CN106170686B - 输入输出装置以及转向测量装置 - Google Patents

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Abstract

输入输出装置(3)经由车载通信网络连接于用于控制在设置于车辆的电动动力转向装置中设置的旋转器(1)的控制装置(2)，根据从外部输入的激振开始指示，生成用于使旋转器(1)的激振开始的激振开始指示信号，将该激振开始指示信号经由车载通信网络而发送到控制装置(2)，经由车载通信网络而从控制装置(2)接收针对在激振过程中由控制装置(2)检测到的电动动力转向装置的激振的响应数据。

Description

输入输出装置以及转向测量装置
技术领域
本发明涉及输入输出装置以及转向测量装置，特别涉及用于鉴别转向器的机械常数的输入输出装置以及具备该输入输出装置的转向测量装置。
背景技术
作为以往装置的例子，有专利文献1所示的转向器的试验装置。在该专利文献1中，用于对转向装置进行试验的试验装置具备主控制器(旋转器控制装置)、用于对转矩信号进行监视的数据记录器、产生对通过数据记录器得到的转矩信号进行模拟的正弦扫描(Sinesweep)波形的试验信号的试验信号产生器。主控制器具有与一般的转向装置所具备的作为批量生产产品的控制装置(车载控制器)大致同样的结构，评价转向装置的机械特性。在该试验装置中，利用数据记录器对从转向装置所具备的转矩检测器(转矩传感器)输出的转矩信号直接进行AD变换等而取入，在利用固定器具固定转向器的状态下，根据与试验信号产生器所产生的正弦扫描波形相应的驱动信号控制操舵致动器，对转向器进行激振。
专利文献1：日本特开2008－232724号公报
发明内容
在上述专利文献1中，作为批量生产产品，除了转向器所具备的控制装置(车载控制器)之外，在车辆中还另行具备用于评价机械特性的激振用的控制装置(主控制器)，构成为利用该激振用的控制装置(主控制器)驱动操舵致动器，所以需要两个控制装置。进而，利用试验装置对转矩传感器的输出直接进行AD变换等而取入，需要将传感器信号线、驱动信号线变更连接于试验装置。因此，是复杂的结构，另外，存在花费很多的工夫，成本也高这样的问题点。
另外，一般而言，相对于想要测量的频带，连接被车辆搭载的电气安装件之间的通信网络的通信速度慢，所以在使用该通信网络的专利文献1中，无法实时地传递高的频率分量，难以经由车载通信网络，将电动动力转向装置直至高的频率进行激振，并直至高的频率测量响应数据。
本发明是为了解决如上所述的课题而完成的，其目的在于得到能够利用简单的结构容易地鉴别转向器的机械特性的转向测量装置。
本发明涉及的输入输出装置经由车辆所具备的车载通信网络连接于控制装置，该控制装置用于控制旋转器，该旋转器设置于电动动力转向装置，该电动动力转向装置用于产生针对设置于所述车辆的转向器的操舵辅助力，所述输入输出装置根据从外部输入的激振开始指示，生成用于使所述旋转器的激振开始的激振开始指示信号，经由所述车载通信网络而将所述激振开始指示信号发送到所述控制装置，经由所述车载通信网络而从所述控制装置接收在所述激振过程中由所述控制装置检测的所述电动动力转向装置的针对所述激振的响应数据。
根据本发明，构成为输入输出装置和控制装置经由车载通信网络而对激振的开始指示、激振的响应数据进行发送和接收，所以能够挪用电动动力转向装置所具备的旋转器的控制装置来进行试验用的激振，响应数据也能够利用由该控制装置检测到的响应数据，所以布线的作业也只需少量就可以，能够利用简单的结构简便地鉴别机械特性。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的转向测量装置和电动动力转向装置的结构图。
图2是示出本发明的实施方式1的控制装置的框图。
图3是示出本发明的实施方式1的输入输出装置的框图。
图4是示出本发明的实施方式2的输入输出装置的框图。
图5是示出本发明的实施方式2的控制装置的框图。
图6是示出本发明的实施方式3的输入输出装置的框图。
图7是示出本发明的实施方式1的伪随机数的一部分的波形的图。
图8是示出本发明的实施方式1的转向器的频率特性的一个例子的图。
图9是示出本发明的实施方式1的噪声的增益特性的一个例子的图。
图10是示出本发明的实施方式3的振幅设定处理的流程图。
图11是示出本发明的实施方式4的输入输出装置的框图。
符号说明
1：旋转器；2：控制装置；3：输入输出装置；4：车载通信网络用缆线；22：转矩检测器；23：旋转检测器；24：供电部；25、25B：激振指令生成部；26：通信接收部；27：通信发送部；28：存储部；31：输入部；32：显示部；33：激振开始指示生成部；34：振幅输入部；35：通信发送部；36：通信接收部；37：麦克风；38：机械常数计算部；39：噪声特性计算部；310：振幅设定部；311：控制常数计算部；51：转向盘；53：转向轴；54：齿条齿轮；55：车轮；56：转向横拉杆；57：转向节臂。
具体实施方式
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的转向测量装置和电动动力转向装置的结构图。在图1中，在电动动力转向装置中，设置有转向盘51、转向轴53、齿条齿轮54、车轮55、转向横拉杆(tie rod)56、转向节臂(knuckle arm)57、旋转器1、控制装置2、旋转检测器23、转矩检测器22。该硬件结构与以往以来所具有的电动动力转向装置相同，搭载于车辆，进行批量生产。但是，作为安装于控制装置2的软件，针对现有的控制装置的软件，追加有接收激振开始指示信号和激振的振幅值并生成激振指令的处理(后述通信接收部26以及激振指令生成部25)、发送激振指令和通过激振得到的响应数据的处理(通信发送部27)，这些点与现有的软件不同。在后面详细叙述它们。
