CN110884559A - 转向控制器和转向控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转向控制器和转向控制的方法。在一方面中，提供一种转向控制器，该转向控制器在高角度比模式中将转向角比(θt/θs)设定成高值，该高值相对于标准模式中的参考值为高的。控制部分(60)基于输入至开关(61)的转向角比模式来对反作用力马达(58)和轮胎转动马达(78)的操作进行控制。控制部分基于(i)取决于根据轮胎转动马达的输出所计算的路面信息的“反作用力量”和(ii)与转向装置(50)的转向速度负相关的“黏性补偿量”来对为驾驶员提供的反作用力马达的输出进行控制。

Description

转向控制器和转向控制的方法

技术领域

本公开总体上涉及转向控制器。

背景技术

在现有技术中，已知一种技术，在该技术中，在转向设备中使轮胎转动角与转向角的角度比可变。

例如，在日本的未经审查的专利申请公开No.2016-159782中所公开的转向设备中，驾驶员可以选择性地输入转向角比是可变的(即，可改变的)的可变模式和转向角比是固定的固定模式。此外，当转向角比高时，可以轻松地操作方向盘(即，驾驶员对方向盘的转向操作——该转向操作可以被描述为转向感——是“轻松的”)，因此，转向设备将辅助扭矩设定成小值。

因为具有良好的可操作性的转向角比根据驾驶情况而是不同的，所以可能难以设定用于确定各个驾驶情况的正确的(例如，使人舒服的)转向角比的合适的控制条件。此外，如果转向角比在驾驶期间大量改变，驾驶员可能会在如何使车辆和方向盘适当地转向方面产生困惑。

此外，在现有技术中，通过在转向角比高时将辅助扭矩设定成小值，可以使方向盘(即，驾驶员的转向操作/转向感)变重。然而，当辅助扭矩设定成小值时，来自路面的被反馈至方向盘的输入不能被抵消，从而使方向盘对来自路面的输入敏感，这可能使车辆驾驶员的转向操作不稳定以及/或者可能使驾驶员感觉到转向控制正被来自路面的输入取代。此外，在现有技术中，没有考虑将这种技术的应用到转向装置和轮胎转动装置彼此机械地分开的线控转向系统中。

发明内容

本发明的目标是提供一种转向控制器，该转向控制器位于具有可变的转向角比的线控转向系统中，该转向控制器防止在转向角比高时方向盘的控制被来自路面的输入取代。

本公开的转向控制器被应用于下述线控转向系统：在该线控转向系统中，方向盘侧的转向装置和齿条及小齿轮侧的轮胎转动装置机械地分开。转向控制器包括反作用力致动器、转动致动器、输入装置和控制部分。转向装置中的反作用力致动器使方向盘旋转以产生至方向盘的转向操作的反作用力，方向盘的转向操作由车辆的驾驶员执行。轮胎转动装置中的转动致动器使轮胎转向、即定向至期望的轮胎转向角，例如以用于车辆的右/左转动。

输入装置允许驾驶员选择性地输入转向角比模式，即，“标准模式”或“高角度比模式”。在标准模式中，转向角比(θt/θs)可以被定义为轮胎的转动角(即，轮胎转动角)与方向盘的转向角的比值，并且被设定成参考值。在高角度比模式中，转向角比被设定成高于参考值的值。控制部分基于输入至输入装置的转向角比模式来对反作用力致动器和转动致动器的输出进行控制。

控制部分对取决于根据转动致动器的输出计算出的路面信息的“反作用力量”的改变和与转向装置的转向速度负相关的“黏性补偿量”的改变进行控制。即，当从标准模式转变至高角度比模式时，控制部分使反作用力量的绝对值减小并且使黏性补偿量的绝对值增大。此外，当从高角度比模式转变至标准模式时，控制部分使反作用力量的绝对值增大并且使黏性补偿量的绝对值减小。

在转向装置和轮胎转动装置被机械地分开的线控转向系统的转向设备中，(a)基于来自路面(至轮胎)的输入向驾驶员提供反馈以及(b)给驾驶员产生转向感是两个分开的控制，即，可以分别地/单独地执行的。

在本公开中，通过使用这些特征，当从标准模式转变至高角度比模式时，控制部分使由驾驶员感受到的(即反馈至驾驶员的)反作用力量的绝对值减小，并且防止方向盘的控制被来自路面的输入取代。也就是说，从路面输入至驾驶员、即输入至驾驶员的转向操作的过多的反馈/反作用力可能妨碍驾驶员的转向操作并且可能不是优选的。

此外，通过增大黏性补偿量的绝对值，即使当转向角比高时，控制部分也可以减小或防止由驾驶员的输入(即，在驾驶员的转向操作期间：该输入被认为是至方向盘的驾驶员的输入)所导致的方向盘的不稳定。

例如，在结合电动转向系统和可变传动比转向系统的现有技术的系统中，与当转向角比低时相比，当转向角比高时，来自路面的输入更少可能地被传递至(即，反馈至)方向盘。然而，在常规的系统中，转向感的产生和路面输入的传递可能不能分别执行。

另一方面，本公开的应用于线控转向系统的转向控制器通过在改变转向角比的同时改变反作用力量和黏性补偿量而不折不扣地适当地实现了方向感的产生与路面输入的传递之间的平衡。

