CN106414220A - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

一种根据基于检测从方向盘输入的转向转矩的转矩传感器的检测结果运算出的辅助指令值来驱动电动马达的电动动力转向装置，具备：相位超前校正部，其使由转矩传感器检测出的转向转矩信号的相位超前；特定频率提取部，其提取由转矩传感器检测出的转向转矩信号中的特定的频带的成分；增益乘法部，其将基于相位超前校正部的输出信号和特定频率提取部的输出信号运算出的转向转矩信号乘以增益，来将转向转矩信号校正成达到由限制器设定的限制值；以及加法部，其将基于从增益乘法部输出的输出信号运算出的辅助校正指令值和辅助指令值相加。

Description

电动动力转向装置

技术领域

本发明涉及一种电动动力转向装置。

背景技术

在车辆行驶时，有时由于方向盘平衡等而在方向盘的旋转方向上产生被称作颤振、摆振的振动。

JP1994-206550A公开了以下装置：基于转向横拉杆的轴力的检测值来预测方向盘的振动产生，与方向盘的振动产生大致同时地驱动振动衰减机构的致动器，由此向轴的油室供给储液器内的油，从而防止方向盘的振动产生。

发明内容

在JP1994-206550A所记载的技术中，需要检测转向横拉杆的轴力，并且用于防止方向盘的振动产生的振动衰减机构的构造复杂。因而，难以说能够简易地防止方向盘所产生的振动。

本发明的目的在于通过简易的方法抑制方向盘所产生的振动。

根据本发明的某个方式，一种电动动力转向装置，根据基于检测从方向盘输入的转向转矩的转矩传感器的检测结果运算出的辅助指令值来驱动电动马达，电动动力转向装置具备：相位超前校正部，其使由所述转矩传感器检测出的转向转矩信号的相位超前；特定频率提取部，其提取由所述转矩传感器检测出的转向转矩信号中的特定的频带的成分；增益乘法部，其将基于所述相位超前校正部的输出信号和所述特定频率提取部的输出信号运算出的转向转矩信号乘以增益，来将该转向转矩信号校正成达到由限制器设定的限制值；以及加法部，其将基于从所述增益乘法部输出的输出信号运算出的辅助校正指令值和所述辅助指令值相加。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式和第二实施方式所涉及的电动动力转向装置的结构图。

图2是本发明的第一实施方式所涉及的电动动力转向装置的控制框图。

图3是表示从转矩传感器输出的转向转矩信号的图。

图4是表示从转矩传感器输出的转向转矩信号、从限制器输出的矩形波、以及通过波形转换部进行转换得到的正弦波的图。

图5是本发明的第二实施方式所涉及的电动动力转向装置的控制框图。

图6是本发明的第二实施方式的变形例所涉及的电动动力转向装置的控制框图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

<第一实施方式>

参照图1～图4来说明本发明的第一实施方式所涉及的电动动力转向装置100。首先，参照图1来说明电动动力转向装置100的整体结构。

电动动力转向装置100具备：输入轴7，其随着驾驶员对方向盘1的操作而旋转；输出轴3，其下端与齿条轴5连结；以及扭杆4，其将输入轴7和输出轴3连结。电动动力转向装置100使与在输出轴3的下端设置的小齿轮3a啮合的齿条轴5沿轴向移动来使车轮6转轮。由输入轴7和输出轴3构成转向轴2。

电动动力转向装置100还具备：电动马达10，其是用于辅助驾驶员对方向盘1的转向的动力源；减速机11，其使电动马达10的旋转减速地传递到转向轴2；转矩传感器12，其对从方向盘1输入的转向转矩进行检测；以及控制器13，其基于转矩传感器12的检测结果来控制电动马达10的驱动。

减速机11包括与电动马达10的输出轴连结的蜗杆轴11a、以及与输出轴3连结且与蜗杆轴11a啮合的蜗轮11b。电动马达10所输出的转矩被从蜗杆轴11a传递到蜗轮11b，作为辅助转矩而被赋予到输出轴3。

