CN103596832B - 电动助力转向设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力转向设备，当由多个系统生成并从扭矩传感器(14)输出的多个传感器信号(Sa，Sb)中的仅一个传感器信号正常时，控制变量限制处理部分(29)执行根据横向加速度(g)、转向角(θs)、转向速度(ωs)或横摆率中的至少一者来设定基本辅助控制量(ε_as)的上限值和下限值的辅助限制处理。

Description

电动助力转向设备

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向设备。

背景技术

通常，电动助力转向设备（EPS）设置有用作驱动源的马达以及扭矩传感器。扭矩传感器基于设置在转向轴的中间的扭力杆的扭力来输出传感器信号。然后，响应于基于从扭矩传感器发送的传感器信号所检测的转向扭矩，控制马达中的扭矩，使得根据转向扭矩将适当的辅助力施加到转向系统。因此，在电动助力转向设备中有必要以稳定且高精确度的方式检测转向扭矩，使得可以获得适当的辅助力。

例如，专利文献1公开了车辆的电动助力转向设备中使用的扭矩传感器。该文献中公开的扭矩传感器设置有输入轴、输出轴、用于连接输入轴和输出轴的扭力杆、附接至输入轴的环形磁体、放置成围绕磁体的一对磁轭、以及用于检测在成对磁轭之间生成的磁通的密度的磁传感器。在该配置中，通过将来自多个磁传感器的输出加和或平均来提高检测精确度。

在专利文献2中也公开了设置有多个扭矩传感器的另一种电动助力转向设备。根据在该文献中公开的电动助力转向设备，即使从两个扭矩传感器中的一个扭矩传感器输出异常传感器信号，也可以通过使用从其余正常扭矩传感器输出的传感器信号来继续施加辅助力。

尽管专利文献1教示了如何通过增加磁传感器的数量来提高检测精确度，但是在由多个系统中的任一系统生成并且从扭矩传感器输出的传感器信号异常的情况下，没有考虑备份控制。专利文献2教示了在从其余正常扭矩传感器输出的传感器信号异常的情况下，在从扭矩传感器所检测到的值的突然变化起经过预定时长之后暂停由辅助装置提供辅助，但不考虑在从所检测的值突然变化起到辅助暂停的时期内采取措施。从而，在常规的电动助力转向设备中，很可能在没有检测到由多个系统生成并且从扭矩传感器输出的正常传感器信号到暂停由转向力辅助装置提供的辅助的期间将辅助力无意施加到转向系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公报No.2003-149062

专利文献2：日本未审专利申请公报No.2000-185657

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的是提供一种电动助力转向设备，其能够有效地抑制在没有检测到由多个系统生成并且从扭矩传感器输出的正常信号的情况下向转向系统无意地施加辅助力。

解决问题的方法

为了解决上述问题，根据本发明的第一方面的电动助力转向设备设置有作为驱动源的马达、用于向车辆的转向系统施加辅助力的转向力辅助装置、用于输出由多个系统基于安置在转向轴中的扭力杆的扭力所生成的传感器信号的扭矩传感器、用于检测车辆速度的车辆速度传感器、用于基于从扭矩传感器输出的传感器信号检测转向扭矩的扭矩计算装置、以及用于控制转向力辅助装置的控制装置，该控制装置用于基于转向扭矩和车辆速度来计算辅助控制变量并执行辅助控制以便向转向系统施加基于受控辅助变量的辅助力。当由所述多个系统生成的传感器信号中的仅一个传感器信号正常时，控制装置执行用于根据横向加速度、转向角、转向速度和横摆率中的至少任一者来设定辅助控制变量的上限值和下限值的辅助限制处理。

在该配置中，当由多个系统生成并且从扭矩传感器输出的传感器信号中的仅一个信号正常时，控制装置执行辅助限制处理。因此，即使由于其余正常传感器的异常而没有检测到正常传感器信号，但因为施加到转向系统的辅助力的大小被限于预定范围，还是可以有效地抑制无意地向转向系统施加辅助力。在上面的电动助力转向设备中，控制装置根据横向加速度、转向角、转向速度和横摆率中的至少任一者来执行辅助限制处理。通常，从路面输入到转向系统的反作用扭矩与作用于车辆的横向加速度、转向轮的转向角和转向速度以及车辆的横摆率中的每一者都相互关联。更具体地，这些值越大，反作用扭矩变得越大。因此，当这些值增大时，驾驶员在转向时需要更大的转向扭矩。就此而言，如果根据横向加速度、转向角、转向速度和横摆率中的至少任一者的状态参数执行辅助限制处理，那么如果需要辅助力，可以通过将辅助控制变量的上限值和下限值设定成对应于该状态参数来向转向系统施加辅助力。

