CN106470889A - 电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

[课题]提供一种安全并具有良好的转向感的电动助力转向装置，其具备脱离横向偏移抑制或侧向偏移抑制的功能，以便能够获得更好地降低横向偏移或侧向偏移时的驾驶员负荷的效果。[解决手段]电动助力转向装置具备用于通过基于电动机补正信号的电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，该电动机电流补正值运算单元由用于判定车辆的直线行驶状态的直线行驶状态判定单元(110、120)、用于至少基于直线行驶判定结果、转向角(θ)和作用力(SAT估计值)运算出电动机补正信号(SG4)并将其输出的自适应运算单元、用于输出与车速(V)相对应的车速增益(Ga)的车速感应增益单元(133)和用于将车速增益(Ga)与电动机补正信号(SG4)相乘并输出电动机电流补正值(Imc)的输出运算单元(105、106)构成，通过针对电动机补正信号和转向信息设定阈值并进行电动机补正信号以及转向信息与阈值的条件判定，以便具备脱离横向偏移抑制或侧向偏移抑制的功能。

Description

电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及一种电动助力转向装置，其通过至少基于转向扭矩运算出的电流指令值来向车辆的转向机构施加由电动机产生的辅助力，特别是涉及一种安全并具有良好的转向感的电动助力转向装置，其具有基于电动机电流补正值的横向偏移抑制或侧向偏移抑制的功能，并且还具备脱离横向偏移抑制或侧向偏移抑制的功能，从而能够获得更好地降低横向偏移或侧向偏移时的驾驶员负荷的效果。
背景技术
电动助力转向装置(EPS)利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)，其将由从逆变器供给的电力控制的电动机的驱动力经由诸如齿轮之类的传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小。电动机外加电压的调整一般通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(Duty)来进行。
参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10和用于检测出转向角θ的转向角传感器14，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速V，进行辅助控制的电流指令值的运算，根据通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值Vref，来控制供给EPS用电动机20的电流。
此外，转向角传感器14不是必须的，也可以不设置转向角传感器14。还有，也可以从与电动机20连接的诸如分解器之类的旋转传感器处获得转向角。另外，也可以设置自动巡航开关(Auto Cruise Switch)15，并输入自动巡航信号AS。
另外，收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)50被连接到控制单元30，车速V也能够从CAN50处获得。此外，收发CAN50以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN51也可以被连接到控制单元30。
控制单元30主要由CPU(也包含MPU、MCU和类似装置)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。
参照图2对控制单元30进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的(或来自CAN50的)车速V被输入到用于运算出电流指令值Iref1的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩Th和车速V并使用辅助图(アシストマップ)等，运算出作为供给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经由加法单元32A被输入到电流限制单元33中；被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中；减法单元32B运算出电流指令值Irefm与电动机电流值Im之间的偏差I(Irefm-Im)；该偏差I被输入到用于进行转向动作的特性改善的PI控制单元35中。在PI控制单元35中经过了特性改善后得到的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制单元36，然后再经由逆变器37来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值Im；由电动机电流检测器38检测出的电流值Im被反馈到减法单元32B。逆变器37由作为驱动元件的FET(场效应晶体管)的电桥电路构成。
另外，在加法单元32A对来自补偿信号生成单元34的补偿信号CM进行加法运算，通过补偿信号CM的加法运算来进行转向系统的特性补偿，以便改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34先在加法单元344将自对准扭矩(SAT)343与惯性342相加，然后，在加法单元345再将在加法单元344得到的加法结果与收敛性341相加，最后，将在加法单元345得到的加法结果作为补偿信号CM。
