CN104925130B - 转向控制装置及转向系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转向控制装置及转向系统，其中，转向系统包括：转角检测部(33)，检测方向盘(11)的转角；转向扭矩检测部(31)，检测所述方向盘(11)的转向扭矩；ECU(1)，通过对所述转角非线性地进行校正来算出校正转角，并且算出所述转角的角速度与所述转向扭矩之积即第一转向参数，算出所述校正转角与所述转向扭矩的时间微分值之积即第二转向参数，算出基于所述第一转向参数和所述第二转向参数的转向功率，基于所述转向功率算出目标控制量；及转向辅助部(13)，基于所述目标控制量使所述方向盘(11)产生旋转扭矩。
Description
在2014年3月20日提出的日本专利申请2014-059201的说明书、附图及摘要作为参照而包含于此。
技术领域
本发明涉及在转向装置的转向控制中反映驾驶员的转向操作的想法的转向控制装置。
背景技术
在下述的日本特开2004-175122中公开了如下的技术：根据对转角的时间微分值(转向角速度)与转向扭矩之积进行累计而得到的功来检测驾驶员对方向盘的操作状态(是转向状态，是撒手状态，还是保舵状态等)，使用该检测结果来进行转向控制。
上述日本特开2004-175122的技术通过这样的转向控制而在该转向控制中反映了驾驶员的转向操作的想法，但是对于车辆的转向特性未作充分考虑。因此，在该技术中，驾驶员无法得到与车辆的转向特性对应的转向感，有可能未在转向控制中充分反映驾驶员的想法。
发明内容
本发明提供一种能够实施反映了驾驶员的想法的转向控制的转向控制装置。
本发明的第一方式涉及转向控制装置。所述转向控制装置的特征在于，包括：转角检测部，检测驾驶员对方向盘的转向操作时的转角；校正转角算出部，算出根据车辆的转向特性对由所述转角检测部检测到的所述转角进行非线性校正后的校正转角；第一转向参数算出部，算出所述转向操作时的转向角速度与转向扭矩之积作为第一转向参数；第二转向参数算出部，算出所述校正转角与所述转向操作时的所述转向扭矩的时间微分值之积作为第二转向参数；转向功率算出部，基于所述第一转向参数和所述第二转向参数，算出表示驾驶员对所述方向盘的转向方式的转向功率；及控制量算出部，基于所述转向功率，算出转向装置的促动器的目标控制量。
在上述方式中，可以的是，所述校正转角算出部在检测到的所述转角的绝对值大于第一角度的情况下，与该转角的绝对值为该第一角度以下的情况相比，减小与所述转角的每单位时间的变化量相对的所述校正转角的每单位时间的变化量。
在上述方式中，可以的是，所述校正转角算出部在检测到的所述转角的绝对值大于第一角度的情况下，使所述校正转角恒定为所述第一角度的校正转角。
在上述方式中，可以的是，所述校正转角算出部在检测到的所述转角的绝对值为比所述第一角度小的第二角度以下的情况下，与大于该第二角度且为该第一角度以下的情况相比，减小与所述转角的每单位时间的变化量相对的所述校正转角的每单位时间的变化量。
在上述方式中，可以的是，所述校正转角算出部将相对于所述转角的转向轮的转向角的变化特性或相对于该转角的向转向轮的转向力的变化特性加入考虑，来算出所述校正转角。
本发明的第二方式涉及转向系统。所述转向系统包括：转角检测部，检测方向盘的转角；转向扭矩检测部，检测所述方向盘的转向扭矩；ECU，通过对所述转角非线性地进行校正来算出校正转角，并且算出所述转角的角速度与所述转向扭矩之积即第一转向参数，算出所述校正转角与所述转向扭矩的时间微分值之积即第二转向参数，算出基于所述第一转向参数和所述第二转向参数的转向功率，基于所述转向功率算出目标控制量；及转向辅助部，基于所述目标控制量使所述方向盘产生旋转扭矩。
在上述第二方式中，可以的是，所述ECU在所述转角的绝对值大于第一角度的情况下，与该转角的绝对值为所述第一角度以下的情况相比，通过以使与所述转角的每单位时间的变化量相对的所述校正转角的每单位时间的变化量减小的方式进行校正，来算出所述校正转角。
本发明的转向控制装置及转向系统基于转向功率来算出转向装置的促动器(转向辅助部)的目标控制量，因此能够实施反映了驾驶员的转向操作的想法的控制。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的实施例的特征、优点以及技术上和工业上的意义，附图中相同的标号表示相同的构件，其中，
图1是表示适用本发明的转向控制装置的转向装置的一例的图。
图2是说明转向ECU的运算处理的图。
图3是表示转角与校正转角的对应关系映射的一例的图。
图4是表示转角与校正转角的对应关系映射的一例的图。
图5是表示转角与校正转角的对应关系映射的一例的图。
图6是表示转角与校正转角的对应关系映射的一例的图。
