本發(fā)明涉及不將為了轉(zhuǎn)向而被操作的轉(zhuǎn)向操縱部件與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械地結(jié)合，而通過轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置。

背景技術(shù)：

提出了取消作為轉(zhuǎn)向操縱部件的方向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的機(jī)械式的結(jié)合，將與方向盤的操作對應(yīng)地被控制的轉(zhuǎn)向電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。提出了在“入庫”、“縱列停車”等停車時(shí)，不用駕駛員轉(zhuǎn)向操縱方向盤，而使車輛向目標(biāo)停車位置自動(dòng)地停車的停車輔助裝置(Parking assist device)。

對于搭載有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛而言，在通過停車輔助裝置進(jìn)行停車輔助(自動(dòng)轉(zhuǎn)向)時(shí)，方向盤與自動(dòng)轉(zhuǎn)向同步地旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，存在發(fā)生駕駛員的衣物纏繞于方向盤、或方向盤碰撞到駕駛員的手等無法預(yù)期的情況的擔(dān)憂。因此，提出了在搭載有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛中，在通過停車輔助裝置進(jìn)行停車輔助時(shí)，使方向盤保持于中立位置的停車輔助系統(tǒng)(參照日本特開2012-40977號公報(bào))。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置，其通過新的方法，來抑制在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，因轉(zhuǎn)向操縱部件的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生無法預(yù)期的情況。

本發(fā)明的一個(gè)方式的車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置的構(gòu)成上的特征在于，不將為了轉(zhuǎn)向而被操作的轉(zhuǎn)向操縱部件與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械地結(jié)合，并且通過轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)上述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，上述車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置包含：反作用力電機(jī)，其用于對上述轉(zhuǎn)向操縱部件施加反作用力；以及反作用力電機(jī)控制機(jī)構(gòu)，其控制上述反作用力電機(jī)，上述反作用力電機(jī)控制機(jī)構(gòu)包含在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)將流入上述反作用力電機(jī)的電流限制在規(guī)定值以下的電流限制機(jī)構(gòu)。

附圖說明

根據(jù)以下參照附圖對實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說明可了解本發(fā)明的上述以及更多的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，對相同的元素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。

圖1是用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置的構(gòu)成的示意圖。

圖2是表示ECU的電氣構(gòu)成的框圖。

圖3是用于說明轉(zhuǎn)向電機(jī)的構(gòu)成的示意圖。

圖4是表示轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部的構(gòu)成例的框圖。

圖5是表示反作用力電機(jī)控制部的構(gòu)成例的框圖。

圖6是表示反作用力電機(jī)控制部的其他構(gòu)成例的框圖。

符號說明

1…車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置；2…方向盤；3…轉(zhuǎn)向電機(jī)；6…轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；19…反作用力電機(jī)；30…ECU；31…微型計(jì)算機(jī)；40…轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部；70、70A…反作用力電機(jī)控制部；74…角速度限制器；77…扭矩限制器。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖1是用于說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置的構(gòu)成的示意圖，且示出了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成。該車輛用轉(zhuǎn)向操縱裝置1具備方向盤2、轉(zhuǎn)向電機(jī)3以及操舵裝置4。方向盤2是供駕駛員為了轉(zhuǎn)向而操作的轉(zhuǎn)向操縱部件。轉(zhuǎn)向電機(jī)3與方向盤2的旋轉(zhuǎn)操作對應(yīng)地被驅(qū)動(dòng)。操舵裝置4將轉(zhuǎn)向電機(jī)3的驅(qū)動(dòng)力傳遞至作為轉(zhuǎn)向車輪的前方左右車輪5。在方向盤2與包含轉(zhuǎn)向電機(jī)3等的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6之間不存在將施加于方向盤2的操作扭矩機(jī)械地傳遞至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6那樣的機(jī)械式的結(jié)合。通過與方向盤2的操作量(轉(zhuǎn)向操縱角或轉(zhuǎn)向操縱扭矩)對應(yīng)地驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)3，使車輪5轉(zhuǎn)向。

