CN106573647B - 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。该电动助力转向装置通过控制转向扭矩使其成为与转向角和转向角速度相对应的值，以便不会受到路面的状态的影响并且能够实现所期望的转向扭矩。本发明的电动助力转向装置，其通过基于转向扭矩和车速运算出的电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，其具备SAT补偿值运算单元和转向反力补偿值运算单元，SAT补偿值运算单元基于SAT值运算出SAT补偿值，转向反力补偿值运算单元基于SAT补偿值、转向角和转向角速度运算出转向反力补偿值，通过转向反力补偿值对电流指令值进行补正。还有，控制扭力杆的扭转角以便使其追随与转向角相对应的值。

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，其通过基于转向扭矩和车速运算出的电流指令值来驱动电动机，以便对车辆的转向系统施加辅助力。本发明尤其涉及一种高性能的电动助力转向装置，其通过使用基于转向角、转向角速度和SAT(自对准扭矩)补偿值的转向反力补偿值来补正电流指令值，或者，通过控制扭力杆的扭转角以便使其追随与转向角相对应的值，从而不会受到路面的状态的影响，并且，针对转向角和转向角速度，或者，针对转向角，能够实现同等的转向扭矩。
背景技术
利用电动机的旋转力对车辆的转向系统施加辅助力的电动助力转向装置(EPS)，将电动机的驱动力经由减速装置由诸如齿轮或皮带之类的传送机构，向转向轴或齿条轴施加辅助力。为了正确地产生辅助力的扭矩，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通常用调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty)来进行。
如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。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，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中。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Vel，进行作为辅助指令的电流指令值的运算，由通过对运算出的电流指令值实施补偿等而得到的电压控制值Vref来控制供应给电动机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，收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vel也能够从CAN40处获得。此外，收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。
在这样的电动助力转向装置中，控制单元30主要由CPU(也包含MPU、MCU等)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的功能和动作进行说明。如图2所示，来自扭矩传感器10的转向扭矩Th和来自车速传感器12的车速Vel被输入到电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于转向扭矩Th和车速Vel并利用辅助图(アシストマップ)等来运算出电流指令值Iref1。运算出的电流指令值Iref1在加法单元32A与来自用于改善特性的补偿单元34的补偿信号CM相加；相加后得到的电流指令值Iref2在电流限制单元33中被限制了最大值；被限制了最大值的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中以便对其和电动机电流检测值Im进行减法运算。
PI控制单元35对作为在减法单元32B得到的减法结果的偏差I(＝Irefm－Im)进行PI控制；经过PI控制后得到的电压控制值Vref被输入到PWM控制单元36中，以便运算出占空比；通过PWM信号经过逆变器37来PWM驱动电动机20。电动机电流检测器38检测出电动机20的电动机电流值Im，检测出的电动机电流值Im被反馈输入到减法单元32B。还有，诸如分解器之类的旋转传感器21被连接到电动机20，旋转传感器21输出转向角θ。
另外，补偿单元34先在加法单元344将检测出或估计出的自对准扭矩(SAT)与惯性补偿值342相加，然后在加法单元345将在加法单元344得到的加法结果与收敛性控制值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输入到加法单元32A以便进行电流指令值的特性改善。
