电动助力转向装置的制作方法

专利名称：电动助力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过驱动电动机来减小由驾驶员施加在转向盘上的转向力矩 的电动助力转向装置。
背景技术：
以往，在电动助力转向装置的微机发生故障的情况下，作为确保安全性的 单元，提出了判断转向力矩的方向与电动机的驱动方向是否一致、在不一致的 情况下禁止驱动电动机的联锁单元(例如，参照专利文献l)。
根据上述已有的装置，检测出由驾驶员进行转向所产生的转向力矩，根据 与该检测出的转向力矩对应的转向力矩信号，计算目标电动机电流，然后根据 该目标电动机电流来驱动电动机，从而减小驾驶员产生的转向力矩。另一方面， 联锁单元对于前述转向力矩信号计算出驱动禁止区域，若转向力矩信号为向右
或居中，则禁止向左驱动，若转向力矩信号为向左或居中，则禁止向右驱动， 在减小驾驶员转向力矩的方向上进行电动机驱动，在增大驾驶员转向力矩的方 向上禁止电动机驱动。
专利文献l:日本专利特许第2891069号公报
然而，在上述已有装置中，存在以下情况，即，用于目标电动机电流计算 的转向力矩信号和用于联锁单元的转向力矩信号会产生差异，因此，在转向力 矩信号以短周期变化的情况下，有时即使正确进行了目标电动机电流的计算， 但联锁单元也判定是驱动禁止区域，从而停止电动机的驱动。其结果，产生无 法确保转向系统的稳定性和无法设定所期望的转向感觉的问题。
此外，在限制目标电动机电流的设定范围、使得用于目标电动机电流计算 的转向力矩信号和用于联锁单元的转向力矩信号之差小于规定值的情况下，存 在无法设定期望的转向感觉的问题
发明内容
本发明是为了解决已有装置中的上述问题而完成的，目的在于提供一种可 以确保转向系统的稳定性并能设定期望的转向感觉的电动助力转向装置。
本发明的电动助力转向装置是利用电动机的驱动力减小由车辆驾驶员经 转向盘施加给转向系统的转向力矩的电动助力转向装置，具备检测前述转向 力矩并输出与该转向力矩对应的转向力矩信号的转向力矩检测器；对从前述转 向力矩检测器输出的前述转向力矩信号实施滤波处理、并输出该滤波处理后的 转向力矩信号的第一滤波器单元；输入从前述第一滤波器单元输出的前述转向 力矩信号、并根据该输入的转向力矩信号输出电动机驱动信号的控制单元；对 从前述转向力矩检测器输出的前述转向力矩信号实施滤波处理、并输出该滤波 处理后的转向力矩信号的第二滤波器单元；输入从前述第二滤波器单元输出的 前述转向力矩信号、并根据该输入的前述转向力矩信号输出限制前述电动机驱 动的电动机驱动禁止信号的联锁单元；以及根据从前述控制单元输出的前述电 动机驱动信号和从前述联锁单元输出的前述电动机驱动禁止信号、驱动前述电 动机的电动机驱动单元，其中，前述第二滤波器单元实施前述滤波处理，以降 低从前述第一滤波器单元输入到前述控制单元的前述转向力矩信号、与从前述 第二滤波器单元输入到前述联锁单元的前述转向力矩信号之差。
根据本发明的电动助力转向装置优选具备使前述第一滤波器单元的滤波 器特性根据前述车辆或前述驾驶员的状态而动态变化的第一滤波器特性调整 单元。
另外，根据本发明的电动助力转向装置优选的是，前述第一滤波器特性调 整单元构成为使得前述第二滤波器单元的滤波器特性与前述第一滤波器单元 的滤波器特性一起发生变化。
另外，根据本发明的电动助力转向装置优选具备使前述第二滤波器单元 的滤波器特性根据前述车辆或前述驾驶员的状态而动态变化的第二滤波器特 性调整单元。
而且，根据本发明的电动助力转向装置优选的是，前述第一滤波器单元由 安装于前述车辆的第一微机构成，前述第二滤波器单元由模拟电路构成。
还有，根据本发明的电动助力转向装置优选的是，前述第一滤波器单元由 安装于前述车辆的第一微机构成，前述第二滤波器单元由安装于前述车辆的第 二微机构成。
根据本发明的电动助力转向装置，由于使第二滤波器单元实施滤波处理，
5以降低从第一滤波器单元输入到控制单元的转向力矩信号、与从第二滤波器单 元输入到联锁单元的转向力矩信号之差，因此可以确保转向系统的稳定性，并 且可以设定所期望的转向感觉。


图l是表示本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置结构的结构图。 图2是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的第一滤波器
单元的传递函数的说明图。
图3是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的第二滤波器
单元的结构的说明图。
图4是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的联锁单元所
设定的驱动禁止区域的例子的说明图。
图5是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的电动机驱动 信号、向右驱动禁止信号、向左驱动禁止信号和电动机驱动控制信号的关系的 表格。
图6是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的目标电流和 驱动禁止区域的说明图。
图7是表示不进行第二滤波器单元的滤波处理时的转向力矩信号的波形图。
图8是表示未进行第二滤波器单元的滤波处理的转向力矩信号、与进行了 第一滤波器单元的滤波处理的转向力矩信号的关系图。
图9是表示联锁单元根据目标电流和未实施第二滤波器单元的滤波处理的
转向力矩信号而设定的驱动禁止区域的说明图。
图10是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的转向力矩信 号的波形图。
图ll是表示本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置中的转向力矩信号图。
图12是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的目标电流和
