电动动力转向装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种电动动力转向装置，其通过对路面信息以及干扰等进行信号处理，使调整变得容易，通过采用考虑了频率特性、减速加速度（紧急制动）的滤波器及增益单元，来提高制动振动的吸收水平，并能够获得更加安全舒适的转向性能。在本发明的电动动力转向装置中，其向转向机构赋予转向辅助力，并具备：估计或者测定被输入到齿条轴的反向力的反向力检测单元、提取需要从反向力中去除的干扰的频带的干扰频带提取单元、基于车速信号计算车辆的减速加速度的减速加速度运算单元，根据减速加速度改变干扰频带提取单元提取的反向力信号，利用改变后的反向力信号修正转向辅助指令值或者电流指令值。
【专利说明】电动动力转向装置
[0001]本申请是申请号为201080002313.0，申请日为2010年9月9日，发明名称为“电
动动力转向装置”的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及通过电动机来向车辆的转向系施加转向辅助力电动动力转向装置，特别是涉及在需要从反向力中去除的干扰的频带中，基于减速加速度进行信号处理，提高制动振动的吸收水平，从而获得更安全舒适的转向性能的电动助力转向装置。
【背景技术】
[0003]一般，利用电动机的旋转力对车辆的转向装置施加辅助负荷的电动动力转向装置，将电动机的驱动力经减速机由齿轮或者皮带等传递机构，向转向轴或者齿条轴施加辅助负荷。为了准确产生辅助扭矩(转向辅助力)，现有的电动动力转向装置(EPS)进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机施加电压以使电流指令值与电动机电流的差减小，电动机施加电压的调整一般是通过调整PWM (脉宽调制)控制的占空比来进行的。
[0004]在这里，参照图1来说明电动动力转向装置的一般结构。如图1所示，转向手柄I的柱轴2，经由减速齿轮3、包含万向节4a和4b的中间轴4、齿臂机构5与转向车轮的转向横拉杆6连接。在柱轴2上设有检测转向手柄I的转向扭矩的扭距传感器10，对转向手柄I的转向力进行辅助的电动机20经由减速齿轮3与柱轴2连接。电池14对控制电动动力转向装置的控制单元100进行电力供给，同时，控制单元100经由点火开关11输入点火信号。控制单元100根据由扭矩传感器10检测出的扭矩信号(转向扭矩)Tr以及由车速传感器12检测出的车速Vel进行辅助指令的电流指令值I的计算，根据计算出的电流指令I经由电动机驱动单元21控制电动机20。电动机20的电动机端子间电压Vm以及电动机电流i被检测出来输入到控制单元100。
[0005]在这样的电动动力转向装置中，以往，例如日本特开平8-290778号公报(专利文献I)所示，通过控制单元100内的鲁棒稳定化补偿单元，来同时设计系统的稳定性，以及路面信息与干扰信息的灵敏度特性。
[0006]但是，在现有的电动动力转向装置中，因为在转向中立点附近进行转向时的反向力小，由于摩擦的影响路面信息很难准确地传达给驾驶员。另外，在现有的电动动力转向装置中，很难将转向角与转向力之间的滞后特性设定为与液压式动力转向装置相当的特性。
[0007]作为解决这样的问题的装置，存在如日本特开2002-369565号公报(专利文献2)所公开的装置。
[0008]参照对应图1的图2，说明专利文献2所公开的装置的概要。产生转向装置的辅助转向力的电动机20由电动机驱动单元21驱动，电动机驱动单元21由从两点虚线表示的控制单元100而来的电流指令值I控制，从扭距传感器来的扭矩信号Tr以及从车速检测系来的车速信号Vel被输入到控制单元100。
[0009]控制单元100具有扭矩系控制单元110与电动机系控制单元120，其中，扭矩系控制单元110利用扭矩信号Tr进行控制，以虚线表示；电动机系控制单元120进行与电动机20相关的控制，以一点虚线表示。扭矩系控制单元110具有辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113、鲁棒稳定化补偿单元114以及自对准扭矩(SAT)估计反馈单元115A，还具备加法运算单元116A与116B、减法运算单元116C。另外，电动机系控制单元120具有补偿单元121、干扰估计单元122、电动机角速度估计单元123、电动机角加速度估计单元(微分单元)124以及电动机特性补偿单元125，且还具备加法运算单元126A与 126B。
