专利名称：后轮转向装置的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制例如ARS (Active Rear Steering，后轮主动转向系统)等各种后轮转向装置的后轮转向装置的控制装置的技术领域。
背景技术：
已提出有防止来自后轮侧的驱动力传递的后轮转向装置(例如，参考专利文献 1)。根据专利文献1公开的用于车辆的后轮转向装置，通过在从执行器向后轮传递驱动力的动力传递路径上配置允许从执行器侧向后轮侧的驱动力传递但阻止相反方向的驱动力传递的蜗轮蜗杆机构以及不可逆离合器机构，能够可靠地防止后轮的转角发生变化。此外，在与后轮转向装置不同的技术领域中，还提出了在转角端(rudder angle end)附近对马达的驱动电流进行减小修正的电动助力转向装置(例如，参考专利文献2)。专利文献1 日本专利文献2003-237614号公报；专利文献2 日本专利文献2007-269070号公报。
发明内容
发明所要解决的问题在车辆中，有时由于诸如行驶条件改变等而用于转向后轮的物理负载发生变化。 特别是在转角端附近的转角范围内，该物理负载容易明显变大。在转角控制时的物理负载变大的这样的转角范围内，由于可对后轮施加促使后轮转向的转向力的例如执行器等驱动单元被需求的负载增加，因此导致向该执行器供应电力的电池等各种蓄电单元的消耗变大。专利文献1中没有任何基于上述观点的记载，无法抑制此种蓄电单元的消耗。另夕卜，先不论是否能够将专利文献2所记载的技术应用到后轮转向装置，如果如专利文献2所公开的那样仅是在转角端附近降低驱动电流，那么可进行转角控制的范围就会从最初的范围缩小，难得具有的后轮转向装置的效能会显著减少。即，在包括上述专利文献所公开的技术在内的现有技术中，存在实践中难以在尽可能地维持后轮转向装置的效能的同时抑制蓄电单元的消耗的问题。本发明就是鉴于上述问题而完成的，其要解决的问题是提供一种能够在尽可能地维持后轮转向装置的效能的同时有效地抑制蓄电单元的消耗的后轮转向装置的控制装置。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本发明涉及的后轮转向装置的第一控制装置的特征在于，所述后轮转向装置包括转向力提供单元，所述转向力提供单元能够根据通电状态对车辆的后轮提供促使所述后轮转向的转向力；以及通电单元，所述通电单元能够控制所述通电状态；所述控制装置包括目标转角设定单元，所述目标转角设定单元设定所述后轮的目标转角；实际转角确定单元，所述实际转角确定单元确定所述后轮的实际转角；以及通电控制单元，所述通电控制单元基于所述设定的目标转角与所述确定的实际转角的偏差来控制所述通电单元，以使得所述转向力被提供，并且当所述确定的实际转角大于或等于基准转角、且所述偏差大于或等于基准偏差时，控制所述通电单元，以使得对所述转向力提供单元的电力供应被切断。本发明涉及的后轮转向装置的第一控制装置是控制包括转向力提供单元和通电单元的本发明涉及的后轮转向装置的装置，例如可采用一个或多个CPU (Central Processing Unit，中央处理器)、MPU (Micro Processing Unit，微处理器)、各种处理器或各种控制器、或者可适当包含ROM (Read Only Memory，只读存储器)、RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)、缓存或闪存等各种存储单元等的、单个或多个ECU (Electronic Controlled Unit，电子控制单元)等各种处理单元、各种控制器或微机装置等各种计算机系统等的方式。本发明涉及的转向力提供单元是例如将可直接或间接地不通过其他而将旋转电机的旋转动力变换为轴线方向的往复运动的所谓直动式执行器等作为优选的一个方式的单元，并且是至少可根据通电状态来提供促使后轮转向的转向力的单元。这里，“通电状态”是指对转向力提供单元的各种通电方式的详情，例如包括有无通电、通电的定时、驱动电压、驱动电流、驱动电力或驱动占空比等，该“通电状态”在本发明中特别是被通电单元控制。通电单元包括例如与转向力提供单元以物理、机械、电或磁等各种方式连接的、可适当包含电线束、电缆、连接器、端子、开关电路、逆变器电路、继电器电路或PWM控制电路等的单一或多个物理的、机械的、电的或磁的各种单元。根据本发明涉及的后轮转向装置的控制装置，由目标转角设定单元设定后轮的目标转角，由通电控制单元基于所述设定的目标转角和由确定单元确定的后轮的实际转角的偏差来控制通电单元，以对后轮提供适当的转向力。此时，通电控制单元的实际控制方式只要将该偏差至少作为控制方面的一个参照信息使用即可，没有任何限定，但作为优选的一个方式，可执行将该偏差作为参数以使实际转角追随目标转角的PID控制等各种反馈控制、或基于被预先适应的控制条件来执行前馈控制等。此外，本发明涉及的“确定”是包括检测、计算、导出、识别、获取或选择等的概念， 只要从控制的方面可确定为参照信息，实际方式可以很广泛。