(57)【要約】【課題】自動操舵制御中にステアリングホイールが振動することを抑制する操舵制御装置を提供する。【解決手段】補償角演算部６５は、ローパスフィルタ処理後の操舵トルクＴｈに基づいて、ステアリングホイールなどの慣性の影響を低減するための補償角θｃを演算する。補償角演算部６５は、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値を超えるとき、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、より絶対値の大きい補償角θｃを演算する。減算器６８は、ピニオン角θｐから補償角θｃを減算することにより、補償されたピニオン角θｐａを演算する。角度フィードバック制御部６０は、角度指令値θｐ＊および補償されたピニオン角θｐａに基づく角度フィードバック制御を実行することにより、モータ２１に流す電流の目標値である電流指令値Ｉ＊を演算する。【選択図】図２
2019123285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを、自動操舵制御を実行するための指令値に基づいて制御する操舵制御装置であって、
前記自動操舵制御の実行中で、転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の実際の回転状態を示す追従値を、前記指令値に追従させるフィードバック制御が実行されているとき、前記フィードバック制御するための前記指令値と前記追従値との偏差の演算に先立って前記操舵機構の慣性の影響を抑制するように、前記回転体に連結されるステアリングホイールの操舵に応じて変化する状態量に基づいて前記追従値を補償する操舵制御装置。
【請求項２】
前記フィードバック制御するための前記偏差の演算に先立って前記操舵機構の慣性の影響を抑制する場合、前記追従値を前記指令値に近づけるようにして補償する請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記状態量は、少なくとも前記回転体に付与される操舵トルクであり、
前記操舵トルクの絶対値が大きい場合に、小さい場合よりも前記追従値を前記指令値に近付けるようにして補償する請求項１または２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記指令値は、角度指令値であり、
前記追従値は、前記回転体の実際の実回転角であり、
前記回転体の前記実回転角を演算する回転角演算部と、
前記回転体に付与される操舵トルクに基づいて、前記操舵機構の慣性の影響を抑制するための正負の値を有する前記実回転角を補償するための成分として補償角を演算する補償角演算部と、
前記フィードバック制御するための前記偏差の演算に先立って、前記実回転角から前記補償角を減算することにより、前記実回転角を補償する補償部と、
前記補償部により補償された前記実回転角を前記角度指令値に追従させる角度フィードバック制御を実行する角度フィードバック制御部と、を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記補償角演算部は、前記操舵トルクの絶対値が予め定められた操舵トルク閾値に達するまでは、前記操舵トルクの絶対値の増加によらずに前記補償角を発生させず、前記操舵トルクが前記操舵トルク閾値を超えるとき、前記操舵トルクの絶対値の増加に応じて絶対値の大きな前記補償角を演算する請求項４に記載の操舵制御装置。
【請求項６】
前記回転体には、トーションバーが設けられており、
前記補償角演算部は、
前記操舵トルクの絶対値が予め定められた操舵トルク閾値に達するまでは、前記操舵トルクの絶対値の増加によらずにゲインを発生させず、前記操舵トルクが前記操舵トルク閾値を超えるとき、前記操舵トルクの絶対値の増加に応じて値の大きなゲインを演算するゲイン演算部と、
前記回転体における前記トーションバーの前記ステアリングホイール側の部分と、前記回転体における前記トーションバーの前記ステアリングホイールと反対側の部分との捩れ角を演算する捩れ角演算部と、
前記ゲインと前記捩れ角とを乗算することにより、前記補償角を演算する乗算部と、を備える請求項４または５に記載の操舵制御装置。
【請求項７】
前記モータと、
前記回転体として、前記ステアリングホイールに連結されるとともに、前記ステアリングホイールの操舵により回転するステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトの回転に伴って、軸方向へ往復移動する転舵シャフトと、
前記モータの回転を前記転舵シャフトの軸方向の力に変換することにより、前記転舵シャフトに軸方向の力を付与する動力変換機構と、
前記ステアリングシャフトに設けられて、前記状態量として前記ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサと、を備える操舵装置を制御対象とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項８】
前記自動操舵制御として、自動駐車制御が実行される請求項１〜７のいずれか一項に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、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵機構にモータの回転力を付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）が知られている。ＥＰＳの操舵制御装置は、運転者がステアリングホイールを操作したときの操舵トルクに基づき、アシスト制御の制御量を演算する。
【０００３】
近年の車両には、運転者の運転を支援する自動操舵システムが搭載されるものがある。たとえば特許文献１には、運転者がステアリングホイールを握っている場合には運転者のステアリング操作に基づいて転舵動作をさせる手動操舵モードを実行し、運転者がステアリングホイールを握っていない場合（手放し時）には他のシステムの制御装置からの指令に基づいて転舵動作させる自動操舵モードを実行するＥＰＳが開示されている。
【０００４】
操舵制御装置は、自動操舵モードを実行する場合、他の制御装置からステアリングホイールに連結されるステアリングシャフトの回転角度の指令値である回転角度指令値を取得する。操舵制御装置は、ステアリングシャフトの実回転角度が回転角度指令値に追従するようにモータを制御する。車両は、操舵機構にモータの回転力が付与されることにより自動操舵制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−７４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、自動操舵制御が実行されて、運転者がステアリングホイールを握っていないとき、操舵制御装置がステアリングシャフトの実回転角度を回転角度指令値に追従させようとすると、ステアリングホイールなどの慣性の影響によって、ステアリングホイールが振動することがある。
