CN107406098B - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置。该电动助力转向装置分别将相对于转向扭矩的电流指令值特性赋予给构成冗余系统的多系统的各个驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，各个驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制，这样就不会给驾驶员带来不舒服的感觉。本发明的电动助力转向装置基于成为转向指令的电流指令值并经由逆变器来对电动机进行驱动控制，通过电动机将辅助力赋予给车辆的转向系统，在本发明的电动助力转向装置中电动机为多系统电动机，本发明的电动助力转向装置具备针对电动机的每个系统绕组具有逆变器的多系统驱动系统，分别将相对于转向扭矩的多系统电流指令值特性赋予给多系统驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，多系统驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制。

Description

电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置基于成为转向指令的电流指令值并经由逆变器来对电动机进行驱动控制，通过电动机将辅助力赋予给车辆的转向系统。本发明尤其涉及一种电动助力转向装置，在该电动助力转向装置中电动机为多系统电动机(具有至少2个系统的电动机)，该电动助力转向装置针对电动机的每个系统绕组具备逆变器，构成多个系统(至少2个系统)的驱动系统，分别将相对于转向扭矩的电流指令值特性赋予给多个系统的各个驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，各个驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制。

在2个系统的情况下，在向左转向时使用双系统电动机的一个系统，在向右转向时使用双系统电动机的另一个系统，这样就消除了死区(不工作区，dead zone)，从而消除了不可控区域。

背景技术

作为搭载了用于对电动机进行控制的电动机控制装置的装置，有电动助力转向装置(EPS)。电动助力转向装置利用电动机的旋转力将转向辅助力(辅助力)赋予给车辆的转向机构，其将由通过逆变器来供应的电力所控制的电动机的驱动力通过诸如齿轮之类的传送机构对转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使电流指令值与电动机电流检测值之间的差变小，一般来说，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty ratio)来进行电动机外加电压的调整。

参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩Ts的扭矩传感器10和用于检测出转向角θ的转向角传感器14，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，并且，经过点火开关11，点火(IG)信号被输入到控制单元30中。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Ts和由车速传感器12检测出的车速Vs进行辅助(转向辅助)控制的电流指令值的运算，由通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值Vref来控制供应给EPS用电动机20的电流。

此外，转向角传感器14并不是必须的，也可以不设置转向角传感器14。还有，也可以从与电动机20相连接的诸如分解器之类的旋转传感器处获得转向角。

另外，用于收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vs也能够从CAN40处获得。此外，用于收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。

尽管控制单元30主要由MCU(也包含CPU、MPU等)构成，但该MCU内部由程序执行的一般功能如图2所示。

参照图2对控制单元30的功能和动作进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Ts和由车速传感器12检测出(或来自CAN40)的车速Vs被输入到用于运算出电流指令值Iref1的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩Ts和车速Vs并利用辅助图(assist map)等来运算出作为供应给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经由加法单元32A后被输入到电流限制单元33中，被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中以便运算出其与被反馈回来的电动机电流值Im之间的偏差I(Irefm－Im)，该偏差I被输入到用于进行转向动作的特性改善的PI(比例积分)控制单元35中。在PI控制单元35中经特性改善后得到的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制单元36中，然后再通过作为驱动单元逆变器37来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值Im，检测出的电流值Im被反馈到减法单元32B。逆变器37作为驱动元件使用FET(场效应晶体管)，其由FET的电桥电路构成。

电流指令值Iref1在加法单元32A与来自补偿信号生成单元34的补偿信号CM相加，通过电流指令值Iref1与补偿信号CM的相加来进行转向系统的特性补偿，以便改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34首先在加法单元34-4将自对准扭矩(SAT)34-3与惯性34-2相加，然后在加法单元34-5将在加法单元34-4得到的加法结果与收敛性34-1相加，最后将在加法单元34-5得到的加法结果作为补偿信号CM。

在这样的电动助力转向装置中，近些年来，处于由于在转向盘中心附近的转向感觉存在不协调感，所以来自顾客(用户)的要求改善的声音不断增加的状况。作为造成这种状况的原因，可以列举这几点，即，驾驶车辆时的转向盘中心附近的所谓的“机械松动”、图3所示那样的转向盘中心附近的死区的存在以及脱离该死区时的拐点C1以及C2(不连续的辅助扭矩的上升沿)的存在。关于转向盘中心附近的死区，因为现有的电动助力转向装置处于不能进行细腻的控制的状况，所以存在会给驾驶员带来不舒服的感觉的可能性。

作为用于提高在转向盘中心附近的驾驶员的转向感觉的电动助力转向装置，例如有日本特开2007-237839号公报(专利文献1)所公开的现有技术。在专利文献1中，具备能够对转向扭矩进行调整的致动器(电动机)，基于转向扭矩计算出目标转向角，对致动器的输出扭矩进行控制以便使实际转向角与目标转向角保持一致。此时，当因驾驶员的转向而造成转向扭矩的方向发生了变化的时候，直到有所规定的转向扭矩变化为止，进行设定以便使目标转向角成为一定值或大致成为一定值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-237839号公报

专利文献2：日本特开2014-121189号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

然而，在专利文献1中所公开的装置中，因为存在成为存在于电气系统中的死区的因素，所以存在不能对其本身进行控制的本质性的技术问题。还有，因为在离开了死区的附近(从死区变化到可控区域的区域)变成不连续(拐点)，所以还存在会给驾驶员带来不舒服的感觉的令人担忧的问题。

还有，在日本特开2014-121189号公报(专利文献2)所公开的装置中，尽管示出了具有复数个结线的电动机和复数个驱动装置，但因为是以五次谐波分量和七次谐波分量为对象，而不是以转向盘中心附近的控制为对象，所以不能解决上述问题。