例如，确定单元可以是转角传感器等检测单元，也可以从转角传感器等检测单元将作为传感器输出的实际转角相当值获取为电信号。另外，被确定的可以是实际转角，也可以是与实际转角的对应关系已被预先确定的实际转角相当值。但是，通电控制单元基于目标转角与实际转角的偏差经由通电单元控制转向力提供单元，基本上只要目标转角与实际转角存在偏差，就会经由通电单元继续提供电力。另一方面，如果实际转角以外的要素相同，则使后轮转向所需的转向力会随着实际转角变大而变大，并且该转向力在大多情况下在转角端以及转角端附近的转角区域中达到最大。在如此相对较大的转角区域中，用于使实际转角追随目标转角的转向力超出转向力提供单元的物理的、机械的或者电的各种限制或者界限的情况也不少。在该情况下，即使继续通电，也可能产生实际转角与目标转角的偏差无论如何都不能减少到实用上有益的程度的状况。即，在这样的状况下，难以有助于达到目标转角的电力资源的浪费将会继续。这样的电力资源的浪费可成为超出了后轮转角控制的实际优势的劣势。
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因此，在本发明涉及的后轮转向装置的控制装置中，当被确定的实际转角大于或等于基准转角、且目标转角与实际转角的偏差大于或等于基准偏差时，通电控制单元控制通电单元，以切断对转向力提供单元的电力供应。此时，切断电力供应时的实用方式，只要使转向力提供单元中的电力消耗不明显存在即可(即，电力消耗也可以不必一定为零)，不特别限定，既可以通过继电器电路等来切断与电池等各种蓄电单元的电连接，也可以通过将驱动占空比设置为零等控制方面的作用来实质上切断电力供应。本发明涉及的“目标转角与实际转角的偏差”是从目标转角减去实际转角而得的值，“偏差大于或等于基准偏差”是指实际转角相对于目标转角小基准偏差以上的状态。此夕卜，在实用的控制方式中，有时会根据后轮的转向方向而附带正负符号。在该情况下，严格来说目标转角与实际转角的大小关系可能颠倒，当然，在这样的情况下可以进行鉴于上述宗旨、目的的判断。这里，作为有关这种偏差的判断基准值的“基准偏差”优选为预先基于实验、经验、 理论或者仿真等并相互协调地考虑电力浪费抑制效果以及后轮转向的实用优势(这些可彼此相背离)而确定的固定或可变的值。当基准偏差过小时，即使转向力提供单元未被施加特别的负载的情况下也可切断电力供应，相反地当基准偏差过大时，用于切断电力供应的控制不会以实践上有益的频率起动。从而，基准偏差最好被设定为能够可靠地判断当使实际转角追随目标转角时，由于鉴于当前转向力提供单元的动作方面的限制等后轮的转向所需要的转向力等过大而实际转角产生一种饱和状态。另外，作为与实际转角有关的判断基准值的“基准转角”如前所述是考虑到转角的大小与转向力提供单元的负载的大小分别对应的点而设定的固定或可变的值，例如可以是转角端附近的相对大的值。需要补充的是，在小于基准转角的相对小的转角区域中，即便因某些原因产生静态偏差，转向力提供单元的负载本身也不变大，电力浪费也难以明显到成为实用问题的程度。不过，车辆中安装有需要向其供电以用于驱动的各种电气辅助设备，可向转向力提供单元供应的电量可能由于这些电气辅助设备的运转状况变大或变小而受影响。在由于上述原因而对转向力提供单元的供电量受限的情况下，同样也很可能难以达到目标转角， 但在该情况下，尤其电池等蓄电单元处于相对高负载状态，对转向力提供单元的电力供应给蓄电单元带来的影响相对变大。从而，基准转角不限定于必须是转角端附近的值，例如也可以是根据该时间点的蓄电单元的状态而可变的值。通电控制单元也可以在判断是否应切断电力供应时的判断要素中添加时间要素。 例如如果偏差在固定或不定的时间范围内没有变化(即，是产生了所谓静态偏差的状态)， 也可以采取将该偏差与基准偏差进行比较等措施。如此，根据本发明涉及的后轮转向装置的控制装置，能够避免在诸如产生实际转角相对于目标转角过大的静态偏差的情况下可产生的多余的电力消耗。即，只要后轮转向装置实用上可充分发挥其效能，电力消耗就不被切断，能够尽可能地维持后轮转向装置的效能的同时有效地抑制蓄电单元的消耗。在本发明涉及的后轮转向装置的第一控制装置的一个方式中，所述转向力提供单元是反向效率小于正向效率的执行器。在反向效率与正向效率相同或大于正向效率的情况下，执行器有可能通过响应于路面输入而从后轮输入进来的反向驱动力被驱动，与通电控制单元有关的电力供应的遮断控制可能会受不小的阻碍。但是，根据设置如上所述反向效率比正向效率小的、最好反向效率为零以下的执行器作为转向力提供单元的结构，就不存在那样的担心，因此在实践上非常有益于节减后轮转向的电力消耗。在本发明涉及的后轮转向装置的第一控制装置的其他方式中，当在所述电力供应被切断的状态下所述偏差小于规定的复原用偏差时，所述通电控制单元重启所述电力供应。根据该方式，在电力供应被切断的状态下，例如在重新设定目标转角的过程中，如果目标转角向减少侧(即、中性侧)变化从而目标转角与实际转角的偏差小于复原用偏差 (不排除与基准偏差为相同值，但优选是考虑使控制具有滞后性等而在小于基准偏差的区域设定的值)，则能够迅速重启电力供应。