转向操纵控制装置的制作方法

本发明涉及转向操纵控制装置。

本申请主张于2016年6月22日提出的日本专利申请2016-123803号的优先权，并在此引用包括其说明书、附图以及摘要的全部内容。

背景技术：

例如，在国际公开wo2013/061568号公报中公开有方向盘与转向轴机械式分离的转向线控式的转向操纵装置。在国际公开wo2013/061568号公报的转向操纵装置中，基于推定转向齿条轴力对方向盘施加反作用力，其中，上述推定转向齿条轴力通过以规定比例分配未反映从路面对转向轮传递的路面反作用力的轴力(理想轴力)与对转向轮反映了路面反作用力的轴力(推定轴力)从而最终获得。该推定转向齿条轴力作为目标反作用力电流进行设定，上述目标反作用力电流是向对方向盘施加反作用力的反作用力马达供给的电流的目标值。通过将向反作用力马达供给的电流向目标反作用力电流进行反馈控制，从而控制施加于方向盘的反作用力。

然而，通过将在转向马达流动的电流乘以增益运算对转向轮反映路面反作用力的推定轴力。该推定轴力包含伴随着转向轮的转向由齿条轴、转向马达等各部分的摩擦引起的摩擦成分。因此，在国际公开wo2013/061568号公报的转向操纵装置中，基于预先决定的映射运算摩擦成分，使用去除摩擦成分的推定轴力，运算推定转向齿条轴力。

然而，因基于路面反作用力在齿条轴产生的轴力与通过从转向马达被施加的扭矩在齿条轴产生的轴力的方向，基于在转向马达流动的电流被运算的推定轴力的运算效率(正效率以及反效率)不同。在转向操纵装置存在正效率与反效率是因为，在具有滚珠丝杠机构以及齿轮齿条机构的转向操纵装置中，向转向操纵装置的方向盘侧施加力时的传递效率、与向转向操纵装置的转向轮侧施加力时的传递效率不同。由此，在正效率时被运算的推定轴力与在反效率时被运算的推定轴力之间，产生由两推定轴力之差引起的滞后。因此，即便对路面反作用力进行了反映，仍存在针对方向盘的转向角仅能够获得转向趋势无法通过施加于转向的反作用力获得良好的转向操纵感以及良好的可控性的担忧。这种现象并不限定于转向线控方式的转向操纵装置，例如即便是辅助驾驶员的转向操作的电动助力转向装置，只要是在驾驶员转向操作时向方向盘传递路面反作用力来调整转向操纵感和可控性的装置，也同样产生该现象。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供能够使路面反作用力更准确地向转向传递的转向操纵控制装置。

本发明的一个实施方式是如下转向操纵控制装置，其将具备产生施加于车辆的转向机构的力的促动器的转向操纵装置作为控制对象且对上述促动器的动作进行控制，具有：

旋转角控制处理电路，其对上述促动器进行反馈控制，以使旋转轴的旋转角与作为该旋转角的目标值的目标旋转角一致，其中，上述旋转轴的旋转角能够被换算为上述方向盘的转向操纵角、或者能够被换算为与上述方向盘的动作对应变化的转向轮的转向角；

推定轴力运算电路，其运算反映从路面对上述转向轮传递的路面反作用力的推定轴力；

判定电路，其对上述推定轴力的特性的变化进行判定；

补偿电路，其基于上述推定轴力的特性的变化，对上述推定轴力进行补偿，以便去除该变化带来的影响；以及

目标旋转角运算电路，其基于通过上述补偿电路被补偿的上述推定轴力，运算上述目标旋转角。

根据该结构，通过补偿电路对推定轴力进行补偿，能够将路面反作用力作为推定轴力更准确地进行反映。因此，利用旋转角控制处理电路对基于推定轴力被运算的目标旋转角进行反馈控制，能够进行角度控制将旋转角控制为应该有的角度亦即目标旋转角。通过该角度控制，向由促动器产生的扭矩反映路面反作用力。因此，通过施加于方向盘的扭矩能够向方向盘更准确地传递路面反作用力。向方向盘更准确地传递路面反作用力，相应地能够实现更好的转向操纵感、可控性。

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，

附图说明

图1是表示第一实施方式的转向操纵控制装置以及转向操纵装置的结构图。

图2是表示第一实施方式的转向操纵控制装置的框图。

图3是表示第一实施方式的转向操纵控制装置的推定轴力运算电路的框图。

图4是表示在第一实施方式中为某初始推定轴力时的车速与摩擦补偿量的关系的图。

图5是表示第一实施方式中的未通过效率补偿增益补偿电路进行补偿的情况下的推定轴力与理想的推定轴力的关系的图。

图6是表示车速与补偿效率补偿增益的增益的关系的图。

图7是针对进行了效率补偿的推定轴力、未进行效率补偿的推定轴力以及与齿条轴的实际轴力理想上对应的推定轴力表示时间与推定轴力之间的关系的图。

图8是针对进行了效率补偿的推定轴力、未进行效率补偿的推定轴力以及与齿条轴的实际轴力理想上对应的推定轴力表示实际轴力与推定轴力之间的关系的图。

图9是针对进行了效率补偿的推定轴力、未进行效率补偿的推定轴力以及与齿条轴的实际轴力理想上对应的推定轴力表示车速变化时的时间与推定轴力之间的关系的图。

图10是表示第二实施方式中的转向操纵控制装置以及转向操纵装置的结构图。

图11是表示第二实施方式中的转向操纵控制装置的框图。

具体实施方式

以下，说明将本发明的转向操纵控制装置具体化为转向线控方式的转向操纵装置的控制装置的第一实施方式。

如图1所示，转向操纵装置具有：反作用力促动器20，其产生反抗方向盘10的操作的力亦即反作用力；以及转向促动器40，其产生对应于方向盘10的操作使转向轮30转向的转向力。此外，反作用力促动器20以及转向促动器40是促动器的一个例子。

