电动助力转向控制装置及其控制方法.pdf

本发明获得能抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，并能抑制因方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速而产生的转矩振动的电动助力转向控制装置及其控制方法。该电动助力转向控制装置包括：驾驶员所转动的方向盘；转矩产生部，该转矩产生部产生用于对由驾驶员的转向所产生的转矩进行辅助的产生转矩；转矩检测部，该转矩检测部设置于方向盘和转矩产生部之间，检测出方向盘侧和转矩产生部侧之间产生的扭转，以作为检测转矩；辅助转矩指令计算部，该辅助转矩指令计算部基于检测转矩计算用于辅助驾驶员的转向的辅助转矩指令；以及差转速计算部，该差转速计算部计算出方向盘侧和转矩产生部侧之间产生的转速之差，以作为差转速，转矩产生部基于根据辅助转矩指令及差转速所设定的补偿转矩来生成产生转矩。

1.  一种电动助力转向控制装置，其特征在于，包括：
驾驶员所转动的方向盘；
转矩产生部，该转矩产生部产生用于对由所述驾驶员的转向所产生的转矩进行辅助的产生转矩；
转矩检测部，该转矩检测部设置于所述方向盘和所述转矩产生部之间，检测出所述方向盘侧和所述转矩产生部侧之间产生的扭转，以作为检测转矩；
辅助转矩指令计算部，该辅助转矩指令计算部基于所述检测转矩计算用于辅助所述驾驶员的转向的辅助转矩指令；以及
差转速计算部，该差转速计算部计算出所述方向盘侧和所述转矩产生部侧之间产生的转速之差，以作为差转速，
所述转矩产生部基于根据所述辅助转矩指令及所述差转速所设定的补偿转矩来生成所述产生转矩。

2.  如权利要求1所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
还包括转速检测部，该转速检测部检测出所述驾驶员转动所述方向盘时的所述转矩产生部侧的转速，以作为转矩产生部侧转速，
所述差转速计算部基于所述检测转矩及所述转矩产生部侧转速，来计算所述差转速。

3.  如权利要求2所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述差转速计算部基于对所述检测转矩进行了高通滤波处理后的信号及对所述转矩产生部侧转速进行了高通滤波处理后的信号，来计算所述差转速。

4.  如权利要求3所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
所述差转速计算部实施二阶以上的高通滤波处理。

5.  如权利要求3或4所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
将所述差转速计算部中的高通滤波处理的截止频率设定为比所述驾驶员所能转动所述方向盘的频率要高的值。

6.  如权利要求1所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，还包括：
第一旋转信息检测部(2)，该第一旋转信息检测部(2)检测出所述驾驶 员转动所述方向盘时的所述方向盘侧的旋转信息，以作为第一旋转信息；以及
第二旋转信息检测部(3)，该第二旋转信息检测部(3)检测出所述驾驶员转动所述方向盘时的所述转矩产生部侧的旋转信息，以作为第二旋转信息，
所述差转速计算部基于所述第一旋转信息及所述第二旋转信息，计算所述差转速。

7.  如权利要求1所述的电动助力转向控制装置，其特征在于，
还包括转速检测部，该转速检测部检测出所述驾驶员转动所述方向盘时的所述转矩产生部侧的转速，以作为转矩产生部侧转速，
所述差转速计算部基于所述产生转矩及所述转矩产生部侧转速，计算所述差转速。

8.  一种电动助力转向控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
转矩检测步骤，该转矩检测步骤中，检测出在驾驶员所转动的方向盘和转矩产生部之间产生的扭转，以作为检测转矩，该转矩产生部产生用于对由所述驾驶员的转向而产生的转矩进行辅助的产生转矩；
辅助转矩指令计算步骤，该辅助转矩指令计算步骤基于所述检测转矩计算用于辅助所述驾驶员的转向的辅助转矩指令；
差转速计算步骤，该差转速计算步骤中，计算出所述方向盘侧和所述转矩产生部侧之间产生的转速之差，以作为差转速；以及
转矩产生步骤，该转矩产生步骤中，基于根据所述辅助转矩指令及所述差转速所设定的补偿转矩来生成所述产生转矩。

电动助力转向控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及利用转矩产生部产生用于辅助驾驶员的转向转矩的辅助转矩的电动助力转向控制装置及其控制方法。
背景技术
在使汽车转向时，需要转向转矩，因此使用电动助力转向控制装置，以将产生辅助转矩的电动机(旋转机)等安装于转向轴，利用电动机等产生的辅助转矩来辅助驾驶员的转向转矩。
这里，电动机等所产生的辅助转矩设定为基本与转向转矩成比例。因此，在以相同转速进行旋转的情况下，若将相对于转向转矩的比例增益增大，则转向转矩变小，而若将比例增益减小，则转向转矩变大。即，为了以较小的转向转矩来有效地使方向盘旋转，需要将比例增益增大。
另一方面，若比例增益设得过大，则容易产生方向盘的振动、振荡等现象。方向盘的振动会导致转向时的不适感、振荡会导致不稳定动作，因此希望对其进行抑制。因此，提出了将用于抵消方向盘的振动、振荡等(下面统称为“振动”)的补偿电流与电动机的目标电流重叠的方法。
作为上述方法，现有的电动式助力转向控制装置中，从检测到的电动机转速中去除因转向而产生的速度分量，取出电动机转速的振动分量，从而计算用于抑制电动机转速的振动分量的阻尼电流，抑制电动机转速的振动(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2000－168600号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，现有技术存在以下问题。
专利文献1记载的电动式助力转向控制装置中，为了抑制电动机转速的振动，对电动机转速的振动分量进行反馈来计算阻尼电流。由此，抑制电动机转速所包含的振动分量。