从而，可在防止对蓄电单元施加过度的负载的同时尽可能地将后轮转向装置维持在运行状态，因此是实际有用的。该复原用偏差也可以是零。在该情况下，偏差小于复原用偏差的状态即指目标转角小于实际转角的状态，等效于与目标转角越过实际转角的状态(即，实际转角的控制方向过渡性地或者暂时向实际转角减少侧反转的状态)。如上所述，如果将目标转角变得小于实际转角的情况作为电力供应重启条件，则由于转角的控制方向是具有轻负载的中性侧， 因此能够可靠地防止刚重启后蓄电单元被施加过度的负载，从而作为更安全的措施是有效的。为了解决上述问题，本发明涉及的后轮转向装置的第二控制装置的特征在于，所述后轮转向装置包括转向力提供单元，所述转向力提供单元能够根据通电状态对车辆的后轮提供促使所述后轮转向的转向力；以及通电单元，所述通电单元能够控制所述通电状态，所述控制装置包括目标转角设定单元，所述目标转角设定单元设定所述后轮的目标转角；实际转角确定单元，所述实际转角确定单元确定所述后轮的实际转角；通电控制单元， 所述通电控制单元基于所述设定的目标转角与所述确定的实际转角的偏差来控制所述通电单元，以使得所述转向力被提供；以及实际转角设定单元，当所述确定的实际转角大于或等于基准转角、且所述偏差大于或等于基准偏差时，所述实际转角设定单元将所述设定的目标转角设定为规定所述偏差的实际转角。根据本发明涉及的后轮转向装置的第二控制装置，与后轮转向装置的第一控制装置不同，在实际转角大于或等于基准转角、并且偏差大于或等于基准偏差的情况下，通过实际转角设定单元将该时间点的目标转角设定为规定偏差的实际转角。即，根据本发明涉及的第二后轮转向装置，目标转角与实际转角的偏差为目标转角之间的偏差，即为零(此外， 由于目标转角被置换为规定偏差的实际转角，因此在确定偏差时，利用该被置换的实际转角，以代替被确定的实际转角)。因此，作为实际现象，即使后轮的转角不追随目标转角，控制上也视为后轮的转角追随目标转角。从而，从通电单元取出的电力(即，从转向力提供单元提供的转向力)为与目标收敛时的电力相当的小的值，能够很好地避免电力资源的浪费。为了解决上述的问题，本发明涉及的后轮转向装置的第三控制装置的特征在于，所述后轮转向装置包括转向力提供单元，所述转向力提供单元能够根据通电状态对车辆的后轮提供促使所述后轮转向的转向力；以及通电单元，所述通电单元能够控制所述通电状态；所述控制装置包括目标转角设定单元，所述目标转角设定单元设定所述后轮的目标转角；实际转角确定单元，所述实际转角确定单元确定所述后轮的实际转角；通电控制单元，所述通电控制单元基于所述设定的目标转角与所述确定的实际转角的偏差来控制所述通电单元，以使得所述转向力被提供；以及偏置角设定单元，当所述确定的实际转角大于或等于基准转角、并且所述偏差大于或等于基准偏差时，所述偏置角设定单元根据所述偏差来设定应加在所述确定的实际转角上的偏置角；其中，所述通电控制单元基于修正转角与所述设定的目标转角的偏差来控制所述通电单元，所述修正转角是将所述确定的实际转角与所述设定的偏置角相加而得的转角。本发明涉及的后轮转向装置的第三控制装置与上述后轮转向装置的第二控制装置相似，当实际转角大于或等于基准转角、并且偏差大于或等于基准偏差时，通过偏置角设定单元根据偏差来设定应加在由确定单元确定的实际转角上的偏置角。即，其效能与上述第二后轮转向装置的控制装置相同，在控制上消除了目标转角和被确定的实际转角的偏差。因此，与后轮转向装置的第二控制装置同样，能够很好地避免电力资源的浪费。在本发明涉及的后轮转向装置的第二或第三控制装置的一个方式中，还包括基准偏差设定单元，所述基准偏差设定单元根据所述车辆中的规定状态量来设定所述基准偏差。根据该方式，由基准偏差设定单元根据车辆的状态量来设定基准偏差。这里，“车辆的状态量”是指车辆中其与转向力提供单元的负载的对应关系预先基于实验、经验、理论或仿真等被规定的状态量，通过根据这种状态量设定基准偏差，可更高精度地判别是否发生了电力自源的浪费。在该方式中，所述车辆中的规定状态量也可以包含所述车辆的速度、所述后轮的实际转角以及所述车辆的横向加速度中的至少一者。使后轮转向所需的负载在车速越高时变得越小，在实际转角越大时变得越大，在横向加速度越大时变得越大。即，这些适于作为上述车辆的状态量，如果考虑这些来设定基准偏差，则可更高精度地判断电力资源是否被浪费。在本发明涉及的后轮转向装置的第三控制装置的其他方式中，当所述设定的目标转角增加了时，所述偏置角设定单元根据其增加量来对所述偏置角进行增加修正。根据该方式，在后轮的目标转角增加了的情况(即，相当于进一步向转角端侧进行转向操作的情况)下，根据其增加量来对偏置角向增加侧进行修正。因此，能够可靠地抑制电力资源的浪费。在本发明涉及的后轮转向装置的第三控制装置的其他方式中，当所述设定的目标转角增加了时，所述偏置角设定单元根据所述车辆中的规定状态量对所述偏置角进行减少修正。根据该方式，当后轮的目标转角增加了时(即，相当于进一步向转角端侧打方向盘)，根据车辆的状态量对偏置角进行减小修正。