CN108778904B - 电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高可靠性的电动助力转向装置，该电动助力转向装置通过在消除被包括在转向扭矩和辅助电流中的外部干扰成分之后计算出目标转向角速度，根据转向盘回正控制电流来补正电流指令值，使得在返回到直线行驶状态的行驶状态中能够使转向盘积极地并且平稳地返回到中立点，从而进一步提高了转向盘回正控制的功能。基于电流指令值来驱动电动机并且通过电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制的本发明的电动助力转向装置具备转向盘回正控制单元，该转向盘回正控制单元根据转向扭矩、电流指令值、车速以及转向角来运算出用于转向盘回正的目标转向角速度，基于转向角速度与目标转向角速度之间的偏差来运算出转向盘回正控制电流，并且，在目标转向角速度的运算路径中插入用来衰减等于或大于转向输入或者等于或大于车辆运动特性的频率成分的滤波器；根据转向盘回正控制电流来补正电流指令值，然后驱动电动机。

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，该电动助力转向装置尤其在“对目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差进行PID(比例积分微分)控制等”的电动助力转向装置的转向盘回正控制中，通过在计算目标转向角速度的时候，只使用被包括在转向扭矩和辅助扭矩(电流指令值)中的驾驶员所期望的转向输入，或者，只使用基于转向输入的车辆运动特性，使得能够具备用来进行“符合驾驶员的意图”的转向盘回正控制的功能。本发明尤其涉及一种高可靠性的电动助力转向装置，该电动助力转向装置通过在消除被包括在转向扭矩和辅助电流中的外部干扰成分之后计算出目标转向角速度，根据转向盘回正控制电流来补正电流指令值，使得在返回到直线行驶状态的行驶状态中能够使转向盘积极地并且平稳地返回到中立点，从而进一步提高了转向盘回正控制的功能。还有，本发明涉及一种高性能的电动助力转向装置，该电动助力转向装置在对目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差进行相位补偿之后求得转向盘回正控制电流，还有，在根据转向系统的增加转动状态(increasing turning state)/减少转动状态(returning turning state)来改变“被用于计算目标转向角速度”的粘度系数之后求得转向盘回正控制电流。
背景技术
利用电动机的旋转力将辅助扭矩赋予给车辆的转向机构的电动助力转向装置(EPS)，将电动机的驱动力经由减速机构并通过诸如齿轮或皮带之类的传送机构作为转向辅助力施加到转向轴或齿条轴上。为了准确地产生辅助扭矩，这样的现有的电动助力转向装置(EPS)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相连接。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩Td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相连接。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Td和由车速传感器12检测出的车速Vs来进行辅助(转向辅助)指令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获得的电压控制指令值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。
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)50被连接到控制单元30，车速Vs也能够从CAN50处获得。此外，用于收发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(Central Processing Unit，中央处理单元)(也包含MCU(Micro Controller Unit，微控制器单元)、MPU(Micro Processor Unit，微处理器单元)等)来构成，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的功能以及动作进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Td以及由车速传感器12检测出的(或来自CAN50的)车速Vs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Td以及车速Vs，并且，使用辅助图(assist map)等，来运算出作为供应给电动机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与被反馈回来的电动机电流值Im之间的电流偏差ΔI(＝Irefm－Im)；该电流偏差ΔI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中，然后，再经由作为驱动单元的逆变器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中。还有，逆变器37由作为驱动元件的FET(场效应晶体管)的电桥电路来构成。
另外，在加法单元32A中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，从而改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34首先在加法单元344中将自对准扭矩(SAT)343与惯性342相加，然后，在加法单元345中再将在加法单元344中得到的加法结果与收敛性341相加，最后，将在加法单元345中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，因减速齿轮和齿轮齿条而产生的摩擦大，并且，因用来产生辅助扭矩的电动机而产生的转向轴周围的等效惯性力矩也大。因此，在自对准扭矩(SAT)小的低车速范围等，因为摩擦大于SAT，所以导致转向盘回正变坏。也就是说，当在低车速范围返回到直线行驶状态的时候，如果只依靠SAT的话，则转向角返回不到中立点。因此，需要借助驾驶员的转向介入来使转向角返回到中立点，这样就会给驾驶员带来负担。
另一方面，在SAT大的高车速范围，因为SAT大，所以与低车速时相比，转向盘回正的转向角速度有变快的倾向。然而，由于惯性力矩大，所以惯性扭矩也大，这样转向盘就不会收敛于转向角的中立点，从而会发生超程(overshoot)。在这种情况下，驾驶员就会感到车辆特性不稳定。
因此，为了在低车速时辅助转向盘回正，还有，为了在高车速时使车辆特性变得稳定，就需要增加收敛性。为了实现这些要求，提出了“用于在转向盘回正时进行适度的辅助”的各种各样的控制方法。在这些转向盘回正控制方法中，作为以“即使在驾驶员介入转向的时候，也可以进行平稳的转向盘回正控制”为目的的现有技术，有日本专利第4685557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的电动助力转向装置中，被构成为追随目标转向角速度的控制器通过对基准目标转向角速度进行基于车速以及扭矩的乘法以及加法的补正，来计算出目标转向角速度。当驾驶员介入转向的时候，通过在施加了扭矩的方向对目标转向角速度进行补正，以便减少驾驶员转向时的不协调感。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4685557号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
为了实现“在松手放开转向盘的状态下的平稳的转向盘回正”，最好是“转向角加速度没有发生很大的变动，并且，在转向角中立点，转向角速度变成0”。然而，在专利文献1所公开的电动助力转向装置中，尽管在设定目标转向角速度的时候，进行基于转向扭矩的补正，但是没有进行基于辅助扭矩的补正。因为在一般情况下，将辅助扭矩设定为“辅助扭矩随着车速增大而减小”，所以在进行基于转向扭矩以及车速的补正的时候，存在“计算出优选的补正量需要化费工夫”的技术问题。还有，在设定了过大的设定值的情况下，由于转向盘回正控制过度地发挥作用，所以有时驾驶员会感觉到一种不协调感。
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电动助力转向装置，该电动助力转向装置在“对目标转向角速度与转向角速度之间的速度偏差进行PID控制等”的转向盘回正控制中，通过在计算目标转向角速度的时候只使用“被包括在转向扭矩和辅助电流中的驾驶员的转向意图”或“车辆运动特性”，或者，通过在消除被包括在转向扭矩和辅助电流中的外部干扰成分之后计算出目标转向角速度，这样就具备了“符合驾驶员的意图”的转向盘回正控制的功能。还有，本发明的另一个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即使在驾驶员介入转向的时候，也可以通过“基于转向扭矩、车速以及转向状态，并且，考虑了车辆特性”的补正，来实现没有不协调感并且平稳的转向盘回正控制。
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，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，基于所述电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制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来实现，即：具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过从所述电流指令值中减去所述转向盘回正控制电流而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，所述转向盘回正控制单元具有“运算出考虑了所述转向系统的粘度系数的目标转向角速度，基于所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差来运算出所述转向盘回正控制电流”的结构，根据所述转向系统的增加转动状态/减少转动状态来变更或切换所述粘度系数；或，具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过从所述电流指令值中减去所述转向盘回正控制电流而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，所述转向盘回正控制单元具有“基于目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差来运算出所述转向盘回正控制电流”的结构，通过对所述转向扭矩进行补正、或者、对基于所述电流指令值计算出的辅助扭矩进行补正、或者、对所述转向扭矩和所述辅助扭矩双方进行补正、或者、对“所述转向扭矩与所述辅助扭矩相加后得到的”加法扭矩值进行补正，来计算出所述目标转向角速度；或，具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过从所述电流指令值中减去所述转向盘回正控制电流而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，所述转向盘回正控制单元具有“通过相位补偿单元对目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差进行相位补偿，运算出所述转向盘回正控制电流”的结构。