此处，电动助力转向控制装置中，夹着用于检测转向转矩的转矩检测部(例如转矩传感器)，方向盘侧和转矩产生部(例如电动机)侧之间产生转速差(差转速)。
因此，仅抑制转矩产生部侧的转速(电动机转速)的振动，无法抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，例如，在反向盘回正时等，具有使驾驶员感到不适的转矩振动的问题。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于获得一种电动助力转向控制装置及其控制方法，该电动助力转向控制装置及其控制方法能抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，并能抑制由方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速产生的转矩振动。
解决技术问题所采用的技术手段
本发明所涉及的电动助力转向控制装置包括：驾驶员所转动的方向盘；转矩产生部，该转矩产生部产生用于对由驾驶员的转向而产生的转矩进行辅助的 产生转矩；转矩检测部，该转矩检测部设置于方向盘和转矩产生部之间，检测出方向盘侧和转矩产生部侧之间产生的扭转，以作为检测转矩；辅助转矩指令计算部，该辅助转矩指令计算部基于检测转矩计算用于辅助驾驶员的转向的辅助转矩指令；以及差转速计算部，该差转速计算部计算出方向盘侧和转矩产生部侧之间产生的转速之差，以作为差转速，转矩产生部，该转矩产生部基于根据辅助转矩指令及差转速所设定的补偿转矩来生成产生转矩。
本发明所涉及的电动助力转向控制装置的控制方法包括如下步骤：转矩检测步骤，该转矩检测步骤中，检测出在驾驶员所转动的方向盘和转矩产生部之间产生的扭转，以作为检测转矩，其中，该转矩产生部产生用于对由驾驶员的转向而产生的转矩进行辅助的产生转矩；辅助转矩指令计算步骤，该辅助转矩指令计算步骤中，基于检测转矩计算用于辅助驾驶员的转向的辅助转矩指令；差转速计算步骤，该差转速计算步骤中，计算出方向盘侧和转矩产生部侧之间产生的转速之差，以作为差转速，转矩产生步骤，该转矩产生步骤中，基于根据辅助转矩指令及差转速所设定的补偿转矩来生成产生转矩。
发明效果
根据本发明所涉及的电动助力转向控制装置及其控制方法，转矩产生部(步骤)基于用于辅助驾驶员的转向的辅助转矩指令、以及根据方向盘侧和转矩产生部侧之间产生的转速之差即差转速所设定的补偿转矩，来生成产生转矩。
因此，能抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，并能抑制因方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速而产生的转矩振动。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置的整体结构的概要图。
图2是简易表示一般的电动助力转向控制装置中、转矩产生部的控制对象 的框图。
图3是表示一般的电动助力转向控制装置中、分别将阶跃输入提供给产生转矩、转向转矩及扰动转矩时的检测转矩的时间变化的曲线图。
图4是表示一般的电动助力转向控制装置中、从产生转矩到检测转矩的传递特性、从转向转矩到检测转矩的传递特性及从扰动转矩到检测转矩的传递特性的波特图。
图5是在本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置中，与转矩控制部一起简易表示转矩产生部的控制对象的框图。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置中、将阶跃输入提供给辅助转矩指令时的检测转矩的时间变化的曲线图。
图7是表示在本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置中、从辅助转矩指令到检测转矩的传递特性及从扰动转矩到检测转矩的传递特性的波特图。
图8是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置的转矩控制部的结构的框图。
图9是表示本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向控制装置的整体结构的概要图。
图10是表示本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向控制装置的差转速计算部的结构的框图。
图11是表示本发明的实施方式5所涉及的电动助力转向控制装置的整体结构的概要图。
图12是表示本发明的实施方式5所涉及的电动助力转向控制装置的差转速计算部的结构的框图。
具体实施方式
下面，利用附图对本发明所涉及的电动助力转向控制装置及其控制方法的优选实施方式进行说明，但各图中，对相同或相当的部分标注相同的标号并进行说明。
另外，以下的各实施方式中，作为电动助力转向控制装置以柱式的助力转向控制装置为例进行说明，但并不限于此，也可以是公知的小齿轮式、双小齿轮式、齿条式、电动液压式的助力转向控制装置。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置的整体结构的概要图。这里，作为电动助力转向控制装置示意性地示出柱式的助力转向控制装置。
图1中，该电动助力转向控制装置包括：转向机构10、转矩检测部1(例如转矩传感器)、第一旋转信息检测部2、第二旋转信息检测部3、控制部20、以及转矩产生部30。
转向机构10中，在驾驶员使方向盘11向左右转向的情况下，第一轴12旋转与方向盘11的旋转量相对应的量。此时，转矩从转矩产生部30经由齿轮13对第一轴12的旋转进行辅助。第一轴12的旋转经由接头14传递至第二轴15。
第二轴15的旋转运动经由小齿轮16转换为直线运动，并传递至齿条17。此时，齿条17向轴向移动，从而系杆18也向轴向移动。由此，使轮胎19转向。
转矩检测部1设置在方向盘11和转矩产生部30(齿轮13)之间。驾驶员在转动方向盘11时，夹着转矩检测部1在方向盘侧和转矩产生部侧之间产生扭转，在旋转位置产生差。转矩检测部1检测出该扭转，并将其作为检测转矩输出至控制部20。
