CN112706833B - 操舵控制装置 - Google Patents

Abstract

操舵控制装置(1)包括ECU。ECU被配置成：当指示绝对操舵角距端位置对应角的距离的端分离角等于或小于预定角度时，执行用于校正电流命令值的端接触缓和控制使得端分离角的减小受到限制，并且当在执行端接触缓和控制时车辆意图在行驶的同时进行转向时，基于输入到操舵系统的操舵转矩，执行用于减小由于执行端接触缓和控制而引起的电流命令值的校正值的部分释放控制。

Description

操舵控制装置

技术领域

本发明涉及操舵控制装置。

背景技术

在相关技术中，包括以电机作为驱动源的致动器的电动助力操舵系统(EPS)被称为车辆操舵系统。作为这样的EPS，存在一种获取方向盘的操舵角(其是包括超过360°的范围的绝对角)并且基于操舵角执行各种类型的控制的EPS。作为这样的控制的示例，例如，日本未审查的专利申请公开第2016-155519号(JP 2016-155519 A)公开了执行用于缓和作为齿条轴的端部的齿条端与齿条壳体接触的所谓的端接触的影响的端接触缓和控制。

在JP 2016-155519 A中描述的EPS中，齿条轴的运动受到端接触物理限制的齿条端位置与操舵角相关，并且该角被存储为端位置对应角。在EPS中，通过减小基于操舵角距端位置对应角的距离从电机输出的电机转矩的目标值来缓和端接触的影响。

发明内容

在根据相关技术的配置中，通过执行端接触缓和控制，齿条轴的移动可以被限制在虚拟齿条端位置处，该虚拟齿条端位置与齿条轴实际上与齿条壳体接触的实际齿条端位置相比更靠近中性操舵位置。在这种情况下，操舵角小于在齿条轴位于实际齿条端位置处时的操舵角。即，当齿条轴的移动被限制在虚拟齿条端位置处时的最小转向半径大于基于车辆的结构的最小转向半径。因此，存在当车辆在行驶的同时进行转向时由于执行端接触缓和控制而引起车辆的小转向性能劣化的担忧。

本发明提供了一种可以抑制车辆的小转向性能的劣化的操舵控制装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于操舵系统的操舵控制装置，该操舵系统包括：壳体；转向轴，其被容纳在壳体中使得转向轴能够往复运动；以及致动器，其使用电机作为驱动源来施加用于使转向轴往复运动的电机转矩，该操舵控制装置包括电子控制单元ECU。该ECU被配置成：检测绝对操舵角，所述绝对操舵角是能够被转换成连接至转向轴的转向轮的转向角的、旋转轴的旋转角，并且被表示为包括超过360的范围的绝对角；计算与从电机输出的电机转矩的目标值相对应的电流命令值；控制电机的激励，使得供应到电机的实际电流值达到电流命令值；存储端位置对应角，该端位置对应角是指示端位置的角度并且与绝对操舵角相关，在该端位置处，转向轴的移动由于转向轴与壳体接触的端接触而受到限制；当指示绝对操舵角距端位置对应角的距离的端分离角等于或小于预定角度时，执行用于校正电流命令值的端接触缓和控制，使得端分离角的减小受到限制；以及当在执行端接触缓和控制时车辆意图在行驶的同时进行转向时，基于输入到操舵系统的操舵转矩，执行用于减小由于执行端接触缓和控制而引起的电流命令值的校正值的部分释放控制。

利用该配置，当在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，通过执行部分释放控制减小用于校正电流命令值的校正值。因此，电流命令值的限制在执行端接触缓和控制时被部分地释放，并且电流命令值增大了。因此，例如，即使在通过执行端接触缓和控制而将转向轴的移动限制在虚拟端位置处并且驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，也执行部分释放控制并且增大电流命令值。因此，可以将转向轴移动至实际的端位置。结果，可以抑制车辆的小转向性能的降低。利用该配置，由于校正值基于操舵转矩被减小，即，电流命令值被增大，因此可以防止驾驶员由于执行部分释放控制而感到不适。

在操舵控制装置中，ECU可以被配置成：计算当端分离角等于或小于预定角度时随着端分离角的减小而减小的操舵角限制值；通过将电流命令值的绝对值限制为操舵角限制值来执行端接触缓和控制；计算随着端分离角的增大而减小的角限制分量，并基于通过从电机的额定电流减去角限制分量而获得的值来计算操舵角限制值；以及计算角限制分量，使得在执行部分释放控制时与不执行部分释放控制的情况相比角限制分量减小。

利用该配置，由于执行端接触缓和控制使得电流命令值被限制为等于或小于操舵角限制值的值，因此，由于端接触缓和控制的执行引起的电流命令值的校正值随着操舵角限制值的增大而减小。由于基于通过从额定电流减去角限制分量而获得的值来计算操舵角限制值，因此操舵角限制值随着角限制分量的减小而增大。因此，通过减少角限制分量，可以容易地执行用于减少电流命令值的校正值的部分释放控制。

在操舵控制装置中，ECU可以被配置成：在执行部分释放控制时，使用用于使操舵转矩与旋转角相关的模型公式，基于操舵转矩来计算目标操舵速度；基于通过对目标操舵速度进行积分而获得的值来计算偏移操舵角；以及基于偏移操舵角来减小角限制分量。

利用该配置，偏移操舵角达到接近当操舵转矩被输入至由模型公式所指示的模型时引起的旋转轴的旋转角的值。因此，通过基于偏移操舵角减少角限制分量，可以适当地增大电流命令值，使得实现与模型相对应的操舵感。

在操舵控制装置中，ECU可以被配置成计算操舵角限制值，使得在执行部分释放控制时，操舵角限制值不会等于或大于预设的限制阈值。

利用该配置，可以抑制由于执行部分释放控制而引起的电流命令值的过度增大。因此，例如，当在执行部分释放控制的情况下发生转向轴与壳体接触的端接触时，可以抑制端接触的影响的增加。

根据本发明，可以抑制车辆的小转向性能的劣化。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相似的符号表示相似的元件，并且在附图中：

