CN112124423A - 转向角计算装置和包括转向角计算装置的电机控制装置 - Google Patents

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CN112124423A CN202010573586.6A CN202010573586A CN112124423A CN 112124423 A CN112124423 A CN 112124423A CN 202010573586 A CN202010573586 A CN 202010573586A CN 112124423 A CN112124423 A CN 112124423A
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Abstract

本发明涉及转向角计算装置和包括转向角计算装置的电机控制装置。该转向角计算装置包括电子控制单元，该电子控制单元被配置成基于车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息中至少之一以及由驾驶员引起的扭矩来计算转向角。

Description

转向角计算装置和包括转向角计算装置的电机控制装置
技术领域
本发明涉及转向角计算装置和包括该转向角计算装置的电机控制装置。
背景技术
日本未审查专利申请公开第2006-175940号(JP 2006-175940 A)公开了一种电动助力转向系统，该电动助力转向系统包括下游侧参考模型(转向机构侧参考模型)，该下游侧参考模型用于基于由扭矩传感器检测到的转向扭矩来限定转向轮的目标转向的角(目标转向角)。在该下游侧参考模型中，目标转向角是基于转向构件(转向盘和转向轴)的惯性矩、与例如齿条轴相对于壳体的摩擦对应的粘度系数、被视为弹簧的转向构件的弹簧常数、以及转向扭矩来计算的。
发明内容
本发明提供了一种能够考虑到车辆状况、周围环境和驾驶员的状况中至少之一以及由驾驶员引起的扭矩来计算用于转向控制的转向角的转向角计算装置，并且提供了一种使用该转向角计算装置的电机控制装置。
本发明的第一方面涉及一种转向角计算装置，该转向角计算装置包括：电子控制单元，其被配置成基于车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息中至少之一以及由驾驶员引起的扭矩来计算转向角。在该配置中，可以考虑到车辆状况、周围环境和驾驶员的状况中至少之一以及由驾驶员引起的扭矩来计算用于转向控制的转向角。
在上面所描述的方面中，电子控制单元可以被配置成基于运动方程来计算转向角；运动方程可以是用于利用由驾驶员引起的扭矩和道路负载扭矩来计算转向角的运动方程；以及道路负载扭矩可以基于车辆信息、道路信息和驾驶员信息中至少之一来设置。
在上面所描述的方面中，运动方程可以包括用于生成道路负载扭矩的弹簧分量和粘度分量；弹簧分量可以通过基于车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息中至少之一校正基本弹簧分量来设置；以及粘度分量可以通过基于车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息中至少之一校正基本粘度分量来设置。
在上面所描述的方面中，基本弹簧分量可以具有由预定弹簧常数相对于转向角限定的线性特征；以及基本粘度分量可以具有由预定粘度系数相对于转向速度限定的线性特征。在上面所描述的方面中，电子控制单元可以被配置成通过基于车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息中至少之一校正根据由驾驶员引起的扭矩而设置的基本转向角来设置转向角。
本发明的第二方面涉及一种电机控制装置，该电机控制装置被配置成控制用于转向角控制的电机的驱动。该电机控制装置包括根据本发明的第一方面的转向角计算装置。电子控制单元还被配置成：生成手动转向指令值，通过将手动转向指令值与自动转向角指令值相加来计算积分角度指令值，以及基于该积分角度指令值对电机执行角度控制。电子控制单元被配置成生成该转向角作为手动转向指令值。
本发明的第三方面涉及一种电机控制装置，该电机控制装置包括：扭矩检测器，其被配置成检测转向扭矩；转向角检测器，其被配置成检测实际转向角；以及根据本发明的第一方面的转向角计算装置。电子控制单元还被配置成：设置自动转向控制量，利用转向扭矩设置辅助控制量，通过将自动转向控制量与辅助控制量相加来计算积分控制量，以及基于积分控制量对电机执行用于转向角控制的扭矩控制。电子控制单元被配置成：计算包括在实际转向角中的实际手动转向角，该实际手动转向角基于手动转向和辅助控制；通过从实际转向角中减去实际手动转向角来计算实际自动转向角，以及利用自动转向角指令值和实际自动转向角设置自动转向控制量。电子控制单元被配置成生成该转向角作为实际手动转向角。
附图说明
下面参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示出根据本发明的第一实施方式的电动助力转向系统的配置的示意图；
图2是用于示出电机控制ECU的电气配置的框图；
图3是示出角度控制器的配置的框图；
图4是示出手动转向指令值生成器的配置的框图；
图5是示出辅助扭矩指令值Tac相对于转向扭矩Ttb的设置示例的图；
图6是示出指令值设置单元中使用的参考EPS模型的示例的示意图；
图7是示出基本弹簧分量Tbase,k相对于下柱旋转角θc的设置示例的图；
图8A是示出基于车辆速度V的弹簧分量校正增益Gk,v的设置示例的图；
图8B是示出基于横摆率yr的弹簧分量校正增益Gk,yr和基于横向加速度la的弹簧分量校正增益Gk,la的设置示例的图；
图8C是示出基于危险水平e的弹簧分量校正增益Gk,e的设置示例的图；
图8D是示出基于唤醒水平d的弹簧分量校正增益Gk,d的设置示例的图；
图9是示出基本粘度分量Tbase,c相对于下柱旋转速度dθc/dt的设置示例的图；
图10A是示出基于车辆速度V的粘度分量校正增益Gc,v的设置示例的图；
图10B是示出基于横摆率yr的粘度分量校正增益Gc,yr和基于横向加速度la的粘度分量校正增益Gc,la的设置示例的图；
图10C是示出基于危险水平e的粘度分量校正增益Gc,e的设置示例的图；
图10D是示出基于唤醒水平d的粘度分量校正增益Gc,d的设置示例的图；
图11是示出基本弹簧分量Tbase,k相对于下柱旋转角θc的另外的设置示例的图；
图12是示出基本粘度分量Tbase,c相对于下柱旋转速度dθc/dt的另外的设置示例的图；
图13A是示出基于车辆速度V的弹簧常数kv的设置示例的图；
图13B是示出基于横摆率yr的弹簧常数kyr和基于横向加速度1a的弹簧常数kla的设置示例的图；
图13C是示出基于危险水平e的弹簧常数ke的设置示例的图；