【０００７】
本発明の目的は、自動操舵制御中にステアリングホイールが振動することを抑制する操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成しうる操舵制御装置は、車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを、自動操舵制御を実行するための指令値に基づいて制御する操舵制御装置であって、前記自動操舵制御の実行中で、転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の実際の回転状態を示す追従値を、前記指令値に追従させるフィードバック制御が実行されているとき、前記フィードバック制御するための前記指令値と前記追従値との偏差の演算に先立って前記操舵機構の慣性の影響を抑制するように、前記回転体に連結されるステアリングホイールの操舵に応じて変化する状態量に基づいて前記追従値を補償する。
【０００９】
自動操舵制御が実行されている場合、追従値を指令値に追従させようとすると、ステアリングホイールなどの操舵機構の慣性の影響によって、ステアリングホイールが振動することがある。これは、自動操舵制御中の指令値に基づいて回転体が回転するものの、ステアリングホイールなどの操舵機構の慣性の影響によって、回転体に対してステアリングホイールが遅れて回転してしまうためである。
【００１０】
この点、自動操舵制御されている場合、モータによって操舵機構に駆動力が付与されることにより、回転体に連結されるステアリングホイールも回転する。ステアリングホイールの操舵に応じて変化する状態量は、回転体が勢いよく回転するほど、操舵機構の慣性の影響を反映して変化する。これに対して、操舵制御装置では、フィードバック制御の偏差の演算に先立って、ステアリングホイールの操舵に応じて変化する状態量に基づいて追従値が変化させられることにより、モータから操舵機構に付与される駆動力の変化は緩やかになる。このため、ステアリングホイールが回転する際の加速度が抑えられるようになる。これにより、ステアリングホイールなどの操舵機構の慣性の影響によって、ステアリングホイールが振動することを抑制できる。
【００１１】
上記の操舵制御装置において、前記フィードバック制御するための前記偏差の演算に先立って前記操舵機構の慣性の影響を抑制する場合、前記追従値を前記指令値に近づけるようにして補償することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、フィードバック制御するための偏差の演算に先立って追従値を指令値に近付けておくことができる。その結果、フィードバック制御する際の偏差を事前に小さくしておくことができ、ステアリングホイールなどの操舵機構の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００１３】
上記の操舵制御装置において、前記状態量は、少なくとも前記回転体に付与される操舵トルクであり、前記操舵トルクの絶対値が大きい場合に、小さい場合よりも前記追従値を前記指令値に近付けるようにして補償することが好ましい。
【００１４】
自動操舵制御中の指令値に基づいて回転体が勢いよく回転する際、ステアリングホイールなどの操舵機構の慣性の影響によって、操舵トルクの絶対値も大きくなる。この点、上記の構成によれば、操舵トルクの絶対値の大きさに応じて、操舵制御装置の認識するフィードバック制御する際の偏差を好適に小さくでき、追従値に含まれる操舵機構の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００１５】
上記の操舵制御装置において、前記指令値は、角度指令値であり、前記追従値は、前記回転体の実際の実回転角であり、前記回転体の前記実回転角を演算する回転角演算部と、前記回転体に付与される操舵トルクに基づいて、前記操舵機構の慣性の影響を抑制するための正負の値を有する前記実回転角を補償するための成分として補償角を演算する補償角演算部と、前記フィードバック制御するための前記偏差の演算に先立って、前記実回転角から前記補償角を減算することにより、前記実回転角を補償する補償部と、前記補償部により補償された前記実回転角を前記角度指令値に追従させる角度フィードバック制御を実行する角度フィードバック制御部と、を備えることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、回転体の実際の実回転角から操舵トルクに基づいて演算される補償角を減算することにより、フィードバック制御するための偏差の演算に先立って操舵機構の慣性の影響を抑制するように操舵制御装置の認識する実回転角を好適に補償できる。
【００１７】
上記の操舵制御装置において、前記補償角演算部は、前記操舵トルクの絶対値が予め定められた操舵トルク閾値に達するまでは、前記操舵トルクの絶対値の増加によらずに前記補償角を発生させず、前記操舵トルクが前記操舵トルク閾値を超えるとき、前記操舵トルクの絶対値の増加に応じて絶対値の大きな前記補償角を演算することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、操舵トルクの絶対値が操舵トルク閾値に達するまでの領域では、操舵トルクに含まれる操舵機構の慣性が、ステアリングホイールなどの操舵機構の摩擦によって吸収されるため、操舵トルクの絶対値によらずに補償角を発生させない不感帯とする。一方、操舵トルクの絶対値が操舵トルク閾値を超える領域では、操舵トルクに含まれる操舵機構の慣性の影響は操舵トルクの絶対値が大きいほど大きくなるため、操舵トルクの絶対値に応じた補償角を演算して、実回転角を補償することにより、操舵機構の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００１９】
