CN110758549B - 转向操纵控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转向操纵控制装置,能够确保基于通过相对角传感器检测出的马达的旋转角的转向操纵绝对角的运算精度。ECU的转向操纵角运算电路具有中点运算电路、修正量运算电路、加法器和绝对角运算电路。当车辆行驶用的驱动源被启动之后,中点运算电路基于通过转向传感器检测出的转向操纵角和通过相对角传感器检测出的马达的旋转角,运算马达中点。修正量运算电路运算考虑理论上的相对行程将转向操纵角换算为马达的旋转角而得的值即换算值、与针对转向操纵角的实际上的马达的旋转角的差,来作为修正角度。加法器将通过修正量运算电路运算的修正角度和通过中点运算电路运算的马达中点相加,而运算最终的马达中点。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张于2018年07月23日提出的日本专利申请2018-137503号的优先权,并在此引用包括其说明书、附图和摘要在内的全部内容。
技术领域
本发明涉及转向操纵控制装置。
背景技术
以往,例如,如日本特开2014-210495号公报所示,公知有一种电动助力转向装置(以下称为EPS),通过对车辆的转向操纵机构施加马达的扭矩,辅助转向操纵。转向操纵机构具有可变传动比型的齿轮齿条机构。通过与方向盘的操作连动的小齿轮轴的旋转被转换为齿条轴的往复移动,来改变转向轮的转向角。EPS的控制装置根据通过扭矩传感器检测出的转向操纵扭矩,控制向马达供给的电流。另外,控制装置基于通过作为转向传感器的绝对角传感器检测出的转向操纵角,执行使方向盘向中立位置复原的转向返回控制等补偿控制。
这里,对于作为转向传感器使用的绝对角传感器,存在与检测马达的旋转角的旋转变压器等相对角传感器相比分辨率较低的情况。因此,控制装置使用通过相对角传感器检测出的马达的旋转角,以绝对角运算转向操纵角。具体而言,控制装置首先运算考虑相对行程将通过绝对角传感器检测出的转向操纵角换算为马达的旋转角而得的换算值。所谓相对行程,是指小齿轮轴旋转了一圈时的齿条轴的移动距离。接下来,控制装置从通过相对角传感器检测出的马达的旋转角中减去换算值,来运算马达中点。所谓马达中点,是指与方向盘的转向操纵中立位置对应的马达的旋转角。而且,控制装置基于马达中点和通过相对角传感器检测出的马达的旋转角,以绝对角运算转向操纵角,使用该运算出的转向操纵角(转向操纵绝对角),执行上述补偿控制。
然而,在日本特开2014-210495号公报的EPS中,因EPS的各构成部件的尺寸公差或者组装公差,对于通过绝对角传感器检测出的转向操纵角和相对行程的关系,担忧运算换算值时的理论上的关系、和实际上转向操纵了方向盘时的实际上的关系不同。因此,担忧使用换算值运算出的马达中点和实际上向转向操纵中立位置转向操纵了方向盘时的马达中点不同。因此,针对基于使用换算值运算出的马达中点的转向操纵角,也担忧和实际的转向操纵角不同。
发明内容
本发明的目的之一在于,提供一种转向操纵控制装置,能够确保基于通过相对角传感器检测出的马达的旋转角的转向操纵绝对角的运算精度。
本发明的一个方式的转向操纵控制装置根据转向操纵状态,控制产生施加于转向操纵机构的动力的马达,上述转向操纵机构具有可变传动比型的齿轮齿条机构。转向操纵控制装置具有转向操纵角运算电路,上述转向操纵角运算电路从通过相对角传感器检测出的上述马达的旋转角中,减去考虑理论上的相对行程将通过绝对角传感器检测出的转向操纵角换算为上述马达的旋转角而得的换算值,来运算与转向操纵中立位置对应的马达的旋转角即马达中点,并基于该运算出的马达中点和通过上述相对角传感器检测出的上述马达的旋转角,以绝对角运算转向操纵角。为了抑制针对通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程的偏移量对上述马达中点的运算造成的影响,上述转向操纵角运算电路根据上述偏移量,运算针对上述马达中点的修正量。
存在针对转向操纵角的实际上的相对行程因转向操纵机构的各构成部件的尺寸公差或者组装公差而和针对转向操纵角的理论上的相对行程不同的担忧。因此,担忧使用基于理论上的相对行程的换算值获得的马达中点也成为和实际的马达中点不同的值。针对该点,根据上述结构,为了抑制针对转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程的偏移量对马达中点的运算造成的影响,根据该偏移量运算针对马达中点的修正量。通过使用反映了该修正量的最终的马达中点,能够确保基于通过相对角传感器检测出的马达的旋转角的转向操纵绝对角的运算精度。
本发明的其他方式也可以为,在上述方式的转向操纵控制装置中,上述转向操纵角运算电路检测针对通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的上述换算值、与针对通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的实际上的上述马达的旋转角的差,来作为上述偏移量,并使该检测出的差作为上述修正量反映于上述马达中点。
针对通过绝对角传感器检测出的转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程的偏移量表现为,基于理论上的相对行程的换算值(马达的旋转角)与针对转向操纵角的实际上的上述马达的旋转角的差。因此,如上述结构那样,使基于理论上的相对行程的换算值与针对转向操纵角的实际上的上述马达的旋转角的差,作为修正量反映于马达中点,能够获得更加正确的马达中点。
本发明的又一其他方式也可以为,在上述方式的转向操纵控制装置中,上述转向操纵角运算电路检测针对通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的上述马达的旋转角的实际上的斜率的变化点处的转向操纵角、与针对通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的相对行程的理论上的斜率的变化点处的转向操纵角的差,来作为上述偏移量,并使将该检测出的转向操纵角的差换算为上述马达的旋转角而得的值作为上述修正量反映于上述马达中点。
针对通过绝对角传感器检测出的转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程的偏移量表现为,针对转向操纵角的马达的旋转角的实际上的斜率的变化点处的转向操纵角、与针对转向操纵角的相对行程的理论上的斜率的变化点处的转向操纵角的差。因此,如上述结构那样,使将实际上的斜率的变化点处的转向操纵角与理论上的斜率的变化点处的转向操纵角的差换算为马达的旋转角而得的值,作为修正量,反映于马达中点,能够获得更加正确的马达中点。
本发明的又一其他方式也可以为,在上述方式的转向操纵控制装置中,上述转向操纵角运算电路检测针对通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的上述换算值、与针对通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的实际上的上述马达的旋转角的差的积分值,来作为上述偏移量,并根据该检测出的积分值,运算上述修正量。
如该结构那样,使基于理论上的相对行程的换算值、与针对转向操纵角的实际上的上述马达的旋转角的差的积分值所对应的修正量,反映于马达中点,能够获得更加正确的马达中点。
