CN107207041A - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置，其构成基于物理模型的控制系统，构成模型追随控制以便使控制对象的输出(到齿条末端为止的距离)追随规范模型，不会给驾驶员带来转向不协调感，抑制末端碰撞时的异常音的发生，抑制撞击力，防止电动机的过热，能够采取有关模型追随控制的安全对策。本发明的电动助力转向装置至少基于转向扭矩运算出第1电流指令值，通过基于第1电流指令值来驱动电动机以便对转向系统进行辅助控制，其具有在齿条末端的前面的规定角度的范围内将粘弹性模型设为规范模型的模型追随控制的结构，为了防止过热，将偏移量赋给粘弹性模型的输入或输出，以便抑制齿条末端碰撞。

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，其至少基于转向扭矩来运算电流指令值，并且通过电流指令值来驱动电动机以便对车辆的转向系统施加辅助力。本发明特别是涉及一种电动助力转向装置，其将粘弹性模型设为规范模型，并且，通过在齿条末端附近限制电流指令值(電流指令値を絞る)，以便减少辅助扭矩，使末端碰撞时的势头衰减并减少撞击能量，从而抑制使驾驶员感到不舒服的撞击噪音(异常音)并提高了转向感。

背景技术

电动助力转向装置(EPS)利用电动机的旋转力对车辆的转向系统施加辅助力，其将电动机的驱动力经由减速机构并通过诸如齿轮或传送带之类的传送机构向转向轴或齿条轴施加辅助力。为了准确地产生辅助力的扭矩，这样的现有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外加电压，以便使电流指令值与电动机电流检测值之间的差变小，电动机外加电压的调整一般通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty ratio)来进行。

参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设置有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel并使用辅助图(アシストマップ)来进行作为辅助指令的电流指令值的运算，基于通过对运算出的电流指令值实施补偿等而得到的电压控制值Vref来控制供应给电动机20的电流。

另外，收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vel也能够从CAN40处获得。此外，收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。

在这样的电动助力转向装置中，控制单元30主要由CPU(也包含MPU、MCU和类似装置)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。

参照图2对控制单元30的功能和动作进行说明。如图2所示，来自扭矩传感器10的转向扭矩Th和来自车速传感器12的车速Vel被输入到用于运算出电流指令值的扭矩控制单元31中，运算出的电流指令值Iref1被输入到减法运算单元32B中，减法运算单元32B对电流指令值Iref1和电动机电流检测值Im进行减法运算。PI控制等的电流控制单元35对作为在减法运算单元32B中得到的减法结果的偏差I(＝Iref1-Im)进行控制，电流控制后得到的电压控制值Vref被输入到PWM控制单元36中以便运算出占空比，然后通过PWM信号经由逆变器37来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电动机电流值Im，由电动机电流检测器38检测出的电动机电流值Im被反馈输入到减法运算单元32B中。诸如分解器之类的旋转角传感器21被连接到电动机20，其检测出并且输出旋转角θ。

在这样的电动助力转向装置中，当通过电动机在转向系统的最大转向角(齿条末端)的附近施加了大的辅助扭矩的时候，在转向系统到达了最大转向角的时刻，会产生大的撞击并产生撞击噪音(异常音)，所以有可能使驾驶员感到不舒服。

因此，日本特公平61-4417号公报(专利文献1)公开了一种电动式助力转向装置，其具备用于判定转向系统的转向角是否从最大转向角变成了规定值的前面的转向角判定单元，并且还具备用于当转向角从最大转向角变成了规定值的前面的时候，通过减少供应给电动机的电力来减少辅助扭矩的补正单元。

还有，日本专利第4115156号公报(专利文献2)公开了一种电动助力转向装置，其决定调节机构是否正靠近末端位置，在知道了调节机构正靠近末端位置的情况下，控制驱动单元以便减少转向扭矩，为了决定调节机构靠近末端位置的速度，评价基于位置传感器决定的调节速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平61-4417号公报

专利文献2：日本专利第4115156号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在专利文献1中所公开的电动式助力转向装置中，因为当转向角从最大转向角变成了规定值的前面的时候，虽然减少了电力，但完全没有考虑转向速度等，所以不能进行细微的降低电流控制。还有，完全没有公开使电动机的辅助扭矩减少的特性，也没有具体的结构。

另外，在专利文献2中所公开的电动助力转向装置中，尽管辅助量随着靠近终端而减少，但根据靠近终端的速度来调整降低辅助量的速度，所以已经充分地降低了在终端的速度。但是，在专利文献2中，仅仅公开了改变根据速度而下降的特性，并没有基于物理性的模型。还有，因为没有进行反馈控制，所以存在特性或结果随着路面状况(负荷状态)而发生变化的可能性。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种电动助力转向装置，其构成基于物理模型的控制系统，构成模型追随控制以便使控制对象的输出(到齿条末端为止的距离)追随规范模型，不会给驾驶员带来转向不协调感，抑制末端碰撞时的异常音的发生，使撞击力衰减。还有，本发明的目的还在于提供一种电动助力转向装置，其防止在齿条末端的前面保持转向盘不动状态继续持续下去的情况下很有可能发生的ECU、电动机的过热，能够采取有关模型追随控制的安全对策。

解决技术问题的技术方案

本发明涉及一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩运算出第1电流指令值，通过基于所述第1电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具有在齿条末端的前面的规定角度的范围内将粘弹性模型设为规范模型的模型追随控制的结构，为了防止过热，将偏移量赋给所述粘弹性模型的输入或输出，以便抑制齿条末端碰撞。

还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样实现，即：具有在齿条末端的前面的规定角度的范围内将粘弹性模型设为规范模型的模型追随控制的结构，限制所述模型追随控制中的控制量的范围，以便抑制齿条末端碰撞。

发明的效果

根据本发明的电动助力转向装置，因为构成了基于物理模型的控制系统，所以具有变得易于预测常数设计的优点，还有，因为构成了模型追随控制以便使控制对象的输出(到齿条末端为止的距离)追随规范模型，所以具有能够对负荷状态(外部干扰)和控制对象的变动进行鲁棒(稳健)控制的优点。

还有，因为将偏移量赋给粘弹性模型的输入或输出，所以能够减少流过电动机的电流，从而可以防止ECU、电动机的过热。

另外，因为对模型追随控制中的控制量的范围设定限制，所以能够抑制因控制量过多而造成的不协调感。

附图说明

图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是表示电动助力转向装置的控制系统的结构示例的结构框图。

图3是表示本发明的结构示例的结构框图。

图4是表示齿条位置变换单元的特性示例的图。

图5是表示粘弹性模型追随控制单元的结构示例(第一实施方式)的结构框图。

图6是表示粘弹性模型追随控制单元的结构示例(第二实施方式)的结构框图。

图7是表示本发明的动作示例(整体)的流程图。

图8是表示粘弹性模型追随控制单元的动作示例的流程图。

图9是粘弹性模型的示意图。

图10是用于说明粘弹性模型追随控制单元的详细的原理的结构框图。

图11是用于说明粘弹性模型追随控制单元的详细的原理的结构框图。

图12是用于说明粘弹性模型追随控制单元的详细的原理的结构框图。

图13是用于说明粘弹性模型追随控制单元的详细的原理的结构框图。

图14是表示粘弹性模型追随控制单元的详细的结构示例(第1实施例)的结构框图。

图15是表示粘弹性模型追随控制单元的详细的结构示例(第2实施例)的结构框图。

图16是表示根据齿条位置变更规范模型的参数的示例的特性图。

图17是表示粘弹性模型追随控制单元的动作示例(第2实施例)的流程图。

图18是表示本发明的结构示例(第3实施例、第4实施例)的结构框图。

图19是表示粘弹性模型追随控制单元的结构示例(第3实施例)的结构框图。

图20是表示粘弹性模型追随控制单元的结构示例(第4实施例)的结构框图。

图21是表示本发明的动作示例(第3实施例、第4实施例)的流程图。

图22是表示粘弹性模型追随控制单元的动作示例(第3实施例、第4实施例)的流程图。

图23是表示过热保护控制单元的动作示例(第3实施例、第4实施例)的流程图。

图24是表示粘弹性模型追随控制单元的详细的结构示例(第4实施例)的结构框图。

图25是表示粘弹性模型追随控制单元的动作示例(第4实施例)的流程图。

图26是表示基于偏移量赋予的数据的变化示例的示意图。

图27是表示过热保护控制单元的其他的动作示例(第5实施例)的流程图。

图28是表示粘弹性模型追随控制单元的其他的详细的结构示例(第6实施例)的结构框图。

图29是表示本发明的结构示例(第7实施例)的结构框图。

图30是表示本发明的动作示例(第7实施例)的流程图。

图31是表示本发明的结构示例(第8实施例)的结构框图。

图32是表示本发明的动作示例(第8实施例)的流程图。

图33是表示粘弹性模型追随控制的动作示例(第8实施例)的流程图。

图34是表示控制量限制单元的动作示例(第8实施例)的流程图。

图35是表示本发明的结构示例(第9实施例)的结构框图。

图36是表示第8实施例中的限制值的变化示例的图。

图37是表示第9实施例中的限制值的变化示例的图。

图38是表示控制量限制单元的动作示例(第9实施例)的流程图。

图39是表示第10实施例中的限制值的变化示例的图。

图40是表示第11实施例中的限制值的变化示例的图。

图41是表示本发明的结构示例(第12实施例)的结构框图。

图42是表示第12实施例的控制量限制单元的结构示例的结构框图。

图43是表示高速转向时增益相对于转向速度的特性示例的图。

图44是表示低速转向时增益相对于转向速度的特性示例的图。

图45是表示控制量限制单元的动作示例(第12实施例)的流程图。

图46是表示本发明的结构示例(第13实施例)的结构框图。

图47是表示第13实施例的控制量限制单元的结构示例的结构框图。

图48是表示高速时增益相对于车速的特性示例的图。

图49是表示低速时增益相对于车速的特性示例的图。

图50是表示控制量限制单元的动作示例(第13实施例)的流程图。

具体实施方式

本发明为一种电动助力转向装置，其构成基于齿条末端附近的物理模型的控制系统，将粘弹性模型(弹簧常数、粘性摩擦系数)设为规范模型，构成模型追随控制以便使控制对象的输出(到齿条末端为止的距离)追随该规范模型，不会给驾驶员带来转向不协调感，抑制末端碰撞时的异常音的发生，使撞击力衰减。

