CN107187493B - 转向操纵控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供转向操纵控制装置，具备：转向操纵角反馈处理部以及操作信号生成处理部，它们为了反馈控制为转向操纵角(θh)的目标值亦即目标转向操纵角(θh*)，而操作反作用力促动器；理想轴力运算部，计算理想轴力(Fib)；路面轴力运算部，计算路面轴力(Fer)；轴力分配运算部，对以规定比例将理想轴力(Fib)以及路面轴力(Fer)分配后得到的基本反作用力(Fd)进行计算；以及目标转向操纵角计算处理部，基于基本反作用力(Fd)来设定目标转向操纵角(θh*)。而且，通过路面轴力(Fer)反映路面信息的目标转向操纵角(θh*)通过转向操纵角反馈处理部被反馈从而进行角度控制。

Description

转向操纵控制装置

技术领域

本发明涉及转向操纵控制装置。

背景技术

例如，在日本特开2014－148299号公报中公开有将转向器与转向轮机械地分离的转向线控系统的转向操纵装置。在日本特开2014－148299号公报的转向操纵装置中，基于以规定的比例对没有反映从路面对转向轮传递的路面信息的反馈分量、与反映了该路面信息的前馈分量进行分配从而最终获得的最终分量，对转向器提供反作用力。该最终分量被设定为向对转向器提供反作用力的反作用力马达供给的电流的目标值亦即目标反作用力电流。而且，对转向器提供的反作用力通过将向反作用力马达供给的电流反馈控制为目标反作用力电流而被控制。

在日本特开2014－148299号公报所记载的控制的情况下，仅当流过反作用力马达的电流被反馈控制为目标反作用力电流时，通过反作用力马达对转向器提供反作用力从而产生的该转向器的转向操纵角变迁。在该情况下，即便使反作用力反映路面信息，转向器的转向操纵角也仅变迁，难以进行对转向器提供的反作用力所带来的转向操纵感的微调。该课题并不限定于线控方式的转向操纵装置，例如是辅助用户的转向器的操作的电动助力转向装置，若使路面信息传递到用户的转向器的操作来考虑转向操纵感则也相同。

发明内容

本发明的目的之一在于提供容易调整通过向转向器传递路面信息所带来的转向操纵感的转向操纵控制装置。

本发明的一个方式的转向操纵控制装置是将操作信号输出至转向操纵装置的装置，具备：反作用力处理部，通过将操作信号输出至转向操纵装置从而对抵抗被提供给转向器的转向器的操作的力亦即反作用力进行控制。另外，转向操纵装置具备：反作用力促动器，提供反作用力；以及转向促动器，至少在转向轮与转向的动力切断状态下提供使上述转向轮转向的力。而且，在该转向操纵控制装置中，反作用力处理部具有：转向操纵角控制处理部，为了将转向操纵角的检测值反馈控制为该转向操纵角的目标值亦即目标转向操纵角，而对反作用力促动器进行操作；理想分量运算部，运算没有反映从路面对转向轮传递的路面信息的分量亦即理想分量；路面分量运算部，运算反映了路面信息的分量亦即路面分量；分配分量运算部，对以规定比例将理想分量以及路面分量分配而得到的分量亦即分配分量进行运算；以及目标转向操纵角计算处理部，基于分配分量来设定目标转向操纵角。

根据上述构成，对于抵抗转向器的力亦即反作用力，构成为能够通过分配分量运算部将路面信息作为路面分量来使其中的一部分反映。因此，对转向操纵角控制处理部的目标值亦即基于反作用力被运算的目标转向操纵角，能够分配理想分量与路面分量。这样，至少分配有路面分量的目标转向操纵角通过转向操纵角控制处理部被反馈，能够将转向操纵角角度控制为应有的角度。由此，能够将被路面分量反映的路面信息，以转向操纵角的微小角度的水平向转向器传递，能够进行转向操纵感的微调。因此，在通过对转向器提供的反作用力向转向器传递路面信息时，与转向操纵角变迁的情况比较，能够容易调整转向操纵感。

另外，这种转向操纵控制装置也可以构成为，具备转向角控制处理部，该转向角控制处理部为了将能够换算为转向轮的转向角的旋转轴的旋转角的检测值反馈控制为该旋转角的目标值亦即目标转向角而对转向促动器进行操作，理想分量运算部基于目标转向操纵角以及目标转向角的至少任一个，运算作用于转向轮的传递力的理想值亦即理想传递力来作为理想分量，路面分量运算部基于转向促动器的实际电流值，运算作用于转向轮的传递力来作为路面分量。

根据上述构成，即便转向轮与转向器处于动力切断状态，也能够没有困难地运算路面分量亦即作用于转向轮的传递力。

而且，例如在路面冻结时等在低μ路行驶的情况下，与在不是低μ路的路面行驶的情况比较，成为对转向轮施加的传递力显著降低的状况。该情况下，在转向轮与转向器被机械地连结的情况中，成为转向器的反作用力显著降低的状况。这种反作用力的变化如果是上述构成，即便是转向轮与转向器的动力切断状态，也通过路面分量向转向器传递来作为反作用力的变化。即，如上述例子那样，在从在不是低μ路的路面行驶的状态向在低μ路行驶的状态转移时，即便是转向轮与转向器的动力切断状态，也能够将转向器的反作用力急剧降低的状况通过反作用力促动器实现。

另外，本发明的其他方式的转向操纵控制装置向转向操纵装置输出操作信号，并具备辅助力处理部，该辅助力处理部通过向转向操纵装置输出操作信号从而辅助转向器的操作，使转向轮转向。另外，转向操纵装置具备辅助力促动器，该辅助力促动器提供辅助转向器的操作的力亦即辅助力。而且，在该转向操纵控制装置中，辅助力处理部具有：转向角控制处理部，为了将能够换算为转向轮的转向角的旋转轴的旋转角的检测值反馈控制为该旋转角的目标值亦即目标转向角，而对辅助力促动器进行操作；理想分量运算部，运算没有反映从路面对对转向轮传递的路面信息的分量亦即理想分量；路面分量运算部，运算反映了路面信息的分量亦即路面分量；分配分量运算部，对以规定比例将理想分量以及路面分量分配而得到的分量亦即分配分量进行运算；以及目标转向角计算处理部，基于分配分量来设定目标转向角。

