转向装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供能与电源电压的变动无关地适当补偿电压指令值的转向装置。具备基于方向盘的转向操纵使转向轮转向的转向操纵机构、作为辅助力的产生源的马达及向马达供给电压的电池。另外，该装置具备检测电源电压(Vbatt)的电压传感器、检测转向操纵角(θs)的转向传感器及对应该使马达产生辅助力的q轴电压指令值(Vq＊)进行演算并基于q轴电压指令值生成马达控制信号的马达控制信号生成电路。该装置具备对补偿q轴电压指令值的补偿量(ΔVq)进行演算，在转向操纵角的绝对值为最大转向角附近的规定转向操纵角以上的情况下，基于电源电压演算电源补偿成分(ΔVqcomp)，导出补偿量(ΔVq)的转向操纵角速度限制电路(61)。
【专利说明】
转向装置
技术领域
[0001]本发明涉及转向装置。
【背景技术】
[0002]存在一种转向装置，其相对于基于方向盘的转向操纵而使转向轮转向的转向操纵机构，使马达产生扭矩来辅助转向操纵机构，从而能够对方向盘的转向操纵、转向轮的转向进行控制方面的干预。在上述的转向装置中，存在以缓和在方向盘产生的转向操纵角到达最大转向角(转向末端)的所谓末端接触的冲击的方式进行控制方面的干预的情况(例如，日本专利第5556219号公报)。
[0003]在日本专利第5556219号公报中，进行控制将在最大转向角附近处的方向盘所产生的转向操纵的转向操纵角速度设定限制角速度，缓和末端接触的冲击。具体而言，在上述转向操纵角为最大转向角附近的规定转向操纵角以上的情况下，以限制角速度与该转向操纵角的增大对应地变小的方式演算该限制角速度。而且，在日本专利第5556219号公报中，演算与限制角速度和转向操纵角速度的差分成比例的补偿量，而补偿(修正)电压指令值。
[0004]然而，在日本专利第5556219号公报中，电压指令值的补偿基于转向操纵角速度的输入而进行，但成为补偿对象的电压指令值本身受电源的电压(在车辆中，为电池的电源电压)的变动影响，可能上下波动。因此，在考虑相对于电压指令值的马达的追随性，而以比例控制实现电压指令值的补偿的情况下，例如，电源电压与最初的设计情境相比变动较大，从而若成为补偿对象的电压指令值本身被提高，则即使以限制角速度变小的方式进行演算，该电压指令值被提高的部分所引起的转向操纵角速度的增量也作为稳态偏差而残留。另一方面，鉴于上述的电源电压的影响，在将限制角速度从最初的设计情境的阶段开始设计为较低的情况下，限制角速度的调整的宽度变窄，从而设计的自由度降低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一在于提供一种能够与电源电压的变动无关地适当补偿电压指令值的转向装置。
[0006]本发明的一方式的转向装置具备基于方向盘的转向操纵而使转向轮转向的转向操纵机构、相对于转向操纵机构产生使转向轮转向的转向扭矩的马达以及作为施加于马达的电压的供给源的电源。另外，转向装置具备:对电源的电源电压进行检测的电源电压检测电路、对在转向操纵机构产生的转向操纵角进行检测的转向操纵角检测电路、对应该使马达产生规定的转向扭矩的电压指令值进行算的演算电路以及生成应该将电源电压中的电压指令值所示的电压施加于马达的马达控制信号的马达控制信号生成电路。而且，转向装置具备对作为用于补偿电压指令值的多个成分而至少包含电源补偿成分的补偿量进行演算的补偿电路，在转向操纵角为最大转向角附近的规定转向操纵角以上的情况下，该补偿电路基于电源电压对电源补偿成分进行演算，从而导出补偿量。
[0007]在转向装置中，存在因电源电压变动而使电压指令值受到影响的情况。该点，根据上述结构，即便在电源电压变动的情况下，在至少由转向操纵角检测电路检测的转向操纵角为最大转向角附近的规定转向操纵角以上时，也能够通过基于电源补偿成分的补偿(修正)来抑制电源电压变动而对电压指令值产生的影响。
[0008]由此，如上述说明的那样，为了缓和末端接触的冲击，在使用与电源补偿成分不同的补偿成分(例如，限制角速度)的情况下，即使因电源电压变动而使电压指令值本身被提高，也能够将该被提高的部分作为补偿量而加在电源补偿成分上等。在该情况下，能够以能够确保用于获得在电压指令值被提高前被假定的补偿结果的补偿量的方式进行调整，从而能够抑制该电压指令值被提高的部分作为稳态偏差而残留。另外，在该情况下，也不需要考虑补偿量从最初的设计情境的阶段开始受电源电压的变动的影响，从而能够提高设计的自由度。因此，能够与电源电压的变动无关地适当补偿电压指令值。
[0009]本发明的其他方式在上述方式的转向装置的基础上，优选补偿电路以基于由转向操纵角检测电路检测的转向操纵角使补偿量变动的方式演算电源补偿成分。
[0010]根据上述结构，能够在至少由转向操纵角检测电路检测的转向操纵角为最大转向角附近的规定转向操纵角以上时，即在方向盘产生的转向操纵角从到达最大转向角前至转向操纵角实际到达最大转向角的期间，与转向操纵角的变化对应地时时实施适当的补偿。
[0011]本发明的又一其他方式在上述方式的转向装置的基础上，优选进一步具备对在转向操纵机构产生的转向操纵的转向操纵角速度进行检测的转向操纵角速度检测电路以及与由转向操纵角检测电路检测的转向操纵角对应地演算被允许的作为转向操纵角速度的上限的限制角速度的限制角速度演算电路，限制角速度演算电路以限制角速度伴随着由转向操纵角检测电路检测的转向操纵角的增大而变小的方式进行演算，补偿电路在转向操纵角速度比限制角速度大的情况下，为了抑制马达的旋转角速度，而对用于补偿电压指令值的补偿基础成分进行演算，并且相对于补偿基础成分加上电源补偿成分，从而导出补偿量。
