CN109591883A - 电动转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动转向系统，其包括：转弯装置，该转弯装置构造成使车辆的车轮转弯；以及转向反作用力控制单元，该转向反作用力控制单元配置成控制施加至方向盘的转向反作用力。转向反作用力控制单元配置成计算多种轴力，基于这些轴力计算最终轴力，并且产生与该最终轴力对应的转向反作用力。这些轴力包括基本轴力、在转向不足期间变成比该基本轴力小的不足轴力。转向反作用力控制单元配置成计算反映基本轴力与转向不足期间的不足轴力之间的差的转向不足程度，并且将转向不足期间的最终轴力减小到比基本轴力小了与该转向不足程度对应的量的值。

Description

电动转向系统
技术领域
本发明涉及电动转向系统。
背景技术
电动转向系统是已知的。在电动转向车辆的情况下，构造成使车轮转弯的转弯机构与方向盘机械地隔开。而转弯机构设置有电动马达。当电动马达随着方向盘的操作而被驱动时，车轮转弯。为了给驾驶员提供转向感而对方向盘施加伪转向反作用力。
日本专利申请公报No.2004-034923(JP 2004-034923 A)中公开了一种电动转向式转向控制装置。转弯机构包括驱动转弯车轮的转弯致动器。由于路面反作用力等，转弯反作用力被施加至转弯机构。使用传感器来检测转弯反作用力，或者使用扰动观测器来估计转弯反作用力。转向机构包括向方向盘施加转向反作用力的转向致动器。转向致动器的控制量基于转向扭矩、转弯反作用力以及转弯反作用力的时间导数等来决定。
发明内容
在上述JP 2004-034923A中公开的技术中，没有考虑当车辆状态处于诸如转向不足范围或转向过度范围的临界范围时的转向控制。然而，当车辆状态处于临界范围时，也希望再现与车辆状态对应的适当转向感。
本发明提供了一种电动转向系统，该电动转向系统能够再现与处于诸如转向不足范围或转向过度范围的临界范围的车辆状态对应的转向感。
本发明的第一方面涉及一种安装在车辆中的电动转向系统。该电动转向系统包括：转弯装置，该转弯装置构造成使车辆的车轮转弯；以及转向反作用力控制单元，该转向反作用力控制单元配置成控制施加至方向盘的转向反作用力。转向反作用力控制单元配置成使用不同的参数计算多种轴力，基于所述多种轴力计算最终轴力，并且产生与该最终轴力对应的转向反作用力。所述多种轴力包括基于车轮的转弯角度或方向盘的转向角度计算的基本轴力、以及在转向不足期间变成小于该基本轴力的不足轴力。转向反作用力控制单元配置成计算反映基本轴力与转向不足期间的不足轴力之间的差的转向不足程度，并且将转向不足期间的最终轴力减小到比基本轴力小出与该转向不足程度对应的量的值。
根据第一方面，对基本轴力和在转向不足期间变成小于基本轴力的不足轴力进行计算。通过比较基本轴力与不足轴力，可以容易地检测转向不足，并且可以容易地计算转向不足程度。另外，转向不足期间的最终轴力比基本轴力小出与转向不足程度对应的减小量。因此，转向不足期间的转向反作用力变成小于与基本轴力对应的转向反作用力。因此，可以再现驾驶员在转向不足期间接收到的“转向力减小感”(即，转向力减小的感觉)。
本发明的第二方面涉及一种安装在车辆中的电动转向系统。该电动转向系统包括：转弯装置，该转弯装置构造成使车辆的车轮转弯；以及转向反作用力控制单元，该转向反作用力控制单元配置成控制施加至方向盘的转向反作用力。转向反作用力控制单元配置成使用不同的参数计算多种轴力，基于所述多种轴力计算最终轴力，并且产生与该最终轴力对应的转向反作用力。所述多种轴力包括基于车轮的转弯角度或方向盘的转向角度计算的基本轴力、以及在转向过度期间变成大于该基本轴力的过度轴力。转向反作用力控制单元配置成计算反映基本轴力与转向过度期间的过度轴力之间的差的转向过度程度，并且将转向过度期间的最终轴力增大成比基本轴力大出与该转向过度程度对应的量。
根据第二方面，对基本轴力和在转向过度期间变成大于基本轴力的过度轴力进行了计算。通过比较基本轴力与过度轴力，可以容易地检测转向过度，并且可以容易地计算转向过度程度。另外，转向过度期间的最终轴力比基本轴力大出与转向过度程度对应的增大量。因此，转向过度期间的转向反作用力大于与基本轴力对应的转向反作用力。因此，方向盘可以被容易地转回。也就是说，对转向过度期间的反向转向操作提供了辅助。因此，驾驶员会发现易于执行反向转向操作。
如上所述，根据本发明的上述方面的电动转向系统可以再现与车辆状态对应的适当的转向感。特别地，即使在车辆状态处于诸如转向不足范围或转向过度范围的临界范围时，也可以再现与车辆状态对应的适当的转向感。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术意义和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示意性地示出了根据本发明的实施方式的电动转向系统的构型示例的框图；
