车辆转向控制装置的制作方法

专利名称：车辆转向控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如用于控制车辆的动力转向(Power Steering)装置的车辆转向控 制装置(动力转向装置用控制装置)的技术领域。
背景技术：
在汽车等车辆中，使用了以下的电动式动力转向装置根据通过驾驶员(司乘人 员)的转向操作施加的转向转矩来驱动电动马达，由此对包括前轮的转向机构施加转向辅 助转矩。在这样的电动式动力转向装置中，如专利文献1至3所记载的那样，有考虑车辆的 横摆率来恰当调整转向辅助转矩的技术。另外，如专利文献4所记载的那样，有以下的构 成对根据所施加的转向辅助转矩而供应给电动马达的基本辅助电流的目标值来进行相位 补偿(即，进行阻尼控制)。通过该构成能够考虑衰减(damping阻尼)分量，结果能够改善 转向的收敛性。专利文献1 日本专利文献特开2005-193779号公报；专利文献2 日本专利文献特开2006-131064号公报；专利文献3 日本专利文献特开2006-160180号公报；专利文献4 日本专利文献特开2004-203112号公报。

发明内容
发明所要解决的问题这样，为了改善车辆的收敛性，可以考虑增大上述阻尼控制的对策。但是，一旦增 大阻尼控制，则会导致驾驶员对方向盘的转向感恶化。更具体地说，在方向盘的操作中会给 予粘滞的印象、或者给予车辆不会按照驾驶员的想法转弯的印象。另一方面，一旦减小阻尼 控制，则转向的振动和车辆的横摆振动由于车辆的特性(或者构造等)而互相耦合，从而可 能会导致车辆整体的收敛性会恶化。即，转向的振动的相位与车辆的横摆振动的相位成为 反相的关系，可能会增大给予车辆整体的振动。在考虑了上述横摆率的各构成中，未考虑转 向的振动与车辆的横摆振动的耦合，因此无法解决上述技术问题。本发明例如是鉴于上述现有的问题而完成的，其目的在于提供一种例如能够改善 转向装置的收敛性并且也能够改善车辆的收敛性的车辆转向控制装置。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的车辆转向控制装置包括第一计算单元，基于与司乘 人员对车辆的转向操作相应的转向转矩以及转向角中的至少一者来计算用于辅助所述转 向操作的基本辅助转向力；获取单元，获取所述车辆的前轮和后轮的各自的横向力；第二 计算单元，基于所述后轮的横向力来计算降低所述基本辅助转向力的第一修正转向力，并 且基于所述前轮的横向力来计算增大所述基本辅助转向力的第二修正转向力；以及转向力 施加单元，将通过对所述基本辅助转向力加上所述第一修正转向力和所述第二修正转向力 而得到的目标辅助转向力施加给所述车辆。
根据本发明的车辆转向控制装置，通过例如包括电动马达等的转向力施加单元的 动作将由第一计算单元计算出的基本辅助转向力施加给转向机构。基本辅助转向力典型 地说是基于伴随着司乘人员对车辆的转向操作(即，转向操作)而被检测出的转向转矩或 者转向角而计算出的转向力(即，作为用于辅助转向操作的基准的转向力)。由此，能够辅 助司乘人员对车辆的转向操作。即，能够控制所谓电动式动力转向装置(EPS =Electrical Power Steering电动助力转向系统)的动作。在本发明中，特别通过获取单元的动作来获取车辆的前轮和后轮的各自的横向 力。这里，典型地说，通过以恰当的周期对前轮和后轮的横向力的值进行采样，来获取前轮 和后轮的各自的横向力。另外，本发明中的“前轮”是表示相对于车辆的行进方向相对地位 于前方侧的车轮的含义，本发明中的“后轮”是表示相对于车辆的行进方向相对地位于后方 侧的车轮的含义。典型地说，前轮成为通过施加辅助转向力而被转向的转向轮，但是后轮也 可以成为转向轮。之后，通过第二计算单元的动作基于由获取单元获取的后轮的横向力(例如，如 后面详述，后轮的横向力的比例值以及后轮的横向力的微分值)来计算第一修正转向力。 同样地，通过第二计算单元的动作基于由获取单元获取的前轮的横向力(例如，如后面详 述，前轮的横向力的比例值)来计算第二修正转向力。第一修正转向力主要是为降低由第 一计算单元计算出的基本辅助转向力而作用的转向力。尤其是，如后面详述，优选第一修正 转向力主要是例如在车辆处于转弯状态的情况下(尤其是在处于过渡转弯状态的情况下) 为使转向轮向使车辆的横摆振动收敛的方向转向而作用的转向力。另一方面，第二修正转 向力主要是为增大由第一计算单元计算出的基本辅助转向力而作用的转向力。尤其是，如 后面详述，优选第二修正转向力主要是例如在车辆处于转弯状态的情况下(尤其是在处于 稳态转弯状态的情况下)为了弥补由于第一修正转向力导致的基本辅助转向力的降低而 增大基本辅助转向力而作用的转向力。并且，通过转向力施加单元的动作将通过对基本辅 助转向力加上第一修正转向力和第二修正转向力而得到的目标辅助转向力施加给转向机 构。换言之，在对基本辅助转向力施加了基于第一修正转向力和第二修正转向力的修正或 调整之后，被修正或调整后的基本辅助转向力(即，目标辅助转向力)实际被施加给转向机 构。这样，根据本发明，施加了通过第一修正转向力和第二修正转向力与基本辅助转 向力相加而得到的目标辅助转向力。因此，尤其通过降低基本辅助转向力的第一修正转向 力与基本辅助转向力相加，能够恰当地抑制转向的振动与车辆的横摆振动的耦合。