轉(zhuǎn)向電機(jī)3由無刷電機(jī)等電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。在該實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向電機(jī)3由無刷電機(jī)構(gòu)成。在轉(zhuǎn)向電機(jī)3設(shè)置有用于檢測轉(zhuǎn)向電機(jī)3的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的分解器(resolver)等旋轉(zhuǎn)角傳感器21。操舵裝置4具有將轉(zhuǎn)向電機(jī)3的輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)向桿7的直線運(yùn)動(dòng)(車輛左右方向的直線運(yùn)動(dòng))的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向桿7的運(yùn)動(dòng)經(jīng)由橫拉桿8與轉(zhuǎn)向節(jié)臂(knuckle arm)9被傳遞至車輪5，從而使車輪5的前束角(轉(zhuǎn)向角)變化。換句話說，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6由轉(zhuǎn)向電機(jī)3、操舵裝置4、轉(zhuǎn)向桿7、橫拉桿8以及轉(zhuǎn)向節(jié)臂9構(gòu)成。操舵裝置4能夠使用公知的裝置，只要能夠?qū)⑥D(zhuǎn)向電機(jī)3的運(yùn)動(dòng)以使轉(zhuǎn)向角變化的方式傳遞至車輪5，則其構(gòu)成不被限定。

在該實(shí)施方式中，若使轉(zhuǎn)向電機(jī)3向正轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，則車輪5的轉(zhuǎn)向角向使車輛向右方向換向的方向(右轉(zhuǎn)方向)變化。若使轉(zhuǎn)向電機(jī)3向反轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，則車輪5的轉(zhuǎn)向角向使車輛向左方向換向的方向(左轉(zhuǎn)方向)變化。方向盤2連結(jié)于被車身側(cè)支承為能夠旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸10。在該旋轉(zhuǎn)軸10設(shè)置有產(chǎn)生作用于方向盤2的反作用力扭矩(操作反作用力)的反作用力電機(jī)19。該反作用力電機(jī)19例如由具有與旋轉(zhuǎn)軸10一體的輸出軸的無刷電機(jī)等電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。在該實(shí)施方式中，反作用力電機(jī)19由無刷電機(jī)構(gòu)成。在反作用力電機(jī)19設(shè)置有用于檢測反作用力電機(jī)19的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角(轉(zhuǎn)子角)的分解器等旋轉(zhuǎn)角傳感器22。

在旋轉(zhuǎn)軸10的周圍設(shè)置有用于檢測旋轉(zhuǎn)軸10的旋轉(zhuǎn)角(方向盤2的轉(zhuǎn)向操縱角θh)的轉(zhuǎn)向操縱角傳感器11。在該實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向操縱角傳感器11是檢測旋轉(zhuǎn)軸10從中立位置(基準(zhǔn)位置)向正反兩方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量(旋轉(zhuǎn)角)的裝置。轉(zhuǎn)向操縱角傳感器11將從中立位置向右方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量例如輸出為正值，將從中立位置向左方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量例如輸出為負(fù)值。

在旋轉(zhuǎn)軸10的周圍設(shè)置有用于檢測由駕駛員施加于方向盤2的轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th的扭矩傳感器12。在該實(shí)施方式中，對于由扭矩傳感器12檢測出的轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th而言，將向右方向轉(zhuǎn)向操縱用的扭矩檢測為正值，經(jīng)向左方向轉(zhuǎn)向操縱用的扭矩檢測為負(fù)值。其絕對值越大，轉(zhuǎn)向操縱扭矩越大。

在操舵裝置4的附近具備用于檢測車輪5的轉(zhuǎn)向角δ的轉(zhuǎn)向角傳感器13。轉(zhuǎn)向角傳感器13例如由檢測與轉(zhuǎn)向角δ對應(yīng)的轉(zhuǎn)向桿7的動(dòng)作量的電位器(potentiometer)構(gòu)成。在車輛還設(shè)置有用于檢測車速V的車速傳感器14、用于檢測偏航速率Yr的偏航速率傳感器15等。

轉(zhuǎn)向操縱角傳感器11、扭矩傳感器12、轉(zhuǎn)向角傳感器13、車速傳感器14、偏航速率傳感器15以及旋轉(zhuǎn)角傳感器21、22分別連接于電子控制單元(ECU：Electronic Control Unit)30。ECU30控制轉(zhuǎn)向電機(jī)3及反作用力電機(jī)19。圖2是表示ECU30的電氣構(gòu)成的框圖。

