(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系に操舵補助トルクを付与するアクチュエータと、
運転者の操舵状態を判定する操舵状態判定部と、
操舵補助トルクを演算する操舵補助トルク演算部と、
前記操舵状態判定部の結果に応じて、前記操舵補助トルクを補正する操舵補助トルク補正部と、
補正した操舵補助トルクに応じて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
を備え、
前記操舵補助トルク演算部は、少なくとも前記操舵系の戻り特性を改善するためにアクチュエータに付与する第１の操舵補助トルクと、前記第１の操舵補助トルクより小さい第２の操舵補助トルクを演算し、
前記操舵補助トルク補正部は、
前記操舵状態判定部の結果に応じて、前記少なくとも第１の操舵補助トルクと第２の操舵補助トルクの中から、１つの操舵補助トルクを選択して切替える切替え部と、
切替えたときに両操舵補助トルクの差により生じる操舵補助トルクの急変を抑制するための補正付フィルタ処理部と、
を含み、
前記補正付フィルタ処理部は、
選択された操舵補助トルクと補正付フィルタ処理済みの操舵補助トルクとの差にフィルタ処理としてフィルタ時定数の逆数を掛けたフィルタ処理変化量と、前記操舵補助トルク演算部の各操舵補助トルクのそれぞれの微分して得た操舵補助トルク変化量のうちの前記切替え部により選択された操舵補助トルクの前記操舵補助トルク変化量と、を加算し、加算値を積分した値に基づく補正した操舵補助トルクを出力とし、
前記操舵補助トルク補正部で補正した操舵補助トルクに応じて、前記アクチュエータ制御部が前記アクチュエータを駆動する、
ことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記操舵補助トルク補正部は、前記操舵状態判定部の結果に応じて、前記フィルタ処理の時定数を変更することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記操舵系の操舵速度を検出する操舵速度検出部を備え、
前記操舵補助トルク補正部は、前記フィルタ処理の時定数を操舵速度に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記車両の車速を検出する車速検出部を備え、
前記操舵補助トルク補正部は、前記フィルタ処理の時定数を車速に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記車両の操舵系に作用する操舵トルクを検出する操舵トルク検出部を備え、
前記操舵補助トルク補正部は、前記フィルタ処理の時定数を操舵トルクに応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項６】
前記操舵補助トルク演算部が、操舵トルクと車速に従って決まる基準操舵補助トルクを演算し、
前記操舵補助トルク補正部が、前記フィルタ処理部の出力する操舵補助トルクで前記基準操舵補助トルクを補正した操舵補助トルクを出力する、
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の操舵制御装置。
【請求項７】
運転者の操舵状態を判定する工程と、
操舵補助トルクを演算する工程と、
前記操舵状態判定の結果に応じて、前記操舵補助トルクを補正する工程と、
補正した操舵補助トルクに従って、車両の操舵系に操舵補助トルクを付与するアクチュエータを制御する工程と、
を備え、
前記操舵補助トルクを演算する工程において、少なくとも前記操舵系の戻り特性を改善するためにアクチュエータに付与する第１の操舵補助トルクと、前記第１の操舵補助トルクより小さい第２の操舵補助トルクを演算し、
前記操舵補助トルクを補正する工程において、前記操舵状態の判定の結果に応じて、前記少なくとも第１の操舵補助トルクと第２の操舵補助トルクの中から、１つの操舵補助トルクを選択して切替えると共に、切替えたときに両操舵補助トルクの差により生じる操舵補助トルクの急変を抑制するための補正付フィルタ処理を行い、
前記補正付フィルタ処理は、
