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】本发明提供一种电动动力转向装置，该装置能够提高驾驶员的转向操作感，具备控制电机的驱动的控制装置。上述控制装置基于转向操作转矩(Th)运算第1辅助分量(Ta1*)。另外，控制装置基于由转向操作转矩及第1辅助分量的加法值构成的基本驱动转矩(Tc)运算转矩指令值(Th*)，并通过基于转矩指令值的反馈控制来运算辅助补偿分量(Tac)。并且控制装置基于将基本驱动转矩与辅助补偿分量相加了的值运算转向角指令值(θt*)，通过基于转向角指令值的反馈控制来运算第2辅助分量(Ta2*)。控制装置基于由第1辅助分量和第2辅助分量的加法值构成的辅助指令值(Tas*)来控制电机的驱动。
【专利说明】电动动力转向装置
[0001]本申请基于2013年5月15日在日本申请的N0.2013-103240号主张优先权，通过引用其全部内容而将该申请包含到本说明书中。

【技术领域】
[0002]本发明涉及对车辆的转向操作进行辅助的电动动力转向装置。

【背景技术】
[0003]已知有一种电动动力转向装置，该电动动力转向装置通过对车辆的转向操作机构给予来自电机(motor)的辅助转矩，来辅助驾驶员的转向操作。以往，作为这种电动动力转向装置，存在有日本特开2006-151360号公报所记载的装置。
[0004]日本特开2006-151360号公报所记载的电动动力转向装置具备:输入转矩生成部，其基于转向操作转矩以及转向操作角运算输入转矩；以及虚拟转向模型，其基于在输入转矩运算部运算出的输入转矩来设定目标转向操作角(目标转向角)。而且，该电动动力转向装置通过执行使实际的转向操作角(转向角)追随由虚拟转向模型设定的目标转向操作角的反馈控制来控制电机的驱动。
[0005]然而，在日本特开2006-151360号公报所记载的电动动力转向装置中，由于车辆的实际的转向角与车辆的运转状态无关地追随目标转向角，所以驾驶员无法得到与运转状态对应的转向操作感。该情况成为不能得到良好的转向操作感的一个重要因素。


【发明内容】

[0006]本发明是鉴于这样的实际情况而完成的，其目的之一在于提供一种能够执行转向角反馈控制并且提高驾驶员的转向操作感的电动动力转向装置。
[0007]本发明的一方式的电动动力转向装置具备:
[0008]辅助机构，其对车辆的转向操作机构给予电机的辅助转矩；以及
[0009]控制装置，其基于与上述辅助转矩的目标值相对应的辅助指令值来对上述电机的驱动进行控制。
[0010]并且，上述控制装置具有:
[0011]基本辅助分量运算部，其基于伴随车辆的转向操作而被给予至上述转向操作机构的转向操作转矩，来运算作为上述辅助转矩的基础分量的第I辅助分量；
[0012]转矩指令值运算部，其运算作为上述转向操作转矩的目标值的转矩指令值；
[0013]转矩反馈控制部，其通过执行使上述转向操作转矩追随上述转矩指令值的转矩反馈控制，来运算辅助补偿分量；
[0014]转向角指令值运算部，其基于上述基本驱动转矩及上述辅助补偿分量的加法值，来运算与车辆的转向轮的转向角的目标值相对应的转向角指令值；
[0015]转向角反馈控制部，其通过执行使上述转向轮的实际的转向角追随上述转向角指令值的转向角反馈控制，来运算第2辅助分量；以及
[0016]辅助指令值运算部，其以上述第I辅助分量及上述第2辅助分量的加法值为基础，运算上述辅助指令值。
[0017]本发明的其他方式是:根据上述方式的电动动力转向装置，
[0018]上述转矩指令值运算部基于以上述转向操作转矩及上述第I辅助分量的加法值为基础的基本驱动转矩，来运算作为上述转向操作转矩的目标值的转矩指令值。
[0019]根据该结构，转矩指令值运算部能够设定相对于基本驱动转矩的适当的转矩指令值，即适当的转向操作转矩的目标值。因此，按照通过转矩反馈控制，将驾驶员的转向操作转矩维持在与基本驱动转矩相对应的适当的转向操作转矩目标值的方式，生成辅助补偿分量。
