專利名稱：車輛的轉向控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠應用于包括轉角改變單元和輔助單元的車輛等當中的車輛的轉向控制裝置的技術領域，所述轉角改變單元能夠獨立于駕駛員的轉向輸入而改變轉向角和轉向輪的轉角之間關系，例如是VGRS(Variable Gear Ratio Steering :轉向齒比可變裝置)或ARS(Active Rear Steer :后輪轉角可變裝置)等,所述輔助單元能夠對駕駛員轉向轉矩進行輔助，例如是EPS (Electronic controlled Power Steering :電子控制式助力轉向裝置)等。
背景技術：
這種車輛中有的對作為針對轉角改變單元的電力供應源而發(fā)揮功能的電池的電壓降低進行了應對(參照專利文獻I)。根據(jù)專利文獻I所公開的車輛用轉向控制裝置，當檢測到電池的電壓為預定的驅動單元固定電壓以下時，使作為驅動單元的VGRS的旋轉角固 定。此外，在之后的方向盤回輪檢測時，對驅動單元的旋轉角固定時所發(fā)生的、方向盤(也稱為轉向盤)的中立位置與車輛直行位置的偏差進行修正。因而，能夠在抑制電池的負荷的同時對方向盤的中立位置與車輛直行位置的偏差進行修正。此外，還有人提出了如下方案在確保電力的狀態(tài)、即點火開關關閉時起到發(fā)動機停止時為止的期間，針對左右車輪進行中立位置回歸(參照專利文獻2)。此外，還提出了如下方案在電壓降低時，按多個階段對EPS的輸出進行抑制(例如參照專利文獻3)。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利文獻特開2010-208490號公報；專利文獻2 :日本專利文獻特開2010-018177號公報；專利文獻3 :日本專利文獻特開2005-343323號公報。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)轉角改變單元，例如能夠通過馬達或致動器等，對作為駕駛員的方向盤操作角(方向盤的旋轉角)的轉向角施加期望的轉角變化。通常，如此施加的轉角變化在打輪時和回輪時被相互抵消，因而在方向盤返回到中立位置的狀態(tài)下，轉向輪的轉角也再次返回到使車輛直行行駛的轉角中立點。即，方向盤的中立位置和轉向輪的中立位置相互一致。然而，在電池的電壓降低時，例如在方向盤打輪時施加了轉角變化后，有時馬達或致動器等的驅動力不足，從而導致回輪時沒有使所述轉角變化充分地復原。若發(fā)生這種事態(tài)，則打輪時和回輪時的轉角變化的收支不為零，從而常常導致方向盤的中立位置和轉向輪的中立位置不一致。電池無法供應足夠電壓的期間越長，這種不一致的規(guī)模增大的可能性越大，因而如專利文獻I所公開的裝置那樣，在檢測出電壓降低時鎖定給轉向角和轉角的關系施加可變性的馬達或致動器等的旋轉，從阻止事態(tài)發(fā)展的角度出發(fā)也是一個有效對策。然而，在專利文獻I公開的裝置中，通過鎖定轉角改變單元的旋轉而抑制了更大偏差的發(fā)生，但另一方面，已破壞的方向盤的中立位置和轉向輪的中立位置之間的關系在方向盤回輪之前不會被修復。因此，車輛不得不在方向盤的中立位置和轉向輪的中立位置之間的關系破壞的狀態(tài)下臨時行駛。如此，在雙方的中立位置相互不一致的狀態(tài)下，盡管駕駛員的意思是使車輛直行而將方向盤維持在中立位置，但轉向輪由于殘留了相應的轉角變化，因而車輛發(fā)生偏轉，使得車輛運動和駕駛員的感覺不一致。其結果是，駕駛員需要忍受突兀感而繼續(xù)進行轉向操作，造成轉向感覺惡化。S卩，在專利文獻I公開的裝置中，對于搭載轉角改變單元的車輛，在電池電壓降低時的轉向感覺上還存在改善的余地。尤其是，對于將與這種轉角改變單元共用電池的EPS等轉向轉矩輔助單元作為轉 向系統(tǒng)而搭載的車輛來說，這樣的電池電壓降低的發(fā)生頻率相對較高。因此，在這種車輛中，所述轉向感覺改善的必要性進一步增高。此外，專利文獻2公開的裝置并沒有給出與車輛行駛過程中電池電壓降低時的對策相關的啟示，同樣可能會產(chǎn)生這樣的問題。此外，專利文獻3公開的裝置對電壓降低時的EPS的驅動方法給出了相關的啟示，但對電池電壓降低時的VGRS的控制方法沒有進行任何規(guī)定，都不會導致解決上述問題。本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于在包括轉角改變單元和轉向轉矩輔助單元的車輛中提供能夠緩和電池的電壓降低時轉向感覺惡化的程度的車輛的轉向控制
>J-U ρ α裝直。為了解決上述技術問題，本發(fā)明中的車輛的轉向控制裝置如下構成所述車輛包括轉向系統(tǒng)和電力供應源，其中所述轉向系統(tǒng)至少包括能夠使作為方向盤的旋轉角的轉向角與轉向輪的轉角之間的關系發(fā)生變化的轉角改變單元、以及能夠對駕駛員轉向轉矩進行輔助的轉向轉矩輔助單元，所述電力供應源對所述轉向系統(tǒng)供應電力，所述車輛的轉向控制裝置的特征在于，包括供應能力確定單元，確定所述電力供應源中的所述電力的供應能力；消耗電流確定單元，確定所述轉向系統(tǒng)的消耗電流值；限制單元，在所述被確定的供應能力相對于基準降低了的情況下，當所述被確定的消耗電流值比所述轉向系統(tǒng)的最大允許電流值大時，限制所述轉向轉矩輔助單元的電流消耗；以及控制單元，在所述轉向轉矩輔助單元的電流消耗被限制的狀態(tài)下，對所述轉角改變單元進行控制以使得所述方向盤的中立位置與所述轉向輪的中立位置一致。(權利要求I)。 本發(fā)明中的車輛的轉向控制裝置被搭載在包括具有轉角改變單元和轉向轉矩輔助單元的轉向系統(tǒng)、以及向它們供應電力的電力供應源的車輛上，作為優(yōu)選的一個方式，其包括計算機裝置或處理器等，并且根據(jù)需要可適當包括存儲器或傳感器等。轉角改變單元是能夠使轉向角(意味著方向盤的旋轉角)與轉向輪的轉角之間的關系多樣地發(fā)生改變的單元，優(yōu)選的是，其意味著VGRS等與前輪有關的轉角可變裝置、或ARS等與后輪有關的轉角可變裝置、或者SBW(Steer By Wire :電子控制式轉角可變裝置)等各種線控裝置。轉向轉矩輔助單元是能夠提供用于對駕駛員經(jīng)由方向盤等的轉向輸入單元施加的轉向轉矩(即，駕駛員轉向轉矩)進行輔助的輔助轉矩的單元，優(yōu)選的是，意味著EPS等。此外，輔助轉矩的供應目標多種多樣，例如，在轉向輪經(jīng)由齒輪齒條機構等各種轉向機構與轉向輸出軸連結，并且在轉向輸出軸與轉向輸入軸之間配備所述的VGRS等的結構中，該輔助轉矩可被用于輔助轉向輸出軸的旋轉，也可被用于輔助小齒輪的旋轉，還可以被用于輔助齒桿的直線運動。此外，輔助轉矩是在與駕駛員轉向轉矩相同的方向上以及相反的方向上都可發(fā)生作用的轉矩。當其作用在與駕駛員轉向轉矩相同的方向上時，輔助轉矩能夠減輕駕駛員的轉向負擔(狹義上的輔助)，當其作用在與駕駛員轉向轉矩相反的方向上時，輔助轉矩會加重駕駛員的轉向負擔、或者將方向盤向與駕駛員的轉向方向相反的方向上操作(廣義上來說，這也是屬于輔助的范疇)。此外，輔助轉矩的控制目標可被設定為與轉向機構的慣性特性相對應的慣性控制項或與轉向機構的粘性特性相對應的阻尼控制項等多個控制項的相加值，此時，各控制項的控制方式例如可根據(jù)各種增益的設定方式等而實現(xiàn)多種多樣的轉向感覺。另外，輔助轉矩如作用在抵消從轉向輪傳遞至轉向輸入單元(說直接點，就是方·向盤)的轉向反力(說直接點，就是由繞著轉向輪的主銷而作用的回正轉矩所引起的反力)的方向上，則能夠減小或相互抵消該轉向反力。所謂對它們供應電力的電力供應源，作為一個優(yōu)選的方式，例如意味著正常時的無負荷電壓大概為12V左右的車載用電池裝置、或者可向所述電池裝置供應發(fā)電電力或可不經(jīng)由所述電池裝置而直接地向各種電裝輔助機械供應電力的交流發(fā)電機等的發(fā)電單元等?