CN113710561B - 车辆转向装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆转向装置，包括：对车辆进行转向的转向机构(1)；使所述转向机构(1)旋转的电动机(2)；转向角传感器(4)，该转向角传感器(4)检测作为所述转向机构(1)的旋转角的转向角，输出相对于所述转向角具有迟滞的检测转向角；迟滞推测部(6)，该迟滞推测部(6)推测相当于所述转向角与所述检测转向角的差的迟滞推测值；以及控制部(7)，该控制部(7)以等于作为所述转向角的目标值的目标转向角与所述转向角的差的方式，基于所述目标转向角、所述检测转向角以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机(2)。

Description

车辆转向装置

技术领域

本申请涉及车辆转向装置。

背景技术

众所周知一种车辆转向装置，其通过控制电动机并根据车辆的目标路径来变更转向角。在这种车辆转向装置中，由于车辆的转向机构的变形等原因，作为转向轴的旋转角度的转向角和作为车辆的转轮的旋转角度的转轮角之间，有时会发生迟滞。

以往，存在一种车辆转向装置，其具备对转向角和转轮角之间的迟滞进行校正的要素角运算单元，在判断为转向角和转轮角之间产生了迟滞时，通过要素角运算单元将该迟滞提供给目标转向角，从而对上述迟滞进行校正(例如参照专利文献1)

此外，以往，存在一种电动助力转向装置，其使用将振幅小的分量过滤的小振幅过滤滤波器来从旋转速度信号等动态状态量中除去转向分量，从而高精度地仅提取作为振幅更小的分量的振动分量来降低振动分量(例如，参见专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016－135676号公报

专利文献2：WO2009/078074号

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1所公开的现有的车辆转向装置并没有考虑转向角传感器的输出所包含的迟滞。因此，相对于转向角，在从转向角传感器输出的检测转向角中存在迟滞的情况下，即使转向角发生变化，检测转向角在迟滞区间也不会发生变化。特别是，在折返转向时，即使转向角发生了变化，检测转向角在迟滞区间也不会发生变化的现象显著地发生，而在脱离迟滞区间的定时检测转向角发生突变，从而使转向产生不连续感。此外，由于转向角比预期的目标转向角大幅度移动了迟滞的量，车辆的行驶路径有可能大幅偏离目标路径。另外，专利文献2所公开的现有的电动助力转向装置具备降低电信号的振动分量的技术，但不具备校正检测转向角的偏差的技术。

本申请公开了一种用于解决现有装置中上述问题的技术，其目的在于提供一种能够降低车辆传感器输出中包含的迟滞的影响、实现准确且平滑的转向的车辆转向装置。

用于解决技术问题的技术手段

本申请所公开的车辆转向装置的特征在于，包括：

对车辆进行转向的转向机构；

使所述转向机构旋转的电动机；

转向角传感器，该转向角传感器检测作为所述转向机构的旋转角的转向角，输出相对于所述转向角具有迟滞的检测转向角；

迟滞推测部，迟滞推测部推测相当于所述转向角与所述检测转向角的差的迟滞推测值；以及

控制部，该控制部以等于作为所述转向角的目标值的目标转向角与所述转向角的差的方式，基于所述目标转向角、所述检测转向角以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机。

此外，本申请所公开的车辆转向装置的特征在于，包括：

对车辆进行转向的转向机构；

使所述转向机构旋转的电动机；

偏航率传感器，该偏航率传感器检测所述车辆的偏航率，输出相对于所述偏航率具有迟滞的检测偏航率；

迟滞推测部，该迟滞推测部推测相当于所述偏航率与所述检测偏航率的差的迟滞推测值；以及

控制部，该控制部以等于作为所述偏航率的目标值的目标偏航率与所述偏航率的差的方式，基于所述目标偏航率、所述检测偏航率以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机。

发明效果

根据本申请所公开的车辆转向装置，包括：对车辆进行转向的转向机构；使所述转向机构旋转的电动机；转向角传感器，该转向角传感器检测作为所述转向机构的旋转角的转向角，输出相对于所述转向角具有迟滞的检测转向角；迟滞推测部，该迟滞推测部推测相当于所述转向角与所述检测转向角的差的迟滞推测值；以及控制部，该控制部以等于作为所述转向角的目标值的目标转向角与所述转向角的差的方式，基于所述目标转向角、所述检测转向角以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机，因此，能降低车辆传感器的输出中包含的迟滞的影响，能实现准确且平滑的转向。

根据本申请所公开的车辆转向装置，包括：对车辆进行转向的转向机构；使所述转向机构旋转的电动机；偏航率传感器，该偏航率传感器检测所述车辆的偏航率，输出相对于所述偏航率具有迟滞的检测偏航率；迟滞推测部，该迟滞推测部推测相当于所述偏航率与所述检测偏航率的差的迟滞推测值；以及；以及控制部，该控制部以等于作为所述偏航率的目标值的目标偏航率与所述偏航率的差的方式，基于所述目标偏航率、所述检测偏航率以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机，因此，能降低车辆传感器的输出中包含的迟滞的影响，能实现准确且平滑的转向。

