專利名稱：車輛轉向控制裝置及控制方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種車輛轉向控制裝置，用于設有離合器的線控轉向系統，該離合器用于使配置成由駕駛員操縱的駕駛員操縱單元與配置成使轉向車輪轉向的轉向單元彼此機械方式連接及分離。
背景技術：
在轉向盤與前輪轉向機構彼此機械分離的常規線控轉向(steer-by-wire，SBW)系統中，設置離合器作為備用機構，用于機械方式連接轉向盤與轉向機構。當在SBW系統的一部分中出現問題(故障)時，立即連接離合器，并中止SBW控制。例如，如果反作用力執行機構故障，當由于駕駛員操作致使轉向盤開始運動時，在離合器被完全接合之前轉向盤毫不費力地轉動。同樣地，在離合器接合之前，根據轉向盤的轉動操作，也就是根據轉向盤角度傳感器檢出的轉向盤角度值，正常的轉向執行機構將繼續操作。因此，轉向輪會比駕駛員所期望的程度更急劇回轉，導致不希望的車輛運轉狀態。為了避免這種不希望的車輛運轉狀態，在預定一段時間內使轉向執行機構的控制增益下降或者將其設定為零，以在從檢出故障時開始直至使離合器連接為止的期間內，限制轉向執行機構的操作。預定時間預先設定為精確反映離合器連接(接合)所需時間的值。通過實驗方式測量離合器接合(連接)時間，并且使用例如多個數據中的最大值來確定該預定時間。在日本專利公開No.2005-096745中，披露了這類常規車輛轉向控制裝置的一個實例。
考慮到以上情況，根據本披露本領域技術人員易于理解，存在對改進的車輛轉向控制裝置的需求。本發明致力于本領域的這種需求和其他需求，對本領域技術人員而言根據本披露容易理解這些需求。

發明內容
采用前述常規技術，在推定離合器處于接合過程中的預定期間內，轉向角保持不變。如果離合器接合所需的實際時間比預定時間量短，那么，即使在連接離合器之后，轉向角仍將保持。因此，在從離合器有效接合時開始直至經過預定時間量的期間內，通過離合器使轉向盤與轉向輪直接連接，并且，產生保持轉向盤處于適當位置的反作用力，導致駕駛員異常的轉向感覺。
本發明致力于解決剛才所描述的問題。本發明的一個目的是提供一種車輛轉向控制裝置，其能準確判斷離合器何時有效接合而與離合器接合時間的變化無關，并且在離合器有效接合之后，立即轉換到轉向盤操縱模式。
為了達到上述目的，根據本發明的車輛轉向控制裝置包括駕駛員操縱單元；轉向單元；操縱扭矩檢測裝置；離合器；離合器接合指令發出部；以及，離合器接合判斷部。駕駛員操縱單元配置成由駕駛員操縱。轉向單元布置成與駕駛員操縱單元機械分離，并且配置成響應于來自駕駛員操縱單元的操縱狀態，使至少一個轉向輪回轉。操縱扭矩檢測裝置能檢測施加于駕駛員操縱單元的操縱扭矩。離合器能使駕駛員操縱單元與轉向單元彼此機械方式連接及分離。離合器接合指令發出部配置成，當離合器處于分離狀態并且滿足離合器接合條件時，向離合器發出接合指令。離合器接合判斷部配置成，在向離合器發出接合指令之后，一旦檢測到施加于駕駛員操縱單元的操縱扭矩增大，判定離合器處于接合狀態。
根據下文結合附圖進行的詳細描述、披露的本發明的優選實施方式，對本領域技術人員而言，本發明的這些以及其它的目的、特點、方面和優點將更為明了。


現在參見構成本原始披露一部分的附圖。
圖1是例示根據本發明第一實施方式的車輛轉向控制裝置的線控轉向系統的示意圖；
圖2是圖示魯棒模型匹配方法的控制方框圖，可以用作本發明第一實施方式的線控轉向控制的轉向控制部分；圖3是流程圖，圖示由本發明第一實施方式的反作用力控制器和轉向控制器執行的控制處理，以在反作用力部件故障出現時切換控制模式；圖4是相對角速度與規定值A之間關系圖的實例，用來在本發明的第一實施方式的控制模式切換處理期間判斷離合器是否接合；圖5是時間圖，圖示在由于反作用力部件故障致使車輛轉向控制裝置從SBW控制切換到EPS控制時，以及在假設離合器接合時間與預設的預定時間Ta匹配時，常規車輛轉向裝置操作；圖6是時間圖，圖示在由于反作用力部件故障致使車輛轉向控制裝置從SBW控制切換到EPS控制時，以及在假定離合器接合時間比預設的預定時間Ta短時，常規車輛轉向裝置的操作；圖7是時間圖，圖示在由于反作用力部件故障的檢測致使車輛轉向控制裝置從SBW控制切換到EPS控制時，本發明第一實施方式的操作；圖8是相對扭矩變化率與規定值A之間關系圖的實例，用來在本發明的第一實施方式的控制模式切換處理期間判斷離合器是否接合；圖9(a)是流程圖，圖示由本發明第二實施方式的反作用力控制器和轉向控制器執行的控制處理，以在反作用力部件故障出現時切換控制模式；圖9(b)是流程圖，圖示所執行的計算處理，以在圖(9a)的步驟S206中執行的慢轉向控制模式期間計算發送給轉向電機的指令轉向角；圖10是轉向盤操縱角速度與傳動比之間關系圖的實例，用來設定本發明的第二實施方式的慢轉向控制期間的傳動比；圖11是時間圖，圖示在由于反作用力部件故障的檢測致使車輛轉向控制裝置從SBW控制切換到EPS控制時，本發明第二實施方式的操作；
圖12是流程圖，圖示由本發明第三實施方式的轉向控制器執行的控制處理，以在出現電源電壓下降時切換控制模式；圖13是流程圖，圖示由本發明第三實施方式的反作用力控制器執行的控制處理，以停止反作用力控制；圖14是相對角速度與預定時間量B之間關系圖的實例，用來設定在本發明的第三實施方式的反作用力停止處理期間的預定時間量B；圖15是時間圖，圖示在由于檢出電源電壓下降而致使車輛轉向控制裝置從SBW控制切換到EPS控制時，常規車輛轉向裝置的操作；圖16是時間圖，圖示在由于檢出電源電壓下降而致使車輛轉向控制裝置從SBW控制切換到EPS控制時，本發明第三實施方式的操作；圖17是相對扭矩變化率與預定時間量B之間關系圖的實例，用來設定在本發明的第三實施方式的反作用力停止處理期間的預定時間量B；以及圖18是流程圖，圖示由本發明的第四實施方式的反作用力控制器和轉向控制器執行的控制處理，以在反作用力部件故障出現時切換控制模式。
具體實施例方式
下面參照附圖描述本發明的優選實施方式。本領域的技術人員根據本披露易于理解，提供本發明實施方式的以下描述僅僅是出于說明的目的，并不用于限制本發明，本發明的范圍由所附權利要求及其等效置換限定。
首先參照圖1至圖8，例示了根據本發明第一實施方式的車輛轉向控制裝置。圖1是例示根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置的線控轉向(SBW)系統的示意圖。如圖1所示，根據第一實施方式的SBW系統包括轉向盤1(駕駛員操縱單元)、轉向盤角傳感器2(轉向盤角檢測器)、扭矩傳感器3(操縱扭矩檢測裝置)、反作用力電機4(反作用力執行機構)、離合器5、轉向電機6(轉向執行機構)、轉向電機角傳感器7(轉向電機角檢測器)、轉向機構8(轉向單元)、左右前輪9(轉向輪)、反作用力控制器10、轉向控制器11、以及通信線路12。
控制器10和11優選包括帶有控制程序的微型計算機，其控制下面討論的線控轉向(SBW)系統的多種處理。控制器10和11還可以包括其他常規部件，諸如輸入接口電路、輸出接口電路、以及存儲裝置諸如ROM(只讀存儲器)裝置和RAM(隨機存儲器)裝置。本領域的技術人員根據本披露易于理解，關于控制器10和11的精確結構和算法可以是實現本發明功能的硬件和軟件的任意組合。換而言之，“裝置加功能”語句在說明書和權利要求中使用時，應當包括可以用來實現“裝置加功能”語句功能的任何一種結構或硬件和/或算法或軟件。