图2是图示了本发明的实施方式中的不足轴力的概念性曲线图；
图3是图示了本发明的实施方式中的作为不足轴力之一的第五轴力的概念性曲线图；
图4是图示了本发明的实施方式中的过度轴力的概念性曲线图；
图5是根据本发明的实施方式的电动转向系统中的转向反作用力控制单元的功能配置的框图；
图6是根据本发明的实施方式的转向反作用力控制中的最终轴力的计算的第一示例的概念图；
图7是根据本发明的实施方式的转向反作用力控制中的最终轴力的计算的第二示例的概念图；以及
图8是根据本发明的实施方式的转向反作用力控制中的最终轴力的计算的第三示例的概念图。
具体实施方式
将参照附图对本发明的实施方式进行描述。
图1是示意性地示出了根据本发明的此实施方式的电动转向系统1的构型示例的框图。电动转向系统1安装在车辆上并且以电动转向的方式使车辆的车轮WH(转弯车轮)转弯。如图1中所示，电动转向系统1包括方向盘10、转向轴20、反作用力发生器30、转弯装置40、传感器51至58以及控制单元100。
方向盘10是驾驶员用于转向的操作构件。转向轴20联接至方向盘10并且与方向盘10一起旋转。
反作用力发生器30向方向盘10施加伪转向反作用力。该反作用力发生器30包括反作用力马达31和减速机构32。反作用力马达31的转子经由减速机构32连接至转向轴20。当反作用力马达31被操作时，伪转向反作用力可以被施加至转向轴20和方向盘10。该反作用力马达31的操作由控制单元100控制。
转弯装置40使车轮WH转弯。该转弯装置40包括转弯马达41、减速机构42、转弯杆43以及横拉杆44。转弯马达41的转子经由减速机构42连接至转弯杆43。转弯杆43经由横拉杆44联接至车轮WH。在下文中，转弯杆43和横拉杆44将被统称为转弯轴45。可以为每个车轮WH提供转弯杆43，并且每个转弯杆43都可以经由对应的横拉杆44联接至对应的车轮WH，由此，各个转弯杆43和对应的横拉杆44可以统称为转弯轴45。转弯马达41经由减速机构42和转弯轴45连接至车轮WH。当转弯马达41旋转时，转弯马达41的旋转运动转换成转弯轴45的线性运动，由此车轮WH转弯。也就是说，当转弯马达41被操作时，车轮WH可以转弯。该转弯马达41的操作由控制单元100控制。
方向盘角度传感器51检测作为方向盘10的转向角度的方向盘角度MA。方向盘角度传感器51将关于检测到的方向盘角度MA的信息发送至控制单元100。
转向扭矩传感器52检测施加至转向轴20的转向扭矩T。转向扭矩传感器52将关于检测到的转向扭矩T的信息发送至控制单元100。
旋转角度传感器53检测在反作用力发生器30中的反作用力马达31的旋转角度φ。旋转角度传感器53将关于检测到的旋转角度φ的信息发送至控制单元100。
旋转角度传感器54检测转弯装置40中的转弯马达41的旋转角度。转弯马达41的旋转角度对应于车轮WH的转弯角度θ。因此，旋转角度传感器54检测车轮WH的转弯角度θ。旋转角度传感器54将关于检测到的转弯角度θ的信息发送至控制单元100。
转弯电流传感器55检测驱动转弯马达41的转弯电流Im。转弯电流传感器55将关于检测到的转弯电流Im的信息发送至控制单元100。
车速传感器56检测作为车辆的速度的车速V。车速传感器56将关于检测到的车速V的信息发送至控制单元100。应当指出的是，车轮旋转速度传感器可以代替车速传感器56而被用来通过车轮中的每个车轮的旋转速度来计算车速V。
横摆角速度传感器57检测车辆的横摆角速度γ。横摆角速度传感器57将关于检测到的横摆角速度γ的信息发送至控制单元100。
横向加速度传感器58检测施加至车辆的横向加速度Gy。横向加速度传感器58将关于检测到的横向加速度Gy的信息发送至控制单元100。
控制单元100控制根据该实施方式的电动转向系统1。控制单元100包括具有处理器、存储器和输入/输出界面的微型计算机。微型计算机也被称为电子控制单元(ECU)。控制单元100接收来自传感器51至58的检测到的信息并基于检测到的信息控制电动转向系统1。
更具体地，控制单元100通过对转弯装置40中的转弯马达41执行驱动控制来控制车轮WH的转弯。例如，控制单元100基于方向盘角度MA等计算目标转弯角度。然后，控制单元100基于由旋转角度传感器54检测到的转弯角度θ和目标转弯角度来产生用于驱动转弯马达41的控制信号。转弯马达41随着该控制信号而被驱动，并且车轮WH通过转弯马达41的旋转而转弯。应当指出的是，此时驱动转弯马达41的电流是转弯电流Im。
