控制电动动力转向系统的装置及其方法

控制电动动力转向系统的装置及其方法
【专利摘要】本发明提供一种电动动力转向系统(1)。该系统(1)具备：基本辅助量运算部(21)，其运算用于辅助方向盘的操作的基本辅助量；以及辅助补偿量运算部(24)，其运算用于修正该基本辅助量的辅助补偿量。该系统(1)还具备：辅助量修正部(23)，其通过基于辅助补偿量修正基本辅助量来运算修正后辅助量；以及马达驱动部(22)，其基于修正后辅助量来使马达驱动。辅助补偿量运算部(24)为了使逆输入的标准为与只有基本辅助量的情况下的特性相比向方向盘(2)侧传递路面输入转矩中的特定频率的信号成分的标准，并且为了抑制由转向操作转矩(Ts)等车辆状态值变化引起的传递特性的变化，而运算与车辆状态值相应的辅助补偿量。
【专利说明】控制电动动力转向系统的装置及其方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及对利用马达辅助车辆的方向盘操作(转向操作)的电动动力转向系统进行控制的装置及其方法，尤其涉及对利用辅助补偿量修正用于辅助上述方向盘的操作的基本辅助量这样的电动动力转向系统进行控制的装置及其方法。

【背景技术】
[0002]已知有能够区别方向盘转矩和从路面输入的转矩(以下称路面输入转矩)地决定马达的辅助量的装置(参照专利文献1、2)。在专利文献1、2中，利用能够区别方向盘转矩和路面输入转矩地决定马达的辅助量，将路面输入转矩作为不必要的信息来处理，进行抑制路面输入转矩向方向盘传递的控制。
[0003]另外，作为不需要路面输入转矩的信息而抑制路面输入转矩向方向盘传递的技术，另外已知有在专利文献3中记载的技术。
[0004]专利文献1:日本专利第4419840号公报
[0005]专利文献2:日本专利第4883134号公报
[0006]专利文献3:日本特开2001 - 334948号公报
[0007]如上述的专利文献I 一 3所记载的那样，以往认为路面输入转矩是不必要的信息。是因为电动动力转向系统是进行驾驶员打方向盘时的辅助的系统。
[0008]但是，本
【发明者】们得出一个观察结论，驾驶员从从路面侧传递至方向盘的转矩感知路面与轮胎的抓地感、车体的摇晃等车体的状态地进行方向盘操作。从该观察结论中发现，不仅不像现有技术那样进行抑制路面输入转矩向方向盘传递的控制，还通过根据路面将路面输入转矩传递至方向盘来使驾驶员感知路面与轮胎的抓地感、车体的摇晃等，从而容易进行方向盘操作。


【发明内容】

[0009]鉴于该情况，期望提供一种能够进行比以往容易进行转向操作的控制的控制电动动力转向系统的装置及其方法。
[0010]用于实现该目的的典型的例子所涉及的一方式为如下的电动动力转向控制装置
(20)，该电动动力转向控制装置(20)设置于电动动力转向系统(1、100)，上述电动动力转向系统(1、100)具备:输入轴(3)，其与车辆的方向盘连结，且因通过操作该方向盘而输入的方向盘转矩而与该方向盘一同旋转；转矩检测部(4)，其基于设置于将上述输入轴的旋转传递至转向操作轮的转矩传递路径的一部分的扭杆的扭转角，来检测施加至该扭杆的转矩；以及马达出)，在通过上述方向盘的操作进行的上述转向操作轮的转向操作时，其产生用于辅助该方向盘的操作的辅助转向操作力，并且，该电动动力转向控制装置(20)通过控制上述马达来控制上述辅助转向操作力，该电动动力转向控制装置(20)的特征在于，具备:基本辅助量运算部(21)，其基于通过上述转矩检测部检测出的转矩来运算用于辅助上述方向盘的操作的基本辅助量；辅助补偿量运算部(24)，其运算用于修正通过上述基本辅助量运算部运算出的上述基本辅助量的辅助补偿量；辅助量修正部(23)，其通过基于通过上述辅助补偿量运算部运算出的上述辅助补偿量对通过上述基本辅助量运算部运算出的上述基本辅助量进行修正，来运算修正后辅助量；以及马达驱动部(22)，其基于来自上述辅助量修正部的上述修正后辅助量来使上述马达驱动。上述辅助补偿量运算部使用反映了上述电动动力转向系统的动作的至少两种信号来作为输入信号，共同满足以下的(a)、(b)的两标准地运算上述辅助补偿量，
[0011](a)对于上述电动动力转向系统中的上述方向盘转矩传递至路面的特性，为与不利用该辅助补偿量修正上述基本辅助量而使上述马达驱动的情况相同的特性的正输入的标准，
[0012](b)对于上述电动动力转向系统中的上述转向操作轮从车辆的行驶路面受到的力即路面输入转矩传递至上述方向盘的特性，为与不利用该辅助补偿量修正上述基本辅助量而使上述马达驱动的情况相比，进一步传递上述路面输入转矩的特性的逆输入的标准，
[0013]并且，上述辅助补偿量运算部运算与上述车辆状态值相应的辅助补偿量，以便抑制由对上述路面输入转矩的传递特性造成影响的车辆状态值变化引起的该传递特性中的共振点的频率变化。
[0014]如上所述，以往认为路面输入转矩是操作方向盘所不必要的传递。但是，本
【发明者】们得出观察结论，驾驶员从从路面侧传递至方向盘的转矩来感知路面与轮胎的抓地感、车体的摇晃等车体的状态地进行方向盘操作。
[0015]因此，在该典型例子中，对于辅助补偿量运算部，能够通过使用反映了电动动力转向系统的动作的至少两种信号来作为输入信号，不对正输入的标准造成影响地设计逆输入的标准，并且使逆输入的标准为进一步传递路面输入转矩的标准。
[0016]由此，驾驶员能够从方向盘感知路面与轮胎的抓地感、车体的摇晃等车体的状态地进行方向盘操作，所以容易进行转向操作。
[0017]并且，辅助补偿量运算部为了抑制由车辆状态值变化引起的路面输入转矩的传递特性中的共振点的频率变化，运算与车辆状态值相应的辅助补偿量。因此，即使车辆状态值变化，从方向盘感知的路面与轮胎的抓地感、车体的状态传递至方向盘的程度的变化也较少。由此，更加容易进行转向操作。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1是表示本发明所涉及的各种实施例的电动动力转向系统的简要结构的结构图。
