本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其具有自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制功能(自動(dòng)駕駛模式、駐車輔助模式等)和手動(dòng)轉(zhuǎn)向控制功能，將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的輔助力賦予給車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其具備使電動(dòng)機(jī)的控制方式在控制電動(dòng)機(jī)輸出扭矩的扭矩控制方式與控制轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角的位置/速度控制方式之間切換的功能，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩來(lái)改變轉(zhuǎn)向角指令值、轉(zhuǎn)向角速度和輔助扭矩程度的漸變處理(漸變時(shí)間、增益)。

背景技術(shù)：

具備電動(dòng)機(jī)控制裝置并且利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加轉(zhuǎn)向輔助力(輔助力)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(eps)，將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速裝置由諸如齒輪或皮帶之類的傳送機(jī)構(gòu)，向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加轉(zhuǎn)向輔助力。為了正確地產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的扭矩，現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流的反饋控制。反饋控制調(diào)整電動(dòng)機(jī)外加電壓，以便使轉(zhuǎn)向輔助指令值(電流指令值)與電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值之間的差變小，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)調(diào)整pwm(脈沖寬度調(diào)制)控制的占空比(dutyratio)來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)外加電壓的調(diào)整。

如圖1所示，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。轉(zhuǎn)向盤(pán)(方向盤(pán))1的柱軸(轉(zhuǎn)向軸)2經(jīng)過(guò)減速齒輪3、萬(wàn)向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機(jī)構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b，再通過(guò)輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車輪8l和8r連接。另外，在柱軸2上設(shè)有用于檢測(cè)出轉(zhuǎn)向盤(pán)1的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)(方向盤(pán))1的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行輔助的電動(dòng)機(jī)20通過(guò)減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對(duì)用于控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ecu)30進(jìn)行供電，并且，經(jīng)過(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)11，點(diǎn)火信號(hào)被輸入到控制單元30中。控制單元30基于由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩ts和由車速傳感器12檢測(cè)出的車速vs，進(jìn)行輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的轉(zhuǎn)向輔助指令值的運(yùn)算，由通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向輔助指令值實(shí)施補(bǔ)償?shù)榷玫降碾妷嚎刂浦祐ref來(lái)控制供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)20的電流。此外，轉(zhuǎn)向角傳感器14并不是必須的，也可以不設(shè)置轉(zhuǎn)向角傳感器14，也可以從與電動(dòng)機(jī)20相連接的旋轉(zhuǎn)傳感器處獲得轉(zhuǎn)向角。

另外，用于收發(fā)車輛的各種信息的can(controllerareanetwork，控制器局域網(wǎng)絡(luò))40被連接到控制單元30，車速vs也能夠從can40處獲得。此外，用于收發(fā)can40以外的通信、模擬/數(shù)字信號(hào)、電波等的非can41也可以被連接到控制單元30。

在這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，盡管控制單元30主要由cpu(也包含mpu、mcu等)構(gòu)成，但該cpu內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功能如圖2所示。

參照?qǐng)D2對(duì)控制單元30的功能和動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，來(lái)自扭矩傳感器10的轉(zhuǎn)向扭矩ts和來(lái)自車速傳感器12的車速vs被輸入到電流指令值運(yùn)算單元31中。電流指令值運(yùn)算單元31基于轉(zhuǎn)向扭矩ts和車速vs并利用輔助圖(assistmap)等來(lái)運(yùn)算出電流指令值iref1。運(yùn)算出的電流指令值iref1在加法單元32a與來(lái)自用于改善特性的補(bǔ)償單元34的補(bǔ)償信號(hào)cm相加；相加后得到的電流指令值iref2在電流限制單元33中被限制了最大值；被限制了最大值的電流指令值irefm被輸入到減法單元32b中以便對(duì)其和電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值im進(jìn)行減法運(yùn)算。

pi控制單元35對(duì)在減法單元32b得到的減法結(jié)果i(＝irefm－im)進(jìn)行pi(比例積分)控制；經(jīng)過(guò)pi控制后得到的電壓控制值vref被輸入到pwm控制單元36中以便運(yùn)算出占空比；通過(guò)被運(yùn)算出占空比的pwm信號(hào)經(jīng)過(guò)逆變器37來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行pwm控制。電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器38檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)20的電動(dòng)機(jī)電流值im，檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流值im被反饋輸入到減法單元32b。

另外，補(bǔ)償單元34先在加法單元34-4將檢測(cè)出或估計(jì)出的自對(duì)準(zhǔn)扭矩(sat)34-3與慣性補(bǔ)償值34-2相加，然后在加法單元34-5將在加法單元34-4得到的加法結(jié)果與收斂性控制值34-1相加，最后將在加法單元34-5得到的加法結(jié)果作為補(bǔ)償信號(hào)cm輸入到加法單元32a以便進(jìn)行特性改善。

在這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，近年出現(xiàn)了搭載了自動(dòng)轉(zhuǎn)向輔助功能(自動(dòng)駕駛、駐車輔助等)并且切換自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制和手動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的車輛。在這樣的搭載了自動(dòng)轉(zhuǎn)向輔助功能的車輛中，基于來(lái)自攝相機(jī)(圖像)、距離傳感器等的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，并且進(jìn)行使實(shí)際轉(zhuǎn)向角追隨目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。

在自動(dòng)駕駛的場(chǎng)合，基于來(lái)自雷達(dá)、攝相機(jī)、超聲波傳感器等的信息來(lái)識(shí)別車輛周邊的環(huán)境，并且輸出能夠安全地誘導(dǎo)車輛的轉(zhuǎn)向角指令值。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置通過(guò)對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)向角進(jìn)行位置控制以便使其追隨轉(zhuǎn)向角指令值，從而可以進(jìn)行自動(dòng)駕駛。