控制单元100还通过对反作用力发生器30中的反作用力马达31执行驱动控制来控制施加至方向盘10的转向反作用力。更具体地，控制单元100基于来自传感器的检测到的信息来计算目标转向反作用力(该目标转向反作用力的计算将在下面详细描述)。然后，控制单元100对反作用力马达31执行驱动控制，以使反作用力马达31产生目标转向反作用力。例如，控制单元100基于目标转向反作用力、反作用力马达31的旋转角度φ、转向扭矩T等来产生用于驱动反作用力马达31的控制信号。反作用力马达31根据该控制信号被驱动并由此产生转向反作用力。
控制单元100和反作用力发生器30构成“转向反作用力控制单元100R”。转向反作用力控制单元100R通过使用反作用力马达31产生转向反作用力并将转向反作用力施加至方向盘10。另外，转向反作用力控制单元100R控制转向反作用力。在下文中，将对根据该实施方式的转向反作用力控制进行详细描述。
将描述多种轴力。从给予驾驶员的转向感出发优选的是，应当考虑经由车轮WH从路面施加至转弯轴45的反作用力来确定(决定)转向反作用力。在以下描述中，与施加至转弯轴45的反作用力对应的参数(分量)将被称为“轴力”。在根据该实施方式的转向反作用力控制中，将考虑基于不同参数的“多种轴力”。所述多种轴力的量纲是统一的。在以下示例中，横向加速度Gy的量纲(m/s2)将用作所述多种轴力中的每种轴力的量纲。
第一轴力AF1基于转弯角度θ(度)和车速V(m/s)来计算。例如，第一轴力AF1由以下等式(1)表示。
(等式1)
这里，l是轴距(m)，N是总传动比。Kh是稳定系数并且由以下等式(2)表示。
(等式2)
这里，m是车辆质量(kg)。lf是车辆的重心与前轴之间的距离(m)，并且lr是车辆的重心与后轴之间的距离(m)。Kf是前轮侧偏刚度(N/rad)，并且Kr是后轮侧偏刚度(N/rad)。
在等式(1)的情况下，第一轴力AF1与转弯角度θ成比例。也就是说，随着转弯角度θ增大，第一轴力AF1增大。当将瞬态特性考虑在内时，第一轴力AF1由以下等式(3)表示。
(等式3)
这里，Ty1和Ty2分别由以下等式(4)和等式(5)表示。ωn是固有振动频率并且由以下等式(6)表示。ζ是阻尼比并且由以下等式(7)表示。I是横摆惯性矩(kg·m)。
(等式4)
(等式5)
(等式6)
(等式7)
如上所述，车轮WH中的每个车轮的转弯角度θ均基于方向盘角度MA(方向盘10的转向角度)来确定(决定)。因此，第一轴力AF1可以由基于方向盘角度MA而不是转弯角度θ的等式来表示。也就是说，第一轴力AF1可以基于方向盘角度MA而不是转弯角度θ来计算。
第二轴力AF2基于横摆角速度γ(rad/s)和车速V(m/s)来计算。例如，第二轴力AF2由以下等式(8)表示。
(等式8)
AF 2＝γ·V…(8)
在等式(8)的情况下，第二轴力AF2与横摆角速度γ成比例。也就是说，随着横摆角速度γ增大，第二轴力AF2增大。
第三轴力AF3基于横向加速度Gy(m/s2)来计算。例如，第三轴力AF3由以下等式(9)表示。
(等式9)
AF 3＝Gy…(9)
在等式(9)的情况下，第三轴力AF3与横向加速度Gy成比例。也就是说，随着横向加速度Gy增大，第三轴力AF3增大。
第四轴力AF4基于横向加速度Gy(m/s2)和横摆角速度γ(rad/s)来计算。例如，第四轴力AF4由以下等式(10)表示。
(等式10)
等式(10)的第二项是与横摆角速度γ的时间导数相关的项。m是车辆质量(kg)，I是横摆惯性矩(kg·m)，并且lr是车辆重心与后轴之间的距离(m)。横向加速度Gy与横摆角速度γ的时间导数之和对应于施加至车轮WH的横向力。随着横向力增大，第四轴力AF4增大。
第五轴力AF5基于用于驱动转弯马达41的转弯电流Im(A)来计算。例如，第五轴力AF4由以下等式(11)表示。
(等式11)
这里，Kt是电流/扭矩转换因子(Nm/A)。ξn是轮胎拖距(m)，ξc是后倾拖距(m)。在等式(11)的情况下，第五轴力AF5与转弯电流Im成比例。也就是说，随着转弯电流Im增大，第五轴力AF5增大。
基本轴力AF_B是在确定(决定)目标转向反作用力时用作基础的轴力。根据此实施方式，上述第一轴力AF1被用作基本轴力AF_B。如上所述，第一轴力AF1随着转弯角度θ(方向盘角度MA)变化，并且随着转弯角度θ(方向盘角度MA)的增大而增大。第一轴力AF1适于再现积聚感(built-up feeling)(当转弯角度θ或方向盘角度MA增大时阻力增大的感觉)。
不足轴力(under axial force)AF_U是具有在转向不足期间变成小于基本轴力AF_B的特性的轴力(即，在转向不足期间不足轴力AF_U变成小于基本轴力AF_B)。应当指出的是，除非另有说明，否则本说明书中描述的大小关系表示绝对值的大小关系。例如，不足轴力AF_U小于基本轴力AF_B的描述表示不足轴力AF_U的绝对值小于基本轴力AF_B的绝对值。
