CN111619656A - 转向系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种转向系统。转向系统(10)包括被配置成使车辆的转向车轮(16)转弯的机构、被配置成生成施加到该机构的驱动力的电机、以及被配置成根据转向状态控制电机的控制器。控制器(50)包括：被配置成将供应给电机的电流限制为限制值的限制控制电路(62)；被配置成通过至少使用供应给电机的电流的值与阈值之间的比较来确定转向车轮(16)是否与障碍物接触的确定电路(85)；以及被配置成计算由确定电路(85)使用的阈值的阈值计算电路(89)，阈值计算电路(89)被配置成根据限制值计算小于该限制值的值作为阈值。

Description

转向系统
技术领域
本发明涉及转向系统。
背景技术
存在着所谓的线控转向式转向系统，在其中方向盘与转向车轮之间的动力传递是分开的。转向系统包括反作用电机和转向电机。反作用电机是施加到转向轴的转向反作用力的源。转向电机是使转向车轮转弯的车轮转向力的源。当车辆行驶时，转向系统的控制器通过控制供应给反作用电机的电力来生成转向反作用力，并通过控制供应给转向电机的电力来使转向车轮转弯。
在转向系统中，例如，当在静态转向期间转向车轮中的任何一个撞到路缘时，可能难以进一步使转向车轮转弯。此时，转向系统的控制器试图使转向车轮的车轮转向角度跟随方向盘的转向角度。为此，由于向转向电机供应过多电流，转向电机或其驱动电路可能会过热。
例如，日本未审查专利申请公布第2006-111099(JP 2006-111099 A)号的控制器在预定确定条件被满足时，确定转向车轮中的任何一个与障碍物接触。确定条件包括例如以下条件：供应给转向电机的电流的实际值大于或等于电流阈值的状态持续预定时间段。当控制器确定转向车轮中的任何一个与障碍物接触时，控制器执行预定控制以防止转向电机过热。
发明内容
使用JP 2006-111099 A的控制器，可以确保防止转向电机过热；然而，存在以下问题。一些控制器不仅具有防止由于转向车轮与障碍物接触而引起的转向电机过热的防过热功能，而且还具有例如基于转向电机的温度的防过热功能。这样的控制器监测转向电机的温度，并且当温度接近过热状态时，限制供应到转向电机的电流量。
为此，例如，当在车辆启动时的静态转向期间转向车轮中的任何一个与障碍物接触时，在转向电机的电流值达到电流阈值之前，可能基于转向电机的温度接近过热状态的事实而限制供应给转向电机的电流量。在这种情况下，存在以下问题：由于转向电机的电流值没有达到电流阈值，因此不能适当地检测转向车轮中的任何一个与障碍物的接触。
本发明能够适当地检测转向车轮与障碍物的接触。
本发明的一个方面提供了一种转向系统。转向系统包括被配置成使车辆的转向车轮转弯的机构、被配置成生成施加到该机构的驱动力的电机、以及被配置成根据转向状态控制电机的控制器。该控制器包括限制控制电路、确定电路和阈值计算电路。限制控制电路被配置成将供应给电机的电流限制为限制值。确定电路被配置成通过至少使用供应给电机的电流的值与阈值之间的比较来确定转向车轮是否与障碍物接触。阈值计算电路被配置成计算由确定电路使用的阈值。阈值计算电路被配置成根据限制值来计算小于该限制值的值作为阈值。
通过上述配置，即使在供应给电机的电流受到限制时，也可以确定转向车轮是否与障碍物接触。这是因为在防止电机过热时将电流阈值设置成小于电流的限制值的值，其中该电流阈值是用于确定转向车轮是否与障碍物接触的标准。
在转向系统中，阈值计算电路可以被配置成计算阈值，使得该阈值不落在实际电流范围内，该实际电流范围是在车辆的正常使用状态下供应给电机的电流的值的范围。
通过上述配置，在车辆的正常行驶状态下，减少了转向车轮与障碍物接触的错误确定。
在转向系统中，机构可以包括转向轴和车轮转向轴，转向轴被配置成与方向盘的操作相结合地旋转，车轮转向轴被设置成使得方向盘与车轮转向轴之间的动力传递被分开。电机可以包括反作用电机和转向电机，反作用电机被配置成基于根据转向状态计算的第一命令值来生成转向反作用力，转向电机被配置成基于根据转向状态计算的第二命令值来生成车轮转向力。转向反作用力可以是在与转向轴的转向方向相反的方向上的扭矩。车轮转向力可以是用于使转向车轮转弯的扭矩，并且可以施加至车轮转向轴。
在转向系统中，控制器可以包括限制轴向力计算电路，该限制轴向力计算电路被配置成计算限制轴向力，作为用于在确定电路确定转向车轮与障碍物接触时向驾驶员通知转向车轮与障碍物接触的控制。限制轴向力可以是要被包含在用于反作用电机的第一命令值中以虚拟地限制方向盘操作的车轮转向轴的轴向力。
通过上述配置，当转向车轮与障碍物接触时，用于虚拟地限制方向盘操作的限制轴向力被包含在用于反作用电机的第一命令值中。因此，驾驶员感受到作为转向反作用力的阻力感。通过经由方向盘的阻力，驾驶员可以识别出转向车轮与障碍物接触。驾驶员对方向盘的操作也可以被虚拟地限制。
在转向系统中，控制器可以包括理想轴向力计算电路、估计轴向力计算电路和分配计算电路。理想轴向力计算电路可以被配置成基于转子的目标旋转角度来计算理想轴向力，该转子与转向车轮的转弯运动相结合地旋转，该理想轴向力是车轮转向轴的理想轴向力。估计轴向力计算电路可以被配置成基于转向电机的电流值计算车轮转向轴的轴向力，作为估计轴向力。电流值可以反映车辆行为、路面状况或转向状态。分配计算电路可以被配置成通过根据车辆行为、路面状况或转向状态将估计轴向力和理想轴向力进行合并来计算合并轴向力，作为要被包含在用于反作用电机的第一命令值中的车轮转向轴的轴向力。分配计算电路可以被配置成：当确定电路确定转向车轮与障碍物接触时，将要被包含在用于反作用电机的第一命令值中的车轮转向轴的轴向力从合并轴向力切换到估计轴向力，作为用于向驾驶员通知转向车轮与障碍物接触的控制。
通过上述配置，当转向车轮不与障碍物接触时，将通过以下方式获得的合并轴向力包含在用于反作用电机的第一命令值中：根据车辆行为等，对基于转子的目标旋转角度的理想轴向力和基于转向电机的电流值的估计轴向力进行合并。因此，反作用电机生成与合并轴向力相当的驱动力。与此相比，当转向车轮与障碍物接触时，将纯粹的估计轴向力包含在用于反作用电机的第一命令值中。因为在估计轴向力中包含车辆行为、路面状况或转向状态，所以作为转向车轮与障碍物接触的结果，电机生成与作用在车轮转向轴上的轴向力相当的驱动力。因此，驾驶员通过经由方向盘感受到作为转向反作用力的阻力感，可以识别出转向车轮与障碍物接触。
通过根据本发明各方面的转向系统，可以适当地检测转向车轮与障碍物接触。
