(57)【要約】  路面反力トルクを用いず、摩擦遷移状態を精度良く判定し、操舵トルクのヒステリシス幅を安定して自由に調整することができる操舵制御装置を得る。摩擦遷移状態判定手段１３の結果に基づき、切返し操舵時の操舵トルクのヒステリシス幅を増加するように基本アシスト指令値を補正するアシスト指令値補正手段１４と、モータ５の電流がアシスト補正値により基本アシスト指令値に基づく電流値に一致するようにモータを駆動する電流駆動手段１０とを備え、摩擦遷移状態判定手段１３はステアリング軸反力トルクの微分値を、あらかじめ定められた上下限値で制限する機能を備えた積分器１７で積分して摩擦遷移状態を判定する。
2015181948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転者により操舵されるステアリング機構の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するモータと、前記ステアリング機構のステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出、または、演算するステアリング軸反力トルク演算手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて前記モータに流す電流指令値となる基本アシスト指令値を演算する基本アシスト指令値演算手段と、前記ステアリング軸反力トルクに基づいて摩擦遷移状態を判定する摩擦遷移状態判定手段と、前記摩擦遷移状態判定手段の結果に基づき、切返し操舵時の操舵トルクのヒステリシス幅を増加するように前記基本アシスト指令値を補正するアシスト指令値補正手段と、前記アシスト指令値補正手段によって得られた補正後のアシスト指令値であるアシスト補正値に基づき、前記モータの電流が前記基本アシスト指令値に基づく電流値に一致するように前記モータを駆動する電流駆動手段とを備え、前記摩擦遷移状態判定手段は前記ステアリング軸反力トルクの微分値を、あらかじめ定められた上下限値で制限する機能を備えた積分器で積分して摩擦遷移状態を判定することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記ステアリング軸反力トルク検出手段は、前記操舵トルクと、前記モータの電流、または、前記アシスト補正値に基づく指令電流にて前記ステアリング軸反力トルク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３】
前記アシスト指令値補正手段は、前記摩擦遷移状態判定手段の結果と、前記ステアリング軸反力トルクまたは前記操舵トルクとから、アシスト指令の補正の可否を判断する補正値を演算する補正値演算手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記アシスト指令値補正手段は、前記車速と、前記ステアリング軸反力トルクまたは前記操舵トルクとから、第１の補正値を演算し、前記第１の補正値と前記補正値演算手段からの補正値を乗算した値に、前記摩擦遷移状態判定手段の結果と乗算して前記アシスト補正値を演算することを特徴とする請求項３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、運転者の操舵をアシストする操舵制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の操舵制御装置では、操舵トルクのオンセンター感を維持したままヒステリシス幅の変化を抑え、良好な操舵フィーリングを得るために、ステアリング軸反力トルクと路面反力トルクを用い、少なくとも切戻し状態を判定し、切戻し状態と判定された場合、ステアリング軸反力トルクに基づいて基本アシスト指令値を増加する方向に補正するアシスト指令手段を備えることが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
また、従来技術として、ハンドルの回転方向（操舵速度）に基づいて、アシスト補正値を演算する技術も提案されている。（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２７１２５号公報（８頁、図２）
【特許文献２】特開２００３−１９９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の操舵制御装置にあっては、操舵状態を判定するために、ステアリング軸反力トルクと路面反力トルクを用いているために、ステアリング軸反力トルク検出手段と路面反力トルク検出手段の両方を備える必要があった。路面反力トルク検出手段は、タイヤに設けられるロードセルなどの検出手段により構成されるため、取付スペースの確保や、取付工数の増加といった課題がある。また、検出器を備えずに路面反力トルクを推定する技術（例えば、特開２００３−３１２５２１号公報）もあるが、推定器で用いるパラメータの設計工数が増大したり、推定器の演算負荷が増加する問題があった。さらに、ステアリング軸反力トルクと路面反力トルクとを比較して操舵状態を判定する構成であるため、用いる路面反力トルクには、高精度な検出値、または、高精度な推定値が要求される問題があった。【０００５】