图13D是示出基于唤醒水平d的弹簧常数kd的设置示例的图；
图14A是示出基于车辆速度V的粘度系数cv的设置示例的图；
图14B是示出基于横摆率yr的粘度系数cyr和基于横向加速度1a的粘度系数cla的设置示例的图；
图14C是示出基于危险水平e的粘度系数ce的设置示例的图；
图14D是示出基于唤醒水平d的粘度系数cd的设置示例的图；
图15是示出基本手动转向指令值θmdac,base相对于输入扭矩Tin的设置示例的图；
图16A是示出基于车辆速度V的校正增益Gv的设置示例的图；
图16B是示出基于横摆率yr的校正增益Gyr和基于横向加速度1a的校正增益Gla的设置示例的图；
图16C是示出基于危险水平e的校正增益Ge的设置示例的图；
图16D是示出基于唤醒水平d的校正增益Gd的设置示例的图；以及
图17是用于示出根据第二实施方式的电机控制ECU的电气配置的框图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细描述。图1是示出根据本发明的第一实施方式的电动助力转向系统的配置的示意图。电动助力转向系统1包括转向盘2、转向操作机构4和转向辅助机构5。转向盘2是用于使车辆转向的转向构件。转向操作机构4使转向轮3根据转向盘2的旋转而转动。转向辅助机构5对驾驶员的转向操作进行辅助。转向盘2和转向操作机构4经由转向轴6和中间轴7机械地联接在一起。
转向轴6包括输入轴8和输出轴9。输入轴8联接至转向盘2。输出轴9联接至中间轴7。输入轴8和输出轴9经由扭杆10联接在一起，从而可相对于彼此旋转。扭矩传感器12设置在扭杆10附近。扭矩传感器12基于输入轴8与输出轴9之间的相对旋转位移量来检测施加至转向盘2的转向扭矩(扭杆扭矩)Ttb。在该实施方式中，由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb例如取正值作为向左转向的扭矩，而取负值作为向右转向的扭矩。随着转向扭矩Ttb的绝对值增加，转向扭矩Ttb的大小增加。
转向操作机构4是包括小齿轮轴13和用作转向操作轴(换言之，转动轴)的齿条轴14的齿条与小齿轮机构。转向轮3分别经由拉杆15和转向节臂(未示出)联接至齿条轴14的端部。小齿轮轴13联接至中间轴7。小齿轮轴13根据转向盘2的转向操作而旋转。小齿轮16联接至小齿轮轴13的远端。
齿条轴14沿车辆的横向方向线性延伸。沿齿条轴14的轴向方向在齿条轴14的中间部分形成有齿条17。齿条17与小齿轮16啮合。小齿轮16和齿条17将小齿轮轴13的旋转转换为齿条轴14的轴向运动。通过齿条轴14的轴向运动，可以使转向轮3转动。
当转向盘2被转向(旋转)时，旋转经由转向轴6和中间轴7被传递至小齿轮轴13。小齿轮16和齿条17将小齿轮轴13的旋转转换为齿条轴14的轴向运动。因此，转向轮3被转动。转向辅助机构5包括电机18和减速器19。电机18生成转向辅助力(辅助扭矩)。减速器19放大从电机18输出的扭矩，并且将该扭矩传递至转向操作机构4。减速器19由蜗轮机构构成，该蜗轮机构包括蜗轮20和与该蜗轮20啮合的蜗杆21。减速器19被容纳在作为传动机构壳体的齿轮壳体中。
减速器19的减速比(齿轮比)可以在下文中由“N”表示。减速比N被定义为蜗轮角θwg与蜗杆角θww的比θwg/θww。蜗轮角θwg是蜗轮20的旋转角。蜗杆角θww是蜗杆21的旋转角。蜗轮20由电机18驱动而旋转。蜗杆21联接至输出轴9，从而可与输出轴9一起旋转。
当蜗轮20由电机18驱动而旋转时，蜗杆21被驱动而旋转。因此，电机扭矩被施加至转向轴6，并且转向轴6(输出轴9)旋转。转向轴6的旋转经由中间轴7传递至小齿轮轴13。小齿轮轴13的旋转被转换为齿条轴14的轴向运动。因此，转向轮3被转动。也就是说，当蜗轮20由电机18驱动而旋转时，可以通过电机18辅助转向并且可以使转向轮3转动。电机18设置有旋转角传感器22，该旋转角传感器22被配置成检测电机18的转子的旋转角。
施加至输出轴9的扭矩包括由电机18生成的电机扭矩和除电机扭矩以外的干扰扭矩。除电机扭矩以外的干扰扭矩Tlc包括转向扭矩Ttb、道路负载扭矩(道路反作用扭矩)Tr1和摩擦扭矩Tf。转向扭矩Ttb由于由驾驶员施加至转向盘2的力、由转向惯性产生的力等而从转向盘2施加至输出轴9。
由于轮胎中产生的自对准扭矩、悬架或轮胎/车轮对准产生的力、齿条与小齿轮机构的摩擦力等，道路负载扭矩Trl从转向轮3经由齿条轴14施加至输出轴9。摩擦扭矩Tf被施加至输出轴9。摩擦扭矩Tf不包括在转向扭矩Ttb中并且不包括在道路负载扭矩Trl中。
车辆设置有车辆速度传感器23、横摆率传感器24、横向加速度传感器25和车载摄像装置26。车辆速度传感器23检测车辆速度V。横摆率传感器24检测车辆的横摆率yr(车辆的旋转速度)。横向加速度传感器25检测车辆的横向加速度la。车载摄像装置26拍摄驾驶员(即，捕获驾驶员的图像)。在该实施方式中，将横摆率yr和横向加速度la检测为例如当车辆向左转弯时为正值并且当车辆向右转弯时为负值。随着横摆率yr和横向加速度1a的绝对值增加，横摆率和横向加速度的大小增加。
在车辆上安装有电荷耦合器件(CCD)摄像装置27、全球定位系统(GPS)28、雷达29和地图信息存储器30。CCD摄像装置27沿车辆的行驶方向拍摄车辆前方的道路(即，捕获车辆前方的道路的图像)。GPS 28检测驾驶员的车辆(即，本车辆)的位置。雷达29检测道路形状和障碍物。地图信息存储器30存储地图信息。车辆速度传感器23、横摆率传感器24、横向加速度传感器25、车载摄像装置26、CCD摄像装置27、GPS 28、雷达29和地图信息存储器30连接至较高水平电子控制单元(ECU)201，该较高水平电子控制单元(ECU)201被配置成执行驾驶辅助控制和自动驾驶控制。例如，较高水平ECU 201基于通过CCD摄像装置27、GPS 28和雷达29获得的信息并且基于地图信息来执行周围环境识别、驾驶员的车辆位置的估计和路线规划，并且执行转向和对驱动致动器的目标控制值的确定，并且设置用于自动转向的自动转向角指令值θadac。
在该实施方式中，自动转向控制例如是用于使车辆沿目标轨道行驶的控制。自动转向角指令值θadac是用于使车辆沿目标轨道(即目标路线)自动行驶的转向角的目标值。用于设置自动转向角指令值θadac的过程是已知的，并且因此本文省略了详细描述。较高水平ECU 201基于周围环境识别的结果(例如，对周围的行人、车辆和道路状况的识别的结果)来确定周围环境的危险水平e。在该实施方式中，周围环境的危险水平e取0或更大且1或更小的值(即0至1的范围内的值)。随着周围环境的危险水平增加，“e”的值增加。例如，当在行进方向上存在障碍物时，危险水平e增加。
