电动动力转向装置制造方法

电动动力转向装置制造方法
【专利摘要】本发明提供电动动力转向装置。在电动动力转向装置中，低通滤波器(61)对由转矩传感器(11)检测的转向操作转矩检测值T进行低通滤波处理。转向操作转矩偏差运算部(62)运算低通滤波处理后的转向操作转矩检测值T*与由转矩传感器(11)检测的转向操作转矩检测值T的偏差ΔT。PI控制部(56)通过对由转向操作转矩偏差运算部(62)运算出的转向操作转矩偏差ΔT进行PI运算，来生成用于将转向操作转矩检测值T引导低通滤波处理后的转向操作转矩检测值T*的振动补偿量Ic。
【专利说明】电动动力转向装置
[0001]本申请在此引用于2013年6月11日提出的日本专利申请2013-122842号的包括说明书、附图和摘要在内的公开的全部内容。

【技术领域】
[0002]本发明涉及将电动马达所产生的驱动力传递给车辆的转向机构来进行转向操作辅助的电动动力转向装置。

【背景技术】
[0003]已知一种将电动马达所产生的驱动力传递给车辆的转向机构来辅助驾驶员的转向操作的电动动力转向装置。电子控制单元基于对转向盘施加的转向操作转矩以及车速等，对电动马达进行控制。具体而言，来自检测转向操作转矩的转向操作转矩传感器、检测车速的车速传感器的检测信号输入至电子控制单元。电子控制单元基于来自各传感器的输入信号来设定电流目标值，并基于电流目标值来对电动马达进行反馈控制。
[0004]然而，在轮胎发生了破裂时，转向操作转矩发生变动。由于转向操作转矩的变动阻碍转向操作，所以优选将其抑制。在下述的专利文献日本特开2003 - 2215号公报、日本特开2007 - 112189号公报、日本特开2005 — 112044号公报中公开了用于通过电气控制来抑制由扰动引起的振动的技术。但是，轮胎破裂时的转向操作转矩变动非常大，从而难以通过电气控制来抑制这么大的转向操作转矩变动。因此，以往需要衬套等机械式的振动抑制机构。


【发明内容】

[0005]该发明的目的之一在于提供能够通过电气控制来抑制在轮胎发生破裂时等情况下转向操作转矩发生变动的电动动力转向装置。
[0006]作为本发明的一方式的电动动力转向装置是从电动马达向用于对转向轮传递转向操作力的车辆的转向机构给予转向操作辅助力的电动动力转向装置，包含:转向操作转矩检测部，其用于检测转向操作转矩；基本电流目标值设定部，其使用由上述转向操作转矩检测部检测的转向操作转矩检测值，来设定针对上述电动马达的基本电流目标值；振动补偿量生成部，其基于上述转向操作转矩检测值，来生成用于抑制振动的振动补偿量；电流目标值运算部，其基于由上述基本电流目标值设定部设定的基本电流目标值和由上述振动补偿量生成部生成的振动补偿量，来运算电流目标值；以及控制部，其基于由上述电流目标值运算部运算的电流目标值来控制上述电动马达，上述振动补偿量生成部包含对上述转向操作转矩检测值进行低通滤波处理的低通滤波器；和基于上述转向操作转矩检测值与上述低通滤波处理后的转向操作转矩检测值的偏差，来生成用于使上述转向操作转矩检测值趋向上述低通滤波处理后的转向操作转矩检测值的振动补偿量的设备。
[0007]在上述方式的电动动力转向装置中，基于转向操作转矩检测值与低通滤波处理后的转向操作转矩检测值的偏差，来生成用于使转向操作转矩检测值趋向低通滤波处理后的转向操作转矩检测值的振动补偿量。通过将该振动补偿量与基本电流目标值相加，来运算电流目标值。而且，基于电流目标值，控制电动马达。
[0008]例如，在轮胎发生了破裂时，低通滤波处理后的转向操作转矩检测值为从转向操作转矩检测值中除去了基于轮胎破裂的振动成分后的转向操作转矩值。因此，在轮胎发生了破裂时，以实际的转向操作转矩值接近除去了基于轮胎破裂的振动成分后的转向操作转矩值的方式来控制电动马达。由此，由于抑制基于轮胎破裂的振动，所以能够抑制在轮胎发生破裂时转向操作转矩发生变动。
[0009]也可以构成为上述方式的电动动力转向装置还包含:旋转速度检测部，其检测上述电动马达的旋转速度；和截止频率变更部，其基于由上述旋转速度检测部检测的旋转速度检测值来变更上述低通滤波器的截止频率。
[0010]也可以构成为在上述方式的电动动力转向装置中，在上述旋转速度检测值的绝对值是第一规定值以下的值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为规定的最大值，在上述旋转速度检测值的绝对值是比上述规定值大的第二规定值以上的值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为规定的最低值，在上述旋转速度检测值的绝对值是从上述第一规定值到上述第二规定值的范围的值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为随着上述旋转速度检测值的绝对值的增加而从上述最大值减少到上述最小值，。
[0011]也可以构成为上述方式的电动动力转向装置还包含:转向操作角检测部，其用于检测转向操作角；车速检测部，其用于检测车速；横摆率检测部，其用于检测横摆率；以及截止频率变更部，其基于横摆率推断值和由上述横摆率检测部检测的横摆率检测值之差的绝对值，来变更上述低通滤波器的截止频率，其中，上述横摆率推断值是基于由上述转向操作角检测部检测的转向操作角检测值与由上述车速检测部检测的车速检测值求出的。
[0012]也可以构成为在上述方式的电动动力转向装置中，在上述横摆率推断值与上述横摆率检测值的差值的绝对值是第一规定值以下的值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为规定的最大值，在上述差值的绝对值是比上述第一规定值大的第二规定值以上的值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为规定的最低值，在上述差值的绝对值是从上述第一规定值到上述第二规定值的范围的值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为随着上述差值的绝对值的增加而从上述最大值减小到上述最小值。
