专利名称：具有对转向车轮起作用的车轮滑动控制系统的车辆的电动转向系统用控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆的电动转向系统用控制装置，在该车辆中，对被转向盘转向的车轮施加车轮滑动控制例如牵引力控制(TRC)或防抱死制动控制(ABS)。
背景技术：
作为利用转向盘的回转来辅助驾驶员的转向操作的系统，电动转向系统在车辆领域中是公知的，其中，辅助转向力由电动机产生。另一方面，分别作为通过减小发动机的输出功率或者通过给驱动轮施加制动来选择性地减小驱动车轮的牵引力以避免车轮在牵引力的作用下于路面上过度滑动的系统，以及作为选择性地解除作用于车轮的制动力以避免车轮在制动作用下同样于路面上过度滑动的系统，牵引力控制系统和防抱死制动系统在车辆领域中也是公知的。作为把电动转向系统的作动(操作)与防抱死制动系统的作动相关联的技术，日本专利特开平10-315992中说明了增大在电动转向系统的作动期间该转向系统的粘滞阻力，以抑制在防抱死制动控制下从转向车轮传递给转向盘的振动，在防抱死制动系统的作动期间易于发生这种振动传递。
发明内容
本发明的主要目的也是使电动转向系统的作动与诸如牵引力控制系统或防抱死制动系统一类的车轮滑动控制系统的作动相互关联，以用更有效的方式抑制经由该电动转向系统辅助的转向系统不希望地受到该车轮滑动控制系统的作动的影响。
本发明的又一目的是使电动转向系统的作动与诸如牵引力控制系统或防抱死制动系统一类的车轮滑动控制系统的作动相互关联，以更有效地抑制当该车轮滑动控制系统作动时转向车轮内产生的显著振动分量传向转向盘。
本发明的再一目的是使电动转向系统的作动与车轮滑动控制系统的作动相互关联，以更有效地抑制当该车轮滑动控制系统作动时利用该电动转向系统的辅助力使转向车轮转向的操作过度，以便不影响车轮滑动控制。
根据本发明，上述主要目的通过一种车辆的电动转向系统用控制装置实现，所述车辆具有转向盘、一对适于被所述转向盘转向的车轮，以及对被转向的车轮起作用的车轮滑动控制系统如牵引力控制系统或防抱死制动系统，所述控制装置包括用于计算要由所述电动转向系统产生的辅助转向力的目标值的计算系统，以便使所述目标值按照根据所述车轮滑动控制系统是否在作动而不同的方式随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大。
通过计算要由电动转向系统产生的辅助转向力的目标值以使该目标值按照根据车轮滑动控制系统是否在作动而不同的方式随着转向盘的转向转矩的增大而增大来控制该电动转向系统，根据诸如牵引力控制系统或防抱死制动系统一类车轮滑动控制系统是否在作动中来调节电动转向系统的作动，使该电动转向系统的作动与诸如牵引力控制系统或防抱死制动系统一类车轮滑动控制系统的作动适当相关。
在此情况中，所述计算系统可以随着所述转向盘的转向转矩的时间微分的增大而增大的程度使所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大。利用这种布置，根据车轮滑动控制系统是否在作动来改变由电动转向系统产生的辅助转向力的目标值随着转向盘的转向转矩的增大的增大，把转向盘的转向转矩的时间微分大小的影响结合入控制中，以更适当地实行转向辅助控制。
另外，在此情况中，所述计算系统可以随着所述转向盘的转向转矩的时间微分的增大而增大且随着车速的增大而减小的程度使所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大。利用这种布置，在以随着转向盘的转向转矩的时间微分的增大而增大的程度使辅助转向力的目标值随着转向盘的转向转矩的增大而增大时，该程度变化以结合入车速大小的影响。
另外，在此情况中，所述电动转向系统可具有被所述转向盘转动的输入部件，在所述车轮滑动控制系统作动期间，经由所述输入部件传递的转矩的时间微分的方向和所述输入部件的转动角的时间微分的方向彼此不同时与那些方向彼此相同时相比，所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度，随着所述转向盘的转向转矩的时间微分的增大而更大程度地增大。利用这种布置，电动转向系统的作动和诸如牵引力控制系统或防抱死制动系统一类车轮滑动控制系统的作动相关联，以更有效地抑制在转向车轮内产生的显著振动分量在车轮滑动控制系统在作动时传向转向盘。
或者备选地，所述计算系统可随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大而减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度。