图1是示意地示出电动助力操舵系统的配置的图；

图2是示出操舵控制装置的框图；

图3是示出了限制值设置单元的框图；

图4是示出与由偏移操舵角计算单元执行的偏移操舵角的计算相关联的处理例程的流程图；

图5是示出角限制分量计算单元的框图；以及

图6是示出部分释放控制中的q轴电流命令值的变化的示例的曲线图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本发明的第一实施方式的操舵控制装置。如图1所示，作为要由操舵控制装置1控制的操舵系统的电动助力操舵系统(EPS)2包括操舵机构5，该操舵机构5基于驾驶员对方向盘3的操作来使转向轮4转向。EPS 2还包括EPS致动器6，EPS致动器6是向操舵机构5施加用于辅助操舵操作的辅助力的致动器。

操舵机构5包括：操舵轴11，方向盘3固定至操舵轴11；齿条轴12，其是连接至操舵轴11的转向轴；齿条壳体13，其是将齿条轴12插入其中使得齿条轴12可以往复运动的壳体；以及齿条齿轮机构14，其将操舵轴11的旋转运动转换成齿条轴12的平移运动。操舵轴11具有其中柱轴15、中间轴16和小齿轮轴17从方向盘3所位于的一侧顺序地连接的配置。

齿条轴12和小齿轮轴17以预定的交叉角度布置在齿条壳体13中。齿条齿轮机构14具有其中形成在齿条轴12上的齿条齿12a和形成在小齿轮轴17上的小齿轮齿17a彼此啮合的配置。拉杆19经由齿条端18可旋转地连接至齿条轴12的两端，每个齿条端18由设置在每个轴端处的球形接头形成。拉杆19的末端连接至关节(未示出)，转向轮4装配至该关节。因此，在EPS 2中，基于操舵操作的操舵轴11的旋转运动通过齿条齿轮机构14被转换成沿齿条轴12的轴向方向的平移运动，并且沿轴向方向的平移运动经由拉杆19被传递至关节，从而改变了转向轮4的转向角，即车辆的行驶方向。

齿条轴12的齿条端18与齿条壳体13的左端接触的位置是方向盘3可以被最大地向右侧操舵的位置，并且该位置对应于为右端位置的齿条端位置。齿条轴12的齿条端18与齿条壳体13的右端接触的位置是方向盘3可以被最大地向左侧操舵的位置，并且该位置对应于为左端位置的齿条端位置。

EPS致动器6包括作为驱动源的电机21和例如蜗杆和蜗轮的减速齿轮机构22。电机21经由减速齿轮机构22连接至柱轴15。EPS致动器6通过使用减速齿轮机构22使电机21的旋转运动减速并且将该减速的旋转传递至柱轴15来将作为辅助力的电机转矩施加至操舵机构5。根据本实施方式，采用三相无刷电机作为电机21。

操舵控制装置1连接至电机21并且控制电机21的操作。操舵控制装置1包括未示出的电子控制单元(ECU)。ECU包括未示出的中央处理单元(CPU)和存储器，并且CPU在每个预定的计算周期执行存储在存储器中的程序。因此，各种类型的控制被执行。

检测车辆的车速SPD的车速传感器31和检测根据驾驶员的操舵施加至操舵轴11的操舵转矩Th的转矩传感器32连接至操舵控制装置1。检测电机21的旋转角θm作为360°的范围内的相对角的旋转传感器33连接至操舵控制装置1。例如，操舵转矩Th和旋转角θm在方向盘3向右侧操舵时被检测为正值，并且在方向盘3向左侧操舵时被检测为负值。检测车辆的偏航率γ的偏航率传感器34连接至操舵控制装置1。操舵控制装置1通过基于指示从传感器输入的状态量的信号向电机21供应驱动力来控制EPS致动器6的操作，即向操舵机构5施加的使得齿条轴12可以移动以往复运动的辅助力。

下面将描述操舵控制装置1的配置。如图2所示，操舵控制装置1包括输出电机控制信号Sm的微型计算机41和基于电机控制信号Sm向电机21供应驱动电力的驱动电路42。包括多个开关元件(诸如FET)的已知PWM逆变器被用作根据本实施方式的驱动电路42。从微型计算机41输出的电机控制信号Sm限定了开关元件的接通状态和断开状态。因此，响应于电机控制信号Sm将开关元件接通和断开，并且对每个相的电机线圈的电力供应模式在各相中进行切换，从而将车载电源43的DC(直流)电力转换成三相驱动电力，并且输出至电机21。

将在下面进行描述的控制块通过由微型计算机41执行的计算机程序实现，在每个预定采样周期检测状态量，并且在每个预定计算周期执行分配至以下控制块的计算处理。

车速SPD、操舵转矩Th以及电机21的旋转角θm被输入至微型计算机41。由电流传感器44检测的电机21的相电流值Iu、Iv和Iw和由电压传感器45检测的车载电源43的电源电压Vb也被输入至微型计算机41。在驱动电路42与每个相的电机线圈之间的连接线46中设置有电流传感器44。在车载电源43与驱动电路42之间的连接线47中设置有电压传感器45。在图2中，出于方便描述的目的，示出了各相中的每个电流传感器44和各相中的每连接线46的一组。微型计算机41基于输入的状态量来输出电机控制信号Sm。

具体地，微型计算机41包括：计算电流命令值Id*和Iq*的电流命令值计算单元51；基于电流命令值Id*和Iq*输出电机控制信号Sm的电机控制信号生成单元52；以及检测绝对操舵角θs的绝对操舵角检测单元53。

车速SPD、操舵转矩Th、电源电压Vb、旋转角θm以及绝对操舵角θs被输入至电流命令值计算单元51。电流命令值计算单元51基于输入的状态量来计算电流命令值Id*和Iq*。电流命令值Id*和Iq*是要供应至电机21的电流的目标值，并且分别是d/q坐标系中的d轴上的电流命令值和q轴上的电流命令值。其中，q轴电流命令值Iq*表示从电机21输出的电机转矩的目标值。在该实施方式中，d轴电流命令值Id*基本上固定为零。例如，电流命令值Id*和Iq*在辅助向右侧操舵时具有正值，而在辅助向左侧操舵时具有负值。