[0019]图2是表示在第一实施例的电动动力转向系统中从方向盘向路面的转矩传递特性的波特图。
[0020]图3是表示在第一实施例的电动动力转向系统中从路面向方向盘的转矩传递特性的波特图。
[0021]图4是表示在与第一实施例进行比较的比较例中从路面向方向盘的转矩传递特性的波特图。
[0022]图5是第一实施例的辅助补偿量运算部的结构图。
[0023]图6表示使用了图5的辅助补偿量运算部的本实施例中的路面输入转矩的传递特性。
[0024]图7是第二实施例的辅助补偿量运算部的结构图。
[0025]图8是第三实施例的辅助补偿量运算部的结构图。
[0026]图9是表示第四实施例中的路面输入转矩的传递特性的波特图。
[0027]图10是表示在第五实施例中为了调整路面输入转矩的传递特性而执行的处理的流程图。
[0028]图11是表示产生制动时振动的前后G的区域的图。
[0029]图12是表示在第六实施例中，车速与路面输入转矩的传递特性的调整的关系的图。
[0030]图13是表示在第七实施例中调整路面输入转矩的传递特性的处理的流程图。
[0031]图14是例示第七实施例中的路面输入转矩的传递特性的切换时机的图。
[0032]图15表示第八实施例的电动动力转向系统的结构图。

【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图对本发明所涉及的控制电动动力转向系统的装置以及方法的各种实施例进行说明。
[0034](第一实施例)
[0035]以下，基于附图对本发明的实施例进行说明。图1所示的电动动力转向系统I是通过马达6辅助驾驶员对方向盘2的操作的系统。
[0036]方向盘2固定于作为输入轴的转向轴3的一端，在转向轴3的另一端连接有转矩传感器4，在该转矩传感器4的另一端连接有中间轴5。
[0037]转矩传感器4是用于检测转向操作转矩Ts的传感器。具体而言，转矩传感器4具有连结转向轴3和中间轴5的扭杆，并基于该扭杆的扭转角来检测施加至该扭杆的转矩。
[0038]马达6是辅助(协助)方向盘2的转向操作力的马达，在马达6的旋转轴的前端设置有蜗轮，该蜗轮与设置于中间轴5的蜗杆啮合。由此，马达6的旋转被传递至中间轴5。相反，若中间轴5通过方向盘2的操作、从路面12输入的转矩(路面输入转矩)而旋转，则该旋转被传递至马达6，马达6也旋转。
[0039]另外，具备检测马达6的旋转角速度(以下称马达速度ω)的速度检测部12。该速度检测部12例如基于马达电压V与马达电流1、以及ω = (Ri — V)/K的关系来检测(推断)马达速度ω。R是马达电阻，K是马达反电动势常量。由于马达速度ω的检测方法是公知的方法，所以省略详细的说明。此外，在马达6的内部具备旋转传感器的情况下，也可以根据该旋转传感器的信号来检测马达速度ω。
[0040]中间轴5的与连接了转矩传感器4的一端相反一侧的另一端与转向齿轮箱7连接。转向齿轮箱7以由未图示的齿条和小齿轮构成的齿轮机构构成，齿条的齿与设置于中间轴5的另一端的小齿轮啮合。因此，若驾驶员转动方向盘2，则中间轴5旋转(即小齿轮旋转)，由此齿条左右移动。在齿条的两端分别安装有横拉杆8，横拉杆8与齿条一同进行左右的往复运动。由此，横拉杆8拉拽或推压其前端的转向节臂9，从而轮胎10的方向改变。
[0041]另外，在车辆的规定部位设置有用于检测车速V的车速传感器11。
[0042]通过这样的结构，若驾驶员使方向盘2旋转，则该旋转经由转向轴3、转矩传感器
4、中间轴5被传递至转向齿轮箱7。然后，在转向齿轮箱7内，中间轴5的旋转被转换为横拉杆8的左右移动，通过横拉杆8动作来转向操作左右的两轮胎10。
[0043]作为电动动力转向控制装置的EPSECU(electrically powered steeringEQJ (electronic control unit:电子控制单元))20通过来自未图示的车载电池的电力动作，并基于利用转矩传感器4检测出的转向操作转矩Ts、通过速度检测部12检测出的马达速度ω、以及利用车速传感器11检测出的车速V来运算辅助转向操作力。然后，通过与其运算结果相应地驱动控制马达6来控制驾驶员转动方向盘2的力(进而说转向操作两轮胎10的力)的辅助量。
[0044]此外，通过该EPSE⑶20也执行实现对电动动力转向系统进行控制的方法的处理。
[0045]具体而言，EPSE⑶20具备:基本辅助量运算部21，其运算基本辅助量；辅助补偿量运算部24，其运算辅助补偿量；车速增益运算部26，其运算车速增益；乘法器25，其通过将辅助补偿量和车速增益相乘来运算车速修正辅助补偿量；加法部23，其通过将该车速修正辅助补偿量与基本辅助量相加来运算辅助指令值；以及马达驱动电路22，其基于来自加法部23的辅助指令值来驱动马达6。应予说明，辅助指令值与修正后辅助量相当，加法部23与辅助量修正部相当。
[0046]除此而外，EPSE⑶20具备用于提尚基本辅助量的稳定性的相位补偿部、用于提尚针对转向操作转矩Ts的变化的响应速度的前馈控制部、通过基于辅助指令值(电流指令值)和马达6的实际的电流值的偏差的反馈控制(例如PI控制等)来决定赋予给马达驱动电路22的最终的电流指令值的反馈控制部等各种功能块，但在图1中省略这些图示。
[0047]基本辅助量运算部21基于利用转矩传感器4检测出的转向操作转矩Ts以及利用车速传感器11检测出的车速V来运算基本辅助量。具体而言，以转向操作转矩Ts越大基本辅助量越大(即马达6的辅助方向盘2的旋转的方向的转矩越大)的方式，另外，以车速V越大基本辅助量越小的方式，例如通过参照预先准备的转向操作转矩一基本辅助量映射等来运算基本辅助量。
