電機驅動的動力轉向設備的制造方法
【專利摘要】公開了一種電機驅動的動力轉向設備，包括：基極電流計算器，其被配置為基于扭矩傳感器檢測到的檢測扭矩來計算基極電流，所述基極電流是靶電流的基礎；帶通濾波器，其被配置為允許所述檢測扭矩的預定范圍的頻率分量通過帶通濾波器；基極擺振補償電流計算器，其被配置為基于通過帶通濾波器之后的提取扭矩來計算基極擺振補償電流，所述基極擺振補償電流是抑制擾動扭矩所需的擺振補償電流；擺振補償電流計算器，其被配置為根據提取扭矩的振幅的大小、通過校正基極擺振補償電流來計算擺振補償電流；以及最終靶電流確定單元，其被配置為基于基極電流和擺振補償電流確定靶電流。
【專利說明】
電機驅動的動力轉向設備
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種電機驅動的動力轉向設備。
【背景技術】
[0002]近年來，提出了一種電機驅動的動力轉向設備，該動力轉向設備包括車輛的轉向系統中的電動機并且其中電動機的驅動力與駕駛員施加的轉向力相加。
[0003]例如，JP-A-中公開的電機驅動的動力轉向設備由控制設備控制。首先，根據轉向扭矩、車速等等，控制設備設置待供應給電動機的靶電流以便控制電動機的驅動。控制設備進行反饋控制以將靶電流與實際電流之間的偏差設置為零，并且因此使設置的靶電流與實際流過電動機的實際電流一致。
[0004]道路平整度、車輪的不對準等等可能引起發生擺振現象，其是一項關注的問題。由于在發生擺振現象過程中轉向盤的旋轉振動傳送給駕駛員，因此希望抑制擺振現象引起的轉向盤的振動。由于這一原因，電動機被視為施加阻力來抑制擺振現象引起的振動。當施加阻力來抑制除了擺振現象引起的振動以外的振動時，轉向感可能惡化，這是關注的問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種電機驅動的動力轉向設備，該動力轉向設備能夠抑制擺振現象引起的轉向盤振動并且當沒有發生擺振現象引起的振動時能夠抑制轉向感惡化。
[0006]根據本發明的方面，提供了一種電機驅動的動力轉向設備，該動力轉向設備包括:轉向軸，所述轉向軸被配置為連同車輛的轉向盤一起旋轉;小齒輪軸，所述小齒輪軸被配置為通過相對于轉動轉向輪的齒條軸進行旋轉來向所述齒條軸施加驅動力;檢測裝置，所述檢測裝置用于檢測施加于所述轉向軸與所述小齒輪軸之間的區域的扭矩；電動機，所述電動機被配置為向所述齒條軸施加驅動力;基極電流計算裝置，所述基極電流計算裝置用于基于所述檢測裝置所檢測到的檢測扭矩來計算基極電流，所述基極電流是待供應給所述電動機的靶電流的基礎;帶通濾波器，所述帶通濾波器被配置為允許由所述檢測裝置檢測的所述檢測扭矩的預定范圍的頻率分量通過所述帶通濾波器;基極抑制電流計算裝置，所述基極抑制電流計算裝置用于基于是通過所述帶通濾波器的所述檢測扭矩的傳遞扭矩來計算基極抑制電流，所述基極抑制電流是抑制從所述轉向輪傳送至所述轉向盤的擾動扭矩所需的抑制電流的基礎;抑制電流計算裝置，所述抑制電流計算裝置用于根據所述傳遞扭矩的振幅的大小、通過校正所述基極抑制電流計算裝置計算的所述基極抑制電流來計算所述抑制電流；以及靶電流確定裝置，所述靶電流確定裝置用于基于所述基極電流計算裝置計算的基極電流和所述抑制電流計算裝置計算的所述抑制電流來確定所述靶電流。
[0007]—方面，所述抑制電流計算裝置可以進行校正，這樣使得與當所述傳遞扭矩的振幅的大小大于預定值時相比，當所述振幅的大小小于所述預定值時，所述抑制電流被設置為較小的。
[0008]—方面，所述基極抑制電流計算裝置可以基于相對于所述傳遞扭矩具有反相的變化量來計算所述基極抑制電流。
[0009]—方面，所述帶通濾波器可以是允許集中在中心頻率周圍的預定范圍的頻率分量通過的濾波器，并且所述電機驅動的動力轉向設備可以進一步包括改變裝置，所述改變裝置用于基于作為所述車輛的移動速度的車速來改變所述中心頻率。
[0010]一方面，所述電機驅動的動力轉向設備可以進一步包括校正裝置，所述校正裝置用于基于作為車輛的移動速度的車速來校正相對于所述傳遞扭矩具有反相的變化量。所述基極抑制電流計算裝置可以基于所述校正裝置校正的所述變化量來計算所述基極抑制電流。
[0011]根據本發明，可以抑制擺振現象引起的轉向盤振動并且當沒有發生擺振現象引起的振動時抑制轉向感惡化。
【附圖說明】
[0012]圖1是圖示了實施例中的電機驅動的動力轉向設備的配置的示意圖。
[0013]圖2是圖示了控制設備的配置的示意性框圖。
[0014]圖3是圖示了靶電流計算器的配置的示意性框圖。
[0015]圖4是圖示了檢測扭矩、車速與基極電流之間的相互關系的示意性控制圖。
[0016]圖5是圖示了控制器的配置的示意性框圖。
