控制设备技术领域
本公开内容涉及控制电动助力转向装置的控制设备。
背景技术
专利文献1：JP2013-126822A
传统上，公开了使用电动机作为驱动源的电动助力转向装置。例如，
专利文献1公开了一种电动助力转向装置(也称为电动机驱动的动力转向
装置)。在该电动助力转向装置中，基于来自转矩传感器、电流传感器和
电动机旋转角速度检测装置的值来估计施加至转向轴的轴向力，并且在用
于改善转向感觉的程序中使用所估计的轴向力。
本公开内容的发明人发现了以下问题。
当检测到包括转矩传感器、电流传感器或旋转角传感器的异常的传感
器异常时，需要在异常的初始检测之后将异常确认为故障所用的预定时间
以避免错误确定。在专利文献1中的电动助力转向装置中，没有将传感器
异常纳入考虑。因而，在从检测到异常直到确认故障的时间段期间，使用
低可靠度传感器值来估计轴向力。
发明内容
本公开内容的目的是提供一种如下控制设备：该控制设备能够根据传
感器的异常的检测状态来适当地估计转向轴负荷。
根据本公开内容的一方面，提供了一种控制电动助力转向系统的电动
机的控制设备，该电动助力转向系统包括：输入轴，连接至驾驶者转动的
转向构件；柱轴(columnshaft)，在与转向构件相对的位置处连接至输入
轴；转动装置，包括将柱轴的旋转运动转换成往复运动的齿条与小齿轮机
构，并且转动车轮；以及电动机，产生辅助转向构件的转动的辅助转矩。
控制设备包括：可靠度计算部，其根据对于以下传感器中的至少一个的异
常检测状态来计算可靠度：(i)检测至电动机的激励电流的电流传感器、
(ii)检测转向转矩的转矩传感器、以及(iii)检测电动机的旋转角的旋
转角传感器；转向轴负荷估计部，使用如下值来估计转向轴负荷：(i)与
来自电流传感器的检测值对应的电流对应值、(ii)与来自转矩传感器的检
测值对应的转矩对应值、以及(iii)与来自旋转角传感器的检测值对应的
旋转角对应值；以及权重改变部，根据可靠度来改变与被检测到异常的传
感器对应的电流对应值、转矩对应值或旋转角对应值的权重，该权重用于
估计转向轴负荷。
在从检测到传感器的异常直到传感器被确认为发生故障或者返回到
正常状态的时间段期间，传感器可检测不适当的值。例如，当检测值由于
传感器的异常而快速地改变时，使用检测值算出的转向轴负荷也快速地改
变。相反，在本公开内容中，根据异常检测状态来计算传感器的可靠度值，
以及根据可靠度值来改变用于计算转向轴负荷的值的权重。因此，可以根
据异常检测状态适当地估计转向轴负荷。可以在基于转向轴负荷计算辅助
转矩命令值时适当地计算辅助转矩命令值。因此，由传感器异常引起的传
感器值的快速改变可能不太可能影响所算出的辅助转矩命令值，因而，可
以减小传感器异常对车辆行为的影响。
附图说明
从以下参照附图进行的详细描述来看，本公开内容的以上和其它目
的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1是示出了第一实施例中的控制设备的示意性配置的图；
图2是示出了第一实施例中的可靠度计算处理的流程图；
图3是示出了第一实施例中的电动助力转向系统的模型的图；
图4是示出了第二实施例中的控制设备的示意性配置的图；
图5是示出了第三实施例中的控制设备的示意性配置的图；
图6是示出了第四实施例中的控制设备的示意性配置的图；以及
图7是示出了第五实施例中的控制设备的示意性配置的图。
具体实施方式
将参照附图来描述本公开内容的控制设备。在要描述的多个实施例
中，将为基本上相同的配置元件指定相同的附图标记，并且将省略描述。
(第一实施例)
将参照图1至图3来描述本公开内容的第一实施例中的控制设备。
如图1所示，本实施例中的控制设备41控制用在电动助力转向系统
1中的电动机15的驱动。顺便提及，电动助力转向系统可被称为电动机
驱动的动力转向系统。
电动助力转向系统1包括对应于转向构件的转向盘10、输入轴11、
柱轴12、中间轴13、扭力杆14、电动机15、蜗轮(wormgear)16、转
动装置17、电流传感器31、转矩传感器32、电动机旋转角传感器(下文
中，称为旋转角传感器)33等。
驾驶者操作转向盘10。转向盘10连接至输入轴11的一端。输入轴
11经由扭力杆14连接至柱轴12。
柱轴12经由扭力杆14连接至输入轴11的另一端，其中，该另一端
的位置与转向盘10相对。柱轴12经由蜗轮16连接至电动机15。电动机
15是三相交流电动机。从电动机15输出的转矩具有辅助转矩检测值Tm，
经由蜗轮16传送至柱轴12，并且辅助柱轴12的旋转。本实施例中的电
动助力转向系统1是通过加上电动机15的转矩(具有辅助转矩检测值
Tm)来辅助柱轴12的旋转的柱辅助式(columnassist)电动助力转向系
统。
中间轴13将柱轴12连接至转动装置17。因而，中间轴13将柱轴12
的旋转传送至转动装置17。
转动装置17包括具有齿条和小齿轮的齿条与小齿轮机构(未示出)。
转动装置17将柱轴12的旋转运动转换为齿条的往复运动，其中旋转运动
经由中间轴13传送。横拉杆(tierod)18分别设置在齿条的两端上。横
拉杆18连同齿轮在左右方向上一起往复运动，并且推动或拉起分别设置
