(57)【要約】【課題】  旋回角度の大きい進路での旋回走行等において、方位角フィードバック制御の操縦方法の操作負担を軽減し、運転者に容易な操縦を可能とし、制御系の安定性および応答性の向上を図ることができる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】  この車両用操舵装置１０は、運転者が操作を行う操作素子１１と、操作素子の操作量を検出する操作量検出部１３と、前側タイヤ１９の向きを変更する舵角発生部１７および転舵機構１８と、操作量検出部で検出された操作素子の操作量に応じて舵角発生部１７等を制御する制御装置２０を備える。操作素子は、操作量に応じて目標方位角増加率を設定する目標方位角増加率入力部である。制御装置２０は、目標方位角増加率を積分し、目標方位角を設定する積分要素部３２と、車両の進行方位角を算出する積分要素部３９と、目標方位角と進行方位角との偏差を算出する偏差演算部３４と、偏差に応じて舵角発生部１７等を駆動させる舵角制御部３７等とを備える。【選択図】  図２
2006327430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操作を行う操作素子と、前記操作素子の操作量を検出する操作量検出手段と、
タイヤの向きを変更する転舵アクチュエータと、前記操作素子の前記操作量に応じて前記転舵アクチュエータを駆動させる制御手段とを備える車両用操舵装置において、
前記操作素子は、前記操作量に応じて目標方位角増加率を設定する目標方位角増加率入力手段であり、
前記制御手段は、
前記操作量検出手段で検出される前記操作量に対応する前記目標方位角増加率を積分し、目標方位角を設定する目標方位角設定手段と、
車両の進行方位角を算出する進行方位角演算手段と、
前記目標方位角と前記進行方位角との偏差を算出する偏差演算手段と、
前記偏差に応じて前記転舵アクチュエータを駆動させる駆動制御手段とを備える、
ことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記目標方位角設定手段の前段または後段に前記目標方位角に係る信号の位相を進ませる位相進み要素を設けることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記偏差算出手段の後段に前記偏差に係る信号の位相遅れを補償する位相遅れ補償要素を設けることを特徴とする請求項１または２記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用操舵装置に関し、特に、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）式の車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハンドル等の操作素子の操舵角、すなわち方位指示角で車両の進行方位角を制御するようにした操舵装置については特許文献１に記載された装置が知られている。さらにハンドルの操舵操作に対して車両の進行方向（進行方位角）をより追従性よく、かつ、安定に制御する操舵装置として、特許文献２に記載された装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された操舵装置は、操向車輪（転舵輪）をアクチュエータが転舵する動力舵取手段を有する装置である。この操舵装置は、運転者の操作により所定の絶対方位を基準とする車両の進行方位角を指示する操向指示手段と、所定の絶対方位を基準とする車両進行方位角を検出する進行方向検出手段を備えている。制御手段は、操向指示手段に指示された進行方位角と進行方向検出手段により検出された車両進行方位角との偏差がゼロになるように動力舵取手段を制御する。
【０００４】
特許文献２に記載された操舵装置は、特許文献１に記載される操舵装置と同様、操向指示手段と、進行方向検出手段と、操向指示手段から入力された進行方向変化量と進行方向検出手段で検出された車両の進行方向変化量との方位角偏差がゼロになるよう操舵機構を制御する制御手段を備えている。この制御手段は、方位角偏差に基づいて舵角に係る信号を出力する舵角指定手段を備えると共に、この舵角指定手段は車速の増加に伴い出力する舵角を減少するよう構成している。それにより、さらに操縦性が安定した操舵装置となっている。