[0012]如上述结构那样，在仅利用基于取决于电源电压的转向操纵角速度的补偿基础成分对电压指令值进行补偿的情况下，也存在陷入若电源电压变动则无法实现最初的设计情境的补偿的状况的情况。该点，根据上述结构，作为补偿量，而能够相对于基于转向操纵角速度的补偿基础成分加上基于电源电压的电源补偿成分。因此，例如，即使因电源电压比最初的设计情境高而使电压指令值本身被提高，也能够进行通过将该提高量加在电源补偿成分上而较大地补偿的设定。因此，能够与电源电压的变动无关地适当补偿电压指令值。
[0013]本发明的又一其他方式在上述方式的转向装置的基础上，优选进一步具备对电源电压相对于预先决定的基准电压的差分电压进行检测的差分检测电路，补偿电路在差分电压为正值的情况下，以电源补偿成分伴随着转向操纵角的增大而增大的方式进行演算。
[0014]本发明的又一其他方式在上述方式的转向装置的基础上，优选上述补偿电路在上述转向操纵角为最大转向角附近的规定转向操纵角以上时，以限制角速度伴随着上述转向操纵角的增大而变小的方式演算上述补偿基础成分。
[0015]根据这些结构，在由转向操纵角检测电路检测的转向操纵角为最大转向角附近的规定转向操纵角以上时，以补偿基础成分伴随着转向操纵角的增大而增大的方式进行演算，并且以电源补偿成分伴随着转向操纵角的增大而增大的方式进行演算。在该情况下，能够使补偿基础成分变化的状况与电源补偿成分变化的状况之间具有相关性。由此，在补偿基础成分增大的状况下，即使因电源电压较高而使电压指令值本身被提高，也能够在电源补偿成分增大的状况下补偿该提高量。因此，能够与电源电压的变动无关地适当补偿电压指令值。
[0016]本发明的又一其他方式在上述方式的转向装置中，具备对电流指令值进行演算的电流指令值演算电路，上述马达控制信号生成电路执行使实际电流值追随上述电流指令值的电流反馈控制，从而演算上述电压指令值。根据上述方式，能够与电源电压的变动无关地适当补偿电压指令值。
【附图说明】
[0017]根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特点和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记。
[0018]图1是表示电动动力转向装置的简要的图。
[0019]图2是表示电动动力转向装置的EPSECU的控制构成的框图。
[0020]图3是表示电动动力转向装置的转向操纵角速度限制电路的控制构成的框图。
[0021 ]图4是表示转向操纵角-限制角速度图表的图。
[0022]图5是表示转向操纵角-补偿增益图表的图。
[0023]图6是表示对基于转向操纵角速度限制电路的补偿q轴电压指令值进行演算的处理顺序的流程图。
[0024]图7是表示对基于转向操纵角速度限制电路的补偿基础成分进行演算的处理顺序的流程图。
[0025]图8是表示对基于转向操纵角速度限制电路的电源补偿成分进行演算的处理顺序的流程图。
【具体实施方式】
[0026]以下，对作为本发明的一实施方式的搭载于车辆的电动动力转向装置(以下，称为EPS)进行说明。如图1所示，EPSl具备基于驾驶员的转向操作而使转向轮转向的转向操纵机构7、辅助驾驶员的转向操作的EPS促动器20以及控制EPS促动器20的动作的EPSE⑶23。
[0027]转向操纵机构7具备被驾驶员操作的方向盘2以及与方向盘2—体旋转的转向轴3。转向轴3由连结于方向盘2的中心的转向柱轴8、连结于转向柱轴8的下端部的中间轴9以及连结于中间轴9的下端部的小齿轮轴10构成。小齿轮轴10的下端部啮合于向与小齿轮轴10正交的方向延伸的齿条轴5(正确而言，为形成有齿条齿的部分4)。因此，转向轴3的旋转运动被由小齿轮轴10以及齿条轴5构成的齿轮齿条机构6转换成齿条轴5的往复直线运动。这样的往复直线运动经由分别连结于齿条轴5的两端的横拉杆11分别被传递至左右的转向轮
12、12，从而能够变更这些转向轮12、12的转向角。
[0028]EPS促动器20为转向柱型的EPS促动器，具备成为使左右的转向轮12、12转向的转向扭矩的辅助力的产生源，即马达21。作为马达21，采用无刷马达。马达21经由减速机构22连结于转向柱轴8。减速机构22对马达21的旋转进行减速，并将该减速后的旋转力传递至转向柱轴8。即，在转向轴3施加马达21的扭矩作为辅助力，从而能够辅助驾驶员的转向操作。
[0029]EPSECU23将设置于车辆的各种传感器的检测结果作为驾驶员的要求或者表示行驶状态的信息而取得，根据这些被取得的各种信息对马达21进行控制。
[0030]作为各种传感器，例如存在旋转角传感器24、扭矩传感器25、转向传感器26、车速传感器27以及电压传感器28。旋转角传感器24作为转向操纵角速度检测电路发挥功能，设置于马达21而对马达21的旋转角θπι进行检测。扭矩传感器25设置于转向柱轴8而对转向操纵扭矩τ进行检测。转向传感器26作为转向操纵角检测电路发挥功能，设置于比转向柱轴8的扭矩传感器25更靠上游侧(方向盘2侧)而对转向操纵角θ8进行检测。车速传感器27对车速(车辆的行驶速度)sro进行检测。电压传感器28作为电源电压检测电路发挥功能，设置于电池30而对电源电压Vbatt进行检测。电池30为通过来自未图示的交流发电机的电力进行充电的直流电源，以能够供给电力的方式连接于EPSECU23。
[0031]EPSE⑶23基于旋转角θπι、转向操纵扭矩τ、转向操纵角0S以及车速SPD演算辅助力的控制目标值，并将用于使EPS促动器20产生该控制目标值的驱动电力供给至马达21。