在这样的电动助力转向装置中，因为一般的道路出于排水等考虑，在道路的铺装表面上从中线到路肩设有1～2％左右的横断坡度，所以当车辆高速行驶在直线道路上的时候，如果长时间不继续打转向盘的话，车辆就会有向路肩方向偏移的倾向(横向偏移或侧向偏移)。还有，由于车辆的经年变化(例如，悬架结构中的诸如橡皮衬套之类的弹性元件的经年劣化、车身的经时变化等)、与路边缘石的冲突等原因，从而导致四轮定位(wheelalignment)出现问题,如果驾驶员不用力握住转向盘来保持方向的话，从而就会发生车辆不能笔直地行驶的现象(横向偏移或侧向偏移，也称为车辆跑偏)。在这样的行驶过程中，恐怕会给驾驶员造成很大的负担。
因此，在现有技术中，提出了许多改善方法。例如，在日本特开2007-22169号公报(专利文献1)所公开的方法中，通过车速、横向加速度(横向G值)、转向状态以及导航的信息来估计路面的倾斜，以便补正车辆的横向偏移或侧向偏移。还有，在日本特开2008-207775号公报(专利文献2)所公开的方法中，通过在短时间段内对直线行驶时的转向扭矩进行平滑化处理以便求出平滑化扭矩Ts1，并且在长时间段内对直线行驶时的转向扭矩进行平滑化处理以便求出平滑化扭矩Ts2，然后基于平滑化扭矩Ts1与平滑化扭矩Ts2之间的关系来判定车辆是否行驶在倾斜的路面上，以便补正车辆的横向偏移或侧向偏移。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-22169号公报
专利文献2：日本特开2008-207775号公报
专利文献3：日本专利第5251898号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
尽管上述专利文献1和专利文献2所公开的方法能够补正由路面的倾斜而引起的横向偏移或侧向偏移，但是在上述专利文献1和专利文献2所公开的方法中，存在不能补正由起因于车辆的经年劣化等的四轮定位变化而引起的横向偏移或侧向偏移的问题。还有，在专利文献1所公开的方法中，需要对来自诸如导航装置、横向加速度传感器之类的装置和传感器的信号进行信号处理，这样成本就会上升，并且根据车辆的装备状况还存在不能进行补正的车辆。另外，在专利文献2所公开的方法中，因为是以车辆行驶在平坦的路面上之后，然后行驶在倾斜的路面上为前提的，所以在车辆从最初开始行驶在倾斜的路面上的情况下，恐怕会变得不能进行横向偏移或侧向偏移的补正。
作为解决这样的问题的现有技术，例如有日本专利第5251898号公报(专利文献3)所公开的电动助力转向装置。专利文献3所公开的电动助力转向装置具备用于检测出被施加到转向机构的作用力(SAT、转向扭矩、柱轴的反力等)的作用力检测单元、用于检测出转向机构的旋转角度(转向角)的旋转角度检测单元和用于基于作用力、旋转角度和车速来判定车辆的行驶状态，还基于行驶状态的判定结果和作用力来运算出电动机电流补正值，并且通过运算出的电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，并通过基于电动机电流补正值补正后的电流指令值来驱动控制电动机。
图3示出了专利文献3所公开的装置(电动机电流补正值运算单元100A)的概略结构。如图3所示，转向角θ、SAT估计值和车速V被输入到直线行驶判定单元110中，同时，转向角θ被输入到复位表130中，SAT估计值被输入到增益单元101和复位表130中，车速V被输入到车速感应增益单元133中。直线行驶判定单元110进行用来判定是否为直线行驶的直线行驶判定并输出判定信号SD。还有，直线行驶判定单元110所进行的直线行驶判定为这样的判定，即，在转向角θ在规定范围内，并且，车速V等于或大于规定值，并且，SAT估计值的绝对值|SAT估计值|等于或小于规定值的情况下，直线行驶判定成立(此时，将判定信号SD设为1(SD＝1))，除此以外的情况，直线行驶判定不成立(此时，将判定信号SD设为0(SD＝0))。增益单元101将增益G与SAT估计值相乘并将该乘法结果输入到切换单元102中的接点102a，复位表130输出与SAT估计值和转向角θ相对应的复位增益RG。复位增益RG经由符号反相单元131后被输入到乘法单元132中。
来自直线行驶判定单元110的判定信号SD(成立＝1，不成立＝0)被输入到直线行驶时间判定单元120中。直线行驶时间判定单元120由计数单元121、限制器122和条件判定单元123构成，其中，计数单元121对判定信号SD进行计数；限制器122具有下限(＝0)和上限(＝500)；条件判定单元123在计数值等于或大于200(直线行驶)的时候输出直线行驶判定结果SR(＝1)，在计数值小于200(非直线行驶)的时候输出直线行驶判定结果SR(＝0)。直线行驶判定结果SR用于切换切换单元102中的接点102a和接点102b，在直线行驶判定结果SR＝1的情况下，切换到接点102a；在直线行驶判定结果SR＝0的情况下，切换到接点102b。通过增益G与SAT估计值相乘得到的信号SG1被输入到接点102a，乘法单元132的乘法结果SG2被输入到接点102b。
根据直线行驶判定结果SR切换切换单元102中的接点102a和接点102b，作为切换单元102的输出的转向状态信号SG3被输入到加法单元103中，在加法单元103中得到的转向状态信号SG3与来自用于存储上一次采样的信号的存储器单元107的信号的加法值(加法结果)经由限制器104后作为电动机补正信号SG4被输入到乘法单元105中，同时还被输入到存储器单元107中。来自车速感应增益单元133的车速增益Ga被输入到乘法单元105中，在乘法单元105中得到的车速增益Ga与电动机补正信号SG4的乘法结果SG5经由限制器106后作为电动机电流补正值Imca被输出。基于电动机电流补正值Imca补正电流指令值。
