(57)【要約】【課題】  正逆効率によるアクチュエータ追従性の違いに関わらず操舵時の車両挙動を安定させることができる車両用操舵制御装置を提供すること。【解決手段】  ステアリングホイールの操舵角と操向輪の転舵角との関係を表す舵角比を変更可能な舵角比可変アクチュエータと、ステアリングホイールの操舵トルクに対して補助トルクを与えるパワーアシストアクチュエータと、所望の前記舵角比を実現するように舵角比指令値を設定し、前記舵角比可変アクチュエータを制御する舵角比可変制御手段と、操舵状態に応じて所望の前記操舵トルクを実現するように補助トルク指令値を設定し、前記パワーアシストアクチュエータを制御する操舵トルク制御手段と、前記操舵トルクの方向と前記舵角比可変アクチュエータの回転方向との関係に基づいて前記補助トルク指令値を補正する補助トルク指令値補正手段と、を有することとした。【選択図】      図５
2008037188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵角と操向輪の転舵角との関係を表す舵角比を変更可能な舵角比可変アクチュエータと、
ステアリングホイールの操舵トルクに対して補助トルクを与えるパワーアシストアクチュエータと、
所望の前記舵角比を実現するように舵角比指令値を設定し、前記舵角比可変アクチュエータを制御する舵角比可変制御手段と、
操舵状態に応じて所望の前記操舵トルクを実現するように補助トルク指令値を設定し、前記パワーアシストアクチュエータを制御する操舵トルク制御手段と、
前記操舵トルクの方向と前記舵角比可変アクチュエータの回転方向との関係に基づいて前記補助トルク指令値を補正する補助トルク指令値補正手段と、
を有することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
前記補助トルク指令値補正手段は、前記操舵トルクの方向と前記舵角比可変アクチュエータの回転方向とが逆のとき、前記補助トルク指令値を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記補助トルク指令値補正手段は、前記補助トルク指令値を前記操舵角の速度に応じて補正することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の車両用操舵制御装置において、
前記補助トルク指令値補正手段は、所定の車速領域で前記補助トルク指令値を補正することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載の車両用操舵制御装置において、
前記補助トルク指令値補正手段は、前記操舵角の所定領域で前記補助トルク指令値を補正することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載の車両用操舵制御装置において、
前記補助トルク指令値補正手段は、前記操舵角に対する車両ヨーレイトを表すヨーレイトゲインが大きいほど前記補助トルク指令値の補正量を大きくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６に記載の車両用操舵制御装置において、
前記舵角比可変制御手段は、車速に基づいて前記舵角比指令値を設定し、
前記補助トルク指令値補正手段は、前記操舵トルクの方向と前記舵角比可変アクチュエータの回転方向との関係を車速に基づいて判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７に記載の車両用操舵制御装置において、
前記補助トルク指令値補正手段は、前記補助トルク指令値の補正量の変化率制限処理を行うことを特徴とする車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング系の舵角比を可変制御し、また操舵トルクに所望の補助トルクを付与する車両用操舵制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリング系の操舵トルクを補助する電動式または油圧式のパワーステアリング機構は公知である。また、運転者によるステアリングホイールの操舵角に対し、舵角比可変アクチュエータを介して補助舵角を加減算し、上記操舵角と操向輪の転舵角との間の舵角比（操舵角/転舵角）を変更する舵角比制御機構として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３５１３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電動アクチュエータにおいては、電動モータが対象物を反力に対抗して動かそうとするとき（以下、正効率という）と、電動モータが対象物からの反力によって動かされるとき（以下、逆効率という）との間で、同一入力電流に対する出力トルクが異なる。よって、電動モータにより作動する舵角比可変アクチュエータを舵角比制御機構に用いた場合、補助舵角の目標値と実値との制御偏差が正逆効率の間で異なり、舵角比可変アクチュエータの追従性の違いが発生する。従来技術は、このような正逆効率による追従性の違いを考慮していないため、例えば補助舵角の加算制御時において、正効率となるステアリングホイールの切り側では応答遅れや操舵反力不足が発生し、また逆効率となるステアリングホイールの戻し側では車両挙動の応答が速い印象を運転者に与える、という問題があった。
【０００４】