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电流指令值，基于所述电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制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来实现，即：具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过从所述电流指令值中减去所述转向盘回正控制电流而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，所述转向盘回正控制单元由目标回正速度运算单元、转向扭矩增益单元、增加转动/减少转动判定单元、粘度系数输出单元、车速增益单元、第1转向系统特性单元、第2转向系统特性单元、转向盘回正控制增益计算单元以及转向盘回正控制电流运算单元来构成，所述目标回正速度运算单元基于所述转向角以及所述车速来运算出目标回正速度，所述转向扭矩增益单元基于所述转向扭矩来求得转向扭矩增益，所述增加转动/减少转动判定单元判定所述转向系统的增加转动状态以及减少转动状态，输出增加转动/减少转动信息，所述粘度系数输出单元基于所述车速以及所述增加转动/减少转动信息来计算出所述转向系统的粘度系数，所述车速增益单元基于所述车速来求得车速增益，所述第1转向系统特性单元基于“所述转向扭矩与基于所述电流指令值计算出的辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数来求得目标速度值，所述第2转向系统特性单元输入“所述目标回正速度与所述目标速度值相加后获得的”加法速度值，基于所述粘度系数以及所述转向系统的惯性力矩来求得目标转向角速度，所述转向盘回正控制增益计算单元通过将所述车速增益以及所述转向扭矩增益与“所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差”相乘来求得转向盘回正控制增益，所述转向盘回正控制电流运算单元针对所述转向盘回正控制增益进行比例(P)控制运算、积分(I)控制运算以及微分(D)控制运算中的至少一个控制运算，通过所述车速增益以及所述转向扭矩增益来进行输出限制，以便求得所述转向盘回正控制电流；或，具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过从所述电流指令值中减去所述转向盘回正控制电流而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，所述转向盘回正控制单元由目标回正速度运算单元、转向扭矩增益单元、粘度系数输出单元、车速增益单元、第1转向系统特性单元、调整单元、滤波器、第2转向系统特性单元、转向盘回正控制增益计算单元以及转向盘回正控制电流运算单元来构成，所述目标回正速度运算单元基于所述转向角以及所述车速来运算出目标回正速度，所述转向扭矩增益单元基于所述转向扭矩来求得转向扭矩增益，所述粘度系数输出单元基于所述车速来求得所述转向系统的粘度系数C，所述车速增益单元基于所述车速来求得车速增益，所述第1转向系统特性单元基于“所述转向扭矩与基于所述电流指令值计算出的辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数C来求得目标速度值ω1，所述调整单元针对所述转向扭矩、所述电流指令值以及所述辅助扭矩中的至少一个，或者，针对“所述转向扭矩与所述辅助扭矩相加后得到的”加法值，具有增益的调整或死区宽度，所述滤波器对所述目标速度值ω1进行滤波处理，所述第2转向系统特性单元输入“基于所述目标回正速度以及来自所述滤波器的目标速度值ω2来求得的”目标速度值ω3，基于所述粘度系数C以及所述转向系统的惯性力矩J来求得目标转向角速度，所述转向盘回正控制增益计算单元通过将所述车速增益以及所述转向扭矩增益与“所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差”相乘来求得转向盘回正控制增益，所述转向盘回正控制电流运算单元针对所述转向盘回正控制增益进行比例(P)控制运算、积分(I)控制运算以及微分(D)控制运算中的至少一个控制运算，通过所述车速增益以及所述转向扭矩增益来进行输出限制，以便求得所述转向盘回正控制电流；或，具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过从所述电流指令值中减去所述转向盘回正控制电流而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，所述转向盘回正控制单元由目标回正速度运算单元、转向扭矩增益单元、粘度系数输出单元、车速增益单元、第1转向系统特性单元、滤波器、第2转向系统特性单元、相位补偿单元、转向盘回正控制增益计算单元以及转向盘回正控制电流运算单元来构成，所述目标回正速度运算单元基于所述转向角以及所述车速来运算出目标回正速度，所述转向扭矩增益单元基于所述转向扭矩来求得转向扭矩增益，所述粘度系数输出单元基于所述车速来求得所述转向系统的粘度系数C，所述车速增益单元基于所述车速来求得车速增益，所述第1转向系统特性单元基于“所述转向扭矩与基于所述电流指令值计算出的辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数C来求得目标速度值ω1，所述滤波器对所述目标速度值ω1进行滤波处理，所述第2转向系统特性单元输入“根据来自所述滤波器的目标速度值ω2来对所述目标回正速度进行补正处理后获得的”目标速度值ω3，基于所述粘度系数C以及所述转向系统的惯性力矩J来求得目标转向角速度，所述相位补偿单元对所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差进行相位补偿，所述转向盘回正控制增益计算单元通过将所述车速增益以及所述转向扭矩增益与来自所述相位补偿单元的“补偿后的速度偏差”相乘来求得转向盘回正控制增益，所述转向盘回正控制电流运算单元针对所述转向盘回正控制增益进行比例(P)控制运算、积分(I)控制运算以及微分(D)控制运算中的至少一个控制运算，通过所述车速增益以及所述转向扭矩增益来进行输出限制，以便求得所述转向盘回正控制电流。
发明的效果
根据本发明的电动助力转向装置，因为在虚拟转向系统(车辆)模型中，能够设定虚拟的惯性力矩和虚拟的粘性系数，即使在具有“对转向系统特性来说是不令人满意的”惯性力矩和粘性系数的情况下，也可以通过利用虚拟转向系统(车辆)模型来求出目标转向角速度并对其进行反馈控制，从而使“对转向系统特性来说是不令人满意的”惯性力矩和粘性系数接近虚拟的惯性力矩和虚拟的粘性系数。通过这样做，就能够在返回到直线行驶状态的行驶状态中，以不会产生不协调感的方式使转向盘积极地返回到中立点。
在本发明(第1实施方式～第4实施方式)中，为了减少起因于“并不是驾驶员的意图的变动成分(来自路面等的外部干扰)”的不协调感，设置了“在转向扭矩、辅助扭矩或转向扭矩和辅助扭矩双方(或者，转向扭矩与辅助扭矩相加后得到的加法扭矩值)小的微小区域，能够使输出变小”的用于调整增益的调整单元或具有死区宽度的调整单元。通过这样做，计算出的目标转向角速度是稳定的，并且，通过转向盘回正控制能够实现平稳的回正转向感。尤其在接近直线行驶状态的行驶中，因为处于驾驶员轻轻地保持转向盘不动的状况，所以驾驶员很容易感觉到起因于外部干扰的嘈杂的振动。因为在本发明中设置了“在转向扭矩或辅助扭矩小的区域，能够使输出变小”的用于调整增益的增益调整单元或死区单元，所以能够使驾驶员很难感觉到这种振动。还有，通过设置用来衰减“并不是驾驶员的意图”的成分的滤波器，还能够实现平稳的回正转向感。
还有，在本发明(第5实施方式)中，尤其对目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差实施诸如相位超前之类的相位补偿。通过这样做，就能够消除延迟和外部干扰成分，从而实现最合适的转向盘回正性能。
另外，在本发明(第6实施方式)中，根据转向系统的增加转动状态/减少转动状态，来变更或切换“在求出目标转向角速度ω0的时候需要使用”的粘度系数C。通过这样做，就能够在高维度上实现转向盘回正性能和增加转动转向感双方。
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是表示现有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3是表示作为本发明的基础的结构示例的结构框图。
图4是表示转向扭矩增益单元的输出增益示例的特性图。
图5是表示目标回正速度运算单元的输出示例的特性图。
图6是表示车速增益单元的输出示例的特性图。
图7是表示粘度系数输出单元的输出示例的特性图。
图8是表示本发明的基本动作示例的流程图的一部分。
图9是表示本发明的基本动作示例的流程图的一部分。
图10是表示滤波器的特性示例的增益图。
图11是表示本发明的结构示例(第1实施方式)的结构框图。
图12是表示增益调整单元的特性示例的特性图。
图13是表示死区单元的特性示例的特性图。
图14是表示本发明的第1实施方式的动作示例的流程图的一部分。
图15是表示本发明的第1实施方式的动作示例的流程图的一部分。
图16是表示本发明的结构示例(第2实施方式)的结构框图。
