CN103287490A

CN103287490A - 车辆控制装置、转向模拟装置以及转向转矩赋予方法

Info

Publication number: CN103287490A
Application number: CN2013100642210A
Authority: CN
Inventors: 平野麻衣子; 山田大介; 村岸裕治; 鹤见康昭; 久代育生; 泽村浩志; 富田健仁
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-09-11
Also published as: EP2634067B1; US20130226411A1; EP2634067A2; JP5852471B2; EP2634067A3; JP2013177064A

Abstract

本发明涉及车辆控制装置、转向模拟装置、以及转向转矩赋予方法。利用转向角传感器（26）以及转向速度检测部（41）检测由驾驶者的转向引起的方向盘的转向角以及转向速度。利用转矩目标设定部（44），基于当从方向盘的中立状态，不切换转向方向地使方向盘转向时，针对检测到的转向速度的转向角与转向转矩的对应关系，将与检测到的转向角以及转向速度对应的转向转矩设定为目标值。利用辅助控制部（46），按照实现所设定的转向转矩的目标值的方式进行控制。

Description

车辆控制装置、转向模拟装置以及转向转矩赋予方法

技术领域

本发明涉及车辆控制装置、转向模拟装置、以及转向转矩赋予方法，尤其涉及按照实现基于驾驶者的转向的转向转矩的目标值的方式进行控制的车辆控制装置、转向模拟装置以及转向转矩赋予方法。

背景技术

以往，转向的转向转矩在驾驶者控制汽车的朝向时被施加，其与轮胎的恢复力、转向轴的刚性、粘性、摩擦、动力转向带来的辅助转矩等各要素的和相互平衡。动力转向带来的辅助转矩原来多以减少驾驶者的转向负担、以及提高低车速区域的处理性能为目的，向与转向转矩相同的朝向被施加。近些年，提出了为了提高高车速区域的稳定性，朝与转向转矩相反的朝向施加辅助转矩之类的、根据车速使辅助方法可变的技术（例如，日本特开2004－175163）。

另外，对于驾驶者而言良好的转向感可以当转向角与转向转矩以某适当的关系为基础变化时得到。如上所述，众所周知，转向转矩的大小受到轮胎、转向轴的机械特性的影响，但它们的特性随车速而变化，随着车速变化，转向感变化（恶化）的情况被视为问题。为了解决这一问题，提出了对动力转向的辅助转矩进行控制，不论车速如何，结果可始终维持恒定的转向角与转向转矩的关系的技术（例如，日本特开2003－285753）。

上述的日本特开2004－175163、日本特开2003－285753的技术是使转向中的转向转矩普遍增减的技术。但是，驾驶者容易感受到的是转向中途的转向转矩的变化。着眼于该点，提出了为了提高驾驶者的转向感，赋予基于驾驶者的触感特性的适当的转向转矩的技术（例如，日本特开2011－57173）。该技术导入了基于转向转矩变化的比例的感觉量与转向转矩的感觉量求取的驾驶者的手感应量这一概念，基于转向转矩与手感应量的关系来设定转向转矩的目标值。

为了适当地控制车辆的转弯，转向系统的转向转矩的特性和转弯中的转向角的变化（转向速度）较为重要。但是，上述的日本特开2011－57173所记载的技术是将转向中途的转向转矩的变化表示为基于驾驶者的触觉特性的手感应量与转向转矩的关系，根据该关系设定适当的转向转矩的技术，存在未考虑转向速度的问题。

发明内容

本发明提供涉及根据任意的转向速度赋予基于驾驶者的感觉特性的适当的转向转矩的车辆控制装置、转向模拟装置以及转向转矩赋予方法。

本发明的第1观点涉及的车辆控制装置包括检测单元、目标设定单元和控制单元。上述检测单元检测因驾驶者的转向而产生的方向盘的转向角以及转向速度。上述目标设定单元基于下述预先确定的关系，将与上述检测出的上述转向角以及上述转向速度对应的转向转矩设定为目标值，上述预先确定的关系是基于在不切换转向方向地使上述方向盘从上述方向盘的中立状态开始进行转向时，各个上述转向速度下的、上述转向转矩的变化相对于上述转向角的变化的比例的感觉量与上述转向转矩的感觉量而求取的、上述驾驶者的手感应量与上述转向角以及上述转向转矩中的任意一方的关系。而且，上述控制单元按照实现由上述目标设定单元设定的上述转向转矩的目标值的方式进行控制。

根据上述第1观点，检测单元检测因驾驶者的转向而产生的方向盘的转向角以及转向速度。目标设定单元基于下述预先确定的关系，将与上述检测出的上述转向角以及上述转向速度对应的转向转矩设定为目标值，上述预先确定的关系是基于在不切换转向方向地使上述方向盘从上述方向盘的中立状态开始进行转向时，各个上述转向速度下的、上述转向转矩的变化相对于上述转向角的变化的比例的感觉量与上述转向转矩的感觉量而求取的、上述驾驶者的手感应量与上述转向角以及上述转向转矩中的任意一方的关系。