[0010]扭矩信号Tr被输入到辅助量运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113以及SAT估计反馈单元115A中，其中任何一个都将车速信号Vel作为参数输入。辅助量运算单元111根据扭矩信号Tr计算辅助扭矩量。横摆率收敛性控制单元113输入扭矩信号Tr以及电动机角速度ω，为了改善车辆横摆的收敛性，对于转向手柄的摆动动作进行制动。另外，微分控制单元112提高转向中立点附近的控制的响应速度，实现平滑、流畅的转向。SAT估计反馈单元115Α输入扭矩信号Tr、辅助量运算单元111的输出与微分控制单元112的输出在加法运算单元116Α相加后得到的信号、电动机角速度估计单元123估计的电动机角速度ω、来自电动机角加速度估计单元124的角加速度* ω，估计作为来自路面的反向力的SAT，利用反馈滤波器对估计出的SAT进行信号处理，将合适的路面信息作为反向力赋予给转向手柄。
[0011]另外，辅助量运算单元111的输出与微分控制单元112的输出在加法运算单元116Α相加后得到的转向辅助指令值，与横摆率收敛性控制单元113的输出在加法运算单元116Β中相加，将相加得到的转向辅助指令值作为辅助量AQ输入到鲁棒稳定化补偿单元114。鲁棒稳定化补偿单元114例如为日本特开平8-290778号公报所公开的补偿单元，其将含在扭矩检测值中的，由惯性要素和弹性要素构成的谐振系的谐振频率中的峰值除去，对阻碍控制系的响应速度以及稳定性的谐振频率的相位偏移进行补偿。在减法运算单元116C中，鲁棒稳定化补偿单元114的输出减去SAT估计反馈单元115Α的输出从而得到电流指令值(辅助量)Ia，该电流指令值Ia能够将路面信息作为反向力传递给转向手柄。
[0012]而且，电动机角速度估计单元123根据电动机端子间电压Vm以及电动机电流i估计电动机角速度ω，电动机角速度ω被输入到电动机角加速度估计单元124、横摆率收敛性控制单元113以及SAT估计反馈单元115Α中。在电动机角加速度估计单元124中，根据输入进来的电动机角速度ω估计电动机角加速度，估计出的电动机角加速度*ω被输入到电动机特性补偿单元125中。鲁棒稳定化补偿单元114的输出减去SAT估计反馈单元115Α的输出得到的电流指令值Ia与电动机特性补偿单元125的输出Ic在加法运算单元126Α进行加法运算，该加法运算信号作为电流指令值Ir被输入到由微分补偿器构成的补偿单元121中。经补偿单元121补偿后的电流指令值Ira与干扰估计单元122的输出在加法运算单元126进行加法运算，得到的电流指令值I被输入到电动机驱动单元21以及干扰估计单元122。干扰估计单元122如日本特开平8-310417号公报所公开的装置，根据电动机电流i，以及作为电动机输出的控制目标经补偿单元121补偿后的电流指令值Ira与干扰估计单元122的输出相加后得到的信号，能够保持控制系输出标准中所希望的电动机控制特性，并保持控制系的稳定性。
[0013]在这里，参照图3说明从路面到转向装置之间产生的扭矩。驾驶员通过转动转向手柄I产生转向扭矩Th，根据该转向扭矩(扭矩信号)Th电动机20产生辅助扭矩Tm。结果，车轮转向，作为反向力产生SAT。另外，在那时，由于电动机20的惯性J以及摩擦(静摩擦)Fr产生阻止转向手柄转向的扭矩。考虑这些力的平衡，得到下述式I的运动方程式。
[0014]式I
[0015]J.* ω +Fr.sign ( ω ) +SAT=Tm+Th
[0016]在这里，将初始值设为O对上述式I进行拉普拉斯变换，对SAT求解得到下述式2。
[0017]式2
[0018]SAT (s) =Tm (s) +Th (s) -J.* ω (s) -Fr.sign ( ω (s))
[0019]从上述式2可知，通过将电动机20的惯性J以及静摩擦Fr作为定值事先求出，就能够从电动机旋转角速度ω、旋转角加速度*ω、辅助扭矩Tm以及转向扭矩Th估计出SAT。因此，SAT估计反馈单元115A分别输入扭矩信号Tr、角速度ω、角加速度*ω、辅助量运算单元111的输出。
[0020]另外,如果直接反馈SAT估计反馈单元115Α估计出的SAT信息，由于转向装置会变得过重，无法提高转向感觉。因此，如图4所示，利用具有车速感应增益和频率特性的反馈滤波器115AF来对SAT的估计值进行信号处理，只反馈提高转向感觉所需的足够的信息。在这里采用的反馈滤波器115AF，作为静特性增益，具有Q滤波器(相位滞后)115Β和增益单元115C，其中，Q滤波器具有可将估计出的SAT的大小减小到所需足够的值的增益，增益单元115C具有图5所示的，与车速信号Vel相感应的增益特性，在打死舵(据λ切”)、低速行驶等路面信息的重要性比较低的场合，令反馈回去的路面信息变小。