附图说明

本发明的各目标、特征及优点将从参照附图作出的以下详细描述而变得更加明显，在附图中：

图1是应用有根据第一实施方式的转向控制器的线控转向系统的结构图；

图2是反作用力马达的控制框图；

图3A是反作用力量的映射图以及图3B是黏性补偿量的映射图；

图4是轮胎转动马达的控制框图；

图5是根据第一实施方式的转向角比改变过程的时间图；

图6是根据第一实施方式的转向角比改变过程的流程图；

图7是转变至高角度比模式的步骤的子流程图；

图8是转变至标准模式的步骤的子流程图；

图9是应用有根据第二实施方式的转向控制器的线控转向系统的结构图；

图10是沿着图9和图13的X方向上截取的方向盘部分的侧视图的图示；

图11是根据第二实施方式的转向角比改变过程的时间图；

图12是根据第二实施方式的转向角比改变过程的流程图；

图13是应用有根据第三实施方式的转向控制器的线控转向系统的结构图；

图14是倾斜致动器的控制框图；

图15是根据第三实施方式的转向角比改变过程的时间图；以及

图16是根据第三实施方式的转向角比改变过程的流程图。

具体实施方式

参照附图中所示的多个实施方式对转向控制器进行描述。下述实施方式中的每个实施方式中的转向控制器被应用于转向装置和轮胎转动装置机械地分开的线控转向系统。在下述实施方式中，为了相似的构型的描述的简洁以及不对相似的构型的描述进行重复，相似的构型具有相似的附图标记。此外，实施方式中的任何实施方式可以被统称为“本实施方式”。

(第一实施方式)

参照图1至图8来对第一实施方式进行描述。图1示出了应用有第一实施方式的转向控制设备的线控转向系统901的构型。在线控转向系统901中，转向装置50和轮胎转动装置70机械地分开。在图1中，示出了轮胎99中的一个轮胎，并且省略了相反侧的轮胎的图示。

转向装置50包括方向盘91、转向轴92、扭矩传感器94、作为“反作用力致动器”的反作用力马达58等。方向盘91布置在转向轴92的一个端部上。扭矩传感器94基于扭转杆的扭转位移来检测施加至转向轴92的转向扭矩Ts。

在线控转向系统901中，驾驶员不能直接感受或感觉到抵抗转向操作的反作用力。因此，反作用力马达58使方向盘91旋转以施加抵抗转向操作的反作用力，并且向驾驶员提供合适的转向感。此外，在第一实施方式中，在方向盘91上设置有可以由驾驶员操作的作为“输入装置”的高角度比开关61。

轮胎转动装置70包括小齿轮96、齿条轴97、连接杆98、转向节臂985、作为“转动致动器”的轮胎转动马达78等，并且轮胎转动装置70将轮胎转动马达78的旋转传递至轮胎99。特别地，当小齿轮96通过轮胎转动马达78的旋转而旋转时，小齿轮96的旋转运动通过齿条和小齿轮机构被转换成齿条轴97的直线运动。轮胎99的方向通过连接杆98被改变，该连接杆98设置在齿条轴97的两个端部处以使转向节臂985往复移动。因此，一对轮胎99被转向成与齿条轴97的位移量对应的角度。

控制部分60电连接至反作用力马达58和轮胎转动马达78且对反作用力马达58和轮胎转动马达78的输出进行控制。反作用力马达58、轮胎转动马达78、高角度比开关61和控制部分60构成“转向控制器”。控制部分60主要包括微型计算机等，并且尽管未示出，控制部分60的内部仍包括：CPU、ROM、RAM、I/O、用于连接这些部件的总线等。由控制部分60执行的每个处理可以是软件处理或者可以是硬件处理。软件处理可以通过使CPU执行程序来实现。程序可以被预先存储在诸如ROM的存储装置中，即存储在可读的非暂时性的有形的存储介质中。硬件处理可以通过专用的电子电路来实现。

此外，从布局的观点来看，控制部分60可以布置在一个地方，或者可以布置成被分成多个位置并且通过通信线路彼此通信。例如，对反作用力马达58进行控制的部分可以与反作用力马达58的定子、转子等一体地构造，这可以是所谓的“控制机构集成型”。控制机构集成型马达在电动转向设备的领域中是已知的。类似地，用于对轮胎转动马达78进行控制的部分可以与轮胎转动马达78的定子、转子等一体地形成。

在下文中，轮胎99的轮胎转动角θt与方向盘91的转向角θs的比被定义为“转向角比(θt/θs)”。转向角比被设定成参考值的模式被定义为“标准模式”，并且转向角比被设定成高于参考值的值的模式被定义为“高角度比模式”。驾驶员可以通过使用作“输入装置”的高角度比开关61接通/断开来将转向角比模式选择和输入为标准模式或高角度比模式。在说明书中，高角度比开关61可以在适当的时候被缩写为“开关61”。

因此，如图1中的虚线箭头所表示的，关于来自扭矩传感器94的转向扭矩Ts的信息和来自高角度比开关61的开关接通/断开的信息被输入至控制部分60。如由实线箭头所表示的，控制部分60从反作用力马达58和轮胎转动马达78获得诸如扭矩、电流、旋转角等的信息，同时向反作用力马达58和轮胎转动马达78提供驱动信号。

应当注意的是，具有良好的可操作性的转向角比根据驾驶情况而不同。例如，当车辆高速行驶时，通过将转向角比设定成小值而获得了直行稳定性，并且当车辆以低速等停车时，转向角比被设定成高值以改善可操作性。

