用于车辆转向的致动器控制装置

文档序号:834829 发布日期:2021-03-30 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 用于车辆转向的致动器控制装置 (Actuator control device for vehicle steering ) 是由 石田正 前田将宏 小岛笃 于 2020-01-10 设计创作,主要内容包括:致动器控制装置具有:转向控制值运算部(40),其根据驾驶员对车辆的转向机构的操作状态量,运算对使转向轮转向的致动器(20)进行控制的转向控制值;目标值设定部(37),其根据车辆的周围环境,设定表示车辆的行驶方向的状态量的目标值;目标值控制部(41、45~47、80、82),其通过积分控制对致动器进行控制,以使实际的状态量接近目标值;以及积分抑制部(42~44、73),其根据第2积分值来抑制在积分控制中运算出的第1积分值的增加,该第2积分值是根据操作状态量运算出的。(The actuator control device includes: a steering control value calculation unit (40) that calculates a steering control value that controls an actuator (20) that steers the steered wheels, on the basis of the amount of state of operation of the steering mechanism of the vehicle by the driver; a target value setting unit (37) that sets a target value for a state quantity indicating the direction of travel of the vehicle, based on the environment surrounding the vehicle; target value control units (41, 45-47, 80, 82) for controlling the actuators by integral control so that the actual state quantities approach the target values; and an integration suppression unit (42-44, 73) that suppresses an increase in the 1 st integrated value calculated in the integration control, based on the 2 nd integrated value calculated based on the operation state quantity.)

用于车辆转向的致动器控制装置

技术领域

本发明涉及用于车辆转向的致动器控制装置。

背景技术

作为与车辆的自动转向有关的技术,公知有下述专利文献1记载的电动助力转向装置。该电动助力转向装置具有:减振控制部,其对转向转矩进行比例微分而运算校正电流指令值2;位置控制部,其将目标转向角与实际转向角的转向角偏差作为输入;积分部,其将来自位置控制部的马达速度指令值与马达角速度的偏差作为输入;比例部,其将马达角速度作为输入;以及速度控制部,其从积分部的输出中减去比例部的输出而输出校正电流指令值1,该电动助力转向装置将校正电流指令值1与校正电流指令值2相加而计算用于自动转向的马达电流指令值。

并且,下述专利文献2记载的致动器控制装置具有:辅助控制部,其运算第1辅助成分Ta1*;以及自动转向控制部,其在转向转矩小于阈值B的期间,通过使用基于角度偏差得到的积分项的PID控制来运算第2辅助成分Ta2*,与转向转矩小于A的期间相比,在转向转矩为阈值A以上且小于阈值B的期间进行限制,以使积分项难以增大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特许第5915811号说明书

专利文献2:日本特开2018-024281号公报

发明内容

发明要解决的课题

上述专利文献1的电动助力转向装置在由于驾驶员的转向而产生了转向角的偏差的情况下,生成与驾驶员的转向相反方向的控制值,因此,驾驶员的转向感产生变化,从而有可能给驾驶员带来违和感。

并且,上述专利文献2的致动器控制装置在驾驶员以阈值A以上且小于阈值B的转向转矩保持转向的情况下,通过与角度偏差对应的积分控制来生成第2辅助成分Ta2*,因此,驾驶员的转向感由于随着时间的经过而增大的转向反作用力而产生变化,从而有可能给驾驶员带来违和感。

并且,虽然在以阈值B以上的转向转矩保持转向的情况下不生成第2辅助成分Ta2*,不产生违和感,但当转向转矩小于阈值B时对该时刻的角度偏差进行累计,因此第2辅助成分Ta2*急剧变化,有可能由于突然的转向控制而使驾驶员操纵方向盘。

本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于抑制由于驾驶员的转向操作产生的自动转向控制而引起的驾驶员的转向感的变化。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的,本发明的一个方式的用于车辆转向的致动器控制装置具有:转向控制值运算部,其根据驾驶员对车辆的转向机构的操作状态量,运算对使转向轮转向的致动器进行控制的转向控制值;目标值设定部,其根据车辆的周围环境,设定表示车辆的行驶方向的状态量的目标值;目标值控制部,其通过积分控制对致动器进行控制,以使实际的状态量接近目标值;以及积分抑制部,其根据第2积分值来抑制在积分控制中运算的1第积分值的增加,所述第2积分值是根据操作状态量运算出的。

例如,目标值控制部可以具有积分控制部,该积分控制部对实际的状态量与目标值的偏差进行积分而运算第1积分值,并通过与第1积分值对应的积分控制来控制致动器。

并且,例如,目标值控制部可以具有:目标变化速度运算部,其根据实际的状态量与目标值的差来运算状态量的目标变化速度;以及积分控制部,其对实际的状态量的变化速度与目标变化速度的偏差进行积分而运算第1积分值,通过与第1积分值对应的积分控制来控制致动器。

发明效果

根据本发明,能够抑制因由驾驶员的转向操作产生的自动转向控制而引起的驾驶员的转向感的变化。

附图说明

图1是示出第1实施方式和第2实施方式的电动助力转向装置的一例的概要的结构图。

图2是示出第1实施方式和第2实施方式的EPS-ECU(Electric Power Steering-Electronic Control Unit:电动助力转向-电子控制单元)的功能结构的一例的框图。

图3是示出第1实施方式的指令值运算部的功能结构的一例的框图。

图4是示出积分抑制变量运算部的功能结构的一例的框图。

图5的(a)是示出与转向转矩Th对应的输入限制值变更量ΔLi的特性的一例的特性图,(b)是示出与转向转矩Th对应的渐减增益变更量ΔGd的特性的一例的特性图。

图6是示出输入限制器的输入输出特性的一例的特性图。

图7是示出比例器的功能结构的一例的框图。

图8是示出与转向转矩Th对应的比例增益Gp的特性的一例的特性图。

图9是示出与输入限制值Li对应的增加增益Gi的特性的一例的特性图。

图10是示出积分器的功能结构的一例的框图。

图11是示出第1实施方式的致动器控制方法的一例的流程图。

图12的(a)是示出第1实施方式的第1变形例的积分抑制变量运算部的功能结构的一例的框图,(b)是示出第1实施方式的第1变形例的输入限制值变更量ΔLi的特性的一例的特性图。

图13的(a)是示出第1实施方式的第2变形例的积分抑制变量运算部的功能结构的一例的框图,(b)是示出使输入限制值变更量ΔLi降低的降低量dΔ的特性的一例的特性图。

图14是示出第2实施方式的指令值运算部的功能结构的一例的框图。

图15是示出与转向角速度ω对应的阻尼控制值D的特性的一例的特性图。

图16是示出第2实施方式的致动器控制方法的一例的流程图。

图17是示出表示第3实施方式的线控转向机构的一例的概要的结构图的功能结构的一例的框图。

图18是示出第3实施方式的SBW-ECU(Steer By Wire-Electronic Control Unit:线控转向-电子控制单元)的功能结构的一例的框图。

图19是示出第3实施方式的指令值运算部的功能结构的一例的框图。

图20是示出第3实施方式的第1变形例的指令值运算部的功能结构的一例的框图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

另外,以下所示的本发明的实施方式例示了用于使本发明的技术思想具体化的装置和方法,但本发明的技术思想并不将构成部件的结构、配置等特定为下述内容。本发明的技术思想可以在权利要求书记载的权利要求所规定的技术范围内进行各种变更。