；蛘?，在作為內(nèi)燃機的替代或補充而包括馬達或電動發(fā)電機等各種旋轉電機的EV(Electric Vehicle :電動行駛車輛)或混合動力車輛等中，車輛用動力源可以是為了從該旋轉電機供應行駛用動力而專門設置的、將單元電壓幾伏左右的二次電池單元組合幾百個而得到的無負荷電壓為幾百伏的二次電池裝置等。根據(jù)本發(fā)明中的車輛的轉向控制裝置，電力供應源中的電力供應能力被確定，并且轉向系統(tǒng)的消耗電流值被確定。此外，所謂“確定”，是廣泛包括檢測、計算、導出、估計、識另IJ、選擇以及獲取等最終作為參照值而確定的概念。電力供應源中的電力供應能力根據(jù)電力供應源的劣化狀態(tài)、溫度狀態(tài)或者負荷狀態(tài)等而變化，轉向系統(tǒng)的消耗電流值根據(jù)車輛的行駛條件或轉向系統(tǒng)的驅動條件而變化。此外，所謂“電力供應能力”，并不意味著唯一明確的物理量，但至少，當“供應能力低”時，和“供應能力高”時相比，利用電力供應源的設備(包括轉向系統(tǒng))的驅動或運轉相對容易受到限制。在這點上，“電力供應能力”所表示的技術含義是明確的，對于本領域技術人員來說應當能夠充分理解。作為這種含義的供應能力，例如能夠根據(jù)電力供應源的無負荷電壓值、供應電壓值、供應電流值、蓄電量、充電量、放電量或者充放電收支等，二值性地(即，說直接點，供應能力是“高”還是“低”)或者多階梯性地進行規(guī)定?；蛘撸軌蜃鳛榭蛇B續(xù)地(即，無縫地)變化指標值或函數(shù)來進行規(guī)定。當然，只要電力供應源在正常的工作范圍內(nèi)工作則轉向系統(tǒng)可在實踐上無問題地進行動作，但當電力供應源中的上述電力的供應能力小于等于基準時，根據(jù)轉向系統(tǒng)的消耗電流值的不同，存在給部分裝置的動作造成妨礙的可能性。此外，從能否在實踐上使轉向系統(tǒng)沒有問題地動作等的觀點出發(fā)，這種“基準”能夠事先通過預先實驗、按經(jīng)驗或者從理論上進行確定?；蛘吣軌蚋鶕?jù)預先實驗、按經(jīng)驗或者從理論上確定的設定處理進行適當設定。這里，當電力供應單元的供應能力如此相對于基準而言降低了的情況下，根據(jù)轉向系統(tǒng)的消耗電流值的不同，考慮到對轉向系統(tǒng)或者電力供應源的保護，出現(xiàn)了對轉向系統(tǒng)的動作進行部分限制的必要。
如例舉具體的事例，則轉向系統(tǒng)的消耗電流值在該時刻比轉向系統(tǒng)允許使用的(這種許可，例如可根據(jù)機械結構或者電氣控制方式來賦予。)最大允許電流值大時，存在轉角改變單元或轉向轉矩輔助單元或者該兩者無法發(fā)揮出想象中的性能的可能性?？偠灾?，若轉角改變單元陷入過負荷狀態(tài)，則在已經(jīng)施加了某些轉角變化的狀況下，可能會產(chǎn)生先前所述的方向盤的中立位置與轉向輪的中立位置不一致的情況。這里，尤其是當考慮到轉向轉矩輔助單元與轉角改變單元之間的優(yōu)先級時，如果考慮到轉角改變單元即使不運轉也可由方向盤操作而獲得轉向輪的轉角變化這一點、以及對轉向轉矩無輔助地操作方向盤時駕駛員負擔的大小，則應當使轉向轉矩輔助單元的動作優(yōu)先的判斷可妥當?shù)爻闪ⅰＨ欢?，如果在產(chǎn)生了這種電壓降低的時刻已經(jīng)出現(xiàn)了中立位置的不一致，即使例如在車輛停止時或方向盤回輪時進行了中立位置的調(diào)整，由于在整個相應的期間內(nèi)中立位置維持不一致，因而如先前所述難以避免轉向感覺的降低。因此，本發(fā)明中的車輛的轉向控制裝置被構成為在由供應能力確定單元確定的電力供應源中的電力的供應能力相對于基準而言降低了的情況下，當被消耗電流確定單元確定的消耗電流值比轉向系統(tǒng)的最大允許電流值大時，通過限制單元的作用，首先限制轉向轉矩輔助單元的電流消耗。此外，在這種轉向轉矩輔助單元的電流消耗受到限制的狀態(tài)下，通過控制單元的作用，控制轉角改變單元以使得方向盤的中立位置(即，轉向角中立點)與轉向輪的中立位置(轉角中立點)相一致。即，說直接點，在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置中，轉向轉矩輔助單元的動作被臨時限制，可確保能使轉角改變單元可靠地工作的電力，由此，優(yōu)先整合方向盤的中立位置與轉向輪的中立位置。因此，根據(jù)本發(fā)明中的車輛的轉向控制裝置，不會在方向盤的中立位置與轉向輪的中立位置不一致時造成車輛被迫地行駛，從而能夠給駕駛員提供舒適的轉向感覺。在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置的一個方式中，所述供應能力確定單元基于所述電力供應源的供應電壓值來確定所述供應能力。根據(jù)該方式，能夠根據(jù)與電力供應源中的電力供應能力具有高相關性的供應電壓值，迅速且準確地確定所述供應能力(權利要求2)。這里，在該方式中，能夠根據(jù)針對該供應電壓值而設定的基準電壓值來代替性地定義上述供應能力中的“基準”。此時，所謂“基準電壓值”可以是預先把握的正常時的無負荷電壓值，但從實踐上來看，電力供應源由于其內(nèi)部阻抗而產(chǎn)生了與轉向系統(tǒng)的消耗電流值相應的電壓降，因而至少對于正常時的無負荷電壓值，與轉向系統(tǒng)的最大消耗電流值(該值可從規(guī)格上確定)相應的程度的電壓降也會在正常的動作范圍內(nèi)產(chǎn)生。鑒于這點，基準電壓值也可以是從正常時的無負荷電壓值減去這種電壓降的量后所得的值。此外，在構成轉向系統(tǒng)的轉角改變單元和轉向轉矩輔助單元中，能夠分別規(guī)定設計上或者規(guī)格上的工作保證電壓。所謂工作保證電壓，是指比電力供應源正常時的無負荷電壓值低的電壓，并且是能夠在實踐上充分地應對屬于轉向系統(tǒng)預先假定的使用范圍內(nèi)的驅動條件的電壓，至少，是比作為應使轉向轉矩輔助單元立時停止而規(guī)定的轉向轉矩輔助單元用的保護設定電壓值和作為應使轉角改變單元立時停止而規(guī)定的轉角改變單元用的保護設定電壓值中較高的值還要高的電壓值。更為優(yōu)選的是，該電壓值比上述相對較高的保護設定電壓值高出由于上述內(nèi)部阻抗而引起的電壓降低量以上(例如，也包括安全側上的余裕)。所謂供應電壓值涉及的基準電壓值，可以是具有這種技術含義的工作保證電壓值。在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置的另一方式中，所述供應能力確定單元基于所述電力供應源的充放電收支來確定所述供應能力(權利要求3)。根據(jù)該方式，能夠根據(jù)與電力供應源的電力供應能力具有高相關性的電力供應源的充放電收支，迅速且準確地確定所述供應能力。更為具體地說，在充放電收支趨向負側的狀況(放電過多)下，可以說電力供應源的供應能力低，在充放電收支為正負零或者趨向正側的狀況(充電過多)下，可以說電力供應源的供應能力高。 此外，所謂電力供應源的充放電收支，是指將電力供應源取為各種電池時，和該電池中的輸入電力與輸出電力之差可具有唯一的關系。此外，如果除了電池之外還將交流發(fā)電機視為電力供應源的一部分，則交流發(fā)電機的發(fā)電電力與電池的放電電力之差可具有唯