ECU30具備微型計(jì)算機(jī)31、驅(qū)動(dòng)電路(倒相電路(Inverter circuit))32、電流檢測部33、驅(qū)動(dòng)電路(倒相電路)34以及電流檢測部35。驅(qū)動(dòng)電路32由微型計(jì)算機(jī)31控制，而向轉(zhuǎn)向電機(jī)3供電。電流檢測部33檢測流入轉(zhuǎn)向電機(jī)3的電機(jī)電流。驅(qū)動(dòng)電路34由微型計(jì)算機(jī)31控制，向反作用力電機(jī)19供電。電流檢測部35檢測流入反作用力電機(jī)19的電機(jī)電流。

微型計(jì)算機(jī)31具備CPU以及儲(chǔ)存器(ROM、RAM、非易失性儲(chǔ)存器等)。微型計(jì)算機(jī)31通過執(zhí)行規(guī)定的程序，作為多個(gè)功能處理部發(fā)揮功能。在該多個(gè)功能處理部具備轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40、反作用力電機(jī)控制部70以及自動(dòng)駕駛控制部90。轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40控制轉(zhuǎn)向電機(jī)3。反作用力電機(jī)控制部70控制反作用力電機(jī)19。自動(dòng)駕駛控制部90是與方向盤2的操作無關(guān)地，用于自動(dòng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)向的控制部。在該實(shí)施方式中，自動(dòng)駕駛控制部90是用于自動(dòng)地進(jìn)行“入庫”、“縱列停車”等停車的控制部(停車輔助裝置)。自動(dòng)駕駛控制部90也可以代替停車輔助裝置或在該停車輔助裝置的基礎(chǔ)上，具備停車輔助裝置以外的自動(dòng)駕駛功能。有時(shí)將基于方向盤2的操作進(jìn)行轉(zhuǎn)向的模式稱為普通模式，將通過自動(dòng)駕駛控制部90自動(dòng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)向的模式稱為自動(dòng)駕駛模式。

轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40在普通模式時(shí)，基于車速V、轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th、偏航速率Yr與轉(zhuǎn)向角δ，控制驅(qū)動(dòng)電路32，由此實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)對應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制。車速V由車速傳感器14檢測出。轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th由扭矩傳感器12檢測出。偏航速率Yr由偏航速率傳感器15檢測出。轉(zhuǎn)向角δ由轉(zhuǎn)向角傳感器13檢測出。轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角(Target steering angle)以及轉(zhuǎn)向角δ，控制驅(qū)動(dòng)電路32，由此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角由自動(dòng)駕駛控制部90提供。

反作用力電機(jī)控制部70基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*與轉(zhuǎn)向操縱角θh，控制驅(qū)動(dòng)電路34，由此實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)對應(yīng)的反作用力控制。目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*由轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40提供。轉(zhuǎn)向操縱角θh由轉(zhuǎn)向操縱角傳感器11檢測出。如圖3示意性地表示的那樣，轉(zhuǎn)向電機(jī)3例如為三相無刷電機(jī)。轉(zhuǎn)向電機(jī)3具備作為磁場的轉(zhuǎn)子100與包含U相、V相及W相的定子繞組101、102、103的定子105。轉(zhuǎn)向電機(jī)3可以是在轉(zhuǎn)子的外部對置配置定子的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的裝置，也可以是在筒狀的轉(zhuǎn)子的內(nèi)部對置配置定子的外轉(zhuǎn)子型的裝置。

定義在各相的定子繞組101、102、103的方向取U軸、V軸及W軸的三相固定坐標(biāo)(UVW坐標(biāo)系)。定義在轉(zhuǎn)子100的磁極方向取d軸(磁極軸)，在轉(zhuǎn)子100的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的與d軸垂直的方向取q軸(扭矩軸)的二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系。實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系)。dq坐標(biāo)系是與轉(zhuǎn)子100一同旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。在dq坐標(biāo)系中，由于僅q軸電流有助于轉(zhuǎn)子100的扭矩產(chǎn)生，因此將d軸電流設(shè)為零，從而只要與所期望的扭矩對應(yīng)地控制q軸電流即可。轉(zhuǎn)子100的旋轉(zhuǎn)角(轉(zhuǎn)子角(電氣角))θ_S是d軸相對于U軸的旋轉(zhuǎn)角。dq坐標(biāo)系是依據(jù)轉(zhuǎn)子角θ_S的實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。通過使用該轉(zhuǎn)子角θ_S，能夠進(jìn)行UVW坐標(biāo)系與dq坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

