(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離され、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じた目標転舵角に前記転舵輪を転舵制御する転舵制御部と、
運転者による前記ステアリングホイールの切り戻し操作を検出する切り戻し操作検出部と、を備え、
前記転舵制御部は、
前記ステアリングホイールの操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量を演算する定常ステア制御量演算部と、
前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量を演算する微分ステア制御量演算部と、
前記定常ステア制御量演算部で演算した定常ステア制御量と、前記微分ステア制御量演算部で演算した微分ステア制御量とを加算した値を前記目標転舵角として設定する目標転舵角設定部と、を備え、
前記微分ステア制御量演算部は、
前記ステアリングホイールの操舵角速度に基づいて前記微分ステア制御量の基準値を演算する基準値演算部と、
前記基準値演算部で演算した前記微分ステア制御量の基準値に、前記切り戻し操作検出部の検出結果に応じたゲインを乗じて前記微分ステア制御量を演算するゲイン乗算部と、を備え、
前記ゲイン乗算部は、前記切り戻し操作検出部で運転者による切り戻し操作を検出しているとき、運転者による切り増し操作を検出しているときと比較して、前記ゲインを小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
前記基準値演算部は、前記ステアリングホイールの操舵角速度と、前記ステアリングホイールの操舵角速度と前記微分ステア制御量の記基準値とが対応付けられた微分ステアマップとから前記微分ステア制御量の基準値を演算することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵制御装置。
【請求項３】
ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離され、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じた目標転舵角に前記転舵輪を転舵制御する転舵制御部と、
運転者による前記ステアリングホイールの切り戻し操作を検出する切り戻し操作検出部と、を備え、
前記転舵制御部は、
前記ステアリングホイールの操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量を演算する定常ステア制御量演算部と、
前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量を演算する微分ステア制御量演算部と、
前記定常ステア制御量演算部で演算した定常ステア制御量と、前記微分ステア制御量演算部で演算した微分ステア制御量とを加算した値を前記目標転舵角として設定する目標転舵角設定部と、を備え、
前記微分ステア制御量演算部は、
前記ステアリングホイールの操舵角速度と、前記ステアリングホイールの操舵角速度と前記微分ステア制御量とが対応付けられた微分ステアマップとから前記微分ステア制御量を演算するものであって、
前記切り戻し操作検出部で運転者による切り戻し操作を検出しているとき、運転者による切り増し操作を検出しているときとは異なる微分ステアマップを参照して、運転者による切り増し操作を検出しているときと比較して、前記微分ステア制御量を小さく演算することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項４】
前記微分ステアマップは、車速が高いほど基準値を大きくすることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用操舵制御装置。
【請求項５】
転舵輪と機械的に分離されたステアリングホイールの操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量と、前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量とを加算した値を目標転舵角として設定し、設定した目標転舵角に前記転舵輪を転舵制御するに際し、前記ステアリングホイールの操舵角速度に基づいて前記微分ステア制御量の基準値を演算し、演算した前記微分ステア制御量の基準値にゲインを乗じて前記微分ステア制御量を演算するとともに、運転者による切り戻し操作を検出しているとき、運転者による切り増し操作を検出しているときと比較して、前記ゲインを小さくすることを特徴とする車両用操舵制御方法。