如下所述，采用根據本發明的車輛轉向控制裝置，當離合器5處于分離狀態并且出現問題(例如故障)時，需要轉向盤1(駕駛員操縱單元)與轉向機構8(轉向單元)機械方式連接起來，離合器接合指令發出部向離合器5發出接合指令。在向離合器5發出接合指令之后，當在轉向盤1(駕駛員操縱單元)處檢出操縱扭矩增大時，離合器接合判斷部判定離合器5處于接合狀態。更具體地，在向離合器5發出接合指令之后，在已經中止反作用力控制但離合器5還沒有有效接合期間，轉向盤1(駕駛員操縱單元)處的操縱扭矩大致為零。當離合器5有效接合(實際接合)時，來自路面的扭矩通過離合器5傳動到轉向盤1(駕駛員操縱單元)，并且轉向盤1(駕駛員操縱單元)的操縱扭矩增大。因此，基于離合器接合時轉向盤1(駕駛員操縱單元)的操縱扭矩增大的這種關系，可以判斷離合器5是否接合。取決于駕駛員操縱單元的操縱狀態(例如，轉向盤操縱角或者轉向盤角速度)，離合器5接合所需時間會發生變化。基于對扭矩通過離合器5傳動的檢測，確定離合器接合過程的終點，由此可以準確判斷離合器5的有效接合，而與離合器接合時間的變化無關。基于離合器接合判斷結果，在離合器5剛剛有效接合之后，裝置就可以平穩轉換到電動助力轉向控制模式或者其他轉向盤操縱模式。結果，根據本發明的車輛轉向控制裝置，可以準確判斷離合器5何時有效接合，而與離合器接合時間變化無關，因此，在離合器5剛剛有效接合之后，就可以平穩轉換到轉向盤操縱模式。
在第一實施方式的SBW系統中，轉向盤1布置并配置成由駕駛員操縱。轉向機構8布置成與轉向盤1機械分離，并且配置成使左右前輪9轉向。反作用力電機4布置并配置成對轉向盤1施加操縱反作用力。轉向電機6布置并配置成向轉向機構8施加驅動力。SBW系統配置成，在離合器5處于分離狀態的正常使用期間，轉向盤1與轉向機構8之間沒有機械連接。SBW系統的離合器5作為機械備用機構，能將轉向盤1與轉向機構8機械方式連接起來。換而言之，當在SBW系統中出現異常(例如故障)時，連接離合器5，使得能安全駕駛車輛。
在第一實施方式中，轉向盤角傳感器2檢測轉向盤1的轉動操作，同時反作用力控制器10計算指令轉向角。轉向控制器11計算用于轉向電機6的驅動指令值，使得實際轉向角與指令轉向角匹配(一致)。通過基于驅動指令值驅動轉向電機6使車輛轉向。
轉向電機6是無刷電機或者其他形式的電機。與轉向電機6類似，反作用力電機4也是無刷電機等，用于對轉向盤施加操縱反作用力。基于由反作用力控制器10算出的驅動指令值，驅動反作用力電機4。由反作用力控制器10和轉向控制器11算出的驅動指令值作為用于反作用力電機4和轉向電機6的電流指令值。
在SBW系統中，反作用力電機4產生轉向盤1的操縱反作用力，這是因為轉向盤1與左右輪9及轉向電機6沒有機械連接。基于作用在轉向機構8齒條上的軸向力、操縱角(轉向盤的轉動角)、以及操縱角速度(回轉轉向盤的角速度)，產生操縱反作用力。扭矩傳感器3設置在轉向盤1與反作用力電機4之間，并且起到能監測操縱扭矩的作用。扭矩傳感器3布置并且配置成檢測軸的扭轉張力或者應力，并且基于扭轉張力或者應力計算扭矩。在SBW控制期間，不使用由扭矩傳感器3檢出的值，但當在反作用力電機4等中出現故障時，在EPS模式(electric power steering mode，電動助力轉向系統模式)期間使用由扭矩傳感器3檢出的值進行控制。在EPS模式期間，連接離合器5，并且使用驅動電機6作為輔助裝置。因此，當反作用力部件故障或類似情況發生時，監測扭矩傳感器3的值。除了反作用力控制系統外，其他轉向部件故障包括諸如轉向電機6、轉向控制器11、以及轉向角傳感器7等中出現的故障。
由轉向控制器11算出的電流指令值是用角度伺服系統算出的，角度伺服系統配置成控制實際(檢出)轉向角，使其以預定響應特性跟蹤指令轉向角。
轉向控制器11的角度伺服系統采用例如魯棒模型匹配方法等，例示于圖2的轉向角控制方框圖中。魯棒模型匹配方法包括用于匹配預定特性的模型匹配補償器，以及魯棒補償器。模型匹配補償器計算電流指令值，用于以預定響應特性達到指令轉向角，而魯棒補償器則計算補償電流，用于考慮擾動分量。結果，即使出現擾動時，也可以使實際(檢出)轉向角以預定響應特性跟蹤指令轉向角，也就是，控制系統可以提供極好的耐干擾性。
圖3是流程圖，圖示由第一實施方式的反作用力控制器10和轉向控制器11執行的控制處理，以在轉向部件故障(例如，反作用力故障)發生時切換控制模式。下面說明流程圖的各步驟。每經過SBW控制循環時間(例如，每5毫秒)，由控制器10和11執行此處理程序一次。
在步驟S101(第一故障判斷部)，通過執行反作用力控制器10的自診斷，了解在反作用力控制系統中是否存在連接切斷、短路、或者其他異常，判斷是否出現轉向部件故障(例如反作用力故障)，也就是，是否存在有關反作用力控制系統的異常。如果故障出現(是)，那么，控制進行到步驟S103。如果判斷為“否”，那么控制進行到步驟S102。
如果檢出轉向部件故障(例如，反作用力故障)，反作用力控制器10中止SBW控制模式的反作用力控制，并且通過通信線路12，向轉向控制器11傳達轉向部件故障(例如，反作用力故障)的出現。
在步驟S102，執行正常的SBW控制模式(計算用于反作用力電機4的電流指令值并計算用于轉向電機6的電流指令值)。控制器返回控制程序的發生。
在步驟S103，判斷是否向離合器5發出了離合器接合指令。如果判斷為“是”，那么控制進行到步驟S105。如果判斷為“否”，那么控制進行到步驟S104。
在步驟S104(離合器接合指令發出部)，向離合器5發送離合器接合指令，然后，控制進行到步驟S105。
在步驟S105(離合器接合判斷部)，判斷由扭矩傳感器3檢出的操縱扭矩是否超過預置規定值A(離合器接合判斷門限值)。如果判斷為“是”，那么控制進行到步驟S107。如果判斷為“否”，那么控制進行到步驟S106。
規定值A設定為這樣一種值，通過考慮到扭矩傳感器3的檢測誤差、轉向盤1的慣量、以及反作用力電機4的慣量，不會導致錯誤判斷。
如圖4所示，轉向盤1(操縱單元)與轉向機構8(轉向單元)之間的相對角速度(離合器5的上游側與下游側的角速度之差)越快，對規定值A設定的值越小。基于由轉向盤操縱角傳感器2檢出的操縱角度值的導數、以及由轉向角傳感器7檢出的轉向角度值的導數，計算相對角速度。
在步驟S106(離合器接合過渡轉向控制部)，執行轉向保持控制模式，其設計成以這樣的方式計算指令轉向角，以保持轉向輪9處于向離合器5發出接合指令時那一刻所存在的轉向角度值。然后，控制返回到控制過程的開始。
在轉向保持控制模式中，使用下列等式計算用于轉向電機6的電流指令值當前指令轉向角δf＝先前指令轉向角δf(1)。
在步驟S107，執行EPS控制模式，其中使用轉向電機6作為助力施加部，同時離合器5處于接合狀態。然后，控制返回到控制程序的開始。
當進入EPS控制模式時，開始計算用于轉向助力的電流指令值作為用于轉向電機6的電流指令值，以取代在轉向保持控制模式中使用的電流指令值。
下面說明第一實施方式的操縱動作。
