专利名称：转向控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个转向控制装置，其中一个目标转向反作用扭矩的滞后回线宽度以及斜率被调整来提高一个转向感觉。
背景技术：
在JP-A-2000-238654公开的一个传统转向控制装置中，一个转向反作用扭矩是通过下面的方式来确定的。
转向反作用扭矩＝K·轮胎反作用扭矩+纠正值其中，所述纠正值是从一个车辆速度和一个转向角来设定的。
通过这样就实现了具有一个适当的滞后回线的一个转向反作用扭矩特性(转向角-转向反作用扭矩特性)。
此外，在JP-A-2002-274405公开的一个传统转向控制装置中，一个转向反作用扭矩是通过下面的方式来确定的。通过这样，就在没有进行机械耦合的一个分离型动力转向装置中实现了与配有一个传统动力转向装置的一个车辆转向感觉可比的一个转向感觉。
转向反作用扭矩The＝(1+f(o))-1SATSAT自对准扭矩f(o)辅助扭矩Tem＝f(o)·The此外，在JP-A-2002-19631公开的一个传统转向控制装置中，一个偏转增加/偏转返回判断装置，以及一个方向盘角度与一个转向反作用扭矩之间预先设定的一个关系表达式，产生了一个具有一个滞后回线的转向反作用扭矩。
在JP-A-2000-238654公开的所述传统转向控制装置中，尽管所述转向反作用扭矩的所述滞后回线和所述斜率能够用[转向反作用扭矩＝K·轮胎反作用扭矩+纠正值]来调整，但必须预先设定所述纠正值，并且，由于道路表面摩擦系数μ或类似参量的变化，存在得不到一个适当纠正值的情况。
此外，在JP-A-2002-274405公开的所述传统的用线转向(steer-by-wire)中，由于所述转向反作用扭矩是从所述动力转向的辅助图与被估计的自对准扭矩之间的关系来设定的，所以能够获得与配有所述动力转向系统的车辆可比的转向感觉，然而，不能够容易的自由设定所述转向反作用扭矩的滞后回线宽度和斜率，以提高优于配有所述传统动力转向装置的车辆的转向感觉。
此外，在JP-A-2002-19631公开的所述传统转向控制装置中，由于需要预先设定所述方向盘角度与所述转向反作用扭矩之间的关系表达式，所以，为了设定一个复杂的转向反作用扭矩，匹配步骤的数量就会增加，以及所述计算处理就变得复杂。此外，施加在一个车轮上的一个外力被一个道路表面摩擦系数、一个转向状态或类似的因素所改变。根据从所述转向角和所述车辆速度在数学上得到的转向反作用扭矩，不可能进行控制来获得一个转向反作用扭矩，这其中，作用在所述车轮上的外力和所述转向装置内含的摩擦力被充分考虑，所以就存在一个车辆行为不能被识别的问题，并且存在对所述转向感觉被恶化的担心。
发明内容
本发明被用来解决上述问题，并且具有提供一个转向控制装置的目标，其中一个目标转向反作用扭矩的一个滞后回线宽度和一个斜率被分别调整，从而就容易获得一个被用来提高一个转向感觉的目标转向反作用扭矩，并且能够获得一个适当的转向反作用扭矩，即使道路表面摩擦力被改变。
本发明的一个转向控制装置包括目标转向反作用扭矩产生装置以产生一个目标转向反作用扭矩，它被作为将要加到一个方向盘上的一个转向反作用扭矩的一个目标值，所述转向控制装置还进行一个控制，从而所述转向反作用扭矩与所述目标转向反作用扭矩是一致的，其中，所述目标转向反作用扭矩产生装置包括转向轴反作用扭矩估计装置以估计一个转向轴反作用扭矩，以及参考道路反作用扭矩估计装置以估计一个参考道路反作用扭矩，并且利用所述转向轴反作用扭矩估计装置估计的转向轴反作用扭矩，以及所述参考道路反作用扭矩估计装置估计的参考道路反作用扭矩来设定所述目标转向反作用扭矩。从而，在行车时一个车辆的表现被传送给驾驶员，并且一个自然的转向感觉能够被获得，此外，由于所述目标转向反作用扭矩的滞后回线宽度和斜率能够被分别调整，所以就能够容易的设定适当的目标转向反作用扭矩以提高所述转向感觉。
