CN107428365B - 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基于前轮左右车轮速度计算出前轮估计转向角，基于后轮左右车轮速度计算出后轮估计转向角，使用前轮估计转向角和后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角，并且，通过使用前轮估计转向角、后轮估计转向角和四轮车轮速度对四轮估计转向角的概率进行补正或对使用了四轮估计转向角的控制的输出进行补正，以便防止不正确的输出。本发明的电动助力转向装置具备用于检测出转向扭矩的转向扭矩传感器、基于转向扭矩运算出电流指令值的电流指令值运算单元、用于赋予辅助扭矩的电动机和用于对电动机进行驱动控制的电动机驱动控制单元，其具备将转向角作为输入的控制功能，具备基于四轮车轮速度计算出前轮估计转向角和后轮估计转向角并且使用前轮估计转向角和后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角的转向角估计运算单元，在转向角控制中使用四轮估计转向角。

Description

电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及一种具备将转向角作为输入的控制功能的电动助力转向装置，该电动助力转向装置基于四轮车轮速度信号估计出转向角，计算出转向估计转向角，并且，基于四轮车轮速度判定转向估计转向角的概率(probability)，通过对转向估计转向角或使用了转向估计转向角的控制输出进行补正，以便防止使用了转向估计转向角的控制的不正确的输出(irregular output)。
还有，本发明涉及一种具备使用了基于车轮速度估计出的转向角的转向盘回正(主动回正)控制功能的电动助力转向装置。
背景技术
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)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转向辅助力。为了正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，以便使电流指令值与电动机电流检测值之间的差变小，一般来说，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(dutyratio)来进行电动机外加电压的调整。
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，扭力杆被插入到柱轴2，在柱轴2上设有基于扭力杆的扭转角检测出转向盘1 的转向角θ的转向角传感器14和用于检测出转向扭矩Th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，并且，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，进行辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，由通过对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，也可以从CAN(Controller Area Network，控制器局域网络) 等处获得车速Vel。
此外，转向角传感器14并不是必须的，也可以不设置转向角传感器14，还有，也可以从与电动机20相连接的诸如分解器之类的旋转传感器处获得转向角。
另外，用于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，用于收发 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。
尽管控制单元30主要由CPU(也包含MPU、MCU等)构成，但该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，由扭矩传感器10 检测出的转向扭矩Th和来自车速传感器12(或CAN40)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利用辅助图(assist map)来运算出以车速Vel为参数的电流指令值Iref1。运算出的电流指令值Iref1在电流限制单元33中被限制了上限值，经限制后得到的电流指令值Iref2被输入到减法单元34中。减法单元34求出电流指令值Iref2与被反馈回来的电动机电流Im之间的偏差Iref3(＝Iref2 －Im)，电流控制单元35对偏差Iref3进行PI(比例积分)控制等，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，经由逆变器37对电动机20进行 PWM控制。电动机电流检测器38检测出电动机20的电动机电流Im，检测出的电动机电流Im被反馈到减法单元34中。
