转向控制装置和转向控制方法与流程

本发明涉及一种转向控制装置和转向控制方法，尤其特别地，涉及一种消除车辆内部或外部所产生的干扰的技术。

背景技术：

车辆的电动助力转向装置包括：一扭矩传感器，所述扭矩传感器用于检测连接至方向盘的转向轴的扭矩；一电动机，所述电动机与转向输出轴或齿条杆连接，以使转向输出轴或齿条杆旋转，一转向电子控制单元(ecu)，所述转向电子控制单元用于根据由所述扭矩传感器所测量的转向扭矩值而控制所述电动机的旋转。

电动助力转向装置基本上执行的操作为：根据驾驶员对方向盘的操作，产生与转向扭矩成比例的转向辅助电流，从而使电动机旋转。也就是说，电动助力转向装置执行用于辅助用户的转向力的基本操作。

在这种转向控制装置中，由于车辆内部和外部的各种因素，可能在输入值和输出值之间包括不期望的干扰分量。

术语“干扰”在一般的技术含义中可以被解释为在自动控制中尽管不是标准输入也引起控制量的变化，并且这种干扰也可能由于各种原因而在转向控制装置中发生。

转向控制装置应当补偿转向控制值以抵消这种干扰，但是补偿方法可以根据干扰的原因而变化。

因此，需要补偿用于适当地消除各种原因复合操作的转向控制装置的干扰。到目前为止，已提出的干扰抵消技术已能够处理单独原因，但是用于补偿由于复合原因而发生的转向控制装置的干扰的技术尚未充分发展。

技术实现要素：

在该背景下，本发明的目的在于提供一种车辆的转向控制装置和转向控制方法，其中在车辆转向控制装置的多个干扰原因(disturbancecause)中确认一个对转向控制装置产生干扰的干扰原因，然后对干扰原因执行干扰抵消补偿。

本发明的另一个目的在于提供一种技术，其能够通过根据基于影响转向控制装置的三个因素而估计频率以确认干扰原因，然后采用一补偿方法来有效地补偿(offset)对转向控制装置的干扰，其中，所述补偿方法是根据干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化。

本发明的另一个目的在于提供一种技术，其能够有效地消除由于各种原因产生的转向控制装置的干扰并且通过以下操作来确定内部引起的干扰和外部引起的干扰中的一个：比较第一估计频率、第二估计频率和第三估计频率，其中，所述第一估计频率是基于齿条力的估计而被估计的，所述第二估计频率是基于车轮旋转速度而被估计的，所述第三估计频率是基于转向扭矩信号而被估计的；然后确定一补偿率，所述补偿率是根据干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化；然后将所述补偿率应用于转向电流值。

为了实现上述目的，本发明的一实施例提供一种转向控制装置。所述转向控制装置包括：一估计频率计算单元，所述估计频率计算单元包括：一第一估计频率计算单元，所述第一估计频率计算单元用于根据被估计的齿条力以计算第一估计频率；一第二估计频率计算单元，所述第二估计频率计算单元用于计算一由前车轮旋转频率所引起的第二估计频率；以及一第三估计频率计算单元，所述第三估计频率计算单元用于基于转向扭矩信号以计算第三估计频率；一主补偿电流生成单元，所述主补偿电流生成单元用于基于转向扭矩信号的变化率以生成主补偿电流值；一干扰原因确定单元，所述干扰原因确定单元是通过比较所述第一估计频率至所述第三估计频率来确定内部引起的干扰和外部引起的干扰中的一个；一干扰补偿率计算单元，所述干扰补偿率计算单元是计算一扰补偿率，所述干扰补偿率是根据由所述干扰原因确定单元所确定的干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化；以及一最终干扰补偿单元，所述最终干扰补偿单元用于通过将所述干扰补偿率反映到(reflect)主补偿电流来产生最终干扰补偿电流。

本发明的另一实施例提供一种转向控制装置，其对转向装置中发生的干扰进行补偿。所述转向控制装置通过将基于一齿条力的估计所计算的第一估计频率、基于前车轮旋转频率的第二估计频率以及基于转向扭矩信号所生成的第三估计频率进行比较以确定一干扰原因，并且执行一干扰补偿，其是根据干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化。

本发明的又一实施例提供一种转向控制装置。所述转向控制装置包括：一扭矩传感器，所述扭矩传感器用于测量要输入至方向盘的转向扭矩；一转向控制单元，所述转向控制单元用于基于所述转向扭矩而生成辅助转向电流值；一转向电机，所述转向电机用于根据所述转向控制单元的辅助转向电流值进行操作；以及一干扰补偿装置，所述干扰补偿装置用于：通过将基于齿条力的估计所计算的第一估计频率、基于前车轮旋转频率的第二估计频率和基于转向扭矩信号所生成的第三估计频率进行比较以确定一干扰原因；执行一干扰补偿，以便计算最终干扰补偿电流值，其中所述干扰补偿是根据所述干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化；然后将所述最终干扰补偿电流值反映至所述转向控制单元的辅助转向电流值。

