车辆转向控制装置及控制方法

专利名称：车辆转向控制装置及控制方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种车辆转向控制装置，用于设有离合器的线控转向系统，该离合器用于使配置成由驾驶员操纵的驾驶员操纵单元与配置成使转向车轮转向的转向单元彼此机械方式连接及分离。
背景技术：
在转向盘与前轮转向机构彼此机械分离的常规线控转向(steer-by-wire，SBW)系统中，设置离合器作为备用机构，用于机械方式连接转向盘与转向机构。当在SBW系统的一部分中出现问题(故障)时，立即连接离合器，并中止SBW控制。例如，如果反作用力执行机构故障，当由于驾驶员操作致使转向盘开始运动时，在离合器被完全接合之前转向盘毫不费力地转动。同样地，在离合器接合之前，根据转向盘的转动操作，也就是根据转向盘角度传感器检出的转向盘角度值，正常的转向执行机构将继续操作。因此，转向轮会比驾驶员所期望的程度更急剧回转，导致不希望的车辆运转状态。为了避免这种不希望的车辆运转状态，在预定一段时间内使转向执行机构的控制增益下降或者将其设定为零，以在从检出故障时开始直至使离合器连接为止的期间内，限制转向执行机构的操作。预定时间预先设定为精确反映离合器连接(接合)所需时间的值。通过实验方式测量离合器接合(连接)时间，并且使用例如多个数据中的最大值来确定该预定时间。在日本专利公开No.2005-096745中，披露了这类常规车辆转向控制装置的一个实例。
考虑到以上情况，根据本披露本领域技术人员易于理解，存在对改进的车辆转向控制装置的需求。本发明致力于本领域的这种需求和其他需求，对本领域技术人员而言根据本披露容易理解这些需求。

发明内容
采用前述常规技术，在推定离合器处于接合过程中的预定期间内，转向角保持不变。如果离合器接合所需的实际时间比预定时间量短，那么，即使在连接离合器之后，转向角仍将保持。因此，在从离合器有效接合时开始直至经过预定时间量的期间内，通过离合器使转向盘与转向轮直接连接，并且，产生保持转向盘处于适当位置的反作用力，导致驾驶员异常的转向感觉。
本发明致力于解决刚才所描述的问题。本发明的一个目的是提供一种车辆转向控制装置，其能准确判断离合器何时有效接合而与离合器接合时间的变化无关，并且在离合器有效接合之后，立即转换到转向盘操纵模式。
为了达到上述目的，根据本发明的车辆转向控制装置包括驾驶员操纵单元；转向单元；操纵扭矩检测装置；离合器；离合器接合指令发出部；以及，离合器接合判断部。驾驶员操纵单元配置成由驾驶员操纵。转向单元布置成与驾驶员操纵单元机械分离，并且配置成响应于来自驾驶员操纵单元的操纵状态，使至少一个转向轮回转。操纵扭矩检测装置能检测施加于驾驶员操纵单元的操纵扭矩。离合器能使驾驶员操纵单元与转向单元彼此机械方式连接及分离。离合器接合指令发出部配置成，当离合器处于分离状态并且满足离合器接合条件时，向离合器发出接合指令。离合器接合判断部配置成，在向离合器发出接合指令之后，一旦检测到施加于驾驶员操纵单元的操纵扭矩增大，判定离合器处于接合状态。
根据下文结合附图进行的详细描述、披露的本发明的优选实施方式，对本领域技术人员而言，本发明的这些以及其它的目的、特点、方面和优点将更为明了。


现在参见构成本原始披露一部分的附图。
图1是例示根据本发明第一实施方式的车辆转向控制装置的线控转向系统的示意图；
图2是图示鲁棒模型匹配方法的控制方框图，可以用作本发明第一实施方式的线控转向控制的转向控制部分；图3是流程图，图示由本发明第一实施方式的反作用力控制器和转向控制器执行的控制处理，以在反作用力部件故障出现时切换控制模式；图4是相对角速度与规定值A之间关系图的实例，用来在本发明的第一实施方式的控制模式切换处理期间判断离合器是否接合；图5是时间图，图示在由于反作用力部件故障致使车辆转向控制装置从SBW控制切换到EPS控制时，以及在假设离合器接合时间与预设的预定时间Ta匹配时，常规车辆转向装置操作；图6是时间图，图示在由于反作用力部件故障致使车辆转向控制装置从SBW控制切换到EPS控制时，以及在假定离合器接合时间比预设的预定时间Ta短时，常规车辆转向装置的操作；图7是时间图，图示在由于反作用力部件故障的检测致使车辆转向控制装置从SBW控制切换到EPS控制时，本发明第一实施方式的操作；图8是相对扭矩变化率与规定值A之间关系图的实例，用来在本发明的第一实施方式的控制模式切换处理期间判断离合器是否接合；图9(a)是流程图，图示由本发明第二实施方式的反作用力控制器和转向控制器执行的控制处理，以在反作用力部件故障出现时切换控制模式；图9(b)是流程图，图示所执行的计算处理，以在图(9a)的步骤S206中执行的慢转向控制模式期间计算发送给转向电机的指令转向角；图10是转向盘操纵角速度与传动比之间关系图的实例，用来设定本发明的第二实施方式的慢转向控制期间的传动比；图11是时间图，图示在由于反作用力部件故障的检测致使车辆转向控制装置从SBW控制切换到EPS控制时，本发明第二实施方式的操作；
图12是流程图，图示由本发明第三实施方式的转向控制器执行的控制处理，以在出现电源电压下降时切换控制模式；图13是流程图，图示由本发明第三实施方式的反作用力控制器执行的控制处理，以停止反作用力控制；图14是相对角速度与预定时间量B之间关系图的实例，用来设定在本发明的第三实施方式的反作用力停止处理期间的预定时间量B；图15是时间图，图示在由于检出电源电压下降而致使车辆转向控制装置从SBW控制切换到EPS控制时，常规车辆转向装置的操作；图16是时间图，图示在由于检出电源电压下降而致使车辆转向控制装置从SBW控制切换到EPS控制时，本发明第三实施方式的操作；图17是相对扭矩变化率与预定时间量B之间关系图的实例，用来设定在本发明的第三实施方式的反作用力停止处理期间的预定时间量B；以及图18是流程图，图示由本发明的第四实施方式的反作用力控制器和转向控制器执行的控制处理，以在反作用力部件故障出现时切换控制模式。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的优选实施方式。本领域的技术人员根据本披露易于理解，提供本发明实施方式的以下描述仅仅是出于说明的目的，并不用于限制本发明，本发明的范围由所附权利要求及其等效置换限定。
首先参照图1至图8，例示了根据本发明第一实施方式的车辆转向控制装置。图1是例示根据第一实施方式的车辆转向控制装置的线控转向(SBW)系统的示意图。如图1所示，根据第一实施方式的SBW系统包括转向盘1(驾驶员操纵单元)、转向盘角传感器2(转向盘角检测器)、扭矩传感器3(操纵扭矩检测装置)、反作用力电机4(反作用力执行机构)、离合器5、转向电机6(转向执行机构)、转向电机角传感器7(转向电机角检测器)、转向机构8(转向单元)、左右前轮9(转向轮)、反作用力控制器10、转向控制器11、以及通信线路12。
