转向控制装置

文档序号:43002 发布日期:2021-09-28 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 转向控制装置 (Steering control device ) 是由 小寺隆志 高岛亨 吉田俊介 于 2021-03-26 设计创作,主要内容包括:一种转向控制装置,其被配置为对转向装置(2)进行控制且包括控制单元。控制单元被配置为基于角度控制的执行来计算作为马达扭矩的目标值的扭矩指令值,该角度控制用于将能够被转换为马达的旋转角的可转换角度调整为目标角度;基于扭矩指令值来计算马达控制信号;以及基于影响车辆响应于转向的行为的因素的变化来改变用于角度控制的控制增益。(A steering control device is configured to control a steering device (2) and includes a control unit. The control unit is configured to calculate a torque command value as a target value of the motor torque based on execution of angle control for adjusting a convertible angle that can be converted into a rotation angle of the motor to a target angle; calculating a motor control signal based on the torque command value; and changing a control gain for the angle control based on a change in a factor that affects a behavior of the vehicle in response to the steering.)

转向控制装置

技术领域

本发明涉及一种转向控制装置。

背景技术

在现有技术中,使用马达施加辅助力来辅助驾驶员的转向的电动助力转向系统(EPS)被称为车辆的转向装置。线控转向式(SBW)转向装置(换句话说,线控转向式转向系统)也被称为车辆的转向装置,在线控转向式转向装置中,由驾驶员转向的转向单元与根据驾驶员的转向使转弯轮转弯的转弯单元之间的动力传递被切断。通过执行角度反馈控制来控制对这样的转向装置进行控制的转向控制装置,从而控制马达的操作,角度反馈控制用于使转弯轮的转弯角与目标转弯角一致,使得实现了转向感的改善或转弯轮的转弯特性等的改善。

最近,已经发展了用于将马达扭矩施加至转向装置的配置的冗余。例如,日本未审查的专利申请公开No.2018-47875(JP 2018-47875A)公开了下述配置:在该配置中,采用包括具有不同电力供应路径的两个线圈组的马达作为将马达扭矩施加至转向装置的马达。在该公开所公开的转向控制装置中,包括微计算机和与两个线圈组相对应的驱动电路的组。微计算机通过控制对应的驱动电路来分别控制至两个线圈组的电力供应。也就是说,在马达与转向控制装置之间构造有两个控制系统,所述两个控制系统分别控制在两个线圈组中产生的扭矩。因此,例如,即使当在两个控制系统中的一个控制系统中发生异常的情况下,也可以通过经由另一控制系统向对应的线圈组供应电力而将马达扭矩从马达连续地施加至转向装置。

发明内容

在于JP 2018-47875A中描述的配置中,马达的驱动模式例如当在两个控制系统中的一个控制系统中发生异常时以及当两个控制系统均正常时发生变化。因此,即使在用于马达的电流指令值相同时,马达的旋转角也不相同。也就是说,以马达的电流指令值作为输入并且以马达的旋转角作为输出的系统的设备特性(即传递函数)根据马达的驱动模式而变化。当设备特性以这种方式变化时,例如,转向角与目标转弯角的符合性发生变化,并且因此可能影响车辆响应于转向的行为。

影响车辆响应于转向的行为的因素不仅限于马达的驱动模式,还包括例如施加至转向装置的载荷状态的变化,比如是否执行制动操作。

本发明提供了一种转向控制装置,其可以实现车辆响应于转向的行为的最优化。

本发明的一方面涉及一种转向控制装置,该转向控制装置被配置成控制转向装置,马达扭矩从以马达作为驱动源的致动器被施加至该转向装置。该转向控制装置包括:控制单元,其被配置成输出用于控制马达的操作的马达控制信号;以及驱动电路,其被配置成基于马达控制信号向马达供应驱动电力。该控制单元被配置成:基于角度控制的执行来计算作为马达扭矩的目标值的扭矩指令值,该角度控制用于将能够被转换为马达的旋转角度的可转换角度调整为目标角度;基于扭矩指令值来计算马达控制信号;以及基于对车辆响应于转向的行为造成影响的因素的变化来改变用于角度控制的控制增益。

利用该配置,由于用于角度控制的控制增益是基于影响车辆响应于转向的行为的因素的变化而改变的,因此可以根据该因素优化角度控制并实现车辆响应于转向的行为的优化。

在转向控制装置中,马达可以包括具有不同的电力供应路径的多个线圈组;各自包括控制单元和驱动电路的多个组可以设置成使得这些组分别对应于线圈组,这些组的数量与线圈组的数量相同;在马达与转向控制装置之间可以设置有多个控制系统,控制系统被配置成各别地控制由线圈组产生的扭矩;以及因素可以包括马达的驱动模式。

利用该配置,由于控制增益根据驱动模式而改变,所以即使当通过改变驱动模式来改变由于角度控制的执行而导致可转换角度相对于目标角度的调整程度时,也可以优化角度控制并且实现车辆响应于转向的行为的优化。

在转向控制装置中,驱动模式可以包括:协作模式,在协作模式中,基于由控制系统中的一个控制系统的控制单元计算出的扭矩指令值来控制由控制系统的线圈组产生的扭矩;独立模式,在独立模式中,基于由控制系统中的对应的控制系统的控制单元计算出的扭矩指令值来控制由控制系统的线圈组中的各自线圈组产生的扭矩;以及剩余模式(residual mode),在剩余模式中,当控制系统中的一个控制系统异常时,基于由控制系统中的正常的剩余控制系统的控制单元计算出的扭矩指令值来控制由控制系统中的剩余控制系统的线圈组产生的扭矩;并且控制增益可以改变成使得控制增益按照独立模式、协作模式和剩余模式的顺序增大。

利用该配置,按照独立模式、协作模式和剩余模式的顺序,不太可能产生大的马达扭矩(即,产生大的马达扭矩的可能性减小)。因此,通过以此顺序增大控制增益,可以根据马达的驱动模式来执行最佳角度控制。

在转向控制装置中,该因素可以包括车速,并且控制增益可以改变成使得控制增益随着车速的增大而增大。随着车速的增大,用于使转弯轮转弯的所需的扭矩增大。因此,通过车速的变化而改变了由于角度控制的执行而导致的可转换角度相对于目标角度的调整程度,并且车辆响应于转向的行为被影响。就此而言,利用该配置,由于控制增益随着车速的增大而增大,因此可以根据车速执行最佳角度控制。

在转向控制装置中,该因素可以包括车辆的加速-减速状态,并且控制增益能够在车辆处于减速状态时比在车辆处于非减速状态时改变成更小的。

当车辆处于减速状态时,车辆的重心向前移动,因此作为基于作用在前轮上的载荷与作用在后轮上的载荷之间的差的值的稳定因素可能具有负值,并且车辆可能转向过度。就此而言,利用该配置,由于控制增益在车辆处于减速状态时减小,因此可以抑制过度转向并实现转向感的改善。

在转向控制装置中,该因素可以包括横向加速度,并且控制增益可以改变成使得控制增益随着横向加速度的绝对值的增大而增大。随着横向加速度增大,用于使转弯轮转弯所需的扭矩增大。因此,通过横向加速度的变化而改变了由于角度控制的执行而导致的可转换角度相对于目标角度的调整程度,并且车辆响应于转向的行为被影响。就此而言,利用该配置,由于控制增益随着横向加速度的绝对值的增大而增大,因此可以根据横向加速度执行最佳角度控制。

在转向控制装置中,该因素可以包括马达的温度、控制单元的温度、驱动电路的温度、转向装置的温度以及转向装置周围的环境温度中的至少一个对象温度,并且控制增益可以改变成使得控制增益随着对象温度的降低而增大。

随着马达的温度降低,例如,马达中的润滑脂的粘度增加,并且因此需要产生更大的扭矩来使马达旋转。这不限于马达的温度,并且这可以适用于其他温度。因此,通过对象温度的变化而改变了由于角度控制的执行而导致的可转换角度相对于目标角度的调整程度,并且车辆响应于转向的行为被影响。就此而言,利用该配置,由于控制增益随着对象温度的降低而增大,因此可以根据对象温度执行最佳角度控制。

在转向控制装置中,角度控制可以包括用于使可转换角度符合目标角度的反馈控制,并且控制增益可以包括用于反馈控制的反馈增益。

在转向控制装置中,角度控制可以包括基于目标角度的前馈控制,并且控制增益可以包括用于前馈控制的前馈增益。

在转向控制装置中,角度控制可以包括基于作为目标角度的变化率的目标角速度的阻尼控制,并且控制增益可以包括用于阻尼控制的阻尼增益。

利用这些配置,可以将可转换角度适当地调整为目标角度。

根据本发明的一方面,可以实现车辆响应于转向的行为的优化。

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,其中,相同的标记表示相同的元件,并且在附图中:

