CN113891827B - 车辆用转向装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够使车辆的后退时的行为稳定的车辆用转向装置。具备：反作用力装置，其对方向盘施加转向反作用力；驱动装置，其根据方向盘的转向来使轮胎转动；以及控制部，其控制反作用力装置和驱动装置。控制部具备：转轮比率对应关系部，其设定与车辆的车速相应的转轮比率增益；以及目标转轮角生成部，其对方向盘的转向角乘以所述转轮比率增益来生成目标转轮角。车辆的后退时的转轮比率增益为车辆前进时的转轮比率增益以上。

Description

车辆用转向装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用转向装置。
背景技术
<第一背景技术>
作为车辆用转向装置，存在一种驾驶员进行转向的转向反作用力生成装置(FFA：Force Feedback Actuator(力反馈致动器)、转向机构)与切断车辆的转向的轮胎转轮装置(RWA：Road Wheel Actuator(车轮致动器)、转轮机构)机械地分离的线控转向(SBW：SteerBy Wire)式的车辆用转向装置。这种SBW式的车辆用转向装置是以下结构：转向机构与转轮机构经由控制单元电连接，根据电信号进行转向机构与转轮机构之间的控制。例如，在下述专利文献1中记载了以下内容：在SBW式的车辆用转向装置中，根据车速使转向装置侧的旋转轴的旋转速度(实际转向角速度)与转轮装置侧的旋转轴的旋转速度(实际转轮角速度)的转向角比发生变化。
<第二背景技术>
作为车辆用转向装置之一的电动动力转向装置(EPS)通过马达的旋转力对车辆的转向系统施加辅助力(转向辅助力)。EPS通过包括减速机构的传递机构将利用从逆变器供给的电力进行控制的马达的驱动力作为辅助力施加于转向轴或齿条轴。例如，公开了如下一种动力转向装置：在入库操作等低速驾驶时使转向辅助力相比于通常时逐渐地增加，在入库结束后使已增加的转向辅助力逐渐地恢复为通常时的转向辅助力(例如，专利文献2)。
<第三背景技术>
作为车辆用转向装置，存在一种驾驶员进行转向的转向反作用力生成装置(FFA：Force Feedback Actuator、转向机构)与切断车辆的转向的轮胎转轮装置(RWA：RoadWheel Actuator、转轮机构)机械地分离的线控转向(SBW：Steer By Wire)式的车辆用转向装置。这种SBW式的车辆用转向装置是以下结构：转向机构与转轮机构经由控制单元电连接，根据电信号进行转向机构与转轮机构之间的控制。如上所述，SBW式的车辆用转向装置的转向机构与转轮机构机械地分离，因此需要通过电控制来决定与基于构造决定的机械上的轮胎角度的最大转动角(以下，也称为“最大转轮角”)对应的转向角。例如，在下述专利文献3中记载了以下内容：在SBW式的车辆用转向装置中，在达到了规定的转向角的情况下，通过施加与转向转矩同等的转向反作用力，来使方向盘成为锁定状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-201269号公报
专利文献2：日本专利第3891275号公报
专利文献3：日本特开2010-280312号公报
发明内容
发明要解决的问题
<第一背景技术所涉及的课题>
近年来，配备有在车辆后退时监视车辆的背后的状况的倒车监视器的事例正在增加。然而，倒车监视器的视野有限制，无法仅通过倒车监视器的影像来判断车辆背后的状况。因此，在车辆后退时，除了基于倒车监视器的影像以外，驾驶员还需要通过视觉观察来进行车辆背后的安全确认。在轮胎的转轮角相对于方向盘的转向角的比率小的情况下，有时需要在方向盘上换手，但在车辆后退时，驾驶员一边操作方向盘一边通过视觉观察来进行车辆背后的安全确认，因此容易破坏身体姿势，有时由于驾驶员在方向盘上换手而导致车辆的行为变得不稳定。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够使车辆的后退时的行为稳定的车辆用转向装置。
<第二背景技术所涉及的课题>
一般来说，在低速驾驶时进行用于降低转向辅助力的控制。然而，在低速驾驶时一律降低了转向辅助力的情况下，驾驶员难以识别转向角为零附近的转向角。特别地，在为了将车辆停放在停车区域等而使车辆后退(倒车)等情况下，驾驶员难以抓住通过视觉观察来进行车辆背后的安全确认时的转向感觉。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够提高转向感的车辆用转向装置。
<第三背景技术所涉及的课题>
上述现有技术中记载的技术记载了根据车速来校正目标转轮角的情况，但使方向盘成为锁定状态的转向角是固定的。因此，认为根据条件的不同，成为锁定状态的转向角与最大转轮角不一致。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够与基于构造决定的机械上的最大转轮角相对应地限制方向盘的操作的车辆用转向装置。
用于解决问题的方案
<用于解决第一背景技术所涉及的课题的方案>
为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的车辆用转向装置具备：反作用力装置，其对方向盘施加转向反作用力；驱动装置，其根据所述方向盘的转向来使轮胎转动；以及控制部，其控制所述反作用力装置和所述驱动装置，其中，所述控制部具备：转轮比率对应关系部，其设定与车辆的车速相应的转轮比率增益；以及目标转轮角生成部，其对所述方向盘的转向角乘以所述转轮比率增益来生成目标转轮角，所述车辆的后退时的转轮比率增益为所述车辆的前进时的转轮比率增益以上。
根据上述结构，能够使车辆的后退时的行为稳定。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，在将所述车辆前进时的车速的大小为0以上且小于第一车速的区域设为第一区域并且将该第一区域中的转轮比率增益设为第一增益，将所述车辆的前进时的车速的大小为所述第一车速以上且小于比所述第一车速大的第二车速的区域设为第二区域并且将该第二区域中的转轮比率增益设为第二增益，将所述车辆的前进时的车速的大小为所述第二车速以上的区域设为第三区域并且将该第三区域中的转轮比率增益设为第三增益，将所述车辆的后退时的车速的大小比0大且小于第三车速的区域设为第四区域并且将该第四区域中的转轮比率增益设为第四增益，将所述车辆的后退时的车速的大小为所述第三车速以上且小于比所述第三车速大的第四车速的区域设为第五区域并且将该第五区域中的转轮比率增益设为第五增益，将所述车辆的后退时的车速的大小为所述第四车速以上的区域设为第六区域并且将该第六区域中的转轮比率增益设为第六增益时，所述第四增益是比所述第一增益、所述第二增益、所述第三增益、所述第五增益以及所述第六增益大的固定值。由此，在车辆后退时，能够减少驾驶员在方向盘上换手的频率。另外，能够稳定地停放车辆。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述第三增益是固定值，所述第一增益是大于所述第三增益且小于第四增益的固定值，随着所述车辆的前进时的车速的大小从所述第一车速起变大，所述第二增益在从所述第一增益到所述第三增益的范围内逐渐变小。由此，在车辆的前进时的低速区域中，例如能够在宽度窄的十字路口、拐弯等处稳定地行驶，能够减轻驾驶员的负担。另外，在车辆的前进时的高速区域中，能够使车辆的行为稳定。另外，能够抑制车辆的前进时的轮胎的转轮角的急剧变动，能够得到稳定的转向感。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述第六增益是所述第三增益以上且小于第四增益的固定值，随着所述车辆的后退时的车速的大小从所述第三车速起变大，所述第五增益在从所述第四增益到所述第六增益的范围内逐渐变小。由此，能够使车辆的后退时的车辆的行为稳定。另外，能够抑制车辆的后退时的轮胎的转轮角的急剧变动，能够得到稳定的转向感。
<用于解决第二背景技术所涉及的课题的方案>
为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的车辆用转向装置通过对辅助转向力的马达进行驱动控制来对车辆的转向系统进行辅助控制，其中，作为所述车辆的驾驶模式，具有：第一模式；以及与所述第一模式不同的第二模式，在方向盘的转向角的绝对值为零以上的规定区域中，所述第二模式下的所述马达的目标转向转矩的变化率为所述第一模式下的该变化率以上，在所述规定区域以外的区域中，所述第二模式下的所述目标转向转矩的变化率比所述第一模式下的该变化率小。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，具备：判定部，其在探测到预先决定的规定的操作的情况下，判定为所述第二模式；以及目标转向转矩生成部，其生成沿变化率随着方向盘的转向角的绝对值的增加而逐渐变小的曲线增加的第一转矩信号，对基于该第一转矩信号生成的第二转矩信号乘以校正增益来生成第三转矩信号，对该第三转矩信号加上第四转矩信号来生成所述目标转向转矩，其中，所述目标转向转矩生成部在所述第二模式下生成小于1的正的校正增益，并且生成所述转向角的绝对值为零时的斜率比所述第一转矩信号的该斜率大的第四转矩信号。根据上述结构，能够减轻第二模式下的驾驶员的负担，能够提高转向感。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述第二模式下的第四转矩信号在所述转向角为规定值以上的区域中为固定值。由此，能够减小第二模式下的目标转向转矩，能够减轻方向盘的操作。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述目标转向转矩生成部在所述第一模式下将所述校正增益设为1，将所述第四转矩信号设为零。由此，能够得到适于第一模式的目标转向转矩。
作为车辆用转向装置的优选方式，所述第二模式下的目标转向转矩小于所述第一模式下的目标转向转矩。由此，能够减轻方向盘的操作。
<用于解决第三背景技术所涉及的课题的方案>
为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的车辆用转向装置具备：反作用力装置，其对方向盘施加转向反作用力；驱动装置，其根据所述方向盘的转向来使轮胎转动；以及控制部，其控制所述反作用力装置和所述驱动装置，其中，所述控制部具备：目标转向转矩生成部，其生成转向转矩的目标值即目标转向转矩；以及末端目标转向转矩生成部，其基于所述方向盘的转向角以及与最大转轮角对应的末端转向角来生成第一转矩信号，所述第一转矩信号在所述方向盘的转向角的绝对值小于所述末端转向角的区域中为零、在所述转向角的绝对值为所述末端转向角的绝对值以上的区域中以规定的变化率从零起增加，其中，所述目标转向转矩生成部至少基于与车辆的车速及所述转向角相应的规定的基本对应关系来生成第二转矩信号，对该第二转矩信号加上所述第一转矩信号来生成所述目标转向转矩。根据上述结构，在与最大转轮角对应的转向角的绝对值为末端转向角以上的区域中，驾驶员从方向盘受到的反作用力变大，驾驶员对方向盘的操作受到限制。由此，能够与最大转轮角相对应地限制方向盘的操作。
作为车辆用转向装置的优选方式，所述第二转矩信号至少沿变化率随着所述转向角的绝对值的增加而逐渐变小的曲线增加，所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中的所述第一转矩信号的变化率比所述第二转矩信号的最大变化率大即可。
作为车辆用转向装置的优选方式，在将所述第一转矩信号设为Tref_e、将所述转向角设为θh、将所述末端转向角设为θh_e、将用于在所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中决定所述第一转矩信号的斜率的系数设为Ke时，所述末端目标转向转矩生成部使用下述(1)式来生成所述第一转矩信号即可。
Tref_e＝Ke×max(O，(|θh|-θh_e))×sign(θh)
···(1)
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述控制部具备：末端转向角设定部，其至少根据所述车速来设定所述末端转向角；以及转轮比率增益运算部，其基于所述末端转向角来运算在生成所述轮胎的目标转轮角时与所述转向角相乘的转轮比率增益。根据上述结构，通过根据车速来使与最大转轮角对应的末端转向角发生变化，能够利用与车速相应的转向角来限制方向盘的操作。
作为车辆用转向装置的优选方式，在将所述转轮比率增益设为G、将所述转向角设为θh、将所述末端转向角设为θh_e、将所述最大转轮角设为θt_max、将所述转轮比率增益的基准值设为Kt时，所述转轮比率增益运算部使用下述(2)式来生成所述转轮比率增益即可。
G＝(θt_max/Kt)/θh_e···(2)
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，在将所述车辆的车速为第一车速以上的区域设为第一区域，将所述车辆的车速为比第一车速小的第三车速以上且小于所述第一车速的区域设为第二区域，将所述车辆的车速为0以上且小于所述第三车速的区域设为第三区域时，所述末端转向角设定部将所述第三区域中的末端转向角设定为比所述第一区域中的末端转向角小的值。由此，能够抑制轮胎的转轮角随着车速的变化而急剧变动，能够得到稳定的转向感。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述末端转向角设定部将所述第一区域中的末端转向角设定为固定值，将所述第三区域中的末端转向角设定为与所述第一区域中的末端转向角不同的固定值，将所述第二区域中的末端转向角设定为在从所述第一区域中的末端转向角到所述第三区域中的末端转向角的范围内逐渐变小的值。由此，能够使转轮比率增益与同车速对应的末端转向角联动地变化，因此能够有助于提高行驶稳定性。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述末端转向角设定部具备：末端转向角对应关系，其设定有与所述车辆的车速相应的基本末端转向角；以及末端转向角运算部，其基于所述转向角和所述基本末端转向角来运算所述末端转向角。由此，能够减轻因车辆的车速或转向角的变动而给驾驶员带来的转向感的不适感。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，在所述转向角的绝对值小于规定的第一阈值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述第一阈值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值。由此，在转向角的绝对值为规定的第一阈值以上的情况下，限制末端转向角的变化。由此，能够抑制在变化比例比较大的大转向角区域中的、由车速变化引起的轮胎的转轮角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，在所述转向角的绝对值小于所述基本末端转向角的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值小于所述末端转向角的上次值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述转向角的绝对值，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值为所述末端转向角的上次值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值。由此，在转向角的绝对值处于基本末端转向角以上的区域的情况下，限制末端转向角的变化。由此，能够抑制伴随车速的变化而引起的末端转向角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述末端转向角设定部还具备变化量限制部，该变化量限制部限制所述末端转向角的变化量，在所述转向角的绝对值小于规定的第一阈值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述第一阈值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值小于规定的第二阈值的情况下，所述变化量限制部输出所述末端转向角，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值为所述第二阈值以上的情况下，所述变化量限制部对所述末端转向角的上次值加上所述第二阈值后输出，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值小于所述第二阈值的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值减去所述第二阈值后输出。由此，在转向角的绝对值为规定的第一阈值以上的情况下，限制末端转向角的变化。由此，能够抑制在变化比例比较大的大转向角区域中的、由车速变化引起的轮胎的转轮角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。另外，在末端转向角的变化量为规定的第二阈值以上的情况下，将对末端转向角的上次值加上或减去规定值所得到的值设为末端转向角。由此，限制转轮比率增益的时间变化量。因此，能够抑制伴随转轮角的急剧变化而引起的车辆的行为的急剧变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
作为车辆用转向装置的优选方式，优选的是，所述末端转向角设定部还具备变化量限制部，该变化量限制部限制所述末端转向角的变化量，在所述转向角的绝对值小于所述基本末端转向角的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值小于所述末端转向角的上次值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述转向角的绝对值，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值为所述末端转向角的上次值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值小于规定的第二阈值的情况下，所述变化量限制部输出所述末端转向角，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值为所述第二阈值以上的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值加上所述第二阈值后输出，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值小于所述第二阈值的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值减去所述第二阈值后输出。
由此，在转向角的绝对值处于基本末端转向角以上的区域的情况下，限制末端转向角的变化。由此，能够抑制伴随车速的变化而引起的末端转向角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。另外，在末端转向角的变化量为规定的第二阈值以上的情况下，将对末端转向角的上次值加上或减去第二阈值所得到的值设为末端转向角。由此，限制转轮比率增益的时间变化量。因此，能够抑制伴随转轮角的急剧变化而引起的车辆的行为的急剧变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
发明的效果
<用于解决第一背景技术的课题的方案的效果>
根据本发明，能够提供一种能够使车辆的后退时的行为稳定的车辆用转向装置。
<用于解决第二背景技术的课题的方案的效果>
根据本发明，能够提供一种能够提高转向感的车辆用转向装置。
<用于解决第三背景技术的课题的方案的效果>
根据本发明，能够提供一种能够与基于构造决定的机械上的最大转轮角相对应地限制方向盘的操作的车辆用转向装置。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的线控转向式的车辆用转向装置的整体结构的图。
图2是示出控制SBW系统的控制单元的硬件结构的示意图。
图3是示出实施方式所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。
图4是示出扭转角控制部的一个结构例的框图。
图5是示出目标转轮角生成部的一个结构例的框图。
图6是示出转轮角控制部的一个结构例的框图。
图7是示出实施方式的动作例的流程图。
图8是示出转轮比率对应关系部所保持的转轮比率对应关系的特性例的图。
图9是在图8所示的转轮比率对应关系的特性例中将车速绝对值化并示出的图。
图10是示出电动动力转向装置的一般结构的图。
图11是示出控制电动动力转向装置的控制单元的硬件结构的示意图。
图12是示出电动动力转向装置中的控制单元的内部模块结构的一例的图。
图13是示出转向角传感器的设置例的构造图。
图14是示出实施方式1所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。
图15是转向方向的说明图。
图16是示出实施方式1所涉及的控制单元的动作例的流程图。
图17是示出实施方式1的目标转向转矩生成部的一个结构例的框图。
图18是示出基本对应关系部所保持的基本对应关系的特性例的图。
图19是示出阻尼增益对应关系部所保持的阻尼增益对应关系的特性例的图。
图20是示出滞后校正部的特性例的图。
图21是示出转向反作用力校正部的一个结构例的框图。
图22是示出校正转矩对应关系的一例的图。
图23是示出从目标转向转矩生成部输出的目标转向转矩的一例的图。
图24是示出实施方式1的扭转角控制部的一个结构例的框图。
图25是示出实施方式2所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。
图26是示出实施方式2的目标转向转矩生成部的一个结构例的框图。
图27是示出SAT信息校正部的一个结构例的框图。
图28是示出在从路面到方向盘之间产生的转矩的情形的示意图。
图29是示出转向转矩感应增益的特性例的图。
图30是示出车速感应增益的特性例的图。
图31是示出转向角感应增益的特性例的图。
图32是示出限制部中的转矩信号的上限值和下限值的设定例的图。
图33是示出实施方式2的扭转角控制部的一个结构例的框图。
图34是与图1所示的电动动力转向装置的一般结构对应地示出SBW系统的结构例的图。
图35是示出实施方式3所涉及的控制单元的内部模块结构的框图。
图36是示出目标转轮角生成部的结构例的图。
图37是示出转轮角控制部的结构例的图。
图38是示出实施方式3的动作例的流程图。
图39是示出实施方式1所涉及的线控转向式的车辆用转向装置的整体结构的图。
图40是示出控制SBW系统的控制单元的硬件结构的示意图。
图41是示出实施方式1所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。
图42是示出目标转向转矩生成部的一个结构例的框图。
图43是示出基本对应关系部所保持的基本对应关系的特性例的图。
图44是示出阻尼增益对应关系部所保持的阻尼增益对应关系的特性例的图。