控制器10和11优选包括带有控制程序的微型计算机，其控制下面讨论的线控转向(SBW)系统的多种处理。控制器10和11还可以包括其他常规部件，诸如输入接口电路、输出接口电路、以及存储装置诸如ROM(只读存储器)装置和RAM(随机存储器)装置。本领域的技术人员根据本披露易于理解，关于控制器10和11的精确结构和算法可以是实现本发明功能的硬件和软件的任意组合。换而言之，“装置加功能”语句在说明书和权利要求中使用时，应当包括可以用来实现“装置加功能”语句功能的任何一种结构或硬件和/或算法或软件。
如下所述，采用根据本发明的车辆转向控制装置，当离合器5处于分离状态并且出现问题(例如故障)时，需要转向盘1(驾驶员操纵单元)与转向机构8(转向单元)机械方式连接起来，离合器接合指令发出部向离合器5发出接合指令。在向离合器5发出接合指令之后，当在转向盘1(驾驶员操纵单元)处检出操纵扭矩增大时，离合器接合判断部判定离合器5处于接合状态。更具体地，在向离合器5发出接合指令之后，在已经中止反作用力控制但离合器5还没有有效接合期间，转向盘1(驾驶员操纵单元)处的操纵扭矩大致为零。当离合器5有效接合(实际接合)时，来自路面的扭矩通过离合器5传动到转向盘1(驾驶员操纵单元)，并且转向盘1(驾驶员操纵单元)的操纵扭矩增大。因此，基于离合器接合时转向盘1(驾驶员操纵单元)的操纵扭矩增大的这种关系，可以判断离合器5是否接合。取决于驾驶员操纵单元的操纵状态(例如，转向盘操纵角或者转向盘角速度)，离合器5接合所需时间会发生变化。基于对扭矩通过离合器5传动的检测，确定离合器接合过程的终点，由此可以准确判断离合器5的有效接合，而与离合器接合时间的变化无关。基于离合器接合判断结果，在离合器5刚刚有效接合之后，装置就可以平稳转换到电动助力转向控制模式或者其他转向盘操纵模式。结果，根据本发明的车辆转向控制装置，可以准确判断离合器5何时有效接合，而与离合器接合时间变化无关，因此，在离合器5刚刚有效接合之后，就可以平稳转换到转向盘操纵模式。
在第一实施方式的SBW系统中，转向盘1布置并配置成由驾驶员操纵。转向机构8布置成与转向盘1机械分离，并且配置成使左右前轮9转向。反作用力电机4布置并配置成对转向盘1施加操纵反作用力。转向电机6布置并配置成向转向机构8施加驱动力。SBW系统配置成，在离合器5处于分离状态的正常使用期间，转向盘1与转向机构8之间没有机械连接。SBW系统的离合器5作为机械备用机构，能将转向盘1与转向机构8机械方式连接起来。换而言之，当在SBW系统中出现异常(例如故障)时，连接离合器5，使得能安全驾驶车辆。
在第一实施方式中，转向盘角传感器2检测转向盘1的转动操作，同时反作用力控制器10计算指令转向角。转向控制器11计算用于转向电机6的驱动指令值，使得实际转向角与指令转向角匹配(一致)。通过基于驱动指令值驱动转向电机6使车辆转向。
转向电机6是无刷电机或者其他形式的电机。与转向电机6类似，反作用力电机4也是无刷电机等，用于对转向盘施加操纵反作用力。基于由反作用力控制器10算出的驱动指令值，驱动反作用力电机4。由反作用力控制器10和转向控制器11算出的驱动指令值作为用于反作用力电机4和转向电机6的电流指令值。
在SBW系统中，反作用力电机4产生转向盘1的操纵反作用力，这是因为转向盘1与左右轮9及转向电机6没有机械连接。基于作用在转向机构8齿条上的轴向力、操纵角(转向盘的转动角)、以及操纵角速度(回转转向盘的角速度)，产生操纵反作用力。扭矩传感器3设置在转向盘1与反作用力电机4之间，并且起到能监测操纵扭矩的作用。扭矩传感器3布置并且配置成检测轴的扭转张力或者应力，并且基于扭转张力或者应力计算扭矩。在SBW控制期间，不使用由扭矩传感器3检出的值，但当在反作用力电机4等中出现故障时，在EPS模式(electric power steering mode，电动助力转向系统模式)期间使用由扭矩传感器3检出的值进行控制。在EPS模式期间，连接离合器5，并且使用驱动电机6作为辅助装置。因此，当反作用力部件故障或类似情况发生时，监测扭矩传感器3的值。除了反作用力控制系统外，其他转向部件故障包括诸如转向电机6、转向控制器11、以及转向角传感器7等中出现的故障。
由转向控制器11算出的电流指令值是用角度伺服系统算出的，角度伺服系统配置成控制实际(检出)转向角，使其以预定响应特性跟踪指令转向角。
转向控制器11的角度伺服系统采用例如鲁棒模型匹配方法等，例示于图2的转向角控制方框图中。鲁棒模型匹配方法包括用于匹配预定特性的模型匹配补偿器，以及鲁棒补偿器。模型匹配补偿器计算电流指令值，用于以预定响应特性达到指令转向角，而鲁棒补偿器则计算补偿电流，用于考虑扰动分量。结果，即使出现扰动时，也可以使实际(检出)转向角以预定响应特性跟踪指令转向角，也就是，控制系统可以提供极好的耐干扰性。
图3是流程图，图示由第一实施方式的反作用力控制器10和转向控制器11执行的控制处理，以在转向部件故障(例如，反作用力故障)发生时切换控制模式。下面说明流程图的各步骤。每经过SBW控制循环时间(例如，每5毫秒)，由控制器10和11执行此处理程序一次。
在步骤S101(第一故障判断部)，通过执行反作用力控制器10的自诊断，了解在反作用力控制系统中是否存在连接切断、短路、或者其他异常，判断是否出现转向部件故障(例如反作用力故障)，也就是，是否存在有关反作用力控制系统的异常。如果故障出现(是)，那么，控制进行到步骤S103。如果判断为“否”，那么控制进行到步骤S102。
如果检出转向部件故障(例如，反作用力故障)，反作用力控制器10中止SBW控制模式的反作用力控制，并且通过通信线路12，向转向控制器11传达转向部件故障(例如，反作用力故障)的出现。
在步骤S102，执行正常的SBW控制模式(计算用于反作用力电机4的电流指令值并计算用于转向电机6的电流指令值)。控制器返回控制程序的发生。
在步骤S103，判断是否向离合器5发出了离合器接合指令。如果判断为“是”，那么控制进行到步骤S105。如果判断为“否”，那么控制进行到步骤S104。
在步骤S104(离合器接合指令发出部)，向离合器5发送离合器接合指令，然后，控制进行到步骤S105。
在步骤S105(离合器接合判断部)，判断由扭矩传感器3检出的操纵扭矩是否超过预置规定值A(离合器接合判断门限值)。如果判断为“是”，那么控制进行到步骤S107。如果判断为“否”，那么控制进行到步骤S106。
规定值A设定为这样一种值，通过考虑到扭矩传感器3的检测误差、转向盘1的惯量、以及反作用力电机4的惯量，不会导致错误判断。
如图4所示，转向盘1(操纵单元)与转向机构8(转向单元)之间的相对角速度(离合器5的上游侧与下游侧的角速度之差)越快，对规定值A设定的值越小。基于由转向盘操纵角传感器2检出的操纵角度值的导数、以及由转向角传感器7检出的转向角度值的导数，计算相对角速度。
在步骤S106(离合器接合过渡转向控制部)，执行转向保持控制模式，其设计成以这样的方式计算指令转向角，以保持转向轮9处于向离合器5发出接合指令时那一刻所存在的转向角度值。然后，控制返回到控制过程的开始。