在应用于线控转向系统的本实施方式中，即使在不实现可变传动比的情况下，仍可以通过使用反作用力马达58和轮胎转动马达78来独立地控制转向角θs和轮胎转动角θt。此外，当改变转向角比模式时，使得可以单独地调节(a)转向感的产生和(b)路面输入的传递。在下文描述了上述详细构型。

参照图2至图4来对反作用力马达58和轮胎转动马达78的由控制部分60控制的控制结构进行描述。后缀“r”被添加至与反作用力马达58相关的参数的符号并且后缀“t”被添加至与轮胎转动马达78相关的参数的符号，以用于对与反作用力马达58相关的参数和与轮胎转动马达78相关的参数进行区分。除了它们自身的反馈信息之外，反作用力马达58和轮胎转动马达78还分别通过使用另一马达的的操作信息被控制。即，使用轮胎转动马达78的扭矩Tt或电流It来控制反作用力马达58，以及使用反作用力马达58的旋转角θr来控制轮胎转动马达78。

图2示出了反作用力马达58的控制框图。本实施方式的反作用力马达58可以是通过从逆变器57接收AC电力供应而被驱动的多相交流电(AC)马达。反作用力马达58的旋转经由齿轮59减速、被传递至转向轴92且被添加至转向扭矩。图2和其他图中的反作用力马达旋转角θr、旋转角速度ωr和扭矩Tr是分别在乘以齿轮59的传动比的转换之后的值。此外，反作用力马达旋转角θr和旋转角速度ωr是转向角θs和转向速度ωs的相关值，并且可以适当地通过转向角θs和转向速度ωs被代替。

在图2的控制系统中，反作用力马达58的实际扭矩Tr相对于扭矩指令值Tr*被反馈控制。扭矩指令值Tr*被计算为除了因路面输入而产生的反作用力量Trf之外还有弹性分量Tsp、SAT分量Tsat、摩擦补偿量Tfric和黏性补偿量Tvisc的加成(即总和)，弹性分量Tsp、SAT分量Tsat、摩擦补偿量Tfric、黏性补偿量Tvisc和反作用力量Trf通过加法器51、52、53和54被添加。

通过计算部分510、515、520、530和540中的每个计算部分中的映射计算等来计算扭矩指令值Tr*的每个项。图2中所示出的映射是被简化为正相关或负相关的输入与输出之间的相关性的图示，其可以进一步详细地以适当的方式定义。例如，两个映射可以在转向远离(即，使方向盘91转动远离空档位置的操作)与转向返回(即，使方向盘91返回到空档位置的操作)之间切换。

弹性(springiness)分量计算单元510基于反作用力马达旋转角θr来计算弹性分量Tsp。SAT分量计算单元515基于反作用力马达旋转角θr和车辆速度V来计算自动对准扭矩(SAT)分量Tsat。弹性分量Tsp和SAT分量Tsat被输入至加法器51。

摩擦补偿(friction compensation)量计算单元520基于反作用力马达旋转角速度ωr来计算摩擦补偿量Tfric。摩擦补偿量Tfric相对于反作用力马达旋转角速度ωr或转向速度ωs具有正相关性。黏性补偿(viscosity compensation)量计算单元530基于反作用力马达旋转角速度ωr来计算给驾驶员的转向操作提供黏滞感的黏性补偿量Tvisc。黏性补偿量Tvisc相对于反作用力马达旋转角速度ωr或转向速度ωs具有负相关性。摩擦补偿量Tfric和黏性补偿量Tvisc分别被输入至加法器52和53。

反作用力(reaction force)量计算单元540基于根据轮胎转动马达78的扭矩Tt或电流It——即轮胎转动马达78的输出——计算的路面信息来计算反作用力量Trf。反作用力量Trf与轮胎转动马达78的扭矩Tt或电流It具有负相关性。反作用力量Trf被输入至加法器54。输入至加法器51、52、53和54的项以这种方式求和，并计算扭矩指令值Tr*。

扭矩减法器55计算扭矩指令值Tr*与反作用力马达58的实际扭矩Tr之间的扭矩偏差。电流控制部分56计算输出电流Ir使得实际扭矩Tr跟随扭矩指令值Tr*，并且将输出电流Ir输出至逆变器57。此处，代替执行反作用力马达58的扭矩的反馈控制，电流控制部分56的输出电流可以如图2中的虚线所表示的被反馈控制。

接着，参照图3A和图3B来对与转向角比改变过程有关的控制进行描述。在本实施方式中，反作用力量Trf及黏性补偿量Tvisc被改变，即被增加或减小，同时在稍后描述的转向角比改变过程中改变转向角比α(＝(θt/θs))。如上所述，反作用力量Trf是与轮胎转动马达78的扭矩Tt或者电流It以负比例常量成比例的扭矩分量。此外，黏性补偿量Tvisc是与反作用力马达旋转角速度ωr或转向速度ωs以负比例常量成比例的扭矩分量。

在图3A中所示出的反作用力量计算单元540的映射图中，反作用力Trf相对于轮胎转动马达78的输出的直线的负斜率的绝对值被称为“映射斜率的绝对值”。在转向角比α相对较小的标准模式中，反作用力量计算单元540将映射斜率的绝对值设定成相对高的值，并且在转向角比α相对较高的高角度比模式中，映射斜率的绝对值被设定成相对小的值。因此，当轮胎转动马达78的输出恒定时，在高角度比模式中，反作用力Trf的绝对值变得小于在标准模式中的绝对值。以这种方式，在高角度比模式中，使得方向盘的控制更难以被路面输入取代。

