本发明涉及电动助力转向装置，其通过基于电动机电流指令值的电动机的驱动控制对转向系统进行辅助控制和转向角控制，从而能够进行手动转向和自动转向，特别是涉及如下的电动助力转向装置：通过根据车辆信息对转向角控制中的目标值即目标转向角进行补偿，从而减轻车辆振动的影响。
背景技术：
利用电动机的旋转力对车辆的转向系统赋予转向辅助力(辅助扭矩)的电动助力转向装置(eps)借助于减速机构通过齿轮或传动带等传动机构将电动机的驱动力作为转向辅助力赋予转向轴或齿条轴，并进行辅助控制。相关的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制，以便准确地产生辅助扭矩。反馈控制是对电动机施加电压进行调整，使得转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之差缩小的控制，通常，电动机施加电压的调整通过pwm(脉宽调制)控制的占空比的调整来进行。
在图1中示出电动助力转向装置的通常的结构来进行说明，转向盘1的转向柱(转向轴、转向盘轴)2经构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)3、万向接头4a和4b、齿轮齿条机构5、拉杆6a、6b并借助于轮毂单元7a、7b而被连结于转向车轮8l、8r。此外，在转向柱2中插入有扭杆，并设置有根据扭杆的扭转角检测转向盘1的转向角θ的转向角传感器14、以及检测转向扭矩tt的扭矩传感器10，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20经减速齿轮3而被连结于转向柱2。从电池13向对电动助力转向装置进行控制的控制单元(ecu)30提供电力，并且经点火开关11而输入点火开关信号。控制单元30根据扭矩传感器10检测出的转向扭矩tt和车速传感器12检测出的车速v进行辅助控制指令的电流指令值的运算，根据对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值vref对向电动机20提供的电流进行控制。
另外，转向角传感器14不是必须的，也可以不配设，此外，也可以从与电动机20连结的旋转变压器等旋转角传感器取得转向角。
控制单元30上连接有授受车辆的各种信息的can(controllerareanetwork：控制器局域网络)40，也可从can40接收车速v。此外，在控制单元30上还可连接授受can40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非can41。
控制单元30主要由cpu(中央处理器)(还包括mpu(微处理器)或mcu(微控制器)等)构成，在该cpu内部通过程序执行的一般的功能如图2所示。
参照图2对控制单元30进行说明，通过扭矩传感器10检测出的转向扭矩tt和通过车速传感器12检测出的(或者来自can40的)车速v被输入至对电流指令值iref1进行运算的电流指令值运算单元31。电流指令值运算单元31根据所输入的转向扭矩tt和车速v采用辅助映射图等来运算向电动机20提供的电流的控制目标值即电流指令值iref1。电流指令值iref1经加法单元32a被输入至电流限制单元33，被限制最大电流的电流指令值irefm被输入至减法单元32b，可运算与被反馈的电动机电流im的偏差i(＝irefm-im)，该偏差i被输入至用于转向动作的特性改善的pi(比例积分)控制单元35。通过pi控制单元35实施了特性改善的电压控制指令值vref被输入至pwm控制单元36，并且经逆变器37而对电动机20进行pwm驱动。电动机20的电动机电流im通过电动机电流检测器38检测，并被反馈给减法单元32b。逆变器37由作为半导体开关元件的fet(场效应晶体管)的桥电路构成。
在电动机20上连结有旋转变压器等旋转角传感器21，从旋转角传感器21检测出旋转角(电动机旋转角)θe并输出。
此外，来自补偿信号生成单元34的补偿信号cm被加算到加法单元32a，通过补偿信号cm的加算进行转向系统方面的特性补偿，并对收敛性及惯性特性等进行改善。补偿信号生成单元34通过加法单元344将自动对准扭矩(sat)343与惯性342相加，在该相加结果上进一步通过加法单元345加上收敛性341，并将加法单元345的相加结果作为补偿信号cm。
在这样的电动助力转向装置(eps)中，可实施对安装有自动转向的停车支援功能(停车辅助)的车辆的eps的应用，并且，提出了将eps应用于近年来研究开发得以进展的自动驾驶技术中的自动转向。在这样的eps中，可分别执行现有的eps执行的辅助控制和为了使车辆向所希望的方向行驶而对转向系统进行控制的转向角控制。进而，在转向角控制中，采用了位置速度控制，所述位置速度控制在对转向角的控制目标即目标转向角的响应性和对路面反作用力等的干扰抑制性上具有优异的性能，例如，在位置控制中采用了p(比例)控制，在速度控制中采用了pi(比例积分)控制。此外，为了实现稳定的自动转向，采取了针对目标转向角的急剧变动或转向盘振动的对策。
在日本特许第3917008号公报(专利文献1)中，根据设定转向角自动地进行转向盘操作，特别是提出了以停车支援为目的的自动转向控制装置。在该装置中，可切换扭矩控制模式(辅助控制)和停车支援模式(转向角控制)，在停车支援模式中，使用预先存储的停车数据进行控制。并且，在停车支援模式下的位置控制中进行p控制，在速度控制中进行pi控制。