在转向保持控制模式中，使用下列等式计算用于转向电机6的电流指令值当前指令转向角δf＝先前指令转向角δf(1)。
在步骤S107，执行EPS控制模式，其中使用转向电机6作为助力施加部，同时离合器5处于接合状态。然后，控制返回到控制程序的开始。
当进入EPS控制模式时，开始计算用于转向助力的电流指令值作为用于转向电机6的电流指令值，以取代在转向保持控制模式中使用的电流指令值。
下面说明第一实施方式的操纵动作。
在根据第一实施方式的SBW系统中，当在反作用力控制系统中出现异常(例如，反作用力电机4故障)时，连接离合器5，并且中止由反作用力控制器10执行的反作用力控制。然后，转向控制器11基于由扭矩传感器3检出的值计算转向电机6的电流，使得转向电机6的输出作为转向盘操纵助力，从而实现电动助力转向装置(EPS装置)的功能。
然而，在向离合器5发出接合指令之后，离合器5达到有效接合需要几十到几百毫秒。在此期间，转向盘1的转动操纵并没有传动到转向机构8，并且没能实现EPS控制。
使离合器5具有内环和外环，并且配置成通过滚柱啮合进入由内外环形成的楔形空间而接合，在这种情况下，如果在发出接合指令之后，转向盘1与转向机构8经历相对转动，将出现啮合状态并且完成离合器接合。因此，在发出接合指令之后离合器5有效接合所需要的时间，也随着转向盘1的操纵扭矩变化而变化。
下面说明关于常规装置的比较例，其中在从最初检出反作用力执行机构异常时开始直至经过预置规定时间量Ta期间，转向角保持在向离合器发出接合指令时所存在的转向角。如图5的时间图所示，如果假定离合器接合时间与预置规定时间量Ta(EPS控制开始时刻T2与反作用力异常检出时刻T0之间的差值)匹配，从反作用力异常检出时刻T0到EPS控制开始时刻T2，操纵扭矩保持在较低值，以及，从EPS控制开始时刻T2开始，操纵扭矩特性上升。结果，不对驾驶员操纵转向盘的能力进行限制。
然而，如图6的时间图所示，如果预置规定时间量Ta(EPS控制开始时刻T2与反作用力异常检出时刻T0之间的差值)比离合器接合时间(离合器接合时刻T1与反作用力异常检出时刻T0之间的差值)长，从反作用力异常检出时刻T0开始直至离合器接合时刻T1为止，操纵扭矩保持在较低值。然而，在从离合器接合时刻T1开始至EPS控制开始时刻T2期间，即使离合器5接合，转向角也保持不变，并且，产生保持转向盘固定的反作用力。因此，操纵扭矩特性急剧升高，并且实际(检出)转向盘操纵角背离驾驶员所期望的操纵角。简而言之，限制了驾驶员操纵转向盘的能力。
与之相比，根据第一实施方式的车辆转向控制装置能准确判断离合器5何时有效接合而与离合器接合时间的变化无关，因此，在离合器5刚刚有效接合之后，就能平稳转换到转向盘操纵模式。
更具体地，在向离合器5发出接合指令之后，在中止反作用力控制但离合器5还没有连接的期间，将驾驶员操纵单元的操纵扭矩设定大致为零。当离合器5有效接合时，来自路面的扭矩通过离合器5传动到驾驶员操纵单元，并且，驾驶员操纵单元的操纵扭矩增大。
第一实施方式设计成，利用离合器5接合时驾驶员操纵单元的操纵扭矩升高的事实。当需要离合器5接合的条件出现同时离合器5处于分离状态时，向离合器5发出接合指令，之后，扭矩通过离合器5从路面传动到驾驶员操纵单元。当装置检测到由于这种扭矩传动而导致驾驶员操纵单元处的操纵扭矩增加，确定离合器5处于接合状态。
因此，基于离合器5接合时驾驶员操纵单元的操纵扭矩增大这种关系，能判断离合器5是否接合。
离合器5接合所需要的时间，可能随驾驶员操纵单元的操纵扭矩而变化。通过基于经由离合器传动的扭矩的检测，确定离合器接合过程的终点，可以准确判断离合器5的有效(检出)接合，而与离合器接合时间的变化无关。
基于离合器接合判断结果，在离合器5刚刚有效接合之后，装置就能平稳转换到EPS控制模式或者其他转向操纵模式。
结果，根据本发明的车辆转向控制装置能准确判断离合器5何时有效接合，而与离合器接合时间的变化无关，因此，在离合器5刚刚有效接合之后，就能平稳转换到转向盘操纵模式。
对于根据第一实施方式的车辆转向控制装置，下面说明当转向部件故障(例如，反作用力故障)发生时通过控制模式切换控制来实现的操纵动作，以及转向部件故障(例如，反作用力故障)发生时从SBW控制切换到EPS控制的操作。
当反作用力控制系统正常时，控制处理从图3所示流程图的步骤S101进行到步骤S102。在步骤S102，在离合器5分离情况下，根据正常SBW控制模式执行反作用力控制和转向控制。
在反作用力控制系统中故障发生之后的第一个控制循环中，控制从图3所示的流程图的步骤S101进行到步骤S103，然后再进行到步骤S104。中止SBW控制模式的反作用力控制，以及，在步骤S104，向离合器5发出离合器接合指令。
在刚刚开始发送离合器接合指令之后，因为操纵扭矩没有超过规定值A，所以控制处理从图3所示流程图的步骤S104进行到步骤S105然后进行到步骤S106。在步骤S106，装置从在SBW控制模式中执行转向控制切换到转向保持控制模式，其中使转向角保持在发出离合器接合指令时存在的转向角。
只要步骤S105的离合器接合判断条件保持不满足，控制处理重复图3所示流程图的步骤S101、S103、S105、以及S106(按所列次序)，因此，继续该转向保持控制。
之后，离合器5进入接合状态，并且操纵扭矩增大。当操纵扭矩超过规定值A时，控制处理重复图3所示流程图的步骤S101、S103、S105、以及S107(按所列次序)。在步骤S107，装置从转向保持控制模式切换到EPS控制模式，在EPS控制模式中使用转向电机6作为助力施加部。
基于图7所示的时间图，下面说明转向部件故障(例如，反作用力故障)发生时从SBW控制切换到EPS控制的操作。图7例示在下列情况下第一实施方式的操作，其中驾驶员回转转向盘1且离合器5在短于规定时间Ta的时间内接合，结合时转向盘操纵角增大。
在T0时刻，检出反作用力异常，并且接通(发出)离合器接合指令。还发出指令转向角以保持转向角不变。当离合器5接合时，作用力通过离合器5从路面传动到转向盘1，并且操纵扭矩增大，如先前所述。在从检出反作用力异常的T0时刻到离合器连接的T1时刻期间，因为中止了反作用力控制，所以操纵扭矩大致为零。随着离合器5接合，操纵扭矩开始升高。当操纵扭矩在T1时刻超过规定值A时，装置判定离合器接合，并且从转向保持控制模式切换到EPS控制模式。于是，将指令转向角从保持值改变到基于EPS控制算出的值。结果，在离合器接合的T1时刻之后，驾驶员对转向盘1的操纵在转向角中反映出来，并且正常地产生操纵反作用力，使得能进行正常平稳的转向盘操纵。
作为此操纵配置的结果，基于驾驶员操纵单元(转向盘1)处的操纵扭矩，就能判断离合器5的接合，而不会受到离合器接合时间变化的影响。因此，可以解决先前描述的常规技术的问题，也就是限制了驾驶员操纵转向盘的能力的问题。在从T0时刻到T1时刻期间内当没有产生反作用力扭矩时，转向盘的操纵量有可能违背驾驶员的意图而发生较大改变。然而，即使这种变化出现，也能避免车辆运转状态不稳定，这是因为在从T0时刻到T1时刻期间保持转向角不变。