一的關系。在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置的另一方式中，所述轉角改變單元包括將所述關系唯一地固定的鎖定機構，所述控制單元控制所述鎖定機構，以使得在使所述方向盤的中立位置與所述轉向輪的中立位置相一致之后，所述關系被唯一地固定(權利要求4)。根據(jù)該方式，通過鎖定機構的作用，由于中立位置一致化后轉角改變單元處于鎖定狀態(tài)，因而此后，在鎖定狀態(tài)被解除之前，轉向角與轉角的關系唯一地被以高可靠性物理固定。因此，能夠實現(xiàn)抑制轉向感覺降低的效果，并且能夠適當?shù)貙D角改變單元進行物理保護。在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置的另一方式中，所述限制單元根據(jù)所述最大允許電流值來限制所述電流消耗(權利要求5)。對于限制單元限制轉向轉矩輔助單元的電流消耗時的實踐方式，如果從概念上來看，只要確保了用于使方向盤的中立位置與轉向輪的中立位置相一致的電流，可以是比較自由的，但鑒于轉向轉矩輔助單元有關駕駛員轉向轉矩輔助的效能，優(yōu)選該限制的程度較小。根據(jù)該方式，定性地說，轉向系統(tǒng)中允許使用的最大允許電流值越大則限制越緩和，最大允許電流值越小則限制的程度越大。因此，在可無延遲地推進與中立位置的一致化有關的措施的范圍內(nèi)，能夠使輔助轉矩對駕駛員轉向轉矩的輔助盡可能地繼續(xù)。在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置的其他方式中，所述轉角改變單元包括將前輪作為所述轉向輪的前輪轉角改變單元、和將后輪作為所述轉向輪的后輪轉角改變單元，所述控制單元優(yōu)先控制所述前輪轉角改變單元和所述后輪轉角改變單元中的、所述轉向輪的從所述轉向輪的中立位置相對于所述方向盤的中立位置的偏差量較大的那個(權利要求6)。根據(jù)該方式，車輛的轉角改變單元包括前輪轉角改變單元和后輪轉角改變單元。在這種結構中，當轉向系統(tǒng)的消耗電流值超過最大允許電流值時，對于從哪一個轉角改變單元先執(zhí)行與中立位置的一致化有關的措施具有重要意義。例如，如果對一個轉角改變單元先采取所述措施比對另一個先采取所述措施給駕駛員的感覺更好，則可獲得對所述一個轉角改變單元先采取措施的合理理由。根據(jù)該方式，從方向盤的中立位置與轉向輪的中立位置之間的偏離量(即，轉向偏心角)較大的轉角改變單元優(yōu)先開始與中立位置的一致化有關的措施。因此，將與駕駛員的感覺不符的車輛偏向降到最小限度，從而能夠盡可能地抑制轉向感覺的降低。此外，在該方式中，轉向輪的中立位置相對于方向盤的中立位置的偏離量可每次都計算出來，但作為更簡易的結構，也可以預先在設計階段或實驗階段將前輪轉角改變單元與后輪轉角改變單元中的、在最大轉角控制時轉向輪的中立位置相對于方向盤的中立位置的偏離量較大的單元確定為優(yōu)先對象。在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置的其他方式中，所述車輛包括內(nèi)燃機和交流發(fā)電機，所述最大允許電流值根據(jù)車速、外部氣溫、所述內(nèi)燃機的內(nèi)燃機旋轉速度或者所述交流 發(fā)電機的發(fā)電量而可變(權利要求7)。所謂最大允許電流值，是指由于物理上、電氣上或者控制上的制約等而在該時刻允許轉向系統(tǒng)使用的電流值。因此，并不一定是固定值，優(yōu)選為可變的值。尤其是，例如在具有電氣驅動型的制動系統(tǒng)的車輛中，越是高車速區(qū)域，制動車輛所需的電力值越大(例如，剎車致動器的電氣驅動型泵的驅動電力相對需要更多)。此外，一般而言，外部氣溫無論過高還是過低，電力供應源的性能容易降低(例如，充放電效率或充放電速度降低)。此外，即使在不發(fā)生這種性能降低的常用區(qū)域中，當外部氣溫高時空氣調(diào)節(jié)裝置的消耗電力也容易變大，由此最大允許電流值存在易于受限的趨勢。另外，在車輛具有內(nèi)燃機和可進行與該內(nèi)燃機的內(nèi)燃機旋轉速度相應規(guī)模的發(fā)電的交流發(fā)電機的結構中，能夠將交流發(fā)電機的發(fā)電電力用作轉向系統(tǒng)的驅動電力?；蛘撸軌驅⒔涣靼l(fā)電機的發(fā)電電力用于向電力供應源充電。此外，還能夠將交流發(fā)電機視為本發(fā)明中的“電力供應源”的一種。因此，在交流發(fā)電機的發(fā)電量相對較大的狀況下，與交流發(fā)電機的發(fā)電量相對較小的狀況相比，能夠針對電力供應源的一種供應能力而將最大允許電流值設定得更高。從這點來說，根據(jù)按照車速、外部氣溫、內(nèi)燃機旋轉速度或者交流發(fā)電機的發(fā)電量來改變最大允許電流值的結構，能夠更加準確地看透與中立位置的一致化有關的措施的必要性，并且能夠按照該時刻車輛的行駛條件對轉向轉矩輔助單元進行精細地限制，從而能夠獲得高效地抑制轉向感覺降低的效果。在本發(fā)明的車輛的轉向控制裝置的其他方式中，所述車輛包括與所述轉向系統(tǒng)共享所述電力供應源的制動系統(tǒng)，所述最大允許電流值是從至少包括所述轉向系統(tǒng)和所述制動系統(tǒng)的底盤系統(tǒng)整體能夠使用的電流值中減去所述制動系統(tǒng)使用的電流值所得的值(權利要求8)。根據(jù)該方式,例如將ECB (ELectronic Controlled Braking system:電子控制式制動裝置)等制動系統(tǒng)配備在車輛中，采用與轉向系統(tǒng)共享電力供應源的結構。包括該制動系統(tǒng)與轉向系統(tǒng)的底盤系統(tǒng)整體能夠使用的電流值例如可使用在車輛設計時等制定的值，也可以確定為在車輛的行駛控制當中適當變化的值，但如果將制動系統(tǒng)與轉向系統(tǒng)進行比較，從進一步確保車輛的安全性的觀點出發(fā)，應當優(yōu)先對制動系統(tǒng)供應電力。根據(jù)該方式，從這種觀點出發(fā)，將從底盤系統(tǒng)整體能夠使用的電流值減去制動系統(tǒng)使用或者要求的電流值所得到的值設為允許轉向系統(tǒng)使用的電流值。因而，可可靠地保證車輛的制動性，良好地維持車輛整體的行為控制的平衡。本發(fā)明的這種作用以及其他優(yōu)點可由下面說明的實施方式獲悉。


圖I是示意性地表示本發(fā)明一個實施方式中的車輛結構的簡要構成圖；圖2是圖I的車輛中的VGRS致動器的簡易截面圖；圖3是圖I的車輛中的電力供應系統(tǒng)的框圖；·
圖4是圖I的車輛中進行的轉向系統(tǒng)控制處理的流程圖；圖5是圖4的轉向系統(tǒng)控制處理中的中立位置鎖定處理的流程圖；圖6是將圖4的轉向系統(tǒng)控制處理的特征視覺性地表示出來的圖。
具體實施例方式〈發(fā)明的實施方式〉以下，適當參照附圖對本發(fā)明的車輛的控制裝置的各種實施方式進行說明。<實施方式的結構>首先，參照圖I對本發(fā)明一個實施方式中的車輛10的結構進行說明。這里，圖I是示意性地表示車輛10的基本結構的簡要結構圖。在圖I中，車輛10包括左前輪FL、右前輪FR、左后輪RL及右后輪RR的各車輪，能夠通過其中作為轉向輪的左前輪FL和右前輪FR的轉角變化、以及左后輪FL和右后輪FR的轉角變化，使得車輛向期望的方向行進。車輛10包括ECU 100、發(fā)動機200、驅動力分配裝置300、VGRS致動器400、EPS致動器500、ECB 600、以及ARS致動器700。ECU 100是包括均未圖不的CPU (Central Processing Unit,中央處理單兀)、ROM (Read Only Memory,只讀存儲器)以及 RAM (Random Access Memory,隨機存取存儲器)，能夠對車輛10的動作整體進行控制的電子控制單元，其是本發(fā)明中的“車輛的轉向控制裝置”的一個例子。ECU 100能夠根據(jù)ROM中存儲的控制程序來執(zhí)行后述的轉向系統(tǒng)控制處理。