CN101516736A - 由车载电池供电的车载控制设备 - Google Patents

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Abstract

控制器(1)控制车载装置，所述车载装置具有被驾驶员操作以接收驾驶员的操作力的操作构件(56)、以及向所述操作构件(56)给予辅助力的辅助机构(PS)。所述辅助机构由车载电池(53)供电。所述控制器检测施加到所述车载装置的力，根据力检测器(51)检测的结果计算向所述车载装置给出的辅助力的控制量。所述控制量针对所施加的其频带彼此至少部分不同的每一种类型的力(21、22、23、31)计算。所述控制器(1)根据控制量驱动辅助机构(PS)并且检测电池(53)的工作状态。控制器(1)调节控制量，使得随着计算的电池状态在电池的供电功能上下降，施加的力中具有特定频率分量的特定力的控制量(24、25、26、32)单调减小。

Description

由车载电池供电的车载控制设备
技术领域
本发明涉及一种车载控制设备，用于以选择性的方式控制各个电子装置，使得允许根据车辆的电力消耗与所述控制对车辆运动稳定性的影响程度之间的关系选择其控制状态。
背景技术
在车辆内安装了各种电子装置，它们需要根据车辆如何运动而被控制。这些电子装置包括助力转向(power steering)设备和制动装置。助力转向设备需要转向控制器。至于制动装置，对于混合动力车辆中的制动器的真空助力器和再生制动设备，则需要制动辅助控制设备。
助力转向设备包括转向电动机，用于响应于驾驶员对方向盘施加的转向力，对方向盘(即驾驶员操作的手柄)提供转向辅助力。转向电动机被转向控制器驱动和控制。在日本待审专利申请公开No.2005-047426所公开的转向控制器中，对方向盘施加的转向力是根据驾驶员的操作施加的力进行辅助，使得防止来自轮胎的振动传递到方向盘上。
具体地，在这种转向控制器中，检测驾驶员对方向盘施加的转向力和由于来自轮胎的振动引起的力(即扰动)。通过向转向电动机给出两种类型的驱动电流，将所检测的力用于控制。一种是用于辅助所述转向力，另一种是用于从电动机输出力移除代表来自轮胎的振动的频率分量的振动。通过向转向电动机提供这两种驱动电流，获得对驾驶员的转向力的辅助，并且从方向盘上移除在轮胎上产生的振动。
最近几年，车辆趋于配备多种类型的电子装置，例如空调器、控制制动系统、以及汽车音响，这些都消耗电能(即来自电池的电能和由发电机产生的电能)。因此总体上要求管理如何获得电能以及如何使用获得的电能。这种电能管理对混合动力电动车辆以及燃料电池电动车辆特别重要。
然而，上述转向控制器操作时没有考虑车载电池是否处于电能供应容量减小的状态。因此，上述转向控制器将造成的问题是当车载电池的电能供应能力(或容量)降低时，将消耗相对大量电能的连续辅助转向力将导致使得电池加速进入停止供电的情形。
当电池进入完全供电停止时，对方向盘施加的辅助力突然消失，给驾驶员带来一种非常糟糕的感受。另外，在这种没有辅助力的情况下，很难移除由于道路的扰动和/或驾驶员的转向操作引起的在轮胎处造成的振动或者转向系统的振动。由此方式造成的振动将降低方向盘的可操作性，使得很难较好地控制车辆的运行行为。
由此，一些车载控制器具有响应于驾驶员的操作的基本操作功能和辅助该基本操作功能的辅助控制功能。然而，在车载电池和/或其它储能装置不再能提供可用的电力时，车载控制器立即变回仅仅具有基本操作功能，使驾车者感觉不舒适，并且或多或少地影响车辆的稳定运行能力。
发明内容
鉴于上述困难而提出本发明，并且目的是根据从电池向控制器提供的电力的状态选择性地控制例如转向控制器的车载控制器的操作状态，同时仍然确保用于车辆的必需的控制功能。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面提供一种用于控制安装在车辆内的装置的控制器，所述装置具有被驾驶员操作以接收驾驶员的操作力的操作构件、以及向所述操作构件给予辅助力的辅助机构，所述辅助机构由安装在车辆内的电池供电，所述控制器包括：力检测器，检测施加到所述装置的力，施加的力包括驾驶员的操作力；计算器，根据力检测器检测的结果，计算向所述装置给予的辅助力的控制量，所述控制量针对所施加的其频带彼此至少部分不同的每一种类型的力计算；驱动器，根据所述计算器计算的控制量驱动所述辅助机构；电池状态检测器，检测电池的工作状态；以及调节器，调节所述控制量，使得随着计算的电池状态在电池供电功能上降低，施加的力中具有特定频率分量的特定力的控制量单调减小。