[0013]也可以构成为上述方式的电动动力转向装置还包含:车速检测部，其用于检测车速；和截止频率变更部，其基于由上述车速检测部检测的车速检测值，来变更上述低通滤波器的截止频率。
[0014]也可以构成为在上述方式的电动动力转向装置中，在上述车速检测值是规定值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为规定的最小值，在上述车速检测值是从上述规定值到零的范围的值时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为随着上述车速检测值的减少而从上述最小值增加到规定的最大值，在上述车速检测值在比上述规定值大的范围时，上述截止频率变更部将上述截止频率设定为随着上述车速检测值的增加而增加到上述最大值。
[0015]也可以构成为上述方式的电动动力转向装置还包含:多个气压检测部，其用于分别独立地检测各轮胎的气压；和截止频率变更部，其基于由上述各气压检测部检测的气压检测值，来变更上述低通滤波器的截止频率。
[0016]也可以构成为在上述方式的电动动力转向装置中，上述截止频率变更部包含:截止频率设定部，其设定分别与由多个气压检测部检测的气压检测值对应的截止频率；和最终截止频率决定部，其基于由上述截止频率设定部设定的各气压检测值的截止频率，来决定最终的截止频率，在对应的气压检测值在规定值以上时，上述截止频率设定部将对应的截止频率设定为规定的最大值，在该气压检测值在从上述规定值到零的范围时，上述截止频率设定部将上述截止频率设定为随着该气压检测值的减少而从上述最大值减少到规定的最小值。
[0017]作为另一方式的电动动力转向装置是从电动马达向用于对转向轮传递转向操作力的转向机构给予转向操作辅助力的电动动力转向装置，包含:车速检测部，其用于检测车速；转向操作角检测部，其用于检测转向操作角；转向操作速度检测部，其检测转向操作速度；转向操作转矩检测部，其用于检测转向操作转矩；转向操作转矩目标值设定部，其基于由上述转向操作角检测部检测的转向操作角检测值、由上述车速检测部检测的车速检测值以及由上述转向操作速度检测部检测的转向操作速度检测值，来设定转向操作转矩目标值；电流目标值运算部，其基于由上述转向操作转矩目标值设定部设定的转向操作转矩目标值和由上述转向操作转矩检测部检测的转向操作转矩检测值，来运算用于向上述转向操作转矩目标值引导上述转向操作转矩检测值的电流目标值；以及控制部，其基于由上述电流目标值运算部运算的电流目标值，来控制上述电动马达。
[0018]在上述方式的电动动力转向装置中，运算用于向转向操作转矩目标值引导转向操作转矩检测值的电流目标值。然后，基于该电流目标值来控制电动马达。转向操作转矩目标值是未受到基于来自轮胎侧的力的振动影响而设定的转向操作转矩目标值。因此，在轮胎发生了破裂时，以实际的转向操作转矩值接近未受到基于轮胎破裂的振动的影响而设定的转向操作转矩目标值的方式控制电动马达。由此，抑制基于轮胎破裂的振动，所以能够抑制在发生轮胎破裂时转向操作转矩发生变动的情况。
[0019]也可以构成为在上述方式的电动动力转向装置中，上述转向操作转矩目标值设定部包含:第一目标值设定部，其基于上述转向操作角检测值，设定与上述转向操作角检测值对应的转向操作转矩目标值即第一目标值；车速增益设定部，其基于上述车速检测值，设定车速增益；第二目标值设定部，其基于上述转向操作速度检测值，设定与上述转向操作速度检测值对应的转向操作转矩目标值即第二目标值；以及运算部，其通过将由上述第一目标值设定部设定的第一目标值与由上述车速增益设定部设定的车速增益相乘所得的值和由上述第二目标值设定部设定的第二目标值相加，来运算转向操作转矩目标值。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明前述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，类似的附图标记用于表示类似的要素，其中，
[0021]图1是该发明的第一实施方式的电动动力转向装置的简要结构的示意图。
[0022]图2是简要地表示E⑶的电气结构的框图。
[0023]图3是表不基本目标电流值的设定例的图表。
[0024]图4是表示相对于马达旋转速度的低通滤波器的截止频率的设定例的图表。
[0025]图5是表示E⑶的另一例子的框图。
[0026]图6是表示相对于车速检测值的低通滤波器的截止频率的设定例的图表。
[0027]图7是表示E⑶的再一例子的框图。
[0028]图8是表示相对于横摆率推断值与横摆率检测值之差的绝对值的低通滤波器的截止频率的设定例的图。
[0029]图9是表示E⑶的再一例子的框图。
[0030]图10是表示相对于气压检测值的低通滤波器的截止频率的设定例的图表。
[0031]图11是表示该发明的第二实施方式的电动动力转向装置的简要结构的示意图。
[0032]图12是简要地表示E⑶的电气结构的框图。
[0033]图13是表示转向操作转矩目标值设定部的结构的框图。
[0034]图14是表示相对于转向操作角检测值的第一目标值的设定例的图表。
[0035]图15是表示相对于车速检测值的车速增益的设定例的图表。
[0036]图16是表示相对于转向操作速度检测值的第二目标值的设定例的图表。

【具体实施方式】
[0037]以下，参照附图详细说明该发明的实施方式。
[0038]图1是表示该发明的第一实施方式的电动动力转向装置的简要结构的示意图。
[0039]电动动力转向装置I具备连结有作为转向操作部件的转向盘2的转向轴3、与转向盘2的旋转连动地将转向轮4转向的转向机构5以及用于辅助驾驶员的转向操作的转向操作辅助机构6。
