电机驱动的动力转向设备的制造方法
【专利摘要】公开了一种电机驱动的动力转向设备，包括：基极电流计算器，其被配置为基于扭矩传感器检测到的检测扭矩来计算基极电流，所述基极电流是靶电流的基础；带通滤波器，其被配置为允许所述检测扭矩的预定范围的频率分量通过带通滤波器；基极摆振补偿电流计算器，其被配置为基于通过带通滤波器之后的提取扭矩来计算基极摆振补偿电流，所述基极摆振补偿电流是抑制扰动扭矩所需的摆振补偿电流；摆振补偿电流计算器，其被配置为根据提取扭矩的振幅的大小、通过校正基极摆振补偿电流来计算摆振补偿电流；以及最终靶电流确定单元，其被配置为基于基极电流和摆振补偿电流确定靶电流。
【专利说明】
电机驱动的动力转向设备
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种电机驱动的动力转向设备。
【背景技术】
[0002]近年来，提出了一种电机驱动的动力转向设备，该动力转向设备包括车辆的转向系统中的电动机并且其中电动机的驱动力与驾驶员施加的转向力相加。
[0003]例如，JP-A-2001-315657中公开的电机驱动的动力转向设备由控制设备控制。首先，根据转向扭矩、车速等等，控制设备设置待供应给电动机的靶电流以便控制电动机的驱动。控制设备进行反馈控制以将靶电流与实际电流之间的偏差设置为零，并且因此使设置的靶电流与实际流过电动机的实际电流一致。
[0004]道路平整度、车轮的不对准等等可能引起发生摆振现象，其是一项关注的问题。由于在发生摆振现象过程中转向盘的旋转振动传送给驾驶员，因此希望抑制摆振现象引起的转向盘的振动。由于这一原因，电动机被视为施加阻力来抑制摆振现象引起的振动。当施加阻力来抑制除了摆振现象引起的振动以外的振动时，转向感可能恶化，这是关注的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种电机驱动的动力转向设备，该动力转向设备能够抑制摆振现象引起的转向盘振动并且当没有发生摆振现象引起的振动时能够抑制转向感恶化。
[0006]根据本发明的方面，提供了一种电机驱动的动力转向设备，该动力转向设备包括:转向轴，所述转向轴被配置为连同车辆的转向盘一起旋转;小齿轮轴，所述小齿轮轴被配置为通过相对于转动转向轮的齿条轴进行旋转来向所述齿条轴施加驱动力;检测装置，所述检测装置用于检测施加于所述转向轴与所述小齿轮轴之间的区域的扭矩；电动机，所述电动机被配置为向所述齿条轴施加驱动力;基极电流计算装置，所述基极电流计算装置用于基于所述检测装置所检测到的检测扭矩来计算基极电流，所述基极电流是待供应给所述电动机的靶电流的基础;带通滤波器，所述带通滤波器被配置为允许由所述检测装置检测的所述检测扭矩的预定范围的频率分量通过所述带通滤波器;基极抑制电流计算装置，所述基极抑制电流计算装置用于基于是通过所述带通滤波器的所述检测扭矩的传递扭矩来计算基极抑制电流，所述基极抑制电流是抑制从所述转向轮传送至所述转向盘的扰动扭矩所需的抑制电流的基础;抑制电流计算装置，所述抑制电流计算装置用于根据所述传递扭矩的振幅的大小、通过校正所述基极抑制电流计算装置计算的所述基极抑制电流来计算所述抑制电流；以及靶电流确定装置，所述靶电流确定装置用于基于所述基极电流计算装置计算的基极电流和所述抑制电流计算装置计算的所述抑制电流来确定所述靶电流。
[0007]—方面，所述抑制电流计算装置可以进行校正，这样使得与当所述传递扭矩的振幅的大小大于预定值时相比，当所述振幅的大小小于所述预定值时，所述抑制电流被设置为较小的。
[0008]—方面，所述基极抑制电流计算装置可以基于相对于所述传递扭矩具有反相的变化量来计算所述基极抑制电流。
[0009]—方面，所述带通滤波器可以是允许集中在中心频率周围的预定范围的频率分量通过的滤波器，并且所述电机驱动的动力转向设备可以进一步包括改变装置，所述改变装置用于基于作为所述车辆的移动速度的车速来改变所述中心频率。
[0010]一方面，所述电机驱动的动力转向设备可以进一步包括校正装置，所述校正装置用于基于作为车辆的移动速度的车速来校正相对于所述传递扭矩具有反相的变化量。所述基极抑制电流计算装置可以基于所述校正装置校正的所述变化量来计算所述基极抑制电流。
[0011]根据本发明，可以抑制摆振现象引起的转向盘振动并且当没有发生摆振现象引起的振动时抑制转向感恶化。
【附图说明】
[0012]图1是图示了实施例中的电机驱动的动力转向设备的配置的示意图。
[0013]图2是图示了控制设备的配置的示意性框图。
[0014]图3是图示了靶电流计算器的配置的示意性框图。
[0015]图4是图示了检测扭矩、车速与基极电流之间的相互关系的示意性控制图。
[0016]图5是图示了控制器的配置的示意性框图。
