CN107792171A - 转向控制设备 - Google Patents

Abstract

在转向控制设备中，基本辅助扭矩计算单元计算基本辅助扭矩。校正扭矩计算单元计算要与基本辅助扭矩相加的校正扭矩。在校正扭矩计算单元中，回转状态确定单元确定方向盘是正在转动还是正在回转。回转速度稳定控制单元计算用于稳定方向盘的回转速度的回转速度稳定扭矩作为校正扭矩。回转速度稳定控制单元计算回转速度稳定扭矩，以使与方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息的二阶时间差分值更接近于零，并且使得回转速度稳定扭矩在方向盘回转时的绝对值相对大于在方向盘转动时的绝对值。

Description

转向控制设备

技术领域

本公开内容涉及一种转向控制设备。

背景技术

在低车辆速度范围内，车体或轮胎的侧滑角度比车辆速度高时的侧滑角度相对较小。在相同的转向角和横向加速度下，在低车辆速度范围内从路面接收到的自调心扭矩较小。当自调心扭矩变得大约等于或小于转向机构中的摩擦力时，方向盘不容易回转至中立位置(neutral position)。因此，需要驾驶员有意地执行使方向盘向中立位置回转的操作。因此，执行“回转控制”的转向控制设备是已知的。在回转控制中，计算方向盘向中立位置回转的方向上的校正扭矩并且将该校正扭矩与辅助扭矩相加。

例如，JP-A-2015-145216公开了一种考虑了以下问题的设备。亦即，由于扭杆的扭转，方向盘在回转控制期间不能平稳地向中立位置回转。本文中，作为解决该问题的手段，基于马达的角加速度来计算方向盘不向中立位置回转的方向上的反转指令值(counter-return command value)。反转指令值与辅助指令值相加，从而方向盘能够平稳地向中立位置回转。

在JP-A-2015-145216的技术中，即使在转动期间，也可以基于马达的角加速度来计算反转指令值。因此，出现以下问题，当驾驶员执行转动转向时，抑制转向的方向上的扭矩被输出。

发明内容

因此，期望提供一种稳定方向盘的回转速度的转向控制设备。

示例性实施方式提供了一种转向控制设备，其基于由驾驶员施加的转向扭矩来控制由转向辅助马达输出的辅助扭矩。转向控制设备包括基本辅助扭矩计算单元，其计算基本辅助扭矩；以及校正扭矩计算单元，其计算要与基本辅助扭矩相加的校正扭矩。

校正扭矩计算单元包括回转状态确定单元和回转速度稳定控制单元。回转状态确定单元确定方向盘是正在转动还是正在回转。回转速度稳定控制单元计算用于使方向盘的回转速度稳定的回转速度稳定扭矩作为校正扭矩。回转速度稳定控制单元计算回转速度稳定扭矩，以使与方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息的二阶时间差分值更接近于0，并且使得回转速度稳定扭矩在方向盘回转时的绝对值相对大于在方向盘转动时的绝对值。

“方向盘位置相关信息的二阶时间差分值”通常是转向角加速度。此外，“使方向盘位置相关信息的二阶时间差分值更接近于0”意味着执行控制以使得方向盘的旋转加速度被抑制并且回转速度固定。从感官的角度来看，该控制与转向系统机构中的经受由转向控制设备进行控制的人为增加的惯性对应。因此，本公开内容能够稳定方向盘的回转速度并且提高转向感。

此外，计算回转速度稳定扭矩，使得方向盘回转时的绝对值相对大于方向盘转动时的绝对值。换言之，与方向盘回转时相比，当转动方向盘时不输出回转速度稳定扭矩。当方向盘转动时，回转速度稳定控制单元优选地将回转速度稳定扭矩设置成0。

因此，在转动转向期间，允许驾驶员有意地对方向盘进行旋转加速。因此，转向不受抑制。因此，在防止出现问题即“当驾驶员执行转动转向时对转向进行抑制”(这是JP-A-2015-145216的常规技术中的问题)的同时，可以稳定方向盘的回转速度。

具体地，回转状态确定单元确定方向盘是否处于方向盘位置在朝向中立位置的方向改变的回转状态或方向盘位置沿远离中立位置的方向改变的转动状态。

此外，回转状态确定单元优选地基于根据与方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息以及方向盘位置相关信息的时间变化率计算出的回转状态量(α)来确定回转状态。然后，回转速度稳定控制单元基于回转状态量来改变回转速度稳定扭矩。

此外，校正扭矩计算单元优选地还包括回转控制量计算单元(30)，该回转控制量计算单元(30)计算用于辅助将方向盘向中立位置回转的回转控制量(Tr*)作为校正转矩。在这种情况下，校正扭矩计算单元可以基于转向角(θ)和转向速度(ω)中的至少一个来计算回转控制量。

