CN111422245B - 转向控制器和转向控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容提供了转向控制器和转向控制方法。转向控制器被配置成执行用于计算转向侧操作量的扭矩控制处理、用于计算角度侧操作量的角度反馈控制处理以及用于操作电机的驱动电路以将电机的扭矩调整为扭矩命令值的操作处理。转向控制器还被配置成执行用于当确定电机的可控制性小于或等于预定效率时将扭矩命令值从基于角度侧操作量的值切换为基于转向侧操作量而不是角度侧操作量的值的切换处理。

Description

转向控制器和转向控制方法

技术领域

本公开内容涉及用于操作包含电机并且使转向轮转向的转向致动器的转向控制器和转向控制方法。

背景技术

日本特许专利公布第2006-151360号描述了转向控制器的示例，该转向控制器用于设置包含在使转向轮转向的转向致动器中的电机的扭矩。转向控制器执行将转向角度调整为目标转向角度的反馈控制。基于用于反馈控制的操作量来设置电机的扭矩。

在上述控制器中，例如，当在检测作为通过反馈控制调整的控制量的转向角度的传感器中发生异常时，或者当在反馈控制中发生异常时，无法解决这样的异常。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式引入一系列概念，这些概念在下面的具体实施方式中被进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

现在将描述本公开内容的示例。

示例1：提供了一种用于操作包含电机并且使转向轮转向的转向致动器的转向控制器。转向控制器被配置成执行：用于基于由驾驶员输入的转向扭矩计算转向侧操作量的扭矩控制处理，该转向侧操作量用于调整转向扭矩并且能够被转换成电机所需的扭矩；用于基于转向侧操作量计算角度命令值的角度命令值计算处理，该角度命令值是能够被转换成转向轮的可转向角度的可转换角度的命令值；用于计算角度侧操作量的角度反馈控制处理，该角度侧操作量用于将可转换角度调整为角度命令值的反馈控制并且能够被转换成电机所需的扭矩；用于基于转向侧操作量或角度侧操作量中的至少一个获得扭矩命令值的处理；用于操作电机的驱动电路以将电机的扭矩调整为扭矩命令值的操作处理；用于确定基于角度反馈处理的电机的可控制性是否小于或等于预定效率的确定处理；以及用于当确定可控制性小于或等于预定效率时将扭矩命令值从基于角度侧操作量的值切换到基于转向侧操作量而不是角度侧操作量的值的切换处理。

在上述配置中，基于通过扭矩控制处理计算出的转向侧操作量来计算用作角度反馈处理的输入的角度命令值。也就是说，在扭矩控制处理之后执行角度反馈控制。因此，如果仅根据通过角度反馈处理计算出的角度侧操作量来计算扭矩命令值并且在扭矩控制处理之后的处理中发生异常，则可能无法正确地控制电机。在上述配置中，在基于角度反馈处理的电机的可控制性变得小于或等于预定效率之前将扭矩命令值设置为基于角度侧操作量的值，而在可控制性小于或等于预定效率时将扭矩命令值切换为基于转向侧操作量而不是角度侧操作量的值。这限制了即使在扭矩控制处理之后的处理中发生异常，也不无法适当地控制电机的情况。

示例2：在根据示例1的转向控制器中，转向致动器包括齿条轴和齿条壳体，该齿条轴被配置成在轴向方向上移动以使转向轮转向，该齿条壳体被配置成限制转向角度的可能值。确定处理包括当基于转向角度确定齿条轴在轴向方向上的进一步移动受到齿条壳体的限制时确定可控制性小于或等于预定效率。

在齿条轴在轴向方向上的进一步移动被齿条壳体限制的状态下，不能将可转换角度调整为角度命令值。在上述配置中，在齿条轴在轴向方向上的进一步移动被齿条壳体限制的状态下，确定电机的可控制性小于或等于预定效率。

示例3：根据示例1或2所述的转向控制器，确定处理包括当可转换角度与角度命令值之间的差的绝对值大于预定值时确定可控制性小于或等于预定效率。

在上述配置中，当可转换角度与角度命令值之间的差的绝对值过大时，角度反馈处理的可控制性可以减小。因此，当可转换角度与角度命令值之间的差的绝对值过大时，确定电机的可控制性小于或等于预定效率。

示例4：在根据示例1或3中任一项所述的转向控制器中，切换处理包括逐渐减小处理，所述逐渐减小处理用于随着扭矩命令值从基于角度侧操作量的值变更为基于转向侧操作量而不是角度侧操作量的值而将用作操作处理的输入的角度侧操作量的绝对值逐渐减小至零。

在上述配置中，用作操作处理的输入的角度侧操作量的绝对值逐渐减小至零。与当以步进方式将角度侧操作量设置为零时相比，这限制了电机的扭矩的突然变化。

示例5：在根据示例1至4中任一项所述的转向控制器中，切换处理包括减法处理，所述减法处理用于随着扭矩命令值从基于角度侧操作量的值变更为基于转向侧操作量而不是角度侧操作量的值而从基于转向侧操作量的量中，减去与用作操作处理的输入的角度侧操作量相对于通过角度反馈控制处理计算出的角度侧操作量的不足量对应的量。