[0017]圖6是圖示了擺振補償電流設置單元的配置的示意性框圖。
[0018]圖7是示意性圖示了帶通濾波器的曲線圖。
[0019]圖8是圖示了車速與帶通濾波器的中心頻率之間的相互關系的示意性控制圖。
[0020]圖9是圖示了扭矩變化量補償處理器進行的計算過程的流程圖。
[0021]圖10是圖示了車速與校正系數之間的相互關系的示意性控制圖。
[0022]圖11是圖示了校正后的扭矩變化量與擺振補償電流之間的相互關系的示意性控制圖。
[0023]圖12是圖示了平均扭矩與扭矩校正系數之間的相互關系的示意性控制圖。
[0024]圖13A、13B和13C是圖示了當輸入擺振現象引起的扭矩振動時的檢測扭矩、提取扭矩、提取的絕對扭矩、和平均扭矩的曲線圖。圖13D、13E和13F是圖示了當輸出由于擺振現象以外的因素引起的扭矩振動時的檢測扭矩、提取扭矩、提取的絕對扭矩、和平均扭矩的曲線圖。
【具體實施方式】
[0025]下文中，將參照附圖詳細描述本發明的實施例。
[0026]圖1是圖示了實施例中的電機驅動的動力轉向設備100的配置的示意圖。
[0027]電機驅動的動力轉向設備100(下文中還可以被簡稱為“轉向設備100”)是用于將車輛的前移方向改變成任意方向的轉向設備。該實施例示例性描述了應用于汽車I的電機驅動的動力轉向設備100的配置，該汽車作為車輛的實例。
[0028]轉向設備100包括由駕駛員操作來改變汽車I的前移方向的輪狀的轉向盤11、和與轉向盤1I設置成一體的轉向軸102。轉向設備100包括經由萬向聯軸器103a連接至轉向軸102的上部連接軸103、和經由萬向聯軸器103b連接至上部連接軸103的下部連接軸108。下部連接軸108與轉向盤101的旋轉一起旋轉。
[0029]轉向設備100包括相應連接至作為轉輪的右前輪和左前輪150上的橫拉桿104、和連接至這些橫拉桿104的齒條軸105。轉向設備100包括與形成在齒條軸105上的齒條齒105a一起形成齒輪和小齒輪機構的小齒輪106a。小齒輪106a形成在小齒輪軸106的下端部中。齒條軸105、小齒輪軸106等等用作傳動機構，通過該傳動機構來使轉向盤101旋轉的驅動力被傳送作為前輪150的轉動力。小齒輪軸106向齒條軸105施加驅動力從而通過相對于轉動前輪150的齒條軸105進行旋轉來轉動前輪150。
[0030]轉向設備100包括容納小齒輪軸106的轉向齒輪箱107。小齒輪軸106經由轉向齒輪箱107中的扭力桿112連接至下部連接軸108。扭矩傳感器109設置在轉向齒輪箱107中，并且是檢測裝置的實例，該檢測裝置用于基于下部連接軸108與小齒輪軸106之間的相對旋轉角度、換言之基于扭力桿112的扭轉量來檢測施加于轉向盤101的轉向扭矩和/或經由前輪150傳送至小齒輪軸106的擾動扭矩。換言之，扭矩傳感器109檢測施加于扭力桿112的扭矩。扭矩傳感器109檢測施加于轉向軸102與小齒輪軸106之間的區域的扭矩。
[0031]轉向設備100包括由轉向齒輪箱107支撐的電動機110、和減小電動機110的驅動力并且將合力傳送至小齒輪軸106的減速機構111。減速機構111被配置為包括固定到小齒輪軸106上的蝸輪(未圖示)、固定到電動機110的輸出軸上的蝸輪傳動裝置(未圖示)等等。電動機110施加力，從而驅動小齒輪軸106旋轉，并且因此向齒條軸105施加驅動力從而使前輪150轉動。3相無刷電機可以作為實施例中的電動機110被舉例說明。
[0032 ]轉向設備100包括對電動機110的操作進行控制的控制設備1。控制設備1接收扭矩傳感器109的輸出信號。控制設備10經由網絡(CAN)接收檢測車速(汽車的移動速度)Vc的車速傳感器170的輸出信號，通過該網絡傳達用于對安裝在汽車中的各中裝置進行控制的信號。
[0033]具有這種配置的轉向設備100基于扭矩傳感器109獲得的檢測扭矩驅動電動機110、并且將電動機110產生的扭矩傳送至小齒輪軸106。因此，電動機110產生的扭矩與駕駛員施加于轉向盤101的轉向力相加。
[0034]下文中，將描述控制設備10。
[0035]圖2是控制設備10的示意性框圖。
[0036]控制設備10是被配置為包括CPU、R0M、RAM、備用RAM等等的算術和邏輯電路。
[0037]控制設備10接收扭矩信號Td、車速信號V等等，該扭矩信號是從扭矩傳感器109檢測的檢測扭矩T轉換的輸出信號，該車速信號是從車速傳感器170檢測的車速Vc轉換的輸出信號。
[0038]控制設備10包括基于扭矩信號Td和車速信號V計算(設置)要供應給電動機110的革巴電流It的革E電流計算器20;和基于革E電流計算器20計算的革E電流It進行反饋控制等等的控制器30。