選択された操舵補助トルクと補正付フィルタ処理済みの操舵補助トルクとの差にフィルタ処理としてフィルタ時定数の逆数を掛けたフィルタ処理変化量と、前記操舵補助トルクを演算する工程の各操舵補助トルクのそれぞれの微分して得た操舵補助トルク変化量のうちの前記切替え部により選択された操舵補助トルクの前記操舵補助トルク変化量と、を加算し、加算値を積分した値に基づく補正した操舵補助トルクを求め、
前記アクチュエータを制御する工程で、前記操舵補助トルクを補正する工程で補正した操舵補助トルクに応じて、前記アクチュエータを駆動する、
ことを特徴とする操舵制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、運転者の操舵をアシストする操舵制御装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の操舵制御装置として、低車速におけるハンドル手放し時のハンドル戻り特性を改善するために、モータでハンドル戻しトルクを発生させる操舵制御装置がある(例えば下記特許文献１)。
【０００３】
上記特許文献１によれば、モータの回転方向と操舵トルクの入力方向とが互いに異なるときにハンドルが戻り状態であると極性判別し、戻しトルクを付与するか、付与しないか切り替えている。また、保舵時(直進等でハンドルを大きく操舵しない時)におけるハンドルの僅かな切り戻しによっても、所謂ハンドルを取られるという、意図しない方向にハンドルから力を受ける現象が生じることを防ぐため、操舵トルクの大きさによって、戻しトルクを付与するか、付与しないかを切り替えている。その結果、戻しトルクはパルス的なオン・オフ信号となり、これによるハンドル戻し制御もパルス的な制御となりハンドルにパルス的な短い期間の急峻な変化による衝撃として伝わり、ハンドルの保舵時あるいは微保舵時の違和感につながる。そこでこの問題に対し、上記特許文献１では、戻りトルクをローパスフィルタ処理することが提案されている。ローパスフィルタ処理により、戻しトルクのパルス的な変化が緩やかになり、操舵感覚の違和感を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７８８２９号公報(２〜３頁、段落０００１〜００２１、図２、図４)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の操舵制御装置においては、ハンドル戻し制御の応答が、ローパスフィルタの応答で制限される。そのため、ハンドル戻し制御が高応答を必要とするような状況においては、十分なハンドル戻し制御の効果を得ることができず、好適なハンドル戻り特性を得ることができないという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ハンドル戻し制御などの制御をオン・オフする場合の操舵補助トルクのパルス的変化(短い急峻な変化)による操舵時の違和感を軽減するとともに、制御の高応答を必要とする場合においても、十分な制御効果を得ることができる操舵制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、車両の操舵系に操舵補助トルクを付与するアクチュエータと、運転者の操舵状態を判定する操舵状態判定部と、操舵補助トルクを演算する操舵補助トルク演算部と、前記操舵状態判定部の結果に応じて、前記操舵補助トルクを補正する操舵補助トルク補正部と、補正した操舵補助トルクに応じて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を備え、前記操舵補助トルク演算部は、少なくとも前記操舵系の戻り特性を改善するためにアクチュエータに付与する第１の操舵補助トルクと、前記第１の操舵補助トルクより小さい第２の操舵補助トルクを演算し、前記操舵補助トルク補正部は、前記操舵状態判定部の結果に応じて、前記少なくとも第１の操舵補助トルクと第２の操舵補助トルクの中から、１つの操舵補助トルクを選択して切替える切替え部と、切替えたときに両操舵補助トルクの差により生じる操舵補助トルクの急変を抑制するための補正付フィルタ処理部と、を含み、前記補正付フィルタ処理部は、選択された操舵補助トルクと補正付フィルタ処理済みの操舵補助トルクとの差にフィルタ処理としてフィルタ時定数の逆数を掛けたフィルタ処理変化量と、前記操舵補助トルク演算部の各操舵補助トルクのそれぞれの微分して得た操舵補助トルク変化量のうちの前記切替え部により選択された操舵補助トルクの前記操舵補助トルク変化量と、を加算し、加算値を積