通过角度反馈处理计算出的角度侧操作量是用于将可转换角度调整为角度命令值的适当操作量。因此，当用作操作处理的输入的角度侧操作量不足通过角度反馈处理计算出的角度侧操作量时，可转换角度可以很大程度地偏离角度命令值。可转换角度与角度命令值的大偏差增加了通过角度反馈处理计算出的角度侧操作量的绝对值。因此，通过消除电机的可控制性被确定为小于或等于预定效率的情况，当扭矩命令值被切换为基于角度侧操作量的值时电机的扭矩可以变得过大。在上述配置中，在角度命令值计算处理中使用通过从用作角度命令值计算处理的输入的量中减去与上述不足量对应的量而获得的量。这使得角度命令值接近可转换角度，并且因此防止了角度侧操作量的绝对值变得过大。

示例6：在根据示例1至5中任一项所述的转向控制器中，扭矩控制处理包括扭矩反馈处理，所述扭矩反馈处理用于计算将由驾驶员输入的转向扭矩调整为目标扭矩的反馈控制的转向侧操作量。

在上述配置中，执行将转向扭矩调整为目标扭矩的反馈控制。因此，与不执行反馈控制时相比，改善了目标扭矩的可控制性。这也可以改善驾驶员的转向感觉。

示例7：在根据示例6所述的转向控制器中，转向控制器被配置成执行用于计算目标扭矩的目标扭矩计算处理，并且目标扭矩计算处理包括通过将转向侧操作量和转向扭矩中的每一个转换成作用在同一对象上的力来获得转换量，以及基于转换量之和来计算目标扭矩。

转向侧操作量可以被转换成电机所需的扭矩。因此，转向侧操作量和转向扭矩确定了从车辆施加以使转向轮转向的力。该力确定侧向力。改善通过驾驶员的转向感觉所需的目标扭矩倾向于由侧向力确定。因此，在上述配置中，基于总和来确定目标扭矩有助于目标扭矩计算处理的设计。

根据以下详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面将是明显的。

附图说明

图1是示出根据实施方式的电动助力转向装置的图。

图2是示出由实施方式的由转向控制器执行的处理的框图。

图3是示出实施方式的失败-安全处理的过程的流程图。

在整体附图和详细说明中，相同的附图标记指代相同的元件。附图可能未按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，附图中的元件的相关尺寸、比例和描绘可能被放大。

具体实施方式

该描述提供了对所描述的方法、装置和/或系统的全面理解。所描述的方法、装置和/或系统的修改和等同内容对于本领域的技术人员是明显的。操作的序列是示例性的，如对于本领域的普通技术人员明显的那样,除了必须以一定顺序发生的操作以外,操作的序列可以被改变。可以省略对本领域的技术人员而言公知的功能和构造的描述。

示例性实施方式可以具有不同的形式，并且不限于所描述的示例。然而，所描述的示例是彻底和完整的，并且将本公开内容的全部范围传达给本领域的技术人员。

现在将参照附图描述根据实施方式的转向控制器40。

如图1所示，电动助力转向装置10包括：转向机构20，其基于由驾驶员对方向盘22执行的操作来使转向轮12转向；以及转向致动器30，其电动地使转向轮12转向。

转向机构20包括方向盘22、固定到方向盘22的转向轴24以及齿条齿轮机构27。转向轴24包括：耦接至方向盘22的柱轴24a、耦接至柱轴24a的下端的中间轴24b，以及耦接至中间轴24b的下端的小齿轮轴24c。小齿轮轴24c的下端通过齿条齿轮机构27与齿条轴26连接。齿条齿轮机构27包括小齿轮轴24c和齿条轴26。齿条轴26的相对端通过拉杆28分别耦接至左右转向轮12。因此，齿条齿轮机构27将方向盘22的旋转(即，转向轴24的旋转)转换成齿条轴26在轴向方向上的往复运动。齿条轴26的轴向方向对应于图1中的侧面方向。往复运动从耦接至齿条轴26的相对端的拉杆28传递至转向轮12，从而改变转向轮12的转向角度。齿条轴26在轴向方向上的移动受到齿条轴26的轴向端部在齿条壳体29上的接触的限制。即，齿条轴26在轴向方向上的移动量的上限值由齿条壳体29确定。换句话说，齿条壳体29被配置成限制齿条轴26在轴向方向上的移动量的上限值，即，每个转向轮12的转向角度的可能值。

转向致动器30与转向机构20共享齿条轴26。此外，转向致动器30包括电机32、逆变器33、滚珠丝杠机构34和皮带减速驱动器36。电机32是让转向轮12转向的动力的生成器。在本实施方式中，作为电机32的例示是三相表面永磁同步电机(SPMSM)。滚珠丝杠机构34被布置在齿条轴26的周围并且耦接至齿条轴26。皮带减速驱动器36将电机32的输出轴32a的旋转力传递到滚珠丝杠机构34。滚珠丝杠机构34和皮带减速驱动器36将电机32的输出轴32a的旋转力转换成使齿条轴26在轴向方向上往复运动的力。施加到齿条轴26的轴向力使转向轮12转向。

转向控制器40控制转向轮12。转向控制器40操作转向致动器30以控制作为每个转向轮12的控制量的转向角。当控制该控制量时，转向控制器40参考由各种传感器检测到的状态量。状态量包括由扭矩传感器50检测到的转向扭矩Th以及由车辆速度传感器52检测到的车辆速度V。转向扭矩Th由驾驶员通过方向盘22输入。状态量还包括由旋转角度传感器54检测到的输出轴32a的旋转角度θm，并且包括流过电机32的电流iu、电流iv和电流iw。可以基于由逆变器33的每个支路的分流电阻器引起的电压降来检测电流iu、电流iv和电流iw。

