CN108290606B - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

提供如下电动助力转向装置：在转向轴上除了搭载有夹有齿轮机构的角度传感器之外，还搭载有多个角度传感器，通过学习齿轮机构的特性，并使用其学习结果和夹有齿轮机构的角度传感器的信号来估计其他的角度传感器的信号，从而进行监视和诊断，并能够进行备份。电动助力转向装置至少具有第1角度传感器和第2角度传感器，该第1角度传感器经由齿轮机构检测第1转向角，该第2角度传感器不经由齿轮机构而检测第2转向角，其中，该电动助力转向装置具有：校正用偏移计算部，其学习齿轮机构的特性而计算校正用偏移；以及转向角估计部，其使用校正用偏移估计第2转向角。

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，其通过电流指令值对电动机进行驱动控制，通过电动机的驱动控制对车辆的转向***进行辅助控制，本发明尤其涉及一种电动助力转向装置，其在转向轴上至少搭载有2个角度传感器，在其中存在夹有齿轮机构的角度传感器，在正常时，通过学习齿轮机构的特性，并使用其学习结果和夹有齿轮机构的角度传感器的信号来估计其他的角度传感器的信号，从而进行监视和诊断，在其他的角度传感器发生故障的情况下，能够使用估计信号进行备份。

背景技术

通过电动机的旋转力对车辆的转向***进行辅助控制的电动助力转向装置(EPS)借助电动机的驱动力经由减速机通过齿轮或者皮带等传递机构向转向轴或者齿条轴赋予转向辅助力(辅助力)。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，该以往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施加电压，使得转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之差变小，一般情况下，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比来进行电动机施加电压的调整。

当将电动助力转向装置的一般结构在图1中示出并进行说明时，方向盘1的柱轴(转向轴、方向轴)2经由减速齿轮3、万向接头4a和4b、小齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a、6b，再经由轮毂单元7a、7b与转向车轮8L、8R连结。此外，在柱轴2上设置有检测方向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10以及检测转向角θ的转向角传感器14，辅助方向盘1的转向力的电动机20经由减速齿轮3与柱轴2连结。控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30从电池13供给电力并且经由点火开关11输入点火开关信号。控制单元30根据扭矩传感器10所检测到的转向扭矩Th和车速传感器12所检测到的车速Vel来进行辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，通过对电流指令值实施补偿等的电压控制指令值Vref来控制供给到EPS用电动机20的电流。

控制单元30连接有发送或接收车辆的各种信息的CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网络)40，车速Vel也能够从CAN 40接收。此外，控制单元30也能够连接有发送或接收CAN 40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41。

控制单元30主要由MCU(也包含CPU、MPU等)构成，但在该MCU内部通过程序执行的一般的功能如图2所示。

参照图2对控制单元30的功能以及动作进行说明，扭矩传感器10所检测到的转向扭矩Th以及车速传感器12所检测到的(或者来自CAN 40的)车速Vel被输入到运算电流指令值Iref1的电流指令值运算部31。电流指令值运算部31根据所输入的转向扭矩Th以及车速Vel并使用辅助图等来运算供给到电动机20的作为电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经由加法部32A输入到电流限制部33，被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法部32B，减法部32B运算电流指令值Irefm与被反馈的电动机电流值Im的偏差I(Irefm-Im)，并将该偏差I输入到用于改善转向动作的特性的PI(比例积分)控制部35。通过PI控制部35而改善了特性的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制部36，进而经由作为驱动部的逆变器37对电动机20进行PWM驱动。通过电动机电流检测器38检测电动机20的电流值Im并反馈到减法部32B。逆变器37使用FET(场效应晶体管)作为驱动元件，由FET的电桥电路构成。

在加法部32A中对来自补偿信号生成部34的补偿信号CM进行相加，通过补偿信号CM的加法进行转向***统系的特性补偿，来改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成部34通过加法部344将自动对准扭矩(SAT)343与惯性342相加，进而通过加法部345将其加法结果与收敛性341相加，并将加法部345的加法结果作为补偿信号CM。

在上述那样的电动助力转向装置中，近年来，考虑可靠性和操作性的提高和功能冗长化等要求，有时使各种传感器多重来进行搭载。但是，由于也存在电动助力转向装置的成本降低和小型化的要求，因此，不容易使多个传感器多重。因此，期望最大限地利用目前搭载的有限的传感器，并且能够对传感器彼此进行监视和诊断的方法。但是，根据传感器的安装位置，有时夹有齿轮，在该情况下，为了监视和诊断传感器彼此，需要降低齿轮的松动的影响。