[0017]图6是图示了摆振补偿电流设置单元的配置的示意性框图。
[0018]图7是示意性图示了带通滤波器的曲线图。
[0019]图8是图示了车速与带通滤波器的中心频率之间的相互关系的示意性控制图。
[0020]图9是图示了扭矩变化量补偿处理器进行的计算过程的流程图。
[0021]图10是图示了车速与校正系数之间的相互关系的示意性控制图。
[0022]图11是图示了校正后的扭矩变化量与摆振补偿电流之间的相互关系的示意性控制图。
[0023]图12是图示了平均扭矩与扭矩校正系数之间的相互关系的示意性控制图。
[0024]图13A、13B和13C是图示了当输入摆振现象引起的扭矩振动时的检测扭矩、提取扭矩、提取的绝对扭矩、和平均扭矩的曲线图。图13D、13E和13F是图示了当输出由于摆振现象以外的因素引起的扭矩振动时的检测扭矩、提取扭矩、提取的绝对扭矩、和平均扭矩的曲线图。
【具体实施方式】
[0025]下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。
[0026]图1是图示了实施例中的电机驱动的动力转向设备100的配置的示意图。
[0027]电机驱动的动力转向设备100(下文中还可以被简称为“转向设备100”)是用于将车辆的前移方向改变成任意方向的转向设备。该实施例示例性描述了应用于汽车I的电机驱动的动力转向设备100的配置，该汽车作为车辆的实例。
[0028]转向设备100包括由驾驶员操作来改变汽车I的前移方向的轮状的转向盘11、和与转向盘1I设置成一体的转向轴102。转向设备100包括经由万向联轴器103a连接至转向轴102的上部连接轴103、和经由万向联轴器103b连接至上部连接轴103的下部连接轴108。下部连接轴108与转向盘101的旋转一起旋转。
[0029]转向设备100包括相应连接至作为转轮的右前轮和左前轮150上的横拉杆104、和连接至这些横拉杆104的齿条轴105。转向设备100包括与形成在齿条轴105上的齿条齿105a一起形成齿轮和小齿轮机构的小齿轮106a。小齿轮106a形成在小齿轮轴106的下端部中。齿条轴105、小齿轮轴106等等用作传动机构，通过该传动机构来使转向盘101旋转的驱动力被传送作为前轮150的转动力。小齿轮轴106向齿条轴105施加驱动力从而通过相对于转动前轮150的齿条轴105进行旋转来转动前轮150。
[0030]转向设备100包括容纳小齿轮轴106的转向齿轮箱107。小齿轮轴106经由转向齿轮箱107中的扭力杆112连接至下部连接轴108。扭矩传感器109设置在转向齿轮箱107中，并且是检测装置的实例，该检测装置用于基于下部连接轴108与小齿轮轴106之间的相对旋转角度、换言之基于扭力杆112的扭转量来检测施加于转向盘101的转向扭矩和/或经由前轮150传送至小齿轮轴106的扰动扭矩。换言之，扭矩传感器109检测施加于扭力杆112的扭矩。扭矩传感器109检测施加于转向轴102与小齿轮轴106之间的区域的扭矩。
[0031]转向设备100包括由转向齿轮箱107支撑的电动机110、和减小电动机110的驱动力并且将合力传送至小齿轮轴106的减速机构111。减速机构111被配置为包括固定到小齿轮轴106上的蜗轮(未图示)、固定到电动机110的输出轴上的蜗轮传动装置(未图示)等等。电动机110施加力，从而驱动小齿轮轴106旋转，并且因此向齿条轴105施加驱动力从而使前轮150转动。3相无刷电机可以作为实施例中的电动机110被举例说明。
[0032 ]转向设备100包括对电动机110的操作进行控制的控制设备1。控制设备1接收扭矩传感器109的输出信号。控制设备10经由网络(CAN)接收检测车速(汽车的移动速度)Vc的车速传感器170的输出信号，通过该网络传达用于对安装在汽车中的各中装置进行控制的信号。
[0033]具有这种配置的转向设备100基于扭矩传感器109获得的检测扭矩驱动电动机110、并且将电动机110产生的扭矩传送至小齿轮轴106。因此，电动机110产生的扭矩与驾驶员施加于转向盘101的转向力相加。
[0034]下文中，将描述控制设备10。
[0035]图2是控制设备10的示意性框图。
[0036]控制设备10是被配置为包括CPU、R0M、RAM、备用RAM等等的算术和逻辑电路。
[0037]控制设备10接收扭矩信号Td、车速信号V等等，该扭矩信号是从扭矩传感器109检测的检测扭矩T转换的输出信号，该车速信号是从车速传感器170检测的车速Vc转换的输出信号。
[0038]控制设备10包括基于扭矩信号Td和车速信号V计算(设置)要供应给电动机110的革巴电流It的革E电流计算器20;和基于革E电流计算器20计算的革E电流It进行反馈控制等等的控制器30。