【０００５】
上記特許文献１および特許文献２に記載された従来の技術は、運転者の操舵角（方位指示角）に対し、所定の絶対方位を基準とする車両の進行方位角または所定の絶対方位に対する進行方向との偏差がゼロになるように舵取手段を制御するものである。特許文献１および特許文献２で示された操舵装置は一般的に「方位角フィードバック制御の操舵装置」と呼ばれる。
【０００６】
また一般に、方位角フィードバック制御の制御装置および転舵用アクチュエータによって転舵輪を転舵させて車両の進行方位角を制御する場合、転舵用アクチュエータが有する電気的または機械的な要因により、ハンドル等によって指示した進行方位角に係る信号において位相の遅れが生じることがある。その結果、制御系の安定性および速応性が低下し、また定常的な偏差が生じる。下記の特許文献３では、車両用操舵装置における転舵用アクチュエータの電気的または機械的な要因による位相遅れを考慮して、舵角系フィードフォワード補償部と舵角系フィードバック補償部を備えた制御系が開示されている。
【特許文献１】特開平１−２３３１７０号公報
【特許文献２】特開平６−９２２５０号公報
【特許文献３】特開２００２−３３７７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
方位角フィードバック制御の操舵系では、レーンチェンジのように進路変更後の方位角が変わらない場合にはハンドル等の操舵角は元に戻る。しかし、右左折時のように進行方位角が変わる場合は、ハンドル等の操舵角はその進行方位角に対応した角度だけ回転し、そこにそのままの状態で留まる。方位角フィードバック制御の操舵系は、応答特性が改善され、ハンドル等の操舵角を一定に維持する限りいかなる外乱が車両に加わっても、横変位は発生するが、方位角は変わらず、進路の方向を維持することが可能となる。これにより、運転者の操舵負担を大幅に軽減することができ、極めて優れた操舵系である。
【０００８】
しかしながら、他面で、方位角フィードバック制御の操舵系は、ハンドル等から直接に目標方位角を入力して進路を指示するため、転舵輪の角度を維持するにはハンドル等を回し続ける必要がある。特に、タワー駐車場、地下駐車場の螺旋路、高速道路の一部の旋回ランプのような旋回角度の大きな進路の走行では、終始ハンドル等を一定速度で回転し続ける必要がある。このため、そのような場合には運転者にとっては、操舵操作の負担が増し、必ずしも扱いやすいものではない。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、旋回角度の大きい進路での旋回走行等において、方位角フィードバック制御の操縦方法の操作負担を軽減し、運転者に容易な操縦を可能とし、制御系の安定性および応答性の向上を図ることができる車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る車両用操舵装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１１】
第１の車両用操舵装置（請求項１に対応）は、運転者が操作を行う操作素子（ハンドル等）と、この操作素子の操作量を検出する操作量検出部と、転舵用タイヤの向きを変更する転舵アクチュエータ（舵角発生部１７および転舵機構１８）と、操作量検出部で検出された操作素子の操作量に応じて転舵アクチュエータを駆動させる制御部とを備えている。上記の操作素子は、操作量に応じて目標方位角増加率を設定する目標方位角増加率入力部である。また上記の制御部は、操作量検出部で検出される操作量に対応する目標方位角増加率を積分し、目標方位角を設定する目標方位角設定部（積分要素部３２）と、車両の進行方位角を算出する進行方位角演算部（積分要素部３９等）と、目標方位角と進行方位角との偏差を算出する偏差演算部と、偏差に応じて転舵アクチュエータを駆動させる駆動制御部とを備える。
【００１２】