此外，ECU 100是一體式的電子控制單元，其分別作為本發(fā)明中的“供應能力確定單元”、“消耗電流確定單元”、“限制單元”及“控制單元”的一個例子而發(fā)揮功能，這些各單元的動作全部由ECU 100執(zhí)行。但是，本發(fā)明中這些各單元的物理的、機械的以及電氣的結構并不局限于此，例如這些各單元也可以作為多個ECU、各種處理單元、各種控制器或微型計算機裝置等各種計算機系統(tǒng)等而構成。發(fā)動機200是作為車輛10的動力源而發(fā)揮功能的，是本發(fā)明中的“內(nèi)燃機”的一個例子。此外，本發(fā)明中的“內(nèi)燃機”是如下概念其包括能將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉換為動能，并最終作為動力軸(例如曲軸)的旋轉而給出的發(fā)動機。因此，本發(fā)明的內(nèi)燃機中的諸如燃料種類、燃料的供應方式、燃料的噴射方式、進排氣系統(tǒng)的結構、氣門系統(tǒng)的結構、排氣凈化裝置的方式、有無增壓供氣、汽缸數(shù)以及汽缸排列等是自由的。此外，ECU 100能夠以固定或不定的周期獲得來自發(fā)動機200的動作控制所需的各種傳感器的傳感器輸出。這種傳感器例如包括檢測空燃比的空燃比傳感器、檢測冷卻水溫的水溫傳感器、檢測曲軸的旋轉位置的曲軸位置傳感器、檢測節(jié)流閥的旋轉位置的節(jié)氣門位置傳感器、以及對吸入空氣量進行檢測的空氣流量計等。尤其是，ECU 100通過隨時對曲軸位置傳感器的傳感器輸出進行時間處理，能夠計算出發(fā)動機200的發(fā)動機旋轉速度NE(當具有NE傳感器等的傳感器時，僅獲取該傳感器輸出即可)。此外，本發(fā)明中的車輛的動力源不限于作為包括能將燃料的燃燒轉換為機械動力而獲得的機器的概念而具有各種實踐方式的內(nèi)燃機(發(fā)動機200也是其中一個例子)，也可以是馬達等旋轉電機。或者，車輛也可以是對它們進行協(xié)調(diào)控制的所謂混合動力車輛。發(fā)動機200的作為驅動力輸出軸的曲軸與作為驅動力分配裝置的一個結構要素的中央差速器裝置310連接。此外，發(fā)動機200的具體結構由于與本發(fā)明的主旨關聯(lián)不大，因而這里舍去了具體描述。
驅動力分配裝置300被構成為能夠將從發(fā)動機200經(jīng)由前述的曲軸傳遞的發(fā)動機轉矩Te以預定的比率分配給前輪和后輪，并且能夠在前輪和后輪的每一個中改變左右輪的驅動力分配。驅動力分配裝置300包括中央差速器裝置310(以下適當簡稱為“中差310”)、前差速器裝置320 (以下適當簡稱為“前差320”)以及后差速器裝置330 (以下適當簡稱為“后差330”)。中差310是將從發(fā)動機200供應的發(fā)動機轉矩Te分配給前差320和后差330的LSD (Limited SLip Differential :帶差動限制功能的差動機構)。中差310在作用于前后輪的負荷大致固定的條件下，以50 50的配比(僅是一個例子，并不局限于此)將發(fā)動機轉矩Te分配給前后輪。此外，當前后輪中一者的旋轉速度比另一者高出預定以上時進行以下差動限制在該一者上作用差動限制轉矩，并將轉矩向該另一者轉移。即，中差310是所謂的旋轉速度感應式(粘液耦合式)的差動機構。此外，中差310不限于這種旋轉速度感應式，也可以是與輸入轉矩成比例地增大差動限制作用的轉矩感應式的差動機構。此外，也可以是如下的分配比率可變型的差動機構通過行星齒輪機構起到差動作用，通過電磁離合器的斷續(xù)控制使差動限制轉矩連續(xù)的變化，并能在預定的調(diào)整范圍內(nèi)實現(xiàn)期望的分配比率。無論如何，中差310只要能夠將發(fā)動機轉矩Te分配給前輪和后輪即可，可以采用無論公知與否的各種實踐方式。前差320是分配比率可變型的LSDJP :能夠將被中差310分配至前軸(前輪車軸)側的發(fā)動機轉矩Te進而以預定的調(diào)整范圍內(nèi)所設定的期望的分配比率分配給左右輪。前差320包括由內(nèi)嚙合齒輪、太陽齒輪以及小齒輪支座構成的行星齒輪機構；和施加差動限制轉矩的電磁離合器，該行星齒輪機構的內(nèi)嚙合齒輪與差速器殼體連結，太陽齒輪及小齒輪支座被連接到左右車軸上。此外，通過針對電磁離合器的通電控制而連續(xù)地控制差動限制轉矩，在由前差320的物理結構和電氣結構所確定的預定的調(diào)整范圍內(nèi)，轉矩的分配比率被控制為可連續(xù)地改變。前差320與E⑶100電連接，對電磁離合器的通電控制也由E⑶100控制。因此，E⑶100能夠經(jīng)由前差320的驅動控制而產(chǎn)生期望的前輪左右制動驅動力差(這里是驅動力差)Ff。此外，只要能以期望的分配比率給左右輪分配驅動力(轉矩與驅動力處于唯一的關系)，前差320的結構并不限于這里所例示的方式，而可具有無論公知與否的各種方式。無論如何，這樣的左右驅動力分配作用是公知的，出于防止說明復雜化的目的，這里不涉及其具體內(nèi)容。后差330是如下的分配比率可變型的LSD :能夠將通過中差310經(jīng)由傳動軸11被分配至后軸(后輪車軸)側的發(fā)動機轉矩Te，進而以預定的調(diào)整范圍內(nèi)所設定的期望的分配比率分配至左右輪。后差330包括由內(nèi)嚙合齒輪、太陽齒輪及小齒輪支座構成的行星齒輪機構；以及施加差動限制轉矩的電磁離合器，該行星齒輪機構的內(nèi)嚙合齒輪與差速器殼體連結，太陽齒輪和小齒輪支座被連結至左右車軸。此外，通過針對電磁離合器的通電控制而連續(xù)地控制差動限制轉矩，在由后差330的物理結構和電氣結構所確定的預定的調(diào)整范圍內(nèi)，轉矩的分配比率被控制為可連續(xù)地改變。后差330與E⑶100電連接，針對電磁離合器的通電控制也由E⑶100控制。因此，E⑶100能夠經(jīng)由后差330的驅動控制，而產(chǎn)生期望的后輪左右制動驅動力差(這里是驅動力差)Ff。此外，只要能夠以期望的分配比率將驅動力(轉矩和驅動力處于唯一的關系)分配給左右輪，后差330的結構可能不限于此處例示的方式，也可以采用無論公知與否的 各種方式。無論如何，這樣的左右驅動力分配作用是公知的，出于防止說明復雜化的目的，這里不涉及其具體內(nèi)容。在車輛10中，由駕駛員經(jīng)由方向盤12施加的轉向輸入被傳遞給作為轉向輸入軸的上轉向軸13，所述上轉向軸13與方向盤12連結并能夠同軸旋轉，是能夠與方向盤12向同一方向旋轉的軸。上轉向軸13在其下游側的端部與VGRS致動器400連結。這里，參照圖2對VGRS致動器400的具體結構進行說明。這里，圖2是VGRS致動器400的簡易截面圖。此外，在該圖中，對于與圖I重復之處標注相同符號并適當省略其說明。VGRS致動器400包括殼體401、VGRS馬達402、鎖定機構403、以及減速機構404。殼體401是將VGRS馬達402、鎖定機構403及減速機構404容納在一起的VGRS致動器400的框體。殼體401上固定有前述的上轉向軸13的下游側的端部，殼體401能夠與上轉向軸13 —體地旋轉。VGRS馬達402是DC無刷馬達，其具有作為旋轉件的轉子402a、作為固定件的定子402b、以及作為驅動力輸出軸的旋轉軸402c。定子402b被固定在殼體401的內(nèi)部，轉子402a以能夠旋轉的方式被保持在殼體401的內(nèi)部。旋轉軸402c以能夠與轉子402a同軸旋轉的方式被固定在轉子402a上,被構成為能夠與轉子402a—體地旋轉,并且其下游側的端部與減速機構404連結。減速機構404是具有能夠差動旋轉的多個旋轉構件(太陽齒輪、齒輪架及內(nèi)嚙合齒輪)的行星齒輪機構。該多個旋轉構件中，作為第一旋轉構件的太陽齒輪與VGRS馬達402的旋轉軸402c連結，此外，作為第二旋轉構件的齒輪架與殼體401連結。