反作用力電機(jī)19例如由三相無刷電機(jī)構(gòu)成，具有與轉(zhuǎn)向電機(jī)3相同的構(gòu)造。圖4是表示轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40的構(gòu)成例的框圖。轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40包含角速度計(jì)算部41、目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42、目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43、角度偏差計(jì)算部44、PI(比例積分)控制部45、角速度偏差計(jì)算部46、PI控制部47、電流偏差計(jì)算部48、PI控制部49、dq/UVW轉(zhuǎn)換部50、PWM(Pulse Width Modulation脈沖寬度調(diào)制)控制部51、UVW/dq轉(zhuǎn)換部52以及旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部53。

目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42基于車速V、轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th以及偏航速率Yr，計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸10的旋轉(zhuǎn)角的目標(biāo)值亦即目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。車速V由車速傳感器14檢測出。轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th由扭矩傳感器12檢測出。偏航速率Yr由偏航速率傳感器15檢測出。換句話說，目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42基于表示轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)的檢測值(轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)檢測值)計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。

目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43基于由目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*，計(jì)算轉(zhuǎn)向角的目標(biāo)值亦即目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*。由目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*被提供給角度偏差計(jì)算部44。角度偏差計(jì)算部44計(jì)算由目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*與由轉(zhuǎn)向角傳感器13檢測出的轉(zhuǎn)向角δ的偏差Δδ(＝δ^*-δ)。

PI控制部45進(jìn)行針對由角度偏差計(jì)算部44計(jì)算出的角度偏差Δδ的PI計(jì)算，從而計(jì)算轉(zhuǎn)向角速度的目標(biāo)值亦即目標(biāo)轉(zhuǎn)向角速度ωt^*。由PI控制部45計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角速度ωt^*被提供給角速度偏差計(jì)算部46。角速度計(jì)算部41對由轉(zhuǎn)向角傳感器13檢測出的轉(zhuǎn)向角δ進(jìn)行時(shí)間微分，從而計(jì)算轉(zhuǎn)向角δ的角速度(轉(zhuǎn)向角速度)ωt。由角速度計(jì)算部41計(jì)算出的轉(zhuǎn)向角速度ωt被提供給角速度偏差計(jì)算部46。

角速度偏差計(jì)算部46計(jì)算由PI控制部45計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角速度ωt^*與由角速度計(jì)算部41計(jì)算出的轉(zhuǎn)向角速度ωt的偏差Δωt(Δωt＝ωt^*-ωt)。PI控制部47進(jìn)行針對由角速度偏差計(jì)算部46計(jì)算出的角速度偏差Δωt的PI計(jì)算，從而計(jì)算應(yīng)該流入dq坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸的電流的目標(biāo)值亦即目標(biāo)電流。具體而言，PI控制部47計(jì)算目標(biāo)d軸電流I_d^*以及目標(biāo)q軸電流I_q^*(以下將它們統(tǒng)稱為“目標(biāo)二相電流I_dq^*”。)。更具體而言，PI控制部47將目標(biāo)q軸電流I_q^*計(jì)算為有效值(Significant value)，而將目標(biāo)d軸電流I_d^*設(shè)為零。由PI控制部47計(jì)算出的目標(biāo)二相電流I_dq^*被提供給電流偏差計(jì)算部48。

旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部53基于旋轉(zhuǎn)角傳感器21的輸出信號來計(jì)算轉(zhuǎn)向電機(jī)3的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角(電氣角。以下稱為“轉(zhuǎn)子角θ_S”。)。電流檢測部33檢測轉(zhuǎn)向電機(jī)3的U相電流I_U、V相電流I_V及W相電流I_W(以下將它們統(tǒng)稱為“三相檢測電流I_UVW”。)。由電流檢測部33檢測出的三相檢測電流I_UVW被提供給UVW/dq轉(zhuǎn)換部52。

UVW/dq轉(zhuǎn)換部52將由電流檢測部33檢測出的UVW坐標(biāo)系的三相檢測電流I_UVW(U相電流I_U、V相電流I_V及W相電流I_W)轉(zhuǎn)換成dq坐標(biāo)系的二相檢測電流I_d及I_q(以下統(tǒng)稱為“二相檢測電流I_dq”。)。將它們提供給電流偏差計(jì)算部48。在UVW/dq轉(zhuǎn)換部52的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中，使用由旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部53計(jì)算出的轉(zhuǎn)子角θ_S。

