電動動力轉向裝置的制作方法

專利名稱：電動動力轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備向轉向操縱系統施加輔助力的馬達的電動動力轉向裝置。
背景技術：
作為上述電動動力轉向裝置，眾所周知有日本特開2004 - 66999號公報所記載的技術。在此類電動動力轉向裝置中，使用下述(A)式而運算出馬達的旋轉角速度而且，基于該旋轉角速度《的大小來進行各種馬達控制。在(A)式中，Vm表示馬達的端子間電壓、R表示馬達的電阻、Im表示馬達的電流、Ke表示反電動勢常數(V*s/rad)。作為馬達電流Im和馬達電壓Vm而使用測定值。作為R， 使用基于表示馬達電流Im與馬達電阻Rm之間的關系的圖譜(map)而求出的值。作為Ke，使用預先設定了固定值。to = (Vm — RX Im)/Ke... (A)反電動勢常數Ke實際上不是固定值而根據馬達的溫度等發生變化。因此，存在實際的反電動勢常數Ke、與求得馬達的旋轉角速度《時使用的反電動勢常數Ke之間有差的情況。當該差較大時，根據上述(A)式而運算出的旋轉角速度Co與實際的旋轉角速度Co之間出現的差存在較大地分歧，因此基于被運算出的旋轉角速度《而進行的各種控制的控制精度降低。

發明內容
本發明的目的之一在于，提供能夠基于馬達的旋轉角速度而精確地控制馬達的電動動力轉向裝置。具備向轉向操縱系統施加輔助力的馬達的本發明的電動動力轉向裝置的一個方式的構成上的特征是，上述電動動力轉向裝置具備旋轉角速度獲取部，該旋轉角速度獲取部獲取與上述馬達的旋轉角速度對應的對應旋轉角速度；感應電壓運算部，該感應電壓運算部在與獲取上述對應旋轉角速度的時期相同的時期將上述馬達的感應電壓作為推定感應電壓而進行運算；反電動勢常數運算部，該反電動勢常數運算部基于上述對應旋轉角速度和上述推定感應電壓來運算反電動勢常數；旋轉角運算部，該旋轉角運算部基于上述馬達的電流、上述馬達的電壓、上述反電動勢常數、以及上述馬達的電阻來將上述馬達的旋轉角速度作為推定旋轉角速度而進行運算。


圖I是對本發明的一個實施方式的電動動力轉向裝置示意性地示出其整體結構的示意圖。圖2是本實施方式的電動動力轉向裝置示出其控制系統的結構的框圖。圖3是本實施方式的電動動力轉向裝置示出轉向操縱角速度、轉向操縱角速度的變化量、推定感應電壓以及反電動勢常數的運算的時機之間的關系的圖表。圖4是對由本實施方式的電子控制裝置執行的“推定感應電壓的運算處理”示出其順序的流程圖。
具體實施例方式本發明的其他特征和優點將結合附圖以及具體實施方式
予以明確，其中數字表示構成元件。參照圖I 圖4對本發明的一個實施方式進行說明。電動動力轉向裝置I具備轉向操縱角傳遞機構10(轉向操縱系統)、EPS致動器20、以及電子控制裝置30。上述轉向操縱角傳遞機構10 (轉向操縱系統)將方向盤2的旋轉傳遞到轉向輪3。上述EPS致動器20向轉向操縱角傳遞機構10施加用于輔助方向盤2的操 作的力(以下，稱為“輔助力”)。上述電子控制裝置30控制EPS致動器20。并且，在電動動力轉向裝置I設置有檢測這些裝置的動作狀態的多個傳感器。轉向操縱角傳遞機構10具備轉向軸11、齒輪齒條機構12、齒條軸13、以及轉向橫拉桿14。上述轉向軸11根據方向盤2的操作而旋轉。上述齒輪齒條機構12將轉向軸11的旋轉傳遞到齒條軸13。上述齒條軸13操作轉向橫拉桿14。上述轉向橫拉桿14操作轉向節。EPS致動器20具備馬達21和減速機構22。上述馬達21向轉向軸11施加轉矩。上述減速機構22對馬達21的旋轉進行減速。作為馬達21，采用帶刷的馬達21。該馬達21的旋轉被減速機構22減速而傳遞到轉向軸11。此時，從馬達21向轉向軸11施加的轉矩作為輔助力而發揮作用。轉向操縱角傳遞機構10如下述那樣進行動作。即，當方向盤2被操作時，輔助力向轉向軸11施加，本轉向軸11旋轉。轉向軸11的旋轉利用齒輪齒條機構12而變換為齒條軸13的直線運動。齒條軸13的直線運動經由與本齒條軸13的兩端連結的轉向橫拉桿14而向轉向節傳遞。