在图3B中所示出的黏性补偿量计算单元530的映射图中，黏性补偿量相对于反作用力马达旋转角速度ωr或转向速度ωs的直线的负斜率的绝对值被称为“映射斜率的绝对值”。在转向角比α相对较小的标准模式中，反作用力量计算单元540将映射斜率的绝对值设定成相对小的值，并且在转向角比α相对较高的高角度比模式中，映射斜率的绝对值被设定成相对大的值。因此，当转向速度ωs恒定时，在高角度比模式中，黏性补偿量Tvisc的绝对值变得大于在标准模式中的绝对值。以这种方式，在高角度比模式中，由驾驶员的输入(即，在驾驶员的转向操作期间)所导致的方向盘的振动减小。

图4示出了轮胎转动马达78的控制框图。本实施方式的轮胎转动马达78是通过以与反作用力马达58相同的方式从逆变器77接收的AC电力供应而被驱动的多相AC马达。轮胎转动马达78的旋转经由齿轮79减速并被传递至轮胎99。轮胎转动马达78的控制系统由双回路构成，在双回路中，外回路控制轮胎转动角θt并且内回路控制轮胎转动马达的电流It。

在传动比转换之后的反作用力马达旋转角θr被输入至轮胎转动马达78的控制系统。角度转换单元71计算通过将输入反作用力马达旋转角θr乘以转向角度比α(＝(θt/θs))而获得的转换值αθr。因此，当转向角比α改变时，转换值αθr改变。此外，轮胎转动角θt的实际值作为通过将轮胎转动马达78的旋转角乘以齿轮79的传动比而获得的值被反馈。

角度减法器73计算反作用力马达旋转角的转换值αθr与轮胎转动角θt之间的角度偏差。角度控制部分74计算电流指令值It*使得通过角度减法器73计算的角度偏差接近零。电流减法器75计算电流指令值It*与通过电流控制部分76所反馈的输出电流It之间的电流偏差。电流控制部分76计算输出电流It使得输出电流It跟随指令值It*，并且将输出电流It输出至逆变器77。

参照图5的时间图和图6至图8的流程图来对根据第一实施方式的转向角比改变过程进行描述。图5示出了下述各项按时间顺序的改变，即，从图5的顶行依次为：高角度比开关61的接通/断开、反作用力量的绝对值、转向角比和黏性补偿量的绝对值。基于除了开关的接通/断开以外的驾驶条件不变的假设，这些值中的每一者以二进制值的方式(即，诸如接通/断开、大/小以及高比值/参考值之类的两个值中的一个值)进行改变。即，假设图3中的诸如旋转加速度ωr、轮胎转动马达78的扭矩Tt或电流It等条件是不变的。

图5中的时间图的时间t0至时间t8的符号与第二实施方式的图11和图11和第三实施方式的图15是共用的。在第一实施方式中，时间t1与时间t2重叠，并且时间t5与时间t6重叠。然而，严格来说，由于开关61的操作检测时间和/或由于通信时间，存在使得关于时间t2相对于时间t1和关于时间t6相对于时间t5延迟的可能性。

在时间to之前的最初状态中，高角度比开关是断开的并且转向角比是参考值。在时间t2——因为高角度比开关61在时间t0处被接通，所以时间t2与在预定时间(例如0.5秒)后的时间t1基本相同——处，控制部分60开始了转变成高角度比模式的过程。控制部分60首先在时间t2处将反作用力量的绝对值改变成小值，并且然后在时间t3处将转向角比改变成高角度比的值且然后在时间t4处增大黏性补偿量的绝对值。时间t2、t3和t4之间的时间差可以具有最小值，只要不会由于响应于时间等的变化而导致t2、t3和t4之间的顺序反转即可。

过程的顺序(例如，在时间t2、t3、t4处)基于(即，鉴于)以下三个优先级方面来设定，即，(i)“驾驶员意图的突然的转向操作不受阻碍”，(ii)“驾驶员对方向盘的控制不被路面输入取代”，以及(iii)“方向盘的振动在高角度比模式下减小”。即，换言之，在将转向角比改变成高值之后，黏性增加以用于防止对驾驶员的突然的转向操作的打扰/妨碍。此外，在减小反作用量的绝对值之后，转向角比增加至高值，以防止驾驶员对方向盘的控制被路面输入取代。

接着，当高角度比开关61在高角度比模式下在时间t5处断开时，控制部分60在时间t6处开始了转变为标准模式的过程，时间t6与时间t5基本相同。与转变成高角度比模式相反，控制部分60首先在时间t6处将黏性补偿量的绝对值改变成小值，然后在时间t7处将转向角比改变成参考值，并且然后在时间t8处改变反作用力量的绝对值，即增大反作用力量的绝对值。时间t6、t7和t8之间的时间差可以具有最小值，只要不会由于响应于时间等的变化而导致t6、t7、t8之间的顺序反转即可。

在下面图6和之后的流程图中，符号“S”表示步骤。为了方便描述具有相同内容和相同步骤编号的步骤，在步骤编号中可能存在缺少的编号。图7和图8分别是对应于图6的S19和S29的补充流程图。

在图6的流程图中，在起动车辆时的初始转向角比是参考值。即，初始转向角比模式是标准模式。在过程的前半部分中，即在S11至S19处，执行用于从标准模式到高角度比模式的模式改变的转向角比改变过程，并且在后半部分中，即在S21至S29处，执行用于从高角度比模式到标准模式的模式改变的转向角比改变过程。

