CN103249632A - 车辆的转向控制装置 - Google Patents

Abstract

高精度学习方向盘转角中立点。在具有能够使转向角与方向盘操作独立地变化的转向角可变装置、和检测出与上述转向角相当的转向角相当值的转向角相当值检测单元的车辆的转向控制装置中，具备：学习单元，学习方向盘转角中立点；异常判定单元，判定上述转向角相当值检测单元是否处于异常状态；废弃单元，在判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态的情况下，将上述已学习的方向盘转角中立点废弃；控制单元，在判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态的情况下，控制上述转向角可变装置，以使上述转向角恢复到转向角中立点；和初始化单元，在上述转向角恢复到上述转向角中立点之后对上述转向角相当值检测单元进行初始化，上述学习单元在上述转向角相当值检测单元被初始化之后再次开始上述方向盘转角的学习。

Description

车辆的转向控制装置

技术领域

本发明涉及对搭载有例如VGRS（Variable Gear Ratio Steering：转向传递比可变装置）、ARS（Active Rear Steering：后轮转向装置）、AWS（All Wheel Steering：全轮转向装置）或者SBW（Steer By Wire：电子控制转向角可变装置）等能够与方向盘操作无关系地使转向角变化的各种转向角可变装置的车辆的转向状态进行控制的车辆的转向控制装置的技术领域。

背景技术

作为这种装置，提出了一种运算转向角中点的方案（例如参照专利文献1）。根据专利文献1所公开的电动动力转向装置，由于能够基于方向盘转角、车速以及齿杆的轴力来准确地判断车辆的直行状态，所以即便是因转向角中点错移，驾驶员为了将方向盘返回到中立位置而赋予了转向扭矩的状态，也能够准确地决定用于检测转向轴的旋转角的作为基准点的控制转向角中点。

另外，专利文献2中作为能够应用这种装置的方案，公开了沿着目标轨迹进行车辆自动驾驶的技术。

专利文献1:日本特开2006－103390号公报

专利文献2:日本特开2009－262837号公报

在检测转向角或者其相当值的传感器因某种理由使得其可靠性降低的状态下，基于该传感器的检测值运算的转向角中立点（相当于上述“转向角中点”）的可靠性显著降低。

另一方面，在转向角中立点的可靠性如此降低了的状态下，方向盘转角中立点（相当于上述“控制转向角中点”）的可靠性也降低。由于方向盘转角中立点是转向角的基准点，成为与是否伴随着转向角可变装置的使用无关的广泛的车辆运动控制的参照值，所以在转向角中立点的可靠性降低的情况下，需要迅速重新学习方向盘转角中立点。

然而在专利文献1中，作为重新学习方向盘转角中立点的条件、时机，记述了将在驻车时来自电池的电力供给状态不佳的情况下存储的控制转向角中点（即方向盘转角中立点）删除的内容。

可是，如果仅以无法担保方向盘转角中立点的可靠性为条件将在该时刻存储的学习值废弃，则存在方向盘转角中立点的再学习涉及的学习精度、学习速度降低的可能性。例如，如果在废弃了学习值之后转向角中立点的精度降低的状态还继续，则不能一定保证重新学习后的方向盘转角中立点的精度。即，在含有专利文献1所公开的方案的现有装置中，存在难以确保方向盘转角中立点的可靠性这一技术问题。

发明内容

本发明鉴于该问题点而提出，其课题在于，提供一种能够高精度地学习方向盘转角中立点的车辆的转向控制装置。

为了解决上述课题，本发明涉及的车辆的转向控制装置是具有：转向角可变装置，其能够使包括前轮以及后轮中的至少一方的转向轮的转向角与方向盘操作独立地变化；和转向角相当值检测单元，其检测与上述转向角相当的、对上述转向角可变装置赋予动作基准的转向角相当值的车辆的转向控制装置，其中具备：学习单元，其学习方向盘转角中立点；异常判定单元，其判定上述转向角相当值检测单元是否处于异常状态；废弃单元，在判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态的情况下，上述废弃单元将上述学习到的方向盘转角中立点废弃；控制单元，在判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态的情况下，上述控制单元控制上述转向角可变装置，以使上述转向角恢复到转向角中立点；和初始化单元，在上述转向角恢复到上述转向角中立点之后对上述转向角相当值检测单元进行初始化，在上述转向角相当值检测单元被初始化之后，上述学习单元再次开始进行上述方向盘转角的学习。

优选本发明涉及的转向角可变装置例如若以前轮为转向轮则包括VGRS，若以后轮为转向轮则包括ARS，若以四轮为转向轮则包括AWS等。其中，“能够使转向角与方向盘操作独立地变化”不将与方向盘操作连动的转向角控制（包括由以机械方式连结的转向机构实现的唯一的转向角变化、也包括与方向盘操作对应的适当的转向角辅助）排除在外。

本发明涉及的转向角相当值是指与转向轮的转向角一对一、一对多、多对一或者多对多对应的或者与转向轮的转向角唯一或者不唯一对应的对转向角可变装置赋予动作基准的物理量、控制量或者指标值，优选是指与转向角可变装置成对的例如VGRS相对角、ARS相对角等。或者，例如也可以是指转向角本身。其中，“赋予动作基准”是指赋予转向角可变装置的物理动作量、物理动作状态的基准。

本发明涉及的车辆的转向控制装置例如可采用适当包含一个或者多个CPU（Central Processing Unit）、MPU（Micro Processing Unit）、各种处理器或者各种控制器、或者还包括ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）、缓冲存储器或者闪存等各种存储单元等的、单体或者多个ECU（Electronic Controlled Unit）等各种处理单元、各种控制器或者个人电脑装置等各种计算机系统等方式。

根据本发明涉及的车辆的转向控制装置，通过学习单元学习方向盘转角中立点。方向盘转角中立点是方向盘转角的零点，表示车辆被维持为直行状态时的方向盘转角。即，优选在方向盘转角中立点，不产生驾驶员的积极的转向操作（与转向保持操作类似的操作除外）。