本发明的又一其他方式也可以为,在上述方式的转向操纵控制装置中,理论上的上述相对行程如以下那样设定。例如,理论上的上述相对行程设定为,在转向操纵角的绝对值为第一转向操纵角以下的转向操纵中立位置附近的第一区域中,理论上的上述相对行程以第一相对行程恒定。另外,理论上的上述相对行程设定为,在转向操纵角的绝对值比上述第一转向操纵角大且为第二转向操纵角以下的第二区域中,随着转向操纵角的绝对值增大,理论上的上述相对行程逐渐增大。另外,理论上的上述相对行程设定为,在转向操纵角的绝对值成为比上述第二转向操纵角大的值的转向操纵极限位置附近的第三区域中,理论上的上述相对行程以第二相对行程恒定。此时,优选当通过上述绝对角传感器检测出的转向操纵角的绝对值经由上述积分值相对于转向操纵角的变化而非线性地变化的角度区域,到达上述积分值相对于转向操纵角的变化而线性地变化的角度区域、或者上述积分值成为恒定的角度区域时,上述转向操纵角运算电路运算与上述积分值对应的上述修正量。
当通过绝对角传感器检测出的转向操纵角是与转向操纵中立位置对应的转向操纵角附近的值时,和是与转向操纵极限位置对应的转向操纵角附近的值时,针对转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程容易一致。这是因为,和通过绝对角传感器检测出的转向操纵角的绝对值是相对行程相对于转向操纵角变化的第二区域内的值的情况相比,难以受到转向操纵机构的各构成部件的尺寸公差或者组装公差的影响。而且,当针对转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程一致时,在考虑理论上的相对行程将通过绝对角传感器检测出的转向操纵角换算为马达的旋转角而得的换算值、与针对通过绝对角传感器检测出的转向操纵角的实际上的马达的旋转角之间,难以产生差。与此相对,当针对转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程不一致时,在基于针对转向操纵角的理论上的相对行程的换算值、与针对转向操纵角的实际上的马达的旋转角之间,容易产生差。
而且,在基于针对转向操纵角的理论上的相对行程的换算值、与针对转向操纵角的实际上的上述马达的旋转角之间,存在差时,上述积分值也相对于转向操纵角的增加而增加。当上述的差相对于转向操纵角的变化恒定时,上述积分值相对于转向操纵角的增加而线性地增加。另外,当上述的差相对于转向操纵角的变化而变化时,上述积分值相对于转向操纵角的增加而非线性地增加。与此相对,在基于针对转向操纵角的理论上的相对行程的换算值、与针对转向操纵角的实际上的上述马达的旋转角之间,不存在差时,上述积分值的增加量相对于转向操纵角的增加成为零。
这里,上述积分值相对于转向操纵角的变化而非线性地变化的角度区域包含相对行程相对于转向操纵角变化的角度区域。这是因为,相对行程相对于转向操纵角变化的角度区域是最容易受到转向操纵机构的各构成部件的尺寸公差等的影响的区域,所以上述的差相对于转向操纵角的变化未被维持为恒定的值的可能性很高。因此,上述积分值相对于转向操纵角的变化而非线性地变化的角度区域可以说是,在整个转向操纵范围中,在基于针对转向操纵角的理论上的相对行程的换算值、与针对转向操纵角的实际上的马达的旋转角之间的差中,最能反映转向操纵机构的各构成部件的尺寸公差等的影响的区域。
因此,如上述结构那样,在通过绝对角传感器检测出的转向操纵角的绝对值经由上述积分值相对于转向操纵角的变化而非线性地变化的角度区域,到达上述积分值相对于转向操纵角的变化而线性地变化的角度区域、或者上述积分值成为恒定的角度区域时的上述积分值中,在整个转向操纵范围中,最容易受到转向操纵机构的各构成部件的尺寸公差等的影响的角度区域中的差被反映。使反映了该差的上述积分值所对应的修正量反映于马达中点,由此能够获得更加正确的马达中点。
本发明的又一其他方式也可以为,在上述方式的转向操纵控制装置中,具有:第一运算电路,其根据转向操纵扭矩运算针对上述马达的第一控制量;第二运算电路,其基于转向操纵角运算第二控制量,来作为针对上述马达的补偿控制量;和第三运算电路,其将上述第一控制量和上述第二控制量相加,来运算针对上述马达的最终的控制量。此时,优选上述第二运算电路使用通过上述转向操纵角运算电路运算的转向操纵角,来运算上述第二控制量。
根据该结构,基于更加正确的转向操纵角,运算针对马达的第二控制量。能够基于反映了该适当的第二控制量的最终的控制量,适当地控制马达。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述,本发明的上述和其它特征及优点会变得更加清楚,其中,相同的附图标记表示相同的要素,其中,
图1是供转向操纵控制装置的第一实施方式搭载的电动助力转向装置的简要结构图。
图2中的图表A是表示第一实施方式中的转向操纵角和相对行程的关系的映射图,图表B是表示第一实施方式中的转向操纵角和换算值的关系的映射图。
图3是第一实施方式中的电子控制装置(ECU)的控制框图。
图4是第一实施方式中的电流指令值运算电路的控制框图。
图5是第一实施方式中的转向操纵角运算电路的控制框图。
图6中的图表A是表示第一实施方式中的转向操纵角和相对行程的关系的映射图,图表B是表示第一实施方式中的转向操纵角和换算值的关系的映射图。
图7中的图表A是表示第二实施方式中的转向操纵角和相对行程的关系的映射图,图表B是表示第二实施方式中的转向操纵角和换算值的关系的映射图。
图8是表示第三实施方式中的转向操纵角的绝对值和积分值的关系的图表。
图9是表示第三实施方式中的积分值和修正角度的关系的映射图。
具体实施方式
以下,说明将本发明的转向操纵控制装置具体化为电动助力转向装置(以下称为EPS)的控制装置的第一实施方式。
如图1所示,EPS1具有:转向操纵机构20,其基于驾驶员的转向操纵改变车辆的行进方向;转向操纵辅助机构21,其辅助驾驶员的转向操纵;和作为转向操纵控制装置的ECU(电子控制装置)22,其控制转向操纵辅助机构21的工作。
如图1所示,转向操纵机构20具备:转向轴3,其供方向盘2固定;和齿条轴5,其对应于转向轴3的旋转在轴向往复移动。转向轴3通过从方向盘2侧依次连结柱轴7、中间轴8和小齿轮轴9而构成。齿条轴5和小齿轮轴9相互交叉设置。通过在小齿轮轴9设置的小齿轮齿9a和在齿条轴5设置的第一齿条齿5a啮合,构成第一齿轮齿条机构11。在齿条轴5的两端分别经由横拉杆12连结有转向轮13的转向节。因此,转向轴3随着操作方向盘2的旋转通过第一齿轮齿条机构11转换为齿条轴5在轴向上的往复移动,该往复移动经由横拉杆12传递至转向节,由此改变转向轮13的转向角。
作为第一齿轮齿条机构11,采用了可变传动比(Variable gear ratio)型的齿轮齿条机构。即,第一齿条齿5a的规格(齿的间距和压力角等)设定为,在齿条轴5中的设置有第一齿条齿5a的部分,从与方向盘2的转向操纵中立位置对应的中央附近开始,朝向左右的转向操纵极限位置即行程末端附近,相对行程连续增大。这里,相对行程是指当小齿轮轴9(方向盘2)旋转了一圈时齿条轴5的移动距离。转向操纵角θs和相对行程的关系如以下所述。
如图2中的图表A所示,在转向操纵角θs的绝对值为第一转向操纵角θs1以下的转向操纵中立位置附近的区域A中,相对行程Cf设定为第一相对行程Cf1(恒定)。另外,在转向操纵角θs的绝对值比第一转向操纵角θs1大且为第二转向操纵角θs2以下的区域B中,相对行程Cf设定为随着转向操纵角θs的绝对值增大而逐渐增大。另外,在转向操纵角θs的绝对值比第二转向操纵角θs2大且为第三转向操纵角θs3以下的行程末端附近的区域C中,相对行程Cf设定为第二相对行程Cf2(恒定)。第二相对行程Cf2是比第一相对行程Cf1大的值。
