CN106232459A - 电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置。第一级的相位补偿单元、第二级的相位补偿单元及第三级的相位补偿单元构成为：根据第一级的相位补偿单元的传递函数计算出的相位达到最大的频率与根据第二级的相位补偿单元及第三级的相位补偿单元的传递函数计算出的相位达到最大的频率相一致，基于由第一级的相位补偿单元、第二级的相位补偿单元及第三级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号，控制产生辅助转矩的电动机。

Description

电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及装载在汽车等车辆上的电动助力转向装置，特别涉及其控制装置。
背景技术
众所周知，电动助力转向装置利用转矩传感器检测出车辆的驾驶员对转向盘施加的转向转矩，使电动机产生与该检测出的转向转矩相对应的驱动转矩，并将该电动机的驱动转矩施加到车辆的转向机构，从而对驾驶员的转向轮的操作进行辅助。
通常，电动助力转向装置构成为对来自转矩传感器的转矩信号进行与车速相应的相位延迟或相位提前，以调整增益。例如在专利文献1公开的现有的电动助力转向的控制装置中，利用由硬件构成的第一级的相位提前补偿单元对来自转矩传感器的转矩信号进行在转向系统的交叉频率附近的相位提前补偿之后，利用由软件构成的第二级的相位提前补偿单元进行在实际转向中主要使用的低频带下的相位提前补偿，并利用第三级的相位延迟补偿单元进行相位延迟补偿以使得相位余量进一步增大。此处，第二级的相位提前补偿单元和第三级的相位延迟补偿单元由微机的软件构成。
根据这样构成的现有的电动助力转向装置，实际转向中使用的频带下的增益变高，可提高转向系统的响应性，并且相位余量也变大，还可提高转向系统的稳定性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3556083号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1所公开的现有的电动助力转向装置如上所述包括3个相位补偿单元，用于使转向系统稳定的第一级的相位提前补偿单元由硬件构成，例如如专利文献1的图2所示，以约30[Hz]的相位最提前的方式进行相位提前补偿。利用第一级的相位提前补偿单元进行相位提前补偿后的转矩信号进行A/D转换并被微机获取，但此时为了使转向系统稳定，在相对于需要相位补偿的上述约30[Hz]的频率而言足够高的频率、例如1[kHz]的高频率下进行A/D转换。其结果是，微机中获取到高频分量被放大后的转矩信号。在该现有装置的情况下，第一级的相位提前补偿单元由硬件构成，因此，存在产品成本变高的问题。
另一方面，为了降低产品的成本，在将上述由硬件构成的相位提前补偿单元替换成由软件构成的相位提前补偿单元的情况下，将来自转矩传感器的转矩信号进行A/D转换之后获取到由软件构成的相位提前补偿单元中，基于上述专利文献1中的图2所示的特性进行相位提前补偿，因此，包含因用于进行A/D转换的采样频率、噪声等而产生的量化误差在内的高频分量被放大。因此，特别是在保持方向盘转向不变时，利用包含因上述量化误差而产生的振荡分量在内的转矩信号来计算对方向盘进行辅助的电动机的辅助电流，因此，与专利文献1所公开的现有装置相比，因保持转向不变时的转向转矩中包含振荡分量而导致商品性恶化。其结果是，存在难以将上述现有装置中的由硬件构成的相位提前补偿单元替换成由软件构成的相位提前补偿单元等问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种在不损害转向系统的稳定性的情况下防止微机的AD转换的量化误差导致转向感觉恶化的更廉价的电动助力转向装置。
解决技术问题的技术方案
本发明所涉及的电动助力转向装置包括：
转矩传感器，该转矩传感器检测由车辆的驾驶员施加到所述车辆的转向系统上的转向转矩，并输出转矩信号；
电动机，该电动机与所述转向系统连接，产生对所述驾驶员的转向进行辅助的辅助转矩；及
电动助力转向的控制单元，该电动助力转向的控制单元驱动所述电动机，使其产生与所述转矩信号相对应的所述辅助转矩，
其特征在于，
所述电动助力转向的控制单元至少包括：
第一级的相位补偿单元，该第一级的相位补偿单元由软件构成，对从所述转矩传感器输出的所述转矩信号进行相位补偿；
第二级的相位补偿单元，该第二级的相位补偿单元由软件构成，对由所述第一级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号进行相位补偿；及