如先前所述，在根据第一实施方式的车辆转向控制装置中，设置扭矩传感器3以检测驾驶员操纵单元处的操纵扭矩，以及，在向离合器5发出接合指令之后，当由扭矩传感器3检出的操纵扭矩超过规定值A时，离合器接合判断部(步骤S105)判定离合器5进入接合状态。例如，如果当操纵扭矩只是稍微增大时就判定离合器被接合，那么，当由于驾驶员对转向盘的操纵致使操纵扭矩增大时，就可能错误判定离合器被接合。相反，如果在操纵扭矩增大很多之后再判定离合器被接合，判定时机也可能滞后，并且在接合判定之后转向盘反作用力将经历暂时增大，从而导致驾驶员感觉转向异常。然而，在第一实施方式的情况下，规定值A起到用于判断离合器5是否接合的门限值作用，也就是当操纵扭矩超过规定值A时判定离合器5被接合。结果，错误接合判断和滞后接合判断都能得到避免。
在根据第一实施方式的车辆转向控制装置中，离合器接合判断部(步骤S105)设定规定值A(离合器接合判断门限值)，使得驾驶员操纵单元与转向单元之间的相对角速度越快，规定值A越小。
在离合器5采用啮合结构进行接合的情况下，如果在发出接合指令之后，转向盘1与转向机构8经历相对转动，将出现啮合状态并完成离合器接合。在发出接合指令之后离合器有效接合所需要的时间，随着离合器上游侧与下游侧之间的相对转动速度改变。
由于第一实施方式配置成，当使用啮合结构的离合器时，操纵单元与转向单元之间的相对角速度越快，给规定值A设定的值越小，就能准确判断离合器5接合完成的时刻，而与离合器5两侧的相对角速度的快慢无关。
根据第一实施方式的车辆转向控制装置设有反作用力电机4，配置成向驾驶员操纵单元施加操纵反作用力；以及转向电机6，配置成向转向单元施加转向作用力。当离合器接合判断部(步骤S105)判定离合器5接合时，装置从向离合器5发出接合指令之前所执行的SBW控制模式(包括反作用力控制和转向控制)切换到EPS控制模式(S107)，在EPS控制模式中使用反作用力电机4和转向电机6中的至少一个作为助力施加部。
例如，如果装置配置成，当离合器接合时简单地从SBW控制模式切换到直接转向模式，在直接转向模式中，转向盘与转向机构直接连接，在从路面传动来较大的转向盘操纵反作用力的情况下，诸如当在一个方向回转转向盘并予以保持时，给驾驶员带来的转向负荷会过大。
采用第一实施方式，由于在该装置判定离合器5接合时切换到EPS控制模式，在离合器5刚刚有效接合之后，驾驶员承受的转向负荷较低。更具体地，转向负荷较低是因为EPS控制模式在操纵转向盘1方面给予驾驶员助力。
根据第一实施方式的车辆转向控制装置设有第一故障判断部(步骤S101)，配置成判断是否出现转向部件故障(例如，反作用力故障)；以及离合器接合指令发出部(步骤S104)，配置成基于在反作用力相关装置中出现故障的判断向离合器发出接合指令。装置进一步设有离合器接合过渡转向控制部(步骤S106)，配置成在离合器接合指令发出部发出接合指令时直至离合器接合判断部(步骤S105)判定离合器5处于接合状态的期间，从SBW控制模式下的转向控制切换到车辆运转状态抑制转向控制。
例如，如果装置配置成，在转向部件故障(例如，反作用力故障)出现之后，继续SBW控制，直至离合器接合，那么，因为没有产生反作用力扭矩，所以，转向盘操纵量或者角度很可能违背驾驶员意愿而发生过大改变。在这种情况下，由于SBW控制将根据转向盘操纵量而改变转向角，车辆运转状态不会稳定。
同时，采用第一实施方式，在发出接合指令时开始直至判定离合器5接合为止的期间内，将SBW控制模式的转向控制切换到车辆运转状态抑制转向控制。结果，即使由于反作用力扭矩的缺失致使转向盘操纵量违背驾驶员的意愿发生过大改变，也能抑制车辆运转状态变得不稳定的趋向。
在根据第一实施方式的车辆转向控制装置中，离合器接合过渡转向控制部(步骤S106)配置成切换到转向保持控制，将转向保持控制设计成保持在离合器接合指令发出部(步骤S104)向离合器5发出接合指令时的那一刻所存在的转向角。
因此，在向离合器5发出接合指令时开始直至判定离合器5接合为止的期间内，通过保持转向角不变，就能保持稳定的车辆运转状态。
下面说明第一实施方式的效果。
根据第一实施方式的车辆转向控制装置可获得下面的效果。
(1)根据第一实施方式的车辆转向控制装置包括转向盘1，布置并配置成由驾驶员操纵；转向机构8，布置成与转向盘1机械分离，并且配置成根据转向盘1的操纵扭矩使左右前轮9转向；离合器5，布置并配置成机械方式连接转向盘1和转向机构8；离合器接合指令发出部(步骤S104)，配置成当离合器5处于分离状态并且满足离合器接合条件时向离合器5发出接合指令；以及离合器接合判断部(步骤S105)，配置成在向离合器5发出接合指令之后，当在转向盘1处检出扭矩增大时，判定离合器5处于接合状态。结果，根据第一实施方式的车辆转向控制装置可以准确判断离合器5何时有效接合，而与离合器接合时间的变化无关，因此，在离合器5刚刚有效接合之后，就能平稳转换到转向盘操纵模式。
(2)在第一实施方式中，该装置设有扭矩传感器3，布置并配置成检测驾驶员操纵单元处的操纵扭矩；以及，离合器接合判断部(步骤S105)，配置成在向离合器5发出接合指令之后，当由扭矩传感器3检出的操纵扭矩超过规定值A时，判定离合器5处于接合状态。结果，可避免错误的离合器接合判断和滞后的离合器接合判断。
(3)在第一实施方式中，离合器接合判断部(步骤S105)配置成，操纵单元与转向单元之间的相对角速度越快，给规定值A设定的值越小(参见图4)。结果，当采用了使用啮合结构的离合器作为离合器5时，可以准确判断离合器5完成接合的时刻，而与离合器5两侧的相对角速度是快还是慢无关。
(4)根据第一实施方式的车辆转向控制装置设有反作用力电机4，配置成向驾驶员操纵单元施加操纵反作用力；以及转向电机6，配置成向转向单元施加转向作用力。当离合器接合判断部(步骤S105)判定离合器5接合时，装置从在向离合器5发出接合指令之前所执行的SBW控制模式(包括反作用力控制和转向控制)切换到EPS控制模式(步骤S107)，其中使用反作用力电机4和转向电机6中的至少一个作为助力施加部。结果，在离合器5刚刚有效接合之后，装置就可以转换到具有较低转向负荷的转向盘操纵模式，也就是EPS控制模式。
(5)根据第一实施方式的车辆转向控制装置设有第一故障判断部(步骤S101)，配置成判断是否出现转向部件故障(例如，反作用力故障)；以及离合器接合指令发出部(步骤S104)，配置成基于转向部件故障(例如，反作用力故障)出现的判断向离合器5发出接合指令。装置进一步设有离合器接合过渡转向控制部(步骤S106)，配置成在从离合器接合指令发出部(步骤S104)发出接合指令开始直至离合器接合判断部(步骤S105)判定离合器5处于接合状态的期间，从SBW控制模式下的转向控制切换到车辆运转状态抑制转向控制。结果，即使由于反作用力扭矩缺失致使转向盘操纵量违背驾驶员的意愿而发生过大改变，仍然能阻止车辆运转状态变得不稳定的趋向。