通过粘弹性模型追随控制单元来构成模型追随控制，通过反馈控制单元或前馈控制单元以及反馈控制单元来构成粘弹性模型追随控制单元，在齿条末端的前面的规定角度的范围之外进行通常的辅助控制，在齿条末端的前面的规定角度的范围内进行模型追随控制，以便使齿条末端碰撞时的撞击力衰减。

还有，在本发明中，进行用来将偏移量赋给粘弹性模型的输入或输出的处理(下面，被称为“偏移量处理”)以及用来限制辅助力的最大值的处理(下面，被称为“最大值限制处理”)。

在偏移量处理中，通过将偏移量赋给粘弹性模型追随控制单元中的粘弹性模型的输入或输出，以便减小电动机电流，从而防止在齿条末端的前面保持转向盘不动状态继续持续下去的情况下很有可能发生的ECU、电动机的过热。具体而言，从被输入到粘弹性模型追随控制单元中的齿条轴力或柱轴扭矩或者从粘弹性模型输出的目标齿条位移(目标转向角)中减去偏移量。通过这样做，就可以抑制从粘弹性模型追随控制单元输出的齿条轴力或柱轴扭矩，该抑制被反馈到电流指令值，电动机电流变小。过热保护控制单元运算出偏移量。过热保护控制单元在齿条末端的前面的规定角度范围内，基于作为车辆状态信息的电流指令值、转向扭矩、电动机旋转次数或齿条位移速度等，判定在保持转向盘不动状态流动着大的电动机电流(下面，将在此判定中使用的条件称为“偏移量计算条件”)，如果该状态继续持续下去的话，则计算出偏移量。并且，尽管通过逐渐增大偏移量的值使得可以断断续续地减小电动机电流，但如果保持转向盘不动状态判定条件的一部分是不成立的话，则中断“增大偏移量的值”，当变成了齿条末端的前面的规定角度的范围之外的时候，将偏移量重置为零，以便不赋予偏移量。还有，通过针对偏移量设定上限值，以便使电动机电流不会变得过度小。也可以通过设定电流指令值的下限值来替代偏移量的上限值，将电流指令值变成下限值的时候的偏移量的值作为上限偏移量存储起来，在电流指令值小于下限值的期间，将上限偏移量原封不动地作为偏移量的值，以便使电动机电流不会变得过度小。通过在齿条末端的前面的规定角度的范围内将模型追随控制和对粘弹性模型的输入或输出赋予偏移量这个功能合并在一起并执行，使得既可以防止齿条末端碰撞又能够进行过热保护，并且，通过单独地起动这两个功能，可以降低“因电流值发生摆动(变动)从而会给驾驶员带来不协调感”的可能性。

在模型追随控制中，输出辅助力以便使其与驾驶员的手动输入和来自轮胎一侧的反力的和保持均衡(在轮胎与路面之间的摩擦非常低的情况下，只有驾驶员的手动输入成为和。)，从而会让虚拟齿条末端存在，也就是说，即使驾驶员想要更进一步转动转向盘，就像已经到达了齿条末端那样，从而转向盘就再也转动不下去。然而，在这种情况下，因为在与驾驶员的转向方向相反的方向进行辅助，所以考虑到安全性，通过最大值限制处理来限制辅助力的最大值。还有，即使在与驾驶员的转向方向相同的方向进行辅助，也同样地限制辅助力的最大值。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

与图2相对应的图3示出了本发明的实施方式的一个示例。如图3所示，电流指令值Iref1在变换单元101被变换成齿条轴力f，齿条轴力f被输入到粘弹性模型追随控制单元120中。尽管齿条轴力f与柱轴扭矩等效，在下面的说明中，为了便于说明，使用齿条轴力来进行说明。此外，对与图2所示的结构相同的结构赋予相同的附图标记，并且，省略它们的说明。

依照下述式1进行从电流指令值Iref1到齿条轴力f的变换。

式1

f＝G1×Iref1

在这里，将Kt设为扭矩常数[Nm/A]，将Gr设为减速比，将Cf设为比行程[m/rev.]，则G1＝Kt×Gr×(2π/Cf)成立。

来自旋转角传感器21的旋转角θ被输入到齿条位置变换单元100中，被变换成判定用齿条位置Rx。判定用齿条位置Rx被输入到齿条末端接近判定单元110中，齿条末端接近判定单元110如图4所示那样，当判定为判定用齿条位置Rx位于齿条末端的前面的规定位置x₀以内的时候，启动末端碰撞抑制控制功能，输出齿条位移x，并且输出切换信号SWS。切换信号SWS和齿条位移x与齿条轴力f一起被输入到粘弹性模型追随控制单元120中，在粘弹性模型追随控制单元120中经控制运算后得到的齿条轴力ff在变换单元102被变换成电流指令值Iref2，电流指令值Iref2在加法运算单元103与电流指令值Iref1相加后变成电流指令值Iref3。基于电流指令值Iref3进行如上所述那样的辅助控制。

此外，可以将用来设定图4所示的齿条末端邻近区域的规定位置x₀设定在适当的位置。规定位置x₀因随齿条比行程、车辆种类、感觉等而发生变化所以不能被唯一地决定，通常被设定为齿条末端的前面1～50mm左右。还有，尽管从被连接到电动机的旋转角传感器21处获得旋转角θ，但也可以从转向角传感器处来获得。

变换单元102依照下述式2进行从齿条轴力ff到电流指令值Iref2的变换。

式2

Iref2＝ff/G1

图5和图6示出了粘弹性模型追随控制单元120的详细结构。

在图5的第一实施方式中，齿条轴力f被输入到前馈控制单元130和反馈控制单元140中，齿条位移x被输入到反馈控制单元140中。来自前馈控制单元130的齿条轴力FF被输入到切换单元121中，来自反馈控制单元140的齿条轴力FB被输入到切换单元122中。根据切换信号SWS来启动/关闭(ON/OFF)切换单元121和切换单元122，当切换单元121和切换单元122根据切换信号SWS被关闭的时候，切换单元121的输出u₁和切换单元122的输出u₂均为零。当切换单元121和切换单元122根据切换信号SWS被启动的时候，来自切换单元121的齿条轴力FF被作为齿条轴力u₁输出，来自切换单元122的齿条轴力FB被作为齿条轴力u₂输出。加法运算单元123对来自切换单元121的齿条轴力u₁和来自切换单元122的齿条轴力u₂进行加法运算，粘弹性模型追随控制单元120输出作为在加法运算单元123得到的加法值的齿条轴力ff。齿条轴力ff在变换单元102被变换成电流指令值Iref2。

还有，在图6的第二实施方式中，齿条位移x被输入到前馈控制单元130和反馈控制单元140中，齿条轴力f被输入到反馈控制单元140中。接下来与图5的第一实施方式相同，来自前馈控制单元130的齿条轴力FF被输入到切换单元121中，来自反馈控制单元140的齿条轴力FB被输入到切换单元122中。根据切换信号SWS来启动/关闭切换单元121和切换单元122，当切换单元121和切换单元122根据切换信号SWS被关闭的时候，切换单元121的输出u₁和切换单元122的输出u₂均为零。当切换单元121和切换单元122根据切换信号SWS被启动的时候，来自切换单元121的齿条轴力FF被作为齿条轴力u₁输出，来自切换单元122的齿条轴力FB被作为齿条轴力u₂输出。加法运算单元123对来自切换单元121的齿条轴力u₁和来自切换单元122的齿条轴力u₂进行加法运算，粘弹性模型追随控制单元120输出作为在加法运算单元123得到的加法值的齿条轴力ff。齿条轴力ff在变换单元102被变换成电流指令值Iref2。

在这样的结构中，首先参照图7的流程图对本发明的动作示例整体进行说明。接下来，参照图8的流程图对粘弹性模型追随控制(第一实施方式以及第二实施方式)的动作示例进行说明。

在开始阶段，根据切换信号SWS切换单元121和切换单元122是被关闭的。然后，当动作开始的时候，首先，扭矩控制单元31基于转向扭矩Th和车速Vel运算出电流指令值Iref1(步骤S10)，齿条位置变换单元100将来自旋转角传感器21的旋转角θ变换成判定用齿条位置Rx(步骤S11)。齿条末端接近判定单元110基于判定用齿条位置Rx来判定是否接近齿条末端(步骤S12)，在没有接近齿条末端的情况下，粘弹性模型追随控制单元120不输出齿条轴力ff，执行基于电流指令值Iref1的通常的转向控制(步骤S13)，继续进行直到结束为止(步骤S14)。

另一方面，在被齿条末端接近判定单元110判定为接近了齿条末端的情况下，粘弹性模型追随控制单元120执行粘弹性模型追随控制(步骤S20)。也就是说，如图8所示，齿条末端接近判定单元110输出切换信号SWS(步骤S201)，同时还输出齿条位移x(步骤S202)。还有，变换单元101依照上述式1将电流指令值Iref1变换成齿条轴力f(步骤S203)。在图5的第一实施方式中，前馈控制单元130基于齿条轴力f进行前馈控制(步骤S204)，反馈控制单元140基于齿条位移x和齿条轴力f进行反馈控制(步骤S205)。还有，在图6的第二实施方式中，前馈控制单元130基于齿条位移x进行前馈控制(步骤S204)，反馈控制单元140基于齿条位移x和齿条轴力f进行反馈控制(步骤S205)。此外，无论在上述哪一种情况下，也可以将前馈控制和反馈控制的顺序反过来。

来自齿条末端接近判定单元110的切换信号SWS被输入到切换单元121和切换单元122中，切换单元121和切换单元122被启动(步骤S206)。当切换单元121和切换单元122被启动的时候，来自前馈控制单元130的齿条轴力FF被作为齿条轴力u₁输出，来自反馈控制单元140的齿条轴力FB被作为齿条轴力u₂输出。加法运算单元123对齿条轴力u₁和齿条轴力u₂进行加法运算(步骤S207)，作为加法运算结果的齿条轴力ff在变换单元102依照上述式2被变换成电流指令值Iref2(步骤S208)。

在这里，本发明的粘弹性模型追随控制单元120变成了基于齿条末端附近的物理模型的控制系统，构成在齿条末端的前面的规定角度以内将粘弹性模型(弹簧常数k₀[N/m]、粘性摩擦系数μ[N/(m/s)])设为规范模型(用作为输入的力和作为输出的位移描述的物理模型)的模型追随控制，从而使齿条末端碰撞时的撞击力衰减。

