CN1935576B

CN1935576B - 电动力操纵装置

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Publication number: CN1935576B
Application number: CN2006101398806A
Authority: CN
Inventors: 玉泉晴天
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: JP2007083827A; US7918306B2; EP1767433A3; US20070114094A1; EP1767433B1; CN1935576A; EP1767433A2; JP4737402B2

Abstract

在电动力操纵装置中，为消除检测操舵转矩τ对应的目标输出值I^*与操舵辅助力发生用电动机(10)的实际输出值之间的偏差，根据该偏差对应的输出指令值，输出控制部(60)控制电动机(10)的输出。方向盘(2)根据是复位操舵状态或是转向操舵状态的操舵状态判定部(40)的判定结果，变更相对于检测操舵转矩τ对应的信号的相位控制部(30)产生的相位控制特性，使目标输出值I^*变化对检测操舵转矩τ变化的的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得小。与相位控制部(30)引起的相位控制特性变更同步地，根据操舵状态判定部(40)的判断结果，变更由输出控制部(60)产生的输出特性，使输出指令值变化对目标输出值I^*与实际输出值之间的偏差变化的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得小。

Description

电动力操纵装置

技术领域

本发明涉及由电动机提供操舵辅助力的电动力操纵装置。

技术背景

电动力操纵装置，一般实施存储操舵转矩与辅助转矩的对应关系作为辅助特性，控制操舵辅助力发生用电动机使发生根据由转矩传感器检测的操舵转矩对应的辅助转矩的操舵辅助力。该电动机的控制中，在降低电动机驱动电流的目标输出值与电流传感器检测的实际输出值的偏差之际，使电动机驱动电流的检测信号通过的低通滤波器的截止频率在复位操舵状态中比转向操舵状态中更大。这样一来，即使是由于为复位操舵的方向盘的松手等，电动机发生反电动势的状态，也可实现有控制地反映该反电动势的高频成分，使电动机驱动电流稳定地收敛于目标值(特开平8-20350号公报)。

但是，当由于为复位操舵的方向盘的松手等使操舵转矩急剧减少时，便急剧减少作用于转向操舵方向的操舵辅助力。因此，存在的问题是向方向盘的直行位置的复位变得剧烈，方向盘的收敛性下降。本发明的目的在于提供能解决这种问题的电动力操纵装置。

发明内容

本发明的电动力操纵装置，具备：发生操舵辅助力的电动机，检测操舵转矩的转矩传感器，存储操舵转矩与所述电动机的目标输出值的对应关系的存储部，根据检测操舵转矩与所述对应关系演算所述目标输出值的演算部，检测所述电动机的实际输出值的检测部，为消除所述目标输出值与所述实际输出值的偏差，根据所述偏差对应的输出指令值控制所述电动机的输出的输出控制部，对应于检测操舵转矩的信号的相位控制部，判断是向着直行操舵位置操舵方向盘的复位操舵状态，或是向着离开直行操舵位置的方向操舵的转向操舵状态的操舵状态判定部，根据所述操舵状态判断部的判断结果，变更由所述相位控制部产生的相位控制特性，使所述目标输出值变化对检测操舵转矩变化的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中更低下，与所述相位控制部引起的相位控制特性变更同步地，根据所述操舵状态判定部的判定结果，变更由所述输出控制部产生的输出控制特性，使所述输出指令值变化对所述目标输出值与所述实际输出值的偏差变化的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中更低下。

根据本发明，通过利用由相位控制部产生的相位控制特性的变更，使对应于由转矩传感器检测的检测操舵转矩变化的信号的相位变化，使目标输出值变化对操舵转矩变化的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得小。这样一来，即使复位操舵时向转向方向的操舵转矩急剧减少，也能抑制发生操舵辅助力的电动机的输出的急剧减少。从而，复位操舵时作用于转向操舵方向的操舵辅助力不致急剧变化，能提高方向盘的收敛性。

又，通过与相位控制部产生的相位控制特性的变更同步地变更输出控制部产生的输出控制特性，能使输出指令值变化对目标输出值与实际输出值的偏差变化的响应与目标输出值对操舵转矩的响应减小同步地减小。这样一来，能更可靠地抑制复位操舵时电动机输出急剧减少。