图2是图示了不足轴力AF_U的概念性曲线图。这里考虑的是方向盘10被操作并且方向盘角度MA和转弯角度θ两者都随时间增大的情况。图2中的横轴表示时间t和转弯角度θ。在上述多种轴力当中，第二轴力AF2、第三轴力AF3和第四轴力AF4各自都具有在转向不足(US)的状态下变成小于基本轴力AF_B的特性。也就是说，第二轴力AF2、第三轴力AF3和第四轴力AF4中的每一者均是不足轴力AF_U。
图3是图示了基于转弯电流Im的第五轴力AF5的概念性曲线图。第五轴力AF5也具有在转向不足(US)的状态下变成小于基本轴力AF_B的特性。也就是说，第五轴力AF5也是不足轴力AF_U。此外，如通过图3与图2的比较所理解的，第五轴力AF5的变化在其他不足轴力AF_U(AF2、AF3、AF4)的变化之前开始。
转弯马达41由转弯电流Im驱动。当转弯马达41被操作时，车轮WH中的每个车轮的转弯角度均改变。结果是，横向加速度Gy和横摆角速度γ改变。也就是说，转弯电流Im的变化发生在横向加速度Gy和横摆角速度γ的变化之前。因此，基于转弯电流Im计算的第五轴力AF5的变化在其他轴力AF2至AF4的变化之前开始(早于其他轴力AF2至AF4的变化)。因此，第五轴力AF5被称为“早期变化轴力”。
在此实施方式中，第二轴力AF2、第三轴力AF3、第四轴力AF4和第五轴力AF5中的至少一者被用作不足轴力AF_U。
过度轴力(over axial force)AF_O是具有在转向过度期间变成大于基本轴力AF_B的特性的轴力(即，在转向过度期间过度轴力AF_O变成大于基本轴力AF_B)。图4是图示了过度轴力AF_O的概念性曲线图。图4采用了与图2、图3相同的形式。第二轴力AF2和第四轴力AF4中的每一者均基于横摆角速度γ来计算，并且均具有在转向过度(OS)的状态下变成大于基本轴力AF_B的特性。也就是说，第二轴力AF2和第四轴力AF4中的每一者均是过度轴力AF_O。在此实施方式中，第二轴力AF2和第四轴力AF4中的至少一者被用作过度轴力AF_O。
应当指出的是，第二轴力AF2和第四轴力AF4中的每一者均具有不足轴力AF_U的特性和过度轴力AF_O的特性。
图5是根据此实施方式的转向反作用力控制单元100R(控制单元100)的功能配置的框图。转向反作用力控制单元100R包括作为功能块的传感器信息获取部分110、轴力计算部分120、状态判定部分130、最终轴力计算部分140以及致动器控制部分150。
传感器信息获取部分110从传感器51至58获取检测到的信息。
轴力计算部分120通过使用不同的参数来计算所述多种轴力。所计算的多种轴力至少包括基本轴力AF_B、不足轴力AF_U和过度轴力AF_O。例如，轴力计算部分120基于转弯角度θ(或方向盘角度MA)、车速V、横摆角速度γ、横向加速度Gy以及转弯电流Im来计算上面提到的轴力AF1至AF5。
状态判定部分130基于所计算的多种轴力来判定车辆状态是处于正常范围还是处于临界范围(转向不足范围或转向过度范围)。详细地，状态判定部分130通过比较基本轴力AF_B、不足轴力AF_U和过度轴力AF_O来判定车辆状态。
例如，在不足轴力AF_U小于基本轴力AF_B(AF_U＜AF_B)的情况下，状态判定部分130判定车辆状态具有转向不足的趋势。此时，状态判定部分130计算反映基本轴力AF_B与不足轴力AF_U之间的差的“转向不足程度(degree of understeer)DUS”。当在转向不足期间基本轴力AF_B与不足轴力AF_U之间的差增大时，转向不足程度DUS增大(增强)。
在过度轴力AF_O大于基本轴力AF_B(AF_O＞AF_B)的情况下，状态判定部分130判定车辆状态具有转向过度的趋势。此时，状态判定部分130计算反映基本轴力AF_B与过度轴力AF_O之间的差的“转向过度程度(degree of oversteer)DOS”。当在转向过度期间基本轴力AF_B与过度轴力AF_O之间的差增大时，转向过度程度DOS增大(增强)。
最终轴力计算部分140计算用来计算目标转向反作用力的“最终轴力AF_F”。特别地，最终轴力计算部分140基于所述多种轴力、转向不足程度DUS和转向过度程度DOS来计算对应于车辆状态的适当的最终轴力AF_F。
详细地，在转向不足期间，最终轴力计算部分140将比基本轴力AF_B小出与转向不足程度DUS对应的减小量的轴力计算为最终轴力AF_F。换句话说，最终轴力计算部分140将转向不足期间的最终轴力AF_F减小到比基本轴力AF_B小了与转向不足程度DUS对应的减小量的值。
