CN107640212A - 转向控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了转向控制设备和转向控制方法。转向控制设备控制由连接到生成转向转矩的转向系统机构的马达输出的辅助转矩。在转向控制设备中，负载计算单元估计或检测作用在转向系统机构的转向轴上的负载。目标转向转矩计算单元基于所估计或检测到的负载来计算作为转向转矩的目标值的目标转向转矩。伺服控制器计算辅助转矩的命令值，使得作为转向转矩与目标转向转矩之间的差的转矩偏差为零。频带校正单元包括在从负载到目标转向转矩的计算过程期间提取特定频带的分量的频带校正滤波器，并且校正所提取的频带处的预定传递函数的增益。

Description

转向控制设备

技术领域

本公开内容涉及转向控制设备。

背景技术

转向控制设备通过将转向转矩控制成与基于负载所计算的目标转向转矩匹配来计算辅助量。在转向控制设备中，已知有补偿辅助量的转向控制设备。

例如，日本专利公开第5533822号公开了一种电动助力转向控制设备，其中对由多个基本补偿量计算装置计算的基本补偿量进行加权并相加。由此生成辅助补偿量。然后基于生成的辅助补偿量来校正基本辅助量。

JP-A-2015-168346公开了一种电动助力转向装置，其中检测或估计从车轮侧作用在方向盘上的反向输入。提取反向输入的特定频带的频率分量。然后，调整所提取的特定频率分量的相位，并且基于反向输入来计算用于辅助分量的补偿分量。结果，反向输入被传输至转向机构，使得反向输入中的路面信息如路面反作用力作为必要信息被放大，而扰动如制动振动作为不必要的信息被抑制。

在日本专利公开第5533822号的装置中，针对多个频率特性调整每个频带处的权重。因此，可以任意地执行车辆的表征。然而，为了达到期望特性，需要在设计和适应中使用高阶滤波器以及高水平的技术。

另外，要改变传输特性的频率和要执行加权和相加的带通滤波器的中心频率不一定匹配。此外，传输特性的变化程度基于主要辅助分量的量即权重而不同。

在JP-A-2015-168346中的装置中，向辅助分量添加被计算成仅放大必要反向输入分量的补偿量，并且将结果传输至转向机构。然而，如在JP-A-2014-31103的图4中所公开的，从车轮到方向盘的传输特性不仅基于机构的规格还基于辅助控制而显著变化。因此，与驾驶员的感觉匹配的适应和相位设计不容易执行。

发明内容

因此，期望提供一种容易基于负载信息来实现与驾驶员的感觉匹配的传输特性的转向控制设备。

本公开内容涉及一种控制由连接到生成转向转矩的转向系统机构的马达输出的辅助转矩的转向控制设备。

转向控制设备包括负载计算单元、目标转向转矩计算单元、伺服控制器和频带校正单元。

负载计算单元估计或检测作用在转向系统机构的转向轴上的负载。

目标转向转矩计算单元基于所估计或检测到的负载来计算作为转向转矩的目标值的目标转向转矩。

伺服控制器计算辅助转矩的命令值，使得作为转向转矩与目标转向转矩之间的差的转矩偏差为零。伺服控制器对应于日本专利公开第5533822号中的辅助控制器。

频带校正单元包括在从负载到目标转向转矩的计算过程期间提取特定频带的分量的频带校正滤波器。频带校正单元校正由频带校正滤波器提取的频带中的预定传递函数(transfer function)的增益。因此，频带校正单元放大或抑制在特定频带处的传输特性。

任意选择的预定传递函数包括例如从方向盘转矩到转向转矩的传递函数以及从来自车轮的扰动转矩到转向转矩的传输特性。

具体地，频带校正单元可以设置在负载计算单元的输出侧与目标转向转矩计算单元的输入侧之间。频带校正单元可以对负载执行频带校正。可替选地，频带校正单元可以设置在目标转向转矩计算单元的输出侧。频带校正单元可以对目标转向转矩执行频带校正。在这两个方面，可以容易地将从方向盘转矩到转向转矩的传输特性调整成期望特性。因此，可以容易地基于负载信息来实现与驾驶员的感觉匹配的传输特性。

根据本公开内容的构思旨在基于传输感觉——即取决于负载信息被传输作为转向转矩的方式的感官体验——来调整传输感觉。作为上述配置的结果，与JP-A-2015-168346中的现有技术不同，本公开内容可以有利地改变从负载到转向转矩的传输特性，例如通过简单地改变在特定频带处的增益而无需相位调整。