在横拉杆18与车轮20之间的转向节臂(knucklearm)19。因此，与道
路表面rd接触的车轮20转动。
电流传感器31检测对电动机15的各相激励的相电流lu、lv、lw。
转矩传感器32基于扭力杆14的扭转角来检测扭矩。在本实施例中，
转矩传感器32检测到的扭矩将被称为转向转矩。
旋转角传感器33检测电动机15的机械角θm。机械角θm将被称为
电动机旋转角θm。
控制设备41接收指示电流传感器31检测到的相电流lu、lv、lw的
检测信号、指示转矩传感器32检测到的转向转矩的检测信号以及指示旋
转角传感器33检测到的电动机旋转角θm的检测信号。
控制设备41包括微计算机，并且包括CPU、ROM、RAM、I/O、将
这些构成元件连接在一起的总线。由控制设备41执行的每种处理可以是
由专用电子电路执行的硬件处理，或者可以是其中CPU执行预先存储的
程序的软件处理，或者可以是硬件处理与软件处理的组合。
控制设备41包括第一输入值计算部50、第二输入值计算部60、第三
输入值计算部70和命令值计算部80。
第一输入值计算部50包括辅助转矩计算部51、第一可靠度计算部53
和第一权重计算部55。
辅助转矩计算部51基于电流传感器31获取的相电流lu、lv、lw来
计算辅助转矩检测值Tm。辅助转矩检测值Tm是通过对相电流lu、lv、
lw进行dq变换并将q轴电流lq乘以转矩转换系数而算出的。
第一可靠度计算部53基于电流传感器31获取的相电流lu、lv、lw
来计算作为辅助转矩检测值Tm的可靠程度的第一可靠度值C1。当电流
传感器31处于正常状态时，将第一可靠度值C1设定为最大值(例如，1)。
当电流传感器31被确认为发生故障时，将第一可靠度值设定为最小值(例
如，0)。在检测到异常之后、电流传感器31被确认为发生故障或返回至
正常状态之前的时间段期间，第一可靠度值C1被设定为最小值与最大值
之间的值。
在本实施例中，当在检测到电流传感器31的异常之后的故障计数器
的计数值NE1等于故障确认值NE1_f时，电流传感器31被确认为发生故
障。第一可靠度值C1随着计数值NE1接近故障确认值NE1_f而减小。
当在检测到电流传感器31的异常之后的预定时间量内电流传感器31返回
至正常状态而未被确认为发生故障时，第一可靠度值C1随着返回计数器
的计数值NR1接近返回确认值NR1_f而增大。
将参照图2所示的流程图来描述第一可靠度计算部53执行的可靠度
计算处理。
在S101中，确定是否检测到电流传感器31的异常。如果确定尚未检
测到电流传感器31的异常(S101：否)，则处理进行至S103。如果确定
检测到电流传感器31的异常(S101：是)，则处理进行至S102。
应注意，本申请中的流程图或流程图的处理包括每一个被表示为例如
S101的步骤(也称为部)。每个步骤可以被划分成若干个子步骤，并且若
干个步骤可以被合并成单个步骤。
在S102中，将故障标记设定为“在检测中”。故障计算器递增。处理
进行至S104。当返回计数器的计数值NR1非零时，重置返回计数器。
在S103中，确定故障标记是否被设定为“在检测中”。当确定故障标
记未被设定为“在检测中”(S103：否)时，处理进行至S110。当确定故
障标记被设定为“在检测中”(S103：是)时，处理进行至S104。
在S104中，确定故障计数器的计数值NE1是否大于故障确认值
NE1_f。当确定故障计数器的计数值NE1小于或等于故障确认值NE1_f
(S104：否)时，处理进行至S107。当确定故障计数器的计数值NE1大
于故障确认值NE1_f(S104：是)时，处理进行至S105。
在S105中，将故障标记设定为“确认”。
在S106中，将可靠度值C1设定为最小值，并且处理进行至在确认
故障时的处理。
当确定故障计数器的计数值NE1小于或等于故障确认值NE1_f
(S104：否)时，处理进行至S107，在S107中，确定在检测到异常之后
的持续时间(也称为持续期间)是否小于预定时间量。当确定持续时间大
于或等于预定时间量(S107：否)时，处理进行至S113。当确定持续时
间小于预定时间量(S107：是)时，处理进行至S108。
在S108中，故障标记仍为“在检测中”。
在S109中，可靠度值C1逐渐减小。或者，根据故障计数器的计数
值NE1，将可靠度值C1改变为小于或等于最后可靠度值的预定值。当在
S103中确定为“是”时(即，当进行了肯定性确定时)，在S109中，最
后可靠度值可保持不变。
当确定尚未检测到传感器异常并且故障标记未被设定为“在检测中”
(S101：否以及S103：否)时，处理进行至S110，在S110中，确定故障
标记是否被设定为“返回至正常状态”。当确定故障标记未被设定为“返
回至正常状态”(S110：否)时，处理进行至S115。当确定故障标记被设
定为“返回至正常状态”(S110：是)时，处理进行至S111。
在S111中，返回计数器的计数值NR1递增。
在S112中，确定返回计数器的计数值NR1是否小于返回确认值
NR1_f。当确定返回计数器的计数值NR1大于或等于返回确认值NR1_f
(S112：否)时，处理进行至S115。当确定返回计数器的计数值NR1小
