電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部（62）基于基本輔助分量（Ta1*）和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩（Th）來計(jì)算目標(biāo)小齒輪角（θp*），并且在判斷為基于該目標(biāo)小齒輪角（θp*）判斷齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條軸達(dá)到了可動(dòng)范圍的界限的鄰近位置時(shí)，對(duì)目標(biāo)小齒輪角θp*進(jìn)行計(jì)算，以使轉(zhuǎn)向反作用力急速增大。在EPS中，通過執(zhí)行使目標(biāo)小齒輪角（θp*）和實(shí)際小齒輪角一致的PID控制，從而對(duì)相對(duì)于用于使轉(zhuǎn)向反作用力急速增大時(shí)所需的基本輔助分量（Ta1*）的補(bǔ)正分量進(jìn)行計(jì)算。通過在基本輔助分量（Ta1*）上相加補(bǔ)正分量，從而在齒條軸達(dá)到可動(dòng)范圍的界限的鄰近位置時(shí)轉(zhuǎn)向反作用力被急速增大。
【專利說明】電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置
[0001]2012年9月18日提出的日本專利申請(qǐng)N0.2012-204531號(hào)，包括說明書、附圖和摘要，通過引用其全部內(nèi)容在此被編入本發(fā)明。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]以往,通過向車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)給予電機(jī)(motor)的動(dòng)力來輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(以下稱為“EPS”。)被廣為人知。例如日本特開2006-175940A的EPS的控制器基于通過各種傳感器獲得的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角和車輪舵角來控制電機(jī)。
[0004]控制器具有第I和第2參考模型(將控制目的公式化的模型)。第I參考模型規(guī)定轉(zhuǎn)向角與目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，第2參考模型規(guī)定轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩與目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的關(guān)系?？刂破骰谟傻贗和第2參考模型確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，來進(jìn)行作為反饋控制的一種的PID (比例、積分、微分)控制。
[0005]控制器分別求出相對(duì)于由第I參考模型確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩而言的實(shí)際轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的偏差和相對(duì)于由第2參考模型確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角而言的實(shí)際轉(zhuǎn)向角的偏差，并且控制電機(jī)以消除這些偏差?？刂破魍ㄟ^該控制，分別使實(shí)際轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩跟隨目標(biāo)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，并且使實(shí)際轉(zhuǎn)向角跟隨目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。
[0006]在日本特開2006-175940A的EPS中，采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)以作為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)通過將伴隨于轉(zhuǎn)向操作的小齒輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成嚙合于該小齒輪的齒條軸的直線運(yùn)動(dòng)來改變轉(zhuǎn)向輪的方向。齒條軸以能夠滑動(dòng)的方式被收容于殼體。通常，若齒條軸達(dá)到其可動(dòng)范圍的界限，則發(fā)生該齒條軸的端部(齒條球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu))頂靠在殼體的所謂的“抵接”，并且物理上限制齒條軸的移動(dòng)范圍。
[0007]在此，還可以設(shè)想盡管齒條軸的端部頂靠在殼體、但是通過由駕駛員進(jìn)行的轉(zhuǎn)向操作而進(jìn)一步施加轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的狀況。例如將車駛?cè)胲噹鞎r(shí)等。上述的第2參考模是型規(guī)定與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的理想的轉(zhuǎn)向角、即目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的參考模型。因此，雖然對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的增大而由第2參考模型確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角增大，但是實(shí)際轉(zhuǎn)向角并不增大。即，即使執(zhí)行轉(zhuǎn)向角的反饋控制，相對(duì)于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角而言的實(shí)際轉(zhuǎn)向角的偏差也不會(huì)消失，從而成為反饋控制不起作用的狀態(tài)。此時(shí)，控制器控制電機(jī)以便消除這樣的偏差，并且向轉(zhuǎn)向方向給予過大的輔助轉(zhuǎn)矩。
[0008]若在這種狀態(tài)下，例如以與之前相反的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作等，從而變?yōu)閷?shí)際轉(zhuǎn)向角能夠追隨目標(biāo)轉(zhuǎn)向角的狀態(tài)，則雖然輔助轉(zhuǎn)矩被修改為適當(dāng)?shù)姆较蚝痛笮?，但是存在在該修改過程中的輔助轉(zhuǎn)矩的變化可能會(huì)導(dǎo)致駕駛員的不協(xié)調(diào)感的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種在齒條軸達(dá)到其可動(dòng)范圍的界限的所謂的抵接時(shí)能夠通過抑制轉(zhuǎn)向角的反饋控制中的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角與實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間產(chǎn)生偏差來抑制轉(zhuǎn)向感的惡化的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)例子的一個(gè)特征，電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置具備:為給予至車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輔助力的產(chǎn)生源的電機(jī)；以及對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向操作來控制上述電機(jī)的控制裝置，在上述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包含齒輪齒條機(jī)構(gòu)的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，上述控制裝置具備:至少對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩來計(jì)算用于給予至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輔助力的基礎(chǔ)控制分量的第I計(jì)算部；以及通過使對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角與至少對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩而被計(jì)算出的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角一致的反饋控制來計(jì)算針對(duì)基礎(chǔ)控制分量的補(bǔ)正控制分量的第2計(jì)算部。