[0039]控制设备1包括计算电动机110的转速Vm的电机转速计算器70。电机转速计算器70基于检测电动机110的转子的旋转位置的旋转变压器的输出信号来计算电动机110的转速Vm，该电动机是3相无刷电机。电机转速计算器70输出转速信号Vms，该转速信号是从电动机110的转速Vm转换的输出信号。
[0040]下文中，将描述靶电流计算器20。[0041 ]图3是靶电流计算器20的示意性框图。
[0042]革E电流计算器20包括:基极电流计算器21，作为用于计算基极电流Ib的基极电流计算装置的实例，该基极电流是设置靶电流It的基础;惯性补偿电流计算器22，该惯性补偿电流计算器计算克服电动机110的惯性力矩所需的惯性补偿电流Is;以及阻尼器补偿电流计算器23，该阻尼器补偿电流计算器计算限制电动机110的旋转所需的阻尼器补偿电流Id。
[0043]靶电流计算器20包括临时靶电流确定单元25、惯性补偿电流计算器22、和阻尼器补偿电流计算器23，该临时革E电流确定单元基于基极电流计算器21计算的值来确定临时革巴电流Itf。靶电流计算器20包括对扭矩传感器109检测的检测扭矩T的相位进行补偿的相位补偿器26。
[0044]靶电流计算器20包括摆振补偿电流设置单元27，该摆振补偿电流设置单元设置摆振补偿电流I r作为抑制电流的实例，该抑制电流是抑制摆振现象引起的转向盘1I的旋转振动所需的电流。革E电流计算器2 O包括最终革E电流确定单元2 8，作为用于基于临时革E电流确定单元25确定的临时靶电流Itf和摆振补偿电流设置单元27设置的摆振补偿电流Ir来最终确定靶电流It。
[0045]靶电流计算器20接收扭矩信号Td、车速信号V、转速信号Vms等等。
[0046]图4是图示了检测扭矩T、车速Vc与基极电流Ib之间的相互关系的示意性控制图。
[0047]基极电流计算器21基于通过使用相位补偿器26补偿扭矩信号Td的相位所获得的扭矩信号Ts和来自车速传感器170的车速信号V来计算基极电流lb。即，基极电流计算器21根据相位补偿的检测扭矩T与车速Vc来计算基极电流lb。例如，图4中示例性图示了相位补偿后的检测扭矩T(扭矩信号Ts)、车速Vc(车速信号V)、与基极电流Ib之间的相互关系的控制图是基于近似法绘制的、并且提前存储在ROM中。基极电流计算器21通过将检测扭矩T(扭矩信号Ts)和车速Vc(车速信号V)代入这个控制图中来计算基极电流lb。
[0048]惯性补偿电流计算器22基于扭矩信号Ts和车速信号V计算克服电动机110和系统的惯性扭矩所需的惯性补偿电流Is。即，惯性补偿电流计算器22根据检测扭矩T(扭矩信号Ts)和车速Vc(车速信号V)计算惯性补偿电流Is。例如，图示了检测扭矩T(扭矩信号Ts)、车速Vc(车速信号V)与惯性补偿电流Is之间的相互关系的控制图是基于近似法绘制的、并且提前存储在ROM中。惯性补偿电流计算器22通过将检测扭矩T(扭矩信号Ts)和车速Vc(车速信号V)代入这个控制图中来计算惯性补偿电流Is。
[0049]阻尼器补偿电流计算器23基于扭矩信号Ts、车速信号V、和电动机110的转速信号Vms计算限制电动机110的旋转所需的阻尼器补偿电流Id。即，阻尼器补偿电流计算器23根据检测扭矩T(扭矩信号Ts)、车速Vc(车速信号V)、和电动机110的转速Vm(转速信号Vms)来计算阻尼器补偿电流Id。例如，图示了检测扭矩T(扭矩信号Ts)、车速Vc(车速信号V)、转速Vm(转速信号Vms)与阻尼器补偿电流Id之间的相互关系的控制图是基于近似法绘制的、并且提前存储在ROM中。阻尼器补偿电流计算器23通过将检测扭矩T(扭矩信号Ts)、车速Vc(车速信号V)、和转速Vm(转速信号Vms)代入该控制图中来计算阻尼器补偿电流Id。
[0050]临时革E电流确定单元25基于基极电流计算器21计算的基极电流Ib、惯性补偿电流计算器22计算的惯性补偿电流Is和阻尼器补偿电流计算器23计算的阻尼器补偿电流Id来计算临时革E电流Itf。临时革E电流确定单元25通过将惯性补偿电流I s与基极电流Ib相加并且从基极电流Ib中减去阻尼器补偿电流Id来确定临时靶电流Itf。[0051 ]稍后将描述摆振补偿电流设置单元27。
[0052]最终靶电流确定单元28基于临时靶电流确定单元25确定的临时靶电流Itf和摆振补偿电流设置单元27设置的摆振补偿电流Ir来最终确定靶电流It。实施例中的最终靶电流确定单元28通过将摆振补偿电流IH由摆振补偿电流设置单元27设置)与临时靶电流确定单元25所确定的临时革E电流I tf相加来确定革E电流11。
[0053]下文中，将描述控制器30。
[0054]图5是控制器30的示意性框图。