[0021]在上述专利文献2记载的装置中，虽然包含能使需要抑制的干扰所在的频带与需要传递的干扰所在的频带两立的SAT估计反馈，但是不具有积极消除需要抑制的干扰的功倉泛。
[0022]另一方面，通常制动以及稳定状态行驶时，在车辆中会发生令乘坐者不舒服的制动抖动和摆振。制动摆动是一种在车辆制动时发生的垫板及脚踏板的振动，有时会伴随转向旋转方向上的振动。制动摆动的激振源为制动盘的DTV (Disk Thickness Variation)引起的制动扭矩变动，其具有车轮旋转的I次分量以及高次分量。制动摆动经悬架前后的谐振等放大，传递给车体、转向系统，成为垫板及脚踏板的振动、转向手柄的振动。另外，摆振为车辆行驶时在转向旋转方向上产生的振动，其激振源为轮胎、车轮等旋转部分的失衡、非均匀性。摆振经悬架谐振被放大，经由转向系统成为转向旋转方向上的振动。
[0023]在专利文献2中对于这样的制动摆动、摆振没有进行任何考量。另外，在日本特开2002-145075号公报(专利文献3)、日本特开2002-161969号公报(专利文献4)中，公开了使制动摆动、摆振衰减的装置，但都为机械式的措施，造成成本增加，并且不能进行车速感应等细微的抑制。
[0024]专利文献
[0025]专利文献1:日本特开平8-290778号公报
[0026]专利文献2:日本特开2002-369565号公报
[0027]专利文献3:日本特开2002-145075号公报
[0028]专利文献4:日本特开2002-161969号公报
[0029]专利文献5:日本特开2006-199219号公报[0030]专利文献6:日本特开2007-84006号公报
【发明内容】
[0031](一)要解决的技术问题
[0032]为了解决相关问题，存在如日本特开2006-199219号公报(专利文献5)所公开的装置。在专利文献5所记载的装置中，对应图2如图6所示，SAT估计单元117输入扭矩信号Tr、角速度ω、角加速度ω*以及加法运算单元116Α的加法运算结果(辅助量运算结果)，估计SAT，该SAT估计值*SAT经反馈单元118后，在加法运算单元116C进行加法运算。反馈单元118的构成如图7所示。即，具有车速感应型高通滤波器118-1、车速感应型增益单元118-3，其中，该高通滤波器118-1输入SAT估计值*SAT输出高频分量，该增益单元118-3进行与增益G的乘法运算。
[0033]在这样的构成中，SAT估计单元117输入扭矩信号Tr、角速度ω、角加速度*ω以及加法运算单元116Α的加法运算结果，估计作为反向力的SAT，该估计采用基于上述式2的方法。估计出的SAT估计值*SAT被输入到反馈单元118的高通滤波器118-1中，由此仅允许与制动摆动、摆振相关的高频分量通过，能够对制动摆动、摆振进行抑制。仅允许高频分量通过的高通滤波器118-1的输出被输入到增益单元118-3中，与增益G相乘变为增益G倍，并作为SAT估计值*SATc输出出去。SAT估计值*SATc在加法运算单元116C与鲁棒稳定化补偿单元114的输出(电流指令值)相加，其结果被输入到电动机系控制单元120。
[0034]在专利文献5所公开的装置中，使作为反向力估计值的SAT估计值*SAT通过高通滤波器118-1，提取不需要传达给驾驶员的反向力分量，将其与电流指令值相加，修正电流指令值，因此能够消除不需要向驾驶员传达的反向力分量，能够给予驾驶员舒适的转向感觉。如果将SAT估计值*SAT直接进行加法运算来修正电流指令值的话，不能达到很好的衰减效果，所以令SAT估计值*SAT与增益G相乘后再与电流指令值进行加法运算。
[0035]在这里，干扰是由于紧急制动时的制动力的失衡、轮胎的失衡(平衡重的脱离)等而产生的，并在悬架谐振频率(15?20Hz)出现。在专利文献5所公开的装置中，干扰经上述谐振频带(15?20Hz)过滤后与增益相乘之后再被反馈回去，但是为了提高干扰抑制效果，如果进行过度的增益、频带设定的话，可能也会对正常转向带来不良影响。对转向感重要的路面信息频率IOHz以下的信息也被抑制，驾驶员的转向操作变得困难。由于路面波纹、车辙等路面信息在IOHz以下，路面信息无法通过转向手柄传递给驾驶员。另外，在紧急制动状态下，不进行转向手柄操作的情况、不需要细微的路面信息的情况很多。