在根據第一實施方式的SBW系統中，當在反作用力控制系統中出現異常(例如，反作用力電機4故障)時，連接離合器5，并且中止由反作用力控制器10執行的反作用力控制。然后，轉向控制器11基于由扭矩傳感器3檢出的值計算轉向電機6的電流，使得轉向電機6的輸出作為轉向盤操縱助力，從而實現電動助力轉向裝置(EPS裝置)的功能。
然而，在向離合器5發出接合指令之后，離合器5達到有效接合需要幾十到幾百毫秒。在此期間，轉向盤1的轉動操縱并沒有傳動到轉向機構8，并且沒能實現EPS控制。
使離合器5具有內環和外環，并且配置成通過滾柱嚙合進入由內外環形成的楔形空間而接合，在這種情況下，如果在發出接合指令之后，轉向盤1與轉向機構8經歷相對轉動，將出現嚙合狀態并且完成離合器接合。因此，在發出接合指令之后離合器5有效接合所需要的時間，也隨著轉向盤1的操縱扭矩變化而變化。
下面說明關于常規裝置的比較例，其中在從最初檢出反作用力執行機構異常時開始直至經過預置規定時間量Ta期間，轉向角保持在向離合器發出接合指令時所存在的轉向角。如圖5的時間圖所示，如果假定離合器接合時間與預置規定時間量Ta(EPS控制開始時刻T2與反作用力異常檢出時刻T0之間的差值)匹配，從反作用力異常檢出時刻T0到EPS控制開始時刻T2，操縱扭矩保持在較低值，以及，從EPS控制開始時刻T2開始，操縱扭矩特性上升。結果，不對駕駛員操縱轉向盤的能力進行限制。
然而，如圖6的時間圖所示，如果預置規定時間量Ta(EPS控制開始時刻T2與反作用力異常檢出時刻T0之間的差值)比離合器接合時間(離合器接合時刻T1與反作用力異常檢出時刻T0之間的差值)長，從反作用力異常檢出時刻T0開始直至離合器接合時刻T1為止，操縱扭矩保持在較低值。然而，在從離合器接合時刻T1開始至EPS控制開始時刻T2期間，即使離合器5接合，轉向角也保持不變，并且，產生保持轉向盤固定的反作用力。因此，操縱扭矩特性急劇升高，并且實際(檢出)轉向盤操縱角背離駕駛員所期望的操縱角。簡而言之，限制了駕駛員操縱轉向盤的能力。
與之相比，根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置能準確判斷離合器5何時有效接合而與離合器接合時間的變化無關，因此，在離合器5剛剛有效接合之后，就能平穩轉換到轉向盤操縱模式。
更具體地，在向離合器5發出接合指令之后，在中止反作用力控制但離合器5還沒有連接的期間，將駕駛員操縱單元的操縱扭矩設定大致為零。當離合器5有效接合時，來自路面的扭矩通過離合器5傳動到駕駛員操縱單元，并且，駕駛員操縱單元的操縱扭矩增大。
第一實施方式設計成，利用離合器5接合時駕駛員操縱單元的操縱扭矩升高的事實。當需要離合器5接合的條件出現同時離合器5處于分離狀態時，向離合器5發出接合指令，之后，扭矩通過離合器5從路面傳動到駕駛員操縱單元。當裝置檢測到由于這種扭矩傳動而導致駕駛員操縱單元處的操縱扭矩增加，確定離合器5處于接合狀態。
因此，基于離合器5接合時駕駛員操縱單元的操縱扭矩增大這種關系，能判斷離合器5是否接合。
離合器5接合所需要的時間，可能隨駕駛員操縱單元的操縱扭矩而變化。通過基于經由離合器傳動的扭矩的檢測，確定離合器接合過程的終點，可以準確判斷離合器5的有效(檢出)接合，而與離合器接合時間的變化無關。
基于離合器接合判斷結果，在離合器5剛剛有效接合之后，裝置就能平穩轉換到EPS控制模式或者其他轉向操縱模式。
結果，根據本發明的車輛轉向控制裝置能準確判斷離合器5何時有效接合，而與離合器接合時間的變化無關，因此，在離合器5剛剛有效接合之后，就能平穩轉換到轉向盤操縱模式。
對于根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置，下面說明當轉向部件故障(例如，反作用力故障)發生時通過控制模式切換控制來實現的操縱動作，以及轉向部件故障(例如，反作用力故障)發生時從SBW控制切換到EPS控制的操作。
當反作用力控制系統正常時，控制處理從圖3所示流程圖的步驟S101進行到步驟S102。在步驟S102，在離合器5分離情況下，根據正常SBW控制模式執行反作用力控制和轉向控制。
在反作用力控制系統中故障發生之后的第一個控制循環中，控制從圖3所示的流程圖的步驟S101進行到步驟S103，然后再進行到步驟S104。中止SBW控制模式的反作用力控制，以及，在步驟S104，向離合器5發出離合器接合指令。
在剛剛開始發送離合器接合指令之后，因為操縱扭矩沒有超過規定值A，所以控制處理從圖3所示流程圖的步驟S104進行到步驟S105然后進行到步驟S106。在步驟S106，裝置從在SBW控制模式中執行轉向控制切換到轉向保持控制模式，其中使轉向角保持在發出離合器接合指令時存在的轉向角。
只要步驟S105的離合器接合判斷條件保持不滿足，控制處理重復圖3所示流程圖的步驟S101、S103、S105、以及S106(按所列次序)，因此，繼續該轉向保持控制。
之后，離合器5進入接合狀態，并且操縱扭矩增大。當操縱扭矩超過規定值A時，控制處理重復圖3所示流程圖的步驟S101、S103、S105、以及S107(按所列次序)。在步驟S107，裝置從轉向保持控制模式切換到EPS控制模式，在EPS控制模式中使用轉向電機6作為助力施加部。
基于圖7所示的時間圖，下面說明轉向部件故障(例如，反作用力故障)發生時從SBW控制切換到EPS控制的操作。圖7例示在下列情況下第一實施方式的操作，其中駕駛員回轉轉向盤1且離合器5在短于規定時間Ta的時間內接合，結合時轉向盤操縱角增大。
在T0時刻，檢出反作用力異常，并且接通(發出)離合器接合指令。還發出指令轉向角以保持轉向角不變。當離合器5接合時，作用力通過離合器5從路面傳動到轉向盤1，并且操縱扭矩增大，如先前所述。在從檢出反作用力異常的T0時刻到離合器連接的T1時刻期間，因為中止了反作用力控制，所以操縱扭矩大致為零。隨著離合器5接合，操縱扭矩開始升高。當操縱扭矩在T1時刻超過規定值A時，裝置判定離合器接合，并且從轉向保持控制模式切換到EPS控制模式。于是，將指令轉向角從保持值改變到基于EPS控制算出的值。結果，在離合器接合的T1時刻之后，駕駛員對轉向盤1的操縱在轉向角中反映出來，并且正常地產生操縱反作用力，使得能進行正常平穩的轉向盤操縱。
作為此操縱配置的結果，基于駕駛員操縱單元(轉向盤1)處的操縱扭矩，就能判斷離合器5的接合，而不會受到離合器接合時間變化的影響。因此，可以解決先前描述的常規技術的問題，也就是限制了駕駛員操縱轉向盤的能力的問題。在從T0時刻到T1時刻期間內當沒有產生反作用力扭矩時，轉向盤的操縱量有可能違背駕駛員的意圖而發生較大改變。然而，即使這種變化出現，也能避免車輛運轉狀態不穩定，這是因為在從T0時刻到T1時刻期間保持轉向角不變。
如先前所述，在根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置中，設置扭矩傳感器3以檢測駕駛員操縱單元處的操縱扭矩，以及，在向離合器5發出接合指令之后，當由扭矩傳感器3檢出的操縱扭矩超過規定值A時，離合器接合判斷部(步驟S105)判定離合器5進入接合狀態。例如，如果當操縱扭矩只是稍微增大時就判定離合器被接合，那么，當由于駕駛員對轉向盤的操縱致使操縱扭矩增大時，就可能錯誤判定離合器被接合。相反，如果在操縱扭矩增大很多之后再判定離合器被接合，判定時機也可能滯后，并且在接合判定之后轉向盤反作用力將經歷暫時增大，從而導致駕駛員感覺轉向異常。然而，在第一實施方式的情況下，規定值A起到用于判斷離合器5是否接合的門限值作用，也就是當操縱扭矩超過規定值A時判定離合器5被接合。結果，錯誤接合判斷和滯后接合判斷都能得到避免。