[0055]如图5中所示，控制器30包括对电动机110的操作进行控制的电机驱动控制器31;驱动电动机110的电机驱动单元32;以及检测实际流过电动机110的实际电流Im的电机电流检测器33。
[0056]电机驱动控制器31包括反馈(F/B)控制器40和PffM信号发生器60，该反馈控制器基于靶电流计算器20最终确定的靶电流It与供应给电动机110并且由电机电流检测器33检测的实际电流Im之间的偏差来进行反馈控制，该信号发生器生成脉宽调制(PffM)信号来以PWM方式驱动电动机110。
[0057]反馈控制器40包括偏差计算器41和反馈(F/B)处理器42，该偏差计算器获得靶电流计算器20最终确定的靶电流It与电机电流检测器33检测的实际电流Im之间的偏差，该反馈处理器进行反馈过程从而将偏差设置为零。
[0058]反馈(F/B)处理器42进行反馈控制从而使靶电流It与实际电流Im—致。例如，反馈处理器42分别使用比例元素和积分元素按比例和积分方式处理该偏差(由偏差计算器41计算)，并且使用加法计算器将产生的值相加在一起。
[0059]PffM信号发生器60基于反馈控制器40的输出值以PffM方式生成驱动电动机110所需的PffM信号并且输出所生成的PffM信号。
[0060]电机驱动单元32是所谓的反相器。例如，电机驱动单元32包括六个独立的晶体管(FET)作为开关元件，这六个晶体管当中的三个晶体管分别连接在电源的正极线与三相电线圈之间，而另外三个晶体管分别连接在电源的负极(接地)线与三相电线圈之间。电机驱动单元32驱动从这六个晶体管中选择的两个晶体管的栅极从而接通和关断这两个晶体管，并且因此控制电动机110的驱动。
[0061]电机电流检测器33检测来自施加于分流电阻器的两端的电压的实际电流Im(流过电动机110)的值，该分流电阻器连接至电机驱动单元32。
[0062]下文中，将描述摆振补偿电流设置单元27。
[0063]当发生摆振现象时，振动经由齿条轴105、小齿轮轴106、转向轴102等等从前轮150传送至转向盘101。
[0064]摆振补偿电流设置单元27设置电动机110抵消由于摆振现象传送至转向盘101的振动所需的摆振补偿电流Ir。即，需要摆振补偿电流Ir来驱动电动机110，这样使得旋转扭矩与由于摆振现象经由前轮150、齿条轴105等等传送至小齿轮轴106的旋转扭矩反向地施加于小齿轮轴106。
[0065]图6是摆振补偿电流设置单元27的示意性框图。
[0066]摆振补偿电流设置单元27包括摆振周期提取单元271和扭矩变化量计算器272，该摆振周期提取单元提取具有预定频率带宽分量的检测扭矩T(由扭矩传感器109检测)，该扭矩变化量计算器计算相对于提取扭矩Te具有反相的扭矩变化量，该提取扭矩是摆振周期提取单元271提取的检测扭矩T。
[0067]摆振补偿电流设置单元27包括车速校正系数设置单元273和车速校正系数乘法单元274，该车速校正系数设置单元基于车速信号V设置车速校正系数Kv，该车速校正系数乘法单元通过将(扭矩变化量计算器272计算的)扭矩变化量乘以车速校正系数设置单元273设置的车速校正系数Kv来计算校正之后的扭矩变化量。
[0068]摆振补偿电流设置单元27包括基于车速校正系数乘法单元274计算的校正之后的扭矩变化量来计算基极摆振补偿电流Irb的基极摆振补偿电流计算器275，该基极摆振补偿电流是摆振补偿电流Ir的基础。
[0069]摆振补偿电流设置单元27包括绝对值计算器276和平均单元277，该绝对值计算器计算摆振周期提取单元271提取的提取扭矩Te的绝对值，该平均单元对绝对值计算器276计算的提取的绝对扭矩Te I进行平均。
[0070]摆振补偿电流设置单元27包括扭矩校正系数设置单元278，该扭矩校正系数设置单元基于从平均单元277进行的平均获得的平均扭矩Ta设置用于校正(基极摆振补偿电流计算器275计算的)基极摆振补偿电流Irb的扭矩校正系数Kt。
[0071]摆振补偿电流设置单元27包括摆振补偿电流计算器279，该摆振补偿电流计算器通过将(基极摆振补偿电流计算器275计算的)基极摆振补偿电流Irb乘以扭矩校正系数设置单元278设置的扭矩校正系数Kt来计算摆振补偿电流Ir。
[0072]摆振周期提取单元271包括带通滤波器271a和中心频率设置单元271b，该带通滤波器只允许来自扭矩传感器109的扭矩信号Td中的集中在中心频率Frc周围的预定频率带宽内的信号通过，而不允许(抑制)具有其他频率的信号通过，该中心频率设置单元根据车速Vc设置带通滤波器271a的中心频率Frc。
[0073]图7是示意性图示了带通滤波器271a的曲线图。在图7中，横轴表示频率，而纵轴表示增益。