附图说明

图1是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置的整体结构图。

图2A是表示转向角传感器的检测转向角与实际转向角之间关系的特性图。

图2B是表示转向角传感器的检测转向角与实际转向角之间关系的特性图。

图2C是表示转向角传感器的检测转向角与实际转向角之间关系的特性图。

图3是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置的转向角控制器的结构图。

图4是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置的迟滞推测部的结构图。

图5是实施方式1、实施方式2、实施方式3及实施方式4的车辆转向装置中的振幅过滤滤波器的结构图。

图6是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置中的控制部的结构图。

图7是表示实施方式1及实施方式2所涉及的车辆转向装置中的利用迟滞推测值生成控制偏差的各种结构例的说明图。

图8是实施方式3和实施方式4所涉及的车辆转向装置的整体结构图。

图9是实施方式3和实施方式4所涉及的车辆转向装置中的偏航率控制器的结构图。

图10是实施方式3和实施方式4所涉及的车辆转向装置中的迟滞推测部的结构图。

图11是实施方式3和实施方式4所涉及的车辆转向装置中的控制部的结构图。

图12是表示实施方式3及实施方式4所涉及的车辆转向装置中的利用迟滞推测值生成控制偏差的各种结构例的说明图。

图13是表示实施方式1的转向角控制器和实施方式2的偏航率控制器的硬件结构的一例的框图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置的整体结构图。在图1中，车辆转向装置100具备将车辆转向的转向机构1、经由电动机减速齿轮3使转向机构1旋转的电动机2、检测作为转向机构1的旋转角的转向角并输出检测转向角S1的转向角传感器4、以及转向角控制器5。转向角控制器5具备输出相当于实际的转向角即实际转向角与检测转向角S1之间的偏差的后述的迟滞推测值H1的迟滞推测部6、以及基于从上位控制器8输出的目标转向角S0、检测转向角S1和迟滞推测值H1来生成电流指令值Ic的控制部7。从控制部7输出的电流指令值Ic被传递到控制电动机2的电动机控制装置(未图示)。电动机控制装置基于电流指令值Ic控制例如由半导体开关元件构成的逆变器装置，从而使电动机电流跟随电流指令值Ic。另外，包含逆变器装置的电动机控制装置也可以内置在控制部7中。

控制部7通过将基于目标转向角S0与检测转向角S1之间的偏差而生成的电流指令值Ic提供给电动机控制装置来控制电动机电流Im，并驱动电动机2以使转向角跟随目标转向角S0，从而使转向机构1旋转。另外，从转向角传感器4输出的检测转向角S1相对于实际转向角包含迟滞。

转向机构1由通过车辆的驾驶员操作的方向盘11、连接到方向盘11的转向轴12、通过转向轴12驱动的齿条·小齿轮13、通过齿条·小齿轮13驱动并使一对转轮10转向的齿条14构成。上述转向角传感器4测量转向轴12的旋转量即实际转向角，输出与实际转向角对应的检测转向角S1，并输入到转向角控制器5。上位控制器8运算车辆的目标路径，输出用于使车辆的行驶路径跟随运算后的目标路径的目标转向角S0，并输入到转向角控制器5。

转向角控制器5基于从转向角传感器4得到的检测转向角S1和目标转向角S0运算电流指令值Ic，并提供给控制电动机2的电动机控制装置。电动机控制装置控制电动机电流Im以使其跟随电流指令值Ic，并提供给电动机2。电动机2产生与所提供的电动机电流Im相应的转矩。电动机2中产生的转矩经由电动机减速齿轮3传递到转向轴12，进而经由齿条·小齿轮13传递到齿条14。齿条14由齿条·小齿轮13沿轴方向驱动，使一对转轮10转向。

图2A是表示由转向角传感器检测出的检测转向角与实际转向角之间的关系的特性图，表示在检测转向角中包含迟滞的情况。在图2A中，横轴表示实际转向角[deg]，纵轴表示检测转向角[deg]。

如图2A所示，检测转向角相对于实际转向角包含死区宽度2B的迟滞。因此，即使实际转向角的旋转方向开始反转，检测转向角的变化也会产生因迟滞所导致的延迟。如果在转向角控制中使目标转向角S0与检测转向角S1一致，则检测转向角S1在迟滞区间中不变化，因此目标转向角S0与检测转向角S1之间的偏差增大，当脱离迟滞区间时，基于已增大的偏差，电动机被驱动，实际转向角有时会突然变动。另外，在稳定状态下，由于检测转向角S1相对于实际转向角具有迟滞宽度2B的误差，所以有可能车辆的行驶路径偏离目标路径。但是，根据实施方式1所涉及的车辆转向装置，如以下所述，转向角不会发生突变，因此车辆的行驶路径也不会偏离目标路径。

图3是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置中的转向角控制器的结构图，表示导入了迟滞补偿的转向角控制器5的结构。在图3中，转向角控制器5包括迟滞推测部6、加法部21、偏差运算部22和控制部7。迟滞推测部6基于所输入的输入值X1，对迟滞推测值H1进行运算并输出。加法部21将由转向角传感器4检测出的检测转向角S1和迟滞推测值H1相加，将其加法值作为补偿检测转向角S2输出。

偏差运算部22从来自上位控制器8的目标转向角S0中减去补偿检测转向角S2，从而输出控制偏差ΔS。控制部7基于所输入的控制偏差ΔS、目标转向角S0和补偿检测转向角S2运算电流指令值Ic，并输入到控制电动机2的电动机控制装置。电动机控制装置进行控制，以使流过电动机2的电动机电流Im跟随电流指令值Ic。

图4是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置中的迟滞推测部的结构图。在图4中，迟滞推测部6具备转向角推测部31和后述的小振幅过滤滤波器32。转向角推测部31将基于输入值X1运算出的转向角推测值S3输入到小振幅过滤滤波器32。小振幅过滤滤波器32基于从转向角推测部31输入的转向角推测值S3输出迟滞推测值H1。

转向角推测部31具备使输入值X1接近实际转向角的频率响应性，并使迟滞推测部6的迟滞推测的精度提高。在实施方式1中，目标转向角S0用作向迟滞推测部6输入的输入值X1。其理由是，在转向角控制的响应性高的情况下，能假定目标转向角S0和实际转向角大致近似。实际上，由于实际转向角相对于目标转向角S0延迟跟随，因此将其跟随的延迟通过转向角推测部31来近似。