第三级的相位补偿单元，该第三级的相位补偿单元由软件构成，对由所述第二级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号进行相位补偿，
所述第一级的相位补偿单元的传递函数在以T1、T2为时间常数时，由拉普拉斯变换式(1+T1·s)/(1+T2·s)来表示，
所述第二级的相位补偿单元的传递函数在以T3、T4为时间常数时，由拉普拉斯变换式(1+T3·s)/(1+T4·s)来表示，
所述第三级的相位补偿单元的传递函数在以T5、T6为时间常数时，表示为拉普拉斯变换式(1+T5·s)/(1+T6·s)，
所述第一级的相位补偿单元、所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元构成为：
根据所述第一级的相位补偿单元的所述传递函数计算出的相位达到最大的频率与根据所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元的传递函数计算出的相位达到最大的频率相一致，
所述电动助力转向的控制装置基于由所述第一级的相位补偿单元、所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号，控制所述电动机。
发明效果
根据本发明的电动助力转向装置，通过降低量化误差的影响，从而可提供廉价的电动助力转向控制装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的控制框图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的第一级的相位提前补偿单元的频率特性的特性图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的第二级的相位提前补偿单元的增益的频率特性的说明图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的第三级的相位延迟补偿的增益的频率特性的说明图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的将第二级的相位提前补偿单元的频率特性和第三级的相位延迟补偿单元的频率特性合成得到的频率特性的特性图。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的辅助电流与转向转矩的关系的说明图。
图7是本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置的控制框图。
图8是表示本发明的实施方式2、3及4所涉及的电动助力转向装置中的将第二级的相位提前补偿单元的频率特性和第三级的相位延迟补偿单元的频率特性合成后在高频率时的增益为“1”的情况下的频率特性的特性图。
图9是本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向装置的控制框图。
图10是本发明的实施方式4所涉及的电动助力转向装置的控制框图。
具体实施方式
实施方式1
下面，基于附图，对本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置进行详细说明。图1是本发明的实施方式1的电动助力转向装置的控制框图。图1中，转矩传感器1检测车辆的驾驶员对转向盘(也称为方向盘，在以下的说明中称为转向盘)施加的转向转矩，并输出转矩信号。车速传感器2检测车辆的行驶速度，并输出车速信号。
电动机3由电动助力转向的控制装置12基于来自转矩传感器1的转矩信号进行控制，输出对转向机构(未图示)施加的辅助转矩。电动助力转向的控制单元12包括微机11、由电子电路构成的电动机驱动单元10及由电子电路构成的电动机电流检测单元8。
微机11包括作为第一级的相位补偿单元的相位提前补偿单元(以下称为第一级的相位提前补偿单元)4、作为第二级的相位补偿单元的相位提前补偿单元(以下称为第二级的相位提前补偿单元)5、作为第三级的相位补偿单元的相位延迟补偿单元(以下称为第三级的相位延迟补偿单元)6、电动机电流目标值运算单元7及电动机电流控制单元9，分别利用软件来构成这些单元。
由软件构成的第一级的相位提前补偿单元4例如在1“kHz”的高频下进行A/D转换，对微机11获取到的来自转矩传感器1的转矩信号进行相位提前补偿，以提高转向系统整体的响应性及稳定性。由软件构成的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6如后所述那样，对第一级的相位提前补偿单元4的频率特性进行补偿。