而且，控制单元按照实现由目标设定单元设定的转向转矩的目标值的方式进行控制。

这样，基于在不切换转向方向地从方向盘的中立状态开始转向时，各个转向速度下的转向角以及转向转矩的任意一方与手感应量的关系，设定转向转矩的目标值，并按照能够实现的方式进行控制，从而能够根据任意的转向速度，赋予基于驾驶者的感觉特性的适当的转向转矩。

本发明的上述观点涉及的转向角以及转向转矩的任意一方与手感应量的预先确定的关系可以被设定成上述手感应量随着上述转向角以及上述转向转矩的任意一方的增加而增加。

本发明的上述观点涉及的目标设定单元可以根据基于各个上述转向速度的下的上述转向角以及上述转向转矩的任意一方与上述手感应量的关系预先确定的、各个上述转向速度下的上述转向角与上述转向转矩的对应关系，来将与上述检测出的上述转向角以及上述转向速度对应的上述转向转矩设定为目标值。

当为转向转矩的变化相对于转向角的变化的比例的感觉量相对于转向转矩的感觉量的增加而加速度地减少的关系时，上述手感应量也可以是一定的。

还可以是上述的转向转矩的感觉量与转向转矩一起增加，与转向转矩的增加对应的增加量从缓缓变小的趋势向缓缓变大的趋势变化。

与上述的转向转矩的增加对应的增加量从缓缓变小的趋势向缓缓变大的趋势变化时的转向转矩也可以是2～3Nm。

上述的转向转矩的变化相对于转向角的变化的比例的感觉量可以与转向转矩的变化相对于转向角的变化的比例的对数成正比。

上述的控制单元可以按照使与由目标设定单元设定的转向转矩的目标值对应的转矩辅助量或者转向转矩的目标值得以产生的方式进行控制。

本发明的第2观点涉及转向模拟装置。上述转向模拟装置包括检测单元、目标设定单元和控制单元。上述检测单元检测因驾驶者的转向而产生的方向盘的转向角以及转向速度。上述目标设定单元基于下述预先确定的关系，将与上述检测出的上述转向角以及上述转向速度对应的转向转矩设定为目标值，所述预先确定的关系是基于在不切换转向方向地使上述方向盘从上述方向盘的中立状态开始进行转向时，各个上述转向速度下的、上述转向转矩的变化相对于上述转向角的变化的比例的感觉量与上述转向转矩的感觉量而求取的、上述驾驶者的手感应量与上述转向角以及上述转向转矩中的任意一方的关系。而且，上述控制单元按照实现由上述目标设定单元设定的上述转向转矩的目标值的方式进行控制。

本发明的第3观点涉及转向转矩的赋予方法。上述转向转矩的赋予方法包括：i）检测因驾驶者的转向而产生的方向盘的转向角以及转向速度；ii）基于下述预先确定的关系，将与检测出的上述转向角以及上述转向速度对应的上述转向转矩设定为目标值；所述预先确定的关系是基于在不切换转向方向地使上述方向盘从方向盘的中立状态开始进行转向时，各个上述转向速度的下的、转向转矩的变化相对于上述转向角的变化的比例的感觉量与上述转向转矩的感觉量而求取的、上述驾驶者的手感应量与上述转向角以及上述转向转矩中的任意一方的关系；以及iii）按照实现所设定的上述转向转矩的目标值的方式进行控制。

如以上说明的那样，根据本发明的车辆控制装置、转向模拟装置以及转向转矩的赋予方法，基于当不切换转向方向地从方向盘的中立状态开始转向时，各个转向速度下的转向角以及转向转矩的任意一方与手感应量的关系，来设定转向转矩的目标值，并按照能够实现该转向转矩的目标值的方式进行控制，从而能够根据任意的转向速度，赋予基于驾驶者的感觉特性的适当的转向转矩。

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，本发明上述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，附图标记表示本发明的要素，其中，

