电动助力转向装置.pdf

本发明公开一种电动助力转向装置，其应用于转向系统，转向系统将驾驶员的转向操作传递给转向轮，电动助力转向装置包括：转向力辅助装置，其向转向系统施加辅助力来辅助转向操作；控制装置，其用于根据指示转向系统的状态的信号控制转向力辅助装置的启动，其中控制装置通过将基于转向转矩的微分值的补偿分量加到基础辅助分量上而计算在转向力辅助装置中产生的目标辅助力；以及提取装置，其能够从指示转向系统的状态的信号中提取出与基于施加到转向轮上的应力而在转向系统中产生的振动相应的特定频率分量，其中，当所提取的特定频率分量的有效值等于或大于预定阈值时，控制装置增加基于转向转矩的微分值的补偿分量。

1.  一种电动助力转向装置，其应用于转向系统，所述转向系统将驾驶员的转向操作传递给转向轮，所述电动助力转向装置包括：设置有作为驱动源的电动机的转向力辅助装置，所述转向力辅助装置向所述转向系统施加辅助力来辅助所述转向操作；以及控制装置，其用于根据指示所述转向系统的状态的信号控制所述转向力辅助装置的启动，其中所述控制装置通过将基于转向转矩的微分值的补偿分量加到基础辅助分量上而计算在所述转向力辅助装置中产生的目标辅助力，所述电动助力转向装置的特征在于还包括：
提取装置，其能够从指示所述转向系统的状态的信号中提取出与基于施加到所述转向轮上的应力而在所述转向系统中产生的振动相应的特定频率分量，
其中，当所提取的特定频率分量的有效值等于或大于预定阈值时，所述控制装置增加基于所述转向转矩的微分值的所述补偿分量。

2.  根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述控制装置依据所述有效值的增加而增加所述补偿分量。

3.  根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述控制装置仅在车速处于预定速度范围内时才增加所述补偿分量。

4.  一种电动助力转向装置，其应用于转向系统，所述转向系统将驾驶员的转向操作传递给转向轮，所述电动助力转向装置包括：设置有作为驱动源的电动机的转向力辅助装置，所述转向力辅助装置向所述转向系统施加辅助力来辅助所述转向操作；以及控制装置，其用于控制所述转向力辅助装置的启动，其中所述控制装置通过将基于转向转矩的微分值的补偿分量加到基础辅助分量上而计算在所述转向力辅助装置中产生的目标辅助力，所述电动助力转向装置的特征在于，
在车速处于预定速度范围内的情况下，所述控制装置增加基于所述转向转矩的微分值的所述补偿分量。

5.  根据权利要求1或4所述的电动助力转向装置，其特征在于还包括：
判定装置，其用于判定是否正在执行转向操作，
其中，当正在执行所述转向操作时，所述控制装置保持所述补偿分量。

6.  一种电动助力转向装置，其应用于转向系统，所述转向系统将驾驶员的转向操作传递给转向轮，所述电动助力转向装置包括：设置有作为驱动源的电动机的转向力辅助装置，所述转向力辅助装置向所述转向系统施加辅助力来辅助转向操作；以及控制装置，其用于控制所述转向力辅助装置的启动，其中所述控制装置通过将基于转向转矩的微分值的补偿分量加到基础辅助分量上而计算在所述转向力辅助装置中产生的目标辅助力；所述电动助力转向装置的特征在于还包括：
不平整路判定装置，其用于判定所述车辆行驶的路面是否不平整，
其中，在判定出所述路面是不平整的情况下，所述控制装置增加基于所述转向转矩的微分值的所述补偿分量。

7.  根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于，根据指示车轮速度的信号的频率分析执行所述路面是否不平整的判定。

8.  根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于，根据所述路面的图像处理执行所述路面是否不平整的判定。

9.  根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于，根据所述路面的雷达检测执行所述路面是否不平整的判定。

10.  根据权利要求1、4或6中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于，在基于所述转向转矩的微分值的补偿分量的计算中，在所述微分值的绝对值处于预定范围内的情况下，设置所述补偿分量为零的死区，并且在执行增加所述补偿分量的控制时所述控制装置撤消所述死区。