根据上述构成，对于抵抗转向器的力亦即反作用力，构成为能够通过分配分量运算部将路面信息作为路面分量来使其中一部分反映。因此，对转向角控制处理部的目标值即基于反作用力被运算的目标转向角，能够分配理想分量与路面分量。这样，至少分配有路面分量的目标转向角通过转向角控制处理部被反馈，能够将转向角角度控制为应有的角度。由此，能够将被路面分量反映的路面信息，以转向角的微小角度的水平向转向器传递，能够进行转向操纵感的微调。因此，即便在辅助转向器的操作的情况下，在向转向器传递路面信息时，与转向角变迁的情况比较，也能够容易调整转向操纵感。

另外，在这种转向操纵控制装置中也可以构成为，理想分量运算部基于目标转向角，运算作用于转向轮的传递力的理想值亦即理想传递力来作为理想分量，路面分量运算部基于辅助力促动器的实际电流值，运算作用于转向轮的传递力来作为路面分量。

根据上述构成，即便在辅助转向器的操作的情况下，也能够考虑辅助力而没有困难地运算路面分量亦即作用于转向轮的传递力。

而且，例如在路面冻结时等在低μ路行驶的情况下，与在不是低μ路的路面行驶的情况比较，成为对转向轮施加的传递力显著降低并且转向器的反作用力显著降低的状况。这种反作用力的变化如果是上述构成，则在辅助转向器的操作中，通过路面分量向转向器传递来作为反作用力的变化。即，如上述例子那样，当从在不是低μ路的路面行驶的状态向在低μ路行驶的状态转移时，能够将转向器的反作用力急剧降低的状况，通过辅助力促动器更加高精度地实现。

然而，在车辆的行驶时，也存在若用户能够根据其状态取得路面信息则变得有利的情况。例如在针对用户的要求而对车辆的行驶的响应性被提高的情况下，需要用户取得更多的路面信息，特别是，车速越大该必要性越高。另一方面，即便在针对用户的要求而对车辆的行驶的响应性未被提高的情况下，若车速大，则路面信息的取得的必要性也提高。

因此，在上述转向操纵控制装置中，分配分量运算部也可以根据车辆的状态使分配理想分量以及路面分量的比例可变。

根据上述构成，由于能够使分配比例可变从而使向转向器传递的路面信息量可变，所以能够以用户能够根据车辆的行驶状态取得仅必要的路面信息的方式进行调整。由此，能够有效地提高转向操纵感。

而且，对于分配理想分量以及路面分量的比例，具体而言，分配分量运算部也能够构成为，能够以将理想分量设为1的情况下的被分配给分配分量的该理想分量的比例与将路面分量设为1的情况下的被分配给分配分量的该路面分量的比例之和大于1的比例进行分配。

根据上述构成，能够扩宽用户取得的路面信息的传递的方式的范围。由此，能够提高转向操纵感的调整的自由度，能够有助于转向操纵感的多样化。

根据本发明，能够容易调整向转向器传递路面信息所带来的转向操纵感。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素。

图1是表示第1实施方式的转向操纵控制装置及其操作对象的图。

图2是第1实施方式的框图。

图3是表示第1实施方式的转向操纵角以及转向角的阈值的图。

图4是表示第1实施方式的轴力分配运算部的框图。

图5是表示第2实施方式的转向操纵控制装置及其操作对象的图。

图6是第2实施方式的框图。

具体实施方式

以下，参照附图说明转向操纵控制装置的第1实施方式。

如图1所示，在本实施方式的转向操纵装置中，方向盘10连接于提供抵抗方向盘10的操作的力亦即反作用力的反作用力促动器20。反作用力促动器20具备固定于方向盘10的转向轴22、反作用力侧减速机24、在反作用力侧减速机24连结有旋转轴26a的反作用力马达26以及驱动反作用力马达26的变频器28。这里，反作用力马达26是表面磁铁同步电动机(SPMSM)。

反作用力马达26经由变频器28与电池72连接。变频器28是对电池72的正极以及负极的每一个与反作用力马达26的三个端子的每一个之间进行开闭的电路。

转向轴22能够经由离合器12与转向促动器40的小齿轮轴42连结。

转向促动器40具备第1齿轮齿条机构48、第2齿轮齿条机构52、SPMSM(转向侧马达56)以及变频器58。

第1齿轮齿条机构48具备以具有规定的交叉角的方式配置的齿条轴46与小齿轮轴42，并且在齿条轴46形成的第1齿条齿46a与在小齿轮轴42形成的小齿轮齿42a被啮合。此外，在齿条轴46的两端经由横拉杆连结有转向轮30。

第2齿轮齿条机构52具备以具有规定的交叉角的方式配置的齿条轴46以及小齿轮轴50，并且在齿条轴46形成的第2齿条齿46b与在小齿轮轴50形成的小齿轮齿50a被啮合。

小齿轮轴50经由转向侧减速机54与转向侧马达56的旋转轴56a连接。在转向侧马达56连接有变频器58。此外，齿条轴46收容于齿条壳体44。

此外，在图1中，在构成变频器58的MOS场效应晶体管(开关元件)的附图标记中，对与转向侧马达56的三个端子的每一个连接的开关元件分别标注u、v、w，另外对上侧臂标注p，对下侧臂标注n。此外，以下，将u、v、w总括地标记为￥，将p、n总括地标记为#。即，变频器58构成为具备对电池72的正极与转向侧马达56的端子之间进行开闭的开关元件S￥p、和对电池72的负极与转向侧马达56的端子之间进行开闭的开关元件S￥n的串联连接体。而且，在开关元件S￥#反向并联连接有二极管D￥#。

在方向盘10连结有螺旋电缆装置60。螺旋电缆装置60具备固定于方向盘10的第1壳体62、固定于车体的第2壳体64、收容于被第1壳体62以及第2壳体64划分的空间且固定于第2壳体64的筒状部件66、以及卷绕于筒状部件66的螺旋电缆68。在筒状部件66插入有转向轴22。螺旋电缆68是连接固定于方向盘10的喇叭70与固定于车体的电池72等的电气线路。