电流命令值Id*和Iq*、相电流值Iu、Iv和Iw以及电机21的旋转角θm被输入至电机控制信号生成单元52。电机控制信号生成单元52通过基于输入的状态量在d/q坐标系中执行电流反馈控制来生成电机控制信号Sm。

具体地，电机控制信号生成单元52通过基于旋转角θm将相电流值Iu、Iv和Iw映射到d/q坐标系上来计算作为d/q坐标系中的电机21的实际电流值的d轴电流值Id和q轴电流值Iq。然后，电机控制信号生成单元52通过执行电流反馈控制使得d轴电流值Id遵循d轴电流命令值Id*并且q轴电流值Iq遵循q轴电流命令值Iq*，来生成电机控制信号Sm。

电机控制信号生成单元52将生成的电机控制信号Sm输出至驱动电路42。因此，将基于电机控制信号Sm的驱动电力供应至电机21，并且从电机21输出基于q轴电流命令值Iq*的电机转矩，由此将辅助力施加至操舵机构5。

旋转角θm被输入至绝对操舵角检测单元53。绝对操舵角检测单元53基于旋转角θm来检测被表示为绝对角(包括超过360°的范围)的绝对电机角。在本实施方式中的绝对操舵角检测单元53例如以在车载电源43已经被更换之后首次接通启动开关(如点火开关)时的旋转角θm为原点对电机21的旋转速度进行积分，并且基于积分的旋转速度和旋转角θm来检测绝对电机角。然后，绝对操舵角检测单元53通过基于减速齿轮机构22的减速齿轮比将绝对电机角乘以转换因子来检测指示操舵轴11的操舵角的绝对操舵角θs。在根据本实施方式的操舵控制装置1中，即使在启动开关断开的情况下，也监测电机21的旋转，并正常地对电机21的旋转速度进行积分。因此，即使在已经更换了车载电源43之后第二次或更晚地接通启动开关时，绝对操舵角θs的原点也与首次接通启动开关时设置的原点相同。

如上所描述的，由于转向轮4的转向角通过操舵轴11的旋转而变化，因此绝对操舵角θs指示可以被转换成转向轮4的转向角的、旋转轴的旋转角。绝对电机角和绝对操舵角θs在它们是从原点向右侧方向转向的角度时具有正值，并且在它们是从原点向左侧方向转向的角度时具有负值。

下面将描述电流命令值计算单元51的配置。电流命令值计算单元51包括辅助命令值计算单元61，其计算作为q轴电流命令值Iq*的基本分量的辅助命令值Ias*。电流命令值计算单元51还包括对作为q轴电流命令值Iq*的绝对值的上限的限制值Ig进行设置的限制值设置单元62以及将辅助命令值Ias*的绝对值限制为等于或小于限制值Ig的值的上限保护处理单元63。存储器64连接至限制值设置单元62。

操舵转矩Th和车速SPD被输入至辅助命令值计算单元61。辅助命令值计算单元61基于操舵转矩Th和车速SPD来计算辅助命令值Ias^*。具体地，在操舵转矩Th的绝对值变大并且车速SPD变低时，辅助命令值计算单元61将辅助命令值Ias*计算成较大的绝对值。计算出的辅助命令值Ias*被输出至上限保护处理单元63。

如稍后将描述的，除了辅助命令值Ias*以外，由限制值设置单元62设置的限制值Ig输入至上限保护处理单元63。在输入的辅助命令值Ias*的绝对值等于或小于限制值Ig时，上限保护处理单元63将辅助命令值Ias*的值无任何改变地作为q轴电流命令值Iq*输出至电机控制信号生成单元52。另一方面，在输入的辅助命令值Ias*的绝对值大于限制值Ig时，上限保护处理单元63将通过辅助命令值Ias*的绝对值限制为限制值Ig得到的值作为q轴电流命令值Iq*输出至电机控制信号生成单元52。

作为与预先设置为能够从电机21输出的电机转矩的转矩相对应的最大电流的额定电流Ir、端位置对应角θs_re和θs_le等被存储在存储器64中。左侧的端位置对应角θs_le为与左齿条端位置相对应的绝对操舵角θs，右侧的端位置对应角θs_re为与右齿条端位置相对应的绝对操舵角θs。例如，通过基于驾驶员的操舵执行的适当学习来设置端位置对应角θs_re和θs_le。

以下将描述限制值设置单元62的配置。电机角速度ωm(其通过对旋转角θm进行微分所得到的)、绝对操舵角θs、车速SPD、操舵转矩Th、电源电压Vb、额定电流Ir、和端位置对应角θs_re和θs_le被输入至限制值设置单元62。限制值设置单元62基于输入的状态量设置限制值Ig。

具体地，如图3所示，限制值设置单元62包括基于绝对操舵角θs计算操舵角限制值Ien的操舵角限制值计算单元71、基于电源电压Vb计算作为另一限制值的电压限制值Ivb的电压限制值计算单元72以及选择操舵角限制值Ien和电压限制值Ivb中较小的一个的最小值选择单元73。

电机角速度ωm、绝对操舵角θs、车速SPD、操舵转矩Th、额定电流Ir和端位置对应角θs_re和θs_le被输入至操舵角限制值计算单元71。如在后面将要描述的那样，操舵角限制值计算单元71在指示绝对操舵角θs距端位置对应角θs_re和θs_le的距离的端分离角Δθ等于或小于预定角度θ1时，基于输入的状态量计算随着端分离角Δθ的减小而减小的操舵角限制值Ien。计算出的操舵角限制值Ien被输出至最小值选择单元73。

电源电压Vb被输入至电压限制值计算单元72。在电源电压Vb的绝对值等于或小于预设的电压阈值Vth时，电压限制值计算单元72计算小于用于供应额定电流Ir的额定电压的电压限制值Ivb。具体地，当电源电压Vb的绝对值等于或小于电压阈值Vth时，电压限制值计算单元72计算具有随着电源电压Vb的绝对值的减小而减小的绝对值的电压限制值Ivb。计算出的电压限制值Ivb被输出至最小值选择单元73。