除了上述问题之外，作为成为转向盘中心附近的驾驶员的转向感觉的障碍的因素，还存在横向偏移(侧向偏移，也称为车辆跑偏)的问题。因为一般的道路出于排水等目的，在道路的铺装表面上从中线到路肩设有1～2％左右的横断坡度，所以当车辆高速行驶在直线道路上的时候，如果长时间不继续转动转向盘的话，则车辆就会有向路肩方向偏移的倾向(横向偏移)。还有，由于车辆的经年变化(例如，悬架结构中的诸如橡皮衬套之类的弹性元件的经年劣化、车身的经时变化等)、与路边缘石的冲突等原因，从而导致四轮定位(wheelalignment)出现问题，如果驾驶员不用力握住转向盘来保持方向的话，则就会发生车辆不能笔直地行驶的现象(横向偏移)。在这样的行驶过程中，恐怕会给驾驶员造成很大的负担。

本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置分别将相对于转向扭矩的电流指令值特性赋予给构成冗余系统的多系统的各个驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，各个驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制，或者，通过消除成为死区的因素，进行控制以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，从而尽量减少因死区和拐点而带来的影响，这样就不会给驾驶员带来不舒服的感觉，并且，能够抑制横向偏移(侧向偏移)，从而减轻驾驶员的负担。

(二)技术方案

本发明涉及一种电动助力转向装置，其基于成为转向指令的电流指令值并经由逆变器来对电动机进行驱动控制，通过所述电动机将辅助力赋予给车辆的转向系统，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：所述电动机为多系统电动机，具备针对所述电动机的每个系统绕组具有所述逆变器的多系统驱动系统，分别将相对于转向扭矩的多系统电流指令值特性赋予给所述多系统驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，所述多系统驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制。

本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：所述多系统电流指令值特性为这样的特性，即，在转向盘中心附近具有偏移量，偏移量的差随着转向扭矩的绝对值变大而变大；或，所述偏移量的程度是可变的；或，所述可变为车速感应特性；或，所述车速感应特性随着车速变成高速，转向盘中心附近的偏移量变小，所述偏移量的差的程度变大或变小；或，所述多系统电动机、所述多系统驱动系统以及所述多系统电流指令值特性均为至少2个系统；或，所述电动机具有星形结线的双系统绕组；或，所述电动机具有三角结线的双系统绕组；或，所述多系统电动机、所述多系统驱动系统以及所述多系统电流指令值特性均为2个系统，通过一个方向用电流指令值在一个方向区域使用双系统电动机的一个系统，并且，通过另一个方向用电流指令值在另一个方向区域使用所述双系统电动机的另一个系统；或，在转向盘中心附近，所述一个方向用电流指令值具有第1偏移量，所述另一个方向用电流指令值具有第2偏移量；或，在所述一个方向区域，所述一个方向用电流指令值随着转向扭矩变大而增加，在所述另一个方向区域，所述另一个方向用电流指令值随着所述转向扭矩变大而增加；或，能够改变所述一个方向用电流指令值以及所述另一个方向用电流指令值的变化特性；或，所述第1偏移量与所述第2偏移量相同；或，所述第1偏移量与所述第2偏移量不同；或，所述第1偏移量和所述第2偏移量根据车速而发生变化。

还有，本发明涉及一种电动助力转向装置，其基于成为转向指令的电流指令值并经由逆变器来对电动机进行驱动控制，通过所述电动机将辅助力赋予给车辆的转向机构，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：所述电动机为具有至少2个系统的电动机，针对所述电动机的每个系统绕组具备所述逆变器，通过一个方向用电流指令值在一个方向区域使用所述具有至少2个系统的电动机的若干个系统，并且，通过另一个方向用电流指令值在另一个方向区域使用所述具有至少2个系统的电动机的除了所述若干个系统之外的其他的系统，在转向盘中心附近，所述一个方向用电流指令值具有第1偏移量，所述另一个方向用电流指令值具有第2偏移量，基于所述车辆的行驶状态以及被施加在所述转向机构上的作用力计算出所述第1偏移量和所述第2偏移量。

本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：当所述车辆的行驶状态为直线行驶状态的时候，所述第1偏移量和所述第2偏移量根据所述作用力而发生变化；或，在所述直线行驶状态下，在所述一个方向区域，所述第1偏移量随着所述作用力变大而增加，在所述另一个方向区域，所述第2偏移量随着所述作用力变大而增加；或，在所述直线行驶状态下，在所述一个方向区域，所述第2偏移量随着所述作用力变大而减少，在所述另一个方向区域，所述第1偏移量随着所述作用力变大而减少；或，当所述车辆离开所述直线行驶状态的时候，所述第1偏移量和所述第2偏移量通过所述转向机构的旋转角度以及所述作用力返回到初始值；或，所述第1偏移量和所述第2偏移量渐渐地发生变化，渐渐地返回到所述初始值；或，能够变更所述一个方向用电流指令值以及所述另一个方向用电流指令值的变化特性；或，所述作用力为自对准扭矩或转向扭矩。

(三)有益效果

根据本发明的电动助力转向装置，因为分别将相对于手动输入(转向扭矩)的多系统电流指令值特性赋予给构成冗余系统的多系统驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，多系统驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制，所以消除了死区和不连续(拐点)，并且也不会给驾驶员带来不舒服的感觉。还有，因为单独地运算出向左转向时的电流指令值和向右转向时的电流指令值并且进行控制，以便使得在电气系统的转向盘中心附近没有死区，并且向右转向时和向左转向时变得不均衡，所以消除了不连续(拐点)。

因为通过相对于转向扭矩的多系统电流指令值特性来分别进行辅助控制，所以消除了不可控区域。

还有，在手动输入(转向扭矩)大的情况下，电动机内产生的扭矩成为相同的位相，其结果为，辅助输出也变大，从而能够实现有效的转向辅助。因为分别通过单独的驱动系统(电流指令值)来对多系统进行控制，所以即使在1个系统发生了故障或产生了异常的情况下，也可以通过其他的正常的驱动系统来提供备用从而继续进行辅助控制。

