CN112805204B - 电动助力转向控制装置 - Google Patents
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Abstract
提供能够改善转向感觉的电动助力转向控制装置。在电池(12)处于通常电压的范围内的情况下,将增益目标值设定为通常值,在电池(12)的电压处于通常电压的范围外的情况下,将增益目标值设定为小于通常值的值。然后,判定在电池(12)的电压从通常电压的范围外恢复到范围内时设定的增益是否比规定阈值大,在判定为比规定阈值大的情况下,以立即增加到增益目标值的方式进行增益的设定。另一方面,在判定为是规定阈值以下的情况下,以逐渐增加到增益目标值的方式进行增益的设定。
Description
技术领域
本发明涉及电动助力转向控制装置。
背景技术
以往,提出了当检测到马达、转矩传感器等硬件的电异常时降低辅助力的电动助力转向控制装置(例如,参照专利文献1)。在专利文献1记载的电动助力转向控制装置中,在检测到电异常之后,在不再检测到电异常时,异常持续时间不足规定时间的情况下,立即增加辅助力。由此,防止带来方向盘急剧变重这样的转向感觉。并且,在异常持续时间为规定时间以上的情况下,逐渐增加辅助力。由此,防止带来方向盘急剧变轻的转向感觉。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第4581535号
发明内容
发明要解决的课题
但是,在这样的电动助力转向控制装置中,要求进一步改善转向感觉。
本发明着眼于上述这样的方面,其目的在于提供能够改善转向感觉的电动助力转向控制装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明的一个方式主旨在于,具有:(a)马达,其从电池被供给电力,输出用于对基于方向盘的转向进行辅助的辅助力;(b)电池用电压传感器,其检测电池的电压;(c)目标值设定部,其基于电池用电压传感器所检测出的电压来设定增益目标值,该增益目标值是用于控制马达所输出的辅助力的增益的目标值;(d)增益设定部,其基于目标值设定部所设定的增益目标值来设定增益;(e)转矩传感器,其检测基于方向盘的转向转矩;(f)控制部,其基于增益设定部所设定的增益和转矩传感器所检测出的转向转矩,对马达所输出的辅助力进行控制,(g)在电池用电压传感器所检测出的电压处于预先确定的通常电压的范围内的情况下,目标值设定部将增益目标值设定为预先确定的通常值,在该电压处于通常电压的范围外的情况下,将增益目标值设定为小于通常值的值,(h)增益设定部判定在电池用电压传感器所检测出的电压从通常电压的范围外恢复到范围内时由增益设定部设定的增益即恢复时设定增益是否比预先确定的规定阈值大,在判定为比规定阈值大的情况下,以立即增加到增益目标值的方式进行增益的设定,在判定为是规定阈值以下的情况下,以逐渐增加到增益目标值的方式进行增益的设定。
发明效果
根据本发明的一个方式,例如,在电池的电压恢复到通常电压的范围内时的增益较大的情况下,增益立即增加到增益目标值,因此能够缩短感觉方向盘沉重的时间。并且,在电池的电压恢复到通常电压的范围内时的增益较小的情况下,增益逐渐增加到增益目标值,因此能够防止方向盘急剧变轻。因此,能够提供可改善转向感觉的电动助力转向控制装置。
附图说明
图1是示出本实施方式的电动助力转向控制装置的结构的图。
图2是示出ECU的内部结构的图。
图3是示出MCU的内部结构的图。
图4是示出增益设定处理的流程图。
图5是示出电池的电压的变动的情形的图,(a)是示出起动机的动作状态的图,(b)是示出电池的电压的变动状态的图。
图6是示出电动助力转向控制装置的动作的图,(a)是示出电池的电压的图,(b)是示出增益目标值的图,(c)是示出增益的图。
图7是示出变形例的MCU的内部结构的图。
图8是示出第1恢复速度的设定处理的流程图。
图9是示出增益的恢复状态的图。
图10是示出增益的恢复状态的图。
图11是示出变形例的电动助力转向控制装置的结构的图。
具体实施方式
在现有的电动助力转向控制装置中,本发明人等发现了以下课题。在现有的电动助力转向控制装置中,当如图5所示那样与发动机连接的起动机起动时,在起动机中瞬间流过较大的电流,电池的电压下降。而且,由于电池的电压下降,辅助力降低,有可能带来方向盘急剧变重的操作感觉。
并且,当越上路缘石而受到转向反作用力时,有时产生马达的再生电流而使电池电流瞬间上升。在该情况下,为了电路保护,辅助力也降低,方向盘急剧变重,该状态持续一定期间,有可能给操作感觉带来违和感。
以下,参照图1~图11对本发明的实施方式的电动助力转向控制装置的一例进行说明。另外,本发明并不限于以下例子。并且,本说明书记载的效果只不过是例示,并不限定于此,还可以具有其他效果。
(电动助力转向控制装置的整体结构)
图1是示出本发明的实施方式的电动助力转向控制装置的整体结构的图。图1的电动助力转向控制装置1适用于在转向轴侧施加辅助力的柱式EPS(Electric PowerSteering)。
