CN102105340B - 车辆的转向装置 - Google Patents

Abstract

目标轮转向角计算部(51)根据盘转向角θ和车速V计算目标轮转向角δ^*。修正轮转向角计算部(52)使用用作第一传递函数的传递函数G(s)和该传递函数G(s)的恒定成分G(0)的差分并响应车速V计算用作第二传递函数的传递函数K(s)，该第一传递函数根据车辆的规格被确定且将轮转向角δ作为输入并将车辆的横摆率γ作为输出，该第二传递函数将对目标轮转向角δ^*进行了时间微分的目标轮转向速度δ^*′的作为输入并将以修正轮转向角δc作为输出。而且，修正轮转向角计算部(52)将传递函数K(s)和目标轮转向速度δ^*′相乘而计算修正轮转向角δc。最终目标轮转向角计算部(53)从目标轮转向角计算部(51)输入目标轮转向角δ^*并且从修正轮转向角计算部(52)输入修正轮转向角δc，将这些目标轮转向角δ^*和修正轮转向角δc相加而计算最终目标轮转向角δd。

Description

车辆的转向装置

技术领域

本发明涉及车辆的转向装置，尤其涉及响应由驾驶者执行的转向盘的操作使转向轮转向至目标轮转向量的车辆的转向装置。

背景技术

从以前开始就频繁地提出改善车辆转弯时的方向稳定性和响应性的装置。例如，日本专利文献特开平4-193684号公报中公开了在前轮转弯时实现认为理想的瞬态响应特性的车辆用四轮转向装置。该现有的车辆用四轮转向装置具有响应车辆的行驶状态分别控制前轮和后轮的轮转向角的前轮轮转向角控制单元和后轮轮转向角控制单元。在该现有的车辆用四轮转向装置中，前轮轮转向角控制单元控制前轮的轮转向角以得到通过表示针对前轮盘转向输入的拉普拉斯变换值的前轮轮转向角的拉普拉斯变换值的控制传递函数来分配的前轮轮转向角，后轮轮转向角控制单元控制后轮的轮转向角以得到通过表示针对后轮盘转向输入的拉普拉斯变换值的后轮轮转向角的拉普拉斯变换值的控制传递函数来分配的后轮轮转向角。

例如，日本专利文献实开昭62-145884号公报中公开了车辆用实际转向角控制装置。该现有的车辆用实际转向角控制装置具有传递特性可变单元，该传递特性可变单元按照用于调整车辆的转向特性的输入对为了确定车辆的转向特性而设定了的传递特性进行可变设定。在该现有的车辆用实际转向角控制装置中，驾驶者通过传递特性可变单元来进行传递特性的可变设定，由此车辆的运动状态量的目标值改变，能够在控制车轮的实际转向角的同时改变车辆的转向特性。

例如，日本专利文献特开2008-189200号公报中公开了提高车辆的举止对转向操作的响应性和收敛性的车辆用转向装置。该现有的车辆用转向装置根据与盘转向角度成比例的比例项和与盘转向角速度成比例的微分项的和来设定目标转向角。在该现有的车辆用转向装置中，当盘转向角速度为负时，将微分项校正为比盘转向角速度为正时小的值。

发明内容

可是，众所周知以下情况：车辆转弯时车辆上产生的运动状态量(例如，横摆率、横向加速度等)在其频率响应特性上随车辆的速度而变化。而且，由于随车速而产生频率响应特性的变化，影响到车辆转弯时的方向稳定性和响应性。

关于该点，在上述特开平4-193684号公报披露的车辆用四轮转向装置和上述实开昭62-145884号公报披露的车辆用实际转向角控制装置中，对于运动状态量的响应，单纯地仅是使其产生滞后(暂时滞后)。在上述特开2008-189200号公报披露的车辆用转向装置中，当进行方向稳定性容易受损的、转向盘的回转时，单纯地仅是使与盘转向角速度成比例的微分项的大小变小。因此，例如，根据车辆速度的不同，车辆的运动状态量的频率响应特性的变化会引起车辆的方向稳定性受损，或者使驾驶者觉察到敏锐或迟钝的响应性，从而使驾驶者感觉到别扭感。

因而，关于车辆转弯时的方向稳定性和响应性，为了使驾驶者不会感到别扭，有必要考虑车辆上产生的运动状态量的频率响应特性。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种考虑在车辆上产生的运动状态量的频率响应特性而能够得到车辆转弯时的良好的方向稳定性和响应性的车辆的转向装置。

为了完成上述目的，本发明的特征在于，一种车辆的转向装置包括：转向盘，为了使车辆转向而被驾驶者操作；以及轮转向单元，响应该转向盘的操作而使转向轮转向，其中，所述车辆的转向装置包括：操作输入值检测单元，检测对所述转向盘的驾驶者的操作输入值；目标轮转向量计算单元，使用通过所述操作输入值检测单元检测出的操作输入值而计算所述转向轮的目标轮转向量，该目标轮转向量与对所述转向盘的操作输入值具有预先设定了的关系；传递函数设定单元，使用第一传递函数来设定第二传递函数，该第一传递函数根据车辆的规格被确定、并且将所述转向轮的轮转向量作为输入并将由于所述转向轮的转向而在车辆上产生的运动状态量作为输出，该第二传递函数将目标轮转向速度作为输入并将以该目标轮转向速度转向的所述转向轮的轮转向量作为输出，该目标轮转向速度表示通过所述目标轮转向量计算单元计算出的目标轮转向量的时间变化；修正轮转向量计算单元，使用所述目标轮转向速度和通过所述传递函数设定单元设定了的第二传递函数来计算修正轮转向量，该修正轮转向量修正当所述转向轮以通过所述目标轮转向量计算单元计算出的目标轮转向量转向时在车辆上产生的运动状态量的变化；最终目标轮转向量计算单元，对通过所述目标轮转向量计算单元计算出的目标轮转向量加上通过所述修正轮转向量计算单元计算出的修正轮转向量而计算最终目标轮转向量；以及轮转向控制单元，响应通过所述最终目标轮转向量计算单元计算出的最终目标轮转向量而使所述转向轮转向。

根据此，传递函数设定单元能够使用第一传递函数来设定第二传递函数，该第一传递函数根据车辆的规格(车型)被确定且将转向轮的轮转向量作为输入并将在车辆上产生的运动状态量作为输出，该第二传递函数将目标轮转向速度作为输入并将以该目标轮转向速度转向的转向轮的轮转向量作为输出。另外，修正轮转向量计算单元能够使用该设定了的第二传递函数和目标轮转向速度(更具体地说，进行相乘)来计算修正轮转向量。由此，反映(考虑)伴随转向轮的转向而在车辆上产生的运动状态量的变化、即频率响应特性而计算修正轮转向量。而且，最终目标轮转向量计算单元能够对目标轮转向量加算修正轮转向量而计算最终目标轮转向量，轮转向控制单元能够使转向轮转向到最终目标轮转向量。

由此，在转向轮根据通过修正轮转向量适当修正了的目标轮转向量、即最终目标轮转向量转向而转弯的车辆中，能够使得对与在车辆上产生的运动状态量的频率响应特性的变化相伴的方向稳定性和响应性的影响变小。因而，在可得到车辆转弯时的良好的方向稳定性和响应性的同时，能够大幅度地抑制驾驶者对在车辆上产生的运动状态量的变化感觉到的别扭感。

另外，此时，也可以是，所述传递函数设定单元将所述第一传递函数的频率响应特性中的稳定成分设定为目标频率响应特性，并使用所述设定了的目标频率响应特性和所述第一传递函数的频率响应特性的差分来设定所述第二传递函数。而且，此时，也可以是，所述第一传递函数的频率响应特性是对所述转向轮的轮转向量的频率变化的所述在车辆上产生的运动状态量的增益的响应特性。

根据这些，传递函数设定单元能够将第一传递函数的频率响应特性、更具体地说对转向轮的轮转向量的频率变化在车辆上产生的运动状态量中的稳定成分设定为目标频率响应特性，并使用设定了的目标频率响应特性和第一传递函数的频率响应特性的差分来设定第二传递函数。由此，反映第一传递函数的非稳定成分、即对车辆的方向稳定性和响应性施加影响的成分而设定第二传递函数，因此将使用第二传递函数来计算的修正轮转向量计算为有效地修正对车辆的方向稳定性和响应性施加影响的成分的。