根据车辆的状态量(如前所述，例如可适当包含车速、转角或横向加速度等)，后轮转向所需的负载有时会减小。在此情况下，不产生电力资源的浪费，并且可使实际转角进一步追随目标转角。从而，如上所述，通过向减少侧修正偏置角，能够尽可能多地获得后轮转向相关的实用优势。在本发明涉及的后轮转向装置的第三控制装置的其他方式中，当所述设定的目标转角小于所述确定的实际转角时，所述偏置角设定单元对所述设定的偏置角进行减少修正。根据该方式，当目标转角为小于被确定的实际转角时(S卩，相当于目标转角向转角端方向的相反方向侧越过实际转角的情况)，向减少侧修正所设定的偏置角。另外，作为优选方式之一，这样的偏置角被设为零。因此，从避免电力资源浪费的观点来说，能够尽可能地提前排除加在后轮转向装置上的限制，能够最大限度地获得后轮转向相关的实用优势。在本发明涉及的后轮转向装置的第一、第二或者第三控制装置的其他方式中，所述目标转角设定单元基于所述车辆中的规定状态量或者驾驶员转向量来设定所述目标转角。根据该方式，例如基于转向转矩、转向角或转向角速度等各种驾驶员转向量或者如上所述的各种车辆的状态量来设定目标转角，因此能够可靠地设定目标转角，可使后轮转向装置的效能最优化。所述配置，在如此能够最优地驱动后轮转向装置的结构中，具有避免电量资源浪费的实用优势，同时可获得非常理想的效果。本发明的这些作用以及其他优点通过下面说明的实施方式将会更加清楚。
图1是示意性地示出本发明第一实施方式涉及的车辆的结构的概要结构图；图2是示出图1的车辆中的后轮转角以及ARS驱动电流的随时间变化的概要特性图；图3是在图1的车辆中被执行的基本控制的流程图。标号说明FL,FR. · ·车轮，10. · ·车辆，11. · ·方向盘，12. · ·上部转向轴，13. · ·下部转向轴， 14...小齿轮，16...转向角传感器，17...转向转矩传感器，18...转角传感器，100. . . E⑶， 200. .. EPS 执行器，300. .. EPS 驱动装置，400. . .ARS 执行器，410...后轮转向杆，500. . . ARS
驱动装置。
具体实施例方式下面，适当地参考附图对有关本发明的后轮驱动装置的控制装置的各种实施方式进行说明。<第一实施方式><实施方式的结构>首先，参考图1，对本发明第一实施方式涉及的车辆10的结构进行说明。这里，图 1是示意性地示出车辆10的基本结构的概要结构图。在图1中，车辆10具有作为转向轮的左右一对前轮FL及FR，并被构成为通过这些前轮转向而能够向期望的方向行进。另外，在车辆10中，左右一对后轮RL及RR也是转向轮，被构成为通过这些后轮转向来辅助车辆的转弯动作，从而使车辆行为稳定。车辆10是
9包括ECU 100、EPS执行器200、EPS驱动装置300、ARS执行器400以及ARS驱动装置500的本发明涉及的“车辆”的一个例子。E⑶100是包括分别没有图示的CPU、ROM以及RAM、并被构成为可控制车辆10的整体动作的电子控制单元，是本发明涉及的“后轮转向装置的控制装置”的一个例子。ECU 100被构成为可按照保存在ROM中的控制程序执行后述的ARS省电控制。此外，E⑶100是被构成为作为本发明涉及的“目标转角设定单元”、“实际转角确定单元”以及“通电控制单元”每一个的一个例子而发挥功能的一体的电子控制单元，这些各个单元涉及的动作均被构成为由ECU 100执行。不过，本发明涉及的这些各个单元的物理结构的、机械结构以及电结构并不限定于此，例如这些各个单元也可以被构成为多个 ECU、各种处理单元、各种控制器或微机装置等各种计算机系统等。在车辆10中，从驾驶员经由方向盘11而被提供的转向输入(即，作为本发明涉及的“驾驶员转向量”的一例)被传递给上部转向轴12，该上部转向轴12是与方向盘11可同轴旋转地连结、从而可与方向盘11向相同方向旋转的轴体。上部转向轴12在其下游侧的端部经由转向转矩传感器16而与下部转向轴13连结。转向转矩传感器16是被构成为可检测从驾驶员经由方向盘11提供的驾驶员转向转矩MT的传感器。上部转向轴12具有通过没有图示的扭杆与下部转向轴13连结的结构。 用于检测旋转相位差的环固定在该扭杆的上游侧以及下游侧的两端部上。该扭杆具有根据在车辆10的驾驶员操作了方向盘11时经由上部转向轴12的上流部传递而来的转向转矩 (即，驾驶员转向转矩MT)向其旋转方向扭转的结构，并被构成为在产生该扭转的同时可向下游部传递转向转矩。从而，当转向转矩传递时，在前面所述的用于检测旋转相位差的环彼此间产生旋转相位差。转向转矩传感器16被构成为检测该旋转相位差，并且可将该旋转相位差换算成转向转矩并作为与转向转矩MT对应的电信号来输出。另外，转向转矩传感器16 与E⑶100电连接，检测出的转向转矩MT被E⑶100以固定或不固定的周期参考。转向角传感器17是被构成为可检测转向角MA的角度传感器，转向角MA表示上部转向轴12的旋转量。转向角传感器17与E⑶100电连接，检测出的转向角MA被E⑶100 以固定或不固定的周期参考。下部转向轴13的旋转被传递给齿条小齿轮机构。