在标准模式中执行的S11处，确定高角度比模式是否有效。当高角度比模式是无效的并且在S11处确定为“否”时，过程进行至S21。当高角度比模式是有效的并且在S11处确定为“是”时，然后在S12处确定高角度比开关61是否处于接通状态中。当高角度比开关61断开并且在S12处确定为“否”时，过程进行至S21。

在S13处，确定相对于驾驶条件是否满足以下三项的“且”条件。如果三项均为“是”，则在S13处确定为“是”，并且控制部分60允许转向角比模式的改变。另一方面，如果三项中的任一项为“否”，则在S13处确定为“否”，并且控制部分60阻止转向角比模式的改变。如果在S13处确定为“否”，则过程进行至S21。

此处，转向角θs和转向扭矩Ts被定义为使得例如，根据方向盘相对于空挡位置的旋转方向，左旋转方向为正并且右旋转方向为负。由于左旋转方向和右旋转方向的特性基本上没有差异，所以就左旋转方向和右旋转方向两者而言，将角度和扭矩的绝对值与相应的确定阈值进行比较。

＜条件1＞转向角的绝对值|θs|小于转向角阈值θs_th(例如，10度)。换言之，当车辆基本上直线行驶时，控制部分60允许转向角比模式的改变。另一方面，当转向角的绝对值|θs|等于或大于转向角阈值θs_th时，控制部分60阻止转向角比模式的改变，因为如果在车辆的转向期间改变转向角比则转向操作可能会不稳定。应当注意的是，代替转向角的绝对值|θs|，可以将轮胎转动角的绝对值|θt|与轮胎转动角阈值进行比较。

＜条件2＞转向扭矩的绝对值值|Ts|小于扭矩阈值Ts_th(例如，5[Nm])。换言之，当驾驶员基本上不执行转向操作时，控制部分60允许转向角比模式的改变。另一方面，当转向扭矩的绝对值|Ts|等于或大于转向扭矩阈值Ts_th时，控制部分60阻止转向角比模式的改变，因为当驾驶员以相对高的扭矩执行转向操作时，如果转向角比改变则转向操作可能会不稳定。

＜条件3＞车辆速度V小于车辆速度阈值V_th(例如，30[km/h])。换言之，在低速行驶期间，控制部分60允许转向角比模式的改变。另一方面，当车辆速度V高于车辆速度阈值V_th时，控制部分60阻止转向角比模式的改变。

如果在S13——即，在转向角比改变允许/禁止的确定步骤——处确定为“是”，则控制部分60在S17处通过仪器面板的仪表显示器等向驾驶员通知转变至高角度比模式，并且等待预定时间(例如，0.5秒)。此后，控制部分60在S19处转变成高角度比模式。如图7中所示，当从标准模式转变成高角度比模式时，控制部分60首先在S191处将反作用力量的绝对值改变成小值，然后控制部分60在S192处将转向角比改变成高角度比模式的值。之后，在S193处黏性补偿量的绝对值被改变成较大值。

随后，在S21处，确定转向角比模式当前是否处于高角度比模式下。如果在S21处确定为“是”，则过程进行至S22，以及如果在S21处确定为“否”，则过程返回至S11。在S22处，确定高角度比模式是否是无效或者高角度比开关是否断开。如果在S22处确定为“是”，则过程进行至S23，以及如果在S22处确定为“否”，则在S22处反复确定。在S23处，根据与S13相同的三项的“且”条件确定转向角比模式是否是可改变的。如果在S23处确定为“否”，则过程返回至S22。

如果在S23处确定为“是”，则控制部分60在S27处通过上述仪表等关闭高角度比模式的通知，在S29处转变至标准模式并返回至S11。即，当返回至标准模式时，省略了通知之后的等待过程。如图8中所示，当从高角度比模式转变至标准模式时，控制部分60首先在S291处将黏性补偿量的绝对值改变成小值，然后在S292处将转向角比改变成参考值，并且然后在S293处将反作用力量的绝对值改变成较大值。

当从标准模式转变成高角度比模式时，控制部分60减小反作用力量的绝对值且增大黏性补偿量的绝对值。即，控制部分60减小待被驾驶员感受到的(即，要被反馈至驾驶员的)反作用力量的绝对值，并且防止方向盘的控制被来自路面的输入取代。同时，通过增大黏性补偿量的绝对值，控制部分可以减小或防止由驾驶员的输入(即，在驾驶员的转向操作期间)所导致的方向盘的振动，即使当转向角比是高的时仍是如此。此外，当从高角度比模式转变成标准模式时，控制部分60增大反作用力量的绝对值且将黏性补偿量的绝对值减小成小值。以这种方式，可以正确地执行返回至标准模式。

特别地，当从标准模式转变成高角度比模式时，控制部分60在减小反作用力量的绝对值之后将转向角比改变成高值，并且然后增大黏性补偿量的绝对值(即，在图5中的t2→t3→t4和图7的流程图)。以这种方式，可以在不阻碍由驾驶员意图的突然的转向操作的情况下将转向角比改变成高值，并且同时防止驾驶员对方向盘的控制被来自路面的输入取代。此外，当从高角度比模式转变成标准模式时，控制部分60在减小黏性补偿量的绝对值之后减小转向角比，并且然后增大反作用力量的绝对值(即，在图5中的t6→t7→t8和图8的流程图)。以这种方式，可以正确地执行返回至标准模式。

