本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其至少基于轉(zhuǎn)向扭矩來運(yùn)算電流指令值，并且通過電流指令值來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以便對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助力。本發(fā)明特別是涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其將粘彈性模型設(shè)為規(guī)范模型，并且，通過在齒條末端附近限制電流指令值(電流指令値を絞る)，以便減少輔助扭矩，使末端碰撞時(shí)的勢(shì)頭衰減并減少撞擊能量，從而抑制使駕駛員感到不舒服的撞擊噪音(異常音)并提高了轉(zhuǎn)向感。

背景技術(shù)：

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(eps)利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助力，其將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)并通過諸如齒輪或傳送帶之類的傳送機(jī)構(gòu)向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加輔助力。為了準(zhǔn)確地產(chǎn)生輔助力的扭矩，這樣的現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流的反饋控制。反饋控制調(diào)整電動(dòng)機(jī)外加電壓，以便使電流指令值與電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值之間的差變小，電動(dòng)機(jī)外加電壓的調(diào)整一般通過調(diào)整pwm(脈沖寬度調(diào)制)控制的占空比(dutyratio)來進(jìn)行。

參照?qǐng)D1對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖1所示，轉(zhuǎn)向盤(方向盤)1的柱軸(轉(zhuǎn)向軸或方向盤軸)2經(jīng)過減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機(jī)構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b，再通過輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車輪8l和8r連接。另外，在柱軸2上設(shè)置有用于檢測(cè)出轉(zhuǎn)向盤1的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對(duì)轉(zhuǎn)向盤1的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行輔助的電動(dòng)機(jī)20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對(duì)用于控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ecu)30進(jìn)行供電，同時(shí)，經(jīng)過點(diǎn)火開關(guān)11，點(diǎn)火信號(hào)被輸入到控制單元30。控制單元30基于由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩th和由車速傳感器12檢測(cè)出的車速vel并使用輔助圖(アシストマップ)來進(jìn)行作為輔助指令的電流指令值的運(yùn)算，基于通過對(duì)運(yùn)算出的電流指令值實(shí)施補(bǔ)償?shù)榷玫降碾妷嚎刂浦祐ref來控制供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)20的電流。

另外，收發(fā)車輛的各種信息的can(controllerareanetwork，控制器局域網(wǎng)絡(luò))40被連接到控制單元30，車速vel也能夠從can40處獲得。此外，收發(fā)can40以外的通信、模擬/數(shù)字信號(hào)、電波等的非can41也可以被連接到控制單元30。

在這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，控制單元30主要由cpu(也包含mpu、mcu和類似裝置)構(gòu)成，該cpu內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功能，如圖2所示。

參照?qǐng)D2對(duì)控制單元30的功能和動(dòng)作進(jìn)行說明。如圖2所示，來自扭矩傳感器10的轉(zhuǎn)向扭矩th和來自車速傳感器12的車速vel被輸入到用于運(yùn)算出電流指令值的扭矩控制單元31中，運(yùn)算出的電流指令值iref1被輸入到減法運(yùn)算單元32b中，減法運(yùn)算單元32b對(duì)電流指令值iref1和電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值im進(jìn)行減法運(yùn)算。pi控制等的電流控制單元35對(duì)作為在減法運(yùn)算單元32b中得到的減法結(jié)果的偏差i(＝iref1-im)進(jìn)行控制，電流控制后得到的電壓控制值vref被輸入到pwm控制單元36中以便運(yùn)算出占空比，然后通過pwm信號(hào)經(jīng)由逆變器37來對(duì)電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行pwm驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器38檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)20的電動(dòng)機(jī)電流值im，由電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器38檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流值im被反饋輸入到減法運(yùn)算單元32b中。諸如分解器之類的旋轉(zhuǎn)角傳感器21被連接到電動(dòng)機(jī)20，其檢測(cè)出并且輸出旋轉(zhuǎn)角θ。

在這樣的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，當(dāng)通過電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)向角(齒條末端)的附近施加了大的輔助扭矩的時(shí)候，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)到達(dá)了最大轉(zhuǎn)向角的時(shí)刻，會(huì)產(chǎn)生大的撞擊并產(chǎn)生撞擊噪音(異常音)，所以有可能使駕駛員感到不舒服。

因此，日本特公平61-4417號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)公開了一種電動(dòng)式助力轉(zhuǎn)向裝置，其具備用于判定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角是否從最大轉(zhuǎn)向角變成了規(guī)定值的前面的轉(zhuǎn)向角判定單元，并且還具備用于當(dāng)轉(zhuǎn)向角從最大轉(zhuǎn)向角變成了規(guī)定值的前面的時(shí)候，通過減少供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)的電力來減少輔助扭矩的補(bǔ)正單元。

還有，日本專利第4115156號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)公開了一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其決定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是否正靠近末端位置，在知道了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)正靠近末端位置的情況下，控制驅(qū)動(dòng)單元以便減少轉(zhuǎn)向扭矩，為了決定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)靠近末端位置的速度，評(píng)價(jià)基于位置傳感器決定的調(diào)節(jié)速度。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特公平61-4417號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4115156號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

然而，在專利文獻(xiàn)1中所公開的電動(dòng)式助力轉(zhuǎn)向裝置中，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)向角從最大轉(zhuǎn)向角變成了規(guī)定值的前面的時(shí)候，雖然減少了電力，但完全沒有考慮轉(zhuǎn)向速度等，所以不能進(jìn)行細(xì)微的降低電流控制。還有，完全沒有公開使電動(dòng)機(jī)的輔助扭矩減少的特性，也沒有具體的結(jié)構(gòu)。

另外，在專利文獻(xiàn)2中所公開的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，盡管輔助量隨著靠近終端而減少，但根據(jù)靠近終端的速度來調(diào)整降低輔助量的速度，所以已經(jīng)充分地降低了在終端的速度。但是，在專利文獻(xiàn)2中，僅僅公開了改變根據(jù)速度而下降的特性，并沒有基于物理性的模型。還有，因?yàn)闆]有進(jìn)行反饋控制，所以存在特性或結(jié)果隨著路面狀況(負(fù)荷狀態(tài))而發(fā)生變化的可能性。

因此，本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其構(gòu)成基于物理模型的控制系統(tǒng)，構(gòu)成模型追隨控制以便使控制對(duì)象的輸出(到齒條末端為止的距離)追隨規(guī)范模型，不會(huì)給駕駛員帶來轉(zhuǎn)向不協(xié)調(diào)感，抑制末端碰撞時(shí)的異常音的發(fā)生，使撞擊力衰減。還有，本發(fā)明的目的還在于提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其防止在齒條末端的前面保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)持續(xù)下去的情況下很有可能發(fā)生的ecu、電動(dòng)機(jī)的過熱，能夠采取有關(guān)模型追隨控制的安全對(duì)策。

解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其至少基于轉(zhuǎn)向扭矩運(yùn)算出第1電流指令值，通過基于所述第1電流指令值來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以便對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行輔助控制，本發(fā)明的上述目的可以通過下述這樣實(shí)現(xiàn)，即：具有在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)將粘彈性模型設(shè)為規(guī)范模型的模型追隨控制的結(jié)構(gòu)，為了防止過熱，將偏移量賦給所述粘彈性模型的輸入或輸出，以便抑制齒條末端碰撞。

還有，本發(fā)明的上述目的還可以通過下述這樣實(shí)現(xiàn)，即：具有在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)將粘彈性模型設(shè)為規(guī)范模型的模型追隨控制的結(jié)構(gòu)，限制所述模型追隨控制中的控制量的范圍，以便抑制齒條末端碰撞。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，因?yàn)闃?gòu)成了基于物理模型的控制系統(tǒng)，所以具有變得易于預(yù)測(cè)常數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，還有，因?yàn)闃?gòu)成了模型追隨控制以便使控制對(duì)象的輸出(到齒條末端為止的距離)追隨規(guī)范模型，所以具有能夠?qū)ω?fù)荷狀態(tài)(外部干擾)和控制對(duì)象的變動(dòng)進(jìn)行魯棒(穩(wěn)健)控制的優(yōu)點(diǎn)。

還有，因?yàn)閷⑵屏抠x給粘彈性模型的輸入或輸出，所以能夠減少流過電動(dòng)機(jī)的電流，從而可以防止ecu、電動(dòng)機(jī)的過熱。

另外，因?yàn)閷?duì)模型追隨控制中的控制量的范圍設(shè)定限制，所以能夠抑制因控制量過多而造成的不協(xié)調(diào)感。

附圖說明

圖1是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的概要的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4是表示齒條位置變換單元的特性示例的圖。

圖5是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第一實(shí)施方式)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第二實(shí)施方式)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖7是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(整體)的流程圖。

圖8是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例的流程圖。

圖9是粘彈性模型的示意圖。

圖10是用于說明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖11是用于說明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖12是用于說明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖13是用于說明粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的原理的結(jié)構(gòu)框圖。

圖14是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第1實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖15是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第2實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖16是表示根據(jù)齒條位置變更規(guī)范模型的參數(shù)的示例的特性圖。

圖17是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第2實(shí)施例)的流程圖。

圖18是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第3實(shí)施例、第4實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖19是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第3實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖20是表示粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例(第4實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖21是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(第3實(shí)施例、第4實(shí)施例)的流程圖。

圖22是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第3實(shí)施例、第4實(shí)施例)的流程圖。

圖23是表示過熱保護(hù)控制單元的動(dòng)作示例(第3實(shí)施例、第4實(shí)施例)的流程圖。

圖24是表示粘彈性模型追隨控制單元的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第4實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖25是表示粘彈性模型追隨控制單元的動(dòng)作示例(第4實(shí)施例)的流程圖。

圖26是表示基于偏移量賦予的數(shù)據(jù)的變化示例的示意圖。

圖27是表示過熱保護(hù)控制單元的其他的動(dòng)作示例(第5實(shí)施例)的流程圖。

圖28是表示粘彈性模型追隨控制單元的其他的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示例(第6實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖29是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第7實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖30是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(第7實(shí)施例)的流程圖。

圖31是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第8實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖32是表示本發(fā)明的動(dòng)作示例(第8實(shí)施例)的流程圖。

圖33是表示粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作示例(第8實(shí)施例)的流程圖。

圖34是表示控制量限制單元的動(dòng)作示例(第8實(shí)施例)的流程圖。

圖35是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第9實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖36是表示第8實(shí)施例中的限制值的變化示例的圖。

圖37是表示第9實(shí)施例中的限制值的變化示例的圖。

圖38是表示控制量限制單元的動(dòng)作示例(第9實(shí)施例)的流程圖。

圖39是表示第10實(shí)施例中的限制值的變化示例的圖。

圖40是表示第11實(shí)施例中的限制值的變化示例的圖。

圖41是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第12實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖42是表示第12實(shí)施例的控制量限制單元的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖43是表示高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益相對(duì)于轉(zhuǎn)向速度的特性示例的圖。