此外,在图2中的图表A中,用正值表示以转向操纵中立位置(θs=0)为基准进行了右转向操纵时的转向操纵角θs,同样地,用负值表示进行了左转向操纵时的转向操纵角θs。通过这样设定针对转向操纵角θs的相对行程Cf,随着转向操纵角θs的绝对值增大,转向轮13的转向角更大变化。因此,能够确保前进行驶时或者高速行驶时的操纵性,并且能够提高静止转向时或者低速行驶时的方向盘2的操作性。
如图1所示,转向操纵辅助机构21具备成为其驱动源的马达23、和经由蜗轮蜗杆等减速机构24与马达23连结的小齿轮轴25。作为马达23,例如采用了三相的无刷马达。在马达23设置有旋转变压器等相对角传感器26。相对角传感器26以360°的范围的相对角检测马达23的旋转角θm。另外,齿条轴5和小齿轮轴25相互交叉设置。通过在小齿轮轴25设置的小齿轮齿25a和在齿条轴5设置的第二齿条齿5b啮合,构成作为动力转换机构的第二齿轮齿条机构27。马达23的旋转通过减速机构24被减速,该减速的马达23的旋转力传递至小齿轮轴25。该小齿轮轴25的旋转通过第二齿轮齿条机构27转换为齿条轴5在轴向上的往复移动,由此辅助方向盘2的操作。
第二齿条齿5b的规格设定为,遍及齿条轴5中的设置有第二齿条齿5b的整个区域相同。ECU22基于车载传感器的检测结果控制马达23的工作。作为车载传感器,除上述相对角传感器26之外,例如还存在扭矩传感器31、车速传感器32和转向传感器33。扭矩传感器31具有在柱轴7设置的扭杆31a。扭矩传感器31基于扭杆31a的扭转角,检测施加于转向轴3的转向操纵扭矩Th。车速传感器32检测车辆的行驶速度即车速V。转向传感器33设置在柱轴7中的扭矩传感器31与方向盘2之间的部分。转向传感器33是绝对角传感器,以超过360°的范围的绝对角检测方向盘2(转向轴3)的旋转角即转向操纵角θs。
ECU22基于转向操纵扭矩Th和车速V,运算目标辅助力,为了使转向操纵辅助机构21产生该目标辅助力而控制向马达23的供电。另外,ECU22基于通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs和通过相对角传感器26检测出的马达23的旋转角θm,运算转向操纵绝对角,并使用运算出的转向操纵绝对角,执行用于实现更优越的转向操纵感的补偿控制。
接下来,详细说明ECU22。如图3所示,ECU22具备驱动电路(变频器电路)41和MPU(Micro-Processing Unit:微处理单元)42。
驱动电路41基于由MPU42生成的马达控制信号Sc(PWM驱动信号),将从作为直流电源的电池(+B)供给的直流电转换为三相交流电。所转换的三相交流电经由各相的供电路径43供给至马达23。在各相的供电路径43设置有电流传感器44。这些电流传感器44检测在各相的供电路径43产生的实际的电流值Im。
MPU42具备电流指令值运算电路51和马达控制信号生成电路52。电流指令值运算电路51基于转向操纵扭矩Th和车速V,运算电流指令值I*。电流指令值I*表示为了产生与转向操纵扭矩Th和车速V对应的适当大小的目标辅助力而所需的应向马达23供给的电流的目标值。马达控制信号生成电路52基于电流指令值I*、实际的电流值Im和马达23的旋转角θm,进行电流的反馈控制,以使实际的电流值Im追随于电流指令值I*。马达控制信号生成电路52求出电流指令值I*和实际的电流值Im的偏差,以消除该偏差的方式生成马达控制信号Sc。通过驱动电路41将与马达控制信号Sc对应的电流供给至马达23,由此马达23产生与目标辅助力对应的旋转力。
接下来,详细说明电流指令值运算电路51。如图4所示,电流指令值运算电路51具备基本辅助控制量运算电路61、补偿控制量运算电路62和加法器63。
基本辅助控制量运算电路61基于转向操纵扭矩Th和车速V,运算基本辅助控制量I1*(电流值),来作为电流指令值I*的第一成分。基本辅助控制量I1*是用于产生与转向操纵扭矩Th和车速V对应的适当大小的目标辅助力的基础成分。基本辅助控制量运算电路61使用储存在ECU22的存储装置(省略图示)的辅助特性映射,运算基本辅助控制量I1*。辅助特性映射是用于基于转向操纵扭矩Th和车速V运算基本辅助控制量I1*的车速感应型的三维映射,被设定为计算值(绝对值)随着转向操纵扭矩Th的绝对值增大、或者随着车速V变慢而增大的基本辅助控制量I1*。
为了实现更优越的转向操纵感,补偿控制量运算电路62执行针对基本辅助控制量I1*的补偿控制。作为该补偿控制,例如存在使方向盘2复原至转向操纵中立位置的转向返回控制。
补偿控制量运算电路62基于转向操纵扭矩Th、车速V、转向操纵角θs(或者转向操纵速度ωs),运算用于补偿方向盘2的返回特性的补偿控制量I2*(电流值)。该补偿控制量I2*是电流指令值I*的第二成分。
作为针对基本辅助控制量I1*的修正处理,加法器63通过在基本辅助控制量I1*上加上补偿控制量I2*,运算电流指令值I*。通过使用补偿控制量I2*修正基本辅助控制量I1*,来补偿由路面反作用力引起的回正力矩的多或少。这是因为对应于补偿控制量I2*产生使方向盘2朝向向转向操纵中立位置返回的方向的辅助力。
这里,对于作为转向传感器33使用的绝对角传感器,存在分辨率低于检测马达23的旋转角θm的相对角传感器26的情况。因此,如图4中双点划线所示,在电流指令值运算电路51设置有转向操纵角运算电路70。转向操纵角运算电路70基于通过相对角传感器26检测出的马达23的旋转角θm,运算转向操纵绝对角。该转向操纵绝对角作为在补偿控制量运算电路62中使用的转向操纵角,被运算为超过360°的范围的绝对角。补偿控制量运算电路62使用通过转向操纵角运算电路70运算的转向操纵绝对角,运算补偿控制量I2*。
接下来,详细说明转向操纵角运算电路70。如图5所示,转向操纵角运算电路70具有中点运算电路71、修正量运算电路72、加法器73和绝对角运算电路74。
在车辆行驶用的驱动源被启动之后不久,中点运算电路71使用通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs、和通过相对角传感器26检测出的马达23的旋转角θm,运算马达中点θm01。马达中点θm01是指方向盘2位于车辆前进时的转向操纵中立位置时的转向操纵角θs(操纵角中点)所对应的马达23的旋转角θm。中点运算电路71使用存储在ECU22的存储装置(省略图示)的换算映射,运算马达中点θm01。
如图2中的图表B所示,换算映射Mc规定通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs和换算值θsm的关系。换算值θsm是考虑理论上的相对行程Cf将通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs换算为马达23的旋转角θm而得的值。换算值θsm通过在转向操纵角θs上乘以在该转向操纵角θs下马达23的旋转量与转向轴3的旋转量之比而求出。
换算映射Mc的特性如以下所述。即,在相对行程Cf是第一相对行程Cf1(恒定)的区域A中,随着转向操纵角θs的绝对值增大,换算值θsm的绝对值对应于第一相对行程Cf1而线性地增大。另外,在相对行程Cf随着转向操纵角θs的绝对值增大而连续增大的区域B中,随着转向操纵角θs的绝对值增大,换算值θsm的绝对值非线性地增大。这是因为马达23的旋转量与转向轴3的旋转量之比对应于相对行程Cf的值而变化。另外,在相对行程Cf是第二相对行程Cf2(恒定)的区域C中,随着转向操纵角θs的绝对值增大,换算值θsm的绝对值对应于第二相对行程Cf2而线性地增大。