上記の操舵制御装置は、前記回転体には、トーションバーが設けられており、前記補償角演算部は、前記操舵トルクの絶対値が予め定められた操舵トルク閾値に達するまでは、前記操舵トルクの絶対値の増加によらずにゲインを発生させず、前記操舵トルクが前記操舵トルク閾値を超えるとき、前記操舵トルクの絶対値の増加に応じて値の大きなゲインを演算するゲイン演算部と、前記回転体における前記トーションバーの前記ステアリングホイール側の部分と、前記回転体における前記トーションバーの前記ステアリングホイールと反対側の部分との捩れ角を演算する捩れ角演算部と、前記ゲインと前記捩れ角とを乗算することにより、前記補償角を演算する乗算部と、を備えていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、捩れ角にゲインを乗算した値に基づいて補償角が演算されることにより、操舵制御装置の認識する追従値を事前に指令値に近づけておくことができる。捩れ角は、操舵機構の慣性の影響によって、回転体におけるトーションバーのステアリングホイールと反対側の部分の回転量と、回転体におけるトーションバーのステアリングホイール側の部分の回転量との間に差が生じることにより発生する。このため、捩れ角にゲインを乗算した値を補償角とすることにより、捩れ角に対して操舵トルクによる重み付けを反映することができ、実回転角に含まれる操舵機構の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００２１】
上記の操舵制御装置は、前記モータと、前記回転体として、前記ステアリングホイールに連結されるとともに、前記ステアリングホイールの操舵により回転するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの回転に伴って、軸方向へ往復移動する転舵シャフトと、前記モータの回転を前記転舵シャフトの軸方向の力に変換することにより、前記転舵シャフトに軸方向の力を付与する動力変換機構と、前記ステアリングシャフトに設けられて、前記状態量として前記ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサと、を備える操舵装置を制御対象とするものに好適である。
【００２２】
この構成によれば、たとえば転舵シャフトにアシスト力を付与するタイプの操舵装置の場合、ステアリングホイールなどの操舵機構の慣性の影響によって、ステアリングホイールが振動しやすい。これは、操舵機構における慣性に影響する部分が多くなるためである。このように、特にステアリングホイールの振動が起きやすい、転舵シャフトに軸方向のアシスト力を付与するタイプの操舵装置の場合、ステアリングホイールの振動を抑制するために追従値の補償を行う意義は大きい。
【００２３】
上記の操舵制御装置は、前記自動操舵制御として自動駐車制御を実行するものに好適である。
自動駐車制御中においては、運転者がステアリングホイールに触れていない状況が起きやすいため、ステアリングホイールが振動しやすい。また、自動駐車制御中であれば、フィードバック制御するための偏差の演算に先立って操舵制御装置の認識する追従値を事前に指令値に近づけておき、回転体を緩やかに回転させるようにしても不都合は少ない。このため、自動駐車制御中に実行する場合に、ステアリングホイールの振動を抑制することの意義は大きい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の操舵制御装置によれば、自動操舵制御中にステアリングホイールが振動することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図。
【図２】操舵制御装置の自動操舵制御を実行するための機能を示す制御構成を示し、同操舵制御装置のマイコンが自動操舵制御を実行するための機能を示すブロック図。
【図３】操舵トルクと補償角との関係を示すグラフ。
【図４】補償角演算部の制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、操舵制御装置を電動パワーステアリング装置（操舵装置）に適用した一実施形態について説明する。
図１に示すように、操舵装置１は運転者のステアリングホイール１１の操作に基づいて転舵輪１７を転舵させる操舵機構１０、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２０、およびアシスト機構２０を制御する操舵制御装置３０を備えている。
【００２７】
＜操舵機構＞
操舵機構１０は、ステアリングホイール１１およびステアリングホイール１１と一体回転するステアリングシャフト１２を備えている。ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１と連結されたコラムシャフト１２ａ、コラムシャフト１２ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１２ｂ、およびインターミディエイトシャフト１２ｂの下端部に連結された第１ピニオンシャフト１２ｃを有している。第１ピニオンシャフト１２ｃの下端部は、第１ラックアンドピニオン機構１４を介して、第１ピニオンシャフト１２ｃに交わる方向へ延びる転舵シャフト１５に連結されている。第１ピニオンシャフト１２ｃのピニオン歯１２ｄが、転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合うことにより、第１ラックアンドピニオン機構１４が構成されている。また、転舵シャフト１５の両端は、それぞれタイロッド１６，１６を介して、左右の転舵輪１７，１７に連結されている。したがって、操舵装置１では、ステアリングシャフト１２の回転運動は、第１ラックアンドピニオン機構１４を介して転舵シャフト１５の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。ステアリングホイール１１の回転操作に伴い転舵シャフト１５が直線運動することにより、転舵輪１７，１７の転舵角θｔが変更される。
【００２８】
＜アシスト機構＞
アシスト機構２０は、アシスト力の発生源であるモータ２１、モータ２１に連結されるウォームシャフト２２、ウォームシャフト２２と噛み合うウォームホイール２３、およびウォームホイール２３と一体的に回転する第２ピニオンシャフト２４を備えている。第２ピニオンシャフト２４の下端部は第２ラックアンドピニオン機構２５を介して、転舵シャフト１５に連結されている。第２ピニオンシャフト２４のピニオン歯２４ａが、転舵シャフト１５のラック歯１５ｂと噛み合うことにより、第２ラックアンドピニオン機構２５が構成されている。したがって、操舵装置１では、第２ラックアンドピニオン機構２５を介して転舵シャフト１５の軸方向の往復直線運動に変換される。すなわち、モータ２１により転舵シャフト１５の軸方向のアシスト力が付与されることにより、運転者のステアリング操作は補助される。
【００２９】
＜操舵制御装置＞