作为现有技术，在国际公开第2004/022414号(专利文献1)中公开了用于测定具有机电式转向***的车辆的扭矩的方法，并将该方法考虑为扭矩传感器的备用。机电式转向装置的整体结构具有：输入轴部和输出轴部，它们与驱动转向机构连接；以及转向单元，其具有伺服电动机并且经由扭力杆而连接。该结构是根据驱动用转向机构的输入轴部与输出轴部之间的相对旋转位移来进行扭矩检测的机电式转向装置(数字电路或者模拟电路)，但形成了通过转向角(δ)传感器的输出和伺服电动机的旋转角度这2个输入来检测假想扭矩的传感器，并根据假想扭矩来确定转向扭矩。

此外，在日本特开2005-274484号公报(专利文献2)中，搭载多个(3个)转向角传感器而构成冗长***。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2004/022414号

专利文献2：日本特开2005-274484号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1的装置中，作为备份的***，对于转向角传感器的故障，能够通过伺服电动机的转子旋转信息来进行备份，但无法对两个传感器进行相互的故障诊断和备份。此外，在专利文献2的例子中，转向***周围大型化，因此，装置的车辆搭载性变差，一般情况下，存在成本增加的问题。

本发明是鉴于上述那样的情况而完成的，本发明的目的在于提供如下廉价且高性能的电动助力转向装置：在转向轴上除了搭载有夹有齿轮机构的角度传感器之外，还搭载有多个角度传感器，通过学习齿轮机构的特性，并使用其学习结果和夹有齿轮机构的角度传感器的信号来估计其他的角度传感器的信号，从而进行监视和诊断，不会为了备份用而进行角度传感器的进一步多重，能够进行备份。

用于解决课题的手段

本发明涉及一种电动助力转向装置，其至少具有第1角度传感器和第2角度传感器，该第1角度传感器经由齿轮机构检测第1转向角，该第2角度传感器不经由所述齿轮机构而检测第2转向角，本发明的上述目的通过具有如下部分而达成：校正用偏移计算部，其学习所述齿轮机构的特性而计算校正用偏移；以及转向角估计部，其使用所述校正用偏移估计所述第2转向角。

本发明的上述目的通过如下方法而更有效地达成：具有使所述第1转向角和所述第2转向角变为相对转向角的相对转向角化部，所述校正用偏移计算部根据所述变为相对转向角后的第1转向角和第2转向角计算所述校正用偏移，或者具有判定转向方向的转向判定部，所述校正用偏移计算部计算与所述判定的转向方向对应的所述校正用偏移，或者所述第2角度传感器是多重***，在所述第2角度传感器的1个***发生故障的情况下，使用所述第2转向角的实测值和估计值进行所述第2角度传感器的备份，或者根据所述第2转向角的实测值和估计值进行所述第2角度传感器的监视和诊断，或者所述校正用偏移计算部学***均值作为所述校正用偏移，或者所述第1角度传感器和所述第2角度传感器搭载于转向轴的输入轴侧。

发明效果

根据本发明的电动助力转向装置，在角度传感器正常动作时，学习齿轮机构的特性，尤其是由转向方向导致的松动成分，计算校正用偏移，使用夹有齿轮机构的角度传感器的信号和校正用偏移来估计其他的角度传感器的信号，由此，能够进行监视和诊断，在其他的角度传感器发生故障的情况下，能够进行备份。

附图说明

图1是示出电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是示出电动助力转向装置的控制系的结构例的框图。

