(57)【要約】【課題】操舵方向が変化したときの操舵フィーリングを向上することができる操舵制御装置それを備えた自動車及び操舵制御方法を提供する。【解決手段】操舵トルクを調整可能なアクチュエータを備え、操舵トルクＴｓに基づいて目標操舵角θ*を算出し、実操舵角θが目標操舵角θ*と一致するようにアクチュエータ（モータ１３）の出力トルクを制御する。このとき、運転者の操舵により操舵トルクＴｓの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角θ*が一定値又は略一定値となるように設定する。【選択図】      図１
2007237839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクを調整可能なアクチュエータを備える操舵制御装置であって、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段と、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が前記目標操舵角算出手段で算出した目標操舵角と一致するように、前記アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備え、前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵変化により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定値又は略一定値に算出することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵変化により操舵トルクの方向が変化したとき、操舵トルクの変化方向と目標操舵角の変化方向とが一致するように、当該目標操舵角を算出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】
前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵変化により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定は略一定に保つように設定された、操舵トルクと目標操舵角との静的な特性を示す静特性に基づいて、静的目標操舵角を算出する静的目標操舵角算出手段と、前記静的目標操舵角に１次遅れ系あるいは２次遅れ系の第１の周波数特性を持たせて動的目標操舵角を算出する動的目標操舵角算出手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記静特性は、操舵トルクと目標操舵角との静的な基本特性を示す第１特性と、操舵トルクの変化方向に応じて変化する当該操舵トルクと目標操舵角との特性を示す第２特性とから構成され、前記静的目標操舵角算出手段は、前記第１特性に基づいて第１静的目標操舵角を算出する第１静的目標操舵角算出手段と、前記第２特性に基づいて第２静的目標操舵角を算出する第２静的目標操舵角算出手段とを有し、前記動的目標操舵角算出手段は、前記第１静的目標操舵角に前記第１の周波数特性を持たせて第１動的目標操舵角を算出する第１動的目標操舵角算出手段と、前記第２静的目標操舵角に第２の周波数特性を持たせて第２動的目標操舵角を算出する第２動的目標操舵角算出手段とを有し、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性とを異なる特性とすることを特徴とする請求項３に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記第１の周波数特性は、１次あるいは２次のローパスフィルタ特性であり、ローパスフィルタのカットオフ周波数を、車両の共振周波数より高い周波数に設定することを特徴とする請求項３又は４に記載の操舵制御装置。
【請求項６】
前記第２の周波数特性は、前記第１の周波数特性より高い周波数帯域の信号を通過する特性であることを特徴とする請求項４又は５に記載の操舵制御装置。
【請求項７】
車速を検出する車速検出手段を有し、前記第１の周波数特性を前記車速検出手段で検出した車速に応じて変更することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の操舵制御装置。
【請求項８】
車速を検出する車速検出手段を有し、前記第２の周波数特性を前記車速検出手段で検出した車速に応じて変更することを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の操舵制御装置。
【請求項９】
操舵トルクを調整可能なアクチュエータを備える操舵制御装置であって、