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、路面反力トルクを用いずに、ステアリング軸反力トルクのみを用いて摩擦遷移状態を判定し、操舵トルクのヒステリシス幅を調整でき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】
【０００６】
この発明に係る操舵制御装置は、車両の運転者により操舵されるステアリング機構の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、ステアリング機構に操舵補助力を付与するモータと、ステアリング機構のステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出、または、演算するステアリング軸反力トルク演算手段と、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいてモータに流す電流指令値となる基本アシスト指令値を演算する基本アシスト指令値演算手段と、ステアリング軸反力トルクに基づいて摩擦遷移状態を判定する摩擦遷移状態判定手段と、摩擦遷移状態判定手段の結果に基づき、切返し操舵時の操舵トルクのヒステリシス幅を増加するように基本アシスト指令値を補正するアシスト指令値補正手段と、アシスト指令値補正手段によって得られた補正後のアシスト指令値であるアシスト補正値に基づき、モータの電流が基本アシスト指令値に基づく電流値に一致するようにモータを駆動する電流駆動手段とを備え、摩擦遷移状態判定手段はステアリング軸反力トルクの微分値を、あらかじめ定められた上下限値で制限する機能を備えた積分器で積分して摩擦遷移状態を判定するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、路面反力トルクを用いる必要がなく、摩擦遷移状態を精度良く判定できる。その結果、路面反力トルク検出器を備える必要がなく、省スペース化や、取付工数を削減できる。さらに、路面反力トルク推定器を備える必要もなく、設計工数の削減や、演算負荷の軽減といった従来にない顕著な効果を奏するものである。また、摩擦遷移状態を精度良く判定できるため、操舵トルクのヒステリシス幅を安定して自由に調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による操舵制御装置を示す構成図である。
【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動作を説明するフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による操舵制御装置のアシストマップを示す図である。
【図５Ａ】この発明の実施の形態１による操舵制御装置におけるステアリング軸反力トルクのヒステリシス幅の変化を示す図である。
【図５Ｂ】この発明の実施の形態１による操舵制御装置におけるステアリング機構に作用する摩擦トルクのヒステリシス幅の変化を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による操舵制御装置における摩擦遷移状態判定手段の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１による操舵制御装置におけるアシスト指令値補正手段の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１による操舵制御装置における第１の補正値のマップを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２による操舵制御装置におけるアシスト指令値補正手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による操舵制御装置における第１の補正値のマップを示す図である
【図１１】従来技術における操舵角度と操舵トルクの特性を示す図である。
【図１２】操舵トルクのヒステリシス幅調整を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳述する。なお、各図中、同一符号は、同一又は相当部分を示すものとする。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による操舵制御装置を示す構成図である。ステアリング機構を構成す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３が転舵される。ステアリング軸２には、操舵トルク検出手段であるトルクセンサ４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５は減速機構６を介してステアリング軸２に連結しており、モータ５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。車両の車速は速度検出手段である車速センサ７で検出する。またモータ５に流れる電流は電流センサ８で検出する。
