用于电子动力转向设备的控制器的制作方法

专利名称：用于电子动力转向设备的控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电子动力转向器的控制系统，其用于通过驱 动电动机将转向辅助力施加到车辆的转向系统上，并且更具体地，涉 及一种用于配备有校正偏置转矩功能的高性能电子动力转向器的控制 系统。
背景技术：
电子动力转向器(electronic power steering)通过电动机的转动力 将辅助负载施加到(辅助)车辆的转向单元。这种电子动力转向器将 作为辅助负载的电动机驱动力，通过例如齿轮、皮带等等的传输机构 经由减速齿轮传输到转向轴或齿条轴上。为了精确地产生辅助转矩(转 向辅助力)，在现有技术中的这种电子动力转向器采用电动机电流的反 馈控制。该反馈控制控制被施加到电动机上的电压，以致减少在电动 机的电流指令值和电流被探测值之间的差值。通常，通过调节在脉宽 调制(PWM)控制中的占空比来控制被施加到电动机上的电压。
这里，在下文中将参考图12解释电子动力转向器的普通构造。将 方向盘1的柱轴2经由减速齿轮3、万向接头4A和万向接头4B以及 齿条小齿轮机构5结合到转向车轮的拉杆6上。将用于探测方向盘1 的转向转矩的转矩传感器10设置到柱轴2上。将用来辅助方向盘1的 转向力的电动机20经由减速齿轮3结合到柱轴2上。将电力从电池14 供给到控制转向单元的控制单元30，并且也将点火信号从点火开关11 输入到控制单元30。通过使用辅助图等等，控制单元30基于由转矩传 感器IO所探测的转向转矩T和由车辆速率传感器12所探测的车辆速 率V来计算辅助指令的转向辅助指令值I，然后基于己计算的转向辅助 指令值I来控制被供给到电动机20上的电流。控制单元30主要由CPU (或者MPU或者MCU)组成。如图13 中所示，给出在CPU内部中由程序所执行的普通功能。
在下文中将参考图13解释控制单元30的功能和操作。将由转矩 传感器10所探测/输入的转向转矩T以及由车辆速率传感器12所探测/ 输入的速率V输入到转向辅助指令值计算部分31中，然后计算基本的 转向辅助指令值Irefl。由转向辅助指令值计算部分31所计算的该基本 的转向辅助指令值Irefl通过相位补偿部分32受到相位补偿，以便增 强转向系统的稳定性。然后，将其相位被补偿的转向辅助指令值Iref2 输入到加法部分33中。同样，将转向转矩T输入到前馈系统的微分补 偿部分35中，以增加响应速率，并且将受到微分补偿的转向转矩TA 输入到加法部分33中。该加法部分33将转向辅助指令值Iref2与转向 转矩TA相加，并且为了反馈使用，将作为相加的结果的电流指令值 Iref3 (=Iref2+TA)输入到减法部分34中。
减法部分34计算电流指令值Iref3与电动机电流i之间的偏差 (Irefi-i)，该电动机电流i作为电流指令值Iref4被反馈。电流指令值 Iref4通过PI控制部分36而受到PI控制，并且被输入到计算占空比的 PWM控制部分37中，然后经由逆变器38而PWM驱动电动机20。通 过电动机电流探测部分(图未示)探测电动机20的电动机电流，然后 将该电动机20的电动机电流输入到减法部分34中以用于做减法，然 后被反馈。
在这种电子动力转向器中，当转矩传感器探测到从车身侧所施加 的振动、由发动机等等所产生的振动时，必须防止，例如，转向操作 变的不稳定的这种情形。出于这种目的，例如，在JP-A-2001-39324 (专 利文献l)中，提供了一种增益限制装置，其用于当转矩传感器的输出 电压值小于阈值时，执行其中将微分装置的增益设定为0的程序，该 微分装置的增益通过求导补偿转向转矩。专利文献l: JP-A國2001隱3932
发明内容
然而，在专利文献1中所提出的系统中，将在运行期间从例如在 道路宽度方向上倾斜的倾斜道路表面这样的道路表面、其摩擦系数在
左车轮和右车轮之间不同的道路表面、所谓的split卞道路表面等等所
输入的转向转矩，或者当轮胎中的气压在左车轮和右车轮之间不同时 所产生的输入转矩，施加到转向系统上。在这种情形中，当转矩传感
器探测到该转矩时，微分增益被设定为O，因此可以防止辅助力不稳定
地变化这样的情形。然而，不能消除从道路表面或者车身侧被持续地 传输到转向系统上的恒定的转矩输入。