于返回确认值NR1_f(S112：是)时，处理进行至S113。
在S113中，将故障标记设定为“返回至正常状态”。
在S114中，可靠度值C1逐渐减小，或者根据返回计数器的计数值
NR1，将可靠度值C1改变为大于或等于最后可靠度值的预定值。
当确定故障标记未被设定为“在检测中”和“返回至正常状态”(S109：
否以及S110：否)或者确定返回计数器的计数值NR1大于或等于返回确
认值NR1_f(S112：否)时，处理进行至S115，在S115中，将故障标记
设定为“正常”。重置异常计数器并且也重置返回计数器。
在S116中，将可靠度值设定为最大值。
第一权重计算部55接收来自辅助转矩计算部51的辅助转矩检测值
Tm和来自第一可靠度计算部53的第一可靠度值C1。第一权重计算部55
基于辅助转矩检测值Tm和第一可靠度值C1来计算辅助转矩权重值
Tm_w作为第一输入值。使用以下表达式(1)来计算辅助转矩权重值
Tm_w。
Tm_w＝Tm×Wm...(1)
表达式(1)中的Wm表示辅助转矩检测值Tm的权重系数。当电流
传感器31处于正常状态时，将权重系数Wm设定为1。当电流传感器31
被确认为发生故障时，将权重系数Wm设定为0。在检测到电流传感器
31的异常之后、在将电流传感器31确认为发生故障或返回至正常状态之
前的时间段期间，根据第一可靠度值C1将权重系数Wm设定为在0与1
之间的值。在本实施例中，在从检测到异常直到将异常确认为故障的时间
段期间，权重系数Wm根据第一可靠度值C1而逐渐减小。在经过了预定
时间量而没有确认电流传感器31的故障并且电流传感器31返回至正常状
态的时间段期间，权重系数Wm根据第一可靠度值C1而在小于或等于1
的范围内逐渐增大。
顺便提及，权重系数Wm可以是第一可靠度值C1本身，或者可以是
第一可靠度值C1的转换值。
第二输入值计算部60包括第二可靠度计算部63和第二权重计算部
65。
第二可靠度计算部63基于转矩传感器32获取的转向转矩检测值Ts
来计算作为转向转矩检测值Ts的可靠度的第二可靠度值C2。在本实施例
中，当转矩传感器32处于正常状态时，将第二可靠度值C2设定为最大
值(例如，1)。当转矩传感器32被确认为发生故障时，将第二可靠度值
C2设定为最小值(例如，0)。在检测到异常之后且在转矩传感器32被确
认为发生故障或返回至正常状态之前的时间段期间，第二可靠度值C2被
设定为在最小值与最大值之间的值。
在本实施例中，当在检测到转矩传感器32的异常之后的故障计数器
的计数值NE2等于故障确认值NE2_f时，将转矩传感器32确认为发生故
障。第二可靠度值C2随着计数值NE2接近故障确认值NE2_f而减小。
当在检测到转矩传感器32的异常之后转矩传感器32返回至正常状态而未
被确认为发生故障时，第二可靠度值C2随着返回计数器的计数值NR2
接近返回确认值NR2_f而增大。
第二可靠度计算部63执行的可靠度计算处理与第一可靠度计算部53
执行的处理相同，并且将省略对第二可靠度计算部63的可靠度计算处理
的描述。
第二权重计算部65接收来自转矩传感器32的转向转矩检测值Ts和
来自第二可靠度计算部63的第二可靠度值C2。第二权重计算部65基于
转矩传感器32获取的转向转矩检测值Ts和第二可靠度值C2来计算转向
转矩权重值Ts_w作为第二输入值。使用表达式(2)来计算转向转矩权
重值Ts_w。
Ts_w＝Ts×Ws...(2)
表达式(2)中的Ws表示转向转矩检测值Ts的权重系数。当转矩传
感器32处于正常状态时，将权重系数Ws设定为1。当转矩传感器32被
确认为发生故障时，将权重系数设定为0。在从检测到转矩传感器32的
异常时直到转矩传感器32被确认为发生故障或返回至正常状态的时间段
期间，根据第二可靠度值C2将权重系数Ws设定为在0与1之间的值。
在本实施例中，在检测到异常之前且在将异常确认为故障之前的时间段期
间，权重系数Ws根据第二可靠度值C2而逐渐减小。在经过了预定时间
量而未确认转矩传感器32的故障并且转矩传感器32返回至正常状态的时
间段期间，权重系数Ws根据第二可靠度值C2而在小于或等于1的范围
内逐渐增大。
权重系数Ws可以是第二可靠度值C2，或者可以是第二可靠度值C2
的转换值。
第三输入值计算部70包括电动机角速度计算部71、柱轴转换部72、
第三可靠度计算部73和第三权重计算部75。
电动机角速度计算部71基于旋转角传感器33获取的电动机旋转角
θm来计算电动机角速度检测值ωm。
柱轴转换部72通过基于蜗轮16的齿轮齿数比转换电动机角速度检测
值ωm来计算柱轴角速度检测值ωc(即，柱轴12的旋转角速度)。在本
实施例中，柱轴角速度检测值ωc表示“柱轴的旋转角速度的检测值”。
第三可靠度计算部73基于旋转角传感器33获取的电动机旋转角θm
来计算作为旋转角传感器33的可靠度的第三可靠度值C3。在本实施例中，
当旋转角传感器33处于正常状态时，将第三可靠度值C3设定为最大值
(例如，1)。当旋转角传感器33被确认为发生故障时，将第三可靠度值
C3设定为最小值(例如，0)。在从检测到异常直到旋转角传感器33被确
认为发生故障或返回至正常状态的时间段期间，第三可靠度值C3被设定
为在最小值与最大值之间的值。
