CN110139793B - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置，其在转向盘回正控制中，通过在计算目标转向角速度的时候，只使用驾驶员的转向意图或车辆运动特性，从而具备了“符合驾驶员的意图”的转向盘回正控制的功能。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；本发明的电动助力转向装置根据转向盘回正控制电流来对电流指令值进行补正后，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基于电流指令值并且通过逆变器来对电动机进行PWM控制，将辅助扭矩赋予给转向系统。本发明尤其涉及一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置在“根据目标转向角速度与转向角速度之间的偏差来进行PID(比例积分微分)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以及辅助扭矩(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，从而具备了用来进行“符合驾驶员的意图”的转向盘回正控制的功能。

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V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V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V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V，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之间的偏差I(＝Irefm－Im)；该偏差I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。这是因为在直线行驶状态下，如果只依靠SAT的话，则转向角返回不到中立点，所以需要借助驾驶员的转向介入来使转向角返回到中立点，从而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，从而会发生过冲(overshoot)，这样驾驶员就会感到车辆特性不稳定。

因此，为了在低车速时对转向盘回正进行辅助，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“根据目标转向角速度与转向角速度之间的偏差来进行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以及辅助电流中的驾驶员的转向意图，或者，只使用车辆运动特性，从而具备了“符合驾驶员的意图”的转向盘回正控制的功能。

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：具备转向盘回正控制单元，所述转向盘回正控制单元根据所述转向扭矩、所述电流指令值、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，基于转向角速度与所述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，在所述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基于所述转向输入的车辆运动特性的频率成分”的滤波器，所述电动助力转向装置根据所述转向盘回正控制电流来对所述电流指令值进行补正后，驱动所述电动机。

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：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、所述滤波器、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“所述转向扭矩与辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数C，来求得第1目标速度值，还有，所述辅助扭矩是通过所述电流指令值与增益相乘来求得的，所述滤波器对所述第1目标速度值进行滤波器处理，所述第2转向系统特性单元输入“根据来自所述滤波器的第2目标速度值来对所述目标回正速度进行补正后获得的”第3目标速度值，基于所述粘度系数C以及所述转向系统的惯性力矩J来求得所述目标转向角速度，所述转向盘回正控制增益计算单元通过使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转向角速度之间的偏差”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控制运算、积分控制运算以及微分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，所述滤波器为低通滤波器(LPF)，并且，滤波器特性在10Hz时具有等于或大于3dB的衰减。

发明的效果

根据本发明的电动助力转向装置，因为能够将虚拟的惯性力矩和虚拟的粘性系数设定在简单的虚拟车辆模型中，所以即使在具有“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能够接近虚拟的惯性力矩和虚拟的粘性系数。还有，通过尽可能不将诸如路面外部干扰之类的“并不是驾驶员的意图”的成分反映在目标转向角速度的计算值中，从而能够实现“按照驾驶员的意图来工作(即，按照驾驶员的意图来进行控制)”的转向盘回正控制。

附图说明

图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是表示电动助力转向装置的控制系统的结构示例的结构框图。

图3是表示本发明的结构示例的结构框图。

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是表示本发明的动作示例的流程图的一部分。

图9是表示本发明的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。

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。因此，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对电流指令值进行补正(补偿)，就可以在“返回到直线行驶状态”的行驶状态下，使转向盘积极地返回到中立点。

在本发明中，根据转向角以及车速来定义目标回正速度，使“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)来计算出”的目标速度值与目标回正速度相加，然后，通过使该加法结果与“与虚拟的转向系统特性相对应”的传递特性相乘，来计算出目标转向角速度。针对该目标转向角速度与实际转向角速度之间的偏差，实施P(比例)控制、I(积分)控制以及D(微分)控制中的至少一个控制。因为通过使用“通过根据将转向扭矩以及辅助扭矩(电流指令值)除以粘性系数而计算出的目标速度值来对目标回正速度进行补正来求得”的目标转向角速度，来进行反馈控制，所以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)来计算出辅助扭矩(转向轴扭矩)，并且，基于目标转向角速度与转向角速度之间的偏差，来赋予转向盘回正控制电流。在本发明中，通过在“基于辅助扭矩(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)，使得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(10Hz～)或者等于或大于“基于转向输入的车辆运动特性”的频率(10Hz～)，从而可以削减起因于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，这样就提供了更加平稳的转向盘回正性能。

本发明的简单的虚拟车辆模型为这样一种模型，即，该模型通过将“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在“基于转向角θ以及车速V来求得”的目标回正速度ωt(-ωt)、转向扭矩Td以及辅助扭矩Ta的合计，从而计算出目标转向角速度ω₀。

因为通过使用虚拟车辆模型，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车辆特性。还有，因为在虚拟车辆模型中，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就变成下述式1。