附图说明

在附图中：

图1是电动助力转向系统的总体配置图；

图2A是转向角随时间改变的曲线图；

图2B是在回转控制下从转动转向到回转转向过渡期间的状态的改变的曲线图；

图3是根据每个实施方式的回转控制单元的总体控制框图；

图4是回转状态确定单元的控制框图；

图5A是速度状态量映射的示例；

图5B是回转状态确定单元的角度状态量映射的示例；

图6是用于说明输出限制单元对回转控制量的限制的图；

图7是指示回转状态量基于转向状态的改变的实际设备数据；

图8是根据第一实施方式的回转速度稳定控制单元的控制框图；

图9A至图9C是指示回转速度稳定控制的工作效果的实际设备数据(1)；

图10A至图10C是指示回转速度稳定控制的工作效果的实际设备数据(2)；

图11是根据第二实施方式的回转速度稳定控制单元的控制框图；

图12是图11中的车辆速度增益映射的示例；

图13是根据第三实施方式的回转速度稳定控制单元的控制框图；

图14是用于说明转向角和转向扭矩的符号的限定的图；以及

图15是图13中的校正增益映射的示例。

具体实施方式

下文中将参照附图来描述转向控制设备的多个实施方式。根据各实施方式，将用作“转向控制设备”的电子控制单元(ECU)应用于车辆的电动助力转向系统。ECU控制从转向辅助马达输出的辅助扭矩。此外，在本说明书中，“本实施方式”共同参照下文中描述的第一实施方式至第三实施方式。

[电动助力转向系统的配置]

如图1所示，电动助力转向系统1辅助驾驶员使用来自转向辅助

马达80的扭矩来操作方向盘91。

方向盘91被固定至转向轴92的一端。中间轴93被设置在转向轴92的另一端侧。扭矩传感器94被设置在转向轴92和中间轴93之间。从转向轴92通过扭矩传感器94到中间轴93的总体轴被统称为转向轴部95。

扭矩传感器94基于连接转向轴92和中间轴93的扭杆的扭转角度，对施加到扭杆的转向扭矩Ts进行检测。扭矩传感器94的检测值被输出至ECU 10。齿轮箱96被设置在中间轴93的与扭矩传感器94相反的一侧的端部上。齿轮箱96包括小齿轮961和齿条962。

当驾驶员转动方向盘91时，小齿轮961与中间轴93一起旋转。伴随着小齿轮961的旋转，齿条962向左或向右移动。拉杆97被设置在齿条962的两端。拉杆97与齿条962一起以往复的方式向左和向右移动。由于拉杆97拉动和推动转向节臂98，轮99的取向改变。此外，车辆速度传感器71被设置在车辆的预定部分中。车辆速度传感器71检测车辆速度V。

例如，马达80是三相无刷交流马达。马达80基于从ECU 10输出的驱动电压Vd来输出辅助扭矩。辅助扭矩辅助方向盘91的转向力。在三相交流马达的情况下，驱动电压Vd是指各相即U相、V相、W相的相电压。

马达80的旋转经由减速机构85传递至中间轴93。减速机构85具有蜗轮86和蜗轮87。此外，当中间轴93由于来自车轮99侧的路面反作用力或自调心扭矩而旋转时，旋转经由减速机构85传递至马达80。

图1所示的电动助力转向系统1是将马达80的旋转传递到转向轴部95的列辅助型(column-assisted type)。然而，根据本实施方式的ECU 10可以类似地应用于机架辅助型电动助力转向系统或线控转向系统。在线控转向系统中，方向盘和转向轮机械地隔开。

此外，根据另一实施方式，可以将具有不同于3的多个相的多相交流马达或有刷直流马达用作转向辅助马达。此处，从方向盘91到传递给方向盘91转向力的车轮99的整体机构被称为“转向系统机构100”。

ECU 10由从车载电池(未示出)接收的电力来操作。ECU 10基于由扭矩传感器94检测的转向扭矩Ts、由车辆速度传感器71检测的车辆速度V等来计算辅助扭矩指令Ta*。然后，ECU 10将基于辅助扭矩指令Ta*计算的驱动电压Vd施加于马达80，由此使马达80生成辅助扭矩。由ECU 10执行的各个计算处理可以是由中央处理单元(CPU)实现的软件处理，该中央处理单元运行预先存储在有形存储设备例如只读存储器(ROM)中的程序。替选地，各个计算处理可以通过由专用电子电路执行的硬件处理来实现。

ECU 10包括基本辅助扭矩计算单元11、校正扭矩计算单元15和电流反馈单元70。基本辅助扭矩计算单元11基于转向扭矩Ts和转向速度ω来计算基本辅助扭矩Tb。校正扭矩计算单元15计算要与基本辅助扭矩Tb相加的各种类型的校正扭矩。校正扭矩至少包括回转速度稳定扭矩Tω_stb。

根据本实施方式，主要推定将回转控制量最终指令值Tr**计算作为校正扭矩的配置。通过将回转控制量Tr*和回转控制中的回转速度稳定扭矩Tω_stb相加来获得回转控制量最终指令值Tr**。其他类型的校正扭矩将不会被提及。因此，下文中将具体描述“校正扭矩计算单元”作为“回转控制单元15”。