转向控制器40包括CPU 42、ROM 44和外围电路46。CPU 42、ROM 44和外围电路46通过通信线48彼此连接。外围电路46包括各种电路，例如，生成指定内部操作的时钟信号的电路、电源电路和复位电路。

图2示出了由转向控制器40执行的处理的一部分。图2的处理通过由CPU 42执行存储在ROM 44中的程序来实现。

基目标扭矩计算处理M10是用于基于稍后描述的轴向力Taf0来计算基目标扭矩Thb*的处理。基目标扭矩Thb*是目标扭矩Th*的基值，该目标扭矩Th*应当由驾驶员经由方向盘22输入到转向轴24。

轴向力Taf0是沿轴向方向施加到齿条轴26的力。轴向力Taf0具有与作用在每个转向轮12上的侧向力对应的量。因此，可以从轴向力Taf0获得侧向力。期望使用侧向力来确定应当由驾驶员经由方向盘22输入到转向轴24的扭矩。因此，基目标扭矩计算处理M10根据从轴向力Taf0获得的侧向力来计算基目标扭矩Thb*。

更具体地，即使轴向力Taf0的绝对值相同，基目标扭矩计算处理M10仍将基目标扭矩Thb*的绝对值计算成在车辆速度V低时比车辆速度V高时更小。例如，这可以在将映射数据预先存储在ROM 44中的状态下通过CPU 42经由映射计算来获得基目标扭矩Thb*来实现。

映射数据是指输入变量的离散值以及与输入变量的值对应的输出变量的值的数据集。在ROM 44中存储的映射数据中，例如，将轴向力Taf0或者从轴向力Taf0获得的横向加速度以及车辆速度V设置为输入变量，并且将基目标扭矩Thb*设置为输出变量。

例如，当输入变量的值与映射数据上的输入变量的值中的一个匹配时，映射计算将映射数据的对应输出变量的值用作计算结果。当输入变量的值与映射数据上的输入变量的任何值都不匹配时，将通过对映射数据中包括的输出变量的多个值进行插值而获得的值用作计算结果。

迟滞处理M14是用于基于作为小齿轮轴24c的旋转角度的小齿轮角度θp计算并输出迟滞校正量Thys的处理，该迟滞校正量Thys用于校正基目标扭矩Thb*。小齿轮角度θp是可以被转换成每个转向轮12的可转向角度的可转换角度。更具体地，迟滞处理M14包括用于计算迟滞校正量Thys以使得目标扭矩Th*的绝对值在使方向盘22转向时比使方向盘22返回时大的处理。例如，迟滞处理M14基于小齿轮角度θp的变化，将方向盘22的转向时间段与返回时间段区分开。迟滞处理M14包括用于根据车辆速度V可变地设置迟滞校正量Thys的处理。

加法处理M12是用于通过将迟滞校正量Thys与基目标扭矩Thb*相加来计算目标扭矩Th*的处理。

扭矩反馈处理M16是用于计算转向侧操作量Ts*的处理，转向侧操作量Ts*是用于将转向扭矩Th调整为目标扭矩Th*的操作量。转向侧操作量Ts*包括用于将转向扭矩Th调整成目标扭矩Th*的反馈控制的操作量，即反馈操作量。例如，当转向扭矩Th和目标扭矩Th*二者都为正并且转向扭矩Th大于目标扭矩Th*时，反馈操作量用于增大电机32的所需扭矩的绝对值。在本实施方式中，转向侧操作量Ts*是与电机32的所需扭矩对应的量，并且还是被转换为施加到转向轴24的扭矩的量。

轴向力计算处理M18是用于通过将转向扭矩Th与转向侧操作量Ts*相加来计算轴向力Taf0的处理。转向扭矩Th是被施加到转向轴24的扭矩。因此，在本实施方式中，轴向力Taf0是通过将施加在齿条轴26的轴向方向上的力转换成施加到转向轴24的扭矩而获得的值。

减法处理M20是从轴向力Taf0中减去稍后描述的减少校正量ΔTt*来计算轴向力Taf的处理。

角度命令值计算处理M30是用于基于从减法处理M20输出的轴向力Taf来计算作为小齿轮角度θp的命令值的小齿轮角度命令值θp*的处理。更具体地，角度命令值计算处理M30是用于使用由以下表达式(c1)呈现的模型表达式来计算小齿轮角度命令值θp*的处理。

Taf＝K·θp*+C·θp*’+J·θp*” (c1)

通过对当转向轴24接收到具有与轴向力Taf相同量的扭矩时由小齿轮角度θp指示的值进行建模来获得由表达式(c1)呈现的模型。在由表达式(c1)呈现的模型中，通过对例如电动助力转向装置10的摩擦进行建模来获得粘度系数C。通过对电动助力转向装置10的惯性进行建模来获得惯性系数J。通过对包含电动助力转向装置10的车辆的悬架或车轮定位的规格建模来获得弹性系数K。

积分处理M40是用于计算电机32的旋转角θm的积分值Inθ的处理。在本实施方式中，当车辆直行时转向轮12的转向角被设置为0，并且当转向角为0时积分值Inθ被设置为0。转换处理M42是用于通过将积分值Inθ除以从转向轴24至电机32的减速比Km来计算小齿轮角度θp的处理。