操舵装置１は、操舵制御装置３０を備えている。操舵制御装置３０は、各種のセンサの検出結果に基づいて、モータ２１を制御する。各種のセンサとしては、トルクセンサ４０および回転角センサ４１が設けられる。トルクセンサ４０は、コラムシャフト１２ａに設けられている。トルクセンサ４０は、ステアリングホイール１１が回転操作されることにより、ステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈ０を検出する。なお、トルクセンサ４０は、自動操舵制御中には、運転者のステアリング操作ではなく、アシスト機構２０の駆動に伴ってステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈ０を検出する。トルクセンサ４０は、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側（ステアリングホイール１１側）の部分と、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側（ステアリングホイール１１と反対側）の部分との捩れに基づいて、ステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈ０を検出する。回転角センサ４１は、モータ２１の回転角θｍを検出する。モータ２１の回転角θｍは、第１ピニオンシャフト１２ｃのピニオン角θｐ（実回転角）の演算に使用される。なお、モータ２１の回転角θｍと第１ピニオンシャフト１２ｃのピニオン角θｐとの間には相関がある。このため、ピニオン角θｐは、回転角センサ４１により検出される回転角θｍに基づいて求めることができる。なお、操舵トルクＴｈ、回転角θｍ、およびピニオン角θｐは、ステアリングホイール１１が一方向（本実施形態では右方向）に操舵された場合に正の値、他方向（本実施形態では左方向）に操舵された場合に負の値で検出される。また、第１ピニオンシャフト１２ｃのピニオン角θｐとステアリングホイール１１の操舵角との間にも相関がある。操舵制御装置３０は、トルクセンサ４０により検出される操舵トルクＴｈ０および回転角センサ４１により検出される回転角θｍに基づいて、モータ２１を制御する。
【００３０】
操舵制御装置３０は、自動操舵制御が実行されない間、操舵トルクＴｈ０に基づいて、運転者のステアリング操作を補助するアシスト力を発生させるアシスト制御を実行する。操舵制御装置３０は、操舵トルクＴｈ０に基づいて、モータ２１により付与する目標アシスト力を演算し、当該目標アシスト力を発生させるための電流の指令値である電流指令値を演算する。操舵制御装置３０は、当該電流指令値に応じた電流をモータ２１に供給することにより、アシスト制御を実行する。
【００３１】
＜自動操舵制御装置＞
操舵装置１は、車両の走行状態に応じて自動操舵制御に用いられる指令値を演算する自動操舵制御装置５０を備えている。自動操舵制御装置５０は操舵制御装置３０に接続されている。なお、本実施形態では、自動操舵制御として車両を所定の駐車スペースに駐車させる自動駐車制御が行われる。
【００３２】
自動操舵制御装置５０は、車両周辺環境検出部５１を通じて検出される車両周辺情報に基づいて、自動操舵制御に用いる角度指令値θｐ＊を操舵制御装置３０に対して出力する。角度指令値θｐ＊は、第１ピニオンシャフト１２ｃのピニオン角θｐの目標値となる角度指令値である。車両周辺情報は、自車両周辺の環境（路面情報、駐車位置、障害物など）に基づいて検出される値である。車両周辺環境検出部５１は、車両に設けられるカメラやレーザーなどの車載センサに基づいて、車両周辺情報を検出する。たとえば、自動操舵制御装置５０は、自動駐車制御を実行する場合、車両周辺環境検出部としてのカメラによって自車両の周囲を撮像した画像データに基づいて、自車両を駐車スペースに駐車する際の走行軌跡を求め、自車両が当該走行軌跡を追従して走行するように角度指令値θｐ＊を演算する。
【００３３】
操舵制御装置３０は、自動駐車制御を実行する場合、実際のピニオン角θｐを角度指令値θｐ＊に追従させるべく、ピニオン角θｐの角度フィードバック制御を実行することにより、モータ２１に流す電流の指令値である電流指令値を演算する。操舵制御装置３０は、当該電流指令値に応じた電流をモータ２１に供給することにより、自動操舵制御を実行する。なお、角度指令値θｐ＊は、モータ２１の回転角θｍと同様に、一方向の回転角の指令値である場合に正の値、他方向の回転角の指令値である場合に負の値とする。
【００３４】
操舵制御装置３０および自動操舵制御装置５０には、図示しない自動操舵スイッチが接続されている。自動操舵スイッチは、自動駐車制御などの自動操舵制御を実行するか否かを指示するためのスイッチである。自動操舵スイッチが操作されるとき、操舵制御装置３０は、アシスト制御を実行しないで、自動操舵制御装置５０が出力する角度指令値θｐ＊に基づいて、自動操舵制御を実行する。一方、自動操舵スイッチが操作されないとき、操舵制御装置３０は、自動操舵制御を実行しないで、アシスト制御を実行する。この場合、操舵制御装置３０は、自動操舵制御装置５０が出力する角度指令値θｐ＊を無効にする、あるいは取得せず、運転者のステアリング操作（操舵トルクＴｈ０）に基づいてアシスト力を発生させるアシスト制御を実行する。
【００３５】
＜操舵制御装置の構成＞
つぎに、操舵制御装置３０の構成について詳しく説明する。ここでは、自動操舵制御時に、操舵制御装置３０が自動操舵制御装置５０から角度指令値θｐ＊を取得する場合の構成（機能）を中心に説明する。
【００３６】
図２に示すように、操舵制御装置３０は、モータ制御信号Ｓｍを生成するマイコン３１（マイクロコンピュータ）と、モータ制御信号Ｓｍに基づいてモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路３２と、モータ２１に付与される駆動電力の実電流値Ｉを検出する電流センサ３３とを備えている。
【００３７】
マイコン３１は、角度フィードバック制御部６０、電流フィードバック制御部６１、制御信号生成部６２、ピニオン角演算部６３、ローパスフィルタ６４、追従値補償部としての補償角演算部６５、および減算器６６，６７，６８を備えている。
【００３８】
減算器６６は、自動操舵制御装置５０から取得されたピニオン角θｐの目標値である角度指令値θｐ＊から、補償されたピニオン角θｐａを減算することにより、角度偏差Δθを演算する。
【００３９】
角度フィードバック制御部６０は、減算器６６により演算された角度偏差Δθを取得する。そして、角度フィードバック制御部６０は、補償されたピニオン角θｐａを角度指令値θｐ＊に追従させるべく、角度偏差Δθに基づく角度フィードバック制御を実行することにより、電流指令値Ｉ＊を演算する。
【００４０】