運転者による操舵操作の方向が変化したときの前記アクチュエータの駆動切換に伴う慣性感を反映した目標制御量に基づいて、前記アクチュエータの出力トルクを制御する操舵制御手段を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１０】
運転席前部位置に設置されたステアリングホイールと、該ステアリングホイールの操舵トルクを調整可能なアクチュエータとを備える操舵制御装置であって、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて、目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段と、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が前記目標操舵角算出手段で算出した目標操舵角と一致するように、前記アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備え、前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵変化により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定値又は略一定値に算出することを特徴とする自動車。
【請求項１１】
操舵トルクを調整可能なアクチュエータを備える操舵制御方法であって、
操舵トルクに基づいて目標操舵角を算出するステップと、実操舵角が前記目標操舵角と一致するように前記アクチュエータの出力トルクを制御するステップとを備え、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで前記目標操舵角を一定値又は略一定値に算出することを特徴とする操舵制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵トルクを調整可能な操舵制御装置、それを備えた自動車及び操舵制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング機構を設けた操舵制御装置として、操舵トルクセンサで検出した操舵トルク値にヒステリシスを与え、このヒステリシスを操舵トルクの大きさに応じて可変とすることで、操舵状態に応じてパワーアシスト制御のヒステリシスを可変とするというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来例では、車速に応じて操舵トルクのヒステリシスを増大することで、低速時の応答性と高速時の操舵フィーリングとを共に向上している。
【特許文献１】特開平９−１５６５２６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、上記従来の操舵制御装置にあっては、アシストモータを備えた電動パワーステアリング機構を用いているため、油圧パワーステアリングと比較してモータの慣性が運転者へ伝達しやすい。これにより、例えば保舵時やハンドル切り返し時に操舵トルクが増大し、運転者の操舵負荷が増大するため、運転者に違和感を与えるおそれがある。
そこで、本発明は、操舵方向が変化したときの操舵フィーリングを向上することができる操舵制御装置それを備えた自動車及び操舵制御方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る操舵制御装置は、
操舵トルクを調整可能なアクチュエータを備える操舵制御装置であって、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて、目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段と、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が前記目標操舵角算出手段で算出した目標操舵角と一致するように、前記アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備え、前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵変化により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定値又は略一定値に算出することを特徴としている。
【０００５】
また、本発明に係る自動車は、
