(57)【要約】  主制御マトリックス（Ｍ１）と、従制御マトリックス（Ｍ２）と、車速（Ｖ）を検出する車速センサ（４１）と、操舵角速度（ω）を検出する操舵角速度センサ（４２）と、操舵角（θ）を検出する操舵角センサ（４３）とを備え、主制御マトリックス（Ｍ１）は、操舵角速度（ω）と車速（Ｖ）とを変位量として設定された制御マップであり、従制御マトリックス（Ｍ２）は、操舵角（θ）と車速（Ｖ）とを変位量として設定された制御マップである。そして、主制御マトリックス（Ｍ１）から得られた値を、従制御マトリックス（Ｍ２）から得られた値で補正することで、最終的な指令値を求める。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に発生する第１物理量を検出する第１検出部と、
前記車両に発生する第２物理量を検出する第２検出部と、
前記車両に発生する第３物理量を検出する第３検出部と、
前記第１物理量及び前記第３物理量に基づいて設定された主制御マトリックスと、
前記第２物理量及び前記第３物理量に基づいて設定された従制御マトリックスと、
前記第１検出部が検出した前記第１物理量及び前記第３検出部が検出した前記第３物理量に基づいて前記主制御マトリックスを参照して得られる第１出力値を、前記第２検出部が検出した前記第２物理量及び前記第３検出部が検出した前記第３物理量に基づいて前記従制御マトリックスを参照して得られる第２出力値で補正することで、操舵補助のための制御量を求める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた前記制御量に基づいて操舵系に操舵アシスト力を発生させる操舵アシスト力制御部と、を備えたことを特徴とする操舵力制御装置。
【請求項２】
前記従制御マトリックスを構成する各セルの値は、隣り合ったセル同士の値が一致するか若しくは隣り合ったセル同士の値を引き算した結果が漸増又は漸減するように設定されている請求項１記載の操舵力制御装置。
【請求項３】
前記従制御マトリックスを構成する一のセルと縦横斜めで隣り合った複数のセルのうちの一部は、当該一のセルの値と同じ値であり、その一部以外は、当該一のセルの値との間で引き算した結果が漸増又は漸減するようになっている請求項２記載の操舵力制御装置。
【請求項４】
前記第１物理量は、操舵角、操舵角速度、横加速度、横加速変化率、ヨーレート、ヨーレート変化率、従動輪回転左右輪差、車両ロール量のうちの一つであり、前記第２物理量は、操舵角、操舵角速度、横加速度、横加速変化率、ヨーレート、ヨーレート変化率、従動輪回転左右輪差、車両ロール量のうちの他の一つである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【請求項５】
前記第３物理量は車速である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【請求項６】
前記第１物理量は操舵角及び操舵角速度の一方であり、前記第２物理量は操舵角及び操舵角速度の他方であり、前記第３物理量は車速である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【請求項７】
前記制御量演算部は、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断できるときには、前記操舵角又は前記操舵角速度の一方から直接的に前記制御量を求めるようになっている請求項６記載の操舵力制御装置。
【請求項８】
前記制御量演算部は、前記操舵角速度が所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項７記載の操舵力制御装置。
【請求項９】
前記車両に発生する横加速度を検出する横加速度検出部を備え、
前記制御量演算部は、前記横加速度検出部が検出した前記横加速度が所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項７記載の操舵力制御装置。
【請求項１０】
前記車両に発生するヨーレートを検出するヨーレート検出部を備え、
前記制御量演算部は、前記ヨーレート検出部が検出した前記ヨーレートが所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項７記載の操舵力制御装置。
【請求項１１】
前記制御量演算部は、前記操舵角速度が所定の閾値よりも小さいときには、前記操舵角又は前記操舵角速度の一方から直接的に前記制御量を求めるようになっている請求項６記載の操舵力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵力制御装置に関し、特に、運転者がよりリニアな操舵感覚を感じられるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の操舵力制御装置では、ステアリングホイールの操舵角又は操舵角速度のいずれか一方又は両方を検出するとともに、操舵アシスト力を発生する操舵補助モータで発生している操舵アシスト力を検出し、検出した操舵角又は操舵角速度の一方又は両方と、操舵アシスト力とを用いて、操舵補助モータを制御するという構成が一般的であった（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７９８００号公報