[0020]另一方面，如上述结构那样，在实施针对基本驱动转矩加上辅助补偿分量的修正，且将基本驱动转矩与辅助补偿分量的和输入至转向角指令值运算部的情况下，能够使在转向角指令值运算部运算的转向角指令值成为与上述的适当的转矩指令值相对应的值。另夕卜，转向角指令值变化相对于基本驱动转矩的辅助补偿分量的修正量。根据该转向角指令值的变化，在转向角反馈控制部运算的第2辅助分量发生变化，由此，辅助指令值发生变化。即辅助补偿分量的变化作为辅助指令值的变化而表现。因此，与辅助补偿分量相对应的辅助转矩被给予至转向操作机构。其结果是，驾驶员的转向操作转矩被维持在与基本驱动转矩相对应的适当的转向操作转矩。因此，能够提高驾驶员的转向操作感。
[0021]本发明的另一其他方式是:优选根据上述方式的电动动力转向装置，
[0022]上述控制装置还具有转矩指令值补偿部，该转矩指令值补偿部基于通过设置在车辆的检测部而检测出的检测值，来运算上述转矩指令值的补偿值，
[0023]上述转矩反馈控制部通过执行使上述转向操作转矩追随使用上述补偿值进行补偿后的转矩指令值的转矩反馈控制，来运算上述辅助补偿分量。
[0024]根据该结构，在检测部是例如对车辆的状态量进行检测的单元的情况下，若检测部的检测对象即车辆的状态量发生变化，则上述的补偿值发生变化，并且转矩指令值变化该变化量。即转向操作转矩的目标值发生变化。另外，伴随转矩指令值的变化，辅助补偿分量发生变化，所以结果辅助指令值发生变化。这样，根据上述结构，伴随车辆的状态量的变化，辅助指令值发生变化。即被给予至转向操作机构的辅助转矩根据车辆的状态量发生变化，所以通过该辅助转矩的变化，驾驶员能够得到与车辆的状态相对应的转向操作感。因此，能够提高驾驶员的转向操作感。
[0025]本发明的另一方式是:优选根据上述方式的电动动力转向装置，
[0026]上述检测部是对与作用于上述转向轮的路面反作用力相对应的参数进行检测的路面反作用力检测部，
[0027]上述转矩指令值补偿部基于与上述路面反作用力相对应的参数来运算上述补偿值。
[0028]根据该结构，驾驶员能够得到与路面状态相对应的转向操作感作为与车辆的状态相对应的转向操作感，所以变得易于把握路面状态。因此，能够提高驾驶员的转向操作感。
[0029]根据这些方式的电动动力转向装置，能够执行转向角反馈控制并且提高驾驶员的转向操作感。

【专利附图】

【附图说明】
[0030]通过以下的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，相同标记用于表示相同要素。其中，
[0031]图1是表示电动动力转向装置的第I实施方式的简要结构的框图。
[0032]图2是表示第I实施方式的电动动力转向装置的控制装置的结构的框图。
[0033]图3是第I实施方式的控制装置的控制框图。
[0034]图4是示出表示转向操作转矩Th与第I辅助分量Tal*之间的关系的映射的一个例子的图。
[0035]图5是示出表示基本驱动转矩Tc与转矩指令值Th*之间的关系的映射的一个例子的图。
[0036]图6是作为第I实施方式的比较例的电动动力转向装置的控制装置的控制框图。
[0037]图7是电动动力转向装置的第2实施方式的控制装置的控制框图。
[0038]图8是第2实施方式的控制装置的转矩指令值补偿部的控制框图。
[0039]图9是表示第2实施方式的转矩指令值运算部的滤波器部的通频带的一个例子的图。
[0040]图10是电动动力转向装置的变形例的控制装置的控制框图。
[0041]图11是电动动力转向装置的其他变形例的转矩指令值补偿部的控制框图。

【具体实施方式】
[0042]以下，参照图1?图6对本发明的第I实施方式进行说明。
[0043]如图1所示，该电动动力转向装置具备:转向操作机构1，其基于驾驶员的转向盘10的操作使转向轮3转向；以及辅助机构2，其辅助驾驶员的转向操作。
[0044]转向操作机构I具备成为转向盘10的旋转轴的转向轴11。转向轴11的下端部经由齿轮齿条机构12与齿条轴13连结。在转向操作机构I中，若转向轴11伴随驾驶员的转向操作而旋转，则该旋转运动经由齿轮齿条机构12被转换成齿条轴13的轴向的往复直线运动。该齿条轴13的往复直线运动经由连结于其两端的横拉杆14被传递至转向轮3，由此转向轮3的转向角Θ t变化，车辆的行进方向改变。
[0045]辅助机构2具备对转向轴11给予辅助转矩的电机20。电机20由无刷电机构成。该电机20的旋转经由减速机构21被传递至转向轴11，由此电机转矩被给予至转向轴11，来辅助转向操作。