并且，作為第三旋轉構件的內(nèi)嚙合齒輪與作為轉向輸出軸的下轉向軸14連結。在具有這種結構的減速機構404中，通過與方向盤12的操作量相應的上轉向軸13的旋轉速度(即，與齒輪架連結的殼體401的旋轉速度)、以及VGRS馬達402的旋轉速度(即，與太陽齒輪連結的旋轉軸402c的旋轉速度)，來唯一地確定與作為剩余的一個旋轉構件的內(nèi)嚙合齒輪連結的下轉向軸15的旋轉速度。此時，通過旋轉構件相互間的差動作用，對VGRS馬達402的旋轉速度進行增減控制，由此能夠對下轉向軸14的旋轉速度進行增減控制。即，通過VGRS馬達402以及減速機構404的作用，上轉向軸13和下轉向軸14能夠相對旋轉。此外，由于減速機構404中的各旋轉構件的結構，VGRS馬達402的旋轉速度在按照預定的減速比被減速的狀態(tài)下被傳遞給下轉向軸14，所述預定的減速比是根據(jù)各旋轉構件相互間的齒輪比而確定的。如此，在車輛10中，由于上轉向軸13和下轉向軸14能夠相對旋轉，因而使得轉向傳遞比被控制為能夠在預先確定的范圍內(nèi)連續(xù)地變化，所述轉向傳遞比是作為上轉向軸13的旋轉角的轉向角MA與根據(jù)下轉向軸14的旋轉量而唯一確定(與后述的齒輪齒條機構的齒輪比也有關系)的前輪轉角Sf之比。S卩，各前輪是本發(fā)明中的“轉向輪”的一個例子。此外，減速機構404不僅具有這里例示的行星齒輪機構，還可以具有其他方式(例如以下方式等在上轉向軸13和下轉向軸14上分別連結齒數(shù)不同的齒輪，設置一部分與各齒輪接觸的可撓性的齒輪，并通過經(jīng)由波動發(fā)生器傳遞的馬達轉矩使所述可撓性齒輪旋轉，由此使上轉向軸13和下轉向軸14相對旋轉)，只要是行星齒輪機構，可以具有與上述不同的物理的、機械的、或者機構的方式。 此外，盡管省略了圖示，但VGRS馬達402上附設有例如旋轉編碼器等旋轉傳感器，能夠檢測旋轉軸402c和殼體401的旋轉相位差Svgrs。該旋轉傳感器與E⑶100電連接，所檢測出的旋轉相位差Svgrs被ECU 100以固定或不定的周期把握。鎖定機構403是本發(fā)明中的“鎖定機構”的一個例子，包括鎖座403a、鎖桿403b以及螺線管403c。鎖座403a是被固定在VGRS馬達402的轉子402a上，并能夠與轉子402a —體旋轉的圓板狀的部件。在鎖座403a的外周部上，沿著圓周方向形成有多個凹部。鎖桿403b是一個端部被固定在VGRS致動器400的殼體401上所設置的固定部位、并且能夠以該固定部位為軸支點進行轉動的桿狀的卡合部件。鎖桿403b的另一端部上形成有能夠與鎖座403a的外周部上所形成的凹部嵌合的凸部，鎖桿403b被構成為能夠在從所述凸部與鎖座403a的外周部上形成的凹部嵌合的鎖定位置、到它們彼此離開的鎖定解除位置之間的范圍內(nèi)轉動。螺線管403c是能夠施加用于使鎖桿403b轉動的驅動力的電磁致動器。螺線管403c被構成為通過該驅動力的施加而使得鎖桿403b在先前所述的鎖定位置和鎖定解除位置之間轉動，鎖定機構403的動作狀態(tài)可采取鎖桿403b的凸部與鎖座403a的凹部嵌合的鎖定狀態(tài)、以及它們彼此離開的鎖定解除狀態(tài)。此外，螺線管403c與E⑶100電連接，其驅動狀態(tài)受E⑶100控制。當鎖定機構403處于鎖定狀態(tài)時，殼體401和轉子402a被物理地固定，因而連結它們的減速機構404的兩個旋轉構件的旋轉速度相等。因此，與下轉向軸15連結的剩余的一個旋轉構件的旋轉速度也被唯一地確定。其結果，當鎖定機構403處于鎖定狀態(tài)時，上轉向軸13與下轉向軸14不能相對旋轉，先前所述的轉向傳遞比被唯一地固定。相反，當鎖定機構403處于鎖定解除狀態(tài)時，轉子402a的旋轉不受殼體401的制約，因而上轉向軸12與下轉向軸15能夠相對旋轉，從而轉向傳遞比可變。此外，在以下說明中，將鎖定機構403處于鎖定狀態(tài)和鎖定解除狀態(tài)適當?shù)乇憩F(xiàn)為“VGRS致動器400處于鎖定狀態(tài)和鎖定解除狀態(tài)”等。
此外，VGRS致動器400被與ECU 100電連接的未圖示的VGRS驅動裝置驅動。VGRS驅動裝置是被構成為能夠對VGRS馬達402的定子402b通電的、包括PWM電路、晶體管電路和逆變器等的電氣驅動電路。VGRS驅動裝置與后述的電池800電連接，能通過從所述電池供應的電力而向VGRS馬達402供應驅動電壓。此外，VGRS驅動裝置與E⑶100電連接，其動作由ECU 100控制。返回到圖1，在車輛10中，下轉向軸14的旋轉被傳遞給齒輪齒條機構。齒輪齒條機構是包括小齒輪和齒桿15的轉向傳遞機構，所述小齒輪與下轉向軸14的下游側端部連接且圖中未示出，所述齒桿15上形成有與所述小齒輪的齒輪齒相嚙合的齒輪齒,小齒輪的旋轉被轉換成齒桿15的圖中左右方向的運動，由此經(jīng)由與齒桿15的兩端部連結的轉向橫拉桿及轉向節(jié)(省略了符號)而將轉向力傳遞至各轉向輪。EPS致動器500是作為本發(fā)明中的“轉向轉矩輔助單元”的一個例子的電動助力轉向裝置，其作為DC無刷馬達的EPS馬達，所述EPS馬達包括附設有永久磁鐵的作為旋轉件的未圖示的轉子；以及包括包圍所述轉子的作為固定件的定子。 該EPS馬達被構成為通過經(jīng)由未圖示的電氣驅動裝置向所述定子通電，使轉子由于EPS馬達內(nèi)形成的旋轉磁場的作用而旋轉，由此能夠在該旋轉方向上產(chǎn)生輔助轉矩TA。另一方面，在EPS馬達的作為旋轉軸的馬達軸上固定有未圖示的減速齒輪，該減速齒輪還與設置在下轉向軸14上的減速齒輪直接或者間接地嚙合。因而，在本實施方式中，由EPS馬達給出的輔助轉矩TA作為對下轉向軸14的旋轉進行輔助的轉矩而發(fā)揮功能。因此，當輔助轉矩TA被施加在與經(jīng)由轉向盤12被施加到上轉向軸13的駕駛員轉向轉矩MT相同的方向上時，駕駛員的轉向負擔會減輕輔助轉矩TA的量。此外，VGRS致動器400和EPS致動器500也可以作為相互一體化的致動器而構成。車輛10上配有轉向角傳感器16和轉向轉矩傳感器17。轉向角傳感器16是能夠檢測表示上轉向軸13的旋轉量的轉向角MA的角度傳感器。轉向角傳感器16與ECU 100電連接，檢測出的轉向角MA被ECU 100以固定或者不定的周期來參考。轉向轉矩傳感器17是能夠檢測由駕駛員經(jīng)由方向盤12施加的駕駛員轉向轉矩MT的傳感器。更具體而言，上轉向軸13被分為上游部和下游部，具有通過圖中未示出的扭桿而相互連結的結構。所述扭桿的上游側和下游側的兩端部上固定有旋轉相位差檢測用的環(huán)(ring)。該扭桿根據(jù)車輛10的駕駛員操作方向盤12時經(jīng)由上轉向軸13的上游部而傳遞的轉向轉矩(即，駕駛員轉向轉矩MT)在其旋轉方向上扭轉，能夠在產(chǎn)生所述扭轉的同時向下游部傳遞轉向轉矩。因此，在轉向轉矩的傳遞之時，先前所述的旋轉相位差檢測用的環(huán)彼此間會產(chǎn)生旋轉相位差。轉向轉矩傳感器17能夠對所述旋轉相位差進行檢測，并且將所述旋轉相位差換算成轉向轉矩后作為與駕駛員轉向轉矩MT相對應的電信號而輸出。轉向轉矩傳感器17與E⑶100電連接，檢測出的駕駛員轉向轉矩MT被E⑶100以固定或者不定的周期進行參考。此外，轉向轉矩的檢測方式并不局限于這種扭桿方式，也可以采用其他方式。例如，在EPS致動器500中裝入轉矩傳感器的結構也很常見，當確定駕駛員轉向轉矩MT時，也可以采取挪用該轉矩傳感器的檢測值的方式，或者基于該轉矩傳感器的檢測值來進行估計等的方式。此時，不必一定要搭載與EPS致動器500分體構成的轉向轉矩傳感器17。ECB 600被構成為能夠單獨地向車輛10的前后左右各輪施加制動力，是作為本發(fā)明中的“制動系統(tǒng)”的一個例子的電子控制式制動裝置。ECB600包括剎車致動器610、以及與左前輪FL、右前輪FR、左后輪RL及右后輪RR分別對應的的制動裝置620FL、620FR、620RL及 620RR。