[0032]接下来，对EPSE⑶23的各功能详细地进行说明。
[0033]如图2所示，EPSECU23具备由微信息处理单元等构成的EPS用微控制器41APS用微控制器41输出PffM信号等马达控制信号Sm。另外，EPSECU23具备基于马达控制信号Sm以从电池30 (+B)向马达21供给驱动电力的方式驱动的倒相电路等驱动电路42。
[0034]驱动电路42是以串联连接的一对开关元件(FET)为基本单位(臂)将与各相对应的三个臂并列连接而成的公知的PWM逆变器，EPS用微控制器41输出的马达控制信号Sm规定构成驱动电路42的各开关元件的导通占空比。马达控制信号Sm被施加于各开关元件的栅极端子，与该马达控制信号Sm响应地使各开关元件开/关，从而电池30的电压被转换成三相的驱动电力并供给至马达21。
[0035]在EPSE⑶23连接有用于对通电于马达21的各相电流值Iu、Iv、Iw进行检测的电流传感器43u、43V、43W。EPSECU23的EPS用微控制器41基于马达21的各相电流值Iu、IV、IW、上述的旋转角θπι、转向操纵扭矩τ、转向操纵角θ8以及车速SPD演算输出至驱动电路42的马达控制信号Sm。
[0036]即，EPS用微控制器41具备作为施加于转向操纵机构7的辅助力的控制目标值而演算电流指令值的电流指令值演算电路46以及作为生成用于对驱动电路42的动作进行控制的马达控制信号Sm的演算电路也发挥功能的马达控制信号生成电路47。
[0037]电流指令值演算电路46基于转向操纵扭矩τ以及车速SPD演算d/q坐标系的q轴电流指令值Iq*。在马达控制信号生成电路47与电流指令值演算电路46输出的q轴电流指令值Iq* —同输入有各相电流值Iu、Iv、Iw以及旋转角0m。此外，针对d轴电流指令值Id*，在马达控制信号生成电路47内，演算为ld* = 0。马达控制信号生成电路47基于各相电流值Iu、Iv、Iw以及旋转角0m(电气角)，执行d/q坐标系的电流反馈控制，从而生成马达控制信号Sm。
[0038]具体而言，在马达控制信号生成电路47中，各相电流值Iu、Iv、Iw与旋转角0m—同被输入三相/两相转换电路51，从而转换成d/q坐标系的d轴电流值Id以及q轴电流值Iq。如上被转换的q轴电流值I q与上述q轴电流指令值I q* —同被输入减法器52q。另一方面，与q轴电流值Iq—同被转换的d轴电流值Id与d轴电流指令值Id*—同输入减法器52d。在这些减法器52d、52q中，分别演算d轴电流偏差△ Id以及q轴电流偏差△ Iq。如上被演算的d轴电流偏差Δ Id以及q轴电流偏差Δ Iq分别被输入对应的F/B控制电路53d、53q。
[0039]而且，在各F/B控制电路53d、53q中，进行用于使作为实际电流的d轴电流值Id以及q轴电流值Iq追随作为其控制目标值的d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*的反馈控制。各F/B控制电路53d、53q通过在被输入的d轴电流偏差△ Id以及q轴电流偏差△ Iq乘以规定的F/B增益(比例增益)的比例控制，来演算d轴电压指令值Vd*以及q轴电压指令值Vq*。
[0040]q轴电压指令值Vq*被输入后述的转向操纵角速度限制电路61，在该转向操纵角速度限制电路61演算补偿q轴电压指令值Vq**。补偿q轴电压指令值Vq**与d轴电压指令值Vd*以及旋转角θπι —同被输入两相/三相转换电路55，从而被转换成三相的相电压指令值Vu*、Vv*、Vw*0
[0041 ] 如上变化的各相电压指令值Vu*、Vv*、Vw*被输入Pmi转换电路56。在PWM转换电路56中，生成与各相电压指令值Vu*、Vv*、Vw*对应的占空(duty)指令值，并且生成具有这些各占空指令值所示的导通占空比的马达控制信号Sm。而且，EPS用微控制器41将这样生成的马达控制信号Sm输出至驱动电路42，从而对该动作，即向马达21供给驱动电力进行控制。
[0042]另外，EPS用微控制器41具备将对由旋转角传感器24检测的旋转角0m进行微分而获得的马达旋转角速度ωπι转换成在方向盘2产生的转向操纵的转向操纵角速度ω s的旋转角速度转换电路57。在后述的转向操纵角速度限制电路61输入有这样被转换的转向操纵角速度《S。另外，在EPS用微控制器41输入有由电压传感器28检测的电源电压Vbatt。
[0043]接下来，对转向操纵角速度限制电路61的各功能进一步详细地进行说明。
[0044]转向操纵角速度限制电路61作为补偿电路发挥功能，具有在将转向操作转向操纵至最大转向角(转向末端)附近的情况下，进行使转向操纵角的绝对值以较快的转向操纵角速度增大的切入转向操纵，从而缓和齿条轴5与齿条壳体(省略图示)碰撞而施加于转向操纵机构7的冲击，所谓末端接触的冲击的功能。为了实现这样的功能，转向操纵角速度限制电路61具有将q轴电压指令值Vq*演算成补偿q轴电压指令值Vq**的功能。
[0045]如图3所示，转向操纵角速度限制电路61具有供此处的处理的各种演算电路62?65、生成补偿q轴电压指令值Vq**中的补偿基础成分AVqO的基础成分生成电路70以及生成补偿q轴电压指令值Vq**中的电源补偿成分AVqcomp的电源补偿成分生成电路80。
[0046]基础成分生成电路70输入转向操纵角0S与转向操纵角速度cos。基础成分生成电路70作为限制角速度演算电路发挥功能，若输入有转向操纵角θ8，则基于转向操纵角-限制角速度图表71演算限制角速度colim，并将该限制角速度colim朝向具有减法功能的演算电路73的减法输入输出。