圖44是表示低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益相對(duì)于轉(zhuǎn)向速度的特性示例的圖。

圖45是表示控制量限制單元的動(dòng)作示例(第12實(shí)施例)的流程圖。

圖46是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示例(第13實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖47是表示第13實(shí)施例的控制量限制單元的結(jié)構(gòu)示例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖48是表示高速時(shí)增益相對(duì)于車速的特性示例的圖。

圖49是表示低速時(shí)增益相對(duì)于車速的特性示例的圖。

圖50是表示控制量限制單元的動(dòng)作示例(第13實(shí)施例)的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明為一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其構(gòu)成基于齒條末端附近的物理模型的控制系統(tǒng)，將粘彈性模型(彈簧常數(shù)、粘性摩擦系數(shù))設(shè)為規(guī)范模型，構(gòu)成模型追隨控制以便使控制對(duì)象的輸出(到齒條末端為止的距離)追隨該規(guī)范模型，不會(huì)給駕駛員帶來轉(zhuǎn)向不協(xié)調(diào)感，抑制末端碰撞時(shí)的異常音的發(fā)生，使撞擊力衰減。

通過粘彈性模型追隨控制單元來構(gòu)成模型追隨控制，通過反饋控制單元或前饋控制單元以及反饋控制單元來構(gòu)成粘彈性模型追隨控制單元，在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍之外進(jìn)行通常的輔助控制，在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)進(jìn)行模型追隨控制，以便使齒條末端碰撞時(shí)的撞擊力衰減。

還有，在本發(fā)明中，進(jìn)行用來將偏移量賦給粘彈性模型的輸入或輸出的處理(下面，被稱為“偏移量處理”)以及用來限制輔助力的最大值的處理(下面，被稱為“最大值限制處理”)。

在偏移量處理中，通過將偏移量賦給粘彈性模型追隨控制單元中的粘彈性模型的輸入或輸出，以便減小電動(dòng)機(jī)電流，從而防止在齒條末端的前面保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)持續(xù)下去的情況下很有可能發(fā)生的ecu、電動(dòng)機(jī)的過熱。具體而言，從被輸入到粘彈性模型追隨控制單元中的齒條軸力或柱軸扭矩或者從粘彈性模型輸出的目標(biāo)齒條位移(目標(biāo)轉(zhuǎn)向角)中減去偏移量。通過這樣做，就可以抑制從粘彈性模型追隨控制單元輸出的齒條軸力或柱軸扭矩，該抑制被反饋到電流指令值，電動(dòng)機(jī)電流變小。過熱保護(hù)控制單元運(yùn)算出偏移量。過熱保護(hù)控制單元在齒條末端的前面的規(guī)定角度范圍內(nèi)，基于作為車輛狀態(tài)信息的電流指令值、轉(zhuǎn)向扭矩、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)或齒條位移速度等，判定在保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)著大的電動(dòng)機(jī)電流(下面，將在此判定中使用的條件稱為“偏移量計(jì)算條件”)，如果該狀態(tài)繼續(xù)持續(xù)下去的話，則計(jì)算出偏移量。并且，盡管通過逐漸增大偏移量的值使得可以斷斷續(xù)續(xù)地減小電動(dòng)機(jī)電流，但如果保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)狀態(tài)判定條件的一部分是不成立的話，則中斷“增大偏移量的值”，當(dāng)變成了齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍之外的時(shí)候，將偏移量重置為零，以便不賦予偏移量。還有，通過針對(duì)偏移量設(shè)定上限值，以便使電動(dòng)機(jī)電流不會(huì)變得過度小。也可以通過設(shè)定電流指令值的下限值來替代偏移量的上限值，將電流指令值變成下限值的時(shí)候的偏移量的值作為上限偏移量存儲(chǔ)起來，在電流指令值小于下限值的期間，將上限偏移量原封不動(dòng)地作為偏移量的值，以便使電動(dòng)機(jī)電流不會(huì)變得過度小。通過在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)將模型追隨控制和對(duì)粘彈性模型的輸入或輸出賦予偏移量這個(gè)功能合并在一起并執(zhí)行，使得既可以防止齒條末端碰撞又能夠進(jìn)行過熱保護(hù)，并且，通過單獨(dú)地起動(dòng)這兩個(gè)功能，可以降低“因電流值發(fā)生擺動(dòng)(變動(dòng))從而會(huì)給駕駛員帶來不協(xié)調(diào)感”的可能性。

在模型追隨控制中，輸出輔助力以便使其與駕駛員的手動(dòng)輸入和來自輪胎一側(cè)的反力的和保持均衡(在輪胎與路面之間的摩擦非常低的情況下，只有駕駛員的手動(dòng)輸入成為和。)，從而會(huì)讓虛擬齒條末端存在，也就是說，即使駕駛員想要更進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，就像已經(jīng)到達(dá)了齒條末端那樣，從而轉(zhuǎn)向盤就再也轉(zhuǎn)動(dòng)不下去。然而，在這種情況下，因?yàn)樵谂c駕駛員的轉(zhuǎn)向方向相反的方向進(jìn)行輔助，所以考慮到安全性，通過最大值限制處理來限制輔助力的最大值。還有，即使在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方向相同的方向進(jìn)行輔助，也同樣地限制輔助力的最大值。

下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

與圖2相對(duì)應(yīng)的圖3示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)示例。如圖3所示，電流指令值iref1在變換單元101被變換成齒條軸力f，齒條軸力f被輸入到粘彈性模型追隨控制單元120中。盡管齒條軸力f與柱軸扭矩等效，在下面的說明中，為了便于說明，使用齒條軸力來進(jìn)行說明。此外，對(duì)與圖2所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)賦予相同的附圖標(biāo)記，并且，省略它們的說明。

依照下述式1進(jìn)行從電流指令值iref1到齒條軸力f的變換。

式1

f＝g1×iref1

在這里，將kt設(shè)為扭矩常數(shù)[nm/a]，將gr設(shè)為減速比，將cf設(shè)為比行程[m/rev.]，則g1＝kt×gr×(2π/cf)成立。

來自旋轉(zhuǎn)角傳感器21的旋轉(zhuǎn)角θ被輸入到齒條位置變換單元100中，被變換成判定用齒條位置rx。判定用齒條位置rx被輸入到齒條末端接近判定單元110中，齒條末端接近判定單元110如圖4所示那樣，當(dāng)判定為判定用齒條位置rx位于齒條末端的前面的規(guī)定位置x0以內(nèi)的時(shí)候，啟動(dòng)末端碰撞抑制控制功能，輸出齒條位移x，并且輸出切換信號(hào)sws。切換信號(hào)sws和齒條位移x與齒條軸力f一起被輸入到粘彈性模型追隨控制單元120中，在粘彈性模型追隨控制單元120中經(jīng)控制運(yùn)算后得到的齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2，電流指令值iref2在加法運(yùn)算單元103與電流指令值iref1相加后變成電流指令值iref3。基于電流指令值iref3進(jìn)行如上所述那樣的輔助控制。

此外，可以將用來設(shè)定圖4所示的齒條末端鄰近區(qū)域的規(guī)定位置x0設(shè)定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｒ?guī)定位置x0因隨齒條比行程、車輛種類、感覺等而發(fā)生變化所以不能被唯一地決定，通常被設(shè)定為齒條末端的前面1～50mm左右。還有，盡管從被連接到電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角傳感器21處獲得旋轉(zhuǎn)角θ，但也可以從轉(zhuǎn)向角傳感器處來獲得。

變換單元102依照下述式2進(jìn)行從齒條軸力ff到電流指令值iref2的變換。

式2

iref2＝ff/g1

圖5和圖6示出了粘彈性模型追隨控制單元120的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

在圖5的第一實(shí)施方式中，齒條軸力f被輸入到前饋控制單元130和反饋控制單元140中，齒條位移x被輸入到反饋控制單元140中。來自前饋控制單元130的齒條軸力ff被輸入到切換單元121中，來自反饋控制單元140的齒條軸力fb被輸入到切換單元122中。根據(jù)切換信號(hào)sws來啟動(dòng)/關(guān)閉(on/off)切換單元121和切換單元122，當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被關(guān)閉的時(shí)候，切換單元121的輸出u1和切換單元122的輸出u2均為零。當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被啟動(dòng)的時(shí)候，來自切換單元121的齒條軸力ff被作為齒條軸力u1輸出，來自切換單元122的齒條軸力fb被作為齒條軸力u2輸出。加法運(yùn)算單元123對(duì)來自切換單元121的齒條軸力u1和來自切換單元122的齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算，粘彈性模型追隨控制單元120輸出作為在加法運(yùn)算單元123得到的加法值的齒條軸力ff。齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2。

還有，在圖6的第二實(shí)施方式中，齒條位移x被輸入到前饋控制單元130和反饋控制單元140中，齒條軸力f被輸入到反饋控制單元140中。接下來與圖5的第一實(shí)施方式相同，來自前饋控制單元130的齒條軸力ff被輸入到切換單元121中，來自反饋控制單元140的齒條軸力fb被輸入到切換單元122中。根據(jù)切換信號(hào)sws來啟動(dòng)/關(guān)閉切換單元121和切換單元122，當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被關(guān)閉的時(shí)候，切換單元121的輸出u1和切換單元122的輸出u2均為零。當(dāng)切換單元121和切換單元122根據(jù)切換信號(hào)sws被啟動(dòng)的時(shí)候，來自切換單元121的齒條軸力ff被作為齒條軸力u1輸出，來自切換單元122的齒條軸力fb被作為齒條軸力u2輸出。加法運(yùn)算單元123對(duì)來自切換單元121的齒條軸力u1和來自切換單元122的齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算，粘彈性模型追隨控制單元120輸出作為在加法運(yùn)算單元123得到的加法值的齒條軸力ff。齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，首先參照?qǐng)D7的流程圖對(duì)本發(fā)明的動(dòng)作示例整體進(jìn)行說明。接下來，參照?qǐng)D8的流程圖對(duì)粘彈性模型追隨控制(第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式)的動(dòng)作示例進(jìn)行說明。

在開始階段，根據(jù)切換信號(hào)sws切換單元121和切換單元122是被關(guān)閉的。然后，當(dāng)動(dòng)作開始的時(shí)候，首先，扭矩控制單元31基于轉(zhuǎn)向扭矩th和車速vel運(yùn)算出電流指令值iref1(步驟s10)，齒條位置變換單元100將來自旋轉(zhuǎn)角傳感器21的旋轉(zhuǎn)角θ變換成判定用齒條位置rx(步驟s11)。齒條末端接近判定單元110基于判定用齒條位置rx來判定是否接近齒條末端(步驟s12)，在沒有接近齒條末端的情況下，粘彈性模型追隨控制單元120不輸出齒條軸力ff，執(zhí)行基于電流指令值iref1的通常的轉(zhuǎn)向控制(步驟s13)，繼續(xù)進(jìn)行直到結(jié)束為止(步驟s14)。