图45是示出滞后校正部的特性例的图。
图46是示出扭转角控制部的一个结构例的框图。
图47是示出目标转轮角生成部的一个结构例的框图。
图48是示出转轮角控制部的一个结构例的框图。
图49是示出实施方式1的动作例的流程图。
图50是示出实施方式1所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。
图51是示出从实施方式1所涉及的末端目标转向转矩生成部输出的转矩信号Tref_e的一例的图。
图52是示出在实施方式1中从目标转向转矩生成部输出的目标转向转矩Tref的一例的图。
图53是示出实施方式2所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。
图54是示出实施方式2所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。
图55是示出实施方式2所涉及的末端转向角对应关系的一例的图。
图56是示出从实施方式2所涉及的末端目标转向转矩生成部输出的转矩信号Tref_e的一例的图。
图57是示出在实施方式2中从目标转向转矩生成部输出的目标转向转矩Tref的一例的图。
图58是示出在图17所示的例子中从转轮比率增益运算部输出的转轮比率增益的一例的图。
图59是示出实施方式3所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。
图60是示出实施方式3所涉及的末端转向角运算部的处理的第一例的流程图。
图61是示出实施方式3所涉及的末端转向角运算部的处理的第二例的流程图。
图62是示出实施方式4所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。
图63是示出实施方式4所涉及的末端转向角运算部和变化量限制部的处理的第一例的流程图。
图64是示出实施方式4所涉及的末端转向角运算部和变化量限制部的处理的第二例的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明用于实施发明的方式(以下，称为实施方式)。此外，本发明并不限定于下述的实施方式。另外，在下述实施方式的构成要素中包括本领域技术人员容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓的均等范围的要素。并且，在下述实施方式中公开的构成要素能够适当地组合。
此外，图1～图9是与用于解决第一背景技术所涉及的课题的方式的公开有关的图，图10～图38是与用于解决第二背景技术所涉及的课题的方式的公开有关的图，图39～图64是与用于解决第三背景技术所涉及的课题的方式的公开有关的图。
<用于解决第一背景技术所涉及的课题的方式的公开>
基于图1～图9来说明用于解决第一背景技术所涉及的课题的方式。
图1是示出实施方式所涉及的线控转向式的车辆用转向装置的整体结构的图。图1所示的线控转向(SBW：Steer By Wire)式的车辆用转向装置(以下，也称为“SBW系统”)是通过电信号将方向盘1的操作传递给包括转向车轮8L、8R等的转轮机构的系统。如图1所示，SBW系统具备反作用力装置60和驱动装置70，作为控制部的控制单元(ECU)50对两个装置进行控制。反作用力装置60具备检测方向盘1的转向转矩Ts的转矩传感器10、检测转向角θh的转向角传感器14、减速机构3、角度传感器74、反作用力用马达61等。这些各结构部设置在方向盘1的转向柱2上。反作用力装置60在通过转向角传感器14进行转向角θh的检测的同时，将从转向车轮8L、8R传递来的车辆的运动状态作为反作用力转矩传达给驾驶员。反作用力转矩由反作用力用马达61生成。此外，在SBW系统中还存在反作用力装置内不具有扭杆的类型，但应用本公开的SBW系统是具有扭杆的类型，通过转矩传感器10来检测转向转矩Ts。另外，角度传感器74检测反作用力用马达61的马达角θm。
驱动装置70具备驱动用马达71、齿轮72、角度传感器73等。由驱动用马达71产生的驱动力经由齿轮72、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a、6b，进而经由轮毂单元7a、7b而与转向车轮8L、8R连结。驱动装置70根据驾驶员对方向盘1进行的转向操作来对驱动用马达71进行驱动，并经由齿轮72对齿轮齿条机构5施加该驱动力，经由转向横拉杆6a、6b使转向车轮8L、8R转动。在齿轮齿条机构5的附近配置有角度传感器73，用于检测转向车轮8L、8R的转轮角θt。ECU 50为了对反作用力装置60和驱动装置70进行协调控制，除了基于从两个装置输出的转向角θh、转轮角θt等信息以外，还基于来自车速传感器12的车速Vs等生成用于对反作用力用马达61进行驱动控制的电压控制指令值Vref1和用于对驱动用马达71进行驱动控制的电压控制指令值Vref2。
从电池13向控制单元(ECU)50供给电力，并且经由点火钥匙11输入点火钥匙信号。控制单元50基于由转矩传感器10检测出的转向转矩Ts和由车速传感器12检测出的车速Vs进行电流指令值的运算，来控制向反作用力用马达61和驱动用马达71供给的电流。在控制单元50上连接有用于发送和接收车辆的各种信息的CAN(Controller AREA Network：控域网)40等车载网络。另外，也能够在控制单元50上连接用于进行CAN 40以外的通信的发送和接收模拟/数字信号、电波等的非CAN 41。控制单元50主要由CPU(也包括MCU、MPU等)构成。图2是示出控制SBW系统的控制单元的硬件结构的示意图。
构成控制单元50的控制用计算机1100具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)1001、ROM(Read Only Memory：只读存储器)1002、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)1003、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM：电可擦除可编程只读存储器)1004、接口(I/F)1005、A/D(Analog/Digital：模拟/数字)转换器1006、PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制器1007等，它们连接于总线。CPU 1001是执行SBW系统的控制用计算机程序(以下，称为控制程序)来控制SBW系统的处理装置。ROM 1002保存用于控制SBW系统的控制程序。RAM 1003作为用于使控制程序运行的工作存储器来使用。在EEPROM 1004中保存有由控制程序输入输出的控制数据等。控制数据使用于在对控制单元50接通电源后在RAM1003中展开的控制用计算机程序中，在规定的定时在EEPROM 1004中被覆盖。ROM 1002、RAM 1003、EEPROM 1004等是用于保存信息的存储装置，是CPU 1001能够直接访问的存储装置(一次存储装置)。
A/D转换器1006被输入转向转矩Ts和转向角θh的信号等，并将它们转换为数字信号。接口1005连接于CAN 40。接口1005用于接收来自车速传感器12的车速V的信号(车速脉冲)。PWM控制器1007基于针对反作用力用马达61和驱动用马达71的电流指令值来输出UVW各相的PWM控制信号。
对将本公开应用于这样的SBW系统的实施方式的结构进行说明。图3是示出实施方式所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。在本实施方式中，进行针对扭转角Δθ的控制(以下，称为“扭转角控制”)和针对转轮角θt的控制(以下，称为“转轮角控制”)，通过扭转角控制来控制反作用力装置，通过转轮角控制来控制驱动装置。此外，也可以用其它控制方法来控制驱动装置。
控制单元50具备目标转向转矩生成部200、扭转角控制部300、转换部500、转轮比率对应关系部900、目标转轮角生成部910以及转轮角控制部920，来作为内部模块结构。目标转向转矩生成部200生成目标转向转矩Tref，该目标转向转矩Tref是在本公开中对车辆的转向系统进行辅助控制时的转向转矩的目标值。转换部500将目标转向转矩Tref转换为目标扭转角Δθref。扭转角控制部300生成马达电流指令值Imc，该马达电流指令值Imc是向反作用力马达61供给的电流的控制目标值。
在扭转角控制中，进行如下控制：使扭转角Δθ追随经由目标转向转矩生成部202和转换部500且使用转向角θh等计算出的目标扭转角Δθref。利用角度传感器74来检测反作用力马达61的马达角θm，通过由角速度运算部951对马达角θm进行微分来计算马达角速度ωm。利用角度传感器73来检测驱动用马达71的转轮角θt。另外，电流控制部130基于从扭转角控制部300输出的马达电流指令值Imc和由马达电流检测器140检测出的反作用力用马达61的电流值Imr对反作用力用马达61进行驱动，来进行电流控制。
下面，参照图4来说明扭转角控制部300。
图4是示出扭转角控制部的一个结构例的框图。扭转角控制部300基于目标扭转角Δθref、扭转角Δθ以及马达角速度ωm来运算马达电流指令值Imc。扭转角控制单元300具备扭转角反馈(FB)补偿部310、扭转角速度计算部320、速度控制部330、稳定化补偿部340、输出限制部350、减法部361以及加法部362。
从转换器500输出的目标扭转角Δθref被以相加的形式输入到减法部361。扭转角Δθ被以相减的形式输入到减法部361，并且被输入到扭转角速度运算部320。马达角速度ωm被输入到稳定化补偿部340。扭转角反馈补偿部310对由减法部361计算出的、目标扭转角Δθref与扭转角Δθ的偏差Δθ0乘以补偿值CFB(传递函数)，并输出使扭转角Δθ追随目标扭转角Δθref那样的目标扭转角速度ωref。补偿值CFB既可以是简单的增益Kpp，也可以是PI控制的补偿值等通常使用的补偿值。目标扭转角速度ωref被输入到速度控制部330。能够通过扭转角反馈补偿部310和速度控制部330使扭转角Δθ追随目标扭转角Δθref，来实现期望的转向转矩。
扭转角速度运算部320对扭转角Δθ进行微分运算处理，来计算扭转角速度ωt。扭转角速度ωt被输出到速度控制部330。扭转角速度运算部320也可以进行基于HPF和增益的模拟微分，来作为微分运算。另外，扭转角速度运算部320也可以通过其它方式、根据扭转角Δθ以外的参数来计算扭转角速度ωt，并输出到速度控制部330。速度控制部330通过I-P控制(比例先行型PI控制)来计算使扭转角速度ωt追随目标扭转角速度ωref那样的马达电流指令值Imca1。减法部333计算目标扭转角速度ωref与扭转角速度ωt之差(ωref-ωt)。积分部331对目标扭转角速度ωref与扭转角速度ωt之差(ωref-ωt)进行积分，并将积分结果以相加的形式输入到减法部334。扭转角速度ωt也被输出到比例部332。比例部332对扭转角速度ωt进行基于增益Kvp的比例处理，并将比例处理结果以相减的形式输入到减法部334。减法部334中的减法运算结果作为马达电流指令值Imca1被输出。此外，速度控制部330也可以不通过I-P控制，而通过PI控制、P(比例)控制、PID(比例积分微分)控制、PI-D控制(微分先行型PID控制)、模型匹配控制、模型规范控制等通常使用的控制方法来计算马达电流指令值Imca1。
稳定化补偿部340具有补偿值Cs(传递函数)，根据马达角速度ωm来计算马达电流指令值Imca2。如果为了提高追随性和干扰特性而提高扭转角反馈补偿部310和速度控制部330的增益，则会产生高频的控制振荡现象。作为其对策，在稳定化补偿部340中针对于马达角速度ωm设定进行稳定化所需要的传递函数(Cs)。由此，能够实现EPS控制系统整体的稳定化。加法部362将来自速度控制部330的马达电流指令值Imca1与来自稳定化补偿部340的马达电流指令值Imca2相加，并作为马达电流指令值Imcb输出。输出限制部350预先设定了针对马达电流指令值Imcb的上限值和下限值。输出限制部350限制马达电流指令值Imcb的上下限值，并输出马达电流指令值Imc。此外，本实施方式中的扭转角控制部300的结构是一例，也可以是与图4所示的结构不同的方式。例如，扭转角控制部300也可以是不具备稳定化补偿部340的结构。
在转轮角控制中，由目标转轮角生成部910基于转向角θh和从后述的转轮比率对应关系部900输出的转轮比率增益G来生成目标转轮角θtref。目标转轮角θtref与转轮角θt被一起输入到转轮角控制部920，由转轮角控制部920运算使转轮角θt成为目标转轮角θtref那样的马达电流指令值Imct。然后，电流控制部930基于马达电流指令值Imct和由马达电流检测器940检测出的驱动用马达71的电流值Imd，通过与电流控制部130相同的结构及动作对驱动用马达71进行驱动，来进行电流控制。
下面，参照图5来说明目标转轮角生成部910。
图5是示出目标转轮角生成部的一个结构例的框图。目标转轮角生成部910具备限制部931、比率限制部932以及校正部933。限制部931输出限制了转向角θh的上下限值的转向角θh1。与图4所示的扭转角控制部300内的输出限制部350同样地，对转向角θh预先设定上限值和下限值来施加限制。比率限制部932对转向角θh1的变化量设定限制值来施加限制，以避免转向角的急剧变化，并输出转向角θh2。例如，将与前一次采样的转向角θh1之差设为变化量，在该变化量的绝对值比规定的值(限制值)大的情况下，对转向角θh1进行加减法运算以使变化量的绝对值成为限制值，并作为转向角θh2输出，在变化量的绝对值为限制值以下的情况下，将转向角θh1直接作为转向角θh2输出。此外，也可以不对变化量的绝对值设定限制值，而对变化量设定上限值和下限值来施加限制，也可以不对变化量而对变化率或差率施加限制。校正部933对转向角θh2进行校正，并输出目标转轮角θtref。在本实施方式中，对转向角θh2乘以从后述的转轮比率对应关系部900输出的转轮比率增益G来求出目标转轮角θtref。
下面，参照图6来说明转轮角控制部920。
图6是示出转轮角控制部的一个结构例的框图。转轮角控制部920基于目标转轮角θtref以及转向车轮8L、8R的转轮角θt来计算马达电流指令值Imct。转轮角控制部920具备转轮角反馈(FB)补偿部921、转轮角速度运算部922、速度控制部923、输出限制部926以及减法部927。从目标转轮角生成部910输出的目标转轮角θtref被以相加的形式输入到减法部927。转轮角θt被以相减的形式输入到减法部927，并且被输入到转轮角速度运算部922。转轮角反馈补偿部921对由减法部927计算出的、目标转轮角速度ωtref与转轮角θt的偏差Δθt0乘以补偿值CFB(传递函数)，输出使转轮角θt追随目标转轮角θtref那样的目标转轮角速度ωtref。补偿值CFB既可以是简单的增益Kpp，也可以是PI控制的补偿值等通常使用的补偿值。目标转轮角速度ωtref被输入到速度控制部923。能够通过转轮角反馈补偿部921和速度控制部923使转轮角θt追随目标转轮角θtref，来实现期望的转矩。
转轮角速度运算部922对转轮角θt进行微分运算处理，来计算转轮角速度ωtt。转轮角速度ωtt被输出到速度控制部923。速度控制部923也可以进行基于HPF和增益的模拟微分，来作为微分运算。另外，速度控制部923也可以通过其它方式、根据转轮角θt以外的参数来计算转轮角速度ωtt，并输出到速度控制部923。速度控制部923通过I-P控制(比例先行型PI控制)来计算使转轮角速度ωtt追随目标转轮角速度ωtref那样的马达电流指令值Imcta。此外，速度控制部923也可以不通过I-P控制，而通过PI控制、P(比例)控制、PID(比例积分微分)控制、PI-D控制(微分先行型PID控制)、模型匹配控制、模型规范控制等通常使用的控制方法来计算马达电流指令值Imcta。
减法部928计算目标转轮角速度ωtref与转轮角速度ωtt之差(ωtref-ωtt)。积分部924对目标转轮角速度ωtref与转轮角速度ωtt之差(ωtref-ωtt)进行积分，并将积分结果以相加的形式输入到减法部929。转轮角速度ωtt也被输出到比例部925。比例部925对转轮角速度ωtt进行比例处理，并将比例处理结果作为马达电流指令值Imcta输出到输出限制部926。输出限制部926预先设定了针对马达电流指令值Imcta的上限值和下限值。输出限制部926限制马达电流指令值Imcta的上下限值，并输出马达电流指令值Imct。
在这样的结构中，参照图7的流程图来说明实施方式的动作例。图7是示出实施方式的动作例的流程图。此外，本实施方式中的转轮角控制部920的结构是一例，也可以是与图6所示的结构不同的方式。
当开始进行动作时，角度传感器73检测转轮角θt，角度传感器74检测马达角θm(步骤S110)，转轮角θt被输入到转轮角控制部920，马达角θm被输入到角速度运算部951。角速度运算部951对马达角θm进行微分来计算马达角速度ωm，并输出到扭转角控制部300(步骤S120)。之后，在目标转向转矩生成部202中执行与图7所示的步骤S10～S40同样的动作，驱动反作用力用马达61来实施电流控制(步骤S130～S160)。
另一方面，在转轮角控制中，目标转轮角生成部910输入转向角θh，转向角θh被输入到限制部931。限制部931通过预先设定的上限值和下限值来限制转向角θh的上下限值(步骤S170)，并作为转向角θh1输出到比率限制部932。比率限制部932通过预先设定的限制值对转向角θh1的变化量施加限制(步骤S180)，并作为转向角θh2输出到校正部933。校正部933对转向角θh2进行校正来求出目标转轮角θtref(步骤S190)，并将该目标转轮角θtref输出到转轮角控制部920。
被输入了转轮角θt和目标转轮角θtref的转轮角控制部920通过减法部927从目标转轮角θtref减去转轮角θt，由此计算出偏差Δθt0(步骤S200)。偏差Δθt0被输入到转轮角反馈补偿部921，转轮角反馈补偿部921通过对偏差Δθt0乘以补偿值来对偏差Δθt0进行补偿(步骤S210)，并将目标转轮角速度ωtref输出到速度控制部923。转轮角速度运算部922被输入转轮角θt，通过对转轮角θt进行微分运算来计算转轮角速度ωtt(步骤S220)，并将该转轮角速度ωtt输出到速度控制部923。与速度控制部330同样地，速度控制部923通过I-P控制来计算马达电流指令值Imcta(步骤S230)，并将该马达电流指令值Imcta输出到输出限制部926。输出限制部926通过预先设定的上限值和下限值来限制马达电流指令值Imcta的上下限值(步骤S240)，并作为马达电流指令值Imct输出(步骤S250)。
马达电流指令值Imct被输入到电流控制部930，电流控制部930基于马达电流指令值Imct和由马达电流检测器940检测出的驱动用马达71的电流值Imd对驱动用马达71进行驱动，来实施电流控制(步骤S260)。此外，图7中的数据输入以及运算等的顺序能够适当变更。另外，也可以利用通常使用的控制构造来进行转轮角控制部920中的追随控制。转轮角控制部920只要是使实际角度(在此为转轮角θt)追随目标角度(在此为目标转轮角θtref)的控制结构即可，并不限定于在车辆用装置中使用的控制结构，例如也可以应用在工业用定位装置或工业用机器人等中使用的控制结构。
另外，在本实施方式中，如图1所示，利用一个ECU 50进行了反作用力装置60和驱动装置70的控制，但也可以分别设置反作用力装置60用的ECU和驱动装置70用的ECU。在该情况下，ECU之间通过通信来进行数据的发送和接收。另外，图1所示的SBW系统与反作用力装置60及驱动装置70之间不具有机械耦合，但本公开也能够应用于具备在系统发生了异常的情况下将转向柱2与转轮机构通过离合器等机械耦合的机械转矩传递机构的SBW系统。在这样的SBW系统中，在系统正常时，将离合器分离以成为使机械转矩传递断开的状态，在系统异常时，将离合器接合以成为能够进行机械转矩传递的状态。
图8是示出转轮比率对应关系部所保持的转轮比率对应关系的特性例的图。向转轮比率对应关系部900(参照图2)输入车速Vs。在本实施方式中，车速Vs包含表示车辆是前进还是后退的信息。例如，在车辆前进的情况下，车速Vs表示正值，在车辆后退的情况下，车速Vs表示负值。此外，表示车辆是前进还是后退的信息并不限于此，例如也可以是以下方式：输入根据变速器的手动变速杆、自动变速杆的倒挡位置检测出的信号，基于该信号来确定车辆是前进还是后退。
转轮比率对应关系部900使用图8所示的转轮比率对应关系来输出与车速Vs相应的转轮比率增益G。在图8所示的例子中，横轴表示车速Vs，纵轴表示转轮比率增益G。另外，在图8所示的例子中，车速Vs比0[km/h]靠右侧的区域表示车辆的前进速度，车速Vs比0[km/h]靠左侧的区域表示车辆的后退速度。在图8所示的例子中，将车辆的前进速度Vs的大小为0[km/h]以上且小于第一车速V1的区域设为第一区域，将该第一区域中的转轮比率增益G设为第一增益G1。另外，将车辆的前进速度Vs的大小为第一车速V1以上且小于比第一车速V1大的第二车速V2的区域设为第二区域，将该第二区域中的转轮比率增益G设为第二增益G2。另外，将车辆的前进速度Vs的大小为第二车速V2以上的区域设为第三区域，将该第三区域中的转轮比率增益G设为第三增益G3。另外，将车辆的后退速度Vs的大小比0[km/h]大且小于第三车速V3的区域设为第四区域，将该第四区域中的转轮比率增益G设为第四增益G4。另外，将车辆的后退速度Vs的大小为第三车速V3以上且小于比第三车速V3大的第四车速V4的区域设为第五区域，将该第五区域中的转轮比率增益G设为第五增益G5。另外，将车辆的后退速度Vs的大小为第四车速V4以上的区域设为第六区域，将该第六区域中的转轮比率增益G设为第六增益G6。如图8所示，第四增益G4设为比第一增益G1、第二增益G2、第三增益G3、第五增益G5以及第六增益G6中的任一方大的固定值。
在车辆后退时，驾驶员需要通过视觉观察进行车辆背后的安全确认。此时，在轮胎(转向车轮8L、8R)的转轮角相对于方向盘1的转向角的比率小的情况下，有时需要在方向盘1上换手。在车辆后退时，由于驾驶员一边操作方向盘1一边通过视觉观察进行车辆背后的安全确认，因此容易破坏身体姿势，有可能由于驾驶员在方向盘1上换手而导致车辆的行为变得不稳定。
在本实施方式中，在将车辆的后退时的第三车速V3设为例如10[km/h]时，增大第四区域中的第四增益G4，该第四区域是车辆的后退速度Vs大于0[km/h]且小于10[km/h]的低速区域。由此，能够增大车辆的后退时的低速区域中的、轮胎的转轮角相对于方向盘1的转向角的比率。换言之，能够以小的转向角获得更大的转轮角。因此，例如在为了将车辆停放在停车区域等处而使车辆后退(倒车)时，能够减少驾驶员在方向盘1上换手的频率。另外，通过将第四区域中的第四增益G4设为固定值，能够在车辆的后退速度Vs大于0[km/h]且小于10[km/h](＝V3)的低速区域、即第四区域中使轮胎的转轮角固定。由此，能够稳定地将车辆停放在停车区域。另外，在本实施方式中，将第三区域中的第三增益G3设为固定值，将第一区域中的第一增益G1设为比第三增益G3大且小于第四区域中的第四增益G4的固定值。