图9示出了齿条末端附近的示意图，式3示出了质量m与力F₀、F₁之间的关系。例如，关西大学理工学会杂志“理工学与技术”第17卷(2010年)中的“弹性膜和粘弹性的力学的基础”(大场谦吉)示出了粘弹性模型的方程式的导出过程。

式3

接下来，针对齿条位移x₁和x₂，将k₀和k₁设为弹簧常数的话，则式4～式6成立。

式4

x＝x₁+x₂

式5

F₀＝k₀x

式6

因此，将上述式4～式6代入到上述式3，则可得式7。

式7

对上述式7进行微分的话，则可得下述式8，然后，在两边都乘以μ₁/k₁的话，则可得下述式9。

式8

式9

然后，将式7和式9加在一起的话，则可得下述式10。

式10

将上述式4和式6代入到式10的话，则可得下述式11。

式11

在这里，μ₁/k₁＝τ_e、k₀＝E_r和μ₁(1/k₀+1/k₁)＝τ_δ均成立的话，则上述式11变成式12，然后，进行拉普拉斯变换的话，则式13成立。

式12

式13

(1+τ_es)F(s)＝{τ_ems³+ms²+E_r(1+τ_δs)}X(s)

通过X(s)/F(s)来整理上述式13的话，则可得下述式14。

式14

式14变成用来表示从作为输入的力f到作为输出的位移x的特性的三阶物理模型(传递函数)，当使用弹簧常数k₁＝∞的弹簧的话，则τ_e→0成立，并且τ_δ＝μ₁·1/k₀也成立，从而可以导出二次函数的下述式15。

式15

在本发明中，将用式15表示的二次函数作为规范模型Gm并对其进行说明。也就是说，将式16作为规范模型Gm。在这里，μ₁＝μ是成立的。

式16

接下来，将电动助力转向装置的实际工厂(actual plant)146设为用下述式17表示的P，当通过具有2个自由度的控制系统来设计本发明的规范模型追随型控制的话，则将Pn以及Pd作为实际的模型，变成图10的结构。方框(块，block)143(Cd)表示控制要素单元。(例如，参照“先行控制的系统控制理论”，作者：前田肇、杉江俊治，出版社：日本朝仓书店)

式17

为了用稳定的有理函数的比来表示实际工厂P，用下述式18来表示N以及D。N的分子变成P的分子，D的分子变成P的分母。此外，对于α来说，可以任意地选择(s+α)＝0的极。

式18

将图10的结构应用于规范模型Gm的话，则为了使x/f＝Gm成立，需要将1/F设定成下述式19那样。此外，基于式16以及式18来导出式19。

式19

用下述式20来表示反馈控制单元的方框N/F。

式20

用下述式21来表示前馈控制单元的方框D/F。

式21

在表示具有2个自由度的控制系统的一个示例的图10中，实际工厂P的输入(与齿条轴力或柱轴扭矩相对应的电流指令值)u是用下述式22来表示的。

式22

还有，实际工厂P的输出(齿条位移)x是用下述式23来表示的。

式23

整理式23并使输出x的项和左边f的项汇集在右边的话，则可以导出式24。

式24

将式24表示成针对输入f的输出x的传递函数的话，则可得下述式25。在这里，在第三项以后，作为P＝Pn/Pd来表现。

式25

如果能正确地表现了实际工厂P的话，则可以使Pn＝N和Pd＝D成立，因为针对输入f的输出x的特性可以被表示成Pn/F(＝N/F)，所以下述式26成立。

式26

当考虑将针对输入f的输出x的特性(规范模型(传递函数))设为下述式27的时候，能够实现将1/F设为下述式28。

式27

式28

在图10中，以方框144→实际工厂P的路径考虑前馈控制系统的话，则可得图11。在这里，使P＝N/D成立的话，则图11(A)变成图11(B)，基于式20可以获得图11(C)。因为基于图11(C)，f＝(m·s²+μ·s+k₀)x成立，所以对其进行拉普拉斯逆变换的话，则可得下述式29。

式29

另一方面，考虑如图12所示那样的前馈控制系统的传递函数方框的话，则在输入f和输出x的情况下，下述式30成立。

式30

整理式30的话，则可得下述式31，然后，针对输入f整理式31的话，则可得下述式32。

式31

f-{(μ-η)·s+k₀}·x＝(m·s²+η·s)x

式32

f＝{m·s²+(μ-η+η)·s+k₀}·x

对式32进行拉普拉斯逆变换的话，则可得上述式29，其结果为，如图13所示，前馈控制单元A和前馈控制单元B是等效的。

立足于上述前提，下面，参照图14以及图15对本发明的具体的结构示例进行说明。图14的第1实施例与图5的第一实施方式相对应，齿条轴力f被输入到前馈控制单元130内的前馈要素144(用式21表示的D/F)和反馈控制单元140中，齿条位移x被输入到反馈控制单元140中。还有，图15的第2实施例与图6的第二实施方式相对应，齿条位移x被输入到前馈控制单元130内的弹簧常数项131和粘性摩擦系数项132中，齿条轴力f被输入到反馈控制单元140中。

在图14的第1实施例中，来自前馈要素144的齿条轴力FF被输入到切换单元121的接点b1。还有，在图15的第2实施例中，减法运算单元133减去前馈控制单元130内的弹簧常数项131的输出和粘性摩擦系数项132的输出，作为在减法运算单元133得到的减法运算结果的齿条轴力FF被输入到切换单元121的接点b1。来自固定单元125的固定值“0”被输入到切换单元121的接点a1。

无论在图14的第1实施例和图15的第2实施例中的哪一种情况下，反馈控制单元140由反馈要素(N/F)141、减法运算单元142和控制要素单元143构成，来自反馈控制单元140的齿条轴力FB，即，控制要素单元143的输出被输入到切换单元122的接点b2。来自固定单元126的固定值“0”被输入到切换单元122的接点a2。反馈要素(N/F)141如上所述那样为规范模型，相当于粘弹性模型，来自反馈要素(N/F)141的输出为目标齿条位移。

在图14的第1实施例中，齿条轴力f被输入到前馈控制单元130内的前馈要素144中，同时还被输入到反馈控制单元140内的反馈要素(N/F)141中。齿条位移x被减法输入到反馈控制单元140内的减法运算单元142中，同时还被输入到参数设定单元124中。参数设定单元124基于齿条位移x输出例如图16所示那样的特性的弹簧常数k₀和粘性摩擦系数μ，弹簧常数k₀和粘性摩擦系数μ被输入到前馈控制单元130内的前馈要素144和反馈控制单元140内的反馈要素(N/F)141中。

在图15的第2实施例中，齿条位移x被输入到前馈控制单元130内的弹簧常数项131和粘性摩擦系数项132中，同时还被输入到反馈控制单元140内的减法运算单元142中，并且还被输入到参数设定单元124中。齿条轴力f被输入到反馈控制单元140内的反馈要素(N/F)141中。参数设定单元124基于齿条位移x输出与上述相同的弹簧常数k₀和粘性摩擦系数μ，弹簧常数k₀被输入到弹簧常数项131和反馈要素(N/F)141中，粘性摩擦系数μ被输入到粘性摩擦系数项132和反馈要素(N/F)141中。

还有，无论在第1实施例和第2实施例中的哪一种情况下，切换信号SWS被输入到切换单元121和切换单元122中，切换单元121和切换单元122的接点在通常情况下被分别连接到接点a1和接点a2，通过切换信号SWS被分别切换到接点b1和接点b2。

在这样的结构中，参照图17的流程图对图15的第2实施例的动作示例进行说明。

齿条末端接近判定单元110输出切换信号SWS(步骤S21)，同时还输出齿条位移x(步骤S22)。齿条位移x被输入到弹簧常数项131、粘性摩擦系数项132、参数设定单元124和减法运算单元142中。参数设定单元124将根据齿条位移x并依照图16的特性而求出的弹簧常数k₀和粘性摩擦系数μ设定在弹簧常数项131、粘性摩擦系数项132和反馈要素(N/F)141中(步骤S23)。还有，变换单元101将电流指令值Iref1变换成齿条轴力f(步骤S23A)，齿条轴力f被输入到反馈要素(N/F)141中以便进行N/F运算(步骤S24)。N/F运算值被加法输入到减法运算单元142中，减法运算单元142从N/F运算值中减去齿条位移x(步骤S24A)，控制要素单元143对在减法运算单元142得到的减法运算值进行Cd运算(步骤S24B)。从控制要素单元143输出的运算出的齿条轴力FB被输入到切换单元122的接点b2。

前馈控制单元130内的粘性摩擦系数项132基于粘性摩擦系数μ进行“(μ－η)·s”的运算(步骤S25)，将弹簧常数k₀设定在弹簧常数项131中(步骤S25A)，减法运算单元对弹簧常数k₀和“(μ－η)·s”进行减法运算(步骤S25B)，作为运算结果输出齿条轴力FF。齿条轴力FF被输入到切换单元121的接点b1。此外，也可以将前馈控制单元130和反馈控制单元140的运算的顺序反过来。

来自齿条末端接近判定单元110的切换信号SWS被输入到切换单元121和切换单元122中，切换单元121的接点从a1被切换到b1，切换单元122的接点从a2被切换到b2，加法运算单元123对来自切换单元121的齿条轴力u₁和来自切换单元122的齿条轴力u₂进行加法运算(步骤S26)，作为加法运算结果的齿条轴力ff在变换单元102被变换成电流指令值Iref2(步骤S26A)。电流指令值Iref2被输入到加法运算单元103中并与电流指令值Iref相加(步骤S27)，执行转向控制，衔接到步骤S14。

此外，控制要素单元143(Cd)也可以为任意的PID(比例积分微分)控制、PI控制和PD控制的结构中的任意一种结构。还有，关于图14的第1实施例的动作，只有齿条轴力f和齿条位移x输入的部分(要素)是不同的，其他都是同样的。还有，在图14的第1实施例和图15的第2实施例中，尽管执行前馈控制单元130和反馈控制单元140的双方的控制运算，但也可以采用只有前馈控制单元130的结构，还可以采用只有反馈控制单元140的结构。