[0074]带通滤波器271a是用于仅允许集中在中心频率Frc周围的预定频率带宽(例如，3Hz)内的信号通过、而不允许(抑制)具有其他频率的信号通过的滤波器。带通滤波器271a可以通过由模拟电路、CPU等等执行的程序(软件)来配置。中心频率Frc由中心频率设置单元271b来设置。
[0075]图8是图示了车速Vc与带通滤波器271a的中心频率Frc之间的相互关系的示意性控制图。
[0076]中心频率设置单元271b基于车速信号V确定带通滤波器271a的中心频率Frc1JP,中心频率设置单元271b根据车速Vc计算中心频率Frc。例如，图8中示例性图示了车速Vc(车速信号V)与中心频率Frc之间的相互关系的控制图是基于近似法绘制的、并且提前存储在ROM中。中心频率设置单元271b通过将车速Vc(车速信号V)代入这个控制图来计算中心频率Frc。同样，中心频率设置单元271b用作用于基于车速Vc改变中心频率Frc的改变装置的实例。
[0077]由于摆振现象引起的一个振动周期被视为前轮150的一次旋转，因此这种振动的频率取决于前轮150的转速，并且与前轮150的转速成比例地增加。取决于车辆类型，前轮150的直径可以不同。取决于车辆选项，甚至对于相同车辆类型，前轮150的直径可以不同。相比之下，认为引起发生摆振现象的前轮150的转速取决于车辆类型或车辆选项而不同，但通常，摆振现象在预定转速范围发生。由于这个原因，在具有大直径前轮150的车辆中，摆振现象在低车速Vc发生，并且摆振现象引起的振动频率较低。相比之下，在具有小直径前轮150的车辆中，摆振现象在高车速Vc发生，并且摆振现象引起的振动频率较高。典型地，认为摆振现象弓I起的振动频率介于I OHz与20Hz之间。
[0078]如图8中图示了车速Vc与带通滤波器271a的中心频率Frc之间的相互关系的控制图，鉴于这些因素，车速Vc和中心频率Frc被设置成在认为发生摆振现象的车速范围内具有比例关系。在低于认为发生摆振现象的车速范围的车速范围内的中心频率Frc被设置为在认为发生摆振现象的车速范围中的最小车速下的中心频率Frc。在高于认为发生摆振现象的车速范围的车速范围内的中心频率Frc被设置为在认为发生摆振现象的车速范围中的最大车速下的中心频率Frc。
[0079]例如，在实施例中的转向设备100组装到的车辆中，中心频率设置单元271b通过获取摆振现象引起的振动发生的车速Vc、并且将所获取的车速Vc代入图8中示例性图示的控制图中来计算中心频率Frc ο中心频率设置单元27 Ib将所计算的中心频率Frc设置为带通滤波器271a的中心频率Frc。例如，中心频率设置单元271b能够获取关于车辆的识别信息、并且从ROM读取和获取车速Vc，在该车速下，发生摆振现象引起的振动，并且其对应于所获取的识别信息。举例来讲，中心频率设置单元271b能够基于设置转向设备100的操作者输入的值来获取车速Vc，在该车速下，发生摆振现象引起的振动。
[0080]具有前述配置的摆振周期提取单元271只允许来自扭矩传感器109的扭矩信号Td中的集中在中心频率Frc(由中心频率设置单元271b设置)周围的预定频率带宽内的信号通过，并且因此摆振周期提取单元271高度精确地提取具有摆振现象引起的振动频率的信号。
[0081]摆振周期提取单元271可以通过进行计算过程从检测扭矩T提取摆振现象引起的振动的频率分量。例如，摆振周期提取单元271可以读取来自扭矩传感器109的检测扭矩T，并且每隔预定时间间隔(例如，4毫秒)就提取预定频率带宽分量。
[0082]扭矩变化量计算器272计算相对于摆振周期提取单元271提取的检测扭矩T具有反相的扭矩变化量。例如，扭矩变化量计算器272进行计算过程以便计算(摆振周期提取单元271提取的)检测扭矩T的2阶微分值，并且计算(摆振周期提取单元271提取的)特定频率分量的反相分量作为相对于检测扭矩T具有反相的扭矩变化量。可以通过区分并且补偿摆振周期提取单元271提取的检测扭矩T的相位来计算这些反相分量。
[0083]图9是图示了扭矩变化量计算器272进行的计算过程的流程图。
[0084]扭矩变化量计算器272每隔预定时间间隔(例如，4毫秒)重复执行图9中图示的计算过程。
[0085]参照图9，扭矩变化量计算器272读取是摆振周期提取单元271提取的检测扭矩T的提取扭矩Te(步骤SlOl )。扭矩变化量计算器272基于在当前例程中读取的提取扭矩Te和在第一前述例程中读取的提取扭矩Te来计算从第一前述例程到当前例程的提取扭矩Te的I阶微分值(提取扭矩Te的变化速度)(下文中称为“当前I阶微分值”步骤S102)。之后，扭矩变化量计算器272基于在第一前述例程中读取的提取扭矩Te和在第二前述例程中读取的提取扭矩Te来计算从第二前述例程到第一前述例程的提取扭矩Te的I阶微分值(提取扭矩Te的变化速度)(下文中称为“第一前述I阶微分值”)(步骤S103)。之后，扭矩变化量计算器272基于在步骤S102中计算的当前I阶微分值和在步骤S103中计算的第一前述I阶微分值来计算提取扭矩Te的2阶微分值(提取扭矩Te的变化加速度)(相对于提取扭矩Te具有反相的扭矩变化量)(步骤S104)。