回转控制单元15基于转向速度ω和转向角θ来计算回转控制量最终指令值Tr**。加法器12将由回转控制单元15计算的回转控制量最终指令值Tr**与基本辅助扭矩Tb相加。由此计算辅助扭矩指令Ta*。

关于各种量来使用单位(例如[Nm]、[deg]和[deg/s])用于表示这些量的大小，并不旨在限制其使用。例如，可以使用[rad]作为角度的单位。类似的解释也适用于以下的附图。此外，术语“转向角θ”和“转向速度ω”不仅用于通过驾驶员的主动转向使方向盘91旋转的情况，也以扩展的方式包括在驾驶员已放开方向盘91的情况下方向盘91的位置和旋转速度。

电流反馈单元70基于辅助扭矩指令Ta*相对于目标电流来执行对流至马达80的实际电流的反馈控制，并且由此计算施加于马达80的驱动电压Vd。转向控制设备中的基本辅助扭矩计算单元11和电流反馈单元70的配置是已知技术。因此，省略对其的详细描述。

[回转控制概述]

接下来，将参照图2来描述回转控制的概述。

在低车辆速度范围内，车身或轮胎的侧滑角比车辆速度高时的侧滑角相对较小。在相同的转向角和横向加速度下，在低车辆速度范围内从路面接收到的自调心扭矩较小。当自调心扭矩变得大约等于或小于转向机构中的摩擦力时，方向盘不容易回转到中立位置。因此，需要驾驶员有意地执行操作以使方向盘向中立位置回转。

具体地，在前束角和脚轮轨迹(caster trail)小的车辆中以及装配有滚动阻力低的轮胎的车辆中回转力小。此外，在将部件接触压力设定得高以减少齿条和小齿轮机构的咔嗒噪声的车辆中，摩擦力高。前述中的每一个用作抑制方向盘向中立位置回转的因素。

关于这种问题，回转控制是将方向盘回转到中立位置的方向上的校正扭矩进一步被加到电动助力转向系统中的辅助转矩的控制。

在下文中，在本说明书中，方向盘远离中立位置移动的方向被称为“转动方向”。方向盘朝向中立位置移动的方向被称为“回转方向”。亦即，“回转/转动方向”是基于方向盘和中立位置之间的关系而客观限定的，而与驾驶员的感觉无关。

转动方向上的转向和回转方向上的转向分别被称为“转动转向”和“回转转向”。另外，由于自调心扭矩和回转控制导致方向盘回转到中立位置的速度被称为“回转速度”，即使没有驾驶员主动地执行操作来回转方向盘。

图2A是示出了在驾驶员的手放在方向盘上的状态下的转动转向之后直到方向盘回转至中立位置(即转向角θ＝0[deg])为止的转向角θ随时间变化的概念图。长虚线R0表示在没有执行回转控制或回转控制的输出不足并且回转速度太慢时由于摩擦力导致转向角θ未回转至0[deg]的情况下的操作。

相反，短虚线R1表示由于有利的回转控制导致方向盘向中立位置回转的操作。因为回转速度是适当的，所以转向角θ平稳地变化。

此外，单点链线R2和双点链线R3示出了不适当的回转控制的示例。在由单点链线R2所表示的操作中，回转控制的输出是过多的并且回转速度太快。因此，转向被抑制。在由双点链线R3表示的操作中，回转速度不稳定。因此，驾驶员可能感到不适。因此，在回转控制中，控制目标是实现由短虚线R1所表示的操作，其中，转向未被抑制并且方向盘以未造成不适的自然速度回转。

图2B是基于转向角θ和转向扭矩Ts之间的关系来表示从转动转向到回转转向转变期间的状态的变化的图。此处，基于参照中立位置的向左方向和向右方向来限定转向角θ的正和负符号。此外，基于与由转向角θ的符号所指示的方向相同的方向来限定转向扭矩Ts的符号。基本上，当在正方向上施加转向扭矩Ts时，转向角θ向正方向变化。当在负方向上施加转向扭矩Ts时，转向角θ向负方向变化。图2B示出了转向角θ和转向扭矩Ts均在正区域中的图。转向角θ和转向扭矩Ts均在负区域中的图将明显与图2B中的图关于原点对称。

转向过渡期间的状态的改变被分成四个阶段，即，由实线表示的“转动阶段”、由单点划线表示的“第一过渡阶段”、由虚线表示的“回转阶段”以及由双点划线表示的“第二过渡阶段”。

在驾驶员转动方向盘的转动阶段期间，转向角θ的绝对值增大。图2B中的曲线形状仅是示例。在转动阶段期间，不执行回转控制以便不抑制转向。

当驾驶员开始使方向盘向中立位置回转时，转向角θ几乎不变化。转向速度ω的绝对值比较小。在第一过渡阶段期间，当主动地执行回转控制时，驾驶员体验到强烈的回转感。因此，回转控制逐渐开始。

在驾驶员使方向盘向中立位置回转的回转阶段期间，转向角θ的绝对值减小。在回转阶段期间，主动地执行回转控制。因此，由指示“当回转控制未被执行时”的细虚线表示的曲线被校正成使得曲线的尖端面向原点。