[0036]另外，在专利文献6所公开的装置中，通过高通滤波器从扭矩信号中提取与干扰对应的干扰扭矩分量，对提取的干扰扭矩分量进行微分，求取干扰扭矩微分值，生成与干扰扭矩微分值对应的修正值，利用该修正值来修正目标电流值，基于修正后的目标电流值来驱动电动机。
[0037]在这里，因为从下方而来的振动变大，越是紧急制动(急减速)，制动摆动引起的转动手柄的振动越大。也就是说，紧急制动一车速变化大一急减速，同时紧急制动一施加给制动片的力大一激振力大一转向手柄振动大，因此减速越快，越有必要提高振动抑制效果。但是，专利文献6所公开的装置中没有实施相关对策。另外，电动动力转向装置从车辆侧通过CAN通信获得利用各车轮速度计算而得的车速信息。也就是说，各车轮速度一车辆速度运算—CAN通信一EPS车速检测，所以事实上会产生运算滞后。为迅速地抑制住振动，需要没有滞后的车速。但是专利文献6中完全没有实施相关对策。
[0038]本发明是考虑到上述情况而完成的，其目的在于提供一种电动动力转向装置，其通过对路面信息以及干扰等进行信号处理，使调整变得容易，通过采用考虑了频率特性、减速加速度(紧急制动)的滤波器及增益单元，来提高制动振动的吸收水平，能够获得更加安全舒适的转向性能。
[0039]作为今后的车体改良，悬架的刚性可能会发生变化(变高)，振动的特性也可能变化。上述的现有的振动抑制构造的效果有可能变弱，由此，为了进一步提高振动抑制特性，本发明的另一个目的在于提供一种电动动力转向装置，其能够进行既不损害通常行驶时的路面信息，又提高抑制效果的振动抑制控制，其中抑制效果的提高是通过利用车辆的减速加速度、制动信号，改变增益、滤波器的特性(使滤波器常数按以下方式变化，减速度越高，滤波器常数越能使振动抑制效果变好；使增益按以下方式变化，减速度越高，增益越能使振动抑制效果变好)来实现的。
[0040](二)技术方案
[0041]本发明涉及一种电动动力转向装置，其基于从转向辅助指令值及电动机电流计算出的电流指令值来控制电动机，其中所述转向辅助指令值是基于发生在车辆转向轴上的转向扭矩而计算出的，所述电动机电流是向具有齿条轴的转向机构赋予转向辅助力的电动机的电动机电流，本发明的上述目的可通过这样来达到，即具备:反向力检测单元，其估计或者测定被输入到所述齿条轴的反向力；干扰频带提取单元，其提取需要从所述反向力中去除的干扰的频带；减速加速度运算单元，其基于车速信号计算所述车辆的减速加速度，根据所述减速加速度改变所述干扰频带提取单元提取的反向力信号，利用改变后的反向力信号修正所述转向辅助指令值或者所述电流指令值。
[0042]并且，本发明上述目的可这样有效地达到，S卩:所述反向力检测单元为SAT估计单元，所述反向力为SAT值；或者
[0043]所述干扰频带提取单元具有串联连接的滤波器以及增益单元；或者
[0044]所述滤波器的滤波器通带特性随着所述减速加速度的变高而增大；或者
[0045]所述增益单元的增益随着所述减速加速度的变高而增大；或者
[0046]对于所述减速加速度，所述滤波器通带特性的变化以及所述增益的变化为连续或者逐级地变大；或者
[0047]所述滤波器通带特性的变化以及所述增益的变化具有滞后特性；或者
[0048]所述车速信号从车速传感器或者CAN获得；或者
[0049]所述转向机构具备可伸缩的中间轴；或者
[0050]对所述车速信号或者所述减速加速度实施相位补偿，基于相位补偿后的信号来改变所述滤波器的特性以及增益单元的特性；或者
[0051]所述减速加速度是从制动相关信号计算出的制动行程。
[0052]并且，本发明涉及一种电动动力转向装置，其基于从转向辅助指令值及电动机电流计算出的电流指令值来控制电动机，其中所述转向辅助指令值是基于产生在车辆转向轴上的转向扭矩而计算出的，所述电动机电流是向具有齿条轴的转向机构赋予转向辅助力的电动机的电动机电流，其特征在于，具备:反向力检测单元，其估计或者测定被输入到所述齿条轴的反向力；干扰频带提取单元，其具有串联连接的滤波器以及增益单元，提取所述车辆的悬架谐振频带，作为从所述反向力中去除的干扰；以及减速加速度运算单元，其基于车速信号计算所述车辆的减速加速度；根据所述干扰频带提取单元提取的反向力信号，修正所述转向辅助指令值或者所述电流指令值，并且所述滤波器的滤波器通带特性随着所述减速加速度的变高而增大，所述增益单元的增益随着所述减速加速度的变高而增大。
[0053]并且，本发明上述目的可这样有效地达到，S卩:所述反向力检测单元为SAT估计单元，所述反向力为SAT值；或者