齿条小齿轮机构是转向力传递机构，该转向力传递机构包括与下部转向轴13的下游侧端部连接的小齿轮14、以及形成有与该小齿轮的齿轮齿啮合的齿轮齿的齿条杆15。该齿条小齿轮机构被构成为通过小齿轮14的旋转被变换成齿条杆15的图中左右方向的运动而转向力经由与齿条杆15的两端部连结的拉杆以及转向节(省略附图标记)而被传递至各转向轮。即，在车辆10中实现所谓齿条小齿轮式的转向方式。EPS执行器200具有作为DC无刷马达的EPS马达，该DC无刷马达包括作为安装有永久磁铁的旋转构件的没有图示的转子、以及作为包围该转子的的固定构件的定子。该 EPS马达被构成为在通过经由EPS驱动装置500向该定子通电而在EPS马达内形成的旋转磁场的作用下转子旋转，由此向转子的旋转方向产生辅助转矩TA。另一方面，在EPS马达的作为旋转轴的马达轴上固定有没有图示的减速齿轮，该减速齿轮还与小齿轮14啮合。因此，从EPS马达产生的辅助转矩TA作为辅助小齿轮14的旋转的辅助转矩而发挥功能。小齿轮14如上所述与下部转向轴13连结，下部转向轴13与上部转向轴12连结。从而构成为施加到上部转向轴12上的驾驶员转向转矩MT以被辅助转矩TA适当辅助的形式传递至齿条杆15，从而减轻驾驶员的转向负担。EPS驱动装置300是被构成为可对EPS马达的定子通电的包括PWM电路、晶体管电路以及逆变器等的电驱动电路。EPS驱动装置300与没有图示的电池电连接，并被构成为可通过从该电池提供而来的电力向EPS马达提供驱动电压。另外，EPS驱动装置300与E⑶ 100电连接，并被构成为由E⑶100控制其动作。ARS执行器400是公知的直动式执行器，该直动式执行器具有作为DC无刷马达的 ARS马达和将该ARS马达的旋转运动变换成图示的左右方向的直线运动的变换机构，DC无刷马达包括作为安装有永久磁铁的旋转构件的没有图示的转子、以及作为包围该转子的固定构件的定子。ARS执行器400是本发明涉及的“转向力提供单元”的一个例子。该ARS马达被构成为在通过经由ARS驱动装置500向该定子通电而在ARS马达内形成的旋转磁场的作用下转子旋转，由此产生转矩。这里，ARS执行器400与后轮转向杆19连接。后轮转向杆19被构成为能够根据作为ARS马达的旋转运动被变换成直线运动的结果而产生的向图示左右方向的转向力来向图示左右方向进行驱动，并具有在左右的两端部经由转向节等而与左右的后轮连结的结构。从而，通过ARS执行器400，后轮RL及后轮RR的转角可在δ rmax -δ rmax (正负标号是为方便控制而附带的，表示右转向方向或左转向方向)的转角范围内改变。在该后轮转向杆19上配置有可检测作为各后轮的转角的后轮转角δι·(δι·左右相等)的转角传感器18。该转角传感器18与ECU 100电连接，检测出的后轮转角δΓ被 ECU 100以固定或不固定的周期参考。ARS执行器400的反向效率(即，ARS执行器通过从各后轮向ARS执行器400提供反向动力而被驱动的效率)小于正向效率(即，各后轮通过从ARS执行器400向各后轮提供标准的动力而被驱动的效率)，并且小于或等于零。因此，ARS执行器400基本上不会通过由路面外扰、路面输入或者路面摩擦等引起的来自后轮的动力输入而被驱动。ARS驱动装置500是被构成为可对ARS马达的定子通电的包含PWM电路、晶体管电路以及逆变器等的电驱动电路，是本发明涉及的“通电单元”的一个例子。ARS驱动装置500 与没有图示的电池电连接，并被构成为可利用从该电池提供而来的电力向ARS马达提供驱动电流Idars。另外，ARS驱动装置500与E⑶100电连接，并被构成为其动作由E⑶100 控制。如此，在本实施方式涉及的车辆10中，由ARS执行器400和ARS驱动装置500构成了本发明涉及的“后轮驱动装置”的一个例子。<实施方式的动作><ARS执行器400的控制>在车辆10中，ARS执行器400的动作状态由ECU 100控制。E⑶100首先基于由转向角传感器17检测出的转向角MA和作为车辆10的速度的车速V来设定作为后轮转角的目标值的目标后轮转角δ rtg (即，作为本发明涉及的“后轮的目标转角”的一个例子)。 此时，ECU 100参考预先保存在ROM中的将转向角MA和车速V作为参数的目标后轮转角映射图。在目标后轮转角映射图中，一个目标后轮转角δ rtg被对应到这些参数，E⑶100被构成为选择性地获取与该时间点的转向角MA和车速V对应的目标后轮转角δ rtg。此外，图1中没有示出，但在车辆10中安装有车辆的行为控制所必要的各种传感器，车速V由作为其中之一的车速传感器检测。该车速传感器与ECU 100电连接，检测出的车速V被ECU 100以固定或不定的周期参考。另外，同样地，车辆10具有可检测车辆10的横向加速度Gy的横向加速度传感器。在目标后轮转角Srtg被设定后，以反馈转角偏差Δ δ r ( g卩，是本发明涉及的“设定的目标转角与确定的实际转角的偏差”的一个例子)的形式，ECU 100控制ARS驱动装置 500，该转角偏差Δ δΓ是从该设定的目标后轮转角Srtg减去通过转角传感器18检测出的后轮转角S r而得的。