与现有的液压助力转向装置相比，因为这样的电动助力转向装置搭载了电动机和齿轮，所以存在摩擦大，在交叉点等处转弯后的转向盘回正不良的问题。为了改善在交叉点等处的转向盘回正，如日本专利第3551147号公报(专利文献1)所示，使用转向角传感器并基于转向角的转向盘回正控制变得越来越普及。也就是说，图3示出了专利文献1所记载的装置的概略结构，如图3所示，设有基于转向角θ、转向角速度ω和车速Vel运算出转向盘回正电流HR的转向盘回正控制单元32，加法单元32A 将运算出的转向盘回正电流HR与电流指令值Iref1相加，利用转向盘回正电流HR 进行补正后得到的电流指令值Iref4被输入到电流限制单元33中。然而。在专利文献1的装置中，因为搭载了转向角传感器，所以会造成成本上升，因此期待一种不需要转向角传感器的转向盘回正控制。
因此，提出了一种不需要转向角传感器而是通过使用车轮速度来进行转向盘回正控制的电动助力转向装置(日本专利第3525541号公报(专利文献2))。然而，在专利文献2所记载的电动助力转向装置中，因为基于通过左右车轮速度信号估计出的转向角来进行转向盘回正控制，所以存在在积雪的道路等处发生了车辆打滑的情况下，错误地估计出转向角，从而转向盘会朝着不是驾驶员所想要的方向转动的问题。
还有，已知有这样的电动助力转向装置(日本专利第4671435号公报(专利文献3))，即，该电动助力转向装置对基于后轮左右车轮速度信号估计出的转向角和转向角传感器值进行比较，在差为阈值异常的情况下，减少使用了估计出的转向角的控制的控制输出(防止不正确的输出)。然而，在专利文献3所记载的装置中，因为需要转向角传感器，所以存在会造成成本上升的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3551147号公报
专利文献2：日本专利第3525541号公报
专利文献3：日本专利第4671435号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
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高性能的电动助力转向装置，其基于前轮左右车轮速度计算出前轮估计转向角，基于后轮左右车轮速度计算出后轮估计转向角，使用前轮估计转向角和后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角，并且，通过使用前轮估计转向角、后轮估计转向角和四轮车轮速度对四轮估计转向角的概率进行补正或对使用了四轮估计转向角的控制的输出进行补正，这样就可以不需要转向角传感器，并且能够防止不正确的输出。
解决技术问题的技术方案
本发明涉及一种电动助力转向装置，其具备用于检测出被输入到转向机构的转向扭矩的转向扭矩传感器、至少基于所述转向扭矩运算出电流指令值的电流指令值运算单元、用于将辅助扭矩赋予给所述转向机构的电动机和基于所述电流指令值对所述电动机进行驱动控制的电动机驱动控制单元，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备将转向角作为输入的控制功能，具备基于四轮车轮速度计算出前轮估计转向角和后轮估计转向角并且使用所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角的转向角估计运算单元，在转向角控制中使用所述四轮估计转向角。
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：还设有基于所述四轮车轮速度、所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角运算出用来对所述四轮估计转向角或使用了所述四轮估计转向角的控制的输出进行补正的补正增益的补正增益运算单元；或，所述补正增益运算单元由车辆打滑判定单元、驱动轮打滑判定单元和乘法单元构成，所述车辆打滑判定单元基于所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角输出车辆打滑增益，所述驱动轮打滑判定单元基于所述四轮车轮速度输出驱动轮打滑增益，所述乘法单元将所述车辆打滑增益与所述驱动轮打滑增益相乘，输出所述补正增益；或，所述车辆打滑判定单元根据所述前轮估计转向角与所述后轮估计转向角之间的差的绝对值来决定车辆打滑增益用渐变量，通过所述车辆打滑增益用渐变量来进行渐变，输出所述车辆打滑增益；或，根据车速来改变所述车辆打滑增益用渐变量；或，所述驱动轮打滑判定单元根据基于所述四轮车轮速度的前轮车轮速度与后轮车轮速度之间的差的绝对值来决定驱动轮打滑增益用渐变量，通过所述驱动轮打滑增益用渐变量来进行渐变，输出所述驱动轮打滑增益；或，所述转向角估计运算单元具备根据车速、转向角速度或所述转向扭矩来变更对所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角进行的加权的加权单元；或，所述加权单元由感应表、第1乘法单元、第 