由此，通过该修正轮转向量来修正目标轮转向量，从而能够大幅度地抑制在车辆上产生的运动状态量的频率响应特性的变化、具体地说在车辆上产生的运动状态量的增益的响应特性的变化。即，此时，能够使在车辆上产生的运动状态量的频率响应特性大致恒定，能够良好地确保方向稳定性和响应性。因而，在可得到车辆转弯时的良好的方向稳定性和响应性的同时，能够大幅度地抑制驾驶者对在车辆上产生的运动状态量的变化感觉到的别扭感。

另外，此时，也可以是，还包括车速检测单元，该车速检测单元检测车辆的车速，所述传递函数设定单元使用通过所述车速检测单元检测出的车速来设定所述第二传递函数。

根据此，传递函数设定单元能够也考虑响应车速而变化的车辆的运动状态量的频率响应特性而设定第二传递函数，因此将使用第二传递函数来计算的修正轮转向量计算为适当地修正响应车速而变化的车辆的方向稳定性和响应性的。因而，在可得到车辆转弯时的良好的方向稳定性和响应性的同时，能够大幅度地抑制驾驶者对在车辆上产生的运动状态量的变化感觉到的别扭感。

另外，此时，也可以是，所述在车辆上产生的运动状态量是车辆的横摆率或车辆的横向加速度。此时，也可以是，还包括车速检测单元，该车速检测单元检测车辆的车速，所述传递函数设定单元响应通过所述车速检测单元检测出的车速，将所述车辆的运动状态量变更为车辆的横摆率或车辆的横向加速度而确定所述第一传递函数。而且，也可以是，所述传递函数设定单元当车辆在通过所述车速检测单元检测出的车速小的低速区域中在行驶时将所述车辆的运动状态量确定为车辆的横向加速度，当车辆在通过所述车速检测单元检测出的车速大的高速区域中在行驶时将所述车辆的运动状态量确定为车辆的横摆率。

根据此，至于在车辆上产生的运动状态量，能够使用在车辆转弯时驾驶者容易觉察的横摆率或横向加速度，传递函数设定单元能够使用第一传递函数、即根据车辆的规格(车型)被确定且将转向轮的轮转向量作为输入并将在车辆上产生的运动状态量作为输出的第一传递函数来设定第二传递函数，该第二传递函数将目标轮转向速度作为输入并将以该目标轮转向速度转向的转向轮的轮转向量作为输出。而且，修正轮转向量计算单元能够使用该设定了的第二传递函数来计算修正轮转向量。因而，能够反映(考虑)横摆率或横向加速度的频率响应特性的变化，从而在可得到车辆转弯时的良好的方向稳定性和响应性的同时，能够更大幅度地抑制驾驶者容易觉察的、与横摆率或横向加速度伴随的别扭感。

另外，传递函数设定单元能够响应车速、更具体地说当车辆在低速区域中在行驶时使用将车辆的横向加速度作为输出的第一传递函数设定第二传递函数，当车辆在高速区域中在行驶时使用将车辆的横摆率作为输出的第一传递函数设定第二传递函数。由此，修正轮转向量计算单元能够响应车速区域并反映(考虑)驾驶者容易觉察为别扭感的横摆率或横向加速度的频率响应特性的变化而计算修正轮转向量。因而，在可得到车辆转弯时的良好的方向稳定性和响应性的同时，能够更大幅度地抑制驾驶者容易觉察的、与横摆率或横向加速度伴随的别扭感。

另外，此时，至于车辆的转向装置，例如也可以是，采用所述转向盘和所述轮转向单元的机械连结被解除了的线控转向方式，所述轮转向控制单元对用于使所述轮转向单元工作的致动器进行驱动控制而使所述转向轮转向到所述最终目标轮转向量。另外，至于车辆的转向装置，例如也可以是，采用所述转向盘和所述轮转向单元通过可变单元来连结的可变传动比方式，该可变单元能够改变所述转向轮的轮转向量对向所述转向盘的操作输入值的比，所述轮转向控制单元对所述可变单元进行工作控制而使所述转向轮转向到所述最终目标轮转向量。

而且，当采用了这些方式时，也可以是，还包括车速检测单元，该车速检测单元检测车辆的车速，所述目标轮转向量计算单元当车辆在通过所述车速检测单元检测出的车速小的低速区域中在行驶时计算所述转向轮的轮转向量对通过所述操作输入值检测单元检测出的操作输入值的比变大的目标轮转向量，当车辆在通过所述车速检测单元检测出的车速大的高速区域中在行驶时计算所述转向轮的轮转向量对所述检测出的操作输入值的比变小的目标轮转向量。

根据这些，目标轮转向量计算单元将线控转向方式或传动比可变方式采用为车辆的转向装置，由此能够将对由驾驶者执行的向转向盘的操作输入值的转向轮的目标轮转向量响应车速而改变。由此，例如，在低速区域中的行驶中使转向轮的轮转向量大从而能够降低驾驶者操作转向盘时的操作负担，在高速区域中的行驶中使转向轮的轮转向量小从而能够良好地确保车辆的直进稳定性。

附图说明

图1是示出与本发明的第一和第二实施方式相同的车辆的转向装置的简要图；

图2是表示通过图1的电子控制单元来执行的控制处理的框图；

图3是示出盘转向角和目标轮转向角的关系的坐标图；

图4的A、B是示出本发明的第一实施方式的、针对轮转向角的频率变化在车辆上产生的横摆率的频率响应特性的坐标图；

图5是示出与本发明的第一和第二实施方式相同而通过图2中的修正轮转向角计算部来执行的修正轮转向角计算程序的流程图；

图6的A、B是示出本发明的第一实施方式的、将目标盘转向速度为输入并将目标轮转向角为输入的传递函数的频率响应特性的坐标图；

图7是示出本发明的第一实施方式的、将目标盘转向速度为输入并将目标轮转向角为输入的传递函数的阶跃响应特性的坐标图；

图8是用于说明本发明的第一实施方式的、针对轮转向角的频率变化在车辆上产生的横摆率的频率响应特性中稳定成分(目标频率响应特性)的图；

图9的A、B是用于说明通过修正轮转向角来修正了目标轮转向角的情况下的在车辆上产生的横摆率的频率响应特性的变化的图；

图10的A、B是示出本发明的第二实施方式的、针对轮转向角的频率变化在车辆上产生的横向加速度的频率响应特性的坐标图；

图11的A、B是示出本发明的第二实施方式的、将目标盘转向速度为输入并将目标轮转向角为输入的传递函数的频率响应特性的坐标图；

图12是示出本发明的第二实施方式的、将目标盘转向速度为输入并将目标轮转向角为输入的传递函数的阶跃响应特性的坐标图；

图13是用于说明本发明的第二实施方式的、针对轮转向角的频率变化在车辆上产生的横加速度的频率响应特性中稳定成分(目标频率响应特性)的图；

图14的A、B是用于说明通过修正轮转向角来修正了目标轮转向角的情况下的在车辆上产生的横加速度的频率响应特性的变化的图；

图15是示出本发明的第三实施方式的车辆的转向装置的简要图。

具体实施方式

a.第一实施方式

下面，使用附图来详细地说明本发明的实施方式的车辆的转向装置。图1简要地示出与本发明的第一和第二实施方式相同的车辆的转向装置。

为了转向用作转向轮的左右前轮FW1、FW2，该车辆的转向装置包括用作供驾驶者进行转动操作的转向盘11。转向盘11固定在盘转向输入轴12的上端，盘转向输入轴12的下端连接于由电动马达和减速机构形成的反力致动器13。反力致动器13对驾驶者的转向盘11的转动操作施加反力。

另外，该车辆的转向装置包括由电动马达和减速机构形成的轮转向致动器21。由该轮转向致动器21产生的轮转向力经由轮转向输出轴22、小齿轮23以及齿条24传递到左右前轮FW1、FW2。根据该结构，来自轮转向致动器21的旋转力经由轮转向输出轴22传递到小齿轮23，小齿轮23的旋转使齿条24在轴线方向上位移，从而该齿条24的轴线方向的位移使左右前轮FW1、FW2向左、右转向。