運転席前部位置に設置されたステアリングホイールと、該ステアリングホイールの操舵トルクを調整可能なアクチュエータとを備える操舵制御装置であって、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて、目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段と、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が前記目標操舵角算出手段で算出した目標操舵角と一致するように、前記アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備え、前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵変化により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定値又は略一定値に算出することを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の係る操舵制御方法は、
操舵トルクを調整可能なアクチュエータを備える操舵制御方法であって、
操舵トルクに基づいて目標操舵角を算出するステップと、実操舵角が前記目標操舵角と一致するように前記アクチュエータの出力トルクを制御するステップとを備え、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで前記目標操舵角を一定値又は略一定値に算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る操舵制御装置によれば、目標操舵角算出手段で、操舵トルクに基づいて目標操舵角を算出し、制御手段で、実操舵角が目標操舵角と一致するようにアクチュエータの出力トルクを制御する。このとき、前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定値又は略一定値に算出する。したがって、保舵時やハンドル切り返し時等、操舵方向が変化した場合に、操舵角に対する操舵トルクの増大を抑制することができるので、運転者の操舵負荷を軽減して操舵フィーリングを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本発明の操舵制御装置を、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に適用した場合の実施形態を示す構成図である。
図中符号１は、運転者の舵取り操作用のステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３はラックアンドピニオン式ギア機構である。ラックアンドピニオン式ギア機構３は、ステアリングシャフト２の下端に一体形成されたピニオン３ａと、このピニオン３ａに噛合するラック軸３ｂとから構成されている。ラック軸３ｂは車両前部にて車幅方向に延在すると共に、車幅方向左右に摺動可能となっており、その両端はタイロッド４，５を介して操向用の操舵輪６，７に連結されている。
【０００９】
また、ステアリングシャフト２には、運転者による操舵入力である操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１１と、運転者の操舵力をアシストする電動パワーステアリング機構１２とが設けられている。
電動パワーステアリング機構１２は、モータ１３の発生トルクを、減速機１４を介してステアリングシャフト２の回転トルクに変換することで、運転者の操舵力をアシストするようになっている。このモータ１３に供給されるモータ電流は、後述するＥＰＳコントローラ２０により制御される。
【００１０】
モータ１３の回転角はエンコーダ１５によって測定され、そのエンコーダ信号はＥＰＳコントローラ２０に出力される。本実施形態では、上記エンコーダ信号を操舵角θとして採用するが、操舵角センサ等により操舵角を直接検出することもできる。
また、この車両には、車速Ｖを検出する車速センサ１６と、車両挙動（周波数ｆ）を検出する車両挙動センサ１７とが設けられ、これらの検出信号もＥＰＳコントローラ２０に出力される。
【００１１】
ＥＰＳコントローラ２０は、前述した各種センサからの検出信号が入力されて、これらの検出信号に基づいて、操舵アシスト制御を行うためのモータ１３の駆動電流を算出する。そして、図示しないモータ電流センサにより検出したモータ電流と、エンコーダ１５により検出したモータ回転角とを参照しつつ、算出した駆動電流に基づいてモータ１３を制御駆動する。ここで、モータ１３へ供給される電力はバッテリ１８により与えられる。
【００１２】
図２は、ＥＰＳコントローラ２０の構成を示す制御ブロック図である。
この制御ブロックは、目標操舵角算出部１０１と、モータ制御部１０２とから構成されている。
目標操舵角算出部１０１では、ＥＰＳコントローラ２０は、操舵トルクＴｓ、車速Ｖ及び周波数ｆに基づいて、操舵トルクを入力とした動特性を含めた目標操舵角θ*を算出する目標操舵角算出処理を行う。この目標操舵角算出処理については後述する。
【００１３】