第一旋转信息检测部2检测出驾驶员转动方向盘11时的方向盘侧的旋转信息，并将其作为第一旋转信息输出至控制部20。第二旋转信息检测部3检测出驾驶员转动方向盘11时的转矩产生部侧的旋转信息，并将其作为第二旋转信息 输出至控制部20。
控制部20基于分别从转矩检测部1、第一旋转信息检测部2及第二旋转信息检测部3输出的检测转矩、第一旋转信息及第二旋转信息，计算辅助转矩指令及差转速，并输出至转矩产生部30。控制部20具有辅助转矩指令计算部21和差转速计算部22。
辅助转矩指令计算部21基于来自转矩检测部1的检测转矩，计算用于辅助驾驶员的转向的辅助转矩指令。差转速计算部22基于来自第一旋转信息检测部2及第二旋转信息检测部3的第一旋转信息及第二旋转信息，计算转矩检测部1的方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速。
具体而言，差转速计算部22在例如第一旋转信息为方向盘侧的旋转位置、第二旋转信息是转矩产生部侧的旋转位置的情况下，计算第一旋转信息和第二旋转信息之间的偏差，并将对该偏差进行微分后得到的值作为差转速。差转速计算部22也可以将对第一旋转信息进行微分后得到的值和对第二旋转信息进行微分后得到的值之间的偏差作为差转速。
此外，差转速计算部22在例如第一旋转信息为方向盘侧的转速、第二旋转信息是转矩产生部侧的转速的情况下，计算第一旋转信息和第二旋转信息之间的偏差，并将该偏差作为差转速。
转矩产生部30基于来自控制部20的辅助转矩指令及差转速，输出产生转矩，并经由齿轮13对驾驶员的转向进行辅助。转矩产生部30具有转矩控制部31和致动器32。
转矩控制部31基于根据来自辅助转矩指令计算部21的辅助转矩指令及来自差转速计算部22的差转速而设定的补偿转矩，计算出产生转矩指令，并输出至致动器32。致动器32基于来自转矩控制部31的产生转矩指令输出产生转矩。
下面，参照图2～图7，对在转矩控制部31中基于来自差转速计算部22的差转速来设定补偿转矩的方法进行说明。图2是在不具有转矩控制部31的一般的电动助力转向控制装置中，将作为转矩产生部30进行控制的对象的转向机构10作为控制对象100，来简易地表示控制对象100的框图。
图2中，向控制对象100输入转向转矩τ_h、产生转矩τ_m以及扰动转矩τ_d。转向转矩τ_h表示在驾驶员转向时提供给方向盘11的转矩，产生转矩τ_m表示由转矩产生部30产生的转矩，扰动转矩τ_d表示因路面反作用力等的影响而产生的转矩。
此外，控制对象100的输出是方向盘转速ω_h、转矩产生部转速ω_m及检测转矩TSM。方向盘转速ω_h根据第一旋转信息检测部2检测到的第一旋转信息而获得。转矩产生部转速ω_m通过将齿轮13的齿轮比Gn考虑在内，对根据第二旋转信息检测部3检测到的第二旋转信息获得的转速ω_hm除以增益101(乘以齿轮比Gn)而获得。检测转矩TSM表示转矩检测部1检测到的转矩。
这里，因扭转转矩而产生的反作用力施加于驾驶员进行转向的方向盘侧，因此在加法器102中从转向转矩τ_h减去检测转矩TSM得到的值为施加于方向盘侧的第一轴12的转矩。
此外，在加法器105中对转矩产生部30中产生的产生转矩τ_m、将齿轮比Gn考虑在内以增益103进行轴上换算而得到的检测转矩TSM、将齿轮比Gn考虑在内以增益104进行轴上换算而得到的τ_d相加后得到的值成为施加于转矩产生部30的转矩。
此外，检测转矩TSM是对方向盘侧和转矩产生部侧之间产生的扭转转矩进行检测而得到的，因此通过在加法器106中对从转矩产生部侧的转速ω_hm减去方向盘转速ω_h而获得的差转速乘以传递函数107而获得。
传递函数107在仅考虑转矩检测部1中的粘性及弹性项的情况下，是从方向盘11的轴上的差转速传递为转矩的传递函数。传递函数107中，C_s表示转矩检测部1的粘性系数，K_s表示转矩检测部1的弹簧常数。
传递函数108是忽略静摩擦和动摩擦等损耗，仅考虑惯性时将方向盘11的转矩传递为转速的传递函数。传递函数108中，J_sw表示方向盘11的惯性力矩。
传递函数109是忽视静摩擦和动摩擦等损耗，仅考虑惯性时将转矩产生部30的转矩传递为转速的传递函数。传递函数109中，J_m表示转矩产生部30的惯性力矩。
这里，转矩检测部1中，利用扭转角来检测转矩是主要的功能，粘性系数C_s与弹簧常数K_s相比小得多。因此，考虑将粘性系数C_s近似为0，由于即使是在控制稳定性方面具有严格要求不会产生问题，因此在所有的实施方式中，将粘性系数C_s近似为0来进行说明。另外，即使在考虑粘性系数C_s来设计滤波函数的情况下，当然也能获得相同的效果。
根据传递函数108的前后的关系式，下式(1)成立。
[数学式1]
ωh=1Jsws(τh-TSM)...(1)]]>
根据传递函数107的前后的关系式，下式(2)成立。
[数学式2]
TSM=Kss(ωh-ωhm)=Kss(ωh-ωmGn)...(2)]]>
根据传递函数109的前后的关系式，下式(3)成立。
[数学式3]
ωm=1Jms(τm+1GnTSM+1Gnτd)...(3)]]>
这里，若针对检测转矩TSM求解式(1)至式(3)，则能获得下式(4)。
[数学式4]
TSM=-GnJswKsGn2JmJsws2+(Jsw+Gn2Jm)Ksτm+Gn2JmKsGn2JmJsws2+(Jsw+Gn2Jm)Ksτh-JswKsGn2JmJsws2+(Jsw+Gn2Jm)Ksτd...(4)]]>
此时，可知固有振动频率ω_s由下式(5)来表示。
[数学式5]
ωa=Ks(1Gn2Jm+1Jsw)...(5)]]>
图3是表示一般的电动助力转向控制装置中、分别将阶跃输入提供至产生转矩τ_m、转向转矩τ_h及扰动转矩τ_d时的检测转矩TSM的时间变化的曲线图。根据图3可知，无论在何种情况下，检测转矩TSM均以固有振动频率进行振动。
图4是表示一般的电动助力转向控制装置中、从产生转矩τ_m到检测转矩TSM的传递特性、从转向转矩τ_h到检测转矩TSM的传递特性及从扰动转矩τ_d到检测转矩TSM的传递特性的波特图。根据图4可知，在固有振动频率下增益变得非常大，会产生图3所示那样的振荡现象。