另外，通过在转向盘中心附近分别设定向左转向时的电流指令值的偏移量和向右转向时的电流指令值的偏移量，检测出车辆的横向偏移(侧向偏移)并调整各个偏移量，使得可以减轻因横向偏移而给驾驶员带来的负担。

附图说明

图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是表示电动助力转向装置的控制单元(ECU)的结构示例的结构框图。

图3是表示现有的转向盘中心附近的特性示例的特性图。

图4是表示双系统电动机的绕组结构(星形结线)的示意图。

图5是表示双系统电动机的绕组结构(三角结线)的示意图。

图6是表示本发明(第一实施方式)的动作原理(电流指令值特性)的特性图。

图7是用来说明向右转向和向左转向的图。

图8是表示本发明的结构示例的结构框图。

图9是表示偏移量的变化示例(车速感应)的特性图。

图10是表示平坦特性的变化示例(车速感应)的特性图。

图11是表示弯曲度的变化示例(车速感应)的特性图。

图12是表示本发明的输出特性的示例的特性图。

图13是表示本发明(第二实施方式)的动作原理(电流指令值特性)的特性图。

图14是表示偏移量的变化示例(车速感应)的特性图。

图15是表示MCU的结构示例的结构框图。

图16是表示偏移量运算单元(第1实施例)的结构示例的结构框图。

图17是表示直线行驶判定单元的结构示例的结构框图。

图18是表示偏移量增益单元的增益特性示例的特性图。

图19是表示复位增益单元的增益特性示例的特性图。

图20是表示本发明的动作示例(第1实施例)的一部分的流程图。

图21是表示本发明的动作示例(第1实施例)的一部分的流程图。

图22是表示偏移量增益单元的增益特性的变形示例的特性图。

图23是表示偏移量运算单元(第2实施例)的结构示例的结构框图。

图24是表示车速感应增益单元的增益特性示例的特性图。

图25是表示MCU的别的结构示例的结构框图。

图26是表示本发明的输出特性的示例的特性图。

具体实施方式

本发明涉及一种电动助力转向装置，其基于成为转向指令的电流指令值并经由逆变器(也可以为GDM)来对电动机进行驱动控制，通过电动机将辅助力赋予给车辆的转向系统。本发明还涉及一种电动助力转向装置，其消除在现有技术中已经成为了问题的电气系统的死区，并且构成冗余系统。在本发明的电动助力转向装置中，电动机为多系统电动机(具有至少2个系统的电动机)，本发明的电动助力转向装置针对电动机的每个系统绕组具备逆变器，构成多个系统(至少2个系统)的驱动系统，分别将相对于转向扭矩的电流指令值特性赋予给多个系统的各个驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，各个驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制。

各个电流指令值特性为这样的特性，即，在手动输入(转向扭矩)的零附近具有偏移量，也就是说，在转向盘中心附近具有偏移量，随着转向扭矩的绝对值变大，以曲线状变大。可以对平坦特性、偏移量、弯曲度等进行调节(tuning)，平坦特性、偏移量、弯曲度等还可以为车速感应型。

根据本发明，因为在各个电流指令值没有具有死区和不连续(拐点)的输出特性，所以不会给驾驶员带来不舒服的感觉，并且，还能够提高转向感觉。还有，因为电动机具有多系统结线(至少具有双系统的绕组，即，具有至少2个系统的绕组)，对各个系统绕组单独地进行驱动控制，所以在节省空间方面也有很大的优势。

还有，因为在转向盘中心附近实施向左转向和向右转向，所以能够进一步提高转向感觉。另外，因为通过判定车辆的行驶状态，基于行驶状态的判定结果以及被施加在转向机构上的作用力(自对准扭矩(SAT)、转向扭矩、柱轴的反力等)来调整偏移量F1以及F2，使得针对横向偏移也可以进行辅助，所以能够减轻驾驶员的负担。

此外，尽管可以将本发明应用在如图1所示那样的转向轴助力式电动助力转向装置，但如果本实施方式的结构是可以适用的话，也可以将本发明应用在齿条助力式电动助力转向装置和齿轮助力式电动助力转向装置，也可以适用于附带转向角可变装置的装置。

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

首先，关于被应用在本发明中的具有多系统电动机的三相电动机，参照图4以及图5以双系统电动机为例来进行说明。

图4示出了星形结线的三相电动机。如图4所示，一个系统由U相绕组UW1、V相绕组VW1以及W相绕组WW1构成，另一个系统由U相绕组UW2、V相绕组VW2以及W相绕组WW2构成。通过向绕组UW1～WW1或绕组UW2～WW2施加三相电流来驱动电动机。还有，图5示出了三角结线的三相电动机。如图5所示，一个系统由U相绕组UW1、V相绕组VW1以及W相绕组WW1构成，另一个系统由U相绕组UW2、V相绕组VW2以及W相绕组WW2构成。通过向绕组UW1～WW1或绕组UW2～WW2施加三相电流来驱动电动机。在本发明中使用的电动机可以为星形结线，也可以为三角结线。

针对这样的双系统电动机的电动机，在本发明中，设置用来对双系统电动机的各个系统单独地进行驱动控制的2个系统的驱动系统，通过基于例如图6的电流指令值特性IC1的电流指令值Iref1在向左和向右转向时以不均衡的方式对一个系统(第1系统)进行控制，通过基于例如图6的电流指令值特性IC2的电流指令值Iref2在向左和向右转向时以不均衡的方式对另一个系统(第2系统)进行控制。

