(57)【要約】  自動操舵中にステアリングホイールに作用する慣性トルクによる電動パワーアシスト用目標電流の変動を抑制し、円滑な自動操舵制御を可能にしかつ自動操舵制御中でも運転者の操舵を円滑にアシストする操舵制御装置を得る。  電動パワーアシスト制御の為のモータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御部７１、転舵輪の自動操舵制御の為のモータの自動操舵用目標電流を演算する自動操舵制御部７２、自動操舵制御時に電動パワーアシスト用と自動操舵用の目標電流の和に合わせてモータ電流を制御する電流制御部７３、電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数を含みステアリングホイール慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で電動パワーアシスト用目標電流を補正する周波数成分抽出器７１１を含む。
2009069196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと連結したステアリング軸の回転に応じて転舵輪が転舵され、ステアリング軸にアクチュエータを配置し、ステアリング操作をアシストする電動パワーアシスト制御と、転舵輪を位置制御する自動操舵制御とを行う操舵制御装置であって、
前記電動パワーアシスト制御を実行するために必要な前記アクチュエータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御部と、
転舵輪を位置制御する自動操舵制御を実行するために必要な前記アクチュエータの自動操舵用目標電流を演算する自動操舵制御部と、
自動操舵制御時に電動パワーアシスト用目標電流と自動操舵用目標電流との和に一致するように前記アクチュエータの電流を制御する電流制御部と、
前記電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数又は前記ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流、又は前記トルクセンサからの操舵トルクを補正する周波数成分抽出器と、
を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記周波数成分抽出器が、前記電動パワーアシスト制御部において、電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流を補正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】
前記周波数成分抽出器が、前記電動パワーアシスト制御部において、ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流を補正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】
前記周波数成分抽出器が、ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記トルクセンサからの操舵トルクを補正し、
前記電動パワーアシスト制御部が、補正されたトルクセンサからの操舵トルクに従って電動パワーアシスト用目標電流を演算することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動パワーステアリングのモータを用いて転舵輪を自動操舵する操舵制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動操舵を実施する操舵制御装置では、自動操舵中に、自動操舵に必要なトルクと、電動パワーアシストに必要なトルクの両方をモータに発生させている。これにより、自動操舵中に運転者がステアリングを操作した時に、自動操舵トルクに対して電動パワーアシストトルクが打ち勝ち、運転者がステアリングを操舵することを容易にしている(例えば特許文献１)。【０００３】
また、特許文献１では、ステアリングホイールの慣性トルクと運転者のステアリング操作に伴う操舵トルクを区別しやすくするために、自動操舵中にアシストトルクゲインを非自動操時に比べて小さくしている。【０００４】
【特許文献１】特許第３６９３０４８号(２頁４行〜３頁１８行、図４)
【特許文献２】特許第３４９８９１０号(２頁２７行〜４０行、図２)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような自動操舵を実施する操舵制御装置では、自動操舵中にステアリングホイールの慣性トルクにより、電動パワーアシストトルクが変動するため、自動操舵制御が円滑に実施できず音や振動が発生する課題があった。【０００６】
また、自動操舵中にアシストトルクゲインを非自動操時に比べて小さくしていると、電動パワーアシストトルクの変動も小さくなるため、自動操舵制御への影響を小さくすることはできるが、運転者の操舵トルクが非自動操時に比べて大きくなるという課題もあった。特に運転者の操舵を可能にするためには、アシストトルクゲインはある程度大きくする必要があり、電動パワーアシストトルクの変動により自動操舵制御が円滑に実施できず、音や振動が発生する課題が残る。【０００７】
また、特許文献２では、前方道路の車線に自車を追従させる制御電流を自動操舵アクチュエータのモータに出力する車線追従制御装置において、モータに出力されている制御電流に対し低周波数域の信号のみを通過させるフィルタ処置を施し、その出力電流が設定されている操舵介入閾値を超えた時に、運転者が操舵介入していると判断し、制御電流を低下、若しくは、オフしている。【０００８】