上記の構成によれば、方位角フィードバック制御による操舵系において運転者がハンドル等の操作量（操舵角）を一定に保持するとその操作量に応じた目標方位角増加率が設定され、さらに制御部内の目標方位角設定部（積分要素部）は当該目標方位角増加率を積分し、目標方位角を設定する。偏差演算部は、目標方位角設定部で設定された目標方位角と進行方位角演算部で得られた実際の車両進行方位角との偏差を算出する。さらに駆動制御部は、偏差演算部で算出された偏差に応じて転舵アクチュエータを駆動させる。これにより、ハンドル等を一定に保持すれば、目標方位角が時間と共に増加するので、方位角フィードバック制御の操舵系でありながら、旋回するためにハンドル等の操作量を時間と共に増加させていく必要がなくなる。その結果、車両の旋回時において方位角フィードバック制御の操舵系による操縦において操作負担を軽減し、運転者に容易な操縦を可能にする。方位角フィードバック制御の操舵系でありながら、運転者にとっては、従来の通常のタイヤ角制御の操舵系と同等の操舵感覚で車両を操縦することが可能となる。
【００１３】
第２の車両用操舵装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、目標方位角設定部の前段または後段に目標方位角に係る信号の位相を進ませる位相進み要素を設けるように構成される。
【００１４】
第３の車両用操舵装置（請求項３に対応）は、上記の各構成において、好ましくは、偏差算出部の後段に偏差に係る信号の位相遅れを補償する位相遅れ補償要素を設けるように構成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば次の効果を奏する。ハンドル等の操作量を一定に保持すると、一定の目標方位角増加率が設定され、さらに制御部内の目標方位角設定部（積分要素部）によって目標方位角増加率が積分されて目標方位角が設定されるため、方位角フィードバック制御の操舵系において、ハンドル等の操作量を一定に保持すれば、目標方位角が時間に比例して増加し、操作素子を切り続ける必要がなくなる。さらに、制御部の偏差演算部によって目標方位角と実際の車両進行方位角との偏差を算出し、その算出された偏差に応じて駆動制御部で転舵アクチュエータを駆動させ、方位角フィードバック制御が行われる。このため、車両は増加し続ける目標方位角に追随して進行させながら、一定のヨーレートで旋回を続け、旋回角度の大きな進路の走行において、方位角フィードバック制御の操舵系でありながら、常にハンドルを一定の速度で回転しつづける必要がなくなり、方位角フィードバック制御による操縦の負担を軽減し、容易な操縦を行うことができる。
【００１６】
また本発明によれば、ハンドル等の操作量を一定に保持すれば、その操作量は目標方位角増加率を指定し、その一定の操作量を比例定数として時間に比例して目標方位角が増加するため、操作量が大きいほど、その比例定数も大きくなり、目標方位角の時間変化も速くなる。それ故、ヨーレートがハンドル等の操作量に比例する。ヨーレートがハンドル等の操作量に比例する点では、従来のタイヤ角制御の操舵系と同じである。このため、本発明に係る方位角フィードバック制御による操舵系は、従来の通常のタイヤ角制御の操舵系と同様な感覚で運転することができる。
【００１７】
さらに本発明によれば、方位角フィードバック制御の操舵系においてハンドル等で目標方位角増加率を入力すると共に、ハンドル等からの操作量信号の入力経路に位相進み要素を備えたため、制御系の入力段での周波数特性を改善し、安定性、速応性を改善することができる。さらに、目標方位角に係る信号と実際の車両進行方位角に係る信号との偏差信号の出力経路に位相遅れ補償要素を備えたため、制御系の出力段での周波数特性、安定性、速応性を改善することができる。その結果、車両挙動の応答遅れとゲイン低下を少くすることができ、タイヤ角制御の制御装置と比較して、緊急回避時の回避距離が短縮し、軌跡の発散や不安定の発生に対する操舵パターンの許容度を増加することができる。さらに方位角フィードバック制御に基づき、一定の方位角で走行中は自動的にその方位角を維持できる機能を有するので、横風などの外乱があっても進路は大きく変化せず、運転者の操縦負担を低減し、安全性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の代表的な実施形態に係る車両用操舵装置の模式構造図である。車両用操舵装置１０は、車両に搭載され、ハンドル等の操作素子１１（以下では「ハンドル１１」という）の操舵入力に対して、転舵輪である前側タイヤ１９の転舵角（舵角と同義）を任意に制御できる電子制御式の操舵装置である。
