電動助力轉向裝置的制作方法

文檔序號：12507280閱讀：683來源：國知局

本發(fā)明涉及一種電動助力轉向裝置，其基于使用輸入轉向扭矩的輔助圖運算出的電流指令值來驅動電動機，以便對車輛的轉向系統(tǒng)施加輔助力。本發(fā)明特別是涉及一種電動助力轉向裝置，其通過在輔助圖的前一級和后一級插入具有彼此相反的特性的相位補償單元，或，通過在輔助圖的前一級插入帶通濾波器(BPF)，在輔助圖的后一級插入陷波濾波器(帶阻濾波器)，并且，使BPF和陷波濾波器具有彼此相反的傳遞特性，或，通過在輔助圖的前一級插入超前型補償單元，在輔助圖的后一級插入滯后型補償單元，并且，使超前型補償單元和滯后型補償單元具有彼此相反的傳遞特性，以便抑制因轉向盤的慣性和扭力桿的彈簧性而發(fā)生的轉向盤(操作部件)的振動，并且，抑制使駕駛員感到不舒服的振動并提高了轉向感。

背景技術：

利用電動機的旋轉力對車輛的轉向系統(tǒng)施加輔助力的電動助力轉向裝置(EPS)，將電動機的驅動力經由減速裝置由諸如齒輪或傳送帶之類的傳送機構，向轉向軸或齒條軸施加輔助力。為了正確地產生輔助力的扭矩，像這樣的現(xiàn)有的電動助力轉向裝置進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調整電動機外加電壓，以便使電流指令值與電動機電流檢測值之間的差變小，電動機外加電壓的調整通常通過調整PWM(脈沖寬度調制)控制的占空比(duty)來進行。

如圖1所示，對電動助力轉向裝置的一般結構進行說明。轉向盤(方向盤)1的柱軸(轉向軸或方向盤軸)2經過減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機構5、轉向橫拉桿6a和6b，再通過輪轂單元7a和7b，與轉向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設有用于檢測出轉向盤1的轉向扭矩的扭矩傳感器10，對轉向盤1的轉向力進行輔助的電動機20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對用于控制電動助力轉向裝置的控制單元(ECU)30進行供電，同時，經過點火開關11，點火信號被輸入到控制單元30中?？刂茊卧?0基于由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Th和由車速傳感器12檢測出的車速Vel并使用輔助圖(アシストマップ)來進行作為輔助指令的電流指令值的運算，由通過對運算出的電流指令值實施補償?shù)榷玫降碾妷嚎刂浦礦ref來控制供應給電動機20的電流。此外，轉向角傳感器14不是必須的，也可以不設置轉向角傳感器14。還有，也可以從與電動機20連接的諸如分解器之類的旋轉傳感器處獲得轉向角。

另外，收發(fā)車輛的各種信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域網絡)40被連接到控制單元30，車速Vel也能夠從CAN40處獲得。此外，收發(fā)CAN40以外的通信、模擬/數(shù)字信號、電波等的非CAN41也可以被連接到控制單元30。

在這樣的電動助力轉向裝置中，控制單元30主要由CPU(也包含MPU、MCU等)構成，該CPU內部由程序執(zhí)行的一般功能如圖2所示。

參照圖2對控制單元30的功能和動作進行說明。如圖2所示，來自扭矩傳感器10的轉向扭矩Th和來自車速傳感器12的車速Vel被輸入到電流指令值運算單元31中。電流指令值運算單元31基于轉向扭矩Th和車速Vel并利用具有如圖3所示那樣的特性(相對于轉向扭矩Th的絕對值的梯度增加的特性)的輔助圖來運算出電流指令值Iref1。運算出的電流指令值Iref1在加法單元32A與來自用于改善特性的補償單元34的補償信號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中以便對其和電動機電流檢測值Im進行減法運算。

PI控制單元35對作為在減法單元32B得到的減法結果的偏差I(＝Irefm－Im)進行PI控制；經過PI控制后得到的電壓控制值Vref被輸入到PWM控制單元36中，以便運算出占空比；通過PWM信號經過逆變器37來對電動機20進行PWM驅動。電動機電流檢測器38檢測出電動機20的電動機電流值Im，檢測出的電動機電流值Im被反饋輸入到減法單元32B。還有，諸如分解器之類的旋轉傳感器21被連接到電動機20，旋轉傳感器21輸出轉向角θ。

另外，補償單元34先在加法單元344將檢測出或估計出的自對準扭矩(SAT)與慣性補償值342相加，然后在加法單元345將在加法單元344得到的加法結果與收斂性控制值341相加，最后將在加法單元345得到的加法結果作為補償信號CM輸入到加法單元32A以便進行電流指令值的特性改善。

就這樣，在電動助力轉向裝置中，一般通過電流控制單元內的PI控制來生成用于控制電動機的控制信號，針對每個種類的車輛，將PI控制增益(比例增益以及積分增益)調整到適當?shù)闹怠?/p>