具体地，根据实际车辆测定转向角控制器5的频率响应性从而求出转向角控制器5的固有频率，由具有该固有频率的低通滤波器来处理作为输入值X1的目标转向角S0，从而生成近似于实际转向角波形的波形的转向角推测值S3。在申请人进行的实际车辆的测定结果中，确认了转向角控制的延迟在0.5[Hz]到2.0[Hz]左右。因此，在实施方式1所涉及的转向控制装置中，作为转向角推测部31构成为使用具有从0.5[Hz]到2.0[Hz]左右的固有频率的低通滤波器来进行转向角的推测。另外，从转向角推测部31输出的转向角推测值S3仅是用于推测传感器迟滞的值，所以不需要以使转向角推测值S3与实际转向角完全一致那样的高推测精度来生成转向角推测值S3。

接下来，对小振幅过滤滤波器32进行说明。图5是实施方式1、实施方式2、实施方式3及实施方式4所涉及的车辆转向装置中的小振幅过滤滤波器的结构图。在上述专利文献2中也使用了小振幅过滤滤波器，但是其用途是用于在电动助力转向装置的控制中提取振动分量。在本申请的实施方式1中，小振幅过滤滤波器32用于从在转向角控制中由转向角传感器检测出的检测转向角中提取与迟滞相关的信号。

在图5中，小振幅过滤滤波器32由进行迟滞函数处理的迟滞滤波器41和减法器42构成。迟滞滤波器41对输入值X2的值实施迟滞函数处理，将该值作为输出值Z输出。对输入值X2实施迟滞函数处理的迟滞被设定成为具有在实际车辆中预先测定出的宽度和履历的传感器迟滞特性。

在实施方式1中，由于假设车辆的迟滞具有上述图2A所示的迟滞特性，所以希望在迟滞滤波器41的迟滞函数中也提供与图2A同样的迟滞特性。减法器42将从迟滞滤波器41的输入值X2中减去迟滞滤波器41的输出值Z后得到的值作为迟滞推测值H1输出。在实施方式1中，输入到小振幅过滤滤波器32的输入值X2使用从转向角推测部31输出的转向角推测值S3。

接着，对控制部7进行说明。图6是实施方式1和实施方式2所涉及的车辆转向装置中的控制部的结构图。在图6中，控制部7包括第1伪微分器51、第2伪微分器52、第1增益53、第2增益54、第3增益55、相位补偿器56、加法部57和减法部58。图6所示的控制部7基本上是进行反馈控制以抑制上述控制偏差ΔS。

从目标转向角S0通过第1伪微分器51生成目标转向角速度R0，将第1增益53与该目标转向角速度R0相乘，并输入到加法部57。从控制偏差ΔS经由第2增益54和相位补偿器56所进行的处理而生成转向角速度指令值Rc，将该转向角速度指令值Rc输入到减法部58。第2增益54和相位补偿器56设计成生成确保了所期望的稳定性以及对控制偏差ΔS的跟随性的转向角速度指令值Rc。另外，从补偿检测转向角S2通过第2伪微分器52生成检测转向角速度R1，将该检测转向角速度R1输入到减法部58。

通过减法部58，从转向角速度指令值Rc减去检测转向角速度R1，并将第3增益55与该相减后的值相乘，进而输入到加法部57。加法部57对将第1增益53与上述目标转向角速度R0相乘后得到的值、和将第3增益55与从转向角速度指令值Rc减去检测转向角速度R1后得到的值相乘后得到的值进行相加，将该相加后得到的值作为电流指令值Ic输出。

为了提高稳定性，图6所示的控制部7将利用基于目标转向角S0的目标转向角速度R0和基于控制偏差ΔS的转向角速度指令值Rc所进行的反馈控制作为主循环，将利用基于补偿检测转向角S2的检测转向角速度R1和基于控制偏差ΔS的转向角速度指令值Rc所进行的反馈控制作为次循环。然后，控制部7构成级联控制，该级联控制对上述主循环的反馈控制加上上述次循环的反馈控制。

这里，在图6所示的控制部7中，通过使用了施加有迟滞补偿的补偿检测转向角S2而不是检测转向角S1，从而来自转向角传感器4的检测转向角S1内所包含的迟滞的影响被降低，能够进行更准确的转向控制。此外，还追加了目标转向角速度R0的前馈控制，以达到提高响应性的目的。

如上所述，根据实施方式1，在车辆转向装置的转向角控制中，能够推测并补偿转向角传感器的迟滞，能实现降低了迟滞影响的平滑的转向。

在上述实施方式1中，转向角控制器5如图3中说明的那样，通过迟滞推测部6生成迟滞推测值H1，通过加法部21将检测转向角S1和迟滞推测值H1相加来生成补偿检测转向角S2，通过偏差运算部22从目标转向角S0减去补偿检测转向角S2来生成控制偏差ΔS，但使用迟滞补偿值H1来生成控制偏差ΔS的结构在除了图3所示的结构以外的其他结构中也存在。

图7是表示实施方式1及实施方式2所涉及的车辆转向装置中的利用迟滞推测值来生成控制偏差的各种结构例的说明图。图7的(a)所示的结构相当于图3所示的结构，通过将迟滞推测值H1与检测转向角S1相加来生成补偿检测转向角S2，从目标转向角S0减去补偿检测转向角S2，从而生成控制偏差ΔS。另外，23是减法器。

取代图7的(a)所示的结构，也可以如图7(b)所示的结构那样，从目标转向角S0减去检测转向角S1后得到的值中减去迟滞推测值H1，从而生成控制偏差ΔS，或者，也可以如图7的(c)所示的结构那样，从目标转向角S0减去迟滞推测值H1来生成补偿目标转向角S4，从该补偿目标转向角S4减去检测转向角S1，从而得到控制偏差ΔS。图7的(a)、(b)、(c)所示的结构都得到同样的效果。