[0047]如图4所示，转向操纵角-限制角速度图表71表示转向操纵角θ8的绝对值与限制角速度ω I im的关系，在转向操纵角Θs的绝对值为能够转向操纵的转向角范围的最大转向角附近的规定转向操纵角9sth以上的情况下，设定为限制角速度colim伴随着该转向操纵角Θs的增大而变小。规定转向操纵角Gsth设定为适于缓和转向操作的末端接触时的冲击而被经验地导入的值。
[0048]另外，对于基础成分生成电路70而言，若输入转向操纵角速度cos，则具有转换成绝对值的功能的演算电路72演算转向操纵角速度ω s的绝对值I ω s |，并将该绝对值| ω s朝向演算电路73的加法输入输出。演算电路73演算绝对值I ?S I与限制角速度colim的差(ω s I _ω lim)，并将该演算的结果输出至具有乘法功能的演算电路74。演算电路74相对于绝对值I ω s I与限制角速度ω Iim的差(I ω s 1- ω Iim)乘以补偿增益Kl，并将该乘法的结果作为补偿基础成分A VqO输出至具有加法功能的演算电路62。
[0049]电源补偿成分生成电路80输入转向操纵角θ8与电源电压Vbatt。对于电源补偿成分生成电路80而言，若输入有转向操纵角θ8，则基于转向操纵角-补偿增益图表81演算补偿增益K2，并将该补偿增益K2输出至具有乘法功能的演算电路86。
[0050]如图5所示，转向操纵角-补偿增益图表81表示转向操纵角θ8的绝对值与补偿增益K2的关系，在转向操纵角0S的绝对值为能够转向操纵的转向角范围的最大转向角附近的规定转向操纵角Qsth以上的情况下，设定为补偿增益K2伴随着该转向操纵角θ8的增大而增大。该规定转向操纵角Θ sth设定为适于缓和转向操作的末端接触时的冲击而被经验地导入的值，且为与转向操纵角-限制角速度图表71相同的值。
[0051]另外，电源补偿成分生成电路80作为差分电压检测电路发挥功能，若输入有电源电压Vbatt，则利用具有对微小的变动进行平均化(平滑化)的功能的LPF(低通滤波器)83对电源电压Vbatt进行滤波处理，并将通过该处理而修正为正常的变化的电源电压Vbatt向具有减法功能的演算电路84的加法输入输出。在演算电路84的减法输入输入有预先决定的基准电压(BaseV)82。基准电压82设定为车辆的所谓在发动机怠速时的状况下假定而被经验地导入的电压(此处，为12V)。即，基准电压82被决定为发动机怠速时、车辆低速行驶时、接近发动机怠速时，即车辆的发动机以比较低的速度旋转、能够进行到达最大转向角的转向操作(末端接触)的状况下的电池30的电压。
[0052]演算电路84演算滤波处理后的电源电压Vbatt与基准电压82的差分电压(Vbatt-BaseV，即电源电压Vbatt相对于基准电压82的偏置量)，并将该差分电压输出至具有乘法功能的演算电路85。演算电路85对差分电压(Vbatt-BaseV)乘以转换系数而转换成d/q坐标系的q轴偏置电压Voff，并输出至演算电路86。转换系数在利用基于d/q坐标系的电力的电压表示基于三相的电力的电压时乘以3/2( 二分之三)的平方根的要点下，为了利用基于d/q坐标系的电力的电压表示基于电池30 (直流电源)的电压，乘以I /2 (二分之一)的平方根。演算电路86相对于q轴偏置电压Voff乘以补偿增益K2，并将该乘法的结果作为电源补偿成分ΔVqcomp输出至演算电路62。
[0053]而且，转向操纵角速度限制电路61的演算电路62演算由基础成分生成电路70导出的补偿基础成分△ VqO与由电源补偿成分生成电路80演算的电源补偿成分△ Vqcomp的和(Δ VqO+△ Vqcomp)，并将该演算的结果作为补偿量△ Vq输出至具有判定功能的△ Vq判定演算电路63。Δ Vq判定演算电路63在补偿量△ Vq为零以上(Δ Vq > O)的情况下(是)，将补偿量A Vq保持原样地输出至具有减法功能的演算电路65。另一方面，AVq判定演算电路63在补偿量A Vq不到零(Δ Vq<0)的情况下(否)，将补偿量△ Vq设为零，即无补偿量地向演算电路65的减法侧输出。
[0054]另外，对于转向操纵角速度限制电路61而言，若输入有q轴电压指令值Vq*，则具有绝对值转换功能的演算电路64演算q轴电压指令值Vq*的绝对值Vq，并将该绝对值Vq向演算电路65的加法输入输出。演算电路65演算绝对值Vq与补偿量△ Vq的差(Vq- △ Vq)，并将该演算的结果作为补偿q轴电压指令值Vq**输出至两相/三相转换电路55。
[0055]如上，基础成分生成电路70通过转向操纵角0S掌握转向操作的状况，从而向适于该状况的转向操纵角速度导出作为用于对转向操纵角速度《S进行调整的补偿量的补偿基础成分Δ VqO0
[0056]另外，电源补偿成分生成电路80通过转向操纵角0S掌握转向操作的状况，作为通过补偿增益K2对电源电压Vbatt相应于该状况相对于基准电压82变动的影响进行调整的补偿量，导出电源补偿成分△ Vqcomp。
[0057]补偿增益K2的变化被设定为伴随着转向操纵角9S的增大而与限制角速度ωIim表示的变化相反。即，电源补偿成分Δ Vqcomp在补偿基础成分Δ VqO因限制角速度ω Iim变小而可能变化较大的状况下，以应该追随这样的变化而可能变化较大的方式设定补偿增益Κ2的变化。(图5、图6)
[0058]即，转向操纵角速度限制电路61通过根据补偿基础成分△VqO与电源补偿成分ΔVqcomp而演算的补偿量△ Vq，抑制末端接触时的马达21的马达旋转角速度ωηι，即以为了接近基于此时的转向操纵角9s而被演算的限制角速度colim而使转向操纵角速度cos衰减的方式补偿(修正)q轴电压指令值Vq*。另外，在补偿(修正)q轴电压指令值Vq*时，不仅使转向操纵角速度ω s接近限制角速度ω Iim，也考虑到时刻变动的电池30的电源电压Vbatt的状况。