當增大PI控制的增益的時候，則會發(fā)生起因于噪音等的異常音和振動。例如，在電動機為有刷電動機的情況下，當進行對轉向盤施加轉向扭矩并保持轉向盤在一定的轉向角的保持轉向盤不動的操作的時候，則因為整流子與電刷之間的阻抗發(fā)生變化，所以電動機電流會變得不連續(xù)，從而會導致發(fā)生電流變動，這樣就會發(fā)生轉向盤的振動，還會發(fā)生異常音。因此，盡管需要限制PI控制增益以便不發(fā)生振動和異常音，但如果就這樣限制PI控制增益的話，則電流控制的頻率特性會下降，所以存在很難提高輔助的響應性的問題。

此外，即使在使PI控制增益變得足夠低的情況下，仍然不能完全回避在轉向系統(tǒng)的共振頻率附近的振動，而且還并不一定能夠獲得良好的轉向感。

日本特開2006-188183號公報(專利文獻1)公開了一種作為解決這樣的問題的電動助力轉向裝置。專利文獻1所公開的電動助力轉向裝置具備用于檢測出轉向盤的振動的振動檢測單元，持續(xù)時間計時單元對振動檢測單元正在檢測振動的持續(xù)時間進行計時，增益設定單元根據(jù)持續(xù)時間計時單元的計時結果對PI控制單元的增益進行可變設定。振動檢測單元基于電動機角速度和轉向扭矩來檢測是否在轉向盤上發(fā)生了振動。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-188183號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術問題

然而，在專利文獻1所公開的電動助力轉向裝置中，為了抑制振動而改變電流控制單元內的PI控制增益，因此，存在起因于PI控制的變化的如上所述那樣的不合適的地方，也就是說，存在會給其他的控制和轉向感帶來影響的可能性。

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助力轉向裝置，其不改變電流控制單元內的PI控制增益，而是基于輔助圖的特性補償來抑制諸如轉向盤之類的操作部件的振動并且提高駕駛員的轉向感。

解決技術問題的手段

本發(fā)明涉及一種電動助力轉向裝置，其通過使用輸入轉向扭矩的輔助圖來運算出電流指令值，并且基于所述電流指令值來驅動電動機，以便對轉向系統(tǒng)進行輔助控制，本發(fā)明的上述目的可以通過下述這樣實現(xiàn)，即：在所述輔助圖的前一級配置第一補償單元，并且，在所述輔助圖的后一級配置第二補償單元，基于相對于被輸入到所述第一補償單元的所述轉向扭矩的絕對值的梯度增加的特性運算出所述電流指令值并將其從所述第二補償單元輸出，以便抑制操作部件的振動。

還有，本發(fā)明的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現(xiàn)，即：所述第一補償單元為第一相位補償單元，所述第二補償單元為第二相位補償單元，所述第一相位補償單元和所述第二相位補償單元為彼此相反的特性；或，所述第一相位補償單元為相位超前補償，所述第二相位補償單元為相位滯后補償；或，所述第一相位補償單元的零點的設定頻率被設定為低于轉向盤頻率并且等于或高于3Hz；或，所述第一相位補償單元的極點的設定頻率被設定為高于轉向盤頻率；或，所述第二相位補償單元的極點和零點的設定頻率分別在相對于所述第一相位補償單元的極點和零點的設定頻率的±10％的范圍內；或，所述第一補償單元為帶通濾波器，所述第二補償單元為陷波濾波器，所述帶通濾波器和所述陷波濾波器為彼此相反的傳遞特性；或，所述帶通濾波器和所述陷波濾波器的階數(shù)均為二階或二階以上；或，在所述帶通濾波器中設定的高峰頻率被設定在轉向盤頻率的附近；或，在所述陷波濾波器中設定的高峰頻率在相對于在所述帶通濾波器中設定的高峰頻率的±10％的范圍內；或，所述第一補償單元為超前型補償單元，所述第二補償單元為滯后型補償單元，所述超前型補償單元和所述滯后型補償單元為彼此相反的傳遞特性；或，所述超前型補償單元為一階超前補償，所述滯后型補償單元為一階滯后補償；或，所述超前型補償單元為二階或二階以上的超前補償，所述滯后型補償單元為二階或二階以上的滯后補償；或，在所述超前型補償單元中設定的截止頻率被設定為低于轉向盤頻率并且等于或高于轉向范圍的3Hz；或，在所述滯后型補償單元中設定的截止頻率在相對于在所述超前型補償單元中設定的截止頻率的±10％的范圍內；或，所述輔助圖為車速感應型。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的電動助力轉向裝置，因為在使用輔助圖來進行電流指令值的運算的時候，在進行基于輔助圖的運算之前，進行相位超前補償，在運算之后，進行具有相反的特性的相位滯后的相位補償，或，在進行基于輔助圖的運算之前，通過BPF來增大濾波器通過信號成分的振幅，在運算之后，使用具有相反的傳遞特性的陷波濾波器來進行特性補償，或，在進行基于輔助圖的運算之前，進行超前型補償，在運算之后，進行具有相反的傳遞特性的滯后型補償，所以不需要改變電流控制單元內的PI控制增益就能夠抑制在諸如轉向盤之類的操作部件上發(fā)生的振動，并且還能夠提高駕駛員的轉向感。

