CN103935397B - 电动助力转向设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种电动助力转向设备。控制设备基于转向转矩Th来计算第一辅助分量Ta1。控制设备基于理想模型来根据转向转矩Th和第一辅助分量Ta1计算转角命令值θp^*，执行用于使实际的转角θp与转角命令值θp^*相匹配的转角反馈控制，并计算第二辅助分量Ta2。控制设备将第二辅助分量Ta2加到第一辅助分量Ta1上以计算辅助命令值Tas。当实际的转角θp与转角命令值θp^*之间的偏差Δθp在允许范围之外时，控制设备改变理想模型，以从辅助命令值Tas中去除第二辅助分量Ta2并且增强转角反馈控制系统的收敛。

Description

电动助力转向设备

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向设备，该设备用于向车辆的转向机构施加电机的辅助转矩以辅助司机进行转向操作。

背景技术

在日本专利4453012中描述了这种电动助力转向设备。日本专利4453012中的电动助力转向设备设置有用于基于转向角来设置目标转向转矩的第一参考模型、和用于基于转向转矩来设置转向系统的目标转角的第二参考模型。基于由这两个参考模型（理想模型）设置的控制信号（辅助命令值）来控制对电机的驱动。在这样的情况下，执行转矩反馈控制以使实际的转向转矩遵循目标转向转矩。然后将通过转矩反馈控制获得的第一辅助分量包括在辅助命令值中，以使得可以总是将转向转矩设置在最佳值处。此外，执行转角反馈控制以使实际转角遵循目标转角。然后将通过转角反馈控制获得的第二辅助分量包括在辅助命令值中，以使得可以抵消转向轮（steerable wheel）的反向输入振动。

然而，对于日本专利4453012中描述的电动助力转向设备，在执行转角反馈控制时，实际转角与目标转角之间的偏差有时显著增大。在这样的情况下，控制变得不稳定。也就是说，当实际转角与目标转角之间的偏差太大时，无法施加与偏差对应的辅助转矩。当在这样的情形下继续进行转角反馈控制时，引起辅助转矩的不足并且无法计算适合的目标转角。相应地，控制变得不稳定。在这样的情况下，期望从辅助命令值中去除第二辅助分量以便稳定控制。还期望在从辅助命令值中去除第二辅助命令值的情况下继续计算第二辅助分量。以这样的方式，当实际转角与目标转角之间的偏差的增大被减小并且第二辅助分量再次被包括在辅助命令值中时，可以缩短转角反馈控制的建立时间。

另一方面，当如上所述第二辅助分量被从辅助命令值中去除时，控制系统的特性大幅改变。此处，鉴于控制系统中的收敛而设置理想模型。然而，当控制系统的特性改变时，变得难以确保收敛并且可能在理想模型中出现自激振动。当在理想模型中发生自激振动时，无法计算适合的目标转角。因此，当实际转角与目标转角之间的偏差的增大被减小并且第二辅助分量再次被包括在辅助命令值中时，转角反馈控制的建立时间变长，并且辅助转矩变得不稳定。这会引起司机的不适。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动助力转向设备，其可以抑制理想模型中自激振动的发生，并且消除司机的不适。

为了实现以上目的，本发明的第一方面提供一种电动助力转向设备。该电动助力转向设备设置有用于向车辆的转向机构施加电机的辅助力的辅助机构、和用于基于辅助命令值来控制电机的驱动的控制单元。该控制单元具有：基本辅助分量计算单元，用于基于施加至所述转向机构的转向转矩来计算第一辅助分量；转角命令值计算单元，用于基于与输入信息相对应的、通过对转向轮的理想转角进行建模而获得的理想模型来计算转角命令值，所述输入信息包括施加至所述转向机构的转向转矩；转角反馈控制单元，用于通过执行使所述转向轮的转角与所述转角命令值相匹配的转角反馈控制来计算第二辅助分量；以及辅助命令值计算单元，用于基于通过将所述第二辅助分量加到所述第一辅助分量上而获得的值来计算所述辅助命令值。当转向轮的转角与转角命令值之间的偏差在允许范围之外时，控制单元从辅助命令值中去除第二辅助分量，并且改变理想模型以增强转角反馈控制系统中的收敛。