上述第2計(jì)算部在目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角達(dá)到了與被設(shè)定為相比齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條的物理上的可動(dòng)范圍狹小的可動(dòng)范圍的界限相對(duì)應(yīng)的角度閾值時(shí)，在對(duì)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角的計(jì)算中所使用的至少轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的大小增加這一情況進(jìn)行抑制的基礎(chǔ)上，計(jì)算上述補(bǔ)正控制分量，以使轉(zhuǎn)向反作用力急速增大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本發(fā)明的前述和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下參照附圖對(duì)實(shí)施方式的描述中變得清楚，附圖中相同標(biāo)號(hào)用來表示相同元件，附圖中:
[0012]圖1表示一實(shí)施方式中的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)。
[0013]圖2是電機(jī)控制裝置的控制框圖。
[0014]圖3是目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部的控制框圖。
[0015]圖4是其他的實(shí)施方式中的目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部的控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0017]下面，基于圖1?圖3對(duì)將本發(fā)明具體化為電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖1所示，電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(EPS) 10具備:基于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作來使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)20 ;輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)30 ;以及控制轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)30的動(dòng)作的E⑶(電子控制裝置)40。
[0018]轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)20具備被駕駛員操作的轉(zhuǎn)向盤21和與轉(zhuǎn)向盤21—體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向軸22。轉(zhuǎn)向軸22由柱軸(column shaft) 22a、中間軸22b以及小齒輪軸22c構(gòu)成。小齒輪軸22c的下端部嚙合于向與小齒輪軸22c相交的方向延伸的齒條軸23。因此，轉(zhuǎn)向軸22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過由小齒輪軸22c和齒條軸23構(gòu)成的齒輪齒條機(jī)構(gòu)24轉(zhuǎn)換成齒條軸23的往返直線運(yùn)動(dòng)。通過該往返直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)由分別與齒條軸23的兩端連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿25分別被傳遞至左右的轉(zhuǎn)向輪26、26，這些轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向角Θ ta發(fā)生變化。根據(jù)改變轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向角Θ ta，車輛的行進(jìn)方向發(fā)生改變。
[0019]轉(zhuǎn)向輔助機(jī)構(gòu)30具備作為轉(zhuǎn)向輔助力的產(chǎn)生源的電機(jī)31。采用無刷電機(jī)等三相交流電機(jī)作為電機(jī)31。電機(jī)31通過減速機(jī)構(gòu)32而連接于柱軸22a。減速機(jī)構(gòu)32對(duì)電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行，并將該減速后的旋轉(zhuǎn)力傳遞至柱軸22a。S卩，通過轉(zhuǎn)向軸22給予電機(jī)轉(zhuǎn)矩以作為轉(zhuǎn)向輔助力，來輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。
[0020]ECU40取得設(shè)置于車輛的各種傳感器的檢測(cè)結(jié)果作為表示駕駛員的要求或者行駛狀態(tài)的信息的，并且對(duì)應(yīng)于這些被取得的各種信息來控制電機(jī)31。作為各種傳感器，例如有車速傳感器410、轉(zhuǎn)矩傳感器420以及旋轉(zhuǎn)角傳感器430。車速傳感器410檢測(cè)車速V。轉(zhuǎn)矩傳感器420設(shè)置于柱軸22a并檢測(cè)通過轉(zhuǎn)向盤21向轉(zhuǎn)向軸22施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th。旋轉(zhuǎn)角傳感器430設(shè)置于電機(jī)31并檢測(cè)電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)角Θ m。E⑶40基于通過這些傳感器而取得的車速V、轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th以及旋轉(zhuǎn)角em，來控制電機(jī)31。
[0021]對(duì)E⑶的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖2所示，E⑶40具備倒相電路41和微型計(jì)算機(jī)42。倒相電路41基于由微型計(jì)算機(jī)42生成的下述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將從蓄電池等直流電源供給的直流電流轉(zhuǎn)換成三相交流電流。該被轉(zhuǎn)換后的三相交流電流通過各相供電路徑44被供給至電機(jī)31。在各相的供電路徑44上設(shè)置有電流傳感器45。這些電流傳感器45檢測(cè)各相的供電路徑44中生成的實(shí)際電流值I。另外，為了便于說明，在圖2中，分別將各相的供電路徑44和各相的電流傳感器45匯總成一個(gè)來圖示。
[0022]微型計(jì)算機(jī)42將車速傳感器410、轉(zhuǎn)矩傳感器420、旋轉(zhuǎn)角傳感器430以及電流傳感器45的檢測(cè)結(jié)果分別按確定的采樣周期來讀入。微型計(jì)算機(jī)42基于這些被讀入的檢測(cè)結(jié)果，即車速V、轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th、旋轉(zhuǎn)角em以及電流值I，來生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào))。
[0023]準(zhǔn)確地說，微型計(jì)算機(jī)42通過倒相電路41的PWM驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行電機(jī)電流的矢量控制。矢量控制是指，將電機(jī)電流分成與磁場(chǎng)平行的d軸分量(勵(lì)磁電流分量)和與其正交的q軸分量(轉(zhuǎn)矩電流分量)，對(duì)這些分離后的電流分別獨(dú)立地進(jìn)行目標(biāo)控制。通過矢量控制，能夠?qū)㈦姍C(jī)31作為與直流電機(jī)類似的電機(jī)來對(duì)待。