本发明的另一实施例提供一种转向控制方法。所述转向控制方法包括：一主补偿电流生成步骤，其用于基于施加至方向盘的转向扭矩信号的变化率来生成主补偿电流值；一估计频率计算步骤，其用于基于齿条力的估计而计算第一估计频率、基于前车轮旋转频率计算第二估计频率以及基于转向扭矩信号计算第三估计频率；一干扰原因确定步骤，其用于通过比较所述第一估计频率至所述第三估计频率来确定干扰原因；一干扰补偿率计算步骤，其用于计算一根据所述干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化的干扰补偿率；以及一最终干扰补偿电流产生步骤，其用于通过将所述干扰补偿率反映至主补偿电流，以产生最终干扰补偿电流。

根据下文所述的本发明，能够在车辆转向控制装置中的多个干扰原因中确认一个对转向控制装置产生干扰的干扰原因，然后对干扰原因适当地执行干扰抵消补偿。

更具体地，可以通过以下操作来有效地消除由于各种原因产生的转向控制装置的干扰：根据基于影响转向控制装置的三个因素所估计的估计频率来确认一干扰原因(例如，基于齿条力的估计所估计的第一估计频率、基于车轮旋转速度所估计的第二估计频率以及基于转向扭矩信号所估计的第三估计频率)；然后确定一补偿率，所述补偿率是根据干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化；然后将所述补偿率应用于转向电流值。

附图说明

结合参考以下的附图和详细说明将更好地理解本发明的上述和其他的目的、特性和优势，其中：

图1是绘示本发明一实施例的转向控制装置所包括的干扰补偿装置的整体结构。

图2是示出根据本发明实施例的干扰补偿装置的详细功能的框图；

图3a和3b是分别示出齿条力估计单元的齿条力估计方法的示例图；

图4是绘示本发明实施例中使用的可变带通滤波器的滤波特性的示意图；

图5a和5b是分别示出根据干扰频率的干扰补偿率计算方法的示意图，其中，图5a对应于内部引起的干扰的情况，图5b对应于外部引起的干扰的情况；

图6是绘示应用了本发明的干扰补偿装置的整个电子转向控制装置的结构示意图；

图7是概略地绘示本发明的转向控制方法的整体流程，更具体地是根据本发明的干扰补偿方法的流程图；以及

图8是示出本发明的干扰补偿方法的更详细流程的流程图。

具体实施方式

以下，结合参考附图，将具体描述本发明的实施例。在添加附图标记给每一附图中的构件时，值得注意的是，尽管显示在不同的附图中，但是它们表示相同或相似的构件。此外，在本发明的下文描述中，如果并入本文的已知功能和配置的详细描述会使本发明的主题变得不清楚，那么将其省略。

另外，在描述本发明的构件时，可以使用术语，例如第一、第二、a、b、(a)、(b)等类似词。这些术语仅是为了将一结构构件与其他结构构件区别出来，并且一相应结构构件的属性、次序、顺序等不应受限于该术语。应当指出，当在说明书中描述一个构件与另一个构件“连接”“耦接”“接合”时，虽然说明第一个构件可以直接地与第二个构件“连接”“耦接”“接合”，一第三个构件也可能在第一个构件与第二构件之间“连接”“耦接”“接合”。

图1是绘示本发明一实施例的转向控制装置所包括的干扰补偿装置的整体结构。

根据本发明的实施例，一干扰补偿装置1000可以包括在电动转向装置中，或者可以与转向装置分开地设置，并根据影响所述转向装置的内部干扰或外部干扰而产生一干扰补偿电流，以及将所述干扰补偿电流反映至所述转向装置的辅助转向力。

所述干扰补偿装置1000通常可以包括：一估计频率计算单元100，所述估计频率计算单元100被配置为基于作为施加至车辆的齿条杆上的负载的齿条力、车轮的旋转速度以及转向扭矩传感器的转向扭矩值来计算第一估计频率至第三估计频率；一主补偿电流生成单元200，所述主补偿电流生成单元200被配置为基于所述转向扭矩值以生成用于抵消(offset)干扰的主补偿电流；一干扰原因确定单元300，所述干扰原因确定单元300被配置为通过比较第一估计频率至第三估计频率来确定干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰；一干扰补偿率计算单元400，所述干扰补偿率计算单元400被配置为根据干扰原因确定干扰补偿率；一最终干扰补偿单元500，所述最终干扰补偿单元500被配置为基于主补偿电流值和所述干扰补偿率来计算最终干扰补偿电流值，并将所计算的最终干扰补偿电流值输出至电动转向装置。

以下，将详细描述构成所述干扰补偿装置1000的每个单元的配置。

首先，所述估计频率计算单元100用于将由于各种原因在车辆中产生的振动或干扰的频率分类为三个参数，并且测量或计算参数。

更具体地，所述估计频率计算单元100基于一被估计的齿条力以计算第一估计频率，并将其作为一第一干扰频率，其中，所述齿条力是根据从施加至车辆的齿条杆的反向输入或负载而被估计的。

