CN105793140A - 电动助力转向控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动助力转向控制装置，力图提高低速区域中的控制响应性，并且抑制噪声和振动。电动助力转向控制装置的控制量设定单元基于目标电流和实际电流之间的偏差来进行PI控制，但是还具有基于偏差和车速以使比例项的增益为可变的增益设定单元(12)，积分项使用预先决定的固定增益来对控制量进行运算。

Description

电动助力转向控制装置
技术领域
本发明涉及对汽车的驾驶者的转向力进行辅助的电动助力转向控制装置，尤其涉及在确保低速区域中的响应性的同时能够改善对噪声和振动的抑制的电动助力转向控制装置。
背景技术
目前，在电动助力转向控制装置中采用如下所述的反馈控制方式：即，设定用于与驾驶员的方向盘操作相呼应地进行转向辅助且驱动电动机的目标电流，降低该目标电流与实际的电动机电流之间的差异。在该控制中，一般采用根据上述目标电流与实际的电动机电流之间的差异而利用了比例项(P项)和积分项(I项)的比例和积分控制单元(PI控制)。
而且还提出了如下的技术方案：即，在高速区域和低速区域变更这些比例项(P项)和积分项(I项)的增益，以使高速区域的增益大于低速区域的增益，从而在低速区域能够防止转向系统的声音和振动的产生，能够在高速区域改善转向系统的转向响应性。也就是提出了如下的技术方案：即，通过基于车的速度使上述比例项(P项)和积分项(I项)的增益为可变，从而能够通过降低增益来抑制容易在低速区域发生的噪声和振动，通过在高速区域提高增益，从而提高响应性(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3152339号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在上述专利文献1所公开的方法中，可推测出如下情况：即，在低速区域减小增益而在高速区域增大增益，因此，虽说抑制了低速区域中的噪声(也包括异常声音)和振动，但是却牺牲了低速区域中的响应性。
在电动助力转向控制装置的领域中可知：尤其是在调查对噪声降低具有支配性的因素时，比例项(P项)是关键，而积分项(I项)则几乎没有影响。
一般情况下，相比于比例项增益原本就将积分项增益设定得较小，因此，即使一定程度上变更较小一方的增益也几乎不会影响到实际车辆水平。另一方面，对于比例项，通过进一步地使其增益为可变，由此更加能够提高响应性。
本发明的目的在于，提供一种电动助力转向控制装置，通过使比例项(P项)的增益为可变，且使积分项(I项)的增益为预先决定的固定值，由此能够确保低速区域的响应性，并且能够抑制噪声和振动。
解决技术问题所采用的技术手段
本发明所涉及的电动助力转向控制装置具有：检测出方向盘的转向转矩的转矩传感器；检测出车速的车速传感器；辅助转向力的电动机；以及对基于所述转矩传感器和所述车速传感器的信息控制所述电动机的控制量进行运算和输出的控制单元，所述控制单元具有：根据所述转矩传感器和所述车速传感器的信息对目标电流进行运算的目标电流设定单元；检测出提供给所述电动机的实际电流的实际电流检测单元；对所述目标电流值与实际电流值之间的偏差进行运算的偏差运算单元；以及基于该偏差来对控制量进行运算和输出的控制量设定单元，该电动助力转向控制装置的特征在于，
所述控制量设定单元具有至少由比例项和积分项构成的PI控制运算单元，且具有根据所述偏差和车速使比例项的增益为可变的增益设定单元，利用该增益来运算所述比例项，通过将所述积分项的增益设为预先决定的固定值，从而进行PI控制运算。
发明效果
根据本发明，使比例项(P项)的增益为可变，并且使积分项(I项)的增益为预先决定的固定值，从而进行PI控制，所以能够力图提高低速区域中的控制响应性，并且能够力图抑制噪声和振动。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的电动助力转向控制装置的整体结构图。
图2是本发明的实施方式1中的增益设定的具体特性图。
图3是本发明的实施方式2中的电动助力转向控制装置的整体结构图。
图4是本发明的实施方式3中的增益设定的具体特性图。
图5是本发明的实施方式3中的电动助力转向控制装置的整体结构图。
具体实施方式
实施方式1.