分した値に基づく補正した操舵補助トルクを出力とし、前記操舵補助トルク補正部で補正した操舵補助トルクに応じて、前記アクチュエータ制御部が前記アクチュエータを駆動する、ことを特徴とする操舵制御装置等にある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、ハンドル戻し制御などの制御をオン・オフする場合の操舵補助トルクのパルス的変化(短い急峻な変化)による操舵時の違和感を軽減するとともに、制御の高応答を必要とする場合においても、十分な制御効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明による操舵制御装置の構成の一例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の要部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の要部の動作の一例を示す動作フローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１における操舵補助トルク１演算器の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるアシストマップの一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における操舵補助トルク補正器の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】この発明による操舵制御装置の効果を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態１における操舵補助トルク１演算器の構成の別の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明によれば、２つ以上の操舵補助トルクから、１つの操舵補助トルクを選択することによる操舵補助トルクの変動を、ローパスフィルタ処理で緩和するとともに、選択した操舵補助トルクの変化量に応じてローパスフィルタ処理を補正することにより、制御の高応答を必要とする場合においても、十分な制御効果を得る。
【００１１】
以下、この発明による操舵制御装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明による操舵制御装置の構成の一例を示す図である。ハンドル１に連結したステアリング軸２の回転に応じて左右の転舵輪３が転舵される。ハンドル１には、操舵角度を検出する操舵角度センサ４が配置されている。ステアリング軸２には、トルクセンサ５が配置され、ステアリング軸２に作用する操舵トルクを検出する。モータ６は減速機構７を介してステアリング軸２に連結しており、モータ６が発生する操舵補助トルクをステアリング軸２に付与することができる。車両の車速は車速センサ８で検出する。またモータ６に流れる電流は電流センサ９で検出する。モータ６の端子間電圧は電圧センサ１０で検出する。
【００１３】
制御ユニット１１は、例えばモータ６が発生させる操舵補助トルクを演算し、操舵補助トルクを発生するために必要なモータ６の電流を制御するものであり、後述するＲＯＭ、ＲＡＭを含むメモリを設けたマイクロコンピュータ(ＣＰＵ)、モータ電流を駆動(所望の電流を流す)する電流駆動器１２等を備える。
【００１４】
次にこの実施の形態の要部である制御ユニット１１での操舵補助トルクの演算について、図２に示すブロック図と図３に示す動作フローチャートに従って説明する。なお動作フローチャートに示す動作は所定時間の制御周期で繰り返し実行される。
【００１５】
図２において、制御ユニット１１は、電流駆動器１２と、マイクロコンピュータで構成される操舵状態判定器２１、操舵補助トルク演算器２２、メモリ(装置)Ｍを含む。そして、例えば操舵角度センサ４、車速センサ８、トルクセンサ５、電流センサ９等が制御ユニット１１に接続されている。メモリＭにはマイクロコンピュータで使用される各種データ、情報が記憶される。
操舵補助トルク演算器２２は、操舵補助トルク１演算器２２１、操舵補助トルク２演算器２２２、操舵補助トルク３演算器２２３、操舵補助トルク補正器２２４を含む。
【００１６】