(第1实施方式)

图1示出第1实施方式和第2实施方式的电动助力转向装置的结构例。方向盘1的转向轴(转动轴、手柄轴)2经过构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)3、万向联轴器4a和4b、齿轮齿条机构5、拉杆6a、6b并进一步经由轮毂单元7a、7b而与转向车轮8L、8R连结。

齿轮齿条机构5具有与从万向联轴器4b传递转向力的小齿轮轴连结的小齿轮5a和与该小齿轮5a啮合的齿条5b,利用齿条5b将传递到小齿轮5a的旋转运动转换为车宽方向的直线运动。

在转向轴2上设置有检测转向转矩Th的转矩传感器10。并且,在转向轴2上设置有检测方向盘1的转向角θ的转向角传感器14。

并且,辅助方向盘1的转向力的转向辅助马达20经由减速齿轮3而与转向轴2连结。从电池13向对电动动力转向(EPS:Electric Power Steering:电动助力转向)装置进行控制的控制器即EPS-ECU(Electronic Control Unit:电子控制单元)30供给电力,并且经由点火(IGN)键11输入点火键信号。

另外,赋予转向辅助力的单元不限于马达,可以利用各种致动器。

EPS-ECU 30根据由转矩传感器10检测出的转向转矩Th、由车速传感器12检测出的车速Vh、由转向角传感器14检测出的转向角θ来进行辅助控制指令的电流指令值的运算,并通过对电流指令值施加补偿等而得的电压控制指令值Vref来控制向转向辅助马达20供给的电流。

另外,转向角传感器14不是必须的,也可以从与转向辅助马达20连结的旋转变压器等旋转角传感器取得转向角θ。

EPS-ECU 30例如可以具有包含处理器和存储装置等周边部件的计算机。处理器例如可以是CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、MPU(Micro-Processing Unit:微处理单元)。

存储装置可以具有半导体存储装置、磁存储装置以及光学存储装置中的任意一者。存储装置可以包含寄存器、高速缓冲存储器、作为主存储装置使用的ROM(Read OnlyMemory:只读存储器)及RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等存储器。

以下说明的EPS-ECU 30的功能例如通过EPS-ECU 30的处理器执行储存在存储装置中的计算机程序而实现。

另外,EPS-ECU 30也可以由用于执行以下说明的各信息处理的专用硬件形成。

例如,EPS-ECU 30也可以具有在通用的半导体集成电路中设定的功能性逻辑电路。例如EPS-ECU 30可以具有现场可编程门阵列(FPGA:Field-Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)等可编程逻辑器件(PLD:Programmable Logic Device:可编程逻辑器件)等。

参照图2对第1实施方式的EPS-ECU 30的功能结构的一例进行说明。EPS-ECU30具有指令值运算部31、减法器32、比例积分(PI:Proportional-Integral)控制部33、PWM(Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)控制部34以及变换器(INV)35。

指令值运算部31根据由行驶控制ECU 37设定的目标转向角θr、转向角θ、转向转矩Th以及车速Vh,运算作为转向辅助马达20的驱动电流的控制目标值的电流指令值Iref。

行驶控制ECU 37具有目标轨道运算部38和转向指令值运算部39。目标轨道运算部38根据由状态检测部36检测出的车辆的周围环境和车辆的行驶状态,运算使车辆行驶的目标轨道。

状态检测部36可以包含检测车辆的周围环境的测距装置、照相机以及检测车辆的行驶状态的角速度传感器、加速度传感器等。

转向指令值运算部39根据目标轨道运算部38运算出的目标轨道和由状态检测部36检测出的检测结果,运算作为转向角θ的控制目标值的目标转向角θr并向EPS-ECU30输出。

由指令值运算部31运算出的电流指令值Iref被输入到减法器32,并运算电流指令值Iref与被反馈的马达电流值Im的偏差(Iref-Im),该偏差(Iref-Im)被输入到用于改善转向动作的特性的PI控制部33。

由PI控制部33改善了特性的转向辅助指令值Vref被输入到PWM控制部34,并进一步经由作为驱动部的变换器35而对转向辅助马达20进行PWM驱动。转向辅助马达20的电流值Im由马达电流检测器21检测并被反馈给减法器32。变换器35使用FET(Field EffectTransistor:场效应晶体管)作为驱动元件,由FET的桥接电路构成。

接着,参照图3对指令值运算部31的功能结构进行说明。指令值运算部31运算根据因驾驶员对转向机构的操作而变化的操作状态量来控制转向辅助马达20的第1辅助控制值C1。

并且,指令值运算部31运算第2辅助控制值C2,该第2辅助控制值C2以使实际转向角θ接近目标转向角θr的方式对转向辅助马达20进行控制。

指令值运算部31具有:第1辅助控制值运算部40,其根据转向转矩Th和车速Vh来运算第1辅助控制值C1;减法器41,其从目标转向角θr中减去实际转向角θ来运算偏差Δθ(=θr-θ);比例器45,其通过基于偏差Δθ的PI控制来运算第2辅助控制值C2;积分器46;以及加法器47。减法器41、比例器45、积分器46以及加法器47是技术方案中的“目标值控制部”的一例。

此外,指令值运算部31具有加法器48,该加法器48计算第1辅助控制值C1与第2辅助控制值C2之和来作为电流指令值Iref,根据第1辅助控制值C1和第2辅助控制值C2中的至少一方来运算电流指令值Iref。

当根据由基于偏差Δθ的PI控制生成的第2辅助控制值C2来运算电流指令值Iref时,在由于驾驶员的转向而产生了偏差Δθ的情况下生成妨碍驾驶员的转向的方向的电流指令值Iref,使驾驶员的转向变得困难。

并且,当通过驾驶员的保持转向来维持偏差Δθ时,通过偏差Δθ的累计持续进行而使第2辅助控制值C2增加,随着时间的经过,转向反作用力增加而带来违和感。

这些问题例如可以通过根据驾驶员对转向机构的操作状态量(例如转向转矩Th)自身的大小来停止偏差Δθ的累计而解决。

但是,在由于操作状态量的增大而停止累计之后,当操作状态量减少而解除累计停止时,由于该时刻的偏差Δθ被累计而使第2辅助控制值C2急剧变化,驾驶员有可能由于突然的转向控制而转动方向盘。

因此,第1实施方式的指令值运算部31运算与操作状态量对应的值的积分值,根据该积分值来抑制积分器46所运算的偏差Δθ的积分值的增加。另外,积分器46所运算的偏差Δθ的积分值是技术方案中的“第1积分值”的一例,与操作状态量对应的值的积分值是技术方案中的“第2积分值”的一例。

根据与操作状态量对应的值的积分值来抑制偏差Δθ的积分值的增加,由此,在驾驶员的操作状态量大并且驾驶员的转向意图强的情况下,抑制了与驾驶员的转向方向相反的方向的第2辅助控制值C2的变化,因此,能够抑制驾驶员的转向感的变化。

并且,通过代替操作状态量自身而根据与操作状态量对应的值的积分值来进行抑制,即使在操作状态量不变化的保持转向等状态下,也能够根据保持转向持续的时间来抑制偏差Δθ的积分值,因此,能够抑制由于第2辅助控制值C2的增加而导致的驾驶员的转向感的变化。