附图说明

图1是用于示出根据本发明的电动助力转向设备的实施例的框图；

图2是用于示出组成电动助力转向设备的电机控制设备的框图；

图3是组成电机控制设备的微型计算机的框图；

图4是示出转向转矩、车速与第一辅助分量之间的关系的图；

图5是组成电机控制设备的转角命令值计算单元的框图；以及

图6是用于示出组成电机控制设备的道路信息补偿单元的框图。

具体实施方式

以下描述将参照图1至图6来说明本发明的电动助力转向设备。

如图1所示，电动助力转向设备设置有转向机构1和辅助机构2。转向机构1基于司机对方向盘10的操作来转动转向轮15。辅助机构2辅助司机的转向操作。

转向机构1设置有与方向盘10整体地旋转的转向轴11。转向轴11的下端经由齿轮齿条式机构12与齿条轴13连接。齿条轴13的两端与拉杆14连接。当转向轴11通过司机的转向操作旋转时，转向轴11的旋转运动经由齿轮齿条式机构12被转换为齿条轴13的往复线性运动。此外，齿条轴13的往复线性运动经由拉杆14传递至转向轮15。以这样的方式，转向轮15的转角θp改变，并且车辆行进方向改变。

辅助机构2设置有用于向转向轴11施加辅助转矩的电机20。电机20由三相交流电机组成。电机20的旋转经由齿轮机构21传递至转向轴11。以这样的方式，电机转矩被施加给转向轴11，因此，辅助了司机的转向操作。

电动助力转向设备设置有用于对方向盘10的操作量或车辆状态量进行检测的各种传感器。转向轴11设置有转矩传感器4。转矩传感器4对在司机的转向操作期间施加至转向轴11的转向转矩Th进行检测。车辆设置有用于对车辆的行进速度V进行检测的车速传感器5。电机20设置有用于检测电机20的旋转角θm的旋转角传感器6。来自这些传感器的输出被输入到作为控制单元的电机控制设备3中。电机控制设备3基于来自各个传感器的输出来控制对电机20的驱动。

如图2所示，电机控制设备3设置有逆变电路30以及用于通过PWM（脉宽调制）驱动逆变电路30的微型计算机31。逆变电路30将从车内电池等的电源电压“+Vcc”提供的直流电流转换为由U相位、V相位以及W相位组成的三相交流电流。

逆变电路30基于来自微型计算机31的PWM驱动信号将从电源提供的直流电流转换为三相交流电流。三相交流电流经由馈线WL被提供至电机20。馈线WL设置有用于检测流过馈线WL的每个相电流值I的电流传感器32。来自电流传感器32的输出被输入到微型计算机31中。

微型计算机31还输入来自转矩传感器4、车辆传感器5以及旋转角传感器6的输出。微型计算机31基于各个传感器所检测的转向转矩Th、车速V、电机旋转角θm以及每个相电流值I来生成PWM驱动信号。通过向逆变电路30输出PWM驱动信号，微型计算机31通过PWM驱动逆变电路30并且控制电机20的驱动。

接着，将参照图3的控制块详细描述微型计算机31对电机20的驱动控制。

如图3所示，微型计算机31设置有辅助命令值计算单元40。辅助命令值计算单元40基于转向转矩Th、车速V以及电机旋转角θm来计算辅助命令值Tas。

辅助命令值计算单元40设置有基本辅助分量计算单元41。基本辅助分量计算单元41基于转向转矩Th以及车速V计算作为辅助命令值Tas的基本分量的第一辅助分量Ta1。基本辅助分量计算单元41通过利用图4所示的映射根据车速V和转向转矩Th计算第一辅助分量Ta1。如图4所示，第一辅助分量Ta1的绝对值随着转向转矩Th的绝对值变大或随着车速V变低而被设置在较大的值处。

如图3所示，辅助命令值计算单元40进行校正，以从基本辅助分量计算单元41所计算的第一辅助分量Ta1的值中减去校正值Tr。经校正的第一辅助分量Ta1'被输出至转角命令值计算单元42。