在转向过度期间，最终轴力计算部分140将比基本轴力AF_B大出与转向过度程度DOS对应的增加量的轴力计算为最终轴力AF_F。换句话说，最终轴力计算部分140将转向过度期间的最终轴力AF_F增大到比基本轴力AF_B大了与转向过度程度DOS对应的增加量的值。
致动器控制部分150根据最终轴力AF_F计算目标转向反作用力。随着最终轴力AF_F增大，目标转向反作用力增大。然后，制动器控制部分150对反作用力马达31执行驱动控制，以使反作用力马达31产生目标转向反作用力。例如，制动器控制部分150基于目标转向反作用力、反作用力马达31的旋转角度φ、转向扭矩T等来产生用于驱动反作用力马达31的控制信号。反作用力马达31根据该控制信号被驱动并由此产生转向反作用力。
如目前为止已经描述的，根据此实施方式，对包括基本轴力AF_B、不足轴力AF_U和过度轴力AF_O在内的所述多种轴力进行了计算。通过比较基本轴力AF_B、不足轴力AF_U和过度轴力AF_O，可以容易地检测转向不足或转向过度，并且可以容易地计算转向不足程度DUS或转向过度程度DOS。
基本轴力AF_B基于转弯角度θ(或方向盘角度MA)来计算。随着转弯角度θ(或方向盘角度MA)增大，基本轴力AF_B增大。转向反作用力基于基本轴力AF_B而产生。以这种方式，可以再现适当的积聚感(当转弯角度θ或方向盘角度MA增大时阻力增大的感觉)。
转向不足期间的最终轴力AF_F比基本轴力AF_B小了与转向不足程度DUS对应的减小量。因此，转向不足期间的转向反作用力小于与基本轴力AF_B对应的转向反作用力。以这种方式，可以再现驾驶员在转向不足期间接收到的“转向力减小感(即，转向力减小的感觉)”。
转向过度期间的最终轴力AF_F比基本轴力AF_B大了与转向过度程度DOS对应的增加量。因此，转向过度期间的转向反作用力大于与基本轴力AF_B对应的转向反作用力。以这种方式，方向盘10可以被容易地转回。也就是说，对转向过度期间的反向转向操作进行了辅助。因此，驾驶员会发现易于执行反向转向操作。
如上所述，此实施方式的电动转向系统1可以再现与车辆状态对应的适当的转向感。特别地，即使在车辆状态处于诸如转向不足范围或转向过度范围的临界范围时，也可以再现与车辆状态对应的适当的转向感。应当指出的是，在以上描述中，可以执行仅与转向不足和转向过度中的一者相关的处理。
另外，根据此实施方式，不需要直接检测施加至转弯轴45的反作用力的传感器。这从成本降低出发是优选的。此外，根据此实施方式，不需要对施加至转弯轴45的反作用力进行估计的扰动观测器。这从减小计算负荷出发是优选的。
下文中将对与根据此实施方式的转向反作用力控制中的最终轴力AF_F的计算相关的若干个示例进行描述。
图6是第一示例的概念图。首先，将对图6中的块200进行描述。转向反作用力控制单元100R计算基本轴力AF_B与不足轴力AF_U之间的差δU。差δU由以下等式(12)表示。
等式(12)：δU＝|AF_B|-|AF_U|
此外，转向反作用力控制单元100R计算对应于δU的转向不足程度DUS。存在转向不足程度DUS随着差δU的增大而增大(增强)的趋势。如图6中所示，可以设置有不敏感区(deadzone)。差δU与转向不足程度DUS之间的对应关系是预先定义的并且以映射或等式的形式设置。转向反作用力控制单元100R参照该对应关系计算对应于差δU的转向不足程度DUS。应当指出的是，差δU和转向不足程度DUS的计算对应于由状态判定部分130执行的处理。
接下来，转向反作用力控制单元100R基于转向不足程度DUS计算第一基本轴力增益GB1和不足轴力增益GU。第一基本轴力增益GB1是用来确定(决定)基本轴力AF_B对最终轴力AF_F的贡献程度的加权增益。不足轴力增益GU是用来确定(决定)不足轴力AF_U对最终轴力AF_F的贡献程度的加权增益。
如图6中所示，随着转向不足程度DUS增大(增强)，第一基本轴力增益GB1从1减小。另一方面，随着转向不足程度DUS增大(增强)，不足轴力增益GU朝向1增大。转向不足程度DUS与第一基本轴力增益GB1之间的对应关系以及转向不足程度DUS与不足轴力增益GU之间的对应关系是预先定义的并且以映射或等式的形式设置。转向反作用力控制单元100R参照该对应关系计算各自与转向不足程度DUS对应的第一基本轴力增益GB1和不足轴力增益GU。
转向反作用力控制单元100R基于基本轴力AF_B、第一基本轴力增益GB1、不足轴力AF_U和不足轴力增益GU计算临时轴力AF_T。临时轴力AF_T由以下等式(13)表示。应当指出的是，等式(13)中的不足轴力AF_U与上面的等式(12)中的不足轴力AF_U可以是不同类型。
等式(13)：AF_T＝GB1×AF_B+GU×AF_U
接下来，将对图6中的块300进行描述。转向反作用力控制单元100R计算基本轴力AF_B与过度轴力AF_O之间的差δO。差δO由以下等式(14)表示。