因此，如图5所示，考虑转矩控制部31由增益110及加法器111构成，提供考虑了根据由增益112获得的差转速ω_d设定的补偿转矩在内的产生转矩τ_m。图5是在本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置中，与转矩控制部31一起简易表示转矩产生部30的控制对象100的框图。
另外，图1中，产生转矩是致动器32的输出，产生转矩指令是转矩控制部31的输出，而产生转矩根据产生转矩指令而唯一确定，因此，图5中，将产生转矩和产生转矩指令作为等效的值，省略与产生转矩指令有关的记载。
图5中，转矩产生部30的轴上的差转速ω_d通过对方向盘11的轴上的差转速(ω_h-ω_hm)乘上增益112而获得。此外，在加法器111中，从辅助转矩指令τ_m0减去对差转速ω_d乘上增益110而获得的补偿转矩。
此处，差转速ω_d由下式(6)来表示。
[数学式6]
ω_d＝ω_m-G_nω_h…(6)
作为加法器111中的关系式，下式(7)成立。
[数学式7]
τ_m＝τ_m0-K_rpω_d
…(7)
＝τ_m0-K_rp(ω_m-G_nω_h)
若针对检测转矩TSM求解式(1)至式(3)、以及式(7)，则能获得下式(8)。
[数学式8]
TSM=-GnJswKsGn2JmJsws2+Gn2JswKrps+(Jsw+Gn2Jm)Ksτm0+Gn2JmKsGn2JmJsws2+Gn2JswKrps+(Jsw+Gn2Jm)Ksτh-JswKsGn2JmJsws2+Gn2JswKrps+(Jsw+Gn2Jm)Ksτd...(8)]]>
此时，增益K_rp如下式(9)那样提供。
[数学式9]
K_rp＝2J_mω_aζ…(9)
这里，检测转矩TSM利用式(5)、式(8)及式(9)，由下式(10)来表示。即，检测转矩TSM表示为能利用制动比ζ来改变衰减率的二阶滞后的传递函数。
[数学式10]
TSM=-KsGnJms2+2ζωas+ωa2τm0+KsJsws2+2ζωas+ωa2τh-KsGn2Jms2+2ζωas+ωa2τd...(10)]]>
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置中、将阶跃输入提供给辅助转矩指令τ_m0时的检测转矩TSM的时间变化的曲线图。上述图3相当于制动比ζ为0的情况，根据图6可知通过增大制动比ζ，能抑制振动。
图7是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置中、从辅助转矩指令τ_m0到检测转矩TSM的传递特性的波特图。图7中，在制动比ζ为0.1的情况下，固有振动频率具有峰值，若进一步缩小将制动比ζ设为0，则成为上述图4。另一方面，在增大制动比ζ、例如将其设为1的情况下，固有振动频率所具有的增益峰值消失，根据波特图也可知能抑制振动。
下面，对图1所示的差转速计算部22及转矩控制部31的设定的一个示例进行说明。差转速计算部22中，基于第一旋转信息检测部2检测到的第一旋转信息及第二旋转信息检测部3检测到的第二旋转信息，利用式(6)计算方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速ω_d。
此外，转矩控制部31中，如式(7)所示那样，从辅助转矩指令计算部21所获得的辅助转矩指令τ_m0中减去对差转速计算部22计算得到的差转速ω_d乘以增益K_rp而获得的补偿转矩，由此计算出发送给致动器32的指令。
另外，上述说明中，由式(9)来提供针对差转速ω_d的增益K_rp，并不限于此，转矩控制部31可以是图8所示的模块。图8是表示本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置的转矩控制部31的结构的框图。
图8中，转矩控制部31具有存储车速与增益K_rp之间的关系的映射121、乘法器122、加法器123。这里，基于车速信号，根据映射121计算增益K_rp。车速信号通过CAN(controllerareanetwork：控制器区域网络)、FlexRay等公知的车载网络来获得。
接着，在乘法器122中，差转速和增益K_rp相乘，计算出补偿转矩。接着，在加法器123中，从辅助转矩指令减去补偿转矩，来计算产生转矩指令。另外，图8的转矩控制部31中，基于车速信号来切换增益K_rp，但并不限于此，也可以利用方向盘转向角、加速度、偏航率等车辆信息来切换增益K_rp。
专利文献1所记载的现有的电动式助力转向控制装置中，仅通过抑制转矩产生部侧的转速所包含的振动分量，无法抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，因此在方向盘回正等时，具有会使驾驶员感受到不适的转矩振动的问题。
与此相对，根据本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置，通 过将制动比ζ设定为适当的值，能获得以往所不具有的如下效果：即、能抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，并能抑制由方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速而产生的转矩振动。
通过使用第一旋转信息检测部2及第二旋转信息检测部3，能正确地检测出差转速。
另外，上述实施方式1中，使用转矩产生部30的轴上的差转速作为差转速，但并不限于此，通过使用方向盘11的轴上的差转速，使增益110中包含齿轮比的换算量，从而能获得相同的效果。
上述实施方式1中，仅基于来自转矩检测部1的检测转矩，在辅助转矩指令计算部21中计算辅助转矩指令，但并不限于此，为了确保控制稳定性，利用通过了补偿器的检测转矩来计算辅助转矩指令，也能获得相同的效果，其中，该补偿器使用转速等信号而构成。
上述实施方式1中，在第一轴12的轴上设置第二旋转信息检测部3，但并不限于此，在转矩产生部30的轴上设置第二旋转信息检测部3也能获得相同的效果。
上述实施方式1中，设为检测转矩TSM和转矩产生部转速ω_m具有负相关关系，但并不限于此，在使用检测转矩TSM和转矩产生部转速ω_m具有正相关关系的转矩检测部1的电动助力转向控制装置中，也能获得同样的效果。
实施方式2.