转向轴53包括连结于转向盘51侧的输入轴53a和连结于齿条齿轮54侧的输出轴53b。输入轴53a和输出轴53b通过扭杆(未图示)相互连结。扭杆配置在转矩检测器22内，沿轴方向贯通转矩检测器22。扭杆根据通过驾驶员(未图示)的驾驶盘操作而施加到转向盘51的操舵转矩而产生扭转，转矩检测器22检测该扭转的方向以及量。另外，以下，将转向盘51、转向轴53以及扭杆总称为转向器。
另外，输入输出装置3在进行鉴别转向器的机械常数的测量试验时，经由车载通信网络连接于控制装置2而进行使用。车载通信网络搭载于车辆，是连接被车辆搭载的电气安装件之间并发送和接收数据的通信网络。车载通信网络通常搭载于批量生产的车辆。利用该车载通信网络，在测量试验时，使用车载通信网络用缆线4，将控制装置2还连接于输入输出装置3。
本实施方式的转向测量装置是用于进行鉴别电动动力转向器的机械常数的测量试验的装置。本实施方式的转向测量装置包括属于搭载于车辆的批量生产的电动动力转向装置的控制装置2、旋转检测器23、转矩检测器22以及针对它们用车载通信网络用缆线4连接的用于测量试验的输入输出装置3。因此，本实施方式的转向测量装置利用设置于电动动力转向装置的旋转器1、控制装置2、旋转检测器23以及转矩检测器22。
此处，在车载通信网络中，具有例如CAN(控制器局域网络)(注册商标)、FlexRay(日文名称：フレックスレイ)(注册商标)、Ethernet(以太网)(注册商标)等种类，根据搭载于车辆的种类，对车载通信网络用缆线进行布线即可。
这样，本实施方式的转向测量装置具备：控制装置2，用于控制旋转器1，该旋转器1设置于电动动力转向装置，该电动动力转向装置用于产生针对设置于车辆的转向器的操舵辅助力；以及输入输出装置3，经由车辆所具备的车载通信网络连接于控制装置2。输入输出装置3具备：激振开始指示生成部，根据从外部输入的激振开始指示，生成用于使旋转器1的激振开始的激振开始指示信号；通信发送部，经由车载通信网络而将激振开始指示信号发送到控制装置2；以及通信接收部，经由车载通信网络而从控制装置2接收在激振过程中由控制装置2检测的电动动力转向装置的针对该激振的响应数据。控制装置2具有如下结构：在接受了来自输入输出装置3的激振开始指示时，对旋转器1进行激振，在该激振过程中，检测针对该激振的电动动力转向装置的响应，作为响应数据发送到输入输出装置3。根据这些结构，能够利用输入输出装置3和控制装置2经由车载通信网络发送和接收激振的开始指示、激振的响应数据，所以作为批量生产产品，能够利用转向器所具备的旋转器1的控制装置2进行激振，响应数据也能够利用由控制装置2检测到的响应数据，布线的作业也只需少量就可以，能够起到能够利用简单的结构简便地鉴别机械特性这样的以往所没有的显著的效果。
进而，根据本实施方式，虽然使用通信速度慢的车载通信网络，但从输入输出装置3只是发送激振开始指示，实际的激振是控制装置2实时地进行的，所以能够直至高频分量进行激振。另外，控制装置2的检测器22、23实时地检测响应数据，所以能够精度良好地检测连高频分量都包含的响应数据，输入输出装置3能够通过车载通信网络接收检测之后的连高频都包含的响应数据。即，虽然使用通信速度慢的车载通信网络，但控制装置2能够实时地进行实际的激振和响应的检测，所以还能够得到能够直至高频分量进行激振和测量，能够精度良好地测量转向器的特性这样的效果。
另外，在本实施方式中，能够挪用设置于电动动力转向装置的现有的控制装置2，所以还能够得到如下效果：无需如上述专利文献1所记载那样另行设置试验用的控制装置，结构简单，布线等工夫也容易，能够将成本也抑制得低。
以下详细地说明这些。
图2是示出本实施方式1的控制装置2的内部结构的框图。如图2所示，在控制装置2中，具备：通信接收部26，接收输入到输入输出装置3的激振开始指示信号和激振振幅值；激振指令生成部25，根据该激振开始指示信号和激振振幅值生成激振指令；供电部24，根据该激振指令和来自后述转矩检测器22以及旋转检测器23的检测值，将电压施加到旋转器1，对旋转器1进行激振；转矩检测器22以及旋转检测器23，分别检测激振过程中的旋转器1的操舵转矩和转速；以及通信发送部27，将由激振指令生成部25生成的激振指令以及响应数据发送到输入输出装置3。另外，在该响应数据中，包含检测到的操舵转矩和转速。另外，其中，供电部24、转矩检测器22以及旋转检测器23能够挪用电动动力转向装置的设置于一般的控制装置的现有的设备。
接下来，说明电动动力转向装置的动作。在图1中，通过驾驶员(未图示)的驾驶盘操作而施加到转向盘51的操舵转矩通过转矩检测器22内的扭杆以及转向轴53传递，进而，经由齿条齿轮54传递到齿条齿轮54内的齿条(省略图示)。齿条与车轮55经由转向横拉杆56以及转向节臂57连结。因此，当通过驾驶盘操作而操舵转矩传递到齿条时，在单侧的车轮55处，转向横拉杆56推压转向节臂57，在相反侧的车轮55处，转向横拉杆56牵拉转向节臂57，从而舵角被施加到车轮55，使车轮55转向。另一方面，从旋转器1产生的输出转矩作为操舵辅助力传递到转向轴53，减轻在操舵时驾驶员所施加的操舵转矩。该旋转器1包括例如永久磁铁型同步马达、感应马达那样的交流马达或者直流马达。