在日本特开2013-252729号公报(专利文献2)公开的电动助力转向装置中，通过根据车速对用于向目标转向角自动控制的电动机电流指令值进行调整，并利用速率限制器对目标转向角实施顺畅化处理，从而进行依照目标转向角的准确的转向以及针对急剧的目标转向角的变化的顺畅的控制。并且，通过按基于扭杆的扭转角求出的制振用电流指令值对电流指令值进行校正，从而不使用扭矩传感器就可得到制振效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3917008号公报
专利文献2：日本特开2013-252729号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
当在车辆中进行转向角控制的情况下，由于行驶车速、摩擦及路面反作用力的变化等干扰或负载状况较大地变化，因此，需要针对这些采用有耐性的控制结构。但是，在专利文献1所述的装置采用的速度pi控制中，在例如路面反作用力变化的情况下，实际转向角的响应根据路面反作用力的变化而变化，因此，无法高精度地追随目标转向角，存在车辆偏离目标轨迹的可能性。
此外，在专利文献2所述的装置中，为了得到制振效果，并非对计算出目标转向角的过程而是对计算出的目标转向角利用速率限制器等实施处理，因此，有可能很难进行与振动的因素相应的制振处理等高效率的制振。
本发明正是鉴于上述那样的情况而完成的，本发明的目的在于，提供一种电动助力转向装置，其通过提高实际转向角相对于目标转向角的追随性、并且进一步对车辆的振动进行高效率的制振，从而减轻转向角控制中给驾驶员带来的不适感。
用于解决问题的手段
本发明涉及电动助力转向装置，其根据电动机电流指令值对电动机进行驱动，并通过所述电动机的驱动控制对转向系统进行辅助控制和转向角控制，所述电动助力转向装置具备：扭矩控制单元，其至少根据转向扭矩运算用于所述辅助控制的第一电动机电流指令值；目标转向角生成单元，其根据车辆信息生成所述转向角控制中的成为目标值的目标转向角；和转向角控制单元，其至少根据所述目标转向角和实际转向角运算用于所述转向角控制的第二电动机电流指令值，所述电动助力转向装置根据所述第一电动机电流指令值和所述第二电动机电流指令值运算所述电动机电流指令值，所述目标转向角生成单元具备：横向位置控制单元，其根据基于所述车辆信息求出的横向位置指令值和横向位置的偏差运算横向速度指令值；横向速度运算单元，其根据所述横向位置运算横向速度；横向速度控制单元，其根据所述横向速度指令值和所述横向速度运算基本目标转向角；和车辆动作稳定化单元，其根据基于所述车辆信息求出的横向加速度运算用于制振的补偿目标转向角，所述目标转向角生成单元根据所述基本目标转向角和所述补偿目标转向角生成所述目标转向角，本发明的上述目的通过以上手段达成。
所述转向角控制单元根据采用所述目标转向角和所述实际转向角运算出的电动机速度指令值通过i-p控制来运算所述第二电动机电流指令值，或者，所述横向位置控制单元将所述偏差乘以比例增益来运算所述横向速度指令值，或者，所述横向速度控制单元采用所述横向速度指令值和所述横向速度通过i-p控制来运算所述基本目标转向角，或者，所述车辆动作稳定化单元具备：相位补偿单元，其采用相位补偿滤波器进行相位补偿；和增益单元，其用于乘以增益，所述车辆动作稳定化单元通过所述相位补偿单元和所述增益单元根据所述横向加速度运算所述补偿目标转向角，或者，所述相位补偿滤波器的特性根据车速而变化，或者，所述目标转向角生成单元还具备第一限制单元，所述第一限制单元通过预先设定的第一限制值对所述横向位置指令值进行限制，或者，所述目标转向角生成单元还具备速率限制单元，所述速率限制单元通过预先设定的速率限制值对所述横向位置指令值的变化量进行限制，或者，所述目标转向角生成单元还具备横向位置指令振动除去单元，所述横向位置指令振动除去单元针对所述横向位置指令值，减低所述横向位置指令值中包括的振动频率成分，或者，所述横向位置指令振动除去单元具有的特性根据车速而变化，或者，所述目标转向角生成单元还具备横向速度指令滤波单元，所述横向速度指令滤波单元采用ff滤波器根据所述横向位置指令值求出用于提高所述横向位置对所述横向位置指令值的追随性的补偿值，所述目标转向角生成单元通过所述补偿值对所述横向速度指令值进行补偿，或者，所述ff滤波器的特性根据车速而变化，或者，所述目标转向角生成单元还具备第二限制单元，所述第二限制单元通过预先设定的第二限制值对所述目标转向角进行限制，本发明通过以上手段可更有效地达成。
发明效果
根据本发明的电动助力转向装置，由于实施基于横向加速度的制振处理而计算出目标转向角，因此，能够进行恰当的制振，并且，由于通过速度i-p控制(比例先行型pi控制)进行转向角控制，因此，能够实现响应特性的振动抑制，并能够提高追随性。
附图说明
图1是示出电动助力转向装置的概要的构成图。
图2是示出电动助力转向装置的控制单元(ecu)的构成例的框图。
图3是示出本发明的构成例(第一实施方式)的框图。
图4是示出目标转向角生成单元的构成例(第一实施方式)的框图。
图5是示出车辆运动控制单元的构成例(第一实施方式)的框图。