但し、前方道路の車線に自車を追従させる時とは異なり、駐車時の自動操舵では、ステアリングホイールを大きく回転させる必要があり、自動操舵のための制御電流は低周波数域に分布し、運転者の操舵介入と区別することができない。そのため、特許文献２記載の構成は、駐車時の自動操舵に対しては適用することができなかった。【０００９】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、自動操舵時において、ステアリングホイールの慣性トルクによる電動パワーアシストトルクの変動を抑え、自動操舵制御を円滑に実施でき、かつ、自動操舵中に運転者がステアリングホイールを操作した時に、運転者が容易にステアリング操作することを可能にする操舵制御装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、ステアリングホイールと連結したステアリング軸の回転に応じて転舵輪が転舵され、ステアリング軸にアクチュエータを配置し、ステアリング操作をアシストする電動パワーアシスト制御と、転舵輪を位置制御する自動操舵制御とを行う操舵制御装置であって、前記電動パワーアシスト制御を実行するために必要な前記アクチュエータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御部と、転舵輪を位置制御する自動操舵制御を実行するために必要な前記アクチュエータの自動操舵用目標電流を演算する自動操舵制御部と、自動操舵制御時に電動パワーアシスト用目標電流と自動操舵用目標電流との和に一致するように前記アクチュエータの電流を制御する電流制御部と、前記電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数又は前記ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流、又は前記トルクセンサからの操舵トルクを補正する周波数成分抽出器と、を備えたことを特徴とする操舵制御装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、自動操舵時において、ステアリングホイールの慣性トルクによる電動パワーアシストトルクの変動を抑え、自動操舵制御を円滑に実施でき、かつ、自動操舵中に運転者がステアリングホイールを操作した時に、運転者が容易にステアリング操作することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施の形態による操舵制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明による操舵制御装置における自動操舵時の舵角とトルクセンサで検出した操舵トルクを表したタイムチャートである。
【図３】この発明による操舵制御装置における自動操舵時の舵角変化が大きく加速度変動が大きい場合の舵角とトルクセンサで検出した操舵トルクを表したタイムチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１における操舵制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の電動パワーアシスト制御部のブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の基本アシスト電量演算器に格納されているアシストマップの一例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の周波数成分抽出器の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の周波数成分抽出器の動作の一例を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の周波数成分抽出器におけるローパスフィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の周波数成分抽出器における電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２の大きさに対する補正値αのマップの一例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の自動操舵制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１による操舵制御装置の周波数成分抽出器の動作の別の例を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における操舵制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態２による操舵制御装置の周波数成分抽出器の動作の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による操舵制御装置を示す構成図である。ステアリングホイール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９が転舵される。ステアリング軸２には、トルクセンサ３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。アクチュエータとしてのモータ４は減速機構５を介してステアリング軸２に連結しており、モータ４が発生するトルクをステアリング軸２に付与することができる。モータ４にはモータ４のロータの回転角度を検出する角度センサ６が配置されている。車両の車速は車速センサ１１(図１には図示せず、図５参照)で検出する。またモータ４に流れる電流は電流センサ１９(図１には図示せず、図５参照)で検出する。【００１４】