在车辆前进时，特别是在低速区域中，有时在宽度窄的十字路口、拐弯等处轮胎的转轮角变大。此时，在轮胎的转轮角相对于方向盘1的转向角的比率小的情况下，需要大幅度地操作方向盘1。在本实施方式中，在将车辆的前进时的第一车速V1设为例如10[km/h]时，增大第一区域中的第一增益G1，该第一区域是车辆的前进速度Vs为0[km/h]以上且小于10[km/h]的低速区域。由此，能够增大车辆的前进时的低速区域中的、轮胎的转轮角相对于方向盘1的转向角的比率。换言之，能够以小的转向角获得更大的转轮角。因此，例如能够减轻在宽度窄的十字路口、拐弯等处行驶时的驾驶员的负担。
另外，通过将第一区域中的第一增益G1设为固定值，能够在车辆的前进速度Vs为0[km/h]以上且小于10[km/h](＝V1)的低速区域、即第一区域中使轮胎的转轮角固定。由此，能够稳定地在十字路口、拐弯等处行驶。
另外，在本实施方式中，如图8所示，随着车辆的前进速度Vs的大小从第一车速V1起变大，使第二区域中的第二增益G2在从第一区域中的第一增益G1到第三区域中的第三增益G3的范围内逐渐变小。
在本实施方式中，在将车辆前进时的第二车速V2设为例如25[km/h]时，减小第三区域中的第三增益G3，该第三区域是车辆的前进速度Vs大于25[km/h]的高速区域。由此，能够减小车辆的前进时的高速区域中的、轮胎的转轮角相对于方向盘1的转向角的比率。另外，通过将第三区域中的第三增益G3设为固定值，能够在车辆的前进速度Vs大于25[km/h]的高速区域、即第三区域中使轮胎的转轮角固定。因此，能够使车辆前进时的车辆的行为稳定。
另外，通过使车辆的前进速度Vs为10[km/h](＝V1)以上且小于25[km/h](＝V2)的中速区域即第二区域中的第二增益G2随着车辆的前进速度Vs的增加而逐渐减小，能够抑制车辆的前进时的轮胎的转轮角的急剧变动，能够得到稳定的转向感。此外，第一增益G1设为适于各个SBW系统的值即可。具体地说，例如能够设为第三区域中的第三增益G3以上且第四区域中的第四增益G4以下。
另外，如图8所示，将第六区域中的第六增益G6设为第三区域中的第三增益G3以上且小于第四区域中的第四增益G4的固定值，随着车辆的后退速度Vs的大小从第三车速V3起变大，使第五区域中的第五增益G5在从第四区域中的第四增益G4到第六区域中的第六增益G6的范围内逐渐变小。此外，第六区域中的第六增益G6设为适于各个SBW系统的值即可。
在本实施方式中，在将车辆的后退时的第四车速V4设为例如25[km/h]时，减小第六区域中的第六增益G6，该第六区域是车辆的后退速度Vs大于25[km/h]的高速区域。由此，能够减小车辆的后退时的高速区域中的、轮胎的转轮角相对于方向盘1的转向角的比率。另外，通过将第六区域中的第六增益G6设为固定值，能够在车辆的后退速度Vs大于25[km/h]的高速区域、即第六区域中使轮胎的转轮角固定。因此，能够使车辆后退时的车辆的行为稳定。另外，通过使车辆的后退速度Vs为10[km/h](＝V3)以上且小于25[km/h](＝V4)的中速区域、即第五区域中的第五增益G5随着车辆的后退速度Vs的增加而逐渐减小，能够抑制车辆的后退时的轮胎的转轮角的急剧变动，能够得到稳定的转向感。
图9是在图8所示的转轮比率对应关系的特性例中将车速绝对值化并示出的图。在图9所示的例子中，实线表示车辆的前进时的转轮比率增益G，虚线表示车辆的后退时的转轮比率增益G。此外，在图9中示出了以下例子：车辆的前进时的第一车速的大小|V1|与车辆的后退时的第三车速的大小|V3|相等，车辆的前进时的第二车速的大小|V2|与车辆的后退时的第四车速的大小|V4|相等，但不限于该例。
在本实施方式中，如图9所示，车辆的后退时的转轮比率增益G(图9中的虚线)为车辆的前进时的转轮比率增益G(图9中的实线)以上。由此，能够使车辆的后退时的行为稳定。此外，车辆的前进时的第一车速V1、车辆的前进时的第二车速V2、车辆的后退时的第三车速V3、车辆的后退时的第四车速V4的具体数值为一例，并不限于该例。
另外，在上述实施方式中示出了使第二区域中的第二增益G2在车辆前进时的第一车速V1与第二车速V2之间直线地变化的例子，但不限于该例。例如，也可以是利用二次曲线或三次曲线等曲线将车辆的前进时的第一车速V1与第二车速V2之间进行连接的方式。另外，在上述实施方式中示出了使第五区域中的第五增益G5在车辆的后退时的第三车速V3与第四车速V4之间直线地变化的例子，但不限于该例。例如，也可以是利用二次曲线或三次曲线等曲线将车辆的后退时的第三车速V3与第四车速V4之间进行连接的方式。
此外，上述使用的图是用于与本公开有关地进行定性说明的概念图，并不限定于这些图。另外，上述实施方式是本公开的优选实施方式的一例，但并不限定于这些实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变形来实施。
下面，记载用于解决第一背景技术所涉及的课题的技术思想。
(1)一种车辆用转向装置，具备：反作用力装置，其对方向盘施加转向反作用力；驱动装置，其根据所述方向盘的转向来使轮胎转动；以及控制部，其控制所述反作用力装置和所述驱动装置，其中，所述控制部具备：转轮比率对应关系部，其设定与车辆的车速相应的转轮比率增益；以及目标转轮角生成部，其对所述方向盘的转向角乘以所述转轮比率增益来生成目标转轮角，所述车辆的后退时的转轮比率增益为所述车辆的前进时的转轮比率增益以上。
(2)根据(1)所述的车辆用转向装置，其中，在将所述车辆前进时的车速的大小为0以上且小于第一车速的区域设为第一区域并且将该第一区域中的转轮比率增益设为第一增益，将所述车辆前进时的车速的大小为所述第一车速以上且小于比所述第一车速大的第二车速的区域设为第二区域并且将该第二区域中的转轮比率增益设为第二增益，将所述车辆前进时的车速的大小为所述第二车速以上的区域设为第三区域并且将该第三区域中的转轮比率增益设为第三增益，将所述车辆的后退时的车速的大小比0大且小于第三车速的区域设为第四区域并且将该第四区域中的转轮比率增益设为第四增益，将所述车辆的后退时的车速的大小为所述第三车速以上且小于比所述第三车速大的第四车速的区域设为第五区域并且将该第五区域中的转轮比率增益设为第五增益，将所述车辆的后退时的车速的大小为所述第四车速以上的区域设为第六区域并且将该第六区域中的转轮比率增益设为第六增益时，所述第四增益是比所述第一增益、所述第二增益、所述第三增益、所述第五增益以及所述第六增益大的固定值。
(3)根据(2)所述的车辆用转向装置，其中，所述第三增益是固定值，所述第一增益是大于所述第三增益且小于第四增益的固定值，随着所述车辆前进时的车速的大小从所述第一车速起变大，所述第二增益在从所述第一增益到所述第三增益的范围内逐渐变小。
(4)根据(2)或(3)所述的车辆用转向装置，其中，所述第三增益是固定值，所述第六增益是所述第三增益以上且小于第四增益的固定值，随着所述车辆后退时的车速的大小从所述第三车速起变大，所述第五增益在从所述第四增益到所述第六增益的范围内逐渐变小。
<用于解决第二背景技术所涉及的课题的方式的公开>
基于图10～图38来说明用于解决第二背景技术所涉及的课题的方式。
(实施方式1)
图10是示出电动动力转向装置的一般结构的图。作为车辆用转向装置之一的电动动力转向装置(EPS)按照从转向操作者施加的力的传递顺序，经由方向盘1的转向柱(转向轴、方向盘轴)2、减速机构3、万向联轴器4a、4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a、6b，进而经由轮毂单元7a、7b而与转向车轮8L、8R连结。另外，在具有扭杆的转向柱2上设置有用于检测方向盘1的转向转矩Ts的转矩传感器10和用于检测转向角θh的转向角传感器14，辅助方向盘1的转向力的马达20经由减速机构3而与转向柱2连结。从电池13向控制电动动力转向装置的控制单元(ECU)30供给电力，经由点火钥匙11输入点火钥匙信号。控制单元30基于由转矩传感器10检测出的转向转矩Ts和由车速传感器12检测出的车速Vs进行辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，基于对电流指令值实施补偿等所得到的电压控制指令值Vref来控制向马达20供给的电流。
在控制单元30上连接有用于发送和接收车辆的各种信息的CAN(Controller AreaNetwork：控域网)40等车载网络。另外，也能够在控制单元30上连接用于进行CAN 40以外的通信的发送和接收模拟/数字信号、电波等的非CAN 41。控制单元30主要由CPU(也包括MCU、MPU等)构成。图2是示出控制电动动力转向装置的控制单元的硬件结构的示意图。构成控制单元30的控制用计算机1100具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)1001、ROM(Read Only Memory：只读存储器)1002、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)1003、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM：电可擦除可编程只读存储器)1004、接口(I/F)1005、A/D(Analog/Digital：模拟/数字)转换器1006、PWM(Pulse WidthModulation：脉宽调制)控制器1007等，它们连接于总线。
CPU 1001是执行电动动力转向装置的控制用计算机程序(以下，称为控制程序)来控制电动动力转向装置的处理装置。ROM 1002保存用于控制电动动力转向装置的控制程序。另外，RAM 1003作为用于使控制程序运行的工作存储器来使用。在EEPROM 1004中保存有由控制程序输入输出的控制数据等。控制数据使用于在对控制单元30接通电源后在RAM1003中展开的控制用计算机程序中，在规定的定时在EEPROM 1004中被覆盖。ROM 1002、RAM1003、EEPROM 1004等是保存信息的存储装置，是CPU 1001能够直接访问的存储装置(一次存储装置)。
A/D转换器1006被输入转向转矩Ts、马达20的电流检测值Im以及转向角θh的信号等，并将它们转换为数字信号。接口1005连接于CAN 40。接口1005用于接收来自车速传感器12的车速V的信号(车速脉冲)。PWM控制器1007基于针对马达20的电流指令值来输出UVW各相的PWM控制信号。
图11是示出电动动力转向装置中的控制单元的内部模块结构的一例的图。转向转矩Ts和车速Vs被输入到电流指令值运算部31。电流指令值运算部31基于转向转矩Ts和车速Vs，参照预先存储的查找表(辅助对应关系等)来运算作为向马达20供给的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。
补偿信号生成部34生成补偿信号CM。补偿信号生成部34具备收敛性估计部341、惯性估计部342以及自回正转矩(SAT：Self Aligning Torque)估计部343。收敛性估计部341基于马达20的角速度来估计车辆的横摆率，通过对方向盘1的回轮动作进行制动，来估计用于改善车辆的横摆的收敛性的补偿值。惯性估计部342基于马达20的角加速度来估计马达20的惯性力，估计对马达20的惯性力进行补偿以提高响应性的补偿值。SAT估计部343基于转向转矩Ts、辅助转矩、马达20的角速度以及角加速度来估计自回正转矩TSAT，估计将该自回正转矩作为反作用力来对辅助转矩进行补偿的补偿值。补偿信号生成部34除了具备收敛性估计部341、惯性估计部342以及SAT估计部343以外，还可以具备其它的用于估计补偿值的估计部。补偿信号CM是在加法部344中将惯性估计部342的补偿值与SAT估计部343的补偿值相加并在加法部345中将该相加值与收敛性估计部341的补偿值相加所得到的相加值。此外，在本公开中，由SAT估计部343估计出的自回正转矩TSAT也被输出到后述的目标转向转矩生成部200中。
在加法部32A中，对电流指令值Iref1加上来自补偿信号生成部34的补偿信号CM，通过加上补偿信号CM来对电流指令值Iref1进行转向系统的特性补偿，从而改善收敛性、惯性特性等。然后，电流指令值Iref1经由加法部32A被进行特性补偿而成为电流指令值Iref2，电流指令值Iref2被输入到电流限制部33。在电流限制部33中限制电流指令值Iref2的最大电流，来生成电流指令值Irefm。电流指令值Irefm被输入到减法部32B，在减法部32B中运算与从马达20侧反馈的电流检测值Im之间的偏差I(Irefm-Im)。偏差I被输入到用于改善转向动作的特性的PI控制部35。于是，由PI控制部35进行特性改善所得到的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制部36，进而经由作为马达驱动部的逆变器电路37对马达20进行PWM驱动。马达20的电流检测值Im由电流检测器38进行检测，并被反馈给减法部32B。另外，逆变器电路37将场效应晶体管(Field Effect Transistor：(以下称为FET。))用作驱动元件，逆变器电路37由FET的桥电路构成。
在以往的电动动力转向装置的辅助控制中，将驾驶员通过手动输入而施加的转向转矩作为扭杆的扭转转矩并通过转矩传感器进行检测，主要控制作为与该转矩相应的辅助电流的马达电流。然而，在利用该方法进行控制的情况下，由于路面的状态(例如倾斜)的不同，有时根据转向角而成为不同的转向转矩。由于长期使用而引起的马达输出特性的偏差有时也会对转向转矩造成影响。
图13是示出转向角传感器的设置例的构造图。在转向柱2上设置有扭杆2A。路面反作用力Rr以及路面信息(路面的摩擦阻力μ)作用于转向车轮8L、8R。以隔着扭杆2A的方式在转向柱2的靠方向盘侧设置有上侧角度传感器。以隔着着扭杆2A的方式在转向柱2的靠转向车轮侧设置有下侧角度传感器。上侧角度传感器用于检测方向盘角θ1，下侧角度传感器用于检测转向柱角θ2。利用设置在转向柱2的上部的转向角传感器来检测转向角θh。根据方向盘角θ1与转向柱角θ2的偏差，通过下述(1)式来表示扭杆的扭转角Δθ。另外，使用通过(1)式表示的扭杆的扭转角Δθ，通过下述(2)式来表示扭杆转矩Tt。此外，Kt是扭杆2A的弹簧常数。
Δθ＝θ2-θ1···(1)
Tt＝-Kt×Δθ···(2)
也能够使用转矩传感器来检测扭杆转矩Tt。在本实施方式中，将扭杆转矩Tt也视为转向转矩Ts。
图14是示出实施方式1所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。控制单元30具备目标转向转矩生成部200、扭转角控制部300、转向方向判定部400以及转换部500，来作为内部模块结构。在本实施方式中，利用EPS转向系统/车辆系统100的马达20对驾驶员的方向盘转向进行辅助控制。EPS转向系统/车辆系统100除了包括马达20以外，还包括角度传感器、角速度运算部等。
目标转向转矩生成部200生成目标转向转矩Tref，该目标转向转矩Tref是在本公开中对车辆的转向系统进行辅助控制时的转向转矩的目标值。转换部500将目标转向转矩Tref转换为目标扭转角Δθref。扭转角控制部300生成马达电流指令值Iref，该马达电流指令值Iref是向马达20供给的电流的控制目标值。扭转角控制部300运算使扭转角Δθ成为目标扭转角Δθref那样的马达电流指令值Iref。基于马达电流指令值Iref来驱动马达20。转向方向判定部400基于从EPS转向系统/车辆系统100输出的马达角速度ωm来判定转向方向是右转还是左转，并将判定结果作为转向状态信号STs输出。图15是转向方向的说明图。
能够根据例如如图15所示的转向角θh与马达角速度ωm的关系来求出表示转向方向是右转还是左转的转向状态。即，在马达角速度ωm为正值的情况下判定为“右转”，在马达角速度ωm为负值的情况下判定为“左转”。此外，也可以使用对转向角θh、方向盘角θ1或转向柱角θ2进行速度运算而计算出的角速度来代替马达角速度ωm。转换部500使用上述(2)式的关系，将由目标转向转矩生成部200生成的目标转向转矩Tref转换为目标扭转角Δθref。
接着，对实施方式1的控制单元的基本动作例进行说明。图16是示出实施方式1所涉及的控制单元的动作例的流程图。转向方向判定部400基于从EPS转向系统/车辆系统100输出的马达角速度ωm的符号来判定转向方向是右转还是左转，并将判定结果作为转向状态信号STs输出到目标转向转矩生成部200(步骤S10)。目标转向转矩生成部200基于车速Vs、车速判定信号Vfail、转向状态信号STs、转向角θh以及实际横摆率γre，来生成目标转向转矩Tref(步骤S20)。转换部500将由目标转向转矩生成部200生成的目标转向转矩Tref转换为目标扭转角Δθref(步骤S20)。目标扭转角Δθref被输出到扭转角控制部300。扭转角控制部300基于目标扭转角Δθref、转向角θh、扭转角Δθ以及马达角速度ωm，来运算马达电流指令值Iref(步骤S30)。然后，基于从扭转角控制部300输出的马达电流指令值Iref实施电流控制，来驱动马达20(步骤S40)。
图17是示出实施方式1的目标转向转矩生成部的一个结构例的框图。如图17所示，目标转向转矩生成部200具备基本对应关系部210、乘法部211、符号提取部213、微分部220、阻尼增益对应关系部230、滞后校正部240、SAT信息校正部250、乘法部260、264、加法部261、262、265以及转向反作用力校正部280。图18是示出基本对应关系部所保持的基本对应关系的特性例的图。图19是示出阻尼增益对应关系部所保持的阻尼增益对应关系的特性例的图。向基本对应关系部210输入转向角θh和车速Vs。基本对应关系部210使用图18所示的基本对应关系来输出以车速Vs为参数的转矩信号Tref_a0。即，基本对应关系部210输出与车速Vs相应的转矩信号Tref_a0。
如图18所示，转矩信号Tref_a0具有随着转向角θh的大小(绝对值)|θh|的增加而增加的特性。另外，转矩信号Tref_a具有随着车速Vs的增加而增加的特性。此外，在图9中构成了与转向角θh的大小|θh|相应的对应关系，但也可以构成与正负转向角θh相应的对应关系。在该情况下，转矩信号Tref_a0的值取正值和负值，不需要进行后述的符号计算。
符号提取部213提取转向角θh的符号。具体地说，例如将转向角θh的值除以转向角θh的绝对值。由此，在转向角θh的符号为“+”的情况下，符号提取部213输出“1”，在转向角θh的符号为“-”的情况下，符号提取部213输出“-1”。向微分部220输入转向角θh。微分部220对转向角θh进行微分，来计算作为角速度信息的转向角速度ωh。微分部220将计算出的转向角速度ωh输出到乘法部260。向阻尼增益对应关系部230输入车速Vs。阻尼增益对应关系部230使用图19所示的车速感应型的阻尼增益对应关系，来输出与车速Vs相应的阻尼增益DG。如图19所示，阻尼增益DG具有随着车速Vs变快而逐渐变大的特性。阻尼增益DG也可以设为可根据转向角θh发生变化的方式。乘法部260将从微分部220输出的转向角速度ωh乘以从阻尼增益对应关系部230输出的阻尼增益DG，并作为转矩信号Tref_b输出到加法部262。
转向方向判定部400例如进行图6所示的判定。向滞后校正部240输入转向角θh、车速Vs以及作为图6所示的判定结果的转向状态信号STs。滞后校正部240基于转向角θh和转向状态信号STs，使用下述(3)式和(4)式来运算转矩信号Tref_c。此外，在下述(3)式和(4)式中，设x为转向角θh，yR＝Tref_c以及yL＝Tref_c为转矩信号Tref_c。另外，系数a是大于1的值，系数c是大于0的值。系数Ahys是表示滞后特性的输出宽度的系数，系数c是表示滞后特性的圆度的系数。
yR＝Ahys{1-a-c(x-b)}···(3)
yL＝-Ahys{1-ac(x-b’)}···(4)
在右转向时，使用上述(3)式来计算转矩信号Tref_c(yR)。在左转向时，使用上述(4)式来计算转矩信号Tref_c(yL)。此外，在从右转向向左转向切换时或者从左转向向右转向切换时，基于作为转向角θh和转矩信号Tref_c的上次值的最终坐标(x1，y1)的值，将下述(5)式或(6)式所示的系数b或b’代入转向切换后的上述(3)式和(4)式。由此，保持转向切换前后的连续性。
b＝x1+(1/c)loga{1-(y1/Ahys)}···(5)
b’＝x1-(1/c)loga{1-(y1/Ahys)}···(6)
能够通过对上述(3)式和(4)式的x代入x1、对yR和yL代入y1来导出上述(5)式和(6)式。例如在使用了纳皮尔数e来作为系数a的情况下，上述(3)式、(4)式、(5)式、(6)式分别用下述(7)式、(8)式、(9)式、(10)式表示。
yR＝Ahys[1-exp{-c(x-b)}]···(7)
yL＝-Ahys[{1-exp{c(x-b’)}]···(8)
b＝x1+(1/c)loge{1-(y1/Ahys)}···(9)
b’＝x1-(1/c)loge{1-(y1/Ahys)}···(10)
图20是示出滞后校正部的特性例的图。在图20所示的例子中，示出在以下情况下被进行了滞后校正后的转矩信号Tref_c的特性例，该情况是在上述(9)式和(10)式中设定为Ahys＝1[Nm]、c＝0.3，从0[deg]开始进行了+50[deg]、-50[deg]的转向的情况。如图11所示，从滞后校正部240输出的转矩信号Tref_c具有如原点0→L1(细线)→L2(虚线)→L3(粗线)那样的滞后特性。此外，也可以将系数Ahys和系数c设为可根据车速Vs和转向角θh这两方或其中一方发生变化，所述系数Ahys是表示滞后特性的输出宽度的系数，所述系数c是表示圆度的系数。另外，通过针对转向角θh进行微分运算来求出转向角速度ωh，但为了降低高频噪声的影响而适度地实施了低通滤波(LPF)处理。另外，也可以通过高通滤波(HPF)和增益来实施微分运算和LPF的处理。并且，也可以不针对转向角θh，而针对上侧角度传感器所检测的方向盘角θ1或下侧角度传感器所检测的转向柱角θ2进行微分运算和LPF的处理来计算转向角速度ωh。也可以代替转向角速度ωh而将马达角速度ωm作为角速度信息来使用，在该情况下，不需要微分部220。
返回到图17，乘法部211将从基本对应关系部210输出的转矩信号Tref_a0乘以从符号提取部213输出的转向角θh的符号，并作为转矩信号Tref_a输出到加法部261。由此，得到与正负的转向角θh相应的转矩信号Tref_a。在加法部261、262中将如上所述那样求出的转矩信号Tref_a、转矩信号Tref_b以及转矩信号Tref_c相加，来得到转矩信号Tref_e。本实施方式中的转矩信号Tref_a对应于本公开的“第一转矩信号”。另外，本实施方式中的转矩信号Tref_e对应于本公开的“第二转矩信号”。
图21是示出转向反作用力校正部的一个结构例的框图。如图21所示，转向反作用力校正部280具备校正增益生成部281、校正转矩对应关系282、符号提取部283以及乘法部284。向转向反作用力校正部280输入转向角θh以及从低速驾驶模式探测部15(参照图10)输出的低速驾驶模式信号Pf。
在此，对“低速驾驶模式(第二模式)”进行说明。在本实施方式中，“低速驾驶模式(第二模式)”例如是指在将车辆停放于停车场等情况下使车辆向规定的停车位置移动时、为了从已进入的死胡同返回而进行后退移动等驾驶员进行了预先决定的规定的低速驾驶模式转移操作时所选择的驾驶模式。也就是说，本实施方式中的低速驾驶模式(第二模式)是用于在进行了如上述那样的规定的低速驾驶模式转移操作时使车辆低速地移动的驾驶模式。