[0039]控制設備1包括計算電動機110的轉速Vm的電機轉速計算器70。電機轉速計算器70基于檢測電動機110的轉子的旋轉位置的旋轉變壓器的輸出信號來計算電動機110的轉速Vm，該電動機是3相無刷電機。電機轉速計算器70輸出轉速信號Vms，該轉速信號是從電動機110的轉速Vm轉換的輸出信號。
[0040]下文中，將描述靶電流計算器20。[0041 ]圖3是靶電流計算器20的示意性框圖。
[0042]革E電流計算器20包括:基極電流計算器21，作為用于計算基極電流Ib的基極電流計算裝置的實例，該基極電流是設置靶電流It的基礎;慣性補償電流計算器22，該慣性補償電流計算器計算克服電動機110的慣性力矩所需的慣性補償電流Is;以及阻尼器補償電流計算器23，該阻尼器補償電流計算器計算限制電動機110的旋轉所需的阻尼器補償電流Id。
[0043]靶電流計算器20包括臨時靶電流確定單元25、慣性補償電流計算器22、和阻尼器補償電流計算器23，該臨時革E電流確定單元基于基極電流計算器21計算的值來確定臨時革巴電流Itf。靶電流計算器20包括對扭矩傳感器109檢測的檢測扭矩T的相位進行補償的相位補償器26。
[0044]靶電流計算器20包括擺振補償電流設置單元27，該擺振補償電流設置單元設置擺振補償電流I r作為抑制電流的實例，該抑制電流是抑制擺振現象引起的轉向盤1I的旋轉振動所需的電流。革E電流計算器2 O包括最終革E電流確定單元2 8，作為用于基于臨時革E電流確定單元25確定的臨時靶電流Itf和擺振補償電流設置單元27設置的擺振補償電流Ir來最終確定靶電流It。
[0045]靶電流計算器20接收扭矩信號Td、車速信號V、轉速信號Vms等等。
[0046]圖4是圖示了檢測扭矩T、車速Vc與基極電流Ib之間的相互關系的示意性控制圖。
[0047]基極電流計算器21基于通過使用相位補償器26補償扭矩信號Td的相位所獲得的扭矩信號Ts和來自車速傳感器170的車速信號V來計算基極電流lb。即，基極電流計算器21根據相位補償的檢測扭矩T與車速Vc來計算基極電流lb。例如，圖4中示例性圖示了相位補償后的檢測扭矩T(扭矩信號Ts)、車速Vc(車速信號V)、與基極電流Ib之間的相互關系的控制圖是基于近似法繪制的、并且提前存儲在ROM中。基極電流計算器21通過將檢測扭矩T(扭矩信號Ts)和車速Vc(車速信號V)代入這個控制圖中來計算基極電流lb。
[0048]慣性補償電流計算器22基于扭矩信號Ts和車速信號V計算克服電動機110和系統的慣性扭矩所需的慣性補償電流Is。即，慣性補償電流計算器22根據檢測扭矩T(扭矩信號Ts)和車速Vc(車速信號V)計算慣性補償電流Is。例如，圖示了檢測扭矩T(扭矩信號Ts)、車速Vc(車速信號V)與慣性補償電流Is之間的相互關系的控制圖是基于近似法繪制的、并且提前存儲在ROM中。慣性補償電流計算器22通過將檢測扭矩T(扭矩信號Ts)和車速Vc(車速信號V)代入這個控制圖中來計算慣性補償電流Is。
[0049]阻尼器補償電流計算器23基于扭矩信號Ts、車速信號V、和電動機110的轉速信號Vms計算限制電動機110的旋轉所需的阻尼器補償電流Id。即，阻尼器補償電流計算器23根據檢測扭矩T(扭矩信號Ts)、車速Vc(車速信號V)、和電動機110的轉速Vm(轉速信號Vms)來計算阻尼器補償電流Id。例如，圖示了檢測扭矩T(扭矩信號Ts)、車速Vc(車速信號V)、轉速Vm(轉速信號Vms)與阻尼器補償電流Id之間的相互關系的控制圖是基于近似法繪制的、并且提前存儲在ROM中。阻尼器補償電流計算器23通過將檢測扭矩T(扭矩信號Ts)、車速Vc(車速信號V)、和轉速Vm(轉速信號Vms)代入該控制圖中來計算阻尼器補償電流Id。
[0050]臨時革E電流確定單元25基于基極電流計算器21計算的基極電流Ib、慣性補償電流計算器22計算的慣性補償電流Is和阻尼器補償電流計算器23計算的阻尼器補償電流Id來計算臨時革E電流Itf。臨時革E電流確定單元25通過將慣性補償電流I s與基極電流Ib相加并且從基極電流Ib中減去阻尼器補償電流Id來確定臨時靶電流Itf。[0051 ]稍后將描述擺振補償電流設置單元27。
[0052]最終靶電流確定單元28基于臨時靶電流確定單元25確定的臨時靶電流Itf和擺振補償電流設置單元27設置的擺振補償電流Ir來最終確定靶電流It。實施例中的最終靶電流確定單元28通過將擺振補償電流IH由擺振補償電流設置單元27設置)與臨時靶電流確定單元25所確定的臨時革E電流I tf相加來確定革E電流11。
[0053]下文中，將描述控制器30。
[0054]圖5是控制器30的示意性框圖。
