CN107531278A - 车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置 - Google Patents

车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置 Download PDF

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CN107531278A CN201680020767.8A CN201680020767A CN107531278A CN 107531278 A CN107531278 A CN 107531278A CN 201680020767 A CN201680020767 A CN 201680020767A CN 107531278 A CN107531278 A CN 107531278A
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Abstract

本发明提供一种车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置。该车辆用保舵判定装置检测出在各种各样的状况下的保舵状态，或者，不会错误地检测出在上述各种各样的状况下的保舵状态，即使噪声叠加在被用于检测的信号上，也可以正确并即时地检测出保舵状态，并且能够准确地执行电动机的电流限制。本发明为一种车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置。本发明的车辆用保舵判定装置具备用于检测出转向角的至少2个转向角传感器和“使用针对各个转向角设定了滞后宽度的滞后信号来计算出滞后中心值，使用该滞后中心值来判定转向状态，输出暂定转向信息”的转向状态判定单元，基于暂定转向信息来检测出保舵状态。

Description

车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电 动助力转向装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置，该车辆用保舵判定装置能够正确并迅速地判定车辆的转向系统的保舵状态并且准确地执行电动机的电流限制，该电动助力转向装置将由电动机产生的转向辅助力赋予给车辆的转向系统。本发明尤其涉及一种车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置，该车辆用保舵判定装置在从顺方向转动转向盘迁移到保舵状态的状况下，能够将电动机的电流指令值限制在能够维持保舵状态的电流，或者，在从保舵状态迁移到顺方向转动转向盘的时候，与进入到保舵状态相比，能够更快地检测出从保舵状态到顺方向转动转向盘的迁移，解除电流限制并且施加适当的电流。
背景技术
利用电动机的旋转力对车辆的转向系统进行辅助控制的电动助力转向装置(EPS)，将电动机的驱动力经由减速装置通过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。为了准确地产生辅助控制的扭矩(转向辅助扭矩)，这样的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，一般来说，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty ratio)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，在柱轴2上设有用于将扭力杆的扭转扭矩作为转向盘1的转向扭矩Th来检测出的扭矩传感器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，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，进行成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。
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。
在这样的电动助力转向装置中，尽管控制单元30主要由CPU(也包含MPU、MCU)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，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(assist map)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ΔI(＝Irefm－Im)进行PI(比例积分)的控制，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中以便与载波信号CF同步并运算出占空比，通过PWM信号经过逆变器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。
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)343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。
在这样的电动助力转向装置中，在从顺方向转动转向盘到没有进行转向的保舵状态(电动机旋转次数和转向辅助扭矩的变化大致为零，电动机旋转次数也大致为零的大致为零)的迁移中，因为考虑柱轴的摩擦的话，则在维持保舵状态所需要的电流中存在滞后特性，所以最好进行电动机的电流限制。这是因为在保舵状态中通常不需要大的辅助扭矩，从而能够确确实实地回避不必要的电力消费和发热。
图3示出了一般的转向角和电流的特性示例。如图3所示，在顺方向转动转向盘和反方向转动转向盘的时候，即使为相同的转向角，在电流中也存在因摩擦而造成的滞后。在没有摩擦的场合，如图3所示那样，相对于转向角，电流以直线方式发生变化。
还有，在处于转向盘末端碰撞转向状态(齿条末端状态)，并且处于保舵状态的情况下，尽管驾驶员没有有意识地顺方向转动转向盘，但由于有可能会产生并不需要的大的转向辅助扭矩(即，有可能会流过“过大的电动机电流”)，所以强烈要求确确实实地回避这样的状态。
日本专利第4815958号公报(专利文献1)提出了一种用于减小用来抑制车辆的偏向的驾驶员的保舵力的电动助力转向装置。在专利文献1中，为了检测出保舵状态，使用了转向角传感器、车速传感器、横摆率传感器、扭矩传感器和电动机旋转角传感器。还有，日本专利第3915964号公报(专利文献2)提出了一种用于在保舵状态中执行辅助电动机的电流限制的电动助力转向装置。在专利文献2中，为了通过非常小的扭矩变动量和旋转次数变动量以及相当大的转向扭矩来检测出保舵状态，使用了通过使用了电动机电压检测值、电动机电流检测值、扭矩传感器和电动机旋转角传感器的各种运算求出的估计值等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4815958号公报
专利文献2：日本专利第3915964号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
因为像专利文献1以及专利文献2那样使用电动机旋转角传感器的话，则在电动机等的旋转次数信号中含有噪声，所以为了减轻噪声的影响，不得不使用低通滤波器(LPF)，会产生起因于低通滤波器的处理的迟延。还有，为了判断作为保舵(电动机停止状态)的电动机旋转次数为零的状态，需要设定一定程度的阈值(设定比噪声大的值)。但是因为这个阈值的原因，存在“在转向中却错误地被判定为保舵”、“尽管在保舵中却不能被判定为保舵”、“保舵的判定会花费时间”的问题。
在基于转向扭矩的判定中，通过转向扭矩的大小(绝对值)、变化率等来判定保舵状态。然而，为了通过转向扭矩的大小来进行判定，存在“只有通过特定的条件(例如，贴着齿条末端等)才能够检测出保舵状态”的问题，在通过转向扭矩的变化率来进行判定的情况下，因为通过相对于时间的变化率来进行判断，所以存在“在平缓的转向扭矩的变化的场合，会发生错误的判定”的问题。
还有，在电动助力转向装置中，当从顺方向转动转向盘迁移到保舵状态之后不久，在电动机产生了大的扭矩的状况并且在电动机已经停止或者接近停止的状况下，因为考虑柱轴周围的摩擦的话，则将超过维持保舵状态所需要的电流的电流供应给电动机，所以存在不必要的电力消费、发热等问题。
另外，需要在从保舵状态迁移到顺方向转动转向盘的时候，与进入到保舵状态相比，能够更快地检测出从保舵状态到顺方向转动转向盘的迁移，解除电流限制并且施加适当的电流，使得易于脱离保舵状态(减小滞后宽带)。