转向操纵控制装置(控制装置80)通过操作具备反作用力促动器20以及转向促动器40的转向操纵装置，根据方向盘10的操作执行使转向轮30转向的控制。在本实施方式中，通过反作用力促动器20以及转向促动器40实现转向线控系统，控制装置80通常将离合器12维持为切断状态，并且根据方向盘10的操作执行使转向轮30转向的控制。

此时，控制装置80获取通过转向操纵侧传感器92检测出的反作用力马达26的旋转轴26a的旋转角度θs0、通过扭矩传感器94检测出的施加于转向轴22的转向操纵扭矩Trqs。另外，控制装置80获取通过转向侧传感器90检测出的转向侧马达56的旋转轴56a的旋转角度θt0、通过车速传感器96检测出的车速V。此外，控制装置80将变频器58中与开关元件S￥n的每一个的源极侧连接的分流电阻86的电压下降作为电流iu、iv、iw取得，并且对它们进行参照。另外，控制装置80获取表示车载的发动机等的控制模式的设定状态的驱动模式DM。根据驱动模式DM，油耗、针对用户的要求而对车辆的行驶的响应性(直接感觉)不同。例如，驱动模式DM包含以油耗提高的方式将发动机等的输出合理化的ECO模式、以与ECO模式比较针对用户的要求的上述响应性提高的方式将发动机等的输出合理化的普通模式、以及以针对用户的要求的上述响应性与油耗没有关系地提高的方式将发动机等的输出合理化的运动模式等。该驱动模式DM通过设置为用户能够操作的开关98被切换。

详细而言，控制装置80具备中央处理装置(CPU)82以及存储器84，通过CPU82执行存储于存储器84的程序来操作反作用力促动器20、转向促动器40。

图2表示控制装置80执行的处理的一部分。图2所示的处理是将通过CPU82执行存储于存储器84的程序而被实现的处理的一部分按照被实现的处理的种类进行了记载的处理。

积分处理部M2将通过转向操纵侧传感器92检测出的旋转角度θs0与通过转向侧传感器90检测出的旋转角度θt0变换为比0～360°宽的角度区域的数值从而成为旋转角度θs、θt。例如，在将方向盘10从使车辆前进的中立位置向右侧或者左侧最大限度地进行旋转操作的情况下，旋转轴26a旋转多圈。因此，在积分处理部M2中，例如，在旋转轴26a从方向盘10处于中立位置的状态向规定方向旋转两圈的情况下，使输出值为720°。此外，积分处理部M2使中立位置的输出值为零。

计量单位设定处理部M4在实施了基于积分处理部M2的处理后的转向操纵侧传感器92的输出值上乘以换算系数Ks对转向操纵角θh进行计算，在实施了基于积分处理部M2的处理后的转向侧传感器90的输出值上乘以换算系数Kt对转向角θp进行计算。这里，换算系数Ks根据反作用力侧减速机24与反作用力马达26的旋转轴26a的旋转速度比确定，由此，将旋转轴26a的旋转角度θs的变化量变换为方向盘10的旋转量。因此，转向操纵角θh成为以中立位置为基准的方向盘10的旋转角度。另外，换算系数Kt成为转向侧减速机54与转向侧马达56的旋转轴56a的旋转速度比、和小齿轮轴50与小齿轮轴42的旋转速度比的乘积。由此，将旋转轴56a的旋转量变换为假定为连结有离合器12的情况下的方向盘10的旋转量。

此外，对于图2中的处理而言，旋转角度θs、θt、转向操纵角θh以及转向角θp在为规定方向的旋转角度的情况下为正，在为相反方向的旋转角度的情况下为负。例如，积分处理部M2在旋转轴26a从方向盘10处于中立位置的状态相对于规定方向反转的情况下使输出值为负的值。但是，这只不过是控制系统的逻辑的一个例子。特别是在本说明书中，旋转角度θs、θt、转向操纵角θh以及转向角θp较大是指从中立位置的变化量较大。换言之，如上述那样能够取正负的值的参数的绝对值较大。

反作用力扭矩设定处理部M6基于转向操纵扭矩Trqs来设定反作用力扭矩Trqa*。反作用力扭矩Trqa*被设定为随着转向操纵扭矩Trqs越大从而越大的值。加法处理部M8在反作用力扭矩Trqa*上加上转向操纵扭矩Trqs进行输出。

反作用力设定处理部M10设定抵抗方向盘10的旋转的力亦即反作用力Fir。详细而言，反作用力设定处理部M10通过基本反作用力设定处理部M10a来设定与方向盘10的操作对应的基本反作用力Fd，另一方面，通过限制用反作用力设定处理部M10b在方向盘10的旋转量接近允许最大值的情况下设定抵抗方向盘10被进一步向上限值侧操作的反作用力亦即限制用反作用力Fie。而且，反作用力设定处理部M10通过加法处理部M10c将基本反作用力Fd与限制用反作用力Fie相加，将相加结果作为反作用力Fir输出。

偏差计算处理部M12输出从加法处理部M8的输出减去反作用力Fir的值。

目标转向操纵角计算处理部M20基于偏差计算处理部M12的输出值设定目标转向操纵角θh*。这里，利用通过将偏差计算处理部M12的输出值Δ与目标转向操纵角θh*建立关系的以下式(c1)表现的模型公式。

Δ＝C·θh*’+J·θh*”…(c1)

通过上述式(c1)表现的模型是在机械地连结有方向盘10与转向轮30的情况下确定伴随着方向盘10的旋转而进行旋转的旋转轴的扭矩与旋转角度的关系的模型。在上述式(c1)中，粘性系数C是将转向操纵装置的摩擦等模型化的系数，惯性系数J是将转向操纵装置的惯性模型化的系数。这里，粘性系数C以及惯性系数J被设定为根据车速V可变。

转向操纵角反馈处理部M22设定反作用力马达26生成的反作用力扭矩的目标值亦即目标反作用力扭矩Trqr*作为用于将转向操纵角θh反馈控制为目标转向操纵角θh*的操作量。具体而言，使将从目标转向操纵角θh*减去转向操纵角θh的值作为输入的比例要素、积分要素以及微分要素的各个输出值的和为目标反作用力扭矩Trqr*。