图3是示出本发明的角度传感器的配设例的框图。

图4是示出本发明的结构例的框图。

图5是示出本发明的转向判定部的结构例的框图。

图6是示出学习点的例子的图。

图7是示出本发明的校正用偏移计算部的结构例的框图。

图8是示出本发明的动作例的流程图。

图9是示出变为相对转向角的动作例的流程图。

图10是示出转向判定的动作例的流程图。

图11是示出本发明的转向判定的变化的样子的图。

图12是示出校正用偏移计算的动作例的流程图。

图13是示出由于使用本发明的校正用偏移而导致的估计的变化的样子的图。

具体实施方式

在本发明中，在转向轴上搭载有多个角度传感器，当其中存在经由齿轮机构检测转向角的角度传感器(第1角度传感器)的情况下，学习该齿轮机构的特性，使用学习结果和第1角度传感器所检测到的转向角(转向角信号)来估计其他的角度传感器(第2角度传感器)所检测到的转向角。正常情况下，在齿轮中存在松动(齿隙ュ)，以使得能够自由移动，由于该松动而在第1角度传感器所检测到的转向角(第1转向角)与第2角度传感器所检测到的转向角(第2转向角)中产生误差(偏差)，因此，在本发明中，为了降低松动的影响而学习作为齿轮机构的特性的松动成分。通过学习来计算校正用偏移，并通过校正用偏移来校正第1转向角，由此，对第2转向角进行估计。而且，使用估计的转向角来进行第2角度传感器的监视和诊断并且在第2角度传感器为2重***的情况下，在1个***发生故障(以下，包含“异常”)时能够进行备份。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在本实施方式中，如图3所示，角度传感器安装于转向轴(方向轴)2，输出各种检测信号。即，在方向盘轴2的方向盘1侧的输入轴(输入轴)2A安装有作为由霍尔IC传感器21以及1对角度传感器构成的扭矩传感器的一方的角度传感器的扭矩传感器输入侧转子的20°转子传感器22。霍尔IC传感器21经由齿轮安装于输入轴2A，以296°周期检测输入轴2A的旋转，输出AS_IS角度θh。扭矩传感器是2重***，直接安装于比扭力杆23靠方向盘1侧的位置的20°转子传感器22以20°周期检测输入轴2A的旋转，输出TS_IS角度θs1以及θs2并且将TS＿IS角度θs1以及θs2输入到转向角运算部50。此外，在方向盘轴2的输出轴(输出轴线)2B直接安装有作为扭矩传感器的另一方的角度传感器的扭矩传感器输出侧转子的40°转子传感器24，40°转子传感器24以40°周期检测输出轴2B的旋转，输出TS_OS角度θr1和θr2并且将TS_OS角度θr1和θr2输入到转向角运算部50。转向角运算部50运算TS_IS角度θs1以及TS_OS角度θr1的相对位移，输出扭转角度θt1，同样地，运算TS_IS角度θs2以及TS_OS角度θr2的相对位移，输出扭转角度θt2。根据扭转角度θt1和θt2运算转向扭矩。

在本实施方式中，霍尔IC传感器21相当于第1角度传感器，20°转子传感器22相当于第2角度传感器，霍尔IC传感器21输出的AS_IS角度θh相当于第1转向角，20°转子传感器22输出的TS_IS角度θs1以及θs2(以下，将θs1以及θs2总称为“θs”，“θs”意味着θs1或者θs2)相当于第2转向角。AS_IS角度θh以及TS_IS角度θs1和θs2被输入到控制单元(未图示)。另外，TS_OS角度θr1和θr2以及扭转转向角θt1和θt2也被输入到控制单元，但由于不直接与本发明关联，因此，省略说明。

在这样的结构中，由于使用作为第1转向角的AS_IS角度θh进行作为第2转向角的TS_IS角度θs的备份，因此，需要考虑霍尔IC传感器21以及20°转子传感器22的角度周期的差异，角度基准点的差异以及齿轮的松动的影响来估计TS_IS角度θs。

关于角度周期的差异，通过将AS_IS角度θh以及TS_IS角度θs作为方向盘角度来进行处理，即通过变为相对转向角来进行对应。根据角度传感器的性能，预先根据需要对AS_IS角度θh以及TS_IS角度θs使用滤波器来去除噪声。

关于角度基准点的差异以及齿轮的松动的影响，像上述那样学习作为2重***的扭矩传感器同时正常动作时的变为相对转向角后的TS_IS角度θs以及AS_IS角度θh的误差并计算校正用偏移，并通过校正用偏移校正AS_IS角度θh，由此，进行对应。根据转向方向计算校正用偏移，具体而言，计算左转转向、右转转向以及保舵这3种类的校正用偏移，并根据转向状况来分开使用校正用偏移，由此，减小了由齿轮的松动导致的误差所带来的影响。

实施这样的功能的控制单元的结构例如图4所示。

输入到控制单元的AS_IS角度θh以及TS_IS角度θs被输入到相对转向角化部60，相对转向角化部60输出变为相对转向角后的A_IS角度(以下，作为“AS_IS相对转向角”)θhr以及变为相对转向角后的TS_IS角度(以下，作为“TS_IS相对转向角”)θsr。AS_IS相对转向角θhr被输入到转向判定部70、校正用偏移计算部80以及转向角估计部100，TS_IS相对转向角θsr被输入到校正用偏移计算部80。转向判定部70判定转向状况(左转/右转/保舵)，输出判定结果Sj，判定结果Sj被输入到校正用偏移计算部80以及转向角估计部100。校正用偏移计算部80根据AS_IS相对转向角θhr、TS_IS相对转向角θsr以及判定结果Sj求出左转转向的校正用偏移(以下，作为“左转时偏移”)Csl、右转转向的校正用偏移(以下，作为“右转时偏移”)Csr以及保舵时的校正用偏移(以下，作为“保舵时偏移”)Csk。校正用偏移(左转时偏移Csl、右转时偏移Csr、保舵时偏移Csk)被存储于校正用偏移存储部90。转向角估计部100输出AS_IS相对转向角θhr、判定结果Sj以及根据存储于校正用偏移存储部90的校正用偏移而估计的TS_IS相对转向角(以下，作为“TS_IS估计转向角”)θse。