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车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置，该车辆用保舵判定装置可靠地执行顺方向转动转向盘、反方向转动转向盘以及保舵状态的判定，在从顺方向转动转向盘迁移到保舵状态的时候，利用柱轴的摩擦，将电动机的电流指令值限制在维持保舵所需要的电流，或者，在从保舵状态迁移到顺方向转动转向盘的时候，与进入到保舵状态相比，更快地检测出从保舵状态到顺方向转动转向盘的迁移，解除电流限制并且施加适当的电流，使得易于脱离保舵状态。
还有，本发明的目的在于提供一种车辆用保舵判定装置以及搭载了该车辆用保舵判定装置的电动助力转向装置，该车辆用保舵判定装置检测出在不产生“不必要的电力消费、发热等”的各种各样的状况下的保舵状态，或者，不会错误地检测出在上述各种各样的状况下的保舵状态，即使噪声叠加在被用于检测的信号上，也可以正确并即时地检测出保舵状态，并且能够准确地执行电动机的电流限制。
解决技术问题的技术方案
本发明涉及一种车辆用保舵判定装置，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备用于检测出车辆的转向系统的转向角的至少2个转向角传感器和转向状态判定单元，所述转向状态判定单元使用针对来自所述2个转向角的转向角信号设定了滞后宽度的滞后信号来计算出滞后中心值，使用所述滞后中心值来判定转向状态，输出暂定转向信息，基于所述暂定转向信息来检测出保舵状态；或，具备控制单元、转向角检测装置、转向状态判定单元和电流限制单元，所述控制单元通过驱动电流对被连接到车辆的转向系统的电动机进行控制，所述转向角检测装置检测出所述转向系统的柱轴输入侧角度以及柱轴输出侧角度，输出柱轴输入侧角度信号以及柱轴输出侧角度信号，所述转向状态判定单元基于所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号，输出所述转向系统的转向信息以及保舵信号，所述电流限制单元基于所述转向信息以及所述保舵信号，对所述驱动电流进行限制，所述转向状态判定单元由滞后宽度设定单元、滞后中心值运算单元、滞后滤波器判定单元和切换判定单元构成，所述滞后宽度设定单元针对所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号，分别计算出并设定滞后宽度A以及B(＜A)，所述滞后中心值运算单元运算出所述滞后宽度A以及B的各个滞后中心值，所述滞后滤波器判定单元基于所述滞后宽度A的滞后中心值，将滞后触发信号设为ON/OFF，所述切换判定单元当所述滞后触发信号为OFF的时候，基于所述滞后宽度A的滞后中心值，输出所述转向信息以及所述保舵信号，当所述滞后触发信号为ON的时候，基于所述滞后宽度A以及B的滞后中心值，输出所述转向信息以及所述保舵信号。
还有，本发明涉及一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出扭矩控制输出电流指令值，通过基于所述扭矩控制输出电流指令值对电动机进行驱动，来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：搭载上述车辆用保舵判定装置；或，具备角度检测装置、转向状态判定单元和电流限制单元，所述角度检测装置输出所述转向系统的柱轴输入侧角度信号以及柱轴输出侧角度信号，所述转向状态判定单元基于所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号来判定转向状态，输出保舵信号以及转向信息，所述电流限制单元基于所述柱轴输入侧角度信号、所述柱轴输出侧角度信号、所述保舵信号以及所述转向信息，对所述扭矩控制输出电流指令值进行限制，所述电流限制单元在能够维持保舵状态的电流的范围内进行所述扭矩控制输出电流指令值的电流限制。
发明的效果
根据本发明的电动助力转向装置，因为当检测出“从顺方向转动转向盘迁移到保舵状态”的时候，在考虑了柱轴的摩擦之后，在能够维持保舵状态的电流的范围内限制电流指令值(使电流指令值渐变)，所以不会产生“不必要的电力消费、发热等”。
还有，根据本发明的车辆用保舵判定装置，因为当检测出“从顺方向转动转向盘迁移到保舵状态”的时候，在考虑了柱轴周围的摩擦之后，在能够维持保舵状态的电流的范围内限制电流指令值(使电流指令值渐变)，所以不会产生“不必要的电力消费、发热等”。因为将滞后特性赋予给检测出的至少2个转向角(转向角信号)，使用被赋予了滞后特性的转向角信号来检测出保舵状态，所以即使发生了噪声等，也可以进行迅速的检测并且不需要滤波器处理等，而且还可以按照转向状况来进行正确的检测。
另外，在从保舵状态迁移到顺方向转动转向盘的时候，与进入到保舵状态相比，使得更快地检测出从保舵状态到顺方向转动转向盘的迁移，解除电流限制并且施加适当的电流，这样就易于脱离保舵状态(减小滞后宽带)。
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是表示一般的转向角与电流之间的关系的特性图。
图4是表示本发明的转向的迁移动作示例的时序图。
图5是表示本发明的动作示例的原理的流程图。
图6是表示本发明的结构示例(第一实施方式)的结构框图。
图7是表示保舵状态判定单元的结构示例的结构框图。
图8是表示电流限制单元的结构示例的结构框图。
图9是表示传感器的安装示例与在本发明中使用的柱轴角度信号之间的关系的图。
图10是表示本发明的转向状态判定单元的动作示例(保舵判定)的流程图。
图11是表示本发明的转向状态判定单元的动作示例(转向判定)的流程图。
图12是表示本发明的动作示例的流程图。
图13是用于说明本发明的电流限制的转向角以及电流的波形图。
图14是表示本发明的顺方向转动转向盘和反方向转动转向盘的判定示例的图。
图15是用于说明本发明的电流限制的示意图。
图16是表示本发明的动作原理的时序图。
图17是表示本发明的结构示例(第二实施方式)的结构框图。
图18是表示保舵状态判定单元的结构示例的结构框图。
图19是表示滞后滤波器(A)的结构示例的结构框图。
图20是表示滞后滤波器(B)的结构示例的结构框图。
图21是表示本发明的转向状态判定的动作示例的流程图。
图22是表示本发明的滞后滤波器判定单元的动作示例的流程图。
图23是表示本发明的结构示例(第三实施方式)的结构框图。
图24是表示本发明的动作示例的一部分的流程图。
图25是表示本发明的动作示例的一部分的流程图。
图26是表示基于本发明以及现有技术的实际转向角等的变化的样子的示例(在保舵中发生了噪声等的场合)的图。
图27是表示基于本发明以及现有技术的实际转向角等的变化的样子的示例(在缓慢地进行了转向的场合)的图。
具体实施方式
本发明的电动助力转向装置检测出“从顺方向转动转向盘迁移到保舵状态”，并且，在保舵状态，在考虑了柱轴的摩擦之后，在能够维持保舵状态的电流的范围内限制电流指令值(使电流指令值渐变)。
图4示出了转向的迁移动作示例，其针对顺方向转动转向盘(时刻t0～t1)→保舵状态(时刻t1～t5)→顺方向转动转向盘(时刻t5以后)示出了扭矩控制输出电流指令值(输入值)和限制电流值(输出值)的变化示例。还有，图5的流程图示出了其动作示例。
在时刻t1进行顺方向转动转向盘的判定(步骤S1)，在顺方向转动转向盘的场合(步骤S2)，锁存住电流指令值的最大值(步骤S3)。在上述步骤S2中，在不是顺方向转动转向盘的情况下，跳到保舵判定(步骤S4)。
作为保舵判定的结果，在处于保舵状态的情况下(步骤S200)，将电流限制在能够维持的电流的范围(使电流指令值渐变到能够维持的电流的范围)(步骤S201、时刻t1～t2)。然后，在保舵中，通过进行上述被限制的限制电流值与想要施加的电流(目标扭矩指令≒扭矩控制输出电流指令值)的比较，在时刻t3在两者中选择小的电流值(最小电流)(步骤S203)，使得能够将电流指令值限制在能够维持保舵状态的电流(从时刻t3开始，到时刻t4为止)。当在时刻t5变成顺方向转动转向盘(步骤S200)的时候，则立即解除电流限制(步骤S202)，动作结束。
此外，在图4中，对从时刻t0到时刻t1的顺方向转动转向盘、从时刻t3到时刻t4的保舵状态(选择电流最小值)以及时刻t6以后的顺方向转动转向盘来说，扭矩控制输出电流指令值和限制电流值都是相同的。
就这样，因为本发明在检测出“从顺方向转动转向盘迁移到保舵状态”的时候，利用柱轴的摩擦，在能够维持保舵状态的电流的范围内限制电流指令值(使电流指令值渐变)，所以不会产生“不必要的电力消费、发热等”。