【請求項６】
転舵輪と機械的に分離されたステアリングホイールの操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量と、前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量とを加算した値を目標転舵角として設定し、設定した目標転舵角に前記転舵輪を転舵制御するに際し、前記ステアリングホイールの操舵角速度と、前記ステアリングホイールの操舵角速度と前記微分ステア制御量とが対応付けられた微分ステアマップとから前記微分ステア制御量を演算するとともに、運転者による切り戻し操作を検出しているとき、運転者による切り増し操作を検出しているときとは異なる微分ステアマップを参照して、運転者による切り増し操作を検出しているときと比較して、前記微分ステア制御量を小さく演算することを特徴とする車両用操舵制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者が操作する操作部と転舵輪を転舵する転舵部とを機械的に分離したステアバイワイヤシステムによる車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵輪（ステアリングホイール）と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で、転舵モータを駆動制御し、転舵輪を、操舵輪の操作に応じた角度（目標転舵角）に転舵する操舵制御装置がある。
このような操舵制御装置は、一般的に、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）と呼称するシステム（ＳＢＷシステム）を形成する装置であり、例えば、特許文献１に記載のものがある。このＳＢＷシステムでは、ステアリングホイールの操舵角に基づいて前輪の目標転舵角を算出し、転舵モータを制御すると共に、算出した目標転舵角に基づいて反力モータを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術にあっては、切り増し操作時の目標応答を実現するために、操舵角に対する転舵角の位相を進ませた場合、切り戻し操作時に、位相進みの過剰効果によって運転者に違和感を与えてしまう。
そこで、本発明は、理想的な操舵感を実現することができる車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、運転者によるステアリングホイールの切り戻し操作を検出しているとき、運転者によるステアリングホイールの切り増し操作を検出しているときと比較して、操舵入力に対する転舵出力の応答性を低くする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、転舵制御において、切り戻し操作時の転舵応答を切り増し操作時の転舵応答と比較して遅らせることができる。したがって、切り増し操作においては応答遅れなく、切り戻し操作においては自然にステアリングホイールが戻るといった理想的な操舵感を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態の車両用操舵装置を備えた車両の全体構成図である。
【図２】転舵制御および反力制御の制御ブロック図である。
【図３】微分ステアマップの例である。
【図４】本実施形態の動作を説明する図である。
【図５】転舵制御の別の例を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本実施形態の車両用操舵装置を備えた車両の全体構成図である。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール１と前輪（転舵輪）２を転舵する舵取り機構３とを機械的に切り離した、所謂ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムである。
この車両は、反力モータ５を備える。反力モータ５は、ステアリングホイール１を支持するコラムシャフト４に設ける。また、この車両は、回転角センサ６と、操舵トルクセンサ７と、反力モータ角度センサ８とを備える。回転角センサ６は、コラムシャフト４の回転角を検出する。操舵トルクセンサ７は、コラムシャフト４の捩れ角から操舵トルクを検出する。反力モータ角度センサ８は、反力モータ５の回転角度を検出する。
【０００９】