以下，对各部分进行说明。

相对转向角化部60为了消除AS_IS角度θh以及TS_IS角度θs的角度周期的差异而使这些角度(角度信号)反转并作为相对转向角来进行处理。对AS_IS角度θh以及TS_IS角度θs应用相同的步骤，根据输入角度(AS_IS角度θh、TS_IS角度θs)与上次(1个样品前)的输入角度的差分(以下，作为“角度差分”)来确定要相加的角度(以下，作为“相加角度”)，将从相加开始时刻累积的相加角度(以下，作为“累积相加角度”)与输入角度相加而求出相对转向角(AS_IS相对转向角θhr、TS_IS相对转向角θsr)，由此，变为相对转向角。具体而言，在输入角度小于输入角度范围的最大值(以下，作为“角度最大值”)的1/2的情况下，即，角度差分小于角度最大值的-1/2倍的情况下，相加角度为角度最大值，在输入角度大于角度最大值的1/2的情况下，即，在角度差分大于角度最大值的1/2倍的情况下，相加角度为角度最大值×(-1)，在这以外的情况下，相加角度为0。此外，在去除与输入角度重叠的噪声的情况下，对相对转向角实施滤波处理。

转向判定部70根据转向状况判定用于分开使用校正用偏移的转向状况。为了校正角度传感器(在本实施方式中是霍尔IC传感器21)的齿轮的松动成分，需要齿轮的旋转方向的信息，由于齿轮的旋转方向能够通过转向方向来判断，因此，通过转向判定部70判定转向状况(左转/右转/保舵)。通过使AS_IS相对转向角θhr具有滞后特性，即，通过使AS_IS相对转向角θhr具有规定的滞后幅度来进行转向状况的判定。通过具有滞后特性，能够减轻由噪声导致的对判定转向状况的影响。将从输入的AS_IS相对转向角θhr中减去规定的值而得的值设定为上限值(以下，作为“转向角上限值”)，将在AS_IS相对转向角θhr上加上规定的值而得的值设定为下限值(以下，作为“转向角下限值”)，转向角上限值与转向角下限值之差为滞后幅度。而且，通过比较转向角上限值和转向角下限值与滞后幅度的中心值(以下，作为“滞后中心值”)的上次(1个样品前)的值(以下，作为“滞后中心的上次值”)来进行滞后中心值的更新。具体而言，在转向角上限值大于滞后中心的上次值的情况下，将转向角上限值作为滞后中心值，在转向角下限值小于滞后中心的上次值的情况下，将转向角下限值作为滞后中心值，在这以外的情况下，不进行滞后中心值的更新。而且，通过比较AS_IS相对转向角θhr与滞后中心值来判定转向方向，而且，当滞后中心值在一定时间内不变化的情况下，视作保舵。即，在AS_IS相对转向角θhr小于滞后中心值的情况下，暂时判定为右转转向(以下，将该判定结果作为“暂时判定结果”)，在AS_IS相对转向角θhr大于滞后中心值的情况下，暂时判定为左转转向，在这以外的情况下(即，AS_IS相对转向角θhr与滞后中心值相同的情况下)，将上次的暂时判定结果作为暂时判定结果，当滞后中心值在一定时间内不变化的情况下，将判定结果Sj作为保舵，在这以外的情况下，将暂时判定结果作为判定结果Sj。另外，滞后幅度被设定为能够去除角度传感器的噪声成分的大小，判定为保舵的时间间隔被设定为当慢慢地转向时不会错误判定为保舵的程度。

转向判定部70的结构例如图5所示。滞后幅度设定部71使AS_IS相对转向角θhr具有规定的滞后幅度，输出转向角上限值θ1以及转向角下限值θ2。滞后中心值运算部72通过比较转向角上限值θ1和转向角下限值θ2与保持于存储器部75中的滞后中心的上次值θcp来进行滞后中心值的更新，输出滞后中心值θc。滞后中心值θc被保持于存储器部75中并且被输入到转向方向判定部73以及保舵判定部74。转向方向判定部73通过比较AS_IS相对转向角θhr与滞后中心值θc来判定转向方向，并输出暂时判定结果Sd。保舵判定部74根据滞后中心值θc以及滞后中心的上次值θcp来判定是否保舵，并根据其判定结果和暂时判定结果Sd来确定判定结果Sj并输出。

校正用偏移计算部80在2重***的扭矩传感器正常动作时学***均作为左转时偏移Csl，将右转转向的30个学***均作为右转时偏移Csr，将左转时偏移与右转时偏移的平均作为保舵时偏移Csk。也能够将根据多个样品数据计算的平均值等作为各学***均值，而是最频值或中央值等。

校正用偏移计算部80的结构例如图7所示。

转向速度计算部81根据AS_IS相对转向角θhr计算转向速度ωhr，转向加速度计算部82根据转向速度ωhr计算转向加速度αhr，转向速度ωhr以及转向加速度αhr被输入到齿轮特性学习部83。在齿轮特性学习部83中除了转向速度ωhr以及转向加速度αhr之外，还输入有AS_IS相对转向角θhr、TS_IS相对转向角θsr以及从转向判定部70输出的判定结果Sj。