附图说明
下面将参照附图描述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，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：
图1是其中安装有第一实施方式的转向控制装置的线控转向式转向系统的配置图；
图2是第一实施方式中的控制器的控制框图；
图3是第一实施方式中的目标转向角度计算电路的控制框图；
图4是第一实施方式中的车辆模型的控制框图；
图5是示出第一实施方式中的电流限制值与用于确定与路缘接触的电流阈值之间的关系的图表；以及
图6是第二实施方式中的车辆模型的控制框图。
具体实施方式
在下文中，将描述转向控制装置被应用于线控转向式转向系统的第一实施方式。
如图1所示，用于车辆的转向系统10包括耦接至方向盘11的转向轴12。转向系统10包括沿车辆宽度方向(图1中的左右方向)延伸的车轮转向轴14。左、右转向车轮16经由拉杆15分别耦接至车轮转向轴14的两端。作为车轮转向轴14的直线运动的结果，转向车轮16的车轮转向角度θw改变。转向轴12和车轮转向轴14构成转向机构。
转向系统10包括反作用电机31、减速机构32、旋转角度传感器33和扭矩传感器34，作为用于生成转向反作用力的部件。转向反作用力是指沿着与驾驶员操作方向盘11的方向相反的方向而作用的力(扭矩)。通过对方向盘11施加转向反作用力，可以向驾驶员提供足够的阻力感。
反作用电机31是转向反作用力的源。例如，采用三相(U，V，W)无刷电机作为反作用电机31。反作用电机31(确切地说，其旋转轴)经由减速机构32耦接至转向轴12。反作用电机31的扭矩施加到转向轴12作为转向反作用力。
旋转角度传感器33设置在反作用电机31中。旋转角度传感器33检测反作用电机31的旋转角度θa。反作用电机31的旋转角度θa用于计算转向角度θs。反作用电机31与转向轴12经由减速机构32彼此结合。因此，反作用电机31的旋转角度θa与转向轴12的旋转角度之间存在关联，引申开来，反作用电机31的旋转角度θa与作为方向盘11的旋转角度的转向角度θs之间存在关联。因此，可以基于反作用电机31的旋转角度θa获得转向角度θs。
扭矩传感器34检测通过方向盘11的旋转操作而作用在转向轴12上的转向扭矩Th。扭矩传感器34设置在转向轴12中比减速机构32更靠近方向盘11的部分处。
转向系统10包括转向电机41、减速机构42和旋转角度传感器43，作为用于生成车轮转向力的部件，该车轮转向力是用于使转向车轮16转弯的动力。
转向电机41是车轮转向力的源。例如，采用三相无刷电机作为转向电机41。转向电机41(确切地说，其旋转轴)经由减速机构42耦接至小齿轮轴44。小齿轮轴44的小齿轮齿44a与车轮转向轴14的齿条齿14b啮合。转向电机41的扭矩经由小齿轮轴44施加到车轮转向轴14，作为车轮转向力。随着转向电机41的旋转，车轮转向轴14沿着车辆宽度方向(图中的左右方向)移动。
旋转角度传感器43设置在转向电机41中。旋转角度传感器43检测转向电机41的旋转角度θb。转向系统10包括小齿轮轴13。小齿轮轴13设置成与车轮转向轴14相交。小齿轮轴13的小齿轮齿13a与车轮转向轴14的齿条齿14a啮合。设置小齿轮轴13的原因是为了将车轮转向轴14与小齿轮轴44一起支承在壳体(未示出)内。换句话说，通过设置在转向系统10中的支承机构(未示出)，车轮转向轴14被支承以能够沿着其轴向移动并且压靠小齿轮轴13、44。因此，车轮转向轴14被支承在壳体内。替选地，可以设置将车轮转向轴14支承在壳体上的其它支承机构，而不使用小齿轮轴13。
转向系统10包括控制器50。控制器50基于由各种传感器检测到的结果来控制反作用电机31和转向电机41。除了旋转角度传感器33、扭矩传感器34和旋转角度传感器43之外，传感器还包括车速传感器501。车速传感器501设置在车辆中，并且检测作为车辆的行驶速度的车速V。
控制器50通过对反作用电机31的驱动控制来执行反作用控制，以生成与转向扭矩Th相当的转向反作用力。控制器50基于转向扭矩Th和车速V计算目标转向反作用力，并且基于所计算的目标转向反作用力、转向扭矩Th和车速V来计算方向盘11的目标转向角度。控制器50通过对转向角度θs的反馈控制来计算转向角度校正量，执行该反馈控制以使实际转向角度θs跟随目标转向角度，并且控制器50通过将所计算的转向角度校正量与目标转向反作用力相加来计算转向反作用力命令值。控制器50向反作用电机31供应生成与转向反作用力命令值相当的转向反作用力所需的电流。
控制器50通过对转向电机41的驱动控制，根据转向状态执行车轮转向控制以用于使转向车轮16转弯。控制器50基于转向电机41的旋转角度θb计算作为小齿轮轴44的实际旋转角度的小齿轮角度θp。通过旋转角度传感器43检测转向电机41的旋转角度θb。小齿轮角度θp是反映转向车轮16的车轮转向角度θw的值。控制器50通过使用以上描述的目标转向角度来计算目标小齿轮角度。控制器50得到目标小齿轮角度与实际小齿轮角度θp之间的偏差，并且控制供应给转向电机41的电力，使得偏差被消除。
接下来，将详细描述控制器50。如图2所示，控制器50包括执行反作用控制的反作用控制电路50a和执行车轮转向控制的车轮转向控制电路50b。
反作用控制电路50a包括目标转向反作用计算电路51、目标转向角度计算电路52、转向角度计算电路53、转向角度反馈控制电路54、加法器55和通电控制电路56。
目标转向反作用计算电路51基于转向扭矩Th和车速V计算目标转向反作用力T1 *。目标转向反作用计算电路51计算目标转向反作用力T1 *，随着转向扭矩Th的绝对值增大或随着车速V减小，该目标转向反作用力T1 *具有更大的值(绝对值)。
目标转向角度计算电路52通过使用目标转向反作用力T1 *、转向扭矩Th和车速V来计算方向盘11的目标转向角θ*。当目标转向反作用力T1 *和转向扭矩Th的总和是输入扭矩时，目标转向角度计算电路52具有用于基于输入扭矩来设置理想转向角度的理想模型。理想模型是以下模型：在假设方向盘11和转向车轮16彼此机械耦接的转向系统的情况下，预先通过实验等对以下转向角度进行建模：该转向角度对应于与输入扭矩相当的理想车轮转向角度。目标转向角度计算电路52通过将目标转向反作用力T1 *和转向扭矩Th相加在一起来得到输入扭矩，并且基于理想模型根据输入扭矩来计算目标转向角度θ*。