在方向盘靠近中立位置的第二过渡阶段期间，转向角θ的绝对值在相对较小的范围下逐渐接近零。在该阶段期间，回转控制逐渐结束。

此外，在回转阶段、转动阶段和过渡阶段期间的相应转向状态被称为“回转状态”、“转动状态”和“过渡状态”。回转状态被限定为“方向盘位置朝向中立位置变化的状态”。转动状态被限定为“方向盘位置在远离中立位置的方向上变化的状态”。

定量地指示回转状态的信息是由下文描述的回转状态确定单元50计算的“回转状态量α”。在图2B的每个阶段期间的回转状态量α为：在转动阶段期间，“α＝0”；在回转阶段期间，“α＝1”；以及在第一过渡阶段和第二过渡阶段期间，“0<α<1”。

JP-A-2015-145216公开了一种常规技术，其中，基于马达的角加速度来计算方向盘不向中立位置回转的方向上的反转指令值。将反转指令值与辅助指令值相加，并且因此方向盘能够平稳地向中立位置回转。然而，在该常规技术中，即使在转动期间，仍基于马达的角加速度来计算反转指令值。因此，出现的问题是，当驾驶员执行转动转向时，抑制转向的方向上的扭矩被输出。

关于该问题，根据本实施方式的回转控制单元15包括：“回转速度稳定控制单元”，其计算回转速度稳定扭矩Tω_stb。当方向盘91朝向中立位置回转时，回转速度稳定扭矩Tω_stb稳定回转速度。回转速度稳定控制单元计算回转速度稳定扭矩，使得转向角加速度a变得更接近于0。转向角加速度a是与方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息的二阶时间差分值——通常是转向角θ的二阶时间差分值——并且是转向速度ω的时间差分值。

“方向盘位置相关信息的二阶时间差分值变得更接近于0”是指执行控制以使得方向盘的旋转加速度被抑制并且回转速度固定。从感官的角度来看，该控制与转向系统机构100中的人为增加的惯性对应。

接下来，将详细描述回转控制单元15的配置。

[回转控制单元的配置]

在图3中示出了回转控制单元15的整体配置。

回转控制单元15主要由四个块进行配置，即，目标转向速度计算单元20、回转控制量计算单元30、回转状态确定单元50和回转速度稳定控制单元60。简言之，四个块的功能如下：目标转向速度计算单元20计算当方向盘向中立位置回转时的目标转向速度ω*；回转控制量计算单元30计算使方向盘向中立位置回转的回转力的回转力指令值；回转状态确定单元50确定方向盘是正在转动还是正在回转；以及回转速度稳定控制单元60稳定方向盘的回转速度。

根据每个实施方式，转向角θ和转向速度ω作为每个块中用于计算的信息量被输入至回转控制单元15。在图3的整体配置图中，考虑到附图的可见性，用单点链线指示转向角θ的输入，并且用双点链线指示转向速度ω的输入。从这些块输出的所有计算结果由实线指示。此外，根据第二实施方式，车辆速度V还被输入至回转速度稳定控制单元60。根据第三实施方式，转向扭矩Ts被输入至回转速度稳定控制单元60。车辆速度V和转向扭矩Ts的输入信号由图3中的虚线表示。

目标转向速度计算单元20基于转向角θ来计算当方向盘向中立位置回转时的目标转向速度ω*。

回转控制量计算单元30包括转向速度偏差计算单元31、转向速度伺服控制器32、转向角参考扭矩计算单元33和加法器37。转向速度偏差计算单元31计算目标转向速度ω*与转向速度ω之间的偏差Δω。转向速度伺服控制器32执行伺服控制使得转向速度偏差Δω变为0，即转向速度ω跟随目标转向速度ω*。转向速度伺服控制器32计算基本回转控制量Tr*_0。

转向角参考扭矩计算单元33基于转向角θ来计算转向角参考扭矩Tθ即回转力。加法器37将转向角参考扭矩Tθ与基本回转控制量Tr*_0相加。由此计算出回转控制量Tr*。回转控制量计算单元30输出以该方式计算的回转控制量Tr*。

将参照图4至图7来描述回转状态确定单元50的配置和工作。

回转状态确定单元50基于转向角θ和转向速度ω来确定转向状态是否是“回转状态”。此处，转向角θ与“方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息”对应。当方向盘位于中立位置时转向角θ的值为0。转向角θ的值基于方向盘从中立位置的旋转方向变为正或负。此外，转向速度ω对应于“方向盘位置相关信息的时间变化率”。

如图4所示，回转状态确定单元50包括转向速度确定单元51、转向角确定单元52、乘法器53和输出限制单元54。状态量αω、αθ、α0和α各自为无量纲量[-]。

图5A和图5B中的映射分别示出了转向速度ω和转向角θ处于正区域的图。转向速度ω和转向角θ处于负区域的图将明显与图5A和图5B的图关于原点对称。图中的数值仅是示例。

转向速度确定单元51基于转向速度ω来计算值的范围从-1到+1的速度状态量αω。速度状态量αω指示方向盘随着速度状态量αω的绝对值增大而以较高速度旋转。值的正/负指示旋转方向。