操作信号生成处理部M24基于目标反作用力扭矩Trqr*生成变频器28的操作信号MSs并向变频器28输出。这例如能够通过基于目标反作用力扭矩Trqr*设定q轴电流的指令值并且设定dq轴的电压指令值来作为用于将dq轴的电流反馈控制为指令值的操作量的公知的电流反馈控制实现。此外，d轴电流也可以控制为零，但在反作用力马达26的旋转速度较大的情况下，也可以将d轴电流的绝对值设定为比零大的值并且执行弱磁场控制。理所当然，在低旋转速度区域中也能够将d轴电流的绝对值设定为比零大的值。此外，反作用力扭矩设定处理部M6、加法处理部M8、反作用力设定处理部M10、偏差计算处理部M12、目标转向操纵角计算处理部M20、转向操纵角反馈处理部M22以及操作信号生成处理部M24是反作用力处理部的一个例子，特别是，转向操纵角反馈处理部M22以及操作信号生成处理部M24是转向操纵角控制处理部的一个例子。

舵角比可变处理部M26基于目标转向操纵角θh*来设定用于可变地设定转向操纵角θh与转向角θp之比亦即舵角比的目标动作角θa*。加法处理部M28通过在目标转向操纵角θh*上加上目标动作角θa*，来计算出目标转向角θp*。

转向角反馈处理部M32设定转向侧马达56生成的目标转向扭矩Trqt*，作为用于将转向角θp反馈控制为目标转向角θp*的操作量。具体而言，把将从目标转向角θp*减去转向角θp的值作为输入的比例要素、积分要素以及微分要素的各个输出值之和设为目标转向扭矩Trqt*。

操作信号生成处理部M34基于目标转向扭矩Trqt*生成变频器58的操作信号MSt向变频器58输出。这能够与基于操作信号生成处理部M24的操作信号的生成处理同样地进行。此外，转向角反馈处理部M32以及操作信号生成处理部M34是转向角控制处理部的一个例子。

最大值选择处理部M36选择目标转向操纵角θh*与目标转向角θp*中的较大一方的值(最大值θe)进行输出。

上述基本反作用力设定处理部M10a将目标转向角θp*作为输入。另一方面，上述限制用反作用力设定处理部M10b将最大值θe作为输入从而设定限制用反作用力Fie。这是在齿条轴46沿轴向位移从而齿条轴46的端部即将与齿条壳体44(齿条限位器)接触、以及方向盘10即将旋转至根据螺旋电缆68确定的上限值的双方中用于对方向盘10以增加抵抗将转向操纵角的大小进一步增大的力的方式进行控制的设定。以下对此进行说明。

图3表示转向操纵角θh以及转向角θp的各自的上限值θhH、θpH的关系。如图所示，在本实施方式中，转向操纵角θh的上限值θhH与转向角θp的上限值θpH成为大致相等的值。这已通过计量单位设定处理部M4对转向操纵角θh以及转向角θp的计量单位的设定来实现。在本实施方式中，在离合器12成为结合状态的情况下，以在齿条轴46沿轴向位移直到与齿条壳体44接触时使方向盘10能够进一步稍微地旋转的方式，使螺旋电缆68的长度稍微具有余量。因此，通过利用计量单位设定处理部M4使转向操纵角θh为方向盘10的旋转角度，并且使转向角θp为将目标动作角θa*假定为零时的方向盘10的旋转角度，由此转向操纵角θh的上限值θhH与转向角θp的上限值θpH成为大致相等的值。

在本实施方式中，对转向操纵角θh以及转向角θp设置共用阈值θen，在转向操纵角θh达到上限值θhH之前且在转向角θp达到上限值θpH之前增加方向盘10的反作用力地控制。图2所示的限制用反作用力设定处理部M10b具备确定最大值θe与限制用反作用力Fie的关系的映射。对于该映射而言，最大值θe的大小成为共用阈值θen以上从而比零大，特别是，若超过共用阈值θen地增大某种程度，则设定无法以人力进行进一步的操作的程度的较大的值。此外，虽然图2仅示出伴随着最大值θe从零向规定的旋转方向变大从而限制用反作用力Fie变大的情况，但在向与规定的旋转方向相反的方向变大的情况下，限制用反作用力Fie的绝对值也变大。但是，图2的处理中的限制用反作用力Fie在与规定的旋转方向相反的方向的情况下成为负。

如图2所示，在本实施方式中，反作用力设定处理部M10具备轴力分配运算部M10aa，该轴力分配运算部M10aa将理想轴力Fib以及路面轴力Fer以规定比例进行分配而得到分配分量，执行用于设定基本反作用力Fd的运算，以便反映从路面对转向轮30施加的轴力。对该转向轮30施加的轴力是从路面对转向轮30传递的路面信息。

另外，反作用力设定处理部M10具备理想轴力运算部M10ab，该理想轴力运算部M10ab计算基本反作用力Fd的分量中的作用于转向轮30的轴力(向转向轮30传递的传递力)的理想值即作为路面信息未被反映的理想分量的理想轴力Fib。理想轴力运算部M10ab基于目标转向角θp*对理想轴力Fib进行计算。例如被设定为伴随着目标转向角θp*的绝对值变大从而理想轴力Fib的绝对值变大。此外，轴力分配运算部M10aa是分配分量运算部的一个例子。

