(57)【要約】      （修正有）【課題】  アシストトルクを制御する場合に、操作に対する収斂性を向上させて、操舵制御性を向上させた操舵制御装置を提供する。【解決手段】  運転者の操舵トルクに操舵補助力（アシストトルク）を付与するパワーステアリング装置の制御装置であって、操舵トルクに対するアシストトルクの比率を変更して、付与するアシストトルクを制御するとともに、例えば、操舵トルクの時間変化量ｄＴｈ／ｄｔが大きい場合に、小さい場合よりも大きな慣性補償力αを操舵方向に付与することで、操作に対する収斂性を向上させる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵トルクに操舵補助力を付与する操舵補助装置の制御を行う車両の操舵制御装置において、
運転者の操舵トルクに対する基準操舵補助力の比率を変更する基準操舵補助力変更手段と、
前記基準操舵補助力変更手段で設定した比率に基づいて付与する基準操舵補助力を演算する基準操舵補助力演算手段と、
操舵方向と反対方向に作用する操舵補助力成分であって、操舵角速度が大きい場合に小さい場合より大きく設定される操舵減衰力を演算する操舵減衰力演算手段と、
前記基準操舵補助力変更手段で基準操舵補助力の比率を増大させた場合に、操舵減衰力を増大させる減衰力増加手段と、
求めた基準操舵補助力と操舵減衰力に応じて操舵補助装置で付与する操舵補助力を調整する操舵補助力制御手段と、
を備えていることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
運転者の操舵トルクに操舵補助力を付与する操舵補助装置の制御を行う車両の操舵制御装置において、
運転者の操舵トルクに対する基準操舵補助力の比率を変更する基準操舵補助力変更手段と、
前記基準操舵補助力変更手段で設定した比率に基づいて付与する基準操舵補助力を演算する基準操舵補助力演算手段と、
操舵方向に作用する操舵補助力成分であって擬似的な慣性モーメントとして作用する慣性補償力を付加する慣性補償手段と、
前記基準操舵補助力変更手段で基準操舵補助力の比率を増大させた場合に、慣性補償力を減少させる慣性補償力増加手段と、
求めた基準操舵補助力と慣性補償力に応じて操舵補助装置で付与する操舵補助力を調整する操舵補助力制御手段と、
を備えていることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
前記慣性補償手段は、操舵角速度が大きい場合に、小さい場合より大きな慣性補償力を付与することを特徴とする請求項２記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記慣性補償手段は、操舵トルクの時間変化量が大きい場合に、小さい場合より大きな慣性補償力を付与することを特徴とする請求項２記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵制御装置に関し、特に、運転者の操舵トルクに操舵補助力を付与する操舵補助装置の制御を行う操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者の操舵トルクに電動モータ等によって操舵補助力（アシストトルク）を付与し、ステアリング操作を容易にする、いわゆるパワーステアリング装置は広く実用化されている。こうしたパワーステアリング装置においては、停車時や低速時等の操舵抵抗が大きいときには、比較的大きなアシストトルクを付与し、高速時等の操舵抵抗が小さいときには、比較的小さなアシストトルクを付与することで、操舵感の向上を図っている。
【０００３】
さらに、路面状態によって必要な操舵力は変化することから、特許文献１の技術においては、路面状態に応じて操舵補助力を変更している。この路面状態の推定は、接地荷重に対するコーナリングパワーから路面の摩擦係数を推定することにより行っている。
