CN111114626B - 用于转向装置的控制器 - Google Patents

Abstract

一种用于转向装置(2；200)的控制器，该控制器包括配置成控制转向装置(2)的电子控制单元(1)。电子控制单元(1)配置成获取作用力并基于获取的作用力计算基本反作用力。作用力包括多种类型的轴向力和轮胎力中的至少两者。所述多种类型的轴向力施加于连接至转动轮(4)的转动轴。轮胎力被施加至转动轮(4)。电子控制单元(1)配置成在获取的作用力的一个预定力异常时以使得该异常预定力对基本反作用力的贡献率比在预定力不异常时该异常预定力对基本反作用力的贡献率低的方式计算基本反作用力。

Description

用于转向装置的控制器

技术领域

本发明涉及用于转向装置的控制器。

背景技术

作为一种类型的转向装置，存在下述线控转向型转向装置：在该线控转向型转向装置中，动力在其之间传递的由驾驶员转向的转向单元与根据驾驶员的转向而使转动轮转动的转动单元彼此分离。在这种转向装置中，施加至转动轮的路面反作用力等不会机械地传递至方向盘。因此，在控制对象为相同类型的转向装置的转向控制系统中，通过使用转向侧致动器(转向侧马达)将反映路面反作用力等的转向反作用力施加至方向盘，路面信息被传输至驾驶员。

例如，WO 2013/061567公开了一种转向控制系统，该转向控制装置着眼于作用在连接至转动轮的转动轴上的轴向力、基于分配有多种轴向力的分配式轴向力计算转向反作用力。在WO 2013/061567中，基于方向盘的转向角的角轴向力、基于作为转动侧致动器的驱动源的转动侧马达的驱动电流的电流轴向力、基于作用在转动轮上的横向加速度的横向G轴向力、基于车辆的横摆率的横摆率轴向力等作为这种轴向力的示例，并且基于分配这些轴向力获得的分配式轴向力计算转向反作用力。

发明内容

在根据相关技术的上述配置中，例如，当在检测用作用于计算多种类型的轴向力中的一个轴向力的基础的值的传感器中出现异常并且该一个轴向力具有错误值时，实际路面反作用力不能准确地反映在分配式轴向力中。因此，存在施加异常转向反作用力的担忧，并且因此在该方面还有改进的空间。

本发明提供一种可以防止施加异常转向反作用力的用于转向装置的控制器。

本发明的一方面是用于转向装置的控制器。控制器包括配置成控制转向装置的电子控制单元。电子控制单元配置成获取作用力并基于该作用力计算基本反作用力。作用力包括多种类型的轴向力和轮胎力中的至少两者。所述多种类型的轴向力施加于连接至转动轮的转动轴。轮胎力被施加至转动轮。电子控制单元配置成在作用力的一个预定力异常时以使得该预定力对基本反作用力的贡献率比在预定力不异常时该预定力对基本反作用力的贡献率低的方式计算基本反作用力。

利用这种配置，可以防止施加异常转向反作用力。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成控制具有下述结构的转向装置：在该结构中，转向单元与根据输入至转向单元的转向而使转动轮转动的转动单元彼此机械分离。电子控制单元可以配置成控制提供转向反作用力的转向侧马达的操作。转向反作用力可以是抵抗输入至转向单元的转向的力。电子控制单元可以配置成使用基于基本反作用力的反作用力分量计算目标转向角。目标转向角可以是连接至转向单元的方向盘的转向角的目标值。电子控制单元可以配置成基于角度反馈控制的执行计算目标反作用力扭矩。角度反馈控制可以致使转向角跟随(follow)目标转向角。目标反作用力扭矩可以是转向反作用力的目标值。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成控制具有下述结构的转向装置：在该结构中，转向单元与根据输入至转向单元的转向而使转动轮转动的转动单元彼此机械分离。电子控制单元可以配置成控制提供转向反作用力的转向侧马达的操作。转向反作用力可以是抵抗输入至转向单元的转向的力。电子控制单元可以配置成基于施加至转向单元的转向扭矩和基于基本反作用力的反作用力分量计算目标反作用力扭矩。目标反作用力扭矩可以是转向反作用力的目标值。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成控制具有下述结构的转向装置：在该结构中，转向单元与根据输入至转向单元的转向而使转动轮转动的转动单元彼此机械分离。电子控制单元可以配置成控制提供转向反作用力的转向侧马达的操作。转向反作用力可以是抵抗输入至转向单元的转向的力。电子控制单元可以配置成使用基于基本反作用力的反作用力分量计算目标反作用力扭矩。目标反作用力扭矩可以是转向反作用力的目标值。

利用这些配置，由于异常轴向力或轮胎力对基本反作用力的值的影响(贡献)减小，因此可以防止使用基本反作用力计算的目标反作用力为异常值，并且可以防止施加异常转向反作用力。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成在预定力异常时以使得该预定力对基本反作用力的贡献率为零的方式计算基本反作用力。

利用这种配置，由于异常轴向力或轮胎力对基本反作用力的值的影响被消除，因此可以适当地防止基于基本反作用力计算的目标反作用力扭矩为异常值。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成在预定力异常时以使得预定力以外的力对基本反作用力的贡献率比在预定力不异常时异常预定力以外的力对基本反作用力的贡献率高的方式基本反作用力。

利用这种配置，可以防止转向反作用力的大小在多种类型的轴向力和轮胎力中的一者出现异常前后之间改变，并且可以防止驾驶员感觉不舒服。

利用上述配置，可以防止施加异常转向反作用力。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成控制转向装置，该转向装置使用以马达作为驱动源的辅助机构对转向机构施加用于辅助转向操作的辅助力。电子控制单元可以配置成基于转向扭矩计算第一辅助分量。电子控制单元可以配置成使用基于基本反作用力的反作用力分量计算目标旋转角。目标旋转角可以是旋转轴的能够转换成转动轮的转动角的旋转角的目标。电子控制单元可以配置成通过基于旋转角和目标旋转角执行角度反馈控制来计算第二辅助分量。电子控制单元可以配置成控制马达的操作使得产生根据基于第一辅助分量和第二辅助分量的辅助指令值的辅助力。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成控制转向装置，该转向装置使用以马达作为驱动源的辅助机构对转向机构施加用于辅助转向操作的辅助力。电子控制单元可以配置成计算扭矩指令值。扭矩指令值可以是要输入至转向机构的转向扭矩的目标值。电子控制单元可以配置成通过基于转向扭矩和扭矩指令值执行扭矩反馈控制来计算第一辅助分量。电子控制单元可以配置成使用基于基本反作用力的反作用力分量和第一辅助分量计算目标旋转角。目标旋转角可以是旋转轴的能够转换成转动轮的转动角的旋转角的目标。电子控制单元可以配置成通过基于旋转角和目标旋转角执行角度反馈控制来计算第二辅助分量。电子控制单元可以配置成控制马达的操作使得产生根据基于第二辅助分量的辅助指令值的辅助力。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成控制转向装置，该转向装置使用以马达作为驱动源的辅助机构对转向机构施加用于辅助转向操作的辅助力。电子控制单元可以配置成使用基于基本反作用力的反作用力分量计算扭矩指令值。扭矩指令值可以是要输入至转向机构的转向扭矩的目标值。电子控制单元可以配置成通过基于转向扭矩和扭矩指令值执行扭矩反馈控制来计算辅助指令值。电子控制单元可以配置成控制马达的操作使得产生根据辅助指令值的辅助力。

利用这些配置，辅助指令值随着基于路面状态的基本反作用力(反作用力分量)的变化而变化。在这些配置中，当轴向力和轮胎力中的一者出现异常时，异常轴向力或轮胎力对基本反作用力的值的影响(贡献)减小，并且因此可以防止辅助指令值(辅助力)为异常值。因此，即使当传递至方向盘的路面反作用力被基于辅助指令值的变化而被调节时，也可以防止路面反作用力被不适当地调节。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成在预定力异常时以使得预定力对基本反作用力的贡献率为零的方式计算基本反作用力。

利用这种配置，由于异常轴向力或轮胎力对基本反作用力值的影响被消除，因此可以适当地防止辅助指令值为异常值。因此，可以适当地防止传递至方向盘的路面反作用力被不适当地调节。

在用于转向装置的控制器中，电子控制单元可以配置成在预定力异常时以使得预定力以外的力对基本反作用力的贡献率比在预定力不异常时异常预定力以外的力对基本反作用力的贡献率高的方式计算基本反作用力。

利用这种配置，可以防止转向反作用力的大小在多种类型的轴向力和轮胎力中的一者出现异常前后之间改变，并且可以防止驾驶员感觉不舒服。

利用上述实施方式，可以防止施加至方向盘的路面反作用力被不适当地调节。

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是示意性地图示根据第一实施方式的线控转向装置的配置的图；

图2是根据第一实施方式的用于转向装置的控制器的框图；

图3是图示根据第一实施方式的反作用力分量计算单元的框图；

图4是图示根据第二实施方式的反作用力分量计算单元的框图；

图5是图示根据第三实施方式的转向侧控制单元的框图；

图6是图示根据第四实施方式的转向控制系统的框图；

图7是图示根据第五实施方式的转向控制系统的框图；

图8是示意性地图示根据修改示例的线控转向装置的配置的图；

图9是示意性地图示根据第六实施方式的电动助力转向装置的配置的图；

图10是图示根据第六实施方式的转向控制系统的框图；

图11是图示根据第六实施方式的反作用力分量计算单元的框图；

图12是图示根据第七实施方式的反作用力分量计算单元的框图；

图13是图示根据第八实施方式的辅助指令值计算单元的框图；以及

图14是图示根据第九实施方式的转向控制系统的框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对根据第一实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。如图1中所示，作为控制器(电子控制单元：ECU)1的控制对象的线控转向装置2包括由驾驶员转向的转向单元3和根据驾驶员对转向单元3的转向而使转动轮4转动的转动单元5。

转向单元3包括：转向轴12，方向盘11固定至转向轴12；以及转向侧致动器13，转向侧致动器13可以对转向轴12施加转向反作用力。转向侧致动器13包括：转向侧马达14，转向侧马达14用作驱动源；以及转向侧减速齿轮15，转向侧减速齿轮15使转向侧马达14的旋转减速并将减速的旋转传递至转向轴12。根据该实施方式的转向侧马达14采用例如三相无刷马达。

转动单元5包括：第一小齿轮轴21，第一小齿轮轴21可以用作转换转动轮4的转动角的旋转轴；齿条轴22，齿条轴22连接至第一小齿轮轴21；以及齿条壳体23，齿条壳体23将齿条轴22容纳其中并使得齿条轴22可以在齿条壳体23中往复运动。第一小齿轮轴21和齿条轴22设置成具有预定的交叉角，并且形成在第一小齿轮轴21中的第一小齿轮齿21a和形成在齿条轴22中的第一齿条齿22a彼此接合以构成第一齿条-小齿轮机构24。齿条轴22的沿轴向方向的一个端部由第一齿条-小齿轮机构24以可移动的方式支承。拉杆26通过由球接头形成的齿条端部25连接至齿条轴22的两个端部，并且拉杆26的梢端连接至组装至转动轮4的转向节(未示出)。