在图6的电流指令值特性(有效电流值)中，电流指令值特性IC1为一种在向左和向右转向时变得不均衡的特性，即，在手动输入(转向扭矩)成为正方向的向右转向的区域，到规定值T1为止具有几乎是平坦的正方向的偏移量F1，当手动输入(转向扭矩)超过规定值T1之后，随着变大，以曲线状增加；在手动输入(转向扭矩)成为负方向的向左转向的区域，到规定值-T4为止具有几乎是平坦的正方向的偏移量F1，当手动输入(转向扭矩)超过规定值-T4之后，随着在负方向变大，在负方向以曲线状增加。也可以通过车速感应方式来改变负方向的减少特性，还可以通过调节来改变负方向的减少特性。还有，电流指令值特性IC2为一种在向左和向右转向时变得不均衡的特性，即，在手动输入(转向扭矩)成为正方向的向右转向的区域，到规定值T2为止具有几乎是平坦的负方向的偏移量F2，当手动输入(转向扭矩)超过规定值T2之后，随着变大，以曲线状增加；在手动输入(转向扭矩)成为负方向的向左转向的区域，到规定值-T3为止具有几乎是平坦的负方向的偏移量F2，当手动输入(转向扭矩)超过规定值-T3之后，随着在负方向变大，在负方向以曲线状增加。也可以通过车速感应方式来改变正方向的增加特性，还可以通过调节来改变正方向的增加特性。

此外，也可以将向右转向和向左转向反过来，可以任意地设定用来决定平坦特性的手动输入(转向扭矩)的规定值T1、T2、-T3以及-T4，偏移量F1与偏移量F2可以是不同(不均衡)的，也可以是相同(均衡)的。尤其是，为了防止车辆的侧向偏移，优选地被设定为不均衡。平坦特性、偏移量F1以及F2、特性IC1以及IC2的各个弯曲度均是可变的，也可以为车速感应特性。在为车速感应特性的情况下，随着车速变成高速，平坦特性变窄，偏移量变小，弯曲度变大。

还有，关于向右转向和向左转向的判别，例如，如图7所示那样，也可以使用转向角θ和电动机角速度ω来进行包括顺方向转动转向盘/反方向转动转向盘在内的判别。

图8示出了本发明的结构示例。如图8所示，对具有双系统电动机的电动机200进行驱动控制的控制单元(ECU)100具备MCU500和2个系统的GDM(Gate Drive Module，栅极驱动模块)121以及122，其中，MCU500基于图6的电流指令值特性IC1以及IC2，针对每个驱动系统，基于转向扭矩Ts和车速Vs进行电流指令值Iref1以及Iref2的运算等，并且，判定转向方向(向右转向或向左转向)，具有各种补偿功能；2个系统的GDM121以及122对各个驱动系统单独地进行辅助控制。转向扭矩Ts、转向角θ、车速Vs和点火信号IG被输入到ECU100中，电源+Vc、CAN和非CAN被连接到ECU100。电流指令值Iref1和Iref2被分别输入到GDM121和122中，GDM121驱动电动机200的一个系统，GDM122驱动电动机200的另一个系统。还有，GDM121以及122包括电动机继电器(接点式或半导体式)、监测和诊断用接口、电流控制单元、逆变器、平衡调节功能(软件、硬件)等。MCU500具备电流指令值Iref1和Iref2之间的补正功能。另外，来自与电动机200相连接的诸如分解器之类的旋转传感器201的电动机旋转信号RS被输入到ECU100中。

MCU500基于被输入进来的转向扭矩Ts、转向角θ、车速Vs等进行转向方向(向右转向或向左转向)的判别，并且，根据电流指令值特性IC1以及IC2并基于转向扭矩Ts和车速Vs分别运算出电流指令值Iref1以及Iref2，然后将运算出的电流指令值Iref1和Iref2分别输入到GDM121和122中。GDM121通过电动机200的第1系统的电动机绕组UW1、VW1以及WW1的驱动来进行辅助控制，GDM122通过电动机200的第2系统的电动机绕组UW2、VW2以及WW2的驱动来进行辅助控制。还有，由GDM121计测出的诸如电流、电压之类的监测值DT1被反馈到MCU500中，由GDM122计测出的诸如电流、电压之类的监测值DT2被反馈到MCU500中。

并且，MCU500设定电流指令值特性IC1的偏移量F1、平坦特性(转向扭矩T1和转向扭矩-T4之间的扭矩宽度)以及弯曲度，并且运算出电流指令值Iref1。还有，MCU500设定电流指令值特性IC2的偏移量F2、平坦特性(转向扭矩T2和转向扭矩-T3之间的扭矩宽度)以及弯曲度，并且运算出电流指令值Iref2。因为电流指令值Iref1和Iref2具有例如图6所示那样的特性，所以在转向盘中心附近，电流指令值Iref1和Iref2均不是零，而是具有所规定的偏移量F1、F2。也就是说，在转向盘中心附近，电动机的第1系统和第2系统均处于被驱动的状态。因此，在转向盘中心附近没有死区，对向左转向和向右转向单独地进行驱动，所以也不会发生因拐点等而造成转向变成不连续的现象。

因为通过分别基于电流指令值Iref1和Iref2的单独的GDM121和122来对2个系统进行控制，所以即使在一个系统发生了故障或产生了异常的情况下，也可以通过另一个正常的驱动系统来提供备用从而继续进行辅助控制。