图6是示出速率限制单元的构成例的框图。
图7是示出由于速率限制产生的横向位置指令值的变化例的图表。
图8是示出横向速度控制单元的构成例的框图。
图9是示出车辆动作稳定化单元的构成例的框图。
图10是示出转向角控制单元的构成例(第一实施方式)的框图。
图11是示出转向盘振动除去单元具有的陷波滤波器的频率特性的例子的波特线图。(a)是增益特性，(b)是相位特性。
图12是示出转向盘控制单元具有的滤波器的频率特性的例子的波特线图。(a)是增益特性，(b)是相位特性。
图13是示出本发明的整体的动作例的流程图。
图14是示出目标转向角生成单元的动作例(第一实施方式)的流程图。
图15是示出转向角控制单元的动作例(第一实施方式)的流程图。
图16是示出有无车辆动作稳定化单元时的模拟实验中的横向位置的时间响应的结果的图表。
图17是示出有无车辆动作稳定化单元时的模拟实验中的横向加速度的时间响应的结果的图表。
图18是示出车辆运动控制单元的构成例(第二实施方式)的框图。
图19是示出目标转向角生成单元的动作例(第二实施方式)的流程图。
图20是示出转向角控制单元的构成例(第三实施方式)的框图。
图21是示出转向角控制单元的动作例(第三实施方式)的流程图。
具体实施方式
本发明的电动助力转向装置(eps)进行现有的eps的功能即辅助控制、和停车支援及自动驾驶时的自动转向中所需的转向角控制。在辅助控制和转向角控制中，扭矩控制单元和转向角控制单元分别动作，对从各单元输出的电动机电流指令值(第一电动机电流指令值、第二电动机电流指令值)进行切换，对电动机进行驱动控制。在转向角控制中，采用目标转向角和实际转向角来运算电动机速度指令值，根据电动机速度指令值进行i-p控制(比例先行型pi控制)，计算出电动机电流指令值(第二电动机电流指令值)。由此，成为了实现响应特性的振动抑制、并且对路面变化等干扰有耐性的控制结构。并且，使用横向位置和横向位置的目标值即横向位置指令值来运算横向速度指令值，并根据基于横向加速度运算出的目标转向角(补偿目标转向角)对根据横向速度指令值进行i-p控制而求出的目标转向角(基本目标转向角)进行补偿。由此，提高了横向速度上的追随性和针对横向上的车辆振动的制振效果。
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图3示出了本发明的构成例(第一实施方式)，在电动机20上连接有用于检测电动机旋转角θe的旋转变压器等旋转角传感器21，电动机20经车辆侧ecu(控制单元)100和eps侧ecu200被驱动控制。
车辆侧ecu100具备：切换指令单元110，其根据表示驾驶员的意思的按钮、开关等输出对eps的动作模式进行切换的切换指令sw；和目标转向角生成单元120，其将来自照相机(图像)或gps(globalpositioningsystem：全球定位系统)等的信号和来自车速传感器51的车速v作为车辆信息vi输入，并根据这些生成目标转向角θref。此外，通过被设置于转向柱的转向角传感器52检测出的实际转向角θr经车辆侧ecu100被输入到eps侧ecu200内的转向角控制单元220。车速v也作为车辆信息vi被输入到目标转向角生成单元120，并且经车辆侧ecu100被输入到eps侧ecu200内的扭矩控制单元210。另外，车速v还可从can等接收。
在eps的动作模式中有进行辅助控制的“手动转向模式”和进行转向角控制的“自动转向模式”，切换指令单元110基于识别进入到自动转向模式的信号、例如表示驾驶员的意思的设置于仪表板或转向盘周边的按钮或开关、或者设置于换档杆的停车模式等的车辆状态的信号来输出切换指令sw，切换指令sw被输入到eps侧ecu200内的切换单元230。
目标转向角生成单元120基于包括车速v的车辆信息vi生成目标转向角θref，生成的目标转向角θref被输入到转向角控制单元220。关于目标转向角生成单元120的具体情况，在后面进行说明。
eps侧ecu200具备：扭矩控制单元210，其对用于辅助控制的电动机电流指令值(第一电动机电流指令值)itref进行运算；转向角控制单元220，其对用于转向角控制的电动机电流指令值(第二电动机电流指令值)imref进行运算；切换单元230，其进行动作模式的切换；电流控制/驱动单元240，其对电动机20进行驱动控制；和电动机速度运算单元250，其对电动机速度ωe进行运算。此外，通过扭矩传感器53检测出的转向扭矩tt被输入到扭矩控制单元210和转向角控制单元220。
电动机速度运算单元250根据来自旋转角传感器21的电动机旋转角θe运算电动机速度ωe，电动机速度ωe被输入到转向角控制单元220。
为了进行辅助控制，扭矩控制单元210具备例如图2所示的构成例中的电流指令值运算单元31、补偿信号生成单元34、加法单元32a和电流限制单元33，并根据转向扭矩tt和车速v而使用辅助映射图计算出相当于图2中的电流指令值irefm的电动机电流指令值itref。另外，也可以没有电流限制单元33和/或补偿信号生成单元34。
转向角控制单元220根据目标转向角θref、实际转向角θr、转向扭矩tt和电动机速度ωe计算出电动机电流指令值imref，以便进行转向角控制。关于转向角控制单元220的具体情况，在后面进行说明。