而且，伴隨著轉向節的動作而轉動的轉向輪3的舵角變更。方向盤2的轉向操縱角0 s以方向盤2位于中立位置時被確定為基準。S卩，使方向盤2位于中立位置時的轉向操縱角e S為“0”，當方向盤2從中立位置朝右方或者左方旋轉時，轉向操縱角9 S根據距離中立位置的旋轉角度而增加。方向盤2的轉向操縱狀態被劃分為“旋轉狀態”、“中立狀態”、“保持轉向狀態”。“旋轉狀態”表示方向盤2旋轉過程中的狀態。“中立狀態”表示方向盤2位于中立位置的狀態。“保持轉向狀態”表示方向盤2位于從中立位置朝右方或者左方旋轉的位置、并且保持在該位置的狀態。另外，“旋轉狀態”被劃分為“打輪狀態”和“回輪狀態”。“打輪狀態”表示增大轉向操縱角9 s的狀態。“回輪狀態”表示減少轉向操縱角0 s的狀態。在電動動力轉向裝置I設置有轉矩傳感器31、車速傳感器32、以及轉向傳感器33(旋轉角速度獲取部)。上述轉矩傳感器31檢測方向盤2的轉矩。上述車速傳感器32檢測與車速對應的值。上述轉向傳感器33檢測方向盤2的轉向操縱角0 s。這些傳感器分別如下述那樣輸出與被對象物的狀態的變化對應的信號。轉矩傳感器31向電子控制裝置30輸出與利用方向盤2的操作而向轉向軸11施加的轉矩的大小對應的信號(以下，稱為“輸出信號SA”)。車速傳感器32向電子控制裝置30輸出與轉向輪3的旋轉速度對應的信號(以下，稱為“輸出信號SB”)。轉向傳感器33向電子控制裝置30輸出與方向盤2的旋轉量對應的信號(以下，稱為“輸出信號SC”)。電子控制裝置30基于各傳感器的輸出來進行下面的運算。電子控制裝置30基于轉矩傳感器31的輸出信號SA來運算伴隨著方向盤2的操作而與輸入到轉向軸11的轉矩的大小相當的運算值(以下，稱為“轉向操縱轉矩T”)。另夕卜，電子控制裝置30基于車速傳感器32的輸出信號SB來運算與車輛的行駛速度相當的運算值(以下，稱為“車速V”)。另外，電子控制裝置30基于轉向傳感器33的輸出信號SC來運算方向盤2的轉向操縱角0 S。另外，電子控制裝置30進行下面的馬達控制。電子控制裝置30執行動力輔助控制、和轉向操縱轉矩切換控制。上述動力輔助控制對用于向轉向操縱系統施加輔助力的馬達輸出進行調整。上述轉向操縱轉矩切換控制為了調整方向盤2的轉向操縱感覺而修正馬達輸出。 在轉向操縱轉矩切換控制中，為了提高轉向操縱感覺而根據方向盤2的轉向操縱狀態來修正轉向操縱轉矩t。而且，將已修正的值作為修正轉矩Ta輸出。在動力輔助控制中，基于車速V以及修正轉矩Ta來運算用于驅動馬達21的電流指令值la。參照圖2對電子控制裝置30的結構進行說明。電子控制裝置30具備馬達控制裝置40和驅動電路50。上述馬達控制裝置40形成與向馬達21供給的驅動電力對應的信號(以下，稱為“馬達控制信號Sm”)。上述驅動電路50向馬達21供給與馬達控制信號Sm對應的驅動電力。在驅動電路50設置有電壓傳感器51和電流傳感器52。上述電壓傳感器51檢測馬達21的端子間電壓(以下，稱為“馬達電壓Vm”)。上述電流傳感器52檢測向馬達21供給的電流(以下，稱為“馬達電流Im”)。 馬達控制裝置40具備電流指令值運算部60、反饋修正部70、馬達控制信號輸出部80、以及旋轉角運算部90。上述電流指令值運算部60運算向馬達21供給的電流值(以下，稱為“電流指令值la”)。上述馬達控制信號輸出部80形成馬達控制信號Sm。上述旋轉角運算部90將馬達21的旋轉角速度wm作為推定旋轉角速度coma而進行運算。反饋修正部70基于馬達21的馬達電流Im與電流指令值Ia之差來修正電流指令值Ia，反饋控制為馬達電流Im收斂于電流指令值la。馬達控制信號輸出部80基于由反饋修正部70輸出的修正電流指令值Ib來形成馬達控制信號Sm。電流指令值運算部60具備基本輔助運算部61和轉矩切換運算部62。上述基本輔助運算部61運算電流指令值Ia的基礎成分(以下，稱為“基本控制量las”)。上述轉矩切換運算部62基于車速V以及推定旋轉角速度《ma來修正轉向操縱轉矩t。