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
图6通过结构框图来示出了本发明的第一实施方式。如图6所示，转向扭矩Th和车速Vel被输入到扭矩控制单元100中，基于转向扭矩Th和车速Vel运算出的扭矩控制输出电流指令值It被输入到用于判定指令值的符号(方向)的符号判定单元100A和电流限制单元120中。来自被设置在柱轴上的角度传感器的柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1被输入到转向状态判定单元110中，来自符号判定单元100A的辅助方向AD也被输入到转向状态判定单元110中。在转向状态判定单元110中被判定的保舵信号HS(ON(“1”)/OFF(“0”))以及转向信息(顺方向转动转向盘(“0”)/反方向转动转向盘(“1”))ST被输入到电流限制单元120中。来自电流限制单元120的限制电流值Ir与电动机电流值Im一起被输入到电流控制单元130中，经由逆变器37来对电动机20进行驱动控制。电流控制单元130由PI控制单元和PWM控制单元来构成。
转向状态判定单元110输入转向盘一侧的柱轴输入侧角度信号θs1以及中间轴一侧的柱轴输出侧角度信号θr1，并且通过图7所示那样的结构，分别对柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1执行滞后处理。
首先，参照图7对柱轴输入侧角度信号θs1进行说明。如图7所示，柱轴输入侧角度信号θs1被输入到角度信号上限值计算单元111s和角度信号下限值计算单元112s中，角度信号上限值计算单元111s计算出角度信号上限值θUs并将其输入到滞后中心值计算单元113s中，角度信号下限值计算单元112s计算出角度信号下限值θDs并将其输入到滞后中心值计算单元113s中。由滞后中心值计算单元113s基于角度信号上限值θUs和角度信号下限值θDs计算出的滞后中心值HCUs被输入到转向判定单元115s中，并且在锁存单元(Z-1)114s中被锁存住，被锁存住的过去值HCUs-1被输入到滞后中心值计算单元113s中。转向判定单元115s基于辅助方向和滞后中心值HCUs的变化，当判定为保舵的时候，输出保舵信号HSU，当判定为顺方向转动转向盘/反方向转动转向盘的时候，输出转向信息STU。
保舵信号HSU被输入到逻辑与(AND)电路116中，转向信息STU被输入到逻辑或(OR)电路117中。
接下来，参照图7对柱轴输出侧角度信号θr1进行说明。如图7所示，柱轴输出侧角度信号θr1被输入到角度信号上限值计算单元111r和角度信号下限值计算单元112r中，角度信号上限值计算单元111r计算出角度信号上限值θUr并将其输入到滞后中心值计算单元113r中，角度信号下限值计算单元112r计算出角度信号下限值θDr并将其输入到滞后中心值计算单元113r中。由滞后中心值计算单元113r基于角度信号上限值θUr和角度信号下限值θDr计算出的滞后中心值HCUr被输入到转向判定单元115r中，并且在锁存单元(Z-1)114r中被锁存住，被锁存住的过去值HCUr-1被输入到滞后中心值计算单元113r中。转向判定单元115r基于辅助方向和滞后中心值HCUr的变化，当判定为保舵的时候，输出保舵信号HSD，当判定为顺方向转动转向盘/反方向转动转向盘的时候，输出转向信息STD。
保舵信号HSD被输入到逻辑与(AND)电路116中，转向信息STD被输入到逻辑或(OR)电路117中。
当保舵信号HSU以及HSD同时被作为保舵状态输出的时候，逻辑与(AND)电路116将保舵信号HS作为保舵状态输出“1”。当保舵信号HSU以及HSD没有同时被作为保舵状态输出的时候，逻辑与(AND)电路116将保舵信号HS作为转向状态输出“0”。还有，当转向信息STU以及STD同时被作为顺方向转动转向盘输出的时候，逻辑或(OR)电路117将转向信息ST作为顺方向转动转向盘状态输出“0”。当转向信息STU以及STD没有同时被作为顺方向转动转向盘输出的时候，逻辑或(OR)电路117将转向信息ST作为反方向转动转向盘状态输出“1”。
此外，通过考虑下述条件(1)以及(2)来设定滞后宽度。
(1)柱轴输入侧角度信号θs1：
大于柱轴输出侧角度信号θr1的噪声宽度并且小于柱轴的摩擦的值
(2)柱轴输出侧角度信号θr1：
大于柱轴输入侧角度信号θs1的噪声宽度的值+小于“不会感觉到转向不协调感的0.2deg(随弹簧常数而发生变化)”的值
还有，电流限制单元120例如为图8所示那样的结构。如图8所示，扭矩控制输出电流指令值It、转向信息ST、柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1均被输入到用于进行锁存处理的锁存单元122中。锁存单元122当转向信息ST为顺方向转动转向盘(“0”)的时候，锁存住扭矩控制输出电流指令值It、柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1，被锁存住的柱轴输入侧角度信号θs1’以及柱轴输出侧角度信号θr1’与保舵信号HS一起被输入到限制判定单元121中。限制判定单元121当保舵信号HS为保舵状态(“1”)的时候，将“被锁存住的柱轴输入侧角度信号θs1’与被锁存住的柱轴输出侧角度信号θr1’之间的差分等于或小于一定量，并且被锁存住的柱轴输出侧角度信号θr1’与当前的柱轴输出侧角度信号θr1’之间的差分等于或小于一定量的时候”判断为“能够进行电流限制”，输出判定信号JS。判定信号JS与被锁存住的扭矩控制输出电流指令值It’一起被输入到限制单元(包含渐变)123中，在限制单元123中经限制后得到的电流Itm被输入到最小值选择单元124中以便使其与扭矩控制输出电流指令值It进行比较，最小值选择单元124在两者中选择小的一方并将其作为限制电流值Ir输出。
还有，当从保舵变成了顺方向转动转向盘或反方向转动转向盘的转向状态的时候，通过保舵信号HS被输入到限制判定单元121中，使得判定信号JS成为不可控状态，通过控制单元将与系统的最大电流相同的值设定为限制值，就这样扭矩控制输出电流指令值It被作为限制电流值Ir输出。
在本发明中，基于转向盘一侧的柱轴输入侧角度信号θs1以及中间轴一侧的柱轴输出侧角度信号θr1来判定保舵，在具备了扭力杆的电动助力转向装置中，例如图9所示那样的传感器被安装在柱轴(方向盘轴)2上，检测出角度。也就是说，作为角度传感器的霍尔IC传感器21和扭矩传感器输入侧转子的20°转子传感器22被安装在方向盘轴2的方向盘1一侧的输入轴2A上。霍尔IC传感器21输出296°周期的AS_IS角度θh。没有被安装在扭力杆23上而是被安装在方向盘1一侧的20°转子传感器22输出20°周期的柱轴输入侧角度信号θs，柱轴输入侧角度信号θs被输入到转向角运算单元50中。还有，扭矩传感器输出侧转子的40°转子传感器24被安装在方向盘轴2的输出轴2B上，40°转子传感器24输出柱轴输出侧角度信号θr，柱轴输出侧角度信号θr被输入到转向角运算单元50中。柱轴输入侧角度信号θs和柱轴输出侧角度信号θr均在转向角运算单元50中被运算成绝对角度，转向角运算单元50输出绝对角度的柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1。通过这样检测出的柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1被输入到转向状态判定单元110和电流限制单元120中。
此外，实际上，柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1是经防翻转处理(anti-rollover processing，“使锯齿波变成直线的处理”)后被输出的。
在这样的结构中，参照图10的流程图，对转向状态判定单元110的动作示例进行说明。
首先，进行柱轴输入侧角度信号θs1的滞后处理(步骤S101)，接下来，进行柱轴输出侧角度信号θr1的滞后处理(步骤S102)。然后，判定“柱轴输入侧保舵判定”和“柱轴输出侧保舵判定”是否同时为保舵状态并保持一致，也就是说，判定是否满足“柱轴输入侧保舵判定＝保舵状态”并且“柱轴输出侧保舵判定＝保舵状态”(步骤S110)，在“柱轴输入侧保舵判定”和“柱轴输出侧保舵判定”一致的情况下，将保舵信号HS作为保舵状态输出“1”(步骤S140)，在“柱轴输入侧保舵判定”和“柱轴输出侧保舵判定”不一致的情况下，将保舵信号HS作为转向状态输出“0”(步骤S150)。