[0054]对于所述减速加速度，所述滤波器通带特性的变化以及所述增益的变化为连续或者逐级地变大；或者
[0055]所述滤波器通带特性的变化以及所述增益的变化具有滞后特性；或者
[0056]所述车速信号从车速传感器或者CAN获得；或者
[0057]所述转向机构具备可伸缩的中间轴；或者
[0058]对所述车速信号或者所述减速加速度实施相位补偿，基于相位补偿后的信号来改变所述滤波器的特性以及增益单元的特性；或者
[0059]所述减速加速度是从制动相关信号计算出的制动行程；或者
[0060]所述谐振频带为15?20Hz，所述谐振频带在所述滤波器的衰减范围内，不进行减速时，所述滤波器在IOHz以下具有不具备衰减特性的特性，进行减速时，在IOHz以下具有对应减速的衰减特性；或者所述滤波器由存储在计算处理部的高通滤波器单元以及低通滤波器单元构成，将所述减速加速度作为触发器来切换所述高通滤波器单元以及低通滤波器单元。(三)有益效果
[0061]根据本发明的电动动力转向装置，其设置有，估计或测定被输入到齿条轴的反向力的反向力检测单元、将需要从反向力中去除的干扰的频带(15?20Hz)提取的干扰频带提取单元、根据来自车速传感器或者CAN的车速信号来计算车辆的减速加速度的减速加速度运算单元，根据减速加速度(包含基于制动信号的制动行程)，来改变干扰频带提取单元所提取的反向力信号，利用改变后的反向力信号来修正转向辅助指令值或者电流指令值。干扰频带提取单元具有滤波器和增益单元，根据紧急制动(急减速)状态来改变滤波器通带特性、增益，因为仅在紧急制动时进行可变控制，所以能够消除转向感与干扰抑制效果之间的折衷关系。另外，由于考虑减速加速度，对滤波器通带特性及增益进行可变控制，所以能够提高制动振动吸收水平，获得更安全舒适的转向性能。
[0062]在通常的转向中，希望确保路面信息频率IOHz以下的对转向感觉重要的特性，但是由于在紧急制动状态的大多数时候不进行转向手柄的操作，不需要细微的路面信息，即使抑制IOHz以下的频带的信息也不会有问题。因此，在紧急制动状态下，变更滤波器通带特性、增益以进一步提高振动抑制效果，在通常转向状态下，一边传递转向需要的路面信息，一边确保一定程度的振动抑制效果，由此，在紧急制动状态，能够进一步提高振动抑制效果。这样，根据本发明，可以不传递给驾驶员令人不愉快的振动。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]图1是表示一般的转向机构的结构例的图。
[0064]图2是表示现有的电动动力转向装置的结构例的方框图。[0065]图3是表示从路面到转向装置之间产生的扭矩的样子的示意图。
[0066]图4是表示反馈单元的结构例的图。
[0067]图5是表示反馈滤波器的特性例的图。
[0068]图6是表示现有的电动动力转向装置的结构方框图。
[0069]图7是表示反馈单元的结构例的结构方框图。
[0070]图8是说明本发明的原理的图。
[0071]图9是说明本发明的原理的图。
[0072]图10是用于说明滤波器特性的特性图。
[0073]图11是表示本发明的结构例的结构方框图。
[0074]图12是表示本发明的干扰频带提取单元的结构例的结构方框图。
[0075]图13是表示滤波器的对于频率的通带特性的特性图。
[0076]图14是表示对于减速加速度滤波器的切换例(逐级的)的特性图。
[0077]图15是表示对于减速加速度增益单元的特性例(连续的)的特性图。
[0078]图16是表示对于减速加速度增益单元的特性例(逐级的)的特性图。
[0079]图17是表示频带 与增益之间关系的特性图。
[0080]图18是表示频带与滤波器通带特性之间关系的图。
[0081]图19是表不本发明的另一实施方式的结构方框图。
[0082]图20时表示相位补偿的结构例的方框图。
[0083]图21是表示另一相位补偿的结构例的方框图。
[0084]图22是表示中间轴的滑动机构的一例的结构图。
[0085]<附图主要部分的符号说明>
[0086]I 转向手柄2 柱轴
[0087]3 减速齿轮4 中间轴
[0088]10 扭距传感器11 点火开关
[0089]12 车速传感器20 电动机
[0090]21 电动机驱动单元41 滑动机构
[0091]100 控制单元110 扭矩系控制单元
[0092]111 辅助量运算单元112 微分控制单元
[0093]113 横摆率收敛性控制单元 114 鲁棒稳定化补偿单元