图7是表示转向特性参数与特性可变增益的对应关系映射的一例的图。
具体实施方式
以下，基于附图，详细说明本发明的转向控制装置的实施例。需要说明的是，本发明并不由该实施例限定。
基于图1至图4，说明本发明的转向控制装置的实施例。
本实施例的转向控制装置具备进行与后述的转向控制相关的运算处理的电子控制装置(以下，称为“转向ECU”)1(图1)。
关于该转向ECU1的控制对象即转向装置10，与转向装置20一起进行说明。
转向装置10具备方向盘11和与该方向盘11连结的旋转轴(以下，称为“转向轴”)12，将该转向轴12的旋转扭矩向转向装置20传递。
该转向装置20以与驾驶员对方向盘11的转角θs对应的转向角使转向轮W转向。该转向装置20具备将从转向装置10传递的旋转扭矩转换成转向力(轴力)的齿轮机构21。例如，该齿轮机构21是基于未图示的齿条齿轮、齠轮的所谓齿条&齠轮机构。该齿轮机构21经由左右各自的系杆22将转向力向转向轮W传递，由此使该转向轮W转向。
本实施例的转向装置10构成作为对驾驶员的转向操作进行辅助的电动助力转向(EPS：ElectronicPowerSteering)装置。例如，在该转向装置10中，作为与该辅助相关的转向控制，实施辅助控制、减振控制等。该辅助控制、减振控制通过转向辅助部13产生的扭矩来实施。
该转向辅助部13被设置作为转向装置10的促动器，具备电动机13a和减速机13b。减速机13b例如由2个齿轮构成，一方的齿轮固定于同心的转向轴12，另一方的齿轮固定于电动机13a的输出轴。该转向辅助部13经由减速机13b而将电动机13a的输出扭矩向转向轴12传递，由此使该转向轴12产生扭矩。即，转向辅助部13使与转向轴12连结的方向盘11产生旋转扭矩。该电动机13a的动作由转向ECU1的辅助控制部控制。
辅助控制是如下控制：使与驾驶员的转向方向(转向轴12的旋转方向)相同方向的转向辅助扭矩作用于转向轴12，由此减轻驾驶员对方向盘11的操作力。
在此，要返回中立位置(转向角0)的力(自动回正扭矩产生的复原力或路面反力等)作用于转向状态的转向轮W。并且，该力作为将转向操作时的方向盘11压回的方向的力发挥作用。因此，仅使转向辅助扭矩作用的话，在方向盘11的返回操作时，返回感增强，方向盘11的收敛性(使方向盘11向中立位置收敛的性质)可能会下降。因此，该转向装置10与辅助控制一起实施减振控制。
减振控制是如下控制：产生对转向装置10的粘性特性所对应的衰减进行模擬的减振力，通过该减振力来抑制方向盘11的转向角速度θs’。即，该减振控制通过产生这样的减振力，来实现方向盘11的收敛性的确保、转向操作时的手感(返回感)的赋予。
转向ECU1具备辅助量算出部、减振量算出部、控制量算出部。
辅助量算出部算出辅助控制中的基本辅助控制量。该基本辅助控制量是转向辅助扭矩的基准值，基于转向操作时的对方向盘11的转向扭矩Ts和车速V来算出。该转向扭矩Ts由扭矩检测部31检测。扭矩检测部31是配置在转向轴12上的例如解析传感器等，能够检测扭矩的大小和扭矩相对于方向盘11的中立位置的朝向。而且，车速V由车速检测部32检测。车速检测部32利用例如对动力传递装置(图示省略)中的变速机的输出轴的旋转进行检测的旋转传感器、对车轮速度进行检测的车轮速传感器等。
减振量算出部算出用于校正基本辅助控制量的减振控制中的减振补偿量Tω。该减振补偿量Tω是与减振力的目标值对应的目标衰减扭矩，基于转向操作时的转向角速度θs’和车速V来算出。该转向角速度θs’是由转角检测部33检测到的转向操作时的转角θs的时间微分值。转角检测部33是检测转向轴12的旋转角作为转角θs的角度传感器，能够检测角度和相对于方向盘11的中立位置的转向方向。需要说明的是，转向角速度θs’也可以由转向角速度检测部检测。具体而言，减振量算出部算出转向操作时的转向角速度θs越大而越能够抑制该转向角速度θs(即越能够阻碍方向盘11的旋转)的减振补偿量Tω(图2)。
控制量算出部算出基本辅助控制量与减振补偿量Tω之和，并将该和作为使转向轴12产生的扭矩的目标控制量。该目标控制量是使转向轴12产生的目标辅助扭矩(＝转向辅助扭矩的基准值+目标衰减扭矩)，是利用减振补偿量Tω对基本辅助控制量进行校正而得到的。
辅助控制部基于该目标控制量来控制电动机13a，使转向轴12产生目标辅助扭矩，由此实施辅助控制和减振控制。由此，在该转向装置10中，驾驶员越使方向盘11快速地旋转，而且，通过自动回正扭矩等越使转向轮W快速地返回中立位置(方向盘11越快速地返回中立位置)，越抑制其动作，因此方向盘11的收敛性提高。