优选地，所述装置是安装在车辆内并且由电池供电的转向设备，所述操作构件是所述转向设备的方向盘(即被车辆上的驾驶员操作的手柄)，所述辅助机构是助力转向机构，并且所述特定力是用作驾驶员的操作力的驾驶员的转向力，其中所述助力转向机构包括由所述驱动器驱动且由电池供电的电动机。
仍然优选地，所述特定力是用作驾驶员的操作力的驾驶员的转向力，并且所述特定频率分量是驾驶员的转向力的频率，其频带至少部分地低于由所述检测器检测的力中的其它力。
在转向控制器中，总体上对具有较低频率的力的控制需要更大量的电力。据此，本发明采用当车载电池降低其供电功能时，针对这种具有较低频率的力减少转向控制量的方式。对相对较高频率的力的抑制的控制仍继续，因为这些控制不需要较大量的电力。
因此，当车载电池供电效果降低时，对电池的电力消耗减弱以防止车辆的基本性能受影响，并且能够仍然继续对传递到方向盘的具有较高频率的力(通常是扰动或噪声)的抑制的控制。能够防止影响驾驶员对方向盘的可操作性，同时防止电池丧失其供电功能。
在本发明中，检测器或检测装置检测的力包括驾驶员的转向力和由于来自转向机构和轮胎的振动产生的力(扰动或噪声)。
在本发明中，控制量(即要控制的量)的“单调减小”包括阶梯减小或连续减小以便调节转向力。即，“单调减小”是指控制量不增加。
仍然在本发明中，“电池状态”通过各种因素表示，例如基于充电电压的电池电压(端电压)、电池退化状态、以及剩余供电能力(即期望的电流的量)。
附图说明
在附图中：
图1是示出根据本发明的实施例的转向控制器的大致配置的框图；
图2示出作为对方向盘的扰动输入的振动和驾驶员施加给方向盘的转向力的谐振频率特性；
图3A是示出该实施例中计算采用的控制量的一系列处理的流程图；
图3B是示出本实施例采用的限制助力转向ECU的操作的一系列处理的流程图；
图4是示出用于设定代表电池电压和将要设定的增益之间的关系的增益的图谱的图；
图5A示出用于示出包括振动的各种类型的力的电力消耗变化的图；
图5B是说明当辅助量变化时获得的电力消耗之间的差异的表；
图6是示出修改实施例中计算控制量的一系列处理的流程图；以及
图7是示出根据本发明的另一修改实施例的转向控制器的大致配置的框图。
具体实施方式
在下文，将参照附图描述本发明的实施例和修改例。
参照图1到图5A和5B描述第一实施例。图1用框图示出应用本发明的转向控制器1的大致配置。
除了转向控制器1之外，根据本发明的车辆配备有力矩传感器51、速度传感器52、电池53、转向电动机54、转向驱动机构55、以及被车辆上的驾驶员操作的方向盘(即手柄)56。
转向控制器1例如安装在例如乘用车的车辆内，并且用于检测从外部施加到方向盘56上的力(即驾驶员的转向力或作为扰动或噪声的力)，以通过选择性地放大或衰减外部力的方式驱动转向电动机54。例如，当驾驶员的转向力施加到方向盘56时，转向控制器1驱动转向电动机54以辅助该转向力。相反地，当方向盘56被施加振动(扰动)时，转向控制器1驱动转向电动机54以抑制沿着包括转向电动机54、转向驱动机构55以及方向盘56的转向设备SD传递并进入的振动。其中，转向驱动机构55和转向电动机54组成助力转向机构PS。
实际上，如图1所示，转向控制器1配置有助力转向ECU(electroniccontrol unit，电子控制单元)10、力矩传感器51、速度传感器52、以及电池53。
力矩传感器51具有已知的力矩传感结构，以不仅检测作为施加到方向盘56上的外力的弯矩和剪力，还输出指示所检测的力矩的电信号。电信号发送到助力转向ECU 10。只要确定力矩传感器51检测这种外部施加的力，就可以将力矩传感器51加载到或者响应于驾驶员对方向盘56的转向操作而被驱动的方向盘56或者转向驱动机构55。
速度传感器52具有已知的结构，以检测安装了转向控制器1的车辆的运行速度，向助力转向ECU 10输出指示检测的运行速度的电信号。
电池53安装在车辆上以向包括助力转向ECU 10和转向电动机54的各种电子装置供电。由电池53供电的转向电动机54在驱动中被助力转向ECU 10控制，使得用于转向的驱动力以受控方式给到转向驱动机构55。
