电动助力转向装置的调节装置的制作方法

本发明涉及一种电动助力转向装置的调节装置。

背景技术

在车辆用的电动助力转向装置中，利用方向盘的操作检测转向轴中产生的转向扭矩，根据该检测结果，计算用于辅助转向力的转向辅助指令值(例如专利文献1)。

为了能够算出与转向扭矩相应的转向辅助指令值，在电动助力转向装置中存储有表示扭矩与转向辅助指令值之间的对应关系的信息、即辅助映射图。在电动助力转向装置中，为了使转向感觉良好，辅助映射图的调节很重要。

例如图18及图19是示出辅助映射图的调节方法的一例的图。在图18及图19中，横轴是转向扭矩(nm)，纵轴是转向辅助指令值(电流：a)。

在图18所示的例子中，转向感觉令人满意的多个点(转向扭矩与转向辅助指令值的组)被确定。而且，相邻的点之间通过一次函数来插值，一次函数的参数被存储为辅助映射图。

在图19所示的例子中，转向感觉令人满意的多个点被确定。并且，导出对多个点进行近似的高次多项式，高次多项式的参数被存储为辅助映射图。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-59203号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

如图18所示，在用一次函数对相邻的点之间进行插值的情况下，特别是在低扭矩区域中，为了使转向辅助指令值的变化平滑，要求确定多个点。然而，由于由人手进行点的确定，因此调节的作业成本増大。

另一方面，如图19所示，在使用高次多项式的方法中，不必由人手确定多个点，抑制了调节的作业成本。然而，在电动助力转向装置中，当计算转向辅助指令值时，必须计算高次多项式，因此运算处理时间増大。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于抑制电动助力转向装置的调节的作业成本，并且抑制转向辅助指令值的运算处理时间。

用于解决课题的手段

本发明的一方面的调节装置是一种电动助力转向装置的调节装置，该电动助力转向装置根据转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值之间的对应关系，进行转向辅助，所述调节装置具备：候选点接受部，其接受由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值的候选值表示的多个候选点；多项式计算部，其计算对多个候选点进行近似的高次多项式；调整点计算部，其根据高次多项式，计算由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值表示的、比所述多个候选点多的多个调整点；一次函数计算部，其计算连接多个调整点中相邻的两点间的多个一次函数；以及调整信息输出部，其为了调整对应关系而输出多个一次函数的信息。

另外，在本发明中，所谓“部”不仅是指物理单元，也包括通过软件实现“部”所具有的功能的情况。此外，一个“部”或装置所具有的功能可以由2个以上的物理单元或装置实现，2个以上的“部”或装置的功能也可以由1个物理单元或装置实现。

