[发明专利]电动助力转向装置

说明书

本发明提供一种电动助力转向装置。该电动助力转向装置在进行渐变处理的时候，通过逐渐改变扭矩控制的控制扭矩和位置/速度控制的指令值，使得能够平滑地并且无自转向地切换控制。本发明的电动助力转向装置具有用于检测出转向扭矩的扭矩传感器和用于控制用来将用来辅助转向的辅助扭矩赋予给车辆的转向系统的电动机的电动机控制装置，其具备基于所规定的切换契机使电动机的控制方式在控制电动机输出扭矩的扭矩控制方式与控制转向的转向角的位置/速度控制方式之间切换的功能，以与转向扭矩相感应的方式改变从位置/速度控制方式转移到扭矩控制方式或从扭矩控制方式转移到位置/速度控制方式的渐变处理。

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功能(自动驾驶模式、驻车辅助模式等)和手动转向控制功能，将电动机产生的辅助力赋予给车辆的转向系统。本发明尤其涉及一种电动助力转向装置，其具备使电动机的控制方式在控制电动机输出扭矩的扭矩控制方式与控制转向的转向角的位置/速度控制方式之间切换的功能，根据转向扭矩来改变渐变处理(渐变时间、增益)。

背景技术

具备电动机控制装置并且利用电动机的旋转力对车辆的转向系统施加转向辅助力(辅助力)的电动助力转向装置(EPS)，将电动机的驱动力经由减速装置由诸如齿轮或皮带之类的传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了正确地产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置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之间的差变小，一般来说，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty ratio)来进行电动机外加电压的调整。

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)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构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上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，对转向盘(方向盘)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对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，并且，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30中。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Ts和由车速传感器12检测出的车速Vs，进行辅助(转向辅助)指令的转向辅助指令值的运算，由通过对转向辅助指令值实施补偿等而得到的电压控制值Vref来控制供应给电动机20的电流。此外，转向角传感器14并不是必须的，也可以不设置转向角传感器14，也可以从与电动机20相连接的旋转传感器处获得转向角。

另外，用于收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vs也能够从CAN40处获得。此外，用于收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。

在这样的电动助力转向装置中，尽管控制单元30主要由CPU(也包含MPU、MCU等)构成，但该CPU内部由程序执行的一般功能如图2所示。

参照图2对控制单元30的功能和动作进行说明。如图2所示，来自扭矩传感器10的转向扭矩Ts和来自车速传感器12的车速Vs被输入到电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于转向扭矩Ts和车速Vs并利用辅助图(assist map)等来运算出电流指令值Iref1。运算出的电流指令值Iref1在加法单元32A与来自用于改善特性的补偿单元34的补偿信号CM相加；相加后得到的电流指令值Iref2在电流限制单元33中被限制了最大值；被限制了最大值的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中以便对其和电动机电流检测值Im进行减法运算。

PI控制单元35对在减法单元32B得到的减法结果I(＝Irefm－Im)进行PI(比例积分)控制；经过PI控制后得到的电压控制值Vref被输入到PWM控制单元36中以便运算出占空比；通过被运算出占空比的PWM信号经过逆变器37来对电动机20进行PWM控制。电动机电流检测器38检测出电动机20的电动机电流值Im，检测出的电动机电流值Im被反馈输入到减法单元32B。