电子助力转向设备的制作方法

电子助力转向设备的制作方法
【专利摘要】辅助指令值计算单元（23）在基于辅助梯度（Rag）来增加或减少基于转矩微分值（dTh）的转矩微分控制量（Tdt*）的同时，以将转矩微分控制量（Tdt*）加到基于转向转矩（Th）值的基本辅助控制量（Tas*）所获得的值为基础来计算第一辅助分量（Ta1*）。此外，辅助指令值计算单元（23）设置有小齿轮角度反馈控制单元（40）。小齿轮角度反馈控制单元（40）根据转向转矩（Th）和第一辅助分量（Ta1*）计算能够被转换为转向盘的转向角度的小齿轮角度指令值，并且执行旋转角度反馈控制。辅助指令值计算单元（23）基于将由小齿轮角度反馈控制单元（40）所计算出的第二辅助分量（Ta2*）加到第一辅助分量（Ta1*）所获得的值来计算辅助指令值（Ta*）。
【专利说明】电子助力转向设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子助力转向设备。
【背景技术】
[0002]通常，具有作为驱动源的电机的电子助力转向设备(EPS)是已知的。针对EPS，提出了利用高可控性实现优良的转向感的各种技术。
[0003]例如，在专利文献I中所公开的EPS基于辅助梯度对每种补偿控制的特性进行优化，该辅助梯度是辅助力的改变相对于转向转矩的改变的比率。即，EPS计算转矩微分控制水平，该转矩微分控制水平是基于转向转矩的微分的补偿分量。接下来，EPS将补偿分量加到与目标辅助力相对应的辅助指令值的基本分量。因此，可以提高相对于转向转矩的改变施加辅助力的响应性。因此，可以抑制施加辅助力的响应延迟，并且从而，例如可以避免转向盘的转动开始发生的拖拽感以及在转向盘的转动结束时发生的摇摆(rolling)感。此外，可以效地抑制来自转动轮的反向输入振动。
[0004]相反地，在辅助梯度大的范围中，相对于转向转矩的微小改变辅助力大幅地改变。在这样的范围中，具有相位超前特性的转矩微分控制水平变得过大。因此，转动转向盘时的响应感降低，并且从而可能降低转向感。
[0005]然而，根据以上所说明的传统技术，通过依照辅助梯度的增加而减少转矩微分控制水平，可以在宽的控制范围上对转矩微分控制水平进行优化。因此，可以实现具有优良的转向特性并且几乎不具有反向输入振动的不利影响的良好的转向感。
[0006]此外，在专利文献2中所公开的EPS包括基于转向角度对目标转向转矩进行限定的第一规范模型，以及基于转向转矩对转向系统的目标转向角度(目标旋转角度)进行限定的第二规范模型。基于这两个规范模型(理想模型)控制电机的动作。即，通常凭借通过执行转矩反馈控制以便使得实际转向转矩跟随目标转向转矩所获得的第一辅助分量，将转向转矩设置为最优化的值。此外，凭借通过执行使得实际转向角度跟随目标转向角度的转向角度反馈控制所获得的第二辅助分量，可以抵消(cancel)来自转动轮的反向输入振动。即，当基于第一辅助分量和第二辅助分量的相加值控制电机的动作时，可以实现具有优良的转向特性并且几乎不具有反向输入振动的不利影响的转向感。
[0007]近年来，对于车辆需要更高水平的静音。然而，根据专利文献I中所公开的传统技术，难以实现抑制反向输入振动和实现优良的转向特性两者。更具体地，需要减少在例如直行和制动时所导致的小的反向输入振动(即，具有相对高的频率的振动分量)。当为了满足这种需求增加转矩微分控制水平时，转向特性变差。
[0008]相反地，当施加专利文献2中所公开的传统技术时，理论上可以抑制所有的反向输入振动。然而，当考虑到两个模型互相干扰的可能性时，难以使得实际转向情况与这两个规范模型相匹配。因此，难以以高水平实现抑制反向输入振动和实现优良的转向特性两者。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献[0011]专利文献1:日本早期公开专利公布第2006-131191号
[0012]专利文献2:日本专利第4453012号

【发明内容】

[0013]本发明的公开
[0014]本发明要解决的问题
[0015]本发明的目标是提供一种能够以更高的水平抑制反向输入振动的同时实现优良的转向特性的电子助力转向设备。
[0016]用于解决该问题的装置
[0017]为了解决以上的缺点，本发明的第一方面提供了一种电子助力转向设备，该电子助力转向设备包括转向力辅助装置和控制单元。转向力辅助装置包括作为驱动源的电机，并且该转向力辅助装置将辅助力施加到转向系统。控制单元基于被传送到转向轴的转向转矩设置辅助力的基本分量。控制单元基于基本分量的改变相对于转向转矩的改变的比率增加/减少补偿分量，并且基于通过将补偿分量加到基本分量所获得的值计算第一辅助分量。控制单元基于转向转矩和第一辅助分量计算可以被转换为转动轮的转动角度的旋转轴的旋转角度指令值。控制单元执行基于旋转角度指令值的旋转角度反馈控制以计算第二辅助分量。控制单元基于以通过将第二辅助分量加到第一辅助分量所获得的值为基础的辅助指令值控制转向力辅助装置的动作。
[0018]根据这种结构，基于转向转矩和第一辅助分量计算可以被转换为转动轮的转动角度的旋转轴的旋转角度指令值。接下来，根据基于旋转角度指令值执行的旋转角度反馈控制来计算第二辅助分量，并且从而可以有效地抵消来自转动轮的反向输入振动。因此，在不考虑反向输入振动降低功能的情况下，当主要关注转向特性时，可以对基于辅助梯度的每种补偿控制特性的最优化控制进行设计。
[0019]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:控制单元应当基于转向转矩与第一辅助分量的相加值计算被传送到旋转轴的输入转矩，并且控制单元应当基于旋转角度相对于输入转矩的理想模型计算旋转角度指令值。
[0020]根据这种结构，计算辅助指令值所利用的理想模型仅是当计算第二辅助分量时所利用的一个模型。因此，第二辅助分量不干扰第一辅助分量。因此，可以以更高的水平抑制反向输入振动，并且可以实现优良的转向特性。
[0021]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:应当通过基于旋转角度的弹性(spring)项、基于旋转角速度的粘性项、以及以通过从输入转矩中减去作为弹性项和粘性项的各自控制输出的弹性分量和粘性分量所获得的值为基础的惯性项来表示理想模型，并且控制单元应当包括能够改变弹性项的特性的设置单元。
[0022]可以将旋转角度相对于输入转矩的理想模型划分为依赖于电子助力转向设备(EPS)的每个分量的特性的EPS侧理想模型和依赖于装备有EPS的车辆的特性的车辆侧理想模型。在这种情况下，通过惯性项和粘性项建立EPS侧理想模型，而通过弹性项建立车辆侧理想模型。
[0023]根据这种结构，旋转角度相对于输入转矩的理想模型的弹性项的特性是可改变的，并且从而可以任意地设置影响转向特性的车辆特性。即，无论实际特性如何，通过控制可以任意地形成车辆特性，并且从而增加了用于设计的自由度。因此，无论安装有电子助力转向设备的车辆如何，可以对转向特性进行通用设置，从而改进了一般的通用性。