转矩检测器22检测通过由驾驶员对转向盘51进行操舵而施加到扭杆的操舵转矩。当施加操舵转矩时，在扭杆中产生与操舵转矩大致成比例的扭转。转矩检测器22检测该扭转角，换算为操舵转矩信号Ts。旋转检测器23安装于旋转器1的旋转轴，检测旋转轴的转速，输出转速信号ωm。
控制装置2所具备的供电部24被输入由转矩检测器22检测到的操舵转矩信号Ts和由旋转检测器23检测到的转速信号ωm，根据这些信号，决定与旋转器1所输出的输出转矩相当的电流指令。供电部24为了使旋转器1产生该输出转矩，而根据该电流指令生成用于控制在旋转器1中流过的电流的电压指令，依照电压指令，通过未图示的驱动电路对旋转器1施加电压，使电流流过。另外，控制装置2具有通信接收部26和通信发送部27，使用它们，经由车载通信网络而与其它车载电气安装件、例如横向滑动防止装置等连接，发送和接收由各检测器检测到的信息等，用于更高的功能的车辆的控制。这样构成搭载于车辆的电动动力转向装置，将由旋转器1产生的操舵辅助力赋予给转向盘51，作为驾驶的辅助装置发挥功能。
以下，说明鉴别转向器的机械常数的本实施方式1的转向测量装置的动作。
输入输出装置3是如图3那样构成的，作为对于进行鉴别机械常数的测量试验的用户(试验者)而言的用户接口，具备输入部31、显示部32、通信接收部36、通信发送部35以及麦克风37。输入输出装置3根据利用输入部31输入的来自用户的输入、经由连接于车载通信网络的通信接收部36而从控制装置2接收到的信息、由麦克风37检测的声音数据，进行各种处理。另外，输入输出装置3经由连接于车载通信网络的通信发送部35而将处理结果发送到控制装置2，并且将处理结果显示于显示部32。
关于输入输出装置3，作为构成其的硬件，使用例如平板电脑以及笔记本式个人计算机等通信终端即可。如果是平板电脑，则能够根据触摸面板式显示器，兼用输入部31和显示部32而构成。如果是笔记本式个人计算机，则用键盘、鼠标构成输入部31，用显示器构成显示部32即可。另外，不管使用哪一个，通常都内置有麦克风37，所以使用其即可。在未内置的情况、想要使用其它精度的麦克风的情况下，也可以另行准备麦克风、噪声计，将其输出连接于输入输出装置3，同样地能够移交声音数据。
接下来，说明输入输出装置3中的与转向器的激振相关的动作。
输入部31包括用于用户(试验者)进行输入的操作的触摸面板式显示器或者包括键盘以及鼠标，具备振幅指定部(省略图示)和激振开始指示部(省略图示)。在进行测量试验的情况下，用户首先确认转向盘51是被释放的状态，在振幅指定部中，指定表示激振指令的振幅的振幅值。振幅值的指定采用输入数值或者从预先准备的振幅值的列表选择的形式即可。振幅输入部34接受所指定的振幅值，作为激振振幅值而将其变换为数值数据，移交到通信发送部35。另外，在控制装置2中，在激振指令生成部25中生成激振指令时使用该激振振幅值。接下来，用户在输入部31的激振开始指示部中指示激振的开始。该指示的输入通过用户接触到构成为开关的激振开始指示部来执行。激振开始指示部也可以不由开关构成，而由触摸面板式显示器或者键盘以及鼠标构成。当利用激振开始指示部输入开始的指示时，激振开始指示生成部33利用极短时间的脉冲等脉冲信号生成激振开始指示信号，移交到通信发送部35。另外，该激振开始指示信号在控制装置2中被用作输出激振指令的定时信号。
接下来，说明控制装置2中的与转向器的激振相关的动作。
如图2所示，控制装置2利用通信接收部26，经由车载通信网络而从输入输出装置3接收激振开始指示信号和激振振幅值，移交到激振指令生成部25。激振指令生成部25根据激振振幅值生成激振指令，在接收到激振开始指示信号的脉冲的定时，输出激振指令。激振指令生成部25使用例如使用普遍熟知的M序列的伪随机数的生成法，生成激振指令。该生成法能够利用线性的递推公式来表现，在线性反馈移位寄存器等中用软件安装。根据该生成法，当按照2进制将比特数设为n时，M序列的周期以(2n－1)×ΔT表示。ΔT为运算周期。将激振振幅值与通过M序列生成的伪随机数相乘，生成激振指令。另外，将M序列的周期设定成按照激振指令激振的期间即激振时间，在经过激振时间之后，使激振指令返回到零，使激振指令停止。这样生成的激振指令作为电流指令输入到供电部24，供电部24以追随激振指令的方式控制电流，使旋转器1产生与激振指令相应的转矩，对旋转器1进行激振。另外，此处，激振指令作为电流指令进行处理，但即使作为电压指令输入到供电部24，也会产生大致追随激振指令的转矩(激振转矩)，所以能够得到同样的效果。
图7是示出通过M序列生成的伪随机数的波形的图。图7所示的伪随机数的波形大致均等地包含比由运算周期确定的最高频率低的频带中的频率分量。另外，基于正弦扫描的波形在某个时刻仅具有单一的频率分量，相对于此，基于通过M序列等生成的伪随机数或者随机数的波形具有在某个时刻包含多个频率分量这样的性质。因此，能够通过短时间的激振对宽的频带进行激振，能够有效地获取转向器的频率特性。另外，图7的波形不是将M序列的1个周期整体作为一个例子示出，而是仅将一部分的期间作为一个例子示出。
这样，如上所述，安装于控制装置2的软件的特征点在于追加有接收激振开始指示信号和激振的振幅值并生成激振指令的处理(通信接收部26以及激振指令生成部25)、将激振指令和通过激振得到的响应数据发送到输入输出装置3的处理(通信发送部27)。因此，将用于进行这些处理的程序追加到现有的控制装置的软件，构成本实施方式的控制装置2。
接下来，说明控制装置2以及输入输出装置3中的与激振的响应的动作以及处理相关的部分。
