[發明專利]電動助力轉向裝置

有效

• 申請號: 201780038662.X
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN109451781B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 高瀨博明;皆木亮;澤田英樹;菅原孝義
• 申請（專利權）人: 日本精工株式會社
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/26;H02M1/38;H02M7/5387;B62D5/04
• 代理公司: 11127 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 歐陽琴;鄧毅

本發明提供一種基于矢量控制方式的電動助力轉向裝置，該電動助力轉向裝置不需要調節操作，能夠理想地對逆變器的死區時間進行補償，并且，改善電流波形的失真，提高電流控制的響應性，在低速轉向時效果更大，能夠抑制聲音、振動和脈動。本發明的基于矢量控制方式的電動助力轉向裝置將至少基于轉向扭矩運算出的dq軸電流指令值變換成3相占空比指令值，通過PWM控制的逆變器對三相無刷電動機進行驅動控制，將輔助扭矩賦予給車輛的轉向機構，其基于3相電動機端子電壓來估計出3相檢測電壓，從基于3相占空比指令值運算出的3相指令電壓與3相檢測電壓之間的差分中估計出起因于逆變器的死區時間的損耗電壓，通過將對損耗電壓進行補償后得到的死區時間補償值反饋到dq軸電流指令值，以便進行死區時間補償。本發明也可以設置補償量改善單元。

技術領域

本發明涉及一種電動助力轉向裝置，其通過dq軸旋轉坐標系對三相無刷電動機的驅動進行矢量控制，并且，基于電動機端子電壓對逆變器的死區時間進行補償，尤其在低負載、低速轉向狀態效果更大，實現了平穩并且沒有轉向音的輔助控制。

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(輔助力)的電動助力轉向裝置(EPS)，將作為致動器的電動機的驅動力經由減速裝置由諸如齒輪或皮帶之類的傳送機構，向轉向軸或齒條軸施加轉向輔助力。為了準確地產生轉向輔助力的扭矩，這樣的現有的電動助力轉向裝置進行電動機電流的反饋控制。反饋控制通過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之間的差變小，一般來說，通過調整PWM(脈沖寬度調制)控制的占空比(duty ratio)來進行電動機外加電壓的調整。

參照圖1對電動助力轉向裝置的一般結構進行說明。如圖1所示，轉向盤(方向盤)1的柱軸(轉向軸或方向盤軸)2經過減速齒輪3、萬向節4a和4b、齒輪齒條機構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上設有用于檢測出轉向盤1的轉向角θ的轉向角傳感器14和用于檢測出轉向盤1的轉向扭矩Th的扭矩傳感器10，用于對轉向盤1的轉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對用于控制電動助力轉向裝置的控制單元(ECU)30進行供電，并且，經過點火開關11，點火信號被輸入到控制單元30中。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Vs，進行輔助(轉向輔助)指令的電流指令值的運算，由通過對運算出的電流指令值實施補償等而得到的電壓控制指令值Vref來控制供應給電動機20的電流。此外，轉向角傳感器14并不是必須的，也可以不設置轉向角傳感器14，也可以從與電動機20相連接的諸如分解器之類的旋轉傳感器處獲得轉向角(電動機旋轉角)θ。

另外，用于收發車輛的各種信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域網絡)40被連接到控制單元30，車速Vs也能夠從CAN40處獲得。此外，用于收發CAN40以外的通信、模擬/數字信號、電波等的非CAN41也可以被連接到控制單元30。

在這樣的電動助力轉向裝置中，盡管控制單元30主要由CPU(Central ProcessingUnit，中央處理單元)(也包含MPU(Micro Processor Unit，微處理器單元)、MCU(MicroController Unit，微控制器單元)等)來構成，但該CPU內部由程序執行的一般功能例如具有如圖2所示的結構。

參照圖2對控制單元30的功能以及動作進行說明。如圖2所示，來自扭矩傳感器10的轉向扭矩Th和來自車速傳感器12的車速Vs被輸入到電流指令值運算單元31中。電流指令值運算單元31基于轉向扭矩Th和車速Vs并利用輔助圖(assist map)等來運算出電流指令值Iref1。運算出的電流指令值Iref1在加法單元32A與來自用于改善特性的補償單元34的補償信號CM相加，相加后得到的電流指令值Iref2在電流限制單元33中被限制了最大值，被限制了最大值的電流指令值Irefm被輸入到減法單元32B中以便在減法單元32B中對其和電動機電流檢測值Im進行減法運算。