角度反馈处理M50是用于计算角度侧操作量Tt0*的处理，该角度侧操作量Tt0*是用于将小齿轮角度θp调整为小齿轮角度命令值θp*的反馈控制的操作量。在本实施方式中，角度侧操作量Tt0*是与电机32的所需扭矩对应的量，并且还是被转换为施加到转向轴24的扭矩的量。

角度反馈处理M50包括估计干扰扭矩Tld的干扰观测器M52。干扰扭矩Tld是影响小齿轮角度θp的扭矩的不同于角度侧操作量Tt*的扭矩。该角度侧操作量Tt*通过由稍后描述的处理对角度侧操作量Tt0*进行校正而获得。干扰扭矩Tld包括转向扭矩Th和转向侧操作量Ts*。

在本实施方式中，干扰扭矩Tld被转换成被添加到转向轴24的扭矩。干扰观察器M52使用被转换成转向轴24的扭矩的角度侧操作量Tt*通过以下表达式(c2)来估计干扰扭矩T1d。

J·θp*”＝Tt*+Tld(c2)

更具体地，在本实施方式中，干扰观察器M52使用具有三行和一列的矩阵L通过以下表达式(c3)来计算干扰扭矩Tld和估计值θpe，其中该矩阵L指定小齿轮角度θp的估计值θpe、角度侧操作量Tt*和观测器增益l1、l2和l3。

微分计算处理M54是用于通过对小齿轮角度命令值θp*进行微分来计算小齿轮角度命令值的处理。

反馈项计算处理M56是用于计算反馈操作量Ttfb的处理，该反馈操作量Ttfb是将具有小齿轮角度命令值θp*与所估计的值θpe之间的差作为输入的比例元素的输出值与将具有该差的微分值作为输入的微分元素的输出值之和。

二阶微分处理M58是用于计算小齿轮角命令值θp*的二阶时间微分值的处理。前馈项计算处理M60是用于通过将二阶微分处理M58的输出值乘以惯性系数J来计算前馈操作量Ttff的处理。二自由度操作量计算处理M62是用于通过从反馈操作量Ttfb和前馈操作量Ttff之和中减去干扰扭矩Tld来计算角度侧操作量Tt0*的处理。

失败-安全处理M70是用于当基于角度反馈处理M50(即，基于角度侧操作量Tt0*)的电机32的可控制性小于或等于预定效率时计算减少校正量ΔTt*的处理。减少校正量ΔTt*是用于校正角度侧操作量Tt0*使得角度侧操作量Tt0*减小的值。

减法处理M72是用于通过从角度侧操作量Tt0*中减去减少校正量ΔTt*来计算角度侧操作量Tt*的处理。

加法处理M74是用于通过将转向侧操作量Ts*与角度侧操作量Tt*相加来计算电机32的所需扭矩Td的处理。

转换处理M76是用于通过将所需的扭矩Td除以减速比Km来将所需扭矩Td转换成用于电机32的扭矩的命令值的扭矩命令值Tm*的处理。

操作信号生成处理M78是用于生成并输出逆变器33的操作信号MS的处理，该操作信号MS用于将由电机32输出的扭矩调整为扭矩命令值Tm*。操作信号MS实际上是逆变器33的每个支路的操作信号。

图3示出用于失败-安全处理M70的过程。例如，图3所示的处理由CPU 42以预定间隔重复执行存储在ROM 44中的程序来执行。在以下描述中，每个步骤的编号由字母S及其后的数字表示。

在图3所示的一系列处理中，CPU 42首先确定失败标记F是否为1(S10)。当失败标记F为1时，失败标记F指示基于角度反馈处理M50的电机32的可控制性小于或等于预定效率。当失败标记F为0时，失败标记F指示基于角度反馈处理M50的电机32的可控制性不小于或等于预定效率。当确定失败标记F为0(S10：否)时，CPU 42确定以下条件(i)至(iii)的逻辑或是否为真(S12)。

条件(i)：小齿轮角度θp大于预定值θpthH的条件与通过从小齿轮角度命令值θp*减去小齿轮角度θp获得的值大于预定值Δθpthen的条件的逻辑与为真。

当齿条轴26在轴向方向上的移动量达到齿条轴26在轴向方向上的移动量的由齿条壳体29确定的上限值时，预定值θpthH被设置为小齿轮角度θp。该条件的满足指示齿条壳体29阻止齿条轴26在轴向方向上的进一步移动并且不能进一步增加小齿轮角度θp的绝对值。

条件(ii)：小齿轮角度θp小于通过将预定值θpthH乘以负1而获得的值的条件与通过从小齿轮角度命令值θp*减去小齿轮角度θp而获得的值大于通过将预定值Δθpthen乘以负1而获得的值的条件的逻辑与为真。

该条件的满足指示齿条壳体29阻止齿条轴26在轴向方向上的进一步移动并且不能进一步增加小齿轮角度θp的绝对值。

条件(iii)：小齿轮角度命令值θp*与小齿轮角度θp之间的差的绝对值大于或等于预定值ΔθpthH。

预定值ΔθpthH被设置为大于当通常执行通过角度反馈处理M50进行的角度控制时假设作为小齿轮角度命令值θp*与小齿轮角度θp之间的差的绝对值出现的最大值的值。

当确定逻辑或操作为真(S12：是)时，CPU 42确定基于角度反馈处理M50的电机32的可控制性小于或等于预定效率并且将1代入失败标记F中(S14)。然后，CPU 42将1和通过将小于1的预定量Δp与增益Kact相加而获得的值中的较小者代入增益Kact(S16)。该处理是用于将增益Kact从0逐渐增加到1的处理。增益Kact的初始值为0。