图1是表示本发明的第1实施方式涉及的车辆控制装置的构成的概略图。

图2是表示本发明的第1实施方式涉及的车辆控制装置的计算机的构成的框图。

图3A是表示一般的转向角与转向转矩的关系的图表。

图3B是表示一般的刚性与转向转矩的关系的图表。

图4是表示转向转矩的物理量与感觉量的对应的图表。

图5是转向模拟器的映像图。

图6A是表示刚性的基准量与阈值的关系的图表。

图6B是表示刚性的物理量与感觉量的关系的图表。

图7是表示手感应量恒定时的转向转矩的感觉量与刚性的感觉量的关系的图表。

图8是表示转向速度快时的手感应量的图。

图9A是表示转向速度x下的手感应等高线的图。

图9B是表示转向速度y下的手感应等高线的图。

图9C是表示转向速度z下的手感应等高线的图。

图10是表示手感应量与转向转矩的关系的图表。

图11是表示手感应量缓缓增大时的转向转矩的感觉量与刚性的感觉量的关系的图表。

图12是表示本发明的第1实施方式涉及的车辆控制装置中的特性计算处理例程的内容的流程图。

图13是表示手感应量恒定时的转向转矩的感觉量与刚性的感觉量的关系的等高线的映射。

图14是表示转向转矩与转向角的对应关系的图表。

图15是表示本发明的第1实施方式涉及的车辆控制装置中的转矩控制处理例程的内容的流程图。

图16是表示手感应量与转向角的关系的图表。

图17是表示本发明的第2实施方式涉及的车辆控制装置中的特性计算处理例程的内容的流程图。

图18是显示表示手感应量恒定时的转向转矩的感觉量与刚性的感觉量的关系的等高线的映射。

图19是表示本发明的第3实施方式涉及的车辆控制装置的构成的概略图。

图20是用于说明在线求取目标的转向转矩的方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

如图1所示，本发明的第1实施方式涉及的车辆控制装置10具备：方向盘16、转向轴18、齿条小齿轮机构20、电动动力转向装置用马达（转向致动器）24、转向角传感器26、转向转矩传感器28、以及控制装置整体的计算机30。为了使车辆的转向轮12、14转向，方向盘16被驾驶者转向。转向轴18由于驾驶者的转向而被旋转驱动。齿条小齿轮机构20将转向轴18的旋转运动变换为直线运动并传递给转向轮12、14。电动动力转向装置用马达24借助减速器22将用于变更转向轮12、14的转角（切り角）的转向辅助转矩传递给转向轴18而输出给转向轮12、14。转向角传感器26检测方向盘16的角度（转向角）。转向转矩传感器28检测方向盘16的转矩（转向转矩）。

计算机30具备CPU、RAM、和存储了用于执行后述的特性计算处理例程以及转矩控制处理例程的程序的ROM，在功能上如下所示地构成。如图2所示，计算机30具备状态判定部40、转向速度检测部41、目标映射存储部42、转矩目标设定部44、辅助控制部46。状态判定部40基于被从转向角传感器26输入的转向角信号，判定方向盘16是否是中立状态（前进状态），以及是方向盘16向哪个转向方向转向的转向状态。转向速度检测部41基于从转向角传感器26输入的转向角信号，检测转向角的时间变化量（转向速度）。目标映射存储部42存储第1映射、以及第2映射。第1映射表示不从中立状态切换转向方向地转向时的按转向速度的转向角与转向转矩的对应关系。第2映射表示通常的转向时的转向角与转向转矩的对应关系。转矩目标设定部44根据状态判定部40的判定结果使用第1映射或者第2映射，来设定转向转矩的目标值。辅助控制部46基于所设定的转向转矩的目标值、以及检测出的转向转矩，来控制电动动力转向装置用马达24的动作。

这里，对本实施方式的原理进行说明。

首先，对一般的车辆的特性进行说明。如图3A所示，公知有方向盘转动（切り込み）时的转向反力特性（转向转矩与转向角的关系）通常为向下凸的变化。这表示随着转向转矩的增加，转向转矩的变化相对于转向角的变化之比（以下，也称为刚性。）单调地降低，但该降低程度根据车种、行驶条件是各种各样的。如图3B所示，虽然随着转向转矩的增加，刚性单调地降低，但是通常降低速度（图3B的曲线的倾斜）会摆动。

当具有存在上述刚性的降低程度的特征时，驾驶者会感到转向感良好。这是由于不存在伴随转向的手感应（方向盘想要回到原来的位置而受到阻力的感觉）的不自然的摆动。

对于感到上述的转向感良好的特性而言，若考虑人的感觉的非线性性，则容易理解。这里，针对转向转矩与刚性这2个物理量的感觉特性是要点。

首先，对物理量与感觉量的关系进行说明。这里，关于转向转矩与刚性，对物理量与感觉量的关系进行阐述。

根据使转向转矩发生各种变化，并用数值回答当时感到的物理量的大小的量值推断法，如图4那样得到转向转矩的物理量与感觉量的关系。即，存在虽然感觉量相对于物理量单调地增加，但以某区域为界，从向上凸变化为向下凸的特征，作为该拐点的转向转矩是2～3Nm左右。此外，受检者人数为3名，受检者的结果都显示了相同的趋势。另外，在调查中，使用了如图5所示的那样的可以自由变更转向反力特性（转向角与转向转矩的关系）的转向模拟器。

通过使用从作为基准的刚性缓缓地变化，调查能够最初知觉到变化的变化量（阈值）的极限法，如图6A那样得到刚性的物理量与感觉量的关系。该比例关系存在作为Weber的法则被公知的趋势，当其成立时，作为Weder－Fechner法则，公知感觉量与物理量的对数成正比。图6B示出该关系。此外，受检者人数是5名，受检者的结果也都表示了相同的趋势。另外，定义为刚性的感觉量与刚性的物理量的对数成正比。