接下来，对进行偏移量处理的本发明的实施例(第3实施例～第7实施例)进行说明。

与图3相对应的图18示出了用于进行偏移量处理的本发明的实施例，相对于图3所示的实施方式，图18的实施例追加了齿条位移速度运算单元150以及过热保护控制单元160。从齿条末端接近判定单元110输出的齿条位移x以及切换信号SWS被输入到粘弹性模型追随控制单元220中，并且，齿条位移x被输入到齿条位移速度运算单元150中，切换信号SWS被输入到过热保护控制单元160中。齿条位移速度运算单元150基于齿条位移x计算出齿条位移速度Rv，并将其输出到过热保护控制单元160。过热保护控制单元160输入切换信号SWS、齿条位移速度Rv、转向扭矩Th、车速Vel以及如后所述的电流指令值Iref3，计算出偏移量of。偏移量of与齿条轴力f、切换信号SWS以及齿条位移x一起被输入到粘弹性模型追随控制单元220中，在粘弹性模型追随控制单元220中经控制运算后得到的齿条轴力ff在变换单元102被变换成电流指令值Iref2。因为图18的实施例的其他的结构与图3所示的实施方式相同，所以省略它们的说明。

与图5相对应的图19(第3实施例)和与图6相对应的图20(第4实施例)分别示出了粘弹性模型追随控制单元220的详细的结构。

从过热保护控制单元160输出的偏移量of被输入到反馈控制单元240中。其他的结构与图5的第一实施方式或图6的第二实施方式的结构相同。

在这样的结构中，参照图21、图22以及图23的流程图对整体的动作示例以及粘弹性模型追随控制的动作示例进行说明。

图21通过流程图示出了整体的动作示例，与图7的流程图相比，追加了步骤S12A，如后所述那样变更了粘弹性模型追随控制的动作(步骤S20A)。其他的动作都与第一实施方式或第二实施方式相同。

在步骤S12A，在齿条末端接近判定单元110基于判定用齿条位置Rx判定了是否接近齿条末端的结果为没有接近齿条末端的情况下，执行将过热保护控制单元160中的偏移量of的值重置为零的动作。

在被齿条末端接近判定单元110判定为接近了齿条末端的情况下，执行基于过热保护控制单元160以及粘弹性模型追随控制单元220的粘弹性模型追随控制(步骤S20A)。

图22通过流程图示出了粘弹性模型追随控制的动作示例，与图8的流程图相比，追加了步骤S203A以及步骤S203B，在反馈控制的动作中加入了变更(从步骤S205变更到步骤S205A)。其他的动作都与第一实施方式或第二实施方式的动作相同。此外，尽管由反馈控制单元240来执行步骤S205A的反馈控制，但关于这个动作，在对如后所述的粘弹性模型追随控制单元220进行详细说明的地方，来对其进行说明。

在步骤S203A，齿条位移速度运算单元150输入从齿条末端接近判定单元110输出的齿条位移x，执行基于齿条位移x计算出齿条位移速度Rv的动作。并且，在步骤S203B，过热保护控制单元160通过切换信号SWS检测出接近了齿条末端，基于转向扭矩Th、车速Vel、齿条位移速度Rv以及电流指令值Iref3来计算出偏移量of。

过热保护控制单元160中的偏移量of的计算是按照图23所示那样的处理步骤来执行的。

尽管偏移量of在偏移量计算条件只在规定时间里一直成立的时候被更新，但设有用ON/OFF来表示是否只在规定时间里一直成立的标志(下面，被称为“规定时间经过标志”)，在开始阶段其处于OFF状态。偏移量of的值在开始阶段为零。

过热保护控制单元160通过切换信号SWS的输出，检测出接近了齿条末端的话，就读取作为车辆状态信息的电流指令值Iref3、转向扭矩Th、齿条位移速度Rv以及车速Vel(步骤S301)，确认规定时间经过标志(步骤S302)。

在规定时间经过标志为OFF的情况下，确认偏移量计算条件是否只在规定时间里一直成立(步骤S303)。偏移量计算条件为“车速Vel小于所规定的车速值”，并且，“转向扭矩Th大于所规定的转向扭矩值”，并且，“齿条位移速度Rv小于所规定的速度值”，并且，“电流指令值Iref3大于所规定的电流指令值”的条件，使用时间计数器来测量偏移量计算条件成立的时间。在偏移量计算条件只在规定时间里一直成立的情况下，将规定时间经过标志设为ON(步骤S304)，输出偏移量of(步骤S305)。在偏移量计算条件只在规定时间里没有成立的情况下，使规定时间经过标志按原样不动，输出偏移量of(步骤S305)。

在规定时间经过标志为ON的情况下，确认保持转向盘不动状态判定条件的一部分是否没有成立(步骤S306)。也就是说，确认“车速Vel小于所规定的车速值”、“转向扭矩Th大于所规定的转向扭矩值”以及“齿条位移速度Rv小于所规定的速度值”这三个条件中的至少一个条件是否没有成立。在这三个条件均成立的情况下，通过将所规定的值与偏移量of相加，以便更新偏移量of(步骤S307)。并且，确认经过更新后的偏移量of是否超过所规定的上限值(步骤S308)，在超过的情况下，将所规定的上限值作为偏移量of的值(步骤S309)，在没有超过的情况下，不变更偏移量of的值，输出偏移量of(步骤S305)。在上述三个条件中的至少一个条件没有成立的情况下，将规定时间经过标志设为OFF(步骤S310)，不更新偏移量of而是输出偏移量of(步骤S305)。在将规定时间经过标志设为OFF的时候，对在步骤S303中使用的时间计数器进行清零。

当变成了齿条末端的前面的规定角度的范围之外，被判定为没有接近齿条末端的时候，如上所述那样，将偏移量of的值重置为零(步骤S12A)。

通过上述那样计算出的偏移量of被输入到粘弹性模型追随控制单元220内的反馈控制单元240中。

此外，在偏移量计算条件中，也可以没有与车速Vel有关的条件，还可以附加其他的条件。还有，也可以使用电动机旋转次数来替代齿条位移速度Rv，用“电动机旋转次数小于所规定的旋转次数”这个条件来替代“齿条位移速度Rv小于所规定的速度值”这个条件。在这种情况下，基于从旋转角传感器21输出的旋转角θ来计算出电动机旋转次数。另外，尽管通过将所规定的值与偏移量of相加来进行偏移量of的更新，但只要是进行更新使偏移量of逐渐变大的话，也可以使用除此之外的方法来进行更新，例如进行更新使偏移量of呈指数性地变大。

在这里，参照图24以及图25对粘弹性模型追随控制单元220进行更详细的说明。

图24示出了图20的第4实施例中的粘弹性模型追随控制单元220的具体的结构示例。图24的结构示例对应于图15所示的第2实施例，图24的反馈控制单元240替代了图15的反馈控制单元140。因为其他的结构与第2实施例相同，所以省略它们的说明。

反馈控制单元240由反馈要素(N/F)141、控制要素单元143、减法运算单元142和减法运算单元145构成，来自过热保护控制单元160的偏移量of被减法输入到减法运算单元145中。

被输入到反馈控制单元240中的齿条轴力f被加法输入到减法运算单元145中，从齿条轴力f中减去被减法输入到减法运算单元145中的偏移量of得到的齿条轴力f’被输入到反馈要素(N/F)141中。

图25的流程图示出了在这样的结构中的动作示例。

首先，与图17所示的第2实施例中的动作同样地，齿条末端接近判定单元110输出切换信号SWS以及齿条位移x(步骤S21、步骤S22)，齿条位移x被输入到弹簧常数项131、粘性摩擦系数项132、参数设定单元124和减法运算单元142中。参数设定单元124将弹簧常数k₀和粘性摩擦系数μ设定在弹簧常数项131、粘性摩擦系数项132和反馈要素(N/F)141中(步骤S23)，变换单元101将电流指令值Iref1变换成齿条轴力f(步骤S23A)。齿条轴力f被加法输入到减法运算单元145中。齿条位移速度运算单元150基于齿条位移x计算出齿条位移速度Rv(步骤S23B)，齿条位移速度Rv与切换信号SWS、转向扭矩Th、车速Vel以及电流指令值Iref3一起被输入到过热保护控制单元160中，过热保护控制单元160计算出偏移量of(步骤S23C)。偏移量of被减法输入到减法运算单元145中，从齿条轴力f中减去偏移量of得到的齿条轴力f’被输入到反馈要素(N/F)141中以便进行N/F运算(步骤S24)。

然后，执行与第2实施例中的步骤S24A～步骤S27相同的动作，衔接到步骤S14。

此外，可以让将图14所示的第1实施例中的反馈控制单元140置换成图24的第4实施例中的反馈控制单元240的结构成为图19的第3实施例中的粘弹性模型追随控制单元220的具体的结构示例。在该结构示例的动作中，只有齿条轴力f和齿条位移x输入的部分(要素)是不同的，其他的动作与第4实施例中的动作相同。

在这里，图26是表示基于偏移量赋予的各种数据(信号)的变化示例的示意图。在图26中，横轴为时间，尽管纵轴为各种数据的大小，但在这里，因为作为示意图的图26的目的在于表示变化的样子，所以各种数据的大小与实际情况有出入。还有，在各种数据发生变化的时候，尽管实际上会产生偏移，但将没有偏移作为前提，所以被输入到粘弹性模型追随控制单元220的齿条轴力f以及齿条位移x均为一定。

在齿条末端的前面的规定角度的范围内，在时刻t₁偏移量计算条件只在规定时间里一直成立的话，则偏移量of的值逐渐增加，因此导致齿条轴力f’逐渐减少。其结果为，作为来自粘弹性模型的输出的N/F运算值也逐渐减少，在减法运算单元142计算出的与齿条位移x的偏差变大，作为将该偏差作为输入的控制要素单元(Cd)143的输出的齿条轴力FB减少。因受到齿条轴力FB减少的影响，所以电流指令值也减少。

在没有偏移量赋予功能的情况下，各种数据如图26的虚线所示那样维持一定的值而不发生变化，其结果为，电动机电流没有被减少，所以有可能发生ECU、电动机的过热。通过图26可知，本功能有效地起到了作用。

在时刻t₂当偏移量of达到了上限值的话，则在时刻t₂之后，偏移量of在上限值成为一定的值，其他的数据在时刻t₂的值也成为一定的值。因此，能够防止电流指令值的过度减少。

如上所述，在上述实施例(第3实施例、第4实施例)中，尽管通过对偏移量设定上限值，可以使电动机电流不会变成过度小，但也可以通过设定电流指令值的下限值来替代偏移量的上限值，将电流指令值变成下限值的时候的偏移量的值作为上限偏移量存储起来，在电流指令值小于下限值的期间，将上限偏移量原封不动地作为偏移量的值，这样就可以使电动机电流不会变得过度小。