另外，频带校正单元优选地使用具有特定频带中的中心频率的一个或多个二次滤波器(通常是带通滤波器)作为频带校正滤波器。因此，可以更容易地瞄准频率并且有利于适应。

附图说明

在附图中：

图1是电动助力转向系统的总体配置图；

图2是要被控制的转向系统机构的模型的图；

图3是根据第一实施方式的电子控制单元(ECU)(转向控制设备)的配置图；

图4是负载与目标转向转矩之间的关系的映射；

图5A和5B是频带校正单元的详细配置图；

图6是用作频带校正滤波器的带通滤波器的频率特性图；

图7A是根据第一实施方式的从方向盘转矩到转向转矩的传输特性的图，以及图7B是现有技术中的从方向盘转矩到转向转矩的传输特性的图；

图8是除了根据图7A中的第一实施方式的从方向盘转矩到转向转矩的传输特性之外的从方向盘转矩到转向转矩的传输特性的图；

图9A是根据第一实施方式的从来自车轮的扰动转矩到转向转矩的传输特性的图，以及图9B是现有技术中的从来自车轮的扰动转矩到转向转矩的传输特性的图；

图10是除了图9A中的第一实施方式的从来自车轮的扰动转矩到转向转矩的传输特性之外的从来自车轮的扰动转矩到转向转矩的传输特性的图；

图11是根据第二实施方式的ECU(转向控制设备)的配置图；以及

图12A和图12B是根据第一实施方式和第二实施方式的频带校正的李萨如波形图。

具体实施方式

在下文中将参照附图来描述转向控制设备的多个实施方式。根据各个实施方式，用作转向控制设备的ECU被应用于车辆的电动助力转向系统。ECU向生成转向辅助转矩的马达输出辅助转矩命令。多个实施方式中基本相同的配置被给予相同的附图标记。省略对其的描述。另外，在下文中将第一实施方式和第二实施方式统称为本实施方式。

[电动助力转向系统的配置]

如图1所示，电动助力转向系统1使用马达80来辅助驾驶员操作方向盘91。

方向盘91固定至转向轴92的一端。中间轴93设置在转向轴92的另一端侧。转矩传感器94设置在转向轴92与中间轴93之间。转向轴92和中间轴93通过转矩传感器94的扭杆来连接。在下文中，将从转向轴92通过转矩传感器94到中间轴93的全部轴统称为转向轴部分95。

转矩传感器94检测转向转矩Ts。转矩传感器94具有连接转向轴92和中间轴93的扭杆。转矩传感器94基于扭杆的扭转角来检测施加于扭杆的转矩。转矩传感器94的检测值被输出至ECU 10作为与转向转矩Ts相关的检测值。

齿轮箱96设置在中间轴93的与转矩传感器94相对的侧的端部。齿轮箱96包括小齿轮961和齿条962。小齿轮961设置在中间轴93的与转矩传感器94相对的一侧的端部。小齿轮961与齿条962上的齿啮合。当驾驶员转动方向盘91时，小齿轮961与中间轴93一起旋转。齿条962随着小齿轮961的旋转而向左移动或向右移动。

拉杆97设置在齿条962的两端。拉杆97与齿条962一起以往复的方式左右移动。每个拉杆97经由转向节臂98连接到车轮99。车轮99的取向由于拉杆97拉动和推动转向节臂98而改变。

例如，马达80是三相无刷交流马达。马达80基于从ECU 10输出的驱动电压Vd来输出辅助转矩。辅助转矩辅助方向盘91的转向力。在三相交流马达的情况下，驱动电压Vd是指各个相即U相、V相和W相的相电压。马达80的旋转经由减速机构85传递至中间轴93。

图1所示的电动助力转向系统1是将马达80的旋转传输至转向轴部分95的柱辅助类型。然而，根据本实施方式的ECU 10可以类似地应用于齿条辅助类型的电动助力转向系统或线控转向系统。在线控转向系统中，方向盘和转向轮是机械分离的。此外，根据另一实施方式，可以使用具有除三个之外的相数的多相交流马达或有刷直流马达作为转向辅助马达。

减速机构85具有蜗杆86和蜗轮87。蜗杆86设置在马达80的旋转轴的顶端。蜗轮87以与蜗杆86啮合的状态设置在与中间轴93相同的轴线上。因此，马达80的旋转被传输至中间轴93。另外，当中间轴93由于方向盘91的转向或由于来自路面的反作用力而旋转时，该旋转经由减速机构85传递至马达80。马达80由此旋转。