考虑到上述情况创造本发明，并且本发明的目的在于提供一种用 于电子动力转向器的控制系统，不论道路表面状况或者例如直线运行 这样的驾驶条件等等如何，都能够通过总是精确地校正偏置转矩来减 轻驾驶员的疲劳并且获得舒适的转向性能。
通过下列构造可以实现上述本发明的目的。 (1)在一种用于电子动力转向器的控制系统中，该控制系统通过
反馈控制来驱动和控制电动机，该控制系统包括
用于计算和输出电动机的电流指令值的转向辅助指令值计算部 分，基于转向转矩和车辆速率，该转向辅助指令值计算部分将转向辅
助力施加到转向机构上；
SAT估计部分，该SAT估计部分用于通过输入电动机的角速度和 角加速度、转向转矩以及电流指令值来估计车辆的SAT;和
电动机电流校正值计算部分，该电动机电流校正值计算部分用于 基于由SAT估计部分所估计的SAT估计值、车辆速率以及转向角来判 定车辆的运行状态，并且用于根据该运行状态，通过基于SAT估计值 来计算电动机电流校正值以校正电流指令值。(2) 在根据(1)的控制系统中，将电动机电流校正值计算部分 配置成通过判定直线运行状态来判定转向状态；以及在转向角等于 或者小于预定值1、 SAT估计值的绝对值等于或者小于预定值2和车辆 速率等于或者大于预定值3的情况中，在预定时间过去之后计算电动 机电流校正值。
(3) 在根据(1)的控制系统中，将电动机电流校正值计算部分 配置成使用转向转矩而不是SAT估计值来判定运行状态。
(4) 在一种用于电子动力转向器的控制系统中，该控制系统通过
反馈控制来驱动和控制电动机，该控制系统包括
用于计算和输出电动机的电流指令值的转向辅助指令值计算部 分，基于转向转矩和车辆速率，该转向辅助指令值计算部分将转向辅
助力施加到转向机构上；
用于探测车辆的SAT的SAT传感器；以及
电动机电流校正值计算部分，该电动机电流校正值计算部分用于 基于由SAT传感器所探测的SAT值、车辆速率以及转向角来判定车辆 的运行状态，并且用于根据该运行状态，通过基于SAT值来计算电动 机电流校正值以校正电流指令值。
(5) 在根据(4)的控制系统中，将电动机电流校正值计算部分 配置成通过判定直线运行状态来判定转向状态；以及在转向角等于 或者小于预定值1、 SAT值的绝对值等于或者小于预定值2和车辆速率 等于或者大于预定值3的情况中，在预定时间过去之后计算电动机电 流校正值。
(6) 在根据(4)的控制系统中，将电动机电流校正值计算部分 配置成使用转向转矩而不是SAT值来判定运行状态。根据用于本发明的电子动力转向器的控制系统，不论根据车辆因 素等等所导致的道路表面状况、或者例如直线运行这样的驾驶条件等
等如何，都可以总是精确地校正动力转向单元的偏置转矩。因此，可 以提供能够改进转向感觉的舒适的高性能电子动力转向器，以不会对 转向操作有任何影响。
在本发明中，将在直线运行期间被施加到转向轴(柱轴)上的转 矩认作为偏置转矩，但是在用转向机构的摩擦平衡来自转向的输入的 情况中不能将这种转矩认作为偏置转矩。因此，可以总是精确地计算 校正转矩。


图l是显示了作为本发明前提的控制系统的构造的实例的方框图。
图2是显示了 SAT估计反馈部分的构造的实例的方框图。
图3是显示了摩擦估计部分的特性的实例的视图。
图4是显示了速率感应增益的特性的实例的视图。
图5是显示了基于速率变化的SAT与转向角之间的关系的特性图表。
图6是显示了在检测转向中心期间的操作的实例的流程图。
图7是显示了在探测转向角期间的操作的实例的流程图。
图8是显示了电动机电流校正值计算部分的操作的实例的流程图。
图9是显示了增益计算图的实例的特性图表。
图IO是显示了根据本发明控制系统的构造的实例的方框图。
图11是显示了本发明的操作的实例的流程图。
图12是显示了电子动力转向器的普通构造的实例的视图。
图13是显示了控制单元的构造的实例的方框图。
参考数字和标号的说明 1方向盘 2柱轴3减速齿轮
10， 40转矩传感器 12， 41车辆速率传感器 14电池 20， 60电动机
30控制单元
31， 42转向辅助指令值计算部分
32相位补偿部分
35， 43微分补偿部分
36PI控制部分
37PWM控制部分
38逆变器
50 SAT估计反馈部分
51 收敛控帝U咅卩分(convergence controlling portion)
52鲁棒镇定补偿咅卩分(robust stabilization compensating portion)
61电动机驱动部分