另一方面，在被齒條末端接近判定單元110判定為接近了齒條末端的情況下，粘彈性模型追隨控制單元120執(zhí)行粘彈性模型追隨控制(步驟s20)。也就是說，如圖8所示，齒條末端接近判定單元110輸出切換信號(hào)sws(步驟s201)，同時(shí)還輸出齒條位移x(步驟s202)。還有，變換單元101依照上述式1將電流指令值iref1變換成齒條軸力f(步驟s203)。在圖5的第一實(shí)施方式中，前饋控制單元130基于齒條軸力f進(jìn)行前饋控制(步驟s204)，反饋控制單元140基于齒條位移x和齒條軸力f進(jìn)行反饋控制(步驟s205)。還有，在圖6的第二實(shí)施方式中，前饋控制單元130基于齒條位移x進(jìn)行前饋控制(步驟s204)，反饋控制單元140基于齒條位移x和齒條軸力f進(jìn)行反饋控制(步驟s205)。此外，無論在上述哪一種情況下，也可以將前饋控制和反饋控制的順序反過來。

來自齒條末端接近判定單元110的切換信號(hào)sws被輸入到切換單元121和切換單元122中，切換單元121和切換單元122被啟動(dòng)(步驟s206)。當(dāng)切換單元121和切換單元122被啟動(dòng)的時(shí)候，來自前饋控制單元130的齒條軸力ff被作為齒條軸力u1輸出，來自反饋控制單元140的齒條軸力fb被作為齒條軸力u2輸出。加法運(yùn)算單元123對(duì)齒條軸力u1和齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算(步驟s207)，作為加法運(yùn)算結(jié)果的齒條軸力ff在變換單元102依照上述式2被變換成電流指令值iref2(步驟s208)。

在這里，本發(fā)明的粘彈性模型追隨控制單元120變成了基于齒條末端附近的物理模型的控制系統(tǒng)，構(gòu)成在齒條末端的前面的規(guī)定角度以內(nèi)將粘彈性模型(彈簧常數(shù)k0[n/m]、粘性摩擦系數(shù)μ[n/(m/s)])設(shè)為規(guī)范模型(用作為輸入的力和作為輸出的位移描述的物理模型)的模型追隨控制，從而使齒條末端碰撞時(shí)的撞擊力衰減。

圖9示出了齒條末端附近的示意圖，式3示出了質(zhì)量m與力f0、f1之間的關(guān)系。例如，關(guān)西大學(xué)理工學(xué)會(huì)雜志“理工學(xué)與技術(shù)”第17卷(2010年)中的“彈性膜和粘彈性的力學(xué)的基礎(chǔ)”(大場(chǎng)謙吉)示出了粘彈性模型的方程式的導(dǎo)出過程。

式3

接下來，針對(duì)齒條位移x1和x2，將k0和k1設(shè)為彈簧常數(shù)的話，則式4～式6成立。

式4

x＝x1+x2

式5

f0＝k0x

式6

因此，將上述式4～式6代入到上述式3，則可得式7。

式7

對(duì)上述式7進(jìn)行微分的話，則可得下述式8，然后，在兩邊都乘以μ1/k1的話，則可得下述式9。

式8

式9

然后，將式7和式9加在一起的話，則可得下述式10。

式10

將上述式4和式6代入到式10的話，則可得下述式11。

式11

在這里，μ1/k1＝τe、k0＝er和μ1(1/k0+1/k1)＝τδ均成立的話，則上述式11變成式12，然后，進(jìn)行拉普拉斯變換的話，則式13成立。

式12

式13

(1+τes)f(s)＝{τems³+ms²+er(1+τδs)}x(s)

通過x(s)/f(s)來整理上述式13的話，則可得下述式14。

式14

式14變成用來表示從作為輸入的力f到作為輸出的位移x的特性的三階物理模型(傳遞函數(shù))，當(dāng)使用彈簧常數(shù)k1＝∞的彈簧的話，則τe→0成立，并且τδ＝μ1·1/k0也成立，從而可以導(dǎo)出二次函數(shù)的下述式15。

式15

在本發(fā)明中，將用式15表示的二次函數(shù)作為規(guī)范模型gm并對(duì)其進(jìn)行說明。也就是說，將式16作為規(guī)范模型gm。在這里，μ1＝μ是成立的。

式16

接下來，將電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的實(shí)際工廠(actualplant)146設(shè)為用下述式17表示的p，當(dāng)通過具有2個(gè)自由度的控制系統(tǒng)來設(shè)計(jì)本發(fā)明的規(guī)范模型追隨型控制的話，則將pn以及pd作為實(shí)際的模型，變成圖10的結(jié)構(gòu)。方框(塊，block)143(cd)表示控制要素單元。(例如，參照“先行控制的系統(tǒng)控制理論”，作者：前田肇、杉江俊治，出版社：日本朝倉書店)

式17

為了用穩(wěn)定的有理函數(shù)的比來表示實(shí)際工廠p，用下述式18來表示n以及d。n的分子變成p的分子，d的分子變成p的分母。此外，對(duì)于α來說，可以任意地選擇(s+α)＝0的極。

式18

將圖10的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于規(guī)范模型gm的話，則為了使x/f＝gm成立，需要將1/f設(shè)定成下述式19那樣。此外，基于式16以及式18來導(dǎo)出式19。

式19

用下述式20來表示反饋控制單元的方框n/f。

式20

用下述式21來表示前饋控制單元的方框d/f。

式21

在表示具有2個(gè)自由度的控制系統(tǒng)的一個(gè)示例的圖10中，實(shí)際工廠p的輸入(與齒條軸力或柱軸扭矩相對(duì)應(yīng)的電流指令值)u是用下述式22來表示的。

式22

還有，實(shí)際工廠p的輸出(齒條位移)x是用下述式23來表示的。

式23

整理式23并使輸出x的項(xiàng)和左邊f(xié)的項(xiàng)匯集在右邊的話，則可以導(dǎo)出式24。

式24

將式24表示成針對(duì)輸入f的輸出x的傳遞函數(shù)的話，則可得下述式25。在這里，在第三項(xiàng)以后，作為p＝pn/pd來表現(xiàn)。

式25

如果能正確地表現(xiàn)了實(shí)際工廠p的話，則可以使pn＝n和pd＝d成立，因?yàn)獒槍?duì)輸入f的輸出x的特性可以被表示成pn/f(＝n/f)，所以下述式26成立。

式26

當(dāng)考慮將針對(duì)輸入f的輸出x的特性(規(guī)范模型(傳遞函數(shù)))設(shè)為下述式27的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)將1/f設(shè)為下述式28。

式27

式28

在圖10中，以方框144→實(shí)際工廠p的路徑考慮前饋控制系統(tǒng)的話，則可得圖11。在這里，使p＝n/d成立的話，則圖11(a)變成圖11(b)，基于式20可以獲得圖11(c)。因?yàn)榛趫D11(c)，f＝(m·s²+μ·s+k0)x成立，所以對(duì)其進(jìn)行拉普拉斯逆變換的話，則可得下述式29。

式29

另一方面，考慮如圖12所示那樣的前饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框的話，則在輸入f和輸出x的情況下，下述式30成立。

式30

整理式30的話，則可得下述式31，然后，針對(duì)輸入f整理式31的話，則可得下述式32。

式31

f-{(μ-η)·s+k0}·x＝(m·s²+η·s)x

式32

f＝{m·s²+(μ-η+η)·s+k0}·x

對(duì)式32進(jìn)行拉普拉斯逆變換的話，則可得上述式29，其結(jié)果為，如圖13所示，前饋控制單元a和前饋控制單元b是等效的。

立足于上述前提，下面，參照?qǐng)D14以及圖15對(duì)本發(fā)明的具體的結(jié)構(gòu)示例進(jìn)行說明。圖14的第1實(shí)施例與圖5的第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)，齒條軸力f被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的前饋要素144(用式21表示的d/f)和反饋控制單元140中，齒條位移x被輸入到反饋控制單元140中。還有，圖15的第2實(shí)施例與圖6的第二實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)，齒條位移x被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的彈簧常數(shù)項(xiàng)131和粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132中，齒條軸力f被輸入到反饋控制單元140中。

在圖14的第1實(shí)施例中，來自前饋要素144的齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。還有，在圖15的第2實(shí)施例中，減法運(yùn)算單元133減去前饋控制單元130內(nèi)的彈簧常數(shù)項(xiàng)131的輸出和粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132的輸出，作為在減法運(yùn)算單元133得到的減法運(yùn)算結(jié)果的齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。來自固定單元125的固定值“0”被輸入到切換單元121的接點(diǎn)a1。

無論在圖14的第1實(shí)施例和圖15的第2實(shí)施例中的哪一種情況下，反饋控制單元140由反饋要素(n/f)141、減法運(yùn)算單元142和控制要素單元143構(gòu)成，來自反饋控制單元140的齒條軸力fb，即，控制要素單元143的輸出被輸入到切換單元122的接點(diǎn)b2。來自固定單元126的固定值“0”被輸入到切換單元122的接點(diǎn)a2。反饋要素(n/f)141如上所述那樣為規(guī)范模型，相當(dāng)于粘彈性模型，來自反饋要素(n/f)141的輸出為目標(biāo)齒條位移。

在圖14的第1實(shí)施例中，齒條軸力f被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的前饋要素144中，同時(shí)還被輸入到反饋控制單元140內(nèi)的反饋要素(n/f)141中。齒條位移x被減法輸入到反饋控制單元140內(nèi)的減法運(yùn)算單元142中，同時(shí)還被輸入到參數(shù)設(shè)定單元124中。參數(shù)設(shè)定單元124基于齒條位移x輸出例如圖16所示那樣的特性的彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ，彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的前饋要素144和反饋控制單元140內(nèi)的反饋要素(n/f)141中。

在圖15的第2實(shí)施例中，齒條位移x被輸入到前饋控制單元130內(nèi)的彈簧常數(shù)項(xiàng)131和粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132中，同時(shí)還被輸入到反饋控制單元140內(nèi)的減法運(yùn)算單元142中，并且還被輸入到參數(shù)設(shè)定單元124中。齒條軸力f被輸入到反饋控制單元140內(nèi)的反饋要素(n/f)141中。參數(shù)設(shè)定單元124基于齒條位移x輸出與上述相同的彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ，彈簧常數(shù)k0被輸入到彈簧常數(shù)項(xiàng)131和反饋要素(n/f)141中，粘性摩擦系數(shù)μ被輸入到粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132和反饋要素(n/f)141中。

還有，無論在第1實(shí)施例和第2實(shí)施例中的哪一種情況下，切換信號(hào)sws被輸入到切換單元121和切換單元122中，切換單元121和切換單元122的接點(diǎn)在通常情況下被分別連接到接點(diǎn)a1和接點(diǎn)a2，通過切換信號(hào)sws被分別切換到接點(diǎn)b1和接點(diǎn)b2。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D17的流程圖對(duì)圖15的第2實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說明。