转向角度计算电路53基于反作用电机31的旋转角度θa来计算方向盘11的实际转向角度θs。通过旋转角度传感器33检测反作用电机31的旋转角度θa。转向角度反馈控制电路54通过对转向角度θs的反馈控制来计算转向角度校正量T2 *，以使实际转向角度θs跟随目标转向角度θ*。加法器55通过将转向角度校正量T2 *与目标转向反作用力T1 *相加来计算转向反作用力命令值T*。
通电控制电路56向反作用电机31供应与转向反作用力命令值T*相当的电力。具体地，通电控制电路56基于转向反作用力命令值T*来计算用于反作用电机31的电流命令值。通电控制电路56通过设置在反作用电机31的电力供应路径中的电流传感器57来检测实际电流值Ia。实际电流值Ia流过该电力供应路径。电流值Ia是供应给反作用电机31的实际电流的值。通电控制电路56得到电流命令值与实际电流值Ia之间的偏差，并且控制供应给反作用电机31的电力，使得偏差被消除(对电流Ia的反馈控制)。因此，反作用电机31生成与转向反作用力命令值T*相当的扭矩。可以向驾驶员提供与路面反作用力相当的足够的阻力感。
如图2所示，车轮转向控制电路50b包括小齿轮角度计算电路61、限制控制电路62、小齿轮角度反馈控制电路63和通电控制电路64。
小齿轮角度计算电路61基于转向电机41的旋转角度θb来计算小齿轮角度θp。小齿轮角度θp是小齿轮轴44的实际旋转角度。通过旋转角度传感器43检测转向电机41的旋转角度θb。如上所述，转向电机41和小齿轮轴44经由减速机构42彼此结合。因此，转向电机41的旋转角度θb与小齿轮角度θp之间存在关联。可以通过使用该关联根据转向电机41的旋转角θb得到小齿轮角度θp。如上所述，小齿轮轴44与车轮转向轴14啮合。因此，小齿轮角度θp与车轮转向轴14的行进量之间也存在关联。换句话说，小齿轮角度θp是反映转向车轮16的车轮转向角度θw的值。
限制控制电路62例如根据转向电机41的发热状态，计算用于限制供应给转向电机41的电流的量值的限制值Ilim。基于防止转向电机41过热的观点，将该限制值Ilim设置为供应给转向电机41的电流的量值的上限。当转向电机41的温度Tm(估计温度)超过温度阈值时，限制控制电路62计算限制值Ilim。通过设置在转向电机41的电力供应路径附近的温度传感器62a来检测转向电机41的温度Tm。随着转向电机41的温度增加，限制值Ilim例如被设置成更小的值。
小齿轮角度反馈控制电路63获取由目标转向角度计算电路52计算的目标转向角度θ*作为目标小齿轮角度θp *。小齿轮角度反馈控制电路63还获取由小齿轮角度计算电路61计算的实际小齿轮角度θp。小齿轮角度反馈控制电路63通过对小齿轮角度θp的反馈控制(PID控制)来计算小齿轮角度命令值Tp *，以使实际小齿轮角度θp跟随目标小齿轮角度θp *(此处，实际小齿轮角度θp等于目标转向角度θ*)。
通电控制电路64向转向电机41供应与小齿轮角度命令值Tp *相当的电力。具体地，通电控制电路64基于小齿轮角度命令值Tp *计算用于转向电机41的电流命令值。通电控制电路64还通过设置在转向电机41的电力供应路径中的电流传感器64a来检测实际电流值Ib。实际电流值Ib流过该电力供应路径。电流值Ib是提供给转向电机41的电流的实际值。通电控制电路64得到电流命令值与实际电流值Ib之间的偏差，并且控制供应给转向电机41的电力，使得偏差被消除(对电流Ib的反馈控制)。因此，转向电机41旋转与小齿轮角度命令值Tp *相当的角度。
当通过限制控制电路62计算限制值Ilim时，通电控制电路64根据限制值Ilim来限制供应给转向电机41的电流的量值(由转向电机41生成的扭矩)。通电控制电路64将要供应给转向电机41的电流的绝对值与限制值Ilim进行比较。当要供应给转向电机41的电流的绝对值大于限制值Ilim时，通电控制电路64将要供应给转向电机41的电流的绝对值限制为限制值Ilim。当要供应给转向电机41的电流的绝对值小于或等于限制值Ilim时，通电控制电路64将通过对电流值Ib的反馈控制而计算的原始电流直接供应给转向电机41。
接下来，将详细描述目标转向角度计算电路52。如上所述，目标转向角度计算电路52根据输入扭矩基于理想模型来计算目标转向角度θ*，该输入扭矩是目标转向反作用力T1 *和转向扭矩Th的总和。理想模型是使用以下事实的模型：输入扭矩Tin *，即施加到转向轴12的扭矩，由以下数学表达式(1)表示。
Tin *＝Jθ*″+Cθ*′+Kθ* (1)
其中，J表示方向盘11和转向轴12的惯性矩，C表示与车轮转向轴14的壳体上的摩擦等相对应的粘度系数(摩擦系数)，并且K表示在方向盘11和转向轴12均是弹簧的假设下的弹簧模量(spring modulus)。
从数学表达式(1)明显的是，通过将目标转向角度θ*的二阶时间导数值θ*″乘以惯性矩J获得第一个值，通过将目标转向角度θ*的一阶时间导数值θ*′乘以粘度系数C获得第二个值，通过将目标转向角度θ*乘以弹簧模量K获得第三个值，并通过将第一个值、第二个值和第三个值相加在一起获得输入扭矩Tin *。目标转向角度计算电路52根据基于数学表达式(1)的理想模型计算目标转向角度θ*。
如图3所示，基于数学表达式(1)的理想模型可以被分成转向模型71和车辆模型72。根据转向系统10的部件(例如转向轴12和反作用电机31)的特性调整转向模型71。转向模型71包括加法器73、减法器74、惯性模型75、第一积分器76、第二积分器77和粘度模型78。
加法器73通过将目标转向反作用力T1 *和转向扭矩Th相加来计算输入扭矩Tin *。减法器74通过从加法器73计算的输入扭矩Tin *中减去粘度分量Tvi *和弹簧分量Tsp *(稍后描述)来计算最终输入扭矩Tin *。
惯性模型75用作与数学表达式(1)的惯性项对应的惯性控制计算电路。惯性模型75通过将减法器74计算的最终输入扭矩Tin *乘以惯性矩J的倒数来计算转向角加速度α*。
第一积分器76通过对惯性模型75计算的转向角加速度α*进行积分来计算转向角速度ω*。第二积分器77通过对第一积分器76计算的转向角速度ω*进行进一步积分来计算目标转向角度θ*。目标转向角度θ*是基于转向模型71的方向盘11(转向轴12)的理想旋转角度。
粘度模型78用作与数学表达式(1)的粘度项对应的粘度控制计算电路。粘度模型78通过将第一积分器76计算的转向角速度ω*乘以粘度系数C来计算输入扭矩Tin *的粘度分量Tvi *。