并且,在操作状态量减小而解除第1积分值的增加抑制时,与操作状态量对应的值的积分值也比操作状态量自身缓慢地变化,因此能够抑制第2辅助控制值C2的急剧变化。

指令值运算部31具有积分抑制变量运算部42、输入限制器43以及符号反转器44。作为驾驶员对转向机构的操作状态量的一例,向积分抑制变量运算部42输入转向转矩Th。另外,操作状态量并不限于转向转矩Th,例如也可以是转向角θ、转向车轮8L、8R的转向角。

积分抑制变量运算部42通过对根据转向转矩Th而变化的值进行积分,运算用于抑制由积分器46引起的偏差Δθ的积分值的增加的积分抑制变量。

积分抑制变量是技术方案中的“第2积分值”的一例。积分抑制变量运算部42运算输入限制值Li和渐减增益Gd来作为积分抑制变量。

输入限制值Li是针对输入到积分器46的偏差Δθ的上限值和下限值,对输入到积分器46的偏差Δθ的大小进行限制。因此,输入限制值Li越小,积分值的增加越被抑制,输入限制值Li越大,积分值的增加抑制越缓和。

渐减增益Gd是通过变更积分器46的积分结果来抑制偏差Δθ的积分值的增加的增益。例如,渐减增益Gd可以是与积分器46的积分结果相乘的增益。在该情况下,渐减增益Gd越小,积分值的增加越被抑制,渐减增益Gd越大,积分值的增加抑制越缓和。

参照图4。积分抑制变量运算部42具有绝对值计算部(ABS)50、输入限制值变更量设定部51、加法器52、55、过去值保持部(延迟处理部)53、56以及渐减增益变更量设定部54。

绝对值计算部50计算转向转矩Th的绝对值|Th|并向输入限制值变更量设定部51和渐减增益变更量设定部54输入。

输入限制值变更量设定部51设定根据转向转矩的绝对值|Th|的变化而发生变化的输入限制值变更量ΔLi。输入限制值变更量ΔLi是技术方案中的“根据操作状态量而发生变化的变量”的一例。

输入限制值变更量ΔLi被输入到加法器52。加法器52将通过过去值保持部53在刚刚之前的周期(一个周期前)保持的输入限制值Li和输入限制值变更量ΔLi相加,从而对输入限制值变更量ΔLi进行积分,并计算积分结果来作为输入限制值Li。

图5的(a)示出由输入限制值变更量设定部51设定的、与转向转矩的绝对值|Th|对应的输入限制值变更量ΔLi的特性例。

在转向转矩的绝对值|Th|小于阈值Th1的范围内,输入限制值变更量ΔLi为正值,在转向转矩的绝对值|Th|为阈值Th1以上的范围内,输入限制值变更量ΔLi为负值。

由此,在转向转矩的绝对值|Th|小于阈值Th1的情况(|Th|比较小的情况)下,输入限制值Li增加,由积分器46引起的偏差Δθ的积分值的增加抑制得到缓和。

并且,在转向转矩的绝对值|Th|为阈值Th1以上的情况(|Th|比较大的情况)下,输入限制值Li减少,由积分器46引起的偏差Δθ的积分值的增加进一步得到抑制。

阈值Th1可以设定为比判断为驾驶员没有转向意图的转向转矩(例如,仅手放在方向盘1上时施加的转向转矩)大的值。由此,能够防止第2辅助控制值C2过度地被抑制。

转向转矩的绝对值|Th|越大,可以设定越小的输入限制值变更量ΔLi。例如,在转向转矩的绝对值|Th|为阈值Th1以上即输入限制值变更量ΔLi为负值的范围内,转向转矩的绝对值|Th|越大,可以使输入限制值变更量ΔLi的绝对值越大。由此,能够在驾驶员的转向意图强的情况下使输入限制值Li迅速地变化,能够根据转向意图来调整第2辅助控制值C2。

并且,可以按照如下的方式设定输入限制值变更量ΔLi:输入限制值变更量ΔLi相对于阈值Th1以上的转向转矩的绝对值|Th|的变化的变化率比小于阈值Th1时的变化率大。

例如,可以按照如下的方式设定输入限制值变更量ΔLi:输入限制值变更量L2的绝对值比输入限制值变更量L1的绝对值大,其中,该输入限制值变更量L2是对与阈值Th1和任意的值Δ之和(Th1+Δ)相等的转向转矩设定的,该输入限制值变更量L1是对与从阈值Th1减去相同的值Δ后的差(Th1-Δ)相等的转向转矩设定的。并且,在对由表示转向转矩的绝对值的轴、阈值Th1以及输入限制值变更量ΔLi的特性线设定的两个面积进行比较的情况下,可以设定为比阈值Th1靠原点侧的面积小于另一方的面积。

由此,能够在驾驶员的转向意图强的情况下使输入限制值Li迅速变化,能够根据转向意图来调整第2辅助控制值C2。

另一方面,在驾驶员没有转向意图(或者较弱)而使偏差Δθ的积分值的增加抑制缓和时,能够使输入限制值Li的变化变得缓慢。由此,即使偏差Δθ较大,也能够使第2辅助控制值C2的变化变得缓慢,能够防止驾驶员的转向感的急剧变化。

参照图4。渐减增益变更量设定部54设定根据转向转矩的绝对值|Th|的变化而发生变化的渐减增益变更量ΔGd。渐减增益变更量ΔGd是技术方案中的“根据操作状态量而发生变化的变量”的一例。

渐减增益变更量ΔGd被输入到加法器55。加法器55将通过过去值保持部56在刚刚之前的周期(一个周期前)保持的渐减增益Gd和渐减增益变更量ΔGd相加,从而对渐减增益变更量ΔGd进行积分,并计算积分结果来作为渐减增益Gd。

图5的(b)示出由渐减增益变更量设定部54设定的、与转向转矩的绝对值|Th|对应的渐减增益变更量ΔGd的特性例。

在转向转矩的绝对值|Th|小于阈值Th2的范围内,渐减增益变更量ΔGd为正值,在转向转矩的绝对值|Th|为阈值Th2以上的范围内,渐减增益变更量ΔGd为负值。

由此,在转向转矩的绝对值|Th|小于阈值Th2的情况(|Th|比较小的情况)下,渐减增益变更量ΔGd增加而使由积分器46引起的偏差Δθ的积分值的增加抑制得到缓和。阈值Th2可以与阈值Th1不同,也可以与阈值Th1相等。

并且,在转向转矩的绝对值|Th|为阈值Th2以上的情况(|Th|比较大的情况)即比较大的情况下,渐减增益变更量ΔGd减少而使由积分器46引起的偏差Δθ的积分值的增加进一步得到抑制。

阈值Th2可以设定为比判定为驾驶员没有转向意图的转向转矩(例如,仅手放在方向盘1上时施加的转向转矩)大的值。由此,能够防止第2辅助控制值C2过度地被抑制。

转向转矩的绝对值|Th|越大,可以设定越小的渐减增益变更量ΔGd。例如,在转向转矩的绝对值|Th|为阈值Th2以上即渐减增益变更量ΔGd为负值的范围内,转向转矩的绝对值|Th|越大,可以使渐减增益变更量ΔGd的绝对值越大。由此,能够在驾驶员的转向意图强的情况下使渐减增益Gd迅速变化,能够根据转向意图来调整第2辅助控制值C2。