轉矩切換運算部62修正轉向操縱轉矩T (轉向操縱轉矩切換控制)。具體而言，當方向盤2的狀態為保持轉向狀態以及回輪狀態時，轉矩切換運算部62以轉向操縱轉矩T增大的方式進行修正。另外，當處于本狀態(保持轉向狀態以及回輪狀態)時，轉矩切換運算部62隨著車速V變小而增大使轉向操縱轉矩T增大的量，并且隨著推定旋轉角速度《ma的絕對值變大而增大使轉向操縱轉矩T增大的量。另一方面，當方向盤2的狀態為打輪狀態時，轉矩切換運算部62將轉向操縱轉矩T的修正量設為“O”。即，轉矩切換運算部62在保持轉向狀態以及回輪狀態下比方向盤2的打輪狀態時增大輔助量。由此，轉向操縱感覺提高。方向盤2的狀態處于打輪狀態、保持轉向狀態以及回輪狀態中的哪一種狀態，根據下面的方法進行判定。即，當轉向操縱轉矩T的符號與推定旋轉角速度coma的符號一致時，判定為打輪狀態。當轉向操縱轉矩T的符號與推定旋轉角速度coma的符號不一致時，判定為回輪狀態。當推定旋轉角速度《ma的絕對值比規定值《0小時，判定為保持轉向狀態。基本輔助運算部61基于修正轉矩T a和車速V來運算基本控制量las。具體而言，基本輔助運算部61隨著車速V變小而增大基本控制量las。另外，基本輔助運算部61隨著修正轉矩T a變大而增大基本控制量las。旋轉角運算部90基于作為馬達方程式的下述(I)式來運算推定旋轉角速度coma。推定旋轉角速度《ma在上述轉矩切換運算部62被使用。此外，由于不在帶刷馬達21設置 檢測馬達21的旋轉角速度com的傳感器，因此根據下面的(I)式來將馬達21的旋轉角速度作為推定旋轉角速度coma而進行運算。coma = (Vm — ImXRm) /Ke ... (I)“Vm”表示從電壓傳感器51輸入的馬達電壓Vm (端子間電壓)。“Im”表示從電流傳感器52輸入的馬達電流Im。“Rm”表示預先存儲于存儲部的馬達電阻Rm。作為馬達電阻Rm而使用預先設定的
固定值。“Ke”表示反電動勢常數。根據以上的結構，馬達控制裝置40如下述那樣進行動作。S卩，馬達控制裝置40利用旋轉角運算部90運算推定旋轉角速度coma。而且，馬達控制裝置40基于該推定旋轉角速度wma和車速V來修正轉向操縱轉矩t ,并運算修正轉矩Ta。另外，馬達控制裝置40基于修正轉矩T a和車速V來形成基本控制量las。基本控制量Ias由馬達電流Im反饋修正，而設為修正電流指令值Ib。而且，基本控制量Ias基于修正電流指令值Ib來形成馬達控制信號Sm。如圖2所示，馬達控制裝置40除了具備上述運算要素之外，還具備更新反電動勢常數Ke的反電動勢常數更新部100。反電動勢常數更新部100具備轉向操縱角速度運算部110、感應電壓運算部120、以及運算馬達21的反電動勢常數Ke的反電動勢常數運算部130。上述轉向操縱角速度運算部110基于轉向操縱角0 s來運算轉向操縱角速度《s。上述感應電壓運算部120推定馬達21的感應電壓E。上述反電動勢常數運算部130運算馬達21的反電動勢常數Ke。感應電壓運算部120利用干擾觀測器并基于(2)式以及(3)式來運算馬達21的推定感應電壓EX。干擾觀測器基于例如以下的式子來運算推定感應電壓EX。d \ /dt = (G/L) {Vm + (G — Rm) Im — \ } ... (2)EX = I - G Im ... (3)表示中間變量。“G”表示觀測器增益(固定值)。“EX”表示推定感應電壓。“L”表示電感。
“/dt”表示時間微分。感應電壓運算部120在下面的第一條件 第三條件成立時，運算推定感應電壓EX0而且，將運算而得的轉向操縱角速度《 s和推定感應電壓EX作為一組數據而存儲。第一條件轉向操縱角速度《 s的絕對值比閾值HA大。第二條件轉向操縱角速度《 s的變化量(變化率)的絕對值比判定變化量HB小。第三條件本次運算推定感應電壓EX時的轉向操縱角速度《 s、與前一次運算推定感應電壓EX時的轉向操縱角速度《 s之差的絕對值比設定值DS小。參照圖3對運算推定感應電壓EX的條件(第一條件 第三條件)進行說明。