电动机电流目标值运算单元7计算提供给电动机3的电流的目标值。电动机电流检测单元8检测电动机3的电流。电动机电流控制单元9利用来自电动机电流目标值运算单元7的电动机电流目标值和来自电动机电流检测单元8的电动机电流检测值，计算控制电动机电流的电动机电流控制信号并将其输出。电动机驱动单元10基于由电动机电流控制单元9计算出的电动机电流控制信号，驱动电动机3。
接下来，对上述那样构成的电动助力转向装置的动作进行说明。首先，利用第一级的相位提前补偿单元4对输入到电动助力转向的控制单元12的来自转矩传感器1的转矩信号进行相位补偿。图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的第一级的相位提前补偿单元的频率特性的特性图。
传递函数的拉普拉斯变换式[(1+T1·s)/(1+T2·s)]的频率所对应的相位θ1可由下述式(1)来计算。(例如，参照相良节夫著“基础自动控制”森北出版)
θ1＝arctan(T2·ω)-arctan(T1·ω) ····式(1)
其中，T1、T2：第一级的相位提前补偿单元4的时间常数，ω：角频率
此处，关于由式(1)计算出的相位θ1变得最大的频率，利用下式(2)求出相位θ1的变化量为“0”、即对式(1)进行微分后的值为“0”的角频率ω即可。
T2/(T22·ω2+1)-T1/(T12·ω2+1)＝0
···式(2)
接着，第二级的相位提前补偿单元5和第三级的相位延迟补偿单元6的角频率所对应的相位θ2如(3)式那样计算。
θ2＝arctan(T4·ω)-arctan(T3·ω)-arctan(T6·ω)+arctan(T5·ω)
···式(3)
其中，T3、T4：第二级的相位提前补偿单元5的时间常数，T5、T6：第三级的相位提前补偿单元6的时间常数，ω：角频率
此处，关于相位θ2变得最大的频率，利用下式(4)求出相位θ2的变化量为“0”、即对式(3)进行微分后的值为“0”的角频率ω即可。
T4/(T42·ω2+1)-T3/(T32·ω2+1)
-T5/(T52·ω2+1)+T6/(T62·ω2+1)＝0
·····式(4)
第二级的相位提前补偿单元5的拐点频率如下述的式(5)、式(6)所表示。
f3＝1/(2π·T3) ·······式(5)
f4＝1/(2π·T4) ·······式(6)
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的第二级的相位提前补偿单元的增益的频率特性的说明图。根据式(5)、式(6)所示的拐点频率f3、f4，第二级的相位提前补偿单元5的增益和频率的关系可认为简单地如图3所示，此时的第二级的相位提前补偿单元5的增益增加部分简单地如下述的式(7)所示。
G2＝20·log(f4/f3) ·····式(7)
其中，G2：第二级的相位提前补偿单元5的增益增加部分的简单计算值
接着，第三级的相位延迟补偿单元6的拐点频率如下述的式(8)、式(9)所表示。
f5＝1/(2π·T5) ······式(8)
f6＝1/(2π·T6) ······式(9)
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的第三级的相位延迟补偿的增益的频率特性的说明图。根据式(8)、式(9)所示的拐点频率f5、f6，第三级的相位延迟补偿单元6的增益和频率的关系可认为简单地如图4所示，此时的相位补偿所产生的增益减少部分简单地如下述的式(10)所示。
G3＝-20·log(f5/f6) ······式(10)
其中，G3：第三级的相位延迟补偿单元6的增益减少部分的简单计算值
此处，利用第二级的相位补偿单元5和第三级的相位补偿单元6来进行相位补偿后的增益成为式(7)+式(10)的值，因此，在设定为f4/f3＜f5/f6时，可利用第二级的相位补偿单元5和第三级的相位补偿单元6这两种相位补偿来降低增益。
例如，在利用式(2)及式(4)的关系式，使得f1＝13.4[Hz]、f2＝67[Hz]、f3＝19[Hz]、f4＝28.5[Hz]、f5＝3[Hz]、f6＝1.5[Hz]时，第一级的相位提前补偿单元4的相位θ1变得最大的频率如图2所示为30[Hz]。另一方面，第二级的相位提前补偿单元5和第三级的相位延迟补偿单元6的相位θ2变得最大的频率也如图5所示地为30[Hz]。
即，图5是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置中的将第二级的相位提前补偿单元的频率特性和第三级的相位延迟补偿单元的频率特性合成得到的频率特性的特性图。如图5所示，即使将来自转矩传感器1的转矩信号在例如1“kHz”的高频下进行A/D转换并获取到微机11，在1[KHz]的高频下增益也会降低，因此，可降低量化误差的影响。