此处，将从方向盘91到车轮99的传输方向盘91的转向力的整体机构称为转向系统机构100。ECU 10通过控制由连接至转向系统机构100的马达80输出的辅助转矩来控制由转向系统机构100生成的转向转矩Ts。如图3所示，在本说明书中，马达80和转向系统机构100被认为是ECU10的受控对象110。另外，在车辆的预定部分中设置有车速传感器71。车速传感器71检测车速V。

ECU 10通过从车载电池(未示出)接收的电力来操作。ECU 10基于由转矩传感器94检测到的转向转矩Ts、由车速传感器71检测到的车速V等来计算辅助转矩命令Ta*。然后，ECU10将基于辅助转矩命令Ta*计算的驱动电压Vd施加于马达80，由此使转向系统机构100生成转向转矩Ts。

由ECU10执行的各种计算处理可以是由运行预先存储在有形存储器装置如只读存储器(ROM)中的程序的中央处理单元(CPU)实现的软件处理。可替选地，可以通过由专用电子电路执行的硬件处理来实现各种计算处理。

此处，将参照图2。图2是电动助力转向系统1的模型的图。图2中的模型包括对应于方向盘91的方向盘部分H、柱部分C和连接至车轮99的负载部分L。方向盘转矩Th被输入到方向盘部分H。

方向盘部分H和柱部分C通过弹簧元件SP₁连接。弹簧元件SP₁具有扭转弹簧系数K₁，并且对应于转矩传感器94的扭杆。ECU 10获取基于扭杆的扭转而检测到的转向转矩Ts。由马达80基于来自ECU 10的命令输出的辅助转矩Ta作用于柱部分C。

柱部分C和负载部分L通过弹簧元件SP₂连接。弹簧元件SP₂具有扭转弹簧系数K₂，并且对应于中间轴93。自位转矩SAT从车轮99侧输入到负载部分L。另外，来自车轮99的扰动转矩也可以输入至到负载部分L。

此外，符号J表示惯性矩，符号C表示粘性摩擦系数，符号F表示静摩擦力，并且符号θ表示旋转角度。附加到符号的后缀1、2和3分别指示该量是用于方向盘部分H、柱部分C和负载部分L。

在该模型中，负载Tx由下式1来表示。

[式1]

即，负载Tx由转向转矩Ts和辅助转矩Ta之和来表示。转向转矩Ts可以是由ECU 10计算的目标转向转矩Ts*或转矩传感器94的检测值。辅助转矩Ta可以是由ECU 10计算的辅助转矩命令Ta*或马达80的实际转矩。另外，负载Tx的主要分量是自位转矩SAT。

日本专利公开第5533822号公开了一种转向控制设备，其中对由多个基本补偿量计算装置计算的基本补偿量进行加权并相加。由此生成辅助补偿量。然后，基于所生成的辅助补偿量来校正基本辅助量。

另外，JP-A-2015-168346公开了一种转向控制设备，其中提取反向输入的特定频带的频率分量。调整所提取的特定频率分量的相位，并且基于反向输入来计算用于辅助分量的补偿分量。

然而，在日本专利公开第5533822号中，需要高阶滤波器来适当调整权重以实现与驾驶员的感觉匹配的传输特性。提供高阶滤波器是困难的。甚至当将JP-A-2015-168346中提取反向输入的特定频率分量的构思应用于日本专利公开第5533822号中公开的设备时，该设备对辅助量进行补偿的事实也保持不变。

因此，为了能够通过对辅助量做出改变来抑制或实现特定频带处的路面信息的传输，需要与路面信息的传输有关的模型。因此，需要相位调整如JP-A-2015-168346中公开的技术中的相位调整。

此处，为了解决现有技术的这样的问题，根据本实施方式的ECU 10的特征在于包括频带校正单元。频带校正单元在负载Tx到目标转向转矩Ts*的计算处理中校正传输特性在特定频率处的增益。根据本实施方式的目的在于容易地基于关于负载Tx的信息通过由频带校正单元执行的频带校正来实现与驾驶员的感觉匹配的传输特性。

即，与JP-A-2015-168346中公开的技术不同，根据本实施方式的目的不是简单地区分反向输入的必要信息和不必要的信息。除了作为主要分量的自位转矩SAT之外，负载Tx还包括随着转向而改变的机械系统的动态特性。根据本实施方式的构思旨在基于传输感觉——即取决于传输反向输入的信息的方式的感官体验——来调整传输感觉。

[ECU的配置和作用效果]

接来下，将描述根据本实施方式的ECU 10的具体配置和作用效果。根据本实施方式的ECU 10基于频带校正单元被设置的位置而大体上分为根据第一实施方式的ECU 10和根据第二实施方式的ECU 10。在下文中，分别将1和2作为第三数字添加至10作为根据第一实施方式和第二实施方式的ECU的附图标记。按照该次序对ECU 101和ECU 102进行描述。(第一实施方式)