62电动机角速度估计部分
63电动机角加速度估计部分
64电动机特性补偿部分
70， 70A电动机电流校正值计算部分
具体实施例方式
将在运行期间从例如在道路宽度方向上倾斜的倾斜道路表面这样 的道路表面、所谓的split卞道路表面等等所输入的转向转矩，或者当 轮胎中的气压在左车轮和右车轮之间不同时所产生的输入转矩，施加 到转向系统上。在现有技术中，当通过转矩传感器探测到这种转矩时， 前馈系统的微分增益被设定为0，因此防止辅助力不稳定地变化(见专 利文献l)这样的情况。然而，这种问题依然存在，即不能通过这种方 法消除从道路表面或者车身侧持续地被传输到转向系统上的恒定的转 矩输入。为了解决上述问题，根据本申请，在专利申请No.2005-262050 (以 下指代为"现有申请")中所提出的发明中，将在车辆的直线运行期间被 施加到柱轴上的转矩认作为偏置转矩，并且基于该偏置转矩计算校正 转矩。然后，将该校正转矩转换成电流指令值，并且逐渐进行校正。 而且，在该计算校正转矩期间估计在直线运行期间所产生的偏置转矩， 并且直接在电流指令值上进行校正直到偏置转矩变成0为止。由根据 作为前提的现有申请的发明创造本发明，并且首先将在下文中解释现 有申请的发明。
图1显示了作为本发明前提的控制系统的构造的实例。将来自转 矩传感器40的转向转矩T输入到转向辅助指令值计算部分42、微分补 偿部分43、 SAT估计反馈部分50、收敛控制部分51、中心位置探测部 分65和电动机电流校正值计算部分70。将来自车辆速率传感器41的 速率输入到转向辅助指令值计算部分42、 SAT估计反馈部分50、收敛 控制部分51、中心位置探测部分65和电动机电流校正值计算部分70。 通过加法部分44将由转向辅助指令值计算部分42所计算的转向辅助 指令值Irefl增加到来自微分补偿部分43的微分补偿值Ta上。将作为 增加值的转向辅助指令值Iref2输入到SAT估计反馈部分50中，并且 还输入到加法部分45中。将作为加法部分45的相加结果的转向辅助 指令值Iref3输入到鲁棒稳定补偿部分52中。将来自鲁棒稳定补偿部 分52的转向辅助指令值Iref4输入到加法部分53中，并且将作为相加 结果的电流指令值Iref5经由加法部分54输入到补偿部分55中。然后， 将由补偿部分55所补偿的电流指令值Iref7，经由加法部分56输入到 电动机驱动部分61，然后通过电动机驱动部分61驱动电动机60。
通过电动机角速度估计部分62估计电动机60的角速度co，并且 将已估计的角速度w输入到电动机角加速度估计部分63和SAT估计反 馈部分50中。然后，将通过电动机角加速度估计部分63所估计的角 加速度coj俞入到电动机特性补偿部分64和SAT估计反馈部分50中。将通过SAT估计反馈部分50所估计的SAT估计值+ SAT输入到中心位 置探测部分65和加法部分53中。将中心位置探测部分65的输出输入
到转向角探测部分66中，并且将被探测的转向角e输入到电动机电流
校正值计算部分70中。而且，将来自电动机特性补偿部分64的补偿 值Ic输入到加法部分54中，并且将来自电动机电流校正值计算部分70 的校正转矩Tb输入到加法部分56中。
从车辆速率传感器或者控制器局域网络(CAN)获得被输入到转 向辅助指令值计算部分42中的速率V。在这种情况中，可以从转向角 传感器或者转向角估计获得转向角e，并且可以从电动机60的反电动 势获得电动机角速度co。
为了改进车辆的偏航收敛(convergence of yaw)，收敛控制部分 51基于转向转矩T和电动机角速度(D对方向盘的转动操作施加制动。 在该实例中，这种控制操作是属于车辆速率感应类型。将微分补偿部 分43构建成通过增强绕着方向盘的中性点的控制的响应来执行平稳的 转向操作。SAT估计反馈部分50通过使用反馈滤波器在已估计的SAT 估计值+ SAT上执行信号处理，并且将适当的道路表面信息给予方向盘 作为反作用力。也就是，SAT估计反馈部分50在频域中对道路表面信 息、干扰等等执行信号处理。该SAT估计反馈部分50具有在图2中所 示的构造。将转向转矩T输入到加法/减法部分510中以做加法，并且 将转向辅助指令值Iref2输入到加法/减法部分510A中以做加法。而且， 将电动机角速度co经由具有静区宽度士DB的静区部分503输入到摩擦 估计部分504和粘度增益505中。将来自摩擦估计部分504的摩擦Frc 输入到加法部分510B中，并且将来自粘度增益505的角速度co2输入 到加法部分510C中。将电动机角加速度coa经由惯性增益506输入到 加法部分510C中，并且将加法部分510C的相加结果通过加法部分 510B增加到摩擦Frc上。将相加的结果输入到加法/减法部分510A中 以做减法。作为加法/减法部分510A的相加的/相减的结果的转矩指令 值Tr通过车辆速率感应增益508和限幅器509用作为SAT估计值+ SAT。作为在道路表面和方向盘之间所产生的转矩的模式，当驾驶员转 动方向盘时产生转向转矩T，并且电动机60根据该转向转矩T产生辅