[0059]接下来，对转向操纵角速度限制电路61在补偿q轴电压指令值Vq*并导出补偿q轴电压指令值Vq**时进行的处理顺序进行说明。此外，转向操纵角速度限制电路61每当输入有q轴电压指令值Vq*(按规定的控制周期)，均进行以下的处理。
[0060]如图6所示，转向操纵角速度限制电路61在规定的时机内取得转向操纵角θ8、转向操纵角速度ω s以及q轴电压指令值Vq*之类的各状态量(步骤SlOI)，其中，特别地基于转向操纵角Θs以及转向操纵角速度ω s对基于转向操作的转向操纵状态是否为切入状态进行判定(步骤S102)。在步骤S102中，转向操纵角速度限制电路61对转向操纵角0S以及转向操纵角速度os的附图标记(方向盘2的转向操纵方向)是否相同进行判定。在转向操纵角0S以及转向操纵角速度《S的附图标记不相同的情况下(步骤S102:否)，转向操纵角速度限制电路61判定为转向操纵状态不是切入状态，从而不补偿先输入的q轴电压指令值Vq*，而保持原样地进行成为补偿q轴电压指令值Vq**的Vq**演算(步骤S108)。然后，转向操纵角速度限制电路61将q轴电压指令值Vq*作为补偿q轴电压指令值Vq**输出。
[0061]另一方面，在步骤S102中，在转向操纵角θ8以及转向操纵角速度cos的附图标记相同的情况下(步骤S102:是)，转向操纵角速度限制电路61判定为转向操纵状态为切入状态。然后，转向操纵角速度限制电路61在基础成分生成电路70中进行生成(导出)补偿基础成分AVqO的AVqO演算处理(步骤S103)，并且在电源补偿成分生成电路80中进行生成(导出)电源补偿成分Δ Vqcomp的Δ Vqcomp演算处理(步骤S104)。
[0062]此处，对Δ VqO演算处理(步骤S103)详细地进行说明。
[0063]如图7所示，在转向操纵角速度限制电路61的基础成分生成电路70中，进行colim演算(步骤S201)。在步骤S201中，在基础成分生成电路70中，基于先输入的转向操纵角0S的绝对值与转向操纵角-限制角速度图表71演算限制角速度ω I im。
[0064]接着，在基础成分生成电路70中，在演算电路72中演算先输入的转向操纵角速度?S的绝对值I ws|，在演算电路73中演算该绝对值I ?S I与先演算的限制角速度colim的差(I ω s 1-ω lim)，对该演算的结果是否比零大进行判定(步骤S202)。在步骤S202中，在基础成分生成电路70中，对是否有必要补偿q轴电压指令值Vq*进行判定。即，在绝对值| ω s |与限制角速度ω Iim的差(I ω s 1- ω lim)不到零的情况下(步骤S202:否)，判断为在基础成分生成电路70中，转向操纵角速度ω8未到达先演算的限制角速度colim，而不需要通过补偿来抑制转向操纵角速度ω s，从而结束△ VqO演算处理。然后，转向操纵角速度限制电路61与步骤S108相同地，不补偿先输入的q轴电压指令值Vq*，而保持原样地进行成为补偿q轴电压指令值Vq**的Vq**演算，将q轴电压指令值Vq*作为补偿q轴电压指令值Vq**输出。
[0065]另一方面，在步骤S202中，在绝对值Icos I与限制角速度colim的差(| cos|-colim)比零大的情况下(步骤S202:是)，在基础成分生成电路70中，判断为转向操纵角速度到达先演算的限制角速度ω I im，而需要通过补偿来抑制转向操纵角速度ω s。在该情况下，在基础成分生成电路70中，在演算电路73中演算对先演算的绝对值I ω s I与先演算的限制角速度Qlim的差(I cos|-colim)乘以补偿增益Kl的补偿基础成分AVqO(KlX( I ω8|-ωIim))(步骤S203)，从而结束AVqO演算处理。然后，转向操纵角速度限制电路61移至ΔVqcomp演算处理(步骤S104)。
[0066]此处，对Δ Vqcomp演算处理(步骤S104)详细地进行说明。
[0067]如图8所示，在转向操纵角速度限制电路61的电源补偿成分生成电路80中，进行Κ2演算(步骤S301)。在步骤S301中，在电源补偿成分生成电路80中，基于先输入的转向操纵角Gs与转向操纵角-补偿增益图表81演算补偿增益Κ2。
[0068]接着，在电源补偿成分生成电路80中，在演算电路84中演算相对于基准电压82偏置的电源电压Vbatt(Vbatt-BaseV)的偏置量，并且在演算电路85中演算q轴偏置电压Voff(步骤 S302)。
[0069]接着，在电源补偿成分生成电路80中，在演算电路86演算(导出)对先演算的q轴偏置电压Voff乘以补偿增益K2的电源补偿成分Δ Vqcomp(K2 XVoff)(步骤S303)，从而结束ΔVqcomp演算处理。然后，转向操纵角速度限制电路61移至AVq演算(步骤S105)的处理。
[0070]在步骤S105中，转向操纵角速度限制电路61在演算电路62中演算将先演算的补偿基础成分Δ VqO与Δ Vqcomp相加的补偿量Δ Vq( Δ VqO+ Δ Vqcomp)。
[0071]接着，转向操纵角速度限制电路61在△Vq判定演算电路63中对补偿量△ Vq是否为零以上进行判定(步骤S106)。在步骤S106中，在转向操纵角速度限制电路61中，判定是否有必要补偿考虑了电源电压Vbatt的状况的q轴电压指令值Vq*。即，在补偿量AVq小于零的情况下(步骤S106:否)，判断为在转向操纵角速度限制电路61中，虽然应该抑制转向操纵角速度《S的状况，但反而促进转向操纵角速度cos。在该情况下，转向操纵角速度限制电路61不补偿先输入的q轴电压指令值Vq*，而保持原样地进行成为补偿q轴电压指令值Vq**的Vq**演算(步骤S108)，将q轴电压指令值Vq*作为补偿q轴电压指令值Vq**输出。即在该情况下，转向操纵角速度限制电路61将补偿量△ Vq设为零(O)，换句话说无补偿。