[0024]接下來，對(duì)微型計(jì)算機(jī)的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。微型計(jì)算機(jī)42具有通過執(zhí)行存儲(chǔ)于未圖示的存儲(chǔ)裝置中的控制程序來實(shí)現(xiàn)的各種計(jì)算處理部。如圖2所示，微型計(jì)算機(jī)42具備輔助命令值計(jì)算部51、電流命令值計(jì)算部52、電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部53以及小齒輪角計(jì)算部54，來作為這些計(jì)算處理部。
[0025]輔助命令值計(jì)算部51分別讀入車速V、轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th、電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)角Θ m以及由小齒輪角計(jì)算部54計(jì)算出的下述的小齒輪角θ p，基于這些讀入的各種信息來計(jì)算輔助命令值Ta*。輔助命令值Ta*是表示用于使電機(jī)31產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力(輔助轉(zhuǎn)矩)的命令值。其中，在后面詳細(xì)說明輔助命令值計(jì)算部51。
[0026]電流命令值計(jì)算部52基于由輔助命令值計(jì)算部51計(jì)算出的輔助命令值Ta*來計(jì)算電流命令值I*。電流命令值I*是表示應(yīng)該向電機(jī)31供給的電流的命令值。準(zhǔn)確地說，電流命令值I*包含d/q坐標(biāo)系中的q軸電流命令值和d軸電流命令值。d/q坐標(biāo)系是根據(jù)電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)角Θ m的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。
[0027]電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部53分別讀入電流命令值I*、實(shí)際電流值I以及電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)角Θ m，基于這些讀入的信息進(jìn)行電流的反饋控制以便實(shí)際電流值I跟隨電流命令值I*。電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部53求出電流命令值I*與實(shí)際電流值I的偏差，并以消除該偏差的方式生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0028]電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部53使用旋轉(zhuǎn)角Θ m來將電機(jī)31的三相的電流值轉(zhuǎn)換成二相的矢量分量、即d/q坐標(biāo)系中的d軸電流值和q軸電流值。然后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部53分別求出d軸電流值與d軸電流命令值的偏差、以及q軸電流值與q軸電流命令值的偏差，并且計(jì)算消除這些偏差的PWM占空比。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部53生成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)中包含該P(yáng)WM占空比。通過經(jīng)由倒相電路41將與該電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電流供給至電機(jī)31，電機(jī)31產(chǎn)生與輔助命令值Ta*相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力。
[0029]小齒輪角計(jì)算部54讀入電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)角0m，基于該讀入的旋轉(zhuǎn)角Qm計(jì)算小齒輪軸22c的旋轉(zhuǎn)角，即小齒輪角θ p。如前所述，電機(jī)31通過減速機(jī)構(gòu)32連接于柱軸22a。因此，電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)角0m與小齒輪角Θ P之間存在相關(guān)關(guān)系。利用該相關(guān)關(guān)系能夠根據(jù)電機(jī)31的旋轉(zhuǎn)角0m求出小齒輪角ΘΡ。而且，小齒輪軸22c與齒條軸23嚙合。因此，小齒輪角Θ P與齒條軸23的移動(dòng)量之間也存在相關(guān)關(guān)系。S卩，小齒輪角Θ P是反映轉(zhuǎn)向輪26的轉(zhuǎn)向角Qta的值。小齒輪角Θ P基于下述的目標(biāo)小齒輪角Θ p*而受到反饋控制。
[0030]接下來，對(duì)輔助命令值計(jì)算部51進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，輔助命令值計(jì)算部51具有基本輔助分量計(jì)算部61、目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62以及小齒輪角反饋控制部(小齒輪角F/B控制部)63。
[0031]基本輔助分量計(jì)算部61基于車速V和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th來計(jì)算基本輔助分量Tal*?；据o助分量Tal*是輔助命令值Ta*的基礎(chǔ)控制分量?；据o助分量計(jì)算部61使用將轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th和基本輔助分量Tal*之間的關(guān)系與車速V相對(duì)應(yīng)地規(guī)定的三維映射，來計(jì)算基本輔助分量Tal*。轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的絕對(duì)值越大，并且車速V越慢，基本輔助分量計(jì)算部61將基本輔助分量Tal*的絕對(duì)值設(shè)為越大的值。
[0032]目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62分別讀入由基本輔助分量計(jì)算部61生成的基本輔助分量Tal*以及轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th。目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62具有在將基本輔助分量Tal*和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的總和設(shè)為基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩(輸入轉(zhuǎn)矩)時(shí)基于基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來確定理想的小齒輪角的理想模型。理想模型是預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等來將與基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)的理想的轉(zhuǎn)向角所對(duì)應(yīng)的小齒輪角模型化的模型。目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62將基本輔助分量Tal*和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th相加來求出基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，基于理想模型并根據(jù)該被求出的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來計(jì)算目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*。其中，在后面詳細(xì)敘述目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62。
[0033]小齒輪角反饋控制部63分別讀入由目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62計(jì)算的目標(biāo)小齒輪角Θ P*以及由小齒輪角計(jì)算部54計(jì)算的實(shí)際小齒輪角θρ。小齒輪角反饋控制部63進(jìn)行PID控制以作為小齒輪角的反饋控制，以便實(shí)際小齒輪角Θ P跟隨目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*。gp，小齒輪角反饋控制部63求出目標(biāo)小齒輪角Θ p*與實(shí)際小齒輪角Θ P的偏差，以消除該偏差的方式求出基本輔助分量Tal*的補(bǔ)正分量Ta2*(補(bǔ)正控制分量)。輔助命令值計(jì)算部51通過將基本輔助分量Tal*與補(bǔ)正分量Ta2*相加來計(jì)算輔助命令值Ta*。
