CN113195340B - 转向控制装置 - Google Patents

Abstract

转向控制装置具有：第1致动器(22)，其对转向机构进行驱动；目标舵角运算部(30)，其至少根据操舵机构的第2舵角(θh)来运算转向机构的目标舵角(θsr0)；舵角位移运算部(31)，其在作为转向机构的第1舵角(θs)和第2舵角(θh)中的任意一个的第3舵角处于从第3舵角可取的最大舵角至第1阈值舵角为止的角度范围内的情况下，运算以第1阈值舵角为基准的第3舵角的舵角位移(θr)；舵角校正值运算部(32)，其至少根据舵角位移(θr)来运算舵角校正值(Δθ)；以及校正目标舵角运算部(33)，其利用舵角校正值(Δθ)来校正目标舵角(θsr0)。

Description

转向控制装置

技术领域

本发明涉及转向控制装置。

背景技术

当在车辆的转向机构中转向角增加而达到机械最大舵角时，转向机构的齿条轴到达行程端而无法进一步增加转向角。将如上所述齿条轴到达行程端的状态称为“端部接触”。当在较高的转向速度下发生端部接触时，有可能产生较大的冲击和撞击声(异响)而使驾驶员感到不舒服。

在专利文献1中记载有如下的技术：在根据目标转向角对转向机构的转向角进行控制的系统(例如线控转向系统)中，抑制最大舵角附近的转向角的增加。

在专利文献1所记载的技术中，在转向机构的转向范围的上下限附近，急剧地生成使方向盘返回到中立点侧的操舵反作用力。当施加这样的操舵反作用力时，驾驶员被促使不向转向角朝向最大舵角的方向操舵，因此，其结果为，抑制了端部接触的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-130971号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，即使施加这样的操舵反作用力，如果驾驶员抵抗操舵反作用力而进行操舵，则也有可能引起端部接触，有时无法有效地抑制碰撞时的冲击和撞击声(异响)。

本发明是着眼于上述课题而完成的，其目的在于，在根据目标转向角对转向机构的转向角进行控制的系统中，抑制由端部接触引起的冲击和撞击声(异响)。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明的一个方式的转向控制装置具有：第1舵角检测部，其对转向机构的第1舵角进行检测；第1致动器，其对转向机构进行驱动；第2舵角检测部，其对操舵机构的第2舵角进行检测；目标舵角运算部，其至少根据第2舵角来运算转向机构的目标舵角；舵角位移运算部，其在作为第1舵角和第2舵角中的任意一个的第3舵角处于从第3舵角可取的最大舵角至第1阈值舵角为止的角度范围内的情况下，运算以第1阈值舵角为基准的第3舵角的舵角位移；舵角校正值运算部，其至少根据舵角位移来运算舵角校正值；校正目标舵角运算部，其利用舵角校正值来校正目标舵角，运算校正目标舵角；以及舵角控制部，其以使第1舵角成为校正目标舵角的方式对第1致动器进行控制。

发明效果

根据本发明，在根据目标转向角对转向机构的转向角进行控制的系统中，能够抑制由端部接触引起的冲击和撞击声(异响)。

附图说明

图1是示出实施方式的转向装置的一例的概要的结构图。

图2是示出第1实施方式的SBW-ECU(Steer By Wire-Electronic Control Unit：线控转向-电子控制单元)的功能结构的一例的框图。

图3是控制角运算部的动作例的说明图。

图4是示出转向角指令值运算部的功能结构的一例的框图。

图5是示出第1实施方式的端部接触冲击缓和控制部的功能结构的一例的框图。

图6的(a)是弹簧常数的一例的特性图，图6的(b)是粘性系数的一例的特性图。

图7的(a)是惯性系数的一例的特性图，图7的(b)是示出低惯性系统中的惯性系数的设定例的图，图7的(c)是示出高惯性系统中的惯性系数的设定例的图。

图8是第1实施方式的转向控制方法的一例的流程图。

图9是变形例的控制角运算部的动作例的说明图。

图10是示出端部接触冲击缓和控制部的变形例的功能结构的一例的框图。

图11是变形例的粘性扭矩成分的特性的一例的说明图。

图12是示出端部接触冲击缓和控制部的另一变形例的功能结构的一例的框图。

图13是示出第2实施方式的控制系统的一例的框线图。

图14是图13所示的角速度控制部的另一功能结构例的框图。

图15是示出第2实施方式的端部接触冲击缓和控制部的功能结构的一例的框图。

图16是第2实施方式的转向控制方法的一例的流程图。

图17是示出第3实施方式的SBW-ECU的功能结构的一例的框图。

图18是示出控制角校正部的功能结构的一例的框图。

图19的(a)是目标角速度运算部运算的目标角速度的一例的特性图，图19的(b)是校正用舵角运算部运算的校正用舵角的一例的特性图。

图20是示出第1变形例的控制角校正部的功能结构的框图。

图21是示出第2变形例的控制角校正部的功能结构的框图。

图22是示出第3变形例的控制角校正部的功能结构的框图。

图23的(a)和(b)分别是第6变形例的控制角校正部的目标角速度和校正用舵角的一例的特性图。

图24是示出第7变形例的控制角校正部的功能结构的框图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

另外，以下所示的本发明的实施方式例示了用于将本发明的技术思想具体化的装置和方法，本发明的技术思想并不将结构部件的结构、配置等特定为下述内容。本发明的技术思想能够在权利要求书所记载的权利要求所规定的技术范围内施加各种变更。

(第1实施方式)

(结构)

本发明适用于根据目标转向角对转向机构的转向角(即转向轮的转向角)进行控制的转向装置。图1示出作为这样的转向装置的一例而具有将操舵机构和转向机构机械地分离的线控转向(SBW：Steer By Wire)机构的转向装置。但是，本发明并不限定于具有线控转向机构的转向装置，只要是根据目标转向角对转向机构的转向角进行控制的转向装置，则能够广泛应用于各种转向装置。

转向盘1的操舵轴(转向轴、转向盘轴)2经由构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)3、备用离合器20、万向联轴器4a和4b、齿轮齿条机构5以及转向拉杆6a、6b，进而经由轮毂单元7a、7b与转向车轮8L、8R连结。

齿轮齿条机构5具有：小齿轮5a，其与从万向联轴器4b传递操舵力的小齿轮轴连结；以及齿条5b，其与该小齿轮5a啮合，通过齿条5b将传递到小齿轮5a的旋转运动转换为车宽方向的直行运动。在齿条5b上设置有检测齿条5b的移动量而检测转向车轮8L、8R的转向角θs的转向角传感器26。

在操舵轴2上设置有对反作用力扭矩Th进行检测的扭矩传感器10。另外，在操舵轴2上设置有对转向盘1和操舵轴2的操舵角θh进行检测的操舵角传感器14。

向转向盘1施加反作用力扭矩Th的反作用力马达21经由减速齿轮3与操舵轴2连结。

另外，操舵角传感器14和转向角传感器26不是必须的，可以根据由与反作用力马达21或转向马达22连结的解析器等旋转角传感器检测出的马达旋转角度，取得操舵角θh或转向角θs。

使转向车轮8L、8R转向的转向马达22经由减速齿轮23与小齿轮24连结，小齿轮24与齿条5b啮合。由此，转向马达22的旋转运动被转换为齿条5b的车宽方向的直行运动。

另外，向转向盘1施加反作用力扭矩Th的单元和使转向车轮8L、8R转向的单元不限于电动马达，能够利用各种种类的致动器。

备用离合器20在成为释放状态时，将转向盘1和转向车轮8L、8R机械地分离，在成为联接状态时，将转向盘1和转向车轮8L、8R机械地连接。即，备用离合器20在成为释放状态时将操舵机构和转向机构机械地分离，在成为联接状态时将操舵机构和转向机构机械地连结。

在以下的说明中，有时将转向机构的转向角θs(即，转向车轮8L、8R的转向角θs)记述为第1舵角θs，将操舵机构的操舵角θh(即转向盘1或操舵轴2的操舵角θh)记述为第2舵角θh。

在作为控制线控转向机构的控制器的SBW-ECU(Steer By Wire-ElectronicControl Unit：线控转向-电子控制单元)25中，从电池13提供电力，并且经过点火(IGN)键11而输入点火信号。

SBW-ECU 25根据由车速传感器12检测出的车速Vh、由操舵角传感器14检测出的第2舵角θh以及由转向角传感器26检测出的第1舵角θs，进行转向控制指令的电流指令值的运算，通过对电流指令值实施了补偿等后的电压控制指令值来控制向转向马达22提供的电流。

另外，SBW-ECU 25根据由车速传感器12检测出的车速Vh和由操舵角传感器14检测出的第2舵角θh，计算目标反作用力扭矩Thr，进行使由扭矩传感器10检测出的反作用力扭矩Th接近目标反作用力扭矩Thr的反馈控制。