在本实施例中，当在检测到旋转角传感器33的异常之后的故障计数
器的计数值NE3等于故障确认值NE3_f时，将旋转角传感器33确认为发
生故障。第三可靠度值C3随着计数值NE3接近故障确认值NE3_f而减
小。当在检测到旋转角传感器33的异常之后旋转角传感器33返回至正常
状态而未被确认为发生故障时，第三可靠度值C3随着返回计数器的计数
值NR3接近返回确认值NR3_f而增大。
第三可靠度计算部73执行的可靠度计算处理与第一可靠度计算部53
执行的处理相同，并且将省略对其的描述。
第三权重计算部75接收来自柱轴转换部72的柱轴角速度检测值ωc
和来自第三可靠度计算部73的第三可靠度值C3。
第三权重计算部75基于柱轴角速度检测值ωc和第三可靠度值C3来
计算柱轴角速度权重值ωc_w作为第三输入值。使用表达式(3)来计算
柱轴角速度权重值ωc_w。
ωc_w＝ωc×Wω...(3)
表达式(3)中的Wω表示柱轴角速度检测值ωc的权重系数。当旋
转角传感器33处于正常状态时，将权重系数Wω设定为1。当旋转角传
感器33被确认为发生故障时，将权重系数Wω设定为0。在从检测到旋
转角传感器33的异常直到旋转角传感器33被确认为发生故障或返回至正
常状态的时间段期间，根据第三可靠度值C3将权重系数Wω设定为在0
与1之间的值。在本实施例中，在从检测到异常直到该异常被确认为故障
的时间段期间，根据第三可靠度值C3逐渐地减小权重系数Wω。在经过
了预定时间量而未确认旋转角传感器33的故障并且旋转角传感器33返回
至正常状态的时间段期间，权重系数Wω根据第三可靠度值C3而在小于
或等于1的范围内逐渐增大。
权重系数Wω可以是第三可靠度值C3或者可以是第三可靠度值C3
的转换值。
命令值计算部80包括转向轴负荷估计部81、基本转矩计算部82、校
正转矩计算部85和加法器86。
转向轴负荷估计部81估计转向轴负荷Tx。当驾驶者操作转向盘并且
通过电动机15的驱动来施加辅助转矩时，转向轴负荷Tx是在转向操作
中施加至转向轴的负荷。转向轴负荷Tx是施加至柱轴12与中间轴13之
间的连接部分附近的X部分的转矩。稍后将描述转向轴负荷Tx的估计。
基本转矩计算部82基于转向轴负荷估计部81估计的转向轴负荷Tx
来计算基本辅助转矩命令值Tm*_b。
在将转向盘10的转动、转向盘10恢复回至原始位置或者车辆的直接
向前恢复纳入考虑时，校正转矩计算部85计算用于校正基本辅助转矩命
令值Tm*_b的校正转矩Tm_c。在本实施例中，使用转向轴负荷Tx来计
算校正转矩Tm_c。可以在不使用转向轴负荷Tx的情况下计算校正转矩
Tm_c。
加法器86通过将基本辅助转矩命令值Tm*_b与校正转矩Tm_c加在
一起来计算辅助转矩命令值Tm*。基于辅助转矩命令值Tm*来控制电动
机15。
将参照图3描述转向轴负荷估计部81执行的对转向轴负荷Tx的计
算。
图3是电动助力转向系统1的建模图。假设电动助力转向系统1包括
诸如“转向盘部H”、“柱部C”和“负荷部L”的三个惯性块(inertiamass)
以及将这三个惯性块连接在一起的弹簧。转向盘部H经由弹簧SPt连接
至柱部C。柱部C经由弹簧Spin连接至负荷部L。负荷部L经由弹簧Spti
连接至道路表面rd。
关于建模图的配置与电动助力转向系统1的配置之间的相关性，转向
盘10和输入轴11对应于“转向盘部H”，经由蜗轮16连接至电动机15
的柱轴12对应于“柱部C”，以及从转动装置17到车轮20的配置对应于
“负荷部L”，扭力杆14对应于“弹簧SPt”，中间轴13对应于“弹簧Spin”，
以及车辆20的轮胎对应于“弹簧SPti”。kt表示“弹簧SPt”的扭转弹簧
常数，kin表示“弹簧Spin”的扭转弹簧常数，以及Kti表示“弹簧SPti”
的扭转弹簧常数。
对于图3所示的符号，T表示转矩，C表示粘性摩擦系数，θ表示旋
转角，以及下标“h”、“c”、“L”分别表示转向盘部H、柱部C和负荷部
L的量。稍后描述的表达式中的符号J表示惯性矩。通过对柱轴旋转角θc
进行一次微分而获得的、这些表达式中的值等于柱轴角速度检测值ωc。
使用该模型的计算表达式中的Tm是通过使用蜗轮16的齿轮齿数比对电
动机15的辅助转矩检测值Tm进行转换而获得的转换值。
图3所示的模型中的每个部的运动的方程式由表达式(4)、表达式(5)
和表达式(6)来表示。
J h θ ·· h = - k t ( θ h - θ c ) - C h θ · h + T h ... ( 4 ) ]]>
J c θ ·· c = k t ( θ h - θ c ) - C c θ · c - k i n ( θ c - θ L ) + T m ... ( 5 ) ]]>
J L θ ·· L = k i n - ( θ c - θ L ) - C L θ · L - k t i θ L + T L ... ( 6 ) ]]>
表达式(7)是通过对针对柱部C的表达式(5)进行修改而获得的。
k i n ( θ c - θ L ) = T m + k t ( θ h - θ c ) - C c θ · c - J c θ ·· c ... ( 7 ) ]]>
转向轴负荷Tx是施加至X部分的转矩。可以认为，施加至X部分