最小值选择单元73选择输入的操舵角限制值Ien和输入的电压限制值Ivb中的较小者作为限制值Ig，并且将所选择的较小者输出至上限保护处理单元63。在操舵角限制值Ien作为限制值Ig被输出至上限保护处理单元63时，q轴电流命令值Iq*的绝对值被限制为操舵角限制值Ien。因此，在端分离角度Δθ等于或小于预定角度θ1时，通过随着端分离角度Δθ的减小来减小q轴电流命令值Iq*的绝对值，执行用于缓和端接触的影响的端接触缓和控制。在本实施方式中，电流命令值计算单元51校正q轴电流命令值Iq*，使得q轴电流命令值Iq*的绝对值被限制为等于或小于限制值Ig的值。q轴电流命令值Iq*的校正值是辅助命令值Ias*超过限制值Ig的值，即，超过操舵角限制值Ien的值。

当电压限制值Ivb作为限制值Ig输出至保护处理单元63时，q轴电流命令值Iq*的绝对值被限制为电压限制值Ivb。因此，当电源电压Vb的绝对值等于或小于电压阈值Vth时，执行用于使q轴电流命令值Iq*的绝对值随着电源电压Vb的绝对值的减小而减小的电源保护控制。

此处，通过执行端接触缓和控制，齿条轴12的移动可以被限制在虚拟齿条端位置处，该虚拟齿条端位置与齿条轴12实际上与齿条壳体13接触的实际齿条端位置相比更靠近中性操舵位置。在这种情况下，绝对操舵角θs可能小于当齿条轴12位于实际齿条端位置处时的绝对操舵角，并且车辆的小转向性能可能会劣化。

因此，在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，本实施方式中的电流命令值计算单元51基于输入至EPS 2的操舵转矩Th，执行用于使端接触缓和控制中的q轴电流命令值Iq的校正值减小的部分释放控制。如上所述，由于上限保护处理单元63将q轴电流命令值Iq*的绝对值限制为等于或小于限制值Ig，因此，q轴电流命令值Iq*的校正值随着作为限制值Ig的操舵角限制值Ien的增大而减小。考虑到这一点，将如下所述，在本实施方式中，在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，操舵角限制值计算单元71计算与不执行部分释放控制时的操舵角限制值相比较大的操舵角限制值Ien，并因此执行部分释放控制。

具体地，操舵角限制值计算单元71包括计算角速度变化Δωm的角速度变化计算单元81、计算偏移操舵角θoff的偏移操舵角计算单元82、以及计算端分离角Δθ的端分离角计算单元83。操舵角限制值计算单元71包括角限制分量计算单元84，其基于端分离角Δθ计算正常角限制分量Iga，并基于通过将偏移操舵角θoff加到端分离角Δθ获得的释放端分离角Δθ’计算释放角限制分量Iga”。操舵角限制值计算单元71还包括输出切换单元86，输出切换单元86选择角限制分量Iga和Iga”中的一个并将所选择的一个输出至减法器85，并且通过从额定电流Ir中减去角限制分量Iga和Iga”中的一个来计算操舵角限制值Ien。以下将顺序地描述控制块。

角速度变化计算单元81

将电机角速度ωm输入至角速度变化计算单元81。角速度变化计算单元81基于输入的电机角速度ωm，计算作为电机角速度ωm的变化量的角速度变化Δωm。然后，角速度变化计算单元81将角速度变化Δωm输出至偏移操舵角计算单元82。本实施方式中的角速度变化计算单元81将对角速度变化Δωm执行低通滤波处理而获得的值输出至偏移操舵角计算单元82。

偏移操舵角计算单元82

将车速SPD、操舵转矩Th、电机角速度ωm、角速度变化量Δωm、以及稍后将描述的正常角限制分量Iga输入至偏移操舵角计算单元82。偏移操舵角计算单元82基于输入的状态量，通过在执行端接触缓和控制时执行转向操舵或保持操舵，确定驾驶员是否有使车辆在行驶的同时进行转向的意图。当确定在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，偏移操舵角计算单元82开始偏移操舵角θoff的计算，并且将计算出的偏移操舵角θoff输出至加法器87。当确定在执行端接触缓和控制时驾驶员没有意图使车辆在行驶的同时进行转向时，偏移操舵角计算单元82不计算偏移操舵角θoff。

偏移操舵角计算单元82将指示是否正在执行部分释放控制的执行标志F输出至输出切换单元86。执行标志F在其值为“0”时指示未在执行部分释放控制，并且在其值为“1”时指示正在执行部分释放控制。偏移操舵角计算单元82在偏移操舵角θoff的计算开始之前将执行标志F的值设置为“0”，并且在偏移操舵角θoff的计算开始之后将执行标志F的值设置为“1”。

下面将详细描述计算偏移操舵角θoff的方法。偏移操舵角计算单元82基于操舵转矩Th使用由表达式(1)指示的模型公式来计算偏移操舵角θoff。

在以下的说明中，为了便于描述的目的，将作为“θs*”的第一时间微分值的目标操舵速度的符号称为“ωs*”。该模型公式定义并示出了经由方向盘3输入的操舵转矩Th与可以被转换为转向轮4的转向角的旋转轴的旋转角之间的关系。该模型公式使用通过对诸如安装有EPS 2的车辆的悬架或车轮定位的规格进行建模而获得的弹性系数K、通过对EPS 2的摩擦等进行建模而获得的粘性系数C、以及通过对EPS 2的惯性进行建模而获得的惯性系数J来表示。

本实施方式中的偏移操舵角计算单元82使用其中将弹性系数K和惯性系数J设置为零的表达式(2)来计算目标操舵速度ωs*，并考虑计算负载的降低和要实现的操舵感来定义目标操舵速度ωs*。

然后，偏移操舵角计算单元82将通过对目标操舵速度ωs*进行积分而获得的值设置为偏移操舵角θoff。以这种方式计算出的偏移操舵角θoff被输出至加法器87。

下面将描述转向的意图的确定。当用于确定转向的意图的以下条件(a)至(e)满足持续达预定时间时，偏移操舵角计算单元82确定在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向。预定时间被设置为可以确定驾驶员执行转向操舵或保持操舵的适当时间。