剎車致動器610是被構成為能夠分別單獨地向制動裝置620FL、620FR、620RL及620RR供應工作油的油壓控制用的致動器。剎車致動器610由主缸、電動油泵、多個油壓傳遞通路、以及被設置在所述油壓傳遞通路的每一個中的電磁閥等構成，通過對電磁閥的開閉狀態(tài)進行控制，能夠針對制動裝置的每一個單獨地控制被供應至各制動裝置所具有的輪缸的工作油的油壓。工作油的油壓和各制動裝置所具有的剎車片的按壓力處于一對一的關系，工作油的油壓的高低與各制動裝置中的制動力的大小分別對應。剎車致動器610與E⑶100電連接，從各制動裝置施加到各車輪的制動力被E⑶100控制?！ぼ囕v10具有車載相機18和車速傳感器19。車載相機18被設置在車輛10的前鼻處，是能夠對車輛10前方的預定區(qū)域進行拍攝的拍攝裝置。車載相機18與E⑶100電連接，拍攝的前方區(qū)域作為圖像數(shù)據(jù)被E⑶100以固定或者不定的周期輸出。ECU 100能夠對該圖像數(shù)據(jù)進行解析，并獲取例如在車道保持控制或軌跡追蹤控制等的各種車輛行為控制中所需的各種數(shù)據(jù)。車速傳感器19是能夠對作為車輛10的速度的車速V進行檢測的傳感器。車速傳感器19與ECU 100電連接，所檢測出的車速V被ECU 100以固定或者不定的周期進行參考。ARS致動器700是能使作為左后輪RL與右后輪RR的轉角的后輪轉角δ r獨立于經(jīng)由方向盤12由駕駛員施加的轉向輸入而變化的、作為本發(fā)明中的“后輪轉角改變單元”的一個例子的后輪轉向用致動器。即，這些各后輪也是本發(fā)明中的“轉向輪”的一個例子。ARS致動器700內(nèi)置有ARS馬達和減速齒輪機構，該ARS馬達的驅動電路與E⑶100電連接。因此，E⑶100能夠通過該驅動電路的控制而控制作為ARS馬達的輸出轉矩的ARS 轉矩 Tms。另一方面，減速齒輪能夠將該ARS馬達的轉矩伴隨著減速而傳遞到后轉向桿20。后轉向桿20分別經(jīng)由連接部件2IRL和2IRR而與左后輪RL及右后輪RR連結，當后轉向桿20被ARS轉矩Tms向圖示的左右一個方向驅動時，各后輪向一個方向轉向。此外，ARS致動器700也可以具有能夠將旋轉運動轉換成沖程運動的直動機構。當具備這種直動機構時，后轉向桿20也可以根據(jù)該直動機構的左右方向的沖程運動而使后輪的轉角發(fā)生變化。此外，對于后輪轉向裝置的實踐方式，只要能夠使后輪轉角31*在預定范圍可變即可，并不僅限于圖示的ARS致動器700。ARS致動器700包括能夠將ARS馬達的轉子固定而使其不能旋轉的、作為本發(fā)明中的“鎖定機構”另一個例子的ARS鎖定機構(未圖示)，其被電連接的E⑶100控制。當通過ARS鎖定機構固定了 ARS馬達的轉子的旋轉時，后輪轉角3 1*被固定為該時刻的值。此夕卜，盡管不表示ARS致動器700E與方向盤12物理地連結，但E⑶100對ARS致動器700進行控制以獲得根據(jù)轉向角MA和車速V等而預先確定的后輪轉角δ r,通過ARS鎖定機構的作用，轉向角MA與后輪轉角Sr的關系被唯一地固定而不變。此外，本實施方式中的車輛10除了包括用于獨立于來自駕駛員側的轉向輸入而對前后輪的轉角進行控制的VGRS致動器400和ARS致動器700之外，還包括能夠使得前后輪的左右制動驅動力差發(fā)生變化的ECB600和驅動力分配裝置300、以及能夠施加輔助轉矩TA的EPS致動器500，這種車輛結構能夠控制諸如橫擺率Y、滑移角β或轉向反力轉矩T等用于將各種車輛狀態(tài)量相互獨立地控制的狀態(tài)控制量(S f、δ r、Ff、Fr和TA等)，且不過是本發(fā)明車輛可采用的一個結構例而已。例如拿車輛10來說，本發(fā)明的車輛最低限度只要有VGRS致動器400或ARS致動器700與EPS致動器500中的兩個裝置即可。接著，參照圖3，對車輛10中的電力供應系統(tǒng)進行說明。這里，圖3是車輛10的電力供應系統(tǒng)的框圖。此外，在該圖中，對于與圖I重復之處，標注相同的符號并適當省略對其說明。在圖3中，車輛10具有電池800。電池800是作為本發(fā)明中的“電力供應源”的
一個例子發(fā)揮功能的公知的車載用直流12V電池。電池800上配有能夠對電池電壓值Vbatt (即，本發(fā)明中的“供應電壓”的一個例子)進行檢測的電壓傳感器810。電壓傳感器810與E⑶100電連接，所檢測出的電池電壓值Vbatt被E⑶100以固定或者不定的周期進行參照。在車輛10中，電池800是底盤系統(tǒng)全體共享的電力供應源，所述底盤系統(tǒng)包括由VGRS致動器400、ARS致動器700以及EPS致動器500構成的轉向系統(tǒng)和ECB 600 (制動系統(tǒng))。此外，車輛10中配有能夠對作為ECB 600的消耗電流值的ECB消耗電流值Ibrk進行檢測的電流傳感器820。電流傳感器820與ECU 100電連接，所檢測出的ECB消耗電流值Ibrk被E⑶100以固定或者不定的周期進行參照。此外，車輛10中配有能夠對作為VGRS致動器400的消耗電流值的VGRS消耗電流值Ivgrs進行檢測的電流傳感器830。電流傳感器830與E⑶100電連接，所檢測出的VGRS消耗電流值Ivgrs被ECU 100以固定或者不定的周期進行參照。此外，車輛10中配有能夠對作為ARS致動器700的消耗電流值的ARS消耗電流值Iars進行檢測的電流傳感器840。電流傳感器840與ECU100電連接，所檢測出的ARS消耗電流值Iars被ECU 100以固定或者不定的周期進行參照。此外，車輛10中配有能夠對作為EPS致動器500的消耗電流值的EPS消耗電流值Ieps進行檢測的電流傳感器850。電流傳感器850與ECU100電連接，所檢測出的EPS消耗電流值I印s被ECU 100以固定或者不定的周期進行參照。此外，在電池800與該底盤系統(tǒng)之間的電力供應系統(tǒng)中，夾裝有將從電池800在正常時且無負荷時供應的直流12V電壓升壓至各裝置工作電壓的升壓裝置，這里，出于防止說明復雜化的目的，省略了圖示及其說明。此外，車輛10中附加設置有圖中未示出的外部氣溫傳感器以及車速傳感器，分別能夠對車輛10的車外溫度temp以及車速V進行檢測。該外部氣溫傳感器和車速傳感器與E⑶100電連接，所檢測出的外部氣溫temp以及車速V分別被E⑶100以固定或者不定的周期進行參照。此外，車輛10包括圖中未示出的交流發(fā)電機。交流發(fā)電機包括與發(fā)動機200的曲軸大致一體地旋轉的轉子，轉子在通電的狀態(tài)下在定子內(nèi)旋轉，由此能生成三相交流電。該三相交流電通過整流單元被轉換成直流電力，被供應給包括上述各種設備(ECB 600、VGRS400,ARS 700以及EPS 500)在內(nèi)的電裝輔助機械類以及電池800。交流發(fā)電機的發(fā)電電力在被內(nèi)置的穩(wěn)壓器進行了上限截止的運轉區(qū)域以外可根據(jù)發(fā)動機200的發(fā)動機旋轉速度NE而發(fā)生變化，發(fā)動機旋轉速度NE越高，則能夠獲得越大的發(fā)電電力。此外，電池800中設置有能夠對輸入電流Iin和輸出電流Iout進行檢測的傳感器，該輸入電流Iin是由該交流發(fā)電機進行充電時被輸入到電池800中的電流，該輸出電流Iout是隨著對電裝輔助機械類進行電力供應而從電池800輸出的電流，所述傳感器分別與E⑶100電連接。E⑶100根據(jù)該輸入電流Iin和輸出電流lout，對電池800的充放電收支進行估計。此外，ECU 100根據(jù)該輸入電流Iin，或者根據(jù)發(fā)動機200的發(fā)動機旋轉速度NE來估計交流發(fā)電機的發(fā)電量(發(fā)電電力值)?！磳嵤┓绞降膭幼鳌?