转角命令值计算单元42除了输入经校正的第一辅助分量Ta1'之外，还输入转向转矩Th。转角命令值计算单元42将第一辅助分量Ta1'加到转向转矩Th上以获得驱动转矩Td。转角命令值计算单元42基于与驱动转矩Td对应的通过对理想转角进行建模而获得的理想模型来计算转角命令值θp^*。转角命令值θp^*是转角θp的目标值。

如图1所示，电机20经由齿轮机构21与转向轴11连接。因此，电机旋转角θm和转向轴11的旋转角彼此相关。此外，电机旋转角θm和转向轮15的转角θp也彼此相关。如图3所示，辅助命令值计算单元40设置有转角计算单元44。转角计算单元44通过利用以上相关性根据电机旋转角θm计算转向轮15的实际转角θp。辅助命令值计算单元40计算转角命令值θp^*与实际转角θp之间的偏差Δθp（=θp^*-θp）。偏差Δθp被分别输出至转角反馈控制单元43和切换确定单元46。

转角反馈控制单元43基于偏差Δθp执行反馈控制以使实际转角θp与转角命令值θp^*匹配，并且生成第二辅助分量Ta2。

切换确定单元46基于偏差Δθp而向转角命令值计算单元42和道路信息补偿单元45输出第一切换信号或第二切换信号。更具体地，当偏差Δθp在预定的允许范围内时，切换确定单元46输出第一切换信号。当偏差Δθp在允许范围之外时，切换确定单元46输出第二切换信号。偏差Δθp的允许范围是偏差Δθp的以下范围：在使用要稍后描述的第一理想模型的状态下，该范围可以确保转角反馈控制的稳定性。通过试验等预先设置该范围。

接着，将详细描述转角命令值计算单元42的理想模型。

理想模型分为EPS侧理想模型和车辆侧理想模型。EPS侧理想模型取决于组成电动助力转向设备的每个元件（例如，转向轴11或电机20）的特性。车辆侧理想模型取决于安装有电动助力转向设备的车辆侧的特性。EPS侧理想模型可以由与转角θp的一阶时间微分值θp'成比例的粘性项以及与转角θp的二阶时间微分值θp''成比例的惯性项组成。粘性项由在转向机构1与包围转向机构1的壳体等之间作用的摩擦等决定。惯性项由在司机的转向操作期间发生在转向机构1中的惯性运动决定。

另一方面，车辆侧理想模型可以由与转角θp成比例的弹性项（spring term）组成。弹性项由车辆的悬架（suspension）或车轮定位（wheel alignment）的规格、转向轮15的抓地力（grip force）等决定。在本实施例中，将作为第一辅助分量Ta1'和转向转矩Th的相加值的驱动转矩Td建模为弹性项、粘性项以及惯性项的总和。也就是说，在作为弹性项的比例常数的弹性系数被表示为K、作为粘性项的比例常数的粘性系数被表示为C、并且作为惯性项的比例常数的惯性矩被表示为J的情况下，利用以下表达式（1）对驱动转矩Td建模。

Td=K×θp+C×θp'+J×θp''…（1）

转角命令值计算单元42通过使用表达式（1）来根据驱动转矩Td计算转角命令值θp^*。更具体地，如图5所示，首先，转角命令值计算单元42将经校正的第一辅助分量Ta1'加到转向转矩Th上，以计算驱动转矩Td。接着，转角命令值计算单元42从驱动转矩Td中减去弹性项“K×θp^*”和粘性项“C×θp^*'”，以计算惯性项“J×θp^*''”。然后，转角命令值计算单元42将惯性项“J×θp^*"”除以惯性系数J，以计算二阶时间微分值θp''。然后，转角命令值计算单元42对二阶时间微分值θp"进行积分以计算一阶时间微分值θp'。转角命令值计算单元42进一步对一阶时间微分值θp'进行积分以计算转角命令值θp^*。

此外，转角命令值计算单元42设置有用于改变理想模型的模型改变单元42a。模型改变单元42a通过选择性地切换弹性系数K和粘性系数C来改变理想模型。如图5中的实线所示，模型改变单元42a通常将理想模型的弹性系数K和粘性系数C分别设置在第一弹性系数K1和第一粘性系数C1处。使用第一弹性系数K1和第一粘性系数C1的理想模型在下文中将被称为第一理想模型。鉴于第二辅助分量Ta2被包括在辅助命令值Tas中的情况的转角反馈控制系统中的收敛而通过实验来预先设置第一理想模型，以获得期望的转向感。