轉向操縱角速度(0 s被周期性地檢測。轉向操縱角速度《 s根據方向盤2的操作狀態而發生變化。當方向盤2處于打輪狀態時，轉向操縱角速度cos朝正方向變大。當方向盤2處于保持轉向狀態時，轉向操縱角速度《 s形成為接近0的值。當方向盤2處于回輪狀態時，轉向操縱角速度朝負方向變大例如，如圖3 Ca)的轉向操縱角速度Ws的圖表所示那樣，當對方向盤2打輪時，轉向操縱角速度的大小根據駕駛員的轉向操作的變化而發生變化。在本圖中，示出使方向盤2 —邊朝同方向改變轉向操縱角速度《 s一邊旋轉的樣子。此時，如圖3的(b)轉向操縱角速度Ws的變化量的圖所示那樣，轉向操縱角速度 S的變化量(變化率)形成為，當轉向操縱角速度《 S增大時朝正方向變大，當轉向操縱角速度《 S恒定時形成為近似0的值,當轉向操縱角速度W S減少時朝負方向變大。在此類轉向操縱角速度《 s的變化中，推定感應電壓EX的運算在上述第一 第三條件成立時進行。即，如圖3所示，當轉向操縱角速度os的絕對值大、且轉向操縱角速度 s的變化量小，并且運算這次的轉向操縱角速度cos與上一次推定感應電壓EX時的轉向操縱角速度之差的絕對值Dco s比設定值DS小時，運算推定感應電壓EX。S卩，當轉向操縱角速度穩定時、并且推定感應電壓EX為比較大的值時，運算推定感應電壓EX。參照圖4對運算推定感應電壓EX的運算處理順序進行說明。此外，本處理利用電子控制裝置30在每個規定的運算周期反復執行。在步驟SllO中，判斷轉向操縱角速度cos是否比閾值HA大。當轉向操縱角速度 s在閾值HA以下時，結束本運算處理。在轉向操縱角速度《 s比閾值HA大時移至下一步驟。在步驟S120中，判斷轉向操縱角速度《 s的變化量(變化率)的絕對值是否比判定變化量HB小。當轉向操縱角速度的變化量(變化率)的絕對值在判定變化量HB以上時，結束本運算處理。另一方面，在轉向操縱角速度的變化量(變化率)的絕對值比判定變化量HB小時移至下一步驟。在步驟S130中，判斷在上一次運算中運算推定感應電壓EX時的轉向操縱角速度W SI (第一轉向操縱角速度W SI、與第一對應旋轉角速度對應。)、與這次的轉向操縱角速度 s2 (第二轉向操縱角速度《s2、與第二對應旋轉角速度對應。)之差的絕對值Dco s是否比設定值DS小。當判斷為否定時，結束本運算處理。另一方面，當上述判定被肯定時，在步驟S140中運算推定感應電壓EX。接著，對反電動勢常數運算部130進行說明。反電動勢常數運算部130基于(4)式來運算新的反電動勢常數Ke。
Ke2 = EX2/EXlXKel ...(4)“EX1”表示轉向操縱角速度cosl時的第一推定感應電壓。“EX2”表示轉向操縱角速度《s2時的第二推定感應電壓。“Kel”表示轉向操縱角速度wsl時的第一反電動勢常數。“Ke2”表示轉向操縱角速度《 s2時的第二反電動勢常數。即，表示這次運算的反電動勢常數。轉向操縱角速度《 si與轉向操縱角速度《 s2之差的絕對值比設定值DS小。對(4)式的導出方法進行說明。 一般馬達21的感應電壓E、反電動勢常數Ke、以及馬達21的旋轉角速度之間存在如下的關系。“感應電壓E” = “反電動勢常數Ke”X “馬達的旋轉角速度…(5)根據(5)式，下面的(51)式以及(52)式成立。“感應電壓E1” = “第一反電動勢常數Kel” X “旋轉角速度…(51)“感應電壓E2” = “第二反電動勢常數Ke2” X “旋轉角速度《m2”…(52)感應電壓E1、第一反電動勢常數Kel、以及馬達21的旋轉角速度表示第一時期中的感應電壓E、反電動勢常數Ke、以及馬達21的旋轉角速度com。感應電壓E2、第二反電動勢常數Ke2、以及馬達21的旋轉角速度《m2表示第二時期中的感應電壓E、反電動勢常數Ke、以及馬達21的旋轉角速度《m。此外，在以下的說明中，使感應電壓El為“E1”，使感應電壓E2為“E2”，使第一反電動勢常數Kel為“Kel”，使第二反電動勢常數Ke2為“Ke2”，使馬達21的旋轉角速度