[0048]车速增益运算部26是将相对于车辆速度的增益映射化的装置，输出与利用车速传感器11检测出的车辆速度相应的增益。具体而言，车辆速度越大越输出较大的增益，由此，在打回方向盘时，车辆速度越大越进一步抑制马达速度。
[0049]辅助补偿量运算部24运算辅助补偿量。该辅助补偿量是对利用基本辅助量运算部21运算出的基本辅助量进行修正的量。辅助补偿量运算部24使电动动力转向系统I的系统整体的特性均能够满足以下的正输入的标准和逆输入的标准地运算辅助补偿量。
[0050]所谓的正输入是指来自方向盘侧的输入，正输入的标准是对于电动动力转向系统I中的方向盘转矩传递至路面的特性，不从不利用辅助补偿量修正基本辅助量而使马达6驱动的情况下的特性发生改变(即使变化也是较小的变化量)的标准。
[0051]另一方面，所谓的逆输入是指来自路面侧的输入。逆输入的标准是与不利用辅助补偿量修正基本辅助量而使马达6驱动的情况相比，使电动动力转向系统I中的路面输入转矩中的预先设定的频带的信号成分进一步向方向盘2传递的标准。
[0052]为了像这样共同满足正输入的标准和逆输入的标准，如在专利文献2中公开的那样，需要两种输入信号。因此，在本实施例中，将转向操作转矩Ts和马达速度ω的两个信号作为输入信号。
[0053]设计两个输入一个输出的控制器的方法多种多样，但例如与专利文献2相同，若使用Hoo控制理论(H-1nfinity control theory)，则能够设计控制器即辅助补偿量运算部24。以往，清楚地知晓基于H c?控制的控制器的设计方法。另外，在专利文献2中详细地示出通过H c?控制设计辅助补偿量运算部，以便共同满足第一标准和第二标准的方法。因此，在本实施例中，仅示出正输入的标准和逆输入的标准。此外，除了使用该H c?控制理论的设计方法以外，也可以使用μ设计等其他公知的设计方法来设计辅助补偿量运算部24。
[0054]在图2、图3中示出该电动动力转向系统I的转矩传递特性。图2是表示从方向盘2传递至路面的转矩的传递特性(以下称正输入转矩的传递特性)的波特图。图3是相反地表示从路面传递至方向盘2的转矩的传递特性(以下称路面输入转矩的传递特性，或者逆输入转矩的传递特性)的波特图。另外，在图2、3中实线均表示本实施例的传递特性，虚线均表示不修正基本辅助量而直接输入至马达驱动电路22的情况下的传递特性。
[0055]在图2中实线与虚线几乎重合。因此，本实施例的正输入转矩的传递特性是与不利用辅助补偿量修正基本辅助量而使马达6驱动的情况下的特性(以下称只有基本辅助量的情况下的特性)几乎相同的特性。
[0056]另一方面，在表示逆输入转矩的传递特性的图3中，实线中7?40Hz的强度比虚线大。换句话说，逆输入转矩的传递特性使从路面方向输入的转矩中的7?40Hz的振动成分与只有基本辅助量的情况相比放大，并进行传递。
[0057]通过使用了上述的H⑴控制理论等的公知的方法来设计辅助补偿量运算部24，以满足该逆输入转矩的传递特性。
[0058]以往，认为路面输入转矩是方向盘2的操作所不需要的传递。但是，如已经说明的那样，本
【发明者】们得出一个观察结论，驾驶员从从路面侧传递至方向盘2的转矩来感知路面与轮胎的抓地感、车体的摇晃等车体的状态地进行方向盘操作。
[0059]因此，如图3所示，在本实施例中，为将路面输入转矩中的7?40Hz的信号成分与只有基本辅助量的情况下的特性相比向方向盘2侧传递的特性。
[0060]并且，本实施例的辅助补偿量运算部24与电动动力转向系统I的逆输入转矩的传递特性随着车辆状态值的变化而变化对应，运算与车辆状态值相应的辅助补偿量。由此，即使车辆状态值变化，也抑制逆输入转矩的传递特性中的共振点(也称为极)的频率的变动。
[0061]作为对逆输入转矩的传递特性造成影响的车辆状态值，例如有转向操作转矩Ts、车速V、马达速度ω、马达旋转角、方向盘2的转向操作状态(是打方向盘还是打回方向盘)等。在本实施例中，运算与转向操作转矩Ts相应的辅助补偿量。
[0062]图4所示的波特图是比较例，虚线是只有基本辅助量的情况。另一方面，实线是通过利用辅助补偿量修正基本辅助量后的修正后辅助量来进行控制的情况，但是是不论转向操作转矩Ts的变化如何都使用了相同的辅助补偿量运算部24(以下也有时称为相同控制器)的情况。此外，这里所谓的相同是指甚至系数、常量的具体值都相同。
[0063]图4中的多组虚线、实线分别在输入的转向操作转矩Ts中不同。因此，由图4可知，若使用相同的控制器，则共振点的频率根据输入的转向操作转矩Ts的不同而变化。
[0064]因此，本实施例的辅助补偿量运算部24运算能够抑制转向操作转矩Ts发生了变化的情况下的上述共振点的变化的辅助补偿量。
[0065]如图5所示，本实施例的辅助补偿量运算部24具备第一补偿量运算部241、第二补偿量运算部242、以及线性插值部243。
[0066]将第一补偿量运算部241设计为将转向操作转矩Ts作为规定的最小值，运算满足正输入的标准、逆输入的标准的辅助补偿量(以下称为第一辅助补偿量)。另一方面，将第二补偿量运算部242设计为将转向操作转矩Ts作为规定的最大值，运算满足正输入的标准、逆输入的标准的辅助补偿量(以下称为第二辅助补偿量)。应予说明，能够通过与第一实施例的辅助补偿量运算部24相同的方法来设计该第一补偿量运算部241、第二补偿量运算部242。
[0067]向线性插值部243输入通过转矩传感器4检测出的转向操作转矩，换句话说，向线性插值部243输入实际的转向操作转矩Ts，另外，还输入第一辅助补偿量和第二辅助补偿量。线性插值部243通过与实际的转向操作转矩Ts相应地对第一辅助补偿量和第二辅助补偿量进行线性插值，来运算实际的转向操作转矩Ts中的辅助补偿量。