【特許文献２】特開２００８−  ５５９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ステアリングホイールの操舵角及び操舵角速度のうち、操舵角を単独に用いて操舵アシスト力を制御する構成では、燃費向上のため、ステアリングホイールがニュートラル位置（直進状態）付近では操舵補助モータに供給する電流は０としている。これにより、燃費向上は図られるものの、ニュートラル位置付近では操舵補助モータは停止しているため、操舵角が発生してから電流値を０から立ち上げてモータトルクを制御する。このため、操舵アシスト力の介入タイミングが遅くなってしまい、直進状態から操舵したときには、立ち上がり時の操舵が重くなってしまう。これに対処するために、操舵角に対する分解能を例えば０．０１度単位にまで細かくし、その詳細な単位を対象とした制御を行うようにするという方策も考えられるが、高精度な制御が必要なため、高価な機器が必要となるし、システムの開発期間も長期になり、トータルのコストが過大になってしまう。【０００５】
一方、ステアリングホイールの操舵角速度を単独に用いて操舵アシスト力を制御する構成では、検出する物理量が角速度であるため、操舵角に基づいた制御に比べれば、操舵アシスト力が介入するまでのタイミングを早めることはできる。しかし、角速度で制御を行うため、車両に加わる横加速度が大きく、操舵速度が速くなる領域では、操舵補助が過度になって操舵感覚が軽くなり過ぎてしまう。これに対しても、上記と同様に分解能を上げることで制御介入能を上げるという対策も考えられるが、モータトルクを検出するレゾルバの精度の限界があるため、その剛性要件と感度とのトレードオフとなってしまい、それらを両立することは困難である。また、安易に操舵アシスト力を弱めに設定して対処してしまうと、大きな操舵アシスト力が必要なときにも小さめとなって操舵感覚が重めになってしまう。【０００６】
さらに、ステアリングホイールの操舵角及び操舵角速度を状況に応じて切り替えて制御に用いる構成では、いずれかの車速や操作入力の違い、外乱入力のシーンで、切り替えがスムーズに行えず、理想的な特性を出すことが困難であった。
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、コストの大幅な増大を招くことなく、運転者がよりリニアな操舵感覚を感じることができる操舵力制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両に発生する第１物理量と、第２物理量と、第３物理量とを検出し、記第１物理量及び第３物理量に基づいて設定された主制御マトリックスと、第２物理量及び第３物理量に基づいて設定された従制御マトリックスとを用意しておき、第１物理量及び第３物理量に基づいて主制御マトリックスを参照して得られる第１出力値を、第２物理量及び第３物理量に基づいて従制御マトリックスを参照して得られる第２出力値で補正することで、操舵補助のための制御量を求め、その制御量に基づいて操舵系に操舵アシスト力を発生させる操舵アシスト力制御部を制御するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、主制御マトリックスの他に、従制御マトリックスを備えていて、主制御マトリックスから得られる第１出力値を、従制御マトリックスから得られる第２出力値で補正することで、主制御マトリックスのみでは達成できない特性で操舵アシスト力を制御することができ、運転者によりリニアな操舵感覚を感じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用し得るパワーステアリング装置の一例を示す図である。
【図２】本発明を適用し得るパワーステアリング装置の他の例を示す図である。
【図３】本発明を適用し得るパワーステアリング装置の他の例を示す図である。
【図４】実施形態の制御構成を示すブロック線図である。
【図５】主制御マトリックスの概念図である。
【図６】従制御マトリックスの概念図である。
【図７】二つのマトリックスと補助アシスト力との関係を示す概念図である。
【図８】各マトリックスの具体的な例を示す図である。
【図９】実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】実施形態の効果を説明する図である。
【図１１】実施形態の変形例を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態の他の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
（構成）
図１乃至図３は、本発明に係る操舵力制御装置を適用し得るパワーステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。即ち、図１に示すパワーステアリング装置は、ステアリングホイール１、ステアリングコラム２、ラック軸３を含んで構成される操舵系１０に対して、電動モータ２１、油圧ポンプ２２、配管２３及びＥＣＵ（電子制御装置）からなる制御ユニット２０により、ラック軸３に設けられた油圧シリンダ３Ａを介して操舵アシスト力を付与するようになっている。図２に示すパワーステアリング装置は、ラック軸３に沿って設けられた電動モータ３０の回転力を、減速ギアやボールねじ等から構成された回転力伝達機構３１を介して進退力に変換し、それをラック軸３に操舵アシスト力として付与するようになっている。図３に示すパワーステアリング装置は、ステアリングコラム２に電動モータ３０やＥＣＵを配置したものである。即ち、本発明に係る操舵力制御装置は、これら図１乃至図３に示すような種々の形式の油圧式パワーステアリング装置や電動式パワーステアリング装置に適用可能である。