图17是表示增益调整单元的特性示例的特性图。
图18是表示本发明的第2实施方式的动作示例的流程图的一部分。
图19是表示本发明的结构示例(第3实施方式)的结构框图。
图20是表示增益调整单元的特性示例的特性图。
图21是表示本发明的第3实施方式的动作示例的流程图的一部分。
图22是表示本发明的结构示例(第5实施方式)的结构框图。
图23是表示相位调整单元的特性示例的特性图。
图24是表示本发明的第5实施方式的动作示例的流程图的一部分。
图25是表示本发明的结构示例(第6实施方式)的结构框图。
图26是用来说明增加转动/减少转动时的状态量的特性图。
图27是表示增加转动/减少转动的判定示例的图。
图28是表示粘度系数输出单元的输出的变更示例的特性图。
图29是表示本发明的第6实施方式的动作示例的流程图的一部分。
图30是表示本发明的第6实施方式的动作示例的流程图的一部分。
具体实施方式
在电动助力转向装置中，因为存在用于传送辅助力的减速齿轮和齿轮齿条的摩擦，所以动作会受到阻碍，尽管处于想返回到直线行驶状态的行驶状态，但是转向盘却返回不到中立点，从而导致有时车辆很难变成直线行驶状态。通过根据与转向角以及车速相对应的转向盘回正控制电流来补正(补偿)电流指令值，就可以在返回到直线行驶状态的行驶状态中使转向盘积极地返回到中立点。
在本发明中，通过根据转向角以及车速来定义目标回正速度(目标值)，将“基于被施加在柱轴上的转向扭矩以及辅助扭矩(电流指令值)计算出的”目标速度值与目标回正速度相加，然后，将“与虚拟的转向系统特性相对应的”传递特性与该加法结果相乘，来计算出目标转向角速度。对该目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差实施比例(P)控制、积分(I)控制以及微分(D)控制中的至少一个控制。通过使用“通过根据将转向扭矩以及辅助扭矩除以粘性系数而计算出的目标速度值来补正目标回正速度来求得的”目标转向角速度，来进行反馈控制。或者，通过根据增加转动状态/减少转动状态来变更或切换转向系统的粘度系数，并且，使用“通过根据将转向扭矩以及辅助扭矩除以粘性系数而计算出的目标速度值来补正目标回正速度来求得的”目标转向角速度，来进行反馈控制。或者，当计算目标速度值的时候，针对转向扭矩、辅助扭矩或转向扭矩和辅助扭矩双方(或者，转向扭矩与辅助扭矩相加后得到的加法扭矩值)进行“能够使输出变小的”增益调整处理或死区处理，通过计算出目标转向角速度，来进行反馈控制。或者，通过对目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差进行相位补偿，来进行反馈控制。通过这样做，即使在驾驶员介入转向的时候，也可以实现具有自然感觉的转向盘回正控制。
本发明的基本结构涉及一种电动助力转向装置(EPS)，该电动助力转向装置通过使用转向扭矩和电流指令值(辅助电流)来计算出转向轴扭矩，基于目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差来施加转向盘回正控制电流。在本发明的基本结构中，通过在基于转向轴扭矩来计算出目标转向角速度的路径中插入LPF(低通滤波器)，以便能够衰减等于或大于“主要是驾驶员所期望的转向输入”的频率(例如，10[Hz]～)或者等于或大于“基于转向输入的车辆运动特性”的频率(例如，10[Hz]～)。通过这样做，就能够削减起因于EPS所具有的噪音成分和共振的振动、不必要的道路噪音成分、“并不是驾驶员的意图”的扭矩变动以及车辆变动等，从而提供更加平稳的转向盘回正性能。
本发明的虚拟转向系统(车辆)模型为这样一种模型，即，通过将与转向系统的虚拟的惯性力矩J以及虚拟的粘性系数C相对应的转向系统传递函数应用于作为“基于转向角θ以及车速Vs来求得的目标回正速度ωt(-ωt)”和“基于转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta来求得的目标速度值”的合计的补正后目标回正速度，来计算出目标转向角速度ω0。
因为通过利用虚拟转向系统(车辆)模型，就能够设定转向系统的虚拟的惯性力矩J和虚拟的粘性系数C，所以可以任意地决定转向系统(车辆)特性。还有，因为在虚拟转向系统(车辆)模型中还考虑了“还加进了辅助扭矩Ta”的驾驶员的转向介入，所以即使处于驾驶员正在进行转向的状态，也能够提供平稳的转向盘回正。
在这里，在假设了“在转向系统中没有静止摩擦、库仑摩擦和弹性项”的情况下，自对准扭矩SAT、转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta之间的力平衡方程式变为下述式1。
式1
Figure BDA0001805002410000111
在式1中，J为虚拟的转向系统的惯性力矩，还有，C为虚拟的转向系统的粘性系数。
还有，因为实际转向角速度ω为转向角θ的时间微分，所以下述式2成立。
式2
ω＝dθ/dt
因此，如果将目标转向角速度设定为ω0的话，则下述式3成立。
式3
Figure BDA0001805002410000112
接下来，如果将s设定为拉普拉斯运算子的话，则上述式3变为下述式4。然后，如果整理式4的话，便可得到下述式5。
式4
SAT+Td+Ta＝sJω0+Cω0
式5
SAT+Td+Ta＝(sJ+C)ω0
因此，基于上述式5，目标转向角速度ω0变为下述式6。
式6
Figure BDA0001805002410000121
如果整理上述式6的话，便可得到下述式7。
式7
Figure BDA0001805002410000122
基于上述式7来求出目标转向角速度ω0。在这里，SAT/C为“因自对准扭矩SAT而发生的”转向角速度，并且，可以考虑将SAT/C作为“根据车辆特性来设定的”回正转向角速度。
式8
Figure BDA0001805002410000123
上述式8为基于虚拟转向系统(车辆)模型来求出的传递特性。
式9
Figure BDA0001805002410000124
还有，上述式9为“因转向扭矩Td、辅助扭矩Ta而发生的”转向角速度。
因为一般来说，自对准扭矩SAT取决于转向角θ以及车速Vs，所以采用“能够根据车速Vs以及转向角θ来设定回正转向角速度”的结构。如果用目标转向角速度ω0和回正转向角速度ωt来表示式7的话，便可得到下述式10。通过扭矩传感器能够检测出转向扭矩Td，还有，基于电流指令值并且考虑“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt，就能够计算出辅助扭矩Ta。通过将转向扭矩Td和辅助扭矩Ta的合计除以虚拟的转向系统的粘性系数C，来计算出“因转向扭矩Td和辅助扭矩Ta而发生的”转向角速度ω1。通过将式8的传递函数与“回正转向角速度ωt与转向角速度ω1相加后得到的”加法值相乘，来获得目标转向角速度ω0。
尽管在本发明中，根据目标转向角速度ω0与实际转向角速度ω之间的速度偏差来进行PID控制(至少进行PI控制)，但通过对进行PID控制之前的速度偏差实施相位补偿，就能够实现最合适的转向盘回正控制性能。
式10
Figure BDA0001805002410000131
作为相位补偿，在实施了相位超前补偿的情况下，可以恢复起因于“被设置在其前一级的实际转向角速度上的用于去除噪声等的滤波器(未在图中示出)”、“被设置在式10的第2项的计算路径上的滤波器”、虚拟转向系统(车辆)模型的相位延迟。通过这样做，驾驶员就能够获得舒适的转向盘回正性能。还有，在实施了包括一阶延迟在内的相位延迟补偿的情况下，因为抑制了高频偏差，所以实现了平滑的控制输出。通过这样做，尤其在接近直线行驶状态的时候，就很难感觉到“处于将手轻轻地放在转向盘上的状态等的时候所产生的”嘈杂的振动。还有，也可以将相位超前和相位延迟组合起来，在这种情况下，因为一般来说驾驶员的转向频率和基于驾驶员的转向的车辆运动达到10[Hz]左右，所以将相位超前的滤波器特性和相位延迟的滤波器特性设定成“在10[Hz]以内的频带，相位不会延迟；对于相位延迟来说，在超过10[Hz]的频带，降低增益”。另外，也可以通过多级的方式将相位超前补偿、相位延迟补偿和一阶延迟补偿组合起来。
还有，如果减小上述式10中的粘性系数C的话，则“因转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta而发生的”转向角速度ω1变大，从而能够相对地增大在目标转向角速度中所占的比率。因此，驾驶员的动作变得容易反映在目标转向角速度中。通过这样做，由于因驾驶员的转向从而导致控制输出容易发生变化，所以在实施转向盘回正控制的同时，也能够以不会发生不自然的抵抗感等的方式来进行转向。另一方面，如果增大上述式10中的粘性系数C的话，则回正转向角速度ωt在目标转向角速度中所占的比率相对地变大。通过这样做，就能够在减少驾驶员的转向的影响的同时，实现稳定的转向盘回正。例如，通过在增加转动的转向时，减小粘性系数C；在减少转动的转向时，增大粘性系数C，这样在增加转动的转向时，驾驶员就可以无阻力地进行转向。另一方面，在减少转动的转向时，即使驾驶员将手放在转向盘上，也可以实现稳定的转向盘回正。
首先，对本发明的基本概念进行说明。
尽管在转向扭矩Td和辅助扭矩Ta中含有起因于路面外部干扰的变动成分等，但该变动成分等并不是起因于驾驶员的意图的变动成分等。如果将该变动成分等反映在目标转向角速度ω0中的话，则车辆有可能会作出“并不是驾驶员的意图”的举动，从而产生不协调感。因此，在本发明中，在通过使用转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta来计算出的目标速度值ω1的后一级设置了用于衰减高于驾驶员所期望的转向输入或基于转向输入的车辆运动特性(偏转(yaw)、滚动(roll)等)的频率成分的滤波器(LPF)。通过这样做，就能够实现稳定的控制、平稳的回正和“符合驾驶员的意图”的转向感。因为一般来说驾驶员的转向频率和基于驾驶员的转向的车辆运动达到10[Hz]左右，所以将滤波器特性设定成具有“在10[Hz]，从增益0[dB]开始，降低3[dB]或更多”的衰减特性。