[0034]接下來，對(duì)目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62進(jìn)行詳細(xì)說明。如前所述，目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62基于理想模型并根據(jù)基本輔助分量Tal*與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的總和、即基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來計(jì)算目標(biāo)小齒輪角θ p*。該理想模型是利用施加于轉(zhuǎn)向軸22的轉(zhuǎn)矩、即前述的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*以下述式(A)得以表示的模型。
[0035]Tp*=J Θ p* ' ; +C Θ P* ' +K Θ P*...(A)
[0036]其中，J為轉(zhuǎn)向盤21和轉(zhuǎn)向軸22的慣性力矩、C為與相對(duì)于齒條軸23的殼體而言的摩擦等相對(duì)應(yīng)的粘性系數(shù)(摩擦系數(shù))、K為分別將轉(zhuǎn)向盤21和轉(zhuǎn)向軸22看作彈簧時(shí)的彈黃系數(shù)。
[0037]由式(A)可知，基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*能夠通過將目標(biāo)小齒輪角Θ p*的二階時(shí)間微分值θρ*''乘以慣性力矩J所得的值、目標(biāo)小齒輪角Θ P*的一階時(shí)間微分值θρ*'乘以粘性系數(shù)C所得的值以及目標(biāo)小齒輪角Θ P*乘以彈簧系數(shù)K所得的值相加來得出。
[0038]目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62按照基于式(A)的理想模型來計(jì)算目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*。如圖3所示，基于式(A)的理想模型被分為理想EPS模型71以及理想車輛模型72。
[0039]理想EPS模型71對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向軸22以及電機(jī)31等電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10的各個(gè)組成元件的特性而被調(diào)整。理想EPS模型71具有加法器73、減法器74、慣性模型75、第I積分器76、第2積分器77以及粘性模型78。
[0040]加法器73通過將基本輔助分量Tal*和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th相加來計(jì)算基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Τρ*。減法器74從由加法器73計(jì)算出的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*分別減去后述的粘性分量Tvi*以及彈簧分量Tsp*。此處,將減去粘性分量Tvi*以及彈簧分量Tsp*后的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*的值設(shè)為減法值Tp**。
[0041]慣性模型75作為對(duì)應(yīng)于式(A)的慣性項(xiàng)的慣性控制計(jì)算部來發(fā)揮功能。慣性模型75通過將由減法器74計(jì)算出的減法值Tp**乘以慣性力矩Jp的倒數(shù)來計(jì)算小齒輪角加速度αρ*。
[0042]第I積分器76通過對(duì)由慣性模型75計(jì)算出的小齒輪角加速度α P*進(jìn)行積分來計(jì)算小齒輪角速度ωρ*。第2積分器77通過對(duì)由第I積分器76計(jì)算出的小齒輪角速度ωρ*進(jìn)一步進(jìn)行積分來計(jì)算目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*。目標(biāo)小齒輪角θ ρ*是基于理想EPS模型71的小齒輪軸22c的理想的旋轉(zhuǎn)角。
[0043]粘性模型78作為對(duì)應(yīng)于式(A)的粘性項(xiàng)的粘性控制計(jì)算部來發(fā)揮功能。粘性模型78通過將由第I積分器76計(jì)算出的小齒輪角速度ωρ*乘以粘性系數(shù)C來計(jì)算基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*的粘性分量Tvi*。
[0044]理想車輛模型72對(duì)應(yīng)于搭載電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10的車輛的特性而被調(diào)整。對(duì)轉(zhuǎn)向特性帶來影響的車輛側(cè)的特性例如根據(jù)懸架以及車輪定位的規(guī)格，以及轉(zhuǎn)向輪26、26的夾持力(摩擦力)等而被確定。理想車輛模型72作為對(duì)應(yīng)于式(A)的彈簧項(xiàng)的彈簧特性控制計(jì)算部來發(fā)揮功能。理想車輛模型72通過將由第2積分器77計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角θ ρ*乘以彈簧系數(shù)K來計(jì)算基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*的彈簧分量Tsp*。
[0045]根據(jù)這樣構(gòu)成的目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62，通過分別調(diào)整理想EPS模型71的慣性力矩J和粘性系數(shù)C以及理想車輛模型72的彈簧系數(shù)K，能夠直接調(diào)整基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*和目標(biāo)小齒輪角θρ*的關(guān)系，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)期望的轉(zhuǎn)向特性。
[0046]在本實(shí)施例中，從基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*基于理想EPS模型71和理想車輛模型72來設(shè)定目標(biāo)小齒輪角θρ*，以實(shí)際小齒輪角θρ與目標(biāo)小齒輪角θρ* —致的方式進(jìn)行反饋控制。如前所述，小齒輪角θρ與轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向角0ta之間存在相關(guān)關(guān)系。因此，與基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向動(dòng)作也根據(jù)理想EPS模型71和理想車輛模型72而被確定。即，車輛的轉(zhuǎn)向感由理想EPS模型71和理想車輛模型72而被確定。因此，可實(shí)現(xiàn)能夠根據(jù)理想EPS模型71和理想車輛模型72的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)期望的轉(zhuǎn)向感。
[0047]并且，實(shí)際轉(zhuǎn)向角Θ ta被維持在與目標(biāo)小齒輪角θ ρ*相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角0ta。因此，還能夠得到對(duì)因路面狀態(tài)或者制動(dòng)等擾動(dòng)而產(chǎn)生的反向輸入振動(dòng)等的抑制效果。即，在振動(dòng)經(jīng)過轉(zhuǎn)向輪26、26被傳遞至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)20的情況下，將補(bǔ)正分量Ta2*調(diào)節(jié)為小齒輪角θρ成為目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*。因此，實(shí)際轉(zhuǎn)向角0ta被維持在與由理想模型規(guī)定的目標(biāo)小齒輪角Θ P*相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角Θ ta。從結(jié)果來看，通過向消除反向輸入振動(dòng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)向輔助，抑制反向輸入振動(dòng)傳遞至轉(zhuǎn)向盤21。