【特許文献１】特開平１１−３２１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、操舵トルクに対するアシストトルクの比率を変化させると、操舵系の等価慣性モーメントが変化し、ダイナミック特性が変化する。この結果、操作に対する収斂性が変化してしまい、操舵感が変化する。この結果、操舵制御性が低下する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、アシストトルクを制御する場合に、操作に対する収斂性を向上させて、操舵制御性を向上させた操舵制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明にかかる車両の操舵制御装置は、運転者の操舵トルクに操舵補助力を付与する操舵補助装置の制御を行う車両の操舵制御装置において、運転者の操舵トルクに対する基準操舵補助力の比率を変更する基準操舵補助力変更手段と、この基準操舵補助力変更手段で設定した比率に基づいて付与する基準操舵補助力を演算する基準操舵補助力演算手段と、操舵方向と反対方向に作用する操舵補助力成分であって、操舵角速度が大きい場合に小さい場合より大きく設定される操舵減衰力を演算する操舵減衰力演算手段と、基準操舵補助力変更手段で基準操舵補助力の比率を増大させた場合に、操舵減衰力を増大させる減衰力増加手段と、求めた基準操舵補助力と操舵減衰力に応じて操舵補助装置で付与する操舵補助力を調整する操舵補助力制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
操舵トルクと操舵補助力（アシストトルク）の比率が変更されると、操舵系の等価慣性モーメントが変化する。この結果、ダイナミック特性が変化して、減衰特性が変動する。具体的には、減衰比ζは、慣性モーメントＩｓ、剛性Ｋ、減衰Ｃから、ζ＝Ｃ／２√（ＩｓＫ）で表される。そこで、操舵減衰力を増大させることで減衰成分であるＣを増大させて、ζの低下を抑制する。
【０００８】
あるいは、本発明にかかる車両の操舵制御装置は、運転者の操舵トルクに操舵補助力を付与する操舵補助装置の制御を行う車両の操舵制御装置において、運転者の操舵トルクに対する基準操舵補助力の比率を変更する基準操舵補助力変更手段と、この基準操舵補助力変更手段で設定した比率に基づいて付与する基準操舵補助力を演算する基準操舵補助力演算手段と、操舵方向に作用する操舵補助力成分であって擬似的な慣性モーメントとして作用する慣性補償力を付加する慣性補償手段と、基準操舵補助力変更手段で基準操舵補助力の比率を増大させた場合に、慣性補償力を増大させる慣性補償力増加手段と、求めた基準操舵補助力と慣性補償力に応じて操舵補助装置で付与する操舵補助力を調整する操舵補助力制御手段と、を備えていることを特徴とするものでもよい。
【０００９】
この場合は、慣性補償力を減少させることで、慣性モーメントＩｓの増大を実質的に抑制ないし減少させることで、ζの低下を抑制する。
【００１０】
この慣性補償手段は、操舵角速度が大きい場合に、小さい場合より大きな慣性補償力を操舵方向に付与するとよい。あるいは、慣性補償手段は、操舵トルクの時間変化量が大きい場合に、小さい場合より大きな慣性補償力を操舵方向に付与してもよい。
【００１１】
操舵角速度が大きい場合、あるいは、操舵トルクの時間変化量が大きい場合には、運転者の操舵によって操舵系の等価慣性モーメントが増大するため、逆方向に慣性補償力を付与することでその増大を実質的に抑制ないしその減少を図る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、適切な操舵減衰力または慣性補償力を付加することにより減衰比の低下を抑制するため、ステアリング系の減衰特性が安定し、操作に対する収斂性が向上する。このため、操舵フィーリングが安定し、操舵制御性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１４】
