[發明專利]電動助力轉向裝置

有效

• 申請號: 201480022961.0
• 申請日: 2014-04-07
• 公開（公告）號: CN105189254B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 椿貴弘;近江保
• 申請（專利權）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;B62D117/00;B62D119/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 李輝,黃綸偉

技術領域

本發明涉及一種電動助力轉向裝置，其通過至少基于轉向扭矩運算出的電流指令值經由減速裝置來對車輛的轉向系統施加基于電動機的輔助扭矩。本發明尤其涉及一種電動助力轉向裝置，其抑制起因于轉向盤的慣性和扭力桿的彈簧性的轉向盤振動(異常音)，以便改善轉向感覺。

背景技術

利用電動機的旋轉力對車輛的轉向機構施加轉向輔助力(輔助扭矩)的電動助力轉向裝置，將電動機的驅動力經由減速裝置由齒輪或皮帶等傳送機構，向轉向軸或齒條軸施加轉向輔助力。為了準確產生轉向輔助力的扭矩，現有的電動助力轉向裝置(EPS)進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調整電動機外加電壓，以便使轉向輔助指令值(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整通常用調整PWM(脈沖寬度調制)控制的占空比(Duty)來進行。

如圖1所示，對電動助力轉向裝置的一般結構進行說明。轉向盤(方向盤)1的柱軸(轉向軸或方向盤軸)2經過減速裝置的減速齒輪3、萬向節4a和4b、齒臂機構5、轉向橫拉桿6a和6b，再通過輪轂單元7a和7b，與轉向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設有檢測轉向盤1的轉向扭矩的扭矩傳感器10和檢測操舵角θ的舵角傳感器14，對轉向盤1的轉向力進行輔助的電動機20通過減速裝置的減速齒輪(齒輪比n)3與柱軸2連接。電池13對控制電動助力轉向裝置的控制單元(ECU)30進行供電，同時，經過點火開關11，點火信號被輸入到控制單元30。控制單元30基于由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Th和由車速傳感器12檢測出的車速Vel，進行作為輔助(轉向輔助)指令的電流指令值的運算，通過對電流指令值實施補償等得到的電壓控制指令值Vref，控制供給電動機20的電流。此外，舵角傳感器14不是必須的，可以不設置舵角傳感器14。

另外，收發車輛的各種信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域網絡)50被連接到控制單元30，車速Vel也能夠從CAN50獲得。此外，收發CAN50以外的通信、模擬/數字信號、電波等的非CAN51也被連接到控制單元30。

控制單元30主要由CPU(也包含MPU或MCU等)構成，該CPU內部由程序執行的一般功能，如圖2所示。

參照圖2說明控制單元30的功能和動作。如圖2所示，由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Th和由車速傳感器12檢測出的車速Vel被輸入到用于運算電流指令值Iref1的電流指令值運算單元31中。電流指令值運算單元31基于被輸入的轉向扭矩Th和車速Vel使用輔助圖等來運算作為供給電動機20的電流的控制目標值的電流指令值Iref1。電流指令值Iref1經過加法單元32A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Irefm被輸入到減法單元32B；減法單元32B運算電流指令值Irefm與被反饋回來的電動機電流值Im之間的偏差I(Irefm-Im)；該偏差I被輸入到用于進行轉向動作的特性改善的PI控制單元35中。在PI控制單元35中被進行了特性改善的電壓控制指令值Vref被輸入到PWM控制單元36中，再經過作為驅動單元的逆變器電路37來對電動機20進行PWM驅動。電動機20的電流值Im由電動機電流檢測器38來檢測，檢測出的電動機電流值Im被反饋到減法單元32B中。在逆變器電路37中作為驅動元件使用電場效應晶體管(FET)，逆變器電路37由FET的電橋電路構成。

另外，在加法單元32A對來自補償信號生成單元34的補償信號CM進行加法運算，通過補償信號CM的加法運算來進行轉向系統的特性補償，以便改善收斂性和慣性特性等。補償信號生成單元34先在加法單元344對自對準扭矩(SAT)343和慣性342進行加法運算，然后，在加法單元345再對該加法運算的結果和收斂性341進行加法運算，最后，將加法單元345的加法運算的結果作為補償信號CM。

如上所述，這樣的電動助力轉向裝置的CPU(微計算機等)通過PI控制來生成用于控制電動機的電壓控制指令值。針對每個車輛的種類，將PI控制的增益調整到適當的值。

如果加大PI控制的增益的話，會發生起因于噪音等的異常音和振動。因此，盡管需要限制PI控制的增益以便不發生振動和異常音，但如果這樣限制PI控制的增益的話，電流控制的頻率特性會降低，很難提高轉向輔助的響應性。此外，即使在使PI控制的增益足夠低的情況下，仍然不能完全回避在轉向系統的共振頻率附近的振動，并不一定能夠獲得良好的轉向感覺。