还有，如图11所示那样，同时进行“柱轴输入侧角度信号θs1是顺方向转动转向盘还是反方向转动转向盘”的转向判定和“柱轴输出侧角度信号θr1是顺方向转动转向盘还是反方向转动转向盘”的转向判定。也就是说，判定“柱轴输入侧转向判定”和“柱轴输出侧转向判定”是否同时为顺方向转动转向盘并保持一致(步骤S160)，在“柱轴输入侧转向判定”和“柱轴输出侧转向判定”一致的情况下，将转向信息ST作为顺方向转动转向盘输出“0”(步骤S161)，在“柱轴输入侧转向判定”和“柱轴输出侧转向判定”不一致的情况下，将转向信息ST作为反方向转动转向盘输出“1”(步骤S162)。保舵信号HS以及转向信息ST被输入到电流限制单元120中。
接下来，关于图10的柱轴输入侧角度信号θs1的滞后处理(步骤S101)和柱轴输出侧角度信号θr1的滞后处理(步骤S102)，参照图12的流程图以及图7对其进行详细的说明。柱轴输入侧角度信号θs1的滞后处理的动作和柱轴输出侧角度信号θr1的滞后处理的动作是相同的，在这里，对柱轴输入侧角度信号θs1的滞后处理进行说明。
首先，柱轴输入侧角度信号θs1被输入到角度信号上限值计算单元111s中，角度信号上限值计算单元111s计算出角度信号上限值θUs(步骤S111)，并且，柱轴输入侧角度信号θs1还被输入到角度信号下限值计算单元112s中，角度信号下限值计算单元112s计算出角度信号下限值θDs(步骤S112)。也可以将这个计算顺序反过来。
角度信号上限值θUs以及角度信号下限值θDs被输入到滞后中心值计算单元113s中，滞后中心值计算单元113s计算出滞后中心值HCUs。也就是说，判定角度信号上限值θUs是否小于上一次的滞后中心值(HCUs-1)(步骤S120)，在角度信号上限值θUs小于上一次的滞后中心值(HCUs-1)的情况下，将这一次的滞后中心值作为角度信号上限值θUs(步骤S121)。在上述步骤S120中，在被判定为角度信号上限值θUs不小于上一次的滞后中心值(HCUs-1)的情况下，判定角度信号下限值θDs是否等于或大于上一次的滞后中心值(HCUs-1)(步骤S122)，在被判定为角度信号下限值θDs等于或大于上一次的滞后中心值(HCUs-1)的情况下，将这一次的滞后中心值作为角度信号下限值θDs(步骤S123)。在上述步骤S122中，在被判定为角度信号下限值θDs小于上一次的滞后中心值(HCUs-1)的情况下，将这一次的滞后中心值作为上一次的滞后中心值(步骤S124)。通过这样就计算出滞后中心值HCUs。
然后，滞后中心值HCUs被输入到转向判定单元115s中，转向判定单元115s判定这一次的滞后中心值是否与上一次的滞后中心值一致(步骤S130)，在这一次的滞后中心值与上一次的滞后中心值一致的情况下，作为判定结果，输出保舵信号HSU(步骤S131)，在这一次的滞后中心值与上一次的滞后中心值不一致的情况下，作为判定结果，输出转向信息STU(步骤S132)。
柱轴输出侧角度信号θr1的动作(滞后处理)与上述柱轴输入侧角度信号θs1的动作(滞后处理)完全相同。可以在柱轴输入侧角度信号θs1的处理后，实施柱轴输出侧角度信号θr1的动作(滞后处理)，也可以在柱轴输入侧角度信号θs1的处理之前，实施柱轴输出侧角度信号θr1的动作(滞后处理)。
图13(A)示出了根据角度信号(转向角)位于滞后中心值的上侧或下侧的哪一边来检测出转向盘旋转方向的样子，图13(B)示出了根据电流指令值的正负符号来检测出扭矩的方向(辅助方向)的样子。在本发明中，如图14所示那样，将“辅助方向与转向盘旋转方向一致的时候”判定为“顺方向转动转向盘”，将“辅助方向与转向盘旋转方向不一致的时候”判定为“反方向转动转向盘”。
同样地，在柱轴输出侧角度信号θr1的处理中，也执行上述图12的动作。
图13(A)的示例示出了“最初的转向位置位于中心的右侧，该位置是以这样的方式来变化的，即，向左→通过中心→再向左→返回到右→通过中心→向左转”。还有，图13(B)示出了根据电流的减少以及增加来判定顺方向转动转向盘/反方向转动转向盘的样子。
还有，图15示出了电流限制方法。如图15所示，在状态(a)→状态(b)的迁移中，锁存住从顺方向转动转向盘转移到保舵状态的时刻的角度以及电流，将被锁存住的电流作为电流限制的基准电流值。在状态(b)→状态(c)的迁移中，在保舵状态中，针对上述被锁存住的电流，在考虑了柱轴的摩擦之后，使电流渐变并限制电流。在电流限制中，通过对扭矩控制输出的电流指令值和电流限制值进行比较，并且输出两者中的最小值，这样就限制在用于维持保舵状态的最小电流。还有，在状态(b)→状态(g)的迁移中，在从保舵状态迁移到顺方向转动转向盘的场合，解除电流限制，迅速地返回到扭矩控制输出值。在状态(c)→状态(d)的迁移中，在被锁存住的角度与当前的角度(现在角度)之间的差分超过了一定量的情况下，进行从保舵状态迁移到反方向转动转向盘的场合的“解除电流限制”，迅速地返回到扭矩控制输出值。在状态(e)或状态(f)，因为从反方向转动转向盘转移到保舵状态的时候，电流已经是用于维持保舵的电流，所以不进行电流限制。
在针对如图9所示那样的传感器系统中的柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1，使用现有技术的滞后滤波器，来检测出转向状态的方法中，为了检测出“通过使用了特定的滞后宽度的滞后中心值使输入信号稳定在一定值”，需要增大滞后宽度。在这种情况下，为了迅速地检测出“脱离了稳定的状态”的话，则滞后宽度太大了。因此，在本发明的第二实施方式中，通过使输入角度信号(柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1)分别具有复数个滞后宽度A(大)以及B(小)，并且根据状态的变化来选择滞后宽度A或B，来解决上述问题。
如图16所示，在第二实施方式中，直到输入角度信号(柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1)在一定程度上稳定为止(时刻t21～t22)，采用大的值的滞后滤波器A的滞后宽度A，使“滞后滤波器A的滞后中心值的变化”难以发生。然后，在时刻t22以后，当输入角度信号更加稳定的时候，采用小的值的滞后滤波器B的滞后宽度B，形成“容易发生滞后滤波器A的滞后中心值的变化”的状况(时刻t22～t23)。通过这样做，不但可以迅速地检测出“输入角度信号的稳定”，而且还能够通过微小的变化来检测出“脱离了稳定的状态”。在时刻t24，滞后滤波器A的滞后中心值发生了变化，在时刻t25，示出了“从滞后滤波器B的滞后宽度B迁移到滞后滤波器A的滞后宽度A”。此外，图16中的记号●表示输入角度信号。
为了将滞后宽度从A(大)缩小到B(小)，在输入角度信号和滞后中心值的值在阈值以内的情况下进行切换，这样就不会因切换而导致滞后中心值发生变化。为了将滞后宽度从B(小)扩大到A(大)，因为只是单纯地切换滞后宽度的话，则不能捕捉到滞后中心值的变化，所以针对柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1，准备了(具有)2个滞后滤波器，在滞后宽度A和滞后宽度B的各个滞后中心值发生了变化的情况下，进行切换。还有，因为总是进行滞后宽度B的运算的话，则滞后滤波器A和滞后滤波器B的滞后中心值成为不同的值，所以滞后滤波器B仅在按照滞后滤波器A的结果从而滞后触发信号变成“ON”的时候，进行运算处理和判断。通过这样做，不但可以继续检测出状态的变化，而且还能够切换滞后宽度。
图17通过结构框图来示出了第二实施方式。如图17所示，转向扭矩Th和车速Vel被输入到扭矩控制单元100中，基于转向扭矩Th和车速Vel运算出的扭矩控制输出电流指令值It被输入到电流限制单元120A中。来自被设置在柱轴上的角度传感器的柱轴输入侧角度信号θs1以及柱轴输出侧角度信号θr1被输入到转向状态判定单元140中，在转向状态判定单元140中被判定的保舵信号HS(ON/OFF)以及转向信息(顺方向转动转向盘/反方向转动转向盘)ST被输入到电流限制单元120A中。来自电流限制单元120A的限制电流值Ir与电动机电流值Im一起被输入到电流控制单元130中，经由逆变器37来对电动机20进行驱动控制。
转向状态判定单元140输入转向盘一侧的柱轴输入侧角度信号θs1以及中间轴一侧的柱轴输出侧角度信号θr1，并且通过图18所示那样的结构，执行滞后滤波器处理以及转向信息判定/保舵判定。柱轴输入侧角度信号θs1被输入到滞后滤波器(A)141以及(B)142中，柱轴输出侧角度信号θr1被输入到滞后滤波器(A)144以及(B)145中。滞后滤波器141输出滞后(A)中心值HAs，滞后(A)中心值HAs被输入到转向信息判定/保舵判定单元143、滞后滤波器判定单元148和滞后滤波器(B)142中。来自滞后滤波器判定单元148的滞后触发信号Tgs被输入到滞后滤波器(B)142中。滞后滤波器144输出滞后(A)中心值HAr，滞后(A)中心值HAr被输入到转向信息判定/保舵判定单元146、滞后滤波器判定单元149和滞后滤波器(B)145中。来自滞后滤波器判定单元149的滞后触发信号Tgr被输入到滞后滤波器(B)145中。