[0040]转向轴3经由第一万向接头7与中间轴8连结。中间轴8经由第二万向接头9与转向机构5的小齿轮轴12连结。因此，转向盘2经由转向轴3、第一万向接头7、中间轴8以及第二万向接头9，与转向机构5机械式地连结。
[0041]转向轴3包括:与转向盘2连结的输入轴3a ;以及与中间轴8连结的输出轴3b。输入轴3a与输出轴3b经由扭杆10以在同一轴线上能够相对旋转的方式连结。即，若转向盘2旋转，则输入轴3a以及输出轴3b相互相对旋转并且向同一方向旋转。
[0042]在转向轴3的周围配置有转矩传感器11。转矩传感器11基于输入轴3a以及输出轴3b的相对旋转位移量，来检测对转向盘2给予的转向操作转矩。以下，将由转矩传感器11检测出的转向操作转矩称为转向操作转矩检测值T。转矩传感器11的输出信号被输入至E⑶(电子控制单元)40。
[0043]转向机构5包括小齿轮轴12和作为转向轴的齿条轴13。齿条轴13沿着车辆的左右方向延伸成直线状。齿条轴13在被固定于车体的齿条壳体18内经由未图示的多个轴承被支承为在轴向上能够进行直线往返移动。齿条轴13的各端部分别从齿条壳体18的对应的端部突出。齿条轴13的各端部分别经由球节14,与转向横拉杆15的一方端部连结。各转向横拉杆15的另一方端部分别经由转向节臂16与转向轮4连结。
[0044]各球节14分别被收容在筒状的波纹管17内。各波纹管17分别从齿条壳体18的端部延伸到转向横拉杆15。各波纹管17的一端部以及另一端部分别安装于齿条壳体18的端部以及转向横拉杆15。
[0045]小齿轮轴12经由第二万向接头9与中间轴8连结。在小齿轮轴12的前端部连结有小齿轮12a。在齿条轴13的轴向的中间部形成有与小齿轮12a啮合的齿条13a。通过由该齿条13a和小齿轮12a构成的齿条小齿轮机构,来构成转向器。通过该转向器,小齿轮轴12的旋转被转换为齿条轴13的轴向移动。通过使齿条轴13在轴向移动，能够使转向轮4转向。
[0046]若转向盘2根据转向操作而旋转，则该旋转经由转向轴3以及中间轴8，被传递至小齿轮轴12。然后，小齿轮轴12的旋转通过构成转向器的小齿轮12a、齿条13a,转换为齿条轴13的轴向移动。由此，转向轮4发生转向。
[0047]转向操作辅助机构6包含转向操作辅助用的电动马达21和用于将电动马达21的输出转矩传递到转向机构5的减速机构22。在电动马达21的附近，配置有用于检测电动马达21的转子的旋转角Θ m的、例如由分解器构成的旋转角传感器25。减速机构22由包含蜗杆轴23和与该蜗杆轴23 B齿合的蜗轮24的蜗轮蜗杆机构构成。蜗杆轴23被电动马达21旋转驱动。蜗轮24与输出轴3b以能够一体旋转的方式连结。电动马达21经由减速机构22与输出轴3b连结。
[0048]若通过电动马达21来旋转驱动蜗杆轴23，则蜗轮24被旋转驱动，转向轴3旋转。转向轴3的旋转经由中间轴8被传递至小齿轮轴12。小齿轮轴12的旋转被转换为齿条轴13的轴向移动。由此,转向轮4发生转向。通过利用电动马达21旋转驱动蜗杆轴23，由此使转向轮4转向。
[0049]向E⑶40还输入车速传感器26的输出信号。E⑶40基于由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T、由车速传感器26检测的车速检测值V、由旋转角传感器25检测的旋转角θπι等，来控制电动马达21。
[0050]图2是简要地表示E⑶40的电气结构的框图。
[0051]E⑶40包含:用于控制电动马达21的微型计算机41 ;被微型计算机41控制且向电动马达21供给电力的驱动电路(逆变电路)42 ;以及检测流过电动马达21的马达电流I的电流检测电路43。
[0052]微型计算机41具备CPU以及ROM、RAM等存储器，其被构成为，通过执行规定的程序，能够作为多个功能处理部发挥功能。该多个功能处理部包含基本电流目标值设定部51、旋转速度检测部52、振动补偿量生成部53、电流目标值运算部54、电流偏差运算部55、PI (比例积分)控制部56以及PWM控制部57。
[0053]基本电流目标值设定部51基于由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T和由车速传感器26检测的车速检测值V，来设定基本电流目标值Ιο*。图3示出针对转向操作转矩检测值T的基本电流目标值1*的设定例。在转向操作转矩检测值Τ，例如用于向右方的转向操作的转矩取正值，用于向左方的转向操作的转矩取负值。另外，应该使电动马达21产生用于右方转向操作的转向操作辅助力时基本电流目标值1*取正值，应该使电动马达21产生用于左方转向操作的转向操作辅助力时基本电流目标值1*取负值。
[0054]对于转向操作转矩检测值T的正值，基本电流目标值1*取正值，对于转向操作转矩检测值T的负值，基本电流目标值1*取负值。而且，将基本电流目标值1*设定为，随着转向操作转矩检测值T的绝对值增大，其绝对值增大。其中，在转向操作转矩检测值T是一Tl?Tl (例如，Tl = 0.4Ν -m)的范围(转矩死区)的微小的值时，基本电流目标值1*为零。另外，基本电流目标值1*被设定为由车速传感器26检测的车速检测值V越大，其绝对值越小。由此，能够在低速行驶时产生较大的转向操作辅助力，且能够在高速行驶时减小转向操作辅助力。
[0055]旋转速度检测部52通过求出由旋转角传感器25检测的旋转角0m的时间微分值，来检测电动马达21的旋转速度com。
[0056]振动补偿量生成部53包含低通滤波器61、转向操作转矩偏差运算部62、ΡΙ (比例积分)控制部63以及截止频率变更部64。低通滤波器61对由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T进行低通滤波处理。由此，从由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T除去低通滤波器61的截止频率以上的成分。能够提取从转向操作转矩检测值T中除去了振动成分的转向操作转矩值Τ*。