(6)离合器接合过渡转向控制部(步骤S106)配置成切换到转向保持控制，该转向保持控制设计成保持在离合器接合指令发出部(步骤S104)向离合器5发出接合指令时的那一刻所存在的转向角。结果，在向离合器5发出接合指令时开始直至判定离合器接合的期间内，通过保持转向角不变，就能保持稳定的车辆运转状态。
通过设定规定值A，使得转向盘1(操纵单元)与转向机构8(转向单元)之间的相对扭矩变化率(也就是，离合器5的上游侧与下游侧之间的扭矩变化率(变化速度)的差值)越快，给规定值A设定的值越小，也能获得相同的效果，如图8所示。例如，使用两种方法计算门限值，以及，当基于相对角速度确定的规定值与基于相对扭矩变化率确定的规定值不同时，使用择低方法来设定最终规定值，也是可以接受的。
第二实施方式下面说明第二实施方式，其中用慢转向控制取代第一实施方式中的转向保持控制，作为离合器接合过渡转向控制。
另外，对于第二实施方式的构成特征与图1和图2所示的第一实施方式的相同部分，这里出于简要说明的目的省略其说明及附图。
图9(a)是流程图，图示由第二实施方式的反作用力控制器10和转向控制器11执行的控制处理，以在转向部件故障(例如，反作用力故障)出现时切换控制模式。下面说明流程图的各步骤。每经过SBW控制循环时间(例如，每5毫秒)，由控制器10和11执行此处理程序一次。步骤S201至S205以及步骤S207分别与图3的流程图的步骤S101至S105以及S107相同，并且这里出于简要说明的目的省略其说明。
在步骤S208，将在第一次发出离合器接合指令时那一刻存在的转向盘操纵角θ0存储在存储器中，然后，控制进行到步骤S205。
转向盘操纵角θ0是由转向盘角传感器2检出的值。在步骤S206中使用所存储的转向盘操纵角θ0来计算用于慢转向控制的指令转向角。
在步骤S206(离合器接合过渡转向控制部)，执行慢转向控制模式，其设计成计算指令转向角，使得转向器传动比设定为慢传动比。然后，控制返回控制程序的开始。
图9(b)是流程图，图示所执行的计算处理，以在图(9a)的步骤S206中执行的慢转向控制模式期间，计算用于转向电机6的指令转向角。下面说明图9(b)的步骤。
在步骤S206-1，计算转向盘的操纵角速度，以及，控制进行到步骤S206-2。
通过例如求转向盘角传感器2的输出相对时间的导数，计算操纵角速度。
在步骤S206-2，基于步骤S206-1中算出的操纵角速度，使用图10所示的操纵角速度传动比图，计算所要设定的转向器传动比。这样，控制进行到步骤S206-3。
图10所示的操纵角速度传动比图的特性曲线是这样设计的，使转向器传动比随着操纵角速度增大而减小。“慢传动比”意思是，相对于给定的转向盘操纵角变化率，转向角的变化率较小，也就是，相对于给定的转向盘1的角度转动量，保持左右前轮9的转向角的传动比较小。
在步骤S206-3，计算指令转向角，在从接通离合器接合指令时直至确定离合器接合出现的期间使用该指令转向角。这样，控制进行到步骤S206-4。
在步骤S206-3中用于计算指令转向角的等式如下指令转向角变化量dδf＝转向器传动比N×(操纵角θ-发出接合指令时的操纵角θ0)，以及，当前指令转向角δf＝先前指令转向角δf(1)+指令转向角变化量dδf。
在步骤S206-4，计算电流指令值，并且控制转向电机6，以达到在当前控制循环的步骤S206-3中算出的指令转向角δf。
下面说明第二实施方式的操纵动作。
对于根据第二实施方式的车辆转向控制装置，下面说明当转向部件故障(例如，反作用力故障)时，用控制模式切换控制实现的操纵动作，以及当转向部件故障(例如，反作用力故障)时，从SBW控制到EPS控制的切换操作。
当反作用力控制系统正常时，控制处理从图9(a)所示流程图的步骤S201进行到步骤S202。在步骤S202，在离合器5分离的情况下，根据正常SBW控制模式执行反作用力控制和转向控制。
在反作用力控制系统中故障出现之后的第一个控制循环中，控制从图9(a)所示流程图的步骤S201进行到步骤S203，然后进行到步骤S204。中止SBW控制模式的反作用力控制，以及，在步骤S204向离合器5发出离合器接合指令。然后，在步骤S208，存储在离合器接合指令第一次接通的时刻存在的转向盘操纵角θ0。
在刚刚发送离合器接合指令之后，因为操纵扭矩没有超过规定值A，所以控制处理从图9(a)所示流程图的步骤S208进行到步骤S205然后进行到步骤S206。在步骤S206，装置从在SBW控制模式下执行转向控制，切换到将转向器传动比设定为慢传动比的慢转向控制模式。在慢转向控制中，基于慢转向器传动比控制转向电机6，慢转向器传动比根据图9(b)中所示的流程图设定。
只要步骤S205的离合器接合判断条件仍然没有满足，控制处理重复图9(a)所示流程图的步骤S201、S203、S205、以及S206(按所列次序)，这样，继续慢转向控制。之后，离合器5进入接合状态，并且操纵扭矩增大。当操纵扭矩超过规定值A时，控制处理重复图9(a)所示流程图的步骤S201、S203、S205、以及S207(按所列次序)。在步骤S207，装置从慢转向控制模式切换到EPS控制模式，在EPS控制模式中使用转向电机6作为助力施加部。
基于图11所示的时间图，下面说明转向部件故障(例如，反作用力故障)出现时从SBW控制切换到EPS控制的操作。图11例示在下列情况下第二实施方式的操作，其中驾驶员回转转向盘1，以及离合器5在短于规定时间Ta的时间内接合，同时转向盘操纵角正在增大。
在T0时刻，检出反作用力异常，并且接通(发出)离合器接合指令。使转向器传动比(也就是，操纵角∶转向角)从1∶1的比率改变为较慢传动比，并且计算指令转向角，使转向角渐进变化。当离合器5接合时，作用力通过离合器5从路面传动到转向盘1，并且操纵扭矩增大，如先前所述。在从检出反作用力异常时的T0时刻到离合器连接时的T1时刻期间，因为中止了反作用力控制，所以操纵扭矩大致为零。随着离合器5接合，操纵扭矩开始升高。当操纵扭矩在T1时刻超过规定值A时，装置判定离合器接合，并且从慢转向控制模式切换到EPS控制模式。然后，将指令转向角从基于慢转向控制算出的值改变到基于EPS控制算出的值。结果，在离合器接合的T1时刻之后，驾驶员对转向盘1的操纵在转向角中反映出来，并且正常产生操纵反作用力，使得能进行正常平稳的转向盘操纵。
作为此操纵配置的结果，基于驾驶员操纵单元(转向盘1)处的操纵扭矩，就能判断离合器5的接合，而不受离合器接合时间变化的影响。因此，可以解决先前描述的常规技术的问题，也就是限制了驾驶员操纵转向盘的能力的问题。
在从T0时刻到T1时刻的期间，因为在离合器5处于接合过程的时候，以慢转向器传动比控制转向角，所以，可以实现反映驾驶员意图的车辆控制。
此外，当转向盘操纵速度较高时，通过调节转向器传动比为较低值，即使由于反作用力扭矩不足致使转向盘操纵量违背驾驶员意愿而发生过大改变，仍然可以保持车辆运转状态稳定。
下面说明第二实施方式的效果。