就这样，根据专利文献3所公开的电动助力转向装置，因为通过作用力检测单元、旋转角度检测单元和电动机电流补正值运算单元100A来运算出电动机电流补正值Imca，所以不但可以补正由路面的倾斜而引起的横向偏移或侧向偏移，同时还可以补正由四轮定位变化而引起的横向偏移或侧向偏移，而且，无论在什么情况下都能够正确地检测出车辆的横向偏移或侧向偏移并对其进行补正，从而能够实现可以更安全并更舒适地进行直线行驶的电动助力转向装置。
但是，为了让专利文献3所公开的横向偏移抑制或侧向偏移抑制有效地起到作用，需要将直线行驶判定阈值幅度(uth－dth)增大到一定程度(例如，±12°)。在这种情况下会存在这样一个问题，即，当驾驶员有意图地如图4(B)所示那样在上侧直线行驶判定阈值uth和下侧直线行驶判定阈值dth的范围内进行转向的时候，如图4(A)所示，电动机补正信号不会被复位，也就是说，不能解除补正量，因为根据情况有可能在与驾驶员的意图相反的方向上会留下辅助，所以限制补正量以便不会给驾驶员带来不协调感。但是如果限制了补正量的话，同时也有可能会限制降低驾驶员负荷的效果。
因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种安全并具有良好的转向感的电动助力转向装置，其具备脱离横向偏移抑制或侧向偏移抑制的功能，以便能够获得更好地降低横向偏移或侧向偏移时的驾驶员负荷的效果。
解决技术问题的手段
本发明涉及一种电动助力转向装置，其基于车辆的转向扭矩和车速运算出用来向转向机构施加转向辅助力的电动机的电流指令值，通过反馈控制来驱动控制所述电动机，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备用于基于被施加到所述转向机构的作用力、所述转向机构的转向角和所述车速来判定所述车辆的行驶状态，并且，基于所述行驶状态的判定结果、所述作用力和规定条件来运算出电动机电流补正值，通过所述电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，所述电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元和输出运算单元构成，所述直线行驶状态判定单元判定所述车辆的直线行驶状态并输出直线行驶判定结果SR，所述自适应运算单元至少基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向角和所述作用力运算出电动机补正信号并将其输出，所述车速感应增益单元输出与所述车速相对应的车速增益，所述输出运算单元将所述车速增益与所述电动机补正信号相乘并输出所述电动机电流补正值，所述自适应运算单元在所述车辆离开直线行驶状态的时候，通过所述转向角和所述作用力将所述电动机补正信号复位到零，针对所述电动机补正信号设定比最大补正值小的至少一个阈值1，针对所述转向机构的转向信息在上侧和下侧分别设定阈值2和阈值2’，使用所述电动机补正信号、所述阈值1、所述转向信息、所述阈值2和所述阈值2’以便使所述电动机补正信号逐渐减少。
还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：一种电动助力转向装置，其基于车辆的转向扭矩和车速运算出用来向转向机构施加转向辅助力的电动机的电流指令值，通过反馈控制来驱动控制所述电动机，其具备用于基于被施加到所述转向机构的作用力、所述转向机构的转向角和所述车速来判定所述车辆的行驶状态，并且，基于所述行驶状态的判定结果、所述作用力和规定条件来运算出电动机电流补正值，通过所述电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，所述电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元和输出运算单元构成，所述直线行驶状态判定单元判定所述车辆的直线行驶状态并输出直线行驶判定结果SR，所述自适应运算单元基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向角和所述作用力运算出电动机补正信号并将其输出，所述车速感应增益单元输出与所述车速相对应的车速增益，所述输出运算单元将所述车速增益与所述电动机补正信号相乘并输出所述电动机电流补正值，所述自适应运算单元在所述车辆离开直线行驶状态的时候，通过所述转向角和所述作用力将所述电动机补正信号复位到零，针对所述电动机补正信号在上侧和下侧分别设定比最大补正值小的阈值TA1和阈值TA2，当所述电动机补正信号的绝对值超过所述阈值TA1的时候，存储被设为转向角1的所述电动机补正信号的绝对值超过所述阈值TA1的时刻的所述转向角，同时，针对所述转向角1在上侧和下侧分别设定阈值TA3和阈值TA4，当所述转向角超过所述阈值TA3或所述阈值TA4的时候，使所述电动机补正信号逐渐减少。