其中，学习是指包括为了确保对象值的实践上的可靠性而以一定或者不定的周期执行的各种检测、计算或者推定处理和由此求出的值的存储以及废弃等的综合性处理，其实践的方式没有限定。例如，学习单元可以取得车辆处于直行状态的情况下、或者推定为处于直行状态的情况下的方向盘转角作为方向盘转角中立点（即零点）的采样值，并且保持规定量的按一定或者不定的周期获得的该采样值，通过对这些被保持的采样值实施各种运算处理（可包括平均处理、加权处理等）来更新方向盘转角中立点，从而进行学习。另外，在直行状态中只要驾驶员对方向盘进行转向保持，则可能产生若干的方向盘晃动。转向角学习单元可以根据这种晃动的产生来学习方向盘转角中立点作为某种程度的范围。

转向角可变装置通常基于由转向角相当值检测单元检测的转向角相当值来确定转向角中立点，作为实际运用转向角控制时的规范。转向角中立点是指直行状态下的转向角相当值，在未检测到驾驶员的转向操作或者转向操作量为规定内的情况等下，转向角可变装置通过例如将转向角相当值控制为该转向角中立点，能够良好地维持车辆的转向状态。

对转向角相当值检测单元而言，与暂时还是恒久无关，有时会处于作为其检测值的可靠性难以确保规定以上的状态的各种异常状态（可包括检测值超过正常范围、检测值扩散、检测值为无效值、值未被检测出、输出不稳定、或者输出发生波动等各种状态）。在转向角相当值检测单元处于异常状态的情况下，转向角中立点的可靠性在其程度上降低到实践上难以忽视的程度。若转向角中立点的可靠性降低，则由于转向轮的转向角在本来应该相当于直行状态的转向角中立点向左右任意一方偏转，所以导致车辆从直行状态脱离。

另一方面，在这样的状况下，驾驶员想要通过基于方向盘操作而适当地对转向轴赋予转向扭矩来尝试着将车辆修正为直行状态的可能性较高。该情况下，上述的通过方向盘转角中立点学习单元学习的方向盘转角中立点从本来应该处于的方向盘转角中立点偏离。其结果，对方向盘转角中立点的学习值而言，其可靠性也降低。鉴于该点，在判定为转向角相当值检测单元处于异常状态的情况下，需要暂时废弃方向盘转角中立点的学习值而再次开始学习。

另一方面，这样的异常状态的有无能够根据异常状态的定义在各种实践方式下判定，但若只根据转向角相当值检测单元处于异常状态就将方向盘转角中立点的学习值废弃而重新开始方向盘转角的学习处理，则难以排除转向角相当值检测单元的异常状态对重新开始的方向盘转角中立点的学习处理也造成影响的可能性。其结果，存在再次学习的方向盘转角中立点的学习精度降低，至少不能忽视获得可靠性高的方向盘转角中立点之前的时间损失、该期间的车辆的转向控制的品质降低的可能性。

根据本发明涉及的车辆的转向控制装置，在如此判定为转向角相当值检测单元处于异常状态的情况下，利用控制单元控制转向角可变装置，以使转向轮的转向角恢复到转向角中立点。这里，作为控制单元的控制目标的转向角中立点是不受与转向角相当值检测单元有关的异常状态的影响的转向角中立点，例如是指与转向角相当值检测单元的初始位置相当的转向角等。例如该情况下，虽然可能会随时间变化的车轮对准、轮胎的磨耗状态、或者转向机构的机械动作特性等对转向角中立点造成的影响难以补偿，但至少在实践的运用方面能够实现没有问题的直行状态。或者，作为该控制单元的控制目标的转向角中立点也可以是通过基于车辆的偏航率、偏航偏差、车体滑移角或者横向加速度等的判定处理来进行车辆为直行状态的判定的、实践的转向角位置。总之，通过控制单元的作用，车辆被暂时维持为直行状态。

另一方面，若如此获得了暂时的直行状态，则转向角相当值检测单元被初始化单元初始化。初始化是指将该时刻的检测值作为零点、即作为转向角中立点来重新开始检测转向角相当值。

这里，上述的学习单元构成为以该转向角相当值检测单元的初始化完成为条件，重新开始方向盘转角中立点的学习值废弃后的、方向盘转角中立点的学习。

通过如此规定方向盘转角中立点的学习再开始条件，之前的学习值被废弃后的方向盘转角中立点的学习处理在通过控制单元的作用获得了暂定的直行状态的状态、且通过初始化单元的作用使得转向角相当值的正常的检测处理再开始的状态下再开始。因此，通过在理想的条件下开始方向盘转角中立点的学习处理，能够迅速且高精度地学习方向盘转角中立点。

其中，如果在转向角相当值检测单元的初始化完成后开始方向盘转角中立点的学习，则能够担保这样的本发明特有的实践上的有益效果，但从稳定维持车辆的转向状态的观点出发，优选方向盘转角中立点被废弃的状况较短。鉴于此，希望废弃单元将方向盘转角中立点的学习值废弃的时机也被设在转向角相当值检测单元的初始化完成后。

在本发明涉及的车辆的转向控制装置的一个方式中，上述车辆还具备中立位置检测单元，该中立位置检测单元对与上述转向角中立点相当的上述转向角相当值检测单元的中立位置进行检测，上述控制单元基于上述检测出的中立位置来使上述转向角恢复到上述转向角中立点（技术方案2）。

根据该方式，由于在控制单元使转向轮的转向角恢复到转向角中立点时，能够使用由中立位置检测单元检测出的转向角相当值检测单元的中立位置，所以能够迅速地再开始方向盘转角中立点学习涉及的处理。

在本发明涉及的车辆的转向控制装置的另一方式中，上述控制单元控制上述转向角可变装置，以使上述转向角在规定时间以内恢复到上述方向盘转角中立点（技术方案3）。

根据该方式，能够在转向角相当值检测单元的异常判定时，使转向角在规定时间以内恢复到转向角中立点。因此，与转向角听其自然地恢复到转向角中立点的情况相比，可抑制转向角相当值检测单元的异常判定时的一系列恢复处理的时间偏差，具有提高品质的效果。