发明效果

根据本发明，能够抑制电动助力转向装置的调节的作业成本，并且抑制转向辅助指令值的运算处理时间。

附图说明

图1是示出电动助力转向装置的一般结构及本发明的作为一个实施方式的调节装置的结构的图。

图2是示出用于利用控制单元30进行电动机20的控制的功能的一例的框图。

图3是示出作为辅助映射图200的一例的辅助映射图200a的图。

图4是示出调节装置100的硬件结构的一例的图。

图5是示出在作为调节装置100的一例的调节装置100a(第1实施方式)中实现的功能(第1实施方式)的框图。

图6是示出候选点的一例的图。

图7是示出对候选点进行近似的高次多项式(函数)的一例的图。

图8a是示出调整点的例子的图。

图8b是示出调整点的例子的图。

图9是示出对图8所示的多个调整点连接相邻的两点间的多个一次函数的图。

图10是示出调节装置100a中的处理的一例的流程图。

图11是示出作为辅助映射图200的一例的辅助映射图200b的图。

图12是示出在作为调节装置100的一例的调节装置100b(第2实施方式)中实现的功能的框图。

图13a是示出高次多项式的校正的一例的图。

图13b是示出校正高次多项式的一例的图。

图14是示出调整点的一例的图。

图15是示出对图14所示的多个调整点连接相邻的两点间的多个一次函数的图。

图16是示出调节装置100b中的处理的一例的流程图。

图17a是示出模拟中使用的辅助映射图的图。

图17b是以时间为横轴示出随着方向盘转向角的变化而引起的转向扭矩的变化的模拟结果。

图17c是以方向盘转向角为横轴示出随着方向盘转向角的变化而引起的转向扭矩的变化的模拟结果。

图18是示出辅助映射图的调节方法的一例的图。

图19是示出辅助映射图的调节方法的另一例的图。

具体实施方式

＝＝第1实施方式＝＝

首先，对本发明的第1实施方式进行说明。图1是示出电动助力转向装置的一般结构及作为本发明的一个实施方式的调节装置的结构的图。

电动助力转向装置具备方向盘1、柱轴2、减速齿轮3、万向接头4a、4b、齿轮齿条副机构5、拉杆6a、6b、轮毂单元7a、7b、转向车轮8l、8r、扭矩传感器10、点火开关11、电池13、转向角传感器14、电动机20、控制单元(ecu)30、can(controlareanetwork：控制器局域网络)40、以及非can41。

调节装置100是用于进行电动助力转向装置的调节的计算机。

如图1所示，方向盘1的柱轴2经由减速齿轮3、万向接头4a、4b、齿轮齿条副机构5、拉杆6a，6b，进而通过轮毂单元7a、7b而与转向车轮8l、8r联结。此外，在柱轴2上设置有检测方向盘1的转向角θr的转向角传感器14、以及检测转向扭矩th的扭矩传感器10。并且，辅助方向盘1的转向力的电动机20经由减速齿轮3与柱轴2联结。控制电动助力转向装置的控制单元(ecu)30由电池13供给电力，并且经由点火开关11而被输入点火开关信号。控制单元30根据由扭矩传感器10检测到的转向扭矩th和由车速传感器12检测到的车速vs，进行转向辅助指令值的运算，控制电动机20。

控制单元30与授受各种信息的can40连接。控制单元30能够经由can40与调节装置100进行通信。此外，控制单元30也能够从can40接收车速vs等车辆信息。控制单元30还能够与用于以不同于can40的形式进行数据的收发的接口、即非can41连接。

调节装置100是电动助力转向装置中的用于调节转向感觉(辅助映射图)的装置。调节装置100例如能够经由can40将调节结果写入控制单元30。调节装置100不必与can40始终连接，仅将调节结果写入控制单元30时与can40连接即可。另外，用于调节装置100与控制单元30进行通信的接口不限于can40，能够利用非can41等任意的接口。

图2是示出用于利用控制单元30进行电动机20的控制的功能的一例的框图。图2所示的各功能例如通过由处理器执行存储于内存的程序、或使用晶体管等电路元件来实现。

如图2所示，控制单元30具备辅助映射图200、转向辅助指令值运算部201、减法部202、pi(比例-积分)控制部203、pwm(脉冲宽度调制)控制部204、以及逆变器205。

辅助映射图200是示出转向扭矩与转向辅助指令值(电流值)之间的对应关系的信息。图3是示出作为辅助映射图200的一例的辅助映射图200a的图。如图3所示，辅助映射图200a包括表示例如低速、中速以及高速的各速度区域中的、转向扭矩及转向辅助指令值之间的对应关系的信息。在本实施方式中，表示对应关系的信息由多个一次函数的参数表示。辅助映射图200能够由调节装置100更新。

转向辅助指令值运算部201根据转向扭矩th及车速vs，使用辅助映射图200，计算供给到电动机20的电流的控制目标值、即转向辅助指令值iref1。参照图3所示的例子进行说明。例如车速vs为低速的情况下，转向辅助指令值运算部201在图3所示的map_l(由多个一次函数的集合构成的函数)中代入转向扭矩th，由此能够计算转向辅助指令值iref1。车速vs在中速及高速的情况下也同样，转向辅助指令值运算部201能够根据图3所示的map_m及map_h，计算转向辅助指令值iref1。此外，转向辅助指令值运算部201在车速vs处于两个速度区域之间的情况下，能够使用这两个速度区域的函数，计算转向辅助指令值iref1。例如车速vs是在低速与中速之间的速度的情况下，转向辅助指令值运算部201能够设为map_l(th)×α+map_m(th)×(1-α)＝iref1。另外，α为0<α<1的值，例如能够根据车速vs适当设定。

