CN114761307B - 控制装置以及电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

在通过与转向角速度对应的转矩来抑制端接触时的冲击时，降低在转向系统中产生的振动。控制装置具备：电流指令值运算部(31)，其运算使致动器产生转向辅助转矩的第一电流指令值；校正值运算部(36)，其在转向角的绝对值为阈值以上的情况下运算校正值，所述校正值通过对转向辅助转矩进行校正，来抑制转向角的绝对值的增加；校正部(37)，其运算以校正值对第一电流指令值校正后得到的第二电流指令值；以及驱动部(32～35)，其基于第二电流指令值驱动致动器。校正值运算部(36)基于相对于转向角速度非线性地变化的第一转矩来运算校正值。

Description

控制装置以及电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及控制装置以及电动助力转向装置。

背景技术

在车辆的转向机构中，当转向车轮的转向角增加而达到机械最大转向角时，转向机构的齿条轴到达行程端而无法进一步增加转向角。这样，将成为齿条轴到达行程端的状态记载为“端接触”。另外，将机械最大转向角、与其对应的方向盘的最大转向角记载为“齿条端部”。若以较高的转向角速度引起端接触，则有可能产生较大的冲击、撞击声(异常声音)而使驾驶员感到不舒服。

在下述专利文献1中记载了一种电动助力转向装置，其计算伴随着转向角的增大而增大的弹簧反作用力和伴随着转向角速度的增大而增大的衰减力，通过弹簧反作用力和衰减力来产生转向反作用力，由此抑制端接触时的冲击。电动助力转向装置通过将衰减力增益与转向角速度相乘来计算衰减力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6313703号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

当对转向角速度乘以增益而计算出衰减力时，衰减力根据转向角速度而发生变动。由于与此相伴的转向反作用力的变动，有可能在转向系统中产生振动。

即，当转向反作用力变大时，转向角速度下降。当转向角速度下降时，衰减力变小，转向角速度增加，转向反作用力再次增大。这样，转向角速度反复增减，通过伴随于此的转向反作用力的反复增减而产生振动。当转向系统的振动变大时，有可能导致转向操纵感的降低。

本发明是着眼于上述课题而完成的，其目的在于，在通过与转向角速度对应的转矩来抑制端接触时的冲击时，降低在转向系统中产生的振动。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的一个方式的控制装置具备：电流指令值运算部，其至少基于转向转矩，运算使致动器产生转向辅助转矩的第一电流指令值；校正值运算部，其在转向角的绝对值为阈值以上的情况下运算校正值，所述校正值通过对转向辅助转矩进行校正，来抑制转向角的绝对值的增加；校正部，其运算以校正值对第一电流指令值校正后得到的第二电流指令值；以及驱动部，其基于第二电流指令值来驱动致动器。校正值运算部基于相对于转向角速度非线性地变化的第一转矩来运算校正值。

本发明的另一方式的电动助力转向装置具备上述的控制装置以及由控制装置控制的致动器，通过致动器对车辆的转向系统赋予转向辅助转矩。

发明效果

根据本发明，在通过与转向角速度对应的转矩来抑制端接触时的冲击时，能够降低在转向系统中产生的振动。

附图说明

图1是表示实施方式的电动助力转向装置的一例的概要的结构图。

图2是表示图1所示的控制器的功能结构的一例的框图。

图3是实施端接触冲击抑制控制的转向角的范围的一例的说明图。

图4是表示第一实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

图5是第一转矩的特性的一例的说明图。

图6是实施方式的转向辅助马达的控制方法的一例的流程图。

图7的(a)是表示第一实施方式的第一变形例的校正值运算部的功能结构的一例的框图，(b)是控制转向角的一例的说明图。

图8是表示第一实施方式的第二变形例的第二转矩设定部的功能结构的一例的框图。

图9是表示第一实施方式的第三变形例的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

图10是表示第二实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

图11是表示第三实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

图12的(a)是转向系统的粘性反作用力的粘性系数与车速的关系的说明图，(b)是第三增益的特性的一例的说明图，(c)是静态反作用力与车速的关系的说明图，(d)是第四增益的特性的一例的说明图。

图13是表示第四实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

图14是表示第五实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

图15是表示第六实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

此外，以下所示的本发明的实施方式例示了用于将本发明的技术思想具体化的装置以及方法，但本发明的技术思想并不是将构成部件的结构、配置等限定为下述内容。本发明的技术思想能够在权利要求书所记载的技术方案所规定的技术范围内施加各种变更。

(第一实施方式)

(结构)

图1是表示实施方式的电动助力转向装置的一例的概要的结构图。转向盘(转向手柄)1的转向轴(操舵轴、手柄轴)2经由构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)3、万向联轴器4a和4b、小齿轮齿条机构5、转向拉杆6a、6b进而经由轮毂单元7a、7b与转向车轮8L、8R连结。

小齿轮齿条机构5具有：小齿轮5a，其与从万向联轴器4b传递转向力的小齿轮轴连结；以及齿条5b，其与该小齿轮5a啮合，传递到小齿轮5a的旋转运动通过齿条5b转换为车宽方向的直行运动。

在转向轴2设置有检测转向转矩Th的转矩传感器10。另外，在转向轴2设置有检测转向盘1的转向角θh的转向角传感器14。

另外，辅助转向盘1的转向力的转向辅助马达20经由减速齿轮3与转向轴2连结。从电池13向控制电动助力转向装置(EPS：Electric Power Steering)的控制器30供给电力，并且经由点火(IGN)键11输入点火键信号。