[0094]115 减速加速度运算单元116 相位超前补偿单元
[0095]115BS制动行程运算单元
[0096]117 SAT估计单元118 SAT反馈单元
[0097]119 干扰频带提取单元120 电动机系控制单元
[0098]121 补偿单元122 干扰估计单元
[0099]123 电动机角速度估计单元
[0100]124 电动机角加速度估计单元
[0101]125 电动机特性补偿单元
【具体实施方式】[0102]在本发明中，在SAT估计值的反馈路径上插入具有滤波器以及增益单元的干扰频带提取单元，根据减速加速度(紧急制动)来改变滤波器通带特性以及增益，以消除不需要向驾驶员传达的反向力的方式来控制电动机，在悬架谐振频带(15~20Hz)中，仅在紧急制动状态(急减速)时提高滤波衰减，加大干扰抑制的程度，在路面信息频率15Hz以下及20Hz以上的范围内进行平滑的衰减，因此能够消除转向感觉与干扰抑制效果的折衷关系。
[0103]因为路面信息频率IOHz以下的频带为行驶时路面的波纹、车辙等路面信息以及车辆动作所表现的频带，对转向操作来说是重要的路面信息，如果去除IOHz以下的频带， 将会损害转向感，转向感将变差。另外，15~20Hz的频带是与悬架谐振的频带，坑洼路面的行驶振动、40Km/h以上中高速的制动振动以悬架的固有值谐振。因此，驾驶员会感觉到转向手柄上的令人不愉快的的振动。另一方面，路面信息频率20Hz以上的频带在悬架谐振频带之外，虽然就振动水平而言没有什么问题，但是为了自然的转向感，将路面信息传达给驾驶员，最好不要令该频带衰减。本发明基于这样的路面信息频率特性。
[0104]图8以及图9表示本发明的原理，路面信息频率15~20Hz的范围D是悬架的谐振频带，为了获得平滑的转向感觉，需要在范围D的两端设置由滤波器实现的衰减范围(B区域、C区域)。因为A区域(10~15Hz)的宽度窄，所以有可能与衰减范围在IOHz以下的区域重叠。如前所述，理想的来说，希望在IOHz以下的区域中不进行衰减(一点虚线)。但是，因为在紧急制动状态下，不进行转向，不需要细微的路面状态，所以即使在IOHz以下的区域中设定衰减范围也没有问题。由于滤波器设计上的问题，如果采用高次滤波器的结构，虽然能够不影响IOHz以下的特性，但会带来耗费大量运算时间的问题。为了在有限的运算时间内完成操作，也就是说，为了实现高速运算，优选低次数的滤波器。为了通过使用低次数的滤波器来增加悬架的谐振频带(D区域)的衰减量，虽然两端部(B区域、C区域)的衰减量有可能也变大，但如前所述，只要仅在紧急制动时如实线(本发明)所示地变更衰减特性即可。如果将图9的F点(例如，17Hz)作为衰减的目标值，那么使特性平滑地渐变，以达到对于衰减特性变动不产生异样感。
[0105]另外，图9的一点虚线所示的现有装置的特性为上述的专利文献5所公开的装置的特性。
[0106]滤波器特性f的通式如式3所示，在这里，s为拉普拉斯运算子，h (i=l, 2，......，
m)为高通滤波器系数，aj(j=l, 2，......,η)为低通滤波器系数。
[0107]式3
[0108]f = (sm 十 Id1.Sm-1 +......+bm)/(sn + ai.Sn^1 +......+ an)
[0109]然后，如图10所示，如果提高高通滤波器以及低通滤波器的次数的话，高通滤波器特性及低通滤波器的特性将沿箭头移动，虽然有可能只过滤掉峰值，但由于滤波器系数多，乘法运算次数、加法运算次数增加，CPU (运算处理单元)的处理速度将变慢，存在用于保存滤波器系数的ROM、用于保存中间变量的RAM增加的问题。因此，通过将减速加速度作为触发器，切换事先保存在CPU中的滤波器单元，可以实现稳定的控制。
[0110]对应图6，图11表示本发明的结构例。在本发明中，附加有减速加速度运算单元115和干扰频带提取单元119，其中，该减速加速度运算单元115基于车速信号Vel计算减速加速度DG ;该干扰频带提取单元119根据减速加速度DG，改变来自作为反向力检测单元的SAT估计单元117的SAT估计值*SAT，将改变后的SAT估计值*SATc输入到加法运算单元116C，修正电流指令值。车速信号Vel既可以从车速传感器求得，也可从CAN (ControlArea Network)获得。
[0111]减速加速度运算单元115根据下述式4计算减速加速度DG。在这里，Vel为车速，t为时间，△为单位时间内的变化量。
[0112]式4
[0113]DG= AVel/At