等式(14)：δO＝|AF_O|-|AF_B|
此外，转向反作用力控制单元100R计算对应于差δO的转向过度程度DOS。转向过度程度DOS具有随着差δO的增大而增大(加强)的趋势。如图6中所示，可以设置有不敏感区。差δO与转向过度程度DOS之间的对应关系是预先定义的并且以映射或等式的形式设置。转向反作用力控制单元100R参照该对应关系计算对应于差δO的转向过度程度DOS。
接下来，转向反作用力控制单元100R基于转向过度程度DOS计算第二基本轴力增益GB2和过度轴力增益GO。第二基本轴力增益GB2是用来确定(决定)临时轴力AF_T对最终轴力AF_F的贡献程度的加权增益。过度轴力增益GO是用来确定(决定)过度轴力AF_O对最终轴力AF_F的贡献程度的加权增益。
如图6中所示，随着转向过度程度DOS增大(增强)，第二基本轴力增益GB2从1减小。另一方面，随着转向过度程度DOS增大(增强)，过度轴力增益GO朝向1增大。转向过度程度DOS与第二基本轴力增益GB2之间的对应关系以及转向过度程度DOS与过度轴力增益GO之间的对应关系是预先定义的并且以映射或等式的形式设置。转向反作用力控制单元100R参照该对应关系计算各自与转向过度程度DOS对应的第二基本轴力增益GB2和过度轴力增益GO。
转向反作用力控制单元100R基于临时轴力AF_T、第二基本轴力增益GB2、过度轴力AF_O和过度轴力增益GO计算最终轴力AF_F。最终轴力AF_F由以下等式(15)表示。应当指出的是，等式(15)中的过度轴力AF_O与上面的等式(14)中的过度轴力AF_O可以是不同类型。
等式(15)：AF_F＝GB2×AF_T+GO×AF_O
在正常范围的情况下，转向不足程度DUS和转向过度程度DOS两者均为0。由于第一基本轴力增益GB1为1并且不足轴力增益GU为0，因此临时轴力AF_T等于基本轴力AF_B(AF_T＝AF_B)。此外，由于第二基本轴力增益GB2为1并且过度轴力增益GO为0，因此最终轴力AF_F等于临时轴力AF_T、即基本轴力AF_B(AF_F＝AF_B)。基本轴力AF_B被用作最终轴力AF_F，由此再现适当的积聚感。
在转向不足期间，转向过度程度DOS为0。由于第二基本轴力增益GB2为1并且过度轴力增益GO为0，因此最终轴力AF_F等于临时轴力AF_T(AF_F＝AF_T)。临时轴力AF_T由上面的等式(13)表示。随着转向不足程度DUS增大(增强)，第一基本轴力增益GB1减小而不足轴力增益GU增大。另外，转向不足期间的不足轴力AF_U小于基本轴力AF_B。因此，计算出的最终轴力AF_F变成小于基本轴力AF_B(AF_F＜AF_B)。通过将最终轴力AF_F减小到小于基本轴力AF_B的值，转向反作用力减小，并且再现转向不足期间的“转向力减小感”。
应当指出的是，第五轴力AF5可以特别地被用作不足轴力AF_U。如上所述，第五轴力AF5是“早期变化轴力”。也就是说，第五轴力AF5的变化比其他轴力AF2至AF4的变化开始得早。通过使用第五轴力AF5作为不足轴力AF_U，可以在较早阶段检测到转向不足状态。因此，可以在较早阶段产生适合于转向不足状态的转向反作用力。
在转向过度期间，转向不足程度DUS为0。由于第一基本轴力增益GB1为1并且不足轴力增益GU为0，因此临时轴力AF_T等于基本轴力AF_B(AF_T＝AF_B)。因此，上面的等式(15)变成下述等式(16)。
等式(16)：AF_F＝GB2×AF_B+GO×AF_O
随着转向过度程度DOS增大(增强)，第二基本轴力增益GB2减小，而过度轴力增益GO增大。另外，转向过度期间的过度轴力AF_O大于基本轴力AF_B。由此，计算出的最终轴力AF_F变成大于基本轴力AF_B(AF_F＞AF_B)。通过将最终轴力AF_F增大到大于基本轴力AF_B的值，转向反作用力增大，并且适当地辅助反向转向操作。
图7是第二示例的概念图。在第二示例中，将对图6中的块200(与转向不足有关的处理)的修改示例进行描述。差δU与第一示例中的差δU相同并且由上面的等式(12)表示。在第二示例中，该差δU自身对应于转向不足程度DUS(DUS＝δU)，并且差δU的计算对应于由状态判定部分130执行的处理。
转向反作用力控制单元100R计算与转向不足程度DUS(差δU)对应的校正增益GC。校正增益GC等于或小于1并且随着转向不足程度DUS增大(增强)而趋于减小。如图7中所示，可以设置有不敏感区。转向不足程度DUS与校正增益GC之间的对应关系是预先定义的并且以映射或等式的形式设置。转向反作用力控制单元100R参照该对应关系计算与转向不足程度DUS对应的校正增益GC。