将参照图1至图8来描述第一实施方式。

如图3所示，根据第一实施方式的ECU 101包括估计负载计算单元20、目标转向转矩计算单元40、偏差计算器59、伺服控制器60、电流反馈(图3中的FB)单元70等。根据本实施方式，用作负载计算单元的估计负载计算单元20不直接检测负载，而是通过估计来计算负载Tx。

另外，根据第一实施方式，频带校正单元30设置在估计负载计算单元20的输出侧与目标转向转矩计算单元40的输入侧之间。

估计负载计算单元20包括加法器21和低通滤波器(图3中的LPF)22。在图3所示的示例中，加法器21将辅助转矩命令Ta*与目标转向转矩Ts*相加。低通滤波器22从辅助转矩命令Ta*与目标转向转矩Ts*之和中提取预定频率分量如10Hz及以上的频带。估计负载计算单元20输出由低通滤波器22提取的频率分量作为估计负载Tx。

频带校正单元30校正由估计负载计算单元20估计的估计负载Tx的传输特性在特定频带处的增益。然后，频带校正单元30将频带校正后的估计负载Tx#输出到目标转向转矩计算单元40。在本说明书中，#被用作指示频带校正后的值的符号。在下文中将描述频带校正单元30的详细配置。

目标转向转矩计算单元40基于输入的频带校正后的估计负载Tx#和车速V来计算目标转向转矩Ts*。目标转向转矩Ts*是转向转矩Ts的目标值。

具体地，目标转向转矩计算单元40包括符号确定单元(图3中的sgn)41、绝对值确定单元(图3中的|u|)42、映射参考单元43和乘法器44。此处，正负载Tx和负负载Tx按转向轴部分95的旋转方向定义。负载Tx与目标转向转矩Ts*之间的关系的映射与负载Tx的正和负相关地对称设置。映射参考单元43仅参考负载Tx与目标转向转矩Ts*之间的关系的映射中的正负载Tx的区域。

在图4中示出了由映射参考单元43参考的目标转向转矩映射的示例。目标转向转矩Ts*与负载Tx成正相关。目标转向转矩Ts*随负载Tx增加而对数地增加。映射上的每个操作点处的切线的梯度Ktx随着该操作点变得更靠近原点而变得更大。梯度Ktx随着负载Tx增加而更平缓。

符号确定单元41确定输入的频带校正后的估计负载Tx#是正还是负，即基于转向轴部分95的旋转方向来确定符号。绝对值确定单元42确定输入u，即频带校正后的估计负载Tx#的绝对值。然后，乘法器44将由映射参考单元43基于负载Tx#的绝对值而参考的目标转向转矩Ts*的绝对值乘以基于转向轴部分95的旋转方向的符号。

偏差计算器59计算转矩偏差ΔTs(＝Ts*-Ts)，转矩偏差ΔTs(＝Ts*-Ts)是由转矩传感器94检测的转向转矩Ts与目标转向转矩Ts*之间的差。

伺服控制器60对应于日本专利公开第5533822号中的辅助控制器。伺服控制器60执行伺服控制使得转矩偏差ΔTs变为零，即转向转矩Ts跟随目标转向转矩Ts*，并且计算辅助转矩命令Ta*。

电流反馈单元70向马达80施加驱动电压Vd使得基于辅助转矩命令Ta*的辅助转矩被施加于转向轴部分95，特别地与转矩传感器94相比更朝向车轮99侧。具体地，电流反馈单元70包括电流反馈控制电路、驱动电路和电力转换电路如逆变器。

电流反馈电路基于辅助转矩命令Ta来计算要发送到马达80的各个相的目标电流。然后，电流反馈电路执行对与目标电流相关的实际电流的反馈，从而计算每个相电压命令。驱动电路基于电压命令来发出用于通过脉冲宽度调制(PWM)控制等进行操作逆变器的开关的驱动信号。逆变器基于多个驱动信号来执行开关操作。由此，逆变器转换从电池等输入的电力，并且输出驱动电压Vd使得由转向轴部分95生成期望的辅助转矩。关于这种电流反馈控制的技术是马达控制领域中已知的技术。因此，省略对其的详细描述。