如下式(A)所示,中点运算电路71从通过相对角传感器26检测出的马达23的旋转角θm中,减去基于换算映射Mc获得的换算值θsm,来运算马达中点θm01。但是,一旦运算出马达中点θm01以后,中点运算电路71停止马达中点θm01的运算。
θm01=θm-θsm (A)
这样,相对行程Cf对应于转向操纵角θs变化,基于此,运算马达中点θm01,由此理论上无论运算马达中点θm01时的转向操纵角θs是什么角度,均能确保马达中点θm01的运算精度。即,基于之前的式(A)运算的马达中点θm01成为近似于方向盘2实际上被转向操纵至转向操纵中立位置时的马达23的旋转角θm(实际的马达中点)的值。
但是,在中点运算电路71中,担忧以下情况。
如图6的图表A所示,因EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差,对于转向操纵角θs和相对行程Cf的关系而言,担忧在图6的图表A中实线的特性线L1、L2所示的实际上的关系、和在图6的图表A中双点划线的特性线L0所示的理论上的关系存在不同。特别是,在相对行程Cf对应于转向操纵角θs变化的区域(图2的图表A中的区域B)中,更大地显现出EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差对相对行程Cf的影响。
例如,如特性线L1所示,针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的相对行程Cf成为小于特性线L0所示的理论上的相对行程Cf的值。此时,在针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的相对行程Cf和理论上的相对行程Cf之间,存在差δ1。但是,当转向操纵角θs的绝对值为第一转向操纵角θs1以下时,和转向操纵角θs的绝对值为第四转向操纵角θs4(>θs2)以上时,针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的相对行程Cf和理论上的相对行程Cf彼此一致。
另外,如特性线L2所示,还存在如下情况,即,针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的相对行程Cf成为大于特性线L0所示的理论上的相对行程Cf的值。此时,在针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的相对行程Cf和理论上的相对行程Cf之间,产生差δ2。但是,当转向操纵角θs的绝对值为第五转向操纵角θs5(<θs1)以下时,和转向操纵角θs的绝对值为第二转向操纵角θs2以上时,针对转向操纵角θs的、实际上的相对行程Cf和理论上的相对行程Cf彼此一致。
即,在图6的图表A所示的例子中,担忧当转向操纵角θs的绝对值是下式(B)、(C)的范围外的值时,针对转向操纵角θs的实际上的相对行程Cf和理论上的相对行程Cf不同。
0≤│θs│≤│θs5│ (B)
│θs4│≤│θs│≤│θs3│ (C)
这里,换算映射Mc规定通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs、和考虑理论上的相对行程Cf将该转向操纵角θs换算为马达23的旋转角θm而得的换算值θsm的关系。因此,担忧通过换算映射Mc规定的转向操纵角θs和换算值θsm(马达23的旋转角θm)的理论上的关系不同于实际上的转向操纵角θs和马达23的旋转角θm的关系。
例如,在图6的图表A中,如特性线L1所示,当针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的相对行程Cf成为小于特性线L0所示的理论上的相对行程Cf的值时,针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的马达23的旋转角θm和理论上的换算值θsm的关系如以下所述。即,在图6的图表B中,如特性线L11所示,针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的马达23的旋转角θm成为小于特性线L10所示的理论上的换算值θsm的值。此时,在特性线L11所示的实际上的马达23的旋转角θm与特性线L10所示的理论上的换算值θsm之间,产生差δθ1。
另外,在图6的图表A中,当特性线L2所示的实际上的相对行程Cf成为大于特性线L0所示的理论上的相对行程Cf的值时,针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的马达23的旋转角θm和理论上的换算值θsm的关系如以下所述。即,在图6的图表B中,如特性线L12所示,针对转向操纵角θs的绝对值的、实际上的马达23的旋转角θm成为大于特性线L10所示的理论上的换算值θsm的值。此时,在特性线L12所示的实际上的马达23的旋转角θm与特性线L10所示的理论上的换算值θsm之间,产生差δθ2。
因此,担忧使用基于换算映射Mc的换算值θsm得到的马达中点θm01对应于EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差而成为和实际的马达中点不同的值。
因此,出于抑制针对转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf和实际上的相对行程Cf的偏移量对马达中点θm01的运算造成的影响的目的,在转向操纵角运算电路70设置有修正量运算电路72和加法器73。
修正量运算电路72使用通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs和通过相对角传感器26检测出的马达23的旋转角θm,运算修正角度θm02。修正角度θm02是针对通过中点运算电路71运算出的马达中点θm01的修正量,基于消除针对转向操纵角θs的绝对值的理论上的换算值θsm(马达23的旋转角θm)和实际上的马达23的旋转角θm的差的观点来运算。
修正量运算电路72运算与通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs对应的理论上的马达23的旋转角θm(=换算值θsm)。修正量运算电路72例如使用下式(D)运算马达23的旋转角θm。
θm(理论值)=θs×Gr (D)
其中,Gr是将第一齿轮齿条机构11的减速比、第二齿轮齿条机构27的减速比和减速机构24的减速比合计得到的减速比。第一齿轮齿条机构11的减速比能够如以下那样求出。即,利用图6的图表A所示的转向操纵角θs的绝对值和相对行程Cf的关系,求出与通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs对应的理论上的相对行程Cf,基于所求的相对行程Cf运算(换算)第一齿轮齿条机构11的减速比。图6的图表A所示的转向操纵角θs的绝对值和相对行程Cf的关系预先储存在ECU22的存储装置。
修正量运算电路72如下式(E)所示那样运算通过相对角传感器26检测出的实际的马达23的旋转角θm与基于之前的式(D)运算的理论上的马达23的旋转角θm的差,来作为修正角度θm02。修正角度θm02成为和因EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差而产生的针对转向操纵角θs的实际上的马达23的旋转角θm与理论上的换算值θsm(马达23的旋转角θm)的差δθ1、δθ2(参照图6的图表B)相同的值或者近似的值。