切换单元230根据切换指令sw而切换基于扭矩控制单元210的手动转向模式和基于转向角控制单元220的自动转向模式，在手动转向模式中，将电动机电流指令值itref作为电动机电流指令值iref输出，在自动转向模式中，将电动机电流指令值imref作为电动机电流指令值iref输出。
电流控制/驱动单元240具备例如图2所示的构成例中的减法单元32b、pi控制单元35、pwm控制单元36和逆变器37，使用电动机电流指令值iref和通过电动机电流检测器38检测出的电动机电流im，通过与图2的构成例同样的动作对电动机进行驱动控制。
对目标转向角生成单元120和转向角控制单元220详细地进行说明。
图4示出了目标转向角生成单元120的构成例，目标转向角生成单元120具备车辆状态量检测单元130、目标轨道运算单元140和车辆运动控制单元150。
车辆状态量检测单元130将从照相机、gps、角速度传感器、加速度传感器等输出的数据和来自车速传感器51的车速v作为车辆信息vi输入，求出横向位置yp、横向加速度yα和目标轨道运算单元140中的运算所需的数据即车辆状态量cv并与车速v一同输出。横向位置yp根据照相机等的图像数据和gps的位置信息而作为自车辆与车线的相对距离被计算出。横向位置yp、横向加速度yα和车速v被输入到车辆运动控制单元150。另外，也有时车辆状态量cv中包括横向位置yp、横向加速度yα和车速v。
目标轨道运算单元140根据车辆状态量cv，通过已知的方法运算横向位置指令值yref，并输出到车辆运动控制单元150。
车辆运动控制单元150根据横向位置指令值yref、横向位置yp、横向加速度yα和车速v运算目标转向角θref。图5是车辆运动控制单元150的构成例，车辆运动控制单元150具备限制单元151(第一限制单元)和158(第二限制单元)、速率限制单元152、横向位置指令振动除去单元153、横向位置控制单元154、横向速度运算单元155、横向速度控制单元156、车辆动作稳定化单元157、减法单元159和加法单元160。
限制单元151利用由预先设定的上限值和下限值构成的限制值(第一限制值)对横向位置指令值yref加以限制，并作为横向位置指令值yref1输出。由此，在由通信异常、存储器异常等引起而横向位置指令值yref产生异常值的情况下，能够加以限制。另外，上限值的大小(绝对值)和下限值的大小既可以相同也可以不同。
速率限制单元152对横向位置指令值yref1的变化量设定限制值(速率限制值)加以限制，并输出横向位置指令值yref2，用以避免由于横向位置指令值的骤变而目标转向角急剧地变动。由此，也关系到对驾驶员的安全性的提高。图6示出了速率限制单元152的构成例。在保持单元(z-1)164中保持有横向位置指令值yref2的过去值(1个样本前的数据)，与被加算输入到减法单元161中的横向位置指令值yref1的差分作为变化量yrefd1被计算出。变化量设定单元162利用预先设定的限制值(上限值、下限值)对变化量yrefd1加以限制，并作为变化量yrefd2输出。即，在变化量yrefd1为上限值和下限值的范围内的情况下，将变化量yrefd1直接作为变化量yref2输出，在处于范围外的情况下，将限制值作为变化量yrefd2输出。进而，在加法单元163中，在被保持于保持单元(z-1)164中的横向位置指令值rref2的过去值上加上变化量yrefd2，并作为横向位置指令值yref2输出，并且将该横向位置指令值yref2保持于保持单元(z-1)164。通过进行这样的处理，例如，在横向位置指令值yref1如图7所示地在时刻t1以超过限制值的变化量变化的情况下，时刻t1及其后的运算周期t中的各时刻(t2、t3)时的变化量yrefd1受限制值限制直至变化量yrefd1不超过限制值的时刻t4，因此，横向位置指令值yref2如图7所示地阶段性地变化，在时刻t4之后与横向位置指令值yref1一致。因此，即使横向位置指令值yref1急剧地变化，也能够通过速率限制单元152使该变化缓和，因此，能够防止急剧的电流变化，并能够使驾驶员减少自动转向的不安感。
为了减轻车辆控制中的车辆具有的谐振特性(偏摆谐振等)引起而产生的振动现象的影响，横向位置指令振动除去单元153通过相位延迟补偿或基于陷波滤波器等的过滤处理减低横向位置指令值yref2中包含的振动频率成分，并输出横向位置指令值yref3。作为滤波器，降低振动频带的增益，只要能够安装于ecu，则可以使用任意的滤波器。此外，通常，由于车辆的偏摆谐振的频率和增益根据车速而变化，因此，相位延迟补偿和滤波器的频率特性也可以根据车速而变化。另外，在振动频率成分微小的情况等时，也可以省略横向位置指令振动除去单元153。
横向位置控制单元154将横向位置指令值yref3与横向位置yp的偏差yd(＝yref3-yp)乘以比例增益kypp，并通过p控制计算出横向速度指令值yvref。
横向速度运算单元155根据横向位置yp计算出横向速度yv。为了进行计算，进行相当于微分的运算即可，例如，采用差分运算、用于除去高频噪声的低通滤波器以及增益。作为低通滤波器，使用例如一阶滤波器，截止频率设定为10hz至30hz之间即可。也可以代替低通滤波器而通过使用高通滤波器的模拟微分和增益计算出。作为高通滤波器，也使用例如一阶滤波器，截止频率设定为10hz至30hz之间即可。