此外，在实施方式1中，虽然转向角推测部31使用传递函数得到转向角推测值S3，但是为了降低计算负荷，也可以使用单纯的增益得到转向角推测值S3。此外，为了提高转向角推测部31的推测精度，也可以进行饱和处理和死区处理那样的非线性处理。

此外，小振幅过滤滤波器32中的迟滞滤波器41使用具有图2A中所示的理想迟滞特性的滤波器，但是重要的是使迟滞滤波器41的特性与转向角传感器的迟滞特性一致。例如，如图2B所示，如果与图2A的迟滞特性相比，转向角传感器的迟滞特性是迟滞循环的图的右下角部和左上角部被抑制的形状的迟滞特性，则使用具有与该迟滞特性一致的迟滞特性的迟滞滤波器。另外，如图2C所示，如果转向角传感器的迟滞特性是在原点附近具有死区的特性，则使用具有与该特性一致的特性的迟滞滤波器。这样，通过使迟滞滤波器41的迟滞特性与转向角传感器的迟滞特性一致，从而能够提高迟滞推测值H1的精度。

在以上说明中，虽然设为在转向角和检测转向角之间的关系中存在迟滞，但迟滞的发生主要原因并不特别限定。例如，即使在迟滞的发生源于转向角传感器自身的特性的情况，或是源于使转向角传感器旋转的转向机构的机械性齿隙的情况，甚至是这两者都是迟滞发生的主要原因的情况下，实施方式1的车辆转向装置也能应用，能起到同样的效果。

实施方式2.

接着，对实施方式2所涉及的车辆转向装置进行说明。在实施方式1中，如上所述目标转向角S0用作向迟滞推测部6输入的输入值X1。但是，在控制响应性低的情况以及存在摩擦等外部干扰的环境下，目标转向角S0与转向角的差变大，在实施方式1的结构中，迟滞的推测有可能不准确。在实施方式2中，构成为将目标转向角以外的输入值输入到迟滞推测部6中从而进行迟滞的推测。以下，以与实施方式1所涉及的车辆转向装置的不同点为主体，说明实施方式2所涉及的车辆转向装置。图1、图3、图4、图5、图6以及图7也应用于实施方式2所涉及的车辆转向装置。

实施方式2所涉及的迟滞推测部6构成为使用检测转向角S1作为图4所示的输入值X1来运算迟滞推测值H1。在该结构中，在检测转向角S1不移动的迟滞区间中不能推测迟滞，但在脱离了迟滞区间后，检测转向角S1移动。因此，在转向角的变动相对于迟滞宽度足够大的状况下，能够进行迟滞的推测，能够得到迟滞推测值H1。

作为实施方式2的变形例，迟滞推测部6构成为使用基于车辆的偏航率的输入值来运算迟滞推测值H1。当车辆进行旋转运动时，因为发生了偏航率，所以能够根据偏航率的发生来判定转向开始。另外，由于偏航率相对于转向角和车速几乎成比例关系，所以能够根据偏航率和车速来推测转向角。

在该情况下，作为输入值X1，可以设为基于由偏航率传感器检测出的值的输入值，或者设为基于加速度、车速、左右车轮旋转差等车辆状态的输入值，并可以设为运算偏航率和迟滞推测值H1。

另外，作为实施方式2的进一步变形例，也可以构成为使用基于电动机电流Im的值作为向迟滞推测部输入的输入值X1，来运算迟滞推测值H1。在转向机构系统及转轮与路面之间存在静止摩擦的情况下，如果电动机电流Im在一定值以内，由于静止摩擦较大，所以转向角不移动。当电动机电流Im超过一定值时，克服静止摩擦，转向角开始移动。将此时的电动机电流的值作为电流阈值，能够判定转向开始，能更准确地推测迟滞。

如上所述，根据实施方式2所涉及的车辆转向装置，具有即使在目标转向角与转向角的差较大的状况下，也能够推测迟滞的效果。另外，输入值可以使用一种信号，也可以兼用包含有目标转向角的多个信号来推测迟滞。

以上所述的实施方式1和实施方式2将下述的(1)至(10)中记载的车辆转向装置具体化。

(1)一种车辆转向装置，包括：对车辆进行转向的转向机构；

使所述转向机构旋转的电动机；

转向角传感器，该转向角传感器检测作为所述转向机构的旋转角的转向角，输出相对于所述转向角具有迟滞的检测转向角；

迟滞推测部，迟滞推测部推测相当于所述转向角与所述检测转向角的差的迟滞推测值；以及

控制部，该控制部以等于作为所述转向角的目标值的目标转向角与所述转向角的差的方式，基于所述目标转向角、所述检测转向角以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机。

根据这样构成的车辆转向装置，由于校正为使转向角传感器的迟滞消失，所以能实现平滑的转向。另外，能够抑制车辆的行驶路径与目标路径之间的偏离。

(2)在上述(1)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部构成为推测相当于从所述转向角减去所述检测转向角后得到的差的所述迟滞推测值，

所述控制部构成为基于从所述目标转向角减去所述检测转向角和所述迟滞推测值后得到的值，来控制所述电动机。

根据这样构成的车辆转向装置，通过如上述符号那样对目标转向角、检测转向角和迟滞推测值进行加法减法运算，从而成为与目标转向角和转向角的差等效的值，具有能实现使用了所期望的偏差输入的转向角控制的效果。

(3)在上述(1)或(2)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部构成为基于所述目标转向角来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，具有即使在转向的切换开始、折返那样的检测转向角不动的区间也能够进行迟滞推测的效果。

(4)在上述(1)至(3)中任一项所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部包括针对所述迟滞推测部的输入值来推测所述转向角的响应的转向角推测部，并构成为基于从所述转向角推测部输出的转向角推测值来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，通过将输入值变换为相当于转向角的信号，从而能够提高迟滞推测的精度。