齒條末端接近判定單元110輸出切換信號(hào)sws(步驟s21)，同時(shí)還輸出齒條位移x(步驟s22)。齒條位移x被輸入到彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132、參數(shù)設(shè)定單元124和減法運(yùn)算單元142中。參數(shù)設(shè)定單元124將根據(jù)齒條位移x并依照?qǐng)D16的特性而求出的彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ設(shè)定在彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132和反饋要素(n/f)141中(步驟s23)。還有，變換單元101將電流指令值iref1變換成齒條軸力f(步驟s23a)，齒條軸力f被輸入到反饋要素(n/f)141中以便進(jìn)行n/f運(yùn)算(步驟s24)。n/f運(yùn)算值被加法輸入到減法運(yùn)算單元142中，減法運(yùn)算單元142從n/f運(yùn)算值中減去齒條位移x(步驟s24a)，控制要素單元143對(duì)在減法運(yùn)算單元142得到的減法運(yùn)算值進(jìn)行cd運(yùn)算(步驟s24b)。從控制要素單元143輸出的運(yùn)算出的齒條軸力fb被輸入到切換單元122的接點(diǎn)b2。

前饋控制單元130內(nèi)的粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132基于粘性摩擦系數(shù)μ進(jìn)行“(μ－η)·s”的運(yùn)算(步驟s25)，將彈簧常數(shù)k0設(shè)定在彈簧常數(shù)項(xiàng)131中(步驟s25a)，減法運(yùn)算單元對(duì)彈簧常數(shù)k0和“(μ－η)·s”進(jìn)行減法運(yùn)算(步驟s25b)，作為運(yùn)算結(jié)果輸出齒條軸力ff。齒條軸力ff被輸入到切換單元121的接點(diǎn)b1。此外，也可以將前饋控制單元130和反饋控制單元140的運(yùn)算的順序反過來。

來自齒條末端接近判定單元110的切換信號(hào)sws被輸入到切換單元121和切換單元122中，切換單元121的接點(diǎn)從a1被切換到b1，切換單元122的接點(diǎn)從a2被切換到b2，加法運(yùn)算單元123對(duì)來自切換單元121的齒條軸力u1和來自切換單元122的齒條軸力u2進(jìn)行加法運(yùn)算(步驟s26)，作為加法運(yùn)算結(jié)果的齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2(步驟s26a)。電流指令值iref2被輸入到加法運(yùn)算單元103中并與電流指令值iref相加(步驟s27)，執(zhí)行轉(zhuǎn)向控制，銜接到步驟s14。

此外，控制要素單元143(cd)也可以為任意的pid(比例積分微分)控制、pi控制和pd控制的結(jié)構(gòu)中的任意一種結(jié)構(gòu)。還有，關(guān)于圖14的第1實(shí)施例的動(dòng)作，只有齒條軸力f和齒條位移x輸入的部分(要素)是不同的，其他都是同樣的。還有，在圖14的第1實(shí)施例和圖15的第2實(shí)施例中，盡管執(zhí)行前饋控制單元130和反饋控制單元140的雙方的控制運(yùn)算，但也可以采用只有前饋控制單元130的結(jié)構(gòu)，還可以采用只有反饋控制單元140的結(jié)構(gòu)。

接下來，對(duì)進(jìn)行偏移量處理的本發(fā)明的實(shí)施例(第3實(shí)施例～第7實(shí)施例)進(jìn)行說明。

與圖3相對(duì)應(yīng)的圖18示出了用于進(jìn)行偏移量處理的本發(fā)明的實(shí)施例，相對(duì)于圖3所示的實(shí)施方式，圖18的實(shí)施例追加了齒條位移速度運(yùn)算單元150以及過熱保護(hù)控制單元160。從齒條末端接近判定單元110輸出的齒條位移x以及切換信號(hào)sws被輸入到粘彈性模型追隨控制單元220中，并且，齒條位移x被輸入到齒條位移速度運(yùn)算單元150中，切換信號(hào)sws被輸入到過熱保護(hù)控制單元160中。齒條位移速度運(yùn)算單元150基于齒條位移x計(jì)算出齒條位移速度rv，并將其輸出到過熱保護(hù)控制單元160。過熱保護(hù)控制單元160輸入切換信號(hào)sws、齒條位移速度rv、轉(zhuǎn)向扭矩th、車速vel以及如后所述的電流指令值iref3，計(jì)算出偏移量of。偏移量of與齒條軸力f、切換信號(hào)sws以及齒條位移x一起被輸入到粘彈性模型追隨控制單元220中，在粘彈性模型追隨控制單元220中經(jīng)控制運(yùn)算后得到的齒條軸力ff在變換單元102被變換成電流指令值iref2。因?yàn)閳D18的實(shí)施例的其他的結(jié)構(gòu)與圖3所示的實(shí)施方式相同，所以省略它們的說明。

與圖5相對(duì)應(yīng)的圖19(第3實(shí)施例)和與圖6相對(duì)應(yīng)的圖20(第4實(shí)施例)分別示出了粘彈性模型追隨控制單元220的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。

從過熱保護(hù)控制單元160輸出的偏移量of被輸入到反饋控制單元240中。其他的結(jié)構(gòu)與圖5的第一實(shí)施方式或圖6的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D21、圖22以及圖23的流程圖對(duì)整體的動(dòng)作示例以及粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作示例進(jìn)行說明。

圖21通過流程圖示出了整體的動(dòng)作示例，與圖7的流程圖相比，追加了步驟s12a，如后所述那樣變更了粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作(步驟s20a)。其他的動(dòng)作都與第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式相同。

在步驟s12a，在齒條末端接近判定單元110基于判定用齒條位置rx判定了是否接近齒條末端的結(jié)果為沒有接近齒條末端的情況下，執(zhí)行將過熱保護(hù)控制單元160中的偏移量of的值重置為零的動(dòng)作。

在被齒條末端接近判定單元110判定為接近了齒條末端的情況下，執(zhí)行基于過熱保護(hù)控制單元160以及粘彈性模型追隨控制單元220的粘彈性模型追隨控制(步驟s20a)。

圖22通過流程圖示出了粘彈性模型追隨控制的動(dòng)作示例，與圖8的流程圖相比，追加了步驟s203a以及步驟s203b，在反饋控制的動(dòng)作中加入了變更(從步驟s205變更到步驟s205a)。其他的動(dòng)作都與第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式的動(dòng)作相同。此外，盡管由反饋控制單元240來執(zhí)行步驟s205a的反饋控制，但關(guān)于這個(gè)動(dòng)作，在對(duì)如后所述的粘彈性模型追隨控制單元220進(jìn)行詳細(xì)說明的地方，來對(duì)其進(jìn)行說明。

在步驟s203a，齒條位移速度運(yùn)算單元150輸入從齒條末端接近判定單元110輸出的齒條位移x，執(zhí)行基于齒條位移x計(jì)算出齒條位移速度rv的動(dòng)作。并且，在步驟s203b，過熱保護(hù)控制單元160通過切換信號(hào)sws檢測(cè)出接近了齒條末端，基于轉(zhuǎn)向扭矩th、車速vel、齒條位移速度rv以及電流指令值iref3來計(jì)算出偏移量of。

過熱保護(hù)控制單元160中的偏移量of的計(jì)算是按照?qǐng)D23所示那樣的處理步驟來執(zhí)行的。

盡管偏移量of在偏移量計(jì)算條件只在規(guī)定時(shí)間里一直成立的時(shí)候被更新，但設(shè)有用on/off來表示是否只在規(guī)定時(shí)間里一直成立的標(biāo)志(下面，被稱為“規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志”)，在開始階段其處于off狀態(tài)。偏移量of的值在開始階段為零。

過熱保護(hù)控制單元160通過切換信號(hào)sws的輸出，檢測(cè)出接近了齒條末端的話，就讀取作為車輛狀態(tài)信息的電流指令值iref3、轉(zhuǎn)向扭矩th、齒條位移速度rv以及車速vel(步驟s301)，確認(rèn)規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志(步驟s302)。

在規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志為off的情況下，確認(rèn)偏移量計(jì)算條件是否只在規(guī)定時(shí)間里一直成立(步驟s303)。偏移量計(jì)算條件為“車速vel小于所規(guī)定的車速值”，并且，“轉(zhuǎn)向扭矩th大于所規(guī)定的轉(zhuǎn)向扭矩值”，并且，“齒條位移速度rv小于所規(guī)定的速度值”，并且，“電流指令值iref3大于所規(guī)定的電流指令值”的條件，使用時(shí)間計(jì)數(shù)器來測(cè)量偏移量計(jì)算條件成立的時(shí)間。在偏移量計(jì)算條件只在規(guī)定時(shí)間里一直成立的情況下，將規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志設(shè)為on(步驟s304)，輸出偏移量of(步驟s305)。在偏移量計(jì)算條件只在規(guī)定時(shí)間里沒有成立的情況下，使規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志按原樣不動(dòng)，輸出偏移量of(步驟s305)。

在規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志為on的情況下，確認(rèn)保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)狀態(tài)判定條件的一部分是否沒有成立(步驟s306)。也就是說，確認(rèn)“車速vel小于所規(guī)定的車速值”、“轉(zhuǎn)向扭矩th大于所規(guī)定的轉(zhuǎn)向扭矩值”以及“齒條位移速度rv小于所規(guī)定的速度值”這三個(gè)條件中的至少一個(gè)條件是否沒有成立。在這三個(gè)條件均成立的情況下，通過將所規(guī)定的值與偏移量of相加，以便更新偏移量of(步驟s307)。并且，確認(rèn)經(jīng)過更新后的偏移量of是否超過所規(guī)定的上限值(步驟s308)，在超過的情況下，將所規(guī)定的上限值作為偏移量of的值(步驟s309)，在沒有超過的情況下，不變更偏移量of的值，輸出偏移量of(步驟s305)。在上述三個(gè)條件中的至少一個(gè)條件沒有成立的情況下，將規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志設(shè)為off(步驟s310)，不更新偏移量of而是輸出偏移量of(步驟s305)。在將規(guī)定時(shí)間經(jīng)過標(biāo)志設(shè)為off的時(shí)候，對(duì)在步驟s303中使用的時(shí)間計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零。

當(dāng)變成了齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍之外，被判定為沒有接近齒條末端的時(shí)候，如上所述那樣，將偏移量of的值重置為零(步驟s12a)。