モータ制御部１０２では、ＥＰＳコントローラ２０は、実操舵角θが目標操舵角θ*と一致するようにモータ１３の駆動電流を制御する。具体的には、先ず、目標操舵角θ*に基づいて、操舵系と車両系とを考慮した規範モデル１０２ａを用いて理想状態におけるモデル操舵角θMを算出する。そして、そのモデル操舵角θMと実操舵角θとの偏差（角偏差）をフィードバック制御部１０２ｂに入力し、フィードバック制御部１０２ｂでフィードバック制御を行ってフィードバック制御量を出力する。このフィードバック制御部１０２ｂでは、制御系全体の安定性を確保するために所定の遅れが発生することになる。そこで、フィードフォワード制御部１０２ｃで、目標操舵角θ*に対してフィードフォワード制御を行い、系の応答性を確保するためのフィードフォワード制御量を出力する。
そして、フィードバック制御部１０２ｂから出力されるフォードバック制御量と、フィードフォワード制御部１０２ｃから出力されるフィードフォワード制御量とを加算してアクチュエータ制御量を算出し、アクチュエータ駆動部１０２ｄで上記アクチュエータ制御量に基づいてモータ１３を駆動する。
【００１４】
図３は、目標操舵角算出部１０１で実行される目標操舵角算出処理の詳細を示す図である。
この目標操舵角算出処理では、先ず、静的目標操舵角算出部１０１ａで、操舵トルクＴｓと車速Ｖとに基づいて静的な目標操舵角θ0を算出する。具体的には、操舵トルクＴｓと車速Ｖとに基づいて、静的な周波数域での操舵トルクＴｓと目標操舵角θ0との関係（静特性）を示す目標操舵角算出マップを参照し、静的な目標操舵角θ0を算出する。
【００１５】
目標操舵角算出マップは、操舵トルクＴｓと目標操舵角θ0との基本目標操舵角算出マップ（以下、基本マップともいう）にヒステリシスを設けたものである。この基本マップは、操舵トルクＴｓが大きいほど目標操舵角θ0が大きくなるように設定されていると共に、車速Ｖが大きいほど操舵トルクＴｓに対する目標操舵角θ0のゲインが低くなる（操舵トルクＴｓに対する目標操舵角θ0の傾きが小さくなる）ように設定されている。すなわち、高速になるにつれて、同じ操舵トルクＴｓでの目標操舵角θ0は小さく算出されることになる。
【００１６】
また、基本マップに設けるヒステリシスは、車速Ｖに応じて変化させるものとし、車速Ｖが０ｋｍ／ｈであるときは、破線に示すように一定のヒステリシス（例えば、１Ｎｍ）を設ける。
また、極低速から中速にかけての基本マップに設けるヒステリシスは、実線に示すように、車速０でのヒステリシスより小さく設定する。このとき、操舵トルクＴｓが大きくなるにつれてヒステリシスも大きくなるように設定し、目標操舵角算出マップはバタフライ状の特性となるようにする。
さらに、中速から高速にかけての基本マップに設けるヒステリシスは、一点鎖線に示すように車速０でのヒステリシスより大きく設定する。このとき、中立付近のヒステリシスは比較的大きく設定し、操舵トルクＴｓが大きくなるにつれてヒステリシスが緩やかに増加するように設定する。
【００１７】
また、この目標操舵角算出マップは、運転者の操舵変化により操舵トルクＴｓの方向が変化した場合に、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角θ0が略一定値となるように設定する。より具体的には、操舵方向が変化した場合に、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角θ0の変化量を略０とすると共に、操舵トルクＴｓの変化方向と目標操舵角θ0の変化方向とが一致するように設定するものとする。
すなわち、図３の目標操舵角算出マップのＡ部を、図中左下がりの直線とする。これにより、操舵方向が変化した場合、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角θ0が緩やかに低下することになる。
【００１８】
次に、目標操舵角算出処理では、動的目標操舵角算出部１０１ｂで、静的目標操舵角θ0に動特性、具体的には周波数が高くなるにつれてゲインが低下する第１の周波数特性を持たせて、動的目標操舵角（目標操舵角θ*）を算出する。
本実施形態では、前記周波数特性として１次あるいは２次のローパスフィルタ特性を用い、静的目標操舵角θ0をローパスフィルタに通すことにより目標操舵角θ*を算出する。ここで、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃは、車両の共振周波数である１Ｈｚより大きい周波数に設定する。
【００１９】
（動作）
次に、本発明における第１の実施形態の動作について説明する。