转向驱动机构55被构建用于向车辆的未示出的车轮(转向轮)传递响应于驾驶员在方向盘56上的操作而给出的转向力和响应于转向电动机54的驱动给出的驱动力。为了以此方式操作，转向驱动机构55具有例如已知的齿轮齿条机构。
助力转向ECU 10以已知的计算机配置形成，具有CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)，以及其它部件(未示出)，其中CPU执行各种给定的程序以用作振动抑制控制器20、辅助控制器30、电压检测器和操作限制器42、加法器43、驱动控制器44、以及驱动电流检测器45。
助力转向ECU 10的配置不限于上述，即，关于CPU执行的处理的功能配置，代替地，不同于软件处理配置，助力转向ECU 10可以部分或全部地用硬件形成，包括模拟和/或数字逻辑电路。
作为一般描述，振动抑制控制器20接受从力矩传感器51输出的电信号以及从驱动电流检测器45输出的电信号，并且根据这些接受的信号计算转向电动机54的力的将要控制的量(控制量)。所计算的控制量是用于抑制到达方向盘56的振动。
实际上，振动抑制控制器20还具有轮胎振动抑制计算器21、机械振动抑制计算器22、以及电动机振动抑制计算器23。计算器21-23分别涉及增益调节器24-26，其由轮胎振动增益调节器24、机械振动增益调节器25、以及电动机振动增益调节器26组成。
轮胎振动抑制计算器21形成为用于计算用于抑制20-60Hz的振动的力的控制量，其对应于在轮胎处产生并传递到方向盘56的振动的频率分量。
另外，机械振动抑制计算器22形成为用于计算用于抑制1-30Hz的振动的力的控制量，其对应于在车体和转向驱动机构55处产生并传递到方向盘56的振动的频率分量。
电动机振动抑制计算器23形成为用于计算用于抑制DC(直流，0Hz)-约100Hz的振动的力的控制量，其对应于在转向电动机45处产生并传递到方向盘56的振动的频率分量。
增益调节器24-26中的每一个形成为用振动抑制计算器21-23中的每一个计算的控制量乘以特定的可变增益(即0-1范围内的系数)，使得控制量被以电信号输出而增益乘积没有任何改变或减少。相应的增益调节器24-26的增益被电压检测器和操作限制器42按照每个调节器分别可控地设定。
辅助控制器30从功能上设置辅助量计算器31和辅助量增益调节器32。
辅助量计算器31接收力矩传感器51和速度传感器52的输出信号，并使用接收的信号来计算向转向电动机54给出的辅助力的控制量。当被给出到转向电动机54时，此控制量将放大(即，辅助)驾驶员向方向盘56给出的转向力。更具体地，此控制量是用于放大具有小于10Hz包括DC分量的频率分量(在本实施例中，此频带称为“特定频率”或“特定频率分量”)的力，即从驾驶员向方向盘56给出的驾驶员的转向力的频率分量。
由此方式，在本实施例中，示例了以上4种类型的力。这些力不仅产生自助力转向机构PS和轮胎的振动，还产生自对应于驾驶员的转向操作的力。即，如果对扰动没有衰减，振动可以作为外部输入的力(扰动或噪声)向方向盘56传递。当存在驾驶员的驾驭动作时，驾驶员的转向操作作为向方向盘56的外部输入的力给出。
由此，如上所述，4种类型的力具有20-60Hz(轮胎)、1-30Hz(机械)、0-约100Hz(电动机)、以及0-10Hz(转向)的频带，其具有如图2所示的以频率和增益特性示出的谐振特性。如图2所示，4种力(作为扰动的振动以及驾驶员的转向力)的谐振特性的每一个曲线都具有自己的尖峰或高增益范围。电动机的谐振特性在约80Hz处具有尖峰，轮胎的谐振特性在约20和40Hz处具有两个尖峰，机械部件的谐振特性在约12Hz处具有峰值，转向力的谐振特性在小于12Hz的范围内具有高增益范围。因此，考虑到尖峰位置，能够确定来自电动机的振动、来自机械部件的振动、来自轮胎的振动、以及转向力在频率上依次顺序降低。因此，提供最低频率特性的力是转向力。
与振动抑制控制器20内的上述增益调节器24-26类似，辅助量增益调节器32形成为用辅助量计算器31计算的控制量乘以特定的控制增益。结果，根据给出了多少增益，控制量以没有缩减或有缩减的电信号给出。调节器32的该增益由电压检测器和操作限制器42可控地设定。
在振动抑制控制器20和辅助控制器30中计算的控制量被相加，接着以电信号发送到驱动控制器44。