此外，当车辆不是直线行驶或当车辆速度V高于车辆速度阈值V_th时，控制部分60禁止转向角比模式的改变而不考虑开关61的接通/断开。以这种方式，防止了改变转向角比模式时转向操作的不稳定。

另外，在第一实施方式中，高角度比开关61设置在方向盘91上以作为“输入装置”。通过使用专用于改变转向角比模式的开关61，防止了驾驶员将开关61与其他开关混淆，以便驾驶员对开关61进行正确且适当的操作。

(第二实施方式)

参照图9至图12对本公开的第二实施方式进行描述。在应用于图9的线控转向系统的第二实施方式的转向控制器中，用于调节方向盘91的倾斜角的倾斜致动器48设置在转向柱93上。如图10中所示，方向盘91设置有倾斜角γ，即，方向盘91的位置(即，转向柱的角度)可以从初始状态中的参考位置γ₀通过倾斜致动器48的操作在上下方向上变化。在第二实施方式中，当改变转向角比模式时，通过倾斜致动器48改变倾斜角γ，以用于向驾驶员通知转向角比模式的这种改变。

参照图11的时间图和图12的流程图来对根据第二实施方式的转向角比改变过程进行描述。与作为第一实施方式的时间图的图5相比，倾斜角γ的示意图被添加至图11的时间图。在倾斜角的示意图中，倾斜角γ相对于参考位置γ₀越低，图线越低(即，应当注意的是图11的第二行的竖直轴线指向下)。此外，在图12的流程图中，S18和S28被添加至第一实施方式的图6中。

在图11的时间t1——时间t1为从高角度比开关61在时间t0处接通起预定时间之后(例如，0.5秒)的时间——处，控制部分60将倾斜致动器48驱动成开始改变，即，使倾斜角γ从参考位置γ₀降低。该步骤被示出为图12中的S18。当倾斜角γ在时间t2处到达与高角度比模式相对应的值γ_hi时，执行如第一实施方式中的从标准模式转变至高角度比模式。

当高角度比开关61在时间t5处断开时，控制部分60将倾斜致动器48驱动成开始使倾斜角γ在返回至参考位置γ₀的方向上改变。该步骤被示出为图12中的S28。当倾斜角γ在时间t6处到达参考位置γ₀时，执行从高角度比模式转变至标准模式，就像第一实施方式一样。

如上所述，在第二实施方式中，在驾驶员操作开关61之后、在紧接着改变转向角比模式之前，控制部分60改变倾斜角γ并向驾驶员通知模式改变。因此，除了来自仪表的视觉信息之外，驾驶员可以从握住方向盘91的手的感觉更确定地认识到转向角比模式的改变。

(第三实施方式)

参照图13至图16来对本公开的第三实施方式进行描述。关于图13的方向盘部分的侧视图，可以采用第二实施方式的图10。在图13中被应用于线控转向系统903的第三实施方式的转向控制器不具有作为“输入装置”的高角度比开关61。替代的是，当驾驶员改变方向盘91的倾斜角γ时，方向盘91用作“输入装置”。

假设方向盘91在初始状态中位于最高参考位置γ₀处，并且倾斜角γ在使方向盘91从参考位置γ₀下降的方向上为正。倾斜致动器48由例如马达构成，并输出扭矩以使方向盘91升高和降低。当倾斜致动器48的输出扭矩相对大时，驾驶员不能用他/她自身的力量使方向盘91升高和降低，即，不能任意改变倾斜角γ。另一方面，当倾斜致动器48的输出扭矩相对小时，驾驶员可以用用他/她自身的力量任意改变倾斜角γ，并且可以通过这种倾斜角改变的输入(即，升高/降低倾斜角的操作)来切换转向角比模式。

图14示出了倾斜致动器48的简化控制框图。倾斜致动器48通过控制参数的反馈控制被控制。待被反馈的参数可以是扭矩或电流。减法器45计算扭矩或电流的目标值与实际值之间的偏差。电流控制器46执行电流控制使得由减法器45计算的偏差接近零，并且将驱动信号输出至驱动电路47。

此处，使方向盘91从参考位置γ₀降低的操作被称为“前进操作”，并且使方向盘91升高以返回参考位置γ₀的操作被称为“返回操作”。当允许转向角比模式的改变时，控制部分60在具有前进操作的输入时从标准模式切换至高角度比模式，并且在具有返回操作的输入时从高角度比模式切换至标准模式。

在下文中，相应地，当前的倾斜角被指定为γ_pr，与标准模式对应的参考位置的倾斜角被指定为γ₀，并且与高角度比模式对应的倾斜角被指定为γ_hi。此外，当倾斜扭矩常量在前进操作中为Ka，并且倾斜扭矩常量在返回操作中为Kb时，反馈控制的目标值在前进操作中通过方程式(1)被计算，并且在返回操作中通过方程式(2)被计算。根据前进操作或返回操作通过两个方程式中的一个方程式所计算的目标值被输出至减法器45。

|Ka×(γ_pr-γ₀)|…(1)

|Kb×(γ_pr-γ_hi)|…(2)