另外，所述估计频率计算单元100根据车轮(特别是前轮)旋转传感器等所测量的前轮旋转速度或前轮旋转频率以计算第二估计频率，并将其作为第二干扰频率。

另外，所述估计频率计算单元100基于连接至方向盘的转向扭矩传感器所测量的转向扭矩信号以计算第三估计频率，并将其作为第三干扰频率。

如上文描述的所测量的第一估计频率至第三估计频率分别是通过不同机构(mechanism)所测量的干扰频率，并且可以具有相同的值或不同的值，这些值可以用于通过比较这些值来确定干扰原因。

所述主补偿电流生成单元200计算主补偿电流值，该主补偿电流值是基于转向扭矩值的变化率来补偿干扰的基本补偿电流值。如下文所述，所述主补偿电流生成单元200在使转向扭矩值(u)通过高通滤波器(highpassfilter,简称hpf)之后，计算单位时间的转向扭矩值变化率(du/dt)，并且通过将预定变化量增益值乘以主补偿电流值以计算主补偿电流值。

如上文描述的所计算的主补偿电流值是为了抵消干扰而被增加至电动转向装置的辅助转向电流值的基本补偿电流值。然而，在根据干扰原因所确定的干扰补偿率被反映而不是直接传递至电动转向装置之后，施加主补偿电流值。

所述干扰原因确定单元300通过比较第一估计频率至第三估计频率来确认干扰原因。如下文所述，当第一估计频率和第二估计频率基本上彼此相等或者第一估计频率至第三估计频率全部彼此相等时，确定干扰是内部引起的干扰，并且当第一估计频率基本上等于第三估计频率，而不同于第二估计频率，则确定干扰是外部引起的干扰。

所述干扰补偿率计算单元400用于根据由所述干扰原因确定单元300所确定的干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰来计算不同的干扰补偿率。

此时，所述干扰补偿率计算单元400使用具有根据干扰频率(x轴)的干扰补偿率值(y轴)的干扰补偿调谐图(图表或表格)来确定干扰补偿率，并且不管是内部引起的干扰还是外部引起的干扰，干扰补偿率基本上与干扰频率成反比。

然而，当干扰是内部引起的干扰时，干扰补偿率总是具有正(+)值。在这种情况下，采用将电动转向装置的辅助转向电流值减去最终干扰补偿电流值(例如，提供较低的辅助转向值以抵消干扰)的方式来执行控制。

相反，当干扰是外部引起的干扰时，外部引起的干扰的干扰补偿率具有类似于内部引起的干扰的干扰补偿率的关系，但是仅在预定的第一干扰频率区域中可以具有负(-)值。

此时，由于干扰补偿率具有负(-)值，因此，采用将最终干扰补偿电流值加至电动转向装置的辅助转向电流值(例如，提供较高的辅助转向值，该辅助转向值是通过用于外部引起的干扰的干扰补偿电流值而被增加的)的方式来执行控制。

也就是说，其中干扰补偿率具有负(-)值的第一干扰频率区域具有大于20hz至30hz的范围，并且当干扰频率处于第一干扰频率区域(大约20hz至30hz)时，执行的控制为：通过将从车辆外部(例如路面)传送的干扰加到辅助转向电流，以将干扰传递给驾驶员。

以这种方式，在特定的干扰频率区域中，将外部干扰的影响传递给驾驶员而不是抵消外部干扰可以进一步改善驾驶员的不适感。

所述最终干扰补偿单元500执行的功能为：通过将主补偿电流值乘以所计算的干扰补偿率而产生最终干扰补偿电流值，并将所述最终干扰补偿电流传送至电动转向装置。

更具体地，如稍后将描述的，所述最终干扰补偿单元500使得主补偿电流值通过可变带通滤波器(bpf)，并且将由所述带通滤波器所过滤的主补偿电流值乘以所述干扰补偿率，从而计算最终干扰补偿电流值。

此时，所述可变带通滤波器设计成像这样的滤波器：根据转向扭矩值所计算的第三估计频率被设置为一中心频率(f0)，并且提供一预设边界频率(δf)至所述中心频率(f0)的任一侧。

提供可变带通滤波器是为了提高主补偿电流值的精度，其中所述主补偿电流值作为计算最终干扰补偿电流值时的一基础(basis)。边界频率(δf)可以根据所需的干扰补偿度或分辨率而适当地被设置为调谐参数。

图2是示出根据本发明实施例的干扰补偿装置1000的详细功能的框图。

如图2所示，所述估计频率计算单元100可以包括：第一估计频率计算单元110，所述第一估计频率计算单元110用于通过估计齿条负载的所述齿条力估计单元112来补偿第一估计频率；第二估计频率计算单元120，所述第二估计频率计算单元120用于计算通过车轮传感器122所测量的前轮旋转速度或前轮旋转频率而产生的第二估计频率；以及第三估计频率计算单元130，所述第三估计频率计算单元130用于基于所述转向扭矩传感器210所测量的转向扭矩信号来计算第三估计频率。