θm02=θm(实际值)-θm(理论值) (E)
作为针对通过中点运算电路71运算的马达中点θm01的修正处理,加法器73将该马达中点θm01和通过修正量运算电路72运算的修正角度θm02相加,运算最终的马达中点θm0。
绝对角运算电路74使用通过加法器73运算的最终的马达中点θm0,基于马达23的旋转角θm运算转向操纵绝对角θsab。绝对角运算电路74将最终的马达中点θm0作为基准点,基于马达23的旋转角θm从基准点开始的变化量,以超过360°的范围的绝对角运算马达23的旋转角θm。
马达23和转向轴3经由第一齿轮齿条机构11、第二齿轮齿条机构27和减速机构24而连动。因此,在马达23的旋转角θm与转向轴3(方向盘2)的旋转角即转向操纵角θs之间,存在相关关系。因此,能够基于马达23的旋转角θm求出转向操纵绝对角θsab。
使用通过修正量运算电路72运算的修正角度θm02,修正通过中点运算电路71运算的马达中点θm01,由此获得以下的作用。
即,通过将由中点运算电路71运算的马达中点θm01和由修正量运算电路72运算的修正角度θm02相加,能够获得和实际的马达中点相同或者近似的值的最终的马达中点θm0。这是因为修正角度θm02的绝对值成为和理论上的换算值θsm与实际上的马达23的旋转角θm的差δθ1、δθ2的绝对值相同的值或者近似的值。
这里,如下式(F)所示,在通过中点运算电路71运算的马达中点θm01上加上修正角度θm02、和对理论上的换算值θsm加上修正角度θm02相同。但是,下式(F)基于之前的式(A)。
θm01+θm02=(θm-θsm)+θm02
=θm-(θsm+θm02) (F)
例如,当实际上的换算值θsm是特性线L11所示的正值时,特性线L10所示的理论上的换算值θsm成为比特性线L11所示的实际上的换算值θsm大的值。因此,基于之前的式(E)运算的修正角度θm02成为和特性线L11所示的实际上的换算值θsm与特性线L10所示的理论上的换算值θsm之间的差δθ1对应的负值。因此,通过在特性线L10所示的理论上的换算值θsm上加上作为负值的修正角度θm02,特性线L10所示的理论上的换算值θsm被修正为特性线L11所示的实际上的换算值θsm。即,转向操纵角θs的绝对值和换算值θsm的绝对值的关系从特性线L10所示的特性,向和特性线L11所示的特性相同或者近似的特性改变。因此,将实际上的换算值θsm应用于之前的式(A)获得的最终的马达中点θm0并非与针对转向操纵角θs的绝对值的理论上的相对行程Cf对应的值,而是成为与反映了EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差的实际上的相对行程Cf对应的值。
另外,当实际上的换算值θsm是特性线L12所示的正值时,特性线L10所示的理论上的换算值θsm成为比特性线L12所示的实际上的换算值θsm小的值。因此,基于之前的式(E)运算的修正角度θm02成为与特性线L12所示的实际上的换算值θsm与特性线L10所示的理论上的换算值θsm之间的差δθ2对应的正值。因此,通过在特性线L10所示的理论上的换算值θsm上加上作为正值的修正角度θm02,特性线L10所示的理论上的换算值θsm被修正为特性线L12所示的实际上的换算值θsm。即,转向操纵角θs的绝对值和换算值θsm的绝对值的关系从特性线L10所示的特性,向和特性线L12所示的特性相同或者近似的特性改变。因此,将实际上的换算值θsm应用于之前的式(A)获得的最终的马达中点θm0并非与针对转向操纵角θs的绝对值的理论上的相对行程Cf对应的值,而是成为与反映了EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差的实际上的相对行程Cf对应的值。
因此,根据第一实施方式,能够获得以下效果。
(1)为了抑制针对转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf和实际上的相对行程Cf的偏移量对马达中点θm0的运算造成的影响,根据该偏移量,运算针对通过中点运算电路71运算的马达中点θm01的修正角度θm02。反映了该修正角度θm02的最终的马达中点θm0成为与EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差对应的更正确的值。因此,通过使用更正确的马达中点θm0,能够提高基于通过相对角传感器26检测出的马达23的旋转角θm的转向操纵绝对角θsab的运算精度。
(2)针对通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf和实际上的相对行程Cf的偏移量表现为,基于理论上的相对行程Cf的换算值θsm(马达23的旋转角θm)与针对转向操纵角θs的实际上的马达23的旋转角θm的差。因此,使基于理论上的相对行程Cf的换算值θsm与针对转向操纵角θs的实际上的马达23的旋转角θm的差,作为修正角度θm02反映于通过中点运算电路71运算出的马达中点θm01,由此能够最终获得更加正确的马达中点θm0。
(3)运算基于之前的式(D)运算的理论上的马达23的旋转角θm、与通过相对角传感器26检测出的实际的马达23的旋转角θm的差,作为修正角度θm02。通过采用该结构,在从方向盘2的转向操纵中立位置至左右的转向操纵极限位置为止的整个转向操纵范围中,能够即时修正通过中点运算电路71运算的马达中点θm01。
(4)可以在电流指令值运算电路51只设置修正量运算电路72和加法器73。因此,能够不使ECU22的结构复杂地确保马达中点θm0,进而确保转向操纵绝对角θsab的精度。
接下来,说明转向操纵控制装置的第二实施方式。本实施方式具有基本和之前的图1~图5所示的第一实施方式相同的结构。在针对通过中点运算电路71运算的马达中点θm01的修正角度θm02的运算方法这点上,本实施方式和第一实施方式不同。
理论上,针对转向操纵角θs的相对行程Cf的斜率的变化点(坐标值)处的X轴值即转向操纵角θs、和针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点(坐标值)处的X轴值即转向操纵角θs彼此一致。与此相对,实际上,因EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差,针对转向操纵角θs的相对行程Cf的斜率的变化点处的X轴值即转向操纵角θs、和针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点处的X轴值即转向操纵角θs彼此不一致。在本实施方式中,着眼于该点,运算针对马达中点θm01的修正角度θm02。
顺便说一下,所谓针对转向操纵角θs的相对行程Cf的斜率,是指相对行程Cf相对于转向操纵角θs的单位变化量的变化量。另外,所谓针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率,是指换算值θsm相对于转向操纵角θs的单位变化量的变化量。另外,所谓变化点,是指成为换算值θsm相对于转向操纵角θs的单位变化量的变化量、或者相对行程Cf相对于转向操纵角θs的单位变化量的变化量被维持为恒定的区域、和上述换算值θsm或者相对行程Cf的变化量发生变化的区域的边界的图7的图表A上的坐标值。