图1中，由第一级的相位补偿单元即相位提前补偿单元4、第二级的相位补偿单元即相位提前补偿单元5及第三级的相位补偿单元即相位延迟补偿单元6进行相位补偿后的转矩信号输入到电动机电流目标值运算单元7。电动机电流目标值运算单元7基于上述那样进行相位补偿后的转矩信号和从车速传感器2输入的车速信号，例如像图6所示，计算电动机电流目标值。
即，图6是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的辅助电流与转向转矩的关系的说明图，表示转矩信号与基于车速计算的作为辅助电流的电动机电流目标值的关系。如图6所示，一般而言，电动机电流目标值设定为在车速越是低速时，辅助电流越大。
图1中，电动机电流控制单元9利用来自电动机电流目标值运算单元7的电动机电流目标值和由电动机电流检测单元8检测出的电动机电流检测值，计算电动机驱动信号并输出到电动机驱动单元10。电动机驱动单元10基于来自电动机电流控制单元9的电动机驱动信号，驱动电动机3，产生所希望的辅助转矩。
如上所述，根据本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置，通过将3个相位补偿单元进行组合，从而无需降低本来需要利用相位补偿单元进行相位提前的频率(例如30[Hz])下的相位提前角，而是降低担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])下的增益，由此能将以往仅能利用硬件来实现的第一级的相位补偿单元替换成软件，其结果是，可提高更廉价的电动助力转向装置。
实施方式2
在上述实施方式1中，将相位补偿单元的频率特性固定，但本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置中，使得第二级的相位补偿单元5和第三级的相位补偿单元6中的至少一个相位补偿单元的频率特性根据车速所产生的转向状况而变更，根据该结构，可进一步提高稳定性和响应性。
下面，基于附图，对本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置进行详细说明。图7是本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置的控制框图，构成为相对于图1的实施方式1的情况，将车速传感器2的车速信号分别输入到作为第二级的相位补偿单元的相位提前补偿单元5和作为第三级的相位补偿单元的相位延迟补偿单元6，且可根据车速信号，变更上述相位补偿单元的频率特性。其他结构与图1的实施方式1的情况相同。
接下来，对实施方式2所涉及的电动助力转向装置的动作进行说明。首先，利用第一级的相位提前补偿单元4、第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6对输入到电动助力转向的控制单元12的来自转矩传感器1的转矩信号进行与上述实施方式1的情况相同的相位补偿。
此时，根据来自车速传感器2的车速信号，在低车速时，如上述图6所示，辅助电流的斜率变大，因此，在转矩信号因量化误差的振荡分量而振荡的情况下，驾驶员容易感觉到辅助转矩的变动。因此，在图7所示的本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置中，通过使第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的传递函数具有满足f4/f3＜f5/f6的拐点频率，例如如图5所示，f3＝19[Hz]、f4＝28.5[Hz]、f5＝3[Hz]、f6＝1.5[Hz]，从而降低担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])下的增益。
另一方面，在高车速时，如图6所示，辅助电流的斜率变小，因此，即使转矩信号因量化误差的振荡分量而振荡，驾驶员也不容易感觉到辅助转矩的变动。因此，通过使图7所示的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的传递函数具有满足f4/f3＝f5/f6的拐点频率，例如如图8所示，f3＝18.3[Hz]、f4＝36.6[Hz]、f5＝3[Hz]、f6＝1.5[Hz]，从而即使不降低高频率的增益、即降低响应性，也可降低担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])下的影响。即，图8是表示本发明的实施方式2及后述的实施方式3和实施方式4所涉及的电动助力转向装置中的将第二级的相位提前补偿单元的频率特性和第三级的相位延迟补偿单元的频率特性合成后在高频率时的增益为“1”的情况下的频率特性的特性图。