2乘法单元和加法单元构成，所述感应表根据所述车速、所述转向角速度或所述转向扭矩来输出前轮权重X和后轮权重Y，所述第1乘法单元将所述前轮估计转向角与所述前轮权重X相乘，所述第2乘法单元将所述后轮估计转向角与所述后轮权重Y 相乘，所述加法单元将所述第1乘法单元的乘法结果与所述第2乘法单元的乘法结果相加，输出所述四轮估计转向角。
另外，本发明涉及一种电动助力转向装置，其具备用于检测出被输入到转向机构的转向扭矩的转向扭矩传感器、至少基于所述转向扭矩运算出电流指令值的电流指令值运算单元、用于将辅助扭矩赋予给所述转向机构的电动机和基于所述电流指令值对所述电动机进行驱动控制的电动机驱动控制单元，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备转向角估计运算单元、补正增益运算单元和转向盘回正控制单元，所述转向角估计运算单元基于四轮车轮速度计算出前轮估计转向角和后轮估计转向角，并且，使用所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角，所述补正增益运算单元基于所述四轮车轮速度、所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角运算出用来对不正确的输出进行补正的补正增益，所述转向盘回正控制单元基于所述四轮车轮速度、所述补正增益、车速和电动机角速度估计值运算出转向盘回正控制值，通过所述转向盘回正控制值对所述电流指令值进行补正。
发明的效果
根据本发明的电动助力转向装置，基于前轮左右车轮速度计算出前轮估计转向角，基于后轮左右车轮速度计算出后轮估计转向角，使用前轮估计转向角和后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角，并且，使用前轮估计转向角、后轮估计转向角和四轮车轮速度对四轮估计转向角的概率进行补正或对使用了四轮估计转向角的控制的输出进行补正。
因此，就可以不需要转向角传感器，能够以廉价的结构防止不正确的输出，从而可以提供高可靠性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系统的结构示例的结构框图。
图3是表示现有的具有转向盘回正控制功能的电动助力转向装置的控制系统的结构示例的结构框图。
图4是表示本发明的结构示例的结构框图。
图5是表示转向角估计单元的结构示例的结构框图。
图6的(A)、图6的(B)以及图6的(C)是用来说明四轮估计转向角的估计的图。
图7是用来说明转向角估计的示意图。
图8是表示转向角估计运算单元的加权单元的结构示例的结构框图。
图9是表示补正增益运算单元的结构示例的结构框图。
图10的(A)和图10的(B)是用来说明车辆打滑判定单元的动作的示意图。
图11是表示车辆打滑判定单元的结构示例的结构框图。
图12是表示车辆打滑判定的动作示例的特性图。
图13的(A)和图13的(B)是用来说明驱动轮打滑判定单元的动作的示意图。
图14是表示驱动轮打滑判定单元的结构示例的结构框图。
图15是表示转向盘回正控制单元的结构示例的结构框图。
图16是表示转向角感应表的一个示例的特性图。
图17是表示车速感应表的一个示例的特性图。
图18是表示转向角速度感应表的一个示例的特性图。
图19是表示本发明的动作示例的流程图。
图20是表示转向角估计运算单元的动作示例的流程图。
图21是表示补正增益运算单元的动作示例的流程图。
图22是表示转向盘回正控制单元的动作示例的流程图。
具体实施方式
本发明基于前轮左右车轮速度计算出前轮估计转向角，基于后轮左右车轮速度计算出后轮估计转向角，使用前轮估计转向角和后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角，并且，通过使用前轮估计转向角、后轮估计转向角和四轮车轮速度对四轮估计转向角的概率进行补正或对使用了四轮估计转向角的控制的输出进行补正，这样就可以不需要转向角传感器，并且能够防止不正确的输出。
还有，将上述结构应用于转向盘回正(主动回正)控制。