另外，施加转向辅助力的单元不限于马达，能够利用各种种类的致动器。

控制器30基于由转矩传感器10检测出的转向转矩Th、由车速传感器12检测出的车速Vh、由转向角传感器14检测出的转向角θh进行辅助控制指令的电流指令值的运算，通过对电流指令值实施了补偿等得到的电压控制指令值Vref来控制向转向辅助马达20供给的电流。

另外，转向角传感器14不是必须的，可以在从检测转向辅助马达20的旋转轴的旋转角度的旋转角传感器得到的旋转角度上加上转矩传感器10的扭杆的扭转角来计算出转向角θh。

另外，可以代替转向角θh而使用转向车轮8L、8R的转向角。例如可以通过检测齿条5b的位移量来检测转向角。

控制器30例如可以具备包含处理器和存储装置等周边部件的计算机。处理器例如可以是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、MPU(Micro-Processing Unit：微处理单元)。

存储装置可以具备半导体存储装置、磁存储装置以及光学存储装置中的任一者。存储装置可以包含寄存器、高速缓冲存储器、用作主存储装置的ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器。

以下说明的控制器30的功能例如通过控制器30的处理器执行存储于存储装置的计算机程序来实现。

此外，控制器30也可以由用于执行以下说明的各信息处理的专用硬件来形成。

例如，控制器30也可以具备在通用的半导体集成电路中设定的功能性的逻辑电路。例如，控制器30可以具有现场可编程门阵列(FPGA：Field-Programmable Gate Array)等可编程逻辑器件(PLD：Programmable Logic Device)等。

图2是表示实施方式的控制器30的功能结构的一例的框图。控制器30具备电流指令值运算部31、减法器32和37、比例积分(PI：Proportional-Integral)控制部33、PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制部34、逆变器(INV)35以及校正值运算部36。

电流指令值运算部31至少基于转向转矩Th，来运算作为转向辅助马达20的驱动电流的控制目标值的第一电流指令值Iref1。电流指令值运算部31可以基于转向转矩Th和车速Vh来运算第一电流指令值Iref1。

校正值运算部36在转向角θh的绝对值|θh|比阈值θt大的情况下运算校正值Ic，该校正值Ic通过对第一电流指令值Iref1进行校正来抑制转向角的绝对值|θh|的增加，用于抑制接触时的冲击、撞击声(异常声音)。

参照图3。校正值运算部36在转向角θh大于阈值θt或者小于阈值(-θt)的情况下，实施抑制转向角的绝对值|θh|增加的控制(以下，有时表述为“端部接触冲击抑制控制”)。

阈值θt被设定为比达到物理上的齿条端的最大转向角小规定余量的角度，阈值(-θt)被设定为比最小转向角大规定余量的角度。

校正值运算部36在转向角θh为阈值θt以下且为阈值(-θt)以上的情况下不执行端部接触冲击抑制控制而将校正值Ic的值设定为“0”。

在后面对校正值运算部36的详细情况进行叙述。

参照图2。减法器37通过从第一电流指令值Iref1减去校正值Ic来校正第一电流指令值Iref1，并输出校正后的第一电流指令值Iref1作为第二电流指令值Iref2。减法器37是技术方案中记载的“校正部”的一例。

减法器37运算出的第二电流指令值Iref2被输入到减法器32，运算其与反馈的马达电流值Im之间的偏差(Iref2-Im)，该偏差(Iref2-Im)被输入到用于改善转向动作的特性的PI控制部33。

由PI控制部33特性改善后的电压控制指令值Vref被输入至PWM控制部34，进而经由作为驱动部的逆变器35对转向辅助马达20进行PWM驱动。转向辅助马达20的电流值Im由马达电流检测器21检测并反馈至减法器32。

逆变器35使用FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)作为驱动元件，由FET的电桥电路构成。

减法器32、PI控制部33、PWM控制部34以及逆变器35是技术方案中记载的“驱动部”的一例。

接着，对校正值运算部36的详细情况进行说明。校正值运算部36在端部接触冲击抑制控制时通过转向反作用力转矩来抑制转向角的绝对值|θh|的增加。

在此，例如，当使用与转向盘1的转向角速度ω成比例的转向反作用力转矩(例如，粘性反作用力转矩)时，转向系统有可能产生振动。

即，在这样的转向反作用力转矩与转向角速度ω之间存在如下的相互作用：当转向反作用力转矩变大时转向角速度ω降低，当转向角速度ω降低时转向反作用力转矩减小，当转向反作用力转矩减小时转向角速度ω增加，转向反作用力转矩再次增加。通过该相互作用，转向角速度ω反复增减，通过伴随于此的转向反作用力转矩的反复增减而产生振动。

因此，实施方式的校正值运算部36代替与转向角速度ω成比例的转矩而利用相对于转向角速度ω的增加非线性增加的转向反作用力转矩来抑制转向角的绝对值|θh|的增加。

由于这样的转向反作用力转矩相对于转向角速度ω非线性地变化，因此能够在转向角速度ω的任意的速度范围内降低转向反作用力转矩相对于转向角速度ω的变化率(倾斜)。

若转向反作用力转矩相对于转向角速度ω的变化率(倾斜)减小，则即使转向角速度ω增减，转向反作用力转矩也难以增减，因此转向角速度ω与转向反作用力转矩之间的相互作用变小。其结果是，通过转向角速度ω和转向反作用力转矩的反复增减而产生的所述振动降低。

因此，在上述的振动的大小成为问题的转向角速度ω的速度范围内，通过降低转向反作用力转矩相对于转向角速度ω的变化率，能够降低该速度范围内的所述振动。

以下，将通过转向反作用力转矩的反复增减而在转向系统产生的所述振动仅记载为“抑制对象振动”。

图4是表示第一实施方式的校正值运算部36的功能结构的一例的框图。校正值运算部36具备微分器40、第一转矩设定部41、转向角增益设定部42、乘法器43、第二转矩设定部44以及加法器45。