反作用力促动器20具备被固定于方向盘10的转向轴22、反作用力侧减速机24、具有与反作用力侧减速机24连结的旋转轴26a的反作用力马达26以及驱动反作用力马达26的逆变器28。反作用力马达26例如是三相无刷马达。反作用力马达26经由逆变器28与电池72连接。

转向促动器40具备第一齿轮齿条机构48、第二齿轮齿条机构52、转向侧马达56以及逆变器58。

第一齿轮齿条机构48具备沿车体的左右方向延伸的齿条轴46以及相对于齿条轴46以规定角度交叉配置的小齿轮轴42。经由形成于齿条轴46的第一齿条齿46a与形成于小齿轮轴42的小齿轮齿42a的啮合，小齿轮轴42的旋转运动被变换为齿条轴46的往复直线运动。此外，齿条轴46被收纳于齿条外壳44。在齿条轴46的两端经由未图示的横拉杆连结有转向轮30。小齿轮轴42经由离合器12与转向轴22连结。离合器12使转向轴22与小齿轮轴42之间的动力传递断续。

第二齿轮齿条机构52具备齿条轴46以及相对于齿条轴46以规定角度交叉的小齿轮轴50。形成于齿条轴46的第二齿条齿46b与形成于小齿轮轴50的小齿轮齿50a被啮合。

小齿轮轴50经由转向侧减速机54与转向侧马达56的旋转轴56a连结。在转向侧马达56连接有逆变器58。在方向盘10连结有螺旋线缆装置60。螺旋线缆装置60具备固定于方向盘10的第一外壳62、固定于车体的第二外壳64、固定于第二外壳64的内部的筒状部件66以及卷绕于筒状部件66的螺旋线缆68。转向轴22被插入筒状部件66。螺旋线缆68是连接固定于方向盘10的喇叭70与固定于车体的电池72等之间的电气布线。

控制装置80(转向操纵控制装置)通过对反作用力促动器20的控制，产生与方向盘10的操作对应的转向操纵反作用力。另外，控制装置80通过对转向促动器40的控制，对应于方向盘10的操作使转向轮30转向。控制装置80在通常时将离合器12维持为切断状态并且执行对应于方向盘10的操作使转向轮30转向的控制。

控制装置80获取通过转向操纵侧传感器92被检测出的反作用力马达26的旋转轴26a的旋转角度θs0以及通过扭矩传感器94被检测出的施加于转向轴22的转向操纵扭矩trqs。另外，控制装置80获取通过车速传感器96被检测出的车速v。控制装置80控制设置于逆变器58的各开关元件的动作。另外，控制装置80经由电流传感器58a对向转向侧马达56供给的电流i进行检测。

另外，控制装置80具备中央处理装置(cpu82)以及存储器84。cpu82通过执行存储于存储器84的程序，控制反作用力促动器20以及转向促动器40的操作。

接下来，参照图2说明控制装置80的功能结构。图2是示出通过cpu82执行存储于存储器84的程序而被实现的一部分处理作为功能模块的图。

如图2所示，累计处理电路m2将通过转向操纵侧传感器92被检测出的旋转角度θs0与通过转向侧传感器90被检测出的旋转角度θt0，从0～360度的角度区域的相对角变换为比0～360度宽的角度区域的绝对角，使其成为旋转角度θs、θt。例如，在旋转角度θs0、θt0是方向盘10从使车辆直行的中立位置被旋转操作了1圈时的角度的情况下，使在旋转角度θs0、θt0上加上或者减去360度的角度为旋转角度θs、θt。另外，例如在方向盘10从使车辆直行的中立位置向右侧或者左侧被最大限地旋转操作的情况下，旋转轴26a旋转多圈。因此，在累计处理电路m2中，例如在方向盘10从位于中立位置的状态向左或者向右被操作从而旋转轴26a向规定的方向旋转2圈的情况下，将输出值(旋转角度θs0、θt0)设为720度。此外，在累计处理电路m2中，中立位置的旋转角度θs0、θt0是零。

计量单位设定处理电路m4在旋转角度θs上乘以换算系数ks算出转向操纵角θh，在旋转角度θt上乘以换算系数kt算出转向角θp，其中，上述旋转角度θs是通过累计处理电路m2实施了处理的转向操纵侧传感器92的输出值，上述旋转角度θt是通过累计处理电路m2实施了处理的转向侧传感器90的输出值。这里，换算系数ks根据反作用力侧减速机24与反作用力马达26的旋转轴26a的旋转速度比决定，由此将以方向盘10位于中立位置时的旋转轴26a的位置为基准的旋转轴26a的旋转角度θs的变化量变换为作为方向盘10的旋转角的旋转角度θs。因此，转向操纵角θh成为以中立位置为基准的方向盘10的旋转角度。另外，换算系数kt是转向侧减速机54与转向侧马达56的旋转轴56a的旋转速度比和小齿轮轴50与小齿轮轴42的旋转速度比之积。通过使用换算系数ks以及换算系数kt，旋转轴56a的旋转量亦即旋转角度θt能够变换为离合器12连结时的方向盘10的旋转量亦即旋转角度θs。

此外，旋转角度θs、θt、转向操纵角θh以及转向角θp在旋转轴26a、56a朝向规定方向旋转的情况下为正的值，在朝向相反方向旋转的情况下为负的值。例如，在方向盘10从位于中立位置的状态向左方或者向右方被操作从而旋转轴26a相对于规定方向反向旋转的情况下，累计处理电路m2使输出值为负的值。但是，这只是控制系统的逻辑的一个例子。