还有，在滞后触发信号Tgs被输入进来(被设为ON)的时候才进行工作的滞后滤波器(B)142输出滞后(B)中心值HBs，滞后(B)中心值HBs被输入到转向信息判定/保舵判定单元143中。在滞后触发信号Tgr被输入进来(被设为ON)的时候才进行工作的滞后滤波器(B)145输出滞后(B)中心值HBr，滞后(B)中心值HBr被输入到转向信息判定/保舵判定单元146中。
此外，滞后滤波器(B)142以及145的第一次运算的输入信号分别为来自滞后滤波器(A)141以及144的滞后中心值HAs以及HAr。
转向信息判定/保舵判定单元143输出柱轴输入侧转向信息STs以及柱轴输入侧保舵信息HSs，转向信息判定/保舵判定单元146输出柱轴输出侧转向信息STr以及柱轴输出侧保舵信息HSr。柱轴输入侧保舵信息HSs以及柱轴输出侧保舵信息HSr被输入到用于判断逻辑与条件的AND单元(逻辑与单元)147，当被输入进来的两者一致的时候，AND单元147输出保舵信号HS。切换判定单元由转向信息判定/保舵判定单元143以及146和AND单元147来构成。
滞后滤波器(A)141以及144为相同的结构，参照示出了滞后滤波器141的图19，对柱轴输入侧角度信号θs1进行说明。柱轴输入侧角度信号θs1被输入到角度信号上限值计算单元141-1和角度信号下限值计算单元141-2中，角度信号上限值计算单元141-1计算出角度信号上限值θUAs并将其输入到滞后中心值计算单元141-3中，角度信号下限值计算单元141-2计算出角度信号下限值θDAs并将其输入到滞后中心值计算单元141-3中。角度信号上限值计算单元141-1和角度信号下限值计算单元141-2构成了滞后设定单元的一部分。由滞后中心值计算单元141-3基于角度信号上限值θUAs和角度信号下限值θDAs计算出的滞后中心值HAs被输入到转向信息判定/保舵判定单元143、滞后滤波器判定单元148和滞后滤波器(B)142中，并且在锁存单元(Z-1)141-4中被锁存住，被锁存住的过去值HAs-1被输入到滞后中心值计算单元141-3中。滞后中心值计算单元141-3输出滞后中心值HAs。滞后中心值计算单元141-3和锁存单元(Z-1)141-4构成了滞后中心值运算单元。
输入柱轴输出侧角度信号θr1的滞后滤波器144也为相同的结构。
滞后滤波器(B)142以及145为相同的结构，参照示出了滞后滤波器142的图20，对柱轴输入侧角度信号θs1进行说明。只有在滞后触发信号Tgs从滞后滤波器148被输入进来(被设为ON)的时候，滞后滤波器(B)142才进行工作。柱轴输入侧角度信号θs1被输入到角度信号上限值计算单元142-1和角度信号下限值计算单元142-2中，角度信号上限值计算单元142-1计算出角度信号上限值θUBs并将其输入到滞后中心值计算单元142-3中，角度信号下限值计算单元142-2计算出角度信号下限值θDBs并将其输入到滞后中心值计算单元142-3中。角度信号上限值计算单元142-1和角度信号下限值计算单元142-2构成了滞后设定单元的一部分。由滞后中心值计算单元142-3基于角度信号上限值θUBs和角度信号下限值θDBs计算出的滞后中心值HBs被输入到转向信息判定/保舵判定单元146中，并且在锁存单元(Z-1)142-4中被锁存住，被锁存住的过去值HBs-1被输入到上一次的滞后中心值的补正单元142-5中。滞后中心值HAs也被输入到补正单元142-5中，补正后的滞后中心值HAss被输入到滞后中心值计算单元142-3中。滞后中心值计算单元142-3计算出滞后中心值HBs，并将其输入到转向信息判定/保舵判定单元146中。滞后中心值计算单元142-3、上一次的滞后中心值补正单元142-5和锁存单元(Z-1)142-4构成了滞后中心值运算单元。
输入柱轴输出侧角度信号θr1的滞后滤波器145也为相同的结构。
此外，通过考虑下述条件(a)以及(b)来设定滞后宽度。尽管滞后宽度具有2个宽度A以及B，但是在满足了下述要件之后，设定大的滞后宽度A和小的滞后宽度B。
(a)柱轴输入侧角度信号θs1：
大于柱轴输入侧角度信号θs1的噪声宽度并且小于柱轴的摩擦(轴的轴承预载、内轴和外轴的花键嵌合部、蜗轮的机械齿轮结构部分的合计)的值
(b)柱轴输出侧角度信号θr1：
大于柱轴输出侧角度信号θr1的噪声宽度的值+小于“不会被驾驶员察觉到的0.1Nm(随扭力杆的弹簧常数而发生变化)”的值
还有，如图17所示，扭矩控制输出电流指令值It和来自转向状态判定单元110的保舵信号HS以及转向信息ST被输入到电流限制单元120A中，当被判定为“从转向迁移到保舵”的时候，锁存住此时的电流指令值，限制电流。经限制后得到的电流被输入到最小值选择单元中，以便使其与扭矩控制输出电流指令值It进行比较，最小值选择单元在两者中选择小的一方并将其作为限制电流值Ir输出。还有，当从保舵变成了顺方向转动转向盘或反方向转动转向盘的转向状态的时候，电流限制被解除，扭矩控制输出电流指令值It被作为限制电流值Ir输出。
在这样的结构中，参照图21的流程图对转向状态判定单元140的动作示例进行说明。
首先，滞后滤波器(A)141针对柱轴输入侧角度信号θs1进行滤波器处理(步骤S10)，接下来，滞后滤波器(A)144针对柱轴输出侧角度信号θr1进行滤波器处理(步骤S20)。也可以将这个顺序反过来。然后，进行滞后滤波器A或B的切换判定(步骤S30)，判定来自滞后滤波器判定单元148或149的滞后触发信号Tgs或Tgr是否为ON/OFF(步骤S40)，在滞后触发信号Tgs或Tgr为ON的情况下，滞后滤波器(B)142针对柱轴输入侧角度信号θs1进行滤波器处理(步骤S50)，接下来，滞后滤波器(B)145针对柱轴输出侧角度信号θr1进行滤波器处理(步骤S60)。也可以将这个顺序反过来。然后，实施转向信息判定的处理(步骤S70)和保舵判定的处理(步骤S80)。还有，在上述步骤S40中，在滞后触发信号Tgs以及Tgr为OFF的情况下，实施转向信息判定的处理(步骤S70)和保舵判定的处理(步骤S80)之后，动作结束。
总而言之，滞后滤波器A针对角度信号θs1以及θr1分别进行滤波器处理，然后，进行滞后滤波器的判定。在基于该判定结果，切换到滞后滤波器B的情况下，进行滞后滤波器B的处理，使用滞后滤波器A和滞后滤波器B的滞后中心值，来进行保舵判定和转向判定。
接下来，参照图22的流程图，对滞后滤波器判定单元148以及149的动作进行说明。滞后滤波器判定单元148以及149的动作是相同的，在这里，对滞后滤波器判定单元148进行说明。
首先，判定“滞后滤波器是为A(141)还是为B(142)”(步骤S100)，在滞后滤波器为A的情况下，判定“转向角是否在一段时间里位于从滞后A的滞后中心值到滞后幅度B的范围内”(步骤S101)，在转向角在一段时间里位于从滞后A的滞后中心值到滞后幅度B的范围内的情况下，判定为滞后滤波器B(步骤S102)，输出滞后触发信号Tgs之后(将滞后触发信号Tgs设为ON之后)(步骤S103)，动作结束。在转向角在一段时间里没有位于从滞后A的滞后中心值到滞后幅度B的范围内的情况下，判定为滞后滤波器A(步骤S104)，将滞后触发信号Tgs设为OFF之后(步骤S105)，动作结束。
还有，在上述步骤S100的判定中，在滞后滤波器为滞后滤波器B的情况下，判定“滞后A的滞后中心值是否发生了变化”(步骤S110)，在滞后中心值发生了变化的情况下，判定为滞后滤波器A(步骤S111)，将滞后触发信号Tgs设为OFF之后(步骤S112)，动作结束。在滞后中心值没有发生变化的情况下，判定为滞后滤波器B(步骤S113)，输出滞后触发信号Tgs之后(将滞后触发信号Tgs设为ON之后)(步骤S114)，动作结束。
滞后滤波器判定单元149的动作与如上所述那样的滞后滤波器判定单元148的动作是完全相同的。
滞后滤波器(A)141以及144的动作为在图12中已经说明过的步骤S111～S112以及步骤S120～S124。还有，只有在滞后触发信号Tgs以及Tgr从滞后滤波器判定单元148以及149被输入进来(被设为ON)的时候，滞后滤波器(B)142以及145才进行滤波器处理。因此，如图20所示，设有补正单元142-5，动作是，只有在从滞后滤波器A迁移到B的时候，使用滞后滤波器A的滞后中心值来对滞后滤波器B的上一次的滞后中心值进行初始化，以后实施与滞后滤波器(A)141以及144相同的动作。
