CN107792165B - 转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向控制装置。在返回控制单元中，驾驶员转向校正单元基于转向转矩和方向盘位置相关信息计算与针对返回控制量的计算处理中的任何计算参量有关地输出的校正量，使得当沿朝向方向盘的中立位置的返回方向施加转向转矩时，返回控制量被保持或增大，并且当沿背离方向盘的中立位置的转动方向施加绝对值等于或大于预定临界值的转向转矩时，返回控制量被减小。方向盘位置相关信息是在方向盘位于中立位置时值为零并且基于方向盘位置与中立位置的关系值为正或负的信息。

Description

转向控制装置

技术领域

本公开涉及转向控制装置。

背景技术

在低的车辆速度范围内，车身或轮胎的侧滑角度与车辆速度较高时的侧滑角度相比相对较小。在相同的转向角度和横向加速度下，在低的车辆速度范围内，从路面接收到的自回正(self-aligning)转矩较小。当自回正转矩变得大约等于或小于转向机构中的摩擦力时，方向盘不容易返回至中立位置。因此，需要驾驶员有意地执行使方向盘返回至中立位置的操作。因此，执行“返回控制”的转向控制装置是已知的。在该返回控制中，计算方向盘向中立位置返回所沿的方向上的校正转矩并且将该校正转矩与辅助转矩相加。

例如，日本专利公报No.4959217公开了一种考虑到以下问题的装置。也就是说，当在由驾驶员保持转向的同时执行返回控制时，难以以较小的转向角度且特别地以低的车辆速度稳定地执行转向。在此，作为解决该问题的手段，计算增益使得：当转向转矩为0时增益的值为1，并且增益的值随着转向转矩从0沿负方向或正方向增大而逐渐接近0。随后，计算出的增益与返回转矩相乘，并且来自返回控制的输出在转向被保持时得到抑制。

在日本专利公报No.4959217中的技术中，当驾驶员主动沿返回方向施加转向转矩时，来自返回控制的输出也被抑制。因此，出现了置于驾驶员上的转向载荷增大的问题。

发明内容

因此，期望提供一种转向控制装置，该转向控制装置在返回控制期间基于由驾驶员进行的转向来适当地调整返回控制量。

示例性实施方式提供了一种转向控制装置，该转向控制装置基于由驾驶员施加的转向转矩来控制由转向辅助马达输出的辅助转矩。转向控制装置包括基本辅助转矩计算单元和返回控制单元，该基本辅助转矩计算单元计算基本辅助转矩。返回控制单元计算用于提供辅助使得方向盘返回至中立位置的返回控制量作为待与基本辅助转矩相加的校正转矩。

在此，“在方向盘位于中立位置时值为0并且基于方向盘位置与中立位置的关系值为正或负的信息”被简称为“方向盘位置相关信息”。例如，当方向盘定位在相对于中立位置的左侧时，方向盘位置相关信息的值为正。当方向盘定位在相对于中立位置的右侧时，方向盘位置相关信息的值为负。除了直接指示方向盘的旋转量的转向角度之外，方向盘位置相关信息还包括诸如马达旋转角度、传动系统齿轮的旋转角度、轮胎的转向角度或与转向角度有关的横摆速率之类的信息。

返回控制单元包括驾驶员转向校正单元，该驾驶员转向校正单元基于转向转矩和方向盘位置相关信息来计算与针对返回控制量的计算处理中的任何计算参量有关地输出的校正量。计算校正量，使得当沿朝向方向盘的中立位置的返回方向施加转向转矩时，返回控制量被保持或增大，并且使得当沿背离方向盘的中立位置的转动方向施加绝对值等于或大于预定的临界值的转向转矩时，返回控制量被减小。

也就是说，当驾驶员沿返回方向施加转向转矩时，驾驶员转向校正单元通过保持返回控制量或使返回控制量增大来防止使转向载荷增大或减小。另外，当驾驶员沿转动方向施加转向转矩时，驾驶员转向校正单元通过使返回控制量减小来减轻抑制转向的感觉。然而，当转向方向上的转向转矩的绝对值较小时，在一些情况下不需要考虑对转向的影响。因此，当转向方向上的转向转矩的绝对值等于或大于预定临界值时，返回控制量被减小。当然，临界值可以设定成0。

在前面提及的该日本专利公报No.4959217中的相关技术中，即使当驾驶员沿返回方向施加转向转矩时，返回控制的输出仍被抑制。因此，转向载荷变高。就此而言，在本公开中，当驾驶员沿返回方向施加转向转矩时，返回控制量至少不被减小。因此，可以改善转向的感觉。因此，本公开的转向控制装置能够基于由驾驶员进行的转向来适当地调节返回控制量。

驾驶员转向校正单元优选地基于通过方向盘位置相关信息的符号与转向转矩相乘获得的符号相乘后转向转矩来计算校正量。具体地，驾驶员转向校正单元参照符号相乘后转向转矩为零时的返回校正量并且基于转向转矩的符号的限定以以下方式计算校正量。

在转向转矩的符号是基于与由方向盘位置相关信息的符号指示的方向相同的方向限定的情况下，当符号相乘后转向转矩为负时，驾驶员转向校正单元保持返回控制量或使返回控制量增大，并且当符号相乘后转向转矩为正并且符号相乘后转向转矩的绝对值等于或大于预定的临界值时，驾驶员转向校正单元使返回校正量减小。

在转向转矩的符号是基于与由方向盘位置相关信息的符号指示的方向相反的方向限定的情况下，当符号相乘后转向转矩为正时，驾驶员转向校正单元保持返回控制量或使返回控制量增大，并且当符号相乘后转向转矩为负并且符号相乘后转向转矩的绝对值等于或大于预定的临界值时，驾驶员转向校正单元使返回校正量减小。