还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：所述电动机补正信号的逐渐减少为朝向零的逐渐减少；或，所述阈值TA1和所述阈值TA2均比零大，所述阈值TA3和所述阈值TA4被设定为针对所述转向角1为均等的规定值SA的差；或，在使所述电动机补正信号逐渐减少之后，当所述电动机补正信号变成小于所述阈值TA2的时候，解除所述转向角1的存储和所述阈值TA3和所述阈值TA4的设定；或，所述自适应运算单元具备用于基于所述电动机补正信号的这一次的值以及上一次的值来输出判定输出CA1的第一条件判定单元、用于基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向角、所述判定输出CA1、所述电动机补正信号和判定输出CA2来输出判定输出CA4和判定输出CA5的第二条件判定单元、用于基于所述转向角、所述判定输出CA4和所述判定输出CA5来输出判定输出CA3的第三条件判定单元和用于根据所述直线行驶判定结果SR和所述判定输出CA3的逻辑乘积来输出转向状态信号的逻辑输出单元，将所述判定输出CA5输入到存储器单元中并将所述判定输出CA5设为所述判定输出CA2，通过所述判定输出CA3切换所述电动机补正信号的生成；或，所述第一条件判定单元基于所述电动机补正信号的这一次的值以及上一次的值与所述阈值TA1的比较来输出所述判定输出CA1；或，所述第二条件判定单元基于与所述阈值TA2的比较、所述判定输出CA2的状态、所述直线行驶判定结果SR的状态和所述判定输出CA1，来输出被设为0、所述转向角或上一次的采样值的所述判定输出CA4，还输出被设为0、1或上一次的采样值的所述判定输出CA5；或，所述第三条件判定单元基于所述判定输出CA5的状态和所述转向角与所述阈值TA3以及所述阈值TA4的比较结果来输出所述判定输出CA3，或者，基于所述判定输出CA5的状态和所述转向角1与所述转向角之间的差与规定值SA的比较结果来输出所述判定输出CA3。
还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：一种电动助力转向装置，其基于车辆的转向扭矩和车速运算出用来向转向机构施加转向辅助力的电动机的电流指令值，通过反馈控制来驱动控制所述电动机，其具备用于基于被施加到所述转向机构的作用力、所述转向机构的转向角和所述车速来判定所述车辆的行驶状态，并且，基于所述行驶状态的判定结果、所述作用力和规定条件来运算出电动机电流补正值，通过所述电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，所述电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元和输出运算单元构成，所述直线行驶状态判定单元判定所述车辆的直线行驶状态并输出直线行驶判定结果SR，所述自适应运算单元基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向机构的转向速度、所述转向角和所述作用力运算出电动机补正信号并将其输出，所述车速感应增益单元输出与所述车速相对应的车速增益，所述输出运算单元将所述车速增益与所述电动机补正信号相乘并输出所述电动机电流补正值，所述自适应运算单元在所述车辆离开直线行驶状态的时候，通过所述转向角和所述作用力将所述电动机补正信号复位到零，针对所述电动机补正信号设定比最大补正值小的阈值TB1，针对所述转向速度在上侧和下侧分别设定阈值TB2和阈值TB3，当所述电动机补正信号的绝对值超过所述阈值TB1，并且，所述转向速度超过所述阈值TB2或所述阈值TB3的时候，使所述电动机补正信号逐渐减少。
还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：所述电动机补正信号的逐渐减少为朝向零的逐渐减少；或，所述阈值TB1比零大，所述阈值TB2和所述阈值TB3被设定为它们的绝对值为相同的规定值SB并且它们的符号是不同的值；或，所述自适应运算单元具备用于基于所述电动机补正信号和所述转向速度来输出判定输出CB的条件判定单元和用于根据所述直线行驶判定结果SR和所述判定输出CB的逻辑乘积来输出转向状态信号的逻辑输出单元，通过所述判定输出CB切换所述电动机补正信号的生成；或，所述条件判定单元基于所述电动机补正信号与所述阈值TB1的比较结果和所述转向速度与所述阈值TB2以及所述阈值TB3的比较结果来输出所述判定输出CB。
发明的效果
根据本发明的电动助力转向装置，在直线行驶状态，当电动机补正信号超过阈值的时候，存储此时的转向角，同时，针对该转向角在上侧和下侧(±)分别设定新的阈值，然后，判定转向角是否超过新的阈值，当转向角超过新的阈值的时候，使电动机补正信号朝向零逐渐减少，解除(复位)在电动机补正信号变成小于阈值的时候被存储起来的转向角和伴随该转向角的阈值。或者，在直线行驶状态，当电动机补正信号超过阈值，并且转向速度超过阈值的时候，使电动机补正信号朝向零逐渐减少。
通过这样，就可以缓和电动机补正信号的限制，使得既不会给驾驶员带来不协调感，又可以脱离横向偏移或侧向偏移，从而能够获得更好地降低横向偏移或侧向偏移时的驾驶员负荷的效果，并且可以提供一种安全并具有良好的转向感的电动助力转向装置。
附图说明
图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。
图2是表示电动助力转向装置的控制单元(ECU)的结构示例的结构框图。
图3是表示现有的补正装置的结构示例的结构框图。
图4是表示现有的补正装置的特性示例的特性图。
图5是表示利用了转向角的本发明的动作原理的时序图。
图6是表示利用了转向速度的本发明的动作原理的时序图。
图7是表示本发明的结构示例(第一实施方式)的结构框图。
图8是表示本发明的动作示例(第一实施方式)的流程图。
图9是表示本发明的动作示例(模拟结果)的时序图。
图10是表示本发明的结构示例(第二实施方式)的结构框图。
图11是表示本发明的动作示例(第二实施方式)的流程图。
具体实施方式
在本发明中，利用转向机构的转向信息，追加了脱离横向偏移抑制或侧向偏移抑制的功能。作为转向信息，使用转向角、转向速度等。