今、車両が駐車しようとして極低速状態にあるものとする。この場合には、ＥＰＳコントローラ２０で、図３の目標操舵角算出部１０１における目標操舵角算出マップが、実線で示すように操舵トルクＴｓに対する目標操舵角θ0のゲインが高く、且つヒステリシスが小さい特性となるように設定される。そして、ＥＰＳコントローラ２０は、操舵トルクＴｓとこの目標操舵角算出マップとに基づいて、静的な目標操舵角θ0を算出し、目標操舵角θ0をローパスフィルタに通した値を目標操舵角θ*としてモータ制御部１０２に出力する。そして、モータ制御部１０２では、実操舵角θが目標操舵角θ*に一致するようにモータ１３の駆動電流が制御され、操舵アシスト制御が実行される。
【００２０】
図４は、各走行状態における操舵角に対する操舵力（操舵トルク）の特性（操舵力特性）を示す図である。この図４において、図４（ａ）は基本マップに設けるヒステリシス特性、図４（ｂ）は操舵力特性であり、破線は停車時、実線は極低速時、一点鎖線は高速時の特性を示している。この図に示すように、極低速時のヒステリシスは、停車時のヒステリシスより小さく設定されている。
【００２１】
ちなみに、停車時では、一定のヒステリシスを設けることで、図４（ｂ）に示すように、操舵角にかかわらず所定のフリクションを確保することができるので、ハンドルから手を離すとその位置にハンドルが留まらせるなど、理想的なステアリング動作を実現することができる。
一方、極低速状態では、上述したようにヒステリシスを小さくすることでフリクションを小さく設定するので、駐車時等で素早い操舵操作を行うことができ、運転者の操舵フィーリングを向上することができる。
【００２２】
また、このヒステリシスは、図４（ａ）に示すように、ハンドル中立付近（操舵トルクが小さい領域）で小さく、操舵トルクが大きくなるにつれて大きくなるように設定されている。これにより、中立付近でのハンドルの戻りを良好とすることができる。また、操舵トルクに比例してヒステリシスを大きくしているので、操舵トルクが大きいとき、操舵時と保舵時とで操舵力差を大きくすることができる。
【００２３】
ここで、極低速状態のようにフリクションが小さく設定されている場合、操舵時と保舵時とで操舵力差は比較的小さくなるが、前述したように、操舵トルクに対する操舵角のゲインを高く設定しているため、操舵トルクを軽くすることができ、扱い易い特性とすることができる。
ところで、電動パワーステアリング機構を備えた操舵制御装置において、操舵方向が変化した場合の操舵角の変化方向を設定しない場合の動作は以下のようになる。
ここでは、車速を反映したヒステリシス幅を設けた操舵トルクセンサ値に基づいて、アシスト制御量を算出し、このアシスト制御量に基づいて操舵アシスト制御を行うものとする。
【００２４】
電動パワーステアリング機構は、モータにより操舵アシスト力を付加するものであるため、油圧パワーステアリング機構と比較して、モータの慣性力が運転者に伝達しやすい。運転者が最も顕著にモータの慣性力を感じるのは、保舵時やハンドル切り返し時等、操舵方向が変化するときである。つまり、操舵方向が変化したときには、モータの慣性力により、操舵角の変化方向と操舵トルクの変化方向（操舵アシスト力の付加方向）とが一致しないという事態が生じる。
【００２５】
図５は、モータ慣性力の操舵力特性への影響を示す図である。図５のＢ部に示すように、操舵方向が変化したときには、モータ慣性力により操舵方向とは逆方向（保舵の場合は保舵前の操舵方向）に操舵角θが増大するため、運転者の運転負荷が増大することになり、運転者に違和感を与える可能性がある。
そこで、本実施形態では、操舵方向が変化した場合に、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角θ0を略一定値となるように算出している。
【００２６】
図６は、本実施形態における効果を説明する図である。操舵方向が変化した場合に、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角θ0を略一定値に算出することで、操舵方向変化時の操舵力特性は図６のＣ部に示すようになる。このように、操舵方向変化時の運転者へのモータ慣性力の伝達を抑制することができ、運転負荷を軽減することができる。
さらに、本実施形態では、操舵方向が変化した場合の操舵トルクの変化方向と操舵角の変化方向とが同一方向となるようにしている。
【００２７】
図７は、各走行状態における操舵力特性を示す図である。図７（ａ）は基本マップに設けるヒステリシス、図７（ｂ）は操舵力特性であり、破線は停車時、実線は極低速時、一点鎖線は高速時の特性を示している。
操舵トルクＴｓが負から正の方向へ変化している状態から、図７（ａ）の点αで正から負の方向へ変化すると、所定の操舵トルク変化があるまでの間、目標操舵角θ*は負から正の方向へ変化するように算出される。つまり、このときの操舵力特性は、図７（ｂ）のＤ部に示すように、操舵角の変化方向と操舵トルクの変化方向とが一致する。
【００２８】