通过从ARS驱动装置500提供驱动电流Idars，ARS执行器400的 ARS马达被驱动，促使后轮RL及RR转向的转向力经由后轮转向杆19被提供至后轮RL及 RR，从而各后轮被驱动。<ARS省电控制的详情>接着，参考图2，对包括ARS执行器400和ARS驱动装置500的结构的实际控制中的问题进行说明。这里，图2是示出后轮转角δι·以及ARS驱动电流Idars随时间的变化过程的例子的概要特性图。在图2中，在上部用实线示出了后轮转角δι·的时间推移，在下部用实线示出了 ARS执行器400的驱动电流Idars的时间推移。这里，假定在时刻Τ0，后轮转角δ r的控制被开始，后轮转角Sr开始从中立位置NTL向一转向方向以追随目标后轮转角Srtg(参考图示的虚线，在时刻TO以后的暂时的期间与实际转角51>基本一致)的方式改变。但是，后轮转向所需要的转向力由于根据车辆10的行驶条件而发生变化，因此根据情况有时会超出ARS执行器400所对应的负载范围。在这样的负载范围中，目标后轮转角 Srtg与后轮转角δι·的偏差、即转角偏差Δ δ !"不被消除而是作为静态偏差被残留。图2 示出了该情形，在时刻Tl至时刻Τ2的时间区域内，产生了这样的现象。另一方面，由于驱动电流Idars基本上根据转角偏差Δ 51>而被决定，因此在转角偏差Δ δΓ如上述那样作为静态偏差而残留的状态下，驱动电流Idars的值会变大。但是， 不论经由ARS驱动装置500从电池获取多少电力，在使后轮转向所需要的负载如上述超过 ARS执行器400的物理极限或电气极限的状态下后轮转角δ 都不再改变。因此，与实际的ARS执行器400的效能相比，可导致电力资源的显著浪费。在本实施方式中，可通过ARS 省电控制来很好地避免这种电力资源的浪费。这里，参考图3，对ARS省电控制的详情进行说明。这里，图3是ARS省电控制的流程图。在图3中，E⑶100判别后轮转角δ r是否大于基准转角δ rth(步骤S101)。在图3中，使用了后轮转角Sr的绝对值，但这仅仅是因为考虑了控制上带正负符号的这一点，由于基本上转向方向没有正区域也没有负区域，因此从概念上来说只比较后轮转角δ τ 与基准转角δ rth即可。这里，针对后轮转角δι·而定义的基准转角δ rth是在大概转角端(即，上述的Srmax)附近被设定的适当值。当后轮转角δ r小于或等于基准转角δ rth时(步骤SlOl 否)，E⑶100以固定周期执行步骤S101，实质上将处理设为等待状态。另一方面，当后轮转角δι·大于基准转角 δ rth时(步骤SlOl 是)，E⑶100还判别转角偏差Δ δ r是否大于基准偏差Δ δ rth、并且继续时间Tlst是否超过了基准值Tlstth，继续时间Tlst是转角偏差Δ δΓ大于基准偏差Δ δ rth的状态持续的时间值(步骤S102)。
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继续时间Tlst有内置计时器从最初转角偏差Δ δ r超过了基准偏差Δ δ rth的时间点开始计数、并且只要转角偏差Δ 5 1>超过了基准偏差Δ δ rth的状态持续就进行累积计数。当转角偏差Δ δ r小于或等于基准偏差Δ δ rth、或者虽转角偏差Δ δ r大于基准偏差Δ δ rth但继续时间Tlst尚未超过基准值Tlstth时(步骤S102 否)，E⑶100将处理返回到步骤SlOl，重复一系列的处理。另一方面，当转角偏差Δ δ 1>超过了基准偏差Δ δ rth、并且该状态持续了比基准值Tlstth长的期间时(步骤S102:是)，即当判断出转角偏差Δ δ r是可导致电力资源浪费的程度的静态偏差时，E⑶100控制ARS驱动装置500，切断驱动电流Idars向ARS执行器400的提供(步骤S103)。当切断了驱动电流Idars的提供时，E⑶100判别转角偏差Δ δ r是否小于阈值 A、并且目标后轮转角Srtg是否小于后轮转角δ r，即判别在目标后轮转角Srtg向转角端方向的反方向(即，中性方向)变化并越过后轮转角Sr后转角偏差Δ δΓ是否小于阈值 A (步骤 S104)。当转角偏差Δ δ 1>大于或等于阈值Α、或者目标后轮转角Srtg大于或等于后轮转角δ r时(步骤S104 否)，E⑶100维持驱动电流的切断，当转角偏差Δ δ r小于阈值 A、并且目标后轮转角Srtg小于后轮转角δΓ时(步骤S104:是)，E⑶100重启驱动电流 Idars的提供(步骤S105)。在执行步骤S105后，处理返回到步骤S101，重复一系列的处理。ARS省电控制如上述执行。在步骤S104中，关于驱动电流的复原允许，设置了不同的两种判断条件，其中后部分的判断条件、即目标后轮转角Srtg是否小于后轮转角δ r，无非是转角偏差Δ δΓ是否小于零。因此，该零与阈值A都是可作为本发明涉及的“复原用偏差”的一个例子而发挥作用的值，即使仅使用某一个判断条件也能获得同样的优势。不过，若如本实施方式那样将两者作为复合条件来使用，则基本上可在目标后轮转角Srtg下降到小于实际转角δΓ时重启电力供应，并且可以防止例如在目标后轮转角 S rtg的时间变化量过大、ARS执行器400被需求的负载不降低或类似的情况下重启驱动电流的供应，因此，作为安全措施是有效的。