図３の動作フローチャートにおいて、ステップＳ１において、操舵角度センサ４を用いて操舵角度、トルクセンサ５を用いて操舵トルク、車速センサ８を用いて車両の車速をそれぞれ検出する。
【００１７】
ステップＳ２では、操舵状態判定器２１において、操舵トルクから運転者の操舵状態を判定する。操舵トルクの大きさが、所定の操舵トルク閾値を越える場合、操舵状態判定器２１は、運転者がハンドル１を掴んで操舵している状態、すなわち、保舵状態と判定する。
【００１８】
ステップＳ３では、操舵補助トルク演算器２２において、操舵角度、操舵トルク、車速、に基づいて、操舵補助トルク１、操舵補助トルク２、操舵補助トルク３を演算する。この実施の形態において、操舵補助トルク１は、低車速におけるハンドル手放し時のハンドル戻り特性を改善するために、モータ６でハンドル戻しトルクを発生させるための操舵補助トルクである。操舵補助トルク１を演算する操舵補助トルク１演算器２２１の構成について説明する。
【００１９】
操舵補助トルク１演算器２２１のブロック図を図４に示す。目標操舵速度設定器４１は、操舵角度と車速に対応する目標操舵速度があらかじめ、マップデータとして設定されており(実際にはメモリに格納されている)、検出した操舵角度と車速に対応する目標操舵速度が演算される。目標操舵速度は、ハンドル１の中立位置への戻りを改善するため、操舵角度に対して、逆符号の目標操舵速度が設定されており、また、車速が低いほど、目標操舵速度の大きさが大きくなるように設定されている。そして同じ車速においては、例えば操舵角度の大きさ(絶対値)の増加に従い、零から例えば基準操舵角度までの操舵角度の間で、はじめは増加する特性であるが、その後、最大目標操舵速度に達したあと、減少する特性となっている。
【００２０】
実操舵速度演算器４２では、操舵角度からハンドル１の操舵速度である実操舵速度を演算する。
減算器４３では、目標操舵速度から実操舵速度を減算することで、操舵速度偏差を演算する。
ゲイン補正器４４では、操舵速度偏差に所定のゲインを掛けることで、操舵補助トルク１を演算する。
【００２１】
次に、操舵補助トルク２を演算する操舵補助トルク２演算器２２２の構成について、説明する。この実施の形態において、操舵補助トルク２は、操舵状態判定器２１の判定結果によって、操舵補助トルク１と切替わる操舵補助トルクであり、操舵補助トルク２は零に設定される。つまり、操舵補助トルク２は、操舵補助トルク１の付与を停止するために設定される操舵補助トルクである。
なお、上記理由により操舵補助トルク２は零に限らず操舵補助トルク１より小さい値であればよい。
【００２２】
操舵補助トルク３を演算する操舵補助トルク３演算器２２３は、従来の操舵制御装置で演算されている操舵補助トルクを演算する。例えば、この実施の形態では、図５に示すアシストマップのように操舵トルクと車速に対応する運転者の操舵を補助するための操舵補助トルクがあらかじめ、マップデータとして設定されており(メモリＭに格納)、検出した操舵トルクと車速に応じて、操舵補助トルク３が演算される。
【００２３】
図５のアシストマップでは、操舵トルクの大きさ(絶対値)が小さい領域では、アシストマップの勾配、すなわち操舵トルクの増加に対する操舵補助トルクの値の増加量、が小さく、操舵トルクが増加すると徐々に勾配が大きくなり、所定の操舵補助トルクに達すると、それ以上は増加せず一定となる。また、車速が低いほど、操舵補助トルクの大きさが大きくなるように設定されている。
【００２４】
ステップＳ４では、操舵補助トルク補正器２２４において、操舵補助トルク１、操舵補助トルク２、操舵補助トルク３から最終的な操舵補助トルクを演算する。操舵補助トルク補正器２２４の構成を示すブロック図を図６に示す。
【００２５】
図６において、操舵補助トルク補正器２２４は、微分器６２，６３、切替え器６１，６４、補正付ローパスフィルタ７０、加算器６９、を含む。そして、操舵状態判定器２１，操舵補助トルク１演算器２２１，操舵補助トルク２演算器２２２，操舵補助トルク３演算器２２３が接続されている。補正付ローパスフィルタ７０は、減算器６５、掛算器６６、加算器６７、積分器６８を含む。
【００２６】
切替え器６１は操舵状態判定器２１の判定結果によって、出力する信号を切替える。この実施の形態では、操舵状態判定器２１において、保舵状態と判定している時は、操舵補助トルク２を選択し、零を出力する。操舵状態判定器２１において、保舵状態と判定していない時は、操舵補助トルク１を選択し、出力する。