尽管在这种情况下的实施例(第5实施例)的结构与上述实施例(第3实施例、第4实施例)相同，但在过热保护控制单元160中的偏移量of的计算的动作中有不同之处。

图27是表示第5实施例中的过热保护控制单元160中的偏移量of的计算的动作示例的流程图，与图23的流程图相比，在读取了作为车辆状态信息的电流指令值Iref3、转向扭矩Th、齿条位移速度Rv以及车速Vel(步骤S301)之后，增加了步骤S301A～步骤S301D，作为更新了偏移量of(步骤S307)之后的处理，用步骤S308A以及步骤S309A来替代了图23的步骤S308以及步骤S309。还有，在本实施例中，设有用ON/OFF来表示电流指令值是否变成了下限值的标志(下面，被称为“限制标志”)，在开始阶段其处于OFF状态。

过热保护控制单元160确认读取出来的电流指令值Iref3是否小于所规定的下限值(步骤S301A)，在电流指令值Iref3小于所规定的下限值的情况下，将该时刻的偏移量of的值作为上限偏移量存储起来(步骤S301B)，将限制标志设为ON(步骤S301C)。在电流指令值Iref3不小于所规定的下限值的情况下，将限制标志设为OFF(步骤S301D)。

更新了偏移量of(步骤S307)之后，确认限制标志(步骤S308A)，在限制标志为ON的情况下，将上限偏移量作为偏移量of的值(步骤S309A)，在限制标志为OFF的情况下，不变更偏移量of的值。

就这样，因为通过与ECU、电动机的过热直接相关联的电流指令值的大小来限制偏移量，所以能够有效地防止过热。

还有，也可以从由反馈要素(N/F)141输出的N/F运算值中减去偏移量，而不是从被输入到作为粘弹性模型的反馈要素(N/F)141中的齿条轴力f中减去偏移量。

图28示出了在图24所示的第4实施例中的粘弹性模型追随控制单元的结构示例中从由反馈要素(N/F)141输出的N/F运算值中减去偏移量of的场合的结构示例(第6实施例)。

图28的结构除了反馈控制单元250之外，与图24的第4实施例的结构相同，即使在反馈控制单元250，与图24的反馈控制单元240相比，尽管它们的结构要素是相同的，但结构要素之间的连接是不同的。在图28的第6实施例中，齿条轴力f被输入到反馈要素(N/F)141中，而不是被输入到减法运算单元145中，从反馈要素(N/F)141输出的N/F运算值被加法输入到减法运算单元145中，而不是被加法输入到减法运算单元142中。在减法运算单元145中从N/F运算值中减去偏移量of，在减法运算单元145中得到的减法运算值被加法输入到减法运算单元142中，在减法运算单元142中减去齿条位移x，在减法运算单元142中得到的减法运算值被输入到控制要素单元143中。

因为第6实施例中的反馈控制单元中的有关齿条轴力的流程与上述其他的实施例(第3实施例～第5实施例)中的反馈控制单元中的有关齿条轴力的流程相同，在相同的流程中赋予了偏移量，所以第6实施例也能够获得与其他的实施例同等的效果。

此外，也可以在第3实施例中的粘弹性模型追随控制单元的结构示例中，从由反馈要素(N/F)141输出的N/F运算值中减去偏移量of。

也可以使用电动机的旋转角θ的位移(下面，被称为“旋转角位移”)来执行上述实施例(第3实施例～第6实施例)中的使用齿条位移x来执行的处理，以便替代齿条位移x。像旋转角θ在上述实施例中的齿条位置变换单元100被变换成判定用齿条位置Rx那样，因为齿条位置与旋转角是连动的，所以在以齿条末端的前面的规定位置或角度为基点的齿条位移与旋转角位移之间可以互相替代。

与图18相对应的图29示出了使用旋转角位移θd来替代齿条位移x的场合的结构示例(第7实施例)。

在第7实施例中，因为不需要求出齿条位置，所以也不需要齿条位置变换单元100，齿条末端接近判定单元210替代了图18的齿条末端接近判定单元110，设置了电动机旋转次数运算单元250以便替代图18的齿条位移速度运算单元150，热保护控制单元260替代了图18的热保护控制单元160，粘弹性模型追随控制单元320替代了图18的粘弹性模型追随控制单元220。来自旋转角传感器21的旋转角θ被输入到齿条末端接近判定单元210中，齿条末端接近判定单元210当判定为旋转角θ位于与齿条末端相对应的旋转角和与齿条末端的前面的规定位置相对应的旋转角θ₀之间的时候，启动抑制控制功能，输出作为旋转角θ与旋转角θ₀之间的偏差的旋转角位移θd，并且还输出切换信号SWS。旋转角位移θd被输入到粘弹性模型追随控制单元320和电动机旋转次数运算单元250中，切换信号SWS被输入到粘弹性模型追随控制单元320和热保护控制单元260中。电动机旋转次数运算单元250基于旋转角位移θd计算出电动机旋转次数ω并将其输出到热保护控制单元260。热保护控制单元260使用作为齿条位移速度Rv的代替的电动机旋转次数ω来计算出偏移量of。粘弹性模型追随控制单元320使用作为齿条位移x的代替的旋转角位移θd来运算出齿条轴力ff。

图30示出了第7实施例的整体的动作示例，与图21所示的动作示例相比，不需要进行用于将旋转角θ变换成判定用齿条位置Rx的齿条位置变换处理(步骤S11)。关于其他的处理，不同之处仅在于“作为齿条位移x的代替，计算出和使用旋转角位移θd，作为齿条位移速度Rv的代替，计算出和使用电动机旋转次数ω”这一点，其他的动作都相同。

因为作为齿条位移x的代替，使用旋转角位移θd，所以可以直接使用旋转角，从而能够实现减少处理量和运算误差。

此外，尽管在上述实施例(第3实施例～第7实施例)中，执行前馈控制单元和反馈控制单元的双方的控制运算，但也可以采用只有反馈控制单元的结构。

接下来，对用来进行最大值限制处理的本发明的实施例(第8实施例～第13实施例)进行说明。此外，在这些实施例中，当使转向盘向右转动(下面，被称为“向右转动转向盘”)的时候，齿条轴力(以及柱轴扭矩)被设定为正的值，当使转向盘向左转动(下面，被称为“向左转动转向盘”)的时候，齿条轴力(以及柱轴扭矩)被设定为负的值。

首先，对本发明的第8实施例进行说明。与图3相对应的图31示出了第8实施例的结构示例，与图3所示的实施方式相比，图31的第8实施例追加了控制量限制单元170，齿条末端接近判定单元210替代了图3的齿条末端接近判定单元110。

齿条末端接近判定单元210输出齿条位移x、切换信号SWS以及用来表示转向盘的转向方向的方向信号Sd。基于被输入到齿条末端接近判定单元210的判定用齿条位置Rx判定转向盘的转向方向，在判定为转向盘的转向方向为向右转动转向盘的情况下，将方向信号Sd设定为“向右转动”并将其输出，在判定为转向盘的转向方向为向左转动转向盘的情况下，将方向信号Sd设定为“向左转动”并将其输出。

控制量限制单元170限制从粘弹性模型追随控制单元120输出的齿条轴力ff(控制量)的最大值以及最小值。为了进行限制，尽管设定针对齿条轴力ff的上限值以及下限值(下面，将上限值以及下限值总称为“限制值”)，但是分别设定向右转动转向盘的场合的限制值和向左转动转向盘的场合的限制值。例如，在向右转动转向盘的场合，如下述式33所示那样将上限值(下面，被称为“向右转动上限值”)RU1设定为所规定的值Fx1(例如，2Nm(牛顿米))，如下述式34所示那样将下限值(下面，被称为“向右转动下限值”)RL1设定为从通过反转系统的最大输出fmax(正的值)的符号后而得到的值中减去所规定的值Fx2(例如，10Nm)而得到的值。

式33

RU1＝Fx1

式34

RL1＝－fmax－Fx2

在向左转动转向盘的场合，将通过对调了向右转动转向盘的场合的上限值以及下限值而得到的值分别设定为上限值(下面，被称为“向左转动上限值”)LU1以及下限值(下面，被称为“向左转动下限值”)LL1。也就是说，由下述式35以及式36分别表示向左转动上限值LU1以及向左转动下限值LL1。

式35

LU1＝fmax+Fx2

式36

LL1＝－Fx1

控制量限制单元170输入从齿条末端接近判定单元210输出的方向信号Sd。并且，在方向信号Sd为“向右转动”的情况下，使用向右转动上限值RU1以及向右转动下限值RL1来限制齿条轴力ff，在方向信号Sd为“向左转动”的情况下，使用向左转动上限值LU1以及向左转动下限值LL1来限制齿条轴力ff。经过限制之后的齿条轴力ff作为齿条轴力ffm被输出到变换单元102。

在这样的结构中，参照图32以及图33的流程图对第8实施例的动作示例进行说明。

图32通过流程图示出了整体的动作示例，与图7的流程图相比，追加了方向信号Sd的输出(步骤S11A)，还有，因为在通常转向(步骤S13)以及粘弹性模型追随控制(步骤S20)中，增加了控制量限制单元170中的处理，所以产生了变更(步骤S13B、步骤S20B)。

在步骤S11A，齿条末端接近判定单元210基于被输入进来的判定用齿条位置Rx来判定转向盘的转向方向，并将判定结果(向右转动、向左转动)作为方向信号Sd输出到控制量限制单元170。

图33的流程图示出了粘弹性模型追随控制(步骤S20B)中的动作示例。与图8的流程图相比，追加了步骤S207A。在步骤S207A，基于从齿条末端接近判定单元210输出的方向信号Sd，来限制从粘弹性模型追随控制单元120输出的齿条轴力ff。图34示出了步骤S207A的详细的动作示例。控制量限制单元170输入方向信号Sd(步骤S207B)。并且，在方向信号Sd为“向右转动”的情况下(步骤S207C)，如果齿条轴力ff等于或大于向右转动上限值RU1的话(步骤S207D)，则将齿条轴力ff的值设定为向右转动上限值RU1(步骤S207E)，如果齿条轴力ff等于或小于向右转动下限值RL1的话(步骤S207F)，则将齿条轴力ff的值设定为向右转动下限值RL1(步骤S207G)，如果为除此以外的情况的话，则不变更齿条轴力ff的值。在方向信号Sd为“向左转动”的情况下(步骤S207C)，如果齿条轴力ff等于或大于向左转动上限值LU1的话(步骤S207H)，则将齿条轴力ff的值设定为向左转动上限值LU1(步骤S207I)，如果齿条轴力ff等于或小于向左转动下限值LL1的话(步骤S207J)，则将齿条轴力ff的值设定为向左转动下限值LL1(步骤S207K)，如果为除此以外的情况的话，则不变更齿条轴力ff的值。经过限制之后的齿条轴力ff作为齿条轴力ffm被输出(步骤S207L)，齿条轴力ffm在变换单元102被变换成电流指令值Iref2(步骤S208A)，在加法运算单元103与电流指令值Iref1相加。