横向速度控制单元156使用横向速度指令值yvref和横向速度yv，并通过i-p控制计算出横向速度yv追随横向速度指令值yvref的那样的目标转向角(基本目标转向角)θrefa。
图8示出了横向速度控制单元156的构成例。横向速度指令值yvref与横向速度yv的偏差ydf(＝yvref-yv)通过减法单元173计算出，偏差ydf通过积分单元171进行积分和增益(kyvi)相乘，并被加算输入到减法单元174中。横向速度yv也被输入到比例单元172中，在比例单元172中进行增益(kyvp)相乘，并被减算输入到减法单元174中。减法单元174的减算结果作为目标转向角θrefa被输出。
车辆动作稳定化单元157根据横向加速度yα计算出用于进一步提高针对车辆振动的制振效果的目标转向角(补偿目标转向角)θrefb。例如，如图9所示，车辆动作稳定化单元157由具有相位补偿滤波器的相位补偿单元181和增益单元182构成。横向加速度yα在相位补偿单元181中通过相位补偿滤波器被转换成横向加速度yαc，并且在增益单元182中被乘以增益kacc，并作为目标转向角θrefb被输出。相位补偿滤波器既可以是一阶滤波器也可以是二次滤波器，只要是能够稳定化的相位特性，则可以是低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器、带通滤波器中的任一种。此外，也可以使相位补偿滤波器的频率特性根据车速v而变化，可得到更恰当的制振效果。例如，准备与车速v相应的增映射图，使截止频率根据车速v而变化，从而进行相位补偿。另外，相位补偿单元181和增益单元182的配置也可以相反。
来自横向速度控制单元156的目标转向角θrefa和来自车辆动作稳定化单元157的目标转向角θrefb在加法单元160中相加，并作为目标转向角θrefc被输出到限制单元158。
为了防止过输出，限制单元158通过由预先设定的上限值和下限值构成的限制值(第二限制值)对目标转向角θrefc加以限制，并输出目标转向角θref。
图10示出了转向角控制单元220的构成例，转向角控制单元220具备速率限制单元261、转向盘振动除去单元262、位置控制单元263、速度控制单元264、转向盘制振单元269、限制单元270、减法单元271和加法单元272。
速率限制单元261通过与车辆运动控制单元150内的速率限制单元152同样的结构和动作对目标转向角θref进行速率限制并输出目标转向角θref1，以便在目标转向角θref急剧变化的情况下顺畅地输出。通过速率限制单元261的速率限制，例如，目标转向角θref即使如图7所示的横向位置指令值yref1那样变化，目标转向角θref1也如该图的横向位置指令值yref2那样阶段性地变化，能够缓和急剧的变化。
转向盘振动除去单元262通过利用陷波滤波器的过滤处理减低目标转向角θref1中包括的振动频率成分并输出目标转向角θref2，以便减轻自动转向模式中的扭杆的弹性和转向盘的惯性矩导致的振动的影响。扭杆的弹性和转向盘的惯性矩导致的转向盘振动频率(下面，简称为“转向盘振动频率”)约为12.5[hz]，为了仅减少转向盘振动频率的附近、例如12.5±5.0[hz]处的增益，使用陷波滤波器。作为陷波滤波器，例如，使用具有下述数式1中表达的二阶传递函数gnotch的滤波器。
[数式1]
这里，ωn和ωd为中心频率，ζn和ζd为衰减常数，s为拉普拉斯算子。图11中示出了ωn＝ωd＝2π×12.5[rad/s]、ζn＝0.2、ζd＝0.6的情况下的传递函数gnotch的频率特性。图11(a)是增益特性，图11(b)是相位特性。根据图11可知，在约12.5hz下增益降低。另外，传递函数gnotch的中心频率ωn和ωd根据转向盘振动频率设定，但无需一定要一致，也可以通过设定在转向盘振动频率的附近，从而设定在例如2π×7.5～2π×17.5[rad/s]的范围。此外，也可以根据应减低的振动频率成分的范围或大小使用增益比陷波滤波器缓慢降低的滤波器，在振动频率成分微小的情况等时，也可以省略转向盘振动除去单元262。
位置控制单元263将目标转向角θref2与实际转向角θr的偏差θd(＝θref2－θr)乘以比例增益kpp，并通过p控制计算出电动机速度指令值ωref。
速度控制单元264采用电动机速度指令值ωref和电动机速度ωe通过i-p控制计算出电动机速度ωe跟随电动机速度指令值ωref那样的电动机电流指令值imrefa。电动机速度指令值ωref与电动机速度ωe的偏差df(＝ωref－ωe)通过减法单元267被计算出，偏差df在积分单元265中进行积分和增益(kvi)相乘，并被加算输入到减法单元268中。电动机速度ωe也被输入到比例单元266中，在比例单元266中进行增益(kvp)相乘，并被减算输入到减法单元268中。减法单元268的减算结果作为电动机电流指令值imrefa被输出。另外，也可以代替电动机速度ωe而使用实际转向角速度，实际转向角速度也可以根据实际转向角θr计算出。