【００２７】
微分器６２は操舵補助トルク１を微分し、操舵補助トルク１の変化量を演算する。ここでｓはラプラス演算子を表す。微分器６３は操舵補助トルク２を微分し、操舵補助トルク２の変化量を演算する。
【００２８】
切替え器６４は操舵状態判定器２１の判定結果によって、出力する信号を切替える。この実施の形態では、操舵状態判定器２１において、保舵状態と判定している時は、操舵補助トルク２の変化量を選択し、出力する。操舵補助トルク２は零であるので、操舵補助トルク２の変化量も零である。操舵状態判定器２１において、保舵状態と判定していない時は、操舵補助トルク１の変化量を選択し、出力する。
【００２９】
減算器６５では、切替え器６１の出力から、積分器６８の出力を減算して出力する。掛算器６６は、減算器６５の出力にフィルタ時定数Ｔｃの逆数を掛けて出力する。加算器６７は、掛算器６６の出力と切替え器６４の出力を足し合わせて出力する。積分器６８は加算器６７の出力を積分し出力する。この積分器６８の出力が、この実施の形態の要部となる操舵補助トルク補正器２２４で補正した操舵補助トルクに相当する。
加算器６９は積分器６８の出力と、操舵補助トルク３を加算して、最終的な操舵補助トルクを出力する。
【００３０】
ここで、従来技術である操舵補助トルクに単純にローパスフィルタ処理を実施する構成との対応について説明する。従来技術のローパスフィルタは、図６の破線部７０から、加算器６７を除いた構成に相当する。また、積分器６８への入力、すなわち、掛算器６６の出力は、従来技術のローパスフィルタにおいて、ローパスフィルタが出力する信号の変化量に相当する。よって、積分器６８への入力、すなわち、掛算器６６の出力をフィルタ処理の変化量と呼ぶ。
【００３１】
ステップＳ５では、電流駆動器１２において、モータ６が最終的に演算した操舵補助トルクを発生するようにモータ６の電流を駆動する。
なお、電流駆動器１２は通常、電流センサ９からのモータ６の電流値によりフィードバック制御を行うが、この発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
次にこの実施の形態の効果を説明する。この実施の形態の従来技術との大きな違いは、破線部７０で示すローパスフィルタ処理に、加算器６７を追加し、フィルタ処理の変化量を、切替え器６４で選択した操舵補助トルクの変化量を加算して補正する処理を備えた点である。その効果を図７に示す。図７は、操舵角度が大きい領域から、運転者がハンドル１から手を放した場合を想定した積分器６８の出力を示すものである。
【００３３】
図７の(ａ)は操舵トルクの経時変化を示し、Ａは保舵状態と判定している期間を示す。図７の(ｂ)は演算される操舵補助トルクの経時変化を示し、Ｂ１はこの発明での補正付ローパスフィルタの処理結果の操舵補助トルク、Ｂ２は従来のローパスフィルタの処理結果の操舵補助トルク、Ｔａ１は操舵補助トルク１、Ｔａ２は操舵補助トルク２、をそれぞれ示す。
【００３４】
操舵角度が大きい領域からの手放しの場合、ハンドル１を中立位置に戻そうとする路面反力トルクが大きいため、目標操舵速度よりも、ハンドル１を中立位置に戻す実速度のほうが大きく発生する。その結果、ハンドル１が急激に中立位置に戻るため、運転者は違和感を受ける。違和感を軽減するためには適度にゆっくり戻ることが好適である。
【００３５】
操舵補助トルク１演算器２２１は、目標操舵速度と実操舵速度との偏差から、操舵補助トルクを演算するため、目標操舵速度より実操舵速度のほうが大きい場合は、実操舵速度を抑えて、ハンドル１をゆっくり戻すように操舵補助トルク１が演算される。
【００３６】
図７の(ｂ)の操舵補助トルク１(Ｔａ１)は、ハンドル１を手放しした時、実操舵速度を抑えるための操舵補助トルクが増加していることを示している。操舵補助トルク２(Ｔａ２)は常に零である。図７の(ａ)に示すように、操舵トルクが操舵トルク閾値を越え、保舵状態と判定している間(Ａ)は、操舵補助トルク２(Ｔａ２)が選択されている。操舵トルクが操舵トルク閾値を下回ると、操舵補助トルク１(Ｔａ１)が選択される。
【００３７】
操舵補助トルクの切替えのタイミングにおいて、操舵補助トルク１(Ｔａ１)と操舵補助トルク２(Ｔａ２)は異なる値であるため、単純にスイッチのように切替えるだけだと、両操舵補助トルクの差によって生じる操舵補助トルクの急変により、運転者にも違和感を与えてしまう。この違和感は上記特許文献１記載のパルス的な急峻な変化によるパルス的な変化による衝撃に相当するものである。