如上所述，转向不足期间的最终轴力AF_F等于临时轴力AF_T。转向反作用力控制单元100R通过将基本轴力AF_B乘以校正增益GC来计算临时轴力AF_T、即最终轴力AF_F(AF_F＝AF_T＝GC×AF_B)。校正增益GC随着转向不足程度DUS的增大(增强)而减小。因此，计算出的最终轴力AF_F变成小于基本轴力AF_B(AF_F＜AF_B)。通过将最终轴力AF_F减小到小于基本轴力AF_B的值，转向反作用力减小，并且再现转向不足期间的“转向力减小感”。
应当指出的是，第五轴力AF5可以特别地被用作不足轴力AF_U。通过使用第五轴力AF5作为不足轴力AF_U，可以在较早阶段检测到转向不足状态。因此，可以在较早阶段产生适合于转向不足状态的转向反作用力。
图8是第三示例的概念图。在第三示例中，第二轴力AF2或第四轴力AF4与基本轴力AF_B一起使用。如上所述，第二轴力AF2和第四轴力AF4中的每一者均具有不足轴力AF_U的特性和过度轴力AF_O的特性两者。如下面将描述的，通过使用具有上述特性的第二轴力AF2或第四轴力AF4，可以简化处理。
作为示例，将考虑使用第二轴力AF2的情况。这同样适用于使用第四轴力AF4的情况。转向反作用力控制单元100R计算基本轴力AF_B与第二轴力AF2之间的差δ。差δ由以下等式(17)表示。
等式(17)：δ＝AF_B-AF2
在第三示例中，该差δ对应于转向不足程度DUS或转向过度程度DOS。在转向不足期间，第二轴力AF2变成小于基本轴力AF_B，并且因此，差δ具有正值。该正差δ对应于转向不足程度DUS。在转向过度期间，第二轴力AF2变成大于基本轴力AF_B，并且因此，差δ具有负值。该负差δ对应于转向过度程度DOS。应当指出的是，差δ的计算对应于由状态判定部分130执行的处理。
接下来，转向反作用力控制单元100R计算对应于差δ的偏差OFF。在差δ具有正值的情况下，偏差OFF是正偏差OFF_P。在差δ具有负值的情况下，偏差OFF是负偏差OFF_N。偏差OFF(OFF_P、OFF_N)的绝对值具有随着差δ的绝对值的增大而增大的趋势。如图8中所示，可以设置有不敏感区。差δ与偏差OFF之间的对应关系是预先定义的并且以映射或等式的形式设置。转向反作用力控制单元100R参照该对应关系计算对应于差δ的偏差OFF。
接下来，转向反作用力控制单元100R基于基本轴力AF_B和偏差OFF计算最终轴力AF_F。详细地，最终轴力AF_F由以下等式(18)表示。
等式(18)：AF_F＝AF_B-OFF
在正常范围的情况下，差δ为0，并且偏差OFF为0。因此，所计算的最终轴力AF_F变成等于基本轴力AF_B(AF_F＝AF_B)。基本轴力AF_B被用作最终轴力AF_F，并且因此再现适当的积聚感。
在转向不足期间，偏差OFF是正偏差OFF_P。因此，最终轴力AF_F变成小于基本轴力AF_B(AF_F＜AF_B)且小出偏差OFF_P的量(第一偏差量)。第一偏差量随着差δ(转向不足程度DUS)的增大而增加。通过将最终轴力AF_F减小到小于基本轴力AF_B的值，转向反作用力减小，并且再现转向不足期间的“转向力减小感”。
在转向过度期间，偏差OFF是负偏差OFF_N。因此，最终轴力AF_F变成大于基本轴力AF_B(AF_F＞AF_B)且大出偏差OFF_N的绝对值(第二偏差量)。第二偏差量随着差δ(转向过度程度DOS)的增大而增加。通过将最终轴力AF_F增大到大于基本轴力AF_B的值，转向反作用力增大，并且适当地辅助反向转向操作。
将对第四示例进行描述。在图1中示出的转弯装置40中，存在当转弯马达41的旋转被传递至转弯轴45时摩擦增大的情形。例如，将考虑使用滚珠丝杠将转弯马达41的旋转传递至转弯轴45的情况。在低温条件下，滚珠丝杠上的油脂的粘度增大，这导致摩擦增大。
基于转弯电流Im计算的第五轴力AF5会受到该摩擦的影响。在摩擦增大的情形下，第五轴力AF5的精确度降低。因此，优选的是不应使用第五轴力AF5。例如，电动转向系统1还设置有温度传感器(未示出)。在由温度传感器检测的温度等于或低于阈值的低温条件下，转向反作用力控制单元100R将第五轴力AF5从不足轴力AF_U中去除。以这种方式，可以防止低温条件下处理精确度的降低。

Claims (10)

1.一种安装在车辆中的电动转向系统，所述电动转向系统的特征在于包括：
转弯装置，所述转弯装置构造成使所述车辆的车轮转弯；以及
转向反作用力控制单元，所述转向反作用力控制单元配置成控制施加至方向盘的转向反作用力，其中：
所述转向反作用力控制单元配置成使用不同的参数计算多种轴力，基于所述多种轴力计算最终轴力，并且产生与所述最终轴力对应的所述转向反作用力；