另外，理想轴力运算部M10ab是理想分量运算部的一个例子。

另外，反作用力设定处理部M10具备路面轴力运算部M10ac，路面轴力运算部M10ac计算基本反作用力Fd的分量中的作用于转向轮30的轴力(向转向轮30传递的传递力)的推定值即作为反映了路面信息的路面分量的路面轴力Fer。路面轴力运算部M10ac取得转向侧马达56的实际电流值亦即电流iu、iv、iw，并且基于由此计算出的q轴的电流iq对路面轴力Fer进行计算。q轴的电流ip的计算能够基于转向侧马达56的旋转角度θt0通过向旋转坐标系亦即dq轴的坐标系的变换处理实现。而且，路面轴力运算部M10ac通过在q轴的电流iq上乘以规定的系数K1来对路面轴力Fer进行计算。这里，规定的系数K1基于转向侧减速机54的齿轮比、小齿轮轴42的扭矩与齿条轴46的轴力之比以及扭矩常量而被设定。即，通过在q轴的电流iq上乘以常量，从而确定转向侧马达56的扭矩。而且，转向侧马达56的扭矩被转向侧减速机54等变换而施加于齿条轴46。因此，通过在q轴的电流iq上乘以规定的系数K1，能够对通过转向侧马达56施加于齿条轴46的轴力进行计算。在通过转向侧马达56施加于齿条轴46的轴力、与从路面对转向轮30施加的轴力视为平衡的关系的情况下，能够基于q轴的电流iq将从路面对转向轮30施加的轴力推定为路面轴力Fer。该路面轴力Fer是至少反映了路面信息的分量。此外，路面轴力运算部M10ac是路面分量运算部的一个例子。

如图4所示，轴力分配运算部M10aa具备增益运算部M10aaa，该增益运算部M10aaa计算用于对理想轴力Fib与路面轴力Fer进行分配的各个分配比例亦即分配增益Gib以及分配增益Ger。增益运算部M10aaa具备确定车速V、各分配增益Gib、Ger以及被用户选择的驱动模式DM的关系的三维映射，将驱动模式DM以及车速V作为输入，对各分配增益Gib、Ger进行映射运算。分配增益Gib在车速V大的情况下比车速V小的情况下值小，另一方面，分配增益Ger在车速V大的情况下比车速V小的情况下值大。各分配增益Gib、Ger例如以在驱动模式DM为上述ECO模式、上述普通模式的情况下总和为1的方式对值进行设定。另一方面，各分配增益Gib、Ger例如以在驱动模式DM为上述运动模式的情况下总和超过1的方式使分配增益Ger的值变大，特别是被设定为车速V越大越使分配增益Ger的值变大。

而且，轴力分配运算部M10aa通过乘法处理部M10aab在理想轴力运算部M10ab的输出值上乘以分配增益Gib。另外，轴力分配运算部M10aa通过乘法处理部M10aac在路面轴力运算部M10ac的输出值上乘以分配增益Ger。另外，轴力分配运算部M10aa在加法处理部M10aad对在理想轴力Fib上乘以分配增益Gib得到的值、与在路面轴力Fer上乘以分配增益Ger得到的值进行加法运算，对基本反作用力Fd进行计算从而输出。

根据以上说明的本实施方式，起到以下所示的作用以及效果。

(1)对于抵抗方向盘10的旋转的力亦即反作用力Fir，构成为能够通过轴力分配运算部M10aa，将对应于此时的驱动模式DM、车速V所需要的路面信息作为路面轴力Fer从而反映其中的一部分。因此，对转向操纵角反馈处理部M22的目标值即基于反作用力Fir而被运算的目标转向操纵角θh*，分配理想轴力Fib与路面轴力Fer。这样，至少分配有路面轴力Fer的目标转向操纵角θh*通过转向操纵角反馈处理部M22被反馈，能够将转向操纵角θh角度控制为应有的角度。由此，能够使被路面轴力Fer反映的路面信息，以转向操纵角θh的微小角度的水平向方向盘10传递，并能够进行转向操纵感的微调。因此，在通过对方向盘10提供的反作用力使路面信息向方向盘10传递时，与转向操纵角θh变迁的情况比较，能够容易调整转向操纵感。

另外，在本实施方式中，理想轴力Fib与路面轴力Fer被分配给转向角反馈处理部M32的目标值亦即基于反作用力Fir被运算的目标转向角θp*。这样，至少分配有路面轴力Fer的目标转向角θp*通过转向角反馈处理部M32被反馈，从而能够将转向角θp角度控制为应有的角度。由此，能够将被路面轴力Fer反映的路面信息，以转向角θp的微小角度的水平向转向轮30传递，也能够进行车辆相对于行进方向的偏离等的微调。

(2)由于路面轴力Fer通过基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq而被计算出，所以通常在将离合器12维持为切断状态的转向线控系统中，也能够不困难地对路面轴力Fer进行计算。

而且，例如在路面冻结时等低μ路行驶的情况下，与在不是低μ路的路面行驶的情况比较，成为对转向轮30施加的轴力显著降低的状况。在该情况下，在方向盘10与转向轮30被机械地连结的情况下，成为方向盘10的反作用力显著降低的状况。对于这种反作用力的变化，若是本实施方式，即便离合器12处于切断状态，也能够通过路面轴力Fer向方向盘10传递从而作为反作用力的变化。即，能够如上述例子那样，在从在不是低μ路的路面行驶的状态向在低μ路行驶的状态转移时，将方向盘10的反作用力急剧降低的状况通过反作用力促动器20(反作用力马达26)实现。

(3)然而，在车辆的行驶时，也存在若用户能够根据其状态取得路面信息则变得有利的情况。例如，在上述运动模式中，由于针对用户的要求而对车辆的行驶的响应性被提高，所以用户需要取得更多的路面信息，特别是，车速V越大该必要性越高。另外，即便在上述ECO模式、普通模式中，在车速V变大的情况下，取得路面信息的必要性也提高。

对于该方面，在本实施方式中，能够基于驱动模式DM以及车速V使各分配增益Gib、Ger即理想轴力Fib以及路面轴力Fer的分配比例可变从而使向方向盘10传递的路面信息量可变，因此能够调整为用户能够根据车辆的行驶状态仅取得必要的路面信息。由此，能够有效地提高转向操纵感。

另一方面，也存在使得向方向盘10传递的路面信息量变小的必要性提高的情况。这例如是在碎石道行驶时并且从碎石道对转向轮30施加不规则的振动那样的情况。即便在该情况下，例如也能够以增大分配增益Gib例如提高理想轴力Fib的分配的方式，使得向方向盘10传递的路面信息量可变。由此，能够实现向方向盘10传递的路面信息量较小的转向操纵感，能够减少或消除碎石道的不规则的振动造成的对转向操纵感的影响。