接下来，对手感应不自然地不变的转向转矩的感觉量与刚性的感觉量的关系进行说明。

使用上述的转向模拟器，对感到相同的手感应的转向转矩与刚性的关系进行调查，结果，可知若对两者的感觉量彼此进行比较，则存在刚性相对于转向转矩单调地减少的关系，并且，转向转矩的感觉量按以某恒定值饱和的方式渐进。如图7所示，即便变更作为基准的组合，上述趋势也是相同的，在作为基准的手感应大时，上述渐进线向右侧位移。当存在转向转矩与刚性具有这样的关系的转向反力特性（转向转矩与转向角的关系）时，可以认为驾驶者能够以一样的手感应来进行转向。

接下来，对按转向速度的手感应等高线进行说明。可知对于具有图7的转向转矩与刚性的关系那样的感到相同的手感应的转向反力特性而言，在转向速度快的情况下，可以感到手感应变小（图8）。因此，在设定了转向角与手感应的目标特性的情况下，即便转向速度发生各种变化，为了求取能够实现目标的转向转矩，需要明确也考虑了转向速度的转向转矩与刚性的关系。

于是，利用根据转向速度修正转向转矩的方法，求取了即便转向速度不同也能感到相同的手感应的转向转矩与刚性的关系（图9A～图9C）。在图9A～图9C中，编号相同的手感应等高线表示即便转向速度变化为x、y、z（x＜y＜z）也可以感到相同的手感应的特性。根据其结果可知，当转向速度变快时，感到相同的手感应的等高线向右上方向位移，即在未考虑转向速度时的转向转矩与刚性的感觉量的关系中，感到相同的手感应的等高线向手感应变大的方向位移。

通过利用上述的图9A～图9C的手感应等高线，即便转向速度变化也能够实现设定为目标的手感应与转向转矩的关系。

接下来，在本实施方式中，对作为目标的转向转矩与手感应量的关系进行说明。

对于作为目标的转向转矩与手感应量的关系而言，按转向速度使用上述的转向模拟器，关于从方向盘的中立位置开始过渡转动方向盘时的转向反力特性，调查针对各转向转矩，感觉到与感觉特性一致的手感应量，从而求取各转向速度下的作为目标的转向转矩与手感应量的关系。

例如，关于从方向盘的中立位置开始转动方向盘时的转向反力特性，如图10所示，使用确定为根据转向转矩的变化相对于转向角变化的比例（刚性）的感觉量与转向转矩的感觉量定义的手感应量在转向转矩小的区域中为恒定，并且，在转向转矩的大的区域中随着转向转矩的增加而单调地增加的、按转向速度的转向转矩与手感应量的关系，来确定转向反力特性。

伴随转向转矩的增加使手感应量缓缓地增加的情况可以通过如图11所示，与转向转矩的感觉量的增加相对应地手感应等高线高的缓缓地攀升来实现。另外，如上述图4所示，在转向转矩大的区域中，由于相对于物理量的增加，感觉量加速度地增加，因此若不考虑该非线性性，则手感应量会过度地增加。因此，在相对于物理量的增加，感觉量加速地增加的区域中，考虑该非线性性来定义手感应量是要点，如上述图10所示，优选按照相对于转向转矩的变化不急剧地变化的方式使手感应量平稳地增加。

此外，在方向盘的中立位置处，转向角以及转向转矩都为0，因此在开始转向时，手感应量是E0。

因此，在本实施方式中，基于当从中立状态不切换转向方向地对方向盘16进行转向时，以伴随转向转矩的增加而单调地增加的方式按转向速度确定的、基于转向转矩与手感应量的关系决定的、各转向速度下的转向角与转向转矩的关系（转向反力特性映射），进行实现作为目标的转向转矩的控制。

状态判定部40基于被从转向角传感器26输入的转向角信号，判定方向盘16是中立状态（前进状态）还是转向状态，并且将其记录于存储器（省略图示）。另外，在方向盘16是转向状态的情况下，状态判定部40判定方向盘16是否是向哪个转向方向的转向状态，并将其记录于存储器。

状态判定部40基于到现在的状态为止的判定结果的时间序列数据，判定方向盘16是否是从中立状态（前进状态），不切换转向方向地对方向盘16进行转向的向一个方向的转向状态。

此外，方向盘16的转向方向基于由转向角传感器26检测出的转向角来判定。例如，通过上次输入的转向角与本次输入的转向角的差的符号，即通过正负，来判定方向盘16的转向方向。

转向速度检测部41基于从转向角传感器26输入的转向角信号，来计算转向角的时间变化量（转向速度）。此外，通过安装计测转向速度的传感器，也可以得到转向角的时间变化量。

目标映射存储部42预先存储有第1映射，该第1映射表示按转向速度并针对向一个方向的转向状态的上述图10所示那样的、基于该转向速度下的转向转矩与手感应量的关系，通过后述的方法预先确定的该转向速度下的转向转矩与转向角的对应关系。另外，目标映射存储部42预先存储有第2映射，该第2映射表示针对向一个方向的转向状态以外的状态的、如上述的图3所示那样的以转向角越大，则转向转矩越大的方式预先确定的转向角与转向转矩的对应关系。第2映射表示以往已知的转向转矩相对于转向角的对应关系。