转矩传感器12基于输入轴7与输出轴3的相对旋转来检测向扭杆4赋予的转向转矩。转矩传感器12将与检测出的转向转矩对应的电压信号输出到控制器13。控制器13基于来自转矩传感器12的电压信号来运算电动马达10要输出的转矩，并对电动马达10的驱动进行控制以产生该转矩。这样，电动动力转向装置100基于检测从方向盘1输入的转向转矩的转矩传感器12的检测结果来驱动电动马达10，从而辅助驾驶员对方向盘1的转向。

转向轴2设置有作为用于检测方向盘1的转向角(绝对转向角)的转向角检测器的转向角传感器15。转向角传感器15的检测结果被输出到控制器13。在方向盘1为中立位置的情况下，转向角传感器15输出零度来作为转向角。另外，在方向盘1从中立位置向右转方向转向的情况下，与方向盘1的旋转相应地输出符号为+的转向角，另一方面，在方向盘1从中立位置向左转方向转向的情况下，与方向盘1的偏转相应地输出符号为-的转向角。

向控制器13输入作为用于检测车速的车速检测器的车速传感器16的检测结果。

控制器13具备：CPU，其对电动马达10的动作进行控制；ROM，其存储CPU的处理动作所需的控制程序、设定值等；以及RAM，其暂时存储由转矩传感器12、转向角传感器15以及车速传感器16等各种传感器检测出的信息。

在此，特别是在车辆高速行驶时(例如70km/h～150km/h)，有时从路面经过车轮6被输入到齿条轴5的振动与扭杆4的上方侧的特性频率一致地共振从而方向盘1产生被称作颤振、摆振的振动。在电动动力转向装置100中，进行用于抑制该方向盘1的振动的控制。

接着，参照图2～图4来说明用于抑制方向盘1的振动的控制、具体地说是控制器13对电动马达10的控制。

如图2所示，控制器13具有基本电流运算部19，该基本电流运算部19基于转矩传感器12的检测结果来运算用于辅助驾驶员对方向盘1的转向的辅助基本电流(辅助指令值)。

控制器13还具备校正电流运算部30，该校正电流运算部30运算用于抑制方向盘1的振动的辅助校正电流(辅助校正指令值)。通过加法部25将辅助校正电流与辅助基本电流相加。

在加法部25中，除了辅助基本电流和辅助校正电流以外，用于补偿齿轮的摩擦等的各种补偿电流也被相加，所得到的值作为对电动马达10的驱动进行控制的控制电流而被输出到电动马达10。

这样，使用通过将用于辅助驾驶员对方向盘1的转向的辅助基本电流和用于抑制方向盘1的振动的辅助校正电流相加而得到的控制电流，来控制电动马达10。

以下对校正电流运算部30进行说明。

校正电流运算部30具备：高通滤波器(HPF)31，其作为用于使由转矩传感器12检测出的转向转矩信号的相位超前的相位超前校正部；以及带通滤波器(BPF)32，其作为用于提取由转矩传感器12检测出的转向转矩信号中的特定的频带的成分的特定频率提取部。

由带通滤波器32提取出的特定的频带的成分是作为方向盘1的振动成分的带宽为10Hz～20Hz的转向转矩信号。由带通滤波器32提取出的频率成分通过绝对值计算部(ABS)33被转换为绝对值。由绝对值计算部33计算出的绝对值被输出到峰值保持部(P/H)34。峰值保持部34检测由绝对值计算部33计算出的绝对值的峰值，并且以使峰值在固定期间内减小固定值的方式进行处理。也就是说，峰值保持部34以使由绝对值计算部33计算出的绝对值的峰值在固定期间内不减小的方式进行处理。

通过乘法部35将从高通滤波器31输出的转向转矩信号和从峰值保持部34输出的转向转矩信号相乘。从乘法部35输出的转向转矩信号是通过高通滤波器31处理后的信号和通过带通滤波器32处理后的信号相乘所得到的信号，因此与从转矩传感器12输出的转向转矩信号相比相位超前，并且成为被去除了方向盘1的振动成分以外的成分的信号。因而，电动马达10根据基于从乘法部35输出的转向转矩信号运算出的辅助校正电流而输出的辅助转矩，来向抵消从路面经过车轮6被输入到齿条轴5的振动的方向进行作用。也就是说，辅助校正电流进行作用以抑制方向盘1的振动。