齿轮特性学习部83使用相对转向角差Rs(＝TS_IS相对转向角θsr-AS_IS相对转向角θhr)进行学习行。首先，使用转向速度ωhr以及转向加速度αhr来判定AS_IS相对转向角θhr以及TS_IS相对转向角θsr是否是能够用于学习的数据。即，如果转向速度ωhr是适当的范围的速度并且转向加速度αhr的绝对值变大，则是转向速度不过快并且不过慢并且稳定的状态，由此，判定为能够用于学习。如果判定为能够用于学习，则在判定结果Sj为“左转”的情况下，进行作为左转转向的学习点的学习，在判定结果Sj为“右转”的情况下，进行作为右转转向的学习点的学习，在判定结果Sj为“保舵”的情况下，不进行学习。相对转向角差Rs作为各学习点的学习结果而被保持于学习结果保持部84。当保持相对转向角差Rs时，需要确定是对哪个学习点的学习结果，但学习点是以一定的间隔WD(例如10°)刻画AS_IS相对角度θhr的可动范围而得的点，如果能够始终在相同点取得数据，则能够直接使用AS_IS相对角度θhr的值来确定学习点。但是，实际上，难以始终在相同点取得数据，AS_IS相对角度θhr的值波动，因此，对AS＿IS相对角度θhr进行加工来确定学习点。具体而言，例如使用根据下述式1计算的值sp。

式1

sp＝ROUND(θhr/WD)mod Kp

Kp是在一个转向方向设定的学习点数(例如30)，ROUND(x)是返回将x的小数点以下的部分四舍五入而得的值的函数，mod是在(A mod B)的情况下计算A除以B而得的剩余数(余数)的运算符。将该sp用作用于确定各学习点的标识符，按照转向方向(左转、右转)，针对每个标识符sp的值保持相对转向角差Rs的区域设置于学习结果保持部84，并根据转向方向以及标识符sp来保持相对转向角差Rs。例如，在WD＝10°、Kp＝30的设定中，在左转转向的AS_IS相对角度θhr的值为123°的情况下，sp＝12，此时的相对转向角差Rs被保持于相对于左转时值为12的标识符sp的区域。另外，可以通过这以外的方法确定学习点。

如果全部学习点的学习结束，则使用保持于学习结果保持部84的相对转向角差Rs计算校正用偏移(左转时偏移Csl、右转时偏移Csr、保舵时偏移Csk)。

校正用偏移被存储于校正用偏移存储部90，备份能够从求出校正用偏移的阶段开始。

转向角估计部100根据从转向判定部70输出的判定结果(左转/右转/保舵)来选择存储于校正用偏移存储部90的校正用偏移，并将校正用偏移与AS_IS相对转向角θhr相加，求出TS_IS估计转向角θse。

在这样的结构中，首先，参照图8的流程图对整体的动作例进行说明。

霍尔IC传感器21所检测到的AS_IS角度θh以及20°转子传感器22所检测到的TS_IS角度θs被输入到相对转向角化部60(步骤S10)。相对转向角化部60使AS_IS角度θh变为相对转向角(步骤S20)，输出AS_IS相对转向角θhr，使TS_IS角度θs变为相对转向角(步骤S30)，输出TS_IS相对转向角θsr。在后文叙述变为相对转向角的动作。另外，AS_IS角度θh的变为相对转向角与TS_IS角度θs的变为相对转向角的顺序可以相反。转向判定部70使用从相对转向角化部60输出的AS_IS相对转向角θhr判定转向状况，在判定为左转转向的情况下输出“左转”的判定结果Sj，在判定为右转转向的情况下输出“右转”的判定结果Sj，在判定为保舵状态的情况下输出“保舵”的判定结果Sj(步骤S40)。在后文叙述转向判定的动作。而且，在相对转向角差的学习未结束的情况下(步骤S50)，校正用偏移计算部80使用从相对转向角化部60输出的AS_IS相对转向角θhr和TS_IS相对转向角θsr以及从转向判定部70输出的判定结果Sj来进行齿轮的松动成分的学习动作(步骤S60)，返回步骤S10。在后文叙述学习的动作。在学习结束的情况下(步骤S50)，左转时偏移Csl、右转时偏移Csr以及保舵时偏移Csk作为校正用偏移而存储于校正用偏移存储部90，因此，转向角估计部100确认从转向判定部70输出的判定结果Sj(步骤S70)，在判定结果Sj为“左转”的情况下，通过将存储于校正用偏移存储部90的左转时偏移Csl与从相对转向角化部60输出的AS_IS相对转向角θhr相加来计算TS_IS估计转向角θse(步骤S80)。在判定结果Sj为“右转”的情况下，通过将存储于校正用偏移存储部90的右转时偏移Csr与AS_IS相对转向角θhr相加来计算TS_IS估计转向角θse(步骤S90)。在判定结果Sj为“保舵”的情况下，将存储于校正用偏移存储部90的保舵时偏移Csk与AS_IS相对转向角θhr相加来计算TS_IS估计转向角θse(步骤S100)。另外，可以通过在校正用偏移存储部90中是否存储有校正用偏移来判定学习是否结束，也可以使用标志等来进行通知。