较好的是，通过在输出对所述转矩传感器输入的频率响应特性中，使复位操舵状态中比转向操舵状态中高频段增益来得小，根据所述操舵状态判定部的判定结果，变更由所述相位控制部产生的相位控制特性。

这样一来，通过在输出对转矩传感器输入的频率响应特性中，使复位操舵状态中比转向操舵状态中高频段增益来得小，即使在复位操舵时实际的操舵转矩急剧减少，也能抑制目标输出值急剧减少，可靠地降低目标输出值变化对操舵转矩变化的响应。

较好的是，所述输出控制部至少利用包含PI控制演算的演算求出所述输出指令值，通过在所述输出对所述偏差的指令值的频率响应特性中，使复位操舵状态中比转向操舵状态中高频段增益来得小，变更所述输出控制部产生的输出控制特性。

通过在输出指令值对目标输出值与实际输出值的偏差的频率响应特性中，使复位操舵状态中比转向操舵状态中高频段增益来得小，从而即使在复位操舵时向转向方向的操舵转矩急剧减少，也能可靠地抑制电动机输出的急剧减少。

较好的是，本发明中具备存储操舵转矩与基本辅助转矩的对应关系作为辅助特性的存储部，设定操舵转矩与基本辅助转矩的对应关系，使基本辅助转矩对操舵转矩的变化率即辅助斜率按照检测操舵转矩的变化而变化，根据辅助斜率变更由所述相位控制部产生的相位控制特性，在输出对转矩传感器输入的频率响应特性中，能使辅助斜率增加时高频段增益比增加前来得小。

这样一来，在辅助斜率增加时能提高控制的稳定性。

较好的是，本发明中具备检测操舵转矩的变化速度的演算部，在转向操舵状态中，利用检测操舵转矩的变化速度大小的增大使减小所述目标输出值的大小，在复位操舵状态中，使所述目标输出值的大小与检测操舵转矩的变化速度的大小不相关。

这样一来，能在转向操舵状态中作急操舵时，抑制电动机输出过大，提高操舵感觉，而且在复位操舵状态中由于方向盘的松手等操舵转矩急剧减小时能防止电动机输出急剧减小。

根据本发明的电动力操纵装置，能提高复位操舵时的方向盘的收敛性，提高控制的稳定性，而且，能提高转向操舵时的操舵感觉。

附图说明

图1为本发明的实施形态的电动力操纵装置的构成说明图。

图2表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的控制装置的构成的框图。

图3示出本发明的实施形态的电动力操纵装置的操舵转矩与基本辅助电流与车速之间的关系图。

图4示出本发明的实施形态的电动力操纵装置的第一系数设定部的构成的框图。

图5示出本发明的实施形态的电动力操纵装置中的输出对转矩传感器的输入的频率响应特性图。

图6表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的输出控制部的框图。

图7表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的d轴PI控制演算部的框图。

图8表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的输出对d轴PI控制演算部的比例演算要素输入的频率响应特性图。

图9表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的输出对d轴PI控制演算部的积分演算要素输入的频率响应特性图。

图10表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的q轴PI控制演算部的框图。

图11表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的输出对q轴PI控制演算部的比例演算要素输入的频率响应特性图。

图12表示本发明的实施形态的电动力操纵装置中的输出对q轴PI控制演算部的积分演算要素输入的频率响应特性图。

具体实施方法

图1所示的本发明的实施形态的电动力操纵装置1，具备将由操舵产生的方向盘2的旋转传达到车轮3使车轮的舵角变化的机构。本实施形态中，通过将方向盘2的旋转经操纵轴4传达到小齿轮5，使啮合于小齿轮5的齿条6移动，该齿条6的移动经系杆7和关节臂8传到车轮3，使舵角变化。

设置发生操舵辅助力的电动机10。本实施形态的电动机10为三相无刷电动机。电动机10的输出轴的旋转经减速齿轮机构11传到操纵轴4。这样，操舵辅助力作用于使方向盘2的旋转传达到车轮3的路径上。

电动机10被连接于控制装置20上。控制装置20上连接有检测方向盘2的操舵转矩τ的转矩传感器22、检测方向盘2的旋转角度对应的操舵角度θ_h的舵角传感器23、检测车速υ的车速传感器24。