微分器40对转向角θh进行微分来计算出转向角速度ω。

第一转矩设定部41基于转向角速度ω，将相对于转向角速度ω的增加而非线性增加的转向反作用力转矩设定为第一转矩T1。

图5是第一转矩T1相对于转向角速度ω的特性的一例的说明图。另外，关于转向角θh及其转向角速度ω的正负，将从转向机构的中立位置向顺时针方向位移的转向角θh的符号定义为“正”，将从中立位置向逆时针方向位移的转向角θh的符号定义为“负”。

在速度范围(-ω0)～ω0中，转向角速度ω较低，因此端部接触时的冲击不产生问题(例如，异常声音较小，不会对转向机构造成损伤)。在这样的速度范围(-ω0)～ω0内第一转矩T1的值被设定为“0”。

由此，在端部接触时的冲击不产生问题的速度范围内不产生与转向角速度ω对应的转向反作用力转矩，能够抑制对转向操纵感的影响。

在比速度ω0大的速度范围和比速度(-ω0)小的速度范围内，设定相对于转向角速度ω的增加而非线性地单调增加的第一转矩T1。

在速度范围ω0～ω1内，转向角速度ω越高，设定越大的正的第一转矩T1。另外，在负的范围的速度范围(-ω0)～(-ω1)内，转向角速度ω越高，设定越小的负的第一转矩T1。由此，转向角速度ω越高，产生绝对值越大的第一转矩T1，因此能够抑制以较高的转向角速度ω引起端部接触。

在转向角速度ω比速度范围ω0～ω1高的速度范围ω1～ω2、转向角速度ω比速度范围(-ω0)～(-ω1)高的速度范围(-ω1)～(-ω2)内，抑制对象振动变大，其大小成为问题。

因此，在上述的速度范围ω1～ω2以及速度范围(-ω1)～(-ω2)内，与除此以外的速度范围(即，速度范围ω0～ω1以及速度范围(-ω0)～(-ω1)、比速度ω2高的速度范围、以及比速度(-ω2)高的速度范围)相比，降低第一转矩T1相对于转向角速度ω的变化率(dT1/dω)。

由此，即使转向角速度ω增减，第一转矩T1也难以增减，因此第一转矩T1与转向角速度ω之间的相互作用变小。其结果是，能够降低上述的速度范围ω1～ω2以及速度范围(-ω1)～(-ω2)内的抑制对象振动。

在速度范围ω0～ω1和速度范围(-ω0)～(-ω1)内，如果第一转矩T1不大，则不具有振动增大这样的功率。因此，速度范围ω0～ω1以及速度范围(-ω0)～(-ω1)内的第一转矩T1的变化率可以大于速度范围ω1～ω2以及速度范围(-ω1)～(-ω2)内的第一转矩T1的变化率。

在变化率的计算中，可以将速度范围确定的两个转向角速度下的第一转矩之差ΔT1除以速度范围确定的两个转向角速度之差Δω来求出变化率。另外，也可以将速度范围分为多个区间，求出作为每个区间的变化率(ΔT1/Δω)的平均值的变化率。

在比速度ω2、速度(-ω2)高的速度范围内，由于转向盘1快速旋转而迅速到达物理上的齿条端，能够忽略抑制对象振动产生的时间。另外，在转向角速度ω较高的情况下，优选进一步增大转向反作用力转矩来抑制接触时的冲击。

因此，在比速度ω2高的速度范围内，转向角速度ω越高，设定越大的正的第一转矩T1。在比速度ω2高的速度范围内，可以设为比速度范围ω1～ω2以及速度范围(-ω1)～(-ω2)内的第一转矩T1的变化率大的变化率。

另外，在比速度(-ω2)高的速度范围内，转向角速度ω越高，设定越小的负的第一转矩T1。由此，转向角速度ω越高，产生绝对值越大的第一转矩T1，因此能够防止以高的转向角速度ω的端部接触。

转向角速度ω与第一转矩T1的关系例如能够预先作为映射数据、运算式而预先设定于第一转矩设定部41。

对在速度范围(-ω0)～ω0内第一转矩T1的值被设定为“0”的例子即具有不灵敏区的例子进行了说明，但也可以设定为不具有不灵敏区。这是图5中将速度ω0(-ω0)设为“0”的特性。另外，说明了在比速度ω2、速度(-ω2)高的速度范围内的变化率大于速度范围ω1～ω2以及速度范围(-ω1)～(-ω2)内的变化率的例子，但也可以保持在速度范围ω1～ω2以及速度范围(-ω1)～(-ω2)内设定的变化率。

参照图4。转向角增益设定部42设定与转向角θh对应的第一增益G1。乘法器43运算第一转矩T1与第一增益G1的第一乘法运算结果Rm1＝G1×T1。

第二转矩设定部44将与转向角θh对应的转向反作用力转矩设定为第二转矩T2。加法器45运算第一乘法运算结果Rm1与第二转矩T2的加法运算结果(Rm1+T2)。校正值运算部36运算与从加法器45输出的加法运算结果的转矩值对应的电流指令值作为校正值Ic。

如图4所示，在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围内，第一增益G1的值被设定为“0”。另外，在绝对值|θh|比阈值θt大的范围内，第一增益G1相对于绝对值|θh|的增加而单调增加。

转向角θh与第一增益G1的关系例如能够作为映射数据、运算式而预先设定于转向角增益设定部42。

另外，在转向角θh为0～阈值θt的范围内，第二转矩T2的值被设定为“0”。另外，在转向角θh比阈值θt大的范围内，第二转矩T2相对于转向角θh的增加而单调增加。

在转向角θh为负值的范围内，具有转向角θh成为正值的范围的特性和成为原点对称的特性。即，在转向角θh为阈值(-θt)～0的范围内，第二转矩T2的值被设定为“0”。另外，在转向角θh比阈值(-θt)小的范围内，第二转矩T2相对于转向角θh的减少而单调减少。

