[发明专利]车辆用转向角检测装置以及搭载了该车辆用转向角检测装置的电动助力转向装置

说明书

本发明提供一种价格低廉的车辆用转向角检测装置以及搭载了该车辆用转向角检测装置的电动助力转向装置。该车辆用转向角检测装置通过一边学习非线性要素，一边高精度地估计出电动机轴角度和转向轴角度，并且利用双方的角度传感器估计值，就能够备份双方的角度传感器。在本发明的车辆用转向角检测装置中，用于对车辆的转向系统进行辅助控制的电动机通过减速机构与转向轴相连接，本发明的车辆用转向角检测装置具有用于检测出转向轴的转向轴角度的第1角度传感器和用于检测出电动机的电动机轴角度的第2角度传感器，其一边重复学习包括减速机构在内的非线性要素的静态特性以及动态特性，一边更新静态特性图以及动态特性图，并且，通过使用静态特性图以及动态特性图，来相互估计出转向轴角度以及电动机轴角度。将本发明的车辆用转向角检测装置搭载在电动助力转向装置中。

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向装置以及被搭载在该电动助力转向装置上的车辆用转向角检测装置，该电动助力转向装置通过电流指令值(转向辅助指令值)对电动机进行驱动控制，通过电动机的驱动控制对车辆的转向系统进行辅助控制。本发明尤其涉及一种车辆用转向角检测装置以及搭载了该车辆用转向角检测装置的电动助力转向装置，该车辆用转向角检测装置在转向轴(小齿轮侧)和电动机轴上分别搭载双重系统的角度传感器，一边按照需要学习包括减速机构在内的机构系统和转向系统的非线性要素，一边高精度地估计出电动机轴角度和转向轴角度，并且，通过对实测值和估计值进行比较来判定出异常(包括故障)，在双方中某一方的角度传感器产生了异常的情况下，通过利用一方的角度传感器的检测角度，使得能够备份另一方的角度传感器。

还有，本发明涉及一种车辆用转向角检测装置以及搭载了该车辆用转向角检测装置的电动助力转向装置，在该车辆用转向角检测装置中，将非线性要素分成静态特性(角度误差)、动态特性(角度误差) 和延迟(相位误差)这三种成分，或者，将这些成分适当地结合起来后进行学习，基于学习的结果能够判定出非线性要素的异常或传感器系统的异常，能够针对保持转向盘不动的场合或者从缓慢地转动转向盘的场合到快速转动转向盘的场合，来进行广泛的对应。

背景技术

利用电动机的旋转力将转向辅助力(辅助扭矩)赋予给车辆的转向系统的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经由减速机构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，以便进行辅助控制。为了正确地产生辅助扭矩，这样的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。

参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的转向轴(柱轴或方向盘轴)2经过用来构成减速机构的减速齿轮(蜗轮和蜗杆)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，扭力杆被插入到转向轴2，并且，作为车辆用转向角检测装置，在转向轴2上设有根据扭力杆的扭转角来检测出转向盘1的转向角θ的转向角传感器14和用于检测出转向扭矩Th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与转向轴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Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行辅助控制指令的电流指令值的运算，由通过对电流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，车速Vel也可以从CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)处获得。

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VVel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。