接下来，图5示出了频带校正单元30的详细配置。

简单来说，如图5A所示，频带校正单元30包括带通滤波器31、增益计算器35和加法器38。带通滤波器31用作提取特定频带的分量的频带校正滤波器。频带校正单元30校正由频带校正滤波器提取的频带中的预定传输函数(transmission function)的增益。此处，作为任意选择的预定传输函数，首先假定从方向盘转矩到转向转矩的传输函数。

根据本实施方式，带通滤波器31用作频带校正滤波器。带通滤波器31是具有特定频带内的中心频率的二次滤波器。带通滤波器31提取频带中的中心频率附近的频率分量并且允许这些频率分量通过。

根据本实施方式，通过使用二次滤波器来方便安装。另外，由于使用二次滤波器，可以通过单个常数使要校正的增益可变。即，与现有技术如日本专利公开第5533822号中使用的高阶传输函数不同，不需要改变多个计算常数。因此，可以容易地通过仅改变安装程序中的单个常数来执行车辆适应。频带校正单元30可以使用多个带通滤波器作为频带校正滤波器来校正多个频带处的传递函数的增益。

图6示出了带通滤波器31的与增益和相位有关的滤波特性的示例。通过使用频率ω、拉普拉斯变量s和阻尼比ξ由下式2来表示其二次传递函数G(s)。

[式2]

在图6所示的特性中，带通滤波器31的中心频率被设置为约8Hz。即，在约7Hz至9Hz的频带中，增益基本上为0[dB]。因此，输入原样输出。在约7Hz及以下的频带以及约9Hz及以上的频带中，随着频率变得远离中心频率，增益以dB为单位在负方向上从0[dB]减小。输入被抑制到低水平。从中心频率朝向较低频率侧，相位超前以收敛于+90[°]。从中心频率朝向较高频率侧，相位延迟以收敛于-90[°]。

此处，8Hz的频率对应于从作为由车辆的运动引起的特性振动的频率的弹簧上谐振频率到作为车轮和车体的悬架机构的特性振动的频率的弹簧下谐振频率的频率。从弹簧上谐振频率到弹簧下谐振频率是指包括弹簧上谐振频率的频带和弹簧下谐振频率的频带的范围。

具体地，在车轮和车体通过悬架机构连接的常见客运车辆的结构中，当车辆由于加速度、转动和路面上的颠簸而移动时，在向前、向后、横向、向上和向下方向中的每一个方向上生成特性振动。特性振动的频率是弹簧上谐振频率。

另外，车轮99通过悬架机构而被保持至车辆本体，并且转向系统机构100与车辆本体一起移动，从而生成特性振动。这些特性振动的频率是弹簧下谐振频率。

如图6中的示例所示，弹簧上谐振频率fres1基本上在0.7Hz至6Hz的范围内。弹簧下谐振频率fres2基本上在9Hz至20Hz的范围内。因此，根据本实施方式，弹簧上谐振频率fres1的下限与弹簧下谐振频率fres2的上限之间的频带，即包括频率范围为0.7Hz至20Hz的8Hz附近的频带，被设置为要校正增益的频带。

例如，日本专利公开第5533822号中的段落[0107]和[0108]描述了可以通过校正的特定频率的特性来调整从方向盘到车轮的链接机构等的响应感。因此，可以任意地执行车辆的表征。

以类似的方式，同样根据本实施方式，可以通过基于车辆的特性适当选择要执行调整的频率来调整从方向盘到车轮和车辆本体的连接感。

增益计算器35将来自带通滤波器31的输出乘以预定增益。例如，如图5B所示，增益计算器35由彼此串联连接的两个乘法器36和37来配置。

乘法器36将来自带通滤波器31的输出乘以车速响应增益Gv。车速响应增益计算单元32基于车速V来计算车速响应增益Gv。因此，频带校正单元30可以基于车速V来调整传递函数的校正量，并且基于车速V来创建最佳转向感。

乘法器37将来自带通滤波器31的输出乘以梯度响应增益Gk。梯度响应增益计算单元34基于由映射梯度计算单元33连续计算的目标转向转矩映射中的梯度Ktx来计算梯度响应增益Gk。

再次参考图4，当负载Tx在某一操作点的周围改变时目标转向转矩Ts*的改变量取决于映射梯度Ktx。即，在负载Tx较小的区域中，梯度Ktx相对较大。

因此，频带校正对估计负载Tx的影响，即作为转向转矩Ts出现的预定频带的分量的量，较大。对比之下，当负载Tx增加时，梯度Ktx变得相对较小。频带校正对估计负载Tx的影响减小。由于负载Tx的大小和辅助转矩命令Ta*的大小相关，因此随着辅助量增加，频带校正的效果变得难以实现。