還有，根據(jù)本發(fā)明的電動助力轉向裝置，能夠減少因諸如制動顫振(ブレーキジャダー)、擺振(シミー)之類的車輛底盤(車両の足回り)的共振的影響而發(fā)生的轉向盤振動、由當行駛在難走的路(悪路)上的時侯力從路面被傳遞到轉向系統(tǒng)所造成的轉向盤振動和起因于其他的因素的轉向盤振動。

附圖說明

圖1是表示電動助力轉向裝置的概要的結構圖。

圖2是表示電動助力轉向裝置的控制系統(tǒng)的結構示例的結構框圖。

圖3是表示用于運算出電流指令值的輔助圖的一個示例的特性圖。

圖4是表示本發(fā)明的結構示例的結構框圖。

圖5是表示本發(fā)明的具有補償功能的電流指令值運算單元的結構示例(第一實施方式)的結構框圖。

圖6是表示SAT補償值運算單元的結構示例的結構框圖。

圖7是表示本發(fā)明的動作示例(第一實施方式)的流程圖。

圖8是表示相位補償單元(相位超前)的特性的一個示例的特性圖。

圖9是表示相位補償單元(相位滯后)的特性的一個示例的特性圖。

圖10是表示相位補償單元(相位超前、相位滯后)的特性示例的波德圖。

圖11是表示轉向扭矩的時間響應性的示例(有補償、沒有補償)的特性圖。

圖12是表示本發(fā)明的具有補償功能的電流指令值運算單元(第二實施方式)的結構示例的結構框圖。

圖13是表示本發(fā)明的動作示例(第二實施方式)的流程圖。

圖14是表示BPF的特性的一個示例的特性圖。

圖15是表示陷波濾波器的特性的一個示例的特性圖。

圖16是表示BPF以及陷波濾波器的特性示例的波德圖。

圖17是表示轉向扭矩的時間響應性的示例(有補償、沒有補償)的特性圖。

圖18是表示本發(fā)明的具有補償功能的電流指令值運算單元的結構示例(第三實施方式)的結構框圖。

圖19是表示本發(fā)明的動作示例(第三實施方式)的流程圖。

圖20是表示超前型補償單元的特性的一個示例的特性圖。

圖21是表示滯后型補償單元的特性的一個示例的特性圖。

圖22是表示補償單元(超前型、滯后型)的特性示例的波德圖。

圖23是表示轉向扭矩的時間響應性的示例(有補償、沒有補償)的特性圖。

具體實施方式

本發(fā)明不改變電流控制單元內的PI控制增益，而是通過在用于運算出電流指令值的輔助圖的前一級使用相位超前補償，在輔助圖的后一級使用相位滯后補償，或，通過在用于運算出電流指令值的輔助圖的前一級配置帶通濾波器(BPF)，在輔助圖的后一級配置具有相反的傳遞特性的陷波濾波器(帶阻濾波器)，進行特性補償，或，通過在用于運算出電流指令值的輔助圖的前一級使用超前型補償，在輔助圖的后一級使用具有相反的傳遞特性的滯后型補償，以便抑制諸如轉向盤之類的操作部件的振動，從而不會影響到轉向時(等于或小于3Hz左右)的轉向感，并且在抑制在轉向盤頻率10Hz的方向上起作用，還能夠把對其他的控制和轉向感的影響限制在最低限度。

在本發(fā)明中，通過在輔助圖的前一級和后一級分別插入具有彼此相反的特性的相位補償單元以便能夠抑制振動，或，通過在輔助圖的前一級和后一級分別插入具有彼此相反的傳遞特性的BPF和陷波濾波器以便能夠抑制振動，或，在輔助圖的前一級配置一階型、二階型或更高階型的超前型補償單元，并且，在輔助圖的后一級配置具有相反的傳遞特性的一階型、二階型或更高階型的滯后型補償單元，以便能夠抑制轉向盤振動，在上述任一種情況下，都可以提高駕駛員的轉向感。

下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。

圖4示出了本發(fā)明的結構示例。如圖4所示，控制單元100具備用虛線表示的扭矩系統(tǒng)控制單元110和用一點虛線表示的電動機系統(tǒng)控制單元120，其中，扭矩系統(tǒng)控制單元110使用轉向扭矩Th、車速Vel、轉向角速度(電動機角速度)ω以及轉向角加速度(電動機角加速度)α來進行控制；電動機系統(tǒng)控制單元120進行與通過由逆變器等構成的電動機驅動單元23來進行的電動機20的驅動相關的控制。