具体地，如图5A所示，当转向速度ω为0[deg/s]时，速度状态量αω为0。当转向速度ω为正时，速度状态量αω随着转向速度ω增大而从0向-1减小。当转向速度ω为负时，速度状态量αω随着转向速度ω减小而从0向+1增大。

转向角确定单元52基于转向角θ来计算值的范围从-1到+1的角度状态量αθ。角度状态量αθ指示方向盘随着角度状态量αθ的绝对值增大而位于更远离于中立位置的位置处。值的正/负指示方向。

具体地，如图5B所示，当转向角θ为0[deg]时，角度状态量αθ为0。当转向角θ为正时，角度状态量αθ随着转向角θ的增大而从0向+1增大，并且在转向角θ接近60[deg]时在大约+1处收敛。当转向角θ为负时，角度状态量αθ随着转向角θ的减小而从0向-1减小，并且在转向角θ接近-60[deg]时在大约-1处收敛。

乘法器53计算范围从-1到+1的值的预限制回转状态量α0。预限制回转状态量α0是速度状态量αω与角度状态量αθ的乘积。

如图6所示，输出限制单元54删除预限制回转状态量α0的“范围从-1至0的负值”。“范围从-1至0的负值”对应于转动阶段期间的值，这在下文描述的技算中是不必要的。然后，输出限制单元54向回转速度稳定控制单元60仅输出“范围从0至+1的正值”作为回转状态量α。“范围从0至+1的正值”对应于回转阶段或过渡阶段期间的值。

图7示出了在低速和大转向角度下的转动转向期间的回转状态量α的实际设备数据。在时间ta之前和时间td之后的转动阶段期间，回转状态量α为0。在从时间ta至时间tb的第一过渡阶段期间，回转状态量α从0增大至1。在时间tb至时间tc的回转阶段期间，回转状态量α为1。在从时间tc至时间td的第二过渡阶段期间，回转状态量α从1减小至0。如实际设备数据所指示的，当输出1作为回转状态量α时，可以确定转向状态处于回转阶段中。

如上所述，根据本实施方式，基于角度状态量αθ和速度状态量αω的乘积来确定预限制回转状态量α0的符号。也就是说，当转向角θ与转向速度ω的符号不同时，预限制回转状态量α0为正。要确定的是，转向状态是回转状态或过渡状态。也就是说，转向状态在回转状态或过渡状态之间切换，而转动状态在转向角θ为0时处于中立位置。

当基于转向扭矩Ts和转向速度ω的符号的乘积来进行确定时，在以正方向施加转向扭矩Ts的情况下，“Ts×ω”的符号在转向角θ增大的阶段期间变为正，而与转向角θ为正或为负无关。同时，当以负方向施加转向扭矩Ts时，在“Ts×ω”的符号在转向角θ减小的阶段期间变为负，而与转向角θ为正或为负无关。也就是说，在转向角θ为0的中立位置处“Ts×ω”不在正和负之间进行切换。因此，根据本实施方式，关于回转状态的确定不是基于转向扭矩Ts和转向速度ω来进行的。

回转速度稳定控制单元60至少基于回转状态量α和转向速度ω来计算回转速度稳定扭矩Tω_stb。乘法器39将回转速度稳定扭矩Tω_stb与由回转控制量计算单元30输出的回转控制量Tr*相乘。由此计算回转控制量最终指令值Tr**。

接下来，将依次描述根据第一实施方式至第三实施方式的回转速度稳定控制单元60的配置。作为根据每个实施方式的回转速度稳定控制单元的参考编号，添加实施方式的编号作为数字“60”之后的第三位数。

[回转速度稳定控制单元的配置]

(第一实施方式)

图8示出了根据第一实施方式的回转速度稳定控制单元601的配置。回转速度稳定控制单元601包括目标转向角加速度输入单元61、微分器62、比较器63、稳定扭矩控制器64和回转状态量乘法器69。

目标转向角加速度输入单元61向比较器63的非反相输入端(+)输入0[deg/s/s]作为转向角加速度的目标值。此处，0[deg/s/s]是当转向速度ω固定时的值。微分器62对输入的转向速度ω执行时间微分，并且将实际转向角加速度a[deg/s/s]输入到比较器63的反相输入端(-)。

比较器63计算目标转向角加速度(即0)与实际转向角加速度a之间的偏差。稳定扭矩控制器64计算回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0，使得转向角加速度偏差达到0并且回转速度稳定。

例如，当正方向上的回转速度进行加速时，实际转向角加速度a为正，并且偏差为负。此时，计算负方向上的回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0。此外，当负方向上的回转速度进行加速时，实际转向角加速度a为负，并且偏差为正。此时，计算正方向上的回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0。当回转速度进行减速时也类似地适用。

回转状态量乘法器69将回转状态量α与回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0相乘，并且输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。亦即，回转速度稳定控制单元601基于回转状态量α改变回转速度稳定扭矩Tω_stb，使得在回转状态下回转速度稳定扭矩Tω_stb的绝对值比在转动状态下的绝对值相对较大。