[0024]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:控制单元应当基于与辅助指令值相对应的电流指令值执行电流反馈控制、将驱动功率供给到电机，以及控制转向力辅助装置的动作；并且控制单元应当基于电流指令值与实际电流值之间的电流偏差对计算旋转角度指令值所利用的第一辅助分量的值进行校正。
[0025]通常，在利用车辆内电源(如电池)的EPS的情况下，控制单元可以输出的电压受到限制。因此，在快速转向操作等时辅助转矩可能变得不充分，并且旋转角度反馈控制的偏差增加，以及从而辅助不充分性增加。在这一点上，根据本发明，依照电流偏差减少计算旋转角度指令值所利用的第一辅助分量的值。因此，可以抑制旋转角度反馈控制时的偏差的增加。
[0026]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:控制单元应当对所检测到的转向转矩执行相位补偿，控制单元应当基于已经经受了相位补偿的转向转矩计算基本分量，以及控制单元应当基于基本分量的改变相对于转向转矩的改变的比率改变相位补偿的特性。
[0027]根据这种结构，依照辅助梯度的增加来改变相位补偿的特性，并且设计电流反馈控制，该辅助梯度是基本分量的改变相对于转向转矩的改变的比率。因此，抑制了振动的发生，控制变得稳定，以及提高了电流控制的响应性，从而获得了良好的转向感。
[0028]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:控制单元应当基于旋转轴的旋转角速度计算摩擦分量，并且控制单元应当基于通过从转向转矩和第一辅助分量的相加值中减去摩擦分量所获得的值来计算输入转矩。
[0029]根据这种结构，可以精确地计算输入转矩。
[0030]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:控制单元应当基于与辅助指令值相对应的电流指令值执行电流反馈控制；以及控制单元应当将驱动功率供给到电机以控制转向力辅助装置的动作，并且基于电流指令值与实际电流值之间的偏差对第二辅助分量的值进行校正。
[0031]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:当未检测到执行旋转角度反馈控制所利用的实际旋转角度时，控制单元应当终止第二辅助分量的计算。
[0032]优选的是:以上所说明的电子助力转向设备还应当包括计算减少第二辅助分量的道路信息补偿分量的道路信息补偿单元，并且应当依照道路信息补偿分量的大小应当可调整第二辅助分量的大小。
[0033]驾驶员根据通过转向系统而被传递到转向盘的反向输入转矩获得与行驶的车辆有关的大量信息(诸如，道路情况和转动轮的夹持(grip)力)。即，来自转动轮的反向输入是道路信息，并且如果完全抵消了这样的信息，则可以导致转向感的降低。在这一点上，根据本发明，通过设置道路信息补偿分量，可以自由地控制第二辅助分量的大小。接下来，由于第二控制分量与道路信息补偿分量之间的差异所发展的反向输入转矩可以作为道路信息被传送到转向盘。因此，可以抑制来自转动轮的、作为噪声的振动输入，而同时可以获得必要的道路信息。作为结果，可以抑制反向输入振动，并且可以实现优良的转向特性。
[0034]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:车辆速度越快，则由道路信息补偿单元所计算出的道路信息补偿分量应当变得越小。
[0035]在直行和制动等时所产生的反向输入振动与车辆速度一起增加。在这一点上，根据本发明，车辆速度越快，则道路信息补偿分量变得越小，从而当执行旋转角度反馈控制时有效地激活振动抑制效果。作为结果，可以有效地抑制作为噪声的反向输入振动，并且更大量的道路信息被传送到转向盘。
[0036]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:当未检测到旋转角度反馈控制所利用的实际旋转角度时，道路信息补偿单元应当通过道路信息补偿分量抵消第二辅助分量。
[0037]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:控制单元应当基于旋转角度相对于被传送到旋转轴的输入转矩的理想模型计算旋转角度指令值，并且执行旋转角度反馈控制；道路信息补偿单元应当基于旋转轴的旋转角度偏差和旋转角速度偏差中的至少任一个来估计与理想模型的偏离，并且道路信息补偿单元应当依照该偏离来改变道路信息补偿分量的大小。
[0038]通常,旋转角度偏差和旋转角速度偏差增加越多，则所估计的与理想模型的偏离变得越高。在这种情况下，该偏离越高，则道路信息补偿分量增加越多。此外，使得“基于理想模型的旋转角度反馈控制”无效，从而稳定了控制。
[0039]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:当基于旋转轴的旋转角度偏差和旋转角速度偏差中的至少任一个估计到实际情况与理想模型不同时，道路信息补偿单元应当通过道路信息补偿分量来抵消第二辅助分量。
[0040]当未检测到正常的实际旋转角度时，不能正确地执行旋转角度反馈控制。此外，在执行旋转角度反馈控制时，当旋转角度偏差(以及旋转角速度偏差)显著增加时，估计到不能使得实际旋转角度跟随基于理想模型所计算出的旋转角度指令值(即，实际情况与理想模型不同)。当在这样的情况下继续旋转角度反馈控制时，辅助不充分性增加，并且从而控制可能变得不稳定。在这一点上，根据本发明，当“应当终止基于理想模型的旋转角度反馈控制”时，使得基于理想模型的旋转角度反馈控制完全无效。因此快速地实现了故障安全(fail-safe)，并且从而确保了更高的可靠性。
[0041]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:在制动时，道路信息补偿单元减少道路信息补偿分量。
[0042]在制动时，产生了通常被识别为噪声的、具有相对高的频率的振动。在这一点上，根据本发明，减少在制动时的道路信息补偿分量，从而当执行旋转角度反馈控制时有效地实现了振动抑制效果。作为结果，可以有效地抑制作为噪声的反向输入振动，并且更大量的道路信息可以被传送到转向盘。
[0043]在以上所说明的电子助力转向设备中，优选的是:在车辆停止时，道路信息补偿单元应当减少道路信息补偿分量。
[0044]根据这种结构，可以抑制当车辆停止时由于旋转角度反馈控制所导致的转向盘的转向角度返回到中立位置的现象。
【专利附图】

【附图说明】
[0045]图1是示出了电子助力转向设备(EPS)的示意结构图；[0046]图2是示出了根据本发明的第一实施例的EPS的结构的框图；
[0047]图3是示出了基本辅助控制计算的概要和辅助梯度的概要的曲线图；
[0048]图4是示出了基于辅助梯度的相位补偿控制的优化的曲线图；
[0049]图5是示出了转矩微分值与转矩微分基本控制水平之间的关系的曲线图；
[0050]图6是示出了辅助梯度与辅助梯度增益之间的关系的曲线图；
[0051]图7是示出了小齿轮角度反馈控制单元的结构的框图；
[0052]图8是示出了小齿轮角度指令值计算单元的结构的框图；
[0053]图9是示出了弹性特性控制计算单元的结构的框图；
[0054]图10是示出了根据本发明的第二实施例的EPS的结构的框图；
[0055]图11是示出了负荷信息反馈控制单元的结构的框图；