(a)正常角限制分量Iga大于电流阈值Ith1。

(b)操舵转矩Th的绝对值等于或大于操舵转矩阈值Tth。

(c)车速SPD在预定的车速范围内。

(d)电机角速度ωm的绝对值等于或小于角速度阈值ωth。

(e)作为电机角速度ωm的变化量的角速度变化Δωm的绝对值小于角速度变化阈值Δωth。

电流阈值Ith1被设置为使得在角限制分量Iga的值为电流阈值Ith1并且车辆在正常路面上低速行驶时，从电机21供应作为能够使齿条轴12移动到齿条端位置的最小辅助力的预定辅助力。换句话说，通过从额定电流Ir减去电流阈值Ith1而获得的操舵角限制值Ien的绝对值被设置为通过向电机21供应相同绝对值的电流而从电机21输出预定辅助力的大小。电流阈值Ith1是基于额定电流Ir的电流值，并且被设置为例如额定电流Ir的50％。

操舵转矩阈值Tth是当车辆在齿条端18与齿条壳体13接触的状态下在行驶的同时进行转向时保持方向盘3的操舵所需的操舵转矩，并且被设置为大于零的适当值。预定车速范围指示等于或大于指示车辆未停止的下限车速Slo并且小于指示车辆正以低速行驶的上限车速Sup的车速范围。下限车速Slo被设置为稍大于零的值，上限车速Sup被设置为大于下限车速Slo的适当值。角速度阈值ωth是指示电机21停止的角速度，并且被设置为稍大于零的值。角速度变化阈值Δωth是指示电机21实质上没有加速也没有减速的角速度变化，并且被设置为稍大于零的值。

当正常角限制分量Iga小于电流阈值Ith1时，例如，通过允许驾驶员在计算偏移操舵角θoff时(即在执行部分释放控制时)执行返回操舵，偏移操舵角计算单元82停止偏移操舵角θoff的计算。即，停止部分释放控制。

下面将描述由偏移操舵角计算单元82执行的计算偏移操舵角θoff的处理流程。如图4的流程图所示，当获取各种状态量(步骤101)时，偏移操舵角计算单元82确定执行标志F是否为“0”，即，是否不执行部分释放控制(步骤102)。

当执行标志F为“0”(步骤102：是)时，偏移操舵角计算单元82确定车速SPD是否等于或大于下限车速Slo并且小于上限车速Sup(步骤103)。当车速SPD等于或大于下限车速Slo并且小于上限车速Sup、并且在预定的车速范围内(步骤103：是)时，偏移操舵角计算单元82确定角限制分量Iga是否大于电流阈值Ith1(步骤104)。当角限制分量Ig大于电流阈值Ith1(步骤104：是)时，偏移操舵角计算单元82确定操舵转矩Th的绝对值是否等于或大于操舵转矩阈值Tth(步骤105)。当操舵转矩Th的绝对值大于或等于操舵转矩阈值Tth(步骤105：是)时，偏移操舵角计算单元82确定电机角速度ωm的绝对值是否等于或小于角速度阈值ωTh(步骤106)。当电机角速度ωm的绝对值等于或小于角速度阈值ωth(步骤106：是)时，偏移操舵角计算单元82确定角速度变化Δωm是否小于角速度变化阈值Δωth(步骤107)。当角速度变化Δωm小于角速度变化阈值Δωth(步骤107：是)时，偏移操舵角计算单元82使处理流程进行至步骤108。

在步骤108中，偏移操舵角计算单元82在执行了步骤103至步骤107中的确定之后，即，在条件(a)至条件(e)满足之后，使指示经过时间的计数器的计数值Cn递增。随后，偏移操舵角计算单元82确定计数值Cn是否大于与预定时间相对应的预定计数值Cth(步骤109)。当计数值Cn大于预定计数值Cth(步骤109：是)时，偏移操舵角计算单元82开始偏移操舵角θoff的计算(步骤110)，将执行标志F的值设为指示正在执行部分释放控制的“1”，并清除计数器的计数值Cn(步骤111和步骤112)。

当计数值Cn等于或小于预定计数值Cth(步骤109：否)时，偏移操舵角计算单元82不执行随后的处理。当步骤103至107中的任何一个的确定结果不是肯定的(步骤103至步骤107：否)时，偏移操舵角计算单元82不执行步骤108至步骤111的处理，使处理流程进行至步骤112，并清除计数值Cn。

另一方面，当执行标志F的值为“1”(步骤102：否)时，偏移操舵角计算单元82确定基于端分离角Δθ计算的角限制分量Iga是否小于电流阈值Ith1(步骤113)。当角限制分量Iga小于电流阈值Ith1(步骤113：是)时，偏移操舵角计算单元82停止偏移操舵角θoff的计算(步骤114)，并且将执行标志F的值设置为指示停止部分释放控制的“0”(步骤115)。当角限制分量Iga等于或大于电流阈值Ith1(步骤113：否)时，偏移操舵角计算单元82不执行随后的处理。

端分离角计算单元83

如图3所示，绝对操舵角θs和端位置对应角θs_re和θs_le被输入至端分离角计算单元83。端分离角计算单元83计算在最新计算周期中的绝对操舵角θs与左侧的端位置对应角θs_le之间的差以及在最新计算周期中的绝对操舵角θs与右侧的端位置对应角θs_re之间的差。然后，端分离角计算单元83将计算出的差的较小绝对值作为端分离角Δθ输出至角限制分量计算单元84和加法器87。

角限制分量计算单元84

将端分离角Δθ和车速SPD输入至角限制分量计算单元84。将通过在加法器87中将偏移操舵角θoff和端分离角Δθ相加而获得的释放端分离角Δθ’输入至角限制分量计算单元84。释放端分离角Δθ’具有比端分离角Δθ大偏移操舵角Δoff的值的值。角限制分量计算单元84基于输入的状态量来计算角限制分量Iga和Iga”。