【００３８】
図７の(ｂ)の従来技術のローパスフィルタの処理結果の操舵補助トルクＢ２では、この両操舵補助トルクの差によるオフセット急変を緩やかに変化させるため、違和感は改善されている。ただし、ローパスフィルタにより、応答が遅れる結果、ハンドル１の急激な戻し速度を抑えるための操舵補助トルク１の立ち上がりが遅れている。この結果、ハンドル１の急激な戻り速度が発生し、運転者に違和感を与えてしまう課題が生じる。
【００３９】
それに対し、図７の(ｂ)のこの発明の補正付ローパスフィルタの処理結果の操舵補助トルクＢ１は、この実施の形態の積分器６８の出力を示す。選択した操舵補助トルク１の変化量が加算器６７において足し合わされるようにフィルタ処理を補正した結果、操舵補助トルクの切替えのタイミング時のオフセット急変を防止し、滑らかに操舵補助トルクを切替えられるとともに、切替え後、操舵補助トルク１の変化と等しく、積分器６８の出力が変化している。すなわち、応答遅れが改善し、従来技術に対して、操舵補助トルクの立ち上がりが早くなっている。その結果、ハンドル１の急激な戻し速度を抑える操舵補助トルクを早期に発生させることが可能となり、ハンドル１をゆっくりと好適に戻すことが可能となる。
【００４０】
伝達特性で上記効果を説明すると、従来のローパスフィルタは伝達特性がローパスフィルタの伝達特性になるが、この発明では、伝達特性は１となり、入力の変化特性が遅れなく、出力の変化となる効果となっている。そして、切替え時に生じるオフセットに関しては、補正付ローパスフィルタの伝達特性で滑らかにオフセットを解消する効果となっている。
【００４１】
なお、この実施の形態では、フィルタの時定数を固定値として説明したが、以下に示すように、フィルタの時定数Ｔｃを可変にしてもよい。
【００４２】
例えば、切替え器６１，６４の切替えに応じて、すなわち、操舵状態判定器２１の判定結果に基づいて、フィルタの時定数Ｔｃを変更する。操舵補助トルク１の付与を停止するために切替え器６１，６４において操舵補助トルク２を選択した場合は、ハンドル１の急激な戻し速度に対応する必要がないため、高い応答性は必要でないため、時定数を大きく設定することで、より穏やかに操舵補助トルクを零に漸減させることが可能になり、滑らかな操舵感を達成することができる。
【００４３】
従って掛算器６６は、外部からの所定の条件を示す少なくとも１種類の信号に従ってフィルタ時定数Ｔｃを変更する機能、および例えば操舵角度の変化から操舵速度を求める等の所定の演算機能を有し得るものとする(図６参照)。各条件に対するフィルタ時定数Ｔｃのマップ、または時定数変更用の閾値等は、例えばメモリＭに予め格納したものを使用するものとする(以下同様)。
【００４４】
また、切替え器６１，６４の切替えがない状況、すなわち、操舵状態判定器２１の判定結果が同じ場合においても、フィルタの時定数を可変にしてもよい。保舵状態と判定され、操舵補助トルク２が選択されている状況において、例えば操舵角度センサ４からの操舵角度の変化に基づき求めた操舵速度が所定の操舵速度閾値よりも大きい場合に、フィルタの時定数を小さく設定する。
【００４５】
この構成により、操舵速度に応じて適切な操舵補助トルク補正器２２４の制御応答を得ることができる。その結果、運転者がハンドル１を持っている保舵状態と判定され、かつ、運転者がハンドル１を操舵している時に、操舵補助トルクを速やかに零に漸減できるため、運転者の操舵と操舵補助トルクとの干渉を抑えることができる。逆に、運転者がハンドルを一定舵角で保舵している場合は、操舵補助トルクがゆっくりと零に漸減するため、操舵補助トルクの変化による違和感を軽減できる。
【００４６】
また、操舵トルクが小さく保舵状態と判定されておらず、操舵補助トルク１が選択されている状況においても、操舵速度が小さい時に時定数が大きくなるように変更してもよい。操舵トルクが小さくても、運転者がハンドル１を保舵している状況において、操舵補助トルクの切替えのタイミング時のオフセット急変をより抑えることが可能となり、操舵補助トルクの変化による違和感を軽減することができる。また、操舵速度閾値は十分小さい操舵速度を設定することで、大きい操舵角からの手放し時には、即座に、時定数は小さい値に変更され、ハンドル１の急激な戻り速度の抑制効果は、同様に得ることができる。