操舵制御器７は、運転者のステアリング操舵をアシストする電動パワーアシスト制御を実施するために必要なモータ４の目標電流である電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御部７１と、転舵輪９を位置制御する自動操舵制御を実行するために必要なモータ４の目標電流である自動操舵用目標電流を演算する自動操舵制御部７２と、電流センサ１９で検出した電流が、自動操舵制御時に電動パワーアシスト用目標電流と自動操舵用目標電流との和に一致するようにモータ４の電流を制御する電流制御部７３を備えている。電動パワーアシスト制御部７１には、電動パワーアシスト用目標電流からステアリングホイール振動成分を除去し、運転者の操舵成分を抽出し、電動パワーアシスト用電流を補正する周波数成分抽出器７１１を備える。【００１５】
目標舵角演算器８は自動操舵制御時の目標舵角を演算し、操舵制御器７に演算した目標舵角を送信する。【００１６】
自動操舵制御が実施されておらず、運転者がステアリングホイールを操作する手動操舵時は、電動パワーアシスト制御部７１が演算する電動パワーアシスト用目標電流にモータ４の電流が一致するように電流制御部７３が制御を行う。これにより、手動操舵時は従来の電動パワーステアリングと同等の操舵制御装置となる。【００１７】
次に自動操舵について説明する。自動操舵中は、運転者がステアリング操作をしていない状態で、モータ４を用いてステアリング軸２を回転させ、転舵輪９を自動で転舵させる。例えば、駐車時や高速道路を走行中に、運転者が自動操舵を選択すると、目標舵角演算器８では、車速センサ１１で検出した車速信号等の車両状態量を示す信号ＡＳと車両の目標走行軌跡を示す信号ＢＳから、車両を目標走行軌跡に追従させるための目標舵角を演算し、操舵制御器７に演算した目標舵角を送信する。自動操舵制御部７２は取得した目標舵角と角度センサ６によって検出されるロータ回転角(信号)から、ステアリング軸２が目標舵角に追従するように自動操舵用目標電流を演算し、自動操舵用目標電流を電流制御部７３に出力する。【００１８】
自動操舵時は、電流制御部７３は自動操舵制御部７２が演算した自動操舵用目標電流と電動パワーアシスト制御部７１が演算した電動パワーアシスト用目標電流の和をモータ４の目標電流として、電流センサ１９で検出したモータ４の電流が目標電流に追従するように電流制御を行う。これにより、運転者が自動操舵を選択した時には、モータ４によりステアリング操作が実施されるため、運転者はステアリング操作なしにアクセルやブレーキの操作のみで駐車や高速道路走行が可能になる。【００１９】
また、自動操舵中にもモータ４の目標電流に電動パワーアシスト用目標電流を付与することにより、自動操舵中に運転者がステアリング操作を実施した時に、運転者のステアリング操作に必要な操舵トルクを、電動パワーアシスト用目標電流を付与しない場合に比べて小さくし、容易にステアリング操作することを可能にする。これは、自動操舵用目標電流と電動パワーアシスト用目標電流の和をモータ４の目標電流とすることで、自動操舵に対抗して運転者が操舵した時に、自動操舵用目標電流をキャンセルするように電動パワーアシスト用目標電流が働き、その結果、モータ４が出力するトルクが運転者の操舵をアシストする方向に発生するためである。【００２０】
このように自動操舵用目標電流と電動パワーアシスト用目標電流の和をモータ４の目標電流として、モータを駆動することで、自動操舵中の運転者のステアリング操作を容易にすることができるが、運転者の操舵していない状態で、ステアリングホイール１に作用する慣性トルクの影響で、トルクセンサ３が検出する操舵トルクが変動した場合、電動パワーアシスト用目標電流が変動し、モータ４の目標電流が変動するため、自動操舵制御が円滑に実施できず音や振動が発生する課題が生じる。【００２１】
図２および図３はそれぞれ自動操舵時の舵角(ａ)とトルクセンサで検出した操舵トルク(ｂ)を表したタイムチャートである。自動操舵開始の舵角が急回転しているところ、および、自動操舵終了の舵角が急停止しているところではステアリングホイールに作用する慣性トルクが大きくなるため、トルクセンサ３を構成しているトーションバーが捩れて、トルクセンサ３は操舵トルクとして検出する。【００２２】
そして、定常的な操舵になった状態、すなわち、自動操舵による操舵速度変化が小さい状態では、ステアリングホイール１に作用する慣性トルクが小さくなるため、トルクセンサ３が検出する操舵トルクの変動は小さくなる。【００２３】
図３に示すように、舵角変化が大きく加速度変動が大きい時には、ステアリングホイール１に作用する慣性トルクも大きくなり、操舵トルクの変動が大きくなる。駐車での自動操舵では、目標舵角は車両の目標走行軌跡に追従するように設定される。すなわち車速が高いと舵角変化も早くなる。よってステアリングホイール１に作用する慣性トルクが大きくなり、操舵トルク変動が大きくなるため、電動パワーアシスト用目標電流の変動が大きくなり、自動操舵制御が円滑に実施できず音や振動が発生する。そのため、自動操舵時の車速を慣性トルクが大きくならないように低く制限しなければならないという課題も生じる。【００２４】