在具有現(xiàn)有周知的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制功能和手動(dòng)轉(zhuǎn)向控制功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，通過(guò)基于預(yù)先存儲(chǔ)好的車輛的移動(dòng)距離與轉(zhuǎn)舵角(転舵角)之間的關(guān)系來(lái)對(duì)致動(dòng)器(電動(dòng)機(jī))進(jìn)行控制，從而自動(dòng)地進(jìn)行例如倒車駐車和縱隊(duì)駐車。也就是說(shuō)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制裝置通過(guò)諸如全景式監(jiān)控影像系統(tǒng)(aroundviewmonitor)、超聲波傳感器之類的定位傳感器來(lái)識(shí)別停車位，并且將轉(zhuǎn)向角指令值輸出到eps一側(cè)。eps通過(guò)對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)向角進(jìn)行位置控制以便使其追隨轉(zhuǎn)向角指令值，從而將車輛誘導(dǎo)到停車位。

圖3示出了具有自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制系統(tǒng)。如圖3所示，來(lái)自定位傳感器(超聲波傳感器等)的各種數(shù)據(jù)被輸入到自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令裝置50中，自動(dòng)轉(zhuǎn)向用轉(zhuǎn)向角指令值θtc經(jīng)由can等被輸入到eps致動(dòng)器功能內(nèi)的位置/速度控制單元51中，自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令經(jīng)由can等被輸入到eps致動(dòng)器功能內(nèi)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元52中。轉(zhuǎn)向扭矩ts也被輸入到自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元52中。來(lái)自eps傳感器的實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr以及轉(zhuǎn)向角速度ωr被輸入到位置/速度控制單元51中，自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元52的判定結(jié)果被輸入到扭矩指令值漸變切換單元54中。還有，eps傳感器的轉(zhuǎn)向扭矩ts被輸入到eps助力輔助功能內(nèi)的扭矩控制單元53中，來(lái)自扭矩控制單元53的轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令值tc被輸入到扭矩指令值漸變切換單元54中。來(lái)自位置/速度控制單元51的位置/速度控制扭矩指令值tp也被輸入到扭矩指令值漸變切換單元54中，按照自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元52的判定結(jié)果(自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令的on/off)來(lái)切換轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令值tc和位置/速度控制扭矩指令值tp，然后，作為電動(dòng)機(jī)扭矩指令值輸出，經(jīng)由電流控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

就這樣，通常的助力輔助的場(chǎng)合成為扭矩控制系統(tǒng)，另一方面，諸如駐車輔助之類的自動(dòng)駕駛的場(chǎng)合成為轉(zhuǎn)向角等的位置/速度控制系統(tǒng)。在輪流地切換扭矩控制和位置/速度控制的時(shí)候，存在因產(chǎn)生控制扭矩的變動(dòng)而導(dǎo)致不能平滑地切換的問(wèn)題和因?yàn)榍袚Q時(shí)的扭矩變動(dòng)成為觸發(fā)(trigger)所以會(huì)產(chǎn)生并非想要的(unintended)自轉(zhuǎn)向(self-steering)的問(wèn)題。

針對(duì)這樣的問(wèn)題，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少扭矩變動(dòng)，采用使相互之間的控制扭矩逐漸發(fā)生變化的(漸變)方法。例如，在日本特開(kāi)2004-17881號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，如圖4所示那樣，在自動(dòng)轉(zhuǎn)向模式在時(shí)刻t0被解除的情況下，通過(guò)再次設(shè)定sθ＝off，并且在該時(shí)刻t0之后的規(guī)定時(shí)間δt內(nèi)單調(diào)地減少角度控制比μ，使得即使在控制方式的切換時(shí)應(yīng)該給電動(dòng)機(jī)通電的電流的指令值也變得不會(huì)發(fā)生急劇的變化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2004-17881號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

然而，在切換扭矩控制和位置/速度控制的時(shí)候，不能充分地發(fā)揮效果。其原因?yàn)樵谙耠妱?dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置那樣的從轉(zhuǎn)向盤(pán)可以輸入外部干擾的系統(tǒng)的場(chǎng)合，位置/速度控制為了進(jìn)行扭矩輔助以便抑制外部干擾，當(dāng)切換到通常的助力輔助控制的時(shí)候，有時(shí)會(huì)發(fā)生朝反方向進(jìn)行輔助的情況。

就這樣，盡管在現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少扭矩變動(dòng)，采用了使相互之間的控制扭矩逐漸發(fā)生變化的(漸變)方法，但在切換扭矩控制和位置/速度控制的時(shí)候，不能充分地發(fā)揮效果。

本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其在進(jìn)行用來(lái)切換控制方式的漸變處理(fadeprocessing)的時(shí)候，通過(guò)以與轉(zhuǎn)向扭矩相感應(yīng)的方式逐漸改變扭矩控制的控制扭矩和位置/速度控制的指令值，使得能夠平滑地并且無(wú)自轉(zhuǎn)向(self-steeringless)地切換控制方式。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其具有用于檢測(cè)出轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器和用于控制用來(lái)將用來(lái)輔助轉(zhuǎn)向的輔助扭矩賦予給車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制裝置，本發(fā)明的上述目的可以通過(guò)下述這樣實(shí)現(xiàn)，即：具備基于所規(guī)定的切換契機(jī)使所述電動(dòng)機(jī)的控制方式在控制電動(dòng)機(jī)輸出扭矩的扭矩系統(tǒng)的扭矩控制方式與控制所述轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向角系統(tǒng)的位置/速度控制方式之間切換的功能，在從所述扭矩控制方式轉(zhuǎn)移到所述位置/速度控制方式的時(shí)候，以與所述轉(zhuǎn)向扭矩相感應(yīng)的方式分別逐漸改變所述位置/速度控制方式的轉(zhuǎn)向角指令值以及轉(zhuǎn)向角速度和所述扭矩控制方式的輔助扭矩程度；或，在從所述位置/速度控制方式轉(zhuǎn)移到所述扭矩控制方式的時(shí)候，以與所述轉(zhuǎn)向扭矩相感應(yīng)的方式分別逐漸改變所述位置/速度控制方式的轉(zhuǎn)向角指令值以及轉(zhuǎn)向角速度和所述扭矩控制方式的輔助扭矩程度。