在上述的电动助力转向设备中，优选地，控制装置基于映射来执行辅助限制处理。

在该配置中，可以根据设计规定容易地设定辅助控制变量的上限值和下限值。

在上述的电动助力转向设备中，优选地，当车辆速度高于或等于预定速度时，控制装置执行辅助限制处理。

通常，由于车辆速度低时需要足够大的辅助力，所以对限制辅助控制变量的需要低。就此而言，由于在本发明中仅当车辆速度高于或等于预定速度时执行辅助限制处理，因此可以仅在需要辅助力的车辆速度范围内将辅助力继续施加到转向系统。

在上述的助力转向设备中，优选地，控制装置设置有多个映射，使得控制装置根据车辆速度选择所述多个映射中的任一映射，并且基于所选择的映射来执行辅助限制处理。

通常，由于车辆速度低时需要足够大的辅助力，所以对限制辅助控制变量的需要低。此外，优选地，通过与车辆速度低时相比在车辆速度高时对辅助控制变量加以更高的限制来施加辅助力。在该方面，本发明中的控制装置基于根据车辆速度所选择的映射来执行辅助限制处理。因此，可以在限制辅助控制变量的同时将与车辆速度相关的适当大小的辅助力施加到转向系统。

在上述的电动助力转向设备中，所述多个映射包括在车辆速度低于或等于第一速度时选择的第一映射、在车辆速度对应于高于第一速度的第二速度时选择的第二映射、以及在车辆速度高于或等于第三速度时选择的第三映射，其中第三速度高于第二速度。当车辆速度高于第一速度但低于第二速度时，优选地，控制装置基于通过第一映射和第二映射的插值所获得的辅助控制变量的上限值和下限值来执行辅助限制处理。当车辆速度高于第二速度但低于第三速度时，优选地，控制装置基于通过第二映射和第三映射的插值所获得的辅助控制变量的上限值和下限值来执行辅助限制处理。

在该配置中，可以在适当地限制辅助控制变量的同时贯穿整个车辆速度范围抑制至转向系统的辅助力的无意施加。

在上述的电动助力转向设备中，优选地，当没有检测到由所述多个系统生成的正常传感器信号时，控制装置在逐渐减小辅助力的同时暂停辅助控制。

在该配置中，当没有检测到正常传感器信号时，控制装置在逐渐减小辅助力的同时最终暂停辅助控制。因此，可以防止由从扭矩传感器输出的异常传感器信号导致的辅助力的突然变化。因此，可以无障碍地实现转向操作。

附图说明

图1是电动助力转向设备的示意性构造图。

图2是电动助力转向设备的控制框图。

图3是示出了根据本发明的第一实施方式的限制基本辅助控制变量的处理的框图。

图4是用于说明辅助控制的流程图。

图5是用于说明辅助控制变量的处理计算的流程图。

图6是示出了根据本发明的第二实施方式的限制基本辅助控制变量的处理的框图。

具体实施方式

（第一实施方式）

下面根据图1至图5说明第一实施方式，在第一实施方式中给出了本发明的电动助力转向设备（EPS）的具体示例。

如图1所示，转向盘2连续地固定至转向轴3，并且经由齿条和小齿轮机构4连接至齿条轴5。当驾驶员操作转向盘2时，转向轴3旋转，并且转向轴3的旋转经由齿条和小齿轮机构4被转换成齿条轴5的直线往复运动。

转向轴3包括彼此连接的柱轴3a、中间轴3b和小齿轮轴3c。扭力杆17附接至柱轴3a的中间部分。齿条轴5的两个末端连接至横拉杆6。齿条轴5的直线运动经由横拉杆6被传送至未示出的转向节。该机构引起转向轮7的转向角的变化，使得车辆改变其行进方向。