さらに、この車両は、第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂを備える。第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂは、舵取り機構３に設けており、ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂに対しそれぞれ前輪２を転舵する転舵トルクを付与する。
また、この車両は、第１，第２転舵モータ角度センサ１０ａ，１０ｂと、第１，第２タイヤ横力センサ１２ａ，１２ｂと、を備える。第１，第２転舵モータ角度センサ１０ａ，１０ｂは、前輪２の直進状態からの回転角である転舵角として第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂの回転角度を検出する。第１，第２タイヤ横力センサ１２ａ，１２ｂは、前輪２の横力として前輪２からラック１１の軸方向に入力する力を検出する。なお、第１転舵モータ９ａはピニオンギヤ１３aとラック１１を介して、第２転舵モータ９ｂはピニオンギヤ１３ｂとラック１１を介して前輪２と機械的に接続している。そのため、第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂの回転角度を検出することで前輪２の転舵角を検出することができる。
【００１０】
第１，第２，第３コントローラ１４，１５，１６は、反力モータ５と第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂとを制御する。
第２コントローラ１５は、回転角センサ６からのコラムシャフト回転角と、操舵トルクセンサ７からの操舵トルクと、反力モータ角度センサ８からの反力モータ角度と、第１，第２タイヤ横力センサ１２ａ，１２ｂからのタイヤ横力とを入力する。また、第２コントローラ１５は、図外のＣＡＮ通信線を介して車輪速等の車両情報も入力する。
【００１１】
そして、第２コントローラ１５は、反力モータ角度センサ８からの反力モータ角度、ＣＡＮ通信線からの車速に基づいて前輪２の目標転舵角を生成し、これを第１，第３コントローラ１４，１６へ送る。第１コントローラ１４は、第２コントローラ１５から入力した目標転舵角と第１転舵モータ角度センサ１０ａが検出した前輪２の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第１転舵モータ９ａへ出力し、転舵角を制御する。第３コントローラ１６は、第２コントローラ１５から入力した目標転舵角と第２転舵モータ角度センサ１０ｂが検出した前輪２，２の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第２転舵モータ９ｂへ出力し、転舵角を制御する。
【００１２】
また、第２コントローラ１５は、反力モータ角度センサ８からの反力モータ角度、第１，第２タイヤ横力センサ１２ａ，１２ｂからのタイヤ横力、第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂの電流値およびＣＡＮ通信線からの車速に基づいて、ステアリングホイール１に付与する目標操舵反力を生成する。そして、第２コントローラ１５は、生成した目標操舵反力に基づいた目標電流と反力モータ５に供給している電流を検出する電流センサ（不図示）で検出された実電流との偏差を無くす指令電流を反力モータ５へ出力し、操舵反力を制御する。
【００１３】
第１，第２，第３コントローラ１４，１５，１６は、バッテリ１７から電源を供給する。また、第１，第２，第３コントローラ１４，１５，１６は、通信線１８を介して互いに入出力情報を共有している。仮に第２コントローラ１５に故障が発生した場合であっても、残りの第１，第３コントローラ１４，１６の一方で目標転舵角および目標操舵反力を生成し、２つの第１，第３コントローラ１４，１６で第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂおよび反力モータ５の制御を継続可能となっている。
【００１４】
第２コントローラ１５は、第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂの両方に故障が発生した場合、または反力モータ５に故障が発生した場合には、バックアップクラッチ等によりコラムシャフト４とピニオンシャフト１３とを機械的に連結する。これにより、運転者によるマニュアル操舵を可能とする。
なお、第２コントローラ１５は、イグニッションオン時、回転角センサ６が検出したコラムシャフト回転角に基づき、コラムシャフト４の回転角度をニュートラル位置（転舵角ゼロに対応する位置）に合わせる。