[0068]若对该线性插值具体地进行说明，则例如使第一辅助补偿量乘以系数α (OS α < I)，另一方面，使第二辅助补偿量乘以系数(1-α)0而且，与实际的转向操作转矩Ts相应地决定α的值。若转向操作转矩Ts是最小值，则将α的值设为α =0，若转向操作转矩Ts是最大值，则将α的值设为a = 1若转向操作转矩Ts是最大值和最小值之间的值，则将α的值设为将实际的转向操作转矩Ts与其最小值的差Atrue除以转向操作转矩Ts的最大值与最小值的差Amax而得的值。通过像这样与实际的转向操作转矩Ts相应地决定α的值，在考虑甚至要包括α的值的情况下，辅助补偿量运算部24(控制器)与实际的转向操作转矩Ts相应地使用不同的控制器。
[0069]在图6中示出本实施例中的逆输入转矩的传递特性，多条虚线、实线的含义以及多组虚线、实线的条件与图4相同。
[0070]在图6中，多条实线的共振点的频率没有太大的差别。换句话说，知道在本实施例中，即使对逆输入转矩的传递特性造成影响的值即转向操作转矩Ts变化，也抑制逆输入转矩的传递特性中的共振点的频率变化。
[0071]以上，根据说明的第一实施例，辅助补偿量运算部24通过将转向操作转矩Ts、马达速度ω的两种信号作为输入信号来使用，能够不对正输入的标准造成影响地设计逆输入的标准，且使逆输入的标准为进一步传递路面输入转矩的标准。
[0072]由此，驾驶员能够从方向盘感知路面与轮胎的抓地感、车体的摇晃等车体的状态地进行方向盘操作，所以容易进行转向操作。
[0073]并且，辅助补偿量运算部24为了抑制因转向操作转矩Ts变化引起的电动动力转向系统I的逆输入转矩的传递特性中的共振点的频率变化，运算与转向操作转矩Ts相应的辅助补偿量。
[0074]因此，抑制从方向盘2感知的路面与轮胎的抓地感、车体的状态因转向操作转矩Ts变动而变化。由此，进一步容易进行转向操作。
[0075](第二实施例)
[0076]接下来，对第二实施例进行说明。应予说明，在该第二实施例以下的说明中，除特别提及的情况之外，具有与之前使用的符号相同编号的符号的要素是与在此以前的实施例中的相同符号的要素相同的要素。另外，在仅对结构的一部分进行说明的情况下，对于结构的其他的部分，能够应用之前说明的实施例。
[0077]第二实施例与第一实施例的不同是辅助补偿量运算部(在该第二实施例中为符号24A)的结构。
[0078]图7所示的辅助补偿量运算部24A抑制由转向操作转矩Ts和车速V的两个车辆状态值引起的逆传递转矩的频率特性的变化。为了进行该抑制，与该转向操作转矩Ts、车速V相应地调整在一次线性插值部243A、243B中使用的系数α、在二次线性插值部244中使用的系数β的值。
[0079]辅助补偿量运算部24Α除了上述一次线性插值部243Α、243Β、二次线性插值部244之外，还具备与车辆状态值的数量对应的两个第一补偿量运算部241Α、241Β、以及两个第二补偿量运算部242Α、242Β。
[0080]将第一补偿量运算部241Α、第二补偿量运算部242Α设计为均将转向操作转矩Ts作为规定的最小值，并且第一补偿量运算部241Α将车速V作为规定的最小值，第二补偿量运算部242Α将车速V作为规定的最大值，来运算满足正输入的标准、逆输入的标准的辅助补偿量(第一辅助补偿量、第二辅助补偿量)。
[0081]该第一补偿量运算部241Α、第二补偿量运算部242Α与第一补偿量运算部241Β、第二补偿量运算部242Β的差别仅在于将转向操作转矩Ts作为最大值这一点。
[0082]除了作为用于决定系数α的值的车辆状态值代替转向操作转矩Ts而使用车速V以外，一次线性插值部243Α、243Β的功能与第一实施例的线性插值部243相同，分别运算辅助补偿量。
[0083]二次线性插值部244与第一实施例的线性插值部243相同地根据转向操作转矩Ts的值来决定系数(这里为β)的值。除了系数为β这一点、以及输入的辅助补偿量是一次线性插值部243Α、243Β运算出的值这一点以外，二次线性插值部244进行与第一实施例的线性插值部243相同的处理。通过该处理来运算最终的辅助补偿量，并将该辅助补偿量输出至乘法器25。
[0084]通过如该第二实施例这样，除了第一实施例中的作用效果之外，还能够抑制由转向操作转矩Ts和车速V的两个车辆状态值引起的逆传递转矩的频率特性的变化。
[0085]另外，使用该第二实施例的思考方法，也可以抑制由3个以上的车辆状态值引起的逆传递转矩的传递特性的频率变动。
[0086](第三实施例)
[0087]第三实施例也是辅助补偿量运算部(在该第三实施例中为符号24Β)的结构与之前的实施例不同。
[0088]如图8所示，第三实施例的辅助补偿量运算部24Β具备第一补偿量运算部241C、第二补偿量运算部242C、选择部245。
[0089]将第一补偿量运算部241C设计为在方向盘2向打方向盘的方向转动的状态下运算满足正输入的标准、逆输入的标准的辅助补偿量。
[0090]相反，将第二补偿量运算部242C设计为在方向盘2向打回方向盘的方向转动的状态下运算满足正输入的标准、逆输入的标准的辅助补偿量。
[0091]向选择部245依次输入表示方向盘角度的信号，并基于该信号来判断是方向盘2向打方向盘的方向转动的状态(开始打方向盘、进一步打方向盘)还是方向盘2向打回方向盘的方向转动的状态。而且，若是方向盘2向打方向盘的方向转动的状态，则将第一补偿量运算部241C运算出的辅助补偿量输出至乘法器25。另一方面，若是方向盘2向打回方向盘的方向转动的状态，则将第二补偿量运算部242C运算出的辅助补偿量输出至乘法器25。此外，也可以从方向盘角度以外的信号(例如表示轮胎转向角度的信号)来判断是方向盘2向打方向盘的方向转动的状态，还是向打回方向盘的方向转动的状态。