具体地，如图5所示，角限制分量计算单元84包括计算正常角限制分量Iga和释放角限制分量Iga’的映射计算单元91以及定义释放角限制分量Iga’的绝对值的下限值的下限保护处理单元92。

映射计算单元91包括其中定义了端分离角Δθ和车速SPD与正常角限制分量Iga之间的关系的正常映射，并且参照该映射来计算与端分离角Δθ和车速SPD对应的角限制分量Iga。计算出的正常角限制分量Iga被输出至偏移操舵角计算单元82和输出切换单元86。

在此正常映射中，角限制分量Iga被设置为随着端分离角Δθ从零状态增大而减小，并且当端分离角Δθ大于预定角度θ1时被设置为零。在此正常映射中，也设置端分离角Δθ为负的区域，并且在端分离角Δθ小于零时，角限制分量Iga与端分离角Δθ的减小成比例地增大，并且在端分离角Δθ变为额定电流Ir之后，角限制分量Iga保持恒定。映射中的负区域假设为在齿条端18处于与齿条壳体13接触时通过执行较多的转向操舵而使EPS 2弹性变形的情况下电机21旋转的程度。预定角度θ1被设置为指示靠近端位置对应角θs_re和θs_le的范围的小角度。即，角限制分量Iga被设置成在绝对操舵角θs从端位置对应角θs_re和θs_le向中立操舵位置过渡的情况下减小，并且在绝对操舵角θs位于与端位置对应角θs_re和θs_le的附近相比更靠近中立操舵位置的情况下被设置为零。

在此正常映射中，在端分离角Δθ等于或小于预定角度θ1的区域中，角限制分量Iga被设置为随着车速SPD的增大而减小。具体地，当车速SPD处于低速区域时，角限制分量Iga被设置为大于零，并且当车速SPD处于中速区域或高速区域时，角限制分量Iga被设置为零。

映射计算单元91包括其中定义了释放端分离角Δθ’和车速SPD与释放角限制分量Iga’之间的关系的释放映射，并参照该映射计算与释放端分离角Δθ’和车速SPD对应的释放角限制分量Iga’。计算出的释放角限制分量Iga’被输出至下限保护处理单元92。

释放映射被设置为与正常映射相同的映射。即，当车速SPD相同并且端分离角Δθ和释放端分离角Δθ’相同时，计算作为结果的角限制分量Iga和释放角限制分量Iga’相同。如上所述，由于释放端分离角Δθ’而不是端分离角Δθ具有比偏移操舵角θoff大的值，因此映射计算单元91计算比正常操舵角限制值Ien小偏移操舵角θoff的释放操舵角限制值Ien’。

下限保护处理单元92在执行部分释放控制时，调整释放角限制分量Iga’，使得操舵角限制值Ien不会等于或大于预设的限制阈值Ith2。限制阈值Ith2被设置为通过向电机21供应与限制阈值Ith2相同的电流而从电机21施加预定的辅助力的值，并且被设置为与电流阈值Ith1相同的值。下限保护处理单元92基于角限制分量Iga’与电流阈值Ith1之间的比较结果来调整角限制分量Iga’。

具体地，当输入的释放角限制分量Iga’的绝对值等于或大于预设电流阈值Ith1时，下限保护处理单元92将角限制分量Iga’的值无任何变化地作为角限制分量Iga”输出至输出切换单元86。另一方面，当输入的释放角限制分量Iga’的绝对值小于电流阈值Ith1时，下限保护处理单元92将通过将角限制分量Iga’的绝对值改变为电流阈值Ith1而获得的值作为角限制分量Iga”输出至输出切换单元86。

因此，由于输出至输出切换单元86的角限制分量Iga”等于或大于电流阈值Ith1，所以在从额定电流Ir减去角限制分量Iga”时，即，执行部分释放控制时，操舵角限制值Ien不会等于或大于限制阈值Ith2。

输出切换单元86

如图3所示，角限制分量Iga、Iga”和执行标志F被输入至输出切换单元86。输出切换单元86包括向其输入正常角限制分量Iga的接触点P1、向其输入释放角限制分量Iga”的接触点P2和连接至减法器85的接触点P3。当执行标志F为“0”时，输出切换单元86将接触点P1和接触点P3连接，并且将正常角限制分量Iga输出至减法器85。另一方面，当执行标志F为“1”时，输出切换单元86将接触点P2和接触点P3连接，并且将释放角限制分量Iga”输出至减法器85。

然后，将取决于是否正在执行部分释放控制而从额定电流Ir中减去正常角限制分量Iga或释放角限制分量Iga”获得的值作为操舵角限制值Ien从减法器85输出至最小值选择单元73。

以下将描述该实施方式的操作。假定驾驶员在车载电源43正常并且没有执行电源保护控制的状态下将方向盘3向右侧操舵。如图6所示，当端分离角Δθ等于或小于预定角度θ1时，计算具有小于额定电流Ir的值的操舵角限制值Ien。当操舵角限制值Ien小于电流阈值Ith1时，可以根据路面状态等将转向轮4的转向停止在位于实际齿条端位置之前的虚拟齿条端位置处。

此处，当驾驶员继续执行向右侧操舵并且确定驾驶员具有使车辆转向的意图时，通过执行部分释放控制来增大操舵角限制值Ien并减小q轴电流命令值Iq*的校正值。即，由于q轴电流命令值Iq*的绝对值如附图中的交替的长短虚线所指示地增大，因此齿条轴12可以移动至实际齿条端位置。此时，由于如上所述操舵角限制值Ien不会等于或大于限制阈值Ith2，所以抑制了齿条轴12与齿条壳体13的强接触。

以下将描述本实施方式中的优点。当确定在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，电流命令值计算单元51基于操舵转矩Th执行用于减小由于执行端接触缓和控制而引起的q轴电流命令值Iq*的校正值的部分释放控制。因此，由于执行端接触缓和控制而引起的q轴电流命令值Iq*的限制被部分释放，因此q轴电流命令值Iq*增大。因此，例如，即使在齿条轴12的移动由于端接触缓和控制的执行而被限制在虚拟齿条端位置处的情况下，通过允许驾驶员使车辆在行驶的同时进行转向来执行部分释放控制以使q轴电流命令值Iq*增大，并由此齿条轴12可以移动至实际齿条端位置。结果，可以抑制车辆的小转向性能的降低。在本实施方式中，由于校正值基于操舵转矩Th而减小，即，q轴电流命令值Iq*增加，因此可以防止驾驶员因执行部分释放控制而感到不适。