すなわち、自動操舵によって、舵角の角加速度が大きくなるような急操舵が実施された時に、トルクセンサ３の操舵トルクが変動し、トルクセンサ３の操舵トルクに基づいて演算する電動パワーアシスト用目標電流が変動するため、自動操舵制御が円滑に実施できず音や振動が発生する。ひいては、車速を高く設定できないことになる。また、電動パワーアシスト用目標電流を通常より小さく設定すると、自動操舵中に運転者が操舵すると操舵トルクが、電動パワーアシスト用目標電流を通常と同様に設定した場合に比べて大きくなり、容易な操舵ができなくなる。【００２５】
このような課題に対し、この発明では、運転者が操舵するときの操舵トルクに比べて、ステアリングホイール１の慣性トルクによりトルクセンサ３が検出してしまう操舵トルク変動が高周波成分であることに着目し、電動パワーアシスト用目標電流から、高周波成分であるステアリングホイール１の慣性トルクによる操舵トルク変動成分を除去し、運転者の操舵による操舵トルク成分を抽出し、運転者が操舵した時に正確に電動パワーアシストを実施するようにした。【００２６】
以下、この実施の形態１による操舵制御装置の動作を図４に示すフローチャートに従って説明する。図４のステップＳ１では、電動パワーアシスト制御部７１において、電動パワーアシスト用目標電流を演算する。電動パワーアシスト制御部７１のブロック図を図５に示す。位相補償器１２では、トルクセンサ３が検出した操舵トルクに対して、位相補償を行う。基本アシスト電流演算器１３では、位相補償器１２が出力する位相補償後の操舵トルクに対する基本アシスト電流の値を図６に示すようにマップ値として記憶しており、位相補償後の操舵トルクに応じた基本アシスト電流を演算する。また図６に示すようにマップ値は車速センサ１１で検出する車速に応じて変化する。車速が小さい時は、位相補償後の操舵トルクに対する基本アシスト電流の値を大きくすることで、駐車時などの低速走行時の運転者の操舵トルクを小さくし、操舵を容易にする。【００２７】
角速度演算器１４では角度センサ６で検出されたロータ回転角度を微分しロータ角速度を演算する。ダンピング補償電流演算器１５ではロータ角速度からダンピング補償電流を演算する。ダンピング補償電流はステアリングホイール１の収斂性を向上する効果がある。摩擦補償電流演算器１６では、ロータ角速度の符号から摩擦補償電流を演算する。摩擦補償電流はステアリング機構に存在する摩擦をキャンセルするトルクをモータ４に発生させるための電流であり、操舵フィーリングを向上させる効果がある。角加速度演算器１７では、角速度演算器１４で演算したロータ角速度を微分しロータ角加速度を演算する。慣性補償電流演算器１８ではロータ角加速度から慣性補償電流を演算する。慣性補償電流はロータの慣性力をキャンセルするため、操舵フィーリングが向上する。【００２８】
オブザーバダンピング補償電流演算器２０では、トルクセンサ３で検出した操舵トルクと、電流センサ１９で検出したモータ４の電流からオブザーバを用いてモータ４の振動速度を推定し、減衰トルクを付与するためのオブザーバダンピング補償電流を演算する。なお、オブザーバダンピング補償電流演算器２０は特許第３７１２８７６号記載の技術であり、基本アシスト電流演算器１３、ダンピング補償電流演算器１５、摩擦補償電流演算器１６、慣性補償電流演算器１８に関しても特許第３７１２８７６号に記載された公知技術である。【００２９】
基本アシスト電流、ダンピング補償電流、摩擦補償電流、慣性補償電流、及びオブザーバダンピング補償電流を加算器ＡＤで足し合わせて電動パワーアシスト用目標電流２１とする。また、自動操舵時は、ダンピング補償電流、摩擦補償電流、慣性補償電流、及びオブザーバダンピング補償電流のうち少なくとも１つ以上を基本アシスト電流に足し合わせて、電動パワーアシスト用目標電流２１としてもよい。さらに自動操舵時は、基本アシスト電流のみを電動パワーアシスト用目標電流２４としてもよい。自動操舵中は、基本的に運転者は操舵しないため、手放し収斂性や操舵フィーリングに影響するダンピング補償電流、摩擦補償電流、慣性補償電流はなくても影響はなく、目標舵角演算器８や操舵制御器７を構成するマイクロコンピュータ(ＣＰＵ)の演算負荷を低減することができる。【００３０】
図４のステップＳ２では、現在、自動操舵制御を実施中であるかどうかを判定する。自動操舵制御を実施していない場合は、ステップＳ６に進み、電流制御部７３において、モータ４の電流を検出し、検出したモータ４の電流が電動パワーアシスト用目標電流２４に追従するように電流制御を実施する。すなわち、電流制御部７３は、角度センサ６で検出されたロータ回転角度と、電動パワーアシスト用目標電流２１と検出したモータ４の電流との比較から、モータ４の端子に印加する駆動電圧を演算し、例えばＰＷＭ駆動する。そしてモータ４は電流に対応するトルクを発生し、ステアリング軸２にトルクを付与する。【００３１】
以上により、自動操舵中でない手動操舵時は従来の電動パワーステアリングと同じになり、運転者の操舵をアシストする。実施の形態１ではモータ４はブラシレスＤＣモータとし、角度センサにはレゾルバを用いる。ただし、モータ４と角度センサ６はこの限りではなく、電動パワーステアリング及び自動操舵に適したものならばよい。例えば、モータ４をブラシ付きＤＣモータとしても良く、角度センサ６をエンコーダとしてもよい。【００３２】
ステップＳ２において、自動操舵中と判定した場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では電動パワーアシスト制御部７１において、周波数成分抽出器７１１により、電動パワーアシスト用目標電流からステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分を除去し、運転者の操舵成分を抽出し、電動パワーアシスト用電流を補正する。ステップＳ３での周波数成分抽出器７１１の動作を図７に示すフローチャートと図８に示すブロック図で説明する。【００３３】