[0092]方向盘2是向打方向盘的方向转动，还是向打回方向盘的方向转动的差别也对电动动力转向系统I中的逆输入转矩的传递特性造成影响。
[0093]但是，在该第三实施例中，辅助补偿量运算部24B具备针对方向盘2向打方向盘的方向转动的状态以及方向盘向打回方向盘的方向转动的状态分别运算满足正输入的标准和逆输入的标准的辅助补偿量的第一补偿量运算部241C、第二补偿量运算部242C。而且，根据是方向盘2向打方向盘的方向转动时还是向打回方向盘的方向转动时，来选择向乘法器25输出的辅助补偿量。
[0094]因此，抑制从方向盘2感知的路面与轮胎的抓地感、车体的状态因是打方向盘2还是打回方向盘2的差别而变化。由此，更加容易进行转向操作。
[0095](第四实施例)
[0096]在第四实施例中，EPSECU20获取制动器开关的信号，并根据该信号来判断制动器的开启关闭。
[0097]图9所示的虚线是制动器开启时的该系统I的逆输入转矩的传递特性。该虚线是仅通过基本辅助量来进行马达控制时的传递特性。换句话说，在第四实施例中，在制动器开启时仅通过基本辅助量来进行马达控制。
[0098]图9所示的实线是制动器关闭时的该系统I的逆输入转矩的传递特性，与图3的实线相同。换句话说，在第四实施例中，在制动器关闭时，运算辅助补偿量，并利用辅助补偿量修正基本辅助量，并基于修正后辅助补偿量来进行马达控制。此外，当然在第四实施例中也能够如在此之前说明的实施例那样，与车辆状态值、方向盘2的状态相应地使控制器不同。
[0099]在制动时，因制动而在车体中产生振动，该振动以簧下共振频率(15?20Hz附近)产生。图9所示的纵向的虚线例示该簧下共振频率。
[0100]制动时振动在以图9中虚线所示的频率为中心的频带下产生，若在制动器开启时为图9所示的实线的传递特性，则制动时振动容易传递至方向盘2。
[0101]但是，在第四实施例中，在制动器开启时，为仅通过基本辅助量进行的马达控制，从而为图9的虚线所示的传递特性。因此，能够得到在第一至第三实施例中说明的效果，并且能够抑制制动时振动传递至方向盘2。
[0102](第五实施例)
[0103]在第五实施例中也使逆输入转矩的传递特性变化来抑制制动时振动。但是，在第四实施例中，仅根据制动器是开启还是关闭来切换传递特性，但在第五实施例中，根据图10所示的流程图来调整逆输入转矩的传递特性。
[0104]EPSE⑶20具备的未图示的CPU周期性地执行图10所示的流程图。在步骤SI判断制动器开关是否开启。若该判断为否，则结束图10的处理。另一方面，若为是，则进入步骤S2，判断车速V是否是在Vl以上并且在V2以下。
[0105]进行该判断是因为制动时振动主要产生在中高速范围内。因此，V1、V2是产生制动时振动的中高速范围的下限值以及上限值，具体的数值基于实验等来决定，并预先设定。
[0106]在步骤S2的判断为否时也结束该图10的处理。另一方面，在为是时进入至步骤S3 ο在步骤S3，与车辆的前后G相应地调整逆输入转矩的传递特性。
[0107]如图11所示，制动时振动在缓制动中产生。因此，若车辆的前后G在图11所示的al?a4的范围内，则运算能够抑制制动时振动的辅助补偿量。
[0108]例如，若前后G是a2?a3，则从传递振动的控制变更为抑制振动的控制。若前后G是al?a2、a3?a4的范围，则与具体的前后G相应地进行确定的振动抑制。应予说明，如在此之前的实施例中所说明的那样，在通常时(在本实施例中而言，在步骤S1、S2的判断为否时)，为放大逆输入转矩并传递的传递特性。因此，这里所谓的振动抑制是指减小在逆输入转矩的传递特性中对7?40Hz进行放大的程度。
[0109]对于减小放大的程度的手段，考虑各种方法，例如有与处于al?a2、a3?a4的范围内的具体的前后G相应地决定I以下的增益，并将该增益与通常时的辅助补偿量相乘的方法。
[0110]在抑制制动时振动向方向盘2传递的状态下，路面输入转矩向方向盘2传递也被抑制。但是根据该第五实施例，与第四实施例相比，抑制制动时振动的场景被限定。因此，抑制路面输入转矩向方向盘2传递的场景也被限定。因此，在该第五实施例中，能够抑制制动时振动向方向盘2传递，并且能够防止过度抑制路面与轮胎的抓地感、车体的状态向方向盘2传递。
[0111](第六实施例)
[0112]在第六实施例中，使用图12所示的图表来进行针对逆输入转矩的传递特性的调整。
[0113]在图12中车速V3是比较小的值，车速O?车速V3的车速范围是在该车速范围内进行了方向盘操作的情况下能够视为接近静态转向操作的方向盘操作的车速范围。车速O?车速V3与技术方案的停车状态车速范围相当。
[0114]在静态转向操作时，驾驶员的方向盘操作速度较快，另外，驾驶员输入的方向盘转矩也较大。另外，由于马达6的负荷也较高，所以容易产生异常噪声、振动。并且，传递路面与轮胎的抓地感的必要性也较低。
[0115]因此，在车速在O?V3的范围内，与通常时(在第六实施例中，车速为V3?V4、V7?)相比，进行抑制振动的控制。这里的“抑制振动”的意思与第五实施例相同，是指在逆输入转矩的传递特性中减小对7?40Hz进行放大的程度。
[0116]并且，如图12所示，在车速为V4?V7时也进行振动抑制。车速V4?V7与技术方案的产生颤振的车速范围相当。在轮胎不平衡的状态下，在轮胎旋转信号的一次频率与簧下频率接近的情况下产生颤振。另外，轮胎旋转信号的一次频率与车速V成正比。因此，在包括能够产生颤振振动的范围的上述车速范围(V4?V7)时也进行抑制振动的控制。此夕卜，在进行抑制振动的控制的情况下，以与在上述的第五实施例中与具体的前后G相应地决定抑制振动的程度相同的方法，来与具体的车速相应地决定抑制振动的程度。
[0117]通过如该第六实施例这样，能够抑制静态转向操作时产生的振动以及由颤振引起的振动向方向盘2传递。