即，如上 所述，如果仅仅施加了根据转向转矩和转向角而计算出的基本辅助转向力，则尤其是在过 渡转弯状态下车辆有可能会发生横摆振动，从而本发明能够恰当地抑制产生这样的不良情 况。因此，能够恰当地收敛前轮的振动，结果能够改善车辆的收敛性。此外，本发明不会过 度地增大阻尼控制，而通过第一修正转向力和第二修正转向力来恰当地抑制转向的振动与 车辆的横摆振动的耦合。因此，能够恰当地抑制产生由于阻尼控制过度变大而导致的转向 感的恶化的不良情况。即，根据本发明，如上所述能够改善车辆的收敛性，并且也能够改善 转向装置的收敛性。另一方面，例如在车辆处于稳态转弯状态的情况下，车辆的运行情况比较稳定，因此发生转向的振动与车辆的振动的耦合的可能性低。另一方面，即使在车辆处于稳态转弯状态的情况下，也加上了用于抑制转向的振动与车辆的横摆振动的耦合(换言之，降低基 本辅助转向力)的第一修正转向力。因此，如果仅仅重视通过加上第一修正转向力来抑制 转向的振动与车辆的横摆振动的耦合，则例如在车辆处于稳态转弯状态的情况下，司乘人 员有可能会感到转向操作重。但是，根据本发明，施加了通过第一修正转向力和第二修正转 向力(其中，尤其是增大基本辅助转向力的第二修正转向力)与基本辅助转向力相加而得 到的目标辅助转向力。因此，例如在车辆处于稳态转弯状态的情况下，能够恰当地抑制为辅 助转向操作而施加的目标辅助转向力的下降。因此，例如即使在车辆处于稳态转弯状态的 情况下，司乘人员也几乎不会感到转向操作的不协调。这样，根据本发明，能够恰当地抑制尤其是在过渡转弯时容易产生的转向的振动 与车辆的横摆振动的耦合的发生(换言之，改善车辆的收敛性以及转向的收敛性)，并且能 够恰当地弥补尤其是在稳态转弯时容易产生的转向力的不足。
在本发明的车辆转向控制装置的一个方式中，所述第二计算单元计算所述第一修 正转向力和所述第二修正转向力，使得在所述车辆进行稳态转弯时所述第一修正转向力与 所述第二修正转向力之和近似为0。
根据该方式，能够通过由于第二修正转向力引起的基本辅助转向力的增大，来抵 消由于第一修正转向力引起的基本辅助转向力的减少。由此，能够恰当地抑制例如在车辆 处于稳态转弯状态的情况下为辅助转向操作而施加的目标辅助转向力的下降。即，司乘人 员能够以与通过基本辅助转向力进行转向操作的辅助的情况相同的感受进行转向操作。另外，本发明中的“近似0”是除了如文字那样是O(Zero)的情况以外也包括如果 考虑司乘人员感到的转向操作感则可以认为实质上为0的情况的广泛的含义。典型地说， 如果是第一修正转向力和第二修正转向力抵消到能够以与通过基本辅助转向力进行转向 操作的辅助的情况相同的感受进行转向操作的程度的状态，则也包含在本发明中的“近似 0”的范围内。在本发明的车辆转向控制装置的其他方式中，所述第二计算单元基于所述后轮的 横向力的比例值来计算降低所述基本辅助转向力的第三修正转向力，并且基于所述后轮的 横向力的微分值来计算降低所述基本辅助转向力的第四修正转向力，并计算所述计算出的 所述第三修正转向力与所述第四修正转向力之和来作为所述第一修正转向力。根据该方式，通过作为第三修正转向力与第四修正转向力之和的第一修正转向 力，如上所述能够改善车辆的收敛性，并且能够改善转向的收敛性。在如上所述计算第三修正转向力与第四修正转向力之和来作为第一修正转向力 的车辆转向控制装置的方式中，也可以构成为所述第二计算单元计算所述第三修正转向 力和所述第二修正转向力，使得在所述车辆进行稳态转弯时所述第三修正转向力与所述第 二修正转向力之和近似为0。在稳态转弯时，车辆的运行情况比较稳定(换言之，车辆的运行情况的变化小或 者几乎没有)，因此可以认为后轮的横向力的微分值与后轮的横向力的比例值相比成为小 值。换言之，当车辆的运行情况比较稳定时，后轮的横向力的微分值与后轮的横向力的比例 值相比无需考虑或者较小。因此，基于后轮的横向力的微分值计算出的第四修正转向力与 基于后轮的横向力的比例值计算出的第三修正转向力相比无需考虑或者较小。因此，如果 这样构成，则能够通过由于第二修正转向力引起的基本辅助转向力的增大来抵消由于第一修正转向力(在稳态转弯时，与第三修正转向力大概一致)引起的基本辅助转向力的降低。 由此，例如在车辆处于稳态转弯状态的情况下，能够恰当地抑制为辅助转向操作而施加的目标辅助转向力的下降。在本发明的车辆转向控制装置的其他方式中，还包括检测单元，该检测单元检测 所述车辆的速度以及所述转向角，所述获取单元基于横摆率和滑移角来推定所述前轮和所 述后轮的各自的横向力，由此获取所述前轮和所述后轮的各自的横向力，所述横摆率和滑 移角是基于通过所述检测单元检测出的所述车辆的速度和所述转向角而被推定出的。根据该方式，可以代替直接检测前轮和后轮的横向力，而推定前轮和后轮的横向 力。即，可以代替在实际检测出前轮和后轮的各自的横向力之后计算第一修正转向力和第 二修正转向力的、所谓反馈控制，而进行在预先推定出前轮和后轮的各自的横向力之后计 算第一修正转向力和第二修正转向力的、所谓前馈控制。一般来说，实际检测出前轮和后轮 的各自的横向力的时刻与施加考虑了基于所述检测出的横向力而计算出的第一修正转向 力和第二修正转向力的目标辅助转向力的时刻之间会产生一定的延迟。因此，在施加目标 辅助转向力的时点，前轮和后轮的各自的横向力已经变动的可能性高，结果有可能引起转 向操作的不协调。