電動動力轉向裝置制造方法

電動動力轉向裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種電動動力轉向裝置，該電動動力轉向裝置具備：電機(31)，其產生輔助力；轉矩傳感器，其根據轉向操作轉矩來生成信號；ECU(40)，其基于轉向操作轉矩來運算與輔助力對應的基本電流指令值(Ie*)，并基于該基本電流指令值(Ie*)以及為了在車輛的動作不穩定時使該動作收斂而由外部的SC控制裝置(80)運算的穩定化電流指令值(Iv*)來控制電機(31)。ECU(40)在被輸入穩定化電流指令值(Iv*)時，判斷車輛的穩定性，在判斷為穩定的情況下，不使用穩定化電流指令值(Iv*)而基于基本電流指令值(Ie*)來控制電機(31)。
【專利說明】電動動力轉向裝置
[0001]本申請主張于2013年7月5日提出的日本專利申請N0.2013-141453的優先權，該日本專利申請包括說明書、附圖以及摘要，在此引用其全部內容作為參考。

【技術領域】
[0002]本發明涉及電動動力轉向裝置。

【背景技術】
[0003]公知有一種通過對車輛的轉向操作機構賦予電機的動力來輔助駕駛員的轉向操作的電動動力轉向裝置(以下，稱為EPS)。EPS的控制裝置例如基于通過各種傳感器取得的轉向操作轉矩以及車速來運算輔助電流指令值，并基于該指令值來控制電機的驅動。
[0004]另外，公知有一種車輛的防側滑裝置(以下，稱為SC (Stability Control:穩定控制))，其若基于通過各種傳感器取得的各種信息，而檢測出轉向過度、轉向不足等車輛的動作不穩定的狀況，則瞬間使一個車輪、或者多個車輪制動，或自動調整發動機的輸出。
[0005]SC的控制裝置除了調整制動器、發動機的輸出之外，為了改善車輛的不穩定的狀況，還計算轉向的目標轉角，以成為該目標轉角的方式生成作為使電機驅動用的控制信號的電流指令值。EPS的控制裝置將由SC的控制裝置生成的指令值考慮進來來運算最終的輔助電流指令值。關于像這樣將其他的控制裝置所生成的控制信號考慮進來而對控制對象進行協調控制的控制裝置，在日本專利第4478037號公報中已被公開。
[0006]然而，因為EPS的控制裝置將SC的控制裝置所生成的電流指令值考慮進來而控制電機的驅動，所以在因SC的控制裝置產生不良狀況而導致雖然車輛的動作穩定但仍生成了用于協調控制的電流指令值的情況下，車輛的動作有可能變差。


【發明內容】

[0007]本發明的目的之一為提供抑制因向轉向操作機構賦予輔助力而導致的車輛動作變差的電動動力轉向裝置。
[0008]本發明的一方式的電動動力轉向裝置具備:電機，其產生對車輛的轉向操作機構賦予的輔助力；轉矩傳感器，其根據作用于構成上述轉向操作機構的轉向軸的轉向操作轉矩來生成轉矩信號；以及控制裝置，其基于上述轉矩信號運算與上述輔助力對應的第一控制量，并且基于該第一控制量以及在判斷為上述車輛的動作不穩定時由外部的運算部運算并輸出而使該車輛的動作穩定的第二控制量來控制上述電機。上述控制裝置基于通過設置在上述車輛的多種傳感器而取得的表示上述車輛的動作的狀態量來推斷上述車輛的動作是否穩定，并且在推斷為上述車輛的動作穩定的情況下，不使用上述第二控制量而基于上述第一控制量來控制上述電機。
[0009]根據該結構，控制裝置在推斷為車輛的動作穩定的情況下，不使用上述第二控制量而基于上述第一控制量來控制上述電機而對轉向操作機構給予輔助。由此，即使在因作為外部的運算部的SC的控制裝置的不良狀況等而導致雖然車輛的動作穩定但仍錯誤地生成了用于使車輛的動作收斂的第二控制量的情況下，也能夠抑制車輛的動作變差。
[0010]在上述方式的電動動力轉向裝置中，上述多種傳感器可以是檢測車輛的行駛速度的車速傳感器、檢測車輛的偏航率的偏航率傳感器、和檢測上述轉向軸的轉向操作角的轉向操作角傳感器。上述控制裝置也可以構成為在根據車速以及轉向操作角而推斷的推斷偏航率與通過上述偏航率傳感器而檢測的實際偏航率之間的偏差低于預先設定的偏航率閾值的情況下，判斷上述車輛的動作穩定。