在根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置中，離合器接合判斷部(步驟S105)設定規定值A(離合器接合判斷門限值)，使得駕駛員操縱單元與轉向單元之間的相對角速度越快，規定值A越小。
在離合器5采用嚙合結構進行接合的情況下，如果在發出接合指令之后，轉向盤1與轉向機構8經歷相對轉動，將出現嚙合狀態并完成離合器接合。在發出接合指令之后離合器有效接合所需要的時間，隨著離合器上游側與下游側之間的相對轉動速度改變。
由于第一實施方式配置成，當使用嚙合結構的離合器時，操縱單元與轉向單元之間的相對角速度越快，給規定值A設定的值越小，就能準確判斷離合器5接合完成的時刻，而與離合器5兩側的相對角速度的快慢無關。
根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置設有反作用力電機4，配置成向駕駛員操縱單元施加操縱反作用力；以及轉向電機6，配置成向轉向單元施加轉向作用力。當離合器接合判斷部(步驟S105)判定離合器5接合時，裝置從向離合器5發出接合指令之前所執行的SBW控制模式(包括反作用力控制和轉向控制)切換到EPS控制模式(S107)，在EPS控制模式中使用反作用力電機4和轉向電機6中的至少一個作為助力施加部。
例如，如果裝置配置成，當離合器接合時簡單地從SBW控制模式切換到直接轉向模式，在直接轉向模式中，轉向盤與轉向機構直接連接，在從路面傳動來較大的轉向盤操縱反作用力的情況下，諸如當在一個方向回轉轉向盤并予以保持時，給駕駛員帶來的轉向負荷會過大。
采用第一實施方式，由于在該裝置判定離合器5接合時切換到EPS控制模式，在離合器5剛剛有效接合之后，駕駛員承受的轉向負荷較低。更具體地，轉向負荷較低是因為EPS控制模式在操縱轉向盤1方面給予駕駛員助力。
根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置設有第一故障判斷部(步驟S101)，配置成判斷是否出現轉向部件故障(例如，反作用力故障)；以及離合器接合指令發出部(步驟S104)，配置成基于在反作用力相關裝置中出現故障的判斷向離合器發出接合指令。裝置進一步設有離合器接合過渡轉向控制部(步驟S106)，配置成在離合器接合指令發出部發出接合指令時直至離合器接合判斷部(步驟S105)判定離合器5處于接合狀態的期間，從SBW控制模式下的轉向控制切換到車輛運轉狀態抑制轉向控制。
例如，如果裝置配置成，在轉向部件故障(例如，反作用力故障)出現之后，繼續SBW控制，直至離合器接合，那么，因為沒有產生反作用力扭矩，所以，轉向盤操縱量或者角度很可能違背駕駛員意愿而發生過大改變。在這種情況下，由于SBW控制將根據轉向盤操縱量而改變轉向角，車輛運轉狀態不會穩定。
同時，采用第一實施方式，在發出接合指令時開始直至判定離合器5接合為止的期間內，將SBW控制模式的轉向控制切換到車輛運轉狀態抑制轉向控制。結果，即使由于反作用力扭矩的缺失致使轉向盤操縱量違背駕駛員的意愿發生過大改變，也能抑制車輛運轉狀態變得不穩定的趨向。
在根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置中，離合器接合過渡轉向控制部(步驟S106)配置成切換到轉向保持控制，將轉向保持控制設計成保持在離合器接合指令發出部(步驟S104)向離合器5發出接合指令時的那一刻所存在的轉向角。
因此，在向離合器5發出接合指令時開始直至判定離合器5接合為止的期間內，通過保持轉向角不變，就能保持穩定的車輛運轉狀態。
下面說明第一實施方式的效果。
根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置可獲得下面的效果。
(1)根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置包括轉向盤1，布置并配置成由駕駛員操縱；轉向機構8，布置成與轉向盤1機械分離，并且配置成根據轉向盤1的操縱扭矩使左右前輪9轉向；離合器5，布置并配置成機械方式連接轉向盤1和轉向機構8；離合器接合指令發出部(步驟S104)，配置成當離合器5處于分離狀態并且滿足離合器接合條件時向離合器5發出接合指令；以及離合器接合判斷部(步驟S105)，配置成在向離合器5發出接合指令之后，當在轉向盤1處檢出扭矩增大時，判定離合器5處于接合狀態。結果，根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置可以準確判斷離合器5何時有效接合，而與離合器接合時間的變化無關，因此，在離合器5剛剛有效接合之后，就能平穩轉換到轉向盤操縱模式。
(2)在第一實施方式中，該裝置設有扭矩傳感器3，布置并配置成檢測駕駛員操縱單元處的操縱扭矩；以及，離合器接合判斷部(步驟S105)，配置成在向離合器5發出接合指令之后，當由扭矩傳感器3檢出的操縱扭矩超過規定值A時，判定離合器5處于接合狀態。結果，可避免錯誤的離合器接合判斷和滯后的離合器接合判斷。
(3)在第一實施方式中，離合器接合判斷部(步驟S105)配置成，操縱單元與轉向單元之間的相對角速度越快，給規定值A設定的值越小(參見圖4)。結果，當采用了使用嚙合結構的離合器作為離合器5時，可以準確判斷離合器5完成接合的時刻，而與離合器5兩側的相對角速度是快還是慢無關。
(4)根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置設有反作用力電機4，配置成向駕駛員操縱單元施加操縱反作用力；以及轉向電機6，配置成向轉向單元施加轉向作用力。當離合器接合判斷部(步驟S105)判定離合器5接合時，裝置從在向離合器5發出接合指令之前所執行的SBW控制模式(包括反作用力控制和轉向控制)切換到EPS控制模式(步驟S107)，其中使用反作用力電機4和轉向電機6中的至少一個作為助力施加部。結果，在離合器5剛剛有效接合之后，裝置就可以轉換到具有較低轉向負荷的轉向盤操縱模式，也就是EPS控制模式。
(5)根據第一實施方式的車輛轉向控制裝置設有第一故障判斷部(步驟S101)，配置成判斷是否出現轉向部件故障(例如，反作用力故障)；以及離合器接合指令發出部(步驟S104)，配置成基于轉向部件故障(例如，反作用力故障)出現的判斷向離合器5發出接合指令。裝置進一步設有離合器接合過渡轉向控制部(步驟S106)，配置成在從離合器接合指令發出部(步驟S104)發出接合指令開始直至離合器接合判斷部(步驟S105)判定離合器5處于接合狀態的期間，從SBW控制模式下的轉向控制切換到車輛運轉狀態抑制轉向控制。結果，即使由于反作用力扭矩缺失致使轉向盤操縱量違背駕駛員的意愿而發生過大改變，仍然能阻止車輛運轉狀態變得不穩定的趨向。
(6)離合器接合過渡轉向控制部(步驟S106)配置成切換到轉向保持控制，該轉向保持控制設計成保持在離合器接合指令發出部(步驟S104)向離合器5發出接合指令時的那一刻所存在的轉向角。結果，在向離合器5發出接合指令時開始直至判定離合器接合的期間內，通過保持轉向角不變，就能保持穩定的車輛運轉狀態。