附图说明

在附图中：

图1是电动助力转向系统的总体构型图；

图2A是转向角度随时间变化的图，并且图2B是在返回控制中于从转动转向至返回转向的过渡期间的状态变化的图；

图3是根据第一实施方式的返回控制单元的总体控制框图；

图4是返回状态确定单元的控制框图；

图5是根据第一实施方式的驾驶员转向校正单元的控制框图；

图6是转向角度和转向转矩的正号及负号的限定的说明图；

图7是图5中的映射的示例；

图8A至图8C是指示驾驶员转向校正的工作效果的实际装置数据(1)；

图9A和图9B是指示驾驶员转向校正的工作效果的实际装置数据(2)；

图10是根据第二实施方式的返回控制单元的总体控制框图；

图11是根据第二实施方式的驾驶员转向校正单元的控制框图；

图12是图11中的映射的示例；

图13是根据第三实施方式的返回控制单元的总体控制框图；

图14是根据第三实施方式的驾驶员转向校正单元的控制框图；

图15A和图15B是图14中的映射的示例；

图16是根据第四实施方式的返回控制单元的总体控制框图；

图17是根据第四实施方式的驾驶员转向校正单元的控制框图；

图18是根据第五实施方式的返回控制单元的总体控制框图；

图19是根据第五实施方式的驾驶员转向校正单元的控制框图；以及

图20是图19中的映射的示例。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对转向控制装置的多个实施方式进行描述。根据每个实施方式，用作“转向控制装置”的电子控制单元(ECU)被应用于车辆的电动助力转向系统。ECU控制从转向辅助马达输出的辅助转矩。另外，在本说明书中，“本实施方式”总体上指的是下文中描述的第一实施方式至第五实施方式。

【电动助力转向系统的构型】

如图1中所示，电动助力转向系统1利用来自转向辅助马达80的转矩来辅助驾驶员操作方向盘91。

方向盘91固定至转向轴92的端部。在转向轴92的另一端侧部设置有中间轴93。在转向轴92与中间轴93之间设置有转矩传感器94。从转向轴92通过转矩传感器94至中间轴93的整个轴统称为转向轴部段95。

转矩传感器94基于将转向轴92和中间轴93连接的扭杆的扭转角度来检测施加至该扭杆的转向转矩Ts。转矩传感器94的检测值被输出至ECU 10。在中间轴93的与转矩传感器94相反的一侧的端部部分中设置有齿轮箱96。齿轮箱96包括小齿轮961和齿条962。

当方向盘91被驾驶员转动时，小齿轮961与中间轴93一起旋转。齿条962伴随着小齿轮961的旋转而向左或向右移动。在齿条962的两个端部设置有拉杆97。拉杆97与齿条962一起以往复方式向左及向右移动。轮99的取向由于拉杆97拉动及推动转向节臂98而改变。另外，在车辆的预定部段中设置有车辆速度传感器71。车辆速度传感器71检测车辆速度V。

例如，马达80是三相无刷交流马达。马达80基于从ECU 10输出的驱动电压Vd来输出辅助转矩。辅助转矩有助于方向盘91的转向力。在三相交流马达的情况下，驱动电压Vd是指各个相——即U相、V相和W相——的相电压。马达80的旋转经由减速机构85传递至中间轴93。减速机构85具有蜗轮86和蜗轮87。另外，当中间轴93由于来自车轮99侧的自回正转矩或路面反作用力而旋转时，旋转经由减速机构85传递至马达80。

图1中所示的电动助力转向系统1是马达80的旋转被传递至转向轴部段95的柱辅助型。然而，根据本实施方式的ECU 10可以以类似的方式应用于齿条辅助型电动助力转向系统或线控转向系统。在线控转向系统中，方向盘和转向轮被机械分开。另外，根据另一实施方式，具有数目为除3以外的相的多相交流马达、或者有刷直流马达可以用作转向辅助马达。

ECU 10通过从车载电池(未示出)接收的电力来操作。ECU 10基于由转矩传感器94检测到的转向转矩Ts和由车辆速度传感器71检测的车辆速度V等来计算辅助转矩命令Ta*。随后，ECU 10将基于辅助转矩命令Ta*计算的驱动电压Vd施加至马达80，由此使马达80产生辅助转矩。由ECU 10执行的各种计算处理可以是由中央处理单元(CPU)实现的软件处理，该中央处理单元运行预先存储在有形(tangible)存储器件比如只读存储器(ROM)中的程序。替代性地，各种计算处理可以通过由专用电子电路执行的硬件处理来实现。

ECU 10包括基本辅助转矩计算单元11、校正转矩计算单元13和电流反馈单元70。基本辅助转矩计算单元11基于转向转矩Ts和转向速度ω来计算基本辅助转矩Tb。校正转矩计算单元13计算待与基本辅助转矩Tb相加的各种类型的校正转矩。然而，根据本实施方式，将焦点仅放在回转控制的作为校正转矩的回转控制量Tr*上。将不提及其他类型的校正转矩。因此，“校正转矩计算单元”将在下文中具体地描述为“返回控制单元13”。

返回控制单元13基于转向转矩Ts、转向速度ω和转向角度θ来计算返回控制量Tr*。加法器12将由返回控制单元13计算的返回控制量Tr*与基本辅助转矩Tb相加。由此计算出辅助转矩命令Ta*。另外，如图3等中所示，在另一校正转矩被进一步加至返回控制量Tr*的配置的情况下，图1中的返回控制量Tr*由返回控制量最终命令值Tr**来代替。

用于各种参量的单位——比如[Nm]、[deg]和[deg/s]——用以表示这些参量的量纲(dimension)，并且不旨在限制这些参量的使用。例如，可以使用[rad]作为角度的单位。类似的解释也适用于下文中的附图。此外，术语“转向角度θ”和“转向速度ω”不仅用于通过驾驶员的主动转向使方向盘91旋转的情况，而且用于以更广泛的方式包括在驾驶员放开方向盘91的状态下方向盘91的位置和旋转速度。

电流反馈单元70基于辅助转矩命令Ta*与目标电流有关地执行对流至马达80的实际电流的反馈控制，并且由此计算出施加至马达80的驱动电压Vd。转向控制装置中的基本辅助转矩计算单元11和电流反馈单元70的配置是已知的技术。因此，将省去对基本辅助转矩计算单元11和电流反馈单元70的配置的详细描述。