根据安装有转向系统10的车辆的特性来调整车辆模型72。影响转向特性的车辆侧特性取决于例如悬架和车轮定位的规格、转向车轮16的抓地力(摩擦力)等。车辆模型72用作与数学表达式(1)的弹簧项对应的弹簧特性控制计算电路。车辆模型72通过将第二积分器77计算的目标转向角度θ*乘以弹簧模量K来计算输入扭矩Tin *的弹簧分量Tsp *(扭矩)。
通过如此配置的目标转向角度计算电路52，可以直接调整输入扭矩Tin *与目标转向角度θ*之间的关系，并且延伸开来，通过调节转向模型71的惯性矩J和粘度系数C以及车辆模型72的弹簧模量K实现期望的转向特性。
基于转向模型71和车辆模型72根据输入扭矩Tin *而计算的目标转向角度θ*被用作目标小齿轮角度θp *。执行反馈控制，使得实际小齿轮角度θp与目标小齿轮角度θp *相匹配。如上所述，在小齿轮角度θp与转向车轮16的车轮转向角度θw之间存在关联。因此，也通过转向模型71和车辆模型72确定与输入扭矩Tin *相当的转向车轮16的车轮转向操作。换句话说，车辆的转向感取决于转向模型71和车辆模型72。因此，可以通过调节转向模型71和车辆模型72来实现期望的转向感。
然而，在如此配置的控制器50中，转向反作用力(通过转向感受到的阻力)仅是与目标转向角度θ*相当的转向反作用力。换句话说，转向反作用力不根据车辆行为或路面状况(例如路面的滑溜)而变化。为此，驾驶员难以通过转向反作用力掌握车辆行为或路面状况。因此，在本实施方式中，基于消除这样的问题的观点，车辆模型72如下配置。
如图4所示，车辆模型72包括理想轴向力计算电路81、估计轴向力计算电路82、轴向力分配计算电路83、虚拟齿条端轴向力计算电路84、确定电路85、限制轴向力计算电路86、最大值选择电路87和转换电路88。
理想轴向力计算电路81基于目标小齿轮角θp *计算理想轴向力F1。理想轴向力F1是通过转向车轮16作用在车轮转向轴14上的轴向力的理想值。理想轴向力计算电路81通过使用存储在控制器50的存储装置中的理想轴向力映射来计算理想轴向力F1。理想轴向力映射是横坐标轴表示目标小齿轮角度θp *并且纵坐标轴表示理想轴向力F1的映射，并且根据车速V限定了目标小齿轮角度θp *与理想轴向力F1之间的关系。理想轴向力映射具有以下特性。换句话说，随着目标小齿轮角度θp *的绝对值增大或随着车速V减小，理想轴向力F1被设置成更大的绝对值。理想轴向力F1的绝对值随着目标小齿轮角度θp *的绝对值的增大而线性增大。理想轴向力F1被设置成与目标小齿轮角度θp *的符号(正或负)相同的符号。
估计轴向力计算电路82基于转向电机41的电流值Ib来计算作用在车轮转向轴14上的估计轴向力F2(路面反作用力)。转向电机41的电流值Ib根据目标小齿轮角度θp *与实际小齿轮角度θp之间的差异而变化，该差异由于作用在转向车轮16上的、与路面状况(路面摩擦阻力)相当的扰乱而引起。换句话说，转向电机41的电流值Ib反映了作用在转向车轮16上的实际路面反作用力。为此，可以基于转向电机41的电流值Ib来计算反映路面状况的影响的轴向力。通过将增益乘以转向电机41的电流值Ib来得到估计轴向力F2。增益是与车速V相当的系数。
轴向力分配计算电路83通过使理想轴向力F1乘以相关联的分配比(增益)而获得的值与估计轴向力F2乘以相关联的分配比(增益)而获得的值相加，来计算组合轴向力F3。根据反映车辆行为、路面状况或转向状态的各种状态量来设置分配比。可以仅基于作为车辆状态量之一的车速V来设置分配比。在这种情况下，例如，随着车速V的增加，理想轴向力F1的分配比被设置成较大的值，而估计轴向力F2的分配比被设置成较小的值。随着车速V降低，理想轴向力F1的分配比被设置成较小的值，而估计轴向力F2的分配比被设置成较大的值。
虚拟齿条端轴向力计算电路84基于目标小齿轮角度θp *(目标转向角度θ*)来计算用于虚拟地限制方向盘11的操作范围的虚拟齿条端轴向力F4，作为虚拟齿条端角度。基于以下观点来计算虚拟齿条端轴向力F4：当方向盘11的操作位置接近操作范围的限制位置、并且车轮转向轴14接近其物理可移动范围的限制位置时，沿着与转向方向相反的方向急剧增加反作用电机31生成的扭矩(转向反作用扭矩)。方向盘11的操作范围的限制位置依赖于例如设置在方向盘11中的螺旋线缆的长度。车轮转向轴14的物理操作范围的限制位置是指如下位置：在该位置处，车轮转向轴14的端部(齿条端)接触壳体(未示出)，即发生所谓的端部接触，并且结果是车轮转向轴14的可移动范围物理地受限。
虚拟齿条端轴向力计算电路84通过使用存储在控制器50的存储装置中的虚拟齿条端映射来计算虚拟齿条端轴向力F4。虚拟齿条端映射是横坐标轴表示目标小齿轮角度θp *并且纵坐标轴表示虚拟齿条端轴向力F4的映射，并且限定了目标小齿轮角度θp *与虚拟齿条端轴向力F4之间的关系。虚拟齿条端映射具有以下特性。换句话说，在目标小齿轮角度θp *的绝对值达到参考零的端部确定阈值之前，虚拟齿条端轴向力F4保持为零，零是与转向中立位置或车轮转向中立位置对应的中立角度。在目标小齿轮角度θp *的绝对值已经达到端部确定阈值之后，生成虚拟齿条端轴向力F4，并且虚拟齿条端轴向力F4沿绝对值增大的方向急剧增大。
虚拟齿条端轴向力F4被设置成与目标小齿轮角度θp *的符号(正或负)相同的符号。基于以下值来设置端部确定阈值：接近于在方向盘11到达操作范围的限制位置时的转向角度θs的值，或者接近于在车轮转向轴14到达可移动范围的限制位置时的小齿轮角度θp的值。
确定电路85确定转向车轮16中的任何一个是否与障碍物(例如路缘)接触。当以下所有三个确定条件(A1)、(A2)、(A3)均被满足时，确定电路85确定转向车轮16中的任何一个与障碍物(例如路缘)接触。
|Δθp(＝|θp *-θp|)|>θth (A1)
|Ib|>Ith (A2)
|ωp|<ωth (A3)
在确定条件A1中，θp *是目标小齿轮角度，并且θp是实际小齿轮角度。Δθp是角度偏差，并且通过从目标小齿轮角度θp *减去实际小齿轮角度θp而获得。θth是角度偏差阈值。基于以下观点来设置角度偏差阈值θth。换句话说，当转向车轮16中的任何一个与障碍物接触时，难以进一步使转向车轮16转弯。当在这种状态下操作方向盘11进一步转弯时，目标转向角度θ*根据转向而增大，引申开来，目标小齿轮角度θp *根据转向而增大；而车轮转向角度θw保持为恒定值，引申开来，小齿轮角度θp保持为恒定值。为此，在转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况下，随着转向车轮16尝试进一步转弯，目标转向角度θ*与目标小齿轮角度θp *之间的偏差增加。因此，随着角度偏差Δθp的绝对值的增大，转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的可能性更高。因此，角度偏差Δθp是指示转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况的可能性程度的值。基于该观点，在考虑由旋转角度传感器43的噪声等引起的容差的同时，通过实验或模拟来设置角度偏差阈值θth。