并且,可以按照如下的方式设定渐减增益变更量ΔGd:渐减增益变更量ΔGd相对于阈值Th2以上的转向转矩的绝对值|Th|的变化的变化率比小于阈值Th2时的变化率大。

例如,可以按照如下的方式设定渐减增益变更量ΔGd:使渐减增益变更量G2的绝对值比渐减增益变更量G1的绝对值大,其中,该渐减增益变更量G2是对与阈值Th2和任意的值Δ之和(Th2+Δ)相等的转向转矩设定的,该渐减增益变更量G1是对与从阈值Th2减去相同的值Δ后的差(Th2-Δ)相等的转向转矩设定的。并且,在对由表示转向转矩的绝对值的轴、阈值Th2以及输入限制值变更量ΔGd的特性线设定的两个面积进行比较的情况下,可以设定为比阈值Th2靠原点侧的面积比另一方的面积小。

由此,能够在驾驶员的转向意图强的情况下使渐减增益Gd迅速地变化,能够根据转向意图来调整第2辅助控制值C2。

另一方面,在驾驶员没有转向意图(或者较弱)而使偏差Δθ的积分值的增加抑制缓和时,能够使渐减增益Gd的变化变得缓慢。由此,即使偏差Δθ较大,也能够使第2辅助控制值C2的变化变得缓慢,能够防止驾驶员的转向感的急剧变化。

参照图3。积分抑制变量运算部42将输入限制值Li输出到比例器45、输入限制器43以及符号反转器44。符号反转器44将使输入限制值Li的符号反转后的值(-Li)输出到输入限制器43。

输入限制器43将通过用输入限制值Li、(-Li)限制输入到积分器46的偏差Δθ而得到的限制后偏差Δθr输入到积分器46。

图6示出输入限制器43的输入输出特性的一例。在作为输入的偏差Δθ为下限值(-Li)以上且上限值Li以下的情况下,限制后偏差Δθr与偏差Δθ相等。

在偏差Δθ小于下限值(-Li)的情况下,限制后偏差Δθr维持为下限值(-Li)。在偏差Δθ比上限值Li大的情况下,限制后偏差Δθr维持为上限值Li。

这样,绝对值计算部50、输入限制值变更量设定部51、加法器52、过去值保持部53、输入限制器43以及符号反转器44根据输入限制值Li来限制在偏差Δθ的积分值的运算中累计的偏差Δθ。

绝对值计算部50、输入限制值变更量设定部51、加法器52、过去值保持部53、输入限制器43以及符号反转器44是技术方案中的“积分抑制部”的一例。

参照图3。向比例器45输入转向转矩Th、偏差Δθ以及输入限制值Li。比例器45通过对偏差Δθ乘以与转向转矩Th对应的比例增益Gp,运算指令值运算部31中的PI控制的比例成分Op。

并且,比例器45根据输入限制值Li来变更比例成分Op。例如比例器45根据输入限制值Li的减少而使比例成分Op增加。

由此,在输入限制值Li较小且向积分器46输入的偏差Δθ的大小被限制的情况下,比例成分Op增加。因此,在向积分器46输入的偏差Δθ的大小被限制的场景、即抑制第2辅助控制值C2的变化而使驾驶员的转向优先的场景中,能够使比例成分Op增加而提高对目标转向角的追随性。

参照图7。比例器45具有绝对值计算部60(ABS)、比例增益设定部61、增加增益设定部62以及乘法器63、64。

绝对值计算部60计算转向转矩Th的绝对值|Th|并向比例增益设定部61输入。比例增益设定部61计算与转向转矩的绝对值|Th|对应的比例增益Gp。

并且,增加增益设定部62计算与输入限制值Li对应的增加增益Gi。乘法器63、64将比例增益Gp和增加增益Gi分别乘以转向角的偏差Δθ而运算比例成分Op。

图8示出由比例增益设定部61设定的、与转向转矩的绝对值|Th|对应的比例增益Gp的特性例。比例增益设定部61在转向转矩的绝对值|Th|为零时使比例增益Gp为规定值Gp0,可以以|Th|越大比例增益Gp越小的方式设定比例增益Gp。

由此,在转向转矩Th大的情况下判断为驾驶员的转向意图强,即使由于转向而产生偏差Δθ,也能够抑制由比例器45输出的比例成分Op的变化。由此,抑制第2辅助控制值C2的变化而使驾驶员的转向优先。

图9示出由增加增益设定部62设定的、与输入限制值Li对应的增加增益Gi的特性例。

增加增益设定部62在输入限制值Li为阈值Li1以上的情况(比较大的情况)下使增加增益Gi为“1”,在输入限制值Li小于阈值Li1的情况(比较小的情况)下使增加增益Gi比“1”大,可以以输入限制值Li越小增加增益Gi越大的方式设定增加增益Gi。

由此,在向积分器46输入的偏差Δθ的大小被限制的场景(即,抑制第2辅助控制值C2的变化而使驾驶员的转向优先的场景)下,能够根据输入限制值Li而使基于偏差Δθ的比例成分Op增加,能够提高对目标转向角的追随性。

增加增益设定部62和乘法器64是技术方案中的“比例成分变更部”的一例。

另外,增加增益设定部62可以代替输入限制值Li而根据渐减增益Gd来设定增加增益Gi。

参照图3。向积分器46输入限制后偏差Δθr和渐减增益Gd。积分器46通过对限制后偏差Δθr进行积分,运算指令值运算部31中的PI控制的积分成分Oi。

并且,积分器46根据渐减增益Gd来变更积分器46的积分结果,从而抑制由积分器46运算的偏差Δθ的积分值的增加。

参照图10。积分器46具有积分增益乘法部70、加法器71、过去值保持部(延迟处理部)72以及乘法器73。

积分增益乘法部70对限制后偏差Δθr乘以积分增益Ki。加法器71使通过过去值保持部72在刚刚之前的周期(一个周期前)保持的积分器46的输出值即积分成分Oi与积(Ki×Δθr)相加而计算积(Ki×Δθr)的积分值。

乘法器73对从加法器71输出的积(Ki×Δθr)的积分值乘以渐减增益Gd而运算积分成分Oi。

这样,绝对值计算部50、渐减增益变更量设定部54、加法器55、过去值保持部56以及乘法器73根据渐减增益Gd来变更偏差Δθ的累计结果。

绝对值计算部50、渐减增益变更量设定部54、加法器55、过去值保持部56以及乘法器73是技术方案中的“积分抑制部”的一例。

另外,代替通过乘法器73将渐减增益Gd相乘,作为与转向转矩Th对应的渐减变化量,即使向限制后偏差Δθr与积分增益Ki的积(Ki×Δθr)的积分值相加也能够得到同样的效果。并且,代替将乘法器73配置在加法器71的后级,也可以将乘法器73配置在加法器71的前级。

参照图3。加法器47将从比例器45输出的比例成分Op与从积分器46输出的积分成分Oi相加而运算第2辅助控制值C2。

加法器48将第1辅助控制值C1与第2辅助控制值C2相加而计算电流指令值Iref,并向图2所示的减法器32输出。

(动作)