转矩目标设定部44在判定为是向一个方向转向的状态下，基于与被从转向角传感器26输入的转向角信号、以及利用转向速度检测部41检测出的转向速度对应的第1映射，将与检测出的转向角以及转向速度对应的转向转矩设定为目标值。另外，转矩目标设定部44在判定为是向一个方向转向的状态以外的情况下，基于从转向角传感器26输入的转向角信号以及所存储的第2映射，将与检测出的转向角对应的转向转矩设定为目标值。

辅助控制部46对所设定的转向转矩的目标值和由转向转矩传感器28检测出的转向转矩进行比较，按照转向转矩的目标值计算转向转矩的增加量或者减少量，并运算转矩辅助量的指令值。另外，辅助控制部46基于运算出的转矩辅助量的指令值，按照作用于方向盘16的转向转矩为转向转矩的目标值的方式，对电动动力转向装置用马达24进行驱动控制。关于这里的电动动力转向装置用马达24的驱动控制，例如还可以使用基于转向转矩的目标值与所检测出的转向转矩的偏差的PI（比例积分）控制。

接下来，对第1实施方式涉及的车辆控制装置10的作用进行说明。首先，在脱机状态下，在计算机30中，执行图12所示的特性计算处理例程。此外，该特性计算处理例程也可以在外部装置中执行。

首先，在步骤100中，将转向速度vs设定为0。接下来，在步骤101中，将转向速度的刻度量dvs设定为规定值。然后，在步骤102中，读取存储于存储器（图示省略）的、上述图10所示那样的转向速度vs下的转向转矩与手感应量的关系，在步骤103中，将转向角q与转向转矩T设定为0。接下来，在步骤104中，将转向转矩的刻度量dT设定为规定值。

而且，在步骤106中，基于所读取的转向速度vs下的转向转矩与手感应量的关系，来计算与转向转矩T对应的手感应量的目标值ET。例如，在转向转矩T为0的情况下，计算手感应量的目标值E0。在下一步骤108中，将转向转矩的物理量T变换为转向转矩的感觉量。

而且，在步骤110中，使用存储于存储器的、如图13所示那样的表示转向速度vs下的手感应量为恒定值的转向转矩的感觉量与刚性的感觉量的关系的手感应等高线映射，通过映射的反查来计算与上述步骤106中计算出的手感应量的目标值ET以及在上述步骤108中计算出的转向转矩的感觉量对应的刚性的感觉量。

而且，在步骤112中，将在上述步骤110中计算出的刚性的感觉量变换为刚性的物理量kT。例如，在转向转矩T为0的情况下，得到刚性的物理量k0。

在下一步骤114中，根据在上述步骤112中计算出的刚性的物理量kT，依据以下的（1）式，计算转向角qT＋dT与转向转矩T＋dT的组合，并将其作为针对转向速度vs的组合，记录于存储器中。

【数1】

q_{T + dT} = {&Integral;}_{T}^{T + dT} \frac{1}{k_{T}} dT + q_{T . . . (1)}

例如，按照在转向转矩T为0附近时的刚性为k0的方式，计算转向转矩与转向角的组合。

转向角q被更新为利用上述（1）式计算出的转向角qT＋dT。

而且，在步骤116中，判定转向角以及转向转矩是否足够大，在转向角以及转向转矩足够大的情况下，判断为得到了针对转向速度vs的整个区域中的转向转矩与转向角的对应关系，进入步骤120。另一方面，在转向角以及转向转矩不足够大的情况下，在步骤118中，使转向转矩T增加刻度量dT，并返回上述步骤106。

在步骤120中，判定转向速度vs是否足够大，在转向速度vs足够大的情况下，判断为得到了整个区域的转向速度vs下的转向转矩与转向角的对应关系，结束特性计算处理例程。另一方面，在转向速度vs不足够大的情况下，在步骤122中，使转向速度vs增加刻度量dvs，并返回上述步骤102。

如上述那样，在特性计算处理例程中，使转向转矩按刻度量dT缓缓地增加，从而分别计算转向转矩与转向角的组合，基于计算出的整个区域中的转向转矩与转向角的对应关系，生成第1映射。例如，如图14所示，由于按转向转矩的刻度量dT，求取对应的转向角（参照图14的O点），因此对它们进行线性插补，来生成第1映射。另外，按刻度量dvs使转向速度dvs缓缓地增加，从而按转向速度的刻度宽度dvs，生成针对转向速度vs的第1映射。此外，作为插补方法，还可以使用三次样条函数。这样生成的按转向速度vs的第1映射被存储于目标映射存储部42，通过使用针对检测出的转向速度vs的第1映射来控制转向反力特性，能够在任意的转向速度vs下，实现所希望的转向转矩与手感应的关系。

接下来，在搭载了车辆控制装置10的车辆的行驶中，在计算机30中执行图15所示的转矩控制处理例程。

首先，在步骤130中，获取来自转向转矩传感器28的转向转矩信号以及来自转向角传感器26的转向角信号。在下面的步骤131中，基于在上述步骤130中取得的转向角信号，计算转向速度。在步骤132中，基于在上述步骤130中取得的转向角信号，判定方向盘16是中立状态还是转向状态，并且判定方向盘16是向哪个转向方向的转向状态，并将其记录于存储器（图示省略）。