【００２０】
ハンドル１１は、運転者が操舵操作することにより、車両の目標方位角の増加率を設定する操作量（ハンドル操舵角）を入力する入力手段である。「目標方位角の増加率」は、車両の目標方位角の時間に対する増加率である。車両の目標方位角を「θ」とするとき、目標方位角の増加率は「ｄθ／ｄｔ」で与えられる。ハンドル１１の操作量を「Θ」とすると、通常、操作量Θは「ｎ（ｄθ／ｄｔ）」に設定される。ここで「ｎ」は、運転者のハンドル操作感覚を考慮して適宜に設定される係数である。
【００２１】
操作量検出部１３は、ハンドル１１から運転者により入力された操作量すなわちハンドル操舵角Θを検出し、このハンドル操舵角Θを制御装置（ＥＣＵ）２０に入力する。操作量検出部１３は、ロータリエンコーダ等を用いて、操舵軸１２の回転を検出することで、ハンドル１１の所定位置からのハンドル操舵角Θに係る信号１３ｓを制御装置２０へ供給するように構成される。
【００２２】
なお上記の目標方位角θは、前述の所定位置を例えば北等の絶対方位、または、現在の車両の進行方位等として、この方位を基準とする方位角度を表す。この目標方位角θは、制御装置２０内においてハンドル操舵角Θに基づいて生成される。
【００２３】
操舵反力発生アクチュエータ１４は、制御装置２０により制御され、ハンドル１１に反力を与えるものである。操舵反力発生アクチュエータ１４は、通常、モータによって構成されるので、以下では「操舵反力発生モータ１４」と記す。操舵反力発生モータ１４には、図示しないギア機構等が備えられ、制御装置２０から供給されるモータ電流１４ｓ等の大きさに応じた操舵反力（Ｔ）を与えるよう構成している。
【００２４】
操舵トルクセンサ１５は、ハンドル１１から入力される操舵トルクを検出し、操舵トルク信号１５ｓを制御装置２０に対して出力する。
【００２５】
車速センサ１６は、車速Ｖに係る信号１６ｓを制御装置２０へ供給する。
【００２６】
舵角発生部１７は舵角アクチュエータであり、通常はモータが用いられる。舵角発生部１７は、制御装置２０から出力される操舵駆動信号１７ｓに基づいて、転舵機構１８と共に、前側タイヤ１９を転舵するように構成される。
【００２７】
制御装置２０は、ハンドル操舵角Θに係る信号１３ｓ、車速Ｖに係る信号１６ｓ、操舵トルクに係る信号１５ｓを入力し、モータ電流の極性ならびに電流値を制御してハンドル１１に操舵反力を与えると共に、ハンドル操舵角Θで指定した車両の目標方位角の増加率（ｄθ／ｄｔ）に対応して車両の方位角を制御するように舵角発生部１７を駆動する。
【００２８】
図２は、本実施形態の車両用操舵装置１０における制御系のブロック構成図を示す。図２に従って車両用操舵装置１０の制御系を説明する。
【００２９】
車両用操舵装置１０の制御系は、図１で説明した通り、制御装置２０（以下では「ＥＣＵ２０」と記す）と、その入力側に設けられる目標方位角増加率入力部（ハンドル）１１および操作量検出部１３と、ＥＣＵ２０の出力側に設けられる操舵反力発生モータ１４および舵角発生部１７とから構成されている。なお図２のブロック図において、上記ハンドル１１は、その機能に対応させて「目標方位角増加率入力部１１」として示している。
【００３０】
さらに上記のＥＣＵ２０は、その制御機能要素として、操舵角ゲイン調整部３１と、積分要素部３２と、位相進み要素部３３と、偏差演算部３４と、位相遅れ補償要素部３５と、舵角ゲイン調整部３６と、舵角制御部３７と、舵角駆動部３８と、積分要素部３９と、操舵反力ゲイン調整部４０と、操舵反力発生モータ駆動部４１を備えている。
【００３１】
操舵角ゲイン調整部３１は、操作量検出部１３から与えられる操作量すなわちハンドル操舵角Θ（＝ｎ（ｄθ／ｄｔ））に係る信号を適正に調整して、目標方位角増加率（ｄθ／ｄｔ）の信号として積分要素部３２に供給する。積分要素部３２は、目標方位角増加率（ｄθ／ｄｔ）の信号を積分し、目標方位角θに係る信号を算出・設定し、位相進み要素部３３に供給する。積分要素部３２は目標方位角設定手段として機能する。