【００１５】
図２は、本実施形態の転舵制御の制御ブロック図である。
以下、説明を簡略化するために、個々を別々に説明する必要がある場合を除き、第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂを転舵モータ９、第１，第２転舵モータ角度センサ１０ａ，１０ｂを転舵モータ角度センサ１０、第１，第２，第３コントローラ１４，１５，１６をコントローラ１５という。
コントローラ１５は、転舵制御部１９と操舵反力制御部２０とを備える。
転舵制御部１９は、目標転舵角生成部１９ａと、モータ駆動部１９ｂとを有する。
目標転舵角生成部１９ａは、定常ステア制御量演算部１９ａａと、操舵角速度演算部１９ａｂと、切り増し／切り戻し判定部１９ａｃと、微分ステア制御量演算部１９ａｄと、ゲイン乗算部１９ａｅと、加算部１９ａｆとを有する。
【００１６】
定常ステア制御量演算部１９ａａは、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量を演算する。定常ステア制御量は、運転者のステアリングホイール１への入力角度である操舵角と車速とに基づいて、可変ギヤ比マップを参照して算出する。
操舵角は、反力モータ角度と、操舵トルクセンサ７に設けたトーションバーの捩れ角とから推定する。トーションバーの捩れ角は、トーションバーの捩り特性から、下記の関係式を用いて算出できる。
トーションバー捩れ角＝操舵トルク／トルクセンサバネ定数
ここで、操舵トルクは、操舵トルクセンサ７が検出したトルクである。また、トルクセンサバネ定数は、トーションバーの固有値であって、予め実験等により判明している。
よって、操舵角は、
操舵角＝トーションバー捩れ角＋反力モータ角度
として求めることができる。
なお、この操舵角は、回転角センサ６で検出したステアリングホイール１の回転角を用いて検出しても良い。
【００１７】
可変ギヤ比マップにおいて、定常ステア制御量は、ステアリングギヤ比（転舵角に対する操舵角の比）に基づく操舵角と転舵角との関係から設定する。ステアリングギヤ比は、車速に応じて変更する。例えば、低車速域ではステアリングギヤ比を小さくして（転舵角に対する操舵角を小さくして）旋回性能を高め、高車速域ではステアリングギヤ比を大きくして（転舵角に対する操舵角を大きくして）走行安定性を高める。すなわち、車速に応じたステアリングギヤ比を可変ギヤ比マップに基づいて設定し、設定したギヤ比と操舵角とに基づいて転舵角を設定する。
【００１８】
操舵角速度演算部１９ａｂは、操舵角を微分して操舵角速度を演算する。
切り増し／切り戻し判定部１９ａｃは、操舵角と操舵角速度とに基づいて、運転者がステアリングホイール１を切り増し操作しているか、切り戻し操作しているかを判定する。ここでは、操舵角の符号と操舵角速度の符号とが同じであるとき、切り増し操作を行っていると判断し、操舵角の符号と操舵角速度の符号とが異なるとき、切り戻し操作を行っていると判断する。
【００１９】
微分ステア制御量演算部１９ａｄは、操舵角速度演算部１９ａｂで演算した操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量（基準値）を演算する。微分ステア制御量は、操舵角速度に基づいて、微分ステアマップを参照して算出する。
図３は、微分ステアマップの例である。転舵制御の微分ステア制御量は、操舵角速度と所定の微分ゲインＫ１とを乗算した値となるように設定する。ここで、微分ゲインＫ１は、操舵角速度が小さい範囲では操舵角速度が大きい範囲と比較して大きくする。また、微分ゲインＫ１は、車速が高いほど大きな値となるように設定する。さらに、微分ステア制御量には、あるリミット値により上限を設定する。
【００２０】
ゲイン乗算部１９ａｅは、切り増し／切り戻し判定部１９ａｃの判定結果に応じて補正ゲインＫを設定し、これを微分ステア制御量演算部１９ａｄで演算した微分ステア制御量（基準値）に乗算する。補正ゲインＫは、切り増し／切り戻し判定部１９ａｃで運転者がステアリングホイール１を切り増し操作していると判定したとき、Ｋ＝１に設定する。一方、補正ゲインＫは、切り増し／切り戻し判定部１９ａｃで運転者がステアリングホイール１を切り戻し操作していると判定したとき、Ｋ＜１の所定値（例えば、０．４）に設定する。
加算部１９ａｆは、定常ステア制御量演算部１９ａａで演算した定常ステア制御量と、ゲイン乗算部１９ａｅで演算した補正後の微分ステア制御量とを加算して、目標転舵角を生成する。
【００２１】
また、モータ駆動部１９ｂは、目標転舵角生成部１９ａが生成した目標転舵角と実際の転舵角（実転舵角）とが一致するような指令電流（すなわち目標転舵角と実転舵角との偏差に応じた指令電流）を転舵モータ９へ供給する。