為“使馬達21的旋轉角速度《m2為“ com2”。此處，當“wml= wm2”為相同的值時，(6)式成立。Ke2 = E2/ElXKel ...(6)S卩，當在第一時期獲取的馬達21的旋轉角速度《ml、與在第二時期獲取的馬達21的旋轉角速度《m2的值一致時，能夠基于第一時期的第一反電動勢常數Kel與各時期的感應電壓E之比來運算第二時期的第二反電動勢常數Ke2。在帶刷馬達21的情況下，不能獲取馬達21的旋轉角速度com的實際的值。另外，一般也不能獲取馬達21的感應電壓E的實際的值。因此，將(6)式的參數、即馬達21的旋轉角速度和感應電壓E如下述那樣置換。由于馬達21的旋轉角速度wm與轉向操縱角速度to s存在相關關系，因此使用轉向操縱角速度OS來代替馬達21的旋轉角速度com。另外，使用由干擾觀測器運算的推定感應電壓EX來代替感應電壓E。根據干擾觀測器，由于能夠精確地運算推定感應電壓EX，因此該置換所導致的誤差小。如以上那樣，導出上述(4)式。根據(4)式而新運算出的反電動勢常數Ke作為最新的反電動勢常數Ke的值而被存儲。而且，最新的反電動勢常數Ke使用于馬達21的推定旋轉角速度coma。參照圖3 (c)的反電動勢常數Ke的圖表對反電動勢常數Ke的更新進行說明。在第一時刻tl時，轉向操縱角速度cos滿足第一條件 第三條件。此時，運算第一反電動勢常數Kel。而且,第一反電動勢常數Kel作為新的反電動勢常數Ke而被存儲。
在第二時刻t2時，轉向操縱角速度《 s滿足第一條件 第三條件。此時，運算第二推定感應電壓EX2。而且，上一次轉向操縱角速度參照滿足第一條件 第三條件時的第一推定感應電壓EX1，基于(4)式而新運算第二反電動勢常數Ke2。而且，第二反電動勢常數Ke2作為新的反電動勢常數Ke而被存儲。接著，對基于(4)式來運算新的反電動勢常數Ke的作用效果進行說明。以往，帶刷的馬達21即未安裝旋轉角速度檢測裝置(分解器)的馬達21，為了運算該馬達21的旋轉角速度而使用上述(I)式所示的馬達方程式。而且，作為反電動勢常數Ke而使用固定值。但是，為了精確地求得馬達21的旋轉角速度而判明需要對反電動勢常數Ke進行修正。即，反電動勢常數Ke因溫度以及馬達21的構成要素的磨耗等發生變化的情況顯而易見，判明反電動勢常數Ke的變化是為了精確地運算旋轉角速度com而不能忽視的大小。
因此，基于馬達21的實際的物理量來運算反電動勢常數Ke。具體而言，根據上述的(4)式來運算反電動勢常數Ke。而且，該值使用于馬達21的推定旋轉角速度《ma的運算。因此，由于推定旋轉角速度《ma基于根據馬達21的狀態的反電動勢常數Ke而被運算，因此精度提高。即，推定旋轉角速度《ma與實際的旋轉角速度wm之差變小。由此，由于基于推定旋轉角速度《ma的轉向操縱轉矩切換控制的控制精度提高，因此轉向操作的感覺提高。另外，為了反電動勢常數Ke的運算而使用的推定感應電壓EX，如上述所示那樣以滿足第一 第三條件為必要條件。即，根據第一條件，由于推定感應電壓EX比閾值HA大時、即推定感應電壓EX所包含的誤差比率變小時，運算反電動勢常數Ke，因此反電動勢常數Ke的精度提高。另外，根據第二條件，即當推定感應電壓EX的變化量比判定變化量HB小時運算推定感應電壓EX，由此推定感應電壓EX相對于轉向操縱角速度的差別變小。而且，由于基于該推定感應電壓EX來運算反電動勢常數Ke，因此反電動勢常數Ke的精度變高。即，與不以第一條件以及第二條件的成立為必要條件而運算推定感應電壓EX的情況相比，推定感應電壓EX的精度提高。因此，能夠運算更精確的反電動勢常數Ke。根據第三條件存在如下的效果。根據第三條件，馬達21處在大致相同的運動條件下時、即上一次反電動勢常數Ke的轉向操縱角速度《sl與運算這次反電動勢常數Ke時的轉向操縱角速度cos2接近時( Si與(0 s2之差的絕對值比設定值DS小時)，運算推定感應電壓EX。而且，如(4)式所示那樣，在馬達21為大致相同的運動條件下基于運算而得的兩個推定感應電壓EX之比來運算反電動勢常數Ke。在馬達21為不同運動條件下基于運算而得的兩個推定感應電壓EX之比來運算反電動勢常數Ke的情況下，需要考慮推定感應電壓EX以外的參數對反電動勢常數Ke的作用。在該點上，根據第三條件，由于幾乎不需要考慮這樣的推定感應電壓EX以外的參數的作用，因此能夠運算更精確的反電動勢常數Ke。(變形例)對反電動勢常數Ke的運算方法的變形例進行說明。
