(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転状態に応じて操舵トルクのアシストトルクを基本アシストトルクとして設定する基本アシストトルク設定手段と、
車両の操舵角の絶対値が高いほど操舵する方向への上記基本アシストトルクを増大させる方向に補正する第１の補正値を設定する第１の補正値設定手段と、
車両の操舵角速度の絶対値が高いほど操舵する方向への上記基本アシストトルクを減少させる方向に補正する第２の補正値を設定する第２の補正値設定手段と、
少なくともステアリングホイールの中立位置からの切り始めにおいて上記第１の補正値と上記第２の補正値との差を上記第１の補正値で補正する方向における上記基本アシストトルクの補正量として設定するアシスト補正量設定手段と、
上記基本アシストトルクを上記アシスト補正量で補正して、補正後の上記基本アシストトルクを操舵トルクへのアシストトルクとして付与するアクチュエータを駆動制御するステアリング制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両のパワーステアリング制御装置。
【請求項２】
上記アシスト補正量設定手段は、上記第１の補正値の絶対値と上記第２の補正値の絶対値とを比較して、上記第１の補正値の絶対値が上記第２の補正値の絶対値より小さい場合は上記補正量を０に設定する一方、上記第１の補正値の絶対値が上記第２の補正値の絶対値以上の場合は上記第１の補正値の絶対値と上記第２の補正値の絶対値との差を上記第１の補正値で補正する方向における上記補正量として設定することを特徴とする請求項１記載の車両のパワーステアリング制御装置。
【請求項３】
上記アシスト補正量設定手段は、上記第１の補正値の絶対値と上記第１の補正値の絶対値から上記第２の補正値を減じた値とを比較して小さい方の値を上記第１の補正値で補正する方向における上記補正量として設定することを特徴とする請求項１記載の車両のパワーステアリング制御装置。
【請求項４】
上記第１の補正値設定手段は、上記第１の補正値を上記車両の操舵角の絶対値と車速に応じて設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両のパワーステアリング制御装置。
【請求項５】
上記第２の補正値設定手段は、上記第２の補正値を上記車両の操舵角速度の絶対値と車速に応じて設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の車両のパワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵系が有するフリクションを考慮して適切に制御する車両のパワーステアリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両の操舵系は複雑なバネ要素と摩擦要素の組み合わせで構成されていることが知られている。そのため、例えば、実公平５−３９９８５号公報（以下、特許文献１）では、中立復元力のばらつきを抑え、オーバーシュートの発生や中立復帰動作の遅れを補償するために、操舵角が設定角より小さいと判別されたときに、操舵角に比例した復元トルク値から操舵角速度に比例する制動トルク値を減じたトルク値の戻し側への復元トルクが生じるように電動パワーステアリングモータを制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平５−３９９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の如く、車両の操舵系は複雑なバネ要素と摩擦要素の組み合わせで構成されているため、ステアリングホイールが止まっている状態では静摩擦的な状態であり、切り出しではハンドル角速度に応じて動摩擦的な状態に移行する。こうした操舵系で良好な切り出しの滑らかさを実現するには、一般的なトルクセンサを用いる制御のみでは限界があり、操舵状態をフィードバックする制御が有効である。そこで、上述の特許文献１の技術を応用してこのような問題を解決することを考えた場合、特許文献１の技術は、あくまでも舵の戻りに特化した技術であり、ステアリングホイールの切り出しに応用する場合、特許文献１の技術では、アシストトルク補正値がアシストトルクを減らす方向の負の値をとることがあるため、ステアリングホイールの切り出しの際の滑らかさを実現できないばかりか、不要なダンピング現象を作り出して、良好な操舵感が得られなくなる虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特に、中立位置からのステアリングホイールの切り出しにおいて、ドライバが感じるフリクション感を適切に打ち消して、滑らかで良好な操舵フィーリングを実現することができる車両のパワーステアリング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】
【０００６】