图1表示了根据本发明实施例1的一个转向控制装置的一个结构的一个略图。
图2中的流程图表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的目标转向反作用扭矩产生装置。
图3表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个转向轴反作用扭矩Tste与一个参考道路反作用扭矩Troad之间的一个关系。
图4表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个权重因子W的一个例子。
图5表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个反作用扭矩增益K1的一个例子。
图6表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个转向轴反作用扭矩以及一个目标转向反作用扭矩。
图7表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个权重因子P的一个图的一个例子。
图8表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置根据滤波器处理的转向角速度中的一个差别。
图9表示了根据本发明实施例2的一个转向控制装置的一个结构的一个略图。
图10表示了根据本发明实施例3的一个转向控制装置的一个结构的一个略图。
图11是本发明实施例3的一个流程图。
图12表示了根据本发明实施例4的一个转向控制装置的一个结构的一个略图。
图13表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个目标转向反作用扭矩与握住一个方向盘期间的一个目标转向反作用扭矩之间的一个关系。
具体实施例方式
实施例1图1示出了根据本发明实施例1的一个转向控制装置的一个结构的一个略图。
图1示出了一个所谓的用线转向(steer by wire)系统转向控制装置，其中，一个驾驶员用来操纵一个方向盘1的一个转向机制16与用来偏转一个车轮15的一个车轮偏转机制17没有机械耦合。所述转向机制16包括方向盘角度检测装置3，它被用来检测所述方向盘1经过一个方向盘轴2的转向角度，转向反作用扭矩检测装置4，它被用来检测施加到所述方向盘上的一个转向反作用扭矩，以及一个反作用扭矩马达5，它被用来任意控制该转向反作用扭矩。所述车轮偏转机制17包括车轮转向角检测装置11，它被用来检测对应所述被转向车轮的车轮转向角度的角度，以及一个转向角马达8，它被用来任意控制所述车轮转向角。由所述转向角马达8控制的一个转向轴10的旋转角度通过一个小齿轮12、一个齿条13以及一个转向节臂14被转换成所述车轮15的所述车轮转向角。
一个控制设备7包括被用来估计一个转向轴反作用扭矩的转向轴反作用扭矩估计装置，其估计值为在偏转所述车轮时作用在所述车轮上的一个反作用力的转向轴被转换值与作用在所述车轮偏转机制上的一个摩擦扭矩的转向轴被转换值的和，以及被用来估计一个参考道路反作用扭矩的参考道路反作用扭矩估计装置，其估计值为在偏转所述车轮时作用在所述车轮上的所述反作用扭矩的所述转向轴被转换值，以及还包括目标转向反作用扭矩产生装置，它被用来从所估计的转向轴反作用扭矩和所述参考道路反作用扭矩产生要施加在所述方向盘上的一个转向反作用扭矩的目标值，转向反作用扭矩控制装置，它被用来设定一个驱动所述反作用扭矩马达的一个目标电流值，从而使所述目标转向反作用扭矩与所述转向反作用扭矩检测装置4所检测到的转向反作用扭矩一致，目标车轮转向角产生装置，它被用来产生所述被转向车轮的一个目标车轮转向角，以及车轮转向角控制装置，它被用来设定一个驱动所述转向角马达的目标电流值，从而使得所述目标车轮转向角与所述车轮转向角检测装置11的输出一致。