本発明にかかる操舵制御装置１を備えた車両の操舵系の概略構成図を図１に示す。操舵系は、運転者が操作するステアリングホイール２０から操舵輪となる前輪１０ＦＬ、１０ＦＲへと操舵力を伝達するものであり、ステアリングシャフト２２、ステアリングギヤボックス２３、リンク機構２４、タイロッド２５を備えるほか、アシスト操舵力を付与する電動モータ２１を備えている。
【００１５】
ステアリングホイール２０とステアリングギヤボックス２３は、ステアリングシャフト２２により接続されており、ステアリングシャフト２２には、アシスト操舵力を伝達するための電動モータ２１と操舵角、操舵トルクをそれぞれ検出するための操舵角センサ３３と操舵トルクセンサ３４とがそれぞれ配置されている。ここで、電動モータ２１とステアリングシャフト２２との間には、ベルト、ギヤ等の伝達手段が配置されていてもよい。
【００１６】
ステアリングギヤボックス２３はリンク機構２４を介して左右のタイロッド２５に接続され、前輪１０ＦＬ、１０ＦＲを転動させる。ステアリングギヤボックス２３は、例えば、ラック・ピニオン型であり、リンク機構２４は、操作力を各前輪１０ＦＬ、１０ＦＲに伝えるとともに、フロントホイールアライメントを正しく保つ役割を有している。
【００１７】
前輪１０ＦＬ、１０ＦＲと、後輪１０ＲＬ、１０ＲＲのそれぞれには、ブレーキ装置１１ＦＬ〜１１ＲＲと、車速センサ１２ＦＬ〜１２ＲＲが配置されている。車速センサ１２ＦＬ〜１２ＲＲと操舵角センサ３３、操舵トルクセンサ３４の出力信号のほか、アクセル開度を測定するアクセル開度センサ３２と、車両の横方向の加速度を検出するＧセンサ３１の出力信号も制御装置であるＥＣＵ３０に入力されている。さらに、ＥＣＵ３０は、ブレーキ装置１１ＦＬ〜１１ＲＲとともに、操舵補助装置である電動モータ２１の駆動を制御する。このＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されており、本発明にかかる車両の操舵制御装置に対応する。
【００１８】
この操舵制御装置１は、運転者によるステアリングホイール２０操作に対して、電動モータ２１により操舵補助力（アシストトルク）を付与する。このとき、操舵抵抗が大きい場合には、付与するアシストトルクを大きくし、操舵抵抗が小さい場合には、付与するアシストトルクを小さくすることで、操舵感の向上を図る。具体的なアシストトルク制御について以下に説明する。
【００１９】
図２は、第１の制御形態の処理を示すフローチャートである。まず、Ｇセンサ３１から横Ｇ信号（Ｇｙ）、車速センサ１２ＦＬ〜１２ＲＲから車速信号（ＶＦＬ〜ＶＲＲ）、操舵トルクセンサ３４から操舵トルク信号（Ｔｈ）、操舵角センサ３３から操舵角信号（δｈ）をそれぞれ取得する（ステップＳ１）。
【００２０】
次に、各車輪における車速から車体速度Ｖａを求める（ステップＳ２）。そして、車速Ｖａ、舵角δｈ、横Ｇ・Ｇｙの関係を基にして、標準的な状態からのアシストトルクの補正係数Ｃを求める（ステップＳ３）。ここで、車速Ｖａ、舵角δｈが同一の場合に、発生する横Ｇ・Ｇｙの変化か量から積載量や路面μ（摩擦係数）の変化を推定することができる。そこで、この変化量に応じて補正係数Ｃを設定する。
【００２１】
図３は、所定の車速のときの舵角δｈと横Ｇ・Ｇｙとの関係を示す線図である。ここで、標準的な状態のときの舵角δｈと横Ｇ・Ｇｙの関係が図中実線で示されるような対応を示すとして、これが破線で示されるように変化したとする。このとき、舵角δｈに対する横Ｇ・Ｇｙ、つまり、傾きΔＧｙ／Δδｈが標準的な状態での値ＬＡからＬＡ’に変化したとすると、傾きＬＡ’は、積載量が大きくなるほど、また、道路が高μ路になるほど大きく、逆に、積載量が小さくなるほど、また、道路が低μ路になるほど小さくなる。そして、補正係数Ｃは、ＬＡ'とＬＡの比（Ｃ＝ＬＡ'／ＬＡ）として定義される。
【００２２】