当在使用第一理想模型的状态下输入来自切换确定单元46的第二切换信号时，如图5中虚线所示，模型改变单元42a将理想模型的弹性系数K和粘性系数C分别改变为第二弹性系数K2和第二粘性系数C2。使用第二弹性系数K2和第二粘性系数C2的理想模型在下文中将被称为第二理想模型。鉴于第二辅助分量Ta2未被包括在辅助命令值Tas中的情况的转角反馈控制系统中的收敛而通过实验等来预先设置第二理想模型。

已经通过聚焦于以下事实而做出了本实施例：主要由表达式（1）的弹性项和粘性项来确定理想模型的收敛特性。因此，通过将弹性系数K从第一弹性系数K1改变为第二弹性系数K2并将粘性系数C从第一粘性系数C1改变为第二粘性系数C2而改变了理想模型的特性并抑制了理想模型内部的自激振动。此外，当输入来自切换确定单元46的第一切换信号时，模型改变单元42a将理想模型从第二理想模型返回至第一理想模型。

如上所述，转角命令值计算单元42通过使用第一理想模型或第二理想模型来设置转角命令值θp^*。也就是说，图3所示的转角反馈控制单元43基于与第一理想模型对应的转角命令值θp^*或者与第二理想模型对应的转角命令值θp^*来设置第二辅助分量Ta2。然后，辅助命令值计算单元40将经校正的第一辅助分量Ta1'与第二辅助分量Ta2相加，以计算辅助命令值Tas。辅助命令值计算单元40将辅助命令值Tas输出至电流命令值计算单元50。

电流命令值计算单元50基于辅助命令值Tas来计算d/q坐标系中的q轴上的电流命令值Iq^*。电流命令值计算单元50将电流命令值Iq^*输出至PWM驱动信号生成单元60。在本实施例中，d轴上的电流命令值Id^*被设置在“0”处。电流命令值计算单元50也将电流命令值Id^*输出至PWM驱动信号生成单元60。

除了来自电流命令值计算单元50的电流命令值Id^*和Iq^*之外，PWM驱动信号生成单元60还输入每个相电流值I和电机旋转角θm。PWM驱动信号生成单元60通过使用电机旋转角θm而将每个相电流值I转换成d/q坐标系中的d轴电流值和q轴电流值。然后，PWM驱动信号生成单元60基于电流值与电流命令值之间的偏差执行反馈控制，以使得d轴电流值变成电流命令值Id^*且q轴电流值变成电流命令值Iq^*，并且生成PWM驱动信号。以这样的方式，逆变电路30执行PWM驱动，并且辅助转矩被从电机20施加至转向轴11。

使用这样的结构，通过转角反馈控制生成的第二辅助分量Ta2被包括在辅助命令值Tas中。因此，转向轮15的转角θp被控制为遵循转角命令值θp^*。以这样的方式，转角θp被维持在转角命令值θp^*，因此，可以精确地抑制由干扰引起的转向机构1的振动。此外，通过任意地调节图5所示的转角命令值计算单元42中的弹性系数K1和K2、粘性系数C1和C2、以及惯性系数J的各个值，无论安装有电动助力转向设备的车辆的实际特性如何，都可以可控地形成任何特性。也就是说，通过使用第一理想模型，可以实现期望的转向感。此外，通过使用第二理想模型，可以有效抑制理想模型中的自激振动。

另一方面，辅助命令值计算单元40设置有道路信息补偿单元45，该道路信息补偿单元45用于基于第二辅助分量Ta2和车速V来计算校正值Tr。

如图6所示，道路信息补偿单元45设置有增益计算单元45a和切换单元45b。增益计算单元45a基于车速V来计算增益Kr。在车速V处于“0≤V＜V1”的范围内的低速行进中，增益计算单元45a将增益Kr设置在“1”处。在车速V处于“V1≤V＜V2”的范围内的中速行进中，增益计算单元45a使增益Kr随着车速V变高而在从“1”到“0”的范围内线性降低。在车速V处于“V2≤V”的范围内的高速进行中，增益计算单元45a将增益Kr设置在“0”处。