電流偏差計(jì)算部48計(jì)算由PI控制部47計(jì)算出的目標(biāo)二相電流I_dq*與從UVW/dq轉(zhuǎn)換部52被提供的二相檢測電流I_dq的偏差。更具體而言，電流偏差計(jì)算部48計(jì)算d軸檢測電流I_d相對于目標(biāo)d軸電流I_d*的偏差與q軸檢測電流I_q相對于目標(biāo)q軸電流I_q^*的偏差。將這些偏差提供給PI控制部49。

PI控制部49進(jìn)行針對由電流偏差計(jì)算部48計(jì)算出的電流偏差的PI計(jì)算。由此，生成應(yīng)該施加于轉(zhuǎn)向電機(jī)3的目標(biāo)二相電壓V_dq^*(目標(biāo)d軸電壓V_d^*及目標(biāo)q軸電壓V_q^*)。該目標(biāo)二相電壓V_dq^*被提供給dq/UVW轉(zhuǎn)換部50。dq/UVW轉(zhuǎn)換部50將目標(biāo)二相電壓V_dq^*轉(zhuǎn)換成目標(biāo)三相電壓V_UVW^*。在該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中，使用由旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部53計(jì)算出的轉(zhuǎn)子角θ_S。目標(biāo)三相電壓V_UVW^*由目標(biāo)U相電壓V_U^*、目標(biāo)V相電壓V_V^*以及目標(biāo)W相電壓V_W^*構(gòu)成。該目標(biāo)三相電壓V_UVW^*被提供給PWM控制部51。

PWM控制部51生成分別與目標(biāo)U相電壓V_U^*、目標(biāo)V相電壓V_V^*以及目標(biāo)W相電壓V_W^*對應(yīng)的占空比的U相PWM控制信號、V相PWM控制信號以及W相PWM控制信號，并供給至驅(qū)動(dòng)電路32。驅(qū)動(dòng)電路32由與U相、V相、W對應(yīng)的三相倒相電路構(gòu)成。構(gòu)成該倒相電路的功率元件由從PWM控制部51被提供的PWM控制信號控制。由此，與目標(biāo)三相電壓V_UVW^*相當(dāng)?shù)碾妷罕皇┘佑谵D(zhuǎn)向電機(jī)3的各相的定子繞組101、102、103。

角度偏差計(jì)算部44與PI控制部45構(gòu)成角度反饋控制機(jī)構(gòu)。通過該角度反饋控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，將車輪5的轉(zhuǎn)向角δ控制為接近由目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*。角速度偏差計(jì)算部46與PI控制部47構(gòu)成角速度反饋控制機(jī)構(gòu)。通過該角速度反饋控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，將轉(zhuǎn)向角速度ωt控制為接近由PI控制部45計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角速度ωt^*。電流偏差計(jì)算部48及PI控制部49構(gòu)成電流反饋控制機(jī)構(gòu)。通過該電流反饋控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，將流入轉(zhuǎn)向電機(jī)3的電機(jī)電流控制為接近由PI控制部47計(jì)算出的目標(biāo)二相電流I_dq^*。

圖5是表示反作用力電機(jī)控制部70的構(gòu)成例的框圖。反作用力電機(jī)控制部70包含角速度計(jì)算部71、角度偏差計(jì)算部72、PI控制部73、角速度偏差計(jì)算部75、PI控制部76、扭矩限制器(電流限制器)77、電流偏差計(jì)算部78、PI控制部79、dq/UVW轉(zhuǎn)換部80、PWM控制部81、UVW/dq轉(zhuǎn)換部82以及旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部83。

角度偏差計(jì)算部72計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*與轉(zhuǎn)向操縱角θh的偏差Δθh(Δθh＝θh^*-θh)。目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*由轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40內(nèi)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42計(jì)算出。轉(zhuǎn)向操縱角θh由轉(zhuǎn)向操縱角傳感器11檢測出。PI控制部73進(jìn)行針對由角度偏差計(jì)算部72計(jì)算出的角度偏差Δθh的PI計(jì)算。由此，計(jì)算轉(zhuǎn)向操縱角速度的目標(biāo)值亦即目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*。由PI控制部73計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*被提供給角速度偏差計(jì)算部75。

