[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，其构成基于物理模型的控制系统，构成模型追随控制以便使控制对象的输出(到齿条末端为止的距离)追随规范模型，不会给驾驶员带来转向不协调感，抑制末端碰撞时的异常音的发生，抑制撞击力，防止电动机的过热，能够采取有关模型追随控制的安全对策。本发明的电动助力转向装置至少基于转向扭矩运算出第1电流指令值，通过基于第1电流指令值来驱动电动机以便对转向系统进行辅助控制，其具有在齿条末端的前面的规定角度的范围内将粘弹性模型设为规范模型的模型追随控制的结构，为了防止过热，将偏移量赋给粘弹性模型的输入或输出，以便抑制齿条末端碰撞。

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算电流指令值，并且通过电流指令值来驱动电动机以便对车辆的转向系统施加辅助力。本发明特别是涉及一种电动助力转向装置，其将粘弹性模型设为规范模型，并且，通过在齿条末端附近限制电流指令值(電流指令値を絞る)，以便减少辅助扭矩，使末端碰撞时的势头衰减并减少撞击能量，从而抑制使驾驶员感到不舒服的撞击噪音(异常音)并提高了转向感。

背景技术

电动助力转向装置(EPS)利用电动机的旋转力对车辆的转向系统施加辅助力，其将电动机的驱动力经由减速机构并通过诸如齿轮或传送带之类的传送机构向转向轴或齿条轴施加辅助力。为了准确地产生辅助力的扭矩，这样的现有的电动助力转向装置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PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty ratio)来进行。

参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，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上设置有用于检测出转向盘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Th和由车速传感器12检测出的车速Vel并使用辅助图(アシストマップ)来进行作为辅助指令的电流指令值的运算，基于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和类似装置)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被输入到用于运算出电流指令值的扭矩控制单元31中，运算出的电流指令值Iref1被输入到减法运算单元32B中，减法运算单元32B对电流指令值Iref1和电动机电流检测值Im进行减法运算。PI控制等的电流控制单元35对作为在减法运算单元32B中得到的减法结果的偏差I(＝Iref1-Im)进行控制，电流控制后得到的电压控制值Vref被输入到PWM控制单元36中以便运算出占空比，然后通过PWM信号经由逆变器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的电动机电流值Im，由电动机电流检测器38检测出的电动机电流值Im被反馈输入到减法运算单元32B中。诸如分解器之类的旋转角传感器21被连接到电动机20，其检测出并且输出旋转角θ。

在这样的电动助力转向装置中，当通过电动机在转向系统的最大转向角(齿条末端)的附近施加了大的辅助扭矩的时候，在转向系统到达了最大转向角的时刻，会产生大的撞击并产生撞击噪音(异常音)，所以有可能使驾驶员感到不舒服。