【００３２】
位相進み要素部３３は、ハンドル操舵角Θを目標方位角増加率を目標方位角θに係る信号に変換する積分要素部３２での積分処理が９０°遅れるため、それを動的に補償するべく（早い操舵に限って）信号の位相を進ませる働きを有する。
より詳しくは、位相進み要素部３３は周波数特性が全周波数帯域で位相が進むようにする。位相進み要素部３３の伝達関数は、例えば（ＡＴｓ＋１）／（Ｔｓ＋１）、Ａ＞１で表される。ここで、ｓはラプラス演算子であり、Ｔは時定数である。積分要素部３２の後段に、位相進み要素部３３を設けることにより、目標方位角に係る信号（θ）の周波数特性を改善することができ、速応性が改善される。位相進み要素部３３から出力された信号（θ）は次段の偏差演算部３４に供給される。
なお図２に示された構成では、位相進み要素部３３は積分要素部３２の後段に設けたが、位相進み要素部３３は積分要素部３２の前段に設けることも可能である。
【００３３】
なお上記の構成において、目標方位角増加率入力部１１および操作量検出部１３の構成に基づき出力されるハンドル操舵角（ｎ（ｄθ／ｄｔ））に係る信号は、当該目標方位角増加率（ｄθ／ｄｔ）よりも大きくなっており、この例では例えばｎ倍である。従って、上記の操舵角ゲイン調整部３１では１／ｎの割算処理を行って目標方位角増加率（ｄθ／ｄｔ）の値を得ている。この構成によって、目標方位角増加率入力部すなわちハンドル１１のハンドル操舵角（Θ）と目標方位角増加率（ｄθ／ｄｔ）との間の比例関係はｎ：１に設定されている。この「ｎ」の値は、前述のごとく運転者の操舵感覚を考慮して適宜に設定される。
【００３４】
次に偏差演算部３４には、上記位相進み要素部３３からの目標方位角（θ）に係る信号と、フィードバックループを介して戻される車両３０の実際の進行方位角（ψ）に係る信号が入力される。進行方位角（ψ）に係る信号は、車両３０に装備された挙動センサ（ヨーレートセンサ等）３０Ａから出力されるヨーレート（γ）に係る信号を積分要素部３９で積分演算することにより得られる。
【００３５】
偏差演算部３４は、目標方位角（θ）に係る信号と実際の進行方位角（ψ）に係る信号との偏差を演算し、方位角偏差（θ−ψ）に係る信号を出力する。方位角偏差に係る信号は位相遅れ補償要素部３５に供給される。
【００３６】
次の位相遅れ補償要素部３５は、その後の信号処理と舵角発生部１７等の応答の遅れを補償するため、方位角偏差に係る信号の位相を進ませる働きを有する。より詳しくは、位相遅れ補償要素部３５は、フィードバック制御系において、低周波域でのゲインを増大させ、過渡応答特性を改善する。位相遅れ補償要素部３５の伝達関数は、例えば（ＣＴｓ＋１）／（Ｔｓ＋１）、Ｃ＞１で表される。ここで、ｓはラプラス演算子であり、Ｔは時定数である。偏差演算部３４の後段に、位相遅れ補償要素部３５を設けることにより、周波数特性を改善することができ、応答の遅れが改善される。
【００３７】
前述した位相進み要素部３３でのパラメータＡと位相遅れ補償要素３５でのパラメータＣとを適宜に調整することにより、本実施形態に係る制御装置２２の応答遅れを低減し速応性を良好にすることができる。
【００３８】
次に、舵角ゲイン調整部３６は、位相遅れ補償要素部３５から出力された方位角偏差（θ−ψ）に係る信号をゲイン（Ｋｓ）で調整し、得られた信号（Ｋｓ（θ−ψ））を次段の舵角制御部３７に出力する。Ｋｓは、車速が大きくなるほど大きくなるように設定されている。舵角制御部３７は、入力された信号（Ｋｓ（θ−ψ））に基づいて、上記の舵角発生部１７の動作を制御する制御信号を生成する。さらに後段の舵角駆動部３８は、舵角制御部３７からの当該制御信号に基づき駆動信号１７ｓを生成し、この駆動信号１７ｓによって舵角発生部１９を駆動する。舵角発生部１９は舵角（δ）を発生し、これに基づいて車両３０における前側タイヤ１９の転舵動作が行われ、車両３０の実際の進行方位角（ψ）が目標進行方位角（θ）と一致するように変化していく。
【００３９】