なお、従来技術は、上記のような制御偏差を縮める手段として、制御偏差，車速，または操舵角速度に応じて制御ゲインを変更したり積分制御を加えたりしている。しかし、ゲインの変更はサーボ系の振動を誘発しやすく、また積分制御は静フリクションを越えた瞬間にアクチュエータが過剰に動いてしまい、特に人間がハンドルを握っている舵角比制御機構には用いづらい手段であった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、正逆効率による舵角比可変アクチュエータの追従性の違いに関わらず操舵時の車両挙動を安定させることができる車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明の車両用操舵制御装置では、ステアリングホイールの操舵角と操向輪の転舵角との関係を表す舵角比を変更可能な舵角比可変アクチュエータと、ステアリングホイールの操舵トルクに対して補助トルクを与えるパワーアシストアクチュエータと、所望の前記舵角比を実現するように舵角比指令値を設定し、前記舵角比可変アクチュエータを制御する舵角比可変制御手段と、操舵状態に応じて所望の前記操舵トルクを実現するように補助トルク指令値を設定し、前記パワーアシストアクチュエータを制御する操舵トルク制御手段と、前記操舵トルクの方向と前記舵角比可変アクチュエータの回転方向との関係に基づいて前記補助トルク指令値を補正する補助トルク指令値補正手段と、を有することとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両用操舵制御装置にあっては、正逆効率による舵角比可変アクチュエータの追従性の違いに応じてステアリングホイールに付与する補助トルクを補正するため、操舵時の車両挙動を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
［車両用操舵制御装置のシステム構成］
図１は実施例１の操舵制御装置のシステム構成図である。運転者が操舵するステアリングホイール１にはステアリングシャフト２が接続されており、ステアリングシャフト２は車体側に回転可能に支持されている。
【００１０】
ステアリングシャフト２には、ステアリングホイール１の操舵角Θを検出する操舵角センサ８が設けられており、検出した操舵角Θを舵角比可変コントローラ100へ出力する。また、操舵角センサ８よりも操向輪２０側のステアリングシャフト２には、操舵角Θに対する前輪転舵角θの比である舵角比を変更する舵角比可変アクチュエータ３が設けられている。舵角比可変アクチュエータ３は前輪モータ３ａを有しており、前輪モータ３ａの回転角θmに相当するアクチュエータ回転角θactrを操舵角Θに対して加減算することで所望の前輪転舵角θが達成され、舵角比が変更される。
【００１１】
前輪モータ３ａにはエンコーダ１０が設けられており、前輪モータ３ａの回転角θmを検出するとともに、検出した値を舵角比可変コントローラ100およびEPSコントローラ200へ出力する。舵角比可変アクチュエータ３よりも操向輪２０側のステアリングシャフト２には、ピニオン４が設けられており、所謂ラック&ピニオン機構によってラック軸６を軸方向左右に移動させ、操向輪２０を転舵する。
【００１２】
ピニオン４には、運転者の操舵トルクTsに対してアシストトルク（補助トルク）Tasを付加するEPSアクチュエータ５が設けられている。このEPSアクチュエータ５は、図外の電動モータおよび減速ギヤを有しており、ピニオン４と噛合う減速ギヤが上記電動モータにより駆動されることにより、ピニオン４の回転に対して補助トルクが与えられる。また、ピニオン４には、運転者の操舵トルクTsを検出するトルクセンサ９が設けられており、検出した操舵トルクTsをEPSコントローラ200へ出力する。
【００１３】
EPSコントローラ200は、操舵トルクTsや車速VSP等の情報に基づいて制御信号を出力し、EPSアクチュエータ５の電動モータを制御する。EPSコントローラ200は、この電動モータに流れる電流を制御することにより、運転者の操舵トルクTsに対して付与するアシストトルクTasの大きさや方向を制御する。
【００１４】
また、車両の速度を検出する車速センサ７が設けられており、検出した車速VSPが、舵角比可変コントローラ100およびEPSコントローラ200へ出力される。
【００１５】
［舵角比可変コントローラの制御構成］
図２は、舵角比可変コントローラ100およびEPSコントローラ200の構成を示すブロック図である。舵角比可変コントローラ100は、回転角目標値演算部110と、回転角目標値補正部120と、舵角サーボ制御部130と、から構成されている。
【００１６】
回転角目標値演算部110は、操舵角センサ８の検出値Θおよび車速センサ７の検出値VSPに基づいて目標ヨーレイトを生成し、この目標ヨーレイトに基づいて前輪転舵角目標値θ*を演算する。具体的には、車速VSPが低中車速の領域では操舵角Θに制御舵角を加算し（後述する切り増し制御に相当）、車速VSPが高車速の領域では操舵角Θに制御舵角を減算して（後述する切り戻し制御に相当）、前輪転舵角目標値θ*を算出する。特に、車両停止に近い極低車速領域、例えば車庫入れ等の作業時には、最も大きな制御舵角が加算される。なお、上記のようなヨーレイト制御の他、横速度制御としてもよいし、予めゲイン等が設定されたマップに基づいて前輪転舵角目標値θ*を演算してもよく、特に限定しない。
【００１７】
回転角目標値演算部110は、さらに前輪転舵角目標値θ*に応じた前輪モータ３ａの回転角目標値θm*を演算する。また、この回転角目標値θm*を回転角目標値補正部120へ出力する。
【００１８】
〔切り増し・切り戻し制御〕
切り増し制御とは、舵角比可変コントローラ100による舵角比可変制御のうち、操舵方向（操舵トルクTsの方向）と、前輪モータ３ａの回転角目標値θm*の方向（回転角の符号）とが同じである場合をいい、運転者の操舵角Θに対してアクチュエータ回転角θactrを加算して転舵角θを算出する所謂クイック制御である。ステアリングホイール１を切り増すと、舵角比可変アクチュエータ３（前輪モータ３ａ）も切り増す方向に制御され、ステアリングホイール１を切り戻すと、舵角比可変アクチュエータ３（前輪モータ３ａ）も切り戻す方向に制御される。低中車速時に、車両操縦性のため実行される。
【００１９】
切り戻し制御とは、舵角比可変制御のうち、操舵方向と、前輪モータ３ａの回転角目標値θm*の方向とが異なる場合をいい、運転者の操舵角Θに対してアクチュエータ回転角θactrを減算して転舵角θを算出する所謂スロー制御である。ステアリングホイール１を切り増すと、舵角比可変アクチュエータ３（前輪モータ３ａ）は切り戻す方向に制御され、ステアリングホイール１を切り戻すと、舵角比可変アクチュエータ３（前輪モータ３ａ）は切り増す方向に制御される。高車速時に、車両挙動安定のため実行される。