转向角θh与第二转矩T2的关系例如能够作为映射数据、运算式而预先设定于第二转矩设定部44。

另外，也可以设定比阈值θt大的阈值θt2，在转向角θh为阈值(-θt2)～阈值θt2的范围内，将第二转矩T2的值设定为“0”，在转向角θh比阈值θt2大的范围内，第二转矩T2相对于转向角θh的增加而单调增加，在转向角θh比阈值(-θt2)小的范围内，第二转矩T2相对于转向角θh的减少而单调减少。

根据这样的结构，在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围(即，不进行端部接触冲击抑制控制的范围)内，能够将校正值Ic＝G1×T1+T2的值设定为“0”。即，可以设置不灵敏区。

另外，转向角的绝对值|θh|越增加，越能够使与转向角速度ω对应的转向反作用力转矩(G1×T1)和与转向角θh对应的转向反作用力转矩(T2)增大。

(动作)

图6是实施方式的转向辅助马达的控制方法的一例的流程图。

在步骤S1中，转向角传感器14检测出转向盘1的转向角θh。转矩传感器10检测出施加于转向轴2的转向转矩Th。

在步骤S2中，电流指令值运算部31至少基于转向转矩Th，来运算作为转向辅助马达20的驱动电流的控制目标值的第一电流指令值Iref1。

在步骤S3中，校正值运算部36的微分器40对转向角θh进行微分，计算出转向角速度ω。

在步骤S4中，第一转矩设定部41基于转向角速度ω，设定相对于转向角速度ω的增加而非线性增加的第一转矩T1。

在步骤S5中，转向角增益设定部42设定与转向角θh对应的第一增益G1。

在步骤S6中，第二转矩设定部44将与转向角θh对应的转向反作用力转矩设定为第二转矩T2。

在步骤S7中，乘法器43和加法器45对校正值Ic＝G1×T1+T2进行运算。

在步骤S8中，减法器37通过从第一电流指令值Iref1减去校正值Ic来校正第一电流指令值Iref1，并输出校正后的第一电流指令值Iref1作为第二电流指令值Iref2。

在步骤S9中，减法器32、PI控制部33、PWM控制部34和逆变器35基于第二电流指令值Iref2对转向辅助马达20进行驱动。之后，处理结束。

以下，对第一实施方式的变形例进行说明。下述的各变形例也能够应用于以下说明的第二实施方式～第六实施方式。

(第一变形例)

在上述说明中，校正值运算部36在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围(即不进行端部接触冲击抑制控制的范围)内，将第一增益G1和第二转矩T2的值设定为“0”，由此将校正值Ic的值设定为“0”。

第一变形例的校正值运算部36对控制转向角θr进行运算，该控制转向角θr在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围内设定为“0”，在转向角θh大于阈值θt的范围内，随着转向角θh的增大而增大，在转向角θh小于阈值(-θt)的范围内，与转向角θh的减少相应地减少。

参照图7的(b)。控制转向角θr例如可以通过下式来进行运算。

当|θh|≤θt时，θr＝0

当θh＞θt时，θr＝θh-θt

当θh＜(-θt)时，θr＝θh+θt

第一变形例的校正值运算部36基于控制转向角θr来运算校正值Ic。由此，在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围(即不进行端部接触冲击抑制控制的范围)内，将校正值Ic的值设定为“0”。

图7的(a)是表示第一实施方式的第一变形例的校正值运算部36的功能结构的一例的框图。

校正值运算部36具备控制转向角运算部46。控制转向角运算部46根据转向角θh来运算控制转向角θr。微分器40对控制转向角θr进行微分，计算出转向角速度ω。

另外，转向角增益设定部42根据控制转向角θr来设定第一增益G1。如图7的(a)所示，在控制转向角θr为“0”的情况下，第一增益G1的值被设定为“0”，在控制转向角θr的绝对值|θr|比“0”大的范围内，第一增益G1相对于绝对值|θr|的增加而单调增加。

第二转矩设定部44根据控制转向角θr来设定第二转矩T2。在控制转向角θr为“0”的情况下，第二转矩T2的值被设定为“0”。在控制转向角θr比“0”大的范围内，第二转矩T2相对于控制转向角θr的增加而单调增加。

在控制转向角θr为负值的范围内，具有控制转向角θr成为正值的范围的特性和成为原点对称的特性。即，在控制转向角θr比“0”小的范围内，第二转矩T2相对于控制转向角θr的减少而单调减少。

通过在控制转向角θr为“0”的情况下将第一增益G1和第二转矩T2的值设定为“0”，能够在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围(即不进行端部接触冲击抑制控制的范围)内，将校正值Ic的值设定为“0”。

另外，由于在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围内控制转向角θr被固定为“0”，因此转向角速度ω也成为“0”，第一转矩T1的值也成为“0”。

因此，即使省略第一增益G1，也能够将校正值Ic＝G1×T1+T2的值设定为“0”。

因此，可以省略转向角增益设定部42。在该情况下，加法器45可以将第一转矩T1与第二转矩T2的加法计算结果(T1+T2)运算为校正值Ic。

说明了微分器40对控制转向角θr进行微分来计算转向角速度ω的例子，但微分器40也可以对转向角θh进行微分来计算转向角速度ω。

另外，第二转矩设定部44也可以设定在控制转向角θr为“0”附近具有不灵敏区特性的第二转矩T2。

(第二变形例)