驱动控制器44从加法器43接收指示相加的控制量的电信号，将其给出到转向电动机54以控制转向电动机54。
驱动电流检测器45设置用于间歇地，即以给定的采样频率采样出命令信号，即提供到转向电动机54的驱动电流。检测的驱动电流接着被给出到振动抑制控制器20作为对应的信号。
另外，电压检测器和操作限制器42经由包括例如具有给定时间常数的CR(电容器和电阻器)电路的噪声消除器41电连接到电池53，并且用于检测电池53的端电压(简称为电池电压)。通过在电压检测器和操作限制器42之前设置噪声消除器41，防止电压检测器和操作限制器42接收电池电压的瞬时错误值。该瞬时错误电压值例如由检测的电池53的电压中的噪声产生。
根据检测的电池53的电压，电压检测器和操作限制器42调节每个增益调节器24-26的增益，使得由于调节增益，驱动控制器44的电力消耗被控制，或被抑制以避免电池53停止供电功能。如果电池53停止供电功能，转向控制器1将不再被驱动。因此通过调节增益防止电池53的这种停止。
由助力转向ECU 10的CPU执行的处理从功能上提供振动抑制控制器20和辅助控制器30，从功能上分别包括计算器21-23和31。如图3A的流程图所示，计算器21-23和31中的每一个(即CPU)执行用于计算力的控制量的一系列处理。
当图3A所示的一系列处理开始时，计算器21-23以及31中的每一个读取来自传感器51和52和/或检测器45的检测的电信号以决定转向电动机54的控制量(步骤S110)。
具体地，振动抑制控制器20内的计算器21-23的每一个具有滤波器和图谱，用于计算抑制为每个计算器规定的频率分量的振动的控制量。同时，辅助控制器30内的计算器31具有另一个滤波器和图谱，例如非线性图谱，用于计算针对辅助驾驶员的转向力的要控制的量。计算器21-23和31内的滤波器被分别给定例如如上所述的20-60Hz(轮胎)、1-30Hz(机械)、0-约100Hz(电动机)、以及0-10Hz(转向)的通带。滤波器用作频率分析器。
在设定控制量之后，在处理结束之前，指示这些量的数据被输出(步骤S120)。
下面参照图3B描述电压检测器和操作限制器42的操作限制处理(即在本实施例中被助力转向ECU 10的CPU执行的操作)。
首先，电压检测器和操作限制器42经由噪声消除器41检测电池53的端电压(电池电压)(步骤S210)。接着，电压检测器和操作限制器42将电池电压施加到内部存储的增益设定图谱，以根据电池电压的值从中读出用于各个计算器21-23和31的增益(步骤S220)。
增益设定图谱的一个示例如图4所示，其中通过指示电池电压的值，唯一确定针对抑制电动机振动、机械振动、轮胎振动、以及助力转向辅助的每一个控制量用于相应的计算器21-23和31的增益。另外，在图4中，5V的电池电压被设定为CPU的最低工作电压。
具体地，施加到用于辅助转向力的控制量的增益，即针对小于10Hz的频率分量，如图4的线(a)所示设定，其中在电池电压高于12V的范围内增益保持为“1”，随着电池电压从12V减小到10V连续地从“1”减小到“0”。另外，在电池电压小于10V的范围内该增益被强制设定为0。
施加到用于抑制机械振动的控制量的增益，即针对1到30Hz的频率分量，如图4的线(b)所示设定，其中在电池电压高于8V的范围内增益保持为“1”，随着电池电压从8V减小到7V连续地从“1”减小到“0”。另外，在电池电压小于7V的范围内该增益被强制设定为0。
施加到用于抑制轮胎振动的控制量的增益，即针对20到60Hz的频率分量，如图4的线(c)所示设定，其中在电池电压高于10V的范围内增益保持为“1”，随着电池电压从10V减小到8V连续地从“1”减小到“0”。另外，在电池电压小于8V的范围内该增益被强制设定为0。
施加到用于抑制电动机振动的控制量的增益，即针对0(即DC分量)到约100Hz的频率分量，如图4的线(d)所示设定，其中在电池电压高于7V的范围内增益保持为“1”，当电压减小到小于7V时急剧地减小到0。
由此方式，图4所示的线(a)-(c)每一个示出连续减小，但这仅仅是示例。可代替的是每个线以一个或更多个阶梯减小，但其也包括在单调减小之内。
从图4可以理解，电池53的端电压代表其一种供电能力，当它开始减小时，频率相对较低的力被尽量早地设定为很小。