转向盘制振单元269根据转向扭矩tt计算出用于使转向盘振动的制振效果进一步提高的电动机电流指令值imrefb。转向盘制振单元269与车辆运动控制单元150内的车辆动作稳定化单元157同样地通过相位补偿和增益相乘计算出电动机电流指令值imrefb。作为进行相位补偿的滤波器，既可以是一阶滤波器也可以是二阶滤波器，只要是能够稳定化的相位特性，则可以是低通滤波器、高通滤波器等。例如，图12中示出了使用一阶高通滤波器的情况下的频率特性的例子。图12(a)是增益特性，图12(b)是相位特性。由于截止频率根据转向盘振动频率设定，因此，在图12中为12.5hz。另外，在应减低的振动频率成分微小的情况等时，也可以省略转向盘制振单元269。
来自速度控制单元264的电动机电流指令值imrefa和来自转向盘制振单元269的电动机电流指令值imrefb在加法单元272中相加，并作为电动机电流指令值imrefc被输出到限制单元270。
为了防止过输出，限制单元270通过由预先设定的上限值和下限值构成的限制值对电动机电流指令值imrefc加以限制，并输出电动机电流指令值imref。
在这样的结构中，参照图13至图15的流程图对其动作例进行说明。另外，动作开始时的eps的动作模式是“手动转向模式”。
当开始转向系统的动作时，车速传感器51和扭矩传感器53分别检测车速v和转向扭矩tt(步骤s10)。eps侧ecu200内的扭矩控制单元210输入车速v和转向扭矩tt，通过与图2所示的电流指令值运算单元31、补偿信号生成单元34、加法单元32a和电流限制单元33同样的动作计算出用于辅助控制的电动机电流指令值itref(步骤s20)。电动机电流指令值itref经切换单元230而作为电动机电流指令值iref被输入到电流控制/驱动单元240，电流控制/驱动单元240采用电动机电流指令值iref对电动机20进行驱动(步骤s30)。步骤s10～s30的动作重复进行直至从车辆侧ecu100内的切换指令单元110输出切换指令sw(步骤s40)。
成为“自动转向模式”，当从切换指令单元110输出切换指令sw时(步骤s40)，车速传感器51检测出的车速v与来自照相机等的信号一同作为车辆信息vi被输入到目标转向角生成单元120(步骤s50)。此外，转向角传感器52和扭矩传感器53分别检测出的实际转向角θr和转向扭矩tt被输入到转向角控制单元220(步骤s60)。并且，电动机速度运算单元250根据来自旋转角传感器21的电动机旋转角θe计算出电动机速度ωe，并输出到转向角控制单元220(步骤s70)。
输入有车辆信息vi的目标转向角生成单元120基于车辆信息vi而生成目标转向角θref，并输出至转向角控制单元220(步骤s80)。关于目标转向角生成单元120的动作的具体情况，在后面进行说明。另外，电动机速度运算单元250的动作和目标转向角生成单元120的动作既可以顺序相反，也可以并进地执行。
转向角控制单元220将实际转向角θr、转向扭矩tt、电动机速度ωe和目标转向角θref输入，并根据这些计算出用于转向角控制的电动机电流指令值imref(步骤s220)。关于转向角控制单元220的动作的详细情况，后面进行说明。
然后，切换单元230根据切换指令sw进行切换(步骤s310)，来自转向角控制单元220的电动机电流指令值imref作为电动机电流指令值iref被输入到电流控制/驱动单元240，电流控制/驱动单元240采用电动机电流指令值iref对电动机20进行驱动(步骤s320)。步骤s50至s320的动作被重复进行直至切换指令sw被切换指令单元110变更(步骤s330)。切换指令sw变更后，回到步骤s10。
参照图14的流程图对目标转向角生成单元120的动作例的具体情况进行说明。
车辆信息vi被输入到车辆状态量检测单元130，车辆状态量检测单元130求出横向位置yp、横向加速度yα和车辆状态量cv(步骤s90)，车辆状态量cv被输入到目标轨道运算单元140，横向位置yp和横向加速度yα与车速v一同被输入到车辆运动控制单元150。
目标轨道运算单元140根据车辆状态量cv计算出横向位置指令值yref(步骤s100)，横向位置指令值yref被输入到车辆运动控制单元150。
在车辆运动控制单元150中，横向位置指令值yref被输入到限制单元151，横向位置yp被输入到减法单元159和横向速度运算单元155，横向加速度yα被输入到车辆动作稳定化单元157，车速v被输入到横向位置指令振动除去单元153和车辆动作稳定化单元157。
限制单元151采用预先设定的上限值和下限值对横向位置指令值yref加以限制，并作为横向位置指令值yref1输出到速率限制单元152(步骤s110)。即，若横向位置指令值yref处于上限值和下限值的范围内，则将横向位置指令值yref直接作为横向位置指令值yref1输出，若处于范围外，则根据超过的限制值将上限值或下限值作为横向位置指令值yref1输出。
在速率限制单元152中，执行前述那样的速率限制(步骤s120)，将横向位置指令值yref2输出到横向位置指令振动除去单元153。
横向位置指令振动除去单元153根据与输入的车速v对应地设定的频率特性计算出减低了横向位置指令值yref2中包括的振动频率成分的横向位置指令值yref3(步骤s130)。横向位置指令值yref3被加算输入到减法单元159。
在减法单元159中，计算出横向位置指令值yref3减去被减算输入的横向位置yp而得到的偏差yp(步骤s140)，偏差yp被输入到横向位置控制单元154。