減算器６７は、角度フィードバック制御部６０により演算された電流指令値Ｉ＊から電流センサ３３により検出された実電流値Ｉを減算することにより、電流偏差ΔＩを演算する。
【００４１】
電流フィードバック制御部６１は、実電流値Ｉを電流指令値Ｉ＊に追従させるべく、減算器６７により演算された電流偏差ΔＩに基づく電流フィードバック制御を実行することにより、電圧指令値Ｖ＊を演算する。
【００４２】
制御信号生成部６２は、電流フィードバック制御部６１により演算された電圧指令値Ｖ＊に基づき、モータ制御信号Ｓｍを生成する。
ピニオン角演算部６３は、回転角センサ４１により検出された回転角θｍに基づいて、第１ピニオンシャフト１２ｃのピニオン角θｐを演算する。
【００４３】
ここで、比較例として、角度指令値θｐ＊から、ピニオン角演算部６３で演算されたピニオン角θｐを減算することにより、角度偏差Δθを演算する場合を説明する。操舵制御装置３０が自動操舵制御を実行する場合、運転者がステアリングホイール１１を握っていないとき、ピニオン角θｐを補償されていない角度指令値θｐ＊に追従させようとすると、ステアリングホイール１１などの慣性の影響によって、ステアリングホイール１１は角度指令値θｐ＊を超えて回転することがある。すなわち、ピニオン角θｐが角度指令値θｐ＊に追従するのに伴って、第１ピニオンシャフト１２ｃが勢いよく回転すると、操舵制御装置３０が制御的に回転させようとする量以上にステアリングホイール１１が物理的に回転してしまう。また、第１ピニオンシャフト１２ｃが角度指令値θｐ＊を超えて回転すると、操舵制御装置３０は、角度指令値θｐ＊よりも大きい値となったピニオン角θｐを、角度指令値θｐ＊に追従させるべく、角度フィードバック制御を実行する。しかし、ここでもステアリングホイール１１の慣性の影響によって、再びステアリングホイール１１が角度指令値θｐ＊を超えて回転するおそれがある。この結果、ステアリングホイール１１が振動してしまう。なお、ステアリングホイール１１は、ステアリングホイール１１の慣性だけでなく、ステアリングシャフト１２の慣性の影響によっても振動する。
【００４４】
そこで、本実施形態では、ステアリングホイール１１などの慣性の影響によって、ステアリングホイール１１が振動することを抑制するために、ローパスフィルタ６４および補償角演算部６５が設けられている。
【００４５】
ローパスフィルタ６４は、トルクセンサ４０により検出された操舵トルクＴｈ０をローパスフィルタ処理することにより、高周波成分が低減されたローパスフィルタ処理後の操舵トルクＴｈを演算する。
【００４６】
補償角演算部６５は、ローパスフィルタ処理後の操舵トルクＴｈに基づいて、ステアリングホイール１１の慣性の影響を低減するための補償角θｃを演算する。すなわち、補償角演算部６５は、フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立ってステアリングホイール１１の慣性の影響を小さくするように、操舵トルクＴｈに応じて正負の値を有する補償角θｃを演算する。本実施形態の補償角θｃは、フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立ってピニオン角θｐを角度指令値θｐ＊に近付けるように補償するものである。
【００４７】
具体的には、図３に示すように、操舵トルクＴｈの絶対値が予め定められた操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下であるとき、操舵トルクＴｈの絶対値によらずに、補償角θｃは「０」に設定される。すなわち、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下の範囲は、補償角θｃが生成されない（その値が「０」となる）不感帯に設定されている。操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下の操舵トルクＴｈの小さい領域では、操舵トルクＴｈに含まれるステアリングホイール１１の慣性の影響が、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の摩擦によって吸収されるので、その影響は小さいからである。なお、操舵トルク閾値Ｔｈｔは、ステアリングホイール１１の慣性によるステアリングホイール１１の振動の原因として無視できるか否かを切り分ける観点で設定される。
【００４８】
また、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔを超えるとき、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるのに伴って、補償角θｃの絶対値は大きくなる。操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔを超える領域では、操舵トルクＴｈにステアリングホイール１１の慣性の影響が大きく反映されたものと考えられる。操舵トルクＴｈに含まれるステアリングホイール１１の慣性の影響は操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど大きくなるため、フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立ってピニオン角θｐを角度指令値θｐ＊に近付けるように、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど絶対値の大きな補償角θｃを演算する。なお、図３に示す操舵トルクＴｈとピニオン角θｐとの関係、操舵トルク閾値Ｔｈｔは、ステアリングホイール１１の慣性や操舵機構１０全体の慣性などを考慮した各種実験やシミュレーションなどによって導き出している。
【００４９】
さらに詳しくは、図４に示すように、補償角演算部６５は、ゲイン演算部６５ａ、捩れ角演算部６５ｂ、および乗算器６５ｃを有している。
ゲイン演算部６５ａは、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下であるとき、操舵トルクＴｈの絶対値によらずに、ゲインＧを「０」とし、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔを超えるとき、操舵トルクＴｈの絶対値に応じてより「１」に近付いたゲインＧを演算する。
【００５０】
捩れ角演算部６５ｂは、操舵トルクＴｈに係数を乗算することにより、コラムシャフト１２ａにおけるトルクセンサ４０のトーションバー４０ａの上側の部分と下側の部分との捩れ角θｔｗを演算する。捩れ角θｔｗの符号は、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分の回転角を基準として、トーションバー４０ａの上側の部分が右方向に捩られている場合に正となり、トーションバー４０ａの上側の部分が左方向に捩られている場合に負となる。