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。
背景技术
通常，用于车辆的助力转向装置包括电动助力转向装置(EPS)，该电动助力转向装置设置有作为驱动源的电动机。与液压助力转向装置相比，EPS具有布局灵活性高和能量消耗小的特点。因此，在近些年来，已考虑对从紧凑车辆到大型车辆范围内的许多种车辆引入EPS。
在上述的EPS中，转向系统中产生的振动是使转向感觉变差的因素之一。换句话说，如果驾驶员感觉到转向系统的振动或由振动导致的异常噪音，则会很大程度地使转向感觉变差。因此，在常规的EPS中，例如在日本特开专利公开号No.2006-27537和2006-335228中公开的，对结构和控制设计了各种防范措施，用来抑制转向系统的振动。
然而，在转向系统中产生的振动不一定是从作为驱动源的电动机产生的。换句话说，在向转向轮施加应力的情况下，诸如在不平整路面上行驶时，振动保留在转向系统中，直到应力衰减。振动传递到转向盘，会使转向感觉变差。
日本特开专利公开号No.2006-335228公开了一种结构，该结构从与电动机的控制输出相应的电动机转角和电流值中提取振动频率分量，并且应用振动抑制控制量来抵消该振动频率分量。依据该构造，在其中电动机和转向系统联接在一起的EPS中，能够将转向系统中产生的振动抑制到某个程度。然而，由于从电动机的控制输出提取的转向系统的振动分量是间接的分量，所以在基于振动分量的补偿控制中产生相移。因而，在补偿控制的效果上有限制，所以希望一种用于有效地抑制转向系统的振动的有效防范措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置有效地抑制由于向转向轮施加应力而产生的转向系统的振动。
为了获得上述目的，依据本发明的第一方面，提供一种电动助力转向装置，其应用于转向系统，所述转向系统将驾驶员的转向操作传递给转向轮。该装置包括转向力辅助装置、控制装置和提取装置。该转向力辅助装置设置有作为驱动源的电动机。该转向力辅助装置向该转向系统施加辅助力来辅助转向操作。该控制装置根据指示转向系统的状态的信号控制该转向力辅助装置的启动。该控制装置通过将基于转向转矩的微分值的补偿分量加到基础辅助分量上而计算在该转向力辅助装置中产生的目标辅助力。该提取装置能够从指示转向系统的状态的信号中提取出与基于施加到转向轮上的应力而在转向系统中产生的振动相应的特定频率分量。当所提取的特定频率分量的有效值等于或大于预定阈值时，该控制装置增加基于转向转矩的微分值的补偿分量。
依据本发明的第二方面，提供一种电动助力转向装置，其应用于转向系统，所述转向系统将驾驶员的转向操作传递给转向轮。该装置包括转向力辅助装置和控制装置。该转向力辅助装置设置有作为驱动源的电动机。该转向力辅助装置向该转向系统施加辅助力来辅助转向操作。该控制装置控制该转向力辅助装置的启动。该控制装置通过将基于转向转矩的微分值的补偿分量加到基础辅助分量上而计算在该转向力辅助装置中产生的目标辅助力。在车速处于预定速度范围中的情况下，该控制装置增加基于转向转矩的微分值的补偿分量。
依据本发明的第三方面，提供一种电动助力转向装置，其应用于转向系统，所述转向系统将驾驶员的转向操作传递给转向轮。该装置包括转向力辅助装置、控制装置和不平整路判定装置。该转向力辅助装置设置有作为驱动源的电动机。该转向力辅助装置向该转向系统施加辅助力来辅助转向操作。该控制装置控制该转向力辅助装置的启动。该控制装置通过将基于转向转矩的微分值的补偿分量加到基础辅助分量上而计算在该转向力辅助装置中产生的目标辅助力。该不平整路判定装置判定车辆行驶的路面是否不平整。在判定出路面是不平整的情况下，该控制装置增加基于转向转矩的微分值的补偿分量。
附图说明
图1是电动助力转向装置(EPS)的简图；
图2是依据第一实施方式的控制框图；
图3是第二控制部分的控制框图；
图4是示出用于提取特定频率的过程的流程图；
图5是第二计算部分的简图；
图6是依据第二实施方式的EPS的控制框图；
图7是示出用于判定转向状态的过程的流程图；
图8是示出与增强增益的输出相关的开关控制的过程的流程图；
图9是示出在第三实施方式中用于提取特定频率的过程的流程图；
图10是依据第四实施方式的EPS的控制框图；
图11是第四实施方式中的第二计算部分的大概结构的示意图；
图12是依据第五实施方式的第二控制部分的控制框图；
图13是依据另一实施方式的EPS的控制框图；
图14是示出依据另一实施方式的振动抑制控制的流程图；以及