助转矩Tm。因此，将车轮转向，并且将SAT作为反作用力而产生。在 那时，通过电动机60的惯性J、粘度k以及摩擦(静摩擦)Fr将转矩 作为转向操作的阻力而产生。由于这些力的平衡，通过下列等式1给 出运动的等式。
/. &>。 + A w + + = 7>w + T ( 1 )
这里，通过在初始值为0处对等式1应用拉普拉斯变换且求解关 于SAT的结果而给出下列等式2。
&4 r(》=+ r(》_ (■/.(》+ Fr , + A ( 2 )
如可以从等式2看出的，当预先分别作为定值而获得电动机60的 惯性J、粘度k和静摩擦Fr时，可以通过电动机角速度co、电动机角加 速度coa、转向辅助指令值Iref2和转向转矩T估计SAT。
静区部分503将电动机角速度co的特性限制到约为0，并且通过 摩擦估计部分504和粘度增益505来增益控制作为静区部分503输出 的电动机角速度cod。提供静区部分503以消除在保持方向盘期间电动 机角速度co的微小变化的影响。如图3中所示，在电动机角速度cod较 小的范围内逐渐地增加摩擦估计部分504的特性，并且在超过预定值 的范围内该特性具有定值。这里，不考虑粘滞摩擦，而仅仅考虑库仑 (Coulomb)摩擦。如图3中所示，由于在库仑摩擦中在零点处出现不 连续性，因此库仑摩擦沿着电动机角速度q)d逐渐变化以减少该不连续 性。在这种情形中，通过速率所产生的作为反作用力的粘度的粘度增 益505具有定值cq2。而且，通过是定值的惯性增益506来增益控制电动机的角加速度 coa，并且将该电动机的角加速度a^输入到加法部分510C中。如图4 中所示，通过具有速率感应特性的车辆速率感应增益508来增益控制 加法/减法部分510A的输出，并且经由限制最大值的限幅器509来输 出SAT估计值+ SAT。将由SAT估计反馈部分50所估计的SAT估计值 fSAT输入到中心位置探测部分65中，并且通过加法部分53将该SAT 估计值+ SAT增加到电流指令值Iref4上。
鲁棒稳定补偿部分52是在JP-A-8-290778中所公开的补偿部分。 鲁棒镇定补偿部分52消除共振系统的共振频率的峰值，并且补偿在共 振频率处的相位位移，该共振系统由被包含在被探测转矩中的惯性元 素和弹性元素所组成，该共振频率干扰控制系统的可靠性和稳定性。
在车辆的直线运行状态中，中心位置探测部分65探测方向盘的转 向中心位置。当在转向系统中没有出现摩擦时，方向盘通过SAT的作 用返回到它的中心位置，除非在转动方向盘之后施加转向力。也就是， 车辆从转向状态返回到直线运行状态，并且SAT变成"O"。当考虑到摩 擦时，SAT变成"O"，除非施加转向力，但是由于在摩擦和SAT之间的 平衡而使方向盘停止。也就是，车辆不会从转向状态返回到完全的直 线运行状态。从等式2得出下面的等式3。
(3)
如图5中所示，给出了基于速率变化的SAT和转向角之间的关系。 方向盘的来自中心的角e2取决于在相同的速率V2时摩擦Fr (=SAT) 的量值，并且位移角随着摩擦的增加而增加。然而，在相同的角62处 随着速率增加(V2—VI) SAT也增加(P2—Pl)。如在图5中从P2—P3 可以看到的，当在相同的摩擦Fr处速率增加(V1>V2)时，方向盘的 来自中心的位移角减小(01<02)。因此，当转向转矩T小于预定值T0 并且还在车辆速率V超过预定速率Vo的状态中在预定时间To内持续探测直线运行状态(I SAT估计值+ SAT I ^SATq)时，中心位置探测部 分65探测方向盘的角e作为转向中心位置(6 = 0)。
在下文中将参考图6中的流程图解释通过中心位置探测部分65的 转向中心位置(0 = 0)的具体探测操作的实例。