一个驱动电路6控制一个驱动电流，从而让所述反作用扭矩控制装置设定的目标电流被加到所述反作用扭矩马达上。一个驱动电路9控制一个驱动电流，从而让所述车轮转向角控制装置设定的目标电流被加到所述转向角马达上。
图2中的流程图表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的目标转向反作用扭矩产生装置。
图3表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的所述转向轴反作用扭矩Tste与所述参考道路反作用扭矩Troad之间的关系。
在图3中，横轴代表所述转向角，以及纵轴代表所述扭矩。
图4表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个权重因子W的例子。
在图4中，横轴代表所述参考道路反作用扭矩的绝对值，以及，纵轴代表所述权重因子。
图5表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个反作用扭矩增益K1的例子。
在图5中，横轴代表所述参考道路反作用扭矩的绝对值，以及纵轴代表所述反作用扭矩增益。
图6表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的所述转向轴反作用扭矩，以及目标转向反作用扭矩。
在图6中，横轴代表所述转向角，以及纵轴代表所述扭矩。
图7表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置的一个权重因子P的图的例子。
在图7中，横轴代表所述转向角速度，以及纵轴代表所述权重因子P。
图8表示了根据本发明实施例1的所述转向控制装置根据滤波器处理的所述转向角速度的差别。
在图8中，横轴代表所述时间，以及纵轴代表所述转向角速度的绝对值。
接下来将利用图2中的流程图来顺序描述所述目标转向反作用扭矩产生装置。
首先将描述图2中步骤S1的转向轴反作用扭矩估计装置。
所述转向轴反作用扭矩是在偏转所述车轮时作用在所述车轮上的道路表面反作用扭矩的所述转向轴被转换值(参考道路反作用扭矩Troad)与作用在所述车轮偏转机制17上的摩擦力扭矩的转向轴被转换值Tfric的和。作为对所述转向轴反作用扭矩的一个估计方法，下述的方法被使用。
图1中的车轮偏转机制17对应于在一个通用电力转向装置中一个车轮仅仅被一个辅助马达的输出所偏转的情况。当一个转向角马达电流为Ima，一个转向角马达扭矩常数是Kma，所述转向角马达的惯量为Jma，一个转向角马达齿轮比(从所述转向角马达8到所述转向轴10的齿轮比)为Gma，以及转向轴角加速度为d2θ/dt2时，相对于所述转向轴反作用扭矩Tste，表达式1中的关系就在机械上被建立。
Tste＝Gma·Kma·Ima-Gma2·Jma·d2θ/dt2(表达式1)所述转向轴角加速度d2θ/dt2是通过对所述车轮转向角检测装置11的输出值作两次微分得到的。当所述马达的惯量项被考虑时，在早期转向时间的所述转向轴反作用扭矩就能够以高准确性被估计。
特别的，在所述马达的惯量很小，从而所述马达惯量的影响可以被忽略的情况下，所述道路表面反作用扭矩Tste可以用表达式2来估计。
Tste＝Gma·Kma·Ima (表达式2)在噪声被包含在Tste的情况下，所述噪声被一个低通滤波器移除，其具有一个截止频率，以使得延迟不会变成一个问题。
接着将要描述图2中步骤S2的所述参考道路反作用扭矩估计装置。
所述参考道路反作用扭矩Troad是在偏转所述车轮时作用在所述车轮上的反作用扭矩，在这里，所述反作用扭矩受到转向轴转换的影响。所述参考道路反作用扭矩Torad与作用在所述车轮偏转机制17上的摩擦力扭矩Tfric之和对应了所述转向轴反作用扭矩。也就是说，如图3所示，所述参考道路反作用扭矩是在所述转向轴反作用扭矩中穿过一个滞后回线宽度中心的反作用扭矩。