就这样，在现有的电动助力转向装置中，通过扭矩传感器检测出作为扭力杆的扭转扭矩的通过驾驶员的手动输入而被施加的转向扭矩，主要是作为与该扭矩相对应的辅助电流来控制电动机电流。因此，根据不同的路面的状态(例如，倾斜路面、低μ路(具有低摩擦系数的路面)等)，有时会发生针对某个转向角却会变成不同的转向扭矩的现象。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5074971号公报
专利文献2：日本专利第5208894号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
作为提出了一种不会受到路面的状态的影响并且针对转向角实现同等的转向扭矩的电动助力转向装置的现有技术，有日本专利第5074971号公报(专利文献1)所公开的电动助力转向装置。在专利文献1所公开的电动助力转向装置中，为了通过考虑转向轴反力扭矩(SAT)，使得既可以维持转向扭矩的中心感(オンセンター感)同时还通过抑制滞后宽度的变化来实现良好的转向感，具备用于检测出转向轴反力扭矩的转向轴反力扭矩检测模块和用于至少可以判定反向(向左)转动转向盘状态的转向状态判定模块，在被判定为反向转动转向盘状态的情况下，沿着基于转向轴反力扭矩来增加基本辅助指令值的方向来进行补正。
但是，在专利文献1的电动助力转向装置中，因为将转向轴反力扭矩(SAT)作为对象，并没有考虑转向角和转向角速度，所以存在不能实现不会受到路面的状态的影响并且与转向角和转向角速度相对应的转向扭矩的问题。
还有，在日本专利第5208894号公报(专利文献2)所公开的电动助力转向装置中，因为将通过对转向扭矩(扭转角)的目标值与转向扭矩之间的偏差进行PI(比例积分)运算而得到的运算结果作为电流指令值，所以存在平滑性差并且动作不稳定，同时针对目标值的追随性也不好的问题。
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电动助力转向装置，该电动助力转向装置通过控制转向扭矩使其成为与转向角和转向角速度相对应的值，或者，通过控制扭力杆的扭转角以便使其追随与转向角相对应的值，以便能够实现不会受到路面的状态的影响并且与转向角和转向角速度相对应的转向扭矩。
(二)技术方案
本发明涉及一种电动助力转向装置，其通过基于转向扭矩和车速运算出的电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备SAT补偿值运算单元和转向反力补偿值运算单元，所述SAT补偿值运算单元基于SAT值运算出SAT补偿值，所述转向反力补偿值运算单元基于所述SAT补偿值、转向角和转向角速度运算出转向反力补偿值，通过所述转向反力补偿值对所述电流指令值进行补正。
本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：所述转向反力补偿值运算单元具备假想弹簧常数增益单元、假想阻尼常数增益单元、加法单元和减法单元，所述假想弹簧常数增益单元输入所述转向角并运算出弹簧成分补偿值，所述假想阻尼常数增益单元输入所述转向角速度并运算出阻尼成分补偿值，所述加法单元通过将所述弹簧成分补偿值与所述阻尼成分补偿值相加来运算出弹簧阻尼成分补偿值，所述减法单元通过从所述SAT补偿值中减去所述弹簧阻尼成分补偿值来运算出所述转向反力补偿值；或，所述SAT补偿值运算单元具备SAT估计单元、滤波器和增益单元，所述SAT估计单元基于所述转向扭矩、电动机角速度、电动机角加速度和所述电流指令值求出SAT值，所述滤波器去除所述SAT值的噪声，所述增益单元将增益与所述滤波器的输出相乘并输出所述SAT补偿值；或，所述滤波器和所述增益单元均为车速感应型；或，所述假想弹簧常数增益单元和所述假想阻尼常数增益单元均为车速感应型；或，所述补正为将所述转向反力补偿值加在所述电流指令值上。
还有，本发明涉及一种电动助力转向装置，其基于电动机电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制以便对转向系统进行辅助控制，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：通过基于与转向角相对应的目标扭转角与所述转向系统的实际扭转角之间的偏差和所述实际扭转角的扭转角控制运算来运算出所述电动机电流指令值，控制所述实际扭转角以便使其追随与转向角相对应的值。
本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：通过输入所述转向角的扭转角表来运算出所述目标扭转角；或，所述扭转角表为车速感应型；或，所述扭转角控制运算通过减法单元、位置控制单元、微分单元和速度控制单元来实施，所述减法单元求出所述目标扭转角与所述实际扭转角之间的偏差，所述位置控制单元对所述偏差进行位置控制并输出所述目标扭转角速度，所述微分单元对所述实际扭转角进行微分，所述速度控制单元输入所述目标扭转角速度和所述微分的输出并进行速度控制；或，所述速度控制单元通过P控制运算、I控制运算、D控制运算中的至少一个或它们的组合来实施；或，在所述速度控制运算单元的下一级设置限制器；或，将辅助控制的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将SAT估计值的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将用于抑制转向盘振动的电流指令值与所述电动机电流指令值相加。