在转动单元5中经由第二小齿轮轴32设置有转动侧致动器31，转动侧致动器31将用于使转动轮4转动的转动力施加至齿条轴22。转动侧致动器31包括：转动侧马达33，转动侧马达33用作驱动源；以及转动侧减速齿轮34，转动侧减速齿轮34使转动侧马达33的旋转减速并将减速的旋转传递至第二小齿轮轴32。第二小齿轮轴32和齿条轴22设置成具有预定的交叉角，并且形成在第二小齿轮轴32中的第二小齿轮齿32a和形成在齿条轴22中的第二齿条齿22b彼此接合以构成第二齿条-小齿轮机构35。齿条轴22的沿轴向方向的另一端部由第二齿条-小齿轮机构35以可移动的方式支承。根据该实施方式的转动侧马达33采用例如三相无刷马达。

在具有上述配置的转向装置2中，第二小齿轮轴32根据驾驶员的转向操作由转动侧致动器31旋转地驱动，并且该旋转通过第二齿条-小齿轮机构35转换成齿条轴22在轴向方向上的移动，由此改变转动轮4的转动角。此时，抵抗驾驶员转向的转向反作用力从转向侧致动器13施加至方向盘11。

下面将描述该实施方式的电气配置。电子控制单元1连接至转向侧致动器13(转向侧马达14)和转动侧致动器31(转动侧马达33)并控制转向侧致动器13的操作和转动侧致动器31的操作。电子控制单元1包括未示出的中央处理单元(CPU)和存储器，并且通过使CPU在预定的操作周期中执行存储在存储器中的程序执行各种控制。

电子控制单元1连接扭矩传感器41，扭矩传感器41检测施加至转向轴12的转向扭矩Th。扭矩传感器41设置成比转向轴12的连接至转向侧致动器13(转向侧减速齿轮15)的那部分更靠近方向盘11。分别设置在轮毂单元42中的左前轮传感器42l和右前轮传感器42r连接至电子控制单元1，轮毂单元42经由驱动轴(未示出)以可旋转的方式支承转动轮4。左前轮传感器42l和右前轮传感器42r分别检测转动轮4的轮速Vl和Vr。根据该实施方式的电子控制单元1检测轮速V1和Vr的平均值作为车辆速度V。转向侧旋转传感器43和转动侧旋转传感器44也连接至电子控制单元1，转向侧旋转传感器43以360°范围内的相对角度检测转向侧马达14的旋转角θs作为指示转向单元3的转向量的检测值，转动侧旋转传感器44以相对角度检测转动侧马达33的旋转角θt作为指示转动单元5的转动量的检测值。获取传感器轴向力Fse的轴向力传感器45也连接至电子控制单元1，该传感器轴向力Fse是施加至齿条轴22的轴向力的检测值。例如，可以采用基于根据齿条轴22的行程的压力的变化检测轴向力的传感器作为轴向力传感器45。电子控制单元1以扭矩(N·m)为量纲获取传感器轴向力Fse。当方向盘11沿一个方向(在该实施方式中向右)转向时，转向扭矩Th和旋转角θs和θt被检测为正值，并且当方向盘11沿另一方向(在该实施方式中向左)转向时，转向扭矩Th和旋转角θs和θt被检测为负值。电子控制单元1基于这样的各种状态量控制转向侧马达14和转动侧马达33的操作。

下面将详细描述电子控制单元1的配置。如图2中所示，电子控制单元1包括：转向侧控制单元51，转向侧控制单元51用作输出转向侧马达控制信号Ms的控制单元；以及转向侧驱动电路52，转向侧驱动电路52基于转向侧马达控制信号Ms对转向侧马达14供给驱动电力。转向侧控制单元51连接有电流传感器54，电流传感器54检测转向侧马达14的在转向侧驱动电路52与转向侧马达14的相的马达线圈之间的连接线53中流动的相电流值Ius、Ivs和Iws。在图2中，为了便于解释，相的连接线53和相的电流传感器54被统一示出为单个。

电子控制单元1包括：转动侧控制单元55，转动侧控制单元55输出转动侧马达控制信号Mt；以及转动侧驱动电路56，转动侧驱动电路56基于转动侧马达控制信号Mt对转动侧马达33供给驱动电力。转动侧控制单元55连接有电流传感器58，电流传感器58检测转动侧马达33的在转动侧驱动电路56与转动侧马达33的相的马达线圈之间的连接线57中流动的相电流值Iut、Ivt和Iwt。在图2中，为了便于解释，相的连接线57和相的电流传感器58被统一示出为单个。根据该实施方式，转向侧驱动电路52和转动侧驱动电路56采用包括多个开关元件(例如，PET)的已知PWM逆变器。转向侧马达控制信号Ms和转动侧马达控制信号Mt是限定开关元件的开/关状态的栅极导通/截止信号。

电子控制单元1通过对转向侧驱动电路52输出转向侧马达控制信号Ms以及对转动侧驱动电路56输出转动侧马达控制信号Mt来对转向侧马达14和转动侧马达33供给驱动电力。因此，电子控制单元1控制转向侧致动器13和转动侧致动器31的操作。

下面将首先描述转向侧控制单元51的配置。转向侧控制单元51在预定的操作周期中执行由以下控制块表示的算术运算处理来计算转向侧马达控制信号Ms。车辆速度V、转向扭矩Th、旋转角θs、传感器轴向力Fse、相电流值Ius、Ivs和Iws以及将在后面描述的作为转动侧马达33的驱动电流的q轴电流值Iqt被输入至转向侧控制单元51。然后，转向侧控制单元51基于这些状态量计算转向侧马达控制信号Ms并输出生成的转向侧马达控制信号Ms。

具体地，转向侧控制单元51包括基于转向侧马达14的旋转角θs计算方向盘11的转向角θh的转向角计算单元61。转向侧控制单元51还包括：输入扭矩基本分量计算单元62，输入扭矩基本分量计算单元62计算作为用于使方向盘11沿驾驶员的转向方向旋转的力的输入扭矩基本分量Tb*；以及反作用力分量计算单元63，反作用力分量计算单元63计算作为抵抗由驾驶员的转向引起的方向盘11的旋转的力的反作用力分量Fir。转向侧控制单元51还包括基于转向扭矩Th、输入扭矩基本分量Tb*、反作用力分量Fir和车辆速度V计算目标转向角θh*的目标转向角计算单元64。转向侧控制单元51还包括基于转向角θh和目标转向角θh*计算目标反作用力扭矩Ts*的目标反作用力扭矩计算单元65以及基于目标反作用力扭矩Ts*计算转向侧马达控制信号Ms的转向侧马达控制信号计算单元66。

转向角计算单元61例如通过对转向侧马达14从转向中性位置转动的数目进行计数而将输入旋转角θs转换成在大于360°范围内的绝对角度，并获取该绝对角度。转向角计算单元61通过将基于转向侧减速齿轮15的转速比的转换因子Ks乘以已经转换成绝对角度的旋转角来计算转向角θh。

转向扭矩Th被输入至输入扭矩基本分量计算单元62。输入扭矩基本分量计算单元62计算具有随着转向扭矩Th的绝对值增大而变大的绝对值的输入扭矩基本分量(反作用力基本分量)Tb*。计算出的输入扭矩基本分量Tb*被输入至目标转向角计算单元64和目标反作用力扭矩计算单元65。

除了转向扭矩Th、车辆速度V和输入扭矩基本分量Tb*之外，由稍后将描述的反作用力分量计算单元63计算出的反作用力分量Fir也被输入至目标转向角计算单元64。目标转向角计算单元64使用目标转向角θh*与输入扭矩Tin*相关联的模型(转向模型)公式来计算目标转向角θh*，其中，输入扭矩Tin*是通过将转向扭矩Th与输入扭矩基本分量Tb*相加并从中减去反作用力分量Fir而获得的。该模型公式限定并表示在方向盘11(转向单元3)和转动轮4(转动单元5)机械连接的结构中随着方向盘11的旋转而旋转的旋转轴的输入扭矩与旋转轴的旋转角之间的关系。该模型公式使用模拟转向装置2的摩擦等的粘性系数C和模拟转向装置2的惯性的惯性系数J来表示。粘性系数C和惯性系数J被设定成根据车辆速度V变化。除了减法器67和转动侧控制单元55之外，使用模型公式计算出的目标转向角θh*还被输出至反作用力分量计算单元63。

Tin*＝C·θh*’+J·θh*" (1)

该模型公式限定并表示在方向盘11(转向单元3)和转动轮4(转动单元5)机械连接的结构中随着方向盘11的旋转而旋转的旋转轴的扭矩与旋转轴的旋转角之间的关系。该模型公式使用模拟转向装置2的摩擦等的粘性系数C和模拟转向装置2的惯性的惯性系数J来表示。粘性系数C和惯性系数J被设定成根据车辆速度V变化。除了减法器67和转动侧控制单元55之外，使用模型公式计算出的目标转向角θh*还被输出至反作用力分量计算单元63。

除了输入扭矩基本分量Tb*之外，通过使减法器67从目标转向角θh*减去转向角θh获得的角度偏差Δθs也被输入至目标反作用力扭矩计算单元65。然后，目标反作用力扭矩计算单元65基于角度偏差Δθs计算用作由转向侧马达14给出的转向反作用力的基础的基本反作用力扭矩且将其作为用于将转向角θh反馈控制为目标转向角θh*的控制值，并且通过将输入扭矩基本分量Tb*与基本反作用力扭矩相加来计算目标反作用力扭矩Ts*。具体地，目标反作用力扭矩计算单元65在角度偏差Δθs作为输入的情况下计算比例元素、积分元素和微分元素的输出值之和作为基本反作用力扭矩。

除了目标反作用力扭矩Ts*之外，旋转角θs和相电流值Ius、Ivs和Iws也被输入至转向侧马达控制信号计算单元66。转向侧马达控制信号计算单元66基于目标反作用力扭矩Ts*计算d/q坐标系中的q轴上的q轴目标电流值Iqs*。在该实施方式中，d轴上的d轴目标电流值Ids*基本上设定为零。