下面，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。在下面的实施方式中，对将本发明应用于转向盘回正控制的示例进行说明。
与图3相对应的图4示出了本发明的结构示例。如图4所示，本发明设有输入车速Vel、四轮车轮速度(前轮左右车轮速度、后轮左右车轮速度)Vw以及电动机角速度估计值ωm并且运算出四轮估计转向角θest以及补正增益CG的转向角估计单元 100、输入车速Vel、电动机角速度估计值ωm、四轮估计转向角θest以及补正增益 CG并且运算出并输出转向盘回正控制值HRC的转向盘回正控制单元150和用于将转向盘回正控制值HRC与电流指令值Iref1相加以便进行补正的加法单元160。
如图5所示，转向角估计单元100由输入车速Vel、四轮车轮速度Vw以及电动机角速度估计值ωm并且运算出并输出四轮估计转向角θest、前轮估计转向角θf以及后轮估计转向角θr的转向角估计运算单元110和输入四轮车轮速度Vw、前轮估计转向角θf以及后轮估计转向角θr并且运算出补正增益CG的补正增益运算单元120构成。
如图6的(A)、图6的(B)以及图6的(C)所示，转向角估计运算单元110 基于前轮车轮速度和转向角θ的关系式求出前轮估计转向角θf，基于后轮车轮速度和转向角θ的关系式求出后轮估计转向角θr。
尽管在转向角估计运算单元110中基于四轮车轮速度Vw运算出前轮估计转向角θf、后轮估计转向角θr以及四轮估计转向角θest，但关于前轮估计转向角θf和后轮估计转向角θr的计算方法，例如可以使用日本专利第4167959号公报所公开的公知的方法。如图7所示，将四轮fl、fr、rl以及rr的转弯半径分别设为Rfl、Rfr、Rrl 以及Rrr，将前轮fl以及fr的转向角分别设为αl以及αr，将车辆的轴距(车轴距离) 设为L，将车宽(车辆的宽度)设为E。还有，将前轮车轴中央的转弯半径设为Rf，将后轮车轴中央的转弯半径设为Rr。并且，作为各个车轮fl、fr、rl以及rr的车轮速度(车轮角速度)，在将左前轮的车轮速度设为ωfl，将右前轮的车轮速度设为ωfr，将左后轮的车轮速度设为ωrl，将右后轮的车轮速度设为ωrr的时候，则车体中心的转向角α和各个车轮速度ωfl、ωfr、ωrl以及ωrr具有下述式1以及式2的关系。
[式1]
[式2]
此外，关于四轮估计转向角θest，如下述式3所示那样，通过使用前轮估计转向角θf和后轮估计转向角θr的平均值，能够提高针对起因于车轮速度外部干扰的误估计的鲁棒性。
[式3]
θest＝(θf+θr)/2
或者，除了上述平均值之外，也可以通过根据车速Vel变更前轮估计转向角θf的前轮权重X和后轮估计转向角θr的后轮权重Y并且计算出经过加权后的前轮估计转向角θf和后轮估计转向角θr的平均值，来求出四轮估计转向角θest。在这种情况下的式子为下述式4。
[式4]
θest＝(θf×X+θr×Y)
X+Y＝1.0
根据车速Vel分别改变前轮估计转向角θf的前轮权重X和后轮估计转向角θr的后轮权重Y的场合的转向角估计运算单元110内的加权单元的结构例如为图8所示的结构。也就是说，与车速Vel相感应的车速感应表111输出具有“X+Y＝1.0”的关系的前轮估计转向角的前轮权重X以及后轮估计转向角的后轮权重Y。后轮估计转向角的后轮权重Y在乘法单元112与后轮估计转向角θr相乘，前轮估计转向角的前轮权重X在乘法单元113与前轮估计转向角θf相乘。加法单元114将乘法单元112 的乘法结果与乘法单元113的乘法结果相加，并且将通过相加得到的加法值作为四轮估计转向角θest输出。
车速感应表111例如在低车速时被设定为X＝0.8和Y＝0.2，因为在高车速时，当转弯行驶的时候，前轮成为半打滑状态，估计精度下降，所以被设定为X＝0.2和 Y＝0.8以便增加后轮估计转向角θr的后轮权重Y。
此外，尽管在图8中前轮权重X以及后轮权重Y线性地发生变化，但前轮权重X 以及后轮权重Y也可以非线性地发生变化。还有，尽管在图8中基于车速来改变前轮权重X以及后轮权重Y，但也可以根据转向角速度或转向扭矩来变更改变前轮权重X以及后轮权重Y。
补正增益运算单元120使用前轮估计转向角θf、后轮估计转向角θr以及四轮车轮速度Vw来判定车辆打滑以及驱动轮打滑，为了对四轮估计转向角θest的概率进行补正，运算出补正增益CG。如图9所示，补正增益运算单元120由车辆打滑判定单元121和驱动轮打滑判定单元122构成，进行在乘法单元123将由车辆打滑判定单元 121计算出的车辆打滑增益WSG与由驱动轮打滑判定单元122计算出的驱动轮打滑增益DWG相乘并将乘法结果作为补正增益CG输出的运算。