SBW-ECU 25例如可以具有包含至少一个处理器和存储装置等周边部件的计算机。处理器例如可以是CPU或MPU。

存储装置可以具有半导体存储装置、磁存储装置以及光学存储装置中的任意一个。存储装置可以包含寄存器、高速缓冲存储器、作为主存储装置使用的ROM和RAM等存储器。

以下说明的SBW-ECU 25的功能例如通过SBW-ECU 25的处理器执行存储在存储装置中的计算机程序来实现。

另外，也可以由用于执行以下说明的各信息处理的专用的硬件来形成SBW-ECU25。

例如，SBW-ECU 25也可以具有设定在通用的半导体集成电路中的功能性的逻辑电路。例如，SBW-ECU 25也可以具有现场可编程门阵列等可编程逻辑器件等。

参照图2对第1实施方式的SBW-ECU 25的功能结构的一例进行说明。SBW-ECU 25具有转向角指令值运算部30、控制角运算部31、端部接触冲击缓和控制部32、减法器33、38、转向角控制部34、电流控制部35、40、PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制部36、41、作为逆变器等的驱动电路37、42以及反作用力控制部39。

转向角指令值运算部30至少根据第2舵角θh来运算转向机构的第1舵角θs的目标舵角θsr0。在本例中，转向角指令值运算部30根据第2舵角θh和车速Vh来运算目标舵角θsr0。另外，转向角指令值运算部30至少根据第2舵角θh来运算对操舵机构赋予的目标反作用力扭矩Thr。转向角指令值运算部30的详细情况在后面进行叙述。

控制角运算部31和端部接触冲击缓和控制部32进行缓和端部接触时的冲击的端部接触冲击缓和控制。

在端部接触冲击缓和控制中，在第1舵角θs处于从规定的第1阈值舵角至最大舵角的角度范围内时，以使目标舵角θsr0减小的方式进行校正，从而缓和端部接触时的冲击。

控制角运算部31运算用于端部接触冲击缓和控制的控制角θr。

参照图3。现在，以使转向车轮8L、8R向右转向时的第1舵角θs为正值，转向车轮8L、8R向左转向时的第1舵角θs为负值的方式设定符号。

在第1舵角θs处于从正值的第1阈值舵角θtR1至正的最大舵角的范围的情况和处于从负值的第1阈值舵角θtL1至负的最大舵角的范围的情况下，实施端部接触冲击缓和控制。

在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtR1至正的最大舵角的范围的情况下，控制角运算部31将以第1阈值舵角θtR1为基准的第1舵角θs的舵角位移运算为控制角θr。例如，控制角运算部31将第1舵角θs与第1阈值舵角θtR1的差值(θs-θtR1)运算为控制角θr。

在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtL1至负的最大舵角的范围的情况下，控制角运算部31将以第1阈值舵角θtL1为基准的第1舵角θs的舵角位移运算为控制角θr。例如，控制角运算部31将第1舵角θs与第1阈值舵角θtL1的差值(θs-θtL1)运算为控制角θr。

在第1舵角θs处于负的第1阈值舵角θtL1以上且正的第1阈值舵角θtR1以下的范围的情况下，控制角运算部31将控制角θr设定为0。

参照图2。端部接触冲击缓和控制部32根据控制角θr和第1舵角θs的角速度ω，运算用于在端部接触冲击缓和中校正目标舵角θsr0的舵角校正值Δθ。端部接触冲击缓和控制部32的详细情况在后面进行叙述。

另外，转向角指令值运算部30根据舵角校正值Δθ来校正目标反作用力扭矩Thr。

减法器33通过从转向角指令值运算部30运算出的目标舵角θsr0中减去舵角校正值Δθ来校正目标舵角θsr0，得到校正目标舵角θsr1。

转向角控制部34根据校正目标舵角θsr1与实际的第1舵角θs的偏差来生成电流指令值Isr。

电流控制部35根据电流指令值Isr与被反馈的转向马达22的马达电流值的偏差来生成电压控制指令值。PWM控制部36根据电流控制部35生成的电压控制指令值来控制驱动电路37，对转向马达22进行PWM驱动。

另一方面，由转向角指令值运算部30运算出的目标反作用力扭矩Thr被输入到减法器38，减法器38运算从目标反作用力扭矩Thr减去由扭矩传感器10检测出的反作用力扭矩Th而得的扭矩偏差。反作用力控制部39根据减法器38运算出的扭矩偏差来生成电流指令值。

电流控制部40根据反作用力控制部39运算出的电流指令值与被反馈的反作用力马达21的马达电流值的偏差来生成电压控制指令值。PWM控制部41根据电流控制部40生成的电压控制指令值来控制驱动电路42，对反作用力马达21进行PWM驱动。

接着，对转向角指令值运算部30进行说明。

参照图4。转向角指令值运算部30具有基本反作用力扭矩运算部50、微分器51、阻尼系数表52、乘法器53、55、58、反作用力校正系数表54、加法器56以及转向比表57。

基本反作用力扭矩运算部50根据第2舵角θh和车速Vh来运算基本反作用力扭矩。基本反作用力扭矩被输入到加法器56。

微分器51对第2舵角θh进行微分来计算操舵速度dθh/dt。阻尼系数表52将与车速Vh对应的阻尼系数(粘性系数)D输出到乘法器53。乘法器53将阻尼系数D乘以操舵速度dθh/dt来运算粘性扭矩成分。

转向比表57将与车速Vh对应的转向比1/R输出到乘法器58。乘法器58将第2舵角θh乘以转向比1/R来运算目标舵角θsr0。因此，随着第2舵角θh的增加，目标舵角θsr0增加。

反作用力校正系数表54将与车速Vh对应的反作用力校正系数L输出到乘法器55。

乘法器55将反作用力校正系数L乘以舵角校正值Δθ来运算校正扭矩成分。加法器56对基本反作用力扭矩加上粘性扭矩成分和校正扭矩成分来计算目标反作用力扭矩Thr。由此，根据舵角校正值Δθ来校正目标反作用力扭矩Thr。

如上所述，在端部接触冲击缓和控制时，舵角校正值Δθ为非零。因此，在端部接触冲击缓和控制时，反作用力扭矩增加，抑制了第2舵角θh变大。另外，通过向驾驶员通知齿条5b接近行程端的情况，能够抑制第2舵角θh的增加。

其结果为，能够抑制目标舵角θsr0向最大舵角方向增加，从而能够有效地生成齿条5b的假想的行程端。

由此，通过适当地设定反作用力校正系数L，能够生成假想的行程端，并且能够防止对驾驶员施加过度的操舵反作用力。

另外，也可以代替舵角校正值Δθ，对目标舵角θsr0与第1舵角θs的差值(θsr0-θs)乘以反作用力校正系数L来运算校正扭矩成分。

接着，对端部接触冲击缓和控制部32进行说明。端部接触冲击缓和控制部32在端部接触冲击缓和控制时，运算向使转向机构返回中立位置的方向作用的转向扭矩Tm，将转向扭矩Tm作用于转向机构时的第1舵角θs的变化量Δθ运算为用于校正目标舵角θsr0的舵角校正值Δθ。

以下，对由端部接触冲击缓和控制部32进行的从转向扭矩Tm向舵角校正值Δθ的转换处理进行说明。

作为端部接触冲击缓和控制部32的输出的舵角校正值Δθ通过校正目标舵角θsr0而作为转向扭矩Tm作用于转向机构。这里，如果将转向机构、轮胎以及路面反作用力的特性设为1/(Js²+Dms+Kb)，则转向机构的第1舵角θs由下式(1)给出。

【数学式1】

在式(1)中，J是将转向马达22、转向机构以及轮胎的惯性换算为作用于操舵轴2的惯性的柱轴惯性，Dm是将转向马达22、转向机构以及轮胎的粘性系数换算为作用于操舵轴2的粘性阻力的粘性系数的换算值，Kb是来自路面的反作用力和抬起扭矩的合计的弹簧常数，s是拉普拉斯算子。

转向扭矩Tm作用于转向机构时的第1舵角θs的变化Δθ使用拉普拉斯变换的最终值定理(稳定值)如下式(2)那样得到。

【数学式2】

通过利用该Δθ校正目标舵角θsr0(即通过用Δθ减去目标舵角θsr0)，能够以使转向扭矩Tm作用于使转向机构返回中立位置的方向的方式校正目标舵角θsr0。

在使下式(3)的转向扭矩Tm作用于转向机构的情况下，舵角校正值Δθ能够通过下式(4)计算。端部接触冲击缓和控制部32根据下式(4)来运算舵角校正值Δθ。

【数学式3】

Tm＝K0·θr+μ·ω+ΔJ·α …(3)