较高水平ECU 201基于由车载摄像装置26拍摄的驾驶员的图像来确定驾驶员的唤醒水平d。在该实施方式中，唤醒水平d取0或更大且1或更小的值(即0至1的范围内的值)。当驾驶员在睡觉时，唤醒水平d为0。当驾驶员完全苏醒时，唤醒水平d为1。较高水平ECU 201可以通过不同的方法来确定驾驶员的唤醒水平d。
由较高水平ECU 201设置的自动转向角指令值θadac和由较高水平ECU 201确定的周围环境的危险水平e和驾驶员唤醒水平d经由车载网络被提供至电机控制ECU 202。由车辆速度传感器23检测到的车辆速度V、由横摆率传感器24检测到的横摆率yr以及由横向加速度传感器25检测到的横向加速度1a经由较高水平ECU 201和车载网络被输入至电机控制ECU 202。
由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb和从旋转角传感器22输出的信号被输入至电机控制ECU 202。电机控制ECU 202基于由较高水平ECU 201提供的输入信号和信息来控制电机18。图2是用于示出电机控制ECU 202的电气配置的框图。
电机控制电子控制单元(ECU)202包括微型计算机40、驱动电路(逆变器电路)31和电流检测电路32。驱动电路31由微型计算机40控制，并且将电力供应至电机18。电流检测电路32检测流过电机18的电流(在下文中被称为“电机电流I”)。微型计算机40包括中央处理单元(CPU)换言之处理器以及存储器(例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器)。微型计算机40通过执行预定程序而用作多个功能处理单元。功能处理单元包括手动转向指令值生成器41、积分角度指令值计算器42和角度控制器(控制器)43。
手动转向指令值生成器41设置作为用于手动转向的目标转向角的手动转向指令值θmdac。稍后对手动转向指令值生成器41的配置和操作的细节进行描述。积分角度指令值计算器42通过将手动转向指令值θmdac与由较高水平ECU 201设置的自动转向角指令值θadac相加来计算积分角度指令值θacmd。
角度控制器43基于积分角度指令值θacmd对电机18进行角度控制。更具体地，角度控制器43控制驱动电路31的驱动，使得转向角θ(输出轴9的旋转角θ)更接近(即，靠近)积分角度指令值θacmd。图3是示出角度控制器43的配置的示例的框图。角度控制器43包括角度偏差计算器51、比例微分(PD)控制器52、电流指令值计算器53、电流偏差计算器54、比例积分(PI)控制器55、脉冲宽度调制(PWM)控制器56、旋转角计算器57和减速比除法器58。
旋转角计算器57基于从旋转角传感器22输出的信号来计算电机18的转子旋转角θm。减速比除法器58通过将由旋转角计算器57计算出的转子旋转角θm除以减速比N而将转子旋转角θm转换为输出轴9的旋转角θ(实际转向角)。角度偏差计算器51计算积分角度指令值θacmd与实际转向角θ之间的偏差Δθ(＝θacmd-θ)。PD控制器52通过对由角度偏差计算器51计算出的角度偏差Δθ执行比例微分计算(PD计算)来计算用于电机18的扭矩指令值Tm。
电流指令值计算器53通过将由PD控制器52计算出的扭矩指令值Tm除以电机18的扭矩常数Kt来计算电机电流指令值Icmd。电流偏差计算器54计算由电流指令值计算器53获得的电机电流指令值Icmd与由电流检测电路32检测到的电机电流I之间的偏差ΔI(＝Icmd-I)。
PI控制器55通过对由电流偏差计算器54计算出的电流偏差ΔI执行比例积分计算(PI计算)来生成驱动指令值。使用该驱动指令值使得流过电机18的电机电流I与电机电流指令值Icmd相匹配。PWM控制器56以与驱动指令值对应的占空比生成PWM控制信号，并且将PWM控制信号提供至驱动电路31。因此，与驱动指令值对应的电力被供应至电机18。
接下来，对手动转向指令值生成器41的配置和操作进行详细描述。图4是示出手动转向指令值生成器41的配置的框图。手动转向指令值生成器41包括辅助扭矩指令值设置单元61和指令值设置单元62。指令值设置单元62是本发明的“转向角计算器”的示例。指令值设置单元62也是本发明的“手动转向指令值生成器”的示例。
辅助扭矩指令值设置单元61设置作为手动操作所需的辅助扭矩的目标值的辅助扭矩指令值Tac。辅助扭矩指令值设置单元61基于由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb来设置辅助扭矩指令值Tac。图5示出了辅助扭矩指令值Tac相对于转向扭矩Ttb的设置示例。
当电机18生成用于向左转向的转向辅助力时，辅助扭矩指令值Tac取正值，而当电机18生成用于向右转向的转向辅助力时，辅助扭矩指令值Tac取负值。当转向扭矩Ttb为正值时，辅助扭矩指令值Tac取正值，而当转向扭矩Ttb为负值时，辅助扭矩指令值Tac取负值。设置辅助扭矩指令值Tac，使得其绝对值随着转向扭矩Ttb的绝对值增加而增加。
辅助扭矩指令值设置单元61可以通过将转向扭矩Ttb乘以预设常数来计算辅助扭矩指令值Tac。当驾驶员操作转向盘2时，指令值设置单元62基于由驾驶员引起的扭矩Tin将与转向盘2的操作对应的转向角(即输出轴9的旋转角θ)基本上设置为手动转向指令值θmdac。由驾驶员引起的扭矩Tin在下文中被称为“输入扭矩Tin”。在该实施方式中，输入扭矩Tin是由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb与由辅助扭矩指令值设置单元61设置的辅助扭矩指令值Tac的和(Ttb+Tac)。
指令值设置单元62考虑到车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息中至少之一来设置适合于车辆状况、周围环境和驾驶员的状况中至少之一的手动转向指令值θmdac。车辆信息的示例包括车辆速度、横摆率和横向加速度。在该实施方式中，将从较高水平ECU 201提供的车辆速度V、横摆率yr和横向加速度la用作车辆信息。
周围环境信息的示例包括周围行人的状况、周围车辆的状况以及周围道路(道路表面)的状况。在该实施方式中，将从较高水平ECU 201提供的周围环境的危险水平e用作周围环境信息。驾驶员的状况的示例包括驾驶员的唤醒水平和驾驶员的驾驶准备状态。在该实施方式中，将从较高水平ECU 201提供的驾驶员的唤醒水平d用作驾驶员的状况。
例如，提供第一方法、第二方法和第三方法作为用于通过指令值设置单元62来设置手动转向指令值θmdac的方法。下面对这些方法进行描述。在第一方法中，指令值设置单元62使用图6所示出的参考电动助力转向(EPS)模型来设置手动转向指令值θmdac。