在步骤134中，基于上述步骤132的判定结果的时间序列数据，判定是否是方向盘16从中立状态不切换转向方向地对方向盘16转向的方向盘16向一个方向转向的状态。在判定为方向盘16是向一个方向转向的状态的情况下，在步骤136中，从目标映射存储部42，读出针对在上述步骤131中计算出的转向速度的第1映射，将与上述步骤130中取得的转向角信号所表示转向角对应的转向转矩设定为目标值，并移至步骤140。

另一方面，在上述步骤134中，在判定为方向盘16不是向一个方向转向的状态的情况下，在步骤138中，从目标映射存储部42读出第2映射，将与上述步骤130中取得的转向角信号所表示的转向角对应的转向转矩设定为目标值，并移至步骤140。

在步骤140中，基于表示在上述步骤130中取得的转向转矩信号的转向转矩、以及在上述步骤136或者138中设定的转向转矩的目标值，计算转矩辅助量的指令值。而且，在步骤142中，基于在上述步骤140中计算出的转矩辅助量的指令值，按照作用于方向盘16的转向转矩为转向转矩的目标值的方式，对电动动力转向装置用马达24进行驱动控制，并返回步骤130。

如以上说明的那样，根据第1实施方式涉及的车辆控制装置，按照在从方向盘的中立状态不切换转向方向地进行转向时，实现各个转向速度下的与驾驶者的感觉特性一致的转向转矩与手感应量的关系的方式，设定转向转矩的目标值并进行控制，从而能够与任意的转向速度对应地赋予与转向转矩（反力）和刚性相关的驾驶者的感觉特性一致的转向反力特性（转向中的反力、刚性的变化程度），从而车辆的操作安全性以及驾驶者的转向感提高。

接下来，对第2实施方式涉及的车辆控制装置进行说明。此外，第2实施方式涉及的车辆控制装置与第1实施方式具有相同的构成，因此标注相同附图标记并省略说明。

在第2实施方式中，基于与驾驶者的感觉特性对应地确定的转向角与手感应量的关系，生成第1映射的点与第1实施方式不同。

在第2实施方式中，关于从方向盘的中立位置开始转动方向盘时的转向反力特性，如图16所示，使用被确定为根据转向转矩的变化相对于转向角变化的比例（即，刚性）的感觉量与转向转矩的感觉量定义的手感应量在转向角小的区域中恒定，并且，在转向角大的区域中伴随转向角的增加而单调地增加的、针对各转向速度的转向角与手感应量的关系，来确定各转向速度下的转向反力特性（转向角与转向转矩的对应关系）。

因此，在本实施方式中，根据基于从中立状态开始不切换转向方向地对方向盘16进行转向时，手感应量被确定为在转向角小于规定值的区域中为恒定，并且，在转向角在规定值以上的区域中随着转向角的增加而单调地增加的、针对各转向速度的转向角与手感应量的关系而确定的、各转向速度下的转向角与转向转矩的关系（转向反力特性映射），进行实现作为目标的转向转矩的控制。

目标映射存储部42预先存储有第1映射，该第1映射表示基于针对向一个方向转向的状态，按转向速度的如上述图16所示那样的在该转向速度下的转向角与手感应量的关系而预先确定的转向转矩与转向角的对应关系。

接下来，使用图17对第2实施方式涉及的特性计算处理例程进行说明。此外，对于与第1实施方式相同的处理标注相同附图标记并省略详细的说明。

首先，在步骤100中，将转向速度vs设定为0。接下来，在步骤101中，将转向速度的刻度量dvs设定为规定值。而且，在步骤200中，读取存储于存储器（图示省略）的、如上述图16所示那样的针对转向速度vs的转向角与手感应量的关系，在步骤103中，将转向角q与转向转矩T设定为0。接下来，在步骤202中，将转向角的刻度量dq设定为规定值。

而且，在步骤204中，基于读取到的针对转向速度vs的转向角与手感应量的关系，计算与转向角q对应的手感应量Eq，在步骤206中，计算与转向角q＋dq对应的手感应量的目标值Eq＋dq。

而且，在步骤208中，使用存储于存储器中的、如18所示那样的表示转向速度vs下的手感应量为恒定值的转向转矩的感觉量与刚性的感觉量的关系的手感应等高线映射，利用映射的反查求取实现在上述步骤206中计算出的手感应量的目标值Eq＋dq的刚性kq的感觉量与转向转矩Tq＋dq的感觉量的组合。而且，使用牛顿法等收敛运算方法搜索转向角增加dq时使手感应恰好从Eq变化为Eq＋dq用的适当的刚性kq，参照上述求取的各个刚性kq的感觉量与转向转矩Tq＋dq的感觉量的组合来求取与搜索到的刚性kq成为组合的转向转矩Tq＋dq。此时，利用上述的方法进行转向转矩的感觉量与转向转矩的物理量Tq＋dq的变换，以及刚性的感觉量与刚性的物理量kq的变换。