电动助力转向设备1设置有用作转向力辅助装置的EPS致动器10以及用作控制装置的ECU11。为了辅助驾驶员对转向盘2的操作，EPS致动器10向车辆的转向系统施加辅助力。ECU11控制EPS致动器10的启动。

EPS致动器10被配置为柱式EPS致动器。EPS致动器10设置有用作驱动源的马达12以及用于连接马达12和柱轴3a的减速机构13。至于马达12，采用具有电刷的DC马达。EPS致动器10通过使用减速机构13来使马达12的旋转减速并且将其传送至柱轴3a。因此，将马达12的扭矩作为辅助力施加到转向系统。

为了检测车辆的状态参数，各种传感器连接至ECU11。更具体地，连接至ECU11的传感器包括用于检测转向扭矩τ的扭矩传感器14、用于检测车辆速度V的车辆速度传感器15、用作用于检测转向角θs的转向角传感器的转向传感器16、以及用于检测作用于车辆的横向加速度g的横向加速度传感器20。ECU11基于从相应传感器输出的信号来检测转向扭矩τ、车辆速度V、转向角θs和横向加速度g。

扭矩传感器14输出由多个系统生成的传感器信号Sa和Sb。扭矩传感器14设置有传感器芯体（未示出）以及两个传感器元件14a和14b。传感器芯体生成基于扭力杆17的扭力可变的磁通。传感器元件14a和14b——其中每个均由作为磁换能器元件的霍尔集成电路形成|——被放置成围绕传感器芯体。当转向轴3接收到扭矩并且检测到扭力杆17的扭力时，通过传感器元件14a和14b中的每个的磁通显示变化。响应于磁通变化而经受变化的传感器元件14a和14b的输出电压分别作为传感器信号Sa和Sb被从扭矩传感器14输出至ECU11。ECU11基于分别从传感器元件14a和14b输出的传感器信号Sa和Sb检测转向扭矩τ。

转向传感器16是磁式旋转角传感器。转向传感器16设置有固定至柱轴3a的转子18以及传感器元件19。传感器元件19由霍尔集成电路形成并且邻近转子18放置。转子18放置在扭矩传感器14与转向盘2之间。传感器元件19检测根据转子18的旋转的磁通变化。ECU11基于从传感器元件19输出的传感器信号检测转向角θs。

ECU11基于转向扭矩τ和由车辆速度传感器15所检测的车辆速度V来计算目标辅助力。为了使得EPS致动器10生成目标辅助力，ECU11向马达12提供驱动功率。从而，ECU11执行控制提供给转向系统的辅助力的辅助控制。

接下来，参照图2和图3说明电动助力转向设备1中的辅助控制和辅助继续控制。

如图2所示，ECU11设置有用于输出马达控制信号的微计算机（下文中称为CPU）21以及用于基于马达控制信号向马达12提供驱动功率的驱动电路22。CPU21包括电流命令值计算部分23、马达控制信号输出部分24以及用作扭矩计算装置的转向扭矩计算部分25。电流命令值计算部分23包括辅助控制部分26以及用于通过对转向角θs进行微分处理计算转向速度ωs的微分器S。如图3所示，辅助控制部分26包括基本辅助控制变量计算部分28和控制变量限制处理部分29。

转向扭矩计算部分25检测从扭矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb的异常。转向扭矩计算部分25基于传感器信号Sa和Sb中存在和不存在异常来判断扭矩传感器14是否具有故障。当传感器信号Sa和Sb没有由转向扭矩计算部分25检测为异常时，ECU11执行正常辅助控制。

对于辅助控制的执行，CPU21以预定采样周期检测转向扭矩τ、车辆速度V、转向角θs和横向加速度g中的每一个。转向扭矩计算部分25基于从扭矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb来计算转向扭矩τ。如上所述，扭矩传感器14是使用霍尔集成电路的磁扭矩传感器。因此，为了高精确度地计算转向扭矩τ，转向扭矩计算部分25通过使用由两个系统生成的传感器信号Sa和Sb来执行（针对温度属性等的）校正处理。