如图7的图表A、图表B所示,理论上,针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点P101的X轴值、和针对转向操纵角θs的相对行程Cf的变化点P01的X轴值都以第一转向操纵角θs1的绝对值一致。另外,理论上,针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点P102的X轴值、和针对转向操纵角θs的相对行程Cf的变化点P02的X轴值都以第二转向操纵角θs2的绝对值一致。
在图7的图表A中,如特性线L1所示,当针对转向操纵角θs的实际上的相对行程Cf成为比特性线L0所示的理论上的相对行程Cf小的值时,针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点P111的X轴值、和针对转向操纵角θs的相对行程Cf的变化点P11的X轴值都以第六转向操纵角θs6的绝对值一致。但是,第六转向操纵角θs6的绝对值是比第一转向操纵角θs1的绝对值大、且比第二转向操纵角θs2的绝对值小的值。另外,此时,针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点P112的X轴值、和针对转向操纵角θs的相对行程Cf的变化点P12的X轴值都以第四转向操纵角θs4的绝对值一致。
在图7的图表A中,如特性线L2所示,当针对转向操纵角θs的实际上的相对行程Cf成为比特性线L0所示的理论上的相对行程Cf大的值时,针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点P121的X轴值、和针对转向操纵角θs的相对行程Cf的变化点P21的X轴值都以第五转向操纵角θs5的绝对值一致。另外,此时,针对转向操纵角θs的换算值θsm的斜率的变化点P122的X轴值、和针对转向操纵角θs的相对行程Cf的变化点P22的X轴值都以第七转向操纵角θs7的绝对值一致。但是,第七转向操纵角θs7的绝对值是比第六转向操纵角θs6的绝对值大、且比第二转向操纵角θs2的绝对值小的值。
这样,利用针对转向操纵角θs的马达23的旋转角θm的实际上的斜率的变化点因EPS1的各构成部件的尺寸公差或者组装公差而和针对转向操纵角θs的相对行程Cf的斜率的理论上的变化点不同的情况,修正量运算电路72如以下那样运算修正角度θm02。
修正量运算电路72基于通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs和通过相对角传感器26检测出的马达23的旋转角θm,以所确定的运算周期运算针对转向操纵角θs的马达23的旋转角θm的斜率。修正量运算电路72通过监视该运算出的斜率,检测该斜率的变化点P111、P112、P121、P122。修正量运算电路72检测从斜率相对于转向操纵角θs的变化被维持为恒定的状态向变化的状态进行了转移时的坐标值、和从斜率相对于转向操纵角θs的变化变化的状态向被维持为恒定的状态进行了转移时的坐标值,来作为变化点。
这里,在图7的图表A中,如特性线L1所示,研究如下情况,即,针对转向操纵角θs的绝对值的实际上的相对行程Cf成为比特性线L0所示的理论上的相对行程Cf小的值。
此时,转向操纵角θs的绝对值和实际上的马达23的旋转角θm的关系如图7的图表B的特性线L11所示。因此,例如,当将转向操纵中立位置作为起点而操作了方向盘时,在转向操纵角θs的绝对值到达第六转向操纵角θs6的时刻,出现斜率的变化点P111。
当检测出变化点P111时,修正量运算电路72如下式(G)所示那样运算变化点P111的X轴值即第六转向操纵角θs6的绝对值、与图7的图表A的特性线L0上所示的理论上的变化点P01的X轴值即第一转向操纵角θs1的绝对值的差δθx。顺便说一下,修正量运算电路72存储有在图7的图表A中特性线L0所示的针对转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf的特性。
δθx=θs6(实际值)-θs1(理论值) (G)
之后,修正量运算电路72使用总的减速比Gr,将差δθx换算为马达23的旋转角θm,来运算修正角度θm02。该修正角度θm02成为和理论上的特性线L10上的变化点P101的Y轴值(换算值θsm)与实际上的特性线L11上的变化点P111的Y轴值(旋转角θm)的差δθy相同的值或者近似的值。通过将由该修正量运算电路72运算的修正角度θm02和由中点运算电路71运算的马达中点θm01相加,能够获得和实际的马达中点相同或者近似的值的最终的马达中点θm0。
在以下的(G1)~(G3)的情况下,和检测出变化点P111的情况相同,修正量运算电路72也运算修正角度θm02。
(G1)在车辆行驶用的驱动源被启动之后不久,存在将变化点P111的X轴值与变化点P112的X轴值之间的位置作为起点朝向转向操纵角θs的绝对值增加的方向操作方向盘2的情况。此时,在转向操纵角θs的绝对值到达第四转向操纵角θs4的时刻,出现最初的变化点P112。
(G2)在车辆行驶用的驱动源被启动之后不久,存在将超过变化点P112的X轴值的绝对值的位置作为起点朝向转向操纵角θs的绝对值减少的方向操作方向盘2的情况。此时,在转向操纵角θs的绝对值到达第四转向操纵角θs4的时刻,出现最初的变化点P112。
(G3)在车辆行驶用的驱动源被启动之后不久,存在将变化点P111的X轴值与变化点P112的X轴值之间的位置作为起点朝向转向操纵角θs的绝对值减少的方向操作方向盘2的情况。此时,在转向操纵角θs的绝对值到达第六转向操纵角θs6的时刻,出现最初的变化点P111。
另外,在图7的图表A中,如特性线L2所示,当针对转向操纵角θs的实际上的相对行程Cf成为比特性线L0所示的理论上的相对行程Cf大的值时,检测出变化点P121、P122的情况下,和上述相同,修正量运算电路72也运算修正角度θm02。
因此,根据第二实施方式,不仅能够获得第一实施方式的(1)、(4)的效果,而且能够获得以下效果。
(5)针对通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf和实际上的相对行程Cf的偏移量表现为,针对转向操纵角θs的马达23的旋转角θm的实际上的斜率的变化点处的转向操纵角θs、与针对转向操纵角θs的相对行程Cf的理论上的斜率的变化点处的转向操纵角θs的差。因此,使将实际上的斜率的变化点处的转向操纵角θs与理论上的斜率的变化点处的转向操纵角θs的差换算为马达23的旋转角θm而得的值,作为修正角度θm02,反映于通过中点运算电路71运算出的马达中点θm01,由此能够最终获得更加正确的马达中点θm0。
接下来,说明转向操纵控制装置的第三实施方式。本实施方式具有基本和之前的图1~图5所示的第一实施方式相同的结构。在针对通过中点运算电路71运算的马达中点θm01的修正角度θm02的运算方法这点上,本实施方式和第一实施方式不同。
修正量运算电路72如下式(I)所示那样运算理论上的马达23的旋转角θm与通过相对角传感器26检测出的实际的马达23的旋转角θm的差δθm。其中,理论上的马达23的旋转角θm基于之前的式(D)运算。
δθm=θm(实际值)-θm(理论值) (I)
修正量运算电路72对基于式(I)运算的差δθm进行积分,基于该积分值δiv运算修正角度θm02。
这里,在之前的图6的图表A中,如特性线L1所示,举出针对转向操纵角θs的实际上的相对行程Cf成为比特性线L0所示的理论上的相对行程Cf小的值的情况,作为一个例子。此时,转向操纵角θs的绝对值和差δθm的积分值δiv的关系如以下所述。