低速驾驶模式探测部15是在探测到由驾驶员进行了规定的低速驾驶模式转移操作后输出低速驾驶模式信号Pf的结构部。低速驾驶模式探测部15例如也可以是在探测到由驾驶员按下了车辆的中央控制台等所具备的“停车按钮”后输出低速驾驶模式信号Pf的方式。另外，低速驾驶模式探测部15例如也可以是如下方式：驾驶员操作车辆的换挡旋钮，在探测到选择了“倒挡(后退)”、“停车F(前进)”或“停车B(后退)”的挡位后输出低速驾驶模式信号Pf。在此，“停车F(前进)”表示在低速驾驶模式(第二模式)下前进时所选择的挡位，“停车B(后退)”表示在低速驾驶模式(第二模式)下后退时所选择的挡位。作为供驾驶员选择低速驾驶模式(第二模式)的选择单元，也可以是上述以外的方式，不通过供驾驶员选择低速驾驶模式(第二模式)的选择单元来限定本发明。此外，在以下的说明中，也将不选择低速驾驶模式(第二模式)时的通常的驾驶模式称为“驱动模式(第一模式)”。即，在本公开中，低速驾驶模式探测部15对应于“判定部”，该“判定部”在探测到规定的低速驾驶模式转移操作后判定为与驱动模式(第一模式)不同的低速驾驶模式(第二模式)。
校正增益生成部281在低速驾驶模式(第二模式)下输出与低速驾驶模式信号Pf相应的校正增益G(G是小于1的正值)。具体地说，校正增益生成部281在低速驾驶模式(第二模式)下例如输出校正增益G＝0.3。另外，校正增益生成部281在驱动模式(第一模式)下输出校正增益G＝1。低速驾驶模式(第二模式)下的校正增益G的值是一例，不限于0.3。低速驾驶模式(第二模式)下的校正增益G的值能够设为小于1的正的规定值。
在校正转矩对应关系282中设定有与转向角θh的大小|θh|相应的校正转矩。校正转矩对应关系282输出与转向角θh的大小|θh|相应的校正转矩信号Tref_p0。符号提取部283提取转向角θh的符号。具体地说，例如，将转向角θh的值除以转向角θh的绝对值。由此，符号提取部283在转向角θh的符号为“+”的情况下输出“1”，在转向角θh的符号为“-”的情况下输出“-1”。乘法部284将从校正转矩对应关系282输出的校正转矩信号Tref_p0乘以从符号提取部283输出的转向角θh的符号，并作为校正转矩信号Tref_p输出。由此，得到与正负的转向角θh相应的校正转矩信号Tref_p。
图22是示出校正转矩对应关系的一例的图。在图22中，横轴表示转向角θh的绝对值|θh|，纵轴表示转矩。在图22中，用虚线表示转矩信号Tref_a0的一例，用实线表示校正转矩信号Tref_p0。此外，在图22中构成了与转向角θh的大小(绝对值)|θh|相应的对应关系，但也可以构成与正负的转向角θh相应的对应关系。在该情况下，校正转矩信号Tref_p0的值能够取正值和负值。校正转矩对应关系282例如既可以存储在构成控制单元30的控制用计算机1100的EEPROM 1004等中，也可以是由转向反作用力校正部280保持的方式。
如图22所示，校正转矩信号Tref_p0具有以下特性：在转向角θh的绝对值|θh|小于阈值θh_th的区域中，沿变化率随着转向角θh的绝对值|θh|的增加而逐渐变小的曲线增加。另外，如图13所示，在转向角θh的绝对值|θh|为阈值|θh_th|以上的区域中，校正转矩信号Tref_p0为固定值|Tc|。在本实施方式中，校正转矩信号Tref_p0的在转向角θh的绝对值|θh|＝0时的斜率K2设为比转矩信号Tref_a0的在转向角θh的绝对值|θh|＝0时的斜率K1大的值。阈值|θh_th|和固定值|Tc|能够设为任意的规定值。
转向反作用力校正部280输出与低速驾驶模式信号Pf相应的校正转矩信号Tref_p。转向反作用力校正部280在低速驾驶模式(第二模式)下输出与转向角θh相应的校正转矩信号Tref_p。另外，在驱动模式(第一模式)下，转向反作用力校正部280与转向角θh无关地输出校正转矩信号Tref_p＝0。
返回到图17，乘法部264将从加法部261输出的转矩信号Tref_e乘以从转向反作用力校正部280输出的校正增益G，并作为转矩信号Tref_f输出到加法部265。加法部265将从乘法部264输出的转矩信号Tref_f加上从转向反作用力校正部280输出的校正转矩信号Tref_p，并作为目标转向转矩Tref输出。即，目标转向转矩Tref通过下式(11)表示。
Tref＝(Tref_e)×G+Tref_p
＝Tref_f+Tref_p···(11)
本实施例中的转矩信号Tref_f对应于本公开的“第三转矩信号”。另外，本实施方式中的校正转矩信号Tref_p对应于本公开的“第四转矩信号”。
图23是示出从目标转向转矩生成部输出的目标转向转矩的一例的图。在图23中，横轴表示转向角θh，纵轴表示转矩。在图14中，用虚线表示驱动模式下的目标转向转矩的一例，用实线表示低速驾驶模式下的目标转向转矩。
在驱动模式(第一模式)下，如上所述，对转矩信号Tref_e(第二转矩信号)乘以校正增益G＝1，并加上校正转矩信号Tref_p(第四转矩信号)＝0。由此，成为目标转向转矩Tref＝转矩信号Tref_e(第二转矩信号)，能够得到适于驱动模式(第一模式)的目标转向转矩Tref。
在低速驾驶模式(第二模式)下，如上所述，对转矩信号Tref_e(第二转矩信号)乘以小于1的正的校正增益G(例如G＝0.3)来生成转矩信号Tref_f(第三转矩信号)，并且，对转矩信号Tref_f(第三转矩信号)加上转向角θh的绝对值|θh|＝0时的斜率比转矩信号Tref_a(第一转矩信号)的该斜率大的校正转矩信号Tref_p(第四转矩信号)，从而生成目标转向转矩Tref。由此，如图14所示，在低速驾驶模式(第二模式)下，与驱动模式(第一模式)相比能够减小目标转向转矩Tref，能够减轻方向盘1的操作。另外，如图14所示，在转向角θh为0左右的规定区域(在图14中用单点划线表示的区域)中，能够相对于转向角θh的变化增大转向力的变化。换言之，在方向盘1的转向角θh的绝对值|θh|为零以上的规定区域中，低速驾驶模式(第二模式)下的目标转向转矩Tref的变化率为驱动模式(第一模式)下的该变化率以上，在规定区域以外的区域中，低速驾驶模式(第二模式)下的目标转向转矩Tref的变化率比驱动模式(第一模式)下的该变化率小。由此，驾驶员易于识别转向角为零。因此，能够减轻驾驶员的负担，能够提高转向感。
此外，在图17所示的例子中示出了以下例子：对将转矩信号Tref_a(第一转矩信号)、转矩信号Tref_b以及转矩信号Tref_c相加得到的转矩信号Tref_e(第二转矩信号)乘以校正增益G，来生成转矩信号Tref_f(第三转矩信号)，但也可以是以下方式：在对转矩信号Tref_a(第一转矩信号)、转矩信号Tref_b、转矩信号Tref_c分别乘以小于1的单独的校正增益G后将它们相加，来生成转矩信号Tref_f(第三转矩信号)。
下面，参照图24对实施方式1的扭转角控制部300(参照图14)进行说明。
图24是示出实施方式1的扭转角控制部的一个结构例的框图。扭转角控制部300基于目标扭转角Δθref、扭转角Δθ、转向角θh以及马达角速度ωm来运算马达电流指令值Iref。扭转角控制部300具备扭转角反馈(FB)补偿部310、速度控制部330、稳定化补偿部340、输出限制部350、转向角干扰补偿部360、减法部361、加法部363以及减速比部370。
从转换器500输出的目标扭转角Δθref被以相加的形式输入到减法部361。扭转角Δθ被以相减的形式输入到减法部361。转向角θh被输入到转向角干扰补偿部360。马达角速度ωm被输入到稳定化补偿部340。扭转角反馈补偿部310对由减法部361计算出的、目标扭转角Δθref与扭转角Δθ的偏差Δθ0乘以补偿值CFB(传递函数)，输出使扭转角Δθ追随目标扭转角Δθref那样的目标转向柱角速度ωref1。目标转向柱角速度ωref1被以相加的形式输出到加法部363。补偿值CFB既可以是简单的增益Kpp，也可以是PI控制的补偿值等通常使用的补偿值。
转向角干扰补偿部360对转向角θh乘以补偿值Ch(传递函数)，输出目标转向柱角速度ωref2。目标转向柱角速度ωref2被以相加的形式输出到加法部363。加法部363将目标转向柱角速度ωref1与目标转向柱角速度ωref2相加，并作为目标转向柱角速度ωref输出到速度控制部330。由此，能够抑制从驾驶员输入的转向角θh的变化对扭杆扭转角Δθ产生的影响，能够提高扭转角Δθ对针对突然转向的目标扭转角Δθref的追随性。当由于驾驶员的转向操作而使转向角θh发生变化时，转向角θh的变化作为干扰对扭转角Δθ造成影响，相对于目标扭转角Δθref发生偏离。特别地，对于突然的转向，由转向角θh的变化导致的相对于目标扭转角Δθref的偏离显著地出现。转向角干扰补偿部360的基本目的是减轻该作为干扰的转向角θh的影响。
速度控制部330通过I-P控制(proportional preceding PI control：比例先行型PI控制)来计算使转向柱角速度ωc追随目标转向柱角速度ωref那样的马达电流指令值Is。转向柱角速度ωc也可以如图15那样设为对马达角速度ωm乘以作为减速机构的减速比部370的减速比1/N所得到的值。减法部333计算目标转向柱角速度ωref与转向柱角速度ωc之差(ωref-ωc)。积分部331对目标转向柱角速度ωref与转向柱角速度ωc之差(ωref-ωc)进行积分，并将积分结果以相加的形式输入到减法部334。扭转角速度ωt也被输出到比例部332。比例部332对转向柱角速度ωc进行基于增益Kvp的比例处理，并将比例处理结果以相减的形式输入到减法部334。减法部334中的减法运算结果作为马达电流指令值Is被输出。此外，速度控制部330也可以不通过I-P控制，而通过PI控制、P(比例)控制、PID(比例积分微分)控制、PI-D控制(微分先行型PID控制)、模型匹配控制、模型规范控制等通常使用的控制方法来计算马达电流指令值Is。输出限制部350对马达电流指令值Is预先设定了上限值和下限值。以限制马达电流指令值Is的上下限值的方式输出马达电流指令值Iref。
此外，本实施方式中的扭转角控制部300的结构是一例，也可以是与图15所示的结构不同的方式。例如，扭转角控制部300也可以是不具备转向角干扰补偿部360、加法部363或减速比部370的结构。
(实施方式2)。
图25是示出实施方式2所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。此外，对与在上述实施方式1中说明过的结构相同的结构部标注同一附图标记，并省略重复的说明。实施方式2所涉及的控制单元(ECU)30a的目标转向转矩生成部201及扭转角控制部300a的结构与实施方式1不同。
除了将转向角θh、车速Vs、车速判定信号Vfail输入到目标转向转矩生成部201以外，还将转向转矩Ts和马达角θm输入到目标转向转矩生成部201。扭转角控制部300a对使扭转角Δθ成为目标扭转角Δθref那样的马达电流指令值Imc进行运算。基于马达电流指令值Imc来驱动马达20。
图26是示出实施方式2的目标转向转矩生成部的一个结构例的框图。如图26所示，实施方式2的目标转向转矩生成部201除了具备在实施方式1中说明过的结构以外，还具备SAT信息校正部250和加法部263。向SAT信息校正部250输入转向角θh、车速Vs、转向转矩Ts、马达角θm以及马达电流指令值Imc。SAT信息校正部250基于转向转矩Ts、马达角θm以及马达电流指令值Imc来计算自回正转矩(SAT)，还实施滤波处理、增益乘法运算以及限制处理来运算转矩信号Tref_d。
图27是示出SAT信息校正部的一个结构例的框图。SAT信息校正部250具备SAT计算部251、滤波器部252、转向转矩感应增益部253、车速感应增益部254、转向角感应增益部255以及限制部256。
在此，参照图28来说明在从路面到方向盘之间产生的转矩的情形。图28是示出在从路面到方向盘之间产生的转矩的情形的示意图。
驾驶员通过使方向盘转向来产生转向转矩Ts，马达20按照转向转矩TS产生辅助转矩(马达转矩)Tm。其结果，车轮转动，产生自回正转矩TSAT来作为反作用力。此时，通过转向柱换算惯性(由马达20(的转子)、减速机构等作用于转向柱的惯性)J和摩擦(静摩擦)Fr产生成为方向盘转向的阻力的转矩。并且，通过马达20的旋转速度产生表现为阻尼项(阻尼系数DM)的物理转矩(粘性转矩)。根据这些力的平衡关系，得到下述(12)式所示的运动方程式。
J×αM+Fr×sign(ωM)+DM×ωM＝Tm+Ts+TSAT···(12)
在上述(12)式中，ωM是进行转向柱换算(转换为相对于转向柱的值)所得到的马达角速度，αM是进行转向柱换算所得到的马达角加速度。而且，当在上述(12)式中对TSAT求解时，得到下述(13)式。
TsAT＝-Tm-Ts+J×αM+Fr×sign(ωM)+DM×ωM···(13)
如根据上述(13)式所获知的那样，通过将转向柱换算惯性J、静摩擦Fr以及阻尼系数DM设为常数并预先求出，能够根据马达角速度ωM、马达角加速度αM、辅助转矩Tm以及转向转矩Ts来计算自回正转矩TSAT。此外，转向柱换算惯性J也可以是简单地使用马达惯性与减速比的关系式换算到转向柱所得到的值。
向SAT计算部251输入转向转矩Ts、马达角θm以及马达电流指令值Imc。SAT计算部251使用上述(13)式来计算自回正转矩TSAT。SAT运算部251具备换算部251A、角速度运算部251B、角加速度运算部251C、模块251D、模块251E、模块251F、模块251G以及加法器251H、251I、251J。向换算部251A输入马达电流指令值Imc。换算部251A通过将预先决定出的齿轮比与转矩常数相乘来计算进行转向柱换算所得到的辅助转矩Tm。向角速度运算部251B输入马达角θm。角速度运算部251B通过微分处理以及齿轮比的乘法运算，来计算进行转向柱换算所得到的马达角速度ωM。向角加速度运算部251C输入马达角速度ωM。角加速度运算部251C对马达角速度ωM进行微分，来计算进行转向柱换算所得到的马达角加速度αM。而且，使用所输入的转向转矩Ts以及计算出的上述辅助转矩Tm、马达角速度ωM及马达角加速度αM，利用模块251D、模块251E、模块251F、模块251G以及加法器251H、251I、251J，基于数式8并通过如图18所示的结构来计算自回正转矩TSAT。
向模块251D输入从角速度运算部251B输出的马达角速度ωM。模块251D作为符号函数(sign function)发挥功能，将输入数据的符号输出。向模块251E输入从角速度运算部251B输出的马达角速度ωM。模块251E将输入数据乘以阻尼系数DM后输出。模块251F将来自模块251D的输入数据乘以静摩擦Fr后输出。向模块251G输入从角加速度运算部251C输出的马达角加速度αM。模块251G将输入数据乘以转向柱换算惯性J后输出。
加法器251H将转向转矩Ts与从换算部251A输出的辅助转矩Tm相加。加法器251I从加法器251H的输出减去模块251G的输出。加法器251J将模块251E的输出与模块251F的输出相加，并减去加法器251I的输出。通过上述结构，能够实现上述(13)式。即，通过图27所示的SAT计算部251的结构来计算自回正转矩TSAT。此外，在能够直接检测转向柱角的情况下，也可以代替马达角θm而将转向柱角用作角度信息。在该情况下，不需要进行转向柱换算。另外，也可以不输入马达角θm，而将对来自EPS转向系统/车辆系统100的马达角速度ωm进行转向柱换算所得到的信号作为马达角速度ωM来输入，并省略针对马达角θm的微分处理。并且，也可以通过上述以外的方法来计算自回正转矩TSAT，也可以不使用算出值而使用测定值。
为了有效利用由SAT计算部251计算出的自回正转矩TSAT并将其作为转向感恰当地传递给驾驶员，由滤波器部252从自回正转矩TSAT提取希望传递的信息，通过转向转矩感应增益部253、车速感应增益部254以及转向角感应增益部255来调整要传递的量，并且，通过限制部256来调整上下限值。此外，在本公开中，由SAT计算部251计算出的自回正转矩TSAT也被输出到目标转向转矩生成部201。
从SAT计算部251向滤波器部252输入自回正转矩TSAT。滤波器部252例如通过带通滤波器对自回正转矩TSAT进行滤波处理，输出SAT信息TST1。向转向转矩感应增益部253输入从滤波器部252输出的SAT信息TST1和转向转矩Ts。转向转矩感应增益部253对转向转矩感应增益进行设定。
图29是示出转向转矩感应增益的特性例的图。如图29所示，转向转矩感应增益部253以在直行行驶状态下的中心附近灵敏度变高的方式设定转向转矩感应增益。转向转矩感应增益部253将根据转向转矩Ts设定的转向转矩感应增益乘以SAT信息TST1，输出SAT信息TST2。在图29中示出进行了如下设定的例子：在转向转矩Ts为Ts1(例如2Nm)以下的情况下，转向转矩感应增益被固定为1.0，在转向转矩Ts为Ts2(>Ts1)(例如4Nm)以上的情况下，转向转矩感应增益被固定为小于1.0的值，在转向转矩Ts处于Ts1与Ts2之间的情况下，转向转矩感应增益以固定的比例减小。
向车速感应增益部254输入从转向转矩感应增益部253输出的SAT信息TST2和车速Vs。车速感应增益部254对车速感应增益进行设定。图30是示出车速感应增益的特性例的图。如图30所示，车速感应增益部254以高速行驶时的灵敏度变高的方式设定车速感应增益。车速感应增益部254将根据车速Vs设定的车速感应增益乘以SAT信息TST2，输出SAT信息TST3。在图30中示出进行了如下设定的例子：在车速Vs为Vs2(例如70km/h)以上的情况下，车速感应增益被固定为1.0，在车速Vs为Vs1(<Vs2)(例如50km/h)以下的情况下，车速感应增益被固定为比1.0小的值，在车速Vs处于Vs1与Vs2之间的情况下，车速感应增益以固定的比例增加。
向转向角感应增益部255输入从车速感应增益部254输出的SAT信息TST3和转向角θh。转向角感应增益部255对转向角感应增益进行设定。图31是示出转向角感应增益的特性例的图。如图31所示，转向角感应增益部255以从规定的转向角起开始作用并且转向角大时的灵敏度变高的方式设定转向角感应增益。转向角感应增益部255将根据转向角θh设定的转向角感应增益乘以SAT信息TST3，输出转矩信号Tref_d0。在图31中示出进行了如下设定的例子：在转向角θh为θh1(例如10deg)以下的情况下，转向角感应增益被固定为规定的增益值Gα，在转向角θh为θh2(例如30deg)以上的情况下，转向角感应增益被固定为1.0，在转向角θh处于θh1与θh2之间的情况下，转向角感应增益以固定的比例增加。在希望提高转向角θh大时的灵敏度的情况下，只要将Gα设定在0≤Gα<1的范围内即可。在希望提高转向角θh小时的灵敏度的情况下，虽未图示，但只要将Gα设定在1<Gα的范围内即可。在不希望改变基于转向角θh的灵敏度的情况下，设定为Gα＝1即可。
向限制部256输入从转向角感应增益部255输出的转矩信号Tref_d0。限制部256对转矩信号Tref_d0的上限值和下限值进行了设定。图32是示出限制部中的转矩信号的上限值和下限值的设定例的图。如图33所示，限制部256对转矩信号Tref_d0预先设定了上限值和下限值，在所输入的转矩信号Tref_d0为上限值以上的情况下，将上限值作为转矩信号Tref_d输出，在所输入的转矩信号Tref_d0为下限值以下的情况下，将下限值作为转矩信号Tref_d输出，在除此以外的情况下，将转矩信号Tref_d0作为转矩信号Tref_d输出。
此外，转向转矩感应增益、车速感应增益以及转向角感应增益也可以不是如图29、图30以及图31所示那样的直线的特性，而是曲线的特性。另外，也可以根据转向感来适当调整转向转矩感应增益、车速感应增益以及转向角感应增益的设定。另外，在转矩信号的大小没有增大的风险的情况下、通过其它手段进行抑制等情况下，也可以删除限制部256。也能够适当省略转向转矩感应增益部253、车速感应增益部254以及转向角感应增益部255。另外，也可以将转向转矩感应增益、车速感应增益以及转向角感应增益的设置位置互换。另外，例如也可以是以下方式：一并求出转向转矩感应增益、车速感应增益以及转向角感应增益，在一个结构部中与SAT信息TST1相乘。即，本实施方式中的SAT信息校正部250的结构是一例，也可以是与图18所示的结构不同的方式。
在本实施方式中，通过设为在目标转向转矩生成部201中具备在上述实施方式1中说明过的转向反作用力校正部280的结构，也能够得到与实施方式1相同的效果。
具体地说，在加法部261、262、263中将转矩信号Tref_a(第一转矩信号)、转矩信号Tref_b、转矩信号Tref_c以及转矩信号Tref_d相加，来得到转矩信号Tref_e(第二转矩信号)。
另外，乘法部264将从加法部261输出的转矩信号Tref_e(第二转矩信号)乘以从转向反作用力校正部280输出的校正增益G，并作为转矩信号Tref_f(第三转矩信号)输出到加法部265。加法部265将从乘法部264输出的转矩信号Tref_f(第三转矩信号)加上从转向反作用力校正部280输出的校正转矩信号Tref_p(第四转矩信号)，并作为目标转向转矩Tref输出。
在驱动模式(第一模式)下，与实施方式1同样地，对转矩信号Tref_e(第二转矩信号)乘以校正增益G＝1，并加上校正转矩信号Tref_p(第四转矩信号)＝0。由此，成为目标转向转矩Tref＝转矩信号Tref_e(第二转矩信号)，能够得到适于驱动模式(第一模式)的目标转向转矩Tref。
在低速驾驶模式(第二模式)下，与实施方式1同样地，对转矩信号Tref_e(第二转矩信号)乘以小于1的正的校正增益G(例如G＝0.3)来生成转矩信号Tref_f(第三转矩信号)，并且，对转矩信号Tref_f(第三转矩信号)加上转向角θh的绝对值|θh|＝0时的斜率比转矩信号Tref_a(第一转矩信号)的该斜率大的校正转矩信号Tref_p(第四转矩信号)，来生成目标转向转矩Tref。由此，与实施方式1同样地，与驱动模式(第一模式)相比能够减小目标转向转矩Tref，能够减轻方向盘1的操作。另外，与实施方式1同样地，在转向角θh为0左右的区域(在图23中用单点划线表示的区域)中，能够相对于转向角θh的变化增大转向力的变化，易于识别出转向角为零。由此，能够减轻驾驶员的负担，能够提高转向感。
下面，参照图33来说明实施方式2的扭转角控制部300a。图33是示出实施方式2的扭转角控制部的一个结构例的框图。扭转角控制部300a基于目标扭转角Δθref、扭转角Δθ以及马达角速度ωm来运算马达电流指令值Imc。扭转角控制部300a具备扭转角反馈(FB)补偿部310、扭转角速度运算部320、速度控制部330、稳定化补偿部340、输出限制部350、减法部361以及加法部362。
从转换部500输出的目标扭转角Δθref被以相加的形式输入到减法部361。扭转角Δθ被以相减的形式输入到减法部361，并且被输入到扭转角速度运算部320。马达角速度ωm被输入到稳定化补偿部340。扭转角反馈补偿部310对由减法部361计算出的目标扭转角Δθref与扭转角Δθ的偏差Δθ0乘以补偿值CFB(传递函数)，并输出使扭转角Δθ追随目标扭转角Δθref那样的目标扭转角速度ωref。补偿值CFB既可以是简单的增益Kpp，也可以是PI控制的补偿值等通常使用的补偿值。目标扭转角速度ωref被输入到速度控制部330。能够通过扭转角反馈补偿部310和速度控制部330使扭转角Δθ追随目标扭转角Δθref，来实现期望的转向转矩。