转向侧马达控制信号计算单元66通过在d/q坐标系中执行电流反馈控制计算转向侧马达控制信号Ms。具体地，转向侧马达控制信号计算单元66通过基于旋转角θs将相电流值Ius、Ivs和Iws映射到d/q坐标上来计算d/q坐标系中的d轴电流值Ids和q轴电流值Iqs作为转向侧马达14的实际电流值。然后，转向侧马达控制信号计算单元66基于d轴与q轴之间的电流偏差计算电压指令值，使得d轴电流值Ids跟随d轴目标电流值Ids*并使得q轴电流值Iqs跟随q轴目标电流值Iqs*。然后，转向侧马达控制信号计算单元66计算具有基于电压指令值的占空比的转向侧马达控制信号Ms，并将计算出的转向侧马达控制信号Ms输出至转向侧驱动电路52。因此，电子控制单元1将与转向侧马达控制信号Ms对应的驱动电力输出至转向侧马达14并控制转向侧马达14的操作。

下面将描述转动侧控制单元55。转动侧控制单元55通过在预定的操作周期中执行由以下控制块表示的算术操作处理来计算转动侧马达控制信号Mt。旋转角θt、目标转向角θh*和转动侧马达33的相电流值Iut、Ivt和Iwt被输入至转动侧控制单元55。然后，转动侧控制单元55基于这些状态量计算转动侧马达控制信号Mt并输出生成的转动侧马达控制信号Mt。

具体地，转动侧控制单元55包括转动对应角计算单元71，转动对应角计算单元71计算与第一小齿轮轴21的旋转角(小齿轮角)对应的转动对应角θp，第一小齿轮轴21是可以转换转动轮4的转动角的旋转轴。转动侧控制单元55还包括：目标转动扭矩计算单元72，目标转动扭矩计算单元72基于转动对应角θp和目标转向角θh*计算目标转动扭矩Tt*；转动侧马达控制信号计算单元73，转动侧马达控制信号计算单元73基于目标转动扭矩Tt*计算转动侧马达控制信号Mt。在根据该实施方式的转向装置2中，转向角θh与转动对应角θp之间的比率即转向角比率被设定为恒定的，并且目标转动对应角与目标转向角θh*相同。

转动对应角计算单元71例如通过对转动侧马达33从转向中性位置开始转动的数目进行计数将输入旋转角θt转换成绝对角度，并获取该绝对角度。转动对应角计算单元71通过将基于转动侧减速齿轮34的转速比、第一齿条-小齿轮机构24和第二齿条-小齿轮机构35的转速比的转换因子Kt乘以已经转换成绝对角度的旋转角计算转动对应角θp。也就是说，当假设第一小齿轮轴21连接至转向轴12时，转动对应角θp与方向盘11的转向角θh对应。

通过使减法器74从目标转向角θh*(目标转动对应角)减去转动对应角θp而获得的角度偏差Δθp被输入至目标转动扭矩计算单元72。然后，目标转动扭矩计算单元72基于角度偏差Δθp计算由转动侧马达33给出的转动力的目标值的目标转动扭矩Tt*作为用于将转动对应角θp反馈控制至目标转向角θh*的控制值。具体地，目标转动扭矩计算单元72在角度偏差Δθs作为输入的情况下计算比例元素、积分元素和微分元素的输出值之和作为目标转动扭矩Tt*。

除了目标转动扭矩Tt*之外，旋转角θt和相电流值Iut、Ivt和Iwt也被输入至转动侧马达控制信号计算单元73。转动侧马达控制信号计算单元73基于目标转动扭矩Tt*计算d/q坐标系中的q轴上的q轴目标电流值Iqt*。在该实施方式中，d轴上的d轴目标电流值Idt*基本上设定为零。

转动侧马达控制信号计算单元73通过在d/q坐标系中执行电流反馈控制计算转动侧马达控制信号Mt。具体地，转动侧马达控制信号计算单元73通过基于旋转角θt将相电流值Iut、Ivt和Iwt映射到d/q坐标上计算在d/q坐标系中的d轴电流值Idt和q轴电流值Ikt作为转动侧马达33实际电流值。然后，转动侧马达控制信号计算单元73基于d轴与q轴之间的电流偏差计算电压指令值并使得d轴电流值Idt跟随d轴目标电流值Idt*并使得q轴电流值Ikt跟随q轴目标电流值Ikt*。然后，转动侧马达控制信号计算单元73计算具有基于电压指令值的占空比的转动侧马达控制信号Mt，并将计算出的转动侧马达控制信号Mt输出至转动侧驱动电路56。因此，电子控制单元1将与转动侧马达控制信号Mt对应的驱动电力输出至转动侧马达33并控制转动侧马达33的操作。在计算转动侧马达控制信号Mt的过程中计算出的q轴电流值Iqt被输出至反作用力分量计算单元63。

下面将描述反作用力分量计算单元63的配置。车辆速度V、传感器轴向力Fse、转动侧马达33的q轴电流值Iqt和目标转向角θh*被输入至反作用力分量计算单元63。反作用力分量计算单元63基于这些状态量计算与作用在齿条轴22上的轴向力对应的反作用力分量Fir，并将计算出的反作用力分量Fir输出至目标转向角计算单元64。

如图3中所示，反作用力分量计算单元63包括：异常判定单元81，异常判定单元81判定输入状态量(信号)是否异常；以及基本反作用力计算单元82，基本反作用力计算单元82基于状态量计算作为反作用力分量Fir的基本反作用力。

车辆速度V、传感器轴向力Fse、q轴电流值Iqt和目标转向角θh*被输入至异常判定单元81。异常判定单元81使用判定存在异常——例如，在状态量具有不可行的值或者在相对于先前值的变化大于预定阈值时——的方法判定每个输入状态量是否异常。然后，异常判定单元81除了将指示异常判定结果的判定信号Sde输出至基本反作用力计算单元82之外，还将所输入的车辆速度V、传感器轴向力Fse、q轴电流值Iqt和目标转向角θh*输出至基本反作用力计算单元82。

基本反作用力计算单元82包括计算电流轴向力(路面轴向力)Fer的电流轴向力计算单元83和计算角轴向力(理想轴向力)Fib的角轴向力计算单元84。以扭矩(N·m)为量纲计算电流轴向力Fer和角轴向力Fib。基本反作用力计算单元82包括分配式轴向力计算单元85，分配式轴向力计算单元85计算通过以预定比例分配电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse获得的分配式轴向力作为反作用力分量Fir(基本反作用力)，使得从路面施加至转动轮4的轴向力(从路面传递的路面信息)反映在该反作用力分量Fir中。

转动侧马达33的q轴电流值Iqt被输入至电流轴向力计算单元83。电流轴向力计算单元83计算电流轴向力Fer，该电流轴向力Fer是施加至转动轮4的轴向力(传递至转动轮4的力)的估计值，并且在该电流轴向力Fer中基于q轴电流值Iqt反映路面信息。具体地，电流轴向力计算单元83以下述方式计算电流轴向力Fer：使得在从转动侧马达33施加至齿条轴22的扭矩和与从路面施加至转动轮4的力对应的扭矩彼此平衡的状态下，电流轴向力Fer的绝对值随着q轴电流值Iqt的绝对值增大而增大。计算出的电流轴向力Fer被输出至分配式轴向力计算单元85。

目标转向角θh*(目标转动对应角)和车辆速度V被输入至角轴向力计算单元84。角轴向力计算单元84计算角轴向力Fib，角轴向力Fib是施加至转动轮4的轴向力(传递至转动轮4的力)的理想值，并且在角轴向力Fib中不基于目标转向角θh*反映路面信息。具体地，角轴向力计算单元84以使得角轴向力Fib的绝对值随着目标转向角θh*的绝对值增大而增大的方式计算角轴向力Fib。角轴向力计算单元84以使得角轴向力Fib的绝对值随着车辆速度V的增加而增加的方式计算角轴向力Fib。计算出的角轴向力Fib被输出至分配式轴向力计算单元85。

除了判定信号Sde、电流轴向力Fer和角轴向力Fib之外，传感器轴向力Fse也被输入至分配式轴向力计算单元85。在分配式轴向力计算单元85中，通过实验等预先设定指示电流轴向力Fer的分配比例的电流分配增益Ger、指示角轴向力Fib的分配比例的角分配增益Gib和指示传感器轴向力Fse的分配比例的传感器分配增益Gse。然后，分配式轴向力计算单元85通过对由角轴向力Fib乘以角分配增益Gib获得的值、由电流轴向力Fer乘以电流分配增益Ger获得的值、以及由传感器轴向力Fse乘以传感器分配增益Gse获得的值进行总体求和来计算反作用力分量Fir。也就是说，该实施方式中的基本反作用力计算单元82获取包括电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse的三个轴向力，并基于这三个轴向力计算反作用力分量Fir(基本反作用力)。

此处，分配增益Ger、Gib和Gse根据由判定信号Sde指示的判定结果而被设定为不同的值。具体地，在获取的状态量异常时，与不存在异常的情况相比，乘以基于异常状态量的轴向力的分配增益被设定成减小，并且与不存在异常的情况相比，乘以基于正常量的轴向力的分配增益被设定成增加。也就是说，该实施方式中的基本反作用力计算单元82在用于计算轴向力的状态量异常时判定该轴向力异常。当获取的状态量异常时，分配增益Ger、Gib和Gse被设定成使得基于异常状态量的轴向力(异常轴向力)对反作用力分量Fir的贡献率减小，而基于正常状态量的轴向力(正常轴向力)对反作用力分量Fir的贡献率增加。

例如，电流分配增益Ger在状态量正常时被设定为“0.3”，在q轴电流值Iqt异常时被设定为“0”，并且在q轴电流值Iqt以外的状态量(目标转向角θh*、车辆速度V和传感器轴向力Fse中的至少一者)异常时被设定为“0.45”。角分配增益Gib在状态量正常时被设定为“0.45”，在目标转向角θh*和车辆速度V中的至少一者异常时被设定为“0”，并且在目标转向角θh*和车辆速度V以外的状态量(q轴电流值Iqt和传感器轴向力Fse中的至少一者)异常时被设定为“0.6”。传感器分配增益Gse在状态量正常时被设定为“0.7”，在传感器轴向力Fse异常时被设定为“0”，并且在传感器轴向力Fse以外的状态量(目标转向角θh*、车辆速度V和q轴电流值Iqt中的至少一者)异常时被设定为“0.9”。分配增益Ger、Gib和Gse的值可以适当地变化，并且分配增益Ger、Gib和Gse的值可以被设定成使得分配增益Ger、Gib和Gse的总和变为“1”或者可以被设定成使得分配增益Ger、Gib和Gse的总和大于或小于“1”。

下面将描述该实施方式的操作和优点。当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，基本反作用力计算单元82将与该异常轴向力相乘的分配增益Ger、Gib或Gse设定为零，由此该异常轴向力对反作用力分量Fir(基本反作用力)的贡献率为零。具体地，当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse不异常时，基本反作用力计算单元82将电流轴向力Fer分配为30％、将角轴向力Fib分配为45％并且将传感器轴向力Fse分配为70％，并计算反作用力分量Fir。例如，当假设传感器轴向力Fse的值异常时，基本反作用力计算单元82将电流轴向力Fer分配为45％、将角轴向力Fib分配为60％、并且将传感器轴向力Fse分配为0％，并计算反作用力分量Fir。因此，由于异常轴向力对反作用力分量Fir的值的影响(贡献)被消除，因此可以适当地防止使用反作用力分量Fir计算的目标反作用力扭矩Ts*成为异常值，并且可以适当地防止异常转向反作用力的施加。