第一变形例的第二转矩设定部44基于预先设定为映射数据、运算式的控制转向角θr与第二转矩T2的关系，根据控制转向角θr设定第二转矩T2。

第二变形例的第二转矩设定部44基于根据控制转向角θr的增加而增加的系数(例如弹簧系数)与控制转向角θr的乘法运算结果来设定第二转矩T2。

图8是表示第二变形例的第二转矩设定部44的功能结构的一例的框图。第二转矩设定部44具备系数设定部47和乘法器48。

系数设定部47设定随着控制转向角θr的增加而增加的系数K0。系数K0例如可以是与控制转向角θr对应的弹簧系数。

乘法器48计算出控制转向角θr与系数K0的乘法运算结果作为第二转矩T2。

(第三变形例)

图9是表示第一实施方式的第三变形例的校正值运算部36的功能结构的一例的框图。

第三变形例的校正值运算部36具备对微分器40运算出的转向角速度ω进行平滑化并输出平滑化后的转向角速度ωs的平滑部49。第一转矩设定部41基于转向角速度ωs设定第一转矩T1。

通过使转向角速度ω平滑化，能够去除转向角速度ω所包含的噪声。

例如，平滑部49可以是低通滤波器(LPF)、相位延迟滤波器、带通滤波器(BPF)、变化率限制器等。

另外，例如，平滑部49也可以是通过使转向角速度ωs具有滞后特性来抑制高次谐波成分的滞后处理部。

另外，第三变形例也可以与第一及第二变形例组合。

(第一实施方式的效果)

(1)电流指令值运算部31至少基于转向转矩Th运算出使转向辅助马达20产生转向辅助转矩的第一电流指令值Iref1。校正值运算部36通过在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以上的情况下对转向辅助转矩进行校正，运算出抑制转向角的绝对值|θh|的增加的校正值Ic。减法器37对由校正值Ic将第一电流指令值Iref1校正后得到的第二电流指令值Iref2进行运算。

减法器32、PI控制部33、PWM控制部34以及逆变器35基于第二电流指令值Iref2对转向辅助马达20进行驱动。校正值运算部36基于相对于转向角速度ω非线性地变化的第一转矩T1来运算校正值Ic。

由此，能够根据转向角速度ω来设定抑制转向角的绝对值|θh|的增加的第一转矩T1，能够在转向角速度ω的任意的速度范围内降低第一转矩T1相对于转向角速度ω的变化率(dT1/dω)。

若变化率(dT1/dω)减小，则即使转向角速度ω增减，第一转矩T1也难以增减。因此，第一转矩T1与转向角速度ω之间的相互作用变小。

其结果，能够在任意的速度范围内降低因转向角速度ω和第一转矩T1的反复增减而产生的抑制对象振动。因此，能够在抑制对象振动变大的转向角速度ω的速度范围内降低抑制对象振动。

另外，在除此以外的速度范围内，转向角速度ω越高，第一转矩T1越大，由此能够抑制以较高的转向角速度引起端部接触。

另外，在端部接触时的冲击不产生问题(例如，异常声音小，不对转向机构造成损伤)的转向角速度的速度范围内，将第一转矩T1的值设定为“0”，能够抑制对转向操纵感的影响。

另外，由于能够根据转向角速度ω直接设定第一转矩T1，因此与例如将粘性系数与转向角速度ω相乘来运算衰减力的结构相比，容易直接理解所产生的转向反作用力转矩的大小。

(2)校正值运算部可以通过使第一转矩T1相对于转向角速度ω非线性地变化，从而在转向角速度ω的规定范围内降低第一转矩T1相对于转向角速度ω的变化率(dT1/dω)。

由此，能够在抑制对象振动变大的转向角速度ω的速度范围内降低抑制对象振动。

(3)第一转矩设定部41可以基于在转向角速度ω与第一转矩T1之间预先设定的非线性关系，根据转向角速度ω来设定第一转矩T1。

由此，在转向角速度ω的任意的速度范围内，能够降低第一转矩T1相对于转向角速度ω的变化率(dT1/dω)。

(4)转向角增益设定部42可以设定与转向角θh对应的第一增益G1。校正值运算部36可以基于第一转矩T1与第一增益G1的第一乘法运算结果Rm1来运算校正值Ic。

由此，能够在不进行端部接触冲击抑制控制的范围内将校正值Ic的值设定为“0”。另外，能够根据转向角θh，对在端部接触冲击抑制控制中根据转向角速度ω而施加的转向反作用力进行增减。

(5)第二转矩设定部44可以设定与转向角θh对应的第二转矩T2。校正值运算部36可以基于第一转矩T1与第二转矩T2的加法运算结果、或者第一乘法运算结果Rm1与第二转矩T2的加法运算结果，运算出校正值Ic。

由此，通过弹簧反作用力那样的与转向角θh对应的第二转矩T2，能够抑制转向角的绝对值|θh|的增加。

(第二实施方式)

图10是第二实施方式的校正值运算部36的功能结构的一例的框图。

作用于转向系统的转向反作用力根据车速Vh而变动。因此，在转向反作用力大的车速Vh的速度范围内，即使在端部接触冲击抑制控制中施加的转向反作用力转矩减少，也能够抑制转向角的绝对值|θh|的增加。

因此，第二实施方式的校正值运算部36通过与车速对应的增益来增减校正值Ic。

第二实施方式的校正值运算部36具备车速增益设定部50和乘法器51。

车速增益设定部50设定与车速对应的第二增益G2。转向反作用力在停车时和高速区域中比较大，在低速区域、中速区域中比较小。因此，与低速区域或中速区域相比，可以在停车时和高速区域中降低校正值Ic。