图15是依据又一实施方式的振动抑制控制的流程图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面将参考附图给出根据本发明的第一实施方式的柱型电动助力转向装置(EPS)的描述。
如图1中所示，转向盘2固定到转向轴3上。转向轴3经由齿轮-齿条机构4连接到齿条轴5。通过齿轮-齿条机构4将随着转向操作的转向轴3的转动转换成齿条轴5的往复直线运动。具体地，在转向轴3中，柱轴8和中间轴9经由万向节7a彼此联接，并且中间轴9和齿轮轴10经由万向节7b彼此联接。齿轮-齿条机构4由齿轮齿10a以及齿条齿5a构成，齿轮齿10a形成在齿轮轴10的端部部分中，而齿条齿5a设置在齿条轴5中并与齿轮齿10a啮合。齿条轴5随着转向轴3的转动的往复直线运动经由联接到齿条轴5两端的拉杆11传递到转向节(未示出)。因此，转向轮12的转向角(即车辆的前进运动方向)被改变。
在本实施方式中，与电动助力转向装置对应的EPS 1设置有作为驱动源的电动机21、作为转向力辅助装置的EPS致动器22、对EPS致动器22的启动进行控制的ECU 23。EPS致动器22通过转动地驱动转向轴3而向转向系统施加辅助力来辅助转向操作。
详细地说，EPS致动器22是向柱轴8施加辅助力的柱型EPS致动器。电动机21经由减速机构24驱动地联接到柱轴8。减速机构24由减速齿轮25和与减速齿轮25啮合的电动机齿轮26组成。减速齿轮25设置为不相对于柱轴8转动，电动机齿轮26设置为不相对于电动机21的电动机轴21a转动。在减速机构24中使用蜗杆蜗轮机构。EPS致动器22将电动机21的转动传递到柱轴8，同时由减速机构24来减速。因此，电动机转矩作为辅助力施加给转向系统。
作为控制装置的ECU 23向作为EPS致动器22的驱动源的电动机21供给驱动功率。通过供给驱动功率，电动机21的转动——即EPS致动器22的启动得以控制。
设置在柱轴8中的转矩传感器31连接到ECU 23。柱轴8由靠近转向盘2的第一轴8a、靠近中间轴9的第二轴8b、和将该第一轴8a和第二轴8b彼此联接的扭杆33组成。转矩传感器31由一对角度传感器34a和34b(分解器)组成，所述一对角度传感器34a和34b设置在扭杆33两端，即第一轴8a的端部和第二轴8b的端部。
转矩传感器31是双分解器型转矩传感器。ECU 23通过角度传感器34a检测第一轴8a的转角(转向角θs)。此外，ECU 23通过角度传感器34b检测第二轴8b的转角(齿轮角θp)。ECU 23根据两个角度传感器34a和34b检测到的两个转角之间的差(即扭杆33的扭转角)来检测转向转矩τ。
车速传感器35检测的车速V输入到ECU 23。ECU 23根据每个传感器检测到的车辆状态量确定要施加到转向系统的目标辅助力。ECU 23向电动机21供应驱动功率，以便在EPS致动器22中产生目标辅助力。
接下来描述上述EPS 1中的辅助控制。
如图2中所示，ECU 23设置有微型计算机41和驱动电路42。驱动电路42根据从微型计算机41输出的电动机控制信号向电动机21供应驱动功率。
ECU 23连接到用于检测施加到电动机21的实际电流值I的电流传感器43和用于检测电动机转角θm的转角传感器44(参考图1)。微型计算机41根据上述的每个车辆状态量以及基于来自电流传感器43和转角传感器44的输出信号所检测到的实际电流值I和电动机转角θm，产生输出到驱动电路42的电动机控制信号。
微型计算机41设置有：第一计算部分45，其用于计算与施加到转向系统的辅助力的目标值——即目标辅助力对应的电流需求值Iq^＊；以及输出部分46，其用于基于由第一计算部分45计算出的电流需求值Iq^＊输出电动机控制信号。
第一计算部分45设置有：第一控制部分47，其用于计算与目标辅助力的基础控制分量相应的基础辅助控制量Ias^＊；以及第二控制部分48，其用于基于与转向转矩τ的微分值相应的转向转矩微分值dτ计算转矩惯性补偿量Iti*，作为补偿分量。
转向转矩τ和车速V输入到第一控制部分47。第一控制部分47根据转向转矩τ和车速V计算基础辅助控制量Ias^＊。具体地，当转向转矩τ增加时，以及当车速V降低时，第一控制部分47增加基础辅助控制量Ias^＊的值。
除了转向转矩微分值dτ以外，还将车速V输入到第二控制部分48。第二控制部分48根据每个状态量执行转矩惯性补偿控制。“转矩惯性补偿控制”是指用于补偿诸如电动机、致动器等的EPS的惯性效应的控制。换句话说，“转矩惯性补偿控制”是用于抑制在转向操作的“开始转弯”时的“绊住的感觉(响应滞后)”以及在“完成转弯”时的“受影响感觉(过冲)”的控制。转矩惯性补偿控制通过向转向轮12施加应力而具有抑制转向系统中产生的振动的效果。