当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，基本反作用力计算单元82通过增加乘以该异常轴向力以外的轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse来增加该异常轴向力以外的轴向力对反作用力分量Fir的贡献率。因此，可以防止转向反作用力的大小在电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者出现异常之前与之后之间改变，并且可以防止驾驶员感觉不舒服。

下面将参照附图对根据第二实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第一实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

如图4中所示，目标转向角θh*、车辆速度V、q轴电流值Iqt和轮胎力Ft被输入至根据该实施方式的反作用力分量计算单元63，并且传感器轴向力Fse不被输入至反作用力分量计算单元63。轮胎力Ft是基于由轮毂单元42(参见图1)检测到的沿车辆长度方向(x方向)的载荷、沿车辆宽度方向(y方向)的载荷、沿车辆高度方向(z方向)的载荷、围绕x轴的力矩、围绕y轴的力矩、以及z轴的力矩中的至少一者的值(单位：牛顿)。

车辆速度V、q轴电流值Iqt、目标转向角θh*和轮胎力Ft被输入至根据该实施方式的异常判定单元81。类似于第一实施方式，异常判定单元81判定每个状态量是否异常，并将所输入的车辆速度V、q轴电流值Iqt、目标转向角θh*和轮胎力Ft与指示判定结果的判定信号Sde一起输出至基本反作用力计算单元82。

除了电流轴向力计算单元83、角轴向力计算单元84和分配式轴向力计算单元85之外，根据该实施方式的基本反作用力计算单元82还包括扭矩转换单元91和输出切换单元92。类似于第一实施方式，电流轴向力计算单元83和角轴向力计算单元84分别计算电流轴向力Fer和角轴向力Fib，并将计算出的轴向力输出至分配式轴向力计算单元85。

分配式轴向力计算单元85包括基于车辆速度V计算电流分配增益Ger和角分配增益Gib的分配增益计算单元101。根据该实施方式的分配增益计算单元101包括限定车辆速度V与分配增益Ger和Gib之间的关系的映射，并且参照该映射基于车辆速度V计算分配增益Ger和Gib。电流分配增益Ger在车辆速度V高时比在车辆速度V低时具有更大的值，并且角分配增益Gib在车辆速度V高时具有比在车辆速度V低时具有更小的值。在该实施方式中，这些值被设定成使得分配增益Ger和Gib之和为“1”。计算出的电流分配增益Ger被输出至乘法器102，并且计算出的角分配增益Gib被输出至乘法器103。

电流轴向力Fer被输入至乘法器102，并且角轴向力Fib被输入至乘法器103。分配式轴向力计算单元85使用乘法器102将电流分配增益Ger乘以电流轴向力Fer，使用乘法器103将角分配增益Gib乘以角轴向力Fib，并且使用加法器104将所得值相加以计算分配式轴向力Fd。计算出的分配式轴向力Fd被输出至输出切换单元92。

轮胎力Ft被输入至扭矩转换单元91。扭矩转换单元91通过将轮胎力Ft乘以基于第一齿条-小齿轮机构24的转速比的转换因子Kp计算围绕第一小齿轮轴21的轮胎扭矩Tt。计算出的轮胎扭矩Tt被输出至输出切换单元92。

除了分配式轴向力Fd和轮胎扭矩Tt之外，判定信号Sde也被输入至输出切换单元92。当基于判定信号Sde判定用作分配式轴向力Fd的基础的状态量没有异常时，输出切换单元92输出分配式轴向力Fd作为反作用力分量Fir，并且当状态量中的至少一个状态量异常时，输出切换单元92输出轮胎扭矩Tt作为反作用力分量Fir。也就是说，根据该实施方式的基本反作用力计算单元82获取包括电流轴向力Fer、角轴向力Fib和轮胎力Ft的三个力，并输出基于电流轴向力Fer和角轴向力Fib的分配式轴向力Fd作为反作用力分量Fir或输出基于轮胎力Ft的轮胎扭矩Tt作为反作用力分量Fir。当用作分配式轴向力Fd的基础的状态量异常时，基本反作用力计算单元82通过将异常状态量切换至轮胎扭矩Tt来减小该异常轴向力对反作用力分量Fir的贡献率(至零)并计算反作用力分量Fir。

在该实施方式中，实现了与第一实施方式中的操作和优点相同的操作和优点。下面将参照附图对根据第三实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第一实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

如图5中所示，根据该实施方式的输入扭矩基本分量计算单元62包括计算扭矩指令值Th*的扭矩指令值计算单元111和执行扭矩反馈操作的扭矩反馈控制单元(在下文中被称为扭矩F/B控制单元)112，扭矩指令值Th*是要由驾驶员响应于驱动扭矩Tc输入的转向扭矩Th的目标值。

具体地，通过使用加法器113将输入扭矩基本分量Tb*与转向扭矩Th相加获得的驱动扭矩Tc被输入至扭矩指令值计算单元111。扭矩指令值计算单元111计算具有随着驱动扭矩Tc的绝对值增大而变大的绝对值的扭矩指令值Th*。

通过使用减法器114从转向扭矩Th减去扭矩指令值Th*获得的扭矩偏差ΔT被输入至扭矩F/B控制单元112。扭矩F/B控制单元112基于扭矩偏差ΔT计算输入扭矩基本分量Tb*作为用于将转向扭矩Th反馈控制至扭矩指令值Th*的控制值。具体地，扭矩F/B控制单元112在扭矩偏差ΔT作为输入的情况下计算比例元素、积分元素和微分元素的输出值之和作为输入扭矩基本分量Tb*。

类似于第一实施方式，计算出的输入扭矩基本分量Tb*被输出至目标转向角计算单元64和目标反作用力扭矩计算单元65并被输出至加法器113。因此，类似于第一实施方式，目标转向角θh*由目标转向角计算单元64计算，并且目标反作用力扭矩Ts*由目标反作用力扭矩计算单元65计算。

在该实施方式中，实现了与第一实施方式中的操作和优点相同的操作和优点。下面将参照附图对根据第四实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第一实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

如图6中所示，根据该实施方式的转向侧控制单元51包括目标转动对应角计算单元121并且不包括目标转向角计算单元64，目标转动对应角计算单元121计算目标转动对应角θp*，该目标转动对应角θp*是可以转换成转动轮4的转动角的转动对应角θp的目标值。

转向侧控制单元51包括加法器122，输入扭矩基本分量Tb*与转向扭矩Th一起输入至该加法器122，并且转向侧控制单元51通过使用加法器122将输入值相加计算驱动扭矩Tc。转向侧控制单元51包括减法器243，反作用力分量Fir与驱动扭矩Tc一起输入至该减法器243，并且转向侧控制单元51通过使用减法器243从驱动扭矩Tc减去反作用力分量Fir计算输入扭矩Tin*。计算出的输入扭矩Tin*被输出至目标反作用力扭矩计算单元65和目标转动对应角计算单元121。目标反作用力扭矩计算单元65基于输入扭矩Tin*计算作为由转向侧马达14施加的转向反作用力的目标值的目标反作用力扭矩Ts*。具体地，目标反作用力扭矩计算单元65计算具有随着输入扭矩Tin*的增加而变大的绝对值的目标反作用力扭矩Ts*。

输入扭矩Tin*和车辆速度V被输入至目标转动对应角计算单元121。目标转动对应角计算单元121通过与根据第一实施方式的目标转向角计算单元64中用于计算目标转向角θh*的算术运算处理相同的算术运算处理来计算目标转动对应角θp*。计算出的目标转动对应角θp*是与第一实施方式中的目标转向角θh*相同的值，并且该目标转动对应角θp*被输出至转动侧控制单元55和反作用力分量计算单元63。

在该实施方式中，实现了与第一实施方式中的操作和优点相同的操作和优点。下面将参照附图对根据第五实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第四实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

如图7中所示，反作用力分量Fir和车辆速度V被输入至根据该实施方式的目标反作用力扭矩计算单元65。目标反作用力扭矩计算单元65计算具有随着反作用力分量Fir的绝对值增大或者随着车辆速度V增加而变大的绝对值的目标反作用力扭矩Ts*。

在该实施方式中，实现了与第一实施方式中的操作和优点相同的操作和优点。该实施方式可以如下修改。该实施方式和以下修改示例可以在技术一致的范围内彼此结合。

在第一实施方式和第三实施方式至第五实施方式中，基于电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse计算反作用力分量Fir，但是本发明不限于此，并且可以使用基于轴向力之外的另一状态量或者代替轴向力的另一状态量估计的轴向力计算反作用力分量Fir。轴向力的示例包括基于横摆率和横向加速度计算的车辆状态量轴向力和基于轮胎力Ft计算的轮胎轴向力。类似地，在第二实施方式中，分配式轴向力Fd可以通过使用另一状态量计算。

在第二实施方式中，根据异常判定结果，分配式轴向力Fd或轮胎扭矩Tt被输出作为反作用力分量Fir。然而，根据判定结果切换输出的配置不限于此。例如，角轴向力Fib和电流轴向力Fer可以输入至输出切换单元92，电流轴向力Fer和角轴向力Fib中的一者可以在两个状态量正常时输出，并且另一者可以在用作一个轴向力的基础的状态量异常时输出。

在第一实施方式和第三实施方式至第五实施方式中，当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，乘以异常轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse被设定为零，但是本发明不限于此，而是可以将分配增益Ger、Gib和Gse设定为大于零的值，只要使分配增益Ger、Gib和Gse的值比其在没有异常时的值小即可。因此，由于异常轴向力对反作用力分量Fir值的影响减小，因此可以防止使用反作用力分量Fir计算的目标反作用力扭矩Ts*为异常值。

在第一实施方式和第三实施方式至第五实施方式中，当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，使乘以异常轴向力以外的轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse增加，但是本发明不限于此，也可以使乘以异常轴向力以外的轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse不变。

在上述实施方式中，异常判定单元81判定每个状态量的值是否异常，并且在用于计算轴向力的状态量异常时判定轴向力异常。然而，本发明不限于此，并且附加于该判定或者代替该判定，可以判定算术运算处理(例如，基于q轴电流值Iqt计算电流轴向力Fer的电流轴向力计算单元83的算术运算处理)是否异常，并且可以基于判定结果判定轴向力是否异常。可以适当地改变该判定是否存在异常的方法。