通過設定規定值A，使得轉向盤1(操縱單元)與轉向機構8(轉向單元)之間的相對扭矩變化率(也就是，離合器5的上游側與下游側之間的扭矩變化率(變化速度)的差值)越快，給規定值A設定的值越小，也能獲得相同的效果，如圖8所示。例如，使用兩種方法計算門限值，以及，當基于相對角速度確定的規定值與基于相對扭矩變化率確定的規定值不同時，使用擇低方法來設定最終規定值，也是可以接受的。
第二實施方式下面說明第二實施方式，其中用慢轉向控制取代第一實施方式中的轉向保持控制，作為離合器接合過渡轉向控制。
另外，對于第二實施方式的構成特征與圖1和圖2所示的第一實施方式的相同部分，這里出于簡要說明的目的省略其說明及附圖。
圖9(a)是流程圖，圖示由第二實施方式的反作用力控制器10和轉向控制器11執行的控制處理，以在轉向部件故障(例如，反作用力故障)出現時切換控制模式。下面說明流程圖的各步驟。每經過SBW控制循環時間(例如，每5毫秒)，由控制器10和11執行此處理程序一次。步驟S201至S205以及步驟S207分別與圖3的流程圖的步驟S101至S105以及S107相同，并且這里出于簡要說明的目的省略其說明。
在步驟S208，將在第一次發出離合器接合指令時那一刻存在的轉向盤操縱角θ0存儲在存儲器中，然后，控制進行到步驟S205。
轉向盤操縱角θ0是由轉向盤角傳感器2檢出的值。在步驟S206中使用所存儲的轉向盤操縱角θ0來計算用于慢轉向控制的指令轉向角。
在步驟S206(離合器接合過渡轉向控制部)，執行慢轉向控制模式，其設計成計算指令轉向角，使得轉向器傳動比設定為慢傳動比。然后，控制返回控制程序的開始。
圖9(b)是流程圖，圖示所執行的計算處理，以在圖(9a)的步驟S206中執行的慢轉向控制模式期間，計算用于轉向電機6的指令轉向角。下面說明圖9(b)的步驟。
在步驟S206-1，計算轉向盤的操縱角速度，以及，控制進行到步驟S206-2。
通過例如求轉向盤角傳感器2的輸出相對時間的導數，計算操縱角速度。
在步驟S206-2，基于步驟S206-1中算出的操縱角速度，使用圖10所示的操縱角速度傳動比圖，計算所要設定的轉向器傳動比。這樣，控制進行到步驟S206-3。
圖10所示的操縱角速度傳動比圖的特性曲線是這樣設計的，使轉向器傳動比隨著操縱角速度增大而減小。“慢傳動比”意思是，相對于給定的轉向盤操縱角變化率，轉向角的變化率較小，也就是，相對于給定的轉向盤1的角度轉動量，保持左右前輪9的轉向角的傳動比較小。
在步驟S206-3，計算指令轉向角，在從接通離合器接合指令時直至確定離合器接合出現的期間使用該指令轉向角。這樣，控制進行到步驟S206-4。
在步驟S206-3中用于計算指令轉向角的等式如下指令轉向角變化量dδf＝轉向器傳動比N×(操縱角θ-發出接合指令時的操縱角θ0)，以及，當前指令轉向角δf＝先前指令轉向角δf(1)+指令轉向角變化量dδf。
在步驟S206-4，計算電流指令值，并且控制轉向電機6，以達到在當前控制循環的步驟S206-3中算出的指令轉向角δf。
下面說明第二實施方式的操縱動作。
對于根據第二實施方式的車輛轉向控制裝置，下面說明當轉向部件故障(例如，反作用力故障)時，用控制模式切換控制實現的操縱動作，以及當轉向部件故障(例如，反作用力故障)時，從SBW控制到EPS控制的切換操作。
當反作用力控制系統正常時，控制處理從圖9(a)所示流程圖的步驟S201進行到步驟S202。在步驟S202，在離合器5分離的情況下，根據正常SBW控制模式執行反作用力控制和轉向控制。
在反作用力控制系統中故障出現之后的第一個控制循環中，控制從圖9(a)所示流程圖的步驟S201進行到步驟S203，然后進行到步驟S204。中止SBW控制模式的反作用力控制，以及，在步驟S204向離合器5發出離合器接合指令。然后，在步驟S208，存儲在離合器接合指令第一次接通的時刻存在的轉向盤操縱角θ0。
在剛剛發送離合器接合指令之后，因為操縱扭矩沒有超過規定值A，所以控制處理從圖9(a)所示流程圖的步驟S208進行到步驟S205然后進行到步驟S206。在步驟S206，裝置從在SBW控制模式下執行轉向控制，切換到將轉向器傳動比設定為慢傳動比的慢轉向控制模式。在慢轉向控制中，基于慢轉向器傳動比控制轉向電機6，慢轉向器傳動比根據圖9(b)中所示的流程圖設定。
只要步驟S205的離合器接合判斷條件仍然沒有滿足，控制處理重復圖9(a)所示流程圖的步驟S201、S203、S205、以及S206(按所列次序)，這樣，繼續慢轉向控制。之后，離合器5進入接合狀態，并且操縱扭矩增大。當操縱扭矩超過規定值A時，控制處理重復圖9(a)所示流程圖的步驟S201、S203、S205、以及S207(按所列次序)。在步驟S207，裝置從慢轉向控制模式切換到EPS控制模式，在EPS控制模式中使用轉向電機6作為助力施加部。
基于圖11所示的時間圖，下面說明轉向部件故障(例如，反作用力故障)出現時從SBW控制切換到EPS控制的操作。圖11例示在下列情況下第二實施方式的操作，其中駕駛員回轉轉向盤1，以及離合器5在短于規定時間Ta的時間內接合，同時轉向盤操縱角正在增大。
在T0時刻，檢出反作用力異常，并且接通(發出)離合器接合指令。使轉向器傳動比(也就是，操縱角∶轉向角)從1∶1的比率改變為較慢傳動比，并且計算指令轉向角，使轉向角漸進變化。當離合器5接合時，作用力通過離合器5從路面傳動到轉向盤1，并且操縱扭矩增大，如先前所述。在從檢出反作用力異常時的T0時刻到離合器連接時的T1時刻期間，因為中止了反作用力控制，所以操縱扭矩大致為零。隨著離合器5接合，操縱扭矩開始升高。當操縱扭矩在T1時刻超過規定值A時，裝置判定離合器接合，并且從慢轉向控制模式切換到EPS控制模式。然后，將指令轉向角從基于慢轉向控制算出的值改變到基于EPS控制算出的值。結果，在離合器接合的T1時刻之后，駕駛員對轉向盤1的操縱在轉向角中反映出來，并且正常產生操縱反作用力，使得能進行正常平穩的轉向盤操縱。
作為此操縱配置的結果，基于駕駛員操縱單元(轉向盤1)處的操縱扭矩，就能判斷離合器5的接合，而不受離合器接合時間變化的影響。因此，可以解決先前描述的常規技術的問題，也就是限制了駕駛員操縱轉向盤的能力的問題。
在從T0時刻到T1時刻的期間，因為在離合器5處于接合過程的時候，以慢轉向器傳動比控制轉向角，所以，可以實現反映駕駛員意圖的車輛控制。
此外，當轉向盤操縱速度較高時，通過調節轉向器傳動比為較低值，即使由于反作用力扭矩不足致使轉向盤操縱量違背駕駛員意愿而發生過大改變，仍然可以保持車輛運轉狀態穩定。
下面說明第二實施方式的效果。
除了第一實施方式獲得的效果(1)至(5)之外，根據第二實施方式的車輛轉向控制裝置獲得了下列效果。
(7)在第二實施方式中，離合器接合過渡轉向控制部(步驟S206)配置成，當離合器接合指令發出部(步驟S204)向離合器5發出接合指令時，切換到慢轉向控制，其設計成將轉向器傳動比設定為較慢傳動比。結果，在向離合器5發出接合指令時開始直至判定離合器5接合的期間，可以抑制車輛運轉狀態的變化，并且實現反映駕駛員意愿的車輛控制。