图6的参考EPS模型是包括下柱的单惯性模型。下柱对应于输出轴9和蜗杆21。在图6中，Jc表示下柱的惯性，θc表示下柱的旋转角以及dθc/dt表示下柱的旋转速度。转向扭矩Ttb、扭矩N·Tm和道路负载扭矩(假想的反作用扭矩)Tr1被施加至下柱。扭矩N·Tm从电机18作用在输出轴9上(在下文中被称为“输出轴转换电机扭矩”)。在参考EPS模型中，输入扭矩Tin是转向扭矩Ttb和输出轴转换电机扭矩N·Tm的和(Ttb+N·Tm)。
参考EPS模型的运动方程由表达式(1)表示。
Jc·d2θc/dt2＝Tin+Trl (1)
道路负载扭矩Trl由表达式(2)使用弹簧分量Trl,k和粘度分量Trl,c表示。
Trl＝-Trl,k-Trl,c (2)
因此，表达式(1)中的运动方程可以由表达式(3)表示。
Jc·d2θc/dt2＝Tin-Trl,k-Trl,c (3)
弹簧分量Trl,k如表达式(4)表示的通过利用弹簧分量校正增益Gk校正基本弹簧分量Tbase,k来设置。
Trl,k＝Tbase,k×Gk (4)
例如，基本弹簧分量Tbase,k由表达式(5)表示，前提是kbase为预设弹簧常数。
Tbase,k＝kbase·θc (5)
在这种情况下，下柱旋转角θc和基本弹簧分量Tbase,k具有如图7所示出的线性关系。例如，弹簧分量校正增益Gk由表达式(6)表示。
Gk＝Gk,v·Gk,yr·Gk,la·Gk,e·Gk,d (6)
符号Gk,v表示基于车辆速度V的弹簧分量校正增益。符号Gk,yr表示基于横摆率yr的弹簧分量校正增益。符号Gk,la表示基于横向加速度1a的弹簧分量校正增益。符号Gk,e表示基于危险水平e的弹簧分量校正增益。符号Gk,d表示基于唤醒水平d的弹簧分量校正增益。图8A是示出基于车辆速度V的弹簧分量校正增益Gk,v的设置示例的图。当车辆速度V为0时，校正增益Gk,v被设置为预定最大值max(＝Gk,v,max)。当车辆速度V为V1或-V1时，校正增益Gk,v被设置为预定最小值min(＝Gk,v,min)。在车辆速度V的绝对值等于或小于V1的范围内，校正增益Gk,v被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而减小。在车辆速度V的绝对值大于V1的范围内，校正增益Gk,v被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而增加。
在车辆速度V的绝对值等于或小于V1的低速下，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着车辆速度V的绝对值增加而减小。在车辆速度V的绝对值大于V1的中速或高速下，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着车辆速度V的绝对值增加而增加。
图8B是示出基于横摆率yr的弹簧分量校正增益Gk,yr和基于横向加速度1a的弹簧分量校正增益Gk,la的设置示例的图。当横摆率yr为0时，校正增益Gk,yr被设置为预定最小值min(＝Gk,yr,min)。校正增益Gk,yr被设置为随着横摆率yr的绝对值增加而增加。
基于横向加速度la的弹簧分量校正增益Gk,la的设置示例与基于横摆率yr的弹簧分量校正增益Gk,yr的设置示例类似，并且因此省略了基于横向加速度la的弹簧分量校正增益Gk,la的设置示例的描述。因此，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着横摆率yr或横向加速度la的绝对值增加而增加。图8C是示出基于危险水平e的弹簧分量校正增益Gk,e的设置示例的图。当危险水平e为0时，校正增益Gk,e被设置为1。当危险水平e为1时，校正增益Gk,e被设置为预定最大值max(＝Gk,e,max)。在危险水平e为0至1的范围内，校正增益Gk,e被设置为随着危险水平e增加而越大的值。因此，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着危险水平e增加而增加。
图8D是示出基于唤醒水平d的弹簧分量校正增益Gk,d的设置示例的图。当唤醒水平d为0时，校正增益Gk,d被设置为预定最大值max(＝Gk,d,max)。当唤醒水平d为1时，校正增益Gk,d被设置为1。在唤醒水平d为0至1的范围内，校正增益Gk,d被设置为随着唤醒水平d增加而越小的值。因此，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着唤醒水平d减小而增加。
如表达式(7)表示的，通过利用粘度分量校正增益Gc校正基本粘度分量Tbase,c来设置粘度分量Trl,c。
Trl,c＝Tbase,c×Gc (7)
基本粘度分量Tbase,c由表达式(8)表示，前提是cbase是预设粘度系数(换言之，预设粘度常数)。
Tbase,c＝cbase·dθc/dt (8)
在这种情况下，下柱旋转速度dθc/dt和基本粘度分量Tbase,c具有如图9所示出的线性关系。例如，粘度分量校正增益Gc由表达式(9)表示。
Gc＝Gc,v·Gc,yr·Gc,la·Gc,e·Gc,d (9)
符号Gc,v表示基于车辆速度V的粘度分量校正增益。符号Gc,yr表示基于横摆率yr的粘度分量校正增益。符号Gc,la表示基于横向加速度1a的粘度分量校正增益。符号Gc,e表示基于危险水平e的粘度分量校正增益。符号Gc,d表示基于唤醒水平d的粘度分量校正增益。图10A是示出基于车辆速度V的粘度分量校正增益Gc,v的设置示例的图。当车辆速度V为0时，校正增益Gc,v被设置为预定最大值max(＝Gc,v,max)。校正增益Gc,v被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而减小。因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着车辆速度V的绝对值增加而减小。
图10B是示出基于横摆率yr的粘度分量校正增益Gc,yr和基于横向加速度1a的粘度分量校正增益Gc,la的设置示例的图。当横摆率yr为0时，校正增益Gc,yr被设置为预定最小值min(＝Gc,yr,min)。校正增益Gc,yr被设置为随着横摆率yr的绝对值增加而增加。
基于横向加速度la的粘度分量校正增益Gc,la的设置示例与基于横摆率yr的粘度分量校正增益Gc,yr的设置示例类似，并且因此省略了基于横向加速度la的粘度分量校正增益Gc,la的设置示例的描述。因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着横摆率yr或横向加速度la的绝对值增加而增加。图10C是示出基于危险水平e的粘度分量校正增益Gc,e的设置示例的图。当危险水平e为0时，校正增益Gc,e被设置为1。当危险水平e为1时，校正增益Gc,e被设置为预定最大值max(＝Gc,e,max)。在危险水平e为0至1的范围内，校正增益Gc,e被设置为随着危险水平e增加而越大的值。因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着危险水平e增加而增加。