[0046]在该电动动力转向装置中设置有对转向盘10的操作量、车辆的状态量进行检测的各种传感器。例如在转向轴11设置有对在驾驶员的转向操作时被给予至转向轴11的转矩(转向操作转矩)Th进行检测的转矩传感器5。在车辆中设置有对其行驶速度即车速V进行检测的车速传感器6。在电机20设置有对其旋转角0 m进行检测的旋转角传感器7。这些传感器的输出被输入至控制装置4。控制装置4基于各传感器的输出来控制电机20的驱动。
[0047]如图2所示，控制装置4具备:逆变器电路40，其将从车载电池等电源供给的直流电力转换成三相(U相、V相、W相)交流电力；以及微型计算机41，其对逆变器电路40进行PWM (脉冲宽度调制)驱动。上述电源的输出电压是+Vcc。
[0048]逆变器电路40基于来自微型计算机41的PWM驱动信号生成三相交流电力。该三相交流电力经由供电线WL被供给至电机20。在供电线WL设置有对流经该供电线WL的各相电流值I进行检测的电流传感器42。其中，在图2中，为了简便起见，分别将各相的供电线WL以及各相的电流传感器42汇集成一个来进行图示。电流传感器42的输出被输入至微型计算机41。
[0049]转矩传感器5、车速传感器6以及旋转角传感器7的各自的输出被输入至微型计算机41。微型计算机41基于由各传感器检测出的转向操作转矩Th、车速V、电机旋转角0m以及各相电流值I生成PWM驱动信号。微型计算机41通过将该PWM驱动信号输出至逆变器电路40，对逆变器电路40进行PWM驱动，控制电机20的驱动。
[0050]接下来，对基于微型计算机41的电机20的驱动控制进行详细叙述。在微型计算机41中，执行图3所示的辅助指令值运算部50、电流指令值运算部60、控制信号生成部70的运算处理。上述辅助指令值运算部50基于转向操作转矩Th、车速V以及电机旋转角0m运算辅助指令值Tas*。辅助指令值Tas*是与从电机20被给予至转向轴11的辅助转矩的目标值相对应的参数。
[0051]辅助指令值运算部50具有运算作为辅助指令值Tas*的基础分量的第I辅助分量Tal*的基本辅助分量运算部51。基本辅助分量运算部51具有例如如图4所示那样的映射，基于该映射，转向操作转矩Th的绝对值越大且车速V越慢，则将第I辅助分量Tal*的绝对值设定成越大的值。其中，转向操作转矩Th以及第I辅助分量Tal*的各自的正负符号分别设定为在转向盘10的右方向转向操作时为正，左方向转向操作时为负。并且，如图3所示，基本辅助分量运算部51将运算出的第I辅助分量Tal*输出至加法器52。加法器52通过将在基本辅助分量运算部51运算出的第I辅助分量Tal*与转向操作转矩Th相加来求出基本驱动转矩Tc ( = Tal*+Th)，并将求出的基本驱动转矩Tc输出至转矩指令值运算部53。
[0052]转矩指令值运算部53基于基本驱动转矩Tc运算转矩指令值Th*。转矩指令值Th*是与转向操作转矩Th的目标值相对应的参数。具体而言，转矩指令值运算部53具有例如如图5所示那样的映射，基于该映射，基本驱动转矩Tc的绝对值越大，则将转矩指令值Th*的绝对值设定成越大的值。并且，如图3所示，转矩指令值运算部53将运算出的转矩指令值Th*输出至转矩反馈控制部54。
[0053]来自转矩指令值运算部53的转矩指令值Th*与转向操作转矩Th —起被输入至转矩反馈控制部54。转矩反馈控制部54为了使转向操作转矩Th追随转矩指令值Th*，进行基于转向操作转矩Th与转矩指令值Th*的偏差的反馈控制，由此运算辅助补偿分量Tac。转矩反馈控制部54将运算出的辅助补偿分量Tac输出至加法器55。加法器55通过对在加法器52运算出的基本驱动转矩Tc加上在转矩反馈控制部54运算出的辅助补偿分量Tac来对基本驱动转矩Tc实施修正，并将修正后的基本驱动转矩Tcc ( = Tc+Tac)输出至转向角指令值运算部56。
[0054]转向角指令值运算部56基于理想模型根据修正后的基本驱动转矩Tcc来运算转向角指令值9t*。转向角指令值θ t*是与转向轮3的转向角et的目标值相对应的参数。理想模型是预先通过实验等测定与基本驱动转矩Tc相对应的理想的转向角，并将该测定结果模型化了的模型。转向角指令值运算部56将基于理想模型运算出的转向角指令值Θ t*输出至转向角反馈控制部57。