图2为表示控制装置20的构成的框图，具有相位控制部30。相位控制部30控制检测操舵转矩τ对应的信号即转矩传感器22的输出信号的相位。本实施形态的相位控制部30的传递函数G1(s)由下式表述，其中s为拉普拉斯算子，T₁为时常数，a(0＜a≤1＝为系数，

G1(s)＝(1+aT₁s)/(1+T₁s)

系数a设定于第1系数设定部41中。

由相位控制部30相位控制后的信号通过低通滤波器31除去不要的高频成分后，输入到演算部32。表示操舵转矩τ与车速υ与基本辅助电流I₀的对应关系的辅助特性，例如作为表或算式存储于控制装置20中。演算部32根据该辅助特性，由检测操舵转矩τ与检测车速υ演算基本辅助电流I₀。本实施形态中的操舵转矩τ与车速υ与基本辅助电流I₀的对应关系如图3所示，如车速υ为一定，则操舵转矩τ的大小越大，基本辅助电流I₀的大小越大，如操舵转矩τ为一定，则车速υ越小，基本辅助电流I₀的大小越大。操舵转矩τ与基本辅助电流I₀的正负符号，设位于向左右中的一方的操舵状态时为正，位于向另一方的操舵状态时为负。基本辅助电流I₀对应于基本辅助转矩τ₀。

另外，转矩传感器22的输出信号被输入到微分要素33。微分要素33起到作为检测操舵转矩τ的变化速度(dτ/dt)的演算部的作用，变化速度dτ/dt对应的信号经一次延迟要素34、低通滤波器35，输入到演算部36。利用低通滤波器35从变化速度(dτ/dt)对应的信号中除去不要的高频成分。演算部36演算与检测操舵转矩τ的变化速度逆相关的附加辅助电流I_a。如图2中的演算部36所示，设位于向左右中的一方的操舵状态时的操舵转矩τ的变化速度为正，附加辅助电流I_a为负，位于向左右中的另一方的操舵状态时的操舵转矩τ的变化速度为负，附加辅助电流I_a为正。

另外，转矩传感器22的输出信号被输入到操舵状态判定部40。操舵状态判定部40判定是向直行操舵位置操舵方向盘2的复位操舵状态，或是向着从直行操舵位置离开的方向操舵的转向操舵状态。本实施形态的操舵状态判定部40，将位于右操舵状态时与位于左操舵状态时为互为相反的操舵转矩τ的正负符号，与方向盘2的右旋转时与左旋转时互为相反的操舵角速度ω_h的正负符号进行比较，在两者一致时判断为转向操舵状态，不一致时判断为复位操舵状态。与该判断结果对应的操舵状态判定信号x输入到第1系数设定部41、开闭信号输出部43及输出控制部60。另外，操舵角速度ω_h通过未图示的微分器对由舵角传感器23检测的操舵角度θ_h进行微分来求得。

开闭信号输出部43向乘法部45，在转向操舵状态时输出对应于1的信号，在复位操舵状态时输出对应于0的信号。乘法部45中演算附加辅助电流I_a乘以开闭信号输出部43的输出信号的值。加法部46中演算乘法部45中求得的值与基本辅助电流I₀的和，作为目标驱动电流I^*。本实施形态中目标驱动电流I^*对应于电动机10的目标输出值。这样，控制装置20构成存储操舵转矩τ与电动机10的目标驱动电流I^*的对应关系的存储部，及根据该存储的对应关系与检测操舵转矩τ演算目标驱动电流I^*的演算部。乘法部45中求得的值在转向操舵状态时对应于附加辅助电流I_a，在复位操舵状态时为零。由此，转向操舵状态中基本辅助电流I₀与附加辅助电流I_a之和为目标驱动电流I^*，复位操舵状态中基本辅助电流I₀成为目标驱动电流I^*。因附加辅助电流I_a与检测操舵转矩τ的变化速度逆相关，故在转向操舵状态中随检测操舵转矩τ的变化速度大小的增大，目标驱动电流I^*的大小被减低。在复位操舵状态中目标驱动电流I^*的大小与检测操舵转矩τ的变化速度的大小不相关。

第1系数设定部41设定的相位控制部30的传递函数G1(s)中的系数a，随操舵状态判定部40的判定结果而变。即，图4为表示第1系数设定部41的构成的框图，操舵状态判定信号x输入到符号设定部50。符号设定部50将操舵角速度ω_h的符号，在转向操舵状态时设定为正，在复位操舵状态时设定为负。即，输入到符号设定部50前的操舵角速度ω_h的符号根据方向盘2的旋转方向而定，而从符号设定部50输出的操舵角速度ω_h的符号根据是复位操舵状态或是转向操舵状态而定。