这里，将转向角在规定时间以内恢复到转向角中立点的技术意义尤其在基于某种制约或法规上的理由而设定该规定时间的情况下更为鲜明。例如，公知有VSC（Vehicle Stability Control）等使用方向盘转角中立点作为控制上的参照值的车辆的各种举动稳定化控制，当在不能执行该各种举动稳定化控制的期间考虑法规上的制约、例如在这样的不能执行期间持续了规定时间以上的情况下考虑WL（Warning Lamp）的点亮义务的状况等时，如果考虑WL的点亮对驾驶员造成的心理负担，则尽量避免WL的点亮的对策在实践上极其有益且妥当。

例如，对于这里例示的制约而言，本方式涉及的“规定时间”可以是从作为法规上的制约的规定时间减去通过方向盘转角中立点学习处理来导出方向盘转角中立位置的学习值所需要的时间而得到的延期时间。

在本发明涉及的车辆的转向控制装置的其他方式中，还具备决定单元，该决定单元基于方向盘操作速度以及车速中至少一方来决定使上述转向角恢复到上述转向角中立点时的上述转向角的变化速度，上述控制单元控制上述转向角可变装置，以便上述转向角以上述决定的变化速度变化（技术方案4）。

由于控制单元涉及的、朝向转向角中立点的转向角控制是一种强制控制，所以与驾驶员的意思、感性根本无关。因此，根据情况，会想到对驾驶员造成不协调感、不快感等情况。

根据该方式，控制单元基于方向盘操作速度（例如也可以是由方向盘转角传感器检测的方向盘转角的时间微分值）与车速中至少一方将转向角朝向转向角中立点控制时的转向角的变化速度被限制。

更具体而言，在方向盘操作速度相对较大的状况下，由于控制单元的转向角控制对驾驶员的感性、感觉造成的影响总体上变小，所以可将转向角的变化速度设定得相对较大。另外，在车速相对高的状况下，由于转向角变化对车辆举动造成的影响相对变大，所以优选转向角的变化速度相对较小。其中，转向角的变化速度也可以预先通过实验、根据经验或者理论上被设定成在不对驾驶员造成不协调感、不快感的范围能够尽量迅速地使转向角恢复到转向角中立点。

在本发明涉及的车辆的转向控制装置的其他方式中，还具备：自动转向控制单元，其基于预先设定的行驶条件来控制上述转向角可变装置，以使上述车辆成为自动转向状态；和直行判定单元，其判定上述车辆是否处于直行行驶状态，当在上述车辆处于上述自动转向状态的自动转向期间中判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态时，在判定为上述车辆处于上述直行行驶状态的情况下，上述废弃单元将上述学习到的方向盘转角中立点废弃，当在上述车辆处于上述自动转向状态的自动转向期间中判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态时，在判定为上述车辆处于上述直行行驶状态的情况下，上述控制单元使上述转向角恢复到上述转向角中立点（技术方案5）。

根据该方式，车辆基于由自动转向控制单元预先设定的行驶条件移至自动转向状态。自动转向状态是指不需要驾驶员的积极的转向操作的行驶状态。由自动转向控制单元实现的这种朝向自动转向状态的转向角可变装置的控制例如可以是LKA（Lane Keeping Assist）等使车辆沿目标行驶路行驶的控制。

其中，这样的自动转向状态涉及的自动转向控制单元在实践上的控制方式是多样的，不被唯一规定，例如自动转向控制单元可以通过根据规定目标行驶路的白线、规定航线标志与车体的位置关系的位置状态偏差（例如横位置偏差、偏航角偏差等）使转向角可变装置的控制量变化，来诱使车辆成为该自动转向状态。

然而，在自动转向状态中，并不限于驾驶员没有积极的转向意思、且车辆的状态为直行状态，也可采用转弯状态。因此，当这样在车辆处于自动转向状态的自动转向期间中转向角相当值检测单元的异常判定成立时，如果通过控制单元的作用使转向角恢复到转向角中立点，则会对车辆举动产生大的影响。当然，与此同时会产生驾驶员的心理负担增大、不协调感、不安感或者不快感等。

另外，在用于将车辆维持为自动转向状态的自动转向控制中，作为控制信息，需要方向盘转角中立点。因此，如果根据转向角相当值检测单元的异常判定成立而将方向盘转角中立点废弃，则该自动转向控制不成立，车辆举动的稳定性降低。

根据该方式，当在自动转向期间中通过直行判定单元判定为车辆处于直行状态时，方向盘转角中立点的学习值被废弃且允许控制单元针对转向角的控制。因此，可防止车辆举动的不稳定化、对驾驶员赋予不协调感、不安感或者不快感，能够提供高品质的转向控制。

其中，直行判定单元涉及的直行判定例如能够通过偏航率与阈值的比较而比较简便地进行，但通过直行判定被判定为直行状态的车辆状态与通过控制单元进行的向转向角中立点的转向角控制而获得的直行状态未必一致。更具体而言，只要通过控制单元使转向角向转向角中立点恢复时上述的各种问题点不明显，则被直行判定单元判定为直行状态的直行状态可包括比较小规模的转弯状态。

本发明的这样的作用以及其他有益效果可通过以下说明的实施方式而明了。

附图说明

图1是概念性表示了本发明的第1实施方式涉及的车辆中的转向系统的构成的概略结构图。

图2是图1的车辆中的转向控制涉及的框图。

图3是在图1的车辆中由ECU执行的方向盘转角中立位置控制的流程图。

图4是与图3的控制相关的ACT传感器异常状态值更新处理的流程图。

图5是本发明的第2实施方式涉及的方向盘转角中立位置控制的流程图。

具体实施方式

以下，适当参照附图来对本发明的车辆的控制装置涉及的各种实施方式进行说明。

＜第1实施方式＞

＜实施方式的构成＞

首先，参照图1对本发明的第1实施方式涉及的车辆10的构成进行说明。在此，图1是概念性表示车辆10中的转向系统的构成的概略结构图。

在图1中，车辆10具有左右一对前轮FL及FR以及左右一对后轮RL以及RR作为转向轮，这些各转向轮构成为通过向左右方向转向而能够向所希望的方向行进。车辆10具备ECU100、VGRS致动器200、VGRS驱动装置300、EPS致动器400、EPS驱动装置500、ARS致动器600以及ARS驱动装置700。