如此，在本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置中，对于担心量化误差的影响的高频率下的增益，基于来自车速传感器2的车速信号，将图7所示的第二级的相位提前补偿单元5的传递函数的设定值在低车速时以增益下降的方式进行变更，在高车速时使图6所示的转向转矩-辅助电流特性下降，从而以增益不下降的方式变更第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的频率特性的设定值，由此，可提高低车速时的稳定性和高车速时的响应性。
实施方式3
在上述的本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向装置中，通过根据车速来变更第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6这两个相位补偿单元中的至少一个相位补偿单元的频率特性，从而提高转向系统的响应性和稳定性，但通过利用转向角传感器的微分信号、即转向角速度，来变更相位补偿单元的频率特性，也可获得同样的效果。本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向装置设为利用转向角传感器的微分信号、即转向角速度，来变更相位补偿单元的频率特性。其他结构与图1的实施方式1的情况相同。
图9是本发明的实施方式3的电动助力转向装置的控制框图。图9所示的本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向的控制装置构成为相对于图1所示的实施方式1，设置检测转向盘的角度并输出转向角信号的转向角传感器13来代替车速传感器2，并包括对来自该转向角传感器13的转向角信号例如进行规定时间的差分运算来计算转向角速度并输出转向角速度信号的微分运算器14，将来自微分运算器14的转向角速度信号分别输入到第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6，根据转向角速度，可变更第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6中的至少一方的频率特性。其他结构与图1的实施方式1的情况相同。
接下来，对本发明的实施方式3所涉及的电动力转向装置的动作进行说明。首先，利用第一级的相位提前补偿单元4、第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6对输入到电动助力转向的控制单元12的来自转矩传感器1的转矩信号进行与上述实施方式1的情况相同的相位补偿。
此时，根据来自微分运算器14的转向角速度信号，在转向角速度较慢时，由于可能会造成量化误差影响的高频率(例如1[kHz])而利用了相位补偿后的转矩信号的情况下，驾驶员容易感觉到上述图6所示的辅助电流在微振荡时产生的转向转矩变动，因此，通过使图9所示的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的传递函数具有满足f4/f3＜f5/f6的拐点频率，例如如图5所示，f3＝19[Hz]、f4＝28.5[Hz]、f5＝3[Hz]、f6＝1.5[Hz]，从而降低在担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])下的增益。
另一方面，在转向角速度较快时，即使由于担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])而导致辅助电流发生微振荡，驾驶员也不易感觉到，而且提高响应性在提高商品性上更为必要，因此，通过使图9所示的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的传递函数具有满足f4/f3＝f5/f6的拐点频率，例如如图8所示，f3＝18.3[Hz]、f4＝36.6[Hz]、f5＝3[Hz]、f6＝1.5[Hz]，从而设定成增益不会下降，由此，响应性不会下降。
如此，在本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向装置中，对于担心量化误差的影响的高频率下的增益，通过变更图9所示的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的传递函数，在转向角速度较低、方向盘的微振动让人在意的情况下，降低增益，在相比于方向盘的微振动而言响应性的恶化更让人在意这样的转向角速度较大的情况下，设定成第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的频率特性的增益不下降，由此可不降低响应性。