在式(4)中，K0是弹性扭矩成分的弹簧常数，μ是粘性扭矩成分的粘性系数，ω是第1舵角θs的角速度，ΔJ是惯性扭矩成分的惯性系数，α是第1舵角θs的角加速度。

以下，参照图5对端部接触冲击缓和控制部32的结构进行说明。端部接触冲击缓和控制部32具有弹簧常数表60、乘法器61、64、68、71、微分器62、66、粘性系数表63、符号判定部65、惯性系数表67、加法器69以及转换系数表70。

弹簧常数表60将与控制角θr对应的弹簧常数K0作为转向扭矩Tm的弹性扭矩成分的弹簧常数输出到乘法器61。乘法器61通过将弹簧常数K0乘以控制角θr，运算转向扭矩Tm的弹性扭矩成分(K0·θr)而输出到加法器69。

微分器62对第1舵角θs进行微分来运算第1舵角θs的角速度ω。粘性系数表63将与控制角θr对应的粘性系数μ作为转向扭矩Tm的粘性扭矩成分的粘性系数输出到乘法器64。乘法器64通过将粘性系数μ乘以角速度ω，运算转向扭矩Tm的粘性扭矩成分(μ·ω)而输出到加法器69。图6的(a)和图6的(b)是弹簧常数K0和粘性系数μ的特性的一例的特性图。

符号判定部65判定第1舵角θs的正负符号，而输出第1舵角θs的符号sgn(θs)。微分器66对角速度ω进行微分来运算第1舵角θs的角加速度α。惯性系数表67将与角加速度α和符号sgn(θs)对应的惯性系数ΔJ作为转向扭矩Tm的惯性扭矩成分的惯性系数输出到乘法器68。乘法器68通过将惯性系数ΔJ乘以角加速度α，运算转向扭矩Tm的惯性扭矩成分(ΔJ·α)而输出到加法器69。

通过利用惯性扭矩成分(ΔJ·α)进行对转向机构的惯性的校正，能够调整第1舵角θs的加减速中的惯性扭矩。

图7的(a)示出惯性系数ΔJ的特性的一例。在图7的(a)中，实线表示第1舵角θs的符号sgn(θs)为正(+)时的特性，虚线表示符号sgn(θs)为负(-)时的特性。在图7的(b)和图7的(c)中也是同样的。

关于惯性系数ΔJ的特性，例如在像参照符号72所示那样符号sgn(θs)为正且角加速度α为正的情况下，为了在转向增加操舵(第1舵角θs和角速度ω为相同符号的情况)中生成使第1舵角θs减速的反作用力而设定为比较大的值。

另外，例如在像参照符号73所示那样符号sgn(θs)为正且角加速度α为负的情况下，在转向增加操舵的情况下，由于是适度的减速，因此为了缓和反作用力而设定为比较小的值。

另外，在转向返回操舵的情况下(第1舵角θs和角速度ω为不同符号的情况)，由于是过度的加速，因此为了缓和反作用力而设定为比较小的值。另外，在转向增加操舵和转向返回操舵中，也可以使惯性系数ΔJ的特性不同。

符号sgn(θs)为负时的惯性系数ΔJ(虚线)具有以角加速度α＝0的轴为对称轴，与符号sgn(θs)为正时的惯性系数ΔJ(实线)的特性线对称的特性。

惯性系数ΔJ也可以相对于角加速度α具有死区Rdp和Rdm。死区Rdp和Rdm的正的范围的宽度与负的范围的宽度可以不同。

如图7的(b)和图7的(c)所示，可以以使角加速度α＝0时的惯性系数ΔJ的值为非0的正值或负值的方式使惯性系数ΔJ的特性偏移。

在小型车那样的低惯性系统中，如图7的(b)所示，能够通过增大惯性系数ΔJ而增加稳定性。另一方面，在大型车那样的高惯性系统中，如图7的(c)所示，能够通过减小惯性系数ΔJ而增加响应性。

参照图5。加法器69对弹性扭矩成分(K0·θr)、粘性扭矩成分(μ·ω)以及惯性扭矩成分(ΔJ·α)进行合计，运算上式(3)的转向扭矩Tm。

转换系数表70输出将转向扭矩Tm转换为舵角校正值Δθ的转换系数(1/Kb)。常数Kb是来自路面的反作用力与抬起扭矩的合计。由于来自路面的反作用力根据车速Vh而发生变化，因此转换系数表70可以根据车速Vh而输出不同的转换系数1/Kb。

乘法器71根据上式(4)而将转换系数(1/Kb)乘以转向扭矩Tm，由此将转向扭矩Tm转换为舵角校正值Δθ。

另外，惯性扭矩成分(ΔJ·α)不一定是必须的，也可以省略符号判定部65、微分器66、惯性系数表67以及乘法器68。

另外，不需要生成弹性扭矩成分(K0·θr)和粘性扭矩成分(μ·ω)双方，可以省略任意一方。在该情况下，也可以省略弹簧常数表60和乘法器61的组合或者微分器62、粘性系数表63以及乘法器64的组合中的任意一个组合。

转向角传感器26、操舵角传感器14、转向马达22、反作用力马达21以及扭矩传感器10分别是权利要求书所记载的第1舵角检测部、第2舵角检测部、第1致动器、第2致动器以及反作用力扭矩检测部的一例。

转向角指令值运算部30是权利要求书所记载的目标舵角运算部和目标反作用力运算部的一例。

控制角θr和控制角运算部31分别是权利要求书所记载的舵角位移和舵角位移运算部的一例。

端部接触冲击缓和控制部32和减法器33分别是权利要求书所记载的舵角校正值运算部和校正目标舵角运算部的一例。

转向角控制部34是权利要求书所记载的舵角控制部的一例。

弹簧常数表60、乘法器61、64、68、微分器62、66、粘性系数表63、符号判定部65、惯性系数表67以及加法器69是权利要求书所记载的转向扭矩运算部的一例。

转换系数表70和乘法器71是权利要求书所记载的第1转换部的一例。

反作用力校正系数表54、乘法器55以及加法器56是权利要求书所记载的目标反作用力校正部的一例。

(动作)

接着，参照图8对第1实施方式的转向控制方法进行说明。

在步骤S1中，操舵角传感器14检测操舵机构的第2舵角θh。

在步骤S2中，转向角指令值运算部30至少根据第2舵角θh来运算目标舵角θsr0。

在步骤S3中，转向角传感器26检测转向机构的第1舵角θs。

在步骤S4中，在第1舵角θs处于从正的第1阈值舵角至正的最大舵角的范围的情况下，或者在第1舵角θs处于从负的第1阈值舵角至负的最大舵角的范围的情况下，控制角运算部31将以第1阈值舵角为基准的第1舵角θs的舵角位移运算为控制角θr。

在步骤S5中，端部接触冲击缓和控制部32根据控制角θr和第1舵角θs的角速度ω来运算舵角校正值Δθ。

在步骤S6中，减法器33利用舵角校正值Δθ来校正目标舵角θsr0，运算校正目标舵角θsr1。

在步骤S7中，转向角控制部34以使第1舵角θs成为校正目标舵角θsr1的方式对转向马达22进行控制。然后，处理结束。

(第1实施方式的效果)

(1)转向控制装置具有：转向角传感器26，其检测转向机构的第1舵角θs；转向马达22，其对转向机构进行驱动；操舵角传感器14，其检测操舵机构的第2舵角θh；转向角指令值运算部30，其至少根据第2舵角θh来运算转向机构的目标舵角θsr0；控制角运算部31，其在第1舵角θs处于从第1舵角θs可取的最大舵角至第1阈值舵角的角度范围内的情况下，运算作为以第1阈值舵角为基准的第1舵角θs的舵角位移的控制角θr；端部接触冲击缓和控制部32，其至少根据控制角θr来运算舵角校正值Δθ；减法器33，其利用舵角校正值Δθ来校正目标舵角θsr0，运算校正目标舵角θsr1；以及转向角控制部34，其以使第1舵角θs成为校正目标舵角θsr1的方式对转向马达22进行控制。

由此，在根据目标舵角θsr0对转向机构的第1舵角θs进行控制的转向装置中，在齿条5b接近行程端的情况下，能够抑制第1舵角θs的增加，从而能够抑制由端部接触引起的冲击和撞击声(异响)。

(2)端部接触冲击缓和控制部32具有：弹簧常数表60和乘法器61，它们运算包含与控制角θr对应的弹性扭矩(K0·θr)的扭矩作为作用于转向机构的转向扭矩Tm；以及转换系数表70和乘法器71，它们将转向扭矩Tm转换为舵角校正值Δθ。

由此，能够将包含弹性扭矩(K0·θr)的反作用力扭矩作用于转向机构时的第1舵角θs的变化反映到目标舵角θsr0。其结果为，能够抑制第1舵角θs的增加，从而能够抑制由端部接触引起的冲击和撞击声(异响)。

(3)端部接触冲击缓和控制部32具有：弹簧常数表60、乘法器61、微分器62、粘性系数表63以及乘法器64，它们运算包含与控制角θr对应的弹性扭矩(K0·θr)、以及与第1舵角θs的角速度ω和控制角θr对应的粘性扭矩(μ·ω)中的至少一方的扭矩作为转向扭矩Tm；以及转换系数表70和乘法器71，它们将转向扭矩Tm转换为舵角校正值Δθ。