【返回控制的概述】

接下来，将参照图2对返回控制的概述进行描述。

在低的车辆速度范围内，车身或轮胎的侧滑角度与车辆速度较高时的侧滑角度相比相对较小。在相同的转向角度和横向加速度下，在低的车辆速度范围内，从路面接收到的自回正转矩较小。当自回正转矩变得大约等于或小于转向机构中的摩擦力时，方向盘不容易返回至中立位置。因此，需要驾驶员有意地执行使方向盘返回至中立位置的操作。

具体地，在前束角度和后倾角度(caster trail)较小的车辆以及配装有滚动阻力低的轮胎的车辆中，返回力较小。另外，在部件的接触压力设定得较高以减少齿条小齿轮机构的咔嗒噪音的车辆中，摩擦力较高。前述情况中的每一种情况均用作抑制方向盘返回至中立位置的因素。

关于这种问题，返回控制是电动助力转向系统中方向盘向中立位置返回所沿的方向上的校正转矩被进一步加至辅助转矩的控制。

在下文中，在本说明书中，方向盘背离中立位置移动的方向被称为“转动方向”。方向盘朝向中立位置移动的方向被称为“返回方向”。也就是说，“返回方向/转动方向”是基于方向盘与中立位置之间的关系客观限定的，而与驾驶员的感觉无关。

转动方向上的转向和返回方向上的转向分别被称为“转动转向”和“返回转向”。另外，方向盘向由于自回正转矩和返回控制——即使驾驶员没有主动地执行使方向盘返回的操作的情况下——向中立位置返回的速度被称为“返回速度”。

图2A是示出了在驾驶员的手放在方向盘上的状态下在转动转向之后直到方向盘返回至中立位置(即，转向角度θ＝0[deg])为止转向角度θ随时间的变化的概念图。长虚线R0指示在下述情况下的操作：当没有执行返回控制时或者当返回控制的输出不足并且返回速度太慢时，转向角度θ由于摩擦而没有返回至0[deg]。

相反地，短虚线R1指示方向盘由于适当的返回控制而向中立位置返回的操作。由于返回速度是适当的，因此转向角度θ平稳地变化。另外，单点划线R2和双点划线R3示出了不适当的返回控制的示例。在由单点划线R2所指示的操作中，返回控制的输出过度并且返回速度太快。因此，转向被抑制。在由双点划线R3指示的操作中，返回速度是不稳定的。因此，驾驶员可能会感到不适。因此，在返回控制中，控制目标是实现由短虚线R1所指示的转向不被抑制且方向盘以不引起不适的自然速度返回的操作。

图2B是基于转向角度θ与转向转矩Ts之间的关系表示从转动转至返回转向的过渡期间的状态变化的图。在此，转向角度θ的正号和负号是基于参照中立位置的向左方向和向右方向限定的。另外，转向转矩Ts的符号是基于与由转向角度θ的符号所指示的方向相同的方向限定的。基本上，当沿正方向施加转向转矩Ts时，转向角度θ向正方向变化。当沿负方向施加转向转矩Ts时，转向角度θ向负方向变化。图2B示出了转向角度θ和转向转矩Ts两者均处于正区域中的图。转向角度θ和转向转矩Ts两者均处于负区域中的图将与图2B中的图是关于原点对称的。

转向的过渡期间的状态变化被分成四个阶段，即，由实线指示的“转动阶段”、由单点划线指示的“第一过渡阶段”、由虚线指示的“返回阶段”和由双点划线指示的“第二过渡阶段”。在驾驶员转动方向盘的转动阶段期间，转向角度θ的绝对值增大。图2B中的曲线形状仅是示例。在转动阶段期间，不执行返回控制以便不抑制转向。当驾驶员开始使方向盘向中立位置返回时，转向角度θ几乎不改变。转向速度ω的绝对值相对较小。在该第一过渡阶段期间，当主动执行返回控制时，驾驶员感受到强烈的返回感觉。因此，返回控制逐渐开始。

在驾驶员使方向盘向中立位置返回的返回阶段期间，转向角度θ的绝对值减小。在返回阶段期间，主动执行返回控制。因此，由指示当返回控制未被执行时的细虚线表示的曲线被校正成使得曲线的末端面向原点。在方向盘靠近中立位置的第二过渡阶段期间，转向角度θ的绝对值在相对较小的范围内逐渐接近零。在该阶段期间，返回控制逐渐结束。

另外，返回阶段、转动阶段和过渡阶段期间的相应转向状态被称为“返回状态”、“转动状态”和“过渡状态”。返回状态被限定为“方向盘位置朝向中立位置变化的状态”。转动状态被限定为“方向盘位置沿背离中立位置的方向变化的状态”。以参量的方式表示返回状态的信息是由下文中描述的返回状态确定单元50计算的“返回状态参量α”。图2B中的每个阶段期间的返回状态参量α在转动阶段期间是“α＝0”、在返回阶段期间是“α＝1”并且在第一过渡阶段和第二过渡阶段期间是“0<α<1”。

日本专利公报No.4959217公开了一种相关技术，在该相关技术中，当驾驶员施加转向转矩使得转向被保持时，由返回控制产生的校正转矩被防止输出。然而，在该相关技术中，由于即使当驾驶员主动沿返回方向施加转向转矩时，返回控制的输出仍被抑制，因此出现了置于驾驶员上的转向载荷增大的问题。

关于该问题，根据本实施方式的返回控制单元13包括“驾驶员转向校正单元”以用于在返回控制期间基于由驾驶员进行的转向来适当地调整返回控制量Tr*。驾驶员转向校正单元确定是在沿返回方向或还是在沿转动方向施加转向转矩Ts。当确定是在沿返回方向施加转向转矩时，驾驶员转向校正单元防止返回控制量Tr*被抑制。