在利用转向角的情况下，如图5(A)和图5(B)所示，针对电动机补正信号设定比最大补正值小的阈值TA1和阈值TA2，同时，针对转向角θ设定用于进行直线行驶判定的直线行驶判定阈值uth和直线行驶判定阈值dth。在转向角θ在直线行驶判定阈值uth和直线行驶判定阈值dth的范围内的状态，也就是说，在直线行驶状态，当电动机补正信号超过阈值TA1的时候(时刻t11)，将此时(时刻t11)的转向角θ1存储在存储器中，同时，针对转向角θ1在上侧和下侧(±SA)分别设定新的阈值TA3和新的阈值TA4，然后，判定转向角θ是否超过新的阈值TA3或新的阈值TA4。针对被存储起来的转向角θ1，阈值TA3和阈值TA4分别具有阈值SA的幅度。也就是说，TA3－θ1＝SA和θ1－TA4＝SA成立。然后，例如在时刻t12，当转向角θ变成小于新的阈值TA4的时候(此时被判断为驾驶员有意图地进行了转向)，使电动机补正信号朝向零逐渐减少，解除(复位)在电动机补正信号变成小于阈值TA2的时候(时刻t13)被存储起来的转向角θ1和伴随该转向角θ1的阈值TA3和阈值TA4。另外，在图5的示例中，因为时刻t13以后直线行驶判定也成立(转向角θ在直线行驶判定阈值uth和直线行驶判定阈值dth的范围内)，所以电动机补正信号发生变化。
在利用转向速度的情况下，如图6(A)和图6(B)所示，针对电动机补正信号设定比最大补正值小的阈值TB1，同时，针对转向角θ设定用于进行直线行驶判定的直线行驶判定阈值uth和直线行驶判定阈值dth。还有，如图6(C)所示，针对转向速度ω在上侧和下侧分别设定阈值TB2和阈值TB3。在转向角θ在直线行驶判定阈值uth和直线行驶判定阈值dth的范围内的状态，也就是说，在直线行驶状态，判定电动机补正信号是否变成等于或大于阈值TB1，并且还判定转向速度ω是否变成等于或大于阈值TB2或者等于或小于阈值TB3。另外，阈值TB2的绝对值和阈值TB3的绝对值为相同的规定值SB。然后，例如在时刻t21，当电动机补正信号变成等于或大于阈值TB1，接下来在时刻t22，当转向速度ω变成等于或小于阈值TB3的时候(此时被判断为驾驶员有意图地进行了转向)，使电动机补正信号朝向零逐渐减少。另外，在图6的示例中，因为时刻t22以后直线行驶判定也成立(转向角θ在直线行驶判定阈值uth和直线行驶判定阈值dth的范围内)，所以电动机补正信号发生变化。
通过这样，使得既不会给驾驶员带来不协调感，又可以脱离横向偏移抑制或侧向偏移抑制，而且还可以缓和电动机补正信号的限制，从而能够获得更好地降低横向偏移或侧向偏移时的驾驶员负荷的效果，并且可以提供一种安全并具有良好的转向感的电动助力转向装置。
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
与图3相对应的图7示出了本发明的结构示例(第一实施方式)。如图7所示，来自限制器104的电动机补正信号SG4被输入到存储器单元181中，设有用于比较来自存储器单元181的作为这一次的数据的电动机补正信号SG6、作为上一次采样(上一次的数据)的电动机补正信号SG6-1和规定条件并且输出判定输出CA1的条件判定单元140。条件判定单元140基于下述式1判定判定输出CA1并将其输出。
(式1)
条件A1：在|这一次的数据|＞阈值TA1并且|上一次的数据|≦阈值TA1的时候，判定输出CA1＝1
条件B1：在除了上述以外的时候，判定输出CA1＝0
来自条件判定单元140的判定输出CA1被输入到下一段的条件判定单元150中，还有，直线行驶判定结果SR、转向角θ、存储器单元181的输出SG6和来自存储器单元182的判定输出CA2均被输入到条件判定单元150中。条件判定单元150输出作为判定结果的判定输出CA4和判定输出CA5。条件判定单元150基于下述式2进行判定并输出判定输出CA4和判定输出CA5。
(式2)
条件A2：在|SG6|＜阈值TA2并且CA2＝1，或者SR＝0的时候，判定输出CA4＝0，判定输出CA5＝0
条件B2：在|SG6|＜阈值TA2并且CA2＝1，或者SR＝0不成立，CA1＝1并且SR＝1的时候，判定输出CA4＝转向角θ(这一次)，判定输出CA5＝1
条件C2：在除了|SG6|＜阈值TA2并且CA2＝1，或者SR＝0以外的情况，CA1＝1并且SR＝1不成立的时候，判定输出CA4＝上一次CA4，判定输出CA5＝上一次CA5
条件判定单元150的判定输出CA4和判定输出CA5被输入到条件判定单元170中，还有，转向角θ被输入到条件判定单元170中。条件判定单元170输出判定输出CA3。条件判定单元170基于下述式3进行判定并输出判定输出CA3。
(式3)
条件A3：在CA5＝0的时候，判定输出CA3＝1
条件B3：在CA5＝1，|θ－CA4|＞阈值SA的时候，判定输出CA3＝0
条件C3：在CA5＝1，|θ－CA4|≦阈值SA的时候，判定输出CA3＝1
因为在CA5＝1的时候，CA4＝转向角θ1成立，所以上述条件B3和上述条件C3也可以为下述条件。
条件B3：在CA5＝1，θ＞TA3或者θ＜TA4的时候，判定输出CA3＝0
条件C3：在CA5＝1，θ≦TA3并且θ≧TA4的时候，判定输出CA3＝1
直线行驶状态判定单元由直线行驶判定单元110和直线行驶时间判定单元120构成。自适应运算单元由条件判定单元140、150以及170、存储器单元107、181以及182、复位表130、符号反相单元131、增益单元101、切换单元102、逻辑输出单元180、加法单元103和限制器104构成。输出运算单元由乘法单元和限制器106构成。还有，用于运算出电动机电流补正值Imc并将其输出的电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元133和输出运算单元构成。
在这样的结构中，参照图8的流程图对其动作示例进行说明。