所述齿条力估计单元112通过构成电动转向系统的机械模型或作为反向输入的齿条力来估计输入至齿条杆的负载。

图3a和3b是分别示出齿条力估计单元112的齿条力估计方法的示例图。

更具体地，图3a示出了根据本发明实施例的用于确定要用于计算第二估计频率的齿条力的车辆建模分析的示例，图3b绘示所述齿条力估计单元的运作的示例图。

如图3a和3b所示，通过使用基于第一建模分析和第二建模分析而获得的状态方程，本发明实施例的齿条力估计单元112可以估计第二齿条力、小齿轮330的估计角度以及小齿轮330的角速度中的一个或多个；在第一建模分析和第二建模分析中，结合参考车辆转向系统的小齿轮330，对一转向操作装置310侧m1(其中不包括小齿轮330)执行第一建模分析以及对一电机360侧m2(其中包括小齿轮330)执行第二建模分析。。

当对不包括小齿轮330的转向操作装置310侧m1执行建模分析时，根据驱动扭矩td的移动s1而在转向操作装置310中可以存在旋转角θc、惯性jc和阻尼bc，并且在所述转向操作装置310和所述小齿轮330之间可以存在一扭矩杆的常数kc和减震器320。

上述的旋转角θc、惯性jc、阻尼bc和常数kc可以通过以下等式1来表达。

等式1

jc*θc″＝-kc*(θc-θp)–bc*θc′+td

此处，θp表示小齿轮330的角度，θc＇表示通过θc的一阶微分除以时间而获得的旋转角速度，θc〃表示通过θc的二阶微分除以时间而获得的旋转角加速度。

当对包括小齿轮330的电机360侧m2执行建模分析时，根据由电机360产生的电动机扭矩tm的移动s2，在电机360中可以存在旋转角θm、惯性jm和阻尼bm，并且通过与电机360和滚珠丝杠齿轮350、355互连的皮带，在分别具有运动s3-1和s3-2的滚珠丝杠齿轮350和355中也可以存在旋转角θbs、惯性jbs和阻尼bbs。通过皮带互连的电机360和滚珠丝杠齿轮355可以具有一齿轮比gb，彼此旋转啮合的滚珠丝杠齿轮350和齿条杆340可以具有一齿轮比gbs，并且彼此旋转啮合的齿条杆340和小齿轮330可以具有一齿轮比gp。此外，阻尼br可以存在于齿条杆340中。

上述变量的第二关系式可以通过以下等式2来表示。

等式2

(jm+jbs)*θp″＝kc*(θc-θp)–(bm+bbs)*θp′-gp*fr+(gb*gp/gbs)*tm

此处，θpd＇是指通过θp的一阶微分除以时间而获得的旋转角速度，θp〃是指通过θp的二阶微分除以时间而获得的小齿轮的旋转角加速度。

在一相当于包括所述电机360侧m2的物体中的惯性jpeq和阻尼bpeq以及小齿轮330可以通过以下等式3来表示，其中，所述电机360侧m2包括小齿轮330，并且配有电机360、滚珠丝杠齿轮350和355。

等式3

jpeq＝jm+jbs,bpeq＝bm+bbs

当将等式3代入等式2中时，可以获得以下等式4。

等式4

jpeq*θp″＝kc*(θc-θp)–bpeq*θp′-gp*fr+(gb*gp/gbs)*tm

基于通过对不包括小齿轮330的转向操作装置310侧m1的建模分析而获得的等式1和通过对包括小齿轮330的电机360侧m2的建模分析而获得的等式4，可以获得等式5，其中，所述等式5可以为状态方程，其包括齿条力、小齿轮的旋转角速度、小齿轮的旋转角加速度以及齿条力的一阶微分，作为输出变量。等式5可以包括在将齿条力frack转换成状态变量之后的输出中的齿条力frack。

等式5

此处，ts表示由扭杆所感测的列扭矩。

另外，当应用一反馈结构(其中，小齿轮的估计角度被补偿用于小齿轮的角度)时，可以获得估计器(estimator)，其中柱扭矩、电机扭矩和小齿轮的角度，以输出齿条力、小齿轮的估计角度和小齿轮的估计角速度。

等式6

此处，

此外，l是被设计为使误差收敛的值，意味着所估计的x，意味着所估计的x'，以及意味着所估计的y。

同时，参见图3b所示，通过将基于电机电流所计算的一电机扭矩、小齿轮的角度减去小齿轮的估计角度而计算的一小齿轮的估计角误差以及一柱扭矩施加于所述齿条力估计单元112(所计算的等式6应用于所述齿条力估计单元112)，所述齿条力估计单元112可以估计最终齿条力frack、小齿轮的估计角度和小齿轮的估计角速度中的一个或多个。

以这种方式，通过分析在每个时间区间由所述齿条力估计单元112所估计的最终齿条力frack的值来确定指示齿条力变化的第一估计频率。

同时，为了从所述齿条力估计单元112所计算的齿条力frack值中去除作为噪声的低频带信号，所述干扰补偿装置还可以包括高通滤波器(hi-passfilter，简称hpf)114。