【００１１】
制御ユニット９はモータ５が発生す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５の電流を制御するものであり、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むメモリを設けたマイコンと、操舵補助トルクに相当する電流指令値にモータ電流が一致するようにモータ電流を駆動する後述の電流駆動手段１０（第２図参照）を備える。
【００１２】
次にこの発明の要部である制御ユニット９の構成と動作について、図２に示すブロック図と図３に示すフローチャートとで説明する。なお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。
【００１３】
制御ユニットは９は、モータ電流を駆動する電流駆動手段１０、基本アシスト指令値演算手段１１、ステアリング軸反力トルク演算手段１２、摩擦遷移状態判定手段１３、アシスト指令値補正手段１４、減算器１５を有している。
【００１４】
ステップＳ１において、車速センサ７で車速Ｖを検出する。トルクセンサ４で操舵トルクＴｈｄｌを検出する。電流センサ８でモータ５に流れる電流Ｉｍを検出する。
【００１５】
ステップＳ２では、基本アシスト指令値演算手段１１において、少なくとも車速と操舵トルクから基本アシスト指令値を演算する。この基本アシスト指令値は、運転者の操舵を補助するモータトルクを発生させるための、モータ電流指令値である。この基本アシスト指令値は操舵制御装置の公知技術で演算される。例えば、図４に示すように、操舵トルクＴｈｄｌと車速Ｖとモータへの電流指令値に対応する基本アシスト指令値との関係を定めるアシストマップを予め作成しておき、このアシストマップから操舵トルクＴｈｄｌと車速Ｖに応じた電流指令値に対応した基本アシスト指令値を読み出して得る。このアシストマップは、一般的には、図４に示すように、操舵トルクＴｈｄｌが大きいほど基本アシスト指令値（電流指令値）が大きくなり、かつ勾配が大きくなるように定められている。又、車速Ｖが大きいほど基本アシスト指令値（電流指令値）が小さくなるように定められている。なお、モータ回転角速度を用いたダンピングトルク等をさらに足し合わせて、基本アシスト指令値としてもよい。
【００１６】
ステップＳ３において、ステアリング軸反力トルク演算手段１２によってステアリング軸２の減速機構６よりも転舵輪側部（以下、ピニオン軸と呼ぶ。）に作用するトルクであるステアリング軸反力トルクを演算する。ステアリング機構の運動方程式は、次式（１）で表される。
【００１７】
【数１】
2015181948.tif 000003
【００１８】
ここで、Ｊｐはピニオン軸の慣性モーメント、θｐはピニオン軸の回転角度、Ｇｇｅａｒは減速機構６の減速比、Ｋｔはモータのトルク定数、Ｔｔｒａｎはステアリング軸反力トルクである。GgearKtImはピニオン軸に作用するモータトルクである。ピニオン軸の慣性モーメント、および、ピニオン軸の回転角加速度が小さいとし、左辺の惰性トルクを無視すると、ステアリング軸反力トルクは、次式（２）で演算できる。
【００１９】
Ttran=Thdl+GgearKtIm                        ・・・式（２）
【００２０】
すなわち、ステップＳ３では、トルクセンサ４で検出した操舵トルクＴｈｄｌと電流センサ８で検出した電流Ｉｍから式（２）を用いて、ステアリング軸反力トルクを演算し、検出する。
【００２１】
なお、ステアリング軸反力トルクの演算には、モータ回転角度やハンドル角度を用いて、慣性トルクの項を考慮してもよい。また、電流センサ８で検出した検出電流Ｉｍではなく、電流指令値を用いてもよい。電流駆動手段１０は、電流指令値にモータ電流が一致するようにモータ電流を駆動するため、電流指令値を用いても、精度良くステアリング軸反力トルクを演算できる。なお、電流指令値を用いる場合は、代数ループ演算を回避するために、後述する補正後の電流指令値の前回値を用いる。
【００２２】
ステップＳ４では、摩擦遷移状態判定手段１３において、摩擦の遷移状態を判定する。この発明において、摩擦の遷移状態は、運転者が操舵している時の、ステアリング軸２に作用している摩擦の変化状態と定義する。
【００２３】
図５Ａ、図５Ｂは、ステアリング軸反力トルクと摩擦の変化について説明した図である。図５Ａはステアリング軸反力トルクのヒステリシス幅の変化を表した図である。図５Ｂはステアリング軸反力トルクの変化を路面反力トルクとステアリング機構に作用する摩擦トルクの変化に分解して表した図である。