(三)有益效果
根据本发明的电动助力转向装置，因为考虑了SAT并进行与转向角和转向角速度相对应的反力补正，所以不会受到路面的状态的影响并且能够获得一定的转向感。因为控制转向扭矩使其成为与转向角和转向角速度相对应的值，所以能够实现所期望的转向扭矩。
还有，根据本发明的电动助力转向装置，因为控制扭力杆的扭转角以便使其追随与转向角相对应的值，所以不会受到路面的状态的影响，并且，针对转向角能够实现同等的转向扭矩，从而可以获得一定的转向感。通过对扭转角的目标值与实际扭转角之间的偏差进行位置控制，并且，还对目标扭转角速度、扭转角速度进行使用PID(比例-积分-微分)控制中的至少一个的速度控制，从而具有变成平滑并稳定的动作，同时针对目标值的追随性也良好，不容易留下稳态偏差的优点。
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系统的结构示例的结构框图。
图3是表示本发明的结构示例(第一实施方式)的结构框图。
图4是表示SAT补偿值运算单元的结构示例的结构框图。
图5是表示转向反力补偿值运算单元的结构示例的结构框图。
图6是表示假想弹簧常数增益单元的特性的一个示例的特性图。
图7是表示假想阻尼常数增益单元的特性的一个示例的特性图。
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是用来对本发明的动作示例(第一实施方式)和现有技术进行比较的特性图。
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是表示扭转角控制单元的结构示例的结构框图。
图12是表示本发明的动作示例(第二实施方式)的流程图。
图13是表示本发明的动作示例(第二实施方式)的转向角特性图。
图14是表示本发明的动作示例(第二实施方式)的扭转角特性图。
图15是表示本发明的动作示例(第二实施方式)的转向扭矩特性图。
图16是表示扭转角表的其他的示例的特性图。
具体实施方式
本发明为了不会受到路面的状态的影响，针对转向角和转向角速度，或者，针对转向角，实现同等的转向扭矩以便获得一定的转向感，通过基于转向角和转向角速度求出弹簧阻尼成分补偿值，基于SAT补偿值和弹簧阻尼成分补偿值运算出转向反力补偿值，然后通过转向反力补偿值来补正电流指令值，或者，通过控制扭力杆的扭转角以便使其追随与转向角相对应的值，以便实现各自所期望的转向扭矩。
在本发明中，因为考虑了路面反力的SAT并进行与转向角和转向角速度相对应的反力补正，所以不会受到路面的状态的影响并且能够获得一定的转向感。还有，在本发明中，针对基于转向角运算出的扭转角的目标值与从扭力杆检测出的实际扭转角之间的偏差，通过位置控制单元和由PID(比例-积分-微分)控制中的至少一个构成的速度控制单元，来运算出电动机电流指令值，从而能够实现既稳定又具有高精度的控制。
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
图3示出了本发明的结构示例(第一实施方式)。如图3所示，控制单元100具备用虚线表示的扭矩系统控制单元110和用一点虚线表示的电动机系统控制单元120，其中，扭矩系统控制单元110使用转向扭矩Th、车速Vel、转向角θ、转向角速度(电动机角速度)ω以及转向角加速度(电动机角加速度)α来进行控制；电动机系统控制单元120进行与通过由逆变器等构成的电动机驱动单元23来进行的电动机20的驱动相关的控制。
扭矩系统控制单元110由电流指令值运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113、鲁棒稳定化补偿单元114、自对准扭矩(SAT)补偿值运算单元150和转向反力补偿值运算单元160来构成，还具备加法单元116A以及116B和加法单元116C。另外，电动机系统控制单元120由补偿单元121、外部干扰估计单元122、电动机角速度运算单元123、电动机角加速度运算单元124和电动机特性补偿单元125来构成，还具备加法单元126A以及126B。
转向扭矩Th被输入到电流指令值运算单元111、微分控制单元112、横摆率收敛性控制单元113和SAT补偿值运算单元150中，车速Vel被输入到电流指令值运算单元111中，横摆率收敛性控制单元113将车速Vel作为参数输入。电流指令值运算单元111基于转向扭矩Th和车速Vel运算出电流指令值Ia，微分控制单元112具有提高转向的中立点附近的控制的响应性并且实现平滑、流畅的转向的功能。加法单元116A对电流指令值Ia和微分控制单元112的输出进行加法运算，作为在加法单元116A中得到的加法结果的电流指令值Ib被输入到SAT补偿值运算单元150中，同时还被输入到加法单元116B中。