首先，将车辆速率V^V()、转向转矩I T I ^T()以及由SAT (用来 判定中心条件的阈值)的直线运行I SAT估计值*8八1 I ^SAT。判定为 中心条件(步骤S1)。如果满足所有条件，那么将用于探测中心的计时 器"cnt"累加"+l"(步骤S2)。然后，判定计时器"cnt"的计数值是否超 过中心探测阈值TQ (步骤S3)。如果计时器"cnt"的计数值超过中心探 测阈值T。，那么设置中心探测标记"cen—flg=l"(步骤S4)。然后，复 位计时器"cnt"(步骤S5)。然后，终止该过程。如果计时器"cnt"的计 数值小于中心检测阈值To，那么复位中心探测标记"cen—flg"(步骤S7)。 然后，终止该过程。
相反地，如果在步骤S1中不是所有的条件都被满足，那么复位中 心探测标记"cen—flg"(步骤S6)。然后，复位计时器"cnt"(步骤S5)。 然后，终止该过程。如果设置中心探测标记"cen—flg"，那么从中心位置 探测部分65输出中心探测信号CS，并且将该中心探测信号CS输入到 转向角探测部分66中。
基于来自被装配到电动机60上的传感器的电动机旋转角信号RS， 转向角探测部分66探测转向角(绝对转向角)e。在这种情况中，从 电动机旋转角信号RS获得电动机旋转角的变化量Aem。而且，基于在 电动机轴和柱轴之间的减速齿轮齿数比Gr (恒定的)，通过下面的等式 4将转向角的变化量A6推导为电动机旋转角的变化量Aem的函数。
<formula>formula see original document page 14</formula> (4)然而，由于在电动机轴和柱轴之间存在机械机构，所以必须考虑 减震器、齿轮啮合间隙、弹性特性等等。而且，根据下面的等式5通
过从转向角e二o累积转向角的变化量Ae来计算转向角e。
<formula>formula see original document page 15</formula> (5)
这里，e (t-T)表示在一个采样时间之前的转向角被探测值，并且
将方向盘的转数N表示成函数，该函数通过6 (t)相对360度的倍数 (通过函数floor取整)来表示，如同下列等式6。
<formula>formula see original document page 15</formula>(6)
接下来，在下文中将参考图7中的流程图解释转向角检测部分66 的操作的具体实例。
首先，初始化所有参数，并且读取电动机旋转角的变化量A6m(步 骤S20)。然后，计算转向角的变化量A6 (t) =f (A9m)(步骤S21)。 然后，通过转向中心位置探测部分66探测转向中心(步骤S22)。然后， 判定是否设置中心探测标记"cen—flg"，也就是，输入中心探测信号CS (步骤S23)。如果没有输入中心探测信号CS，那么判定是否设置绝对 转向角有效标记"abs—angle—flg"(步骤S24)。如果设立绝对转向角有效 标记"abs—angle—fig"，那么基于上述等式5和等式6进行计算，并且计 算6 (t-T) =0 (t)(步骤S25)。然后，终止该过程。而且，如果在步 骤S23中输入中心探测信号CS，那么设置绝对转向角有效标记 "abs—angle—flg"(步骤S26)。然后，设定6 (t) =0、 N = 0以及e (t-T) =0 (步骤S27)。然后，终止该过程。类似地，如果在步骤S24中没有 设置绝对转向角有效标记"abs—angle—flg"，那么设定6 (t) =0、 N=0 以及e (t-T) =0 (步骤S27)。然后，终止该过程。
接下来，在下文中将参考图8中的流程图解释电动机电流校正值计算部分70的操作的实例。
将电动机电流校正值的计算执行为对每个预定时间的预定主程序 的定时器中断过程。
首先，判定是否将点火开关从OFF转动到ON以开启电源(步骤 S31)。如果开启电源，那么从存储器(例如，EEPROM)读取转向辅 助转矩校正值的积分分量Tai (n-l)和转向辅助转矩校正值Ta，并且 将它们存储在形成于例如RAM等等的存储器中的积分分量存储区和 转矩校正值存储区中(步骤S32)。然后，输出打开自保持电路的开关 元件SW的控制信号CS (步骤S33)。然后，读取转向角e、转向转矩 T以及车辆速率V (步骤S34)。相反地，如果在步骤S31中没有开启 电源，那么直接读取转向角e、转向转矩T以及车辆速率V。
然后，判定转向角e的绝对值I e I是否等于或者小于先前所设定