(4)例如在上述运动模式的情况下，构成为分配增益Ger成为较大的值，以使各分配增益Gib、Ger的总和超过1。因此，能够扩宽用户取得的路面信息的传递的方式的范围。由此，能够提高转向操纵感的调整的自由度，能够有助于转向操纵感的多样化。

以下，以与第1实施方式不同的点为中心参照附图来说明第2实施方式。

图5表示本实施方式的系统构成。此外，在图5中，针对与图1所示的部件对应的部分，为了方便而标注相同的附图标记。

本实施方式的转向操纵装置不具备离合器12以及反作用力促动器20，方向盘10固定于转向轴100，齿条轴46根据转向轴100的旋转而沿轴向往复运动。此外，转向轴100被构成为通过从方向盘10侧起依次连结柱轴102、中间轴104以及小齿轮轴106。

齿条轴46与小齿轮轴106以夹有规定的交叉角的方式配置，通过在齿条轴46形成的第1齿条齿46a与在小齿轮轴106形成的小齿轮齿106a被啮合，从而构成第1齿轮齿条机构48。而且，伴随着方向盘10的操作的转向轴100的旋转通过第1齿轮齿条机构48被变换为齿条轴46的轴向位移，该轴向位移对转向轮30的转向角进行变更，即对车辆的行进方向进行变更。

控制装置80通过操作具备提供辅助方向盘10的操作的力亦即辅助力的转向促动器40的转向操纵装置，根据方向盘10的操作来执行使转向轮30转向的控制。在本实施方式中，通过转向促动器40实现齿条辅助型电动助力转向系统，控制装置80通过操作与转向侧马达56连接的变频器58，从而对转向侧马达56的控制量(扭矩)进行控制。此外，扭矩传感器94对施加于转向轴100中的小齿轮轴106的转向操纵扭矩Trqs进行检测。此外，转向促动器40是辅助力促动器的一个例子。

图6表示控制装置80执行的处理的一部分。图6所示的处理是将通过CPU82执行存储器84所存储的程序而被实现的处理的一部分按照被实现的处理的种类进行了记载的处理。此外，在图6中，针对与图2所示的处理对应的处理，为了方便而标注有相同的附图标记。

积分处理部M2将通过转向侧传感器90检测出的旋转角度θt0变换为比0～360°宽的角度区域的数值从而成为旋转角度θt。另外，计量单位设定处理部M4在实施了基于积分处理部M2的处理的转向侧传感器90的输出值上乘以换算系数Kt，对转向角θp进行计算。此外，换算系数Kt成为转向侧减速机54与转向侧马达56的旋转轴56a的旋转速度比、和小齿轮轴50与小齿轮轴106的旋转速度比的乘积。

辅助扭矩设定处理部M40基于车速V与转向操纵扭矩Trqs对辅助扭矩Trqa*进行设定。辅助扭矩Trqa*被设定为随着转向操纵扭矩Trqs越大从而越大的值。另外，辅助扭矩Trqa*被设定为，车速V越快，相对于转向操纵扭矩Trqs的变化梯度(辅助梯度)越小。加法处理部M42在辅助扭矩Trqa*上加上转向操纵扭矩Trqs进行输出。

反作用力设定处理部M44设定抵抗方向盘10的旋转的力亦即反作用力Fir。

偏差计算处理部M46输出从加法处理部M42的输出减去反作用力Fir后的值。

目标转向角计算处理部M48基于偏差计算处理部M46的输出值对目标转向角θp*进行设定。这里，利用通过使偏差计算处理部M46的输出值Δ与目标转向角θp*建立关系的以下式(c2)表现的模型公式。

Δ＝C·θp*’+J·θp*”…(c2)

通过上述式(c2)表现的模型是确定伴随着方向盘10的旋转而旋转的旋转轴的扭矩与旋转角度的关系的模型。在上述式(c2)中，粘性系数C以及惯性系数J与式(c1)相同。

转向角反馈处理部M50设定转向侧马达56生成的目标转向扭矩Trqt*，作为用于将转向角θp反馈控制为目标转向角θp*的操作量。具体而言，使将从目标转向角θp*减去转向角θp后的值作为输入的比例要素、积分要素以及微分要素的每一个的输出值的和为目标转向扭矩Trqt*。加法处理部M52在加法处理部M42的输出值上加上目标转向扭矩Trqt*进行输出。

操作信号生成处理部M54基于加法处理部M52的输出值生成变频器58的操作信号MSt向变频器58输出。这例如能够通过基于加法处理部M52的输出值亦即对辅助扭矩Trqa*、转向操纵扭矩Trqs以及目标转向扭矩Trqt*进行加法运算后的值来设定q轴电流的指令值，并且设定dq轴的电压指令值来作为用于将dq轴的电流反馈控制为指令值的操作量的公知的电流反馈控制实现。此外，辅助扭矩设定处理部M40、加法处理部M42、反作用力设定处理部M44、偏差计算处理部M46、目标转向角计算处理部M48、转向角反馈处理部M50、加法处理部M52以及操作信号生成处理部M54是辅助力处理部的一个例子。而且，特别是转向角反馈处理部M50、加法处理部M52以及操作信号生成处理部M54是转向角控制处理部的一个例子。

如图6所示，在本实施方式中，反作用力设定处理部M44具备轴力分配运算部M10aa，该轴力分配运算部M10aa执行用于设定反作用力Fir的运算，以便反映从路面对转向轮30施加的轴力(路面信息)。即，反作用力设定处理部M44具备对反作用力Fir的分量中的理想轴力Fib进行计算的理想轴力运算部M10ab。理想轴力运算部M10ab基于目标转向角θp*对理想轴力Fib进行计算。另外，反作用力设定处理部M44具备对反作用力Fir的分量中的路面轴力Fer进行计算的路面轴力运算部M10ac。

而且，轴力分配运算部M10aa通过乘法处理部M10aab在理想轴力运算部M10ab的输出值上乘以分配增益Gib。另外，轴力分配运算部M10aa通过乘法处理部M10aac在路面轴力运算部M10ac的输出值上乘以分配增益Ger。另外，轴力分配运算部M10aa在加法处理部M10aad对在理想轴力Fib上乘以分配增益Gib后得到的值、与在路面轴力Fer上乘以分配增益Ger后得到的值进行加法运算，计算反作用力Fir并输出。