除了第一实施方式获得的效果(1)至(5)之外，根据第二实施方式的车辆转向控制装置获得了下列效果。
(7)在第二实施方式中，离合器接合过渡转向控制部(步骤S206)配置成，当离合器接合指令发出部(步骤S204)向离合器5发出接合指令时，切换到慢转向控制，其设计成将转向器传动比设定为较慢传动比。结果，在向离合器5发出接合指令时开始直至判定离合器5接合的期间，可以抑制车辆运转状态的变化，并且实现反映驾驶员意愿的车辆控制。
(8)由于离合器接合过渡转向控制部(步骤S206)配置成，根据转向盘操纵角速度将转向控制比设定为较慢传动比(图10)，即使由于不足的反作用力扭矩致使转向盘的操纵量违背驾驶员的意愿发生过大改变，也能抑制车辆运转状态不稳定的趋势。
在上述的第二实施方式中，在离合器接合操作期间，执行慢转向控制，以根据转向盘操纵角速度获得慢转向器传动比。然而，通过在离合器接合操纵期间建立固定的机械传动比，也能解决常规技术的问题，并且获得反映驾驶员意愿的车辆控制。由于图9所示流程图处理的其余部分都相同，省略在这种情况下所执行的处理步骤的说明。
第三实施方式下面说明第三实施方式，其中该装置配置成，当电源电压下降时，从SBW控制切换到离合器连接的EPS控制。
另外，第三实施方式的构成特征与图1和图2所示的第一实施方式的那些相同，并且这里出于简要说明的目的省略其说明及图示。
图12是流程图，图示由第三实施方式的反作用力控制器10和转向控制器11执行的控制处理，以在电源电压下降时切换控制模式。下面说明流程图的各步骤。每经过SBW控制循环时间(例如，每5毫秒)，由控制器10和11执行此处理程序一次。步骤S302至S307分别与图3的流程图的步骤S102至S107相同，并且这里出于简要说明的目的省略其说明。
在步骤S301(第二故障判断部)，判断电源电压是否低于规定值C。如果这样(是)，那么控制进行到步骤S303。如果不是(否)，那么控制进行到步骤S302。规定值C为例如9伏。
在步骤S304，通过向离合器5发出离合器接合指令，开始离合器接合操作。代表离合器接合指令接通的信息经由通信线路12传送到反作用力控制器10。
图13是流程图，图示由第三实施方式的反作用力控制器10执行的反作用力控制停止处理。下面说明流程图的各步骤(此处理构成反作用力控制停止部)。
在步骤S321，判断转向控制器11是否发出了离合器接合指令。如果这样(是)，那么控制进行到步骤S323。如果判断为“否”，那么控制进行到步骤S322。
在步骤S322，继续执行SBW控制模式的反作用力控制。然后，控制返回控制程序的开始。
在步骤S323，判断是否设定了预定量时间B。如果这样(是)，那么控制进行到步骤S326。如果否，那么控制进行到步骤S324。
在步骤S324，计算驾驶员操纵单元与转向单元之间的相对角速度，并且控制进行到步骤S325。通过例如求转向盘角传感器2的输出的时间导数与转向角传感器7的输出的时间导数之间的差值，计算驾驶员操纵单元与转向单元之间的相对角速度。在这样一种情况下，在计算差值之前，基于传动比，将角度传感器2和7的各输出转换为关于单一轴线(例如，转向轴的轴线)的角度。
在步骤S325，基于步骤S324中算出的相对角速度，使用图14所示的图，设定规定时间量B。然后，控制进行到步骤S326。如图14所示，图中绘出了规定时间量与相对角速度的曲线图。
较之基于测量数据等确定的发出离合器接合指令后离合器接合所需的时间量，规定时间量B设定得更短。例如，如图14的曲线所示，规定时间量B设定成，相对角速度越快，规定时间量B越短。
在步骤S326，判断自发出离合器接合指令开始计数的时间量是否达到在步骤S325中算出的规定时间量B。如果这样(是)，那么控制进行到步骤S327。如果判断为“否”，那么控制进行到步骤S322。
在步骤S327，停止SBW控制模式的反作用力控制。然后，控制返回到控制程序的开始。换而言之，持续执行SBW控制模式的反作用力控制，直至在步骤S326中确定发出离合器接合指令已达规定时间量B。然后，当在步骤S326中判断已经过了规定时间量B时，停止SBW控制模式中的反作用力控制。结果，转向盘操纵扭矩成为大致零。
下面说明第三实施方式的操纵动作。
对于根据第三实施方式的车辆转向控制装置，下面说明在出现电源电压下降时所执行的控制模式切换控制实现的操纵动作、SBW控制模式的反作用力控制的停止，以及当出现电源电压下降时从SBW控制到EPS控制的切换操作。
当电源电压在正常水平时，控制处理从图12所示流程图的步骤S301进行到步骤S302。在步骤S302，根据离合器5分离的正常SBW控制模式，执行反作用力控制和转向控制。在电源电压已经下降至规定值C以下之后执行的第一个控制循环中，控制处理从图12所示流程图的步骤S301进行到步骤S303然后再进行到步骤S304。在步骤S304，向离合器5发出离合器接合指令。
在刚刚开始发出离合器接合指令之后，因为操纵扭矩没有超过规定值A，所以控制处理从图12所示流程图的步骤S304进行到步骤S305然后进行到步骤S306。在步骤S306，装置从在SBW控制模式下执行转向控制切换到转向保持控制模式，其中使转向角保持在发出离合器接合指令时存在的转向角。
只要步骤S305的离合器接合判断条件仍然不满足，控制处理重复图12所示流程图的步骤S301、S303、S305、以及S306(按所列次序)，这样，继续转向保持控制。之后，离合器5进入接合状态，并且操纵扭矩增大。当操纵扭矩超过规定值A时，控制处理重复图12所示流程图的步骤S301、S303、S305、以及S307(按所列次序)。在步骤S307，该装置从转向保持控制模式切换到EPS控制模式，在EPS控制模式中使用转向电机6作为助力施加部。
当在图12的步骤S304中向离合器5发出离合器接合指令时，执行图13的流程图中所示的处理。在第一个控制循环中，按所列次序执行步骤S321、S323、S324、以及S325。在步骤S325，基于驾驶员操纵单元与转向单元之间的相对角速度，设定规定时间量B，在发出离合器接合指令之后，继续反作用力控制达到规定时间量B。
在刚刚设定规定时间量B之后，因为还没有经过规定时间量B，所以，控制从图13所示流程图的步骤S325进行到步骤S326然后再到步骤S322。在步骤S322，正常方式执行SBW控制模式的反作用力控制。
在满足步骤S326的时间条件之前，控制处理重复图13所示流程图的步骤S321、S323、S326、以及S322(按所列次序)，这样，继续SBW控制模式的反作用力控制。
当满足步骤S326的时间条件时，控制处理执行图13所示流程图的步骤S321、S323、S326、以及S327(按所列次序)。在步骤S327，停止SBW控制模式的反作用力控制。
基于图15所示的时间图，下面说明在常规车辆转向控制装置中当出现电源电压下降时从SBW控制到EPS控制的切换操作。