反作用力扭矩设定处理电路m6基于转向操纵扭矩trqs设定反作用力扭矩trqa＊。反作用力扭矩trqa＊被设定为转向操纵扭矩trqs越大从而越大的值。加法处理电路m8通过在反作用力扭矩trqa＊上加上转向操纵扭矩trqs算出相加值。

反作用力设定处理电路m10基于电流i设定反抗方向盘10的旋转的力亦即反作用力fir。减法处理电路m12从通过加法处理电路m8算出的相加值减去通过反作用力设定处理电路m10算出的反作用力fir，算出相减值δ。

目标转向操纵角计算处理电路m20基于通过减法处理电路m12算出的相减值δ设定目标转向操纵角θh＊。此外，在相减值δ与目标转向操纵角θh＊之间具有以下式(1)所示的关系。目标转向操纵角计算处理电路m20使用式(1)所示的模型公式运算目标转向操纵角θh＊。此外，’是指对时间的微分项。

δ＝c·θh＊’+j·θh＊”(1)

在方向盘10与转向轮30被机械式连结的结构中，由上述式(1)表示的模型是决定伴随着方向盘10的旋转而旋转的旋转轴的扭矩(相减值δ)与旋转角度(目标转向操纵角θh＊)的关系的模型。在上述式(1)中，粘性系数c是转向操纵装置的摩擦等模型化的系数。另外，惯性系数j是转向操纵装置的惯性模型化的系数。这里，粘性系数c以及惯性系数j是相应于车速v可变的。

转向操纵角反馈处理电路m22设定反作用力马达26生成的反作用力扭矩的目标值亦即目标反作用力扭矩trqr＊，作为用于将转向操纵角θh向目标转向操纵角θh＊进行反馈控制的操作量。具体而言，转向操纵角反馈处理电路m22算出设定从目标转向操纵角θh＊减去转向操纵角θh的值为输入的比例要素、积分要素以及微分要素(即pid)各自的输出值之和，作为目标反作用力扭矩trqr＊。

操作信号生成处理电路m24基于目标反作用力扭矩trqr＊生成逆变器28的操作信号mss。例如，操作信号生成处理电路m24能够基于目标反作用力扭矩trqr＊设定q轴电流的指令值，并且通过公知的电流反馈控制对操作信号mss进行运算，其中，该公知的电流反馈控制设定dq轴的电压指令值作为用于将dq轴的电流向指令值进行反馈控制的操作量。此外，d轴电流也可以向零进行控制，但在反作用力马达26的旋转速度较大的情况下，也可以将d轴电流的绝对值设定为比零大的值，执行磁场弱化控制。话虽如此，在低旋转速度区域也能够将d轴电流的绝对值设定为比零大的值。此外，反作用力扭矩设定处理电路m6、加法处理电路m8、反作用力设定处理电路m10、减法处理电路m12、目标转向操纵角计算处理电路m20、转向操纵角反馈处理电路m22以及操作信号生成处理电路m24是反作用力处理电路(扭矩处理电路)的一个例子，特别是转向操纵角反馈处理电路m22以及操作信号生成处理电路m24是转向操纵角控制处理电路(旋转角控制处理电路)的一个例子。另外，目标转向操纵角计算处理电路m20是目标旋转角运算电路的一个例子。

转向操纵角转向角变换电路m26基于目标转向操纵角θh＊并且基于转向角θp相对于转向操纵角θh之比亦即转向角比，算出目标转向角θp＊。

转向角反馈处理电路m28设定转向侧马达56生成的目标转向扭矩trqt＊，作为用于将转向角θp向目标转向角θp＊进行反馈控制的操作量。具体而言，转向角反馈处理电路m28算出设定从目标转向角θp＊减去转向角θp的值为输入的比例要素、积分要素以及微分要素各自的输出值之和，作为目标转向扭矩trqt＊。

操作信号生成处理电路m30基于目标转向扭矩trqt＊生成逆变器58的操作信号mst。由操作信号生成处理电路m30生成操作信号mst的生成处理能够与由操作信号生成处理电路m24生成操作信号mss的生成处理同样地进行。此外，转向角反馈处理电路m28以及操作信号生成处理电路m30是转向角控制处理电路(旋转角控制处理电路)的一个例子。

接下来，详细地说明反作用力设定处理电路m10。反作用力设定处理电路m10具备轴力分配运算电路m10a、对理想轴力fib进行运算的理想轴力运算电路m10b以及对推定轴力fer进行运算的推定轴力运算电路m10c。

理想轴力运算电路m10b对作用于转向轮30的轴力的理想值亦即理想轴力fib进行运算。理想轴力运算电路m10b基于目标转向角θp＊运算理想轴力fib。例如，理想轴力fib以伴随着目标转向角θp＊的绝对值变大从而理想轴力fib的绝对值变大的方式被设定。

推定轴力运算电路m10c对作用于转向轮30的轴力的推定值亦即推定轴力fer(路面轴力)进行运算。推定轴力运算电路m10c基于转向侧马达56的实际电流值亦即电流i、角速度ωh以及车速v运算推定轴力fer。角速度ωh例如通过对转向操纵角θh进行微分求出。

轴力分配运算电路m10a以从路面外加于转向轮30的轴力被反映为反作用力fir的方式，运算以规定比例对理想轴力fib以及推定轴力fer进行了分配的反作用力fir。此外，外加于转向轮30的轴力是从路面对转向轮30传递的路面反作用力。