车辆打滑判定单元121使用在咬地行驶(grip run)时，如图10的(A)所示那样，成为前轮估计转向角θf= 后轮估计转向角θr，在车辆打滑的状态，如图10的(B) 所示那样，四轮中的某一个车轮发生打滑，因为前轮估计转向角θf≠后轮估计转向角θr，所以产生差的特性，来判定车辆打滑。还有，如图11所示，车辆打滑判定单元 121在渐变量计算单元121-1根据前轮估计转向角θf与后轮估计转向角θr之间的差的绝对值计算出车辆打滑增益用渐变量VHJ，然后使车辆打滑增益用渐变量VHJ经由附带输出限制的积算单元121-2以便增加或减少车辆打滑增益WSG。在前轮估计转向角θf与后轮估计转向角θr之间的差大的情况下，使车辆打滑增益WSG急剧地下降，在前轮估计转向角θf与后轮估计转向角θr之间的差小的情况下，使车辆打滑增益WSG渐渐地增加。
上述车辆打滑增益WSG的计算方法的特征在于：在车辆在积雪的道路的弯道处发生打滑的情况下(在前轮估计转向角θf与后轮估计转向角θr之间的差大的状态)，使车辆打滑增益WSG急剧地下降，成为直线行驶，在变成了咬地状态(前轮估计转向角θf与后轮估计转向角θr之间的差小的状态)的情况下，使车辆打滑增益WSG 渐渐地增加。
还有，如图12所示，根据车速改变车辆打滑增益用渐变量。因为在低速时不容易发生打滑，所以增大用来与|前轮估计转向角θf－后轮估计转向角θr|进行比较的阈值，因为在高速时容易发生打滑，所以减小用来与|前轮估计转向角θf－后轮估计转向角θr|进行比较的阈值。通过使用四轮估计转向角的控制功能来变更上述设定。也存在在高速时增大用来与|前轮估计转向角θf－后轮估计转向角θr|进行比较的阈值的可能性。
另一方面，驱动轮打滑判定单元122使用在驱动轮咬地行驶时，如图13的(A) 所示那样，成为前轮车轮速度Wf= 后轮车轮速度Wr，在驱动轮打滑的状态，如图 13的(B)所示那样，前轮或后轮等的驱动轮发生打滑，因为前轮车轮速度Wf≠后轮车轮速度Wr，所以产生差的特性，来判定驱动轮打滑。基于前轮左右车轮速度 WFL和WFR的关系，可以通过下述式5来求出前轮车轮速度Wf，还有，基于后轮左右车轮速度WRL和WRR的关系，可以通过下述式6来求出后轮车轮速度Wr。
[式5]
Wf＝(WFL+WFR)/2
[式6]
Wr＝(WRL+WRR)/2
还有，如图14所示，驱动轮打滑判定单元122在渐变量计算单元122-1根据前轮车轮速度Wf与后轮车轮速度Wr之间的差计算出驱动轮打滑增益用渐变量VHD，然后使驱动轮打滑增益用渐变量VHD经由附带输出限制的积算单元122-2以便增加或减少驱动轮打滑增益DWG。在前轮车轮速度Wf与后轮车轮速度Wr之间的差大的情况下，使驱动轮打滑增益DWG急剧地下降，在前轮车轮速度Wf与后轮车轮速度 Wr之间的差小的情况下，使驱动轮打滑增益DWG渐渐地增加。
上述驱动轮打滑增益DWG的计算方法的特征在于：在车辆在积雪的道路突然起步的情况下(在前轮车轮速度Wf与后轮车轮速度Wr之间的差大的状态)，使驱动轮打滑增益DWG急剧地下降，在咬地状态(前轮车轮速度Wf与后轮车轮速度Wr之间的差小的状态)，使驱动轮打滑增益DWG渐渐地增加。
车辆打滑增益WSG和驱动轮打滑增益DWG均可以通过常数设定来调整各个增益的急剧的变化～平缓的变化，能够调整对四轮估计转向角θest和使用了四轮估计转向角θest的控制输出进行补正时的响应性。
转向盘回正控制单元150基于四轮估计转向角θest和补正增益CG运算出转向盘回正(主动回正)控制值HRC，并且，在车辆打滑时以及在驱动轮打滑时，限制转向盘回正(主动回正)控制值HRC。因为基于四轮估计转向角θest运算出转向盘回正控制值HRC，所以在车辆打滑时或在驱动轮打滑时，会不正确地输出起因于被错误地估计出来的四轮估计转向角θest的并不是想要的转向盘回正控制值HRC。在发生车辆打滑时或在发生驱动轮打滑时，补正增益CG下降，能够限制上述不正确的输出。
图15示出了转向盘回正控制单元150的结构示例。如图15所示，四轮估计转向角θest被输入到具有图16所示那样的特性的转向角感应表151中，从转向角感应表 151输出的转向角θ1被输入到乘法单元154中。如图16所示，转向角感应表151的特性为这样的特性，即，针对四轮估计转向角θest的绝对值，从四轮估计转向角θesta 起逐渐变大，在四轮估计转向角θm变成峰值，然后逐渐变小，在四轮估计转向角θestb 之后变成0。还有，车速Vel被输入到具有图17所示那样的特性的车速感应表152 中，车速感应表152的输出Vel1被输入到乘法单元154中。另外，电动机角速度估计值ωm被输入到具有图18所示那样的特性的转向角速度感应表153中，转向角速度感应表153的输出ωm1被输入到乘法单元155中。
如图17所示，车速感应表152的特性为这样的特性，即，例如从低速的车速Vela 起急剧地非线性地增加，所规定的峰值之后渐渐地减少。还有，如图18所示，转向角速度感应表153的特性为这样的特性，即，针对电动机角速度估计值ωm的绝对值，从电动机角速度估计值ωma起渐渐地非线性地增加。