图3示出了作为本发明的基础的转向盘回正控制单元100的结构示例。如图3所示，转向扭矩Td被输入到“用于输出转向扭矩增益Th”的转向扭矩增益单元110和加法单元102中。转向角θ被输入到“用于运算出目标回正速度ωt”的目标回正速度运算单元120中。还有，车速Vs被输入到目标回正速度运算单元120、“用于输出车速增益KP”的车速增益单元130和“用于输出粘性系数C”的粘性系数输出单元133中。来自粘性系数输出单元133的粘性系数C被输入到转向系统特性单元150和转向系统特性单元160中。实际转向角速度ω被减法输入到减法单元103中。电流指令值Iref在增益单元111中与“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt相乘后，作为辅助扭矩Ta被输入到加法单元102中。因此，在加法单元102中得到的加法结果就变成“转向扭矩Td和辅助扭矩Ta的合计扭矩值”。该合计扭矩值被输入到具有传递函数“1/C”的转向系统特性单元150中。来自转向系统特性单元150的目标速度值ω1被输入到低通滤波器(LPF)151中。在LPF151中衰减了等于或大于“驾驶员的转向输入”的频率(例如，10[Hz]～)或者等于或大于“基于转向输入的车辆运动特性”的频率(例如，10[Hz]～)之后得到的目标速度值ω2被输入到加法单元101中。
由目标回正速度运算单元120基于转向角θ以及车速Vs来运算出的目标回正速度ωt在反转单元121其符号被反转(-ωt)后，被输入到加法单元101中。作为在加法单元101中得到的加法结果的目标速度值ω3被输入到具有传递函数“1/(J/Cs+1)”的转向系统特性单元160中。转向系统特性单元160基于惯性力矩J以及粘性系数C并且按照上述式8来决定传递函数，然后，输出目标转向角速度ω0。目标转向角速度ω0被加法输入到减法单元103中。实际转向角速度ω被减法输入到减法单元103中。减法单元103计算出目标转向角速度ω0与转向角速度ω之间的速度偏差SG1，速度偏差SG1被输入到乘法单元132中。
还有，从转向扭矩增益单元110输出的转向扭矩增益Th被输入到乘法单元132和限制器142中。另外，来自车速增益单元130的车速增益KP也被输入到乘法单元132和限制器142中。
乘法单元132将转向扭矩增益Th以及车速增益KP与速度偏差SG1相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为转向盘回正控制增益SG2(比例控制值)来输出。转向盘回正控制增益SG2被输入到加法单元104中，并且，还被输入到用于进行特性改善的“由积分单元140以及积分增益单元141来构成”的积分控制单元。来自积分控制单元的积分控制值被输入到限制器142中。积分控制值在限制器142中根据转向扭矩增益Th以及车速增益KP而被限制了输出。在限制器142中经限制后得到的信号SG4在加法单元104中与转向盘回正控制增益SG2相加后，被作为转向盘回正控制电流HR输出。积分单元140的积分对“容易受到摩擦的影响的低转向扭矩范围”进行补偿，尤其在处于松手放开转向盘的状态并且输给摩擦的范围，使积分发挥作用。通过在加法单元105中将转向盘回正控制电流HR与电流指令值Iref相加来进行补正(补偿)，补正后得到的补偿电流指令值Irefn被输入到电动机驱动系统中。
转向扭矩增益单元110、车速增益单元130、减法单元103以及乘法单元132构成了转向盘回正控制增益计算单元。粘性系数输出单元133、转向系统特性单元150以及转向系统特性单元160构成了转向系统特性单元。积分单元140、积分增益单元141、限制器142以及加法单元104构成了转向盘回正控制电流运算单元。
转向扭矩增益单元110具有如图4所示的特性，其为这样一种输出特性，即，当转向扭矩Td小于或等于扭矩值Td1的时候，输出一定值增益Th1；当转向扭矩Td超过扭矩值Td1的时候，则逐渐减少；当转向扭矩Td等于或大于扭矩值Td2的时候，就变为增益0。尽管在图4中通过线性减小的方式来发生变化，但也可以通过非线性减小的方式来发生变化。另外，如图5(A)所示那样，目标回正速度运算单元120为这样一种输出特性，即，将车速Vs作为参数，目标回正速度ωt随着转向角θ增大而逐渐增大。还有，如图5(B)所示那样，目标回正速度运算单元120为这样一种输出特性，即，随着车速Vs变为高速(变快)，目标回正速度ωt通过不连续地逐渐增加的方式来发生变化。也就是说，如图5(B)所示那样，目标回正速度运算单元120为这样一种输出特性，即，随着车速Vs变快，目标回正速度ωt逐渐增加之后，暂且减小，然后，随着车速Vs的增加，目标回正速度ωt再次增加。车速增益单元130具有如图6所示的特性，其为这样一种特性，即，至少当车速Vs小于或等于车速Vs1的时候，增益KP为小的增益KP1而且为一定值；当车速Vs大于车速Vs1的时候，增益KP逐渐增加；当车速Vs等于或大于车速Vs2的时候，增益KP为大的增益KP2而且为一定值。还有，车速增益单元130所具有的特性并不限定于如图6所示的特性。
另外，用于根据车速Vs来改变粘性系数C的粘性系数输出单元133具有如图7所示的特性，其为这样一种特性，即，至少当车速Vs小于或等于车速Vs3的时候，粘性系数C为小的粘性系数C1而且为一定值；当车速Vs大于车速Vs3并小于车速Vs4(＞车速Vs3)的时候，粘性系数C逐渐增加；当车速Vs等于或大于车速Vs4的时候，粘性系数C为大的粘性系数C2而且为一定值。还有，粘性系数输出单元133所具有的特性并不限定于如图7所示的特性。另外，在车速Vs大于车速Vs3并小于车速Vs4的范围，粘性系数C也可以通过非线性的方式来增加。
在这样的基本结构中，参照图8以及图9的流程图来对其动作示例进行说明。
首先，输入(读取)转向扭矩Td、电流指令值Iref、车速Vs、转向角θ和实际转向角速度ω(步骤S1)，转向扭矩增益单元110输出转向扭矩增益Th(步骤S2)。增益单元111通过将电流指令值Iref与“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt相乘，来计算出辅助扭矩Ta(步骤S3)。在加法单元102中辅助扭矩Ta与转向扭矩Td相加，作为在加法单元102中进行相加后得到的合计值的扭矩值AD1被输入到转向系统特性单元150中(步骤S4)。
还有，目标回正速度运算单元120基于被输入进来的转向角θ以及车速Vs来运算出目标回正速度ωt(步骤S10)，反转单元121进行目标回正速度ωt的符号反转(步骤S11)，将符号反转后得到的目标回正速度“-ωt”输入到加法单元101中。车速增益单元130输出与车速Vs相对应的车速增益KP(步骤S12)。粘性系数输出单元133输出与车速Vs相对应的粘性系数C(步骤S13)。粘性系数C被输入到转向系统特性单元150和转向系统特性单元160中。转向系统特性单元150进行“扭矩值AD1除以粘性系数C”的运算(步骤S14)，输出目标速度值ω1(步骤S15)。目标速度值ω1被输入到LPF151中以便对其进行滤波处理(步骤S16)。
在LPF151中经滤波处理后得到的目标速度值ω2在加法单元101中与目标回正速度“-ωt”相加，作为在加法单元101中得到的加法结果的目标速度值ω3被输入到转向系统特性单元160中。转向系统特性单元160输出目标转向角速度ω0(步骤S30)。减法单元103计算出目标转向角速度ω0与实际转向角速度ω之间的速度偏差SG1(步骤S31)。速度偏差SG1被输入到乘法单元132中，以便使其与转向扭矩增益Th以及车速增益KP相乘(步骤S32)，通过在乘法单元132中进行的乘法运算来求得转向盘回正控制增益SG2。积分单元140对转向盘回正控制增益SG2进行积分处理(步骤S33)，然后，积分结果在积分增益单元141与积分增益KI相乘(步骤S34)，积分增益单元141输出转向盘回正控制增益SG3。转向盘回正控制增益SG3被输入到限制器142中，限制器142使用转向扭矩增益Th以及车速增益KP来对转向盘回正控制增益SG3进行限制处理(步骤S35)。
在限制器142中经限制处理后得到的转向盘回正控制增益SG4被输入到加法单元104中，以便使其与转向盘回正控制增益SG2相加(步骤S36)，加法单元104输出转向盘回正控制电流HR。电流指令值Iref在加法单元105中与转向盘回正控制电流HR相加，以便对其进行补正(步骤S37)，加法单元105输出补偿电流指令值Irefn(步骤S38)。
通过在根据转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta来计算出的目标速度值的后一级设置了用于衰减高于驾驶员所期望的转向输入或基于转向输入的车辆运动特性(偏转、滚动等)的频率成分的滤波器(LPF)，就能够实现稳定的控制、平稳的回正和“符合驾驶员的意图”的转向感。因为一般来说驾驶员的转向频率和基于驾驶员的转向的车辆运动达到10[Hz]左右，所以如图10所示那样，只要本发明所使用的LPF151的频率特性具有“在10[Hz]，从增益0[dB]开始，降低3[dB]或更多”的衰减特性的话，就可以了。还有，本发明所使用的LPF151的频率特性并不限定于如图10所示的“特性A”，本发明所使用的LPF151的频率特性也可以为如图10所示的“特性B”或“特性C”。
下面，参照附图对本发明的各种实施方式进行说明。
尽管在如上所述的基本结构中，在转向扭矩Td和辅助扭矩Ta中含有起因于路面外部干扰的变动成分等，但该变动成分等并不是起因于驾驶员的意图的变动成分等。如果将该变动成分等反映在目标转向角速度ω0中的话，则车辆有可能会作出“并不是驾驶员的意图”的举动，从而产生不协调感。为了减轻因“并不是驾驶员的意图”的变动成分而造成的不协调感，设置了“在转向扭矩Td、辅助扭矩Ta或转向扭矩Td和辅助扭矩Ta双方(或者，转向扭矩Td与辅助扭矩Ta相加后得到的加法扭矩值)小的微小区域，能够使输出变小”的死区单元或用于调整增益的增益调整单元。通过这样做，计算出的目标转向角速度是稳定的，并且，通过转向盘回正控制能够实现平稳的回正转向感。尤其在接近直线行驶状态的行驶中，因为处于驾驶员轻轻地保持转向盘不动的状况，所以驾驶员很容易感觉到起因于外部干扰的嘈杂的振动。通过设置“在小的区域，能够使输出变小”的用于调整增益的增益调整单元或死区单元，就能够使驾驶员很难感觉到这种振动。
在本发明的第1实施方式～第4实施方式中，将“在计算/补正目标转向角速度时使用的辅助扭矩(电流指令值Iref与电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的扭矩值)、转向扭矩Td、转向扭矩Td和辅助扭矩双方或作为转向扭矩与辅助扭矩相加后得到的加法结果的扭矩值小的微小区域，能够使输出变小”的死区单元或用于降低灵敏度的增益调整单元添加到如上所述的基本结构中。通过这样做，防止了起因于外部干扰等的不必要的目标转向角速度的补正，从而实现了更加平稳的转向盘回正性能。
图11示出了本发明的转向盘回正控制单元100A的结构示例(第1实施方式)，因为图11与图3相对应，所以针对相同的结构，赋予相同的附图标记，并且，省略其说明。此外，在第1实施方式中，也可以不设置LPF151。