但是，根据该方式，能够预先推定前轮和后轮的各自的横向力，因此能够 相应地抑制产生由于反馈控制的延迟而导致的转向操作的不协调的不良情况。但是，即使是在预先推定出前轮和后轮的各自的横向力之后计算第一修正转向力 和第二修正转向力的情况下，由于有推定动作和计算动作所需要的时间，因此也有可能产 生某种程度的延迟。因此，即使是在进行前馈控制的情况下(并且，即使是在进行反馈控制 的情况下)，如后面所述，优选进一步进行延迟补偿。在本发明的车辆转向控制装置的其他方式中，所述第二计算单元基于第一修正系 数和第二修正系数与所述后轮的横向力和所述前轮的横向力的乘积结果来计算所述第一 修正转向力和所述第二修正转向力，所述第一修正系数和所述第二修正系数是基于平面方 向上的所述车辆的运动模型而被计算出的。根据该方式，第一修正转向力基于第一修正系数与后轮的横向力的乘积结果而被 计算出。同样地，第二修正转向力基于第二修正系数与前轮的横向力的乘积结果而被计算 出。尤其是，第一修正系数和第二修正系数基于车辆的运动模型而被计算出，因此能够比较 容易且高精度地计算出第一修正转向力和第二修正转向力。另外，第一修正系数和第二修正系数基于平面方向上的所述车辆的运动模型而被 计算出。尤其是，优选第一修正系数和第二修正系数如上所述通过在考虑应该能够抑制(i) 转向的振动与车辆的横摆振动的耦合以及(ii)稳态转弯状态时的目标辅助转向力的下降 的情况下求解基于运动模型的方程式(即，车辆的运动方程式)而得到。另外，当计算出第三修正转向力与第四修正转向力之和来作为第一修正转向力 时，优选第一修正系数由与后轮的横向力的比例值相乘的第三修正系数和与后轮的横向力 的微分值相乘的第四修正系数构成。在此情况下，第三修正转向力基于第三修正系数与后 轮的横向力的比例值的乘积结果而被计算出。同样地，第四修正转向力基于第四修正系数 与后轮的横向力的微分值的乘积结果而被计算出。在如上所述基于第一修正系数和第二修正系数与前轮的横向力和后轮的横向力 的乘积结果计算第一修正转向力和第二修正转向力的车辆转向控制装置的方式中，也可以构成为所述第一修正系数和所述第二修正系数具有对所述车辆的速度的依赖性，所述第 二计算单元使用以下的系数来计算所述第一修正转向力和所述第二修正转向力，所述系数 是通过对所述车辆的速度为规定速度时的所述第一修正系数和所述第二修正系数乘以基 于所述车辆的实际速度以及所述第一修正系数和所述第二修正系数的车速依赖性而设定 的速度系数而得到的。如果这样构成，则能够利用第一修正系数和第二修正系数的车速依赖性而比较容 易地计算第一修正转向力和第二修正转向力。尤其是，如果将车辆的速度为规定速度时的 第一修正系数和第二修正系数例如预先存储在存储器等中，则能够进一步简化修正系数的 计算动作。因此，能够大幅度地简化第一修正转向力和第二修正转向力的计算动作。在本发明的车辆转向控制装置的其他方式中，所述第二计算单元对所述第一修正转向力和所述第二修正转向力实施考虑了到计算出所述第一修正转向力和所述第二修正 转向力所需要的时间的延迟补偿，所述转向力施加单元施加所述目标辅助转向力，所述目 标辅助转向力是通过对所述基本辅助转向力加上实施了所述延迟补偿的所述第一修正转 向力和所述第二修正转向力而得到的。一般来说，从开始第一修正转向力和第二修正转向力的计算动作之后到施加考虑 了第一修正转向力和第二修正转向力的目标辅助转向力需要一定的时间。因此，施加目标 辅助转向力的时点上的车辆的运行情况与开始计算动作的时点上的车辆的运行情况相比 有可能变动，结果有可能引起转向操作的不协调。但是，根据该方式，由于实施考虑了为计 算第一修正转向力和第二修正转向力所需要的时间的延迟补偿，因此能够相应地抑制产生 由于延迟而导致的转向操作的不协调的不良情况。本发明的作用以及其他优点根据以下说明的实施方式来进一步明确。


图1是示意性地表示本发明的车辆转向控制装置的实施方式的基本构成的简要 构成图；图2是示意性地表示电动式动力转向装置的整体动作的流程图；图3是表示基本辅助转矩的图；图4是表示在计算修正转矩时与前轮的横向力相乘的系数对车速的相关的图；图5是表示在计算修正转矩时与后轮的横向力的比例值相乘的系数对车速的相 关的图；图6是表示在计算修正转矩时与后轮的横向力的微分值相乘的系数对车速的相 关的图；图7是表示图5所示的系数与图6所示的系数的乘积值对车速的相关的图；图8是表示与前后加速度的绝对值相对的前后加速度系数的值的图；图9是表示与前后加速度开始变化后的经过时间相对的前后加速度系数的值的 图；图10是表示与时间相对的ABS系数的值的图。标号说明1 车辆
5、6 前轮7、8 后轮10电动式动力转向装置
11方向盘13转向角传感器14转矩传感器15电动马达30ECU41车速传感器