的转矩等于施加至中间轴13的转矩。转向轴负荷Tx通过表达式(8)来
表示。
T x = k i n ( θ v - θ L ) = T m + k t ( θ h - θ c ) - C c θ · c - J θ ·· c = T m + T s - C c θ · c - J c θ ·· c ... ( 8 ) ]]>
根据表达式(8)，可以基于关于辅助转矩检测值Tm、转向转矩检测
值Ts和柱轴角速度检测值ωc的信息来估计转向轴负荷Tx。在本实施例
中，分别根据电流传感器31的可靠度值C1、转矩传感器32的可靠度值
C2和旋转角传感器33的可靠度值C3来改变权重系数Wm、Ws、Wω。
包含权重系数Wm、Ws、Wω的转向轴负荷Tx的估计表达式通过表达式
(9)来表示。表达式(9)中的符号s是拉普拉斯算子。
T x = T m · W m + T s · W s - C c θ · c · W ω - J c · s · θ · c · W ω ... ( 9 ) ]]>
在本实施例中，在检测到电流传感器31的异常之后、在电流传感器
31被确认为发生故障或者返回至正常状态以前，时间滞后发生。在从检
测到异常直到异常被确认为故障的时间段期间，使用辅助转矩检测值Tm
来估计转向轴负荷Tx，其中辅助转矩检测值Tm是基于电流传感器31检
测到的相电流lu、lv、lw而算出的。使用所算出的转向轴负荷Tx来计算
用于控制电动机15的驱动的辅助转矩命令值Tm*。
在本实施例中，在从检测到电流传感器31的异常直到电流传感器31
被确认为发生故障或返回至正常状态的时间段期间，根据电流传感器31
的可靠度来改变辅助转矩检测值Tm的权重系数Wm。即，在检测到电流
传感器31的异常之后且在电流传感器31被确认为发生故障或返回至正常
状态之前，根据电流传感器31的可靠度来改变辅助转矩检测值Tm的权
重系数Wm。
类似地，在从检测到转矩传感器32的异常直到转矩传感器32被确认
为发生故障或返回至正常状态的时间段期间，使用转矩传感器32获得的
转向转矩检测值Ts来估计转向轴负荷Tx，并且所估计的转向轴负荷Tx
用于计算辅助转矩命令值Tm*。
在本实施例中，在从检测到转矩传感器32的异常直到转矩传感器32
被确认为发生故障或返回至正常状态的时间段期间，根据转矩传感器32
的可靠度来改变转向转矩检测值Ts的权重系数Ws。
在从检测到旋转角传感器的异常直到旋转角传感器33被确认为发生
故障或返回至正常状态的时间段期间，使用柱轴角速度检测值ωc来估计
转向轴负荷Tx，柱轴角速度检测值ωc是基于旋转角传感器33检测到的
电动机旋转角θm而算出的。所估计的转向轴负荷Tx用于计算辅助转矩
命令值Tm*。
在本实施例中，在从检测到旋转角传感器33的异常直到旋转角传感
器33被确认为发生故障或返回至正常状态的时间段期间，根据旋转角传
感器33的可靠度来改变柱轴角速度检测值ωc的权重系数Wω。
相应地，可以根据传感器31至33各自的可靠度值C1、C2、C3来
估计转向轴负荷Tx。由于可以分别根据可靠度值C1、C2、C3来改变权
重系数Wm、Ws、Wω，因此由传感器异常引起的传感器值的快速改变
可能不太可能影响所估计的转向轴负荷Tx。因此，可以降低传感器异常
对车辆行为的影响。
控制设备41控制电动助力转向系统1的电动机。电动助力转向系统
1包括输入轴11、柱轴12、转动装置17和电动机15。输入轴11连接至
驾驶者转动的转向盘10。柱轴12连接至输入轴11的另一侧，其中该另
一侧的位置与转向构件相对。转动装置17包括齿条与小齿轮机构并转动
车轮20，该齿条与小齿轮机构将柱轴12的旋转运动转换成往复运动。电
动机15产生辅助转向盘10的转动的辅助转矩。
控制设备41包括可靠度计算部53、63、73、转向轴负荷估计部81
以及权重计算部55、65、75。
可靠度计算部53、63、73根据异常检测状态来计算用于检测至电动
机15的激励电流的电流传感器31的可靠度值C1、用于检测转向转矩的
转矩传感器32的可靠度值C2和用于检测电动机15的旋转角的旋转角传
感器33的可靠度值C3中的至少一个。
根据异常检测状态，第一可靠度计算部53计算检测至电动机15的激
励电流的电流传感器31的第一可靠度值C1。
根据异常检测状态，第二可靠度计算部63计算检测转向转矩的转矩
传感器32的第二可靠度值C2。
根据异常检测状态，第三可靠度值计算部73计算旋转角传感器33
的可靠度值C3，该旋转角传感器33检测作为电动机15的旋转角的机械
角θm。
转向轴负荷估计部81使用如下值来估计转向轴负荷Tx：(i)辅助转
矩检测值Tm，其为与来自电流传感器31的检测值对应的值；(ii)转向
转矩检测值Ts，其为与来自转矩传感器32的检测值对应的值；以及(iii)
柱轴角速度检测值ωc，其为与来自旋转角传感器33的检测值对应的值。
根据可靠度值C1、C2或C3，权重计算部55、65、75改变辅助转矩
检测值Tm、转向转矩检测值Ts或柱轴角速度检测值ωc的权重，辅助转
矩检测值Tm、转向转矩检测值Ts或柱轴角速度检测值ωc的权重对应于
被检测到异常的传感器并用于估计转向轴负荷Tx。在本实施例中，根据