在上述实施方式中，基于q轴电流值Iqt计算电流轴向力Fer，但是本发明不限于此，并且可以例如基于q轴目标电流值Iqt*计算电流轴向力Fer。在上述实施方式中，基于目标转向角θh*(转动对应角)和车辆速度V计算角轴向力Fib，但是本发明不限于此，可以仅基于目标转向角θh*(转动对应角)计算角轴向力Fib。不限于目标转向角θh*，可以基于转向角θh或转动对应角θp计算角轴向力Fib。例如，可以使用考虑比如转向扭矩Th或车辆速度V的另一参数的另一方法计算角轴向力Fib。

在第二实施方式中，分配式轴向力计算单元85可以考虑车辆速度V以外的参数计算分配增益Ger和Gib。例如，在可以从多个驱动模式中选择指示车载发动机等的控制模式的设定状态的驱动模式的车辆中，所选择的驱动模式可以用作用于设定分配增益Ger和Gib的参数。在这种情况下，可以采用下述配置：在该配置中，分配式轴向力计算单元85包括根据驱动模式针对车辆速度V具有不同趋势的多个映射，并且参照这些映射计算分配增益Ger和Gib。

在第四实施方式和第五实施方式中，基于输入扭矩Tin*计算目标转动对应角θp*，但是本发明不限于此，也可以基于比如转向角θh的另一参数计算目标转动对应角θp*。

在上述实施方式中，反作用力分量计算单元63可以计算反映分配式轴向力Fd或轮胎扭矩Tt以外的反作用力的值作为反作用力分量Fir。例如，当方向盘11的转向角θh的绝对值接近转向角阈值时，可以采用端部反作用力——抵抗进一步回转(return steering)的反作用力——作为这种反作用力。例如，虚拟齿条端部位置处的转动对应角θp可以用作转向角阈值，虚拟齿条端部位置被设定成比机械齿条端部位置更靠近中性位置，在机械齿条端部位置处，通过使齿条端部25与齿条壳体23接触来调节齿条轴22沿轴向方向的移动。方向盘11的旋转结束位置处的转向角θh可以用作转向角阈值。

在上述实施方式中，转向角θh与转动对应角θp之间的转向角比率被设定为恒定的，但是本发明不限于此，并且转向角比率可以设定成根据车辆速度等变化。在这种情况下，目标转向角θh*和目标转动对应角θp*具有不同的值。

在上述实施方式中，目标转向角计算单元64可以使用模型公式计算目标转向角θh*，在该模型公式中，通过利用基于悬架和车轮定位等的规格确定的弹簧常数K而加入了弹簧项。

在第一实施方式至第三实施方式中，目标反作用力扭矩计算单元65通过将输入扭矩基本分量Tb*与基本反作用力扭矩相加计算目标反作用力扭矩Ts*，但是本发明不限于此。例如，基本反作用力扭矩可以被计算为目标反作用力扭矩Ts*而不与输入扭矩基本分量Tb*相加。

在上述实施方式中，齿条轴22可以例如由衬套而不是第一齿条-小齿轮机构24支承。在上述实施方式中，例如，转动侧致动器31可以采用其中转动侧马达33布置成与齿条轴22同轴的结构或者其中转动侧马达33布置成与齿条轴22平行的结构。

在上述实施方式中，作为电子控制单元1的控制对象的转向装置2是转向单元3与转动单元5彼此机械分离的无连杆线控转向装置，但是本发明不限于此，也可以使用转向单元3与转动单元5通过离合器机械地断开连接以及连接的线控转向装置。

例如，在图8中所示的示例中，在转向单元3与转动单元5之间设置离合器201。离合器201经由固定至离合器201的输入侧元件的输入侧中间轴202连接至转向轴12，并且经由固定至离合器201的输出侧元件的输出侧中间轴203连接至第一小齿轮轴21。当离合器201响应于来自电子控制单元1的控制信号切换至断开连接状态时，转向装置2切换至线控转向模式。当离合器201切换至连接状态时，转向装置2切换至电动助力转向模式。

下面将对可以从实施方式和修改示例理解的技术精神进行补充：一种用于转向装置的控制器，在该控制器中，基本反作用力计算单元计算分配式轴向力或轮胎力作为基本反作用力，该分配式轴向力通过将多种类型的轴向力以单独设定的分配比例相加获得。

在下文中，将参照附图对根据第六实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第一实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示。如图9中所示，作为用作控制对象的转向装置的电动助力转向装置(EPS)200包括基于驾驶员对方向盘11的操作而使转动轮4转动的转向机构8。EPS 200包括对转向机构8施加用于辅助转向操作的辅助力的辅助机构6和控制辅助机构6的操作的电子控制单元206。

转向机构8包括：转向轴212，方向盘11固定至转向轴212；齿条轴222，齿条轴222用作连接至转向轴212的转动轴；筒形齿条壳体213，齿条轴222以可移动的方式插入到筒形齿条壳体213中；以及齿条-小齿轮机构214，齿条-小齿轮机构214将转向轴212的旋转运动转换成齿条轴222的平移运动。转向轴212构造成从方向盘11所在的一侧依序连接柱轴215、中间轴216和小齿轮轴217。

齿条轴222和小齿轮轴217在齿条壳体213中布置成具有预定的交叉角。齿条-小齿轮机构214通过使形成在齿条轴222中的齿条齿222a与形成在小齿轮轴217中的小齿轮齿217a彼此接合来构造。拉杆19经由由设置在其轴向端部处的球接头形成的齿条端部18连接至齿条轴222的两个端部。拉杆19的梢端连接至组装至转动轮4的转向节(未示出)。因此，在EPS 200中，由于转向操作引起的转向轴212的旋转通过齿条-小齿轮机构214被转换成齿条轴222在轴向方向上的移动，并且该轴向方向上的移动经由拉杆19传递至转向节，由此改变转动轮4的转动角，即改变车辆的行驶方向。

辅助机构6包括：马达7，马达7用作驱动源；传递机构220，传递机构220传递马达7的旋转；以及转换机构223，转换机构223将经由传递机构220传递的旋转转换成齿条轴222在轴向方向上的直线运动。辅助机构6经由传递机构220将马达7的旋转传递至转换机构223，并且转换机构223将该旋转转换成齿条轴222的线性运动，由此对转向机构8施加辅助力。例如，根据该实施方式，采用三相无刷马达作为马达7，例如，采用带机构作为传递机构220，并且例如，采用滚珠丝杠机构作为转换机构223。

检测由驾驶员的转向施加至转向轴212的转向扭矩Th的扭矩传感器41连接至电子控制单元206。分别设置在轮毂单元42中的左前轮传感器42l和右前轮传感器42r连接至电子控制单元206，轮毂单元42经由驱动轴(未示出)以可旋转的方式支承转动轮4。左前轮传感器42l和右前轮传感器42r分别检测转动轮4的轮速Vl和Vr。根据该实施方式的电子控制单元206检测轮速Vl和Vr的平均值作为车辆速度V。以360°范围内的相对角度检测马达7的马达角θm的旋转传感器43连接至电子控制单元206。当方向盘沿一个方向(在该实施方式中向右)转向时，转向扭矩Th和马达角θm被检测为正值，并且当方向盘沿另一方向(在该实施方式中向左)转向时，转向扭矩Th和马达角θm被检测为负值。获取传感器轴向力Fse的轴向力传感器45也连接至电子控制单元206，该传感器轴向力Fse是施加至齿条轴222的轴向力的检测值。例如，可以采用基于根据齿条轴222的行程的压力的变化检测轴向力的传感器作为轴向力传感器45。电子控制单元206以扭矩(N·m)为量纲获取传感器轴向力Fse。电子控制单元206通过基于从传感器输入的状态量对马达7供给驱动电力来控制辅助机构6的操作，即，控制施加至转向机构8用以允许齿条轴222线性运动的辅助力。

下面将描述电子控制单元206的配置。如图10中所示，电子控制单元206包括：微型计算机251，微型计算机251输出马达控制信号Sm；以及驱动电路252，驱动电路252基于马达控制信号Sm对马达7供给驱动电力。根据该实施方式，采用包括多个开关元件(例如，FETs)的已知PWM作为驱动电路252。从微型计算机251输出的马达控制信号Sm限定开关元件的开/关状态。因此，开关元件响应于马达控制信号Sm接通以及断开，并且相的马达线圈的电力供给模式被切换，由此车载电源253的DC电力被转换成输出至马达7的三相驱动电力。以下控制块通过由微型计算机251执行的计算机程序实现，在预定的采集周期(检测周期)中检测状态量，并且在预定的操作周期中执行由控制块表示的算术运算处理。

车辆速度V、转向扭矩Th、马达角θm和传感器轴向力Fse被输入至微型计算机251。马达7的由电流传感器255检测的设置在驱动电路252与相的马达线圈之间的连接线254中的相电流值Iu、Iv和Iw被输入至微型计算机251。在图10中，为了便于解释，相的连接线254和相的电流传感器255被统一示出为单个。微型计算机251基于这些状态量输出马达控制信号Sm。

具体地，微型计算机251包括计算辅助指令值Ta*的辅助指令值计算单元261和计算马达控制信号Sm的马达控制信号计算单元263。如稍后将描述的，辅助指令值计算单元261基于第一辅助分量Ta1和第二辅助分量Ta2的相加值来计算与要施加至转向机构8的辅助力对应的辅助指令值Ta*，其中，第一辅助分量Ta1基于转向扭矩Th，第二辅助分量Ta2基于用于使小齿轮角θp跟随目标小齿轮角θp*的角度反馈控制的执行。

马达控制信号计算单元263基于辅助指令值Ta*计算作为供给至马达7的驱动电流的目标值的目标电流值Id*和Iq*。目标电流值Id*和Iq*分别表示d/q坐标系中d轴上的目标电流值和q轴上的目标电流值。马达控制信号计算单元263计算具有随着辅助指令值Ta*的绝对值增大而变大的绝对值的q轴目标电流值Iq*。d轴目标电流值Id*基本上设定为零。马达控制信号计算单元263通过基于目标电流值Id*和Iq*、相电流值Iu、Iv和Iw以及马达7的马达角θm在d/q坐标系中执行电流反馈控制来生成控制信号。

具体地，马达控制信号计算单元263通过基于马达角θm将相电流值Iu、Iv和Iw映射到d/q坐标上来计算d/q坐标系中的d轴电流值Id和q轴电流值Iq并作为马达7的实际电流值。然后，马达控制信号计算单元263基于d轴与q轴之间的电流偏差而以使得d轴电流值Id跟随d轴目标电流值Id*并使得q轴电流值Iq跟随q轴目标电流值Iq*的方式计算目标电压值，并且马达控制信号计算单元263产生具有基于目标电压值的占空比的马达控制信号Sm。在产生马达控制信号Sm的过程中计算出的q轴电流值Iq被输出至辅助指令值计算单元261。

计算出的马达控制信号Sm被输出至驱动电路252。因此，马达7被基于来自驱动电路252的马达控制信号Sm供给驱动电力。马达7将由辅助指令值Ta*表示的辅助力施加至转向机构8。