[0011]實際偏航率與推斷偏航率之間的偏差大的狀態是發生所謂的轉向過度、轉向不足的滑移狀態。而且，該偏差越大，車輛越變成對駕駛員來說難以應對的滑移狀態。
[0012]推斷偏航率的計算需要車速以及轉向操作角，檢測這些的車速傳感器以及轉向操作角傳感器在電動動力轉向裝置中典型使用，根據上述結構，能夠不新設置檢測車輛狀態的傳感器就推斷車輛的動作是否穩定。
[0013]在上述方式的電動動力轉向裝置中，上述控制裝置也可以構成為根據車速的增大而將上述偏航率閾值設定為低的值。
[0014]公知車速越上升車輛發生滑移的概率越高。這樣，通過根據車速變更偏航率閾值，如果是車輛的動作難以發生混亂的狀態，就限制根據第二控制量的電機的控制，由此能夠抑制因基于錯誤生成的第二控制量的電機控制而使得車輛的動作變差。
[0015]在上述方式的電動動力轉向裝置中，上述控制裝置也可以構成為:具備存儲部，上述控制裝置在未在根據上述第一控制量的基礎上進一步根據上述第二控制量而控制上述電機的情況下，將表示未在根據上述第一控制量的基礎上進一步根據上述第二控制量這一情況的數據存儲到上述存儲部。
[0016]根據該結構，通過存儲部，雖然外部的裝置不處于生成第二控制量的狀況，但仍能夠確認生成了該第二控制量。
[0017]在本發明的一方式的電動動力轉向裝置中，上述多種傳感器可以是檢測車輛的行駛速度的車速傳感器、檢測車輛的橫向加速度的橫向加速度傳感器、和檢測上述轉向軸的轉向操作角的轉向操作角傳感器。
[0018]上述控制裝置在根據車速以及轉向操作角而推斷的推斷橫向加速度與通過上述橫向加速度傳感器而檢測的實際橫向加速度之間的偏差低于基于對駕駛員來說變得難以應對的滑移狀態而預先設定的橫向加速度閾值的情況下，判斷上述車輛的動作穩定。
[0019]實際橫向加速度與推斷橫向加速度之間的偏差大的狀態是發生所謂的轉向過度、轉向不足的滑移狀態。而且，該偏差越大，車輛越變成對駕駛員來說難以應對的滑移狀態。
[0020]推斷橫向加速度的計算需要車速以及轉向操作角，在較多的車輛中均搭載有檢測這些的車速傳感器以及轉向操作角傳感器，檢測到的車速以及轉向操作角已經被用于其他控制。即，根據上述結構，能夠不新設置檢測車輛狀態的傳感器就判斷是否為滑移狀態。
[0021]本發明的電動動力轉向裝置具有抑制因向轉向操作機構賦予輔助力而導致的車輛動作變差的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過以下參照附圖對本發明的優選實施方式進行的詳細描述，本發明前述的和其它的特點和優點得以進一步明確，對相同要素賦予相同附圖標記。其中:
[0023]圖1是表示電動動力轉向裝置的示意結構的框圖。
[0024]圖2是表示EOT的示意結構的框圖。
[0025]圖3是表示側滑判斷所涉及的處理的流程圖。
[0026]圖4是偏航率閾值與車速之間的關系圖。

【具體實施方式】
[0027]以下，對電動動力轉向裝置的一實施方式進行說明。
[0028]如圖1所示，電動動力轉向裝置10具備基于駕駛員的轉向操作使轉向輪轉向的轉向操作機構20、輔助駕駛員的轉向操作的轉向操作輔助機構30、以及控制轉向操作輔助機構30的動作的E⑶40。
[0029]轉向操作機構20具備由駕駛員操作的方向盤21以及與方向盤21 —體旋轉的轉向軸22。轉向軸22由與連結于方向盤21的中心的轉向柱23的下端部連結的中間軸24、以及與中間軸24的下端部連結的小齒輪軸25構成。小齒輪軸25的下端部與向與小齒輪軸25交叉的方向延伸的齒條軸26的形成有齒條齒的部分26a嚙合。轉向軸22的旋轉運動通過由小齒輪軸25以及齒條軸26構成的齒輪齒條機構27被變換成齒條軸26的往復直線運動。該往復直線運動經由分別與齒條軸26的兩端連結的轉向橫拉桿28而分別傳遞到左右的轉向輪29，由此這些轉向輪29的轉向角0ta被改變。通過轉向輪29的轉向角Θ ta被改變從而車輛的行進方向改變。