在通常转向(步骤S13B)中，与粘弹性模型追随控制的场合同样地，也限制从粘弹性模型追随控制单元120输出的齿条轴力ff。然而，因为在这种情况下的齿条轴力ff的值为零，所以不需要进行限制，齿条轴力ff原封不动地作为齿条轴力ffm被输出。

此外，尽管将通过对调了向右转动上限值以及向右转动下限值而得到的值分别设定为向左转动上限值以及向左转动下限值，但作为向左转动上限值以及向左转动下限值，也可以使用不同的所规定的值，还可以不使用通过对调而得到的值。还有，也可以在向右转动转向盘的场合和在向左转动转向盘的场合使用相同的限制值，在这种情况下，因为不需要方向信号Sd，所以也不需要进行齿条末端接近判定单元210中的转向盘的转向方向的判定以及控制量限制单元170中的基于方向信号Sd的动作的切换。

对本发明的第9实施例进行说明。

尽管在第8实施例中，针对齿条轴力ff的限制值为固定的值，但在第9实施例中，基于从电流指令值Iref1被变换过来的齿条轴力f来进行设定。通过基于齿条轴力f来进行设定，使得能够设定更合适的限制值。

图35示出了第9实施例的结构示例。与图31所示的第8实施例的结构示例相比，图35的控制量限制单元270替代了图31的控制量限制单元170。齿条轴力ff、方向信号Sd以及从变换单元101输出的齿条轴力f被输入到控制量限制单元270中，控制量限制单元270基于方向信号Sd以及齿条轴力f来限制齿条轴力ff的最大值以及最小值。具体地说，例如，如下述式37所示那样将向右转动上限值RU2设定为通过将所规定的值Fx3(例如，2Nm)与齿条轴力f相加而得到的值，如下述式38所示那样将向右转动下限值RL2设定为从通过反转齿条轴力f的符号后而得到的值中减去所规定的值Fx4(例如，10Nm)而得到的值。

式37

RU2＝f+Fx3

式38

RL2＝－f－Fx4

将通过对调了向右转动上限值RU2以及向右转动下限值RL2而得到的值分别设定为向左转动上限值LU2以及向左转动下限值LL2。也就是说，由下述式39以及式40分别表示向左转动上限值LU2以及向左转动下限值LL2。

式39

LU2＝－f+Fx4

式40

LL2＝f－Fx3

例如，在齿条轴力f随转向角如图37的虚线所示那样发生变化的情况下，尽管第8实施例中的限制值如图36所示那样与齿条轴力f无关地为一定的值，但第9实施例中的限制值如图37的实线所示那样发生变化。

在这样的结构中，参照图38的流程图对第9实施例的动作示例进行说明。

图38是表示控制量限制单元270的动作示例的流程图，与图34所示的第8实施例的动作示例相比，在将从粘弹性模型追随控制单元120输出的齿条轴力ff与限制值进行比较之前，基于从变换单元101输出的齿条轴力f来设定各个限制值。也就是说，在将齿条轴力ff与向右转动上限值RU2进行比较之前，按照式37来设定向右转动上限值RU2(步骤S207d)，在将齿条轴力ff与向右转动下限值RL2进行比较之前，按照式38来设定向右转动下限值RL2(步骤S207f)，在将齿条轴力ff与向左转动上限值LU2进行比较之前，按照式39来设定向左转动上限值LU2(步骤S207h)，在将齿条轴力ff与向左转动下限值LL2进行比较之前，按照式40来设定向左转动下限值LL2(步骤S207j)。其他的动作与第8实施例的动作相同。

此外，作为在计算限制值的时候使用的所规定的值Fx3以及Fx4，也可以使用在第8实施例中使用的所规定的值Fx1以及Fx2。还有，与第8实施例的场合同样地，作为向左转动上限值以及向左转动下限值，也可以使用不同的所规定的值而不是通过对调了向右转动上限值以及向右转动下限值而得到的值，还可以不使用通过对调而得到的值，另外，也可以在向右转动转向盘的场合和在向左转动转向盘的场合使用相同的限制值。

对本发明的第10实施例进行说明。

尽管在第10实施例中，与第9实施例同样地，基于齿条轴力f来设定限制值，但在更进一步限制控制量，等于或大于某个扭矩的情况下，使在计算向右转动下限值以及向左转动上限值的时候所进行的加减法运算与第9实施例成为相反，以便能够使转向盘朝向末端方向转动。然而，将向右转动下限值设定为不超过零，将向左转动上限值设定为不会变成小于零，以便使得与向右转动上限值以及向左转动下限值不会逆转。

尽管第10实施例的结构示例与图35所示的第9实施例的结构示例基本上是相同的，但是控制量限制单元中的动作是不同的。也就是说，尽管在控制量限制单元中，例如，如下述式41所示那样将向右转动上限值RU3设定为通过将所规定的值Fx5(例如，2Nm)与齿条轴力f相加而得到的值，如下述式42所示那样将向右转动下限值RL3设定为通过将所规定的值Fx6(例如，5Nm)与通过反转齿条轴力f的符号后而得到的值相加而得到的值，但是当向右转动下限值RL3超过零的时候，将向右转动下限值RL3设定为零。

式41

RU3＝f+Fx5

式42

RL3＝－f+Fx6

尽管将通过对调了向右转动上限值RU3以及向右转动下限值RL3而得到的值分别设定为向左转动上限值LU3以及向左转动下限值LL3，也就是说，由下述式43以及式44分别表示向左转动上限值LU3以及向左转动下限值LL3，但是当向左转动上限值LU3小于零的时候，将向左转动上限值LU3设定为零。

式43

LU3＝－f－Fx6

式44

LL3＝f－Fx5

例如，在齿条轴力f随转向角如图39的虚线所示那样发生变化的情况下，第10实施例中的限制值如实线所示那样发生变化。

第10实施例的动作，如上所述那样，只有控制量限制单元中的动作与第9实施例的动作示例不同，其他的动作都相同。

此外，作为在计算限制值的时候使用的所规定的值Fx5以及Fx6，也可以使用在第8实施例以及/或第9实施例中使用的所规定的值。还有，作为向左转动上限值以及向左转动下限值，也可以使用不同的所规定的值而不是通过对调了向右转动上限值以及向右转动下限值而得到的值，还可以不使用通过对调而得到的值。

对本发明的第11实施例进行说明。

在第11实施例中，通过对第8实施例中的限制值的设定方法和第9实施例中的限制值的设定方法进行组合，来设定限制值。例如，按照第8实施例中的限制值的设定方法来设定向右转动上限值以及向左转动下限值，按照第9实施例中的限制值的设定方法来设定向右转动下限值以及向左转动上限值。也就是说，按照下述式45～式48来设定向右转动上限值RU4、向右转动下限值RL4、向左转动上限值LU4以及向左转动下限值LL4。

式45

RU4＝Fx1

式46

RL4＝－f－Fx4

式47

LU4＝－f+Fx4

式48

LL4＝－Fx1

例如，在齿条轴力f随转向角如图40的虚线所示那样发生变化的情况下，第11实施例中的限制值如实线所示那样发生变化。

第11实施例的结构示例以及动作示例，只有控制量限制单元中的动作如上所述那样是不同的，其他的结构示例以及动作示例与第9实施例的结构示例以及动作示例都相同。

此外，作为限制值的设定方法的组合，也可以采用与上述相反的方法，即，按照第9实施例中的限制值的设定方法来设定向右转动上限值以及向左转动下限值，按照第8实施例中的限制值的设定方法来设定向右转动下限值以及向左转动上限值。还有，也可以将第8实施例中的限制值的设定方法和第10实施例中的限制值的设定方法组合起来。

对本发明的第12实施例进行说明。

尽管在第9实施例～第11实施例中基于齿条轴力f来设定限制值，但在第12实施例中，还根据转向速度来变更限制值。通过这样做，就可以在转向速度快的时候，进行强大的控制以便成为虚拟齿条末端，在转向速度慢的时候，增强控制量的限制以便提高安全性等，从而能够采取更加柔软的对应。

图41示出了第12实施例的结构示例。与图35所示的第9实施例的结构示例相比，图41的控制量限制单元370替代了图35的控制量限制单元270，齿条轴力ff、方向信号Sd、齿条轴力f以及转向速度ωs被输入到控制量限制单元370中。

控制量限制单元370在转向速度快的时候，为了进行强大的控制以便成为虚拟齿条末端，按照第9实施例中的限制值的设定方法来设定限制值，在转向速度慢的时候，按照增强了控制量的限制的第10实施例中的限制值的设定方法来设定限制值。还有，通过将按照第9实施例以及第10实施例中的限制值的设定方法设定好的各个限制值与增益相乘，然后再将它们相加后得到的值作为限制值，这样就能够逐渐进行设定方法的转移。

图42示出了控制量限制单元370的结构示例。控制量限制单元370由高速转向时限制值运算单元371、低速转向时限制值运算单元372、高速转向时增益单元373、低速转向时增益单元374、限制单元375、加法运算单元376以及加法运算单元377构成。

高速转向时限制值运算单元371使用方向信号Sd以及齿条轴力f并且按照第9实施例中的限制值的设定方法来计算出上限值UPH以及下限值LWH。也就是说，在方向信号Sd为“向右转动”的情况下，将按照式37计算出的向右转动上限值RU2(＝f+Fx3)作为上限值UPH，将按照式38计算出的向右转动下限值RL2(＝－f－Fx4)作为下限值LWH。在方向信号Sd为“向左转动”的情况下，将按照式39计算出的向左转动上限值LU2(＝－f+Fx4)作为上限值UPH，将按照式40计算出的向左转动下限值LL2(＝f－Fx3)作为下限值LWH。