横摆率收敛性控制单元113输入转向扭矩Th和转向角速度ω，为了改善车辆横摆的收敛性，对转向盘的摆动动作进行制动。横摆率收敛性控制单元113的横摆率信号YR在加法单元116B与电流指令值Ib相加，作为在加法单元116B中得到的加法结果的电流指令值Ic被输入到鲁棒稳定化补偿单元114中。
还有，SAT补偿值运算单元150输入转向扭矩Th、来自加法单元116A的电流指令值Ib、来自电动机角速度运算单元123的转向角速度ω和来自电动机角加速度运算单元124的转向角加速度α，估计出SAT值，利用滤波器和增益单元对估计出的SAT值进行信号处理，输出用于将合适的路面信息作为反力赋予给转向盘的SAT补偿值ISAT。SAT补偿值ISAT被输入到转向反力补偿值运算单元160中，转向角θ和转向角速度ω也被输入到转向反力补偿值运算单元160中，由转向反力补偿值运算单元160运算出的转向反力补偿值ISKC被输入到加法单元116C中。
还有，通过加法单元116B中进行的加法运算而得到的电流指令值Ic被输入到鲁棒稳定化补偿单元114中，鲁棒稳定化补偿单元114例如为日本特开平8-290778号公报所公开的补偿单元，其将被包含在检测扭矩中的由惯性要素和弹性要素构成的共振系统的共振频率中的峰值除去，并对阻碍控制系统的响应性和稳定性的共振频率的相位偏移进行补偿。作为鲁棒稳定化补偿单元114的输出的电流指令值Id在加法单元116C与转向反力补偿值ISKC相加，相加后得到的电流指令值Ie被输入到电动机系统控制单元120内的加法单元126A中。
电动机系统控制单元120内的电动机角速度运算单元123基于电动机端子间电压Vm和电动机电流Im运算出转向角速度(电动机角速度)ω，运算出的转向角速度ω被输入到电动机角加速度运算单元124、横摆率收敛性控制单元113和SAT补偿值运算单元150中。电动机角加速度运算单元124基于被输入进来的转向角速度ω运算出转向角加速度α，运算出的转向角加速度α被输入到电动机特性补偿单元125和SAT补偿值运算单元150中。电流指令值Ie与来自电动机特性补偿单元125的电动机特性信号Ima在加法单元126A相加后得到的加法结果被作为电流指令值If输入到由微分补偿单元等构成的补偿单元121中。在补偿单元121中对电流指令值If进行补偿后得到的电流指令值Ig与外部干扰估计单元122的输出在加法单元126B相加后得到的信号被输入到电动机驱动单元23和外部干扰估计单元122中。
外部干扰估计单元122为日本特开平8-310417号公报所公开的装置，其能够基于作为电动机输出的控制目标的在补偿单元121中经过补偿后得到的电流指令值Ig与外部干扰估计单元122的输出相加后得到的电流指令值Ih和电动机电流值Im，来维持控制系统的输出基准中所希望的电动机控制特性，从而不会失去控制系统的稳定性。
图4示出了SAT补偿值运算单元150的结构示例。如图3所示，在SAT补偿值运算单元150中，通过加法单元151对相当于辅助力Tm的电流指令值Ib和转向扭矩Th进行加法运算，通过减法单元152从在加法单元151中得到的加法结果中减去转向角加速度α与电动机的惯性J相乘后得到的信号，再通过减法单元153从在减法单元152中得到的减法结果中减去转向角速度ω的正或负的符号与静摩擦Fr相乘后得到的信号。在减法单元153中得到的减法结果为SAT估计值*SAT(例如日本特开2008-18825号公报)，SAT估计值*SAT被输入到具有频率特性的车速感应型的滤波器154中，通过在车速感应型的增益单元155中使在车速感应型的滤波器154中经过滤波处理后的SAT估计值*SAT与增益相乘，能够获得SAT补偿值ISAT。
此外，滤波器154为具有作为静特性增益的使SAT估计值*SAT的大小减少到所需要的足够的值的增益的相位延迟滤波器。还有，增益单元155在诸如在停车状态下转动转向盘(据え切り)、低速行驶之类的路面信息的重要性比较低的情况下，具有减小SAT补偿值ISAT的功能。
另外，图5示出了转向反力补偿值运算单元160的结构示例。如图5所示，转向角θ被输入到具有例如图6所示那样的车速感应型的特性的假想弹簧常数增益单元161中，转向角速度ω被输入到具有例如图7所示那样的车速感应型的特性的假想阻尼常数增益单元162中。加法单元163对来自假想弹簧常数增益单元161的弹簧成分补偿值IKm和来自假想阻尼常数增益单元162的阻尼成分补偿值ICm进行加法运算，作为在加法单元163中得到的加法结果的弹簧阻尼成分补偿值IKCm被减法输入到减法单元164中。来自SAT补偿值运算单元150的SAT补偿值ISAT被加法输入到减法单元164中，在减法单元164中得到的减法结果(＝ISAT－IKCm)被作为转向反力补偿值ISKC输出，转向反力补偿值ISKC被输入到加法单元116C中。
此外，尽管假想弹簧常数增益单元161在图6中为车速感应型，但在本发明中，假想弹簧常数增益单元161也可以不是车速感应型。同样地，尽管假想阻尼常数增益单元162在图7中为车速感应型，但在本发明中，假想阻尼常数增益单元162也可以不是车速感应型。