接下来，将对根据第一实施方式至第五实施方式的返回控制单元13的配置依次进行描述。作为根据每个实施方式的返回控制单元的附图标记，实施方式的编号被添加作为数字“13”之后的第三位数。

【返回控制单元的配置】

(第一实施方式)

图3中示出了根据第一实施方式的返回控制单元131的总体配置。

返回控制单元131主要由四个模块——即，目标转向速度计算单元201、返回控制量计算单元301、返回状态确定单元50和返回速度稳定控制单元60——构成。简言之，四个模块的功能如下：目标转向速度计算单元201计算在方向盘向中立位置返回时的目标转向速度ω*；返回控制量计算单元301计算使方向盘向中立位置的返回的返回力的返回力命令值；返回状态确定单元50确定方向盘是在转动还是在返回；并且返回速度稳定控制单元60使方向盘的返回速度稳定。

转向角度θ、转向速度ω和转向转矩Ts被输入至返回控制单元131并作为用于每个模块中的进行计算的信息参量。在此，转向角度θ与“当方向盘位于中立位置时其值为0并且基于方向盘位置与中立位置的关系该值为正或负的方向盘位置相关信息”对应。

在根据图3以及其他附图中所示的每个实施方式的返回控制单元的总体配置图中，考虑到附图的可视性，转向角度θ的输入由单点划线来指示，转向速度ω的输入由双点划线来指示并且转向转矩Ts的输入由实线来指示。从这些模块输出的所有计算结果都由实线来指示。

在所述四个模块中，目标转向速度计算单元和返回控制量计算单元的配置在第一实施方式与下文中描述的第二实施方式至第五实施方式之间是不同的。另外，驾驶员转向校正单元包括在目标转向速度计算单元和返回控制量计算单元中的任一者中。

在下文中，根据每个实施方式的目标转向速度计算单元是通过将实施方式的编号添加作为数字“20”之后的第三位数来区分的。类似地，返回控制量计算单元也是通过将实施方式的编号添加作为数字“30”之后的第三位数来区分的。然而，当配置与根据前一实施方式的配置大致相同时，可以使用该前一实施方式的附图标记。

在根据第一实施方式的返回控制单元131中，目标转向速度计算单元201包括基本目标转向速度计算单元21、乘法器23和驾驶员转向校正单元401。

基本目标转向速度计算单元21基于转向角度θ来计算基本目标转向速度ω*_0。基本目标转向速度ω*_0是在方向盘向中立位置返回时的目标转向速度的基本值。乘法器23将校正增益K1与基本目标转向速度ω*_0相乘。由此计算出目标转向速度ω*。校正增益K1是由驾驶员转向校正单元401计算出的。目标转向速度计算单元201输出以前述方式计算出的目标转向速度ω*。在下文中，对驾驶员转向校正单元401的详细配置进行描述。

在本说明书中，以词语“基本”开头的术语在下面用于多种类型的计算值。这些术语指示值是在与最后输出的计算值有关的校正量的相加或相乘之前的值。

返回控制量计算单元301包括转向速度偏差计算单元31、转向速度伺服控制器32、转向角度参考转矩计算单元33和加法器37。转向速度偏差计算单元31计算目标转向速度ω*与转向速度ω之间的偏差Δω。转向速度伺服控制器32执行伺服控制使得转向速度偏差Δω变为0，即，转向速度ω依循目标转向速度ω*。转向速度伺服控制器32计算基本返回控制量Tr*_0。

转向角度参考转矩计算单元33基于转向角度θ来计算作为返回力的转向角度参考转矩Tθ。加法器37将转向角度参考转矩Tθ与基本返回控制量Tr*_0相加。由此计算出返回控制量Tr*。返回控制量计算单元301输出以前述方式计算出的返回控制量Tr*。

如图4中所示，返回状态确定单元50包括转向速度确定单元51、转向角度确定单元52、乘法器53和输出限制单元54。状态参量αω、αθ、α0和α均为无量纲参量[-]。

转向速度确定单元51基于转向速度ω来计算值的范围为从-1至+1的速度状态参量αω。转向角度确定单元52基于转向角度θ来计算值的范围为从-1至+1的角度状态参量αθ。乘法器53将速度状态参量αω与角度状态参量αθ相乘。计算出值的范围为从-1至+1的预限制返回状态参量α0。输出限制单元54消除预限制返回状态参量α0的从-1至0的负值并且仅输出范围为从0至+1的正值作为返回状态参量α。

返回状态参量α用作用于确定当前转向状态是图2B中所示的返回阶段、转动阶段还是过渡阶段的指示。

返回速度稳定控制单元60基于返回状态参量α和转向速度ω来计算返回速度稳定转矩Tω_stb。加法器39将返回速度稳定转矩Tω_stb与由返回控制量计算单元301输出的返回控制量Tr*相加。由此计算出返回控制量最终命令值Tr**。

根据本实施方式，将省去对与返回状态参量α和返回速度稳定转矩Tω_stb有关的配置的详细描述。

接下来，图5示出了根据第一实施方式的驾驶员转向校正单元401的配置。驾驶员转向校正单元401具有符号确定单元(附图中的“sgn”)411、符号乘法器412和映射42。符号确定单元411确定转向角度θ的符号。当转向角度θ为正时，符号确定单元411计算出“+1”，并且当转向角度θ为负时，符号确定单元411计算出“-1”。当转向角度θ为0时，值可以是从-1至+1的任意值。符号乘法器412将转向角度θ的符号与转向转矩Ts相乘。计算出符号相乘后转向转矩Ts_sgn。映射42规定了符号相乘后转向转矩Ts_sgn与校正增益K1之间的关系。

如上所述，乘法器23将由驾驶员转向校正单元401输出的校正增益K1与基本目标转向速度ω*_0相乘。由此计算出目标转向速度ω*。

根据第一实施方式，与“针对返回控制量的计算处理中的任意计算参量”对应的计算参量是目标转向速度ω*。根据实施方式，为了方便起见，将术语“基本目标转向速度ω*_0”与“目标转向速度ω*”区分开。然而，“基本目标转向速度ω*_0”和“目标转向速度ω*”仅在校正前后的值方面不同并且实质上表示相同的对象。因此，表述“与任何计算参量有关地输出的”应被解释为意指“与基本目标转向速度ω*_0有关地输出的”，并且因此获得校正之后的目标转向速度ω*。根据下文中的实施方式的“转向角度参考转矩”和“返回控制量”也可以以类似的方式解释。