接着，说明对这些反力致动器13和轮转向致动器21的旋转驱动进行控制的电控制装置。电控制装置包括盘转向角传感器31、轮转向角传感器32以及车速传感器33。

盘转向角传感器31安装在盘转向输入轴12上，检测转向盘11的相对中立位置的旋转角而输出表示盘转向角θ的信号。轮转向角传感器32安装在轮转向输出轴22上，检测轮转向输出轴22的相对中立位置的旋转角而输出表示实际轮转向角δ(对应于左右前轮FW1、FW2的轮转向角)的信号。另外，盘转向角θ和实际轮转向角δ将中立位置为“0”，例如分别在将左方向的旋转角用正的值表示的同时，将右方向的旋转角用正的值表示。另外，在本说明书中，当在不区分方向的情况下论述检测值的大小关系时，对其绝对值的大小进行论述。车速传感器33检测车速而输出表示车速V的信号。

这些传感器31～33连接于电子控制单元34。电子控制单元34是将由CPU、ROM、RAM等形成的微电脑作为主要构成部件的单元，通过执行程序来分别控制反力致动器13和轮转向致动器21的工作。在电子控制单元34的输出侧分别连接有用于驱动反力致动器13和轮转向致动器21的驱动电路35、36。在驱动电路35、36内设置有用于检测流向反力致动器13和轮转向致动器21内的电动马达的驱动电流的电流检测器35a、36a。为了控制各个电动马达的驱动，通过电流检测器35a、36a检测出的驱动电流反馈到电子控制单元34。

接着，使用图2的功能框图来说明如上述那样构成的第一实施方式的动作，图2表示在电子控制单元34内部通过电脑程序处理来实现的功能。第一实施方式的电子控制单元34包括用于控制向转向盘11施加的反力的反力控制部40、以及用于控制左右前轮FW1、FW2的轮转向的轮转向控制部50。另外，关于反力控制部40的动作，由于与本发明没有直接关系，在下面先简单地说明。

一旦转向盘11被驾驶者进行转动操作则由盘转向角传感器31检测出转向盘11的旋转角、即盘转向角θ，一旦车辆开始行驶则由车速传感器33检测出车速V，表示这些被检测出的盘转向角θ和车速V的信号分别输出到反力控制部40和轮转向控制部50。在反力控制部40中，目标反力转矩计算部41根据输入的盘转向角θ和车速V计算目标反力转矩Tz^*。另外，至于目标反力转矩Tz^*的计算，例如可通过以下计算来求出：分别计算与盘转向角θ(或者在车辆上产生的横向加速度、横摆率等)成比例的弹簧反力转矩成分、与用时间将盘转向角θ微分了的盘转向速度的大小成比例的摩擦反力转矩成分和粘性反力转矩成分，将各转矩成分合算。

另外，关于目标反力转矩Tz^*的大小，响应由车速传感器33检测出的车速V而改变即可，例如，当检测的车速V小时计算成使目标反力转矩Tz^*变小，当检测的车速V大时计算成使目标反力转矩Tz^*变大即可。由此，在低速区域中驾驶者能够轻快地转动操作转向盘11，在中、高速区域中驾驶者能够在觉察坚固的反力转矩的同时转动操作转向盘11，从而能够确保良好的转向操作性。

如此计算出的目标反力转矩Tz^*供应到驱动控制部42。驱动控制部42通过将响应了被供应的目标反力转矩Tz^*的控制信号(例如，PWM控制信号)输出到驱动电路35，基于电流检测器35a检测出的检测值而使响应了目标反力转矩Tz^*的驱动电流在反力致动器13内的电动马达中流动。由此，与目标反力转矩Tz^*相等的反力经由盘转向输入轴12施加到转向盘11。因而，对由驾驶者执行的转向盘11的转动操作施加适当的反力，驾驶者能够在觉察该反力的同时舒适地转动操作转向盘11。

另一方面，在轮转向控制部50中，目标轮转向角计算部51参照图3中示出的参照表(map)并根据从盘转向角传感器31和车速传感器33分别输入的盘转向角θ和车速V而计算目标轮转向角δ^*。这里，目标轮转向角δ^*是针对由驾驶者执行的转向盘11的转动操作而使左右前轮FW1、FW2转向的轮转向量的目标值。然后，目标轮转向角计算部51将所计算的目标轮转向角δ^*供应到修正轮转向角计算部52，同时供应到最终目标轮转向角计算部53。

一般来说，就车辆的特性而言具有以下趋势：如果车速V变大，则针对左右前轮FW1、FW2的轮转向角δ，产生大的车辆横摆、横向加速度。因此，如图3所示，目标轮转向角计算部51计算的目标轮转向角δ^*具有以下变化特性：虽然伴随盘转向角θ的增加而增加，但是对盘转向角θ的变化量伴随车速V的增加而相对变小。

这里，在本实施方式中，使用参照表计算了目标轮转向角δ^*。此时，也可以替代参照表的参照，而预先存储定义了响应盘转向角θ和车速V而变化的目标轮转向角δ^*的函数，使用该函数计算目标轮转向角δ^*。另外，在本实施方式中，计算了对盘转向角θ具有线性变化的关系的目标轮转向角δ^*。此时，例如也可以计算对盘转向角θ具有非线性变化的关系的目标轮转向角δ^*。

可是，一般的车辆具有以下趋势：当驾驶者转动操作转向盘11而使左右前轮FW1、FW2转向并使车辆转弯时，主要在车速V大的高速区域中横摆运动导致的朝向变化大(发散)而车辆的方向容易不稳定，在车速V小的低速区域中横摆运动导致的车辆朝向的变化产生滞后而轻快感容易受损。即，如图4的A、B中简要示出的那样，这种趋势根据车速V而变化，并起因于：盘转向角θ的周期性变化，换句话说，对伴随盘转向角θ的变化而变化的实际轮转向角δ的周期性变化(频率变化)，作为运动状态量在车辆上产生的横摆率的瞬态响应特性。

具体地说明的话，如图4的A所示，一般的车辆具有以下趋势：针对盘转向角θ即实际轮转向角δ的频率变化，横摆率的增益(振幅比)当频率小时大致恒定，而一旦频率变大则在与车辆的固有振动频率一致的频率即共振频率处显示出顶峰，在其以上的频率处下降。而且，具有共振频率处的顶峰伴随车速V的增大而上升的趋势，换句话说，具有伴随车速V的增大而衰减比恶化的趋势。该趋势导致以下情况：主要在高速区域中，由于产生过量的横摆而车辆的方向稳定性恶化。

另外，如图4的B所示，一般的车辆具有以下趋势：针对盘转向角θ即实际轮转向角δ的频率变化，横摆率的相位角当频率小时大致为“0”，而一旦频率变大且车速V增大则相位滞后变大。而且，具有主要在低速区域中如上述那样横摆率的增益相对变小的趋势，另外由于具有产生相位滞后的趋势，响应滞后显著而轻快感容易受损。

因此，如果单纯地使左右前轮FW1、FW2转向至由目标轮转向角计算部51根据盘转向角θ和车速V计算的目标轮转向角δ^*而使车辆转弯，则车辆持着上述的趋势而转弯。因而，考虑到响应车速V而变化的、对盘转向角θ即轮转向角δ的横摆率的瞬态响应特性的变化，需要修正目标轮转向角δ^*。

因此，为了抑制上述的尤其高速区域中的横摆的过量产生并且改善低速区域中的响应滞后，修正轮转向角计算部52计算修正目标轮转向角δ^*的修正轮转向角δ_c。下面，详细地说明由该修正轮转向角计算部52执行的修正轮转向角δ_c的计算。

修正轮转向角计算部52通过执行图5所示的修正轮转向角计算程序来计算修正轮转向角δ_c。即，修正轮转向角计算部52在步骤S10中开始修正轮转向角计算程序的执行，在步骤S11中输入通过车速传感器33检测出的车速V。然后，修正轮转向角计算部52在步骤S12中计算用于计算修正轮转向角δ_c的传递函数K(s)。下面，具体地说明用作第二传递函数的该传递函数K(s)。

一旦使左右前轮FW1、FW2转向轮转向角δ而车辆开始转弯，则在车辆上产生横摆率γ。因而，当将轮转向角δ为输入并将横摆率γ为输出时，如后述那样根据车辆的规格(车型)确定的用作第一传递函数的传递函数G(s)由下式(1)表示。另外，下式1中的s表示拉普拉斯计算子。