实施方式4
在上述的本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向装置中，通过根据基于来自转向角传感器的转向角信号计算得到的转向角速度，来变更第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6中的至少一个相位补偿单元的频率特性，从而提高转向系统的响应性和稳定性，但通过利用基于来自转矩传感器的转矩信号的微分信号，来变更相位补偿单元的频率特性，也可获得同样的效果。本发明的实施方式4所涉及的电动助力转向装置设为不利用车速传感器、转向角传感器，而利用基于来自转矩传感器的转矩信号的微分信号，来变更相位补偿单元的频率特性。其他结构与图1的实施方式1的情况相同。
图10是本发明的实施方式4的电动助力转向装置的控制框图。图10所示的本发明的实施方式4所涉及的电动助力转向装置构成为相对于图1所示的实施方式1，不设置车速传感器2，仅设有转矩传感器1，且设置对来自该转矩传感器1的转矩信号进行微分并输出转矩微分信号的微分运算器14，将来自该微分运算器14的转矩微分信号输入到第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6，根据转矩微分信号，可变更第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6这些相位补偿单元的频率特性。
接下来，对图10所示的本发明的实施方式4所涉及的电动力转向装置的动作进行说明。首先，利用第一级的相位提前补偿单元4、第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6，对输入到电动助力转向的控制单元12的来自转矩传感器1的转矩信号进行与上述实施方式1的情况相同的相位补偿。
此时，根据来自微分运算器14的转矩微分信号，在转矩的变化量较小、即保持转向盘转向不变时，由于担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])下驾驶员容易感觉到上述图6所示的辅助电流在微振荡时产生的转向转矩变动，因此，通过使图10所示的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的传递函数具有满足f4/f3＜f5/f6的拐点频率，例如如图5所示，f3＝19[Hz]、f4＝28.5[Hz]、f5＝3[Hz]、f6＝1.5[Hz]，从而降低在担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])下的增益。
另一方面，在转矩的变化量较大时，相对于担心量化误差的影响的高频率(例如1[kHz])下辅助电流进行微振荡时所产生的转向转矩变动，原本驾驶员在转向时产生的转向转矩非常大，因此驾驶员不易感觉到，而且提高响应性在提高商品性上更为必要，因此，通过使图9所示的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的传递函数具有满足f4/f3＝f5/f6的拐点频率，例如如图8所示，f3＝18.3[Hz]、f4＝36.6[Hz]、f5＝3[Hz]、f6＝1.5[Hz]，从而设定成增益不会下降，由此，可使得响应性不会下降。
如上所述，在本发明的实施方式4所涉及的电动助力转向装置中，对于担心量化误差的影响的高频率下的增益，根据图10所示的第二级的相位提前补偿单元5及第三级的相位延迟补偿单元6的频率特性，在转矩的变化量较小、方向盘的微振动让人在意的情况下，降低增益，在相比于方向盘的微振动而言响应性的恶化更让人在意这样的转矩的变化量较大的情况下，设定成增益不下降，由此可不降低响应性。
另外，本发明可以在其发明范围内对各实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。
以上所述的本发明的各实施方式的电动助力转向装置是将下述发明中的至少一个具体化后的装置。
(1)一种电动助力转向装置，其包括：转矩传感器，该转矩传感器检测由车辆的驾驶员施加到所述车辆的转向系统上的转向转矩，并输出转矩信号；
电动机，该电动机与所述转向系统连接，产生对所述驾驶员的转向进行辅助的辅助转矩；及
控制单元，该控制单元驱动所述电动机，使其产生与所述转矩信号相对应的所述辅助转矩，
其特征在于，
所述电动助力转向的控制单元至少包括：
第一级的相位补偿单元，该第一级的相位补偿单元由软件构成，对从所述转矩传感器输出的所述转矩信号进行相位补偿；
第二级的相位补偿单元，该第二级的相位补偿单元由软件构成，对由所述第一级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号进行相位补偿；及