[0072]另一方面，在步骤S106中，在补偿量AVq为零以上的情况下(步骤S106:是)，在转向操纵角速度限制电路61中，判断为应该抑制转向操纵角速度cos的状况。在该情况下，转向操纵角速度限制电路61在演算电路64中演算先输入的q轴电压指令值Vq*的绝对值Vq，在演算电路65中进行从该绝对值Vq减去先演算的补偿量AVq的Vq**演算(步骤S107)，将该演算的结果作为补偿q轴电压指令值Vq**(Vq_ △ Vq)输出。即在该情况下，转向操纵角速度限制电路61将补偿量Δ Vq应用于补偿。
[0073]根据以上说明的EPSl，起到以下的(I)?(6)所示的作用以及效果。(I)在转向操作被转向操纵至最大转向角(转向末端)附近的情况下，通过转向操纵角速度限制电路61，基于以减少q轴电压指令值Vq*的绝对值的方式被补偿的补偿q轴电压指令值Vq**生成马达控制信号Sm。由此，向马达21的施加电压减少。马达旋转角速度com与向马达21的施加电压成比例，因此如上述那样补偿q轴电压指令值Vq*，从而马达旋转角速度com减速。这样的马达旋转角速度ω m的减速传递至经由减速机构22被连结的转向轴3，并且传递为抑制在方向盘2产生的转向操纵的转向操纵角速度ω s。
[0074]但是，对于马达21的施加电压而言，若追溯根本，则为电池30的电源电压Vbatt。电池30的电源电压Vbatt在发动机怠速时或行驶过程中，该电压因空调等电子部件的使用状况等而变动。如上存在因电源电压Vbatt变动而使q轴电压指令值Vq*受影响的情况。这是因为转向操纵角速度《S与马达21的施加电压成比例。例如，在电源电压Vbatt比设计情境(设定为基准电压82的12V)高的状况下，能够作为马达21的施加电压供给的电压也被提高。
[0075]在如上能够供给的电压被提高的情况下，若欲维持末端接触的冲击的缓和效果，则与该提高前相比，若无法对q轴电压指令值Vq*多补偿提高量，则无法充分地抑制马达旋转角速度ω m，即在方向盘2产生的转向操纵的转向操纵角速度ω s。这样无法充分地抑制的电压的提高量的差在基于比例控制的电流反馈中生成q轴电压指令值Vq*的情况下，成为稳态偏差而持续残留。
[0076]该点，在电源补偿成分生成电路80中，在电源电压Vbatt比设计情境(设定为基准电压82的12V)高的情况下，通过Δ Vqcomp演算处理(步骤S104)以电源补偿成分Δ Vqcomp成为正值的方式进行演算。在该情况下，转向操纵角9S的绝对值为规定转向操纵角0sth以上，并且，若以超过此时的限制角速度ω I im的转向操纵角速度ω s进行转向操作，则在基础成分生成电路70中，为了通过Δ VqO演算处理(步骤S103)抑制转向操纵角速度ω s，而演算补偿基础成分AVqO。
[0077]相对于这样的补偿基础成分ΔVqO，通过Δ Vq演算(步骤S105 )多加上通过ΔVqcomp演算处理而被演算的正值的电源补偿成分Δ Vqcomp。因此，在电源电压Vbatt比基准电压82高的情况下，与电源电压Vbatt不足基准电压82的情况相比，补偿量AVq增大，从而抑制转向操纵角速度ω s的量被扩大。
[0078]由此，即便在电源电压Vbatt比基准电压82变动较高的情况下，在转向操纵角0S为最大转向角附近的规定转向操纵角9Sth以上时，也能够通过基于补偿量A Vq的补偿(修正)来抑制电源电压Vbatt比基准电压82变动较高而对q轴电压指令值Vq*产生的影响。
[0079]S卩，在该情况下，能够调整为能够确保用于获得在电源电压Vbatt比基准电压82高从而q轴电压指令值Vq*被提高前而被假定的补偿结果的补偿量△ Vq，从而能够抑制该q轴电压指令值Vq*被提高的部分作为稳态偏差而残留。另外，在该情况下，也不需要考虑补偿量A Vq从最初的设计情境的阶段开始受电源电压Vbatt的变动的影响，从而能够抑制设计的自由度的降低。因此，能够与电源电压Vbatt的变动无关地适当补偿q轴电压指令值Vq*。
[0080](2)另一方面，在电源电压Vbatt比设计情境(设定为基准电压82的12V)低的状况下，能够作为马达21的施加电压供给的电压也被降低。
[0081]在如上能够供给的电压被降低的情况下，与该降低前相比，若无法抑制降低量来补偿q轴电压指令值Vq*，则过于抑制马达旋转角速度ω m，即在方向盘2产生的转向操纵的转向操纵角速度ω s。由此，对转向操作的转向操纵感给予不协调的感觉。
[0082]该点，在电源补偿成分生成电路80中，在电源电压Vbatt比设计情境(设定为基准电压82的12V)低的情况下，通过Δ Vqcomp演算处理以电源补偿成分Δ Vqcomp成为负值的方式进行演算。在该情况下，转向操纵角9s的绝对值为规定转向操纵角0sth以上，并且，若以超过此时的限制角速度ω I im的转向操纵角速度ω s进行转向操作，则在基础成分生成电路70中，为了通过△ VqO演算处理抑制转向操纵角速度ω s，而演算补偿基础成分△ VqO。
[0083]相对于这样的补偿基础成分ΔVqO，通过Δ Vq演算以被抑制的方式减去通过ΔVqcomp演算处理而被演算的负值的电源补偿成分Δ Vqcomp。因此，在电源电压Vbatt比基准电压82低的情况下，与电源电压Vbatt为基准电压82以上的情况相比，补偿量Δ Vq缩小，从而抑制转向操纵角速度ω s的量被抑制。