[0114]干扰频带提取单元119的结构如图12所示，具有滤波器119-1以及增益单元119-2，通过减速加速度运算单元115计算 出的减速加速度DG，分别改变滤波器119-1的滤波器通带特性以及增益单元119-2的增益G。
[0115]滤波器119-1的衰减特性对应频率如图13所示变化，滤波器特性高是指信号的通带特性高，滤波器特性低是指信号的通带特性低。在本例中，作为一例，定义了 3种滤波器Nol-No3的特性。并且，根据减速加速度DG在滤波器Nol-No3之间切换。然后，为了使在滤波器Nol-No3之间切换时不产生颤动，设定其具有滞后特性。也就是说，当减速加速度DG变大的时候，例如，在减速加速度DG21，从滤波器No I切换到滤波器No2，在减速加速度DG23,从滤波器No2切换到滤波器No3 ；当减速加速度DG变小的时候，例如，在减速加速度DG22,从滤波器No3切换到滤波器No2，在减速加速度DG2tl,从滤波器No2切换到滤波器Nol。
[0116]另外，虽然在本例中，设定滤波器119-1的滤波器特性对于减速加速度DG逐级地变化，但是也可以设定为连续变化。另外，虽然设定滤波器119-1具有3种滤波器Nol-No3，但也可以使用任意个数的滤波器。
[0117]增益单元119-2相对于减速加速度DG的特性，在连续变化的情况下如图15所示，逐级变化的情况下如图16所示，在这两种情况下都为随着减速加速度DG的变大而变大。然后，为了防止切换的颤动，在图15的情况下，具有DG1OG2的滞后特性，在图16的情况下，具有例如，DG10〈DGn、DG12〈DG13的滞后特性。
[0118]在这样的构成中，除减速加速度运算单元115以及干扰频带提取单元119以外，与图6的动作相同，省略相关说明。在本发明中，减速加速度运算单元115基于车速信号Vel计算减速加速度DG，将减速加速度DG输入到干扰频带提取单元119内的滤波器119-1以及增益单元119-2中。如前所述，SAT估计单元117估计SAT估计值*SAT，将其输入到干扰频带提取单元119内的滤波器119-1中，经滤波器119-1衰减后的SAT估计值*SATa被输入到增益单元119-2中，在增益单元119-2与增益G相乘后的SAT估计值*SAT。在加法运算单元116C中，与电流指令值相加，从而修正电流指令值。
[0119]另一方面，来自车速传感器或者CAN的车速信号Vel被输入到减速加速度运算单元115，计算出的减速加速度DG被输入到滤波器119-1以及增益单元119-2中。然后，根据减速加速度DG，令滤波器119-1的滤波器通带特性如图13以及图14所示地变化，同时，令增益单元119-2的增益G按照图15或者图16的特性变化。与增益单元119-2的增益G相关的频带与转向手柄上的振动特性之间的关系如图17所示，振动特性随着增益G的变大而衰减。并且滤波器119-1相关的频带与转向手柄上的振动特性之间的关系如图18所示，振动特性随着滤波器通带特性的变大而衰减。滤波器119-1以及增益单元119-2作为整体，为图9实线所示的衰减特性。另外，虽然在本实施方式中，根据减速加速度DG既改变滤波器119-1又改变增益单元119-2，但是也可以只改变增益单元119-2。[0120]在上述实施方式中，由车速信号Vel来计算减速加速度DG(紧急制动状态)，但是也可以由制动信号，即制动踏板的操作信号来计算并使用制动行程(7'>^卜π —夕)。图19表示了这种情况下的结构例，线控节气门口 〃卜>./SM.7 4 Y)等阀开度信息被输入到制动行程运算单元115BS中，根据计算出的制动行程BS来改变干扰频带提取单元119内的滤波器119-1以及增益单元119-2。
[0121]另外，在上述内容中，如图11所示，将车速信号Vel输入到减速加速度运算单元115中，直接根据计算出的减速加速度DG来切换滤波器119-2以及增益单元119-2，但是也可以实施相位补偿。图20表示了相位补偿的一个结构例，在该结构例中，减速加速度运算单元115由车速信号Vel计算出的减速加速度DG被输入到相位超前补偿单元116中，相位补偿后的减速加速度DGa被输入到滤波器119-1以及增益单元119-2中。图21表示了相位补偿的另一结构例，在该结构例中，车速信号被输入到相位超前补偿单元116中，经相位补偿后的车速信号Velb被输入到减速加速度运算单元115中，计算出的减速加速度DGb被输入到滤波器119-1以及增益单元119-2中。