[0056]图12是两输入/两输出模型的框图；
[0057]图13是示出了在复平面上的模型负荷特性、实际负荷特性以及控制负荷特性的曲线图；
[0058]图14是示出了增益改变确定的处理程序的流程图；以及
[0059]图15是示出了增益改变控制的处理程序的流程图。
【具体实施方式】
[0060]执行本发明的模式
[0061](第一实施例)
[0062]将参照图1至9对体现本发明的电子助力转向设备(EPS)的第一实施例给出说明。
[0063]如图1所示，转向盘2被固定到转向轴3。转向轴3通过齿条和小齿轮机构4与齿条轴5连接。伴随着转向盘2的操作，转向轴3旋转。转向轴3的旋转通过齿条和小齿轮机构4被转换为齿条轴5的往复直线运动。转向轴3包括彼此连接的柱状轴3a、中间轴3b以及小齿轮轴3c。齿条轴5的往复直线运动通过连接到齿条轴5的两端的拉杆(tie rod)6而被传送到未示出的转向节(knuckle)。因此，改变转动轮7的转向角度(B卩，车辆的行进方向)。
[0064]EPSl包括作为转向力辅助装置的EPS致动器10，以及作为控制EPS制动器10的动作的控制单元的ECU11。EPS致动器10将用于辅助转向盘2的操作的辅助力施加到转向系统。
[0065]EPS致动器10是具有作为驱动源的电机12的柱状类型EPS致动器。电机12通过减速机构13连接到柱状轴3a。电机12是基于三相(U、V以及W)的电驱动功率而旋转的无刷电机。EPS致动器10使得电动机12的旋转减速并且将减速后的旋转传送到柱状轴3a。因此，作为辅助力的电机转矩被施加到转向系统。
[0066]E⑶11连接到转矩传感器14。转矩传感器14基于在柱状轴3a处所设置的扭杆(torsion bar) 15的扭转来计算要被传送到转向轴3的转动转矩Th。E⑶11与车辆速度传感器16连接。ECUll基于由每个传感器所检测到的转向转矩Th (以及转向转矩微分值dTh)和车辆速度V将电驱动功率供给到电机12。以这种方式，E⑶11控制EPS致动器10的动作，即，控制施加到转向系统的辅助力。
[0067]接下来，将参照图2对由EPSl进行的辅助控制给出说明。[0068]如图2所示，ECUll包括输出电机控制信号的微型计算机21，以及基于电机控制信号将电驱动功率供给到电机12的驱动电路22。通过由微型计算机21所运行的计算机程序实现了以下所示的控制块。微型计算机21以预定的采样周期检测各个状态量。接下来，微型计算机21对于每个预定的周期执行由以下的每个控制块所指示的每个计算处理，从而生成电机控制信号。
[0069]微型计算机21包括辅助指令值计算单元23和电流指令值计算单元24。辅助指令值计算单元23基于转向转矩Th和车辆速度V计算要由电机12所生成的辅助转矩(即，与目标辅助力相对应的辅助指令值Ta*)。电流指令值计算单元24计算与辅助指令值Ta*相对应的电流指令值Ta*。微型计算机21使得电机12的实际电流值I跟随电流指令值Ta*。电机控制信号生成单元25基于电流偏差Λ I执行电流反馈控制。因此，电机控制信号生成单元25生成电机控制信号，并且将所生成的信号输出到驱动电路22。
[0070]电流指令值计算单元24计算作为电流指令值Ta*的d/q坐标系统的q轴电流指令值(d轴电流指令值为O)。将由电流传感器26作为实际电流值I所检测到的三相的相电流值(Iu、Iv以及Iw)和由电机解析器(resolver)(旋转角度传感器)27所检测的电机旋转角度Θ m,连同电流指令值Ta* 一起输入到电机控制信号生成单元25。电流指令值计算单元24依照电机旋转角度0m将每个相电流值映射到作为旋转坐标的d/q坐标上。电流指令值计算单元24在d/q坐标系统上执行电流反馈控制，从而生成电机控制信号。
[0071]辅助指令值计算单元23包括基本辅助控制单元31，该基本辅助控制单元31计算作为辅助指令值Ta*的基本分量的基本辅助控制水平Tas'辅助指令值计算单元23还包括相位补偿控制单元32，该相位补偿控制单元32对转向转矩Th的相位进行延迟。基本辅助控制单元31基于已经经受了由相位补偿控制单元32进行的相位补偿的转向转矩Th’和车辆速度V计算基本辅助控制水平Tas'
[0072]如图3所示，基本辅助控制单元31以转向转矩Th’的绝对值越大并且车辆速度V越慢，则基本辅助控制水平Tas*的绝对值变得越大的方式来计算基本辅助控制水平Tas'特别地，关于转向转矩Th’，转向转矩Th’越大，则基本辅助控制水平Tas*的改变相对于转向转矩Th’的改变的比率变得越大。即，转向转矩Th’变得越大，则由切线LI和L2的斜率所表示的辅助梯度Rag变得越大。
[0073]如图2所示，基本辅助控制单元31依照转向转矩Th’(以及车辆速度V)将辅助梯度Rag输出到相位补偿控制单元32。相位补偿控制单元32基于辅助梯度Rag来改变相位补偿控制的特性(滤波器系数)。
[0074]如图4所示，相位补偿控制单元32以依照辅助梯度Rag的增加而减少增益的方式来改变相位补偿的特性。在第一实施例中，由电机控制信号生成单元25进行的电流反馈控制抑制了振动的发生，确保了控制稳定性，以及提高了电流控制的响应性，从而实现了良好的转向感。
[0075]如图2所示，辅助指令值计算单元23包括转矩微分控制单元33，该转矩微分控制单元33基于转向转矩Th的微分值(转矩微分值dTh)来计算作为补偿分量的转矩微分控制水平Tdt*。
[0076]如图5所示，转矩微分控制单元33依照转矩微分值dTh来计算转矩微分基本控制水平ε dt。此时，转矩微分值dTh的绝对值越大，则转矩微分基本控制水平edt的绝对值变得越大。此外，辅助梯度Rag被输入到转矩微分控制单元33。如图6所示，转矩微分控制单元33依照辅助梯度Rag来计算辅助梯度增益Kag (Kag=L O至O)。此时,辅助梯度Rag的绝对值越大，则辅助梯度增益Kag变得越小。转矩微分控制单元33将通过将转矩微分基本控制水平ε dt乘以辅助梯度增益Kag所获得的转矩微分控制水平Tdt* (Tdt*= ε dtXKag)输出。
[0077]如图2所示，基本辅助控制水平Tas*和转矩微分控制水平Tdt*分别地被输入到加法器34。辅助指令值计算单元23基于通过将基本辅助控制水平Tas*与转矩微分控制水平Tdt*相加所获得的值来计算第一辅助分量Tal'
[0078]微型计算机21包括小齿轮角度计算单元39，该小齿轮角度计算单元39基于电机旋转角度Θ m来计算小齿轮轴3c的旋转角度(小齿轮角度θρ)。利用小齿轮角度θρ作为可以被转换为转动轮7的转向角度的旋转轴的旋转角度。辅助指令值计算单元23包括小齿轮角度反馈控制单元40，该小齿轮角度反馈控制单元40基于小齿轮角度Θ P来执行旋转角度反馈控制并且计算第二辅助分量Ta2'
[0079]如图7所示，小齿轮角度反馈控制单元40包括转矩指令值计算单元41、小齿轮角度指令值计算单元42以及反馈计算单元58。
[0080]转矩指令值计算单元41将第一辅助分量Taf (Ta广)与转向转矩Th相加以计算转矩指令值Tp*的基本值TpJA转矩指令值计算单元41包括摩擦转矩计算单元44，该摩擦转矩计算单元44基于小齿轮角速度ωρ来计算摩擦转矩分量TfZ。转矩指令值计算单元41通过从基本值Tp_b*中减去摩擦转矩分量TfZ来计算转矩指令值Tp%并且将转矩指令值Tp*输出到小齿轮角度指令值计算单元42。转矩指令值Tp*对应于被传送到小齿轮轴3c的输入转矩。