因此，如图10所示，第二增益G2具有在停车时和高速区域中比较小而在低速区域和中速区域中比较大的特性，特性线具有向上凸的形状。

乘法器51对从加法器45输出的第一乘法运算结果Rm1与第二转矩T2的第一加法运算结果Ra1＝Rm1+T2与第二增益G2的第二乘法运算结果(G2×Ra1)进行运算。校正值运算部36运算出与从乘法器51输出的第二乘法运算结果的转矩值对应的电流指令值作为校正值Ic。

(第二实施方式的效果)

车速增益设定部50可以设定与车速Vh对应的第二增益G2。校正值运算部36可以基于第一加法运算结果Ra1与第二增益G2的乘法运算结果，运算出校正值Ic。

由此，能够根据车速Vh来调整校正值Ic。由此，例如能够减轻进行端部接触冲击抑制控制时的转向反作用力转矩随着车速Vh的变动。

(第三实施方式)

作用于转向系统的实际转向反作用力包含与转向角速度ω对应的粘性反作用力和与转向角θh对应的静态反作用力，分别根据车速Vh而发生变化。

另外，在端部接触冲击抑制控制中，通过与转向角速度ω对应的第一转矩T1和与转向角θh对应的第二转矩T2来抑制转向角的绝对值|θh|的增加。

因此，在粘性反作用力变大的车速Vh的速度范围内，可以降低第一转矩T1。另外，在静态反作用力变大的车速Vh的速度范围内，可以降低第二转矩T2。

因此，第三实施方式的校正值运算部36根据车速来设定彼此独立的2个增益，将这些增益分别乘以与转向角速度ω对应的第一转矩T1和与转向角θh对应的第二转矩T2，来调整校正值Ic。

图11是第三实施方式的校正值运算部36的功能结构的一例的框图。第三实施方式的校正值运算部36具备车速增益设定部50和乘法器52、53。

车速增益设定部50设定与车速Vh对应的第三增益G3和第四增益G4。乘法器52对第一乘法运算结果Rm1与第三增益G3的第三乘法运算结果Rm3进行运算，乘法器53对第二转矩T2与第四增益G4的第四乘法运算结果Rm4进行运算。

加法器45对第三乘法运算结果Rm3与第四乘法运算结果Rm4的加法运算结果(Rm3+Rm4)进行运算。校正值运算部36运算出与从加法器45输出的加法运算结果的转矩值对应的电流指令值作为校正值Ic。

这样，第三增益G3与第一转矩T1相乘，对在端部接触冲击抑制控制中根据转向角速度ω而施加的转向反作用力转矩进行调整。

如上所述，作用于转向系统的转向反作用力包含与转向角速度ω对应的粘性反作用力，粘性反作用力根据车速Vh而发生变化。

图12的(a)表示转向系统的粘性反作用力的粘性系数与车速Vh的关系的一例。粘性系数在停车时变小，另外，具有当车速Vh高于低速区域时逐渐减少的特性，特性线具有向上凸的形状。

因此，优选为，以在端部接触冲击抑制控制中根据转向角速度ω而施加的转向反作用力转矩在比低速区域高的速度范围和停车时变得比较大，在低速区域变得比较小的方式对第三增益G3进行调整。因此，如图12的(b)所示，第三增益G3具有在比低速区域高的速度范围内和停车时变大而在低速区域变小的特性，特性线具有向下凸的形状。

另外，第四增益G4与第二转矩T2相乘，对在端部接触冲击抑制控制中根据转向角θh而施加的转向反作用力进行调整。

如上所述，作用于转向系统的转向反作用力包含与转向角θh对应的静态反作用力，静态反作用力根据车速Vh而发生变化。

图12的(c)表示静态反作用力与车速Vh的关系的一例。来自轮胎的静态反作用力在停车时较大，当车辆开始移动时，由于轮胎旋转而暂时减小。之后，在高速区域中由于离心力的影响而变大。因此，特性线具有向下凸的形状。

因此，优选为，以在端部接触冲击抑制控制中根据转向角θh而施加的转向反作用力转矩在停车时较小，随着车速Vh的上升而暂时增加，在高速区域中变得比较小的方式对第四增益G4进行调整。因此，如图12的(d)所示，第四增益G4具有在停车时较小，随着车速Vh的上升而暂时增加，在高速区域中变得比较小的特性，特性线具有向上凸的形状。

(第三实施方式的效果)

车速增益设定部50可以设定与车速Vh对应的第三增益G3以及第四增益G4。

校正值运算部36可以基于将第一乘法运算结果Rm1与第三增益G3的第三乘法运算结果Rm3(或者第一转矩T1与第三增益G3的第三乘法运算结果Rm3)加上第二转矩T2与第四增益G4的第四乘法运算结果Rm4而得到的加法运算结果，对校正值Ic进行运算。

由此，能够与基于转向角速度ω作用于转向系统的转向反作用力根据车速Vh的变化相应地，对在端部接触冲击抑制控制中根据转向角速度ω而施加的转向反作用力转矩进行调整。另外，能够与基于转向角θh作用于转向系统的转向反作用力根据车速Vh的变化相应地，对在端部接触冲击抑制控制中根据转向角θh而施加的转向反作用力转矩进行调整。例如，由此，能够减轻进行端部接触冲击抑制控制时的转向反作用力转矩根据车速Vh的变动。

(第四实施方式)

第三实施方式的校正值运算部36将与车速对应的第三增益G3和第四增益G4分别与第一转矩T1和第二转矩T2相乘。取而代之，第四实施方式的校正值运算部36根据车速Vh来设定与第一转矩T1相乘的第一增益G1和第二转矩T2。由此，起到与第三实施方式相同的效果。