实际上，当假设电池53的端电压是约11.4V时，辅助量增益调节器32的增益设定为0.75，而其它增益调节器24-26的增益仍设定为1。结果，来自辅助量计算器31的要给出到加法器43的控制量减少为0.75倍，而来自其它计算器21-23的控制量给出到加法器43而没有任何缩减。
当假设电池53的端电压是约9.15V时，辅助量增益调节器32的增益已经设定为0，轮胎振动增益调节器24的增益设定为0.5，而剩余的增益调节器25和26的增益仍保持为1。结果，来自辅助量计算器31的要给出到加法器43的控制量减少为0，来自轮胎振动抑制计算器21的控制量也减小为其一半。另外来自机械振动抑制计算器22和电动机振动抑制计算器23的控制量，针对具有相对更高的频率分量(并且其频带更宽)的力，被给出到加法器43而没有任何缩减。
如图4所示，随着电池电压减小，在前一增益的减小控制完成之后，针对除了(a)所示的转向力之外由于振动导致的力的每个增益的减小立即开始(指图4所示的(c)、(b)和(d))。
另外，图4所示的图，即增益设定图谱，能够变化为其它模式。在图4中所绘出的增益曲线(b)-(d)甚至(a)-(d)的顺序可以根据设备的设计任意改变。例如，可以设计为使得随着电池电压减小，可以在用于抑制轮胎振动的增益曲线(c)之前减小用于抑制机械振动的增益曲线(b)。即，能够任意选择减小针对4种类型的频带的增益的顺序。
(实验)
进行了用于证明根据本实施例的增益设定的实验。即，进行了实验以确认对具有更低频率分量的力的较早的和正抑制。
实验结果如图5A和5B所示。图5A包括两幅图，第一个图(上半幅图)指示车辆速度、侧滑率的幅度、以及横向加速度的幅度随时间的时域变化，第二个图指示根据针对每个频带的控制量的电力消耗的时域变化。在另一方面，图5B说明助力转向的控制量的缩减和电力消耗之间的关系。
图5A所示的结果是通过测量和描绘转向控制器1在车辆速度恒定为65km/h(18m/s)并且方向盘以大约6秒为间隔向左和向右转动的条件下消耗的电力的数据获得的。另外，在获取图5A所示的数据时，全部增益调节器24-26和32设定的增益为“1”。
具体地，在图5A的下半幅图中，画出了每个频带的控制量。即，相互分离地画出了i)根据辅助量计算器31计算的辅助控制量(以辅助量画出)的电力消耗，ii)根据机械振动抑制计算器22计算的机械振动抑制控制量(以机械振动抑制量画出)的电力消耗，以及iii)根据轮胎振动抑制控制计算器21计算的轮胎振动抑制控制量(以轮胎振动抑制量画出)的电力消耗。由于实验显示出根据电动机振动抑制计算器23计算的电动机振动抑制控制量的电力消耗几乎与轮胎振动抑制量相同，在图5A中省略了对其描绘。
图(图5A的下半幅图)中明显地示出每次方向盘56被向左或向右转动时，电力消耗量以辅助量、机械振动抑制量、轮胎振动抑制量以及电动机振动抑制量(尽管在图5A中未示出此图)的顺序增大。电力消耗的总量的平均值是67.4W，辅助量、机械振动抑制量、以及轮胎转动抑制量之间的比大约为15∶3∶1。
在根据本发明的实施例中，发明人的研究揭示出随其施加的控制量的振动的频率分量越低，要求的电力消耗越大。由此，发明人想到一个想法，即当电池53处于供电功能下降状态时，至少抑制(或减小)用于抑制具有较低频率分量的振动的控制量将导致电池53的电能节省，同时维持目标装置的多种功能依靠来自电池53的电力工作。
根据上述想法，对电力消耗(平均功率)进行了测量以对其中没有进行增益调节而进行正常操作、辅助量(消耗最大的电力)减小50％、以及辅助量减小100％的状态进行比较。其结果在图5B中示出。
如图5B所示，当辅助量没有减小时(即正常操作状态)，电力消耗的量是67.4W，而当辅助量从正常操作状态减小50％时，电力消耗的量是58.5W。由此，揭示出与不减小辅助量的情况相比，电力消耗减小约13％。此外，辅助量减小100％后导致电力消耗的量为10.3W。这显示出与不减小辅助量的情况相比，电力消耗减小约85％之多。
因此揭示出减小要施加到具有最低频率分量(或其频带最低)的振动的辅助量很难使电池53丧失供电功能，而仍然维持依靠电池53的针对剩余功能的控制量。
如上所述，根据本发明的转向控制器1具有助力转向ECU 10，其CPU的处理可总结如下。