[0081]小齿轮角度指令值计算单元42基于通过转矩指令值Tp*的输入转矩所旋转的小齿轮轴3c的理想模型(输入转矩/旋转角度模型)来计算小齿轮角度指令值Θ P*。计算小齿轮角度指令值Θ pM乍为可以被转换为转动轮7的转向角度的旋转轴的旋转角度指令值。此外，可以通过基于小齿轮轴3c的旋转角度(小齿轮角度指令值Θ P*)的弹性项、基于小齿轮轴3c的旋转角速度(小齿轮角度速度ω P*)的粘性项、以及惯性项来表示“输入转矩/旋转角度模型”。惯性项是以通过从输入转矩(转矩指令值Tp*)中减去作为弹性项和粘性项的各自控制输出的弹性分量和粘性分量所获得的值为基础的。如图8所示，小齿轮角度指令值计算单元42包括与惯性项相对应的惯性控制计算单元45、与粘性项相对应的粘性控制计算单元46以及与弹性项相对应的弹性特性控制计算单元47。
[0082]在小齿轮角度指令值计算单元42中，将由转矩指令值计算单元41所输出的转矩指令值Τρ%连同由粘性控制计算单元46所输出的粘性分量Tvi*和由弹性特性控制计算单元47所输出的弹性分量Tsp* —起输入到减法器48。减法器48通过从转矩指令值Tp*中减去粘性分量Tvi*和弹性分量Tsp*来生成值(Τρ#)，并且将所生成的值输出到惯性控制计算单元45。惯性控制计算单元45基于值(Τρ#)来计算角加速指令值(S卩，小齿轮轴3c的小齿轮角度加速指令值αρ*)。
[0083]小齿轮角度指令值计算单元42包括通过对小齿轮角度加速指令值α P*进行积分来计算小齿轮角速度指令值ωρ*的积分器49。粘性控制计算单元46基于小齿轮角速度指令值ωρ*来计算粘性分量Τν 。此外，在小齿轮角度指令值计算单元42中，积分器50通过对小齿轮角速度指令值ω p*进行积分来计算小齿轮角度指令值θρ*。弹性特性控制计算单元47基于小齿轮角度指令值Θ P*来计算弹性分量Tsp'
[0084]现在将对作为小齿轮轴3c的旋转角度(小齿轮角度Θ p)相对于输入转矩的理想模型的“输入转矩/旋转角度模型”给出说明。“输入转矩/旋转角度模型”可以被划分成依赖于构成EPSl的相应的组件(诸如转向轴3和电机12)的特性的EPS侧理想模型，和依赖于装备有EPSl的车辆的特性的车辆侧理想模型。通常，例如，悬挂和车轮定位的规格以及转动轮7的夹持力限定了影响转向特性的车辆的特性。通过惯性项和粘性项建立EPS侧理想模型，而通过弹性项建立车辆侧理想模型。
[0085]即，在小齿轮角度指令值计算单元42中，惯性控制计算单元45和粘性控制计算单元46对EPS侧理想模型进行具体化(ob jectivize),并且弹性特性控制计算单元47对车辆侧理想模型进行具体化。小齿轮角度指令值计算单元42包括改变“输入转矩/旋转角度模型”的弹性特性的弹性特性改变功能以任意地设置车辆侧特性。
[0086]如图9所示，分别地将小齿轮角速度指令值ωρ*和小齿轮角加速度指令值α ρ*,连同小齿轮角度指令值θ ρ*—起输入到弹性特性控制计算单元47。弹性特性控制计算单元47包括车辆特性滤波器51，该车辆特性滤波器51基于每个维度(角度、速度以及角速度)的指令值来计算弹性分量Tsp'
[0087]车辆特性滤波器51包括与各个维度的指令值相对应的频率特性滤波器53a至53c。车辆特性滤波器51还包括增益乘法器54a至54c，该增益乘法器54a至54c将已经经受了滤波器处理的小齿轮角度指令值Θ p'小齿轮角速度指令值ωρ#以及小齿轮角加速度指令值af乘以各自相对应的增益。车辆特性滤波器51将由各个增益乘法器54a至54c所输出的各个维度的控制水平(弹性控制水平ε sp、粘性控制水平evi以及惯性控制水平ε in)相加以生成弹性分量Tsp%并且将所生成的弹性分量Tsp*输出到减法器48。
[0088]弹性特性控制计算单元47包括车辆特性设置单元55。车辆特性设置单元55分别地计算依照车辆速度V而改变的滤波器系数A和B、弹性增益Ksp、粘性增益Kvi以及惯性增益Kin。车辆特性设置单元55包括存储车辆速度V与滤波器系数A和B之间的各自关系的系数映射56a和56b。车辆特性设置单元55还包括存储车辆速度V与弹性增益Ksp之间的关系的增益映射57a、存储车辆速度V与粘性增益Kvi之间的关系的增益映射57b、以及存储车辆速度V与惯性增益Kin之间关系的增益映射57c。车辆特性设置单元55参考各个映射，从而依照车辆速度V分别地计算滤波器系数A和B、弹性增益Ksp、粘性增益Kvi以及惯性增益Kin。
[0089]在车辆特性滤波器51中，各个频率特性滤波器53a至53c基于由车辆特性设置单元55所计算出的每个滤波器系数A和B来执行滤波器处理。各个增益乘法器54a至54c还执行由车辆特性设置单元55所计算出的弹性增益Ksp、粘性增益Kvi以及惯性增益Kin的各自的乘法。
[0090]S卩，车辆特性设置单元55构成了可以改变作为理想模型的“输入转矩/旋转角度模型”的弹性特性的设置单元。弹性特性控制计算单元47改变各个系数映射56a和56b以及各个增益映射57a至57c的设置(即，改变每个滤波器系数(A和B)、每个增益(Ksp、Kvi以及Kv)与车辆速度V之间的关系)，从而改变“输入转矩和旋转角度模型”的弹性特性。因此，可以任意地设置影响转向特性的车辆侧特性。[0091]如图7所示，将由小齿轮角度指令值计算单元42所计算出的小齿轮角度指令值θP*连同作为由小齿轮角度计算单元39所检测到的实际旋转角度的小齿轮角度θP 一起输入到反馈计算单元58。反馈计算单元58基于小齿轮角度指令值θ ρ*与小齿轮角度ΘΡ之间的偏差执行作为旋转角度反馈控制的比例-积分-微分控制(PID控制)。因此，反馈计算单元58生成第二辅助分量Ta2'
[0092]如图2所示，将指示由小齿轮角度计算单元39进行的小齿轮角度θ ρ的检测是否正常的状态信号Str输入到小齿轮角度反馈控制单元40。不能检测到正常的小齿轮角度θP的示例情况是:当作为相对角度所检测到的电机旋转角度θm被转换为作为绝对角度的小齿轮角度θ ρ时，其中点(零点)变得不清楚。当状态信号Str指示不能检测到正常的小齿轮角度θ ρ时，小齿轮角度反馈控制单元40终止第二辅助分量Ta2*的计算。
[0093]将第二辅助分量Ta2*连同第一辅助分量Taf —起输入到加法器59。此外，辅助指令值计算单元23包括前馈补偿控制单元60，该前馈补偿控制单元60基于小齿轮角速度ω ρ来计算具有相位超前特性的前馈分量Tff'由前馈补偿控制单元60所输出的前馈分量Tff*还被输入到加法器59。辅助指令值计算单元23基于通过将前馈分量Tff"加到第一辅助分量Taf和第二辅助分量Ta2*所获得的值来生成辅助指令值Ta%并且将所生成的值输出到电流指令值计算单元24。
[0094]即，根据第一实施例，基于小齿轮角度θ ρ相对于输入转矩的理想模型(输入转矩/旋转角度模型)来计算小齿轮角度指令值θρ%并且根据基于小齿轮角度指令值θρ*执行的旋转角度反馈控制来计算第二辅助分量Ta2'因此，可以有效地抵消来自转动轮7的、包含相对高的频率分量并且在直行和制动等时所产生的反向输入振动。因此，在不需要考虑反向输入振动降低功能的情况下，当关注转向特性时，可以对基于包括计算第一辅助分量Tal*时的转矩微分控制(转矩微分控制单元33)的辅助梯度Rag的各个种类的补偿控制特性的最优化控制进行设计。用于计算辅助指令值Ta*的理想模型仅是“输入转矩/旋转角度模型”。因此，第一辅助分量Taf和第二辅助分量Ta2*彼此不干扰。
