电动助力转向装置的制造方法_2

文档序号:9815768阅读:来源:国知局
ijO的积分值的两倍中减去与转向扭矩相对应的目标转向角速度补正值的平方,将 进行减法之后的平方根设为目标转向角速度,对目标转向角速度与实际转向角速度之间的 偏差进行P控制、I控制和D控制中的至少一个控制。就运样,通过将在被认为是理想的路面 反力和系统摩擦等发生在柱轴上的情况下得到的角加速度作为目标并进行反馈控制,可W 实现进行平稳的转向盘回正控制并且在直线状态中确实地返回到中立点的电动助力转向 装置。
【附图说明】
[0024] 图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。
[0025] 图2是表示电动助力转向装置的控制系统的结构例的结构框图。
[0026] 图3是用于说明本发明的原理的图。
[0027] 图4是表示本发明的结构例的结构框图。
[0028] 图5是表示转向扭矩增益单元的输出例的特性图。
[0029] 图6是表示角加速度运算单元的输出例的特性图。
[0030] 图7是表示车速增益单元的输出例的特性图。
[0031] 图8是表示本发明的动作例的一部分的流程图。
[0032] 图9是表示本发明的动作例的另一部分的流程图。
【具体实施方式】
[0033] 在电动助力转向装置中,因为用于传送辅助扭矩的减速齿轮和齿轮齿条的摩擦, 所W动作会受到阻碍,尽管为想返回到直线状态的行驶状态,但转向盘返回不到中立点,从 而有时车辆很难变成直线状态。因此,通过根据与转向角相对应的转向盘回正控制电流来 补正(补偿)电流指令值,W便可W在返回到直线状态的行驶状态中使转向盘积极地返回到 中立点。
[0034] 在本发明中,从与转向角、车速和被附加在柱轴上的转向扭矩相对应的目标角加 速度的从当前转向角到0的积分值的两倍中减去与转向扭矩相对应的目标转向角速度补正 值的平方,将进行减法之后的平方根设为目标转向角速度。通过对目标转向角速度与实际 转向角速度(在某些情况下,经过了相位超前滤波器的实际转向角速度)之间的偏差进行P (比例)控制、1(积分)控制和D(微分)控制中的至少一个控制,将在被认为是理想的路面反 力和系统摩擦等发生在柱轴上的情况下得到的角加速度作为目标并进行反馈控制,来实现 进行平稳的转向盘回正控制并且在直线状态中确实地返回到中立点的电动助力转向装置。
[0035] 运里,关于转向角Θ与转向角速度ω之间的关系,因为转向角速度ω为转向角Θ的 时间微分,所W下述式1成立。
[0036] 式 1
[0037]
[003引基于上述式1,下述式2成立。
[0039] 式 2
[0040]
[0041] 还有,因为角加速度α为转向角速度ω的时间微分,所W下述式3成立。
[0042] 式 3
[0043]
[0044] 基于上述式3,下述式4成立。
[0045] 式 4
[0046]
[0047] 运里,基于上述式2和式4,下述式5成立。通过整理下述式5可得到下述式6。
[004引 式5
[0049]
[0050] 式 6
[0051 ] ad白=ω d ω
[0052] 基于上述式6,在转向角θ从Θ1变成0的期间中,如果转向角速度ω从ωι变成0的 话,则与转向角Θ和车速V相对应的角加速度α可W使用下述式7的积分式来表示。
[0053] 式 7
[0057]因此,下述式8成立,转向角速度ωι可W使用下述式9来表示。
[005引 式8
[0062] 因为在运些式子中不包含驾驶员的转向扭矩Τ,所W将转向角速度ω1作为在转向 扭矩Τ = 0的状态(手松开的状态)时的转向角速度的目标值来考虑。
[0063] 如图3所示,通过将转向角速度ωι设定为目标转向角速度,使得转向盘W基于转 向角Θ和车速V求出的角加速度α来回正。
[0064] 另一方面,在施加了驾驶员的转向的情况下,即使在转向角Θ = 0的时候,在施加了 转向扭矩Τ的方向,转向盘想要W某个转向角速度ω〇动起来。还有,由于角加速度α根据转 向扭矩Τ而变化,如图3(A)所示,角加速度α成为转向角Θ、车速V和转向扭矩Τ的函数。运里, 如果将与转向扭矩Τ相对应的在转向角θ = 〇的情况下的转向角速度设为ω〇的话,则下述式 10成立。
[0065] 式10
[0069] 因此,可W得到下述式11,并使用下述式12来表示转向角速度ωι。
[0070] 式11
[0074] 式10至式12中的转向角速度ω〇是被作为在施加了转向扭矩Τ,并且转向角θ = 〇的 情况下的目标转向角速度而被设定的值,图3(B)是在ω〇 = 〇的情况下的特性,如果加入转 向角速度ω 0的话,则根据扭矩而上下变动。