本発明の車両のパワーステアリング制御装置の一態様は、車両の運転状態に応じて操舵トルクのアシストトルクを基本アシストトルクとして設定する基本アシストトルク設定手段と、車両の操舵角の絶対値が高いほど操舵する方向への上記基本アシストトルクを増大させる方向に補正する第１の補正値を設定する第１の補正値設定手段と、車両の操舵角速度の絶対値が高いほど操舵する方向への上記基本アシストトルクを減少させる方向に補正する第２の補正値を設定する第２の補正値設定手段と、少なくともステアリングホイールの中立位置からの切り始めにおいて上記第１の補正値と上記第２の補正値との差を上記第１の補正値で補正する方向における上記基本アシストトルクの補正量として設定するアシスト補正量設定手段と、上記基本アシストトルクを上記アシスト補正量で補正して操舵トルクをアシストするアクチュエータを駆動制御するステアリング制御手段とを備えた。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による車両のパワーステアリング制御装置によれば、特に、中立位置からのステアリングホイールの切り出しにおいて、ドライバが感じるフリクション感を適切に打ち消して、滑らかで良好な操舵フィーリングを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車両の操舵系の構成説明図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るパワーステアリング制御プログラムのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の一形態に係る基本アシストトルクの特性の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る第１の補正値の特性説明図である。
【図５】本発明の実施の一形態に係る第２の補正値の特性説明図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係るアシスト補正量の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
図１において、符号１は電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリング軸２が、図示しない車体フレームにステアリングコラム３を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸５が連設されている。
【００１０】
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオン（図示せず）が噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。
【００１１】
また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持すると共に、キングピン（図示せず）を介して車体フレームに転舵自在に支持されている。
【００１２】
従って、ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ，１０Ｒが左右方向へ転舵される。
【００１３】
また、ピニオン軸５にアシスト伝達機構１１を介して、電動モータ１２が連設されており、この電動モータ１２にてステアリングホイール４に加える操舵トルクをアシストする。電動モータ１２は、後述する操舵制御部２０で設定される制御量（本実施の形態ではアシストトルクＴａ）でモータ駆動部２１を介して駆動制御される。尚、制御量は、アシストトルクＴａに対応する電流値であっても良い。
【００１４】
操舵制御部２０には、車速Ｖを検出する車速センサ３１、ハンドル角θＨを検出するハンドル角センサ３２、ステアリングホイール４に加えられた操舵トルクＴｓを検出する操舵トルクセンサ３３が接続されている。
【００１５】
そして、操舵制御部２０は、車速Ｖと操舵トルクＴｓを基に基本アシストトルクＴｂを設定し、ハンドル角の絶対値｜θＨ｜が高いほど操舵する方向への基本アシストトルクＴｂを増大させる方向に補正する第１の補正値ΔＴ１を設定し、ハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜が高いほど操舵する方向への基本アシストトルクＴｂを減少させる方向に補正する第２の補正値ΔＴ２を設定し、少なくともステアリングホイールの中立位置からの切り始めにおいて第１の補正値ΔＴ１と第２の補正値ΔＴ２との差を第１の補正値ΔＴ１で補正する方向における基本アシストトルクの補正量（アシスト補正量ΔＴａ）として算出し、こうして求めたアシスト補正量ΔＴａで基本アシストトルクＴｂを補正して制御量（アシストトルクＴａ）としてモータ駆動部２１に出力するように構成されている。このように、操舵制御部２０は、基本アシストトルク設定手段、第１の補正値設定手段、第２の補正値設定手段、アシスト補正量設定手段、ステアリング制御手段としての機能を有して構成されている。
【００１６】
次に、上述の操舵制御部２０で実行されるパワーステアリング制御を、図２のフローチャートで説明する。  
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要なパラメータ、すなわち、車速Ｖ、ハンドル角θＨ、操舵トルクＴｓが読み込まれる。
【００１７】
次に、Ｓ１０２に進み、予め設定しておいたマップ（例えば、図３に示す）を参照して、車速Ｖと操舵トルクＴｓを基に基本アシストトルクＴｂを設定する。
【００１８】