[0057]转向操作转矩偏差运算部62运算低通滤波处理后的转向操作转矩检测值Τ*与由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T的偏差(转向操作转矩偏差AT = Τ* — Τ)。PI控制部63通过对由转向操作转矩偏差运算部62运算出的转向操作转矩偏差AT进行PI运算，生成用于使转向操作转矩(转向操作转矩检测值Τ)趋向从转向操作转矩检测值T除去了振动成分后的转向操作转矩值Τ* (低通滤波处理后的转向操作转矩检测值)的振动补偿量1C。
[0058]具体而言，PI控制部63具备比例元件71、积分元件72以及加法器73。比例元件71通过对转向操作转矩偏差AT乘以比例增益Kp来运算比例操作量。
[0059]积分元件72包含乘法部72a、加法部72b、限制器72c以及延迟部72d。乘法部72a对转向操作转矩偏差Λ T乘以积分增益Ki。加法部72b对乘法部72a的输出值加上前一次的积分操作量。限制器72c将加法部72b的输出值限制为规定的下限值以上并且规定的上限值以下的值。限制器72c的输出值成为本次的积分操作量。延迟部72d使本次的积分操作量延迟I个运算周期而将其输出。将延迟部72d的输出值(前一次的积分操作量)赋给加法部72b。
[0060]将由比例元件71运算出的比例操作量和由积分元件72运算出的积分操作量赋给加法器73。加法器73通过将比例操作量与积分操作量相加，来运算振动补偿量Ic。
[0061]将由基本电流目标值设定部51设定的基本电流目标值1*和由振动补偿量生成部53生成的振动补偿量Ic赋给电流目标值运算部54。电流目标值运算部54通过对基本电流目标值1*加上振动补偿量Ic，来运算电流目标值I*。
[0062]电流偏差运算部55运算由电流目标值运算部54运算出的目标电流值I*与由电流检测电路43检测出的电流检测值I的偏差(电流偏差Λ I = I* — I)。
[0063]PI控制部56通过对由电流偏差运算部55运算出的电流偏差Λ I进行PI运算，来生成用于使流入电动马达21的电流I趋向目标电流值I*的驱动指令值。PWM控制部57生成与上述驱动指令值对应的占空比的PWM控制信号并供给至驱动电路42。由此，向电动马达21供给与驱动指令值对应的电力。
[0064]转向操作转矩偏差运算部62以及PI控制部63构成转向操作转矩反馈控制部。通过该转向操作转矩反馈控制部的动作，以转向操作转矩检测值T接近从转向操作转矩检测值T除去了振动成分后的转向操作转矩值Τ*的方式进行控制。电流偏差运算部55以及PI控制部56构成电流反馈控制部。通过该电流反馈控制部的动作，以流入电动马达21的电流接近由电流目标值运算部54运算出的电流目标值I*的方式进行控制。
[0065]截止频率变更部64基于由旋转速度检测部52检测出的马达旋转速度ωπι，变更低通滤波器61的截止频率。图4示出了针对马达旋转速度ωπι的低通滤波器61的截止频率的设定例。在马达旋转速度是规定值一 Α(Α>0)以上并且是规定值+A以下的范围的值时，将截止频率设定为规定的最大值(在该例中为20[Ηζ])。将规定值A例如设定为400[deg/s]。
[0066]在马达旋转速度ωπι是规定值一 B(B > A)以下的范围或者规定值B以上的范围的值时，将截止频率设定为规定的最小值(在该例中2[Hz])。将规定值B例如设定为1000 [deg/s]。
[0067]在马达旋转速度ωηι是从规定值一 A到规定值一 B的范围或者从规定值A到规定值B的范围的值时，将截止频率为设定为，随着马达旋转速度com的绝对值的增加而从最大值减少到最小值。基于马达旋转速度《m，按照图4的特性来变更截止频率的理由后述。
[0068]在上述的实施方式中，通过振动补偿量生成部53生成用于向从转向操作转矩检测值T中除去了振动成分后的转向操作转矩值Τ*引导转向操作转矩检测值T的振动补偿量Ic。通过将该振动补偿量Ic与基本电流目标值1*相加，来运算电流目标值I*。然后，以流入电动马达21的电流接近电流目标值I*的方式控制电动马达21。因此，在轮胎发生了破裂时，以实际的转向操作转矩值接近从转向操作转矩检测值T中除去了基于轮胎破裂的振动成分后的转向操作转矩值T*的方式来控制电动马达21。由于抑制基于轮胎破裂的振动，所以能够抑制在发生轮胎破裂时转向操作转矩发生变动。
[0069]对基于马达旋转速度ωπι，按照图4的特性来变更截止频率的理由进行说明。本实施方式的主要目的在于，通过在轮胎发生破裂时抑制由此引起的振动，来抑制转向操作转矩发生变动。换句话说，本实施方式的主要目的在于，抑制扭杆10根据来自轮胎侧的力而发生扭曲，由此转向操作转矩发生变动。另外，由于基于本实施方式的控制是使实际的转向操作转矩接近从转向操作转矩检测值中除去振动成分后的转向操作转矩值的控制，所以与不考虑振动补偿量地设定电流目标值的情况相比，转向操作转矩变小。
[0070]电动马达21经由减速机构22与输出轴3b连结。因此，可以将在电动马达21的马达旋转速度小时产生转向操作转矩的情况考虑为，扭杆10不是根据来自轮胎侧的力而发生扭曲，而是根据来自转向盘2侧的力而发生扭曲的情况。在这样的情况下，考虑到不会产生基于轮胎侧的力的振动，所以没有必要抑制振动，并且为了防止转向操作转矩过于减小，优选使振动抑制效果降低。
[0071]另一方面，低通滤波器61的截止频率越大，低通滤波器61的通频带越宽，根据低通滤波器61除去的振动成分的频带越窄。因此，低通滤波器61的截止频率越大，振动抑制效果越低。