如图1所示,本实施方式的电动助力转向控制装置1具有方向盘2、转向轴3、小齿轮输入轴4、转矩传感器5、减速机构6、齿条和小齿轮7、杆8L、8R、马达9、转向角传感器10、车速传感器11、电池12以及ECU(Electronic Control Unit)13。
转向轴3的一端侧连接于方向盘2。在转向轴3的另一端侧连接有转矩传感器5的输入侧。在转矩传感器5的输出侧连接有小齿轮输入轴4的一端侧。转矩传感器5由1个扭杆和以夹着该扭杆的方式安装于两端的2个旋转变压器构成,利用2个旋转变压器对在以扭杆的一端侧为输入、以另一端侧为输出的输入与输出之间产生的扭杆的扭转量等进行检测,从而检测由方向盘2产生的转向转矩T。检测出的转向转矩T被输出到ECU 13。
在小齿轮输入轴4的途中连结有减速机构6。减速机构6将从马达9输出的辅助力传递到小齿轮输入轴4的另一端侧。并且,在小齿轮输入轴4的另一端侧形成有能够与构成齿条和小齿轮7的齿条轴的齿条槽啮合的小齿轮。在齿条和小齿轮7中,将小齿轮输入轴4的旋转运动转换为齿条轴的直线运动。并且,在齿条轴的两端连结有杆8L、8R。在杆8L、8R的端部经由转向节等连结有转向轮14L、14R。由此,当小齿轮输入轴4旋转时,经由齿条和小齿轮7、杆8L、8R等而转向轮14L、14R的实际转向角发生变化。即,能够基于小齿轮输入轴4的旋转来进行转向轮14L、14R的转向。
转向角传感器10检测方向盘2的转向角δ。车速传感器11检测车速V。检测出的转向角δ和车速V被输出到ECU 13。
电池12向马达9、ECU 13、起动机、汽车空调、汽车导航仪、音响等搭载电动助力转向控制装置1的车辆的各种电装部件供给电力。并且,电池12被由交流发电机产生的电力充电。
如图2所示,ECU 13具有转矩检测电路15、转向角检测电路16、车速检测电路17、马达用电流传感器18、电池用电压传感器19、电荷泵电路20、电荷泵用电压传感器21、MCU(Micro Control Unit)22、FET(Field Effect Transistor)驱动器24以及马达驱动FET25。
从转矩传感器5向转矩检测电路15输入转向转矩T。并且,从转向角传感器10向转向角检测电路16输入转向角δ。从车速传感器11向车速检测电路17输入车速V。所输入的转向转矩T、转向角δ以及车速V分别被输出到MCU 22。并且,马达用电流传感器18检测流过马达9的电流的电流值iU、iV、iW。在图2中,作为马达9,示出了使用具有U相线圈、V相线圈以及W相线圈的三相马达的一例。电流值iU是流过U相线圈的电流,电流值iV是流过V相线圈的电流的电流值,电流值iW是流过W相线圈的电流的电流值。检测出的马达9的电流值iU、iV、iW被输出到MCU 22。此外,电池用电压传感器19检测电池12的电压。检测出的电池12的电压被输出到MCU 22。
电荷泵电路20使电池12的电压升压。升压后的电压被施加到FET驱动器24。电荷泵用电压传感器21检测由电荷泵电路20升压后的电压。检测出的电压被输出到MCU 22。
MCU 22具有存储器26。存储器26存储有MCU 22可执行的各种程序。并且,存储器26在各种程序的执行时存储各种数据。作为数据,例如可举出后述的增益G、增益目标值G*等。作为存储器26,例如可采用RAM(Random Access Memory)。
并且,当点火开关从断开状态切换为接通状态时,MCU 22从存储器26所存储的各种程序读出并执行辅助力控制程序。然后,根据辅助力控制程序,如图3所示,由软件实现电流指令值运算部27、电流指令值校正部28、三相转换部37以及PWM(Pulse WidthModulation)驱动部23。
电流指令值运算部27根据从转矩检测电路15输出的转向转矩T和从车速检测电路17输出的车速V,使用辅助映射来计算用于控制由马达9输出的辅助力的电流指令值。作为辅助映射,例如使用当输入转向转矩T和车速V时根据这些输入而输出电流指令值的映射。计算出的电流指令值被输出到电流指令值校正部28。
电流指令值校正部28对从电流指令值运算部27输出的电流指令值乘以由后述的增益设定部33设定的增益G,从而得到校正后的电流指令值。增益G在电池12的电压处于预先确定的通常电压的范围外的情况下被设定为小于“1.0”的数值,在电池12的电压从通常电压的范围外进入范围内的情况下从小于“1.0”的数值连续地变更为“1.0”并维持为“1.0”。作为通常电压,例如可以采用能够通过马达9适当地输出辅助力的电池12的正常电压。由此,在电池12的电压为能够通过马达9适当地输出辅助力的正常电压的情况下,增益G维持为“1.0”,从电流指令值运算部27输出的电流指令值保持原样地成为校正后的电流指令值。另一方面,在电池12的电压为不能通过马达9适当地输出辅助力的异常电压的情况下,使从电流指令值运算部27输出的电流指令值降低后的值成为校正后的电流指令值。计算出的校正后的电流指令值被输出到三相转换部37。