在所述参考道路反作用扭矩估计装置中，JP-A-2001-122146中所用的一个滤波器处理方法被使用。也就是说，所述参考道路反作用扭矩是通过使所述被估计的转向轴反作用扭矩通过所述低通滤波器来估计的。尽管所述低通滤波器的截止频率是0.05到1Hz，但它可以根据所述转向速度和所述车辆速度而改变。
所述目标转向反作用力扭矩是从通过这样的方式所估计的所述转向轴反作用扭矩Tste以及被估计的参考道路反作用扭矩Troad来被设定的。可以利用所述转向轴反作用扭矩以及所述参考道路反作用扭矩来分别调整所述目标转向反作用扭矩的滞后回线宽度以及斜率。
接着将要描述图2中的步骤S3和步骤S4。
这里使用了所述反作用扭矩增益K1，以及被所述方向盘角度、所述车轮转向角以及类似的所改变的权重因子W、所述参考道路反作用扭矩Troad，对所述转向轴反作用扭矩Tste以及所述参考道路反作用扭矩Troad的加权通过使用表达式3来进行，以及，所述目标转向反作用扭矩Tref1被计算。
Tref1＝K1·{W·Tste+(1-W)·Troad}W≥0(表达式3)例如，从图3，所述参考道路反作用扭矩Troad以及所述转向轴反作用扭矩Tste由下面的表达式来表达。
Troad＝Kalign·θTste＝Kalign·θ+sign(dθ/dt)·Tfric这里，θ代表一个转向轴角度，dθ/dt代表一个转向轴角速度，sign(dθ/dt)代表所述转向轴角速度的一个符号，以及Kalign代表所述参考道路反作用扭矩Troad相对于所述转向轴角度θ或者所述转向轴反作用扭矩Tste的一个斜率。此外，sign(dθ/dt)·Tfric对应所述转向轴反作用扭矩的一个滞后回线宽度。当对表达式3作代换时，所述目标转向反作用扭矩Tref1由下面的表达式来表达。
Tref1＝K1·Kalign·θ+W·K1·sign(dθ/dt)·Tfric也就是说，所述目标转向反作用扭矩Tref1的斜率被用K1来调整，以及所述目标转向反作用扭矩Tref1的滞后回线宽度能够用W·K1来调整。
例如，当所述权重因子W在所述参考道路反作用扭矩Troad很小的一个区域中被变得小的时候，所述滞后回线的宽度可以被变得很小，以及，一个在中心的感觉就变得很强。此外，还能够获得摩擦力影响很小的一个快速转向感觉。
此外，所述反作用扭矩增益K1在所述参考道路反作用扭矩Troad很小的一个区域中被变得很大，以及所述反作用扭矩增益K1在所述参考道路反作用扭矩Troad很大的一个区域中被变得很小，从而所述在中心的感觉被增强，以及，所述转向反作用扭矩在所述转向角很大的一个区域中被变得很小，以及一个动力辅助效果被获得。
图6表示了通过利用表达式3来得到的所述转向轴反作用扭矩和所述目标转向反作用扭矩的一个例子。
此外，由于所述转向轴反作用扭矩和所述参考道路反作用扭矩被所述车辆速度所改变，所以所述反作用扭矩增益K1以及所述权重因子W会根据所述车辆速度来改变。图4和图5示出了所述权重因子W和所述反作用扭矩增益K1的例子。由于考虑了两个方向上的转向，所以横轴采用了所述参考道路反作用扭矩的绝对值。
接着将要描述图2中的步骤S5和S6。
当一个反作用扭矩马达尝试着控制带有在偏转增加和偏转返回之间的滞后回线的所述转向反作用扭矩时，当所述方向盘被尝试保持、或者当所述方向盘被轻轻握住时，所述转向反作用扭矩在所述滞后回线中在所述精细转向附近产生振荡，从而所述转向感觉就被恶化。
然后，所述滞后回线宽度变得由所述方向盘的转向速度来控制。如图13所示，表达式4被用来计算在所述车轮保持时间的一个目标转向反作用扭矩Tref2，其穿过Tref1的所述滞后回线宽度的中心。
Tref2＝K1·Troad(表达式4)此外，一个新的目标转向反作用扭矩通过表达式5来计算。