由转向辅助指令值运算部201算出的转向辅助指令值iref1经由减法部202而被输入到用于改善特性的pi控制部203。被pi控制部203改善特性后的电压控制指令值vref被输入到pwm控制部204，进而经由逆变器205，电动机20被进行pwm驱动。电动机20的电流值im由电动机电流检测器210检测，被反馈到减法部202。

图4是示出调节装置100的硬件结构的一例的图。调节装置100具备处理器400、存储装置401、通信接口(i/f)402、输入接口(i/f)403以及显示装置404。

处理器400通过执行存储于存储装置401的程序，实现调节装置100中的各种功能。

存储装置401是用于存储程序或数据的设备，包括内存、硬盘等。存储装置401包括用于临时存储数据的易失性的存储区域、用于持久地存储数据的非易失性的存储区域。

通信i/f402是用于与调节装置100的外部装置之间进行数据的收发的接口。在本实施方式中，通信i/f402例如用于经由can40与控制单元30进行通信。

输入i/f403是用于对调节装置100输入各种数据的接口。输入i/f403包括例如键盘、鼠标、触摸板等。在本实施方式中，输入i/f403用于用户输入由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值的候选值表示的候选点(后面进行叙述)。

显示装置404是用于显示各种信息的设备。显示装置404可以设置在调节装置100的外部。此外，显示装置404可以兼具由触摸板等实现的输入i/f403的功能。

图5是示出在作为调节装置100的一例的调节装置100a中实现的功能(第1实施方式)的框图。调节装置100a具备候选点接受部500、候选点存储部501、多项式计算部502、多项式存储部503、调整点计算部504、调整点存储部505、一次函数计算部506、调整信息存储部507以及调整信息输出部508。图5所示的各部能够通过例如使用存储装置401的存储区域、由处理器400执行存储于存储装置401的程序来实现。

候选点接受部500从用户接受由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值的候选值表示的候选点，将该候选点的信息存储于候选点存储部501。图6是示出候选点的一例的图。在图6中，候选点用白圈表示。在图6所示的例子中，候选点接受部500接受某速度区域中的4个候选点(坐标值)。另外，候选点接受部500接受的候选点的数量能够设为3个以上的任意数量。此外，候选点接受部500能够针对多个速度区域中的每一个速度区域接受候选点。

多项式计算部502使用最小二乘法或样条插值计算对由候选点接受部500接受到的多个候选点进行近似的高次多项式(二次以上)，将算出的高次多项式的信息(例如高次多项式的系数等)存储于多项式存储部503。另外，在针对多个速度区域中的每一个速度区域接受到候选点的情况下，也针对多个速度区域中的每一个速度区域计算高次多项式。图7是示出对候选点进行近似的高次多项式(函数)的一例的图。如图7所示，高次多项式例如能够设为通过原点(转向扭矩＝0，转向辅助指令值＝0)的函数。此外，高次多项式例如能够将原点处的斜率设为零。

调整点计算部504根据由多项式计算部502算出的高次多项式，计算由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值表示的调整点，将算出的调整点的信息存储于调整点存储部505。另外，在针对多个速度区域中的每一个速度区域计算出高次多项式的情况下，也针对多个速度区域中的每一个速度区域计算调整点。

图8a及图8b是示出调整点的例子的图。在图8a及图8b中，调整点用黑圈表示。在图8a及图8b所示的例子中，调整点计算部504计算7个调整点(坐标值)。即，调整点计算部504针对转向扭矩的特定的值x0～x7中的每一个，根据高次多项式计算转向辅助指令值y0～y7。此外，如图8a及图8b所示，对于转向辅助指令值，能够针对每个速度区域设定上限值。并且，调整点计算部504能够将高次多项式与上限值(y＝上限值的直线)之间的交点(在图8a及图8b的例子中为(x6，y6))设为调整点之一。此外，调整点计算部504能够将转向扭矩比该交点大、转向辅助指令值为上限值的点(在图8a及图8b的例子中为(x7，y7))设为调整点。另外，调整点计算部504算出的调整点的数量能够设为比候选点的数量多的任意数量。