[0048]此處，如前所述，小齒輪角反饋控制部63以實(shí)際小齒輪角θ ρ跟隨目標(biāo)小齒輪角Θ P*的方式進(jìn)行小齒輪角Θ P的PID控制。因此，在通過駕駛員的轉(zhuǎn)向操作而齒條軸23的端部頂靠殼體時(shí)，由目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角θ ρ*與實(shí)際小齒輪角Θ P的偏差根據(jù)PID控制的積分動(dòng)作而隨時(shí)間積累。因此，即使該偏差因以與之前相反的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作等被消失，小齒輪角反饋控制部63產(chǎn)生與之前的偏差的累計(jì)值相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正分量Ta2*?；谙嗉釉撗a(bǔ)正分量Ta2*的輔助命令值Ta*的轉(zhuǎn)向輔助并非與此時(shí)的轉(zhuǎn)向操作相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向輔助。因此，駕駛員在進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作時(shí)可能會(huì)感到不協(xié)調(diào)感。
[0049]因此，在本實(shí)施例中，通過由微型計(jì)算機(jī)42進(jìn)行的電機(jī)31的控制，來虛擬地生成齒條軸23能夠移動(dòng)的范圍。在齒條軸23達(dá)到了齒條軸23的移動(dòng)被機(jī)械性地限制的實(shí)際的可動(dòng)范圍的界限之前，微型計(jì)算機(jī)42產(chǎn)生虛擬的可動(dòng)范圍。通過在齒條軸23達(dá)到了實(shí)際的可動(dòng)范圍的界限之前、即齒條球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)頂靠殼體之前向駕駛員給予虛擬的頂靠感，從而抑制轉(zhuǎn)向盤21直到齒條球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)際上頂靠在殼體為止被操作的現(xiàn)象。下面，對(duì)生成齒條軸23的虛擬的可動(dòng)范圍的單元進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0050]如圖3所示，目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62具有理想最終模型81。理想最終模型81是一種為了生成虛擬的可動(dòng)范圍而通過實(shí)驗(yàn)將與利用第2積分器77計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角Θ P*相對(duì)應(yīng)的理想的彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*模型化的模型。彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*是相對(duì)于與基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)小齒輪角θ ρ*而言的補(bǔ)正分量，并且是相對(duì)于基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*的彈簧分量Tsp*而言的補(bǔ)正分量。
[0051]理想最終模型81計(jì)算與該時(shí)刻的目標(biāo)小齒輪角θ ρ*相對(duì)應(yīng)的彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*(輔助彈性分量)。例如目標(biāo)小齒輪角θ ρ*向以O(shè)為基準(zhǔn)的正方向增大時(shí)的理想最終模型81的特性如下。即，理想最終模型81直到目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*達(dá)到小齒輪角ΘΡ的可取值的最大值Qpmax (可動(dòng)范圍的界限)的鄰近值θρη* (角度閾值)為止，不生成彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*。理想最終模型81在目標(biāo)小齒輪角θ ρ*達(dá)到鄰近值θρη*之后產(chǎn)生彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*，并且使彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的值向正方向急速增大。在目標(biāo)小齒輪角θρ*達(dá)到鄰近值θ ρη*以后并且在達(dá)到最大值Qpmax之前，彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*達(dá)到如下的值。SP，從基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*中減去前述的粘性分量Tvi*和彈簧分量Tsp*，并且還減去彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*。由此，將彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*設(shè)定為，成為將目標(biāo)小齒輪角θ ρ*計(jì)算出的基礎(chǔ)的減法值Tp**的大小在這之后不增大。另外，目標(biāo)小齒輪角θ ρ*向以O(shè)為基準(zhǔn)的負(fù)方向增大時(shí)也是相同的。
[0052]如前所述，小齒輪角θ ρ與齒條軸23的移動(dòng)量之間存在相關(guān)關(guān)系。因此，能夠?qū)X條軸23的位置換算成小齒輪角θ ρ來表示。
[0053]根據(jù)這樣構(gòu)成的理想最終模型81，例如在正的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*起作用而導(dǎo)致目標(biāo)小齒輪角Θ P*達(dá)到正的鄰近值θ pn*時(shí)，正的彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*急速增大。由理想最終模型81計(jì)算出的彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*根據(jù)加法器86而被與由理想車輛模型72計(jì)算出的彈簧分量Tsp*相加。因此，在減法器74中，相當(dāng)于彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的大小的彈簧分量Tsp*值從基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*中被減去。即，由減法器74計(jì)算出的減法值Tp**變?yōu)橄喈?dāng)于彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的量被減小的值。
[0054]彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的大小按照在理想最終模型81中規(guī)定的梯度，隨著目標(biāo)小齒輪角θ P*增大而變大。通過彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的大小的增大,防止減法值Tp**的大小增大，進(jìn)而防止基于該減法值Tp**的目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*的大小增大。其結(jié)果，基于該減法值Tp**來防止通過慣性模型75、第I積分器76和第2積分器77計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角Θ P*成為超過實(shí)際小齒輪角Θ P的最大值Qpmax的大小。因此，在本實(shí)施例的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10中，小齒輪角θ ρ不會(huì)達(dá)到最大值Qpmax，鄰近值Θ pn*成為實(shí)質(zhì)上的可動(dòng)范圍的界限。由于本實(shí)施例的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10即使在這樣生成的虛擬的可動(dòng)范圍的界限中也能夠通過小齒輪角反饋控制來使小齒輪角θρ跟隨目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*，所以目標(biāo)小齒輪角θ ρ*與實(shí)際小齒輪角θ ρ之間不產(chǎn)生偏差。因此，駕駛員能夠在未感覺到不協(xié)調(diào)感的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)向。