(8)由于離合器接合過渡轉向控制部(步驟S206)配置成，根據轉向盤操縱角速度將轉向控制比設定為較慢傳動比(圖10)，即使由于不足的反作用力扭矩致使轉向盤的操縱量違背駕駛員的意愿發生過大改變，也能抑制車輛運轉狀態不穩定的趨勢。
在上述的第二實施方式中，在離合器接合操作期間，執行慢轉向控制，以根據轉向盤操縱角速度獲得慢轉向器傳動比。然而，通過在離合器接合操縱期間建立固定的機械傳動比，也能解決常規技術的問題，并且獲得反映駕駛員意愿的車輛控制。由于圖9所示流程圖處理的其余部分都相同，省略在這種情況下所執行的處理步驟的說明。
第三實施方式下面說明第三實施方式，其中該裝置配置成，當電源電壓下降時，從SBW控制切換到離合器連接的EPS控制。
另外，第三實施方式的構成特征與圖1和圖2所示的第一實施方式的那些相同，并且這里出于簡要說明的目的省略其說明及圖示。
圖12是流程圖，圖示由第三實施方式的反作用力控制器10和轉向控制器11執行的控制處理，以在電源電壓下降時切換控制模式。下面說明流程圖的各步驟。每經過SBW控制循環時間(例如，每5毫秒)，由控制器10和11執行此處理程序一次。步驟S302至S307分別與圖3的流程圖的步驟S102至S107相同，并且這里出于簡要說明的目的省略其說明。
在步驟S301(第二故障判斷部)，判斷電源電壓是否低于規定值C。如果這樣(是)，那么控制進行到步驟S303。如果不是(否)，那么控制進行到步驟S302。規定值C為例如9伏。
在步驟S304，通過向離合器5發出離合器接合指令，開始離合器接合操作。代表離合器接合指令接通的信息經由通信線路12傳送到反作用力控制器10。
圖13是流程圖，圖示由第三實施方式的反作用力控制器10執行的反作用力控制停止處理。下面說明流程圖的各步驟(此處理構成反作用力控制停止部)。
在步驟S321，判斷轉向控制器11是否發出了離合器接合指令。如果這樣(是)，那么控制進行到步驟S323。如果判斷為“否”，那么控制進行到步驟S322。
在步驟S322，繼續執行SBW控制模式的反作用力控制。然后，控制返回控制程序的開始。
在步驟S323，判斷是否設定了預定量時間B。如果這樣(是)，那么控制進行到步驟S326。如果否，那么控制進行到步驟S324。
在步驟S324，計算駕駛員操縱單元與轉向單元之間的相對角速度，并且控制進行到步驟S325。通過例如求轉向盤角傳感器2的輸出的時間導數與轉向角傳感器7的輸出的時間導數之間的差值，計算駕駛員操縱單元與轉向單元之間的相對角速度。在這樣一種情況下，在計算差值之前，基于傳動比，將角度傳感器2和7的各輸出轉換為關于單一軸線(例如，轉向軸的軸線)的角度。
在步驟S325，基于步驟S324中算出的相對角速度，使用圖14所示的圖，設定規定時間量B。然后，控制進行到步驟S326。如圖14所示，圖中繪出了規定時間量與相對角速度的曲線圖。
較之基于測量數據等確定的發出離合器接合指令后離合器接合所需的時間量，規定時間量B設定得更短。例如，如圖14的曲線所示，規定時間量B設定成，相對角速度越快，規定時間量B越短。
在步驟S326，判斷自發出離合器接合指令開始計數的時間量是否達到在步驟S325中算出的規定時間量B。如果這樣(是)，那么控制進行到步驟S327。如果判斷為“否”，那么控制進行到步驟S322。
在步驟S327，停止SBW控制模式的反作用力控制。然后，控制返回到控制程序的開始。換而言之，持續執行SBW控制模式的反作用力控制，直至在步驟S326中確定發出離合器接合指令已達規定時間量B。然后，當在步驟S326中判斷已經過了規定時間量B時，停止SBW控制模式中的反作用力控制。結果，轉向盤操縱扭矩成為大致零。
下面說明第三實施方式的操縱動作。
對于根據第三實施方式的車輛轉向控制裝置，下面說明在出現電源電壓下降時所執行的控制模式切換控制實現的操縱動作、SBW控制模式的反作用力控制的停止，以及當出現電源電壓下降時從SBW控制到EPS控制的切換操作。
當電源電壓在正常水平時，控制處理從圖12所示流程圖的步驟S301進行到步驟S302。在步驟S302，根據離合器5分離的正常SBW控制模式，執行反作用力控制和轉向控制。在電源電壓已經下降至規定值C以下之后執行的第一個控制循環中，控制處理從圖12所示流程圖的步驟S301進行到步驟S303然后再進行到步驟S304。在步驟S304，向離合器5發出離合器接合指令。
在剛剛開始發出離合器接合指令之后，因為操縱扭矩沒有超過規定值A，所以控制處理從圖12所示流程圖的步驟S304進行到步驟S305然后進行到步驟S306。在步驟S306，裝置從在SBW控制模式下執行轉向控制切換到轉向保持控制模式，其中使轉向角保持在發出離合器接合指令時存在的轉向角。
只要步驟S305的離合器接合判斷條件仍然不滿足，控制處理重復圖12所示流程圖的步驟S301、S303、S305、以及S306(按所列次序)，這樣，繼續轉向保持控制。之后，離合器5進入接合狀態，并且操縱扭矩增大。當操縱扭矩超過規定值A時，控制處理重復圖12所示流程圖的步驟S301、S303、S305、以及S307(按所列次序)。在步驟S307，該裝置從轉向保持控制模式切換到EPS控制模式，在EPS控制模式中使用轉向電機6作為助力施加部。
當在圖12的步驟S304中向離合器5發出離合器接合指令時，執行圖13的流程圖中所示的處理。在第一個控制循環中，按所列次序執行步驟S321、S323、S324、以及S325。在步驟S325，基于駕駛員操縱單元與轉向單元之間的相對角速度，設定規定時間量B，在發出離合器接合指令之后，繼續反作用力控制達到規定時間量B。
在剛剛設定規定時間量B之后，因為還沒有經過規定時間量B，所以，控制從圖13所示流程圖的步驟S325進行到步驟S326然后再到步驟S322。在步驟S322，正常方式執行SBW控制模式的反作用力控制。
在滿足步驟S326的時間條件之前，控制處理重復圖13所示流程圖的步驟S321、S323、S326、以及S322(按所列次序)，這樣，繼續SBW控制模式的反作用力控制。
當滿足步驟S326的時間條件時，控制處理執行圖13所示流程圖的步驟S321、S323、S326、以及S327(按所列次序)。在步驟S327，停止SBW控制模式的反作用力控制。
基于圖15所示的時間圖，下面說明在常規車輛轉向控制裝置中當出現電源電壓下降時從SBW控制到EPS控制的切換操作。
在這種情況下，其中駕駛員正在回轉轉向盤1，以及離合器5在短于規定時間Ta的時間量內接合，同時轉向盤操縱角正在增大，在此時，因為在離合器5接合之后轉向角繼續保持，并且產生作用為保持轉向盤的反作用力(轉向盤操縱扭矩特性的凸出部分)，會限制了駕駛員操縱轉向盤的能力。此外，即使裝置從SBW控制切換到EPS控制以保存電力，但因為轉向控制器增大向轉向電機發出的電流指令值以保持轉向角不變，所以，在時刻T1與時刻T2期間電源電壓進一步下降。
基于圖16所示的時間圖，下面說明在根據第三實施方式的車輛轉向控制裝置中，當出現電源電壓下降時從SBW控制到EPS控制的切換操作。圖16圖示在下列情況下第三實施方式的操作，其中駕駛員正在回轉轉向盤1，以及離合器5在短于規定時間Ta的時間量內接合，同時轉向盤操縱角正在增大。
