CN101039835A - 驱动转向轮的车辆用电动转向装置的控制装置 - Google Patents

驱动转向轮的车辆用电动转向装置的控制装置 Download PDF

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Abstract

一种车辆用电动转向装置的控制装置，所述车辆能够解决常规车辆中的问题，在常规车辆中，除了在一对转向轮被驱动时存在转向受到这对转向轮之间的驱动力差异干扰的转矩转向的问题以外，由于随着驱动力增大即使均匀的驱动转矩施加给这对转向轮，车辆也趋向于更强有力地向前直进，所以需要较大的力来克服车辆的向前直进以使车辆向左或向右转向。转向辅助力随着转向轮的驱动转矩的增大而增大，使转向辅助力与转向阻力的大小(随着转向轮的驱动转矩的大小变化)相协调，以改进转向感觉。

Description

驱动转向轮的车辆用电动转向装置的控制装置
技术领域
本发明涉及驱动转向轮的车辆用电动转向装置的控制装置。
背景技术
作为驾驶员通过外力操纵转向盘来动力转向以辅助转向的动力装置，已知采用电动机的电动转向装置。由于采用电动机的电动转向装置能够独立于转向角或转向角速度自由地控制转向辅助力的大小，所以尝试用各种方式控制与车辆运转状态相关的电动转向装置的操作。作为它们之一，日本专利特开平8-104249提出在检测转向轮的驱动力的同时基于包括给电动机的驱动指令中的横摆率在内的车辆举动(行为、状态)的检测值结合反力成分，以及基于检测的驱动力补正(修正)反力成分的参数增益。
发明内容
当转向轮被驱动时，存在转向受到一对左右转向轮之间驱动力差异干扰的转矩转向问题。另外，在此问题之前，由于随着驱动力增大即使均匀的驱动转矩施加给一对转向轮，车辆也易于更强有力地向前直进，所以存在需要较大力来克服这种向前直进的趋势以使车辆向左或向右转向的问题。
考虑到上述问题，本发明的主要目的是改进配置有可控制转向辅助力的电动转向装置的车辆的转向感觉而不受转向角或转向角速度的影响。
另外，本发明的又一目的是通过也在反向转向中给电动转向装置施加参照与转向轮的驱动力有关的上述对象的操作控制来改进反向转向的转向感觉。
本发明的再一目的是防止当转向辅助转矩增大时转向过度以为前述目的改进转向感觉。
根据本发明，上述主要目的通过一种车辆用电动转向装置的控制装置来实现，所述车辆包括转向盘、一对适于被所述转向盘转向的转向轮，以及用于驱动所述转向轮的动力源，其特征在于，所述控制装置包括计算要由所述电动转向装置产生的转向辅助力的目标值的计算装置，以使所述目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大一随着所述转向轮的驱动转矩的增大而增大的增量。
通过如上所述计算由电动转向装置产生的转向辅助力的目标值以使该目标值随着转向盘的转向转矩的增大而增大一随着转向轮的驱动转矩的增大而增大的增量来控制电动转向装置，控制由电动转向装置产生的转向辅助力以使其随着转向盘的转向转矩的增大而增大一考虑了(阻止)抵抗转向的力随着转向轮的驱动转矩的增大而增大的增量，从而稳定转向盘的转向感觉而不管转向从动轮的驱动转矩的变化。
在如上所述的控制装置中，所述计算装置可适于随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大而增大所述转向辅助力的目标值。当转向辅助力的目标值随着转向盘的转向角的时间微分的增大而增大时，用于转向辅助力的目标值更适当地与随着转向盘的转向角的时间微分的增大而增大的转向阻力匹配。
此外，计算装置还可适于计算在转向盘向中立位置返回时随着转向轮的驱动转矩的增大而增大的用于反向转向的转向辅助力的目标值。利用此控制，同样改进反向转向的转向感觉。
在此情况中，用于反向转向的转向辅助转矩的目标值可随着车速的增大而减小。利用此布置，防止当车辆以高于某一速度的速度行驶时反向转向由于用于反向转向的转向辅助力而过度，同时把反向转向的转向辅助限制在实际需要反向转向辅助力的车辆以非常低的速度行驶例如停车时。