下面，基于附图对本发明的实施方式1进行说明。图1是安装于车辆的助力转向控制装置的整体结构图。包括：进行控制的控制单元(下面称为ECU)1、安装于方向盘附近且用于检测转向转矩的转矩传感器2、检测出车速的车速传感器3、以及辅助方向盘的转向力的电动机4。
内置有CPU的ECU1具有：目标电流设定单元10，根据由转矩传感器2所检测出的转向转矩信号(Ts)和由车速传感器3所检测出的车速信号(Vs)来输入信息，从而设定目标电流(Ii)；实际电流检测单元18，测定出提供给电动机4的实际电流(Im)；偏差运算单元11，求出上述目标电流(Ii)和实际电流(Im)之间的偏差(△I)；控制量设定单元19，根据该偏差来进行PI控制运算，并输出其运算信号；驱动单元17，利用由开关元件构成的桥式电路来构成且对电动机4进行驱动；以及控制量输出单元16，将所述控制量设定单元19的输出变换成对所述驱动单元17的开关元件的控制量(Dy)。
另外，上述控制量设定单元19包括：比例单元13，对比例项进行运算从而输出比例信号(KpI)；积分单元14，对积分项进行运算从而输出积分信号(KiI)；加法单元15，对两者的运算结果进行加法运算；增益设定单元12，插入在上述偏差运算单元11和比例单元13之间，输入由上述车速传感器3所检测出的车速信号(Vs)。
也就是说，仅对比例单元13插入根据上述电流的偏差(△I)和车速信号(Vs)使比例项的增益为可变的增益设定单元12，该增益设定单元12并不插入积分项。因此，关于积分项的增益，基于不因车速、偏差而变化且预先决定的一定的增益来进行积分项的运算，另一方面，比例项是利用可变且设定好的增益(△I2)来进行运算。
下面，利用图2具体地说明该增益设定方法。
图2示出了实施方式1的具体的增益设定示例，特性I2a(虚线)表示增益＝α特性，特性I2b(实线)表示在偏差△I较小的区域(△I1以下)中增益﹤α特性、且在偏差△I较大的区域(△I1以上)中增益＝α特性。
车速为规定值、例如20km/h以上的情况下，可选择特性I2a(虚线)，车速小于规定值、例如20km/h以下的情况下，可选择特性I2b(实线)。
如上所述，根据本发明的实施方式，根据车速和偏差使比例项的增益为可变，从而将积分项控制成预先决定的固定值。另外，至少将车速分成低速区域和高速区域，对各个区域设定不同的增益，并且相比于低速区域对高速区域设定较大的增益。上述增益具有随着偏差变大而增益也变大的倾向，并且将在低速区域中偏差较小的区域设定为在所有的增益中最小的值。
即使固定积分项的增益也不会影响对噪声和振动的抑制的原因之一在于，相比于比例项增益而言原本就将积分项增益设定得较小。因此，即使对于较小一方的增益进行一定程度的变更，对于实际车辆水平而言也几乎没有影响。另一方面，比例项基于偏差，原本运算得到的控制量与积分项的值不同，且通过进一步地使该比例项的增益可变，能够进一步地提高响应性。
但是，若过分地提高增益，则不仅收敛性会变差，而且对噪声和振动的抑制效果也会降低。因此，使增益基于偏差为可变。由此，在偏差较小的区域中，该控制是有效的，提高增益而引发噪声和振动的可能性较小，所以将增益设成被抑制的值。另一方面，在偏差较大的区域，由于与驾驶者的辅助请求相违背，因此需要提高响应性，即提高增益以尽快地接近目标的控制量。如此一来，通过基于车速、偏差使比例项增益为可变，从而能够力图同时满足噪声、振动和响应性。
实施方式2.