因此，在回转状态量α为1的回转阶段期间以及在回转状态量α大于0且小于1的过渡阶段期间，输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。执行控制以使得转向角加速度变为0，即回转速度变为固定。同时，在回转状态量α为0的转动阶段期间，不输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。因此，在转动转向期间，允许驾驶员有意地对方向盘进行旋转加速。因此，转向不被抑制。

接下来，将参照图9A至图9C以及图10A至图10C来描述当执行根据第一实施方式的回转速度稳定控制时获得的实际设备数据。图9A至图9C以及图10A至图10C中的每一个图的横轴指示公共时间轴。图9A和图10A中的垂直轴指示转向角θ。图9B和图10B中的垂直轴指示转向速度ω。图9C和图10C中的垂直轴指示回转速度稳定扭矩Tω_stb。

如图9A所示，图9A至图9C中的实际设备数据是当方向盘在从大约-180度转向到大约+180度之后转向至中立位置时获得的数据。具体地，从时刻t0到时刻t1，执行以转向角θ向负方向的转动转向。从时刻t1到时间t2执行回转转向。从时刻t2到时刻t3执行以转向角θ向正方向的转动转向。从时刻t3到时刻t4执行回转转向。

如图9B所示，当转向从转动转向到回转转向过渡时，转向速度ω在时刻t1和时刻t3处与0相交。

在阶段相交时刻t1期间，转向速度ω增大并且生成正的转向角加速度a。然而，在时刻t1之前，正速度状态量αω与负角度状态量αθ的乘积为负。回转状态量α为0。因此，不输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。当转向速度ω在时刻t1从负转变为正时，回转状态量α变得大于0。如图9C中的c部分所示，输出负回转速度稳定扭矩Tω_stb。

在阶段相交时刻t3期间，转向速度ω减小，并且生成负转向角加速度a。然而，在时刻t3之前，负速度状态量αω和正角度状态量αθ的乘积为负。回转状态量α为0。因此，不输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。当转向速度ω在时刻t3从正转变为负时，回转状态量α变得大于0。输出正回转速度稳定扭矩Tω_stb。

如上所述，在回转转向期间，在与转向角加速度a的方向相反的方向上输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。因此，抑制了方向盘旋转的加速度。因此，产生与转向系统机构100中的惯性增加的感觉相似的感觉。回转速度被稳定。

此外，仅在回转阶段和过渡阶段期间输出回转速度稳定扭矩Tω_stb，而在转动转向期间不输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。因此，在转动转向期间，允许驾驶员有意地对方向盘进行旋转加速。驾驶员的转向不受抑制。

如图10A所示，图10A至图10C中的实际设备数据是当驾驶员使方向盘转向大约-480度并且放开方向盘时获得的数据。在图10A和图10B中，用虚线指示不执行回转速度稳定控制时的转向角θ和转向速度ω的变化，以用于比较。

在执行回转速度稳定控制的情况下以及在未执行回转速度稳定控制的情况下，驾驶员在时刻t6处放开方向盘。在未执行回转速度稳定控制的情况下，在时刻t7处完成回转操作。在执行回转速度稳定控制的情况下，在从时刻t7的稍微延迟处，在时刻t8处完成回转操作。

在执行回转速度稳定控制的情况下，当转向速度ω开始波动时，输出回转速度稳定扭矩Tω_stb以抑制波动。因此，如图10B的b部分所示，与未执行回转速度稳定控制的情况相比，转向速度ω的改变变小。可以实现方向盘的稳定回转操作。因此，可以改进转向的感觉。

接下来，将描述根据第二实施方式和第三实施方式的回转速度稳定控制单元的配置。与根据第一实施方式的配置基本相同的配置被给予相同的附图标记。省略对相同配置的说明。

(第二实施方式)

将参照图11和图12来描述根据第二实施方式的回转速度稳定控制单元602。如图11所示，根据第二实施方式的回转速度稳定控制单元602除了根据第一实施方式的回转速度稳定控制单元601的配置之外还包括车辆速度增益映射65和增益乘法器68。

车辆速度增益映射65规定车辆速度V与车辆速度增益Kv之间的关系。增益乘法器68将车辆速度增益Kv与由稳定扭矩控制器64计算出的回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0相乘。然后，将乘积输出至回转状态量乘法器69。

基于图12所示的车辆速度增益映射65的示例，在大约30km/h或更低的低速区域中，车辆速度增益Kv为大于1的最大值F。在从大约30km/h到大约60km/h的中速区域中，随着车辆速度V增大，车辆速度增益Kv从最大值F逐渐减小到0。在大约60km/h或更高的高速区域中，车辆速度增益Kv变为0。

因此，在低速区域中，回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb被放大。在高速区域中，回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb不再被输出。如上所述，根据第二实施方式，基于车辆速度V来计算回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb。因此，可以改进转向的感觉。

(第三实施方式)