扭转角速度运算部320对扭转角Δθ进行微分运算处理，来计算扭转角速度ωt。扭转角速度ωt被输出到速度控制部330。扭转角速度运算部320也可以进行基于HPF和增益的模拟微分来作为微分运算。另外，扭转角速度运算部320也可以通过其它方式、根据扭转角Δθ以外的参数来计算扭转角速度ωt，并输出到速度控制部330。速度控制部330通过I-P控制(比例先行型PI控制)，来计算使扭转角速度ωt追随目标扭转角速度ωref那样的马达电流指令值Imca1。减法部333计算目标扭转角速度ωref与扭转角速度ωt之差(ωref-ωt)。积分部331对目标扭转角速度ωref与扭转角速度ωt之差(ωref-ωt)进行积分，并将积分结果以相加的形式输入到减法部334。
扭转角速度ωt也被输出到比例部332。比例部332对扭转角速度ωt进行基于增益Kvp的比例处理，并将比例处理结果以相减的形式输入到减法部334。减法部334中的减法运算结果作为马达电流指令值Imca1被输出。此外，速度控制部330也可以不通过I-P控制，而通过PI控制、P(比例)控制、PID(比例积分微分)控制、PI-D控制(微分先行型PID控制)、模型匹配控制、模型规范控制等通常使用的控制方法来计算马达电流指令值Imca1。稳定化补偿部340具有补偿值Cs(传递函数)，根据马达角速度ωm来计算马达电流指令值Imca2。如果为了提高追随性和干扰特性而提高扭转角反馈补偿部310和速度控制部330的增益，则会产生高频的控制振荡现象。作为其对策，在稳定化补偿部340中针对马达角速度ωm设定进行稳定化所需要的传递函数(Cs)。由此，能够实现EPS控制系统整体的稳定化。
加法部362将来自速度控制部330的马达电流指令值Imca1与来自稳定化补偿部340的马达电流指令值Imca2相加，并作为马达电流指令值Imcb输出。输出限制部350对马达电流指令值Imcb预先设定了上限值和下限值。输出限制部350限制马达电流指令值Imcb的上下限值，并输出马达电流指令值Imc。此外，本实施方式中的扭转角控制部300a的结构是一例，也可以是与图33所示的结构不同的方式。例如，扭转角控制部300a也可以是不具备稳定化补偿部340的结构。
(实施方式3)
在实施方式1、2中，作为车辆用转向装置之一，将本公开应用于转向柱型EPS，但本公开不限于转向柱型等上游型，也能够应用于齿条和小齿轮等下游型EPS。并且，通过基于目标扭转角进行反馈控制，也能够应用于至少具备扭杆(弹簧常数任意)和用于检测扭转角的传感器的线控转向(SBW)反作用力装置。对将本公开应用于具备扭杆的SBW反作用力装置的情况下的实施方式(实施方式3)进行说明。
首先，对包括SBW反作用力装置的SBW系统整体进行说明。图34是与图10所示的电动动力转向装置的一般结构相对应地示出SBW系统的结构例的图。此外，对与在上述实施方式1、2中说明过的结构相同的结构标注同一附图标记，并省略详细的说明。
SBW系统是如下的系统：不存在图10中的通过万向联轴器4a而与转向柱2机械耦合的中间轴，通过电信号将方向盘1的操作传递给包括转向车轮8L、8R等的转轮机构。如图25所示，SBW系统具备反作用力装置60和驱动装置70，控制单元(ECU)50对两个装置进行控制。反作用力装置60在利用转向角传感器14进行转向角θh的检测的同时，将从转向车轮8L、8R传递的车辆的运动状态作为反作用力转矩传递给驾驶员。反作用力转矩由反作用力用马达61生成。此外，在本公开中，由转矩传感器10检测转向转矩Ts，但不限定于此。另外，角度传感器74检测反作用力用马达61的马达角θm。驱动装置70根据驾驶员对方向盘1进行的转向操作来对驱动用马达71进行驱动，并经由齿轮72对齿轮齿条机构5施加该驱动力，经由转向横拉杆6a、6b使转向车轮8L、8R转动。在齿轮齿条机构5的附近配置有角度传感器73，用于检测转向车轮8L、8R的转轮角θt。ECU 50为了对反作用力装置60和驱动装置70进行协调控制，除了基于从两个装置输出的转向角θh、转轮角θt等信息以外，还基于来自车速传感器12的车速Vs等生成用于对反作用力用马达61进行驱动控制的电压控制指令值Vref1和用于对驱动用马达71进行驱动控制的电压控制指令值Vref2。
对将本公开应用于这样的SBW系统的实施方式3的结构进行说明。图35是示出实施方式3的结构的框图。在实施方式3中，进行针对扭转角Δθ的控制(以下，称为“扭转角控制”)和针对转轮角θt的控制(以下，称为“转轮角控制”)，通过扭转角控制来控制反作用力装置，通过转轮角控制来控制驱动装置。此外，也可以用其它控制方法来控制驱动装置。
在扭转角控制中，通过与实施方式2相同的结构及动作来进行如下控制：使扭转角Δθ追随经由目标转向转矩生成部202和转换部500使用转向角θh等计算出的目标扭转角Δθref。利用角度传感器74来检测马达角θm，通过由角速度运算部951对马达角θm进行微分来计算马达角速度ωm。利用角度传感器73来检测转轮角θt。另外，在实施方式1中，作为EPS转向系统/车辆系统100内的处理，没有进行详细的说明，但电流控制部130通过与图21所示的减法部32B、PI控制部35、PWM控制部36以及逆变器电路37相同的结构及动作，基于从扭转角控制部300a输出的马达电流指令值Imc和由马达电流检测器140检测出的反作用力用马达61的电流值Imr对反作用力用马达61进行驱动，来进行电流控制。
在转轮角控制中，由目标转轮角生成部910基于转向角θh生成目标转轮角θtref，将目标转轮角θtref与转轮角θt一起输入到转轮角控制部920，由转轮角控制部920运算使转轮角θt成为目标转轮角θtref那样的马达电流指令值Imct。而且，电流控制部930基于马达电流指令值Imct和由马达电流检测器940检测出的驱动用马达71的电流值Imd，通过与电流控制部130相同的结构及动作对驱动用马达71进行驱动，来进行电流控制。此外，在本公开中，由转轮角控制部920计算出的马达电流指令值Imct也被输出到目标转向转矩生成部202。
图36是示出目标转轮角生成部的结构例的图。目标转轮角生成部910具备限制部931、比率限制部932以及校正部933。限制部931对转向角θh的上下限值进行限制，并输出转向角θh1。与图33所示的扭转角控制部300a内的输出限制部350同样地，针对转向角θh预先设定上限值和下限值来施加限制。比率限制部932对转向角θh1的变化量设定限制值来施加限制，以避免转向角的急剧变化，并输出转向角θh2。例如，将与前一次采样的转向角θh1之差设为变化量，在该变化量的绝对值比规定的值(限制值)大的情况下，对转向角θh1进行加减法运算以使变化量的绝对值成为限制值，并作为转向角θh2输出，在变化量的绝对值为限制值以下的情况下，将转向角θh1直接作为转向角θh2输出。此外，也可以不对变化量的绝对值设定限制值，而对变化量设定上限值和下限值来施加限制，也可以不对变化量而对变化率或差率施加限制。校正部933对转向角θh2进行校正，并输出目标转轮角θtref。例如，使用定义了目标转轮角θtref相对于转向角θh2的大小|θh2|的特性的对应关系，根据转向角θh2来求出目标转轮角θtref。或者，也可以单纯地通过对转向角θh2乘以规定的增益来求出目标转轮角θtref。
图37是示出转轮角控制部的结构例的图。转轮角控制部920具有与在图33所示的扭转角控制部300a的结构例中去除了稳定化补偿部340和加法部362后的结构相同的结构，输入目标转轮角θtref和转轮角θt来代替目标扭转角Δθref和扭转角Δθ，转轮角反馈(FB)补偿部921、转轮角速度运算部922、速度控制部923、输出限制部926以及减法部927以分别与扭转角反馈补偿部310、扭转角速度运算部320、速度控制部330、输出限制部350以及减法部361相同的结构来进行同样的动作。在这样的结构中，参照图38的流程图来说明实施方式3的动作例。图38是示出实施方式3的动作例的流程图。
当开始进行动作时，角度传感器73检测转轮角θt，角度传感器74检测马达角θm(步骤S110)，转轮角θt被输入到转轮角控制部920，马达角θm被输入到角速度运算部951。角速度运算部951对马达角θm进行微分来计算马达角速度ωm，并输出到扭转角控制部300a(步骤S120)。之后，在目标转向转矩生成部202中执行与图7所示的步骤S10～S40同样的动作，驱动反作用力用马达61来实施电流控制(步骤S130～S160)。
另一方面，在转轮角控制中，目标转轮角生成部910输入转向角θh，转向角θh被输入到限制部931。限制部931根据预先设定的上限值和下限值来限制转向角θh的上下限值(步骤S170)，并作为转向角θh1输出到比率限制部932。比率限制部932利用预先设定的限制值对转向角θh1的变化量施加限制(步骤S180)，并作为转向角θh2输出到校正部933。校正部933对转向角θh2进行校正来求出目标转轮角θtref(步骤S190)，并将该目标转轮角θtref输出到转轮角控制部920。
被输入了转轮角θt和目标转轮角θtref的转轮角控制部920通过减法部927从目标转轮角θtref减去转轮角θt，由此计算出偏差Δθt0(步骤S200)。偏差Δθt0被输入到转轮角反馈补偿部921，转轮角反馈补偿部921通过对偏差Δθt0乘以补偿值来对偏差Δθt0进行补偿(步骤S210)，并将目标转轮角速度ωtref输出到速度控制部923。转轮角速度运算部922被输入转轮角θt，通过针对转轮角θt的微分运算来计算转轮角速度ωtt(步骤S220)，并将该转轮角速度ωtt输出到速度控制部923。与速度控制部330同样地，速度控制部923通过I-P控制来计算马达电流指令值Imcta(步骤S230)，并将该马达电流指令值Imcta输出到输出限制部926。输出限制部926利用预先设定的上限值和下限值来限制马达电流指令值Imcta的上下限值(步骤S240)，并作为马达电流指令值Imct输出(步骤S250)。马达电流指令值Imct被输入到电流控制部930，电流控制部930基于马达电流指令值Imct和由马达电流检测器940检测出的驱动用马达71的电流值Imd对驱动用马达71进行驱动，来实施电流控制(步骤S260)。
此外，图38中的数据输入以及运算等的顺序能够适当变更。另外，与扭转角控制部300a内的速度控制部330同样地，转轮角控制部920内的速度控制部923不使用I-P控制，而使用PI控制、P控制、PID控制、PI-D控制等能够实现P、I以及D中的任一方的控制即可，并且，也可以利用通常使用的控制构造来进行转轮角控制部920和扭转角控制部300a中的追踪控制。转轮角控制部920只要是使实际角度(在此为转轮角θt)追随目标角度(在此为目标转轮角θtref)的控制结构即可，并不限定于在车辆用装置中使用的控制结构，例如也可以应用在工业用定位装置或工业用机器人等中使用的控制结构。
在实施方式3中，如图34所示，利用一个ECU 50进行了反作用力装置60和驱动装置70的控制，但也可以分别设置反作用力装置60用的ECU和驱动装置70用的ECU。在该情况下，ECU之间通过通信来进行数据的发送和接收。另外，图34所示的SBW系统与反作用力装置60及驱动装置70之间不具有机械耦合，但本公开也能够应用于具备在系统发生了异常的情况下将转向柱2与转轮机构通过离合器等机械耦合的机械转矩传递机构的SBW系统。在这样的SBW系统中，在系统正常时，将离合器分离以成为使机械转矩传递断开的状态，在系统异常时，将离合器接合以成为能够进行机械转矩传递的状态。
上述的实施方式1至实施方式3中的扭转角控制部300、300a直接运算出马达电流指令值Imc和辅助电流指令值Iac，但也可以在运算这些电流指令值之前先运算希望输出的马达转矩(目标转矩)，然后运算马达电流指令值和辅助电流指令值。在该情况下，为了根据马达转矩求出马达电流指令值和辅助电流指令值，使用通常使用的马达电流与马达转矩的关系。在本实施方式中，通过设为目标转向转矩生成部201具备在上述实施方式1中说明过的转向反作用力校正部280的结构，也能够得到与实施方式1相同的效果。
此外，上述使用的图是用于与本公开有关地进行定性说明的概念图，并不限定于这些图。另外，上述的实施方式是本公开的优选的实施方式的一例，但并不限定于这些实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变形来实施。另外，只要是在方向盘与马达或反作用力马达之间具有任意的弹簧常数的机构即可，也可以不限定于扭杆。
下面，记载用于解决第二背景技术所涉及的课题的技术思想。
(1)一种车辆用转向装置，通过对辅助转向力的马达进行驱动控制来对车辆的转向系统进行辅助控制，其中，作为所述车辆的驾驶模式，具有：第一模式；以及与所述第一模式不同的第二模式，在方向盘的转向角的绝对值为零以上的规定区域中，所述第二模式下的所述马达的目标转向转矩的变化率为所述第一模式下的该变化率以上，在所述规定区域以外的区域中，所述第二模式下的所述目标转向转矩的变化率比所述第一模式下的该变化率小。
(2)根据(1)所述的车辆用转向装置，具备：判定部，其在探测到预先决定的规定的操作的情况下，判定为所述第二模式；以及目标转向转矩生成部，其生成沿变化率随着方向盘的转向角的绝对值的增加而逐渐变小的曲线增加的第一转矩信号，对基于该第一转矩信号生成的第二转矩信号乘以校正增益来生成第三转矩信号，对该第三转矩信号加上第四转矩信号来生成所述目标转向转矩，其中，所述目标转向转矩生成部在所述第二模式下生成小于1的正的所述校正增益，并且生成所述转向角的绝对值为零时的斜率比所述第一转矩信号的该斜率大的所述第四转矩信号。
(3)根据(2)所述的车辆用转向装置，其中，所述第二模式下的第四转矩信号在所述转向角为规定值以上的区域中为固定值。
(4)根据(2)或(3)所述的车辆用转向装置，其中，所述目标转向转矩生成部在所述第一模式下将所述校正增益设为1，将所述第四转矩信号设为零。
(5)根据(1)至(4)中的任一项所述的车辆用转向装置，其中，所述第二模式下的目标转向转矩小于所述第一模式下的目标转向转矩。
<用于解决第三背景技术所涉及的课题的方式的公开>
基于图39～图64来说明用于解决第三背景技术所涉及的课题的方式。
(实施方式1)图39是示出实施方式1所涉及的线控转向式的车辆用转向装置的整体结构的图。图39所示的线控转向(SBW：Steer By Wire)式的车辆用转向装置(以下，也称为“SBW系统”)是通过电信号将方向盘1的操作传递给包括转向车轮8L、8R等的转轮机构的系统。如图39所示，SBW系统具备反作用力装置60和驱动装置70，控制单元(ECU)50对两个装置进行控制。
反作用力装置60具备检测方向盘1的转向转矩Ts的转矩传感器10、检测转向角θh的转向角传感器14、减速机构3、角度传感器74、反作用力用马达61等。这些各结构部设置在方向盘1的转向柱2上。反作用力装置60在通过转向角传感器14进行转向角θh的检测的同时，将从转向车轮8L、8R传递来的车辆的运动状态作为反作用力转矩传达给驾驶员。反作用力转矩由反作用力用马达61生成。转矩传感器10来检测转向转矩Ts。另外，角度传感器74检测反作用力用马达61的马达角θm。
驱动装置70具备驱动用马达71、齿轮72、角度传感器73等。由驱动用马达71产生的驱动力经由齿轮72、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a、6b，进而经由轮毂单元7a、7b而与转向车轮8L、8R连结。驱动装置70根据驾驶员对方向盘1进行的转向操作来对驱动用马达71进行驱动，并经由齿轮72对齿轮齿条机构5施加该驱动力，经由转向横拉杆6a、6b使转向车轮8L、8R转动。在齿轮齿条机构5的附近配置有角度传感器73，用于检测转向车轮8L、8R的转轮角θt。ECU 50为了对反作用力装置60和驱动装置70进行协调控制，除了基于从两个装置输出的转向角θh、转轮角θt等信息以外，还基于来自车速传感器12的车速Vs等生成用于对反作用力用马达61进行驱动控制的电压控制指令值Vref1和用于对驱动用马达71进行驱动控制的电压控制指令值Vref2。
从电池13向控制单元(ECU)50供给电力，并且经由点火钥匙11输入点火钥匙信号。控制单元50基于由转矩传感器10检测出的转向转矩Ts和由车速传感器12检测出的车速Vs进行电流指令值的运算，来控制向反作用力用马达61和驱动用马达71供给的电流。在控制单元50上连接有用于发送和接收车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network：控域网)40等车载网络。另外，也能够在控制单元50上连接用于进行CAN 40以外的通信的发送和接收模拟/数字信号、电波等的非CAN 41。控制单元50主要由CPU(也包括MCU、MPU等)构成。图40是示出控制SBW系统的控制单元的硬件结构的示意图。
构成控制单元50的控制用计算机1100具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)1001、ROM(Read Only Memory：只读存储器)1002、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)1003、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM：电可擦除可编程只读存储器)1004、接口(I/F)1005、A/D(Analog/Digital：模拟/数字)转换器1006、PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制器1007等，它们连接于总线。CPU 1001是执行SBW系统的控制用计算机程序(以下，称为控制程序)来控制SBW系统的处理装置。ROM 1002保存用于控制SBW系统的控制程序。RAM 1003作为用于使控制程序运行的工作存储器来使用。在EEPROM 1004中保存有由控制程序输入输出的控制数据等。控制数据使用于在对控制单元50接通电源后在RAM1003中展开的控制用计算机程序中，在规定的定时在EEPROM 1004中被覆盖。ROM 1002、RAM 1003、EEPROM 1004等是用于保存信息的存储装置，是CPU 1001能够直接访问的存储装置(一次存储装置)。
A/D转换器1006被输入转向转矩Ts和转向角θh的信号等，并将它们转换为数字信号。接口1005连接于CAN 40。接口1005用于接收来自车速传感器12的车速V的信号(车速脉冲)。PWM控制器1007基于针对反作用力用马达61和驱动用马达71的电流指令值来输出UVW各相的PWM控制信号。
对将本公开应用于这样的SBW系统的实施方式1的结构进行说明。图41是示出实施方式1所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。在本实施方式中，进行针对扭转角Δθ的控制(以下，称为“扭转角控制”)和针对转轮角θt的控制(以下，称为“转轮角控制”)，通过扭转角控制来控制反作用力装置，通过转轮角控制来控制驱动装置。此外，也可以用其它控制方法来控制驱动装置。控制单元50具备目标转向转矩生成部200、扭转角控制部300、转换部500、转向末端控制部900、目标转轮角生成部910以及转轮角控制部920，来作为内部模块结构。目标转向转矩生成部200生成目标转向转矩Tref，该目标转向转矩Tref是在本公开中对车辆的转向系统进行辅助控制时的转向转矩的目标值。转换部500将目标转向转矩Tref转换为目标扭转角Δθref。扭转角控制部300生成马达电流指令值Imc，该马达电流指令值Imc是向反作用力马达61供给的电流的控制目标值。
在此，首先，参照图42对目标转向转矩生成部200进行说明。图42是示出目标转向转矩生成部的一个结构例的框图。如图42所示，目标转向转矩生成部200具备基本对应关系部210、乘法部211、微分部220、阻尼增益对应关系部230、滞后校正部240、SAT信息校正部250、乘法部260以及加法部261、262、263。图43是示出基本对应关系部所保持的基本对应关系的特性例的图。图44是示出阻尼增益对应关系部所保持的阻尼增益对应关系的特性例的图。向基本对应关系部210输入转向角θh和车速Vs。基本对应关系部210使用图43所示的基本对应关系来输出以车速Vs为参数的转矩信号Tref_a0。即，基本对应关系部210输出与车速Vs相应的转矩信号Tref_a0。
如图38所示，转矩信号Tref_a0具有沿变化率随着转向角θh的大小(绝对值)|θh|的增加而逐渐变小的曲线增加的特性。另外，转矩信号Tref_a0具有随着车速Vs的增加而增加的特性。此外，在图5中构成了与转向角θh的大小|θh|相应的对应关系，但也可以构成与正负转向角θh相应的对应关系。在该情况下，转矩信号Tref_a0的值能够取正值和负值，不需要后述的符号计算。在以下的说明中，对输出与图5所示的转向角θh的大小|θh|相应的正值的转矩信号Tref_a0的方式进行说明。
符号提取部213提取转向角θh的符号。具体地说，例如将转向角θh的值除以转向角θh的绝对值。由此，在转向角θh的符号为“+”的情况下，符号提取部213输出“1”，在转向角θh的符号为“-”的情况下，符号提取部213输出“-1”。向微分部220输入转向角θh。微分部220对转向角θh进行微分，来计算作为角速度信息的转向角速度ωh。微分部220将计算出的转向角速度ωh输出到乘法部260。向阻尼增益对应关系部230输入车速Vs。阻尼增益对应关系部230使用图44所示的车速感应型的阻尼增益对应关系，来输出与车速Vs相应的阻尼增益DG。
如图44所示，阻尼增益DG具有随着车速Vs变快而逐渐变大的特性。阻尼增益DG也可以设为可根据转向角θh发生变化的方式。乘法部260将从微分部220输出的转向角速度ωh乘以从阻尼增益对应关系部230输出的阻尼增益DG，并作为转矩信号Tref_b输出到加法部262。滞后校正部240基于转向角θh和转向状态信号STs，使用下述(1)式和(2)式来运算转矩信号Tref_c。在此省略对转向状态信号STs的说明，但转向状态信号STS是表示基于马达角速度ωm的符号来判定转向方向是右转还是左转所得到的结果的状态信号。此外，在下述(1)式和(2)式中，设x为转向角θh，yR＝Tref_c以及yL＝Tref_c为转矩信号(第四转矩信号)Tref_c。另外，系数a是大于1的值，系数c是大于0的值。系数Ahys是表示滞后特性的输出宽度的系数，系数c是表示滞后特性的圆度的系数。
yR＝Ahys{1-a-c(x-b)}···(1)yL＝-Ahys{1-ac(x-b’)}···(2)
在右转向时，使用上述(1)式来计算转矩信号(第四转矩信号)Tref_c(yR)。在左转向时，使用上述(2)式来计算转矩信号(第四转矩信号)Tref_c(yL)。此外，在从右转向向左转向切换时或者从左转向向右转向切换时，基于作为转向角θh和转矩信号Tref_c的上次值的最终坐标(x1，y1)的值，将下述(3)式或(4)式所示的系数b或b’代入转向切换后的上述(1)式和(2)式。由此，保持转向切换前后的连续性。
b＝x1+(1/c)loga{1-(y1/Ahys)}...(3)
b’＝x1-(1/c)loga{1-(y1/Ahys)}...(4)
能够通过在上述(1)和(2)式中对x代入x1、对yR和yL代入y1来导出上述(3)和(4)式。
例如在使用了纳皮尔数e来作为系数a的情况下，上述(1)式、(2)式、(3)式分别用下述(5)式、(6)式、(7)式、(8)式表示。
yR＝Ahys[1-exp{-c(x-b)}]···(5)yL＝-Ahys[{1-exp{c(x-b’)}]···(6)b＝x1+(1/c)loge{1-(y1/Ahys)}···(7)b’＝x1-(1/c)loge{1-(y1/Ahys)}···(8)