第三级的相位补偿单元，该第三级的相位补偿单元由软件构成，对由所述第二级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号进行相位补偿，
所述第一级的相位补偿单元的传递函数在以T1、T2为时间常数时，由拉普拉斯变换式(1+T1·s)/(1+T2·s)来表示，
所述第二级的相位补偿单元的传递函数在以T3、T4为时间常数时，由拉普拉斯变换式(1+T3·s)/(1+T4·s)来表示，
所述第三级的相位补偿单元的传递函数在以T5、T6为时间常数时，表示为拉普拉斯变换式(1+T5·s)/(1+T6·s)，
所述第一级的相位补偿单元、所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元构成为：
根据所述第一级的相位补偿单元的所述传递函数计算出的相位达到最大的频率与根据所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元的传递函数计算出的相位达到最大的频率相一致，
所述控制单元基于由所述第一级的相位补偿单元、所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号，控制所述电动机。
(2)如上述(1)所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第一级的相位补偿单元和所述第二级的相位补偿单元为对所述转矩信号进行相位提前补偿的相位提前补偿单元，
所述第三级的相位补偿单元为对所述转矩信号进行相位延迟补偿的相位延迟补偿单元。
(3)如上述(2)所述的电动助力转向的控制装置，其特征在于，所述第一级的相位提前补偿单元和所述第二级的相位提前补偿单元的传递函数在设拐点频率为f3、f4时，由
f3＜f4、
f3＝1/(2π·T3)、
f4＝1/(2π·T4)
来表示，
所述第三级的相位延迟补偿单元的传递函数在设拐点频率为f5、f6时，由
f5＞f6、
f5＝1/(2π·T5)、
f6＝1/(2π·T6)
来表示，
在此情况下，
所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元中，设定所述拐点频率，使得满足f4/f3＜f5/f6。
(4)如上述(3)所述的电动助力转向装置，其特征在于，关于所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元的所述传递函数，
随着所述车辆的车速变高，所述拐点频率的设定值从满足f4/f3＜f5/f6的拐点频率的设定值变更成满足f4/f3＝f5/f6。
根据这样构成的电动助力转向装置，基于车速传感器的输出信号，变更第二级的相位提前补偿单元和第三级的相位延迟补偿单元的频率特性，从而可在低车速时的量化误差的影响较大的情况下，通过降低增益来进行应对，在高速时通过不降低增益以不降低响应性。
(5)如上述(3)所述的电动助力转向装置，其特征在于，关于所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元的所述传递函数，
随着所述车辆的转向的转向角的变化量增大，所述拐点频率的设定值从满足f4/f3＜f5/f6的拐点频率的设定值变更成满足f4/f3＝f5/f6。
根据这样构成的电动助力转向装置，基于转向角速度，在转向的微振动让人在意这样的转向角速度较低的情况下，降低增益，在相比于转向的微振动而言响应性的恶化更让人在意这样的转向角速度较大的情况下，将第二级的相位提前补偿单元及第三级的相位延迟补偿单元的频率特性设定成增益不会下降，由此可不降低响应性。
(6)如上述(3)所述的电动助力转向装置，其特征在于，关于所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元的所述传递函数，
随着所述车辆的转向的转向转矩的变化量增大，所述拐点频率的设定值从满足f4/f3＜f5/f6变更成满足f4/f3＝f5/f6。
根据这样构成的电动助力转向装置，对于担心量化误差的影响的高频率下的增益，根据第二级的相位提前补偿单元及第三级的相位延迟补偿单元的频率特性，在转矩的变化量较小、转向的微振动让人在意的情况下，降低增益，在相比于转向的微振动而言响应性的恶化更让人在意这样的转矩的变化量较大的情况下，设定成增益不下降，由此可不降低响应性。
工业上的实用性
本发明可用于装载在汽车等车辆上的电动助力转向装置的领域，进而用于汽车产业的领域。
标号说明
1转矩传感器、2车速传感器、3电动机、
4第一级的相位补偿提前单元、5第二级的相位提前补偿单元、
