电动助力转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电动助力转向装置，其具有自动转向模式（停车辅助模式）功能 和手动转向模式功能，将电动机产生的辅助扭矩赋予车辆的转向系统。本发明尤其涉及一 种电动助力转向装置。该电动助力转向装置进一步提高了自动转向模式时的实际转向角的 对目标转向角的追随性。
【背景技术】
[0002] 利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力（辅助扭矩）的电动助力 转向装置，将电动机的驱动力经由减速装置由齿轮或皮带等传送机构，向转向轴或齿条轴 施加转向辅助力。为了准确产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置（EPS)进行 电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值（电流指 令值）与电动机电流检测值的差变小，电动机外加电压的调整通常用调整PWM(脉冲宽度调 制）控制的占空比（Duty)来进行。
[0003] 如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。转向盘（方向盘）1的柱 轴（转向轴）2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿臂机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过 轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有检测转向盘1的转向 扭矩的扭矩传感器10,对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2 连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元（ECU) 100进行供电，同时，经过点火开 关11，点火信号被输入到控制单元100。控制单元100基于由扭矩传感器10检测出的转向 扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行辅助（转向辅助）指令的转向辅助指令 值的运算，通过对转向辅助指令值实施补偿等得到的电流控制值E，控制供给电动机20的 电流。此外，车速Vel也能够从CAN(Controller Area Network，控制器局域网络）等处获 得。
[0004] 在这样的电动助力转向装置中，例如日本特开平8-290778号公报（专利文献1) 所公开的那样，现有技术通过控制单元100内的鲁棒稳定化补偿单元来同时设计系统的稳 定性和路面信息及干扰信息的灵敏度特性。
[0005] 但是，在这样的现有的控制装置中，因为转向中立点附近的转向时的反力较小，由 于摩擦的影响，所以很难把路面信息正确地传递给驾驶员。另外，在现有的电动助力转向装 置中，很难把转向角与转向力之间的迟滞特性设定为与液压式助力转向系统相同的特性。
[0006] 作为解决这样的问题的装置，例如有日本特开2002-369565号公报（专利文献2) 所公开的发明。
[0007] 参照与图1相对应的图2来说明专利文献2所公开的装置的概略。如图2所示， 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 用两点虚线表示的控制单元100控制，来自扭矩传感器10的转向扭矩Th和来自车速检测 系统的车速Vel被输入到控制单元100。在电动机20中，电动机端子间电压Vm和电动机电 流值i被测定然后被输出。
[0008] 控制单元100具备用虚线表示的扭矩系统控制单元110和用一点虚线表示的电动 机系统控制单元120,其中，扭矩系统控制单元110利用转向扭矩Th进行控制；电动机系统 控制单元120进行与电动机20的驱动相关的控制。扭矩系统控制单元110由辅助量运算 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及自对 准扭矩（SAT)估计反馈单元115来构成，还具备加法单元116A、116B及116C。另外，电动机 系统控制单元120由补偿单元121、干扰估计单元122、电动机角速度运算单元123、电动机 角加速度运算单元124及电动机特性补偿单元125来构成，还具备加法单元126A和126B。