在这样的结构中，参照图8的流程图对其动作示例(第一实施方式)进行说明。
首先，输入转向扭矩Th、车速Vel、转向角θ和转向角速度ω(步骤S1)，通过电流指令值运算单元111、微分控制单元112等运算出电流指令值Ib(步骤S2)，还有，通过横摆率收敛性控制单元113运算出横摆率信号YR，电流指令值Ib与横摆率信号YR相加后得到的电流指令值Ic经过鲁棒稳定化补偿单元114后被作为电流指令值Id输出。
电流指令值Ib和由电动机角加速度运算单元124运算出的转向角加速度α被输入到SAT补偿值运算单元150中(步骤S3)，通过加法单元151、减法单元152和减法单元153运算出SAT估计值*SAT(步骤S4)。通过滤波器154和增益单元155对SAT估计值*SAT实施滤波处理和增益处理后(步骤S5)，输出SAT补偿值ISAT，然后，SAT补偿值ISAT被输入到转向反力补偿值运算单元160中(步骤S6)。
转向反力补偿值运算单元160通过假想弹簧常数增益单元161基于转向角θ来运算出弹簧成分补偿值IKm(步骤S10)，通过假想阻尼常数增益单元162基于转向角速度ω来运算出阻尼成分补偿值ICm(步骤S11)，还通过加法单元163对弹簧成分补偿值Ikm和阻尼成分补偿值Icm进行加法运算，然后通过减法单元164从SAT补偿值ISAT中减去作为在加法单元163中得到的加法结果的弹簧阻尼成分补偿值IKCm来运算出转向反力补偿值ISKC并将其输出(步骤S12)。
转向反力补偿值ISKC被输入到加法单元116C中并与电流指令值Id相加，然后在加法单元126A中与电动机特性信号Ima相加，经由补偿单元121和电动机驱动单元23以便驱动电动机20(步骤S20)，重复如上所述的动作直到结束为止(步骤S21)。
图9示出了本发明(第一实施方式)的动作示例的特性图。如图9所示，在使用图9(A)所示的转向模式特性来变动转向角θ的情况下，当采用现有技术的时候，会成为具有如图9(B)的实线(通常路面)以及虚线(例如雨天时的易滑路面、低μ路)所示那样的大的差异的特性，但是当采用本发明的时候，因为通过转向反力补偿来控制转向扭矩使其成为与转向角和转向角速度相对应的值，所以成为如图9(C)的实线(通常路面)以及虚线(例如雨天时的易滑路面、低μ路)所示那样的与路面无关地大体上一定的特性。
此外，在本发明中，也可以通过利用滤波器和增益单元对检测出齿条力(ラックフォース)、转向中间轴扭矩(インタミトルク)的值进行处理来求出SAT补偿值。还有，既可以通过被安装在转向盘部的角度传感器来获得转向角，也可以通过被安装在柱侧的角度传感器来获得转向角，或者，也可以基于电动机角度来运算出转向角。
接下来，对用于为了针对转向角实现同等的转向扭矩以便获得一定的转向感，通过控制扭力杆的扭转角以便使其追随与转向角相对应的值，从而实现所期望的转向扭矩的第二实施方式进行说明。
图10示出了本发明的结构示例(第二实施方式)。如图10所示，转向角θh被输入到扭转角表210中，在扭转角表210中基于转向角θh运算出的目标扭转角Δθref被输入到扭转角控制单元220中。来自EPS(转向)系统200的扭力杆的实际扭转角Δθ也被输入到扭转角控制单元220中，扭转角控制单元220基于目标扭转角Δθref与实际扭转角Δθ之间的偏差来运算出电动机电流指令值Iref，基于运算出的电动机电流指令值Iref驱动EPS(转向)系统200以便使实际扭转角Δθ变为目标扭转角Δθref。
扭转角表210基于被输入进来的转向角θh来输出目标扭转角Δθref。也就是说，随着转向角θh在正或负的方向上变大，扭转角表210输出在正或负的方向上逐渐变大的目标扭转角Δθref。尽管输出特性优选地为如图10所示那样的非线性，但也可以为线性。
还有，来自扭转角表210的目标扭转角Δθref以及来自扭力杆的实际扭转角Δθ均被输入到扭转角控制单元220中，扭转角控制单元220具有例如，如图11所示那样的结构。
也就是说，目标扭转角Δθref被加法输入到减法单元221中，实际扭转角Δθ被减法输入到减法单元221中同时还被输入到微分单元223中以便进行时间微分。由减法单元221运算出的目标扭转角Δθref与实际扭转角Δθ之间的偏差被输入到具有位置控制增益Kpp的位置控制单元222中，与位置控制增益Kpp相乘后获得目标扭转角速度Δωr。目标扭转角速度Δωr被加法输入到下一级的速度控制单元224内的减法单元224-1中，微分单元223的微分值被减法输入到速度控制单元224内的减法单元224-1中同时还被输入到具有比例控制增益Kvp的比例控制运算单元224-3中。
在减法单元224-1中得到的减法结果被输入到具有积分控制增益Kvi的积分控制运算单元224-2中以便进行积分，在积分控制运算单元224-2中获得的积分控制结果SC1被加法输入到减法单元224-4中。还有，在比例控制运算单元224-3中获得的比例控制结果SC2被减法输入到减法单元224-4中，作为在减法单元224-4中得到的减法结果(＝SC1－SC2)的电流值Ir在限制器225中被限制了最大值，被限制了最大值的电动机电流指令值Iref被输出。电动机电流指令值Iref变成EPS系统200的指令值以便驱动电动机。