[0118](第七实施例)
[0119]在第七实施例中，按照图13所示的流程图对逆输入转矩的传递特性进行调整。
[0120]在图13的步骤Sll中，将转矩微分值作为冲击反映值来使用，并判断转矩微分值的绝对值是否在Tdl以上。这里的转矩是通过转矩传感器4检测出的转矩。另外，Tdl是阈值，被预先设定具体的值。该判断是判断反冲等从路面输入的较大的冲击的判断。
[0121]若该判断为“否”，则进入至步骤S14，若为“是”，则进入至步骤S12。在步骤S12，向振动抑制侧变更逆输入转矩的传递特性。例如，为在之前的实施例中说明的仅通过基本辅助进行的马达控制。
[0122]在步骤S13判断从在步骤S12向振动抑制侧调整逆输入转矩的传递特性开始的经过时间是否达到了预先设定的恒定时间(例如数秒)。若该判断为“否”，则返回至步骤S12，继续使逆输入转矩的传递特性为振动抑制侧的状态。
[0123]另一方面，在步骤S13判断为经过了恒定时间的情况下进入至步骤S14，使逆输入转矩的传递特性为振动传递侧。所谓的振动传递侧的逆输入转矩例如是图6所示的实线的特性。
[0124]在图14所示的例子中，在tl时刻之前，转矩微分值处于一 Tdl?Tdl的范围内，所以步骤Sll为“否”。因此，使逆输入转矩的传递特性为振动传递侧的特性。
[0125]在tl时刻，由于路面的较大的阶梯差的影响，转矩微分值超过Tdl，所以在该时亥IJ，步骤Sll成为“是”。因此，从tl时刻开始，使逆输入转矩的传递特性为振动抑制侧的特性。
[0126]而且，在从tl时刻经过了恒定时间后的t2时刻，步骤S13成为“是”，所以使逆输入转矩的传递特性再次返回至振动传递侧的特性。应予说明，在恒定时间内使传递特性返回是因为，因路面阶梯差等单次输入反冲等较大的冲击，并且持续时间非常短，所以能够认为在经过了恒定时间后，由冲击引起的振动也已收敛。
[0127]根据该第七实施例，在产生了反冲等较大的冲击的情况下，能够抑制因该冲击而产生的振动向方向盘2传递。
[0128](第八实施例)
[0129]如图15所示，在第八实施例中，辅助补偿量运算部24C是具备路面干扰传递控制部27和阻尼控制部28的结构。另外，除此以外，辅助补偿量运算部24C也可以具备运算辅助补偿量的其他的公知的控制部。应予说明，辅助补偿量运算部24C以外的结构与图1相同。
[0130]上述路面干扰传递控制部27具备在在此之前说明的多个实施例中说明的辅助补偿量运算部24、24A、24B的任意一个功能。
[0131]阻尼控制部28基于马达速度ω来运算阻尼补偿量。具体而言，以马达速度ω越大(即方向盘2越快速旋转)，越抑制其速度(即抑制方向盘2的旋转速度)的方式来运算阻尼补偿量。
[0132]对于电动动力转向系统中的阻尼控制，以往提出各种控制方法，并也被实用化，所以省略阻尼补偿量的运算说明，仅对本实施例中的特征处理进行说明。
[0133]阻尼控制部28在路面干扰传递控制部27运算了使逆输入转矩的传递特性为抑制路面输入转矩向方向盘2传递的特性的辅助补偿量的情况下，使阻尼补偿量比根据马达速度ω确定出的值大。该阻尼补偿量、路面干扰传递控制部27以及其他控制部运算出的值被多重化，并被输出至乘法器25。
[0134]阻尼控制是与马达6的速度ω相应地赋予衰减的控制，以确保方向盘2的收敛性、转向操作时赋予手感为主要目的。但是由于是赋予衰减的控制，所以也有抑制振动的效果O
[0135]因此，在通过路面干扰传递控制部27使路面输入转矩的传递特性为振动抑制侧的情况下，通过也同时使用阻尼控制来进一步提高振动抑制效果。
[0136]另外，在同时也使用阻尼控制的情况下，也可以与阻尼补偿量相应地减少通过辅助补偿量实现的振动传递的抑制程度。
[0137]以上，对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不限于上述的实施例，以下的实施例也包括在本发明的技术范围内，并且，除了下述的实施例以外，在不脱离主旨的范围内能够实施各种变更。
[0138](变形例一)
[0139]在第七实施例中，通过转矩微分值来检测产生了反冲等较大的冲击这一情况，但也可以代替转矩微分值而使用马达速度ω、马达的旋转加速度来检测产生了冲击这一情况。即，也可以将马达速度ω、马达的旋转加速度作为冲击反映值来使用。
[0140]作为使用了这些冲击反映值的具体的判定方法的一个例子，例如以与|ω|彡阈值且I马达的旋转加速度I多阈值这样的绝对值相关的条件来判定产生了冲击这一情况。
[0141](变形例二)
[0142]也可以代替第五实施例中的前后G而使用悬架行程的时间变化、制动气缸的行程的时间变化、车速的时间变化，与这些车辆状态值的变化相应地调整逆输入转矩的传递特性。是因为这些车辆状态值也是与车辆的前后加速度关联地变化的加速度关联值。
[0143](变形例三)
[0144]另外，作为向辅助补偿量运算部24输入的信号，也可以代替马达速度ω而使用马达角度(即马达的旋转位置)。
[0145]并且，向辅助补偿量运算部24输入的信号能够使用反映电动动力转向系统I的动作、举动的所有信号(但至少两种信号)。
[0146]具体而言，例如也可以使用方向盘2的旋转角度、方向盘2的旋转速度、中间轴5的转矩、构成转向齿轮箱7的齿条的行程(左右方向的移动量)、该齿条的推力、或者轮胎10的角度等。应予说明，虽然可以直接检测这些角度、转矩、推力等，但如在第一实施例中说明的马达速度ω那样，也可以从其他的信号来推断。
[0147]另外，可以说上述的各种信号中的转向操作转矩Ts、方向盘2的旋转角度、以及方向盘2的旋转速度是特别反映了驾驶员向方向盘2输入的转矩的信号，另一方面，可以说马达速度、马达角度、中间轴5的转矩、齿条的行程、齿条的推力、以及轮胎10的角度是特别反映了路面输入转矩的信号。因此，在使用上述的各种信号中的任意两种以上的信号来运算辅助补偿量时，进一步优选反映了驾驶员向方向盘输入的转矩的信号和反映了路面输入转矩的信号的双方。