轴力分配运算电路m10a具备增益运算电路m10aa、乘法处理电路m10ab、乘法处理电路m10ac与加法处理电路m10ad。增益运算电路m10aa运算分配增益gib以及分配增益ger，它们是用于分配理想轴力fib与推定轴力fer的各个分配比例。增益运算电路m10aa基于获取的车速v运算分配增益gib、ger。分配增益gib在车速v比基准速度大的情况下伴随着车速v增大渐渐减小，之后无论车速v如何下限值都为恒定。另外，分配增益gib在车速v比基准速度小的情况下，无论车速v如何上限值都为恒定。分配增益ger在车速v比基准速度大的情况下伴随着车速v增大渐渐增大，之后无论车速v如何上限值都为恒定。另外，分配增益ger在车速v比基准速度小的情况下，无论车速v如何下限值都为恒定。

而且，乘法处理电路m10ab在理想轴力运算电路m10b的输出值亦即理想轴力fib上乘以分配增益gib。另外，乘法处理电路m10ac在推定轴力运算电路m10c的输出值亦即推定轴力fer上乘以分配增益ger。加法处理电路m10ad将在理想轴力fib上乘以分配增益gib的值与在推定轴力fer上乘以分配增益ger的值相加，运算反作用力fir。理想轴力fib是未反映路面反作用力的反作用力fir的理想成分。推定轴力fer是反映了路面反作用力的反作用力fir的路面成分。

接下来，详细说明推定轴力运算电路m10c。如图3所示，推定轴力运算电路m10c具有初始推定轴力运算电路m100、低通滤波器m102、m104、m120、乘法处理电路m106、摩擦补偿量运算电路m108、上下限防护处理电路m110、减法处理电路m112、效率补偿增益运算电路m114、效率补偿增益补偿电路m116以及乘法处理电路m118。

初始推定轴力运算电路m100取得转向侧马达56的实际电流值亦即电流i，基于利用该电流i算出的q轴的电流iq运算初始推定轴力fei。q轴的电流iq的运算能够基于转向侧马达56的旋转角度θt0利用向dq轴的坐标系的变换处理实现，其中，上述dq轴的坐标系是旋转坐标系。而且，初始推定轴力运算电路m100通过在q轴的电流iq上乘以规定的系数k运算初始推定轴力fei。

这里，规定的系数k基于转向侧减速机54的传动比、小齿轮轴42的扭矩与齿条轴46的轴力之比以及扭矩常量等被设定。在通过转向侧马达56外加于齿条轴46的轴力、与从路面对转向轮30外加的轴力看作是平衡的关系的情况下，能够基于q轴的电流iq推定从路面对转向轮30外加的轴力作为推定轴力fer。该推定轴力fer是至少反映了路面反作用力的成分。

低通滤波器m102(lpf)运算滤波处理后的初始推定轴力fei’，该初始推定轴力fei’是对初始推定轴力运算电路m100的输出值亦即初始推定轴力fei进行了低通滤波处理的值。低通滤波器m104运算滤波处理后的角速度ωh’，该滤波处理后的角速度ωh’是对角速度ωh进行了低通滤波处理的值。此外，角速度ωh例如是小齿轮轴42的旋转速度。乘法处理电路m106通过将初始推定轴力fei’与角速度ωh’相乘运算滞后切换判定值vdh，其中，上述初始推定轴力fei’通过低通滤波器m102被运算出来，上述角速度ωh’通过低通滤波器m104被运算出来。

摩擦补偿量运算电路m108基于通过低通滤波器m102被运算的初始推定轴力fei’以及车速v，运算摩擦补偿量ff。摩擦补偿量运算电路m108具备决定摩擦补偿量ff、初始推定轴力fei’以及车速v的关系的三维映射，设定初始推定轴力fei’以及车速v为输入，基于上述映射对摩擦补偿量ff进行运算。摩擦补偿量运算电路m108运算摩擦补偿量ff，该摩擦补偿量ff具有随着被输入的初始推定轴力fei’增大或者车速v减小而增大的绝对值。车速v越大，摩擦补偿量ff的变化相对于初始推定轴力fei’的变化的比率越小。此外，在初始推定轴力fei’为零附近时，即，在摩擦补偿量ff(初始推定轴力fei’)的正负符号切换的部分附近，摩擦补偿量ff的变化相对于初始推定轴力fei’的变化更加平缓(逐渐变化)。

如图4所示，直到车速v达到设定值，摩擦补偿量ff几乎没有变化，但在车速v超过设定值以后，伴随着车速v增大，摩擦补偿量ff成为更小的值。

上下限防护处理电路m110基于预先被存储的针对摩擦补偿量ff的上限值以及下限值，对摩擦补偿量ff进行补偿。即，在摩擦补偿量ff比上限值大的情况下，例如将摩擦补偿量ff设定为上限值，以使摩擦补偿量ff不超过上限值。另外，在摩擦补偿量ff比下限值小的情况下，例如将摩擦补偿量ff设定为下限值，以使摩擦补偿量ff不低于下限值。此外，上限值以及下限值也可以根据车速v等的各种变量可变。而且，上下限防护处理电路m110运算基于上限值以及下限值被补偿了的摩擦补偿量ff’。

减法处理电路m112运算摩擦补偿后推定轴力fef，该摩擦补偿后推定轴力fef是从通过初始推定轴力运算电路m100被运算出来的初始推定轴力fei减去通过上下限防护处理电路m110被运算出来的摩擦补偿量ff’的值。