图10D是示出基于唤醒水平d的粘度分量校正增益Gc,d的设置示例的图。当唤醒水平d为0时，校正增益Gc,d被设置为预定最大值max(＝Gc,d,max)。当唤醒水平d为1时，校正增益Gc,d被设置为1。在唤醒水平d为0至1的范围内，校正增益Gc,d被设置为随着唤醒水平d增加而越小的值。因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着唤醒水平d减小而增加。
基于表达式(4)至(9)，表达式(3)中的运动方程由表达式(10)表示。
Jc·d2θc/dt2＝(Ttb+N·Tm)-{(kbase·θc)·Gk,v·Gk,yr·Gk,la·Gk,e·Gk,d}-{(cbase·dθc/dt)·Gc,v·Gc,yr·Gc,la·Gc,e·Gc,d} (10)
指令值设置单元62通过将由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb代入表达式(10)中的Ttb，将由辅助扭矩指令值设置单元61设置的辅助扭矩指令值Tac代入表达式(10)中的N·Tm，并且对表达式(10)的微分方程进行求解，来计算下柱的旋转角θc。指令值设置单元62将所获得的下柱的旋转角θc设置为手动转向指令值θmdac。
在第一方法中，如图7所示出的相对于柱旋转角θc线性变化的基本弹簧分量Tbase,k用作表达式(4)中的基本弹簧分量Tbase,k(参见表达式(5))。如图11所示出的相对于柱旋转角θc非线性变化的基本弹簧分量Tbase,k可以用作基本弹簧分量Tbase,k。在这种情况下，当弹簧常数由柱旋转角θc的函数F(θc)表示时，基本弹簧分量Tbase,k由表达式(11)表示。
Tbase,k＝F(θc)·θc (11)
在这种情况下，用F(θc)替换表达式(10)中的kbase。关于这种情况下的基本弹簧分量Tbase,k(＝F(θc)·θc)，与柱旋转角θc的先前值θc(n-1)对应的基本弹簧分量Tbase,k可以用作当前基本弹簧分量Tbase,k。
在第一方法中，如图9所示出的相对于柱旋转速度dθc/dt线性变化的基本粘度分量Tbase,c用作表达式(7)中的基本粘度分量Tbase,c(参见表达式(8))。如图12所示出的相对于柱旋转速度dθc/dt非线性变化的基本粘度分量Tbase,c可以用作基本粘度分量Tbase,c。在这种情况下，当粘度系数由柱旋转速度dθc/dt的函数F(dθc/dt)表示时，基本粘度分量Tbase,c由表达式(12)表示。
Tbase,c＝F(dθc/dt)·dθc/dt (12)
在这种情况下，用F(dθc/dt)替换表达式(10)中的cbase。关于这种情况下的基本粘度分量Tbase,c(＝F(dθc/dt)·dθc/dt)，与柱旋转速度dθc/dt的先前值dθc/dt(n-1)对应的基本粘度分量Tbase,c可以用作当前基本粘度分量Tbase,c。
在第一方法中，基于五种校正增益Gk,v、Gk,yr、Gk,la、Gk,e和Gk,d来设置弹簧分量校正增益Gk。可以基于从五种校正增益中选择的任一种校正增益或者从五种校正增益中选择的两种或更多种校正增益的任意组合来设置弹簧分量校正增益Gk。例如，可以基于表达式(13)或(14)来设置弹簧分量校正增益Gk。
Gk＝Gk,v·Gk,yr·Gk,e (13)
Gk＝Gk,v·Gk,la·Gk,d (14)
基于五种校正增益Gc,v、Gc,yr、Gc,la、Gc,e和Gc,d来设置粘度分量校正增益Gc。可以基于从五种校正增益中选择的任一种校正增益或者从五种校正增益中选择的两种或更多种校正增益的任意组合来设置粘度分量校正增益Gc。
例如，可以基于表达式(15)或(16)来设置粘度分量校正增益Gc。
Gc＝Gc,v·Gc,yr·Gc,e (15)
Gc＝Gc,v·Gc,la·Gc,d (16)
同样在第二方法中，指令值设置单元62使用图6所示出的参考EPS模型来设置手动转向指令值θmdac。同样在第二方法中，参考EPS模型的运动方程由表达式(3)表示。
在第二方法中，如表达式(17)表示的，通过利用弹簧分量校正扭矩Tk校正基本弹簧分量Tbase,k来设置表达式(3)的右侧上的弹簧分量Trl,k。如表达式(18)表示的，通过利用粘度分量校正扭矩Tc校正基本粘度分量Tbase,c来设置表达式(3)的右侧上的粘度分量Trl,c。
Trl,k＝Tbase,k+Tk (17)
Trl,c＝Tbase,c+Tc (18)
基本弹簧分量Tbase,k和基本粘度分量Tbase,c分别由表达式(5)和表达式(8)表示。例如，表达式(17)中的弹簧分量校正扭矩Tk由表达式(19)表示。例如，表达式(18)中的粘度分量校正扭矩Tc由表达式(20)表示。
Tk＝kv·θc+kyr·θc+kla·θc+ke·θc+kd·θc (19)
Tc＝cv·dθc/dt+cyr·dθc/dt+cla·dθc/dt+ce·dθc/dt+cd·dθc/dt (20)
在表达式(19)中，kv表示基于车辆速度V的弹簧常数，kyr表示基于横摆率yr的弹簧常数，kla表示基于横向加速度la的弹簧常数，ke表示基于危险水平e的弹簧常数，以及kd表示基于唤醒水平d的弹簧常数。在表达式(20)中，cv表示基于车辆速度V的粘度系数，cyr表示基于横摆率yr的粘度系数，cla表示基于横向加速度la的粘度系数，ce表示基于危险水平e的粘度系数，以及cd表示基于唤醒水平d的粘度系数。
图13A是示出基于车辆速度V的弹簧常数kv的设置示例的图。当车辆速度V为0时，弹簧常数kv被设置为预定最大值max(＝kv,max)。当车辆速度V为V2或-V2时，弹簧常数kv被设置为预定最小值min(＝kv,min)。在车辆速度V的绝对值等于或小于V2的范围内，弹簧常数kv被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而减小。在车辆速度V的绝对值大于V2的范围内，弹簧常数kv被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而增加。
在车辆速度V的绝对值等于或小于V2的低速下，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着车辆速度V的绝对值增加而减小。在车辆速度V的绝对值大于V2的中速或高速下，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着车辆速度V的绝对值增加而增加。