式1

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

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+T_d+T_a＝sJω₀+Cω₀

式5

SAT+T_d+T_a＝(sJ+C)ω₀

因此，基于上述式5，目标转向角速度ω₀就变成下述式6。

式6

如果整理上述式6的话，便可得到下述式7。

式7

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

上述式8为“基于虚拟车辆模型来求出”的传递特性。

式9

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V，所以采用“能够根据车速V以及转向角θ来设定回正转向角速度”的结构。因为通过扭矩传感器就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Kt就能够计算出辅助扭矩Ta，所以通过将转向扭矩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，然后，通过对这些值进行合计，就能够获得目标转向角速度ω₀。

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10Hz左右，所以将滤波器特性设定成具有“在10Hz，从增益0dB开始，降低3dB或更多”的衰减特性。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图3示出了本发明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，还有，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。另外，车速V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。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中与增益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的合计值”。该合计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(10Hz～)或者等于或大于“基于转向输入的车辆运动特性”的频率(10Hz～)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V来运算出的目标回正速度ωt在反转单元121中其符号被反转(-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。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以及转向系统特性单元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6来决定传递函数，然后，通过乘法运算来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。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之间的偏差SG1，还有，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。

来自“用于使转向扭矩增益Th以及车速增益KP与偏差SG1相乘”的乘法单元132的转向盘回正控制增益SG2(比例控制值)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，然后，再经过积分增益单元141后被输入到限制器142中。“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中使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。

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。还有，粘性系数输出单元133、第1转向系统特性单元(150)以及第2转向系统特性(160)构成了转向系统特性单元。另外，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T1的时候，输出一定值增益Th1；当转向扭矩Td超过T1的时候，则逐渐减少；当转向扭矩Td等于或大于T2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的(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V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的(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V变为高速(随着车速V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。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V小于或等于车速V1的时候，增益KP为小的增益KP1而且为一定值；当车速V大于车速V1的时候，增益KP逐渐增加；当车速V等于或大于车速V2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，“根据车速V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V小于或等于车速V3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V大于车速V3并且小于车速V4(＞车速V3)的时候，粘性系数C逐渐增加；当车速V等于或大于车速V4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。

在这样的结构中，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V、转向角θ和转向角速度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通过使电流指令值Iref与增益Kt相乘，来计算出辅助扭矩Ta(步骤S3)。在加法单元102中使辅助扭矩Ta与转向扭矩Td相加，将“在加法单元102中辅助扭矩Ta与转向扭矩Td相加后得到的”合计值输入到第1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V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中以便进行加法运算。车速增益单元130输出“与车速V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V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中(步骤S14)，与传递特性1/C相乘后，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器处理(步骤S16)。

“在LPF151中经滤波器处理后得到的”目标速度值ω₂在加法单元101中与目标回正速度“-ωt”相加，相加后得到的目标速度值ω₃被输入到转向系统特性单元160中(步骤S30)。来自转向系统特性单元160的目标转向角速度ω₀被加法输入到减法单元103中，还有，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与实际转向角速度ω之间的偏差SG1(步骤S31)。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，积分增益单元141对“经积分处理后获得的”积分结果进行比例处理(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通过使用转向扭矩增益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)。

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、增加转动的转向状态/减少转动的转向状态/保持转向盘不动状态(保舵状态)，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。

还有，如图10所示那样，只要本发明所使用的LPF151的频率特性在10Hz时具有等于或大于3dB的衰减的话，就可以了。另外，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”。

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

35 PI控制单元

36 PWM控制单元

37 逆变器

50 CAN

100 转向盘回正控制单元

110 转向扭矩增益单元

111 增益单元

120 目标回正速度运算单元

121 反转单元

130 车速增益单元

133 粘度系数输出单元

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))

Claims (4)

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：

具备转向盘回正控制单元，

所述转向盘回正控制单元根据所述转向扭矩、所述电流指令值、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，基于转向角速度与所述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，在所述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基于所述转向输入的车辆运动特性的频率成分”的滤波器，

所述电动助力转向装置根据所述转向盘回正控制电流来对所述电流指令值进行补正后，驱动所述电动机。

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、所述滤波器、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“所述转向扭矩与辅助扭矩相加后得到的”加法值和所述粘度系数C，来求得第1目标速度值，还有，所述辅助扭矩是通过所述电流指令值与增益相乘来求得的，

所述滤波器对所述第1目标速度值进行滤波器处理，

所述第2转向系统特性单元输入“根据来自所述滤波器的第2目标速度值来对所述目标回正速度进行补正后获得的”第3目标速度值，基于所述粘度系数C以及所述转向系统的惯性力矩J来求得所述目标转向角速度，

所述转向盘回正控制增益计算单元通过使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转向角速度之间的偏差”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控制运算、积分控制运算以及微分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。

3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述滤波器为低通滤波器(LPF)，并且，滤波器特性在10Hz时具有等于或大于3dB的衰减。

4.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述滤波器为低通滤波器(LPF)，并且，滤波器特性在10Hz时具有等于或大于3dB的衰减。

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