如图3中所示，第二控制部分48设置有其中将转向转矩微分值dτ与基础补偿量εti相关联的图表48a和其中将车速V与插值系数A相关联的图表48b。在图表48a中，基础补偿量εti被设置为依据输入的转向转矩微分值dτ的绝对值的增加而增加在第一计算控制部分47中计算的基础辅助控制量Ias*的绝对值的值。在图表48b中，插值系数A与低车速范围内的车速V相关地变大，并且依据高车速范围内的车速增加而变小。第二控制部分48通过将参考每个图表48a和48b确定的基础补偿量εti与插值系数A相乘来计算转矩惯性补偿量Iti^＊。
如图2中所示，在第一控制部分47中计算出的基础辅助控制量Ias^＊和在第二控制部分48中计算出的转矩惯性补偿量Iti^＊(Iti^＊＊)输入到加法器49。通过在加法器49中将转矩惯性补偿量Iti^＊与基础辅助控制量Ias^＊相加，第一计算部分45计算出与目标辅助力相应的电流需求值Iq^＊。
由第一计算部分45输出的电流需求值Iq^＊与由电流传感器43检测到的实际电流值I以及由转角传感器44检测到的电动机转角θm一起输入到输出部分46。输出部分46通过使实际电流值I遵循与目标辅助力相应的电流需求值Iq^＊的方式执行反馈控制，从而计算电动机控制信号。
电动机21使用无电刷电动机，通过供应三相(U，V，W)驱动功率来转动所述无电刷电动机。输出部分46通过将电动机21的被检测为实际电流值I的相位电流值(Iu，Iv，Iw)转换(d/q转换)成d/q坐标系的d，q轴电流值来执行电流反馈控制。
电流需求值Iq^＊作为q轴电流需求值输入到输出部分46。输出部分46基于由转角传感器44检测到的电动机转角θm对相位电流值(Iu，Iv，Iw)进行d/q转换。输出部分46基于d，q轴电流值和q轴电流需求值计算d，q轴电压需求值。输出部分46通过d，q轴电压需求值的d/q逆转换而计算相位电压需求值(Vu^＊，Vv^＊，Vw^＊)。输出部分46根据相位电压需求值产生电动机控制信号。
在ECU 23中，将所产生的电动机控制信号从微型计算机41输出到驱动电路42。此外，驱动电路42将基于电动机控制信号的三相驱动功率供应到电动机21，从而控制EPS致动器22的启动。
(用于抑制由施加到转向轮的应力所导致的振动的控制)
接下来给出用于抑制由施加到转向轮的应力所导致的振动的控制的描述。
如图2中所示，微型计算机41设置有作为提取装置的提取部分51。提取部分51能够从输入信号提取特定的频率分量。对于提取部分51而言，需要输入指示构造转向系统的齿轮轴10的转角的齿轮角θp，作为指示转向系统的状态的信号。提取部分51从输入的齿轮角θp提取与转向系统中产生的振动相应的特定频率分量。
具体地，提取部分51基于输入的齿轮角θp提取与由施加到转向轮12的应力产生的转向系统的振动相应的频率分量。提取部分51向第二计算部分52输出所提取的频率分量的有效值作为功率谱Sp。
在来自提取部分51的功率谱Sp等于或大于预定的阈值的情况下，微型计算机41以抑制由于增加施加到转向轮的应力导致的转向系统的振动的方式增强转矩惯性补偿控制。换句话说，微型计算机41根据转向转矩微分值dτ增加与补偿分量相应的转矩惯性补偿量Iti^＊。
如上所述，转矩惯性补偿控制具有抑制转向系统中产生的振动的效果。换句话说，通过增强转矩惯性补偿控制，可以有效地抑制由于增加反向输入的应力而导致的转向系统的振动。然而，存在辅助转矩的上升边由于增强转矩惯性补偿控制(即增加转矩惯性补偿量Iti^＊)而变得过度放大的倾向。换句话说，具有下列风险：增强转矩惯性补偿控制的过度使用导致诸如在正常时间的转向感觉变差、在开始转弯时的“打滑感觉”、控制不稳定(振动)等不利影响。
考虑到这一点，依据本实施方式的EPS 1通过提取与由于施加到转向轮12上的应力所导致的转向系统的振动相应的频率分量，即时地检测由于施加到转向轮12上的应力所导致的振动的产生。通过基于对振动进行的检测来执行转矩惯性补偿控制的增强，能够快速地抑制由于增加施加到转向轮12的应力而导致的振动，同时避免由于增强转矩惯性补偿控制导致的不利影响。