另外，根据第一实施方式，校正增益K1与“与任何计算参量有关地输出的校正量”对应。附图标记“K1”指示校正增益是根据第一实施方式的校正增益。以对应的方式，根据第二实施方式的校正增益的附图标记为“K2”。

在此，将参照图6对转向角度θ和转向转矩Ts的符号的限定进行描述。图6中的单点划线N的方向指示方向盘91的中立位置(在下文中，省去附图标记91)。虚线D的方向指示当前的方向盘位置。关于转向角度θ，在相对于中立位置的左侧的转向角度θ限定为正，并且在相对于中立位置的右侧的转向角度θ限定为负。另外，向左旋转方向、即逆时针方向上的转向速度ω和转向转矩Ts限定为正。向右旋转方向、即顺时针方向上的转向速度ω和转向转矩Ts限定为负。

根据另一实施方式，与前述情况相反，在相对于中立位置的右侧的转向角度θ以及向右旋转方向上的转向速度ω和转向转矩Ts可以限定为正。在相对于中立位置的左侧的转向角度θ以及向左旋转方向上的转向速度ω和转向转矩Ts可以限定为负。

另外，关于转向转矩Ts，方向仅指示施加转矩所沿的方向，而与方向盘实际上是否沿该方向旋转无关。例如，可以考虑下述两种情况：即使在施加转向转矩时方向盘比如由于路面载荷或惯性转矩仍被停止的情况；以及方向盘沿与转向转矩Ts相反的方向旋转的情况。此外，如上所述，方向盘朝向中立位置移动所沿的方向限定为“返回方向”。方向盘背离中立位置移动所沿的方向限定为“转动方向”。

例如，当转向角度θ处于正区域中时并且当转向转矩Ts为负时，转矩是沿返回方向施加的。当转向转矩Ts为正时，转矩是沿转动方向施加的。然而，当转向角度θ处于负区域中时并且当转向转矩Ts为正时，转矩是沿返回方向施加的。当转向转矩Ts为负时，转矩是沿转动方向施加的。

换言之，具有不同符号的转向角度θ和转向转矩Ts以及为负的符号相乘后转向转矩Ts_sgn指示转矩是沿返回方向施加的。具有相同符号的转向角度θ和转向转矩Ts以及为正的符号相乘后转向转矩Ts_sgn指示转矩是沿转向方向施加的。因此，符号相乘后转向转矩Ts_sgn表示关于转向转矩Ts的绝对值的信息以及与转向转矩Ts是返回方向还是转动方向施加有关的信息两者。

图7示出了映射42的示例。当符号相乘后转向转矩Ts_sgn为0时，校正增益K1为1。目标转向速度计算单元201将基本目标转向速度ω*_0按原样输出作为目标转向速度ω*。

参照上述情况，随着符号相乘后转向转矩Ts_sgn在负方向上减小，校正增益K1从1开始增大。大于基本目标转向速度ω*_0的目标转向速度ω*被输出。因此，由返回控制量计算单元301计算出的返回控制量Tr*增大。因此，当驾驶员沿返回方向施加转向转矩Ts时，用于返回控制的辅助量增加。转向载荷可以被减小。

基于根据本实施方式的技术概念，所有需要的是，与未执行驾驶员转向校正的情况相比，在符号相乘后转向转矩Ts_sgn为负的情况下，返回控制量Tr*至少没有减小。也就是说，除了返回控制量Tr*增大之外，还可以保持返回控制量Tr*。因此，如根据第二实施方式的图12所示，例如，也可以使用在符号相乘后转向转矩Ts_sgn的负区域中校正增益固定为1的映射。在这种情况下，可以防止转向载荷的至少增大。

此外，随着符号相乘后转向转矩Ts_sgn沿正方向增大，校正增益K1从1开始减小。低于基本目标转向速度ω*_0的目标转向速度ω*被输出。因此，由返回控制量计算单元301计算出的返回控制量Tr*减小。具体地，与符号相乘后转向转矩Ts_sgn小于“+E”的区域中的校正增益K1的变化梯度相比，在符号相乘后转向转矩Ts_sgn等于“+E”或更大的区域中，校正增益K1的变化梯度改变成向负侧增大。

因此，当驾驶员沿转动方向施加转向转矩Ts时，用于返回控制的辅助量减小。驾驶员经历的转向受抑制的感觉，即，驾驶员感觉到尽管执行转动操作但方向盘仍向中立位置返回的不适感可以被减少。

此处，在上述工作效果作为基础的情况下，优选地基于车辆速度V将诸如映射的倾斜度、倾斜度变化时的转矩值等详细特性设置为最佳特性。因此，如通过图5中的多个交叠映射42所示，针对每个车辆速度V可以使用不同的映射。替代地，可以基于根据车辆速度V计算处的增益来选择最佳映射。

接下来，将参照图8A至图8C、图9A和图9B来描述通过正在执行的包括根据第一实施方式的驾驶员转向校正的返回控制而获得的实际装置数据。图8A至图8C、图9A和图9B中的每一幅图的横轴指示公共时间轴。图8A中的纵轴指示转向角度θ。图8B中的纵轴指示转向转矩Ts。图8C中的纵轴指示符号相乘后转向转矩Ts_sgn。图9A中的纵轴指示与校正增益K1相乘之后的目标转向速度ω*。图9B中的纵轴指示返回控制量Tr*。