图3示出从转矩传感器12输出的转向转矩信号。在图3中，横轴是时间，纵轴是转向转矩。图3所示的“振动抑制控制开始”的位置是开始了辅助基本电流与辅助校正电流相加的位置。

通过进行振动抑制控制，电动马达10所输出的辅助转矩向抵消对齿条轴5输入的振动的方向进行作用，因此如图3所示那样由转矩传感器12检测出的转向转矩衰减。也就是说，抑制方向盘1的振动。

但是，由于由转矩传感器12检测出的转向转矩衰减而导致向高通滤波器31和带通滤波器32输入的转向转矩信号(反馈信号)也变小。因此，导致基于从乘法部35输出的转向转矩信号运算出的辅助校正电流变小，并且在方向盘1持续振动的情况下，方向盘1的振动再次变大。这样，存在以下担忧：由于由转矩传感器12检测出的转向转矩衰减而导致辅助校正电流也衰减，无法有效地抑制方向盘1的振动。

针对该对策，校正电流运算部30具备校正电流补偿部36，该校正电流补偿部36形成为即使转向转矩衰减也不使辅助校正电流衰减。

参照图2和图4来说明校正电流补偿部36。

校正电流补偿部36还具备：增益乘法部37，其将从乘法部35输出的转向转矩信号和增益相乘；限制器38，其限制转向转矩信号的上下限值；低通滤波器39，其作为将从限制器38输出的矩形波转换为正弦波的波形转换部；以及电流转换部40，其将低通滤波器39的输出信号转换为电流。在图4中，以实线示出从转矩传感器12输出的转向转矩信号，以点划线示出从限制器38输出的矩形波，以虚线示出通过低通滤波器39进行转换后得到的正弦波。在图4中，横轴是时间，纵轴是转矩值。

在增益乘法部37中，将转向转矩信号和增益相乘，来将转向转矩信号的上下限值校正成达到由限制器38设定的限制值(绝对值)。因而，如图4中点划线所示那样，无论从转矩传感器12输出的转向转矩信号(图4中实线)的大小如何，从限制器38输出的矩形波的上下限值均成为由限制器38限制的固定值。

从限制器38输出的转向转矩信号是矩形波，因此在根据基于该矩形波运算出的辅助校正电流来控制电动马达10的情况下，存在方向盘1的转向感觉体验劣化的担忧。因此，从限制器38输出的矩形波的转向转矩信号通过低通滤波器39被转换为正弦波。由此，防止转向感觉体验的劣化。如图4中虚线所示那样，无论从转矩传感器12输出的转向转矩信号(图4中实线)的大小如何，从低通滤波器39输出的转向转矩信号均以固定的振幅变化。此外，通过高通滤波器31的作用，图4中虚线所示的从低通滤波器39输出的转向转矩信号与图4中实线所示的从转矩传感器12输出的转向转矩信号相比相位超前。

从低通滤波器39输出的转向转矩信号在通过电流转换部40被转换为电流之后，作为辅助校正电流而通过加法部25与辅助基本电流相加。

如以上那样，向加法部25输出的辅助校正电流以即使从转矩传感器12输出的转向转矩信号衰减也不衰减的方式被校正电流补偿部36补偿。因而，即使从转矩传感器12输出的转向转矩信号衰减，电动马达10由于辅助校正电流而输出的辅助转矩向抵消输入到齿条轴5的振动的方向以固定的大小持续作用，因此有效地抑制方向盘1的振动。

根据以上的第一实施方式，起到以下所示的効果。

将用于驱动电动马达10的辅助基本电流、与基于从高通滤波器31输出的转向转矩信号和从带通滤波器32输出的转向转矩信号运算出的辅助校正电流相加，因此电动马达10产生抵消方向盘1的振动的方向的辅助转矩。另外，辅助校正电流以即使从转矩传感器12输出的转向转矩信号衰减也不衰减的方式被校正电流补偿部36补偿，因此电动马达10根据辅助校正电流而输出的辅助转矩向抵消对齿条轴5输入的振动的方向以固定的大小持续作用。因而，能够以简易的方法有效地抑制方向盘1所产生的振动。