如图4中的流程图所示，如果齿轮角θp输入到提取部分51(步骤101)，提取部分51首先执行带通滤波处理，并且提取14至16Hz的频率分量作为与由于增加施加到转向轮12的应力所导致的转向系统的振动相应的特定频率分量(步骤102)。然后，提取部分51根据均方根(RMS)计算来确定在步骤102中提取的频率分量的有效值(步骤103)。提取部分51执行低通滤波处理(步骤104)，并且在低通滤波处理之后将所述值输出作为功率谱Sp(步骤105)。
此外，微型计算机41的第一计算部分45设置有用于计算增强增益K的第二计算部分52。增强增益K是用于增强转矩惯性补偿控制的值，即用于增加转矩惯性补偿量Iti^＊的值。从提取部分51输出的功率谱Sp输入到第二计算部分52。
如图5中所示，第二计算部分52具有其中将功率谱Sp与增强增益K相关联的图表52a。在图表52a中，在功率谱Sp等于或大于第一阈值Sth1的范围内，增强增益K随着功率谱Sp的增加而变大。具体地，在功率谱Sp等于或大于第一阈值Sth1并且等于或小于第二阈值Sth2的范围(Sth1≤Sp≤Sth2)内，增强增益K的值随着功率谱Sp的增加从“0”到“1”增加。此外，在功率谱Sp超过第二阈值Sth2的范围内，增强增益K的值是“1”。第二计算部分52就输入的功率谱Sp查阅图表52a。因此，在功率谱Sp的值等于或大于预定的阈值的情况下，功率谱的值变得越大，则计算得到的增强增益K的值就变得越大。
由第二计算部分52计算出的增强增益K输入到加法器53。在加法器53中，将增强增益K增加值“1”。因此，获得至少等于或大于“1”的增强增益K’。此外，增强增益K’输入到乘法器54。在乘法器54中，增强增益K’与转矩惯性补偿量Iti^＊相乘。因而，转矩惯性补偿量Iti^＊＊得到校正并增加，并且转矩惯性补偿控制得到增强。
依据本实施方式，获得下面的操作和优点。
(1)微型计算机41设置有提取部分51，该提取部分51能够从输入信号提取特定的频率分量。提取部分51基于与指示转向系统的状态的信号相应的齿轮角θp提取与由施加到转向轮12的应力导致的转向系统的振动相应的频率分量。此外，提取部分51输出所提取的频率分量的有效值作为功率谱Sp。在由提取部分51输出的功率谱Sp等于或大于预定的阈值的情况下，微型计算机41以抑制由于增加施加到转向轮12的应力导致的转向系统的振动的方式增强转矩惯性补偿控制。换句话说，微型计算机41基于转向转矩微分值dτ增加与补偿分量相应的转矩惯性补偿量Iti^＊。
依据上述的结构，能够在应力导致的振动变得明显之前即时地检测到由于施加到转向轮12上的应力导致的振动的产生，并且能够快速地抑制该振动。由于通过增强转矩惯性补偿控制而使振动得到抑制，所以不会发生现有技术中所看到的由于相移而导致的振动抑制效果变弱。此外，能够避免由于增强补偿控制而导致的诸如转向感觉变差、在开始转弯时的“打滑感觉”、控制不稳定(振动)等的不利影响。此外，通过将振动防范措施与施加到转向轮12的应力分离，能够优化在正常时间的转矩惯性补偿控制的设置，并且能够进一步改善转向感觉。
(2)功率谱Sp变得越大，则由第二计算部分52计算出的增强增益K的值变得越大。如上所述，通过增强与所产生的振动的幅值相应的转矩惯性补偿控制，能够快速地抑制振动，同时避免产生不利影响。
(第二实施方式)
下面将参考附图给出本发明的第二实施方式的描述。
本实施方式与第一实施方式的主要差别仅在于对抑制由于施加到转向轮12的应力导致的振动的控制。因此，为了解释方便，与第一实施方式的部分相同的部分带有相同的参考标号，并且省略了其描述。
如图6中所示，微型计算机41设置有作为判定装置的判定部分61，判定部分61判定驾驶员是否正执行转向操作，即EPS 1是否处于转向状态。在判定部分61判定出正在执行转向操作的情况下，即在转向操作时，微型计算机41不执行转矩惯性补偿控制的增强，即不执行转矩惯性补偿量Iti^＊的增加。
车辆的转向转矩τ、转向角θs、转向速度ωs和横摆率γ输入到判定部分61。判定部分61根据每个输入状态量判定是否正在执行转向操作，并且将判定结果输出为判定信号Sd。
如图7中的流程图所示，判定部分61将每个输入状态量的绝对值和与每个状态量相应的预定阈值进行比较，并且根据该结果判定是否正在执行转向操作(步骤201至204)。换句话说，判定部分61判定转向角θs的绝对值是否等于或小于预定阈值θ0(步骤201)，转向速度ωs的绝对值是否等于或小于预定阈值ω0(步骤202)，转向转矩τ的绝对值是否等于或小于预定阈值τ0(步骤203)，以及横摆率γ的绝对值是否等于或小于预定阈值γ0(步骤204)。在所有状态量都等于或小于相应的阈值(|θs|≤θ0，并且|ωs|≤ω0，并且|τ|≤τ0，并且|γ|≤γ0，即所有步骤201至204均为“是”)的情况下，判定部分61判定出目前没有执行转向操作(步骤205)。