角速度計(jì)算部71對由轉(zhuǎn)向操縱角傳感器11檢測出的轉(zhuǎn)向操縱角θh進(jìn)行時(shí)間微分，從而計(jì)算轉(zhuǎn)向操縱角θh的角速度(轉(zhuǎn)向操縱角速度)ωh。由角速度計(jì)算部71計(jì)算出的轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh被提供給角速度偏差計(jì)算部75。角速度偏差計(jì)算部75計(jì)算由PI控制部73計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*與由角速度計(jì)算部71計(jì)算出的轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh的偏差Δωh(Δωh＝ωh^*-ωh)。

PI控制部76進(jìn)行針對由角速度偏差計(jì)算部75計(jì)算出的角速度偏差Δωh的PI計(jì)算。由此，計(jì)算應(yīng)該流入dq坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸的電流的目標(biāo)值亦即目標(biāo)電流。具體而言，PI控制部76計(jì)算目標(biāo)d軸電流i_d^*與目標(biāo)q軸電流i_q^*(以下將它們統(tǒng)稱為“目標(biāo)二相電流i_dq^*”。)。更具體而言，PI控制部76將目標(biāo)q軸電流i_q^*計(jì)算為有效值，而將目標(biāo)d軸電流i_d^*設(shè)為零。由PI控制部76計(jì)算出的目標(biāo)二相電流i_dq^*被提供給扭矩限制器77。

扭矩限制器77由自動(dòng)駕駛控制部90控制。具體而言，扭矩限制器77在普通模式時(shí)成為非動(dòng)作狀態(tài)。因此，在普通模式時(shí)，由PI控制部76計(jì)算出的目標(biāo)二相電流i_dq^*被保持原樣地提供給電流偏差計(jì)算部78。在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，扭矩限制器77被自動(dòng)駕駛控制部90控制為動(dòng)作狀態(tài)。在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，扭矩限制器77將由PI控制部76計(jì)算出的目標(biāo)二相電流i_dq^*的絕對值(目標(biāo)q軸電流i_q^*的絕對值)限制在預(yù)先決定的限制值α以下。這是為了在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，將由反作用力電機(jī)19產(chǎn)生的扭矩限制在規(guī)定值以下。因此，在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，基于扭矩限制器77的限制處理后的目標(biāo)二相電流i_dq^*被提供給電流偏差計(jì)算部78。

旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部83基于旋轉(zhuǎn)角傳感器22的輸出信號來計(jì)算反作用力電機(jī)19的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角(電氣角。以下稱為“轉(zhuǎn)子角θ_R”。)。電流檢測部35檢測反作用力電機(jī)19的U相電流i_U、V相電流i_V及W相電流i_W(以下將它們統(tǒng)稱為“三相檢測電流i_UVW”。)。由電流檢測部35檢測出的三相檢測電流i_UVW被提供給UVW/dq轉(zhuǎn)換部82。

UVW/dq轉(zhuǎn)換部82將由電流檢測部35檢測出的UVW坐標(biāo)系的三相檢測電流i_UVW(U相電流i_U、V相電流i_V及W相電流i_W)轉(zhuǎn)換成dq坐標(biāo)系的二相檢測電流i_d及i_q(以下統(tǒng)稱為“二相檢測電流i_dq”。)。這些二相檢測電流i_d及i_q被提供給電流偏差計(jì)算部78。在UVW/dq轉(zhuǎn)換部82的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中，使用由旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部83計(jì)算出的轉(zhuǎn)子角θ_R。

電流偏差計(jì)算部78計(jì)算從扭矩限制器77被輸出的目標(biāo)二相電流i_dq^*與從UVW/dq轉(zhuǎn)換部82被提供的二相檢測電流i_dq的偏差。更具體而言，電流偏差計(jì)算部78計(jì)算d軸檢測電流i_d相對于目標(biāo)d軸電流i_d^*的偏差與q軸檢測電流i_q相對于目標(biāo)q軸電流i_q^*的偏差。這些偏差被提供給PI控制部79。