由此，能够使包含弹性扭矩(K0·θr)和粘性扭矩(μ·ω)中的至少一方的反作用力扭矩作用于转向机构时的第1舵角θs的变化反映到目标舵角θsr0。其结果为，能够抑制第1舵角θs的增加，从而能够抑制由端部接触引起的冲击和撞击声(异响)。

(4)微分器62、66、惯性系数表67以及乘法器68运算与第1舵角θs的角加速度α对应的惯性扭矩(ΔJ·α)。加法器69将惯性扭矩(ΔJ·α)与弹性扭矩(K0·θr)和粘性扭矩(μ·ω)中的至少一方相加，运算转向扭矩Tm。

由此，能够调整第1舵角θs的加减速中的惯性扭矩。

(5)转换系数表70输出与车速Vh对应的转换系数(1/Kb)。乘法器71通过转换系数(1/Kb)对转向扭矩Tm进行转换来运算舵角校正值Δθ。

由此，能够将根据车速Vh而变化的路面反作用力反映到舵角校正值Δθ。

(6)转向角指令值运算部30至少根据第2舵角θh来运算施加于操舵机构的目标反作用力Thr，根据舵角校正值Δθ对目标反作用力Thr进行校正。反作用力马达21根据基于舵角校正值Δθ校正后的目标反作用力Thr，对操舵机构施加反作用力扭矩。

由此，能够在端部接触冲击缓和控制时使反作用力扭矩增加，从而能够抑制第2舵角θh的增加。另外，通过向驾驶员通知齿条5b接近行程端的情况，能够抑制第2舵角θh的增加。其结果为，能够抑制目标舵角θsr0向最大舵角方向增加，能够有效地生成齿条5b的假想的行程端。

(第1变形例)

控制角运算部31可以根据操舵机构的第2舵角θh来运算控制角θr。在以下说明的第2实施方式和第3实施方式中也是同样的。在该情况下，控制角运算部31将与第1舵角θs的最大舵角对应的操舵机构的第2舵角θh设定为第2舵角θh可取的最大舵角。在第2舵角θh处于从该最大舵角至第1阈值舵角的角度范围内的情况下，控制角运算部31可以将以第1阈值舵角为基准的第2舵角θh的舵角位移运算为控制角θr。

(第2变形例)

在第1舵角θs超过规定的第2阈值舵角的情况下，控制角运算部31可以变更第1阈值舵角θtR1或θtL1。由此，能够使开始端部接触冲击缓和控制的第1阈值舵角θtR1或θtL1最佳化。在到物理齿条端为止的舵角值中包含制造偏差和车辆搭载时的偏差。“齿条端”是指齿条5b到达行程端的状态。当第1阈值舵角θtR1或θtL1从物理齿条端向中立方向过度地设定时，生成过度的反作用力而阻碍驾驶员的操作。由此，最小转弯半径有可能变小。在第1舵角θs超过规定的第2阈值舵角的情况下，通过变更第1阈值舵角θtR1或θtL1，能够防止产生过度的反作用力，能够降低对最小转弯半径的影响。在以下说明的第2实施方式和第3实施方式中也是同样的。

参照图9。正值的第2阈值舵角θtR2设定为比正值的第1阈值舵角θtR1大的值，负值的第2阈值舵角θtL2设定为比负值的第1阈值舵角θtL1小的值。即，第2阈值舵角的绝对值|θtR2|和|θtL2|分别比第1阈值舵角的绝对值|θtR1|和|θtL1|大。

在第1舵角θs大于正值的第2阈值舵角θtR2的情况下(即，绝对值|θs|大于绝对值|θtR2|的情况下)，控制角运算部31例如根据第1舵角θs与第2阈值舵角θtR2的差值(θs-θtR2)来变更正值的第1阈值舵角θtR1。例如，控制角运算部31可以将差值(θs-θtR2)与第1阈值舵角θtR1之和设定为新的第1阈值舵角θtR1。另外，例如，在差值(θs-θtR2)超过规定值的情况下，控制角运算部31可以变更第1阈值舵角θtR1。

在第1舵角θs小于负值的第2阈值舵角θtL2的情况下(即，绝对值|θs|大于绝对值|θtL2|的情况下)，控制角运算部31例如根据第1舵角θs与第2阈值舵角θtL2的差值(θs-θtL2)来变更负值的第1阈值舵角θtL1。例如，控制角运算部31可以将差值(θs-θtL2)与第1阈值舵角θtL1之和设定为新的第1阈值舵角θtL1。另外，例如，在差值(θtR2-θs)超过规定值的情况下，控制角运算部31可以变更第1阈值舵角θtL1。

(第3变形例)

参照图5说明的端部接触冲击缓和控制部32使第1舵角θs的角速度ω与粘性系数μ之积即粘性扭矩成分(μ·ω)作用于使转向机构返回中立位置的方向。

在这样的粘性扭矩成分与角速度ω之间存在如下的相互作用：当粘性扭矩成分变大时，角速度ω降低，当角速度ω降低时，粘性扭矩成分变小，当粘性扭矩成分变小时，角速度ω增加，从而粘性扭矩成分再次增加。通过该相互作用，角速度ω反复进行增减，有可能由于伴随于此的粘性扭矩成分的反复增减而产生振动。

因此，第3变形例的端部接触冲击缓和控制部32代替与角速度ω成比例的粘性扭矩成分(μ·ω)，设定相对于角速度ω的增加而非线性地增加的粘性扭矩成分Tv。在以下说明的第2实施方式和第3实施方式中也是同样的。

这样的粘性扭矩成分Tv相对于角速度ω非线性地变化，因此能够在角速度ω的任意的速度范围内降低粘性扭矩成分Tv相对于角速度ω的变化率(dTv/dω)。

如果降低粘性扭矩成分Tv相对于角速度ω的变化率，则即使角速度ω增减，粘性扭矩成分Tv也不容易增减，因此粘性扭矩成分Tv与角速度ω之间的相互作用变小。其结果为，降低了由于角速度ω和粘性扭矩成分Tv的反复增减而产生的上述的振动。

在上述的振动的大小成为问题的角速度ω的速度范围内，通过降低粘性扭矩成分Tv相对于角速度ω的变化率，能够降低该速度范围内的上述振动。

以下，将由于粘性扭矩成分的反复增减而在操舵系统中产生的上述振动简记为“抑制对象振动”。

图10是示出第3变形例的端部接触冲击缓和控制部32的功能结构的一例的框图。第3变形例的端部接触冲击缓和控制部32具有弹性扭矩成分设定部200、粘性扭矩成分设定部201、舵角增益设定部202以及乘法器203。

弹性扭矩成分设定部200根据控制角θr来设定转向扭矩Tm的弹性扭矩成分Te，并输出到加法器69。

如图10所示，在控制角θr为“0”的情况下，弹性扭矩成分Te的值被设定为“0”。在控制角θr大于“0”的范围内，弹性扭矩成分Te相对于控制角θr的增加而单调增加。

在控制角θr为负值的范围内，具有与控制角θr为正值的范围的特性原点对称的特性。即，在控制角θr小于“0”的范围内，弹性扭矩成分Te相对于控制角θr的减少而单调减少。即，弹性扭矩成分Te的绝对值单调增加。

控制角θr与弹性扭矩成分Te的关系例如能够作为映射数据或运算式而预先设定在弹性扭矩成分设定部200中。

另外，也可以设定为在控制角θr为“0”附近时，弹性扭矩成分Te为“0”。

粘性扭矩成分设定部201根据角速度ω，设定相对于角速度ω的增加而非线性地增加的粘性扭矩成分Tv。

图11是粘性扭矩成分Tv相对于角速度ω的特性的一例的说明图。

在速度范围(-ωa)～ωa中，由于角速度ω较低，因此在端部接触时的冲击没有问题(例如，异响较小，对转向机构没有损伤)。在这样的速度范围(-ωa)～ωa中，粘性扭矩成分Tv的值被设定为“0”。由此，在端部接触时的冲击没有问题的速度范围内不产生粘性扭矩成分Tv，能够抑制对操舵感的影响。

在比角速度ωa高的速度范围(角速度ω的值大于ωa的范围)内，粘性扭矩成分Tv相对于角速度ω的增加而非线性地单调增加。

另外，在比角速度(-ωa)高的速度范围(角速度ω的值小于负值的(-ωa)的范围，即绝对值|ω|大于绝对值|-ωa|的范围)内，粘性扭矩成分Tv相对于角速度ω的减少而非线性地单调减少。即，即使在比角速度(-ωa)高的速度范围内，粘性扭矩成分Tv的绝对值也相对于角速度ω的减少而增加。