三相转换部37将从电流指令值校正部28输出的校正后的电流指令值转换为马达9的U相线圈的电流指令值、V相线圈的电流指令值以及W相线圈的电流指令值。转换后的电流指令值分别被输出到PWM驱动部23。
PWM驱动部23根据从三相转换部37输出的转换后的电流指令值,计算用于使马达9输出与转换后的电流指令值的大小对应的辅助力的PWM信号。即,计算如下的PWM信号:转换后的电流指令值越大,则使马达9输出越大的辅助力。作为PWM信号的计算方法,例如能够采用如下的方法:基于转换后的电流指令值iU*、iV*、iW*与马达用电流传感器18所检测出的马达9的电流值iU、iV、iW的差(iU*-iU)、(iV*-iV)、(iW*-iW)来运算PI控制值,并基于运算出的PI控制值来进行PWM运算,从而计算与马达9的U相线圈对应的PWM信号、与V相线圈对应的PWM信号以及与W相线圈对应的PWM信号。计算出的PWM信号被输出到FET驱动器24。
FET驱动器24使用基于从电荷泵电路20施加的电压的电力,根据由PWM驱动部23输出的PWM信号对马达驱动FET 25进行驱动。
当马达驱动FET 25由FET驱动器24驱动时,使用从电池12供给的电力向马达9供给驱动电流。电流指令值运算部27、电流指令值校正部28、三相转换部37、PWM驱动部23、FET驱动器24以及马达驱动FET 25构成根据从增益设定部33输出的增益G和从转矩检测电路15输出的转向转矩T对由马达9输出的辅助力进行控制的控制部29。
通过这样构成,在电动助力转向控制装置1中,利用转矩传感器5检测由方向盘2产生的转向转矩T。然后,利用ECU 13的MCU 22运算与该转向转矩T等对应的电流指令值,进而,基于该电流指令值从PWM驱动部23输出PWM信号,并基于该PWM信号利用FET驱动器24对马达驱动FET 25进行驱动。由此,电动助力转向控制装置1从马达驱动FET 25向马达9供给驱动电流,利用马达9产生辅助力,从而能够辅助驾驶员利用方向盘2进行的转向。
并且,MCU 22与辅助力控制程序同时地从存储器26读出并执行增益设定程序。而且,根据增益设定程序,实现初始化部30、电压取得部31、目标值设定部32以及增益设定部33。初始化部30、电压取得部31、目标值设定部32以及增益设定部33执行增益设定处理。
(增益设定处理)
接着,对由初始化部30、电压取得部31、目标值设定部32以及增益设定部33执行的增益设定处理进行说明。
如图4所示,首先,在步骤S101中,初始化部30执行初始化处理。即,进行在存储器26的规定区域中设定规定的初始值的处理。由此,增益G和增益目标值G*分别被设定为“1.0”。
接着转移到步骤S102,电压取得部31取得从电池用电压传感器19输出的电池12的电压。每隔几百μs~几ms取得电池12的电压。另外,作为电池12的电压,例如也可以使用基于单个或多个(3个以上)电压数据的移动平均值等。
接着转移到步骤S103,目标值设定部32判定在步骤S102中取得的电池12的电压处于通常电压、第1低电压区域、第2低电压区域、第1高电压区域以及第2高电压区域中的哪个区域内。并且,各区域的大小关系为第2高电压区域>第1高电压区域>通常电压>第1低电压区域>第2低电压区域。而且,在目标值设定部32判定为电池12的电压处于通常电压的范围内的情况下,转移到步骤S104。另一方面,在判定为处于第1低电压区域或第2低电压区域内的情况下,转移到步骤S110。并且,另一方面,在判定为处于第1高电压区域或第2高电压区域内的情况下,转移到步骤S112。
在步骤S104中,增益设定部33判定在步骤S102中取得的电池12的电压是否是从通常电压的范围外恢复到范围内的。作为判定有无恢复的方法,例如能够使用如下的方法:在紧邻的之前的步骤S103的前1次执行的步骤S103中,判定为电池12的电压处于第1低电压区域或第1高电压区域内的情况下,判定为在步骤S102中取得的电池12的电压是从通常电压的范围外恢复到范围内的。然后,在增益设定部33判定为恢复的情况下(是),转移到步骤S105。另一方面,在判定为没有恢复的情况下(否),转移到步骤S108。
在步骤S105中,增益设定部33判定在电池12的电压从通常电压的范围外向范围内恢复时设定的增益G(以下,也称为“恢复时设定增益Gr”)是否比预先确定的规定阈值Gth(例如,“0.7”)大。具体来说,将存储在存储器26中的增益G作为恢复时设定增益Gr,判定该恢复时设定增益Gr是否比规定阈值Gth“0.7”大。
然后,在判定为恢复时设定增益Gr比规定阈值Gth“0.7”大的情况下(是),转移到步骤S106。另一方面,在判定为恢复时设定增益Gr为规定阈值Gth“0.7”以下的情况下(否),转移到步骤S107。
在步骤S106中,增益设定部33在将在步骤S108中使用的变动速度dG/dt设定为比较快的第1恢复速度dG1/dt之后,转移到步骤S108。