また、操舵トルクＴｓが正から負の方向へ変化している状態から、図７（ａ）の点βで負から正の方向へ変化すると、所定の操舵トルク変化があるまでの間、目標操舵角θ*は正から負の方向へ変化するように算出される。つまり、このときの操舵力特性は、図７（ｂ）のＥ部に示すように、操舵角の変化方向と操舵トルクの変化方向とが一致する。
このように、操舵方向が変化した場合の操舵トルクの変化方向と操舵角の変化方向とが同一方向となるようにすることで、操舵方向変化時の運転者へのモータ慣性力の伝達を確実に防止することができる。
また、本実施形態では、操舵トルク入力による動特性を含めた目標操舵角に基づいて操舵アシスト制御を行っている。
【００２９】
図８は、上記動特性を加味しないで操舵アシスト制御を行った場合の操舵トルク入力に対する車両挙動の周波数特性を示す図である。この図８からも明らかなように、操舵系と車両系との共振により、１Ｈｚ前後でダンピングが悪化する。人間にとって扱い易い周波数特性は、１次または２次の遅れ系であるといわれていることから、図８に示すようにダンピングが悪い特性は、扱い易い特性であるとはいえない。
これに対して本実施形態では、１次または２次のローパスフィルタのように、周波数が高くなるにつれてゲインが低下する周波数特性を目標操舵角に含めることで、上記ダンピングが改善されやすい特性とすることができる。
【００３０】
さらに、上記ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃを車両の共振周波数より高い周波数に設定しているため、図９に示すように、共振周波数（１Ｈｚ）付近の操舵を行った場合のダンピングを改善されやすくすることができる。
また、運転者の入力する操舵周期は、早めのレーンチェンジが１Ｈｚ程度であることが知られていることから、当該ローパスフィルタのカットオフ周波数を車両の共振周波数より高い周波数に設定することで、通常使う領域でのダンピングを効果的に改善することができる。
【００３１】
本実施形態において、モータ１３がアクチュエータを構成し、トルクセンサ１１が操舵トルク検出手段を構成し、エンコーダ１５が操舵角検出手段を構成し、車速センサ１６が車速検出手段を構成している。また、目標操舵角算出部１０１が目標操舵角算出手段を構成し、静的目標操舵角算出部１０１ａが静的目標操舵角算出手段を構成し、動的目標操舵角算出部１０１ｂが、動的目標操舵角算出手段を構成し、モータ制御部１０２が制御手段を構成している。
【００３２】
（第１の実施形態の効果）
（１）操舵トルク検出手段で操舵トルクを検出し、操舵角検出手段で操舵角を検出し、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて、目標操舵角算出手段で目標操舵角を算出し、制御手段で、操舵角が目標操舵角と一致するように前記アクチュエータの出力トルクを制御する。このとき、前記目標操舵角算出手段は、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定値又は略一定値に算出する。
したがって、保舵時やハンドル切り返し時等、操舵方向が変化する場合に、操舵角に対する操舵トルクが増大することを抑制することができるので、例えば、スラロームや高速道路での大Ｒの旋回において、保舵時の操舵トルクが増大されることが抑制されて、運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００３３】
（２）目標操舵角算出手段は、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、操舵トルクの変化方向と目標操舵角の変化方向とが一致するように、当該目標操舵角を算出する。したがって、保舵時やハンドル切り返し時等、操舵方向が変化する場合に、操舵角に対する操舵トルクを低減することができるので、保舵時の操舵トルクを低減することができ、運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００３４】
（３）目標操舵角算出手段は、静特性に基づいて静的目標操舵角を算出する静的目標操舵角算出手段と、静的目標操舵角に１次遅れ系あるいは２次遅れ系の周波数特性を持たせて動的目標操舵角を算出する動的目標操舵角算出手段とを備えるので、動特性を含めた目標操舵角に基づいてアクチュエータを駆動することができる。
したがって、車両の共振周波数付近の操舵を行った場合であっても、ダンピングを改善しやすい特性とすることができるので、レーンチェンジや早めのスラロームで発生する車両挙動を改善しやすくすることができる。
【００３５】
（４）前記周波数特性は１次あるいは２次のローパスフィルタ特性であり、ローパスフィルタのカットオフ周波数を、車両の共振周波数より高い周波数に設定するので、共振周波数付近の操舵を行った場合のダンピングを改善しやすくすることができると共に、通常使う領域でのダンピングを改善することができる。