接着,参照图11对第1实施方式的致动器控制方法的一例进行说明。

在步骤S1中,第1辅助控制值运算部40根据转向转矩Th和车速Vh来运算第1辅助控制值C1。

在步骤S2中,行驶控制ECU 37运算作为转向角θ的控制目标值的目标转向角θr。

在步骤S3中,转向角传感器14检测实际转向角θ。

在步骤S4中,减法器41从目标转向角θr减去实际转向角θ而运算偏差Δθ。

在步骤S5中,积分抑制变量运算部42运算输入限制值Li和渐减增益Gd。

在步骤S6中,输入限制器43利用输入限制值Li来限制向积分器46输入的偏差Δθ的大小,从而抑制积分器46输出的积分值的增大。

在步骤S7中,积分器46利用渐减增益Gd来变更积分器46对偏差Δθr的积分结果,从而抑制积分器46输出的积分值的增大。

在步骤S8中,比例器45根据输入限制值Li来变更比例成分Op,并根据输入限制值Li的减少而使比例成分Op增加。

在步骤S9中,加法器47将从比例器45输出的比例成分Op与从积分器46输出的积分成分Oi相加而运算第2辅助控制值C2。

在步骤S10中,加法器48将第1辅助控制值C1与第2辅助控制值C2相加而计算电流指令值Iref。之后,处理结束。

(第1实施方式的效果)

(1)第1辅助控制值运算部40根据转向转矩Th和车速Vh,运算对使转向车轮8L、8R转向的转向辅助马达20进行控制的第1辅助控制值C1。行驶控制ECU 37根据车辆的周围环境,设定目标转向角θr来作为表示车辆的行驶方向的状态量的目标值。积分器46通过实际转向角θ与目标转向角θr的偏差Δθ的积分值所对应的积分控制来控制转向辅助马达20。

绝对值计算部50、输入限制值变更量设定部51、加法器52、55、过去值保持部53、56以及渐减增益变更量设定部54运算输入限制值Li和渐减增益Gd来作为与转向转矩Th对应的积分值。输入限制器43、符号反转器44、乘法器73根据输入限制值Li和渐减增益Gd来抑制偏差Δθ的积分值的增加。

由此,在转向转矩Th大且驾驶员的转向意图强的情况下,能够抑制第2辅助控制值C2因由通过驾驶员的转向操作产生的偏差Δθ而向与驾驶员的转向方向相反的方向变化的情况,因此能够抑制驾驶员的转向感的变化。

并且,通过代替转向转矩Th而根据与转向转矩Th对应的值的积分值来进行抑制,即使在转向转矩Th不发生变化的保持转向等的状态下也能够根据保持转向持续的时间来抑制偏差Δθ的积分值的增加,因此,能够抑制由于第2辅助控制值C2的增加而导致的驾驶员的转向感的变化。

并且,在转向转矩Th减小而解除偏差Δθ的积分值的增加抑制时,与转向转矩Th对应的值的积分值也比转向转矩Th自身缓慢地变化,因此能够防止第2辅助控制值C2的急剧变化。

(2)绝对值计算部50、输入限制值变更量设定部51、加法器52、55、过去值保持部53、56以及渐减增益变更量设定部54可以将根据转向转矩的绝对值|Th|而发生变化的输入限制值变更量ΔLi和渐减增益变更量ΔGd累计起来而分别运算输入限制值Li和渐减增益Gd。输入限制值变更量ΔLi相对于阈值Th1以上的转向转矩的绝对值|Th|的变化的变化率比小于阈值Th1时的变化率大。并且,渐减增益变更量ΔGd相对于阈值Th2以上的转向转矩的绝对值|Th|的变化的变化率比小于阈值Th2时的变化率大。

由此,能够在驾驶员的转向意图强的情况下使输入限制值Li或渐减增益变更量ΔGd迅速地变化,能够根据转向意图来调整第2辅助控制值C2。

另一方面,在驾驶员没有转向意图(或者较弱)而使偏差Δθ的积分值的增加抑制缓和时,能够使输入限制值Li或渐减增益变更量ΔGd的变化变得缓慢。由此,即使偏差Δθ较大,也能够使第2辅助控制值C2的变化变得缓慢,能够防止驾驶员的转向感的急剧变化。

(3)绝对值计算部50、输入限制值变更量设定部51、加法器52、过去值保持部53、输入限制器43以及符号反转器44可以根据输入限制值Li来限制在偏差Δθ的积分值的运算中累计的偏差Δθ。

渐减增益变更量设定部54、绝对值计算部50、加法器55、过去值保持部56以及乘法器73可以根据渐减增益Gd来变更偏差Δθ的累计结果。

由此,能够根据输入限制值Li和渐减增益Gd来抑制偏差Δθ的积分值的增加。

(4)比例器45通过与偏差Δθ的比例成分Op对应的比例控制来对转向辅助马达20进行控制。增加增益设定部62和乘法器64可以根据输入限制值Li或渐减增益Gd来变更比例成分Op。

由此,通过例如根据输入限制值Li的减少而使比例成分Op增加,在输入限制值Li较小且向积分器46输入的偏差Δθ的大小被限制的情况下,能够使比例成分Op增加。其结果是,在向积分器46输入的偏差Δθ的大小被限制的场景即抑制第2辅助控制值C2的变化而使驾驶员的转向优先的场景下,能够使比例成分Op增加而提高对目标转向角的追随性。

(第1变形例)

参照图5的(a)。在转向转矩的绝对值|Th|比较小的区域(具体来说是|Th|小于阈值Th1的区域)中,输入限制值变更量ΔLi被设定为正值,转向转矩的绝对值|Th|越小,输入限制值变更量ΔLi越大。因此,当驾驶员以使实际转向角θ接近目标转向角θr的方式转向而使转向转矩的绝对值|Th|变小时,输入限制值Li增大,因此,无法抑制积分器46输出的积分成分Oi的积分。其结果是,尽管驾驶员有转向意图,但转向反作用力增大。

因此,第1变形例的积分抑制变量运算部42判定驾驶员的转向意图,将有转向意图且输入限制值变更量ΔLi为正值的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值降低为比无转向意图且输入限制值变更量ΔLi为正值的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值低。由此,能够抑制尽管驾驶员有转向意图但转向转矩的绝对值|Th|变小的情况下的输入限制值Li的增大。另外,本变形例也能够应用于以下说明的第2实施方式、第3实施方式以及第3实施方式的第1变形例~第3变形例。

参照图12的(a)。第1变形例的积分抑制变量运算部42的功能结构具有与图4所示的第1实施方式的积分抑制变量运算部42类似的功能结构,相同的参照标号表示相同的结构要素。

第1变形例的积分抑制变量运算部42具有微分器120和转向意图判定部121。

微分器120对转向转矩的绝对值|Th|进行微分,计算转向转矩的绝对值|Th|的变化速度τ。

转向意图判定部121根据变化速度τ来判定驾驶员的转向意图的有无。例如,在变化速度τ为阈值以上的情况下判定为有转向意图,在变化速度τ小于阈值的情况下判定为无转向意图。

输入限制值变更量设定部51设定根据转向转矩的绝对值|Th|的变化而发生变化的输入限制值变更量ΔLi。此时,输入限制值变更量设定部51在驾驶员有转向意图的情况和无转向意图的情况下设定不同特性的输入限制值变更量ΔLi。

参照图12的(b)。实线122表示驾驶员有转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的特性,虚线123表示驾驶员无转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的特性。例如,输入限制值变更量设定部51可以通过在驾驶员有转向意图的情况和无转向意图的情况下使用不同的映射,在有转向意图的情况和无转向意图的情况下设定不同特性的输入限制值变更量ΔLi。

如图示那样,在转向转矩的绝对值|Th|比较大的区域(具体来说是|Th|为阈值Th1以上的区域)中,在输入限制值变更量ΔLi为负值的情况下,有转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的特性122与无转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的特性123可以相等。