将参照图13至图15来描述根据第三实施方式的回转速度稳定控制单元603。如图13所示，根据第三实施方式的回转速度稳定控制单元603除了根据第一实施方式的回转速度稳定控制单元601的配置之外还包括符号确定单元(图中的“sgn”)661、符号乘法器662、校正增益映射67以及增益乘法器68。

符号确定单元661确定转向角θ的符号。当转向角θ为正时，符号确定单元661计算“+1”，并且当转向角θ为负时计算“-1”。当转向角θ为0时，该值可以是从-1到+1范围的任意值。符号乘法器662将转向角θ的符号与转向扭矩Ts相乘。从而计算出符号后相乘转向扭矩(post-sign multiplication steering torque)Ts_sgn。

校正增益映射67规定符号后相乘转向扭矩Ts_sgn与校正增益Kts之间的关系。增益乘法器68将校正增益Kts与由稳定扭矩控制器64计算出的回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0相乘。然后，将乘积输出到回转状态量乘法器69。

此处，将参照图14来描述转向角θ和转向扭矩Ts的符号的限定。

图14中的单点链线N的方向指示方向盘91的中立位置(下文中省略附图标记91)。虚线D的方向指示当前的方向盘位置。关于转向角θ，相对于中立位置的左侧的转向角θ被限定为正，而相对于中立位置的右侧的转向角θ被限定为负。此外，向左旋转方向即逆时针方向上的转向速度ω和转向扭矩Ts被限定为正。向右旋转方向即顺时针方向上的转向速度ω和转向扭矩Ts被限定为负。

根据另一实施方式，与前述情况相反，相对于中立位置的右侧的转向角θ以及向右旋转方向上的转向速度ω和转向扭矩Ts可以被限定为正。相对于中立位置的左侧的转向角θ以及向左旋转方向上的转向速度ω和转向扭矩Ts可以被限定为负。

此外，关于转向扭矩Ts，方向仅指示施加扭矩的方向，而不管方向盘实际上是否沿该方向旋转。例如，可以考虑以下情况，即使在施加转向扭矩时方向盘仍停止的情况，例如由于路面载荷或惯性扭矩，以及方向盘在与转向扭矩Ts相反的方向上旋转的情况。

此外，如上所述，方向盘朝向中立位置移动的方向被限定为“回转方向”。方向盘远离中立位置移动的方向被限定为“转动方向”。

例如，当转向角θ处于正区域中时，当转向扭矩Ts为负时在回转方向上施加扭矩。当转向扭矩Ts为正时，在转动方向上施加扭矩。同时，当转向角θ处于负区域中时，当转向扭矩Ts为正时在回转方向上施加扭矩。当转向扭矩Ts为负时，在转动方向上施加扭矩。

换言之，具有不同符号的转向角度θ和转向扭矩Ts以及为负的符号后相乘转向扭矩Ts_sgn指示在回转方向上施加扭矩。具有相同符号的转向角度θ和转向扭矩Ts以及为正的符号后相乘转向扭矩Ts_sgn指示在转向方向上施加扭矩。因此，符号后相乘转向扭矩Ts_sgn表示与转向扭矩Ts的绝对值有关的信息以及与是否在回转方向或转动方向上施加转向扭矩Ts有关的信息。

根据另一实施方式，可以基于与由转向角θ的符号指示的方向相反的方向来限定转向扭矩Ts的符号。可以基于该限定来计算符号后相乘转向扭矩Ts_sgn。在这种情况下，为正的符号后相乘转向扭矩Ts_sgn指示在回转方向上施加扭矩。为负的符号后相乘转向扭矩Ts_sgn指示在转动方向上施加扭矩。

图15示出了校正增益映射67的示例。在符号后相乘转向扭矩Ts_sgn与0相交的从“-B”到“+C”的阶段期间，校正增益Kts为1。当符号后相乘转向扭矩Ts_sgn为负时，在从“-A”到“-A”以下的阶段期间，校正增益Kts为0。在从“-A”到“-B”的阶段期间，随着符号后相乘转向扭矩Ts_sgn增大，校正增益Kts从0逐渐增大到1。当符号后相乘转向扭矩Ts_sgn为负时，在从“+C”到“+D”的阶段期间，随着符号后相乘转向扭矩Ts_sgn增大，校正增益Kts从1逐渐减小到0。在从“+D”到“+D”以上的阶段期间，校正增益Kts为0。

因此，在转动方向和回转方向上，在转向扭矩Ts的绝对值相对较小的区域中，保持回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0。在转向扭矩Ts的绝对值为中间值的区域中，回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0衰减。此外，在转向扭矩Ts的绝对值相对较大的区域中，不再输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。如上所述，根据第三实施方式，基于符号后相乘转向扭矩Ts_sgn来计算回转速度稳定扭矩Tω_stb。因此，可以改进转向的感觉。此外，第三实施方式可以与第二实施方式组合。

(其他实施方式)