效率补偿增益运算电路m114基于通过乘法处理电路m106被运算出来的滞后切换判定值vdh以及车速v，运算效率补偿增益fe。效率是指能够运算推定轴力fer的程度(比率)，该推定轴力fer基于在转向侧马达56流动的电流被运算。正效率以及反效率由基于路面反作用力在齿条轴46现实产生的轴力(实际轴力)的方向、与通过从转向侧马达56施加于齿条轴46的扭矩在齿条轴46产生的轴力的方向来定义。效率补偿增益运算电路m114具备决定效率补偿增益fe、滞后切换判定值vdh以及车速v的关系的三维映射，设定滞后切换判定值vdh以及车速v为输入，运算效率补偿增益fe。效率补偿增益运算电路m114运算效率补偿增益fe，该效率补偿增益fe具有随着被输入的滞后切换判定值vdh的绝对值增大、或者随着车速v增大而减小的绝对值。此外，滞后切换判定值vdh为正时的效率补偿增益fe是比滞后切换判定值vdh为负时的效率补偿增益fe小的值。此外，效率补偿增益fe不依赖于滞后切换判定值vdh的值始终为正，伴随着车速v增大而减小。另外，在滞后切换判定值vdh为零附近时，即，在滞后切换判定值vdh的正负切换的部分附近，效率补偿增益fe的变化相对于滞后切换判定值vdh的变化平缓(逐渐变化)。

效率补偿增益补偿电路m116根据车速v对通过效率补偿增益运算电路m114被运算出来的效率补偿增益fe进行补偿，运算补偿后效率补偿增益fe’。这是因为若不补偿效率补偿增益fe，即便对初始推定轴力fei进行了摩擦补偿以及效率补偿，也存在齿条轴46的实际轴力与推定轴力fer不一一对应的情况。作为一个例子，在图5中，未设置效率补偿增益补偿电路m116，用虚线表示未补偿效率补偿增益fe的情况下的推定轴力fer。此外，实线与齿条轴46的实际轴力对应，理想地表示对路面反作用力进行了反映的推定轴力。图5的线图所示的未通过效率补偿增益补偿电路m116补偿效率补偿增益fe的情况下的推定轴力相对于理想的推定轴力偏移具有较小的绝对值的量。因此，效率补偿增益补偿电路m116如图6所示例如通过在效率补偿增益fe上乘以增益g，对效率补偿增益fe进行补偿。此外，随着车速v以零为起点增大，增益g减少(在中速域最小)，之后随着车速v增大(高速域)而增加。另外，例如增益g是在车速v的全域比1大的值。

乘法处理电路m118运算效率补偿后推定轴力fer’，该效率补偿后推定轴力fer’是将通过减法处理电路m112被运算出来的摩擦补偿后推定轴力fef和通过效率补偿增益补偿电路m116被运算出来的补偿后效率补偿增益fe’相乘的值。

低通滤波器m120运算滤波处理后的推定轴力fer(效率补偿后推定轴力)，该推定轴力fer是对通过乘法处理电路m118被运算出来的效率补偿后推定轴力fer’进行了低通滤波处理的值。而且，通过低通滤波器m120被运算出来的推定轴力fer被输出至轴力分配运算电路m10a。

此外，低通滤波器m102、m104、乘法处理电路m106、摩擦补偿量运算电路m108、上下限防护处理电路m110、效率补偿增益运算电路m114以及效率补偿增益补偿电路m116是判定电路(特性变化判定电路)的一个例子。另外，减法处理电路m112以及乘法处理电路m118是补偿电路(推定轴力补偿电路)的一个例子。另外，初始推定轴力运算电路m100是推定轴力运算电路的一个例子。

根据以上进行了说明的本实施方式，发挥以下所示的作用及效果。

(1)通过进行使用通过效率补偿增益运算电路m114运算的效率补偿增益fe运算推定轴力fer(效率补偿后推定轴力fer’)的效率补偿，能够使需要的路面反作用力更准确地反映到推定轴力fer。

作为比较例，使用图7以及图8说明未进行效率补偿时的推定轴力以及相对于齿条轴46的实际轴力理想的推定轴力。此外，在图7以及图8中，用实线表示进行了效率补偿的情况下的推定轴力fer的时间变化，用虚线表示理想的推定轴力相对于齿条轴46的实际轴力的时间变化，用点划线表示未进行效率补偿情况下的推定轴力的时间变化。

相对于作用于齿条轴46的实际轴力被理想地运算的推定轴力与作用于齿条轴46的实际轴力一一对应。因此，如图8中虚线所示，被理想地运算的推定轴力表示与实际轴力相同的值(推定轴力相对于实际轴力的倾斜度为1)。

与此相对，用点划线表示的未进行效率补偿的情况下的推定轴力相对于用虚线表示的被理想地运算的推定轴力偏移。该偏移因正效率时的推定轴力与反效率时的推定轴力不同而产生。因此，如图8中点划线所示，在未进行效率补偿的情况下的推定轴力，产生正效率与反效率带来的滞后。此外，正效率例如是伴随着转向侧马达56的旋转的齿条轴46的移动方向与实际轴力的方向一致时的效率。反效率例如是伴随着转向侧马达56的旋转的齿条轴46的移动方向与实际轴力的方向相反时的效率。即，正效率与反效率带来的滞后因利用基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq运算初始推定轴力fei而产生。受图8所示的正效率与反效率的滞后的影响，在未进行效率补偿的情况下的推定轴力中，在推定轴力成为最大的点，在微小时间期间，推定轴力急剧变动，由此转向操纵感以及可控性(能够以何种程度的意愿操作车辆这一操作性的指标)恶化。基于反映了推定轴力的反作用力fir被运算的目标转向操纵角θh＊变动，由此通过反馈控制追随于目标转向操纵角θh＊的转向操纵角θh也变动。由此，无法对方向盘10施加适当的转向操纵反作用力，相应地推定轴力的中心位置难以知道，可控性恶化。另外，若比本来大或者小的推定轴力被运算，则路面反作用力未准确地向目标转向操纵角θh＊被反映。