[0084]由此，即便在电源电压Vbatt比基准电压82变动较低的情况下，在转向操纵角0S为最大转向角附近的规定转向操纵角9Sth以上时，也能够通过基于补偿量A Vq的补偿(修正)来抑制电源电压Vbatt比基准电压82变动较低而对q轴电压指令值Vq*产生的影响。因此，能够与电源电压Vbatt的变动无关地适当补偿q轴电压指令值Vq*。
[0085](3)在AVqcomp演算处理中，能够基于转向操纵角-补偿增益图表81，在转向操纵角Θ s的绝对值为最大转向角附近的规定转向操纵角Θ sth以上时，即转向操纵角Θ s的绝对值从到达最大转向角前至转向操纵角Qs的绝对值实际到达最大转向角的期间，与转向操纵角9s的变化对应地时时实施适当的补偿。
[0086](4)在△ VqO演算处理中，在转向操纵角Θs的绝对值为最大转向角附近的规定转向操纵角Qsth以上时，以补偿基础成分AVqO伴随着转向操纵角9S的绝对值的增大而增大的方式进行演算。另外，在△ Vqcomp演算处理中，在转向操纵角9s的绝对值为最大转向角附近的规定转向操纵角0Sth以上时，以电源补偿成分A Vqcomp伴随着转向操纵角0s的增大而增大的方式进行演算。在该情况下，能够使以补偿基础成分A VqO增大的方式变化的状况与以电源补偿成分△ Vqcomp增大的方式变化的状况之间具有相关性。由此，在补偿基础成分ΔVqO增大的状况下，即使因电源电压Vbatt比基准电压82高而使q轴电压指令值Vq*本身被提高，也能够在电源补偿成分△ Vqcomp增大的状况下补偿该提高量。因此，能够与电源电压Vbatt的变动无关地适当补偿q轴电压指令值Vq*。
[0087 ] (5)在本实施方式中被假定的电源电压Vbat t的变动，在从不对转向操作的转向操纵感给予影响的微小的变动至对转向操作的转向操纵感给予影响的较大的变动也为各种各样。但是，若相对于不对转向操作的转向操纵感给予影响的微小的变动逐一补偿，则反而也有可能对转向操作的转向操纵感给予负面影响。
[0088]该点，供Δ Vqcomp演算处理的电源电压Vbatt被LPF83滤波处理。由此，电源补偿成分Δ Vqcomp作为相对于电源电压Vbatt的正常的变化的影响而反映于补偿量△ Vq，因此能够抑制电源补偿成分A Vqcomp的微小的变动的产生。另外，在能够抑制微小的变动的产生的情况下，能够抑制补偿增益K2不必要地增大，从而能够抑制不必要的补偿的产生。由此，能够抑制对转向操作的转向操纵感的影响，并且能够与电源电压Vbatt的变动无关地适当补偿q轴电压指令值Vq*。
[0089](6)也存在为了提高基于补偿基础成分AVqO的补偿是否有必要的判断的精度而相对于在实际的转向操作的状况下被假定的转向操纵角速度ω s设定为接近限制角速度ωIim的情况。在该情况下，转向操纵角速度ω8本身就具有容易振动的特性，所以假定为步骤S202的判定结果(是或者否)各式各样地切换。
[0090]该点，在ΔVqcomp演算处理中，与转向操纵角速度ω s的绝对值和限制角速度ωIim的差无关地演算电源补偿成分Δ Vqcomp。由此，即使转向操纵角速度ω s振动，也能够与这样的振动无关地演算电源补偿成分△ Vqcomp。因此，能够抑制在需要补偿的情况下无法保证适当的补偿的情况的产生，从而能够使基于电源补偿成分△ V q c ο m P的补偿的反映稳定。
[0091]此外，上述实施方式也可以如下变更。
[0092]q轴电压指令值Vq*除了通过基于比例控制(所谓的P控制)的电流反馈演算之外，即便在通过基于比例控制以及微分控制(所谓的PD控制)的电流反馈演算q轴电压指令值Vq*的情况下，也起到基于上述实施方式的效果。
[0093]在转向操纵角-限制角速度图表71与转向操纵角-补偿增益图表81之间，也可以使最大转向角附近的规定转向操纵角不同。例如，在转向操纵角-补偿增益图表81中，将规定转向操纵角设定为比转向操纵角-限制角速度图表71的规定转向操纵角更小的值，从而也能够灵活地应对补偿末端接触时以外的状况下的电源电压Vbatt的变动所产生的影响的功能扩展。
[0094]在电源补偿成分生成电路80，即Δ Vqcomp演算处理中，在电源电压Vbatt比基准电压82高的情况下，只要至少演算电源补偿成分△ Vqcomp即可。至少能够应对在末端接触时补偿量A Vq因电源电压Vbatt的变动而不足的状况，从而能够起到上述实施方式的(I)的作用以及效果。
[0095]在上述实施方式中，只要至少具有电源补偿成分生成电路80，即ΔVqcomp演算处理即可，作为基础成分生成电路70，也可以实施基于转向操纵角0S的绝对值的增大而使在马达21产生的扭矩减少从而缓和末端接触时的冲击的扭矩减少补偿。此外，作为补偿基础成分AVqO，也可以形成预先被决定的规定值等，变更演算的方式。
[0096]在AVqO演算处理、AVqcomp演算处理中，也可以预先在内部准备用于基于转向操纵角9s的绝对值对限制角速度ω lim、补偿增益K2进行演算的演算式，进行使用了这样的演算式的演算。
[0097]在转向操纵角-补偿增益图表81中，可以使其变化形成光滑的曲线、阶梯状，也可以不与转向操纵角-限制角速度图表71表示的变化相反。作为其他的例子，在转向操纵角-补偿增益图表81中，也可以使转向操纵角0S的绝对值为最大转向角，使补偿增益K2不为最大。这样的变更也可以应用于转向操纵角-限制角速度图表71。
[0098]在电源补偿成分生成电路80也能够不组装LPF83而实现。在该情况下，也能够设计为通过将基准电压82设定为比12V高等，而难以检测电源电压Vbatt的微小的变动。