的以判定车辆的直线运行状态的预定值6s (步骤S35)。如果绝对值
I e l等于或者小于预定值es，那么判定车辆为处于直线运行状态中的 可能性是高的。然后，判定转向转矩T的绝对值I Tl是否等于或者小
于先前所设定的以判定车辆的直线运行状态的预定值Ts (步骤S36)。 如果绝对值I T I等于或者小于预定值Ts，那么判定车辆为处于直线运 行状态中的可能性是高的。然后，判定速率V是否等于或者大于先前 所设定的以判定车辆的直线运行状态的预定值Vs (步骤S37)。然后， 如果车辆速率V等于或者大于预定值Vs，那么判定车辆为处于直线运 行状态中的可能性是髙的，并且执行随后的过程。
然后，将表示直线运行状态的连续次数的计数值N增加"+1"(步 骤S38)。然后，判定计数值N是否等于或者大于先前所设定的设定值 Ns (步骤S39)。如果计数值N等于或者大于设定值Ns，那么基于当 前的转向转矩T进行在下面的等式7中的计算，并且因此计算转向辅 助转矩校正值的比例分量Tap (步骤S40)。Top = i^' x r ( 7 )
然后，基于当前的转向转矩T进行在下面的等式8中的计算，并 且因此计算转向辅助转矩校正值的积分分量Td (步骤S41)。
r"/(")=《/, j"徵+ Ta/(" -1) ( 8 )
这里，Tai (n-l)表示在前述步骤中作为积分初始值的转向辅助转 矩校正值的积分分量。
然后，将这里所计算的转向辅助转矩校正值的积分分量Tai (n) 存储在积分分量的前述值存储区中，在一个前述计算中将该存储区形 成为转向辅助转矩校正值的积分分量Tai (n-l)，也就是，在存储器中 的积分初始值(步骤S42)。然后，由下面的等式9计算转向辅助转矩 校正值Ta，并且将它存储在存储器的转矩校正值存储区中(步骤S43)。
『"=r"/ + r"/(9)
然后，基于车辆速率V通过查找在图9中所示的增益计算图来计 算增益Kv (步骤S44)。这里，如图9所示，设定增益计算图以便将增 益Kv设定为0，直到车辆速率V从0达到第一设定值Vll为止，增益 Kv响应于车辆速率V的增加从O连续地增加到1，直到车辆速率V从 第一设定值Vll达到第二设定值V12为止，并且当车辆速率V超过第 二设定值V12时将增益Kv保持在1处。
然后，通过用转向辅助转矩校正值Ta乘以增益Kv来计算转向辅 助转矩校正值Ta， (二KvxTa)(步骤S45)。然后，通过将已计算的转 向辅助转矩校正值Ta'转换成与电动机电流指令值对应的电流值来计算 电动机电流校正值IMA，并且然后，将该电动机电流校正值Ima存儲在存储器的电动机电流校正值存储区中(步骤S46)。然后，判定是否关 闭点火开关(步骤S47)。如果点火开关处于ON的状态，那么过程返 回到主程序。然后，如果点火开关处于OFF的状态，那么将在该时间 点处的被存储在储存器中的转向辅助转矩校正值的积分分量Tai (n-l) 和转向辅助转矩校正值Ta存储在存储器的积分分量存储区和转矩校正 值存储区中(步骤S48)。判定到自保持电路的开关元件SW的控制信 号CS处于OFF的状态，并且释放该自保持(步骤S49)。然后，终止 该定时器中断过程。
相反地，如果在步骤S35中判定I 9 I >0s，或者如果在步骤S36 中判定I T I >Ts，或者如果在步骤S37中判定V<Vs，那么将计数值N 复位到0 (步骤S50)。然后，从存储器读取转向辅助转矩校正值Ta， 并且过程转到上述步骤S44 (步骤S51)。而且，如果在步骤S39中判 定N〈Ns，那么从存储器读取转向辅助转矩Ta，并且过程转到上述步骤 S44 (步骤S51)。
如上所述，当探测到车辆为在直线运行状态中时，通过偏置转矩 探测部分来探测从车身侧或者道路表面侧被输入到转向系统中的偏置 转矩，基于该已探测的偏置转矩通过指令值校正部分来计算被用于校 正电动机电流指令值的电动机电流值IMA，并且使用该电动机电流值
lMA来校正由驱动控制部分所计算的电动机电流指令值。因此，当轮胎
中的气压在左车轮和右车轮之间不同时或者当车辆在在道路宽度方向 上倾斜的道路表面或split卞道路表面上行驶时，产生转向辅助力以消 除在直线运行状态中从道路表面或者车身侧被输入到转向系统中的偏 置转矩，并且可以确保车辆的直线稳定性，该split卞的道路表面的摩 擦系数在左车轮和右车轮之间不同。此外，当预先将转向辅助转矩校 正值存储在非易失性的存储部分中时，在车辆开始运行之后可以立刻 校正电动机电流指令值，因此可以确保运行的稳定性。