电流命令值计算部分23基于转向扭矩τ和车辆速度V计算辅助控制变量ε*。更具体地，转向扭矩τ、车辆速度V和横向加速度g被输入至辅助控制部分26。如图3所示，辅助控制部分26使用基本辅助控制变量计算部分28来基于转向扭矩τ和车辆速度V计算基本辅助控制变量ε_as。注意，基本辅助控制变量ε_as用作生成相对于转向扭矩τ的适当大小的目标辅助力的基本分量。

辅助控制部分26计算绝对值随着转向扭矩τ的绝对值增大而越来越大的基本辅助控制变量ε_as。也就是说，辅助控制部分26计算基本辅助控制变量ε_as，使得随着转向扭矩τ的绝对值增大，更大的辅助力被施加到转向系统。基本辅助控制变量ε_as的计算也使用对车辆速度作出反应的三维映射。辅助控制部分26计算绝对值随着车辆速度V减小而变得越来越大的基本辅助控制变量ε_as。

如图2所示，电流命令值计算部分23基于根据基本辅助控制变量ε_as所计算的辅助控制变量ε*来计算与目标辅助力相对应的电流命令值I*。马达控制信号输出部分24接收来自电流命令值计算部分23的电流命令值I*，并且还接收待由电流传感器27检测的马达12的实际电流值I。马达控制信号输出部分24执行使得电流命令值I*跟随实际电流值I的电流反馈控制。

马达控制信号输出部分24通过进行电流反馈控制生成马达控制信号，并且将马达控制信号输出至驱动电路22。当接收到马达控制信号时，驱动电路22将基于马达控制信号的驱动功率提供给马达12。当马达12被驱动时，启动EPS致动器10执行辅助控制。在由多个系统生成且从扭矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb异常的情况下，ECU11也执行辅助继续控制作为备份控制。

对于辅助控制的执行，当从扭矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb中的至少一个被检测为异常时，转向扭矩计算部分25判定扭矩传感器14故障。转向扭矩计算部分25还向辅助控制部分26输出异常检测信号Str，异常检测信号Str表示扭矩传感器14故障。如专利文献2所公开的，通过判断传感器信号Sa和Sb的值是否偏离正常时所允许的值并且每单位时间比较/确定传感器信号Sa和Sb的值及其变化，检测传感器信号Sa和Sb的异常。还基于传感器信号Sa和Sb的异常是否持续预定时长来检测扭矩传感器14的故障。

当传感器信号Sa和Sb中的仅一个由转向扭矩计算部分25检测为异常时，CPU21基于其余正常传感器信号计算转向扭矩τ，并且继续辅助控制。在这种情况下，不执行使用两个传感器信号Sa和Sb的校正处理，但转向扭矩计算部分25通过使用其余正常传感器信号计算转向扭矩τ，并且电流命令值计算部分23继续基于转向扭矩τ计算和输出电流命令值I*。因此，车辆速度V和转向扭矩τ被输入至基本辅助控制变量计算部分28。基本辅助控制变量计算部分28基于车辆速度V和转向扭矩τ计算基本辅助控制变量ε_as，并且将该基本辅助控制变量ε_as输出至控制变量限制处理部分29。

如图3所示，除了基本辅助控制变量ε_as之外，控制变量限制处理部分29还接收由车辆速度传感器15检测的车辆速度V、由横向加速度传感器20检测的横向加速度g、以及从转向扭矩计算部分25输出的异常检测信号Str。当传感器信号Sa和Sb中的仅一个被检测为异常时，控制变量限制处理部分29执行设置基本辅助控制变量ε_as的上限值和下限值的辅助限制处理。控制变量限制处理部分29还判断基于车辆速度V限制基本辅助控制变量ε_as的处理是否是必要的。更具体地，当车辆速度V高于或等于预定速度V0时，控制变量限制处理部分29执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。相反，当车辆速度V小于预定速度V0时，控制变量限制处理部分29不执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。

控制变量限制处理部分29执行与横向加速度g相对应的辅助限制处理。更具体地，控制变量限制处理部分29通过使用预先建立的‘横向加速度g对辅助控制变量限制值’的映射mp1来执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。映射mp1以横向加速度g作为横轴和以基本辅助控制变量作为纵轴来建立，其中，基本辅助控制变量ε_as限于预定范围。