(1)根据上述实施方式的校正扭矩计算单元15还基于由回转控制量计算单元30执行的“回转控制”通过回转速度稳定控制单元60来实现回转速度的稳定。回转控制是被执行以适当地使方向盘向中立位置回转的控制。然而，本公开内容的转向控制设备可以仅包括用于通过回转速度稳定控制单元60来稳定回转速度的功能。在这种情况下，要经受回转速度稳定控制的方向盘的操作不一定需要是最终达到中立位置的操作。

(2)根据上述实施方式，将转向角θ和转向速度ω用作由回转状态确定单元50计算回转状态量α时的“与方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息”和“方向盘位置相关信息的时间变化率”。此外，根据第三实施方式，将转向角θ用作计算符号后相乘转向扭矩Ts_sgn时的“方向盘位置相关信息”。

根据另一实施方式，可以使用方向盘位置相关信息(例如马达旋转角、变速系统齿轮的旋转角、轮胎的转向角或横摆率)来代替转向角θ。可以使用这样的方向盘位置相关信息的时间变化率来代替转向速度ω。

此外，在回转速度稳定控制单元601至603中，也可以使用“方向盘位置关联信息的二次时间差分值”来代替转向角加速度a。

(3)根据上述实施方式的回转速度稳定控制单元601至603将基于转向角加速度偏差计算的回转速度稳定扭矩基本值Tω_stb_0与回转状态量α相乘，并且输出回转速度稳定扭矩Tω_stb。因为转动状态下的回转状态量α为0，所以转动状态下的回转速度稳定扭矩Tω_stb被设置成0。

根据另一实施方式，由于用于对正在被改变的回转速度稳定扭矩Tω_stb或正在被调整的计算中的数值进行计算的方法，所以转动状态下的回转速度稳定扭矩Tω_stb可以被设置为除0以外的值。只要至少执行计算，使得回转状态下的回转速度稳定扭矩Tω_stb的绝对值相对大于转动状态下的回转速度稳定扭矩Tω_stb的绝对值，就可以实现与根据上述实施方式的工作效果类似的工作效果。

(4)根据上述实施方式，映射用于在回转状态确定单元50中计算速度状态量αω和角度状态量αθ并且在回转速度稳定控制单元602和603中计算车辆速度增益Kv和校正增益Kts。然而，状态量和校正量的计算不限于使用映射的方法。状态量和校正量可以通过数学公式来计算。

上述实施方式不以任何方式对本公开内容进行限制。在不脱离本公开内容的精神的情况下，各种实施方式均是可能的。

Claims (9)

1.一种转向控制设备，其基于由驾驶员施加的转向扭矩来控制由转向辅助马达输出的辅助扭矩，所述转向控制设备包括：

基本辅助扭矩计算单元，其计算基本辅助扭矩；以及

校正扭矩计算单元，其计算要与所述基本辅助扭矩相加的校正扭矩，其中，

所述校正扭矩计算单元包括：

回转状态确定单元，其确定方向盘是正在转动还是正在回转；以及

回转速度稳定控制单元，其计算用于使所述方向盘的回转速度稳定的回转速度稳定扭矩作为所述校正扭矩，并且

所述回转速度稳定控制单元计算所述回转速度稳定扭矩，以使与方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息的二阶时间差分值更接近于零，并且使得所述回转速度稳定扭矩在所述方向盘回转时的绝对值相对大于在所述方向盘转动时的绝对值。

2.根据权利要求1所述的转向控制设备，其中：

所述回转状态确定单元确定所述方向盘是处于转动状态还是处于回转状态，在所述转动状态中，所述方向盘位置沿远离中立位置的方向改变，在所述回转状态中，所述方向盘位置沿朝向所述中立位置的方向改变。

3.根据权利要求2所述的转向控制设备，其中：

所述回转状态确定单元基于根据与所述方向盘位置相关联的方向盘位置相关信息以及所述方向盘位置相关信息的时间变化率计算出的回转状态量来确定所述回转状态；并且

所述回转速度稳定控制单元基于所述回转状态量来改变所述回转速度稳定扭矩。

4.根据权利要求3所述的转向控制设备，其中：

所述方向盘位置相关信息是转向角；

所述方向盘位置相关信息的时间变化率是转向速度；并且

所述回转状态确定单元根据基于所述转向角确定的角度状态量和基于所述转向角确定的速度状态量的乘积来计算所述回转状态量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向控制设备，其中：

当所述方向盘转动时，所述回转速度稳定控制单元将所述回转速度稳定扭矩设置成零。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的转向控制设备，其中：

所述校正扭矩计算单元还包括：

回转控制量计算单元，其计算用于辅助将所述方向盘向所述中立位置回转的回转控制量作为所述校正扭矩。

7.根据权利要求5所述的转向控制设备，其中：

所述校正扭矩计算单元还包括：

回转控制量计算单元，其计算用于辅助将所述方向盘向所述中立位置回转的回转控制量作为所述校正扭矩。

8.根据权利要求6所述的转向控制设备，其中：

所述校正扭矩计算单元基于所述转向角和所述转向速度中的至少一个来计算所述回转控制量。

9.根据权利要求7所述的转向控制设备，其中：

所述校正扭矩计算单元基于所述转向角和所述转向速度中的至少一个来计算所述回转控制量。