然而，驾驶员的转向操作大体可以分为主动转向和被动转向这2个方式。该主动转向是驾驶员有意而积极(主动地)进行的转向方式。而且，被动转向是主动转向以外的转向方式。具体而言，是对应于自动回正扭矩产生的复原力等向方向盘11的传递而驾驶员进行的转向方式。即，被动转向是为了将转弯中(转弯半径不变)的转角θs保持为恒定而进行的保舵用的转向方式。而且，被动转向也包括该复原力等未传递的状态下的方向盘11的中立位置处的保舵方式。
在该例示中，根据该驾驶员的转向方式来调整减振补偿量Tω，由此实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。例如，在主动转向的情况下，与被动转向的情况相比，减小减振补偿量Tω，减小减振力。
该驾驶员的转向方式由转向ECU1的转向方式判定部判别。该转向方式判定部基于与转向操作的功率相关的值(以下，称为“转向功率”)P进行判定。
该转向功率P表示，驾驶员对方向盘11的转向方式。该转向功率P基于第一转向参数P1和第二转向参数P2而算出。具体而言，如图2及下述的式1所示，算出第一车速增益Pv1及第一转向参数P1之积与第二车速增益Pv2及第二转向参数P2之积的和作为转向功率P。
P＝Pv1*P1+Pv2*P2…(1)
第一车速增益Pv1和第二车速增益Pv2都是与车速V对应的增益。该例示的第一车速增益Pv1和第二车速增益Pv2随着车速V升高而增大。在图2的例示中，车速V与第一车速增益Pv1或第二车速增益Pv2以线性进行变化。
第一转向参数P1是转向操作时的转向角速度θs’与转向扭矩Ts之积(式2)。该第一转向参数P1由转向ECU1的第一转向参数算出部(图2所示的第一乘法运算器1a)算出。第二转向参数P2是对转向操作时的转角θs进行了非线性校正后的校正转角θsr与转向操作时的转向扭矩Ts的时间微分值(以下，称为“转向扭矩微分值”)Ts’之积(式3)。该第二转向参数P2由转向ECU1的第二转向参数算出部(图2所示的第二乘法运算器1b)算出。需要说明的是，图2所示的标号1c是求出该第一转向参数P1与第一车速增益Pv1之积的第三乘法运算器。而且，标号1d是求出该第二转向参数P2与第二车速增益Pv2之积的第四乘法运算器。
P1＝θs’*Ts…(2) P2＝θsr*Ts’…(3)
转向功率P通过利用转向ECU1的转向功率算出部(第一加法运算器1e)将该第三乘法运算器1c求出的积与第四乘法运算器1d求出的积相加而求出。
转向方式判定部例如在转向功率P为第一阈值(<0)以下时，判定为被动转向，在转向功率P为第二阈值(>0)以上时，判定为主动转向。而且，可以的是，转向方式判定部例如在转向功率P大于第一阈值且小于0时，也判定为被动转向。而且，可以的是，转向方式判定部例如在转向功率P大于0且小于第二阈值时，也判定为主动转向。
在转向ECU1还设有第二加法运算器1f和第五乘法运算器1g。第二加法运算器1f将1与转向功率P相加，并将其向第五乘法运算器1g传送。第五乘法运算器1g将该第二加法运算器1f中的和与减振量算出部求出的减振补偿量Tω相乘，由此将该减振补偿量Tω校正为反映了驾驶员的转向方式的校正值Tωr。
在此，对校正转角θsr进行说明。
校正转角θsr由转向ECU1的校正转角算出部算出。该校正转角θsr是基于与检测到的转角θs的每单位时间的变化量相对的转向轮W的转向力(轴力)的每单位时间的变化量(即车辆的转向特性)，对该转角θs进行非线性校正而得到的。校正转角算出部例如使用与车辆的转向特性对应的非线性的校正量(校正系数或校正值)，进行检测到的转角θs的非线性校正。
图3是表示转角θs与校正转角θsr的对应关系的一例的映射。该对应关系适用于如下车辆：在检测到的转角θs的绝对值比第一角度θ1(>0)大的情况下，相对于转角θs的每单位时间的变化量，减小转向轮W的转向力(轴力)的每单位时间的变化量。这样的车辆例如是具有在方向盘11的转向终端附近转向力(轴力)下降的悬架特性的车辆。在这种车辆中，在其转向终端附近不易产生返回感。因此，在该车辆中，当直接使用检测到的转角θs来算出转向功率P时，成为使减振补偿量的校正值Tωr对应于转角θs的增加呈线性比例增加，因此减振控制在转向终端附近成为过衰减，过度的返回感有可能使得驾驶员感觉到不适感。而且，构成第二转向参数P2的转向扭矩微分值Ts’与转角θs相比，对于控制的稳定性的灵敏度高。因此，在直接使用检测到的转角θs来算出转向功率P的情况下，减振补偿量的校正值Tωr过度地增加，因此存在使减振控制的稳定性下降的可能性。
因此，在此的校正量以如下方式设定：在检测到的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况下，与该绝对值为第一角度θ1以下的情况相比，减小与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。而且，该校正量以在该绝对值为0以上且第一角度θ1以下的情况下，转角θs的每单位时间的变化量与校正转角θsr的每单位时间的变化量相同的方式设定。需要说明的是，在转角θs的绝对值为0以上且第一角度θ1以下的情况下，各自的每单位时间的变化量可以不相同。