在上述說明的例中，根據上述(4 )式來運算新的反電動勢常數Ke。當使用該式時，當轉向操縱角速度wsl與轉向操縱角速度cos2之差的絕對值比設定值DS小時，使用與這些轉向操縱角速度《 s對應的第一推定感應電壓EXl以及第二推定感應電壓EX2來運算反電動勢常數Ke。即，當轉向操縱角速度《sl與轉向操縱角速度 s2之差的絕對值形成為比設定值DS小時，更新反電動勢常數Ke。與此相對地，在本變形例中，不以轉向操縱角速度wsl與轉向操縱角速度《s2之差的絕對值比設定值DS小為條件而運算反電動勢常數Ke。一般(5)式、S卩(51)式以及(52)式成立。此處，將(51)式與(52)式在左邊彼此以及右邊彼此進行除法運算。由此，以下的(7)式成立。Ke2 = (E2/E1) X ( ml/wm2) XKel ...(7)而且，與上述相同地，使用“推定感應電壓EX”來代替“感應電壓E”。另外，由于馬 達21的旋轉角速度與轉向操縱角速度《 s存在相關關系，因此使用Si/ s2”來代替“ oml/om2”。這樣一來，以下的式子成立。Ke2 = (EX2/EX1) X ( sl/ws2) XKel ...(8)S卩，新運算的第二反電動勢常數Ke2基于轉向操縱角速度《sl、轉向操縱角速度 s2、轉向操縱角速度GJsl時的第一推定感應電壓EX1、轉向操縱角速度《s2時的第二推定感應電壓EX2、以及上一次運算的第一反電動勢常數Kel來運算。此外優選，即使在使用式(8)來運算反電動勢常數Ke的情況下，也考慮轉向操縱角速度《sl與轉向操縱角速度w S2之差的絕對值比規定的設定值DSa小。當轉向操縱角速度《sl與轉向操縱角速度《 s2之差大時，由于馬達21的運動狀態不同，因此考慮有推定感應電壓EX以及轉向操縱角速度以外的參數對反電動勢常數Ke的作用產生影響的情況。根據本實施方式，能夠起到以下的作用效果。(I)在本實施方式中，基于轉向操縱角速度《 s和推定感應電壓EX來運算反電動勢常數Ke。由于反電動勢常數Ke是基于感應電壓E和馬達21的旋轉角速度的值，因此能夠基于與馬達21的旋轉角速度對應的轉向操縱角速度《 s和推定感應電壓EX來運算反電動勢常數Ke。S卩，不使反電動勢常數Ke為固定值而使用基于實際的馬達21的參數來運算反電動勢常數Ke。因此，能夠使實際的反電動勢常數Ke與推定旋轉角速度《ma的運算時使用的反電動勢常數Ke之差形成為較小。而且，由于基于這樣求得的反電動勢常數Ke來運算推定旋轉角速度coma，因此能夠減小推定旋轉角速度《ma與實際的旋轉角速度之差變大的頻率。其結果是，能夠提高基于推定旋轉角速度《ma而進行的各種控制的控制精度。(2)在本實施方式中，基于第二推定感應電壓EX2與第一推定感應電壓EXl之比和第一反電動勢常數Kel來運算第二反電動勢常數Ke2。根據該結構，與推定感應電壓EX的變化程度對應而運算新反電動勢常數Ke。SP，由于能夠將規定條件下的推定感應電壓EX的變化程度反映于反電動勢常數Ke，因此能夠抑制實際的反電動勢常數Ke與運算推定旋轉角速度coma時使用的反電動勢常數Ke之差變大。(3)在本實施方式中，如圖3以及圖4所示，當轉向操縱角速度cos比閾值HA大時，運算推定感應電壓EX。當馬達21的旋轉角速度變小時，感應電壓(推定感應電壓EX)的值也變小。另一方面，在推定感應電壓EX與馬達21的實際的感應電壓E之間存在誤差。當推定感應電壓EX小時，由于誤差的比率相對于推定感應電壓EX的絕對值變大，因此當基于該推定感應電壓EX來運算反電動勢常數Ke時，與在推定感應電壓EX的絕對值大時運算反電動勢常數Ke的情況相比，反電動勢常數Ke的精度變低。