通过基于供电部24的驱动，从旋转器1产生与由激振指令生成部25生成的激振指令相应的转矩(激振转矩)，该激振转矩经由转向轴53传递到转矩检测器22内的扭杆、转向盘51、齿条齿轮54以及车轮55。这样，激振转矩依照转向器的机械性的传递特性，传递到各部位，各部位振动，按照各频率分量变化为不同的振幅、相位，响应成旋转角度、转速以及操舵转矩。针对激振指令的响应由控制装置2的旋转检测器23和转矩检测器22检测，转速信号以及操舵转矩信号作为响应数据被输出。另外，在车辆内部产生上述机械性的振动所激发的噪声，输入输出装置3的麦克风37(即，声音检测器)检测该噪声，作为声音数据输出。另一方面，包含由旋转检测器和检测器22检测到的转速信号和操舵转矩信号的响应数据与由激振指令生成部25生成的激振指令一起移交到通信发送部27，经由车载通信网络而发送到输入输出装置3。该激振指令和响应数据在其之间包含检测器22、23的检测延迟、运算周期所致的极短的延迟时间，但是是取得大致同步的相同的定时的数据，所以如果使用这些数据，则能够精度良好地得到机械性的响应。另外，在进行该测量试验时，无需固定转向器，转向盘51能够以被释放的状态自由地旋转。作为激振的响应而转向盘51振动，从而能够在转矩检测器22、旋转检测器23中响应其振动分量，鉴别转向盘51的转动惯量。关于该鉴别中的转动惯量的计算方法后述。
在输入输出装置3中，在通信接收部36中，经由车载通信网络而接收从控制装置2的通信发送部27发送的激振指令以及响应数据，移交到机械常数计算部38。激振指令还被输入到噪声特性计算部39。
机械常数计算部38将从激振指令至作为响应数据的转速信号和操舵转矩信号的传递特性变换为频率特性，并且根据该频率特性计算机械常数。频率特性的计算应用普遍已知的方法即可，即，使用频谱解析法、多抽取鉴别法或者子空间法等即可，由此，能够得到如图8所示那样的波特线图所示的包括增益特性以及相位特性的频率特性。图8是使用子空间法的例子，除了波特线图之外，还能够得到状态方程、传递函数这样的数学模型。在图8的上段，实线的波形为从激振转矩至操舵转矩的增益特性，虚线的波形为从激振转矩至转速的增益特性。另外，在图8的下段，实线的波形为从激振转矩至操舵转矩的相位特性，虚线的波形为从激振转矩至转速的相位特性。
另外，在频率特性中，如图8所示，具有几个特征量，机械常数计算部38还计算它们的值。将用点划线表示的频率fr作为共振频率fr输出，将用另一点划线表示的频率fn作为反共振频率fn输出。另外，共振频率fr是图8的上段处的用实线表示的从激振转矩至操舵转矩的增益特性以及用虚线表示的从激振转矩至转速的增益特性为最大峰值时的频率值。另外，反共振频率fn是图8的上段处的用虚线表示的从激振转矩至转速的增益特性为最小峰值时的频率值。另外，机械常数计算部38将操舵转矩的增益特性的峰值的大小Gp作为峰值增益Gp输出。进而，机械常数计算部38针对图8的上段的用框线包围而示出的转速的增益特性的高频部分，将其代表点设为例如100Hz，将100Hz的增益Gh作为高频增益Gh输出。机械常数计算部38还将这些特征量作为频率特性的一部分输出。虽然将频率的单位设为Hz，但将变换为rad/s的频率的记号设为共振频率ωr、反共振频率ωn。
机械常数计算部38中的机械常数的计算根据按照上述计算出的频率特性的特征量而进行。关于电动动力转向装置，已知能够近似地表现成旋转器1的转动惯量Jm以及转向盘51的转动惯量Jsw这两个惯性系。将它们的转动惯量、两个惯性之间的扭杆的刚性Ks、粘性Cs合起来的这4个设为想要计算的未知的机械常数。这些未知的机械常数与上述频率特性的特征量的关系式根据两个惯性系的运动方程，如下述公式(1)～(4)那样导出。此处，设为ωH＝2·π·100。另外，关于高频增益Gh，虽然选择100Hz这点，但只要是不受峰值的影响的高频即可，例如也可以使用峰值频率的3倍以上的频率且奈奎斯特频率以下的频率的范围的点。或者，也可以在该范围的规定区间内，对Gh×ωH进行平均化，将公式(4)变形成Gh×ωH＝1/Jm。
[式1]
这样可知，能够针对4个未知的机械常数，得到公式(1)～(4)这4个联立方程，所以能够通过简单的计算导出机械常数。首先，根据公式(4)，如下述公式(5)所示求出Jm，接下来，根据公式(1)、(2)和Jm，如下述公式(6)所示求出Ks，根据公式(1)，如公式(7)所示求出Jsw，最后，根据公式(3)，如公式(8)所示，求出Cs。
[式2]
Ks＝Jm(ωr 2-ωn 2) (6)
这样，能够根据基于代数计算的4个公式，有效地计算机械常数。机械常数计算部38能够使用利用基于共振频率、反共振频率、峰值增益、高频增益等频率特性的特征量的代数计算的计算式，通过简单的运算来计算转动惯量、扭杆的刚性、粘性等机械常数。如果是该方法，则通过将转向器设为两个惯性系而列出运动方程，从而还能够鉴别转向盘51的转动惯量，所以无需固定转向盘51等而使旋转停止并成为只有旋转器1的转动惯量的1个惯性系，能够简单地进行测量试验。
这样，能够根据激振指令和响应数据，计算转向器的频率特性和机械常数。
噪声特性计算部39根据来自麦克风37的声音数据和来自通信接收部36的激振指令，计算噪声特性。该噪声特性也与机械常数计算部38中的频率特性的计算同样地，应用普遍已知的方法即可，即，使用频谱解析法、多抽取鉴别法或者子空间法等，计算从激振指令至噪声特性的频率响应，输出该频率响应的增益特性。图9示出噪声的增益特性。另外，将该增益特性的共振峰值的频率作为噪声频率fs输出，将共振峰值的大小作为噪声增益Gs输出。另外，激振指令在各频带具有均等的功率，所以在噪声特性计算部39中，即使不根据激振指令求出声音数据的响应，而只是对声音数据进行频率解析来运算增益特性，也同样地能够计算噪声的共振峰值。这样，在噪声特性计算部39中，能够根据激振指令和声音数据，计算在转向器的激振过程中在车辆内部产生的噪声的频率特性即噪声特性。