低速转向时限制值运算单元372使用方向信号Sd以及齿条轴力f并且按照第10实施例中的限制值的设定方法来计算出上限值UPL以及下限值LWL。也就是说，尽管在方向信号Sd为“向右转动”的情况下，将按照式41计算出的向右转动上限值RU3(＝f+Fx5)作为上限值UPL，将按照式42计算出的向右转动下限值RL3(＝－f+Fx6)作为下限值LWL。在方向信号Sd为“向左转动”的情况下，将按照式43计算出的向左转动上限值LU3(＝－f－Fx6)作为上限值UPL，将按照式44计算出的向左转动下限值LL3(＝f－Fx5)作为下限值LWL，但是当上限值UPL小于零的时候，将上限值UPL设定为零。

高速转向时增益单元373将具有相对于转向速度ωs例如图43所示那样的特性的高速转向时增益GH分别与上限值UPH以及下限值LWH相乘，计算出上限值UPHg以及下限值LWHg。图43所示的高速转向时增益GH的特性为这样的特性，即，到所规定的转向速度ωs1为止，高速转向时增益GH为0％，在从所规定的转向速度ωs1到所规定的转向速度ωs2(ωs2＞ωs1)的范围内，高速转向时增益GH与转向速度ωs成比例地变大，当超过所规定的转向速度ωs2的时候，高速转向时增益GH变成100％。

低速转向时增益单元374将具有相对于转向速度ωs例如图44所示那样的特性的低速转向时增益GL分别与上限值UPL以及下限值LWL相乘，计算出上限值UPLg以及下限值LWLg。图44所示的低速转向时增益GL的特性为图43所示的高速转向时增益GH的特性的相反的特性。

加法运算单元376将上限值UPHg与上限值UPLg相加，计算出上限值UP。加法运算单元377将下限值LWHg与下限值LWLg相加，计算出下限值LW。

限制单元375使用上限值UP以及下限值LW来限制齿条轴力ff。

在这样的结构中，参照图45的流程图对第12实施例的动作示例进行说明。

图45是表示控制量限制单元370的动作示例的流程图，第12实施例的动作，只有控制量限制单元370的动作是不同的，其他的动作与第8实施例～第11实施例的动作相同。

从齿条末端接近判定单元210输出的方向信号Sd和从变换单元101输出的齿条轴力f被输入到高速转向时限制值运算单元371和低速转向时限制值运算单元372中(步骤S401)。

高速转向时限制值运算单元371在方向信号Sd为“向右转动”的情况下(步骤S402)，将向右转动上限值RU2作为上限值UPH，将向右转动下限值RL2作为下限值LWH，并且将它们输出(步骤S403)。在方向信号Sd为“向左转动”的情况下(步骤S402)，将向左转动上限值LU2作为上限值UPH，将向左转动下限值LL2作为下限值LWH，并且将它们输出(步骤S404)。

低速转向时限制值运算单元372在方向信号Sd为“向右转动”的情况下(步骤S405)，将向右转动上限值RU3作为上限值UPL，将向右转动下限值RL3作为下限值LWL，并且将它们输出(步骤S406)。在方向信号Sd为“向左转动”的情况下(步骤S405)，将向左转动上限值LU3作为上限值UPL，将向左转动下限值LL3作为下限值LWL，并且将它们输出(步骤S407)。此外，也可以将高速转向时限制值运算单元371中的动作和低速转向时限制值运算单元372中的动作的顺序反过来，还可以并行地执行高速转向时限制值运算单元371中的动作和低速转向时限制值运算单元372中的动作。

高速转向时增益单元373输入上限值UPH、下限值LWH以及转向速度ωs，使用图43所示的特性来求出相对于转向速度ωs的高速转向时增益GH，将其分别与上限值UPH以及下限值LWH相乘，输出上限值UPHg(＝UPH×GH)以及下限值LWHg(＝LWH×GH)(步骤S408)。

低速转向时增益单元374输入上限值UPL、下限值LWL以及转向速度ωs，使用图44所示的特性来求出相对于转向速度ωs的低速转向时增益GL，将其分别与上限值UPL以及下限值LWL相乘，输出上限值UPLg(＝UPL×GL)以及下限值LWLg(＝LWL×GL)(步骤S409)。此外，也可以将高速转向时增益单元373中的动作和低速转向时增益单元374中的动作的顺序反过来，还可以并行地执行高速转向时增益单元373中的动作和低速转向时增益单元374中的动作。

上限值UPHg以及上限值UPLg被输入到加法运算单元376中，在加法运算单元376中得到的加法运算结果被作为上限值UP输出(步骤S410)。下限值LWHg以及下限值LWLg被输入到加法运算单元377中，在加法运算单元377中得到的加法运算结果被作为下限值LW输出(步骤S411)。

上限值UP以及下限值LW和从粘弹性模型追随控制单元输出的齿条轴力ff一起被输入到限制单元375中。限制单元375当齿条轴力ff等于或大于上限值UP的时候(步骤S412)，将齿条轴力ff的值作为上限值UP(步骤S413)，当齿条轴力ff等于或小于下限值LW的时候(步骤S414)，将齿条轴力ff的值作为下限值LW(步骤S415)，在除此以外的情况下，不变更齿条轴力ff的值。经过限制之后的齿条轴力ff作为齿条轴力ffm被输出(步骤S416)。

此外，高速转向时增益GH以及低速转向时增益GL的在从转向速度ωs1到转向速度ωs2的范围内的特性并不限于图43以及图44所示那样的直线性的特性，只要高速转向时增益GH与低速转向时增益GL的和成为100％的话，也可以为曲线性的特性。还有，也可以在高速转向时限制值运算单元371以及/或低速转向时限制值运算单元372中，按照第8实施例中的限制值的设定方法来设定限制值。在这种情况下，调整上限值以及下限值，以便使得在转向速度快的时候，进行强大的控制以便成为虚拟齿条末端，在转向速度慢的时候，增强控制量的限制以便提高安全性。

对本发明的第13实施例进行说明。

尽管在第12实施例中根据转向速度来变更限制值，但在第13实施例中，根据车速来变更限制值。例如，在包括停车在内的极低速行驶时，进行强大的控制以便成为虚拟齿条末端，随着变成超过低速行驶，使限制值逐渐发生变化。

图46示出了第13实施例的结构示例。与图41所示的第12实施例的结构示例相比，图46的控制量限制单元470替代了图41的控制量限制单元370，作为转向速度ωs的代替，车速Vel被输入到控制量限制单元470中。

控制量限制单元470在车速为低速的时候，为了进行强大的控制以便成为虚拟齿条末端，按照第9实施例中的限制值的设定方法来设定限制值，当车速变成高速的时候，按照第10实施例中的限制值的设定方法来设定限制值。并且，与第12实施例同样地，通过将按照第9实施例以及第10实施例中的限制值的设定方法设定好的各个限制值与增益相乘，然后再将它们相加后得到的值作为限制值，这样就能够逐渐进行设定方法的转移。

图47示出了控制量限制单元470的结构示例。控制量限制单元470由高速时限制值运算单元471、低速时限制值运算单元472、高速时增益单元473、低速时增益单元474、限制单元375、加法运算单元376以及加法运算单元377构成。因为限制单元375、加法运算单元376以及加法运算单元377为与第12实施例相同的结构，进行同样的动作，所以省略它们的说明。

高速时限制值运算单元471与第12实施例中的低速转向时限制值运算单元372同样地，使用方向信号Sd以及齿条轴力f并且按照第10实施例中的限制值的设定方法来计算出上限值UpH以及下限值LwH。

低速时限制值运算单元472与第12实施例中的高速转向时限制值运算单元371同样地，使用方向信号Sd以及齿条轴力f并且按照第9实施例中的限制值的设定方法来计算出上限值UpL以及下限值LwL。

高速时增益单元473将具有相对于车速Vel例如图48所示那样的特性的高速时增益gH分别与上限值UpH以及下限值LwH相乘，计算出上限值UpHg以及下限值LwHg。图48所示的高速时增益gH的特性为这样的特性，即，到所规定的车速Vel1为止，高速时增益gH为0％，在从所规定的车速Vel1到所规定的车速Vel2(Vel2＞Vel1)的范围内，高速时增益gH与车速Vel成比例地变大，当超过所规定的车速Vel2的时候，高速时增益gH变成100％。

低速时增益单元474将具有相对于车速Vel例如图49所示那样的特性的低速时增益gL分别与上限值UpL以及下限值LwL相乘，计算出上限值UpLg以及下限值LwLg。图49所示的低速时增益gL的特性为图48所示的高速时增益gH的特性的相反的特性。

在这样的结构中，参照图50的流程图对第13实施例的动作示例进行说明。

图50是表示控制量限制单元470的动作示例的流程图，第13实施例的动作，只有控制量限制单元470的动作是不同的，其他的动作与第12实施例的动作相同。

方向信号Sd和齿条轴力f被输入到高速时限制值运算单元471和低速时限制值运算单元472中(步骤S401A)。

高速时限制值运算单元471在方向信号Sd为“向右转动”的情况下(步骤S402A)，将向右转动上限值RU3作为上限值UpH，将向右转动下限值RL3作为下限值LwH，并且将它们输出(步骤S403A)。在方向信号Sd为“向左转动”的情况下(步骤S402A)，将向左转动上限值LU3作为上限值UpH，将向左转动下限值LL3作为下限值LwH，并且将它们输出(步骤S404A)。

低速时限制值运算单元472在方向信号Sd为“向右转动”的情况下(步骤S405A)，将向右转动上限值RU2作为上限值UpL，将向右转动下限值RL2作为下限值LwL，并且将它们输出(步骤S406A)。在方向信号Sd为“向左转动”的情况下(步骤S405A)，将向左转动上限值LU2作为上限值UpL，将向左转动下限值LL2作为下限值LwL，并且将它们输出(步骤S407A)。此外，也可以将高速时限制值运算单元471中的动作和低速时限制值运算单元472中的动作的顺序反过来，还可以并行地执行高速时限制值运算单元471中的动作和低速时限制值运算单元472中的动作。

高速时增益单元473输入上限值UpH、下限值LwH以及车速Vel，使用图48所示的特性来求出相对于车速Vel的高速时增益gH，将其分别与上限值UpH以及下限值LwH相乘，输出上限值UpHg(＝UpH×gH)以及下限值LwHg(＝LwH×gH)(步骤S408A)。

低速时增益单元474输入上限值UpL、下限值LwL以及车速Vel，使用图49所示的特性来求出相对于车速Vel的低速时增益gL，将其分别与上限值UpL以及下限值LwL相乘，输出上限值UpLg(＝UpL×gL)以及下限值LwLg(＝LwL×gL)(步骤S409A)。此外，也可以将高速时增益单元473中的动作和低速时增益单元474中的动作的顺序反过来，还可以并行地执行高速时增益单元473中的动作和低速时增益单元474中的动作。