[0030]轉向操作輔助機構30具有作為轉向操作輔助力的發生源的電機31。作為電機31，使用無刷電機等三相交流電機。電機31經由由蝸桿&蝸輪構成的減速機構32與轉向柱23連結。減速機構32將電機31的旋轉減速，并將電機轉矩傳遞到轉向柱23。電機轉矩作為轉向操作輔助力被賦予至轉向軸22，由此輔助駕駛員的轉向操作。電機31內置有TMR傳感器33,該TMR傳感器33輸出振幅值根據電機31的旋轉角Θ m而變化的正弦波狀的信號。
[0031]ECU40在駕駛員請求的情況下取得設置于車輛的各種傳感器的檢測結果，或者將設置于車輛的各種傳感器的檢測結果作為表示行駛狀態的信息而取得，并根據這些取得的各種信息，控制電機31。作為各種傳感器,存在例如車速傳感器71、轉矩傳感器72、轉向傳感器73以及偏航率傳感器74。車速傳感器71檢測作為車輛的行駛速度的車速V。轉矩傳感器72被設置在轉向柱23，檢測經由方向盤21而被施加到轉向軸22的轉向操作轉矩Th。轉向傳感器73同樣被設置在轉向柱23，檢測轉向柱23的旋轉角即轉向操作角0S。偏航率傳感器74檢測實際給予到車輛的實際偏航率Yre。ECU40基于通過這些傳感器取得的車速V、轉向操作轉矩Th、轉向操作角0S以及實際偏航率yre，來控制電機31。
[0032]對EOT的硬件結構進行說明。在本實施例中E⑶40相當于電機控制裝置。
[0033]如圖2所示，E⑶40具備逆變電路41以及微型計算機42。
[0034]逆變電路41基于由微型計算機42生成的電機驅動信號，將從電池等直流電源供給的直流電壓轉換成三相交流電壓。該轉換后的三相交流電壓經由各相的供電線路44被供給到電機31。在各相的供電線路44設置有電流傳感器45。這些電流傳感器45檢測在各相的供電線路44產生的實際電流值I。其中，在圖2中，為了便于說明，分別將各相的供電線路44以及各相的電流傳感器45歸為一個來進行圖示。
[0035]微型計算機42分別以規定的取樣周期獲取車速V、轉向操作轉矩Th、轉向操作角9s以及實際偏航率Yre。微型計算機42為了使車輛的動作穩定而獲取SC(StabilityControl:穩定控制)控制裝置80所生成的穩定化電流指令值Iv*。SC控制裝置80通過設置于車輛的各種傳感器來判斷車輛是否發生側滑，并且在發生側滑的情況下，為了通過電機31的控制來調整轉向角Θ ta從而消除該側滑且使車輛的動作穩定，而生成穩定化電流指令值Iv*。微型計算機42基于這些所獲取的各信息來生成電機驅動信號即PWM驅動信號。其中，SC控制裝置80相當于電動動力轉向裝置的外部的運算部。
[0036]對微型計算機的功能性結構進行說明。
[0037]如圖2所示，微型計算機42具有通過執行儲存于未圖示的存儲裝置的控制程序而實現的各種處理部。作為這些處理部，微型計算機42具有電流指令值運算部51、電機驅動信號生成部52、側滑判斷部53和加法器54。
[0038]電流指令值運算部51分別獲取車速V以及轉向操作轉矩Th，并基于這些所獲取的各種信息運算基本電流指令值Ie*。轉向操作轉矩Th的絕對值越大，還有車速V越慢，電流指令值運算部51將基本電流指令值Ie*的絕對值設定為越大的值。
[0039]側滑判斷部53在從SC控制裝置80取得了穩定化電流指令值Iv*的情況下，判斷車輛是否為發生側滑的狀況，即，車輛是否為生成穩定化電流指令值Iv*的狀況。在車輛為發生側滑的狀況的情況下將穩定化電流指令值Iv*直接輸出，在車輛不為發生側滑的狀況的情況下使穩定化電流指令值Iv*為零。此外，側滑判斷部53具備存儲器55。相當于存儲部的存儲器55存儲用于判斷車輛是否為發生側滑的狀況的車輛固有的各信息。另外，在存儲器55中存儲有凍結幀數據(FFD)56，該凍結幀數據(FFD) 56表示在使穩定化電流指令值Iv*為零的情況下，雖然車輛不為發生側滑的狀況但仍輸入了穩定化電流指令值Iv*這一情況。其中，車輛是否為發生側滑的狀況的判斷是基于通過各種傳感器而取得的車速V、轉向操作角9S以及實際偏航率來進行的。對于該判斷所涉及的詳細內容，在后面詳細說明。