$\frac{\mathrm{\γ}}{\mathrm{\δ}}=G\left(s\right)$ …式1

这里，传递函数G(s)是具有图4的A和B中示出的频率响应特性的，是表示横摆率γ的瞬态响应特性的。因此，上述的抑制高速区域中的横摆的过量产生并且改善低速区域中的响应滞后的修正轮转向角δc可通过下式2来表示，该式2使用了表示瞬态响应特性的传递函数G(s)和该传递函数G(s)的稳定成分即目标频率响应特性G(0)的差分。

${\mathrm{\δ}}_c=\frac{1}{G\left(s\right)}\{G\left(0\right)-G\left(s\right)\}{\mathrm{\δ}}^{*}$ …式2

另外，所述式2中的δ^*表示通过目标轮转向角计算部51计算出的目标轮转向角。

可是，一般，车辆两轮型下的车辆的运动方程式可通过下式3～5来表示。

$\mathrm{mV}\frac{\mathrm{d\β}}{\mathrm{dt}}+2(K_f+K_r)\mathrm{\β}+\{\mathrm{mV}+\frac{2}{V}(L_f{K}_f-L_r{K}_r)\}\mathrm{\γ}={2K}_f\mathrm{\δ}$ …式3

$2(L_f{K}_f-L_r{K}_r)\mathrm{\β}+I_z\frac{\mathrm{d\γ}}{\mathrm{dt}}+\frac{2({L_f}^2{K}_f+{L_r}^2{K}_r)}{V}\mathrm{\γ}={2L}_f{K}_f\mathrm{\δ}$ …式4

$a_{\mathrm{fy}}=V(\frac{\mathrm{d\β}}{\mathrm{dt}}+\mathrm{\γ})$ …式5

其中，所述式3中的m表示车辆的惯性质量。另外，所述式3、4中的K_f、K_r表示车辆的前轮转弯力、车辆的后轮转弯力，L_f、L_r表示车辆重心与前轮车轴之间的距离、车辆的重心与后轮车轴之间的距离，δ表示左右前轮FW1、FW2的实际轮转向角。另外，所述式4中的I_z表示车辆的横摆惯性力矩。另外，所述式3、4、5中的V表示车速，β表示车辆重心处的侧滑角，γ表示车辆的横摆率。而且，所述式5中的a_gy表示车辆的横向加速度。

然后，对所述式3、4、5分别进行拉普拉斯变换而解联立方程式，并且，用实际轮转向角δ整理并使用所述式1，这样可得到下式6。

$\mathrm{\γ}=\frac{{-4K}_f(K_f{L}_f-K_r{L}_r)+{2K}_f{L}_f\{2(K_f+K_r)+m{V}_s\}}{2(K_f{L}_f-K_r{L}_r)\{\frac{2(K_f{L}_f-K_r{L}_r)}{V}+\mathrm{mV}\}-\{I_{z}s+\frac{2(K_f{L_f}^2+K_r{L_r}^2)}{V}\}\{2(K_f+K_r)+\mathrm{mVs}\}}\mathrm{\δ}=G\left(s\right)\mathrm{\δ}$

…式6

另外，从所述式6明显可知，根据作为车辆的规格预先被确定了的惯性质量m、车辆的前轮转弯力K_f、车辆的后轮转弯力K_r、车辆重心与前轮车轴之间的距离L_f、车辆的重心与后轮车轴之间的距离L_r而确定传递函数G(s)。然后，将如此得到的所述式6适用于所述式2而进行整理，这样可通过下式7来表示修正轮转向角δc。

$\mathrm{\δc}=\frac{1}{G\left(s\right)}\{G\left(0\right)-G\left(s\right)\}{\mathrm{\δ}}^{*}=K\left(s\right){\mathrm{\δ}}^{*\′}$ …式7

其中，所述式7中的δ^*′表示目标轮转向速度，该目标轮转向速度是目标轮转向角δ^*的时间微分值(＝dδ^*/dt)。另外，所述式7中的用作第二传递函数的传递函数K(s)由下式8表示。

$K\left(s\right)=\frac{I_z{K}_r(L_f+L_r)({2K}_f+{2K}_r+\mathrm{mVs})-m(K_f{L}_f-K_r{L}_r)\{{2K}_r{L}_r(L_f+L_r)-L_{f}m{V}^2\}}{\{{2K}_r(L_f+L_r)+L_f\mathrm{mVs}\}[K_r{L}_{r}m{V}^2+K_f\{{2K}_r({2K}_r{(L_f+L_r)}^2-L_{f}m{V}^2)\left\}\right]}V$

...式8

这里，从所述式7也明显可知，由所述式8表示的传递函数K(s)是将输入为目标轮转向速度δ^*′并将修正轮转向角δc(即，以目标轮转向速度δ^*′转向的左右前轮FW1、FW2的轮转向量)为输出的传递函数。关于该传递函数K(s)，在图6的A、B中表示频率响应特性，在图7中表示阶跃响应特性。根据传递函数K(s)，如图6的A所示，针对目标轮转向速度δ^*′的频率变化，修正轮转向角δc的增益(振幅比)在整个车速区域(低速区域、中速区域以及高速区域)中成为伴随频率的增大而增加的变化特性，尤其成为在高频区域中增益变最大的变化特性。由此，修正轮转向角δc响应左右前轮FW1、FW2的目标轮转向速度δ^*′的频率变化、换句话说盘转向角θ的频率变化而响应性良好地变化，尤其由于在高频区域中增益变大，能够改善上述的横摆率的增益在高频区域中的减少。

另外，根据传递函数K(s)，如图6的B所示，针对目标轮转向速度δ^*′的频率变化，修正轮转向角δc的相位角成为在整个车速区域中相位提前的变化特性。由此，修正轮转向角δc响应左右前轮FW1、FW2的目标轮转向速度δ^*′的频率变化、换句话说盘转向角θ的频率变化而响应性良好地变化，尤其由于在低速区域中相位角大致成为“0”，能够改善上述的低速区域中的响应滞后。

另外，根据传递函数K(s)，如图7所示，成为在整个车速区域中增益对时间变化非振动地衰减的阶跃响应特性。而且，根据该阶跃响应特性，虽然在低、中速区域中得到向轮转向方向增转的增益，但是在高速区域中在初期阶段成为增转的增益并其后得到减转的增益。即，尤其在高速区域中，伴随时间的经过而得到减转的增益，由此如图4的A所示那样，能够抑制共振频率下的横摆率的增益增加，从而能够抑制过量的横摆的产生。

而且，修正轮转向角计算部52遵从所述式8并使用通过车速传感器33检测出的车速V而确定具有这样的特性的传递函数K(s)。接着，修正轮转向角计算部52在步骤S13中对在目标轮转向角计算部51中计算出的目标轮转向角δ^*进行时间微分而计算目标轮转向速度δ^*′。

在后继的步骤S14中，修正轮转向角计算部52遵从所述式7对在所述步骤S12中确定了的传递函数K(s)和在所述步骤S13中计算了的目标轮转向速度δ^*′进行乘算，从而计算修正轮转向角δc。然后，修正轮转向角计算部52一旦计算修正轮转向角δc，则在步骤S15中暂且结束修正轮转向角计算程序的执行，经过了预定的短暂时间之后，在步骤S10中开始该程序的执行。

再回到图2，修正轮转向角计算部52一旦计算修正轮转向角δc，则将该修正轮转向角δc供应到最终目标轮转向角计算部53。在最终目标轮转向角计算部53中，输入通过目标轮转向角计算部51计算出的目标轮转向角δ^*并且输入通过修正轮转向角计算部52计算出的修正轮转向角δc，将这些目标轮转向角δ^*和修正轮转向角δc相加而计算最终目标轮转向角δd。然后，最终目标轮转向角计算部53将计算出的最终目标轮转向角δd供应到驱动控制部54。

在驱动控制部54中，输入被供应的最终目标轮转向角δd并且从轮转向角传感器32输入实际轮转向角δ，计算最终目标轮转向角δd和实际轮转向角δ的偏差⊿δ(＝δd-δ)。然后，驱动控制部54计算与偏差⊿δ成比例的目标电流i^*，输入目标电流i^*和通过电流检测器36a检测出的在轮转向致动器21内的电动马达中流动的实际电流i，计算出两者的偏差⊿i(＝i^*-i)。