在T0時刻，電源電壓下降到規定值C以下，離合器接合指令從OFF改變為ON。同樣，發出指令轉向角以保持轉向角不變。在T1時刻，也就是，當在離合器接合指令接通之后經過規定時間量B的時刻，反作用力控制器10停止此前一直執行的反作用力控制。結果，在T1時刻之后，轉向盤操縱扭矩變為大致零。當離合器5接合時，作用力通過離合器5從路面傳動到轉向盤1，并且操縱扭矩增大，如先前所述。當操縱扭矩在T2時刻超過規定值A時，裝置判定離合器5接合，并且從轉向保持控制模式切換到EPS控制模式。然后，指令轉向角從保持值改變為基于EPS控制算出的值。結果，在離合器接合的T2時刻之后，轉向角中反映出駕駛員對轉向盤1的操縱，并且正常方式產生操縱反作用力，實現正常、平穩的轉向盤操作。
作為此操作配置的結果，基于駕駛員操縱單元(轉向盤1)處的操縱扭矩，可以確定離合器5的接合，而不受離合器接合時間變化的影響。因此，可以解決先前描述的常規技術的問題，也就是限制了駕駛員操縱轉向盤的能力的問題。
由于自發出離合器接合指令開始經過規定時間量B之后停止反作用力控制，在從發出離合器接合指令時開始直至經過規定時間量B為止的期間，可以避免發生反作用力的缺失，以及，在經過規定時間量B之后，可以檢出由于離合器接合所導致的扭矩變化，而不需要考慮由反作用力控制所導致的扭矩變化。
通過基于相對角速度給出規定時間量B，從而符合離合器接合時間的變化，可以根據離合器5接合所需的時間量適當設定不產生反作用力的時間量。結果，在省略反作用力期間的時間量，也就是對于有可能以大于駕駛員意愿的量操縱轉向盤1期間的時間量，可以保持為最小值，以抑制駕駛員轉向感覺異常的情形的出現。
下面說明第三實施方式的效果。
除了第一實施方式獲得的效果之外，根據第三實施方式的車輛轉向控制裝置獲得了下列效果。
(9)根據第三實施方式的車輛轉向控制裝置設有第二故障判斷部(步驟S301)，配置成當反作用力控制系統正常時，判斷轉向系統是否出現故障(也就是，除了反作用控制系統之外的部件出現故障時)；以及，離合器接合指令發出部(步驟S304)，配置成基于當反作用力控制系統正常時轉向系統故障出現的判斷，向離合器5發出接合指令。裝置進一步設有反作用力控制停止部(圖13)，配置成在離合器接合指令發出部發出接合指令之后經過規定時間量B時，停止SBW控制模式的反作用力控制。結果，在從發出離合器接合指令時開始直至經過規定時間量B為止的期間內，可以避免出現反作用力的缺失，并且基于操縱扭矩就能準確地判斷離合器接合，而不用考慮反作用力的存在。
(10)反作用力控制停止部(圖13)配置成，設定規定時間量，使得駕駛員操縱單元與轉向單元之間的相對角速度越快，規定時間量就越短(步驟S325)。結果，根據離合器接合時間可以適當設定不產生反作用力的時間量，因此，可以將省略反作用力的時間量保持為最小值，以減少駕駛員轉向感覺異常的情形的出現。
在第三實施方式中，用于停止反作用力控制的規定時間量B設定成，駕駛員操縱單元與轉向單元之間的相對角速度越快，時間量B的值越短。然而取代相對角速度，也可基于駕駛員操縱單元與轉向單元之間的相對扭矩變化率來設定規定時間量B，如圖17所示。
第四實施方式第四實施方式的構成特征與圖1和圖2所示的第一實施方式的那些相同，并且這里出于簡要說明的目的省略其說明及附圖。
在第一實施方式中，在向離合器5發出接合指令之后，當由扭矩傳感器3檢出的操縱扭矩超過規定值A(離合器接合判斷門限值)時，離合器接合判斷部判定離合器5進入接合狀態。然而，當操縱扭矩的導數(操縱扭矩的變化率)超過離合器接合判斷門限值時，判定離合器已經接合，這樣方式判定也是可以接受的，如圖18所示(步驟S405)。
步驟S401至S404以及步驟S406和S407分別與圖3流程圖的步驟S101至S104以及步驟S106和S107相同，并且這里出于簡要說明的目的省略其說明。
在本專利說明書中，基于第一至第四實施方式說明了根據本發明的車輛轉向控制裝置。然而，本發明的具體結構特征并不局限于這些實施方式。可以做出多種設計更改和添加，而不脫離如所附權利要求中描述的本發明范圍。
簡而言之，關于離合器接合判斷部，在向離合器發出接合指令之后，當在駕駛員操縱單元處檢出操縱扭矩增大時判定離合器接合的任何部分，都包括在本發明的范圍內。
盡管第一至第四實施方式例示了這樣的情況，其中本發明應用于僅僅設置離合器作為備用機構的線控轉向系統，但本發明也能應用于具有例如離合器和備用纜索的SBW系統。簡而言之，本發明可以應用于任何一種這樣的車輛轉向控制裝置，其中通過分離離合器使駕駛員操縱單元與轉向單元分開并且執行線控轉向控制，線控轉向控制設計成發出驅動轉向執行機構的控制指令，使得通過轉向單元達到與駕駛員操縱單元的操縱狀態相對應的轉向角；以及驅動轉向反作用力執行機構的控制指令，使得向駕駛員操縱單元施加與轉向單元的轉向狀態相對應的操縱反作用力。
本申請要求2006年3月3日提交的日本專利申請No.2006-057271的優先權。日本專利申請No.2006-057271的全部披露內容在此以引用的方法并入本文。
術語的一般解釋在理解本發明范圍的過程中，術語“包含”及其派生詞，在此使用時，為開放式描述的術語，說明存在所陳述的特征、組件、部件、組、整體和/或步驟，但不排除其它未陳述的特征、組件、部件、組、整體和/或步驟的存在。上述說明也適用于具有相似含義的詞語，諸如術語“包括”、“具有”及其派生詞。同樣，單數使用的術語“零件”、“部件”、“部分”、“組件”、或者“元件”，可以具有單個零件或者多個零件的雙重含義。術語“檢測”當在此使用來描述由部件、部分、裝置等實現的操作或者功能時，包括不要求物理檢測的部件、部分、裝置等，而且包括判定、測量、建模、預測或者計算等，以實現操作或者功能。術語“配置”當在此使用來描述部件、部分、或者裝置的部分時，包括對硬件和/或軟件進行構造和/或編程，以實現期望的功能。此外，在權利要求中表示成“裝置加功能”的術語，應當包括任何能用來實現本發明部分的功能的結構。程度術語諸如“大致”、“大約”、以及“接近(近似)”在此使用時的含義是所修飾術語的合理偏差量，使得最終結果不會顯著改變。
雖然僅僅選擇了優選實施方式來說明本發明，但是，本領域的技術人員從本文披露中容易理解，可以進行多種修改和改進而不脫離本發明范圍，本發明范圍由所附權利要求進行限定。例如，在需要時和/或期望時，可以改變多種零部件的大小、形狀、位置或者取向。在圖示為直接連接或者彼此接觸的部件之間，可以布置有中間結構。一個組件的功能可以用兩個組件來完成，反之亦然。一種實施方式的結構和功能可以在另一種實施方式中采用。所有優點不必同時出現在具體實施方式
中。與現有技術相比獨特的各特征，無論是獨自使用還是與其它特征結合使用，都應當視為本申請人對進一步發明的單獨描述，包括由這種特征(或多個特征)實施的結構性和/或功能性概念。因此，提供根據本發明實施方式的前述描述，僅僅是為了說明的目的，而不是為了對本發明進行限定，本發明由所附權利要求及其等效置換所限定。
權利要求
1.一種車輛轉向控制裝置，包括駕駛員操縱單元，配置成由駕駛員操縱；轉向單元，布置成與所述駕駛員操縱單元機械分離，并且配置成響應于來自所述駕駛員操縱單元的操縱狀態，使至少一個轉向輪回轉；操縱扭矩檢測裝置，用于檢測施加于所述駕駛員操縱單元的操縱扭矩；離合器，用于使所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元彼此機械方式連接及分離；離合器接合指令發出部，配置成當所述離合器分離并且滿足離合器接合條件時，向所述離合器發出接合指令；以及離合器接合判斷部，配置成在向所述離合器發出所述接合指令之后，一旦檢出施加到所述駕駛員操縱單元的所述操縱扭矩增大，判定所述離合器處于接合狀態。