然而，没有考虑到由除了在直线运行状态中的转向系统以外的因素所引起的转矩偏置。进一步，当将在直线运行状态中被施加到柱轴 上的转矩认作为偏置转矩时，即使在用转向机构的摩擦来平衡来自方 向盘的输入的状态中也可以将这个转矩认作为偏置转矩。出于这种原 因，担心的是将错误的转矩当作校正转矩来计算。
因此，在本发明中，通过使用SAT估计值fSAT或者SAT探测值， 也就是，通过将SAT认作为偏置转矩，来计算电动机电流校正值IMA。 结果，通过计算更精确的校正电流指令值可以更多地改进转向功能。
图IO显示了根据本发明与图l对应的控制系统的构造的实例。在 本发明中，将从SAT反馈估计部分50输出的SAT估计值SAT输入到 电动机电流校正值计算部分70A中，但是不将转向转矩T输入到电动 机电流校正值计算部分70A中。其它的构造和操作都与图1中的那些 构造和操作相似。
在下文中将参考图11中的流程图解释电动机电流校正值计算部分 70A的操作的实例。
首先，判定是否将点火开关转动到ON以开启电源(步骤S60)。 如果电源处于它的ON的状态中，那么从存储器读取被存储在存储器中 的转向辅助转矩校正值的积分分量Tai (n-l)和转向辅助转矩校正值 Ta，然后将它们存储在存储器中(步骤S61)。然后，输出打开自保持 电路的开关元件SW的控制信号CS (步骤S62)。然后，读取转向角e、 SAT估计值MAT以及车辆速率V (步骤S63)。相反地，如果在步骤 S60中电源没有处于它的ON的状态中，那么直接读取转向角0、 SAT 估计值fSAT以及车辆速率V。
然后，判定转向角e的绝对值I e l是否等于或者小于先前所设定
的以判定车辆的直线运行状态的预定值6s (步骤S64)。如果绝对值
I e l等于或者小于预定值es，那么判定车辆为处于直线运行状态中的这种可能性是高的。然后，判定SAT估计值+ SAT的绝对值I *SAT | 是否等于或者小于先前所设定的以判定车辆的直线运行状态的预定值 SATs (步骤S65)。如果绝对值I *SAT I等于或者小于预定值+ SATs， 那么判定车辆为处于直线运行状态中的这种可能性是高的。然后，判
定车辆速率V是否等于或者大于先前所设定的以判定车辆的直线运行 状态的预定值Vs (步骤S66)。然后，如果车辆速率V等于或者大于预 定值Vs，那么判定车辆为处于直线运行状态中的这种可能性是高的， 并且执行随后的过程。
然后，将表示直线运行状态的连续次数的计数值N增加"+1"(步 骤S67)。然后，判定计数值N是否等于或者大于设定值Ns(步骤S68)。 如果计数值N小于设定值Ns，那么基于当前的8^1估计值*8^1进行 在下面的等式10中的计算，并且由此计算转向辅助转矩校正值的比例 分量Tap (步骤S70)。
r， = A:;/x*&4r (10)
然后，基于当前的SAT估计值fSAT进行在下面的等式11中的积 分计算，并且由此计算转向辅助转矩校正值的积分分量Tai (n)(步骤 S71)。
)=《/'. J"* &4 r& + r"z.o -1)(丄工)
然后，将已计算的转向辅助转矩校正值的积分分量Tai (n)存储 在存储器中作为积分初始值(步骤S72)。然后，通过上述等式9来计 算转向辅助转矩校正值Ta，并且将它存储在存储器中(步骤S73)。然 后，如上述一样，基于车辆速率V计算增益Kv (步骤S74)。
然后，通过用已计算的转向辅助转矩校正值Ta乘以增益Kv来计 算转向辅助转矩校正值Ta'(步骤S75)。然后，通过将己计算的转向辅助转矩校正值Ta'转换成电流值来计算电动机电流校正值IMA，然后将 该电动机电流校正值Ima存儲在存儲器中(步骤S76)。然后，判定是 否关闭点火开关(步骤S77)。如果点火开关处于它的ON的状态，那 么返回该过程。如果点火开关处于它的OFF的状态，那么在该时间点 处将转向辅助转矩校正值的积分分量Tai(n-l)和转向辅助转矩校正值 Ta存储在存储器中(步骤S78)。然后，判定到自保持电路的开关元件 SW的控制信号CS是处于OFF的状态，并且释放该自保持(步骤S79)。 然后，终止该定时器中断过程。