根据力矩传感器51和驱动电流传感器45的检测结果，多个计算器21-23和31分别计算针对具有彼此不同的频率分量(即频带)的多个类型的振动的转向控制的量。这些计算结果被驱动控制器44使用以通过可控方式驱动向方向盘56提供转向辅助力的转向电动机54。在这些操作期间，电压检测器和操作限制器42检测电池状态，即，电池53的端电压。随着检测的电池状态示出电池53中的供电功能的减弱进一步发展，通过增益调节器24-26和32，使针对频率分量(频带)相对较低的外力的转向控制的量单调减小(即线性单步)。
因此，在电池53降低其供电功能的状态下，针对频率分量(即频带)相对较高的外力的转向辅助控制仍然继续。因此能够防止或抑制全部外力中具有相对较高频率分量的外力强烈地影响驾驶员对方向盘56的可操作性。在保持方向盘56的可操作性的同时能够防止电池53丧失其供电功能。
此外，在转向控制器1中，使用力矩传感器51和速度传感器52的检测结果，辅助量计算器31计算放大具有特定频率分量(即约小于10Hz)的外力(即驾驶员的转向力)的转向控制量。除了上述减小调节之外，在转向控制器1中，使用力矩传感器51和驱动电流检测器45的检测结果，计算器21-23计算衰减(抑制)频率分量高于驾驶员的转向力的特定频率分量的外力的转向控制量。
作为上述计算的结果，转向控制器1能够放大具有相对较低的特定频率的力分量，即驾驶员的转向力分量。由此，驾驶员的转向操作被适当地辅助，给予驾驶员良好的转向感受。
在本转向控制器1中，也可以说具有高于特定频率分量的部分频率分量的外力被衰减(抑制)。由此能够防止或抑制这种外力的振动分量传递到方向盘56。
具体地，当电池53进入退化功能状态时，辅助量计算器31减少转向控制量，同时其它计算器23-23保持它们的转向控制量。因此，甚至在电池53的这种退化功能状态下，也能够抑制馈入到方向盘56的振动。
此外，当计算器21-23和31分别从力矩传感器51和驱动电流检测器45、以及力矩传感器51和速度传感器52接收检测结果时，计算器21-23和31使用滤波信号查找图谱以获得用于转向的控制量。
由此，能够根据力矩传感器51和驱动电流检测器45的检测结果容易地确定转向控制量，因此，与利用复杂的计算技术高度分析这些检测结果相比，能够简化用于获得转向控制量的配置或计算。
在转向控制量的这种运算中，电压检测器和操作限制器42检测电池状态，即电池53的端电压。当检测的电池状态显示电池53的供电能力下降时，电压检测器和操作限制器42还用作电力节省的限制器。即，随着这种下降发展，增益调节器24-26和32以升序(即从较低频率分量到较高频率分量)的顺序减小。由此，来自计算器21-23和31的控制量也以此顺序减小。
因此，在电池53的供电能力减少时，针对具有较低频率分量的力的控制量按照上述升序依次降低，即按照其中要控制的力或振动消耗电池53更多的电力的降序。供电能力降低的越严重，对电池53的电力消耗越小。因此，能够稳定地防止电池53停止其供电功能。
此外，电压检测器和操作限制器42使增益调节器24-26和32用来自计算器21-23和31的输出乘以0到1的系数(增益)，由此能够分别减小从计算器21-23和31的输出。因此，转向控制器1在实现电压检测器和操作限制器42和增益调节器24-26和32中进一步简化其结构。
电压检测器和操作限制器42用于检测指示电池状态的电池53的端电压。与其它装置相比，能够简单和容易地检测电池状态。
另外，转向控制器1具有连接到电池53的用于从电池53的输出消除AC分量的噪声消除器41。转向控制器1能够独立于电池电压的瞬时值在其转向操作中被控制。噪声消除器41可以使用对电池电压的波进行软件处理而产生。
(修改例)
上述实施例不能被限制于以上说明的结构，而是可发展为各种修改的结构，只要这些修改落入本发明的技术范围。
例如，如何减小转向控制量能够被修改为其它方式。在上述实施例中，随着电池53的供电能力下降，转向控制量连续地减小。但这仅仅是示例。一种代替是随着电池53的供电能力(例如电池电压)下降，转向控制量分阶段减小，例如一个阶段或更多阶段。
另一个修改涉及检测哪种物理值用作指示“电池状态”的参数。在上述实施例中，该参数是电池53的电压。不同于电池端电压，可以使用电池53的充电电压、退化状态、供电量(电流量)或其它因素作为这种参数，只要这种量能够被检测用来表示电池53的供电状态。
另一个修改涉及调节控制量以减少电池53的电力消耗。在这一方面，上述实施例采用由计算器21-23和31(特别是计算器31)计算的控制量与增益相乘的方式。然而这不是唯一的方案。不超出对每个控制量先前设定的限制，可以通过削减控制量而将控制量控制到其先前设定的限制。