扭矩系統(tǒng)控制單元110由具有補償功能的電流指令值運算單元160、微分控制單元112、橫擺率收斂性控制單元113、魯棒穩(wěn)定化補償單元114和自對準扭矩(SAT)補償值運算單元150來構成，還具備加法單元116A、116B和116C。另外，電動機系統(tǒng)控制單元120由補償單元121、外部干擾估計單元122、電動機角速度運算單元123、電動機角加速度運算單元124和電動機特性補償單元125來構成，還具備加法單元126A以及126B。

轉向扭矩Th被輸入到具有補償功能的電流指令值運算單元160、微分控制單元112、橫擺率收斂性控制單元113和SAT補償值運算單元150中，車速Vel被輸入到具有補償功能的電流指令值運算單元160中，橫擺率收斂性控制單元113將車速Vel作為參數(shù)輸入。盡管具有補償功能的電流指令值運算單元160基于轉向扭矩Th和車速Vel并使用輔助圖來運算出電流指令值Ia，但在第一實施方式中，如圖5所示，在輔助圖161的前一級和后一級分別插入具有彼此相反的特性的相位補償單元162(第一補償單元)和相位補償單元163(第二補償單元)。相位補償單元162具有相對于被輸入進來的轉向扭矩Th相位超前的功能，在相位補償單元162中通過對轉向扭矩Th進行相位超前補償后而得到的相位補償后的扭矩Th1被輸入到輔助圖161中。輔助圖161具有與圖3同樣的特性(相對于輸入扭矩Th1的絕對值的梯度增加的特性)，并且，為車速感應型，而且，輸出與相位補償后的扭矩Th1相對應的電流指令值(輔助圖輸出信號)Imap。電流指令值(輔助圖輸出信號)Imap被輸入到后一級的相位補償單元163中，在相位補償單元163中通過對電流指令值(輔助圖輸出信號)Imap進行相位滯后補償后而得到的電流指令值Ia被輸入到加法單元116A中。

將被設置在輔助圖161的前一級的相位補償單元162的相位超前補償?shù)牧泓c的設定頻率[Hz]設定為低于轉向盤頻率[Hz]，并且，為了通過提高極點以便使得轉向盤頻率的振動成分不會對轉向感造成影響，還將相位補償單元162的相位超前補償?shù)牧泓c的設定頻率[Hz]設定為等于或高于轉向范圍的3Hz。將相位補償單元162的相位超前補償?shù)臉O點的設定頻率[Hz]設定為大于轉向盤頻率[Hz]。還有，將被設置在輔助圖161的后一級的相位補償單元163的相位滯后補償?shù)臉O點和零點的設定頻率[Hz]分別設定在相對于相位補償單元162的相位超前補償?shù)臉O點和零點的設定頻率[Hz]的相位補償單元162成為相位補償單元163的相反的特性的范圍的±10％的范圍內。

微分控制單元112具有提高轉向的中立點附近的控制的響應性并且實現(xiàn)平滑、流暢的轉向的功能。加法單元116A對電流指令值Ia和微分控制單元112的輸出進行加法運算，作為在加法單元116A中得到的加法結果的電流指令值Ib被輸入到SAT補償值運算單元150中，同時還被輸入到加法單元116B中。

橫擺率收斂性控制單元113輸入轉向扭矩Th和轉向角速度ω，為了改善車輛橫擺的收斂性，對轉向盤的擺動動作進行制動。橫擺率收斂性控制單元113的橫擺率信號YR在加法單元116B與電流指令值Ib相加，作為在加法單元116B中得到的加法結果的電流指令值Ic被輸入到魯棒穩(wěn)定化補償單元114中。

還有，SAT補償值運算單元150輸入轉向扭矩Th、來自加法單元116A的電流指令值Ib、來自電動機角速度運算單元123的轉向角速度ω和來自電動機角加速度運算單元124的轉向角加速度α，估計出SAT值，利用濾波器和增益單元對估計出的SAT值進行信號處理，輸出用于將合適的路面信息作為反力賦予給轉向盤的SAT補償值ISAT。SAT補償值ISAT被輸入到加法單元116C中。

還有，通過加法單元116B中進行的加法運算而得到的電流指令值Ic被輸入到魯棒穩(wěn)定化補償單元114中，魯棒穩(wěn)定化補償單元114例如為日本特開平8-290778號公報中所公開的補償單元，其將被包含在檢測出的扭矩中的由慣性要素和彈性要素構成的共振系統(tǒng)的共振頻率中的峰值除去，并對阻礙控制系統(tǒng)的響應性和穩(wěn)定性的共振頻率的相位偏移進行補償。作為魯棒穩(wěn)定化補償單元114的輸出的電流指令值Id在加法單元116C與SAT補償值ISAT相加，相加后得到的電流指令值Ie被輸入到電動機系統(tǒng)控制單元120內的加法單元126A中。