因此，基于负载Tx的操作点处的映射梯度Ktx，优选地随着映射梯度Ktx的减小而增加频带校正量。例如，如下式3所表示的，梯度Ktx的倒数的平方根可以是梯度响应增益Gk。

[式3]

在倒数计算中，优选地执行除零预防和上下限限制。

以这种方式获得的梯度响应增益Gk与带通滤波器31的输出相乘。因此，可以使得从方向盘转矩到转向转矩的传递函数的增益变化均匀。即，频带校正单元30调整传递函数的改变量，使得特定频带处的传递函数的改变量相对于与负载Tx的绝对值相关的目标转向转矩Ts*的梯度Ktx的差是均匀的。因此，驾驶员可以从负载Tx为零的中立位置附近到高负载转向范围体验到令人满意的感觉。

根据另一实施方式的增益计算器35可以将来自带通滤波器31的输出乘以车速响应增益Gv和梯度响应增益Gk中之一。可替选地，增益计算器35可以将来自带通滤波器31的输出乘以基于除车速和梯度之外的特性的响应增益。另外，本公开内容不限于将滤波器输出乘以响应增益的方法。例如，可以通过使用规定车速与过滤器输出之间的关系的映射等进行计算来调整传递函数的校正量。

加法器38输出通过将来自增益计算器35的输出加至输入的估计负载Tx所获得的频带校正后的估计负载Tx#。

接下来，将参照图7A和图7B来描述由频带校正得到的从方向盘转矩到转向转矩的传输特性的具体示例。作为比较，图7A和图7B中的虚线指示在不对估计负载Tx执行频带校正时的传输特性。

该三条线对应于图4中的目标转向转矩映射中的梯度Ktx的差异。在约1Hz至20Hz的频带中，相同频率处的增益随着映射梯度Ktx的增加而增加。具体地，按照从最高增益开始的次序，特性线H、M和L分别指示在映射梯度Ktx为0.25、0.125和0.0625时的传输特性。

关于虚特性线H，在约0.8Hz至9Hz的频带中，增益超过0[dB]。这指示转向转矩Ts的输出相对于转向转矩Th的输入被放大。另外，在关于虚特性线M的约3Hz及以上的频带中以及在关于虚特性线L的约1Hz及以上的频带中，增益下降到低于0[dB]。这指示转向转矩Ts的输出相对于转向转矩Th的输入被抑制。

图7A中的实线指示在根据第一实施方式的频带校正单元30对估计负载Tx执行频带校正时的传输特性。对比之下，图7B中的实线指示在日本专利公开第5533822号中的现有技术中向由控制器单元(即伺服控制器)计算的辅助命令添加补偿量并且执行校正时的传输特性。三条线H、M和L以与虚线的H、M和L相似的方式对应于上述三个映射梯度Ktx。

此处，做出尝试以在8Hz附近增加增益并且放大传输。

如图7B所示，在基于现有技术的控制中，带通滤波器的中心频率被设置在离开目标8Hz的约4Hz处。因此，与意图相反，约1Hz至4Hz的频带中的增益减小，而在约4Hz及以上的频带中的增益增加。在图7B中，增益的增加由阴影块箭头指示。增益的减小由白色块箭头指示。为了防止这种情况，需要通过使用高阶滤波器来精细地调整伺服控制器的传输特性。适应变得困难。

在这个方面，如图7A所示，在根据第一实施方式的控制中，关于所有特性线H、L和M，带通滤波器的中心频率可以被设置成目标8Hz。因此，8Hz附近的频带中的增益可以被局部地增加，同时抑制在8Hz附近的频带之外的增益，而不管梯度Ktx的大小如何。

此处，如上所述，由于梯度响应增益Gk被设置成随着梯度Ktx减小而变大并且乘法由频带校正单元30的增益计算器35来执行，因此即使在梯度Ktx相对较小的情况下也能充分实现频带校正的效果。因此，可以确保关于伴随负载Tx的变化的辅助量的变化的鲁棒性。另外，图8示出了通过根据第一实施方式的控制来局部减小8Hz附近的频带中的增益并抑制传输的示例。

接下来，参照图9A、图9B和图10来类似地描述频带校正单元30校正从来自车轮的扰动转矩到转向转矩的传输特性的增益的情况。

图9A和图9B分别对应于图7A和图7B。图9A和图9B分别示出根据第一实施方式的传输特性和现有技术中的传输特性。在基于图9B所示的现有技术的控制中，带通滤波器的中心频率被设置在距离目标8Hz的约4Hz处。因此，在约4Hz及以上的频带中的增益增大，而在约1Hz至4Hz的频带中的增益减小。在这个方面，在根据图9A所示的第一实施方式的控制中，带通滤波器的中心频率可以被设置为目标8Hz，并且可以局部地增大增益。图10对应于图8。图10示出了通过根据第一实施方式的控制来局部减小8Hz附近的频带中的增益的示例。