在检测保舵状态的时候，使用滞后宽度的中心值(滞后中心值)。滞后中心值的初始值为转向角上限值和转向角下限值的平均值，通过滞后滤波器处理来更新滞后中心值。也就是说，将被设定为检测出的转向角的转向角上限值以及转向角下限值与滞后中心值的过去值(1个时刻之前的滞后中心值)进行比较，进行滞后中心值的更新。在滞后宽度中心值的过去值(滞后中心过去值)大于转向角上限值的情况下，或者，在滞后中心过去值等于或小于转向角下限值的情况下，更新滞后中心值，除此以外的场合，不进行更新。还有，在滞后中心值没有被更新的情况下，将该时刻判定为暂时性的保舵状态(暂定保舵状态)，在针对由复数个转向角传感器检测出的转向角的判定结果(暂定转向信息)均为暂定保舵状态的情况下，将该时刻作为保舵状态来检测出。在电流指令值的特性改善中，利用保舵状态的检测结果。
在本发明中，因为将滞后特性赋予给转向角信号，使转向角信号具有滞后宽度，来进行保舵状态的检测，所以即使发生了噪声等，也可以进行迅速的检测并且不需要滤波器处理等。还有，在本发明中，因为进行“更新滞后中心值”的检测和“使用针对复数个转向角的判定结果”的检测，所以很少会错误地检测出保舵状态，并且能够进行正确的检测。
此外，也可以通过相反的逻辑电路来构成上述逻辑值的“1”、“0”的关系。
尽管在上述实施方式中，使用柱轴输入侧和柱轴输出侧的2个角度信息来进行运算处理和控制，但也可以不设置柱轴输出侧角度检测装置，可以将基于柱轴输入侧角度、转向扭矩和扭力杆的弹簧常数计算出的“柱轴输出侧角度的估计值”作为柱轴输出侧角度的代替值来使用。或者反过来，也可以基于柱轴输出侧角度来估计出柱轴输入侧角度。
还有，也可以基于电动机分解器角度并利用柱轴减速装置部分的减速比来估计出柱轴输出侧角度，并且，基于转向扭矩和扭力杆的弹簧常数来估计出柱轴输入侧角度。
另外，为了实现简单的安装，也可以完全不使用柱轴输出侧角度和电动机分解器角度，仅仅使用柱轴输入侧角度来进行运算处理和控制，或者反过来，也可以完全不使用柱轴输入侧角度和电动机分解器角度，仅仅使用柱轴输出侧角度来进行运算处理和控制。
还有，也可以仅仅使用电动机分解器角度，作为柱轴输出侧角度的替代，使用电动机分解器角度并基于柱轴减速装置部分的减速比，来估计出柱轴输出侧角度以便代用，或者，也可以仅仅使用电动机旋转速度，作为电动机分解器角度的替代，使用电动机旋转速度并基于旋转速度的积分值，来估计出电动机旋转速度以便代用。
图23是表示用于正确地检测出保舵状态的转向状态判定单元的结构示例(第三实施方式)的结构框图。在第三实施方式中，因为使用2个转向角，所以具备2个转向状态判定单元(第1转向状态判定单元(310)、第2转向状态判定单元(320))。还有，作为转向角传感器，使用图9中的20°转子传感器22和40°转子传感器24。
转向角运算单元50，如前所述那样，输入从20°转子传感器22输出的TS_IS角度θs以及从40°转子传感器24输出的TS_OS角度θr，并将它们运算成绝对角度，然后，输出转向角θs1以及θr1。
第1转向状态判定单元310是由第1滞后宽度设定单元311、第1滞后中心值运算单元312、第1滞后中心值变化检测单元313以及过去值保持单元314来构成的。第1滞后宽度设定单元311通过将转向角θs1与所规定的值相加以及从转向角θs1中减去所规定的值，来计算出转向角上限值以及转向角下限值。第1滞后中心值运算单元312基于转向角上限值、转向角下限值和被保持在过去值保持单元314中的滞后中心过去值，计算出滞后中心值。计算出的滞后中心值被输入到过去值保持单元314中，并且还被输入到第1滞后中心值变化检测单元313中。第1滞后中心值变化检测单元313对被输入进来的滞后中心值和被保持在过去值保持单元314中的滞后中心过去值进行比较，进行转向状态的判定，输出暂定转向信息。与第1转向状态判定单元310相同，第2转向状态判定单元320也是由第2滞后宽度设定单元321、第2滞后中心值运算单元322、第2滞后中心值变化检测单元323以及过去值保持单元324来构成的，通过对转向角θr1进行同样的处理，来进行转向状态的判定。
保舵状态检测单元400基于从第1转向状态判定单元310输出的暂定转向信息和从第2转向状态判定单元320输出的暂定转向信息，来进行保舵状态的检测。
在这样的结构中，参照图24以及图25的流程图对其动作示例进行说明。
转向角运算单元50计算出转向角θs1(步骤S300)，并将其输出到第1滞后宽度设定单元311，还有，计算出转向角θr1(步骤S301)，并将其输出到第2滞后宽度设定单元321。第1转向状态判定单元310使用转向角θs1来执行第1转向判定处理(步骤S302)。
第1滞后宽度设定单元311通过将转向角θs1与所规定的值R1(下面，被称为“第1滞后宽度参数”)相加，来计算出转向角上限值θ11(＝θs1+R1)(步骤S330)，通过从转向角θs1中减去第1滞后宽度参数R1，来计算出转向角下限值θ12(＝θs1－R1)(步骤S331)。
转向角上限值θ11以及转向角下限值θ12被输入到第1滞后中心值运算单元312中。第1滞后中心值运算单元312对被保持在过去值保持单元314中的滞后中心过去值θcp1和转向角上限值θ11进行比较(步骤S332)，在θcp1＞θ11的情况下，转向角上限值θ11变成滞后中心值θc1(步骤S334)。在θcp1≦θ11的情况下，对滞后中心过去值θcp1和转向角下限值θ12进行比较(步骤S333)，在θcp1≦θ12的情况下，转向角下限值θ12变成滞后中心值θc1(步骤S335)，在θcp1＞θ12的情况下，滞后中心过去值θcp1变成滞后中心值θc1(步骤S336)。
此外，在转向角上限值θ11以及转向角下限值θ12为基于在转向角检测开始时刻检测出的最初的转向角θs1计算出的数据的情况下，转向角上限值θ11和转向角下限值θ12的平均值(＝(θ11+θ12)/2)变成滞后中心值θc1。在本第三实施方式的场合，因为θ11＝θs1+R1和θ12＝θs1－R1成立，所以最初的滞后中心值θc1变成与θs1相同的值。
滞后中心值θc1被输入到第1滞后中心值变化检测单元313和过去值保持单元314中。第1滞后中心值变化检测单元313对被保持在过去值保持单元314中的滞后中心过去值θcp1和滞后中心值θc1进行比较(步骤S337)，在滞后中心值θc1和滞后中心过去值θcp1为相同的值的情况下，将暂定转向信息Sj1设为“暂定保舵状态”并将其输出(步骤S338)，在滞后中心值θc1和滞后中心过去值θcp1为不同的值的情况下，将暂定转向信息Sj1设为“暂定转向状态”并将其输出(步骤S339)。
第2转向状态判定单元320使用转向角θr1来执行第2转向判定处理(步骤S303)。因为第2转向判定处理为与第1转向判定处理同样的处理，所以省略其说明。此外，在计算针对转向角θr1的转向角上限值θ21以及转向角下限值θ22的时候，使用所规定的值R2(下面，被称为“第2滞后宽度参数”)，基于θ21＝θr1+R2和θ22＝θr1－R2，来计算出转向角上限值θ21以及转向角下限值θ22。
从第1滞后中心值变化检测单元313输出的暂定转向信息Sj1以及从第2滞后中心值变化检测单元323输出的暂定转向信息Sj2被输入到保舵状态检测单元400中。保舵状态检测单元400对暂定转向信息Sj1和暂定转向信息Sj2进行比较(步骤S310)，在Sj1以及Sj2均为“暂定保舵状态”的情况下，将检测结果设为“保舵状态”(步骤S311)，在不是“Sj1以及Sj2均为暂定保舵状态”的情况下，将检测结果设为“转向状态”(步骤S312)。
通过与“使用固定的阈值来检测保舵状态”的现有方法进行比较，来对基于本实施方式的保舵状态的检测的效果进行说明。此外，在这里，对第1转向状态判定单元310的动作进行说明。尽管也使用作为第2转向状态判定单元320的判定结果的暂定转向信息Sj2来进行保舵状态的检测，但因为通过与现有方法的比较来说明本发明的效果，所以为了避免说明变得冗长，在这里以“暂定转向信息Sj2为与暂定转向信息Sj1相同的值”为前提来进行说明。因此，在暂定转向信息Sj1为“暂定保舵状态”的时刻，变成“保舵状态”，在暂定转向信息Sj1为“暂定转向状态”的时刻，变成“转向状态”。
在进行说明之前，基于θ11＝θs1+R1和θ12＝θs1－R1，将第1滞后中心值运算单元312所进行的“滞后中心过去值θcp1与转向角上限值θ11的比较”(步骤S332)和“滞后中心过去值θcp1与转向角下限值θ12的比较”(步骤S333)变形成下述式1。
(式1)
θs1＜θcp1－R1成立的话，则θc1＝转向角上限值
θcp1－R1≦θs1＜θcp1+R1成立的话，则θc1＝θcp1
θcp1+R1≦θs1成立的话，则θc1＝转向角下限值