也就是说，在使得通过所述齿条力估计单元112所计算的齿条力frack值通过所述高通滤波器114之后，仅可以提取齿条力的高频分量，并且可以从中计算第一估计频率。

然而，上述齿条力估计单元112的配置仅仅为一示例。只要可以测量从外部施加至齿条杆的反向输入或作为负载的齿条力，就可以使用另一个齿条力估计技术，并且可以根据齿条力值随着时间的变化来计算第一估计频率。

同时，所述第二估计频率计算单元120可以通过车轮传感器测量前车轮的旋转速度，并且根据前车轮的旋转速度，可以将前车轮的每单位时间的转数确定为第二估计频率。

另外，所述第三估计频率计算单元130可以通过使所述转向扭矩传感器所输出的转向扭矩值通过高通滤波器以及根据转向扭矩值分析转向扭矩的变化来获得转向扭矩的主导频率，并将该频率确定为第三估计频率。

此时，为了确定转向扭矩的主导频率，可以使用以下等式7。

方程7

等式7是根据作为输入信号的干扰信号d(t)＝k·sin(w*·t)来估计干扰频率w*和干扰量k的自适应陷波滤波器的等式。

在等式7中，d是干扰输入信号，z是自适应陷波滤波器的内部状态变量，ζ是用于确定阻尼比(例如，陷波深度)的值。

另外，γ是用于确定自适应速度的参数，ζ和γ是在估计速度和估计值收敛时考虑到过冲(overshoot)(与阻尼比相关联)而适当选择的参数。

ω是干扰频率w*的估计值，k^是干扰幅度k的估计值，t0表示初始时间，ω0表示干扰频率w*的估计值w的初始值。

另外，t表示转置行和列的矩阵算子(matrixoperator)。

在初始时间(例如,t0)处的z(t0)、z'(t0)和w(t0)(例如，z、z'和w的初始值)的值分别为–k^/(2ζ)、0和w0，并且可以适当地选择w0作为初始值。

实时地计算等式7，基于z、z'和w的值实时地将干扰幅度k估计为k^＝z·(-2ζ)，并且基于w(当通过hz，w/(2π)表示时)来估计干扰频率w*。

也就是说，所述第三估计频率计算单元可以通过使用等式7或其他来分析通过所述高通滤波器210的转向扭矩值随时间的变化，以计算作为转向扭矩值的主导高频分量的干扰频率w*，并且所述第三估计频率计算单元将所述干扰频率确定为第三估计频率。

当然，为了确定转向扭矩值的主导频率，不必使用等式7，也可以使用其他算法。

同时，上述高通滤波器210用于消除与操作方向盘的驾驶员的转向意图相对应的转向扭矩值的低频分量。

也就是说，当转向扭矩值通过高通滤波器210时，与驾驶员的转向意图相关的转向扭矩变化分量被消除，只保留由车辆的内部干扰所产生的分量，例如发动机或车辆其他部分的震动，并且将车辆的内部干扰的高频分量确定为第三估计频率。

所述干扰原因确定单元300执行的功能为：比较如上文所估计的第一估计频率至第三估计频率，以便确定所产生的当前干扰频率的干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰。

更具体地，在第一估计频率和第二估计频率基本上彼此相等的第一种情况下，或者在第一估计频率至第三估计频率全部彼此相等的第二种情况下，确定干扰是内部引起的干扰，并且在第一估计频率基本上等于第三估计频率但不同于第二估计频率的第三种情况下，确定干扰是外部引起的干扰。

可以估计是，如上文所述的第一估计频率和第二估计频率基本上彼此相等的第一种情况是由于左右车轮或轮胎之间发生不平衡而引起的。当由于车轮或轮胎之间的不平衡而产生横向力时，传递至方向盘(手柄)的震动可以表示为“平滑道路震动(srs)”或“振摆”(shimmy)(下文中称为“srs”)。

同时，在第一估计频率至第三估计频率全部基本上彼此相等的第二种情况下，可以估计是由除车辆或轮胎之间的不平衡之外的车辆的另一内部原因所引起的干扰(例如，发动机的震动等)。

如上文所述，第一种情况和第二种情况都是由车辆内部引起的干扰而产生的，例如车轮之间的不平衡或发动机的震动。在这种情况下，如下文所述，干扰补偿率总是被确定为正(+)值，以使转向系统的辅助转向电流值减去预定的最终干扰补偿电流值，从而抵消干扰。

相反，在第一估计频率基本上等于第三估计频率但不同于第二估计频率的第三种情况下，可以估计是，干扰原因是发生在车辆外部的一个原因，例如作为来自路面的输入。

如上文所述，第三种情况是由在车辆外部产生的原因所引起的干扰。在这种情况下，如下文所述，在一预定的第一干扰频率区域中，干扰补偿率被确定为负(-)值，以执行如下控制：将预定的最终干扰补偿电流值加到辅助转向电流中，从而使得由干扰所引起的辅助转向力分量进一步被传递至方向盘。