[0095]此外，基于作为小齿轮角度θ ρ的微分值的小齿轮角速度ωρ来计算具有相位超前特性的前馈分量Tff'因此，改进了旋转角度反馈控制的响应性。特别地，当不能检测到正常的小齿轮角度θ ρ时，小齿轮角度反馈控制单元40终止第二辅助分量Ta2*的计算。因此，在计算终止时，存在由于辅助指令值Ta*的减少而发生转矩改变的可能性。然而，根据第一实施例，以并行的方式计算前馈分量TfT%从而减轻了辅助指令值Ta*的减少。
[0096]此外，如图2和7所示，当电机控制信号生成单元25执行电流反馈控制时所计算出的电流偏差△I (△Ι=I*-Ι)被输入到小齿轮角度反馈控制单元40。此外，小齿轮角度反馈控制单元40包括基于电流偏差△I对第一辅助分量Taf进行校正的电流偏差校正计算单元61。转矩指令值计算单元41基于已经经受了校正的第一辅助分量Ta广来执行转矩指令值Tp*的计算。
[0097]如以上所说明地，根据第一实施例，可以实现下面的优点。
[0098](I)辅助指令值计算单元23基于辅助梯度Rag来增加/减少以转矩微分值dTh为基础的转矩微分控制水平Tdt%并且基于通过将转矩微分控制水平Tdt*加到以转向转矩Th为基础的基本辅助控制水平Tas*所获得的值来计算第一辅助分量Tal'
[0099]此外，辅助指令值计算单元23包括小齿轮角度反馈控制单元40。小齿轮角度反馈控制单元40基于转向转矩Th和第一辅助分量Taf来计算可以被转换为转动轮7的转向角度的小齿轮角度指令值θρ'接下来，小齿轮角度反馈控制单元40基于小齿轮角度指令值θ P*来执行旋转角度反馈控制。此外，辅助指令值计算单元23基于通过将由小齿轮角度反馈控制单元40所计算出的第二辅助分量Ta2 *加到第一辅助分量Tal *所获得的值来计算辅助指令值Ta'
[0100]即，小齿轮角度反馈控制单元40能够基于小齿轮角度θ P相对于被传送到小齿轮轴3c的输入转矩的理想模型(输入转矩/旋转角度模型)来计算小齿轮角度指令值θ p'接下来，基于小齿轮角度指令值θ ρ*来执行旋转角度反馈控制以计算第二辅助分量Ta2 '因此，可以有效地抵消来自转动轮7的、包含相对高的频率分量并且在直行和制动等时所产生的反向输入振动。因此，在不需要考虑反向输入振动降低功能的情况下，当关注转向特性时，可以对转矩微分控制以及基于包括转矩微分控制的辅助梯度Rag的各个种类的补偿控制特性的最优化控制进行设计。此外，计算辅助指令值Ta*所使用的理想模型仅是“输入转矩/旋转角度模型”。因此，第一辅助分量Taf和第二辅助分量Ta2*彼此不干扰。因此，可以以更高的水平抑制反向输入振动，从而实现优良的转向特性。
[0101](2)小齿轮角度反馈控制单元40包括转矩指令值计算单元41。转矩指令值计算单元41基于转向转矩Th和第一辅助分量Taf来计算与被传送到小齿轮轴3c的输入转矩相对应的转矩指令值Tp'此外，小齿轮角度反馈控制单元40包括小齿轮角度指令值计算单元42，该小齿轮角度指令值计算单元42基于“输入转矩/旋转角度模型”来计算小齿轮角度指令值θρ*。小齿轮指令值计算单元42具有可以改变理想模型的弹性特性的弹性特性改变功能。
[0102]即，可以通过基于小齿轮轴3c的旋转角度(小齿轮角度指令值θ ρ*)的弹性项、基于小齿轮轴3c的旋转角速度(小齿轮角速度ω ρ*)的粘性项以及以通过从输入转矩(转矩指令值Tp*)中减去弹性分量和粘性分量所获得的值为基础的惯性项来表示作为理想模型的“输入转矩/旋转角度模型”。此外，“输入转矩/旋转角度模型”可以被划分为EPS侧理想模型和车辆侧理想模型。通过惯性项和粘性项建立EPS侧理想模型，而通过弹性项建立车辆侧理想模型。
[0103]根据这样的结构，因为“输入转矩/旋转角度模型”的弹性特性是可改变的，所以可以任意地设置影响转向特性的车辆侧特性。即，无论实际特性如何，可以通过控制来形成任意的特性，从而增加了用于设计的自由度。因此，无论装备有EPS的车辆如何，可以通用地设置转向特性，从而改进了一般的通用性。
[0104](3)辅助指令值计算单元23基于小齿轮角速度ωρ来计算前馈分量Tff"。辅助指令值计算单元23基于通过将第一辅助分量Taf和第二辅助分量Ta2*加到前馈分量Tff*所获得的值来计算辅助指令值Ta'以这种方式，通过基于作为小齿轮角度θ ρ的微分值的小齿轮角速度ωρ来计算具有相位超前特性的前馈分量TfT%改进了旋转角度反馈控制的响应性。此外，当不能检测到正常的小齿轮角度θ ρ时，必须终止第二辅助分量Ta2*的计算。在这种情况下，由于终止计算而导致辅助指令值Ta*减少，并且从而可能发生转矩改变。然而，根据这种结构，前馈分量Tff"减轻了辅助指令值Ta*的下降，从而抑制了对转向感的不利影响。
[0105](4)微型计算机21基于与辅助指令值Ta*相对应的电流指令值θp*来执行电流反馈控制，并且生成电机控制信号。小齿轮角度反馈控制单元40基于电流指令值I*与实际电流值I之间的电流偏差Δ I对计算小齿轮角度指令值θ ρ* (转矩指令值Tp*)所利用的第一辅助分量Taf的值进行校正。即，在利用车辆内电源(例如，电池)的EPSl的情况下，驱动电路22可以输出的电压受到限制。因此，在快速转向等时辅助转矩可能变得不充分。因此，旋转角度反馈控制的偏差增加，并且辅助不充分性可能增加。在这一点上，根据这种结构，当电流偏差Δ I在适当的范围上增加时，依照电流偏差Δ I减少计算小齿轮角度指令值θ P*所利用的第一辅助分量Taf的值。因此，可以抑制旋转角度反馈控制的偏差的增加。
[0106](5)微型计算机21包括对转向转矩Th执行相位补偿的相位补偿控制单元32和基于已经经受了相位补偿的转向转矩Th’来计算基本辅助控制水平Tas*的基本辅助控制单元31。基本辅助控制单元31依照转向转矩Th’(以及车辆速度V)将辅助梯度Rag输出到相位补偿控制单元32。相位补偿控制单元32基于辅助梯度Rag来改变相位补偿控制的特性。即，根据这种结构，依照辅助梯度Rag的增加来改变相位补偿控制，而同时，设置由电机控制信号生成单元25所执行的电流反馈控制。因此，可以抑制振动的发生，并且从而稳定控制，改进电流控制的响应性，从而实现良好的转向感。
[0107](第二实施例)
[0108]接下来，将参照图10至15对本发明的第二实施例给出说明。在第二实施例中，将省略对与第一实施例的部件相同的部件的详细说明。
[0109]如图10所示，辅助指令值计算单元123包括道路信息反馈控制单元160。负荷信息反馈控制单元160基于第二辅助分量Ta2*来计算减少第二辅助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif"。此外，辅助指令值计算单元123包括在加法器34下游侧的减法器161。减法器161将道路信息控制水平Trif"叠加到第一辅助分量Tal* (从第一辅助分量Tal*中减去道路信息控制水平Trif*)。