在下一步骤212中，根据在上述步骤208中探索到的转向转矩的物理量Tq＋dq以及刚性kq，依据以下的（2）式，计算转向转矩Tq＋dq，并将转向角q＋dq与计算出的转向转矩Tq＋dq的组合作为针对转向速度vs的组合记录于存储器中。

【数2】

T_q+dq=k_q·dq+T_q···(2)

转向转矩T被更新为利用上述（2）式计算出的转向转矩Tq＋dq。

而且，在步骤116中，判定转向角q以及转向转矩T是否足够大，在转向角q以及转向转矩T足够大的情况下，判断为得到了针对转向速度vs的整个区域中的转向转矩与转向角的对应关系，并进入步骤120。另一方面，在转向角q以及转向转矩T不足够大的情况下，在步骤214中，使转向角q增加刻度量dq，并返回上述步骤204。

在步骤120中，判定转向速度vs是否足够大，在转向速度vs足够大的情况下，判断为得到了整个区域的转向速度vs下的转向转矩与转向角的对应关系，结束特性计算处理例程。另一方面，在转向速度vs不足够大的情况下，在步骤122中，使转向速度vs增加刻度量dvs，并返回上述步骤200。

如上述那样，在特性计算处理例程中，按刻度量dq使转向角缓缓地增加，从而分别计算转向转矩与转向角的组合，基于计算出的整个区域中的转向转矩与转向角的对应关系，生成第1映射。例如，由于按转向角的刻度宽度dq，求取对应的转向转矩，因此通过对它们进行线性插补来生成第1映射。另外，按刻度量dvs使转向速度vs缓缓地增加，从而按转向速度的刻度宽度dvs，生成针对转向速度vs的第1映射。这样生成的按转向速度vs的第1映射被存储于目标映射存储部42。

此外，第2实施方式所涉及的车辆控制装置的其他的构成以及作用与第1实施方式相同，因此省略说明。

这样，按照在从方向盘的中立状态开始不切换转向方向地进行转向时，实现各个转向速度下的与驾驶者的感觉特性一致的转向角与手感应量的关系的方式，设定转向转矩的目标值并进行控制，从而能够与任意的转向速度对应地赋予与转向转矩（反力）和刚性相关的与驾驶者的感觉特性一致的转向反力特性（转向中的反力、刚性的变化程度），从而车辆的操作安全性以及驾驶者的转向感提高。

此外，在上述的第1实施方式以及第2实施方式中，以在向一个方向转向的状态以外的状态下，使用表示以往已知的转向角与转向转矩的对应关系的第2映射，设定转向转矩的目标值的情况为例进行了说明，但不限于此，还可以按照在向一个方向转向的状态以外的状态下保持上次计算出的转矩辅助量的指令值的方式进行控制。另外，在转向方向被切换的情况下，还可以按照与转向角的返回量对应地减少转矩辅助量的指令值的方式进行控制。

接下来，对第3实施方式进行说明。以在线控转向系统的车辆控制装置中应用本发明的情况为例进行说明。此外，对于与第1实施方式相同的构成部分标注相同附图标记并省略说明。

如图19所示，第3实施方式所涉及的车辆控制装置310具备方向盘16、转向轴18、齿条小齿轮机构20、转向角传感器26、转向转矩传感器28、以及计算机330。并且，车辆控制装置310具备反力马达326和转向马达324。反力马达326通过与由驾驶者执行的方向盘16的操作对应地使转矩作用于方向盘16来模拟转向转矩。转向马达324将与方向盘16的转向角对应地变更转向轮12、14的转角用的输出转矩经由减速器22传递给齿条小齿轮机构20并输出给转向轮12、14。

计算机330与上述第1实施方式相同地，按照实现按转向速度的基于第1映射或者第2映射设定的转向转矩的目标值的方式，进行反力马达326的驱动控制。另外，计算机330按照与由转向角传感器26检测出的方向盘16的转向角对应地变更转向轮12、14的转角的方式进行转向马达324的驱动控制。

此外，第3实施方式所涉及的车辆控制装置的其他的构成以及作用与第1实施方式相同，因此省略说明。

在上述的第1实施方式～第3实施方式中，以在脱机的状态下，求取各转向速度下的转向角与目标转向转矩的对应关系的情况为例进行了说明，但不限于此，在联机的状态下，也可以求取针对检测出的转向速度以及转向角的目标转向转矩。在这种情况下，如图20所示，根据存储于存储器中的、针对检测出的转向速度信号的转向角与手感应量的对应关系，计算针对检测出的转向角信号的手感应量的目标值。另外，根据检测出的转向角信号以及转向转矩信号，计算刚性（转向转矩的变化相对于转向角的变化的比）。根据计算出的手感应量的目标值、计算出的刚性、以及与检测出的转向速度对应的手感应等高线映射，求取作为目标的转向转矩（可以实现当前的转向速度下的目标的手感应的转向转矩）。