同时，所述主补偿电流生成单元200用于基于转向扭矩信号的变化率来生成主补偿电流值。更详细地，所述主补偿电流生成单元200可以包括：一高通滤波器210，所述高通滤波器210用于从转向扭矩变化分量中去除与操作方向盘的驾驶员的转向意图相对应的转向扭矩值的低频分量；一微分器220，所述微分器220用于通过对所述高通滤波器的输出值进行微分来计算转向扭矩的变化率；以及一变化量增益单元230，所述变化量增益单元230用于将转向扭矩中的预定变化量增益k1乘以转向扭矩的变化率。

也就是说，所述主补偿电流生成单元200生成作为用于补偿干扰的基本补偿电流的主补偿电流值，所述主补偿电流值是通过从所述转向扭矩传感器所输出的转向扭矩值(u)中去除驾驶员的转向意图分量，然后计算单位时间的变化率(du/dt)，然后根据所述变化率的大小乘以预定变化量增益k1而产生的。

图4是绘示本发明实施例中使用的可变带通滤波器的滤波特性的示意图；

所述主补偿电流生成单元200所输出的主补偿电流值通过可变带通滤波器220进行滤波，其中，将根据转向扭矩所计算的第三估计频率设置为中心频率，而不是直接输入至最终干扰补偿单元。

如图4所示，所述可变带通滤波器220被设计为：根据转向扭矩值所计算的第三估计频率被设置为中心频率(f0)，并且提供预设边界频率(δf)至所述中心频率(f0)的任一侧。

可变带通滤波器220的边界频率(δf)可以根据所需的干扰补偿度或分辨率而适当地被设置为调谐参数。

亦即，通过仅使第三估计频率(即，根据单位时间的转向扭矩值变化率中的转向扭矩所计算的干扰频率)附近的值通过，那么，只选出由车辆的内部原因(排除车轮的不均匀性和任何其他外部原因)所产生的干扰分量的主补偿电流值，其中，单位时间的转向扭矩值变化率形成主补偿电流值。

以这种方式，可以提高主补偿电流值的精度。

图5a和5b是分别示出根据干扰频率的干扰补偿率计算方法的示意图，其中，图5a对应于内部引起的干扰的情况，图5b对应于外部引起的干扰的情况。

在图5a和5b中，x轴表示与由所述干扰原因确定单元所确定的最终干扰频率相对应的干扰频率。也就是说，在上述第一种情况下，第一估计频率或第二估计频率变为干扰频率，在第二种情况下，第一估计频率至第三估计频率中的一个变为干扰频率，而在第三种情况下，第二估计频率变为干扰频率。

在图5a和5b中，y轴表示干扰补偿率值，其最大值不能超过1。

如图5a所示，当干扰是内部引起的干扰时，干扰补偿率具有随着干扰频率的增加而减小的特性，并且总是具有正(+)值。

更具体地，当干扰频率低时，干扰补偿率变为接近1的值，并且随着干扰频率增加而减小。

特别地，干扰补偿率可以具有以下特性：当干扰频率在0至a的区域中时，干扰补偿率线性减小；当干扰频率在a至b的区域中时，干扰补偿率保持恒定；并且当干扰频率在b至c的区域中时，干扰补偿率再次线性减小。

特别地，当干扰频率等于或高于c时，干扰补偿率变为0，从而根本不能执行干扰补偿。

此时，干扰频率a、b和c的值是调谐参数，并且可以根据干扰的类型、干扰抵消程度等而被可变地设置。

同时，如图5b所示，当干扰是外部引起的干扰时，干扰具有的特性为：干扰补偿率是随着干扰频率的增加而减小，而在低频带中，干扰补偿率具有正(+)值，同时具有与如图5a所示的内部引起的干扰的特性相类似的特性。然而，在c'至d的预定第一干扰频率区域中，外部引起的干扰可以为负值。

更具体地，干扰补偿率可以具有以下特性：当干扰频率在0至a'的区域中时，干扰补偿率线性减小，当干扰频率在a'至b'的区域中时，干扰补偿率被恒定地保持，并且当干扰频率在b'至c'的区域中时，干扰补偿率再次线性减小。

特别地，当干扰是外部引起的干扰时，当干扰频率处于c'至d(第一干扰频率区域)的区域中时，干扰补偿率具有负值，于是执行以下操作：将由干扰所引起的补偿电流值加至转向系统的基本辅助转向电流。

此时，c'至d的干扰频率范围变为第一干扰频率区域，在该范围中，干扰补偿率具有负(-)值，并且第一干扰频率区域可以为大约20hz至30hz。

在这种情况下，当干扰是由车辆的外部原因所产生的干扰并且干扰频率对应于第一干扰频率区域时，干扰补偿率被确定为负(-)值，并执行以下控制：将预定的最终干扰补偿电流值加至转向系统的辅助转向电流，从而使得由干扰所引起的辅助转向力分量进一步被传递至方向盘。