【００４７】
また、車速に応じて、フィルタの時定数を変更してもよい。この場合、掛算器６６は車速センサ８からの車速信号によりフィルタの時定数を変更する。この構成により、車速に応じて適切な操舵補助トルク補正器２２４の制御応答を得ることができる。車速が低い場合、路面反力トルクが小さくなるため、大きな操舵角度からの手放しにおいても、ハンドル１の戻り速度は緩やかになるため、車速が小さいほど時定数を大きく設定することで、操舵補助トルクのパルス的変化をより滑らかにすることが可能となり、滑らかな操舵感を得ることが可能となる。
【００４８】
また、操舵トルクに応じて、フィルタの時定数を変更してもよい。この場合、掛算器６６は操舵状態判定器２１の判定結果、トルクセンサ５からのトルク信号によりフィルタの時定数を変更する。この構成により、操舵トルクに応じて適切な操舵補助トルク補正器２２４の制御応答を得ることができる。例えば、操舵状態判定器２１が保舵状態と判定し、操舵補助トルク１の付与を停止している状況、すなわち、操舵補助トルク２が選択されている状況において、操舵トルクの大きさが大きいほど、時定数を小さく設定する。その結果、運転者がハンドル１を操舵して、操舵トルクが増加している状況において、操舵補助トルクのオフセットを速やかに零に漸減できるため、切替え器６１，６４において操舵補助トルク２を選択した場合は、運転者の操舵と操舵補助トルクとの干渉を抑えることができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、操舵角度、操舵速度を得るために、操舵角度センサ４を用いる構成としたが、これに限定するものではない。操舵角度として、モータ６の回転角度を用いることは当然可能であり、車輪速差から推定した操舵角度を用いてもよい。また、操舵速度として、電圧センサ１０で検出した電圧から推定した操舵速度を用いてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、操舵状態判定器２１として、操舵トルクの大きさに基づき、運転者がハンドル１を保舵している保舵状態を判定する構成を示したが、それに限るものではない。例えば、特許文献１に示されているように、モータの回転方向と操舵トルクの方向とが互いに異なる時、運転者がハンドル１を中立位置に戻す切戻し操舵をしていると判断する構成とし、操舵補助トルク１を選択する。切戻し操舵と判断していない場合は、操舵補助トルク２の零を選択する。この構成により、切増し操舵においては、戻しトルクが付与されないため、運転者の操舵トルク増加を防止できる。そして、切戻し時に、ハンドル１を中立位置に戻す戻しトルクを付与し、切戻し操舵をアシストすることができる。そして、操舵補助トルクの切替え時のオフセット変化を緩やかにすることで運転者の違和感防止でき、かつ、高応答を必要とする切戻し操舵においても、操舵補助トルクの変化量を考慮することで、制御効果を得ることができる。
なお、モータの回転方向は例えば、電圧センサ１０または電流センサ９の出力信号から求めることができる(図２参照)。
【００５１】
さらに、上記実施の形態において、操舵補助トルク２は零とする構成としたが、その構成に限るものではない。例えば、操舵補助トルク１を演算するときより、図４のゲイン補正器４４で偏差に掛ける所定のゲインを小さくした操舵補助トルク１演算器２２１を操舵補助トルク２の演算に用いる。すなわち、この構成により、操舵補助トルク２は零ではないが、操舵補助トルク１より小さい操舵補助トルクを得ることができ、操舵状態判定結果に応じて、制御効果を弱めることができ、運転者の操舵と操舵補助トルクとの干渉を抑えることができる。
この場合、例えば図４において、操舵補助トルク２演算器２２２を、操舵補助トルク１演算器２２１と同じ構成で、ゲイン補正器４４でのゲインを小さくしたものとする。
【００５２】
また、操舵補助トルク１と、操舵補助トルク２と、その中間的な操舵補助トルクを演算し、操舵トルクの大きさに応じて、これらの中から、１つの操舵補助トルクを選択する構成としてもよい。その結果、運転者の操舵状態に応じて、より適切な操舵補助トルクを選択することが可能となり、好適な操舵補助トルクを得ることができる。