接下来，说明显示部32。显示部32将从机械常数计算部38输入的频率特性和机械常数显示于画面。此处，频率特性为操舵转矩、转速的波特线图(图8)、共振频率、反共振频率、峰值增益、高频增益这样的特征量，机械常数为转动惯量、扭杆的刚性、粘性的值。另外，作为噪声特性，还显示从噪声特性计算部39输入的、噪声的增益特性(图9)、噪声频率fs、噪声增益Gs的值。用户能够经由显示部32获知这些机械的特性，能够在控制常数的调整等中进行利用。
如以上那样，本实施方式的输入输出装置3构成为：经由车辆所具备的车载通信网络连接于控制装置2，该控制装置2用于控制旋转器，该旋转器设置于电动动力转向装置，该电动动力转向装置用于产生针对设置于车辆的转向器的操舵辅助力，所述输入输出装置3根据从外部输入的激振开始指示，生成用于使旋转器1的激振开始的激振开始指示信号，经由车载通信网络而将激振开始指示信号发送到控制装置2，经由车载通信网络而从控制装置2接收针对在激振过程中利用控制装置2检测的电动动力转向装置的激振的响应数据。由此，作为车辆的批量生产产品，能够使用电动动力转向装置所具备的旋转器1和控制装置2进行激振，能够通过通信将由控制装置2检测到的响应数据移交到输入输出装置3，在输入输出装置3中利用响应数据，所以能够起到能够利用简单的结构容易地鉴别机械特性这样的以往所没有的显著的效果。另外，如上所述，以往，具备仅用于激振的控制装置或者利用不是车辆的批量生产产品的试验用的数据记录器那样的装置对响应数据直接进行AD变换等，需要复杂的结构，因此，花费传感器、驱动系统的布线的变更连接作业等工夫。相对于此，在本实施方式中，除了批量生产的车辆之外，还准备平板电脑、笔记本式个人计算机等普遍使用的输入输出装置3，只是将车载通信网络用缆线进行布线，就能够鉴别机械常数，所以能够利用非常简单的结构得到工夫花费少这样的效果。
另外，本实施方式的转向测量装置构成为具备：控制装置2，用于控制旋转器，该旋转器设置于电动动力转向装置，该电动动力转向装置用于产生针对设置于车辆的转向器的操舵辅助力；以及输入输出装置3，经由车辆所具备的车载通信网络连接于控制装置2，输入输出装置3具备激振开始指示生成部33，该激振开始指示生成部33根据从外部输入的激振开始指示，生成用于使旋转器1的激振开始的激振开始指示信号，经由车载通信网络而将激振开始指示信号发送到控制装置2，经由车载通信网络而从控制装置2接收针对在激振过程中利用控制装置2检测的电动动力转向装置的激振的响应数据，控制装置2在接受了来自输入输出装置3的激振开始指示时，对旋转器1进行激振，在该激振过程中，检测针对该激振的电动动力转向装置的响应，作为响应数据发送到输入输出装置3。由此，作为车辆的批量生产产品，能够使用电动动力转向装置所具备的旋转器1和控制装置2进行激振，能够通过通信将由控制装置2检测到的响应数据移交到输入输出装置3，在输入输出装置3中利用响应数据，所以能够起到能够利用简单的结构容易地鉴别机械特性这样的以往所没有的显著的效果。另外，如上所述，以往，具备仅用于激振的控制装置，或者利用不是车辆的批量生产产品的试验用的数据记录器那样的装置对响应数据直接进行AD变换等，需要复杂的结构，因此，花费传感器、驱动系统的布线的变更连接作业等工夫。相对于此，在本实施方式中，除了批量生产的车辆之外，还准备平板电脑、笔记本式个人计算机等普遍使用的输入输出装置3，只是对车载通信网络用缆线进行布线，就能够鉴别机械常数，所以能够利用非常简单的结构得到工夫花费少这样的效果。
进而，根据本实施方式，虽然使用通信速度慢的车载通信网络，但从输入输出装置3发送激振开始指示这样的开始激振的定时的信号，实际的激振是控制装置2实时地进行的，所以能够直至高频分量进行激振。另外，控制装置2的检测器22、23实时地检测响应数据，所以能够精度良好地检测连高频分量都包含的响应数据，输入输出装置3能够通过车载通信网络接收检测之后的连高频都包含的响应数据。即，虽然使用通信速度慢的车载通信网络，但控制装置2能够实时地进行实际的激振和响应的检测，所以能够得到如下显著的效果：能够直至高频分量进行激振和测量，能够精度良好地测量转向器的特性。
进而，根据本实施方式，控制装置2具备生成对旋转器1进行激振的激振指令的激振指令生成部25，构成为当接受了来自输入输出装置3的激振开始指示时，根据该激振指令开始旋转器1的激振，所以能够使用接受来自通过数据的传递速度慢的车载通信网络连接的输入输出装置3的指示的控制装置2，实现连高的频率分量都包含的激振，能够精度良好地鉴别机械常数。
另一方面，如果在与本实施方式的结构不同，不将激振开始指示送到控制装置，而经由车载通信网络随时从输入输出装置将激振指令发送到控制装置等的情况下，能够发送的激振指令的最高频率被网络的传递速度限制，所以无法进行高的频率分量的激振，无法精度良好地鉴别机械常数。
在本实施方式中，为了解决这样的问题，控制装置2具备生成激振指令的激振指令生成部25，所以能够实现连高的频率分量都包含的激振，能够精度良好地鉴别机械常数。