在确定条件(A2)中，Ib是转向电机41的电流值，并且Ith是电流阈值。基于以下观点来设置电流阈值Ith。换句话说，在转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况下，随着转向车轮16试图进一步转弯，转向电机41的电流值Ib的绝对值增大。为此，随着转向电机41的电流值Ib的绝对值的增大，转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的可能性更高。因此，转向电机41的电流值Ib也是指示转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况的可能性程度的值。基于该观点，通过实验或模拟来设置电流阈值Ith。
在确定条件(A3)中，ωp是小齿轮角速度，并且通过对目标小齿轮角度θp *或小齿轮角度θp进行微分而获得。ωth是角速度阈值。基于以下观点来设置角速度阈值ωth。换句话说，在转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况下，难以使转向车轮16转弯。为此，随着转向车轮16的车轮转向速度的绝对值减小，引申开来，随着小齿轮角速度ωp的绝对值减小，转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的可能性更高。因此，小齿轮角速度ωp也是指示转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况的可能性程度的值。基于该观点，在考虑由旋转角度传感器43的噪声等引起的容差的同时，通过实验或模拟来设置角速度阈值ωth。
确定电路85根据对于转向车轮16中的任何一个是否与障碍物接触的确定结果来设置标志Fo的值。当确定电路85确定转向车轮16中的任何一个未与障碍物接触时，即，当三个确定条件(A1)、(A2)、(A3)中的至少一个不被满足时，确定电路85将标志Fo的值设置为“0”。当确定电路85确定转向车轮16中的任何一个与障碍物接触时，即，当全部三个确定条件(A1)、(A2)、(A3)均被满足时，确定电路85将标志Fo的值设置为“1”。
在转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况下，限制轴向力计算电路86计算限制轴向力F5，以将转向限制到转向车轮16与障碍物接触的一侧。限制轴向力计算电路86基于由确定电路85进行确定的结果，即标志Fo的值，来识别是否需要计算限制轴向力F5。当标志Fo的值为“0”时，限制轴向力计算电路86不计算限制轴向力F5。当标志Fo的值为“1”时，限制轴向力计算电路86计算限制轴向力F5。
限制轴向力计算电路86基于转向角度计算电路53计算的转向角度θs和小齿轮角度计算电路61计算的小齿轮角度θp来计算限制轴向力F5。在计算限制轴向力F5时，限制轴向力计算电路86通过从转向角度θs减去小齿轮角度θp来计算转向角度θs与小齿轮角度θp之间的差值(角度偏差)。限制轴向力计算电路86通过使用存储在控制器50的存储装置中的限制轴向力映射来计算限制轴向力F5。限制轴向力映射是横坐标轴表示转向角度θs与小齿轮角度θp之间的差值的绝对值、并且纵坐标轴表示限制轴向力F5的映射，并且限定了限制轴向力F5与转向角度θs和小齿轮角度θp之间差值之间的关系。
限制轴向力映射具有例如以下特性。换句话说，当转向角度θs与小齿轮角度θp之间的差值的绝对值是落在从零到差值阈值的范围内的值时，限制轴向力F5随着转向角度θs与小齿轮角度θp之间差值的绝对值的增大而缓慢地增大。在转向角度θs与小齿轮角度θp之间差值的绝对值已经达到差值阈值之后，限制轴向力F5随着转向角度θs与小齿轮角度θp之间差值的绝对值的增大而急剧增大。
差值阈值是即使确定转向车轮16中的任何一个与障碍物接触也没关系的值，并且通过实验或模拟来设置。在转向角度θs与小齿轮角度θp之间差值的绝对值已经达到差值阈值之后，基于以下观点来设置限制轴向力F5：生成转向反作用力，达到使得驾驶员难以转向到转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的一侧的程度。
限制轴向力计算电路86除了考虑转向角度θs与小齿轮角度θp之间的差值之外，还可以考虑转向电机41的电流值Ib和小齿轮角速度ωp来计算限制轴向力F5。换句话说，限制轴向力计算电路86基于转向角度θs与小齿轮角度θp之间的差值、转向电机41的电流值Ib以及小齿轮角速度ωp，总体考虑转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况的可能性程度，并根据该程度计算限制轴向力F5。
替选地，限制轴向力计算电路86可以基于目标转向角度θ*与小齿轮角度θp之间的差值，而不是转向角度θs与小齿轮角度θp之间的差值，来计算限制轴向力F5。目标转向角度θ*与小齿轮角度θp之间的差值也是指示转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况的可能性程度的值。替选地，限制轴向力计算电路86可以基于目标转向角度θ*与车轮转向角度之间的差值，而不是转向角度θs与小齿轮角度θp之间的差值，来计算限制轴向力F5，其中通过将小齿轮角度θp乘以预定转换系数而获得车轮转向角度。
最大值选择电路87获取轴向力分配计算电路83计算的合并轴向力F3、虚拟齿条端轴向力计算电路84计算的虚拟齿条端轴向力F4、以及限制轴向力计算电路86计算的限制轴向力F5。最大值选择电路87从获取的合并轴向力F3、虚拟齿条端轴向力F4和限制轴向力F5中选择绝对值最大的轴向力，并将所选择的合并轴向力F3、虚拟齿条端轴向力F4或限制轴向力F5设置为最终轴向力Fsp，最终轴向力Fsp在计算输入扭矩Tin *的弹簧分量Tsp *中使用。