[0055]另一方面，辅助指令值运算部50具有基于电机旋转角0m运算转向轮3的实际的转向角即实际转向角的转向角运算部58。如图1所示，电机20经由减速机构21与转向轴11连结，所以在电机旋转角和转向轴11的旋转角之间存在相关关系。因此电机旋转角和转向轮3的转向角0t之间也存在相关关系。图3所示的转向角运算部58通过利用了这样的相关关系的运算，根据电机旋转角ΘΠ!求出实际转向角0t，并将求出的实际转向角Qt输出至转向角反馈控制部57。
[0056]转向角反馈控制部57为了使在转向角运算部58运算出的转向角Θ t追随在转向角指令值运算部56运算出的转向角指令值Qt*,进行基于转向角Qt与转向角指令值Θ t*的偏差的反馈控制，由此来运算第2辅助分量Ta2*。转向角反馈控制部57将运算出的第2辅助分量Ta2*输出至加法器59。加法器59通过将在基本辅助分量运算部51运算出的第I辅助分量Tal*和在转向角反馈控制部57运算出的第2辅助分量Ta2*相加，来求出辅助指令值Tas* ( = Tal*+Ta2*)。然后，辅助指令值运算部50将在加法器59运算出的辅助指令值Tas*作为运算结果输出至电流指令值运算部60。
[0057]电流指令值运算部60基于辅助指令值Tas*运算电机的d/q坐标系中的q轴上的电流指令值Iq*，并将该q轴电流指令值Iq*输出至控制信号生成部70。其中，在本实施方式中，d轴上的电流指令值Id*被设定为零(O)，电流指令值运算部60也将该d轴电流指令值Id*输出至控制信号生成部70。
[0058]各相电流值I以及电机旋转角0m与d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*一起被输入至控制信号生成部70。控制信号生成部70通过基于电机旋转角Θ m将各相电流值I映射到d/q坐标上，来运算d/q坐标系中的电机20的实际的电流值即d轴电流值以及q轴电流值。然后控制信号生成部70为了使d轴电流值追随d轴电流指令值Id*、为了使q轴电流值追随q轴电流指令值Iq*，对于d轴与q轴求出电流指令值与实际的电流值之间的偏差，并进行基于各个该偏差的电流反馈控制，由此生成PWM驱动信号。通过将该PWM驱动信号从微型计算机41输出至逆变器电路40，由此对电机20供给与PWM驱动信号相对应的驱动电力，执行将与辅助指令值Tas*相对应的辅助转矩从电机20给予至转向轴11的辅助控制。
[0059]接下来，对本实施方式的电动动力转向装置的作用进行说明。
[0060]在本实施方式中，如图3所示，因为通过转向角反馈控制而生成的第2辅助分量Ta2*包含于辅助指令值Tas*，所以若将基于辅助指令值Tas*的辅助转矩给予至转向轴11，则实际转向角被维持在转向角指令值Θ t*。因此，能够抑制由路面状态、制动等引起而对转向操作机构I产生的反向输入振动。即，即使在反向输入振动被从转向轮3传递至转向操作机构I的情况下，也能够调整第2辅助分量Ta2*，以使得实际转向角Θ t被维持在转向角指令值9t*。其结果是，针对转向操作机构I向消除反向输入振动的方向进行转向操作辅助。由此，因为能够抑制转向操作机构I的振动，所以能够提高驾驶员的转向操作感。
[0061]另外，在本实施方式中，基于转向角指令值运算部56的理想模型确定转向角指令值et*。即驾驶员的转向操作感基于理想模型来确定。因此如果适当地调整理想模型，则能够实现所希望的转向操作感。
[0062]并且，本实施方式的转矩指令值运算部53基于图5所示的映射，设定转矩指令值Th*。按照通过转矩反馈控制，将驾驶员的转向操作转矩Th维持在与基本驱动转矩Tc相对应的适当的转向操作转矩目标值即转矩指令值Th*的方式，生成辅助补偿分量Tac。
[0063]另一方面，在本实施方式中，在加法器55中实施对基本驱动转矩Tc加上辅助补偿分量Tac而生成修正后的基本驱动转矩Tcc的修正。与没有上述修正的情况相比，从转向角指令值运算部56运算并输出的转向角指令值Θ t*变化将该辅助补偿分量Tac加上修正了的量。通过该转向角指令值9t*的变化，在转向角反馈控制部57运算的第2辅助分量Ta2*变化，进而辅助指令值Tas*变化。即辅助指令值Tas*与辅助补偿分量Tac的变化相对应而发生变化。