[0072]因此，在马达旋转速度的绝对值是比规定值A小的值时，为了降低振动抑制效果，将低通滤波器61的截止频率设定为最低值。在马达旋转速度的绝对值是从规定值A到规定值B(B > A)的范围的值时，认为马达旋转速度的绝对值越增加，通过来自轮胎侧的力产生转向操作转矩的可能性越高。因此，通过随着马达旋转速度的绝对值的增加，使低通滤波器61的截止频率逐渐降低，来逐渐提高振动抑制效果。在马达旋转速度的绝对值是比规定值B大的值时，为了提高振动抑制效果，将低通滤波器61的截止频率设定为最低值。
[0073]图5是表示E⑶的另一例子的框图。在图5中，对于与上述的图2的各部对应的部分标注与图2相同的附图标记。
[0074]在E⑶40中，截止频率变更部64A的动作与图2的截止频率变更部64的动作不同。该截止频率变更部64A基于由车速传感器26检测的车速检测值V，来变更低通滤波器61的截止频率。图6示出了针对车速检测值V的低通滤波器61的截止频率的设定例。在车速检测值V是规定值C(C>0)时，将截止频率设定为规定的最小值(在该例中是2[Hz])。将规定值C例如设定为5 [km/h]。
[0075]车速检测值V在从规定值C到零的范围时，以随着车速检测值V的减少，截止频率从最小值增加到规定的最大值(在该例中20[Hz])的方式，来设定截止频率。车速检测值V在从规定值C到规定值D (D > C)的范围时，以随着车速检测值V的增加，截止频率从最小值增加到最大值的方式，来设定截止频率。将规定值D例如设定为80 [km/h]。车速检测值V在规定值D以上的范围时，将截止频率设定为最大值。
[0076]若降低低通滤波器61的截止频率，则能够利用低通滤波器61除去的振动成分的频带变宽，然而振动成分以外的成分也容易被除去。因此，只要低通滤波器61的截止频率能够除去想要抑制的振动成分，则优选设定为尽可能高的值。在轮胎发生了破裂的情况下，由此引发的振动周期性地产生。该振动的频率随着车速增大而升高。因此，在从规定值C到规定值D的范围，随着车速检测值V的增加，使截止频率从最低值逐渐增加到最高值。而且，在截止频率是成为最大值的规定值D以上的值时，将截止频率固定在最大值。
[0077]另一方面，在车速是低速时，即使轮胎发生了破裂，也不会产生振动。因此，车速检测值V在从规定值C到零的范围时，随着车速检测值V的减少，使截止频率从最小值逐渐增加到最大值，使得振动抑制效果逐渐变小。
[0078]图7是表示E⑶40的再一例子的框图。在图7中，对于与上述的图2的各部对应的部分标注与图2相同的附图标记。
[0079]在该E⑶40中，截止频率变更部64B的动作与图2的截止频率变更部64的动作不同。在应用该截止频率变更部64B的情况下，设置转向操作角传感器27，其用于检测输入轴3a的旋转角即转向操作角，并且设置横摆率传感器28，其用于检测朝向车辆的转弯方向的旋转角的变化速度即横摆率。转向操作角传感器27是检测从转向盘2的中立位置(基准位置)开始的转向盘2的正反两方向的旋转量(旋转角)的部件，其将从中立位置开始朝向右方的旋转量作为正值输出，将从中立位置开始朝向左方的旋转量作为负值输出。
[0080]截止频率变更部64B基于由车速传感器26检测的车速检测值V、由转向操作角传感器27检测的转向操作角检测值0h和由横摆率传感器28检测的横摆率检测值Y，来变更低通滤波器61的截止频率。截止频率变更部64B基于通过转向操作角检测值0h[deg]乘以车速检测值V [km/h]来运算的横摆率推断值Ye(Ye= 9hXV)与由横摆率传感器28检测的横摆率检测值Y [deg/s]的差的绝对值I Y e — Y I，来变更低通滤波器61的截止频率。
[0081]图8示出了针对横摆率推断值Y e与横摆率检测值Y之差的绝对值I Y e — Y的低通滤波器61的截止频率的设定例。在上述差的绝对值I m I是规定值Ε(Ε>0)以下的值时，截止频率被设定为规定的最大值(在该例中为20[Ηζ])。将规定值E例如设定为30。
[0082]在上述差的绝对值I Ye — Y I是规定值F(F > E)以上的值时，截止频率被设定为规定的最小值(在该例中为2[Hz])。将规定值F例如设定为100。在上述差的绝对值ye - Y I是从规定值E到规定值F的范围的值时，以随着上述差的绝对值I Y e — Y |的增加，截止频率从最大值减少到最小值的方式，来设定截止频率。
[0083]在普通行驶时，横摆率推断值Ye与横摆率检测值Y之差的绝对值I Ye — Y较小。另一方面，由于在轮胎发生了破裂的情况下，车辆侧偏，所以驾驶员为了防止侧偏进行转向操作。因此，横摆率推断值Ye与横摆率检测值Y之差的绝对值I Ye — Y I增大。
[0084]因此，上述差的绝对值I Ye — Y I在规定值E以下时，认为不会发生轮胎破裂，所以为了降低振动抑制效果，将截止频率设定为最大值。上述差的绝对值I Ye — Y I在从规定值E到规定值F的范围时，认为上述差的绝对值I Ye — Y I越增加，轮胎发生破裂的可能性越高，所以随着上述差的绝对值I Ye — Y I增加，逐渐使截止频率降低。在上述差的绝对值I Ye — Y I在规定值F以上时，认为轮胎发生破裂的可能性高，所以为了提高振动抑制效果，将截止频率设定为最小值。
[0085]图9是表示E⑶40的再一例子的框图。在图9中，对与上述的图2的各部对应的部分标注与图2相同的附图标记。
[0086]在该E⑶40中，截止频率变更部64C的动作与图2的截止频率变更部64的动作不同。在应用该截止频率变更部64C的情况下，设置检测左前轮轮胎的气压PFL的气压传感器29FL、检测右前轮轮胎的气压PFR的气压传感器29FR、检测左后轮轮胎的气压PRL的气压传感器29RL以及检测右后轮轮胎的气压PRR的气压传感器29RR。
[0087]截止频率变更部64C基于由这些气压传感器29FL、29FR、29RL、29RR检测的气压检测值PFL、PFR、PRL、PRR,来变更低通滤波器61的截止频率。首先，截止频率变更部64C基于各气压检测值PFL、PFR、PRL、PRR,设定与各气压检测值PFL、PFR、PRL、PRR对应的截止频率(截止频率设定部)。图10示出了针对气压检测值的低通滤波器61的截止频率的设定例。