在速度范围ωa～ωb中，角速度ω越高，设定越大的正值的粘性扭矩成分Tv。另外，在负范围的速度范围(-ωa)～(-ωb)中，角速度ω越高，设定越小的负值的粘性扭矩成分Tv。即，角速度ω越高，产生绝对值越大的粘性扭矩成分Tv，因此能够抑制在较高的角速度ω下引起端部接触。

在比角速度ωb、(-ωb)高的速度范围ωb～ωc和(-ωb)～(-ωc)中，抑制对象振动变大，其大小成为问题。

因此，在这些速度范围ωb～ωc和(-ωb)～(-ωc)中，与除此以外的速度范围(即，速度范围ωa～ωb和速度范围(-ωa)～(-ωb)、比角速度ωc高的范围以及比角速度(-ωc)高的范围)相比，降低相对于角速度ω的粘性扭矩成分Tv(dTv/dω)。

由此，即使角速度ω增减，粘性扭矩成分Tv也不容易增减，因此粘性扭矩成分Tv与角速度ω之间的相互作用变小。其结果为，能够降低这些速度范围ωb～ωc和速度范围(-ωb)～(-ωc)中的抑制对象振动。

在比角速度ωc、(-ωc)高的速度范围内，齿条5b快速地到达物理齿条端，因此能够忽略产生抑制对象振动的时间。另外，在角速度ω较高的情况下，优选进一步增大粘性扭矩成分Tv来抑制端部接触时的冲击。

因此，在比角速度ωc高的速度范围中，角速度ω越高，设定越大的正值的粘性扭矩成分Tv。

另外，在比速度(-ωc)高的速度范围内，角速度ω越高，设定越小的负值的粘性扭矩成分Tv。即，角速度ω越高，产生绝对值越大的粘性扭矩成分Tv，因此能够防止较高的角速度ω下的端部接触。

角速度ω与粘性扭矩成分Tv的关系例如能够作为映射数据或运算式而预先设定在粘性扭矩成分设定部201中。

舵角增益设定部202设定与控制角θr对应的舵角增益Gs。如图10所示，在控制角θr为“0”的情况下，舵角增益Gs的值被设定为“0”。在控制角θr为正值的范围内，舵角增益Gs相对于控制角θr的增加而单调增加，在控制角θr为负值的范围内，舵角增益Gs相对于控制角θr的减少而单调增加。

控制角θr与舵角增益Gs的关系例如能够作为映射数据或运算式而预先设定在舵角增益设定部202中。

乘法器203运算舵角增益Gs与粘性扭矩成分Tv的积(Gs·Tv)而输出到加法器69。

加法器69对弹性扭矩成分Te、积(Gs·Tv)以及惯性扭矩成分(ΔJ·α)进行合计，运算上式(3)的转向扭矩Tm。

积(Gs·Tv)是权利要求书所记载的“与所述第1舵角的角速度和所述舵角位移对应的粘性扭矩”的一例。

(第4变形例)

弹性扭矩成分设定部200和舵角增益设定部202也可以代替控制角θr而根据第1舵角θs来设定弹性扭矩成分Te和舵角增益Gs。在该情况下，可以省略控制角运算部31。在以下说明的第2实施方式和第3实施方式中也是同样的。

因此，第4变形例的弹性扭矩成分设定部200代替控制角θr与弹性扭矩成分Te的关系而将第1舵角θs与弹性扭矩成分Te的关系例如作为映射数据或运算式进行存储。

如图12所示，在第1舵角θs为第1阈值舵角θtR1以下的情况下，弹性扭矩成分Te的值被设定为“0”。

在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtR1至正的最大舵角的范围的情况下，正值的弹性扭矩成分Te相对于第1舵角θs的增加而单调增加。

另外，在第1舵角θs为第1阈值舵角θtL1以上的情况下，弹性扭矩成分Te的值被设定为“0”。在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtL1至负的最大舵角的范围的情况下，负值的第1舵角θs减小，与此相对，负值的弹性扭矩成分Te单调减小(即，弹性扭矩成分Te的绝对值增大)。

在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtL1至第1阈值舵角θtR1的范围的情况下，弹性扭矩成分Te的值被设定为“0”。

另外，也可以为，在从第1阈值舵角θtL1到正的最大舵角之间设置另外的第3阈值舵角，并且在从第1阈值舵角θtR1到负的最大舵角之间设置第4阈值舵角，在第1舵角θs处于从第3阈值舵角至第4阈值舵角的范围的情况下，将弹性扭矩成分Te的值设定为“0”。在第1舵角θs处于除此以外的区域的情况下，也可以相对于第1舵角θs的大小单调增加或单调减少。

另外，第4变形例的舵角增益设定部202代替控制角θr与舵角增益Gs的关系而将第1舵角θs与舵角增益Gs的关系例如作为映射数据或运算式进行存储。

如图12所示，在第1舵角θs为第1阈值舵角θtR1以下的情况下，舵角增益Gs的值被设定为“0”。

在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtR1至正的最大舵角的范围的情况下，正值的舵角增益Gs相对于第1舵角θs的增加而单调增加。

另外，在第1舵角θs为第1阈值舵角θtL1以上的情况下，舵角增益Gs的值被设定为“0”。在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtL1至负的最大舵角的范围的情况下，负值的第1舵角θs减小，与此相对，正值的舵角增益Gs单调增加。

在第1舵角θs处于从第1阈值舵角θtL1至第1阈值舵角θtR1的范围的情况下，舵角增益Gs的值被设定为“0”。

(第2实施方式)

第2实施方式的转向控制装置设定第1舵角θs的角速度ω的目标角速度ωr0，以使角速度ω接近目标角速度ωr0的方式进行角速度控制，并且进行与上述相同的端部接触冲击缓和控制。

在端部接触冲击缓和控制中，如上式(3)所示，作用于使转向机构向中立位置返回的方向的转向扭矩Tm包含弹性扭矩成分(K0·θr)和粘性扭矩成分(μ·ω)。

弹性扭矩(K0·θr)是将控制角θr乘以常数K0而得到的成分，也可以解释为是与角度相同的单位的物理量。

另一方面，粘性扭矩(μ·ω)是将角速度ω乘以系数μ而得到的成分，也可以解释为是与角速度相同的单位的物理量。

因此，利用与弹性扭矩(K0·θr)对应的舵角校正值Δθ来校正第1舵角θs的目标舵角θsr0，利用与粘性扭矩(μ·ω)对应的角速度校正值Δω来校正目标角速度ωr0。

这样，通过使校正对象(即目标舵角和目标角速度)和校正量(即弹性扭矩和粘性扭矩)的单位一致，用于校正的弹性扭矩和粘性扭矩的处理变得容易。

以下，对第2实施方式进行详细说明。第2实施方式的转向装置具有与第1实施方式的转向装置类似的结构，对相同的结构要素标注相同的参照符号而省略重复说明。

图13是示出第2实施方式的控制系统的一例的框线图。在图13中，参照符号G表示减速齿轮23的齿轮比，参照符号Kt表示转向马达22的扭矩常数。

第2实施方式的端部接触冲击缓和控制部32运算在端部接触冲击缓和中用于校正目标舵角θsr0的舵角校正值Δθ和用于校正目标角速度ωr0的角速度校正值Δω。第2实施方式的端部接触冲击缓和控制部32的详细情况在后面进行叙述。

转向角控制部34具有减法器80、82、目标角速度运算部81、微分器83以及角速度控制部85。

目标角速度运算部81将从减法器80输出的校正目标舵角θsr1与实际的第1舵角θs的偏差乘以常数Kp来运算目标角速度ωr0。

减法器82通过从目标角速度运算部81运算出的目标角速度ωr0中减去角速度校正值Δω来校正目标角速度ωr0，得到校正目标角速度ωr1。

微分器83对第1舵角θs进行微分来计算角速度ω。也可以将微分器83兼用作端部接触冲击缓和控制部32的微分器62。

角速度控制部85以使角速度ω接近校正目标角速度ωr1的方式生成转向马达22的电流指令值Isr。角速度控制部85具有减法器86、90、增益乘法部87、89以及积分器88。

增益乘法部87将从减法器86输出的角速度ω与校正目标角速度ωr1的偏差(ωr1-ω)乘以常数Ki。积分器88对增益乘法部87的输出进行积分。

增益乘法部89将角速度ω乘以常数Kv。减法器90将从积分器88的输出减去增益乘法部89的输出而得的差计算为电流指令值Isr。

图14示出角速度控制部85的另一结构例。在该结构例中，增益乘法部89将角速度ω与校正目标角速度ωr1的偏差(ωr1-ω)乘以常数Kv。加法器91将积分器88的输出与增益乘法部89的输出之和计算为电流指令值Isr。

接着，对将粘性扭矩(μ·ω)转换为角速度校正值Δω的转换系数的计算方法进行说明。

参照图13。现在，将转向机构、轮胎以及路面反作用力的特性设为1/(Js²+Dms+Kb)。这里，在除去路面反作用力的特性的情况下，从向转向机构的输入u至第1舵角θs的角速度ω的特性由下式(5)给出。