<第二实施方式>

接着，参照图1和图5来说明本发明的第二实施方式所涉及的电动动力转向装置200。以下对于与上述第一实施方式所涉及的电动动力转向装置100不同的点进行说明。在电动动力转向装置200中，对与上述第一实施方式所涉及的电动动力转向装置100相同的结构在附图中标注相同的标记并且省略说明。

在电动动力转向装置200中，与上述第一实施方式所涉及的电动动力转向装置100不同之处在于，加法部25只在规定的执行条件成立时执行将辅助校正电流和辅助基本电流相加的加法处理。以下详细说明规定的执行条件。

电动动力转向装置200具备：车速判定部50，其判定由车速传感器16检测出的车速是否在预先决定的规定范围内；以及转角速度判定部51，其判定根据由转向角传感器16检测出的转向角运算出的转角速度是否为预先决定的规定速度以下。车速判定部50和转角速度判定部51相当于用于判定执行加法部25中的加法处理的执行条件的成立的执行条件判定部。

在由车速判定部50判定为车速在所述规定范围内且由转角速度判定部51判定为转角速度为所述规定速度以下的情况下，通过切换器52将辅助基本电流和辅助校正电流相加。另一方面，在由车速判定部50判定为车速在所述规定范围外或由转角速度判定部51判定为转角速度超过所述规定速度的情况下，通过切换器52将辅助基本电流与0A相加。也就是说，不对辅助基本电流加上辅助校正电流。

这样，在电动动力转向装置200中，对车速和转角速度进行监视，只在车速和转角速度满足规定的执行条件的情况下，将辅助基本电流和辅助校正电流相加并进行方向盘1的振动抑制控制。设为对车速进行监视的原因在于，方向盘1的振动特别是在车辆高速行驶时产生的情形多。因此，只在车辆高速行驶时进行方向盘1的振动抑制控制。因而，所述规定范围例如被设定为70km/h～150km/h。此外，方向盘1的振动并不是只在车辆高速行驶时发生的现象，方向盘1的振动显著地表现是在高速行驶时，方向盘1的振动在低速行驶时也会发生。另外，设为对转角速度进行监视的原因在于，方向盘1的振动在偏转方向盘1时难以产生，在对方向盘1保舵时容易产生。也就是说，方向盘1的振动在紧握方向盘1时难以产生，在轻握方向盘1时容易产生。因而，在转角速度为规定速度以下、例如10deg/s以下的情况下，判定为方向盘1被保舵，进行方向盘1的振动抑制控制。

以上，对监视车速和转角速度这双方并且在由车速判定部50和转角速度判定部51中条件同时成立的情况下进行方向盘1的振动抑制控制的情况进行了说明。但是，也可以取而代之，设为在车速判定部50和转角速度判定部51中的某一方中条件成立的情况下进行方向盘1的振动抑制控制。

接着，参照图6来说明本第二实施方式的变形例。

如图6所示，在本变形例中，取代图5所示的切换器52，而设置使由限制器38设定的限制值可变的限制器可变处理部53。

限制器可变处理部53基于由车速判定部50和转角速度判定部51构成的执行条件判定部的判定结果，使由限制器38设定的限制值递增或递减。具体地说，在执行条件判定部中执行条件从不成立切换为成立时，也就是说在从由车速判定部50判定为车速在所述规定范围外或由转角速度判定部51判定为转角速度超过所述规定速度的状态转变为由车速判定部50判定为车速在所述规定范围内且由转角速度判定部51判定为转角速度为所述规定速度以下时，限制器可变处理部53使由限制器38设定的限制值从0Nm递增到预先决定的上限值。由此，从增益乘法部37经过限制器38输出的输出信号从0Nm递增到上限值，因此辅助校正电流逐渐增加。另一方面，在执行条件判定部中执行条件从成立切换为不成立时，也就是说在从由车速判定部50判定为车速在所述规定范围内且由转角速度判定部51判定为转角速度为所述规定速度以下的状态转变为由车速判定部50判定为车速在所述规定范围外或由转角速度判定部51判定为转角速度超过所述规定速度时，限制器可变处理部53使由限制器38设定的限制值从上限值递减到0Nm。由此，从增益乘法部37经过限制器38输出的输出信号从上限值递减到0Nm，因此辅助校正电流逐渐减小。