图1是示意性地示出转向装置的配置的图;

图2是示出了转向控制装置、转向侧马达以及转弯侧马达的框图;

图3是示出了转向侧微计算机的框图;

图4是示出了目标反作用扭矩计算单元的框图;

图5是示出了第一转弯侧微计算机和第二转弯侧微计算机的框图;

图6是示出了现有的目标转弯扭矩计算单元的框图;

图7是示出了角度反馈扭矩计算单元的框图;

图8是示出了比例增益计算单元的框图;

图9是示出了角度前馈扭矩计算单元的框图;以及

图10是示出了阻尼扭矩计算单元的框图。

具体实施方式

在下文中,将参照附图描述根据实施方式的转向控制装置。如图1所示,通过根据本实施方式的转向控制装置1控制的转向装置2被配置为线控转向式转向装置(换句话说,线控式转向系统)。转向装置2包括:由驾驶员使用方向盘3转向的转向单元4;以及根据驾驶员对转向单元4的转向而使转弯轮5转弯的转弯单元6。

转向单元4包括:与方向盘3固定的转向轴11;以及经由转向轴11向方向盘3施加转向反作用力的转向侧致动器12。转向反作用力是抵抗驾驶员的转向的力。转向侧致动器12包括:用作驱动源的转向侧马达13,以及使转向侧马达13的旋转减速(即,使旋转速度减小)并将已减速的旋转传递至转向轴11的转向侧减速齿轮14。也就是说,转向侧马达13将其马达扭矩作为转向反作用力施加。例如,在本实施方式中,三相表面永磁同步马达(SPMSM)被用作转向侧马达13。

转弯单元6包括:小齿轮轴21;用作连接至小齿轮轴21的转弯轴的齿条轴22;容纳齿条轴22使得齿条轴22可以进行往复运动的齿条壳体23;以及包括小齿轮轴21和齿条轴22的齿条小齿轮机构24。小齿轮轴21和齿条轴22被布置成具有预定的交叉角。形成在小齿轮轴21中的小齿轮齿21a和形成在齿条轴22中的齿条齿22a彼此啮合以构成齿条小齿轮机构24。也就是说,小齿轮轴21对应于其旋转角可以被转换成转弯轮5的转弯角的旋转轴。拉杆26经由齿条端25分别连接至齿条轴22的两端,齿条端25中的每个齿条端由球形接头形成。拉杆26的末端连接至右转弯轮5和左转弯轮5所组装至的转向节(未示出)。

转弯单元6包括向齿条轴22施加用于使转弯轮5转弯的转弯力的转弯侧致动器31。转弯侧致动器31包括用作驱动源的转弯侧马达32、传动机构33和转换机构34。转弯侧致动器31通过经由传动机构33将转弯侧马达32的旋转传递至转换机构34并使转换机构34将旋转转换成齿条轴22的往复运动而向转弯单元6施加转弯力。也就是说,转弯侧马达32施加其马达扭矩作为转弯力。在本实施方式中,例如表面永磁同步马达被用作转弯侧马达32,例如带机构被用作传动机构33,并且例如滚珠丝杠机构被用作转换机构34。

在具有前述配置的转向装置2中,通过根据驾驶员的转向操作将转弯力从转弯侧致动器31施加至齿条轴22来改变转弯轮5的转弯角。此时,转向反作用力从转向侧致动器12施加至方向盘3。

下面将描述根据该实施方式的电气配置。转向控制装置1连接至转向侧马达13和转弯侧马达32,并且控制转向侧马达13和转弯侧马达32的操作。转向控制装置1包括未示出的中央处理单元(CPU)和存储器。通过使CPU在预定操作周期的每个预定操作周期中执行存储在存储器中的程序来执行各种类型的控制。

转向控制装置1参照由各种传感器检测到的状态量来控制转向侧马达13和转弯侧马达32。状态量包括:由扭矩传感器41检测到的转向扭矩Th和由车速传感器42检测到的车速Vb。扭矩传感器41设置于转向轴11的与转向侧减速齿轮14连接的部分的方向盘3侧。转向扭矩Th是由驾驶员使用方向盘3输入的扭矩。

状态量包括:由转向侧旋转角传感器43检测到的转向侧马达13的输出轴13a的旋转角θs、由转弯侧旋转角传感器44检测到的转弯侧马达32的输出轴32a的旋转角θt1以及由转弯侧旋转角传感器45检测到的转弯侧马达32的输出轴32a的旋转角θt2。旋转角θs、θt1和θt2被检测作为360°范围内的相对角。转向扭矩Th以及旋转角θs、θt1和θt2例如在执行向右转向时被检测为正值并且在执行向左转向时被检测为负值。当转弯侧旋转角传感器44和45正常时,旋转角θt1和θt2基本上具有相同的值。

状态量包括:由温度传感器46检测到的对象温度Temp、由横向加速度传感器47检测到的横向加速度γ和指示未示出的制动器是否被操作的制动器操作标志Fbr。对象温度Temp是转弯侧马达32的温度。制动器操作标志Fbr从对制动器的操作进行控制的制动控制装置48输入。

下面将描述转向侧马达13和转弯侧马达32的配置。如图2所示,转向侧马达13包括转子51和绕在未示出的定子上的线圈组52。线圈组52包括U、V和W的三相线圈。线圈组52的每个相线圈被连接以形成单个电力供应路径,并且经由连接线53连接至转向控制装置1。

转弯侧马达32包括转子54,第一线圈组55和第二线圈组56。第一线圈组55和第二线圈组56中的每一者包括U、V和W的三相线圈。第一线圈组55的每个相线圈和第二线圈组56的每个相线圈被连接以形成独立的电力供应路径。第一线圈组55的每个相线圈经由第一连接线57连接至转向控制装置1。第二线圈组56的每个相线圈经由第二连接线58连接至转向控制装置1。

下面将详细描述转向控制装置1的配置。转向控制装置1包括:输出转向侧马达控制信号Ms的转向侧微计算机61以及基于转向侧马达控制信号Ms向线圈组52供应驱动电力的转向侧驱动电路62。旋转角θs、转向扭矩Th和车速Vb被输入到转向侧微计算机61。转向侧微计算机61连接有电流传感器63,电流传感器63检测转向侧马达13的在连接线53中流动的相电流值Ius、Ivs和Iws。在图2中,为了便于描述,将各相的连接线53和各相的电流传感器63总体地示出为单个。

转向控制装置1包括:作为输出第一转弯侧马达控制信号Mt1的控制单元的第一转弯侧微计算机64以及基于第一转弯侧马达控制信号Mt1向第一线圈组55供应驱动电力的第一转弯侧驱动电路65。旋转角θt1、制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ和对象温度Temp被输入到第一转弯侧微计算机64。第一转弯侧微计算机64连接有第一电流传感器66,该第一电流传感器66检测转弯侧马达32的在第一连接线57中流动的相电流值Iut1、Ivt1和Iwt1。在图2中,为了便于描述,将各相的第一连接线57和各相的第一电流传感器66总体地示出为单个。

转向控制装置1包括:作为输出第二转弯侧马达控制信号Mt2的控制单元的第二转弯侧微计算机67以及基于第二转弯侧马达控制信号Mt2向第二线圈组56供应驱动电力的第二转弯侧驱动电路68。旋转角θt2、制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ和对象温度Temp被输入到第二转弯侧微计算机67。第二转弯侧微计算机67连接有第二电流传感器69,该第二电流传感器69检测转弯侧马达32的在第二连接线58中流动的相电流值Iut2、Ivt2和Iwt2。在图2中,为了便于描述,将各相的第二连接线58和各相的第二电流传感器69总体地示出为单个。

也就是说,转向控制装置1包括与第一线圈组55对应的第一转弯侧微计算机64和第一转弯侧驱动电路65的组以及与第二线圈组56对应的第二转弯侧微计算机67和第二转弯侧驱动电路68的组。第一转弯侧微计算机64和第一转弯侧驱动电路65的组控制向第一线圈组55进行的电力供应。第二转弯侧微计算机67和第二转弯侧驱动电路68控制向第二线圈组56进行的电力供应。

转向侧微计算机61、第一转弯侧微计算机64和第二转弯侧微计算机67彼此连接。因此,转向侧微计算机61、第一转弯侧微计算机64和第二转弯侧微计算机67向彼此传递以及从彼此接收各种信号。

转向侧驱动电路62、第一转弯侧驱动电路65和第二转弯侧驱动电路68采用例如包括诸如FET的多个开关元件的PWM逆变器。转向侧马达控制信号Ms、第一转弯侧马达控制信号Mt1和第二转弯侧马达控制信号Mt2是用于规定开关元件的导通/截止状态的栅极导通/截止(on/off)信号。