【数学式4】

如果将输入u考虑为阶跃输入，则角速度ω的最终值ω1如下式(6)那样得到。

【数学式5】

另一方面，图13的从向角速度控制部85的输入x至角速度ω的特性由下式(7)给出。

【数学式6】

如果将输入x考虑为阶跃输入，则角速度ω的最终值ω2如下式(8)那样得到。

【数学式7】

在图14的角速度控制部85的情况下，从输入x至角速度ω的特性由下式(9)给出。

【数学式8】

如果将输入x考虑为阶跃输入，则角速度ω的最终值ω2如下式(10)那样得到，成为与上式(8)相同的结果。

【数学式9】

这里，如果设ω1＝ω2，则向角速度控制部85的输入x和向转向机构的输入u的关系由下式(11)给出。

【数学式10】

因此，在端部接触冲击缓和控制中，为了向转向机构输入粘性扭矩成分(μ·ω)，可以计算将转换系数(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)乘以粘性扭矩成分(μ·ω)而得的积作为角速度校正值Δω，并利用角速度校正值Δω来校正目标角速度ωr0。

另外，在Ki·G·Kt相对于弹簧常数Kb足够大的情况下，可以忽略弹簧常数Kb而将转换系数设为(1/Dm)。或者，也可以将(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)和(1/Dm)的平均值或中间值设为转换系数。

另外，由于弹簧常数Kb根据车速Vh而发生变化，因此可以根据车速来变更转换系数。

并且，也可以在转向返回操舵的情况和转向增加操舵的情况下切换转换系数。例如，也可以为，在转向返回操舵中使用考虑了弹簧常数Kb的转换系数(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)，在转向增加操舵中使用转换系数(1/Dm)。

在转向返回操舵中，由于施加操舵力的方向与操舵方向不同，因此难以通过基于实际弹簧力Kb·θ的返回力来操舵。因此，在转向返回操舵中，可以向与操舵方向相反的方向校正目标舵角。

另一方面，图13的从向转向角控制部34的输入y至第1舵角θs的特性由下式(12)给出。

【数学式11】

在图14的转向角控制部34的情况下，从输入y至第1舵角θs的特性由下式(13)给出。在式(13)中，将G·Kt置换为GK。

【数学式12】

如果将输入y设为阶跃输入，则第1舵角θs的最终值θ1为θ1＝y。

另一方面，向转向机构、轮胎以及路面反作用力的物理模型输入了输入u时的第1舵角θs的最终值θ2由下式(14)得到。

【数学式13】

这里，如果设θ1＝θ2，则向转向角控制部34的输入y和向转向机构的输入u的关系为y＝u/Kb。

因此，在端部接触冲击缓和控制中，为了向转向机构输入弹性扭矩成分(K0·θr)，可以计算将转换系数1/Kb乘以弹性扭矩成分(K0·θr)而得的积作为舵角校正值Δθ，并利用舵角校正值Δθ来校正目标舵角θsr0。也可以与第1实施方式相同，将惯性扭矩成分(ΔJ·α)与弹性扭矩成分(K0·θr)相加而输入到转向机构。

以下，参照图15对第2实施方式的端部接触冲击缓和控制部32的结构进行说明。第2实施方式的端部接触冲击缓和控制部32具有与第1实施方式的端部接触冲击缓和控制部32相同的结构，对相同的结构要素标注相同的参照符号而省略重复说明。

第2实施方式的端部接触冲击缓和控制部32还具有转换系数表72和乘法器73。

转换系数表72输出将从乘法器64输出的粘性扭矩成分(μ·ω)转换为角速度校正值Δω的转换系数(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)。如上所述，由于弹簧常数Kb根据车速Vh而发生变化，因此转换系数表72可以输出根据车速Vh而变化的转换系数(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)。

在Ki·G·Kt相对于弹簧常数Kb足够大的情况下，转换系数表72可以忽略弹簧常数Kb而将转换系数设为(1/Dm)。或者，也可以将(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)和(1/Dm)的平均值或中间值设为转换系数。

此外，转换系数表72可以在转向返回操舵的情况下和转向增加操舵的情况下切换转换系数。例如，也可以为，在转向返回操舵中输出考虑了弹簧常数Kb的转换系数(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)，在转向增加操舵中输出转换系数(1/Dm)。

乘法器73通过将从转换系数表72输出的转换系数(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)乘以粘性扭矩成分(μ·ω)，将粘性扭矩成分(μ·ω)转换为角速度校正值Δω。

另一方面，加法器69运算从上式(3)的转向扭矩Tm除去粘性扭矩成分(μ·ω)后的弹性扭矩成分(K0·θr)与惯性扭矩成分(ΔJ·α)之和。

乘法器71将从转换系数表70输出的转换系数1/Kb乘以弹性扭矩成分与惯性扭矩成分之和(K0·θr+ΔJ·α)，将弹性扭矩成分与惯性扭矩成分之和转换为舵角校正值Δθ。

另外，惯性扭矩成分(ΔJ·α)不一定是必须的，也可以省略符号判定部65、微分器66、惯性系数表67以及乘法器68。

微分器62、粘性系数表63、乘法器64、转换系数表72以及乘法器73是权利要求书所记载的角速度校正值运算部的一例。减法器82是权利要求书所记载的校正目标角速度运算部的一例。微分器62、粘性系数表63以及乘法器64是权利要求书所记载的粘性扭矩运算部的一例。转换系数表72和乘法器73是权利要求书所记载的第2转换部的一例。

(动作)

接着，参照图16对第2实施方式的转向控制方法进行说明。

步骤S11～S16的处理与参照图8说明的步骤S1～S6的处理相同。

在步骤S17中，目标角速度运算部81将校正目标舵角θsr1与实际的第1舵角θs的偏差乘以常数Kp来运算目标角速度ωr0。

在步骤S18中，微分器62、粘性系数表63、乘法器64、转换系数表72以及乘法器73根据控制角θr和第1舵角θs的角速度ω来运算角速度校正值Δω。

在步骤S19中，减法器82利用角速度校正值Δω来校正目标角速度ωr0，运算校正目标角速度ωr1。

在步骤S20中，转向角控制部34以使第1舵角θs成为校正目标舵角θsr1的方式对转向马达22进行控制。此时，转向角控制部34的角速度控制部85以使第1舵角θs的角速度ω成为校正目标角速度ωr1的方式对转向马达22进行控制。然后，处理结束。

(第2实施方式的效果)

(1)微分器62、粘性系数表63、乘法器64、转换系数表72以及乘法器73根据第1舵角θs的角速度ω和控制角θr来运算角速度校正值Δω。

转向角控制部34具有：目标角速度运算部81，其根据校正目标舵角θsr1与第1舵角θs的差值来运算目标角速度ωr0；减法器82，其利用角速度校正值Δω来校正目标角速度ωr0，运算校正目标角速度ωr1；以及角速度控制部85，其以使角速度ω成为校正目标角速度ωr1的方式对转向马达22进行控制。

由此，在进行使第1舵角θs接近目标舵角的转向角控制和使角速度ω接近目标角速度的角速度控制的转向控制装置中，能够根据第1舵角θs来校正目标舵角，能够根据角速度ω来校正目标角速度。这样，通过使校正对象(即目标舵角和目标角速度)和校正量(即舵角校正值Δθ和角速度校正值Δω)的单位一致，用于校正的舵角校正值Δθ和角速度校正值Δω的处理变得容易。

(2)微分器62、粘性系数表63以及乘法器64根据控制角θr和角速度ω来运算作用于转向机构的粘性扭矩成分(μ·ω)。转换系数表72和乘法器73将粘性扭矩成分(μ·ω)转换为角速度校正值Δω。

由此，能够根据粘性扭矩成分(μ·ω)来运算与角速度ω对应的角速度校正值Δω。

(变形例)

也可以为，代替粘性扭矩成分(μ·ω)而与第1实施方式的第3变形例和第4变形例同样地设定舵角增益Gs和粘性扭矩成分Tv，将舵角增益Gs与粘性扭矩成分Tv的积(Gs·Tv)转换为角速度校正值Δω。

例如，也可以为，变形例的端部接触冲击缓和控制部32具有参照图10或图12说明的弹性扭矩成分设定部200、粘性扭矩成分设定部201、舵角增益设定部202以及乘法器203，来代替图15的弹簧常数表60、乘法器61、64以及粘性系数表63。

加法器69运算弹性扭矩成分设定部200设定的弹性扭矩成分Te与惯性扭矩成分(ΔJ·α)之和。

乘法器71将从转换系数表70输出的转换系数1/Kb乘以弹性扭矩成分与惯性扭矩成分之和(Te+ΔJ·α)，将弹性扭矩成分与惯性扭矩成分之和转换为舵角校正值Δθ。

乘法器73通过将从转换系数表72输出的转换系数(Kb+Ki·G·Kt)/(Dm·Ki·G·Kt)乘以舵角增益Gs与粘性扭矩成分Tv之积(Gs·Tv)，将积(Gs·Tv)转换为角速度校正值Δω。