符号设定部50输出的操舵角速度ω_h的值对应的增益K₁在演算部52中演算。预先决定增益K₁与操舵角速度ω_h的关系并存入控制装置20。本实施形态中如图4的演算部52所示，增益K₁与操舵角速度ω_h逆相关。这样，设增益K₁为大于等于零，并设复位操舵状态中比转向操舵状态中来得大，当转向操舵状态中操舵角速度ω_h的大小增大时，增益K₁就减小，在操舵角速度ω_h的大小大于等于一定值时，增益K₁为一定的最小值，当复位操舵状态中操舵角速度ω_h的大小增大时，增益K₁就增大，在操舵角速度ω_h的大小大于等于一定值时，增益K₁为一定的最大值。例如设增益K₁的最小值为0，最大值为1。用低通滤波器53对演算部52输出的增益K₁对应的信号除去不要的高频成分后，输入到系数演算部54。

第1系数设定部41的演算部55中演算车速υ对应的增益K₂。增益K₂与车速υ的关系被预先确定并存入控制装置20。本实施例中的增益K₂如图4的演算部55所示，设为大于等于零，当车速υ增大时就增大，车速υ大于等于一定值时为一定的最大值。例如增益K₂的最小值为0.5，最大值为1。从演算部55输出的增益K₂对应的信号被输入到系数演算部54。

第1系数设定部41的演算部56演算检测操舵转矩τ与检测车速υ对应的辅助斜率R。这里，设基本辅助转矩τ₀对操舵转矩τ的变化率(dτ₀/dτ)为辅助斜率R，操舵转矩τ与基本辅助转矩τ₀与车速υ的对应关系被存入控制装置20。根据所存入的关系与检测操舵转矩τ与检测车速υ演算辅助斜率R。本实施形态中如图4的演算部56所示，具有当检测操舵转矩τ增大时辅助斜率R就增大，当车速υ减小时辅助斜率R就增大的特性。从演算部56输出的辅助斜率R对应的信号被输入演算部57。

第1系数设定部41的演算部57演算辅助斜率R对应的参数a₁。参数a₁与辅助斜率R的关系被预先确定并存入控制装置20。本实施形态中如图4的演算部57所示，设参数a₁为大于等于零，设辅助斜率R在小于等于一定值时为一定的最大值，超过一定值时渐渐减小直至最小值(a₂)。例如参数a₁最大值设为1，最小值设为0.3，停车状态的转向操舵时为最小值a₂。从演算部57输出的参数a₁对应的信号被输入到系数演算部54。

系数演算部54中演算增益K₁、增益K₂和参数a₁、参数a₂对应的系数a。本实施形态中系数a的演算式如下：

a＝a₁+(a₂-a₁)K₁K₂

与辅助斜率R逆相关的a₁、与操舵角速度ω_h逆相关的K₁、与车速υ正相关的K₂，各自为小于等于1，大于等于0，增益K₁在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得大，a₁的最小值是a₂，a₁≥a₂。因此，系数a具有特性：复位操舵状态中比转向操舵状态中的来得小，在复位操舵状态中当操舵角速度ω_h的大小增大时就减小，在转向操舵状态中当操舵角速度ω_h的大小增大时就增大，当车速υ增大时就减小，当辅助斜率R增大时就增大。

通过将系数a对应的信号经低通滤波器58输入相位控制部30来设定传递函数G1(s)。另外，由于辅助斜率R因操舵转矩τ的增加而增加，另一方面，辅助斜率R对应的参数a₁因操舵转矩τ的增加而减小，因此为防止发散，低通滤波器58除去系数a对应的信号的高频成分。