在车速感应的场合，上述的电流指令值Iref1的偏移量F1和电流指令值Iref2的偏移量F2均为这样的特性，即，如图9所示，当车速Vs为低速的时候，偏移量平缓地减少，当车速Vs变成高速的时候，偏移量急剧地减少。电流指令值Iref1的偏移量F1和电流指令值Iref2的偏移量F2也可以为这样的特性，即，当车速Vs为低速的时候，偏移量急剧地减少，当车速Vs变成高速的时候，偏移量平缓地减少。还有，尽管电流指令值Iref1和电流指令值Iref2的平坦特性均为如图10所示那样随着车速Vs变成高速，平坦特性变窄的特性，但也可以随着车速Vs变成高速，平坦特性线性地变窄。图11示出了相对于车速Vs的弯曲度的变化示例，弯曲度随着车速Vs的增加而线性地增加。弯曲度也可以随着车速Vs的增加而减少，或者，弯曲度也可以随着车速Vs的增加而非线性地增加或减少。

如上所述那样，通过进行控制以便使得在电气系统的转向盘中心附近没有死区并且向右转向时和向左转向时变得不均衡，所以如图12所示那样，成为“相对于手动输入的输出为线性”的平滑的特性。尤其是，因为消除了转向盘中心附近的不连续，所以提高了转向感觉。

在本发明的第二实施方式中，如图13所示，例如，在向右转向区域的控制中使用一个系统(第1系统)，在向左转向的控制中使用另一个系统(第2系统)。也就是说，在手动输入(转向扭矩)成为正方向的向右转向的区域，成为“到规定值Ta为止具有几乎是平坦的偏移量F1，当手动输入(转向扭矩)超过规定值Ta之后，随着变大，逐渐地增加”的向右转向用电流指令值特性RH。还有，在手动输入(转向扭矩)成为负方向的向左转向的区域，成为“到规定值-Tb为止具有几乎是平坦的偏移量F2，当手动输入(转向扭矩)超过规定值-Tb之后，随着变大，逐渐地增加”的向左转向用电流指令值特性LH。

此外，也可以将向右转向和向左转向反过来，绝对值|Ta|与绝对值|-Tb|可以是不同的，也可以是相同的，还有，偏移量F1与偏移量F2可以是不同(不均衡)的，也可以是相同(均衡)的。尤其是，为了防止车辆的横向偏移(侧向偏移)，被设定为不均衡。并且，向右转向用电流指令值特性RH和向左转向用电流指令值特性LH的变化特性是可变的，能够自由地设定各自的特性。

像如前所述的图7那样来进行向右转向和向左转向的判别，结构与图8相同。MCU500基于被输入进来的转向扭矩Ts、转向角θ、车速Vs等来判别转向方向(向右转向或向左转向)，并且，设定向右转向的偏移量F1或向左转向的偏移量F2，然后，运算出向右转向用电流指令值Iref1或向左转向用电流指令值Iref2。向右转向用电流指令值Iref1例如具有图13所示那样的特性RH，向左转向用电流指令值Iref2例如具有图13所示那样的特性LH。在转向盘中心附近，向右转向用电流指令值Iref1不是零，而是具有所规定的偏移量F1；向左转向用电流指令值Iref2也不是零，而是具有所规定的偏移量F2。也就是说，在转向盘中心附近，电动机的第1系统和第2系统均处于被驱动的状态。因此，在转向盘中心附近没有死区，对向左转向和向右转向单独地进行驱动，所以也不会发生因拐点等而造成转向变成不连续的现象。

向右转向用电流指令值Iref1的偏移量F1和向左转向用电流指令值Iref2的偏移量F2均为如图9所示那样的特性，它们也可以为如图14所示那样的“当车速Vs为低速的时候，偏移量急剧地减少，当车速Vs变成高速的时候，偏移量平缓地减少”的特性。

如上所述那样，在第二实施方式中，也通过进行控制以便使得在电气系统的转向盘中心附近没有死区并且向右转向时和向左转向时变得不均衡，所以如图12所示那样，成为“相对于手动输入的输出为线性，消除了转向盘中心附近的不连续”的平滑的特性。

接下来，参照图15对MCU500的具体的结构示例进行说明。如图15所示，MCU500由转向方向判别单元510、偏移量运算单元520以及550、电流指令值生成单元560和SAT检测单元570构成。

转向方向判别单元510输入转向角θ和旋转角度RS，基于旋转角度RS计算出角速度ω，按照图7所示的分类并使用转向角θ和角速度ω来判别转向方向(向右转向或向左转向)。判别结果SD被输入到电流指令值生成单元560中。

SAT检测单元570检测出SAT值ST，并将其输出到偏移量运算单元520以及550和电流指令值生成单元560。可以通过设置SAT传感器来检测出SAT值ST，也可以基于转向扭矩Ts、角速度ω等来估计出SAT值ST。

偏移量运算单元520具有图16所示的结构，其输入车速Vs、旋转角度RS和SAT值ST，计算出偏移量F1。偏移量运算单元520具有基于车速Vs、旋转角度RS和SAT值ST来判定车辆的直线行驶的直线行驶判定单元521，来自直线行驶判定单元521的判定信号Flg被输入到开关526以便切换接点526a和526b。从偏移量增益单元522输出的偏移量增益OG被输入到开关526的接点526a，当直线行驶判定单元521判定为车辆的直线行驶的时候，判定信号Flg成为“1”，开关526的接点被切换到接点526a。

直线行驶判定单元521例如具有图17所示的结构。如图17所示，车速Vs被输入到用来与阈值Vth进行比较的比较单元543，旋转角度RS在绝对值单元541被绝对值化后，被输入到用来与阈值RSth进行比较的比较单元544，SAT值ST在绝对值单元542被绝对值化后，被输入到用来与阈值STth进行比较的比较单元545。判定单元546对比较单元543～545的比较结果进行判定，在比较单元543～545的比较结果全部都满足了条件的情况下，判定单元546输出直线行驶信号YS，计时计数器547基于被输入进来的直线行驶信号YS来进行计数，其计数值Cnt被输入到用来与阈值C1进行比较的比较单元548。比较单元548的比较结果RC被输入到判定信号输出单元549中。另一方面，在比较单元543～545的比较结果中的至少1个比较结果不满足条件的情况下，判定单元546输出非直线行驶信号NS，非直线行驶信号NS使计时计数器547复位，并且，非直线行驶信号NS被输入到判定信号输出单元549中。判定信号输出单元549基于非直线行驶信号NS和比较结果RC来输出判定信号Flg。