而且，驱动控制部54将与计算出的偏差⊿i成比例的比例项和将偏差⊿i积分了的积分项相加，计算用于驱动轮转向致动器21内的电动马达的目标电压v^*以使偏差⊿i成为零。然后，驱动控制部54将与目标电压V^*对应的PWM控制电压信号输出到驱动电路36。驱动电路36以与PWM控制电压信号对应的占空比接通和断开开关元件，从而将目标电压V^*施加到轮转向致动器21内的电动马达。由此，左右前轮FW1、FW2通过轮转向致动器21内的电动马达的驱动力而转向到最终目标轮转向角δd。

这里，说明在左右前轮FW1、FW2转向到最终目标轮转向角δd而转弯的车辆上产生的横摆率γ。在所述式1中，作为轮转向角δ代入最终目标轮转向角δd即δ^*+δc，并且使用所述式2将该式1用目标轮转向角δ^*整理，这样，可通过下式9来表示横摆率γ。

$\mathrm{\γ}=G\left(s\right)({\mathrm{\δ}}^{*}+\mathrm{\δc})=G\left(s\right)[1+\frac{1}{G\left(s\right)}\{G\left(0\right)-G\left(s\right)\left\}\right]{\mathrm{\δ}}^{*}=G\left(s\right)\frac{G\left(0\right)}{G\left(s\right)}{\mathrm{\δ}}^{*}=G\left(0\right){\mathrm{\δ}}^{*}$ …式9

根据所述式9，在被施加修正轮转向角δc而转弯的车辆上产生的横摆率γ成为对目标轮转向角δ^*相乘了传递函数G(s)的稳定成分G(0)的。换句话说，如对应于图4而在图8中示出的那样，通过将具有在低速区域、中速区域以及高速区域中各不相同的频率响应特性的传递函数G(s)的稳定成分G(0)作为目标频率响应特性，横摆率γ具有对目标轮转向角δ^*适用了目标频率响应特性G(0)的特性。

如此，当适用了目标频率响应特性G(0)时，如从图8也明显可知那样，针对左右前轮FW1、FW2的实际轮转向角δ的频率变化，横摆率γ的增益变化被抑制，另外，即使车速V发生变化，增益的变化特性也处于相同的趋势。由此，如对应于图4的A而在图9的A中通过实线示出的那样，当施加修正轮转向角δc而修正目标轮转向角δ^*时，与通过虚线来示出的不修正目标轮转向角δ^*的情况相比，抑制了共振频率处的过量的横摆的产生，并且抑制了高频区域中的增益的减少而能够提高初始响应特性。另外，如对应于图4的B而在图9的B中通过实线示出的那样，当施加修正轮转向角δc而修正目标轮转向角δ^*时，与通过虚线来示出的不修正目标轮转向角δ^*的情况相比，抑制了高频区域中的相位滞后而能够改善响应滞后。

如从以上的说明可理解的那样，根据该第一实施方式，修正轮转向角计算部52能够使用用作的第一传递函数的传递函数G(s)将其频率响应特性、更具体地说对实际轮转向角δ的频率变化在车辆上产生的横摆率γ的增益响应特性中的稳定成分G(0)设定为目标频率响应特性，能够使用设定了的目标频率响应特性分G(0)和传递函数G(s)的差分来设定用作第二传递函数的传递函数K(s)。由此，由于将传递函数K(s)设定成在其中反映传递函数G(s)的非稳定成分、即对车辆的方向稳定性和响应性产生影响的成分，因此使用该传递函数K(s)来计算的修正轮转向角δ_c被计算为有效地修正对车辆的方向稳定性和响应性产生影响的成分的修正轮转向角。

由此，能够通过利用该修正轮转向角δ^c来修正目标轮转向量δ^*，大幅度地抑制在车辆上产生的横摆率γ的频率响应特性的变化、具体地说横摆率γ的增益响应特性的变化。即，在此情况下，能够使在车辆上产生的横摆率γ的频率响应特性大致固定，能够非常良好地确保方向稳定性和响应性。因而，在可得到车辆转弯时的更良好的方向稳定性和响应性的同时，能够更大幅度地抑制驾驶者对在车辆上产生的横摆率γ的变化感觉到的别扭感。

另外，修正轮转向角计算部52能够也考虑响应车速V而变化的车辆的横摆率γ的频率响应特性而设定传递函数K(S)，因此使用该传递函数K(S)来计算的修正轮转向角δ_c被计算为抑制高速区域中的过量的横摆的产生而确保车辆的方向稳定性并适当地修正低速区域中的响应性的修正轮转向角。因而，可响应车速V而得到更良好的方向稳定性和响应性。

b.第二实施方式

在上述第一实施方式中，修正轮转向角计算部52使用将轮转向角δ作为输入并将横摆率γ作为输出而表示瞬态响应特性的传递函数G(s)和该传递函数G(s)的稳定成分G(0)的差分，确定将目标轮转向速度δ^*′为输入并将修正轮转向角δc为输出的传递函数K(s)。然后，实施为使用该传递函数K(s)来计算响应了目标轮转向速度δ^*′的修正轮转向角δc。由此，能够抑制横摆率γ的频率响应特性的变化，能够在确保高速区域中的车辆的方向稳定性的同时改善低速区域中的响应滞后。

可是，如图10的A所示，一般的车辆具有以下趋势：针对盘转向角θ即实际轮转向角δ的频率变化，横向加速度的增益(振幅比)当频率小时大致恒定，而在中、高速区域中一旦频率变大则减少，相反在低速区域中一旦频率变大则增大。另外，如图10的B所示，一般的车辆具有以下趋势：针对盘转向角θ即实际轮转向角δ的频率变化，横向加速度的相位角在中、高速区域中伴随频率的变大而暂且相位的滞后变大之后大致成为“0”，相反在低速区域中伴随频率的变大而暂且相位的提前变大之后大致成为“0”。

这样的频率响应特性导致具有以下趋势：主要在低速区域中，高频区域中的增益的增大和相位的提前导致车辆通过比驾驶者所打算的轨道靠向内侧的位置，这样，驾驶者感觉到车辆伴随转向盘11的转动操作而急剧卷进去的这样的别扭感。另外具有以下趋势：主要在高速区域中，增益大幅减少并且相位的滞后变大，这样，伴随转向盘11的转动操作而横向加速度的产生滞后，使驾驶者感觉到的别扭感。

因此，在该第二实施方式中，修正轮转向角计算部52考虑针对响应车速V而变化的盘转向角θ即轮转向角δ的频率变化产生的横向加速度的瞬态响应特性的变化，计算修正目标轮转向角δ^*的修正轮转向角δc。下面，详细地说明该第二实施方式，关于与上述第一实施方式相同的部分，标注相同的标号而省略其说明。

在该第二实施方式中，也与上述第一实施方式相同，修正轮转向角计算部52执行图5中示出的修正轮转向角计算程序。但是，只有该修正轮转向角计算程序中的步骤S12中处理不相同。即，如上所述，在该第二实施方式中，考虑横向加速度的瞬态响应特性而计算修正轮转向角δc。因而，修正轮转向角计算部52在步骤S12中，替代上述第一实施方式中的传递函数K(s)而计算用于计算修正轮转向角δc的传递函数K_gy(s)。下面，具体地说明用作第二传递函数的该传递函数K_gy(s)。

一旦使左右前轮FW1、FW2转向轮转向角δ而车辆开始转弯，则在车辆上产生横向加速度a_gy。因而，当将轮转向角δ为输入并将横向加速度a_gy为输出时，如后述那样根据车辆的规格确定的用作第一传递函数的传递函数G(s)由下式(10)表示。另外，下式1中的s表示拉普拉斯计算子。

$\frac{a_{\mathrm{gy}}}{\mathrm{\δ}}=G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)$ …式10

这里，传递函数G_gy(s)是具有图10的A和B中示出的频率响应特性的，是表示横向加速度a_gy的瞬态响应特性的。因此，上述的抑制低速区域中的如卷进去的这样的别扭感并且改善高速区域中的横向加速度a_gy的响应滞后的修正轮转向角δc可通过下式11来表示，该式11使用了表示瞬态响应特性的传递函数G_gy(s)和该传递函数G_gy(s)的稳定成分即目标频率响应特性G_gy(0)的差分。