上述实施方式1中，电动助力转向控制装置包括第一旋转信息检测部2和第二旋转信息检测部3，但鉴于成本、空间等原因，并不一定要具有两个旋转信息检测部。
图9是表示本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向控制装置的整体结 构的概要图。这里，作为电动助力转向控制装置示意性地示出柱式的助力转向控制装置。另外，以下对于与上述实施方式1相同的部分，省略说明。
图9中，该电动助力转向控制装置包括：转向机构10、转矩检测部1(例如转矩传感器)、转速检测部4、控制部20、以及转矩产生部30。
转向机构10中，在驾驶员使方向盘11向左右转向的情况下，第一轴12旋转与方向盘11的旋转量相对应的量。此时，转矩从转矩产生部30经由齿轮13对第一轴12的旋转进行辅助。第一轴12的旋转经由接头14传递至第二轴15。
第二轴15的旋转运动经由小齿轮16转换为直线运动，并传递至齿条17。此时，齿条17向轴向移动，从而系杆18也向轴向移动。由此，使轮胎19转向。
转矩检测部1设置在方向盘11和转矩产生部30(齿轮13)之间。驾驶员在转动方向盘11时，夹着转矩检测部1在方向盘侧和转矩产生部侧之间产生扭转，在旋转位置产生差。转矩检测部1检测出该扭转，并将其作为检测转矩输出至控制部20。
转速检测部4在驾驶员旋转方向盘11的情况下，检测出转矩产生部30的致动器32(后述)的转速，并将其作为转矩产生部转速输出至控制部20。
控制部20基于分别从转矩检测部1及转速检测部4输出的检测转矩及转矩产生部转速，来计算辅助转矩指令及差转速，并将它们输出至转矩产生部30。控制部20具有辅助转矩指令计算部21和差转速计算部22A。
辅助转矩指令计算部21基于来自转矩检测部1的检测转矩，计算辅助转矩指令。差转速计算部22A基于来自转矩检测部1的检测转矩及来自转速检测部4的转矩产生部转速，计算转矩检测部1的方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速。
转矩产生部30基于来自控制部20的辅助转矩指令及差转速，输出产生转矩，并经由齿轮13对驾驶员的转向进行辅助。转矩产生部30具有转矩控制部31和致动器32。
转矩控制部31基于根据来自辅助转矩指令计算部21的辅助转矩指令及来自差转速计算部22A的差转速而设定的补偿转矩，计算产生转矩指令，并输出至致动器32。致动器32基于来自转矩控制部31的产生转矩指令输出产生转矩。
此时，本发明的实施方式2中，无法检测出方向盘转速ω_h，因此基于上述实施方式1所示的式(6)，无法计算出差转速。
因此，本发明的实施方式2中，对差转速计算部22A基于来自转矩检测部1的检测转矩及来自转速检测部4的转矩产生部转速，计算转矩检测部1的方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速ω_d的方法进行说明。
首先，根据式(2)及式(6)，下式(11)成立。
[数学式11]
ωd=ωm-Gnωh=-GnKssTSM...(11)]]>
此外，若利用式(11)进行展开，则差转速ω_d使用滤波函数f(s)、转矩产生部转速ω_m及检测转矩TSM，表示为下式(12)。
[数学式12]
ωd=f(s)ωd+{1-f(s)}ωd=f(s)(ωm-Gnωh)-s{1-f(s)}GnKsTSM...(12)]]>
这里，在与方向盘11的惯性力矩相比，转矩产生部30的惯性力矩较为微小的情况下，考虑到方向盘转速ω_h与转矩产生部转速ω_m的振动相比较为微小，近似为下式(13)。
[数学式13]
f(s)G_nω_h≈0…(13)
此时，根据式(12)及式(13),差转速ω_d由下式(14)来表示。
[数学式14]
ωd≈f(s)ωm-s{1-f(s)}GnKsTSM...(14)]]>
下面，对图9所示的差转速计算部22A及转矩控制部31的设定的一个示例进行说明。差转速计算部22A中，基于转矩检测部1检测到的检测转矩及转速检测部4检测到的转矩产生部转速，利用式(14)来计算方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速ω_d。
图10是表示本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向控制装置的差转速计算部22A的结构的框图。图10中，通过将检测转矩与传递函数131相乘，来获得式(14)的第二项。此外，通过将转矩产生部转速与传递函数132相乘，来获得式(14)的第一项。加法器133中，通过从所获得的式(14)的第一项减去第二项，来获得差转速