相应的可靠度值C1、C2或C3，权重计算部55、65、75将用于估计转向
轴负荷Tx的值的权重减小至比正常状态下的值低的值。
根据第一可靠度值C1，第一权重计算部55改变用于估计转向轴负荷
Tx的辅助转矩检测值Tm的权重。
根据第二可靠度值C2，第二权重计算部65改变用于估计转向轴负荷
Tx的转向转矩检测值Ts的权重。
根据第三可靠度值C3，第三权重计算部75改变用于估计转向轴负荷
Tx的柱轴角速度检测值ωc的权重。
在从检测到传感器的异常直到该传感器被确认为发生故障或返回至
正常状态的时间段期间，该传感器可检测不适当的值。当检测值由于传感
器的异常而快速改变时，使用检测值而算出的转向轴负荷Tx可能快速改
变。
在本实施例中，根据异常检测状态来计算传感器31至33各自的可靠
度值C1、C2、C3。根据可靠度值C1、C2、C3来改变用于计算转向轴负
荷Tx的值的权重。因此，可以适当地估计转向轴负荷Tx。当基于转向轴
负荷Tx来计算辅助转矩命令值Tm*时，执行辅助转矩命令值Tm*的适
当计算。相应地，由传感器异常引起的传感器值的快速改变可能不太可能
影响所算出的辅助转矩命令值Tm*，并且可以减少传感器异常对车辆行
为的影响。
在从检测到电流传感器31、转矩传感器32或旋转角传感器33的异
常直到异常被确认为故障的时间段期间，根据可靠度值C1、C2或C3，
权重计算部55、65或75逐渐减小辅助转矩检测值Tm、转向转矩检测值
Ts或柱轴角速度检测值ωc，辅助转矩检测值Tm、转向转矩检测值Ts或
柱轴角速度检测值ωc对应于被检测到异常的传感器并用于估计转向轴负
荷Tx。
因而，在从检测到电流传感器31的异常直到电流传感器31被确认为
发生故障的时间段期间，根据第一可靠度值C1，第一权重计算部55逐渐
减小用于估计转向轴负荷Tx的辅助转矩检测值Tm。
在检测到转矩传感器32的异常直到转矩传感器32被确认为发生故障
的时间段期间，根据第二可靠度值C2，第二权重计算部65逐渐减小用于
估计转向轴负荷Tx的转向转矩检测值。
在从检测到旋转角传感器33的异常直到旋转角传感器33被确认为发
生故障的时间段期间，根据第三可靠度值C3，第三权重计算部75逐渐减
小用于估计柱轴负荷Tx的柱轴角速度检测值ωc。
顺便提及，短语“逐渐减小上述值中的每一个”不限于这些值中的每
一个的逐渐减小，并且包括分别根据可靠度值C1、C2和C3来减小这些
值的相位的情况。
相应地，可以限制所估计的转向轴负荷Tx的快速改变。由于限制了
基于转向轴负荷Tx而算出的辅助转矩命令值Tm*的快速改变，因此可以
限制辅助转矩检测值Tm的快速改变。
当在检测到电流传感器31、转矩传感器32或旋转角传感器33的异
常之后经过了预定时间量而没有确认故障时，以及当电流传感器31、转
矩传感器32或旋转角传感器33返回至正常状态时，权重计算部55、65、
或75在上至正常值的范围内逐渐增大辅助转矩检测值Tm、转向转矩检
测值Ts或柱轴角速度检测值ωc，辅助转矩检测值Tm、转向转矩检测值
Ts或柱轴角速度检测值ωc对应于已被检测到异常但未被确认为发生故障
的传感器并且用于估计转向轴负荷Tx。
因而，当在检测到电流传感器31的异常之后经过了预定时间量而未
确认电流传感器31的故障、并且电流传感器31返回至正常状态时，第一
权重计算部55逐渐增大用于估计转向轴负荷Tx的辅助转矩检测值Tm。
当在检测到转矩传感器32的异常之后经过了预定时间量而未确认转
矩传感器32的故障、并且转矩传感器32返回至正常状态时，第二权重计
算部65逐渐增大用于估计转向轴负荷Tx的转向转矩检测值Ts。
当在检测到旋转角传感器33的异常之后经过了预定时间量而未确认
旋转角传感器33的故障、并且旋转角传感器33返回至正常状态时，第三
权重计算部75逐渐增大用于估计转向轴负荷Tx的柱轴角速度检测值ωc。
顺便提及，短语“逐渐增大上述值中的每一个”不限于这些值中的每
一个的逐渐增大，并且包括分别根据可靠度值C1、C2和C3来增大这些
值的相位的情况。
因此，可以限制所估计的转向轴负荷Tx的快速改变。由于限制了基
于转向轴负荷Tx而算出的辅助转矩命令值Tm*的快速改变，因此可以限
制辅助转矩检测值Tm的快速改变。
控制设备41包括基本转矩计算部82、校正转矩计算部85和加法器
86。基本转矩计算部82和加法器86基于转向轴负荷Tx来计算用于驱动
电动机15的辅助转矩命令值Tm*。因此，可以适当地计算辅助转矩命令
值Tm*。
在本实施例中，第一可靠度计算部53、第二可靠度计算部63和第三
可靠度计算部73对应于可靠度计算部。转向轴负荷估计部81对应于转向
轴负荷估计部。基本转矩计算部82、校正转矩计算部85和加法器86对
应于辅助转矩目标值计算部。第一权重计算部55、第二权重计算部65和
第三权重计算部75对应于权重改变部。
辅助转矩检测值Tm、转向转矩检测值Ts和柱轴角速度检测值ωc分
别对应于电流对应值、转矩对应值和旋转角对应值。故障计数器和返回计
数器的计数值以及故障标记的状态对应于异常检测状态。
(第二实施例)
将参照图4描述本公开内容的第二实施例中的控制设备。
如图4所示，从本实施例中的控制设备42的配置中省略了第一输入