(第3实施方式)

在上述的端部接触冲击缓和控制中，齿条5b越接近行程端，控制角θr越大，越输出更大的舵角校正值Δθ。

如果舵角校正值Δθ变大而校正目标舵角θsr1变小，则难以使第1舵角θs增大至最大舵角，因此车辆的最小转弯半径有可能变大。

另一方面，在即使齿条5b接近行程端附近，驾驶员也对操舵机构施加较大的操舵扭矩的情况下，能够推测为驾驶员要以最小转弯半径使车辆转弯。

另外，如果转向机构的转向速度(即第1舵角θs的角速度ω)足够低，则能够减轻或避免驾驶员由于与端部接触相伴的冲击和撞击声(异响)而感到的不适感。

在第3实施方式中，将驾驶员施加的操舵扭矩检测为反作用力扭矩Th，根据反作用力扭矩Th来校正控制角θr，降低舵角校正值Δθ。此时，以不使舵角校正值Δθ的降低量过大而转向机构的转向速度过快的方式限制控制角θr的校正量。

参照图17。第3实施方式的SBW-ECU 25的功能结构具有与第1实施方式的SBW-ECU25的功能结构类似的类似结构，对相同的结构要素标注相同的参照符号而省略重复说明。

第3实施方式的SBW-ECU 25具有微分器43和控制角校正部44。微分器43对第1舵角θs进行微分来计算角速度ω。也可以将微分器43兼用作端部接触冲击缓和控制部32的微分器62。

控制角校正部44根据扭矩传感器10检测出的反作用力扭矩Th和角速度ω，对控制角运算部31运算出的控制角θr进行校正而求出校正控制角θr1。控制角校正部44的详细情况在后面进行叙述。

端部接触冲击缓和控制部32使用校正控制角θr1来代替控制角θr，根据校正控制角θr1和第1舵角θs的角速度ω来运算舵角校正值Δθ。

也可以将微分器43和控制角校正部44添加到第2实施方式的结构中。在该情况下，端部接触冲击缓和控制部32使用校正控制角θr1来代替控制角θr，根据校正控制角θr1和第1舵角θs的角速度ω来运算舵角校正值Δθ和角速度校正值Δω。

以下，对控制角校正部44的详细情况进行叙述。当驾驶员施加的操舵扭矩变大时，扭矩传感器10检测出的反作用力扭矩Th变大。控制角校正部44运算反作用力扭矩Th越大则越增加的校正用舵角θt，将从控制角θr减去校正用舵角θt而得的差运算为校正控制角θr1。

由此，驾驶员施加的操舵扭矩越增加，校正控制角θr1越小，因此使舵角校正值Δθ降低。其结果为，使基于端部接触冲击缓和控制的目标舵角θsr0的校正量降低。

另一方面，当基于端部接触冲击缓和控制的校正量降低而第1舵角θs的角速度ω增加时，与端部接触相伴的冲击和撞击声(异响)变大，驾驶员有可能感到不适。因此，控制角校正部44通过限制器或变化率限制器来限制校正用舵角θt的增加。

参照图18。控制角校正部44具有符号判定部100、第1校正用舵角运算部101、第2校正用舵角运算部102、加法器103以及减法器104。

符号判定部100判定控制角θr的正负符号，输出控制角θr的符号SN。

第1校正用舵角运算部101根据符号SN、反作用力扭矩Th以及第1舵角θs的角速度ω，运算基于反馈控制的第1校正用舵角θa3。另一方面，第2校正用舵角运算部102根据符号SN和反作用力扭矩Th，运算基于前馈控制的第2校正用舵角θb4。

加法器103将第1校正用舵角θa3与第2校正用舵角θb4之和(θa3+θb4)计算为校正用舵角θt。

减法器104将从控制角θr减去校正用舵角θt而得的差运算为校正控制角θr1。

第1校正用舵角运算部101具有乘法器110、112、目标角速度运算部111、减法器113、控制部114、变化率限制器115以及限制器116。

乘法器110对反作用力扭矩Th乘以符号SN来计算归一化反作用力扭矩(Th×SN)。归一化反作用力扭矩(Th×SN)的符号在转向增加操舵时为正，在转向返回操舵时为负。

目标角速度运算部111根据归一化反作用力扭矩(Th×SN)来运算第1舵角θs的归一化目标角速度ωra1。图19的(a)示出了归一化目标角速度ωra1的特性。归一化目标角速度ωra1被设定为归一化反作用力扭矩(Th×SN)越大则越增加。在归一化反作用力扭矩(Th×SN)较大的情况下，即在齿条端附近进行操舵的情况下，可以以逐渐接近驾驶员进行通常操舵时的操舵速度(角速度)的方式设定归一化目标角速度ωra1。另外，在反作用力扭矩Th大致为0的情况下，即在未施加操舵扭矩的情况下(例如驾驶员将手从转向盘1离开的情况下)，转向盘1由于路面反作用力而返回中立方向，因此归一化目标角速度ωra1成为负值。

乘法器112对归一化目标角速度ωra1乘以符号SN来计算具有实际的符号的目标角速度ωra2。减法器113计算角速度ω和目标角速度ωra2的偏差ωra3。

控制部114通过针对偏差ωra3的P(比例)控制、I(积分)控制以及D(微分)控制中的至少一个来运算校正用舵角θa1。

变化率限制器115限制校正用舵角θa1的时间变化率。变化率限制器115输出对校正用舵角θa1的时间变化率进行限制而得到的校正用舵角θa2。

限制器116利用限制值来限制校正用舵角θa2。限制器116输出对校正用舵角θa2进行限制而得到的第1校正用舵角θa3。

例如，可以将限制正值的校正用舵角θa2的限制值设为正值，并设定为正值的校正用舵角θa2越大则越逐渐增加。另外，可以将限制负值的校正用舵角θa2的限制值设为负值，并设定为负值的校正用舵角θa2越小(即校正用舵角θa2的绝对值越小)则越逐渐减小(即限制值的绝对值越增加)。

第2校正用舵角运算部102具有乘法器120、122、校正用舵角运算部121、变化率限制器123以及限制器124。

乘法器120对反作用力扭矩Th乘以符号SN来计算归一化反作用力扭矩(Th×SN)。

校正用舵角运算部121根据归一化反作用力扭矩(Th×SN)来运算归一化校正用舵角θb1。

乘法器122对归一化校正用舵角θb1乘以符号SN来计算具有实际的符号的校正用舵角θb2。

图19的(b)示出了归一化校正用舵角θb1的特性。归一化校正用舵角θb1被设定为归一化反作用力扭矩(Th×SN)越大则越增加。

另外，归一化校正用舵角θb1始终被设定为正值。因此，校正用舵角θb2的正负符号与控制角θr的正负符号相等。

另外，也可以与图19的(a)的归一化目标角速度ωra1的特性相同，以在归一化反作用力扭矩(Th×SN)比较小的区域中成为负值的方式设定归一化校正用舵角θb1的特性。在该情况下，也可以在归一化校正用舵角θb1为负值的区域中，将后级的限制器124的输出限制为0。

变化率限制器123限制校正用舵角θb2的时间变化率。变化率限制器123输出对校正用舵角θb2的时间变化率进行限制而得到的校正用舵角θb3。

限制器124利用限制值来限制校正用舵角θb3。限制器124输出对校正用舵角θb3进行限制而得到的第2校正用舵角b4。

例如，在控制角θr和校正用舵角θb3为正值的情况下，可以设定随着校正用舵角θb3越大则越逐渐增加的正的限制值。

另外，在控制角θr和校正用舵角θb3为负值的情况下，可以设定随着校正用舵角θb3越小(即校正用舵角θb3的绝对值越小)则越逐渐减小的负的限制值(即限制值的绝对值逐渐增加)。

控制角校正部44是权利要求书所记载的舵角位移校正部的一例。

(第3实施方式的效果)

控制角校正部44根据扭矩传感器10检测出的反作用力扭矩Th，对控制角运算部31运算出的控制角θr进行校正。

由此，在驾驶员对操舵机构施加较大的操舵扭矩的情况下(例如驾驶员要使车辆以最小转弯半径转弯的情况下)，能够减弱基于端部接触冲击缓和的校正而使第1舵角θs增大至最大舵角。即，能够抑制最小转弯半径变大的影响。由此，能够以高水平实现端部接触冲击缓和和对转弯半径的影响的抑制。

(第1变形例)

参照图20。也可以在限制器116的后级设置变化率限制器115，在控制部114的后级且变化率限制器115的前级设置限制器116。同样地，也可以在限制器124的后级设置变化率限制器123，在乘法器122的后级且变化率限制器123的前级设置限制器124。