当转向侧马达控制信号Ms被输出至转向侧驱动电路62时,驱动电力从车载电源B被供应至转向侧马达13。因此,转向控制装置1通过向线圈组52供应驱动电力来对在线圈组52中产生的扭矩、即对在转向侧马达13中产生的扭矩进行控制。

当第一转弯侧马达控制信号Mt1被输出至第一转弯侧驱动电路65时,驱动电力从车载电源B被供应至第一线圈组55。当第二转弯侧马达控制信号Mt2被输出至第二转弯侧驱动电路68输出时,驱动电力从车载电源B被供应至第二线圈组56。因此,转向控制装置1通过将驱动电力供应至第一线圈组55来控制在第一线圈组55中产生的扭矩,以及通过将驱动电力供应至第二线圈组56来控制在第二线圈组56中产生的扭矩。也就是说,在转向控制装置1与转弯侧马达32之间设置有对在第一线圈组55和第二线圈组56中产生的扭矩进行分别控制的第一控制系统和第二控制系统。在转弯侧马达32中产生的扭矩为在第一线圈组55中产生的扭矩和在第二线圈组56中产生的扭矩的总和。也就是说,转向控制装置1通过将驱动电力供应至第一线圈组55以及将驱动电力供应至第二线圈组56来控制在转弯侧马达32中产生的扭矩。

下面将描述转向侧微计算机61的配置。如图3所示,转向侧微计算机61通过在预定操作周期中的每个预定操作周期中执行由以下控制框表示的操作处理来计算转向侧马达控制信号Ms。转向扭矩Th、车速Vb、旋转角θs、相电流值Ius、Ivs和Iws、作为转弯侧马达32的驱动电流的q轴电流值Iqt1和Iqt2以及第一转弯对应角θp1被输入至转向侧微计算机61。然后,转向侧微计算机61基于状态量来计算转向侧马达控制信号Ms。

具体地,转向侧微计算机61包括:基于旋转角θs计算方向盘3的转向角θh的转向角计算单元71;计算目标反作用扭矩Ts*的目标反作用扭矩计算单元72;以及计算转向侧马达控制信号Ms的转向侧马达控制信号计算单元73。目标反作用扭矩Ts*是从转向侧马达13输出的马达扭矩的目标值。

转向侧马达13的旋转角θs被输入至转向角计算单元71。转向角计算单元71例如通过从转向中立位置计数转向侧马达13的转数将旋转角θs转换成在包括超过360°的范围的范围内的绝对角,并且获取该绝对角。转向角计算单元71通过将已转换成绝对角的旋转角乘以第一转换因子来计算转向角θh。基于转向侧减速齿轮14的旋转速度比例来预先设置第一转换因子。计算出的转向角θh被输出至第一转弯侧微计算机64和第二转弯侧微计算机67。

转向扭矩Th、车速Vb、q轴电流值Iqt1和Iqt2以及第一转弯对应角θp1被输入到目标反作用扭矩计算单元72。如随后将描述的,目标反作用扭矩计算单元72基于状态量来计算目标反作用扭矩Ts*,并将计算出的目标反作用扭矩Ts*输出至转向侧马达控制信号计算单元73。

除了目标反作用扭矩Ts*之外,旋转角θs和相电流值Ius、Ivs和Iws被输入至转向侧马达控制信号计算单元73。转向侧马达控制信号计算单元73基于目标反作用扭矩Ts*计算dq坐标系中的d轴上的d轴电流指令值Ids*和q轴上的q轴电流指令值Iqs*。电流指令值Ids*和Iqs*表示dq坐标系中的d轴上的电流指令值和q轴上的电流指令值。

具体地,转向侧马达控制信号计算单元73计算绝对值随着目标反作用扭矩Ts*的绝对值增大而增大的q轴电流指令值Iqs*。在本实施方式中,d轴上的d轴电流指令值Ids*基本上被设置为零。转向侧马达控制信号计算单元73通过在dq坐标系中执行电流反馈控制来计算转向侧马达控制信号Ms。在以下描述中,词语“反馈”可以被称为“F/B”。

更具体地,转向侧马达控制信号计算单元73通过基于旋转角θs将相电流值Ius、Ivs和Iws映射到dq坐标上来计算d轴电流值Ids和q轴电流值Iqs,d轴电流值Ids和q轴电流值Iqs是转向侧马达13的在dq坐标系中的实际电流值。然后,转向侧马达控制信号计算单元73基于d轴上的电流差和q轴上的电流差来计算目标电压值,使得d轴电流值Ids符合d轴电流指令值Ids*并且q轴电流值Iqs符合q轴电流指令值Iqs*。转向侧马达控制信号计算单元73基于目标电压值来计算具有占空比(即,占空度)的转向侧马达控制信号Ms。

计算出的转向侧马达控制信号Ms被输出至转向侧驱动电路62。因此,与转向侧马达控制信号Ms对应的驱动电力从转向侧驱动电路62被供应至转向侧马达13。由目标反作用扭矩Ts*指示的马达扭矩从第一线圈组52产生并且转向反作用力被施加至方向盘3。

下面将描述目标反作用扭矩计算单元72。如图4所示,目标反作用扭矩计算单元72包括计算输入扭矩基础分量Tb的输入扭矩基础分量计算单元81和计算反作用分量Fir的反作用分量计算单元82。输入扭矩基础分量Tb是用于使方向盘3沿驾驶员的转向方向旋转的力。反作用分量Fir是抵抗由于驾驶员的转向而引起的方向盘3的旋转的力。

具体地,转向扭矩Th被输入到输入扭矩基础分量计算单元81。输入扭矩基础分量计算单元81计算绝对值随着转向扭矩Th的绝对值增大而增大的输入扭矩基础分量Tb。计算出的输入扭矩基础分量Tb被输出至减法器83。

车速Vb、转弯侧马达32的q轴电流值Iqt1和Iqt2以及第一转弯对应角θp1被输入至反作用分量计算单元82。反作用分量计算单元82基于状态量来计算与施加至齿条轴22的轴向力对应的反作用分量Fir。反作用分量Fir对应于通过估计施加至齿条轴22的轴向力而获得的计算轴向力。

具体地,反作用分量计算单元82包括:计算角度轴向力Fib的角度轴向力计算单元85;以及计算电流轴向力Fer的电流轴向力计算单元86。角度轴向力Fib和电流轴向力Fer以扭矩的维度(N·m)来计算。反作用分量计算单元82包括分配轴向力计算单元87,该分配轴向力计算单元87通过将角度轴向力Fib和电流轴向力Fer以单独设置的预定分配比例相加来计算反作用分量Fir。设置预定分配比例,使得从路面施加至转弯轮5的轴向力即从路面传递的路面信息被反映在反作用分量Fir中。

第一转弯对应角θp1和车速Vb被输入至角度轴向力计算单元85。角度轴向力计算单元85基于第一转弯对应角θp1和车速Vb来计算角度轴向力Fib。角度轴向力Fib是在任意设置的模型中的轴向力的理想值,并且是不包括路面信息的轴向力,路面信息例如是不影响车辆的横向行为的微小不平整或者影响车辆的横向行为的台阶部分。

具体地,角度轴向力计算单元85计算绝对值随着第一转弯对应角θp1的绝对值增大而增大的角度轴向力Fib。角度轴向力计算单元85计算绝对值随着车速Vb增大而增大的角度轴向力Fib。计算出的角度轴向力Fib被输出至分配轴向力计算单元87。

转弯侧马达32的q轴电流值Iqt1和Iqt2被输入至电流轴向力计算单元86。电流轴向力计算单元86计算q轴电流值Iqt1和q轴电流值Iqt2的总和作为q轴电流值Iqt。电流轴向力计算单元86基于q轴电流值Iqt来计算施加至转弯轮5的轴向力。电流轴向力Fer是施加至转弯轮5的轴向力的估计值,并且是包括路面信息的轴向力。

具体地,电流轴向力计算单元86计算绝对值随着q轴电流值Iqt的绝对值增大而增大的电流轴向力Fer的绝对值。这是基于如下假设:从转弯侧马达32施加至齿条轴22的扭矩与基于从路面施加至转弯轮5的力的扭矩平衡。计算出的电流轴向力Fer被输出至分配轴向力计算单元87。

角度轴向力Fib和电流轴向力Fer被输入至分配轴向力计算单元87。在分配轴向力计算单元87中,通过实验等预先设置指示电流轴向力Fer的分配比例的电流分配增益和指示角度轴向力Fib的分配比例的角度分配增益。分配轴向力计算单元87通过将由角度轴向力Fib乘以角度分配增益获得的值与由电流轴向力Fer乘以电流分配增益获得的值相加来计算反作用分量Fir。计算出的反作用分量Fir被输出至减法器83。