在此限制方法中，可能会在驾驶员并未期待的时刻减少辅助转向的量。然而，考虑到辅助力的这种突然变化将向驾驶员给予不舒适的操作感受，上述的增益相乘方法比限制方法更好。
另一个修改涉及控制量的计算。在上述实施例中，如图3A所示，根据来自力矩传感器51和驱动电流检测器45(或速度传感器52)的检测结果参照图谱确定控制量。代替地，从检测结果提取分配到计算器21-23和31的各个频带，接着计算控制量以放大或衰减每个频带的振动(力)。
在此情况下，转向控制器执行图6所示的流程图。
首先，从检测的各种信号提取转向控制器所需的频率分量的信号(步骤S510)。例如，辅助量计算器31放大具有小于10Hz的频率的信号，因此需要为此处理提取的频率分量小于10Hz。对于机械振动抑制计算器22，要提取的频率分量是1-30Hz。此外，如果需要抑制来自作为车辆本体的弹簧系统的振动，需要为未示出的计算器提取1-5Hz的频率分量。
接着计算针对提取的频率分量的控制量(步骤S520)。由于抑制计算器21-23是用于抑制来自方向盘之外的振动，因此控制量例如基于通过将输入的频率分量的信号波取反所获得的波。另一方面，辅助量计算器31检测小于10Hz的信号，并且计算控制量以使得针对频率小于10Hz的驾驶员的转向力的辅助量更大。
在控制量计算处理结束前，计算的控制量输出到加法器43(步骤S530)。
在根据本修改例的转向控制器中，当输入由“力矩传感器51和驱动电流检测器45”或“力矩传感器51和速度传感器54”检测的信号时，计算器21-23和31分析输入的信号的频率分量，接着根据分析的频率分量计算用于驾驶员的转向操作的控制量。
以此方式，当外力和/或驾驶员的转向力输入时，转向控制器对输入的力进行频率分析，由此，能够更精确地计算更适合输入的力的转向控制量。
图7示出另一修改例，其中本发明的另一方面在实际中缩减为转向控制器1A。转向控制器1A没有噪声移除器以及电压检测器和操作限制器，而具有增益控制器61，其从外部电力管理设备60接收指示电池53的供电能力裕量的信息。设备60具有已知的结构，并且能够提供关于内阻、指示电池的充电率的充电状态(state of charge，SOC)、指示电池的剩余容量的健康状态(state of health，SOH)、和/或示出电池53的供电状态的其它因素的信息。
在此情况下，图4的横轴应为电池53的“供电裕量”来代替电池电压。随着“供电裕量”沿着图4的横轴向右移动，该量变大。增益设定线以与上述相同的方式设定。因此，增益控制器61以与图4所示的类似的方式通过参考增益设定图谱根据“供电裕量”读取增益。由此，转向控制器1A中的增益控制器61例如通过与给定的阈值相比较能够确定电池53的供电能力的裕量，接着如上述实施例所描述的，调节增益调节器24-26和32的增益。因此能够获得与上述实施例相同或类似的优点。特别地，用于增益调节的因素不仅限于电池电压，因此用于调节的因素的选择范围更宽，能够为该控制器提供普遍的灵活性。
在上述实施例中，示出当前电池电压的信息仍可用作电池53的供电能力的裕量，来替代利用来自电力管理设备60的上述各种信息。
本发明可以以多种其它形式实现，而不偏离其实质。因此至此描述的实施例和修改例意在仅仅是示例性的而不是限制性的，因为本发明的范围由所附的权利要求限定而不是由说明书限定。因此落入权利要求的范围内的全部变化或其等价物意在由本发明的权利要求覆盖。

Claims (17)

1.一种用于控制安装在车辆内的装置的控制器，所述装置具有被驾驶员操作以接收驾驶员的操作力的操作构件、以及向所述操作构件给予辅助力的辅助机构，所述辅助机构由安装在车辆内的电池供电，所述控制器包括：
力检测器，检测施加到所述装置的力，施加的力包括驾驶员的操作力；
计算器，根据力检测器检测的结果，计算向所述装置给予的辅助力的控制量，所述控制量针对所施加的其频带彼此至少部分不同的每一种类型的力计算；
驱动器，根据所述计算器计算的控制量驱动所述辅助机构；
电池状态检测器，检测电池的工作状态；以及
调节器，调节所述控制量，使得随着计算的电池状态在电池供电功能上降低，施加的力中具有特定频率分量的特定力的控制量减小。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中