道路信息补偿单元45将第二辅助分量Ta2乘以由增益计算单元45a计算出的增益Kr，以计算校正值Tr。也就是说，校正值Tr根据车速V在“0≤Tr≤Ta2”的范围内改变。因此，经校正的第一辅助分量Ta1'变成“Ta1－Kr·Ta2”。相应地，辅助命令值Tas变成“Ta1+（1－Kr）·Ta2”。如上所述，道路信息补偿单元45是如下的控制单元：该控制单元用于使包括在辅助命令值Tas中的第二辅助分量Ta2的绝对值随着车速V变慢而降低。

利用这样的结构，在低速行进中第二辅助分量Ta2被从辅助命令值Tas中去除。因此，由转角反馈控制引起的辅助转矩不再对转向轴11起作用。相应地，来自转向轮15的反向输入转矩被传递至司机而没有被抵消。因此，司机可以获得道路表面状态（道路信息）。随着车速V变高，包括在辅助命令值Tas中的第二辅助分量Ta2变大，并且由转角反馈控制引起的辅助转矩更可能对转向轴11起作用。特别地，在车速V等于或高于速度V2的高速行进中，可以利用由转角反馈控制引起的辅助转矩来抵消来自转向轮15的反向输入转矩。以这样的方式，可以精确地确保高速行进中车辆行进的稳定性。

另一方面，切换单元45b基于来自切换确定单元46的输出信号对增益Kr进行切换。更具体地，当切换确定单元46的输出信号为第一切换信号时，切换单元45b将增益Kr设置在增益计算单元45a的计算结果处。当来自切换判断单元46的输出信号为第二切换信号时，如图6中虚线所示，切换单元45b将增益Kr设置在固定值“1”处。

接着，将对本实施例的电机控制设备3的动作进行说明。

如图5所示，司机可以通过将转角命令值计算单元42的理想模型设置在第一理想模型处获得期望的转向感。然而，当在执行转角反馈控制时意外的干扰被输入到转向系统中时，实际的转角θp与转角命令值θp^*之间的偏差Δθp有时显著增大。在这样的情况下，控制变得不稳定。这导致理想模型中的自激振动。也就是说，当偏差Δθp太大时，无法施加与偏差Δθp对应的辅助转矩。当在这样的情况下继续进行转角反馈控制时，可能引起辅助转矩的不足。在这样的情况下，转角命令值计算单元42无法计算合适的转角命令值θp^*。因此，第二辅助分量Ta2变得不稳定，并且变得无法确保转角反馈控制系统的稳定性。

例如，在偏差Δθp由于理想模型中的自激振动而增大得超过预定的允许范围并且使用第一理想模型的状态下，有时变得难以确保转角反馈控制系统的稳定性。对此，在本实施例中，切换确定单元46向道路信息补偿单元45输出第二切换信号。以这样的方式，道路信息补偿单元45的切换单元45b将增益Kr设置在固定值“1”处。因此，第二辅助分量Ta2被从辅助命令值Tas中去除。结果，甚至当第二辅助分量Ta2不稳定时，影响也不会反映在辅助命令值Tas中。因此，可以获得更稳定的转向感。当偏差Δθp返回到预定的允许范围时，切换确定单元46向道路信息补偿单元45输出第一切换信号。以这样的方式，道路信息补偿单元45的切换单元45b将增益Kr设置在增益计算单元45a的计算结果处。因此，第二辅助分量Ta2被包括在辅助命令值Tas中。以这样的方式，可以精确地确保司机的转向感。

当增益Kr被设置在固定值“1”处时，继续由转角命令值计算单元42进行的转角命令值θp^*的计算以及由转角反馈控制单元43进行的第二辅助分量Ta2的计算。以这样的方式，甚至当第二辅助分量Ta2再次被包括在辅助命令值Tas中时，转角命令值计算单元42和转角反馈控制单元43也可以基于直到该点获得的计算结果来计算转角命令值θp^*和第二辅助分量Ta2。以这样的方式，与停止第二辅助分量Ta2的计算的情况相比，理想模型的切换的建立时间变短，并且变得更易于实现稳定的控制。