[0055]此外，理想最終模型81中的彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的增大作為轉(zhuǎn)向反作用力而通過轉(zhuǎn)向盤21被傳遞給駕駛員。因此，通過基于理想最終模型81的理想的轉(zhuǎn)向反作用力，駕駛員得到虛擬的可動(dòng)范圍的界限中的頂靠感。其中，負(fù)基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*起到作用而導(dǎo)致目標(biāo)小齒輪角θ ρ*達(dá)到了負(fù)鄰近值θρη*時(shí)也與前述的情況相同。
[0056]這樣，轉(zhuǎn)向盤21的轉(zhuǎn)向范圍被虛擬地限制于比原來的最大轉(zhuǎn)向范圍狹小的范圍內(nèi)。因此，抑制齒條軸23被轉(zhuǎn)向操作至實(shí)際頂靠殼體為止，防止過大的沖擊作用于齒條軸23或殼體。
[0057]但是，將理想最終模型81中的彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的增大梯度設(shè)定得越大，擔(dān)心存在如下所述的問題。即，在齒條軸23達(dá)到虛擬的可動(dòng)范圍的界限的情況下，轉(zhuǎn)向反作用力按照理想最終模型81非常急速地增大時(shí)，該轉(zhuǎn)向反作用力可能會(huì)通過轉(zhuǎn)向盤21被傳遞給駕駛員以作為沖擊。因此，在本實(shí)施例中，為了緩解齒條軸23達(dá)到虛擬的可動(dòng)范圍的界限時(shí)的沖擊，采用如下所述的結(jié)構(gòu)。
[0058]如圖3所示，在目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62、準(zhǔn)確地說在理想EPS模型71中設(shè)置有角速度偏移映射82和粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83。
[0059]角速度偏移映射82規(guī)定目標(biāo)小齒輪角θ ρ*與偏移量ω0*的關(guān)系。角速度偏移映射82對(duì)應(yīng)于目標(biāo)小齒輪角θ ρ*來計(jì)算相對(duì)于小齒輪角速度ωρ* (由第I積分器76計(jì)算出的小齒輪角速度ωρ*)而言的偏移量。目標(biāo)小齒輪角θ ρ*越接近與虛擬的可動(dòng)范圍的界限相對(duì)應(yīng)的鄰近值θ ρη*，角速度偏移映射82將小齒輪角速度ωρ*的偏移量設(shè)定得越大。并且，在目標(biāo)小齒輪角θρ*達(dá)到了鄰近值θ ρη*以后，角速度偏移映射82將偏移量維持在一定的值。由角速度偏移映射82計(jì)算出的偏移量通過加法器84而被與由第I積分器76計(jì)算出的小齒輪角速度ωρ*相加。下面，將偏移量相加后的小齒輪角速度ωρ*稱為“偏移后的小齒輪角速度ωρ*”。
[0060]粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83規(guī)定小齒輪角速度ωρ*與粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*的關(guān)系。粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83對(duì)應(yīng)于偏移后的小齒輪角速度ωρ*而計(jì)算粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic* (輔助粘性分量)。若小齒輪角速度ωρ*的大小達(dá)到一定的大小以上，則粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83使粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*的大小急速增大。由粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83計(jì)算出的粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*通過加法器85而被相加至利用粘性模型78計(jì)算出的粘性分量Tvi*。
[0061]通過這樣在目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62 (準(zhǔn)確地說，理想EPS模型71)中設(shè)置角速度偏移映射82和粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83，目標(biāo)小齒輪角θ ρ*越靠近與虛擬的可動(dòng)范圍的界限相對(duì)應(yīng)的鄰近值θ ρη*,相對(duì)于小齒輪角速度ωρ*而言的偏移量ω0*越大。因此，易于將粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*設(shè)定為較大。該粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*被相加至利用粘性模型78計(jì)算出的粘性分量Tvi*，該被相加后的粘性分量Tvi*被從基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*中減去。因此,對(duì)應(yīng)于偏移后的小齒輪角速度ωρ*，粘性阻力向與實(shí)際小齒輪角速度相反的方向起到作用。即，即使齒條軸23快速達(dá)到了虛擬的可動(dòng)范圍的界限，由于當(dāng)小齒輪角速度ωρ*在規(guī)定以上值的情況下將粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*相加，所以與平時(shí)相比轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)20的粘性阻力增大。因此，抑制齒條軸23達(dá)到了虛擬的可動(dòng)范圍的界限時(shí)的沖擊感。
[0062]根據(jù)本實(shí)施方式，能夠得到以下的效果。
[0063](I)在齒條軸23達(dá)到了可動(dòng)范圍的界限的鄰近位置(虛擬的可動(dòng)范圍的界限)時(shí)，通過基于補(bǔ)正分量Ta2*的基本輔助分量Tal*的補(bǔ)正，轉(zhuǎn)向盤21的轉(zhuǎn)向反作用力急速增大。此時(shí)的補(bǔ)正分量Ta2*通過抑制用于目標(biāo)小齒輪角θ P*的計(jì)算的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*(基本輔助分量Tal*和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的總和)的大小增加、并且能夠?qū)?yīng)于該被抑制后的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*而被計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*和實(shí)際小齒輪角ΘΡ的反饋控制而被得出。由目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角θ ρ*的大小減少了相當(dāng)于基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*的大小被抑制的量。由此，在齒條軸23達(dá)到了所設(shè)定的虛擬的可動(dòng)范圍的界限時(shí)，防止利用目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62計(jì)算的目標(biāo)小齒輪角θ ρ*的大小超過小齒輪角θ ρ所能取值的最大值Qpmax的鄰近值θρη*而變得更大。其結(jié)果，由于即使齒條軸23達(dá)到了所設(shè)定的虛擬的可動(dòng)范圍的界限，小齒輪角Θ P的反饋控制中的目標(biāo)小齒輪角Θ P*與實(shí)際小齒輪角θ ρ之間，換言之轉(zhuǎn)向角Θ ta的反饋控制中的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角與實(shí)際轉(zhuǎn)向角0ta之間也不產(chǎn)生偏差，所以不存在造成轉(zhuǎn)向感惡化的可能性。