在第1实施方式中，新设置了增益调整单元112，作为在加法单元102中得到的加法结果的扭矩值AD1被输入到增益调整单元112中，在增益调整单元112中经增益调整后得到的扭矩值AD2被输入到转向系统特性单元150中。
如图12(A)所示那样，当扭矩值AD1处于小的±ADr的区域(范围)内的时候，增益调整单元112的输出AD2为小于输入和输出相等的增益＝1.0的特性的值。在这里，将所规定的值ADr设定成达到“作为考虑了驾驶员比较容易感受到来自路面的外部干扰的转向扭矩约1[Nm]和低车速时的辅助扭矩约10[Nm]的区域(范围)”的加法扭矩约11[Nm]。在超过所规定的值±ADr的范围，变成逐渐接近增益＝1.0的特性；在扭矩值AD1超过±ADr1的区域(范围)，通过增益变成了“1.0”的特性(补正)，来输出扭矩值AD2。在这里，尽管通过正负各三条直线线来调整增益，但在±ADr1的区域(范围)，也可以是非线性的。还有，在扭矩值AD1超过±ADr1的区域(范围)，尽管例示了“成为与增益＝1.0的特性相同的值”的特性，但也可以成为小于增益＝1.0的特性的值。还有，也可以通过具有如图13所示的特性示例那样的微小死区的死区单元，来进行针对扭矩值AD1的补正，以便替代增益调整单元112。另外，在扭矩值AD1小的区域(范围)，只要输出小于“增益＝1.0的特性的值”的值的话，也可以为任意的特性线。通过进行车辆测试来决定辅助扭矩，以便能够获得对应于随车速而发生变化的SAT的转向力。就这样，因为辅助扭矩随车速而发生变化，所以通过在保持外部干扰抑制和回正性能之间的平衡的同时，进行从低车速到高车速的车辆测试，来决定ADr和与ADr相对应的输出值AD2。为了减少车辆测试的时间和负荷，也可以将车速输入到增益调整单元112或死区单元中，然后，根据车速来逐步或连续改变ADr和与ADr相对应的输出值AD2。一般来说，因为辅助扭矩随车速增大而减小，所以也可以将ADr设定成“其随车速增大而减小”。图12(B)示出了设定示例。车速Vs作为参数被输入到增益调整单元112中。高车速时的ADr为ADhr，低车速时的ADr为ADlr，式子ADhr＜ADlr成立。在高车速和低车速之间的车速的场合，可以通过使用公知的插值方法，来求得输出值AD2。因为实际上是通过在保持外部干扰抑制和回正性能之间的平衡的同时，进行车辆测试来决定的，所以并不限定于成为“ADr随车速增大而减小”的特性。扭矩值AD2被输入到具有传递函数“1/C”的转向系统特性单元150中。
在这样的结构中，参照图14以及图15的流程图来对其动作示例(第1实施方式)进行说明。
首先，输入(读取)转向扭矩Td、电流指令值Iref、车速Vs、转向角θ和实际转向角速度ω(步骤S1)，转向扭矩Td被输入到转向扭矩增益单元110以及加法单元102中。转向扭矩增益单元110输出转向扭矩增益Th(步骤S2)。增益单元111通过将电流指令值Iref与“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt相乘，来计算出辅助扭矩Ta(步骤S3)。加法单元102通过辅助扭矩Ta与转向扭矩Td相加，来求得扭矩值AD1(步骤S4)。增益调整单元112对扭矩值AD1进行增益调整，对扭矩值AD1进行增益调整后得到的扭矩值AD2被输入到转向系统特性单元150中(步骤S5)。此外，在通过设置了死区单元来替代增益调整单元112的情况下，对扭矩值AD1进行死区处理后得到的扭矩值AD2被输入到转向系统特性单元150中。
还有，目标回正速度运算单元120基于被输入进来的转向角θ以及车速Vs来运算出目标回正速度ωt(步骤S10)，反转单元121进行目标回正速度ωt的符号反转(步骤S11)。车速增益单元130输出与车速Vs相对应的车速增益KP(步骤S12)。粘性系数输出单元133输出与车速Vs相对应的粘性系数C(步骤S13)。粘性系数C被输入到转向系统特性单元150和转向系统特性单元160中。转向系统特性单元150进行“扭矩值AD2除以粘性系数C”的运算(步骤S14)，输出目标速度值ω1(步骤S15)。目标速度值ω1被输入到LPF151中以便对其进行滤波处理(步骤S16)。
在LPF151中经滤波处理后得到的目标速度值ω2在加法单元101中与目标回正速度“-ωt”相加，作为在加法单元101中得到的加法结果的目标速度值ω3被输入到转向系统特性单元160中。转向系统特性单元160输出目标转向角速度ω0(步骤S30)。减法单元103计算出目标转向角速度ω0与实际转向角速度ω之间的速度偏差SG1(步骤S31)。速度偏差SG1被输入到乘法单元132中，以便使其与转向扭矩增益Th以及车速增益KP相乘(步骤S32)，通过在乘法单元132中进行的乘法运算来求得转向盘回正控制增益SG2。积分单元140对转向盘回正控制增益SG2进行积分处理(步骤S33)，然后，积分结果在积分增益单元141与积分增益KI相乘(步骤S34)，积分增益单元141输出转向盘回正控制增益SG3。转向盘回正控制增益SG3被输入到限制器142中，限制器142使用转向扭矩增益Th以及车速增益KP来对转向盘回正控制增益SG3进行限制处理(步骤S35)。
在限制器142中经限制处理后得到的转向盘回正控制增益SG4被输入到加法单元104中，以便使其与转向盘回正控制增益SG2相加(步骤S36)，加法单元104输出转向盘回正控制电流HR。电流指令值Iref在加法单元105中与转向盘回正控制电流HR相加，以便对其进行补正(步骤S37)，加法单元105输出补偿电流指令值Irefn(步骤S38)。
接下来，参照图16来对本发明的第2实施方式的转向盘回正控制单元100B进行说明。在第2实施方式中，也可以不设置LPF151。
图16与图3以及图11相对应，在第2实施方式中，设置了“用于改变转向扭矩Td的输入，而不是改变来自加法单元102的扭矩值AD1”的增益调整单元112A。也就是说，在第2实施方式中，在加法单元102的前一级设置了“输入转向扭矩Td，并且，按照如图17所示的特性来输出转向扭矩Tda”的增益调整单元112A。经增益调整后得到的转向扭矩Tda被输入到加法单元102中。将图17的转向扭矩Td0设定在包含了“驾驶员比较容易感受到来自路面的外部干扰的转向扭矩约1[Nm]”的0[Nm]～约1.5[Nm]的范围。在第2实施方式中，也可以通过设置具有如图13所示的死区特性的死区单元，来替代增益调整单元112A。
如图18的流程图所示那样，第2实施方式的动作示例是这样的，首先，输入(读取)转向扭矩Td、电流指令值Iref、车速Vs、转向角θ和实际转向角速度ω(步骤S1)，转向扭矩增益单元110输出转向扭矩增益Th(步骤S2)。还有，转向扭矩Td被输入到增益调整单元112A中以便对其进行增益调整，经增益调整后得到的转向扭矩Tda被输入到加法单元102中(步骤S2A)。增益单元111通过将电流指令值Iref与“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt相乘，来计算出辅助扭矩Ta(步骤S3)。在加法单元102中转向扭矩Tda与辅助扭矩Ta相加，在加法单元102中进行相加后得到的加法结果被输入到转向系统特性单元150中(步骤S4)。之后的动作与如上所述的第1实施方式相同。也就是说，之后，实施图14的步骤S10～图15的步骤S38。
此外，在通过设置了死区单元来替代增益调整单元112A的情况下，对转向扭矩Td进行死区处理后得到的转向扭矩Tda被输入到加法单元102中(步骤S2A)。
接下来，参照图19来对本发明的第3实施方式的转向盘回正控制单元100C进行说明。在第3实施方式中，也可以不设置LPF151。
图19与图16相对应，在第3实施方式中，设置了“用于改变来自增益单元111的辅助扭矩Ta，而不是进行转向扭矩Td的增益调整”的增益调整单元112B。也就是说，在第3实施方式中，在加法单元102的前一级设置了“输入来自增益单元111的辅助扭矩Ta，并且，按照如图20所示的特性来输出辅助扭矩Tb”的增益调整单元112B。经增益调整后得到的辅助扭矩Tb被输入到加法单元102中。将图20的辅助扭矩Ta1设定在考虑了“驾驶员比较容易感受到来自路面的外部干扰的转向扭矩约1[Nm]时的低车速时的辅助扭矩约10[Nm]”的0[Nm]～约10[Nm]的范围。在第3实施方式中，也可以通过设置具有如图13所示的死区特性的死区单元，来替代增益调整单元112B。与第1实施方式的说明相同，也可以将车速输入到增益调整单元112B或死区单元中，然后，根据车速来逐步或连续改变Ta1和与Ta1相对应的辅助扭矩Tb。还有，增益调整单元112B或死区单元也可以对电流指令值Iref实施处理，而不是对辅助扭矩Ta实施处理。另外，增益调整单元112B或死区单元也可以在对电流指令值Iref实施处理之后，再使其与乘法值Kt相乘。
如图21的流程图所示那样，第3实施方式的动作示例是这样的，首先，输入(读取)转向扭矩Td、电流指令值Iref、车速Vs、转向角θ和实际转向角速度ω(步骤S1)，转向扭矩Td被输入到转向扭矩增益单元110以及加法单元102中。转向扭矩增益单元110输出转向扭矩增益Th(步骤S2)。增益单元111通过将电流指令值Iref与“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt相乘，来计算出辅助扭矩Ta(步骤S3)。辅助扭矩Ta被输入到增益调整单元112B中以便对其进行增益调整，经增益调整后得到的辅助扭矩Tb被输入到加法单元102中(步骤S3A)。在加法单元102中转向扭矩Td与经增益调整后得到的辅助扭矩Tb相加，在加法单元102中进行相加后得到的加法结果被输入到转向系统特性单元150中(步骤S4)。之后的动作与如上所述的第1实施方式相同。也就是说，之后，实施图14的步骤S10～图15的步骤S38。
此外，在通过设置了死区单元来替代增益调整单元112B的情况下，对辅助扭矩Ta进行死区处理后得到的辅助扭矩Tb被输入到加法单元102中(步骤S3A)。
还有，如上所述的增益调整单元或死区单元也可以对转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta的双方实施处理(第4实施方式)。
如上所述那样，在第1实施方式～第4实施方式中，设置了“在转向扭矩、辅助扭矩或转向扭矩和辅助扭矩双方(或者，转向扭矩与辅助扭矩相加后得到的加法扭矩值)小的微小区域，能够使输出变小”的用于调整增益的增益调整单元或具有死区宽度的调整单元。通过这样做，就能够减少起因于“并不是驾驶员的意图的变动成分”的不协调感，并且，计算出的目标转向角速度是稳定的，从而通过转向盘回正控制就能够实现平稳的回正转向感。尤其在接近直线行驶状态的行驶中，因为处于驾驶员轻轻地保持转向盘不动的状况，所以驾驶员很容易感觉到起因于外部干扰的嘈杂的振动。然而，由于设置了“在小的区域，能够使输出变小”的用于调整增益的增益调整单元或死区单元，所以能够使驾驶员很难感觉到这种振动。