【００１１】
図４は、それらパワーステアリング装置のＥＣＵの機能構成を示すブロック図であり、主制御マトリックスＭ１と、従制御マトリックスＭ２と、車速Ｖを検出する車速センサ４１と、操舵角速度ωを検出する操舵角速度センサ４２と、操舵角θを検出する操舵角センサ４３とを備えている。
主制御マトリックスＭ１は、操舵角速度ω（第１物理量）と車速Ｖ（第３物理量）とを変位量として設定された制御マップである。つまり、検出された操舵角速度ωと車速Ｖとが入力されると、それらの入力値に適した操舵指令信号ｘ１（第１出力値）を出力する。なお、この実施形態では、主制御マトリックスＭ１には、パワーステアリング装置を構成する電動モータの実際の回転力を表す信号として実電流値Ｉ２が供給され、その実電流値Ｉ２と、目標とする操舵角速度ωに対応する目標電流値との差分が、操舵指令信号ｘ１として出力されるようになっている。
【００１２】
従来の操舵力制御装置であれば、その操舵指令信号ｘ１がそのままパワーステアリング装置の電動モータに供給されるのであるが、本実施形態では、その操舵指令信号ｘ１を従制御マトリックスＭ２から読み出された値（第２出力値）で補正して最終操舵指令信号ｘ２を生成し、その最終操舵指令信号ｘ２がパワーステアリング装置の電動モータに供給されるようになっている。
そして、従制御マトリックスＭ２は、操舵角θ（第２物理量）と車速Ｖ（第３物理量）とを変位量として設定された制御マップである。
【００１３】
図５は、主制御マトリックスＭ１の簡易な例を示す図であって、４段階（０、小、中、大）の操舵角速度ωと、４段階（０、低速、中速、高速）の車速Ｖとでマップを構成していて、各セルには、操舵指令信号ｘ１の値が保存されている。この図５の例では、各セルの値を、概念的に、記号でＳ、Ｍ、Ｌ、ＬＬで表しているが、実際には数値が入る。
図６は、従制御マトリックスＭ２の簡易な例を示す図であって、２段階（０、入力有）の操舵角θと、３段階（０、中速、高速）の車速Ｖとでマップを構成して、各セルには、補正のための値が保存されている。この図６の例では、各セルの値を、概念的に、記号でＳ、Ｌで表しているが、実際には数値が入る。
【００１４】
なお、この各マトリックスＭ１、Ｍ２を構成するための物理量としては、操舵角速度ωや操舵角θの他に、車両に発生する横加速度、横加速度の変化率、ヨーレート、ヨーレートの変化率、従動輪の回転左右差、車両ロール量でもよい。つまり、これら例示した物理量のように、車両のコーナーリング特性を表していると見なせることができる物理量、つまり、車両の旋回に起因する物理量であれば適用可能であるし、二つ以上の物理量を組み合わせてもよく、組み合わせることで、よりリニアな操舵感覚を得ることができる。
ここで、図４に示したように、従制御マトリックスＭ２を記号Ｔで表現し、求める補助アシスト力をＦとし、従制御マトリックスＭ２の一つのセルを抜き出すと、
Ｆ＝ｆ（ｄθ／ｄｔ）×ｆ（Ｔ）
（若しくは、Ｆ＝ｆ（ｄθ／ｄｔ）×Ｔ、
或いは、Ｆ＝ｄθ／ｄｔ×Ｔ  ∞ｋｘ）
となる。なお、ｋｘは、従制御マトリックスＭ２で決まる係数ｋ１、ｋ２、…、ｋｘである。
上記各式の右辺の乗算における左側の項は、主制御マトリックスＭ１から得られる値であり、右側の項は、従制御マトリックスＭ２から得られる値である。
【００１５】
図７に、主制御マトリックスＭ１と従制御マトリックスＭ２に基づいて補助アシスト力Ｆを求める上記演算式の概念を示す。即ち、操舵角速度ωと車速Ｖとに基づき主制御マトリックスＭ１において上記演算式の右辺の一方の値が決まり、操舵角θと車速Ｖとに基づき従制御マトリックスＭ２において上記円座敷の右辺の他方の値が決まり、それら二つの値を用いて補助アシスト力Ｆが決まることになる。
【００１６】
図８は、主制御マトリックスＭ１、従制御マトリックスＭ２の数値の具体例を示す図であって、主制御マトリックスＭ１は操舵角速度ωと車速Ｖとで設定されたマップ、従制御マトリックスＭ２は操舵角θと車速Ｖとで設定されたマップである。
そして、主制御マトリックスＭ１は、操舵角速度ωを、０〜３Ｌの７段階とし、車速Ｖを０、５、２０、４０、８０、１２０、１６０（ｋｍ／ｈ）の７段階とすることで、４９個のセルで構成されている。また、従制御マトリックスＭ２も、操舵角θ及び車速Ｖを７段階とすることで、４９個のセルで構成されている。
【００１７】
ただし、主制御マトリックスＭ１は、操舵角速度ωを単独で用いていた従来の技術と同様に、そのときの操舵角速度ωと車速Ｖとに応じて、比較的自由に各セルの値を設定している。このため、縦横斜めで隣り合ったセル同士でも、２倍、３倍の差が付いているところもある。
要するに、主制御マトリックスＭ１に示す操舵角速度ωに基づく特性は、急転舵のため、大きな操作を行うときには、大きな操舵アシスト力が発生するように設定されている。
【００１８】
これに対し、従制御マトリックスＭ２は、各セルの値は「１．０」「０．９」のいずれかの値に設定されていて、且つ、「１．０」が設定されているセルと、「０．９」が設定されているセルとは、恰も左下から右上に斜めに走る境界線を境にして領域を分けたように設けられている。このため、従制御マトリックスＭ２の各セルの値は、隣り合ったセル同士の値が一致するか、若しくは、差が小さくなる（「０．１」、比率として１０％程度）ように設定されている。よって、上記境界線付近にある一のセルに着目してみると、その一のセルと、その周囲にある（縦横斜めで隣り合っている）複数のセルのうちの一部は、その一のセルと同じ値であり、一部以外は、その一のセルの値との差が小さくなっていて、引き算の結果は、漸減又は漸増するようになっている。