通过随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大而减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度，给动力转向提供减振效果以抑制在电动转向系统的辅助作用下，尤其当实行影响动力转向的车轮滑动控制时转向盘的转向过度，从而通过结合转向盘的操作速度使电动转向系统和车轮滑动控制系统相关联来获得更适当的转向辅助控制。
另外，在此情况中，所述计算系统可随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大比随着车速的增大更大程度地减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度。利用这种布置，在随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大比随着车速的增大更大程度地减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度，根据转向盘的转向速度提供减振效果，以利用车速根据转向盘的转向速度的大小获得更准确的转向辅助控制。
另外，在此情况中，所述计算系统可随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大比随着所述转向盘的转向转矩的增大更小程度地减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度。利用这种布置，结合转向盘的转向转矩的大小而提供减振效果。
此外，在任一情况下，当所述车轮滑动控制系统的作动停止时，可继续所述车轮滑动控制系统作动期间的所述辅助转向力的目标值的补正，直到从所述车轮滑动控制系统作动停止的时间点起经过预定时间。
此外，所述计算系统可随着车速的增大而减小所述辅助转向力的目标值。
自以下参照附图对本发明实施例的说明，如上所述构造的控制系统的作动和效果将变得更清楚。
图1是车辆的概略图，示出与根据本发明的控制装置有关的结构部件；图2是示出根据本发明的控制装置的作动的主程序的流程图；图3是示出在主程序的步骤(简称为“S”)100实行的作动的子程序的流程图；图4是示出在主程序的步骤200实行的作动的子程序的流程图；图5是示出转向转矩与目标辅助转向力的基本值之间的关系的脉谱图(映射图)；图6是示出车速与用于补正目标辅助转向力的基本值的系数之间的关系的脉谱图；图7是示出转向转矩的时间微分与用于补正目标辅助转向力的基本值的量Ttdo之间的关系的脉谱图；图8是示出车速与用于补正上述量Ttdo的系数之间的关系的脉谱图；图9是示出转向角的时间微分与用于补正目标辅助转向力的基本值的量Tdpo之间的关系的脉谱图；
图10是示出车速与用于补正上述量Tdpo的系数之间的关系的脉谱图；以及图11是示出转向转矩与用于补正上述量Tdpo的系数之间的关系的脉谱图。
具体实施例方式
以下，将参照附图结合本发明的优选实施例更详细地说明本发明。
在图1中，10FL，10FR，10RL和10RR是经由图中未示出的悬架装置悬挂在车身12上的前左、前右、后左和后右车轮。前左和前右车轮10FL和10FR是利用驾驶员操纵的转向盘14和总体用16标识的电动转向系统分别经由转向臂18L和18R转向的转向车轮。20是配备有微计算机的电子控制装置。
电动转向系统16包括电动机22，该电动机22经由滚动丝杠运动变换器26驱动齿条24以使其左移或右移，于是同该齿条24的相对端部可枢转连接的转向臂18L和18R绕图中未示出的主销转动转向车轮10FL和10FR。在所示实施例中，前转向车轮10FL和10FR经由图中未示出的动力源驱动，该动力源可以是常规发动机或者配备有发动机和一个或两个电动发电机的混合动力系统。
30指示制动系统，其包括未详细示出但本领域公知的适于选择性地给轮缸34FL，34FR，34RL和34RR供应制动液压以给包含在车轮10FL，10FR，10RL和10RR内的制动盘施加制动力的液压回路32，由于这些装置是本领域公知的，所以图中未详细示出。液压回路32还与本领域同样公知的包括制动踏板36和主缸38的手动制动系统连接，以当在驾驶员的制动操作下正常制动车辆时根据该驾驶员对制动踏板36的下压量从主缸38给轮缸34FL，34FR，34RL和34RR供应制动液压。40是通过以本领域已知的各种方式自动地控制液压回路32来实行车辆稳定性控制的辅助电子控制装置。