具体实施例方式以下，参照附图来说明用于实施本发明的最佳方式。(1)基本构成首先参照图1来说明本发明的车辆转向控制装置的实施方式的基本构成。这里， 图1是示意性地表示采用了本发明的车辆转向控制装置的实施方式的车辆的基本构成的 简要构成图。如图1所示，车辆1包括前轮5和6、以及后轮7和8。前轮和后轮中的至少一者通 过得到发动机的驱动力而被驱动，并且通过前轮被转向，车辆1能够在期望的方向上行进。作为转向轮的前轮5和6通过电动式动力转向装置10而被转向，所述电动式动力 转向装置10根据驾驶员对方向盘11的转向而被驱动。具体地说，电动式动力转向装置10 例如是齿条小齿轮式的电动式动力转向装置，并包括转向轴12，其一个端部与方向盘11 连接；齿条小齿轮机构16，与该转向轴12的另一个端部连接；转向角传感器13，检测作为 方向盘12的旋转角度的转向角θ ；转矩传感器14，检测通过方向盘11的转向而施加给转 向轴12的转向转矩MT ；以及电动马达15，产生减轻驾驶员的转向负担的辅助转向力，并且 经由未图示的减速齿轮向转向轴12给予辅助转向力。在这样的电动式动力转向装置10中，通过E⑶30基于从转角传感器13输出的转 向角θ、从转矩传感器14输出的转向转矩MT以及从车速传感器41输出的车速V来计算出 作为电动马达15产生的转矩的目标辅助转矩Τ。通过目标辅助转矩T被从E⑶30输出给电动马达15，并向电动马达15供应与目标 辅助转矩T相应的电流，来驱动电动马达15。由此，能够从电动马达15向转向轴12施加转 向辅助力，结果能够减轻驾驶员的转向负担。另外，转向轴12的旋转方向的力通过齿条小 齿轮机构16而被变换为齿条杆17的往复运动方向的力。齿条杆17的两端经由转向横拉 杆18与前轮5和6连结，根据齿条杆17的往复运动来改变前轮5和6的朝向。(2)动作原理接着，参照图2更详细地说明本实施方式中的电动式动力转向装置10的动作。这 里，图2是示意性地表示电动式动力转向装置10的整体动作的流程图。如图2所示，通过ECU30的动作计算出基本辅助转矩ΑΤ，该基本辅助转矩AT是应 从电动马达15施加的辅助转向力的基准(步骤S10)。当计算基本辅助转矩AT时，首先，通 过ECU30读取为计算基本辅助转矩AT所需的各种信号(例如，车速V或转向转矩MT等)。接着，基于所读取的各种信号来计算基本辅助转矩AT。这里，参照图3来说明基本辅助转矩AT的计算动作的一个具体例子。这里，图3 是表示基本辅助转矩AT的图。如图3所示，基本辅助转矩AT例如可以基于表示转向转矩MT与基本辅助转矩AT的关系的图(或者映射图)而计算出。更具体地说，为了确保方向盘11的游隙，当转向转 矩MT相对小时，将基本辅助转矩计算为0。当转向转矩MT变为了某个程度的大小时，随着 转向转矩MT变大，则计算出更大的基本辅助转矩AT。当转向转矩MT大于规定值时，计算出 不根据转向转矩MT的大小而变动的恒定值的基本辅助转矩AT。此时，也可以构成为车速V 越大，越减小基本转向转矩的值。另外，这里所示的基本辅助转矩AT的计算动作只不过是一个例子，当然也可以使 用其他的方法来计算出。返回到图2，接着通过E⑶30的动作来获取车速V和转向角θ (步骤S11)。具体 地说，在车速传感器41中检测出的车速V以及在转角传感器13中检测出的转向角θ被输 出给ECU3 θ。接着，通过E⑶30的动作基于在步骤Sll中获取的车速V和转向角θ来推定(计 算)车辆1的横摆率、和滑移角β (步骤S 12)。该推定动作基于车辆1的平面方向上的 运动方程式来进行。具体地说，如果将车辆1的重心前轴间距离作为Lf、将车辆1的重心后轴间距离作 为k、将车辆1的绕横摆轴的惯性力矩作为I、将车辆1的前转向功率作为Kf、将车辆1的 后转向功率作为&、将车辆1的质量作为m、将车辆的转角作为δ，则车辆1的运动方程式 以数学式1表示。[数1]
Γ Lf2Kf+Lr2Kr LrKr-LfK λ \ LfKr'7 =^V/r + I s这里，车辆ι的重心前轴间距离Lf、车辆ι的重心后轴间距离k、车辆ι的绕横摆 轴的惯性力矩I、车辆1的前转向功率Kf、车辆1的后转向功率K、以及车辆1的质量m分别 是车辆1所固有的值，因此通过将该固有的值(共同参数)的具体例子输入到数学式1中， 数学式1就会成为车速V和转角δ的函数。另外，转角δ根据转向角θ以及齿条小齿轮 机构的齿轮比等(换言之，电动式动力转向装置10的规格)而求出。因此，通过对由数学 式1得到的横摆率Y以及滑移角β的各自的微分值进行积分，从而能够根据车速V和转 向角θ推定横摆率γ以及滑移角β。接着，通过E⑶30的动作基于在步骤S12中推定出的横摆率Y以及滑移角β来 推定前轮5和6的横向力Ff以及后轮7和8的横向力&(步骤S13)。对于该推定动作可 以基于车辆1的平面方向上的运动方程式来进行。具体地说，前轮5和6的横向力Ff以及 后轮7和8的横向力&使用数学式2和数学式3来推定。[数2]
<formula>formula see original document page 11</formula>
[数3]<formula>formula see original document page 11</formula>
接着，通过E⑶30的动作基于在步骤S13中推定出的前轮5和6的横向力Ff以及 后轮7和8的横向力&来计算用于修正在步骤SlO中计算出的基本辅助转矩AT的修正转 矩FBtal(步骤S14)。具体地说，修正转矩FBtni通过数学式4而计算出。另外，在数学式4 中，将车辆1的转向节主销纵偏距作为Lt、将推定前轮5和6的横向力Ff以及后轮7和8的 横向力Fr的周期(换言之，是进行图2所示的动作的周期、取样周期)作为Tsmp、将在一步 骤前推定出的后轮7和8的横向力&作为Fra。另外，Ivk1以及k2分别是通过数学式5至 数学式7表示的规定系数。另外，在数学式5至数学式7中，将被正规化的车辆1的前转向 功率作为Cf，将被正规化的车辆1的后转向功率作为(；。[数4]<formula>formula see original document page 11</formula>