接下来，对“对目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差实施诸如相位超前之类的相位补偿，消除延迟和外部干扰成分，实现最合适的转向盘回正性能”的第5实施方式进行说明。
与图3相对应的图22示出了第5实施方式的转向盘回正控制单元100D的结构示例，在第5实施方式中，在减法单元103与乘法单元132之间插入了相位补偿单元170。因为除了相位补偿单元170之外的所有结构都与图3相对应，所以针对相同的结构，赋予相同的附图标记，并且，省略其说明。
相位补偿单元170具有如图23所示的特性，图23(A)为实施了相位超前补偿的场合的特性。相位补偿单元170对来自减法单元103的速度偏差SG1进行相位超前处理，然后，输出“补偿后的速度偏差SG1P”。补偿后的速度偏差SG1P被输入到乘法单元132中。还有，图23(B)为实施了相位延迟补偿的场合的特性。相位补偿单元170对来自减法单元103的速度偏差SG1进行相位延迟处理，然后，输出“补偿后的速度偏差SG1P”。补偿后的速度偏差SG1P被输入到乘法单元132中。还有，图23(C)为实施了相位超前补偿和相位延迟补偿的组合的场合的特性。相位补偿单元170对来自减法单元103的速度偏差SG1进行相位超前处理和相位延迟处理，然后，输出“补偿后的速度偏差SG1P”。补偿后的速度偏差SG1P被输入到乘法单元132中。此外，可以适当地变更相位超前处理和相位延迟处理的顺序。还有，相位延迟处理可以为一阶延迟补偿。
在这样的结构中，参照图8以及图24的流程图来对其动作示例进行说明。
首先，如图8的流程图所示那样，输入(读取)转向扭矩Td、电流指令值Iref、车速Vs、转向角θ和实际转向角速度ω(步骤S1)，转向扭矩增益单元110输出转向扭矩增益Th(步骤S2)。增益单元111通过将电流指令值Iref与“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt相乘，来计算出辅助扭矩Ta(步骤S3)。在加法单元102中转向扭矩Td与辅助扭矩Ta相加，作为在加法单元102中进行相加后得到的合计值的扭矩值AD被输入到转向系统特性单元150中(步骤S4)。
还有，目标回正速度运算单元120基于被输入进来的转向角θ以及车速Vs来运算出目标回正速度ωt(步骤S10)，反转单元121进行目标回正速度ωt的符号反转(步骤S11)，将符号反转后得到的目标回正速度“-ωt”输入到加法单元101中。车速增益单元130输出与车速Vs相对应的车速增益KP(步骤S12)。粘性系数输出单元133输出与车速Vs相对应的粘性系数C(步骤S13)。粘性系数C被输入到转向系统特性单元150和转向系统特性单元160中。转向系统特性单元150进行“扭矩值AD除以粘性系数C”的运算(步骤S14)，输出目标速度值ω1(步骤S15)。目标速度值ω1被输入到LPF151中以便对其进行滤波处理(步骤S16)。
之后，如图24的流程图所示那样，在LPF151中经滤波处理后得到的目标速度值ω2在加法单元101中与目标回正速度“-ωt”相加，作为在加法单元101中得到的加法结果的目标速度值ω3被输入到转向系统特性单元160中。转向系统特性单元160输出目标转向角速度ω0(步骤S30)。减法单元103计算出目标转向角速度ω0与实际转向角速度ω之间的速度偏差SG1(步骤S31)。
速度偏差SG1被输入到相位补偿单元170中，以便对其实施如上所述的相位补偿(步骤S31A)。来自相位补偿单元170的补偿后的速度偏差SG1P被输入到乘法单元132中，以便使其与转向扭矩增益Th以及车速增益KP相乘(步骤S32)，通过在乘法单元132中进行的乘法运算来求得转向盘回正控制增益SG2。积分单元140对转向盘回正控制增益SG2进行积分处理(步骤S33)，然后，积分结果在积分增益单元141与积分增益KI相乘(步骤S34)，积分增益单元141输出转向盘回正控制增益SG3。转向盘回正控制增益SG3被输入到限制器142中，限制器142使用转向扭矩增益Th以及车速增益KP来对转向盘回正控制增益SG3进行限制处理(步骤S35)。
在限制器142中经限制处理后得到的转向盘回正控制增益SG4被输入到加法单元104中，以便使其与转向盘回正控制增益SG2相加(步骤S36)，加法单元104输出转向盘回正控制电流HR。电流指令值Iref在加法单元105中与转向盘回正控制电流HR相加，以便对其进行补正(步骤S37)，加法单元105输出补偿电流指令值Irefn(步骤S38)。
如上所述那样，因为在第5实施方式中，对目标转向角速度与实际转向角速度之间的速度偏差实施了诸如相位超前之类的相位补偿，所以能够消除延迟和外部干扰成分，从而实现最合适的转向盘回正性能。
接下来，对“根据转向系统的增加转动状态/减少转动状态来变更或切换粘度系数C，在高维度上实现转向盘回正性能和增加转动转向感的兼容性”的第6实施方式进行说明。
与图3相对应的图25示出了第6实施方式的转向盘回正控制单元100E的结构示例，在第6实施方式中，新设置了增加转动/减少转动判定单元180，并且，粘度系数输出单元单元133被变更为粘度系数输出单元单元133A。其他的结构与图3相同，还有，也可以不设置LPF151。
增加转动/减少转动判定单元180在本示例中基于转向角θ以及实际转向角速度ω来进行增加转动/减少转动的判定，如图26所示那样设定实际转向角速度ω的所规定的范围(+ωr～–ωr)，输出作为与增加转动状态/减少转动状态相对应的信息的状态量增益α。状态量增益α被输入到粘度系数输出单元单元133A中。可以通过这样的方式来输出作为与增加转动状态/减少转动状态相对应的信息的状态量增益α，即，当增加转动的时候，从增加转动/减少转动判定单元180输出的状态量增益α为“1”；当减少转动的时候，从增加转动/减少转动判定单元180输出的状态量增益α为“0”。还有，如下所述那样，也可以使从增加转动/减少转动判定单元180输出的状态量增益α在“1”和“0”之间连续地发生变化。增加转动/减少转动判定单元180在本示例中如图27所示那样基于转向角θ与转向角速度ω之间的方向(正负)关系来判定增加转动状态/减少转动状态，然后，输出与增加转动状态/减少转动状态相对应的状态量增益α。也可以基于转向扭矩Td与转向角速度ω之间的方向(正负)关系，来进行增加转动/减少转动的判定。还有，也可以使用其他的公知的判定方法来进行增加转动/减少转动的判定。
还有，粘度系数输出单元单元133A根据车速Vs以及作为增加转动/减少转动信息的状态量增益α并且使用如图28(A)或图28(B)所示的特性，来输出粘度系数C。粘度系数C被输入到转向系统特性单元150以及转向系统特性单元160中。也就是说，粘度系数输出单元单元133A具有增加转动时输出的小的粘度系数和减少转动时输出的大的粘度系数，根据作为增加转动/减少转动信息的状态量增益α来变更或切换粘度系数，然后，输出粘度系数C。在图28(A)和图28(B)中，细线表示增加转动时的粘度系数，粗线表示减少转动时的粘度系数。在图28(A)的特性示例中，当车速Vs小于或等于车速Vs3的时候，减少转动状态的粘度系数以及增加转动状态的粘度系数分别为一定值的粘度系数C1r以及C1t；当车速Vs大于车速Vs3并且小于车速Vs4的时候，减少转动状态的粘度系数以及增加转动状态的粘度系数均线性地增加；当车速Vs大于或等于车速Vs4的时候，减少转动状态的粘度系数以及增加转动状态的粘度系数分别为一定值的粘度系数C2r以及C2t。另外，尽管在图28(A)中，将增加转动状态的车速Vs3以及车速Vs4均设定成与减少转动状态的车速Vs3以及车速Vs4相同的值，但也可以将增加转动状态的车速Vs3以及车速Vs4均设定成与减少转动状态的车速Vs3以及车速Vs4不相同的值。还有，在图28(B)的特性示例中，当车速Vs小于或等于车速Vs5的时候，减少转动状态的粘度系数以及增加转动状态的粘度系数均非线性地减少(逐渐减少)；当车速Vs大于车速Vs5的时候，减少转动状态的粘度系数以及增加转动状态的粘度系数均非线性地增加(逐渐增加)。另外，尽管在图28(B)中，将增加转动状态的车速Vs5设定成与减少转动状态的车速Vs5相同的值，但也可以将增加转动状态的车速Vs5设定成与减少转动状态的车速Vs5不相同的值。
车速以及状态量增益α被输入到本发明的粘度系数输出单元单元133A中。粘度系数输出单元单元133A按照下述式11来运算出最终粘度系数C，并且，将其输入到转向系统特性单元150以及转向系统特性单元160中。
式11
最终粘度系数C＝增加转动状态的粘度系数×α+减少转动状态的粘度系数×(1－α)
在式11中，α满足0≦α≦1的关系。
如上所述那样，如果减小粘性系数C的话，则“因转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta而发生的”转向角速度ω1变大，从而能够相对地增大在目标转向角速度中所占的比率。因此，由于驾驶员的动作变得容易反映在目标转向角速度中，所以通过因驾驶员的转向从而导致控制输出容易发生变化，就能够在实施转向盘回正控制的同时，还能够以不会发生不自然的抵抗感等的方式来进行转向。另一方面，因为如果增大粘性系数C的话，则回正转向角速度ωt在目标转向角速度中所占的比率相对地变大，所以能够在减少驾驶员的转向的影响的同时，还能够实现稳定的转向盘回正。例如，通过在增加转动的转向时，减小粘性系数C；在减少转动的转向时，增大粘性系数C，这样在增加转动的转向时，驾驶员就可以无阻力地进行转向。另一方面，在减少转动的转向时，即使驾驶员将手放在转向盘上，也可以实现稳定的转向盘回正。通过如上所述那样在保持转向感和回正性能之间的平衡的同时，进行车辆测试，来决定粘性系数。
在这样的结构中，参照图29以及图30的流程图来对其动作示例进行说明。
首先，输入(读取)转向扭矩Td、电流指令值Iref、车速Vs、转向角θ和实际转向角速度ω(步骤S1)，转向扭矩增益单元110输出转向扭矩增益Th(步骤S2)。增益单元111通过将电流指令值Iref与“电动机扭矩常数、齿轮比以及齿轮效率相乘后得到的”乘法值Kt相乘，来计算出辅助扭矩Ta(步骤S3)。在加法单元102中转向扭矩Td与辅助扭矩Ta相加，作为在加法单元102中进行相加后得到的合计值的扭矩值AD被输入到转向系统特性单元150中(步骤S4)。