转换电路88基于由最大值选择电路87设置的最终轴向力Fsp来计算(转换)输入扭矩Tin *的弹簧分量Tsp *。当通过最大值选择电路87将合并轴向力F3设置为最终轴向力Fsp时，基于该最终轴向力Fsp的弹簧分量Tsp *被包含到输入扭矩Tin *中，结果是可以向方向盘11施加与车辆行为或路面状况相当的转向反作用力。驾驶员能够通过经由方向盘11感受作为阻力的转向反作用力来掌握车辆行为或路面状况。
当通过最大值选择电路87将虚拟齿条端轴向力F4设置为最终轴向力Fsp时，基于该最终轴向力Fsp的弹簧分量Tsp *被包含到输入扭矩Tin *中，结果是转向反作用力急剧增加。因此，驾驶员难以在转向角度的绝对值增大的方向上操作方向盘11。因此，驾驶员通过感受作为转向反作用力(阻力)的阻力感，能够识别出方向盘11已经到达虚拟操作范围的限制位置。
当通过最大值选择电路87将限制轴向力F5设置为最终轴向力Fsp时，基于该最终轴向力Fsp的弹簧分量Tsp *被包含到输入扭矩Tin *中，结果是转向反作用力急剧增加。因此，驾驶员难以在转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的方向上操作方向盘11。因此，驾驶员感受作为转向反作用力的阻力感，并且能够识别出转向车轮16中的任何一个与障碍物(例如路缘)接触的情况。
以这种方式，通过控制器50对反作用电机31和转向电机41的控制，可以通过经由方向盘11的转向反作用力来向驾驶员通知车辆行为、路面状况、方向盘11的转向状态或转向车轮16的车轮转向状态。然而，在由控制器50执行的控制中，存在以下问题。
换句话说，控制器50采用转向电机41的电流值Ib作为转向车轮16中的任何一个是否与障碍物(例如路缘)接触的确定条件之一。控制器50具有根据转向电机41的发热状态来限制供应给转向电机41的电流的量值的限流功能。限流功能可能成为确定转向车轮16中的任何一个是否与障碍物接触中的瓶颈。
例如，当在车辆启动时的静态转向的情况下转向车轮16中的任何一个与障碍物(例如路缘)接触时，供应给转向电机41的电流的量值急剧增大，并且结果是转向电机41的温度也急剧增加。为此，在转向电机41的电流值Ib达到电流阈值Ith之前，由于转向电机41的温度接近过热状态的事实，可能限制供应给转向电机41的电流的量值。因此，存在的问题是：尽管转向车轮16中的任何一个实际上与障碍物接触，但是没有适当地确定转向车轮16中的任何一个与障碍物的接触。在这种情况下，也不会生成转向反作用力以向驾驶员通知转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况。
因此，在本实施方式中，为了通过经由方向盘11的转向反作用力来适当地向驾驶员通知转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况，采用以下的配置作为车辆模型72。
如图4所示，车辆模型72包括阈值计算电路89。阈值计算电路89根据限制控制电路62计算的限制值Ilim来改变电流阈值Ith。电流阈值Ith是确定转向车轮16中的任何一个与障碍物接触时的标准之一。具体地，配置如下。
如图5的图表所示，阈值计算电路89通过使用阈值映射Mth来计算电流阈值Ith。阈值映射Mth是横坐标轴表示限制值Ilim并且纵坐标轴表示电流阈值Ith的映射，并且限定了限制值Ilim与电流阈值Ith之间的关系。阈值映射Mth具有以下特性。换句话说，电流阈值Ith随着限制值Ilim的增大而线性增大。如图5的图表中的特性线L1、L2所表示的，在限制值Ilim达到预定值I0之前与限制值Ilim达到预定值I0之后，斜率——其是电流阈值Ith的增加与限制值Ilim的增加的比率——发生变化。限制值Ilim已经达到预定值I0之后电流阈值Ith的斜率(特性线L2的斜率)被设置为大于限制值Ilim达到预定值I0之前电流阈值Ith的斜率(特性线L1的斜率)
然而，电流阈值Ith被设置成小于限制Ilim的值。当将电流阈值Ith一一对应地设置成与限制值Ilim相同的值时，电流阈值Ith随着限制值Ilim的变化以斜率“1”线性地变化，如图5的图表中的特性线L0所示出的。特性线L2是通过使特性线L0在负方向上偏移(平移)设定值ΔI的量而获得的，并且平行于特性线L0。特性线L1示出在限制值Ilim是落入从零到预定值I0的范围内的值的情况下电流阈值Ith1的值，并且被设置成补充零与特性线L2之间的间隙。特性线L1的斜率与特性线L0或特性线L2不同。
基于限制值Ilim或电流阈值Ith的实际范围来设置预定值I0。换句话说，在阈值映射Mth中实际使用的区域是限制值Ilim大于或等于预定值I0的区域。实际上也基于特性线L2来设置电流阈值Ith。如图5中交替的一长两短的虚线所表示的，电流阈值Ith相对于限制值Ilim的特性，即特性线L1、L2，被设置成不与实际电流范围RI交叠，该实际电流范围RI是在车辆的正常使用状态下可以供应给转向电机41的电流值Ib的范围。车辆的正常服务状态的示例包括：车辆以抓地力在干燥道路上行驶的状态，以及在车辆停止时方向盘11转动的静态转向状态。
接下来，将描述由于通过使用阈值映射Mth计算电流阈值Ith而产生的操作。
如图5的图表中的特性线L0所表示的，可以想到的是，例如，用于确定与障碍物接触的电流阈值Ith被设置成与限制控制电路62计算的限制值Ilim相同的值。然而，在这种情况下，转向电机41的电流值Ib在达到电流阈值Ith时也达到限制值Ilim。换句话说，当转向电机41的电流值Ib达到电流阈值Ith时，转向电机41已经处于防止过热的状态。
就这一点而言，本实施方式的控制器50获取限制控制电路62计算的限制值Ilim，并计算小于所获取的限制值Ilim的电流阈值Ith。控制器50通过电流阈值Ith与转向电机41的电流值Ib之间的比较来确定是否满足确定条件(A2)。因为电流阈值Ith被设置成小于限制值Ilim的值，所以例如，当转向车轮16中的任何一个与障碍物(例如路缘)接触时，在车辆启动时的静态转向的情况下，转向电机41的电流值Ib在被限制为限制值Ilim之前达到电流阈值Ith。为此，控制器50能够适当地确定转向车轮16中的任何一个与障碍物接触。因此，控制器50能够适当地生成转向反作用力，以向驾驶员通知转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况。