如图8的图表所示,由于在方向盘2的位置以转向操纵中立位置(θs=0)为基准到达第一转向操纵角θs1的绝对值为止的期间,在旋转角θm的理论值与实际值之间不产生差δθm,所以积分值δiv相对于转向操纵角θs的绝对值的增加被维持为0(零)。由于在方向盘2的位置到达第一转向操纵角θs1的绝对值以后,到达第四转向操纵角θs4的绝对值为止的期间,在旋转角θm的理论值与实际值之间,产生不恒定的差δθm,所以积分值δiv相对于转向操纵角θs的绝对值的增加而非线性地逐渐增加。由于在方向盘2的位置到达第四转向操纵角θs4的绝对值以后,在旋转角θm的理论值与实际值之间,产生恒定的差δθm,所以积分值δiv相对于转向操纵角θs的绝对值的增加而线性地增加。
顺便说一下,如之前的图6的图表A所示,第一转向操纵角θs1是成为相对行程Cf的值相对于转向操纵角θs的绝对值的增加而变化的理论上的区域的起点的角度。第六转向操纵角θs6是成为相对行程Cf的值相对于转向操纵角θs的绝对值的增加而变化的实际上的区域的起点的角度。第四转向操纵角θs4是成为相对行程Cf的值相对于转向操纵角θs的绝对值的增加而变化的实际上的区域的终点的角度。
修正量运算电路72使用修正量运算映射Mr运算修正角度θm02。修正量运算映射Mr规定差δθm的积分值δiv和修正角度θm02的绝对值的关系。相对于积分值δiv的修正角度θm02基于将针对转向操纵角θs的绝对值的理论上的换算值θsm(马达23的旋转角θm)与实际上的马达23的旋转角θm的差消除的观点来设定。如图9的图表所示,修正量运算映射Mr具有修正角度θm02的绝对值随着积分值δiv增加而线性地增加的特性。
但是,修正量运算映射Mr中的积分值δiv成为如下值:即,通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs的绝对值经由积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而非线性地变化的角度区域(│θs1│~│θs4│),到达积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而线性地变化的角度区域(│θs4│~│θs3│)、或者积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化以零恒定的角度区域(0~│θs1│)时的值。作为具体的一个例子,修正量运算映射Mr中的积分值δiv是方向盘2的操纵角位置以转向操纵中立位置(θs=0)为基准到达第四转向操纵角θs4的绝对值以上的操纵角位置的时刻的值。
将通过修正量运算电路72运算的修正角度θm02和通过中点运算电路71运算的马达中点θm01相加,由此获得和实际的马达中点θm01更加近似的值的最终的马达中点θm0。
此外,在之前的图6的图表A中,如特性线L2所示,当针对转向操纵角θs的实际上的相对行程Cf成为比特性线L0所示的理论上的相对行程Cf大的值时,也能基于理论上的马达23的旋转角θm与实际的马达23的旋转角θm的差δθm的积分值δiv,运算修正角度θm02。
因此,根据第三实施方式,不仅能够获得第一实施方式的(1)、(4)的效果,而且能够获得以下效果。
(6)通过使和基于理论上的相对行程Cf的换算值θsm、与针对转向操纵角θs的实际上的马达23的旋转角θm的差δθm的积分值δiv对应的修正角度θm02,反映于通过中点运算电路71运算的马达中点θm01,由此能够最终获得更加正确的马达中点θm0。
(7)当通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs的绝对值经由积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而非线性地变化的角度区域(│θs1│~│θs4│),到达积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而线性地变化的角度区域(│θs4│~│θs3│)、或者积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化成为恒定的角度区域(0~│θs1│)时,修正量运算电路72运算与积分值δiv对应的修正角度θm02。
这里,在基于针对转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf的换算值θsm、与针对转向操纵角θs的实际上的马达23的旋转角θm之间,存在差δθm时,积分值δiv也相对于转向操纵角θs的绝对值的增加而增加。当差δθm的值相对于转向操纵角θs的变化恒定时,积分值δiv相对于转向操纵角θs的增加而线性地增加。另外,当差δθm的值相对于转向操纵角θs的变化而变化时,积分值δiv相对于转向操纵角θs的增加而非线性地增加。与此相对,在基于针对转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf的换算值θsm、与针对转向操纵角θs的实际上的马达23的旋转角θm之间,不存在差δθm时,积分值δiv的增加量相对于转向操纵角θs的绝对值的增加为零。
而且,积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而非线性地变化的角度区域包含相对行程Cf相对于转向操纵角θs变化的角度区域。这是因为,相对行程Cf相对于转向操纵角θs变化的角度区域是最容易受到转向操纵机构20的各构成部件的尺寸公差等的影响的区域,所以针对转向操纵角θs的变化的差δθm难以被维持为恒定的值。因此,积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而非线性地变化的角度区域可以说是,在整个转向操纵范围中,在基于针对转向操纵角θs的理论上的相对行程Cf的换算值θsm、与针对转向操纵角θs的实际上的马达23的旋转角θm之间的差δθm中,最能反映转向操纵机构20的各构成部件的尺寸公差等的影响的区域。
因此,在转向操纵角θs的绝对值经由积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而非线性地变化的角度区域,到达积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而线性地变化的角度区域、或者积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化成为恒定的角度区域时的积分值δiv中,在整个转向操纵范围中最容易受到转向操纵机构20的各构成部件的尺寸公差等的影响的角度区域中的差δθm被反映。与使反映了该差δθm的积分值δiv对应的修正角度θm02反映于马达中点θm01,由此能够获得更加正确的马达中点θm0。
顺便说一下,当通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs的绝对值经由积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而非线性地变化的角度区域(│θs1│~│θs4│)、到达行程末端附近的第三转向操纵角θs3的绝对值或者积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化成为恒定的角度区域(0~│θs1│)时,修正量运算电路72也可以运算与积分值δiv对应的修正角度θm02。在此时的积分值δiv中,针对转向操纵角θs的绝对值,积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而非线性地变化的角度区域(│θs1│~│θs4│)、和积分值δiv相对于转向操纵角θs的变化而线性地变化的角度区域(│θs4│~│θs3│)中的差δθm被反映。因此,能够使更适当的积分值δiv所对应的修正角度θm02反映于马达中点θm01。