図７のステップＳ２１では、電動パワーアシスト用目標電流２１をローパスフィルタ処理し、ステアリングホイール１の慣性トルクによる変動成分を除去した電動パワーアシスト用目標電流を演算する。ここで図８に示すように、電動パワーアシスト用目標電流２１をＩｅｐｓ１、ローパスフィルタ処理後の電動パワーアシスト用目標電流をＩｅｐｓ２とすると、ローパスフィルタ処理後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２は式(１)より演算する。また、ｓはラプラス演算子、ｆｃはローパスフィルタのカットオフ周波数である。【００３４】
【数１】
2009069196.tif 000003
【００３５】
式(１)に示すローパスフィルタの周波数特性を図９に示す。(ａ)がゲイン、(ｂ)が位相を示す。カットオフ周波数ｆｃは運転者の操舵可能周波数とステアリングホイール１の振動周波数の間(運転者の操舵可能周波数より大きく、ステアリングホイール１の振動周波数より低い)になるように設定する。すなわち、運転者の操舵領域は図９の領域ｉに含まれ、ステアリングホイール１の慣性トルクによる変動(振動)成分の周波数は領域iiに含まれる。ステアリングホイール１の慣性トルクによる変動成分の周波数は、ステアリングホイール１の慣性モーメントとトルクセンサ３のトーションバーの剛性からなる共振周波数に近くなり、１０Ｈｚ前後となる。また運転者の限界操舵周波数は５Ｈｚ以下である。よって、カットオフ周波数ｆｃは０より大きく、５Ｈｚ以下の値に設定する。【００３６】
これにより運転者の操舵成分とステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分を分離することができる。従って、自動操舵中にステアリングホイール１の慣性トルクによりトルクセンサ３が検出する操舵トルクが変動した場合、電動パワーアシスト用目標電流２１のＩｅｐｓ１には、ステアリングホイールの変動成分が含まれるが、ローパスフィルタ後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２ではステアリングホイールの振動成分が除去され、０に近い値になる。【００３７】
次に図７のステップＳ２２では、図８の補正値設定でローパスフィルタ後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２の絶対値を演算し、図１０に示す電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２の絶対値に対する補正値αのマップから、補正値αを設定する。自動操舵中にステアリングホイール１の慣性トルクによりトルクセンサ３の操舵トルクが変動した時は、ローパスフィルタ後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２は変動成分が除去され小さいため、図１０に示す補正値α＝０の領域に含まれ、補正値αは０になる。自動操舵中に運転者がステアリング操作した場合、運転者の操舵周波数はカットオフ周波数ｆｃ以下であり、また電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１は自動操舵用目標電流をキャンセルし、運転者の操舵をアシストするように働くため大きな値となる。よってローパスフィルタ後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２も大きくなり、図１０に示す補正値α＝１の領域に達するため、補正値αは１となる。【００３８】
また、図１０に示すように補正値α＝０の領域と補正値α＝１の領域とを勾配を持たせてつなげることにより、運転者が操舵した時の電動パワーアシスト制御が滑らかにＯＮする効果がある。【００３９】
α＝０とする電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２の絶対値の閾値は、想定する自動操舵から計算されるステアリングホイール１の慣性トルクから設定する。また、実際に想定する自動操舵を実施し、音・振動が抑えられる閾値を実験的に設定してもよい。【００４０】
また、カットオフ周波数ｆｃを、０Ｈｚに近い例えば１Ｈｚとした場合、電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２に含まれる、ステアリングホイールの慣性トルクの変動成分はより小さくなるため、図１０のα＝０とする電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２の絶対値の閾値を小さくすることができる。運転者が１Ｈｚ以上で操舵した場合でも、電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１は自動操舵用目標電流をキャンセルし、運転者の操舵をアシストするように働くため大きな値となり、よってローパスフィルタ後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２も大きくなり、図１０に示す補正値α＝１の領域に達するため、補正値αは１となる。【００４１】