根据第一实施方式，获得以下有益效果。控制器50将电流阈值Ith设置成小于限制值Ilim的值。电流阈值Ith是用于确定转向车轮16中的任何一个是否与障碍物接触的标准。为此，即使在供应给转向电机41的电流的量值应该被限制的情况下，控制器50也能够确定转向车轮16中的任何一个与障碍物接触。因此，控制器50能够通过经由方向盘11的转向反作用力向驾驶员通知转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况。驾驶员能够通过感受作为转向反作用力的阻力感，识别出转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况。另外，抑制了进一步朝向障碍物转动的驾驶员的转向，并且提示避免转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的转向。
在阈值映射Mth中，特性线L2被设置为电流阈值Ith相对于限制值Ilim的实际特性，并且通过使特性线L0在负方向上偏移设置值ΔI来设置特性线L2。特性线L0表示在将电流阈值Ith设置成与限制值Ilim相同的值时的特性。因此，可以容易地构造阈值映射Mth。如图5的图表中交替的长短虚线所表示的，例如，当特性线L2的斜率被设置成与特性线L1的斜率相同时，电流阈值Ith相对于限制值Ilim可能过小，并且因此，可能会灵敏地检测到转向车轮16中的任何一个与障碍物的接触。就这一点而言，如图5的图表中的实线所表示的，通过将特性线L2设置成与特性线L1平行，可以适当地检测转向车轮16中的任何一个与障碍物接触。
电流阈值Ith相对于限制值Ilim的变化特性，即特性线L1、L2，被设置成不与实际电流范围RI交叠，该实际电流范围RI是在车辆的正常使用状态下供应给转向电机41的电流值Ib的范围。因此，在车辆的正常行驶状态下，减少了转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的错误确定。
接下来，将描述转向控制装置的第二实施方式。本实施方式基本具有与图1至图3中所示的第一实施方式的配置类似的配置。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，采用从车辆模型72中省略了限制轴向力计算电路86的配置。
如图6所示，车辆模型72包括理想轴向力计算电路81、估计轴向力计算电路82、轴向力分配计算电路83、虚拟齿条端轴向力计算电路84、确定电路85、最大值选择电路87、转换电路88和阈值计算电路89。当确定电路85确定转向车轮16中的任何一个与障碍物接触时，即，标志Fo的值为“1”时，轴向力分配计算电路83向最大值选择电路87供应估计轴向力F2而不是合并轴向力F3，而不管车辆行为、路面状况或转向状态如何。
当转向车轮16中的任何一个与障碍物接触时，由于转向车轮16的车轮转向操作受到限制，因此实际小齿轮角度θp不能跟随目标小齿轮角度θp *，因此转向电机41的电流值Ib急剧增大。换句话说，转向电机41的电流值Ib，引申开来，基于转向电机41的电流值Ib而计算的估计轴向力F2，反映转向车轮16中的任何一个与障碍物接触的情况。
因此，当通过最大值选择电路87将估计轴向力F2设置为最终轴向力Fsp时，基于该最终轴向力Fsp的弹簧分量Tsp *被包含到输入扭矩Tin *中，并且结果是转向反作用力急剧增大。因此，驾驶员感受作为转向反作用力的阻力感，并且能够识别出转向车轮16中的任何一个与障碍物(例如路缘)接触的情况。根据第二实施方式，获得了与第一实施方式的有益效果类似的有益效果。
可以如下修改第一实施方式和第二实施方式。在第一实施方式和第二实施方式中，电流阈值Ith相对于限制值Ilim的特性不需要随着限制值Ilim的变化、以图5的图表中的特性线L1、L2所表示的折线而改变。例如，电流阈值Ith可以具有这样的特性：经过阈值映射Mth的原点，并且随着限制值Ilim的变化而线性变化。可以基于与特性线L2的观点类似的观点来设置特性线L1，特性线L1表示在限制值Ilim是落入从零到预定值I0的范围内的值时限制值Ilim与电流阈值Ith之间的关系。换句话说，如图5中的宽的交替的一长两短虚线所表示的，特性线L1可以是通过使特性线L0沿坐标轴在负方向上偏移(平移)设置值ΔI的量而获得的特性线。在这种情况下，特性线L1的斜率与特性线L0、L2的斜率相同，并且特性线L1、L2每个均是具有恒定斜率的单个直线(特性线)。
在第一实施方式和第二实施方式中，虚拟齿条端轴向力F4和限制轴向力F5两者均被供应给最大值选择电路87。替选地，以下配置也是适用的。最大值选择电路87用作为第一最大值选择电路，并且第二最大值选择电路被设置在最大值选择电路87与虚拟齿条端轴向力计算电路84和限制轴向力计算电路86两者之间的计算路径中。第二最大值选择电路从虚拟齿条端轴向力F4和限制轴向力F5中选择绝对值最大的轴向力，并将所选择的虚拟齿条端轴向力F4或限制轴向力F5设置为供应给第一最大值选择电路87的轴向力。
在第一实施方式和第二实施方式中，可以采用包括加法器而不是最大值选择电路87的配置作为车辆模型72。加法器通过将合并轴向力F3、虚拟齿条端轴向力F4和限制轴向力F5相加来计算最终轴向力Fsp，该最终轴向力Fsp用于计算输入扭矩Tin *的弹簧分量Tsp *。同样利用这种配置，可以将合并轴向力F3、虚拟齿条端轴向力F4和限制轴向力F5包含到转向反作用力中。
在第一实施方式和第二实施方式中，目标转向反作用计算电路51被配置成基于转向扭矩Th和车速V来得到目标转向反作用力T1 *。替选地，目标转向反作用计算电路51可以被配置成仅基于转向扭矩Th得到目标转向反作用力T1 *。
在第一实施方式和第二实施方式中，目标转向角度计算电路52通过使用作为目标转向反作用力T1 *和转向扭矩Th的总和的输入扭矩Tin *来计算方向盘11的目标转向角度θ*。替选地，目标转向角度计算电路52可以通过仅使用转向扭矩Th或仅使用目标转向反作用力T1 *作为输入扭矩Tin *来计算方向盘11的目标转向角度θ*。
在第一实施方式和第二实施方式中，理想轴向力计算电路81基于目标小齿轮角度θp *和车速V来计算理想轴向力F1；然而，理想轴向力计算电路81在计算理想轴向力F1时并不一定需要考虑车速V。替选地，理想轴向力计算电路81可以通过使用目标车轮转向角度而不是目标小齿轮角度θp *来得到理想轴向力F1，其中该目标车轮转向角度是通过将目标小齿轮角度θp *乘以预定转换系数而获得。