在这种情况下，其中驾驶员正在回转转向盘1，以及离合器5在短于规定时间Ta的时间量内接合，同时转向盘操纵角正在增大，在此时，因为在离合器5接合之后转向角继续保持，并且产生作用为保持转向盘的反作用力(转向盘操纵扭矩特性的凸出部分)，会限制了驾驶员操纵转向盘的能力。此外，即使装置从SBW控制切换到EPS控制以保存电力，但因为转向控制器增大向转向电机发出的电流指令值以保持转向角不变，所以，在时刻T1与时刻T2期间电源电压进一步下降。
基于图16所示的时间图，下面说明在根据第三实施方式的车辆转向控制装置中，当出现电源电压下降时从SBW控制到EPS控制的切换操作。图16图示在下列情况下第三实施方式的操作，其中驾驶员正在回转转向盘1，以及离合器5在短于规定时间Ta的时间量内接合，同时转向盘操纵角正在增大。
在T0时刻，电源电压下降到规定值C以下，离合器接合指令从OFF改变为ON。同样，发出指令转向角以保持转向角不变。在T1时刻，也就是，当在离合器接合指令接通之后经过规定时间量B的时刻，反作用力控制器10停止此前一直执行的反作用力控制。结果，在T1时刻之后，转向盘操纵扭矩变为大致零。当离合器5接合时，作用力通过离合器5从路面传动到转向盘1，并且操纵扭矩增大，如先前所述。当操纵扭矩在T2时刻超过规定值A时，装置判定离合器5接合，并且从转向保持控制模式切换到EPS控制模式。然后，指令转向角从保持值改变为基于EPS控制算出的值。结果，在离合器接合的T2时刻之后，转向角中反映出驾驶员对转向盘1的操纵，并且正常方式产生操纵反作用力，实现正常、平稳的转向盘操作。
作为此操作配置的结果，基于驾驶员操纵单元(转向盘1)处的操纵扭矩，可以确定离合器5的接合，而不受离合器接合时间变化的影响。因此，可以解决先前描述的常规技术的问题，也就是限制了驾驶员操纵转向盘的能力的问题。
由于自发出离合器接合指令开始经过规定时间量B之后停止反作用力控制，在从发出离合器接合指令时开始直至经过规定时间量B为止的期间，可以避免发生反作用力的缺失，以及，在经过规定时间量B之后，可以检出由于离合器接合所导致的扭矩变化，而不需要考虑由反作用力控制所导致的扭矩变化。
通过基于相对角速度给出规定时间量B，从而符合离合器接合时间的变化，可以根据离合器5接合所需的时间量适当设定不产生反作用力的时间量。结果，在省略反作用力期间的时间量，也就是对于有可能以大于驾驶员意愿的量操纵转向盘1期间的时间量，可以保持为最小值，以抑制驾驶员转向感觉异常的情形的出现。
下面说明第三实施方式的效果。
除了第一实施方式获得的效果之外，根据第三实施方式的车辆转向控制装置获得了下列效果。
(9)根据第三实施方式的车辆转向控制装置设有第二故障判断部(步骤S301)，配置成当反作用力控制系统正常时，判断转向系统是否出现故障(也就是，除了反作用控制系统之外的部件出现故障时)；以及，离合器接合指令发出部(步骤S304)，配置成基于当反作用力控制系统正常时转向系统故障出现的判断，向离合器5发出接合指令。装置进一步设有反作用力控制停止部(图13)，配置成在离合器接合指令发出部发出接合指令之后经过规定时间量B时，停止SBW控制模式的反作用力控制。结果，在从发出离合器接合指令时开始直至经过规定时间量B为止的期间内，可以避免出现反作用力的缺失，并且基于操纵扭矩就能准确地判断离合器接合，而不用考虑反作用力的存在。
(10)反作用力控制停止部(图13)配置成，设定规定时间量，使得驾驶员操纵单元与转向单元之间的相对角速度越快，规定时间量就越短(步骤S325)。结果，根据离合器接合时间可以适当设定不产生反作用力的时间量，因此，可以将省略反作用力的时间量保持为最小值，以减少驾驶员转向感觉异常的情形的出现。
在第三实施方式中，用于停止反作用力控制的规定时间量B设定成，驾驶员操纵单元与转向单元之间的相对角速度越快，时间量B的值越短。然而取代相对角速度，也可基于驾驶员操纵单元与转向单元之间的相对扭矩变化率来设定规定时间量B，如图17所示。
第四实施方式第四实施方式的构成特征与图1和图2所示的第一实施方式的那些相同，并且这里出于简要说明的目的省略其说明及附图。
在第一实施方式中，在向离合器5发出接合指令之后，当由扭矩传感器3检出的操纵扭矩超过规定值A(离合器接合判断门限值)时，离合器接合判断部判定离合器5进入接合状态。然而，当操纵扭矩的导数(操纵扭矩的变化率)超过离合器接合判断门限值时，判定离合器已经接合，这样方式判定也是可以接受的，如图18所示(步骤S405)。
步骤S401至S404以及步骤S406和S407分别与图3流程图的步骤S101至S104以及步骤S106和S107相同，并且这里出于简要说明的目的省略其说明。
在本专利说明书中，基于第一至第四实施方式说明了根据本发明的车辆转向控制装置。然而，本发明的具体结构特征并不局限于这些实施方式。可以做出多种设计更改和添加，而不脱离如所附权利要求中描述的本发明范围。
简而言之，关于离合器接合判断部，在向离合器发出接合指令之后，当在驾驶员操纵单元处检出操纵扭矩增大时判定离合器接合的任何部分，都包括在本发明的范围内。
尽管第一至第四实施方式例示了这样的情况，其中本发明应用于仅仅设置离合器作为备用机构的线控转向系统，但本发明也能应用于具有例如离合器和备用缆索的SBW系统。简而言之，本发明可以应用于任何一种这样的车辆转向控制装置，其中通过分离离合器使驾驶员操纵单元与转向单元分开并且执行线控转向控制，线控转向控制设计成发出驱动转向执行机构的控制指令，使得通过转向单元达到与驾驶员操纵单元的操纵状态相对应的转向角；以及驱动转向反作用力执行机构的控制指令，使得向驾驶员操纵单元施加与转向单元的转向状态相对应的操纵反作用力。
本申请要求2006年3月3日提交的日本专利申请No.2006-057271的优先权。日本专利申请No.2006-057271的全部披露内容在此以引用的方法并入本文。
术语的一般解释在理解本发明范围的过程中，术语“包含”及其派生词，在此使用时，为开放式描述的术语，说明存在所陈述的特征、组件、部件、组、整体和/或步骤，但不排除其它未陈述的特征、组件、部件、组、整体和/或步骤的存在。上述说明也适用于具有相似含义的词语，诸如术语“包括”、“具有”及其派生词。同样，单数使用的术语“零件”、“部件”、“部分”、“组件”、或者“元件”，可以具有单个零件或者多个零件的双重含义。术语“检测”当在此使用来描述由部件、部分、装置等实现的操作或者功能时，包括不要求物理检测的部件、部分、装置等，而且包括判定、测量、建模、预测或者计算等，以实现操作或者功能。术语“配置”当在此使用来描述部件、部分、或者装置的部分时，包括对硬件和/或软件进行构造和/或编程，以实现期望的功能。此外，在权利要求中表示成“装置加功能”的术语，应当包括任何能用来实现本发明部分的功能的结构。程度术语诸如“大致”、“大约”、以及“接近(近似)”在此使用时的含义是所修饰术语的合理偏差量，使得最终结果不会显著改变。