[0040]加法器54將基本電流指令值Ie*與穩定化電流指令值Iv*相加，而生成電流指令值I*。
[0041]電機驅動信號生成部52分別獲取電流指令值I*以及實際電流值I，并基于這些所獲取的信息進行電流的反饋控制以使實際電流值I追隨電流指令值I*。電機驅動信號生成部52求得電流指令值I*與實際電流值I之間的偏差，按照使該偏差消去的方式生成電機驅動信號。
[0042]根據圖3所示的流程圖對側滑判斷部53中的側滑判斷所涉及的處理進行說明。其中，該處理以向側滑判斷部53輸入了穩定化電流指令值Iv*為契機開始。
[0043]如圖3所示，側滑判斷部53首先運算推斷偏航率Ypr(步驟S1)。推斷偏航率Ypr是根據車輛重量等車輛固有的常量、車速V和轉向操作角Θ s進行計算的。
[0044]側滑判斷部53設定偏航率閾值Y s (步驟S2)。如圖4所示，偏航率閾值Y s設定成與車速V成反比。這是由于車輛發生側滑的概率與車速V成正比。
[0045]側滑判斷部53判斷推斷偏航率、pr與實際偏航率、re之間的偏差(在此是從推斷偏航率Y pr減去實際偏航率Y re而得的值)的絕對值是否低于偏航率閾值Y s (步驟 S3)。
[0046]在步驟S3為是，即推斷偏航率、pr與實際偏航率、re之間的偏差的絕對值低于偏航率閾值Y S的情況下，車輛未發生側滑，因此使穩定化電流指令值IV*為零(步驟S4)。然后，將表示雖然車輛未發生側滑但仍輸入了穩定化電流指令值Iv*這一情況的凍結幀數據(FFD) 56進行存儲(步驟S5)。側滑判斷部53輸出穩定化電流指令值Iv*，結束這一系列的處理。
[0047]在步驟S3為否，即推斷偏航率、pr與實際偏航率、re之間的偏差的絕對值在偏航率閾值、s以上的情況下，車輛發生側滑，即是生成穩定化電流指令值Iv*的狀況，因此將處理移至步驟S6，將所輸入的穩定化電流指令值Iv*直接輸出。
[0048]如以上詳述那樣，根據本實施方式，能夠得到以下所示的有益效果。
[0049]在E⑶40設置有側滑判斷部53。側滑判斷部53在被從SC控制裝置80輸入了穩定化電流指令值Iv*時，判斷車輛是否存在側滑，并且在沒有側滑的情況下使穩定化電流指令值Iv*為零。即，在車輛沒有發生側滑時即使SC控制裝置80生成穩定化電流指令值Iv*，穩定化電流指令值Iv*也變為零，沒有用于電機31的控制。由此，能夠抑制因電機31的控制而導致車輛的動作變差。
[0050]側滑判斷部53根據車輛重量等車輛固有的常量、車速V和轉向操作角Θ s來計算推斷偏航率Ypr。這些車速V、轉向操作角0S也用于其他控制。另外，通過偏航率傳感器74檢測的實際偏航率Y re在SC控制裝置80中被用于穩定化電流指令值Iv*的生成。這樣，即使不在車輛中新設置檢測車輛的狀態的傳感器，側滑判斷部53也能夠判斷車輛是否為側滑的狀態。
[0051]側滑判斷部53以與車速V成反比的方式變更偏航率閾值、s。這是因為隨著車速V上升，車輛發生側滑的概率提高。在車速V低的情況下，即如果是駕駛員易于控制車輛動作的狀態，偏航率閾值YS被設定為較大的值。在車速V低時，與車速V高時相比，更能夠抑制因電機31的控制而導致車輛的動作變差。
[0052]側滑判斷部53在使所輸入的穩定化電流指令值Iv*為零的情況下，在存儲器55存儲凍結幀數據(FFD) 56。由此，雖然SC控制裝置80沒有處于生成穩定化電流指令值Iv*的狀況但仍能夠確認生成了穩定化電流指令值Iv*。
[0053]此外，上述實施方式也可以如以下那樣進行變更。
