电子式动力转向装置

摘要

一种电子式动力转向装置。在电子式动力转向装置上使用的旋转角传感器检测作为电动机旋转角(θm)的电动机轴的转向系统侧的旋转角，MPU基于q轴实际电流值(Iq)设定基本校正量(Δθ’m)的同时，以根据旋转角速度(ω)的增加而使得该基本校正量(Δθ’m)减少并且根据转矩微分值(dT/dt)的增加而使得该基本校正量(Δθ’m)增加的方式，设定用于校正电动机旋转角(θm)的旋转角校正量(Δθm)。

权利要求

1.一种电子式动力转向装置，具备：

电动机，其能够将与向车辆的转向系统传递的转向转矩对应的助力传递给该转向系统；

转矩检测器，用于检测所述转向转矩；

旋转角检测器，用于检测所述电动机中的电动机轴的电动机旋转角；

电流值检测器，用于检测供给所述电动机的电动机电流值；

校正量设定器，其设定用于校正所述电动机旋转角的旋转角校正量；以及控制装置，其基于所述转向转矩和所述旋转角校正量以及所述电动机旋转角来驱动控制所述电动机；其中，所述旋转角检测器检测作为所述电动机旋转角的所述电动机轴的转向系统侧的旋转角；

所述校正量设定器基于所述电动机电流值设定基本校正量。

2.根据权利要求1所述的电子式动力转向装置，其中，所述校正量设定器以根据所述电动机旋转角的时间微分的增加而使所述基本校正量减少的方式，设定所述旋转角校正量。

3.根据权利要求1所述的电子式动力转向装置，其中，所述校正量设定器以根据所述转向转矩的时间微分的增加而使所述基本校正量增加的方式，设定所述旋转角校正量。

4.根据权利要求2所述的电子式动力转向装置，其中，所述校正量设定器以根据所述转向转矩的时间微分的增加而使所述基本校正量增加的方式，设定所述旋转角校正量。

说明书

电子式动力转向装置

[0001] 本发明基于2009年1月21日提交的日本专利申请No.2009-010916的说明书、附图及摘要，并将其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

[0002] 本发明涉及具备基于电动机旋转角辅助转向的辅助电动机的电子式动力转向装置。

背景技术

[0003] 作为与具备基于电动机旋转角辅助转向的辅助电动机的电子式动力转向装置相关的技术，例如已知特开2006-151360号的公报上所记载的车辆用转向装置。该车辆用转向装置根据由转向转矩传感器检测出的转向转矩和由转向角传感器检测出的实际转向角计算出虚拟转向模型输入转矩。然后，以由转向角传感器检测出的实际转向角追踪根据该虚拟转向模型输入转矩和由齿条轴向力传感器检测出的齿条轴向力而设定的目标转向角的方式，运算辅助电动机的指令值。

[0004] 为了设定辅助电动机指令值，需要通过旋转角传感器准确地检测出该辅助电动机的转子旋转角。然而，例如在控制辅助电动机的控制装置上设置旋转角传感器，并且将该控制装置配置在离开辅助电动机的转子的电动机轴的负荷侧上的情况下，即，在为了将离开辅助电动机的转子的电动机轴的旋转角作为电动机旋转角进行检测而配置旋转角传感器的情况下，若在较大负荷的作用下而电动机轴的扭转量变大的话，则由旋转角传感器检测出的电动机旋转角的检测误差也会变大。特别是，在使用具有小径电动机轴的电动机时，电动机轴的扭转量变大，上述检测误差会变得更大。如果检测误差变大，就会产生不能向电动机绕组提供最合适的电动机电流，增加无效电流供给这样的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一在于提供一种能够解决上述课题的电子式动力转向装置。

[0006] 本发明的一个方面是具有电动机，其能够将与向车辆的转向系统传递的转向转矩对应的助力传递给该转向系统；转矩检测器，用于检测所述转向转矩；旋转角检测器，用于检测所述电动机中的电动机轴的电动机旋转角；电流值检测器，用于检测供给所述电动机的电动机电流值；校正量设定器，其设定用于所述校正电动机旋转角的旋转角校正量；以及控制装置，其基于所述转向转矩和所述旋转角校正量以及所述电动机旋转角来驱动控制所述电动机的电子式动力转向装置，其中，所述旋转角检测器检测作为所述电动机旋转角的所述电动机轴的转向系统侧的旋转角；所述校正量设定器基于所述电动机电流值设定基本校正量。通过使该基本校正量根据上述电动机旋转角的时间微分的增加而减少或者根据上述转向转矩的时间微分的增加而增加，来设定上述旋转角校正量。