本發(fā)明的上述目的還可以通過(guò)下述這樣更有效地實(shí)現(xiàn)，即：設(shè)有特性運(yùn)算單元，所述特性運(yùn)算單元在所述所規(guī)定的切換契機(jī)的on/off時(shí)，根據(jù)所述轉(zhuǎn)向扭矩，運(yùn)算出用來(lái)賦予所述扭矩系統(tǒng)的第1漸變特性的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1、用來(lái)賦予所述轉(zhuǎn)向角系統(tǒng)的第2漸變特性的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2和用來(lái)賦予所述轉(zhuǎn)向角速度的第3漸變特性的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3；或，當(dāng)所述切換契機(jī)被啟動(dòng)的時(shí)候，根據(jù)所述漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2使所述位置/速度控制的漸變后轉(zhuǎn)向角指令值從實(shí)際轉(zhuǎn)向角逐漸變化到轉(zhuǎn)向角指令值，根據(jù)所述漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1使所述輔助扭矩程度從100％逐漸變化到0％，根據(jù)所述漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3使所述轉(zhuǎn)向角速度從0％逐漸變化到100％，以所述位置/速度控制方式來(lái)工作；或，當(dāng)所述切換契機(jī)被關(guān)閉的時(shí)候，根據(jù)所述漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2使所述位置/速度控制的漸變后轉(zhuǎn)向角指令值從轉(zhuǎn)向角指令值逐漸變化到實(shí)際轉(zhuǎn)向角，根據(jù)所述漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1使所述輔助扭矩程度從0％逐漸變化到100％，根據(jù)所述漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3使所述轉(zhuǎn)向角速度從100％逐漸變化到0％，以所述扭矩控制方式來(lái)工作；或，將漸變?cè)鲆娴倪^(guò)去值設(shè)為fg(z^-1)，將指數(shù)增益設(shè)為a，將漸變比率設(shè)為fr，通過(guò)a×fg(z^-1)+fr的形式來(lái)計(jì)算出所述漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1、f2和f3；或，通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元來(lái)執(zhí)行所述所規(guī)定的切換契機(jī)；或，所述自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元由運(yùn)算單元、圖判定單元和診斷單元構(gòu)成，所述運(yùn)算單元輸入轉(zhuǎn)向角指令值，運(yùn)算出角速度以及角加速度，所述圖判定單元通過(guò)使所述轉(zhuǎn)向角指令值、所述角速度和所述角加速度分別與車速相對(duì)應(yīng)的判定圖來(lái)進(jìn)行判定，所述診斷單元基于所述圖判定單元的判定結(jié)果來(lái)進(jìn)行診斷；或，還設(shè)有用于對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的慣性和摩擦進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐獠扛蓴_觀測(cè)器；或，所述外部干擾觀測(cè)器基于所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反轉(zhuǎn)模型的輸出與用于進(jìn)行頻帶限制的低通濾波器的輸出之間的差來(lái)估計(jì)出外部干擾估計(jì)扭矩；或，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性和摩擦的值分別等于或大于所述反轉(zhuǎn)模型的慣性和摩擦的值。

(三)有益效果

根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，因?yàn)槭節(jié)u變后轉(zhuǎn)向角指令值從實(shí)際轉(zhuǎn)向角逐漸變化到轉(zhuǎn)向角指令值，并且對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)向角進(jìn)行位置控制以及速度控制以便使其追隨漸變后的轉(zhuǎn)向角指令值以及轉(zhuǎn)向角速度，所以能夠使位置/速度控制的扭矩指令值自動(dòng)并平滑地發(fā)生變化，從而可以獲得對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)是很平穩(wěn)的手感。

還有，在進(jìn)行從自動(dòng)轉(zhuǎn)向切換到扭矩控制的漸變處理的時(shí)候，即使產(chǎn)生了過(guò)大的扭矩變動(dòng)，因?yàn)橐耘c轉(zhuǎn)向扭矩相感應(yīng)的方式逐漸改變轉(zhuǎn)向角指令值和轉(zhuǎn)向角速度，所以位置/速度控制自動(dòng)地補(bǔ)償起因于扭矩控制的過(guò)大的助力輔助。因此，能夠抑制像駕駛員失去對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的控制那樣的不好的狀況。

另外，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，能夠以平滑的動(dòng)作來(lái)進(jìn)行尊重駕駛員的意思的自動(dòng)轉(zhuǎn)向駕駛(位置/速度控制)與基于扭矩控制的通常轉(zhuǎn)向之間的切換，在自動(dòng)駕駛中，當(dāng)駕駛員感到危險(xiǎn)并且強(qiáng)烈地操縱了轉(zhuǎn)向盤(pán)的時(shí)候，能夠迅速地中斷自動(dòng)駕駛并且切換到通常的扭矩控制。通過(guò)設(shè)置外部干擾觀測(cè)器，可以更進(jìn)一步提高效果。

附圖說(shuō)明

圖1是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(柱軸助力式)的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是表示具有駐車輔助模式(自動(dòng)轉(zhuǎn)向)功能的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4是表示現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的動(dòng)作系統(tǒng)的特性圖。

圖5是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(單小齒輪助力式)的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(雙小齒輪助力式)的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖7是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(雙小齒輪助力式(變形示例))的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖8是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(齒條同軸助力式)的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖9是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(齒條偏移助力式)的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖10是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖11是表示自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖12是表示判定圖(轉(zhuǎn)向角指令值、角速度、角加速度)的示例的特性圖。

圖13是表示傳感器的安裝示例與本發(fā)明所使用的實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間的關(guān)系的圖。

圖14是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例的流程圖。

圖15是表示自動(dòng)轉(zhuǎn)向判定單元的動(dòng)作示例的一部分的流程圖。

圖16是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例的時(shí)序圖。

圖17是表示指數(shù)增益的一個(gè)示例的特性圖。

圖18是表示指數(shù)增益的其他示例的特性圖。

圖19是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的效果(漸變處理)的特性圖。

圖20是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的效果(漸變處理)的特性圖。

圖21是表示外部干擾觀測(cè)器的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖22是表示在設(shè)置了外部干擾觀測(cè)器的情況下的效果示例的特性圖。