所述装置是安装在车辆内并且由电池供电的转向设备，所述操作构件是所述转向设备的方向盘，所述方向盘被车辆上的驾驶员操作，所述辅助机构是助力转向机构，并且所述特定力是用作驾驶员的操作力的驾驶员的转向力，
其中所述助力转向机构包括由所述驱动器驱动且由电池供电的电动机。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中
所述特定力是用作驾驶员的操作力的驾驶员的转向力，并且所述特定频率分量是驾驶员的转向力的频率，其频带至少部分地低于由所述检测器检测的力中的其它力。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中
所述计算器包括：第一计算装置，用于根据所述力检测器检测的结果计算针对具有特定频率分量的特定力的第一控制量，第一控制量是所述控制量的一部分；以及第二计算装置，用于根据所述力检测器检测的结果计算针对具有高于所述特定频率分量的频率分量的力的第二控制量，第二控制量是所述控制量的一部分并且用于衰减具有高于所述特定频率分量的频率分量的力。
5.根据权利要求4所述的控制器，其中第一和第二计算装置包括滤波器，在所述滤波器中针对力检测器检测的力的频率分量的每个频带检测结果被滤波。
6.根据权利要求4所述的控制器，其中第一和第二计算装置中的至少一个配置为分析力检测器检测的力的频率以及根据力的分析结果计算第一和第二控制量中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述调节器配置为调节所述控制量，使得随着计算的电池状态在电池的供电功能上下降，针对每个施加的力的量按照以力检测器检测的每个力的频率分量的每个频带所预先设定的预定顺序减小。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中所述预定顺序是预先设定的其中每个力的频率分量变高的升序。
9.根据权利要求7所述的控制器，其中所述预定顺序是预先设定的按照除了所述特定力之外的力的频率分量设计的顺序。
10.根据权利要求7所述的控制器，其中所述调节器适用于调节所述控制量使得针对每个施加的力的控制量单调减小。
11.根据权利要求1所述的控制器，其中所述调节器包括用于将计算的控制量乘以根据检测的电池状态确定的0到1之间的系数的装置。
12.根据权利要求1所述的控制器，其中所述电池状态检测器适用于检测电池的端电压作为电池状态。
13.根据权利要求12所述的控制器，包括噪声消除器，设置在所述电池和电池状态检测器之间，用于从电池的输出消除交流分量。
14.一种用于控制安装在车辆内的装置的控制器，所述装置具有被驾驶员操作以接收驾驶员的操作力的操作构件、以及向所述操作构件给予辅助力的辅助机构，所述辅助机构由安装在车辆内的电池供电，所述控制器包括：
力检测装置，用于检测施加到所述装置的力，施加的力包括驾驶员的操作力；
计算装置，用于根据力检测装置检测的结果，计算向所述装置给予的辅助力的控制量，所述控制量针对所施加的其频带彼此至少部分不同的每一种类型的力计算；
驱动装置，用于根据所述计算装置计算的控制量驱动所述辅助机构；
电池状态检测装置，用于检测电池的工作状态；以及
调节装置，用于调节所述控制量，使得随着计算的电池状态表现出在电池供电功能上降低，施加的力中具有相对较低频率分量的特定力的控制量单调减小。
15.一种用于控制安装在车辆内的装置的控制设备，所述装置允许驾驶者操作，所述控制设备包括：
检测装置，用于检测向所述装置给出的力；
控制装置，用于响应于驾驶者的操作和检测装置的检测结果中的至少一个，针对每个频带控制将要由所述装置控制的力的量；
估计装置，用于估计所述控制设备可用的电力的裕量；以及
选择装置，用于根据估计装置的估计结果选择频带，所述频带是被所述控制装置控制的力的量要减小的频带。
16.根据权利要求15所述的控制设备，其中
所述装置是安装在车辆内并由安装在车辆内的电池供电的转向设备。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其中所述选择装置以随着所述裕量降低频带变高的顺序选择频带。
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