【００１９】
これにより、従制御マトリックスＭ２から得られた値で例えば乗算によって補正を行うと、補正後の値は、その周囲の値に対してリニアに繋がるようになる。つまり、図５の主制御マトリックスＭ１に矢印で示すように、各セル間を跨いで数値が変化するような場合に、それら数値が変化する際にも各数値同士の間が、線形、又は、対数、指数、移動平均によりリニアに繋がるようになる。
要するに、従制御マトリックスＭ２に示す操舵角θに基づく補正値は、ある条件化の大きな操作の時には、急転舵を尊重しながら、掛け合わせる制御を行うように、且つ、斜めの方向に並んだ数値間でも段つかないようにつまりリニアに変化するように設定されている。
また、これら主制御マトリックスＭ１、従制御マトリックスＭ２については、それらを構成するセルの数を増やすことで、より緻密な制御が可能となる。
【００２０】
（動作等）
以下、本実施形態における操舵力制御装置の動作を説明する。
図９は、操舵力制御装置の動作の概念をフローチャートとともに示す図であって、操舵操作（ステップＳ１００）が確認されると、ステップＳ１１０に移行し、車両のコーナリング特性を表す物理量を読み取る。具体的には、本実施形態では、操舵角速度ωと、操舵角θとを読み取る。なお、このステップＳ１１０では、車速Ｖも読み込む。
ついで、ステップＳ１２０に移行し、操舵角速度ω及び車速Ｖに基づき、主制御マトリックスＭ１を参照して、操舵指令信号ｘ１（第１出力値）を求める。このステップＳ１２０において求めた操舵指令信号ｘ１をそのままパワーステアリング装置の制御指令信号として出力すれば、従来の操舵角速度制御が実行されることになる。
【００２１】
しかし、本実施形態では、ステップＳ１３０に移行し、操舵角θと車速Ｖとに基づき、従制御マトリックスＭ２を参照して、補正値を読み出し、その補正値とステップＳ１２０で求めた操舵指令信号ｘ１とを掛け合わせることで、最終操舵指令信号ｘ２を算出する。
そして、ステップＳ１４０に移行し、最終操舵指令信号ｘ２に基づいて、操舵アシスト力を決定する電動モータの電流値等を決定し、それをパワーステアリング装置の電動モータ等のアクチュエータに対して出力し、操舵系１０に操舵アシスト力を付与する。
【００２２】
図１０は、本実施形態の動作を詳細に示した図であって、主制御マトリックスＭ１と、従制御マトリックスＭ２と、車両コーナリング特性及び操作力（操舵操作力）間の特性図とを示している。
即ち、特性図には、操舵角θを単独で制御に用いた場合の特性を示す特性Ａと、操舵角速度ωを単独で制御に用いた場合の特性を示す特性Ｂと、操舵角速度ωを単独で用いた制御において操舵アシスト力を全域に亘って小さめにした場合の特性を示す特性Ｂ’と、操舵角θ及び操舵角速度ωを切り替えて制御に用いるようにした場合の特性を示す特性Ｃと、本実施形態における操舵力制御により達成できた理想的な特性を示す特性Ｄとを、それぞれ示している。
【００２３】
特性Ａに示すように、操舵角θを単独で用いた制御では、操舵角θが小さい領域Ｐにおいて操舵アシスト力の立ち上がりが遅れるため、比較的大きめの操作力が必要になり、運転者の操舵感覚は重くなる。
特性Ｂに示すように、操舵角速度ωを単独で用いた制御では、操舵角速度ωが大きい領域Ｑにおいて操舵アシスト力が過大になって、運転者の操舵感覚は軽くなってしまう。
また、特性Ｂ’に示すように、操舵角速度ωを単独で用いた制御において操舵アシスト力を全域に亘って小さめにすると、運転者の操舵感覚は全域で重めになってしまう。
そして、特性Ｃに示すように、操舵角θ及び操舵角速度ωを切り替えて制御に用いる場合には、車速Ｖの変化や操作入力の微妙な違い、外乱入力のシーンで切り替えが上手く行かず、理想的な特性から所々で外れてしまっていた。
【００２４】
これに対し、本実施形態の構成であれば、領域Ｐにおいては操舵角速度ωにより制御が支配的であるため立ち上がりが遅れることもなく、操舵感覚は軽めになる。
また、そう操舵角速度ωがＭレベルを超えてくると、従制御マトリックスＭ２から得られる値による補正が加わるため、操舵アシスト力が小さくなる方向に修正され、運転者の操舵感覚が軽くなり過ぎることが避けられる。
このため、車両のコーナリング特性の全域に亘って、理想的な特性Ｄが得られる。
【００２５】
ここで、本実施形態では、操舵角速度ωを検出する操舵角速度センサ４２が第１検出部に対応し、操舵角θを検出する操舵角センサ４３が第２検出部に対応し、車速Ｖを検出する車速センサ４１が第３検出部に対応し、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０の処理が制御量演算部に対応し、ステップＳ１４０の処理が操舵アシスト力制御部に対応し、また、車両のコーナリング特性として横加速度を用いる場合には、その横加速度を検出する加速度センサが横加速度検出部に対応し、車両のコーナリング特性としてヨーレートを用いる場合には、そのヨーレートを検出するセンサがヨーレート検出部に対応する。
【００２６】
（実施形態の変形例）
操舵角速度ω、横加速度、ヨーレート等の値が所定の閾値ωｔｈ１を越えている場合には、車両が緊急回避走行状態にあると判断して、操舵角速度ω、操舵角θ、横加速度等を単独に用いた制御に切り替えることで、緊急回避に対応できるようにしても良い。