[0064]因此，与辅助补偿分量Tac相对应的辅助转矩被给予至转向轴11。其结果是，驾驶员的转向操作转矩Th被维持在与基本驱动转矩Tc相对应的适当的转向操作转矩。因此，能够提高驾驶员的转向操作感。
[0065]然而，如图6所示，也考虑有如下那样的辅助指令值运算部的结构:将在转矩反馈控制部54运算的辅助补偿分量Tac与在基本辅助分量运算部51运算的第I辅助分量Tal*和在转向角反馈控制部57运算的第2辅助分量Ta2*相加，并将该总和作为辅助指令值Tas*来使用。但是,在这样的结构中,转向角指令值Qt*以及转矩指令值Th*被相互无关地独立地设定。因此，即使基于如图6所示的辅助指令值Tas*进行了辅助控制，也会由于用于使实际转向角Qt追随作为目标值的转向角指令值0t*的第2辅助分量Ta2*的影响，而难以使转向操作转矩Th追随作为目标值的转矩指令值Th*。
[0066]另外，若改变看法，则在图6所示的辅助指令值运算部的结构中，由于用于使转向操作转矩Th追随作为目标值的转矩指令值Th*的辅助补偿分量Tac的影响，难以使实际转向角Θ t追随作为目标值的转向角指令值0t*。并且，在像这样辅助指令值Tas*包含有第2辅助分量Ta2*以及辅助补偿分量Tac这双方的情况下，辅助控制系统可能会变得不稳定。即，如果从转向角反馈控制系统来看，则有可能辅助指令值Tas*所包含的辅助补偿分量Tac成为干扰而不能确保收敛性。另外，如果从转矩反馈控制系统来看，则有可能辅助指令值Tas*所包含的第2辅助分量Ta2*成为干扰而不能确保收敛性。而且，这样的各反馈控制的干扰成为导致辅助控制系统的不稳定化的重要因素。
[0067]与此相对，在本实施方式中，如图3所示，将作为转矩反馈控制部54的操作量的辅助补偿分量Tac与基本驱动转矩Tc相加而生成修正后的基本驱动转矩Tcc，并将该修正后的基本驱动转矩Tcc输入至转向角指令值运算部56。因此，转向角反馈控制部57以根据转矩反馈控制的操作量的形式进行转向角反馈控制。即，转向角指令值9t*设定为与转矩指令值Th*相对应。因此，基于图3所示的辅助指令值Tas*进行辅助控制，从而能够使转向操作转矩Th追随作为目标值的转矩指令值Th*，并且能够使实际转向角Θ t追随作为目标值的转向角指令值9t*。即，因为能够避免转矩反馈控制和转向角反馈控制的干扰，所以能够确保各反馈控制的收敛性。因此，能够确保辅助控制系统的稳定性。
[0068]如以上所述，根据本实施方式的电动动力转向装置，能够得到以下的效果。
[0069]I)在控制装置4设置了基于转向操作转矩Th以及车速V运算第I辅助分量Tal*的基本辅助分量运算部51。另外，在控制装置4设置了:转矩指令值运算部53，其基于由转向操作转矩Th和第I辅助分量Tal*的加法值构成的基本驱动转矩Tc运算转矩指令值Th* ；以及转矩反馈控制部54，其通过执行使转向操作转矩Th追随转矩指令值Th*的转矩反馈控制来运算辅助补偿分量Tac。并且，在控制装置4设置了:转向角指令值运算部56，其基于基本驱动转矩Tc和辅助补偿分量Tac的加法值来运算转向角指令值Θ t* ;以及转向角反馈控制部57，其通过执行使实际转向角0t追随转向角指令值0t*的转向角反馈控制来运算第2辅助分量Ta2*。而且在控制装置4中，通过将第I辅助分量Tal*和第2辅助分量Ta2*相加来求出辅助指令值Tas*。由此，能够将驾驶员的转向操作转矩Th维持在与基本驱动转矩Tc相对应的适当的转向操作转矩，所以能够提高驾驶员的转向操作感。
[0070]接下来，参照图1和图2以及图7?图9，对电动动力转向装置的第2实施方式进行说明。以下，以与第I实施方式的不同点为中心进行说明。
[0071]如图1中虚线所示，在本实施方式的电动动力转向装置中设置有对由转向轮3的路面反作用力引起而作用于齿条轴13的轴向的力(轴向力)Fa进行检测的轴向力传感器