下面将描述辅助指令值计算单元261的配置。转向扭矩Th、车辆速度V、马达角θm、传感器轴向力Fse和q轴电流值Iq被输入至辅助指令值计算单元261。辅助指令值计算单元261基于这些状态量计算辅助指令值Ta*。

具体地，辅助指令值计算单元261包括：第一辅助分量计算单元271，第一辅助分量计算单元271计算第一辅助分量Ta1；反作用力分量计算单元63，反作用力分量计算单元63计算反作用力分量Fir；目标小齿轮角计算单元273，目标小齿轮角计算单元273计算目标小齿轮角θp*；以及小齿轮角计算单元274，小齿轮角计算单元274计算小齿轮角θp。辅助指令值计算单元261包括角度反馈控制单元(在下文中被称为角F/B控制单元)275，角度反馈控制单元275通过执行用于使实际小齿轮角θp跟随目标小齿轮角θp*的角度反馈控制来计算第二辅助分量Ta2。辅助指令值计算单元261基于第一辅助分量Ta1和第二辅助分量Ta2计算辅助指令值Ta*。

更具体地，转向扭矩Th和车辆速度V被输入至第一辅助分量计算单元271。第一辅助分量计算单元271基于状态量计算作为用于辅助转向操作的力的第一辅助分量Ta1。具体地，第一辅助分量计算单元271计算具有随着转向扭矩Th的绝对值增大以及车辆速度V减小而变大的绝对值的第一辅助分量Ta1。计算出的第一辅助分量Ta1被输出至目标小齿轮角计算单元273和加法器276。

转向扭矩Th、车辆速度V、传感器轴向力Fse和目标小齿轮角θp*被输入至反作用力分量计算单元63。如稍后将描述的，反作用力分量计算单元63基于状态量计算作为用于抵抗转向操作的力的反作用力分量Fir，并且将计算出的反作用力分量Fir输出至目标小齿轮角计算单元273。

转向扭矩Th、车辆速度V、第一辅助分量Ta1和反作用力分量Fir被输入至目标小齿轮角计算单元273。目标小齿轮角计算单元273计算目标小齿轮角θp*作为小齿轮轴217的目标旋转角，小齿轮轴217是可以基于状态量来转换转动轮4的转动角的旋转轴。具体地，目标小齿轮角计算单元273使用模型(转向模型)公式计算目标小齿轮角θp*，在该模型公式中，目标小齿轮角θp*与输入扭矩Tin*相关联，输入扭矩Tin*通过将转向扭矩Th与第一辅助分量Ta1相加并从中减去反作用力分量Fir而获得。

Tin*＝C·θp*'+J·θp*" (2)

该模型公式限定并表示随着方向盘11的旋转而旋转的旋转轴的扭矩与旋转轴的旋转角之间的关系。该模型公式使用模拟EPS 200的摩擦等的粘性系数C和模拟EPS 200的惯性的惯性系数J来表示。粘性系数C和惯性系数J被设定成根据车辆速度V变化。使用模型公式计算出的目标小齿轮角θp*被输出至减法器277和反作用力分量计算单元63。

马达角θm被输入至小齿轮角计算单元274。小齿轮角计算单元274基于马达角θm计算指示小齿轮轴217的旋转角(转向角)的小齿轮角θp。具体地，小齿轮角计算单元274——例如在小齿轮角θp处于当齿条轴222位于作为原点的车辆向前行驶的中性位置处(零度)的状态时——对马达7的转动数目进行累计(计数)并且基于该转动数目和马达角θm以大于360°的范围内的绝对角度计算小齿轮角θp。计算出的小齿轮角θp被输出至减法器277。

通过使减法器277从目标小齿轮角θp*减去小齿轮角θp获得的角度偏差Δθ被输入至角F/B控制单元275。然后，角F/B控制单元275基于角度偏差Δθ计算用于辅助转向操作的力的第二辅助分量Ta2，并将其作为用于将小齿轮角θp反馈控制至目标小齿轮角θp*的控制值。具体地，角F/B控制单元275在角度偏差Δθ作为输入的情况下计算比例元素、积分元素和微分元素的输出值之和作为基本反作用力扭矩。计算出的第二辅助分量Ta2被输出至加法器276。

辅助指令值计算单元261计算通过致使加法器276将第二辅助分量Ta2与第一辅助分量Ta1相加获得的值作为辅助指令值Ta*，并将辅助指令值Ta*输出至马达控制信号计算单元263。

下面将描述反作用力分量计算单元63的配置。车辆速度V、传感器轴向力Fse、q轴电流值Iq和目标小齿轮角θp*被输入至反作用力分量计算单元63。反作用力分量计算单元63基于这些状态量计算与作用在齿条轴222上的轴向力对应的反作用力分量Fir，并将计算出的反作用力分量Fir输出至目标小齿轮角计算单元273。

如图11中所示，反作用力分量计算单元63包括：异常判定单元81，异常判定单元81判定输入状态量(信号)是否异常；以及基本反作用力计算单元82，基本反作用力计算单元82基于状态量计算作为反作用力分量Fir的基本反作用力。

车辆速度V、传感器轴向力Fse、q轴电流值Iq和目标小齿轮角θp*被输入至异常判定单元81。异常判定单元81使用判定存在异常——例如，在状态量具有不可行的值或者在与先前值的变化大于预定阈值时——的方法判定每个输入状态量是否异常。然后，异常判定单元81除了将指示异常判定结果的判定信号Sde输出至基本反作用力计算单元82之外，还将所输入的车辆速度V、传感器轴向力Fse、q轴电流值Iq和目标小齿轮角θp*输出至基本反作用力计算单元82。

基本反作用力计算单元82包括计算电流轴向力(路面轴向力)Fer的电流轴向力计算单元83和计算角轴向力(理想轴向力)Fib的角轴向力计算单元84。以扭矩(N·m)为量纲计算电流轴向力Fer和角轴向力Fib。基本反作用力计算单元82包括分配式轴向力计算单元85，分配式轴向力计算单元85计算通过以预定比例分配电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse获得的分配式轴向力作为反作用力分量Fir(基本反作用力)，使得从路面施加至转动轮4的轴向力(从路面传递的路面信息)反映在该反作用力分量Fir中。

q轴电流值Iq被输入至电流轴向力计算单元83。电流轴向力计算单元83计算电流轴向力Fer，该电流轴向力Fer是施加至转动轮4的轴向力(传递至转动轮4的力)的估计值，并且在该电流轴向力Fer中基于q轴电流值Iq反映路面信息。具体地，电流轴向力计算单元83以下述方式计算电流轴向力Fer：使得在从马达7施加至齿条轴222的扭矩和转向扭矩Th以及与从路面施加至转动轮4的力对应的扭矩彼此平衡的状态下，电流轴向力Fer的绝对值随着q轴电流值Iq的绝对值增大而增大。计算出的电流轴向力Fer被输出至分配式轴向力计算单元85。

目标小齿轮角θp*和车辆速度V被输入至角轴向力计算单元84。角轴向力计算单元84计算角轴向力Fib，角轴向力Fib是施加至转动轮4的轴向力(传递至转动轮4的力)的理想值，并且在角轴向力Fib中不基于目标小齿轮角θp*反映路面信息。具体地，角轴向力计算单元84以使得角轴向力Fib的绝对值随着目标小齿轮角θp*的绝对值增大而增大的方式计算角轴向力Fib。角轴向力计算单元84以使得角轴向力Fib的绝对值随着车辆速度V的增加而增加的方式计算角轴向力Fib。计算出的角轴向力Fib被输出至分配式轴向力计算单元85。

除了判定信号Sde、电流轴向力Fer和角轴向力Fib之外，传感器轴向力Fse也被输入至分配式轴向力计算单元85。在分配式轴向力计算单元85中，通过实验等预先设定出指示电流轴向力Fer的分配比例的电流分配增益Ger、指示角轴向力Fib的分配比例的角分配增益Gib和指示传感器轴向力Fse的分配比例的传感器分配增益Gse。电流分配增益Ger、角分配增益Gib和传感器分配增益Ges被设定成根据车辆速度V变化。然后，分配式轴向力计算单元85通过对由角轴向力Fib乘以角分配增益Gib获得的值、由电流轴向力Fer乘以电流分配增益Ger获得的值、以及由传感器轴向力Fse乘以传感器分配增益Gse获得的值进行总体求和来计算反作用力分量Fir。也就是说，该实施方式中的基本反作用力计算单元82获取包括电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse的三个轴向力，并基于这三个轴向力计算反作用力分量Fir(基本反作用力)。

在具有上述配置的电子控制单元206中，将反作用力分量Fir(轴向力)与输入扭矩Tin*相加来计算目标小齿轮角θp*，并且用于使小齿轮角θp跟随目标小齿轮角θp*的第二辅助分量Ta2被包括在辅助指令值Ta*中。因此，可以通过根据路面状态改变第二辅助分量Ta2(辅助指令值Ta*)来调节传递至方向盘11的路面反作用力，从而向驾驶员传递路面信息，并通过抑制振动等来改善转向的感觉。然而，例如，当轴向力传感器45中出现异常时，除了基于传感器轴向力Fse的反作用力分量Fir变得异常之外，还存在辅助指令值Ta*出现异常的担忧。

就此而言，在该实施方式中，分配增益Ger、Gib和Gse根据由判定信号Sde指示的判定结果被设定为不同的值。具体地，在获取的状态量异常时，与不存在异常的情况相比，乘以基于异常状态量的轴向力的分配增益被设定成减小，并且与不存在异常的情况相比，乘以基于正常量的轴向力的分配增益被设定成增大。也就是说，该实施方式中的基本反作用力计算单元82在用于计算轴向力的状态量异常时判定该轴向力异常。分配增益Ger、Gib和Gse被设定成使得基于异常状态量的轴向力(异常轴向力)对反作用力分量Fir的贡献率减小，并且基于正常状态量的轴向力(正常轴向力)对反作用力分量Fir的贡献率增加。

例如，电流分配增益Ger在状态量正常时被设定为“0.3”，在q轴电流值Iq异常时被设定为“0”，并且在q轴电流值Iq以外的状态量(目标小齿轮角θp*、车辆速度V和传感器轴向力Fse中的至少一者)异常时被设定为“0.45”。角分配增益Gib在状态量正常时被设定为“0.45”，在目标转向角θp*和车辆速度V中的至少一者异常时被设定为“0”，并且在目标转向角θp*和车辆速度V以外的状态量(q轴电流值Iq和传感器轴向力Fse中的至少一者)异常时被设定为“0.6”。传感器分配增益Gse在状态量正常时被设定为“0.7”，在传感器轴向力Fse异常时被设定为“0”，并且在传感器轴向力Fse以外的状态量(目标转向角θp*、车辆速度V和q轴电流值Iqt中的至少一者)异常时被设定为“0.9”。分配增益Ger、Gib和Gse的值可以适当地变化，并且分配增益Ger、Gib和Gse的值可以被设定成使得它们的总和变为“1”或者可以被设定成使得它们的总和大于或小于“1”。