另外，利用电动动力转向装置用马达或反力马达的转矩，使转矩作用于方向盘，但除电动动力转向装置用马达或反力马达以外，例如还可以使用可变转向传动比系统用致动器等其他的致动器，使转矩作用于方向盘。

另外，以在搭载于车辆的车辆控制装置中应用本发明的情况为例进行了说明，但还可以将本发明应用于模拟车辆的转向的转向模拟装置。例如，还可以在操作者坐在设置于转向模拟装置的车辆用座椅（省略图示）的状态下，按照使方向盘转向的方式进行操作，并且使表示来自驾驶者的视界的影像显示在显示装置的显示画面上，来进行驾驶者模拟。在这种情况下，使转向模拟装置构成为包括上述第3实施方式中的方向盘16、转向轴18、转向角传感器26、转向转矩传感器28、反力马达326、以及计算机330即可。计算机330基于来自转向转矩传感器28以及转向角传感器26的输出，进行反力马达326的驱动控制，并且控制对操作者显示表示来自驾驶者的视界的影像的显示装置的显示即可。

另外，以转向转矩或者转向角与手感应量的关系被确定为，在转向转矩或者转向角小于规定值的范围内手感应量为恒定的情况为例进行了说明，但不限于此，手感应量被确定为大致恒定即可。

另外，以被定义为刚性的感觉量与刚性的物理量的对数成正比例的情况为例进行了说明，但不限于此，还可以将刚性的感觉量定义为与刚性的物理量的对数大致成正比例。

另外，以使用表达转向转矩与转向角的对应关系的映射，求取与检测出的转向角对应的目标的转向转矩的情况为例进行了说明，但不限于此，还可以根据表达转向转矩与转向角的对应关系的式子，基于检测出的转向角来计算转向转矩的目标值。

Claims

1.一种车辆控制装置，其特征在于，具备：

检测单元（26，41），其检测因驾驶者的转向而产生的方向盘（16）的转向角以及转向速度；

目标设定单元（44），其基于下述预先确定的关系，将与所述检测出的所述转向角以及所述转向速度对应的转向转矩设定为目标值，所述预先确定的关系是基于在不切换转向方向地使所述方向盘（16）从所述方向盘（16）的中立状态开始进行转向时，各个所述转向速度下的、所述转向转矩的变化相对于所述转向角的变化的比例的感觉量与所述转向转矩的感觉量而求取的、所述驾驶者的手感应量与所述转向角以及所述转向转矩中的任意一方的关系；以及

控制单元（46），其按照实现由所述目标设定单元设定（44）的所述转向转矩的目标值的方式进行控制。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述转向角以及所述转向转矩中的任意一方与所述手感应量被预先确定的关系被确定为，所述手感应量随着所述转向角以及所述转向转矩中的任意一方的增加而增加。

3.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述目标设定单元（44）根据基于各个所述转向速度下的、所述转向角以及所述转向转矩中的任意一方与所述手感应量的关系而预先确定的、各个所述转向速度下的所述转向角与所述转向转矩的对应关系，将与所述检测出的所述转向角以及所述转向速度对应的所述转向转矩设定为目标值。

4.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其特征在于，

当为所述转向转矩的变化相对于所述转向角的变化的比例的感觉量，相对于所述转向转矩的感觉量的增加而加速地减少的关系时，所述手感应量是恒定的。

5.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述转向转矩的感觉量与所述转向转矩一起增加，与所述转向转矩的增加对应的所述转向转矩的感觉量的增加量从逐渐变小的倾向向逐渐变大的倾向变化。

6.根据权利要求5所述的车辆控制装置，其特征在于，

与所述转向转矩的增加对应的增加量从逐渐变小的倾向向逐渐变大的倾向变化时的转向转矩是2~3Nm。

7.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述转向转矩的变化相对于所述转向角的变化的比例的感觉量与所述转向转矩的变化相对于所述转向角的变化的比例的对数成正比。

8.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述控制单元（46）按照使与由所述目标设定单元设定的所述转向转矩的目标值对应的转矩辅助量或者所述转向转矩的目标值得以产生的方式进行控制。

9.一种转向模拟装置，其特征在于，具备：

控制单元（46），其按照实现由所述目标设定单元设定的所述转向转矩的目标值的方式进行控制。

10.一种转向转矩的赋予方法，其特征在于，包括：

检测因驾驶者的转向而产生的方向盘（16）的转向角以及转向速度；

基于下述预先确定的关系，将与检测出的所述转向角以及所述转向速度对应的转向转矩设定为目标值，所述预先确定的关系是基于在不切换转向方向地使所述方向盘（16）从所述方向盘（16）的中立状态开始进行转向时，各个所述转向速度下的、转向转矩的变化相对于所述转向角的变化的比例的感觉量与所述转向转矩的感觉量而求取的、所述驾驶者的手感应量与所述转向角以及所述转向转矩中的任意一方的关系；以及

按照实现所设定的所述转向转矩的目标值的方式进行控制。