ECU100具备分别未图示的CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）以及RAM（Random Access Memory），是构成为能够控制车辆10的动作整体的电子控制单元，是本发明涉及的“车辆的转向控制装置”的一个例子。ECU100构成为能够按照ROM中储存的控制程序，执行后述的方向盘转角中立点控制。

其中，ECU100是构成为作为本发明涉及的“学习单元”、“异常判定单元”、“废弃单元”“控制单元”以及“初始化单元”的各自一例发挥功能的一体的电子控制单元，构成为这些各单元涉及的动作全部由ECU100执行。不过，本发明涉及的这些各单元的物理、机械以及电气构成并不限定于此，例如这些各单元也可以构成为多个ECU、各种处理单元、各种控制器或者个人电脑装置等各种计算机系统等。

在车辆10中，经由作为转向输入单元的方向盘11由驾驶员赋予的转向输入被传递至与方向盘11连结成能够同轴旋转、并作为能够和方向盘11向同一方向旋转的轴体的上级（upper）转向轴12传递。上级转向轴12在其下游侧的端部与VGRS致动器200连结。

VGRS致动器200是具备壳体201、VGRS电机202以及减速机构203的本发明涉及的“转向角可变装置”的一个例子。

壳体201是收纳VGRS电机202以及减速机构203而成的VGRS致动器200的框体。前述上级转向轴12的下游侧的端部被固定于壳体201，壳体201能够与上级转向轴12一体旋转。

VGRS电机202是具有作为旋转件的转子202a、作为固定件的定子202b以及作为驱动力的输出轴的旋转轴202c的DC无刷电机。定子202b被固定在壳体201内部，转子202a在壳体201内部被保持成能够旋转。旋转轴202c被固定成能够与转子202a同轴旋转，其下游侧的端部与减速机构203连结。

减速机构203是具有能够差动旋转的多个旋转构件（太阳轮，行星齿轮架以及齿圈）的行星齿轮机构。该多个旋转构件中的作为第1旋转构件的太阳轮与VGRS电机202的旋转轴202c连结，另外，作为第2旋转构件的行星齿轮架与壳体201连结。而且，作为第3旋转构件的齿圈与下级转向轴13连结。

根据具有这样的构成的减速机构203，可通过与方向盘11的操作量对应的上级转向轴12的旋转速度（即，与行星齿轮架连结的壳体201的旋转速度）、和VGRS电机202的旋转速度（即，与太阳轮连结的旋转轴202c的旋转速度），来唯一决定与剩余一个旋转构件即齿圈连结的下级转向轴13的旋转速度。此时，通过基于旋转构件相互间的差动作用对VGRS电机202的旋转速度进行增减控制，能够对下级转向轴13的旋转速度进行增减控制。即，上级转向轴12与下级转向轴13能够基于VGRS电机202以及减速机构203的作用相对旋转。另外，在减速机构203中的各旋转构件的构成上，VGRS电机202的旋转速度以按照根据各旋转构件相互间的传动比而决定的规定减速比被减速了的状态向下级转向轴13传递。

这样，在车辆10中，通过上级转向轴12与下级转向轴13能够相对旋转，使得作为上级转向轴12的旋转量的方向盘转角δh与根据下级转向轴13的旋转量而唯一确定的（后述的齿轮和小齿条机构的传动比也相关）作为转舵轮之一的前轮的转向角δf之比即转向传递比K在预先决定的范围连续可变。

即，VGRS致动器200能够使方向盘转角δh与转向角δf之间的关系变化，能够与驾驶员的转向输入无关系地使前轮的转向角δf变化。

此外，除了这里例示的行星齿轮机构之外，减速机构203也可以具有其他的方式（例如，将上级转向轴12以及下级转向轴13分别与齿数不同的齿轮连结，设置局部与各齿轮相接的可挠性的齿轮，并且通过经由波动产生器传递来的电机扭矩使该可挠性的齿轮旋转，来使上级转向轴12与下级转向轴13相对旋转的方式等），只要是行星齿轮机构，则可以是与上述不同的物理式、机械式或者机构式的方式。

VGRS驱动装置300是构成为能够向VGRS电机202的定子202b通电的包括PWM电路、晶体管电路以及逆变器等的电气驱动电路。VGRS驱动装置300与未图示的电池电连接，构成为能够利用由该电池供给的电力向VGRS电机202供给驱动电压。另外，VGRS驱动装置300与ECU100电连接，成为其动作由ECU100控制的构成。其中，VGRS驱动装置300与VGRS致动器200一同构成本发明涉及的“转向角可变装置”的一个例子。

下级转向轴13的旋转向转向机构14传递。

转向机构14是所谓齿轮和小齿条机构，是包括与下级转向轴13的下游侧端部连接的小齿轮14A以及与形成有该小齿轮的齿轮齿啮合的齿轮齿的齿杆14B的机构。转向机构14成为通过小齿轮14A的旋转被变换成齿杆14B的图中左右方向的运动，经由与齿杆14B的两端部连结的转向横拉杆以及转向节（省略附图标记）将转向力传递到各前轮的构成。

EPS致动器400是具备作为DC无刷电机的EPS电机的转向扭矩辅助装置，上述作为DC无刷电机的EPS电机包括：附设有永磁铁而成的作为旋转件的未图示的转子、和作为包围该转子的固定件的定子。该EPS电机EPS构成为通过利用经由驱动装置500向该定子的通电而在EPS电机内形成的旋转磁场的作用使转子旋转，能够在其旋转方向产生辅助扭矩TA。