[0055]如圖5中所示，控制器30包括對電動機110的操作進行控制的電機驅動控制器31;驅動電動機110的電機驅動單元32;以及檢測實際流過電動機110的實際電流Im的電機電流檢測器33。
[0056]電機驅動控制器31包括反饋(F/B)控制器40和PffM信號發生器60，該反饋控制器基于靶電流計算器20最終確定的靶電流It與供應給電動機110并且由電機電流檢測器33檢測的實際電流Im之間的偏差來進行反饋控制，該信號發生器生成脈寬調制(PffM)信號來以PWM方式驅動電動機110。
[0057]反饋控制器40包括偏差計算器41和反饋(F/B)處理器42，該偏差計算器獲得靶電流計算器20最終確定的靶電流It與電機電流檢測器33檢測的實際電流Im之間的偏差，該反饋處理器進行反饋過程從而將偏差設置為零。
[0058]反饋(F/B)處理器42進行反饋控制從而使靶電流It與實際電流Im—致。例如，反饋處理器42分別使用比例元素和積分元素按比例和積分方式處理該偏差(由偏差計算器41計算)，并且使用加法計算器將產生的值相加在一起。
[0059]PffM信號發生器60基于反饋控制器40的輸出值以PffM方式生成驅動電動機110所需的PffM信號并且輸出所生成的PffM信號。
[0060]電機驅動單元32是所謂的反相器。例如，電機驅動單元32包括六個獨立的晶體管(FET)作為開關元件，這六個晶體管當中的三個晶體管分別連接在電源的正極線與三相電線圈之間，而另外三個晶體管分別連接在電源的負極(接地)線與三相電線圈之間。電機驅動單元32驅動從這六個晶體管中選擇的兩個晶體管的柵極從而接通和關斷這兩個晶體管，并且因此控制電動機110的驅動。
[0061]電機電流檢測器33檢測來自施加于分流電阻器的兩端的電壓的實際電流Im(流過電動機110)的值，該分流電阻器連接至電機驅動單元32。
[0062]下文中，將描述擺振補償電流設置單元27。
[0063]當發生擺振現象時，振動經由齒條軸105、小齒輪軸106、轉向軸102等等從前輪150傳送至轉向盤101。
[0064]擺振補償電流設置單元27設置電動機110抵消由于擺振現象傳送至轉向盤101的振動所需的擺振補償電流Ir。即，需要擺振補償電流Ir來驅動電動機110，這樣使得旋轉扭矩與由于擺振現象經由前輪150、齒條軸105等等傳送至小齒輪軸106的旋轉扭矩反向地施加于小齒輪軸106。
[0065]圖6是擺振補償電流設置單元27的示意性框圖。
[0066]擺振補償電流設置單元27包括擺振周期提取單元271和扭矩變化量計算器272，該擺振周期提取單元提取具有預定頻率帶寬分量的檢測扭矩T(由扭矩傳感器109檢測)，該扭矩變化量計算器計算相對于提取扭矩Te具有反相的扭矩變化量，該提取扭矩是擺振周期提取單元271提取的檢測扭矩T。
[0067]擺振補償電流設置單元27包括車速校正系數設置單元273和車速校正系數乘法單元274，該車速校正系數設置單元基于車速信號V設置車速校正系數Kv，該車速校正系數乘法單元通過將(扭矩變化量計算器272計算的)扭矩變化量乘以車速校正系數設置單元273設置的車速校正系數Kv來計算校正之后的扭矩變化量。
[0068]擺振補償電流設置單元27包括基于車速校正系數乘法單元274計算的校正之后的扭矩變化量來計算基極擺振補償電流Irb的基極擺振補償電流計算器275，該基極擺振補償電流是擺振補償電流Ir的基礎。
[0069]擺振補償電流設置單元27包括絕對值計算器276和平均單元277，該絕對值計算器計算擺振周期提取單元271提取的提取扭矩Te的絕對值，該平均單元對絕對值計算器276計算的提取的絕對扭矩Te I進行平均。
[0070]擺振補償電流設置單元27包括扭矩校正系數設置單元278，該扭矩校正系數設置單元基于從平均單元277進行的平均獲得的平均扭矩Ta設置用于校正(基極擺振補償電流計算器275計算的)基極擺振補償電流Irb的扭矩校正系數Kt。
[0071]擺振補償電流設置單元27包括擺振補償電流計算器279，該擺振補償電流計算器通過將(基極擺振補償電流計算器275計算的)基極擺振補償電流Irb乘以扭矩校正系數設置單元278設置的扭矩校正系數Kt來計算擺振補償電流Ir。
[0072]擺振周期提取單元271包括帶通濾波器271a和中心頻率設置單元271b，該帶通濾波器只允許來自扭矩傳感器109的扭矩信號Td中的集中在中心頻率Frc周圍的預定頻率帶寬內的信號通過，而不允許(抑制)具有其他頻率的信號通過，該中心頻率設置單元根據車速Vc設置帶通濾波器271a的中心頻率Frc。
[0073]圖7是示意性圖示了帶通濾波器271a的曲線圖。在圖7中，橫軸表示頻率，而縱軸表示增益。