对映射mp1进行设置使得基本辅助控制变量ε_as随着横向加速度g的绝对值增大而变大。也就是说，当横向加速度g为正值时，将基本辅助控制变量ε_as的上限值设置成在正方向上增大，而当横向加速度g为负值时将基本辅助控制变量ε_as的下限值设置成在负方向上增大。注意，在横向加速度g接近0的中立位置附近，将基本辅助控制变量ε_as的上限值和下限值设置成具有固定值。

控制变量限制处理部分29通过对应于横向加速度g将限于预定范围的基本辅助控制变量ε_as确定为限制处理之后所获得的基本辅助控制变量ε_as’。辅助控制部分26还通过将分别由诸如系统稳定控制和干扰抑制控制的补偿控制所计算的各种控制变量加和到限制处理之后所获得的基本辅助控制变量ε_as’来计算辅助控制变量ε*。辅助控制部分26基于辅助控制变量ε*计算电流命令值I*，并且将所计算的电流命令值I*输出至马达控制信号输出部分24。然后，马达控制信号输出部分24通过执行用于使得电流命令值I*跟随实际电流值I的电流反馈控制来生成马达控制信号，并且驱动电路22将基于马达控制信号的驱动功率提供给马达12。

在由多个系统生成并且从扭矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb中没有检测到正常传感器信号的情况下，ECU11执行用于自动防故障的辅助暂停控制。也就是说，当转向扭矩计算部分25检测到传感器信号Sa和Sb两者均为异常并且在预定时长过去之后判定扭矩传感器14有故障，ECU11执行辅助暂停控制。当执行辅助暂停控制时，ECU11通过逐渐减小施加到转向系统的辅助力来立即暂停辅助控制。

接下来，参照图4说明辅助控制的控制流程。由CPU21以预定采样周期重复执行该控制流程。

如图4所示，CPU21首先读取从各种传感器如扭矩传感器14、车辆速度传感器15、转向传感器16和横向加速度传感器20输出的信号（步骤S501）。接下来，CPU21基于从各种传感器输出的信号来执行辅助控制变量计算处理（步骤S502）。然后，CPU21基于在辅助控制变量计算处理中所计算的辅助控制变量ε*来计算电流命令值I*（步骤S503）。

接下来，CPU21通过使用电流命令值I*和实际电流值I执行电流反馈控制来计算马达控制信号（步骤S504）。为了驱动马达12，CPU21将马达控制信号输出至驱动电路22（步骤S505）。CPU21基于点火开关的接通/断开状态判断是否结束控制流程（步骤S506）。当点火开关开启时（步骤S506：否），CPU21不结束控制流程，而是返回至步骤S501以执行控制流程。当点火开关断时（步骤S506：是），CPU21结束控制流程。

接下来，参照图5说明辅助继续控制的控制流程。

如图5所示，CPU21首先判断转矩传感器14中是否存在故障（步骤S601）。接下来，CPU21判断是否从转矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb中的仅一个异常（步骤602）。如果传感器信号Sa和Sb中的仅一个异常（步骤602：是），则CPU21执行辅助继续控制（步骤603）。然后，CPU21通过使用基于车辆速度V和转向扭矩τ的辅助映射来计算基本辅助控制变量ε_as（步骤604）。

CPU21继而判断车辆速度V是否高于或等于预定速度（步骤605）。如果车辆速度V高于或等于预定速度（步骤605：是），则CPU21执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理（步骤606）。CPU21顺序地执行用于系统稳定控制的计算（步骤607）、用于干扰抑制控制的计算（步骤608）以及用于其他校正控制的计算（步骤609）。然后，CPU21通过将各种控制变量加和到限制处理之后所获得的基本辅助控制变量ε_as’来计算辅助控制变量ε*（步骤610）。相反，如果车辆速度V小于预定速度（步骤605：否），则CPU21将流程转移到步骤607而不执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。

如果判定不是传感器信号Sa和Sb中的仅一个异常（步骤602：否），则CPU21判断传感器信号Sa和Sb两者是否均正常（步骤615）。如果传感器信号Sa和Sb两者均正常（步骤615：是），则CPU21执行正常辅助控制（步骤616）。然后，CPU21结束辅助控制变量计算处理。相反，当传感器信号Sa和Sb两者均不正常（步骤615：否）时，则CPU21判定传感器信号Sa和Sb两者均异常并且执行辅助暂停控制（步骤617）。CPU21执行辅助暂停控制并且结束辅助控制的控制流程。