電動機系統(tǒng)控制單元120內的電動機角速度運算單元123基于電動機端子間電壓Vm和電動機電流Im運算出轉向角速度(電動機角速度)ω，運算出的轉向角速度ω被輸入到電動機角加速度運算單元124、橫擺率收斂性控制單元113和SAT補償值運算單元150中。電動機角加速度運算單元124基于被輸入進來的轉向角速度ω運算出轉向角加速度α，運算出的轉向角加速度α被輸入到電動機特性補償單元125和SAT補償值運算單元150中。電流指令值Ie與來自電動機特性補償單元125的電動機特性信號Ima在加法單元126A相加后得到的加法結果被作為電流指令值If輸入到由微分補償器等構成的補償單元121中。在補償單元121中對電流指令值If進行補償后得到的電流指令值Ig與外部干擾估計單元122的輸出在加法單元126B相加后得到的信號被輸入到電動機驅動單元23和外部干擾估計單元122中。

外部干擾估計單元122為日本特開平8-310417號公報中所公開的裝置，其能夠基于作為電動機輸出的控制目標的在補償單元121中經過補償后得到的電流指令值Ig與外部干擾估計單元122的輸出相加后得到的電流指令值Ih和電動機電流值Im，來維持控制系統(tǒng)的輸出基準中所希望的電動機控制特性，從而不會失去控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖6示出了SAT補償值運算單元150的結構示例。如圖6所示，在SAT補償值運算單元150中，通過加法單元151對相當于輔助力Tm的電流指令值Ib和轉向扭矩Th進行加法運算，通過減法單元152從在加法單元151中得到的加法結果中減去轉向角加速度α與電動機的慣性J相乘后得到的信號，再通過減法單元153從在減法單元152中得到的減法結果中減去轉向角速度ω的正或負的符號與靜摩擦Fr相乘后得到的信號。在減法單元153中得到的減法結果為SAT估計值*SAT(例如日本特開2008-18825號公報)，SAT估計值*SAT被輸入到具有頻率特性的車速感應型的濾波器154中，通過在車速感應型的增益單元155中使在車速感應型的濾波器154中經過濾波處理后的SAT估計值*SAT與增益相乘，能夠獲得SAT補償值ISAT。

此外，濾波器154為具有作為靜特性增益的使SAT估計值*SAT的大小減少到所需要的足夠的值的增益的相位滯后濾波器。還有，增益單元155在諸如在停車狀態(tài)下轉動轉向盤(據(jù)え切り)、低速行駛之類的路面信息的重要性比較低的情況下，具有減小SAT補償值ISAT的功能。

在這樣的結構中，參照圖7的流程圖對其動作示例(第一實施方式)進行說明。

首先，輸入轉向扭矩Th、車速Vel和轉向角速度ω(步驟S1)，相位補償單元162對轉向扭矩Th進行相位超前補償(步驟S2)。圖8示出了相位補償單元162的相位補償特性示例，在轉向扭矩Th因起因于轉向盤的慣性和扭力桿的彈簧性的共振而如圖8的實線所示那樣地發(fā)生振動的情況下，轉向扭矩Th通過相位超前的相位補償單元162之后得到的相位補償后的轉向扭矩Th1的相位如圖8的虛線所示那樣地超前，并且，相位補償后的轉向扭矩Th1的振幅變得大于補償前的轉向扭矩Th的振幅。

接下來，相位補償后的轉向扭矩Th1被輸入到輔助圖161中以便運算出電流指令值(輔助圖輸出信號)Imap(步驟S3)，電流指令值Imapa被輸入到后一級的相位補償單元163中以便對其進行相位滯后補償(步驟S4)。相位補償單元163的特性為如圖9所示的特性，即，針對被輸入到相位補償單元163中的用圖9的實線(粗線)表示的電流指令值(輔助圖輸出信號)Imap，輸出用圖9的虛線表示的相位滯后并且振幅變小的電流指令值Ia。與沒有相位補償單元160的沒有補償?shù)男盘栂啾?，電流指令值Ia的相位沒有變化，但其振幅變大。該振動頻率的成分的增大會對抑制轉向盤的振動起到作用。

此外，圖10(A)、(B)的波德圖示出了相位補償單元162的相位超前補償以及相位補償單元163的相位滯后補償?shù)母鱾€增益、各個相位的頻率特性。

由具有補償功能的電流指令值運算單元160運算出的電流指令值Ia在加法單元116A與來自微分控制單元112的微分值相加后變成電流指令值Ib，并且，橫擺率收斂性控制單元113計算出橫擺率信號YR，通過在加法單元116B中橫擺率信號YR與電流指令值Ib相加而得到的電流指令值Ic經由魯棒穩(wěn)定化補償單元114后被作為電流指令值Id輸出(步驟S5)。