图45是示出滞后校正部的特性例的图。在图45所示的例子中，示出在以下情况下被进行了滞后校正后的转矩信号Trefc的特性例，该情况是在上述(7)式和(8)式中设定为Ahys＝1[Nm]、c＝0.3，从0[deg]开始进行了+50[deg]、-50[deg]的转向的情况。如图7所示，从滞后校正部240输出的转矩信号Tref_c具有如原点0→L1(细线)→L2(虚线)→L3(粗线)那样的滞后特性。此外，也可以将系数Ahys和系数c设为可根据车速Vs和转向角θh这两方或其中一方而变化，所述系数Ahys是表示滞后特性的输出宽度的系数，所述系数c是表示圆度的系数。另外，通过针对转向角θh进行微分运算来求出转向角速度ωh，但为了降低高频噪声的影响而适度地实施了低通滤波(LPF)处理。另外，也可以通过高通滤波(HPF)和增益来实施微分运算和LPF的处理。并且，也可以不针对转向角θh，而针对上侧角度传感器所检测的方向盘角θ1或下侧角度传感器所检测的转向柱角θ2进行微分运算和LPF的处理来计算转向角速度ωh。也可以代替转向角速度ωh而将马达角速度ωm作为角速度信息来使用，在该情况下，不需要微分部220。
乘法部211将从基本对应关系部210输出的转矩信号Tref_a0乘以从符号提取部213输出的“1”或“-1”，并作为转矩信号Tref_a输出到加法部261。本实施方式中的转矩信号Tref_a对应于本公开的“第二转矩信号”。在加法部261、262以及263中将如上所述那样求出的转矩信号Tref_a、Tref_b、Tref_c以及从后述的转向末端控制部900输出的转矩信号Tref_e相加，并作为目标转向转矩Tref输出。
在扭转角控制中，进行如下控制：使扭转角Δθ追随经由目标转向转矩生成部202和转换部500且使用转向角θh等计算出的目标扭转角Δθref。利用角度传感器74来检测反作用力马达61的马达角θm，通过由角速度运算部951对马达角θm进行微分来计算马达角速度ωm。另外，电流控制部130基于从扭转角控制部300输出的马达电流指令值Imc和由马达电流检测器140检测出的反作用力用马达61的电流值Imr对反作用力用马达61进行驱动，来进行电流控制。
下面，参照图46来说明扭转角控制部300。图46是示出扭转角控制部的一个结构例的框图。扭转角控制部300基于目标扭转角Δθref、扭转角Δθ以及马达角速度ωm来运算马达电流指令值Imc。扭转角控制单元300具备扭转角反馈(FB)补偿部310、扭转角速度计算部320、速度控制部330、稳定化补偿部340、输出限制部350、减法部361以及加法部362。
从转换器500输出的目标扭转角Δθref被以相加的形式输入到减法部361。扭转角Δθ被以相减的形式输入到减法部361，并且被输入到扭转角速度运算部320。马达角速度ωm被输入到稳定化补偿部340。扭转角反馈补偿部310对由减法部361计算出的、目标扭转角Δθref与扭转角Δθ的偏差Δθ0乘以补偿值CFB(传递函数)，并输出使扭转角Δθ追随目标扭转角Δθref那样的目标扭转角速度ωref。补偿值CFB既可以是简单的增益Kpp，也可以是PI控制的补偿值等通常使用的补偿值。目标扭转角速度ωref被输入到速度控制部330。能够通过扭转角反馈补偿部310和速度控制部330使扭转角Δθ追随目标扭转角Δθref，来实现期望的转向转矩。扭转角速度运算部320对扭转角Δθ进行微分运算处理，来计算扭转角速度ωt。扭转角速度ωt被输出到速度控制部330。扭转角速度运算部320也可以进行基于HPF和增益的模拟微分，来作为微分运算。另外，扭转角速度运算部320也可以通过其它方式、根据扭转角Δθ以外的参数来计算扭转角速度ωt，并输出到速度控制部330。
速度控制部330通过I-P控制(比例先行型PI控制)来计算使扭转角速度ωt追随目标扭转角速度ωref那样的马达电流指令值Imca1。减法部333计算目标扭转角速度ωref与扭转角速度ωt之差(ωref-ωt)。积分部331对目标扭转角速度ωref与扭转角速度ωt之差(ωref-ωt)进行积分，并将积分结果以相加的形式输入到减法部334。扭转角速度ωt也被输出到比例部332。比例部332对扭转角速度ωt进行基于增益Kvp的比例处理，并将比例处理结果以相减的形式输入到减法部334。减法部334中的减法运算结果作为马达电流指令值Imca1被输出。此外，速度控制部330也可以不通过I-P控制，而通过PI控制、P(比例)控制、PID(比例积分微分)控制、PI-D控制(微分先行型PID控制)、模型匹配控制、模型规范控制等通常使用的控制方法来计算马达电流指令值Imca1。
稳定化补偿部340具有补偿值Cs(传递函数)，根据马达角速度ωm来计算马达电流指令值Imca2。如果为了提高追随性和干扰特性而提高扭转角反馈补偿部310和速度控制部330的增益，则会产生高频的控制振荡现象。作为其对策，在稳定化补偿部340中针对马达角速度ωm设定进行稳定化所需要的传递函数(Cs)。由此，能够实现EPS控制系统整体的稳定化。
加法部362将来自速度控制部330的马达电流指令值Imca1与来自稳定化补偿部340的马达电流指令值Imca2相加，并作为马达电流指令值Imcb输出。输出限制部350对马达电流指令值Imcb预先设定了上限值和下限值。输出限制部350限制马达电流指令值Imcb的上下限值，并输出马达电流指令值Imc。
此外，本实施方式中的扭转角控制部300的结构是一例，也可以是与图46所示的结构不同的方式。例如，扭转角控制部300也可以是不具备稳定化补偿部340的结构。
在转轮角控制中，由目标转轮角生成部910基于转向角θh和从后述的转向末端控制部900输出的转轮比率增益G来生成目标转轮角θtref。目标转轮角θtref与转轮角θt一起被输入到转轮角控制部920，由转轮角控制部920运算使转轮角θt成为目标转轮角θtref那样的马达电流指令值Imct。而且，电流控制部930基于马达电流指令值Imct和由马达电流检测器940检测出的驱动用马达71的电流值Imd，通过与电流控制部130相同的结构及动作对驱动用马达71进行驱动，来进行电流控制。
下面，参照图47来说明目标转轮角生成部910。图9是示出目标转轮角生成部的一个结构例的框图。目标转轮角生成部910具备限制部931、比率限制部932以及校正部933。限制部931输出限制了转向角θh的上下限值的转向角θh1。与图8所示的扭转角控制部300内的输出限制部350同样地，对转向角θh预先设定上限值和下限值来施加限制。比率限制部932对转向角θh1的变化量设定限制值来施加限制，以避免转向角的急剧变化，并输出转向角θh2。例如，将与前一次采样的转向角θh1之差设为变化量，在该变化量的绝对值比规定的值(限制值)大的情况下，对转向角θh1进行加减法运算以使变化量的绝对值成为限制值，并作为转向角θh2输出，在变化量的绝对值为限制值以下的情况下，将转向角θh1直接作为转向角θh2输出。此外，也可以不对变化量的绝对值设定限制值，而对变化量设定上限值和下限值来施加限制，也可以不对变化量而对变化率或差率施加限制。校正部933对转向角θh2进行校正，并输出目标转轮角θtref。在本实施方式中，对转向角θh2乘以后述的系数Kt以及从转向末端控制部900输出的转轮比率增益G来求出目标转轮角θtref。
下面，参照图48来说明转轮角控制部920。图48是示出转轮角控制部的一个结构例的框图。转轮角控制部920基于目标转轮角θtref以及转向车轮8L、8R的转轮角θt来计算马达电流指令值Imct。转轮角控制部920具备转轮角反馈(FB)补偿部921、转轮角速度运算部922、速度控制部923、输出限制部926以及减法部927。
从目标转轮角生成部910输出的目标转轮角θtref被以相加的形式输入到减法部927。转轮角θt被以相减的形式输入到减法部927，并且被输入到转轮角速度运算部922。转轮角反馈补偿部921对由减法部927计算出的、目标转轮角速度ωtref与转轮角θt的偏差Δθt0乘以补偿值CFB(传递函数)，输出使转轮角θt追随目标转轮角θtref那样的目标转轮角速度ωtref。补偿值CFB既可以是简单的增益Kpp，也可以是PI控制的补偿值等通常使用的补偿值。目标转轮角速度ωtref被输入到速度控制部923。能够通过转轮角反馈补偿部921和速度控制部923使转轮角θt追随目标转轮角θtref，来实现期望的转矩。
转轮角速度运算部922对转轮角θt进行微分运算处理，来计算转轮角速度ωtt。转轮角速度ωtt被输出到速度控制部923。速度控制部923也可以进行基于HPF和增益的模拟微分，来作为微分运算。另外，速度控制部923也可以通过其它方式、根据转轮角θt以外的参数来计算转轮角速度ωtt，并输出到速度控制部923。速度控制部923通过I-P控制(比例先行型PI控制)来计算使转轮角速度ωtt追随目标转轮角速度ωtref那样的马达电流指令值Imcta。此外，速度控制部923也可以不通过I-P控制，而通过PI控制、P(比例)控制、PID(比例积分微分)控制、PI-D控制(微分先行型PID控制)、模型匹配控制、模型规范控制等通常使用的控制方法来计算马达电流指令值Imcta。减法部928计算目标转轮角速度ωtref与转轮角速度ωtt之差(ωtref-ωtt)。积分部924对目标转轮角速度ωtref与转轮角速度ωtt之差(ωtref-ωtt)进行积分，并将积分结果以相加的形式输入到减法部929。转轮角速度ωtt也被输出到比例部925。比例部925对转轮角速度ωtt进行比例处理，并将比例处理结果作为马达电流指令值Imcta输出到输出限制部926。输出限制部926对马达电流指令值Imcta预先设定了上限值和下限值。输出限制部926限制马达电流指令值Imcta的上下限值，并输出马达电流指令值Imct。
此外，本实施方式中的转轮角控制部920的结构是一例，也可以是与图10所示的结构不同的方式。在这样的结构中，参照图49的流程图来说明实施方式1的动作例。图49是示出实施方式1的动作例的流程图。
当开始进行动作时，角度传感器73检测转轮角θt，角度传感器74检测马达角θm(步骤S110)，转轮角θt被输入到转轮角控制部920，马达角θm被输入到角速度运算部951。角速度运算部951对马达角θm进行微分来计算马达角速度ωm，并将该马达角速度ωm输出到扭转角控制部300(步骤S120)。之后，在目标转向转矩生成部200中生成目标转向转矩Tref(步骤S130)，转换部500将由目标转向转矩生成部200生成的目标转向转矩Tref转换为目标扭转角Δθref(步骤S140)，扭转角控制部300基于目标扭转角Δθref、扭转角Δθ以及马达角速度ωm来运算马达电流指令值Imc(步骤S150)。然后，电流控制部130基于从扭转角控制部300输出的马达电流指令值Imc实施电流控制，来对马达20进行驱动(步骤S160)。
另一方面，在转轮角控制中，目标转轮角生成部910输入转向角θh，转向角θh被输入到限制部931。限制部931根据预先设定的上限值和下限值来限制转向角θh的上下限值(步骤S170)，并作为转向角θh1输出到比率限制部932。比率限制部932通过预先设定的限制值对转向角θh1的变化量施加限制(步骤S180)，并作为转向角θh2输出到校正部933。校正部933对转向角θh2进行校正来求出目标转轮角θtref(步骤S190)，并将该目标转轮角θtref输出到转轮角控制部920。被输入了转轮角θt和目标转轮角θtref的转轮角控制部920通过减法部927从目标转轮角θtref减去转轮角θt，由此计算出偏差Δθt0(步骤S200)。偏差Δθt0被输入到转轮角反馈补偿部921，转轮角反馈补偿部921通过对偏差Δθt0乘以补偿值来对偏差Δθt0进行补偿(步骤S210)，将目标转轮角速度ωtref输出到速度控制部923。转轮角速度运算部922被输入转轮角θt，通过对转轮角θt进行微分运算来计算转轮角速度ωtt(步骤S220)，并将该转轮角速度ωtt输出到速度控制部923。与速度控制部330同样地，速度控制部923通过I-P控制来计算马达电流指令值Imcta(步骤S230)，并将该马达电流指令值Imcta输出到输出限制部926。输出限制部926利用预先设定的上限值和下限值来限制马达电流指令值Imcta的上下限值(步骤S240)，并作为马达电流指令值Imct输出(步骤S250)。马达电流指令值Imct被输入到电流控制部930，电流控制部930基于马达电流指令值Imct和由马达电流检测器940检测出的驱动用马达71的电流值Imd对驱动用马达71进行驱动，来实施电流控制(步骤S260)。
此外，图49中的数据输入以及运算等的顺序能够适当变更。另外，也可以利用通常使用的控制构造来进行转轮角控制部920中的追随控制。转轮角控制部920只要是使实际角度(在此为转轮角θt)追随目标角度(在此为目标转轮角θtref)的控制结构即可，并不限定于在车辆用装置中使用的控制结构，例如也可以应用在工业用定位装置或工业用机器人等中使用的控制结构。另外，在本实施方式中，如图1所示，利用一个ECU 50进行了反作用力装置60和驱动装置70的控制，但也可以分别设置反作用力装置60用的ECU和驱动装置70用的ECU。在该情况下，ECU之间通过通信来进行数据的发送和接收。
图50是示出实施方式1所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。如图50所示，转向末端控制部900具备末端目标转向转矩生成部901和转轮比率增益运算部905。
向实施方式1所涉及的转向末端控制部900输入转向角θh和末端转向角θh_e。在本实施方式中，将与最大转轮角θt_max对应的转向角设定为末端转向角θh_e。在此，最大转轮角θt_max表示在包括驱动装置70的转轮机构中基于构造决定的机械上的轮胎角度的最大转动角、或者考虑了控制误差的比该最大转动角稍小的值。末端转向角θh_e例如既可以存储在构成控制单元50的控制用计算机1100的EEPROM 1004等中，也可以是由转向末端控制部900保持的方式。
末端目标转向转矩生成部901基于转向角θh和末端转向角θh_e来生成用于限制驾驶员对方向盘1的操作的转矩信号Tref_e并输出。本实施方式中的转矩信号Tref_e对应于本公开的“第一转矩信号”。转轮比率增益运算部905基于末端转向角θh_e运算应用于上述目标转轮角生成部910的转轮比率增益G并输出。
参照图50至图52对实施方式1所涉及的转向末端控制部900的具体动作进行说明。图51是示出从实施方式1所涉及的末端目标转向转矩生成部输出的转矩信号Tref_e的一例的图。图52是示出在实施方式1中从目标转向转矩生成部输出的目标转向转矩Tref的一例的图。在图51中，横轴表示转向角θh的绝对值|θh|，纵轴表示转矩信号Tref_e的绝对值|Tref_e|。在图14中，横轴表示转向角θh的绝对值|θh|，纵轴表示目标转向转矩Tref的绝对值|Tref|。
如图51所示，转矩信号Tref_e(第一转矩信号)具有在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θhe以上的区域中以规定的变化率从零开始增加的特性。另外，转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θhe以上的区域中的转矩信号Tref_e(第一转矩信号)的变化率比转矩信号Tref_a(第二转矩信号)的最大变化率大。在本实施方式中，末端目标转向转矩生成部901使用下述(9)式来运算转矩信号Trefe。
Tref_e＝Ke×max(0，(|θh|-θh_e))×sign(θh)
···(9)
在上述(9)式中，系数Ke是用于决定转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e以上的区域(参照图51)中的转矩信号Tref_e的斜率的系数值。如图51所示，在转向角θh的绝对值|θh|小于末端转向角θh_e的区域中，转矩信号Tref_e的绝对值|Tref_e|为0。另外，如图51所示，在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e以上的区域中，转矩信号Tref_e的绝对值|Tref_e|的斜率为系数Ke的直线。系数Ke的值越大，在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e以上的区域中转矩信号Tref_e越急剧地上升。
目标转向转矩生成部200对上述转矩信号Tref_a(第二转矩信号)加上转矩信号Tref_b、转矩信号Tref_c以及上述转矩信号Tref_e，来生成目标转向转矩Tref(参照图42)。由此，如图52所示，能够生成在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e以上的区域中急剧上升的目标转向转矩Tref。本实施方式所涉及的车辆用转向装置(SBW系统)应用该目标转向转矩Tref来控制反作用力用马达61，由此在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e以上的区域中，驾驶员从方向盘1受到的反作用力变大，限制驾驶员对方向盘1的操作。另外，在本实施方式中，转轮比率增益运算部905使用下述(10)式来运算转轮比率增益G。
G＝(θt_max/Kt)/θh_e···(10)
在上述(10)式中，系数Kt是转轮比率增益G的基准值(轮胎角/转向角基本换算增益，以下也简称为“基本换算增益”)。基本换算增益Kt表示轮胎的转轮角θt相对于作为方向盘的操作量的转向角θh的变化量的基本比率。例如，在转向角是360[deg]时将轮胎的转轮角θt设为30[deg]的情况下，Kt＝30/360＝1/12。即，例如在车辆的车速Vs为30[km/h]以上的区域中转轮比率增益G＝1且固定时，转轮角θt相对于转向角θh的操作量的变化量以基本换算增益Kt变化。另外，例如在车辆的车速Vs小于30[km/h]的区域中转轮比率增益G＞1时，转轮角θt相对于转向角θh的操作量的变化量以比基本换算增益Kt高的比率变化。
如上所述，实施方式1所涉及的车辆用转向装置(SBW系统)具备：目标转向转矩生成部200，其生成作为转矩的目标值的目标转向转矩Tref；以及末端目标转向转矩生成部901，其基于方向盘1的转向角θh以及与最大转轮角θt_max对应的末端转向角θh_e生成转矩信号Tref_e(第一转矩信号)，该转矩信号Tref_e(第一转矩信号)在转向角θh的绝对值|θh|小于末端转向角θh_e的区域中为零，在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e以上的区域中以规定的斜率从零起直线地增加。目标转向转矩生成部200对转矩信号Tref_a(第二转矩信号)加上转矩信号Tref_e(第一转矩信号)来生成目标转向转矩Tref，该转矩信号Tref_a(第二转矩信号)至少沿变化率随着转向角θh的绝对值|θh|的增加而逐渐变小的曲线增加。由此，在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e以上的区域中，驾驶员从方向盘1受到的反作用力变大，限制驾驶员对方向盘1的操作。这样，根据本实施方式，能够与最大转轮角θt_max对应地限制方向盘1的操作。
(实施方式2)图53是示出实施方式2所涉及的控制单元的内部模块结构的一例的图。图54是示出实施方式2所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。此外，对与在上述实施方式1中说明过的结构相同的结构部标注同一附图标记，并省略重复的说明。
如图53所示，向实施方式2所涉及的转向末端控制部900a除了被输入转向角θh以外，还被输入车辆的车速Vs。另外，如图54所示，转向末端控制部900a除了具备实施方式1的结构以外，还具备末端转向角设定部904。末端转向角设定部904具备末端转向角对应关系906。末端转向角对应关系906设定有与车辆的车速Vs相应的末端转向角θh_e。末端转向角对应关系906例如既可以存储在构成控制单元50的控制用计算机1100的EEPROM 1004等中，也可以是由转向末端控制部900a保持的方式。向实施方式2所涉及的转向末端控制部900a的末端转向角设定部904输入车辆的车速Vs。末端转向角设定部904基于末端转向角对应关系906来输出与车速Vs相应的末端转向角θh_e。
下面，对以θt_max/Kt为360[deg]的方式设定了基本换算增益Kt的例子进行说明。图55是示出实施方式2所涉及的末端转向角对应关系的一例的图。在图55中，横轴表示车速Vs，纵轴表示末端转向角θh_e。图56是示出从实施方式2所涉及的末端目标转向转矩生成部输出的转矩信号Tref_e的一例的图。图57是示出在实施方式2中从目标转向转矩生成部输出的目标转向转矩Tref的一例的图。在图56中，横轴表示转向角θh的绝对值|θh|，纵轴表示转矩信号Tref_e的绝对值|Tref_e|。在图57中，横轴表示转向角θh的绝对值|θh|，纵轴表示目标转向转矩Tref的绝对值|Tref|。
在图55所示的例子中，将车速Vs的大小为第一车速V1以上的区域设为第一区域，将该第一区域中的末端转向角θh_e设为固定值360[deg]。另外，将车速Vs的大小为比第一车速V1小的第三车速V3以上且小于第一车速V1的区域设为第二区域，将该第二区域中的末端转向角θh_e设为180[deg]以上且小于360[deg]，随着车速Vs的大小变小，末端转向角θh_e在从360[deg]到180[deg]的范围内逐渐变小。另外，将车速Vs的大小为0[km/h]以上且小于第三车速V3的区域设为第三区域，将该第三区域中的末端转向角θh_e设为固定值180[deg]。
此外，在图55所示的例子中，将车速Vs的大小比第三车速V3大且比第一车速V1小的第二车速V2下的末端转向角θh_e设为240[deg]。在图55所示的例子中，也可以将第三车速V3设为例如10[km/h]，将第二车速V2设为例如20[km/h]，将第一车速V1设为例如30[km/h]。
参照图54至图58对实施方式2所涉及的转向末端控制部900a的具体动作进行说明。图58是示出在图55所示的例子中从转轮比率增益运算部输出的转轮比率增益的一例的图。在图58中，横轴表示车速Vs，纵轴表示转轮比率增益G。
在本实施方式中，末端目标转向转矩生成部901和转轮比率增益运算部905的具体动作与实施方式1相同，但不同点在于，如图55至图57所示那样使末端转向角θh_e的值与车速Vs相应地变化。另外，通过将末端转向角θh_e的变化曲线设为图17所示的样式，如图58所示，第一区域中的转轮比率增益G成为固定值“1.0”，第三区域中的转轮比率增益G成为固定值“2.0”，随着车速Vs的大小从第三车速V3起变大，第二区域中的转轮比率增益G在从“2.0”到“1.0”的范围内逐渐变小。另外，图55至图58所示的例子是一例，第三车速V3、第二车速V2、第一车速V1的具体数值、末端转向角θh_e的具体数值、转轮比率增益G的具体数值并不限于此。