[0007] 这样，基本校正量基于电动机电流值，即辅助电动机的输出转矩而设定。而且，能够通过根据电动机旋转角的时间微分的增加而减少该基本校正量，来设定抑制电动机旋转角的振荡的旋转角校正量。并且，能够通过根据转向转矩的时间微分的增加而增加该基本校正量，来设定提高对于转向转矩的应答性的旋转角校正量。

[0008] 因此，即使在由旋转角检测器检测出作为电动机旋转角的电动机轴的转向系侧的旋转角的情况下，也可以降低由电动机轴的扭转引起的电动机旋转角的检测误差。

附图说明

[0009] 本发明的前述和其他特征和优点将从以下参照附图的实施方式的描述中变得清楚，附图中相同标号用来表示相同元件，附图中：

[0010] 图1A是表示本实施方式的电子式动力转向装置的整体构成例的构成图。

[0011] 图1B是表示ECU等的构成例的电路框图。

[0012] 图2是由ECU控制的辅助电动机的控制框图。

[0013] 图3是表示图2的电动机旋转角校正部的功能构成的控制框图。

具体实施方式

[0014] 以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。首先，基于图1A，图1B对本实施方式的电子式动力转向装置的构成进行说明。图1A是表示本实施方式的电子式动力转向装置20的整体构成例的构成图，图1B是表示ECU40等的构成例的电路框图。

[0015] 如图1A所示，电子式动力转向装置20主要是由转向盘21，转向轴22，小齿轮输入轴23，转矩传感器24，减速器27，齿轮齿条28，杆29，辅助电动机30，旋转角传感器31以及ECU40等构成。

[0016] 转向轴22的第一端侧被连接在转向盘21上，该转向轴22的第二端侧上连接有转矩传感器24的输入侧。另外，在该转矩传感器24的输出侧上连接有齿轮齿条28的小齿轮输入轴23的第一端侧。转矩传感器24由未图示的扭杆和以夹着该扭杆的方式安装在扭杆两端的两个旋转变压器(Resolver)构成，通过由该两个旋转变压器检测在将扭杆的第一端侧设定为输入而将第二端侧设定为输出的输入输出之间所产生的扭杆的扭转量等，能够检测出由转向盘21进行的转向转矩T。

[0017] 被连接在转矩传感器24的输出侧的小齿轮输入轴23的中段连接着减速器27，可以通过该减速器27向小齿轮输入轴23传递从辅助电动机30输出的助力。

[0018] 即，虽然在图中没有表示，但是作为动力传递机构的减速器27构成为，在辅助电动机30的电动机轴上安装的电动机齿轮和减速器27的减速齿轮可以相互咬合，如果辅助电动机30的电动机轴旋转的话则减速器27的减速齿轮以规定的减速比旋转，从而可以将辅助电动机30的驱动力(助力)传递给小齿轮输入轴23。

[0019] 在辅助电动机30的电动机轴的转向系统侧(相对辅助电动机30的转子来说离开负载方向的一侧)设置有检测该电动机轴的旋转角θm的旋转角传感器31。在本实施方式中，因为旋转角传感器31被设置在配置于电动机轴的转向系统侧的ECU40上，所以旋转角传感器31离开辅助电动机30的转子。另外，在图1A中为了便于说明，将旋转角传感器31和ECU40表示在不同的位置上。

[0020] 像这样，如果旋转角传感器31从辅助电动机30的转子离开的话，则通过电动机轴的扭转、相对辅助电动机30的转子的旋转角由旋转角传感器31检测出的电动机旋转角θm的检测误差就会变大，特别是在采用具有小径电动机轴的电动机时，电动机轴的扭转变大，上述检测误差会变得更大。

[0021] 因此，在本实施方式中，如下所述构成：通过后述的电动机旋转角校正部70设定用于校正电动机旋转角θm的旋转角校正量Δθm，来降低上述检测误差。

[0022] 在小齿轮输入轴23的第二端侧上，形成有可与构成齿轮齿条28的未图示的齿条轴的齿条沟相咬合的主动齿轮(Pinion Gear)。在该齿轮齿条28中把小齿轮输入轴23的旋转运动变换成齿条轴的直线运动。在该齿条轴的两端连接杆29，在该杆29的端部通过未图示的转向节等连接转向轮FR，转向轮FL。如果小齿轮输入轴23旋转的话，则通过齿轮齿条28，杆29等转向轮FR，转向轮FL的实际转向角发生变化。

[0023] 接着，基于图1B对ECU40的电气构成进行说明。

[0024] 如图1B所示，ECU40由具备A/D变换器等的周边LSI或存储器等的MMPUM(Micro Processor Unit)60；接口42以及基于从MPU60输出的PWM信号，能将由PWM控制的电动机电流向辅助电动机30供给的电动机驱动电路50等构成。