在此情况中，可使用于反向转向的转向辅助转矩的目标值在转向盘的转向角为中等程度时最大。利用此布置，使反向转向辅助力符合随着转向盘的转向角而变化的反向转向力的需要。
此外，可随着转向盘的转向角的时间微分的增大而以一随着车速的增大而增大的速率减小转向辅助力的目标值。此控制根据转向角的变化率给转向装置提供减振(缓冲、阻尼)效果，以通过尤其在高速行驶时随着转向角的时间微分的增大而减小转向辅助力来使动力辅助转向不过度，而不与利用位于比转向辅助力的目标值随着转向盘的转向角的时间微分的增大而增大的车速区域的更高车速侧上且转向辅助力的目标值随着转向盘的转向角的时间微分的增大而减小的车速区域，随着转向盘的转向角的时间微分的增大来增大目标转向辅助力的控制相冲突。
此外，计算装置可适于随着车速的增大而减小转向辅助力的目标值。利用此布置，转向辅助力可更适当地与车速匹配。
附图说明
图1是车辆的概略图，示出与根据本发明的控制装置有关的结构部件；
图2是示出根据本发明的控制装置的操作的主程序的流程图；
图3是示出在主程序的步骤(简称为S)100实行的相对于转向角速度、车速和转向轮的驱动转矩计算补正转矩Tsv的子程序的流程图；
图4是示出在主程序的步骤200实行的相对于反向转向角、车速和转向轮的驱动转矩计算补正转矩Tnr的子程序的流程图；
图5是示出基于转向转矩Ts的用于转向辅助转矩的目标值的基值Tabo的脉谱图(映射图)；
图6是示出用于补正Tabo的车速系数Kv相对于车速的脉谱图；
图7是示出用于补正下述补正转矩Tsv和Tnr的基值的驱动转矩系数Ktwf相对于转向轮的驱动转矩Twf的脉谱图；
图8是示出补正转矩Tsv的基值Tsvo相对于转向角的时间微分θ′的脉谱图；
图9是示出用于补正Tsvo的车速系数Ksv相对于车速V的脉谱图；
图10是示出反向转向中的补正转矩Tnr的基值Tnro相对于转向角θ的脉谱图；
图11是示出用于补正Tnro的车速系数Knv相对于车速V的脉谱图；
图12是示出补正转矩Tdp的基值Tdpo相对于转向角的时间微分θ′的脉谱图；以及
图13是示出用于补正Tdpo的车速系数Kvdp相对于车速V的脉谱图。
具体实施方式
以下，将参照附图结合本发明的优选实施例更详细地说明本发明。
在图1中，10FL，10FR，10RL和10RR是经由图中未示出的悬架装置安装在车身12上的前左、前右、后左和后右车轮，其中，前左车轮10FL和前右车轮10FR是适于被驾驶员所操纵的转向盘14和总体用16标识的电动转向装置分别经由横拉杆18L和18R转向的转向轮。20是配备有微计算机的电子控制装置。
电动转向装置16具有电动机22，该电动机22通过由滚珠和丝杠构成的运动变换装置26驱动齿条24，以分别经由可枢转地安装在齿条24的相对端上的横拉杆18L和18R绕图中未示出的主销转动转向轮10FL和10FR。在所示实施例中，转向前轮10FL和10FR适于通过由常规发动机构成的动力源或者由发动机和一个或两个电动机的组合构成的混合动力源来驱动。
30是采用图中未详细示出但本领域公知的油压回路32的制动装置，且尽管因为本领域公知而图中未详细示出，但其被构造成这样制动：把油压选择性地供应给轮缸34FL，34FR，34RL和34RR，以给包含在车轮10FL，10FR，10RL和10RR内的制动盘施加制动力。油压回路32与本领域同样公知的包括制动踏板36和主缸38的手动制动装置连接。40是通过以本领域公知的各种方式自动控制油压回路32来实行车辆的稳定控制的辅助电子控制装置。
42是利用依据驾驶员的转向操作转动的图中未示出的小齿轮来手动驱动齿条24的转向轴。44是通过检测转向轴42的转向角以把指示转向角θ的信号发送给电子控制装置20的转向角传感器。46是通过检测经由转向轴42传递的转向转矩Ts并把指示该转向转矩Ts的信号发送给电子控制装置20的转矩传感器。48是通过按照本领域公知的方式检测车速以把指示车速V的信号发送给电子控制装置20的车速传感器。50是按照本领域公知的方式实行牵引力控制的发动机控制装置。
