電動助力轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其將電動機產(chǎn)生的輔助扭矩賦予給車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置。該電動助力轉(zhuǎn)向裝置通過對復(fù)數(shù)個傳感器的各個檢測信號賦予時間戳(即，通過使時間戳與復(fù)數(shù)個傳感器的各個檢測信號相關(guān)聯(lián))來實現(xiàn)正確的同步，以便能夠抑制與轉(zhuǎn)向速度成比例的角度誤差并提高操舵轉(zhuǎn)向角(操舵角)的檢測成立的轉(zhuǎn)向速度。
【背景技術(shù)】
[0002]利用電動機的旋轉(zhuǎn)力對車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力(輔助扭矩)的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，將電動機的驅(qū)動力經(jīng)由減速裝置由齒輪或皮帶等傳送機構(gòu)，向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加轉(zhuǎn)向輔助力。為了準(zhǔn)確地產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的扭矩，現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向裝置(EPS)進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調(diào)整電動機外加電壓，以便使轉(zhuǎn)向輔助指令值(電流指令值)與電動機電流檢測值之間的差變小，電動機外加電壓的調(diào)整通常用調(diào)整PWM (脈沖寬度調(diào)制)控制的占空比(duty)來進行。
[0003]如圖1所示，對電動助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進行說明。轉(zhuǎn)向盤(方向盤)1的柱軸(轉(zhuǎn)向軸、方向盤軸)2經(jīng)過減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b，再通過輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設(shè)有用于檢測出轉(zhuǎn)向盤I的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對轉(zhuǎn)向盤I的轉(zhuǎn)向力進行輔助的電動機20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對控制電動助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ECU)30進行供電，同時，經(jīng)過點火開關(guān)11，點火信號被輸入到控制單元30中?？刂茊卧?0基于由扭矩傳感器10檢測出的轉(zhuǎn)向扭矩Th和由車速傳感器12檢測出的車速Vel，進行輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的電流指令值的運算，通過對電流指令值實施補償?shù)鹊玫降碾娏骺刂浦礒，來控制供給電動機20的電流。此外，車速Vel也能夠從CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))等處獲得。
[0004]控制單元30主要由CPU(也包含MPU等)構(gòu)成，該CPU內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功能如圖2所示。
[0005]參照圖2來說明控制單元30的功能和動作。如圖2所示，由扭矩傳感器10檢測出的轉(zhuǎn)向扭矩Th和由車速傳感器12檢測出的車速Vel被輸入到用于運算出電流指令值Irefl的電流指令值運算單元31中。電流指令值運算單元31基于被輸入進來的轉(zhuǎn)向扭矩Th和車速Vel，利用輔助圖表卜等來運算出作為供給電動機20的電流的控制目標(biāo)值的電流指令值IrefI。電流指令值IrefI經(jīng)過加法單元32A后被輸入到電流限制單元33中，被限制了最大電流的電流指令值Irefm被輸入到減法單元32B中，減法單元32B運算出電流指令值Irefm與被反饋回來的電動機電流值Im之間的偏差I(lǐng) (Irefm-1m)，該偏差I(lǐng)被輸入到用于進行轉(zhuǎn)向動作的特性改善的PI控制單元35中。在PI控制單元35中被改善了特性的電壓控制指令值Vref被輸入到PffM控制單元36，然后，再經(jīng)過作為驅(qū)動單元的逆變器電路37對電動機20進行PffM控制。電動機電流檢測器38檢測出電動機20的電流值Im，檢測出的電流值Im被反饋到減法單元32B ο逆變器電路37作為驅(qū)動元件使用場效應(yīng)晶體管(FET )，由FET的電橋電路構(gòu)成。
[0006]另外，加法單元32A進行來自補償單元34的補償信號CM的加法運算，通過補償信號CM的加法運算來進行系統(tǒng)的補償，以便改善收斂性和慣性特性等。補償單元34先在加法單元344將自對準(zhǔn)扭矩(SAT) 343與慣性342相加，然后，在加法單元344得到的加法結(jié)果在加法單元345再與收斂性341相加，最后，將在加法單元345得到的加法結(jié)果作為補償信號CM。
[0007]在這樣的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，具備用于檢測出柱軸(轉(zhuǎn)向軸、方向盤軸)的操舵角、電動機旋轉(zhuǎn)角等的各種傳感器。