由此，校正转角算出部根据图3的对应关系映射来算出与检测到的转角θs对应的校正转角θsr。具体而言，校正转角算出部在转角θs比第一角度θ1大的情况下(θs>θ1)，或者在转角θs比第一角度θ1*(-1)小的情况下(θs<-θ1)，算出相对于检测到的转角θs的每单位时间的变化量而每单位时间的变化量小的校正转角θsr。而且，该校正转角算出部在转角θs为第一角度θ1*(-1)以下且第一角度θ1以上的情况下(-θ1≤θs≤θ1)，将检测到的转角θs直接算出作为校正转角θsr。第二转向参数算出部将该校正转角θsr乘以转向扭矩微分值Ts’而求出第二转向参数P2。
控制量算出部算出考虑了该校正转角θsr的减振补偿量的校正值Tωr与基本辅助控制量之和，并将该和作为使转向轴12产生的扭矩的目标控制量。并且，辅助控制部基于该目标控制量来控制电动机13a，通过使转向轴12产生目标辅助扭矩，来实施辅助控制和减振控制。
这样，本实施例的转向控制装置在算出减振补偿量的校正值Tωr时考虑了转向功率P，因此能实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
此外，该转向控制装置在转向操作时的转角θs的绝对值比第一角度θ1大时，将与该转角θs的每单位时间的变化量相对的减振补偿量的校正值Tωr的每单位时间的变化量抑制得较小，能够抑制该校正值Tωr的过度的增加，因此在例如转向终端附近能抑制减振控制中的过衰减，能够将遵照车辆的转向特性的不适感少的返回感向驾驶员赋予。此外，该转向控制装置在转向操作时的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况下，基于相对于转角θs而每单位时间的变化量小的校正转角θsr与灵敏度高的转向扭矩微分值Ts’之积来求出减振补偿量的校正值Tωr，因此与使用检测到的转角θs来求出校正值Tωr时相比，容易将该灵敏度高的转向扭矩微分值Ts’的影响反映到转向功率P的值中，能够得到不适感少的转向感，并提高减振控制的稳定性。
另一方面，该转向控制装置在检测到的转角θs的绝对值为第一角度θ1以下的情况下，与该绝对值比第一角度θ1大的情况相比，成为与该转角θs对应的大小的减振补偿量的校正值Tωr，因此能够将遵照车辆的转向特性的充分的返回感向驾驶员赋予。
由此，该转向控制装置使用根据车辆的转向特性进行了非线性校正后的校正转角θsr来求出转向功率P，并使用该转向功率P来求出减振补偿量的校正值Tωr，因此在所有转角θs的区域，能够相对于车辆的转向特性将不适感少的转向感向驾驶员赋予，能够稳定地实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
在此，在图3的例示中，在转向操作时的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况下，与该绝对值为第一角度θ1以下的情况相比，减小与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。图4的转角θs与校正转角θsr的对应关系映射表示该图3的例示的另一方式，适用于同样的车辆。
图4的对应关系映射中的校正量以在检测到的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况下，校正转角θsr恒定为该第一角度θ1的校正转角θsr的方式设定。由此，校正转角算出部在转角θs比第一角度θ1大的情况下(θs>θ1)，或者在转角θs比第一角度θ1*(-1)小的情况下(θs<-θ1)，算出该第一角度θ1的校正转角θsr作为这种情况下的校正转角θsr。即，在该校正量中，设定转角θs比第一角度θ1大的情况下(θs>θ1)的上限保护值和转角θs比第一角度θ1*(-1)小的情况下(θs<-θ1)的下限保护值。需要说明的是，在转角θs的绝对值为0以上且第一角度θ1以下的情况下，只要与上述的例示同样地设定校正量即可。在该图4的例示中，与图3同样地进行了设定。
辅助控制部以基于考虑了该校正转角θsr的减振补偿量的校正值Tωr的目标控制量来实施辅助控制和减振控制。
这种情况下，本实施例的转向控制装置在算出减振补偿量的校正值Tωr时也考虑了转向功率P，因此能实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