也就是说，在从转向角运算单元50输出的转向角θs1(实际转向角)进入从“θcp1－R1”(下面，被称为“过去下限值”)到“θcp1+R1”(下面，被称为“过去上限值”)的范围内的情况下，不更新滞后中心值θc1，在从转向角运算单元50输出的转向角θs1(实际转向角)没有进入从“θcp1－R1”到“θcp1+R1”的范围内的情况下，将滞后中心值θc1更新成转向角上限值或转向角下限值。还有，因为第1滞后中心值变化检测单元313在滞后中心值θcp1没有被更新的情况下，判定为“暂定保舵状态”，在滞后中心值θcp1被更新的情况下，判定为“暂定转向状态”，所以总结条件和结果的话，则变成下述式2。
(式2)
“实际转向角＜过去下限值”成立的话，则为“转向状态”，滞后中心值＝转向角上限值
“过去下限值≦实际转向角＜过去上限值”成立的话，则为“保舵状态”，不更新滞后中心值
“过去上限值≦实际转向角”成立的话，则为“转向状态”，滞后中心值＝转向角下限值
图26和图27是表示实际转向角、滞后中心值等的变化的样子的示例的图。图26示出了在保舵中发生了噪声等的场合的变化的样子，图27示出了在缓慢地进行了转向的场合的变化的样子。
首先，对图26进行说明。在图26中，时刻t35～t40的期间为保舵中，因为噪声等，从而导致实际转向角产生了抖动。
在时刻t31，滞后中心过去值为在时刻t30的实际转向角，过去上限值以及过去下限值分别为在时刻t30的转向角上限值以及转向角下限值。因此，因为在时刻t31的实际转向角大于过去上限值，所以时刻t31为“转向状态”，滞后中心值被更新成在时刻t31的转向角下限值。
在时刻t32，滞后中心过去值为在时刻t31的转向角下限值，通过将滞后中心过去值与第1滞后宽度参数R1相加而得到的值变成过去上限值，通过从滞后中心过去值中减去第1滞后宽度参数R1而得到的值变成过去下限值。因此，因为在时刻t32的实际转向角大于过去上限值，所以时刻t32也为“转向状态”，滞后中心值被更新成在时刻t32的转向角下限值。
因为时刻t33以及t34均为同样的状况，所以这两个时刻均为“转向状态”，滞后中心值被更新成转向角下限值。
在时刻t35，滞后中心过去值为在时刻t34的转向角下限值，通过将滞后中心过去值与第1滞后宽度参数R1相加而得到的值变成过去上限值，通过从滞后中心过去值中减去第1滞后宽度参数R1而得到的值变成过去下限值。还有，因为在时刻t35的实际转向角在从过去下限值到过去上限值的范围内，所以时刻t35为“保舵状态”，滞后中心值没有被更新。因为时刻t36～t40为同样的状况，所以这一段期间为“保舵状态”，滞后中心值没有被更新。
在时刻t41，滞后中心过去值为原封不动的在时刻t34的转向角下限值，通过将滞后中心过去值与第1滞后宽度参数R1相加而得到的值变成过去上限值，通过从滞后中心过去值中减去第1滞后宽度参数R1而得到的值变成过去下限值。因此，因为在时刻t41的实际转向角小于过去下限值，所以时刻t41为“转向状态”，滞后中心值被更新成转向角上限值。因为时刻t42以后为同样的状况，所以时刻t42以后为“转向状态”，滞后中心值被更新成转向角上限值。
就这样，根据本实施方式，判定为，时刻t35～t40为“保舵状态”，时刻t35～t40这一段期间的前后期间为“转向状态”，所以可以正确地检测出“保舵中”。在图26中，实线为将各个时刻的滞后中心值连接起来的线，单点划线为将过去上限值连接起来的线，双点划线为将过去下限值连接起来的线。从图26中可知，滞后中心值等并没有受到实际转向角的抖动的影响，而是追随实际转向角。
另一方面，根据“使用固定的阈值来检测保舵状态”的现有方法，不能正确地检测出“保舵中”。例如，在针对实际转向角的差分(绝对值)设定阈值的情况下，为了将时刻t31判定为“转向状态”，如果将用图26的虚线表示的值设定为阈值的话，则因为噪声等，从而导致保舵中的实际转向角产生了抖动，其结果为，将时刻t35～t39错误地判定为“转向状态”。为了将时刻t35～t39判定为“保舵状态”，如果增大阈值的话，则会将除了时刻t33以外的转向中的时刻错误地判定为“保舵状态”。为了解消这些错误的判定，如果通过低通滤波器来去除噪声等的话，则会产生起因于低通滤波器的处理的迟延，从而检测出保舵状态会花费时间。
接下来，对图27进行说明。在图27中，时刻t36～t39的期间为保舵中，在这一段期间的前后期间缓慢地进行了转向。
在时刻t31，滞后中心过去值为在时刻t30的实际转向角，过去上限值以及过去下限值分别为在时刻t30的转向角上限值以及转向角下限值。因此，因为在时刻t31的实际转向角在从过去下限值到过去上限值的范围内，所以时刻t31为“保舵状态”，滞后中心值没有被更新。
在时刻t32，滞后中心过去值为原封不动的在时刻t30的实际转向角，通过将滞后中心过去值与第1滞后宽度参数R1相加而得到的值变成过去上限值，通过从滞后中心过去值中减去第1滞后宽度参数R1而得到的值变成过去下限值。还有，因为在时刻t32的实际转向角大于过去上限值，所以时刻t32为“转向状态”，滞后中心值被更新成在时刻t2的转向角下限值。因为时刻t33～t35为同样的状况，所以这一段期间为“转向状态”，滞后中心值被更新成转向角下限值。
在时刻t36，滞后中心过去值为在时刻t35的转向角下限值，通过将滞后中心过去值与第1滞后宽度参数R1相加而得到的值变成过去上限值，通过从滞后中心过去值中减去第1滞后宽度参数R1而得到的值变成过去下限值。还有，因为在时刻t36的实际转向角在从过去下限值到过去上限值的范围内，所以时刻t36为“保舵状态”，滞后中心值没有被更新。因为时刻t37～t39为同样的状况，所以这一段期间为“保舵状态”，滞后中心值没有被更新。
在时刻t40，滞后中心过去值为原封不动的在时刻t5的转向角下限值，通过将滞后中心过去值与第1滞后宽度参数R1相加而得到的值变成过去上限值，通过从滞后中心过去值中减去第1滞后宽度参数R1而得到的值变成过去下限值。还有，因为在时刻t40的实际转向角大于过去上限值，所以时刻t40为“转向状态”，滞后中心值被更新成转向角下限值。因为时刻t41以后为同样的状况，所以时刻t41以后为“转向状态”，滞后中心值被更新成转向角下上限值。
就这样，根据本发明，能够正确地判定为，时刻t36～t39为“保舵状态”，时刻t36～t39这一段期间的前后期间为“转向状态”。与图26同样，在图27中，实线也为将各个时刻的滞后中心值连接起来的线，单点划线也为将过去上限值连接起来的线，双点划线也为将过去下限值连接起来的线。从图27中可知，追随实际转向角的变化。
另一方面，根据“使用固定的阈值来检测保舵状态”的现有方法，不能正确地检测出“保舵中”。与图26的场合相同，在针对实际转向角的差分(绝对值)设定阈值的情况下，为了将时刻t36～t39判定为“保舵状态”，如果将用图27的虚线表示的值设定为阈值的话，则将时刻t31～t35以及时刻t40以后错误地判定为“保舵状态”。
此外，尽管在上述的第三实施方式中具备两个转向状态判定单元，但也可以将这两个转向状态判定单元合并成一个转向状态判定单元，并通过其(一个转向状态判定单元)来实施针对转向角θs1以及θr1的处理。还有，也可以增加在检测保舵状态时所使用的转向角。另外，尽管在计算转向角上限值和转向角下限值的时候，使用了相同的所规定的值，但也可以使用不同的所规定的值。也可以将第1滞后宽度参数R1和第2滞后宽度参数R2设定为相同的值。尽管在滞后中心值和滞后中心过去值为相同的值的情况下，将暂定转向信息设为“暂定保舵状态”，但是在两个值之间的差异很小的情况下，也可以将暂定转向信息设为“暂定保舵状态”。
附图标记说明
1 转向盘(方向盘)
2 柱轴(转向轴、方向盘轴)
10 扭矩传感器
14 转向角传感器
20 电动机
21 霍尔IC传感器
22 20°转子传感器
24 40°转子传感器
30 控制单元(ECU)
31 电流指令值运算单元
33、120、120A 电流限制单元
50 转向角运算单元
100 扭矩控制单元
100A 符号判定单元
110、140 转向状态判定单元
130 电流控制单元
143、146 转向信息判定/保舵判定单元
310、320 转向状态判定单元
311、321 滞后宽度设定单元
312、322 滞后中心值运算单元
313、323 滞后中心值变化检测单元
400 保舵状态检测单元

Claims (13)

1.一种车辆用保舵判定装置，其特征在于：
具备用于检测出车辆的转向系统的转向角的至少2个转向角传感器和转向状态判定单元，
所述转向状态判定单元使用针对来自所述2个转向角的转向角信号设定了滞后宽度的滞后信号来计算出滞后中心值，使用所述滞后中心值来判定转向状态，输出暂定转向信息，
通过使用了所述滞后信号的滞后滤波器处理来计算出所述滞后中心值，