[数 5]
<formula>formula see original document page 11</formula>[数 6]<formula>formula see original document page 11</formula>[数7]<formula>formula see original document page 11</formula>
这里，数学式5至数学式7所示的系数h、Ic1以及k2通过在考虑以下所示的修正 转矩FBtni应起到的作用的情况下求解数学式8所示的车辆1的平面方向上的运动方程式 而求出。另外，在数学式8中，将绕转向轴的惯性力矩作为Is，将绕转向轴的衰减力矩系数 作为Cs。[数 8]<formula>formula see original document page 11</formula>
首先，在数学式8中，如果在重视抑制车辆1的横摆振动(换言之增大车辆1的阻 尼)的情况下求出目标辅助转矩T，则基于后轮7和8的横向力Fr以及该横向力Fr的微分 值来设定目标辅助转矩T即可。具体地说，计算出通过对基本辅助转矩AT加上后轮7和8的横向力Fr乘以系数kl得到的值与后轮7和8的横向力Fr的微分值FrS乘以某个系数 k2(更具体地说Sk1Xk2)得到的值之和而得到的转矩来作为目标辅助转矩τ即可。结果， 能够求出用于计算用于修正基本辅助转矩AT的修正转矩FBtni中的、基于后轮7和8的横 向力Fr的修正转矩分量(即，基于后轮7和8的横向力Fr的比例值(Fr)的修正转矩分量 Gc1Fr)以及基于后轮7和8的横向力Fr的微分值(FrS)的修正转矩分量(I^k2FrS))的系数 Ii1 禾口 k2。根据这样的观点求出的、基于后轮7和8的横向力&的修正转矩分量主要是为降 低基本辅助转矩AT而作用的转矩分量。换言之，基于后轮7和8的横向力&的修正转矩 分量是例如在车辆1处于转弯状态的情况下(尤其是在处于过渡转弯状态的情况下)为使 前轮5和6向使车辆1的横摆振动收敛的方向转向而主要作用的转矩分量。另一方面，例如在车辆1处于稳态转弯状态的情况下，车辆1的运行情况比较稳定，因此车辆1产生横摆振动的可能性低。另一方面，即使在车辆1处于稳态转弯状态的情 况下，基于后轮7和8的横向力&的修正转矩分量也被相加到基本辅助转矩AT中。因此， 如果仅将基于后轮7和8的横向力&的修正转矩分量相加到基本辅助转矩AT中，则例如在 车辆1处于稳态转弯状态的情况下，则驾驶员有可能会感到转向操作重。因此，优选的是， 用于消除由于基于后轮7和8的横向力&的修正转矩分量而导致的基本辅助转矩AT的降 低(尤其是例如在车辆1处于转弯状态的情况下(尤其是在处于稳态转弯状态的情况下) 的降低)的转矩分量还被相加到基本辅助转矩AT中。鉴于上述方面，在本实施方式中，基于前轮5和6的横向力Ff的、用于消除由于基 于后轮7和8的横向力&的修正转矩分量而导致的基本辅助转矩AT的降低(尤其是例如 在车辆1处于转弯状态的情况下(尤其是在处于稳态转弯状态的情况下)的降低)的转矩 分量还被相加到基本辅助转矩AT中即可。即，优选的是，尤其是在车辆1处于稳态转弯状 态的情况下，基于前轮5和6的横向力Ff的修正转矩分量以及基于后轮7和8的横向力& 的修正转矩分量之和为0。结果，能够求出用于计算修正转矩FBtal中的、基于前轮5和6的 横向力Ff的修正转矩分量GkciFfLt的项)的系数kQ。根据这样的观点求出的、基于前轮5和6的横向力Ff的修正转矩分量主要是为增 大基本辅助转矩AT而主要作用的转矩分量。尤其是，基于前轮5和6的横向力Ff的修正 转矩分量是尤其是在车辆1处于稳态转弯状态的情况下用于消除由于基于后轮7和8的横 向力&的修正转矩分量而导致的基本辅助转矩AT的降低的转矩分量。另外，数4所示的修正转矩FBtni中的、基于后轮7和8的横向力Fr的比例值(Fr) 的修正转矩分量Gc1F^相当于本发明中的“第一修正转向力”的一部分(即，本发明中的“第 三修正转向力”)。另外，数4所示的修正转矩FBtni中的、基于后轮7和8的横向力Fr的微 分值(FrS)的修正转矩分量G^k2FrS)相当于本发明中的“第一修正转向力”的一部分(即， 本发明中的“第四修正转向力”)。另外，数4所示的修正转矩FBtni中的、基于前轮5和6的 横向力Ff的修正转矩分量(_kQFfLt的项)相当于本发明中的“第二修正转向力”。返回到图2，在这样计算出修正转矩FBtal之后，通过E⑶30的动作来对修正转矩 FBtrq实施延迟补偿(步骤S15)。对于这里实施的延迟补偿，补偿从步骤Sll到步骤S15的动 作所需要的时间(即，在获取了车速V和转向角θ之后到计算完修正转矩FBtni所需要的时 间)的延迟。具体地说，进行数学式9所示的运算。结果，能够计算出延迟补偿后修正转矩FBout(即，通过对修正转矩实施延迟补偿而得到的结果)。另外，在数学式9中，将补偿前修 正转矩作为FBin，将补偿后修正转矩作为FBout，将一步骤前的补偿前修正转矩作为FBinz， 将一步骤前的补偿后修正转矩作为FB。utz，将延迟补偿时间作为Tl，将延迟补偿时间的分母 作为T2。[数9]<formula>formula see original document page 13</formula>