電流指令值Ib和由電動機角加速度運算單元124運算出的轉向角加速度α被輸入到SAT補償值運算單元150中(步驟S10)，通過加法單元151以及152、減法單元153計算出SAT估計值*SAT(步驟S11)。分別在濾波器154和增益單元155中對SAT估計值*SAT進行濾波處理和增益處理(步驟S12)，從增益單元155輸出SAT補償值ISAT(步驟S13)，在加法單元116C中通過SAT補償值ISAT對電流指令值Id進行補正(步驟S14)，通過在加法單元116C中進行的補正而得到的電流指令值Ie被輸入到電動機系統(tǒng)控制單元120中，經由補償單元121和電動機驅動單元23后驅動電動機20(步驟S20)，重復如上所述的動作直到結束為止(步驟S21)。

圖11是表示本發(fā)明的動作示例的特性圖，其示出了在故意地造成容易發(fā)生轉向盤振動的狀態(tài)，松開轉向盤并施加了外部干擾扭矩時的轉向扭矩(與扭力桿的扭轉角成比例)的時間響應(虛線)，并且，還示出了與在輔助圖的前一級和后一級分別插入相位補償?shù)膱龊系哪M結果(實線)進行的比較。關于在模擬中使用的相位補償，相位超前為一階相位超前，相位滯后為一階相位滯后，并且，它們均具有圖10的頻率特性。因此，從圖11的特性圖可知，通過在輔助圖的前一級和后一級分別進行相位補償，能夠使振動平息得快，從而振動被抑制。

此外，也可以通過車速感應或扭矩感應來切換在輔助圖的前一級和后一級設置的兩個相位補償單元。還有，除了在輔助圖的前一級和后一級設置的兩個相位補償單元之外，還可以具備用于檢測出轉向盤的振動狀態(tài)的振動狀態(tài)檢測功能，在沒有振動的狀態(tài)，不實施相位補償，只是僅僅通過(through)兩個相位補償單元而已，當檢測出振動狀態(tài)的時候，實施基于兩個相位補償單元的相位補償。另外，可以像專利文獻1所示的那樣基于電動機角速度和轉向扭矩來進行振動狀態(tài)的檢測。

即使在本發(fā)明的第二實施方式中，盡管具有補償功能的電流指令值運算單元160A基于轉向扭矩Th和車速Vel并使用輔助圖來運算出電流指令值Ia，但在第二實施方式中，如圖12所示，在輔助圖161A的前一級插入BPF162A，并且，在輔助圖161A的后一級插入具有相反的傳遞特性的陷波濾波器163A。BPF162A針對被輸入進來的轉向扭矩Th只讓中心頻率(3～10Hz左右)通過，并且，具有對振幅進行放大的功能。在BPF162A中通過對轉向扭矩Th進行特性補償后而得到的帶通濾波后的扭矩Th2被輸入到輔助圖161A中。輔助圖161A具有與圖3同樣的特性(相對于輸入扭矩Th2的絕對值的梯度增加的特性)，并且，為車速感應型，而且，輸出與帶通濾波后的扭矩Th2相對應的電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapA。電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapA被輸入到后一級的陷波濾波器163A中，在陷波濾波器163A中通過對電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapA進行特性補償后而得到的電流指令值Ia被輸入到加法單元116A中。

BPF162A和陷波濾波器163A的階數(shù)均為二階或二階以上。在被設置在輔助圖161A的前一級的BPF162A中設定的高峰頻率[Hz]被設定在轉向盤頻率[Hz]的附近。在被設置在輔助圖161A的后一級的陷波濾波器163A中設定的高峰頻率[Hz]在相對于在BPF162A中設定的高峰頻率[Hz]的±10％的范圍內。至多在±10％的范圍內獲得轉向盤減振效果，可以根據(jù)感覺來進行細微的調整。

在這樣的結構中，參照圖13的流程圖對其動作示例(第二實施方式)進行說明。

首先，輸入轉向扭矩Th、車速Vel和轉向角速度ω(步驟S30)，BPF162A對轉向扭矩Th進行特性補償(步驟S31)。圖14示出了BPF162A的補償特性示例，在轉向扭矩Th因起因于轉向盤的慣性和扭力桿的彈簧性的共振而如圖14的實線所示那樣地發(fā)生振動的情況下，轉向扭矩Th通過BPF162A之后得到的帶通濾波后的轉向扭矩Th2的相位如圖14的虛線所示那樣地超前，并且，帶通濾波后的轉向扭矩Th2的振幅變得大于補償前的轉向扭矩Th的振幅。

接下來，帶通濾波后的轉向扭矩Th2被輸入到輔助圖161A中以便運算出電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapA(步驟S32)，電流指令值ImapaA被輸入到后一級的陷波濾波器163A中以便對其進行特性補償(步驟S33)。陷波濾波器163A的特性為如圖15所示的特性，即，針對被輸入到陷波濾波器163A中的用圖15的實線(粗線)表示的電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapA，輸出用圖15的虛線表示的相位滯后并且振幅變小的電流指令值Ia。與沒有補償?shù)男盘栂啾龋娏髦噶钪礗a的相位沒有變化，但其振幅變大。該振動頻率的成分的增大會對抑制轉向盤的振動起到作用。