${\mathrm{\δ}}_c=\frac{1}{G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)}\{G_{\mathrm{gy}}\left(0\right)-G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)\}{\mathrm{\δ}}^{*}$ …式11

另外，所述式11中的δ^*表示通过目标轮转向角计算部51计算出的目标轮转向角。

可是，一般，车辆两轮型下的车辆的运动方程式如上所述那样可通过前述式3～5来表示。然后，对所述式3、4、5分别进行拉普拉斯变换而解联立方程式，并且，用实际轮转向角δ整理并使用所述式10，这样可得到下式12。

$a_{\mathrm{gy}}=\frac{2K_{f}V\{I_z{V_s}^2+{2K}_r(L_f+L_r)(L_{r}s+V)\}}{2K_f[{2K}_r{(L_f+L_r)}^2+\{I_{z}s+L_{f}m(L_{f}s-V)\left\}V\right]+V\{{2K}_r{L}_{r}m(L_{r}s+V)+I_{z}s({2K}_r+\mathrm{mVs})}\mathrm{\δ}=G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)\mathrm{\δ}$

…式12

另外，从所述式12明显可知，也根据作为车辆的规格预先被确定了的惯性质量m、车辆的前轮转弯力K_f、车辆的后轮转弯力K_r、车辆重心与前轮车轴之间的距离L_f、车辆的重心与后轮车轴之间的距离L_r而确定传递函数G_gy(s)。然后，将如此得到的所述式12适用于所述式11而进行整理，这样可通过下式13来表示修正轮转向角δc。

$\mathrm{\δc}=\frac{1}{G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)}\{G_{\mathrm{gy}}\left(0\right)-G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)\}{\mathrm{\δ}}^{*}=K_{\mathrm{gy}}\left(s\right){\mathrm{\δ}}^{*\′}$ …式13

其中，所述式13中的δ^*′表示目标轮转向速度，该目标轮转向速度是目标轮转向角δ^*的时间微分值(＝dδ^*/dt)。另外，所述式13中的用作第二传递函数的传递函数K_gy(s)由下式14表示。

$K_{\mathrm{gy}}\left(s\right)=\frac{I_z{K}_r{V}^2\{{2K}_r(L_f+L_r)+L_f\mathrm{mVs}\}}{\{I_z{\mathrm{Vs}}^2+{2K}_r(L_f+L_r)(L_{r}s+V)\}[K_r{L}_{r}m{V}^2+K_f\{{2K}_r{(L_f+L_r)}^2-L_{f}m{V}^2\left\}\right]}$

$+\frac{K_f[{{-4K}_r}^2{L}_r{(L_f+L_r)}^3+I_z{L}_{f}m{V}^{3}s+{2K}_r(L_f+L_r)V\{L_f(L_f+L_r)\mathrm{mV}+I_z({-L}_{f}s-L_{r}s+V)\left\}\right]}{\{I_z{\mathrm{Vs}}^2+{2K}_r(L_f+L_r)(L_{r}s+V)\}[K_r{L}_{r}m{V}^2+K_f\{{2K}_r{(L_f+L_r)}^2-L_{f}m{V}^2\left\}\right]}$

...式14

这里，从所述式13也明显可知，由所述式14表示的传递函数K_gy(s)是将输入为目标轮转向速度δ^*′并将修正轮转向角δc(即，以目标轮转向速度δ^*′转向的左右前轮FW1、FW2的轮转向量)为输出的传递函数。关于该传递函数K_gy(s)，在图11的A、B中表示频率响应特性，在图12中表示阶跃响应特性。根据传递函数K_gy(s)，如图11的A所示，针对目标轮转向速度δ^*′的频率变化，修正轮转向角δc的增益(振幅比)在整个车速区域中成为大致伴随频率的增大而减少的变化特性，尤其成为在低速区域中伴随频率的增大而增益均匀减少的变化特性。由此，尤其在低速区域中，由于左右前轮FW1、FW2的目标轮转向速度δ^*′的频率变化、换句话说盘转向角θ的频率在高频区域中时增益变小，修正轮转向角δc能够改善上述的如卷进去的那样的别扭感。

另外，根据传递函数K_gy(s)，如图11的B所示，针对目标轮转向速度δ^*′的频率变化，修正轮转向角δc的相位角成为在中、高速区域中与频率的增大伴随的滞后小的变化特性。由此，修正轮转向角δc响应左右前轮FW1、FW2的目标轮转向速度δ^*′的频率变化、换句话说盘转向角θ的频率变化而响应性良好地变化，尤其由于在中、高速区域中相位滞后变小，能够改善上述的高速区域中的横向加速度a_gy的产生滞后。

另外，根据传递函数K_gy(s)，如图12所示，在中、高速区域中成为增益对时间变化振动地衰减的阶跃响应特性，在低速区域中成为增益对时间变化非振动地衰减的阶跃响应特性。而且，根据该阶跃响应特性，虽然在中、高速区域中为了进一步使响应性良好而得到向轮转向方向增转的增益，但是在低速区域中得到减转的增益。即，在低速区域中，伴随时间的经过而得到减转的增益，由此如图10的A所示那样，能够抑制横向加速度的增益增加，从而能够改善如卷进去的那样的别扭感。

而且，修正轮转向角计算部52遵从所述式14并与上述第一实施方式相同地使用通过车速传感器33检测出的车速V而确定具有这样的特性的传递函数K(s)。接着，修正轮转向角计算部52与上述第一实施方式相同地执行步骤S13以后的各步骤。

这里，与上述第一实施方式相同，说明在左右前轮FW1、FW2转向到最终目标轮转向角δd而转弯的车辆上产生的横向加速度a_gy。在所述式10中，作为轮转向角δ代入最终目标轮转向角δd即δ^*+δc，并且使用所述式11将该式10用目标轮转向角δ^*整理，这样，可通过下式15来表示横向加速度a_gy。

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{gy}}=G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)({\mathrm{\δ}}^{*}+\mathrm{\δc})=G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)[1+\frac{1}{G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)}\{G_{\mathrm{gy}}\left(0\right)-G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)\left\}\right]{\mathrm{\δ}}^{*}=G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)\frac{G_{\mathrm{gy}}\left(0\right)}{G_{\mathrm{gy}}\left(s\right)}{\mathrm{\δ}}^{*}=G_{\mathrm{gy}}\left(0\right){\mathrm{\δ}}^{*}$

…式15

根据所述式15，在被施加修正轮转向角δc而转弯的车辆上产生的横向加速度a_gy成为对目标轮转向角δ^*相乘了传递函数G_gy(s)的稳定成分G_gy(0)的。换句话说，如对应于图10的A而在图13中示出的那样，通过将具有在低速区域、中速区域以及高速区域中各不相同的频率响应特性的传递函数G_gy(s)的稳定成分G_gy(0)作为目标频率响应特性，横向加速度a_gy具有对目标轮转向角δ^*适用了目标频率响应特性G_gy(0)的特性。

如此，当适用了目标频率响应特性G_gy(0)时，如从图13也明显可知那样，针对左右前轮FW1、FW2的实际轮转向角δ的频率变化，横向加速度a_gy的增益变化被抑制，另外，即使车速V发生变化，增益的变化特性也处于相同的趋势。由此，如对应于图10的A而在图14的A中通过实线示出的那样，当在低速区域中施加修正轮转向角δc而修正目标轮转向角δ^*时，与通过虚线来示出的不修正目标轮转向角δ^*的情况相比，抑制了高频区域中的增益的增加而能够改善驾驶者觉察的如卷进去的那样的别扭感。另外，如对应于图10的B而在图14的B中通过实线示出的那样，当在高速区域中施加修正轮转向角δc而修正目标轮转向角δ^*时，与通过虚线来示出的不修正目标轮转向角δ^*的情况相比，抑制了高频区域中的相位滞后而能够改善横向加速度a_gy的产生滞后所引起的、驾驶者觉察的别扭感。

如从以上的说明可理解的那样，根据该第二实施方式，与上述第一实施方式相同，修正轮转向角计算部52能够使用用作的第一传递函数的传递函数G_gy(s)将其频率响应特性、更具体地说对实际轮转向角δ的频率变化在车辆上产生的横向加速度a_gy的增益响应特性中的稳定成分G_gy(0)设定为目标频率响应特性，能够使用设定了的目标频率响应特性分G_gy(0)和传递函数G_gy(s)的差分来设定用作第二传递函数的传递函数K_gy(s)。由此，由于将传递函数K_gy(s)设定成在其中反映对传递函数G_gy(s)的非稳定成分、即对车辆的方向稳定性和响应性产生影响的成分，因此使用该传递函数K_gy(s)来计算的修正轮转向角δ_c被计算为有效地修正对车辆的方向稳定性和响应性产生影响的成分的修正轮转向角。