[0086]在步骤S102的第一前述例程中计算的提取扭矩Te的I阶微分值可以用于步骤S103的当前例程中。
[0087]图10是图示了车速Vc与车速校正系数Kv之间的相互关系的示意性控制图。
[0088]车速校正系数设置单元273根据车速Vc设置车速校正系数Kv。图10中示例性图示了车速Vc与车速校正系数Kv之间的相互关系的控制图是基于近似法绘制的、并且提前存储在ROM中。车速校正系数设置单元273通过将车速Vc代入这个控制图中来计算车速校正系数Κν，并且设置所计算的值作为车速校正系数Kv。
[0089]在图10中示例性图示的控制图中，当车速Vc低于或等于预定下限车速Vl时，车速校正系数Kv被设置为零，并且当车速Vc高于或等于预定上限车速V2时，车速校正系数Kv被设置为一。当车速Vc高于下限车速Vl且低于上限车速V2时，车速校正系数Kv被设置成随着车速Vc的增加而从零增加到一。可以举例说明高于下限车速Vl的车速是认为发生摆振现象的车速范围的情况。可以举例说明上限车速V2存在于认为发生摆振现象的车速范围内的情况。
[0090]车速校正系数乘法单元274通过将相对于检测扭矩T(由摆振周期提取单元271提取)具有反相的扭矩变化量乘以车速校正系数设置单元273设置的车速校正系数Kv来计算校正后的扭矩变化量。即，车速校正系数乘法单元274基于车速Vc校正扭矩变化量。
[0091]同样，车速校正系数设置单元273和车速校正系数乘法单元274用作用于基于车速Vc来校正变化量的校正装置的实例，该变化量相对于通过带通滤波器271a的检测扭矩T具有反相。
[0092]基极摆振补偿电流计算器275基于车速校正系数乘法单元274计算的校正后的扭矩变化量来计算基极摆振补偿电流Irb。
[0093]图11是图示了校正后的扭矩变化量与基极摆振补偿电流Irb之间的相互关系的示意性控制图。图11中示例性图示了校正后的扭矩变化量与基极摆振补偿电流Irb之间的相互关系的控制图是基于近似法绘制的、并且提前存储在ROM中。基极摆振补偿电流计算器275通过每隔预定时间间隔(例如，4毫秒)读取校正后的扭矩变化量、并且将所读取的校正后的扭矩变化量代入这个控制图中来计算基极摆振补偿电流Irb。同样，基极摆振补偿电流计算器275用作用于基于相对于通过带通滤波器271a的检测扭矩T具有反相的变化量来计算基极抑制电流的基极抑制电流计算装置的实例，该基极抑制电流是抑制从前轮150传送至转向盘1I的扰动扭矩所需的抑制电流的基础。
[0094]绝对值计算器276计算具有正号或负号的提取扭矩Te的绝对值。绝对值计算器276计算的值是提取的绝对扭矩I Te I。
[0095]平均单元277对当前例程到第η个前述例程的所提取的绝对扭矩|Te |的值进行平均，这些值是从绝对值计算器276每隔预定时间间隔重复进行的计算中获得。从平均单元277进行的平均获得的值是平均扭矩Ta AIR滤波器可以作为平均单元277来举例说明。例如，N可以是100。
[0096]图12是图示了平均扭矩Ta与扭矩校正系数Kt之间的相互关系的示意性控制图。
[0097]扭矩校正系数设置单元278根据是从平均单元277进行的平均中获得的值的平均扭矩Ta来设置扭矩校正系数Kt。例如，图12中示例性图示了平均扭矩Ta与扭矩校正系数Kt之间的相互关系的控制图是基于近似法绘制的、并且提前存储在ROM中。扭矩校正系数设置单元278通过将平均扭矩Ta代入这个控制图中来计算扭矩校正系数Kt，并且设置所计算的值作为扭矩校正系数Kt。
[0098]在图12中示例性图示的控制图中，当平均扭矩Ta低于预定下限扭矩Tl时，扭矩校正系数Kt被基本上设置为零，并且当平均扭矩Ta大于预定上限扭矩T2时，扭矩校正系数Kt被设置为基本为一。在大于下限扭矩Tl且小于上限扭矩T2的平均扭矩Ta的范围中时，扭矩校正系数Kt被设置成从零逐渐增加到一。其原因在于，在认为发生摆振现象的频率带宽中，摆振现象引起的扭矩振动的振幅大小被认为显著大于摆振现象之外的因素引起的扭矩振动的振幅大小。以此方式设置扭矩校正系数Kt，从而将摆振补偿电流Ir设置为零，达到认为摆振现象以外的因素引起的扭矩振动受到抑制的程度。如图12中所示，当平均扭矩Ta存在于下限扭矩Tl附近时，扭矩校正系数Kt被设置为随着平均扭矩Ta的增加而从零逐渐增加。当平均扭矩Ta存在于上限扭矩T2附近时，扭矩校正系数Kt被设置为随着平均扭矩Ta的增加而从一逐渐减小。