【００２０】
回転角目標値補正部120は、後述するように操舵角センサ８の検出値Θおよび車速センサ７の検出値VSPに基づいて回転角目標値θm*を補正し、補正後の回転角目標値θmh*を舵角サーボ制御部130へ出力する。
【００２１】
舵角サーボ制御部130は、補正後の回転角目標値θmh*に基づいて、アクチュエータ回転角目標値θactr*に相当する電流指令値を舵角比可変アクチュエータ３の前輪モータ３ａに出力し、前輪モータ３ａとの間でサーボ制御を実行する。
【００２２】
（回転角目標値補正部の制御内容）
次に、回転角目標値補正部120の制御内容について説明する。
【００２３】
図３は、舵角比可変アクチュエータ３の効率特性、すなわち前輪モータ３ａに入力される電流に対する舵角比可変アクチュエータ３の出力トルクの関係を表す。前輪モータ３ａが対象物を反力に対抗して動かそうとする正効率のときは、入力される電流に対して出力されるトルクが理論トルクよりも低い、すなわち効率が悪い。このため、回転角目標値θm*に対する実回転角θmの偏差が生じやすい。逆に、前輪モータ３ａが対象物からの反力によって動かされる逆効率のときは、入力される電流に対して出力されるトルクが理論トルクよりも高い、すなわち効率が良い。このため、正効率のときよりも上記偏差が小さい。
【００２４】
図４は、運転者の操舵状態と舵角比可変アクチュエータ３の作動状態との組合せを示すマトリックスである。操舵トルクTsの方向と舵角比可変アクチュエータ３の回転方向（回転角速度dθactr/dtの符号）とが同じである場合、前輪モータ３ａが対象物を反力に対抗して動かそうとするため正効率となる。一方、両者の方向が異なる場合、前輪モータ３ａが対象物からの反力によって動かされるため逆効率となる。例えば、ステアリングホイール１が右方向に切られ、操舵トルクTsが右方向である場合に、舵角比可変アクチュエータ３の回転方向も右方向であるとき、正効率となる。
【００２５】
回転角目標値補正部120は、舵角比可変アクチュエータ３の追従性が悪化する正効率側で、回転角目標値θm*に加算する補正量を大きくすることで回転角目標値θm*を嵩上げし、実回転角θmが回転角目標値θm*に良好に追従するようにする。このように回転角目標値θm*を増加補正することで、舵角比可変アクチュエータ３の追従性を向上できる。
【００２６】
なお、微少操舵角領域（ステアリングホイール１の中立位置付近）にて上記補正を行うことで、直進〜操舵初期における舵角比可変アクチュエータ３の追従遅れに起因する応答遅れ感や、操舵初期における反力の立ち上がりが小さいことによるステアリング剛性感の低下を抑制できる。さらに、微少操舵角領域以外の領域では補正しないようにして、例えば、大きくステアリングホイール１を切った後の切り返しによって補正方向が切り換わるようなときに変動を生じないようにすることもできる。
【００２７】
［EPSコントローラの制御構成］
図２に示すように、EPSコントローラ200は、アシストトルク演算部210と、アシストトルク補正部220と、電流サーボ制御部230と、から構成されている。
【００２８】
アシストトルク演算部210は、トルクセンサ９の検出値Tsおよび車速センサ７の検出値VSPに基づいてアシストトルク目標値Tas*を演算し、このアシストトルク目標値Tas*をアシストトルク補正部220へ出力する。
【００２９】
アシストトルク補正部220は、後述するように、トルクセンサ９の検出値Ts、操舵角センサ８の検出値Θおよび舵角比可変アクチュエータ３からのアクチュエータ回転角θactrに基づいてアシストトルク目標値Tas*を補正し、補正後のアシストトルク目標値Tash*を電流サーボ制御部230へ出力する。
【００３０】
電流サーボ制御部230は、補正後のアシストトルク目標値Tash*に基づいてEPSアクチュエータ５の電動モータに電流指令値を出力し、EPSアクチュエータ５との間でサーボ制御を実行する。
【００３１】
（アシストトルク補正部の制御内容）
次に、アシストトルク補正部220の制御内容について図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
（舵角比可変アクチュエータの回転速度等の演算処理）
ステップS1では、舵角比可変アクチュエータ３より、舵角比可変アクチュエータ３の実回転角θactrを読み込む。
ステップS2では、読み込んだ回転角θactrの角速度dθactr/dtを演算するとともに、舵角比可変アクチュエータ３の回転方向（回転角速度dθactr/dtの符号）を検出する。回転角速度dθactr/dtは、回転角θactrの前回値と今回値との偏差から算出すればよい。
【００３３】
（操舵トルクの読み込み処理）
ステップS3では、トルクセンサ９より、操舵トルクTsを読み込む。また、読み込んだ操舵トルクTsの方向を演算する。
【００３４】
（正効率・逆効率の判定処理）
ステップS4では、検出した舵角比可変アクチュエータ３の回転方向および操舵トルクTsの方向から、舵角比可変アクチュエータ３が正効率であるか、逆効率であるかを判定する（図４参照）。正効率のときはステップS5に移り、逆効率のときはステップS6に移る。
【００３５】
（アシストトルク補正量の算出処理）
ステップS5，S6およびS9で、アシストトルク目標値Tas*を、ステップS4における正効率／逆効率の判定結果に基づいて補正する。具体的には、補正ゲインK1およびK2をアシストトルク目標値Tas*に乗算することにより、補正後のアシストトルク目標値Tash*を算出する（Tash*=K1×K2×Tas*）。
【００３６】