驱动禁止区域的说明图。
图13是表示本发明的实施方式2有关的电动助力转向装置结构的结构图。 图14是表示本发明的实施方式2有关的电动助力转向装置中的第一滤波器单元的结构的说明图。
图15是表示本发明的实施方式2有关的电动助力转向装置中的根据来自第
一滤波器特性调整单元的滤波器特性选择信号调整第一滤波器单元的滤波器 特性的情况下的、转向力矩信号和目标电流的关系的说明图。
图16是表示本发明的实施方式2有关的电动助力转向装置中的第二滤波器 单元的结构的说明图。
图17是表示本发明的实施方式3有关的电动助力转向装置结构的结构图。 图18是表示本发明的实施方式3有关的电动助力转向装置中的第二滤波器
单元的结构的说明图。
图19是表示本发明的实施方式3有关的电动助力转向装置中的第二滤波器
单元的滤波器特性的说明图。
图20是表示本发明的实施方式4有关的电动助力转向装置结构的结构图。 图21是表示本发明的实施方式5有关的电动助力转向装置结构的结构图。 图22是表示根据作为本发明基础的技术的电动助力转向装置结构的结构图。
图23是表示根据作为本发明基础的技术的电动助力转向装置的驱动禁止 区域的说明图。
图24是表示根据作为本发明基础的另一技术的电动助力转向装置结构的 结构图。
图25是表示根据作为本发明基础的另一技术的电动助力转向装置的驱动 禁止区域的说明图。
图26是表示根据作为本发明基础的又一技术的电动助力转向装置结构的 结构图。
图27是表示根据作为本发明基础的又一技术的电动助力转向装置的驱动 禁止区域的说明图。 标号说明
1转向力矩检测器
2电动机
3第一微机
4联锁单元
5电动机驱动单元6第二微机
7电动机电流检测单元
31第一滤波器单元
32目标电流计算单元
33电动机驱动信号生成单元
41第二滤波器单元
44第二滤波器特性调整单元
具体实施例方式
首先，对根据作为本发明基础的技术的电动助力转向装置进行说明。图22 是表示根据作为本发明基础的技术的电动助力转向装置的结构图。图22中，转 向力矩检测器l检测出车辆驾驶员经转向盘施加到转向系统中的转向力矩，并 输出与该检测出的转向力矩对应的转向力矩信号Strq。
电动机2向转向系统施加减小驾驶员的转向力矩的驱动力。第一微机3根据 来自转向力矩检测器l的转向力矩信号Strq，生成电动机驱动信号Stmtr,并输 入到电动机驱动单元5。电动机驱动单元5根据电动机驱动信号Stmtr和作为来 自后述的联锁单元4的电动机驱动禁止信号的向右驱动禁止信号Sinhr以及向 左驱动禁止信号Sinhl，输出电动机驱动控制信号Sdmtr，控制电动机2。
第一滤波器单元31对转向力矩检测器1的输出、即转向力矩信号Strq实施 滤波处理，并输出输出信号Strgfl。目标电流计算单元32根据第一滤波器单元 31的输出信号Strgfl计算出目标电动机电流Sti。电动机驱动信号生成单元33 根据目标电流计算单元32的输出、即目标电动机电流Sti生成驱动电动机2用的 电动机驱动信号Stmtr并输出。上述第一滤波器单元31、目标电流计算单元32、 及电动机驱动信号生成单元33由第一微机构成。
联锁单元4根据转向力矩检测器1的输出，判断对于电动机2的驱动是许可 还是禁止，输出后述的电动机驱动禁止信号。另外，利用目标电流计算单元32 和电动机驱动信号生成单元33构成电动助力转向装置的控制单元。
由上述构成的、根据作为本发明基础的技术的电动助力转向装置中，若驾 驶员操作转向盘(未图示)，则转向力矩检测器l检测出驾驶员的转向力矩，并 输出与该检测出的转向力矩对应的转向力矩信号Strq。来自转向力矩检测器l 的转向力矩信号Strq分别输入到第一微机3和联锁单元4中。第一滤波器单元31对转向力矩信号Strq实施滤波处理，输出转向力矩信号 Strqfl。另外，第一滤波器单元31用于确保转向系统的稳定性(抑制振动)和 提高转向感觉。此外，第一滤波器单元31的作为滤波器特性的传递函数，具备 例如后述图2所示的频率特性。
目标电流计算单元32使用转向力矩信号Strqfl计算出目标电动机电流 Sti。另外，作为目标电流计算单元32的输入，也可以使用车辆的行驶速度、 转向速度等。电动机驱动信号生成单元33将目标电动机电流Sti转换成为电动 机驱动信号Stnitr并输出。此外，作为电动机驱动信号的实现方法，使用例如 PWM(pulse-width modulation:脉宽调制)方式或串行通信方式。
联锁单元4根据转向力矩信号Strq设定驱动禁止区域。图23是表示联锁单 元4所设定的驱动禁止区域的例子的说明图。图23中，横轴表示转向力矩信号 Strq，纵轴表示驱动方向。如图23所示，若转向力矩信号Strq为向右或居中附 近(转向力矩信号Strq为"0"附近，以下相同)，则如斜线区域P10所示，向左 的规定范围驱动判定为禁止，若转向力矩信号Strq为向左或居中附近，则如斜 线区域P20所示，向右的规定范围驱动判定为禁止。联锁单元4根据转向力矩信 号Strq，在判定为向右驱动禁止区域B1的情况下，输出作为电动机驱动禁止信 号的向右驱动禁止信号Sinhr，在判定为向左驱动禁止区域A1的情况下，输出 作为电动机驱动禁止信号的向左驱动禁止信号Sinhl。
电动机驱动单元5根据第一微机3输出的电动机驱动信号Stmtr、从联锁单 元4输出的向右驱动禁止信号Sinhr以及向左驱动禁止信号Sinhl，计算出电动 机驱动控制信号Sdmtr并输出，进行驱动或停止驱动电动机2的控制。图5是表 示电动机驱动信号Stmtr、向右驱动禁止信号Sinhr、向左驱动禁止信号Sinhl 和电动机驱动控制信号Sdmtr的关系的表格，根据电动机驱动信号Stmtr表示的 驱动方向、向左驱动禁止信号Sinhl表示的"许可"或"禁止"、以及向右驱 动禁止信号Sinhr表示的"许可"或"禁止"，来决定电动机驱动控制信号Sdratr 对电动机2施加的驱动方向或驱动停止的控制内容。