在至少任意一个输入状态量超过相应的阈值(|θs|＞θ0，或|ωs|＞ω0，或|τ|＞τ0，或|γ|＞γ0，即步骤201至204中任意一个为“否”)的情况下，判定部分61判定出正在执行转向操作(步骤206)。
如图6中所示，第一计算部分45设置有切换控制部分62。从第二计算部分52输出的增强增益K(和“0”)经由切换控制部分62输出到加法器53。此外，从判定部分61输出的判定信号Sd与车速V一起输入到切换控制部分62。切换控制部分62根据该判定信号Sd和车速V执行在增强增益K和“0”之间切换到加法器53(参考图2)的输出的切换控制。
如图8中的流程图所示，切换控制部分62首先判定所输入的车速V是否在预定速度范围内(V1≤V≤V2)(步骤301)。在车速V在该速度范围内(步骤301为“是”)的情况下，切换控制部分62判定所输入的判定信号Sd是否指示正在执行转向操作(步骤302)。在判定信号Sd指示不是正在执行转向操作(步骤302为“否”)的情况下，则切换控制部分62向加法器53输出增强增益K(步骤303)。如果判定车速V不在预定速度范围内(V＜V1，或V＞V2，步骤301为“否”)的情况下，以及在判定信号Sd指示正在执行转向操作(步骤302为“是”)的情况下，则切换控制部分62不输出增强增益K，其输出为“0”(步骤304)。
结果，在微型计算机41中，仅在车速V处于预定速度范围内(V1≤V≤V2)的情况下才执行转矩惯性补偿控制的增强——即转矩惯性补偿量Iti^＊的增加，并且在进行转向操作时，不执行转矩惯性补偿控制的增强。
依据本实施方式，获得下面的操作和优点。
(1)微型计算机41设置有判定驾驶员是否正在执行转向操作的判定部分61。在转向操作时，微型计算机41不执行转矩惯性补偿控制的增强，也就是说，不执行转矩惯性补偿量Iti^＊的增加。
换句话说，存在转矩惯性补偿控制的增强可能导致转向感觉变差(在开始转弯时的“打滑感觉”)的情况。然而，在上述的结构中，由于在转向操作时不执行转矩惯性补偿控制的增强，而仅限于在不执行转向操作时才执行转矩惯性补偿控制的增强，所以能够避免由于转矩惯性补偿控制的增强而导致的转向感觉变差。
(2)微型计算机41仅在车速V处于预定速度范围内(V1≤V≤V2)的情况下才执行转矩惯性补偿控制的增强(转矩惯性补偿量Iti^＊的增加)。
换句话说，在转向系统中产生的振动的幅值依赖于支承转向轮12的悬架的振动特性，并且在其中悬架发生共振的特定速度范围内(V1≤V≤V2)被放大。因此，通过在其中转向系统的振动变得最明显的速度范围内有限制地执行转矩惯性补偿控制的增强，能够有效地避免由于补偿控制导致的转向感觉变差。
(第三实施方式)
下面将参考附图给出本发明的第三实施方式的描述。
本实施方式与第一实施方式的主要差别仅在于对抑制由于施加到转向轮12的应力所导致的振动的控制。因此，为了解释方便，将与第一实施方式的部分相同的部分带有相同的参考标号，并且省略了其描述。
微型计算机41作为不平整路面判定装置，用于判定车辆行驶的路面是否不平整，即用于判定路面是否不平整。在判定出行驶的路面是不平整的路的情况下，微型计算机以与第一实施方式相同的方式基于转向转矩微分值增加与补偿分量相应的转矩惯性补偿量Iti^＊。
换句话说，在不平整路面上行驶时，施加到转向轮12的应力的频率高，并且在转向系统中产生振动的概率变得特别大。考虑到这一点，在本实施方式中，在上述情况下预先增强转矩惯性补偿控制。因此，由于施加到转向轮12的应力所导致的振动的产生受到有效抑制。
详细地说，将指示车轮速度V_w的信号输入到微型计算机41。此外，根据车轮速度V_w的频率分析执行行驶路面是否为不平整路的判定。
具体而言，车轮速度V_w代替在第一实施方式中作为指示转向系统的状态的信号的齿轮角θp而输入到提取部分51。提取部分51从车轮速度V_w提取在不平整路面上行驶时增加的特定频率分量，即高频分量。提取部分51向第二计算部分52输出与所提取的频率分量的有效值相应的功率谱Sp(参考图2)。
如在图9中的流程图所示，如果车轮速度V_w输入到提取部分51(步骤401)，则提取部分51执行高通滤波处理，并且提取与在不平整路面上行驶相应的高频分量(步骤402)。然后，提取部分51根据均方根(RMS)计算来确定在步骤402中提取的频率分量的有效值(步骤403)。提取部分51执行低通滤波处理(步骤404)，并且在低通滤波处理之后将所述值输出作为功率谱Sp(步骤405)。