在这样的结构中，参照图12的流程图对其动作示例(第二实施方式)进行说明。
首先，转向角θh被输入到扭转角表210中(步骤S30)，扭转角表210运算出与转向角θh相对应的目标扭转角Δθref，并将目标扭转角Δθref输入到减法单元221中(步骤S31)。还有，通过EPS系统200的扭力杆检测出实际扭转角Δθ(步骤S32)，检测出的实际扭转角Δθ被输入到减法单元221中。减法单元221运算出目标扭转角Δθref与实际扭转角Δθ之间的偏差(步骤S33)，运算出的偏差被输入到位置控制单元222中，通过与位置控制增益Kpp相乘以便运算出目标扭转角速度Δωr(步骤S34)。
还有，微分单元223对来自EPS系统200的实际扭转角Δθ进行时间微分(步骤S35)，在微分单元223中获得的微分结果以及来自位置控制单元222的目标扭转角速度Δωr均被输入到速度控制单元224中，以便实施速度控制的运算(步骤S36)。在本实施方式中的速度控制单元224为I-P控制结构，通过I-P控制而获得的电流值Ir在限制器225中被限制了最大值(步骤S37)，通过来自限制器225的电动机电流指令值Iref来驱动EPS系统200(步骤S38)，重复如上所述的动作直到结束为止。
速度控制单元224首先通过减法单元224-1来求出目标扭转角速度Δωr与来自微分单元223的微分结果之间的偏差，接着通过积分控制运算单元224-2将由减法单元224-1求出的偏差与积分控制增益Kvi相乘以便进行积分，然后将在积分控制运算单元224-2中获得的积分控制结果SC1加法输入到减法单元224-4中。还有，将微分结果输入到比例控制运算单元224-3中并使其与比例控制增益Kvp相乘以便进行比例控制运算，将在比例控制运算单元224-3中获得的比例控制结果SC2减法输入到减法单元224-4中，通过在减法单元224-4中运算“积分控制结果SC1－比例控制结果SC2”以便求得电流值Ir。
图13至图15示出了本发明的第二实施方式的动作示例的特性图。如图13至图15所示，在使用图13所示的特性来变动转向角θh的情况下，扭转角表210输出如图14的细线所示那样的目标扭转角Δθref。然后，以实际扭转角Δθ(粗线)追随目标扭转角Δθref(细线)的方式工作，其结果，出现在手感中的转向扭矩变为如图15所示那样。
此外，尽管如上所述的扭转角表210为只与转向角θh相对应的特性，但也可以为随着车速V而变化的车速感应型。在扭转角表210为车速感应型表的情况下，如图16所示那样，为随着车速V变为高车速，目标扭转角Δθref整体上变大的特性。还有，也可以在扭转角表210的上一级或下一级设置相位补偿单元，也可以将现有技术中的辅助控制的电流指令值与扭转角控制的电动机电流指令值相加。另外，也可以将SAT估计值的电流指令值或用于抑制转向盘振动的电流指令值与扭转角控制的电动机电流指令值相加。还有，速度控制单元并不限于如上所述的I-P控制结构，也可以为PI控制、P控制、PID控制、PI-D控制。
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；
13 电池；
20 电动机；
23 电动机驱动单元；
30、100 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；
110 扭矩系统控制单元；
111 电流指令值运算单元；
120 电动机系统控制单元；
122 外部干扰估计单元；
150 SAT补偿值运算单元；
160 转向反力补偿值运算单元；
161 假想弹簧常数增益单元；
162 假想阻尼常数增益单元；
200 EPS(转向)系统；
210 扭转角表；
220 扭转角控制单元；
222 位置控制单元；
224 速度控制单元。

Claims (17)

1.一种电动助力转向装置，其基于电动机电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制以便对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
通过基于与转向角相对应的目标扭转角与所述转向系统的实际扭转角之间的偏差和所述实际扭转角的扭转角控制运算来运算出所述电动机电流指令值，控制所述实际扭转角以便使其追随与转向角相对应的值。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：通过输入所述转向角的扭转角表来运算出所述目标扭转角。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述扭转角表为车速感应型。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述扭转角控制运算通过减法单元、位置控制单元、微分单元和速度控制单元来实施，
所述减法单元求出所述目标扭转角与所述实际扭转角之间的偏差，
所述位置控制单元对所述偏差进行位置控制并输出目标扭转角速度，