8。即在本实施方式中，该轴向力传感器8成为对作用于转向轮3的由路面反作用力引起的参数进行检测的路面反作用力检测部。其中，轴向力Fa的正负的符号被设定为:将在向转向操作转矩Th的正方向进行了转向操作的情况下产生的轴向力设为正，将在向转向操作转矩Th的负方向进行了转向操作的情况下产生的轴向力设为负。轴向力传感器8的输出被输入至控制装置4。如图2中虚线所示，微型计算机41基于轴向力传感器8的检测轴向力Fa来生成PWM驱动信号。
[0072]详细而言，如图7所示，在微型计算机41中执行的辅助指令值运算部50具备基于轴向力Fa运算补偿值Thl*的转矩指令值补偿部80。如图8所示，转矩指令值补偿部80具有轴向力传感器8的检测轴向力Fa被输入的滤波器部81。滤波器部81对轴向力传感器8的检测轴向力Fa实施滤波处理，从而提取由路面状态引起而作用于齿条轴13的轴向力Fr。
[0073]然而，轴向力传感器8的检测轴向力Fa除了由路面状态引起的轴向力Fr以外，还包含有例如由车辆振动引起而作用于齿条轴13的轴向力等各种干扰。因此，在本实施方式中，为了从检测轴向力Fa仅提取由路面状态引起的轴向力Fr，而对检测轴向力Fa实施滤波处理。具体而言，预先通过实验等测定与由路面状态引起的轴向力Fr相对应的频带fr。然后，由利用如图9所示那样的将频带fr作为通频带的带通滤波器来构成滤波器部81。由此，通过将检测轴向力Fa通过滤波器部81，从检测轴向力Fa提取由路面状态引起的轴向力Fr。滤波器部81将提取出的轴向力Fr输出至补偿值运算部82。
[0074]补偿值运算部82基于由路面状态引起的轴向力Fr运算补偿值Thl*。具体而言，补偿值运算部82具有例如图8所示那样的映射，基于该映射，由路面状态引起的轴向力Fr的绝对值越大，则将补偿值Thl*的绝对值设定成越大的值。在该补偿值运算部82运算出的补偿值Thl*成为转矩指令值补偿部80的运算结果。
[0075]如图7所示，转矩指令值补偿部80将运算结果亦即补偿值Thl*输出至加法器83。加法器83通过对在转矩指令值运算部53运算出的转矩指令值Th*加上在转矩指令值补偿部80运算出的补偿值Thl*来对转矩指令值Th*进行补偿，并将补偿后的转矩指令值Th**输出至转矩反馈控制部54。
[0076]接下来，对本实施方式的电动动力转向装置的作用进行说明。
[0077]在如图1所示的电动动力转向装置中，例如若与路面状态的变化相对应的轴向力作用于齿条轴13，则轴向力传感器8的检测轴向力Fa变化。由此，在转矩指令值补偿部80运算的补偿值Thl*变化，并对作为转矩反馈控制部54的输入值的转矩指令值Th**实施该变化量的补偿。即转向操作转矩Th的目标值被修正。而且，因该转矩指令值Th**的变化辅助补偿分量Tac变化，所以结果辅助指令值Tas*变化。这样在本实施方式中，与路面状态相对应辅助指令值Tas*发生变化。即被给予至转向轴11的辅助转矩根据路面状态而变化，所以通过该辅助转矩的变化，驾驶员能够得到与路面状态相对应的转向操作感。因此，能够提高驾驶员的转向操作感。
[0078]如以上说明，根据本实施方式的电动动力转向装置，除了第I实施方式所产生的I)的效果以外，还能得到以下的效果。
[0079]2)在控制装置4设置了基于通过轴向力传感器8检测的齿条轴13的轴向力Fa运算补偿值Thl*的转矩指令值补偿部80。而且在控制装置4中，使用补偿值Thl*来对转矩指令值Th*进行补偿。另外，在控制装置4中，通过执行使转向操作转矩Th追随补偿后的转矩指令值Th**的转矩反馈控制来运算辅助补偿分量Tac。由此，能够给予驾驶员与路面状态相对应的转向操作感，所以驾驶员能够更准确地把握路面状态。因此，能够提高驾驶员的转向操作感。
[0080]本发明也能够以下述的其他的实施方式来实施。
[0081]#1:第I实施方式中，作为转矩指令值运算部53的输入信息，使用了由转向操作转矩Th和第I辅助分量Tal*的加法值构成的基本驱动转矩Tc。代替此，也可以如图10所示，将对基本驱动转矩Tc加上了辅助补偿分量Tac的修正后的基本驱动转矩Tcc作为转矩指令值运算部53的输入信息来使用。另外，也可以在第2实施方式中采用相同的结构。
[0082]#2:第2实施方式中，转矩指令值补偿部80基于齿条轴13的轴向力Fa运算补偿值Thl*，但补偿值Thl*的运算方法能够适当地变更。例如图11所示，转矩指令值补偿部80也可以基于转向操作转矩Th、辅助指令值Tas*以及电机旋转角0m运算补偿值Thl*。