図６は、車速VSPに対して設定される補正ゲインK1のマップ１である。一般に、操舵角Θ（転舵角θ）に対する車両のヨーレイトの比率であるヨーレイトゲインは、車速VSPに応じて変化する特性を有している。具体的には、車両停止状態から100km/h付近に車速VSPが上昇する過程で、操舵角Θに対して発生するヨーレイト（＝ヨーレイトゲイン）が大きくなっていく。車速VSP＝100km/h付近をピークとした後、100km/h付近から更に車速VSPが上昇する過程では、ヨーレイトゲインが逆に小さくなっていく。
【００３７】
ヨーレイトゲインが大きい領域では車両の応答性が高く、舵角比可変アクチュエータ３の応答性の違いが車両挙動に与える影響が大きい。このため、補正ゲインK1のマップ１は、上記のようなヨーレイトゲイン特性に合わせて設定されている。ヨーレイトゲインが大きくなっていく車速領域（0〜100km/h付近）では補正ゲインK1が大きくなっていき、ヨーレイトゲインが小さくなっていく車速領域（100km/h付近〜）では補正ゲインK1が小さくなっていく。言い換えると、ヨーレイトゲインが大きいときは、補正後のアシストトルク目標値Tash*を大きく設定することとした。これにより、車速に応じた車両のヨー応答性の変化に合わせたアシストトルク目標値Tash*を設定している。
【００３８】
図７は、操舵角速度dΘ/dtに対して設定される補正ゲインK2のマップ２である。操舵角速度dΘ/dtは、読み込んだ操舵角Θから演算される。正効率か逆効率かに応じて補正ゲインK2の向きが異なって設定されており、例えば正効率のときは、補正後の（K1乗算後の）アシストトルク目標値Tash*が補正前よりも大きな値になるように設定する。これにより、アシストを促進する方向、すなわち運転者のハンドル操作をアシストする（ハンドルが軽くて切りやすい、または力を緩めると戻りやすい）方向に操舵トルクTsを変更する。
【００３９】
一方、逆効率のときは、補正後のアシストトルク目標値Tash*をアシスト方向に対して逆向き（補正前のアシストトルク目標値Tas*よりも小さい値）に設定する。これにより、アシストを妨げる方向、すなわち運転者のハンドル操作を妨げる（ハンドルが重くて切れない、または力を緩めても戻りづらい）方向に操舵トルクTsを変更する。このように操舵しづらい方向へアシスト特性を変更することは、電動パワーステアリング装置において操舵系の粘性を油圧パワーステアリング相当に補償する（いわゆる粘性補償を行う）ことに相当する。すなわち、逆効率のとき、補正ゲインK2が操舵角速度dΘ/dtに逆比例するようにマップ２を設け、操舵角速度dΘ/dtに逆比例するトルクを操舵トルクTsに追加することは、粘性補償の際の粘性（ダンピング）項を強くすることに相当する。
【００４０】
ただし、車庫入れ時や危険回避などの緊急時に急操舵が行われるとき、すなわち操舵角速度dΘ/dtが大きい領域では、運転者のハンドル操作を過剰に妨げてしまう事態を防止する必要がある。このため、操舵角速度dΘ/dtが一定値γ以上の領域では、操舵角速度dΘ/dtに対する補正ゲインK2の変化率（傾き）を小さくして、アシストトルクTasの過剰な増減を抑制している。
【００４１】
なお、正効率時には補正ゲインK2を設けず（K2を１に固定し）、逆効率のときのみ補正ゲインK2によりアシストトルク目標値Tas*を補正する構成、すなわち正効率のときは補正を行わない構成としてもよい。
【００４２】
（補正後アシストトルク目標値の演算）
ステップS9では、アシストトルク目標値Tas*に上記補正ゲインK1、K2を乗算し、補正後のアシストトルク目標値Tash*を演算する。
ステップS10では、演算された補正後アシストトルク目標値Tash*が実現されるように、EPSアクチュエータとの間で電流サーボ制御を実行する。
【００４３】
〔従来技術の問題点〕
ここで、舵角比可変アクチュエータ３の正逆効率の特性が車両挙動に与える影響について説明する。
【００４４】
図８は、切り増し制御時における、操舵角Θ、舵角比可変アクチュエータ３の回転角θactr、および転舵角θの時間変化をそれぞれ対応させて示したグラフである。縦軸で方向を、横軸で時間を表す。また、目標値を破線で、実値を実線で示す。なお、図８は微小操舵領域での制御を示しており、（図外の）操舵トルクTsのグラフは操舵角Θのグラフと近似できる。すなわち、操舵トルクTsの方向は操舵角Θの方向と近似できる。
【００４５】
ステアリングホイール１の切り側（操舵角Θが増大する方向）と戻し側（操舵角Θが減少する方向）とで同一速度によりステアリングホイール１が操作される場合、操舵角Θは、切り側と戻し側との間で対称な時間変化を示し、図８に示すように、切り側の増大率α1は、戻し側の減少率α2と略同じである（α1≒α2）。また、操舵角Θに基づいて算出される舵角比可変アクチュエータ３の回転角目標値θactr*も、操舵角Θと同様、切り側と戻し側との間で対称な時間変化を示す。
【００４６】
一方、舵角比可変アクチュエータ３の実回転角θactrは回転角目標値θactr*に対して定常偏差を有しており、実回転角θactrの絶対値は回転角目標値θactr*の絶対値よりも小さい。ここで、舵角比可変アクチュエータ３の回転角速度dθactr/dtは、回転角θactrに対して位相が略90°早い（図８の一点鎖線）。よって、操舵方向（操舵角Θ≒操舵トルクTsの方向）とアクチュエータ回転角θactrの方向とが同一である切り増し制御において、切り側では、舵角比可変アクチュエータ３の回転方向（回転角速度dθactr/dtの方向）が操舵方向と同一となり、正効率となる（図４参照）。一方、戻し側では、舵角比可変アクチュエータ３の回転方向が操舵方向と反対となり、逆効率となる。
【００４７】
よって、切り側（正効率）では、実回転角θactrの回転角目標値θactr*に対する偏差は大きくなり、舵角比可変アクチュエータ３の追従性が良くない。一方、戻し側（逆効率）では、実回転角θactrの回転角目標値θactr*に対する偏差は小さくなり、舵角比可変アクチュエータ３の追従性が良い。したがって、例えば操舵方向が右方向である場合、切り側（正効率）と戻し側（逆効率）との間で、舵角比可変アクチュエータ３の追従性の違いが大きくなる。操舵方向が左方向である場合も同様である。
