[發(fā)明專利]電動助力轉(zhuǎn)向裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480002210.2
• 申請日: 2014-02-03
• 公開（公告）號: CN104661896B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 椿貴弘
• 申請（專利權(quán)）人: 日本精工株式會社
• 主分類號: B62D6/00
• 分類號: B62D6/00;B62D5/04;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;朱麗娟

技術(shù)領(lǐng)域

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)向裝置通過不使用特別的部件，高精度地進行執(zhí)行使實際轉(zhuǎn)向角追隨目標轉(zhuǎn)向角的自動轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角控制，來實現(xiàn)性能的改善。

背景技術(shù)

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。

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)向軸或方向盤軸)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1的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對轉(zhuǎn)向盤1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。控制單元100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(Controller?Area?Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))等處獲得。

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)。

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。

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。

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116A相加后得到的信號、由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。