偏移量增益单元522基于SAT值ST来输出偏移量增益OG。图18(A)示出了偏移量增益单元522的增益特性示例，当SAT值ST为零的时候，偏移量增益OG为零，当SAT值ST变大的时候，偏移量增益OG也变大。

偏移量运算单元520具有基于SAT值ST和旋转角度RS来输出复位增益RG的复位增益单元523，复位增益RG被输入到乘法单元529中，在乘法单元529中得到的乘法结果MR被输入到开关526的接点526b。当直线行驶判定单元521没有判定为车辆的直线行驶的时候，判定信号Flg为“0”，开关526的接点被切换到接点526b。图19示出了复位增益单元523的增益特性示例，成为“即使SAT值ST和旋转角度RS中的某一个变大，复位增益RG也变大”的输出增益特性。

开关526的输出被输入到加法单元530中，在加法单元530中得到的加法结果被输入到加法单元531中，并且还被输入到用于存储并保持前一次采样的值(1サンプリング前の値)的存储单元527中。来自存储单元527的前一次采样的值被输入到加法单元530以便进行加法运算，并且在反转单元528符号被反转后，被输入到乘法单元529中。在乘法单元529中得到的与复位增益RG相乘后的乘法结果MR被输入到开关526的接点526b。在加法单元531中得到的与偏移量初始值524相加后的加法结果被输入到限制器525中，在限制器525中经过限制后得到的信号被作为偏移量F1输出。

偏移量运算单元550具有与偏移量运算单元520相同的结构，尽管其输入车速Vs、旋转角度RS和SAT值ST，计算出偏移量F2，但偏移量增益单元的增益特性与偏移量运算单元520不同。图18(B)示出了偏移量运算单元550的偏移量增益单元的增益特性示例，当SAT值ST为零的时候，偏移量增益OG为零，当SAT值ST变大的时候，偏移量增益OG变小。

电流指令值生成单元560例如由图2所示的电流指令值运算单元、电流限制单元、补偿信号生成单元、加法单元和减法单元构成。由电流指令值生成单元560的电流指令值运算单元运算出的电流指令值Iref例如具有图6或图13所示那样的特性，从偏移量运算单元520输出的偏移量F1和从偏移量运算单元550输出的偏移量F2被使用。

在这样的结构中，参照图20以及图21的流程图来说明其动作示例。

一旦动作开始，则转向方向判别单元510读取转向角θ和旋转角度RS，基于旋转角度RS计算出角速度ω，按照图7所示的分类来判别转向方向，输出判别结果SD(向右转向或向左转向)(步骤S1)。

SAT检测单元570检测出SAT值ST，并将其输出到偏移量运算单元520以及550和电流指令值生成单元560(步骤S2)。

偏移量运算单元520使用车速Vs、旋转角度RS和SAT值ST来计算出偏移量F1(步骤S3)。

在计算偏移量F1的时候，首先，直线行驶判定单元521读取车速Vs、旋转角度RS和SAT值ST(步骤S31)。SAT值ST还被输入到偏移量增益单元522和复位增益单元523中，旋转角度RS还被输入到复位增益单元523中。

直线行驶判定单元521所读取的车速Vs被输入到比较单元543中，比较单元543判定车速Vs是否等于或大于阈值Vth(步骤S32)，在车速Vs等于或大于阈值Vth的情况下，比较单元544判定在绝对值单元541被绝对值化后得到的旋转角度RS的绝对值|RS|是否等于或小于阈值RSth(步骤S33)，在旋转角度RS的绝对值|RS|等于或小于阈值RSth的情况下，比较单元545判定在绝对值单元542被绝对值化后得到的SAT值ST的绝对值|ST|是否等于或小于阈值STth(步骤S34)。在车速Vs高的状态下能够精度良好地检测出直线行驶状态，一般而言，基于小的旋转角度和小的SAT来进行直线行驶状态的判定。此外，步骤S32～S34的顺序是任意的，可以适宜地变更步骤S32～S34的顺序。

比较单元543～545的比较结果被输入到判定单元546中，当上述所有的条件都被满足的时候，判定单元546输出直线行驶信号YS，使用来计测时间经过的计时计数器547的计数值Cnt递增“+1”(步骤S35)，接下来，比较单元548判定计数值Cnt是否变成了大于阈值C1，也就是说，比较单元548判定是否经过了所规定的时间(步骤S36)。在计数值Cnt变成了大于阈值C1，经过了所规定的时间的情况下，比较单元548将比较结果RC输出到判定信号输出单元549，判定信号输出单元549将判定信号Flg设为“1”(步骤S37)，将开关526的接点切换到接点526a。并且，偏移量增益单元522通过使用SAT值ST并按照图18(A)所示的特性来设定好的偏移量增益OG经由开关526后被输入到加法单元530中以便与来自存储单元527的前一次采样的数据相加，在加法单元530中得到的加法结果被输入到加法单元531中。利用“因路面的倾斜等而造成直线行驶感(中心感，on-center feeling)下降，从而产生想要改变轮胎的方向的反力(SAT)”的现象，来检测出横向偏移(侧向偏移)，调整偏移量。