[0054].在上述實施方式中，側滑判斷部53通過偏航率、準確地來說是通過推斷偏航率Ypr與實際偏航率Y re之間的偏差相對于偏航率閾值Y s的大小關系來判斷車輛是否發生側滑，但也可以使用其他參數進行判斷。例如，也可以進行基于橫向加速度的判斷。在該情況下，側滑判斷部53根據車輛重量等車輛固有的常量、車速V和轉向操作角Θ s來計算推斷橫向加速度Gpr而替代計算推斷偏航率Ypr。另外，在存儲器55中存儲橫向加速度閾值Gs而替代存儲偏航率閾值ys。而且，車輛具備檢測實際的橫向加速度Gre的橫向加速度傳感器。即使這樣構成，也能夠得到與上述實施方式同樣的效果。
[0055].在上述實施方式中，側滑判斷部53判斷推斷偏航率Ypr與實際偏航率Y re之間的偏差的絕對值是否低于偏航率閾值、s，在低于的情況下使穩定化電流指令值Iv*為零，但也可以直接比較推斷偏航率Ypr與實際偏航率yre并在這兩者存在差的情況下判斷為存在側滑。即，也可以僅在推斷偏航率Ypr與實際偏航率Yre之差為零時，使穩定化電流指令值Iv*為零。
[0056].在上述實施方式中，側滑判斷部53在使所輸入的穩定化電流指令值Iv*為零的情況下，也可以不使凍結幀數據(FFD) 56存儲于存儲器55。另外，存儲器55也可以與側滑判斷部53分別設置。
[0057].在上述實施方式中，電流指令值運算部51基于車速以及轉向操作轉矩而計算出基本電流指令值Ie*，但除了這些之外還可以將偏航率等其他車輛參數加入至基本電流指令值Ie*的計算中。
[0058].在上述實施方式中，具體化成對轉向柱23賦予轉向操作輔助力的電動動力轉向裝置10，但也可以具體化成例如對中間軸24、小齒輪軸25或者齒條軸26賦予轉向操作輔助力類型的電動動力轉向裝置。
[0059]?在上述實施方式中，通過車輛是否發生側滑的判斷來判斷車輛的動作是否穩定，但該車輛的動作是否穩定的判斷也可以通過其他判斷來進行。
【權利要求】
1.一種電動動力轉向裝置，具備: 電機，其產生對車輛的轉向操作機構賦予的輔助力； 轉矩傳感器，其根據作用于構成所述轉向操作機構的轉向軸的轉向操作轉矩來生成轉矩信號；以及 控制裝置，其基于所述轉矩信號運算與所述輔助力對應的第一控制量，并且基于該第一控制量以及在判斷為所述車輛的動作不穩定時由外部的運算部運算并輸出而使該車輛的動作穩定的第二控制量來控制所述電機；其中， 所述控制裝置基于通過設置在所述車輛的多種傳感器而取得的表示所述車輛的動作的狀態量來推斷所述車輛的動作是否穩定，并且在推斷為所述車輛的動作穩定的情況下，不使用所述第二控制量而基于所述第一控制量來控制所述電機。
2.根據權利要求1所述的電動動力轉向裝置，其中， 所述多種傳感器是檢測車輛的行駛速度的車速傳感器、檢測車輛的偏航率的偏航率傳感器、和檢測所述轉向軸的轉向操作角的轉向操作角傳感器， 所述控制裝置在根據車速以及轉向操作角而推斷的推斷偏航率與通過所述偏航率傳感器而檢測的實際偏航率之間的偏差低于預先設定的偏航率閾值的情況下，判斷所述車輛的動作穩定。
3.根據權利要求2所述的電動動力轉向裝置，其中， 所述控制裝置根據車速的增大而將所述偏航率閾值設定為低的值。
4.根據權利要求1?3中任意一項所述的電動動力轉向裝置，其中， 所述控制裝置具備存儲部， 所述控制裝置在未在根據所述第一控制量的基礎上進一步根據所述第二控制量而控制所述電機的情況下，將表示未在根據所述第一控制量的基礎上進一步根據所述第二控制量這一情況的數據存儲到所述存儲部。
5.根據權利要求1所述的電動動力轉向裝置，其中， 所述多種傳感器是檢測車輛的行駛速度的車速傳感器、檢測車輛的橫向加速度的橫向加速度傳感器、和檢測所述轉向軸的轉向操作角的轉向操作角傳感器， 所述控制裝置在根據車速以及轉向操作角而推斷的推斷橫向加速度與通過所述橫向加速度傳感器而檢測的實際橫向加速度之間的偏差低于基于對駕駛員來說變得難以應對的滑移狀態而預先設定的橫向加速度閾值的情況下，判斷所述車輛的動作穩定。
【文檔編號】B62D6/00GK104276207SQ201410314641
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2013年7月5日
【發明者】林啟太, 鈴木浩, 上野真由 申請人:株式會社捷太格特