接著，對本實施方式的動作進行說明。首先，參照圖4對由E⑶100執(zhí)行的轉向系統(tǒng)控制處理的具體情況進行說明。這里，圖4是轉向系統(tǒng)控制處理的流程圖。轉向系統(tǒng)控制處理是當電池800的電力供應能力由于某些理由而降低時抑制車輛10的轉向感覺惡化的處理。在圖4中，首先獲取電池電壓值Vbatt (步驟S101)。接著，獲取ECB消耗電流值Ibrk (步驟S102)。接下來，作為參數(shù)而獲取車速V和外部氣溫temp (步驟S103)。接著，獲取底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim(步驟S104)。底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim是預先通過實驗、或根據(jù)經(jīng)驗、或者從理論上設定的、底盤系統(tǒng)全體可使用的電流的上限值，在本實施方式中，其作為與上述的車速V及外部氣溫temp相應的固定值而被存儲在ROM中。舉例來說，底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim被設定成車速V越高則其越階梯性地變高。這是由于存在越是處于高車速區(qū)域則ECB 600的電力消耗越大的趨勢，正是預見到了這點才進行了升高。另一方面，底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim被設定為外部氣溫temp越高，則其階梯性地變低。這是由于存在外部氣溫temp越高則空氣調(diào)節(jié)裝置等的電力消耗越發(fā)增加的趨勢，正是預見到了空氣調(diào)節(jié)裝置消耗的因素而預先采取了確保措施。但是，與這種其他電裝輔助機械類的電力消耗趨勢不同，當外部氣溫過低或者過高時，電池800的充放電效率或者每單位時間的充放電量也會降低。鑒于這種狀況，也可以設定底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim，使得在這種被夾在上下限值之間的常用的溫度區(qū)域以外的冷溫區(qū)域或者高溫區(qū)域中，該電流值與所述常用的溫度區(qū)域相比被設定得較小。此外，在發(fā)動機200運轉區(qū)域中，電池800如前所述通過交流發(fā)電機而被充電。該交流發(fā)電機的發(fā)電量如前所述由ECU 100來估計，但是在充分確保了交流發(fā)電機的發(fā)電量的狀況下，即使將底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim設定得更大在實踐上也不會出現(xiàn)問題，因而是妥當?shù)?。因此，在本實施方式中，在基于預先通過實驗或按經(jīng)驗或從理論上制定的基準而劃分的交流發(fā)電機的發(fā)電量的每個范圍內(nèi)，預備應與上述存儲的底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim相乘的修正系數(shù)(修正系數(shù)> 1)，E⑶100通過基于該修正系數(shù)進行運算處理，可隨時修正該底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim。此外，該修正系數(shù)例如在屬于交流發(fā)電機的發(fā)電量最小的片區(qū)時為1，發(fā)電量越大則該系數(shù)越大。此外，毋庸置疑，預先考慮了這種交流發(fā)電機的發(fā)電量的底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim可被存儲在ROM中。另外，交流發(fā)電機發(fā)電量根據(jù)發(fā)動機旋轉速度NE而發(fā)生變化，即使代替交流發(fā)電機發(fā)電量，而參照發(fā)動機旋轉速度NE，在實踐上也沒有問題。接著，獲取轉向系統(tǒng)允許電流值I stI im (步驟S105)。轉向系統(tǒng)允許電流值Istlim被按照下述(I)式進行設定。Istlim = Ichslim-Ibrk... (I)S卩，⑴式的意思是，在底盤系統(tǒng)全體可使用的電流中，為了確保車輛的安全性，需要確保ECB 600工作必需的電流。此外，根據(jù)上述(I)的關系，如上所述，底盤系統(tǒng)允許電流值Ichslim可根據(jù)外部氣溫temp、車速ν以及發(fā)動機旋轉速度NE或交流發(fā)電機發(fā)電量而發(fā)生變化，轉向系統(tǒng)允許電流值Istlim也與之相對地發(fā)生變化。獲取轉向系統(tǒng)允許電流值Istlim后，根據(jù)下述(2)來計算轉向系統(tǒng)消耗電流值 1st (步驟 S106)。1st = Ieps+Ivgrs+Iars··· (2)即，轉向系統(tǒng)消耗電流值1st是轉向系統(tǒng)中的消耗電流的相加值,該轉向系統(tǒng)由EPS致動器500、VGRS致動器400與ARS致動器700構成。在這些獲取結束后，E⑶100判定電池電壓值Vbatt是否小于轉向系統(tǒng)工作保證電壓值Vstn (步驟S107)。此外，如上所述，在本實施方式中，電池電壓值Vbatt被用作用于確定電池800的電力供應能力的判斷指標。因此，轉向系統(tǒng)工作保證電壓值Vstn是本發(fā)明中的“基準”的一個例子。當電池電壓值Vbatt大于等于轉向系統(tǒng)工作保證電壓值Vstn時(步驟S107 :否)，即，當即使電池電壓值Vbatt例如低于正常時的無負荷電壓相當值(無負荷電壓值或者無負荷電壓升壓后的電壓值)，也確保為了在實踐上使轉向系統(tǒng)工作而不會有問題的值時，處理返回到步驟101，重復進行一系列的處理。此外，轉向系統(tǒng)工作保證電壓值Vstn是比對VGRS保護設定電壓值Vvgrslim與EPS保護設定電壓值V印slim中較高的一者、即VGRS保護設定電壓值Vvgrslim加上當轉向系統(tǒng)全體以最大電流值驅動時由于電池800的內(nèi)部阻抗而產(chǎn)生的電壓降低量后所得的值還要高的值，所述VGRS保護設定電壓值Vvgrslim被設定為應當使VGRS致動器400的動作立即停止的電壓值，所述EPS保護設定電壓值Vepslim被設定為應當使EPS致動器500的動作立即停止的電壓值。另一方面，當電池電壓值Vbatt小于轉向系統(tǒng)工作保證電壓值Vstn時(步驟S107:是)，E⑶100判定轉向系統(tǒng)消耗電流值1st是否比轉向系統(tǒng)允許電流值Istlim大(步驟S108)。當轉向系統(tǒng)消耗電流值1st小于等于轉向系統(tǒng)允許電流值Istlim時(步驟S108:否)，不必限制轉向系統(tǒng)的動作，因而處理轉移到步驟S110，執(zhí)行中立位置鎖定處理。此外，關于中立位置鎖定處理將在后面敘述。另一方面，當轉向系統(tǒng)消耗電流值1st比轉向系統(tǒng)允許電流值Istlim大時(步驟S108 :是)，E⑶100執(zhí)行EPS輸出限制處理(步驟S109)。所謂EPS輸出限制處理，是指對EPS致動器500的電流消耗進行節(jié)省以使得轉向系統(tǒng)消耗電流值1st為轉向系統(tǒng)允許電流值Istlim(或者，比其小預定值或小預定比例的值)的處理。S卩，在步驟S109中，在獲得可使作為轉角改變單元的VGRS致動器400和ARS致動器700可靠地動作的電力緩沖后，EPS致動器500對駕駛員轉向轉矩MT的輔助得以盡可能地繼續(xù)。在執(zhí)行EPS輸出限制處理后，處理轉移到步驟S110。這里，參照圖5對步驟SllO中的中立位置鎖定處理的具體情況進行說明。在此，圖5是中立位置鎖定處理的流程圖。在圖5中，E⑶100分別針對前輪和后輪的每一個計算出偏心角Sofs(步驟S201)。所謂偏心角，是指VGRS致動器400和ARS致動器700的每一個中的、轉向輪的中立
位置相對于方向盤中立位置的偏離量。 計算出偏心角δ ofs后，判定VGRS致動器400與ARS致動器700中應當優(yōu)先的一方(步驟S202)。具體來說，使在步驟S201中計算出的偏心角Sofc較大的裝置作為優(yōu)先對象。這是由于，偏心角S OfC越大，則對轉向感覺惡化的影響越大的緣故。尤其是，當由于某些理由導致電池電壓值Vbatt銳減等而中斷VGRS保護設定電壓值或者ARS保護設定電壓值(在本實施方式中它們相等)使它們立時停止了的情況下，偏心角S OfS大的裝置更會使得轉向感覺惡化，因而應當從偏心角δ ofs大的裝置采取使其與中立位置一致的措施。判定了應當優(yōu)先的一個裝置后，首先將該應當優(yōu)先的一個裝置設定為控制對象裝置(步驟S203)。在設定了控制對象裝置后，將相對角目標值取為零而開始轉角的相對角控制(步驟S204)。此外，所謂轉角的相對角，如果是與方向盤12機械地連結的前輪(VGRS)，則是指與和方向盤12連動旋轉的上轉向軸13的旋轉角相對的下轉向軸14的旋轉角，即VGRS相對角S vgrs (即，前輪的實際轉角不一定是零)，如果是沒有與方向盤12機械地連結的后輪(ARS)，則是指后輪轉角δΓ本身。開始相對角控制后，判定相對角的絕對值是否降低到了小于中立判定基準值δ lock (步驟S205)。如果相對角絕對值大于等于中立判定基準值(步驟S205 :否)，則處理返回到步驟S204。此外，中立判定基準值δ lock作為一個方式可以是零(此時，適當?shù)牟皇恰靶∮凇倍恰靶∮诘扔凇?