另一方面，在上述步骤S32中车速Vs小于阈值Vth的情况下，或者，在上述步骤S33中旋转角度RS的绝对值|RS|大于阈值RSth的情况下，或者，在上述步骤S34中SAT值ST的绝对值|ST|大于阈值STth的情况下，判定单元546将非直线行驶信号NS输出到计时计数器547和判定信号输出单元549。因此，计时计数器547的计数值Cnt被复位成“0”，并且，从判定信号输出单元549输出的判定信号Flg被设为“0”，开关526的接点被切换到接点526b(步骤S38)。通过此切换，来自存储单元527的前一次采样的数据在反转单元528符号被反转后，被输入到乘法单元529中，在乘法单元529中得到的与复位增益单元523按照图19所示的特性设定好的复位增益RG相乘后的乘法结果MR经由开关526后被输入到加法单元530中，然后再被输入到加法单元531中。在这种情况下，离开直线行驶状态，偏移量增益OG渐渐地接近零，最终变成零。

加法单元531将在加法单元530中得到的加法结果与偏移量初始值524相加(步骤S39)，在加法单元531中得到的加法结果在限制器525中被限制了最大值以及最小值(大于0的值)之后，被作为偏移量F1输出。

偏移量运算单元550使用车速Vs、旋转角度RS和SAT值ST来计算出偏移量F2(步骤S4)。因为在计算偏移量F2的时候使用的处理与在计算偏移量F1的时候使用的处理是相同的，所以省略说明。此外，在偏移量增益单元的偏移量增益设定中，使用图18(B)所示的特性。

电流指令值生成单元560使用从偏移量运算单元520输出的偏移量F1和从偏移量运算单元550输出的偏移量F2，将例如图6或图13所示那样的特性赋予给电流指令值Iref，基于从转向方向判别单元510输出的判别结果SD来输出向右转向用电流指令值Iref1或/和向左转向用电流指令值Iref2(步骤S5)。因为在转向盘中心附近，向右转向用电流指令值Iref1和向左转向用电流指令值Iref2均不是零，所以电动机的第1系统和第2系统均处于被驱动的状态。因此，在转向盘中心附近没有死区，对向左转向和向右转向单独地进行驱动，所以也不会发生因拐点等而造成转向变成不连续的现象。

此外，偏移量运算单元520的偏移量增益单元522的增益特性也可以为图22(A)所示那样的“当SAT值ST等于或小于零的时候，偏移量增益变成零”的特性。同样地，偏移量运算单元550的偏移量增益单元的增益特性也可以为图22(B)所示那样的“当SAT值ST等于或大于零的时候，偏移量增益变成零”的特性。在这种情况下，在作用力(例如，SAT值)成为正方向的向右转向的区域，只有偏移量F1发生变化，在作用力成为负方向的向左转向的区域，只有偏移量F2发生变化。或者，也可以将偏移量运算单元520的偏移量增益单元522的增益特性设为图22(C)所示那样的“当SAT值ST等于或大于零的时候，偏移量增益变成零”的特性，也可以将偏移量运算单元550的偏移量增益单元的增益特性设为图22(D)所示那样的“当SAT值ST等于或小于零的时候，偏移量增益变成零”的特性。在这种情况下，在作用力成为正方向的向右转向的区域，只有偏移量F2发生变化，在作用力成为负方向的向左转向的区域，只有偏移量F1发生变化。还有，对于偏移量运算单元520的偏移量增益单元522的增益特性和偏移量运算单元550的偏移量增益单元的增益特性来说，它们的变化的比率(直线的斜率的绝对值)也可以是不同的，并且，还可以以曲线状发生变化而不是线性地发生变化。通过设定成这样的特性，就可以根据行驶环境等来进行适当的调整。

在上述第一实施方式中，尽管根据SAT值来改变偏移量F1和偏移量F2，但也可以除了SAT值之外还根据车速来改变偏移量F1和偏移量F2。例如，通过在偏移量运算单元中追加功能，使得可以根据车速来改变偏移量。

图23示出了追加了本功能的偏移量运算单元的结构示例(第2实施例)的结构框图。与图16所示的第1实施例的偏移量运算单元520相比，第2实施例的偏移量运算单元追加了车速感应增益单元532和乘法单元533，其他的结构与第1实施例相同。关于与第1实施例相同的结构，因为动作也是相同的，所以省略说明。

车速感应增益单元532根据车速Vs来输出车速增益VG。图24(A)示出了车速感应增益单元532的增益特性示例，成为“当车速Vs为低速的时候，平缓地减少，当车速Vs变成高速的时候，急剧地减少”的特性。如图24(B)所示，也可以为“当车速Vs为低速的时候，急剧地减少，当车速Vs变成高速的时候，平缓地减少”的特性。

与偏移量运算单元520同样，偏移量运算单元580输入车速Vs、旋转角度RS和SAT值ST，计算出偏移量F1。在限制器525中被限制了最大值以及最小值之后得到的偏移量F1在乘法单元533与车速增益VG相乘后被输出。

偏移量F2也通过同样的结构和动作与车速增益相乘。

因为通过还根据车速来改变偏移量，使得可以根据行驶状态来适当地进行转向盘中心附近的电流指令值的调整，所以能够提高转向感觉。

尽管在第1实施例中作为被施加在转向机构上的作用力，使用了SAT值ST，但也可以使用转向扭矩Ts。

图25示出了作为作用力使用了转向扭矩Ts的场合的MCU的结构示例，与图15所示的MCU500相比，图25的MCU600删除了SAT检测单元570，转向扭矩Ts代替SAT值ST被输入到偏移量运算单元中。因此，转向扭矩Ts代替SAT值ST被输入到图16所示的直线行驶判定单元、偏移量增益单元和复位增益单元中。其他的结构与图15的形态相同。因为不需要进行SAT的检测，所以结构变得更加简易。

偏移量运算单元620以及650的动作仅仅在“使用转向扭矩Ts以便替代SAT值ST”这一点与图15的偏移量运算单元520以及550不同，其他的动作完全相同，能够获得同样的效果。