参照图9的流程图对相对转向角化部60的变为相对转向角的动作例进行说明。另外，由于AS_IS角度θh的变为相对转向角与TS_IS角度θs的变为相对转向角的动作相同，因此，在以下的说明中，代替AS_IS角度θh以及TS_IS角度θs而使用“输入角度”这样的表现。此外，在动作开始时，将累积相加角度的初始值设定为0，使用与这次(现样品)相同的值作为上次(1个样品前)的输入角度的初始值。

在变为相对转向角中，首先，通过从输入角度中减去上次的输入角度来计算角度差分(步骤S210)。由于输入角度被用于下次的变为相对转向角，因此，被保持于相对转向角化部60。而且，在计算的角度差分小于角度最大值的-1/2倍的情况下(步骤S220)，将角度最大值作为相加角度(步骤S230)。在角度差分为角度最大值的-1/2倍以上的情况下，比较角度差分与角度最大值的1/2倍(步骤S240)，如果角度差分大于角度最大值的1/2倍，则将角度最大值×(-1)作为相加角度(步骤S250)，如果角度差分在角度最大值的1/2倍以下，则相加角度为0(步骤S260)。将确定的相加角度与累积相加角度相加(步骤S270)。而且，将输入角度与累积相加角度相加来计算相对转向角(AS_IS相对转向角θhr、TS_IS相对转向角θsr)(步骤S280)。为了去除噪声而对相对转向角实施滤波处理(步骤S290)并输出。另外，滤波处理可以根据需要执行，也可以不执行。

参照图10的流程图对转向判定部70的转向判定的动作例进行说明。

在转向判定中，首先，滞后幅度设定部71在从相对转向角化部60输出的AS_IS相对转向角θhr中减去规定的值(以下，作为“滞后幅度”)Rh而计算转向角上限值θ1(＝θhr-Rh)(步骤S410)，将AS_IS相对转向角θhr与滞后幅度Rh相加来计算转向角下限值θ2(＝θhr+Rh)(步骤S415)。转向角上限值θ1的计算与转向角下限值θ2的计算的顺序可以相反。转向角上限值θ1以及转向角下限值θ2被输入到滞后中心值运算部72，滞后中心值运算部72比较转向角上限值θ1与保持于存储器部75的滞后中心的上次值θcp(步骤S420)，在转向角上限值θ1大于滞后中心的上次值θcp的情况下，将滞后中心值θc作为转向角上限值θ1(步骤S425)。当转向角上限值θ1在滞后中心的上次值θcp以下的情况下，比较转向角下限值θ2与滞后中心的上次值θcp(步骤S430)，如果转向角下限值θ2小于滞后中心的上次值θcp，则将滞后中心值θc作为转向角下限值θ2(步骤S435)，如果转向角下限值θ2在滞后中心的上次值θcp以上，则不进行滞后中心值的更新，滞后中心的上次值θcp为滞后中心值θc(步骤S440)。另外，当转向角上限值θ1和转向角下限值θ2为根据在动作开始时刻计算出的最初的AS_IS相对转向角θhr计算的数据的情况下，转向角上限值θ1与转向角下限值θ2的平均(＝(θ1+θ2)/2)为滞后中心值θc。在本实施方式的情况下，由于θ1＝θhr-Rh、θ2＝θhr+Rh，因此，最初的滞后中心值θc是与AS_IS相对转向角θhr相同的值。滞后中心值θc作为滞后中心的上次值θcp而保持于存储器部75并且被输入到转向方向判定部73以及保舵判定部74。转向方向判定部73输入有AS_IS相对转向角θhr，比较AS_IS相对转向角θhr与滞后中心值θc，在AS_IS相对转向角θhr小于滞后中心值θc的情况下(步骤S445)，暂时判定结果Sd为“右转”(右转转向)(步骤S450)，在AS_S相对转向角θhr大于滞后中心值θc的情况下(步骤S455)，暂时判定结果Sd为“左转”(左转转向)(步骤S460)，在AS_IS相对转向角θhr与滞后中心值θc相同的情况下，暂时判定结果Sd与上次(1样品前)的暂时判定结果相同(步骤S465)。暂时判定结果Sd与滞后中心值θc和保持于存储器部75的滞后中心的上次值θcp一起输入到保舵判定部74。保舵判定部74比较滞后中心值θc与滞后中心的上次值θcp，在滞后中心值θc与滞后中心的上次值θcp为相同的值并且为相同的值的状态持续了一定时间(例如100ms(毫秒))的情况下(步骤S470)，判定结果Sj为“保舵”(步骤S475)，在这以外的情况下，判定结果Sj与暂时判定结果Sd相同(步骤S480)，并将该判定结果Sj输出。