[0088]在气压检测值是规定值G(G > O)以上的值时，截止频率被设定为规定的最大值(在该例中为20[Hz])。将规定值G例如设定为240 [kPa]。在气压检测值是从规定值G (G> O)到零的范围的值时，以随着气压检测值的减少，截止频率从最大值减少到规定的最小值(在该例中为2[Hz])的方式，来设定截止频率。
[0089]若求出与各气压检测值PFL、PFR、PRL、PRR对应的截止频率，则截止频率变更部64C将与各气压检测值PFL、PFR、PRL、PRR对应的截止频率中的最低值设定为低通滤波器61的截止频率(最终截止频率决定部)。
[0090]图11是表示该发明的第二实施方式的电动动力转向装置的简要结构的示意图。在图11中,对于与上述的图1的各部对应的部分标注与图1相同的附图标记。
[0091]该电动动力转向装置IA除了包含转矩传感器11以及车速传感器26以外，还包含用于检测输入轴3a的旋转角即转向操作角0h的转向操作角传感器27。转向操作角传感器27是检测从转向盘2的中立位置(基准位置)开始的转向盘2的正反两方向的旋转量(旋转角)的部件，其将从中立位置开始向右方的旋转量作为正值输出，将从中立位置开始向左方的旋转量作为负值输出。
[0092]由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T、由车速传感器26检测的车速检测值V以及由转向操作角传感器27检测的转向操作角检测值Θ h被输入到ECU40A。ECU40A基于由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T、由车速传感器26检测的车速检测值V、由转向操作角传感器27检测的转向操作角检测值θ h等，来控制电动马达21。
[0093]图12是简要地表示E⑶40A的电气结构的框图。
[0094]E⑶40A包含用于控制电动马达21的微型计算机41A、被微型计算机41A控制且对电动马达21供给电力的驱动电路(逆变电路)42以及检测流入电动马达21的马达电流I的电流检测电路43。
[0095]微型计算机41A具备CPU以及R0M、RAM等存储器，其构成为，通过执行规定的程序来作为多个功能处理部发挥功能。该多个功能处理部包含转向操作速度检测部81、转向操作转矩目标值设定部82、转向操作转矩偏差运算部83、PI (比例积分)控制部84、电流偏差运算部85、PI (比例积分)控制部86以及PWM控制部87。
[0096]转向操作速度检测部81通过求出由转向操作角传感器27检测的转向操作角检测值9h的时间微分值，来检测转向操作速度coh。
[0097]转向操作转矩目标值设定部82基于由转向操作角传感器27检测的转向操作角检测值Θ h、由车速传感器26检测的车速检测值V以及由转向操作速度检测部81检测的转向操作速度检测值《h，来设定转向操作转矩目标值T*。
[0098]图13是表示转向操作转矩目标值设定部82的结构的框图。转向操作转矩目标值设定部82包含第一目标值设定部82a、车速增益设定部82b、第二目标值设定部82c以及转向操作转矩目标值运算部82d。
[0099]第一目标值设定部82a基于转向操作角检测值Θ h，设定与转向操作角检测值0h对应的转向操作转矩目标值即第一目标值。图14示出了针对转向操作角检测值Qh的第一目标值的设定例。在转向操作角检测值Θ h是从规定值一 H (H > O)到+H的范围的值时，第一目标值为零。将规定值H例如设定为3 [deg]。在转向操作角检测值0h是规定值一 H?+H的范围外的值时，在转向操作角检测值0h是正值(向右方进行了转向操作的状态)时第一目标值被设定为正值(朝向右方的转矩)，在转向操作角检测值Θ h是负值(向左方进行了转向操作的状态)时第一目标值被设定为负值(朝向左方的转矩)。而且，在转向操作角检测值Θ h是一 H?+H的范围外的值时，将第一目标值设定为随着转向操作角检测值Θ h的绝对值增大,其绝对值增大。
[0100]车速增益设定部82b基于车速检测值V求出车速增益。图15示出了针对车速检测值V的车速增益的设定例。在车速检测值V是规定值I (I > O)以下的值时，车速增益被设定为1.0。将规定值I例如设定为5 [km/h]。在车速检测值V是比规定值I大的值时，以随着车速检测值V的增加，车速增益从1.0开始逐渐变小的方式，来设定车速增益。
[0101]第二目标值设定部82c基于转向操作速度检测值《h，求出与转向操作速度检测值oh对应的转向操作转矩目标值即第二目标值。图16示出了针对转向操作速度检测值?h的第二目标值的设定例。在转向操作速度检测值《h是从规定值一 J(J > O)到规定值+J的范围的值时，第二目标值为零。在转向操作速度检测值《}1是规定值一1(0(>1)以下的值时，第二目标值被设定为规定值一 L(L > O)。将规定值K例如设定为500 [deg/s]。将规定值L例如设定为2。在转向操作速度检测值oh是从规定值一 J到规定值一 K的范围的值时，将第二目标值设定为随着转向操作速度检测值《h的减少，从零减小到规定值一L0
[0102]在转向操作速度检测值oh是规定值+K以上的值时，第二目标值被设定为规定值L0在转向操作速度检测值《h是从规定值+J到规定值+K的范围的值时，将第二目标值设定为随着转向操作速度检测值《h的增加，从零增加到规定值L。
[0103]转向操作转矩目标值运算部82d通过下式(I)，来运算转向操作转矩目标值T*。
[0104]转向操作转矩目标值T* =第一目标值X车速增益+第二目标值…(I)
[0105]用于转向操作转矩目标值T*的运算的转向操作角检测值Θ h、车速检测值V以及转向操作角速度检测值《h是未受到由来自轮胎侧的力引起的振动的影响的值。因此，转向操作转矩目标值T*是未受到由来自轮胎侧的力引起的振动的影响地设定的目标值。