对于该点，在本实施方式中，通过进行效率补偿，图8中用实线表示的进行了效率补偿的情况下的推定轴力fer与用虚线表示的被理想地运算的推定轴力几乎一致。即，由于能够运算准确地反映了经由转向轮30从路面获得的路面反作用力的推定轴力fer，所以也能够更准确地运算基于反映了推定轴力fer的反作用力fir运算的目标转向操纵角θh＊，能够基于该目标转向操纵角θh＊将转向操纵角θh向应该有的角度反馈控制。因此，能够利用施加于方向盘10的反作用力将更准确的路面反作用力向方向盘10传递，驾驶员能够更准确地把握路面反作用力。另外，能够运算准确地反映了路面反作用力的推定轴力fer，相应地能够更加提高可控性以及转向操纵感。

(2)利用基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq运算的初始推定轴力fei在正效率与反效率中不同。因此，为了运算正确反映了经由转向轮30从路面获得的路面反作用力的推定轴力fer，需要乘以与各效率(正效率以及反效率)对应的效率补偿增益fe。然而，各效率时的初始推定轴力fei伴随着车速v增大其影响减小(推定轴力fer本身也减小)。因此，效率补偿增益运算电路m114通过运算与车速v对应的可变的效率补偿增益fe，能够运算更准确地反映了路面反作用力的推定轴力fer。另外，即便在车速v变化时，也能够获得更准确的效率补偿增益fe。

如图9所示，即便在用双点划线表示的车速v随时间变化(这里车速v增大)时，用点划线表示的未进行效率补偿的情况下的推定轴力也相对于用虚线表示的被理想地运算的推定轴力偏移，与此相对，用实线表示的进行了效率补偿的情况下的推定轴力fer与被理想地运算的推定轴力几乎一致。因此，能够运算准确地反映了路面反作用力的推定轴力fer。

(3)转向侧马达56不仅克服在车辆的外部产生的外力(反输入)，而且克服由齿条轴46、悬架、转向侧马达56自身等引起的摩擦成分使转向轮30转向。因此，利用基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq被运算的初始推定轴力fei在包含摩擦成分的状态下被运算。该摩擦成分具有伴随着车速v增大从而其影响减小的特性。因此，摩擦补偿量运算电路m108通过运算相对于车速v可变的摩擦补偿量ff，能够运算更准确地反映了路面反作用力的推定轴力fer。

(4)如图5所示，即便是使用用虚线表示的效率补偿增益fe被补偿了的推定轴力，也存在具有与用实线表示的被理想地运算出来的推定轴力不同的倾斜度的情况。因此，效率补偿增益补偿电路m116根据车速v对效率补偿增益fe进行补偿，由此运算用于更准确地反映路面反作用力的效率补偿增益fe’。使用该效率补偿增益fe’被运算出来的推定轴力具有与图5中的用实线表示的被理想地运算出来的推定轴力几乎相同的倾斜度。

(5)效率补偿增益运算电路m114以及摩擦补偿量运算电路m108使用在滞后切换判定值vdh以及初始推定轴力fei’的正负符号切换的部分附近效率补偿增益fe以及摩擦补偿量ff逐渐变化的映射，运算效率补偿增益fe以及摩擦补偿量ff。由此，即便在噪声稍微向滞后切换判定值vdh以及初始推定轴力fei’即向初始推定轴力fei传播从而滞后切换判定值vdh以及初始推定轴力fei’的正负符号切换的情况下，也能够抑制被运算的效率补偿增益fe以及摩擦补偿量ff变动较大。

(6)由于推定轴力fer的基础成分亦即初始推定轴力fei利用基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq被运算，所以不用设置轴力传感器就能够对初始推定轴力fei进行检测。即，对用于检测路面反作用力的结构，不需要使用轴力传感器，能够使转向操纵装置的结构要素更少。

(7)由于推定轴力fer利用基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq被运算，所以即便是在通常时将离合器12维持为切断状态的转向线控系统，也能够算出反映路面反作用力的推定轴力fer。

以下，针对将转向操纵控制装置具体化为eps的控制装置的第二实施方式，以与第一实施方式不同的点为中心进行说明。此外，针对与图1所示的第一实施方式相同的结构，为了方便，标注相同的附图标记。

如图10所示，与第一实施方式的转向操纵装置比较，本实施方式的转向操纵装置不具备离合器12以及反作用力促动器20，方向盘10被固定于转向轴100。因此，对应于方向盘10以及转向轴100的旋转，齿条轴46在轴向往复移动。此外，通过从方向盘10侧依次连结柱轴102、中间轴104以及小齿轮轴106构成转向轴100。

齿条轴46与小齿轮轴106具有规定的交叉角地配置。另外，通过形成于齿条轴46的第一齿条齿46a与形成于小齿轮轴106的小齿轮齿106a啮合，构成有第一齿轮齿条机构48。而且，伴随着方向盘10的操作的转向轴100的旋转运动通过第一齿轮齿条机构48被变换为齿条轴46的轴向的往复直线运动，由此转向轮30的转向角即车辆的行进方向被变更。

控制装置80根据方向盘10的操作，控制产生辅助方向盘10的操作的力的转向促动器40。此外，扭矩传感器94对外加于转向轴100中的小齿轮轴106的转向操纵扭矩trqs进行检测。

转向促动器40是辅助力促动器(促动器)的一个例子。

接下来，参照图11说明控制装置80的功能结构。此外，针对图11中的与图2所示的区域对应的区域，为了方便，标注相同的附图标记。

累计处理电路m2将通过转向侧传感器90被检测出的旋转角度θt0变换为比0～360度宽的角度区域的数值使其成为旋转角度θt。另外，计量单位设定处理电路m4在通过累计处理电路m2实施了处理的转向侧传感器90的输出值上乘以换算系数kt运算转向角θp，其中，上述转向侧传感器90的输出值。此外，换算系数kt成为转向侧减速机54与转向侧马达56的旋转轴56a的旋转速度比和小齿轮轴50与小齿轮轴106之间的旋转速度比之积。