另一方面，在EPS电机的作为旋转轴的电机轴上，固定有未图示的减速齿轮，该减速齿轮还与小齿轮14A啮合。因此，从EPS电机发出的辅助扭矩TA作为对小齿轮14A的旋转进行辅助的辅助扭矩发挥功能。小齿轮14A如前所述那样与下级转向轴13连结，下级转向轴13经由VGRS致动器200与上级转向轴12连结。因此，对上级转向轴12施加的转向扭矩MT被以通过辅助扭矩TA适当辅助的形式向齿杆14B传递，成为能够减轻驾驶员的转向负担的构成。

EPS驱动装置500是构成为能够对EPS电机的定子通电的包括PWM电路、晶体管电路以及逆变器等的电气驱动电路。EPS驱动装置500与未图示的电池电连接，构成为能够利用由该电池供给的电力来向EPS电机供给驱动电压。另外，EPS驱动装置500与ECU100电连接，成为其动作由ECU100控制的构成。

另一方面，车辆10中具备包括转向扭矩传感器15、方向盘转角传感器16以及VGRS旋转角传感器17的各种传感器。

转向扭矩传感器15是构成为能够检测出由驾驶员经由方向盘11给予的转向扭矩MT的传感器。更具体说明，上级转向轴12具有被分割成上游部与下游部，并通过未图示的扭杆相互连结的构成。在该扭杆的上游侧以及下游侧的两端部固定有旋转相位差检测用的环。该扭杆成为根据车辆10的驾驶员操作了方向盘11时经由上级转向轴12的上游部传递的转向扭矩（即转向扭矩MT）而向其旋转方向扭曲的构成，构成为产生该扭曲并能够向下游部传递转向扭矩。因此，在传递转向扭矩时，在前述的旋转相位差检测用的环相互间产生旋转相位差。转向扭矩传感器15构成为检测该旋转相位差，并且将该旋转相位差换算成转向扭矩并能够作为与转向扭矩MT对应的电信号输出。另外，转向扭矩传感器15与ECU100电连接，成为检测出的转向扭矩MT被ECU100以一定或者不定的周期参照的构成。

方向盘转角传感器16是构成为能够检测出对上级转向轴12的旋转量进行表示的方向盘转角δh的角度传感器。方向盘转角传感器16与ECU100电连接，成为检测出的方向盘转角δh被ECU100以一定或者不定的周期参照的构成。

VGRS旋转角传感器17是构成为能够检测出VGRS致动器200中的壳体201（即，若以旋转角而言，则与上级转向轴12等同）与下级转向轴13的相对旋转角即VGRS旋转角δvgrs的旋转编码器。VGRS旋转角传感器17与ECU100电连接，成为检测出的VGRS旋转角δvgrs被ECU100以一定或者不定的周期参照的构成。

其中，由VGRS旋转角传感器17检测的VGRS旋转角δvgrs通过与方向盘转角δh相加而和前轮转向角δf一一对应。即，VGRS旋转角δvgrs是本发明涉及的“转向角相当值”的一个例子，另外，VGRS旋转角传感器17是本发明涉及的“转向角相当值检测单元”的一个例子。

车辆10还具备车速传感器18以及偏航率传感器19。

车速传感器18是构成为能够检测出车辆10的速度即车速V的传感器。车速传感器18与ECU100电连接，成为检测出的车速V被ECU100以一定或者不定的周期参照的构成。

偏航率传感器19是构成为能够检测出车辆10的旋转速度即偏航率γ的传感器。偏航率传感器19与ECU100电连接，成为检测出的偏航率γ被ECU100以一定或者不定的周期参照的构成。

ARS致动器600是具备分别未图示的转向角控制用杆、ARS电机、和将该ARS电机的旋转变换成转向角控制用杆的往复运动的直动机构的后轮转向角可变装置，是本发明涉及的“转向角可变装置”的一个例子。后轮RL以及RR经由转向节等支承体连结在该转向角控制用杆的两端部，成为如果转向角控制用杆通过由ARS电机赋予的驱动力向左右任意一个方向移动，则后轮转向角δr根据其移动行程量发生变化的构成。

ARS驱动装置700是构成为能够对ARS电机通电的包括PWM电路、晶体管电路以及逆变器等的电气驱动电路。ARS驱动装置700与未图示的电池电连接，构成为能够利用由该电池供给的电力向ARS电机供给驱动电压。另外，ARS驱动装置700与ECU100电连接，成为其动作由ECU100控制的构成。

车辆10中具备ARS旋转角传感器20。是构成为能够检测出被收纳在ARS致动器600的ARS电机的旋转角即ARS旋转角δars的旋转编码器。ARS旋转角传感器20与ECU100电连接，成为检测出的ARS旋转角δars被ECU100以一定或者不定的周期参照的构成。

其中，由ARS旋转角传感器20检测的ARS旋转角δars与后轮转向角δr一一对应。即，ARS旋转角δars是本发明涉及的“转向角相当值”的一个例子，而ARS旋转角传感器20是本发明涉及的“转向角相当值检测单元”的另一个例子。

接下来，参照图2对ECU100的更详细的构成进行说明。这里，图2是车辆10的转向控制涉及的框图。其中，在该图中，对与图1重复的地方赋予相同的附图标记而适当省略说明。

在图2中，ECU100具备转向轮控制部100A、方向盘转角中立点学习部100B以及修正部100C。

转向轮控制部100A是计算出作为转向轮的前轮以及后轮的控制量的装置。

更具体而言，转向轮控制部100A被输入VGRS旋转角δvgrs、车速V、ARS旋转角δars以及后述的修正方向盘转角δh＿cr作为输入值。转向轮控制部100A成为根据预先在ROM中储存的VGRS旋转角映射以及ARS旋转角映射，选择与这些输入值对应的各个目标VGRS旋转角δvgrstg以及目标ARS旋转角δarstg，并作为输出值输出的构成。

其中，在本实施方式中，目标VGRS旋转角δvgrstg作为相对于当前时刻的VGRS旋转角δvgrs的偏差被算出，并被输入给VGRS驱动装置300。同样，目标ARS旋转角δars作为相对于当前时刻的ARS旋转角δars的偏差被算出，并被输入给ARS驱动装置700。