具體實(shí)施方式

在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中的現(xiàn)有的扭矩漸變控制中，在輪流地切換扭矩控制和位置/速度控制的時(shí)候，存在不能平滑地切換控制的問(wèn)題和產(chǎn)生并非想要的自轉(zhuǎn)向的問(wèn)題。因此，本發(fā)明通過(guò)根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩來(lái)逐漸改變扭矩控制的控制扭矩(輔助扭矩程度)和位置/速度控制的指令值(轉(zhuǎn)向角指令值、轉(zhuǎn)向角速度)，也就是說(shuō)，通過(guò)根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩對(duì)扭矩控制的控制扭矩(輔助扭矩程度)和位置/速度控制的指令值(轉(zhuǎn)向角指令值、轉(zhuǎn)向角速度)進(jìn)行漸變處理，從而實(shí)現(xiàn)了平滑地并且無(wú)自轉(zhuǎn)向地切換控制的處理。

本發(fā)明具備基于所規(guī)定的切換契機(jī)(例如，自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令)使電動(dòng)機(jī)的控制方式在控制電動(dòng)機(jī)輸出扭矩的扭矩控制方式與控制轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角的位置/速度控制方式之間切換的功能，并且根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩來(lái)改變漸變處理(漸變時(shí)間、增益)，從而實(shí)現(xiàn)了平滑并且無(wú)自轉(zhuǎn)向的漸變處理。

下面，參照附圖來(lái)詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

盡管除了圖1所示的柱軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置之外，本發(fā)明還可以應(yīng)用于在圖5中示出了其概要結(jié)構(gòu)的單小齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置、在圖6中示出了其概要結(jié)構(gòu)的雙小齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置、在圖7中示出了其概要結(jié)構(gòu)的雙小齒輪助力式(變形示例)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置、在圖8中示出了其概要結(jié)構(gòu)的齒條同軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置以及在圖9中示出了其概要結(jié)構(gòu)的齒條偏移助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，但下面對(duì)柱軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行說(shuō)明。

圖10示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例。如圖10所示，轉(zhuǎn)向扭矩ts被輸入到扭矩控制單元102中，并且還作為可變參數(shù)被輸入到自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120和特性運(yùn)算單元140中，來(lái)自扭矩控制單元102的轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令值tc被輸入到扭矩系統(tǒng)的扭矩漸變單元103中。還有，來(lái)自can等的轉(zhuǎn)向角指令值θtc被輸入到自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120中，在自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120中經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后得到的轉(zhuǎn)向角指令值θt與實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr一起被輸入到轉(zhuǎn)向角系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100中。并且，自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120輸出作為判定結(jié)果的自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令的on/off(啟動(dòng)/關(guān)閉)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令的on/off被輸入到扭矩漸變單元103、轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100、轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105和特性運(yùn)算單元140中。

實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr被輸入到轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100和位置/速度控制單元101中，轉(zhuǎn)向角速度ωr被輸入到轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105中。來(lái)自轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100的漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm以及來(lái)自轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105的漸變后轉(zhuǎn)向角速度ωm被輸入到位置/速度控制單元101中。還有，特性運(yùn)算單元140基于轉(zhuǎn)向扭矩ts運(yùn)算出的扭矩系統(tǒng)的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1被輸入到扭矩漸變單元103中，特性運(yùn)算單元140基于轉(zhuǎn)向扭矩ts運(yùn)算出的轉(zhuǎn)向角系統(tǒng)的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2被輸入到轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100中，特性運(yùn)算單元140基于轉(zhuǎn)向扭矩ts運(yùn)算出的轉(zhuǎn)向角速度系統(tǒng)的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3被輸入到轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105中。

扭矩漸變單元103中的扭矩漸變后的轉(zhuǎn)向輔助扭矩指令值tg被輸入到加法單元104中，來(lái)自位置/速度控制單元101的位置/速度控制扭矩指令值tp也被輸入到加法單元104中，在加法單元104得到的加法結(jié)果被作為電動(dòng)機(jī)扭矩指令值輸出。電動(dòng)機(jī)扭矩指令值被輸入到電流控制系統(tǒng)130中，經(jīng)由電流控制系統(tǒng)130對(duì)電動(dòng)機(jī)131進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

當(dāng)來(lái)自自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120的自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令變成了on的時(shí)候，或者，當(dāng)來(lái)自自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120的自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令變成了off的時(shí)候，特性運(yùn)算單元140分別運(yùn)算出用于進(jìn)行扭矩漸變的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1、用于進(jìn)行轉(zhuǎn)向角指令值漸變的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2和用于進(jìn)行轉(zhuǎn)向角速度漸變的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3，針對(duì)各個(gè)要素進(jìn)行與轉(zhuǎn)向扭矩ts相對(duì)應(yīng)的漸變(時(shí)間、增益)。

還有，自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120為如圖11所示那樣的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向角指令值θtc被輸入到運(yùn)算單元121中，運(yùn)算單元121基于轉(zhuǎn)向角指令值θtc運(yùn)算出角速度ωtc和角加速度αtc。角速度ωtc和角加速度αtc被輸入到使用判定圖來(lái)進(jìn)行判定的圖判定單元122中，轉(zhuǎn)向角指令值θtc和車速vs也被輸入到圖判定單元122中。圖判定單元122具備具有圖12(a)所示那樣的特性a1或b1的轉(zhuǎn)向角指令值θtc用的判定圖#1、具有圖12(b)所示那樣的特性a2或b2的角速度ωtc用的判定圖#2和具有圖12(c)所示那樣的特性a3或b3的角加速度αtc用的判定圖#3。

關(guān)于轉(zhuǎn)向角指令值θtc的判定圖#1的特性為這樣的特性，即，當(dāng)車速vs小于低速的車速vs1的時(shí)候，轉(zhuǎn)向角指令值θtc為一定值θtc0，當(dāng)車速vs等于或大于車速vs1的時(shí)候，轉(zhuǎn)向角指令值θtc像特性a1或特性b1那樣減少。關(guān)于角速度ωtc的判定圖#2的特性為這樣的特性，即，當(dāng)車速vs小于低速的車速vs2的時(shí)候，角速度ωtc為一定值ωc0，當(dāng)車速vs等于或大于車速vs2的時(shí)候，角速度ωtc像特性a2或特性b2那樣減少。還有，關(guān)于角加速度αtc的判定圖#3的特性為這樣的特性，即，當(dāng)車速vs小于低速的車速vs3的時(shí)候，角加速度αtc為一定值αc0，當(dāng)車速vs等于或大于車速vs3的時(shí)候，角加速度αtc像特性a3或特性b3那樣減少。判定圖#1～#3的特性均可以被調(diào)節(jié)，它們也可以為線性地減少的特性。