横向位置控制单元154将偏差yp乘以比例增益kypp，并计算出横向速度指令值yvref(步骤s150)。横向速度指令值yvref被输入到横向速度控制单元156。
输入有横向位置yp的横向速度运算单元155根据横向位置yp计算出横向速度yv(步骤s160)，并输出到横向速度控制单元156。
横向速度控制单元156采用横向速度指令值yvref和横向速度yv通过i-p控制计算出目标转向角θrefa(步骤s170)，并输出到加法单元160。
在输入有横向加速度yα和车速v的车辆动作稳定化单元157中，相位补偿单元181采用根据输入的车速v而设定的相位补偿滤波器将横向加速度yα转换成横向加速度yαc(步骤s180)，横向加速度yαc在增益单元182中乘以增益kacc(步骤s190)，并作为目标转向角θrefb被输出到加法单元160。
在加法单元160中，目标转向角θrefa和目标转向角θrefb相加(步骤s200)，相加结果的目标转向角θrefc被输入到限制单元158。
限制单元158采用预先设定的上限值和下限值，通过与限制单元151同样的动作对目标转向角θrefc加以限制，并作为目标转向角θref输出(步骤s210)。
另外，截至计算出横向速度指令值yvref为止的动作与横向速度运算单元155的动作、进而截至计算出目标转向角θrefa为止的动作与车辆动作稳定化单元157的动作既可以各自顺序相反，也可以并进地执行。
参照图15的流程图对转向角控制单元220的动作例的具体情况进行说明。
在转向角控制单元220中，目标转向角θref被输入到速率限制单元261，实际转向角θr被输入到减法单元271，电动机速度ωe被输入到速度控制单元264，转向扭矩tt被输入到转向盘制振单元269。
速率限制单元261通过与车辆运动控制单元150内的速率限制单元152同样的动作对目标转向角θref加以速率限制(步骤s230)，将目标转向角θref1输出到转向盘振动除去单元262。
转向盘振动除去单元262采用具有在数式1中表示的传递函数gnotch的陷波滤波器减低目标转向角θref1中包括的振动频率成分，并计算出目标转向角θref2(步骤s240)。目标转向角θref2被加算输入到减法单元271。
在减法单元271中，计算出目标转向角θref2减去被减算输入的实际转向角θr而得到的偏差θd(步骤s250)，偏差θd被输入到位置控制单元263。
位置控制单元263将偏差θd乘以比例增益kpp，并计算出电动机速度指令值ωref(步骤s260)。电动机速度指令值ωref被输入到速度控制单元264。
输入有电动机速度ωe和电动机速度指令值ωref的速度控制单元264采用这些并通过i-p控制计算出电动机电流指令值imrefa(步骤s270)，并输出到加法单元272。
输入有转向扭矩tt的转向盘制振单元269通过相位补偿和增益相乘，根据转向扭矩tt计算出电动机电流指令值imrefb(步骤s280)。电动机电流指令值imrefb被输入到加法单元272。
在加法单元272中，电动机电流指令值imrefa和电动机电流指令值imrefb相加(步骤s290)，相加结果的电动机电流指令值imrefc被输入到限制单元270。
限制单元270采用预先设定的上限值和下限值，通过与车辆运动控制单元150内的限制单元151和158同样的动作对电动机电流指令值imrefc加以限制，并作为电动机电流指令值imref输出(步骤s300)。
另外，截至计算出电动机电流指令值imrefa为止的动作与转向盘制振单元269的动作既可以顺序相反，也可以并进地执行。
作为本实施方式的效果，对有无车辆动作稳定化单元157时的模拟实验结果进行说明。
作为车辆动作稳定化单元157内的相位补偿单元181具有的相位补偿滤波器，使用分子的截止频率为1hz、分母的截止频率为0.2hz的一阶相位补偿滤波器，将增益单元182的增益kacc设定为相对于1m/s2的横向加速度而为相当于50度(deg)的目标转向角，在设置车辆动作稳定化单元157的情况下和不设置车辆动作稳定化单元157的情况下进行了模拟实验。图16和图17中示出了其结果。
图16是以横轴为时间[sec]、纵轴为车辆的横向位置[m]，在有车辆动作稳定化单元157的情况(粗实线)和没有车辆动作稳定化单元157的情况(虚线)下示出使横向位置指令值yref如细实线所示地变化的情况下的横向位置yp的时间响应。根据图16可知，在有车辆动作稳定化单元157的情况下横向位置yp稳定而不振动，在没有车辆动作稳定化单元157的情况下振动而不稳定。
图17中示出了相同模拟实验中的横向加速度yα的时间响应。图17是以横轴为时间[sec]、纵轴为横向加速度[m/s2]，与图16同样地，利用粗实线表示在有车辆动作稳定化单元157的情况下的横向加速度yα，利用虚线表示在没有车辆动作稳定化单元157的情况下的横向加速度yα。根据图17可知，在有车辆动作稳定化单元157的情况下，横向加速度yα不易振动。
对本发明的其它实施方式进行说明。
图18示出了目标转向角生成单元内的车辆运动控制单元的其它构成例(第二实施方式)，与图5所示的第一实施方式中的车辆运动控制单元150相比，在第二实施方式的车辆运动控制单元350中追加了横向速度指令滤波单元351和加法单元352。其它的结构与第一实施方式相同，因此，省略说明。