例如，电动机驱动信号Stmtr表示"向右驱动"、向左驱动禁止信号Sinhl 为"许可"、向右驱动禁止信号Sirihr为"禁止"时，电动机驱动控制信号Sdmtr 为"驱动停止"。也就是说，在这种情况下，相当于图23所示的区域B1的范围 内。此外，电动机驱动单元5也可以是如下结构，即， 一旦电动机驱动控制信 号Sdratr为"驱动停止"，则之后都保持电动机驱动停止的状态。如上所述，可以实现在减小驾驶员的转向力矩的方向上进行电动机2的驱
动、在增大驾驶员的转向力矩的方向上禁止电动机2的驱动的电动助力转向装置。
此外，对于联锁单元4的驱动禁止区域，如上述专利文献l中所示，存在会 随电动机电流检测值而变化的情况。图24是表示在使联锁单元产生的驱动禁止 区域随电动机电流检测值而变化的情况下的、根据作为本发明基础的技术的电 动助力转向装置的结构图。图24中，电动机电流检测单元7检测出流过电动机2 的电动机电流，并输出电动机电流检测值Smmtr。联锁单元4输入转向力矩信号 Strq和电动机电流检测值Smmtr，输出作为电动机驱动禁止信号的向右驱动禁 止信号Sinhr和向左驱动禁止信号Sinhl。
图25是表示图24所示的联锁单元4所设定的驱动禁止区域的例子的说明 图。图25中，横轴表示转向力矩信号Strq，纵轴表示电动机电流检测值Snmitr。 如图25所示，在电动机电流检测值Smmtr为"0"附近的规定范围内的情况下， 上述图23所示的向左驱动禁止区域P10以及向右驱动禁止区域P20的各自的一
部分都变为驱动许可区域，其结果，设定为斜线表示的向左驱动禁止区域Pll 和向右驱动禁止区域P21。
另外，对于联锁单元4的驱动禁止区域，存在会随电动机电流目标值而变 化的情况。图26是表示在使联锁单元产生的驱动禁止区域随电动机电流目标值 而变化的情况下的、根据作为本发明基础的技术的电动助力转向装置的结构 图。图26中，联锁单元4输入转向力矩信号Strq和第一微机3输出的电动机电流 目标值Stmtr，输出作为电动机驱动禁止信号的向右驱动禁止信号Sinhr和向左 驱动禁止信号Sinhl。
图27是表示图26所示的联锁单元4所设定的驱动禁止区域的例子的说明 图。图27中，横轴表示转向力矩信号Strq，纵轴表示电动机电流目标值Stratr。 如图27所示，在电动机电流目标值Stmtr为"0"附近的规定范围内的情况下， 上述图23所示的向左驱动禁止区域P10以及向右驱动禁止区域P20的各自的一 部分都变为驱动许可区域，其结果，设定为斜线表示的向左驱动禁止区域P12 和向右驱动禁止区域P22。
在如上所述的根据作为本发明基础的技术的电动助力转向装置的情况下， 存在用于目标电动机电流计算的转向力矩信号、与用于联锁单元的转向力矩信 号会产生差别的情况，因此，在转向力矩信号以短周期变化的情况下，即使正确进行了目标电动机电流的计算，但目标电动机电流有时会进入联锁单元设定 的驱动禁止区域，因此存在电动机的驱动停止的问题。
本发明是为了解决上述作为发明基础的技术以及已有装置中的问题而完 成的，以下，对本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置进行详细说明。
实施方式l
图l是本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置的结构图。图1中，转 向力矩检测器l检测出车辆驾驶员经转向盘施加给转向系统的转向力矩，并输 出与该检测出的转向力矩对应的转向力矩信号Strq。电动机2产生减小驾驶员 转向力矩的动力。第一微机3根据来自转向力矩检测器l的转向力矩信号Strq， 生成电动机驱动信号Stratr并输入到电动机驱动单元5。电动机驱动单元5根据 电动机驱动信号Stratr、与作为来自后述联锁单元4的电动机驱动禁止信号的向 右驱动禁止信号Sinhr以及向左驱动禁止信号Sinhl，输出电动机驱动控制信号 Sdmtr来控制电动机2。
第一滤波器单元31对转向力矩检测器1的输出、即转向力矩信号Strq实施 滤波处理，并输出该滤波处理后的转向力矩信号Strgfi。目标电流计算单元32 根据第一滤波器单元31输出的转向力矩信号Strgfl，计算出目标电动机电流 Sti并输出。电动机驱动信号生成单元33将来自目标电流计算单元32的目标电 动机电流Sti转换成为驱动电动机2用的电动机驱动信号Stmtr,并输出。上述 第一滤波器单元31、目标电流计算单元32和电动机驱动信号生成单元33由第一 微机3构成。
第二滤波器单元41由第一微机3的外部的模拟电路构成，具备与第一滤波 器单元31的滤波器特性类似的滤波器特性。该第二滤波器单元41对转向力矩检 测器l输出的转向力矩信号Strq实施滤波处理，并输出该滤波处理后的转向力 矩信号Strgf2。联锁单元4根据从第二滤波器单元41输出的转向力矩信号 Strgf2，判断对于电动机2的驱动是许可还是禁止，输出电动机驱动禁止信号。 另外，利用目标电流计算单元32与电动机驱动信号生成单元33构成电动助力转 向装置的控制单元。
接着，对上述构成的本发明实施方式l有关的电动助力转向装置的动作进 行说明。图l中，若驾驶员操作转向盘(未图示)，则转向力矩检测器l检测出驾 驶员的转向力矩并输出与该检测出的转向力矩对应的转向力矩信号Strq。转向 力矩信号Strq输入到在第一微机3的内部构成的第一滤波器单元31、和在第一微机3的外部构成的第二滤波器单元41。
第一滤波器单元31对转向力矩信号Strq实施滤波处理，并输出转向力矩信 号Strgfl。图2是表示作为第一滤波器单元31的滤波器特性的传递函数的说明 图，(a)是第一滤波器单元的结构，(b)是相对于频率的增益特性，(c)是相对 于频率的相位特性。第一滤波器单元31根据其滤波器特性，通过对转向力矩信 号Strq实施滤波处理并进行相位补偿，从而可以确保转向系统的稳定性，以及 可以设定所期望的转向感觉。此外，第一滤波器单元31的滤波器特性是固定的。