通過上述那樣計(jì)算出的偏移量of被輸入到粘彈性模型追隨控制單元220內(nèi)的反饋控制單元240中。

此外，在偏移量計(jì)算條件中，也可以沒有與車速vel有關(guān)的條件，還可以附加其他的條件。還有，也可以使用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)來替代齒條位移速度rv，用“電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)小于所規(guī)定的旋轉(zhuǎn)次數(shù)”這個(gè)條件來替代“齒條位移速度rv小于所規(guī)定的速度值”這個(gè)條件。在這種情況下，基于從旋轉(zhuǎn)角傳感器21輸出的旋轉(zhuǎn)角θ來計(jì)算出電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)。另外，盡管通過將所規(guī)定的值與偏移量of相加來進(jìn)行偏移量of的更新，但只要是進(jìn)行更新使偏移量of逐漸變大的話，也可以使用除此之外的方法來進(jìn)行更新，例如進(jìn)行更新使偏移量of呈指數(shù)性地變大。

在這里，參照?qǐng)D24以及圖25對(duì)粘彈性模型追隨控制單元220進(jìn)行更詳細(xì)的說明。

圖24示出了圖20的第4實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元220的具體的結(jié)構(gòu)示例。圖24的結(jié)構(gòu)示例對(duì)應(yīng)于圖15所示的第2實(shí)施例，圖24的反饋控制單元240替代了圖15的反饋控制單元140。因?yàn)槠渌慕Y(jié)構(gòu)與第2實(shí)施例相同，所以省略它們的說明。

反饋控制單元240由反饋要素(n/f)141、控制要素單元143、減法運(yùn)算單元142和減法運(yùn)算單元145構(gòu)成，來自過熱保護(hù)控制單元160的偏移量of被減法輸入到減法運(yùn)算單元145中。

被輸入到反饋控制單元240中的齒條軸力f被加法輸入到減法運(yùn)算單元145中，從齒條軸力f中減去被減法輸入到減法運(yùn)算單元145中的偏移量of得到的齒條軸力f’被輸入到反饋要素(n/f)141中。

圖25的流程圖示出了在這樣的結(jié)構(gòu)中的動(dòng)作示例。

首先，與圖17所示的第2實(shí)施例中的動(dòng)作同樣地，齒條末端接近判定單元110輸出切換信號(hào)sws以及齒條位移x(步驟s21、步驟s22)，齒條位移x被輸入到彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132、參數(shù)設(shè)定單元124和減法運(yùn)算單元142中。參數(shù)設(shè)定單元124將彈簧常數(shù)k0和粘性摩擦系數(shù)μ設(shè)定在彈簧常數(shù)項(xiàng)131、粘性摩擦系數(shù)項(xiàng)132和反饋要素(n/f)141中(步驟s23)，變換單元101將電流指令值iref1變換成齒條軸力f(步驟s23a)。齒條軸力f被加法輸入到減法運(yùn)算單元145中。齒條位移速度運(yùn)算單元150基于齒條位移x計(jì)算出齒條位移速度rv(步驟s23b)，齒條位移速度rv與切換信號(hào)sws、轉(zhuǎn)向扭矩th、車速vel以及電流指令值iref3一起被輸入到過熱保護(hù)控制單元160中，過熱保護(hù)控制單元160計(jì)算出偏移量of(步驟s23c)。偏移量of被減法輸入到減法運(yùn)算單元145中，從齒條軸力f中減去偏移量of得到的齒條軸力f’被輸入到反饋要素(n/f)141中以便進(jìn)行n/f運(yùn)算(步驟s24)。

然后，執(zhí)行與第2實(shí)施例中的步驟s24a～步驟s27相同的動(dòng)作，銜接到步驟s14。

此外，可以讓將圖14所示的第1實(shí)施例中的反饋控制單元140置換成圖24的第4實(shí)施例中的反饋控制單元240的結(jié)構(gòu)成為圖19的第3實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元220的具體的結(jié)構(gòu)示例。在該結(jié)構(gòu)示例的動(dòng)作中，只有齒條軸力f和齒條位移x輸入的部分(要素)是不同的，其他的動(dòng)作與第4實(shí)施例中的動(dòng)作相同。

在這里，圖26是表示基于偏移量賦予的各種數(shù)據(jù)(信號(hào))的變化示例的示意圖。在圖26中，橫軸為時(shí)間，盡管縱軸為各種數(shù)據(jù)的大小，但在這里，因?yàn)樽鳛槭疽鈭D的圖26的目的在于表示變化的樣子，所以各種數(shù)據(jù)的大小與實(shí)際情況有出入。還有，在各種數(shù)據(jù)發(fā)生變化的時(shí)候，盡管實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生偏移，但將沒有偏移作為前提，所以被輸入到粘彈性模型追隨控制單元220的齒條軸力f以及齒條位移x均為一定。

在齒條末端的前面的規(guī)定角度的范圍內(nèi)，在時(shí)刻t1偏移量計(jì)算條件只在規(guī)定時(shí)間里一直成立的話，則偏移量of的值逐漸增加，因此導(dǎo)致齒條軸力f’逐漸減少。其結(jié)果為，作為來自粘彈性模型的輸出的n/f運(yùn)算值也逐漸減少，在減法運(yùn)算單元142計(jì)算出的與齒條位移x的偏差變大，作為將該偏差作為輸入的控制要素單元(cd)143的輸出的齒條軸力fb減少。因受到齒條軸力fb減少的影響，所以電流指令值也減少。

在沒有偏移量賦予功能的情況下，各種數(shù)據(jù)如圖26的虛線所示那樣維持一定的值而不發(fā)生變化，其結(jié)果為，電動(dòng)機(jī)電流沒有被減少，所以有可能發(fā)生ecu、電動(dòng)機(jī)的過熱。通過圖26可知，本功能有效地起到了作用。

在時(shí)刻t2當(dāng)偏移量of達(dá)到了上限值的話，則在時(shí)刻t2之后，偏移量of在上限值成為一定的值，其他的數(shù)據(jù)在時(shí)刻t2的值也成為一定的值。因此，能夠防止電流指令值的過度減少。

如上所述，在上述實(shí)施例(第3實(shí)施例、第4實(shí)施例)中，盡管通過對(duì)偏移量設(shè)定上限值，可以使電動(dòng)機(jī)電流不會(huì)變成過度小，但也可以通過設(shè)定電流指令值的下限值來替代偏移量的上限值，將電流指令值變成下限值的時(shí)候的偏移量的值作為上限偏移量存儲(chǔ)起來，在電流指令值小于下限值的期間，將上限偏移量原封不動(dòng)地作為偏移量的值，這樣就可以使電動(dòng)機(jī)電流不會(huì)變得過度小。

盡管在這種情況下的實(shí)施例(第5實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例(第3實(shí)施例、第4實(shí)施例)相同，但在過熱保護(hù)控制單元160中的偏移量of的計(jì)算的動(dòng)作中有不同之處。

圖27是表示第5實(shí)施例中的過熱保護(hù)控制單元160中的偏移量of的計(jì)算的動(dòng)作示例的流程圖，與圖23的流程圖相比，在讀取了作為車輛狀態(tài)信息的電流指令值iref3、轉(zhuǎn)向扭矩th、齒條位移速度rv以及車速vel(步驟s301)之后，增加了步驟s301a～步驟s301d，作為更新了偏移量of(步驟s307)之后的處理，用步驟s308a以及步驟s309a來替代了圖23的步驟s308以及步驟s309。還有，在本實(shí)施例中，設(shè)有用on/off來表示電流指令值是否變成了下限值的標(biāo)志(下面，被稱為“限制標(biāo)志”)，在開始階段其處于off狀態(tài)。

過熱保護(hù)控制單元160確認(rèn)讀取出來的電流指令值iref3是否小于所規(guī)定的下限值(步驟s301a)，在電流指令值iref3小于所規(guī)定的下限值的情況下，將該時(shí)刻的偏移量of的值作為上限偏移量存儲(chǔ)起來(步驟s301b)，將限制標(biāo)志設(shè)為on(步驟s301c)。在電流指令值iref3不小于所規(guī)定的下限值的情況下，將限制標(biāo)志設(shè)為off(步驟s301d)。

更新了偏移量of(步驟s307)之后，確認(rèn)限制標(biāo)志(步驟s308a)，在限制標(biāo)志為on的情況下，將上限偏移量作為偏移量of的值(步驟s309a)，在限制標(biāo)志為off的情況下，不變更偏移量of的值。

就這樣，因?yàn)橥ㄟ^與ecu、電動(dòng)機(jī)的過熱直接相關(guān)聯(lián)的電流指令值的大小來限制偏移量，所以能夠有效地防止過熱。

還有，也可以從由反饋要素(n/f)141輸出的n/f運(yùn)算值中減去偏移量，而不是從被輸入到作為粘彈性模型的反饋要素(n/f)141中的齒條軸力f中減去偏移量。

圖28示出了在圖24所示的第4實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例中從由反饋要素(n/f)141輸出的n/f運(yùn)算值中減去偏移量of的場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)示例(第6實(shí)施例)。

圖28的結(jié)構(gòu)除了反饋控制單元250之外，與圖24的第4實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同，即使在反饋控制單元250，與圖24的反饋控制單元240相比，盡管它們的結(jié)構(gòu)要素是相同的，但結(jié)構(gòu)要素之間的連接是不同的。在圖28的第6實(shí)施例中，齒條軸力f被輸入到反饋要素(n/f)141中，而不是被輸入到減法運(yùn)算單元145中，從反饋要素(n/f)141輸出的n/f運(yùn)算值被加法輸入到減法運(yùn)算單元145中，而不是被加法輸入到減法運(yùn)算單元142中。在減法運(yùn)算單元145中從n/f運(yùn)算值中減去偏移量of，在減法運(yùn)算單元145中得到的減法運(yùn)算值被加法輸入到減法運(yùn)算單元142中，在減法運(yùn)算單元142中減去齒條位移x，在減法運(yùn)算單元142中得到的減法運(yùn)算值被輸入到控制要素單元143中。

因?yàn)榈?實(shí)施例中的反饋控制單元中的有關(guān)齒條軸力的流程與上述其他的實(shí)施例(第3實(shí)施例～第5實(shí)施例)中的反饋控制單元中的有關(guān)齒條軸力的流程相同，在相同的流程中賦予了偏移量，所以第6實(shí)施例也能夠獲得與其他的實(shí)施例同等的效果。

此外，也可以在第3實(shí)施例中的粘彈性模型追隨控制單元的結(jié)構(gòu)示例中，從由反饋要素(n/f)141輸出的n/f運(yùn)算值中減去偏移量of。

也可以使用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角θ的位移(下面，被稱為“旋轉(zhuǎn)角位移”)來執(zhí)行上述實(shí)施例(第3實(shí)施例～第6實(shí)施例)中的使用齒條位移x來執(zhí)行的處理，以便替代齒條位移x。像旋轉(zhuǎn)角θ在上述實(shí)施例中的齒條位置變換單元100被變換成判定用齒條位置rx那樣，因?yàn)辇X條位置與旋轉(zhuǎn)角是連動(dòng)的，所以在以齒條末端的前面的規(guī)定位置或角度為基點(diǎn)的齒條位移與旋轉(zhuǎn)角位移之間可以互相替代。