另外，该转向控制装置在转向操作时的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况下，通过上限保护值或下限保护值能够抑制减振补偿量的校正值Tωr的过度的增加，因此在例如转向终端附近能抑制减振控制中的过衰减，能够将遵照车辆的转向特性的不适感少的返回感向驾驶员赋予。而且，该转向控制装置在转向操作时的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况下，基于由上限保护值或下限保护值限制的校正转角θsr与灵敏度高的转向扭矩微分值Ts’之积来求出减振补偿量的校正值Tωr，因此与使用检测到的转角θs来求出校正值Tωr时相比，容易将该灵敏度高的转向扭矩微分值Ts’的影响反映到转向功率P的值中，能够得到不适感少的转向感，并能够提高减振控制的稳定性。
另一方面，该转向控制装置在检测到的转角θs的绝对值为第一角度θ1以下的情况下，与该绝对值比第一角度θ1大的情况相比，成为与该转角θs对应的大小的减振补偿量的校正值Tωr，因此能够将遵照车辆的转向特性的充分的返回感向驾驶员赋予。
由此，该转向控制装置使用根据车辆的转向特性进行了非线性校正后的校正转角θsr来求出转向功率P，并使用该转向功率P来求出减振补偿量的校正值Tωr，因此在所有转角θs的区域中，能够相对于车辆的转向特性将不适感少的转向感向驾驶员赋予，能够稳定地实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
在此，由该上限保护值或下限保护值限制的转角θs的范围(即第一角度θ1)优选将转向扭矩微分值Ts’的传递特性加入考虑来决定。
[变形例1]在车辆中，在转角θs＝0(方向盘11的中立位置)的附近的区域，转向装置10或转向装置20的滑动阻力等摩擦阻力大于自动回正扭矩产生的复原力，因此与比该区域大的转角θs的情况相比，在方向盘11不易产生返回感。越接近转角θs＝0，该返回感的不易发生度越大。因此，例如，将在该区域检测到的转角θs直接设为校正转角θsr而算出减振补偿量的校正值Tωr的情况下，由于过度大的校正值Tωr而减振控制成为过衰减，过度的返回感有可能使得驾驶员感觉到不适感。由此，这种情况下，在该区域与其余的转角θs的区域之间的驾驶员的返回感的感觉方法发生错动，减振控制的稳定性可能会下降。
因此，本变形例的转向控制装置在实施例的转向控制装置中，构成为该返回感的难以发生的区域(转角θs＝0的附近的区域)的转向感不会使驾驶员感觉到不适感。
具体而言，以成为图5的对应关系映射所示的转角θs与校正转角θsr的对应关系的方式决定校正量。该校正量在检测到的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况下，以与实施例的校正量相同的方式设定。而且，该校正量以如下方式设定：在返回感难以发生的区域的情况下(检测到的转角θs的绝对值为比第一角度θ1小的第二角度θ2以下的情况下)，与比该第二角度θ2大且为第一角度θ1以下的情况相比，减小与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。这种情况的校正量优选越接近转角θs＝0越减小校正转角θsr的每单位时间的变化量。而且，在该绝对值比第二角度θ2大且为第一角度θ1以下的情况下，以使转角θs的每单位时间的变化量与校正转角θsr的每单位时间的变化量相同的方式设定。需要说明的是，这种情况下，各自的每单位时间的变化量未必非要相同。
辅助控制部以基于考虑了该校正转角θsr的减振补偿量的校正值Tωr的目标控制量来实施辅助控制和减振控制。
在本变形例中，该转向控制装置在算出减振补偿量的校正值Tωr时考虑了转向功率P，因此能实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
另外，该转向控制装置在转向操作时的转角θs的绝对值比第二角度θ2大且第一角度θ1以下的情况下，能够得到与实施例的转角θs的绝对值为第一角度θ1以下的情况同样的效果。而且，该转向控制装置在该绝对值比第一角度θ1大的情况下，也能够得到与实施例的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况同样的效果。
此外，该转向控制装置在该绝对值为第二角度θ2以下的情况下，也与该绝对值比第一角度θ1大的情况一样，将与转角θs的每单位时间的变化量相对的减振补偿量的校正值Tωr的每单位时间的变化量抑制得较小，能够抑制该校正值Tωr的过度的增加。因此，该转向控制装置在转角θs的绝对值为第二角度θ2以下的情况下，抑制减振控制的过衰减，因此能够将遵照车辆的转向特性的不适感少的返回感向驾驶员赋予。尤其是，在该转向控制装置中，越接近转角θs＝0，越减小与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量，由此越接近转角θs＝0，越能抑制减振控制引起的返回感的发生，因此能够赋予对于驾驶员来说不适感更少的转向感。