[0064]此外，該轉(zhuǎn)向反作用力是向與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th相反的方向起到作用的力。因此，能夠通過經(jīng)由微型計(jì)算機(jī)42的控制使轉(zhuǎn)向反作用力增大來虛擬地設(shè)定齒條軸23的可動(dòng)范圍。由此，轉(zhuǎn)向操舵的范圍被虛擬地限制在比原來的最大轉(zhuǎn)向范圍狹小的范圍內(nèi)。因此，抑制直到實(shí)際的物理上的可動(dòng)范圍的界限為止齒條軸23被進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作。S卩，由于齒條軸23不會(huì)達(dá)到物理上的可動(dòng)范圍的界限，所以在本實(shí)施例的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10中，不發(fā)生如以往那樣的抵接。因此，也不存在以往那樣抵接時(shí)的過大的沖擊作用于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)20的可能性。
[0065](2)目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62的理想最終模型81在目標(biāo)小齒輪角θ p*達(dá)到了鄰近值θ pn*時(shí)，計(jì)算彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*，以使轉(zhuǎn)向反作用力的彈性分量(彈簧分量)急速增大。目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62與相當(dāng)于彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的量的大小被抑制的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp*(減法值Tp**)對(duì)應(yīng)地計(jì)算目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*。小齒輪角反饋控制部63通過由目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*和實(shí)際小齒輪角ΘΡ的反饋控制來計(jì)算補(bǔ)正分量Ta2*。通過基于該補(bǔ)正分量Ta2*的基本輔助分量Tal*的補(bǔ)正，轉(zhuǎn)向反作用力所包含的彈性分量急速增大。由此，通過經(jīng)由基于彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*的基本輔助分量Tal*的補(bǔ)正從而使轉(zhuǎn)向反作用力所包含的彈性分量急速增大，能夠向駕駛員給予虛擬的頂靠感。
[0066](3)目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62的粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83，在小齒輪角速度ωρ*達(dá)到了規(guī)定以上的大小時(shí)，計(jì)算粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*，以使轉(zhuǎn)向反作用力所包含的粘性分量增大。目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62對(duì)應(yīng)于粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*的量的大小被抑制的基本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tp* (減法值Tp**)來計(jì)算目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*。小齒輪角反饋控制部63通過由目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62計(jì)算出的目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*和實(shí)際小齒輪角ΘΡ的反饋控制來計(jì)算補(bǔ)正分量Ta2*。通過基于該補(bǔ)正分量Ta2*的基本輔助分量Tal*的補(bǔ)正，轉(zhuǎn)向反作用力所包含的粘性分量急速增大。在使轉(zhuǎn)向反作用力急速增大的情況下，該轉(zhuǎn)向反作用力可能作為沖擊而通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)20被傳遞給駕駛員。關(guān)于這一點(diǎn)，根據(jù)本實(shí)施例，即使齒條軸23迅速地達(dá)到了虛擬的可動(dòng)范圍的界限，由于轉(zhuǎn)向反作用力的粘性分量增大，所以也能夠通過粘性阻力緩解因轉(zhuǎn)向反作用力產(chǎn)生的沖擊。
[0067](4)目標(biāo)小齒輪角θ ρ*越接近鄰近值θ pn*,目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62用越大的值來補(bǔ)正用于計(jì)算粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*的小齒輪角速度ωρ*的大小。具體而言，目標(biāo)小齒輪角Θ P*越接近鄰近值θ ρη*，角速度偏移映射82將小齒輪角速度ω ρ*的偏移量ω 0*設(shè)定得越大。偏移量ω0*通過加法器84被相加至由第I積分器76計(jì)算出的小齒輪角速度ωρ*。粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83使用偏移后的小齒輪角速度ωρ*來計(jì)算粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，目標(biāo)小齒輪角θ ρ*越接近鄰近值θρη*，用于計(jì)算粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*的小齒輪角速度ωρ*的大小被補(bǔ)正為越大的值，因此易于計(jì)算粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*。因此，能夠有效地緩解齒條軸23達(dá)到虛擬的可動(dòng)范圍的界限時(shí)的沖擊。
[0068](5)根據(jù)將與目標(biāo)小齒輪角θ ρ*相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向反作用力分量、即彈簧反力轉(zhuǎn)矩Tspk*模型化的理想最終模型81，轉(zhuǎn)向反作用力增大。通過理想最終模型81的調(diào)整，能夠自如地形成齒條軸23的虛擬的可動(dòng)范圍。
[0069](6)作為與轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向角Θ ta成比例而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，采用小齒輪軸22c。通過小齒輪角ΘΡ的PID控制，能夠間接地控制轉(zhuǎn)向角0ta。即，還可以將小齒輪角Θ P的反饋控制稱為轉(zhuǎn)向角Θ ta的反饋控制。
[0070]另外，還可以將上述實(shí)施方式按照如下所述的方式進(jìn)行改變來實(shí)施。
[0071]還可以在由粘性反作用力轉(zhuǎn)矩映射83計(jì)算出的粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*上乘以反饋增益。即，如圖4所示，在目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62中設(shè)置反饋增益映射91。反饋增益映射91規(guī)定目標(biāo)小齒輪角θ ρ*和反饋增益(角度增益)G的關(guān)系。在目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*接近鄰近值θρη*時(shí)，反饋增益映射91使反饋增益G的值相對(duì)于目標(biāo)小齒輪角ΘΡ*而言急速增大。并且，在目標(biāo)小齒輪角θρ*達(dá)到鄰近值θρη*之后，反饋增益映射91維持反饋增益G為一定值。這樣，在目標(biāo)小齒輪角θ ρ*達(dá)到規(guī)定以上的大小時(shí)，即齒條軸23接近虛擬的可動(dòng)范圍的界限時(shí)，目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62使粘性反作用力轉(zhuǎn)矩Tvic*增大。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在目標(biāo)小齒輪角θ ρ*達(dá)到鄰近值θρη*時(shí)，通過使轉(zhuǎn)向反作用力的粘性分量進(jìn)一步增加，能夠更加有效地緩解齒條軸23達(dá)到虛擬的可動(dòng)范圍的界限時(shí)的沖擊。