此外，圖16(A)、(B)的波德圖示出了BPF162A以及陷波濾波器163A的各個增益、各個相位的頻率特性。

由具有補償功能的電流指令值運算單元160A運算出的電流指令值Ia在加法單元116A與來自微分控制單元112的微分值相加后變成電流指令值Ib，并且，橫擺率收斂性控制單元113計算出橫擺率信號YR，通過在加法單元116B中橫擺率信號YR與電流指令值Ib相加而得到的電流指令值Ic經由魯棒穩(wěn)定化補償單元114后被作為電流指令值Id輸出(步驟S34)。

電流指令值Ib和由電動機角加速度運算單元124運算出的轉向角加速度α被輸入到SAT補償值運算單元150中(步驟S40)，通過加法單元151以及152、減法單元153計算出SAT估計值*SAT(步驟S41)。分別在濾波器154和增益單元155中對SAT估計值*SAT進行濾波處理和增益處理(步驟S42)，從增益單元155輸出SAT補償值ISAT(步驟S43)，在加法單元116C中通過SAT補償值ISAT對電流指令值Id進行補正(步驟S44)，通過在加法單元116C中進行的補正而得到的電流指令值Ie被輸入到電動機系統(tǒng)控制單元120中，經由補償單元121和電動機驅動單元23后驅動電動機20(步驟S45)，重復如上所述的動作直到結束為止(步驟S46)。

圖17是表示第二實施方式的動作示例的特性圖，其示出了在故意地造成容易發(fā)生轉向盤振動的狀態(tài)，松開轉向盤并施加了外部干擾扭矩時的轉向扭矩(與扭力桿的扭轉角成比例)的時間響應(虛線)，并且，還示出了與在輔助圖的前一級插入BPF162A，在輔助圖的后一級插入具有相反的傳遞特性的陷波濾波器163A的場合的模擬結果(實線)進行的比較。在模擬中使用的BPF以及陷波濾波器的階數(shù)均為二階，它們的高峰頻率均被設定為6Hz，并且，它們均具有圖16的波德圖所示那樣的頻率特性。因此，從圖17的特性圖可知，通過在輔助圖的前一級和后一級分別進行特性補償，能夠使振動平息得快，從而振動被抑制。

此外，也可以通過車速感應或扭矩感應來切換在輔助圖的前一級設置的BPF和在輔助圖的后一級設置的陷波濾波器。還有，除了在輔助圖的前一級設置的BPF和在輔助圖的后一級設置的陷波濾波器之外，還可以具備用于檢測出轉向盤的振動狀態(tài)的振動狀態(tài)檢測功能，在沒有振動的狀態(tài)，不實施補償，只是僅僅通過(through)BPF以及陷波濾波器而已，當檢測出振動狀態(tài)的時候，實施基于BPF以及陷波濾波器的補償。另外，可以像專利文獻1所示的那樣基于電動機角速度和轉向扭矩來進行振動狀態(tài)的檢測。

盡管第三實施方式的具有補償功能的電流指令值運算單元160B也基于轉向扭矩Th和車速Vel并使用輔助圖來運算出電流指令值Ia，但在第三實施方式中，如圖18所示，在輔助圖161B的前一級設有超前型補償單元162B，在輔助圖161B的后一級設有具有相反的傳遞特性的滯后型補償單元163B。超前型補償單元162B具有相對于被輸入進來的轉向扭矩Th相位超前的功能，在超前型補償單元162B中通過對轉向扭矩Th進行超前補償后而得到的超前補償后的扭矩Th3被輸入到輔助圖161B中。輔助圖161B具有與圖3同樣的特性(相對于輸入扭矩Th3的絕對值的梯度增加的特性)，并且，為車速感應型，而且，輸出與超前補償后的扭矩Th3相對應的電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapB。電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapB被輸入到后一級的滯后型補償單元163B中，在滯后型補償單元163B中通過對電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapB進行滯后補償后而得到的電流指令值Ia被輸入到加法單元116A中。

被設置在輔助圖161B的前一級的超前型補償單元162B可以為一階型的超前型補償單元，也可以為二階型或更高階型的超前型補償單元。還有，被設置在輔助圖161B的后一級的滯后型補償單元163B可以為一階型的滯后型補償單元，也可以為二階型或更高階型的滯后型補償單元。在超前型補償單元162B中設定的截止頻率[Hz]被設定為低于轉向盤頻率[Hz]并且等于或高于轉向范圍的3Hz。另外，在被設置在輔助圖161B的后一級的滯后型補償單元163B中設定的截止頻率0[Hz]在相對于在超前型補償單元162B中設定的截止頻率[Hz]的±10％的范圍內。至多在±10％的范圍內獲得轉向盤減振效果，可以根據(jù)感覺來進行細微的調整。