操舵反力制御部２０は、仮想目標転舵角生成部２０ａと、目標反力生成部２０ｂと、モータ駆動部２０ｃとを有する。
仮想目標転舵角生成部２０ａは、定常ステア制御量演算部２０ａａと、操舵角速度演算部２０ａｂと、微分ステア制御量演算部２０ａｃと、加算部２０ａｄとを有する。
定常ステア制御量演算部２０ａａは、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量を演算する。定常ステア制御量は、運転者のステアリングホイール１への入力角度である操舵角と車速とに基づいて、可変ギヤ比マップを参照して算出する。この可変ギヤ比マップは、転舵制御部１９の定常ステア制御量演算部１９ａａで用いる可変ギヤ比マップと同一のものとする。また、操舵角は、転舵制御部１９の定常ステア制御量演算部１９ａａと同一の方法で算出又は検出する。
【００２２】
操舵角速度演算部２０ａｂは、操舵角を微分して操舵角速度を演算する。
微分ステア制御量演算部２０ａｃは、操舵角速度演算部２０ａｂで演算した操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量を演算する。微分ステア制御量は、操舵角速度に基づいて、微分ステアマップを参照して算出する。
ここで、反力制御の微分ステア制御量は、操舵角速度と所定の微分ゲインＫ２（＞Ｋ１）とを乗算した値となるように設定する。ここで、微分ゲインＫ２は、車速が高いほど大きな値となるように設定する。また、微分ステア制御量は、転舵制御の微分ステア制御量と同様、あるリミット値により上限を設定しておく。
【００２３】
加算部２０ａｄは、定常ステア制御量演算部２０ａａで演算した定常ステア制御量と、微分ステア制御量演算部２０ａｃで演算した微分ステア制御量とを加算して、仮想目標転舵角を生成する。
目標反力生成部２０ｂは、仮想目標転舵角生成部２０ａが生成した仮想目標転舵角と、車速、車両状態および転舵モータ電流（第１，第２転舵モータ９ａ，９ｂの電流値）を参照して目標操舵反力を生成する。
ここでは、仮想目標転舵角をθ、仮想目標転舵角θの１階微分値である仮想目標転舵角速度をｄθ／ｄｔ、仮想目標転舵角θの２階微分値である仮想目標転舵角加速度をｄ2θ／ｄｔ2としたとき、目標操舵反力Ｔｈを、次式をもとに算出する。
Ｔｈ＝Ｉｈ・ｄ2θ／ｄｔ2＋Ｃｈ・ｄθ／ｄｔ＋Ｋｈ・θ＋Ｔｈ・（θ−θａｃ）＋Ｆｈ・ＣＦ＋Ｌｈ・ＡＰ  ………（１）
ここで、Ｉｈは慣性係数、Ｃｈはダンピング係数、Ｋｈはバネ性係数、Ｔｈはフィードバック係数、Ｆｈはタイヤ横力係数、ＣＦはタイヤ横力、Ｌｈは転舵軸力係数、ＡＰは転舵モータ電流より換算した転舵軸力、θａｃは実際の転舵角である。
【００２４】
ここで、右辺第一項は、仮想目標転舵角加速度に応じて発生する操舵反力の慣性成分を模擬する慣性項である。第二項は、仮想目標転舵角速度に応じて発生する操舵反力の粘性成分を模擬するダンピング項である。第三項は、ハンドル１の回転角度に応じて発生する操舵反力のバネ成分を模擬するバネ項（剛性項）である。第四項は、仮想目標転舵角と実転舵角との偏差に応じて発生する操舵反力のフィードバック成分を模擬するフィードバック項である。第五項は、タイヤ横力に応じて発生する操舵反力のタイヤ横力成分を模擬するタイヤ横力項である。第六項は、セルフアライニングトルクに応じて発生する操舵反力のセルフアライニングトルク成分を模擬するセルフアライニングトルク項である。
【００２５】
上記（１）式において、反力特性（ハンドル操作に対する操舵反力を制御する反力特性）を決める各パラメータＩｈ，Ｃｈ，Ｋｈ，Ｔｈ，Ｆｈ，Ｌｈは、全て車速に依存する係数であり、車速が高くなるほどより大きな値となるように設定する。これにより、高速走行時の走行安定性を確保する。
モータ駆動部２０ｃは、目標反力生成部２０ｂが生成した目標操舵反力に応じた目標電流と実反力（不図示の電流センサで検出された、反力モータ５に供給されている実電流）とが一致するような指令電流を反力モータ５へ供給する。
【００２６】
（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。
図４の時刻ｔ１で、運転者が停車していた車両を発進させるとともに、ステアリングホイール１を切り増し操作したとする。すると、コントローラ１５は、操舵角および車速に基づいて目標転舵角を算出する（目標転舵角生成部１９ａ）。このとき、可変ギヤ比マップを参照して定常ステア制御量（定常項）を算出すると共に、微分ステアマップを参照して微分ステア制御量（過渡項）を算出する。