如此，根据本实施方式涉及的ARS省电控制，当ARS执行器400被需求的负载高到无法缩小转角偏差Δ δΓ的程度时，切断向ARS执行器400供应驱动电流Idars。这里，特别是ARS执行器400是反向效率小于或等于零的执行器，在驱动电流 Idars的供应被切断的状态下，后轮转角δι·不会通过来自作为转向轮的后轮的反向输入而复原到中立位置NTL(恰好为δΓ = 0)。因此，不会与省电效果的交换而妨碍由ARS执行器400提供的后轮转向的优势，可在尽可能地维持后轮转向的效能的情况下实现蓄积在电池中的有限的电力资源的有效利用。在步骤S102中被参考的基准偏差Δ δ rth也可以是实验上适合的固定值，但也可以是基于该时间点的车速V、横向加速度Gy以及后轮转角δι·每次设定的可变的值。即，在使后轮转向时ARS执行器400被需求的负载根据车辆10的状态而改变。例如，在高车速区域中，由于后轮和路面的摩擦减少，因此基本上后轮的转向所需要的负载变小。在这种情况下，能够相对较大地设定基准偏差Δ δ rth，能够减少电力供应被切断的频率。关于后轮转角Sr以及横加速度Gy也一样，由于后轮转角δι·以及横加速度Gy各自越大，该负载就越大，因此优选将基准偏差Δ Srth相对较小地设定。这些各个状态量是本发明涉及的“车辆的状态量”的一个例子，各个状态量和基准偏差△ Srth的对应关系可预先基于实验、经验、理论或仿真等来决定，以便在尽可能地维持后轮驱动的效能的同时能够可靠地避免电池的浪费或消耗。〈第二实施方式〉在第一实施方式中，通过切断对ARS执行器400的电力供应能够避免电力浪费，但电力的节减效果在其他的控制方式下也可实现。下面对第二实施方式涉及的ARS省电控制进行说明。第二实施方式涉及的ARS省电控制的大多部分与图3中例示的第一实施方式涉及的ARS省电控制相同，这里，参考已有的图3进行说明。第二实施方式涉及的车辆结构假定与第一实施方式相同。在第二实施方式涉及的ARS省电控制中，当步骤S102涉及的判断条件被满足时 (步骤S102:是)，ECU 100代替由转角传感器19检测出的后轮转角Sr而将该时间点的目标后轮转角Srtg而设定为后轮转角Sr。在如此后轮转角δι·的置换处理结束后，E⑶100继续进行通常的ARS执行器400 的驱动控制。即，在此情况下，由于转角偏差Δ δι·变为零，因此不会从ARS 400提供浪费电力资源的驱动力，可很好地节减电池中蓄积的电力资源的消耗量。〈第三实施方式〉与第二实施方式同样的效果还能够通过其他控制来实现。这里，作为本发明的第三实施方式，对这样的ARS省电控制进行说明。第三实施方式涉及的ARS省电控制的大多部分与图3中例示的第一实施方式涉及的ARS省电控制相同，这里，参考已有的图3进行说明。第三实施方式涉及的车辆结构假定与第一实施方式相同。在第三实施方式涉及的ARS省电控制中，当步骤S102涉及的判断条件被满足时 (步骤S102 是)，Ε⑶100设定与该时间点的转角偏差Δ δΓ相当的偏置转角Sr0fs。偏置转角Srofs是本发明涉及的“偏置角”的一个例子。当如此设定了偏置转角Srofs时， E⑶100将该设定的偏置转角Srofs与后轮转角δι·相加来更新后轮转角δ r。其结果是， 与第二实施方式同样，转角偏差Δ δΓ变为零，从电池的电力输出被抑制。偏置转角Srofs 没有必要一定是与转角偏差Δ δΓ相当的值。在第三实施方式中，当目标后轮转角Srtg增加了时(S卩，产生了进一步向转角端方向进行转向操作的请求时)，也可以根据目标后轮转角δ rtg的增加量来增大偏置转角 Srofs。由此，能够使得与转角偏差Δ δΓ对应的反馈控制总为收敛状态，能够可靠地避免从电池无意义地输出电力。另一方面，在第三实施方式中，还能够根据状况来减少(释放)偏置转角Srofs。 艮口，如前面就转角偏差△ Sr进行说明的那样，后轮转向所需的ARS执行器400侧的负载根据车辆10的状态量(例如，车速V、后轮转角δι·、以及横加速度Gy)而增减。利用这一点， 例如也可以在高车速区域中减少偏置转角δ r0fs。此时，也可以使得偏置转角Srofs减少的定时可变，也可以使得偏置转角Srofs减少的速度可变。另外，同样地，诸如在目标后轮转角Srtg比后轮转角δΓ减少了时(例如，步骤 S104涉及的判断条件被满足时)，也可判断为没有产生省电的必要，并在此情况下，也可以对偏置转角Srofs进行减少修正。从此情况下，ARS执行器400由于可进行通常的后轮转向控制，因此优选的是，偏置转角Srof也可以被设为零。本发明不限于上述的实施例，可在不违背可从权利要求以及说明书全体读取的发明的要旨或思想的范围内适当进行变更，伴随这种变更的后轮转向装置的控制装置也被包含在本发明的技术范围内。产业上的可利用性本发明可利用于可使车辆后轮转向的后轮转向装置的控制中。
权利要求