值计算部50。转向轴负荷估计部81接收辅助转矩命令值的最后值(last
value)Tm*(n-1)作为第一输入值。使用辅助转矩命令值的最后值Tm*(n-1)
而不是辅助转矩权重值Tm_w来计算转向轴负荷Tx。
在本实施例中，由于执行了反馈控制，因此辅助转矩命令值Tm*变为
与相电流lu、lv、lw对应的值。在本实施例中，辅助转矩命令值的最后值
Tm*(n-1)被认为是“电流对应值”，并且用于估计转向轴负荷Tx。
在本实施例中，转向轴负荷估计部81基于用于驱动电动机15的辅助
转矩命令值的最后值Tm*(n-1)来估计转向轴负荷Tx。电流对应值是辅助转
矩命令值的最后值Tm*(n-1)。顺便提及，“最后值”不限于最近的计算值而
是可以是在多个循环之前算出的值。类似地，这适用于校正前的基本辅助
转矩命令值的最后值Tm*_b(n-1)和转向转矩命令值的最后值Tm*(n-1)。顺便
提及，校正前的基本辅助转矩命令值可被称为未校正的基本辅助转矩命令
值。
可以通过使用辅助转矩命令值Tm*来替代基于来自电流传感器31的
检测值而算出并从电动机15输出的辅助转矩检测值Tm来减小电流传感
器31的影响。
也获得了与在上述实施例中的效果相同的效果。
可使用校正前的基本辅助转矩命令值的最后值Tm*_b(n-1)来替代辅助
转矩命令值的最后值Tm*(n-1)。校正前的基本辅助转矩命令值的最后值
Tm*_b(n-1)包括在辅助转矩命令值的最后值的概念中。
可省略电流传感器31。
(第三实施例)
图5示出了本公开内容的第三实施例中的控制设备。
如图5所示，除了第二实施例中的控制设备42的配置外，本实施例
中的控制设备43包括第一输入值计算部150。第一输入值计算部150包
括第一可靠度计算部53和第一权重计算部155。
第一权重计算部155基于辅助转矩命令值的最后值Tm*(n-1)和第一可
靠度值C1来计算作为第一输入值的加权辅助转矩命令值Tm*_w。使用表
达式(10)来计算加权辅助转矩命令值Tm*_w。类似于第一实施例，表
达式(10)中的Wm表示与第一可靠度值C1对应的权重系数。
Tm*_w＝Tm*(n-1)×Wm...(10)
转向轴负荷估计部81使用加权辅助转矩命令值Tm*_w而不是辅助转
矩权重值Tm_w来估计转向轴负荷Tx。
在本实施例中，基于电流传感器31检测到的相电流lu、lv、lw来执
行反馈控制。当电流传感器31处于正常状态时，相电流lu、lv、lw具有
遵循辅助转矩命令值Tm*的值。在本实施例中，当辅助转矩命令值的最
后值Tm*(n-1)用于估计转向轴负荷Tx时，根据电流传感器31的可靠度值
C1改变用于估计转向轴负荷Tx的辅助转矩命令值的最后值Tm*(n-1)的权
重系数Wm。
根据本配置，获得了与上述实施例中的效果相同的效果。
在本实施例中，替代第一权重计算部55，第一权重计算部155对应
于权重改变部。其他与第一实施例中相同。
(第四实施例)
图6示出了本公开内容的第四实施例中的控制设备。
如图6所示，从本实施例中的控制设备44的配置中省略第二输入值
计算部60。替代基本转矩计算部82，命令值计算部180包括转向转矩计
算部83和目标跟随控制器84。
转向转矩计算部83基于转向轴负荷Tx来计算转向转矩命令值Ts*。
目标跟随控制器84通过基于转矩传感器32检测到的转向转矩检测值
Ts和转向转矩命令值Ts*执行反馈计算来计算基本辅助转矩命令值
Tm*_b，以使实际的转向转矩检测值Ts遵循转向转矩命令值Ts*。
转向轴负荷估计部81接收转向转矩命令值的最后值Ts*(n-1)，并且使
用转向转矩命令值的最后值Ts*(n-1)而不是转向转矩权重值Ts_w来计算转
向轴负荷Tx。在本实施例中，执行反馈控制，并且转向转矩命令值Ts*
变为与转向转矩检测值Ts对应的值。在本实施例中，转向转矩命令值的
最后值Ts*(n-1)被认为是转矩对应值，并且用于估计转向轴负荷Tx。
控制设备44包括转向转矩计算部83、目标跟随控制器84、校正转矩
计算部85和加法器86。
转向转矩计算部83基于转向轴负荷Tx来计算转向转矩命令值Ts*。
目标跟随控制器84、校正转矩计算部85和加法器86基于转向转矩
命令值Ts*和转向转矩检测值Ts来计算用于驱动电动机15的辅助转矩命
令值Tm*。
在本实施例中，基于转向轴负荷Tx来计算转向转矩目标值Ts*。因
而，可实现与辅助转矩命令值Tm*的计算相关的共同控制而与柱部C和
负荷部L的配置无关。因此，可以减少适合于每种车辆类型的工作负荷。
基于转向转矩命令值的最后值Ts*(n-1)来估计转向轴负荷Tx。转矩对
应值是转向转矩命令值的最后值Ts*(n-1)。
获得了与上述实施例中的效果相同的效果。
在本实施例中，转向转矩计算部83对应于转向转矩命令值计算部，
以及目标跟随控制器84、校正转矩计算部85和加法器86对应于辅助转
矩命令值计算部。
(第五实施例)
图7示出了本公开内容第五实施例中的控制设备。
如图7所示，除了第四实施例中的控制设备44的配置外，本实施例
中的控制设备45包括第二输入值计算部160。第二输入值计算部160包
括第二可靠度计算部63和第二权重计算部165。