方向盘转角中立点学习部100B是学习方向盘转角δh的中立位置即方向盘转角中立点δh＿zero的装置。

更具体而言，方向盘转角中立点学习部100B被输入VGRS旋转角δvgrs、ARS旋转角δars、车速V、转向角δh、偏航率γ以及方向盘转角中立点δh＿zero作为输入值。方向盘转角中立点学习部100B成为在车辆10处于直行状态的情况下，按照预先设定的学习算法，根据这些输入值总是算出最新的方向盘转角中立点δh＿zero的构成。其中，关于方向盘转角中立点的学习处理，由于可以采用公知的各种方式，所以这里省略其详细的说明。

修正部100C是通过从方向盘转角δh中减去方向盘转角中立点δh＿zero，来算出基于驾驶员的转向意思的作为实质的方向盘操作量的修正方向盘转角δh＿cr的装置。如上所述，转向轮控制部100A成为基于该修正方向盘转角δh＿cr来控制前后轮的转向角的构成。

＜实施方式的动作＞

以下，适当参照附图，作为本实施方式的动作，对由ECU100执行的方向盘转角中立点控制进行说明。

＜方向盘转角中立点控制的概要＞

方向盘转角中立点控制是用于高精度维持方向盘转角中立点δh＿zero的控制。根据图2可知，方向盘转角中立点δh＿zero成为用于算出实际的掌控前后轮的转向角控制的转向轮控制部100A的输入值之一即修正方向盘转角δh＿cr的基准值。因此，在方向盘转角中立点δh＿zero的精度不充分的情况下，无法通过转向轮控制部100A准确地进行前后轮的转向角控制。尤其若方向盘转角中立点δh＿zero为异常值，则更是如此。

这里，方向盘转角中立点δh＿zero受到前后轮朝向转向角中立点的转向角控制的精度影响。转向角中立点是车辆直行时的转向角。在转向角中立点，方向盘11本来应该被维持为转向保持状态，但当将转向轮向转向角中立点控制时，如果VGRS旋转角δvgrs以及ARS旋转角δars的检测精度降低，则转向轮在本来的转向角中立点不停止。因此，希望直行行驶的驾驶员要进行经由方向盘11赋予转向扭矩来对转向角进行修正的行为。

另一方面，由于方向盘转角中立点δh＿zero是车辆直行时的方向盘转角，所以即使在如此通过赋予转向扭矩而修正了转向角，结果使得车辆10直行的情况下，也存在该时刻的方向盘转角作为方向盘转角中立点δh＿zero被学习到的可能性。在这样的情况下，由于在驾驶员对方向盘11进行了转向保持的状态下车辆10向左右任意一个方向偏转，所以在车辆的举动控制上非常不希望。即，为了维持方向盘转角中立点δh＿zero的精度，需要准确地应对VGRS旋转角传感器17以及ARS旋转角传感器20的异常状态。在本实施方式中，成为通过方向盘转角中立点控制高精度维持方向盘转角中立点δh＿zero的构成。

＜方向盘转角中立点控制的详细内容＞

这里，参照图3对方向盘转角中立点控制的详细内容进行说明。在此，图3是方向盘转角中立点控制的流程图。其中，虽然ECU100由图2例示的各装置构成，但这里只要没有特别的说明，ECU100的动作便与各装置独立记载。另外，车辆10具备VGRS旋转角传感器17以及ARS旋转角传感器20作为本发明涉及的“转向角相当值检测单元”，这里，从附设于各致动器的传感器这一角度出发，适当地以“ACT传感器”这一用语来包括性地进行表现。

在图3中，ECU100读入由各种传感器检测出的传感器值（步骤S101）。更具体而言，ECU100读入方向盘转角δh、车速V、偏航率γ、VGRS旋转角δvgrs以及ARS旋转角δars。

接着，ECU100取得对ACT传感器是出于异常状态还是处于正常状态进行规定的ACT传感器异常状态值（步骤S102）。其中，ACT传感器异常状态值采用意味着ACT传感器处于正常状态的“正常值”或者意味着ACT传感器处于异常状态的“异常值”中的任意一方，与方向盘转角中立点控制并行执行，通过ACT传感器异常状态值更新处理来设定。

这里，参照图4对ACT传感器异常状态值判定处理的详细内容进行说明。在此，图4是ACT传感器异常状态值判定处理的流程图。

在图4中，ECU100判定ACT传感器是否处于正常状态（步骤S201）。这里，“正常状态”是指ACT传感器的检测值确保了规定以上的可靠性的状态。ACT传感器是否处于正常状态可综合考虑ACT传感器的动作状态来判定。更具体而言，在ACT传感器的检测值处于超过恰当范围、发散、为无效值、未被检测出、输出不稳定、或者发生波动等状态的情况下，ECU100判定为ACT传感器为异常状态。其中，并不限于此处例示的情况，也可以预先通过实验、根据经验或者理论上得出能够判定无法担保ACT传感器的可靠性的判断基准。

在ACT传感器处于异常状态的情况下（步骤S202：否），ECU100将ACT传感器异常状态值设定为“异常值”（步骤S206）。在执行了步骤S206后，处理返回到步骤S201。

另一方面，在ACT传感器处于正常状态的情况下（步骤S201：是），ECU100判定当前时刻的ACT传感器异常状态值是否是“正常值”（步骤S202）。在当前时刻的ACT传感器异常状态值是“正常值”的情况下（步骤S202：是），ECU100将ACT传感器异常状态设定为正常值（步骤S203）。在执行了步骤S203后，处理返回到步骤S201。

这里，在当前时刻（ACT传感器为正常状态）的ACT传感器异常状态值为“异常值”的情况下（步骤S202：否），ECU100判定ACT传感器向后述的中立位置的恢复以及初始化是否完成（步骤S204）。在向中立位置的恢复以及初始化尚未完成的情况下（步骤S204：否），ECU100使处理移至步骤S206。即，ACT传感器异常状态值被维持为“异常值”不变。