在步骤S107中,增益设定部33在将在步骤S108中使用的变动速度dG/dt设定为比较慢的第2恢复速度dG2/dt之后,转移到步骤S108。作为第2恢复速度dG2/dt,使用比第1恢复速度dG1/dt慢的速度。
在步骤S108中,目标值设定部32将增益目标值G*设定为预先确定的通常值(例如,“1.0”)。另外,作为通常值,只要是比规定阈值Gth“0.7”大的数值,则也可以使用“1.0”以外的数值。
接着转移到步骤S109,增益设定部33根据在步骤S108中设定的增益目标值G*来设定增益G。具体来说,为了使增益G接近增益目标值G*,将存储器26所存储的增益G与对在步骤S106或S107中设定的变动速度dG/dt乘以更新时间to而得的乘法结果相加,并在存储器26所存储的增益G上覆写相加结果。作为更新时间to,使用从上次进行存储器26所存储的增益G的覆写到目前为止所经过的时间。
并且,同时,控制部29基于存储于存储器26的增益G和从转矩传感器5输出的转向转矩T,对由马达9输出的辅助力进行控制。具体来说,电流指令值校正部28对存储器26所存储的增益G乘以由电流指令值运算部27计算出的电流指令值而得到校正后的电流指令值。接着,三相转换部37将校正后的电流指令值转换为马达9的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电流指令值。接着,PWM驱动部23基于转换后的电流指令值来输出马达9的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的PWM信号,FET驱动器24根据所输出的PWM信号对马达驱动FET 25进行驱动,马达驱动FET25向马达9供给驱动电流。然后,返回到步骤S102,反复进行步骤S102→S103→S104→S108→S109这一变化,反复进行增益G的设定,驱动电流向马达9的供给,由此,增益G立即或逐渐增加到增益目标值G*,马达9的辅助力立即或逐渐增加。
另一方面,在步骤S110中,目标值设定部32判定在步骤S102中取得的电池12的电压处于第1低电压区域内和第2低电压区域内的哪一个。
然后,在判定为处于第1低电压区域内的情况下,根据电池12的电压来设定增益目标值G*。具体来说,在通常电压的范围与第1低电压区域的边界值和电池12的电压一致的情况下,将增益目标值G*设为通常值“1.0”。
并且,在第1低电压区域与第2低电压区域的边界值和电池12的电压一致的情况下,将增益目标值G*设为设定值(例如,“0.5”)。作为设定值,只要是通常值“1.0”与“0”之间的数值,则也可以使用“0.5”以外的数值。此外,在电池12的电压处于这2个边界值之间的情况、也就是说处于第1低电压区域内的情况下,将增益目标值G*设定为与电池12的电压的大小对应的值。即,根据电压的大小在通常值“1.0”~设定值“0.5”之间直线地变化。另一方面,在判定为电池12的电压处于第2低电压区域内的情况下,将增益目标值G*设定为设定值“0.5”。
接着转移到步骤S111,在增益设定部33基于在步骤S110中设定的增益目标值G*设定了增益G之后,返回到步骤S102。具体来说,为了使增益G接近增益目标值G*,将存储器26所存储的增益G与对规定速度dGo1/dt乘以更新时间to而得的乘法结果相加或相减,并在存储器26所存储的增益G上覆写计算结果。作为更新时间to,使用从上次进行存储器26所存储的增益G的覆写到目前为止所经过的时间。
由此,控制部29根据存储在存储器26中的增益G和从转矩传感器5输出的转向转矩T,对由马达9输出的辅助力进行控制。具体来说,电流指令值校正部28对存储器26所存储的增益G乘以由电流指令值运算部27计算出的电流指令值而得到校正后的电流指令值。接着,三相转换部37将校正后的电流指令值转换为马达9的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电流指令值。接着,PWM驱动部23基于转换后的电流指令值来输出马达9的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的PWM信号,FET驱动器24根据所输出的PWM信号对马达驱动FET 25进行驱动,马达驱动FET25向马达9供给驱动电流。反复多次进行这样的步骤S110中的增益目标值G*的设定、步骤S111中的增益G的设定、驱动电流向马达9的供给,使增益G一点点地降低或增加到增益目标值G*,使马达9的辅助力一点点地降低或增加。
另一方面,在步骤S112中,目标值设定部32判定在步骤S102中取得的电池12的电压处于第1高电压区域内和第2高电压区域内的哪一个。
然后,在判定为电池12的电压处于第1高电压区域内的情况下,将增益目标值G*设定为设定值“0.5”。另一方面,在判定为电池12的电压处于第2高电压区域内的情况下,将增益目标值G*设定为“0”。