[0099]基准电压82也可以设定为偏离在上述实施方式中例示的发动机怠速时的状况下被假定的电压。即，在将基准电压82设定为比在发动机怠速时的状况下假定的电压高的情况下(例如，13V等)，也如在上述其他例子中说明的那样，能够缩小电源补偿成分A Vqcomp的应用状况。另一方面，在将基准电压82设定为比在发动机怠速时的状况下假定的电压低的情况下(例如，为1V等)，能够扩大电源补偿成分a Vqcomp的应用状况，从而能够补偿末端接触时以外的状况下的电源电压Vbatt的变动所带来的影响。即，通过基准电压82的调整，也能够灵活地应对各种状况下的用途。
[0100]作为缩小上述的应用状况的方法，除了将基准电压82设定为比在发动机怠速时的状况下假定的电压高的方法之外，作为Δ Vqcomp演算处理的先于步骤S301的处理，也能够编入与AVqO演算处理的步骤S202相当的处理。根据该方法，能够构建与因末端接触时的电源电压Vbat t的变而对q轴电压指令值Vq*产生的影响特殊化的系统。
[0101]转向操纵角0S也可以基于被转向中立位置以及旋转角传感器24检测的马达旋转角0m而被推断。另外，也可以将小齿轮轴10的齿轮角检测为转向操纵角0S。
[0102]转向操纵角速度ωs也可以被对由转向传感器26检测的转向操纵角Θs进行微分而检测等其他的方式检测。转向操纵角速度限制电路61也可以与基于转向操作的转向操纵状态是否为切入状态无关地补偿q轴电压指令值Vq*。
[0103]在上述实施方式中，补偿量AVq的最小值成为零(AVq判定演算电路63、步骤S106的功能)，但不限定于此，修正q轴电压指令值Vq*的结果，也可以使附图标记反转，使q轴电压指令值Vq*与补偿q轴电压指令值Vq**的附图标记相反。此时，施加使马达21反转的电压，从而能够抑制马达旋转角速度ωηι。
[0?04] 在上述实施方式中，使用电流传感器43u、43v、43w三个电流传感器，但不限定于此，也可以使用两个电流传感器(例如电流传感器43u、43 V)对各相电流值Iu、IV、Iw进行检测。
[0105]在上述实施方式中，即便在通过基于不呈现稳态偏差的比例控制、积分控制以及微分控制(所谓的PID控制)的电流反馈演算q轴电压指令值Vq*的情况下，也能够有助于追随末端接触时的偏差时的变化过程的调整。
[0106]在上述实施方式中，虽利用转向柱型的EPS促动器对EPSl进行了具体化，但也可以应用于齿条(辅助)型的EPS促动器、小齿轮(辅助)型的EPS促动器。
[0107]在上述实施方式中，作为EPS促动器20的驱动源亦即马达21，能够不限其种类地采用感应马达、步进马达等。上述实施方式的结构不限定于电动动力转向装置，例如也能够应用于线控式的转向装置等。
[0108]本申请主张于2015年3月16日提出的日本专利申请第2015-052000号的优先权，并在此引用包括说明书、附图、摘要在内的全部内容。
【主权项】
1.一种转向装置，其中，具备: 转向操纵机构，其基于方向盘的转向操纵而使转向轮转向； 马达，其对所述转向操纵机构产生使所述转向轮转向的转向扭矩； 电源，其是施加于所述马达的电压的供给源； 电源电压检测电路，其检测所述电源的电源电压； 转向操纵角检测电路，其检测在所述转向操纵机构产生的转向操纵角； 演算电路，其演算为了使所述马达产生规定的所述转向扭矩的电压指令值； 马达控制信号生成电路，其生成为了将所述电源电压中的所述电压指令值所示的电压施加于所述马达的马达控制信号；以及 补偿电路，其是演算作为用于补偿所述电压指令值的多个成分而至少包含电源补偿成分的补偿量的补偿电路，在所述转向操纵角大于等于最大转向角附近的规定转向操纵角的情况下，所述补偿电路基于所述电源电压对所述电源补偿成分进行演算，从而导出所述补偿量。2.根据权利要求1所述的转向装置，其中， 所述补偿电路以基于所述转向操纵角使所述补偿量变动的方式演算所述电源补偿成分。3.根据权利要求1或2所述的转向装置，其中，进一步具备: 转向操纵角速度检测电路，其检测在所述转向操纵机构产生的转向操纵的转向操纵角速度；以及 限制角速度演算电路，其与所述转向操纵角对应地演算作为被允许的所述转向操纵角速度的上限的限制角速度， 所述限制角速度演算电路以所述限制角速度因所述转向操纵角的增大而变小的方式进行演算， 所述补偿电路在所述转向操纵角速度比所述限制角速度大的情况下，为了抑制所述马达的旋转角速度，演算用于补偿所述电压指令值的补偿基础成分，并且对所述补偿基础成分加上所述电源补偿成分，从而导出所述补偿量。4.根据权利要求3所述的转向装置，其中， 进一步具备对所述电源电压相对于预先决定的基准电压的差分电压进行检测的差分检测电路， 所述补偿电路在所述差分电压为正值的情况下，以所述电源补偿成分因所述转向操纵角的增大而增大的方式进行演算。5.根据权利要求3所述的转向装置，其中， 所述补偿电路在所述转向操纵角大于等于最大转向角附近的规定转向操纵角时，以限制角速度因所述转向操纵角的增大而变小的方式演算所述补偿基础成分。6.根据权利要求4所述的转向装置，其中， 所述补偿电路在所述转向操纵角大于等于最大转向角附近的规定转向操纵角时，以限制角速度因所述转向操纵角的增大而变小的方式演算所述补偿基础成分。7.根据根据权利要求1或2所述的转向装置，其中， 进一步具备演算电流指令值的电流指令值演算电路， 所述马达控制信号生成电路执行使实际电流值追随所述电流指令值的电流反馈控制，从而演算所述电压指令值。
【文档编号】B62D6/00GK105984492SQ201610143556
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】河村洋
【申请人】株式会社捷太格特