[0083]具体而言，转矩指令值补偿部80具有基于电机旋转角Θ m的随时间的变化来运算电机20的角速度ω的角速度运算部84。角速度运算部84将运算出的电机角速度ω输出至摩擦转矩运算部85。摩擦转矩运算部85基于电机角速度ω运算摩擦转矩Tf。摩擦转矩Tf是在转向操作机构I的驱动时由作用于转向操作机构I的各种摩擦而引起的反作用力转矩。这里，作用于转向操作机构I的摩擦转矩Tf与转向轴11的角速度成比例关系。另外，在转向轴11的角速度和电机20的角速度ω之间存在相关关系。即电机20的角速度ω和摩擦转矩Tf成比例关系。摩擦转矩运算部85具有表示这样的电机20的角速度ω与摩擦转矩Tf之间的关系的映射，基于该映射根据电机角速度ω运算摩擦转矩Tf。
[0084]另一方面，转矩指令值补偿部80通过将转向操作转矩Th和辅助指令值Tas*相力口，来计算被输入至转向操作机构I的转矩Tin( = Th+Tas*)。然而，该输入转矩Tin与作用于转向操作机构I的反作用力转矩成平衡关系。作用于转向操作机构I的反作用力转矩大致由因路面反作用力引起而从转向轮3传递至转向操作机构I的路面反作用力转矩Tr以及上述的摩擦转矩Tf构成。即输入转矩Tin与路面反作用力转矩Tr及摩擦转矩Tf的加法值大致相等。利用此，转矩指令值补偿部80通过从输入转矩Tin减去摩擦转矩Tf来计算路面反作用力转矩Tr。
[0085]另外，转矩指令值补偿部80具有对路面反作用力转矩Tr实施滤波处理的滤波器部86。滤波器部86通过从路面反作用力转矩Tr除去由车辆振动等起因的干扰分量，提取由路面状态引起的反作用力转矩分量Trl，并将提取出的反作用力转矩分量Trl输出至补偿值运算部87。补偿值运算部87具有如图中所示那样的映射，基于该映射根据反作用力转矩分量Trl运算补偿值Thl*。即使是这样的结构，也能够运算由路面状态引起的补偿值Thl*。
[0086]#3:在第2实施方式中，转矩指令值补偿部80运算根据路面状态而变化的补偿值Thl*，代替此，也可以运算根据车辆的滑移程度而变化的补偿值Thl*。具体而言，在车辆设置检测转向盘10的转向操作角的转向操作角传感器、以及检测车辆的偏航率的偏航率传感器。而且，转矩指令值补偿部80基于由各传感器检测的转向盘10的转向操作角以及车速V运算车辆的偏航率的理想值。另外，转矩指令值补偿部80基于该偏航率的理想值和由偏航率传感器检测的车辆的实际的偏航率的偏差来运算车辆的滑移程度，并运算与运算出的车辆的滑移程度相对应的补偿值Thl*。由此，辅助转矩根据车辆的滑移程度而变化，所以驾驶员能够通过转向操作感的变化来感知车辆的滑移状态。
[0087]#4:另外，也可以:转矩指令值补偿部80通过搭载于车辆的相机等来监视驾驶员是否打盹，并在车辆的行驶中检测出驾驶员的打盹状态时使补偿值Thl*变化。由此，在车辆的行驶中驾驶员打盹时，辅助转矩变化，所以能够通过转向操作感的变化来对驾驶员发出警报。即，转矩指令值补偿部80是基于通过搭载于车辆的检测部检测出的检测值运算补偿值Thl*的要素。
[0088]图4例示的用于运算第I辅助分量Tal*的映射的形状能够适当地变更。另外，关于图5例示的用于运算转矩指令值Th*的映射，以及图8以及图11例示的用于运算补偿值Thl*的映射，也可以适当地变更各自的映射形状。
[0089]#5:各实施方式中的转向角指令值运算部56并不局限于基于理想模型运算转向角指令值Θ t*。例如也可以如基本辅助分量运算部51那样，通过映射运算来运算转向角指令值Θ t*。
[0090]#6:在各实施方式中，使用了旋转角传感器7以及转向角运算部58作为检测转向角Qt的检测部，但检测转向角0t的检测部并不局限于此。例如也可以使用检测转向轴11的旋转角的转向操作角传感器、直接检测转向角Θ t的传感器等。
[0091]#7:转向角反馈控制也可以使用例如转向轴11的旋转角等能够换算成转向角0t的适当的参数来进行。
[0092]#8:在基本辅助分量运算部51中，基于转向操作转矩Th以及车速V设定了第I辅助分量Tal*，但也可以例如仅基于转向操作转矩Th来设定第I辅助分量Tal*。