與圖18相對(duì)應(yīng)的圖29示出了使用旋轉(zhuǎn)角位移θd來替代齒條位移x的場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)示例(第7實(shí)施例)。

在第7實(shí)施例中，因?yàn)椴恍枰蟪鳊X條位置，所以也不需要齒條位置變換單元100，齒條末端接近判定單元210替代了圖18的齒條末端接近判定單元110，設(shè)置了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)運(yùn)算單元250以便替代圖18的齒條位移速度運(yùn)算單元150，熱保護(hù)控制單元260替代了圖18的熱保護(hù)控制單元160，粘彈性模型追隨控制單元320替代了圖18的粘彈性模型追隨控制單元220。來自旋轉(zhuǎn)角傳感器21的旋轉(zhuǎn)角θ被輸入到齒條末端接近判定單元210中，齒條末端接近判定單元210當(dāng)判定為旋轉(zhuǎn)角θ位于與齒條末端相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角和與齒條末端的前面的規(guī)定位置相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角θ0之間的時(shí)候，啟動(dòng)抑制控制功能，輸出作為旋轉(zhuǎn)角θ與旋轉(zhuǎn)角θ0之間的偏差的旋轉(zhuǎn)角位移θd，并且還輸出切換信號(hào)sws。旋轉(zhuǎn)角位移θd被輸入到粘彈性模型追隨控制單元320和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)運(yùn)算單元250中，切換信號(hào)sws被輸入到粘彈性模型追隨控制單元320和熱保護(hù)控制單元260中。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)運(yùn)算單元250基于旋轉(zhuǎn)角位移θd計(jì)算出電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)ω并將其輸出到熱保護(hù)控制單元260。熱保護(hù)控制單元260使用作為齒條位移速度rv的代替的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)ω來計(jì)算出偏移量of。粘彈性模型追隨控制單元320使用作為齒條位移x的代替的旋轉(zhuǎn)角位移θd來運(yùn)算出齒條軸力ff。

圖30示出了第7實(shí)施例的整體的動(dòng)作示例，與圖21所示的動(dòng)作示例相比，不需要進(jìn)行用于將旋轉(zhuǎn)角θ變換成判定用齒條位置rx的齒條位置變換處理(步驟s11)。關(guān)于其他的處理，不同之處僅在于“作為齒條位移x的代替，計(jì)算出和使用旋轉(zhuǎn)角位移θd，作為齒條位移速度rv的代替，計(jì)算出和使用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)ω”這一點(diǎn)，其他的動(dòng)作都相同。

因?yàn)樽鳛辇X條位移x的代替，使用旋轉(zhuǎn)角位移θd，所以可以直接使用旋轉(zhuǎn)角，從而能夠?qū)崿F(xiàn)減少處理量和運(yùn)算誤差。

此外，盡管在上述實(shí)施例(第3實(shí)施例～第7實(shí)施例)中，執(zhí)行前饋控制單元和反饋控制單元的雙方的控制運(yùn)算，但也可以采用只有反饋控制單元的結(jié)構(gòu)。

接下來，對(duì)用來進(jìn)行最大值限制處理的本發(fā)明的實(shí)施例(第8實(shí)施例～第13實(shí)施例)進(jìn)行說明。此外，在這些實(shí)施例中，當(dāng)使轉(zhuǎn)向盤向右轉(zhuǎn)動(dòng)(下面，被稱為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤”)的時(shí)候，齒條軸力(以及柱軸扭矩)被設(shè)定為正的值，當(dāng)使轉(zhuǎn)向盤向左轉(zhuǎn)動(dòng)(下面，被稱為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤”)的時(shí)候，齒條軸力(以及柱軸扭矩)被設(shè)定為負(fù)的值。

首先，對(duì)本發(fā)明的第8實(shí)施例進(jìn)行說明。與圖3相對(duì)應(yīng)的圖31示出了第8實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例，與圖3所示的實(shí)施方式相比，圖31的第8實(shí)施例追加了控制量限制單元170，齒條末端接近判定單元210替代了圖3的齒條末端接近判定單元110。

齒條末端接近判定單元210輸出齒條位移x、切換信號(hào)sws以及用來表示轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向方向的方向信號(hào)sd?；诒惠斎氲烬X條末端接近判定單元210的判定用齒條位置rx判定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向方向，在判定為轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向方向?yàn)橄蛴肄D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的情況下，將方向信號(hào)sd設(shè)定為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”并將其輸出，在判定為轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向方向?yàn)橄蜃筠D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的情況下，將方向信號(hào)sd設(shè)定為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”并將其輸出。

控制量限制單元170限制從粘彈性模型追隨控制單元120輸出的齒條軸力ff(控制量)的最大值以及最小值。為了進(jìn)行限制，盡管設(shè)定針對(duì)齒條軸力ff的上限值以及下限值(下面，將上限值以及下限值總稱為“限制值”)，但是分別設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合的限制值和向左轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合的限制值。例如，在向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合，如下述式33所示那樣將上限值(下面，被稱為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值”)ru1設(shè)定為所規(guī)定的值fx1(例如，2nm(牛頓米))，如下述式34所示那樣將下限值(下面，被稱為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值”)rl1設(shè)定為從通過反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的最大輸出fmax(正的值)的符號(hào)后而得到的值中減去所規(guī)定的值fx2(例如，10nm)而得到的值。

式33

ru1＝fx1

式34

rl1＝－fmax－fx2

在向左轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合，將通過對(duì)調(diào)了向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合的上限值以及下限值而得到的值分別設(shè)定為上限值(下面，被稱為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值”)lu1以及下限值(下面，被稱為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值”)ll1。也就是說，由下述式35以及式36分別表示向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu1以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll1。

式35

lu1＝fmax+fx2

式36

ll1＝－fx1

控制量限制單元170輸入從齒條末端接近判定單元210輸出的方向信號(hào)sd。并且，在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下，使用向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru1以及向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl1來限制齒條軸力ff，在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下，使用向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu1以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll1來限制齒條軸力ff。經(jīng)過限制之后的齒條軸力ff作為齒條軸力ffm被輸出到變換單元102。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D32以及圖33的流程圖對(duì)第8實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說明。

圖32通過流程圖示出了整體的動(dòng)作示例，與圖7的流程圖相比，追加了方向信號(hào)sd的輸出(步驟s11a)，還有，因?yàn)樵谕ǔ＾D(zhuǎn)向(步驟s13)以及粘彈性模型追隨控制(步驟s20)中，增加了控制量限制單元170中的處理，所以產(chǎn)生了變更(步驟s13b、步驟s20b)。

在步驟s11a，齒條末端接近判定單元210基于被輸入進(jìn)來的判定用齒條位置rx來判定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向方向，并將判定結(jié)果(向右轉(zhuǎn)動(dòng)、向左轉(zhuǎn)動(dòng))作為方向信號(hào)sd輸出到控制量限制單元170。

圖33的流程圖示出了粘彈性模型追隨控制(步驟s20b)中的動(dòng)作示例。與圖8的流程圖相比，追加了步驟s207a。在步驟s207a，基于從齒條末端接近判定單元210輸出的方向信號(hào)sd，來限制從粘彈性模型追隨控制單元120輸出的齒條軸力ff。圖34示出了步驟s207a的詳細(xì)的動(dòng)作示例?？刂屏肯拗茊卧?70輸入方向信號(hào)sd(步驟s207b)。并且，在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s207c)，如果齒條軸力ff等于或大于向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru1的話(步驟s207d)，則將齒條軸力ff的值設(shè)定為向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru1(步驟s207e)，如果齒條軸力ff等于或小于向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl1的話(步驟s207f)，則將齒條軸力ff的值設(shè)定為向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl1(步驟s207g)，如果為除此以外的情況的話，則不變更齒條軸力ff的值。在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s207c)，如果齒條軸力ff等于或大于向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu1的話(步驟s207h)，則將齒條軸力ff的值設(shè)定為向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu1(步驟s207i)，如果齒條軸力ff等于或小于向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll1的話(步驟s207j)，則將齒條軸力ff的值設(shè)定為向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll1(步驟s207k)，如果為除此以外的情況的話，則不變更齒條軸力ff的值。經(jīng)過限制之后的齒條軸力ff作為齒條軸力ffm被輸出(步驟s207l)，齒條軸力ffm在變換單元102被變換成電流指令值iref2(步驟s208a)，在加法運(yùn)算單元103與電流指令值iref1相加。

在通常轉(zhuǎn)向(步驟s13b)中，與粘彈性模型追隨控制的場(chǎng)合同樣地，也限制從粘彈性模型追隨控制單元120輸出的齒條軸力ff。然而，因?yàn)樵谶@種情況下的齒條軸力ff的值為零，所以不需要進(jìn)行限制，齒條軸力ff原封不動(dòng)地作為齒條軸力ffm被輸出。

此外，盡管將通過對(duì)調(diào)了向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值而得到的值分別設(shè)定為向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值，但作為向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值，也可以使用不同的所規(guī)定的值，還可以不使用通過對(duì)調(diào)而得到的值。還有，也可以在向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合和在向左轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合使用相同的限制值，在這種情況下，因?yàn)椴恍枰较蛐盘?hào)sd，所以也不需要進(jìn)行齒條末端接近判定單元210中的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向方向的判定以及控制量限制單元170中的基于方向信號(hào)sd的動(dòng)作的切換。

對(duì)本發(fā)明的第9實(shí)施例進(jìn)行說明。

盡管在第8實(shí)施例中，針對(duì)齒條軸力ff的限制值為固定的值，但在第9實(shí)施例中，基于從電流指令值iref1被變換過來的齒條軸力f來進(jìn)行設(shè)定。通過基于齒條軸力f來進(jìn)行設(shè)定，使得能夠設(shè)定更合適的限制值。

圖35示出了第9實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例。與圖31所示的第8實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例相比，圖35的控制量限制單元270替代了圖31的控制量限制單元170。齒條軸力ff、方向信號(hào)sd以及從變換單元101輸出的齒條軸力f被輸入到控制量限制單元270中，控制量限制單元270基于方向信號(hào)sd以及齒條軸力f來限制齒條軸力ff的最大值以及最小值。具體地說，例如，如下述式37所示那樣將向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru2設(shè)定為通過將所規(guī)定的值fx3(例如，2nm)與齒條軸力f相加而得到的值，如下述式38所示那樣將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl2設(shè)定為從通過反轉(zhuǎn)齒條軸力f的符號(hào)后而得到的值中減去所規(guī)定的值fx4(例如，10nm)而得到的值。

式37

ru2＝f+fx3

式38

rl2＝－f－fx4

將通過對(duì)調(diào)了向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru2以及向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl2而得到的值分別設(shè)定為向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu2以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll2。也就是說，由下述式39以及式40分別表示向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu2以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll2。