当确定失败标记F为1(S10：是)时，CPU 42确定以下条件(iv)和(v)的逻辑与是否为真(S18)。

条件(iv)：小齿轮角度θp的绝对值小于或等于预定值θpthL。预定值θpthL小于预定值θpthH。

条件(v)：小齿轮角度命令值θp*与小齿轮角度θp之间的差的绝对值小于或等于预定值ΔθpthL。

预定值ΔθpthL小于预定值θpthH。预定值ΔθpthL被设置为当正常执行通过角度反馈处理M50进行的角度控制时假设作为小齿轮角度命令值θp*与小齿轮角度θp之间的差的绝对值出现的值。

当确定逻辑与为假(S18：否)时，CPU 42进行到S16的处理。当确定逻辑与为真(S18：是)时，CPU 42确定基于角度反馈处理M50的电机32的可控制性从可控制性小于或等于预定效率的情况返回并且将0代入失败标记F中(S20)。当完成S20的处理或在S12的处理中作出否定确定时，CPU 42将0和通过将增益Kact减小比1小的预定量Δm而获得的值中的较小者代入增益Kact(S22)。该处理是用于将增益Kact从1逐渐减小至0的处理。

当完成S16或S22的处理时，CPU 42将通过将增益Kact乘以角度侧操作量Tt0*而获得的值代入减少校正量ΔTt*中(S24)。

当完成步骤S24的处理时，CPU 42暂时结束图3所示的一系列处理。

现在将描述本实施方式的操作和优点。

CPU 42根据作为转向扭矩Th与转向侧操作量Ts*之和的轴向力Taf0来计算小齿轮角度命令值θp*，该转向侧操作量Ts*是用于将转向扭矩Th调整为目标扭矩Th*的反馈控制的操作量。随后，CPU 42执行用于计算角度侧操作量Tt0*的角度反馈处理M50，该角度侧操作量Tt0*作为用于将小齿轮角度θp调整为小齿轮角度命令值θp*的反馈控制的操作量。CPU42根据转向侧操作量Ts*与角度侧操作量Tt*之和操作电机32，该角度侧操作量Tt*是从角度侧操作量Tt0*中减去减少校正量ΔTt*而获得的。

通过从反馈操作量Tffb与前馈操作量Tfff之和中减去包括转向扭矩Th和转向侧操作量Ts*的干扰扭矩Tld来计算角度侧操作量Tt0*。因此，角度侧操作量Tt0*是用于与转向侧操作量Ts*协作地将小齿轮角度θp调整为小齿轮角度命令值θp*的适当值。

当确定基于角度反馈处理M50的电机32的可控制性小于或等于预定效率时，CPU42将增益Kact设置为1，使得减少校正量ΔTt*变为与角度侧操作量Tt0*相等。当基于角度反馈处理M50的电机32的可控制性小于或等于预定效率时，由于用作加法处理M74的输入的角度侧操作量Tt*变为零，因此使用角度反馈处理M50的电机32的扭矩控制无效。因此，仅根据转向侧操作量Ts*来调整电机32的扭矩，该转向侧操作量Ts*是用于将转向扭矩Th调整为目标扭矩Th*的反馈控制的操作量。

此外，CPU 42通过逐渐增加增益Kact来逐渐减小角度侧操作量Tt*。这防止电机32的扭矩突然改变。

此外，CPU 42通过从轴向力Taf0中减去减少校正量ΔTt*来计算轴向力Taf，减少校正量ΔTt*是相对于角度侧操作量Tt0*的角度侧操作量Tt*的不足量，并且将轴向力Taf设置为角度命令值计算处理M30的输入。

通过角度反馈处理M50计算出的角度侧操作量Tt0*是用于将小齿轮角度θp调整为小齿轮角度命令值θp*的适当值。因此，当角度侧操作量Tt0与用作加法处理M74的输入的角度侧操作量Tt*之间的差的绝对值大于零时，小齿轮角度θp可能很大程度地偏离小齿轮角度命令值θp*。在这种情况下，通过角度反馈处理M50计算出的角度侧操作量Tt0*变为大值。因此，当确定基于角度反馈处理M50的电机32的可控制性从可控制性小于或等于预定效率的情况返回，并且通过将增益Kact设置为0来将减少校正量ΔTt*设置为0时，角度侧操作量Tt*可以变大并且电机32的扭矩可以过大。

在本实施方式中，当角度侧操作量Tt*的绝对值相对于角度侧操作量Tt0*的绝对值减小时，使用作角度命令值计算处理M30的输入的轴向力Taf减小减少校正量ΔTt*。角度命令值计算处理M30将小齿轮角度命令值θp*计算为近似于小齿轮角度θp的值。这防止了角度侧操作量Tt0*的绝对值变得过大。