另一方面，第二滤波器单元41对转向力矩检测器1输出的转向力矩信号 Strq实施滤波处理，并输出该滤波处理后的转向力矩信号Strgf2。在第一滤波 器单元31的频率特性具备上述图2所示的作为滤波器特性的频率特性的情况 下，第二滤波器单元41由例如图3所示的模拟电路构成。
也就是说，图3是表示第二滤波器单元41的结构的说明图，(a)是第二滤波 器单元41的结构，(b)是相对于频率的增益特性，(c)是相对于频率的相位特性。 如图3所示，第二滤波器单元41具备串联连接的第一运算放大器Ampl、第二运 算放大器Amp2、以及第3运算放大器Amp3。第一运算放大器Ampl的同相输入端 子接地，与转向力矩检测器1的输出端子连接的反相输入端子连接有电阻R11和 电容器C11的串联连接体、以及与该串联连接体并联连接的电阻R12。此外，在 第一运算放大器A即1的输出端子和反相输入端子之间，连接有电阻R21和电容 器C21的串联连接体、以及与该串联连接体并联连接的电阻R22。在第3运算放 大器A即3的反相输入端子与第二运算放大器A卿2的输出端子之间，连接有电阻 R22a，还有，在第3运算放大器Amp3的输出端子与反相输入端子之间连接有电 阻R12a。
例如，电阻分别具有以下电阻值电阻Rll为150[kQ];电阻R12、电阻R12a 分别为24[kQ];电阻R21为18[kQ];电阻R22、电阻R22a分别为22[kQ]，电容 器分别具有以下电容值电容器C11为0.022[^F];电容器C21为0. 75[pF]。由 此构成的第二滤波器41的传递函数如图3(a)、 (b)所示，具备与上述图2所示的 第一滤波器31几乎相同的作为滤波器特性的频率特性。
图1中，联锁单元4根据来自第二滤波器单元41的转向力矩信号Strgf2而设 定驱动禁止区域。在这种情况下，从第二滤波器单元41输入到联锁单元4的转 向力矩信号Strqf2、与从第一滤波器单元31输入到目标电流计算单元32的转向 力矩信号Strqfl之差，如后述那样减小了。图4是表示由联锁单元4设定的驱动禁止区域的例子的说明图。图4中，横轴表示转向力矩信号Strgf2，纵轴表示 电动机驱动电流Sti。如图4所示，若转向力矩信号Strgf2为向右或居中附近(转 向力矩信号Strgf2为"0"附近，以下相同)，则判定为向左驱动禁止区域P13， 若转向力矩信号Strgf2为向左或居中附近，则判定为向右驱动禁止区域P23。 联锁单元4根据转向力矩信号Strgf2，若判定为向右驱动禁止区域P23，则输出 作为电动机驱动禁止信号的向右驱动禁止信号Sinhr，若判定为向左驱动禁止 区域P13，则输出作为电动机驱动禁止信号的向左驱动禁止信号Sinhl。
电动机驱动单元5如上述图5所述，根据第一微机3输出的电动机驱动信号 Stmtr、联锁单元4输出的向右驱动禁止信号Sinhr和向左驱动禁止信号Sinhl， 计算出电动机驱动控制信号Sdmtr并输出，对电动机2进行驱动或驱动停止的控 制。电动机驱动信号Stnitr与向右驱动禁止信号Sinhr、向左驱动禁止信号 Sinhl、以及电动机驱动控制信号Sdmtr的关系，如上述图5的表格所示，根据 电动机驱动信号Stmtr表示的驱动方向、向左驱动禁止信号Sinhl表示的"许可" 或"禁止"、以及向右驱动禁止信号Sinhr表示的"许可"或"禁止"，决定 电动机驱动控制信号Sdmtr提供给电动机2的驱动方向或驱动停止的控制内容。
例如，电动机驱动信号Stmtr表示"向右驱动"、向左驱动禁止信号Sinhl 为"许可"、向右驱动禁止信号Sinhr为"禁止"时，电动机驱动控制信号Sdrotr 为"驱动停止"。此外，电动机驱动单元5也可以是如下结构，g卩， 一旦电动 机驱动控制信号Sdmtr为"驱动停止"，则之后都保持电动机驱动停止的状态。
图6是表示目标电流计算单元32根据经第一滤波器单元31实施了滤波处理 的转向力矩信号StrqH而设定的目标电流、以及联锁单元4根据经第二滤波器 单元41实施了滤波处理的转向力矩信号Strqf2而设定的驱动禁止区域的说明 图。图6中，横轴表示转向力矩信号Strqf2，纵轴表示电动机的目标电流Sti。 在这种情况下，目标电流Sti的设定值Cl和C2并未进入图示的向右驱动禁止区 域P23以及向左驱动禁止区域P13。因此，就不会产生上述已有技术和作为本发 明基础的技术那样的不良情况，可以进行电动机2的驱动或驱动停止的控制。
接着，对于本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置不会产生上述已 有技术和作为本发明基础的技术那样的不良情况、并能够进行电动机2的驱动 或驱动停止的控制的理由，以下进行更详细的说明。
首先，说明第二滤波器单元41不对转向力矩信号Strq进行滤波处理而输出 转向力矩信号Strqf2的情况。这种情况相当于未设置第二滤波器单元41的上述作为发明基础的技术的情况。图7是表示不进行第二滤波器单元41的滤波处理 的情况下的转向力矩信号的波形图，表示10[Hz]的正弦波转向力矩信号Strq输 入到第一滤波器单元31以及第二滤波器单元41的情况。
如图7所示，在10[Hz]的正弦波转向力矩信号Strq从转向力矩检测器l输入 到第一滤波器单元31的情况下，经第一滤波器单元31滤波处理后的转向力矩信 号StrqH相对于转向力矩信号Strq，其增益下降且相位延迟。另一方面，从第 二滤波器单元41输出的转向力矩信号Strqf2，由于没有进行第二滤波器单元4 的滤波处理，因此与转向力矩信号Strq相同。
图8是表示在上述的转向力矩信号Strq为10[Hz]正弦波的情况下、未经第 二滤波器单元41的滤波处理的转向力矩信号Strqf2、与经第一滤波器单元31进 行了滤波处理的转向力矩信号Strqfl的关系图。如图8所示，转向力矩信号 Strqfl与转向力矩信号Strqf2的关系用实线D来表示。