Tref3＝P·Tref1+(1-P)·Tref20≤P≤1(表达式5)P代表当所述转向角速度很小时，一个接近0的权重。在所述方向盘的角速度噪声很大的情况下，或者在所述精细转向时的影响被变得小的情况下，P是从对所述转向角速度进行一个低通滤波器处理所得到的一个值获得的。图7示出了所述权重因子P的一个图的例子。
此外，P还可以从对所述转向角速度的绝对值进行所述低通滤波器处理所得到的一个值获得。当所述方向盘的所述偏转方向被改变时，所述方向盘的角速度迅速变为0，然而，当对所述绝对值作所述低通滤波器处理时，它不变为0。也就是说，所述偏转方向改变操作不被判断为车轮保持。图8表示了根据所述滤波器处理的所述转向角速度的差别。
根据实施例1，在步骤S1和S2，所述目标转向反作用扭矩产生于所述转向轴反作用扭矩Tste以及所述参考道路反作用扭矩Troad，从而，行车时的车辆表现能够被传送给驾驶员，并且能够获得自然的感觉。
此外，由于所述目标转向反作用扭矩的所述滞后回线宽度以及斜率能够分别被调整，所以就能够容易的设定用来提高所述转向感觉的适当的目标转向反作用扭矩。
此外，由于所述转向轴反作用扭矩以及所述参考道路反作用扭矩都被估计和获得，所以匹配步骤的数量就能够被减小。此外，由于所述转向轴反作用扭矩和所述参考道路反作用扭矩都被估计和获得，所以稳定的转向反作用扭矩能够根据所述运行状态中的改变(所述道路表面摩擦系数μ以及类似的改变)来被设定。
此外，在步骤S3和S4中，用来提高所述转向感觉的适当的目标转向反作用扭矩能够被容易的设定。
此外，具有优秀转向感觉的转向反作用扭矩能够根据所述车辆速度改变来获得。
此外，在步骤S5和S6，当所述方向盘速度很小时，具有一个小滞后回线宽度的目标转向反作用扭矩就被产生，从而，在所述车轮保持时所述滞后回线宽度中发生的所述摇摆振荡就被抑制，并且所述转向感觉能够被提高。
实施例2图9示出了根据本发明实施例2的一个转向控制装置的一个结构的略图。
在图1所述的转向控制装置中，所述驾驶员用来操作所述方向盘1的所述转向机制16没有被机械耦合到旋转所述车轮15的所述车轮偏转机制17，与图1所述的转向控制装置相比，在图9中，一个转向机制16以及用来偏转一个车轮15的车轮偏转机制17通过一个行星齿轮机制18以及一个行星齿轮机制19互相机械耦合。
一个方向盘轴2被耦合到所述行星齿轮机制18的一个托架21。一个反作用扭矩马达5通过一个齿轮被连接到所述行星齿轮机制18的一个环形齿轮22上，并且控制所述环形齿轮的旋转。一个转向轴10被耦合到所述行星齿轮机制19的一个托架25。所述行星齿轮机制18的一个太阳齿轮20与所述行星齿轮机制19的一个太阳齿轮24通过一个轴28互相耦合，以及，一个转向角马达8通过一个齿轮连接到所述轴28。所述行星齿轮机制19的一个环形齿轮26被固定，从而它不能够被旋转。所述行星齿轮机制18的一个行星齿轮23，以及所述行星齿轮机制19的一个行星齿轮27也被示于所述图中。
在图9中，所述转向角马达8控制了一个车轮转向角(所述转向轴10的角度)。所述行星齿轮机制18被作为一个差动机制，产生所述方向盘的转向角与所述车轮的所述转向角之间的一个角度差，并且控制了所述反作用扭矩马达5施加到所述方向盘1上的所述转向反作用扭矩。
所述行星齿轮机制18的所述太阳齿轮20的角度被安排为θ1s，所述托架21的一个角度被安排为θ1c，以及所述环形齿轮22的一个角度被安排为θ1r。在所述环形齿轮22的旋转被固定时，所述太阳齿轮20对所述托架21的齿轮比被安排为G1s。
θ1s＝G1s·θ1c(表达式6)在所述太阳齿轮20的旋转被固定时，所述环形齿轮22对所述托架21的齿轮比被安排为G1r。