第二权重计算部165基于转向转矩命令值的最后值Ts*(n-1)和第二可
靠度值C2来计算加权转向转矩命令值Ts*_w作为第二输入值。使用表达
式(11)来计算加权转向转矩命令值Ts*_w。加权转向转矩命令值Ts*_w
可被称为加权后的加权转向转矩命令值。类似于第一实施例，表达式(11)
中的Ws表示与第二可靠度值C2对应的权重系数。
Ts*_w＝Ts*(n-1)×Ws...(11)
转向轴负荷估计部81使用加权转向转矩命令值Ts*_w而不是转向转
矩权重值Ts_w来估计转向轴负荷Tx。
在本实施例中，基于转矩传感器32获得的转向转矩检测值Ts来执行
反馈控制。当转矩传感器32处于正常状态时，转向转矩检测值Ts具有跟
随转向转矩命令值Ts*的值。在本实施例中，当转向转矩命令值的最后值
Ts*(n-1)用于估计转向轴负荷Tx时，根据转矩传感器32的可靠度值C2来
改变用于估计转向轴负荷Tx的转向转矩命令值的最后值Ts*(n-1)的权重
系数Ws。
获得了与上述实施例中的效果相同的效果。
在本实施例中，替代第二权重计算部65，第二权重计算部165对应
于权重改变部。其他与第一实施例中相同。
(其他实施例)
(1)可靠度计算部和权重改变部
在第一实施例中，计算电流传感器、转矩传感器和旋转角传感器中的
每一个的可靠度，并且根据可靠度改变用于估计转向轴负荷的值的权重。
在另一实施例中，可计算电流传感器、转矩传感器和旋转角传感器中的至
少一个的可靠度，并且可省略可靠度的计算和根据可靠度对权重系数的计
算中的一部分。
这适用于第二至第五实施例。
在上述实施例中，故障计数器的计数值、返回计数器的计数值和故障
标记的状态对应于异常检测状态。在另一实施例中，可省略故障计数器的
计数值、返回计数器的计数值和故障标记的状态中的一部分。除了故障计
数器的计数值、返回计数器的计数值和故障标记的状态外的参数可对应于
异常检测状态。
在另一实施例中，当在检测到传感器的异常之后传感器返回至正常状
态而没有确认传感器发生故障时，不一定根据可靠度改变用于估计转向轴
负荷的值的权重。例如，可将权重系数设定为接近正常值以限制快速改变。
(2)转向轴负荷估计部
在第一实施例中，转向轴负荷估计部使用辅助转矩作为电流对应值、
转向转矩作为转矩对应值以及柱轴角速度作为旋转角检测值来估计转向
轴负荷。
在第二和第三实施例中，转向轴负荷估计部使用辅助转矩命令值的最
后值作为电流对应值、转向转矩作为转矩对应值以及柱轴角速度作为旋转
角检测值来估计转向轴负荷。
在第四和第五实施例中，转向轴负荷估计部使用辅助转矩作为电流对
应值、转向转矩命令值的最后值作为转矩对应值以及柱轴角速度作为旋转
角检测值来估计转向轴负荷。
在另一实施例中，转向轴负荷估计部可使用辅助转矩命令值的最后值
作为电流对应值、转向转矩命令值的最后值作为转矩对应值以及柱轴角速
度作为旋转角检测值来估计转向轴负荷。
在实施例中，电流对应值表示辅助转矩或辅助转矩命令值。在另一实
施例中，只要电流对应值表示与电流传感器的检测值对应的值，电流对应
值就可以是除了辅助转矩或辅助转矩命令值外的值。
在实施例中，转矩对应值表示转向转矩或转向转矩命令值。在另一实
施例中，只要转矩对应值表示与来自转矩传感器的检测值对应的值，转矩
对应值就可以是除了转向转矩或转向转矩命令值外的值。
在实施例中，旋转角对应值表示柱轴角速度。在另一实施例中，只要
旋转角对应值表示与来自旋转角传感器的检测值对应的值，旋转角对应值
就可以是除了诸如柱轴角加速度的柱轴角速度外的值。
(3)辅助转矩命令值计算部
在第一至第三实施例中，基于转向轴负荷计算辅助转矩命令值。在另
一实施例中，在第一至第三实施例的配置中，如在第四实施例中所示，可
基于转向轴负荷计算转向转矩命令值，并且可基于转向转矩命令值来计算
辅助转矩命令值。
在第四实施例和第五实施例中，基于转向轴负荷计算转向转矩命令
值，并且基于转向转矩命令值计算辅助转矩命令值。在另一实施例中，在
第四实施例和第五实施例的配置中，如在第一实施例中所示，可基于转向
轴负荷计算辅助转矩命令值，并且可计算用于估计转向轴负荷的转向转矩
命令值而与计算辅助转矩命令值无关。
在实施例中，通过使用加法器将基本辅助转矩命令值与校正转矩相加
来计算辅助转矩命令值。在另一实施例中，可省略校正转矩计算部和加法
器，并且可将基本辅助转矩命令值用作辅助转矩命令值。基本转矩计算部
82或目标跟随控制器84可起到辅助转矩命令值计算部的作用。
(4)电动助力转向系统
本实施例中的电动助力转向系统是向柱轴施加电动机的辅助转矩的
所谓的柱辅助式电动助力转向系统。在另一实施例中，电动助力转向系统
可被配置为向除了柱轴外的部分施加辅助转矩，例如，可以是向齿条轴施
加电动机的辅助转矩的“齿条辅助式”电动助力转向系统。
本公开内容不限于这些实施例，并且在各种形式不背离本公开内容的
要旨的范围内，可以各种形式实现本公开内容。
尽管以参照本公开内容的实施例描述了根据本公开内容的控制设备
的实施例、配置和模式，但是应理解，本公开内容不限于这些实施例和构
造。本公开内容旨在覆盖各种变型和等同配置。另外，尽管描述了各种组
合和配置，但是包括更多、更少或仅一个元件的其他组合和配置也在本公
开内容的精神和范围内。