图13是第四实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

转向角增益设定部42设定根据车速Vh而变化的第一增益G1。例如，可以将与多个车速Vh分别对应的多个特性的第一增益G1设定于转向角增益设定部42，对这些多个特性进行插补，由此设定针对期望的车速Vh的第一增益G1。第一转矩设定部41也可以设定根据车速Vh而变化的第一转矩T1。

另外，第二转矩设定部44设定根据车速Vh而变化的第二转矩T2。例如，可以将与多个车速Vh分别对应的多个特性的第二转矩T2设定于第二转矩设定部44，对这些多个特性进行插补，由此设定针对期望的车速Vh的第二转矩T2。

(第四实施方式的效果)

校正值运算部36可以根据车速来变更第一增益G1的特性及第二转矩T2的特性中的至少一方。另外，校正值运算部36可以根据车速来变更第一转矩T1的特性以及第二转矩T2的特性中的至少一方。

由此，能够与基于转向角速度ω作用于转向系统的转向反作用力根据车速Vh的变化相应地，对在端部接触冲击抑制控制中根据转向角速度ω而施加的转向反作用力转矩进行调整。另外，能够与基于转向角θh作用于转向系统的转向反作用力根据车速Vh的变化相应地，对在端部接触冲击抑制控制中根据转向角θh而施加的转向反作用力转矩进行调整。例如，由此，能够减轻进行端部接触冲击抑制控制时的转向反作用力转矩根据车速Vh的变动。

(第五实施方式)

至此说明的实施方式的转向角增益设定部42在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围内，将第一增益G1的值设定为“0”，在绝对值|θh|大于阈值θt的范围内，将第一增益G1设定为相对于绝对值|θh|的增加而单调增加。另外，第二转矩设定部44在转向角θh的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围内，将第二转矩T2的值设定为“0”，在转向角θh的绝对值|θh|比阈值θt大的范围内，将第二转矩T2设定为相对于绝对值|θh|的增加而单调增加。

另外，也可以是，第二转矩设定部44设定比阈值θt大的阈值θt2，在转向角θh为阈值(-θt2)～阈值θt2的范围内，将第二转矩T2的值设定为“0”，在转向角θh比阈值θt2大的范围内，将第二转矩T2设定为相对于转向角θh的增加而单调增加，在转向角θh比阈值(-θt2)小的范围内，将第二转矩T2设定为相对于转向角θh的减少而单调减少。

第五实施方式的转向角增益设定部42以及第二转矩设定部44针对转向角的绝对值|θh|，使用不同的阈值来设定第一增益G1以及第二转矩T2。图14是第五实施方式的校正值运算部36的功能结构的一例的框图。

第二转矩设定部44设定比阈值θt大的阈值θt2，在转向角θh为阈值(-θt2)～阈值θt2的范围内，将第二转矩T2的值设定为“0”。在转向角θh比阈值θt2大的范围内，将第二转矩T2设定为相对于转向角θh的增加而单调增加，在转向角θh比阈值(－θt2)小的范围内，将第二转矩T2设定为相对于转向角θh的减少而单调减少。

另外，转向角增益设定部42设定比阈值θt大的阈值θt1，在转向角的绝对值|θh|为阈值θt1以下的范围内，将第一增益G1的值设定为“0”，在绝对值|θh|比阈值θt1大的范围内，将第一增益G1设定为相对于绝对值|θh|的增加而单调增加。

阈值θt1与阈值θt2可以不同，一方可以与阈值θt相等。

通过将阈值θt1和阈值θt2设定为不同，能够对转向角优先输出一方的反作用力。例如，通过将阈值θt1设定为比阈值θt2小的转向角，在转向角朝向齿条端方向时，能够将第一转矩T1与第一增益G1的乘法运算结果比第二转矩T2先行输出。由于仅在转向速度比较大时生成反作用力，因此能够在抑制转向操纵感降低的同时得到端部接触抑制效果。另外，例如，通过将阈值θt2设定为比阈值θt1小的转向角，能够使静态反作用力更先行地产生。即使在转向速度较小时，驾驶员也能够感觉到到达齿条端部。

(第六实施方式)

第一实施方式的校正值运算部36具有设定与转向角θh对应的第一增益G1的转向角增益设定部42。乘法器43将来自转向角增益设定部42的第一增益G1与第一转矩T1相乘并输出第一乘法运算结果Rm1。代替第一实施方式的转向角增益设定部42，第六实施方式的校正值运算部36具有转向角增益设定部42，其输入转向角θh和转向角速度ω，设定与第一转矩T1相乘的第一增益G1。

图15是第六实施方式的校正值运算部的功能结构的一例的框图。

转向角增益设定部42设定根据转向角速度ω而变化的第一增益G1。例如，设定与多个转向角速度ω分别对应的、与转向角对应的多个特性的第一增益G1。通过根据转向角速度ω对多个特性进行插补，可以设定针对希望的转向角速度ω的第一增益G1。或者，转向角增益设定部42设定与多个转向角速度范围分别对应的、与转向角对应的多个特性的第一增益G1。可以判定转向角速度ω是否处于某个转向角速度范围内，从多个特性中选择一个。

另外，转向角速度ω越高，第一增益G1设定得越大。或者，可以将第一增益G1为非零的转向角角设定为转向角速度ω越低则越接近齿条端部的一侧。换言之，可以将第一增益G1为非零的转向角角设定为转向角速度ω越高则越远离齿条端部的一侧。根据转向角速度ω来变更第一增益G1为“0”的转向角范围(不灵敏区)。

例如，如图15所示，在转向角速度ω较低时，在转向角的绝对值|θh|为大于阈值θt的阈值θt1以下的范围内，将第一增益G1的值设定为“0”，在绝对值|θh|大于阈值θt1的范围内，将第一增益G1设定为相对于绝对值|θh|的增加而单调增加。在转向角速度ω较高时，在转向角的绝对值|θh|为阈值θt以下的范围内，将第一增益G1的值设定为“0”，在绝对值|θh|大于阈值θt的范围内，将第一增益G1设定为相对于绝对值|θh|的增加而单调增加。