此外，调整点计算部504能够计算调整点，使得高次多项式中曲率比较大的区间中的调整点的数量比较多。例如在图8a所示的例子中，在曲率比较大的(转向扭矩比较小的)区间(第2区间)中，计算4个调整点，在曲率比较小的(转向扭矩比较大的)区间(第1区间)中，计算3个调整点。

此外，调整点计算部504能够计算多个调整点，使得随着高次多项式的曲率增大，调整点间的转向扭矩之差减小。例如在图8b所示的例子中，在曲率比较小的区间中，相对于是调整点间的转向扭矩之差比较大的tr2，在曲率比较大的区间中是调整点间的转向扭矩之差比较小的tr1。另外，高次多项式的曲率例如能够通过二阶微分算出。此外，微分可以通过相邻的两点间的差分来计算。

此外，调整点计算部504能够计算多个调整点，使得高次多项式中曲率比较大的区间中的调整点的数量比较多，且随着高次多项式的曲率增大，调整点间的转向扭矩之差减小。

一次函数计算部506计算连接由调整点计算部504算出的调整点中相邻的两点间的多个一次函数，将算出的一次函数的信息(例如一次函数的系数等)作为用于调整辅助映射图200的调整信息而存储于调整信息存储部507。在针对多个速度区域中的每一个速度区域计算调整点的情况下，也针对多个速度区域中的每一个速度区域计算一次函数。图9是示出针对图8所示的多个调整点连接相邻的2点间的多个一次函数的图。

调整信息输出部508为了调整辅助映射图200(转向扭矩与转向辅助指令值之间的对应关系)而输出由一次函数计算部506算出的一次函数的信息。调整信息输出部508通过例如can40将调整信息写入控制单元30，由此调整辅助映射图200。

图10是示出调节装置100a中的处理的一例的流程图。首先，候选点接受部500从用户接受由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值的候选值表示的m个候选点(s1001)。多项式计算部502计算对m个候选点进行近似的高次多项式(s1002)。调整点计算部504根据算出的高次多项式，计算由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值表示的n个(n>m)调整点(s1003)。一次函数计算部506计算连接n个调整点中相邻的两点间的n-1个一次函数(s1004)。并且，调整信息输出部508为了调整辅助映射图200中的对应关系而输出n-1个一次函数的信息(s1005)。另外，如上所述，在调节装置100a中，对于多个速度区域中的每一个速度区域，能够执行图10所示的处理。在这种情况下，调整信息的输出可以按每个速度区域进行，也可以针对多个速度区域统一进行。

以上对本发明的第1实施方式进行了说明。在调节装置100a中，从用户接受比较少的m个候选点，通过最小二乘法或样条插值来计算对该m个候选点进行近似的高次多项式，根据算出的高次多项式，计算比较多的n个(n>m)调整点。并且，在调节装置100a中，计算连接n个调整点中相邻的两点间的n-1个一次函数，n-1个一次函数的信息被写入辅助映射图200。因此，如图18所示，与由人手确定比较多的点的情况相比较，能够抑制调节的作业成本。此外，计算转向辅助指令值时所参照的信息是一次函数的信息，因此如图19所示，与直接参照高次多项式的信息的情况相比较，能够抑制转向辅助指令值的运算处理时间。

此外，在调节装置100a中，如图8所示例的那样，能够使高次多项式的曲率比较大的区域中的调整点的个数比高次多项式的曲率比较小的区域中的调整点的个数多。由此，如图9所示例的那样，使利用一次函数进行插值的情况下的转向辅助指令值的变化平滑，能够使转向感觉良好。

此外，在调节装置100a中，通过利用最小二乘法或样条插值来进行高次多项式的计算，如图8所示例的那样，特别是转向扭矩低的区域中的转向辅助指令值的变化变平缓，能够使转向感觉良好。