横向速度指令滤波单元351具有ff(前馈)滤波器，利用ff滤波器将在速率限制单元152中被加以速率限制的横向位置指令值yref2转换成横向速度指令值(补偿值)yvrefc。转换后的横向速度指令值yvrefc在加法单元352中被加算到从横向位置控制单元154输出的横向速度指令值yvref中，并作为横向速度指令值yvrefm被输出到横向速度控制单元156。由此，能够提高横向位置与横向位置指令值的追随性。作为ff滤波器，为了使横向位置指令值yref2的相位超前，使用相位超前滤波器、高通滤波器、相当于微分的滤波器等。此外，为了进一步提高追随性，也可以使ff滤波器的特性根据车速v而变化。
图19中示出了第二实施方式中的目标转向角生成单元的动作例。与图14中所示的第一实施方式中的动作例相比，增加横向速度指令滤波单元351和加法单元352中的动作(步骤s151、s152)。从速率限制单元152输出的横向位置指令值yref2除了被输入到横向位置指令振动除去单元153以外，还与车速v一同被输入到横向速度指令滤波单元351中。横向速度指令滤波单元351采用根据车速v而设定了特性的ff滤波器将横向位置指令值yref2转换为横向速度指令值yvrefc(步骤s151)，并输出到加法单元352中。从横向位置控制单元154输出的横向速度指令值yvref被输入至加法单元352而非横向速度控制单元156，在加法单元352中，横向速度指令值yvrefc和横向速度指令值yvref相加(步骤s152)。相加结果作为横向速度指令值yvrefm被输入到横向速度控制单元156中。另外，横向速度指令滤波单元351的动作、从横向位置指令振动除去单元153到横向位置控制单元154的动作、以及横向速度运算单元155的动作既可以顺序颠倒，也可以并进地执行。
在第二实施方式中，在车辆运动控制单元中追加了具有ff滤波器的构成要素(横向速度指令滤波单元351)，但也可以在转向角控制单元中追加具有ff滤波器的构成要素。
图20是在转向角控制单元中追加了具有ff滤波器的构成要素的构成例(第三实施方式)。与图10所示的第一实施方式中的转向角控制单元220相比，在第三实施方式中的转向角控制单元320中追加了电动机速度指令过滤单元321和加法单元322。其它结构与第一实施方式相同，因此省略说明。
电动机速度指令过滤单元321利用ff滤波器将在速率限制单元261中被加以速率限制的目标转向角θref1转换成电动机速度指令值ωrefc。转换后的电动机速度指令值ωrefc在加法单元322中被加算到从位置控制单元263输出的电动机速度指令值ωref中，并作为电动机速度指令值ωrefm被输出到速度控制单元264。由此，能够将实际转向角相对于目标转向角的控制频带扩展到高频侧，其结果是，能够提高转向角控制的响应性。
图21中示出了第三实施方式中的转向角控制单元320的动作例。与图15所示的第一实施方式中的动作例相比，增加了电动机速度指令过滤单元321和加法单元322中的动作(步骤s261、s262)。从速率限制单元261被输出的目标转向角θref1除了被输入到转向盘振动除去单元262以外，还被输入到电动机速度指令过滤单元321。电动机速度指令过滤单元321采用ff滤波器将目标转向角θref1转换成电动机速度指令值ωrefc(步骤s261)，并输出到加法单元322。从位置控制单元263被输出的电动机速度指令值ωref被输入至加法单元322而非速度控制单元264，在加法单元322中，电动机速度指令值ωrefc和电动机速度指令值ωref相加(步骤s262)。相加结果作为电动机速度指令值ωrefm被输入到速度控制单元264。另外，电动机速度指令过滤单元321的动作与从转向盘振动除去单元262到位置控制单元263的动作既可以顺序相反，也可以并进地执行。
另外，在上述的实施方式(第一至第三实施方式)中，切换单元230根据来自切换指令单元110的切换指令sw对电动机电流指令值进行切换，但也可以慢慢地进行该切换。由此，能够缓和动作模式切换时的电动机电流指令值的不连续性。
此外，在相比于各单元的效果而重视成本的情况等时，也可以省略限制单元151、158和270以及速率限制单元152和261。
标号说明
1转向盘
2转向柱(转向轴、转向盘轴)
10、53扭矩传感器
12、51车速传感器
14、52转向角传感器
13电池
20电动机
21旋转角传感器
30控制单元(ecu)
31电流指令值运算单元
33电流限制单元
34补偿信号生成单元
35pi控制单元
36pwm控制单元
37逆变器
38电动机电流检测器
100车辆侧ecu
110切换指令单元
120目标转向角生成单元
130车辆状态量检测单元
140目标轨道运算单元
150、350车辆运动控制单元
151、158、270限制单元
152、261速率限制单元
153横向位置指令振动除去单元
154横向位置控制单元
155横向速度运算单元
156横向速度控制单元
157车辆动作稳定化单元
181相位补偿单元
182增益单元
200eps侧ecu
210扭矩控制单元
220、320转向角控制单元
230切换单元
240电流控制/驱动单元
250电动机速度运算单元
262转向盘振动除去单元
263位置控制单元
264速度控制单元
269转向盘制振单元
321电动机速度指令过滤单元
351横向速度指令滤波单元