【００２４】
路面反力トルクは転舵輪３が転舵された時に、転舵輪と路面との間で発生する反力である。ステアリング軸２に作用する反力トルクであるステアリング軸反力トルクは、この路面反力トルクの他に、ステアリング機構に作用する摩擦トルクも合わさったものとなるため、路面反力トルクに比べて、摩擦トルク幅のヒステリシスを持って変化をする。
【００２５】
図５Ａおよび図５Ｂでは、ステアリング軸反力トルクのヒステリシス幅の変化、ステアリング機構に作用する摩擦トルクのヒステリシス幅を説明するために、ヒステリシスを形成するループの特定箇所の位置に（ａ）〜（ｆ）の符号を付している。以下、例えば、位置（ａ）、位置（ｂ）等のように称する。
【００２６】
位置（ａ）から位置（ｂ）に操舵角度を操舵した場合、摩擦トルクは動摩擦トルクＴｆｒｉｃが作用する。または、位置（ｂ）で操舵を停止した場合、摩擦トルクはＴｆｒｉｃであるが、静止摩擦状態に遷移する。次に、位置（ｂ）から中立点に向かって操舵しようとした場合、ステアリング軸２は静止摩擦状態であるため、ハンドルを支えている操舵トルクが小さくなるに従い、静止摩擦トルクが減少し、摩擦トルクがゼロになった後、摩擦の作用する方向が反転する。すなわち、中立点に向かって操舵しようとするのに対して、抵抗となる摩擦トルクとなる。さらにハンドルを支えている操舵トルクとモータの操舵補助トルクと静止摩擦トルクとの和に対して、ハンドルを中立点に戻そうとする路面反力トルクの大きさが勝る位置（ｃ）の状態で、摩擦トルクは静止摩擦（-Ｔｆｒｉｃ）から動摩擦（-Ｔｆｒｉｃ）に変化し、ステアリング軸２が中立点に向かって動き始める。すなわち、位置（ｂ）から位置（ｃ）では、摩擦トルクは静止摩擦トルクが支配的であり、その摩擦トルクの大きさは、ステアリング軸２に作用する外力が釣り合うように作用し、そのため、ステアリング軸２はほぼ静止した状態となる。すなわち、切返しの過程で保舵した場合は、摩擦トルクは静止摩擦となり、その大きさはＴｆｒｉｃと-Ｔｆｒｉｃの間の値をとることとなる。さらに、切返しの過程で、再度切増した場合、摩擦トルクは、Ｔｆｒｉｃと-Ｔｆｒｉｃの間の値で増加した後、Ｔｆｒｉｃの値となり、ステアリング軸２が動き始める。位置（ｃ）から位置（ｄ）に操舵した場合は、ヒステリシス幅は-Ｔｆｒｉｃとなる。位置（ｄ）から位置（ａ）の切返しに関しても、位置（ｂ）から位置（ｃ）の変化と同様に、ステアリング軸２が停止し、摩擦トルクが静止摩擦となり、その大きさが、-ＴｆｒｉｃからＴｆｒｉｃに変化し、動摩擦となって、ステアリング軸２が中立点に向かって動き始める。
【００２７】
図６は摩擦遷移状態判定手段１３の構成を示したブロック図である。微分器１６ではステアリング軸反力トルクを微分して、ステアリング軸反力トルクの変化量を演算する。制限機能付きの積分器１７ではステアリング軸反力トルクの変化量を積分する。ただし、積分器１７は積分時に、あらかじめ定められた上下限値±Ｔｍａｘで、積分を制限する機能を備え、積分値を±Ｔｍａｘで制限する。この制限値Ｔｍａｘを摩擦幅Ｔｆｒｉｃに設定することで、積分器１７の出力結果は、ステアリング軸反力トルクから、摩擦トルクを抽出した結果となる。例えば、中立点から切増し操舵を行った場合、切り始めは操舵速度が零であり、摩擦状態は静止摩擦が増加し、Ｔｆｒｉｃとなる。この時、ステアリング軸反力トルクの変化は、摩擦トルクの変化が支配的であり、積分器１７の出力は、摩擦トルクの変化と同じとなり、Ｔｆｒｉｃまで増加する。その後、ステアリング軸２は動き始め、摩擦トルクは動摩擦に遷移し、ステアリング軸反力トルクは、路面反力トルクの変化が支配的となり、路面反力トルクの増加に従い、増加する。この時、積分器１７は、制限機能により、出力はＴｆｒｉｃに制限される。
【００２８】
次に、位置（ｂ）に示すように、ハンドル操作を停止した場合、摩擦は、静止摩擦領域に遷移し、摩擦トルクはＴｆｒｉｃのままである。この時、積分器１７の出力も、ステアリング軸反力トルクが変化しないため、Ｔｆｒｉｃのまま保持される。その後、運転者が切り戻しを行う場合、操舵トルクの減少に伴い、静止摩擦がＴｆｒｉｃから零、零から‐Ｔｆｒｉｃに変化する。それに伴い、ステアリング軸反力トルクは位置（ｂ）から位置（ｃ）に変化する。その変化を微分器１６が抽出して、積分器１７が積分するため、積分器１７の出力は、静止摩擦トルクの変化に対応し、Ｔｆｒｉｃから零、零から‐Ｔｆｒｉｃ変化する。位置（ｃ）から位置（ｄ）は、摩擦トルクは動摩擦の領域となる。ここでは、ステアリング軸反力トルクは路面摩擦トルクの変化に応じて変化するが、積分器１７の出力は制限機能により、‐Ｔｆｒｉｃに制限される。位置（ｄ）から位置（ａ）への切返し操舵においては、ステアリング軸２が停止し、摩擦状態が静止摩擦領域になるため、‐ＴｆｒｉｃからＴｆｒｉｃに変化する。この時、ステアリング軸反力トルクの変化も静止摩擦トルクの変化が支配的となるため、積分器１７の出力は‐ＴｆｒｉｃからＴｆｒｉｃに変化する。