＝＝第2实施方式＝＝

接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。另外，对与第1实施方式相同的结构标注同等的标号，省略详细的说明。

图11是示出作为辅助映射图200的一例的辅助映射图200b的图。辅助映射图200b与图3所示的辅助映射图200a相比较，不同点在于：在上限值附近的转向辅助指令值的变化是平滑的。

图12是示出在作为调节装置100的一例的调节装置100b(第2实施方式)中实现的功能的框图。调节装置100b在图5所示的调节装置100a具备的结构的基础上，还具备多项式校正部1200。

多项式校正部1200按规定的上限值限制转向辅助指令值，并且以使得在该规定的上限值附近与转向扭矩对应的转向辅助指令值的变化率逐渐减小的方式校正高次多项式，从而计算校正高次多项式。并且，多项式校正部1200将算出的校正高次多项式的信息(例如校正高次多项式的系数等)存储于多项式存储部503。

图13a是示出高次多项式的校正的一例的图。如图13a所示，多项式校正部1200求出高次多项式与上限值的直线之间的交点x。并且，多项式校正部1200求出转向扭矩比交点x低的区域中的高次多项式的点a与转向扭矩比交点x高的区域中的直线的点b。如图13a所示，点a的转向扭矩比交点x的转向扭矩低ca，点b的转向扭矩比交点x的转向扭矩高cb。另外，ca、cb的值可以预先设定，也可以例如根据交点x中的高次多项式的斜率等动态地计算。若求出了点a、b，则多项式校正部1200计算点a和点b间的校正曲线(例如三次曲线)，使得从点a向着点b，与转向扭矩对应的转向辅助指令值的变化率(斜率)逐渐减小。另外，多项式校正部1200能够计算校正曲线，使得在点a，高次多项式的斜率与校正曲线的斜率相等。此外，多项式校正部503能够计算校正曲线，使得在点b的斜率为零。

图13b是示出校正高次多项式的一例的图。如图13b所示，校正高次多项式在转向扭矩比点a低的区域中由高次多项式构成，在转向扭矩位于点a与点b之间的区域由校正曲线构成，在转向扭矩比点b高的区域中由上限值的直线构成。

调整点计算部504根据由多项式校正部1200算出的校正高次多项式，计算由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值表示的调整点，将算出的调整点的信息存储于调整点存储部505。另外，在针对多个速度区域中的每一个速度区域计算出高次多项式的情况下，也针对多个速度区域中的每一个速度区域计算调整点。

图14是示出调整点的一例的图。在图14中，调整点用黑圈表示。在图14所示的例子中，调整点计算部504计算11个调整点(坐标值)。即，调整点计算部504针对转向扭矩的特定值x0～x10中的每一个，根据校正高次多项式，计算转向辅助指令值y0～y10。另外，调整点计算部504算出的调整点的数量能够设为比候选点的数量多的任意数量。图15是示出针对图14所示的多个调整点连接相邻的两点间的多个一次函数的图。

此外，调整点计算部504与图8a及图8b所示的例子同样地能够计算调整点，使得校正高次多项式中曲率比较大的区间中的调整点的数量比较多，以及/或者随着高次多项式的曲率增大，调整点间的转向扭矩之差减小。

图16是示出调节装置100b中的处理的一例的流程图。首先，候选点接受部500从用户接受由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值的候选值表示的m个候选点(s1601)。多项式计算部502使用最小二乘法计算对m个候选点进行近似的高次多项式(s1602)。多项式校正部1200按规定的上限值限制转向辅助指令值，并且以使得在该规定的上限值附近与转向扭矩对应的转向辅助指令值的变化率逐渐减小的方式校正高次多项式，从而计算校正高次多项式(s1603)。调整点计算部504根据算出的校正高次多项式，计算由转向扭矩和与该转向扭矩相应的转向辅助指令值表示的n个(n>m)调整点(s1604)。一次函数计算部506计算连接n个调整点中相邻的两点间的n-1个一次函数(s1605)。并且，调整信息输出部508为了调整辅助映射图200中的对应关系而输出n-1个一次函数的信息(s1606)。另外，如上所述，在调节装置100中，在多个速度区域中的每一个速度区域，能够执行图16所示的处理。在这种情况下，调整信息的输出可以按每个速度区域进行，也可以针对多个速度区域统一进行。