所述微分单元对所述实际扭转角进行微分，
所述速度控制单元输入所述目标扭转角速度和所述微分的输出并进行速度控制。
5.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述扭转角控制运算通过减法单元、位置控制单元、微分单元和速度控制单元来实施，
所述减法单元求出所述目标扭转角与所述实际扭转角之间的偏差，
所述位置控制单元对所述偏差进行位置控制并输出目标扭转角速度，
所述微分单元对所述实际扭转角进行微分，
所述速度控制单元输入所述目标扭转角速度和所述微分的输出并进行速度控制。
6.根据权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述扭转角控制运算通过减法单元、位置控制单元、微分单元和速度控制单元来实施，
所述减法单元求出所述目标扭转角与所述实际扭转角之间的偏差，
所述位置控制单元对所述偏差进行位置控制并输出目标扭转角速度，
所述微分单元对所述实际扭转角进行微分，
所述速度控制单元输入所述目标扭转角速度和所述微分的输出并进行速度控制。
7.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述速度控制单元通过P控制运算、I控制运算、D控制运算中的至少一个或它们的组合来实施。
8.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述速度控制单元通过P控制运算、I控制运算、D控制运算中的至少一个或它们的组合来实施。
9.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述速度控制单元通过P控制运算、I控制运算、D控制运算中的至少一个或它们的组合来实施。
10.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于：在所述速度控制运算单元的下一级设置限制器。
11.根据权利要求7所述的电动助力转向装置，其特征在于：在所述速度控制运算单元的下一级设置限制器。
12.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：将辅助控制的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将SAT估计值的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将用于抑制转向盘振动的电流指令值与所述电动机电流指令值相加。
13.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：将辅助控制的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将SAT估计值的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将用于抑制转向盘振动的电流指令值与所述电动机电流指令值相加。
14.根据权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于：将辅助控制的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将SAT估计值的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将用于抑制转向盘振动的电流指令值与所述电动机电流指令值相加。
15.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于：将辅助控制的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将SAT估计值的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将用于抑制转向盘振动的电流指令值与所述电动机电流指令值相加。
16.根据权利要求7所述的电动助力转向装置，其特征在于：将辅助控制的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将SAT估计值的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将用于抑制转向盘振动的电流指令值与所述电动机电流指令值相加。
17.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：将辅助控制的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将SAT估计值的电流指令值与所述电动机电流指令值相加，或者，将用于抑制转向盘振动的电流指令值与所述电动机电流指令值相加。
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