θ1r＝G1r·θ1c(表达式7)从所述行星齿轮机制的特性，在所述扭矩T1c被输入到所述托架21的情况下，所述太阳齿轮20的输出扭矩T1s与所述环形齿轮22的输出扭矩T1r具有的关系为T1s/G1r＝T1c/(G1s·G1r)＝T1r/G1s(表达式8)由于所述托架21的输入扭矩T1c等于转向反作用扭矩检测装置4所检测到的所述转向反作用扭矩Tsens，所以来自所述太阳齿轮20的输出扭矩T1s就通过表达式9来获得。
T1s＝T1c/G1s＝Tsens/G1s(表达式9)所述行星齿轮机制19的所述太阳齿轮24的角度被安排为θ2s，以及，所述托架25的一个角度被安排为θ2c。当所述太阳齿轮24对所述托架25的一个齿轮比被安排为G2s时，θ2s＝θ1s＝G2s·θ2c(表达式10)
当所述转向角马达的电流为Ima，一个转向角马达扭矩常数为Kma，所述转向角马达的惯量为Jma，一个转向角马达齿轮比(从所述转向角马达8到所述轴28的齿轮比)为Gma，以及一个转向轴角加速度为d2θ2c/dt2时，就获得下列的一个动力学表达式Gma2·Jma·d2θ1s/dt2＝T1s+Gma·Kma·Ima-Tste/G2s(表达式11)当其用转向轴角度来表达时，就获得了下面的表达式Gma2·G2s·Jma·d2θ2c/dt2＝Tsens/G1s+Gma·Kma·Ima-Tste/G2s(表达式12)这样，所述转向轴反作用扭矩能够从下面的表达式13来估计。
Tste＝G2s·Tsens/G1s+Gma·G2s·Kma·Ima-Gma2·G2s2·Jma·d2θ2c/dt2(表达式13)所述转向轴角加速度d2θ2c/dt2是通过对所述车轮转向角检测装置11的输出值两次微分得到的。
在所述马达的惯量很小，从而所述马达惯量的影响能够被忽略的情况下，所述转向轴反作用扭矩Tste能够用下面的一个表达式来估计。
Tste＝G2s·Tsens/G1s+Gma·G2s·Kma·Ima(表达式14)在噪声被包括在Tste中的情况下，所述噪声被一个低通滤波器所移除，所述低通滤波器具有一个截止频率以使得所述延迟不会变成一个问题。
在图9所示的机制中，为了估计所述转向轴反作用扭矩，必须获得从所述转向机制16作用到所述轴28上的一个力，然而，当考虑了所述反作用扭矩马达、所述输出扭矩以及类似的时候，要获得所述力是复杂的。然而，通过利用所述转向反作用扭矩检测装置4的输出Tsens，从所述转向机制16作用在所述轴28上的所述力能够作为与Tsens一样大的增益倍数而被获得，其中所述转向反作用扭矩检测装置4被用来检测施加到所述方向盘上的转向反作用扭矩。
这样，所述转向轴反作用扭矩能够从所述被检测的转向反作用扭矩Tsens、所述转向角马达电流Ima、以及所述转向轴角加速度d2θ2c/dt2来估计，所述估计需要的状态量能够被安排的很小，并且，稳定估计是可能的。不需要从图9中的所述结构添加一个传感器，所以成本能够被减小。
此外，为了估计所述转向轴反作用扭矩，不需要估计所述道路表面摩擦系数μ以及判断摩擦力的方向，并且所述转向轴反作用扭矩能够被稳定的估计。
附带的，同样在一个结构中，所述方向盘轴2被耦合到所述行星齿轮机制18的所述太阳齿轮20，所述转向轴10被耦合到所述行星齿轮机制19的所述太阳齿轮24，以及所述行星齿轮机制18的托架21通过所述轴28被耦合到所述行星齿轮机制19的托架25，或者，也在一个结构中，使用了诸如一个和谐驾驶速度减小机制的一个差动齿轮机制，而不是所述行星齿轮机制18，当所述扭矩的输入/输出关系被使用时，所述转向轴反作用扭矩能够从所述转向反作用扭矩检测装置4的输出结果Tsens、所述转向角马达电流Ima以及所述转向轴角加速度d2θ2c/dt2来估计，其中所述转向反作用扭矩检测装置4被用来检测所述转向反作用扭矩。
此外，由于所述行星齿轮机制19仅仅被作为一个速度减小机制，所以就可以使用另一个速度减小机制，而不是所述行星齿轮机制。