之后，通过ECU30的动作将通过对在步骤SlO中计算出的基本辅助转矩AT加上在 步骤S15中进行了延迟补偿的修正转矩FBte(1(即，延迟补偿后修正转矩FB。ut)而得到的转矩 设定为目标辅助转矩T (步骤S16)。如上所述，根据本实施方式，通过将基于后轮7和8的横向力F,的修正转矩分量 (即，降低基本辅助转矩AT的修正转矩分量)相加到基本辅助转矩AT中，能够恰当地抑制 转向的振动与车辆1的横摆振动的耦合。因此，能够恰当地收敛前轮5和6的振动，结果能 够改善车辆1的收敛性。此外，在本实施方式中，不会过度地增大阻尼控制，通过修正转矩 FBtal来恰当地抑制转向的振动与车辆1的横摆振动的耦合。因此，如上所述，能够改善车辆 1的收敛性，并且也能够改善转向装置的收敛性。另一方面，基于前轮5和6的横向力Ff的修正转矩分量(即，增大基本辅助转矩 AT的修正转矩分量)被相加到基本辅助转矩AT中，因此例如在车辆1处于稳态转弯状态的 情况下，能够恰当地抑制为辅助转向操作而施加的目标辅助转矩T的降低。因此，根据本实 施方式，例如在车辆1处于稳态转弯状态的情况下，也能够享受到司乘人员几乎不会感到 转向操作的不协调的效果。即，能够改善转向感。这样，根据本实施方式，能够恰当地抑制尤其是在过渡转弯时容易产生的转向的 振动与车辆1的横摆振动的耦合的发生(换言之，改善车辆1的收敛性以及转向装置的收 敛性)，并且能够恰当地弥补尤其是在稳态转弯时容易产生的转向力的不足。另外，在本实施方式中，进行了在预先推定出前轮5和6的横向力Ff以及后轮7 和8的横向力Fr之后计算出修正转矩FBtni的所谓前馈控制。因此，与在实际检测出前轮 5和6的横向力Ff以及后轮7和8的横向力Fr之后计算出修正转矩FBtal的所谓反馈控制 相比，能够相应地抑制基于延迟的转向操作的不协调而产生的不良情况。另外，在本实施方式中，由于实施了延迟补偿，因此防止由于从开始修正转矩 FBtrq的计算动作到实际施加目标辅助转矩T所需要的时间的延迟而导致的转向操作的不 协调以及收敛性的恶化。另外，在上述的说明中，对基于前轮5和6的横向力Ff的修正转矩分量以及基于后 轮7和8的横向力&的修正转矩分量抵消的方式进行了说明。但是，从改善在恒定转向时 的转向感的观点出发，基于前轮5和6的横向力Ff的修正转矩分量以及基于后轮7和8的横向力&的修正转矩分量也可以不完全抵消。换言之，只要能够至少改善转向感，基于前 轮5和6的横向力Ff的修正转矩分量以及基于后轮7和8的横向力Fr的修正转矩分量之 和也可以不为O。另外，对于系数Ivk1以及k2，上述的具体的数学式(从数学式5至数学式7)说到底是一个具体例子，优选在考虑包括车辆1的特性和规格、电动式动力转向装置10的特性 和规格等的车辆条件的情况下来设定恰当的系数。另外，从恰当地抑制尤其是在过渡转弯时容易产生的转向的振动与车辆1的横摆 振动的耦合的发生并且恰当地弥补尤其是在稳态转弯时容易产生的转向力的不足的观点 出发，无需进行前馈控制。即，也可以构成为进行以下的反馈控制直接地检测前轮5和6 的横向力Ff以及后轮7和8的横向力Fr，基于该检测出的前轮5和6的横向力Ff以及后轮 7和8的横向力&来计算出修正转矩。即使是在该情况下，也能够恰当地抑制尤其是在过 渡转弯时容易产生的转向的振动与车辆1的横摆振动的耦合的发生，并且能够恰当地弥补 尤其是在稳态转弯时容易产生的转向力的不足。但是，优选恰当地补偿基于反馈控制的延 迟。(3)变形动作例接着，参照图4至图7来说明变形动作例。这里，图4是表示在计算出修正转矩 FBtrq之前对前轮5和6的横向力Ff相乘的系数Ictl相对于车速V的相关的图，图5是表示在 计算出修正转矩FBtal之前对后轮7和8的横向力的比例值Fr相乘的系数Ic1相对于车速V 的相关的图，图6是表示在计算出修正转矩FBtal之前对后轮7和8的横向力的微分值Fp 相乘的系数k2相对于车速V的相关的图，图7是表示图5所示的系数kl与图6所示的系 数k2之积相对于车速V的相关的图。车辆1的重心前轴间距离Lf、车辆1的重心后轴间距离Lp被正规化的车辆1的前 转向功率cf、以及被正规化的车辆1的后转向功率Cr分别是车辆1所固有的值，因此通过 将该固有的值(共同参数)的具体例子输入到数学式5至数学式7，从而数学式5至数学式 7所表示的系数Iv kp k2表示为车速V的函数。结果，如图4和图5所示，系数Ictl和Ic1分别具有取得相同的倾向的车速依赖性。 另外，如图6所示，系数k2不具有车速依赖性，但是如图7所示，实际对后轮7和8的横向 力&的微分值相乘的积值(即，Ic1Xk2)具有取得与系数Icci及系数Ic1相同的倾向的车速依 赖性。在变形动作例中，着眼于这样的系数的车速依赖性，来实现上述动作的简要化。具 体地说，在变形动作例中，预先将规定车速V的系数Ict^klv以及k2v存储在存储器等中。之 后，当实际计算修正转矩FBtni时，对这些系数I^klv以及k2v乘以与实际的车速V相应的速 度系数Kp得到的值用作系数Iv Ic1及k2。结果，数学式4由数学式10表示。[数10]<formula>formula see original document page 14</formula>
<formula>formula see original document page 14</formula>