在該點上，根據上述結構，當轉向操縱角速度cos比閾值HA變大時，即基于感應電壓(推定感應電壓EX)變大時的推定感應電壓EX來運算反電動勢常數Ke。由此，能夠進一步提高反電動勢常數Ke的精度。 (4)在本實施方式中，在上述(3)的必要條件的基礎上，當轉向操縱角速度Ws的變化量比判定變化量HB小時，運算推定感應電壓EX。這是基于以下所示的理由而得到的。即使在規定的轉向操縱角速度時運算推定感應電壓EX的情況下，轉向操縱角速度OS的變化量大時運算的推定感應電壓EX、與轉向操縱角速度WS小時運算的推定感應電壓EX也不同。這是因為運算推定感應電壓EX的時刻、與判定為轉向操縱角速度《 s為規定值的時刻之間存在時間間隔。即，作為運算推定感應電壓EX時的條件，在不對轉向操縱角速度 s的變化量加以限制時，存在推定感應電壓EX的值零散的情況。在該點上，根據上述結構，由于將轉向操縱角速度的變化量比判定變化量HB小時作為推定感應電壓EX的運算條件，因此能夠抑制推定感應電壓EX的運算時的推定感應電壓EX的差別。由此，能夠提高反電動勢常數Ke的精度。(5)在本實施方式中，在上述(4)的必要條件的基礎上，進而當上一次的轉向操縱角速度《sl (第一轉向操縱角速度)與這次的轉向操縱角速度ws2 (第二轉向操縱角速度)之差的絕對值比設定值DS小時，運算推定感應電壓EX。當上一次的轉向操縱角速度wsl與這次的轉向操縱角速度《s2存在差時，如變形例所示，能夠基于上一次的轉向操縱角速度《 Si與這次的轉向操縱角速度《s2之比、以及第一推定感應電壓EXl與第二推定感應電壓EX2之比，運算新的反電動勢常數Ke。另一方面，根據上述結構，由于將上一次的轉向操縱角速度《sl與這次的轉向操縱角速度《 s2之差的絕對值比設定值DS小作為推定感應電壓EX的運算條件，因此能夠簡化反電動勢常數Ke的運算。(6)在本實施方式中，為了運算反電動勢常數Ke，根據(5)式，作為參數雖然需要馬達21的實際的旋轉角速度《m，但也可以在上述結構中，作為代替馬達21的旋轉角速度wm的對應旋轉角速度而使用轉向操縱角速度ws。轉向操縱角速度cos與馬達21的旋轉角速度存在相關關系。作為轉向操縱角速度《s，雖然除了這些以外還考慮使用例如轉向輪3的旋轉速度等，但在夾裝于馬達21與轉向輪3之間的機械元件的數量，比夾裝于馬達21與方向盤2、或馬達21與齒條軸13之間的機械元件的數量多的情況下，兩者的相關性降低。即，轉向操縱角速度os與馬達21的旋轉角速度之間的相關關系，比位于比這些要素遠離馬達21的位置的轉向操縱系統部件的運動量與馬達21的旋轉角速度之間的相關關系高。因此，根據上述結構，與將位于遠離馬達21的位置的轉向操縱系統部件的運動量作為對應旋轉角速度而使用的情況相比，能夠精確地運算反電動勢常數Ke。(其他實施方式)此外，本發明的實施方式并不局限于在上述實施方式中例示的方式，也能夠將其例如以下所示那樣變更而進行實施。另外，以下的各變形例并不僅應用于上述實施方式，也可以相互組合不同變形例彼此而進行實施。在上述實施方式中，雖然使馬達電阻Rm為固定值，但由于馬達電阻Rm與馬達電流Im之間存在相關性，因此也可以基于馬達電流Im而修正馬達電阻Rm的值。具體而言，預先設定表示馬達電阻Rm與馬達電流Im之間的關系的圖譜，基于該圖譜來修正馬達電阻Rm。 根據該結構，能夠更精確地運算馬達21的旋轉角速度《m。在上述實施方式中，雖然使用上述干擾觀測器來運算推定感應電壓EX，但干擾觀測器并不局限于基于上述(2)式以及(3)式的結構。即，只要是將推定感應電壓EX視為干擾要素并使馬達方程式模型化而導出的干擾觀測器，作為運算推定感應電壓EX的運算方法也能夠采用該干擾觀測器。在上述實施方式中，設置用于推定感應電壓EX的運算的第一條件 第三條件。而且，將轉向操縱角速度作為參數來判定第一條件 第三條件是否成立。作為用于判定第一條件 第三條件的是否成立的參數，能夠使用轉向操縱角速度 s以外的物理量。即，用于推定感應電壓EX的運算的條件的參數，能夠使用與馬達21的旋轉角速度存在相關關系的參數。