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，其基于电流指令值通过逆变器来对电动机进 行PWM控制，以便对转向系统施加辅助扭矩。本发明尤其涉及一种高信赖性的电动助力转向 装置。该高信赖性的电动助力转向装置通过从与转向角及车速相对应的目标回正扭矩和与 虚拟的转向系统特性相对应的传输特性计算出目标转向角速度，根据转向盘回正控制电流 补正电流指令值，以便在返回到直线状态的行驶状态中使转向盘积极地返回到中立点，并 提高了转向盘回正控制的功能。
【背景技术】
[0002] 利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加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。为了准确地产生辅助扭矩，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 测值之间的差变小。电动机外加电压的调整一般通过调整P丽(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 (转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构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上设有用于检测出转向盘1 的转向扭矩Td的扭矩传感器10和用于检测出转向角Θ的转向角传感器14，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对用于控制电动助力转向装置 的控制单元(ECU)30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30。控制 单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Td和由车速传感器12检测出的车速V，进行 作为辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，根据通过对电流指令值实施补偿等而得到 的电压控制指令值Vref，来控制供给电动机20的电流。此外，转向角传感器14不是必须的， 也可以不设置转向角传感器14。
[0004] 另外，收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络） 50被连接到控制单元30，车速V也能够从CAN50获得。此外，收发CAN50以外的通信、模拟/数 字信号、电波等的非CAN51也可以被连接到控制单元30。
[0005] 控制单元30主要由CPU(也包含Μ⑶或MPU等)构成，该CPU内部由程序执行的一般功 能，如图2所示。
[0006] 参照图2来说明控制单元30的功能和动作。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的 转向扭矩Td和由车速传感器12检测出的（或来自CAN50的）车速V被输入到用于运算出电流 指令值Irefl的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向 扭矩Td和车速V使用辅助图（アシス卜等运算出作为供给电动机20的电流的控制目标 值的电流指令值Iref 1。电流指令值Iref 1经过加法单元32A被输入到电流限制单元33;被限 制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B;减法单元32B运算出电流指令值 Irefm与被反馈回来的电动机电流值Im之间的偏差I(Irefm-Im);该偏差I被输入到用于进 行转向动作的特性改善的PI控制单元35中。在PI控制单元35中被进行了特性改善的电压控 制指令值Vref被输入到P丽控制单元36中，再经过作为驱动单元的逆变器37来对电动机20 进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值Im，检测出的电流值Im被反馈 到减法单元32B中。逆变器37作为驱动元件使用场效应晶体管(FET)，由FET的电桥电路构 成。
[0007] 另外，在加法单元32A对来自补偿信号生成单元34的补偿信号CM进行加法运算，通 过补偿信号CM的加法运算来进行转向系统的特性补偿，以便改善收敛性和惯性特性等。补 偿信号生成单元34先在加法单元344将自对准扭矩（SAT)343与惯性342相加，然后，在加法 单元345再将在加法单元344得到的加法结果与收敛性341相加，最后，将在加法单元345得 到的加法结果作为补偿信号CM。
[0008] 在这样的电动助力转向装置中，因减速齿轮和齿轮齿条而产生的摩擦大，并且，因 用于产生辅助扭矩的电动机而产生的转向轴周围的等价惯性力矩也大。因此，在自对准扭 矩(SAT)小的低车速域，因为摩擦大而导致转向盘回正变坏。所以如果在直线状态中只依靠 SAT的话，则转向角返回不到中立点，需要依靠驾驶员的转向介入来使转向角返回到中立 点，这样会给驾驶员带来负担。