図１１は、操舵角速度ωが閾値ωｔｈ１を越えている場合には、緊急回避走行状態にあると判断して、操舵角速度ωを単独に用いる制御に切り替える例を示すフローチャートである。即ち、ステップＳ１００、ステップＳ１１０、ステップＳ１２０の処理を終えたら、ステップＳ１２５に移行し、操舵角速度ωが閾値ωｔｈ１を越えているか否かを判断する。この判定が「ＮＯ」の場合にはステップＳ１３０に移行する。しかし、ステップＳ１２５の判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３０を飛ばしてステップＳ１４０に移行することで、操舵角速度ωを単独で用いた制御を実行する。これにより、緊急回避の対応を向上することができるようになる。
【００２７】
また、操舵角速度ωが所定の閾値ωｔｈ２よりも小さいときには、本実施形態の構成に代えて、操舵角速度ω又は操舵角θを単独で用いる制御に切り替えるようにしても良い。
図１２は、操舵角速度ωが閾値ωｔｈ２よりも小さい場合には、操舵の立ち上がり時であると判断して、操舵角速度ωを単独に用いる制御に切り替える例を示すフローチャートである。即ち、ステップＳ１００、ステップＳ１１０、ステップＳ１２０の処理を終えたら、ステップＳ１２５に移行し、操舵角速度ωが閾値ωｔｈ２よりも小さいか否かを判断する。この判定が「ＮＯ」の場合にはステップＳ１３０に移行する。しかし、ステップＳ１２５の判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３０を飛ばしてステップＳ１４０に移行することで、操舵角速度ωを単独で用いた制御を実行する。これにより、操舵の立ち上がり時の応答性を向上することができるようになる。
【００２８】
（本実施形態の効果）
本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）車両に発生する操舵角速度ω、操舵角θ、車速Ｖを検出し、操舵角速度ω及び車速Ｖに基づいて設定された主制御マトリックスＭ１と、操舵角θ及び車速Ｖに基づいて設定された従制御マトリックスＭ２とを備え、それら二つのマトリックスＭ１、Ｍ２を利用して操舵補助のための制御量を求めてパワーステアリング装置を制御するようにしたため、車両のコーナリング特性の全域に亘って、運転者によりリニアな操舵感覚を与えることができる。
【００２９】
（２）従制御マトリックスＭ２を構成する各セルの値は、隣り合ったセル同士の値が一致するか若しくは隣り合ったセル同士の値を引き算した結果が漸増又は漸減するように設定しているので、上記のようなリニアな操舵感覚を確実に達成できる。
（３）特に、従制御マトリックスＭ２を構成する一のセルと縦横斜めで隣り合った複数のセルのうちの一部は、当該一のセルの値と同じ値であり、その一部以外は、当該一のセルの値との間で引き算した結果が漸増又は漸減するようになっているから、より精細にリニアな操舵感覚が達成できる。
【００３０】
（４）そして、第１物理量としては、操舵角θ、操舵角速度ω、横加速度、横加速変化率、ヨーレート、ヨーレート変化率、従動輪回転左右輪差、車両ロール量のうちの一つが適用でき、第２物理量としては、操舵角θ、操舵角速度ω、横加速度、横加速変化率、ヨーレート、ヨーレート変化率、従動輪回転左右輪差、車両ロール量のうちの他の一つを適用すればよいから、車両に搭載されている各種センサを活用すれば、コストの増大を抑えることも可能である。
（５）第３物理量として車速Ｖを適用したため、これも通常の車両が備えている車速センサ４１から必要な情報が取得できるため、コスト低減に有利である。
【００３１】
（６）第１物理量は操舵角及び操舵角速度の一方とし、第２物理量は操舵角及び操舵角速度の他方とし、第３物理量は車速としているから、通常の車両において操舵力制御装置を実現する上で好適な組合せになっている。
（７）操舵角速度ω、横加速度、ヨーレート等から車両が緊急回避走行状態にあると判断できるときには、操舵角又は操舵角速度の一方から直接的に前記制御量を求めるようにしてもよく、その場合には、緊急回避を行う上で有利な制御が実行されるようになる。
（８）操舵角速度ωが所定の閾値よりも小さいときには、操舵角θ又は操舵角速度ωの一方から直接的に制御量を求めるようにした場合には、操舵の立ち上がり時の応答性が十分得られるため、簡易な制御で十分な効果を得ることもできる。
【００３２】
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願２０１２−１９４５６６（２０１２年９月４日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
【符号の説明】
【００３３】
１  ステアリングホイール、２  ステアリングコラム、３  ラック軸、３Ａ  油圧シリンダ、１０  操舵系、２０  制御ユニット、２１  電動モータ、２２  油圧ポンプ、２３  配管、３０  電動モータ、３１  回転力伝達機構、４１  車速センサ、４２  操舵角速度センサ、４３  操舵角センサ
【図１】
2014038139.tif 000003
【図２】
2014038139.tif 000004
【図３】
2014038139.tif 000005
【図４】
2014038139.tif 000006
【図５】
2014038139.tif 000007
【図６】
2014038139.tif 000008
【図７】
2014038139.tif 000009
【図８】
2014038139.tif 000010
【図９】
2014038139.tif 000011