[0093]#9:另外，也可以执行基于相对于转向操作转矩Th的第I辅助分量Tal*的变化率(辅助梯度)来使转矩传感器5的检测出的转向操作转矩Th的相位变化的、所谓的相位补偿控制。
[0094]#10:并且也可以执行第I辅助分量Tal*的微分值越大则使第I辅助分量Tal*越大的所谓的转矩微分控制等对第I辅助分量Tal*进行补偿的各种补偿控制。该情况下，若将对转向操作转矩Th及第I辅助分量Tal*的加法值再加上在各种补偿控制运算出的补偿值后的值作为基本驱动转矩Tc使用，则能够得到各种补偿控制的效果。其中，该情况下，转矩指令值运算部53基于转向操作转矩Th、第I辅助分量Tal*及各种补偿控制的补偿值的总和来运算转矩指令值Th*。
[0095]#11:各实施方式的电动动力转向装置并不局限于对转向轴11给予辅助转矩的电动动力转向装置，例如也能够应用于对齿条轴13给予辅助转矩的电动动力转向装置。
【权利要求】
1.一种电动动力转向装置，包括: 辅助机构，其对车辆的转向操作机构给予电机的辅助转矩；以及控制装置，其基于与所述辅助转矩的目标值相对应的辅助指令值来对所述电机的驱动进行控制， 其中， 所述控制装置具有: 基本辅助分量运算部，其基于伴随车辆的转向操作而被给予至所述转向操作机构的转向操作转矩，来运算作为所述辅助转矩的基础分量的第I辅助分量； 转矩指令值运算部，其运算作为所述转向操作转矩的目标值的转矩指令值； 转矩反馈控制部，其通过执行使所述转向操作转矩追随所述转矩指令值的转矩反馈控制来运算辅助补偿分量； 转向角指令值运算部，其基于基本驱动转矩及所述辅助补偿分量的加法值来运算与车辆的转向轮的转向角的目标值相对应的转向角指令值； 转向角反馈控制部，其通过执行使所述转向轮的实际的转向角追随所述转向角指令值的转向角反馈控制来运算第2辅助分量；以及 辅助指令值运算部，其以所述第I辅助分量及所述第2辅助分量的加法值为基础，运算所述辅助指令值。
2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其中， 所述转矩指令值运算部基于以所述转向操作转矩及所述第I辅助分量的加法值为基础的基本驱动转矩，来运算作为所述转向操作转矩的目标值的转矩指令值。
3.根据权利要求2所述的电动动力转向装置，其中， 所述控制装置还具有转矩指令值补偿部，该转矩指令值补偿部基于通过设置于车辆中的检测部而检测出的检测值来运算所述转矩指令值的补偿值， 所述转矩反馈控制部通过执行使所述转向操作转矩追随使用所述补偿值进行补偿了的转向指令值的转矩反馈控制来运算所述辅助补偿分量。
4.根据权利要求3所述的电动动力转向装置，其中， 所述检测部是对与作用于所述转向轮的路面反作用力相对应的参数进行检测的路面反作用力检测部， 所述转矩指令值补偿部基于与所述路面反作用力相对应的参数来运算所述补偿值。
5.根据权利要求4所述的电动动力转向装置，其中， 所述路面反作用力检测部是对由路面反作用力引起而作用于齿条轴的轴向的力进行检测的轴向力传感器。
6.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其中， 所述转矩指令值运算部基于以所述转向操作转矩、所述第I辅助分量以及所述辅助补偿分量的加法值为基础的修正后基本驱动转矩来运算作为所述转向操作转矩的目标值的转矩指令值。
7.根据权利要求3所述的电动动力转向装置，其中， 所述检测部是对被给予至所述转向操作机构的转向操作转矩进行检测的转矩传感器、以及对电机的旋转角进行检测的旋转角传感器， 所述转矩指令值补偿部具有: 角速度运算部，其基于所述电机的旋转角的随时间的变化来运算所述电机的角速度；以及 摩擦转矩运算部，其基于所述电机角速度来运算所述转向操作机构的摩擦转矩， 所述转矩指令值补偿部基于所述转向操作转矩、辅助指令值以及电机旋转角来运算所述转矩指令值的补偿值。
【文档编号】B62D113/00GK104163198SQ201410201117
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2013年5月15日
【发明者】玉泉晴天, 益启纯, 喜多政之, 并河勋, 长谷川纯, 西村昭彦 申请人:株式会社捷太格特