例如，能夠使用齒條軸13的移動量(運動量)來代替轉向操縱角速度cos。由于齒條軸13的移動量與馬達21的旋轉角速度存在相關關系，因此即使將齒條軸13的移動量作為參數而使用，也能夠得到為了精確地運算反電動勢常數Ke所需要的推定感應電壓EX0另外，除了齒條軸13的移動量之外，例如，還能夠使用減速機構22的齒輪旋轉速度、或者推定旋轉角速度《ma。在上述實施方式中，作為反電動勢常數Ke的運算式雖然舉出(4)式以及(8)式，但為了近似于實際的反電動勢常數Ke的值，也可以利用規定的系數來修正這些式子。在上述實施方式中，在作為EPS致動器20的馬達21而具備帶刷馬達的電動動力轉向裝置I中應用本發明，但是在作為EPS致動器20的馬達21而具備無刷馬達的電動動力轉向裝置I中也能夠應用本發明。在上述實施方式中，雖然在柱型的電動動力轉向裝置I中應用本發明，但也可以在小齒輪型以及齒條輔助型的電動動力轉向裝置I中應用發明。在這種情況下，通過采用以上述實施方式為準的結構，能夠得到以本實施方式的效果為準的效果。根據本發明，能夠提供能夠基于馬達的旋轉角速度來精確地控制馬達的電動動力轉向裝置。
權利要求
1.一種電動動力轉向裝置，具備向轉向操縱系統施加輔助力的馬達，該電動動力轉向裝置的特征在于，具備 旋轉角速度獲取部，該旋轉角速度獲取部獲取與所述馬達的旋轉角速度對應的對應旋轉角速度； 感應電壓運算部，該感應電壓運算部在與獲取所述對應旋轉角速度的時期相同的時期將所述馬達的感應電壓作為推定感應電壓而進行運算； 反電動勢常數運算部，該反電動勢常數運算部基于所述對應旋轉角速度和所述推定感應電壓來運算反電動勢常數；以及 旋轉角運算部，該旋轉角運算部基于所述馬達的電流、所述馬達的電壓、所述反電動勢常數以及所述馬達的電阻來將所述馬達的旋轉角速度作為推定旋轉角速度而進行運算。
2.根據權利要求I所述的電動動力轉向裝置，其特征在于， 使由所述旋轉角速度獲取部獲取的所述對應旋轉角速度為第一對應旋轉角速度， 使在所述第一對應旋轉角速度之后獲取的所述對應旋轉角速度為第二對應旋轉角速度， 使與所述第一對應旋轉角速度對應的所述推定感應電壓為第一推定感應電壓， 使與所述第二對應旋轉角速度對應的所述推定感應電壓為第二推定感應電壓， 使與所述第一推定感應電壓對應的所述反電動勢常數為第一反電動勢常數， 使與所述第二推定感應電壓對應的所述反電動勢常數設為第二反電動勢常數， 所述反電動勢常數運算部基于所述第二推定感應電壓相對于所述第一推定感應電壓之比和所述第一反電動勢常數來運算所述第二反電動勢常數。
3.根據權利要求I或2所述的電動動力轉向裝置，其特征在于， 當所述對應旋轉角速度比閾值大時運算出所述推定感應電壓。
4.根據權利要求I或2所述的電動動力轉向裝置，其特征在于， 當所述對應旋轉角速度比閾值大、且所述對應旋轉角速度的變化量比判定變化量小時，運算所述推定感應電壓。
5.根據權利要求2所述的電動動力轉向裝置，其特征在于， 當所述對應旋轉角速度比閾值大、且所述對應旋轉角速度的變化量比判定變化量小、并且所述第一對應旋轉角速度與所述第二對應旋轉角速度之差的絕對值比設定值小時，運算所述推定感應電壓。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的電動動力轉向裝置，其特征在于， 所述對應旋轉角速度是轉向的轉向盤操縱角速度或者齒條軸的移動量。
全文摘要
本發明的電動動力轉向裝置基于轉向操縱角速度(ωs)和推定感應電壓(EX)來運算反電動勢常數(Ke)。而且，基于馬達電流(Im)、馬達電壓(Vm)、反電動勢常數(Ke)、以及馬達電阻(Rm)來將馬達的旋轉角速度作為推定旋轉角速度(ωma)而進行運算。
文檔編號B62D113/00GK102795261SQ20121016804
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者新美光三, 狩集裕二 申請人:株式會社捷太格特