42是转向轴，其支承转向盘14以根据驾驶员的转向操作转动且经由图中未示出的小齿轮手动移动齿条24。44是用于检测转向轴42的转向转动角并把指示转向角θ的信号发送给电子控制装置20的转向角传感器。46是用于检测经由转向轴42传递的转向转矩并把指示经由该转向轴42传递的转矩Ts的信号发送给电子控制装置20的转矩传感器。48是用于按照本领域已知的方式检测车速以把指示车速V的信号发送给电子控制装置20的车速传感器。50是与辅助电子控制装置40协作以按照本领域公知的方式实行牵引力控制的发动机控制装置。
根据本发明的电子控制装置20依据存储于其内的控制程序执行根据本发明的电动转向系统16用控制装置的作动。以下通过参照图2-11结合实施例对这种控制进行说明。
图2是示出这种控制的主程序的流程图。在图中未示出的点火开关关闭时开始根据此主程序的控制，并在车辆运转过程中以例如10-100毫秒的周期周期性地重复根据此主程序的控制。
当此控制开始时，在步骤10，从转向角传感器44、转向转矩传感器46、车速传感器48和图中未示出的其它部件读入信号。
然后，在步骤20，根据转向盘的转向转矩和车速计算要由电动转向系统产生的目标辅助转向力的基本值。在所示实施例中，通过参考如图5和6所示的脉谱图，目标辅助转向力的基本值被计算为目标辅助转向转矩的转矩基本值Tab。更详细地，假定分别用正值和负值来表示车辆的左转值和右转值，参照图5的脉谱图根据转向盘的转向转矩Ts计算用于目标辅助转向转矩的基本值Tab的初步值(基值)Tabo，该脉谱图是这样的，使Tabo随着转向转矩Ts的增大而增大，同时参照图6的脉谱图根据车速V计算车速系数Kv，该脉谱图是这样的，使Kv随着车速V的增大而减小，然后把目标辅助转向转矩的基本值Tab计算为Tab＝Kv·Tabo。
然后，在步骤30，判断是否正在实行牵引力控制。当答案为是时，此控制绕过步骤40以前进至步骤50，而当答案为否时，此控制前进至步骤40。在步骤40，判断牵引力控制完成后是否已经过预定时间Tt。此步骤提供用以在控制完成前用去一延迟时间以防止当下述根据本发明的牵引力控制已完成时实行牵引力控制，因为电动转向系统比采用一些惯性组件的牵引力控制系统更早地停止(gettng off)。延迟时间Tt为500毫秒左右。当步骤40的答案为否时，此控制前进至步骤50。在步骤50，控制操作开始时经由图2所示流程图重设为0或者在下述步骤90中重设为0的标记Ftrc被设定为1，以表示正在实行牵引力控制。
当步骤40的答案为是时，此控制前进至步骤60，并判断防抱死制动系统是否正在作动中。当答案为是时，此控制绕过步骤70以前进至步骤80，而当答案为否时，此控制前进至步骤70。在步骤70，判断防抱死制动控制完成后是否已经过预定时间Ta。此步骤同样提供用以在控制完成前用去一延迟时间以防止当下述根据本发明的防抱死制动控制已完成时实行防抱死制动控制，同样因为电动转向系统比采用一些惯性组件的防抱死制动控制系统更早地停止。延迟时间Ta也为500毫秒左右。当步骤70的答案为否时，此控制前进至步骤80。在步骤80，控制操作开始时经由图2所示流程图重设为0或者在下述步骤90中重设为0的标记Fabs被设定为1，以表示正在实行防抱死制动控制。
当步骤70的答案为是时，控制前进至步骤90，且标记Ftrc和Fabs都重设为0，以表示既未实行牵引力控制，又未实行防抱死制动控制。
控制从步骤50，80和90中的任一步前进至步骤100。在此步骤中，根据图3所示子程序计算用于依据转向转矩Ts的时间微分来补正目标辅助转向转矩的基本值Tab的补正转矩Ttd。
暂时转移至图3所示用于计算Ttd的子程序，在步骤110，假定分别利用正值和负值来表示车辆的左转值和右转值，参考例如图7所示的脉谱图根据转向转矩Ts的时间微分Ts′计算补正转矩Ttd的初步值Ttdo。
在步骤120，参照例如图8所示的脉谱图根据车速V计算车速系数Kvtd，该脉谱图是这样的，使Kvtd随着车速的增大而略微减小。
然后，在步骤130，判断标记Ftrc是否为1，即是否正在实行牵引力控制(包括延迟时间Tt)。当答案为是时，控制前进至步骤140，并判断转向转矩Ts的时间微分Ts′与转向角θ的时间微分θ′的乘积是否为负即Ts′·θ′＜0。这是为了判断转向轴42是否正被施加以逆着转向角θ的变化方向的反向转矩输入，此反向转矩输入可能从转向车轮作用于转向盘，如同当正在实行牵引力控制时更易于发生的那样。此反向转矩输入在施加给转向盘时将损害驾驶员的转向感觉。因此，当步骤140的答案为是时，控制前进至步骤145，且把系数Ktd设定为比当步骤140的答案为否时控制前进至的步骤S150中的值Ktd3要大的值Ktd1，以针对反向转矩输入相应地增大用于补正目标辅助转向转矩Ta的基本值Tab的下述补正转矩Ttd。当步骤140的答案为否时，控制前进至步骤150，且系数Ktd被设定为比如上所述Ktd1要小的Ktd3。