图5表示输出对转矩传感器22输入的频率响应特性，横轴表示转矩传感器22输出信号的频率，纵轴表示输出对转矩传感器22输入的振幅比(增益)。图5中用实线表示相位控制部30的传递函数G1(s)的系数a为1时的特性，用虚线表示系数a小于1时的特性。这里，ω_a＝1/(2πT₁)，ω_b＝1/(2πaT₁)，ω_c是低通滤波器31的截止频率。若车速υ或辅助斜率R等其他条件没有差异，则系数a在复位操舵状态中比转向操舵状态中的来得小，因此输出对转矩传感器22输入的频率响应特性中，复位操舵状态与转向操舵状态相比，高频段增益减小。即，根据操舵状态判定部40的判断结果，变更相位控制部30产生的相位控制特性，使目标驱动电流I^*的变化对检测操舵转矩τ的变化的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得低下。另外，若车速υ或操舵状态等的其他条件没有差异，则系数a由于在辅助斜率R增大时就增大，因此输出对转矩传感器22输入的频率响应特性中，当辅助斜率R增加时与增加前相比，高频段增益减小。即，根据辅助斜率R，变更相位控制部30产生的相位控制特性，使目标驱动电流I^*的变化对检测操舵转矩τ的变化的响应在辅助斜率R增加时比增加前来得低下。

将目标驱动电流I^*对应的信号被输入电动机10的输出控制部60。输出控制部60如图6的框图所示，具备：dq轴目标电流演算部61，dq轴实电流演算部62，施加电压演算部63，电流检测部64，旋转位置检测部65，电动机驱动器66。

dq轴目标电流演算部61，以沿电动机10的转子具有的磁场的磁通方向的轴为d轴，以与d轴和转子的转轴正交的轴为q轴，演算生成d轴方向的磁场的d轴目标电流I_d ^*与生成q轴方向的磁场的q轴目标电流I_q ^*，作为对应于所演算的目标驱动电流I^*的值。例如，预先确定表示目标驱动电流I^*与d轴目标电流I_d ^*的关系的函数F_d，和表示目标驱动电流I^*与q轴目标电流I_q ^*的关系的函数F_q并存入控制装置20，根据函数F_d和F_q及所演算的目标驱动电流I^*演算d轴目标电流I_d ^*与q轴目标电流I_q ^*。函数F_d和F_q可用公知的值。

dq轴实电流演算部62，根据电流检测部64检测的实电流I_U、I_V、I_W与旋转位置检测部65检测的旋转位置θ₀，演算生成d轴方向的磁场的d轴实电流I_d与生成q轴方向的磁场的q轴实电流I_q。电流检测部64构成检测流过电动机10的U相、V相、W相各线圈的实电流I_U、I_V、I_W作为电动机10的实输出值的检测部。旋转位置检测部65根据来自电动机10上安装的求解仪、编码器等的旋转角传感器65a的信号检测相对于电动机10的定子的预定的基准位置的转子旋转角度，作为旋转位置θ₀。dq轴实电流演算部62中的演算可用公知的演算式。

施加电压演算部63，根据d轴目标电流I_d ^*、q轴目标电流I_q ^*、d轴实电流I_d、q轴实电流I_q及检测旋转位置θ₀，演算对线圈的施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*。即，用偏差演算部70求出d轴目标电流I_d ^*与d轴实电流I_d的偏差，通过在d轴PI控制演算部71中进行该偏差的PI(比例积分)的控制演算，求出d轴目标电压V_d ^*。用偏差演算部72求出q轴目标电流I_q ^*与q轴实电流I_q的偏差，通过在q轴PI控制演算部73中进行该偏差的PI的控制演算，求出q轴目标电压V_q ^*。根据d轴目标电压V_d ^*、q轴目标电压V_q ^*及检测旋转位置θ₀，在3相电压演算部74中演算施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*作为电动机10的输出指令值。3相电压演算部74中的演算可用公知的演算式。这样一来，电动机10的目标输出值即目标驱动电流I^*对应的dq轴目标电流I_d ^*、I_q ^*与实输出值对应的dq轴实电流I_d、I_q的偏差，对应于电动机10的输出指令值即施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*。

电动机驱动器66例如利用PWM控制，将所演算的施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*加到电动机10的线圈，驱动电动机10。这样一来，输出控制部60利用包含PI控制演算的演算求出输出指令值即施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*，为消除电动机10的目标输出值即目标驱动电流I^*对应的dq轴目标电流I_d ^*、I_q ^*与实输出值对应的dq轴实电流I_d、I_q的偏差，控制该偏差对应的施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*。通过这一控制，电动机10发生对应于目标驱动电流I^*的操舵辅助力。