(5)在上述(1)至(4)中任一项所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部包括输出相对于所述目标转向角使高频的相位延迟的转向角推测值的转向角推测部，并构成为基于所述转向角推测值来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，通过提供如使目标转向角接近转向角那样的频率响应，从而能够提高迟滞推测的精度。

(6)在上述(1)至(5)中任一项所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部包括小振幅过滤滤波器，

所述小振幅过滤滤波器

由进行具有与所述迟滞相对应的迟滞宽度的迟滞函数处理的迟滞滤波器、以及从所述迟滞滤波器的输入信号减去所述迟滞滤波器的输出信号的减法器来构成。

根据这样构成的车辆转向装置，具有利用简单逻辑就能提取出传感器迟滞的效果。

(7)在上述(1)至(6)中任一项所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部构成为补偿所述转向角传感器自身具有的迟滞。

根据这样构成的车辆转向装置，能够补偿转向角传感器自身具有的迟滞。

(8)在上述(1)或(2)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部构成为基于所述检测转向角来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，具有即使在目标转向角和检测转向角不近似的状况下也能推测迟滞的效果。

(9)在上述(1)或(2)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部构成为基于所述电动机的电流来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，具有即使在目标转向角和检测转向角不近似而包含摩擦外部干扰的状况下也能推测迟滞的效果。

(10)在上述(1)或(2)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部构成为基于所述车辆的偏航率来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，具有即使在目标转向角和检测转向角不近似且检测转向角不移动的状况下也能推测迟滞的效果。

实施方式3.

在实施方式1和实施方式2中，构成为补偿转向角控制中的检测转向角S1的迟滞。对此，在实施方式3中，构成为补偿偏航率控制中的检测偏航率的迟滞。图8是实施方式3所涉及的车辆转向装置的整体结构图。

在图8中，取代实施方式1所涉及的车辆转向装置中的转向角控制，实施方式3所涉及的车辆转向装置进行偏航率控制，基于从偏航率传感器9中得到的检测偏航率Y1和由上位控制器8生成的目标偏航率Y0，生成电流指令值Ic，并基于该电流指令值Ic控制电动机控制装置，进而控制电动机2。

在针对偏航率的检测偏航率Y1包含具有与上述图2A或图2B或图2C所示的迟滞特性相同的特性的迟滞的情况下，即使车辆的偏航率发生变化，检测偏航率也产生基于迟滞引起的死区的延迟。如果在偏航率控制中使目标偏航率Y0与检测偏航率Y1一致，则在迟滞区间中检测偏航率Y1不移动，与目标偏航率Y0之间的偏差增大，在脱离迟滞区间时会诱发检测偏航率Y1的突然变动。另外，在稳定状态下，检测偏航率Y1相对于偏航率具有宽度B的误差，从而不能进行所需的偏航率控制。根据实施方式3所涉及的车辆转向装置，如下所述，偏航率不会发生突变，因此车辆的行驶路径也不会偏离目标路径。

在图8中，车辆转向装置200具备将车辆转向的转向机构1、经由电动机减速齿轮3使转向机构1旋转的电动机2、检测车辆的偏航率并输出检测偏航率Y1的偏航率传感器9、以及偏航率控制器61。偏航率控制器61具备输出相当于实际的偏航率即实际偏航率与检测偏航率Y1之间的偏差的后述的迟滞推测值H2的迟滞推测部62、以及基于从上位控制器8输出的目标偏航率Y0、检测偏航率Y1和迟滞推测值H2来生成电流指令值Ic的控制部63。从控制部63输出的电流指令值Ic被传递到控制电动机2的电动机控制装置(未图示)。电动机控制装置基于电流指令值Ic控制例如由半导体开关元件构成的逆变器装置，从而控制成使电动机电流跟随电流指令值Ic。另外，包含逆变器装置的电动机控制装置也可以内置在控制部63中。

控制部63通过将基于目标偏航率Y0与检测偏航率Y1之间的偏差而生成的电流指令值Ic提供给电动机控制装置来控制电动机电流Im，并驱动电动机2以使偏航率跟随目标偏航率Y0，从而使转向机构1旋转。另外，从偏航率传感器9输出的检测偏航率Y1相对于实际偏航率包含迟滞。

转向机构1由通过车辆的驾驶员操作的方向盘11、连接到方向盘11的转向轴12、通过转向轴12驱动的齿条·小齿轮13、通过齿条·小齿轮13驱动使一对转轮10转向的齿条14构成。偏航率传感器9测量车辆的实际偏航率，输出与实际偏航率相对应的检测偏航率Y1，并输入到偏航率控制器61。上位控制器8运算车辆的目标路径，输出用于使车辆的行驶路径追随运算出的目标路径的目标偏航率Y0，并输入到偏航率控制器61。

偏航率控制器61基于从偏航率传感器9获得的检测偏航率Y1和来自上位控制器8的目标偏航率Y0来运算电流指令值Y0，并提供给控制电动机2的电动机控制装置(未图示)。电动机控制装置控制电动机电流Im以使其跟随电流指令值Ic，并提供给电动机2。电动机2产生与提供的电动机电流Im相应的转矩。电动机2中产生的转矩经由电动机减速齿轮3传递到转向轴12，进而经由齿条·小齿轮13传递到齿条14。齿条14由齿条·小齿轮13沿轴方向驱动，使一对转轮10转向。

图9是实施方式3所涉及的车辆转向装置中的偏航率控制器的结构图，表示导入了迟滞补偿的偏航率控制器61的结构。在图9中，偏航率控制器61具备迟滞推测部62、加法部21、偏差运算部22和控制部63。迟滞推测部62基于所输入的输入值X3，对迟滞推测值H2进行运算并输出。加法部21将检测偏航率Y1和迟滞推测值H2相加，将其加法值作为补偿检测偏航率Y2输出。