如上所述，在车速Vs的大小为第一车速V1以上的高速区域、即第一区域中，通过将末端转向角θh_e设为固定值360[deg]，能够将转轮比率增益G设为固定值“1.0”。由此，能够使高速区域中的车辆的行为稳定。另外，在车速Vs的大小为0以上且小于第三车速V3的低速区域、即第三区域中，通过将末端转向角θh_e设为固定值180[deg]，能够将转轮比率增益G设为固定值“2.0”。由此，能够使低速区域中的车辆的行为稳定，能够稳定地在十字路、拐弯等处行驶。另外，在车速Vs的大小为第三车速V3以上且小于第一车速V1的中速区域、即第二区域中，随着车速Vs的大小变小，末端转向角θh_e在从360[deg]到180[deg]的范围内逐渐变小，由此随着车速Vs的大小从第三车速V3起变大，能够使转轮比率增益G在从“2.0”到“1.0”的范围内逐渐变小。由此，能够抑制随着车速Vs的变化而引起的轮胎的转轮角的急剧变动，能够得到稳定的转向感。
如上所述，在本实施方式中，具备：末端转向角设定部904，其至少根据车辆的车速Vs来设定末端转向角θh_e；以及转轮比率增益运算部905，其基于末端转向角θh_e来运算在生成轮胎的目标转轮角时与转向角θh相乘的转轮比率增益G。
具体地说，在将车辆的车速Vs为第一车速V1以上的区域设为第一区域、将车辆的车速Vs为比第一车速V1小的第三车速V3以上且小于第一车速V1的区域设为第二区域、将车辆的车速Vs为0以上且小于第三车速V3的区域设为第三区域时，末端转向角设定部904将第三区域中的末端转向角θh_e设定为比第一区域中的末端转向角θh_e小的值。并且，将第一区域中的末端转向角θh_e设定为固定值(例如360[deg])，将第三区域中的末端转向角设定为与第一区域中的末端转向角θh_e不同的固定值(例如180[deg])，将第二区域中的末端转向角θh_e设定为在从第一区域中的末端转向角θh_e(例如360[deg])到第三区域中的末端转向角θh_e(例如180[deg])的范围内逐渐变小的值。由此，能够使转轮比率增益G与同车速Vs对应的末端转向角θh_e联动地变化。
具体地说，在车速Vs的大小为第一车速V1以上的高速区域、即第一区域中，通过将末端转向角θh_e设为固定值360[deg]，能够将转轮比率增益G设为固定值“1.0”。另外，在车速Vs的大小为0以上且小于第三车速V3的低速区域、即第三区域中，通过将末端转向角θh_e设为固定值180[deg]，能够将转轮比率增益G设为固定值“2.0”。另外，在车速Vs的大小为第三车速V3以上且小于第一车速V1的中速区域、即第二区域中，随着车速Vs的大小变小，末端转向角θh_e在从360[deg]到180[deg]的范围内逐渐变小，由此随着车速Vs的大小从第三车速V3起变大，能够使转轮比率增益G在从“2.0”到“1.0”的范围内逐渐变小。
这样，根据本实施方式，通过使与最大转轮角θt_max对应的末端转向角θh_e根据车速Vs发生变化，能够利用与车速Vs相应的转向角限制方向盘1的操作，能够使转轮比率增益G与同车速Vs对应的末端转向角θh_e联动地变化，因此能够有助于提高行驶稳定性。
(实施方式)图59是示出实施方式3所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。此外，对与在上述实施方式1、2中说明过的结构相同的结构部标注同一附图标记，并省略重复的说明。
在实施方式3所涉及的转向末端控制部900b的结构中，与实施方式2的不同点在于，末端转向角设定部904a具备末端转向角运算部907。末端转向角对应关系906a实质上与实施方式2的末端转向角对应关系906相同。末端转向角对应关系906a设定有与车辆的车速Vs相应的基本末端转向角θh_e0。末端转向角对应关系906a例如既可以存储在构成控制单元50的控制用计算机1100的EEPROM 1004等中，也可以是由转向末端控制部900b保持的方式。末端转向角运算部907基于转向角θh和基本末端转向角θh_e0来运算末端转向角θh_e，并输出到末端目标转向转矩生成部901和转轮比率增益运算部905。
下面，对末端转向角运算部907的处理进行说明。图60是示出实施方式3所涉及的末端转向角运算部的处理的第一例的流程图。在实施方式3所涉及的末端转向角运算部907的处理的第一例中，θh_e’表示从末端转向角运算部907输出的末端转向角θh_e的上次值。
当被输入转向角θh和基本末端转向角θh_e0时(步骤S101)，末端转向角运算部907判定是否保持有末端转向角θh_e的上次值θh_e’(步骤S102)。此外，末端转向角θh_e的上次值θh_e’既可以是由末端转向角运算部907保持的方式，例如也可以是预先保持在构成控制单元50的控制用计算机1100的RAM 1003或EEPROM 1004中且在步骤S102中读出的方式。在没有保持末端转向角θh_e的上次值θh_e’的情况下(步骤S102；“否”)，末端转向角运算部907将基本末端转向角θh_e0作为末端转向角θh_e输出(步骤S103)，并将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S104)。下面，返回到步骤S101的处理，重复进行同样的处理。在保持有末端转向角θh_e的上次值θh_e’的情况下(步骤S102；“是”)，末端转向角运算部907判定转向角θh的绝对值|θh|是否小于规定的第一阈值θhth1(|θh|<θhth1)(步骤S105)。在此，作为在步骤S105中用于判定的第一阈值θhth1，例如能够设为180[deg]。此外，在该步骤S105中用于判定的第一阈值θhth1是一例，并不限于此。
在转向角θh的绝对值|θh|小于第一阈值θhth1(|θh|<θhth1)的情况下(步骤S105；“是”)，末端转向角运算部907将基本末端转向角θh_e0作为末端转向角θh_e输出(步骤S103)，并将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S104)。下面，返回到步骤S101的处理，重复进行同样的处理。在转向角θh的绝对值|θh|为第一阈值θhth1以上(|θh|≥θhth1)的情况下(步骤S105；“否”)，末端转向角运算部907将末端转向角θh_e的上次值θh_e’作为末端转向角θh_e输出(步骤S106)，并将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S104)。下面，返回到步骤S101的处理，重复进行同样的处理。
根据上述实施方式3所涉及的末端转向角运算部907的处理的第一例的处理，在转向角θh的绝对值|θh|为规定的第一阈值θhth1以上(|θh|≥θhth1)的情况下，限制末端转向角θh_e的变化。由此，能够抑制在变化比例比较大的大转向角区域中的、由车速变化引起的轮胎的转轮角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
图61是示出实施方式3所涉及的末端转向角运算部的处理的第二例的流程图。在实施方式3所涉及的末端转向角运算部907的处理的第二例中，与实施方式3所涉及的末端转向角运算部907的处理的第一例同样地，θh_e’也表示从末端转向角运算部907输出的末端转向角θh_e的上次值。在图61所示的实施方式3所涉及的末端转向角运算部907的处理的第二例中，步骤S201至步骤S204的处理与上述实施方式3所涉及的末端转向角运算部907的处理的第一例的步骤S101至步骤S104的处理相同。
在保持有末端转向角θh_e的上次值θh_e’的情况下(步骤S202；“是”)，末端转向角运算部907判定转向角θh的绝对值|θh|是否小于基本末端转向角θh_e0(|θh|<θh_e0)(步骤S205)。在转向角θh的绝对值|θh|小于基本末端转向角θh_e0(|θh|<θh_e0)的情况下(步骤S205；“是”)，末端转向角运算部907将基本末端转向角θh_e0作为末端转向角θh_e输出(步骤S203)，并将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S204)。下面，返回到步骤S201的处理，并重复进行同样的处理。在转向角θh的绝对值|θh|为基本末端转向角θh_e0以上(|θh|≥θh_e0)的情况下(步骤S205；“否”)，末端转向角运算部907判定转向角θh的绝对值|θh|是否小于末端转向角θh_e的上次值θh_e’(|θh|＜θh_e’)(步骤S206)。
在转向角θh的绝对值|θh|小于末端转向角θh_e的上次值θh_e’(|θh|＜θh_e’)的情况下(步骤S206；“是”)，末端转向角运算部907将转向角θh的绝对值|θh|作为末端转向角θh_e输出(步骤S207)，并将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S204)。下面，返回到步骤S201的处理，重复进行同样的处理。在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e的上次值θh_e’以上(|θh|≥θh_e’)的情况下(步骤S206；“否”)，末端转向角运算部907将末端转向角θh_e的上次值θh_e’作为末端转向角θh_e输出(步骤S208)，并将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S204)。下面，返回到步骤S201的处理，重复进行同样的处理。
在上述实施方式2中，例如在以实施方式2中说明过的如图17所示的末端转向角对应关系进行运用的情况下，当在使转向角θh为360[deg]的状态下驾驶员一边将方向盘1保持转向一边使车速Vs从30[km/h]减速到10[km/h]时，方向盘1被推回至转向角θh为180[deg]为止，有可能给驾驶员带来转向感的不适感。根据上述实施方式3所涉及的末端转向角运算部907的处理的第二例的处理，在处于转向角θh的绝对值|θh|为基本末端转向角θh_e0以上的区域的情况下，限制末端转向角θh_e的变化。由此，能够抑制伴随车速Vs的变化而引起的末端转向角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
如上所述，实施方式3所涉及的车辆用转向装置(SBW系统)具备：末端转向角对应关系906，其设定有与车辆的车速Vs相应的基本末端转向角θh_e0；以及末端转向角运算部907，其基于转向角θh和基本末端转向角θh_e0来运算末端转向角θh_e。由此，能够减轻由于车辆的车速Vs、转向角θh的变动而给驾驶员带来的转向感的不适感。
(实施方式4)图62是示出实施方式4所涉及的转向末端控制部的一个结构例的框图。此外，对与在上述实施方式1～实施方式3中说明过的结构相同的结构部标注相同的附图标记，并省略重复的说明。在实施方式4所涉及的转向末端控制部900c的结构中，与实施方式3的不同点在于，末端转向角设定部904b具备变化量限制部908。
末端转向角对应关系906a实质上与实施方式2的末端转向角对应关系906相同。末端转向角对应关系906a设定有与车辆的车速Vs相应的基本末端转向角θh_e0。末端转向角对应关系906a例如既可以存储在构成控制单元50的控制用计算机1100的EEPROM 1004等中，也可以是由转向末端控制部900b保持的方式。末端转向角运算部907a实质上与实施方式3的末端转向角运算部907相同。末端转向角运算部907a基于转向角θh和基本末端转向角θh_e0来运算末端转向角θh_e1，并将该末端转向角θh_e1输出到变化量限制部908。变化量限制部908限制末端转向角θh_e1的变化量，并将末端转向角θh_e输出到末端目标转向转矩生成部901和转轮比率增益运算部905。
下面，对末端转向角运算部907a和变化量限制部908的处理进行说明。图63是示出实施方式4所涉及的末端转向角运算部和变化量限制部的处理的第一例的流程图。在实施方式4所涉及的末端转向角运算部907a的处理的第一例中，θh_e1’表示从末端转向角运算部907a输出的末端转向角θh_e1的上次值。另外，θh_e’表示从变化量限制部908输出的末端转向角θh_e的上次值。
当被输入了转向角θh和基本末端转向角θh_e0时(步骤S301)，末端转向角运算部907a判定是否保持有末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’(步骤S302)。此外，末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’既可以是由末端转向角运算部907a保持的方式，例如也可以是预先保持在构成控制单元50的控制用计算机1100的RAM 1003或EEPROM 1004中且在步骤S302中读出的方式。
在没有保持末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’的情况下(步骤S302；“否”)，末端转向角运算部907a将基本末端转向角θh_e0作为末端转向角θh_e1输出(步骤S304)，并将该末端转向角θh_e1作为末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’进行存储(步骤S305)。
在保持有末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’的情况下(步骤S302；“是”)，末端转向角运算部907a判定转向角θh的绝对值|θh|是否小于规定的第一阈值θhth1(|θh|<θhth1)(步骤S303)。在此，作为在步骤S303中用于判定的第一阈值θhth1，例如能够设为180[deg]。此外，在该步骤S303中用于判定的第一阈值θhth1是一例，并不限于此。
在转向角θh的绝对值|θh|小于第一阈值θhth1(|θh|<θhth1)的情况下(步骤S303；“是”)，末端转向角运算部907a将基本末端转向角θh_e0作为末端转向角θh_e1输出(步骤S304)，并将该末端转向角θh_e1作为末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’进行存储(步骤S305)。在转向角θh的绝对值|θh|为第一阈值θhth1以上(|θh|≥θhth1)的情况下(步骤S303；“否”)，末端转向角运算部907a将末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’作为末端转向角θh_e1输出(步骤S306)，并将该末端转向角θh_e1作为末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’进行存储(步骤S305)。
当末端转向角θh_e1被输入到变化量限制部908时，变化量限制部908判定所输入的末端转向角θh_e1与末端转向角θh_e的上次值θh_e’的差值的绝对值是否小于规定的第二阈值θhth2(|θh_e1-θh_e’|<θhth2)(步骤S307)。在此，作为在步骤S307中用于判定的第二阈值θhth2，例如能够设为相当于10[deg/s]的值。此外，在该步骤S307中用于判定的第二阈值θhth2是一例，并不限于此。
在末端转向角θh_e1与末端转向角θh_e的上次值θh_e’的差值的绝对值小于第二阈值θhth2(|θh_e1-θh_e’|<θhth2)的情况下(步骤S307；“是”)，变化量限制部908将基本末端转向角θh_e1作为末端转向角θh_e输出(步骤S308)，并将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S309)。下面，返回到步骤S301的处理，重复进行同样的处理。在末端转向角θh_e1与末端转向角θh_e的上次值θh_e’的差值的绝对值为第二阈值θhth2以上(|θh_e1-θh_e’|≥θhth2)的情况下(步骤S307；“否”)，接着，变化量限制部908判定从末端转向角θh_e1减去末端转向角θh_e的上次值θh_e’所得到的值是否为第二阈值θhth2以上(θh_e1-θh_e’≥θhth2)(步骤S310)。
在末端转向角θh_e1与末端转向角θh_e的上次值θh_e’的差值的绝对值为第二阈值θhth2以上(|θh_e1-θh_e’|≥θhth2)(步骤S307；“否”)且从末端转向角θh_e1减去末端转向角θh_e的上次值θh_e’所得到的值为第二阈值θhth2以上(θh_e1-θh_e’≥θhth2)的情况下(步骤S310；“是”)，变化量限制部908将末端转向角θh_e的上次值θh_e’加上第二阈值θhth2后作为末端转向角θh_e输出(步骤S311)，将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S309)。下面，返回到步骤S301的处理，重复进行同样的处理。
在末端转向角θh_e1与末端转向角θh_e的上次值θh_e’的差值的绝对值为第二阈值θhth2以上(|θh_e1-θh_e’|≥θhth2)(步骤S307；“否”)且从末端转向角θh_e1减去末端转向角θh_e的上次值θh_e’所得到的值小于第二阈值θhth2(θh_e1-θh_e’<θhth2)的情况下(步骤S310；“否”)、即满足θh_e1-θh_e’≤(-θhth2)的情况下，变化量限制部908将末端转向角θh_e的上次值θh_e’减去第二阈值θhth2后作为末端转向角θh_e输出(步骤S312)，将该末端转向角θh_e作为末端转向角θh_e的上次值θh_e’进行存储(步骤S309)。下面，返回到步骤S301的处理，并重复进行同样的处理。
根据上述实施方式4所涉及的末端转向角运算部的处理的第一例的处理，在转向角θh的绝对值|θh|为规定的第一阈值θhth1以上(|θh|≥θhth1)的情况下，限制末端转向角θh_e1的变化。由此，能够抑制在变化比例比较大的大转向角区域中的、由车速变化引起的轮胎的转轮角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。另外，在末端转向角θh_e1的变化量为规定值以上的情况下，将对末端转向角θh_e的上次值θh_e’加上或减去规定值所得到的值设为末端转向角θh_e。由此，限制转轮比率增益G的时间变化量。因此，能够抑制伴随转轮角的急剧变化而引起的车辆行为的急剧变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
图64是示出实施方式4所涉及的末端转向角运算部和变化量限制部的处理的第二例的流程图。当被输入转向角θh和基本末端转向角θh_e0时(步骤S401)，末端转向角运算部907a判定是否保持有末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’(步骤S402)。在保持有末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’的情况下(步骤S402；“是”)，末端转向角运算部907a判定转向角θh的绝对值|θh|是否小于基本末端转向角θh_e0(|θh|<θh_e0)(步骤S403)。
在转向角θh的绝对值|θh|小于基本末端转向角θh_e0(|θh|<θh_e0)的情况下(步骤S403；“是”)，末端转向角运算部907a将基本末端转向角θh_e0作为末端转向角θh_e1输出(步骤S404)，并将该末端转向角θh_e1作为末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’进行存储(步骤S405)。在转向角θh的绝对值|θh|为基本末端转向角θh_e0以上(|θh|≥θh_e0)的情况下(步骤S403；“否”)，末端转向角运算部907a判定转向角θh的绝对值|θh|是否小于末端转向角θh_e的上次值θh_e’(|θh|＜θh_e’)(步骤S406)。在转向角θh的绝对值|θh|小于末端转向角θh_e的上次值θh_e’(|θh|＜θh_e’)的情况下(步骤S406；“是”)，末端转向角运算部907a将转向角θh的绝对值|θh|作为末端转向角θh_e1输出(步骤S404)，并将该末端转向角θh_e1作为末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’进行存储(步骤S405)。在转向角θh的绝对值|θh|为末端转向角θh_e的上次值θh_e’以上(|θh|≥θh_e’)的情况下(步骤S406；“否”)，末端转向角运算部907a将末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’作为末端转向角θh_e1输出(步骤S408)，并将该末端转向角θh_e1作为末端转向角θh_e1的上次值θh_e1’进行存储(步骤S405)。
在图64所示的实施方式4所涉及的末端转向角运算部907a和变化量限制部908的处理的第二例中，步骤S409至步骤S414的处理与上述实施方式4所涉及的末端转向角运算部907a和变化量限制部908的处理的第一例的步骤S307至步骤S312的处理相同。
根据上述实施方式4所涉及的末端转向角运算部907a和变化量限制部908的处理的第二例的处理，在转向角θh的绝对值|θh|处于基本末端转向角θh_e0以上的区域的情况下，限制末端转向角θh_e1的变化。由此，能够抑制伴随车速Vs的变化引起的末端转向角的变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。另外，在末端转向角θh_e1的变化量为规定值以上的情况下，将对末端转向角θh_e的上次值θh_e’加上或减去规定值所得到的值设为末端转向角θh_e。由此，限制转轮比率增益G的时间变化量。因此，能够抑制伴随转轮角的急剧变化而引起的车辆的行为的急剧变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
如上所述，实施方式4所涉及的车辆用转向装置(SBW系统)具备：末端转向角对应关系906，其设定有与车辆的车速Vs相应的基本末端转向角θh_e0；末端转向角运算部907a，其基于转向角θh和基本末端转向角θh_e0来运算末端转向角θh_e1；以及变化量限制部908，其限制末端转向角θh_e1，将末端转向角θh_e输出到末端目标转向转矩生成部901和转轮比率增益运算部905。由此，能够减轻由于车辆的车速Vs和转向角θh的变动而给驾驶员带来转向感的不适感。另外，能够抑制伴随转轮角的急剧变化而引起的车辆的行为的急剧变化，能够减轻给驾驶员带来的转向感的不适感。
此外，在上述实施方式4中对限制末端转向角θh_e1的变化量的例子进行了说明，但既可以是限制末端转向角θh_e1的变化率的方式，也可以是限制末端转向角θh_e1的差率的方式。另外，上述所使用的图是用于与本公开相关地进行定性说明的概念图，并不限定于这些图。另外，上述实施方式是本公开的优选的实施方式的一例，但并不限定于该例，在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变形来实施。
下面，记载用于解决第二背景技术所涉及的课题的技术思想。
(1)一种车辆用转向装置，具备：反作用力装置，其对方向盘施加转向反作用力；驱动装置，其根据所述方向盘的转向来使轮胎转动；以及控制部，其控制所述反作用力装置和所述驱动装置，其中，所述控制部具备：目标转向转矩生成部，其生成转向转矩的目标值即目标转向转矩；以及末端目标转向转矩生成部，其基于所述方向盘的转向角以及与最大转轮角对应的末端转向角来生成第一转矩信号，该第一转矩信号在所述方向盘的转向角的绝对值小于所述末端转向角的区域中为零、在所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中以规定的变化率从零起增加，其中，所述目标转向转矩生成部至少基于与车辆的车速及所述转向角相应的规定的基本对应关系来生成第二转矩信号，对该第二转矩信号加上所述第一转矩信号来生成所述目标转向转矩。