【００２９】
以上のように、ステアリング軸反力トルクを微分器１６と制限機能付きの積分器１７で処理することにより、摩擦トルクの変化、すなわち、動摩擦と静止摩擦の変化状態を判定することができる。
【００３０】
乗算器１８ではＴｍａｘの逆数を積分器１７の出力結果に乗算することで、摩擦遷移状態、すなわち、ステアリング軸反力トルクのヒステリシス幅の変化状態を−１から１の値で正規化して出力する。すなわち、位置（ａ）から位置（ｂ）では１が出力され、位置（ｂ）から位置（ｃ）では、１から−１が出力され、位置（ｃ）から位置（ｄ）では−１が出力され、位置（ｄ）から位置（ａ）では−１から１が出力される。
【００３１】
制限値Ｔｍａｘの設定としては、実測した摩擦幅Ｔｆｒｉｃを用いればよい。なお、Ｔｍａｘは一定値とする必要はない。Ｔｆｒｉｃには、ステアリング機構の摩擦が影響するため、例えば、ステアリング機構の摩擦に関連する車速や操舵角度、操舵トルクや、ステアリング軸反力トルク、路面反力トルク、および、周囲の温度に応じて変更してもよい。これにより、ヒステリシス幅が変化した場合においても、精度良く、摩擦遷移状態を判定することができる。
【００３２】
ステップＳ５では、アシスト指令値補正手段１４において、摩擦遷移状態判定結果とステアリング軸反力トルクからアシスト補正値を演算する。
【００３３】
図７はアシスト指令値補正手段１４の構成を表したブロック図である。第１の補正値演算手段２０では、車速とステアリング軸反力トルクに応じて、アシスト補正値を演算するための第１の補正値を演算する。ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと車速Ｖと第１の補正値との関係を定める第１の補正値マップを予め作成しておき、この第１の補正値マップからステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと車速Ｖに応じた第１の補正値を読み出す。第１の補正値マップの例を図８に示す。
【００３４】
車速に応じて、補正値を調整できるように構成することで、車速に応じた操舵トルクのヒステリシス幅調整が可能になり、操舵フィーリングの最適化が可能になる。
【００３５】
第２の補正値演算手段２１では、アシスト補正を実施する領域を限定する、すなわち、補正の可否を判断するための第２の補正値を演算する。ここでは、ステアリング軸反力トルクと正規化した摩擦遷移状態の符号が異符号の時を、アシスト補正実施領域と設定し、第２の補正値を１に設定する。それ以外の領域では第２の補正値を０に設定する。その結果、位置（ｂ）から位置（ｃ）の一部、位置（ｃ）から位置（ｆ）、位置（ｄ）から位置（ａ）の一部、および、位置（ａ）から位置（ｅ）の領域で、第２の補正値は１に設定される。
【００３６】
乗算器２２は、第１の補正値と第２の補正値を乗算し、第３の補正値とする。
【００３７】
乗算器２３は、第３の補正値と正規化した摩擦遷移状態とを乗算し、アシスト補正値とする。
【００３８】
ステップＳ６では、減算器１５において、アシスト指令値からアシスト補正値を減算し補正後の電流指令値とする。なお、乗算器２３では正規化した摩擦遷移状態と第３の補正値とを乗算しているため、図２に示す減算器１５により、切返し後の戻し操舵においてアシスト指令値がアシスト補正値により増加する。すなわち、位置（ｂ）から位置（ｃ）の一部、位置（ｃ）から位置（ｆ）、位置（ｄ）から位置（ａ）の一部、および、位置（ａ）から位置（ｅ）の領域で、アシスト量は増加する。
【００３９】
ステップＳ７では、電流駆動手段１０において、モータ５の電流が補正後の電流指令値に一致するように電流を駆動し、モータ５は補正後の電流指令値に対応するアシストトルクを発生する。
【００４０】
次に、本実施の形態における効果について、従来技術と対比して説明する。
従来技術においては、特許文献１に記載の通り、ステアリング軸反力トルクは摩擦トルクの影響によりヒステリシス特性がある。そのため、電動パワーステアリングによる操舵アシスト後の操舵トルクもヒステリシス特性が生じる。このヒステリシス幅は、図１１に示すように、操舵角度が大きく、操舵トルクが大きくなるにつれ、操舵トルクのヒステリシス幅が減少する。操舵トルクＴｈｄｌのヒステリシス幅が小さくなると保舵状態を持続し難くなる、切戻す時に戻され感が強くなる等、操舵フィーリングが悪化するという課題を有する。特許文献１はこの課題に対し、ステアリング軸反力トルク検出手段と路面反力トルク検出手段の両方を用いて、補正値を演算し、操舵トルクのヒステリシス幅を調整する車両用操舵制御装置を提案している。これにより、図１２に示すように、操舵トルクのヒステリシス幅を調整することができている。ただし、路面反力トルクを用いる構成であるため、路面反力トルク検出手段を備える必要があり、路面反力トルク検出手段の取付スペースの確保や、取付工数の増加といった課題があった。また、検出器を備えずに路面反力トルクを推定する技術を適用する場合は、推定器で用いるパラメータの設計工数の増大や、推定器の演算負荷が増加する等の課題があった。さらに、ステアリング軸反力トルクと路面反力トルクとを比較して操舵状態を判定する構成であるため、用いる路面反力トルクには、高精度な検出値、または、高精度な推定値が要求される課題があった。