辅助扭矩设定处理电路m40基于车速v与转向操纵扭矩trqs设定辅助扭矩trqb＊。辅助扭矩trqb＊被设定为转向操纵扭矩trqs越大从而越大的值。另外，辅助扭矩trqb＊被设定为车速v越大从而越小的值。另外，辅助扭矩trqb＊被设定为随着车速v增大相对于转向操纵扭矩trqs的变化的梯度亦即辅助梯度减小。加法处理电路m42在辅助扭矩trqb＊上加上转向操纵扭矩trqs。

反作用力设定处理电路m44设定反抗方向盘10的旋转的力亦即反作用力fir。偏差计算处理电路m46输出从加法处理电路m42的输出减去反作用力fir的值。

目标转向角计算处理电路m48基于通过偏差计算处理电路m46算出的相减值δ设定目标转向角θp＊。此外，在相减值δ与目标转向角θp＊之间存在以下式(2)所示的关系。目标转向角计算处理电路m48使用式(2)所示的模型公式运算目标转向角θp＊。此外，’是指对时间的微分项。

δ＝c·θp＊’+j·θp＊”(2)

用上述式(2)表示的模型是决定伴随着方向盘10的旋转而旋转的旋转轴的扭矩(相减值δ)与旋转角度(目标转向角θp＊)的关系的模型。在上述式(2)中，粘性系数c以及惯性系数j与式(1)相同。

转向角反馈处理电路m50设定转向侧马达56生成的目标转向扭矩trqt＊，作为用于将转向角θp向目标转向角θp＊进行反馈控制的操作量。具体而言，转向角反馈处理电路m50算出设定从目标转向角θp＊减去转向角θp的值为输入的比例要素、积分要素以及微分要素的各个输出值之和，作为目标转向扭矩trqt＊。加法处理电路m52在加法处理电路m42的输出值(在辅助扭矩trqb＊上加上转向操纵扭矩trqs的值)上加上目标转向扭矩trqt＊。此外，转向角反馈处理电路m50是转向角控制处理电路(旋转角控制处理电路)的一个例子。

操作信号生成处理电路m54基于加法处理电路m42的输出值，生成逆变器58的操作信号mst并将其向逆变器58输出。例如，操作信号生成处理电路m54能够基于加法处理电路m52的输出值亦即分别加有辅助扭矩trqb＊、转向操纵扭矩trqs以及目标转向扭矩trqt＊的值设定q轴电流的指令值，并且通过公知的电流反馈控制对操作信号mst进行运算，其中，该公知的电流反馈控制设定dq轴的电压指令值作为用于将dq轴的电流向指令值进行反馈控制的操作量。此外，辅助扭矩设定处理电路m40、加法处理电路m42、反作用力设定处理电路m44、偏差计算处理电路m46、目标转向角计算处理电路m48、转向角反馈处理电路m50、加法处理电路m52以及操作信号生成处理电路m54是辅助力处理电路的一个例子。另外，特别是转向角反馈处理电路m50、加法处理电路m52以及操作信号生成处理电路m54是转向角控制处理电路的一个例子。

反作用力设定处理电路m44具备轴力分配运算电路m10a、理想轴力运算电路m10b以及推定轴力运算电路m10c。轴力分配运算电路m10a以反映从路面外加于转向轮30的轴力(路面反作用力)的方式，执行用于设定反作用力fir的运算。理想轴力运算电路m10b基于目标转向角θp＊算出反作用力fir的成分中的理想轴力fib。推定轴力运算电路m10c算出反作用力fir的成分中的推定轴力fer。

而且，轴力分配运算电路m10a通过乘法处理电路m10ab在理想轴力运算电路m10b的输出值上乘以分配增益gib。轴力分配运算电路m10a通过乘法处理电路m10ac在推定轴力运算电路m10c的输出值上乘以分配增益ger。轴力分配运算电路m10a在加法处理电路m10ad中将在理想轴力fib上乘以分配增益gib的值和在推定轴力fer上乘以分配增益ger的值相加，由此算出反作用力fir并将其输出。

此外，推定轴力运算电路m10c的各构成要素与图3所示相同。根据以上进行了说明的本实施方式，不仅起到上述第一实施方式的(3)～(6)的作用以及效果，而且起到以下所示的作用以及效果。

(8)通过进行效率补偿，推定轴力fer与被理想地运算的推定轴力几乎一致，因此基于反映了推定轴力fer的反作用力fir运算的目标转向角θp＊被更准确地运算。因此，目标转向角θp＊通过转向角反馈处理电路m50被反馈控制，由此能够将转向角θp向应该有的角度进行角度控制。由此，即便在施加辅助方向盘10的操作的辅助力的情况下，也能够更准确地向方向盘10传递路面反作用力，可控性以及转向操纵感的恶化被抑制。

(9)由于推定轴力fer利用基于转向侧马达56的实际电流值的电流iq被运算，所以即便在辅助方向盘10的操作的情况下，也能够考虑到辅助力的影响地容易地运算推定轴力。

此外，各实施方式也可以如以下那样变更。以下的其它实施方式能够在技术上不矛盾的范围相互组合。

在各实施方式中，能够变更各分配增益gib、ger与车速v的关系。例如，分配增益gib也可以为车速v越大而越小的值。另外，分配增益ger也可以为车速v越大而越大的值。即，能够根据车辆的规格、使用环境等设定各分配增益gib、ger与车速v的关系。