结合参考图6所示，在本说明书中，将描述电动转向装置所输出的辅助转向电流值减去干扰补偿装置所产生的最终干扰补偿电流值(即，图6中的减法器2300)的方法。

因此，当最终干扰补偿电流值变为正(+)值时，最终辅助转向电流值被施加为比所述辅助转向电流值小最终干扰补偿电流值的一个值(即，最终辅助转向电流值等于所述辅助转向电流值减去最终干扰补偿电流值)，从而执行以下控制：从基本转向辅助中减去由干扰所引起的部分。

因此，当最终干扰补偿电流值变为负(-)值时，最终辅助转向电流值被施加为比基本辅助转向电流值大最终干扰补偿电流值的一个值(即，最终辅助转向电流值等于最终干扰补偿电流值加至所述辅助转向电流值)，从而执行以下控制：将由干扰所引起的部分加至基本转向辅助。

然而，可以采用与上述方法不同的方式来确定干扰补偿速率的正值或负值。

例如，在采用将最终干扰补偿电流值(通过加法器)加至电动转向装置所输出的辅助转向电流值的方式来定义由干扰补偿装置所产生的最终干扰补偿电流值的情况下，内部引起的干扰可以被定义为干扰补偿率总是具有负(-)值的干扰，以及外部引起的干扰可以被定义为在第一干扰频率区域中干扰补偿率具有正(+)值的干扰。

同时，根据本发明的干扰补偿装置1000还可以包括：一转向角增益控制单元600，所述转向角增益控制单元600用于计算与转向角成反比的转向角增益，并将所述转向角增益反映到最终干扰补偿电流的产生；以及一车速增益控制单元700，所述车速增益控制单元700用于计算与车速成比例的车速增益，以将所述车速增益反映到最终干扰补偿电流的产生。

更具体地，所述转向角控制单元600可以设定一转向角增益，其中当由所述转向角传感器610所测量的转向角为较小时，所述转向角增益接近1，并且当所述转向角处于预定范围内或更大时，所述转向角控制单元600可以随着转向角增大而减小转向角增益，以将所述转向角增益设置为0。

当驾驶员施加较大的转向输入以产生较大的转向角时，不需要考虑干扰抵消功能，并且转向角增益被定义为：根据本发明干扰补偿只在特定的转向角内进行。

以这种方式所计算的转向角增益被传送至最终干扰补偿单元，并且所述最终干扰补偿单元可以计算一最终干扰补偿值，所述最终干扰补偿值是通过将干扰补偿率施加至一主补偿电流值所计算的干扰补偿控制值乘以转向角增益而产生的。

当车速传感器710所测量的车速为较低时，车速增益控制单元700可以将车速增益设置为0，并且所述车速增益控制单元700可以随着车速增加而增加车速增益，以当车速在一预定范围或更大范围时，将车速增益设置为1。

由于干扰的影响会随着车速增加而增加，因此，在低车速时，不进行干扰补偿，而随着车速的增加，执行更大的干扰补偿。

以这种方式所计算的车速增益被传送至最终干扰补偿单元，并且所述最终干扰补偿单元可以计算一最终干扰补偿值，所述最终干扰补偿值是通过将干扰补偿率施加至一主补偿电流值所计算的干扰补偿控制值乘以转向角增益而产生的。

图6是示出应用了根据本发明的干扰补偿装置的完全电动转向装置的构造的视图。

根据本发明的转向装置包括：一扭矩传感器2100，所述扭矩传感器2100测量输入至方向盘的转向扭矩；一转向控制单元2200，所述转向控制单元2200用于基于转向扭矩以产生辅助转向电流值；一转向电机2400，所述转向电机2400用于根据所述转向控制单元的辅助转向电流值进行操作；以及如上文所配置的干扰补偿装置1000。

如上文所述，所述干扰补偿装置1000通过将通过齿条力的估计而计算的第一估计频率、通过前车轮旋转频率的第二估计频率以及基于转向扭矩信号所生成的第三估计频率进行比较来确定干扰原因，执行一根据干扰是内部引起的干扰还是外部所干扰而变化的干扰补偿，以计算最终干扰补偿电流值，然后将所述最终干扰补偿电流值反映至所述转向控制单元的辅助转向电流值。

所述转向控制单元2200产生与所述扭矩传感器的转向扭矩值成比例的辅助转向电流值，并且减法器2300将辅助转向电流值减去所述干扰补偿装置1000所输出的最终干扰补偿电流值，以输出要施加至最终电机的电流值。

也就是说，由所述转向控制单元2200所输出的辅助转向电流值可以总是具有正(+)值，并且从所述干扰补偿装置所输出的最终干扰补偿电流值可以具有正值或负值。当最终干扰补偿电流具有正值时，将辅助转向电流值减去最终干扰补偿电流值，当最终干扰补偿电流具有负值时，将最终干扰补偿电流值加至辅助转向电流值，以被施加至转向电机。