由于根据功率谱Sp计算增强增益K，即由于随着指示在不平整路面上行驶的频率分量的有效值的增加来计算更大的增强增益K(参考图5)，所以执行转矩惯性补偿量Iti^＊的增加，即执行转矩惯性补偿控制的增强。在该情况下，应与要确定的对象的改变一致地优化图5中的每个阈值Sth1和Sth2。
(第四实施方式)
下面将参考附图给出本发明获得的第四实施方式的描述。
本实施方式与第三实施方式的主要差别仅在于不平整路面的判定方法。因此，为了解释方便，与第三实施方式的部分相同的部分带有相同的参考标号，并且省略了其描述。
依据本实施方式的微型计算机41通过路面的图像处理来检测路面的起伏。微型计算机41根据路面的起伏状态判定路面是否不平整。在路面是不平整的情况下，微型计算机41以与第三实施方式相同的方式通过增强转矩惯性补偿控制来抑制由于施加到转向轮12的应力而导致的振动。
如图10中所示，微型计算机41设置有用于图像处理的第三计算部分71。由车载照相机70拍摄的路面图像输入到第三计算部分71。第三计算部分71通过路面图像的图像处理来检测路面上的起伏。第三计算部分71向计算增强增益的第二计算部分72输出指示路面的不规则程度的路面起伏系数α。在本实施方式中，第三计算部分71输出路面起伏系数α。当路的不规则程度变高时，即当路面的起伏变得更大和路面变得更不平整时，第三计算部分71增加路面起伏系数α。
如图11中所示，依据本实施方式的第二计算部分72具有其中将路面起伏系数α与增强增益K相关联的图表72a。在图表72a中，增强增益K随着路面起伏系数α的增加而变大。第二计算部分72就输入的路面起伏系数α查阅图表72a。因此，路面起伏系数α的值变得越大，所计算出的增强增益K就变得越大。因而，转矩惯性补偿量Iti^＊＊得到校正及增加，并且转矩惯性补偿控制得到校增强。
(第五实施方式)
下面将参考附图给出通过实施本发明而获得的第五实施方式的描述。
本实施方式与第一实施方式的主要差别仅在于对由于施加到转向轮12的应力所导致的振动的抑制控制。因此，为了解释方便，与第一实施方式的部分相同的部分带有相同的参考标号，并且省略了其描述。
如上所述，转矩惯性补偿控制具有振动抑制功能。然而，转矩惯性补偿控制还具有诸如转向感觉变差(在开始转弯时的“打滑感觉”)、控制(振动)不稳定等的不利影响。在辅助转矩的上升边趋于过度的区域中，即在转向转矩微分值dτ的绝对值相对小的区域中，这些不利影响更显著。因此，当EPS执行转矩惯性补偿控制时，存在其中设置死区的EPS，使得在基于转向转矩微分值dτ计算补偿分量——即转矩惯性补偿量Iti^＊时，如果转向转矩微分值dτ的绝对值在预定范围内，则转矩惯性补偿量Iti^＊为“零”。
然而，在第一实施方式中增强转矩惯性补偿控制时，存在这样的风险：即死区的存在妨碍补偿控制的效果。换句话说，在转向转矩微分值dτ是与死区相应的值的情况下，无论增强增益K为何，转矩惯性补偿量Iti^＊都为零。因此，在这种情况下，未获得补偿控制的效果，并存在不能充分抑制振动的风险。例如，在某些情况下，小振动可能传递到转向盘。
考虑到这一点，在本实施方式中，死区设置在正常时转矩惯性补偿量Iti^＊的计算中。在增强转矩惯性补偿控制时，计算转矩惯性补偿量Iti^＊，而忽略上述的死区。
详细地说，如图12中所示，依据本实施方式的第二控制部分65设置有两种类型的图表66和67，在图表66和67中将转向转矩微分值dτ和基础补偿量εti(εti′)相关联(在第一计算部分45内，参考图2)。在图表66中，将死区设置在其中转向转矩微分值dτ的绝对值等于或小于“τ1”的范围内(-τ1≤τ≤τ1)。第二控制部分65根据利用或不利用转矩惯性补偿控制的增强来切换两个图表66和67，并且使用两个图表中的一个来计算转矩惯性补偿量Iti^＊。
具体地，将根据其中设置死区的图表66计算出的基础补偿量εti和根据其中未设置死区的图表67计算出的基础补偿量εti’都输入到切换控制部分68。将从第二计算部分52输出的增强增益K(参考图2)输入到切换控制部分68。在增强增益K的值是“0”的情况下，切换控制部分68输出根据图表66计算出的基础补偿量εti。在增强增益K的值是“非0”的情况下，切换控制部分68输出根据图表67计算出的基础补偿量εti’。换句话说，在正常时，切换控制部分68输出根据其中设置死区的图表66计算出的基础补偿量εti。在增强转矩惯性补偿控制时，切换控制部分68输出根据其中未设置死区的图表67计算出的基础补偿量εti’。在本实施方式中，第二控制部分65通过将从切换控制部分68输出的基础补偿量εti或εti’乘以根据图表69计算出的插值系数A，从而计算出转矩惯性补偿量Iti^＊。