当增益Kr设置在固定值“1”处时，也就是说，当第二辅助分量Ta2被从辅助命令值Tas中去除时，用于使实际的转角θp遵循转角命令值θp^*的辅助转矩不对转向轴11起作用。因此，转角反馈控制系统的特性显著改变。以这样的方式，在理想模型处发生自激振动，并且第二辅助分量Ta2可能变得不稳定。在这样的情况下，当之后第二辅助分量Ta2再次被添加到辅助命令值Tas时，辅助命令值Tas变得不稳定，并且在转向机构1处可能发生振动。因此，司机可能会体验到不适。

为此，当转角命令值θp^*与实际的转角θp之间的偏差Δθp在允许范围之外并且第二辅助分量Ta2被从辅助命令值Tas中去除时，在本实施例中，切换确定单元46向转角命令值计算单元42输出第二切换信号。此时，转角命令值计算单元42的模型改变单元42a将理想模型从第一理想模型改变为第二理想模型。以这样的方式，增强了第二辅助分量Ta2被从辅助命令值Tas去除的转角反馈控制系统的收敛。因此，理想模型中的自激振动被抑制，并且第二辅助分量Ta2变得稳定。相应地，甚至当之后第二辅助分量Ta2再次被添加到辅助命令值Tas时，转角反馈控制系统中的建立时间也是短的，并且辅助命令值Tas变得稳定。也就是说，辅助转矩变得稳定，因此可以消除司机的不适。

当转角命令值θp^*与实际的转角θp之间的偏差Δθp返回到允许范围时，切换确定单元46向转角命令值计算单元42输出第一切换信号。此时，转角命令值计算单元42的模型改变单元42a将理想模型返回至第一理想模型。因此，司机可以获得期望的转向感。

从而，利用本实施例的电动助力转向设备，可以获得以下效果。

（1）当实际的转角θp与转角命令值θp^*之间的偏差Δθp在允许范围之外时，电机控制设备3从辅助命令值Tas中去除第二辅助分量Ta2，并且改变理想模型以增强转角反馈控制系统中的收敛。以这样的方式，当第二辅助分量Ta2被从辅助命令值Tas中去除的情况下，第二辅助分量Ta2变得稳定。因此，当之后第二辅助分量Ta2被添加到辅助命令值Tas时，辅助命令值Tas也变得稳定。也就是说，辅助转矩变得稳定，因此可以消除司机的不适。

（2）关于转角命令值计算单元42的理想模型，将作为转向转矩Th和第一辅助分量Ta1'的相加值的驱动转矩Td建模为弹性项、粘性项以及惯性项的相加值。通过改变弹性项的弹性系数K和粘性项的粘性系数C来改变理想模型，可以容易地增强转角反馈控制的收敛。

要注意的是，以上实施例可以改变为以下配置。

虽然在以上实施例中改变弹性系数K和粘性系数C两者以改变理想模型，但可以仅改变弹性系数K和粘性系数C之一。

虽然在以上实施例中基本辅助分量计算单元41基于转向转矩Th和车速V来设置第一辅助分量Ta1，但是例如基本辅助分量计算单元41可以仅基于转向转矩Th来设置第一辅助分量Ta1。此外，可以执行所谓的相位补偿控制，以基于第一辅助分量Ta1对转向转矩Th的改变梯度（辅助梯度）来改变由转矩传感器4检测到的转向转矩Th的相位。此外，可以执行所谓的阻尼控制，以使第一辅助分量Ta1随着转向轴11的转速变高而降低。在基本辅助分量计算单元41执行阻尼控制的情况下，可以通过执行该控制向司机的转向感施加粘性感。相应地，可以从转角命令值计算单元42的第一理想模型中排除粘性项。更具体地，图5所示的第一粘性系数C1可以设置在“0”处。在粘性项被从第一理想模型排除的情况下，随着转角命令值θp^*与实际的转角θp之间的偏差Δθp^*变大，更可能在转角反馈控制系统处发生自激振动。在这样的情况下，为了抑制自激振动，特别有效的是，在实际的转角θp与转角命令值θp*之间的偏差Δθp*处于允许范围之外的条件下，将转角命令值计算单元42的理想模型改变为具有粘性项的第二理想模型。以这样的方式，由于甚至当粘性项被从第一理想模型排除时也可以抑制转角反馈控制系统的自激振动，因此变得更易于实现稳定的第二辅助分量Ta2。