2.根據權利要求1所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括離合器接合判斷門限值設定部，配置成設定離合器接合判斷門限值，所述離合器接合判斷部進一步配置成，在向所述離合器發出所述接合指令之后，當來自所述操縱扭矩檢測裝置的操縱扭矩檢測值超過所述離合器接合判斷門限值時，判定所述離合器處于所述接合狀態。
3.根據權利要求2所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括相對角速度檢測裝置，配置并布置成檢測所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元之間的相對角速度，所述離合器接合判斷門限值設定部進一步配置成，將所述離合器接合判斷門限值設定為，所述相對角速度越快所述離合器接合判斷門限值越小。
4.根據權利要求2所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括相對扭矩變化率檢測裝置，配置并布置成檢測所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元之間的相對扭矩變化率，所述離合器接合判斷門限值設定部進一步配置成，將所述離合器接合判斷門限值設定成，隨所述相對扭矩變化率增大所述離合器接合判斷門限值變小。
5.根據權利要求2所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括相對角速度檢測裝置，配置并布置成檢測所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元之間的相對角速度；相對扭矩變化率檢測裝置，配置并布置成檢測所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元之間的相對扭矩變化率；第一離合器接合判斷門限值設定部，配置成設定相對角速度門限值，使得隨所述相對角速度增大所述相對角速度門限值變小；以及第二離合器接合判斷門限值設定部，配置成設定相對扭矩變化率門限值，使得隨著所述相對扭矩變化率增大所述相對扭矩變化率門限值變小，所述離合器接合判斷部進一步配置成，對于所述相對角速度門限值和所述相對扭矩變化率門限值，將其中較小的值設定為所述離合器接合判斷門限值。
6.根據權利要求1所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括操縱扭矩變化率檢測裝置，配置并布置成檢測所述操縱扭矩的變化率；以及離合器接合判斷門限值設定部，配置成設定離合器接合判斷門限值，所述離合器接合判斷部進一步配置成，在向所述離合器發出所述接合指令之后，當來自所述操縱扭矩變化率檢測裝置的操縱扭矩變化率檢測值超過所述離合器接合判斷門限值時，判定所述離合器處于所述接合狀態。
7.根據權利要求1所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括第一故障判斷部，配置成檢測是否出現反作用力部件故障；以及離合器接合過渡轉向控制裝置，配置成在下述期間從線控轉向控制切換到車輛運轉狀態抑制轉向控制，該期間為從響應于判定發生所述反作用力部件故障而發出所述接合指令時刻開始，直至所述離合器接合判斷部判定所述離合器處于所述接合狀態。
8.根據權利要求7所述的車輛轉向控制裝置，其中所述離合器接合過渡轉向控制裝置進一步配置成，將所述離合器接合指令發出部向所述離合器發出所述接合指令時刻存在的轉向角予以保持。
9.根據權利要求7所述的車輛轉向控制裝置，其中所述離合器接合過渡轉向控制裝置進一步配置成，當所述離合器接合指令發出部向所述離合器發出接合指令時，將轉向裝置傳動比設定為慢傳動比。
10.根據權利要求9所述的車輛轉向控制裝置，其中所述離合器接合過渡轉向控制裝置進一步配置成，將所述轉向裝置傳動比設定成，使得隨著施加于所述駕駛員操縱單元的操縱角速度增加，所述轉向裝置傳動比變慢。
11.根據權利要求9所述的車輛轉向控制裝置，其中所述離合器接合過渡轉向控制裝置進一步配置成，在從所述接合指令發出時直至判定所述離合器處于所述接合狀態的期間，保持所述轉向裝置傳動比不變。
12.根據權利要求1所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括第二故障判斷部，配置成判斷是否故障發生而反作用力控制系統為正常；以及反作用力控制停止部，配置成在基于故障已發生而所述反作用力控制系統為正常的判定而發出所述接合指令，當發出該接合指令經過規定時間量，停止線控轉向控制的反作用力控制。
13.根據權利要求12所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括相對角速度檢測裝置，配置并布置成檢測所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元之間的相對角速度，所述反作用力控制停止部進一步配置成，設定所述規定時間量，使得隨著所述相對角速度增大所述規定時間量變短。
14.根據權利要求12所述的車輛轉向控制裝置，進一步包括相對扭矩變化率檢測裝置，配置并布置成檢測所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元之間的相對扭矩變化率，所述反作用力控制停止部進一步配置成，設定所述規定時間量，使得隨著所述相對扭矩變化率增大，所述規定時間量變短。
15.一種車輛轉向控制方法，包括設置駕駛員操縱單元，該駕駛員操縱單元配置成由駕駛員操縱，以向轉向單元輸入操縱扭矩，所述轉向單元配置成回轉至少一個轉向輪，帶有離合器，該離合器可選擇方式操作，以使所述駕駛員操縱單元與所述轉向單元彼此機械方式連接及分離，從而選擇方式向所述轉向單元傳動所述操縱扭矩；檢測由所述駕駛員施加于所述駕駛員操縱單元的所述操縱扭矩；以及當所述離合器分離并且滿足離合器接合條件時，向所述離合器發出接合指令；以及在向所述離合器發出所述接合指令之后，一旦檢測到施加于所述駕駛員操縱單元的所述操縱扭矩增加，判定所述離合器處于接合狀態。
全文摘要
一種車輛轉向控制裝置，包括轉向盤，由駕駛員操縱；轉向機構，用來響應于轉向盤的操縱扭矩使前輪回轉；以及離合器，用于機械方式連接轉向盤和轉向機構。設置離合器接合指令發出部，用于當離合器分離并滿足離合器接合的條件時，向離合器發出接合指令。設置離合器接合判斷部，用于在向離合器發出接合指令之后，當在轉向盤處檢出扭矩增大時，判定離合器處于接合狀態。
文檔編號B62D5/04GK101028832SQ20071008035
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月2日 優先權日2006年3月3日
發明者堤淳二, 笠原敏明 申請人:日產自動車株式會社