【００４８】
操舵角Θとアクチュエータ回転角θactrとを加算した角度が転舵角θとなるため、操舵角Θの時間変化が切り側と戻し側とで対称（α1≒α2）であっても、舵角比可変アクチュエータ３の正逆効率による追従性の違いによって、ヨーレイト等の車両挙動を左右する転舵角θの時間変化の特性は異なってくる。すなわち、切り側（正効率）では、転舵角θの増大率β1が小さくなるため、操舵に対する車両挙動の遅れが生じたり反力の立ち上がりが不十分となったりする。一方、戻し側（逆効率）では、切り側（正効率）に比べて舵角比可変アクチュエータ３の追従性が良く、転舵角θの減少率β2が大きいまま維持される（β1<β2）ため、操舵に対して車両挙動の応答が速い印象を運転者に対して与えてしまう。切り戻し制御においても、切り増し制御と同様の問題が生じる。
【００４９】
以上のように、舵角比可変制御を行った場合、正逆効率による舵角比可変アクチュエータ３の追従性の違いが車両挙動に影響を与える、という問題があった。
【００５０】
〔本実施例１の作用効果〕
本実施例１の操舵制御装置は、正逆効率による舵角比可変アクチュエータ３の追従性の違いに応じてアシストトルク目標値Tas*を補正し、パワーステアリング機構のアシスト特性を変更する。これにより、操舵角Θの時間変化の特性をコントロールし、上記追従性の違いが車両挙動へ及ぼす影響を防止する。
【００５１】
図９は、図４と同様のマトリックスであり、本実施例１の操舵制御装置が各状態において採る対策を示す。正効率のときは、舵角比可変アクチュエータ３の回転角目標値θactr*を嵩上げする方向に補正することにより、不足する舵角比可変アクチュエータ３の追従性を向上させる。同時に、アシストトルク目標値Tas*を補正して、運転者が操舵しやすくなる方向へアシスト特性を変更する。一方、逆効率のときは、アシストトルク目標値Tas*を補正して、運転者が操舵しづらくなる方向へアシスト特性を変更する。
【００５２】
図１０および図１１は、操舵角Θと（アシスト後の）操舵トルクTsとの関係を示す。縦軸および横軸は、それぞれの方向を示す。左右両方向において、操舵角Θが増大する側である切り側と、操舵角Θが減少する側である戻し側との間で適度なヒステリシスが存在し、切り側よりも戻し側のほうが、操舵トルクTsが小さい。本実施例１の操舵制御装置によるアシスト特性の変更前を破線で、変更後を実線で示す。図１０は、切り増し制御の場合を示し、図１１は、切り戻し制御の場合を示す。
【００５３】
図１０に示すように、切り増し制御時には、戻し側（逆効率）でアシストトルク目標値Tas*の大きさが小さくなる向きに補正する（Tash*＝K1×K2×Tas*）。すなわち、アシスト方向に対して逆向きに補正することで、運転者がステアリングホイール１を戻す際の操舵力を重くする（力を緩めても戻りづらく、操舵しづらい）方向へアシスト特性を変更する。なお、切り側（正効率）でもアシストトルク目標値Tas*を補正し（Tash*＝K1×K2×Tas*）、運転者がステアリングホイール１を切るときの操舵力を軽くする方向（操舵しやすい方向）へアシスト特性を変更する。
【００５４】
一方、切り戻し制御時には、切り側が逆効率となり、戻し側が正効率となる。このため、図１１に示すように、切り側（逆効率）でアシストトルク目標値Tas*の大きさが小さくなる向きに補正する（Tash*＝K1×K2×Tas*）。すなわち、アシスト方向に対して逆向きに補正することで、運転者がステアリングホイール１を切るときの操舵力を重くする方向（ハンドルが重くて切れない、操舵しづらい方向）へアシスト特性を変更する。なお、戻し側（正効率）でもアシストトルク目標値Tas*を補正し（Tash*＝K1×K2×Tas*）、運転者がステアリングホイール１を戻すときの操舵力を軽くする方向（操舵しやすくなる方向）へアシスト特性を変更する。
【００５５】
図１２は、本実施例１の操舵制御装置によるアシスト特性変更後の、図８と同様のグラフである（切り増し制御時）。アシスト特性変更前を破線で、変更後を実線で示す。
【００５６】
ステアリングホイール１の戻し側（逆効率）では、運転者が操舵しにくい（ステアリングホイール１が重い）方向にアシスト特性が変更されるため、運転者による戻し操作時間が遅延される。すなわち、「重いものはゆっくり」、また「軽いものは速く」操作してしまう人間の特性から、運転者が切り側と戻し側とで同じような操舵をしているつもりでも、上記アシスト特性の変更により、戻し側の操舵角Θの時間変化が切り側に対して遅延する（延長される）。よって、戻し側（逆効率）の操舵角Θの減少率α2'が、切り側（正効率）の増大率α1'よりも小さくなる（α2'<α1'）。
【００５７】
このため、戻し側（逆効率）では、操舵角Θに基づいて算出される舵角比可変アクチュエータ３の回転角目標値θactr*の時間変化も、切り側（正効率）に対して遅延する。
【００５８】
このように、アシスト特性変更後、操舵角Θとアクチュエータ回転角θactrがともに、アシスト特性変更前に比べて時間的に遅延する。このため、これらの角度を加算して算出され、ヨーレイト等の車両挙動の指標となる転舵角θも、戻し側（逆効率）のほうが切り側（正効率）よりも遅延する。よって、アシスト特性変更後、戻し側の転舵角θの減少率β2'がアシスト特性変更前より小さくなり（β2'<β2。図８参照）、切り側の増大率β1'に近づく（β2'≒β1'）。これにより、切り側（正効率）と戻し側（逆効率）との間における舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する車両挙動変化が抑制される。
【００５９】
なお、切り側（正効率）では、運転者が操舵しやすい（ステアリングホイール１が軽い）方向にアシスト特性が変更されるため、ステアリングホイール１の切り操作時間が短縮される。よって、舵角比可変アクチュエータ３の回転角θactrの時間変化も短縮され、その時間当たり変化量も増大する。このため、回転角目標値θactr*の嵩上げ補正と同様に、切り側（正効率）で不足する舵角比可変アクチュエータ３の追従性が補償される。
