电动助力转向设备及其控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及电动转向(EPS)设备及其控制方法。
【背景技术】
[0002]如在例如日本专利申请公布第2010-155598(JP 2010-155598 A)号中所描述的，EPS设备将电机的扭矩施加于车辆的转向机构，以辅助驾驶员的转向操作。EPS执行对电机电流的反馈控制，以至少根据转向扭矩来生成合适的辅助力。也就是说，EPS通过调整脉冲宽度调变值(PWM duty)来调整电机应用电压，以减小辅助电流命令值(至少基于转向扭矩来计算该辅助电流命令值)与电机电流检测值之间的差。
[0003]为了响应于对高安全性的要求，JP 2010-155598 A中的EPS采用了以下配置。也就是说，当转向扭矩的方向和辅助电流命令值彼此相符时，EPS将辅助电流命令值限制为预设的上限或下限。另一方面，当转向扭矩的方向和辅助电流命令值彼此相反时，EPS确定在辅助控制计算中已经发生了异常，并且将辅助电流命令值限制为“O”。
【发明内容】
[0004]然而，存在关于JP2010-155598 A中的EPS的以下担忧。也就是说，当转向扭矩落在小的范围(以“O”为中心的正和负的一定范围)内时，JP 2010-155598 A的EPS无法将辅助电流命令值限制为“O”。通常，通过将用于调节转向行为的补偿量叠加在基于转向扭矩的基本分量上来生成辅助电流命令值，但是存在补偿量的方向与转向扭矩的方向不一致的情况。当转向扭矩大时，即使当补偿量的方向与转向扭矩的方向不一致时，补偿量仍被基本分量消去。因此，辅助电流命令值其本身的方向与转向扭矩的方向一致。相应地，辅助电流命令值的方向与转向扭矩的方向之间的不一致性可以被视为辅助控制计算的异常。然而，在转向扭矩落在小的范围内时，基本分量变小，并且补偿量与辅助电流命令值的比率变大。因此，即使当正常执行辅助控制计算时，也存在辅助电流命令值的方向与转向扭矩的方向不一致的情况。当在这样的情况下辅助电流命令值被限制为“O”时，存在转向行为可能不被调节的可能性。鉴于此，当转向扭矩落在小的范围内时，JP 2010-155598 A中的EPS不会将辅助电流命令值限制为“O”，而是将辅助电流命令值限制在补偿量不受到限制的延伸的范围内。因此，即使当由于任意原因而错误地计算异常辅助电流命令值时，辅助电流命令值也不会被充分地限制在转向扭矩落在小的范围内的区域中。因此，非期望的辅助力被施加于转向机构，并且在一些情况下存在发生自辅助的可能性。
[0005]本发明的方面提供了能够将更合适的辅助力施加于转向机构的一种EPS设备及其控制方法。
[0006]根据本发明的第一方面的EPS设备包括控制单元，该控制单元基于指示转向状态的多个类型的状态量来计算辅助控制量，并且基于辅助控制量对充当辅助力的产生源的电机进行控制，其中，辅助力被施加于车辆的转向机构。控制单元被配置成:针对用于计算辅助控制量的相应状态量分别设置限值，并且将限值相加以生成辅助控制量的最终限值，所述限值根据所述相应状态量来限制辅助控制量的变化范围。
[0007]根据该方面，针对用于计算辅助控制量的相应状态量分别设置了辅助控制量的限值。即使当由于任意原因而计算指示异常值的辅助控制量时，仍使用相应的限值对辅助控制量的变化范围进行限制，以防止将非期望的辅助力施加于转向机构。另外，因为针对用于计算辅助控制量的相应状态量分别设置了辅助控制量的限值，所以不需要考虑基于其它状态量的对于控制的影响，并且对辅助控制量执行更严格和更精确的限制处理成为可能。
[0008]在以上方面中，控制单元被配置成执行限制处理，以对具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量的最终限值进行限制，其中，转向扭矩为多个类型的状态量之一。
[0009]根据该方面，对具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量的最终限值进行限制。因此，当由于任意原因而计算具有与转向扭矩的符号相反的符号的异常辅助控制量时，防止了沿驾驶员的转向被阻碍的方向的所谓的反向辅助。
[0010]在以上方面中，针对相应状态量分别设置的限值可以构成第一限值组和第二限值组，其中，第一限值组用于限制具有与转向扭矩的符号相同的符号的辅助控制量，第二限值组用于限制具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量，控制单元可以被配置成将构成第一限值组的限值加起来以计算第一相加值，将构成第二限值组的限值加起来以计算第二相加值，并且将第一相加值和第二相加值加起来以计算第三相加值作为辅助控制量的最终限值，并且控制单元可以被配置成对第三相加值进行限制，以限制具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量的最终限值。
[0011]在上面的配置中，控制单元可以被配置成:当转向扭矩的绝对值达到设定值时，对第三相加值执行限制处理。
[0012]随着转向扭矩的绝对值的增加，当计算沿与转向扭矩的方向相反的方向的异常辅助控制量时存在大的影响。因此，当转向扭矩的绝对值达到一定程度的大小时，可以通过对第三相加值的限制处理来限制沿与转向扭矩的方向相反的方向的辅助控制量的最终限值。
[0013]在上面的配置中，控制单元可以具有保护映射，其限定了转向扭矩与第三相加值的限值之间的关系，并且该保护映射具有在转向扭矩的绝对值达到设定值之后第三相加值的限值朝向O逐渐减小的特性，并且控制单元可以被配置成基于该保护映射使第三相加值的限值朝向O减小，以作为对第三相加值的限制处理。
[0014]在上面的配置中，控制单元可以具有扭矩增益映射，其限定了转向扭矩与增益之间的关系，并且该扭矩增益映射具有在转向扭矩的绝对值达到设定值之后增益朝向O逐渐减小的特性，并且控制单元可以被配置成基于扭矩增益映射将第三相加值与增益相乘，以作为对第三相加值的限制处理。