圖判定單元122判定轉(zhuǎn)向角指令值θtc是否超過(guò)判定圖#1的特性值范圍，判定角速度ωtc是否超過(guò)判定圖#2的特性值范圍，并且還判定角加速度αtc是否超過(guò)判定圖#3的特性值范圍。判定結(jié)果md被輸入到診斷單元123中，診斷單元123根據(jù)基于時(shí)間、次數(shù)的診斷的結(jié)果來(lái)輸出自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令的on/off，并且，自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令的on/off被輸入到輸出單元124中。輸出單元124只有在自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令被啟動(dòng)(on)的時(shí)候輸出轉(zhuǎn)向角指令值θt。

盡管轉(zhuǎn)向角指令值θt與實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr一起被輸入到轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100中，但在本發(fā)明中如下所述那樣計(jì)算出實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr。

關(guān)于具備扭力桿23的機(jī)構(gòu)，例如圖13所示那樣的傳感器被安裝在柱軸2(2a(輸入一側(cè))、2b(輸出一側(cè)))上，檢測(cè)出操舵轉(zhuǎn)向角。也就是說(shuō)，作為角度傳感器的霍爾ic傳感器21和扭矩傳感器輸入一側(cè)轉(zhuǎn)子的20°轉(zhuǎn)子傳感器22被安裝在柱軸2的轉(zhuǎn)向盤(pán)1一側(cè)的輸入軸2a上?；魻杋c傳感器21輸出296°周期的as_is角度θh。沒(méi)有被安裝在扭力桿23上而是被安裝在轉(zhuǎn)向盤(pán)1一側(cè)的20°轉(zhuǎn)子傳感器22輸出20°周期的柱軸輸入一側(cè)角度θs，柱軸輸入一側(cè)角度θs被輸入到轉(zhuǎn)向角運(yùn)算單元132中。還有，扭矩傳感器輸出一側(cè)轉(zhuǎn)子的40°轉(zhuǎn)子傳感器24被安裝在柱軸2的輸出軸2b上，40°轉(zhuǎn)子傳感器24輸出柱軸輸出一側(cè)角度θo，柱軸輸出一側(cè)角度θo被輸入到轉(zhuǎn)向角運(yùn)算單元132中。柱軸輸入一側(cè)角度θs和輸出柱軸輸出一側(cè)角度θo均在轉(zhuǎn)向角運(yùn)算單元132中被運(yùn)算成絕對(duì)角度，轉(zhuǎn)向角運(yùn)算單元132輸出絕對(duì)角度的柱軸輸入一側(cè)的轉(zhuǎn)向角θr以及柱軸輸出一側(cè)的轉(zhuǎn)向角θr1。

盡管在本發(fā)明中將柱軸輸入一側(cè)的轉(zhuǎn)向角θr作為實(shí)際轉(zhuǎn)向角來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但也可以將柱軸輸出一側(cè)的轉(zhuǎn)向角θr1作為實(shí)際轉(zhuǎn)向角來(lái)使用。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D14以及圖15的流程圖和圖16的時(shí)序圖對(duì)其動(dòng)作示例進(jìn)行說(shuō)明。

在自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令沒(méi)有被啟動(dòng)的情況下(步驟s1)，實(shí)施輔助扭矩程度為100％的通常轉(zhuǎn)向，也就是說(shuō)，實(shí)施扭矩控制(步驟s17)。然后，通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120在時(shí)刻t2自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令被啟動(dòng)的話(步驟s1)，則從該時(shí)刻t2起，開(kāi)始進(jìn)行eps的第1漸變處理(步驟s2)。此時(shí)，特性運(yùn)算單元140基于轉(zhuǎn)向扭矩ts運(yùn)算出漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1～f3，漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1被輸入到扭矩漸變單元103中，漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2被輸入到轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100中，漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3被輸入到轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105中(步驟s3)?；跐u變?cè)鲆嫘盘?hào)f1～f3分別設(shè)定漸變處理時(shí)間以及漸變?cè)鲆嫣匦浴Ｌ匦赃\(yùn)算單元140按照下述式1計(jì)算出漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1，按照下述式2計(jì)算出漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2，按照下述式3計(jì)算出漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3。

式1

f1＝a1×fg(z^-1)+fr1

其中，fr1為用來(lái)決定在控制周期中變化的漸變的比率的漸變比率，a1為用來(lái)決定指數(shù)的斜率的指數(shù)增益，fg(z^-1)為漸變?cè)鲆娴倪^(guò)去值。

式2

f2＝a2×fg(z^-1)+fr2

其中，fr2為用來(lái)決定在控制周期中變化的漸變的比率的漸變比率，a2為用來(lái)決定指數(shù)的斜率的指數(shù)增益，fg(z^-1)為漸變?cè)鲆娴倪^(guò)去值。

式3

f3＝a3×fg(z^-1)+fr3

其中，fr3為用來(lái)決定在控制周期中變化的漸變的比率的漸變比率，a3為用來(lái)決定指數(shù)的斜率的指數(shù)增益，fg(z^-1)為漸變?cè)鲆娴倪^(guò)去值。