在這樣的結構中，參照圖19的流程圖對其動作示例(第三實施方式)進行說明。

首先，輸入轉向扭矩Th、車速Vel和轉向角速度ω(步驟S50)，超前型補償單元162B對轉向扭矩Th進行超前補償(步驟S51)。圖20示出了超前型補償單元162B的一階型的補償特性示例，在轉向扭矩Th因起因于轉向盤的慣性和扭力桿的彈簧性的共振而如圖8的實線所示那樣地發(fā)生振動的情況下，轉向扭矩Th通過超前型補償單元162B之后得到的超前補償后的轉向扭矩Th3的相位如圖8的虛線所示那樣地超前，并且，超前補償后的轉向扭矩Th3的振幅變得大于補償前的轉向扭矩Th的振幅。

接下來，超前補償后的轉向扭矩Th3被輸入到輔助圖161B中以便運算出電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapB(步驟S52)，電流指令值ImapaB被輸入到后一級的滯后型補償單元163B中以便對其進行滯后補償(步驟S53)。滯后型補償單元163B的一階型的特性為如圖21所示的特性，即，針對被輸入到滯后型補償單元163B中的用圖21的實線(粗線)表示的電流指令值(輔助圖輸出信號)ImapB，輸出用圖21的虛線表示的相位滯后并且振幅變小的電流指令值Ia。與沒有補償?shù)男盘栂啾?，電流指令值Ia的相位沒有變化，但其振幅變大。該振動頻率的成分的增大會對抑制轉向盤的振動起到作用。

此外，圖22(A)、(B)的波德圖示出了超前型補償單元162B的超前補償以及滯后型補償單元163B的滯后補償?shù)母鱾€增益、各個相位的頻率特性。本例示出了在超前型補償中設定一階超前型補償(截止頻率為5Hz)，在滯后型補償中設定一階滯后型補償(截止頻率為5Hz)的場合。

由具有補償功能的電流指令值運算單元160B運算出的電流指令值Ia在加法單元116A與來自微分控制單元112的微分值相加后變成電流指令值Ib，并且，橫擺率收斂性控制單元113計算出橫擺率信號YR，通過在加法單元116B中橫擺率信號YR與電流指令值Ib相加而得到的電流指令值Ic經由魯棒穩(wěn)定化補償單元114后被作為電流指令值Id輸出(步驟S54)。

電流指令值Ib和由電動機角加速度運算單元124運算出的轉向角加速度α被輸入到SAT補償值運算單元150中(步驟S60)，通過加法單元151以及152、減法單元153計算出SAT估計值*SAT(步驟S61)。分別在濾波器154和增益單元155中對SAT估計值*SAT進行濾波處理和增益處理(步驟S62)，從增益單元155輸出SAT補償值ISAT(步驟S63)，在加法單元116C中通過SAT補償值ISAT對電流指令值Id進行補正(步驟S64)，通過在加法單元116C中進行的補正而得到的電流指令值Ie被輸入到電動機系統(tǒng)控制單元120中，經由補償單元121和電動機驅動單元23后驅動電動機20(步驟S65)，重復如上所述的動作直到結束為止(步驟S66)。

圖23是表示第三實施方式的動作示例的特性圖，其示出了在故意地造成容易發(fā)生轉向盤振動的狀態(tài)，松開轉向盤并施加了外部干擾扭矩時的轉向扭矩(與扭力桿的扭轉角成比例)的時間響應(虛線)，并且，還示出了與在輔助圖的前一級插入超前型補償，在輔助圖的后一級插入滯后型補償?shù)膱龊系哪M結果(實線)進行的比較。關于在模擬中使用的補償?shù)碾A數(shù)，超前以及滯后均為一階，并且，它們均具有圖22的頻率特性。為在超前型補償中設定一階超前型補償(截止頻率為5Hz)，在滯后型補償中設定一階滯后型補償(截止頻率為5Hz)的場合。因此，從圖23的特性圖可知，通過在輔助圖的前一級和后一級分別實施具有彼此相反的傳遞特性的補償，能夠使振動平息得快，從而振動被抑制。

此外，也可以通過車速感應或扭矩感應來切換在輔助圖的前一級和后一級設置的兩個補償單元。還有，除了在輔助圖的前一級和后一級設置的兩個補償單元之外，還可以具備用于檢測出轉向盤的振動狀態(tài)的振動狀態(tài)檢測功能，在沒有振動的狀態(tài)，不實施特性補償，只是僅僅通過(through)兩個補償單元而已，當檢測出振動狀態(tài)的時候，實施基于兩個補償單元的特性補償。另外，可以像專利文獻1所示的那樣基于電動機角速度和轉向扭矩來進行振動狀態(tài)的檢測。

附圖標記說明

1 轉向盤

2 柱軸(轉向軸或方向盤軸)

10 扭矩傳感器

12 車速傳感器

13 電池

20 電動機

23 電動機驅動單元

30、100 控制單元(ECU)

31 電流指令值運算單元

35 PI控制單元

36 PWM控制單元