在第一实施方式和第二实施方式中，估计轴向力计算电路82基于转向电机41的电流值Ib来计算估计轴向力F2。替选地，估计轴向力计算电路82可以例如基于通过车载传感器检测到的横向加速度或横摆角速度(yaw rate)来估计和计算作用在车轮转向轴14上的轴向力。例如，可以通过将增益乘以横向加速度来得到估计轴向力。增益是与车速V相当的系数。因为横向加速度反映路面状况(例如路面摩擦阻力)或车辆行为，所以基于横向加速度计算的估计轴向力反映实际路面状况。还可以通过将作为横摆角速度的导数值的横摆角速度导数值乘以车速增益来得到估计轴向力，该车速增益是与车速V相当的系数。因为横摆角速度反映路面状况(例如路面摩擦阻力)或车辆行为，因此基于横摆角速度计算的估计轴向力反映实际路面状况。替选地，估计轴向力计算电路82可以通过车载传感器检测作用在车轮转向轴14上的轴向力，并且基于检测到的轴向力来估计和计算作用在车轮转向轴14上的轴向力。替选地，估计轴向力计算电路82可以通过车载传感器检测轮胎力(tire force)，并且基于检测到的轮胎力来估计和计算作用在车轮转向轴14上的轴向力。
在第一实施方式和第二实施方式中，虚拟齿条端轴向力计算电路84可以被配置成通过使用转向角度θs和小齿轮角度θp，而不是目标转向角度θ*和目标小齿轮角度θp *，来计算虚拟齿条端轴向力F4。在这种情况下，虚拟齿条端轴向力计算电路84使用转向角度θs和小齿轮角度θp中的绝对值较大者作为虚拟齿条端角度θend，来计算虚拟齿条端轴向力F4。
在第一实施方式中，可以采用省略了理想轴向力计算电路81和轴向力分配计算电路83的配置作为车辆模型72。在这种情况下，由估计轴向力计算电路82计算的估计轴向力F2直接供应给最大值选择电路87。
在第一实施方式和第二实施方式中，可以采用省略了虚拟齿条端轴向力计算电路84的配置作为车辆模型72。在第一实施方式和第二实施方式中，三个确定条件(A1)、(A2)、(A3)被设置为关于转向车轮16中的任何一个是否与障碍物接触的确定条件；然而，仅需要至少设置确定条件(A2)。
在第一实施方式和第二实施方式中，控制器50被配置成通过将转向角度校正量T2 *与目标转向反作用力T1 *相加来计算转向反作用力命令值T*。替选地，转向角度校正量T2 *可以用作转向反作用力命令值T*。在这种情况下，可以采用省略了加法器55的配置作为控制器50。由目标转向反作用计算电路51计算的目标转向反作用力T1 *仅供应给目标转向角度计算电路52。作为由转向角度反馈控制电路54计算的转向反作用力命令值T*的转向角度校正量T2 *被供应给通电控制电路56。
在第一实施方式和第二实施方式中，可以在转向系统10中设置离合器。在这种情况下，如图1中的交替的一长两短虚线所表示的，转向轴12和小齿轮轴13经由离合器21耦接。采用通过向励磁线圈供应或中断电流来提供或中断动力的电磁离合器作为离合器21。控制器50执行接合/分离控制，以接合或分离离合器21。当离合器21分离时，方向盘11与转向车轮16之间的动力传递被机械地中断。当离合器21接合时，机械地允许方向盘11与转向车轮16之间的动力传递。

Claims (5)

1.一种转向系统(10)，其特征在于包括：
被配置成使车辆的转向车轮(16)转弯的机构；
电机，其被配置成生成施加到所述机构的驱动力；以及
控制器(50)，其被配置成根据转向状态控制所述电机，其中，所述控制器(50)包括：
限制控制电路(62)，其被配置成将供应给所述电机的电流限制为限制值，
确定电路(85)，其被配置成通过至少使用供应给所述电机的电流的值与阈值之间的比较来确定所述转向车轮(16)是否与障碍物接触，以及
阈值计算电路(89)，其被配置成计算由所述确定电路(85)使用的所述阈值，所述阈值计算电路(89)被配置成根据所述限制值计算小于所述限制值的值作为所述阈值。
2.根据权利要求1所述的转向系统(10)，其特征在于，所述阈值计算电路(89)被配置成计算所述阈值，使得所述阈值不落在实际电流范围内，所述实际电流范围是在所述车辆的正常使用状态下供应给所述电机的电流的值的范围。
3.根据权利要求1或2所述的转向系统(10)，其特征在于：
所述机构包括转向轴(12)和车轮转向轴(14)，所述转向轴(12)被配置成与方向盘(11)的操作相结合地旋转，所述车轮转向轴(14)被设置成使得所述方向盘(11)与所述车轮转向轴(14)之间的动力传递被分开；以及
所述电机包括反作用电机(31)和转向电机(41)，所述反作用电机(31)被配置成基于根据所述转向状态计算的第一命令值来生成转向反作用力，所述转向电机(41)被配置成基于根据所述转向状态计算的第二命令值来生成车轮转向力，所述转向反作用力是在与所述转向轴(12)的转向方向相反的方向上的扭矩，所述车轮转向力是用于使所述转向车轮转弯的扭矩，并被施加到所述车轮转向轴(14)。
4.根据权利要求3所述的转向系统(10)，其特征在于：
所述控制器(50)包括限制轴向力计算电路(86)，所述限制轴向力计算电路(86)被配置成计算限制轴向力，作为用于在所述确定电路(85)确定所述转向车轮(16)与所述障碍物接触时向驾驶员通知所述转向车轮(16)与所述障碍物接触的控制；以及
所述限制轴向力是要被包含到用于所述反作用电机(31)的所述第一命令值中以虚拟地限制所述方向盘(11)的操作的、所述车轮转向轴(14)的轴向力。
5.根据权利要求3所述的转向系统(10)，其特征在于：
所述控制器(50)包括：
理想轴向力计算电路(81)，其被配置成基于转子的目标旋转角度来计算理想轴向力，所述理想轴向力是所述车轮转向轴(14)的理想轴向力，所述转子与所述转向车轮(16)的转弯运动相结合地旋转，
估计轴向力计算电路(82)，其被配置成基于所述转向电机(41)的电流值来计算所述车轮转向轴(14)的轴向力作为估计轴向力，所述电流值反映车辆行为、路面状况或所述转向状态，以及
分配计算电路(83)，其被配置成通过根据所述车辆行为、所述路面状况或所述转向状态合并所述估计轴向力和所述理想轴向力，来计算合并轴向力，作为要被包含在用于所述反作用电机的所述第一命令值中的所述车轮转向轴(14)的轴向力；以及
所述分配计算电路(83)被配置成：当所述确定电路(85)确定所述转向车轮(16)与所述障碍物接触时，将要被包含在用于所述反作用电机(31)的所述第一命令值中的所述车轮转向轴(14)的轴向力从所述合并轴向力切换到所述估计轴向力，作为用于向驾驶员通知所述转向车轮与所述障碍物接触的控制。
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