【００６０】
また、操舵しやすい方向へのアシスト特性の変更によって転舵角θの時間変化も短縮され、変更前の切り側の増大率β1（図８参照）よりも変更後の切り側の増大率β1'のほうが大きくなる（β1'>β1）。よって、切り側（正効率）のアシスト特性変更によっても、戻し側の減少率β2'が切り側の増大率β1'に近づく（β2'≒β1'）。このため、戻し側（逆効率）のアシスト特性変更によるのと同様、切り側（正効率）のアシスト特性変更によっても、切り側（正効率）と戻し側（逆効率）との間における舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する車両挙動変化が抑制される。
【００６１】
以上のように、本実施例１では、補正ゲインK1,K2のマップ1,2を設け、全ての車速VSPおよび操舵角Θの領域において、車速VSPや操舵角速度dΘ/dtに応じてアシストトルクTasを変化させることとしている。しかし、これに限らず、運転者が車両挙動変化を感じやすい領域である、高車速領域や微小操舵領域（ステアリングホイール１の中立位置付近）でのみ、操舵トルクTsに加えるアシストトルクTasを変化させることとしてもよい。この場合、舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する車両挙動変化を、ピンポイントで効果的に抑制できる。
【００６２】
さらに、アシストトルクTasの補正量を、以上のような条件に応じて変化させず、一定値とすることとしてもよい。例えば、逆効率のときに、アシストトルク目標値Tas*の大きさが小さくなるような一定値とすることとしてもよい。
【００６３】
以下、本実施例１の効果について列挙する。
（1）本実施例１の操舵制御装置は、ステアリングホイール１の操舵角Θと操向輪２０の転舵角θとの関係を表す舵角比を変更可能な舵角比可変アクチュエータ３と、ステアリングホイール１の操舵トルクTsに対してアシストトルクTasを与えるEPSアクチュエータ５と、所望の舵角比を実現するように回転角目標値θm*を設定し、舵角比可変アクチュエータ３を制御する舵角比可変コントローラ100と、操舵状態に応じて所望の操舵トルクTsを実現するようにアシストトルク目標値Tas*を設定し、EPSアクチュエータ５を制御するEPSコントローラ200と、操舵トルクTsの方向と舵角比可変アクチュエータ３の回転方向との関係に基づいてアシストトルク目標値Tas*を補正するアシストトルク補正部220と、を有することとした。
【００６４】
よって、操舵トルクTsの方向と舵角比可変アクチュエータ３の回転方向（回転角速度dθactr/dtの符号）との関係に基づき、舵角比可変アクチュエータ３の正逆効率の違いに対応したアシストトルク目標値Tas*の補正を行うため、正逆効率によるアクチュエータ追従性の違いに起因する応答遅れや反力不足、および運転者が予想しない車両挙動変化を抑制できる、という効果を有する。
【００６５】
（2）アシストトルク補正部220は、操舵トルクTsの方向と舵角比可変アクチュエータ３の回転方向とが逆のとき、アシストトルク目標値Tas*を小さくすることとした。すなわち、補正後のアシストトルク目標値Tash*の大きさが補正前のアシストトルク目標値Tas*の大きさよりも小さくなるように補正することとした。
【００６６】
このように操舵トルクTsの方向と舵角比可変アクチュエータ３の回転方向とが逆であり、舵角比可変アクチュエータ３が逆効率であるとき、アシスト特性を操舵しづらい方向へ変更するため、操舵角Θとアクチュエータ回転角θactr、および転舵角θがともに、アシスト特性変更前に比べて時間的に遅延する。よって、ヨーレイト等の車両挙動の指標となる転舵角θの時間当たり変化量が正効率のときと同様の大きさになる。したがって、正効率と逆効率との間における舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する上記（1）の車両挙動変化を抑制できる。
【００６７】
（3）アシストトルク補正部220は、操舵トルクTsの方向と舵角比可変アクチュエータ３の回転方向とが逆のとき、補正後のアシストトルク目標値Tash*を、（補正前よりも小さく、かつ）操舵角速度dΘ/dtに応じた所定値に設定することとした。
【００６８】
このように、補正後のアシストトルク目標値Tash*を操舵角速度dΘ/dtに逆比例した値とすることで、電動パワーステアリング装置において粘性補償を行う際の粘性項を強くするのと同様の作用を奏する。よって、操舵状態に正確に対応したアシスト特性の変更が可能となり、逆効率のときの転舵角θの遅延時間を適切な長さとすることができる。したがって、正効率と逆効率との間における舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する上記（1）の車両挙動変化をより効果的に抑制できる。
【００６９】
（4）アシストトルク補正部220は、所定の車速領域でアシストトルク目標値Tas*を補正することとした。
【００７０】
すなわち、運転者が車両挙動変化を感じやすい領域である高車速領域でのみ、アシスト特性を変化させることとしてもよい。この場合、舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する上記（1）の車両挙動変化をピンポイントで効果的に抑制できるので、不要なアシスト特性の変化を与えないことができる。
【００７１】
（5）アシストトルク補正部220は、所定の操舵角の領域でアシストトルク目標値Tas*を補正することとした。
【００７２】
すなわち、運転者が車両挙動変化を感じやすい領域である微小操舵領域（ステアリングホイール１の中立位置付近）でのみ、アシスト特性を変化させることとしてもよい。この場合、舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する上記（1）の車両挙動変化をピンポイントで効果的に抑制できるので、不要なアシスト特性の変化を与えないことができる。