PI控制部79進(jìn)行針對由電流偏差計(jì)算部78計(jì)算出的電流偏差的PI計(jì)算。由此，生成應(yīng)該施加于反作用力電機(jī)19的目標(biāo)二相電壓V_dq^*(目標(biāo)d軸電壓V_d^*及目標(biāo)q軸電壓V_q^*)。該目標(biāo)二相電壓V_dq^*被提供給dq/UVW轉(zhuǎn)換部80。dq/UVW轉(zhuǎn)換部80將目標(biāo)二相電壓V_dq^*轉(zhuǎn)換成目標(biāo)三相電壓V_UVW^*。在該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中，使用由旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部83計(jì)算出的轉(zhuǎn)子角θ_R。目標(biāo)三相電壓V_UVW^*由目標(biāo)U相電壓V_U^*、目標(biāo)V相電壓V_V^*及目標(biāo)W相電壓V_W^*構(gòu)成。該目標(biāo)三相電壓V_UVW^*被提供給PWM控制部81。

PWM控制部81生成與目標(biāo)U相電壓V_U^*、目標(biāo)V相電壓V_V^*以及目標(biāo)W相電壓V_W^*分別對應(yīng)的占空比的U相PWM控制信號、V相PWM控制信號以及W相PWM控制信號，并將它們供給至驅(qū)動(dòng)電路34。驅(qū)動(dòng)電路34由與U相、V相、W對應(yīng)的三相倒相電路構(gòu)成。構(gòu)成該倒相電路的功率元件由從PWM控制部81被提供的PWM控制信號控制。由此，與目標(biāo)三相電壓V_UVW^*相當(dāng)?shù)碾妷罕皇┘佑诜醋饔昧﹄姍C(jī)19的各相的定子繞組。

角度偏差計(jì)算部72與PI控制部73構(gòu)成角度反饋控制機(jī)構(gòu)。通過該角度反饋控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，將旋轉(zhuǎn)軸10的旋轉(zhuǎn)角(轉(zhuǎn)向操縱角)θh控制為接近由目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。角速度偏差計(jì)算部75與PI控制部76構(gòu)成角速度反饋控制機(jī)構(gòu)。通過該角速度反饋控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，將轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh控制為接近由PI控制部73計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*。電流偏差計(jì)算部78與PI控制部79構(gòu)成電流反饋控制機(jī)構(gòu)。通過該電流反饋控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，將流入反作用力電機(jī)19的電機(jī)電流控制為接近從扭矩限制器77被輸出的目標(biāo)二相電流I_dq^*。

在普通模式時(shí)，目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42基于轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)檢測值(在該實(shí)施方式中，為車速V、轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th及偏航速率Yr)，來計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸10的旋轉(zhuǎn)角的目標(biāo)值亦即目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*。以轉(zhuǎn)向角δ與目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*相等的方式來控制轉(zhuǎn)向電機(jī)3。以轉(zhuǎn)向操縱角θh與目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*相等的方式來控制反作用力電機(jī)19。由此，進(jìn)行與方向盤2的操作對應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制與反作用力控制。

在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，通過自動(dòng)駕駛控制部90，在轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40內(nèi)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43基于由自動(dòng)駕駛控制部90設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*。以轉(zhuǎn)向角δ與目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*相等的方式來控制轉(zhuǎn)向電機(jī)3。由此，對車輪5自動(dòng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)向。換句話說，在該實(shí)施方式中，能夠進(jìn)行停車輔助用的自動(dòng)駕駛。

另一方面，在反作用力電機(jī)控制部70中，在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，通過扭矩限制器77將由PI控制部76計(jì)算出的目標(biāo)二相電流i_dq^*的絕對值(目標(biāo)q軸電流i_q^*的絕對值)限制在限制值α以下。由此，在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，限制從反作用力電機(jī)19施加于方向盤2的扭矩。由此，在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，能夠抑制因方向盤2的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生無法預(yù)期的情況。

圖6是表示反作用力電機(jī)控制部的其他構(gòu)成例的框圖。在圖6中，對與上述的圖5的各部對應(yīng)的部分標(biāo)注與圖5相同的符號來表示。圖6的反作用力電機(jī)控制部70A與圖5的反作用力電機(jī)控制部70不同，未在PI控制部76的后段設(shè)置扭矩限制器77。另一方面，圖6的反作用力電機(jī)控制部70A與圖5的反作用力電機(jī)控制部70不同，在PI控制部73的后段設(shè)置有角速度限制器74。除此之外，圖6的反作用力電機(jī)控制部70A與圖5的反作用力電機(jī)控制部70相同。