如上所述，本实施方式基于放大抑制或增强阻尼在向驾驶员传输负载信息如路面反作用力时在特定频带处的传输的构思。另外，在从负载Tx到目标转向转矩Ts*的计算过程中校正传输特性在特定频带处的增益。

根据第一实施方式，执行估计负载Tx的校正的频带与改变转向系统机构100的传输特性的频带相匹配。因此，有利于适应。

该构思不同于通过向作为最终命令值的辅助量添加补偿量并且执行校正来获得期望的传输特性的现有技术的构思。根据本实施方式，在从负载Tx到目标转向转矩Ts*的计算过程中执行校正，而不是执行对最终命令值的添加。因此，可以有利地改变传递函数以实现在目标频带处的目标传输量，例如以与驾驶员的感觉匹配。因此，有利于匹配感觉的适应如从方向盘到车轮的连接感的调整。

(第二实施方式)

参照图11和图12来描述第二实施方式。

如图11所示，在根据第二实施方式的ECU 102中，频带校正单元30设置在目标转向转矩计算单元40的输出侧。由估计负载计算单元20计算的估计负载Tx按原样输入到目标转向转矩计算单元40。

频带校正单元30校正目标转向转矩Ts在特定频带处的增益，并且输出频带校正后的目标转向转矩Ts*#。频带校正后的目标转向转矩Ts*#输入至估计负载计算单元20的加法器21作为用于计算估计负载Tx的信息。

换言之，根据第一实施方式的图7A和图8中所示的从方向盘转矩到转向转矩的传输特性以及图9A和图10所示的从来自车轮的扰动转矩到转向转矩的传输特性也类似地根据第二实施方式出现。即，放大或抑制特定频带处的增益以及实现与驾驶员的感觉匹配的传输特性的效果与频带校正单元30的位置无关地类似地实现。

接下来，将参照图12A和12B中由李萨如波形表示的仿真结果来描述对根据第一和第二实施方式的传输特性的详细评估。当在以下条件下执行转向时，李萨如波形表示转向角与转向转矩之间的关系：从方向盘的中立位置以±20度正弦转向；0.3Hz；以及高速行驶。另外，频带校正单元30的增益计算器35中的总响应增益为0.5。

图12B是图12中转向角为0[度]并且转向转矩为0[Nm]的中立位置附近的放大图。图12B中的实线示出了不执行频带校正的比较例的李萨如波形。虚线示出了根据对估计负载Tx执行频带校正的第一实施方式的李萨如波形。单点划线示出了根据对目标转向转矩Ts*执行频带校正的第二实施方式的李萨如波形。

当方向盘保持在中立位置或10[度]附近时，此时在目标转向转矩Ts*的映射上的操作点处的梯度为增益。对比之下，在转向过程中，操作点时时刻刻移动。因此，根据第一实施方式和根据第二实施方式的所观察到的转向转矩之间的方面略有不同。

在图12B中，从中立点执行转向时转向转矩的上升梯度按照从最大开始的次序为根据第二实施方式的上升梯度、根据第一实施方式的上升梯度和比较例的上升梯度。即，在目标转向转矩Ts*的映射中的早期阶段转向转矩以陡梯度上升而随后在从中立位置执行转向时梯度变得平缓的非线性变化由根据第二实施方式的带通滤波器的差分元件加重。作为其效果，在2[度]到3[度]的转向角附近出现较大的转向转矩。

换言之，根据第二实施方式，目标转向转矩Ts*的映射形状变成一种扰动。在瞬态转向转矩的峰值处或在该峰值附近的轮廓基于该形状而变化。

第一实施方式和第二实施方式的相似之处在于，在两种情况下，在转向过渡时段期间转向转矩梯度均大于比较例。然而，根据第二实施方式，考虑到映射形状变得扰动的事实——无论多么轻微，执行用于估计负载的频带校正的第一实施方式是优选的。然而，这种水平的特性差异可以简单地通过执行调整以与感官匹配来解决，而并非是实际使用中的问题。

(其他实施方式)

(1)如根据上述实施方式所描述的，作为频带校正单元30的频带校正滤波器，优选使用中心频率为增益要改变的频带的带通滤波器(即二次滤波器)。然而，当不存在与有利于适应等有关的问题时，可以使用高阶滤波器作为频带校正滤波器。

