[发明专利]电动助力转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向装置，其具有自动转向控制(停车辅助模式)功能和手动转向控制功能，将电动机产生的辅助扭矩赋予车辆的转向系统。本发明尤其涉及一种电动助力转向装置。该电动助力转向装置通过不使用特别的部件，高精度地进行执行使实际转向角追随目标转向角的自动转向的转向角控制，来实现性能的改善。

背景技术

利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助扭矩)的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经减速机由齿轮或皮带等传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置(EPS)进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值的差变小，电动机外加电压的调整通常用调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比指令值来进行。

如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿臂机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有检测转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)100进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元100。控制单元100基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行辅助(转向辅助)指令的转向辅助指令值的运算，通过对转向辅助指令值实施补偿等得到的电流控制值E，控制供给电动机20的电流。此外，车速Vel也能够从CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)等处获得。

在这样的电动助力转向装置中，控制单元100具有如日本特开2002-369565号公报所公开的结构。

如图2所示，产生转向装置的辅助转向力的电动机20由电动机驱动单元21驱动，电动机驱动单元21由用两点虚线表示的控制单元100控制，来自扭矩传感器10的转向扭矩Th和来自车速检测系统的车速Vel被输入到控制单元100。在电动机20中，电动机端子间电压Vm和电动机电流值i被测定然后被输出。

控制单元100具备用虚线表示的扭矩系统控制单元110和用一点虚线表示的电动机系统控制单元120，其中，扭矩系统控制单元110利用转向扭矩Th进行控制；电动机系统控制单元120进行与电动机20的驱动相关的控制。扭矩系统控制单元110由辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113、鲁棒稳定化补偿单元114及自对准扭矩(SAT)估计反馈单元115来构成，还具备加法单元116A和116B、减法单元116C。另外，电动机系统控制单元120由补偿单元121、干扰估计单元122、电动机角速度运算单元123、电动机角加速度运算单元124及电动机特性补偿单元125来构成，还具备加法单元126A和126B。

转向扭矩Th被输入到辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113及SAT估计反馈单元115中，辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113及SAT估计反馈单元115都将车速Vel作为参数输入。辅助量运算单元111基于转向扭矩Th计算辅助扭矩量。横摆率收敛性控制单元113输入转向扭矩Th和电动机角速度ω，为了改善车辆横摆的收敛性，对转向盘的摆动动作进行制动。另外，微分控制单元112提高转向的中立点附近的控制的响应度，并实现平滑、流畅的转向。SAT估计反馈单元115输入转向扭矩Th、辅助量运算单元111的输出与微分控制单元112的输出在加法单元116A相加后得到的信号、由电动机角速度运算单元123运算出的电动机角速度ω及来自电动机角加速度运算单元124的角加速度α，估计SAT，利用反馈滤波器对估计出的SAT进行信号处理，然后将合适的路面信息作为反力赋予给转向盘。