[0110]如图11所示，道路信息反馈控制单元160包括计算道路信息增益Krif的道路信息增益计算单元162，以及乘法器163。乘法器163将第二辅助分量Ta2*乘以道路信息增益Krif，从而计算道路信息控制水平Trif'
[0111]当基于小齿轮角度θ P相对于输入转矩的理想模型(输入转矩/旋转角度模型)来执行旋转角度反馈控制，并且使得作为实际旋转角度的小齿轮角度θ ρ跟随小齿轮角度指令值θ P*时，可以有效地抵消来自转动轮7的反向输入振动。然而，驾驶员根据通过转向系统而被传送到转向盘2的反向输入转矩获得与行驶的车辆有关的各种信息(诸如，道路情况和转动轮7的夹持力)。因此，如果抵消了所有的道路信息，则可以劣化转向感。
[0112]考虑到这点，辅助指令值计算单元123将减少第二辅助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif*叠加在第一辅助分量Ta广上。辅助指令值计算单元123基于第一辅助分量Ta1**来计算辅助指令值Ta*更具体地，如图10所示，小齿轮角度反馈控制单元40基于已经经受了叠加的第一辅助分量Tal**来执行“基于理想模型的旋转角度反馈控制”。接下来，由小齿轮角度反馈控制单元40所计算出的第二辅助分量Ta2*被加到已经经受了叠加的第一辅助分量Tal'随后，以由道路信息增益Krif所指示的倍数(power) (Krif=I至0)，使得由小齿轮角度反馈控制单元40所执行的“基于理想模型的旋转角度反馈控制”无效。因此，可以将来自转动轮7的反向输入转矩传作为道路信息传送到转向盘2 (道路信息补偿控制)。
[0113]在典型的EPS的情况中，转向轴3设置有扭杆15。在这种情况下，可以基于具有“转向转矩(Th)”和“来自转动轮的反向输入(F)”作为输入并且具有“转向盘的转向角度(9h)”和“可以被转换为转动轮的转动角度的旋转角度(θ ρ)”作为输出的模型(两输入/两输出模型)，来评估转向感性能。通过由每个状态量的相互关系所表示的四项(即，“转向响应性(Θ h和Th ) ”、“车辆统一性(Th和θρ) ”、“抗干扰性能(F和Θ h ) ”以及“道路信息(F和Th)”)建立“转向感性能”。当执行道路信息补偿控制时，可以通过图12的框线图表示“两输入/两输出模型”。
[0114]在图12中，“Gh”是扭杆15与转向盘2之间的传输函数(TB上部传输函数)，并且“Gp”是扭杆15与转动轮7之间的传输函数(TB下部传输函数)。“Ks”是扭杆15的弹性常量，“Ts”是扭杆15的下部传输转矩，以及“Ta”是辅助转矩。
[0115]此外，将理想模型(输入转矩/旋转角度模型)中的TB下部传输函数设置为“Gpm”，并且将实际车辆中的TB下部传输函数设置为“Gpr”。此外，将理想模型的负荷特性(模型负荷特性)与车辆的负荷特性(实际负荷特性)的相位差异设置为“ Θ 0”，并且将当执行道路信息补偿控制时的负荷特性(控制负荷特性)相对于理想模型的负荷特性(模型负荷特性)的相位差异设置为“ Θ I”。如图13所示，通过将每个负荷特性表示在复平面上，“控制负荷特性”变成“模型负荷特性(Krif=0)”与“实际负荷特性(Krif=I)”之间的特性。
[0116]道路信息反馈控制单元160可以通过设置道路信息增益Krif来自由地设置在“模型负荷特性(Krif=0)”与“实际负荷特性(Krif=l)”之间的“控制负荷特性”。EPSl可以将由于负荷特性与理想模型之间的差异所导致的反向输入转矩作为道路信息传送到转向盘
2。因此，除了抑制来自转动轮7的、作为噪声的振动输入之外，可以获得必要的道路信息。
[0117]如图11所示，道路信息增益计算单元162基于车辆速度V来计算道路信息增益Krif。道路信息增益计算单元162以车辆速度V越快，则道路信息增益Krif变得越小的方式进行计算。在等于或慢于与车辆停止情况相对应的车辆速度Vl的范围中，道路信息增益Krif变成常数值(Krif=1)。在直行和制动等时所产生的反向输入振动与车辆速度V—起增加。因此，当依照车辆速度V改变道路信息增益Krif时，可以有效地抑制作为噪声的反向输入振动。同时，更多的道路信息可以被传送到转向盘2。
[0118]此外，道路信息反馈控制单元160包括计算为“I”的道路信息增益Krif的异常情况增益计算单元164，以及改变控制单元165。改变控制单元165仅将异常情况增益计算单元164的所计算出的值或道路信息增益计算单元162的所计算出的值中的任一个作为道路信息增益Krif输出到乘法器63。
[0119]通过将道路信息增益Krif设置为“1”，由道路信息反馈控制单元160所输出的道路信息控制水平Trif*变为抵消第二辅助分量Ta2*的值(Trif=Ta2*)。即，使得由小齿轮角度反馈控制单元40所执行的“基于理想模型的旋转角度反馈控制”完全无效。接下来，如图13所示，道路信息反馈控制单元160使得满足特定条件时的“控制负荷特性”与“实际负荷特性”一致。
[0120]道路信息反馈控制单元160包括增益改变确定单元166。改变控制单元165的动作由增益改变确定单元166所控制。如图11所示，将指示由小齿轮角度计算单元39进行的小齿轮角度θ ρ的检测是否正常的状态信号Str输入到增益改变确定单元166。不能检测到正常的小齿轮角度θ ρ的示例情况是:当作为相对角度所检测到的电机旋转角度0 m被转换为作为绝对角度的小齿轮角度θ ρ时，其中点(零点)变得不清楚。当状态信号Str指示“不能检测到正常的小齿轮角度θ P”时，增益改变确定单元166将要输出到乘法器163的道路信息增益Krif的值改变为由异常情况增益计算单元164所计算出的值“I”。
[0121]此外,分别地将小齿轮角度指令值θ P*与小齿轮角度θ P之间的旋转角度偏差Δθ P,以及小齿轮角速度指令值ω ρ*与小齿轮角速度ω ρ之间的旋转角速度偏差Δ ωρ输入到增益改变确定单元166。当基于旋转角度偏差Δθ ρ和旋转角速度偏差Δ ω ρ估计到该状态不与理想模型相关联时，增益改变确定单元166将要输出到乘法器163的道路信息增益Krif的值改变为由异常情况增益计算单元164所计算出的值“I”。
[0122]如图14所示，首先，增益改变确定单元166基于状态信号Str来确定小齿轮角度θ ρ的检测是否正常(步骤101)。接下来，在步骤101中，当确定小齿轮角度θ ρ的检测正常(步骤101:是)时，增益改变确定单元166确定旋转角度偏差Δ 0 P (的绝对值)是否等于或小于预定的值A (步骤102)。在步骤102中，当确定旋转角度偏差Δθ ρ等于或小于预定的值A ( I Δθ ρ I < Α，步骤102:是)时，增益改变确定单元166确定旋转角速度偏差Δ ωρ (的绝对值)是否等于或小于预定的值B (步骤103)。当确定旋转角速度偏差Δ ωρ等于或小于预定的值B (I Δθρ≤B，步骤103:是)时，增益改变确定单元166确定应当将依照车辆速度V改变的、由道路信息增益计算单元162所计算出的值作为道路信息增益Krif输出(正常的输出，步骤104)。
[0123]相反地，当确定不能检测到正常的小齿轮角度θ ρ (步骤101:否)时，增益改变确定单元166确定应当将由异常情况增益计算单元164所计算出的为“I”的值作为道路信息增益Krif输出(异常的输出，步骤105)。当确定旋转角度偏差ΔθΡ大于预定的值A(I Δθρ > A，步骤102:否)时或当确定旋转角速度偏差Δ ωρ大于预定的值Β(| Δ ωρ