[0072]雖然設(shè)定為針對(duì)與轉(zhuǎn)向輪26、26的轉(zhuǎn)向角0ta相對(duì)應(yīng)的小齒輪角θ p進(jìn)行反饋控制，但是還可以設(shè)定為針對(duì)中間軸22b的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行反饋控制。此外，還可以針對(duì)電機(jī)31的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行反饋控制。由于中間軸22b和電機(jī)31的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角中的任一個(gè)均是反映轉(zhuǎn)向角Θ ta的值，所以通過這些旋轉(zhuǎn)角的反饋控制，能夠間接地進(jìn)行轉(zhuǎn)向角Qta的反饋控制。并且，還可以設(shè)定為檢測(cè)出向輪26、26的轉(zhuǎn)向角0ta并針對(duì)該轉(zhuǎn)向角Θ ta直接進(jìn)行反饋控制。這種情況下，目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62作為目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部來發(fā)揮功能，小齒輪角反饋控制部63作為轉(zhuǎn)向角反饋控制部來發(fā)揮功能。即使這樣設(shè)定，在齒條軸23達(dá)到虛擬的可動(dòng)范圍的界限時(shí)，轉(zhuǎn)向角Θ ta的反饋控制中的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角和實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間也不產(chǎn)生偏差，因此不存在轉(zhuǎn)向感不會(huì)惡化的可能性。
[0073]雖然將理想最終模型81作為分別記載為與理想EPS模型71和理想車輛模型72為同一層次上的不同模型，但是還可以構(gòu)成為該理想最終模型81被包含于理想車輛模型72中。
[0074]雖然將理想EPS模型71設(shè)定為基于基本輔助分量Tal*和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的總和來求出目標(biāo)小齒輪角θρ* (理想小齒輪角)，但是還可以被設(shè)定為僅基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th來求出目標(biāo)小齒輪角θρ*。
[0075]雖然將轉(zhuǎn)矩傳感器420設(shè)置于柱軸22a，但是還可以設(shè)置于中間軸22b或者小齒輪軸22c。若能夠檢測(cè)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th，則可以設(shè)置于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)20的適當(dāng)?shù)牡胤健?br> [0076]雖然將基本輔助分量計(jì)算部61設(shè)定成基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th和車速V來求出基本輔助分量Tal*，但是還可以設(shè)定成僅基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th來求出基本輔助分量Tal*。此外，還可以將基本輔助分量計(jì)算部61設(shè)定成執(zhí)行相位補(bǔ)償控制和轉(zhuǎn)矩微分控制中的至少一個(gè)控制。相位補(bǔ)償控制還可以基于輔助梯度來使由轉(zhuǎn)矩傳感器420檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Th的相位發(fā)生變化。期望基本輔助分量Tal*的微分值越大，在轉(zhuǎn)矩微分控制中將基本輔助分量Tal*的值設(shè)得越大。
[0077]雖然將理想最終模型81包含于目標(biāo)小齒輪角計(jì)算部62，但是還可以作為微型計(jì)算機(jī)42的功能來單獨(dú)地設(shè)置理想最終模型81。
[0078]在小齒輪角反饋控制部63中，對(duì)于小齒輪角θ ρ進(jìn)行PID控制，但是還可以進(jìn)行PI控制。
[0079]雖然將本發(fā)明具體體現(xiàn)為向柱軸22a給予轉(zhuǎn)向輔助力的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置10，但是還可以體現(xiàn)于例如向小齒輪軸22c或者齒條軸23給予轉(zhuǎn)向輔助力的類型的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)
向裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其中，具備， 電機(jī)，其為被給予至車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輔助力的產(chǎn)生源；以及 控制裝置，其對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向操作來控制所述電機(jī)， 在所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包含齒輪齒條機(jī)構(gòu)的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，所述控制裝置具備:第I計(jì)算部，其至少對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩來計(jì)算用于給予至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輔助力的基礎(chǔ)控制分量；以及第2計(jì)算部，其通過使對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角與至少對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩而被計(jì)算出的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角一致的反饋控制，來計(jì)算針對(duì)基礎(chǔ)控制分量的補(bǔ)正控制分量， 所述第2計(jì)算部在目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角達(dá)到了與被設(shè)定為相比齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條的物理上的可動(dòng)范圍狹小的可動(dòng)范圍的界限相對(duì)應(yīng)的角度閾值時(shí)，在對(duì)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角的計(jì)算中所使用的至少轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的大小增加這一情況進(jìn)行抑制的基礎(chǔ)上，計(jì)算所述補(bǔ)正控制分量，以使轉(zhuǎn)向反作用力急速增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其中， 所述第2計(jì)算部在所述目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角達(dá)到了所述角度閾值時(shí)，對(duì)輔助彈性分量進(jìn)行計(jì)算，以使轉(zhuǎn)向反作用力所包含的彈性分量急速增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其中， 所述第2計(jì)算部在所述旋轉(zhuǎn)軸的角速度達(dá)到了規(guī)定以上的大小時(shí)，對(duì)輔助粘性分量進(jìn)行計(jì)算，以使轉(zhuǎn)向反作用力所包含的粘性分量增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其中， 所述目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角越接近所述角度閾值，所述第2計(jì)算部將所述輔助粘性分量的計(jì)算中所使用的所述角速度的大小補(bǔ)正得越大。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其中， 所述第2計(jì)算部在所述目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角達(dá)到了規(guī)定以上的大小時(shí)，使所述輔助粘性分量增大。
【文檔編號(hào)】B62D119/00GK103661590SQ201310421681
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】玉泉晴天, 益啟純, 喜多政之, 并河勛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特