接着转移到步骤S113,增益设定部33在基于在步骤S112中设定的增益目标值G*设定了增益G之后,返回到步骤S102。具体来说,与步骤S111同样,为了使增益G接近增益目标值G*,将存储器26所存储的增益G与对规定速度dGo2/dt乘以更新时间to而得的乘法结果相加或相减,并在存储器26所存储的增益G上覆写计算结果。作为更新时间to,使用从上次进行存储器26所存储的增益G的覆写到目前为止所经过的时间。
由此,控制部29根据存储于存储器26的增益G和从转矩传感器5输出的转向转矩T,对由马达9输出的辅助力进行控制。具体来说,电流指令值校正部28对由电流指令值运算部27计算出的电流指令值乘以存储器26所存储的增益G而得到校正后的电流指令值。接着,三相转换部37将校正后的电流指令值转换为马达9的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电流指令值。接着,PWM驱动部23基于转换后的电流指令值即基于马达9的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电流指令值来输出PWM信号,FET驱动器24根据所输出的PWM信号对马达驱动FET25进行驱动,马达驱动FET 25向马达9供给驱动电流。反复多次进行这样的步骤S112中的增益目标值G*的设定、步骤S113中的增益G的设定、驱动电流向马达9的供给,使增益G一点点地降低或增加到增益目标值G*,使马达9的辅助力一点点地降低或增加。
(动作及其他)
接着,参照附图对本发明的实施方式的电动助力转向控制装置1的动作进行说明。
首先,如图5所示,与发动机连接的起动机起动,在起动机中瞬间流过大的电流,由此如图6的(a)的时刻t0所示,电池12的电压开始下降。然后,设如图6的(a)的时刻t1所示,电池12的电压从通常电压的范围内变化到第1低电压区域。于是,ECU 13如图6的(b)的时刻t1所示使增益目标值G*与电池12的电压的降低相应地降低,并且如图6的(c)的时刻t1所示以接近降低后的增益目标值G*的方式使增益G降低。由此,马达9被控制为由马达9输出的辅助力降低。
接着,如图6的(a)的时刻t2所示,当电池12的电压从第1低电压区域变化为第2低电压区域时,ECU 13如图6的(b)的时刻t2所示使与电压的降低对应的增益目标值G*的降低停止,将增益目标值G*维持为设定值(例如“0.5”),并且如图6的(c)的时刻t2所示以接近维持为设定值“0.5”的增益目标值G*的方式使增益G降低。由此,马达9被控制为辅助力缓慢降低到在电池12的电压处于通常电压的范围内时输出的辅助力(以下,也称为“通常时辅助力”)的50%。
接着,电池12的电压开始恢复(上升),设如图6的(a)的时刻t3所示,电池12的电压从第2低电压区域变化为第1低电压区域。于是,ECU 13如图6的(b)的时刻t3所示停止将增益目标值G*维持为设定值“0.5”,使增益目标值G*与电池12的电压的增大相应地增大,并且如图6的(c)的时刻t3所示以接近增大后的增益目标值G*的方式使增益G增大。由此,马达9被控制为辅助力增大。
接着,设如图6的(a)的时刻t4所示,电池12的电压从第1低电压区域恢复到通常电压的范围内。于是,ECU 13如图6的(b)的时刻t4所示使与电压的增大对应的增益目标值G*的增大停止,将增益目标值G*维持为通常值(例如“1.0”),并且如图6的(c)的时刻t4所示以接近维持为通常值“1.0”的增益目标值G*的方式使增益G增大。设此时恢复时的增益G也就是存储器26所存储的恢复时设定增益Gr比规定阈值Gth“0.7”大(例如Gr=0.8)。于是,作为增益G的变动速度dG/dt,可采用比较快的第1恢复速度dG1/dt。由此,如图6的(c)的时刻t4~时刻t5所示,增益G立即增大到增益目标值G*“1.0”,马达9被控制为辅助力立即增大到通常时辅助力。
另一方面,设恢复时设定增益Gr为规定阈值Gth“0.7”以下(例如,Gr=0.5)。于是,作为增益G的变动速度dG/dt,可采用比较慢的第2恢复速度dG2/dt。由此,增益G逐渐增大到增益目标值G*“1.0”,马达9被控制为辅助力逐渐增大到通常时辅助力。
接着,设轮胎越上路缘石而受到转向反作用力,在马达9中产生再生电流,如图6的(a)的时刻t6所示,电池12的电压开始上升。然后,如图6的(a)的时刻t7所示,当电池12的电压从通常电压的范围内变化为第1高电压区域时,ECU 13如图6的(b)的时刻t7所示将增益目标值G*从通常值“1.0”切换为设定值“0.5”,并且如图6的(c)的时刻t7所示以接近切换为设定值“0.5”的增益目标值G*的方式使增益G降低。由此,马达9被控制为辅助力降低。
接着,设如图6的(a)的时刻t8所示,电池12的电压从第1高电压区域变化为第2高电压区域。于是,ECU 13如图6的(b)的时刻t8所示将增益目标值G*从设定值“0.5”切换为“0”,并且如图6的(c)的时刻t8所示,以接近切换为“0”的增益目标值G*的方式使增益G降低。由此,马达9被控制为辅助力降低到“0”。