首先，读取转向角θ、SAT估计值和车速V(步骤S1)，直线行驶判定单元110以与专利文献3同样的方式进行直线行驶判定并输出判定信号SD(步骤S3)。判定信号SD被输入到直线行驶时间判定单元120中，直线行驶时间判定单元120以与专利文献3同样的方式进行直线行驶时间判定(步骤S4)，来自直线行驶时间判定单元120的直线行驶判定结果SR被输入到条件判定单元150和逻辑输出单元180中。
另一方面，SAT估计值被输入到增益单元101和复位表130中，转向角θ被输入到条件判定单元150、条件判定单元170和复位表130中，与上述同样，来自复位表130的复位增益RG经由符号反相单元131后，在乘法单元132中与存储器单元107的输出相乘后，被输入到切换单元102中的接点102b。还有，SAT估计值经由增益单元101后，被输入到切换单元102中的接点102a(步骤S5)。切换单元102的输出SG3经由加法单元103和限制器104后作为电动机补正信号SG4被输出。电动机补正信号SG4被输入到乘法单元105中，同时，经由存储器单元181后作为数据SG6被输入到条件判定单元140中。
条件判定单元140基于被输入进来的数据SG6和阈值TA1进行基于上述式1的条件判定处理#1(步骤S10)，并输出判定输出CA1。判定输出CA1被输入到条件判定单元150中，条件判定单元150基于判定输出CA1、直线行驶判定结果SR、阈值TA2等进行基于上述式2的条件判定处理#2(步骤S20)，并输出判定输出CA4和判定输出CA5。判定输出CA4和判定输出CA5被输入到条件判定单元170中，条件判定单元170基于判定输出CA4、判定输出CA5、转向角θ和阈值SA或者阈值TA3、阈值TA4进行基于上述式3的条件判定处理#3(步骤S40)，并输出判定输出CA3。还有，判定输出CA5经由存储器单元182后作为判定输出CA2被输入到条件判定单元150中。
判定输出CA3被输入到逻辑输出单元180中，逻辑输出单元180进行判定输出CA3和直线行驶判定结果SR的输出处理#1(步骤S50)。来自逻辑输出单元180的转向状态信号SW进行切换以便在直线行驶并且无转向盘操作的时候将切换单元102作为接点102a，在非直线行驶或有转向盘操作的时候将切换单元102作为接点102b(步骤S51)。
作为切换单元102的输出的信号SG3在加法单元103与存储器单元107的输出信号相加，在加法单元103中得到的加法结果经由限制器104后作为电动机补正信号SG4被输出，电动机补正信号SG4经由存储器单元181后被输入到条件判定单元140和条件判定单元150中(步骤S52)。还有，电动机补正信号SG4经由作为输出运算单元的乘法单元105和限制器106以便进行输出处理#2(步骤S53)，输出处理#2后的电动机补正信号SG4作为电动机电流补正值Imc被输出(步骤S54)。通过电动机电流补正值Imc来补正电流指令值。
图9示出了模拟结果，其中，图9(A)示出了转向角θ的变化和被存储起来的转向角θR；图9(B)示出了SAT估计值和横向偏移抑制、侧向偏移抑制(补正值)；图9(C)示出了直线行驶判定标志CF和无转向盘操作判定标志NF的ON/OFF状态。
直线行驶判定标志CF在时刻t2以后为ON状态。无转向盘操作判定标志NF在时刻t2～t7为ON状态，在时刻t7～t8变为OFF状态，在时刻t8以后变为ON状态。因为在时刻t3和时刻t5，电动机补正信号(SG4)超过阈值TA1，所以在时刻t3存储时刻t3的转向角θ(存储值θR)，在时刻t5存储时刻t5的转向角θ(存储值θR)。还有，因为在时刻t7，转向角θ变得小于阈值TA4(＝θR－SA)，所以从该时刻t7起开始进行复位处理。
接下来，对本发明的其他的实施方式进行说明。
与图3相对应的图10示出了本发明的结构示例(第二实施方式)。如图10所示，来自限制器104的电动机补正信号SG4被输入到存储器单元181中，设有用于输入来自存储器单元181的电动机补正信号SG6和转向速度ω并且输出判定输出CB的条件判定单元240。条件判定单元240基于下述式4判定判定输出CB并将其输出。
(式4)
条件A4：在|SG6|≧阈值TB1并且|ω|≧规定值SB的时候，判定输出CB＝0
条件B1：在除了上述以外的时候，判定输出CB＝1
因为规定值SB为与阈值TB2和阈值TB3的绝对值相同的值，所以上述条件A4也可以为下述条件。
条件A4：在|SG6|≧阈值TB1，ω≧阈值TB2或者ω≦阈值TB3的时候，判定输出CB＝0
直线行驶状态判定单元由直线行驶判定单元110和直线行驶时间判定单元120构成。自适应运算单元由条件判定单元240、存储器单元107以及181、复位表130、符号反相单元131、乘法单元132、增益单元101、切换单元102、逻辑输出单元280、加法单元103和限制器104构成。输出运算单元由乘法单元105和限制器106构成。还有，用于运算出电动机电流补正值Imc并将其输出的电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元133和输出运算单元构成。
在这样的结构中，参照图11的流程图对其动作示例进行说明。
首先，读取转向角θ、SAT估计值、车速V和转向速度ω(步骤S2)，直线行驶判定单元110基于转向角θ、SAT估计值和车速V以与专利文献3同样的方式进行直线行驶判定并输出判定信号SD(步骤S3)。判定信号SD被输入到直线行驶时间判定单元120中，直线行驶时间判定单元120以与专利文献3同样的方式进行直线行驶时间判定(步骤S4)，来自直线行驶时间判定单元120的直线行驶判定结果SR被输入到逻辑输出单元280中。