なお、ローパスフィルタを式(１)のように１次のローパスフィルタとしたが、２次以上のローパスフィルタとしてもよい。次数を上げることで、カットオフ周波数以上の周波数成分の減衰効果を大きくすることができる。またローバスフィルタはディジタルフィルタで実装することが望ましいが、アナログフィルタでも適用できる。ディジタルフィルタとすることで、現行の電動パワーステアリングの操舵制御器７のソフトウェアの変更のみで対応でき、実装の工数を削減、コストの削減ができる。【００４２】
次に図７、図８のステップＳ２３では、ステップＳ２２で設定した補正値αを電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１に掛けて電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１を補正する。そして、この補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３を、新たな電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３とする。【００４３】
従って、自動操舵中にステアリングホイール１に慣性トルクが作用しトルクセンサ３の操舵トルクが変動した時は、変動成分が除去され、補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３は０となるため、モータ４の目標電流が変動せず、自動操舵制御を円滑に実施することができる。また、自動操舵中に運転者が操舵した時は、補正値αは１となり、補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３は電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１と同じになるため、手動操舵時と同じ電動パワーアシスト制御を実施することができる。【００４４】
また、電動パワーアシスト制御の目標電流として、ステップＳ２１で演算されるローパスフィルタ後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２を用いず、ステップＳ２３で補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３を用いることにより、電動パワーアシスト制御の安定性を悪化させることなく、電動パワーアシスト制御が実施できるという大きな効果がある。電動パワーアシスト制御では図５に示す位相補償器１２およびオブザーバダンピング補償電流演算器２０を用いて安定性を確保している。しかし、ステップＳ２１で演算されるローパスフィルタ後の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２では、図９に示すように、位相が遅れ、電動パワーアシスト制御の位相余裕が少なくなり安定性が悪化する。よって、ステップＳ２２で電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ２の大きさから補正値αを設定し、電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１を補正することで、位相遅れを生じさせないで、安定性を維持したまま、ステアリングホイール振動成分を除去することができる。
よって、自動操舵制御時、ステアリングホイールの慣性トルクによるトルクセンサ３の操舵トルク変動を運転者の操舵トルクと誤ってアシストトルクを発生することを防止でき、自動操舵を円滑に実施することができ、運転者が操舵した時は、安定性を確保して運転者の操舵を円滑にアシストすることができる。また、運転者が操舵した時の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３は通常の手動操舵時の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１と同じになり、運転者が操舵を容易に実施することを可能にする。【００４５】
次に図４のステップＳ４では、自動操舵制御部７２において自動操舵用目標電流を演算する。自動操舵用目標電流の演算のフローチャートを図１１に示す。図１１のステップＳ３１で目標舵角演算器８から送られてくる目標舵角を読み込みメモリに記憶する。ステップＳ３２では角度センサ６のロータ回転角度を読み込みメモリに記憶する。ステップＳ３３では角度センサ６で検出したロータの回転角度から減速機構５の減速比に基づいてステアリング軸２の回転角を演算する。【００４６】
ステップＳ３４では目標舵角とステアリング軸２の回転角との偏差を演算する。ステップＳ３５ではステップＳ３４で演算した目標舵角とステアリング軸２の回転角との偏差から、目標舵角とステアリング軸２の回転角との偏差を小さくするように自動操舵用目標電流を演算する。自動操舵用目標電流の演算には、ＰＩＤ制御など公知の技術を適用する。例えば電流制御部７３が、モータ４の電流を自動操舵用目標電流に追従するように電流を流せば、モータ４は電流に対応するトルクを発生し、トルクがステアリング軸２に付与され、ステアリング軸２の角度が目標舵角に追従する。【００４７】
図４に戻りステップＳ５では、電流制御部７３において、自動操舵用目標電流と補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３を足し合わせて、モータ(アクチュエータ)４の目標電流とする。そしてステップＳ６において、電流センサ１９で電流を検出し、検出したモータ４の電流が目標電流に追従するように電流制御を実施する。モータ４は流れる電流に対応するトルクを発生する。【００４８】