基本利用存储在根据本发明的电子控制装置20内的控制程序执行根据本发明的电动转向装置16用控制装置的操作。以下将参照图2至13说明控制的实施例。
图2是示出上述控制的主程序的流程图。当点火开关关闭时，在车辆的整个操作过程中，以10-100毫秒的周期循环地实行顺着此主程序的控制。
当此控制开始时，在步骤10，从转向角传感器44、转向转矩传感器46、车速传感器48和图中未示出的其它各种传感器读入信号。
然后，在步骤20，基于转向盘的转向转矩和车速，计算要由电动转向装置产生的目标转向辅助力的基本值。在所示实施例中，转向辅助力被表示为转向辅助转矩，且通过查看如图5和6所示的脉谱图获得该转向辅助转矩的基本值作为目标转向辅助转矩的值Tab。更详细地，通过查看如图5所示的脉谱图基于转向盘的转向转矩Ts计算用于目标转向辅助转矩的基本值Tab的基值Tabo，该脉谱图是这样的，Tabo随着Ts的增大而增大。这里，使左转值和右转值分别为正和负。另一方面，通过查看如图6所示的脉谱图基于车速V获得车速系数Kv，该脉谱图是这样的，Kv随着车速V的增大而减小。然后，把目标转向辅助转矩的基本值Tab计算为Tab＝Kv·Tabo。
在步骤30，计算前轮的驱动转矩Twf。这可基于动力源的输出和驱动系统的变速比(减速比)算得。
然后，控制前进至步骤40，并通过查看如图7所示的脉谱图基于转向轮的驱动转矩Twf计算驱动转矩系数Ktwf，该驱动转矩系数Ktwf用于反映转向轮的驱动转矩对补正转向辅助转矩的目标值的作用，该脉谱图是这样的，Ktwf随著Twf的增大而增大。
然后，控制前进至步骤50，并判定转向是否反向。当答案为否时，控制前进至步骤60，并把用于反向转向中的转向轮驱动转矩的补正转矩Tnr重设为0。另一方面，当步骤50的答案为是时，控制前进至步骤70，并判定转向条件是否在中立位置周围的某一狭窄范围内。当步骤70的答案为否即当以较大的角度进行反向转向时，控制前进至步骤80，并把用于非反向转向中的转向轮驱动转矩的补正转矩Tsv重设为0。
控制从步骤60前进至步骤100，且根据图3所示子程序的流程图计算用于转向轮驱动转矩的转向辅助转矩的补正值Tsv。
这里暂时参照图3，在步骤110，通过查看如图8所示的脉谱图基于转向角θ的时间微分θ′计算用于转向转矩补正值Tsv的基值Tsvo，该脉谱图是这样的，Tsvo随着θ′的增大而增大。在此情况中，同样规定左转值和右转值分别表示为正和负。
然后，控制前进至步骤120，并通过查看如图9所示的脉谱图基于车速V计算用于相对于车速补正基值Tsvo的车速系数Ksv，该脉谱图是这样的，Ksv随着V的增大而减小。如自图9将理解的，Ksv是当车速增至某一速度以上时变成0的系数。
然后，控制前进至步骤130，并采用以上算得的Tsvo和Ksv以及在步骤40算得的驱动转矩系数Ktwf计算基于转向轮的驱动转矩的补正转矩Tsv，例如，Tsv＝Ktwf·Ksv·Tsvo。然后，控制返回主程序以前进至步骤300。
另一方面，当转向在离中立位置超过预定角度的范围内反向以致步骤50的答案为是且步骤70的答案为否时，控制经由上述步骤80前进至步骤200，并根据如图4所示的子程序计算反向转向中的补正转矩Tar。
以下参照图4的流程图，在步骤210，通过查看如图10所示的脉谱图基于转向角θ计算用于反向转向中的补正转矩Tnr的基值Tnro，该脉谱图是这样的，当θ增大至中间值时随着θ的增大Tnro的负值的绝对值增大，以及当转向角进一步增大时Tnro的负值的绝对值减小。在此情况中，同样规定左转值和右转值分别表示为正和负。Tnro是在反向转向中沿反向作用的转矩。
然后，控制前进至步骤220，并通过查看如图11所示的脉谱图基于车速V计算用于相对于车速补正Tnro的车速系数Knv，该脉谱图是这样的，Knv随着V的增大而减小。
然后在步骤230，采用以上算得的Tnro和Knv以及在步骤40算得的Ktwf计算反向转向中的补正转矩Tnr，例如，Tnr＝Ktwf·Knv·Tnro。然后，控制返回主程序以前进至步骤300。