【００４１】
これに対し、本実施の形態では、路面反力トルクを用いず、ステアリング軸反力トルクのみを用いて、アシスト補正値を演算できるため、路面反力トルク検出手段の取付スペースは必要なく、取付工数、路面反力トルク推定器の設計工数も生じない。また、本発明の演算負荷は、路面反力トルク推定器の演算負荷に比べて少ないため、演算負荷を削減できる効果もある。
【００４２】
また、ステアリング軸反力トルクは、直接検出する操舵トルクとモータ電流を用いるため、精度が高く、摩擦遷移状態を精度良く判定できる。
【００４３】
操舵トルクのヒステリシス幅は、摩擦トルクの遷移状態によって生じており、そのヒステリシス幅を補正するアシスト補正値を摩擦の遷移状態に基づいて演算できるため、違和感なく、操舵トルクのヒステリシス幅を調整することができる。特に、乗算器２３で、第３の補正値と正規化した摩擦遷移状態とを乗算し、アシスト補正値とすることで、アシスト補正値は、切返し領域で、零から連続的に付与することが可能となり、滑らかに操舵トルクのヒステリシス幅を調整することが可能となる。
【００４４】
また、本実施の形態により、切増し時の操舵トルクや、中立点付近の操舵トルク（オンセンター感）は変化させずに、切返し操舵から切戻し操舵で、操舵トルクを軽減し、操舵トルクのヒステリシス幅を増加できる。
【００４５】
なお、従来技術として、ハンドルの回転方向（操舵速度）に基づいて、アシスト補正値を演算する技術も例えば特許文献２のように提案されている。
【００４６】
操舵トルクのヒステリシス幅はステアリング機構の摩擦トルクによるものであり、その動摩擦は操舵速度の方向に応じて作用するため、ハンドルの回転方向に基づく場合でも、動摩擦の状態を得ることはできる。
【００４７】
ただし、操舵速度と静止摩擦の関係は対応しないため、位置（ｂ）から位置（ｃ）、および、位置（ｄ）から位置（ａ）に示す切返し操舵時の、動摩擦から静止摩擦、静止摩擦から動摩擦への摩擦の遷移状態を判定することが困難である。その結果、操舵速度を用いた場合、摩擦トルクの変化に応じたアシスト補正値を付与することが困難であり、切返し領域で違和感が生じたり、急にアシスト補正値が付与されることによる振動が発生する虞がある。また、振動を抑制するためには、カットオフ周波数の低いローパスフィルタで処理を実施する等の対策が必要となり、応答が遅れて、違和感となる虞がある。
【００４８】
これに対し、本実施の形態では、直接、摩擦トルクの遷移変化を精度良く演算し、その変化に応じて、アシスト補正を実施するため、簡素化な制御ロジックで、適切なフィーリング調整が実施できる。
【００４９】
実施の形態２．
本実施の形態２に係る操舵制御装置の全体の構成および動作については、上記の実施の形態１と同じであるため、ここでは、説明を省略する。また、上記の実施の形態１と共通する構成については、同一の符号を用いることとし、以下では、実施の形態１と異なる点である、アシスト指令値補正手段１４の構成と動作について主に説明する。
【００５０】
図９は実施の形態２におけるアシスト指令値補正手段１４の構成を示すブロック図である。
【００５１】
第１の補正値演算手段２０では、車速とトルクセンサで検出した操舵トルクに応じて、アシスト補正値を演算するための第１の補正値を演算する。操舵トルクと車速Ｖと第１の補正値との関係を定める第１の補正値マップを予め作成しておき、この第１の補正値マップから操舵トルクと車速Ｖに応じた第１の補正値を読み出す。第１の補正値マップの例を図１０に示す。車速と操舵トルクに応じて、補正値を調整できるように構成することで、車速、および、操舵トルクに応じた操舵トルクのヒステリシス幅調整が可能になり、操舵フィーリングの最適化が可能になる。
【００５２】
第２の補正値演算手段２１では、アシスト補正を実施する領域を設定するための第２の補正値を演算する。ここでは、操舵トルクと正規化した摩擦遷移状態の符号が異符号の時を、アシスト補正実施領域と設定し、第２の補正値を１に設定する。それ以外の領域では第２の補正値を０に設定する。その結果、位置（ｂ）から位置（ｃ）の一部、位置（ｃ）から位置（ｆ）、位置（ｄ）から位置（ａ）の一部、および、位置（ａ）から位置（ｅ）の領域で、第２の補正値は１に設定される。
【００５３】
乗算器２２は、第１の補正値と第２の補正値を乗算し、第３の補正値とする。なお、領域設定に用いる信号を、第１の補正値演算手段２０で用いる信号と合わせることで、第３の補正値は連続的となり、不連続変化を防止することができる。
【００５４】
乗算器２３は、第３の補正値と正規化した摩擦遷移状態とを乗算し、アシスト補正値とする。