如图8A所示，实际装置数据指示在从时刻t0到时刻t1执行沿转动方向的大约-400[deg]的转向之后从时刻t1到时刻t3执行沿朝向中立位置即0[deg]的返回方向的转向时返回控制量Tr*的变化。具体地，紧在时刻t1之后直至时刻t2为止的时间段期间，仍沿负方向施加转向转矩Ts。转向转矩Ts在时刻t2处变为0。从时刻t0到时刻t3的整个时间段中，转向角度θ的符号为负。因此，图8C中的符号相乘后转向转矩Ts_sgn具有与图8B中的转向转矩Ts的形状正负相反的形状。

在图9A和图9B中，当执行不包括驾驶员转向校正的返回控制时获得的数据由虚线来指示以用于比较。如图9A中的d1部分和图9B中的e1部分所示，与不包括驾驶员转向校正的情况相比，在包括驾驶员转向校正的情况下，与校正增益K1相乘之后的目标转向速度ω*以及返回控制量Tr*在从时刻t1到时刻t2的时间段期间减小。以这种方式，由于返回控制量Tr*在驾驶员沿转动方向施加转向转矩Ts时减小，所以减少了转向受抑制的感觉。

如图9A中的d2部分和图9B中的e2部分所示，与不包括驾驶员转向校正的情况相比，在包括驾驶员转向校正的情况下，与校正增益K1相乘之后的目标转向速度ω*以及返回控制量Tr*在从时刻t2到时刻t3的时间段期间增大。以这种方式，由于返回控制量Tr*在驾驶员沿返回方向施加转向转矩Ts时增大，所以转向载荷减小。

在日本专利公报No.4959217的相关技术中，即使当驾驶员沿返回方向施加转向转矩Ts时，返回控制的输出仍被抑制。因此，置于驾驶员上的转向载荷增大。就此而言，根据本实施方式，与未执行驾驶员转向校正的情况相比，在驾驶员沿返回方向施加转向转矩Ts的情况下，保持返回控制量Tr*或使返回控制量Tr*增大。也就是说，至少不使返回控制量Tr*减小。因此，可以使转向载荷减小，从而可以改善转向的感觉。因此，根据本实施方式的转向控制装置能够基于由驾驶员进行的转向来适当地调整返回控制量。

此外，当关注点在于在时刻t3紧之前至时刻t3的操作时，返回控制量Tr*在转向角度θ逐渐接近于0[deg]时逐渐接近0。在驾驶员转向校正中，在计算符号相乘后转向转矩Ts_sgn期间执行与转向角度θ的符号相乘。因此，除非在转向角度θ为0[deg]时返回控制量Tr*为接近于0的值，否则会出现在输出中发生异常的问题，或者换言之，输出变得不连续。因此，当转向角度θ逐渐接近0[deg]时，驾驶员转向校正单元401使返回控制量Tr*逐渐接近于0。因此，可以确保输出的连续性。

根据下文中的第二实施方式至第五实施方式，将对返回控制单元中设置有驾驶员转向校正单元的其他配置进行描述。与根据第一实施方式的配置基本相同的根据第二实施方式至第五实施方式的配置被给予相同的附图标记。省略对相同配置的描述。特别地，通常在根据第二实施方式至第五实施方式的驾驶员转向校正单元402至405中使用通过由符号确定单元411和符号乘法器412将转向角度θ的符号与转向转矩Ts相乘来计算符号相乘后转向转矩Ts_sgn的配置。

根据每个实施方式的驾驶员转向校正单元通过执行沿返回方向的转向时保持返回控制量Tr*或使返回控制量Tr*增大来防止置于驾驶员上的转向载荷增大或者使转向载荷减小，在该返回方向上，符号相乘后转向转矩Ts_sgn变为负的。此外，驾驶员转向校正单元通过执行沿转动方向的转向时使返回控制量Tr*减小来减少驾驶员经历的转向受抑制的感觉，在该转动方向上，符号相乘后转向转矩Ts_sgn变为正的。以与第一实施方式的方式类似的方式，关于根据每个实施方式的映射，可以使用针对每个车辆速度V的不同映射。替代地，可以基于根据车辆速度V计算出的增益来选择映射。

(第二实施方式)

将参照图10至图12来描述根据第二实施方式的返回控制单元132。

在根据图10所示的第二实施方式的返回控制单元132中，驾驶员转向校正单元402被设置在返回控制量计算单元302中。驾驶员转向校正单元402计算校正增益K2。乘法器36将由驾驶员转向校正单元402输出的校正增益K2与由转向角度参考转矩计算单元33输出的基本转向角度参考转矩Tθ_0相乘。因此，转向参考转矩Tθ被计算出。根据第二实施方式，转向角度参考转矩Tθ与“针对返回控制量的计算处理中的任何计算参量”对应。校正增益K2与“校正量”对应。

如图11所示，驾驶员转向校正单元402具有规定了符号相乘后转向转矩Ts_sgn与校正增益K2之间的关系的映射42。关于映射42，通常可以使用根据第一实施方式的图7所示的映射42。替代地，如图12所示，在符号相乘后转向转矩Ts_sgn的负区域中，校正增益K2可以固定为1。关于第二实施方式，除了日本专利公报No.4959217之外，日本专利公报No.4959212也被称为相关技术。

在第二实施方式、第三实施方式和第四实施方式中共享的目标转向速度计算单元202与根据第一实施方式的目标转向速度计算单元201的不同之处在于：由基本目标转向速度计算单元21计算出的目标转向速度ω*被按原样输出。因此，可以认为对“目标转向速度计算单元21”添加“基本”是无意义的。然而，出于与第一实施方式和第五实施方式一致的目的，标记“基本”将在图10和其他附图中保留。

(第三实施方式)

将参照图13、图14、图15A和图15B来描述根据第三实施方式的返回控制单元133。

在根据图13所示的第三实施方式的返回控制单元133中，驾驶员转向校正单元403与转向角度参考转矩计算单元33并行地设置在返回控制量计算单元303中。驾驶员转向校正单元403计算返回控制量校正转矩Tr*_comp。加法器38将由驾驶员转向校正单元403输出的返回控制量校正转矩Tr*_comp和由转向角度参考转矩计算单元33输出的转向角度参考转矩Tθ与基本返回控制量Tr*_0相加。因此，计算出返回控制量Tr*。