由此，该转向控制装置使用根据车辆的转向特性而进行了非线性校正后的校正转角θsr来求出转向功率P，并使用该转向功率P来求出减振补偿量的校正值Tωr，因此在所有转角θs的区域，能够相对于车辆的转向特性将不适感少的转向感向驾驶员赋予，能够稳定地实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
在此，本变形例的校正量优选如图6的对应关系映射所示那样，在每单位时间的变化量的切换前后(第一角度θ1的前后、第一角度θ1*(-1)的前后、第二角度θ2的前后、第二角度θ2*(-1)的前后)，逐渐切换与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。由此，与图5那样突然切换每单位时间的变化量的情况相比，该转向控制装置在切换前后逐渐改变返回感，因此能够作出不适感更少的转向感。
[变形例2]在前述的实施例或变形例1的转向控制装置中，在检测到的转角θs的绝对值比第一角度θ1大的情况等下，减小与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。这是因为，在这种情况等下，以相对于转角θs的每单位时间的变化量而转向轮W的转向力的每单位时间的变化量减小的车辆为适用对象进行了说明的缘故。然而，对于车辆，也可以考虑相对于转角θs的每单位时间的变化量而转向轮W的转向力的每单位时间的变化量增大的情况。而且，根据车辆的不同，可考虑在某转角θs的区域，与转角θs的每单位时间的变化量相对的转向轮W的转向力的每单位时间的变化量减小，在其他的转角θs的区域中，与转角θs的每单位时间的变化量相对的转向轮W的转向力的每单位时间的变化量增大。
因此，在本变形例的校正转角算出部，例如在检测到的转角θs的绝对值大于第三角度θ3且小于第四角度θ4的情况下，若与该转角θs的每单位时间的变化量相对的转向轮W的转向力的每单位时间的变化量增大，则增大与该转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。由此，本变形例的转向控制装置即使对于具有这样的特性的车辆，也与实施例や变形例1的转向控制装置同样，使用根据车辆的转向特性进行了非线性校正后的校正转角θsr来求出转向功率P，并使用该转向功率P来求出减振补偿量的校正值Tωr，因此在所有转角θs的区域，能够相对于车辆的转向特性将不适感少的转向感向驾驶员赋予，能够稳定地实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
[变形例3]根据车辆的不同，存在具备齿轮比可变转向(VGRS：VariableGearRatioSteering)系统等转向角可变装置的结构。该转向角可变装置是例如通过根据车速V等使转向齿轮比变化，而根据车速V等来调整与转角θs相对的转向角的结构。
本变形例的转向控制装置在适用于这种车辆的情况下，将与该转角θs相对的转向角的变化特性加入考虑，调整与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。例如，本变形例的校正转角算出部通过实施转向角可变装置进行的控制，在与转向角可变装置的控制介入前相比较大地设定与转角θs相对的转向角的情况下，根据该变化特性，调整在先前的实施例或变形例1、2中算出的校正转角θsr，并算出比该实施例等中的校正转角θsr大的校正转角θsr。而且，该校正转角算出部在与转向角可变装置的控制介入前相比而较小地设定与转角θs相对的转向角的情况下，根据该变化特性，调整在先前的实施例或变形例1、2中算出的校正转角θsr，算出比该实施例等的校正转角θsr小的校正转角θsr。
由此，本变形例的转向控制装置即使在具有这样的与转角θs相对的转向角的变化特性的车辆中，根据车辆的转向特性进行非线性校正，并算出将该变化特性也加入考虑后的校正转角θsr，在所有的转角θs的区域中，能够相对于车辆的转向特性或与转角θs相对的转向角的变化特性将不适感少的转向感向驾驶员赋予，能够稳定地实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
而且，根据车辆的不同，通过车辆特性可变装置使车辆特性变化，由此使与转角θs相对的转向力(轴力)的输出特性动态地变化。该车辆特性可变装置是例如后轮转向(DRS：DynamicRearSteering)系统、悬架特性调整装置、车高调整装置等。后轮转向系统不仅使用前轮而且也使用后轮作为转向轮，例如根据是否使后轮转向来改变与转角θs相对的向前轮的转向力(轴力)的输出特性。悬架特性调整装置自动地调整外倾角或前束角等悬架特性，根据该悬架特性来改变与转角θs相对的转向力(轴力)的输出特性。而且，车高调整装置是所谓空气悬架，例如根据车高而外倾角等悬架特性变化。因此，该车高调整装置可以称为悬架特性调整装置的一方式，根据车高而改变与转角θs相对的转向力(轴力)的输出特性。