还有，目标回正速度运算单元120基于被输入进来的转向角θ以及车速Vs来运算出目标回正速度ωt(步骤S10)，反转单元121进行目标回正速度ωt的符号反转(步骤S11)，将符号反转后得到的目标回正速度“-ωt”输入到加法单元101中。车速增益单元130输出与车速Vs相对应的车速增益KP(步骤S12)。增加转动/减少转动判定单元180基于转向角θ以及实际转向角速度ω来判定增加转动状态/减少转动状态，将作为增加转动/减少转动信息的状态量增益α输入到粘度系数输出单元单元133A中(步骤S12A)。粘性系数输出单元133A输出与车速Vs以及“作为增加转动/减少转动信息的状态量增益α”相对应的粘性系数C(步骤S13)。粘性系数C被输入到转向系统特性单元150和转向系统特性单元160中。转向系统特性单元150进行“扭矩值AD除以粘性系数C”的运算(步骤S14)，输出目标速度值ω1(步骤S15)。目标速度值ω1被输入到LPF151中以便对其进行滤波处理(步骤S16)。
在LPF151中经滤波处理后得到的目标速度值ω2在加法单元101中与目标回正速度“-ωt”相加，作为在加法单元101中得到的加法结果的目标速度值ω3被输入到转向系统特性单元160中。转向系统特性单元160输出目标转向角速度ω0(步骤S30)。减法单元103计算出目标转向角速度ω0与实际转向角速度ω之间的速度偏差SG1(步骤S31)。
速度偏差SG1被输入到乘法单元132中，以便使其与转向扭矩增益Th以及车速增益KP相乘(步骤S32)，通过在乘法单元132中进行的乘法运算来求得转向盘回正控制增益SG2。积分单元140对转向盘回正控制增益SG2进行积分处理(步骤S33)，然后，积分结果在积分增益单元141与积分增益KI相乘(步骤S34)，积分增益单元141输出转向盘回正控制增益SG3。转向盘回正控制增益SG3被输入到限制器142中，限制器142使用转向扭矩增益Th以及车速增益KP来对转向盘回正控制增益SG3进行限制处理(步骤S35)。
在限制器142中经限制处理后得到的转向盘回正控制增益SG4被输入到加法单元104中，以便使其与转向盘回正控制增益SG2相加(步骤S36)，加法单元104输出转向盘回正控制电流HR。电流指令值Iref在加法单元105中与转向盘回正控制电流HR相加，以便对其进行补正(步骤S37)，加法单元105输出补偿电流指令值Irefn(步骤S38)。
如上所述那样，因为在第6实施方式中，根据转向系统的增加转动状态/减少转动状态，来变更或切换“在求出目标转向角速度ω0的时候需要使用”的粘度系数C，所以能够在高维度上实现转向盘回正性能和增加转动转向感双方。
此外，也可以通过电动机角速度与齿轮比相乘，来求得转向角速度ω。还有，也可以根据车速、转向角、增加转动状态/减少转动状态/保持转向盘不动状态，来改变虚拟转向系统模型的传递特性。另外，可以适当地变更图8以及图9的数据输入、运算和处理的顺序。
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
20 电动机
30 控制单元(ECU)
31 电流指令值运算单元
33 电流限制单元
34 补偿信号生成单元
100、100A、100B、100C、100D、100E 转向盘回正控制单元
110 转向扭矩增益单元
111 增益单元
112、112A、112B 增益调整单元
120 目标回正速度运算单元
121 反转单元
130 车速增益单元
133、133A 粘度系数输出单元单元
140 积分单元
141 积分增益单元
142 限制器
150 转向系统特性单元(1/C)
151 低通滤波器(LPF)
160 转向系统特性单元(1/(J/Cs+1))
170 相位调整单元
180 增加转动/减少转动判定单元

Claims (17)

1.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，基于所述电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过使用所述转向盘回正控制电流来对所述电流指令值进行补正而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，
所述转向盘回正控制单元具有“运算出考虑了所述转向系统的粘度系数的目标转向角速度，基于所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差来运算出所述转向盘回正控制电流”的结构，
根据所述转向系统的增加转动状态/减少转动状态来变更或切换所述粘度系数。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
当处于所述增加转动状态的时候，减小所述粘度系数；当处于所述减少转动状态的时候，增大所述粘度系数。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
根据所述车速来改变所述粘度系数的特性。
4.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：
针对所述实际转向角速度设定所规定的范围，将状态量增益α分配给所述所规定的范围，基于“(增加转动状态的粘度系数×α)+(减少转动状态的粘度系数×(1－α))”来运算出所述粘度系数。
5.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，基于所述电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过使用所述转向盘回正控制电流来对所述电流指令值进行补正而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，
所述转向盘回正控制单元由目标回正速度运算单元、转向扭矩增益单元、增加转动/减少转动判定单元、粘度系数输出单元、车速增益单元、第1转向系统特性单元、第2转向系统特性单元、转向盘回正控制增益计算单元以及转向盘回正控制电流运算单元来构成，
所述目标回正速度运算单元基于所述转向角以及所述车速来运算出目标回正速度，
所述转向扭矩增益单元基于所述转向扭矩来求得转向扭矩增益，
所述增加转动/减少转动判定单元判定所述转向系统的增加转动状态以及减少转动状态，输出增加转动/减少转动信息，
所述粘度系数输出单元基于所述车速以及所述增加转动/减少转动信息来计算出所述转向系统的粘度系数，
所述车速增益单元基于所述车速来求得车速增益，
所述第1转向系统特性单元基于“所述转向扭矩与基于所述电流指令值计算出的辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数来求得目标速度值，
所述第2转向系统特性单元输入“所述目标回正速度与所述目标速度值相加后获得的”加法速度值，基于所述粘度系数以及所述转向系统的惯性力矩来求得目标转向角速度，
所述转向盘回正控制增益计算单元通过将所述车速增益以及所述转向扭矩增益与“所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差”相乘来求得转向盘回正控制增益，
所述转向盘回正控制电流运算单元针对所述转向盘回正控制增益进行比例(P)控制运算、积分(I)控制运算以及微分(D)控制运算中的至少一个控制运算，通过所述车速增益以及所述转向扭矩增益来进行输出限制，以便求得所述转向盘回正控制电流。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述粘度系数输出单元基于所述增加转动/减少转动信息，当处于所述增加转动状态的时候，减小所述粘度系数；当处于所述减少转动状态的时候，增大所述粘度系数。
7.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：
根据所述车速来改变所述粘度系数的特性。
8.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述增加转动/减少转动判定单元针对所述实际转向角速度设定所规定的范围，将状态量增益α分配给所述所规定的范围并将其作为所述增加转动/减少转动信息来输出，
所述粘度系数输出单元基于“(增加转动状态的粘度系数×α)+(减少转动状态的粘度系数×(1－α))”来运算出所述粘度系数。
9.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述增加转动/减少转动判定单元基于所述转向角和所述实际转向角速度之间的符号关系或者所述转向扭矩和所述实际转向角速度之间的符号关系，来判定所述增加转动状态以及所述减少转动状态。
10.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，基于所述电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过使用所述转向盘回正控制电流来对所述电流指令值进行补正而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，
所述转向盘回正控制单元由目标回正速度运算单元、转向扭矩增益单元、粘度系数输出单元、车速增益单元、第1转向系统特性单元、调整单元、滤波器、第2转向系统特性单元、转向盘回正控制增益计算单元以及转向盘回正控制电流运算单元来构成，
所述目标回正速度运算单元基于所述转向角以及所述车速来运算出目标回正速度，
所述转向扭矩增益单元基于所述转向扭矩来求得转向扭矩增益，
所述粘度系数输出单元基于所述车速来求得所述转向系统的粘度系数C，
所述车速增益单元基于所述车速来求得车速增益，
所述第1转向系统特性单元基于“所述转向扭矩与基于所述电流指令值计算出的辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数C来求得目标速度值ω1，
所述调整单元针对所述转向扭矩、所述电流指令值以及所述辅助扭矩中的至少一个，或者，针对“所述转向扭矩与所述辅助扭矩相加后得到的”加法值，具有增益的调整或死区宽度，
所述滤波器对所述目标速度值ω1进行滤波处理，
所述第2转向系统特性单元输入“基于所述目标回正速度以及来自所述滤波器的目标速度值ω2来求得的”目标速度值ω3，基于所述粘度系数C以及所述转向系统的惯性力矩J来求得目标转向角速度，
所述转向盘回正控制增益计算单元通过将所述车速增益以及所述转向扭矩增益与“所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差”相乘来求得转向盘回正控制增益，
所述转向盘回正控制电流运算单元针对所述转向盘回正控制增益进行比例(P)控制运算、积分(I)控制运算以及微分(D)控制运算中的至少一个控制运算，通过所述车速增益以及所述转向扭矩增益来进行输出限制，以便求得所述转向盘回正控制电流。
11.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