[0075] 通过将转向角速度ω 1设定为目标转向角速度,并且,根据转向扭矩Τ来改变转向 角速度ω〇和角加速度α,使得转向盘W基于转向角Θ和车速V求出的角加速度来回正。因为 转向盘的回正性能和车辆的收束性根据车速V而不同,所W与与车速V相对应的车速增益ΚΡ 相乘。还有,主要是在被附加在柱轴上的转向扭矩Τ小,并且,摩擦扭矩的影响较大的时候需 要转向盘回正控制。因此,在转向扭矩Τ大的时候,转向盘回正控制不需要大的输出。因此, 与根据转向扭矩Τ而变小的转向扭矩增益化相乘。
[0076] 通过将转向角速度ω 1设定为目标转向角速度,然后,根据目标转向角速度ω 1与实 际转向角速度ω之间的偏差来进行控制,可W实现平稳的转向盘回正控制,同时,即使在驾 驶员介入了转向的情况下,也可W提供没有不协调感的转向盘回正控制。
[0077] 下面,参照附图来说明本发明的实施方式。
[0078] 图4示出了本发明的转向盘回正控制单元100的结构例。如图4所示,转向扭矩T被 输入到用于输出转向扭矩增益化的转向扭矩增益单元110、用于检测出转向扭矩T的符号 (方向)的符号单元111、用于与增益Gw相乘的增益单元112和用于运算出角加速度α的角加 速度运算单元120,车速V被输入到角加速度运算单元120和用于输出车速增益ΚΡ的车速增 益单元130。还有,转向角Θ被输入到角加速度运算单元120,转向角速度ω被输入到滤波器 131。因为使用滤波器131作为相位超前,所W如果转向角速度ω具有足够的响应性的话,贝U 不需要滤波器131。
[0079] 由角加速度运算单元120基于转向角Θ、车速V和转向扭矩Τ运算出的角加速度α在 积分单元121中被积分,来自积分单元121的积分值IG被输入到加法单元103。乘法单元101 对在增益单元112与增益Gw相乘后的转向扭矩进行平方运算得到平方值TG1,来自乘法单元 101的平方值TG1被输入到乘法单元102,在乘法单元102中与来自符号单元111的符号SN(正 或负)相乘。在乘法单元102得到的乘法结果TG2被输入到加法单元103。根据转向扭矩T来补 正目标角加速度α,成为反打转向盘时(切戾b時)的制动器对策(クレ一年対策)。根据转向 扭矩T来补正角加速度α,并且,根据与转向扭矩T相对应的平方值TG1来补正积分值。积分单 元121的积分具有补偿容易输给摩擦的低扭矩,尤其在手松开并且输给摩擦的领域使积分 变得有效的效果。
[0080] 在加法单元103得到的加法结果被输入到平方根单元122,平方根单元122依照上 述式11和式12进行平方根运算,并且输出目标转向角速度ω 1。目标转向角速度ω 1被加法输 入到减法单元104。来自滤波器131的实际转向角速度ω a被减法输入到减法单元104,作为 在减法单元104得到的减法结果的目标转向角速度ω 1与实际转向角速度ω a之间的偏差 SG1被输入到乘法单元132。
[0081] 还有,由转向扭矩增益单元110输出的转向扭矩增益化被输入到乘法单元132和限 制器142,来自车速增益单元130的车速增益KP也被输入到乘法单元132和限制器142。乘法 单元132输出用于根据来自车速增益单元130的车速增益KP和转向扭矩增益化来改变反馈 增益的转向盘回正控制增益SG2。也就是说,运使得在低车速时,尽管目标转向角速度ωι快 但不产生扭矩;在高车速时,尽管目标转向角速度ω 1慢但产生扭矩。
[0082] 作为在乘法单元132得到的乘法结果的转向盘回正控制增益SG2被输入到加法单 元105,同时,还被输入到用于进行特性改善的积分控制单元140,然后经过积分增益化I)单 元141后被输入到限制器142。由限制器142限制了输出的信号SG4在加法单元105与作为在 乘法单元132得到的乘法结果的转向盘回正控制增益SG2相加,在加法单元105得到的加法 结果SG5经过限制器143后被作为转向盘回正控制电流皿输出。在本实施方式中,尽管在控 制运算中使用积分控制运算,但在本发明中也可W使用比例(Ρ)控制运算、积分(I)控制运 算和微分(D)控制运算中的至少一个控制运算,还可W使用比例(Ρ)控制运算、积分(I)控制 运算和微分(D)控制运算的任意组合。
[0083] 转向盘回正控制电流HR在加法单元106与电流指令值Iref相加后,作为补偿后的 补偿电流指令值Irefn被输入到电动机驱动系统。另外,尽管限制器143被用于限制转向盘 回正控制电流HR的最大值,但在本发明中也可W不设置限制器143。
[0084] 积分单元121、加法单元103、符
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