偏差运算部22从目标偏航率Y0减去补偿检测偏航率Y2，并输出控制偏差ΔS。控制部63基于所输入的控制偏差ΔS、目标偏航率Y0和补偿检测偏航率Y2来运算电流指令值Ic，并输入到控制电动机2的电动机控制装置。电动机控制装置进行控制，以使流过电动机2的电动机电流Im跟随电流指令值Ic。

图10是实施方式3所涉及的车辆转向装置中的迟滞推测部的结构图。在图10中，迟滞推测部62具备偏航率推测部71和小振幅过滤滤波器72。偏航率推测部71将基于输入值X3运算出的偏航率推测值Y3输入到小振幅过滤滤波器72。小振幅过滤滤波器72基于从偏航率推测部71输入的偏航率推测值Y3输出迟滞推测值H2。

偏航率推测部71具备使输入值X3接近实际偏航率的频率响应性，并使迟滞推测部62的迟滞推测的精度提高。在实施方式3中，目标偏航率Y0用作向迟滞推测部62输入的输入值X3。其理由是，在偏航率控制的响应性高的情况下，能假定目标偏航率Y0和实际偏航率大致近似。实际上，由于实际偏航率相对于目标偏航率Y0延迟跟随，因此将其跟随的延迟通过偏航率推测部71来近似。

具体地，根据实际车辆测定偏航率控制器61的频率响应性从而求出偏航率控制器61的固有频率，由具有该固有频率的低通滤波器来处理作为输入值X3的目标偏航率Y0，从而生成近似于实际偏航率波形的波形的偏航率推测值Y3。另外，从偏航率推测部71输出的偏航率推测值Y3仅是用于推测传感器迟滞的值，因此，并不需要以使偏航率推测值Y3与实际偏航率完全一致那样的高推测精度来生成偏航率推测值Y3。另外，作为输入值X3的其他例子，可以使用来自偏航率传感器9的检测偏航率Y1，也可以基于加速度、车速、左右车轮旋转差等车辆状态来运算偏航率，并用作输入值。

接着，对控制部63进行说明。图11是实施方式3和实施方式4所涉及的车辆转向装置中的控制部的结构图。

图11是实施方式3和实施方式4所涉及的车辆转向装置中的控制部的结构图。在图11中，控制部63包括第1伪微分器51、第2伪微分器52、第1增益53、第2增益54、第3增益55、相位补偿器56、加法部57和减法部58。图11所示的控制部63基本上是进行反馈控制以抑制上述控制偏差ΔS。

从目标偏航率Y0通过第1伪微分器51生成目标偏航率速度YR0，将第1增益53与该目标偏航率速度YR0相乘，并输入到加法部57。从控制偏差ΔS经由第2增益54和相位补偿器56所进行的处理而生成偏航率速度指令值YRc，将该偏航率速度指令值YRc输入到减法部58。第2增益54和相位补偿器56设计成生成确保了所期望的稳定性以及对控制偏差ΔS的跟随性的偏航率速度指令值YRc。另外，从补偿检测偏航率Y2通过第2伪微分器52生成检测偏航率速度YR1，并且将该检测偏航率速度YR1输入减法部58。

通过减法部58，从偏航率速度指令值YRc减去检测偏航率速度YR1，并将第3增益55与该相减后的值相乘，进而输入到加法部57。加法部57对将第1增益53与上述目标转向角速度R0相乘后得到的值、和将第3增益55与从偏航率速度指令值YRc减去检测偏航率速度YR1后得到的值相乘后得到的值进行相加，将该相加后得到的值作为电流指令值Ic输出。

为了提高稳定性，图11所示的控制部63将利用基于目标偏航率Y0的目标偏航率速度YR0和基于控制偏差ΔS的偏航率速度指令值YRc所进行的反馈控制作为主循环，将利用基于补偿检测偏航率Y2的检测偏航率速度YR1和基于控制偏差ΔS的偏航率速度指令值YRc所进行的反馈控制作为次循环。然后，控制部63构成级联控制，该级联控制对上述主循环的反馈控制加上上述次循环的反馈控制。

这里，在图11所示的控制部63中，通过使用了施加有迟滞补偿的补偿检测偏航率Y2而不是检测偏航率Y1，从而来自偏航率传感器9的检测偏航率Y1内所包含的迟滞的影响被降低，能够进行更准确的转向控制。此外，还追加了目标偏航率速度YR0的前馈控制，以达到提高响应性的目的。

如上所述，根据实施方式3，在车辆转向装置的偏航率控制中，能够推测并补偿偏航率传感器的迟滞，能实现降低了迟滞影响的平滑的转向。

在实施方式3中，偏航率控制器61如图9中说明的那样，通过迟滞推测部62生成迟滞推测值H2，通过加法部21将检测偏航率Y1和迟滞推测值H2相加来生成补偿检测偏航率S2，通过偏差运算部22从目标偏航率Y0减去补偿检测偏航率Y2来生成控制偏差ΔS，但使用迟滞补偿值H2来生成控制偏差ΔS的结构在除了图9所示的结构以外的其他结构中也存在。

图12是表示实施方式3及实施方式4所涉及的车辆转向装置中的利用迟滞推测值来生成控制偏差的各种结构例的说明图。图12的(a)所示的结构相当于图9所示的结构，通过将迟滞推测值H2与检测偏航率Y1相加来生成补偿检测偏航率Y2，从目标偏航率Y0减去补偿检测偏航率Y2，从而生成控制偏差ΔS。