車両３０の挙動は各種の挙動センサ３０Ａによって検出される。挙動センサ３０Ａのうちヨーレートセンサで検出されたヨーレート（γ）に係る信号は、フィードバックループの積分要素部３９に供給される。積分要素部３９は、ヨーレート（γ）に係る信号を積分演算し、車両３０の実際の進行方位角（ψ）に係る信号を生成する。進行方位角（ψ）に係る信号は偏差演算部３４に供給される。
【００４０】
また、上記の偏差演算部３４から出力される方位角偏差（θ−ψ）に係る信号は、操舵反力ゲイン調整部４０にも入力される。操舵反力ゲイン調整部４０は方位角偏差（θ−ψ）に係る信号に基づき、操舵反力発生モータ駆動部４１を作動させるための制御信号を生成する。次段の操舵反力発生モータ駆動部４１は、さらに、当該制御信号に基づき、操舵反力発生モータ１４を駆動する駆動信号１４ｓを生成し、この駆動信号１４ｓを操舵反力発生モータ１４に供給する。操舵反力発生モータ１４では、反力トルクが調整され、生成される。操舵反力発生モータ１４が動作すると、目標方位角増加率入力部すなわちハンドル１１に対してトルクＴが与えられる。このトルクＴに基づき運転者はハンドル１１を介して反力を感じる。
【００４１】
上記のように構成された車両用操舵装置１０では、運転者は、ハンドルすなわち目標方位角増加率入力部１１を操作し、ハンドル操舵角Θを加減・指示することによって、当該目標方位角増加率入力部１１で目標方位角増加率（ｎ（ｄθ／ｄｔ））を設定する。運転者が操作しやすい角度になるように操舵ゲインの調整を行うための操舵角ゲイン調整部３１は、目標方位角増加率（ｄθ／ｄｔ）を出力する。操舵角ゲイン調整部３１から出力された目標方位角増加率（ｄθ／ｄｔ）は、積分要素部３２で時間積分されて、目標方位角（θ）に変換される。
【００４２】
従って、例えばハンドル操舵角Θを一定に保持したとき、ハンドル操舵角Θに基づく値を傾きとする時間に比例して増加する目標方位角θが設定される。この目標方位角θに係る信号は位相進み要素部３３でその位相が進めらる。
【００４３】
目標方位角（θ）と、フィードバックループの積分要素部３９から提供される車両３０の実際の進行方位角（ψ）との比較が偏差算出部３４で行われる。その後、２つの値（θとψ）の差（θ−ψ）から最適な舵角（転舵角）を決めるために、舵角ゲインの調整が舵角ゲイン調整部３６で行われる。なお前述のごとくその前段では、転舵機構等の遅れを補償するため、位相遅れ補償要素部３５で偏差信号（θ−ψ）の位相が進められる。
【００４４】
舵角制御部３７からの制御信号に基づき舵角駆動部３８は、駆動信号を生成して舵角発生部１７を駆動する。これにより前側タイヤ１９が転舵され、それによって車両３０は横運動を行う。車両３０の挙動センサ（ヨーレートセンサ）３０Ａで検出されたヨーレート（γ）はフィードバックされ、積分要素部３９に入力される。積分要素部３９では車両３０の実際の進行方位角（ψ）を検出し、この進行方位角（ψ）に係る信号を偏差算出部３４に供給する。
【００４５】
本実施形態に係る車両用操舵装置１０によれば、上記のような制御が行われるため、ハンドル操舵角Θを大きくすると、目標方位角増加率も増加し、より大きな傾きで時間に比例した目標方位角の変化を生じさせることができる。またハンドル操舵角Θに比例してヨーレートを決めることができるため、運転者の立場から見ると、従来のタイヤ角制御の操舵系と同様な運転操作で車両の操舵を行うことができる。
【００４６】
さらに、車両用操舵装置１０では、方位角フィードバック制御の操舵系として構成されているので、ハンドル操舵角Θがゼロの場合は、偏差演算部３４から出力される偏差信号で目標方位角が実際の進行方位角（ψ）に基づいて一定に維持され、進行方位角（ψ）で決まる方位に向かって直進走行する。そのため、横風などで車両３０の進行方位角（ψ）が目標方位角から変動した場合、運転者が修正操舵をすることなく、車両３０が自動的に進行方位を修正して目標方位角を維持する。
【００４７】