>B，步骤103:否)时，增益改变确定单元166执行步骤105，并且确定应当将为“I”的道路信息增益Krif输出。
[0124]即，当不能检测到正常的小齿轮角度θ ρ时，不能正确地执行旋转角度反馈控制。此外，在执行旋转角度反馈控制时，当旋转角度偏差Δθ P (以及旋转角速度偏差Δ ωρ)显著增加时，估计到不能使得作为实际旋转角度的小齿轮角度θ ρ跟随基于理想模型所计算出的小齿轮角度指令值θρ* (B卩，实际情况与理想模型不同)。旋转角度偏差Δθρ和旋转角速度偏差Δ ωρ显著增加的示例情况是车辆碰撞路缘石的情况、在转向端过度操作转向盘的情况以及超过基于电源电压的电流控制的限制的情况。当在这样的情况下继续旋转角度反馈控制时，辅助不充分性增加，并且从而控制可以变得不稳定。
[0125]当关于“应当终止基于理想模型的旋转角度反馈控制的情况”，满足了特定的条件时，道路信息反馈控制单元160将道路信息增益Krif的值设置为“ 1”，并且计算抵消第二辅助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'以这种方式所计算出的道路信息控制水平Trif*使得基于理想模型的旋转角度反馈控制完全无效，并且从而实现快速的故障安全。
[0126]根据以上所说明的第二实施例，可以实现下面的优点。
[0127](6)辅助指令值计算单元123包括道路信息反馈控制单元160。道路信息反馈控制单元160将根据基于理想模型执行的旋转角度反馈控制所获得的第二辅助分量Ta2*乘以道路信息增益Krif。因此，计算出了降低第二辅助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'根据这种结构，通过设置道路信息增益Krif，关于控制的负荷特性(控制负荷特性)可以被自由地控制在理想模型的负荷特性(模型负荷特性:Krif=0)与实际车辆的负荷特性(实际负荷特性:Krif=l)之间。接下来，由于负荷特性与理想模型的差异所发展的反向输入转矩可以作为道路信息被传送到转向盘2。因此，抑制了从转动轮7所输入的、作为噪声的振动，但是可以获得必要的道路信息。
[0128](7)作为道路信息补偿单元的道路信息反馈控制单元160包括基于车辆速度V计算道路信息增益Krif的道路信息增益计算单元162。道路信息增益计算单元162以车辆速度V越快，则道路信息增益Krif变得越小的方式进行计算。即，在直行和制动等时所产生的反向输入振动与车辆速度V—起增加。因此，根据这种结构，道路信息增益Krif依照车辆速度V而改变，并且根据执行的“基于理想模型的旋转角度反馈控制”有效地实现了振动抑制效果。作为结果，有效地抑制了作为噪声的反向输入振动，而同时更多的道路信息被传送到转向盘2。
[0129](8)当状态信号Str指示“不能检测到正常的小齿轮角度θ p”时，道路信息反馈控制单元160将道路信息增益Krif的值设置为“ I ”，并且计算抵消第二辅助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'
[0130](9)当基于旋转角度偏差Λ Θ P和旋转角速度偏差Λ ωρ中的至少任一个估计到实际情况与理想模型不同时，道路信息反馈控制单元160将道路信息增益Krif的值设置为“I”并且计算抵消第二辅助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif'
[0131]通常，在未检测到正常的小齿轮角度θ ρ的情况下，不可以正确地执行旋转角度反馈控制。此外，在执行旋转角度反馈控制时，当旋转角度偏差Λ θρ (以及旋转角速度偏差Λ ωρ)显著增加时，估计到不能使得作为实际旋转角度的小齿轮角度θ ρ跟随基于理想模型所计算出的小齿轮角度指令值θ ρ* (g卩，实际情况与理想模型不同)。当在这样的情况下继续旋转角度反馈控制时，辅助不充分性增加，并且从而控制可以变得不稳定。在这一点上，根据(8)和(9)的结构，通过使得基于理想模型的旋转角度反馈控制完全无效，当“应当终止基于理想模型的旋转角度反馈控制”时，可以快速地实现故障安全。这导致更高的可靠性。
[0132]注意可以如下地修改第一实施例和第二实施例。
[0133]本发明可以被应用到小齿轮类型和齿条辅助类型等的EPS。
[0134]可以被转换为转动轮7的转动角度的旋转轴可以是柱状轴3a或中间轴3b，或可以是电机旋转轴。
[0135]关于转矩微分控制和对转向转矩Th的相位补偿控制，以及执行的其他补偿控制，可以基于辅助梯度Rag，对控制特性进行最优化。此外，关于其他的补偿控制，可以基于辅助梯度Rag，对控制特性进行最优化。
[0136]转矩微分控制单元33基于辅助梯度增益Kag计算作为转矩微分控制水平Tdt*(Tdt*= ε dtXKag)的值的增加/降低，但是可以基于在转矩微分控制单元33外部的辅助梯度增益Kag对转矩微分控制水平Tdt*进行校正。
[0137]小齿轮角度计算单元39基于由电机解析器(旋转角度传感器)27所检测到的电机旋转角度的em来检测小齿轮角度θ p，但是可以通过旋转角度传感器检测小齿轮角度Θ P。
[0138]转矩指令值计算单元41包括基于小齿轮角速度ω ρ来计算摩擦转矩分量TfZ的摩擦转矩计算单元44，并且转矩指令值计算单元41从第一辅助分量Taf和转向转矩Th的相加值中减去摩擦转矩分量TfZ以生成转矩指令值Tp%但是除了摩擦转矩分量TfZ之外的其他分量可以被加到第一辅助分量Taf和转向转矩Th的基本相加值上。此外，可以省略摩擦转矩分量TfZ的计算。
[0139]电流偏差校正计算单兀61基于电流偏差Λ I对计算小齿轮角度指令值θ ρ* (转矩指令值Tp*)所利用的第一辅助分量Taf进行校正，但是可以对由小齿轮角度指令值计算单元42所计算的小齿轮角度指令值ΘΡ*进行校正。此外，可以减少并且校正由小齿轮角度反馈控制单元40所计算出的第二辅助分量Ta2'另外，在这种情况下，可以抑制旋转角度反馈控制的偏差的增加。然而，对第一辅助分量Taf进行校正的结构具有能够在不劣化旋转角度相对于输入转矩的理想模型的形式的情况下减少辅助指令值Ta*的优点。
[0140]此外，不仅可以当电流偏差Λ I增加并且超过适当的范围时减少基于电流偏差Δ I的校正，而且可以依照电流偏差Λ I减少基于电流偏差Λ I的校正。当电流偏差Λ I超过适当的范围时，旋转角度反馈控制所利用的第一辅助分量Taf可以被限制为等于或小于预定的值。
[0141 ] 作为道路信息补偿分量的道路信息增益Krif依照车辆速度V而改变，但是道路信息增益Krif可以以在制动时道路信息控制水平Trif*变小的方式而改变。更具体地，如图15的流程图所示，确定其是否处于制动情况(步骤201)，并且当其不处于制动情况时(步骤201:否)，依照车辆速度V计算出道路信息增益Krif (步骤202)。当在步骤201中确定其处于制动情况时(步骤201:是)，计算出更小的道路信息增益Krif (步骤203)。S卩，在制动情况时，产生可能被识别为噪声的相对高的频率的振动。在这种情况下，减少了道路信息控制水平Trif%以便通过执行“基于理想模型的旋转角度反馈控制”来有效地激活振动抑制效果。作为结果，可以有效地抑制作为噪声的反向输入振动，而同时更多的道路信息可以被传送到转向盘2。