角速度限制器74由自動(dòng)駕駛控制部90控制。具體而言，角速度限制器74在普通模式時(shí)成為非動(dòng)作狀態(tài)。因此，在普通模式時(shí)，由PI控制部73計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*被保持原樣地提供給角速度偏差計(jì)算部75。在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，角速度限制器74被自動(dòng)駕駛控制部90控制為動(dòng)作狀態(tài)。在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，角速度限制器74將由PI控制部73計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*的絕對值限制在預(yù)先決定的限制值β以下。因此，在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，基于角速度限制器74的限制處理后的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*被提供給角速度偏差計(jì)算部75。

在該反作用力電機(jī)控制部70A中，在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，由PI控制部73計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*的絕對值被角速度限制器74限制在限制值β以下。由此，在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，反作用力電機(jī)19的旋轉(zhuǎn)速度被限制于規(guī)定值以下。由此，在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，方向盤2的旋轉(zhuǎn)速度也被限制于規(guī)定值以下。由此，在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，能夠抑制因轉(zhuǎn)向操縱部件的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生無法預(yù)期的情況。

以上，說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，但本發(fā)明也能夠以其他的方式來實(shí)施。例如，在上述實(shí)施方式中，自動(dòng)駕駛模式時(shí)自動(dòng)駕駛控制部90在轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40內(nèi)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角計(jì)算部42設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。然而，在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，自動(dòng)駕駛控制部90也可以在轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40內(nèi)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*。在該情況下，反作用力電機(jī)控制部70、70A與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40中的任意一方，只要基于由自動(dòng)駕駛控制部90設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*，并將得到的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*提供給反作用力電機(jī)控制部70、70A內(nèi)的角度偏差計(jì)算部72即可。

在自動(dòng)駕駛模式時(shí)，自動(dòng)駕駛控制部90也可以生成目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*并將其設(shè)定于轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40內(nèi)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角計(jì)算部43，并且生成目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*并將其提供給反作用力電機(jī)控制部70、70A內(nèi)的角度偏差計(jì)算部72。在上述的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40基于車速V、轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th、偏航速率Yr等轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)檢測值來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*，并基于所得到的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*。然而，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40也可以基于轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)檢測值直接計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*。在該情況下，反作用力電機(jī)控制部70、70A基于由轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。或者，反作用力電機(jī)控制部70、70A基于轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)檢測值來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*。只要將所得到的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*提供給角度偏差計(jì)算部72即可。

在上述的實(shí)施方式中，車速V、轉(zhuǎn)向操縱扭矩Th、偏航速率Yr作為計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*(目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*)用的轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)檢測值使用，但轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)檢測值不限定于這些檢測值。在上述的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*與轉(zhuǎn)向角δ的偏差來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角速度ωt^*，并基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角速度ωt^*與轉(zhuǎn)向角速度ωt的偏差來計(jì)算目標(biāo)電流I_dq^*。然而，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制部40也可以基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角δ^*與轉(zhuǎn)向角δ的偏差來計(jì)算目標(biāo)電流I_dq^*。在該情況下，能夠由一個(gè)PI控制部構(gòu)成圖4的PI控制部45、角速度偏差計(jì)算部46以及PI控制部47。

上述的圖5的反作用力電機(jī)控制部70基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*與轉(zhuǎn)向操縱角θh的偏差來計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*，并基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh^*與轉(zhuǎn)向操縱角速度ωh的偏差來計(jì)算目標(biāo)電流i_dq^*。然而，反作用力電機(jī)控制部70也可以基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱角θh^*與轉(zhuǎn)向操縱角θh的偏差來計(jì)算目標(biāo)電流i_dq^*。在該情況下，能夠由一個(gè)PI控制部構(gòu)成圖5的PI控制部73、角速度偏差計(jì)算部75以及PI控制部76。

另外，能夠在本發(fā)明思想的范圍內(nèi)實(shí)施各種設(shè)計(jì)變更。

本申請主張于2015年7月28日提出的日本專利申請2015-148688號的優(yōu)先權(quán)，并在此引用其全部內(nèi)容。