另一方面，SAT估计值被输入到增益单元101和复位表130中，转向角θ被输入到复位表130中，与上述同样，来自复位表130的复位增益RG经由符号反相单元131后，在乘法单元132中与存储器单元107的输出相乘后，被输入到切换单元102中的接点102b。还有，SAT估计值经由增益单元101后，被输入到切换单元102中的接点102a(步骤S6)。切换单元102的输出SG3经由加法单元103和限制器104后作为电动机补正信号SG4被输出。电动机补正信号SG4被输入到乘法单元105中，同时，经由存储器单元181后作为数据SG6被输入到条件判定单元240中。
条件判定单元240基于被输入进来的数据SG6以及转向速度ω、阈值TB1以及规定值SB或者阈值TB2、阈值TB3进行基于上述式4的条件判定处理(步骤S60)，并输出判定输出CB。
判定输出CB被输入到逻辑输出单元280中，逻辑输出单元280进行判定输出CB和直线行驶判定结果SR的输出处理#1(步骤S70)。来自逻辑输出单元280的转向状态信号SW进行切换以便在直线行驶并且无转向盘操作的时候将切换单元102作为接点102a，在非直线行驶或有转向盘操作的时候将切换单元102作为接点102b(步骤S71)。
作为切换单元102的输出的信号SG3在加法单元103与存储器单元107的输出信号相加，在加法单元103中得到的加法结果经由限制器104后作为电动机补正信号SG4被输出，电动机补正信号SG4经由存储器单元181后被输入到条件判定单元240中(步骤S72)。还有，电动机补正信号SG4经由作为输出运算单元的乘法单元105和限制器106以便进行输出处理#2(步骤S73)，输出处理#2后的电动机补正信号SG4作为电动机电流补正值Imc被输出(步骤S74)。通过电动机电流补正值Imc来补正电流指令值。
此外，尽管在上述实施方式中，作为被施加到转向机构的作用力以SAT估计值为例，对本发明的实施方式进行了说明，但在本发明中，也可以为由传感器检测出的值。还有，尽管在上述实施方式中，求出信号和检测值的绝对值并将它们与阈值进行比较，但在本发明中，通过将阈值设为正、负两个阈值，即使不求出信号和检测值的绝对值，也能够进行同样的比较动作。
附图标记说明
1 转向盘(方向盘)
2 柱轴(转向轴或方向盘轴)
10 扭矩传感器
12 车速传感器
14 转向角传感器
15 自动巡航开关
20 电动机
30 控制单元(ECU)
31 电流指令值运算单元
35 PI控制单元
36 PWM控制单元
37 逆变器
100A、100、200 电动机电流补正值运算单元
110 直线行驶判定单元
120 直线行驶时间判定单元
130 复位表
133 车速感应增益单元
140、150、170、240 条件判定单元

Claims (14)

1.一种电动助力转向装置，其基于车辆的转向扭矩和车速运算出用来向转向机构施加转向辅助力的电动机的电流指令值，通过反馈控制来驱动控制所述电动机，其特征在于：
具备用于基于被施加到所述转向机构的作用力、所述转向机构的转向角和所述车速来判定所述车辆的行驶状态，并且，基于所述行驶状态的判定结果、所述作用力和规定条件来运算出电动机电流补正值，通过所述电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，
所述电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元和输出运算单元构成，
所述直线行驶状态判定单元判定所述车辆的直线行驶状态并输出直线行驶判定结果SR，
所述自适应运算单元至少基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向角和所述作用力运算出电动机补正信号并将其输出，
所述车速感应增益单元输出与所述车速相对应的车速增益，
所述输出运算单元将所述车速增益与所述电动机补正信号相乘并输出所述电动机电流补正值，
所述自适应运算单元
在所述车辆离开直线行驶状态的时候，通过所述转向角和所述作用力将所述电动机补正信号复位到零，
针对所述电动机补正信号设定比最大补正值小的至少一个阈值1，针对所述转向机构的转向信息在上侧和下侧分别设定阈值2和阈值2’，使用所述电动机补正信号、所述阈值1、所述转向信息、所述阈值2和所述阈值2’以便使所述电动机补正信号逐渐减少。
2.一种电动助力转向装置，其基于车辆的转向扭矩和车速运算出用来向转向机构施加转向辅助力的电动机的电流指令值，通过反馈控制来驱动控制所述电动机，其特征在于：
具备用于基于被施加到所述转向机构的作用力、所述转向机构的转向角和所述车速来判定所述车辆的行驶状态，并且，基于所述行驶状态的判定结果、所述作用力和规定条件来运算出电动机电流补正值，通过所述电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，
所述电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元和输出运算单元构成，
所述直线行驶状态判定单元判定所述车辆的直线行驶状态并输出直线行驶判定结果SR，
所述自适应运算单元基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向角和所述作用力运算出电动机补正信号并将其输出，
所述车速感应增益单元输出与所述车速相对应的车速增益，
所述输出运算单元将所述车速增益与所述电动机补正信号相乘并输出所述电动机电流补正值，
所述自适应运算单元
在所述车辆离开直线行驶状态的时候，通过所述转向角和所述作用力将所述电动机补正信号复位到零，
针对所述电动机补正信号在上侧和下侧分别设定比最大补正值小的阈值TA1和阈值TA2，当所述电动机补正信号的绝对值超过所述阈值TA1的时候，存储被设为转向角1的所述电动机补正信号的绝对值超过所述阈值TA1的时刻的所述转向角，同时，针对所述转向角1在上侧和下侧分别设定阈值TA3和阈值TA4，当所述转向角超过所述阈值TA3或所述阈值TA4的时候，使所述电动机补正信号逐渐减少。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述电动机补正信号的逐渐减少为朝向零的逐渐减少。