[0099]摆振补偿电流计算器279通过将(基极摆振补偿电流计算器275计算的)基极摆振补偿电流Irb乘以扭矩校正系数设置单元278设置的扭矩校正系数Kt来计算摆振补偿电流Ir( Ir = Irb XKt)。
[0100]同样，摆振补偿电流计算器279用作用于通过根据提取扭矩Te的振幅的大小校正基极摆振补偿电流Irb来计算摆振补偿电流Ir的抑制电流计算装置的实例，该摆振补偿电流用作抑制电流的实例。摆振补偿电流计算器279进行校正，这样使得与振幅的大小大于预定值时相比，当提取扭矩Te的振幅的大小小于该预定值时，摆振补偿电流Ir被设置成较低。例如，当该大小是预定值时，第N个提取的绝对扭矩I Te I (提取扭矩Te的绝对值)的平均值可以是上限扭矩T2。
[0101]摆振补偿电流设置单元27将通过前述技术计算的摆振补偿电流Ir存储在存储区域中，如RAM。
[0102]最终靶电流确定单元28将摆振补偿电流Ir与存储在存储区域(如RAM)中的临时靶电流Itf相加，并且将所计算的值确定为革E电流It。
[0103]在具有前述配置的转向设备100中，靶电流It包含摆振补偿电流Ir，该摆振补偿电流是电动机110抵消由于摆振现象传送至转向盘101的振动所需的电流。因此，可以抑制摆振现象引起的振动向驾驶员传送。
[0104]具有前述配置的靶电流计算器20始终将通过使摆振补偿电流Ir与临时靶电流Itf相加而获得的电流确定为靶电流It。由于这个原因，当摆振现象引起的大幅振动没有发生时，期望将摆振补偿电流Ir设置为零。在实施例中，根据认为发生摆振现象引起的振动的车速Vc，摆振补偿电流设置单元27的带通滤波器271a只允许集中在中心频率Frc周围的预定频率带宽内的信号通过而不允许具有其他频率的信号通过。由于这个原因，与当中心频率Frc没有根据车速Vc变化、并且允许在涵盖所有车辆类型或车辆选项的频率带宽(例如，1Hz至20Hz)内的信号通过的滤波器提取具有摆振现象引起的振动频率的信号时相比，当摆振现象引起的振动没有发生时，实施例中的摆振补偿电流设置单元27能够抑制摆振补偿电流Ir的施加。
[0105]由于认为当车速Vc在特定速度范围内时发生摆振现象引起的振动，因此在图10中示例性图示的控制图中，当车速Vc低于认为发生摆振现象引起的振动的车速范围时，车速校正系数Kv被设置为零。相应地，当没有发生摆振现象引起的振动时，摆振补偿电流Ir被设置为零。因此，即使没有发生摆振现象引起的振动，摆振补偿电流Ir在靶电流It中存在也能够受到抑制。
[0106]因此，当没有发生摆振现象引起的振动时，可以抑制转向感恶化。
[0107]摆振补偿电流设置单元27的基极摆振补偿电流计算器275计算的基极摆振补偿电流Irb是基于扭矩变化量计算器272所计算的、相对于提取扭矩Te具有反相的扭矩变化量的值。如图4和图11中所示，当扭矩传感器109检测的检测扭矩T相对于扭矩变化量具有反相(反号(当一个具有正号时，另一个具有负号))时，基极电流Ib相对于基极摆振补偿电流Irb具有反号(当一个具有正号时，另一个具有负号)。由于这个原因，摆振补偿电流设置单元27能够高度精确地计算电动机110抵消由于摆振现象传送至驾驶员的振动所需的电流。
[0108]由于认为摆振现象引起的扭矩振动的振幅的大小大于特定大小，因此在图12中示例性图示的控制图中，当平均扭矩Ta小于摆振现象引起的扭矩振动的振幅的大小时，扭矩校正系数Kt被设置为小于一。相应地，即使摆振现象以外的因素引起扭矩振动，也能够抑制摆振补偿电流Ir在靶电流It中(达到抵消通过带通滤波器271a的扭矩振动的程度)的存在。
[0109]图13A至图13C是图示了当输入摆振现象引起扭矩振动时的检测扭矩T、提取扭矩Te、提取的绝对扭矩I Te |、和平均扭矩Ta的曲线图。图13D至图13F是图示了当输入摆振现象以外的因素引起扭矩振动时的检测扭矩T、提取扭矩I Te |、提取的绝对扭矩Te、和平均扭矩Ta的曲线图。
[0110]当输入摆振现象引起的扭矩振动时，扭矩传感器109检测的检测扭矩T如图13A中图示的那样波动，并且通过带通滤波器271a的提取扭矩Te如图13B中图示的那样波动。由于当摆振现象引起输入扭矩振动时，检测扭矩T的频率是通过带通滤波器271a的频率，因此检测扭矩T与提取扭矩Te相同。是提取扭矩Te的绝对值的提取的绝对扭矩I Te |如图13C中的细实线图示的那样波动，并且通过对提取的绝对扭矩I Te I求平均获得的平均扭矩Ta如图13C中的加粗实线图示的那样波动。由于当摆振现象引起输入扭矩振动时，平均扭矩Ta被计算为大于上限扭矩T2的值，因此扭矩校正系数设置单元278将扭矩校正系数Kt设置为一。由于这个原因，摆振补偿电流计算器279计算的摆振补偿电流Ir具有与基极摆振补偿电流计算器275计算的基极摆振补偿电流Irb相同的值(Ir = Irb)。