通过将由用于检测柱轴的输入侧转向角的转向角传感器检测出的第1转向角与大于所述转向角信号的噪声宽度并且小于所述柱轴的摩擦的第1值相加以及从所述第1转向角中减去所述第1值，并且，通过将由用于检测所述柱轴的输出侧转向角的转向角传感器检测出的第2转向角与大于所述转向角信号的噪声宽度的值与不会被驾驶员察觉到的值相加后得到的第2值相加以及从所述第2转向角中减去所述第2值，来设定滞后宽度，
基于所述暂定转向信息来检测出保舵状态。
2.根据权利要求1所述的车辆用保舵判定装置，其特征在于：
所述转向状态判定单元在所述滞后中心值为与所述滞后中心值的过去值相同的值的情况下，将所述暂定转向信息设定为暂定保舵状态，
作为所述滞后滤波器处理的替代，通过使用所述滞后信号的上限值以及下限值来计算出所述滞后中心值。
3.一种电动助力转向装置，其特征在于：搭载了根据权利要求1或2所述的车辆用保舵判定装置，基于来自扭矩控制单元的扭矩控制输出电流指令值和所述转向状态判定单元的判定结果来进行辅助控制。
4.一种车辆用保舵判定装置，其特征在于：
具备控制单元、转向角检测装置、转向状态判定单元和电流限制单元，
所述控制单元通过驱动电流对被连接到车辆的转向系统的电动机进行控制，
所述转向角检测装置检测出所述转向系统的柱轴输入侧角度以及柱轴输出侧角度，输出柱轴输入侧角度信号以及柱轴输出侧角度信号，
所述转向状态判定单元基于所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号，输出所述转向系统的转向信息以及保舵信号，
所述电流限制单元基于所述转向信息以及所述保舵信号，对所述驱动电流进行限制，
所述转向状态判定单元由滞后宽度设定单元、滞后中心值运算单元、滞后滤波器判定单元和切换判定单元构成，
所述滞后宽度设定单元针对所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号，分别计算出并设定滞后宽度A以及B(＜A)，
所述滞后中心值运算单元运算出所述滞后宽度A以及B的各个滞后中心值，
所述滞后滤波器判定单元基于所述滞后宽度A的滞后中心值，将滞后触发信号设为ON/OFF，
所述切换判定单元当所述滞后触发信号为OFF的时候，基于所述滞后宽度A的滞后中心值，输出所述转向信息以及所述保舵信号，当所述滞后触发信号为ON的时候，基于所述滞后宽度A以及B的滞后中心值，输出所述转向信息以及所述保舵信号。
5.根据权利要求4所述的车辆用保舵判定装置，其特征在于：
所述切换判定单元由转向信息判定/保舵判定单元和逻辑与电路构成，
所述转向信息判定/保舵判定单元基于所述滞后宽度A的滞后中心值或所述滞后宽度A以及B的滞后中心值，输出所述转向信息以及保舵信息，
所述逻辑与电路根据所述保舵信息的逻辑与来输出所述保舵信号，
所述滞后滤波器判定单元
在为所述滞后宽度A的场合，当所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号在一段时间里位于从所述滞后宽度A的滞后中心值到所述滞后幅度B的范围内的时候，将所述滞后触发信号设为ON，
在为所述滞后宽度B的场合，当所述滞后宽度A的滞后中心值发生了变化的时候，将所述滞后触发信号设为OFF，当所述滞后宽度A的滞后中心值没有发生变化的时候，将所述滞后触发信号设为ON。
6.根据权利要求4或5所述的车辆用保舵判定装置，其特征在于：
只有在从所述滞后宽度A迁移到所述滞后宽度B的时候，使用所述滞后宽度A的滞后中心值来对所述滞后宽度B的上一次的滞后中心值进行初始化，
针对所述柱轴输入侧角度信号的所述滞后宽度A以及B为大于角度信号的噪声宽度并且小于所述转向系统的柱轴的摩擦的值，针对所述柱轴输出侧角度信号的所述滞后宽度A以及B为大于角度信号的噪声宽度的值与小于不会被驾驶员察觉到的扭矩的值相加后得到的值。
7.一种电动助力转向装置，其特征在于：搭载了根据权利要求4至6中任意一项所述的车辆用保舵判定装置，基于来自扭矩控制单元的扭矩控制输出电流指令值和所述转向状态判定单元的判定结果来进行辅助控制。
8.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出扭矩控制输出电流指令值，通过基于所述扭矩控制输出电流指令值对电动机进行驱动，来对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
具备角度检测装置、转向状态判定单元和电流限制单元，
所述角度检测装置输出所述转向系统的柱轴输入侧角度信号以及柱轴输出侧角度信号，
所述转向状态判定单元基于所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号来判定转向状态，输出保舵信号以及转向信息，
所述电流限制单元基于所述柱轴输入侧角度信号、所述柱轴输出侧角度信号、所述保舵信号以及所述转向信息，对所述扭矩控制输出电流指令值进行限制，
所述转向状态判定单元针对所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号，分别具备滞后宽度的设定单元、所述滞后宽度的滞后中心值的计算单元和基于所述滞后中心值的变化以及辅助方向来判定保舵以及顺方向转动转向盘/反方向转动转向盘的转向状态的判定单元，
所述电流限制单元在能够维持保舵状态的电流的范围内进行所述扭矩控制输出电流指令值的电流限制。
9.根据权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于：
针对所述柱轴输入侧角度信号，所述滞后宽度被设定为“大于所述柱轴输出侧角度信号的噪声宽度并且小于柱轴的摩擦的值”，
针对所述柱轴输出侧角度信号，所述滞后宽度被设定为“大于所述柱轴输入侧角度信号的噪声宽度的值+小于不会感觉到转向不协调感的角度的值”。
10.根据权利要求8或9所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述转向状态判定单元在针对所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号所具备的各个判定单元中，当同时被判定为所述保舵的时候，将所述保舵信号设为保舵状态并将其输出，
所述判定单元由转向判定单元和逻辑电路构成，
所述转向判定单元针对所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号而被分别设置，基于所述滞后中心值以及所述辅助方向，输出柱轴输入侧保舵信号以及柱轴输入侧转向信息、柱轴输出侧保舵信号以及柱轴输出侧转向信息，
所述逻辑电路通过柱轴输入侧保舵信号以及柱轴输入侧转向信息、柱轴输出侧保舵信号以及柱轴输出侧转向信息的逻辑运算，来输出所述保舵信号以及所述转向信息。
11.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
在所述保舵状态，锁存住所述扭矩控制输出电流指令值，基于被锁存住的扭矩控制输出电流指令值，通过考虑了柱轴的摩擦的电流限制值来进行渐变，以便进行所述电流限制，
在所述电流限制中，通过对所述扭矩控制输出电流指令值和所述电流限制值进行比较，并且输出两者中的最小值，使得限制在用于维持所述保舵状态的最小电流，在从所述保舵状态转移到所述顺方向转动转向盘的场合，解除所述电流限制，迅速地返回到所述扭矩控制输出电流指令值。
12.根据权利要求8至11中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述电流限制单元由锁存单元、限制判定单元、限制单元和最小值选择单元构成，
所述锁存单元输入所述转向信息，锁存住即将从顺方向转动转向盘转移到所述保舵状态之前的所述扭矩控制输出电流指令值、所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号，
所述限制判定单元输入所述柱轴输入侧角度信号以及所述柱轴输出侧角度信号、已被锁存住的柱轴输入侧角度信号以及已被锁存住的柱轴输出侧角度信号、所述保舵信号，输出判定信号，
所述限制单元输入已被锁存住的扭矩控制输出电流指令值以及所述判定信号，输出限制电流，
所述最小值选择单元输入所述扭矩控制输出电流指令值以及所述限制电流，将最小值作为限制电流值输出。
13.根据权利要求12所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述限制判定单元当所述保舵信号为保舵状态的时候，将“被锁存住的柱轴输入侧角度信号与被锁存住的柱轴输出侧角度信号之间的差分等于或小于一定量，并且被锁存住的柱轴输出侧角度信号与当前的柱轴输出侧角度信号之间的差分等于或小于一定量的时候”判断为“能够进行电流限制”。
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