根据以上说明的本实施方式，不仅能够获得上述第1实施方式的(3)以及(4)的作用以及效果，而且能够获得以下的作用以及效果。

(5)对转向角反馈处理部M50的目标值亦即基于反作用力Fir而运算的目标转向角θp*，能够分配理想轴力Fib与路面轴力Fer。这样，至少分配有路面轴力Fer的目标转向角θp*通过被转向角反馈处理部M50反馈，由此能够将转向角θp角度控制为应有的角度。由此，能够使被路面轴力Fer反映的路面信息以转向角θp的微小角度的水平向方向盘10传递，能够进行转向操纵感的微调。因此，即便在辅助方向盘10的操作的情况下，在向方向盘10传递路面信息时，与转向角θp变迁的情况比较也能够容易调整转向操纵感。

(6)由于路面轴力Fer通过基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq被计算出，所以即便在辅助方向盘10的操作的情况下，也能够考虑到辅助力的影响而无困难地对路面轴力Fer进行计算。

而且，例如在路面冻结时等在低μ路行驶的情况下，与在不是低μ路的路面行驶的情况比较，成为对转向轮30施加的轴力显著降低并且方向盘10的反作用力显著降低的状况。这种反作用力的变化若是上述构成，则能够在辅助方向盘10的操作中，通过路面轴力Fer向方向盘10传递从而作为反作用力的变化。即，如上述例子那样，当从在不是低μ路的路面行驶的状态向在低μ路行驶的状态转移时，能够将方向盘10的反作用力急剧降低的状况通过转向促动器40(转向侧马达40)更高精度地实现。

此外，各实施方式也能够通过以下方式实施。

·各分配增益Gib、Ger也可以与驱动模式DM没有关系地以总和成为1的方式对值进行设定。在该情况下，增益运算部M10aaa也可以对各分配增益Gib、Ger的任一个进行映射运算，通过从1减去已获得的分配增益而对剩余的分配增益进行计算。另外，各分配增益Gib、Ger也可以以总和不足1的方式对值进行设定。这样，通过对各分配增益Gib、Ger的设定方法进行变更，能够实现各种转向操纵感。

·作为用于计算各分配增益Gib、Ger的参数，也可以代替驱动模式DM、车速V而使用转向操纵角θh、转向角θp、绕通过车辆的重心点的铅直轴的旋转角速度(所谓偏航率)、对左右的转向轮30分别设置的车轮速传感器的车轮速差等参数。上述包含驱动模式DM、车速V的参数可以单独使用，也可以任意组合使用。另外，各分配增益Gib、Ger也可以基于从GPS等获得的信息来计算。这样，能够任意选择想要看作重要的参数从而对转向操纵感进行调整，能够提高转向操纵感的调整的自由度。

·针对各分配增益Gib、Ger，与车速V的关系能够变更。例如，分配增益Gib也可以成为随着车速V越大从而越小的值。另外，分配增益Ger也可以成为随着车速V越大从而越大的值。即，能够根据车辆的规格、车辆的使用环境等对各分配增益Gib、Ger设定与车速V的关系。

·驱动模式DM的种类也可以根据车辆的规格等增减。在该情况下，根据驱动模式DM的种类具备映射即可。另外，驱动模式DM也可以不构成为被用户选择，例如也可以构成为根据车辆的行驶状态、用户的操作等通过控制装置80(车辆侧)自动地选择。

·在第1实施方式中，理想轴力Fib也可以通过基于目标转向操纵角θh*、转向操纵扭矩Trqs、车速V等目标转向角θp*以外的参数被计算出等其他方法被运算出。第2实施方式也相同。

·在第1实施方式中，路面轴力Fer也可以通过基于上述偏航率、上述车速的变化被计算出等其他方法被推断运算出。第2实施方式也相同。

·在第1实施方式中，也可以从反作用力设定处理部M10去掉限制用反作用力设定处理部M10b。另一方面，在第2实施方式中，也可以在反作用力设定处理部M44追加限制用反作用力设定处理部M10b。

·在目标转向操纵角计算处理部M20、目标转向角计算处理部M48中，也可以采用使用了由悬架、孔对准等的规格决定的弹簧系数K的所谓的、追加弹簧项进行了模型化的模型公式。

·在第1实施方式中，在最大值选择处理部M36中，使转向操纵角θh以及转向角θp的一对参数成为与阈值的比较对象，但并不限定于此。例如，在4轮转向操纵车中，也可以是前轮侧的转向角、后轮侧的转向角和转向操纵角的3个参数。在该情况下，在最大值选择处理部M36中，选择3个参数的最大值θe即可。并且，在4轮转向操纵车中，在4个转向轮的各个转向角分别不同的情况下，也可以是4个转向角与一个转向操纵角的5个参数。

·在第1实施方式中，在最大值选择处理部M36中，也可以仅使一个参数作为与阈值的比较对象。例如，如果使螺旋电缆68充裕，并且无论舵角比如何均将转向角θp控制在转向角阈值以下，若螺旋电缆68没有延伸，则也可以仅将转向角θp作为参数。另外，如果在螺旋电缆68不充裕，并且无论舵角比如何均将转向操纵角θh控制在转向操纵角阈值以下，若齿条轴46没有与齿条壳体44接触，则也可以仅将转向操纵角θh作为参数。

·在第1实施方式中，在转向操纵角反馈处理部M22中，也可以仅通过将从目标转向操纵角θh*减去转向操纵角θh后的值作为输入的比例要素以及微分要素的各输出值的和、比例要素，对反作用力促动器20的操作量(目标反作用力扭矩Trqr*)进行计算。另外，在各实施方式中，在转向角反馈处理部M32、M50中，也可以仅通过将从目标转向角θp*减去转向角θp后的值作为输入的比例要素以及微分要素的各输出值的和、比例要素，对转向促动器40的操作量(目标转向扭矩Trqt*)进行计算。

·在第2实施方式中，也可以省略加法处理部M42，在偏差计算处理部M46、加法处理部M52中使用的值也可以仅是辅助扭矩Trqa*(车速V)以及转向操纵扭矩Trqs的任一个。