なお図４のフローチャートの制御は、例えばイグニッションスイッチが閉成した時にスタートし、イグニッションスイッチが開成するまで所定の実行周期および無限ループで実行される。【００４９】
以上のように、実施の形態１による操舵制御装置では、自動操舵でない手動操舵中は、電動パワーアシスト電流目標値に追従するようにモータの電流が制御され、通常の電動パワーステアリングと同じ操舵制御装置になる。そして自動操舵中は、自動操舵用目標電流と補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３を足し合わせた目標電流にモータの電流が追従するように制御され、ステアリングホイール１の慣性トルクによる変動成分は除去されるため、運転者のステアリング操舵がない時は、トルクセンサ変動が補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３には影響しないため、自動操舵制御が円滑に実施できる。そのため、図６に示すアシストマップ(操舵トルクに対する基本アシスト電流)を変更する必要がなく、アシストマップを小さくする場合に比べて、運転者の操舵トルクを小さくすることができる。すなわち、自動操舵制御中に運転者がステアリング操舵を行った時は、補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３が通常の手動操舵時の電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１と同じになり、運転者が操舵を容易に実施することを可能にする。【００５０】
なお、実施の形態１では、図７のステップＳ２１において電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ１をローパスフィルタ処理し、ステップＳ２２において補正値αを設定したが、ステップＳ２１において図１２に示すようにトルクセンサ３が検出した操舵トルクに対してローパスフィルタ処理し、そのローパスフィルタ処理後の操舵トルクを用いて、補正値αを設定してもよい。この場合も、運転者が操舵した時は操舵トルクの周波数成分はカットオフ周波数ｆｃ以下であり、補正値αは１になる。また自動操舵中のステアリングホイール１に作用する慣性トルクによる操舵トルクの変動はカットオフ周波数ｆｃを超えるものとなり、ローパスフィルタにより除去されるため、補正値αは０となり、ステアリングホイール１の振動では補正した電動パワーアシスト用目標電流Ｉｅｐｓ３が変動しなくなり、自動操舵制御が円滑に実施できる。【００５１】
実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２による操舵制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。なお、上記実施の形態１と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。また以下では主に上記実施の形態１との相違点について説明する。【００５２】
図１３のステップＳ２では、現在、自動操舵制御を実施中であるかどうかを判定する。自動操舵制御を実施していなければ、実施の形態１と同様にステップＳ１で電動パワーアシスト用目標電流を演算し、ステップＳ６において、電動パワーアシスト用目標電流を目標電流として、モータ４の電流制御を実施する。【００５３】
ステップＳ２で自動操舵制御を実施中と判定した時は、ステップＳ４１において周波数成分抽出器７１１によってトルクセンサ３が検出する操舵トルクから運転者の操舵成分を抽出する。周波数成分抽出器７１１の動作を示すブロック図を図１４に示す。実施の形態１の周波数成分抽出器７１１と類似の構成となっているが、入力信号がトルクセンサ３からの操舵トルクとなっている。よって、補正した操舵トルクは、ステアリングホイール１に作用する慣性トルクによる操舵トルクの変動成分が除去され、運転者の操舵成分が抽出されている。【００５４】
図１３のステップＳ４２では、補正した操舵トルクを用いて、実施の形態１のステップＳ１と同様に電動パワーアシスト用目標電流を演算する。また、自動操舵時は、ダンピング補償電流、摩擦補償電流、慣性補償電流、及びオブザーバダンピング補償電流のうち少なくとも１つ以上を基本アシスト電流に足し合わせて、電動パワーアシスト用目標電流２１としてもよい。さらに自動操舵時は、基本アシスト電流のみを電動パワーアシスト用目標電流としてもよい。図１３のステップＳ５、ステップＳ６も実施の形態１のものと同様の処理を実施する。【００５５】
実施の形態２により、実施の形態１と同様の効果が得られる。すなわち、自動操舵でない手動操舵中は、電動パワーアシスト電流目標値に追従するようにモータの電流が制御され、通常の電動パワーステアリングと同じ操舵制御装置になる。そして自動操舵中は、自動操舵用目標電流と電動パワーアシスト用目標電流を足し合わせた目標電流にモータの電流が追従するように制御され、ステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分は除去されるため、運転者のステアリング操舵がない時は、トルクセンサ変動が電動パワーアシスト用目標電流に影響しないため、自動操舵制御が円滑に実施できる。また自動操舵制御中に運転者がステアリング操舵を行った時は、電動パワーアシスト用目標電流が通常の手動操舵時の電動パワーアシスト用目標電流と同じになり、運転者が操舵を容易に実施することを可能にする。【００５６】