所述多种轴力包括基于所述车轮的转弯角度或所述方向盘的转向角度计算出的基本轴力，以及在转向不足期间变成小于所述基本轴力的不足轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成计算反映转向不足期间的所述基本轴力与所述不足轴力之间的差的转向不足程度，并且将转向不足期间的所述最终轴力减小到比所述基本轴力小出对应于所述转向不足程度的量的值。
2.根据权利要求1所述的电动转向系统，其特征在于：
所述转向反作用力控制单元配置成基于所述基本轴力与第一基本轴力增益的乘积和所述不足轴力与不足轴力增益的乘积之和来计算转向不足期间的所述最终轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成使所述第一基本轴力增益随着所述转向不足程度的增大而减小并且使所述不足轴力增益随着所述转向不足程度的增大而增大。
3.根据权利要求1所述的电动转向系统，其特征在于：
所述转向反作用力控制单元配置成通过将所述基本轴力乘以小于等于1的校正增益来计算转向不足期间的所述最终轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成使所述校正增益随着所述转向不足程度的增大而减小。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电动转向系统，其特征在于：
所述转弯装置包括转弯马达，所述转弯马达经由转弯轴连接至所述车轮；
所述多种轴力包括基于驱动所述转弯马达的转弯电流计算出的早期变化轴力；以及
所述早期变化轴力被用作所述不足轴力。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电动转向系统，其特征在于：
所述多种轴力还包括在转向过度期间变成大于所述基本轴力的过度轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成计算反映转向过度期间的所述基本轴力与所述过度轴力之间的差的转向过度程度，并且将转向过度期间的所述最终轴力增大到比所述基本轴力大出对应于所述转向过度程度的量的值。
6.根据权利要求5所述的电动转向系统，其特征在于：
所述转向反作用力控制单元配置成基于所述基本轴力与第二基本轴力增益的乘积和所述过度轴力与过度轴力增益的乘积之和来计算转向过度期间的所述最终轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成使所述第二基本轴力增益随着所述转向过度程度的增大而减小并且使所述过度轴力增益随着所述转向过度程度的增大而增大。
7.根据权利要求1所述的电动转向系统，其特征在于：
所述转向反作用力控制单元配置成通过从所述基本轴力减去第一偏差量来计算转向不足期间的所述最终轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成使所述第一偏差量随着所述转向不足程度的增大而增大。
8.根据权利要求7所述的电动转向系统，其特征在于：
所述转向反作用力控制单元配置成通过将第二偏差量加至所述基本轴力来计算转向过度期间的所述最终轴力；
所述多种轴力还包括在转向过度期间变成大于所述基本轴力的过度轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成计算反映所述基本轴力与所述过度轴力之间的差的转向过度程度，并且使所述第二偏差量随着所述转向过度程度的增大而增大。
9.一种安装在车辆中的电动转向系统，所述电动转向系统的特征在于包括：
转弯装置，所述转弯装置构造成使所述车辆的车轮转弯；以及
转向反作用力控制单元，所述转向反作用力控制单元配置成控制施加至方向盘的转向反作用力，其中：
所述转向反作用力控制单元配置成使用不同的参数计算多种轴力，基于所述多种轴力计算最终轴力，并且产生与所述最终轴力对应的所述转向反作用力；
所述多种轴力包括基于所述车轮的转弯角度或所述方向盘的转向角度计算出的基本轴力以及在转向过度期间变成大于所述基本轴力的过度轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成计算反映转向过度期间的所述基本轴力与所述过度轴力之间的差的转向过度程度，并且将转向过度期间的所述最终轴力增大成比所述基本轴力大出对应于所述转向过度程度的量。
10.根据权利要求9所述的电动转向系统，其特征在于：
所述转向反作用力控制单元配置成基于所述基本轴力与基本轴力增益的乘积和所述过度轴力与过度轴力增益的乘积之和来计算转向过度期间的所述最终轴力；以及
所述转向反作用力控制单元配置成使所述基本轴力增益随着所述转向过度程度的增大而减小并且使所述过度轴力增益随着所述转向过度程度的增大而增大。
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