图7示出根据d轴目标电流I_d ^*与d轴实电流I_d的偏差，演算d轴目标电压V_d ^*的d轴PI控制演算部71的框图。d轴PI控制演算部71具有比例演算要素71a、积分演算要素71b、加法部71c、d轴相位补偿器71d、d轴系数设定部71e。本实施形态中设比例演算要素71a的增益为K_pd，积分演算要素71b的增益为K_Id，d轴相位补偿器71d的传递函数为G2(s)，根据d轴目标电流I_d ^*与d轴实电流I_d的偏差(I_d ^*-I_d)用下式求出d轴目标电压V_d ^*：

V_d ^*＝(K_pd+K_Id/s)G2(s)(I_d ^*-I_d)

传递函数G2(s)按下式求出：

G2(s)＝[(1+a₅T₅s)(1+a₆T₆s)]/[(1+T₅s)(1+T₆s)]

其中，T₅、T₆为时常数，a₅、a₆为系数，T₅＞T₆，a₅≤1，a₆≥1。

传递函数G2(s)的系数a₅、a₆在d轴系数设定部71e中设定。操舵状态判定信号x从操舵状态判定部40输入d轴系数71e，根据操舵状态判定部40的判断结果变更由d轴系数设定部71e设定的系数a₅、a₆。即，转向操舵状态中设a₅＝a₆＝1，复位操舵状态中设a₅＜1，a₆＞1。

图8表示输出对比例演算要素71a的输入的频率响应特性，横轴表示d轴目标电流I_d ^*对应的信号的频率，纵轴表示输出对比例演算要素71a的输入的的振幅比(增益)。图8中，用实线表示传递函数G2(s)的系数a₅＝a₆＝1时的特性，用虚线表示a₅＜1，a₆＞1时的特性。这里，ω₁＝1/(2πT₅)，ω₂＝1/(2πa₅T₅)，ω₃＝1/(2πa₆T₆)，ω₄＝1/(2πT₆)。

图9表示输出对积分演算要素71b的输入的频率响应特性，横轴表示d轴目标电流I_d ^*对应的信号的频率，纵轴表示输出对积分演算要素71b的输入的振幅比(增益)。图9中，用实线表示传递函数G2(s)的系数a₅＝a₆＝1时的特性，用虚线表示a₅＜1，a₆＞1时的特性。这里，ω₁＝1/(2πT₅)，ω₂＝1/(2πa₅T₅)，ω₃＝1/(2πa₆T₆)，ω₄＝1/(2πT₆)。

图10示出根据q轴目标电流I_q ^*与q轴实电流I_q的偏差，演算q轴目标电压V_q ^*的q轴PI控制演算部73的框图。q轴PI控制演算部73具有比例演算要素73a、积分演算要素73b、加法部73c、q轴相位补偿器73d、q轴系数设定部73e。本实施形态中设比例演算要素73a的增益为K_pq，积分演算要素73b的增益为K_Iq，q轴相位补偿器73d的传递函数为G3(s)，根据q轴目标电流I_q ^*与q轴实电流I_q的偏差(I_q ^*-I_q)用下式求出q轴目标电压V_q ^*：

V_q ^*＝(K_pd+K_Iq/s)G3(s)(I_q ^*-I_q)

传递函数G3(s)按下式求出：

G3(s)＝[(1+a₇T₇s)(1+a₈T₈s)]/[(1+T₇s)(1+T₈s)]

其中，T₇、T₈为时常数，a₇、a₈为系数，T₇＞T₈，a₇≤1，a₈≥1。

传递函数G3(s)的系数a₇、a₈在q轴系数设定部73e中设定。操舵状态判定信号x从操舵状态判定部40输入d轴系数73e，根据操舵状态判定部40的判断结果变更由q轴系数设定部73e设定的系数a₇、a₈。即，转向操舵状态中设a₇＝a₈＝1，复位操舵状态中设a₇＜1，a₈＞1。

图11表示输出对比例演算要素73a的输入的频率响应特性，横轴表示q轴目标电流I_q ^*对应的信号的频率，纵轴表示输出对比例演算要素73a的输入的振幅比(增益)。图11中，用实线表示传递函数G3(s)的系数a₇＝a₈＝1时的特性，用虚线表示a₇＜1，a₈＞1时的特性。这里，ω₅＝1/(2πT₇)，ω₆＝1/(2πa₇T₇)，ω₇＝1/(2πa₈T₈)，ω₈＝1/(2πT₈)。