[0122]在任何情况下，由于进行了相位补偿而相位超前，可以提前进行滤波器等的变更，能够实现更有效的振动抑制特性。特别，因为输入的车速信号Vel是计算出的信号，所以输入值滞后于实际速度，而通过对车速信号Vel的超前补偿，能够提高振动抑制效果。
[0123]这样，在本发明中，在悬架谐振频带中，根据紧急制动状态(急减速)来改变滤波器通带特性、增益，仅在紧急制动时进行可变`控制，因而能够消除转向感与干扰抑制效果之间的折衷关系。另外，因为考虑了减速加速度，对滤波器通带特性以及增益进行可变控制，所以能够提高制动振动的吸收水平，获得更安全舒适的转向性能。
[0124]并且，在图22所示的电动动力转向装置中，其中，该装置具有可伸缩的中间轴4，该中间轴4通过由雄轴41b和雌轴41a构成的滑动机构41而收缩自如，考虑中间轴4的刚性对振动传递的影响，如果利用尼龙包膜花键、滚珠花键等进行缝隙调整的话，刚性虽然得到提高，但振动的传递特性变差。但是，本发明在这种情况下尤其能够实现好的振动抑制效
果O
[0125]并且，在上述各实施方式中，SAT由SAT估计单元117来估计，但是也可以由传感器的测定来求取SAT。另外，在上述内容中，利用减速加速度、制动信号来进行滤波器以及增益单元的切换，但是也可以利用前后加速度传感器的信号。
【权利要求】
1.一种电动动力转向装置，其基于由转向辅助指令值及电动机电流计算出的电流指令值来控制电动机，其中所述转向辅助指令值是基于产生在车辆转向轴上的转向扭矩而计算出的，所述电动机电流是向具有齿条轴的转向机构提供转向辅助力的电动机的电动机电流，其特征在于，具备: 反向力检测单元，其估计或者测定被输入到所述齿条轴的反向力； 干扰频带提取单元，其具有串联连接的滤波器以及增益单元，提取所述车辆的悬架谐振频带，作为从所述反向力中去除的干扰；以及 减速加速度运算单元，其基于车速信号计算所述车辆的减速加速度； 用所述干扰频带提取单元提取的反向力信号，修正所述转向辅助指令值或者所述电流指令值，同时所述滤波器的滤波器通带特性随着所述减速加速度的变高而增大，所述增益单元的增益随着所述减速加速度的变高而增大。
2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述反向力检测单元为SAT估计单元，所述反向力为SAT值。
3.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，对于所述减速加速度，所述滤波器通带特性的变化以及所述增益的变化为连续或者逐级地变大。
4.根据权利要求3所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述滤波器通带特性的变化或所述增益的变化具有滞后特性。
5.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述车速信号用车速传感器或者CAN获得。
6.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述转向机构具备可伸缩的中间轴。
7.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，对所述车速信号或者所述减速加速度实施相位补偿，基于相位补偿后的信号来改变所述滤波器的特性以及增益单元的特性。
8.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述减速加速度是从制动相关信号计算出的制动行程。
9.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述谐振频带为15?20Hz，所述谐振频带在所述滤波器的衰减范围内，不进行减速的情况下，所述滤波器在IOHz以下具有不具备衰减特性的特性，进行减速时，在IOHz以下具有对应减速的衰减特性。
10.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述滤波器由存储在计算处理部的高通滤波器单元以及低通滤波器单元构成，将所述减速加速度作为触发器来切换所述高通滤波器单元以及低通滤波器单元。
【文档编号】B62D6/00GK103448794SQ201310400005
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2010年9月9日 优先权日:2009年9月28日
【发明者】坂口徹 申请人:日本精工株式会社