电动助力转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动助力转向装置，其将电动机产生的辅助扭矩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。该电动助力转向装置通过对复数个传感器的各个检测信号赋予时间戳(即，通过使时间戳与复数个传感器的各个检测信号相关联)来实现正确的同步，以便能够抑制与转向速度成比例的角度误差并提高操舵转向角(操舵角)的检测成立的转向速度。
【背景技术】
[0002]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由减速装置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。为了准确地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之间的差变小，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(duty)来进行。
[0003]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、方向盘轴)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I的转向扭矩的扭矩传感器10，对转向盘I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)30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(转向辅助)指令的电流指令值的运算，通过对电流指令值实施补偿等得到的电流控制值E，来控制供给电动机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。
[0004]控制单元30主要由CPU(也包含MPU等)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能如图2所示。
[0005]参照图2来说明控制单元30的功能和动作。如图2所示，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被输入到用于运算出电流指令值Irefl的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩Th和车速Vel，利用辅助图表卜等来运算出作为供给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值IrefI。电流指令值IrefI经过加法单元32A后被输入到电流限制单元33中，被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中，减法单元32B运算出电流指令值Irefm与被反馈回来的电动机电流值Im之间的偏差I (Irefm-1m)，该偏差I被输入到用于进行转向动作的特性改善的PI控制单元35中。在PI控制单元35中被改善了特性的电压控制指令值Vref被输入到PffM控制单元36，然后，再经过作为驱动单元的逆变器电路37对电动机20进行PffM控制。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值Im，检测出的电流值Im被反馈到减法单元32B ο逆变器电路37作为驱动元件使用场效应晶体管(FET )，由FET的电桥电路构成。
[0006]另外，加法单元32A进行来自补偿单元34的补偿信号CM的加法运算，通过补偿信号CM的加法运算来进行系统的补偿，以便改善收敛性和惯性特性等。补偿单元34先在加法单元344将自对准扭矩(SAT) 343与惯性342相加，然后，在加法单元344得到的加法结果在加法单元345再与收敛性341相加，最后，将在加法单元345得到的加法结果作为补偿信号CM。
[0007]在这样的电动助力转向装置中，具备用于检测出柱轴(转向轴、方向盘轴)的操舵角、电动机旋转角等的各种传感器。
[0008]在现有技术中，为了提高旋转角传感器的旋转位置的检测精度(检测分解能)，提出了一种旋转位置检测装置，其将具有位移特性的复数个传感器组合到一起，利用游标方式来检测出旋转位置(例如，日本特公平6-65967号公报:专利文献I)。也就是说，专利文献I的旋转位置检测装置为这样一种结构，即，其具备具有一次旋转、一个节距的第I模式(I回転、lt°千(7)第1/、°夕一 V)的传感器和具有以第I模式的一个圆周为基准分割成η个部份的第2模式(第1/、°夕一XDl円周Sr基準Kn分割第2/、°夕一 V)的传感器;其检测出绝对旋转位置。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011 ]专利文献I:日本特公平6-65967号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的技术问题
[0013]但是，在将专利文献I所记载的旋转位置检测装置应用于电动助力转向装置的情况下，如果将用于经过扭力杆检测出转向扭矩的转向的扭矩传感器与用于检测出绝对转向角(绝对操舵角)的转向角传感器组合起来使用的话，则需要在专利文献I的装置中，经过扭力杆，通过再与另一个传感器组合到一起来构成扭矩传感器，以便检测出转向扭矩。
[0014]还有，转向的转向角范围通常为1080°左右(单侧540°)，如果使用单个转向角传感器来进行转向角检测的话，则存在角度分解能变粗的问题。因此，需要利用基于复数个传感器的组合的游标(副尺，vernier)运算来检测出角度。随此，需要实现两个传感器之间的同步，并且，对其精度也有要求。
[0015]另外，在使用上述复数个传感器组合到一起的传感器的情况下，因为各自为独立的传感器，所以存在根据转向速度，角度误差变大的问题。尤其在数字通信的情况下，因为还包含起因于通信的误差，所以角度误差变得更大。
[0016]本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种高性能的电动助力转向装置，其通过对每次接收到的来自各个传感器的检测信号赋予时间戳(即，通过使时间戳与每次接收到的来自各个传感器的检测信号相关联)来实现正确的同步，以便能够抑制与转向速度成比例的角度误差并提高操舵转向角(操舵角)的检测成立的转向速度。
[0017]解决技术问题的手段
[0018]本发明涉及一种电动助力转向装置，其通过至少基于转向扭矩运算出的电流指令值来驱动电动机以便对转向进行辅助控制，并且，至少具备周期不同的传感器A和B，还具有检测出转向速度的功能，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即:具备时间戳赋予单元、保存单元、同步信号检索单元、游标运算装置、初始转向角运算单元和转向角输出单元，所述时间戳赋予单元对所述传感器A的检测信号Ai赋予时间戳ATi，对所述传感器B的检测信号Bj赋予时间戳BTj;所述保存单元保存被赋予了所述时间戳BTj的所述检测信号Bj;所述同步信号检索单元基于所述时间戳ATi和BTj从所述保存单元中检索与所述检测信号Ai最同步的所述检测信号Bj;所述游标运算装置进行由所述同步信号检索单元检索到的同步信号的角度差的运算和游标运算，并输出传感器基准的绝对转向角;所述初始转向角运算单元从所述绝对转向角运算出转向角初始值;所述转向角输出单元基于来自所述传感器B的相对转向角和所述转向角初始值求出操舵转向角。
[0019]本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，S卩:还具备用于将所述转向速度与阈值进行比较的比较单元，当所述转向速度等于或小于所述阈值的时候，进行所述同步信号的检索、所述角度差的运算和所述游标运算;或，所述阈值为实用转向速度;或，所述同步信号检索单元的检索为二分检索。
[0020]发明的效果
[0021]因为转向角检测(游标)成立的角度误差取决于传感器，所以转向角检测(游标)成立的角度误差为一定值，此时的角度误差成为转向角速度和时间误差的乘法值。根据本发明的电动助力转向装置，通过实施传感器检测信号间的同步，既可以减小时间误差，也可以减小与时间误差成比例的角度误差。另外，因为可以抑制并减小角度误差，所以可以提高能够检测出转向角的转向速度。
【附图说明】
[0022]图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。
[0023]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。
[0024]图3是表示两个传感器(A，B)的检测信号的误差的主要原因和改善方法的图。
[0025]图4是表示本发明的基本结构的结构框图。
[0026]图5是表示转向角运算的动作例的流程图。
[0027]图6是表示操舵转向角的检测动作例的流程图。
[0028]图7是表示电动助力转向装置和传感器的一个安装例和其检测信号之间的关系的图。
[0029]图8是表示各个传感器的信号周期的一个示例的波形图。
[0030]图9是表示转向角检测装置的结构例的结构框图。