当然，如上文所述，当相反地定义干扰补偿速率的正或负时，减法器2300可以被加法器替代。

图7是概略地绘示本发明的转向控制方法的整体流程，更具体地是根据本发明的干扰补偿方法的流程图。

根据本发明的干扰补偿方法包括：主补偿电流生成步骤(步骤s710)，在该步骤中，基于施加到方向盘的转向扭矩信号的变化率来生成主补偿电流值；估计频率计算步骤(步骤s720)，在该步骤中，基于齿条力的估计来计算第一估计频率，基于前车轮旋转频率来计算第二估计频率，以及基于转向扭矩信号来计算第三估计频率；干扰原因确定步骤(步骤s730)，在该步骤中，比较第一估计频率至第三估计频率，以确定干扰原因；干扰补偿率计算步骤(步骤s740)，在该步骤中，计算一干扰补偿率，所述干扰补偿率是根据所述干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化；以及最终干扰补偿电流产生步骤(步骤s750)，在该步骤中，将干扰补偿率反映至主补偿电流，以产生最终干扰补偿电流。

图8是示出本发明的干扰补偿方法的更详细流程的流程图。

首先，通过高通滤波器对所述扭矩传感器的转向扭矩信号进行滤波以去除驾驶员的转向意图分量，然后计算扭矩信号的变化率，并且使得所述变化率通过带通滤波器，以计算主补偿电流值(步骤s810、步骤s812、步骤s814和步骤s816)，其中所述带通滤波器的中心频率是根据转向扭矩值所估计的第三估计频率。

使用齿条力估计单元来估计一齿条力，其中齿条力作为施加至齿条杆的负载(步骤s820)，并且在使所述齿条力通过高通滤波器之后，计算第一估计频率(步骤s822)。

基于车轮传感器所输入的旋转速度或旋转频率来计算第二估计频率(步骤s830和步骤s832)，并且使用转向扭矩值来计算第三估计频率(步骤s842)。

主补偿电流生成过程和第一估计频率至第三估计频率估计过程不一定以时间序列方式来执行，也可以同时执行。

接下来，通过比较第一估计频率至第三估计频率来确定干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰(步骤s850)。

更具体地，在第一估计频率和第二估计频率基本上彼此相等的第一种情况下，或者在第一估计频率至第三估计频率全部彼此相等的第二种情况下，确定干扰是内部引起的干扰，并且在第一估计频率基本上等于第三估计频率但不同于第二估计频率的第三种情况下，确定干扰是外部引起的干扰。

在确定干扰原因的同时，确定干扰频率。也就是说，当干扰是内部引起的干扰时，第一估计频率可以是干扰频率，并且当干扰是外部引起的干扰时，第二估计频率可以是干扰频率。

接下来，计算一干扰补偿率，其中所述干扰补偿率被确定为用于干扰频率的功能(步骤s860)。更具体地，在内部引起的干扰的情况下，干扰补偿率被确定为与干扰频率成反比，并且总是具有正值。在外部引起的干扰的情况下，干扰补偿率被确定为与干扰频率成反比，并且在预定的干扰频率范围内具有正值，但是在第一干扰频率区域中具有负值(大约20hz至30hz)。

通过将在步骤s816中所计算的主补偿电流值乘以干扰补偿率，以计算最终干扰补偿电流值(步骤s880)。

当然，可以分别计算与车辆速度成比例的车辆速度增益值以及与转向角度成反比的转向增益值，然后两者一起被应用于最终干扰补偿电流的计算中(步骤s892和步骤s894)。

最终干扰补偿电流值被传送至如图6所示的电动转向系统，并且根据转向扭矩对转向系统所计算的辅助转向电流值进行加法或减法，使得计算要施加至转向电机的最终电机应用电流。

根据上文所描述的本发明，通过以下操作能够有效地消除由于各种原因产生的转向控制装置的干扰：根据基于影响转向控制装置的三个因素所估计的估计频率来确认一干扰原因(例如，基于齿条力的估计所估计的第一估计频率、基于车轮旋转速度所估计的第二估计频率以及基于转向扭矩信号所估计的第三估计频率)；然后确定一补偿率，所述补偿率是根据干扰是内部引起的干扰还是外部引起的干扰而变化；然后将所述补偿率应用于转向电流值。

特别地，当干扰是外部引起的干扰且干扰频率处于预定频带(例如，大约为20hz至30hz的第一干扰频率区域)时，通过将干扰补偿电流加至辅助转向电流的方式来执行一控制，这样，尽管有干扰，仍可以保持转向感觉良好。

甚至如上文所述，本发明的实施例中所有构件是以单个单元结合而成，或是以单个单元结合地进行操作，本发明的实施例不仅仅限于此。在不脱离本发明的范围情况下，在所有结构构件中，至少两个构件可以选择性结合和操作。尽管本发明的优选实施例已经说明了用途，但是本领域的技术人员在不脱离本发明的范围和发明的精神的情况下能够理解不同的修改、补充和替代，这些修改、补充和替代也应视为本发明的保护范围。本发明的范围要根据附属的权利要求，例如所有的技术想法包括等同于本发明的权利要求范围，来进行解释。