取代图12的(a)所示的结构，也可以如图12(b)所示的结构那样，从目标偏航率Y0减去检测偏航率Y1后得到的值中减去迟滞推测值H2，从而生成控制偏差ΔS，或者，也可以如图12的(c)所示的结构那样，从目标偏航率Y0减去迟滞推测值H2来生成补偿目标偏航率Y4，从该补偿目标偏航率Y4减去检测偏航率Y1，从而得到控制偏差ΔS。图12的(a)、(b)、(c)所示的结构都得到同样的效果。

此外，在实施方式3中，虽然偏航率推测部71使用传递函数得到偏航率推测值Y3，但是为了降低计算负荷，也可以使用单纯的增益得到偏航率推测值Y3。此外，为了提高偏航率推测部71的精度，也可以进行饱和处理和死区处理那样的非线性处理。

此外，小振幅过滤滤波器72中的迟滞滤波器41使用具有图2A中所示的理想迟滞特性的滤波器，但是重要的是使迟滞滤波器41的特性与转向角传感器的迟滞特性一致。例如，如图2B所示，如果与图2A的迟滞特性相比，转向角传感器的迟滞特性是迟滞循环的图的右下角部和左上角部被抑制的形状的迟滞特性，则使用具有与该迟滞特性一致的迟滞特性的迟滞滤波器。

另外，如图2C所示，如果偏航率传感器的迟滞特性是在原点附近具有死区的特性，则使用具有与该特性一致的特性的迟滞滤波器。这样，通过使迟滞滤波器41的迟滞特性与偏航率传感器的迟滞特性一致，从而能够提高迟滞推测值H2的精度。

在以上说明中，虽然设为在偏航率和检测偏航率之间的关系中存在迟滞，但迟滞的发生主要原因并不特别限定。例如，即使在迟滞的发生源于偏航率传感器自身的特性的情况，或是源于使偏航率传感器旋转的转向机构的机械性齿隙的情况，甚至是这两者都是迟滞发生的主要原因的情况下，实施方式3的车辆转向装置也能应用，能起到同样的效果。

如上所述，根据实施方式3所涉及的车辆转向装置，在偏航率控制中，能够推测并补偿偏航率传感器的迟滞，能实现降低了迟滞影响的平滑的转向。

实施方式4.

接着，对实施方式4所涉及的车辆转向装置进行说明。在实施方式3中，如上所述目标偏航率Y0用作向迟滞推测部6输入的输入值X3。但是，在控制响应性低的情况以及存在摩擦等外部干扰的环境下，目标偏航率Y0与偏航率的差变大，在实施方式3的结构中，迟滞的推测有可能不准确。在实施方式4中，构成为将目标偏航率以外的输入值输入到迟滞推测部62中从而进行迟滞的推测。以下，以与实施方式3所涉及的车辆转向装置的不同点为主体，说明实施方式4所涉及的车辆转向装置。图8、图9、图10、图11以及图12也应用于实施方式4所涉及的车辆转向装置。

实施方式4所涉及的迟滞推测部62构成为使用检测偏航率Y1作为图10所示的输入值X3来运算迟滞推测值H2。在该结构中，在检测偏航率Y1不移动的迟滞区间中不能推测迟滞，但在脱离了迟滞区间后，检测偏航率Y1移动。因此，在转向角的变动相对于迟滞宽度足够大的状况下，能够进行迟滞的推测，能够得到迟滞推测值H2。

作为实施方式4的变形例，也可以构成为使用基于电动机电流Im的值作为向迟滞推测部62输入的输入值X3，来运算迟滞推测值H2。在转向机构系统及转轮与路面之间存在静止摩擦的情况下，如果电动机电流Im在一定值以内，由于静止摩擦较大，所以转向角不动。当电动机电流Im超过一定值时，克服静止摩擦，转向角开始移动。将此时的电动机电流的值作为电流阈值，能够判定转向开始，能更准确地推测迟滞。

如上所述，根据实施方式4所涉及的车辆转向装置，具有即使在目标偏航率与偏航率的差较大的状况下，也能够推测迟滞的效果。另外，输入值可以使用一种信号，也可以兼用包含有目标偏航率的多个信号来推测迟滞。

以上所述的实施方式3和实施方式4将下述的(11)至(14)中记载的车辆转向装置具体化。

(11)一种车辆控制装置，包括：对车辆进行转向的转向机构；

使所述转向机构旋转的电动机；

偏航率传感器，该偏航率传感器检测所述车辆的偏航率，输出相对于所述偏航率具有迟滞的检测迟滞；

迟滞推测部，该迟滞推测部推测相当于所述偏航率与所述检测偏航率的差的迟滞推测值；以及

控制部，该控制部以等于作为所述偏航率的目标值的目标偏航率与所述偏航率的差的方式，基于所述目标偏航率、所述检测偏航率以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机。

根据这样构成的车辆转向装置，由于校正为使偏航率传感器的迟滞消失，所以能实现平滑的偏航率控制。

(12)在上述(11)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部构成为推测相当于从所述偏航率减去所述检测偏航率后得到的差的所述迟滞推测值，

所述控制部构成为基于从所述目标偏航率减去所述检测偏航率和所述迟滞推测值后得到的值，来控制所述电动机。

根据这样构成的车辆转向装置，通过如上述符号那样对目标偏航率、检测偏航率和迟滞推测值进行加法减法运算，从而成为与目标偏航率和偏航率的差等效的值，具有能实现使用了所期望的偏差输入的偏航率控制的效果。

(13)在上述(11)或(12)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部包括针对所述迟滞推测部的输入值来推测所述偏航率的响应的偏航率推测部，并构成为基于从所述偏航率推测部输出的偏航率推测值来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，通过将输入值变换为相当于偏航率的信号，从而能够提高迟滞推测的精度。