这样，在由车速判定部50和转角速度判定部51构成的执行条件判定部中执行条件从不成立切换为成立或从成立切换为不成立时，通过限制器可变处理部53使由限制器38设定的限制值递增或递减，因此能够使辅助校正电流平滑地变化。由此，能够平滑地进行电动马达10的动作。

通过限制器可变处理部53使由限制器38设定的限制值从0Nm递增到上限值的时间与从上限值递减到0Nm的时间既可以是相同的时间，也可以是不同的时间。

另外，也可以一起使用图5所示的切换器52和图6所示的限制器可变处理部53。具体地说，也可以是，在执行条件判定部中执行条件从不成立切换为成立时，通过限制器可变处理部53使由限制器38设定的限制值从0Nm递增到上限值，另一方面，在执行条件判定部中执行条件从成立切换为不成立时，通过切换器52将辅助基本电流和0A相加。另外，也可以是，在执行条件判定部中执行条件从不成立切换为成立时，通过切换器52将辅助基本电流和辅助校正电流相加，另一方面，在执行条件判定部中执行条件从成立切换为不成立时，通过限制器可变处理部53使由限制器38设定的限制值从上限值递减到0Nm。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。

本申请基于2014年2月4日向日本专利局申请的特愿2014-019415要求优先权，通过参照将该申请的全部内容纳入到本说明书中。

Claims (8)

1.一种电动动力转向装置，根据基于检测从方向盘输入的转向转矩的转矩传感器的检测结果运算出的辅助指令值来驱动电动马达，该电动动力转向装置具备：

相位超前校正部，其使由所述转矩传感器检测出的转向转矩信号的相位超前；

特定频率提取部，其提取由所述转矩传感器检测出的转向转矩信号中的特定的频带的成分；

增益乘法部，其将基于所述相位超前校正部的输出信号和所述特定频率提取部的输出信号运算出的转向转矩信号乘以增益，来将运算出的转向转矩信号校正成达到由限制器设定的限制值；以及

加法部，其将基于从所述增益乘法部输出的输出信号运算出的辅助校正指令值和所述辅助指令值相加。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

还具备波形转换部，该波形转换部将从所述限制器输出的矩形波的输出信号转换为正弦波。

3.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

还具备执行条件判定部，该执行条件判定部用于判定执行所述加法部中的加法处理的执行条件是否成立。

4.根据权利要求3所述的电动动力转向装置，其特征在于，

还具备车速判定部，该车速判定部用于判定车速是否在预先决定的规定范围内，

在由所述车速判定部判定为车速在所述规定范围内的情况下，所述执行条件判定部判定所述执行条件成立。

5.根据权利要求3或4所述的电动动力转向装置，其特征在于，还具备：

转向角检测器，其检测所述方向盘的转向角；以及

转角速度判定部，其判定根据由所述转向角检测器检测出的转向角运算出的转角速度是否为预先决定的规定速度以下，

其中，在由所述转角速度判定部判定为转角速度为所述规定速度以下的情况下，所述执行条件判定部判定所述执行条件成立。

6.根据权利要求3所述的电动动力转向装置，其特征在于，

还具备限制器可变处理部，该限制器可变处理部使由所述限制器设定的所述限制值可变，

所述限制器可变处理部基于所述执行条件判定部的判定结果来使所述限制值递增或递减。

7.根据权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在所述执行条件判定部中所述执行条件从不成立切换为成立时，所述限制器可变处理部使所述限制值递增。

8.根据权利要求6或7所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在所述执行条件判定部中所述执行条件从成立切换为不成立时，所述限制器可变处理部使所述限制值递减。