[0106]参照图12，转向操作转矩偏差运算部83运算由转向操作转矩目标值设定部82设定的转向操作转矩目标值T*与由转矩传感器11检测的转向操作转矩检测值T的偏差(转向操作转矩偏差Λ T = T* — T)。
[0107]PI控制部84通过对由转向操作转矩偏差运算部83运算的转向操作转矩偏差AT进行PI运算，来生成用于使转向操作转矩(转向操作转矩检测值Τ)趋向转向操作转矩目标值Τ*的电流目标值I*。
[0108]具体而言，PI控制部84具备比例元件91、积分元件92以及加法器93。比例元件91通过在转向操作转矩偏差AT乘以比例增益Kp来运算比例操作量。
[0109]积分元件92包含乘法部92a、加法部92b、限制器92c以及延迟部92d。乘法部92a在使转向操作转矩偏差AT乘以积分增益Ki。加法部92b将在乘法部92a的输出值上，力口与上前一次的积分操作量相加。限制器92c将加法部92b的输出值限制为规定的下限值以上并且规定的上限值以下的值。限制器92c的输出值为本次的积分操作量。延迟部92d将本次的积分操作量延迟I个运算周期来输出。将延迟部92d的输出值(前一次的积分操作量)赋给加法部92b。
[0110]将由比例元件91运算出的比例操作量和由积分元件92运算出的积分操作量赋给加法器93。加法器93通过将比例操作量与积分操作量相加，来运算电流目标值I*。
[0111]电流偏差运算部85运算由PI运算部84生成的电流目标值I*与由电流检测电路43检测出的电流检测值I的偏差(电流偏差Λ I = I* — I)。
[0112]PI控制部86通过对由电流偏差运算部85运算出的电流偏差Λ I进行PI运算，生成用于将流入电动马达21的电流I引导为目标电流值I*的驱动指令值。PWM控制部87生成与上述驱动指令值对应的占空比的PWM控制信号，并供给至驱动电路42。由此，与驱动指令值对应的电力被供给至电动马达21。
[0113]转向操作转矩偏差运算部83以及PI控制部84构成转向操作转矩反馈控制部。通过该转向操作转矩反馈控制部的动作，控制转向操作转矩，以使其接近转向操作转矩目标值Τ*。另外，电流偏差运算部85以及PI控制部86构成电流反馈控制部。通过该电流反馈控制部的动作，控制流入电动马达21的电流，以使其接近由PI控制部84生成的电流目标值I*。
[0114]在上述的实施方式中，由PI运算部84生成用于向转向操作转矩目标值Τ*引导实际的转向操作转矩值(转向操作转矩检测值Τ)的电流目标值I*。而且，以流入电动马达21的电流接近电流目标值I*的方式来控制电动马达21。如上所述,转向操作转矩目标值Τ*是未受到由来自轮胎侧的力引起的振动影响地设定的目标值。因此，在轮胎发生了破裂时，以实际的转向操作转矩值接近未受到基于破裂的振动影响地设定的转向操作转矩目标值T*的方式来控制电动马达21。由此，抑制基于轮胎破裂的振动，所以能够抑制在发生破裂时转向操作转矩发生变动。
[0115]以上，对该发明的第一以及第二实施方式进行了说明，但该发明还能够以其他方式实施。例如，在上述的第一实施方式中，振动补偿量生成部53 (参照图2、图5、图7、图9)通过对由转向操作转矩偏差运算部62运算出的转向操作转矩偏差AT进行PI运算，来生成振动补偿量Ic，但也可以通过对转向操作转矩偏差AT进行P(比例)运算或者PID(比例积分微分)运算，来生成振动补偿量Ic。
[0116]另外，也可以任意地组合第一实施方式的截止频率变更部64(参照图2)、上述第一变形例的截止频率变更部64A(参照图5)、上述第二变形例的截止频率变更部64B (参照图7)、上述第三变形例的截止频率变更部64C(参照图9)，来变更低通滤波器61的截止频率。
[0117]另外，在上述的第二实施方式中，PI控制部84(参照图12)通过对由偏差运算部83运算出的转向操作转矩偏差Λ T进行PI运算，来生成电流目标值I*，但也可以通过对转向操作转矩偏差AT进行Ρ(比例)运算或者PID(比例积分微分)运算，来生成电流目标值I*。
【权利要求】
1.一种电动动力转向装置，其特征在于，其是从电动马达向用于对转向轮传递转向操作力的车辆的转向机构给予转向操作辅助力的电动动力转向装置，所述电动动力转向装置包含: 转向操作转矩检测部，其用于检测转向操作转矩； 基本电流目标值设定部，其使用由所述转向操作转矩检测部检测出的转向操作转矩检测值，来设定针对所述电动马达的基本电流目标值； 振动补偿量生成部，其基于所述转向操作转矩检测值，生成用于抑制振动的振动补偿量; 电流目标值运算部，其基于由所述基本电流目标值设定部设定的基本电流目标值和由所述振动补偿量生成部生成的振动补偿量，来运算电流目标值；以及 控制部，其基于由所述电流目标值运算部运算出的电流目标值，控制所述电动马达， 所述振动补偿量生成部包含: 对所述转向操作转矩检测值进行低通滤波处理的低通滤波器；和基于所述转向操作转矩检测值与所述低通滤波处理后的转向操作转矩检测值之间的偏差，生成用于使所述转向操作转矩检测值趋向所述低通滤波处理后的转向操作转矩检测值的振动补偿量的设备。
2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，还包含: 旋转速度检测部，其检测所述电动马达的旋转速度；和 截止频率变更部，其基于由所述旋转速度检测部检测出的旋转速度检测值，来变更所述低通滤波器的截止频率。