[0148]符号说明:1…电动动力转向系统；2…方向盘；3…转向轴；4…转矩传感器(转矩检测部)；5…中间轴；6…马达；7…齿轮箱；8…横拉杆；9…转向节臂；10...轮胎；11...车速传感器；12…路面；13…速度检测部JCh-EPSECT ;21…基本辅助量运算部；22…马达驱动电路；23…加法器；24…辅助补偿量运算部；24A…辅助补偿量运算部；24B…辅助补偿量运算部；24C…辅助补偿量运算部；25...乘法器；26…车速增益运算部；241…第一补偿量运算部；241A…第一补偿量运算部；242…第二补偿量运算部；242A…第一补偿量运算部；243…线性插值部；243A----次线性插值部；243B----次线性插值部；244…二次线性插值部。
【权利要求】
1.一种控制装置，该控制装置(20)设置于电动动力转向系统(1、100)，所述电动动力转向系统(1、100)具备:输入轴(3)，其与车辆的方向盘连结，且被通过操作该方向盘而输入的方向盘转矩施力而与该方向盘一同旋转；转矩检测部(4)，其基于设置于将所述输入轴的旋转传递至车辆的转向操作轮的转矩传递路径的一部分的扭杆的扭转角，来检测施加至该扭杆的转矩；以及马达出)，在通过所述方向盘的操作进行的所述转向操作轮的转向操作时，其产生用于辅助该方向盘的操作的辅助转向操作力， 并且，该控制装置(20)通过控制所述马达的旋转来控制所述辅助转向操作力，该控制装置(20)，具备: 基本辅助量运算部(21)，其基于通过所述转矩检测部检测出的转矩来运算用于辅助所述方向盘的操作的基本辅助量； 辅助补偿量运算部(24)，其运算用于修正通过所述基本辅助量运算部运算出的所述基本辅助量的辅助补偿量； 辅助量修正部(23)，其通过基于通过所述辅助补偿量运算部运算出的所述辅助补偿量对通过所述基本辅助量运算部运算出的所述基本辅助量进行修正，来运算修正后辅助量；以及 马达驱动部(22)，其基于来自所述辅助量修正部的所述修正后辅助量来使所述马达驱动， 所述辅助补偿量运算部构成为，使用反映了所述电动动力转向系统的动作的至少两种输入信号，共同满足以下的两标准(a)、(b)地运算所述辅助补偿量， (a)对于所述电动动力转向系统中的所述方向盘转矩传递至路面的特性，为与不利用该辅助补偿量修正所述基本辅助量而使所述马达驱动的情况相同的特性的正输入的标准， (b)对于所述电动动力转向系统中的所述转向操作轮从车辆的行驶路面受到的力即路面输入转矩传递至所述方向盘的特性，为与不利用该辅助补偿量修正所述基本辅助量而使所述马达驱动的情况相比，进一步传递所述路面输入转矩的特性的逆输入的标准，并且， 所述辅助补偿量运算部构成为， 运算与所述车辆状态值相应的辅助补偿量，以便抑制由对所述路面输入转矩的传递特性造成影响的车辆状态值变化引起的该传递特性中的共振点的频率变化。
2.根据权利要求1所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部构成为，作为所述车辆状态值使用所述车辆的车速、所述转矩检测部检测出的转矩、所述马达的旋转角速度的任意一个以上，来运算抑制所述路面输入转矩的传递特性中的共振点的频率变化的辅助补偿量。
3.根据权利要求1或者2所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部构成为，通过在打所述方向盘时和在打回所述方向盘时运算不同的辅助补偿量，来抑制所述路面输入转矩的传递特性中的共振点的频率变化。
4.根据权利要求1或者2所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部具备: 第一补偿量运算部(241)，将其设计为在所述车辆状态值的最小值时运算满足所述正输入的标准以及逆输入的标准的辅助补偿量；以及 第二补偿量运算部(242)，将其设计为在所述车辆状态值的最大值时运算满足所述正输入的标准以及逆输入的标准的辅助补偿量， 所述控制装置具备: 使用实际的车辆状态值和所述第一补偿量运算部来运算第一辅助补偿量的单元； 使用实际的车辆状态值和所述第二补偿量运算部来运算第二辅助补偿量的单元；以及 通过使用所述车辆状态值的最大值、最小值、以及实际的车辆状态值对该第一、第二辅助补偿量进行线性插值，来决定实际的车辆状态值的辅助补偿量的单元。
5.根据权利要求4所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部使用多个所述车辆状态值，并具备: 多个所述第一补偿量运算部，其是针对该多个车辆状态值的最小值设计而成的；以及 多个所述第二补偿量运算部，其是针对该多个车辆状态值的最大值设计而成的， 具备: 使用实际的车辆状态值和与该车辆状态值对应的所述第一补偿量运算部，来针对多个所述车辆状态值运算第一辅助补偿量的单元； 使用实际的车辆状态值和与该车辆状态值对应的所述第二补偿量运算部，来针对多个所述车辆状态值运算第二辅助补偿量的单元；以及 通过使用所述车辆状态值的最大值、最小值、以及实际的车辆状态值对多个车辆状态值的第一、第二辅助补偿量进行线性插值，来决定实际的车辆状态值的辅助补偿量的单元。
6.根据权利要求1?5中任意一项所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部构成为，基于所述车辆的制动器开启，来运算使所述路面输入转矩的传递特性为与所述制动器关闭时相比抑制所述路面输入转矩向方向盘传递的特性的所述辅助补偿量。