【００２７】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、操舵角の符号と操舵角速度の符号とが共に正であるため、コントローラ１５は運転者がステアリングホイール１を切り増し操作していると判断する。そのため、定常ステア制御量に微分ステア制御量をそのまま加算し、その結果を目標転舵角とする。続いて、コントローラ１５は、算出した目標転舵角から実際の転舵角を減じた減算結果に基づいて転舵モータ９の指令電流を算出する。この指令電流に基づいて転舵モータ９を駆動することにより、運転者の操舵操作に応じて転舵輪２が転舵する。
【００２８】
同時に、コントローラ１５は、操舵角および車速に基づいて仮想目標転舵角を算出し（仮想目標転舵角生成部２０ａ）、算出した仮想目標転舵角と、車速、車両状態および転舵モータ電流とに基づいて目標操舵反力を生成する（目標反力生成部２０ｂ）。そして、生成した目標操舵反力に基づいて反力モータ５を駆動することにより、ステアリングホイール１に操舵反力を付与する。
その後、時刻ｔ２で運転者がステアリングホイール１を切り戻すと、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、操舵角速度の符号が負となるため、操舵角の符号と操舵角速度の符号とが異符号となる。すると、コントローラ１５は、操舵角速度に基づいて演算した微分ステア制御量に１よりも小さい補正ゲインＫ（例えば０．４）を乗じ、補正後の微分ステア制御量を演算する。そして、定常ステア制御量に補正後の微分ステア制御量を加算した結果を目標転舵角とし、転舵モータ９を駆動制御する。
【００２９】
そして、時刻ｔ３で運転者がステアリングホイール１を切り増しすると、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、操舵角の符号と操舵角速度の符号とが再び同符号となる。そのため、コントローラ１５は、操舵角速度に基づいて演算した微分ステア制御量をそのまま定常ステア制御量に加算し、その結果を目標転舵角として転舵モータ９を駆動制御する。
このように、運転者が切り戻し操作を行っている場合は、切り増し操作を行っている場合と比較して、微分ステア制御量を小さく演算する。すなわち、運転者が切り戻し操作を行っている場合は、切り増し操作を行っている場合と比較して、操舵角に対する転舵角（＝車両ヨーレート）の位相を遅らせ、操舵入力に対する転舵出力の応答性を低くする。
【００３０】
運転者は切り増し操作時、ステアリングホイール１に力を加えることで操舵角を作る。このとき、運転者の操舵入力に対して応答遅れなく転舵するのが、運転者にとって理想的な操舵感であるといえる。そこで、切り増し操作時の目標応答を実現するために、転舵制御において、切り増し操作時の目標応答に適した目標転舵角を生成するように微分ステアマップを設定することが考えられる。この場合、切り戻し操作時と切り増し操作時とで転舵応答を等しく設定すると、車両ヨーレートは図４（ｂ）の二点鎖線βで示すように変化する。すなわち、切り増し操作時と切り戻し操作時とで、操舵角に対する車両ヨーレートの応答遅れが無くなる。
【００３１】
ところで、一般にＳＢＷシステムでは、ステアリングホイールの切り増し操作時と切り戻し操作時とで、操舵角に対する転舵角（＝車両ヨーレート）の位相を同程度としている。すなわち、切り増し操作時の目標応答を実現するために、操舵角に対する転舵角の位相を進ませた場合、切り戻し操作時の操舵入力に対する転舵出力の応答性も、切り増し操作時と同様に高まる。
そして、一般にＳＢＷシステムでは、上記のように、切り増し操作、切り戻し操作にかかわらず、操舵入力に対して転舵出力の応答性を高く設定するのが、きびきびとした車両挙動を実現し良好な操舵感を得るための好適な手段であると考えられてきた。
【００３２】
しかしながら、運転者が求める理想的な操舵感とは、実は、切り増し操作時には応答が遅れず、運転者がステアリングホイールから力を抜いて切り戻し操作を行った際には車両ヨーレート及びステアリングホイールが自然に戻るものであることがわかった。すなわち、運転者が求める理想的な操舵感とは、切り増し操作及び切り戻し操作で共に高い転舵応答を実現するものではなく、切り増し操作時には応答が遅れず、切り戻し操作時には応答が遅れるものである。
【００３３】
例えば、ＥＰＳ（電動パワーステアリング）では、ステアリングホイールと転舵輪とを機械的に連結し、操舵系に運転者の操舵負担を軽減するための操舵補助力を付与する操舵補助制御を行う。ＥＰＳにおいては、切り増し操作時には、運転者の操舵入力に応じたアシスト力を発生し、切り戻し操作時には、タイヤ反力に応じてアシスト力が弱まる。この切り戻し操作時には、車両およびステアリングホイールが自然に戻る。