电流命令值计算单元51包括操舵角限制值计算单元71，操舵角限制值计算单元71计算当端分离角Δθ等于或小于预定角度θ1时随着端分离角Δθ的减小而减小的操舵角限制值Ien。电流命令值计算单元51通过将q轴电流命令值Iq*的绝对值限制为操舵角限制值Ien来执行端接触缓和控制。因此，由于端接触缓和控制的执行引起的q轴电流命令值Iq*的校正值随着操舵角限制值Ien的增大而减小。操舵角限制值计算单元71包括角限制分量计算单元84，其计算正常角限制分量Iga和释放角限制分量Iga”，并计算通过从额定电流Ir中减去正常角限制分量Iga或释放角限制分量Iga”而获得的值作为操舵角限制值Ien。因此，通过将释放角限制分量Iga”设置为小于正常角限制分量Iga，可以容易地执行用于减小q轴电流命令值Iq*的校正值的部分释放控制。

在执行部分释放控制时，操舵角限制值计算单元71基于操舵转矩Th使用表达式(2)来计算目标操舵速度ωs*，并且基于通过对目标操舵速度ωs*进行积分而获得的值来计算偏移操舵角θoff。操舵角限制值计算单元71基于偏移操舵角θoff计算小于正常角限制分量Iga的释放角限制分量Iga”。具体地，操舵角限制值计算单元71基于通过将偏移操舵角θoff与端分离角Δθ相加而获得的释放端分离角Δθ’来计算释放角限制分量Iga”。此处，偏移操舵角θoff具有接近绝对操舵角θs的值，绝对操舵角θs是当操舵转矩Th被输入至由模型公式表示的模型、即本实施方式中由粘度系数C表示的EPS 2的模型时产生的。因此，通过基于偏移操舵角θoff计算释放角限制分量Iga”，可以适当地增大q轴电流命令值Iq*以实现与EPS 2的模型对应的操舵感。

由于操舵角限制值计算单元71在执行部分释放控制时计算操舵角限制值Ien使得操舵角限制值Ien不会等于或大于限制阈值Ith，因此可以抑制由于执行部分释放控制而导致的q轴电流命令值Iq*的过度增大。因此，例如，即使当发生齿条轴12与齿条壳体13接触的端接触时，也可以抑制由于执行部分释放控制而引起的端接触的影响的增加。

当正常角限制分量Iga小于电流阈值Ith1时，操舵角限制值计算单元71停止部分释放控制。因此，例如，如在正常角限制分量Iga等于或大于电流阈值Ith1的状态下停止部分释放控制的情况下那样，可以防止操舵角限制值Ien(即，q轴电流命令值Iq*)的急剧变化，并且抑制操舵感的劣化。

可以如下修改以上实施方式。除非出现技术冲突，否则可以组合以上实施方式和以下修改示例。在实施方式中，通过将偏移操舵角θoff与端分离角Δθ相加来计算释放端分离角Δθ’。然而，本发明不限于此，并且例如，可以通过从绝对操舵角θs中减去偏移操舵角θoff来计算释放绝对操舵角θs’，并且可以计算指示绝对操舵角θs’距端位置对应角θs_re和θs_le的距离的值作为释放端分离角Δθ’。

在以上实施方式中，例如，可以实现如下配置：其中映射计算单元91包括正常映射和释放映射，在释放映射中正常映射的水平轴取决于偏移操舵角θoff而被偏移而且释放端分离角Δθ’不被输入至映射计算单元91。利用该配置，由于释放映射中的水平轴取决于偏移操舵角θoff而偏移，因此，小于正常角限制分量Iga的释放角限制分量Iga’也可以与实施方式类似地被计算。

在以上实施方式中，当在执行部分释放控制之后正常角限制分量Iga由于部分释放控制的执行而变得小于电流阈值Ith1时，部分释放控制被停止。然而，本发明不限于此，并且当角限制分量Iga等于或大于电流阈值Ith1时，例如，当不满足条件(a)至(e)之一时，可以停止部分释放控制。

在以上实施方式中，在执行部分释放控制时，操舵角限制值Ien可以等于或大于限制阈值Ith2。在以上实施方式中，在弹性系数K和惯性系数J被设置为零的状态下使用表达式(2)计算目标操舵速度ωs*，但是本发明不限于此，例如，弹性系数K和惯性系数J中的至少之一可以不被设置为零。在这种情况下，例如，除了操舵转矩Th之外，还可以使用实际绝对操舵角θs和操舵角速度来计算目标操舵速度ωs*。不使用模型公式，而是可以例如设置指示操舵转矩Th与偏移操舵角θoff之间的关系的映射，并且可以参照该映射来计算与操舵转矩相对应的偏移操舵角θoff。

在以上实施方式中，当持续满足条件(a)至(e)达预定时间时，确定在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向，并且执行释放控制，但是本发明不限于此，并且可以适当地改变用于部分释放控制的开始条件。例如，当满足条件(a)至(e)时，可以确定驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向，而不管条件是否持续满足达预定时间。例如，可以不确定是否满足条件(d)和(e)之一，并且可以确定车辆的偏航率是否等于或大于指示转向状态的偏航率阈值，而不是条件(c)。另外，在条件(d)和(e)下，可以使用操舵速度ωs代替电机角速度ωm。

在以上实施方式中，当在执行端接触缓和控制时确定驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，计算出大的操舵角限制值Ien，并且通过从额定电流Ir中减去小于正常角限制分量Iga的释放角限制分量Iga”来减小q轴电流命令值Iq*的校正值。然而，本发明不限于此，并且可以通过直接校正操舵角限制值Ien的值使得在执行部分释放控制时操舵角限制值Ien增大来减小q轴电流命令值Iq*的校正值，并且可以适当地修改执行部分释放控制的方式。