[0015]在以上方面中，针对相应状态量分别设置的限值可以构成第一限值组和第二限值组，第一限值组用于限制具有与转向扭矩的符号相同的符号的辅助控制量，第二限值组用于限制具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量，控制单元可以被配置成将构成第一限值组的限值加起来以计算第一相加值，将构成第二限值组的限值加起来以计算第二相加值，并且将第一相加值和第二相加值加起来以计算第三相加值作为辅助控制量的最终限值，并且控制单元可以被配置成限制第二相加值，以限制具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量的最终限值。
[0016]在上面的配置中，控制单元可以被配置成根据第一相加值来限制第二相加值。根据配置，可以根据通过将第一限值组的限值相加所获得的第一相加值对通过将第二限值组的限值相加获得的第二相加值进行限制，其中，第一限值组的限值用于对具有与转向扭矩的符号相同的符号的辅助控制量进行限制，第二限值组的限值用于对具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量进行限制。因此，防止了具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量的允许范围过度延伸。
[0017]在以上配置中，控制单元可以被配置成:当转向扭矩的绝对值达到设定值时，对第二相加值执行限制处理。
[0018]随着转向扭矩的绝对值的增加，当计算沿与转向扭矩的方向相反的方向的异常辅助控制量时存在大的影响。因此，当转向扭矩的绝对值达到一定程度大小时，可以通过针对第二相加值的限制处理来对用于限制沿与转向扭矩的方向相反的方向的辅助控制量的最终限值进行限制。以该方式，可以防止当计算沿与转向扭矩的方向相反的方向的异常辅助控制量时的对转向行为的影响。
[0019]在以上配置中，控制单元可以具有保护映射，其限定了转向扭矩与第二相加值的限值之间的关系，并且该保护映射具有在转向扭矩的绝对值达到设定值之后第二相加值的限值朝向O逐渐减小的特性，并且控制单元可以被配置成基于保护映射使第二相加值的限值朝向O减小，以作为对于第二相加值的限制处理。
[0020]在以上配置中，控制单元可以具有扭矩增益映射，其限定了转向扭矩与增益之间的关系，并且该扭矩增益映射具有在转向扭矩的绝对值达到设定值之后增益朝向O逐渐减小的特性，并且控制单元可以被配置成基于扭矩增益映射将第二相加值与增益相乘，以作为对于第二相加值的限制处理。
[0021]—种用于根据本发明的第二方面的EPS设备的控制方法包括:基于指示转向状态的多个类型的状态量来计算辅助控制量;基于辅助控制量对充当辅助力的产生源的电机进行控制，其中，将辅助力施加于车辆的转向机构;针对各个状态量分别设置限值，所述限值根据用于计算辅助控制量的各个状态量来限制辅助控制量的变化范围；将限值相加以生成辅助控制量的最终限值；以及执行限制处理，以限制具有与转向扭矩的符号相反的符号的辅助控制量的最终限值，其中，转向扭矩为多个类型的状态量之一。
[0022]根据该方面，可以获得与第一方面的那些效果相同的效果。
[0023]在根据本发明的第一方面和第二方面的EPS设备中，可以将更合适的辅助力施加于转向机构。
【附图说明】
[0024]下面将参照附图(在附图中相同的附图标记表示相同的元素)对本发明的示例性实施方式的特性、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中:
[0025]图1为根据第一实施方式的EPS设备的示意性配置图；
[0026]图2为根据第一实施方式的EPS设备的控制框图；
[0027]图3为根据第一实施方式的辅助控制部的控制框图；
[0028]图4为根据第一实施方式的上限和下限计算部的控制框图；
[0029]图5为示出根据第一实施方式的转向扭矩与限值之间的关系的映射；
[0030]图6为不出根据第一实施方式的转向扭矩的微分值与限值之间的关系的映射；
[0031]图7为示出根据第一实施方式的转向角与限值之间的关系的映射；
[0032]图8为示出根据第一实施方式的转向速度与限值之间的关系的映射；
[0033]图9为示出根据第一实施方式的转向角加速度与限值之间的关系的映射；
[0034]图10为示出根据第一实施方式的辅助控制量(电流命令值)的变化的曲线图；
[0035]图11为根据第一实施方式的上限和下限计算部的控制框图；
[0036]图12为示出根据第一实施方式的转向扭矩与最终限值的保护值之间的关系的保护映射；
[0037]图13为根据第二实施方式的上限和下限控制部的控制框图；
[0038]图14A为示出根据第二实施方式的根据转向角、转向速度和转向角加速度的相应限值的相加值与相加值的保护值之间的关系的保护映射；
[0039]图14B为示出根据第二实施方式的根据转向角、转向速度和转向角加速度的相应限值的相加值与相加值的保护值之间的关系的保护映射；
[0040]图15为根据第三实施方式的上限和下限计算部的控制框图；
[0041 ]图16示出根据第三实施方式的根据转向角、转向速度和转向角加速度的相应限值的相加值与转向扭矩之间的关系的保护映射；
[0042]图17为根据第四实施方式的上限和下限计算部的控制框图；以及
[0043]图18为根据第四实施方式的扭矩增益映射。
【具体实施方式】
[0044]在下文中，将给出对于EPS设备的第一实施方式的描述。如图1所示，EPS设备10具有:转向机构20，其基于驾驶员的转向操作使转向轮转向；转向辅助机构30，其辅助驾驶员的转向操作；以及电子控制单元(ECU) 40，其对转向辅助机构30的操作进行控制。
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