[0025] 在图1B中所示的符号47是能够检测出在辅助电动机30上实际流动的电动机电流值(3相实际电流值Iu，Iv，Iw)的电流传感器47；与由该电流传感器47检测出的电动机电流值相关的传感器信息，通过作为电动机电流信号的接口42能够输入到MPU60。

[0026] MPU60例如由微型计算机、半导体存储装置(MMMROM、RAM、EEPROM等)等构成，具有通过规定的计算机程序执行电子式动力转向装置20的基本的辅助电动机控制的功能。即，MPU60基于由转矩传感器24检测出的转向转矩T和由旋转角传感器31检测出的电动机旋转角θm、由电流传感器47检测出的电动机电流值等来对辅助电动机30进行矢量控制。

[0027] 接口42具有通过A/D变换器等把从上述转矩传感器24、旋转角传感器31或电流传感器47等输入的各种传感器信号输入到MPU60的规定端口的功能等。

[0028] 电动机驱动电路50是具有将从直流电源供给来的电流变换成可以控制的3相交流电流的功能的部件(参照图2)，由PWM电路和开关电路等构成。

[0029] 在ECU40中，通过后述的PI控制(比例积分控制)，基于与转矩传感器24的转向转矩T相对应的信号和与旋转角传感器31的电动机旋转角θm相对应的信号或电流传感器47的3相实际电流值Iu，Iv，Iw，能使辅助电动机30产生适合于转向状态的助力转矩，因此在电子式动力转向装置20中，能够通过转向盘21辅助驾驶者的转向。

[0030] 接着，基于图2以及图3对ECU40对辅助电动机30的PI控制系统的运算处理进行说明。图2是由ECU40控制辅助电动机30的控制框图。图3是表示图2的电动机旋转角校正部70的功能构成的控制框图。另外，该运算处理由ECU40的MPU60以每个规定周期(例如0.2mSec(毫秒))来执行，例如由计时器嵌入处理来执行。

[0031] 如图2所示，与从转矩传感器24输入到MPU60的转向转矩T相对应的信号，在通过未图示的滤波电路除去噪声成分后，输入到相位补偿部61。在相位补偿部61中，为了加快对于转矩传感器24的输出应答性，在执行完提高相位的相位补偿处理后，向助力控制部62以及电动机旋转角校正部70输出相位补偿后的转矩信号。

[0032] 在助力控制部62中，为了基于从相位补偿部61输入的转向转矩T辅助转向力，而设定与在辅助电动机30上产生的二次磁通相对应的电流值、磁场电流值(d轴电流指令值＊ ＊Id )，以及与助力转矩相对应的电流值、转矩指令电流值(q轴电流指令值Iq )。例如，d＊ ＊
轴电流指令值Id 是基于磁场削弱控制被设定，q轴电流指令值Iq 是基于检测转矩通过＊ ＊
规定的映射表和运算式而设定。被设定的d轴电流指令值Id 以及q轴电流指令值Iq 被分别输出到位于PI控制部63、64的前段的加法部。

[0033] 在位于PI控制部63、64的前段的加法部中进行以下加法处理：求出从助力控制部＊ ＊62输出的d轴电流指令值Id 以及q轴电流指令值qIq ，和从后述的3相2相变换部68反馈的电动机驱动电路50的d轴实际电流值Id以及q轴实际电流值Iq的偏差。由此，d＊ ＊
轴电流指令值Id 和d轴实际电流值Id的偏差，以及q轴电流指令值Iq 和q轴实际电流值Iq的偏差被分别计算出并输出到PI控制部63、64。

[0034] PI控制部63、64执行比例积分控制。也就是说，PI控制部63执行以下处理：基＊于从前段的加法部输出的d轴电流指令值Id 和d轴实际电流值Id的偏差，以及规定的比例灵敏度和积分增益来进行比例积分运算，直到达到目标值为止作为积分值的校正动作向＊
2相3相变换部65输出d轴电压指令值Vd 。即，PI控制部63和加法部一起执行反馈运算处理。

[0035] 并且PI控制部64也同样地，基于q轴电流指令值Iq＊和q轴实际电流值Iq的偏差，以及规定的比例灵敏度和积分增益来进行比例积分运算，直到达到目标值为止作为积＊分值的校正动作向2相3相变换部65输出q轴电压指令值Vq 。

[0036] 2相3相变换部65进行以下运算：基于加算了后述旋转角校正量Δθm的电动机＊ ＊旋转角θm，对从PI控制部63、64输入的d轴电压指令值Vd 以及q轴电压指令值Vq 进＊ ＊ ＊
行dq逆变换(3相变换)，计算各相的电压指令值Vu ，Vv ，Vw 。由2相3相变换部65＊ ＊
进行了逆变换后的电压指令值作为U相电压指令值Vu 、V相电压指令值Vv 、W相电压指＊
令值Vw 输出到PWM变换部66。