根据实施例2，同样在图9所示的结构中，所述转向轴反作用扭矩能够被估计，所述估计所需的状态量能够被减小，并且，稳定估计是可能的。也不需要从所述图9的结构添加一个传感器，所以成本能够被减小。
此外，与实施例1类似，被估计的转向轴反作用扭矩Tste被使用，以及实施例1的图2所示的流程图被实施，从而所述目标转向反作用扭矩被产生。通过这样，在所述目标转向反作用扭矩产生装置中，能够获得与实施例1类似的效果。
本发明还能够被应用于一个传统的电力转向控制装置，或者一个转向控制装置，其包括一个传动比率可变装置以使得一个车轮偏转角对一个方向盘偏转角的一个传动比率是可变的，以及一个电力转动装置。此后将要描述本发明被应用到一个电力转动控制装置的实施例。
实施例3图10中的结构图示出了根据本发明实施例3的一个转向装置的结构的略图。在所述转向装置中，当一个驾驶员操作一个方向盘1时，所述方向盘1的一个旋转角度通过一个转向轴10、一个小齿轮12、一个齿条13以及一个转向节臂14被转换成一个车轮15的一个车轮转向角，在这样的一个转向装置中，所述电力转向控制装置在所述驾驶员转向的情况下，通过一个控制设备7，基于被用来检测一个转向反作用扭矩的转向反作用扭矩检测装置4的输出计算一个辅助马达29的马达电流目标值。一个驱动电路30控制了驱动电流，从而所述控制设备7设定的目标电流被用于辅助马达电流。
在一个传统电力转向控制装置中，一个辅助扭矩基于所述转向反作用扭矩检测装置4的输出而被设定，以及，所述马达电流目标值被计算，从而所设定的辅助扭矩被产生。另一方面，在本发明中，所述目标转向反作用扭矩Tref被设定，并且所述辅助马达电流目标值被计算，从而所述转向反作用扭矩Tsens与所述目标转向反作用扭矩Tref相一致，以及，所述目标转向反作用扭矩Tref是利用所述被估计的转向轴反作用扭矩Tste以及所述被估计的参考道路反作用扭矩来被设定的。
图11是实施例3的一个流程图。
步骤S101的转向轴反作用扭矩估计装置将被描述。当一个辅助马达电流是Ima，一个辅助马达扭矩常数是Kma，所述辅助马达的惯量是Jma，一个辅助马达齿轮比(从所述辅助马达29到所述转向轴10的齿轮比)是Gma，一个转向轴角加速度是d2θ/dt2，以及所述转向反作用扭矩检测装置4的输出是Tsens时，所述转向轴反作用扭矩Tste能够从下面的一个表达式来估计。
Tste＝Tsens+Gma·Kma·Ima-Gma2·Jma·d2θ/dt2(表达式15)在步骤S102、S103和S104中，与实施例1类似，被估计的转向轴反作用扭矩被使用，并且图2中的流程图被实施，从而所述目标转向反作用扭矩被产生。通过这样，在所述目标转向反作用扭矩产生装置中，与实施例1类似的效果就能够被获得。
在步骤S105，所述辅助马达电流目标值Iref被计算，从而对所述驾驶员转向的所述转向反作用扭矩Tsens被控制来变成所述目标转向反作用扭矩Tref1。例如，一个表达式16被计算，以及所述电流目标值Iref被计算。这里，(s)表示一个拉普拉斯算符，以及例如，PID控制被采用为Gc(s)。
Iref＝Gc(s)·(Tref1-Tsens) (表达式16)在步骤S106，所述驱动电路的驱动电流控制被实施，从而使得在步骤S105设定的所述目标电流Iref被用于所述辅助马达电流。
根据本实施例3，在所述电力转向控制装置中，所述转向反作用扭矩的滞后回线宽度以及斜率能够分别被调整，并且所述转向感觉被提高。
实施例4下面将要描述一个转向控制装置，其包括一个传动比可变机制以使得一个车轮偏转角对一个方向盘的转向角的传动比可变，以及一个电力转向装置。
图12表示了一个转向控制装置，其包括一个传动比可变机制和一个电力转向装置。尽管图12示出与图9相同的机制，但图9所示的反作用扭矩马达5被用作所述传动比可变机制的一个角度叠加马达31，而图9所示的转向角马达8被用作所述电力转向装置的一个辅助马达32。