如上所述，根据第一实施方式可以获得下面的效果。

1）控制变量限制处理部分29执行设置基本辅助控制变量ε_as的上限值和下限值的辅助限制处理。在该配置中，当由多个系统生成并且从扭矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb中的仅一个正常或当传感器信号Sa和Sb中的仅一个被检测为异常时，控制变量限制处理部分29执行辅助限制控制。因此，即使由于其余正常传感器的异常而没有检测到正常传感器信号，但因为施加到转向系统的辅助力的大小被限于预定范围，还是可以有效地抑制无意地向转向系统施加辅助力。

2）通常，从路面输入到转向系统的反作用扭矩与作用于车辆的横向加速度g相互关联。更具体地，当作用于车辆的横向加速度g增大时，反作用扭矩变大。因此，当横向加速度g增大时，驾驶员在转向中需要较大的转向扭矩。通过考虑这个方面，控制变量限制处理部分29根据横向加速度g执行辅助限制处理。在该配置中，由于当横向加速度g大时施加到转向系统的外部力大，所以执行辅助控制处理以增大施加到转向系统的辅助力。相反，由于当横向加速度g小时施加到转向系统的外部力小，所以执行辅助控制处理以减小施加到转向系统的辅助力。

3）控制变量限制处理部分29通过使用预先建立的‘横向加速度g对辅助控制变量限制值’的映射mp1来执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。在该配置中，可以根据设计规定容易地设置基本辅助控制变量的上限值和下限值。

4）控制变量限制处理部分29还基于车辆速度V判断限制基本辅助控制变量ε_as的处理是否是必要的。当车辆速度V高于或等于预定速度V0时，控制变量限制处理部分29执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。相反，当车辆速度V小于预定速度V0时，控制变量限制处理部分29不执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。通常，由于当车辆速度V低时需要足够大的辅助力，所以对限制辅助控制变量的需要低。在该方面，根据该配置，由于仅当车辆速度V高于或等于预定速度时执行辅助限制处理，所以可以仅在需要辅助力的车辆速度范围内将辅助力连续地施加到转向系统。

5）在由多个系统生成并且从扭矩传感器14输出的传感器信号Sa和Sb中没有检测到正常信号的情况下，ECU11执行自动防故障的辅助暂停控制。在该配置中，当没有检测到正常传感器信号时，ECU11在逐渐减小辅助力的同时最终暂停辅助控制。因此，可以防止由于从扭矩传感器14输出的异常传感器信号导致的辅助力的突然变化。因此，可以无障碍地实现通过驾驶员的转向操作。

（第二实施方式）

下面参照图6说明第二实施方式，在第二实施方式中给出了根据本发明的电动助力转向设备的具体示例。注意，在第二实施方式中省略了与第一实施方式相似的部分的详细说明。

如图6所示，辅助控制部分126包括基本辅助控制变量计算部分28和控制变量限制处理部分129。除了基本辅助控制变量ε_as之外，控制变量限制处理部分129还接收由车辆速度传感器15检测的车辆速度V、由转向传感器16检测的转向角θs、以及从转向扭矩计算部分25输出的异常检测信号Str。当传感器信号Sa和Sb中的仅一个被检测为异常时，控制变量限制处理部分129执行与转向角θs相对应的辅助限制处理。控制变量限制处理部分129通过使用预先建立的‘转向角θs对辅助控制变量限制值’的映射mp2-1至mp2-3来执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。映射mp2-1至mp2-3以转向角θs作为横轴并以基本辅助控制变量作为纵轴来建立，其中，基本辅助控制变量ε_as限于预定范围。控制变量限制处理部分129设置有三个‘转向角θs对辅助控制变量限制值’的映射mp2-1、mp2-2和mp2-3。控制变量限制处理部分129根据车辆速度V选择三个映射中的一个映射，并且基于所选择的映射执行辅助限制处理。在这三个映射中，第一映射mp2-1是当车辆速度V低于或等于第一速度V1时所选择的‘转向角θs对辅助控制变量限制值’的映射。第二映射mp2-2是当车辆速度V对应于高于第一速度V1的第二速度V2时所选择的‘转向角θs对辅助控制变量限制值’的映射。第三映射mp2-3是当车辆速度V高于或等于第三速度V3时所选择的‘转向角θs对辅助控制变量限制值’的映射，该第三速度V3高于第二速度V2。在这种情况下，将第一速度V1、第二速度V2和第三速度V3分别设置成1km/hr、5km/hr和16km/hr。