如上所述那样，根据本发明，通过进行控制以便使得在电气系统的转向盘中心附近没有死区并且向右转向时和向左转向时变得不均衡，所以如图26(A)所示那样，成为“相对于手动输入的输出为线性”的平滑的特性。尤其是，因为消除了转向盘中心附近的不连续，所以提高了转向感觉。并且，因为即使在直线行驶状态发生了横向偏移，也可以通过调整电流指令值的偏移量，使相对于手动输入的输出例如像图26(B)所示那样移动，对输出进行补正，所以能够减轻驾驶员的负担。

此外，尽管在上述实施方式中，MCU具有2个偏移量运算单元，但也可以采用通过1个偏移量运算单元来计算出偏移量F1以及F2的结构。因此，能够使结构变得更加简易。

还有，尽管在上述实施方式中以具有双系统电动机绕组的电动机为例对本发明进行了说明，但本发明也可以应用于具有3个系统以上的多系统电动机的电动机。并且，尽管在上述实施方式中通过GDM来对电动机进行驱动控制，但也可以为PI控制单元、PWM控制单元、逆变器等的结构。当然也可以将上述的向右转向和向左转向的说明反过来。

附图标记说明

1 转向盘(方向盘)

2 柱轴(转向轴、方向盘轴)

10 扭矩传感器

12 车速传感器

14 转向角传感器

20 电动机

30 控制单元(ECU)

40 CAN

100 控制单元(ECU)

121、122 GDM(栅极驱动模块)

200 双系统电动机

201 旋转传感器

500 MCU

510 转向方向判别单元

520 偏移量运算单元。

Claims (21)

1.一种电动助力转向装置，其基于成为转向指令的电流指令值并经由逆变器来对电动机进行驱动控制，通过所述电动机将辅助力赋予给车辆的转向系统，其特征在于：

所述电动机为多系统电动机，

具备针对所述电动机的每个系统绕组具有所述逆变器的多系统驱动系统，分别将相对于转向扭矩的多系统电流指令值特性赋予给所述多系统驱动系统以便使得在向左和向右转向时变得不均衡，所述多系统驱动系统进行与单独的电流指令值特性相对应的辅助控制，

所述多系统电动机、所述多系统驱动系统以及所述多系统电流指令值特性均为2个系统，通过一个方向用电流指令值在一个方向区域使用双系统电动机的一个系统，并且，通过另一个方向用电流指令值在另一个方向区域使用所述双系统电动机的另一个系统。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述多系统电流指令值特性为这样的特性，即，在转向盘中心附近具有偏移量，偏移量的差随着转向扭矩的绝对值变大而变大。

3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述偏移量的程度是可变的。

4.根据权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述可变为车速感应特性。

5.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述车速感应特性随着车速变成高速，转向盘中心附近的偏移量变小，所述偏移量的差的程度变大或变小。

6.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述电动机具有星形结线的双系统绕组。

7.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述电动机具有三角结线的双系统绕组。

8.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：在转向盘中心附近，所述一个方向用电流指令值具有第1偏移量，所述另一个方向用电流指令值具有第2偏移量。

9.根据权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于：在所述一个方向区域，所述一个方向用电流指令值随着转向扭矩变大而增加，在所述另一个方向区域，所述另一个方向用电流指令值随着所述转向扭矩变大而增加。

10.根据权利要求9所述的电动助力转向装置，其特征在于：能够改变所述一个方向用电流指令值以及所述另一个方向用电流指令值的变化特性。

11.根据权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第1偏移量与所述第2偏移量相同。

12.根据权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第1偏移量与所述第2偏移量不同。

13.根据权利要求11所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第1偏移量和所述第2偏移量根据车速而发生变化。

14.一种电动助力转向装置，其基于成为转向指令的电流指令值并经由逆变器来对电动机进行驱动控制，通过所述电动机将辅助力赋予给车辆的转向机构，其特征在于：

所述电动机为具有至少2个系统的电动机，

针对所述电动机的每个系统绕组具备所述逆变器，

通过一个方向用电流指令值在一个方向区域使用所述具有至少2个系统的电动机的若干个系统，并且，通过另一个方向用电流指令值在另一个方向区域使用所述具有至少2个系统的电动机的除了所述若干个系统之外的其他的系统，

在转向盘中心附近，所述一个方向用电流指令值具有第1偏移量，所述另一个方向用电流指令值具有第2偏移量，

基于所述车辆的行驶状态以及被施加在所述转向机构上的作用力计算出所述第1偏移量和所述第2偏移量。

15.根据权利要求14所述的电动助力转向装置，其特征在于：当所述车辆的行驶状态为直线行驶状态的时候，所述第1偏移量和所述第2偏移量根据所述作用力而发生变化。

16.根据权利要求15所述的电动助力转向装置，其特征在于：在所述直线行驶状态下，在所述一个方向区域，所述第1偏移量随着所述作用力变大而增加，在所述另一个方向区域，所述第2偏移量随着所述作用力变大而增加。

17.根据权利要求15所述的电动助力转向装置，其特征在于：在所述直线行驶状态下，在所述一个方向区域，所述第2偏移量随着所述作用力变大而减少，在所述另一个方向区域，所述第1偏移量随着所述作用力变大而减少。

18.根据权利要求15所述的电动助力转向装置，其特征在于：当所述车辆离开所述直线行驶状态的时候，所述第1偏移量和所述第2偏移量通过所述转向机构的旋转角度以及所述作用力返回到初始值。

19.根据权利要求15所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述第1偏移量和所述第2偏移量渐渐地发生变化，渐渐地返回到初始值。

20.根据权利要求14所述的电动助力转向装置，其特征在于：能够变更所述一个方向用电流指令值以及所述另一个方向用电流指令值的变化特性。

21.根据权利要求14所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述作用力为自对准扭矩或转向扭矩。

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