参照图15的时间图和图16的流程图来对根据第三实施方式的转向角比改变过程进行描述。与图11中所示出的包括高角度比开关的第二实施方式的时间图相比，图15中未示出的高角度比开关的示意图。此外，阈值γa、γb被示出在图15中的倾斜角γ示意图的竖直轴线上。此处，参考位置的倾斜角γ₀被设定成0。考虑到基于与高角度比模式对应的倾斜角γ_hi的余量等来设定前进操作的时间处的第一阈值γa。基于参考位置的倾斜角γ₀来设定返回操作的时间处的第二阈值γb。例如，设定“0≤γb≤γa”的关系使得第一阈值γa为15[度]并且第二阈值γb为1[度]。

驾驶员用于使方向盘91降低以将倾斜角γ设定成第一阈值γa或更大值的操作与高角度比开关61的接通操作相对应。此外，驾驶员的用于使方向盘91从较低状态返回至参考位置且将倾斜角γ设定成等于或小于第二阈值γb的操作与高角比开关61的断开操作相对应。因此，在图15的示例中，假设“γb<γa”，并且对通过改变倾斜角γ而进行的转向角比模式的切换功能设定滞后。然而，当在转向角比模式下的振荡不是问题时，可以设定“γb＝γa”的关系。

在图5中的时间t0处，倾斜角γ变得等于或大于第一阈值γa(即，应当注意的是，图15的顶行的竖直轴线指向下)，并且在从时间t2(即，时间t0之后的0.5秒)至时间t4的时间段期间，执行从标准模式至高角度比模式的转变。此外，在时间t5处，倾斜角γ变得等于或小于第二阈值γb，并且在从时间t6至时间t8的时间段期间，执行从高角度比模式至标准模式的转变。

应当注意的是，图16的流程图没有在第一实施方式的图6和第二实施方式的图12中所使用的用于确定高角度比开关61的接通/断开的S12和S22。在从标准模式转变至高角度比模式期间，如果在S13处确定为“是”，即，如果确定转变是被允许的，则在S14d处，控制部分60将倾斜扭矩常量Ka设定成小值，该小值允许驾驶员通过驾驶员的力量来改变倾斜角γ。另一方面，如果在S13处确定为“否”，即，如果确定转变是不被允许的，则在S14u处，控制部分60将倾斜角常量Ka设定成大值，该大值不允许驾驶员改变倾斜角γ。

如果在S13处确定为“是”，然后在S14d之后的S15处确定在前进操作中当前的倾斜角γ是否等于或大于第一阈值γa。替代性地，可以确定倾斜角γ的前进侧改变量是否等于或大于改变量阈值。如果在S15处确定为“是”，则控制部分60确定存在至高角度比模式的转变请求，并且在S16处切换倾斜致动器48的指令。在S17处，控制部分60通过仪器面板上的仪表等向驾驶员通知至高角度比模式的转变，并且等待预定时间(例如，0.5秒)。之后，在S19处，控制部分60转变至高角度比模式。

如果在S15处确定为“否”，则控制部分60确定不存在至高角度比模式的转变请求。在这种情况下，由于S16至S19被跳过并且未设定高角度比模式，所以在S21处确定为“否”并且过程返回至程序的开始(即，至S11)。

在从高角度比模式转变至标准模式期间，当在S23处确定为“是”时，即，当确定转变是被允许的，在S24d处，控制部分60将倾斜扭矩常量Kb设定成小值，该小值允许驾驶员用他/她自身的力量去改变倾斜角γ。另一方面，当在S23处确定为“否”时，即，当确定转变是不被允许的时，在S24u处，控制部分60将倾斜扭矩常量Kb设定成大值，该大值不允许驾驶员用他/她自身的力量去改变倾斜角γ。

当在S23处确定为“是”时，然后在S24d之后的S25处确定在返回操作期间中倾斜角γ是否等于或小于第二阈值γb。替代性地，可以确定倾斜角γ的返回侧变化的量是否等于或大于阈值变化量。当在S25处确定为“是”时，控制部分60确定存在至标准模式的转变请求，在S26处切换倾斜致动器48的指令，在S27处关闭通过仪表等的高角度比模式的通知，并且在S29处转变至标准模式。当在25处确定为“否”时，控制部分60确定不存在至标准模式的转变请求，并且过程返回至S23。

如上所述，在第三实施方式中，当驾驶员改变倾斜角γ时，此时方向盘91用作“输入装置”。因此，不需要提供专用的高角度比开关61。此外，驾驶员可以根据方向盘91的倾斜角γ容易地识别当前转向角比模式，如第二实施方式一样。

(其他实施方式)

(A)第一实施方式的高角度比开关61的安装位置不仅如图1所示在方向盘91上，还可以在换档拨片周围或换档杆周围的位置处。此外，换挡杆可以用作“输入装置”，并且例如，换档至倒档(R)范围可以用作转变至高角度比模式的输入。

(B)第二实施方式和第三实施方式的倾斜致动器48还可以具有作为用于使方向盘91来回移动(即，使转向柱93伸长或缩短)的伸缩致动器的功能。替代性地，伸缩致动器可以与倾斜致动器48分开设置。为了对伸缩致动器进行说明，可以采用图9和图13中的对倾斜致动器的说明。在这种情况下，在第二实施方式中，可以代替倾斜角γ而改变图10中所示的伸缩长度L作为用于向驾驶员通知转变至高角度比模式的方法。此外，在第三实施方式中，可以通过改变伸缩长度L来代替改变倾斜角γ而切换转向角比模式。