【００７３】
（6）アシストトルク補正部220は、操舵角Θに対するヨーレイトを表すヨーレイトゲインが大きいほどアシストトルク目標値Tas*の補正量を大きくすることとした。
【００７４】
すなわち、ヨーレイトゲインが大きい領域では、舵角比可変アクチュエータ３の応答性の違いが車両挙動に与える影響が大きいため、補正ゲインK1のマップ1を車両のヨーレイトゲイン特性に合わせて設定し、ヨーレイトゲインが大きいときは、補正後のアシストトルク目標値Tash*を大きく設定することとした。これにより、車速VSPに応じた車両のヨー応答性の変化に合わせてアシスト特性を変化させることが可能となる。したがって、正効率と逆効率との間における舵角比可変アクチュエータ３の追従性の相違に起因する上記（1）の車両挙動変化をより効果的に抑制できる。
【実施例２】
【００７５】
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例２の操舵制御装置は、実施例１と同様、舵角比可変アクチュエータ３の正逆効率に応じてアシスト特性を変更する。実施例１と異なり、車速VSPに基づいて正逆効率を判定する。
【００７６】
実施例１では、上記のように舵角比可変アクチュエータ３の回転方向および操舵トルクTsの方向から、正逆効率を判定する（図５のステップS1〜S4）。これは、実施例１のようにヨーレイト制御を行う場合、いわゆる過渡制御が実行されて舵角比制御量が一義的に定まらないためアクチュエータ回転方向が一義的に定まらないときがあるからである。よって、上記のようにアクチュエータ回転方向それ自体を独立して検出した上で、正逆効率を判定する必要がある。
【００７７】
ここで過渡制御とは、例えば運転者が右方向操舵から左方向操舵に切り返しを行っている際に操舵角Θがゼロ（ステアリングホイール１の中立位置）となっても、車両挙動が安定するように、そのときの車両挙動状態に応じた補助舵角（アクチュエータ回転角θactr）を付与するものである。過渡制御では、操舵角Θがゼロのときに、操舵角速度dΘ/dtが高いほど大きな転舵角目標値θ*（アクチュエータ回転角目標値θactr*）が算出される傾向にある。
【００７８】
しかし、操舵角速度dΘ/dtが十分に低い等により過渡制御が行われない等の場合には、操舵角Θに対する舵角比制御量を、車速VSPから一義的に判定することができる。言い換えれば、切り増し制御を行っているか切り戻し制御を行っているかを車速VSPから一義的に判定することができ、これによりアクチュエータ回転方向を検出できる。本実施例２は、このような場合の制御として、車速VSPに基づいて正逆効率を判定する。以下、具体的に説明する。
【００７９】
（正逆効率判定処理）
実施例２のアシストトルク補正部220は、図１３に示ように、車速VSPに対する舵角比制御量の関係を表すマップ３を有している。アシストトルク補正部220は、このマップ３を用いて、舵角比可変コントローラ100が切り増し制御を行っているか切り戻し制御を行っているかを判定する。具体的には、車速VSPが所定値VSP0以下のときは操舵角Θに対してアクチュエータ回転角θactrを加算しており（切り増し制御を行い）、車速VSPが所定値VSP0以上のときは操舵角Θに対してアクチュエータ回転角θactrを減算している（切り戻し制御を行う）、と判定する。
【００８０】
実施例２では、図５のステップS1,S2およびS3を行わない。正逆効率を判定するステップS4において、まず、操舵角速度dΘ/dtが十分に低い等により過渡制御が行われていない場合であるか否かを判定する。例えば、操舵角速度dΘ/dtが所定値以下であるか否かを判定する。
【００８１】
次に、過渡制御が行われていない場合であると判定したときは、車速VSPに基づき、上記マップ３を用いて切り増し制御を行っているか切り戻し制御を行っているかを判定する。そして、切り増し制御を行っていることを検出した場合、ステアリングホイール１の切り側では正効率、戻し側では逆効率と一律に判定する。この場合、操舵トルクTs（≒操舵角Θ）の方向と、前輪モータ３ａの回転角目標値θm*の方向（アクチュエータ回転角θactrの方向）とが同じであるからである（図８参照）。一方、切り戻し制御を行っていることを検出した場合、ステアリングホイール１の切り側では逆効率、戻し側では正効率と一律に判定する。この場合、操舵トルクTsの方向とアクチュエータ回転角θactrの方向とが逆であるからである。
【００８２】
そして、ステップS5,S6,およびS9,S10で、実施例１と同様、アシスト特性を変更する制御を行う。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
なお、ヨーレイト制御を行う上記場合に限らず、単なるギヤ比制御を行う場合、すなわち操舵角Θに対する舵角比制御量が車速VSPに応じたマップとして固定的に設定され、このマップを用いてアクチュエータ回転角θactが制御される場合にも、車速VSPからアクチュエータ回転方向を一義的に検出できるため、本実施例２の正逆効率判定処理を適用可能である。具体的には、車速VSPから舵角比制御量、すなわち切り増し制御を行っているか切り戻し制御を行っているかを判定して、正逆効率を判断する。
【００８４】
［実施例２の効果］
本実施例２の舵角比可変コントローラ100は、車速VSPに基づいて回転角目標値θm*（舵角比制御量）を設定し、アシストトルク補正部220は、操舵トルクTsの方向と舵角比可変アクチュエータ３の回転方向との関係を車速VSPに基づいて判定することとした。
【００８５】
よって、車速VSPから舵角比制御量（切り増し制御を行っているか切り戻し制御を行っているか）を一義的に判定できる場合、正逆効率を車速VSPに基づいて一律に判定することで、アクチュエータ回転方向および操舵トルクTsの方向をそれぞれ独立して検出する処理、さらに上記両方向を比較する処理が不要となる。また、上記検出・比較処理は、前回値と今回値との偏差から上記方向を算出するフィードバック的な構成であるのに対し、車速VSPに基づく本判定処理はフィードフォワード的な構成である。よって、正逆効率を判定するための制御則を簡略化できるとともに、制御応答性を向上できる。