对映射mp2-1至mp2-3进行设置使得基本辅助控制变量ε_as随着转向角θs的绝对值增大而越变越大。也就是说，当转向角θs为正值时，将基本辅助控制变量ε_as的上限值设置成在正方向上增大，而当转向角θs为负值时，将基本辅助控制变量ε_as的下限值设置成在负方向上增大。注意，在转向角θs接近0的中立位置附近，将基本辅助控制变量ε_as的上限值和下限值设置成具有固定值。

另外，当车辆速度V高于第一车辆速度V1但低于第二速度V2时，控制变量限制处理部分129基于通过第一映射mp2-1和第二映射mp2-2的插值所获得的基本辅助控制变量的上限值和下限值来执行辅助限制处理。当车辆速度V高于第二速度V2但低于第三速度V3时，控制变量限制处理部分129基于通过第二映射mp2-2和第三映射mp2-3的插值所获得的基本辅助控制变量的上限值和下限值来执行辅助控制处理。

如上所示，根据第二实施方式可以获得下面的效果。

6）通常，从路面输入到转向系统的反作用扭矩与转向盘2的转向角θs相互关联。更具体地，当转向角θs增大时，反作用扭矩变大。因此，当转向角θs增大时，驾驶员在转向时需要更大的转向扭矩。通过考虑这个方面，控制变量限制处理部分129执行与转向角θs相对应的辅助限制控制。因此，由于当转向角θs大时被传送至转向系统的外部力大，所以执行辅助控制处理以增大施加到转向系统的辅助力。由于当转向角θs小时被传送至转向系统的外部力小，所以执行辅助控制处理以减小施加到转向系统的辅助力。

7）控制变量限制处理部分129根据车辆速度V选择三个映射mp2-1至mp2-3中的一个映射，并且基于所选择的映射执行辅助限制处理。通常，由于当车辆速度V低时需要足够大的辅助力，所以对限制辅助控制变量的需要低。此外，优选地，通过与车辆速度V低时相比在车辆速度V高时对辅助控制变量加以更高的限制来施加辅助力。在该方面，控制变量限制处理部分129基于根据车辆速度V所选择的映射mp2-1至mp2-3中的任一映射来执行辅助限制处理。因此，可以在限制辅助控制变量的同时将与车辆速度相关的适当大小的辅助力施加到转向系统。

8）当车辆速度V高于第一速度V1但低于第二速度V2时，控制变量限制处理部分129基于通过第一映射mp2-1和第二映射mp2-2的插值所获得的辅助控制变量的上限值和下限值来执行辅助限制处理。当车辆速度V高于第二速度V2但低于第三速度V3时，控制变量限制处理部分129基于通过第二映射mp2-2和第三映射mp2-3的插值所获得的辅助控制变量的上限值和下限值来执行辅助限制处理。在该配置中，可以适合地贯穿整个车辆速度范围在适当地限制辅助控制变量的同时抑制至转向系统的辅助力的无意施加。

注意，上面的实施方式中的每个实施方式还可以进行如下修改。

尽管在上面的实施方式中的每个实施方式中的限制基本辅助控制变量ε_as的处理中使用一个‘横向加速度g—辅助控制变量限制值’映射mp1或三个‘转向角θs—辅助控制变量限制值’映射mp2-1至mp2-3，但是还可以通过使用两个或多于四个映射来执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。对应于映射mp2-1至mp2-3的第一速度V1、第二速度V2和第三速度V3还可以根据设计规定进行适当的修改。

在上面的实施方式中的每个实施方式中，还可以通过提供‘横向加速度g—辅助控制变量限制值’映射或其中一个‘转向角θs—辅助控制变量限制值’映射并且对映射应用与车辆速度等相对应的增益来执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。‘转向角θs—辅助控制变量限制值’映射还可以是三维的。