【００５５】
実施の形態２の構成おいても、実施の形態１記載の効果を同様に得ることができる。
また、アシスト補正値を実車評価で調整する場合に、調整する運転者が実際に感じるのは操舵トルクであるため、横軸が操舵トルクであるアシスト補正値マップにより、調整が容易になる効果がある。
【００５６】
なお、アシスト指令値補正手段１４で用いる信号として、ステアリング軸反力トルク、操舵トルクを用いた例を示したが、この信号に限る必要はない。
【００５７】
第２の補正値演算手段２１において、ステアリング軸反力トルクや操舵トルクの代わりに、モータ電流、操舵角度、または、車両のヨーレートなど、運転者のハンドル操舵量に対応する信号を検出する、操作量検出手段を備え、ハンドル操作量検出手段で検出したハンドル操作量と、正規化した摩擦遷移状態判定値との符号とが異符号の時、第２の補正値を１に設定しても良い。
【００５８】
実施の形態３．
本実施の形態３に係る操舵制御装置の全体の構成および動作については、上記の実施の形態１、または、実施の形態２と同じであるため、ここでは、説明を省略する。また、上記の実施の形態１、または、実施の形態２と共通する構成については、同一の符号を用いることとし、以下では、実施の形態１、または、実施の形態２と異なる点である、アシスト指令値補正手段１４の動作について主に説明する。
【００５９】
実施の形態１、および、実施の形態２においては、切返し操舵時の、保舵から中立点への戻し操舵時に付与するアシスト補正値の演算方法について述べた。
本実施の形態では、実施の形態１、および、実施の形態２と同様の構成であるが、切返し操舵時の、切増しから保舵にかけてアシスト補正値を付与して、操舵トルクのヒステリシス幅を調整する構成を説明する。
【００６０】
第１の補正値演算手段２０では、車速とトルクセンサで検出した操舵トルクに応じて、アシスト補正値を演算するための第１の補正値を演算する。操舵トルクと車速Ｖと第１の補正値との関係を定める第１の補正値マップを予め作成しておき、この第１の補正値マップから操舵トルクと車速Ｖに応じた第１の補正値を読み出す。第１の補正値マップの例を図１０に示す。
【００６１】
車速と操舵トルクに応じて、補正値を調整できるように構成することで、車速、および、操舵トルクに応じた操舵トルクのヒステリシス幅調整が可能になり、操舵フィーリングの最適化が可能になる。
【００６２】
切増し操舵時を含めた切返し時に、操舵トルクのヒステリシス幅を増大させるためには、操舵トルクを増加させる必要があるため、アシスト指令値を減少させるための、第１の補正値を設定する。
【００６３】
第２の補正値演算手段２１では、アシスト補正を実施する領域を設定するための第２の補正値を演算する。ここでは、操舵トルクと正規化した摩擦遷移状態の符号が同符号の時を、アシスト補正実施領域と設定し、第２の補正値を１に設定する。それ以外の領域では第２の補正値を０に設定する。
【００６４】
乗算器２２は、第１の補正値と第２の補正値を乗算し、第３の補正値とする。なお、領域設定に用いる信号を、第１の補正値演算手段２０で用いる信号と合わせることで、第３の補正値は連続的となり、不連続変化を防止することができる。
【００６５】
乗算器２３は、第３の補正値と正規化した摩擦遷移状態とを乗算し、アシスト補正値とする。これにより、切返し時に、摩擦トルクが静止摩擦トルクに遷移し、その作用方向が反転するに従い、アシスト補正値を零に低減できるため、滑らかに操舵トルクのヒステリシス幅を調整することができる。
【００６６】
実施の形態３の構成おいても、実施の形態１記載で説明した効果を同様に得ることができる。
【００６７】
また、アシスト補正値を実車評価で調整する場合に、調整する運転者が実際に感じるのは操舵トルクであるため、横軸が操舵トルクであるアシスト補正値マップにより、調整が容易になる効果がある。
【００６８】
なお、実施の形態１に示すように、操舵トルクの代わりに、ステアリング軸反力トルクを用いても良い。また、第２の補正値演算手段２１において、ステアリング軸反力トルクや操舵トルクの代わりに、モータ電流、操舵角度、または、車両のヨーレートなど、運転者のハンドル操舵量に対応する信号を検出する、操作量検出手段を備え、ハンドル操作量検出手段で検出したハンドル操作量と、正規化した摩擦遷移状態判定値との符号とが同符号の時、第２の補正値を１に設定しても良い。
【００６９】
この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
２  ステアリング軸、３  転舵輪、
４  操舵トルク検出手段（トルクセンサ）、５  モータ、
７  車速検出手段（車速センサ）、９  制御ユニット、
１０  電流駆動手段、１１  基本アシスト指令値演算手段、
１２ステアリング軸反力トルク演算手段、
１３  摩擦遷移状態判定手段、１４  アシスト指令値補正手段、