图9是表示在转向力矩信号Strq为10[Hz]正弦波的情况下、目标电流计算 单元32根据实施了滤波处理的转向力矩信号Strqfl而设定的目标电流Sti、以 及联锁单元4根据未实施滤波处理的转向力矩信号Strqf2而设定的驱动禁止区 域P23的说明图，横轴表示转向力矩信号Strqf2，纵轴表示目标电流Sti。此外， 图9中向右驱动禁止区域P23的纵轴方向范围仅表示图6所示的向右驱动禁止区
域P23的纵轴方向范围的一部分。
由于目标电流Sti是由目标电流计算单元32根据前述经第一滤波器单元31 的滤波处理后的转向力矩信号Strqfl而设定的，因此若转向力矩信号Strqfl与 转向力矩信号Strqf2相同，则对于转向力矩信号Strqf2的目标电流Si为图9中 虚线所示的C1。然而，由于未经滤波处理的转向力矩信号Strqf2与经滤波处理 的转向力矩信号Strqfl不相同，是前述图8所示的关系，因此对于转向力矩信 号Strqf2的目标电流Si为图9中实线E所示。
其结果，如图9中的X所示，转向力矩信号Strqf2减小到1.5[Nm]附近时， 即使目标电流Sti在"0" A以上，也会进入联锁单元4所决定的向右驱动禁止区 域P23。因而，虽然根据目标电流Sti，应该驱动电动机2，然而却变成了驱动 禁止的状态，从而有可能导致无法确保转向系统的稳定性以及设定所期望的转 向感觉。
接着，对本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置的情况进行说明。 图10是表示本发明的实施方式1有关的电动助力转向装置中的转向力矩信号的波形图，表示向第一滤波器单元31和第二滤波器单元41输入10[Hz]正弦波的转 向力矩信号Strq的情况。如上所述，由于第二滤波器单元41具备与第一滤波器 单元31几乎相同的滤波器特性，因此如图10所示，在输入10[Hz]正弦波的转向 力矩信号Strq时，经第一滤波器单元31的滤波处理后的转向力矩信号Strqfl、 与经第二滤波器单元41的滤波处理后的转向力矩信号Strqf2几乎为同一波形， 相对于转向力矩信号Strq，几乎是同样地发生增益下降及相位滞后。
图ll是表示本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置中的转向力矩信 号Strqf2与转向力矩信号Strqfl的关系图。实施了第二滤波器单元41的滤波处 理后的转向力矩信号Strqf2、与实施了第一滤波器单元31的滤波处理后的转向 力矩信号Strqfl几乎相同，两者的关系为图11中实线F所示的比例关系。
图12是表示在转向力矩信号Strq为10[Hz]正弦波的情况下、目标电流计算 单元32根据实施了第一滤波器单元31的滤波处理的转向力矩信号Strqfl而设 定的目标电流Sti、以及联锁单元4根据实施了第二滤波器单元41的滤波处理的 转向力矩信号Strqf2而设定的驱动禁止区域P23的说明图，横轴表示转向力矩 信号Strqf2，纵轴表示目标电流Sti。此外，图12中的向右驱动禁止区域P23的 纵轴方向范围仅表示图6所示的向右驱动禁止区域P23的纵轴方向范围的一部 分。
根据本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置，由于转向力矩信号 Strqf2与转向力矩信号StrqH大致相同，两者为上述图ll所示的比例关系，因 此对于转向力矩信号Strqf2的目标电流Sti如图12所示，由与所设定的目标电 流C1重叠的实线G表示。因而，如图12中的Y所示，即使转向力矩信号Strqf2减 小到2.0[Nm]附近，目标电流Sti也不会迸入向右驱动禁止区域P23，不会出现 根据目标电流Sti应该驱动电动机2、然而却成为驱动禁止状态的情况，从而可 以确保转向系统的稳定性并设定所期望的转向感觉。
如上所述，根据本发明的实施方式l有关的电动助力转向装置，由于经第 二滤波器单元41滤波处理后的转向力矩信号、与经第一滤波器单元31滤波处理 后的转向力矩信号大致相同，因此在微机3正常计算目标电流的情况下，不会 像己有的装置或作为本发明基础的技术那样，由联锁单元4禁止电动机2的驱 动，从而可以实现能确保转向系统的稳定性、并且设定所期望的转向感觉的电 动助力转向装置。其结果，能够实现在减小驾驶员的转向力矩的方向上进行电 动机2的驱动、在增大驾驶员的转向力矩的方向上禁止电动机2的驱动的电动助实施方式2
在上述实施方式l中，是固定了第一滤波器单元31的特性，但是根据本发
明的实施方式2的电动助力转向装置，可根据利用转向力矩信号、车辆速度信 号、转向速度信号等所识别的车辆运行状态，来切换第一滤波器单元31的特性。
图13是本发明的实施方式2有关的电动助力转向装置的结构图。图13中， 第一滤波器特性调整单元34根据利用转向力矩信号、车辆速度信号、转向速度 信号等所识别的车辆运行状态，调整第一滤波器单元31的滤波器特性。
第一滤波器特性调整单元34根据来自转向力矩检测器1的转向力矩信号 Strq，输出三种滤波器特性选择信号Schr。若转向力矩信号Strq在从O[Nm]到 不足2[Nra]的范围内，则第一滤波器特性调整单元34向第一滤波器单元31提供 表示"A"范围的信号。若转向力矩信号Strq在从2[Nm]到不足5[Nm]的范围内， 则第一滤波器特性调整单元34向第一滤波器单元31提供表示"B"范围的信号。 若转向力矩信号Strq在5[Nm]以上，则第一滤波器特性调整单元34向第一滤波 器单元31提供表示"C"范围的信号。
第一滤波器单元31如后文所述，具备用互不相同的滤波器特性进行滤波器 处理的第一滤波器结构体F1、第二滤波器结构体F2、以及第3滤波器结构体F3， 根据来自第一滤波器特性调整单元34的滤波器特性选择信号Schr，选择进行滤 波处理的滤波器结构体。图14是表示第一滤波器单元31的结构的说明图，(a) 是表示滤波器特性选择信号Schr与滤波器特性相对应的表格，(b)是表示第一 滤波器单元31的结构，(c)是表示相对于选择频率的增益特性，(d)是表示相对 于频率的相位特性。图14(b)中，开关S1、 S2根据来自第一滤波器特性调整单 元34的滤波器特性选择信号Schr的值，选择第一滤波器结构体F1、第二滤波器 结构体F2、以及第3滤波器结构体F3中的某一个。