·在第2实施方式中，也可以在路面轴力Fer的计算中考虑转向操纵扭矩Trqs。即，路面轴力Fer也可以通过对基于q轴的电流iq运算的通过转向侧马达56施加于齿条轴46的轴力、与转向操纵扭矩Trqs进行加法而获得。在该情况下，能够更高精度地计算路面轴力Fer。

·在各实施方式中，路面轴力Fer并不限定于基于q轴的电流iq而被运算。也可以将施加于转向轮30的轴力，例如使用在齿条轴46能够检测出轴力的压力传感器等直接地检测出，将该检测结果作为路面轴力Fer使用。

·在各实施方式中，作为反作用力马达26、转向侧马达56，并不限定于SPMSM，例如也可以使用IPMSM。

·在各实施方式中，作为转向促动器40，若是齿条辅助型，例如也可以是在齿条轴46的同轴上配置转向侧马达56的类型、与齿条轴46平行地配置转向侧马达56的类型等。另外，在第2实施方式中，也可以代替齿条辅助型电动助力转向系统，实现对转向轴100的柱轴102提供辅助力的转向柱辅助型电动助力转向系统。在该情况下，代替转向促动器40，将代替转向侧马达56而具备辅助力用的马达的辅助力促动器机械地连结于转向轴100(特别是柱轴102)地设置即可。此外，在辅助力用的马达的旋转轴的旋转角度与转向轴100的转向操纵角之间具有相关关系。因此，在辅助力用的马达的旋转轴的旋转角度与转向轮30的转向角之间也具有相关关系。因此，控制装置80通过积分处理部M2对通过传感器检测出的辅助力用的马达的旋转轴的旋转角度实施处理，对其乘以换算系数来计算出转向角θp即可。此外，该情况下的换算系数为辅助力促动器中的减速机与辅助力用的马达的旋转轴的旋转速度比、和柱轴102与小齿轮轴106的旋转速度比的乘积即可。

·在各实施方式中，作为控制装置80，除CPU82、存储器84之外，也可以设置专用的硬件(ASIC)。而且，针对CPU82的一部分处理，也可以为硬件处理，CPU82从硬件取得。

Claims (6)

1.一种转向操纵控制装置，将操作信号输出至转向操纵装置，该转向操纵控制装置包括反作用力处理部，该反作用力处理部通过将所述操作信号输出至所述转向操纵装置，从而对抵抗被提供给转向器的转向器操作的力即反作用力进行控制，

所述转向操纵控制装置的特征在于，

所述转向操纵装置具备：反作用力促动器，提供所述反作用力；以及转向促动器，至少在转向轮与转向器的动力切断状态下提供使所述转向轮转向的力，

所述反作用力处理部具有：

转向操纵角控制处理部，为了将转向操纵角的检测值反馈控制为该转向操纵角的目标值即目标转向操纵角，而对所述反作用力促动器进行操作；

理想分量运算部，运算没有反映从路面对所述转向轮传递的路面信息的分量即理想分量；

路面分量运算部，运算反映了所述路面信息的分量即路面分量；

分配分量运算部，对以规定比例将所述理想分量以及所述路面分量分配而得到的分量即分配分量进行运算；以及

目标转向操纵角计算处理部，基于所述分配分量来设定所述目标转向操纵角，

所述分配分量运算部根据车辆的状态使分配所述理想分量以及所述路面分量的比例可变。

2.根据权利要求1所述的转向操纵控制装置，其特征在于，

还包括转向角控制处理部，转向角控制处理部为了将能够换算为所述转向轮的转向角的旋转轴的旋转角的检测值反馈控制为该旋转角的目标值即目标转向角，而对所述转向促动器进行操作，

所述理想分量运算部基于所述目标转向操纵角以及所述目标转向角的至少任意一个，运算作用于所述转向轮的传递力的理想值即理想传递力，作为所述理想分量，

所述路面分量运算部基于所述转向促动器的实际电流值，运算作用于所述转向轮的传递力，作为所述路面分量。

3.根据权利要求1或2所述的转向操纵控制装置，其特征在于，

所述分配分量运算部被构成为，能够以将所述理想分量设为1的情况下的被分配给所述分配分量的该理想分量的比例与将所述路面分量设为1的情况下的被分配给所述分配分量的该路面分量的比例之和大于1的比例进行分配。

4.一种转向操纵控制装置，将操作信号输出至转向操纵装置，该转向操纵控制装置包括辅助力处理部，该辅助力处理部通过将所述操作信号输出至所述转向操纵装置从而辅助转向器的操作，使转向轮转向，

所述转向操纵控制装置的特征在于，

所述转向操纵装置具备辅助力促动器，该辅助力促动器提供辅助所述转向器的操作的力即辅助力，

所述辅助力处理部具有：

转向角控制处理部，为了将能够换算为所述转向轮的转向角的旋转轴的旋转角的检测值反馈控制为该旋转角的目标值即目标转向角，而对所述辅助力促动器进行操作；

理想分量运算部，运算没有反映从路面对所述转向轮传递的路面信息的分量即理想分量；

路面分量运算部，运算反映了所述路面信息的分量即路面分量；

分配分量运算部，对以规定比例将所述理想分量以及所述路面分量分配而得到的分量即分配分量进行运算；以及

目标转向角计算处理部，基于所述分配分量来设定所述目标转向角，

所述分配分量运算部根据车辆的状态使分配所述理想分量以及所述路面分量的比例可变。

5.根据权利要求4所述的转向操纵控制装置，其特征在于，

所述理想分量运算部基于所述目标转向角，运算作用于所述转向轮的传递力的理想值即理想传递力，作为所述理想分量，

所述路面分量运算部基于所述辅助力促动器的实际电流值，运算作用于所述转向轮的传递力，作为所述路面分量。

6.根据权利要求4或5所述的转向操纵控制装置，其特征在于，

所述分配分量运算部被构成为，能够以将所述理想分量设为1的情况下的被分配给所述分配分量的该理想分量的比例与将所述路面分量设为1的情况下的被分配给所述分配分量的该路面分量的比例之和大于1的比例进行分配。

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