此外，转矩控制部31中，如式(7)所示那样，从辅助转矩指令计算部21所获得的辅助转矩指令τ_m0中减去对差转速计算部22A计算得到的差转速ω_d乘以增益K_rp而获得的补偿转矩，由此计算出发送给致动器32的产生转矩指令。此时，与上述实施方式1同样，可以基于车速信号等参数切换增益K_rp。
此外，若将滤波函数f(s)设为仅由例如增益K_f构成的函数，则差转速ω_d由下式(15)来表示。即，差转速ω_d由转矩产生部转速ω_m和检测转矩TSM的微分来表示。
[数学式15]
ωd≈Kfωm-(1-Kf)GnKssTSM...(15)]]>
专利文献1所记载的现有的电动式助力转向控制装置中，仅通过抑制转矩产生部侧的转速所包含的振动分量，无法抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，因此在方向盘回正等时，具有会使驾驶员感受到不适的转矩振动的问题。
与此相对，根据本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向控制装置，通过将制动比ζ设定为适当的值，能获得以往所不具有的如下效果：即、无需检测方向盘侧的旋转信息，就能抑制由差转速而产生的转矩振动。
此外，根据本发明的实施方式2所涉及的电动助力转向控制装置，能获得以往所不具有的如下效果：能基于转矩检测部检测到的检测转矩和转速检测部检测到的转矩产生部转速，计算出方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速。
另外，上述实施方式2中，使用转矩产生部30的轴上的差转速作为差转速，但并不限于此，通过使用方向盘11的轴上的差转速，使增益110中包含齿轮比的换算量，从而能获得相同的效果。
上述实施方式2中，仅基于来自转矩检测部1的检测转矩，在辅助转矩指令计算部21中计算辅助转矩指令，但并不限于此，为了确保控制稳定性，利用通过了补偿器的检测转矩来计算辅助转矩指令，也能获得相同的效果，其中，该补偿器使用转速等信号而构成。
上述实施方式2中，设为检测转矩TSM和转矩产生部转速ω_m具有负相关关系，但并不限于此，在使用检测转矩TSM和转矩产生部转速ω_m具有正相关关系的转矩检测部1的电动助力转向控制装置中，也能获得同样的效果。
实施方式3.
上述实施方式2中，将滤波函数f(s)设定为由增益K_f构成的函数，但如式(15)所示那样使用检测转矩TSM的微分，因此，由于转矩检测部1的规格的不同，检测转矩TSM的较高频带的噪声在被放大后可能流入差转速ω_d。
因此，本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向控制装置包括基于对检测转矩进行了高通滤波处理后的信号和对转矩产生部转速进行了高通滤波处理后的信号来计算差转速的差转速计算部(未图示)。
具体而言，本发明的实施方式3中，将滤波函数f(s)设为由下式(16)所示的一阶高通滤波器。
[数学式16]
f(s)=ss+ω1...(16)]]>
此时，根据式(12)及式(16),差转速ω_d由下式(17)来表示。
[数学式17]
ωd=ss+ω1(ωm-Gnωh)-ss+ω1ω1GnKsTSM...(17)]]>
此外，在比高频滤波器的截止频率要高的区域中，若考虑方向盘转速ω_h的振动较为微小，则差转速ω_d由下式(18)来表示。
[数学式18]
ωd≈ss+ω1ωm-ss+ω1ω1GnKsTSM...(18)]]>
由此，能基于对转矩产生部转速ω_m进行了高通滤波处理后的信号和对检测转矩TSM进行了高通滤波处理后的信号，来计算差转速ω_d。
这里，在上述实施方式2中，如式(15)所示，以检测转矩TSM的微分分量来表示差转速ω_d，与此相对，在本发明的实施方式3中，如式(18)所示，以对检测转矩TSM进行了高通滤波处理后的信号来表示差转速ω_d。
由此，根据本发明的实施方式3所涉及的电动助力转向控制装置，能获得以往所不具有的如下效果：高频带中，对于检测转矩TSM的增益成为ω₁G_n/K_s，因此在高频带中能降低检测转矩TSM的噪声影响。
通过将高通滤波器的截止频率设定得比可转向频率要高，可认为方向盘转速ω_h仅是可转向频率以下的频带分量，因此能抑制将方向盘转速ω_h的项视作0时的近似误差。
并且，通过将差转速计算部中的高通滤波处理的截止频率设得比驾驶员所能转动方向盘11的频率要高，能获得以往所不具有的如下效果：在驾驶员转向时，能提高通过计算获得的差转速的精度。
实施方式4.