由此，能够通过利用该修正轮转向角δ_c来修正目标轮转向量δ^*，大幅度地抑制在车辆上产生的横向加速度a_gy的频率响应特性的变化、具体地说横向加速度a_gy的增益响应特性的变化。即，在此情况下，能够使在车辆上产生的横向加速度a_gy的频率响应特性大致固定，能够非常良好地确保方向稳定性和响应性。因而，在可得到车辆转弯时的更良好的方向稳定性和响应性的同时，能够更大幅度地抑制驾驶者对在车辆上产生的横向加速度a_gy的变化感觉到的别扭感。

另外，修正轮转向角计算部52能够也考虑响应车速V而变化的车辆的横向加速度a_gy的频率响应特性而设定传递函数K_gy(S)，因此使用该传递函数K_gy(S)来计算的修正轮转向角δ_c被计算为抑制低速区域中的如卷进去那样的别扭感而确保车辆的方向稳定性并适当地修正高速区域中的响应性的修正轮转向角。因而，可响应车速V而得到更良好的方向稳定性和响应性，从而能够大幅度地降低驾驶者觉察的别扭感。

c.第三实施方式

在上述第一和第二实施方式中，至于车辆的转向装置，采用将转向盘11和左右前轮FW1、FW2的机械连结解除了的线控转向(Steering byWire)方式而实施。在此情况下，如图15所示，也可以采用可自由调整转向器传动比(传递比)的传动比可变转向装置而实施。下面，详细地说明该第三实施方式，在与上述第一和第二实施方式相同的部分上标注相同的标号而省略其说明。

在该第三实施方式中的车辆的转向装置中，省略了上述第一和第二实施方式中的反力致动器13和轮转向致动器21，而通过可变传动比致动器60来连结了盘转向输入轴12和轮转向输出轴22。可变传动比致动器60包括电动马达61和减速器62，针对盘转向输入轴12的旋转量(或者旋转角)，适当改变连接于减速器62的轮转向输出轴22的旋转量(或者旋转角)。

电动马达61的马达壳与盘转向输入轴12一体连接，跟随由驾驶者执行的转向盘11的转动操作而一体旋转。另外，电动马达61的驱动轴61a连接于减速器62，电动马达61的旋转力经由驱动轴61a传递到减速器62。减速器62通过预定的齿轮机构(例如，谐波传动：harmonic drive(日本注册商标)机构、行星齿轮机构等)构成，轮转向输出轴22连接于该齿轮机构。由此，一旦电动马达61的旋转力经由驱动轴61a传递到减速器62，则减速器62能够通过预定的齿轮机构将驱动轴61a的旋转适宜减速后将旋转传递到轮转向输出轴22。因而，可变传动比致动器60通过电动马达61的驱动轴61a而将盘转向输入轴12和轮转向输出轴22可相对旋转地连结，并能够通过减速器62而适宜改变轮转向输出轴22的旋转量(或旋转角)对盘转向输入轴12的旋转量(或旋转角)的比、即从盘转向输入轴12向轮转向输出轴22的旋转的转向器传动比(传递比)。

另外，在该第三实施方式中，随同反力致动器13的省略而设置了用于减轻由驾驶者输入到转向盘11的操作力(盘转向转矩)的电动马达25。于是，电动马达25产生的转矩(辅助转矩)传递到齿条24。由此，在轮转向输出轴22的旋转力经由小齿轮23传递到齿条24的同时，电动马达25的辅助转矩传递到齿条24。如此，通过施加由电动马达25产生的辅助转矩，能够减轻由驾驶者输入到转向盘11的盘转向转矩。

另外，在该第三实施方式中，电控装置包括盘转向转矩传感器37。盘转向转矩传感器37例如包括与扭杆一起旋转的分解器转子、以及与分解器转子相对并固定于车身侧的分解器定子，并被安装于论转向输出轴22而检测由驾驶者经由转向盘11输入到轮转向输出轴22的盘转向转矩T。另外，盘转向转矩传感器37将转向盘11被向右方向转动操作了时的盘转向转矩T输出为正的值，将转向盘11被向左方向转动操作了时的盘转向转矩T输出为负的值。

而且，在该第三实施方式中变更为：由连接于电子控制单元34的驱动电路35驱动电动马达25，由驱动电路36驱动可变传动比致动器60的电动马达61。另外，在该第三实施方式中，在驱动电路35、36内也设置有用于检测在电动马达25和电动马达61中流动的驱动电流的电流检测器35a、36a。而且，通过电流检测器35a、36a检测出的驱动电流分别反馈到电子控制单元34。

在如此构成的第三实施方式中，电子控制单元34也如图2所示那样与上述第一和第二实施方式相同地由反力控制部40和轮转向控制部50形成。另外，在该第三实施方式中，关于反力控制部40的动作，也由于与本发明没有直接关系，在下面先简单地说明。

目标反力转矩计算部41从盘转向角传感器31被输入盘转向角θ、从车速传感器33被输入车速V、从盘转向转矩传感器37被输入盘转向转矩T。然后，目标反力转矩计算部41响应这些被输入了的转向角θ、车速V以及盘转向转矩T的大小而确定目标反力转矩Tz^*、即用于通过减轻盘转向转矩T而作为目标反力转矩Tz^*的辅助转矩。

如此计算出的目标反力转矩Tz^*、换句话说辅助转矩供应到驱动控制部42。然后，驱动控制部42将与被供应的辅助转矩对应的控制信号(例如，PWM控制信号)输出到驱动电路35，由此使与辅助转矩对应的驱动电流在电动马达25中流动。由此，电动马达25对齿条24施加辅助转矩，其结果，与目标反力转矩Tz^*相等的反力经由盘转向输入轴12施加到转向盘11。因而，对由驾驶者执行的转向盘11的转动操作施加适当的反力，驾驶者能够在觉察该反力的同时舒适地转动操作转向盘11。

另一方面，在轮转向控制部50中，目标轮转向角计算部51、修正轮转向角计算部52以及最终目标轮转向角计算部53进行与上述第一或第二实施方式相同的动作。但是，在该第三实施方式中，在驱动控制部54驱动控制可变传动比致动器60的电动马达61的方面不相同。即，驱动控制部54被输入被供应的最终目标轮转向角δd并且从轮转向角传感器32被输入实际轮转向角δ，计算最终目标轮转向角δd和实际轮转向角δ的偏差⊿δ(＝δd-δ)。然后，驱动控制部54计算与偏差⊿δ成比例的目标电流i^*，输入目标电流i^*和通过电流检测器36a检测出的在可变传动比致动器60内的电动马达61中流动的实际电流i，计算出两者的偏差⊿i(＝i^*-i)。

而且，驱动控制部54将与计算出的偏差⊿i成比例的比例项和将偏差⊿i积分了的积分项相加，计算用于电动马达61的目标电压v^*以使偏差⊿i成为零。然后，驱动控制部54将与目标电压V^*对应的PWM控制电压信号输出到驱动电路36。驱动电路36以与PWM控制电压信号对应的占空比接通和断开开关元件，从而将目标电压V^*施加到电动马达61。由此，左右前轮FW1、FW2通过电动马达61的驱动力而转向到最终目标轮转向角δd。

如此，在第三实施方式中，也能够通过修正轮转向角δc来修正目标轮转向角δ^*，使左右前轮FW1、FW2转向到该修正了的最终目标轮转向角δd。因而，可得到与上述第一或第二实施方式相同的效果。

d.变形例

在上述第一实施方式中，通过抑制横摆率γ的瞬态响应特性的变化，尤其良好地确保了高速区域中的车辆的方向稳定性。另一方面，在上述第二实施方式中，通过抑制横向加速度a_gy的瞬态响应特性的变化，尤其良好地抑制了在低速区域中驾驶者觉察的如卷进去那样的别扭感。因此，可响应车速V的大小即车速区域而切换执行横摆率γ的瞬态响应特性的变化的抑制和横向加速度a_gy的瞬态响应特性的变化的抑制。