使用图11对上述转向判定的变化的样子进行说明。在图11中，纵轴表示角度，横轴表示时间，AS_IS相对转向角由实线表示，滞后中心值由虚线表示，图11表示将方向盘从右转的状态转向左(左转转向)，在经过中心位置(直行位置)之后暂时将转向方向变为右转(右转转向)，再次经过中心位置之后将转向方向变为左转(左转转向)的情况下的变化的样子。

在左转转向中，AS_IS相对转向角θhr增加，转向角上限值θ1(＝θhr-Rh)超过滞后中心的上次值θcp的状态持续，滞后中心值θc被更新为转向角上限值θ1，因此，与AS_IS相对转向角θhr对应地，滞后中心值θc也增加。在这期间，AS_IS相对角度θhr大于滞后中心值θc，滞后中心值θc持续变化，因此，判定结果为“左转”。此后，当为了变为右转转向而转向速度变慢时，AS_IS相对转向角θhr的增加也变慢，转向角上限值θ1不再大于滞后中心的上次值θcp，当进一步变为右转转向时，AS_IS相对转向角θhr转为减小，在转向角下限值θ2(＝θhr+Rh)小于滞后中心的上次值θcp的时刻t1，滞后中心值θc变为转向角下限值θ2，因此，滞后中心值θc大于AS_IS相对转向角θhr。因而，判定结果为“右转”，暂时，转向角下限值θ2由于AS_IS相对转向角θhr减小而低于滞后中心的上次值θcp的状态持续，由于滞后中心值θc被更新为转向角下限值θ2，因此，与AS_IS相对转向角θhr对应地减小。在这期间，AS_IS相对角度θhr小于滞后中心值θc，滞后中心值θc持续变化，因此，判定结果为继续“右转”。此后，当再次变为左转转向时，AS_IS相对转向角θhr转为增加，在转向角上限值θ1超过滞后中心的上次值θcp的时刻t2，滞后中心值θc变为转向角上限值θ1，因此，滞后中心值θc小于AS_IS相对转向角θhr，判定结果为“左转”。

另外，在上述转向判定中，在转向角上限值θ1以及转向角下限值θ2的计算中，使用相同的滞后幅度，但也可以使用值不同的滞后幅度。

参照图12的流程图对校正用偏移计算部80中的学习的动作例进行说明。

在学习中，首先，从相对转向角化部60输出的AS_IS相对转向角θhr被输入到转向速度计算部81以及齿轮特性学习部83，TS_IS相对转向角θsr被输入到齿轮特性学习部83(步骤S610)。转向速度计算部81根据AS_IS相对转向角θhr计算转向速度ωhr，并输出到转向加速度计算部82以及齿轮特性学习部83(步骤S620)。转向加速度计算部82根据转向速度ωhr计算转向加速度αhr，并输出到齿轮特性学习部83(步骤S630)。

齿轮特性学***均，并作为左转时偏移Csl而输出(步骤S750)。同样地，计算右转的学***均，并作为右转时偏移Csr而输出(步骤S760)。左转时偏移Csl的计算与右转时偏移Csr的计算的顺序可以相反。在计算两偏移后，计算左转时偏移Csl与右转时偏移Csr的平均，并作为保舵时偏移而输出(步骤S770)。左转时偏移Csl、右转时偏移Csr以及保舵时偏移被存储于校正用偏移存储部90(步骤S780)，学习结束。另外，可以通过在学习结果保持部84中是否存储有相对转向角差Rs来判定各学习点的学习的有无，也可以在学习结果保持部84中另行准备标志等，并使用该标志。

使用上述校正用偏移而导致的估计的变化的样子如图13所示。在图13中，纵轴表示角度，横轴表示时间，TS_IS相对转向角由点划线表示，TS_IS估计转向角由实线表示，图13表示在将方向盘按照右转转向→保舵→左转转向进行转向的情况下的变化的样子。如上述那样，TS_IS估计转向角θse通过将根据判定结果(左转/右转/保舵)而选择的校正用偏移与AS_IS相对转向角θhr相加来计算。作为参考，从下依次由虚线表示将AS_IS相对转向角θhr与右转时偏移Csr相加而得的数据(θhr+Csr)，将AS_IS相对转向角θhr与保舵时偏移Csk相加而得的数据(θhr+Csk)以及将将AS_IS相对转向角θhr与左转时偏移Csl相加而得的数据(θhr+Csl)。