3.根据权利要求2所述的电动动力转向装置，其特征在于， 所述截止频率变更部构成为，在所述旋转速度检测值的绝对值是第一规定值以下的值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为规定的最大值，在所述旋转速度检测值的绝对值是比所述第一规定值大的第二规定值以上的值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为规定的最低值，在所述旋转速度检测值的绝对值是从所述第一规定值到所述第二规定值的范围的值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为随着所述旋转速度检测值的绝对值的增加，所述截止频率从所述最大值减少到所述最小值。
4.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，还包含: 转向操作角检测部，其用于检测转向操作角； 车速检测部，其用于检测车速； 横摆率检测部，其用于检测横摆率；以及 截止频率变更部，其基于横摆率推断值与由所述横摆率检测部检测出的横摆率检测值之差的绝对值，来变更所述低通滤波器的截止频率，所述横摆率推断值基于由所述转向操作角检测部检测出的转向操作角检测值和由所述车速检测部检测出的车速检测值求出。
5.根据权利要求4所述的电动动力转向装置，其特征在于， 所述截止频率变更部构成为，在所述横摆率推断值与所述横摆率检测值之差的绝对值是第一规定值以下的值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为规定的最大值，在所述差的绝对值是比所述第一规定值大的第二规定值以上的值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为规定的最低值，在所述差的绝对值是从所述第一规定值到所述第二规定值的范围的值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为随着所述差的绝对值的增力口，所述截止频率从所述最大值减少到所述最小值。
6.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，还包含: 车速检测部，其用于检测车速；和 截止频率变更部，其基于由所述车速检测部检测的车速检测值，来变更所述低通滤波器的截止频率。
7.根据权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于， 所述截止频率变更部构成为，在所述车速检测值是规定值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为规定的最小值，在所述车速检测值是从所述规定值到零的范围的值时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为随着所述车速检测值的减少，所述截止频率从所述最小值增加到规定的最大值，在所述车速检测值在比所述规定值大的范围时，所述截止频率变更部将所述截止频率设定为随着所述车速检测值的增加，所述截止频率增加到所述最大值。
8.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，还包含: 多个气压检测部，其用于分别独立地检测各轮胎的气压；和 截止频率变更部，其基于由所述各气压检测部检测的气压检测值，来变更所述低通滤波器的截止频率。
9.根据权利要求8所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述截止频率变更部包含: 截止频率设定部，其设定分别与由多个气压检测部检测的气压检测值对应的截止频率；和 最终截止频率决定部，其基于由所述截止频率设定部设定的各气压检测值的截止频率，来决定最终的截止频率， 所述截止频率设定部构成为，在对应的气压检测值是规定值以上时，所述截止频率设定部将对应的截止频率设定为规定的最大值，在该气压检测值处于在从所述规定值到零的范围时，所述截止频率设定部将所述截止频率设定为随着该气压检测值的减少，所述截止频率从所述最大值减少到规定的最小值。
10.一种电动动力转向装置，其特征在于，其是从电动马达向对用于对向转向轮传递转向操作力的转向机构，给予转向操作辅助力的电动动力转向装置，所述电动动力转向装置包含: 车速检测部，其用于检测车速； 转向操作角检测部，其用于检测转向操作角； 转向操作速度检测部，其检测转向操作速度； 转向操作转矩检测部，其用于检测转向操作转矩； 转向操作转矩目标值设定部，其基于由所述转向操作角检测部检测出的转向操作角检测值、由所述车速检测部检测出的车速检测值以及由所述转向操作速度检测部检测出的转向操作速度检测值，来设定转向操作转矩目标值； 电流目标值运算部，其基于由所述转向操作转矩目标值设定部设定的转向操作转矩目标值和由所述转向操作转矩检测部检测的转向操作转矩检测值，来运算用于使所述转向操作转矩检测值趋向所述转向操作转矩目标值的电流目标值；以及 控制部，其基于由所述电流目标值运算部运算的电流目标值，来控制所述电动马达。
11.根据权利要求10所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述转向操作转矩目标值设定部包含: 第一目标值设定部，其基于所述转向操作角检测值，设定与所述转向操作角检测值对应的转向操作转矩目标值即第一目标值； 车速增益设定部，其基于所述车速检测值，来设定车速增益； 第二目标值设定部，其基于所述转向操作速度检测值，来设定与所述转向操作速度检测值对应的转向操作转矩目标值即第二目标值；以及 运算部，其将在由所述第一目标值设定部设定的第一目标值上乘以由所述车速增益设定部设定的车速增益所得的值和由所述第二目标值设定部设定的第二目标值相加，由此来运算转向操作转矩目标值。
【文档编号】B62D6/00GK104228935SQ201410251501
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2013年6月11日
【发明者】狩集裕二, 河内达磨 申请人:株式会社捷太格特