次いで、Ｓ１０３に進み、例えば、ハンドル角θＨを基に、予め実験・計算等により求め、設定しておいた図４に示すようなマップを参照して、第１の補正値ΔＴ１を設定する。この第１の補正値ΔＴ１は、ハンドル角の絶対値｜θＨ｜が高いほど操舵する方向への基本アシストトルクＴｂを増大させる方向に補正する補正値であり、ステアリングホイールの右切りと左切りとをシームレスに繋げるため、原点を通る単調増加傾向に設定されて、特に、ハンドル角θＨが小さい範囲から急に上昇されて大舵角になるとサチュレーション傾向になるように設定されている。
【００１９】
尚、本発明では、ステアリングホイールの中立位置からの切り始めにおける操舵フィーリングの改善（滑らかな操舵感）を目的とするため、大舵角での基本アシストトルクＴｂの補正は不要であるが、大舵角領域での補正値を０にすると大舵角と中立付近を跨ぐ時に舵力が補正値によって変動してしまうため、サチュレーション傾向で設定しておくようになっている。
【００２０】
また、第１の補正値ΔＴ１は、図４中の破線で示すように、高速時における走行安定性を維持するため、車速Ｖが高くなるほどハンドル角の絶対値｜θＨ｜に対する第１の補正値ΔＴ１の変化量が小さくなるように設定しても良い。
【００２１】
次いで、Ｓ１０４に進み、例えば、ハンドル角θＨを基に、予め実験・計算等により求め、設定しておいた図５に示すようなマップを参照して、第２の補正値ΔＴ２を設定する。この第２の補正値ΔＴ２は、ハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜が高いほど操舵する方向への基本アシストトルクＴｂを減少させる方向に補正する補正値であり、ステアリングホイールの右切りと左切りとをシームレスに繋げるため、原点を通る単調増加傾向に設定されて、操舵する方向へのハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜が高いほど大きな値に設定されて操舵する方向への基本アシストトルクＴｂを減少させる。
【００２２】
また、ハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜が高い領域では、サチュレーション傾向に設定されており、これはハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜が大きな領域において、ハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜の小さな変化で第２の補正値ΔＴ２が大きな変化をすることを抑制し、制御がＯＮ−ＯＦＦ的に実行されて不自然な感覚を与えることを防止するためである。
【００２３】
尚、第２の補正値ΔＴ２は、図５中の破線で示すように、高速時における走行安定性を維持するため、車速Ｖが高くなるほどハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜に対する第２の補正値ΔＴ２の変化量が大きくなるように設定しても良い。
【００２４】
次に、Ｓ１０５に進み、例えば、以下の（１）、或いは、（２）式により、アシスト補正量ΔＴａを算出する。  
・｜ΔＴ１｜＜｜ΔＴ２｜のとき、ΔＴａ＝０        …（１）
・｜ΔＴ１｜≧｜ΔＴ２｜のとき、ΔＴａ＝sign（ΔＴ１）・（｜ΔＴ１｜−｜ΔＴ２｜）        …（２）
ここで、sign（ΔＴ１）は、ΔＴ１の符号を示す。
【００２５】
すなわち、単なる、第１の補正値ΔＴ１と第２の補正値ΔＴ２の減算処理によりアシスト補正量ΔＴａを算出すると、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜が第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜よりも小さくなった際に、不要なダンピング現象を作り出して、ステアリングホイールの切り出しの際の滑らかさを実現できず、良好な操舵感が得られなくなる虞がある。従って、本実施の形態では、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜が第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜よりも小さくなったときには、アシスト補正量ΔＴａを０に設定するのである。
【００２６】
そして、Ｓ１０６に進み、例えば、以下の（３）式により、アシストトルクＴａを算出し、モータ駆動部２１に出力してプログラムを抜ける。  
Ｔａ＝Ｔｂ＋ΔＴａ    …（３）
【００２７】
このように本発明の実施の形態によれば、車速Ｖと操舵トルクＴｓを基に基本アシストトルクＴｂを設定し、ハンドル角の絶対値｜θＨ｜が高いほど操舵する方向への基本アシストトルクＴｂを増大させる方向に補正する第１の補正値ΔＴ１を設定し、ハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜が高いほど操舵する方向への基本アシストトルクＴｂを減少させる方向に補正する第２の補正値ΔＴ２を設定し、少なくともステアリングホイールの中立位置からの切り始めにおいて第１の補正値ΔＴ１と第２の補正値ΔＴ２との差を第１の補正値ΔＴ１で補正する方向における基本アシストトルクの補正量（アシスト補正量ΔＴａ）として算出し、こうして求めたアシスト補正量ΔＴａで基本アシストトルクＴｂを補正して制御量（アシストトルクＴａ）としてモータ駆動部２１に出力する。このため、特に、中立位置からのステアリングホイールの切り出しにおいて、ドライバが感じるフリクション感を適切に打ち消して、滑らかで良好な操舵フィーリングを実現することが可能となる。