【００５１】
乗算器６５ｃは、ゲイン演算部６５ａにより演算されたゲインＧと捩れ角演算部６５ｂにより演算された捩れ角θｔｗとを乗算することにより、補償角θｃを演算する。すなわち、補償角θｃには、捩れ角θｔｗに対して操舵トルクＴｈによる重み付けが反映されている。
【００５２】
たとえば、正のピニオン角θｐが正の角度指令値θｐ＊よりも小さい場合、ピニオン角θｐは角度指令値θｐ＊に向けてその絶対値が増加するため、ステアリングホイール１１には負の方向への慣性が発生し、負の方向の操舵トルクＴｈが発生する。詳しくは、ステアリングホイール１１の慣性の影響により、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分が、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分よりも遅れて回転するため、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分の回転量が、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分の回転量よりも大きくなる。この場合、負の方向の慣性が発生するため、捩れ角演算部６５ｂは、負の捩れ角θｔｗを演算する。また、負のピニオン角θｐが負の角度指令値θｐ＊よりもその絶対値が小さい場合、ピニオン角θｐは角度指令値θｐ＊に向けてその絶対値が増加するため、ステアリングホイール１１には正の方向への慣性が発生し、正の方向の操舵トルクＴｈが発生する。この場合、正の方向の慣性が発生するため、捩れ角演算部６５ｂは、正の捩れ角θｔｗを演算する。
【００５３】
また、正のピニオン角θｐが正の角度指令値θｐ＊よりも大きい場合には、ピニオン角θｐは角度指令値θｐ＊に向けてその絶対値が減少するため、ステアリングホイール１１には正の方向への慣性が発生し、正の方向の操舵トルクＴｈが発生する。詳しくは、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分が、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分よりも遅れて回転するため、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分の回転量が、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分の回転量よりも大きくなる。この場合、正の方向の慣性が発生するため、捩れ角演算部６５ｂは、正の捩れ角θｔｗを演算する。また、負のピニオン角θｐが負の角度指令値θｐ＊よりもその絶対値が大きい場合、ピニオン角θｐは角度指令値θｐ＊に向けてその絶対値が減少するため、ステアリングホイール１１には負の方向への慣性が発生し、負の方向の操舵トルクＴｈが発生する。この場合、負の方向の慣性が発生するため、捩れ角演算部６５ｂは、負の捩れ角θｔｗを演算する。
【００５４】
このように、捩れ角θｔｗは、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分に対して、ステアリングホイール１１などの慣性の影響によって、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分に回転量の差が発生するときに生じる。この回転量の差を反映した捩れ角θｔｗにゲインＧを乗算した値を補償角θｃとし、ピニオン角θｐから補償角θｃを減算することにより、ピニオン角θｐに含まれるステアリングホイール１１などの慣性の影響を抑制できる。
【００５５】
図２に示すように、減算器６８は、ピニオン角演算部６３により演算されたピニオン角θｐから補償角演算部６５により演算された補償角θｃを減算することにより、補償されたピニオン角θｐａを演算する。そして、角度フィードバック制御部６０は、自動操舵制御装置５０から取得される角度指令値θｐ＊および減算器６８により演算されて補償されたピニオン角θｐａに基づく角度フィードバック制御を実行する。なお、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下である場合、補償角演算部６５により補償角θｃが演算されない（その値が「０」である）ため、角度フィードバック制御部６０は、角度指令値θｐ＊およびピニオン角θｐに基づく角度フィードバック制御を実行する。
【００５６】
以下、本実施形態の作用および効果を説明する。
（１）操舵制御装置３０が自動操舵制御を実行する場合、運転者がステアリングホイール１１を握っていないときには、補償されていないピニオン角θｐを角度指令値θｐ＊に追従させようとすると、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性の影響によって、ステアリングホイール１１が振動することがある。これは、操舵制御装置３０がモータ２１の制御を通じて転舵シャフト１５を軸方向に移動させる際に、第１ピニオンシャフト１２ｃが勢いよく回転していると、ステアリングホイール１１などの慣性の影響によって、第１ピニオンシャフト１２ｃの回転に対してステアリングホイール１１が遅れて回転してしまうためである。
【００５７】
この点、本実施形態では、操舵制御装置３０が自動操舵制御を実行する場合、フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立ってステアリングホイール１１の慣性の影響を小さくするように、ピニオン角θｐを補償している。具体的には、補償角演算部６５において、ステアリングホイール１１の操舵に応じて変化する状態量である操舵トルクＴｈが操舵トルク閾値Ｔｈｔを超える場合、操舵トルクＴｈが大きいほど絶対値の大きな補償角θｃを演算し、減算器６８において、ピニオン角θｐから補償角θｃを減算することにより、ピニオン角θｐを補償している。フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立って、操舵トルクＴｈに基づいてピニオン角θｐが変化させられることにより、角度指令値θｐ＊とピニオン角θｐとの乖離である角度偏差Δθが小さくなり、角度フィードバック制御部６０において演算される電流指令値Ｉ＊が小さくなる。これにより、モータ２１の制御を通じて操舵機構１０に付与される駆動力の変化は緩やかになり、第１ピニオンシャフト１２ｃの回転の勢いが抑えられる。このため、ステアリングホイール１１が回転する際の加速度が抑えられるようになる。これにより、自動操舵制御中に運転者がステアリングホイール１１を握っていないときに、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性の影響によって、ステアリングホイール１１が振動することを抑制できる。