（５）操舵制御手段で、運転者による操舵操作の方向が変化したときのアクチュエータの駆動切換に伴う慣性感を反映した目標制御量に基づいて、前記アクチュエータの出力トルクを制御する。したがって、運転者による操舵操作の方向が変化したときのアクチュエータの慣性感を抑制するように目標制御量を設定すれば、操舵操作の方向が変化したとき、操舵角に対する操舵トルクが増大することを抑制することができ、運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００３６】
（６）操舵トルク検出手段でステアリングホイールの操舵トルクを検出し、操舵角検出手段で操舵角を検出し、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて、目標操舵角算出手段で目標操舵角を算出し、制御手段で、操舵角が目標操舵角と一致するように前記アクチュエータの出力トルクを制御する。このとき、目標操舵角算出手段は、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角を一定値又は略一定値に算出する。
したがって、保舵時やハンドル切り返し時等、操舵方向が変化する場合に、操舵角に対する操舵トルクが増大することを抑制することができるので、例えば、スラロームや高速道路での大Ｒの旋回において、保舵時の操舵トルクが増大されることが抑制されて、運転者の操舵負荷を軽減することができる自動車とすることができる。
【００３７】
（７）操舵トルクに基づいて目標操舵角を算出するステップと、実操舵角が前記目標操舵角と一致するように前記アクチュエータの出力トルクを制御するステップとを備え、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで前記目標操舵角を一定値又は略一定値に算出する。
したがって、保舵時やハンドル切り返し時等、操舵方向が変化する場合に、操舵角に対する操舵トルクが増大することを抑制することができるので、例えば、スラロームや高速道路での大Ｒの旋回において、保舵時の操舵トルクが増大されることが抑制されて、運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
（構成）
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、目標操舵角算出マップを基本目標操舵角算出マップとヒステリシス算出マップとに分離して、目標操舵角を算出するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、目標操舵角算出部１０１で実行する目標操舵角算出処理手順が第１の実施形態の目標操舵角算出処理手順と異なることを除いては、第１の実施形態と同様の構成を有する。そこで、処理の異なる目標操舵角算出処理手順を中心に説明する。
【００３９】
図１０は、第２の実施形態における目標操舵角算出部１０１で実行される目標操舵角算出処理の詳細を示す図である。
この目標操舵角算出部１０１では、図３に示す第１の実施形態の目標操舵角算出部１０１において、静的目標操舵角算出部１０１ａを、基本目標操舵角算出マップに基づいて第１静的目標操舵角θ１0を算出する第１静的目標操舵角算出部１０１ｃと、ヒステリシス算出マップに基づいて第２静的目標操舵角θ２0を算出する第２静的目標操舵角算出部１０１ｄとに分け、動的目標操舵角算出部１０１ｂを、第１静的目標操舵角θ１0に第１の周波数特性を持たせて目標操舵角θ１*を算出する第１動的目標操舵角算出部１０１ｅと、第２静的目標操舵角θ２0に第２の周波数特性を持たせて目標操舵角θ２*を算出する第２動的目標操舵角算出部１０１ｆとに分けている。
【００４０】
ここで、基本目標操舵角算出マップは、静的な周波数域における操舵トルクＴｓと第１静的目標操舵角θ１0との基本関係（第１特性）を示すマップであり、静的な周波数域における操舵角と操舵アシスト力との基本関係に相当する。
そして、この基本目標操舵角算出マップは、操舵トルクＴｓが大きいほど第１静的目標操舵角θ１0が大きく算出されるように設定されている。また、この基本目標操舵角算出マップは、車速Ｖに応じて異なる特性となるように設定されており、車速Ｖが大きいほど、操舵トルクＴｓに対する第１静的目標操舵角θ１0のゲインが低く設定されている。
【００４１】
なお、図１０の第１静的目標操舵角算出部１０１ｃにおける基本目標操舵角算出マップにおいて、破線は極低速状態、実線は中速状態、一点鎖線は高速状態での特性を示している。
また、ヒステリシス算出マップは、静的な周波数域において、操舵トルクＴｓの変化方向に応じて変化する操舵トルクＴｓと第２静的目標操舵角θ２0との関係（第２特性）を示すマップであり、静的な周波数域において、操舵トルクＴｓの変化方向に応じて変化する操舵角とヒステリシスとの関係に相当する。