運転者にとってどのような操舵感が違和感のない操舵感であるかは、運転者のそれまでの運転経験に依存する。つまり、上記のようなＥＰＳの操舵感を経験してきた運転者は、これを理想的な操舵感であると感じる傾向にある。
そのため、上記のように切り増し操作に対して微分ステアを適合し、切り戻し操作時と切り増し操作時とで共に転舵応答を高く設定した場合、切り戻し操作時に、位相進みの過剰効果により操舵角に対してヨーレート戻りが早過ぎてしまう。その結果、運転者に違和感を与えてしまう。
【００３４】
そこで、発明者らはこの点に初めて着目し、本実施形態では、転舵制御において、運転者が切り戻し操作を行っている場合は、切り増し操作を行っている場合と比較して操舵入力に対する転舵出力の応答性を低くしている。具体的には、運転者が切り戻し操作を行っている場合は、切り増し操作を行っている場合と比較して微分ステア制御量を小さく演算する。これにより、図４（ｂ）の実線αで示すように、運転者が切り戻し操作を行っている場合（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）は、切り増し操作を行っている場合と比較して転舵応答を遅らせることができる。したがって、切り戻し操作時に、操舵角に対して自然なヨーレート戻りを実現することができる。
すなわち、ＳＢＷにおける角度制御にて、ＥＰＳにおける力制御の動きを模擬することができる。その結果、ＥＰＳの理想的な操舵感に、ＳＢＷの操舵感を近づけることができる。
【００３５】
なお、図２において、定常ステア制御量演算部１９ａａが定常ステア制御量演算部に対応し、微分ステア制御量演算部１９ａｄ及びゲイン乗算部１９ａｅが微分ステア制御量演算部に対応し、加算部１９ａｆが目標転舵角設定部に対応している。ここで、微分ステア制御量演算部１９ａｄが基準値演算部に対応している。また、切り増し／切り戻し判定部１９ａｃが切り戻し操作検出部に対応している。
【００３６】
（効果）
第１の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）転舵制御部１９は、運転者によるステアリングホイール１の切り戻し操作を検出する。そして、転舵制御部１９は、運転者による切り戻し操作を検出しているとき、運転者による切り増し操作を検出しているときと比較して、操舵入力に対する転舵出力の応答性を低くする。
このように、転舵制御では、切り戻し操作時の転舵応答を切り増し操作時の転舵応答と比較して遅らせることができる。これにより、切り増し時に応答遅れのない転舵応答を得るために、切り増し操作に対して微分ステアを適合した場合であっても、切り戻し操作において位相進みの過剰効果を受けることがない。すなわち、切り増し操作においては応答遅れなく、切り戻し操作においては自然にステアリングホイール１が戻るといった理想的な操舵感を実現することができる。
【００３７】
（２）転舵制御部１９は、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量を演算する。また、転舵制御部１９は、操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量を演算する。さらに、転舵制御部１９は、定常ステア制御量と微分ステア制御量とを加算した値を転舵輪の目標転舵角として設定する。このとき、転舵制御部１９は、運転者によるステアリングホイール１の切り戻し操作を検出しているとき、切り戻し操作を検出していないときと比較して微分ステア制御量を小さく演算する。
このように、転舵制御では、切り戻し操作時の微分ステア制御量を、切り増し操作時の微分ステア制御量と比較して小さく演算するので、切り戻し操作時は、切り増し操作時と比較して操舵角に対する転舵角（＝車両ヨーレート）の位相を遅らせることができる。したがって、切り戻し操作時の操舵入力に対する転舵出力の応答性を、適切に切り増し操作時よりも低くすることができる。
【００３８】
（３）転舵制御部１９は、ステアリングホイール１の操舵角速度に基づいて微分ステア制御量の基準値を演算する。そして、転舵制御部１９は、微分ステア制御量の基準値に、ステアリング操作（切り増し／切り戻し）の判定結果に応じたゲインを乗じて微分ステア制御量を演算する。
このように、切り戻し操作時には、微分ステア制御量の基準値に、切り増し操作時よりも小さいゲインを乗じることで、切り戻し操作時の微分ステア制御量を切り増し操作時の微分ステア制御量よりも小さく演算する。したがって、適切に切り戻し操作時の転舵応答を切り増し操作時の転舵応答と比較して遅らせることができる。