[0074]帶通濾波器271a是用于僅允許集中在中心頻率Frc周圍的預定頻率帶寬(例如，3Hz)內的信號通過、而不允許(抑制)具有其他頻率的信號通過的濾波器。帶通濾波器271a可以通過由模擬電路、CPU等等執行的程序(軟件)來配置。中心頻率Frc由中心頻率設置單元271b來設置。
[0075]圖8是圖示了車速Vc與帶通濾波器271a的中心頻率Frc之間的相互關系的示意性控制圖。
[0076]中心頻率設置單元271b基于車速信號V確定帶通濾波器271a的中心頻率Frc1JP,中心頻率設置單元271b根據車速Vc計算中心頻率Frc。例如，圖8中示例性圖示了車速Vc(車速信號V)與中心頻率Frc之間的相互關系的控制圖是基于近似法繪制的、并且提前存儲在ROM中。中心頻率設置單元271b通過將車速Vc(車速信號V)代入這個控制圖來計算中心頻率Frc。同樣，中心頻率設置單元271b用作用于基于車速Vc改變中心頻率Frc的改變裝置的實例。
[0077]由于擺振現象引起的一個振動周期被視為前輪150的一次旋轉，因此這種振動的頻率取決于前輪150的轉速，并且與前輪150的轉速成比例地增加。取決于車輛類型，前輪150的直徑可以不同。取決于車輛選項，甚至對于相同車輛類型，前輪150的直徑可以不同。相比之下，認為引起發生擺振現象的前輪150的轉速取決于車輛類型或車輛選項而不同，但通常，擺振現象在預定轉速范圍發生。由于這個原因，在具有大直徑前輪150的車輛中，擺振現象在低車速Vc發生，并且擺振現象引起的振動頻率較低。相比之下，在具有小直徑前輪150的車輛中，擺振現象在高車速Vc發生，并且擺振現象引起的振動頻率較高。典型地，認為擺振現象弓I起的振動頻率介于I OHz與20Hz之間。
[0078]如圖8中圖示了車速Vc與帶通濾波器271a的中心頻率Frc之間的相互關系的控制圖，鑒于這些因素，車速Vc和中心頻率Frc被設置成在認為發生擺振現象的車速范圍內具有比例關系。在低于認為發生擺振現象的車速范圍的車速范圍內的中心頻率Frc被設置為在認為發生擺振現象的車速范圍中的最小車速下的中心頻率Frc。在高于認為發生擺振現象的車速范圍的車速范圍內的中心頻率Frc被設置為在認為發生擺振現象的車速范圍中的最大車速下的中心頻率Frc。
[0079]例如，在實施例中的轉向設備100組裝到的車輛中，中心頻率設置單元271b通過獲取擺振現象引起的振動發生的車速Vc、并且將所獲取的車速Vc代入圖8中示例性圖示的控制圖中來計算中心頻率Frc ο中心頻率設置單元27 Ib將所計算的中心頻率Frc設置為帶通濾波器271a的中心頻率Frc。例如，中心頻率設置單元271b能夠獲取關于車輛的識別信息、并且從ROM讀取和獲取車速Vc，在該車速下，發生擺振現象引起的振動，并且其對應于所獲取的識別信息。舉例來講，中心頻率設置單元271b能夠基于設置轉向設備100的操作者輸入的值來獲取車速Vc，在該車速下，發生擺振現象引起的振動。
[0080]具有前述配置的擺振周期提取單元271只允許來自扭矩傳感器109的扭矩信號Td中的集中在中心頻率Frc(由中心頻率設置單元271b設置)周圍的預定頻率帶寬內的信號通過，并且因此擺振周期提取單元271高度精確地提取具有擺振現象引起的振動頻率的信號。
[0081]擺振周期提取單元271可以通過進行計算過程從檢測扭矩T提取擺振現象引起的振動的頻率分量。例如，擺振周期提取單元271可以讀取來自扭矩傳感器109的檢測扭矩T，并且每隔預定時間間隔(例如，4毫秒)就提取預定頻率帶寬分量。
[0082]扭矩變化量計算器272計算相對于擺振周期提取單元271提取的檢測扭矩T具有反相的扭矩變化量。例如，扭矩變化量計算器272進行計算過程以便計算(擺振周期提取單元271提取的)檢測扭矩T的2階微分值，并且計算(擺振周期提取單元271提取的)特定頻率分量的反相分量作為相對于檢測扭矩T具有反相的扭矩變化量。可以通過區分并且補償擺振周期提取單元271提取的檢測扭矩T的相位來計算這些反相分量。
[0083]圖9是圖示了扭矩變化量計算器272進行的計算過程的流程圖。
[0084]扭矩變化量計算器272每隔預定時間間隔(例如，4毫秒)重復執行圖9中圖示的計算過程。
[0085]參照圖9，扭矩變化量計算器272讀取是擺振周期提取單元271提取的檢測扭矩T的提取扭矩Te(步驟SlOl )。扭矩變化量計算器272基于在當前例程中讀取的提取扭矩Te和在第一前述例程中讀取的提取扭矩Te來計算從第一前述例程到當前例程的提取扭矩Te的I階微分值(提取扭矩Te的變化速度)(下文中稱為“當前I階微分值”步驟S102)。之后，扭矩變化量計算器272基于在第一前述例程中讀取的提取扭矩Te和在第二前述例程中讀取的提取扭矩Te來計算從第二前述例程到第一前述例程的提取扭矩Te的I階微分值(提取扭矩Te的變化速度)(下文中稱為“第一前述I階微分值”)(步驟S103)。之后，扭矩變化量計算器272基于在步驟S102中計算的當前I階微分值和在步驟S103中計算的第一前述I階微分值來計算提取扭矩Te的2階微分值(提取扭矩Te的變化加速度)(相對于提取扭矩Te具有反相的扭矩變化量)(步驟S104)。