一个行星齿轮机制18的太阳齿轮20的角度被安排为θ1s，一个托架21的角度被安排为θ1c，以及一个环形齿轮22的角度别安排为θ1r。此外，一个转向轴10的角度被安排为θ2c。通过利用一个行星齿轮机制18的一个差动机制，一个关系表达式，也就是表达式17被建立在所述托架21的所述角度θ1c、所述环形齿轮22的所述角度θ1r以及所述转向轴10的所述角度θ2c之间。
θ2c＝θ1c-θ1r/G1r(表达式17)
也就是说，所述环形齿轮的角度θ1r根据所述方向盘的转向被所述角度叠加马达31所控制，从而所述车轮偏转角对所述方向盘的转向角的传动比是可变的。
实施的过程与实施例3的图11所示的流程图类似。
在图11的步骤S103中，一个反作用扭矩增益K1和一个权重因子W可以被改变，所述改变根据所述方向盘的角度、所述车轮转向角、所述车轮转向角对所述方向盘角度的传动比、以及其它车辆状态量。
例如，所述反作用扭矩增益K1和所述权重因子W考虑到所述传动比而被设定，从而，当所述传动比被改变时，驾驶员的所述转向反作用扭矩的改变就能够被抑制。
根据实施例4，在所述电力转向控制装置中，所述转向反作用扭矩的滞后回线宽度以及斜率能够被分别调整，并且所述转向感觉被提高。此外，所述转向反作用扭矩根据所述传动比而设定，从而，当所述传动比被改变时，所述驾驶员的所述转向反作用扭矩的改变就能够被抑制。
工业应用本发明适合被应用于汽车或类似物品的转向控制装置中。
权利要求
1.一个转向控制设备，所述转向控制设备包括目标转向反作用扭矩产生装置以产生一个目标转向反作用扭矩，其被作为将要加到一个方向盘上的一个转向反作用扭矩的目标值，所述转向控制设备还进行一个控制，从而所述转向反作用扭矩与所述目标转向反作用扭矩是一致的，所述转向控制设备特征在于所述目标转向反作用扭矩产生装置包括，转向轴反作用扭矩估计装置以估计一个转向轴反作用扭矩，以及参考道路反作用扭矩估计装置以估计一个参考道路反作用扭矩，并且利用所述转向轴反作用扭矩估计装置估计的转向轴反作用扭矩、以及所述参考道路反作用扭矩估计装置估计的参考道路反作用扭矩来设定所述目标转向反作用扭矩。
2.权利要求1所述的一个转向控制设备，其中所述转向轴反作用扭矩和所述参考道路反作用扭矩被加权，并且被用于所述目标转向反作用扭矩的设定。
3.权利要求2所述的一个转向控制设备，其中用来给所述转向轴反作用扭矩和所述参考道路反作用扭矩加权的系数根据车辆速度而被改变。
4.权利要求1到3中任何一条所述的一个转向控制设备，其中，在握住一个方向盘时，所述目标转向反作用扭矩产生装置所设定的目标转向反作用扭矩、以及所述参考道路反作用扭矩设定的目标转向反作用扭矩被用来根据一个转向角速度进行加权，以及一个新目标转向反作用扭矩被设定。
5.权利要求1到4中任何一条所述的一个转向控制设备，其中耦合到一个方向盘的方向盘轴与一个用来偏转一个车轮的车轮偏转机制通过一个差动齿轮机制互相耦合，以及，所述转向控制设备特征在于，所述转向轴反作用扭矩估计装置使用一个转向角马达的马达电流，其被用于控制一个车轮转向角、一个转向反作用扭矩以及一个转向轴角加速度，以估计所述转向轴反作用扭矩。
全文摘要
一个转向轴反作用扭矩被一个转向轴反作用扭矩估计单元所估计，以及，一个参考道路反作用扭矩被一个参考道路反作用扭矩估计单元所估计，然后，所述被估计的转向轴反作用扭矩以及所述参考道路反作用扭矩被加权，以及基于这些，一个目标转向反作用扭矩被一个目标转向反作用扭矩产生单元所设定，所述目标转向反作用扭矩的一个滞后回线宽度以及一个斜率被分别调整，并且一个转向感觉被轻易的提高。
文档编号B62D6/00GK1705581SQ200480001269
公开日2005年12月7日 申请日期2004年4月21日 优先权日2003年5月16日
发明者远藤雅也, 栗重正彦, 佐竹敏英, 井上知之 申请人:三菱电机株式会社