[0008]在現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高旋轉(zhuǎn)角傳感器的旋轉(zhuǎn)位置的檢測精度(檢測分解能)，提出了一種旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置，其將具有位移特性的復(fù)數(shù)個傳感器組合到一起，利用游標(biāo)方式來檢測出旋轉(zhuǎn)位置(例如，日本特公平6-65967號公報:專利文獻I)。也就是說，專利文獻I的旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置為這樣一種結(jié)構(gòu)，即，其具備具有一次旋轉(zhuǎn)、一個節(jié)距的第I模式(I回転、lt°千(7)第1/、°夕一 V)的傳感器和具有以第I模式的一個圓周為基準(zhǔn)分割成η個部份的第2模式(第1/、°夕一XDl円周Sr基準(zhǔn)Kn分割第2/、°夕一 V)的傳感器;其檢測出絕對旋轉(zhuǎn)位置。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011 ]專利文獻I:日本特公平6-65967號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0013]但是，在將專利文獻I所記載的旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置應(yīng)用于電動助力轉(zhuǎn)向裝置的情況下，如果將用于經(jīng)過扭力桿檢測出轉(zhuǎn)向扭矩的轉(zhuǎn)向的扭矩傳感器與用于檢測出絕對轉(zhuǎn)向角(絕對操舵角)的轉(zhuǎn)向角傳感器組合起來使用的話，則需要在專利文獻I的裝置中，經(jīng)過扭力桿，通過再與另一個傳感器組合到一起來構(gòu)成扭矩傳感器，以便檢測出轉(zhuǎn)向扭矩。
[0014]還有，轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角范圍通常為1080°左右(單側(cè)540°)，如果使用單個轉(zhuǎn)向角傳感器來進行轉(zhuǎn)向角檢測的話，則存在角度分解能變粗的問題。因此，需要利用基于復(fù)數(shù)個傳感器的組合的游標(biāo)(副尺，vernier)運算來檢測出角度。隨此，需要實現(xiàn)兩個傳感器之間的同步，并且，對其精度也有要求。
[0015]另外，在使用上述復(fù)數(shù)個傳感器組合到一起的傳感器的情況下，因為各自為獨立的傳感器，所以存在根據(jù)轉(zhuǎn)向速度，角度誤差變大的問題。尤其在數(shù)字通信的情況下，因為還包含起因于通信的誤差，所以角度誤差變得更大。
[0016]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種高性能的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其通過對每次接收到的來自各個傳感器的檢測信號賦予時間戳(即，通過使時間戳與每次接收到的來自各個傳感器的檢測信號相關(guān)聯(lián))來實現(xiàn)正確的同步，以便能夠抑制與轉(zhuǎn)向速度成比例的角度誤差并提高操舵轉(zhuǎn)向角(操舵角)的檢測成立的轉(zhuǎn)向速度。
[0017]解決技術(shù)問題的手段
[0018]本發(fā)明涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其通過至少基于轉(zhuǎn)向扭矩運算出的電流指令值來驅(qū)動電動機以便對轉(zhuǎn)向進行輔助控制，并且，至少具備周期不同的傳感器A和B，還具有檢測出轉(zhuǎn)向速度的功能，本發(fā)明的上述目的可以通過下述這樣實現(xiàn)，即:具備時間戳賦予單元、保存單元、同步信號檢索單元、游標(biāo)運算裝置、初始轉(zhuǎn)向角運算單元和轉(zhuǎn)向角輸出單元，所述時間戳賦予單元對所述傳感器A的檢測信號Ai賦予時間戳ATi，對所述傳感器B的檢測信號Bj賦予時間戳BTj;所述保存單元保存被賦予了所述時間戳BTj的所述檢測信號Bj;所述同步信號檢索單元基于所述時間戳ATi和BTj從所述保存單元中檢索與所述檢測信號Ai最同步的所述檢測信號Bj;所述游標(biāo)運算裝置進行由所述同步信號檢索單元檢索到的同步信號的角度差的運算和游標(biāo)運算，并輸出傳感器基準(zhǔn)的絕對轉(zhuǎn)向角;所述初始轉(zhuǎn)向角運算單元從所述絕對轉(zhuǎn)向角運算出轉(zhuǎn)向角初始值;所述轉(zhuǎn)向角輸出單元基于來自所述傳感器B的相對轉(zhuǎn)向角和所述轉(zhuǎn)向角初始值求出操舵轉(zhuǎn)向角。
[0019]本發(fā)明的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現(xiàn)，S卩:還具備用于將所述轉(zhuǎn)向速度與閾值進行比較的比較單元，當(dāng)所述轉(zhuǎn)向速度等于或小于所述閾值的時候，進行所述同步信號的檢索、所述角度差的運算和所述游標(biāo)運算;或，所述閾值為實用轉(zhuǎn)向速度;或，所述同步信號檢索單元的檢索為二分檢索。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]因為轉(zhuǎn)向角檢測(游標(biāo))成立的角度誤差取決于傳感器，所以轉(zhuǎn)向角檢測(游標(biāo))成立的角度誤差為一定值，此時的角度誤差成為轉(zhuǎn)向角速度和時間誤差的乘法值。根據(jù)本發(fā)明的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，通過實施傳感器檢測信號間的同步，既可以減小時間誤差，也可以減小與時間誤差成比例的角度誤差。另外，因為可以抑制并減小角度誤差，所以可以提高能夠檢測出轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向速度。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示電動助力轉(zhuǎn)向裝置的概要的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2是表示電動助力轉(zhuǎn)向裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖3是表示兩個傳感器(A，B)的檢測信號的誤差的主要原因和改善方法的圖。
[0025]圖4是表示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]圖5是表示轉(zhuǎn)向角運算的動作例的流程圖。
[0027]圖6是表示操舵轉(zhuǎn)向角的檢測動作例的流程圖。
[0028]圖7是表示電動助力轉(zhuǎn)向裝置和傳感器的一個安裝例和其檢測信號之間的關(guān)系的圖。
[0029]圖8是表示各個傳感器的信號周期的一個示例的波形圖。
[0030]圖9是表示轉(zhuǎn)向角檢測裝置的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)框圖。