图13B是示出基于横摆率yr的弹簧常数kyr和基于横向加速度1a的弹簧常数kla的设置示例的图。当横摆率yr为0时，弹簧常数kyr被设置为0。弹簧常数kyr被设置为随着横摆率yr的绝对值增加而增加。基于横向加速度1a的弹簧常数kla的设置示例与基于横摆率yr的弹簧常数kyr的设置示例类似，并且因此省略了基于横向加速度1a的弹簧常数kla的设置示例的描述。
因此，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着横摆率yr或横向加速度la的绝对值增加而增加。图13C是示出基于危险水平e的弹簧常数ke的设置示例的图。当危险水平e为0时，弹簧常数ke被设置为0。当危险水平e为1时，弹簧常数ke被设置为预定最大值max(＝ke,max)。在危险水平e为0至1的范围内，弹簧常数ke被设置为随着危险水平e增加而越大的值。因此，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着危险水平e增加而增加。
图13D是示出基于唤醒水平d的弹簧常数kd的设置示例的图。当唤醒水平d为0时，弹簧常数kd被设置为预定最大值max(＝kd,max)。当唤醒水平d为1时，弹簧常数kd被设置为0。在唤醒水平d为0至1的范围内，弹簧常数kd被设置为随着唤醒水平d增加而越小的值。因此，可以校正基本弹簧分量Tbase,k，使得弹簧分量Trl,k随着唤醒水平d减小而增加。
图14A是示出基于车辆速度V的粘度系数cv的设置示例的图。当车辆速度V为0时，粘度系数cv被设置为预定最大值max(＝cv,max)。粘度系数cv被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而减小。因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着车辆速度V的绝对值增加而减小。
图14B是示出基于横摆率yr的粘度系数cyr和基于横向加速度1a的粘度系数cla的设置示例的图。当横摆率yr为0时，粘度系数cyr被设置为0。粘度系数cyr被设置为随着横摆率yr的绝对值增加而增加。基于横向加速度1a的粘度系数cla的设置示例与基于横摆率yr的粘度系数cyr的设置示例类似，并且因此省略了基于横向加速度1a的粘度系数cla的设置示例的描述。
因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着横摆率yr或横向加速度la的绝对值增加而增加。图14C是示出基于危险水平e的粘度系数ce的设置示例的图。当危险水平e为0时，粘度系数ce被设置为0。当危险水平e为1时，粘度系数ce被设置为预定最大值max(＝ce,max)。在危险水平e为0至1的范围内，粘度系数ce被设置为随着危险水平e增加而越大的值。因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着危险水平e增加而增加。
图14D是示出基于唤醒水平d的粘度系数cd的设置示例的图。当唤醒水平d为0时，粘度系数cd被设置为预定最大值max(＝cd,max)。当唤醒水平d为1时，粘度系数cd被设置为0。在唤醒水平d为0至1的范围内，粘度系数cd被设置为随着唤醒水平d增加而越小的值。因此，可以校正基本粘度分量Tbase,c，使得粘度分量Trl,c随着唤醒水平d减小而增加。
基于表达式(5)、表达式(8)以及表达式(17)至表达式(20)，表达式(3)中的运动方程由表达式(21)表示。
Jc·d2θc/dt2＝(Ttb+N·Tm)-{(kbase+kv+kyr+kla+ke+kd)·θc)}-{(cbase+cv+cyr+cla+ce+cd)·dθc/dt} (21)
指令值设置单元62通过将由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb代入表达式(21)中的Ttb，将由辅助扭矩指令值设置单元61设置的辅助扭矩指令值Tac代入表达式(21)中的N·Tm，并且对表达式(21)的微分方程进行求解，来计算下柱的旋转角θc。指令值设置单元62将所获得的下柱的旋转角θc设置为手动转向指令值θmdac。
在第二方法中，如图7所示出的相对于柱旋转角θc线性变化的基本弹簧分量Tbase,k用作表达式(17)中的基本弹簧分量Tbase,k。如图11所示出的相对于柱旋转角θc非线性变化的基本弹簧分量Tbase,k可以被替代使用。在这种情况下，当弹簧常数由柱旋转角θc的函数F(θc)表示时，基本弹簧分量Tbase,k由表达式(11)表示。在这种情况下，用F(θc)替换表达式(21)中的kbase。
在第二方法中，如图9所示出的相对于柱旋转速度dθc/dt线性变化的基本粘度分量Tbase,c用作表达式(18)中的基本粘度分量Tbase,c。如图12所示出的相对于柱旋转速度dθc/dt非线性变化的基本粘度分量Tbase,c可以被替代使用。在这种情况下，当粘度系数由柱旋转速度dθc/dt的函数F(dθc/dt)表示时，基本粘度分量Tbase,c由表达式(12)表示。在这种情况下，用F(dθc/dt)替换表达式(21)中的cbase。
在第二方法中，基于五种校正扭矩kvθc、kyrθc、klaθc、keθc和kdθc来设置弹簧分量校正扭矩Tk。可以基于从五种校正扭矩中选择的任一种校正扭矩或者从五种校正扭矩中选择的两种或更多种校正扭矩的任意组合来设置弹簧分量校正扭矩Tk。例如，可以基于表达式(22)或表达式(23)来设置弹簧分量校正扭矩Tk。
Tk＝kv·θc+kyr·θc+ke·θc (22)
Tk＝kv·θc+kla·θc+kd·θc (23)
基于五种校正扭矩cv·dθc/dt、cyr·dθc/dt、cla·dθc/dt、ce·dθc/dt和cd·dθc/dt来设置粘度分量校正扭矩Tc。可以基于从五种校正扭矩中选择的任一种校正扭矩或者从五种校正扭矩中选择的两种或更多种校正扭矩的任意组合来设置粘度分量校正扭矩Tc。
例如，可以基于表达式(24)或表达式(25)来设置粘度分量校正扭矩Tc。
Tc＝cv·dθc/dt+cyr·dθc/dt+ce·dθc/dt (24)
Tc＝cv·dθc/dt+cla·dθc/dt+cd·dθc/dt (25)
在第三方法中，指令值设置单元62基于表达式(26)来设置手动转向指令值θmdac。
θmdac＝G·θmdac,base (26)
在表达式(26)中，θmdac,base表示根据输入扭矩Tin(＝Ttb+Tac)设置的基本手动转向指令值。图15示出基本手动转向指令值θmdac,base相对于输入扭矩Tin的设置示例。基本手动转向指令值θmdac,base在输入扭矩Tin为正值时取正值并且在输入扭矩Tin为负值时取负值。设置基本手动转向指令值θmdac,base，使得其绝对值随着输入扭矩Tin的绝对值增加而增加。基本手动转向指令值θmdac,base是基于预设地图或函数F(Tin)计算的。