进而，在本实施方式中，控制装置2构成为与响应数据一起，经由车载通信网络，将与该响应数据对应的激振指令发送到输入输出装置3，所以能够根据取得没有从激振指令至响应数据的无用的延迟时间的同步的组合，利用输入输出装置3进行频率解析，所以能够直至高的频率分量，精度良好地计算频率特性，精度良好地鉴别机械常数。
进而，在本实施方式中，输入输出装置3构成为具备机械常数计算部38，该机械常数计算部38根据在激振过程中检测到的响应数据，计算表示转向器的机械特性的机械常数，所以能够利用作为从批量生产的车载设备观察的外部终端的输入输出装置3的高性能的运算装置，精度良好地鉴别机械常数。
进而，在本实施方式中，作为响应数据，采用由转矩检测器22检测的操舵转矩以及由旋转检测器23检测的转速中的至少某一个数据，所以能够鉴别直至检测它们的各检测器23、22为止的机械响应的特性。
进而，在本实施方式中，输入输出装置3构成为具备检测在激振过程中在车辆内部产生的声音并输出声音数据作为声音检测器的麦克风37，所以能够利用简单的结构鉴别噪声的特性。
进而，在本实施方式中，输入输出装置3构成为具备显示部32，该显示部32显示响应数据、声音数据以及机械常数中的至少某一个，所以用户能够简单地确认鉴别的结果。
进而，在本实施方式中，输入输出装置3具备输入表示对旋转器1进行激振的激振指令的振幅值的激振振幅值的振幅输入部34，构成为经由车载通信网络而将该激振振幅值发送到控制装置2，所以用户能够以成为不引起过度的旋转而也不淹没于摩擦的激振指令的方式进行调整或者指定推荐的值，能够精度良好地鉴别机械常数。
进而，在本实施方式中，激振指令生成部25构成为使用随机数或者伪随机数生成激振指令，所以能够在同一时刻附近重叠多个频率分量，能够缩短激振时间，所以能够以短时间且精度良好地鉴别机械常数。
进而，构成为在释放转向盘51的状态下对旋转器1进行激振，所以转向盘51能够根据激振指令进行振动，所以还能够鉴别转向盘51的转动惯量。
另外，在上述说明中，也可以与构成为利用麦克风37作为声音检测器，通过输入输出装置3将声音数据取入同样地，构成为将加速度加速(pick up)传感器安装于关注电动动力转向装置、车辆的振动的部位，将其加速度信息取入到输入输出装置3。在该情况下，与噪声特性同样地，能够得到加速度加速传感器的安装部位的振动特性，用户能够在控制常数的调整等中进行利用。
另外，在上述说明中，测量试验只在1个动作点进行，但也可以例如对电流指令等提供作为规定的恒定值的偏置电流等，将负载的状态改变为某种模式，进行测量试验。具体而言，构成为与激振振幅值同样地，用户能够利用输入输出装置3输入偏置电流，利用激振指令生成部25，将对激振指令加上偏置电流而得到的值新设定成激振指令。然后，在显示部32中，针对每个偏置电流显示机械常数。通过这样构成，即使在机械常数针对负载状态等的每个动作点而变化的情况下，也能够鉴别每个动作点的机械常数。
实施方式2.
在上述实施方式1中，利用控制装置2生成激振指令，但在本实施方式中，与实施方式1不同的点在于，利用输入输出装置3生成激振指令，利用控制装置2将激振指令临时保存于存储部，然后进行再生，其它是相同的。
图4示出本实施方式2中的输入输出装置3的结构。与在实施方式1中图3所示的结构的不同点在于，在图4中，在振幅输入部34与通信发送部35之间追加有激振指令生成部25B。以下，说明该不同的部分。
在输入输出装置3所具备的激振指令生成部25B中，从振幅输入部34直接输入激振振幅值，即使没有加振开始指示，也在等待过程中事先计算激振指令，将计算出的激振指令移交到通信发送部35。激振指令生成部25B中的生成激振指令的方法与实施方式1的激振指令生成部25相同，只要注意使运算周期ΔT与控制装置2的运算周期相匹配这点，则能够生成同样的激振指令。
接下来，图5示出本实施方式2中的控制装置2的结构。与在实施方式1中图2所示的结构的不同点在于在图5中，代替图2的激振指令生成部25，设置有存储部28。以下，说明该不同的部分。控制装置2利用通信接收部26接收经由车载通信网络而从输入输出装置3发送的激振指令，将接收到的激振指令保存于存储部28。然后，经由通信接收部26将从输入输出装置3发送的激振开始指示信号输入到存储部28，存储部28在接收到激振开始指示信号的脉冲的瞬间，输出所保存的激振指令，输入到供电部24和通信发送部27。
通过这样构成，即使经由通信速度慢的车载通信网络而将由输入输出装置3生成的激振指令发送到控制装置2，也能够在试验前，临时将激振指令的全波形数据保存于控制装置2的存储部28，所以激振指令的频带不受通信速度影响而能够设定，能够实时地从控制装置2的存储部28输出激振指令，以实现高频分量。另外，输入输出装置3的激振指令生成部25B无需实时地运算激振指令，也可以以慢的计算速度进行计算。这是因为当在实际进行激振的控制装置2中再生的情况下，能够实时地实现高频。
根据本实施方式2的结构，利用输入输出装置3生成激振指令，但能够预先存储于控制装置2的存储部28并对其进行利用，从而能够在控制装置2中实时地直至高频分量实现激振指令，所以能够得到与实施方式1同样的效果。
如以上那样，根据本实施方式2，能够得到与上述实施方式1同样的效果，并且在本实施方式2中，输入输出装置3具备生成对旋转器1进行激振的激振指令的激振指令生成部25B，在试验实施前经由车载通信网络而将对旋转器1进行激振的激振指令发送到控制装置2，控制装置2具备存储接收到的激振指令的存储部28，构成为根据由存储部28存储的激振指令对旋转器1进行激振，所以能够减少控制装置2的负荷，并且能够在控制装置2中实时地直至高频分量实现激振指令，能够精度良好地鉴别机械常数。
实施方式3.