【００５８】
（２）操舵制御装置３０は、フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立って、ピニオン角θｐを角度指令値θｐ＊に事前に近付けるようにピニオン角θｐを補償する。その結果、フィードバック制御する際の角度偏差Δθを事前に小さくしておくことができ、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００５９】
（３）操舵トルクＴｈは、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性に大きく影響を受ける状態量である。たとえば自動操舵制御中の角度指令値θｐ＊に基づいて第１ピニオンシャフト１２ｃが勢いよく回転している場合、操舵トルクＴｈの絶対値は大きくなる。このため、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、ステアリングホイール１１が振動しやすい状況にあることを把握できる。そして、操舵トルクＴｈの大きさに応じて、操舵制御装置３０の認識するフィードバック制御する際の角度偏差Δθを好適に小さくできる。これにより、ピニオン角θｐに含まれる操舵機構１０の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００６０】
（４）操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下の領域では、操舵トルクＴｈに含まれるステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性の影響が、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の摩擦によって吸収される。このため、操舵トルクＴｈの絶対値によらずに補償角θｃを発生させない不感帯に設定されている。これにより、たとえばノイズなどの影響や路面状態によって微小な操舵トルクＴｈが発生しやすい状況では、フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立って、フィードバック制御する際の角度偏差Δθが小さくならない分、ピニオン角θｐの角度指令値θｐ＊に対する追従性を確保することができる。
【００６１】
一方、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔを超える領域では、操舵トルクＴｈに含まれる操舵機構１０の慣性の影響は操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど大きくなる。このため、操舵トルクＴｈの絶対値に応じた補償角θｃを演算して、ピニオン角θｐを補償することにより、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００６２】
（５）捩れ角θｔｗにゲインＧを乗算した値に基づいて補償角θｃが演算されることにより、操舵制御装置３０の認識するピニオン角θｐを角度指令値θｐ＊に事前に近付けておくことができる。捩れ角θｔｗは、操舵機構１０の慣性の影響によって、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分の回転量と、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分の回転量との間に差が生じることにより発生する。このため、捩れ角θｔｗにゲインＧを乗算した値を補償角とすることにより、捩れ角θｔｗに対して操舵トルクＴｈによる重み付けを反映することができ、ピニオン角θｐに含まれるステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性の影響を好適に抑制できる。
【００６３】
（６）ステアリングホイール１１から遠い位置でモータ２１からアシスト力が付与される場合、すなわち本実施形態のように転舵シャフト１５にアシスト力を付与するタイプの操舵装置の場合、ステアリングホイール１１などの慣性の影響によって、ステアリングホイール１１が振動しやすい。これは、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０における慣性に影響する部分がより多くなるためである。この場合、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０における慣性に影響する部分は、ステアリングシャフト１２の全体およびステアリングホイール１１になると考えられる。
【００６４】
これに対し、比較例として、ステアリングシャフト１２にモータ２１からのアシスト力を付与するタイプの操舵装置の場合、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０における慣性に影響する部分は、ステアリングシャフト１２におけるモータ２１よりもステアリングホイール１１側の部分およびステアリングホイール１１である。
【００６５】
このように、特にステアリングホイール１１の振動が起きやすい、転舵シャフト１５に軸方向のアシスト力を付与するタイプの操舵装置の場合には、ステアリングホイール１１の振動を抑制するために、補償角演算部６５によるピニオン角θｐの補償を行う意義は大きい。
【００６６】
（７）自動操舵制御の中でも特に自動駐車制御中においては、運転者がステアリングホイール１１に触れていない状況が発生しやすい。このため、特に自動駐車制御中には、ステアリングホイール１１などの慣性の影響によって、ステアリングホイール１１の振動が発生しやすい。また、自動駐車制御中であれば、フィードバック制御するための角度偏差Δθの演算に先立って操舵制御装置３０の認識するピニオン角θｐを角度指令値θｐ＊に事前に近付けておき、第１ピニオンシャフト１２ｃを緩やかに回転させるようにしても不都合は少ない。このため、自動駐車制御中にステアリングホイール１１の振動を抑制するために、補償角演算部６５によるピニオン角θｐの補償を行うことの意義は大きい。
【００６７】