(2)在假设目标转向转矩Ts*与负载Tx的正侧和负侧相关地对称设置的情况下，根据上述实施方式的目标转向转矩计算单元40仅使用负载Tx为正的区域的映射来计算与负载Tx的绝对值相关的目标转向转矩Ts*。

然而，根据另一实施方式，目标转矩计算单元可以具有针对负载Tx的正区域和负区域中的每一个的目标转向转矩Ts*的映射。目标转向转矩计算单元可以与包括正/负号的负载Tx的值有关地计算目标转向转矩Ts*。在这种情况下，可以反映在右转和左转期间转向感的差异，并且负载Tx的正区域和负区域的映射形状可能略微不对称。

(3)作为根据第一实施方式的图1中的估计负载计算单元20的加法器21的输入，可以使用转向转矩Ts来代替目标转向转矩Ts*。另外，可以使用辅助转矩的检测值来代替辅助转矩命令Ta*。

此外，负载计算单元可以不是被配置为估计负载Tx的估计负载计算单元20而是被配置为直接监测负载的单元。

(4)例如，在日本专利公开第5533822号的图2等中，描述了转矩校正单元的配置。转矩校正单元基于马达速度ω来校正转向转矩Ts。本公开内容的转向控制设备还可以包括类似的转矩校正单元。在这种情况下，本说明书中的辅助转矩命令Ta*在添加校正转矩之前被读取为基本辅助命令。

本公开内容不以任何方式受上述实施方式的限制。在不脱离本发明的精神的情况下，各种实施方式是可能的。

Claims (11)

1.一种转向控制设备，其控制由连接到生成转向转矩的转向系统机构的马达输出的辅助转矩，所述转向控制设备包括：

负载计算单元，其估计或检测作用在所述转向系统机构的转向轴上的负载；

目标转向转矩计算单元，其基于所估计或检测到的负载来计算作为所述转向转矩的目标值的目标转向转矩；

伺服控制器，其计算所述辅助转矩的命令值，使得作为所述转向转矩与所述目标转向转矩之间的差的转矩偏差为零；以及

频带校正单元，其包括在从所述负载到所述目标转向转矩的计算过程期间提取特定频带的分量的频带校正滤波器，并且所述频带校正单元校正由所述频带校正滤波器提取的频带中的预定传递函数的增益。

2.根据权利要求1所述的转向控制设备，其中：

所述频带校正单元使用具有所述特定频带中的中心频率的一个或更多个二次滤波器。

3.根据权利要求2所述的转向控制设备，其中：

所述频带校正单元基于车速来调整传递函数的校正量。

4.根据权利要求3所述的转向控制设备，其中：

所述频带校正单元调整所述传递函数的校正量，使得所述特定频带中的传递函数的改变量相对于与所述负载的值或所述负载的绝对值相关的目标转向转矩的梯度的差是均匀的。

5.根据权利要求4所述的转向控制设备，其中：

所述预定传递函数包括从方向盘转矩到所述转向转矩的传递函数。

6.根据权利要求5所述的转向控制设备，其中：

所述特定频带设定在车辆的弹簧上谐振频率与弹簧下谐振频率之间。

7.根据权利要求1所述的转向控制设备，其中：

所述频带校正单元基于车速来调整所述传递函数的校正量。

8.根据权利要求1所述的转向控制设备，其中：

所述频带校正单元调整所述传递函数的校正量，使得所述特定频带中的传递函数的改变量相对于与所述负载的值或所述负载的绝对值相关的目标转向转矩的梯度的差是均匀的。

9.根据权利要求1所述的转向控制设备，其中：

所述预定传递函数包括从方向盘转矩到所述转向转矩的传递函数。

10.根据权利要求1所述的转向控制设备，其中：

所述特定频带设置在车辆的弹簧上谐振频率与弹簧下谐振频率之间。

11.一种转向控制方法，用于控制由连接到生成转向转矩的转向系统机构的马达输出的辅助转矩，所述转向控制方法包括：

由转向控制设备估计或检测作用在所述转向系统机构的转向轴上的负载；

由所述转向控制设备基于所估计或检测到的负载来计算作为所述转向转矩的目标值的目标转向转矩；

由所述转向控制设备计算所述辅助转矩的命令值，使得作为所述转向转矩与所述目标转向转矩之间的差的转矩偏差为零；

由设置在所述转向控制设备中的频带校正滤波器在从所述负载到所述目标转向转矩的计算过程期间提取特定频带的分量；以及

由所述转向控制设备校正由所述频带校正滤波器提取的频带中的预定传递函数的增益。