目标反作用扭矩计算单元72通过使减法器83从输入扭矩基础分量Tb减去反作用分量Fir来计算目标反作用扭矩Ts*。计算出的目标反作用扭矩Ts*被输出至转向侧马达控制信号计算单元73。也就是说,目标反作用扭矩计算单元72基于作为计算轴向力的反作用分量Fir来计算目标反作用扭矩Ts*。因此,由转向侧马达13施加的转向反作用力基本上是抵抗驾驶员的转向的力,并且可以是用于基于计算轴向力与施加至齿条轴22的实际轴向力之间的差来辅助驾驶员的转向的力。

下面将参照图5来描述第一转弯侧微计算机64和第二转弯侧微计算机67。第一转弯侧微计算机64和第二转弯侧微计算机67根据转弯侧马达32的驱动模式来改变计算第一转弯侧马达控制信号Mt1和第二转弯侧马达控制信号Mt2的处理。

在该实施例中,转弯侧马达32的驱动模式包括三种模式,换句话说,协作模式、独立模式和剩余模式。协作模式是下述驱动模式:在该驱动模式中,基于由第一转弯侧微计算机64计算出的先前目标转弯扭矩Tty*来控制从第一线圈组55和第二线圈组56产生的扭矩。当用于对进行控制从第一线圈组55产生的扭矩进行控制的第一控制系统和用于对从第二线圈组56产生的扭矩进行控制的第二控制系统均正常并且第一转弯侧微计算机64与第二转弯侧微计算机67之间的微计算机间通信正常时,执行协作模式。稍后将描述先前目标转弯扭矩Tty*。

独立模式是下述驱动模式:在该驱动模式中,基于由第一转弯侧微计算机64计算出的先前目标转弯扭矩Tty*来控制从第一线圈组55产生的扭矩,并且基于由第二转弯侧微计算机67计算出的冗余目标转弯扭矩Ttj*来控制从第二线圈组56产生的扭矩。当第一控制系统和第二控制系统都正常但微计算机间通信异常时,执行独立模式。稍后将描述冗余目标转弯扭矩Ttj*。

当第一控制系统和第二控制系统中的一者异常时,执行剩余模式。剩余模式是下述驱动模式:在该驱动模式中,当第一控制系统正常时基于先前目标转弯扭矩Tty*来控制从第一线圈组55产生的扭矩,而当第二控制系统正常时基于冗余目标转弯扭矩Ttj*来控制从第二线圈组56产生的扭矩。

下面将描述第一转弯侧微计算机64的配置。第一转弯侧微计算机64通过在预定操作周期中的每个预定操作周期中执行由以下控制框表示的操作处理来计算第一转弯侧马达控制信号Mt1。旋转角θt1、转向角θh、转向扭矩Th、相电流值Iut1、Ivt1和Iwt1、制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ和对象温度Temp被输入至第一转弯侧微计算机64。然后,第一转弯侧微计算机64基于状态量计算第一转弯侧马达控制信号Mt1并输出计算出的第一转弯侧马达控制信号Mt1。

具体地,第一转弯侧微计算机64包括:第一转弯对应角计算单元91,其基于旋转角θt1计算第一转弯对应角θp1;第一目标转弯对应角计算单元92,其基于转向角θh和转向扭矩Th计算第一目标转弯对应角θp1*;以及第一状态管理单元93,其管理第一控制系统的驱动模式。第一目标转弯对应角θp1*是第一转弯对应角θp1的目标值,该第一转弯对应角θp1是旋转轴、即小齿轮轴21的旋转角并且能够被转换为转弯轮5的转弯角。第一转弯侧微计算机64包括:计算先前目标转弯扭矩Tty*的先前目标转弯扭矩计算单元94;计算第一目标转弯扭矩Tt1*的第一目标转弯扭矩计算单元95;以及计算第一转弯侧马达控制信号Mt1的第一转弯侧马达控制信号计算单元96。先前目标转弯扭矩Tty*是从转弯侧马达32输出的且与扭矩指令值相对应的马达扭矩的目标值。因此,先前目标转弯扭矩计算单元94对应于扭矩指令值计算单元。

旋转角θt1被输入至第一转弯对应角计算单元91。第一转弯对应角计算单元91例如通过从车辆直线行驶的中立位置计数转弯侧马达32的转数将输入旋转角θt1转换为绝对角,并且获取该绝对角。第一转弯对应角计算单元91通过将已经转换成绝对角的旋转角乘以第二转换因子来计算第一转弯对应角θp1。基于传动机构33的减速比、转换机构34的导程以及齿条小齿轮机构24的旋转速度比例来预先设置第二转换系数。也就是说,第一转弯对应角θp1对应于可转换角度,该可转换角度可以被转换为转弯侧马达32的旋转角θt1。当假设小齿轮轴21连接至转向轴11时,第一转弯对应角θp1与方向盘3的转向角θh基本匹配。计算出的第一转弯对应角θp1被输出至先前目标转弯扭矩计算单元94和目标反作用扭矩计算单元72。

转向角θh和转向扭矩Th被输入至第一目标转弯对应角计算单元92。第一目标转弯对应角计算单元92基于状态量来计算第一目标转弯对应角θp1*。第一目标转弯对应角计算单元92将第一目标转弯对应角θp1*计算成使得作为转向角θh与第一转弯对应角θp1之比的转向角比基本为1:1。

具体地,第一目标转弯对应角计算单元92计算通过将基于转向扭矩Th的补偿角与转向角θh相加而获得的值作为第一目标转弯对应角θp1*。补偿角是表示转向轴11的由输入转向扭矩Th而引起的扭转的角度,并且是通过将转向扭矩Th乘以预设补偿系数而获得的。计算出的第一目标转弯对应角θp1*被输出至先前目标转弯扭矩计算单元94。

包括旋转角θt1和θt2以及相电流值Iut1、Ivt1、Iwt1、Iut2、Ivt2和Iwt2的各种状态量被输入至第一状态管理单元93。为了便于描述,未示出输入至第一状态管理单元93的状态量。第一状态管理单元93基于状态量确定第一控制系统是否正常。例如,当旋转角θt1具有不可能值时或者当与先前值相比的变化量大于预设阈值时,第一状态管理单元93确定在第一控制系统中已经出现异常。

第一状态管理单元93连接至第二转弯侧微计算机67的第二状态管理单元103,这将在后面进行描述。第一状态管理单元93基于向第二状态管理单元103发送的信号和从第二状态管理单元103接收的信号来确定第一转弯侧微计算机64与第二转弯侧微计算机67之间的微计算机间通信是否正常。例如,当没有接收到来自第二状态管理单元103的信号时或者当输入指示在第二转弯侧微计算机67中已经发生异常的信号时,第一状态管理单元93确定微计算机间是异常的。

第一状态管理单元93基于异常确定的结果,将指示转弯侧马达32的驱动模式的第一状态信号S1输出至先前目标转弯扭矩计算单元94。具体地,当第一控制系统和第二控制系统正常并且微计算机间通信正常时,第一状态管理单元93输出指示转弯侧马达32将以协作模式运行的第一状态信号S1。例如,当第一控制系统和第二控制系统正常并且微计算机间通信异常时,第一状态管理单元93输出指示转弯侧马达32将以独立模式运行的第一状态信号S1。当第二控制系统异常时,第一状态管理单元93输出指示转弯侧马达32将以剩余模式运行的第一状态信号S1。

第一目标转弯对应角θp1*、第一转弯对应角θp1、制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至先前目标转弯扭矩计算单元94。先前目标转弯扭矩计算单元94基于状态量来计算先前目标转弯扭矩Tty*,如稍后将描述的,并且将计算出的先前目标转弯扭矩Tty*输出至第一目标转弯扭矩计算单元95和第二转弯侧微计算机67。

先前目标转弯扭矩Tty*被输入至第一目标转弯扭矩计算单元95。第一目标转弯扭矩计算单元95基于先前目标转弯扭矩Tty*来计算第一目标转弯扭矩Tt1*。第一目标转弯扭矩Tt1*是在转弯侧马达32产生先前目标转弯扭矩Tty*时从第一线圈组55产生的扭矩。根据本实施方式,第一目标转弯扭矩计算单元95计算先前目标转弯扭矩Tty*的半值(50%)作为第一目标转弯扭矩Tt1*。

除了第一目标转弯扭矩Tt1*之外,旋转角θt1和相电流值Iut1、Ivt1和Iwt1被输入至第一转弯侧马达控制信号计算单元96。第一转弯侧马达控制信号计算单元96基于第一目标转弯扭矩Tt1*计算dq坐标系中的d轴上的d轴电流指令值Idt1*和q轴上的q轴电流指令值Iqt1*。