另一方面,在转向转矩的绝对值|Th|比较小的区域(具体来说是|Th|小于阈值Th1的区域)中,在输入限制值变更量ΔLi为正值的情况下,有转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi(实线122)降低为比无转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi(虚线123)低。

通过这样的结构,能够将有转向意图且输入限制值变更量ΔLi为正值的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值降低为比无转向意图且输入限制值变更量ΔLi为正值的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值低。

并且,在变化速度τ小于阈值的范围时,也可以使输入限制值变更量ΔLi成为特性122与特性123之间的特性。由此,能够抑制由于输入限制值变更量ΔLi的变化而导致的积分值的急剧变化。

(第2变形例)

第2变形例的积分抑制变量运算部42根据转向转矩的绝对值|Th|的变化速度来降低输入限制值变更量ΔLi。即使这样降低输入限制值变更量ΔLi,与上述第1变形例同样,也能够抑制尽管驾驶员有转向意图但转向转矩的绝对值|Th|变小的情况下的输入限制值Li的增大。另外,本变形例也能够应用于以下说明的第2实施方式、第3实施方式以及第3实施方式的第1变形例~第3变形例。

参照图13的(a)。第2变形例的积分抑制变量运算部42的功能结构具有与图4所示的第1实施方式的积分抑制变量运算部42类似的功能结构,相同的参照标号表示同样的结构要素。

第2变形例的积分抑制变量运算部42具有微分器120、降低量设定部124以及加法器125。

第2变形例的输入限制值变更量设定部51设定与第1实施方式同样特性的输入限制值变更量ΔLi。例如,第2变形例的输入限制值变更量设定部51可以设定图5的(a)所示的特性的输入限制值变更量ΔLi。

降低量设定部124根据转向转矩的绝对值|Th|的变化速度τ,计算输入限制值变更量ΔLi的降低量dΔ。

图13的(b)示出与转向转矩的绝对值|Th|的变化速度τ对应的降低量dΔ的特性例。

在变化速度τ比较小的情况(具体来说是变化速度τ小于阈值τ1的情况)下,降低量dΔ为0。

另一方面,在变化速度τ为阈值τ1以上且小于阈值τ2的情况下,降低量dΔ为负值,与变化速度τ的增加相伴地,降低量dΔ减少(即降低量dΔ的绝对值增加)。

在变化速度τ为阈值τ2以上的情况下,降低量dΔ维持最小值dΔmin。

参照图13的(a)。加法器125将图13的(b)那样的特性的降低量dΔ与输入限制值变更量ΔLi相加,由此,加上了降低量dΔ后的输入限制值变更量ΔLi根据转向转矩的绝对值|Th|的变化速度τ增大而通过降低量dΔ降低。

具体来说,在变化速度τ小于阈值τ1的情况下,输入限制值变更量ΔLi不降低,在变化速度τ为阈值τ2以上的情况下,以降低量dΔmin降低。

并且,在变化速度τ为阈值τ1以上且小于阈值τ2的情况下,转向转矩的绝对值|Th|的变化速度越增大,则以绝对值越大的降低量dΔ降低。

通过这样的结构,也能够将有转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值降低为比无转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值低。

另外,与第1变形例同样,只要输入限制值变更量ΔLi为正值,就可以使有转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值降低为比无转向意图的情况下的输入限制值变更量ΔLi的值低。例如,降低量设定部124判定转向转矩的绝对值|Th|是否为阈值Th1以上,在转向转矩的绝对值|Th|为阈值Th1以上的情况下可以将降低量dΔ设定为0。

(第2实施方式)

第2实施方式的指令值运算部31根据目标转向角θr与实际转向角θ的差来设定目标转向角速度ωr,通过基于实际的转向角速度ω与目标转向角速度ωr的偏差Δω(=ωr-ω)的PI控制来运算第2辅助控制值C2。

这样,通过具有转向角速度反馈作为辅助环路的级联控制,能够提高位置控制环路的响应性或稳定性。

参照图14。第2实施方式的指令值运算部31的功能结构具有与图3所示的第1实施方式类似的功能结构,相同的参照标号表示同样的结构要素。

第2实施方式的指令值运算部31具有目标转向角速度运算部80、角速度运算部81、减法器82、阻尼运算部83以及减法器84。减法器41、82、目标转向角速度运算部80、比例器45、积分器46以及加法器47是技术方案中的“目标值控制部”的一例。

减法器41运算目标转向角θr与实际转向角θ的差Δθ。

目标转向角速度运算部80根据目标转向角θr与实际转向角θ的差Δθ来运算目标转向角速度ωr。角速度运算部81对实际转向角θ进行微分而运算实际的转向角速度ω。

减法器82运算实际的转向角速度ω与目标转向角速度ωr的偏差Δω(=ωr-ω)。偏差Δω被输入到输入限制器43和比例器45。

输入限制器43输出由输入限制值Li、(-Li)限制了输入到积分器46的偏差Δω后的限制后偏差Δωr。第2实施方式的输入限制器43将偏差Δω限制为限制后偏差Δωr的动作,与第1实施方式的输入限制器43将偏差Δθ限制为限制后偏差Δθr的动作相同。

比例器45通过将与转向转矩Th对应的比例增益Gp乘以偏差Δω,运算指令值运算部31中的PI控制的比例成分Op。比例器45根据输入限制值Li来变更比例成分Op。

第2实施方式的比例器45的动作除了将比例增益Gp乘以偏差Δω这一点以外,其余与第1实施方式的比例器45的动作相同。

积分器46通过对限制后偏差Δωr进行积分,运算指令值运算部31中的PI控制的积分成分Oi。积分器46根据渐减增益Gd来变更积分器46的积分结果,从而抑制由积分器46运算的偏差Δω的积分值的增加。第2实施方式的积分器46的动作除了对限制后偏差Δωr进行积分这一点以外,其余与第1实施方式的积分器46的动作相同。

阻尼运算部83运算与实际的转向角速度ω对应的阻尼控制值D。减法器84从第1辅助控制值C1和第2辅助控制值C2之和中减去阻尼控制值D而运算电流指令值Iref。

参照图15。阻尼运算部83可以设定为实际的转向角速度的绝对值|ω|越大,阻尼控制值D的绝对值越大。由此,在使实际的转向角θ追随目标转向角θr时,能够以转向角速度不急剧变化的方式进行调整。

另外,对于实际的转向角速度的绝对值|ω|较大的阻尼控制值D的增加率,可以设定为:在实际的转向角速度的绝对值|ω|较小的区域和较大的区域中阻尼控制值D的增加率较小,在其中间的区域中阻尼控制值D的增加率较大。

(动作)

接着,参照图16对第2实施方式的致动器控制方法的一例进行说明。

步骤S21的动作与图11的步骤S1的动作同样。

在步骤S22中,目标转向角速度运算部80根据目标转向角θr与实际转向角θ的差Δθ来设定目标转向角速度ωr。

在步骤S23中,角速度运算部81对实际转向角θ进行微分而运算实际的转向角速度ω。

在步骤S24中,减法器82运算实际的转向角速度ω与目标转向角速度ωr的偏差Δω(=ωr-ω)。

步骤S25的动作与图11的步骤S5的动作同样。

在步骤S26中,输入限制器43利用输入限制值Li来限制向积分器46输入的偏差Δω的大小,从而抑制积分器46输出的积分值的增大。

在步骤S27中,积分器46利用渐减增益Gd来变更积分器46对偏差Δωr的积分结果,从而抑制积分器46输出的积分值的增大。

步骤S28和步骤S29的动作与图11的步骤S8和步骤S9的动作同样。

在步骤S30中,阻尼运算部83运算与实际的转向角速度ω对应的阻尼控制值D。

在步骤S31中,加法器48将第1辅助控制值C1与第2辅助控制值C2相加。减法器84从第1辅助控制值C1与第2辅助控制值C2之和中减去阻尼控制值D而运算电流指令值Iref。之后,处理结束。