7.根据权利要求6所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部构成为，基于所述制动器开启，且基于车速在预先设定的中高速范围，且基于与车辆的前后加速度相关联地变化的加速度关联值在规定范围内，运算使所述路面输入转矩的传递特性为与制动器关闭时相比抑制所述路面输入转矩向方向盘传递的特性的所述辅助补偿量。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部构成为，基于车速在O附近的预先设定的停车状态车速范围以及预先设定的产生颤振的车速范围，运算使所述路面输入转矩的传递特性为与车速均不是所述停车状态车速范围以及所述产生颤振的车速范围时相比抑制所述路面输入转矩向方向盘传递的特性的所述辅助补偿量。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的控制装置，所述辅助补偿量运算部构成为，基于从路面输入了较大的冲击的情况下值发生变化的规定的冲击反映值超过了预先设定的阈值，运算在预先设定的恒定时间内，使所述路面输入转矩的传递特性成为与所述转矩的微分值比所述阈值小时相比抑制所述路面输入转矩向所述方向盘传递的特性的所述辅助补偿量。
10.根据权利要求6至9中任意一项所述的控制装置，具备阻尼控制部(27)，该阻尼控制部运算所述马达的旋转速度越大越向抑制该马达的旋转的一侧修正所述基本辅助量的阻尼补偿量， 所述阻尼控制部构成为，在所述辅助补偿量运算部运算了使所述路面输入转矩的传递特性为抑制所述路面输入转矩向方向盘传递的特性的所述辅助补偿量的情况下，运算更大的所述阻尼补偿量。
11.一种控制装置的控制方法，该控制装置设置于电动动力转向系统(1、100)，所述电动动力转向系统(1、100)具备:输入轴(3)，其与车辆的方向盘连结，且被通过操作该方向盘而输入的方向盘转矩施力而与该方向盘一同旋转；转矩检测部(4)，其基于设置于将所述输入轴的旋转传递至车辆的转向操作轮的转矩传递路径的一部分的扭杆的扭转角，来检测施加至该扭杆的转矩；以及马达￠)，在通过所述方向盘的操作进行的所述转向操作轮的转向操作时，其产生用于辅助该方向盘的操作的辅助转向操作力， 并且，该控制装置通过控制所述马达的旋转来控制所述辅助转向操作力，该控制装置的控制方法具备: 基于通过所述转矩检测部检测出的转矩来运算用于辅助所述方向盘的操作的基本辅助量的基本辅助量运算步骤； 运算用于修正所述运算出的所述基本辅助量的辅助补偿量的补偿量运算步骤； 通过基于所述运算出的辅助补偿量对所述运算出的基本辅助量进行修正，来运算修正后辅助量的修正步骤；以及 基于所述修正后辅助量来使所述马达驱动的马达驱动步骤(22)， 在所述补偿量运算步骤中，使用反映了所述电动动力转向系统的动作的至少两种输入信号，共同满足以下的两标准(a)、(b)地运算所述辅助补偿量， (a)对于所述电动动力转向系统中的所述方向盘转矩传递至路面的特性，为与不利用该辅助补偿量修正所述基本辅助量而使所述马达驱动的情况相同的特性的正输入的标准， (b)对于所述电动动力转向系统中的所述转向操作轮从车辆的行驶路面受到的力即路面输入转矩传递至所述方向盘的特性，为与不利用该辅助补偿量修正所述基本辅助量而使所述马达驱动的情况相比，进一步传递所述路面输入转矩的特性的逆输入的标准，并且，在所述补偿量运算步骤中， 运算与所述车辆状态值相应的辅助补偿量，以便抑制由对所述路面输入转矩的传递特性造成影响的车辆状态值变化引起的该传递特性中的共振点的频率变化。
12.一种电动动力转向系统，具备: 输入轴(3)，其与车辆的方向盘连结，且被通过操作该方向盘而输入的方向盘转矩施力而与该方向盘一同旋转； 转矩检测部(4)，其基于设置于将所述输入轴的旋转传递至车辆的转向操作轮的转矩传递路径的一部分的扭杆的扭转角，来检测施加至该扭杆的转矩； 马达出)，在通过所述方向盘的操作进行的所述转向操作轮的转向操作时，其通过旋转产生用于辅助该方向盘的操作的辅助转向操作力，并且通过该旋转的控制来控制所述辅助转向操作力； 基本辅助量运算部(21)，其基于通过所述转矩检测部检测出的转矩来运算用于辅助所述方向盘的操作的基本辅助量； 辅助补偿量运算部(24)，其运算用于修正通过所述基本辅助量运算部运算出的所述基本辅助量的辅助补偿量； 辅助量修正部(23)，其通过基于通过所述辅助补偿量运算部运算出的所述辅助补偿量对通过所述基本辅助量运算部运算出的所述基本辅助量进行修正，来运算修正后辅助量；以及 马达驱动部(22)，其基于来自所述辅助量修正部的所述修正后辅助量来使所述马达驱动， 所述辅助补偿量运算部构成为，使用反映了所述电动动力转向系统的动作的至少两种输入信号，共同满足以下的两标准(a)、(b)地运算所述辅助补偿量， (a)对于所述电动动力转向系统中的所述方向盘转矩传递至路面的特性，为与不利用该辅助补偿量修正所述基本辅助量而使所述马达驱动的情况相同的特性的正输入的标准， (b)对于所述电动动力转向系统中的所述转向操作轮从车辆的行驶路面受到的力即路面输入转矩传递至所述方向盘的特性，为与不利用该辅助补偿量修正所述基本辅助量而使所述马达驱动的情况相比，进一步传递所述路面输入转矩的特性的逆输入的标准，并且，所述辅助补偿量运算部构成为， 运算与所述车辆状态值相应的辅助补偿量，以便抑制由对所述路面输入转矩的传递特性造成影响的车辆状态值变化引起的该传递特性中的共振点的频率变化。
【文档编号】B62D101/00GK104520167SQ201380041087
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2012年8月3日
【发明者】赤塚久哉, 渡部大治, 片冈资章, 工藤佳夫, 铃木善昭 申请人:株式会社电装, 丰田自动车株式会社