当步骤130的答案为否时，控制前进至步骤160，并判断标记Fabs是否为1，即是否正在实行防抱死制动控制(包括延迟时间Ta)。当答案为是时，控制前进至步骤165，并按照与步骤140相同的方式判断乘积Ts′·θ′是否为负。这同样是为了判断反向转矩输入是否被施加给转向轴42，如同当正在实行防抱死制动控制时更易于发生的那样。当答案为是时，控制前进至步骤170，且把系数Ktd设定为比值Ktd3要大的值Ktd2。可根据各个车辆的设计来适当确定Ktd1和Ktd2的大小，例如Ktd1大于Ktd2、Ktd1小于Ktd2、或者Ktd1等于Ktd2，然而两者都大于Ktd3，Ktd1和Ktd2的大小分别反映了抑制上述反向转矩输入对牵引力控制实行影响和防抱死制动控制实行影响的效果。
无论如何，控制接着前进至步骤180，并把根据转向转矩Ts的时间微分Ts′补正目标辅助转向转矩的基本值Tab的补正转矩Ttd计算为Ttd＝Kvtd·Ktd·Ttdo，以使补正转矩Ttd随着转向转矩Ts的时间微分Ts′的增大而增大，尤其当正在实行牵引力控制或防抱死制动控制且反向转矩输入施加给转向轴时，在实行图3的子程序后，控制前进至图2的主程序的步骤200。
返回图2的主程序，在步骤200，根据图4的子程序计算根据转向角的时间微分来补正目标辅助转向转矩Ta的基本值Tab的补正转矩Tdp。此补正对转向操作提供减振作用，以使动力辅助转向不过度。
再次暂时转移到图4所示用于计算Tdp的子程序，在步骤210，判断标记Ftrc是否为1，即是否正在实行牵引力控制(包括延迟时间Tt)。当答案为是时，控制前进至步骤220，且通过参考例如图9所示脉谱图，尤其依据该脉谱图中的粗虚线根据转向角θ的时间微分θ′计算补正转矩Tdp的初步值Tdpo，其中，Tdpo在负值内最大程度地随着θ′的增大而增大，假定分别利用正值和负值表示车辆的左转值和右转值。在此情况下，控制进一步前进至步骤225，并通过参考例如图10所示脉谱图，尤其依据该脉谱图中的粗虚线根据车速V计算用于进一步补正初步值Tdpo的车速系数Kvdp，其中，Kvdp最大程度地随着车速V的增大而增大。
当步骤210的答案为否时，控制前进至步骤230，并判断标记Fabs是否为1，即是否正在实行防抱死制动控制(包括延迟时间Ta)。当答案为是时，控制前进至步骤240，且通过参考图9所示脉谱图，尤其依据该脉谱图中的细虚线根据转向角θ的时间微分θ′计算补正转矩Tdp的初步值Tdpo，其中，Tdpo在负值内中等程度地随着θ′的增大而增大。在此情况下，控制进一步前进至步骤245，并通过参考图10所示脉谱图，尤其依据该脉谱图中的细虚线根据车速V计算系数Kvdp，其中，Kvdp中等程度地随着车速V的增大而增大。
当步骤230的答案为否时，控制前进至步骤250，且通过参考图9所示脉谱图，尤其依据该脉谱图中的实线根据转向角θ的时间微分θ′计算补正转矩Tdp的初步值Tdpo，其中，Tdpo在负值内最小程度地随着θ′的增大而增大。在此情况下，控制进一步前进至步骤255，并通过参考图10所示脉谱图，尤其依据该脉谱图中的实线根据车速V计算系数Kvdp，其中，Kvdp最小程度地随着车速V的增大而增大。
在以上三种情况的任一种中，控制进一步前进至步骤260，并通过参考例如图11所示的脉谱图根据转向转矩Ts计算用于进一步补正初步值Tdpo的转向转矩系数Ktdp，其中，Ktdp随着转向转矩的增大而略微减小。
然后在步骤270，把根据转向角θ的时间微分θ′补正目标辅助转向转矩Ta的基本值Tab的补正转矩Tdp计算为Tdp＝Kvdp·Ktdp·Tdpo。
如自图9所示脉谱图将理解的，根据转向角θ的时间微分θ′的补正转矩Tdp的负值的绝对值随着该转向角θ的时间微分θ′的增大而增大，反映了对转向系统的减振作用以尤其在实行牵引力控制或防抱死制动控制时不使动力辅助转向过度，因此车轮滑动控制不会受到动力辅助转向过度的负面影响。根据各车辆的设计，适当地确定补正转矩Tdp的负值的绝对值在牵引力控制或防抱死制动控制被实行时比在牵引力控制或防抱死制动控制都没有被实行时随着转向角θ的时间微分θ′的增大而更大程度地增大的方式。在所示实施例中，补正转矩Tdp的绝对值在实行牵引力控制时比在实行防抱死制动控制时更大程度地增大。如自图10所示脉谱图中可见，牵引力控制和防抱死制动控制的影响反映在系数Kvdp上也存在相同差异。