4.根据权利要求2或3所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述阈值TA1和所述阈值TA2均比零大，所述阈值TA3和所述阈值TA4被设定为针对所述转向角1为均等的规定值SA的差。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：在使所述电动机补正信号逐渐减少之后，当所述电动机补正信号变成小于所述阈值TA2的时候，解除所述转向角1的存储和所述阈值TA3和所述阈值TA4的设定。
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述自适应运算单元
具备用于基于所述电动机补正信号的这一次的值以及上一次的值来输出判定输出CA1的第一条件判定单元、用于基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向角、所述判定输出CA1、所述电动机补正信号和判定输出CA2来输出判定输出CA4和判定输出CA5的第二条件判定单元、用于基于所述转向角、所述判定输出CA4和所述判定输出CA5来输出判定输出CA3的第三条件判定单元和用于根据所述直线行驶判定结果SR和所述判定输出CA3的逻辑乘积来输出转向状态信号的逻辑输出单元，
将所述判定输出CA5输入到存储器单元中并将所述判定输出CA5设为所述判定输出CA2，通过所述判定输出CA3切换所述电动机补正信号的生成。
7.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第一条件判定单元基于所述电动机补正信号的这一次的值以及上一次的值与所述阈值TA1的比较来输出所述判定输出CA1。
8.根据权利要求6或7所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第二条件判定单元基于与所述阈值TA2的比较、所述判定输出CA2的状态、所述直线行驶判定结果SR的状态和所述判定输出CA1，来输出被设为0、所述转向角或上一次的采样值的所述判定输出CA4，还输出被设为0、1或上一次的采样值的所述判定输出CA5。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第三条件判定单元基于所述判定输出CA5的状态和所述转向角与所述阈值TA3以及所述阈值TA4的比较结果来输出所述判定输出CA3，或者，基于所述判定输出CA5的状态和所述转向角1与所述转向角之间的差与规定值SA的比较结果来输出所述判定输出CA3。
10.一种电动助力转向装置，其基于车辆的转向扭矩和车速运算出用来向转向机构施加转向辅助力的电动机的电流指令值，通过反馈控制来驱动控制所述电动机，其特征在于：
具备用于基于被施加到所述转向机构的作用力、所述转向机构的转向角和所述车速来判定所述车辆的行驶状态，并且，基于所述行驶状态的判定结果、所述作用力和规定条件来运算出电动机电流补正值，通过所述电动机电流补正值来补正电流指令值的电动机电流补正值运算单元，
所述电动机电流补正值运算单元由直线行驶状态判定单元、自适应运算单元、车速感应增益单元和输出运算单元构成，
所述直线行驶状态判定单元判定所述车辆的直线行驶状态并输出直线行驶判定结果SR，
所述自适应运算单元基于所述直线行驶判定结果SR、所述转向机构的转向速度、所述转向角和所述作用力运算出电动机补正信号并将其输出，
所述车速感应增益单元输出与所述车速相对应的车速增益，
所述输出运算单元将所述车速增益与所述电动机补正信号相乘并输出所述电动机电流补正值，
所述自适应运算单元
在所述车辆离开直线行驶状态的时候，通过所述转向角和所述作用力将所述电动机补正信号复位到零，
针对所述电动机补正信号设定比最大补正值小的阈值TB1，针对所述转向速度在上侧和下侧分别设定阈值TB2和阈值TB3，当所述电动机补正信号的绝对值超过所述阈值TB1，并且，所述转向速度超过所述阈值TB2或所述阈值TB3的时候，使所述电动机补正信号逐渐减少。
11.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述电动机补正信号的逐渐减少为朝向零的逐渐减少。
12.根据权利要求10或11所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述阈值TB1比零大，所述阈值TB2和所述阈值TB3被设定为它们的绝对值为相同的规定值SB并且它们的符号是不同的值。
13.根据权利要求10至12中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述自适应运算单元
具备用于基于所述电动机补正信号和所述转向速度来输出判定输出CB的条件判定单元和用于根据所述直线行驶判定结果SR和所述判定输出CB的逻辑乘积来输出转向状态信号的逻辑输出单元，
通过所述判定输出CB切换所述电动机补正信号的生成。
14.根据权利要求13所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述条件判定单元基于所述电动机补正信号与所述阈值TB1的比较结果和所述转向速度与所述阈值TB2以及所述阈值TB3的比较结果来输出所述判定输出CB。
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