在表达式(26)中，G表示用于校正基本手动转向指令值θmdac,base的校正增益，并且例如由表达式(27)表示。
G＝Gv·Gyr·Gla·Ge·Gd (27)
符号Gv表示基于车辆速度V的校正增益。符号Gyr表示基于横摆率yr的校正增益。符号Gla表示基于横向加速度1a的校正增益。符号Ge表示基于危险水平e的校正增益。符号Gd表示基于唤醒水平d的校正增益。图16A是示出基于车辆速度V的校正增益Gv的设置示例的图。当车辆速度V为0时，校正增益Gv被设置为预定最小值min(＝Gv,min)。当车辆速度V为V3或-V3时，校正增益Gv被设置为预定最大值max(＝Gv,max)。在车辆速度V的绝对值等于或小于V3的范围内，校正增益Gv被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而增加。在车辆速度V的绝对值大于V3的范围内，校正增益Gv被设置为随着车辆速度V的绝对值增加而减小。
在车辆速度V的绝对值等于或小于V3的低速下，可以校正基本手动转向指令值θmdac,base，使得手动转向指令值θmdac随着车辆速度V的绝对值增加而增加。在车辆速度V的绝对值大于V3的中速或高速下，可以校正基本手动转向指令值θmdac,base，使得手动转向指令值θmdac随着车辆速度的绝对值增加而减小。
图16B是示出基于横摆率yr的校正增益Gyr和基于横向加速度1a的校正增益Gla的设置示例的图。当横摆率yr为0时，校正增益Gyr被设置为预定最大值max(＝Gyr,max)。校正增益Gyr被设置为随着横摆率yr的绝对值增加而减小。基于横向加速度la的校正增益Gla的设置示例与基于横摆率yr的校正增益Gyr的设置示例类似，并且因此省略了基于横向加速度la的校正增益Gla的设置示例的描述。
因此，可以校正基本手动转向指令值θmdac,base，使得手动转向指令值θmdac随着偏转率yr或横向加速度la的绝对值增加而减小。图16C是示出基于危险水平e的校正增益Ge的设置示例的图。当危险水平e为0时，校正增益Ge被设置为预定最大值max(＝Ge,max)。当危险水平e为1时，校正增益Ge被设置为0。在危险水平e为0至1的范围内，校正增益Ge被设置为随着危险水平e增加而越小的值。因此，可以校正基本手动转向指令值θmdac,base，使得手动转向指令值θmdac随着危险水平e增加而减小。
图16D是示出基于唤醒水平d的校正增益Gd的设置示例的图。当唤醒水平d为0时，校正增益Gd被设置为0。当唤醒水平d为1时，校正增益Gd被设置为预定最大值max(＝Gd,max)。在唤醒水平d为0至1的范围内，校正增益Gd被设置为随着唤醒水平d增加而越大的值。因此，可以校正基本手动转向指令值θmdac,base，使得手动转向指令值θmdac随着唤醒水平d减小而减小。
在第三方法中，基于五种校正增益Gv、Gyr、Gla、Ge和Gd来设置校正增益G。可以基于从五种校正增益中选择的任一种校正增益或者从五种校正增益中选择的两种或更多种校正增益的任意组合来设置校正增益G。例如，可以基于表达式(28)或表达式(29)来计算校正增益G。
G＝Gv·Gyr·Ge (28)
G＝Gv·Gla·Gd (29)
在第一实施方式中，通过将手动转向指令值θmdac与自动转向角指令值θadac相加来计算积分角度指令值θacmd，并且基于积分角度指令值θacmd来控制电机18。因此，可以完成(即，实现)其中在主要执行自动转向控制的同时可以执行手动转向的协同控制，而无需切换手动转向控制与自动转向控制。此外，可以在手动转向控制与自动转向控制之间无缝地进行转换。因此，当驾驶员执行手动转向时，驾驶员不会感到不适。
在第一实施方式中，利用车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息以及由驾驶员引起的扭矩(输入扭矩Tin)来计算手动转向指令值θmdac。因此，可以计算适合于车辆状况、周围环境状况和驾驶员的状况以及输入扭矩Tin的手动转向指令值θmdac。因此，与单独基于输入扭矩Tin来计算手动转向指令值θmdac的情况相比，可以更安全地完成转向而不会引起不适。
接下来，对根据本发明的第二实施方式的电动助力转向系统进行描述。根据第二实施方式的电动助力转向系统的整体配置与图1所示出的根据第一实施方式的电动助力转向系统的整体配置类似。在第二实施方式中，电机控制ECU的配置与第一实施方式中的电机控制ECU的配置不同。
图17是用于示出根据第二实施方式的电机控制ECU 202的电气配置的框图。电机控制ECU 202包括微型计算机70、驱动电路(逆变器电路)31和电流检测电路32。驱动电路31由微型计算机70控制并且向电机18供应电力。电流检测电路32检测流过电机18的电流(在下文中被称为“电机电流I”)。
微型计算机70包括CPU和存储器(例如ROM、RAM和非易失性存储器)。微型计算机70通过执行预定程序而用作多个功能处理单元。功能处理单元包括辅助控制器71、自动转向控制器72、积分扭矩计算器(积分控制量计算器)73、扭矩控制器(控制器)74、实际转向角计算器75和实际自动转向角计算器76。
辅助控制器71设置作为手动转向所需的辅助扭矩的目标值的辅助扭矩指令值(辅助控制量)Tac。辅助控制器71基于由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb来设置辅助扭矩指令值Tac。该辅助扭矩指令值Tac相对于转向扭矩Ttb的设置示例与图5中的辅助扭矩指令值Tac相对于转向扭矩Ttb的设置示例类似，并且因此省略了该辅助扭矩指令值Tac相对于转向扭矩Ttb的设置示例的描述。
自动转向控制器72包括角度偏差计算器72A和PD控制器72B。角度偏差计算器72A计算从较高水平ECU 201提供的自动转向角指令值θadac与从实际自动转向角计算器76提供的实际自动转向角θad之间的偏差Δθ(＝θadac-θad)。PD控制器72B通过对角度偏差Δθ执行比例微分计算(PD计算)来设置自动转向所需的自动转向扭矩指令值(自动转向控制量)Tad。
积分扭矩计算器73通过将自动转向扭矩指令值Tad与辅助扭矩指令值Tac相加来计算积分扭矩指令值(积分控制量)Tm。扭矩控制器74通过扭矩(电流)反馈控制来驱动驱动电路31，使得电机18的电机扭矩更接近(即，靠近)积分扭矩指令值Tm。实际转向角计算器75基于从旋转角传感器22输出的信号来计算输出轴9的旋转角θ。具体地，实际转向角计算器75包括旋转角计算器75A和减速比除法器75B。旋转角计算器75A基于从旋转角传感器22输出的信号来计算电机18的转子旋转角θm。减速比除法器75B通过将由旋转角计算器75A计算出的转子旋转角θm除以减速器19的减速比N而将转子旋转角θm转换为输出轴9的旋转角θ(实际转向角)。