(2)根据(1)所述的车辆用转向装置，其中，所述第二转矩信号至少沿变化率随着所述转向角的绝对值的增加而逐渐变小的曲线增加，所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中的所述第一转矩信号的变化率比所述第二转矩信号的最大变化率大。
(3)根据(1)或(2)所述的车辆用转向装置，其中，在将所述第一转矩信号设为Tref_e、将所述转向角设为θh、将所述末端转向角设为θh_e、将用于在所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中决定所述第一转矩信号的斜率的系数设为Ke时，所述末端目标转向转矩生成部使用下述(1)式生成所述第一转矩信号。Tref_e＝Ke×max(0，(|θh|-θh_e))×sign(θh)…(1)
(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的车辆用转向装置，其中，所述控制部具备：末端转向角设定部，其至少根据所述车速来设定所述末端转向角；以及转轮比率增益运算部，其基于所述末端转向角来运算在生成所述轮胎的目标转轮角时与所述转向角相乘的转轮比率增益。
(5)根据(4)所述的车辆用转向装置，其中，在将所述转轮比率增益设为G、将所述转向角设为θh、将所述末端转向角设为θh_e、将所述最大转轮角设为θt_max、将所述转轮比率增益的基准值设为Kt时，所述转轮比率增益运算部使用下述(2)式生成所述转轮比率增益。G＝(θt_max/Kt)/θh_e…(2)
(6)根据(4)或(5)所述的车辆用转向装置，其中，在将所述车辆的车速为第一车速以上的区域设为第一区域、将所述车辆的车速为比第一车速小的第三车速以上且小于所述第一车速的区域设为第二区域、将所述车辆的车速为0以上且小于所述第三车速的区域设为第三区域时，所述末端转向角设定部将所述第三区域中的末端转向角设定为比所述第一区域中的末端转向角小的值。
(7)根据(6)所述的车辆用转向装置，其中，所述末端转向角设定部将所述第一区域中的末端转向角设定为固定值，将所述第三区域中的末端转向角设定为与所述第一区域中的末端转向角不同的固定值，将所述第二区域中的末端转向角设定为在从所述第一区域中的末端转向角到所述第三区域中的末端转向角的范围内逐渐变小的值。
(8)根据(4)至(7)中的任一项所述的车辆用转向装置，其中，所述末端转向角设定部具备：末端转向角对应关系，其设定有与所述车辆的车速相应的基本末端转向角；以及末端转向角运算部，其基于所述转向角和所述基本末端转向角来运算所述末端转向角。
(9)根据(8)所述的车辆用转向装置，其中，在所述转向角的绝对值小于规定的第一阈值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述第一阈值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值。
(10)根据(8)所述的车辆用转向装置，其中，在所述转向角的绝对值小于所述基本末端转向角的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值小于所述末端转向角的上次值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述转向角的绝对值，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值为所述末端转向角的上次值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值。
(11)根据(8)所述的车辆用转向装置，其中，所述末端转向角设定部还具备变化量限制部，该变化量限制部限制所述末端转向角的变化量，在所述转向角的绝对值小于规定的第一阈值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述第一阈值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值小于规定的第二阈值的情况下，所述变化量限制部输出所述末端转向角，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值为所述第二阈值以上的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值加上所述第二阈值后输出，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值小于所述第二阈值的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值减去所述第二阈值后输出。
(12)根据(8)所述的车辆用转向装置，其中，所述末端转向角设定部还具备变化量限制部，该变化量限制部限制所述末端转向角的变化量，在所述转向角的绝对值小于所述基本末端转向角的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值小于所述末端转向角的上次值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述转向角的绝对值，在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值为所述末端转向角的上次值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值小于规定的第二阈值的情况下，所述变化量限制部输出所述末端转向角，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值为所述第二阈值以上的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值加上所述第二阈值后输出，在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值小于所述第二阈值的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值减去所述第二阈值后输出。
附图标记说明
与图1至图10有关的附图标记的说明。
1：方向盘；2：转向柱；3：减速机构；5：齿轮齿条机构；6a、6b：转向横拉杆；7a、7b：轮毂单元；8L、8R：转向车轮；10：转矩传感器；11：点火钥匙；12：车速传感器；13：电池；14：转向角传感器；50：控制单元(ECU)；60：反作用力装置；61：反作用力用马达；70：驱动装置；71：驱动用马达；72：齿轮；73：角度传感器；130：电流控制部；140：马达电流检测器；200：目标转向转矩生成部；300：扭转角控制部；310：扭转角反馈(FB)补偿部；320：扭转角速度运算部；330：速度控制部；331：积分部；332：比例部；333、334：减法部；340：稳定化补偿部；350：输出限制部；361：减法部；362：加法部；500：转换部；900：转轮比率对应关系部；910：目标转轮角生成部；920：转轮角控制部；921：转轮角反馈(FB)补偿部；922：转轮角速度运算部；923：速度控制部；926：输出限制部；927：减法部；930：电流控制部；931：限制部；933：校正部；932：比率限制部；940：马达电流检测器；1001：CPU；1005：接口；1006：A/D转换器；1007：PWM控制器；1100：控制用计算机(MCU)
与图10至图38有关的附图标记的说明。
1：方向盘；2：转向柱；2A：扭杆；3：减速机构；4a、4b：万向联轴器；5：齿轮齿条机构；6a、6b：转向横拉杆；7a、7b：轮毂单元；8L、8R：转向车轮；10：转矩传感器；11：点火钥匙；12：车速传感器；13：电池；14：转向角传感器；15：低速驾驶模式探测部(判定部)；20：马达；30、30a、50：控制单元(ECU)；60：反作用力装置；61：反作用力用马达；70：驱动装置；71：驱动用马达；72：齿轮；73：角度传感器；100：EPS转向系统/车辆系统；130：电流控制部；140：马达电流检测器；200、201、202：目标转向转矩生成部；210：基本对应关系部；211：乘法部；213：符号提取部；220：微分部；230：阻尼增益对应关系部；240：滞后校正部；250：SAT信息校正部；251：SAT计算部；251A：换算部；251B：角速度运算部；251C：角加速度运算部；251D、251E、251F：模块；251H、251I、251J：加法器；252：滤波器部；253：转向转矩感应增益部；254：车速感应增益部；255：转向角感应增益部；256：限制部；260、264：乘法部；261、262、265：加法部；280：转向反作用力校正部；281：校正增益生成部；282：校正转矩对应关系；283：符号提取部；284：乘法部；300、300a：扭转角控制部；310：扭转角反馈(FB)补偿部；320：扭转角速度控制部；330：速度控制部；331：积分部；332：比例部；333、334：减法部；340：稳定化补偿部；350：输出限制部；360：转向角干扰补偿部；361：减法部；362、363：加法部；370：减速比部；400：转向方向判定部；500：转换部；910：目标转轮角生成部；920：转轮角控制部；921：转轮角反馈(FB)补偿部；922：转轮角速度运算部；923：速度控制部；926：输出限制部；927：减法部；930：电流控制部；931：限制部；933：校正部；932：比率限制部；940：马达电流检测器；1001：CPU；1005：接口；1006：A/D转换器；1007：PWM控制器；1100：控制用计算机(MCU)
与图39至图64有关的附图标记的说明。
1：方向盘；2：转向柱；3：减速机构；5：齿轮齿条机构；6a、6b：转向横拉杆；7a、7b：轮毂单元；8L、8R：转向车轮；10：转矩传感器；11：点火钥匙；12：车速传感器；13：电池；14：转向角传感器；50：控制单元(ECU)；60：反作用力装置；61：反作用力用马达；70：驱动装置；71：驱动用马达；72：齿轮；73：角度传感器；130：电流控制部；140：马达电流检测器；200：目标转向转矩生成部；210：基本对应关系部；211：乘法部；213：符号提取部；220：微分部；230：阻尼增益对应关系部；240：滞后校正部；260：乘法部；261、262、263：加法部；300：扭转角控制部；310：扭转角反馈(FB)补偿部；320：扭转角速度运算部；330：速度控制部；331：积分部；332：比例部；333、334：减法部；340：稳定化补偿部；350：输出限制部；361：减法部；362：加法部；500：转换部；900、900a、900b、900c：转向末端控制部；901：末端目标转向转矩生成部；904、904a、904b：末端转向角设定部；905：转轮比率增益运算部；906、906a：末端转向角对应关系；907、907a：末端转向角运算部；908：变化量限制部；910：目标转轮角生成部；920：转轮角控制部；921：转轮角反馈(FB)补偿部；922：转轮角速度运算部；923：速度控制部；926：输出限制部；927：减法部；930：电流控制部；931：限制部；932：比率限制部；933：校正部；940：马达电流检测器；1001：CPU；1005：接口；1006：A/D转换器；1007：PWM控制器；1100：控制用计算机(MCU)。

Claims (18)

1.一种车辆用转向装置，具备：
反作用力装置，其对方向盘施加转向反作用力；
驱动装置，其根据所述方向盘的转向来使轮胎转动；以及
控制部，其控制所述反作用力装置和所述驱动装置，
其中，所述控制部具备：
转轮比率对应关系部，其设定与车辆的车速相应的转轮比率增益；以及
目标转轮角生成部，其对所述方向盘的转向角乘以所述转轮比率增益来生成目标转轮角，
所述车辆的后退时的转轮比率增益为所述车辆的前进时的转轮比率增益以上，
在将所述车辆的前进时的车速的大小为0以上且小于第一车速的区域设为第一区域并且将该第一区域中的转轮比率增益设为第一增益，
将所述车辆的前进时的车速的大小为所述第一车速以上且小于比所述第一车速大的第二车速的区域设为第二区域并且将该第二区域中的转轮比率增益设为第二增益，
将所述车辆的前进时的车速的大小为所述第二车速以上的区域设为第三区域并且将该第三区域中的转轮比率增益设为第三增益，
将所述车辆的后退时的车速的大小比0大且小于第三车速的区域设为第四区域并且将该第四区域中的转轮比率增益设为第四增益，
将所述车辆的后退时的车速的大小为所述第三车速以上且小于比所述第三车速大的第四车速的区域设为第五区域并且将该第五区域中的转轮比率增益设为第五增益，
将所述车辆的后退时的车速的大小为所述第四车速以上的区域设为第六区域并且将该第六区域中的转轮比率增益设为第六增益时，
所述第四增益是比所述第一增益、所述第二增益、所述第三增益、所述第五增益以及所述第六增益大的固定值。
2.根据权利要求1所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述第三增益是固定值，
所述第一增益是大于所述第三增益且小于第四增益的固定值，
随着所述车辆的前进时的车速的大小从所述第一车速起变大，所述第二增益在从所述第一增益到所述第三增益的范围内逐渐变小。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述第三增益是固定值，
所述第六增益是所述第三增益以上且小于第四增益的固定值，
随着所述车辆的后退时的车速的大小从所述第三车速起变大，所述第五增益在从所述第四增益到所述第六增益的范围内逐渐变小。
4.一种车辆用转向装置，通过对辅助转向力的马达进行驱动控制来对车辆的转向系统进行辅助控制，其中，
作为所述车辆的驾驶模式，具有：
低速驾驶模式；以及
不选择低速驾驶模式时的驱动模式，
在方向盘的转向角的绝对值为零以上的规定区域中，所述低速驾驶模式下的所述马达的目标转向转矩的变化率为所述驱动模式下的该变化率以上，在所述规定区域以外的区域中，所述低速驾驶模式下的所述目标转向转矩的变化率比所述驱动模式下的该变化率小，
所述车辆用转向装置还具备：
判定部，其在探测到预先决定的规定的操作的情况下，判定为所述低速驾驶模式；以及
目标转向转矩生成部，其生成沿变化率随着方向盘的转向角的绝对值的增加而逐渐变小的曲线增加的第一转矩信号，对基于该第一转矩信号生成的第二转矩信号乘以校正增益来生成第三转矩信号，对该第三转矩信号加上第四转矩信号来生成所述目标转向转矩，
其中，所述目标转向转矩生成部在所述低速驾驶模式下生成小于1的正的所述校正增益，并且生成所述转向角的绝对值为零时的斜率比所述第一转矩信号的该斜率大的所述第四转矩信号。
5.根据权利要求4所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述低速驾驶模式下的第四转矩信号在所述转向角为规定值以上的区域中为固定值。
6.根据权利要求4或5所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述目标转向转矩生成部在所述驱动模式下将所述校正增益设为1，将所述第四转矩信号设为零。
7.根据权利要求4或5所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述低速驾驶模式下的目标转向转矩小于所述驱动模式下的目标转向转矩。
8.一种车辆用转向装置，具备：
反作用力装置，其对方向盘施加转向反作用力；
驱动装置，其根据所述方向盘的转向来使轮胎转动；以及
控制部，其控制所述反作用力装置和所述驱动装置，
其中，所述控制部具备：
目标转向转矩生成部，其生成转向转矩的目标值即目标转向转矩；以及
末端目标转向转矩生成部，其基于所述方向盘的转向角以及与最大转轮角对应的末端转向角来生成第一转矩信号，该第一转矩信号在所述方向盘的转向角的绝对值小于所述末端转向角的区域中为零、在所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中以规定的变化率从零起增加，
其中，所述目标转向转矩生成部至少基于与车辆的车速及所述转向角相应的规定的基本对应关系来生成第二转矩信号，对该第二转矩信号加上所述第一转矩信号来生成所述目标转向转矩，
在将所述第一转矩信号设为Tref_e、将所述转向角设为θh、将所述末端转向角设为θh_e、将用于在所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中决定所述第一转矩信号的斜率的系数设为Ke时，所述末端目标转向转矩生成部使用下述式(1)来生成所述第一转矩信号：
Tref_e＝Ke×max(0，(|θh|-θh_e))×sign(θh)…(1)。
9.根据权利要求8所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述第二转矩信号至少沿变化率随着所述转向角的绝对值的增加而逐渐变小的曲线增加，
所述转向角的绝对值为所述末端转向角以上的区域中的所述第一转矩信号的变化率比所述第二转矩信号的最大变化率大。
10.根据权利要求8或9所述的车辆用转向装置，其特征在于，所述控制部具备：
末端转向角设定部，其至少根据所述车速来设定所述末端转向角；以及
转轮比率增益运算部，其基于所述末端转向角来运算在生成所述轮胎的目标转轮角时与所述转向角相乘的转轮比率增益。
11.根据权利要求10所述的车辆用转向装置，其特征在于，
在将所述转轮比率增益设为G、将所述转向角设为θh、将所述末端转向角设为θh_e、将所述最大转轮角设为θt_max、将所述转轮比率增益的基准值设为Kt时，所述转轮比率增益运算部使用下述式(2)来生成所述转轮比率增益：
G＝(θt_max/Kt)/θh_e…(2)。
12.根据权利要求10所述的车辆用转向装置，其特征在于，
在将所述车辆的车速为第一车速以上的区域设为第一区域，
将所述车辆的车速为比第一车速小的第三车速以上且小于所述第一车速的区域设为第二区域，
将所述车辆的车速为0以上且小于所述第三车速的区域设为第三区域时，
所述末端转向角设定部将所述第三区域中的末端转向角设定为比所述第一区域中的末端转向角小的值。
13.根据权利要求12所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述末端转向角设定部将所述第一区域中的末端转向角设定为固定值，
所述末端转向角设定部将所述第三区域中的末端转向角设定为与所述第一区域中的末端转向角不同的固定值，
所述末端转向角设定部将所述第二区域中的末端转向角设定为在从所述第一区域中的末端转向角到所述第三区域中的末端转向角的范围内逐渐变小的值。
14.根据权利要求10所述的车辆用转向装置，其特征在于，所述末端转向角设定部具备：
末端转向角对应关系，其设定有与所述车辆的车速相应的基本末端转向角；以及
末端转向角运算部，其基于所述转向角和所述基本末端转向角来运算所述末端转向角。
15.根据权利要求14所述的车辆用转向装置，其特征在于，
在所述转向角的绝对值小于规定的第一阈值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，
在所述转向角的绝对值为所述第一阈值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值。
16.根据权利要求14所述的车辆用转向装置，其特征在于，
在所述转向角的绝对值小于所述基本末端转向角的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，
在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值小于所述末端转向角的上次值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述转向角的绝对值，
在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值为所述末端转向角的上次值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值。
17.根据权利要求14所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述末端转向角设定部还具备变化量限制部，该变化量限制部限制所述末端转向角的变化量，
在所述转向角的绝对值小于规定的第一阈值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，
在所述转向角的绝对值为所述第一阈值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值，
在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值小于规定的第二阈值的情况下，所述变化量限制部输出所述末端转向角，
在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值为所述第二阈值以上的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值加上所述第二阈值后输出，
在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值小于所述第二阈值的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值减去所述第二阈值后输出。
18.根据权利要求14所述的车辆用转向装置，其特征在于，
所述末端转向角设定部还具备变化量限制部，该变化量限制部限制所述末端转向角的变化量，
在所述转向角的绝对值小于所述基本末端转向角的情况下，所述末端转向角运算部输出所述基本末端转向角，
在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值小于所述末端转向角的上次值的情况下，所述末端转向角运算部输出所述转向角的绝对值，
在所述转向角的绝对值为所述基本末端转向角以上且所述转向角的绝对值为所述末端转向角的上次值以上的情况下，所述末端转向角运算部输出所述末端转向角的上次值，
在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值小于规定的第二阈值的情况下，所述变化量限制部输出所述末端转向角，
在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值为所述第二阈值以上的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值加上所述第二阈值后输出，
在所述末端转向角与所述末端转向角的上次值的差值的绝对值为所述第二阈值以上且从所述末端转向角减去所述末端转向角的上次值所得到的值小于所述第二阈值的情况下，所述变化量限制部将所述末端转向角的上次值减去所述第二阈值后输出。
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