根据第三实施方式，转向角度参考转矩Tθ和返回控制量Tr*与“针对返回控制量的计算处理中的任何计算参量”对应。返回控制量校正转矩Tr*_comp与“校正量”对应。

如图14所示，驾驶员转向校正单元403具有第一映射44和第二映射47。第一映射44规定符号相乘后转向转矩Ts_sgn与返回控制量校正转矩基本值Tr*_comp_0之间的关系。在图15A所示的第一映射44的示例中，在符号相乘后转向转矩Ts_sgn等于或大于正值“+E”的区域中，返回控制量校正转矩基本值Tr*_comp_0被设置至0。在符号相乘后转向转矩Ts_sgn的负区域中以及符号相乘后转向转矩Ts_sgn小于“+E”的正区域中，返回控制量校正转矩基本值Tr*_comp_0被设置成随着符号相乘后转向转矩Ts_sgn减小而以基本上固定的倾斜度减小。

第二映射47规定转向角度θ的由绝对值确定单元(图中的|θ|)46确定的绝对值与值的范围在0至1的角度状态参量αθ之间的关系。在图15B所示的第二映射47的示例中，当转向角度θ为0[deg]时，角度状态参量αθ为0。随着转向角度θ的绝对值增大，角度状态参量αθ从0向1增大。当转向角度θ大约为60[deg]时，角度状态参量αθ基本上收敛于1。

由于符号乘法器43将返回控制量校正转矩基本值Tr*_comp_0与转向角度θ的由符号确定单元411确定的符号相乘，因此在第一映射44中计算出的返回控制量校正转矩基本值Tr*_comp_0的符号被调整。此外，乘法器48将符号调整后的转矩与由第二映射47输出的角度状态参量αθ相乘。计算出返回控制量校正转矩Tr*_comp。

驾驶员转向校正单元403使用第一映射44比如图15A中的映射来增加驾驶员在返回方向上施加转向转矩Ts的区域中的返回控制量校正转矩Tr*_comp。此外，当方向盘接近中立位置时，驾驶员转向校正单元403使用第二映射47比如图15B中的映射来将返回控制量校正转矩Tr*_comp设置至0。

(第四实施方式)

将参照图16和图17来描述根据第四实施方式的返回控制单元134。

在根据图16所示的第四实施方式的返回控制单元134中，在返回控制量计算单元304中设置有驾驶员转向校正单元404。驾驶员转向校正单元404计算校正增益K4。乘法器34将由驾驶员转向校正单元404输出的校正增益K4与基本返回控制量Tr*_0相乘。基本返回控制量Tr*_0是与转向角度参考转矩Tθ相加之前的值。根据第四实施方式，返回控制量Tr*与“针对返回控制量的计算处理中的任何计算参量”对应。校正增益K4与“校正量”对应。

如图17所示，驾驶员转向校正单元404具有与根据第一实施方式的映射42在格式上基本相同的映射42。映射42规定符号相乘后转向转矩Ts_sgn与校正增益K4之间的关系。因此，根据第四实施方式，可以基于符号相乘后转向转矩Ts_sgn以与根据第一实施方式的方式类似的方式适当地调整返回控制量Tr*。

此外，除了根据第一实施方式和第四实施方式的配置之外，执行基于符号相乘后转向转矩Ts_sgn乘以校正增益的位置可以是任何位置，只要该位置能够使返回控制量Tr*增大以及减少即可。例如，校正增益可以和目标转向速度ω*与转向速度ω之间的紧在转向速度伺服控制器32之前的速度偏差Δω相乘。

(第五实施方式)

将参照图18至图20来描述根据第五实施方式的返回控制单元135。

在根据图18所示的第五实施方式的返回控制单元135中，在目标转向速度计算单元205中设置有驾驶员转向校正单元405。驾驶员转向校正单元405计算出校正目标返回速度ω5。加法器24将由驾驶员转向校正单元405输出的校正目标返回速度ω5与基本目标转向速度ω*_0相加。根据第五实施方式，目标转向速度ω*与“针对返回控制量的计算处理中的任何计算参量”对应。校正目标返回速度ω5与“校正量”对应。

如图19所示，驾驶员转向校正单元405具有映射45。

映射45规定符号相乘后转向转矩Ts_sgn与符号调整之前的校正目标返回速度基本值ω5_0之间的关系。在图20所示的映射45的示例中，在符号相乘后转向转矩Ts_sgn的五个区域I至V中规定与校正目标返回速度基本值ω5_0的关系。

在符号相乘后转向转矩Ts_sgn小于负值“-A”的区域I中，校正目标返回速度基本值ω5_0被固定在负的下限值“-ω5_LIM”。

在符号相乘后转向转矩Ts_sgn等于或大于负值“-A”且小于负值“-B”的区域II中，校正目标返回速度基本值ω5_0基于符号相乘后转向转矩Ts_sgn的增大从下限值“-ω5_LIM”增大至0。

在符号相乘后转向转矩Ts_sgn等于或大于负值“-B”且等于或小于0的区域III中，并且在符号相乘后转向转矩Ts_sgn超过0且小于正值“+C”的区域IV中，校正目标返回速度基本值ω5_0固定为0。

在符号相乘后转向转矩Ts_sgn等于或大于正值“+C”的区域V中，校正目标返回速度基本值ω5_0基于符号相乘后转向转矩Ts_sgn的增大从0开始增大。

在该示例的区域IV中，即使当沿转动方向施加转向转矩Ts时，仍保持与区域III中的返回控制量Tr*相同值的返回控制量Tr*。以这种方式，由于当转动方向上的转向转矩Ts的绝对值较小时，在一些情况下不需要考虑对转向的影响，因此不一定需要使返回控制量Tr*减小。该示例中的转向转矩Ts的值“+C”被称为“临界值”。