具体地,第一转弯侧马达控制信号计算单元96计算q轴电流指令值Iqt1*,q轴电流指令值Iqt1*的绝对值随着第一目标转弯扭矩Tt1*的绝对值增大而增大。在本实施方式中,d轴上的d轴电流指令值Idt1*基本上被设定为零。类似于转向侧马达控制信号计算单元73,第一转弯侧马达控制信号计算单元96通过在dq坐标系中执行电流F/B控制(即,基于电流F/B控制在dq坐标系中的执行)来计算第一转弯侧马达控制信号Mt1。在计算第一转弯侧马达控制信号Mt1的过程中计算出的q轴电流值Iqt1被输出至目标反作用扭矩计算单元72。

计算出的第一转弯侧马达控制信号Mt1被输出至第一转弯侧驱动电路65。因此,与第一转弯侧马达控制信号Mt1相对应的驱动电力被从第一转弯侧驱动电路65供应至转弯侧马达32。由第一目标转弯扭矩Tt1*表示的马达扭矩从第一线圈组55产生,并且转弯力从转弯侧马达32施加至转弯轮5。

下面将描述第二转弯侧微计算机67的配置。第二转弯侧微计算机67通过在预定操作周期中的每个预定操作周期中执行由下面描述的控制块指示的操作处理来计算第二转向转弯侧马达控制信号Mt2。旋转角θt2、转向角θh、转向扭矩Th、相电流值Iut2、Ivt2和Iwt2、制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ和对象温度Temp被输入至第二转弯侧微计算机67。然后,第二转弯侧微计算机67基于状态量计算第二转弯侧马达控制信号Mt2,并且输出计算出的第二转弯侧马达控制信号Mt2。

具体地,第二转弯侧微计算机67基本上与第一转弯侧微计算机64类似地配置。也就是说,第二转弯侧微计算机67包括计算第二转弯对应角θp2的第二转弯对应角计算单元101、计算第二目标转弯对应角θp2*的第二目标转弯对应角计算单元102以及管理第二控制系统的驱动模式的第二状态管理单元103。第二转弯对应角θp2对应于可以被转换为转弯侧马达32的旋转角θt2的可转换角度。第二目标转弯对应角θp2*是第二转弯对应角θp2的目标值,第二转弯对应角θp2是旋转轴即小齿轮轴21的旋转角,该旋转角可以转换为转弯轮5的转弯角。第二转弯侧微计算机67包括计算冗余目标转弯扭矩Ttj*的冗余目标转弯扭矩计算单元104、计算第二目标转弯扭矩Tt2*的第二目标转弯扭矩计算单元105以及计算第二转弯侧马达控制信号Mt2的第二转弯侧马达控制信号计算单元106。冗余目标转弯扭矩Ttj*是从转弯侧马达32输出的马达扭矩的目标值并且对应于扭矩指令值。因此,冗余目标转弯扭矩计算单元104对应于扭矩指令值计算单元。

类似于第一转弯对应角计算单元91,第二转弯对应角度计算单元101基于旋转角θt2来计算第二转弯对应角θp2。类似于第一目标转弯对应角计算单元92,第二目标转弯对应角计算单元102基于转向角θh和转向扭矩Th来计算第二目标转弯对应角θp2*。

包括旋转角θt1和θt2以及相电流值Iut1、Ivt1、Iwt1、Iut2、Ivt2和Iwt2的各种状态量被输入至第二状态管理单元103。出于处于便于描述的目的,对输入至第二状态管理单元103的状态量未作说明。与第一状态管理单元93类似,第二状态管理单元103计算第二状态信号S2并且将计算出的第二状态信号S2输出至冗余目标转弯扭矩计算单元104和第二目标转弯扭矩计算单元105。

第二转弯对应角θp2、第二目标转弯对应角θp2*、制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第二状态信号S2被输入至冗余目标转弯扭矩计算单元104。类似于如将在后面描述的先前目标转弯扭矩计算单元94,冗余目标转弯扭矩计算单元104计算冗余目标转弯扭矩Ttj*。

除了第二状态信号S2和冗余目标转弯扭矩Ttj*之外,当微计算机间通信正常时,先前目标转弯扭矩Tty*被输入至第二目标转弯扭矩计算单元105。当输入了指示转弯侧马达32的驱动模式为协作模式的第二状态信号S2时,第二目标转弯扭矩计算单元105基于先前目标转弯扭矩Tty*来计算第二目标转弯扭矩Tt2*。另一方面,当输入了指示转弯侧马达32的驱动模式为独立模式或剩余模式的第二状态信号S2时,第二目标转弯扭矩计算部105基于冗余目标转弯扭矩Ttj*计算第二目标转弯扭矩Tt2*。第二目标转弯扭矩Tt2*是在转弯侧马达32产生先前目标转弯扭矩Tty*或冗余目标转弯扭矩Ttj*时从第二线圈组56产生的扭矩。根据本实施方式,第二目标转弯扭矩计算单元105计算先前目标转弯扭矩Tty*或冗余目标转弯扭矩Ttj*的半值(50%)作为第二目标转弯扭矩Tt2*。

除了第二目标转弯扭矩Tt2*之外,旋转角θt2和相电流值Iut2、Ivt2和Iwt2被输入至第二转弯侧马达控制信号计算单元106。类似于第一转弯侧马达控制信号计算单元96,第二转弯侧马达控制信号计算单元106基于第二目标转弯扭矩Tt2*计算dq坐标系中的d轴上的d轴电流指令值Idt2*和q轴上的q轴电流指令值Iqt2*。类似于第一转弯侧马达控制信号计算单元96,第二转弯侧马达控制信号计算单元106通过在dq坐标系中执行电流F/B控制(即,基于电流F/B控制在dq坐标系中的执行)来计算第二转向侧马达控制信号Mt2。在计算第二转弯侧马达控制信号Mt2的过程中计算出的q轴电流值Iqt2被输出至目标反作用扭矩计算单元72。

计算出的第二转弯侧马达控制信号Mt2输出至第二转弯侧驱动电路68。因此,与第二转弯侧马达控制信号Mt2相对应的驱动电力被从第二转弯侧驱动电路68供应至转弯侧马达32。由第二目标转弯扭矩Tt2*指示的马达扭矩从第二线圈组56产生,并且旋转力从转弯侧马达32施加至转弯轮5。

下面将描述先前目标转弯扭矩计算单元94的配置。如图6所示,先前目标转弯扭矩计算单元94基于执行将第一转弯对应角θp1调整为第一目标转弯对应角θp1*的角度控制来计算先前目标转弯扭矩Tty*。根据本实施方式,先前目标转弯扭矩计算单元94作为角度控制执行:用于使第一转弯对应角θp1与第一目标转弯对应角θp1*一致的角度F/B控制、基于第一目标转弯对应角θp1*的前馈控制、以及基于第一转弯对应角速度ωp1的阻尼控制,该第一转弯对应角速度ωp1是第一转弯对应角θp1的变化率。先前目标转弯扭矩计算单元94基于制动操作标记Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1即转弯侧马达32的驱动模式来改变用于执行角度控制的控制增益。因此,因此,实现了角度控制的优化。在以下描述中,词语“前馈”可以被称为“F/F”。

此处,随着车速Vb增大,用于使转弯轮5转弯所需的扭矩增大。因此,第一转弯对应角θp1通过角度控制的执行而向第一目标转向对应角θp1*调整的程度随着车速Vb的变化而变化,并且车辆的响应于转向的行为受到影响。

当车辆处于减速状态时,车辆的重心向前移动,并且因此稳定性系数可能具有负值,并且车辆可能会过度转向。也就是说,车辆的响应于转向的行为受到车辆的加速-减速状态的变化的影响。稳定性系数是基于作用在前轮上的载荷与作用在后轮上的载荷之间的差的值。根据本实施方式,先前目标转弯扭矩计算单元94在输入了指示制动器被操作的制动器操作标志Fbr时判定车辆处于减速状态,并且在未输入指示制动器被操作的制动器操作标志Fbr时判定车辆不处于减速状态(即,车辆处于非减速状态)。

随着横向加速度γ增大,用于使转弯轮5转弯所需的扭矩增大。因此,第一转弯对应角θp1通过角度控制的执行而向第一目标转向对应角θp1*调整的程度随着横向加速度γ的变化而变化,并且车辆的响应于转向的行为受到影响。

此处,例如,随着对象温度Temp降低,转向侧马达32中的润滑脂的粘度增大,并且因此需要产生更大的扭矩来使转弯侧马达32运转。因此,第一转弯对应角θp1通过角度控制的执行而向第一目标转向对应角θp1*调整的程度随着对象温度Temp的变化而变化,并且车辆的响应于转向的行为受到影响。