在式1～式3中，在將指數(shù)增益a1～a3均設(shè)定為“1.0”的時(shí)候，漸變特性成為直線。還有，通過(guò)根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩ts來(lái)改變指數(shù)增益a1、a2、a3，以便控制漸變處理的時(shí)間、增益。在時(shí)刻t2～t4的漸變處理中，指數(shù)增益a1與扭矩漸變相關(guān)聯(lián)，例如，如圖17所示，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩ts小于規(guī)定值t11的時(shí)候，指數(shù)增益a1為一定值a12，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩ts等于或大于規(guī)定值t11并且等于或小于規(guī)定值t12(＞t11)的時(shí)候，指數(shù)增益a1逐漸減少到值a11(＜a12)，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩ts大于規(guī)定值t12的時(shí)候，指數(shù)增益a1成為一定值a11。還有，指數(shù)增益a2與轉(zhuǎn)向角指令值漸變相關(guān)聯(lián)，例如，如圖18所示，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩ts小于規(guī)定值t21的時(shí)候，指數(shù)增益a2為一定值a21，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩ts等于或大于規(guī)定值t21并且等于或小于規(guī)定值t22(＞t21)的時(shí)候，指數(shù)增益a2逐漸增加到值a22(＞a21)，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩ts大于規(guī)定值t22的時(shí)候，指數(shù)增益a2成為一定值a22。

還有，盡管上述式3適用于轉(zhuǎn)向角速度，但在圖16的示例中，在從時(shí)刻t2到時(shí)刻t3的期間直線性地逐漸變化(a3＝0)，在時(shí)刻t3之后到時(shí)刻t4的期間為一定值。

此外，圖17和圖18中的轉(zhuǎn)向扭矩t11以及t21、轉(zhuǎn)向扭矩t12以及t22也可以為相同的值，還有，減少特性以及增加特性也可以為非線性或函數(shù)。另外，也可以根據(jù)手感能夠自由地進(jìn)行調(diào)節(jié)。

轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100按照漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2使位置/速度控制的漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm從實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr逐漸變化到轉(zhuǎn)向角指令值θt(步驟s4)。還有，扭矩漸變單元103按照漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1使扭矩程度從100％逐漸變化到0％(步驟s5)。轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105按照漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3使?jié)u變后轉(zhuǎn)向角速度ωm到時(shí)刻t3為止從0％逐漸變化到100％(步驟s6)。之后，重復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作直到第1漸變處理結(jié)束(時(shí)刻t4)為止(步驟s7)。

此外，漸變區(qū)間(漸變時(shí)間)內(nèi)的位置/速度控制的指令值漸變、扭矩控制的程度漸變和轉(zhuǎn)向角速度的漸變的順序是任意的。還有，圖16的時(shí)序圖沒(méi)有示出漸變處理時(shí)間(時(shí)刻t2～t4)隨著轉(zhuǎn)向扭矩ts發(fā)生變化。

在這樣的第1漸變處理結(jié)束的時(shí)刻t4之后，從扭矩控制切換到自動(dòng)轉(zhuǎn)向(位置/速度控制)，繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向(步驟s8)。

然后，通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令被關(guān)閉(off)的話(時(shí)刻t5)，或者，駕駛員在自動(dòng)轉(zhuǎn)向中操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向扭矩ts超過(guò)某個(gè)閾值，自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令被關(guān)閉的話(時(shí)刻t5)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向結(jié)束(步驟s10)，開(kāi)始進(jìn)行第2漸變處理(步驟s11)。

在這種情況下，特性運(yùn)算單元140也按照上述式1～式3運(yùn)算出基于轉(zhuǎn)向扭矩ts的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1～f3，漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2被輸入到轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100中，漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1被輸入到扭矩漸變單元103中，漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f3被輸入到轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105中(步驟s12)。

因此，轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100使位置/速度控制的漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm從轉(zhuǎn)向角指令值θt逐漸變化到實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr(步驟s13)，扭矩漸變單元103使扭矩程度從0％逐漸變化到100％(步驟s14)，轉(zhuǎn)向角速度漸變單元105使?jié)u變后轉(zhuǎn)向角速度ωm從100％逐漸變化到0％(步驟s15)。繼續(xù)進(jìn)行該第2漸變處理直到時(shí)刻t63為止(步驟s16)。在漸變處理結(jié)束的時(shí)刻t63之后，從自動(dòng)轉(zhuǎn)向切換到通常轉(zhuǎn)向的扭矩控制(步驟s17)。

在這種情況下的第2漸變處理中，也根據(jù)上述式1～式3來(lái)分別運(yùn)算出漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1～f3。也就是說(shuō)，在這一次的第2漸變處理中，進(jìn)行下述式4～式6的運(yùn)算。

式4

f1＝a2×fg(z^-1)+fr2

式5

f2＝a1×fg(z^-1)+fr1

式6

f3＝a3×fg(z^-1)+fr3

在這種情況下的漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f1以及f3的指數(shù)增益a2以及a3分別成為圖18所示的特性，漸變?cè)鲆嫘盘?hào)f2的指數(shù)增益a1成為圖17所示的特性。

此外，盡管在圖16中，將位置/速度控制的轉(zhuǎn)向角指令值漸變特性設(shè)定為指數(shù)曲線，將扭矩控制的扭矩漸變?cè)O(shè)定為直線(線性)，但也可以為非線性特性或函數(shù)特性，并且，還可以根據(jù)手感對(duì)它們自由地進(jìn)行調(diào)節(jié)。關(guān)于轉(zhuǎn)向角速度的漸變也是相同的。還有，圖16的從時(shí)刻t3到時(shí)刻t4的期間為自動(dòng)轉(zhuǎn)向區(qū)間，示出了偏差為0。