对应关系

上述实施方式中的项与上述发明内容中描述的项之间的对应关系如下。在以下描述中，在发明内容中描述的示例中针对每个数字示出了对应关系。

在示例1至3和6中，“扭矩控制处理”对应于基目标扭矩计算处理M10、加法处理M12、迟滞处理M14和扭矩反馈处理M16。“可转换角度”对应于小齿轮角度θp。“操作处理”对应于加法处理M74、转换处理M76和操作信号生成处理M78。“确定处理”对应于S12的处理。“切换处理”对应于S16和S24的处理以及减法处理M72。“驱动电路”对应于逆变器33。

在示例4中，“逐渐减小处理”对应于在S16的处理中将增益Kact增大比1小的预定量Δp。这逐渐增加减少校正量ΔTt*，使得减少校正量ΔTt*变为与角度侧操作量Tt0*相等，从而逐渐减小角度侧操作量Tt*。

在示例5中，“减法处理”对应于减法处理M20。

在示例7中，“目标扭矩计算处理”对应于基目标扭矩计算处理M10、迟滞处理M14和加法处理M12。

修改例

上述实施方式的特征中的至少一个可以进行如下修改。

确定处理

在上述实施方式中，在当满足条件(i)至(iii)中的任何一个时将失败标记F设置为1的情况下，当条件(iv)和条件(v)的逻辑与为真时将失败标记F设置为0。替代地，例如，在当满足条件(i)或(ii)时将失败标记F设置为1的情况下，可以当满足条件(iv)时将失败标记F设置为0。替选地，在当满足条件(iii)时将失败标记F设置为1的情况下，可以在满足条件(v)时将失败标记F设置为0。

替选地，例如，在当满足条件(i)或(ii)时将失败标记F设置为1的情况下，可以在当条件(iv)和预定条件(如下所述)的逻辑与为真时将失败标记F设置为0。预定条件是下述三个条件中的至少一个：转向扭矩Th的绝对值小于或等于预定值的条件；小齿轮角度θp与小齿轮角度命令值θp*之间的差的绝对值小于或等于预定值的条件；以及小齿轮角度θp的微分值与小齿轮角度命令值θp*的微分值之间的差的绝对值小于或等于预定值的条件。

作为另一选择，例如，在当满足条件(iii)时将失败标记F设置为1的情况下，如果条件(v)与小齿轮角度θp的微分值与小齿轮角度命令值θp*的微分值之间的差的绝对值小于或等于预定值的条件的逻辑与为真，则可以将失败标记F设置为0。

减法处理

在上述实施方式中，在减法处理M20中从轴向力Taf0中减去减少校正量ΔTt*。替选地，如转向侧操作量和角度侧操作量的部分所述，转向侧操作量Ts*、轴向力Taf0和角度侧操作量Tt0*全部都不需要被转换成施加到转向轴24的扭矩。为此，不必将轴向力Taf0和角度侧操作量Tt0*转换为施加到同一对象的扭矩。在这种情况下，从轴向力Taf0中减去通过将减少校正量ΔTt*转换成施加到与轴向力Taf0相同的对象的扭矩而获得的值。

当增益Kact大于0时，在减法处理M20中通过从轴向力Taf0中减去减少校正量ΔTt*而获得的值不需要被用作角度命令值计算处理M30的输入。例如，在增益Kact变为1的时间点处，可以将保持角度命令值计算处理M30的输出的积分元件的输出值固定为小齿轮角度θp，并且可以重置其他积分元件的值。即使在这种情况下，当增益Kact增大到大于零时，由角度命令值计算处理M30输出的小齿轮角度命令值θp*也不会很大程度地偏离小齿轮角度θp。这防止了角度侧操作量Tt0*变得过大。

逐渐减小处理

用于逐渐减小角度侧操作量Tt*的处理不限于S16的处理。例如，处理可以是将用于将输入值的大小设置为1的阶跃响应的一阶延迟处理或二阶延迟处理的输出值连续代入到增益Kact中。

此外，不必执行逐渐减小处理。替代地，例如，可以以逐步的方式将角度侧操作量Tt*减小至0。

切换处理

在上述实施方式中，当角度反馈控制的可控制性不小于或等于预定效率时，扭矩命令值Tm*由转向侧操作量Ts*和角度侧操作量Tt*之和(即，至少角度侧操作量Tt*)确定。替代地，例如，当角度反馈控制的可控制性不小于或等于预定效率时，扭矩命令值Tm*可以仅由角度侧操作量Tt*确定，而与转向侧操作量Ts*无关。在这样的配置中，当角度反馈控制的可控制性小于或等于预定效率时，基于转向侧操作量Ts*来确定扭矩命令值Tm*。

角度命令值计算处理

在上述实施方式中，使用轴向力Taf作为角度命令值计算处理M30的输入来计算小齿轮角度命令值θp*。替代地，例如，转向侧操作量Ts*可以用作角度命令值计算处理M30的输入。在上述实施方式中，使用轴向力Taf作为角度命令值计算处理M30的输入基于上述表达式(c1)计算小齿轮角度命令值θp*。然而，用于计算小齿轮角度命令值θp*的逻辑(模型)不限于该计算。

干扰观察器

例如，在上述实施方式的二自由度操作量计算处理M62中，不仅可以从反馈操作量Ttfb与前馈操作量Ttff之和中减去干扰扭矩Tld，还可以从该和中减去转向侧操作量Ts*，并且可以将用作干扰观测器M52的输入的值从角度侧操作量Tt*变更为Tt*+Ts*。在这种情况下，干扰扭矩Tld是影响小齿轮角θp的扭矩的除了电机32的扭矩之外的扭矩。