[0009] 另一方面，在SAT大的高车速域，因为SAT大，尽管转向角速度与低车速相比有变快 的倾向，但由于惯性力矩大，所以惯性扭矩也大，这样在转向角的中立点转向盘不收束，并 且会发生超调（才一パ一シ二一卜），从而会感到车辆特性不稳定。
[001 0]因此，为了在低车速时辅助转向盘回正，并且，为了在高车速时使车辆特性变得稳 定，需要增加收敛性，为了实现这些要求，提出了用于在各种各样的转向盘回正时进行适度 的辅助的控制手法。在这些转向盘回正控制手法中，作为以即使当驾驶员介入转向时也可 以进行平稳的转向盘回正控制为目的的现有技术，有在日本专利第4685557号公报(专利文 献1)中所公开的电动助力转向装置。
[0011] 在专利文献1的装置中，被构成为追随目标转向角速度的控制器通过对基准目标 转向角速度(夂一只目標舵角速度)进行基于车速和扭矩的乘法和加法的补正来计算出目 标转向角速度。当驾驶员介入转向时，通过在施加了扭矩的方向补正目标转向角速度，来减 少驾驶员转向时的不协调感。
[0012] 现有技术文献 [0013]专利文献
[0014] 专利文献1:日本专利第4685557号公报
【发明内容】
[0015]发明要解决的技术问题
[0016]为了在手松开的状态(手放L状態）中实现平稳的转向盘回正，最好是转向角加速 度没有很大的变动，而且，在转向角中立点，转向角速度变为〇。但是，在专利文献1中所公开 的装置中，当设定目标转向角速度的时候，尽管进行基于转向扭矩的补正，但没有进行基于 辅助扭矩的补正。因为在一般情况下，辅助扭矩被设定为使其随着车速增大而减小，所以在 基于转向扭矩和车速的补正中，存在计算出优选的补正量要化费工夫的技术问题。
[0017] 本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种电动助力转向装 置，其即使在直线行驶状态中当驾驶员介入转向时，通过基于考虑了车辆特性的转向扭矩 和车速的补正，也能够实现没有不协调感并且平稳的转向盘回正控制。
[0018] 解决技术问题的手段
[0019] 本发明涉及一种电动助力转向装置，其基于转向扭矩和车速运算出电流指令值， 基于所述电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控 制，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备转向盘回正控制单元，其基于转向 角、所述电流指令值、所述车速和转向角速度运算出转向盘回正控制电流，以通过将所述转 向盘回正控制电流与所述电流指令值相加而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机，所 述转向盘回正控制单元由目标回正扭矩运算单元、补正单元、转向系统特性单元、转向盘回 正控制增益计算单元和转向盘回正控制电流运算单元构成，所述目标回正扭矩运算单元基 于所述转向角和所述车速运算出目标回正扭矩;所述补正单元根据所述转向扭矩和辅助扭 矩对所述目标回正扭矩进行补正;所述转向系统特性单元基于在所述补正单元被补正的补 正扭矩和粘性系数与与虚拟的转向系统特性相对应的传输特性相乘;所述转向盘回正控制 增益计算单元将车速增益和转向扭矩增益与来自所述转向系统特性单元的目标转向角速 度与实际转向角速度之间的偏差相乘，求出转向盘回正控制增益;所述转向盘回正控制电 流运算单元对所述转向盘回正控制增益进行P控制运算、I控制运算和D控制运算中的至少 一个控制运算，根据所述车速增益和所述转向扭矩增益进行输出限制，求出所述转向盘回 正控制电流。
[0020] 本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：所述目标回正扭矩运 算单元将所述车速作为参数，所述目标回正扭矩为随着所述转向角增大而逐渐增大的特 性;或，所述目标回正扭矩为随着所述车速增大而增大的特性;或，所述转向扭矩增益是当 所述转向扭矩小于或等于规定值T1时为一定，当所述转向扭矩大于所述规定值T1并小于规 定值T2(>所述规定值T1)时逐渐减少，当所述转向扭矩等于或大于所述规定值T2时变为0 的特性;或，所述粘性系数是当所述车速小于或等于规定值V3时为一定，当所述车速大于所 述规定值V3并小于规定值V4(>所述规定值V3)时逐渐增加，当所述车速等于或大于所述规 定值V4时变为一定值的特性;或，所述车速增益是当所述车速小于或等于规定值VI时为一 定，当所述车速大于所述规定值VI并小于规定值V2( >所述规定值VI)时逐渐增加，当所述 车速等于或大于所述规定值V2时变为一定值的特性;或，从所述目标转向角速度中减去经 过了相位超前滤波器的所述转向角速度;或，使用限制器来限制所述转向盘回正控制电流 的最大值;或，对所述转向盘回正控制增益进行P控制运算和I控制运算。
[0021 ]发明的效果
[0022]根据本发明的