式39

lu2＝－f+fx4

式40

ll2＝f－fx3

例如，在齒條軸力f隨轉(zhuǎn)向角如圖37的虛線所示那樣發(fā)生變化的情況下，盡管第8實(shí)施例中的限制值如圖36所示那樣與齒條軸力f無關(guān)地為一定的值，但第9實(shí)施例中的限制值如圖37的實(shí)線所示那樣發(fā)生變化。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D38的流程圖對(duì)第9實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說明。

圖38是表示控制量限制單元270的動(dòng)作示例的流程圖，與圖34所示的第8實(shí)施例的動(dòng)作示例相比，在將從粘彈性模型追隨控制單元120輸出的齒條軸力ff與限制值進(jìn)行比較之前，基于從變換單元101輸出的齒條軸力f來設(shè)定各個(gè)限制值。也就是說，在將齒條軸力ff與向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru2進(jìn)行比較之前，按照式37來設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru2(步驟s207d)，在將齒條軸力ff與向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl2進(jìn)行比較之前，按照式38來設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl2(步驟s207f)，在將齒條軸力ff與向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu2進(jìn)行比較之前，按照式39來設(shè)定向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu2(步驟s207h)，在將齒條軸力ff與向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll2進(jìn)行比較之前，按照式40來設(shè)定向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll2(步驟s207j)。其他的動(dòng)作與第8實(shí)施例的動(dòng)作相同。

此外，作為在計(jì)算限制值的時(shí)候使用的所規(guī)定的值fx3以及fx4，也可以使用在第8實(shí)施例中使用的所規(guī)定的值fx1以及fx2。還有，與第8實(shí)施例的場(chǎng)合同樣地，作為向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值，也可以使用不同的所規(guī)定的值而不是通過對(duì)調(diào)了向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值而得到的值，還可以不使用通過對(duì)調(diào)而得到的值，另外，也可以在向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合和在向左轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的場(chǎng)合使用相同的限制值。

對(duì)本發(fā)明的第10實(shí)施例進(jìn)行說明。

盡管在第10實(shí)施例中，與第9實(shí)施例同樣地，基于齒條軸力f來設(shè)定限制值，但在更進(jìn)一步限制控制量，等于或大于某個(gè)扭矩的情況下，使在計(jì)算向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值的時(shí)候所進(jìn)行的加減法運(yùn)算與第9實(shí)施例成為相反，以便能夠使轉(zhuǎn)向盤朝向末端方向轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值設(shè)定為不超過零，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值設(shè)定為不會(huì)變成小于零，以便使得與向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值不會(huì)逆轉(zhuǎn)。

盡管第10實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例與圖35所示的第9實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例基本上是相同的，但是控制量限制單元中的動(dòng)作是不同的。也就是說，盡管在控制量限制單元中，例如，如下述式41所示那樣將向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru3設(shè)定為通過將所規(guī)定的值fx5(例如，2nm)與齒條軸力f相加而得到的值，如下述式42所示那樣將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl3設(shè)定為通過將所規(guī)定的值fx6(例如，5nm)與通過反轉(zhuǎn)齒條軸力f的符號(hào)后而得到的值相加而得到的值，但是當(dāng)向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl3超過零的時(shí)候，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl3設(shè)定為零。

式41

ru3＝f+fx5

式42

rl3＝－f+fx6

盡管將通過對(duì)調(diào)了向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru3以及向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl3而得到的值分別設(shè)定為向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu3以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll3，也就是說，由下述式43以及式44分別表示向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu3以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll3，但是當(dāng)向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu3小于零的時(shí)候，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu3設(shè)定為零。

式43

lu3＝－f－fx6

式44

ll3＝f－fx5

例如，在齒條軸力f隨轉(zhuǎn)向角如圖39的虛線所示那樣發(fā)生變化的情況下，第10實(shí)施例中的限制值如實(shí)線所示那樣發(fā)生變化。

第10實(shí)施例的動(dòng)作，如上所述那樣，只有控制量限制單元中的動(dòng)作與第9實(shí)施例的動(dòng)作示例不同，其他的動(dòng)作都相同。

此外，作為在計(jì)算限制值的時(shí)候使用的所規(guī)定的值fx5以及fx6，也可以使用在第8實(shí)施例以及/或第9實(shí)施例中使用的所規(guī)定的值。還有，作為向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值，也可以使用不同的所規(guī)定的值而不是通過對(duì)調(diào)了向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值而得到的值，還可以不使用通過對(duì)調(diào)而得到的值。

對(duì)本發(fā)明的第11實(shí)施例進(jìn)行說明。

在第11實(shí)施例中，通過對(duì)第8實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法和第9實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法進(jìn)行組合，來設(shè)定限制值。例如，按照第8實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值，按照第9實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值。也就是說，按照下述式45～式48來設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru4、向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl4、向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu4以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll4。

式45

ru4＝fx1

式46

rl4＝－f－fx4

式47

lu4＝－f+fx4

式48

ll4＝－fx1

例如，在齒條軸力f隨轉(zhuǎn)向角如圖40的虛線所示那樣發(fā)生變化的情況下，第11實(shí)施例中的限制值如實(shí)線所示那樣發(fā)生變化。

第11實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例以及動(dòng)作示例，只有控制量限制單元中的動(dòng)作如上所述那樣是不同的，其他的結(jié)構(gòu)示例以及動(dòng)作示例與第9實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例以及動(dòng)作示例都相同。

此外，作為限制值的設(shè)定方法的組合，也可以采用與上述相反的方法，即，按照第9實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值，按照第8實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值以及向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值。還有，也可以將第8實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法和第10實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法組合起來。

對(duì)本發(fā)明的第12實(shí)施例進(jìn)行說明。

盡管在第9實(shí)施例～第11實(shí)施例中基于齒條軸力f來設(shè)定限制值，但在第12實(shí)施例中，還根據(jù)轉(zhuǎn)向速度來變更限制值。通過這樣做，就可以在轉(zhuǎn)向速度快的時(shí)候，進(jìn)行強(qiáng)大的控制以便成為虛擬齒條末端，在轉(zhuǎn)向速度慢的時(shí)候，增強(qiáng)控制量的限制以便提高安全性等，從而能夠采取更加柔軟的對(duì)應(yīng)。

圖41示出了第12實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例。與圖35所示的第9實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例相比，圖41的控制量限制單元370替代了圖35的控制量限制單元270，齒條軸力ff、方向信號(hào)sd、齒條軸力f以及轉(zhuǎn)向速度ωs被輸入到控制量限制單元370中。

控制量限制單元370在轉(zhuǎn)向速度快的時(shí)候，為了進(jìn)行強(qiáng)大的控制以便成為虛擬齒條末端，按照第9實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定限制值，在轉(zhuǎn)向速度慢的時(shí)候，按照增強(qiáng)了控制量的限制的第10實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定限制值。還有，通過將按照第9實(shí)施例以及第10實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法設(shè)定好的各個(gè)限制值與增益相乘，然后再將它們相加后得到的值作為限制值，這樣就能夠逐漸進(jìn)行設(shè)定方法的轉(zhuǎn)移。

圖42示出了控制量限制單元370的結(jié)構(gòu)示例。控制量限制單元370由高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371、低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372、高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元373、低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元374、限制單元375、加法運(yùn)算單元376以及加法運(yùn)算單元377構(gòu)成。

高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371使用方向信號(hào)sd以及齒條軸力f并且按照第9實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來計(jì)算出上限值uph以及下限值lwh。也就是說，在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下，將按照式37計(jì)算出的向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru2(＝f+fx3)作為上限值uph，將按照式38計(jì)算出的向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl2(＝－f－fx4)作為下限值lwh。在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下，將按照式39計(jì)算出的向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu2(＝－f+fx4)作為上限值uph，將按照式40計(jì)算出的向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll2(＝f－fx3)作為下限值lwh。

低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372使用方向信號(hào)sd以及齒條軸力f并且按照第10實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來計(jì)算出上限值upl以及下限值lwl。也就是說，盡管在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下，將按照式41計(jì)算出的向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru3(＝f+fx5)作為上限值upl，將按照式42計(jì)算出的向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl3(＝－f+fx6)作為下限值lwl。在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下，將按照式43計(jì)算出的向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu3(＝－f－fx6)作為上限值upl，將按照式44計(jì)算出的向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll3(＝f－fx5)作為下限值lwl，但是當(dāng)上限值upl小于零的時(shí)候，將上限值upl設(shè)定為零。

高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元373將具有相對(duì)于轉(zhuǎn)向速度ωs例如圖43所示那樣的特性的高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh分別與上限值uph以及下限值lwh相乘，計(jì)算出上限值uphg以及下限值lwhg。圖43所示的高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh的特性為這樣的特性，即，到所規(guī)定的轉(zhuǎn)向速度ωs1為止，高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh為0％，在從所規(guī)定的轉(zhuǎn)向速度ωs1到所規(guī)定的轉(zhuǎn)向速度ωs2(ωs2＞ωs1)的范圍內(nèi)，高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh與轉(zhuǎn)向速度ωs成比例地變大，當(dāng)超過所規(guī)定的轉(zhuǎn)向速度ωs2的時(shí)候，高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh變成100％。

低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元374將具有相對(duì)于轉(zhuǎn)向速度ωs例如圖44所示那樣的特性的低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gl分別與上限值upl以及下限值lwl相乘，計(jì)算出上限值uplg以及下限值lwlg。圖44所示的低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gl的特性為圖43所示的高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh的特性的相反的特性。

加法運(yùn)算單元376將上限值uphg與上限值uplg相加，計(jì)算出上限值up。加法運(yùn)算單元377將下限值lwhg與下限值lwlg相加，計(jì)算出下限值lw。

限制單元375使用上限值up以及下限值lw來限制齒條軸力ff。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D45的流程圖對(duì)第12實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說明。

圖45是表示控制量限制單元370的動(dòng)作示例的流程圖，第12實(shí)施例的動(dòng)作，只有控制量限制單元370的動(dòng)作是不同的，其他的動(dòng)作與第8實(shí)施例～第11實(shí)施例的動(dòng)作相同。

從齒條末端接近判定單元210輸出的方向信號(hào)sd和從變換單元101輸出的齒條軸力f被輸入到高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371和低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372中(步驟s401)。

高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s402)，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru2作為上限值uph，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl2作為下限值lwh，并且將它們輸出(步驟s403)。在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s402)，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu2作為上限值uph，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll2作為下限值lwh，并且將它們輸出(步驟s404)。

低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s405)，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru3作為上限值upl，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl3作為下限值lwl，并且將它們輸出(步驟s406)。在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s405)，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu3作為上限值upl，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll3作為下限值lwl，并且將它們輸出(步驟s407)。此外，也可以將高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371中的動(dòng)作和低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372中的動(dòng)作的順序反過來，還可以并行地執(zhí)行高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371中的動(dòng)作和低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372中的動(dòng)作。