由第一微机3这样构成，使得第一滤波器结构体F1具备第一滤波器特性A1， 第二滤波器结构体F2具备第二滤波器特性B1，第3滤波器结构体F3具备第3滤波 器特性C1。第一滤波器结构体F1、第二滤波器结构体F2、以及第3滤波器结构 体F3的相对于频率的增益特性以及相位特性的不同，分别如图14(c)、 (d)所示。
在来自第一滤波器特性调整单元34的滤波器特性选择信号Schr在"A"范 围内的情况下，切换开关S1、 S2以选择第一滤波器结构体F1，滤波器特性选择 信号Schr在"B"范围内的情况下，切换开关S1、 S2以选择第二滤波器结构体F2，滤波器特性选择信号Schr在"C"范围内的情况下，切换开关S1、 S2以选 择第3滤波器结构体F3。也就是说，第一滤波器单元31根据来自第一滤波器特 性调整单元34的滤波器特性选择信号Schr，对滤波器的特性进行如图14(a)所 示的切换。其结果，经第一滤波器单元31的滤波处理后的转向力矩信号Strqfl， 成为根据该选择的滤波器特性而进行滤波处理后的值。
图15是表示根据来自第一滤波器特性调整单元34的滤波器特性选择信号 Schr而调整第一滤波器单元31的滤波器特性的情况下的、转向力矩信号Strqfl 与目标电流Sti的关系的说明图，横轴表示转向力矩信号Strqfl，纵轴表示目 标电流Sti。如图15所示，此情况下的目标电动机电流设定值成为C11所示的特 性。
另一方面，第二滤波器单元41采用以下结构，B卩，具备与上述第二滤波器 结构体F2的滤波器特性B1相近的滤波器特性，以减小第一滤波器单元31的滤波 器特性的切换所产生的影响。图16是表示第二滤波器单元41的结构的说明图， (a)表示2滤波器单元41的结构，(b)表示相对于频率的增益特性，(c)表示相对
于频率的相位特性。
第二滤波器单元41如图16(a)所示，具备串联连接的第一运算放大器A即1、 第二运算放大器A即2、以及第3运算放大器A即3。第一运算放大器Ampl的同相
输入端子接地，与转向力矩检测器l的输出端子连接的反相输入端子连接有电 阻R11和电容器C11的串联连接体、以及与该串联连接体并联连接的电阻R12。 此外，在第一运算放大器Ampl的输出端子和反相输入端子之间，连接有电阻R21 和电容器C21的串联连接体、以及与该串联连接体并联连接的电阻R22和电阻 R32。在第3运算放大器Amp3的反相输入端子与第二运算放大器Amp2的输出端子 之间，连接有电阻R22a，还有，在第3运算放大器Amp3的输出端子与反相输入 端子之间连接有电阻R12a。
例如，电阻分别具有以下电阻值电阻Rll为150[kQ];电阻R12、电阻R12a 分别为24[kQ];电阻R21为18[kQ];电阻R22a为22[kQ];电阻R32为47[kft]， 电容器分别具有以下电容值电容器Cll为0.022[pF];电容器C21为0.75[^iF]。 由此构成的第二滤波器41的滤波器特性即传递函数如图16(a)、 (b)所示，具备 与上述图15所示的第一滤波器31的第二滤波器结构体F2的滤波器特性B1几乎 相同的频率特性。第二滤波器单元41的滤波器特性是固定的。
在以上构成的根据本发明的实施方式2的电动助力转向装置中，根据利用基于转向力矩检测器l检测出的转向力矩的转向力矩信号、基于车辆速度的速 度信号、对应于转向速度的转向速度信号等所识别的车辆运行状态，切换第一
滤波器单元31的开关S1、 S2，选择第一滤波器单元31中的第一滤波器结构体 F1 第3滤波器结构体F3中的某一个，选择对转向力矩信号Strq进行滤波处理 用的滤波器特性为A1、 Bl、 Cl中的某一种。该选择在检测出的车速高的情况、 或是转向速度高的情况下，选择传递函数低的滤波器特性A1，在与之相反的情 况下选择滤波器特性C1。车辆为通常状态时，选择中间的滤波器特性B1。
如上所述，由于将第二滤波器单元41的滤波器特性设定为与第一滤波器单 元31的滤波器特性可变范围的中间特性、即滤波器特性B1大致相同，因此在第 一滤波器单元31利用第二滤波器结构体F2的第二滤波器特性B1对转向力矩信 号Strq实施滤波处理时，经第二滤波器单元41实施了滤波处理的转向力矩信号 Strqf2，与来自第一滤波器单元31的转向力矩信号Strqfl大致相同，与上述实 施方式l的情况相同，在微机3正常计算目标电流的情况下，不会像已有的装置 或作为本发明基础的技术那样，由联锁单元4禁止电动机2的驱动，从而可以实
现能确保转向系统的稳定性、并且设定所期望的转向感觉的电动助力转向装置。
此外，即使在第一滤波器单元31利用第一滤波器结构体F1的第一滤波器特 性A1进行滤波处理时，或者是利用第3滤波器结构体F3的第3滤波器特性C1进行 滤波处理时，但如上所述，由于采用以下结构，即，使第二滤波器单元41的滤 波器特性与第一滤波器特性A1或第3滤波器特性C1的差别小，因此与上述实施 方式l的情况相同，在微机3正常计算目标电流的情况下，不会像已有的装置或 作为本发明基础的技术那样，由联锁单元4禁止电动机2的驱动，从而可以实现
能确保转向系统的稳定性、并且设定所期望的转向感觉的电动助力转向装置。 如上所述，根据本发明的实施方式2的电动助力转向装置，能够按照利用
转向力矩信号、车辆速度信号、转向速度信号等所识别的车辆运行状态，来选
择最适当的滤波器特性，从而可以进一步确实地实现能确保转向系统的稳定
性、并且设定所期望的转向感觉的电动助力转向装置。 实施方式3
在上述实施方式2中，第二滤波器单元41的滤波器特性是固定的，但是根 据本发明的实施方式3的电动助力转向装置，可按照利用转向力矩信号、车辆 速度信号、转向速度信号等所识别的车辆运行状态，来切换第一滤波器单元31的滤波器特性以及第二滤波器单元41的滤波器特性。