本变形例的转向控制装置在适用这种车辆的情况下，将车辆特性可变装置的动作相伴的该转角θs所相对的转向力(轴力)的变化特性加入考虑，调整与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量。例如，本变形例的校正转角算出部通过实施车用特性可变装置的控制，与车辆特性可变装置的控制介入前相比而与转角θs相对的转向力(轴力)增大的情况下，根据该变化特性，调整在先前的实施例或变形例1、2算出的校正转角θsr，算出比该实施例等的校正转角θsr大的校正转角θsr。而且，该校正转角算出部在与车辆特性可变装置的控制介入前相比而与转角θs相对的转向力(轴力)减小的情况下，根据该变化特性，调整在先前的实施例或变形例1、2算出的校正转角θsr，算出比该实施例等的校正转角θsr小的校正转角θsr。
由此，本变形例的转向控制装置即使在伴随这样的车辆特性的变化而与转角θs相对的转向力(轴力)变化的车辆中，也能根据车辆的转向特性进行非线性校正，且算出将该变化特性也加入考虑后的校正转角θsr，因此在所有转角θs的区域，能够相对于车辆的转向特性或与转角θs相对的转向力(轴力)的变化特性而将不适感少的转向感向驾驶员赋予，能够稳定地实施反映了驾驶员的转向操作的想法的减振控制。
在此，该转向角可变装置或车辆特性可变装置可以换言之为使与转角θs相对的转向轮W的转向特性(转向角或转向力的特性)变化的转向特性可变装置。
本变形例的校正转角算出部具体而言，基于转向特性可变装置中的转向特性的变化所对应的特性可变增益，校正与转角θs的每单位时间的变化量相对的校正转角θsr的每单位时间的变化量，基于该校正后的转角θs与校正转角θsr的对应关系，算出与检测到的转角θs对应的校正转角θsr。在图7中示出了转向特性参数(转向角或转向力)与特性可变增益的对应关系的映射的概念图。在本图中，由于是概念图，因此使该对应关系具有线性，但也可以是非线性的对应关系。
例如，校正转角算出部在检测到转角θs时，例如根据图6的对应关系映射来算出基于该转角θs的校正转角θsr。另一方面，该校正转角算出部检测转向特性参数，根据对应关系映射来算出与该转向特性参数对应的特性可变增益。并且，该校正转角算出部求出该算出的校正转角θsr与特性可变增益之积，并将其作为第二转向参数P2的算出中使用的校正转角θsr。由此，本变形例的转向控制装置也考虑转向特性可变装置中的转向特性的变化，因此能够得到上述那样的效果。
[变形例4]在前述的实施例或变形例1-3的转向控制装置中，使用转角θs的非线性校正值即校正转角θsr进行第二转向参数P2的算出。在本变形例的转向控制装置中，基于转向力(轴力)来算出推定转角θse，并将该推定转角θse与转向扭矩微分值Ts’之积作为第二转向参数P2(式4)。这是因为，校正转角θsr反映了转向力(轴力)的变化的影响。并且，这样的推定转角θse能够作为与变形例1-3的校正转角θsr同等的值而算出。
P2＝θse*Ts’…(4)
该转向力(轴力)使用检测或推定到的值。在利用检测到的转向力来算出推定转角θse的情况下，只要设置能够进行该转向力的检测的轴力传感器等转向力检测装置(图示省略)即可。而且，在利用推定的转向力来算出推定转角θse的情况下，在转向ECU1设置能够进行转向力的推定的转向力推定部。
转向力推定部例如基于横摆率传感器(图示省略)检测到的转向操作时的车身的横摆率，来推定该转向操作时的转向力。具体而言，预先设置用于根据横摆率来推定转向力的车辆模型，基于转向操作时的横摆率和车辆模型来算出转向力。
在此，转向力推定部可以基于转向操作时的转向扭矩Ts与转向辅助扭矩之和，来推定该转向操作时的转向力。转向扭矩Ts的检测精度比横摆率的检测精度高。因此，该推定的转向力与基于横摆率推定的转向力相比，可靠性高，且精度也高。由此，这种情况下，基于该转向力而推定的推定转角θse的推定精度也升高。
此外，在本变形例的转向ECU1设置基于检测或推定到的转向力来算出推定转角θse的推定转角算出部。该推定转角算出部例如基于转向力与转角θs(推定转角θse)的对应关系映射来算出推定转角θse。
需要说明的是，在搭载了变形例3的转向角可变装置(转向特性可变装置)的车辆的情况下，检测或推定与转角θs相对的转向角的变化特性所对应的转向力。而且，在搭载了变形例3的车辆特性可变装置(转向特性可变装置)的车辆的情况下，检测或推定包含有与该车辆特性可变装置的动作相伴的转向力的变化量的状态的转向力。