虽然仅仅选择了优选实施方式来说明本发明，但是，本领域的技术人员从本文披露中容易理解，可以进行多种修改和改进而不脱离本发明范围，本发明范围由所附权利要求进行限定。例如，在需要时和/或期望时，可以改变多种零部件的大小、形状、位置或者取向。在图示为直接连接或者彼此接触的部件之间，可以布置有中间结构。一个组件的功能可以用两个组件来完成，反之亦然。一种实施方式的结构和功能可以在另一种实施方式中采用。所有优点不必同时出现在具体实施方式
中。与现有技术相比独特的各特征，无论是独自使用还是与其它特征结合使用，都应当视为本申请人对进一步发明的单独描述，包括由这种特征(或多个特征)实施的结构性和/或功能性概念。因此，提供根据本发明实施方式的前述描述，仅仅是为了说明的目的，而不是为了对本发明进行限定，本发明由所附权利要求及其等效置换所限定。
权利要求
1.一种车辆转向控制装置，包括驾驶员操纵单元，配置成由驾驶员操纵；转向单元，布置成与所述驾驶员操纵单元机械分离，并且配置成响应于来自所述驾驶员操纵单元的操纵状态，使至少一个转向轮回转；操纵扭矩检测装置，用于检测施加于所述驾驶员操纵单元的操纵扭矩；离合器，用于使所述驾驶员操纵单元与所述转向单元彼此机械方式连接及分离；离合器接合指令发出部，配置成当所述离合器分离并且满足离合器接合条件时，向所述离合器发出接合指令；以及离合器接合判断部，配置成在向所述离合器发出所述接合指令之后，一旦检出施加到所述驾驶员操纵单元的所述操纵扭矩增大，判定所述离合器处于接合状态。
2.根据权利要求1所述的车辆转向控制装置，进一步包括离合器接合判断门限值设定部，配置成设定离合器接合判断门限值，所述离合器接合判断部进一步配置成，在向所述离合器发出所述接合指令之后，当来自所述操纵扭矩检测装置的操纵扭矩检测值超过所述离合器接合判断门限值时，判定所述离合器处于所述接合状态。
3.根据权利要求2所述的车辆转向控制装置，进一步包括相对角速度检测装置，配置并布置成检测所述驾驶员操纵单元与所述转向单元之间的相对角速度，所述离合器接合判断门限值设定部进一步配置成，将所述离合器接合判断门限值设定为，所述相对角速度越快所述离合器接合判断门限值越小。
4.根据权利要求2所述的车辆转向控制装置，进一步包括相对扭矩变化率检测装置，配置并布置成检测所述驾驶员操纵单元与所述转向单元之间的相对扭矩变化率，所述离合器接合判断门限值设定部进一步配置成，将所述离合器接合判断门限值设定成，随所述相对扭矩变化率增大所述离合器接合判断门限值变小。
5.根据权利要求2所述的车辆转向控制装置，进一步包括相对角速度检测装置，配置并布置成检测所述驾驶员操纵单元与所述转向单元之间的相对角速度；相对扭矩变化率检测装置，配置并布置成检测所述驾驶员操纵单元与所述转向单元之间的相对扭矩变化率；第一离合器接合判断门限值设定部，配置成设定相对角速度门限值，使得随所述相对角速度增大所述相对角速度门限值变小；以及第二离合器接合判断门限值设定部，配置成设定相对扭矩变化率门限值，使得随着所述相对扭矩变化率增大所述相对扭矩变化率门限值变小，所述离合器接合判断部进一步配置成，对于所述相对角速度门限值和所述相对扭矩变化率门限值，将其中较小的值设定为所述离合器接合判断门限值。
6.根据权利要求1所述的车辆转向控制装置，进一步包括操纵扭矩变化率检测装置，配置并布置成检测所述操纵扭矩的变化率；以及离合器接合判断门限值设定部，配置成设定离合器接合判断门限值，所述离合器接合判断部进一步配置成，在向所述离合器发出所述接合指令之后，当来自所述操纵扭矩变化率检测装置的操纵扭矩变化率检测值超过所述离合器接合判断门限值时，判定所述离合器处于所述接合状态。
7.根据权利要求1所述的车辆转向控制装置，进一步包括第一故障判断部，配置成检测是否出现反作用力部件故障；以及离合器接合过渡转向控制装置，配置成在下述期间从线控转向控制切换到车辆运转状态抑制转向控制，该期间为从响应于判定发生所述反作用力部件故障而发出所述接合指令时刻开始，直至所述离合器接合判断部判定所述离合器处于所述接合状态。
8.根据权利要求7所述的车辆转向控制装置，其中所述离合器接合过渡转向控制装置进一步配置成，将所述离合器接合指令发出部向所述离合器发出所述接合指令时刻存在的转向角予以保持。
9.根据权利要求7所述的车辆转向控制装置，其中所述离合器接合过渡转向控制装置进一步配置成，当所述离合器接合指令发出部向所述离合器发出接合指令时，将转向装置传动比设定为慢传动比。
10.根据权利要求9所述的车辆转向控制装置，其中所述离合器接合过渡转向控制装置进一步配置成，将所述转向装置传动比设定成，使得随着施加于所述驾驶员操纵单元的操纵角速度增加，所述转向装置传动比变慢。
11.根据权利要求9所述的车辆转向控制装置，其中所述离合器接合过渡转向控制装置进一步配置成，在从所述接合指令发出时直至判定所述离合器处于所述接合状态的期间，保持所述转向装置传动比不变。
12.根据权利要求1所述的车辆转向控制装置，进一步包括第二故障判断部，配置成判断是否故障发生而反作用力控制系统为正常；以及反作用力控制停止部，配置成在基于故障已发生而所述反作用力控制系统为正常的判定而发出所述接合指令，当发出该接合指令经过规定时间量，停止线控转向控制的反作用力控制。
13.根据权利要求12所述的车辆转向控制装置，进一步包括相对角速度检测装置，配置并布置成检测所述驾驶员操纵单元与所述转向单元之间的相对角速度，所述反作用力控制停止部进一步配置成，设定所述规定时间量，使得随着所述相对角速度增大所述规定时间量变短。
14.根据权利要求12所述的车辆转向控制装置，进一步包括相对扭矩变化率检测装置，配置并布置成检测所述驾驶员操纵单元与所述转向单元之间的相对扭矩变化率，所述反作用力控制停止部进一步配置成，设定所述规定时间量，使得随着所述相对扭矩变化率增大，所述规定时间量变短。
15.一种车辆转向控制方法，包括设置驾驶员操纵单元，该驾驶员操纵单元配置成由驾驶员操纵，以向转向单元输入操纵扭矩，所述转向单元配置成回转至少一个转向轮，带有离合器，该离合器可选择方式操作，以使所述驾驶员操纵单元与所述转向单元彼此机械方式连接及分离，从而选择方式向所述转向单元传动所述操纵扭矩；检测由所述驾驶员施加于所述驾驶员操纵单元的所述操纵扭矩；以及当所述离合器分离并且满足离合器接合条件时，向所述离合器发出接合指令；以及在向所述离合器发出所述接合指令之后，一旦检测到施加于所述驾驶员操纵单元的所述操纵扭矩增加，判定所述离合器处于接合状态。
全文摘要
一种车辆转向控制装置，包括转向盘，由驾驶员操纵；转向机构，用来响应于转向盘的操纵扭矩使前轮回转；以及离合器，用于机械方式连接转向盘和转向机构。设置离合器接合指令发出部，用于当离合器分离并满足离合器接合的条件时，向离合器发出接合指令。设置离合器接合判断部，用于在向离合器发出接合指令之后，当在转向盘处检出扭矩增大时，判定离合器处于接合状态。
文档编号B62D5/04GK101028832SQ20071008035
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者堤淳二, 笠原敏明 申请人:日产自动车株式会社