自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120的動(dòng)作示例如圖15的流程圖所示那樣，自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120內(nèi)的運(yùn)算單元121輸入來(lái)自can等的轉(zhuǎn)向角指令值θtc(步驟s20)，基于轉(zhuǎn)向角指令值θtc運(yùn)算出角速度ωtc和角加速度αtc(步驟s21)。角速度ωtc和角加速度αtc被輸入到圖判定單元122中，車速vs也被輸入到圖判定單元122中(步驟s22)，圖判定單元122首先判定與車速vs相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角指令值θtc是否在圖12(a)所示的判定圖#1的特性值范圍內(nèi)，也就是說(shuō)，首先判定與車速vs相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角指令值θtc是否位于圖12(a)的特性線的下側(cè)(步驟s23)，與車速vs相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角指令值θtc在判定圖#1的特性值范圍內(nèi)的話，則接下來(lái)判定與車速vs相對(duì)應(yīng)的角速度ωtc是否在圖12(b)所示的判定圖#2的特性值范圍內(nèi)，也就是說(shuō)，接下來(lái)判定與車速vs相對(duì)應(yīng)的角速度ωtc是否位于圖12(b)的特性線的下側(cè)(步驟s24)。然后，與車速vs相對(duì)應(yīng)的角速度ωtc在判定圖#2的特性值范圍內(nèi)的話，則接下來(lái)判定與車速vs相對(duì)應(yīng)的角加速度αtc是否在圖12(c)所示的判定圖#3的特性值范圍內(nèi)，也就是說(shuō)，接下來(lái)判定與車速vs相對(duì)應(yīng)的角加速度αtc是否位于圖12(c)的特性線的下側(cè)(步驟s25)。所有的判定對(duì)象都在特性范圍內(nèi)的話，則自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元120啟動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令(步驟s31)，將轉(zhuǎn)向角指令值θtc作為轉(zhuǎn)向角指令值θt輸出到轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元100(步驟s32)。

還有，在上述步驟s23中與車速vs相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角指令值θtc沒(méi)有在圖12(a)所示的判定圖#1的特性值范圍內(nèi)的時(shí)候，在上述步驟s24中與車速vs相對(duì)應(yīng)的角速度ωtc沒(méi)有在圖12(b)所示的判定圖#2的特性值范圍內(nèi)的時(shí)候，在上述步驟s25中與車速vs相對(duì)應(yīng)的角加速度αtc沒(méi)有在圖12(c)所示的判定圖#3的特性值范圍內(nèi)的時(shí)候，診斷單元123將變成該范圍外的次數(shù)與所規(guī)定的次數(shù)閾值進(jìn)行比較，或者，將變成該范圍外的時(shí)間與所規(guī)定的時(shí)間閾值進(jìn)行比較(步驟s30)。并且，在等于或小于閾值的情況下，轉(zhuǎn)移到上述步驟s31，啟動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令。還有，在次數(shù)或時(shí)間超過(guò)閾值的情況下，關(guān)閉自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令(步驟s33)，切斷轉(zhuǎn)向角指令值θt以便使其不輸出(步驟s34)。

此外，可以適當(dāng)?shù)刈兏鲜霾襟Es23～步驟s25的順序。

如圖19所示那樣，當(dāng)自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令被啟動(dòng)的時(shí)候(時(shí)刻t10)，開(kāi)始進(jìn)行漸變處理。漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm從實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr逐漸變化到轉(zhuǎn)向角指令值θt。因?yàn)閷?duì)實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr進(jìn)行位置/速度控制以便使其追隨漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm，所以能夠使位置/速度控制的扭矩指令值平滑地發(fā)生變化，從而可以獲得對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)是很平穩(wěn)的手感。此外，圖19(b)示出了位置的偏差出現(xiàn)在扭矩。

另一方面，如圖20所示那樣，在進(jìn)行從自動(dòng)轉(zhuǎn)向切換到扭矩控制的漸變處理的時(shí)候(時(shí)刻t20)，即使在時(shí)刻t21之后產(chǎn)生了過(guò)大的轉(zhuǎn)向扭矩變動(dòng)，因?yàn)槭節(jié)u變后轉(zhuǎn)向角指令值θm從轉(zhuǎn)向角指令值θt逐漸變化到實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr，所以位置/速度控制自動(dòng)地補(bǔ)償過(guò)大的轉(zhuǎn)向扭矩變動(dòng)。因此，也變得不會(huì)發(fā)生像駕駛員失去對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的控制那樣的狀況。也就是說(shuō)，在本發(fā)明中，如圖20(a)所示那樣，因?yàn)閷?duì)實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr進(jìn)行位置/速度控制以便使其追隨漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm，所以峰值的發(fā)生會(huì)延遲，根據(jù)漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm與實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr之間的差分來(lái)生成位置/速度控制扭矩指令值tp，從而平滑地收斂。然而，在現(xiàn)有技術(shù)的控制中，如圖20(a)的虛線所示那樣，因?yàn)閺呐ぞ氐姆逯灯痖_(kāi)始進(jìn)行漸變，所以沒(méi)有平滑地收斂。還有，對(duì)扭矩(加速度)進(jìn)行兩次積分后得到的位置θr成為像圖20(a)所示的虛線那樣的軌跡，轉(zhuǎn)向盤(pán)會(huì)更大地動(dòng)作起來(lái)。

此外，盡管在上述實(shí)施方式中，從扭矩控制到位置/速度控制的漸變處理以及從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理的雙方均基于轉(zhuǎn)向扭矩運(yùn)算出漸變?cè)鲆嫣匦?，改變漸變處理(漸變時(shí)間、增益)，但也可以至少在從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理中執(zhí)行的話就可以了。

還有，在本發(fā)明中，如圖21所示那樣，在位置/速度控制單元101內(nèi)設(shè)有外部干擾觀測(cè)器150，外部干擾觀測(cè)器150對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的慣性和摩擦進(jìn)行補(bǔ)償，以便使得駕駛員的轉(zhuǎn)向盤(pán)手動(dòng)輸入不受妨礙。還有，外部干擾觀測(cè)器150基于電動(dòng)機(jī)的電流來(lái)估計(jì)出駕駛員的扭矩輸入，還作為高速檢測(cè)出手動(dòng)輸入的扭矩傳感器發(fā)揮功能。