本变形例的转向控制装置即使这样构成，也能够得到与实施例或变形例1-3的转向控制装置同样的效果。
在此，在本变形例的推定转角算出部中，可以基于根据转向操作时的横摆率和车辆模型的算出值(与转向力不同的值)、转向扭矩Ts与转向辅助扭矩之和，来算出推定转角θse。即，该算出值、和在与转向力之间具有唯一的关系，因此这里可以不推定转向力而算出推定转角θse。
[变形例5]本变形例的转向控制装置在算出第一转向参数P1时，将该计算中使用的转向扭矩Ts的使用范围限制在通过实际的转向操作而产生的转向扭矩Ts的范围内。
在从该实际的转向扭矩Ts的范围偏离的大扭矩的区域中，在算出的转向功率P中，与被动转向相关的分量变得不足，难以确保减振控制中的衰减量(减振补偿量的校正值Tωr)。本变形例的转向控制装置将该区域的转向扭矩Ts排除在外，能够抑制这样的不良情况的发生，因此能够提高减振控制的稳定性。
需要说明的是，在算出第一转向参数P1时，也能够将该计算中使用的转向角速度θs’的使用范围限制在通过实际的转向操作而产生的转向角速度θs’的范围内。
[变形例6]本变形例的转向控制装置在算出第二转向参数P2时，将该计算中使用的转向扭矩微分值Ts’的使用范围限制在通过实际的转向操作而产生的转向扭矩微分值Ts’的范围内。
在使用从该实际的范围偏离的转向扭矩微分值Ts’的情况下，回轮转向操作时，减振控制的衰减量成为不连续的控制量，存在使驾驶员感觉到不适感的可能性。本变形例的转向控制装置将该范围的转向扭矩微分值Ts’排除在外，能够抑制这样的不良情况的发生，因此能够提高减振控制的稳定性。
Claims (8)
1.一种转向控制装置，其特征在于，包括：
转角检测部(33)，检测驾驶员对方向盘(11)的转向操作时的转角；
校正转角算出部，算出根据车辆的转向特性对由所述转角检测部(33)检测到的所述转角进行非线性校正后的校正转角；
第一转向参数算出部，算出所述转向操作时的转向角速度与转向扭矩之积作为第一转向参数；
第二转向参数算出部，算出所述校正转角与所述转向操作时的所述转向扭矩的时间微分值之积作为第二转向参数；
转向功率算出部，基于所述第一转向参数和所述第二转向参数，算出表示驾驶员对所述方向盘的转向方式的转向功率；及
控制量算出部，基于所述转向功率，算出转向装置的促动器的目标控制量。
2.根据权利要求1所述的转向控制装置，其中，
所述校正转角算出部在检测到的所述转角的绝对值大于第一角度的情况下，与该转角的绝对值为该第一角度以下的情况相比，减小与所述转角的每单位时间的变化量相对的所述校正转角的每单位时间的变化量。
3.根据权利要求1所述的转向控制装置，其中，
所述校正转角算出部在检测到的所述转角的绝对值大于第一角度的情况下，使所述校正转角恒定为所述第一角度的校正转角。
4.根据权利要求2所述的转向控制装置，其中，
所述校正转角算出部在检测到的所述转角的绝对值为比所述第一角度小的第二角度以下的情况下，与大于该第二角度且为该第一角度以下的情况相比，减小与所述转角的每单位时间的变化量相对的所述校正转角的每单位时间的变化量。
5.根据权利要求3所述的转向控制装置，其中，
所述校正转角算出部在检测到的所述转角的绝对值为比所述第一角度小的第二角度以下的情况下，与大于该第二角度且为该第一角度以下的情况相比，减小与所述转角的每单位时间的变化量相对的所述校正转角的每单位时间的变化量。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的转向控制装置，其中，
所述校正转角算出部将相对于所述转角的转向轮的转向角的变化特性或相对于该转角的转向轮的转向力的变化特性加入考虑，来算出所述校正转角。
7.一种转向系统，包括：
转角检测部(33)，检测方向盘(11)的转角；
转向扭矩检测部(31)，检测对所述方向盘(11)的转向扭矩；
ECU(1)，通过对所述转角非线性地进行校正来算出校正转角，并且算出所述转角的角速度与所述转向扭矩之积即第一转向参数，算出所述校正转角与所述转向扭矩的时间微分值之积即第二转向参数，算出基于所述第一转向参数和所述第二转向参数的转向功率，基于所述转向功率算出目标控制量；及
转向辅助部(13)，基于所述目标控制量使所述方向盘(11)产生旋转扭矩。
8.根据权利要求7所述的转向系统，其中，
所述ECU(1)在所述转角的绝对值大于第一角度的情况下，与该转角的绝对值为所述第一角度以下的情况相比，通过以使与所述转角的每单位时间的变化量相对的所述校正转角的每单位时间的变化量减小的方式进行校正，来算出所述校正转角。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170620 |