【００３９】
（４）転舵制御部１９は、操舵角の符号と操舵角速度の符号とが異符号であるとき、運転者が切り戻し操作を行っていると判断する。
これにより、容易且つ適切に運転者によるステアリングホイール１の切り戻し操作を検出することができる。また、定常ステア制御量の演算に用いる操舵角と、微分ステア制御量の演算に用いる操舵角速度とを用いて切り戻し操作を検出するので、切り戻し操作を検出するために別途センサを設ける必要もない。
【００４０】
（５）運転者による切り戻し操作を検出しているとき、運転者による切り増し操作を検出しているときと比較して、操舵入力に対する転舵出力の応答性を低くする。
このように、転舵制御では、切り戻し操作時の転舵応答を切り増し操作時の転舵応答と比較して遅らせることができる。したがって、切り増し操作においては応答遅れなく、切り戻し操作においては自然にステアリングホイール１が戻るといった理想的な操舵感を実現することができる。
【００４１】
（変形例）
（１）上記実施形態においては、操舵角速度に基づいて演算した微分ステア制御量に補正ゲインＫを乗じる場合について説明したが、切り増し操作時と切り戻し操作時とで、参照する微分ステアマップを切替えて微分ステア制御量を演算することもできる。この場合、転舵制御の制御ブロックは、図５に示すようになる。すなわち、切り増し／切り戻し判定部１９ａｃの判定結果に応じて、微分ステア制御量演算部１９ａｄで用いる微分ステアマップを切り替えるようにする。これにより、比較的簡易に、切り戻し操作時の微分ステア制御量を、切り増し操作時の微分ステア制御量よりも小さく演算することができる。したがって、適切に切り戻し操作時の転舵応答を切り増し操作時の転舵応答と比較して遅らせることができ、理想的な操舵感を実現することができる。
【００４２】
（２）上記実施形態においては、操舵角の符号と操舵角速度の符号とを比較することで運転者によるステアリングホイール１の切り戻し操作を検出する場合について説明したが、検出方法はこれに限定されない。例えば、車両ヨーレートの符号と操舵角速度の符号とを比較したり、車両の横Ｇの符号と操舵角速度の符号とを比較したりする方法を採用することもできる。
（３）上記実施形態においては、操舵角速度に応じて微分ステア制御量を演算する場合について説明したが、定常ステア制御量演算部（１９ａａ，２０ａａ）で演算した目標転舵角（仮想目標転舵角）を微分した目標転舵角速度に応じて微分ステア制御量を演算することもできる。目標転舵角（仮想目標転舵角）は操舵角に基づいて演算するため、操舵角速度に代えて目標転舵角速度を用いても同等の結果が得られる。
（４）上記実施形態においては、切り戻し操作時の微分ステア制御量を、切り増し操作時の微分ステア制御量と比較して小さく演算する場合について説明したが、切り戻し操作時の操舵入力に対する転舵出力の応答を切り増し操作時よりも低くすることができればよく、その手法は適宜選択可能である。
【産業上の利用の可能性】
【００４３】
本発明に係る車両用操舵制御装置によれば、転舵制御において、切り戻し操作時の転舵応答を切り増し操作時の転舵応答と比較して遅らせることができる。したがって、切り増し操作においては応答遅れなく、切り戻し操作においては自然にステアリングホイールが戻るといった理想的な操舵感を実現することができ、有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ステアリングホイール、２…前輪（転舵輪）、３…舵取り機構、４…コラムシャフト、５…反力モータ、６…回転角センサ、７…操舵トルクセンサ、８…反力モータ角度センサ、９ａ，９ｂ…転舵モータ、１０ａ，１０ｂ…転舵モータ角度センサ、１１…ラック、１２ａ，１２ｂ…タイヤ横力センサ、１３…ピニオンシャフト、１４…第１コントローラ、１５…第２コントローラ、１６…第３コントローラ、１７…バッテリ、１８…通信線、１９…転舵制御部、１９ａ…目標転舵角生成部、１９ａａ…定常ステア制御量演算部、１９ａｂ…操舵角速度演算部、１９ａｃ…切り増し／切り戻し判定部、１９ａｄ…微分ステア制御量演算部、１９ａｅ…ゲイン乗算部、１９ａｆ…加算部、１９ｂ…モータ駆動部、２０…操舵反力制御部、２０ａ…仮想目標転舵角生成部、２０ａａ…定常ステア制御量演算部、２０ａｂ…操舵角速度演算部、２０ａｃ…微分ステア制御量演算部、２０ａｄ…加算部、２０ｂ…目標反力生成部、２０ｃ…モータ駆動部
【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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