下面将描述该实施方式的操作和优点。当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，基本反作用力计算单元82将与异常轴向力相乘的分配增益Ger、Gib或Gse设定为零，由此该异常轴向力对反作用力分量Fir(基本反作用力)的贡献率为零。具体地，当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse不异常时，基本反作用力计算单元82将电流轴向力Fer分配为30％、将角轴向力Fib分配为45％、并且将传感器轴向力Fse分配为70％，并计算反作用力分量Fir。例如，当假设传感器轴向力Fse的值异常时，基本反作用力计算单元82将电流轴向力Fer分配为45％、将角轴向力Fib分配为60％、并且将传感器轴向力Fse分配为0％，并计算反作用力分量Fir。因此，由于异常轴向力对反作用力分量Fir的值的影响(贡献)被消除，因此可以适当地防止辅助指令值Ta*为异常值。因此，即使通过改变辅助指令值Ta*来调节传递至方向盘11的路面反作用力，也可以适当地防止路面反作用力被不适当地调节。

当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，基本反作用力计算单元82通过增加乘以该异常轴向力以外的轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse来增加异常轴向力以外的轴向力对反作用力分量Fir的贡献率。因此，可以防止转向反作用力的大小在电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者出现异常前后之间改变，并且可以防止驾驶员感觉不舒服。

下面将参照附图对根据第七实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第六实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

如图12中所示，目标小齿轮角θp*、车辆速度V、q轴电流值Iq和轮胎力Ft被输入至根据该实施方式的反作用力分量计算单元63，并且传感器轴向力Fse不被输入至反作用力分量计算单元63。轮胎力Ft是基于由轮毂单元42(参见图9)检测到的沿车辆长度方向(x方向)的载荷、沿车辆宽度方向(y方向)的载荷、沿车辆高度方向(z方向)的载荷、围绕x轴的力矩、围绕y轴的力矩以及围绕z轴的力矩中的至少一者的值(单位：牛顿)。

车辆速度V、q轴电流值Iq、目标小齿轮角θp*和轮胎力Ft被输入至根据该实施方式的异常判定单元81。类似于第六实施方式，异常判定单元81判定每个状态量是否异常，并将输入至异常判定单元81的车辆速度V、q轴电流值Iq、目标小齿轮角θp*和轮胎力Ft连同指示判定结果的判定信号Sde一起输出至基本反作用力计算单元82。

除了电流轴向力计算单元83、角轴向力计算单元84和分配式轴向力计算单元85之外，根据该实施方式的基本反作用力计算单元82还包括扭矩转换单元91和输出切换单元92。类似于第六实施方式，电流轴向力计算单元83和角轴向力计算单元84分别计算电流轴向力Fer和角轴向力Fib，并将计算出的轴向力输出至分配式轴向力计算单元85。

分配式轴向力计算单元85包括基于车辆速度V计算电流分配增益Ger和角分配增益Gib的分配增益计算单元101。根据该实施方式的分配增益计算单元101包括限定车辆速度V与分配增益Ger和Gib之间的关系的映射，并且参照该映射基于车辆速度V计算分配增益Ger和Gib。电流分配增益Ger在车辆速度V较高时具有比在车辆速度V较低时更大的值，并且角分配增益Gib在车辆速度V较高时具有比在车辆速度V较低时更小的值。在该实施方式中，这些值被设定成使得分配增益Ger和Gib之和为“1”。计算出的电流分配增益Ger被输出至乘法器102，并且计算出的角分配增益Gib被输出至乘法器103。

电流轴向力Fer被输入至乘法器102，并且角轴向力Fib被输入至乘法器103。分配式轴向力计算单元85使用乘法器102将电流分配增益Ger乘以电流轴向力Fer，使用乘法器103将角分配增益Gib乘以角轴向力Fib，并且使用加法器104将所得值相加以计算分配式轴向力Fd。计算出的分配式轴向力Fd被输出至输出切换单元92。

轮胎力Ft被输入至扭矩转换单元91。扭矩转换单元91通过将轮胎力Ft乘以基于齿条-小齿轮机构214的转速比的转换系数Kp计算围绕小齿轮轴217的轮胎扭矩Tt。计算出的轮胎扭矩Tt被输出至输出切换单元92。

除了分配式轴向力Fd和轮胎扭矩Tt之外，判定信号Sde也被输入至输出切换单元92。当基于判定信号Sde判定用作分配式轴向力Fd的基础的状态量没有异常时，输出切换单元92输出分配式轴向力Fd作为反作用力分量Fir，并且当状态量中的至少一个状态量异常时，输出切换单元92输出轮胎扭矩Tt作为反作用力分量Fir。也就是说，根据该实施方式的基本反作用力计算单元82获取包括电流轴向力Fer、角轴向力Fib和轮胎力Ft的三个力，并输出基于电流轴向力Fer和角轴向力Fib的分配式轴向力Fd作为反作用力分量Fir，或者输出基于轮胎力Ft的轮胎扭矩Tt作为反作用力分量Fir。当用作分配式轴向力Fd的基础的状态量异常时，基本反作用力计算单元82通过将异常状态量切换至轮胎扭矩Tt来减小该异常轴向力对反作用力分量Fir的贡献率(至零)并计算反作用力分量Fir。

在该实施方式中，实现了与第六实施方式中的操作和优点相同的操作和优点。下面将参照附图对根据第八实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第六实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

如图13中所示，根据该实施方式的第一辅助分量计算单元271包括计算扭矩指令值Th1*的扭矩指令值计算单元211和通过执行扭矩反馈操作计算第一辅助分量Ta1的扭矩反馈控制单元(在下文中被称为扭矩F/B控制单元)232。

具体地，通过使用加法器233将第一辅助分量Ta1与转向扭矩Th相加获得的驱动扭矩Td被输入至扭矩指令值计算单元211。扭矩指令值计算单元211计算扭矩指令值Th1*，扭矩指令值Th1*是要由驾驶员响应于驱动扭矩Td而输入的转向扭矩Th的目标值。具体地，扭矩指令值计算单元211计算具有随着驱动扭矩Td的绝对值增大而变大的绝对值的扭矩指令值Th1*。

通过使用减法器234从转向扭矩Th减去扭矩指令值Th1*获得的扭矩偏差ΔT1被输入至扭矩F/B控制单元232。扭矩F/B控制单元232基于扭矩偏差ΔT1计算第一辅助分量Ta1以作为用于将转向扭矩Th反馈控制成扭矩指令值Th1*的控制值。具体地，扭矩F/B控制单元232在扭矩偏差ΔT1作为输入的情况下计算比例元素、积分元素和微分元素的输出值之和作为第一辅助分量Ta1。

类似于第六实施方式，计算出的第一辅助分量Ta1被输出至目标小齿轮角计算单元273和加法器276并被输出至加法器233。因此，类似于第六实施方式，目标小齿轮角θp*由目标小齿轮角计算单元273计算。加法器276将第一辅助分量Ta1与第二辅助分量Ta2相加来计算辅助指令值Ta*。

类似于第六实施方式，当状态量异常时，反作用力分量计算单元63以使得基于异常状态量的轴向力对反作用力分量Fir(基本反作用力)的贡献率减小的方式计算反作用力分量Fir。

在该实施方式中，实现了与第六实施方式中的操作和优点相同的操作和优点。下面将参照附图对根据第九实施方式的用于转向装置的控制器进行描述。为了便于解释，与第六实施方式中相同的元件将由相同的附图标记表示，并且不再重复对其的描述。

如图14中所示，根据该实施方式的辅助指令值计算单元261包括反作用力分量计算单元63、小齿轮角计算单元274、扭矩指令值计算单元241和扭矩F/B控制单元242，并且不包括第一辅助分量计算单元271和目标小齿轮角计算单元273。类似于第六实施方式，小齿轮角计算单元274计算小齿轮角θp。

车辆速度V、传感器轴向力Fse、q轴电流值Iq和小齿轮角θp被输入至反作用力分量计算单元63。也就是说，小齿轮角θp而不是目标小齿轮角θp*被输入至根据该实施方式的反作用力分量计算单元63。除了角轴向力计算单元84基于小齿轮角θp而不是基于目标小齿轮角θp*计算角轴向力Fib外，反作用力分量计算单元63以与第六实施方式中相同的方式计算反作用力分量Fir。

扭矩指令值计算单元241计算具有随着反作用力分量Fir的绝对值增大而变大的绝对值的扭矩指令值Th2*。通过使用减法器243从转向扭矩Th减去扭矩指令值Th2*获得的扭矩偏差ΔT2被输入至扭矩F/B控制单元242。扭矩F/B控制单元242基于扭矩偏差ΔT2计算辅助指令值Ta*作为用于将转向扭矩Th反馈控制至扭矩指令值Th2*的控制值。具体地，扭矩F/B控制单元242在扭矩偏差ΔT2作为输入的情况下计算比例元素、积分元素和微分元素的输出值之和作为辅助指令值Ta*。

类似于第六实施方式，当状态量异常时，反作用力分量计算单元63以使得基于异常状态量的轴向力对反作用力分量Fir(基本反作用力)的贡献率减小的方式计算反作用力分量Fir。

在该实施方式中，实现了与第六实施方式中的操作和优点相同的操作和优点。该实施方式可以如下修改。该实施方式和以下修改示例可以在技术一致的范围内彼此结合。

在第八实施方式中，通过将第一辅助分量Ta1与第二辅助分量Ta2相加计算辅助指令值Ta*，但是本发明不限于此。例如，第二辅助分量Ta2可以在没有任何改变的情况下被计算为辅助指令值Ta*。

在第六实施方式、第八实施方式和第九实施方式中，基于电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse计算反作用力分量Fir，但是本发明不限于此，并且可以使用基于除了轴向力之外的另一状态量或者代替轴向力的另一状态量估计的轴向力计算反作用力分量Fir。轴向力的示例包括基于横摆率和横向加速度计算的车辆状态量轴向力和基于轮胎力Ft计算的轮胎轴向力。类似地，在第七实施方式中，分配式轴向力Fd可以通过使用另一状态量计算。

在第七实施方式中，根据异常判定结果，分配式轴向力Fd或轮胎扭矩Tt被输出作为反作用力分量Fir。然而，根据判定结果切换输出的配置不限于此。例如，角轴向力Fib和电流轴向力Fer可以输入至输出切换单元92，电流轴向力Fer和角轴向力Fib中的一者可以在两个状态量正常时输出，而另一者可以在用作一个轴向力的基础的状态量异常时输出。

在第六实施方式、第八实施方式和第九实施方式中，当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，乘以异常轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse被设定为零，但是本发明不限于此，分配增益Ger、Gib和Gse可以被设定为大于零的值，只要它们小于没有异常时的值即可。因此，由于异常轴向力对反作用力分量Fir值的影响减小，因此可以防止辅助指令值Ta*为异常值。