また車両用操舵装置１０では、運転者と車両３０が制御の最終目標である進行方位角に基づいて直接に制御を行い、かつ、ハンドル１１からの入力信号の信号経路に位相進み要素部３３を備えると共に偏差演算部３４からの偏差信号（θ−ψ）を出力側に伝える伝送経路に位相遅れ補償要素部３５を備えたため、応答遅れが大幅に減少し、速い操舵における応答ゲインの低下も、従来のタイヤ角制御の制御系に比較して、より少なくなる。その結果、緊急回避操作時の回避距離が短縮し、姿勢の乱れも修正され、運動が不安定になったり、発散する可能性が大幅に低減する。なお、位相進み要素部３３は、操作量検出部１３から出力された信号の入力と偏差演算部３４の間の経路のどこに入れてもよい。
【００４８】
図３は、本実施形態に係る車両用操舵装置１０によって定常円旋回を行うときの当該操作装置１０の各部の動作状態を示す。図３において、（ａ）はハンドル操舵角Θの時間変化を示し、（ｂ）は目標方位角θの時間変化を示し、（ｃ）は操舵トルクＴθの時間変化を示し、（ｄ）は舵角δとヨーレートγの時間変化を示し、（ｅ）は進行方位角ψの時間変化を示し、（ｆ）は目標方位角と進行方位角の差（θ−ψ）の時間変化を示している。
【００４９】
図３で示すように時刻ＴＡからハンドル１１の操舵が開始される。図３（ａ）で示すようにハンドル操舵角Θを時刻ＴＡでゼロから一定の値（目標方位角変化率）Θ１に保持すると、図３（ｂ）に示すように目標方位角θは、時刻ＴＡから時間に比例して増加する。また図３（ｃ）で示すように操舵トルクは時刻ＴＡでゼロから一定値Ｔ１になり、さらに図３（ｄ）に示すように舵角、ヨーレートも時刻ＴＡからそれぞれ一定値δ１，γ１となる。進行方位角ψは、時刻ＴＡでゼロから時間と共に増加する。また目標方位角θと進行方位角ψの差（θ−ψ）は、時刻ＴＡからｔｄ時間後一定値Δとなる。
【００５０】
また図３（ａ）で示すように、ハンドル操舵角Θを時刻ＴＢで一定の値Θ１からゼロにすると、図３（ｂ）に示すように目標方位角θは、時刻ＴＢで一定となる。図３（ｃ）で示すように、操舵トルクは時刻ＴＢで一定値Ｔ１からゼロになり、また図３（ｄ）に示すように舵角、ヨーレートも時刻ＴＢで一定値δ１，γ１からゼロとなる。進行方位角ψは、ＴＢで一定となる。さらに目標方位角θと進行方位角ψの差（θ−ψ）は、時刻ＴＢで一定値Δから減少し、ｔｄ時間後にゼロとなる。
【００５１】
上記のように、本発明に係る車両用操舵装置では、ハンドル操舵角を一定にしたとき、目標方位角が時間に比例して増加する。進行方位角は、その増加する目標方位角に追随するように変化するので、ハンドル操舵角を一定に保持しておけば、旋回することができる。
【００５２】
以上の実施形態で説明された構成、配置関係等については本発明が理解・実施できる程度に概略的にしたものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）式の方位角フィードバック制御の操舵系に基づく車両用操舵装置として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の構成を概略的に示した模式図である。
【図２】本発明の代表的実施形態に係る車両用操舵装置の制御装置のブロック構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車両用操舵装置を搭載した車両での定常円旋回状態における各部の状態量の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１０          車両用操舵装置
１１          操作素子（ハンドル）
１２          操舵軸
１３          操作量検出部
１４          操舵反力発生アクチュエータ（操舵反力発生モータ）
１５          操舵トルクセンサ
１６          車速センサ
１７          舵角発生部
１８          転舵機構
１９          前側タイヤ（転舵輪）
２０          制御装置（ＥＣＵ）
３２          積分要素部
３３          位相進み要素部
３５          位相遅れ補償要素部
３９          積分要素部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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