[0009] 转向扭矩Th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及SAT估计反馈单元115中，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及SAT估计反馈单元115都将车速Vel作为参数输入。辅助量运算单元111 基于转向扭矩Th运算出辅助扭矩量。横摆率收敛性控制单元113输入转向扭矩Th和电动 机角速度ω，为了改善车辆横摆的收敛性，对转向盘的摆动动作进行制动。另外，微分控制 单元112提高转向的中立点附近的控制的响应度，并实现平滑、流畅的转向。SAT估计反馈 单元115输入转向扭矩Th、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 单元116A相加后得到的信号、电动机角速度运算单元123运算出的电动机角速度ω及来 自电动机角加速度运算单元124的角加速度α，估计SAT，利用反馈滤波器对估计出的SAT 进行信号处理，然后将合适的路面信息作为反力赋予给转向盘。
[0010] 另外，辅助量运算单元111的输出与微分控制单元112的输出在加法单元116A相 加后得到的信号，与横摆率收敛性控制单元113的输出在加法单元116B相加后得到的信 号，作为辅助量AQ被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，其将被包含在扭矩检测值中的，由惯性要素 和弹性要素构成的共振系统的共振频率中的峰值除去，并对阻碍控制系统的响应度和稳定 性的共振频率的相位偏移进行补偿。通过鲁棒稳定化补偿单元114的输出与SAT估计反馈 单元115的输出在加法单元116C中相加，可得到辅助量Ia，该辅助量la能够将路面信息作 为反力传递给转向盘。
[0011] 而且，电动机角速度运算单元123基于电动机端子间电压Vm和电动机电流i运算 出电动机角速度ω，电动机角速度ω被输入到电动机角加速度运算单元124、横摆率收敛 性控制单元113及SAT估计反馈单元115中。电动机角加速度运算单元124基于被输入进 来的电动机角速度ω运算出电动机角加速度α，运算出的电动机角加速度α被输入到电 动机特性补偿单元125中。从鲁棒稳定化补偿单元114的输出中减去SAT估计反馈单元 115的输出而得到的辅助量la与电动机特性补偿单元125的输出Ic在加法单元126A相加 后得到的加法信号作为电流指令值Ir被输入到由微分补偿单元等构成的补偿单元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的输出在加法单元126B相 加后得到的信号被输入到电动机驱动单元21和干扰估计单元122中。干扰估计单元122 如日本特开平8-310417号公报所公开的装置，其基于作为电动机输出的控制目标并经补 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和电动 机电流i，能够既维持控制系统的输出基准中所希望的电动机控制特性，又不失去控制系统 的稳定性。
[0012] 在这里，参照图3来说明从路面到转向装置之间产生的扭矩的状况。如图3所示， 通过驾驶员操纵转向盘1进行转向而产生转向扭矩Th，电动机20根据该转向扭矩Th来产 生辅助扭矩Tm。其结果为，使车轮转向，产生作为反力的SAT。另外，此时，因为电动机20 的惯性J和摩擦（静摩擦）Fr而产生变为转向盘转向的阻力的扭矩。如果考虑这些力的平 衡并把sign()作为符号函数的话，可以得到下述式1的运动方程式。
[0013] 式 1
[0014] J · a +Fr · sign (ω)+SAT = Tm+Th
[0015] 在这里，将初始值设为零并对上述式1进行拉普拉斯变换，对SAT求解可以得到下 述式2。
[0016] 式 2
[0017] SAT (s) = Tm(s)+Th (s)-J · a (s) _Fr · sign (ω (s))
[0018] 从上述式2可知，通过事先求出作为常数的电动机20的惯性J和静摩擦Fr，可以 从电动机角速度ω、电动机角加速度α、辅助扭矩Tm及转向扭矩Th估计出SAT。因此，转 向扭矩Th、电动机角速度ω、电动机角加速度α及辅助量运算单元111的输出被分别输入 到SAT估计反馈单元115。
[0019] 另外，在直接反馈SAT估计反馈单元115估计出的SAT估计电流值*SAT的情况 下，由于转向装置会变得过重，所以无法提高转向感觉。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115A来对SAT估计电流值*SAT进行信号处理，为了提 高转向感觉只反馈必要且足够的信息。在这里采用的反馈滤波器具有Q滤波器（相位滞 后）115B和增益单元115C，其中，Q滤波器115B具有作为静特性增益可将估计出的SAT的 大小减小到必要且足够的值的增益；增益单元115C如图5所示那样与车速Vel相感应；在 打死转向盘（据;I切*9 )、低速行驶等路面信息的重要性比较低的情况下，减少反馈回去的 路面ig息。
[0020] 在上述专利文献2中记载的装置中，尽管构成SAT估计的反馈以便实现存在想抑 制的干扰的频率带与存在想传递的干扰的频率带的两立，但是不具有积极消除想抑制的干 扰的功能。
[0021] 另一方面，在车辆通常制动时和稳定行驶时，会发生令乘坐者感到不舒服的制动 颤振（7'' b -年t夂一）和摆振（シS -）。制动颤振