[0086]在步驟S102的第一前述例程中計算的提取扭矩Te的I階微分值可以用于步驟S103的當前例程中。
[0087]圖10是圖示了車速Vc與車速校正系數Kv之間的相互關系的示意性控制圖。
[0088]車速校正系數設置單元273根據車速Vc設置車速校正系數Kv。圖10中示例性圖示了車速Vc與車速校正系數Kv之間的相互關系的控制圖是基于近似法繪制的、并且提前存儲在ROM中。車速校正系數設置單元273通過將車速Vc代入這個控制圖中來計算車速校正系數Κν，并且設置所計算的值作為車速校正系數Kv。
[0089]在圖10中示例性圖示的控制圖中，當車速Vc低于或等于預定下限車速Vl時，車速校正系數Kv被設置為零，并且當車速Vc高于或等于預定上限車速V2時，車速校正系數Kv被設置為一。當車速Vc高于下限車速Vl且低于上限車速V2時，車速校正系數Kv被設置成隨著車速Vc的增加而從零增加到一。可以舉例說明高于下限車速Vl的車速是認為發生擺振現象的車速范圍的情況。可以舉例說明上限車速V2存在于認為發生擺振現象的車速范圍內的情況。
[0090]車速校正系數乘法單元274通過將相對于檢測扭矩T(由擺振周期提取單元271提取)具有反相的扭矩變化量乘以車速校正系數設置單元273設置的車速校正系數Kv來計算校正后的扭矩變化量。即，車速校正系數乘法單元274基于車速Vc校正扭矩變化量。
[0091]同樣，車速校正系數設置單元273和車速校正系數乘法單元274用作用于基于車速Vc來校正變化量的校正裝置的實例，該變化量相對于通過帶通濾波器271a的檢測扭矩T具有反相。
[0092]基極擺振補償電流計算器275基于車速校正系數乘法單元274計算的校正后的扭矩變化量來計算基極擺振補償電流Irb。
[0093]圖11是圖示了校正后的扭矩變化量與基極擺振補償電流Irb之間的相互關系的示意性控制圖。圖11中示例性圖示了校正后的扭矩變化量與基極擺振補償電流Irb之間的相互關系的控制圖是基于近似法繪制的、并且提前存儲在ROM中。基極擺振補償電流計算器275通過每隔預定時間間隔(例如，4毫秒)讀取校正后的扭矩變化量、并且將所讀取的校正后的扭矩變化量代入這個控制圖中來計算基極擺振補償電流Irb。同樣，基極擺振補償電流計算器275用作用于基于相對于通過帶通濾波器271a的檢測扭矩T具有反相的變化量來計算基極抑制電流的基極抑制電流計算裝置的實例，該基極抑制電流是抑制從前輪150傳送至轉向盤1I的擾動扭矩所需的抑制電流的基礎。
[0094]絕對值計算器276計算具有正號或負號的提取扭矩Te的絕對值。絕對值計算器276計算的值是提取的絕對扭矩I Te I。
[0095]平均單元277對當前例程到第η個前述例程的所提取的絕對扭矩|Te |的值進行平均，這些值是從絕對值計算器276每隔預定時間間隔重復進行的計算中獲得。從平均單元277進行的平均獲得的值是平均扭矩Ta AIR濾波器可以作為平均單元277來舉例說明。例如，N可以是100。
[0096]圖12是圖示了平均扭矩Ta與扭矩校正系數Kt之間的相互關系的示意性控制圖。
[0097]扭矩校正系數設置單元278根據是從平均單元277進行的平均中獲得的值的平均扭矩Ta來設置扭矩校正系數Kt。例如，圖12中示例性圖示了平均扭矩Ta與扭矩校正系數Kt之間的相互關系的控制圖是基于近似法繪制的、并且提前存儲在ROM中。扭矩校正系數設置單元278通過將平均扭矩Ta代入這個控制圖中來計算扭矩校正系數Kt，并且設置所計算的值作為扭矩校正系數Kt。
[0098]在圖12中示例性圖示的控制圖中，當平均扭矩Ta低于預定下限扭矩Tl時，扭矩校正系數Kt被基本上設置為零，并且當平均扭矩Ta大于預定上限扭矩T2時，扭矩校正系數Kt被設置為基本為一。在大于下限扭矩Tl且小于上限扭矩T2的平均扭矩Ta的范圍中時，扭矩校正系數Kt被設置成從零逐漸增加到一。其原因在于，在認為發生擺振現象的頻率帶寬中，擺振現象引起的扭矩振動的振幅大小被認為顯著大于擺振現象之外的因素引起的扭矩振動的振幅大小。以此方式設置扭矩校正系數Kt，從而將擺振補償電流Ir設置為零，達到認為擺振現象以外的因素引起的扭矩振動受到抑制的程度。如圖12中所示，當平均扭矩Ta存在于下限扭矩Tl附近時，扭矩校正系數Kt被設置為隨著平均扭矩Ta的增加而從零逐漸增加。當平均扭矩Ta存在于上限扭矩T2附近時，扭矩校正系數Kt被設置為隨著平均扭矩Ta的增加而從一逐漸減小。