[0142]当旋转角度偏差Λ Θ P或旋转角速度偏差Λ ωρ中的至少任一个显著增加，并且估计到实际情况与理想模型不同时，道路信息增益Krif的值被设置为“I”并且计算出抵消第二辅助分量Ta2*的道路信息控制水平Trif*，但是可以如下地施加修改。S卩，基于旋转角度偏差Λ ΘP或旋转角速度偏差Λ ωρ中的至少任一个可以估计出与理想模型的偏离(差异水平)，并且可以基于该偏离改变道路信息增益Krif。在正常的情况下，旋转角度偏差Δ θ ρ和旋转角速度偏差Λ ω ρ变得越大，则所估计出的与理想模型的偏离越高。在这种情况下，以偏离越高，则道路信息控制水平Trif*变得越大的方式来改变道路信息增益Krif以使得“基于理想模型的旋转角度反馈控制”无效。这使得控制稳定。
[0143]道路信息反馈控制单元160自动地改变道路信息增益Krif的值，但是道路信息增益Krif的值可以根据驾驶员对设置单元的操作而改变。例如，当车辆在低μ的道路(如道路结冰的情况)上行驶时，期望获得更多的道路信息。在这种情况下，当可以设置根据设置单元的设置可获取的道路信息的量时，可以改进转向感。
[0144]在将基本辅助控制水平Tas*和转矩微分控制水平Tdt*相加的加法器34的下游侧处所设置的减法器161将道路信息控制水平Trif"叠加在第一辅助分量Taf上(从第一辅助分量Tal*中减去道路信息控制水平TrifO，但是道路信息控制水平Trif*可以在小齿轮角度反馈控制单元40的上游侧处和加法器59的上游侧处各自被叠加在第一辅助分量Taf上。
【权利要求】
1.一种电子助力转向设备，所述电子助力转向设备包括转向力辅助装置和控制单元，其中 所述转向力辅助装置包括作为驱动源的电机，并且所述转向力辅助装置将辅助力施加到转向系统， 所述控制单元基于被传送到转向轴的转向转矩来设置所述辅助力的基本分量， 所述控制单元基于所述基本分量的改变相对于所述转向转矩的改变的比率增加/减少补偿分量，并且基于通过将所述补偿分量加到所述基本分量所获得的值计算第一辅助分量， 所述控制单元基于所述转向转矩和所述第一辅助分量计算旋转轴的旋转角度指令值，所述旋转角度指令值可以被转换为转动轮的转动角度， 所述控制单元基于所述旋转角度指令值执行旋转角度反馈控制，以计算第二辅助分量，以及 所述控制单元基 于辅助指令值，控制所述转向力辅助装置的动作，所述辅助指令值以通过将所述第二辅助分量加到所述第一辅助分量所获得的值为基础。
2.根据权利要求1所述的电子助力转向设备，其中 所述控制单元基于所述转向转矩与所述第一辅助分量的相加值，计算被传送到所述旋转轴的输入转矩，并且 所述控制单元基于所述旋转角度相对于输入转矩的理想模型来计算所述旋转角度指令值。
3.根据权利要求2所述的电子助力转向设备，其中， 通过弹性项、粘性项和惯性项来表示所述理想模型，所述弹性项以旋转角度为基础，所述粘性项以旋转角速度为基础，所述惯性项以通过从所述输入转矩中减去作为所述弹性项和所述粘性项的各自控制输出的弹性分量和粘性分量所获得的值为基础，并且所述控制单元包括能够改变所述弹性项的特性的设置单元。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子助力转向设备，其中 所述控制单元基于与所述辅助指令值相对应的电流指令值执行电流反馈控制，将驱动功率供给到所述电机，以及控制所述转向力辅助装置的动作，并且 所述控制单元基于所述电流指令值与实际电流值之间的电流偏差，对计算所述旋转角度指令值所利用的所述第一辅助分量的值进行校正。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子助力转向设备，其中 所述控制单元对所检测到的转向转矩执行相位补偿， 所述控制单元基于已经受到所述相位补偿的转向转矩计算所述基本分量，以及所述控制单元基于所述基本分量的改变相对于所述转向转矩的改变的比率，改变所述相位补偿的特性。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的电子助力转向设备，其中 所述控制单元基于所述旋转轴的旋转角速度计算摩擦分量，并且 所述控制单元基于通过从所述转向转矩和所述第一辅助分量的相加值中减去所述摩擦分量所获得的值，计算所述输入转矩。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子助力转向设备，其中所述控制单元基于与所述辅助指令值相对应的电流指令值来执行电流反馈控制，以及 所述控制单元将驱动功率供给到所述电机以控制所述转向力辅助装置的动作，并且所述控制单元基于所述电流指令值与实际电流值之间的偏差对所述第二辅助分量的值进行校正。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子助力转向设备，其中，当未检测到执行所述旋转角度反馈控制所利用的实际旋转角度时，所述控制单元终止对所述第二辅助分量的计
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电子助力转向设备，还包括: 道路信息补偿单元，所述道路信息补偿单元计算减少所述第二辅助分量的道路信息补偿分量， 其中，依照所述道路信息补偿分量的大小可调整所述第二辅助分量的大小。
10.根据权利要求9所述的电子助力转向设备，其中，车辆速度越快，则由所述道路信息补偿单元所计算出的道路信息补偿分量变得越小。
11.根据权利要求9或10所述的电子助力转向设备，其中，当未检测到所述旋转角度反馈控制所利用的实际旋转角度时，所述道路信息补偿单元通过所述道路信息补偿分量抵消所述第二辅助分量。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的电子助力转向设备，其中 所述控制单元基于所述旋转角度相对于被传送到所述旋转轴的输入转矩的理想模型计算所述旋转角度指令值，并且所述控制单元执行所述旋转角度反馈控制， 所述道路信息补偿单元基于所述旋转轴的旋转角度偏差和旋转角速度偏差中的至少任一个来估计与所述理想模型的偏离，以及 所述道路信息补偿单元依照所述偏离改变所述道路信息补偿分量的大小。
13.根据权利要求12所述的电子助力转向设备，其中，当基于所述旋转轴的旋转角度偏差和所述旋转角速度偏差中的至少任一个估计出实际情况与所述理想模型不同时，所述道路信息补偿单元通过所述道路信息补偿分量抵消所述第二辅助分量。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的电子助力转向设备，其中，在制动时，所述道路信息补偿单元减少所述道路信息补偿分量。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的电子助力转向设备，其中，当车辆停止时，所述道路信息补偿单元减少所述道路信息补偿分量。
【文档编号】B62D5/04GK103442969SQ201280014621
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】玉泉晴天, 益启纯, 喜多政之, 并河勋 申请人:株式会社捷太格特