在第一实施方式中，理想轴力fib也可以通过其它方法被运算，上述其它方法为基于目标转向操纵角θh＊、转向操纵扭矩trqs以及车速v等除目标转向角θp＊以外的参数被算出等情况。针对第二实施方式也同样。

在第一实施方式中，推定轴力fer也可以通过基于偏航率、车速的变化被运算等其它方法被推定运算。第二实施方式也同样。

在各实施方式中，在目标转向操纵角计算处理电路m20、目标转向角计算处理电路m48中，也可以应用使用了由悬架、四轮定位等的规格决定的弹簧常量的所谓追加弹簧项进行了模型化的模型公式。

在第一实施方式中，在转向操纵角反馈处理电路m22中，设定从目标转向操纵角θh＊减去转向操纵角θh的值为输入，通过比例要素、积分要素以及微分要素的各个输出值之和，算出反作用力促动器20的操作量(目标反作用力扭矩trqr＊)，但并不限定于此。例如，在转向操纵角反馈处理电路m22中，也可以设定从目标转向操纵角θh＊减去转向操纵角θh的值为输入，通过比例要素以及微分要素的各输出值的和、或者仅通过比例要素，算出目标反作用力扭矩trqr＊。另外，在各实施方式中，在转向角反馈处理电路m28、m50中，也可以通过设定从目标转向角θp＊减去转向角θp的值为输入的比例要素以及微分要素的各输出值之和、或者仅通过比例要素，算出转向促动器40的操作量(目标转向扭矩trqt＊)。

在第二实施方式中，设置有加法处理电路m42，但也可以省略加法处理电路m42。在该情况下，在偏差计算处理电路m46、加法处理电路m52中使用的值仅为辅助扭矩trqb＊即可。

在第二实施方式中，对推定轴力fer的计算没有考虑转向操纵扭矩trqs，但也可以考虑。即，推定轴力fer也可以通过将基于q轴的电流iq被运算的通过转向侧马达56外加于齿条轴46的轴力与转向操纵扭矩trqs相加获得。在该情况下，对转向操纵扭矩trqs进行考虑，相应地能够更高精度地算出推定轴力fer。

在各实施方式中，推定轴力fer并不限定于基于q轴的电流iq被运算。例如也可以使用能够检测轴力的压力传感器等直接地检测外加于转向轮30的轴力，将其检测结果作为推定轴力fer使用。

在各实施方式中，在推定轴力运算电路m10c中，不仅进行了效率补偿，还进行了摩擦补偿，但并不限定于此。例如，在推定轴力运算电路m10c中，也可以仅进行效率补偿。

在各实施方式中，在效率补偿增益运算电路m114中，通过乘以效率补偿增益fe(补偿后效率补偿增益fe’)，对摩擦补偿后推定轴力fer’(推定轴力)进行了补偿，但并不限定于此。例如，也可以取代向摩擦补偿后推定轴力fer’乘以效率补偿增益fe，进行在摩擦补偿后推定轴力fer’上加上预先决定的偏置值的偏置修正(移位修正)。

在第一实施方式中，转向操纵角反馈处理电路m22进行了反馈控制，以使转向操纵角θh向目标转向操纵角θh＊接近，转向角反馈处理电路m28进行了反馈控制，以使转向角θp向目标转向角θp＊接近，但并不限定于此。另外，在第二实施方式中，转向角反馈处理电路m50进行了反馈控制，以使转向角θp向目标转向角θp＊接近，但并不限定于此。即，转向操纵角反馈处理电路m22、转向角反馈处理电路m28以及转向角反馈处理电路m50也可以取代转向操纵角θh或转向角θp，分别基于能够换算为转向操纵角θh或转向角θp的旋转轴的旋转角，进行反馈控制。此外，转向操纵角θh或转向角θp也可以分别根据能够换算为转向操纵角θh或转向角θp的旋转轴的旋转角算出。

在各实施方式中，设置有轴力分配运算电路m10a，但并不限定于此。在没设置轴力分配运算电路m10a的情况下，例如不设置理想轴力运算电路m10b，仅通过推定轴力运算电路m10c运算施加于方向盘10的反作用力fir。

在各实施方式中，在转向操纵装置设置有反作用力促动器20以及转向促动器40，但只要是对方向盘10或者与方向盘10连结为能够一体旋转的部件施加扭矩的促动器，任何促动器均可。

在各实施方式中，作为转向促动器40，只要是齿条辅助型的，例如也可以是在齿条轴46的同轴上配置转向侧马达56的促动器、相对于齿条轴46平行地配置转向侧马达56的促动器等。

另外，在第二实施方式中，也可以取代齿条辅助型电动助力转向系统，实现对转向轴100的柱轴102施加辅助力的柱辅助型电动助力转向系统。在该情况下，取代转向促动器40(转向侧马达56)，将具备辅助用的马达的辅助力促动器以与转向轴100(特别是柱轴102)机械式连结的方式设置即可。此外，在辅助用的马达的旋转轴的旋转角度与转向轴100的转向操纵角之间存在相关关系。因此，在辅助用的马达的旋转轴的旋转角度与转向轮30的转向角之间也存在相关关系。因此，控制装置80通过累计处理电路m2，对通过传感器被检测出的辅助用的马达的旋转轴的旋转角度实施处理，并对其乘以换算系数，算出转向角θp即可。此外，该情况下的换算系数为：辅助力促动器中的减速机与辅助用的马达的旋转轴的旋转速度比、和柱轴102与小齿轮轴106的旋转速度比之积即可。

在各实施方式中，作为控制装置80，除cpu82、存储器84之外，也可以还设置专用的硬件(asic：面向特定用途的集成电路)。而且，cpu82的一部分处理也可以为硬件处理，从硬件取得用于cpu82控制反作用力促动器20以及转向促动器40等操作的信息。