替选地，例如，在上述实施方式的二自由度操作量计算处理M62中，不仅可以从反馈操作量Ttfb与前馈操作量Ttff之和中减去干扰扭矩Tld，还可以从该和中减去转向侧操作量Ts*和转向扭矩Th，并且可以将用作干扰观测器M52的输入的值从角度侧操作量Tt*变更为Tt*+Ts*+Th。在该情况下，干扰扭矩Tld是影响小齿轮角度θp的扭矩的除了电机32的扭矩与转向扭矩Th之和之外的扭矩。

不必以上述实施方式所示的方式来计算干扰扭矩Tld。例如，干扰扭矩Tld可以通过从通过将惯性系数J乘以小齿轮角度指令值θp*的二阶时间微分值而获得的值中减去角度侧操作量Tt*、转向侧操作量Ts*和转向扭矩Th来计算。替选地，可以通过从通过将惯性系数J乘以小齿轮角度θp的二阶时间微分值所获得的值中减去角度侧操作量Tt*、转向侧操作量Ts*和转向扭矩Th来计算干扰扭矩Tld。作为另一选择，可以通过从通过将惯性系数J乘以估计值θpe的二阶时间微分值所获得的值中减去角度侧操作量Tt*、转向侧操作量Ts*和转向扭矩Th来计算干扰扭矩Tld。

角度反馈处理

在上述实施方式中，基于小齿轮角度命令值θp*的二阶时间微分值来计算前馈操作量Ttff。替代地，例如，可以基于小齿轮角度θp的二阶时间微分值来计算前馈操作量Ttff。替选地，例如，也可以基于小齿轮角度命令值θp*与小齿轮角度θp之间的差的二阶时间微分值来计算前馈操作量Ttff。

输入到反馈项计算处理M56的反馈控制量不限于估计值θpe或估计值θpe的一阶时间微分值。替代地，反馈控制量可以是小齿轮角度θp或小齿轮角度θp的时间微分值。

反馈项计算处理M56不限于用于输出比例元件的输出值与微分元件的输出值的和的处理。替代地，例如，反馈项计算处理M56可以是用于输出比例元件的输出值的处理，或者可以是用于输出微分元件的输出值的处理。替选地，反馈项计算处理M56可以是用于输出积分元件的输出值与比例元件的输出值和微分元件的输出值中的至少一个的和的处理。

可转换角度

在上述实施方式中，小齿轮角度θp用作可转换角度。替代地，例如，可以将转向轮的转向角度用作可转换角度。

转向侧操作量

在上述实施方式中，转向侧操作量Ts*被转换成转向轴24的扭矩。替代地，例如，也可以将转向侧操作量Ts*转换成电机32的扭矩。

角度侧操作量

在上述实施方式中，转向侧操作量Tt*被转换成转向轴24的扭矩。替代地，例如，可以将角度侧操作量Tt*转换成电机32的扭矩。

目标扭矩计算处理

基目标扭矩计算处理M10不限于用于根据轴向力Taf和车辆速度V计算基目标扭矩Thb*的处理。替代地，例如，基目标扭矩计算处理M10可以是仅基于轴向力Taf0来计算基目标扭矩Thb*的处理。

基目标扭矩Thb*不必使用迟滞校正量Thys来校正。

基目标扭矩

不必基于轴向力Taf0来获得基目标扭矩Thb*。替代地，例如，可以基于转向扭矩Th来计算辅助转向的辅助扭矩，并且可以基于辅助扭矩与转向扭矩之和来计算基目标扭矩Thb*。

扭矩控制处理

扭矩控制处理不必将转向侧操作量Ts*计算为用于将转向扭矩Th调整为目标扭矩Th*的反馈控制的操作量。例如，扭矩控制处理可以仅是用于将基于转向扭矩Th辅助转向的辅助扭矩计算为转向侧操作量Ts*的处理。即使在这种情况下，也由于转向侧操作量Ts*用于改变根据用户的意图转向所需的转向扭矩Th，因此转向侧操作量Ts*是用于调整转向扭矩Th的操作量。即使在这种情况下，也仅需要将转向扭矩Th与转向侧操作量Ts*之和设置为轴向力Taf0，并且仅需要使用轴向力Taf0来计算小齿轮角度命令值θp*。

转向控制器

转向控制器不限于包括CPU 42和ROM 44并且执行软件处理的设备。例如，可以提供专用硬件电路(例如，ASIC)，该专用硬件电路执行在上述实施方式中执行的软件处理的至少一部分。即，转向控制器可以被修改成只要具有以下(a)至(c)中的任一种配置即可。(a)包括下述的配置：根据程序执行所有上述处理的处理器；以及存储该程序的程序存储设备(例如，ROM)。(b)包括下述的配置：根据程序执行上述处理的一部分的处理器和程序存储设备以及执行其余处理的专用硬件电路。(c)包括执行所有上述处理的专用硬件电路的配置。可以提供每个都包括处理器和程序存储设备的多个软件处理电路以及多个专用硬件电路。即，上述处理可以以任何方式执行，只要处理由包括一个或更多个软件处理电路的集合以及一个或更多个专用硬件电路的集合中的至少一种的处理电路执行即可。

电机、驱动电路

电机不限于SPMSM，并且可以是内部永磁同步电机(IPMSM)。替选地，电机不限于同步电机并且可以是感应电机。作为另一选择，例如，电机可以是有刷直流电机。在这种情况下，仅需要采用H桥电路作为驱动电路。