另外,修正量运算电路72也可以在通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs的绝对值经由方向盘2的整个转向操纵范围之后,运算与积分值δiv对应的修正角度θm02。在此时的积分值δiv中,方向盘2的整个转向操纵范围中的δθm被反映。通过使更适当的积分值δiv所对应的修正角度θm02反映于马达中点θm01,能够获得更加正确的马达中点θm0。
此外,第一至第三实施方式也可以如以下那样改变来实施。
虽然基本辅助控制量运算电路61基于转向操纵扭矩Th和车速V运算基本辅助控制量I1*,但也可以不考虑车速V。
虽然以最终的马达中点θm0为基准,基于马达23的旋转角θm(相对角)运算马达23的超过360°的多圈的绝对角,并基于该运算出的马达23的绝对角,运算出转向操纵绝对角θsab,但也可以如以下那样。即,也可以使以最终的马达中点θm0为基准的马达23的绝对角为在EPS1的控制中所使用的转向操纵绝对角(所谓控制操纵角)。
虽然将转向操纵角运算电路70设置在电流指令值运算电路51,但也可以设置为与电流指令值运算电路51不同的运算电路。
与转向操纵角θs对应的相对行程Cf的变化方式也可以根据EPS1的产品规格等适当改变。例如,在图6的图表A的图表中,在从第一转向操纵角θs1至第三转向操纵角θs3为止的角度区域中,也可以随着转向操纵角θs的绝对值增大,以相对行程Cf连续增大的方式,或者以相对行程Cf连续变小的方式,改变第一齿条齿5a的规格。
虽然转向操纵辅助机构21经由第二齿轮齿条机构27,将马达23的旋转转换为齿条轴5的往复移动,但例如也可以经由滚珠丝杠机构等其他动力转换机构,将马达23的旋转转换为齿条轴5的往复移动。
中点运算电路71也可以不仅考虑针对转向操纵角θs的相对行程Cf,还考虑扭杆31a的扭转量,来运算马达中点θm01。扭杆31a的扭转量例如基于转向操纵扭矩Th和扭杆31a的弹性系数来运算。这样的话,能够运算更加正确的马达中点θm01,进而运算最终的马达中点θm0。
ECU22参照换算映射Mc,运算出将通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs换算为马达23的旋转角θm而得的换算值θsm,但也可以通过其他方法运算换算值θsm。例如,ECU22也可以基于将通过转向传感器33检测出的转向操纵角θs作为变量的函数式,运算换算值θsm。
作为第二齿轮齿条机构27,也可以采用可变传动比(Variable gear ratio)型的齿轮齿条机构。即,第二齿条齿5b的规格被设定为,根据齿条轴5的轴向位置而不同,由此相对行程(这里,小齿轮轴25旋转,进而马达23旋转了一圈时的齿条轴5的移动距离)根据小齿轮轴25的旋转角而变化,进而根据马达23的旋转角而变化。此时,换算映射Mc的换算值θsm考虑针对小齿轮轴9的旋转的理论上的相对行程和针对小齿轮轴25(马达23)的旋转的理论上的相对行程被设定。这样的话,当针对小齿轮轴9的旋转的相对行程、和针对小齿轮轴25(马达23)的旋转的相对行程不同时,通过使用换算映射Mc,能够获得针对转向操纵角θs的适当的换算值θsm,进而获得适当的马达中点θm01。
Claims (6)
1.一种转向操纵控制装置,根据转向操纵状态,控制产生施加于转向操纵机构的动力的马达,所述转向操纵机构具有可变传动比型的齿轮齿条机构,
所述转向操纵控制装置具有转向操纵角运算电路,所述转向操纵角运算电路从通过相对角传感器检测出的所述马达的旋转角中,减去考虑理论上的相对行程将通过绝对角传感器检测出的超过360°的范围的绝对角亦即转向操纵角换算为所述马达的旋转角而得的换算值,来运算与转向操纵中立位置对应的马达的旋转角即马达中点,并基于该运算出的马达中点和通过所述相对角传感器检测出的所述马达的旋转角,以超过360°的范围的绝对角运算转向操纵角,
其中,
为了抑制针对通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的理论上的相对行程和实际上的相对行程的偏移量对所述马达中点的运算造成影响,所述转向操纵角运算电路根据所述偏移量,运算针对所述马达中点的修正量。
2.根据权利要求1所述的转向操纵控制装置,其中,
所述转向操纵角运算电路检测针对通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的所述换算值、与针对通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的实际上的所述马达的旋转角的差,来作为所述偏移量,并使该检测出的差作为所述修正量反映于所述马达中点。
3.根据权利要求1所述的转向操纵控制装置,其中,
所述转向操纵角运算电路检测针对通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的、所述马达的旋转角的实际上的斜率的变化点处的转向操纵角、与针对通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的、相对行程的理论上的斜率的变化点处的转向操纵角的差,来作为所述偏移量,并使将该检测出的转向操纵角的差换算为所述马达的旋转角而得的值作为所述修正量反映于所述马达中点。
4.根据权利要求1所述的转向操纵控制装置,其中,
所述转向操纵角运算电路检测针对通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的所述换算值、与针对通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的实际上的所述马达的旋转角的差的积分值,来作为所述偏移量,并根据该检测出的积分值,运算所述修正量。
5.根据权利要求4所述的转向操纵控制装置,其中,
理论上的所述相对行程设定为:
在转向操纵角的绝对值为第一转向操纵角以下的转向操纵中立位置附近的第一区域中,理论上的所述相对行程以第一相对行程恒定,
在转向操纵角的绝对值比所述第一转向操纵角大且为第二转向操纵角以下的第二区域中,随着转向操纵角的绝对值增大,理论上的所述相对行程逐渐增大,
在转向操纵角的绝对值成为比所述第二转向操纵角大的值的转向操纵极限位置附近的第三区域中,理论上的所述相对行程以第二相对行程恒定,
当通过所述绝对角传感器检测出的转向操纵角的绝对值经由所述积分值相对于转向操纵角的变化而非线性地变化的角度区域,到达所述积分值相对于转向操纵角的变化而线形地变化的角度区域、或者所述积分值成为恒定的角度区域时,所述转向操纵角运算电路运算与所述积分值对应的所述修正量。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的转向操纵控制装置,还具有:
第一运算电路,其根据转向操纵扭矩运算针对所述马达的第一控制量;
第二运算电路,其基于转向操纵角运算第二控制量,来作为针对所述马达的补偿控制量;和
第三运算电路,其将所述第一控制量和所述第二控制量相加,来运算针对所述马达的最终的控制量,
其中,
所述第二运算电路使用通过所述转向操纵角运算电路运算的转向操纵角,来运算所述第二控制量。
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