图12表示输出对积分演算要素73b的输入的频率响应特性，横轴表示q轴目标电流I_q ^*对应的信号的频率，纵轴表示输出对积分演算要素73b的输入的振幅比(增益)。图12中，用实线表示传递函数G3(s)的系数a₇＝a₈＝1时的特性，用虚线表示a₇＜1，a₈＞1时的特性。这里，ω₅＝1/(2πT₇)，ω₆＝1/(2πa₇T₇)，ω₇＝1/(2πa₈T₈)，ω₈＝1/(2πT₈)。

如上所述，通过根据操舵状态判定部40的判断结果变更传递函数G2(s)、G3(s)的系数a₅、a₆、a₇、a₈，在输出指令值对应的施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*对电动机10的目标输出值对应的dq轴目标电流I_d ^*、I_q ^*与实输出值对应的dq轴实电流I_d、I_q之间的偏差的频率响应特性中，使高波段增益在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得小。即，根据操舵状态判定部40的判定结果变更输出控制部60的电动机10的输出控制特性，使输出指令值的变化对电动机10的目标输出值与实输出值之间的偏差的变化的响应，在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得低。这里，使根据操舵状态判定部40的判定结果的相位控制部30的相位控制特性的变更与输出控制部60的输出控制特性的变更相同步。

根据本实施形态，利用相位控制部30的相位控制特性的变更，使改变对应于转矩传感器22的检测操舵转矩τ变化的信号的相位，从而在复位操舵状态中与转向操舵状态中相比，使目标输出值对应的目标驱动电流I^*变化对操舵转矩τ变化的的响应低下。这样，即使在复位操舵时向转向方向的操舵转矩τ急剧减少，也能抑制发生操舵辅助力的电动机10的输出急剧减少。因此，复位操舵时作用于转向操舵方向的操舵辅助力不致急剧变化，能提高方向盘2的收敛性。这时，通过在输出对转矩传感器22的输入的频率响应特性中，使高频段增益在复位操舵状态比转向操舵状态更小，从而即使在复位操舵时实际的操舵转矩急剧减少也能抑制目标驱动电流I^*的急剧减少，可靠地降低目标驱动电流I^*变化对操舵转矩τ变化的响应。另外，通过与相位控制部30产生的相位控制特性的变更同步地变更输出控制部的输出控制特性，能与目标驱动电流I^*变化对操舵转矩τ变化的响应同步地，使降低输出指令值对应的施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*变化对电动机10的目标输出值对应的dq轴目标电流I_d ^*、I_q ^*与实际输出值对应的dq轴实电流I_d、I_q之间的偏差变化的响应。这样一来，能更可靠地抑制复位操舵时电动机10输出的急剧减少。这时，通过在输出指令值对该偏差的频率响应特性中，使高频段增益在复位操舵状态中比转向操舵状态中更小，从而即使复位操舵时向转向方向的操舵转矩τ急剧减少，也能可靠地抑制电动机10输出的急剧减少。另外，输出对转矩传感器22的输入的频率响应特性中，当辅助斜率R增加时高频段增益比增加前来得小，因此能在辅助斜率R增加时提高控制的稳定性。而且，因转向操舵状态中基本辅助电流I₀与跟检测操舵转矩τ的变化速度逆相关的附加辅助电流I_a之和成为目标驱动电流I^*，故在转向操舵状态中急操舵时能抑制电动机10的输出过大，提高操舵感觉，而且因复位操舵状态中基本辅助电流I₀成为目标驱动电流I^*，故在复位操舵状态中，由于方向盘2的松手等使操舵转矩τ急剧减少时能防止电动机10的输出急剧减少。