转向致动器

转向致动器30不必是上述实施方式中示出的致动器。例如，转向致动器30可以是包括除小齿轮轴24c之外的将电机32的动力传递到齿条轴26的第二小齿轮轴的双小齿轮型。此外，在转向致动器30中，电机32的输出轴32a可以机械地耦接至转向轴24。在这种情况下，转向致动器30和转向机构20共享转向轴24和齿条齿轮机构27。

在不脱离权利要求书及其等同内容的主旨和范围的情况下，可以对以上示例进行形式和细节上的各种改变。这些示例仅出于描述的目的，而非限制的目的。在每个示例中对特征的描述被认为适用于在其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行序列，以及/或者如果不同地组合和/或由其他部件或其等同物来替代或补充描述的系统、架构、装置或电路中的部件，则可以实现合适的结果。本公开内容的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同变型限定。在权利要求及其等同变型的范围内的所有变化都被包括在本公开内容中。

Claims (8)

1.一种用于操作转向致动器的转向控制器，所述转向致动器包含电机并且使转向轮转向，其中，所述转向控制器被配置成执行以下处理：

用于基于由驾驶员输入的转向扭矩来计算转向侧操作量的扭矩控制处理，所述转向侧操作量用于调整所述转向扭矩并且能够被转换成所述电机所需的扭矩；

用于基于所述转向侧操作量来计算角度命令值的角度命令值计算处理，所述角度命令值是能够被转换成所述转向轮的转向角度的可转换角度的命令值；

用于计算角度侧操作量的角度反馈控制处理，所述角度侧操作量用于将所述可转换角度调整为所述角度命令值的反馈控制，并且能够被转换成所述电机所需的扭矩；

用于基于所述转向侧操作量或所述角度侧操作量中的至少一个获得扭矩命令值的处理；

用于操作所述电机的驱动电路以将所述电机的扭矩调整为所述扭矩命令值的操作处理；

用于确定基于角度反馈处理的所述电机的可控制性是否小于或等于预定效率的确定处理；以及

用于当确定所述可控制性小于或等于所述预定效率时将所述扭矩命令值从基于所述角度侧操作量的值切换到基于所述转向侧操作量而不是所述角度侧操作量的值的切换处理。

2.根据权利要求1所述的转向控制器，其中，

所述转向致动器包括：

齿条轴，其被配置成在轴向方向上移动，以使所述转向轮转向，以及

齿条壳体，其被配置成限制所述转向角度的可能值，以及

所述确定处理包括：当基于所述转向角度确定所述齿条轴在轴向方向上的进一步移动受到所述齿条壳体的限制时，确定所述可控制性小于或等于预定效率。

3.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，所述确定处理包括：当所述可转换角度与所述角度命令值之间的差的绝对值大于预定值时，确定所述可控制性小于或等于预定效率。

4.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，所述切换处理包括逐渐减小处理，所述逐渐减小处理用于随着所述扭矩命令值从基于所述角度侧操作量的值变更为基于所述转向侧操作量而不是所述角度侧操作量的值而将用作所述操作处理的输入的角度侧操作量的绝对值逐渐减小至零。

5.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，所述切换处理包括减法处理，所述减法处理用于随着所述扭矩命令值从基于所述角度侧操作量的值变更为基于所述转向侧操作量而不是所述角度侧操作量的值而从基于所述转向侧操作量的量中减去与下述不足量对应的量：用作所述操作处理的输入的角度侧操作量相对于通过所述角度反馈控制处理计算出的角度侧操作量的不足量。

6.根据权利要求1或2所述的转向控制器，其中，所述扭矩控制处理包括扭矩反馈处理，所述扭矩反馈处理用于计算用于将由驾驶员输入的转向扭矩调整为目标扭矩的反馈控制的转向侧操作量。

7.根据权利要求6所述的转向控制器，其中，

所述转向控制器被配置成执行用于计算所述目标扭矩的目标扭矩计算处理，以及

所述目标扭矩计算处理包括：

通过将所述转向侧操作量和所述转向扭矩中的每一个转换成作用在同一对象上的力来获得转换量，以及

基于所述转换量之和来计算所述目标扭矩。

8.一种用于操作转向致动器的转向控制方法，所述转向致动器包含电机并且使转向轮转向，所述转向控制方法包括：

基于由驾驶员输入的转向扭矩来计算转向侧操作量，所述转向侧操作量用于调整所述转向扭矩并且能够被转换成所述电机所需的扭矩；

基于所述转向侧操作量来计算角度命令值，所述角度命令值是能够被转换成所述转向轮的转向角度的可转换角度的命令值；

执行用于计算角度侧操作量的角度反馈控制处理，所述角度侧操作量用于将所述可转换角度调整为所述角度命令值的反馈控制，并且能够被转换成所述电机所需的扭矩；

基于所述转向侧操作量或所述角度侧操作量中的至少一个获得扭矩命令值；

操作所述电机的驱动电路，以将所述电机的扭矩调整为所述扭矩命令值；

确定基于角度反馈处理的所述电机的可控制性是否小于或等于预定效率；以及

当确定所述可控制性小于或等于预定效率时，将所述扭矩命令值从基于所述角度侧操作量的值切换到基于所述转向侧操作量而不是所述角度侧操作量的值。

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