当由第一状态信号S1指示的转弯侧马达32的驱动模式改变时,即使在q轴电流指令值Iqt1*保持相同的情况下,转弯侧马达32的旋转角θt1也不相同。也就是说,系统的设备特性(即传递函数)根据转弯侧马达32的驱动模式而不同,其中q轴电流指令值Iqt*作为输入并且其中旋转角θt1作为输出。在本实施方式中,按照独立模式、协作模式和剩余模式的顺序,不太可能产生大的马达扭矩(产生大的马达扭矩的可能性降低)。当设备特性以这种方式改变时,例如,第一转弯对应角θp1向第一目标转向对应角θp1*调整的程度随着对象温度Temp的变化而变化,并且车辆的响应于转向的行为受到影响。

也就是说,车辆的加速-减速状态、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和转弯侧马达32的驱动模式对应于对车辆的响应于转向的行为产生影响的因素。具体地,先前目标转弯扭矩计算单元94包括:计算角度F/B扭矩Tfbp的角度F/B扭矩计算单元111、计算角度F/F扭矩Tffp的角度F/F扭矩计算单元112以及计算阻尼扭矩Tdmp的阻尼扭矩计算单元113。先前目标转弯扭矩计算单元94计算通过将角度F/F扭矩Tffp、角度F/B扭矩Tfbp和阻尼扭矩Tdmp进行总和而获得的值作为目标转弯扭矩Tt*。

除了通过使减法器114从第一目标转弯对应角度θp1*中减去第一转弯对应角度θp1而获得的角度差Δθp1以外,制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1也被输入至角度F/B扭矩计算单元111。角度F/B扭矩计算单元111通过基于状态量执行如稍后将描述的角度F/B控制来计算角度F/B扭矩Tfbp。计算出的角度F/B扭矩Tfbp被输出至加法器115。

除了第一目标转弯对应角θp1*之外,制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1也被输入至角度F/F扭矩计算单元112。角度F/F扭矩计算单元112通过基于状态量执行如稍后将描述的角度F/F控制来计算角度F/F扭矩Tffp。计算出的角度F/F扭矩Tffp被输出至加法器115。

除了通过对第一转弯对应角度θp1进行微分而获得的第一转弯对应角速度ωp1以外,制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1也被输入至阻尼扭矩计算单元113。阻尼扭矩计算单元113通过基于状态量执行如稍后将描述的阻尼控制来计算阻尼扭矩Tdmp。计算出的阻尼扭矩Tdmp被输出至加法器115。

先前目标转弯扭矩计算单元94通过使加法器115将角度F/F扭矩Tffp、角度F/B扭矩Tfbp和阻尼扭矩Tdmp相加来计算先前目标转弯扭矩Tty*。

下面将描述角度F/B扭矩计算单元111的配置。如图7所示,角度F/B扭矩计算单元111通过执行作为角度F/B控制的PID控制来计算角度F/B扭矩Tfbp。

具体地,角度F/B扭矩计算单元111包括计算比例分量Tp的比例分量计算单元121、计算积分分量Ti的积分分量计算单元122、以及计算微分分量Td的微分分量计算单元123。由比例分量计算单元121计算的比例分量Tp被输出至加法器124。由积分分量计算单元122计算的积分分量Ti被输出至加法器124。由微分分量计算单元123计算的微分分量Td被输出至加法器124。角度F/B扭矩计算单元111通过使加法器124将比例分量Tp、积分分量Ti和微分分量Td相加来计算角度F/B扭矩Tfbp。下面将依次描述比例分量计算单元121、积分分量计算单元122和微分分量计算单元123。

比例分量计算单元121

除了角度差Δθp1以外,制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1也被输入至比例分量计算单元121。比例分量计算单元121通过将角度差Δθp1乘以比例增益Kp来计算比例分量Tp,比例增益Kp是基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1的控制增益和F/B增益。

具体地,比例分量计算单元121包括计算比例增益Kp的比例增益计算单元131。制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至比例增益计算单元131。比例增益计算单元131基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1计算比例增益Kp,并且将计算出的比例增益Kp输出至乘法器132。除了比例增益Kp之外,角度差Δθp1被输入至乘法器132。比例分量计算单元121通过使乘法器132将角度差Δθp1乘以比例增益Kp来计算比例分量Tp。计算出的比例分量Tp被输出至加法器124。

如图8所示,比例增益计算单元131包括计算正常车速响应增益Kvn的正常车速响应增益计算计算单元141、计算减速车速响应增益Kvr的减速车速响应增益计算单元142、以及输出切换单元143。比例增益计算单元131还包括计算驱动模式响应增益Kmo的驱动模式响应增益计算单元144、计算横向加速度响应增益Kγ的横向加速度响应增益计算单元145以及计算对象温度响应增益Ktemp的对象温度响应增益计算单元146。比例增益计算单元131通过将比例基础增益Kpb乘以正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ和对象温度响应增益Ktemp中的一者来计算比例增益Kp。

车速Vb被输入至正常车速响应增益计算单元141。正常车速响应增益计算单元141包括其中限定了车速Vb与正常车速响应增益Kvn之间的关系的映射。正常车速响应增益计算单元141参考映射来计算对应于车速Vb的正常车速响应增益Kvn。在映射中,当车速Vb为零时,正常车速响应增益Kvn被设置成具有大于零的值。在映射中,正常车速响应增益Kvn被设置成随着车速Vb的绝对值的增大而线性地增大。计算出的正常车速响应增益Kvn被输出至输出切换单元143。

车速Vb被输入至减速车速响应增益计算单元142。减速车速响应增益计算单元142包括其中限定了车速Vb与减速车速响应增益Kvr之间的关系的映射。减速车速响应增益计算单元142参考映射来计算对应于车速Vb的减速车速响应增益Kvr。在映射中,当车速Vb为零时,减速车速响应增益Kvr被设置成具有大于零的值。在映射中,减速车速响应增益Kvr被设置成随着车速Vb的绝对值的增大而线性地增大。减速车速响应增益Kvr被设置成在任意车速Vb下都小于正常车速响应增益Kvn。计算出的减速车速响应增益Kvr被输出至输出切换单元143。

正常车速响应增益Kvn、减速车速响应增益Kvr和制动器操作标志Fbr被输入至输出切换单元143。当未输入指示制动器被操作的制动器操作标志Fbr时,输出切换单元143向乘法器147输出正常车速响应增益Kvn。另一方面,当输入了指示制动器被操作的制动器操作标志Fbr时,输出切换单元143向乘法器147输出减速车速响应增益Kvr。也就是说,比例增益计算单元131在车辆处于减速状态时通过输出比正常车速响应增益Kvn小的减速车速响应增益Kvr来减小比例增益Kp。

第一状态信号S1被输入至驱动模式响应增益计算单元144。驱动模式响应增益计算单元144计算与由第一状态信号S1指示的驱动模式相对应的驱动模式响应增益Kmo。在驱动模式响应增益计算单元144中,预先设置与驱动模式相对应的驱动模式响应增益Kmo。驱动模式响应增益Kmo设置成按照独立模式、协作模式和剩余模式的顺序增大。计算出的驱动模式响应增益Kmo被输出至乘法器147。

横向加速度γ被输入至横向加速度响应增益计算单元145。横向加速度响应增益计算单元145包括其中限定了横向加速度γ与横向加速度响应增益Kγ之间的关系的映射。横向加速度响应增益计算单元145参照映射来计算对应于横向加速度γ的横向加速度响应增益Kγ。在映射中,当横向加速度为零时,横向加速度响应增益Kγ被设置成具有大于零的值。在映射中,横向加速度响应增益Kγ被设置成随着横向加速度γ的绝对值的增大而线性增大。计算出的横向加速度响应增益Kγ被输出至乘法器147。

对象温度Temp被输入至对象温度响应增益计算单元146。对象温度响应增益计算单元146包括其中限定了对象温度Temp与对象温度响应增益Ktemp之间的关系的映射。对象温度响应增益计算单元146参考映射来计算对应于对象温度Temp的对象温度响应增益Ktemp。在映射中,当对象温度Temp为零时,对象温度响应增益Ktemp被设置成具有大于零的值。在映射中,对象温度响应增益Ktemp被设置成随着对象温度Temp的降低而线性增大。计算出的对象温度响应增益Ktemp被输出至乘法器147。

除了正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ和对象温度响应增益Ktemp中的一者之外,作为预设常数的比例基础增益Kpb被输入至乘法器147。比例增益计算单元131通过使乘法器147将比例基础增益Kpb乘以正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ和对象温度响应增益Ktemp中的一者来计算比例增益Kp。计算出的比例增益Kp被输出至图7中所示的乘法器132。

积分分量计算单元122

如图7所示,除了角度差Δθp1之外,制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至积分分量计算单元122。积分分量计算单元122通过将角度差Δθp1乘以积分增益Ki来计算积分基础分量Tib,该积分增益Ki是基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1的控制增益和F/B增益。积分分量计算单元122通过将积分值与在最新操作周期中计算的积分基础分量Tib相加来计算积分分量Ti,该积分值是通过对直到前一操作周期计算的积分基础分量Tib的值进行积分而获得的。