接着，利用图3、图4来说明实施方式2。相比于图1，变更了增益设定单元12的位置，具体而言，在实施方式1中将增益设定单元12插入偏差运算单元11和比例单元13之间，但是在实施方式2中将增益设定单元12以与比例单元13和积分单元14并联的方式插入。增益设定单元12根据偏差(△I)和车速(Vs)计算出比例项增益(Kp)，比例单元13将Kp乘以偏差(△I)从而计算出KpI。
图4(a)是示出了低速区域中增益设定单元的具体内容的特性图。低速区域是指例如车速小于20Km/h。横轴是目标电流与实际电流之间的偏差(△I)，纵轴表示比例项的增益(Kp)。在偏差(△I)较小、即实际电流接近目标电流的区域(|△I|﹤△I1)中，增益较小且偏差更大的情况下，成为增益变大的特性(22)。
另一方面，图4(b)是高速区域的特性图，其中，成为基于偏差(△I)而按比例地增大增益(Kp)的特性(23)。由此，基于车速和偏差将比例项的增益(Kp)设为可变，另一方面，通过使积分项的增益为固定，能够进行重视响应性以提高转向感觉的控制。如图4所示的那样，若偏差成为规定以上，则增益被固定为最大值，所以即使是高速区域中也无需担心增益过高而控制的收敛性变差的情况。
图4(c)中，比例项的增益(Kp)不会基于偏差(△I)而连续地变化，而是具有多等级变化的特性(24)。在图4(c)中，24a的特性为低速区域的特性，24b的特性为高速区域的特性。如图4(c)那样，即使基于偏差设定多个具有固定值的增益，也能得到相同的效果。
实施方式3.
接着，利用图5来说明实施方式3。相比于实施方式1和2追加了微分项，具体而言，以与比例单元13、积分单元14并联的方式追加了微分单元21，并且设置第一增益设定单元12和第二增益设定单元20来代替实施方式1、2的增益设定单元12。追加用于对微分项进行运算的微分单元21，从而对控制量进行运算。第一增益设定单元12和第二增益设定单元20根据偏差(△I)和车速(vs)来计算出比例项增益(kp)和微分项增益(kd)，比例单元13将kp乘以△I来计算出KpI，微分单元21将kd乘以△I来计算出KdI。
具体的增益设定与实施方式2相同，可设为基于偏差而线性地可变或者选择多个等级中的任一种。利用该方法，能够使比例项和微分项的增益可变，所以不仅是偏差较大时的响应性，即使是在偏差较小的区域中，也能够捕捉到之后偏差会变大的倾向，能够及早地进行应对，从而能够进一步地提高响应性。
标号说明
1控制单元，2转矩传感器，3车速传感器，4电动机，
10目标电流设定单元，11偏差运算单元，
12、20增益设定单元，13比例单元，14积分单元，
15加法单元，16控制量输出单元，17驱动单元，
18实际电流检测单元，19控制量设定单元。

Claims (8)

1.一种电动助力转向控制装置，
具有：检测出方向盘的转向转矩的转矩传感器；检测出车速的车速传感器；辅助转向力的电动机；以及对基于所述转矩传感器和所述车速传感器的信息控制所述电动机的控制量进行运算和输出的控制单元，所述控制单元具有：根据所述转矩传感器和所述车速传感器的信息对目标电流进行运算的目标电流设定单元；检测出提供给所述电动机的实际电流的实际电流检测单元；对所述目标电流值与实际电流值之间的偏差进行运算的偏差运算单元；以及基于该偏差来对控制量进行运算和输出的控制量设定单元，该电动助力转向控制装置的特征在于，
所述控制量设定单元具有至少由比例项和积分项构成的PI控制运算单元，且具有根据所述偏差和车速使比例项的增益为可变的增益设定单元，利用该增益来对所述比例项进行运算，通过将所述积分项的增益设为预先决定的固定值，从而进行PI控制运算。
2.如权利要求1所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述增益设定单元至少将车速分成低速区域和高速区域，在各个区域中设定不同的增益，并且相比于低速区域对高速区域设定较大的增益。
3.如权利要求1或2所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述增益设定单元表现出随着偏差的增大，增益也变大的倾向。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述增益设定单元对低速区域中偏差较小的区域设定所有增益中最小的值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述增益设定单元基于偏差和车速，从多个等级的增益值中进行设定。
6.如权利要求1所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述增益设定单元插入所述偏差运算单元和比例单元之间，且输入有从所述偏差运算单元输出的偏差信号(△I)和车速信号(Vs)。
7.如权利要求1所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述增益设定单元与所述比例单元及积分单元相互并联连接，且输入有从所述偏差运算单元输出的偏差信号(△I)和车速信号(Vs)。
8.如权利要求1所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述控制量设定单元的PI控制单元中还包含微分项，增益设定单元基于偏差和车速能够设定积分项以外的比例项和微分项各自的增益。
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