接着,设电池12的电压开始恢复(下降),如图6的(a)的时刻t9所示,电池12的电压从第2高电压区域变化为第1高电压区域。于是,ECU 13如图6的(b)的时刻t9所示将增益目标值G*从“0”切换为设定值“0.5”,并且如图6的(c)的时刻t9所示,以接近切换为设定值“0.5”的增益目标值G*的方式使增益G降低。由此,马达9被控制为辅助力降低到通常时辅助力的50%。
接着,设如图6的(a)的时刻t10所示,电池12的电压从第1高电压区域恢复到通常电压的范围内。于是,ECU 13如图6的(b)的时刻t10所示将增益目标值G*从设定值“0.5”切换为通常值“1.0”,并且如图6的(c)的时刻t10所示以接近切换为通常值“1.0”的增益目标值G*的方式使增益G增大。设此时在恢复时设定的增益G也就是存储器26所存储的增益G(恢复时设定增益Gr)比规定阈值Gth“0.7”小(例如,Gr=0.5)。于是,作为增益G的变动速度dG/dt,可采用比较慢的第2恢复速度dG2/dt。由此,如图6的(c)的时刻t10~时刻t11所示,增益G逐渐增大到增益目标值G*“1.0”,马达9被控制为辅助力逐渐增大到通常时辅助力。
另一方面,设如图6的(c)的时刻t12~t16中的时刻t15所示,恢复时设定增益Gr比规定阈值Gth“0.7”大(例如,Gr=0.8)。于是,通过ECU 13,作为增益G的变动速度dG/dt,可采用比较快的第1恢复速度dG1/dt。由此,增益G立即增大到增益目标值G*“1.0”,马达9被控制为辅助力立即增大到通常时辅助力。
即,根据本发明的实施方式的电动助力转向控制装置1,在电池12的电压从第1低电压区域向通常电压的范围内恢复时或电压从第1高电压区域向通常电压的范围内恢复时的增益G比规定阈值Gth大时,立即恢复增益G,并立即增加辅助力。另一方面,在上述增益G为规定阈值Gth以下的情况下,使增益G逐渐变化,使辅助力逐渐增加。
如以上说明的那样,本发明的实施方式的电动助力转向控制装置1具有:马达9,其从电池12被供给电力,输出用于辅助基于方向盘2的转向的辅助力;电池用电压传感器19,其检测电池12的电压;目标值设定部32,其基于电池用电压传感器19所检测出的电压来设定增益目标值G*,该增益目标值G*是用于控制马达9所输出的辅助力的增益G的目标值;增益设定部33,其基于目标值设定部32所设定的增益目标值G*来设定增益G;转矩传感器5,其检测基于方向盘2的转向转矩T;以及控制部29,其基于增益设定部33所设定的增益G和转矩传感器5所检测出的转向转矩T来控制马达9所输出的辅助力。
而且,在电池用电压传感器19所检测出的电压处于预先确定的通常电压的范围内的情况下,目标值设定部32将增益目标值G*设定为预先确定的通常值“1.0”,在电池用电压传感器19所检测出的电压处于通常电压的范围外的情况下,目标值设定部32将增益目标值G*设定为小于通常值“1.0”的值。并且,增益设定部33判定在电池用电压传感器19所检测出的电压在从通常电压的范围外恢复到范围内时由增益设定部33设定的增益G即恢复时设定增益Gr是否比预先确定的规定阈值Gth“0.7”大,在判定为比规定阈值Gth“0.7”大的情况下,以立即增加到增益目标值G*的方式进行增益G的设定。另一方面,在判定为是规定阈值Gth“0.7”以下的情况下,以逐渐增加到增益目标值G*的方式进行增益G的设定。
因此,例如,如图6的时刻t4、t10、t15所示,在电池12的电压恢复到通常电压的范围内时的增益G较大的情况下,增益G立即增加到增益目标值G*,因此,能够缩短感觉方向盘2沉重的时间。并且,在电池12的电压恢复到通常电压的范围内时的增益G较小的情况下,增益G逐渐增加到增益目标值G*,因此能够防止方向盘2急剧变轻。因此,能够提供可改善转向感觉的电动助力转向控制装置1。
并且,本发明的实施方式的电动助力转向控制装置1构成为基于电池12的电压来设定增益目标值G*,基于增益目标值G*来设定增益G,基于增益G对辅助力进行控制,因此,能够抑制驾驶员的转向感的恶化。特别是在转向中有电池电压变动的情况下等有效。
并且,在电池12的电压处于通常电压的范围外时,在未将增益目标值G*设定为小于“1.0”的值的情况下,有可能使电池12劣化或诱发其他设备的故障,马达驱动FET 25有可能热损伤。并且,在增益G为规定阈值Gth以下时,在将增益G设定为立即增加到增益目标值G*的情况下,有可能产生缺少转矩这样的转向违和感。
与此相对,本发明的实施方式的电动助力转向控制装置1在电池12的电压处于通常电压的范围外时,将增益目标值G*设定为小于“1.0”的值,因此,能够防止电池12的劣化,能够防止诱发其他设备的故障,能够防止马达驱动FET 25的热损伤。并且,在增益G为规定阈值Gth“0.7”以下时,将增益G设定为逐渐增加到增益目标值G*,因此,能够防止驾驶员感觉到缺少转矩这样的转向违和感。
(变形例)