当在步骤S204中ACT传感器向中立位置的恢复以及初始化完成时（步骤S204：是），ECU100将处理移至步骤S203，将ACT传感器异常状态值切换成“正常值”。ACT传感器异常状态值更新处理如以上那样执行。

返回到图3，ECU100判定ACT传感器异常状态值是否是“正常值”（步骤S103）。在ACT传感器异常状态值是“正常值”的情况下（步骤S103：是），ECU100判定车辆10是否处于直行状态（步骤S104）。其中，是否处于直行状态的判定可通过偏航率γ的绝对值（偏航率γ根据旋转方向而采用正负中的任意一方的值）是否小于基准值A来判定。在偏航率γ小于基准值A的情况下，判定为车辆10处于直行状态。

在判定为车辆10处于直行状态的情况下（步骤S104：是），ECU100按照预先设定的学习算法来运算方向盘转角中立点δh＿zero（步骤S105）。根据运算的结果获得的方向盘转角中立点δh＿zero被更新为最新的学习值（步骤S106）。若求出方向盘转角中立点δh＿zero的最新的学习值，则处理返回到步骤S101。另外，当在步骤S104中判定为车辆10不处于直行状态的情况下（步骤S104：否），处理返回到步骤S101。即，该情况下，不进行学习而将方向盘转角中立点δh＿zero维持为以前的值。

另一方面，当在步骤S103中ACT传感器异常状态值为“异常值”时（步骤S103：否），ECU100使ACT传感器恢复到中立位置且进行初始化（步骤S107）。

这里，ACT传感器涉及的“中立位置”是预先对ACT传感器设定的作为基准的中立位置，虽然不必一定是与车辆10的转向角中立点相当的位置，但由于在初始设定时，按照在该中立位置车辆10成为直行状态的方式构建了转向装置整体，所以通过驱动与处于异常状态的ACT传感器对应的致动器，以使ACT传感器成为该中立位置，来使对应的转向角也恢复到作为基准的中立位置。

另外，ACT传感器涉及的“初始化”是用于消除异常状态的复位处理。其中，在ACT传感器在物理、机械或者电气上损伤到不能充分发挥其性能的程度那样的情况下，该初始化几乎没有意义。该情况下，迅速点亮控制车辆10中设置的警告灯。本实施方式中作为对象的异常主要是因某种理由而暂时产生的异常。

ECU100判定与处于异常状态的ACT传感器对应的转向角是否恢复到中立位置（即，在一个意义上ACT传感器也为中立位置），且ACT传感器的初始化是否完成（步骤S108）。其中，该步骤S108涉及的处理与图4的ACT传感器异常状态值更新处理的步骤S204涉及的处理等同。在转向角向中立位置的恢复以及ACT传感器的初始化未完成的情况下（步骤S108：否），处理被暂时维持为待机状态。

在转向角向中立位置的恢复以及ACT传感器的初始化完成的情况下（步骤S108：是）、即若车辆10暂时处于直行状态且ACT传感器开始正常发挥功能，则ECU100将在该时刻保持的方向盘转角中立点δh＿zero的学习值废弃（步骤S109）。若学习值被废弃，则处理返回到步骤S101。方向盘转角中立点控制如以上那样进行。

这里，由于在步骤S108向“是”侧分支的时刻，ACT传感器异常状态值切换成“正常值”，所以在方向盘转角中立点δh＿zero被废弃后访问的步骤S103涉及的判定向“是”侧分支。并且，由于转向角向中立位置的恢复也已经完成，所以车辆10暂时被维持为直行状态，步骤S104涉及的判定也向“是”侧分支。

结果，由步骤S105以及S106构成的方向盘转角中立点δh＿zero的学习处理被迅速执行。另一方面，在该阶段中，ACT传感器的初始化也已经完成，从处于异常状态的ACT传感器输出的异常检测值对该方向盘转角中立点学习处理不造成影响。另外，从异常状态恢复过程中等的过渡性误差也不对方向盘转角中立点学习处理造成影响。即，在ACT传感器的异常判定时，能够迅速且高精度地学习方向盘转角中立点δh＿zero。

此外，在步骤S107中，当基于ACT传感器的中立位置来使转向角恢复到中立位置时，也可以根据该时刻的方向盘转角δh的变化速度即方向盘转角速度δh’或者车速V等，使转向角的变化速度多阶段变化。例如，可以相对于方向盘转角速度δh’的大小变化，使转向角的变化速度分别向大小变化。或者，也可以相对于车速V的高低，使转向角的变化速度分别向小大变化。这样，通过根据该时刻的车辆10的行驶状态或者转向状态来使转向角的变化速度变化，能够防止驾驶中的不协调感、不安感或者不快感的产生。

另一方面，与此不同，基于法规上的理由，有时ACT传感器的异常判定时的、方向盘转角中立点δh＿zero的学习再开始所需要的时间存在制约。例如，在利用方向盘转角中立点δh＿zero作为参照值的VSC等车辆举动控制中，当不能执行该车辆举动控制的期间为规定以上时，存在有义务点亮警告灯的可能性。警告灯的点亮对驾驶员造成心理上较大的负担，成为使不安感、不快感增大的重要因素。

基于这样的观点，一方面防止或者抑制对应于上述的转向角的变化速度而产生的不协调感、不安感或者不快感，并且尽量迅速地再次确认方向盘转角中立点δh＿zero的学习值在实践上有意义。即，ECU100也可以控制各致动器，以便在根据这些各种制约逆运算而得到的限制时间内结束步骤S107涉及的处理。

＜第2实施方式＞

接下来，参照图5对本发明的第2实施方式涉及的方向盘转角中立点控制进行说明。这里，图5是方向盘转角中立点控制的流程图。其中，在该图中，对与图3重复的地方赋予相同的附图标记而适当地省略其说明。