在上述实施方式1中，在输入输出装置3中，通过振幅输入部34设定由用户指定的激振振幅值，但在本实施方式3中，与实施方式1不同的点在于，在输入输出装置3中，代替振幅输入部34，具备振幅设定部310，通过振幅设定部310自动地设定激振振幅值，其它是相同的。
图6示出本实施方式3中的输入输出装置3的结构。与在实施方式1中图3所示的结构的不同点在于，在图6中，在输入部31与通信发送部35之间，代替图3的振幅输入部34设置有振幅设定部310。以下，说明该不同的部分。
在本实施方式中，输入部31具备包括触摸面板式显示器或者键盘以及鼠标的振幅设定开始操作部(省略图示)，通过用户对其进行操作，振幅设定开始信号被输入到振幅设定部310。
当输入振幅设定开始信号时，振幅设定部310依照图10的流程图，开始振幅设定处理。振幅设定部310首先输出预先作为默认值而被设定为最小值的暂定振幅值和调整激振开始指示信号，输入到通信发送部35(步骤S1)。通信发送部35经由车载通信网络而对控制装置2发送暂定振幅值和调整激振开始指示信号。控制装置2将暂定振幅值和调整激振开始指示信号分别作为激振振幅值以及激振开始指示信号而接收，与实施方式1同样地，控制成从旋转器1输出激振转矩，经由车载通信网络而将所得到的响应数据发送到输入输出装置3。振幅设定部310经由通信接收部36而接收作为按照暂定振幅值进行激振的响应的响应数据(步骤S2)，从该响应数据抽取操舵转矩信号或者转速信号的最大振幅(步骤S3)。接下来，判断最大振幅是否小于预先设定的阈值(步骤S4)，在最大振幅小于阈值的情况下，对暂定振幅值加上预先设定的振幅值，更新为使暂定振幅值增大而得到的值(步骤S6)，返回到步骤S1的处理，输出该暂定振幅值和调整激振开始指示信号，再次进行用于振幅调整的激振。另一方面，在不小于阈值的情况下，即，在最大振幅为阈值以上的情况下，将此时的暂定振幅值作为激振振幅值输出，结束振幅设定的处理(步骤S5)。这样，直至最大振幅达到预先设定的阈值为止，使激振振幅值以阶梯状逐渐增加，反复进行用于振幅调整的激振，将最大振幅达到该阈值的时间点的暂定振幅作为最终的激振振幅值输出。此处，该阈值是指激振转矩不会淹没于摩擦的值以上且转向器不过度地旋转的上限值以下的范围。
如以上那样，根据本实施方式3，能够得到与上述实施方式1同样的效果，并且在本实施方式3中，输入输出装置3具备自动地设定表示对旋转器1进行激振的激振指令的振幅值的激振振幅值的振幅设定部310，构成为直至响应数据达到预先设定的阈值为止，使激振振幅值以阶梯状逐渐增加，经由车载通信网络而将该激振振幅值发送到控制装置2，所以能够以成为不引起过度的旋转而也不淹没于摩擦的激振指令的方式，自动地使振幅变为最佳，能够精度良好地鉴别机械常数。
实施方式4.
在上述实施方式1中，输入输出装置3只是利用显示部32显示计算出的机械常数，但在本实施方式4中，与实施方式1不同的点在于具备根据机械常数计算在控制装置2中使用的控制常数的控制常数计算部311，其它是相同的。
图11示出本实施方式4中的输入输出装置3的结构。在与实施方式1中图3所示的结构的不同点在于，在图11中，在输入部31以及机械常数计算部38与显示部32之间，设置有控制常数计算部311。以下，说明该不同的部分。
一般而言，在电动动力转向装置的控制装置2中，具备惯性补偿控制、粘性补偿控制，分别实现为了采用旋转器的转动惯量小那样的举措而进行补偿、为了采用转向器的粘性大那样的举措而进行补偿。例如，这些是在日本特开2001－171539号公报的第0034至0036段中那样的结构。即，运算与旋转加速度成比例并对旋转器1提供与旋转加速度相同的方向的旋转力的惯性补偿电流、与转速成比例并对旋转器1提供与转速相反的方向的旋转力的粘性补偿电流。以使电流追随于对惯性补偿电流以及粘性补偿电流进行加法运算而求出的目标电流即电流指令的方式进行控制。此处，如下面那样定义表示该比例关系的增益。设为当对旋转加速度乘以惯性补偿增益Jmc时成为惯性补偿电流，当对转速乘以粘性补偿增益Csc时成为粘性补偿电流。
接下来，将作为旋转器1的目标的转动惯量设为目标转动惯量Jm*，将作为转向器的目标的粘性系数设为目标粘性系数Cs*。将它们总称为目标常数。此时，能够使用实际鉴别的转动惯量Jm和粘性Cs，如下面那样导出最佳的各补偿增益的值。
Jmc＝Jm－Jm* (9)
Csc＝Cs－Cs* (10)
基于这样的关系，在本实施方式4中，如下面那样构成控制常数计算部311。如图11所示，本实施方式4的输入输出装置3具备控制常数计算部311。在本实施方式4中，输入部31具备包括用于用户输入目标转动惯量Jm*和目标粘性系数Cs*的值作为目标常数的触摸面板式显示器或者键盘以及鼠标的目标常数输入部(省略图示)，将用户所输入的这些目标常数移交到控制常数计算部311。另外，由机械常数计算部38计算出的机械常数也输入到控制常数计算部311。控制常数计算部311根据机械常数和目标常数，并根据公式(9)以及公式(10)，计算惯性补偿增益Jmc以及粘性补偿增益Csc，将它们作为控制装置2的控制常数移交到显示部32。显示部32将该控制常数显示于画面。
如以上那样，根据本实施方式4，能够得到与上述实施方式1同样的效果，并且，在本实施方式4中，输入输出装置3具备根据由机械常数计算部38计算的机械常数计算控制常数的控制常数计算部311，所以能够根据精度良好地鉴别的机械常数，自动地计算控制常数，能够削减调整控制常数的工时。
另外，在上述实施方式1～4中，旋转检测器23构成为检测旋转器1的转速，但不限于该情况，也可以检测旋转角度。旋转角度是对转速进行积分而得到的，所以在计算出的增益线图中，坡度整体增加20dB/dec，相位特性整体下降90度，但共振、反共振频率是相同的。关于高频增益Gh，只要乘以ωH而进行校正，则也同样地能够鉴别机械常数。
