[发明专利]电动助力转向装置

说明书

本发明提供一种电动助力转向装置，其通过冗余系统提高可靠性，通过进行各自独立的检测信号彼此之间的比较诊断，并且还进行各个检测信号的个别诊断，以便既不会损害可靠性又能够使功能继续维持下去。本发明具备至少两个各自独立的扭矩传感器和至少两个各自独立的角度传感器，具有从扭矩传感器和角度传感器分别运算出转向角并利用运算出的转向角的功能，进行比较诊断，并且还进行个别诊断，在通过比较诊断而被判定为异常的时候，不使用角度传感器的信号；在被判定为个别诊断中的至少一个个别诊断为异常的时候，将角度传感器的信号当作降级后的信号来处理；在被判定为个别诊断中的两个或两个以上的个别诊断为异常的时候，不使用角度传感器的信号。

技术领域

本发明涉及一种具有冗余系统结构的电动助力转向装置。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为从各自独立的两个扭矩传感器和两个角度传感器分别运算出转向角的结构，其通过进行各自独立的检测信号彼此之间的比较诊断，并且还进行各个检测信号的个别诊断，以便既不会损害可靠性又能够使诸如辅助之类的功能继续维持下去。

背景技术

利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经由减速装置由诸如齿轮或皮带之类的传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了正确地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之间的差变小，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。

如图1所示，对电动助力转向装置(EPS)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Th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。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向角θ的转向角传感器14。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中。控制单元30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，进行作为辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，由通过对运算出的电流指令值实施补偿等而得到的电压控制值Vref来控制供应给电动机20的电流。

另外，收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vel也能够从CAN40处获得。此外，收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。

在这样的电动助力转向装置中，控制单元30主要由CPU(也包含MPU、MCU等)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能如图2所示。

参照图2对控制单元30的功能和动作进行说明。如图2所示，来自扭矩传感器10的转向扭矩Th和来自车速传感器12的车速Vel被输入到电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于转向扭矩Th和车速Vel并利用辅助图(アシストマップ)等来运算出电流指令值Iref1。运算出的电流指令值Iref1在加法单元32A与来自用于改善特性的补偿单元34的补偿信号CM相加；相加后得到的电流指令值Iref2在电流限制单元33中被限制了最大值；被限制了最大值的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中以便对其和电动机电流检测值Im进行减法运算。

PI控制单元35对在减法单元32B得到的减法结果I(＝Irefm－Im)进行PI控制；经过PI控制后得到的电压控制值Vref被输入到PWM控制单元36中，以便使其与载波信号CF同步，从而运算出占空比；由被运算出占空比的PWM信号经过逆变器37对电动机20进行PWM控制。电动机电流检测器38检测出电动机20的电动机电流值Im，检测出的电动机电流值Im被反馈输入到减法单元32B。