从图4的子程序的步骤270，控制前进至图2的主程序的步骤300，并把目标辅助转向转矩Ta计算为Tab，Ttd和Tdp的和，即Ta＝Tab+Ttd+Tdp，于是基于图5和6所示脉谱图算得的目标辅助转向转矩Ta的基本值Tab利用根据图3子程序算得的转矩Ttd增大以及利用根据图4子程序算得的转矩Tdp而减小。尽管在所示实施例中利用图3子程序算得的补正转矩Ttd和图4子程序算得的补正转矩Tdp以加减方式进行目标辅助转向转矩的补正，但也可通过把Ttd和Tdp的值适当地转换为相乘的系数来以乘积方式进行根据图3和4子程序的补正。
接着最后在步骤310，根据按照上述方式算得的目标辅助转向转矩Ta实行转向辅助控制。
尽管已就本发明的特定实施例详细说明了本发明，但对本领域的技术人员而言各种变型在本发明的范围内也是可行的。
权利要求
1.一种车辆的电动转向系统用控制装置，所述车辆具有转向盘、一对适于被所述转向盘转向的车轮，以及对被转向的所述车轮起作用的车轮滑动控制系统如牵引力控制系统或防抱死制动系统，所述控制装置包括用于计算要由所述电动转向系统产生的辅助转向力的目标值的计算系统，以便使所述目标值按照根据所述车轮滑动控制系统是否在作动而不同的方式随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述计算系统以随着所述转向盘的转向转矩的时间微分的增大而增大的程度使所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，所述计算系统以随着所述转向盘的转向转矩的时间微分的增大而增大且随着车速的增大而减小的程度使所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大。
4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其中，所述电动转向系统具有被所述转向盘转动的输入部件，在所述车轮滑动控制系统作动期间，经由所述输入部件传递的转矩的时间微分的方向和所述输入部件的转动角的时间微分的方向彼此不同时与那些方向彼此相同时相比，所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度，随着所述转向盘的转向转矩的时间微分的增大而更大程度地增大。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述计算系统随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大而减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，所述计算系统随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大比随着车速的增大更大程度地减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度。
7.根据权利要求5或6所述的控制装置，其中，所述计算系统随着所述转向盘的转向角的时间微分的增大比随着所述转向盘的转向转矩的增大更小程度地减小所述辅助转向力的目标值随着所述转向盘的转向转矩的增大而增大的程度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其中，当所述车轮滑动控制系统的作动停止时，继续所述车轮滑动控制系统作动期间的所述辅助转向力的目标值的补正，直到从所述车轮滑动控制系统作动停止的时间点起经过预定时间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制装置，其中，所述计算系统随着车速的增大而减小所述辅助转向力的目标值。
全文摘要
一种具有对被转向的车轮起作用的车轮滑动控制装置的车辆的电动转向装置用控制装置，其中，通过根据车轮滑动控制装置是否在作动，随着转向盘的转向转矩的增大而改变电动转向装置的转向辅助力的目标值，来抑制电动转向装置的作动和车轮滑动控制装置如牵引力控制装置或防抱死制动装置的作动不期望地相互影响。在这种情况下，转向辅助力的目标值随着转向盘的转向转矩的增大而增大的程度随着转向盘的转向转矩的临时微分值的增大而增大，转向辅助力的目标值随着转向盘的转向转矩的增大而增大的程度随着转向盘的转向角的临时微分值的增大而减小。
文档编号B62D5/04GK101039836SQ20058003467
公开日2007年9月19日 申请日期2005年10月11日 优先权日2004年10月12日
发明者土屋义明 申请人:丰田自动车株式会社