【図１０】
2014038139.tif 000012
【図１１】
2014038139.tif 000013
【図１２】
2014038139.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月24日(2014.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵角速度を検出する第１検出部と、
前記車両の操舵角を検出する第２検出部と、
前記車両の車速を検出する第３検出部と、
前記操舵角速度及び前記車速に応じた第１出力値が設定された主制御マトリックスと、
前記操舵角及び前記車速に応じた第２出力値が設定された従制御マトリックスと、
前記第１検出部が検出した前記操舵角速度及び前記第３検出部が検出した前記車速に基づいて前記主制御マトリックスを参照して得られる前記第１出力値に、前記第２検出部が検出した前記操舵角及び前記第３検出部が検出した前記車速に基づいて前記従制御マトリックスを参照して得られる前記第２出力値を乗算して、操舵補助のための制御量を求める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた前記制御量が大きいほど操舵系に大きい操舵アシスト力を発生させる操舵アシスト力制御部と、を備え、
前記主制御マトリックスは、前記操舵角速度が大きいほど大きい値が前記第１出力値として設定されており、
前記従制御マトリックスは、前記操舵角が大きいほど小さい値が前記第２出力値として設定されていることを特徴とする操舵力制御装置。
【請求項２】
前記従制御マトリックスを構成する各セルの値は、隣り合ったセル同士の値が一致するか若しくは隣り合ったセル同士の値を引き算した結果が漸増又は漸減するように設定されている請求項１記載の操舵力制御装置。
【請求項３】
前記従制御マトリックスを構成する一のセルと縦横斜めで隣り合った複数のセルのうちの一部は、当該一のセルの値と同じ値であり、その一部以外は、当該一のセルの値との間で引き算した結果が漸増又は漸減するようになっている請求項２記載の操舵力制御装置。
【請求項４】
前記操舵アシスト力制御部は、
前記制御量に応じた電流値が供給される電動モータと、
前記電動モータによって駆動され、油圧を発生して前記操舵アシスト力を付与する油圧ポンプと、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記制御量演算部は、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断できるときには、前記操舵角又は前記操舵角速度の一方から直接的に前記制御量を求めるようになっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【請求項８】
前記制御量演算部は、前記操舵角速度が所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項７記載の操舵力制御装置。
【請求項９】
前記車両に発生する横加速度を検出する横加速度検出部を備え、
前記制御量演算部は、前記横加速度検出部が検出した前記横加速度が所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項７記載の操舵力制御装置。
【請求項１０】
前記車両に発生するヨーレートを検出するヨーレート検出部を備え、
前記制御量演算部は、前記ヨーレート検出部が検出した前記ヨーレートが所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項７記載の操舵力制御装置。
【請求項１１】
前記制御量演算部は、前記操舵角速度が所定の閾値よりも小さいときには、前記操舵角又は前記操舵角速度の一方から直接的に前記制御量を求めるようになっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
度な制御が必要なため、高価な機器が必要となるし、システムの開発期間も長期になり、トータルのコストが過大になってしまう。
［０００５］
一方、ステアリングホイールの操舵角速度を単独に用いて操舵アシスト力を制御する構成では、検出する物理量が角速度であるため、操舵角に基づいた制御に比べれば、操舵アシスト力が介入するまでのタイミングを早めることはできる。しかし、角速度で制御を行うため、車両に加わる横加速度が大きく、操舵速度が速くなる領域では、操舵補助が過度になって操舵感覚が軽くなり過ぎてしまう。これに対しても、上記と同様に分解能を上げることで制御介入能を上げるという対策も考えられるが、モータトルクを検出するレゾルバの精度の限界があるため、その剛性要件と感度とのトレードオフとなってしまい、それらを両立することは困難である。また、安易に操舵アシスト力を弱めに設定して対処してしまうと、大きな操舵アシスト力が必要なときにも小さめとなって操舵感覚が重めになってしまう。
［０００６］
さらに、ステアリングホイールの操舵角及び操舵角速度を状況に応じて切り替えて制御に用いる構成では、いずれかの車速や操作入力の違い、外乱入力のシーンで、切り替えがスムーズに行えず、理想的な特性を出すことが困難であった。
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、コストの大幅な増大を招くことなく、運転者がよりリニアな操舵感覚を感じることができる操舵力制御装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