图17是本发明的实施方式3有关的电动助力转向装置的结构图。图17中， 第一滤波器特性调整单元34调整第一滤波器单元31的滤波器特性，同时也调整 第二滤波器单元41的滤波器特性。第一滤波器特性调整单元34与第一滤波器单 元31的结构与实施方式2的情况相同，但第一滤波器特性调整单元34还将其输 出、即滤波器特性选择信号Schr提供给第二滤波器单元41。
图18是表示第二滤波器单元41的结构的说明图，(a)是表示滤波器特性选 择信号Schr与滤波器特性相对应的表格，(b)是表示第二滤波器单元41的结构。 第二滤波器单元41如图18(b)所示，具备串联连接的第一运算放大器Ampl、第 二运算放大器Amp2、以及第3运算放大器A即3。第一运算放大器Ampl的同相输 入端子接地，与转向力矩检测器l的输出端子连接的反相输入端子连接有电阻 R11和电容器C11的串联连接体、以及与该串联连接体并联连接的电阻R12。此 外，在第一运算放大器A即1的输出端子和反相输入端子之间，连接有电阻R21 和电容器C21的串联连接体、以及与该串联连接体并联连接的电阻R22，与电阻 R22还并联连接有电阻R31和第一模拟开关S31的串联连接体、以及电阻R32和第 二模拟开关S32的串联连接体。
此外，在第二运算放大器A即2的输出端子与第3运算放大器Arap3的反相输 入端子之间，连接有电阻R22a、与该电阻R22a并联连接的电阻R31a和第3模拟 开关S31a的串联连接体以及电阻R32a与第4模拟开关S32a的串联连接体。在第3 运算放大器Amp3的输出端子与反相输入端子之间连接有电阻R12a。
例如，电阻分别具有以下电阻值电阻Rll为150[kQ];电阻R12为24[kQ]; 电阻R21、电阻R21a为180[kQ];电阻R22、电阻R22a、电阻R31、电阻R31a分别 为22[kQ];电阻R32、电阻R32a为47[kQ]，电容器分别具有以下电容值电容 器Cll为O. 022[pF];电容器C21为0. 075[pF]。
另外，第一模拟开关S31以及第3模拟开关S31a采用以下结构，使其可根据 利用第一滤波器特性调整单元34的输出信号、即滤波器特性选择信号Schr所生 成的第一逻辑信号Schrl来切换电阻值，第一逻辑信号Schrl在高电平时为 O[Q]，在低电平时为^[Q]。还有，第二模拟开关S32以及第4模拟开关S32a采 用以下结构，使其可根据利用第一滤波器特性调整单元34的输出信号、即滤波 器特性选择信号Schr所生成的第二逻辑信号Schr2来切换电阻值，第二逻辑信 号Schr2在高电平时为0[Q]，在低电平时为吣[Q]。
19如图18(a)所示，在滤波器特性选择信号Schr为上述图15所示的"A"的情 况下，第一逻辑信号Schrl为高电平，第二逻辑信号Schr2为低电平。在滤波器 特性选择信号Schr为上述图15所示的"B"的情况下，第一逻辑信号Schrl为低 电平，第二逻辑信号Schr2为高电平。还有，在滤波器特性选择信号Schr为上 述图15所示的"C"的情况下，第一逻辑信号Schrl和第二逻辑信号Schr2都是 低电平。
其结果，第二滤波器单元41利用基于滤波器特性选择信号Schr生成的第一 逻辑信号Schrl和第二逻辑信号Schr2，与电阻R22并联插入或断开电阻R31及电 阻R32，同时与电阻R22a并联插入或断开电阻R31a及电阻R32a。
例如，图18中，在滤波器特性选择信号Schr的值为"A"的情况下，第一 逻辑信号Schrl为高电平，第二逻辑信号Schr2为低电平，第一模拟开关S31与 第3模拟开关S31a导通，第二模拟开关S32与第4模拟开关S32a断开。从而，电 阻R22与电阻R31、电阻R22a与电阻R31a分别构成并联电路，而电阻R32与电阻 R32a被切断。
另外，在滤波器特性选择信号Schr的值为"B"的情况下，第一逻辑信号 Schrl为低电平，第二逻辑信号Schr2为高电平，第二模拟开关S32与第4模拟开 关S32a导通，第一模拟开关S31与第3模拟开关S31a断开。其结果，电阻R22与 电阻R32、电阻R22a与电阻R32a分别构成并联电路，而电阻R31与电阻R31a被切 断。还有，在滤波器特性选择信号Schr的值为"C"的情况下，第一逻辑信号 Schrl和第二逻辑信号Schr2都是低电平，第一模拟开关S31、第二模拟开关S32、 第3模拟开关S31a、以及第4模拟开关S32a都断开，电阻R31、 R32未与电阻R22 并联连接，电阻R31a、电阻R32a也未与电阻R22a并联连接。
由此，因为利用滤波器特性选择信号Schr，可以改变与第二滤波器单元41 的运算放大器连接的电阻值，因此对于第二滤波器单元41的滤波器特性，如图 18(a)所示，可以选择是滤波器特性A2、 B2、 C2中的某一种。图19是表示第二 滤波器单元41的滤波器特性A2、 B2、 C2的说明图，(a)是表示根据滤波器特性 选择信号Schr的值所选择的第二滤波器单元41的滤波器特性的表格，(b)是表 示各自相对于频率的增益特性，(c)是表示各自相对于频率的相位特性。
另一方面，第一滤波器单元31采用与上述实施方式2相同的结构，如图14 所示，对应于滤波器特性选择信号Schr的值"A" 、 "B" 、 "C"，可以选择 滤波器特性A1、 Bl、 Cl中的某一种。这里，第二滤波器单元41的滤波器特性A2、 B2、 C2设定为分别对应于第一 滤波器单元31的滤波器特性A1、 Bl、 Cl，并且使各自对应的滤波器特性为相同 或类似的特性。因此，根据滤波器特性选择信号Schr的值，第一滤波器单元选 择滤波器特性A1时，第二滤波器单元41选择滤波器特性A2，第一滤波器单元选 择滤波器特性B1时，第二滤波器单元41选择滤波器特性B2，第一滤波器单元选 择滤波器特性C1时，第二滤波器单元41选择滤波器特性C2。
其结果，利用第一滤波器单元31进行了滤波处理的转向力矩信号Strqfl、 与利用第二滤波器单元41进行了滤波处理的转向力矩信号Strqf2，通常是大致 相同或类似的值，在微机3正常计算目标电流的情况下，不会像已有的装置或 作为本发明基础的技术那样，由联锁单元4禁止电动机2的驱动，从而可以实现 能确保转向系统的稳定性、并且设定所期望的转向感觉的电动助力转向装置。