由此，无需为了计算系数Iv Ic1及k2而每当计算修正转矩FBtrq时使用数学式5至数学式7来计算系数Ivk1及k2，而只要对作为固定值的系数Ict^klv以及k2v乘以与车速 V相应的速度系数Kp即可。因此，能够大幅度地降低用于计算系数Ivk1及1^2的处理负载。 因此，能够相对地简化修正转矩FBtal的计算动作。另外，在本实施方式中，也可以构成为通过以下所示的方式来进一步修正修正转
矩 FBtrq。 例如，也可以构成为设定坏道路系数KB。坏道路系数Kb被设定为从0至1之间的 数值。当车辆1在坏道路(例如，低μ路或凹凸路等车速V大、不规则或者意想不到地变 动的路面)上行驶时，将坏道路系数Kb设定为0。或者，当车辆1在坏道路上行驶时，也可 以将坏道路系数Kb设定为比0大且小于1的值。另一方面，当车辆1未在坏道路上行驶时 (即，当在柏油路等通常道路上行驶时)，将坏道路系数Kb设定为1。该坏道路系数Kb与上述的系数k2相乘。由此，当车辆1在坏道路上行驶时，能够 降低干扰大的后轮7和8的横向力&的微分值Fp对计算修正转矩FBtal的贡献率或者使 其为0(换言之，基于干扰小的后轮7和8的横向力&来计算修正转矩FBtni)。结果，能够 在极力排除坏道路的影响的情况下恰当地计算出修正转矩FBtei。另外，也可以构成为设定前后加速度系数KA。前后加速度系数Ka被设定成从0到 1之间的数值。具体地说，前后加速度系数Ka根据图8所示的图而设定。图8是表示与前 后加速度α的绝对值相对的前后加速度系数Ka的值的图。如图8所示，当车辆1的前后 加速度α的绝对值小于等于预定值时，将前后加速度系数Ka设定为1。当车辆1的前后加 速度α的绝对值小于等于预定值时，车辆1的前后加速度α的绝对值越大，则将前后加速 度系数Ka越设定为更小的值。或者，当前后加速度α的绝对值大于等于预定值时或者当 车辆1产生了颠簸时，也可以将前后加速度系数Ka设定为0。另外，如图9所示，也可以构成为根据前后加速度α开始变化后的经过时间来设 定前后加速度系数ΚΑ。图9是表示与前后加速度α开始变化后的经过时间相对的前后加 速度系数Ka的值的图。如图9所示，也可以如下构成当前后加速度α开始变化了时，在 经过了相当于车辆1固有的颠簸周期的时间之前，将前后加速度系数Ka设定为0，在经过了 相当于颠簸周期的时间之后，将前后加速度系数Ka随着时间的经过而逐渐设定为大的值。该前后加速度系数Ka与上述系数K1相乘。由此，当车辆1加减速时，能够降低由 于加减速而变动大的后轮7和8的横向力的比例值&对计算修正转矩FBtni的贡献率或者 使其为0 (换言之，基于即使通过加减速也不会大大变动的后轮7和8的横向力的微分值Fp 来计算修正转矩FBtal)。结果，能够在极力排除加减速的影响的情况下恰当地计算出修正转 矩 FBtrq。 另外，也可以构成为设定ABS系数Kxl以及系数Kx2。ABS系数Kxl以及系数Kx2被 设定为0至1之间的数值。具体地说，ABS系数Kxl以及Kx2根据图10所示的图而设定。图 10是表示与时间相对的ABS系数Kxl以及Kx2的值的图。如图10所示，当正在进行ABS控 制时，将ABS系数Kxl以及Kx2分别设定为0。是否正在进行ABS控制可以通过从未图示的 ABS控制电路输出的控制信号来判定。之后，当结束了 ABS控制时，首先将ABS系数Kx2逐渐 设定为大的值。在ABS控制结束后经过了一定时间之后，接着将ABS系数Kxl逐渐设定为大 的值。此时，ABS系数Kx2的每单位时间的增量比ABS系数Kxl的每单位时间的增量大。换 言之，图10所示的ABS系数Kxl的图的斜率比图10所示的ABS系数Kx2的图的斜率平缓。
另外，也可以代替在ABS控制结束了之后逐渐增大ABS系数Kxl以及ABS系数Kx2 的动作，而在ABS控制结束了之后的一定期间将ABS系数Kx2设定为1且将ABS系数Kxl设 定为0，之后再经过了一定期间之后，将ABS系数Kxl设定为1。另外，优选对于进行VSC或TRC等前后力控制的情况，也以与ABS控制的情况相同 的方式来设定ABS系数Kxl以及Kx2。该ABS系数Kxl与上述的系数Ic1相乘，且ABS系数Kx2与上述的系数k2相乘。由 此，能够降低由于前后力控制而大大变动的后轮7和8的横向力的比例值&对计算修正转 矩FBtal的贡献率或者使其为0 (换言之，基于即使通过前后力控制也不会大大变动的后轮7 和8的横向力的微分值FrS来计算修正转矩冊_)。结果，能够在极力排除前后力控制的影 响的情况下恰当地计算出修正转矩FBtei。另外，也可以构成为设定悬架系数Kz。悬架系数Kz被设定为0至1之间的数值。 具体地说，当未进行悬架控制时，悬架系数Kz被设定为1。是否正在进行悬架控制可以通过 从悬架控制电路34输出的控制信号S3来判定。另一方面，当正在进行悬架控制时，悬架系 数Kz被设定为0或者比0大且小于1的值。另外，优选对于进行稳定控制等接地载荷可变控制的情况，也以与悬架控制的情 况相同的方式来设定悬架系数Kz。该悬架系数Kz与上述的系数Ic1相乘。由此，能够降低由于接地载荷控制而大大变 动的后轮7和8的横向力的比例值Fr对计算修正转矩FBtal的贡献率或使其为0 (换言之， 基于即使通过接地载荷可变控制也不会大大变动的后轮7和8的横向力&的微分值Fp来 计算修正转矩FBtal)。结果，能够在极力排除接地载荷可变控制的影响的情况下恰当地计算 出修正转矩FBtni。