(第2变形例)

参照图21。进而，也可以在限制器116的后级且变化率限制器115的前级设置控制部114，在减法器113的后级且控制部114的前级设置限制器116。

(第3变形例)

参照图22。也可以省略第1校正用舵角运算部101的限制器116和第2校正用舵角运算部102的限制器124，在加法器103的后级设置限制器105。

加法器103将第1校正用舵角θa3与第2校正用舵角θb4之和(θa3+θb4)计算为校正用舵角θta，限制器105利用限制值来限制校正用舵角θta。减法器104将从控制角θr中减去对校正用舵角θta进行限制而得到的校正用舵角θtb的差运算为校正控制角θr1。

(第4变形例)

也可以为，弹簧常数表60(参照图5)输出与校正控制角θr1对应的弹簧常数K0，粘性系数表63与第1实施方式和第2实施方式同样地输出与控制角θr对应的粘性系数μ。

(第5变形例)

也可以省略第1校正用舵角运算部101和第2校正用舵角运算部102中的任意一方。

(第6变形例)

目标角速度运算部111也可以根据车速Vh和归一化反作用力扭矩(Th×SN)来运算归一化目标角速度ωra1。例如，如图23的(a)所示，目标角速度运算部111可以随着车速Vh变高而使归一化目标角速度ωra1减小。

另外，校正用舵角运算部121可以根据车速Vh和归一化反作用力扭矩(Th×SN)来运算归一化校正用舵角θb1。例如，如图23的(b)所示，校正用舵角运算部121可以随着车速Vh变高而使归一化校正用舵角θb1减小。

另外，可以随着车速Vh变高而使归一化目标角速度ωra1或归一化校正用舵角θb1增加。

(第7变形例)

参照图24。可以在第2校正用舵角运算部102中设置将与车速Vh对应的增益G乘以校正用舵角的增益乘法部125。例如，可以在乘法器122的后级且变化率限制器123的前级设置增益乘法部125。另外，可以根据车速Vh使第1校正用舵角运算部101的控制部114中的P(比例)控制的比例增益、I(积分)控制的积分增益或者D(微分)控制的微分增益变化。

例如，可以随着车速Vh变高而使这些增益减少。另外，可以随着车速Vh变高而使这些增益增加。

另外，可以根据控制角θr而使这些增益变化。例如，可以以在控制角θr小于规定阈值的范围内为0，在控制角θr为规定阈值以上的范围内大于0的方式设定增益。

标号说明

1：转向盘；2：操舵轴；3、23：减速齿轮；4a、4b：万向联轴器；5：齿轮齿条机构；5a：小齿轮；5b：齿条；6a、6b：转向拉杆；7a、7b：轮毂单元；8L、8R：转向车轮；10：扭矩传感器；11：点火(IGN)键；12：车速传感器；13：电池；14：操舵角传感器；20：备用离合器；21：反作用力马达；22：转向马达；24：小齿轮；25：SBW-ECU；26：转向角传感器；30：转向角指令值运算部；31：控制角运算部；32：端部接触冲击缓和控制部；32：舵角校正值运算部；33、38、80、82、86、90、104、113：减法器；34：转向角控制部；35、40：电流控制部；36、41：PWM控制部；37、42：驱动电路；39：反作用力控制部；43、51、62、66、83：微分器；44：控制角校正部；50：基本反作用力扭矩运算部；52：阻尼系数表；53、55、58、61、64、68、71、73、110、112、120、122、203：乘法器；54：反作用力校正系数表；56、69、91、103：加法器；57：转向比表；60：弹簧常数表；63：粘性系数表；65、100：符号判定部；67：惯性系数表；70、72：转换系数表；81：目标角速度运算部；85：角速度控制部；87、89、125：增益乘法部；88：积分器；101：第1校正用舵角运算部；102：第2校正用舵角运算部；105、116、124：限制器；111：目标角速度运算部；114：控制部；115、123：变化率限制器；121：校正用舵角运算部；200：弹性扭矩成分设定部；201：粘性扭矩成分设定部；202：舵角增益设定部。

Claims (13)

1.一种转向控制装置，其特征在于，

所述转向控制装置具有：

第1舵角检测部，其对转向机构的第1舵角进行检测；

第1致动器，其对所述转向机构进行驱动；

第2舵角检测部，其对操舵机构的第2舵角进行检测；

目标舵角运算部，其至少根据所述第2舵角来运算所述转向机构的目标舵角；

舵角位移运算部，其在作为所述第1舵角和所述第2舵角中的任意一个的第3舵角处于从所述第3舵角可取的最大舵角至第1阈值舵角为止的角度范围内的情况下，运算以所述第1阈值舵角为基准的所述第3舵角的舵角位移；

舵角校正值运算部，其至少根据所述舵角位移来运算舵角校正值；

校正目标舵角运算部，其利用所述舵角校正值来校正所述目标舵角，运算校正目标舵角；以及

舵角控制部，其以使所述第1舵角成为所述校正目标舵角的方式对所述第1致动器进行控制。

2.根据权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，

所述舵角校正值运算部具有：

转向扭矩运算部，其运算包含与所述舵角位移对应的弹性扭矩的扭矩，作为作用于所述转向机构的转向扭矩；以及

第1转换部，其将所述转向扭矩转换为所述舵角校正值。

3.根据权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，

所述舵角校正值运算部具有：

转向扭矩运算部，其运算包含与所述舵角位移对应的弹性扭矩以及与所述第1舵角的角速度和所述舵角位移对应的粘性扭矩中的至少一方的扭矩，作为作用于所述转向机构的转向扭矩；以及

第1转换部，其将所述转向扭矩转换为所述舵角校正值。

4.根据权利要求3所述的转向控制装置，其特征在于，

所述转向扭矩运算部将与所述第1舵角的角加速度对应的惯性扭矩与所述弹性扭矩和所述粘性扭矩中的至少一方相加，运算所述转向扭矩。

5.根据权利要求3或4所述的转向控制装置，其特征在于，

所述转向扭矩运算部运算相对于所述第1舵角的角速度非线性地变化的所述粘性扭矩。

6.根据权利要求2至4中的任意一项所述的转向控制装置，其特征在于，

所述第1转换部利用与车速对应的系数对所述转向扭矩进行转换，运算所述舵角校正值。

7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的转向控制装置，其特征在于，

所述转向控制装置具有角速度校正值运算部，该角速度校正值运算部根据所述第1舵角的角速度和所述舵角位移来运算角速度校正值，

所述舵角控制部具有：

目标角速度运算部，其根据所述校正目标舵角与所述第1舵角的差值来运算所述第1舵角的目标角速度；

校正目标角速度运算部，其利用所述角速度校正值来校正所述目标角速度，运算校正目标角速度；以及

角速度控制部，其以使所述角速度成为所述校正目标角速度的方式对所述第1致动器进行控制。

8.根据权利要求7所述的转向控制装置，其特征在于，

所述角速度校正值运算部具有：

粘性扭矩运算部，其根据所述舵角位移和所述角速度来运算作用于所述转向机构的粘性扭矩；以及

第2转换部，其将所述粘性扭矩转换为所述角速度校正值。

9.根据权利要求8所述的转向控制装置，其特征在于，

所述粘性扭矩运算部运算相对于所述第1舵角的角速度非线性地变化的所述粘性扭矩。

10.根据权利要求8或9所述的转向控制装置，其特征在于，

所述第2转换部利用与车速对应的系数以及与转向增加或转向返回操舵状态对应的系数中的至少一方，将所述粘性扭矩转换为所述角速度校正值。

11.根据权利要求1至4、8、9中的任意一项所述的转向控制装置，其特征在于，

所述转向控制装置还具有：

第2致动器，其对所述转向机构施加反作用力扭矩；

反作用力扭矩检测部，其对所述转向机构的所述反作用力扭矩进行检测；以及

舵角位移校正部，其根据所述反作用力扭矩，对所述舵角位移运算部运算出的所述舵角位移进行校正，

所述舵角校正值运算部根据所述舵角位移校正部校正后的所述舵角位移来运算所述舵角校正值。

12.根据权利要求1至4、8、9中的任意一项所述的转向控制装置，其特征在于，

所述转向控制装置具有：

目标反作用力运算部，其至少根据所述第2舵角来运算施加于所述操舵机构的目标反作用力；

目标反作用力校正部，其根据所述舵角校正值来校正所述目标反作用力；以及

第2致动器，其根据由所述目标反作用力校正部校正后的所述目标反作用力，向所述操舵机构施加反作用力扭矩。

13.根据权利要求1至4、8、9中的任意一项所述的转向控制装置，其特征在于，

在所述第1舵角的绝对值超过比所述第1阈值舵角的绝对值大的第2阈值舵角的绝对值的情况下，所述舵角位移运算部根据所述第1舵角与所述第2阈值舵角的差值来变更所述第1阈值舵角。

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