[0099]擺振補償電流計算器279通過將(基極擺振補償電流計算器275計算的)基極擺振補償電流Irb乘以扭矩校正系數設置單元278設置的扭矩校正系數Kt來計算擺振補償電流Ir( Ir = Irb XKt)。
[0100]同樣，擺振補償電流計算器279用作用于通過根據提取扭矩Te的振幅的大小校正基極擺振補償電流Irb來計算擺振補償電流Ir的抑制電流計算裝置的實例，該擺振補償電流用作抑制電流的實例。擺振補償電流計算器279進行校正，這樣使得與振幅的大小大于預定值時相比，當提取扭矩Te的振幅的大小小于該預定值時，擺振補償電流Ir被設置成較低。例如，當該大小是預定值時，第N個提取的絕對扭矩I Te I (提取扭矩Te的絕對值)的平均值可以是上限扭矩T2。
[0101]擺振補償電流設置單元27將通過前述技術計算的擺振補償電流Ir存儲在存儲區域中，如RAM。
[0102]最終靶電流確定單元28將擺振補償電流Ir與存儲在存儲區域(如RAM)中的臨時靶電流Itf相加，并且將所計算的值確定為革E電流It。
[0103]在具有前述配置的轉向設備100中，靶電流It包含擺振補償電流Ir，該擺振補償電流是電動機110抵消由于擺振現象傳送至轉向盤101的振動所需的電流。因此，可以抑制擺振現象引起的振動向駕駛員傳送。
[0104]具有前述配置的靶電流計算器20始終將通過使擺振補償電流Ir與臨時靶電流Itf相加而獲得的電流確定為靶電流It。由于這個原因，當擺振現象引起的大幅振動沒有發生時，期望將擺振補償電流Ir設置為零。在實施例中，根據認為發生擺振現象引起的振動的車速Vc，擺振補償電流設置單元27的帶通濾波器271a只允許集中在中心頻率Frc周圍的預定頻率帶寬內的信號通過而不允許具有其他頻率的信號通過。由于這個原因，與當中心頻率Frc沒有根據車速Vc變化、并且允許在涵蓋所有車輛類型或車輛選項的頻率帶寬(例如，1Hz至20Hz)內的信號通過的濾波器提取具有擺振現象引起的振動頻率的信號時相比，當擺振現象引起的振動沒有發生時，實施例中的擺振補償電流設置單元27能夠抑制擺振補償電流Ir的施加。
[0105]由于認為當車速Vc在特定速度范圍內時發生擺振現象引起的振動，因此在圖10中示例性圖示的控制圖中，當車速Vc低于認為發生擺振現象引起的振動的車速范圍時，車速校正系數Kv被設置為零。相應地，當沒有發生擺振現象引起的振動時，擺振補償電流Ir被設置為零。因此，即使沒有發生擺振現象引起的振動，擺振補償電流Ir在靶電流It中存在也能夠受到抑制。
[0106]因此，當沒有發生擺振現象引起的振動時，可以抑制轉向感惡化。
[0107]擺振補償電流設置單元27的基極擺振補償電流計算器275計算的基極擺振補償電流Irb是基于扭矩變化量計算器272所計算的、相對于提取扭矩Te具有反相的扭矩變化量的值。如圖4和圖11中所示，當扭矩傳感器109檢測的檢測扭矩T相對于扭矩變化量具有反相(反號(當一個具有正號時，另一個具有負號))時，基極電流Ib相對于基極擺振補償電流Irb具有反號(當一個具有正號時，另一個具有負號)。由于這個原因，擺振補償電流設置單元27能夠高度精確地計算電動機110抵消由于擺振現象傳送至駕駛員的振動所需的電流。
[0108]由于認為擺振現象引起的扭矩振動的振幅的大小大于特定大小，因此在圖12中示例性圖示的控制圖中，當平均扭矩Ta小于擺振現象引起的扭矩振動的振幅的大小時，扭矩校正系數Kt被設置為小于一。相應地，即使擺振現象以外的因素引起扭矩振動，也能夠抑制擺振補償電流Ir在靶電流It中(達到抵消通過帶通濾波器271a的扭矩振動的程度)的存在。
[0109]圖13A至圖13C是圖示了當輸入擺振現象引起扭矩振動時的檢測扭矩T、提取扭矩Te、提取的絕對扭矩I Te |、和平均扭矩Ta的曲線圖。圖13D至圖13F是圖示了當輸入擺振現象以外的因素引起扭矩振動時的檢測扭矩T、提取扭矩I Te |、提取的絕對扭矩Te、和平均扭矩Ta的曲線圖。
[0110]當輸入擺振現象引起的扭矩振動時，扭矩傳感器109檢測的檢測扭矩T如圖13A中圖示的那樣波動，并且通過帶通濾波器271a的提取扭矩Te如圖13B中圖示的那樣波動。由于當擺振現象引起輸入扭矩振動時，檢測扭矩T的頻率是通過帶通濾波器271a的頻率，因此檢測扭矩T與提取扭矩Te相同。是提取扭矩Te的絕對值的提取的絕對扭矩I Te |如圖13C中的細實線圖示的那樣波動，并且通過對提取的絕對扭矩I Te I求平均獲得的平均扭矩Ta如圖13C中的加粗實線圖示的那樣波動。由于當擺振現象引起輸入扭矩振動時，平均扭矩Ta被計算為大于上限扭矩T2的值，因此扭矩校正系數設置單元278將扭矩校正系數Kt設置為一。由于這個原因，擺振補償電流計算器279計算的擺振補償電流Ir具有與基極擺振補償電流計算器275計算的基極擺振補償電流Irb相同的值(Ir = Irb)。