以上、この発明に係る操舵制御装置では、例えば電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出する周波数成分検出器を備え、抽出した成分の大きさに対して補正値を設定し、前記設定した補正値で前記電動パワーアシスト用目標電流を補正し新たな電動パワーアシスト用目標電流とするようにした。これにより、自動操舵制御時にステアリングホイールの慣性トルクによってトルクセンサ値が変動した場合でも、電動パワーアシスト用目標電流からステアリングホイールの慣性トルク成分を除去できるため、円滑な自動操舵制御が可能になる。また運転者がステアリング操舵した時は、自動操舵制御中でも運転者の操舵成分に対して電動パワーアシストトルクが発生するため操舵が容易になる、といった顕著な効果を奏する。
【産業上の利用の可能性】
【００５７】
この発明に係る操舵制御装置は種々の車両に適用可能である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月25日(2009.12.25)
【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】
ステアリングホイールと連結したステアリング軸の回転に応じて転舵輪が転舵され、ステアリング軸にアクチュエータを配置し、ステアリング操作をアシストする電動パワーアシスト制御と、転舵輪を位置制御する自動操舵制御とを行う操舵制御装置であって、
前記電動パワーアシスト制御を実行するために必要な前記アクチュエータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御部と、
転舵輪を位置制御する自動操舵制御を実行するために必要な前記アクチュエータの自動操舵用目標電流を演算する自動操舵制御部と、
自動操舵制御時に電動パワーアシスト用目標電流と自動操舵用目標電流との和に一致するように前記アクチュエータの電流を制御する電流制御部と、
前記電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数又は前記ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含む所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流、又は前記トルクセンサからの操舵トルクを補正する周波数成分抽出器と、
を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記周波数成分抽出器が、前記電動パワーアシスト制御部において、電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流を補正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】
前記周波数成分抽出器が、前記電動パワーアシスト制御部において、ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流を補正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】
前記周波数成分抽出器が、ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含みステアリングホイールの慣性トルクによる変動成分の周波数を含まない所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記トルクセンサからの操舵トルクを補正し、
前記電動パワーアシスト制御部が、補正されたトルクセンサからの操舵トルクに従って電動パワーアシスト用目標電流を演算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】
前記周波数成分抽出器が、抽出した周波数成分の大きさに従って補正値を設定し、設定した補正値で前記電動パワーアシスト用目標電流、又は前記トルクセンサからの操舵トルクを補正することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明は、ステアリングホイールと連結したステアリング軸の回転に応じて転舵輪が転舵され、ステアリング軸にアクチュエータを配置し、ステアリング操作をアシストする電動パワーアシスト制御と、転舵輪を位置制御する自動操舵制御とを行う操舵制御装置であって、前記電動パワーアシスト制御を実行するために必要な前記アクチュエータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御部と、転舵輪を位置制御する自動操舵制御を実行するために必要な前記アクチュエータの自動操舵用目標電流を演算する自動操舵制御部と、自動操舵制御時に電動パワーアシスト用目標電流と自動操舵用目標電流との和に一致するように前記アクチュエータの電流を制御する電流制御部と、前記電動パワーアシスト用目標電流の運転者の操舵周波数又は前記ステアリング軸に配置したトルクセンサからの操舵トルクの運転者の操舵周波数を含む所定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分で前記電動パワーアシスト用目標電流、又は前記トルクセンサからの操舵トルクを補正する周波数成分抽出器と、を備えたことを特徴とする操舵制御装置にある。
【国際調査報告】
2009069196.tif 000018
2009069196.tif 000019
2009069196.tif 000020
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