jié)果與在乘法單元173中得到的乘法結(jié)果相加，在加法單元172中得到的加法結(jié)果AR被輸入到乘法單元175中(步驟S23)。

還有，輸入橫擺率估計(jì)值(或檢測(cè)值)YE(步驟S30)，絕對(duì)值單元174求出橫擺率估計(jì)值YE的絕對(duì)值并將其輸入到乘法單元175中(步驟S31)，橫擺率估計(jì)值YE的絕對(duì)值在乘法單元175中與加法結(jié)果AR相乘后被輸入到乘法單元177中(步驟S32)。另外，橫擺率估計(jì)值YE被輸入到符號(hào)反相單元176中，其符號(hào)被反相(其正或負(fù)的符號(hào)與-1相乘)(步驟S33)，然后，經(jīng)過(guò)符號(hào)反相后得到的正或負(fù)的符號(hào)SR在乘法單元177與來(lái)自乘法單元175的乘法結(jié)果相乘(步驟S34)，在乘法單元177中得到的乘法結(jié)果被作為收斂性控制值CV輸入到控制系統(tǒng)中(步驟S35)。

就這樣，在本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，通過(guò)使用轉(zhuǎn)向扭矩和電動(dòng)機(jī)角速度來(lái)生成轉(zhuǎn)向狀態(tài)，并且針對(duì)該轉(zhuǎn)向狀態(tài)來(lái)設(shè)定用于反映到控制值的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率(模擬值)。因此，針對(duì)轉(zhuǎn)向狀態(tài)可以設(shè)定任意的特性，從而能夠適合各種各樣的車(chē)輛。

在上述的實(shí)施方式中，盡管快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元160如圖7所示那樣將作為在沒(méi)有打轉(zhuǎn)向盤(pán)的狀態(tài)時(shí)的快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率RT的標(biāo)稱(chēng)值設(shè)定為0.5(50％)，但是在本發(fā)明中，既可以如圖11(A)所示那樣將標(biāo)稱(chēng)值設(shè)定為0.3(30％)來(lái)設(shè)定為快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)側(cè)，也可以如圖11(B)所示那樣將標(biāo)稱(chēng)值設(shè)定為0.7(70％)來(lái)設(shè)定為反打轉(zhuǎn)向盤(pán)側(cè)。

圖12是用于說(shuō)明本發(fā)明的效果的波形圖，圖12(A)示出了改善前的結(jié)果，圖12(B)示出了本發(fā)明的結(jié)果。在圖12(A)和圖12(B)中，最上層都示出了轉(zhuǎn)向扭矩的波都形，下面一層都示出了快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)的判定(數(shù)字)，第3層都示出了電動(dòng)機(jī)角速度，第4層都示出了收斂輸出，最下層都示出了電流指令值。通過(guò)圖12(A)和圖12(B)的比較可知，根據(jù)本發(fā)明，不但快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)判定的抖動(dòng)消失了，而且收斂輸出的突然變化也消失了，因此不會(huì)給駕駛員帶來(lái)不協(xié)調(diào)感，而是給駕駛員帶來(lái)舒適的轉(zhuǎn)向感。另外，圖12(A)和圖12(B)中的“CTR”意味著車(chē)輛在直線行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向盤(pán)位置。

另外，在上述的實(shí)施方式中，盡管角速度符號(hào)運(yùn)算單元152的符號(hào)信號(hào)SN針對(duì)角速度ω的輸入在角速度±ω1之間線性地變化，但是在本發(fā)明中，角速度符號(hào)運(yùn)算單元152的符號(hào)信號(hào)SN既可以非線性地變化，也可以為非對(duì)稱(chēng)。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1 轉(zhuǎn)向盤(pán)(方向盤(pán))

2 柱軸(轉(zhuǎn)向軸、方向盤(pán)軸)

10 扭矩傳感器

12 車(chē)速傳感器

13 電池

20 電動(dòng)機(jī)

100 控制單元(ECU)

101 電流指令值運(yùn)算單元

105 PI控制單元

106 PWM控制單元

107 逆變器

110 補(bǔ)償單元

120 轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定單元

121 轉(zhuǎn)向狀態(tài)感應(yīng)增益單元

140 自對(duì)準(zhǔn)扭矩(SAT)單元

150 快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)指標(biāo)運(yùn)算單元

151 低通濾波器(LPF)

152 角速度指標(biāo)運(yùn)算單元

160 快速打轉(zhuǎn)向盤(pán)/反打轉(zhuǎn)向盤(pán)狀態(tài)比率運(yùn)算單元

170 收斂性控制單元

180 感應(yīng)增益單元