6第三级的相位延迟补偿单元、7电动机电流目标值运算单元、
8电动机电流检测单元、9电动机电流控制单元、
10电动机驱动单元、11微机、
12电动助力转向的控制单元、13转向角传感器、
14微分运算器。

Claims (6)

1.一种电动助力转向装置，其包括：
转矩传感器，该转矩传感器检测由车辆的驾驶员施加到所述车辆的转向系统上的转向转矩，并输出转矩信号；
电动机，该电动机与所述转向系统连接，产生对所述驾驶员的转向进行辅助的辅助转矩；及
控制单元，该控制单元驱动所述电动机，使其产生与所述转矩信号相对应的所述辅助转矩，
所述电动助力转向装置的特征在于，
所述控制单元至少包括：
第一级的相位补偿单元，该第一级的相位补偿单元由软件构成，对从所述转矩传感器输出的所述转矩信号进行相位补偿；
第二级的相位补偿单元，该第二级的相位补偿单元由软件构成，对由所述第一级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号进行相位补偿；及
第三级的相位补偿单元，该第三级的相位补偿单元由软件构成，对由所述第二级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号进行相位补偿，
所述第一级的相位补偿单元的传递函数在以T1、T2为时间常数时，由拉普拉斯变换式(1+T1·s)/(1+T2·s)来表示，
所述第二级的相位补偿单元的传递函数在以T3、T4为时间常数时，由拉普拉斯变换式(1+T3·s)/(1+T4·s)来表示，
所述第三级的相位补偿单元的传递函数在以T5、T6为时间常数时，表示为拉普拉斯变换式(1+T5·s)/(1+T6·s)，
所述第一级的相位补偿单元、所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元构成为：
根据所述第一级的相位补偿单元的所述传递函数计算出的相位达到最大的频率与根据所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元的传递函数计算出的相位达到最大的频率相一致，
所述控制单元基于由所述第一级的相位补偿单元、所述第二级的相位补偿单元及所述第三级的相位补偿单元进行相位补偿后的转矩信号，控制所述电动机。
2.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述第一级的相位补偿单元和所述第二级的相位补偿单元为对所述转矩信号进行相位提前补偿的相位提前补偿单元，
所述第三级的相位补偿单元为对所述转矩信号进行相位延迟补偿的相位延迟补偿单元。
3.如权利要求2所述的电动助力转向的控制装置，其特征在于，
所述第一级的相位提前补偿单元和所述第二级的相位提前补偿单元的传递函数在设拐点频率为f3、f4时，由
f3＜f4、
f3＝1/(2π·T3)、
f4＝1/(2π·T4)
来表示，
所述第三级的相位延迟补偿单元的传递函数在设拐点频率为f5、f6时，由
f5＞f6、
f5＝1/(2π·T5)、
f6＝1/(2π·T6)
来表示，
在此情况下，
所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元中，设定所述拐点频率，使得满足f4/f3＜f5/f6。
4.如权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于，
关于所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元的所述传递函数，
随着所述车辆的车速变高，所述拐点频率的设定值从满足f4/f3＜f5/f6的拐点频率的设定值变更成满足f4/f3＝f5/f6。
5.如权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于，
关于所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元的所述传递函数，
随着所述车辆的转向的转向角的变化量增大，所述拐点频率的设定值从满足f4/f3＜f5/f6的拐点频率的设定值变更成满足f4/f3＝f5/f6。
6.如权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于，
关于所述第二级的相位提前补偿单元和所述第三级的相位延迟补偿单元的所述传递函数，
随着所述车辆的转向的转向转矩的变化量增大，所述拐点频率的设定值从满足f4/f3＜f5/f6变更成满足f4/f3＝f5/f6。
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