1.一种后轮转向装置的控制装置，其特征在于， 所述后轮转向装置包括转向力提供单元，所述转向力提供单元能够根据通电状态对车辆的后轮提供促使所述后轮转向的转向力；以及通电单元，所述通电单元能够控制所述通电状态； 所述控制装置包括目标转角设定单元，所述目标转角设定单元设定所述后轮的目标转角； 实际转角确定单元，所述实际转角确定单元确定所述后轮的实际转角；以及通电控制单元，所述通电控制单元基于所述设定的目标转角与所述确定的实际转角的偏差来控制所述通电单元，以使得所述转向力被提供，并且当所述确定的实际转角大于或等于基准转角、且所述偏差大于或等于基准偏差时，控制所述通电单元，以使得对所述转向力提供单元的电力供应被切断。
2.如权利要求1所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于， 所述转向力提供单元是反向效率小于正向效率的执行器。
3.如权利要求1或2所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于，当在所述电力供应被切断的状态下所述偏差小于规定的复原用偏差时，所述通电控制单元重启所述电力供应。
4.一种后轮转向装置的控制装置，其特征在于， 所述后轮转向装置包括转向力提供单元，所述转向力提供单元能够根据通电状态对车辆的后轮提供促使所述后轮转向的转向力；以及通电单元，所述通电单元能够控制所述通电状态； 所述控制装置包括目标转角设定单元，所述目标转角设定单元设定所述后轮的目标转角； 实际转角确定单元，所述实际转角确定单元确定所述后轮的实际转角； 通电控制单元，所述通电控制单元基于所述设定的目标转角与所述确定的实际转角的偏差来控制所述通电单元，以使得所述转向力被提供；以及实际转角设定单元，当所述确定的实际转角大于或等于基准转角、且所述偏差大于或等于基准偏差时，所述实际转角设定单元将所述设定的目标转角设定为规定所述偏差的实际转角。
5.一种后轮转向装置的控制装置，其特征在于， 所述后轮转向装置包括转向力提供单元，所述转向力提供单元能够根据通电状态对车辆的后轮提供促使所述后轮转向的转向力；以及通电单元，所述通电单元能够控制所述通电状态； 所述控制装置包括目标转角设定单元，所述目标转角设定单元设定所述后轮的目标转角； 实际转角确定单元，所述实际转角确定单元确定所述后轮的实际转角； 通电控制单元，所述通电控制单元基于所述设定的目标转角与所述确定的实际转角的偏差来控制所述通电单元，以使得所述转向力被提供；以及偏置角设定单元，当所述确定的实际转角大于或等于基准转角、并且所述偏差大于或等于基准偏差时，所述偏置角设定单元根据所述偏差来设定应加在所述确定的实际转角上的偏置角；其中，所述通电控制单元基于修正转角与所述设定的目标转角的偏差来控制所述通电单元，所述修正转角是将所述确定的实际转角与所述设定的偏置角相加而得的转角。
6.如权利要求4或5所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括基准偏差设定单元，所述基准偏差设定单元根据所述车辆中的规定状态量来设定所述基准偏差。
7.如权利要求6所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于，所述车辆中的规定状态量包括所述车辆的速度、所述后轮的实际转角以及所述车辆的横向加速度中的至少一者。
8.如权利要求5所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于，当所述设定的目标转角增加了时，所述偏置角设定单元根据其增加量来对所述偏置角进行增加修正。
9.如权利要求5所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于，当所述设定的目标转角增加了时，所述偏置角设定单元根据所述车辆中的规定状态量对所述偏置角进行减少修正。
10.如权利要求5所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于，当所述设定的目标转角小于所述确定的实际转角时，所述偏置角设定单元对所述设定的偏置角进行减少修正。
11.如权利要求1、4或5所述的后轮转向装置的控制装置，其特征在于，所述目标转角设定单元基于所述车辆中的规定状态量或者驾驶员转向量来设定所述目标转角。
全文摘要
在尽可能地维持后轮转向装置的效能的同时有效地抑制蓄电单元的消耗。在具有ARS执行器(400)以及ARS驱动装置(500)作为后轮转向装置的车辆(10)中，ECU(100)执行ARS省电控制。在该控制中，当后轮转角δr大于基准转角δrth时，将作为目标后轮转角δrtg与后轮转角δr的差值的转角偏差Δδr大于基准偏差Δδrth、并且作为该状态继续的时间的继续时间Tlst超过了基准值Tlstth作为条件，切断对ARS执行器(400)的电力供应。
文档编号B62D7/14GK102481949SQ200980161399
公开日2012年5月30日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者高岛亨 申请人:丰田自动车株式会社