上述实施方式3中，将滤波函数f(s)设定为一阶高通滤波器，将方向盘转速ω_h的项视为0。此外，方向盘转速ω_h使用转向转矩τ_h由式(1)来表示。若将式(1)代入式(12)，则可获得下式(19)。
[数学式19]
ωd=f(s)ωm-s{1-f(s)}GnKsTSM-f(s)GnJsws(τh-TSM)...(19)]]>
这里，在将滤波函数f(s)如式(16)所示那样设为一阶高频滤波器的情况下，式(19)的第三项为对转向转矩τ_h和检测转矩TSM之间的差(τ_h-TSM)实施了低通滤波处理后获得的值与增益相乘后的值。因此，会残留滤波器的截止频率以下的低频率分量，从而可能降低差转速ω_d的计算精度。
因此，本发明的实施方式4所涉及的电动助力转向控制装置包括进行二阶以上的高通滤波处理的差转速计算部(未图示)。
具体而言，本发明的实施方式4中，将滤波函数f(s)设为由下式(20)所示的二阶高通滤波器。
[数学式20]
f(s)=ss+ω1ss+ω2...(20)]]>
此时，根据式(19)及式(20),差转速ω_d由下式(21)来表示。
[数学式21]
ωd=ss+ω1ss+ω2ωm-ω1ss+ω1(1+ω2ω1ss+ω2)GnKsTSM-1s+ω1ss+ω2GnJsw(τh-TSM)...(21)]]>
式(21)中，认为转向转矩τ_h和检测转矩TSM之间的差在滤波器的截止频率以上的频带分量较为微小，因此将转向转矩τ_h和检测转矩TSM之间的差(τ_h-TSM)的项视为0。即，差转速ω_d由下式(22)来表示。
[数学式22]
ωd=ss+ω1ss+ω2ωm-ω1ss+ω1(1+ω2ω1ss+ω2)GnKsTSM...(22)]]>
由此，能基于对转矩产生部转速ω_m实施了二阶高通滤波处理后的信号和对检测转矩TSM实施了一阶及二阶高通滤波处理后的信号，来计算差转速ω_d。
这里，上述实施方式3中，在进行差转速ω_d的近似时，如式(17)到式(18)所示那样，将对转向转矩τ_h和检测转矩TSM之间的差实施了低通滤波处理后得到的分量设为0。与此相对，本发明的实施方式4中，能获得以往所不具有的如下效果：通过使用二阶高通滤波器，如式(21)到式(22)所示那样，能高精度地近似于0，因此能高精度地计算差转速ω_d。
通过将高通滤波器的截止频率设定得比可转向频率要高，可认为转向转矩τ_h和检测转矩TSM之间的差(τ_h-TSM)仅是可转向频率以下的频带分量，因此能抑制将方向盘转速ω_h的项视作0时的近似误差。
并且，通过将差转速计算部中的高通滤波处理的截止频率设得比驾驶员所能转动方向盘11的频率要高，能获得以往所不具有的如下效果：在驾驶员转向时，能提高通过计算获得的差转速的精度。
另外，上述实施方式4中，利用二阶高通滤波器作为差转速计算部的滤波函数，但并不限于此，利用二阶以上的高通滤波处理，也能获得相同的效果。
实施方式5.
上述实施方式1中，电动助力转向控制装置包括第一旋转信息检测部2和第二旋转信息检测部3，但鉴于成本、空间等原因，并不一定要具有两个旋转信息检测部。
图11是表示本发明的实施方式5所涉及的电动助力转向控制装置的整体结 构的概要图。这里，作为电动助力转向控制装置示意性地示出柱式的助力转向控制装置。另外，以下对于与上述实施方式1相同的部分，省略说明。
图11中，该电动助力转向控制装置包括：转向机构10、转矩检测部1(例如转矩传感器)、转速检测部4、控制部20、以及转矩产生部30。
转向机构10中，在驾驶员使方向盘11向左右转向的情况下，第一轴12旋转与方向盘11的旋转量相对应的量。此时，转矩从转矩产生部30经由齿轮13对第一轴12的旋转进行辅助。第一轴12的旋转经由接头14传递至第二轴15。
第二轴15的旋转运动经由小齿轮16转换为直线运动，并传递至齿条17。此时，齿条17向轴向移动，从而系杆18也向轴向移动。由此，使轮胎19转向。
转矩检测部1设置在方向盘11和转矩产生部30(齿轮13)之间。驾驶员在转动方向盘11时，夹着转矩检测部1在方向盘侧和转矩产生部侧之间产生扭转，在旋转位置产生差。转矩检测部1检测出该扭转，并将其作为检测转矩输出至控制部20。
转速检测部4在驾驶员旋转方向盘11的情况下，检测出转矩产生部30的致动器32(后述)的转速，并将其作为转矩产生部转速输出至控制部20。
控制部20基于分别从转矩检测部1和转速检测部4输出的检测转矩及转矩产生部转速、以及转矩产生部30的转矩控制部31(后述)计算得到的产生转矩指令，计算辅助转矩指令及差转速，并将它们输出至转矩产生部30。控制部20具有辅助转矩指令计算部21和差转速计算部22B。
辅助转矩指令计算部21基于来自转矩检测部1的检测转矩，计算辅助转矩指令。差转速计算部22B基于来自转速检测部4的转矩产生部转速及来自转矩控制部31的产生转矩指令，计算转矩检测部1的方向盘侧和转矩产生部侧之间的 差转速。
转矩产生部30基于来自控制部20的辅助转矩指令及差转速，输出产生转矩，并经由齿轮13对驾驶员的转向进行辅助。转矩产生部30具有转矩控制部31和致动器32。
转矩控制部31基于根据来自辅助转矩指令计算部21的辅助转矩指令及来自差转速计算部22B的差转速而设定的补偿转矩，计算产生转矩指令，并输出至致动器32。
致动器32基于来自转矩控制部31的产生转矩指令输出产生转矩。这里，产生转矩根据产生转矩指令而唯一确定，因此基于产生转矩指令来进行计算与基于产生转矩进行计算并无区别。
此时，本发明的实施方式5中，无法检测出方向盘转速ω_h，因此基于上述实施方式1所示的式(6)，无法计算出差转速。
因此，本发明的实施方式5中，对如下计算方法进行说明：差转速计算部22B中，基于来自转速检测部4的转矩产生部转速及来自转矩控制部31的产生转矩指令，计算转矩检测部1的方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速ω_d。