(第六实施方式的效果)

转向角增益设定部42根据转向角θh以及转向角速度ω，设定与第一转矩T1相乘的第一增益G1。

由此，能够更精细地调整在端部接触冲击抑制控制中根据转向角速度ω施加的转向反作用力转矩。另外，能够以转向角角速度ω越高，转向反作用力转矩越大的方式进行调整，能够有效地使转向速度减速。另外，通过以转向角速度ω来调整第一增益G1成为非零的转向角角，转向角速度ω越高，越能够利用远离齿条端部的转向角减速。

(变形例)

也可以将第六实施方式的转向角增益设定部42应用于第二实施方式至第五实施方式中的任一方式。由于能够根据转向角速度ω来变更与第一转矩T1相乘的第一增益G1，因此能够更精细地调整转向反作用力转矩。

标号说明

1：方向盘；2：转向轴；3：减速齿轮；4a，4b：万向联轴器；5：小齿轮齿条机构；5a：小齿轮；5b：齿条；6a，6b：转向拉杆；7a，7b：轮毂单元；8L，8R：转向车轮；10：转矩传感器；11：点火键；12：车速传感器；13：电池；14：转向角传感器；20：转向辅助马达；21：马达电流检测器；30：控制器；31：电流指令值运算部；32，37：减法器；33：PI控制部；34：PWM控制部；35：逆变器；36：校正值运算部；40：微分器；41：第一转矩设定部；42：转向角增益设定部；43、48、51、52、53：乘法器；44：第二转矩设定部；45：加法器；46：控制转向角运算部；47：系数设定部；49：平滑部；50：车速增益设定部。

Claims (15)

1.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置具备：

电流指令值运算部，其至少基于转向转矩，运算使致动器产生转向辅助转矩的第一电流指令值；

校正值运算部，其在转向角的绝对值为阈值以上的情况下运算校正值，所述校正值通过对所述转向辅助转矩进行校正，来抑制所述转向角的绝对值的增加；

校正部，其运算以所述校正值对所述第一电流指令值校正后得到的第二电流指令值；以及

驱动部，其基于所述第二电流指令值来驱动所述致动器，

所述校正值运算部基于相对于转向角速度非线性地变化的第一转矩，来运算所述校正值，

所述第一转矩在比第一转向角速度慢的范围内为零，在第一转向角速度处从零变化为非零，

所述第一转矩相对于比所述第一转向角速度高的第二转向角速度与所述第一转向角速度之间的所述转向角速度的变化率，大于所述第一转矩相对于比所述第二转向角速度高的第三转向角速度与所述第二转向角速度之间的所述转向角速度的变化率，

所述第一转矩相对于所述第三转向角速度以上的范围内的所述转向角速度的变化率，大于所述第一转矩相对于所述第三转向角速度与所述第二转向角速度之间的所述转向角速度的变化率。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部通过使所述第一转矩相对于所述转向角速度非线性地变化，从而在所述转向角速度的规定范围内降低所述第一转矩相对于所述转向角速度的变化率。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部具备第一转矩设定部，该第一转矩设定部按照在所述转向角速度与所述第一转矩之间预先设定的非线性关系，根据所述转向角速度设定所述第一转矩。

4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部具备转向角增益设定部，该转向角增益设定部设定与所述转向角对应的第一增益，

所述校正值运算部基于所述第一转矩与所述第一增益的第一乘法运算结果来运算所述校正值。

5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部具备第二转矩设定部，该第二转矩设定部设定与所述转向角对应的第二转矩，

所述校正值运算部基于所述第一转矩与所述第二转矩的第一加法运算结果来运算所述校正值。

6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部具备第二转矩设定部，该第二转矩设定部设定与所述转向角对应的第二转矩，

所述校正值运算部基于所述第一乘法运算结果与所述第二转矩的第一加法运算结果来运算所述校正值。

7.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部根据所述转向角速度来变更所述第一增益的特性。

8.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部具备车速增益设定部，该车速增益设定部设定与车速对应的第二增益，

所述校正值运算部基于所述第一加法运算结果与所述第二增益的第二乘法运算结果，来运算所述校正值。

9.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部具备车速增益设定部，该车速增益设定部设定与车速对应的第三增益以及第四增益，

所述校正值运算部基于将所述第一转矩与所述第三增益的第三乘法运算结果加上所述第二转矩与所述第四增益的第四乘法运算结果而得到的第二加法运算结果，来运算所述校正值。

10.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部具备车速增益设定部，该车速增益设定部设定与车速对应的第三增益以及第四增益，

所述校正值运算部基于将所述第一乘法运算结果与所述第三增益的第三乘法运算结果加上所述第二转矩与所述第四增益的第四乘法运算结果而得到的第二加法运算结果，来运算所述校正值。

11.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部根据车速来变更所述第一增益的特性以及所述第二转矩的特性中的至少一方。

12.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部根据车速来变更所述第一转矩的特性以及所述第二转矩的特性中的至少一方。

13.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部根据车速来变更所述第一增益的特性。

14.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

所述校正值运算部在所述转向角的绝对值为第一阈值以下的情况下将所述第一增益设定为0，在所述转向角的绝对值为与所述第一阈值不同的第二阈值以下的情况下将所述第二转矩设定为0。

15.一种电动助力转向装置，其特征在于，所述电动助力转向装置具备：

权利要求1至14中任一项所述的控制装置；以及

由所述控制装置控制的致动器，

所述电动助力转向装置通过所述致动器向车辆的转向系统施加转向辅助转矩。