(C)在第二实施方式和第三实施方式中，倾斜角的参考位置γ₀被设定成最高位置。然而，可以将最低位置或中间位置设定成参考位置γ₀。当参考位置γ₀设置成中间位置时，当驾驶员使方向盘91从参考位置γ₀升高或降低改变量阈值或更大的值时，可以切换转向角比模式。

(D)在流程图的S13、S23处所示的转向角比改变的允许/禁止确定步骤中，可以省略转向角θs、转向扭矩Ts和车辆速度V的三个条件中的任何一个条件，或者除了这三个条件之外，还可以确定/考虑与其他参数有关的条件。例如，还可以使用转向角速度ωs、诸如摩擦系数的路面状况、驾驶员的资质信息等用于确定。此外，(a)标准模式至高比模式转变和(b)高比模式至标准模式转变中的参数和确定阈值可以不同。

(E)虽然上述实施方式中的转向角比模式是两个阶段，即标准模式和高角度比模式，但是可以设定三个或更多个阶段的转向角比模式。此外，例如，当转向角比差相对较小以及即使在转向或高速行驶期间改变转向角比等的情况下转向角比改变对转向稳定性的影响仍很小时，可以始终允许转向角比模式的改变。

(F)反作用力致动器和转动致动器不限于产生旋转输出的电动马达，也可以是产生线性输出的线性致动器或液压致动器。这同样适用于倾斜致动器和伸缩致动器。

本公开不应限于上述实施方式，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下实施各种其他实施方式。

Claims (8)

1.一种转向控制器，所述转向控制器被应用于具有转向装置(50)和轮胎转动装置(70)的线控转向系统(901-903)，所述转向装置(50)和所述轮胎转动装置(70)彼此机械地分开，所述转向控制器包括：

反作用力致动器(58)，所述反作用力致动器(58)位于所述转向装置(50)中且使方向盘(91)旋转以对所述方向盘的转向操作产生反作用力；

转动致动器(78)，所述转动致动器(78)位于所述轮胎转动装置(70)中且使轮胎(99)转动；

输入装置(61、91)，所述输入装置(61、91)用于根据驾驶员的选择来输入具有标准模式和高角度比模式中的至少一者的转向角比模式，基于轮胎转动角与所述方向盘的转向角的转向角比(θt/θs)，所述标准模式被设定成参考值并且所述高角度比模式被设定成比所述参考值高的高角度比值；以及

控制部分(60)，所述控制部分(60)基于所述输入装置的所述转向角比模式的输入来对所述反作用力致动器的输出和所述转动致动器的输出进行控制，其中，

所述控制部分配置成对取决于根据所述转动致动器的输出所计算的路面信息的反作用力量(Trf)和与所述转向装置(50)的转向速度负相关的黏性补偿量(Tvisc)进行控制，以及

(i)当从所述标准模式转变至所述高角度比模式时，减小所述反作用力量(Trf)的绝对值且增大所述黏性补偿量(Tvisc)的绝对值，以及(ii)当从所述高角度比模式转变至所述标准模式时，增大所述反作用力量(Trf)的绝对值且减小所述黏性补偿量(Tvisc)的绝对值。

2.根据权利要求1所述的转向控制器，其中，

当从所述标准模式转变至所述高角度比模式时，所述控制部分减小所述反作用力量的所述绝对值且然后增大所述转向角比，并且然后增大所述黏性补偿量的所述绝对值，以及

当从所述高角度比模式转变至所述标准模式时，所述控制部分减小所述黏性补偿量的所述绝对值且然后减小所述转向角比，并且然后增大所述反作用力量的所述绝对值。

3.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，

当所述转向角的绝对值或所述轮胎转动角的绝对值等于或大于角度阈值时，所述控制部分禁止所述转向比模式的改变。

4.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，

当车辆速度等于或大于速度阈值(V_th)时，所述控制部分禁止所述转向比模式的改变。

5.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，

所述输入装置是能够由驾驶员操作的高角度比开关(61)。

6.根据权利要求5所述的转向控制器，还包括：

用于调节所述方向盘的倾斜角的倾斜致动器或者用于调节转向柱的伸缩长度(L)的伸缩致动器，其中，

所述控制部分通过改变所述倾斜角(γ)和所述伸缩长度(L)中的至少一者来向所述驾驶员通知所述转向角比模式的改变。

7.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，

当驾驶员改变方向盘的倾斜角(γ)或伸缩长度(L)时，接收所述倾斜角或所述伸缩长度的改变的所述方向盘用作所述输入装置。

8.一种转向控制的方法，所述方法包括：

使方向盘旋转以对所述方向盘的转向操作产生反作用力；

使轮胎转动；

根据驾驶员的选择来输入具有标准模式和高角度比模式中的至少一者的转向角比模式，基于轮胎转动角与所述方向盘的转向角的转向角比，所述标准模式被设定成参考值并且所述高角度比模式被设定成比所述参考值高的高角度比值；以及

基于输入装置的转向角比模式的输入来对反作用力致动器的输出和转动致动器的输出进行控制，其中，所述方法还包括：

对取决于根据所述转动致动器的输出所计算的路面信息的反作用力量和与转向装置的转向速度负相关的黏性补偿量进行控制，以及

(i)当从所述标准模式转变至所述高角度比模式时，减小所述反作用力量的绝对值且增大所述黏性补偿量的绝对值，以及(ii)当从所述高角度比模式转变至所述标准模式时，增大所述反作用力量的绝对值且减小所述黏性补偿量的绝对值。

Images