，但當方向盤12返回到中立位置時，轉向輪(前輪或后輪)的轉角大致回復到轉角中立點，只要車輛10可在實踐上沒有問題的范圍內(nèi)維持大致直行行駛狀態(tài)(即，轉向感覺的惡化不明顯)，也可以是比零大的值。該值例如能夠事先通過預先實驗、按經(jīng)驗或者從理論上來進行確定。當相對角絕對值降低到小于中立判定基準值δ lock時(步驟S205 :是)，控制對象裝置被各裝置上附加設置的鎖定機構(鎖定機構403或者ARS鎖定機構)鎖定(步驟S206)。當控制對象裝置的鎖定完成時，控制對象裝置中的鎖定完成標記FLAGlock被設定為表示鎖定完成的“1”(步驟S207)，處理轉入步驟S208。當鎖定完成后，與轉向角MA相對的轉向輪的轉角變化唯一(對于后輪，由于未與方向盤12連結，因而轉角無變化)，不會發(fā)生預料不到的變化。此外，在此，將相對角絕對值降低到小于中立判定基準值作為判定鎖定準備是否完成的判斷條件，但也可以將相對角絕對值降低到小于中立判定基準值之后經(jīng)過了預定時間，判定為鎖定準備完成。在步驟S208中，判定VGRS致動器400和ARS致動器700 二者是否被鎖定，當一方的鎖定尚未完成時(步驟S208 :否)，處理返回到步驟S203，通過一系列的處理來開始對另一裝置的相對角控制。當雙方的鎖定完成時(步驟S208 :是)，中立位置鎖定處理結束。返回圖4，當中立位置鎖定處理結束時，在步驟S109中開始的EPS輸出限制處理結束(步驟S111)，由于轉角可變裝置的中立位置鎖定而被臨時限制的EPS致動器500對通常的轉向轉矩的輔助復活。轉向系統(tǒng)控制處理如上述那樣執(zhí)行。這里，參照圖6對轉向系統(tǒng)控制處理的特征進行說明。在此，圖6是將轉向系統(tǒng)控制處理的特征視覺性地表示出來的圖。在圖6中，縱軸表示電池電壓值Vbatt。當電池電壓值Vbatt降低到小于轉向系統(tǒng)工作保證電壓值Vstn時,在電池電壓值Vbatt大于等于VGRS保護設定電壓值Vvgrsl im (或者ARS保護設定電壓值Varslim)的電壓區(qū)域內(nèi)，如圖示剖面線顯示部分所示，EPS輸出限制處理與VGRS致動器500以及ARS致動器700的中立位置鎖定處理被執(zhí)行。即，根據(jù)本實施方式中的轉向系統(tǒng)控制處理，在電池電壓Vbatt降低但同時又無需使轉角改變單元立時停止的電壓區(qū)域內(nèi)，根據(jù)轉向系統(tǒng)消耗電流值1st與轉向系統(tǒng)允許·電流值Istlim的相對關系，對應當優(yōu)先進行本來動作的EPS致動器500的電流消耗進行臨時限制，在轉向系統(tǒng)允許的電流限度內(nèi)讓出電流，由此能夠迅速且可靠地完成轉角改變單元的中立位置鎖定。因此，當方向盤12返回中立位置時，可防止前輪或后輪上殘留轉角變化而引起車輛偏向，或者防止在方向盤12繼續(xù)操作的過程中由于出乎意料的轉角變化導致的車輛偏向等，從而能夠良好地抑制由于它們而導致的轉向感覺的惡化。此外，當電池電壓值Vbatt降低到小于等于VGRS保護設定電壓值Vvgrslim(ARS保護設定電壓值Varslim)時，VGRS致動器400和ARS致動器700立時停止，EPS致動器500以最低輸出來維持輔助。此外，當電池電壓值Vbatt降低到小于等于EPS保護設定電壓值Vepslim時，EPS致動器500對轉向轉矩的輔助立時停止。進而，當電池電壓值Vbatt降低而小于等于ECB保護設定電壓Vbrklim時，ECB 600立時停止。如此，根據(jù)本實施方式，越是對車輛10的行駛安全性影響大的裝置，其保護設定電壓被設定得越低，從而盡可能地維持控制。因而，可良好地確保車輛10的安全性。此外，如上所述，在本實施方式中，電池電壓值Vbatt被用作用于確定電池800的電力供應能力的判斷指標。然而，判斷電池800的電力供應能力時所用的判斷指標不必非得限定于電池電壓Vbatt。例如，在發(fā)動機200的運轉區(qū)域內(nèi)，電池800可如前所述通過交流發(fā)電機進行充電。這里，當電池800的充放電收支趨向正側(即，充電量>放電量)時，可想而知電池800保有了剩余的電力，相反，當電池800的充放電收支趨向負側(即，充電量<放電量)時，可想而知電池800的電力供應能力在降低。S卩，當確定電池800的電力供應能力時，電池800的充放電收支可作為有效的參照因素。從實踐中的運用層面來說，例如對電池800的充放電收支設定基準值(即，本發(fā)明中的“基準”的另外一例)，與該基準值相比當充放電收支趨向負側時，能夠判定為電池800的電力供應能力在降低。該基準值例如可以是零點，也可以是零點附近的負值(此時，轉向系統(tǒng)的工作許可區(qū)域擴大)，還可以是零點附近的正值(此時，從系統(tǒng)保護的觀點來說更加安全)。本發(fā)明并不局限于上述實施方式，在不違背從權利要求書以及說明書整體所讀出發(fā)明主旨或發(fā)明思想的范圍內(nèi)，可進行適當變更，與這種變更相伴的車輛的轉向控制裝置也被包含在本發(fā)明的技術范圍內(nèi)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明例如能夠利用在具有使車輛追蹤目標行駛道路的功能的車輛上。符號說明FL，F(xiàn)R，RL，RR 車輪10 車輛11傳動軸12轉向盤
13上轉向軸14下轉向軸15 齒桿16轉向角傳感器17轉向轉矩傳感器100ECU200發(fā)動機300驅動力分配裝置310中央差速器機構320前差速器機構330后差速器機構400VGRS 致動器500EPS 致動器600ECB610剎車致動器620FL, 620FR, 620RL, 620RR 制動裝置700ARS 致動器800···電池。
權利要求
1.一種車輛的轉向控制裝置，所述車輛包括轉向系統(tǒng)和電力供應源，其中所述轉向系統(tǒng)至少包括能夠使作為方向盤的旋轉角的轉向角與轉向輪的轉角之間的關系發(fā)生變化的轉角改變單元、以及能夠對駕駛員轉向轉矩進行輔助的轉向轉矩輔助單元，所述電力供應源對所述轉向系統(tǒng)供應電力，所述車輛的轉向控制裝置的特征在于，包括 供應能力確定單元，確定所述電力供應源中的所述電力的供應能力； 消耗電流確定單元，確定所述轉向系統(tǒng)的消耗電流值； 限制單元，在所述被確定的供應能力相對于基準降低了的情況下，當所述被確定的消耗電流值比所述轉向系統(tǒng)的最大允許電流值大時，限制所述轉向轉矩輔助單元的電流消耗；以及 控制單元，在所述轉向轉矩輔助單元的電流消耗被限制的狀態(tài)下，對所述轉角改變單元進行控制以使得所述方向盤的中立位置與所述轉向輪的中立位置一致。
2.如權利要求I所述的車輛的轉向控制裝置，其特征在于， 所述供應能力確定單元基于所述電力供應源的供應電壓值來確定所述供應能力。
3.如權利要求I所述的車輛的轉向控制裝置，其特征在于， 所述供應能力確定單元基于所述電力供應源的充放電收支來確定所述供應能力。
4.如權利要求I所述的車輛的轉向控制裝置，其特征在于， 所述轉角改變單元包括將所述關系唯一地固定的鎖定機構， 所述控制單元控制所述鎖定機構，以使得在使所述方向盤的中立位置與所述轉向輪的中立位置相一致之后，所述關系被唯一地固定。
5.如權利要求I或2所述的車輛的轉向控制裝置，其特征在于， 所述限制單元根據(jù)所述最大允許電流值來限制所述電流消耗。
6.如權利要求I所述的車輛的轉向控制裝置，其特征在于， 所述轉角改變單元包括將前輪作為所述轉向輪的前輪轉角改變單元、和將后輪作為所述轉向輪的后輪轉角改變單元， 所述控制單元優(yōu)先控制所述前輪轉角改變單元和所述后輪轉角改變單元中的、所述轉向輪的從所述轉向輪的中立位置相對于所述方向盤的中立位置的偏差量較大的那個。
7.如權利要求I所述的車輛的轉向控制裝置，其特征在于， 所述車輛包括內(nèi)燃機和交流發(fā)電機， 所述最大允許電流值根據(jù)車速、外部氣溫、所述內(nèi)燃機的內(nèi)燃機旋轉速度或者所述交流發(fā)電機的發(fā)電量而可變。
8.如權利要求I所述的車輛的轉向控制裝置，其特征在于， 所述車輛包括與所述轉向系統(tǒng)共享所述電力供應源的制動系統(tǒng)， 所述最大允許電流值是從至少包括所述轉向系統(tǒng)和所述制動系統(tǒng)的底盤系統(tǒng)整體能夠使用的電流值中減去所述制動系統(tǒng)使用的電流值所得的值。
全文摘要
緩和電池的電壓降低時轉向感覺降低的程度。在車輛(10)的轉向控制裝置(100)中，車輛(10)包括轉向系統(tǒng)和對所述轉向系統(tǒng)供應電力的電力供應源(800)，其中所述轉向系統(tǒng)至少包括能夠使作為方向盤(12)的旋轉角的轉向角與轉向輪的轉角之間關系發(fā)生變化的轉角改變單元(400、700)、以及能夠對駕駛員轉向轉矩進行輔助的轉向轉矩輔助單元(500)，車輛(10)的轉向控制裝置(100)包括限制單元，在所述電力供應源的電力的供應能力相對于基準而言降低了的情況下，當所述轉向系統(tǒng)的消耗電流值比最大允許電流值大時，限制所述轉向轉矩輔助單元的電流消耗；控制單元，在所述轉向轉矩輔助單元的電流消耗被限制的狀態(tài)下，使所述方向盤的中立位置與所述轉向輪的中立位置一致。
文檔編號B62D101/00GK102917941SQ20118001940
公開日2013年2月6日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權日2011年6月1日
發(fā)明者鈴木善昭, 提拉瓦·林皮汶特恩格, 高島亨, 小城隆博, 廣瀨太郎, 土屋義明, 宮田正浩, 藤井獎 申請人:豐田自動車株式會社