在第六实施方式、第八实施方式和第九实施方式中，当电流轴向力Fer、角轴向力Fib和传感器轴向力Fse中的一者异常时，乘以异常轴向力以外的轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse增加，但是本发明不限于此，乘以异常轴向力以外的轴向力的分配增益Ger、Gib和Gse可以不变。

在上述实施方式中，异常判定单元81判定每个状态量的值是否异常，并且在用于计算轴向力的状态量异常时判定轴向力异常。然而，本发明不限于此，并且除了该判定之外或者代替该判定，可以判定算术运算处理(例如，基于q轴电流值Iq计算电流轴向力Fer的电流轴向力计算单元83的算术运算处理)是否异常，并且可以基于判定结果判定轴向力是否异常。判定是否存在异常的方法可以被适当地改变。

在上述实施方式中，基于q轴电流值Iq计算电流轴向力Fer，但是本发明不限于此，并且可以例如基于q轴目标电流值Iq*计算电流轴向力Fer。在第六实施方式至第八实施方式中，基于目标小齿轮角θp*和车辆速度V计算角轴向力Fib，但是本发明不限于此，可以仅基于目标小齿轮角θp*计算角轴向力Fib。类似地，在第九实施方式中，可以仅基于小齿轮角θp计算角轴向力Fib。例如，可以使用考虑另一参数——比如转向扭矩Th或车辆速度V——的另一方法计算角轴向力Fib。

在第七实施方式中，分配式轴向力计算单元85可以考虑车辆速度V以外的参数来计算分配增益Ger和Gib。例如，在可以从多个驱动模式中选择指示车载发动机等的控制模式的设定状态的驱动模式的车辆中，所选择的驱动模式可以用作用于设定分配增益Ger和Gib的参数。在这种情况下，可以采用下述配置：在该配置中，分配式轴向力计算单元85包括根据驱动模式而具有用于车辆速度V的不同趋势的多个映射，并且参照这些映射计算分配增益Ger和Gib。

在上述实施方式中，反作用力分量计算单元63可以计算反映除分配式轴向力Fd或轮胎扭矩Tt外的反作用力的值作为反作用力分量Fir。例如，当方向盘11的转向角θh的绝对值接近转向角阈值时，可以将作为抵抗进一步复位转向的反作用力的端部反作用力用作这种反作用力。例如，虚拟齿条端部位置处的小齿轮角θp可以用作转向角阈值，虚拟齿条端部位置被设定成比机械齿条端部位置更靠近中性位置，在机械齿条端部位置处，通过使齿条端部18与齿条壳体213接触来调节齿条轴222沿轴向方向的移动。

在上述实施方式中，目标小齿轮角计算单元273可以使用模型公式计算目标小齿轮角θp*，其中，所谓的弹簧项通过使用基于悬架、车轮定位等的规格确定的弹簧常数K而被添加至该模型公式。

在上述实施方式中，电子控制单元206采用如下类型的EPS 200作为控制对象：其中，辅助机构6经由传动机构220和转换机构223对齿条轴222施加辅助力，但是本发明不限于此，例如可以采用如下类型的转向装置作为控制对象：其中，马达扭矩经由减速齿轮施加至柱轴215。

下面将对可以从实施方式和修改示例理解的技术精神进行补充：一种用于转向装置的控制器，在该控制器中，基本反作用力计算单元计算分配式轴向力或轮胎力作为基本反作用力，该分配式轴向力通过将多种类型的轴向力以单独设定的分配比例相加获得。

Claims (11)

1.一种用于转向装置(2；200)的控制器，所述控制器的特征在于包括：

电子控制单元(1；206)，所述电子控制单元(1；206)配置成控制所述转向装置(2)，

所述电子控制单元(1；206)配置成基于车辆的各状态量获取作用力并基于所述作用力计算基本反作用力，所述作用力包括多种类型的轴向力和轮胎力中的至少两者，所述多种类型的轴向力被施加于连接至转动轮(4)的转动轴，并且所述轮胎力被施加至所述转动轮(4)，所述各状态量包括车速、转动侧马达的电流值、目标转向角；并且

所述电子控制单元(1)使用在各状态量具有不可行的值或者在相对于先前值的变化大于预定阈值时判定存在异常的方法，判定所述各状态量是否异常，在所述各状态量中的任意一个状态量异常时，判定基于该异常状态量获取的所述作用力的预定力异常，

所述电子控制单元(1)配置成在所述作用力的一个预定力异常时以使得该预定力对所述基本反作用力的贡献率比在所述预定力不异常时该预定力对所述基本反作用力的贡献率低的方式计算所述基本反作用力。

2.根据权利要求1所述的用于转向装置(2)的控制器，其中，所述电子控制单元(1)配置成控制具有下述结构的所述转向装置(2)：在该结构中，转向单元(3)与根据输入至所述转向单元(3)的转向而使所述转动轮(4)转动的转动单元(5)彼此机械分离，

其中，所述电子控制单元(1)配置成控制提供转向反作用力的转向侧马达(14)的操作，并且所述转向反作用力是抵抗输入至所述转向单元(3)的转向的力，

其中，所述电子控制单元(1)配置成使用基于所述基本反作用力的反作用力分量计算目标转向角，并且所述目标转向角是连接至所述转向单元的方向盘(11)的转向角的目标值，以及

其中，所述电子控制单元(1)配置成基于角度反馈控制的执行来计算目标反作用力扭矩，所述角度反馈控制致使所述转向角跟随所述目标转向角，并且所述目标反作用力扭矩是所述转向反作用力的目标值。

3.根据权利要求1所述的用于转向装置(2)的控制器，其中，所述电子控制单元(1)配置成控制具有下述结构的所述转向装置(2)：在该结构中，转向单元(3)与根据输入至所述转向单元(3)的转向而使所述转动轮(4)转动的转动单元(5)彼此机械分离，

其中，所述电子控制单元(1)配置成控制提供转向反作用力的转向侧马达(14)的操作，并且所述转向反作用力是抵抗输入至所述转向单元(3)的转向的力，以及

其中，所述电子控制单元(1)配置成基于施加至所述转向单元(3)的转向扭矩和基于所述基本反作用力的反作用力分量计算目标反作用力扭矩，并且所述目标反作用力扭矩是所述转向反作用力的目标值。

4.根据权利要求1所述的用于转向装置(2)的控制器，其中，所述电子控制单元(1)配置成控制具有下述结构的所述转向装置(2)：在该结构中，转向单元(3)与根据输入至所述转向单元(3)的转向而使所述转动轮(4)转动的转动单元(5)彼此机械分离，

其中，所述电子控制单元(1)配置成控制提供转向反作用力的转向侧马达(14)的操作，并且所述转向反作用力是抵抗输入至所述转向单元(3)的转向的力，以及

其中，所述电子控制单元(1)配置成使用基于所述基本反作用力的反作用力分量计算目标反作用力扭矩，并且所述目标反作用力扭矩是所述转向反作用力的目标值。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的用于转向装置(2)的控制器，其中，所述电子控制单元(1)配置成在所述预定力异常时以使得所述预定力对所述基本反作用力的贡献率为零的方式计算所述基本反作用力。

6.根据权利要求2至4中的任一项所述的用于转向装置(2)的控制器，其中，所述电子控制单元(1)配置成在所述预定力异常时以使得所述预定力以外的力对所述基本反作用力的贡献率比在所述预定力不异常时所述预定力以外的所述力对所述基本反作用力的贡献率高的方式计算所述基本反作用力。

7.根据权利要求1所述的用于转向装置(200)的控制器，其中，所述电子控制单元(206)配置成控制所述转向装置(200)，所述转向装置(200)使用将马达(7)作为驱动源的辅助机构(6)对转向机构(8)施加用于辅助转向操作的辅助力，

其中，所述电子控制单元(206)配置成基于转向扭矩计算第一辅助分量，

其中，所述电子控制单元(206)配置成使用基于所述基本反作用力的反作用力分量计算目标旋转角，并且所述目标旋转角是能够转换成所述转动轮(4)的转动角的旋转轴的旋转角的目标，

其中，所述电子控制单元(206)配置成通过基于所述旋转角和所述目标旋转角执行角度反馈控制来计算第二辅助分量，以及

其中，所述电子控制单元(206)配置成控制所述马达的操作使得产生与基于所述第一辅助分量和所述第二辅助分量的辅助指令值相应的辅助力。

8.根据权利要求1所述的用于转向装置(200)的控制器，其中，所述电子控制单元(206)配置成控制所述转向装置(200)，所述转向装置(200)使用将马达(7)作为驱动源的辅助机构(6)对转向机构(8)施加用于辅助转向操作的辅助力，

其中，所述电子控制单元(206)配置成计算扭矩指令值，并且所述扭矩指令值是要输入至所述转向机构的转向扭矩的目标值，

其中，所述电子控制单元(206)配置成通过基于所述转向扭矩和所述扭矩指令值执行扭矩反馈控制来计算第一辅助分量，

其中，所述电子控制单元(206)配置成使用基于所述基本反作用力的反作用力分量和所述第一辅助分量计算目标旋转角，并且所述目标旋转角是能够转换成所述转动轮(4)的转动角的旋转轴的旋转角的目标，

其中，所述电子控制单元(206)配置成通过基于所述旋转角和所述目标旋转角执行角度反馈控制来计算第二辅助分量，以及

其中，所述电子控制单元(206)配置成控制所述马达(7)的操作使得产生与基于所述第二辅助分量的辅助指令值相应的辅助力。

9.根据权利要求1所述的用于转向装置(200)的控制器，其中，所述电子控制单元(206)配置成控制所述转向装置(200)，所述转向装置(200)使用将马达(7)作为驱动源的辅助机构(6)对转向机构(8)施加用于辅助转向操作的辅助力，

其中，所述电子控制单元(206)配置成使用基于所述基本反作用力的反作用力分量计算扭矩指令值，并且所述扭矩指令值是要输入至所述转向机构的转向扭矩的目标值，

其中，所述电子控制单元(206)配置成通过基于所述转向扭矩和所述扭矩指令值执行扭矩反馈控制来计算辅助指令值，以及

其中，所述电子控制单元(206)配置成控制所述马达(7)的操作使得产生与所述辅助指令值相应的辅助力。

10.根据权利要求7至9中的任一项所述的用于转向装置(200)的控制器，其中，所述电子控制单元(206)配置成在所述预定力异常时以使得所述预定力对所述基本反作用力的贡献率为零的方式计算所述基本反作用力。

11.根据权利要求7至9中的任一项所述的用于转向装置(200)的控制器，其中，所述电子控制单元(206)配置成在所述预定力异常时以使得所述预定力以外的力对所述基本反作用力的贡献率比在所述预定力不异常时所述预定力以外的所述力对所述基本反作用力的贡献率高的方式计算所述基本反作用力。