另外，在上述实施方式1～4中，控制装置2进而也可以具备检测在旋转器1中流过的电流的电流检测器，也可以加上电流检测信号，作为响应数据，在输入输出装置3中，计算从激振指令至电流检测信号的频率特性。
另外，在上述实施方式1～4中，机械常数计算部38计算从激振指令至操舵转矩、转速、旋转角度的频率特性，根据频率特性鉴别机械常数，但也可以计算从电流检测信号至操舵转矩、转速、旋转角度的频率特性，根据频率特性计算机械常数。电流检测信号针对电流指令，通常直至充分高的频率进行追随，所以在生成激振指令作为电流指令的情况下，电流检测信号与激振指令大致相同，所以同样地能够鉴别机械常数。
进而，在上述实施方式1～4中，作为响应数据，采用操舵转矩、转速、旋转角度以及检测电流中的至少某一个数据，所以能够鉴别从激振指令至检测它们的各检测器的机械响应的特性。

Claims (15)

1.一种输入输出装置，其中，
所述输入输出装置经由车辆所具备的车载通信网络连接于控制装置，该控制装置用于控制旋转器，该旋转器设置于电动动力转向装置，该电动动力转向装置用于产生针对设置于所述车辆的转向器的操舵辅助力，
所述输入输出装置根据从外部输入的激振开始指示，生成用于使所述旋转器的激振开始的激振开始指示信号，
经由所述车载通信网络而将所述激振开始指示信号发送到所述控制装置，
经由所述车载通信网络而从所述控制装置接收在所述激振过程中由所述控制装置检测的所述电动动力转向装置的针对所述激振的响应数据，对所述转向器的机械特性进行鉴别。
2.根据权利要求1所述的输入输出装置，其特征在于，
所述输入输出装置具备机械常数计算部，该机械常数计算部根据所述响应数据计算表示所述电动动力转向装置的机械特性的机械常数。
3.根据权利要求1或者2所述的输入输出装置，其特征在于，
所述响应数据至少包括施加到所述转向器的操舵转矩、所述旋转器的旋转角度、转速以及检测电流中的任意一个。
4.根据权利要求1或者2所述的输入输出装置，其特征在于，
所述输入输出装置具备声音检测器，该声音检测器在激振过程中检测在所述车辆内部产生的声音，将检测到的所述声音作为声音数据输出。
5.根据权利要求4所述的输入输出装置，其特征在于，
所述输入输出装置具备显示部，该显示部显示所述响应数据、所述声音数据或者所述机械常数。
6.根据权利要求1或者2所述的输入输出装置，其特征在于，
所述输入输出装置具备振幅输入部，表示对所述旋转器进行激振的激振指令的激振振幅值的振幅值从外部输入到所述振幅输入部，所述振幅输入部经由所述车载通信网络而将所述振幅值作为所述激振指令的激振振幅值发送到所述控制装置。
7.根据权利要求1或者2所述的输入输出装置，其特征在于，
所述输入输出装置具备振幅设定部，该振幅设定部根据所述响应数据设定对所述旋转器进行激振的激振指令的激振振幅值，经由所述车载通信网络而将所设定的所述激振振幅值发送到所述控制装置。
8.根据权利要求2所述的输入输出装置，其特征在于，
所述输入输出装置具备控制常数计算部，该控制常数计算部根据由所述机械常数计算部计算出的所述机械常数，计算所述控制装置的控制常数。
9.一种转向测量装置，具备：
权利要求1～8中的任一项所述的输入输出装置；以及
控制装置，经由所述车辆所具备的车载通信网络连接于所述输入输出装置，所述控制装置用于控制旋转器，该旋转器设置于电动动力转向装置，该电动动力转向装置用于产生针对设置于车辆的转向器的操舵辅助力，
所述控制装置在接受到来自所述输入输出装置的所述激振开始指示信号时，对所述旋转器进行激振，在该激振过程中，检测针对该激振的所述电动动力转向装置的响应，作为所述响应数据发送到所述输入输出装置。
10.根据权利要求9所述的转向测量装置，其特征在于，
所述控制装置具备激振指令生成部，该激振指令生成部生成对所述旋转器进行激振的激振指令，
所述控制装置在接受到来自所述输入输出装置的所述激振开始指示信号时，根据由所述激振指令生成部生成的所述激振指令，对所述旋转器进行激振。
11.根据权利要求9所述的转向测量装置，其特征在于，
所述输入输出装置具备激振指令生成部，该激振指令生成部生成对所述旋转器进行激振的激振指令，
所述输入输出装置经由所述车载通信网络而将由所述激振指令生成部生成的所述激振指令发送到所述控制装置，
所述控制装置具备存储部，该存储部存储从所述输入输出装置接收到的所述激振指令，
所述控制装置在接受到来自所述输入输出装置的所述激振开始指示信号时，根据存储于所述存储部的所述激振指令，对所述旋转器进行激振。
12.根据权利要求9～11中的任一项所述的转向测量装置，其特征在于，
所述控制装置经由所述车载通信网络而将所述响应数据和与其对应的所述激振指令发送到所述输入输出装置。
13.根据权利要求10或者11所述的转向测量装置，其特征在于，
所述激振指令生成部使用随机数或者伪随机数生成所述激振指令。
14.根据权利要求9～11中的任一项所述的转向测量装置，其特征在于，
所述控制装置在释放所述电动动力转向装置的转向盘的状态下对所述旋转器进行激振。
15.一种控制装置，用于控制旋转器，该旋转器设置于电动动力转向装置，该电动动力转向装置用于产生针对设置于车辆的转向器的操舵辅助力，其中，
所述控制装置经由车载通信网络连接于输入输出装置，该输入输出装置为了根据来自所述控制装置的响应数据对所述转向器的机械特性进行鉴别而生成用于使所述旋转器的激振开始的激振开始指示信号，
在接受到来自所述输入输出装置的所述激振开始指示信号时，对所述旋转器进行激振，在该激振过程中，检测针对该激振的所述电动动力转向装置的响应，作为所述响应数据发送到所述输入输出装置。
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