[0037] PWM变换部66把各相的电压指令值Vu＊，Vv＊，Vw＊变换为各相的PWM指令值P WMu＊ ＊ ＊，P WMv ，P WMw 。

[0038] 电动机驱动电路50，基于从PWM变换部66输出的各相的PWM信号P WMu＊，P WMv＊ ＊，P WMw ，按照U相，V相，W相逐个对未图示的开关电路进行打开关闭。由此，电动机驱动电路50将从直流电源供给来的直流电流变换成3相交流电流后作为驱动电流供给辅助电动机30，根据由转矩传感器24或旋转角传感器31等检测的转向状态，使辅助电动机30产生助力力矩。

[0039] 从电动机驱动电路50输出的电流，各相逐个地由电流传感器47检测出，分别作为U相实际电流值Iu、V相实际电流值Iv、W相实际电流值Iw输入到3相2相变换部68。

[0040] 电动机旋转角运算部67，基于与从旋转角传感器31输入的电动机旋转角相对应的信号，计算电动机旋转角θm。计算出的电动机旋转角θm输出到电动机旋转角校正部70来设定旋转角校正量Δθm，加上了旋转角校正量Δθm的电动机旋转角θm被输出到
3相2相变换部68。

[0041] 3相2相变换部68进行以下运算：基于加上了旋转角校正量Δθm的电动机旋转角θm，将从电流传感器47输入的各相(3相)实际电流值Iu，Iv，Iw进行dq变换(2相变换)，计算d轴实际电流值Id以及q轴实际电流值Iq。由3相2相变换部68变换后的电动机驱动电路50的输出电流值，作为d轴实际电流值Id以及q轴实际电流值Iq分别反馈输入到位于上述PI控制部63、64前段的加法部。由此，如上述述，能够由PI控制部63、64进行反馈运算处理。另外，q轴实际电流值Iq也输出到电动机旋转角校正部70。

[0042] 接着，使用图3对由电动机旋转角校正部70设定旋转角校正量Δθm的设定处理进行说明。

[0043] 如图3所示，电动机旋转角校正部70，基于q轴实际电流值Iq、电动机旋转角θm以及转向转矩T，设定用于降低由电动机轴的扭转引起的电动机旋转角θm的检测误差的旋转角校正量Δθm。电动机旋转角校正部70由基本校正量设定部71和微分器72、73以及增益设定部74构成。

[0044] 基本校正量设定部71，基于q轴实际电流值Iq设定基本校正量Δθ’m。该基本校正量Δθ’m被设定为考虑了电动机轴的弹簧常数等并根据q轴实际电流值Iq的增加而增加。

[0045] 微分器72把从电动机旋转角运算部67输入的电动机旋转角θm进行时间微分后计算出旋转角速度ω，把该旋转角速度ω输出到增益设定部74。另外，微分器73把从相位补偿部61输入的转向转矩T进行时间微分后计算出转矩微分值dT/dt，把该转矩微分值dT/dt输出到增益设定部74。

[0046] 增益设定部74基于旋转角速度ω以及转矩微分值dT/dt，设定用于和基本校正量Δθ’m相乘的增益G。具体地说，如图3所示，为了抑制电动机旋转角的振荡，增益G被设定为，根据旋转角速度ω的增加而减少。另外，为了提高对于转向转矩的应答性，增益G被设定为根据转矩微分值dT/dt的增加而增加。

[0047] 并且，通过在基本校正量设定部71设定的基本校正量Δθ’m乘以由增益设定部74设定的增益G，来设定旋转角校正量Δθm。

[0048] 如上所述，在本实施方式涉及的电子式动力转向装置20中，旋转角传感器31检测出作为电动机旋转角θm的电动机轴的转向系统侧的旋转角。MPU60作以下设定：基于q轴实际电流值Iq设定基本校正量Δθ’m，使该基本校正量Δθ’m根据旋转角速度ω的增加而减少并且根据转矩微分值dT/dt的增加而增加来设定用于校正电动机旋转角θm的旋转角校正量Δθm。

[0049] 基本校正量Δθ’m是基于q轴实际电流值Iq即辅助电动机30的输出转矩而设定的。根据旋转角速度ω的增加使该基本校正量Δθ’m减少，从而可以设定抑制电动机旋转角θm振荡的旋转角校正量Δθm。另外，根据转矩微分值dT/dt的增加使该基本校正量Δθ’m增加，从而可以设定提高相对转向转矩T的应答性的旋转角校正量Δθm。

[0050] 因此，即使在通过旋转角传感器31检测出作为电动机旋转角θm的电动机轴的转向系统侧的旋转角的情况下，也可以减少由电动机的扭转引起的电动机旋转角θm的检测误差。