然后，与第12实施例的动作同样地，从上限值UpHg、UpLg以及下限值LwHg、LwLg经由加法运算单元376、加法运算单元377计算出上限值Up以及下限值Lw(步骤S410、步骤S411)，从上限值Up、下限值Lw以及齿条轴力ff经由限制单元375输出齿条轴力ffm(步骤S412～步骤S416)。

此外，高速时增益gH以及低速时增益gL的在从车速Vel1到车速Vel2的范围内的特性并不限于图48以及图49所示那样的直线性的特性，只要高速时增益gH与低速时增益gL的和成为100％的话，也可以为曲线性的特性。还有，也可以在高速时限制值运算单元471以及/或低速时限制值运算单元472中，按照第8实施例中的限制值的设定方法来设定限制值。

附图标记说明

1 转向盘(方向盘)

2 柱轴(转向轴或方向盘轴)

10 扭矩传感器

12 车速传感器

13 电池

14 转向角传感器

20 电动机

21 旋转角传感器

30 控制单元(ECU)

31 扭矩控制单元

35 电流控制单元

36 PWM控制单元

100 齿条位置变换单元

110、210 齿条末端接近判定单元

120、220、320 粘弹性模型追随控制单元

121、122 切换单元

124 参数设定单元

130 前馈控制单元

140、240 反馈控制单元

150 齿条位移速度运算单元

160、260 过热保护控制单元

170、270、370、470 控制量限制单元

250 电动机旋转次数运算单元

371 高速转向时限制值运算单元

372 低速转向时限制值运算单元

373 高速转向时增益单元

374 低速转向时增益单元

375 限制单元

471 高速时限制值运算单元

472 低速时限制值运算单元

473 高速时增益单元

474 低速时增益单元

Claims (30)

1.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩运算出第1电流指令值，通过基于所述第1电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，其特征在于：

具有在齿条末端的前面的规定角度的范围内将粘弹性模型设为规范模型的模型追随控制的结构，

为了防止过热，将偏移量赋给所述粘弹性模型的输入或输出，以便抑制齿条末端碰撞。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述模型追随控制的结构为反馈控制单元。

3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述模型追随控制的结构为反馈控制单元以及前馈控制单元。

4.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：基于齿条位移改变所述规范模型的参数。

5.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：

具备第1变换单元、齿条位置变换单元、齿条末端接近判定单元、粘弹性模型追随控制单元、第2变换单元和过热保护控制单元，

所述第1变换单元将所述第1电流指令值变换成第1齿条轴力或柱轴扭矩，

所述齿条位置变换单元将所述电动机的旋转角变换成判定用齿条位置，

所述齿条末端接近判定单元基于所述判定用齿条位置判定接近了齿条末端，输出齿条位移以及切换信号，

所述粘弹性模型追随控制单元基于所述第1齿条轴力或柱轴扭矩、所述齿条位移以及所述切换信号，并且，通过所述模型追随控制的结构来生成将粘弹性模型设为规范模型的第2齿条轴力或柱轴扭矩，

所述第2变换单元将所述第2齿条轴力或柱轴扭矩变换成第2电流指令值，

所述过热保护控制单元基于车辆状态信息运算出从所述第1齿条轴力或柱轴扭矩或所述粘弹性模型追随控制单元的粘弹性模型的输出中减去的所述偏移量，

基于通过所述第2电流指令值与所述第1电流指令值相加而得到的第3电流指令值来进行所述辅助控制。

6.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述粘弹性模型追随控制单元由前馈控制单元、反馈控制单元、第1切换单元、第2切换单元和加法运算单元构成，

所述前馈控制单元基于所述第1齿条轴力或柱轴扭矩进行前馈控制，输出第3齿条轴力或柱轴扭矩，

所述反馈控制单元基于所述齿条位移以及所述第1齿条轴力或柱轴扭矩进行反馈控制，输出第4齿条轴力或柱轴扭矩，

所述第1切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第3齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述第2切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第4齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述加法运算单元使所述第1切换单元的输出与所述第2切换单元的输出相加，输出所述第2齿条轴力或柱轴扭矩。

7.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述粘弹性模型追随控制单元由前馈控制单元、反馈控制单元、第1切换单元、第2切换单元和加法运算单元构成，

所述前馈控制单元基于所述齿条位移进行前馈控制，输出第3齿条轴力或柱轴扭矩，

所述反馈控制单元基于所述齿条位移以及所述第1齿条轴力或柱轴扭矩进行反馈控制，输出第4齿条轴力或柱轴扭矩，

所述第1切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第3齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述第2切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第4齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述加法运算单元使所述第1切换单元的输出与所述第2切换单元的输出相加，输出所述第2齿条轴力或柱轴扭矩。

8.根据权利要求6或7所述的电动助力转向装置，其特征在于：根据所述齿条位移变更所述反馈控制单元和所述前馈控制单元的参数。

9.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述过热保护控制单元在齿条末端的前面的规定角度的范围内基于所述车辆状态信息判定为保持转向盘不动状态继续持续下去的情况下，运算出所述偏移量。

10.根据权利要求9所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述车辆状态信息至少由所述第3电流指令值、所述转向扭矩以及电动机旋转次数或齿条位移速度构成，

在至少所述第3电流指令值大于所规定的电流指令值，所述转向扭矩大于所规定的转向扭矩值，并且，所述电动机旋转次数或齿条位移速度小于所规定的值的状态继续持续下去的情况下，运算出所述偏移量。

11.根据权利要求9或10所述的电动助力转向装置，其特征在于：更新所述偏移量的值以便使其从运算开始时刻起逐渐变大。

12.根据权利要求11所述的电动助力转向装置，其特征在于：在所述偏移量的值超过所规定的上限值的情况下，将所述所规定的上限值作为所述偏移量的值。

13.根据权利要求11所述的电动助力转向装置，其特征在于：将所述第3电流指令值变成小于所规定的下限值的时刻的所述偏移量的值作为上限偏移量存储起来，在所述第3电流指令值小于所述所规定的下限值的期间，将所述上限偏移量作为所述偏移量的值。

14.根据权利要求11至13中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：在所述转向扭矩变成等于或小于所述所规定的转向扭矩值的情况下，或者，在所述电动机旋转次数或齿条位移速度变成等于或大于所述所规定的值的情况下，中断所述偏移量的更新。

15.根据权利要求9至14中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：在变成所述齿条末端的前面的规定角度的范围之外的情况下，将所述偏移量的值重置为零。

16.一种电动助力转向装置，其至少基于转向扭矩运算出第1电流指令值，通过基于所述第1电流指令值来驱动电动机，以便对转向系统进行辅助控制，其特征在于：

具有在齿条末端的前面的规定角度的范围内将粘弹性模型设为规范模型的模型追随控制的结构，

限制所述模型追随控制中的控制量的范围，以便抑制齿条末端碰撞。

17.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述模型追随控制的结构为反馈控制单元。

18.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述模型追随控制的结构为前馈控制单元。

19.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于：所述模型追随控制的结构为反馈控制单元以及前馈控制单元。

20.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于：基于齿条位移改变所述规范模型的参数。

21.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于：

具备第1变换单元、齿条位置变换单元、齿条末端接近判定单元、粘弹性模型追随控制单元、控制量限制单元和第2变换单元，

所述第1变换单元将所述第1电流指令值变换成第1齿条轴力或柱轴扭矩，

所述齿条位置变换单元将所述电动机的旋转角变换成判定用齿条位置，

所述齿条末端接近判定单元基于所述判定用齿条位置判定接近了齿条末端，输出齿条位移以及切换信号，

所述粘弹性模型追随控制单元基于所述第1齿条轴力或柱轴扭矩、所述齿条位移以及所述切换信号，并且，通过所述模型追随控制的结构来生成将粘弹性模型设为规范模型的第2齿条轴力或柱轴扭矩，

所述控制量限制单元针对所述第2齿条轴力或柱轴扭矩设定上限值以及下限值，限制所述第2齿条轴力或柱轴扭矩，

所述第2变换单元将经过限制之后的所述第2齿条轴力或柱轴扭矩变换成第2电流指令值，

使所述第2电流指令值与所述第1电流指令值相加，进行所述辅助控制。

22.根据权利要求21所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述粘弹性模型追随控制单元由前馈控制单元、反馈控制单元、第1切换单元、第2切换单元和加法运算单元构成，

所述前馈控制单元基于所述第1齿条轴力或柱轴扭矩进行前馈控制，输出第3齿条轴力或柱轴扭矩，

所述反馈控制单元基于所述齿条位移以及所述第1齿条轴力或柱轴扭矩进行反馈控制，输出第4齿条轴力或柱轴扭矩，

所述第1切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第3齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述第2切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第4齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述加法运算单元使所述第1切换单元的输出与所述第2切换单元的输出相加，输出所述第2齿条轴力或柱轴扭矩。

23.根据权利要求21所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述粘弹性模型追随控制单元由前馈控制单元、反馈控制单元、第1切换单元、第2切换单元和加法运算单元构成，

所述前馈控制单元基于所述齿条位移进行前馈控制，输出第3齿条轴力或柱轴扭矩，

所述反馈控制单元基于所述齿条位移以及所述第1齿条轴力或柱轴扭矩进行反馈控制，输出第4齿条轴力或柱轴扭矩，

所述第1切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第3齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述第2切换单元根据所述切换信号启动/关闭所述第4齿条轴力或柱轴扭矩的输出，

所述加法运算单元使所述第1切换单元的输出与所述第2切换单元的输出相加，输出所述第2齿条轴力或柱轴扭矩。

24.根据权利要求22或23所述的电动助力转向装置，其特征在于：根据所述齿条位移变更所述反馈控制单元和所述前馈控制单元的参数。

25.根据权利要求21至24中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：根据转向方向来设定所述上限值以及下限值。

26.根据权利要求21至25中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：基于所述第1齿条轴力或柱轴扭矩来设定所述上限值以及下限值。

27.根据权利要求21至26中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：基于转向速度来变更所述上限值以及下限值。

28.根据权利要求27所述的电动助力转向装置，其特征在于：在基于所述转向速度的变更中，相对于所述转向速度的变化，所述上限值以及下限值逐渐发生变化。

29.根据权利要求21至26中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：基于车速来变更所述上限值以及下限值。

30.根据权利要求29所述的电动助力转向装置，其特征在于：在基于所述车速的变更中，相对于所述车速的变化，所述上限值以及下限值逐渐发生变化。