另外，当车速V异常时(例如，当发生了湿路打滑现象等时等)，优选将上述的系 数&设定为0。由此，能够降低由于大于等于车速V而变动大的后轮7和8的横向力的比 例值&对计算修正转矩FBtni的贡献率或者使其为0 (换言之，基于变动小的后轮7和8的 横向力的微分值Fp来计算修正转矩FBtni)。结果，能够在极力排除受到车速V的异常的影 响的情况下恰当地计算出修正转矩FBtei。另外，在上述的实施方式中，基于转向转矩MT以及目标转向转矩T来进行前轮5 和6的转向。但是，勿庸置疑，即使是在通过执行器基于转向角θ进行前轮5和6的转向 的、所谓主动转向的情况下也以与上述动作相同的方式进行转向，由此能够享受到上述各 种好处。 本发明不限于上述的实施例，能够在不违反从权利要求书和整个说明书中读出的 发明的主旨或思想的范围内恰当变更，伴随着这样的变更的车辆转向控制装置也包含在本 发明的技术范围内。
权利要求
一种车辆转向控制装置，其特征在于，包括第一计算单元，基于与车辆司乘人员的转向操作相应的转向转矩以及转向角中的至少一者来计算用于辅助所述转向操作的基本辅助转向力；获取单元，获取所述车辆的前轮和后轮的各自的横向力；第二计算单元，基于所述后轮的横向力来计算降低所述基本辅助转向力的第一修正转向力，并且基于所述前轮的横向力来计算增大所述基本辅助转向力的第二修正转向力；以及转向力施加单元，将通过对所述基本辅助转向力加上所述第一修正转向力和所述第二修正转向力的每一个而得到的目标辅助转向力施加给所述车辆。
2.如权利要求1所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第二计算单元计算所述第一修正转向力和所述第二修正转向力的每一个，使得在 所述车辆进行稳态转弯时所述第一修正转向力与所述第二修正转向力之和近似为O。
3.如权利要求1或2所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第二计算单元基于所述后轮的横向力的比例值来计算降低所述基本辅助转向力 的第三修正转向力，并且基于所述后轮的横向力的微分值来计算降低所述基本辅助转向力 的第四修正转向力，并计算该计算出的所述第三修正转向力与所述第四修正转向力之和来 作为所述第一修正转向力。
4.如权利要求3所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第二计算单元计算所述第三修正转向力和所述第二修正转向力的每一个，使得在 所述车辆进行稳态转弯时所述第三修正转向力与所述第二修正转向力之和近似为O。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆转向控制装置，其特征在于，还包括检测单元，该检测单元检测所述车辆的速度以及所述转向角，所述获取单元基于横摆率和滑移角的每一个来推定所述前轮和所述后轮的各自的横 向力，由此获取所述前轮和所述后轮的各自的横向力，所述横摆率和滑移角是基于通过所 述检测单元检测出的所述车辆的速度和所述转向角而被推定出的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第二计算单元基于第一修正系数和第二修正系数与所述前轮的横向力和所述后 轮的横向力的乘积结果来计算所述第一修正转向力和所述第二修正转向力，所述第一修正 系数和所述第二修正系数是基于平面方向上的所述车辆的运动模型而被计算出的。
7.如权利要求6所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第一修正系数和所述第二修正系数具有对所述车辆的速度的依赖性，所述第二计算单元使用以下的系数来计算所述第一修正转向力和所述第二修正转向 力的每一个，所述系数是通过对所述车辆的速度为规定速度时的所述第一修正系数和所述 第二修正系数乘以速度系数而得到的，该速度系数是基于所述车辆的实际速度以及所述第 一修正系数和所述第二修正系数的车速依赖性的每一个而设定的。
8.如权利要求1至7中任一项所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第二计算单元对所述第一修正转向力和所述第二修正转向力实施考虑了到计算 出所述第一修正转向力和所述第二修正转向力为止所需要的时间的延迟补偿，所述转向力施加单元施加所述目标辅助转向力，所述目标辅助转向力是通过对所述基本辅助转向力加上实施了所述延迟补偿的所述第一修正转向力和所述第二修正转向力的每一个而得到的。
全文摘要
车辆转向控制装置(10)包括第一计算单元(30)，基于与司乘人员对车辆的转向操作相应的转向转矩(MT)来计算基本辅助转向力(AT)；获取单元(30)，获取前轮(5、6)和后轮(7、8)的各自的横向力(Ff、Fr)；第二计算单元(30)，基于后轮的横向力来计算降低基本辅助转向力的第一修正转向力，并且基于前轮的横向力来计算增大基本辅助转向力的第二修正转向力；以及转向力施加单元(10)，施加通过对基本辅助转向力加上第一修正转向力和第二修正转向力而得到的目标辅助转向力(T)。
文档编号B62D103/00GK101801764SQ200880106229
公开日2010年8月11日 申请日期2008年10月1日 优先权日2007年10月4日
发明者古平贵大, 国弘洋司 申请人:丰田自动车株式会社