(1)在本发明的实施方式的电动助力转向控制装置1中,示出了增益设定部33将使增益G增加到增益目标值G*时的增益G的增加速度(是指第1恢复速度dG1/dt和第2恢复速度dG2/dt中的至少一方的速度。以下,也称为“恢复速度”)设为恒定值的例子,但也可以采用其他结构。例如,也可以构成为根据在电池12的电压从通常电压的范围外恢复到范围内时由增益设定部33设定的增益G(恢复时设定增益Gr)的值来设定恢复速度。具体来说,也可以构成为,恢复时设定增益Gr越大则将恢复速度设定为越大的值,恢复时设定增益Gr越小则将恢复速度设定为越小的值。
(2)并且,例如,增益设定部33也可以构成为基于恢复时设定增益Gr、转向转矩T、转向角δ、转向角速度dδ/dt以及车速V中的至少1个或者其中的2个以上的组合来设定恢复速度。具体来说,例如,如图7所示,也可以构成为MCU 22利用软件实现转向角速度计算部34,增益设定部33具有恢复速度设定部35和恢复速度校正部36。
转向角速度计算部34基于来自转向角检测电路16的转向角δ来计算转向角速度dδ/dt。计算出的转向角速度dδ/dt被输出到增益设定部33。
恢复速度设定部35将恢复速度设定为恢复时设定增益Gr越大则恢复速度的值越大,恢复时设定增益Gr越小则恢复速度的值越小。并且,恢复速度校正部36基于转向转矩T、转向角δ、转向角速度dδ/dt以及车速V中的至少1个或者其中的2个以上的组合来校正由恢复速度设定部35设定的恢复速度。例如,在转向转矩T、转向角δ、转向角速度dδ/dt以及车速V中的至少某一个比规定阈值小、在转向感中不容易感觉到违和感的情况下,增大由恢复速度设定部35设定的恢复速度。另一方面,在转向转矩T、转向角δ、转向角速度dδ/dt以及车速V中的至少某一个为规定阈值以上、驾驶员在转向感中容易感觉到违和感的情况下,减小由恢复速度设定部35设定的恢复速度。由此,作为针对增益G的比例限制器适当地动作,能够使转向感的恶化最小,并且使增益G快速地恢复为通常的状态。
(3)并且,作为基于转向转矩T、转向角δ、转向角速度dδ/dt、车速V等设定恢复速度的其他方法,也可以是不使用校正的方法。具体来说,在步骤S106的变动速度dG/dt的设定时,增益设定部33执行第1恢复速度dG1/dt的设定处理。当执行第1恢复速度dG1/dt的设定处理时,如图8所示,首先,在步骤S201中,增益设定部33判定是否进行考虑到转向转矩T等来设定第1恢复速度dG1/dt的恢复速度的恢复时特性控制。而且,在判定为不进行恢复时特性控制的情况下(否),转移到步骤S202。另一方面,在判定为进行恢复时特性控制的情况下(是),转移到步骤S203。
在步骤S202中,如图9、图10所示,增益设定部33以增益G按照1次直线G=a·t+b增加的方式设定第1恢复速度dG1/dt。这里,a、b是固定值。在图10中,T1为增益G的恢复开始时(电压恢复到通常电压的范围内时),T2为恢复完成时,a1为恢复开始时的增益G,a2为恢复完成时的增益G(=1.0)。当代入上述G=a·t+b时,a=(a2-a1)/(T2-T1)、b=a1。
另一方面,在步骤S203中,增益设定部33判定转向转矩T、转向角δ、转向角速度dδ/dt以及车速V中的至少某一个是否比规定阈值大。例如,判定是否满足(1)转向转矩T的绝对值比第1阈值大;(2)转向角δ的绝对值比第2阈值大;(3)转向角速度dδ/dt的绝对值比第3阈值大;(4)车速V比第4阈值大这4个条件中的任意1个以上,在判定为满足的情况下,判定为转向转矩T、转向角δ、转向角速度dδ/dt以及车速V中的至少某一个比规定阈值大。而且,在判定为比规定阈值大的情况下,在以使增益G按照向下方向凸出的2次曲线G=a·t2+b以平缓的曲线增加的方式设定了第1恢复速度dG1/dt之后,结束该设定处理。
另一方面,在判定为比规定阈值小的情况下,在以使增益G按照向上方向凸出的曲线G=a·t1/2+b以快速上升的曲线增加的方式设定了第1恢复速度dG1/dt之后,结束该设定处理。另外,也可以将上述的2次曲线的函数的“t2”或“t1/2”所包含的“2”作为变量,如“t3”或“t1/3”等那样使用更高次的函数。
并且,在步骤S107的变动速度dG/dt的设定时,增益设定部33执行第2恢复速度dG2/dt的设定处理,并且按照与上述第1恢复速度dG1/dt的设定方法同样的方法来设定第2恢复速度dG2/dt。作为第2恢复速度dG2/dt,设定比在步骤S202或S203中设定的第1恢复速度dG1/dt慢的速度。
(4)并且,在本实施方式中,示出了将本发明的电动助力转向控制装置1应用于对转向轴3施加基于马达9的转向辅助力的柱式EPS的例子,但也可以采用其他结构。例如,如图11所示也可以构成为应用于对齿条轴直接施加基于马达9的转向辅助力的下游方式EPS。
标号说明
1:电动助力转向控制装置;2:方向盘;3:转向轴;4:小齿轮输入轴;5:转矩传感器;6:减速机构;7:齿条和小齿轮;8L:杆;8R:杆;9:马达;10:转向角传感器;11:车速传感器;12:电池;13:ECU;14L、14R:转向轮;15:转矩检测电路;16:转向角检测电路;17:车速检测电路;18:马达用电流传感器;19:电池用电压传感器;20:电荷泵电路;21:电荷泵用电压传感器;22:MCU;23:PWM驱动部;24:FET驱动器;25:马达驱动FET;26:存储器;27:电流指令值运算部;28:电流指令值校正部;29:控制部;30:初始化部;31:电压取得部;32:目标值设定部;33:增益设定部;34:转向角速度计算部;35:恢复速度设定部;36:恢复速度校正部;37:三相转换部。