１５  減算器、１６  微分器、１７  積分器。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成28年4月12日(2016.4.12)
【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】
車両の運転者により操舵されるステアリング機構の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するモータと、前記ステアリング機構のステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出、または、演算するステアリング軸反力トルク演算手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて前記モータに流す電流指令値となる基本アシスト指令値を演算する基本アシスト指令値演算手段と、前記ステアリング軸反力トルクに基づいて摩擦遷移状態を判定する摩擦遷移状態判定手段と、前記摩擦遷移状態判定手段の結果に基づき、切返し操舵時の操舵トルクのヒステリシス幅を増加するように前記基本アシスト指令値を補正して補正後のアシスト指令値を得るためのアシスト補正値を演算するアシスト指令値補正手段と、前記モータの電流が前記補正後のアシスト指令値に基づく補正後の電流指令値に一致するように前記モータを駆動する電流駆動手段とを備え、前記摩擦遷移状態判定手段は前記ステアリング軸反力トルクの微分値を、あらかじめ定められた上下限値で制限する機能を備えた積分器で積分して摩擦遷移状態を判定することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記ステアリング軸反力トルク演算手段は、前記操舵トルクと、前記モータの電流、または、前記補正後の電流指令値にて前記ステアリング軸反力トルク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３】
前記アシスト指令値補正手段は、前記摩擦遷移状態判定手段の結果と、前記ステアリング軸反力トルクまたは前記操舵トルクとから、アシスト指令の補正の可否を判断する補正値を演算する補正値演算手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記アシスト指令値補正手段は、前記車速と、前記ステアリング軸反力トルクまたは前記操舵トルクとから、第１の補正値を演算し、前記第１の補正値と前記補正値演算手段からの補正値を乗算した値に、前記摩擦遷移状態判定手段の結果と乗算して前記アシスト補正値を演算することを特徴とする請求項３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】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る操舵制御装置は、車両の運転者により操舵されるステアリング機構の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、ステアリング機構に操舵補助力を付与するモータと、ステアリング機構のステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出、または、演算するステアリング軸反力トルク演算手段と、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいてモータに流す電流指令値となる基本アシスト指令値を演算する基本アシスト指令値演算手段と、ステアリング軸反力トルクに基づいて摩擦遷移状態を判定する摩擦遷移状態判定手段と、摩擦遷移状態判定手段の結果に基づき、切返し操舵時の操舵トルクのヒステリシス幅を増加するように基本アシスト指令値を補正して補正後のアシスト指令値を得るためのアシスト補正値を演算するアシスト指令値補正手段と、モータの電流が補正後のアシスト指令値に基づく補正後の電流指令値に一致するようにモータを駆動する電流駆動手段とを備え、摩擦遷移状態判定手段はステアリング軸反力トルクの微分値を、あらかじめ定められた上下限値で制限する機能を備えた積分器で積分して摩擦遷移状態を判定するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
ステップＳ６では、減算器１５において、アシスト指令値からアシスト補正値を減算して補正後のアシスト指令値を演算し、補正後の電流指令値とする。なお、乗算器２３では正規化した摩擦遷移状態と第３の補正値とを乗算しているため、図２に示す減算器１５により、切返し後の戻し操舵においてアシスト指令値がアシスト補正値により増加する。すなわち、位置（ｂ）から位置（ｃ）の一部、位置（ｃ）から位置（ｆ）、位置（ｄ）から位置（ａ）の一部、および、位置（ａ）から位置（ｅ）の領域で、アシスト量は増加する。
【国際調査報告】
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