[0111]相比之下，認為輸入擺振現象以外的因素引起的扭矩振動，例如，當如圖13D中圖示的那樣波動時，認為輸入扭矩傳感器109檢測的檢測扭矩T的扭矩振動。當擺振現象以外的因素引起的扭矩振動的一部分具有通過帶通濾波器271a的頻率分量時，擺振周期提取單元271提取的提取扭矩Te如圖13E圖示的那樣波動。是提取扭矩| Te |的絕對值的提取的絕對扭矩Te如圖13F中的細實線圖示的那樣波動，并且通過對提取的絕對扭矩I Te I求平均獲得的平均扭矩Ta如圖13F中的加粗實線圖示的那樣波動。由于當擺振現象以外的因素引起輸入扭矩振動時，平均扭矩Ta主要被計算為小于下限扭矩Tl的值，因此扭矩校正系數設置單元278主要地將扭矩校正系數Kt設置為零。由于這個原因，擺振補償電流計算器279計算的擺振補償電流Ir主要是零(Ir = Irb X 0 = 0)。
[0112]如上所述，根據實施例中的擺振補償電流設置單元27，即使沒有發生擺振現象引起的扭矩振動，也能夠抑制(抵消通過帶通濾波器271a的扭矩振動所需的)擺振補償電流Ir在靶電流It中的存在。
[0113]因此，當擺振現象引起的振動沒有發生時，可以抑制轉向感惡化。
[0114]在實施例中，基本上檢測扭力桿112的扭轉量的傳感器被用作檢測施加于轉向盤101的轉向扭矩和經由前輪150傳送至小齒輪軸106的擾動扭矩的扭矩傳感器109;然而，本發明并不旨在局限于實施例中的這種配置。例如，可以采用基于磁致伸縮引起的磁特性變化來檢測扭矩的磁致伸縮傳感器。
[0115]在實施例中，控制對擺振現象引起的振動的抑制應用于小齒輪型電機驅動的動力轉向設備;然而，這種控制的應用不局限于小齒輪型電機驅動的動力轉向設備。這種控制可以應用于其他類型的電機驅動的動力轉向設備，如雙小齒輪型電機驅動的動力轉向設備和齒條輔助型電機驅動的動力轉向設備。
【主權項】
1.一種電機驅動的動力轉向設備，包括: 轉向軸，所述轉向軸被配置為連同車輛的轉向盤一起旋轉； 小齒輪軸，所述小齒輪軸被配置為通過相對于轉動轉向輪的齒條軸進行旋轉來向所述齒條軸施加驅動力； 檢測裝置，所述檢測裝置被配置為檢測所述轉向軸與所述小齒輪軸之間的扭矩； 電動機，所述電動機被配置為向所述齒條軸施加驅動力； 基極電流計算裝置，所述基極電流計算裝置被配置為基于所述檢測裝置所檢測的檢測扭矩來計算基極電流，所述基極電流是待供應給所述電動機的靶電流的基礎； 帶通濾波器，所述帶通濾波器被配置為允許由所述檢測裝置檢測的所述檢測扭矩的預定范圍的頻率分量通過所述帶通濾波器； 基極抑制電流計算裝置，所述基極抑制電流計算裝置被配置為，基于作為通過所述帶通濾波器之后的所述檢測扭矩的傳遞扭矩來計算基極抑制電流，所述基極抑制電流是抑制從所述轉向輪傳送至所述轉向盤的擾動扭矩所需的抑制電流的基礎； 抑制電流計算裝置，所述抑制電流計算裝置被配置為，根據所述傳遞扭矩的振幅的大小、通過校正由所述基極抑制電流計算裝置計算的所述基極抑制電流來計算所述抑制電流；以及 靶電流確定裝置，所述靶電流確定裝置被配置為，基于由所述基極電流計算裝置計算的所述基極電流和由所述抑制電流計算裝置計算的所述抑制電流來確定所述革E電流。2.根據權利要求1所述的電機驅動的動力轉向設備， 其中，所述抑制電流計算裝置進行校正，使得與當所述傳遞扭矩的振幅的大小大于預定值時相比，當所述振幅的大小小于所述預定值時，所述抑制電流被設置為較小。3.根據權利要求1或2所述的電機驅動的動力轉向設備， 其中，所述基極抑制電流計算裝置基于相對于所述傳遞扭矩具有反相的變化量來計算所述基極抑制電流。4.根據權利要求1至3中任一項所述的電機驅動的動力轉向設備， 其中，所述帶通濾波器是允許集中在中心頻率周圍的預定范圍的頻率分量通過的濾波器， 其中，所述電機驅動的動力轉向設備進一步包括: 改變裝置，所述改變裝置被配置為基于作為所述車輛的移動速度的車速來改變所述中心頻率。5.根據權利要求1所述的電機驅動的動力轉向設備，所述電機驅動的動力轉向設備進一步包括: 校正裝置，所述校正裝置被配置為基于作為所述車輛的移動速度的車速來校正相對于所述傳遞扭矩具有反相的變化量， 其中，所述基極抑制電流計算裝置基于所述校正裝置校正的所述變化量來計算所述基極抑制電流。
【文檔編號】B62D101/00GK106004990SQ201610169649
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】田上杏, 田上杏一, 橫井克年, 石丸詠之, 巖瀨雅祐
【申請人】株式會社昭和