次に、標準状態の操舵トルクＴｈと舵角δｈの関係を算出した補正係数Ｃを用いて補正することで、現在の状態に対応する舵角δｈ−操舵トルクＴｈ線図を算出する（ステップＳ４）。図４は、図３に対応する車速のときの操舵トルクＴｈと舵角δｈの関係を表す線図である。実線で示される状態が標準的な状態（図３のＬＡに対応）であり、破線で示される状態（ＬＡ'に対応）が補正時の状態を示している。
【００２３】
基準時のＴｈ−δｈ特性をδｈ＝ａ×Ｔｈ２＋ｂ×Ｔｈと設定しているとする。ここで、ａ、ｂはいずれも車両特性に応じて予め定められている定数である。ここで、基準時のＴｈ−δｈ特性と、補正後のＴｈ−δｈ’特性とが相似形となるように補正するには、補正時の舵角δｈ’については、上述の補正係数Ｃを用いて、δｈ’＝（ａ／Ｃ２）×Ｔｈ２＋（ｂ／Ｃ）×Ｔｈと補正するとよい。この操舵感の補正は、アシスト力を変更することにより行われる。つまり、操舵トルクＴｈに対するアシストトルクＴａを補正する（ステップＳ５）。
【００２４】
図５は、基準時と補正時の操舵トルクＴｈに対するアシストトルクＴａの対応を示したものである。積載量が大きくなるほど、また、道路が高μ路になるほどアシストトルクＴａを大きく設定し、反対に、積載量が小さくなるほど、また、道路が低μ路になるほどアシストトルクＴａを小さくする。これにより、操舵感が保たれる。操舵トルクＴｈに対してアシストトルクＴａを直接対応させるほか、操舵トルクＴｈに対するアシストトルクＴａの比率を設定し、アシストトルクＴａの量を設定してもよい。
【００２５】
このようにアシストトルクＴａを変更すると、車輪側から見たステアリング系の等価慣性モーメントＩＳが変化して、そのダイナミック特性が変化する。具体的には、図６に示されるような系として、ステアリングホイール２０の操舵トルクをＴｈ、操舵角をδｈ、慣性モーメントをＩｈとし、車輪の転舵角をδｈ、転舵トルクをＴｗ、角度、トルクのギア比をそれぞれＮａ、Ｎｔとすると、等価慣性モーメントＩｓ等の関係は以下の（１）〜（５）式で示される。
【００２６】
【数１】
2006117068.tif 000003
ここで、Ｉｈは、パワーステアリング装置の慣性を含んでおり、アシストトルクＴａを変えることで、Ｎｔも変化する。この結果、Ｉｓが変動する。例えば、減衰比ζは、等価慣性モーメントＩｓと、剛性Ｋ、減衰Ｃからζ＝Ｃ／２√（Ｉｓ・Ｋ）で表されるからＩｓが大きくなると、ステアリングの収束が悪化してしまう。そこで、Ｉｓの増大を抑制するための慣性補償を行う。
【００２７】
まず、操舵トルクの微分値ｄＴｈ／ｄｔを検出する（ステップＳ６）。そして、補正後のδｈ’が基準値であるδｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、δｈ’がδｈを超えている場合と、δｈ以下の場合で、ｄＴｈ／ｄｔに対する慣性補償量αを図７に示されるように変更する（ステップＳ８、Ｓ９）。具体的には、δｈ’がδｈを超えている場合（ステップＳ８）には、δｈ’がδｈ以下の場合（ステップＳ９）より慣性補償量αを小さくする。また、同一のδｈ’の場合には、ｄＴｈ／ｄｔが大きいほど付与する慣性補償量αを大きく設定する。ステップＳ１０では、設定したアシストトルク量Ｔａと慣性補償量αとに応じて電動モータ２１を制御することにより、アシストトルクを付与する。
【００２８】
この慣性補償は、トルクの微分値に応じてアシストトルクを付与することで、見かけの慣性モーメントＩｈを調整するものである。これにより、アシストトルク付与によって等価慣性モーメントＩｓが増大するのを防ぎ、ステアリングの収束特性が劣化するのを効果的に防止することかでき、操舵フィーリングが向上する。
【００２９】
ステップＳ８、Ｓ９では、操舵トルクの微分値ｄＴｈ／ｄｔに応じて、慣性補償量の大きさを調整する例を説明したが、操舵角速度ｄδｗ／ｄｔに応じて、慣性補償量の大きさを調整してもよい。この場合には、同一のδｈ’の場合には、ｄδｗ／ｄｔが大きいほど付与する慣性補償量αを大きく設定するとよい。つまり、図７のグラフにおいて、横軸のｄＴｈ／ｄｔに代えてｄδｗ／ｄｔとして表記する場合と同じになる。