(第2实施方式的效果)

第1辅助控制值运算部40根据转向转矩Th和车速Vh,运算对使转向车轮8L、8R转向的转向辅助马达20进行控制的第1辅助控制值C1。行驶控制ECU 37根据车辆的周围环境,设定目标转向角θr来作为表示车辆的行驶方向的状态量的目标值。目标转向角速度运算部80根据实际转向角θ与目标转向角θr的差来运算目标转向角速度ωr。积分器46通过实际的转向角速度ω与目标转向角速度ωr的偏差Δω的积分值所对应的积分控制来对转向辅助马达20进行控制。

绝对值计算部50、输入限制值变更量设定部51、加法器52、55、过去值保持部53、56以及渐减增益变更量设定部54运算输入限制值Li和渐减增益Gd来作为与转向转矩Th对应的积分值。输入限制器43、符号反转器44以及乘法器73根据输入限制值Li和渐减增益Gd来抑制偏差Δω的积分值的增加。

这样,即使在通过与目标转向角速度ωr的偏差Δω的积分值所对应的积分控制来对转向辅助马达20进行控制的情况下,也起到与第1实施方式同样的效果。

此外,根据第2实施方式,通过具有转向角速度反馈作为辅助环路的级联控制,能够提高位置控制环路的响应性或稳定性。

(第3实施方式)

第3实施方式的致动器控制装置在使方向盘1和转向车轮8L、8R机械分离的线控转向(SBW:Steer-By-Wire:线控转向装置)机构中对使转向轮转向的转向马达进行控制。另外,使转向马达转向的单元不限于马达,可以使用各种致动器。

在线控转向机构中,根据驾驶员对方向盘1操作的转向角θ和车速Vh,决定作为转向马达的驱动电流的控制目标值的电流指令值Iref。并且,根据转向车轮8L、8R的实际转向角θs和车速Vh,决定对方向盘1施加转向反作用力的反作用力马达的电流指令值。

在执行根据车辆的周围环境进行转向控制的驾驶辅助(车道维持辅助、自动停车、车道变更等)的情况下,附加电流指令值,该电流指令值对转向马达进行控制,以使实际转向角接近基于车辆的周围环境设定的目标转向角。

例如,将第1电流指令值Iref1与第2电流指令值Iref2相加,来计算电流指令值Iref,其中,该第1电流指令值Iref1是基于由驾驶员对方向盘1操作的转向角θ和车速Vh设定的第1目标转向角θr1的值,该第2电流指令值Iref2是对转向马达进行控制以使实际转向角接近基于车辆的周围环境设定的第2目标转向角θr2的值。

与车辆的周围环境对应的第2电流指令值Iref2通过基于从第2目标转向角θr2中减去第1目标转向角θr1后的偏差Δθ(=θr2-θr1)的PI控制来运算,在该运算中求出第2目标转向角θr2与第1目标转向角θr1的偏差Δθ的积分值。

在第3实施方式中,在第2电流指令值Iref2的运算中,根据驾驶员对转向机构的操作状态量所对应的值的积分值来抑制第2目标转向角θr2与第1目标转向角θr1的偏差的积分值的增加。

由此,可得到与第1实施方式和第2实施方式同样的效果。即,能够抑制由于驾驶员的转向产生第1目标转向角θr1与第2目标转向角θr2的偏差Δθ而导致第2电流指令值Iref2向与驾驶员的转向方向相反的方向变化的情况。能够抑制驾驶员的转向感的变化。

并且,即使在操作状态量不变化的保持转向等的状态下,也能够根据保持转向持续的时间来抑制偏差Δθ的积分值的增加,因此能够抑制由于第2电流指令值Iref2的增加而导致的驾驶员的转向感的变化。

并且,在抑制了由于大的操作状态量而导致的偏差Δθ的积分值的增加之后,在操作状态量减少而解除抑制时,也由于积分值缓慢地变化,因此能够防止第2电流指令值Iref2的急剧变化。

图17示出第3实施方式的线控转向机构的一例的概要。对与图1所示的电动助力转向装置的结构要素相同的结构要素标注相同的参照标号。

线控转向机构具有备用离合器90、反作用力马达91、转向马达92、减速齿轮93、小齿轮94、SBW-ECU 95以及转向角传感器96。

备用离合器90在处于分离状态时将方向盘1和转向车轮8L、8R机械地分离,在处于连接状态时将方向盘1和转向车轮8L、8R机械连接。

对方向盘1赋予反作用力转矩Th的反作用力马达91经由减速齿轮3而与转向轴2连结。

使转向车轮8L、8R转向的转向马达92经由减速齿轮93而与小齿轮94连结,小齿轮94与齿条5b啮合。由此,转向马达92的旋转运动被转换为齿条5b的车宽方向的直线运动。齿条5b设置有检测齿条5b的移动量而检测转向车轮8L、8R的实际转向角θs的转向角传感器96。

从电池13向控制线控转向机构的控制器即SBW-ECU 95供给电力,并且经由点火(IGN)键11输入点火键信号。

SBW-ECU 95根据由车速传感器12检测的车速Vh、由转向角传感器14检测的转向角θ以及由转向角传感器96检测的实际转向角θs,进行转向控制指令的电流指令值的运算,通过对电流指令值施加了补偿等而得的电压控制指令值来控制向转向马达92供给的电流。

并且,SBW-ECU 95根据由车速传感器12检测的车速Vh和由转向角传感器96检测的实际转向角θs来计算目标反作用力转矩,进行使由转矩传感器10检测的反作用力转矩Th接近目标反作用力转矩的反馈控制。

SBW-ECU 95例如可以具有包含处理器和存储装置等周边部件的计算机。处理器例如可以是CPU、MPU。

存储装置可以具有半导体存储装置、磁存储装置以及光学存储装置中的任意一者。存储装置可以包含作为寄存器、高速缓冲存储器、主存储装置来使用的ROM和RAM等存储器。

以下说明的SBW-ECU 95的功能例如通过SBW-ECU 95的处理器执行存储于存储装置的计算机程序而实现。

另外,SBW-ECU 95也可以由用于执行以下说明的各信息处理的专用的硬件形成。

例如,SBW-ECU 95也可以具有设定在通用的半导体集成电路中的功能性逻辑电路。例如,SBW-ECU 95也可以具有现场可编程门阵列等可编程逻辑器件等。

参照图18,对第3实施方式的SBW-ECU 95的功能结构的一例进行说明。SBW-ECU 95具有指令值运算部100、减法器101、PI控制部102、PWM控制部103、变换器104、反作用力目标值控制部106、减法器107以及反作用力控制部108。

指令值运算部100根据由行驶控制ECU 37设定的第2目标转向角θr2、转向角θ、车速Vh以及实际转向角θs,运算作为转向马达92的驱动电流的控制目标值的电流指令值Iref。