高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元373輸入上限值uph、下限值lwh以及轉(zhuǎn)向速度ωs，使用圖43所示的特性來求出相對(duì)于轉(zhuǎn)向速度ωs的高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh，將其分別與上限值uph以及下限值lwh相乘，輸出上限值uphg(＝uph×gh)以及下限值lwhg(＝lwh×gh)(步驟s408)。

低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元374輸入上限值upl、下限值lwl以及轉(zhuǎn)向速度ωs，使用圖44所示的特性來求出相對(duì)于轉(zhuǎn)向速度ωs的低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gl，將其分別與上限值upl以及下限值lwl相乘，輸出上限值uplg(＝upl×gl)以及下限值lwlg(＝lwl×gl)(步驟s409)。此外，也可以將高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元373中的動(dòng)作和低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元374中的動(dòng)作的順序反過來，還可以并行地執(zhí)行高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元373中的動(dòng)作和低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元374中的動(dòng)作。

上限值uphg以及上限值uplg被輸入到加法運(yùn)算單元376中，在加法運(yùn)算單元376中得到的加法運(yùn)算結(jié)果被作為上限值up輸出(步驟s410)。下限值lwhg以及下限值lwlg被輸入到加法運(yùn)算單元377中，在加法運(yùn)算單元377中得到的加法運(yùn)算結(jié)果被作為下限值lw輸出(步驟s411)。

上限值up以及下限值lw和從粘彈性模型追隨控制單元輸出的齒條軸力ff一起被輸入到限制單元375中。限制單元375當(dāng)齒條軸力ff等于或大于上限值up的時(shí)候(步驟s412)，將齒條軸力ff的值作為上限值up(步驟s413)，當(dāng)齒條軸力ff等于或小于下限值lw的時(shí)候(步驟s414)，將齒條軸力ff的值作為下限值lw(步驟s415)，在除此以外的情況下，不變更齒條軸力ff的值。經(jīng)過限制之后的齒條軸力ff作為齒條軸力ffm被輸出(步驟s416)。

此外，高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh以及低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gl的在從轉(zhuǎn)向速度ωs1到轉(zhuǎn)向速度ωs2的范圍內(nèi)的特性并不限于圖43以及圖44所示那樣的直線性的特性，只要高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gh與低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益gl的和成為100％的話，也可以為曲線性的特性。還有，也可以在高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371以及/或低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372中，按照第8實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定限制值。在這種情況下，調(diào)整上限值以及下限值，以便使得在轉(zhuǎn)向速度快的時(shí)候，進(jìn)行強(qiáng)大的控制以便成為虛擬齒條末端，在轉(zhuǎn)向速度慢的時(shí)候，增強(qiáng)控制量的限制以便提高安全性。

對(duì)本發(fā)明的第13實(shí)施例進(jìn)行說明。

盡管在第12實(shí)施例中根據(jù)轉(zhuǎn)向速度來變更限制值，但在第13實(shí)施例中，根據(jù)車速來變更限制值。例如，在包括停車在內(nèi)的極低速行駛時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)大的控制以便成為虛擬齒條末端，隨著變成超過低速行駛，使限制值逐漸發(fā)生變化。

圖46示出了第13實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例。與圖41所示的第12實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示例相比，圖46的控制量限制單元470替代了圖41的控制量限制單元370，作為轉(zhuǎn)向速度ωs的代替，車速vel被輸入到控制量限制單元470中。

控制量限制單元470在車速為低速的時(shí)候，為了進(jìn)行強(qiáng)大的控制以便成為虛擬齒條末端，按照第9實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定限制值，當(dāng)車速變成高速的時(shí)候，按照第10實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定限制值。并且，與第12實(shí)施例同樣地，通過將按照第9實(shí)施例以及第10實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法設(shè)定好的各個(gè)限制值與增益相乘，然后再將它們相加后得到的值作為限制值，這樣就能夠逐漸進(jìn)行設(shè)定方法的轉(zhuǎn)移。

圖47示出了控制量限制單元470的結(jié)構(gòu)示例?？刂屏肯拗茊卧?70由高速時(shí)限制值運(yùn)算單元471、低速時(shí)限制值運(yùn)算單元472、高速時(shí)增益單元473、低速時(shí)增益單元474、限制單元375、加法運(yùn)算單元376以及加法運(yùn)算單元377構(gòu)成。因?yàn)橄拗茊卧?75、加法運(yùn)算單元376以及加法運(yùn)算單元377為與第12實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行同樣的動(dòng)作，所以省略它們的說明。

高速時(shí)限制值運(yùn)算單元471與第12實(shí)施例中的低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元372同樣地，使用方向信號(hào)sd以及齒條軸力f并且按照第10實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來計(jì)算出上限值uph以及下限值lwh。

低速時(shí)限制值運(yùn)算單元472與第12實(shí)施例中的高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元371同樣地，使用方向信號(hào)sd以及齒條軸力f并且按照第9實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來計(jì)算出上限值upl以及下限值lwl。

高速時(shí)增益單元473將具有相對(duì)于車速vel例如圖48所示那樣的特性的高速時(shí)增益gh分別與上限值uph以及下限值lwh相乘，計(jì)算出上限值uphg以及下限值lwhg。圖48所示的高速時(shí)增益gh的特性為這樣的特性，即，到所規(guī)定的車速vel1為止，高速時(shí)增益gh為0％，在從所規(guī)定的車速vel1到所規(guī)定的車速vel2(vel2＞vel1)的范圍內(nèi)，高速時(shí)增益gh與車速vel成比例地變大，當(dāng)超過所規(guī)定的車速vel2的時(shí)候，高速時(shí)增益gh變成100％。

低速時(shí)增益單元474將具有相對(duì)于車速vel例如圖49所示那樣的特性的低速時(shí)增益gl分別與上限值upl以及下限值lwl相乘，計(jì)算出上限值uplg以及下限值lwlg。圖49所示的低速時(shí)增益gl的特性為圖48所示的高速時(shí)增益gh的特性的相反的特性。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D50的流程圖對(duì)第13實(shí)施例的動(dòng)作示例進(jìn)行說明。

圖50是表示控制量限制單元470的動(dòng)作示例的流程圖，第13實(shí)施例的動(dòng)作，只有控制量限制單元470的動(dòng)作是不同的，其他的動(dòng)作與第12實(shí)施例的動(dòng)作相同。

方向信號(hào)sd和齒條軸力f被輸入到高速時(shí)限制值運(yùn)算單元471和低速時(shí)限制值運(yùn)算單元472中(步驟s401a)。

高速時(shí)限制值運(yùn)算單元471在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s402a)，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru3作為上限值uph，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl3作為下限值lwh，并且將它們輸出(步驟s403a)。在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s402a)，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu3作為上限值uph，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll3作為下限值lwh，并且將它們輸出(步驟s404a)。

低速時(shí)限制值運(yùn)算單元472在方向信號(hào)sd為“向右轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s405a)，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)上限值ru2作為上限值upl，將向右轉(zhuǎn)動(dòng)下限值rl2作為下限值lwl，并且將它們輸出(步驟s406a)。在方向信號(hào)sd為“向左轉(zhuǎn)動(dòng)”的情況下(步驟s405a)，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)上限值lu2作為上限值upl，將向左轉(zhuǎn)動(dòng)下限值ll2作為下限值lwl，并且將它們輸出(步驟s407a)。此外，也可以將高速時(shí)限制值運(yùn)算單元471中的動(dòng)作和低速時(shí)限制值運(yùn)算單元472中的動(dòng)作的順序反過來，還可以并行地執(zhí)行高速時(shí)限制值運(yùn)算單元471中的動(dòng)作和低速時(shí)限制值運(yùn)算單元472中的動(dòng)作。

高速時(shí)增益單元473輸入上限值uph、下限值lwh以及車速vel，使用圖48所示的特性來求出相對(duì)于車速vel的高速時(shí)增益gh，將其分別與上限值uph以及下限值lwh相乘，輸出上限值uphg(＝uph×gh)以及下限值lwhg(＝lwh×gh)(步驟s408a)。

低速時(shí)增益單元474輸入上限值upl、下限值lwl以及車速vel，使用圖49所示的特性來求出相對(duì)于車速vel的低速時(shí)增益gl，將其分別與上限值upl以及下限值lwl相乘，輸出上限值uplg(＝upl×gl)以及下限值lwlg(＝lwl×gl)(步驟s409a)。此外，也可以將高速時(shí)增益單元473中的動(dòng)作和低速時(shí)增益單元474中的動(dòng)作的順序反過來，還可以并行地執(zhí)行高速時(shí)增益單元473中的動(dòng)作和低速時(shí)增益單元474中的動(dòng)作。

然后，與第12實(shí)施例的動(dòng)作同樣地，從上限值uphg、uplg以及下限值lwhg、lwlg經(jīng)由加法運(yùn)算單元376、加法運(yùn)算單元377計(jì)算出上限值up以及下限值lw(步驟s410、步驟s411)，從上限值up、下限值lw以及齒條軸力ff經(jīng)由限制單元375輸出齒條軸力ffm(步驟s412～步驟s416)。

此外，高速時(shí)增益gh以及低速時(shí)增益gl的在從車速vel1到車速vel2的范圍內(nèi)的特性并不限于圖48以及圖49所示那樣的直線性的特性，只要高速時(shí)增益gh與低速時(shí)增益gl的和成為100％的話，也可以為曲線性的特性。還有，也可以在高速時(shí)限制值運(yùn)算單元471以及/或低速時(shí)限制值運(yùn)算單元472中，按照第8實(shí)施例中的限制值的設(shè)定方法來設(shè)定限制值。

附圖標(biāo)記說明

1轉(zhuǎn)向盤(方向盤)

2柱軸(轉(zhuǎn)向軸或方向盤軸)

10扭矩傳感器

12車速傳感器

13電池

14轉(zhuǎn)向角傳感器

20電動(dòng)機(jī)

21旋轉(zhuǎn)角傳感器

30控制單元(ecu)

31扭矩控制單元

35電流控制單元

36pwm控制單元

100齒條位置變換單元

110、210齒條末端接近判定單元

120、220、320粘彈性模型追隨控制單元

121、122切換單元

124參數(shù)設(shè)定單元

130前饋控制單元

140、240反饋控制單元

150齒條位移速度運(yùn)算單元

160、260過熱保護(hù)控制單元

170、270、370、470控制量限制單元

250電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)次數(shù)運(yùn)算單元

371高速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元

372低速轉(zhuǎn)向時(shí)限制值運(yùn)算單元

373高速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元

374低速轉(zhuǎn)向時(shí)增益單元

375限制單元

471高速時(shí)限制值運(yùn)算單元

472低速時(shí)限制值運(yùn)算單元

473高速時(shí)增益單元

474低速時(shí)增益單元