［０００７］
前記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両の操舵角速度と、操舵角と、車速とを検出し、操舵角速度及び車速に応じた第１出力値が設定された主制御マトリックスと、操舵角及び車速に応じた第２出力値が設定された従制御マトリックスとを用意しておき、操舵角速度及び車速に基づいて主制御マトリックスを参照して得られる第１出力値に、操舵角及び車速に基づいて従制御マトリックスを参照して得られる第２出力値を乗算して、操舵補
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
助のための制御量を求め、その制御量が大きいほど操舵系に大きい操舵アシスト力を発生させる操舵アシスト力制御部を制御するようにした。その際、主制御マトリックスは、操舵角速度が大きいほど大きい値が第１出力値として設定されるようにした。また、従制御マトリックスは、操舵角が大きいほど小さい値が第２出力値として設定されるようにした。
発明の効果
［０００８］
本発明の一態様によれば、主制御マトリックスの他に、従制御マトリックスを備えていて、主制御マトリックスから得られる第１出力値を、従制御マトリックスから得られる第２出力値で補正することで、主制御マトリックスのみでは達成できない特性で操舵アシスト力を制御することができ、運転者によりリニアな操舵感覚を感じさせることができる。
［０００９］
図面の簡単な説明
［図１］本発明を適用し得るパワーステアリング装置の一例を示す図である。
［図２］本発明を適用し得るパワーステアリング装置の他の例を示す図である。
［図３］本発明を適用し得るパワーステアリング装置の他の例を示す図である。
［図４］実施形態の制御構成を示すブロック線図である。
［図５］主制御マトリックスの概念図である。
［図６］従制御マトリックスの概念図である。
［図７］二つのマトリックスと補助アシスト力との関係を示す概念図である。
［図８］各マトリックスの具体的な例を示す図である。
［図９］実施形態の動作を説明するフローチャートである。
［図１０］実施形態の効果を説明する図である。
［図１１］実施形態の変形例を示すフローチャートである。
［図１２］実施形態の他の変形例を示すフローチャートである。
発明を実施するための形態
［００１０］
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
（構成）
図１乃至図３は、本発明に係る操舵力制御装置を適用し得るパワーステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。即ち、図１に示すパワーステアリング装置は、ステアリングホイール１、ステアリングコラム２、ラック軸
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記各式の右辺の乗算における左側の項は、主制御マトリックスＭ１から得られる値であり、右側の項は、従制御マトリックスＭ２から得られる値である。
［００１５］
図７に、主制御マトリックスＭ１と従制御マトリックスＭ２に基づいて補助アシスト力Ｆを求める上記演算式の概念を示す。即ち、操舵角速度ωと車速Ｖとに基づき主制御マトリックスＭ１において上記演算式の右辺の一方の値が決まり、操舵角θと車速Ｖとに基づき従制御マトリックスＭ２において上記演算式の右辺の他方の値が決まり、それら二つの値を用いて補助アシスト力Ｆが決まることになる。
［００１６］
図８は、主制御マトリックスＭ１、従制御マトリックスＭ２の数値の具体例を示す図であって、主制御マトリックスＭ１は操舵角速度ωと車速Ｖとで設定されたマップ、従制御マトリックスＭ２は操舵角θと車速Ｖとで設定されたマップである。
そして、主制御マトリックスＭ１は、操舵角速度ωを、０〜３Ｌの７段階とし、車速Ｖを０、５、２０、４０、８０、１２０、１６０（ｋｍ／ｈ）の７段階とすることで、４９個のセルで構成されている。また、従制御マトリックスＭ２も、操舵角θ及び車速Ｖを７段階とすることで、４９個のセルで構成されている。
［００１７］
ただし、主制御マトリックスＭ１は、操舵角速度ωを単独で用いていた従来の技術と同様に、そのときの操舵角速度ωと車速Ｖとに応じて、比較的自由に各セルの値を設定している。このため、縦横斜めで隣り合ったセル同士でも、２倍、３倍の差が付いているところもある。
要するに、主制御マトリックスＭ１に示す操舵角速度ωに基づく特性は、急転舵のため、大きな操作を行うときには、大きな操舵アシスト力が発生するように設定されている。
［００１８］
これに対し、従制御マトリックスＭ２は、各セルの値は「１．０」「０．９」のいずれかの値に設定されていて、且つ、「１．０」が設定されているセルと、「０．９」が設定されているセルとは、恰も左下から右上に斜めに
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
覚は軽くなってしまう。
また、特性Ｂ’に示すように、操舵角速度ωを単独で用いた制御において操舵アシスト力を全域に亘って小さめにすると、運転者の操舵感覚は全域で重めになってしまう。
そして、特性Ｃに示すように、操舵角θ及び操舵角速度ωを切り替えて制御に用いる場合には、車速Ｖの変化や操作入力の微妙な違い、外乱入力のシーンで切り替えが上手く行かず、理想的な特性から所々で外れてしまっていた。
［００２４］