【実施例３】
【００８６】
次に、実施例３について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例３の操舵制御装置は、実施例１と同様、走行状態や操舵状態に応じてアシストトルク目標値Tas*を補正する。実施例２と異なり、アシストトルク目標値Tas*の補正量の変化率が大きいときは、この変化率を制限する。
【００８７】
（アシストトルク目標値補正量の変化率制限処理）
図１４は、実施例３の操舵制御装置のアシストトルク補正部220における制御フローチャートである。実施例２と異なり、ステップS7、S8を有している。ステップS7、S8およびS9では、補正後のアシストトルク目標値Tash*を算出する際に、アシストトルク目標値補正量ΔTash*（＝|Tash*−Tas*|）の変化率制限処理を行う。
【００８８】
（マップ１,２による）補正後のアシストトルク目標値Tash*を用いて操舵をアシストするとき、操舵条件や走行条件によっては、補正量ΔTash*の変化率が大きくなって運転者に違和感を与える場合が考えられる。具体的には、急な車速変化により前輪モータ回転角θmの変化が大きくなる場合、例えば低車速時に切り増し制御を実行している状態から車速VSPの急な増大によって切り戻し制御に切り替わることにより、正効率と逆効率との間を行き来する場合などが考えられる。また、保舵時等、操舵角速度dΘ/dtが小さい場合にも、補正量ΔTash*の変化が運転者に違和感を与えるおそれがある。
【００８９】
このような違和感の発生を防止するため、補正量変化率の制限値を設定して、補正量ΔTash*の急変を抑制する。ステップS7では、前回の補正量ΔTash*(n-1)と今回算出した補正量ΔTash*(n)を比較し、補正量変化率＝|ΔTash*(n-1)−ΔTash*(n)|を算出する。そして、この補正量変化率が予め設定された閾値を越えた場合は、補正量変化率がこの閾値を越えないように制限し（ステップS8）、それ以外の場合は、補正量変化率に制限を加えず、今回算出した補正量ΔTash*(n)をそのまま出力する。この閾値は、運転者に違和感を与えない限界値であり、上記のような操舵条件や走行条件に応じて変化させることとしてもよい。
【００９０】
［実施例３の効果］
実施例３のアシストトルク補正部220は、補正後のアシストトルク目標値Tash*を算出する際に、アシストトルク目標値補正量ΔTash*（＝|Tash*−Tas*|）の変化率制限処理を行うこととした。よって、操舵条件や走行条件が変化しても、補正量ΔTash*の変動が運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００９１】
（他の実施例）
以上、実施例１〜３について説明したが、これらの実施例に限らず下記に示す構成を採ってもよい。実施例１〜３では、電動式パワーステアリング装置（EPSアクチュエータ５、EPSコントローラ200）において、いわゆる粘性項を強くすることにより操舵しづらい方向へアシスト特性を変更する構成を示したが、油圧式パワーステアリング装置に本発明の操舵制御装置を適用してもよい。この場合、アシスト特性の変更に際して、速度感応機能を利用することとしてもよい。
【００９２】
実施例１〜３では、アシストトルク補正量を算出する際、いわゆる粘性項をアシストトルク目標値Tas*に対して設定したが、操舵トルクTsに対して設定してもよい。すなわち、アシストトルク目標値Tas*の演算の基礎となる操舵トルクTs自体を補正してもよい。
【００９３】
実施例３では、ステップS7，S8において補正量の変化率を制限したが、補正量自体にヒステリシス特性を持たせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】実施例１の操舵制御装置を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のコントローラの制御ブロック図である。
【図３】実施例１の前輪モータに流れるアクチュエータ電流に対する出力トルクの関係を表す効率図である。
【図４】運転者の操舵状態と舵角比可変アクチュエータの作動状態の組合せを示すマトリックスである。
【図５】実施例１のアシストトルク補正部の制御内容を表すフローチャートである。
【図６】実施例１の車速に対する補正ゲインK1の関係を表すマップ１である。
【図７】実施例１の操舵速度に対する補正ゲインK2の関係を表すマップ２である。
【図８】効率を考慮していない切り増し制御時における転舵角の時間変化を表す図である。
【図９】実施例１の操舵制御装置が各状態において採る対策を示すマトリックスである。
【図１０】実施例１の切り増し制御時における操舵角と操舵トルクとの関係を示す図である。
【図１１】実施例１の切り戻し制御時における操舵角と操舵トルクとの関係を示す図である。
【図１２】実施例１の切り増し制御時における転舵角の時間変化を表す図である。
【図１３】実施例２の車速に対する舵角比制御量の関係を表すマップ３である。
【図１４】実施例３のアシストトルク補正部の制御内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  舵角比可変アクチュエータ
３ａ  前輪モータ
５  EPSアクチュエータ
７  車速センサ
８  操舵角センサ
９  トルクセンサ
２０  操向輪
100  舵角比可変コントローラ
110  回転角目標値演算部
120  回転角目標値補正部
200  EPSコントローラ
210  アシストトルク演算部
220  アシストトルク補正部
【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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