(14)在上述(11)或(12)所述的车辆转向装置中，

所述迟滞推测部包括输出相对于所述目标偏航率使高频的相位延迟的偏航率推测值的偏航率推测部，并构成为基于所述偏航率推测值来运算所述迟滞推测值。

根据这样构成的车辆转向装置，通过提供如使所述目标偏航率接近偏航率那样的频率响应，从而能够提高迟滞推测的精度。

虽然本申请记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此，在本申请所公开的技术范围内可以设想无数未举例示出的变形例。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

图13是表示实施方式1的转向角控制器和实施方式2的偏航率控制器的硬件结构的一例的框图。如图13所示，实施方式1中的转向角控制器5和实施方式2中的偏航率控制器61由处理器1000和存储装置1001构成。虽然存储装置未图示，但具备随机存取存储器等易失性存储装置、和闪存等非易失性的辅助存储装置。另外，也可以具备硬盘这样的辅助存储装置来代替闪存。处理器1000执行从存储装置1001输入的程序。该情况下，程序从辅助存储装置经由易失性存储装置输入到处理器1000。另外，处理器1000可以将运算结果等数据输出至存储装置1001的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存至辅助存储装置。另外，可以仅将实施方式1中的转向角控制器5中的、迟滞推测部6和控制部7作为图13所示的硬件结构，和/或仅将实施方式2中的延迟控制器61中的、迟滞推测部62和控制部63作为图13所示的硬件结构。

标号说明

100、200车辆转向装置

1转向机构

2电动机

3电动机减速齿轮

4转向角传感器

5转向角控制器

6、62迟滞推测部

7、63控制部

8上位控制器

9偏航率传感器

10转轮

11方向盘

12转向轴

13齿条·小齿轮

14齿条

21、57加法部

22偏差运算部

31转向角推测部

32、72小振幅过滤滤波器

41迟滞滤波器

23、42减法器

51第1伪微分器

52第2伪微分器

53第1增益

54第2增益

55第3增益

56相位补偿器

58减法部

61偏航率控制器

71偏航率推测部

1000处理器

1001存储装置。

Claims (7)

1.一种车辆转向装置，其特征在于，包括：

对车辆进行转向的转向机构；

使所述转向机构旋转的电动机；

转向角传感器，该转向角传感器检测作为所述转向机构的旋转角的转向角，输出相对于所述转向角具有迟滞的检测转向角；

迟滞推测部，该迟滞推测部推测相当于所述转向角与所述检测转向角的差的迟滞推测值；以及

控制部，该控制部以等于作为所述转向角的目标值的目标转向角与所述转向角的差的方式，基于所述目标转向角、所述检测转向角以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机，

所述迟滞推测部包括：

转向角推测部，该转向角推测部针对所述迟滞推测部的输入值来推测所述转向角的响应，并输出转向角推测值；及

小振幅过滤滤波器，该小振幅过滤滤波器由针对从所述转向角推测部输出的所述转向角推测值进行具有与所述迟滞相对应的迟滞宽度的迟滞函数处理的迟滞滤波器、以及将从所述转向角推测部输出的所述转向角推测值减去所述迟滞滤波器的输出信号后的值作为所述迟滞推测值来输出的减法器构成，

所述迟滞推测部构成为将所述目标转向角、所述检测转向角、所述电动机的电流、及所述车辆的偏航率中的至少一个作为所述输入值来运算所述迟滞推测值。

2.如权利要求1所述的车辆转向装置，其特征在于，

所述迟滞推测部构成为推测相当于从所述转向角减去所述检测转向角后得到的差的所述迟滞推测值，

所述控制部构成为基于从所述目标转向角减去所述检测转向角和所述迟滞推测值后得到的值，来控制所述电动机。

3.如权利要求1或2所述的车辆转向装置，其特征在于，

所述转向角推测部输出相对于所述目标转向角使高频的相位延迟的转向角推测值。

4.如权利要求1或2所述的车辆转向装置，其特征在于，

所述迟滞推测部构成为补偿所述转向角传感器自身具有的迟滞。

5.一种车辆转向装置，其特征在于，包括：

对车辆进行转向的转向机构；

使所述转向机构旋转的电动机；

偏航率传感器，该偏航率传感器检测所述车辆的偏航率，输出相对于所述偏航率具有迟滞的检测偏航率；

迟滞推测部，该迟滞推测部推测相当于所述偏航率与所述检测偏航率的差的迟滞推测值；以及

控制部，该控制部以等于作为所述偏航率的目标值的目标偏航率与所述偏航率的差的方式，基于所述目标偏航率、所述检测偏航率以及所述迟滞推测值，来控制所述电动机，

所述迟滞推测部包括：

偏航率推测部，该偏航率推测部针对所述迟滞推测部的输入值来推测所述偏航率的响应，并输出偏航率推测值；及

小振幅过滤滤波器，该小振幅过滤滤波器由针对从所述偏航率推测部输出的所述偏航率推测值进行具有与所述迟滞相对应的迟滞宽度的迟滞函数处理的迟滞滤波器、以及将从所述偏航率推测部输出的所述偏航率推测值减去所述迟滞滤波器的输出信号后的值作为所述迟滞推测值来输出的减法器构成，

所述迟滞推测部构成为将所述目标偏航率、所述检测偏航率、所述电动机的电流、及基于所述车辆的状态运算出的偏航率中的至少一个作为所述输入值来运算所述迟滞推测值。

6.如权利要求5所述的车辆转向装置，其特征在于，

所述迟滞推测部构成为推测相当于从所述偏航率减去所述检测偏航率后得到的差的所述迟滞推测值，

所述控制部构成为基于从所述目标偏航率减去所述检测偏航率和所述迟滞推测值后得到的值，来控制所述电动机。

7.如权利要求5或6所述的车辆转向装置，其特征在于，

所述偏航率推测部输出相对于所述目标偏航率使高频的相位延迟的偏航率推测值。