行驶控制ECU 37的转向指令值运算部39根据目标轨道运算部38运算的目标轨道和状态检测部36的检测结果,运算作为基于车辆的周围环境的转向角θ的控制目标值的第2目标转向角θr2并向EPS-ECU 30输出。

由指令值运算部100运算的电流指令值Iref被输入到减法器101,运算电流指令值Iref与被反馈的马达电流值Im的偏差(Iref-Im),该偏差(Iref-Im)被输入到用于改善转向动作的特性的PI控制部102。

由PI控制部102改善了特性的转向辅助指令值Vref被输入到PWM控制部103,进而经由作为驱动部的变换器104对转向马达92进行PWM驱动。转向马达92的电流值Im由马达电流检测器105检测,并被反馈到减法器101。变换器104使用FET(Field Effect Transistor:场效应晶体管)作为驱动元件,并由FET的桥接电路构成。

反作用力目标值控制部106根据实际转向角θs和车速Vh,设定作为向方向盘1赋予的转向反作用力转矩的控制目标值的目标反作用力转矩Thr。反作用力目标值控制部106可以在方向盘1的转向增加时和转向返回时设定不同的目标反作用力转矩Thr。

减法器107计算由转矩传感器10检测的反作用力转矩Th与目标反作用力转矩Thr的偏差ΔTh。

反作用力控制部108通过基于偏差ΔTh的反馈控制来生成使反作用力转矩Th接近目标反作用力转矩Thr的控制电流并输出到反作用力马达91。

接着,参照图19对指令值运算部100的功能结构进行说明。指令值运算部100运算第1电流指令值Iref1和第2电流指令值Iref2,该第1电流指令值Iref1是基于通过驾驶员对方向盘1的操作而发生变化的操作状态量而对转向马达92进行控制的值,该第2电流指令值Iref2是对转向马达92进行控制以使实际转向角θs接近基于车辆的周围环境设定的第2目标转向角θr2的值。

因此,指令值运算部100具有目标转向角运算部110、减法器112和114、第1电流指令值运算部113、第2电流指令值运算部116以及加法器117。

目标转向角运算部110根据由驾驶员对方向盘1的转向角θ和车速Vh来设定第1目标转向角θr1。

减法器112运算从第1目标转向角θr1中减去实际转向角θs后的偏差(θr1-θs)并输入到第1电流指令值运算部113。第1电流指令值运算部113通过使偏差(θr1-θs)接近零的反馈控制来运算第1电流指令值Iref1。

另一方面,减法器114运算从第2目标转向角θr2中减去第1目标转向角θr1后的偏差Δθ(=θr2-θr1)并输入到第2电流指令值运算部116。第2电流指令值运算部116通过基于偏差Δθ的PI控制来运算第2电流指令值Iref2。

第2电流指令值运算部116可以具有与图3所示的第1实施方式的输入限制器43、符号反转器44、积分器46同样的结构的输入限制器、符号反转器以及积分器。第2电流指令值运算部116通过该积分器来运算偏差Δθ的积分值。

并且,指令值运算部100可以具有与图4所示的第1实施方式的积分抑制变量运算部42同样的结构的积分抑制变量运算部115。

作为驾驶员对转向机构的操作状态量,代替第1实施方式的转向转矩Th而向积分抑制变量运算部115输入偏差Δθ。

在积分抑制变量运算部115中运算输入限制值Li和渐减增益Gd来作为与偏差Δθ对应的值的积分值,并输入到第2电流指令值运算部116。另外,在积分抑制变量运算部115中,也可以代替偏差Δθ而根据反作用力转矩Th来运算输入限制值Li和渐减增益Gd。

与第1实施方式同样,第2电流指令值运算部116根据输入限制值Li来限制在偏差Δθ的积分值的运算中输入到积分器的偏差Δθ。

并且,第2电流指令值运算部116根据渐减增益Gd来变更偏差Δθ的累计结果。

由第1电流指令值运算部113运算的第1电流指令值Iref1和由第2电流指令值运算部116运算的第2电流指令值Iref2被输入到加法器117。加法器117将第1电流指令值Iref1与第2电流指令值Iref2相加而运算电流指令值Iref,并输入到图18所示的减法器101。

(第3实施方式的效果)

在第3实施方式的线控转向机构中,也起到与第1实施方式和第2实施方式的电动助力转向装置同样的效果。

(第1变形例)

参照图20。减法器114也可以运算从第1目标转向角θr1中减去第2目标转向角θr2后的差来作为偏差Δθ(=θr1-θr2)。第1电流指令值运算部113也可以通过基于偏差Δθ的PI控制来运算第1电流指令值Iref1。

并且,也可以是,减法器112运算从第2目标转向角θr2中减去实际转向角θs后的偏差(θr2-θs),第2电流指令值运算部116通过基于偏差(θr2-θs)的PI控制来运算第2电流指令值Iref2。

而且,也可以根据基于偏差Δθ(=θr1-θr2)运算出的输入限制值Li和渐减增益Gd来抑制偏差(θr2-θs)的积分值的增加。

即使是这样的结构,也可得到与第3实施方式同样的效果。

(第2变形例)

也可以通过基于第1目标转向角θr1与第2目标转向角θr2的角速度偏差、实际转向角θs与第2目标转向角θr2的角速度偏差的PI控制来运算第2电流指令值Iref2。

(第3变形例)

在第1~3实施方式、第1实施方式的(第1变形例)及(第2变形例)、第3实施方式的(第1变形例1)及(第2变形例)中,也可以采用实际转向角θ或实际转向角速度ω来作为驾驶员对转向机构的操作状态量,对根据实际转向角θ或实际转向角速度ω发生变化的值进行积分而运算输入限制值Li和渐减增益Gd。

标号说明

1:方向盘;2:转向轴;3:减速齿轮;4a、4b:万向联轴器;5:齿轮齿条机构;5a:小齿轮;5b:齿条;6a、6b:拉杆;7a、7b:轮毂单元;8L、8R:转向车轮;10:转矩传感器;11:点火键;12:车速传感器;13:电池;14:转向角传感器;20:转向辅助马达;21、105:马达电流检测器;30:EPS-ECU;31、100:指令值运算部;32、41、82、84、101、107、112、114:减法器;33、102:比例积分控制部;34、103:PWM控制部;35、104:变换器;36:状态检测部;38:目标轨道运算部;39:转向指令值运算部;40:第1辅助控制值运算部;42:积分抑制变量运算部;43:输入限制器;44:符号反转器;45:比例器;46:积分器;47、48、52、55、71、117、125:加法器;50:绝对值计算部;51:输入限制值变更量设定部;53:过去值保持部;54:渐减增益变更量设定部;56:过去值保持部;60:绝对值计算部;61:比例增益设定部;62:增加增益设定部;63、64、73:乘法器;70:积分增益乘法部;72:过去值保持部;80:目标转向角速度运算部;81:角速度运算部;83:阻尼运算部;90:备用离合器;91:反作用力马达;92:转向马达;93:减速齿轮;94:小齿轮;95:SBW-ECU;96:转向角传感器;106:反作用力目标值控制部;108:反作用力控制部;110:目标转向角运算部;113:第1电流指令值运算部;115:积分抑制变量运算部;116:第2电流指令值运算部;120:微分器;121:转向意图判定部;124:降低量设定部。

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