第2实施方式涉及的方向盘转角中立点控制是以能够采取自动行驶状态的车辆10为对象的控制。这里，自动行驶的实践方式能够应用公知的各种方式，这里对其详细内容省略说明，例如，作为该自动行驶的一种，可执行LKA等轨迹追踪控制。

该情况下，例如基于由车载拍摄装置等拍摄的白线、车道标志与车体的偏航角偏差、行驶路的半径（或者曲率）、偏航率等，来决定使车体产生的横向加速度的目标值，为了得到与所决定的目标值相当的横向加速度，而控制VGRS致动器300、ARS致动器700等各种致动器的动作。另外，在实现这样的自动行驶状态时，也可以适当地附带通过EPS致动器等转向扭矩辅助装置实现的转向扭矩的辅助。

在图5中，当ACT传感器异常状态值为“异常值”时（步骤S103：否），ECU100判定车辆10是否处于自动行驶中（步骤S301）。在车辆10不是自动行驶中的情况下（步骤S301：否），处理移至步骤S107，与第1实施方式同样地进行处理。

另一方面，在车辆10是自动行驶中的情况下（步骤S301：是），ECU100判定车辆10是否是直行行驶中（步骤S302）。当在自动行驶控制的过程中车辆10处于转弯状态等而不是直行行驶中时（步骤S302：否），处理返回到步骤S301。即，该情况下，ACT传感器向中立位置的恢复以及初始化暂时为待机状态。

若在步骤S302中车辆10为直行行驶中（步骤S302：是），则ECU100强制使自动行驶结束（步骤S303），将处理移至步骤S107。

这样，根据第2实施方式涉及的方向盘转角中立点控制，在车辆10例如是LKA等各种自动行驶控制中的情况下，等待车辆10变为直行状态后使转向角恢复到中立位置。因此，在驾驶员没有转向意思的自动转向期间中，能够抑制因使转弯中的车辆10快速恢复成直行状态而引起车辆举动的不稳定化以及对驾驶员造成的不协调感、不安感以及不快感的产生等。

其中，步骤S302涉及的“直行行驶”也可以是比在转向角位于中立位置的情况下得到的直行状态欠缺严密性的直行状态。即，在使转向角向中立位置恢复时，如果不会对驾驶员造成不协调感、不安感或者不快感，则在是小规模的转弯动作中的情况下，也可以判定为是直行状态。

其中，对于方向盘转角中立点的偏移而言，会因传感器温度的特性变动、与路面障碍物的接触等而产生难以或者不能预测的现象。因此，方向盘转角中立点的学习需要不停地执行，由本发明涉及的车辆的控制装置带来的效果是明确的。另外，本发明的技术意义也是明确的。

本发明并不限定于上述的实施例，能够在不违反从权利要求以及说明书整体得出的发明主旨或者思想的范围适当变更，伴随这样的变更的车辆的控制装置也包含在本发明的技术范围中。

产业上的可利用性

本发明可在能够与驾驶员的操作独立地使转向轮的转向角变化的车辆中利用。

附图标记说明

FL、FR、RL、RR…车轮；10…车辆；11…方向盘；12…上级转向轴；13…下级转向轴；14…转向机构；15…方向盘转角传感器；16…转向扭矩传感器；17…VGRS旋转角传感器；18…车速传感器；19…偏航率传感器；20…ARS旋转角传感器；100…ECU；200…VGRS致动器；300…VGRS驱动装置；400…EPS致动器；500…EPS驱动装置；600…ARS致动器；700…ARS驱动装置。

Claims (5)

1.一种车辆的转向控制装置，其中，上述车辆具备：转向角可变装置，其能够使转向轮的转向角与方向盘操作独立地变化，上述转向轮包括前轮以及后轮中的至少一方；和转向角相当值检测单元，其检测与上述转向角相当的、对上述转向角可变装置赋予动作基准的转向角相当值，

上述车辆的转向控制装置的特征在于，具备：

学习单元，其学习方向盘转角中立点；

异常判定单元，其判定上述转向角相当值检测单元是否处于异常状态；

废弃单元，在判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态的情况下，上述废弃单元将上述学习到的方向盘转角中立点废弃；

控制单元，在判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态的情况下，上述控制单元控制上述转向角可变装置，以使上述转向角恢复到转向角中立点；以及

初始化单元，其在上述转向角恢复到上述转向角中立点之后对上述转向角相当值检测单元进行初始化，

在上述转向角相当值检测单元被初始化之后，上述学习单元再次开始进行上述方向盘转角的学习。

2.根据权利要求1所述的车辆的转向控制装置，其特征在于，

上述车辆还具备中立位置检测单元，上述中立位置检测单元对与上述转向角中立点相当的上述转向角相当值检测单元的中立位置进行检测，

上述控制单元基于上述检测出的中立位置来使上述转向角恢复到上述转向角中立点。

3.根据权利要求1所述的车辆的转向控制装置，其特征在于，

上述控制单元控制上述转向角可变装置，以使上述转向角在规定时间以内恢复到上述转向角中立点。

4.根据权利要求1所述的车辆的转向控制装置，其特征在于，

还具备决定单元，上述决定单元基于方向盘操作速度以及车速中的至少一方，来决定使上述转向角向上述转向角中立点恢复时的上述转向角的变化速度，

上述控制单元控制上述转向角可变装置，以使上述转向角以上述决定出的变化速度变化。

5.根据权利要求1所述的车辆的转向控制装置，其特征在于，还具备：

自动转向控制单元，其基于预先设定的行驶条件来控制上述转向角可变装置，以使上述车辆成为自动转向状态；和

直行判定单元，其判定上述车辆是否处于直行行驶状态，

当在上述车辆处于上述自动转向状态的自动转向期间中判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态时，在判定为上述车辆处于上述直行行驶状态的情况下，上述废弃单元将上述学习到的方向盘转角中立点废弃，

当在上述车辆处于上述自动转向状态的自动转向期间中判定为上述转向角相当值检测单元处于上述异常状态时，在判定为上述车辆处于上述直行行驶状态的情况下，上述控制单元使上述转向角恢复到上述转向角中立点。

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