具体地,积分分量计算单元122包括计算积分增益Ki的积分增益计算单元133。制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至积分增益计算单元133。积分增益计算单元133基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1计算积分增益Ki并且将计算出的积分增益Ki输出至乘法器134。除了积分增益Ki之外,角度差Δθp1被输入至乘法器134。积分分量计算单元122通过使乘法器134将角度差Δθp1乘以积分增益Ki来计算积分基础分量Tib。计算出的积分基础分量Tib被输出至加法器135。除了积分基础分量Tib之外,通过对直到前一操作周期计算的积分基础分量Tib的值进行积分而获得的积分值被输入至加法器135。积分分量计算单元122通过使加法器135将积分值与积分基础分量Tib相加来计算积分分量Ti。

类似于比例增益计算单元131,积分增益计算单元133计算积分增益Ki。也就是说,积分增益计算单元133通过将积分基础增益Kib乘以正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的一者来计算积分增益Ki。正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的乘以积分基础增益Kib的所述一者可以具有与乘以比例基础增益Kpb的增益相同的值,或者具有与其不同的值。

微分分量计算单元123

除了角度差Δθp1之外,制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至微分分量计算单元123。微分分量计算单元123通过对角度差Δθp1进行微分而获得的角速度差Δωp1乘以微分增益Kd来计算微分分量Td,该微分增益Kd是对应于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1的控制增益和F/B增益。

具体地,微分分量计算单元123包括计算微分增益Kd的微分增益计算单元136。制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至微分增益计算单元136。微分增益计算单元136基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1计算微分增益Kd并且将计算出的微分增益Kd输出至乘法器137。除了微分增益Kd之外,角速度差Δωp1被输入至乘法器137。微分分量计算单元123通过使乘法器137将角速度差Δωp1乘以微分增益Kd来计算微分分量Td。

类似于比例增益计算单元131,微分增益计算单元136计算微分增益Kd。也就是说,微分增益计算单元136通过将微分基础增益Kdb乘以正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的一者来计算微分增益Kd。正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的乘以微分基础增益Kdb的所述一者可以具有与乘以比例基础增益Kpb的增益相同的值,或者具有与其不同的值。计算出的微分增益Kd被输出至乘法器137。

如上所述,角度F/B扭矩计算单元111计算角度F/B扭矩Tfbp,同时基于对车辆的响应于转向的行为产生影响的因素来改变比例增益Kp、积分增益Ki和微分增益Kd。

下面将描述角度F/F扭矩计算单元112的配置。如图9所示,角度F/F扭矩计算单元112包括计算SAT分量Tsat的SAT分量计算单元151、计算设备分量Tplt的设备分量计算单元152、以及计算角度F/F增益Kffp的角度F/F增益计算单元153。SAT分量Tsat表示用于补偿对应于施加至转弯轮5的自对准扭矩的干扰的扭矩。设备分量Tplt表示用于基于系统的设备特性补偿干扰的扭矩,其中用于转弯侧马达32的q轴电流指令值Iqt1*作为输入并且其中转弯对应角度θp1作为输出。角度F/F扭矩计算单元112通过将角度F/F增益Kffp乘以通过将SAT分量Tsat与设备分量Tplt进行总和(相加)而获得的相加值来计算角度F/F扭矩Tffp。

具体地,第一目标转弯对应角度θp1*被输入至SAT分量计算单元151。SAT分量计算单元151通过将第一目标转弯对应角度θp1*乘以预设的SAT系数来计算SAT分量Tsat。SAT系数是表示施加至转弯轮5的自对准扭矩与第一转弯对应角度θp1之间的关系的系数,并且SAT系数是预先设置的。计算出的SAT分量Tsat被输出至加法器154。

第一目标转弯对应角度θp1*被输入至设备分量计算单元152。设备分量计算单元152计算通过将第一目标转弯对应角度θp1*输入至表示系统的设备特性的预设传递函数作为设备分量Tplt而获得的输出。计算出的设备分量Tplt被输出至加法器154。

制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至角度F/F增益计算单元153。类似于比例增益计算单元131,角度F/F增益计算单元153计算角度F/F增益Kffp。也就是说,角度F/F增益计算单元153通过将F/F基础增益Kffbp乘以正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的一者来计算角度F/F增益Kffp。正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的乘以F/F基础增益Kffbp的所述一者可以具有与乘以比例基础增益Kpb的增益相同的值,或者具有与其不同的值。计算出的角度F/F增益Kffp被输出至乘法器155。

角度F/F扭矩计算单元112通过使加法器154将SAT分量Tsat与设备分量Tplt进行总和(相加)来计算相加值Affp。计算出的相加值Affp被输出至乘法器155。角度F/F扭矩计算单元112通过使乘法器155将相加值Affp乘以角度F/F增益Kffp来计算角度F/F扭矩Tffp。以这种方式,角度F/F扭矩计算单元112计算角度F/F扭矩Tffp,同时基于对车辆的响应于转向的行为产生影响的因素来改变角度F/F增益Kffp。

下面将描述阻尼扭矩计算单元113的配置。如图10所示,阻尼扭矩计算单元113包括计算阻尼基础分量Tdmpb的阻尼基础分量计算单元161和计算阻尼增益Kdmp的阻尼增益计算单元162。阻尼扭矩计算单元113通过将阻尼基础分量Tdmpb乘以阻尼增益Kdmp来计算阻尼扭矩Tdmp。

具体地,第一转弯对应角速度ωp1被输入至阻尼基础分量计算单元161。阻尼增益计算单元162包括其中限定了第一转弯对应角速度ωp1与阻尼基础分量Tdmpb之间的关系的映射。阻尼基础分量计算单元161参考该映射计算其绝对值对应于第一转弯对应角速度ωp1的阻尼基础分量Tdmpb。阻尼基础分量计算单元161将阻尼基础分量Tdmpb的符号设置为与第一转弯对应角速度ωp1的符号相同的符号。在映射中,当第一转弯对应角速度ωp1为零时,阻尼基础分量Tdmpb被设置为零。在映射中,阻尼基础分量Tdmpb被设置成随着第一转弯对应角速度ωp1的绝对值的增大而增大。计算出的阻尼基础分量Tdmpb被输出至乘法器163。

制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和第一状态信号S1被输入至阻尼增益计算单元162。类似于比例增益计算单元131,阻尼增益计算单元162计算阻尼增益Kdmp。也就是说,阻尼增益计算单元162通过将阻尼基础增益Kdmpb乘以正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的一者来计算阻尼增益Kdmp。正常车速响应增益Kvn和减速车速响应增益Kvr、驱动模式响应增益Kmo、横向加速度响应增益Kγ、以及对象温度响应增益Ktemp中的乘以阻尼基础增益Kdmpb的所述一者可以具有与乘以比例基础增益Kpb的增益相同的值,或者具有与其不同的值。计算出的阻尼增益Kdmp被输出至乘法器163。

阻尼扭矩计算单元113通过使乘法器163将阻尼基础分量Tdmpb乘以阻尼增益Kdmp来计算阻尼扭矩Tdmp。以这种方式,阻尼扭矩计算单元113计算阻尼扭矩Tdmp,同时基于对车辆的响应于转向的行为产生影响的因素来改变阻尼增益Kdmp。

如上所述,先前目标转弯扭矩计算单元94通过改变控制增益而对应于对车辆的响应于转向的行为产生影响的因素来计算角度F/B扭矩Tfbp、角度F/F扭矩Tffp和阻尼扭矩Tdmp,并且基于此计算先前目标转弯扭矩Tty*。因此,可以实现角度控制的优化。

与先前目标转弯扭矩计算单元94类似,冗余目标转弯扭矩计算单元104计算冗余目标转弯扭矩Ttj*。因此,可以实现角度控制的优化。下面将描述该实施方式的作用和优点。

(1)先前目标转弯扭矩计算单元94和冗余目标转弯扭矩计算单元104中的每一者均基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和转弯侧马达32的驱动模式来改变用于角度控制的控制增益。因此,可以根据对车辆的响应于转向的行为产生影响的因素来优化角度控制并且可以实现对车辆的响应于转向的行为的优化。

(2)由于先前目标转弯扭矩计算单元94根据转弯侧马达32的驱动模式来改变控制增益,因此可以优化角度控制并且可以实现对车辆的响应于转向的行为的优化,即使在第一转弯对应角θp1由于角度控制的执行而向第一目标转向对应角θp1*调整的程度随着改变驱动模式而改变时也是如此。类似地,由于冗余目标转弯扭矩计算单元104根据转向侧马达32的驱动模式改变控制增益,因此可以优化角度控制并且实现对车辆的响应于转向的行为的优化。