在以上实施例中，可以省略道路信息补偿单元45。在这样的情况下，需要单独地设置调节单元，以用于根据偏差Δθp是否在可允许范围内来调节包括在辅助命令值Tas中的第二辅助分量Ta2的大小。

虽然在以上实施例中，使用图5所示的模型作为转角命令值计算单元42的理想模型，但是可以任意地改变理想模型。例如，可以使用排除惯性感的理想模型、具有新增的摩擦感的理想模型等。此外，可以使用用于仅基于转向转矩Th来设置转角命令值θp^*的理想模型。可以使用任何理想模型，只要可以改变该理想模型以使得获得期望的转向感并且增强转角反馈控制的收敛即可。

在以上实施例中，电机控制设备3不仅可以应用于用于向转向轴11施加辅助转矩的电动助力转向设备，而且可以应用于用于向齿条轴13等施加辅助转矩的电动助力转向设备。

Claims (7)

1.一种电动助力转向设备，其特征在于：

辅助机构，用于向车辆的转向机构施加电机的辅助力，以及

控制单元，用于基于辅助命令值来控制所述电机的驱动，

其中，所述控制单元具有：

基本辅助分量计算单元，用于基于施加至所述转向机构的转向转矩来计算第一辅助分量；

转角命令值计算单元，用于基于与输入信息相对应的、通过对转向轮的理想转角进行建模而获得的理想模型来计算转角命令值，所述输入信息包括施加至所述转向机构的转向转矩；

转角反馈控制单元，用于通过执行使所述转向轮的转角与所述转角命令值相匹配的转角反馈控制来计算第二辅助分量；以及

辅助命令值计算单元，用于基于通过将所述第二辅助分量加到所述第一辅助分量上而获得的值来计算所述辅助命令值，

其中，当所述转向轮的转角与所述转角命令值之间的偏差在允许范围之外时，所述控制单元从所述辅助命令值中去除所述第二辅助分量，并且改变所述理想模型以增强转角反馈控制系统中的收敛。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向设备，其特征在于：

所述理想模型包括将所述转向转矩和所述第一辅助分量的相加值表示为多个项的相加值的理想模型，所述多个项包括与所述转角成比例的弹性项和与所述转角的一阶时间微分值成比例的粘性项，以及

通过改变所述弹性项的比例常数和所述粘性项的比例常数中至少之一来改变所述理想模型。

3.根据权利要求1或2所述的电动助力转向设备，其特征在于：

在所述第二辅助分量从所述辅助命令值中被去除的情况下，所述转角命令值计算单元继续计算所述转角命令值，并且所述转角反馈控制单元继续计算所述第二辅助分量。

4.根据权利要求1或2所述的电动助力转向设备，其特征在于：

所述控制单元还包括切换确定单元，所述切换确定单元用于：当所述转向轮的转角与所述转角命令值之间的偏差在所述允许范围内时输出第一切换信号，并且当所述偏差在所述允许范围之外时输出第二切换信号，以及

所述控制单元进行控制以使得根据所述第二切换信号将所述第二辅助分量从所述辅助命令值中去除，并且进行控制以使得根据所述第一切换信号将所述第二辅助分量包括在所述辅助命令值中。

5.根据权利要求1或2所述的电动助力转向设备，其特征在于：

所述转角命令值计算单元通过将经校正的第一辅助分量加到转向转矩上来获得驱动转矩，并且基于与所述驱动转矩相对应的通过对理想转角进行建模而获得的理想模型来计算转角命令值。

6.根据权利要求1或2所述的电动助力转向设备，其特征在于：

所述控制单元还包括道路信息补偿单元，所述道路信息补偿单元用于计算要被用于校正所述第一辅助分量的校正值，以及

所述道路信息补偿单元基于所述第二辅助分量和车速来计算所述校正值。

7.根据权利要求6所述的电动助力转向设备，其特征在于：

所述道路信息补偿单元计算所述校正值，以使得所述辅助命令值中所包括的第二辅助分量随着所述车速的变低而减小。