【００３０】
また、減衰特性を調整する手法としては、ダンピング量Ｃを調整する手法もある。図８は、この場合の制御（第２の制御形態）を示す処理フローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ５までの処理は、図２に示される処理と共通である。
【００３１】
ステップＳ５に引き続いてダンピング値の修正を行う。まず、操舵角速度ｄδｗ／ｄｔを検出する（ステップＳ１６）。そして、補正後のδｈ’が基準値であるδｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。そして、δｈ’がδｈを超えている場合と、δｈ以下の場合で、ｄδｗ／ｄｔに対するダンピング量補正量βを図９に示されるように変更する（ステップＳ１８、Ｓ１９）。具体的には、δｈ’がδｈを超えている場合（ステップＳ１８）には、δｈ’がδｈ以下の場合（ステップＳ１９）よりダンピング量補正量βを大きくする。また、同一のδｈ’の場合には、操舵角速度ｄδｗ／ｄｔの絶対値が大きいほどβの絶対値が大きくなるよう補正する。なお、このダンピング量補正は、操舵方向と逆方向にアシストトルクを付与することによって行う。ステップＳ２０では、設定したアシストトルク量とダンピング量補正量βに応じて電動モータ２１を制御することにより、アシストトルクを付与する。
【００３２】
このダンピング量補正は、操舵角速度に応じて操舵方向と逆方向にアシストトルクを付与することで、見かけの減衰Ｃを調整するものである。これにより、アシストトルク付与によって増大した等価慣性モーメントＩｓに対して、減衰Ｃを増大させることで、減衰比ζの増大を抑制して、ステアリングの収束特性が劣化するのを効果的に防止することができ、操舵フィーリングが向上する。
【００３３】
なお、以上の制御において、空気圧低下が予想される場合には、制御を停止することが好ましい。この空気圧低下は、空気圧センサにより直接測定するほか、車輪速の偏差を基にして判定を行ってもよい。このように空気圧が低下している場合には、路面状態や積載状態が同一であっても舵角−横Ｇの関係が基準の状態からずれるため、路面状態や積載状態の推定精度が低下し、その結果、制御性が低下する可能性があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる操舵制御装置を備えた車両の操舵系の概略構成図である。
【図２】図１の装置によるアシストトルク制御の第１の制御形態の処理を示すフローチャートである。
【図３】所定の車速のときの舵角δｈと横Ｇ・Ｇｙとの関係を示す線図である。
【図４】所定の車速のときの操舵トルクＴｈと舵角δｈの関係を表す線図である。
【図５】基準時と補正時の操舵トルクＴｈに対するアシストトルクＴａの対応を示したものである。
【図６】等価慣性モーメントを考慮する際の簡略化したステアリング系を示す図である。
【図７】操舵トルクの微分値ｄＴｈ／ｄｔに対する慣性補償量αの設定例を示すグラフである。
【図８】図１の装置によるアシストトルク制御の第２の制御形態の処理を示すフローチャートである。
【図９】操舵角速度ｄδｗ／ｄｔに対するダンピング量補正量βの設定例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１…操舵制御装置、１０ＦＬ〜１０ＲＲ…車輪、１１ＦＬ〜１１ＲＲ…ブレーキ装置、１２ＦＬ〜１２ＲＲ…車速センサ、２０…ステアリングホイール、２１…電動モータ、２２…ステアリングシャフト、２３…ステアリングギヤボックス、２４…リンク機構、２５…タイロッド、３１…センサ、３２…アクセル開度センサ、３３…操舵角センサ、３４…操舵トルクセンサ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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