この場合、例えば図２、４に示すように、操舵補助トルク１演算器２２１のゲイン補正器４４がトルクセンサ５から得られる操舵トルクに従ってゲインを変更または切替えるようにする。
【００５３】
さらに上記実施の形態において、操舵補助トルク１は、低車速におけるハンドル手放し時のハンドル戻り特性を改善するために、モータ６でハンドル戻しトルクを発生させるための操舵補助トルクを、目標操舵速度と操舵速度の偏差から演算したが、その構成に限るものではない。
【００５４】
例えば、ハンドル１の戻り特性を改善するために、操舵速度に比例する抵抗トルクとなる粘性トルクを操舵補助トルクとして付与する構成とし、切増し操舵で弱めの粘性トルクを付与し、切戻し操舵で強めの粘性トルクを付与するように構成してもよい。粘性トルクを操舵補助トルクとした場合の、操舵補助トルク１演算器２２１の構成を示すブロック図を図８に示す。実操舵速度演算器４２では操舵角度センサ４から取得した操舵角度を微分して実操舵速度を演算する。ゲイン補正器４４では、車速センサ８で検出した車両の速度に応じて、ゲインを設定し、設定したゲインと実操舵速度を掛け合わせて、粘性トルクを演算し、操舵補助トルク１とする。操舵補助トルク１に１未満のゲインを掛けることで操舵補助トルク２を演算する。操舵状態判定器２１において、切増し操舵の状態、または、切戻し操舵の状態を判定し、切増し操舵状態の時には、操舵補助トルク２を選択し、切戻し操舵状態の時には、操舵補助トルク１を選択する。
この構成により、切り増し操舵時には、粘性トルクを小さく設定できるため、運転者の操舵トルクの増大を防止し、好適な操舵感を得ることができ、かつ、操舵補助トルクの切替え時のオフセット変化を緩やかにすることで運転者の違和感防止でき、さらに、切り戻し操舵では、高い制御応答により急激な戻り速度増加を抑えることが可能になる。
【００５５】
なお、モータ６および減速機構７がアクチュエータを構成し、操舵状態判定器２１が操舵状態判定部を構成し、操舵補助トルク１演算器２２１，操舵補助トルク２演算器２２２，操舵補助トルク３演算器２２３が操舵補助トルク演算部を構成し、操舵補助トルク補正器２２４が操舵補助トルク補正部を構成し、電流駆動器１２がアクチュエータ制御部を構成し、切替え器６１，６４が切替え部を構成し、微分器６２，６３、補正付ローパスフィルタ７０(減算器６５、掛算器６６、加算器６７、積分器６８を含む)、加算器６９が補正付フィルタ処理部を構成する。
また、操舵角度センサ４(または操舵角度センサ４と掛算器６６)が操舵角度検出部を構成し、車速センサ８が車速検出部を構成し、トルクセンサ５が操舵トルク検出部を構成する。
また、操舵補助トルク１は第１の操舵補助トルク、操舵補助トルク２は第２の操舵補助トルク、操舵補助トルク３は基準操舵補助トルクを構成する。
【００５６】
この発明は上記各実施例に限定されるものではなく、これらの可能組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
この発明による操舵制御装置等は各種操舵装置に適用可能であり、同様な効果を奏する。
【符号の説明】
【００５８】
１  ハンドル、２  ステアリング軸、３  転舵輪、４  操舵角度センサ、５  トルクセンサ、６  モータ、７  減速機構、８  車速センサ、９  電流センサ、１０  電圧センサ、１１  制御ユニット、１２  電流駆動器、２１  操舵状態判定器、２２  操舵補助トルク演算器、４１  目標操舵速度設定器、４２  実操舵速度演算器、４３  減算器、４４  ゲイン補正器、６１，６４  切替え器、６２，６３  微分器、６５  減算器、６６  掛算器、６７  加算器、６８  積分器、６９  加算器、７０  補正付ローパスフィルタ、２２１  操舵補助トルク１演算器、２２２  操舵補助トルク２演算器、２２３  操舵補助トルク３演算器、２２４  操舵補助トルク補正器、Ｍ  メモリ。
【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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【図７】
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【図８】
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