在实施方式中，通过即使在点火开关断开时也监视电机21的旋转，来对电机21从原点起的旋转速度进行正常积分，并计算绝对电机角和绝对操舵角θs。但是，本发明并不限定于此，例如，可以提供检测作为绝对角的操舵角的操舵传感器，可以基于由操舵传感器检测的操舵角和减速齿轮机构22的减速比，对电机21的从原点起的旋转速度进行积分，并且可以计算绝对电机角和绝对操舵角θs。

在以上实施方式中，通过将辅助命令值Ias*限制为操舵角限制值Ien来执行端接触缓和控制，但本发明并不限制于此，例如，也可以通过将朝向齿条端位置增大的操舵反作用分量(即，具有与辅助命令值Ias*的符号相反的符号的分量)与辅助命令值Ias*相加来执行端接触缓和控制。利用该配置，当确定在执行端接触缓和控制时驾驶员意图使车辆在行驶的同时进行转向时，可以通过减小根据操舵转矩Th的操舵反作用分量来减小q轴电流命令值Iq*的校正值。

在以上实施方式中，对辅助命令值Ias*执行将辅助命令值Ias*的绝对值限制为等于或小于限制值Ig的值的保护处理，但本发明不限于此，并且例如，也可以基于通过对操舵转矩Th进行微分而得到的转矩微分值对通过使用补偿值对辅助命令值Ias*进行校正得到的值执行保护处理。

在实施方式中，限制值设置单元62包括基于电源电压Vb计算电压限制值Ivb的电压限制值计算单元72，但是本发明不限于此，并且除了电压限制值计算单元72之外或者代替电压限制值计算单元72，可以提供基于另一状态量计算另一限制值的另一计算单元。也可以采用其中限制值设置单元62不包括电压限制值计算单元72并且将操舵角限制值Ien没有任何改变地设置为限制值Ig的配置。

在以上实施方式中，将从额定电流Ir中减去正常角限制分量Iga或释放角限制分量Iga”而得到的值用作操舵角限制值Ien，但本发明并不限定于此，也可以将从额定电流Ir中减去角限制分量Iga或释放角限制分量Iga”和由电机角速度决定的电流限制量而得到的值用作操舵角限制值Ien。

在实施方式中，操舵控制装置1控制其中EPS致动器6对柱轴15施加电机转矩的类型的EPS 2，但本发明并不限定于此，并且例如，操舵控制装置1也可以控制其中经由滚珠丝杠螺母对齿条轴12施加电机转矩的类型的操舵系统。不限于EPS，操舵控制装置1也可以对线控操舵类型的操舵装置进行控制，在线控操舵类型的操舵装置中，由驾驶员操作的操舵单元与使转向轮转向的转向单元之间的动力传递被切断，并且可以如本实施方式中那样对设置在转向单元上的转向致动器的电机的转矩命令值或q轴电流命令值执行端接触缓和控制。

下面将对从以上实施方式以及以上修改示例中可以理解的技术思想进行另外的描述：一种操舵控制装置，其中，在执行部分释放控制时，操舵角限制值计算单元基于通过将偏移操舵角与端分离角相加而获得的释放端分离角来计算释放角限制分量。

Claims (3)

1.一种用于操舵系统(2)的操舵控制装置(1)，所述操舵系统(2)包括壳体(13)、转向轴(12)和致动器(6)，所述转向轴(12)容纳在所述壳体(13)中使得所述转向轴(12)能够往复运动，所述致动器(6)使用电机(21)作为驱动源来施加用于使所述转向轴(12)往复运动的电机转矩，所述操舵控制装置(1)的特征在于包括电子控制单元ECU，其中，所述ECU被配置成：

检测绝对操舵角，所述绝对操舵角是能够被转换成连接至所述转向轴(12)的转向轮(4)的转向角的、所述电机(21)的旋转轴的旋转角，并且被表示为包括超过360°的范围的绝对角；

计算与从所述电机(21)输出的所述电机转矩的目标值相对应的电流命令值；

控制所述电机(21)的激励，使得供应到所述电机(21)的实际电流值达到所述电流命令值；

存储端位置对应角，所述端位置对应角是指示端位置的角度并且与所述绝对操舵角相关，在所述端位置处，所述转向轴(12)的移动由于所述转向轴(12)与所述壳体(13)接触的端接触而受到限制；

当指示所述绝对操舵角距所述端位置对应角的距离的端分离角等于或小于预定角度时，执行用于校正所述电流命令值的端接触缓和控制，使得所述端分离角的减小受到限制；

确定在执行所述端接触缓和控制时车辆是否意图在行驶的同时进行转向；

当确定为在执行所述端接触缓和控制时车辆意图在行驶的同时进行转向时，基于输入到所述操舵系统(2)的操舵转矩，执行用于减小由于执行所述端接触缓和控制而引起的所述电流命令值的校正值的部分释放控制；

计算当所述端分离角等于或小于所述预定角度时随着所述端分离角的减小而减小的操舵角限制值；

通过将所述电流命令值的绝对值限制为所述操舵角限制值来执行所述端接触缓和控制；

计算随着所述端分离角的增大而减小的角限制分量，并基于通过从所述电机(21)的额定电流减去所述角限制分量而获得的值来计算所述操舵角限制值；以及

计算所述角限制分量，使得在执行所述部分释放控制时与不执行所述部分释放控制的情况相比所述角限制分量减小。

2.根据权利要求1所述的操舵控制装置(1)，其特征在于，所述ECU被配置成：

在执行所述部分释放控制时，使用用于使所述操舵转矩与所述旋转角相关的模型公式，并基于所述操舵转矩来计算目标操舵速度；

基于通过对所述目标操舵速度进行积分而获得的值来计算偏移操舵角；以及

基于所述偏移操舵角来减小所述角限制分量。

3.根据权利要求1或2所述的操舵控制装置(1)，其特征在于，所述ECU被配置成计算所述操舵角限制值，使得在执行所述部分释放控制时所述操舵角限制值不会等于或大于预设的限制阈值。