相反地，如果在步骤S64中判定I e I >0s，或者如果在步骤S65 中判定I *SAT I >SATs，或者如果在步骤S66中判定V<Vs，那么将计 数值N复位到0 (步骤S80)。然后，从存储器读取转向辅助转矩，并 且过程转到上述步骤S74 (步骤S81)。而且，如果在步骤S68中判定 N<Ns，那么从存储器读取转向辅助转矩(步骤S81)，并且过程转到上 述步骤S74。
如上所述，根据本发明，转向输入和偏置输入可以依靠SAT通过 估计由车辆因素等等所产生的偏置转矩来区分。结果，仅仅可以校正 由外力所产生的偏置转矩。
在上述解释中，使用SAT估计值+ SAT来判定车辆的直线运行(转 向角9、 SAT估计值tSAT以及车辆速率V)。但是可以通过转向转矩T (转向角e、转向转矩T以及车辆速率V)来判定车辆的直线运行。而 且，在上述解释中，通过SAT估计反馈部分来估计SAT，但是可以应 用由SAT传感器所探测到的SAT被探测值。
本申请是基于在2006年5月8日提交的日本专利申请 No.2006-129331,在此将该日本专利申请的内容引入作为参考。
权利要求
1. 一种用于电子动力转向器的控制系统，所述控制系统通过反馈控制来驱动和控制电动机，所述控制系统包括转向辅助指令值计算部分，所述转向辅助指令值计算部分用于计算和输出所述电动机的电流指令值，基于转向转矩和车辆速率，所述转向辅助指令值计算部分将转向辅助力施加到转向机构；SAT估计部分，所述SAT估计部分用于通过输入所述电动机的角速度和角加速度、所述转向转矩以及所述电流指令值来估计车辆的SAT；以及电动机电流校正值计算部分，所述电动机电流校正值计算部分用于基于由所述SAT估计部分所估计的SAT估计值、所述车辆速率以及转向角来判定所述车辆的运行状态，并且用于根据所述运行状态，通过基于所述SAT估计值计算电动机电流校正值来校正所述电流指令值。
2. 根据权利要求1所述的控制系统，其中 所述电动机电流校正值计算部分配置成 通过判定直线运行状态来判定转向状态；和在所述转向角等于或者小于预定值1、所述SAT估计值的绝对值 等于或者小于预定值2以及所述车辆速率等于或者大于预定值3的情 况下，在预定时间过去之后计算所述电动机电流校正值。
3. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述电动机电流校正值 计算部分配置成使用所述转向转矩而不是所述SAT估计值，来判定所述运行状态。
4. 一种用于电子动力转向器的控制系统，所述控制系统通过反馈 控制来驱动和控制电动机，所述控制系统包括转向辅助指令值计算部分，所述转向辅助指令值计算部分用于计算和输出所述电动机的电流指令值，基于转向转矩和车辆速率，所述 转向辅助指令值计算部分将转向辅助力施加到转向机构；SAT传感器，所述SAT传感器用于探测车辆的SAT;以及 电动机电流校正值计算部分，所述电动机电流校正值计算部分用 于基于由所述SAT传感器所探测的SAT值、所述车辆速率以及转向角 来判定所述车辆的运行状态，并且用于根据所述运行状态，通过基于 所述SAT值计算电动机电流校正值来校正所述电流指令值。
5. 根据权利要求4所述的控制系统，其中所述电动机电流校正值 计算部分配置成通过判定直线运行状态来判定转向状态；和在所述转向角等于或者小于预定值1、所述SAT值的绝对值等于 或者小于预定值2以及所述车辆速率等于或者大于预定值3的情况下， 在预定时间过去之后计算所述电动机电流校正值。
6. 根据权利要求4所述的控制系统，其中所述电动机电流校正值 计算部分配置成使用所述转向转矩而不是所述SAT值，来判定所述运行状态。
全文摘要
一种用于电子动力转向设备的控制器，具有SAT估计部分，用于通过输入电动机的角速度和角加速度、转向转矩以及电流指令值来估计车辆的SAT；还具有电动机电流校正值计算部分，用于基于由SAT估计部分所估计的SAT估计值、车辆速率以及转向角来判定车辆的运行状态，并且用于根据运行状态通过基于SAT估计值以计算电动机电流校正值来校正电流指令值。根据这种构造，不论包括道路表面状况和例如车辆直线运行这样的条件，总是可以精确地校正偏置转矩，因此可以通过减轻驾驶员的疲劳来获得舒适的转向性能。
文档编号B62D6/00GK101443226SQ20078001696
公开日2009年5月27日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年5月8日
发明者山本聪志 申请人:日本精工株式会社