如上所述，根据本发明的实施方式3的电动助力转向装置，能够按照利用 转向力矩信号、车辆速度信号、转向速度信号等所识别的车辆运行状态，来选 择最适当的滤波器特性，从而可以进一步确实地实现能确保转向系统的稳定 性、并且设定所期望的转向感觉的电动助力转向装置。
实施方式4
在上述实施方式1 3中，第二滤波器单元41是由模拟电路构成的，但是根 据本发明的实施方式4的电动助力转向装置，利用数字电路或微机等构成第二 滤波器单元41以及联锁单元4。
图20是根据本发明的实施方式4的电动助力转向装置的结构图。图20中， 第二滤波器单元41与联锁单元4由第二微机6构成。另外，第二滤波器单元41是 与第一滤波器单元31同样的结构。第一滤波器特性调整单元34运算的滤波器特 性选择信号Schr经串行通信等输入到第二滤波器单元41。其它结构与上述实施 方式3相同。
根据本发明的实施方式4的电动助力转向装置，由于能够按照利用转向力 矩信号、车辆速度信号、转向速度信号等所识别的车辆运行状态，来选择最适 当的滤波器特性，而且可以使第一滤波器单元31与第二滤波器单元41的滤波器 特性相同，因此与上述实施方式1 2相比，可以进一步确实地实现能确保转向 系统的稳定性、并且设定所期望的转向感觉的电动助力转向装置。
实施方式5
在上述实施方式4中，输入到第二滤波器单元41的滤波器特性选择信号Schr信号是在第一微机3中运算后，再经过串行通信等输入到第二滤波器单元 41的，但是本发明的实施方式5有关的电动助力转向装置，在第二微机6中具备 与第一滤波器特性调整单元相同结构的第二滤波器特性调整单元。
图21是本发明的实施方式5有关的电动助力转向装置的结构图。图21中， 第二微机6构成与第一微机3构成的第一滤波器特性调整单元34相同结构的第 二滤波器特性调整单元44。其它结构与上述实施方式4相同。
根据本发明的实施方式5的电动助力转向装置，由于能够按照利用转向力 矩信号、车辆速度信号、转向速度信号等所识别的车辆运行状态，来选择最适 当的滤波器特性，而且可以使第一滤波器单元31与第二滤波器单元41的滤波器 特性相同，因此与上述实施方式1 2相比，可以进一步确实地实现能确保转向 系统的稳定性、并且设定所期望的转向感觉的电动助力转向装置。而且，由于 可以分别在第一微机3和第二微机6中实施第一滤波器特性调整单元34和第二
滤波器特性调整单元44的运算，因此能够提高运算的独立性，可以实现更高可 靠性的电动助力转向装置。
2权利要求
1.一种电动助力转向装置，利用电动机的驱动力来减小由车辆驾驶员经转向盘而施加给转向系统的转向力矩，其特征在于，具备检测出所述转向力矩并输出与该转向力矩对应的转向力矩信号的转向力矩检测器；对从所述转向力矩检测器输出的所述转向力矩信号实施滤波处理、并输出该滤波处理后的转向力矩信号的第一滤波器单元；输入从所述第一滤波器单元输出的所述转向力矩信号、并根据该输入的所述转向力矩信号输出电动机驱动信号的控制单元；对从所述转向力矩检测器输出的所述转向力矩信号实施滤波处理、并输出该滤波处理后的转向力矩信号的第二滤波器单元；输入从所述第二滤波器单元输出的所述转向力矩信号、并根据该输入的所述转向力矩信号输出限制所述电动机驱动的电动机驱动禁止信号的联锁单元；以及根据从所述控制单元输出的所述电动机驱动信号和从所述联锁单元输出的所述电动机驱动禁止信号驱动所述电动机的电动机驱动单元，所述第二滤波器单元进行所述滤波处理，以减小从所述第一滤波器单元输入到所述控制单元的所述转向力矩信号、与从所述第二滤波器单元输入到所述联锁单元的所述转向力矩信号之差。
2. 如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于， 具备使所述第一滤波器单元的滤波器特性根据所述车辆或所述驾驶员的状态而动态变化的第一滤波器特性调整单元。
3. 如权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于， 所述第一滤波器特性调整单元使所述第二滤波器单元的滤波器特性和所述第一滤波器单元的滤波器特性一起改变。
4. 如权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于， 具备使所述第二滤波器单元的滤波器特性根据所述车辆或所述驾驶员的状态而动态变化的第二滤波器特性调整单元。
5. 如权利要求1 4中的任一项所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第一滤波器单元由安装于所述车辆上的第一微机构成，所述第二滤波 器单元由模拟电路构成。
6. 如权利要求1 4中的任一项所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第一滤波器单元由安装于所述车辆上的第一微机构成，所述第二滤波 器单元由安装于所述车辆上的第二微机构成。
全文摘要
本发明提供一种电动助力转向装置，它不会损害联锁单元实现的安全性，并能够确保转向系统的稳定性及设定所期望的转向感觉。该电动助力转向装置具备对检测出的转向力矩信号进行滤波处理并输出的第一滤波器单元；根据从第一滤波器单元输出的转向力矩信号生成电动机驱动信号并输出的控制单元；对检测出的转向力矩信号进行滤波处理并输出的第二滤波器单元；以及根据从第二滤波器单元输出的转向力矩信号生成电动机驱动禁止信号并输出的联锁单元，其中，第二滤波器单元进行滤波处理，使得至少在车辆规定运行状态下输出与从第一滤波器单元输出的转向力矩信号相同或类似的转向力矩信号。
文档编号B62D119/00GK101590875SQ20081018399
公开日2009年12月2日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年5月29日
发明者白木扶, 藤本千明, 西村裕史 申请人:三菱电机株式会社