乘法单元154将输出θ1与输出Vel1相乘，在乘法单元154中得到的乘法结果θ2 被输入到乘法单元155中。乘法单元155将乘法结果θ2与输出ωm1相乘，作为在乘法单元155中得到的乘法结果的基本控制值HRa被输入到乘法单元156中并与补正增益CG相乘。在乘法单元156中得到的基本控制值HRb被输入到用于进行最大值的输出限制的输出限制处理单元157中。输出限制处理单元157输出经过输出限制后得到的转向盘回正控制值HRC。
在这样的结构中，首先，参照图19的流程图以及图4的结构示例对整体的动作示例进行说明。
车速Vel被输入到转向角估计单元100中(步骤S1)，四轮车轮速度Vw被输入到转向角估计单元100中(步骤S2)，电动机角速度估计值ωm被输入到转向角估计单元100中(步骤S3)。可以适当地变更车速Vel、四轮车轮速度Vw和电动机角速度估计值ωm的输入的顺序。转向角估计单元100基于被输入进来的车速Vel、四轮车轮速度Vw和电动机角速度估计值ωm，运算出前轮估计转向角θf以及后轮估计转向角θr，并且，运算出并输出四轮估计转向角θest(步骤S10)。转向角估计单元100 还运算出并输出补正增益CG(步骤S30)。四轮估计转向角θest以及补正增益CG被输入到转向盘回正控制单元150中，转向盘回正控制单元150基于四轮估计转向角θest运算出转向盘回正控制值(步骤S50)，基于补正增益CG对转向盘回正控制值进行补正(步骤S70)。转向盘回正控制值HRC在加法单元160与电流指令值Iref1相加。
接下来，参照图20的流程图以及图8的结构示例，对用于分别给前轮估计转向角θf以及后轮估计转向角θr加以前轮权重X以及后轮权重Y的转向角估计运算单元 110内的加权单元的动作示例进行说明。
转向角估计运算单元110首先运算出前轮估计转向角θf(步骤S11)，然后运算出后轮估计转向角θr(步骤S12)。也可以将前轮估计转向角θf和后轮估计转向角θr 的运算顺序反过来。车速Vel被输入到加权单元的车速感应表111中(步骤S13)，车速感应表111计算出与车速Vel相对应的前轮权重X(步骤S14)，并且，计算出后轮权重Y(步骤S15)。前轮权重X被输入到乘法单元113中并与前轮估计转向角θf相乘(步骤S16)，在乘法单元113中得到的乘法结果θf·X被输入到加法单元114中。还有，后轮权重Y被输入到乘法单元112中并与后轮估计转向角θr相乘(步骤S17)，在乘法单元112中得到的乘法结果θr·Y被输入到加法单元114中。加法单元114将乘法单元113的乘法结果θf·X与乘法单元112的乘法结果θr·Y相加，并且输出作为加法结果的四轮估计转向角θest(步骤S18)。
此外，可以适当地变更前轮权重X和后轮权重Y的计算顺序、乘法单元112以及113中的乘法顺序。
接下来，参照图21的流程图以及图9、图11、图14的结构示例，对补正增益运算单元120的动作示例进行说明。
前轮估计转向角θf被输入到补正增益运算单元120内的车辆打滑判定单元121 中(步骤S31)，并且，后轮估计转向角θr被输入到补正增益运算单元120内的车辆打滑判定单元121中(步骤S32)。车辆打滑判定单元121在渐变量计算单元121-1 运算出与前轮估计转向角θf与后轮估计转向角θr之间的差的绝对值相对应的车辆打滑增益用渐变量VHJ(步骤S33)，在附带输出限制的积算单元121-2进行附带限制的积算处理之后，输出车辆打滑增益WSG(步骤S34)。
四轮车轮速度Vw被输入到补正增益运算单元120内的驱动轮打滑判定单元122 中(步骤S40)，基于四轮车轮速度Vw运算出前轮车轮速度Wf(步骤S41)，并且基于四轮车轮速度Vw运算出后轮车轮速度Wr(步骤S42)。驱动轮打滑判定单元122 在渐变量计算单元122-1运算出与前轮车轮速度Wf与后轮车轮速度Wr之间的差的绝对值相对应的驱动轮打滑增益用渐变量VHD(步骤S43)，在附带输出限制的积算单元122-2进行附带限制的积算处理之后，输出驱动轮打滑增益DWG(步骤S44)。
车辆打滑增益WSG和驱动轮打滑增益DWG被输入到乘法单元123中，将乘法单元123的乘法结果作为补正增益CG输出(步骤S45)。
接下来，参照图22的流程图以及图15的结构示例，对转向盘回正控制单元150 的动作示例进行说明。
首先，四轮估计转向角θest被输入到转向角感应表151中(步骤S51)，转向角感应表151输出与四轮估计转向角θest相对应的转向角θ1(步骤S52)。还有，车速 Vel被输入到车速感应表152中(步骤S53)，车速感应表152输出与车速Vel相对应的输出Vel1(步骤S54)，乘法单元154将输出Vel1与转向角θ1相乘(步骤S55)。另外，电动机角速度估计值ωm被输入到转向角速度感应表153中(步骤S56)，转向角速度感应表153输出与电动机角速度估计值ωm相对应的角速度ωm1(步骤 S57)。角速度ωm1被输入到乘法单元155中并与乘法单元154的乘法结果θ2相乘(步骤S58)，作为乘法单元155的乘法结果的基本控制值HRa被输入到乘法单元156中。