在上面的实施方式中的每个实施方式中，本发明还可以适用于替代用于输出由两个系统生成的传感器信号Sa和Sb的扭矩传感器14而具有用于输出由三个或更多个系统输出的传感器信号的扭矩传感器或用于输出由一个系统生成的传感器信号的扭矩传感器的电动助力转向设备。

在上面的实施方式中的每个实施方式中，还可以在进行不同于辅助继续控制的其他正常辅助控制时执行限制基本辅助控制变量ε_as的处理。

在上面的实施方式中的每个实施方式中，构成传感器元件14a和14b以及传感器元件19的磁换能器元件可以是不限于霍尔集成电路的任何其他元件。

在上面的实施方式中的每个实施方式中，本发明还可以适用于检测除了磁扭矩传感器之外的其他部件的异常。

尽管在上面的实施方式中的每个实施方式中基本辅助控制变量用作表示施加到转向系统的辅助力的参数，但是也可以使用马达12的电流命令值I*。

尽管在上面的实施方式中的每个实施方式中横向加速度g和转向角θs被用于限制基本辅助控制变量ε_as的处理的执行，但是也可以使用状态参数，比如，转向速度ωs以及由横摆率传感器（未示出）检测的横摆率。也可以组合使用这些状态参数。注意，如图2所示，还可以通过使用微分器S对转向角θs进行微分处理来计算转向速度ωs。

尽管在上面的实施方式中的每个实施方式中关于马达12使用具有电刷的DC马达，但是也可以使用无刷马达和/或感应马达。特别是，在根据转向速度ωs改变马达扭矩的情况下，优选地使用用于检测转向速度ωs的无刷马达制成的旋转角传感器。

在上面的实施方式中的每个实施方式中，本发明也可以适用于小齿轮式和/或齿条辅助式电动助力转向设备，而不限于柱式电动助力转向设备。

Claims (4)

1.一种电动助力转向设备，包括：

转向力辅助装置，所述转向力辅助装置具有作为驱动源的马达，其中，所述转向力辅助装置向车辆的转向系统施加辅助力；

扭矩传感器，所述扭矩传感器用于输出由多个系统基于设置在转向轴中的扭力杆的扭力所生成的传感器信号；

车辆速度传感器，所述车辆速度传感器用于检测车辆速度；

扭矩计算装置，所述扭矩计算装置用于基于从所述扭矩传感器输出的所述传感器信号检测转向扭矩；以及

控制装置，所述控制装置用于控制所述转向力辅助装置，所述控制装置用于基于所述转向扭矩和所述车辆速度来计算辅助控制变量并执行辅助控制以便向所述转向系统施加基于所述辅助控制变量的辅助力；

其中，

当检测到由所述多个系统生成的所述传感器信号中的仅一个传感器信号正常时，所述控制装置基于映射执行根据横向加速度、转向角、转向速度和横摆率中的至少任一者来设定所述辅助控制变量的上限值和下限值的辅助限制处理；

所述控制装置具有在所述车辆速度低于或等于第一速度时选择的第一映射、在所述车辆速度为高于所述第一速度的第二速度时选择的第二映射；以及

当所述车辆速度高于所述第一速度但低于所述第二速度时，所述控制装置基于通过所述第一映射和所述第二映射的插值所获得的所述辅助控制变量的上限值和下限值来执行所述辅助限制处理。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向设备，其中，

当所述车辆速度高于或等于预定速度时，所述控制装置执行所述辅助限制处理。

3.根据权利要求1或2所述的电动助力转向设备，其中，

所述控制装置还具有在所述车辆速度高于或等于第三速度时选择的第三映射，其中，所述第三速度高于所述第二速度；以及

当所述车辆速度高于所述第二速度但低于所述第三速度时，所述控制装置基于通过所述第二映射和所述第三映射的插值所获得的所述辅助控制变量的上限值和下限值来执行所述辅助限制处理。

4.根据权利要求1或2所述的电动助力转向设备，其中，

当检测到由所述多个系统生成的所述传感器信号中没有正常传感器信号时，所述控制装置通过逐渐减小所述辅助力来暂停所述辅助控制。