实际转向角θ包括基于转向扭矩Ttb和辅助扭矩指令值Tac的与手动转向有关的转向角(在下文中被称为“实际手动转向角θmd”)以及基于自动转向扭矩指令值Tad的与自动转向有关的转向角(在下文中被称为“实际自动转向角θad”)。实际自动转向角计算器76基于转向扭矩Ttb、辅助扭矩指令值Tac和实际转向角θ来计算实际自动转向角θad。具体地，实际自动转向角计算器76包括实际手动转向角计算器76A和减法器76B。
实际手动转向角计算器76A基于由驾驶员引起的扭矩Tin(输入扭矩)、车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息来计算实际手动转向角θmd。在该实施方式中，输入扭矩Tin是由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb与由辅助控制器71设置的辅助扭矩指令值Tac的和(Ttb+Tac)。
在该实施方式中，将从较高水平ECU 201提供的车辆速度V、横摆率yr和横向加速度1a用作车辆信息。在该实施方式中，将从较高水平ECU 201提供的周围环境的危险水平e用作周围环境信息。在该实施方式中，将从较高水平ECU 201提供的驾驶员的唤醒水平d用作驾驶员的状况。实际手动转向角计算器76A通过与用于第一实施方式中的由指令值设置单元62(参见图4)计算手动转向指令值θmdac的方法(第一方法、第二方法或第三方法)类似的方法来计算实际手动转向角θmd。换句话说，实际手动转向角计算器76A可以将第一实施方式中的由指令值设置单元62计算出的手动转向指令值θmdac计算为实际手动转向角θmd。
此时，用实际手动转向角θmd替换第一方法、第二方法和第三方法中使用的手动转向指令值θmdac。用基本实际手动转向角θmd,base替换第三方法中使用的基本手动转向指令值θmdac,base。实际手动转向角计算器76A是本发明的“转向角计算器”的示例。减法器76B通过从由实际转向角计算器75计算出的实际转向角θ中减去由实际手动转向角计算器76A计算出的实际手动转向角θmd来计算实际自动转向角θad。实际自动转向角θad被提供至自动转向控制器72。
在第二实施方式中，实际自动转向角计算器76计算包括在实际转向角θ中的实际自动转向角θad。实际自动转向角θad是基于自动转向控制的转向角。由于用于设置自动转向扭矩指令值Tad(自动转向控制量)的实际自动转向角θad不包括基于手动转向的转向角(即基于手动转向和辅助控制(与手动转向和辅助控制有关)的转向角)，因此即使在自动转向控制期间执行了手动转向，也要设置适当的自动转向控制量。因此，可以执行适当的自动转向控制。
基于通过将目标辅助扭矩指令值Tac与自动转向扭矩指令值Tad相加而计算出的积分扭矩指令值Tm来控制电机18。因此，在主要执行自动转向控制的同时可以执行(即，可以实现)根据手动转向的辅助控制。因此，可以同时执行自动转向控制和根据手动转向的辅助控制两者，并且可以在自动转向控制与辅助控制之间无缝地进行转换。
在第二实施方式中，利用车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息以及由驾驶员引起的扭矩(输入扭矩Tin)来计算实际手动转向角θmd。因此，可以计算适合于车辆状况、周围环境状况和驾驶员的状况以及输入扭矩Tin的实际手动转向角θmd。因此，与单独基于输入扭矩Tin来计算实际手动转向角θmd的情况相比，可以更安全地完成转向而不会引起不适。
尽管上面描述了本发明的第一实施方式和第二实施方式，但是本发明可以通过其他实施方式来实现。在第一实施方式和第二实施方式中，将由扭矩传感器12检测到的转向扭矩Ttb与由辅助扭矩指令值设置单元61(或辅助控制器71)设置的辅助扭矩指令值Tac的和(Ttb+Tac)用作输入扭矩Tin。转向扭矩Ttb或辅助扭矩指令值Tac可以单独用作输入扭矩Tin。
另外，可以在本发明的范围内进行各种设计变化。

Claims (7)

1.一种转向角计算装置，其特征在于，所述转向角计算装置包括：
电子控制单元，其被配置成基于车辆信息、周围环境信息和驾驶员信息中至少之一以及由驾驶员引起的扭矩来计算转向角。
2.根据权利要求1所述的转向角计算装置，其特征在于：
所述电子控制单元被配置成基于运动方程来计算所述转向角；
所述运动方程是用于利用由所述驾驶员引起的扭矩和道路负载扭矩来计算所述转向角的运动方程；以及
所述道路负载扭矩基于所述车辆信息、道路信息和所述驾驶员信息中至少之一来设置。
3.根据权利要求2所述的转向角计算装置，其特征在于：
所述运动方程包括用于生成所述道路负载扭矩的弹簧分量和粘度分量；
所述弹簧分量通过基于所述车辆信息、所述周围环境信息和所述驾驶员信息中至少之一校正基本弹簧分量来设置；以及
所述粘度分量通过基于所述车辆信息、所述周围环境信息和所述驾驶员信息中至少之一校正基本粘度分量来设置。
4.根据权利要求3所述的转向角计算装置，其特征在于：
所述基本弹簧分量具有由预定弹簧常数相对于所述转向角限定的线性特征；以及
所述基本粘度分量具有由预定粘度系数相对于转向速度限定的线性特征。
5.根据权利要求1所述的转向角计算装置，其特征在于，所述电子控制单元被配置成通过基于所述车辆信息、所述周围环境信息和所述驾驶员信息中至少之一校正根据由所述驾驶员引起的扭矩而设置的基本转向角来设置所述转向角。
6.一种电机控制装置，其被配置成控制用于转向角控制的电机的驱动，其特征在于，所述电机控制装置包括：
根据权利要求1至5中任一项所述的转向角计算装置，其中：所述电子控制单元还被配置成：
生成手动转向指令值，
通过将所述手动转向指令值与自动转向角指令值相加来计算积分角度指令值，以及
基于所述积分角度指令值对所述电机执行角度控制；并且
所述电子控制单元被配置成生成所述转向角作为所述手动转向指令值。
7.一种电机控制装置，其特征在于，所述电机控制装置包括：
扭矩检测器，其被配置成检测转向扭矩；
转向角检测器，其被配置成检测实际转向角；以及
根据权利要求1至5中任一项所述的转向角计算装置，其中：
所述电子控制单元还被配置成：
设置自动转向控制量，
利用所述转向扭矩设置辅助控制量，
通过将所述自动转向控制量与所述辅助控制量相加来计算积分控制量，以及
基于所述积分控制量对电机执行用于转向角控制的扭矩控；
所述电子控制单元被配置成：
计算包括在所述实际转向角中的实际手动转向角，所述实际手动转向角基于手动转向和辅助控制，
通过从所述实际转向角中减去所述实际手动转向角来计算实际自动转向角，以及
利用自动转向角指令值和所述实际自动转向角来设置所述自动转向控制量；并且
所述电子控制单元被配置成生成所述转向角作为所述实际手动转向角。
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