图12是表示本发明的实施方式5所涉及的电动助力转向控制装置的差转速计算部22B的结构的框图。图12中，作为差转速计算部22B的设定的一个示例，示出使用了观测器的控制模块。另外，图12中，例如文字ω附加有“^”的情况在本说明书中记载为ω(帽)。
图12中，ω_h(帽)表示方向盘转速推定值，ω_m(帽)表示转矩产生部转速推定值，TSM(帽)表示检测转矩推定值。G_n表示齿轮13的齿轮比，J_sw表示方向盘11的惯性力矩，J_m表示转矩产生部30的惯性力矩，C_s表示转矩 检测部1的粘性系数，K_s表示转矩检测部1的弹簧常数。
图12中，差转速计算部22B由增益(g₁)141、加法器142、增益(1/G_n)143、加法器144、增益(1/G_n)145、增益(g₂)146、加法器147、传递函数(与图1的传递函数108相同)148、传递函数(与图1的传递函数107相同)149、传递函数(与图1的传递函数109相同)150、增益(g₃)151、加法器152、加法器153、增益(1/G_n)154、增益(G_n)155及加法器156构成。
这里，转矩检测部1中，利用扭转角来检测转矩是主要的功能，粘性系数C_s与弹簧常数K_s相比小得多。因此，即使考虑将粘性系数C_s近似为零，在控制稳定性方面有严格设定要求的情况下也不会产生问题，因此在所有的实施方式中，将粘性系数C_s近似为零来进行说明。另外，即使在考虑粘性系数C_s来设计滤波函数的情况下，当然也能获得相同的效果。
另外，方向盘转速推定值ω_h(帽)、转矩产生部转速推定值ω_m(帽)、检测转矩推定值TMS(帽)及差转速ω_d的关系式由下式(23)来表示。
[数学式23]
ωh^=1Jsws{g1(ωm-ωm^)Gn-TSM^}ωm^=1Jms{g2(ωm-ωm^)+TSM^Gn+τm}TSM^=-Kss{g3(ωm-ωm^)+(ωm^Gn-ωh^)}ωd=-GnTSM^sKs...(23)]]>
此外，根据式(23)，观测器的特性方程式由下式(24)来表示。
[数学式24]
s³+a₂s²+a₁s+a₀＝0
a0=Ks(g1+Gn2g2)Gn2JmJswa1=Ks(1Jsw+1-Gng3Gn2Jm)a3=g2Jm...(24)]]>
这里，为了确保控制稳定性，例如使式(24)的解成为巴特沃思极配置(Butterworthpolepattern)即可。此时，观测器的特性方程式满足下式(25)。
[数学式25]
s³+2ω_bs²+2ω_b²s+ω_b³＝0…(25)
即，根据式(24)及式(25)的特性方程式可知，为了确保控制稳定系，增益g₁、增益g₂及增益g₃满足下式(26)即可。
[数学式26]
g1=ωbGn2Jm(ωb2Jsw-2Ks)Ksg2=2Jmωbg3=1Gn+GnJmJsw-2ωb2GnJmKs...(26)]]>
此外，利用式(23)及式(26)，如下式(27)所示那样根据转矩产生部转速及产生转矩计算差转速ω_d即可。
[数学式27]
ωd={2Gn2JmJswωb2-(Jsw+Gn2Jm)Ks}s3+{Gn2JmJswωb3-2(Jsw+Gn2Jm)Ksωb}s2JswKs(s3+2ωbs2+2ωb2s+ωb3)ωm+Gn2{(Ks-2Jswωb2)s2+(2Ksωb-Jswωbe)s}JswKs(s3+wωbs2+2ωb2s+ωbe)τm...(27)]]>
此时，若将表示式(25)的特性方程式的极的ω_b设定为与速度控制响应频率相比足够大的值，则能忽视观测器的响应性带给速度控制的响应性的影响。
下面，对图11所示的差转速计算部22B及转矩控制部31的设定的一个示例进行说明。差转速计算部22B中，基于转速检测部4检测到的转矩产生部转速及转矩控制部31计算得到的产生转矩指令，利用式(23)来计算方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速ω_d。
此外，转矩控制部31中，如式(7)所示那样，从辅助转矩指令计算部21所获得的辅助转矩指令τ_m0中减去对差转速计算部22B计算得到的差转速ω_d乘以增益K_rp而获得的补偿转矩，由此计算出发送给致动器32的产生转矩指令。此时，与上述实施方式1同样，可以基于车速信号等参数切换增益K_rp。
专利文献1所记载的现有的电动式助力转向控制装置中，仅通过抑制转矩产生部侧的转速所包含的振动分量，无法抑制方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，因此在方向盘回正等时，具有会使驾驶员感受到不适的转矩振动的问题。
与此相对，根据本发明的实施方式5所涉及的电动助力转向控制装置，通过将制动比ζ设定为适当的值，能获得以往所不具有的如下效果：即、无需检测方向盘侧的旋转信息，就能抑制由差转速而产生的转矩振动。
此外，根据本发明的实施方式5所涉及的电动助力转向控制装置，能获得 以往所不具有的如下效果：基于转速检测部检测到的转矩产生部转速和转矩控制部计算得到的产生转矩指令，计算方向盘侧和转矩产生部侧之间的差转速，因此不会受到对检测转矩去除噪声时的延迟及检测转矩的特性所产生的影响。
另外，上述实施方式5中，使用转矩产生部30的轴上的差转速作为差转速，但并不限于此，通过使用方向盘11的轴上的差转速，使增益110中包含齿轮比的换算量，从而能获得相同的效果。
上述实施方式5中，仅基于来自转矩检测部1的检测转矩，在辅助转矩指令计算部21中计算辅助转矩指令，但并不限于此，为了确保控制稳定性，利用通过了补偿器的检测转矩来计算辅助转矩指令，也能获得相同的效果，其中，该补偿器使用转速等信号而构成。
上述实施方式5中，设为检测转矩TSM和转矩产生部转速ω_m具有负相关关系，但并不限于此，在使用检测转矩TSM和转矩产生部转速ω_m具有正相关关系的转矩检测部1的电动助力转向控制装置中，也能获得同样的效果。