[0111]相比之下，认为输入摆振现象以外的因素引起的扭矩振动，例如，当如图13D中图示的那样波动时，认为输入扭矩传感器109检测的检测扭矩T的扭矩振动。当摆振现象以外的因素引起的扭矩振动的一部分具有通过带通滤波器271a的频率分量时，摆振周期提取单元271提取的提取扭矩Te如图13E图示的那样波动。是提取扭矩| Te |的绝对值的提取的绝对扭矩Te如图13F中的细实线图示的那样波动，并且通过对提取的绝对扭矩I Te I求平均获得的平均扭矩Ta如图13F中的加粗实线图示的那样波动。由于当摆振现象以外的因素引起输入扭矩振动时，平均扭矩Ta主要被计算为小于下限扭矩Tl的值，因此扭矩校正系数设置单元278主要地将扭矩校正系数Kt设置为零。由于这个原因，摆振补偿电流计算器279计算的摆振补偿电流Ir主要是零(Ir = Irb X 0 = 0)。
[0112]如上所述，根据实施例中的摆振补偿电流设置单元27，即使没有发生摆振现象引起的扭矩振动，也能够抑制(抵消通过带通滤波器271a的扭矩振动所需的)摆振补偿电流Ir在靶电流It中的存在。
[0113]因此，当摆振现象引起的振动没有发生时，可以抑制转向感恶化。
[0114]在实施例中，基本上检测扭力杆112的扭转量的传感器被用作检测施加于转向盘101的转向扭矩和经由前轮150传送至小齿轮轴106的扰动扭矩的扭矩传感器109;然而，本发明并不旨在局限于实施例中的这种配置。例如，可以采用基于磁致伸缩引起的磁特性变化来检测扭矩的磁致伸缩传感器。
[0115]在实施例中，控制对摆振现象引起的振动的抑制应用于小齿轮型电机驱动的动力转向设备;然而，这种控制的应用不局限于小齿轮型电机驱动的动力转向设备。这种控制可以应用于其他类型的电机驱动的动力转向设备，如双小齿轮型电机驱动的动力转向设备和齿条辅助型电机驱动的动力转向设备。
【主权项】
1.一种电机驱动的动力转向设备，包括: 转向轴，所述转向轴被配置为连同车辆的转向盘一起旋转； 小齿轮轴，所述小齿轮轴被配置为通过相对于转动转向轮的齿条轴进行旋转来向所述齿条轴施加驱动力； 检测装置，所述检测装置被配置为检测所述转向轴与所述小齿轮轴之间的扭矩； 电动机，所述电动机被配置为向所述齿条轴施加驱动力； 基极电流计算装置，所述基极电流计算装置被配置为基于所述检测装置所检测的检测扭矩来计算基极电流，所述基极电流是待供应给所述电动机的靶电流的基础； 带通滤波器，所述带通滤波器被配置为允许由所述检测装置检测的所述检测扭矩的预定范围的频率分量通过所述带通滤波器； 基极抑制电流计算装置，所述基极抑制电流计算装置被配置为，基于作为通过所述带通滤波器之后的所述检测扭矩的传递扭矩来计算基极抑制电流，所述基极抑制电流是抑制从所述转向轮传送至所述转向盘的扰动扭矩所需的抑制电流的基础； 抑制电流计算装置，所述抑制电流计算装置被配置为，根据所述传递扭矩的振幅的大小、通过校正由所述基极抑制电流计算装置计算的所述基极抑制电流来计算所述抑制电流；以及 靶电流确定装置，所述靶电流确定装置被配置为，基于由所述基极电流计算装置计算的所述基极电流和由所述抑制电流计算装置计算的所述抑制电流来确定所述革E电流。2.根据权利要求1所述的电机驱动的动力转向设备， 其中，所述抑制电流计算装置进行校正，使得与当所述传递扭矩的振幅的大小大于预定值时相比，当所述振幅的大小小于所述预定值时，所述抑制电流被设置为较小。3.根据权利要求1或2所述的电机驱动的动力转向设备， 其中，所述基极抑制电流计算装置基于相对于所述传递扭矩具有反相的变化量来计算所述基极抑制电流。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机驱动的动力转向设备， 其中，所述带通滤波器是允许集中在中心频率周围的预定范围的频率分量通过的滤波器， 其中，所述电机驱动的动力转向设备进一步包括: 改变装置，所述改变装置被配置为基于作为所述车辆的移动速度的车速来改变所述中心频率。5.根据权利要求1所述的电机驱动的动力转向设备，所述电机驱动的动力转向设备进一步包括: 校正装置，所述校正装置被配置为基于作为所述车辆的移动速度的车速来校正相对于所述传递扭矩具有反相的变化量， 其中，所述基极抑制电流计算装置基于所述校正装置校正的所述变化量来计算所述基极抑制电流。
【文档编号】B62D101/00GK106004990SQ201610169649
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】田上杏, 田上杏一, 横井克年, 石丸咏之, 岩濑雅祐
【申请人】株式会社昭和