これに対し、本実施形態の構成であれば、領域Ｐにおいては操舵角速度ωにより制御が支配的であるため立ち上がりが遅れることもなく、操舵感覚は軽めになる。
また、操舵角速度ωがＭレベルを超えてくると、従制御マトリックスＭ２から得られる値による補正が加わるため、操舵アシスト力が小さくなる方向に修正され、運転者の操舵感覚が軽くなり過ぎることが避けられる。
このため、車両のコーナリング特性の全域に亘って、理想的な特性Ｄが得られる。
［００２５］
ここで、本実施形態では、操舵角速度ωを検出する操舵角速度センサ４２が第１検出部に対応し、操舵角θを検出する操舵角センサ４３が第２検出部に対応し、車速Ｖを検出する車速センサ４１が第３検出部に対応し、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０の処理が制御量演算部に対応し、ステップＳ１４０の処理が操舵アシスト力制御部に対応し、また、車両のコーナリング特性として横加速度を用いる場合には、その横加速度を検出する加速度センサが横加速度検出部に対応し、車両のコーナリング特性としてヨーレートを用いる場合には、そのヨーレートを検出するセンサがヨーレート検出部に対応する。
［００２６］
（実施形態の変形例）
操舵角速度ω、横加速度、ヨーレート等の値が所定の閾値ωｔｈ１を越えている場合には、車両が緊急回避走行状態にあると判断して、操舵角速度ω
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2014038139.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月19日(2015.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵角速度を検出する第１検出部と、
前記車両の操舵角を検出する第２検出部と、
前記車両の車速を検出する第３検出部と、
前記操舵角速度及び前記車速に応じた第１出力値が設定された主制御マトリックスと、
前記操舵角及び前記車速に応じた第２出力値が設定された従制御マトリックスと、
前記第１検出部が検出した前記操舵角速度及び前記第３検出部が検出した前記車速に基づいて前記主制御マトリックスを参照して得られる前記第１出力値に、前記第２検出部が検出した前記操舵角及び前記第３検出部が検出した前記車速に基づいて前記従制御マトリックスを参照して得られる前記第２出力値を乗算して、操舵補助のための制御量を求める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた前記制御量が大きいほど操舵系に大きい操舵アシスト力を発生させる操舵アシスト力制御部と、を備え、
前記主制御マトリックスは、前記操舵角速度が大きいほど大きい値が前記第１出力値として設定されており、
前記従制御マトリックスは、前記操舵角が大きいほど小さい値が前記第２出力値として設定されていることを特徴とする操舵力制御装置。
【請求項２】
前記従制御マトリックスを構成する各セルの値は、隣り合ったセル同士の値が一致するか若しくは隣り合ったセル同士の値を引き算した結果が漸増又は漸減するように設定されている請求項１記載の操舵力制御装置。
【請求項３】
前記従制御マトリックスを構成する一のセルと縦横斜めで隣り合った複数のセルのうちの一部は、当該一のセルの値と同じ値であり、その一部以外は、当該一のセルの値との間で引き算した結果が漸増又は漸減するようになっている請求項２記載の操舵力制御装置。
【請求項４】
前記操舵アシスト力制御部は、
前記制御量に応じた電流値が供給される電動モータと、
前記電動モータによって駆動され、油圧を発生して前記操舵アシスト力を付与する油圧ポンプと、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【請求項５】
前記制御量演算部は、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断できるときには、前記操舵角又は前記操舵角速度の一方から直接的に前記制御量を求めるようになっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【請求項６】
前記制御量演算部は、前記操舵角速度が所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項５記載の操舵力制御装置。
【請求項７】
前記車両に発生する横加速度を検出する横加速度検出部を備え、
前記制御量演算部は、前記横加速度検出部が検出した前記横加速度が所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項５記載の操舵力制御装置。
【請求項８】
前記車両に発生するヨーレートを検出するヨーレート検出部を備え、
前記制御量演算部は、前記ヨーレート検出部が検出した前記ヨーレートが所定の閾値を越えている場合に、前記車両が緊急回避走行状態にあると判断する請求項５記載の操舵力制御装置。
【請求項９】
前記制御量演算部は、前記操舵角速度が所定の閾値よりも小さいときには、前記操舵角又は前記操舵角速度の一方から直接的に前記制御量を求めるようになっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操舵力制御装置。
【国際調査報告】
2014038139.tif 000016
2014038139.tif 000017
2014038139.tif 000018
2014038139.tif 000019