圖10的位置/速度控制單元101由圖21所示的位置/速度反饋控制單元170和外部干擾觀測(cè)器150構(gòu)成。也就是說(shuō)，位置/速度控制單元101的輸入為漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm，位置/速度控制單元101的輸出為位置/速度控制扭矩指令值tp，狀態(tài)反饋?zhàn)兞砍蔀檗D(zhuǎn)向角θr和轉(zhuǎn)向角速度ωr。位置/速度反饋控制單元170由用于求出漸變后轉(zhuǎn)向角指令值θm與轉(zhuǎn)向角θr之間的轉(zhuǎn)向角偏差的減法單元171、用于對(duì)轉(zhuǎn)向角偏差進(jìn)行位置控制的位置控制器172、用于求出來(lái)自位置控制器172的角速度與轉(zhuǎn)向角速度ωr之間的速度偏差的減法單元173和用于對(duì)速度偏差進(jìn)行速度控制的速度控制器174構(gòu)成，速度控制器174的輸出被加法輸入到外部干擾觀測(cè)器150內(nèi)的減法單元154中。還有，外部干擾觀測(cè)器150由用傳遞函數(shù)“(j2·s+b2)/(τ·s+1)”表示的控制對(duì)象的轉(zhuǎn)向的反轉(zhuǎn)模型(inversionmodel)151、用于輸入位置/速度控制扭矩指令值tp并進(jìn)行頻帶限制的低通濾波器(lpf)152、用于求出外部干擾估計(jì)扭矩td＊的減法單元153和用于通過(guò)減法來(lái)輸出位置/速度控制扭矩指令值tp的減法單元154構(gòu)成。此外，低通濾波器152的傳遞函數(shù)為“1/(τ·s+1)”。

成為控制對(duì)象的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)160由用于將未知的外部干擾扭矩td與位置/速度控制扭矩指令值tp相加的加法單元161、用傳遞函數(shù)“1/(j1·s+b1)”表示的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)162和用于對(duì)來(lái)自轉(zhuǎn)向系統(tǒng)162的角速度ωr進(jìn)行積分(1/s)并輸出轉(zhuǎn)向角θr的積分單元163構(gòu)成。轉(zhuǎn)向角速度ωr被反饋到位置/速度反饋控制單元170，并且還被輸入到積分單元163中，轉(zhuǎn)向角θr被反饋到位置/速度反饋控制單元170。

傳遞函數(shù)的j1為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)162的慣性，b1為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)162的摩擦，j2為反轉(zhuǎn)模型151的慣性，b2為反轉(zhuǎn)模型151的摩擦，τ為所規(guī)定的時(shí)間常數(shù)，它們具有下述式7以及式8的關(guān)系。

式7

j1≧j2

式8

b1≧b2

外部干擾觀測(cè)器150基于轉(zhuǎn)向的反轉(zhuǎn)模型151的輸出與lpf152的輸出之間的差來(lái)估計(jì)出未知的外部干擾扭矩td，作為估計(jì)值求出外部干擾估計(jì)扭矩td＊。外部干擾估計(jì)扭矩td＊被減法輸入到減法單元154中，通過(guò)減法單元154從速度控制器174的輸出中減去外部干擾估計(jì)扭矩td＊，就可以進(jìn)行穩(wěn)健的位置/速度控制。然而，穩(wěn)健的位置/速度控制會(huì)產(chǎn)生即使實(shí)施了駕駛員的介入但轉(zhuǎn)向盤(pán)停不下來(lái)的矛盾。為了改善這種情況，通過(guò)作為轉(zhuǎn)向的反轉(zhuǎn)模型151輸入分別小于或等于實(shí)際的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)162所具有的慣性j1和摩擦b1的慣性j2和摩擦b2，以便能夠從表面上看起來(lái)駕駛員感覺(jué)到的轉(zhuǎn)向盤(pán)的慣性和摩擦變小。因此，能夠使駕駛員針對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向易于進(jìn)行轉(zhuǎn)向介入。

還有，通過(guò)監(jiān)控外部干擾觀測(cè)器150的外部干擾估計(jì)扭矩td＊，就可以檢測(cè)出駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩，以便替代扭矩傳感器。尤其在扭矩傳感器為數(shù)字信號(hào)的情況下，由于通信遲延等的影響，有時(shí)駕駛員的轉(zhuǎn)向介入的檢測(cè)會(huì)延遲。與扭矩傳感器相同，在外部干擾估計(jì)扭矩td＊持續(xù)了一定時(shí)間超過(guò)閾值的情況下，則判斷為進(jìn)行了轉(zhuǎn)向介入，這樣就可以進(jìn)行漸變處理。

圖22(a)以及圖22(b)示出了設(shè)置了外部干擾觀測(cè)器150的場(chǎng)合的有關(guān)從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理中的角度以及扭矩的特性。駕駛員朝與基于自動(dòng)駕駛的轉(zhuǎn)向角指令值θt的方向相反的方向轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向盤(pán)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向被關(guān)閉(開(kāi)始進(jìn)行漸變處理)的話，則松手。圖22示出了慣性和摩擦為j1＞j2并且b1＞b2的場(chǎng)合和慣性和摩擦為j1＝j(luò)2并且b1＝b2的場(chǎng)合的此時(shí)的外部干擾觀測(cè)器150的特性。圖22(a)示出了設(shè)置了外部干擾觀測(cè)器150的場(chǎng)合的實(shí)際轉(zhuǎn)向角θr的變化示例，圖22(b)示出了設(shè)置了外部干擾觀測(cè)器150的場(chǎng)合的轉(zhuǎn)向扭矩ts以及位置/速度控制扭矩指令值tp的變化示例。

通過(guò)設(shè)置外部干擾觀測(cè)器150，能夠獲得更加平滑的轉(zhuǎn)向感，并且，可以進(jìn)行高速的控制切換。還有，通過(guò)減小慣性和摩擦，就可以容易地進(jìn)行轉(zhuǎn)向介入。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1-轉(zhuǎn)向盤(pán)(方向盤(pán))；2-柱軸(轉(zhuǎn)向軸或方向盤(pán)軸)；10-扭矩傳感器；12-車速傳感器；20、131-電動(dòng)機(jī)；30-控制單元(ecu)；40-can；41-非can；50-自動(dòng)轉(zhuǎn)向指令裝置；51、101-位置/速度控制單元；52、120-自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定單元；53-扭矩控制單元；54-扭矩指令值漸變切換單元；100-轉(zhuǎn)向角指令值漸變單元；102-扭矩控制單元；103-扭矩漸變單元；105-轉(zhuǎn)向角速度漸變單元；130-電流控制系統(tǒng)；140-特性運(yùn)算單元；150-外部干擾觀測(cè)器。