然后，由补正增益运算单元120运算出的补正增益CG被输入到乘法单元156中 (步骤S60)，并与基本控制值HRa相乘(步骤S61)。作为乘法单元156的乘法结果的基本控制值HRb被输入到输出限制处理单元157中，输出限制处理单元157输出被限制了最大值的转向盘回正控制值HRC(步骤S62)，转向盘回正控制值HRC被输入到加法单元160中。
此外，尽管在上述实施方式中以转向盘回正(主动回正)控制为例对本发明进行了说明，但本发明也可以应用于使用四轮估计转向角的其他的控制(用于防止车道偏离的车道保持辅助系统、用于将照明朝向转向角的方向的主动转向照明系统等)。
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
31 电流指令值运算单元
32 转向盘回正控制单元
33 电流限制单元
35 电流控制单元
36 PWM控制单元
37 逆变器
100 转向角估计单元
110 转向角估计运算单元
111 车速感应表
120 补正增益运算单元
121 车辆打滑判定单元
122 驱动轮打滑判定单元
150 转向盘回正(主动回正)控制单元
151 转向角感应表
152 车速感应表
153 转向角速度感应表

Claims (14)

1.一种电动助力转向装置，其具备用于检测出被输入到转向机构的转向扭矩的转向扭矩传感器、至少基于所述转向扭矩运算出电流指令值的电流指令值运算单元、用于将辅助扭矩赋予给所述转向机构的电动机和基于所述电流指令值对所述电动机进行驱动控制的电动机驱动控制单元，其特征在于：
具备将转向角作为输入的控制功能，
具备转向角估计运算单元和补正增益运算单元，
所述转向角估计运算单元基于四轮车轮速度计算出前轮估计转向角和后轮估计转向角，并且，使用所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角，
所述补正增益运算单元基于所述四轮车轮速度、所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角，运算出用来对所述四轮估计转向角或使用了所述四轮估计转向角的控制的输出进行补正的补正增益，
所述补正增益运算单元由车辆打滑判定单元、驱动轮打滑判定单元和乘法单元构成，
所述车辆打滑判定单元基于所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角输出车辆打滑增益，
所述驱动轮打滑判定单元基于所述四轮车轮速度输出驱动轮打滑增益，
所述乘法单元将所述车辆打滑增益与所述驱动轮打滑增益相乘，输出所述补正增益，
在转向角控制中使用所述四轮估计转向角。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述车辆打滑判定单元根据所述前轮估计转向角与所述后轮估计转向角之间的差的绝对值来决定车辆打滑增益用渐变量，通过所述车辆打滑增益用渐变量来进行渐变，输出所述车辆打滑增益。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：根据车速来改变所述车辆打滑增益用渐变量。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述驱动轮打滑判定单元根据基于所述四轮车轮速度的前轮车轮速度与后轮车轮速度之间的差的绝对值来决定驱动轮打滑增益用渐变量，通过所述驱动轮打滑增益用渐变量来进行渐变，输出所述驱动轮打滑增益。
5.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述驱动轮打滑判定单元根据基于所述四轮车轮速度的前轮车轮速度与后轮车轮速度之间的差的绝对值来决定驱动轮打滑增益用渐变量，通过所述驱动轮打滑增益用渐变量来进行渐变，输出所述驱动轮打滑增益。
6.根据权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述驱动轮打滑判定单元根据基于所述四轮车轮速度的前轮车轮速度与后轮车轮速度之间的差的绝对值来决定驱动轮打滑增益用渐变量，通过所述驱动轮打滑增益用渐变量来进行渐变，输出所述驱动轮打滑增益。