在步骤300，通过查看如图12所示的脉谱图基于转向角θ的时间微分θ′计算补正转矩Tdp的基值Tdpo，该脉谱图是这样的，Tdpo的负值的绝对值随着θ′的增大而增大，同时通过查看如图13所示的脉谱图计算用于补正基值Tdpo的车速系数Kvdp，该脉谱图是这样的，Kvdp随着V的增大而增大，并通过使这些值相乘来计算基于转向角的时间微分的补正转矩Tdp，例如，Tdp＝Kvdp·Tdpo。在此情况中，同图12一样，左转值和右转值分别表示为正和负。
如自图12将理解的，根据转向角θ的时间微分θ′的补正转矩Tdp的负值的绝对值随着转向角θ的时间微分θ′的增大而增大，从而根据转向角θ的变化率给转向装置提供减振作用以不使动力转向过度。此减振作用随着车速的增大而增强。而且，如通过比较图9和图13将理解的，Tsv有效作用以及Tdp有效作用的车速区域相互不同，以使随着转向轮的驱动转矩Twf和转向角的时间微分θ′的增大而增大的补正转矩Tsv在低车速区域中作用，而根据转向角的变化率的增大来给动力转向提供减振作用的Tdp在高车速区域中作用。
然后控制前进至步骤310，并把转向辅助转矩的目标值Ta计算为Tab，Tsv，Tnr和Tdp的和，即Ta＝Tab+Tsv+Tnr+Tdp。这是为了当转向角增大时像图3所示子程序算得的转矩Tsv那样多地增大基于图5和图6所示脉谱图算得的转向辅助转矩的目标值的基本值Tab，而在反向转向中施加反向转向辅助转矩以利用图4所示子程序算得的转矩Tnr的绝对值补正负方向的基本值Tab，在两种情况中都利用在高车速区域内负值的绝对值随着转向角的时间微分θ′的增大而增大的转矩Tdp来减小基本值Tab。尽管在所示实施例中通过求和来利用补正转矩Tsv，Tnr和Tdp对转向辅助转矩的目标值进行补正，但也可通过把Tsv，Tnr和Tdp的值转换为所要相乘的适当系数来以乘积方式利用这些补正转矩进行补正。
接着最后在步骤320，基于按照上述方式算得的转向辅助转矩的目标值Ta实行转向辅助控制。
尽管已就本发明的实施例详细说明了本发明，但对本领域的技术人员而言各种变型在本发明的范围内也是可行的。

Claims (7)

1、一种车辆用电动转向装置的控制装置，所述车辆包括转向盘、一对适于被所述转向盘转向的转向轮，以及用于驱动所述转向轮的动力源，其特征在于，所述控制装置包括计算要由所述电动转向装置产生的转向辅助力的目标值的计算装置，以使所述目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大一随着所述转向轮的驱动转矩的增大而增大的增量。
2、根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述计算装置适于随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大而增大所述转向辅助力的目标值。
3、根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述计算装置适于计算随着所述转向轮的驱动转矩的增大而增大的用于反向转向的所述转向辅助力的目标值。
4、根据权利要求3所述的控制装置，其中，所述计算装置适于随着车速的增大而减小用于反向转向的所述转向辅助力的目标值。
5、根据权利要求4所述的控制装置，其中，所述计算装置适于使用于反向转向的所述转向辅助力的目标值在所述转向盘的转向角为中等程度时最大。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其中，所述计算装置适于随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大而以随着车速的增大而增大的速率减小所述转向辅助力的目标值。
7、根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其中，所述计算装置适于随着车速的增大而减小所述转向辅助力的目标值。
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