针对所述转向扭矩的微小区域，实施所述调整单元的功能。
12.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
针对所述电流指令值或所述辅助扭矩的微小区域，实施所述调整单元的功能。
13.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
针对所述辅助扭矩的微小区域以及所述转向扭矩的微小区域，实施所述调整单元的功能。
14.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
针对“所述转向扭矩与所述辅助扭矩相加后得到的”加法扭矩值，实施所述调整单元的功能。
15.根据权利要求10所述的电动助力转向装置，其特征在于：
具有增益调整或死区宽度的所述调整单元输入车速，并且，根据车速来改变特性。
16.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩来运算出电流指令值，基于所述电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制，其特征在于：
具备“根据转向角、所述转向扭矩、所述电流指令值、车速以及实际转向角速度来运算出转向盘回正控制电流，根据通过使用所述转向盘回正控制电流来对所述电流指令值进行补正而得到的补偿电流指令值来驱动所述电动机”的转向盘回正控制单元，
所述转向盘回正控制单元由目标回正速度运算单元、转向扭矩增益单元、粘度系数输出单元、车速增益单元、第1转向系统特性单元、滤波器、第2转向系统特性单元、相位补偿单元、转向盘回正控制增益计算单元以及转向盘回正控制电流运算单元来构成，
所述目标回正速度运算单元基于所述转向角以及所述车速来运算出目标回正速度，
所述转向扭矩增益单元基于所述转向扭矩来求得转向扭矩增益，
所述粘度系数输出单元基于所述车速来求得所述转向系统的粘度系数C，
所述车速增益单元基于所述车速来求得车速增益，
所述第1转向系统特性单元基于“所述转向扭矩与基于所述电流指令值计算出的辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数C来求得目标速度值ω1，
所述滤波器对所述目标速度值ω1进行滤波处理，
所述第2转向系统特性单元输入“根据来自所述滤波器的目标速度值ω2来对所述目标回正速度进行补正处理后获得的”目标速度值ω3，基于所述粘度系数C以及所述转向系统的惯性力矩J来求得目标转向角速度，
所述相位补偿单元对所述目标转向角速度与所述实际转向角速度之间的速度偏差进行相位补偿，
所述转向盘回正控制增益计算单元通过将所述车速增益以及所述转向扭矩增益与来自所述相位补偿单元的“补偿后的速度偏差”相乘来求得转向盘回正控制增益，
所述转向盘回正控制电流运算单元针对所述转向盘回正控制增益进行比例(P)控制运算、积分(I)控制运算以及微分(D)控制运算中的至少一个控制运算，通过所述车速增益以及所述转向扭矩增益来进行输出限制，以便求得所述转向盘回正控制电流。
17.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述相位补偿单元通过相位超前补偿、相位延迟补偿或相位超前补偿和相位延迟补偿的组合来对所述速度偏差进行相位补偿。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7102692B2 (ja) * 2017-09-12 2022-07-20 株式会社ジェイテクト 操舵制御装置
EP3495244B1 (en) * 2017-10-24 2020-12-30 NSK Ltd. Electric power steering apparatus
JP7194340B2 (ja) * 2018-05-21 2022-12-22 株式会社ジェイテクト モータ制御装置
FR3086920B1 (fr) 2018-10-03 2020-10-30 Jtekt Europe Sas Procede de determination d’un couple consigne a partir d’une fonction de reversibilite calculant une vitesse cible d’un volant en fonction d’un angle volant et d’une vitesse de lacet
CN112739605B (zh) * 2018-12-14 2022-10-04 日本精工株式会社 电动助力转向装置
CN109946979B (zh) * 2019-04-25 2022-03-22 广东省智能机器人研究院 一种伺服系统灵敏度函数的自适应调整方法
EP3971059B1 (en) * 2019-05-15 2023-04-26 NISSAN MOTOR Co., Ltd. Steering control method and steering control device
JP7257943B2 (ja) * 2019-12-05 2023-04-14 コベルコ建機株式会社 フィードバック制御装置
KR20210085611A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 현대모비스 주식회사 전동식 조향장치의 제어장치 및 그 방법
KR20210128531A (ko) * 2020-04-16 2021-10-27 현대모비스 주식회사 자율주행 모드에서의 조향 제어 장치 및 방법
US11447175B2 (en) * 2020-05-31 2022-09-20 Steering Solutions Ip Holding Corporation Steer ratio synchronization for steer-by-wire systems
US20230227098A1 (en) * 2020-06-17 2023-07-20 Nidec Corporation Control device and control method for electric power steering apparatus, and motor module
CN112693521A (zh) * 2021-01-08 2021-04-23 北京理工大学 静液驱动履带车辆神经网络pid转向控制方法
DE102021202482B4 (de) * 2021-03-15 2023-06-29 Continental Automotive Technologies GmbH Regelungseinrichtung und Verfahren zur Lenkwinkelregelung eines Fahrzeugs
CN113844531B (zh) * 2021-10-20 2022-06-17 上海汽车工业(集团)总公司 Eps目标转速、助力力矩计算方法和模块及转角跟随控制方法和系统
CN115107858B (zh) * 2022-07-26 2023-08-29 山东临工工程机械有限公司 一种装载机转向控制方法、装置、设备和存储介质

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3572038B2 (ja) * 2001-08-30 2004-09-29 三菱電機株式会社 ステアリング制御装置
JP2003175850A (ja) * 2001-12-13 2003-06-24 Toyoda Mach Works Ltd 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP4367383B2 (ja) * 2005-07-08 2009-11-18 トヨタ自動車株式会社 車両の操舵アシスト装置
JP4685557B2 (ja) 2005-08-31 2011-05-18 株式会社ショーワ 電動パワーステアリング装置
JP4872298B2 (ja) * 2005-10-04 2012-02-08 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP4852964B2 (ja) * 2005-10-14 2012-01-11 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
CN100564133C (zh) * 2006-02-09 2009-12-02 株式会社电装 用于电动转向系统的控制装置
CN101081626B (zh) * 2007-05-24 2011-04-20 上海交大神舟汽车设计开发有限公司 一种汽车电动助力转向控制方法及其装置
JP5548645B2 (ja) 2011-04-05 2014-07-16 アスモ株式会社 電動パワーステアリング制御装置
WO2014136515A1 (ja) * 2013-03-08 2014-09-12 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
CN105102302B (zh) * 2013-04-08 2017-10-31 三菱电机株式会社 转向控制装置及转向控制方法
US9796413B2 (en) * 2014-07-31 2017-10-24 Nsk Ltd. Electric power steering apparatus
EP3199426B1 (en) * 2014-09-22 2019-11-20 NSK Ltd. Electrically actuated power steering device
JP6004146B1 (ja) * 2014-12-02 2016-10-05 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP6578143B2 (ja) * 2015-06-30 2019-09-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーステアリング装置の制御装置及びパワーステアリング装置
JP6505526B2 (ja) * 2015-06-30 2019-04-24 ダイハツ工業株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置

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