依据本实施方式，在增强转矩惯性补偿控制时，通常能够很好地利用转矩惯性补偿控制的效果，即使在其中与补偿分量相应的转矩惯性补偿量Iti^＊为零的范围内——即在其中转向转矩微分值dτ(的绝对值)非常小的范围内也是如此。因而，能够更有效地抑制振动。
可以如下修改每个实施方式。
在每个实施方式中，本发明实施为柱型EPS 1，然而，本发明可以应用于向齿条轴5施加辅助力的齿条型EPS或向齿轮轴10施加辅助力的齿轮型EPS。
在每个实施方式中，通过依据与由于施加到转向轮12的应力导致的转向系统振动相应的频率分量的有效值相应的功率谱Sp来计算增强增益K(K’)，并且将转矩惯性补偿量Iti^＊乘以增强增益K’，来增强转矩惯性补偿控制。然而，转矩惯性补偿控制不限于此。例如，转矩惯性补偿控制可以判定功率谱Sp是否等于或大于预定阈值，或可以例如以多级改变转矩惯性补偿量Iti^＊。
在第四实施方式中，通过路面的图像处理来检测路面的起伏。然而，该结构不限于此，而微型计算机41可以如图13所示地设置有用于雷达检测的第四计算部分74。在这种情况下，微型计算机41根据车载雷达73检测到的路面信息来检测路面的起伏。此外，以与第四实施方式相同的方式，第四计算部分74将根据所检测到的路面状态所确定的不规则程度设置为路面起伏系数α，以便输出到第二计算部分72。因此，增强了转矩惯性补偿控制。即使在这种情况下，也能够获得与第四实施方式相同的优点。
在第二实施方式中，判定部分61根据车辆的转向转矩τ、转向角θs、转向速度ωs和横摆率γ判定是否正在执行转向操作(参考图7)。然而，在判定是否正在执行转向操作时，能够可选地改变转向转矩τ、转向角θs、转向速度ωs和横摆率γ的组合。可替代地，可以利用其它状态量。
在第二实施方式中，仅在车速V处于预定速度范围内(V1≤V≤V2)的情况下，并且未正在进行转向时，才执行转矩惯性补偿控制的增强，即转矩惯性补偿量Iti^＊的增加(参考图8)。然而，该构造不限于此，而是能够省略与车速相关的约束(步骤301)和与转向状态相关的约束(步骤302)中的任何一个约束。
此外，在第一和第二实施方式中，作为计算与由于施加到转向轮12的应力所导致的转向系统的振动相应的频率分量的有效值相应的功率谱Sp的结果，在功率谱Sp等于或大于预定阈值的情况下，执行转矩惯性补偿控制的增强，即执行转矩惯性补偿量Iti^＊的增加。然而，该构造不限于此。例如，如图14中的流程图所示，在获取每个状态量(步骤501)之后，能够判定车速V是否在预定速度范围内(V1≤V≤V2)(步骤502)。这种情况下的预定速度范围设置为其中在车辆的悬架中产生共振并且转向系统的振动被放大的速度范围。在车速V处于预定速度范围内(步骤502为“是”)的情况下，执行转矩惯性补偿控制的增强(转矩惯性补偿量Iti^＊的增加)(步骤503)，而在车速V没有处于预定速度范围内(步骤502为“否”)的情况下，执行正常控制(步骤504)。即使在上述的结构中，也能够抑制由于施加到转向轮12的应力所导致的转向系统的振动。此外，由于不执行特定频率分量的提取和对所提取的频率分量的有效值的计算，所以有计算量小的优点。
此外，如图15中的流程图所示，可以增加与第二实施方式相同的与转向状态相关的约束(步骤603)。依据该构造，能够更有效地避免由于转矩惯性补偿控制的增强所导致的转向感觉变差。
在这种情况下，图15的流程图中的步骤601和602的处理与图14的流程图中的步骤501和502的处理相同，并且步骤604和605的处理与步骤503和504的处理相同。为了解释便利，省略了其描述。
在第一和第二实施方式中，将指示构造转向系统的齿轮轴10的转角的齿轮角θp用作指示转向系统的状态的信号。然而，该构造不限于此，而是能够利用与转向盘2的转角相应的转向角θs(转向盘角度)，或者由转矩传感器31检测到的转向转矩τ。频率分析中的齿轮角θp、转向角θs和转向转矩τ不对应于瞬时值，而是基于连续值。此外，这可以以相同的方式应用于第三实施方式中车轮速度V_w。
第五实施方式是以第一实施方式的构造为基础实现的，然而第五实施方式不限于此。如第二至第四实施方式以及每个改型的实施方式中所示，第五实施方式可以应用于任何基于转矩惯性补偿控制的增强来抑制振动的构造。