当使用图20所示的映射时，驾驶员转向校正单元405计算出校正目标返回速度ω5，以当沿转动方向施加绝对值等于或大于临界值的转向转矩Ts时使返回控制量Tr*减小。当使用之前描述的图7和图12中的映射时，临界值被理解为设置至0。

符号乘法器43将由映射45输出的校正目标返回速度基本值ω5_0与由符号确定单元411确定的转向角度θ的符号相乘。计算出校正目标返回速度ω5。目标转向速度计算单元205向返回控制量计算单元301输出已经与由驾驶员转向校正单元405输出的校正目标返回速度ω5相加的校正之后的目标转向速度ω*。返回控制量计算单元301基于校正之后的目标转向速度ω*来计算返回控制量Tr*。因此，可以适当地调整返回控制量Tr*。

(其他实施方式)

(1)在由根据上述实施方式的驾驶员转向校正单元401至405进行的控制中使用的转向角度θ是“方向盘位置相关信息”的典型示例，其中，在方向盘位于中立位置时，该信息的值为0，并且基于方向盘位置与中立位置的关系，该信息的值为正的或负的。根据另一实施方式，可以使用诸如马达旋转角、传动系统齿轮的旋转角、轮胎的转向角度或与转向角度θ相关的横摆率之类的信息作为全部的或一部分的方向盘位置相关信息。在这种情况下，根据上述实施方式的框图和映射中的转向角度θ可以被另一类型的方向盘位置相关信息适当地替换。

(2)根据上述实施方式，转向转矩Ts的符号是基于与转向角度θ的符号所指示的方向相同的方向限定的。基于该限定来计算符号相乘后转向转矩Ts_sgn。驾驶员转向校正单元计算校正量，以在符号相乘后转向转矩Ts_sgn为负时保持返回控制量Tr*或使返回控制量Tr*增大，并且以在符号相乘后转向转矩Ts_sgn为正且其绝对值等于或大于临界值时使返回控制量Tr*减小。

根据另一实施方式，转向转矩Ts的符号可以基于与转向角度θ的符号所指示的方向相反的方向来限定。可以基于该限定来计算符号相乘后转向转矩Ts_sgn。在这种情况下，驾驶员转向校正单元计算校正量，以在符号相乘后转向转矩Ts_sgn为正时保持返回控制量Tr*或使返回控制量Tr*增大，并且以在符号相乘后转向转矩Ts_sgn为负且其绝对值等于或大于临界值时使返回控制量Tr*减小。

(3)根据上述实施方式，使用映射在驾驶员转向计算单元401至405中计算校正量。然而，校正量的计算不限于使用映射的方法。校正量可以通过数学公式计算。

(4)在根据每个实施方式的控制框图中，可以适当地省去或改变除驾驶员转向校正单元以外的配置。例如，可以不设置返回状态确定单元50或返回速度稳定控制单元60。替代地，可以增加不同类型的校正控制。

本公开内容不以任何方式受限于上述实施方式。在不脱离本公开内容的精神的情况下，各种实施方式是可能的。

Claims (5)

1.一种转向控制装置，所述转向控制装置基于由驾驶员施加的转向转矩来控制由转向辅助马达输出的辅助转矩，所述转向控制装置包括：

基本辅助转矩计算单元，所述基本辅助转矩计算单元计算基本辅助转矩；以及

返回控制单元，所述返回控制单元计算用于提供辅助使得方向盘返回至中立位置的返回控制量作为待与所述基本辅助转矩相加的校正转矩，其中，

所述返回控制单元包括：

驾驶员转向校正单元，所述驾驶员转向校正单元基于所述转向转矩和方向盘位置相关信息来计算与针对所述返回控制量的计算处理中的任何计算参量有关地输出的校正量，以使得当沿朝向所述方向盘的所述中立位置的返回方向施加所述转向转矩时，所述返回控制量被保持或增大，并且当沿背离所述方向盘的所述中立位置的转动方向施加绝对值等于或大于预定的临界值的所述转向转矩时，所述返回控制量被减小，所述方向盘位置相关信息是在所述方向盘位于所述中立位置时值为零并且基于方向盘位置与所述中立位置的关系值为正或负的信息。

2.根据权利要求1所述的转向控制装置，其中，

基于通过所述方向盘位置相关信息的符号与所述转向转矩相乘获得的符号相乘后转向转矩并且参照在所述符号相乘后转向转矩为零时的所述返回控制量，所述驾驶员转向校正单元在所述转向转矩的符号是基于与由所述方向盘位置相关信息的符号所指示的方向相同的方向限定的情况下将所述校正量计算成，使得当所述符号相乘后转向转矩为负时，所述返回控制量被保持或增大，并且当所述符号相乘后转向转矩为正并且所述符号相乘后转向转矩的绝对值等于或大于所述临界值时，所述返回控制量被减小，以及

所述驾驶员转向校正单元在所述转向转矩的符号是基于与由所述方向盘位置相关信息的符号所指示的方向相反的方向限定的情况下将所述校正量计算成，使得当所述符号相乘后转向转矩为正时，所述返回控制量被保持或增大，并且当所述符号相乘后转向转矩为负并且所述符号相乘后转向转矩的绝对值等于或大于所述临界值时，所述返回控制量被减小。

3.根据权利要求2所述的转向控制装置，其中，

当所述方向盘位置相关信息逐渐接近零时，所述驾驶员转向校正单元使所述返回控制量逐渐接近零。

4.根据权利要求2或3所述的转向控制装置，其中，

所述返回控制单元包括目标转向速度计算单元，所述目标转向速度计算单元计算作为针对转向速度的目标值的目标转向速度；以及

所述驾驶员转向校正单元执行基于所述符号相乘后转向转矩计算出的所述校正量与所述目标转向速度的相乘或相加。

5.根据权利要求2或3所述的转向控制装置，其中，

所述返回控制单元包括转向角度参考转矩计算单元，所述转向角度参考转矩计算单元基于转向角度来计算转向角度参考转矩，以及

所述驾驶员转向校正单元执行基于所述符号相乘后转向转矩计算出的所述校正量与所述转向角度参考转矩的相乘或相加。

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