7.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述转向角估计运算单元具备根据车速、转向角速度或所述转向扭矩来变更对所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角进行的加权的加权单元。
8.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述转向角估计运算单元具备根据车速、转向角速度或所述转向扭矩来变更对所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角进行的加权的加权单元。
9.根据权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述转向角估计运算单元具备根据车速、转向角速度或所述转向扭矩来变更对所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角进行的加权的加权单元。
10.根据权利要求7所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述加权单元由感应表、第1乘法单元、第2乘法单元和加法单元构成，
所述感应表根据所述车速、所述转向角速度或所述转向扭矩来输出前轮权重X和后轮权重Y，
所述第1乘法单元将所述前轮估计转向角与所述前轮权重X相乘，
所述第2乘法单元将所述后轮估计转向角与所述后轮权重Y相乘，
所述加法单元将所述第1乘法单元的乘法结果与所述第2乘法单元的乘法结果相加，输出所述四轮估计转向角。
11.根据权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述加权单元由感应表、第1乘法单元、第2乘法单元和加法单元构成，
所述感应表根据所述车速、所述转向角速度或所述转向扭矩来输出前轮权重X和后轮权重Y，
所述第1乘法单元将所述前轮估计转向角与所述前轮权重X相乘，
所述第2乘法单元将所述后轮估计转向角与所述后轮权重Y相乘，
所述加法单元将所述第1乘法单元的乘法结果与所述第2乘法单元的乘法结果相加，输出所述四轮估计转向角。
12.根据权利要求9所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述加权单元由感应表、第1乘法单元、第2乘法单元和加法单元构成，
所述感应表根据所述车速、所述转向角速度或所述转向扭矩来输出前轮权重X和后轮权重Y，
所述第1乘法单元将所述前轮估计转向角与所述前轮权重X相乘，
所述第2乘法单元将所述后轮估计转向角与所述后轮权重Y相乘，
所述加法单元将所述第1乘法单元的乘法结果与所述第2乘法单元的乘法结果相加，输出所述四轮估计转向角。
13.一种电动助力转向装置，其具备用于检测出被输入到转向机构的转向扭矩的转向扭矩传感器、至少基于所述转向扭矩运算出电流指令值的电流指令值运算单元、用于将辅助扭矩赋予给所述转向机构的电动机和基于所述电流指令值对所述电动机进行驱动控制的电动机驱动控制单元，其特征在于：
具备转向角估计运算单元、补正增益运算单元和转向盘回正控制单元，
所述转向角估计运算单元基于四轮车轮速度计算出前轮估计转向角和后轮估计转向角，并且，使用所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角来计算出四轮估计转向角，
所述补正增益运算单元基于所述四轮车轮速度、所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角运算出用来对不正确的输出进行补正的补正增益，
所述转向盘回正控制单元基于所述四轮车轮速度、所述补正增益、车速和电动机角速度估计值运算出转向盘回正控制值，
所述补正增益运算单元由车辆打滑判定单元、驱动轮打滑判定单元和乘法单元构成，
所述车辆打滑判定单元基于所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角输出车辆打滑增益，
所述驱动轮打滑判定单元基于所述四轮车轮速度输出驱动轮打滑增益，
所述乘法单元将所述车辆打滑增益与所述驱动轮打滑增益相乘，输出所述补正增益，
通过所述转向盘回正控制值对所述电流指令值进行补正。
14.根据权利要求13所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述转向角估计运算单元具备根据所述车速、转向角速度或所述转向扭矩来变更对所述前轮估计转向角和所述后轮估计转向角进行的加权的加权单元。
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GR01 Patent grant
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