【００２８】
尚、Ｓ１０５における、アシスト補正量ΔＴａを算出は、以下の（４）式により、算出するようにしても良い。
【００２９】
ΔＴａ＝sign（ΔＴ１）・min（｜ΔＴ１｜，｜ΔＴ１｜−ΔＴ２）  …（４）
ここで、min（｜ΔＴ１｜，｜ΔＴ１｜−ΔＴ２）は、｜ΔＴ１｜と｜ΔＴ１｜−ΔＴ２の小さい方の値である。
【００３０】
本実施の形態によるアシスト補正量算出の一例を、図６のタイムチャートで説明する。  図６（ａ）はハンドル角θＨ、図６（ｂ）はハンドル角速度（ｄθＨ／ｄｔ）、図６（ｃ）は第１の補正値ΔＴ１、図６（ｄ）はΔＴ１−ΔＴ２、図６（ｅ）はアシスト補正量ΔＴａを示す。
【００３１】
時刻ｔ１〜ｔ２、或いは、時刻ｔ３〜ｔ４の間の、ステアリングホイールの中立位置からの切り始めで、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜が第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜以上の領域では、上述の（１）、（２）式により、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜から第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜を減算した値が操舵方向におけるアシスト補正量ΔＴａ（図中のΔＴa0参照）として設定される。また、この領域では、上述の（４）式により、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜から第２の補正値ΔＴ２を減算した値が操舵方向におけるアシスト補正量ΔＴａ（図中のΔＴa0参照）として設定される。
【００３２】
一方、時刻ｔ２〜ｔ３、或いは、時刻ｔ４〜ｔ５の間の、ステアリングホイールの切り戻しの領域では、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜が第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜以上の領域では、上述の（１）、（２）式により、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜から第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜を減算した値が操舵方向におけるアシスト補正量ΔＴａ（図中のΔＴa1参照）として設定される。また、上述の（４）式により、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜が操舵方向におけるアシスト補正量ΔＴａ（図中のΔＴa2参照）として設定される。
【００３３】
このように本発明の実施の形態によれば、ハンドル角速度の絶対値｜ｄθＨ／ｄｔ｜が大きいときには、ハンドル角θＨに応じて設定するアシスト補正量ΔＴａを減算できるように構成しているので、早い操舵では適切なダンピングを発生しつつ、中立位置からの切り出しのフリクション感を低減して良好な操舵フィーリングを実現することが可能となっている。
【００３４】
また、上述の（１）、（２）式により、アシスト補正量ΔＴａを算出するようにするようにすれば、ステアリングホイールの切り戻しの領域においても、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜が第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜以上の領域では、第１の補正値の絶対値｜ΔＴ１｜から第２の補正値の絶対値｜ΔＴ２｜を減算した値が操舵方向におけるアシスト補正量ΔＴａとして設定されるので、切り替えし時の補正値が滑らかに連続して違和感のない操舵フィーリングを実現することが可能となる。
【００３５】
更に、上述の（４）式により、アシスト補正量ΔＴａを算出するようにするようにすれば、切り戻しでのアシスト補正量ΔＴａを減らさないで制御するので、ステアリングホイールを切り込んで保舵する際のステアリングホイールの重さ感を低減することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１    電動パワーステアリング装置
４    ステアリングホイール
５    ピニオン軸
１１    アシスト伝達機構
１２    電動モータ
２０    操舵制御部（基本アシストトルク設定手段、第１の補正値設定手段、第２の補正値設定手段、アシスト補正量設定手段、ステアリング制御手段）
２１    モータ駆動部
３１    車速センサ
３２    ハンドル角センサ
３３    操舵トルクセンサ
３４    ヨーレートセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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