参照图17a～图17c，说明用于验证高次多项式的校正的效果的模拟结果。

图17a是示出模拟中使用的辅助映射图的图。如图17a所示，在模拟中，使用斜率为20(a/nm)的直线代替高次多项式。此外，转向辅助指令值的上限值为80(a)，斜率为20的直线与上限值的直线之间的交点x的转向扭矩为5(nm)，转向扭矩比交点x低的区域中的点a的坐标为(4(nm)，60(a))，转向扭矩比交点x高的区域中的点b的坐标为(7(nm)，80(a))，点a和点b间的校正曲线为三次曲线。

图17b是以时间为横轴表示随着方向盘转向角的变化而引起的转向扭矩的变化的模拟结果。此外，图17c是以方向盘转向角为横轴表示随着方向盘转向角的变化而引起的转向扭矩的变化的模拟结果。在本模拟中，检测使方向盘转向角如图17b中虚线所示那样变化的情况下的的转向扭矩的变化。如图17b及图17c所示，在无校正的情况下，在方向盘转向角320度附近，转向扭矩大幅度变化。另一方面，在具有校正的情况下，与无校正的情况相比较，方向盘转向角320度附近的转向扭矩的变化平缓。从该模拟结果可以知道，通过以使得在转向辅助指令值的上限值附近与转向扭矩对应的转向辅助指令值的变化率逐渐减小的方式校正高次多项式，能够使随着方向盘转向角的变化而引起的转向扭矩的变化平缓。

以上对本发明的第2实施方式进行了说明。在调节装置100b中，从用户接受比较少的m个候选点，通过最小二乘法或样条插值计算对该m个候选点进行近似的高次多项式。并且，以使得在转向辅助指令值的上限值附近与转向扭矩对应的转向辅助指令值的变化率逐渐减小的方式计算校正高次多项式。然后，根据算出的校正高次多项式，计算比较多的n个(n>m)调整点。并且，在调节装置100b中，计算出连接n个调整点中相邻的两点间的n-1个一次函数，n-1个一次函数的信息被写入辅助映射图200。

由此，如图18所示，与由人手确定比较多的点的情况相比较，能够抑制调节的作业成本。此外，计算转向辅助指令值时所参照的信息是一次函数的信息，因此如图19所示，与直接参照高次多项式的信息的情况相比较，能够抑制转向辅助指令值的运算处理时间。此外，在调节装置100b中，根据校正高次多项式算出一次函数，因此一次函数或高次多项式与转向辅助指令值的上限值之间的交点前后的转向辅助指令值的变化率(斜率)的急剧变化被抑制，能够改善转向感觉。

另外，本实施方式是为了使本发明容易理解，并非限定地解释本发明。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改良，并且本发明也包括其等效物。

标号说明

1：方向盘1；

2：柱轴2；

3：减速齿轮3；

4a、4b：万向接头；

5：齿轮齿条副机构；

6a、6b：拉杆；

7a、7b：轮毂单元；

8l、8r：转向车轮；

10：扭矩传感器；

11：点火开关；

13：电池；

14：转向角传感器；

20：电动机20；

30：控制单元(ecu)；

40：can；

41：非can；

100：调节装置；

200：辅助映射图200；

201：转向辅助指令值运算部；202：减法部202；

203：pi控制部；

204：pwm控制部204；

205：逆变器；

210：电动机电流检测器；

400：处理器；

401：存储装置；

402：通信接口；

403：输入接口；

404：显示装置；

500：候选点接受部；

501：候选点存储部；

502：多项式计算部；

503：多项式存储部；

504：调整点计算部；

505：调整点存储部；

506：一次函数计算部；

507：调整信息存储部；

508：调整信息输出部；

1200：多项式校正部。