本发明不限于上述实施形态。例如，也可利用配置在演算部32与加法部46之间的相位控制部取代配置在转矩传感器22与演算部32之间的相位控制部30，来控制基本辅助电流I₀对应的信号的相位。即是说，不限于相位控制部直接控制转矩传感器的输出信号，也可以控制基本辅助电流I₀那样的检测操舵转矩对应的信号的相位。另外，操舵转矩与电动机的目标输出值的对应关系，如能提供适当的操舵辅助力，则不作特别限定，例如也可按照操舵角度改变电动机的目标输出值。另外，电动机的目标输出值与实输出值的偏差与输出指令值之间的关系，如能按照输出指令值控制电动机的输出来消除该偏差，则不作特别限定，例如，也可以通过根据目标驱动电流I^*与检测旋转位置θ₀求出电动机10的UVW各相对应的目标电流I_U ^*、I_V ^*、I_W ^*，取代上述实施形态中的dq轴目标电流I_d ^*、I_q ^*，对目标电流I_U ^*、I_V ^*、I_W ^*与UVW各相的线圈的实电流I_U、I_V、I_W之间的偏差(I_U ^*-I_U)、(I_V ^*-I_V)、(I_W ^*-I_W)进行PI控制演算，来求出施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*作为电动机10的输出指令值。这时，施加电压V_U ^*、V_V ^*、V_W ^*对偏差(I_U ^*-I_U)、(I_V ^*-I_V)、(I_W ^*-I_W)的频率响应特性中，只要使高频段增益在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得小就可。另外，操舵辅助力发生用电动机输出的向操舵系统的传送机构，如能提供操舵辅助力，则不限定于本实施形态，例如也可以通过利用电动机的输出驱动螺旋啮合于与齿条一体的滚珠螺钉的滚珠螺母来提供操舵辅助力。

Claims

1.一种电动力操纵装置，具备：

发生操舵辅助力的电动机(10)，

检测操舵转矩的转矩传感器(22)，以及

控制装置(20)，其特征在于，

所述控制装置(20)存储操舵转矩与所述电动机(10)的目标输出值的对应关系，并根据检测操舵转矩与所述对应关系演算所述目标输出值，

所述控制装置(20)具备：

检测所述电动机(10)的实际输出值的检测部(64)，

为消除所述目标输出值与所述实际输出值的偏差，根据所述偏差对应的输出指令值控制所述电动机(10)的输出的输出控制部(60)，

控制对应于检测操舵转矩的信号的相位的相位控制部(30)，及

判定是向着直行操舵位置操舵方向盘(2)的复位操舵状态，或是向着离开直行操舵位置的方向操舵方向盘(2)的转向操舵状态的操舵状态判定部(40)，

根据所述操舵状态判定部(40)的判定结果，变更由所述相位控制部(30)产生的相位控制特性，使所述目标输出值变化对检测操舵转矩变化的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中更低下，

与所述相位控制部(30)产生的相位控制特性的变更同步地，根据所述操舵状态判定部(40)的判定结果，变更由所述输出控制部(60)产生的输出控制特性，使所述输出指令值变化对所述目标输出值与所述实际输出值的偏差变化的响应在复位操舵状态中比转向操舵状态中更低下。

2.如权利要求1所述的电动力操纵装置，其特征在于，

通过在输出对所述转矩传感器(22)输入的频率响应特性中，使高频段增益在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得小，从而根据所述操舵状态判定部(40)的判定结果，变更由所述相位控制部(30)产生的相位控制特性。

3.如权利要求1或2所述的电动力操纵装置，其特征在于，

所述输出控制部(60)至少利用包含比例积分控制演算的演算求出所述输出指令值，

通过在所述输出指令值对所述偏差的频率响应特性中，使高频段增益在复位操舵状态中比转向操舵状态中来得小，变更所述输出控制部(60)产生的输出控制特性。

4.如权利要求1或2所述的电动力操纵装置，其特征在于，

所述控制装置(20)将操舵转矩与基本辅助转矩的对应关系存储作为辅助特性，

设定操舵转矩与基本辅助转矩的对应关系，使基本辅助转矩对操舵转矩的变化率即辅助斜率按照检测操舵转矩的变化而变化，

根据辅助斜率变更由所述相位控制部(30)产生的相位控制特性，使输出对转矩传感器(22)的输入的频率响应特性中，当辅助斜率增加时高频段增益比辅助斜率增加前的高频段增益来得小。

5.如权利要求1或2所述的电动力操纵装置，其特征在于，

所述控制装置(20)包括计算操舵转矩的变化速度的微分要素(33)，

在转向操舵状态中，利用检测操舵转矩的变化速度大小的增大使减小所述目标输出值的大小，在复位操舵状态中，使所述目标输出值的大小与检测操舵转矩的变化速度的大小不相关。