なお、本実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・補償角演算部６５は、操舵トルクＴｈに基づいて補償角θｃを演算したが、これに限らない。たとえば、補償角演算部６５は、ステアリングホイール１１の操舵速度や操舵速度の微分値である操舵加速度に基づいて補償角θｃを演算するようにしてもよい。ステアリングホイール１１の操舵速度や操舵加速度は、ステアリングホイール１１などの操舵機構１０の慣性に影響を与える状態量であって、自動操舵制御が実行されることに伴って操舵されるステアリングホイール１１の状態（操舵状態）を示す状態量である。同様に、補償角演算部６５は、操舵トルクＴｈの微分値である操舵トルク微分値に基づいて補償角θｃを演算してもよい。また、補償角演算部６５は、第１ピニオンシャフト１２ｃのピニオン角θｐの微分値であるピニオン角速度やピニオン角速度の微分値であるピニオン角加速度に基づいて補償角θｃを演算してもよい。
【００６８】
・補償角演算部６５は、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下であるとき、補償角θｃが生成されない不感帯は設定されなくてもよい。この場合、たとえば操舵トルクＴｈの全領域において、操舵トルクＴｈの絶対値に応じてピニオン角θｐを変化させる。
【００６９】
・本実施形態では、捩れ角θｔｗの符号は、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分の回転角を基準としたが、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分の回転角を基準としてもよい。この場合、たとえば捩れ角θｔｗの符号は、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの上側の部分の回転角を基準として、トーションバー４０ａの上側の部分が右方向に捩られている場合に負となり、トーションバー４０ａの上側の部分が左方向に捩られている場合に正となる。この場合、減算器６８において、ピニオン角θｐと補償角θｃとを加算することにより補償されたピニオン角θｐａを演算する。
【００７０】
・本実施形態では、減算器６８において、ピニオン角θｐから補償角θｃを減算することにより補償されたピニオン角θｐａを演算したが、ピニオン角θｐと補償角θｃとを加算することにより補償されたピニオン角θｐａを演算するようにしてもよい。この場合、たとえば捩れ角θｔｗの符号は、コラムシャフト１２ａにおけるトーションバー４０ａの下側の部分の回転角を基準として、トーションバー４０ａの上側の部分が右方向に捩られている場合に負となり、トーションバー４０ａの上側の部分が左方向に捩られている場合に正となるようにすればよい。また、ゲインＧは、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔ以下であるとき、操舵トルクＴｈの絶対値によらずに「０」とし、操舵トルクＴｈの絶対値が操舵トルク閾値Ｔｈｔを超えるとき、操舵トルクＴｈの絶対値に応じてより「−１」に近付くようにしてもよい。すなわち、トーションバー４０ａの捩れ角θｔｗの符号やゲインＧの符号によっては、ピニオン角θｐと補償角θｃとを加算することにより補償されたピニオン角θｐａを演算するようにしてもよい。
【００７１】
・操舵制御装置３０は、自動操舵制御装置５０から角度指令値θｐ＊を取得したが、これに限らない。たとえば、自動操舵制御装置５０が第１ピニオンシャフト１２ｃに付与するトルクの指令値であるトルク指令値を演算し、操舵制御装置３０は、自動操舵制御装置５０から取得したトルク指令値に基づいて、モータ２１をトルクフィードバック制御するようにしてもよい。この場合、補償角演算部６５では、操舵トルクＴｈに基づいて、ステアリングホイール１１などの慣性の影響を低減するための補償角θｃではなく、補償トルクを演算する。そして、自動操舵制御装置５０は、操舵トルクＴｈから補償トルクを減算することにより、追従値として補償された操舵トルクを演算する。操舵制御装置３０は、補償された操舵トルクＴｈをトルク指令値に追従させるべく、トルクフィードバック制御を実行する。
【００７２】
・自動操舵制御としては、自動駐車制御の他、レーンキーピングアシスト制御が行われてもよいし、車線変更支援が行われてもよい。また、自動駐車制御が行われないで、レーンキーピングアシスト制御などが行われてもよい。
【００７３】
・本実施形態では、操舵装置１を転舵シャフト１５にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳに具体化したが、ステアリングシャフト１２にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳに具体化してもよい。また、ステアリング操作に連動する転舵シャフト１５の直線運動をモータ２１の回転力を利用して補助するステアリング装置を例に挙げたが、ステアリングホイール１１と転舵シャフト１５との間がクラッチにより断接されるステアバイワイヤ装置に適用してもよい。ステアバイワイヤ装置であっても、クラッチによりステアリングホイール１１と転舵シャフト１５との間が接続される場合には、自動操舵制御中にステアリングホイール１１が振動するという課題が生じる。
【符号の説明】
【００７４】
１…操舵装置、１０…操舵機構、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１２ａ…コラムシャフト、１２ｂ…インターミディエイトシャフト、１２ｃ…第１ピニオンシャフト、１４…第１ラックアンドピニオン機構、１５…転舵シャフト、１６…タイロッド、１７…転舵輪、２０…アシスト機構、２１…モータ、２２…ウォームシャフト、２３…ウォームホイール、２４…第２ピニオンシャフト、２５…第２ラックアンドピニオン機構、３０…操舵制御装置、３１…マイコン、３２…駆動回路、３３…電流センサ、４０…トルクセンサ、４０ａ…トーションバー、４１…回転角センサ、５０…自動操舵制御装置、５１…車両周辺環境検出部、６０…角度フィードバック制御部、６１…電流フィードバック制御部、６２…制御信号生成部、６３…ピニオン角演算部、６４…ローパスフィルタ、６５…補償角演算部、６６，６７，６８…減算器、Ｉ…実電流値、Ｉ＊…電流指令値、ΔＩ…電流偏差、θｃ…補償角、θｍ…回転角、θｐ，θｐａ…ピニオン角、θｔ…転舵角、Δθ…角度偏差、θｐ＊…角度指令値、Ｓｍ…モータ制御信号、Ｔｈ０，Ｔｈ…操舵トルク、Ｔｈｔ…操舵トルク閾値，Ｖ＊…電圧指令値。
【図１】
2019123285.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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