Claims (9)
1.一种电动助力转向控制装置,其具有:
马达,其从电池被供给电力,输出用于对基于方向盘的转向进行辅助的辅助力;
电池用电压传感器,其检测所述电池的电压;
目标值设定部,其基于所述电池用电压传感器所检测出的电压来设定增益目标值,该增益目标值是用于控制所述马达所输出的辅助力的增益的目标值;
增益设定部,其基于所述目标值设定部所设定的增益目标值来设定增益;
转矩传感器,其检测基于所述方向盘的转向转矩;以及
控制部,其基于所述增益设定部所设定的增益和所述转矩传感器所检测出的转向转矩,对所述马达所输出的辅助力进行控制,
在所述电池用电压传感器所检测出的电压处于预先确定的通常电压的范围内的情况下,所述目标值设定部将所述增益目标值设定为预先确定的通常值,在该电压处于所述通常电压的范围外的情况下,所述目标值设定部将所述增益目标值设定为小于所述通常值的值,
所述增益设定部判定恢复时设定增益是否比预先确定的规定阈值大,该恢复时设定增益是在所述电池用电压传感器所检测出的电压从所述通常电压的范围外恢复到范围内时由所述增益设定部设定的增益,
所述增益设定部在判定为该恢复时设定增益比所述规定阈值大的情况下,以使所述增益立即增加到所述增益目标值的方式进行所述增益的设定,在判定为该恢复时设定增益为所述规定阈值以下的情况下,以使所述增益逐渐增加到所述增益目标值的方式进行所述增益的设定。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向控制装置,其中,
所述增益设定部基于所述恢复时设定增益、转向转矩、转向角、转向角速度以及车速中的至少1个或其中的2个以上的组合来设定使所述增益增加到所述增益目标值时的所述增益的增加速度即恢复速度。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向控制装置,其中,
所述增益设定部具有恢复速度设定部,该恢复速度设定部将所述恢复速度设定为:所述恢复时设定增益越大则所述恢复速度的值越大,所述恢复时设定增益越小则所述恢复速度的值越小。
4.根据权利要求3所述的电动助力转向控制装置,其中,
所述增益设定部具有恢复速度校正部,该恢复速度校正部基于转向转矩、转向角、转向角速度以及车速中的至少1个或其中的2个以上的组合来校正由所述恢复速度设定部设定的所述恢复速度。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电动助力转向控制装置,其中,
在所述电池用电压传感器所检测出的电压处于比所述通常电压低的第1低电压区域内的情况下,所述目标值设定部将所述增益目标值设定为与该电压的大小对应的值。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向控制装置,其中,
在所述电池用电压传感器所检测出的电压处于比所述第1低电压区域低的第2低电压区域内的情况下,所述目标值设定部将所述增益目标值设定为所述通常值与“0”之间的设定值。
7.根据权利要求1~4、6中的任意一项所述的电动助力转向控制装置,其中,
在所述电池用电压传感器所检测出的电压处于比所述通常电压高的第1高电压区域内的情况下,所述目标值设定部将所述增益目标值设定为所述通常值与“0”之间的设定值。
8.根据权利要求7所述的电动助力转向控制装置,其中,
在所述电池用电压传感器所检测出的电压处于比所述第1高电压区域高的第2高电压区域内的情况下,所述目标值设定部将所述增益目标值设定为“0”。
9.根据权利要求1~4、6、8中的任意一项所述的电动助力转向控制装置,其中,
所述控制部具有:
电流指令值运算部,其基于所述转矩传感器所检测出的转向转矩,计算用于控制所述马达所输出的辅助力的电流指令值;
电流指令值校正部,其对所述电流指令值运算部所计算出的电流指令值乘以所述增益设定部所设定的增益而得到校正后的电流指令值;
三相转换部,其将由所述电流指令值校正部得到的校正后的电流指令值转换为所述马达的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电流指令值;
PWM驱动部,其基于由所述三相转换部转换的转换后的电流指令值,生成PWM信号即脉宽调制信号;以及
FET驱动器,其根据所述PWM驱动部所生成的PWM信号,对向所述马达供给驱动电流的马达驱动FET进行驱动。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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