具体地说明的话，在不修正轮转向角的车辆中，横摆率γ的瞬态响应特性的变化、即增益和相位对频率变化的变化如图4的A所示那样中速区域中的变化比较小。另外，在不修正轮转向角的车辆中，横向加速度a_gy的瞬态响应特性的变化、即增益和相位对频率变化的变化如图10的A所示那样中速区域中的变化比较小。

因而，电子控制单元34例如在从车速传感器33输入了的车速V小的低速区域中，与上述第二实施方式相同，由修正轮转向角计算部52使用将轮转向角δ作为输入并将横向加速度a_gy作为输出的传递函数G_gy(s)和该传递函数G_gy(s)的稳定成分G_gy(0)的差分，确定将目标轮转向速度δ^*′为输入并将修正轮转向角δc为输出的传递函数K_gy(s)。然后，使用该传递函数K_gy(s)来计算响应了目标轮转向速度δ^*′的修正轮转向角δc。由此，能够抑制横向加速度a_gy的瞬态响应特性的变化，能够有效地抑制在低速区域中驾驶者觉察的如卷进去那样的别扭感。

然后，电子控制单元34在从车速传感器33输入了的车速V比较大的中速区域中，从横向加速度a_gy的瞬态响应特性的变化的抑制向横摆率γ的瞬态响应特性的变化的抑制切换。由此，电子控制单元34在中、高速区域中，与上述第一实施方式相同，由修正轮转向角计算部52使用将轮转向角δ作为输入并将横摆率γ作为输出而表示瞬态响应特性的传递函数G(s)和该传递函数G(s)的稳定成分G(0)的差分，确定将目标轮转向速度δ^*′为输入并将修正轮转向角δc为输出的传递函数K(s)。然后，使用该传递函数K(s)来计算响应了目标轮转向速度δ^*′的修正轮转向角δc。由此，能够抑制横摆率γ的瞬态响应特性的变化，能够良好地确保高速区域中的车辆的方向稳定性。

如此，响应检测出的车速V，切换横摆率γ的瞬态响应特性的变化的抑制和横向加速度a_gy的瞬态响应特性的变化的抑制而计算修正轮转向角δc，修正目标轮转向角δ^*，由此能够有效地降低根据车速V不同的、驾驶者觉察的别扭感，从而适合。

至于本发明的实施，并不限于上述第一至第三实施方式以及变形例，只要不脱离本发明的目的，就可进行各种变更。

例如，在上述第一和第二实施方式中实施为：由轮转向致动器21经由轮转向输出轴22使左右前轮FW1、FW2转向到目标轮转向角δd。

然而，例如，如图15所示，如果是具有电动马达25和盘转向转矩传感器37的车辆的转向装置，则不使用轮转向致动器21或可变传动比致动器60，也能够通过修正轮转向角δc来修正左右前轮FW1、FW2的轮转向角δ。

即，如上所述，盘转向角传感器37具有扭杆，因此虽然是微量但能够扭转。因此，例如，如果是可通过使电动马达25驱动而扭转扭杆的范围内，可通过修正轮转向角δc来修正左右前轮FW1、FW2的轮转向角δ。但是，此时，一般来说一旦扭杆的扭转量增大则盘转向转矩T检测得较大，其结果，如上述第三实施方式中所说明的那样，由电动马达25产生的辅助转矩增大。因此，电子控制单元34当利用扭杆的扭转来修正轮转向角δ时，例如临时中止由电动马达25执行的辅助转矩的产生，使得不会施加错误的辅助转矩即可。由此，与上述第一至第三实施方式相比，虽然其效果微差，但是能够修正左右前轮FW1、FW2的轮转向角δ，能够抑制驾驶者觉察的别扭感。

另外，在上述第一至第三实施方式以及变形例中，使用了为了使车辆转向而被转动操作的转向盘11。但是，也可以替代其，例如使用进行直线位移的操纵杆(joy-stick)型的转向盘，此外，只要是由驾驶者操作且能够指示对车辆的转向的，均可以使用。

而且，在上述第一和第二实施方式中，使用轮转向致动器21而使轮转向输出轴22旋转，由此使左右前轮FW1、FW2转向。但是，也可以替代其，使用轮转向致动器21而使齿条24直接地线性位移，由此使左右前轮FW1、FW2转向。

Claims (10)

1.一种车辆的转向装置，包括：转向盘，为了使车辆转向而被驾驶者操作；以及转向单元，响应该转向盘的操作而使转向轮转向；所述车辆的转向装置包括：

操作输入值检测单元，检测驾驶者对所述转向盘的操作输入值；

目标转向量计算单元，使用由所述操作输入值检测单元检测出的操作输入值来计算所述转向轮的目标转向量，该目标转向量与对所述转向盘的操作输入值具有预先设定的关系；

传递函数设定单元，使用第一传递函数来设定第二传递函数，该第一传递函数根据车辆的规格而确定、并且将所述转向轮的转向量作为输入并将由于所述转向轮的转向而在车辆上产生的运动状态量作为输出，该第二传递函数将目标转向速度作为输入并将以该目标转向速度转向的所述转向轮的转向量作为输出，该目标转向速度表示由所述目标转向量计算单元计算出的目标转向量的时间变化；

修正转向量计算单元，使用所述目标转向速度和通过所述传递函数设定单元设定的第二传递函数来计算修正转向量，该修正转向量修正当所述转向轮以由所述目标转向量计算单元计算出的目标转向量进行转向时在车辆上产生的运动状态量的变化；

最终目标转向量计算单元，将通过所述目标转向量计算单元计算出的目标转向量加上通过所述修正转向量计算单元计算出的修正转向量而计算最终目标转向量；以及

转向控制单元，根据由所述最终目标转向量计算单元计算出的最终目标转向量而使所述转向轮转向。

2.如权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述传递函数设定单元将所述第一传递函数的频率响应特性中的稳定成分设定为目标频率响应特性，

并使用所述设定的目标频率响应特性与所述第一传递函数的频率响应特性的差分来设定所述第二传递函数。

3.如权利要求2所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述第一传递函数的频率响应特性是：针对所述转向轮的转向量的频率变化、所述在车辆上产生的运动状态量的增益的响应特性。

4.如权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，

还包括车速检测单元，该车速检测单元检测车辆的车速，

所述传递函数设定单元使用所述第一传递函数以及由所述车速检测单元检测出的车速来设定所述第二传递函数。

5.如权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述在车辆上产生的运动状态量是车辆的横摆率或车辆的横向加速度。

6.如权利要求5所述的车辆的转向装置，其特征在于，

还包括车速检测单元，该车速检测单元检测车辆的车速，

所述传递函数设定单元根据由所述车速检测单元检测出的车速，将车辆的横摆率或车辆的横向加速度设定为所述车辆的运动状态量而确定所述第一传递函数。

7.如权利要求6所述的车辆的转向装置，其特征在于，

当车辆在由所述车速检测单元检测出的车速小的低速区域中行驶时，所述传递函数设定单元将所述车辆的运动状态量确定为车辆的横向加速度，当车辆在由所述车速检测单元检测出的车速大的高速区域中行驶时，所述传递函数设定单元将所述车辆的运动状态量确定为车辆的横摆率。

8.如权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述转向盘和所述转向单元的机械连结被解除，

所述转向控制单元对用于使所述转向单元工作的致动器进行驱动控制，而使所述转向轮转向到所述最终目标转向量。

9.如权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述转向盘和所述转向单元通过可变单元来连结，该可变单元能够改变所述转向轮的转向量相对于向所述转向盘的操作输入值之比，

所述转向控制单元对所述可变单元进行工作控制，而使所述转向轮转向到所述最终目标转向量。

10.如权利要求8或9所述的车辆的转向装置，其特征在于，

还包括车速检测单元，该车速检测单元检测车辆的车速，

当车辆在由所述车速检测单元检测出的车速小的低速区域中行驶时，所述目标转向量计算单元计算所述转向轮的转向量相对于由所述操作输入值检测单元检测出的操作输入值之比变大的目标转向量，当车辆在由所述车速检测单元检测出的车速大的高速区域中行驶时，所述目标转向量计算单元计算所述转向轮的转向量相对于所述检测出的操作输入值之比变小的目标转向量。

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