如图13所示，在保舵状态下，AS_IS相对转向角θhr几乎不变化，因此，TS_IS估计转向角θse也大致恒定。

对利用了在本实施方式中计算出的TS_IS估计转向角θse的20°转子传感器22的故障诊断以及备份进行说明。

在本实施方式中，扭矩传感器是2重***，从20°转子传感器22输出TS_IS角度θs1以及θs2。通过这2个数据和TS_IS估计转向角θse来进行故障诊断以及备份。即，通过TS_IS角度θs1和θs2以及TS_IS估计转向角θse这3个数据进行多数判决，在2对1的情况下，诊断为与1个数据对应的角度传感器发生故障。而且，在与1个数据对应的角度传感器是20°转子传感器22的1个***的情况下，将另一个***作为备份来使用。在进行多数判决时，如果不是同一值，但差在一定的范围内，则也可以视作同一值。

另外，在扭矩传感器不是2重***的情况下，无法进行备份，但能够进行故障诊断。即，比较从20°转子传感器22输出的1个TS_IS角度θs与TS_IS估计转向角θse，在不一致的情况下(或者差在一定的范围以上的情况下)，能够诊断为20°转子传感器22或者/以及霍尔IC传感器21发生故障。

另外，在上述实施方式中，在校正用偏移计算部80中，从TS_IS相对转向角θsr中减去AS_IS相对转向角θhr，但也可以从AS_IS相对转向角θhr中减去TS_IS相对转向角θsr。在该情况下，在转向角估计部100中，不是将AS_IS相对转向角θhr与校正用偏移相加，而是将AS_IS相对转向角θhr与校正用偏移相减。此外，通过校正用偏移计算部80来计算保舵时偏移Csk并存储于校正用偏移存储部90，但也可以在校正用偏移存储部90中仅存储左转时偏移Csl以及右转时偏移Csr，在转向角估计部100中计算保舵时偏移Csk。此外，相对转向角化部60的变为相对转向角的方法可以是上述以外的方法，在没有角度周期的差异的情况下，不需要变为相对转向角。转向判定部70的转向判定的方法也可以是上述以外的方法，例如可以使用转向角和电动机旋转角速度来判定转向方向。

标号说明

1：方向盘(转向轮)；2：转向轴(柱轴、方向轴)；10：扭矩传感器；12：车速传感器；13：电池；20：电动机；21：霍尔IC传感器；22：20°转子传感器；24：40°转子传感器；30：控制单元(ECU)；60：相对转向角化部；70：转向判定部；71：滞后幅度设定部；72：滞后中心值运算部；73：转向方法判定部；74：保舵判定部；80：校正用偏移计算部；81：转向速度计算部；82：转向加速度计算部；83：齿轮特性学习部；84：学习结果保持部；90：校正用偏移存储部；100：转向角估计部。

Claims (11)

1.一种电动助力转向装置，其至少具有第1角度传感器和第2角度传感器，该第1角度传感器经由齿轮机构检测第1转向角，该第2角度传感器不经由所述齿轮机构而检测第2转向角，其中，该电动助力转向装置的特征在于，具有：

校正用偏移计算部，其根据所述第1转向角和所述第2转向角学习所述齿轮机构的特性，计算校正用偏移；以及

转向角估计部，其使用所述校正用偏移估计所述第2转向角，

所述校正用偏移计算部使用转向速度和转向加速度，判定所述第1转向角和所述第2转向角是否能够使用于所述学习。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其中，

该电动助力转向装置具有相对转向角化部，该相对转向角化部使所述第1转向角和所述第2转向角变为相对转向角，

所述校正用偏移计算部根据变为所述相对转向角后的第1转向角和第2转向角计算所述校正用偏移。

3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其中，

该电动助力转向装置具有转向判定部，该转向判定部判定转向方向，

所述校正用偏移计算部计算与所述判定的转向方向对应的所述校正用偏移。

4.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其中，

该电动助力转向装置具有转向判定部，该转向判定部判定转向方向，

所述校正用偏移计算部计算与所述判定的转向方向对应的所述校正用偏移。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动助力转向装置，其中，

所述第2角度传感器是多重***，在所述第2角度传感器的1个***发生故障的情况下，使用所述第2转向角的实测值和估计值进行所述第2角度传感器的备份。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动助力转向装置，其中，

根据所述第2转向角的实测值和估计值进行所述第2角度传感器的监视和诊断。

7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动助力转向装置，其中，

所述校正用偏移计算部学习所述第1转向角以及所述第2转向角的偏差而计算校正用偏移。

8.根据权利要求7所述的电动助力转向装置，其中，

所述校正用偏移计算部学***均值作为所述校正用偏移。

9.根据权利要求8所述的电动助力转向装置，其中，

所述校正用偏移计算部在所述以规定的间隔计算的多个所述偏差的学习全部结束之后计算所述校正用偏移。

10.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动助力转向装置，其中，

所述第1角度传感器和所述第2角度传感器搭载于转向轴的输入轴侧。

11.根据权利要求7所述的电动助力转向装置，其中，

所述第1角度传感器和所述第2角度传感器搭载于转向轴的输入轴侧。