(3)由于先前目标转弯扭矩计算单元94和冗余目标转弯扭矩计算单元104中的每一者按照独立模式、协作模式和剩余模式的顺序来增大控制增益,因此可以根据转弯侧马达32的驱动模式执行最佳角度控制。

(4)由于先前目标转弯扭矩计算单元94和冗余目标转弯扭矩计算单元104中的每一者随着车速Vb的增大而增大控制增益,因此可以根据车速Vb执行最佳角度控制。

(5)由于先前目标转弯扭矩计算单元94和冗余目标转弯扭矩计算单元104中的每一者改变控制增益,使得当车辆处于减速状态时的控制增益小于当车辆处于非减速状态时的控制增益,可以抑制过度转向,并且可以实现转向感上的改进。

(6)由于先前目标转弯扭矩计算单元94和冗余目标转弯扭矩计算单元104中的每一者随着横向加速度γ的绝对值的增大而增大控制增益,因此可以根据横向加速度γ执行最佳角度控制。

(7)由于先前目标转弯扭矩计算单元94和冗余目标转弯扭矩计算单元104中的每一者随着对象温度Temp的降低而增大控制增益,因此可以根据对象温度Temp执行最佳角度控制。

(8)先前目标转弯扭矩计算单元94作为角度控制执行:用于使第一转弯对应角θp1符合第一目标转弯对应角θp1*的角度F/B控制、基于第一目标转弯对应角θp1*的角度F/F控制、以及基于第一转弯对应角速度ωp1的阻尼控制,该第一转弯对应角速度ωp1是第一转弯对应角θp1的变化率。基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和驱动模式而改变的控制增益包括比例增益Kp、积分增益Ki、微分增益Kd、角度F/F增益Kffp和阻尼增益Kdmp。因此,可以适当地将第一转弯对应角θp1调整为第一目标转弯对应角θp1*。类似地,由于冗余目标转弯扭矩计算单元104执行角度F/B控制、角度F/F控制和阻尼控制,因此可以适当地将第二转弯对应角θp2调整为第二目标转弯对应角θp2*。

该实施方式可以进行如下修改。除非出现技术矛盾,否则可以将实施方式和以下修改示例进行组合。在实施方式中,转弯侧马达32包括第一线圈组55和第二线圈组56,但是本发明不限于此。例如,转弯侧致动器31可以包括多个转弯侧马达。该构型等同于其中向转向装置施加马达扭矩的马达包括具有不同电力供应路径的多个线圈组的构型。

在前述实施方式中,转弯侧马达32可以包括具有三个或更多个不同电力供应路径的多个线圈组,并且转向控制装置1可以包括各自具有转弯侧微计算机和转弯侧驱动电路的组,使得这些组的数目与线圈组的数目相同。转弯侧马达32可以包括仅一个线圈组,并且转向控制装置1可以包括仅一个具有转弯侧微计算机和转弯侧驱动电路的组。也就是说,用于向转弯单元6施加马达扭矩的构型可能不是冗余的。

在前述实施方式中,转向侧马达13可以包括具有两个或更多个不同电力供应路径的多个线圈组,并且转向控制装置1可以包括各自具有转向侧微计算机和转向侧驱动电路的组,使得这些组的数目与线圈组的数目相同。

在前述实施方式中,角度轴向力计算单元85可以使用第二转弯对应角θp2代替第一转弯对应角θp1来计算角度轴向力Fib。在前述实施方式中,可以采用协作模式、独立模式和剩余模式以外的模式作为转弯侧马达32的驱动模式。例如,可以采用这样的驱动模式:在该驱动模式下,q轴电流指令值Iqt1*的绝对值和q轴电流指令值Iqt2*的绝对值被限制成在转弯侧马达32的温度等于或高于阈值时抑制转弯侧马达32的过热。

在前述实施方式中,由温度传感器46检测到的转弯侧马达32的温度用作对象温度Temp,但是本发明不限于此。例如,基于q轴电流值Iqt估算的转弯侧马达32的估算温度可以用作对象温度。代替转弯侧马达32的温度,一个或更多个其他温度比如第一转弯侧微计算机64的温度、第二转弯侧微计算机67的温度、第一转弯侧驱动电路65的温度、第二转弯侧驱动电路68的温度、转向装置2的温度和/或转向装置2周围的环境温度可以用作对象温度。

在上述实施方式中,可以适当地修改由第一状态管理单元93和第二状态管理单元103执行的异常检测方法。在前述实施方式中,当车辆处于减速状态时,通过输出小于正常车辆速度响应增益Kvn的减速车辆速度响应增益Kvr来减小控制增益。然而,本发明不限于此,并且例如可以通过将根据车辆是否处于减速状态而变化的减速响应增益输出至乘法器147来减小控制增益,并且可以适当地修改计算方法。

在前述实施方式中,基于制动器操作标志Fbr确定车辆是否处于减速状态,但是本发明不限于此。例如,可以检测车辆纵向方向(即,车辆前后方向)上的纵向加速度,并且当纵向加速度小于预设阈值时,可以确定车辆处于减速状态。

在前述实施方式中,输入扭矩基础分量计算单元81例如可以基于转向扭矩Th和车速Vb来计算输入扭矩基础分量Tb。在这种情况下,输入扭矩基础分量计算单元81例如计算这样的输入扭矩基础分量Tb:该输入扭矩基础分量Tb的绝对值随着车速Vb减小而增大。

在前述实施方式中,可以适当地修改角度控制的执行模式。例如,可以不执行角度F/F控制和阻尼控制中的至少一者。在前述实施方式中,角度F/B扭矩计算单元111执行作为角度F/B控制的PID控制,但是本发明不限于此,并且例如,可以执行PI控制。可以适当地修改角度F/B控制的执行模式。

在前述实施方式中,角度F/F扭矩计算单元112可以仅基于SAT分量Tsat和设备分量Tplt中的一者来计算角度F/F扭矩Tffp。

在前述实施方式中,基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和转弯侧马达32的驱动模式来改变比例增益Kp、积分增益Ki、微分增益Kd、角度F/F增益Kffp和阻尼增益Kdmp,但是本发明不限于此。只要控制增益中的至少一个控制增益基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和驱动模式而改变,则其他控制增益可以不基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和驱动模式而改变。

在前述实施方式中,基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和转弯侧马达32的驱动模式来改变比例增益Kp。然而,比例增益Kp可以不基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和驾驶模式中的全部而改变,并且比例增益Kp可以基于制动器操作标志Fbr、车速Vb、横向加速度γ、对象温度Temp和驾驶模式中的至少一者而改变。这同样适用于积分增益Ki、微分增益Kd、角度F/F增益Kffp和阻尼增益Kdmp。

在前述实施方式中,目标反作用扭矩计算单元72可以基于执行将转向角θh调整为目标转向角的角度控制来计算目标反作用扭矩Ts*,并且用于该角度控制的控制增益可以与用于由先前目标转弯扭矩计算单元94和冗余目标转弯扭矩计算单元104中的每一者进行的角度控制的控制增益相类似地发生改变。

在前述实施方式中,内部永磁同步马达(IPMSM)可以用作转向侧马达13。内部永磁同步马达可以用作转向侧马达32。在前述实施方式中,待控制的转向装置2具有其中转向单元4与转弯单元6之间的动力传递被切断的无连接结构,但是本发明不限于此。可以采用具有其中可以通过离合器切断转向单元4与转弯单元6之间的动力传递的结构的转向装置。

在前述实施方式中,待控制的转向装置2(即,控制目标)为线控式转向装置,但是本发明不限于此。例如,可以采用将马达扭矩作为辅助力施加至其上的电动助力转向装置作为控制目标。

在前述实施方式中,转向控制装置1不限于包括CPU和存储器并且执行软件处理的转向控制装置。例如,可以提供执行在前述实施方式中执行的软件处理中的至少一些的专用硬件电路(例如,ASIC)。也就是说,转向控制装置可以具有以下配置(a)至(c)中的至少一个。(a)提供了根据程序执行所有处理的处理器和存储程序的程序存储装置例如ROM。(b)提供了根据程序执行一些处理的处理器、程序存储装置以及执行其他处理的专用硬件电路。(c)提供了执行所有处理的专用硬件电路。此处,每个包括处理器和程序存储装置的软件处理电路的数目或者专用硬件电路的数目可以为两个或更多个。也就是说,所述处理可以由包括以下中的至少一个的处理电路来执行:i)一个或更多个软件处理电路;以及ii)一个或更多个专用硬件电路。

可以根据实施方式和修改示例理解的技术概念将在下面进行补充:(1)转向控制装置,其中转向装置具有以下结构:在该结构中,切断转向单元与根据转向单元的转向输入使转弯轮转弯的转弯单元之间的动力传递,并且马达是施加马达扭矩作为用于使转弯轮转弯的力的转弯力的转弯侧马达。

30页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:提高蜗轮耐久性的可变行程停止件

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类