そして、このヒステリシス算出マップは、車速Ｖに応じて異なる特性となるように設定されている。ここで、図１０の第２静的目標操舵角算出部１０１ｄにおけるヒステリシス算出マップにおいて、破線は極低速状態、実線は中速状態、一点鎖線は高速状態での特性を示している。
【００４２】
このヒステリシス算出マップは、極低速状態では、操舵トルクＴｓにかかわらず一定のヒステリシスが設定されている。また、極低速から中速にかけては、極低速状態でのヒステリシスと比較して当該ヒステリシスが小さく設定されると共に、操舵トルクＴｓが大きくなるにつれてヒステリシスも大きくなるように設定されている。さらに、高速状態では、極低速状態でのヒステリシスと比較して当該ヒステリシスが大きく設定されると共に、操舵トルクＴｓが大きくなるにつれてヒステリシスも大きくなるように設定されている。ただし、操舵トルクＴｓが小さい領域においては、ヒステリシスは比較的大きく設定されている。
【００４３】
また、第１の周波数特性及び第２の周波数特性として、１次あるいは２次のローパスフィルタ特性を用いる。そして、第１の周波数特性のローパスフィルタ（第１ローパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆｃ１は、車両の共振周波数より高い周波数に設定する。また、第２の周波数特性のローパスフィルタ（第２ローパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆｃ２は、第１ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ１より高い周波数に設定する。
【００４４】
そして、第１静的目標操舵角θ１0を第１ローパスフィルタに通した値θ１*と、第２静的目標操舵角θ２0を第２ローパスフィルタに通した値θ２*とを加算することにより、最終的な目標操舵角θ*を算出する。
つまり、静的な周波数域での操舵トルクＴｓと目標操舵角θ0との関係（静特性）が第１特性と第２特性とから構成されていることを利用し、各特性に基づいて算出された静的目標操舵角に、それぞれ異なる周波数特性を持たせた動的目標操舵角をもとに、最終的な目標操舵角θ*を算出するようにする。
【００４５】
（動作）
次に、本発明における第２の実施形態の動作について説明する。
図１１は、本実施形態の動作を説明するための図である。図１１（ａ）は基本マップとその周波数特性、図１１（ｂ）はヒステリシス算出マップとその周波数特性である。また、図１２は、各周波数での操舵力特性を示す図である。
今、車両が極低速状態で走行しているものとする。この場合には、基本目標操舵角算出マップ及びヒステリシス算出マップは、図１０の破線の特性に設定され、これらのマップに基づいて、第１静的目標操舵角θ１0及び第２静的目標操舵角θ２0が算出される。このとき、非常にゆっくりとした操舵を行っているものとすると、図１１に示すように、操舵周波数が低周波数域であるＡ領域内となる。したがって、第１の周波数特性のゲインと第２の周波数特性のゲインとは大きい値に設定され、操舵力特性は図１２（ａ）に示すようになる。
【００４６】
このように、操舵周波数が低周波数であるときには、第１の周波数特性のゲインが大きく設定されるため、適切に操舵アシスト力を付加することができる。また、第２の周波数特性のゲインが大きく設定されるため、ヒステリシスが低減されることがなく、保舵時の操舵トルクが低減されて運転負荷を低減することができる。
この状態から、運転者が早めのレーンチェンジを行い、図１１に示すように、操舵周波数が中周波数域であるＢ領域内となったものとする。第２ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ２は、第１ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ１より高い周波数に設定されているため、この中周波数域では、第２の周波数特性のゲインは大きいまま低減されないが、第１の周波数特性のゲインはやや小さい値に設定される。
【００４７】
このように、第１の周波数特性のゲインが低下することで操舵アシスト力が低下するので、操舵力が重くなり、しっかりとした操舵感を運転者へ伝達することができる。また、第２の周波数特性のゲインは大きく設定されるため、前述した低周波数での場合と同様に、保舵時の運転負荷を低減することができる。
また、運転者が前方の障害物等を緊急回避するために非常に早い操舵を行い、図１１に示すように、操舵周波数が高周波数域であるＣ領域内となったものとする。この場合には、第１の周波数特性のゲインに加えて、第２の周波数特性のゲインも小さく設定される。
【００４８】
このように、第２の周波数特性のゲインが低下することで、保舵時の操舵トルクの低減量は少なくなるが、その分、操舵方向が変化させた場合に素早くハンドルを逆方向に操舵させることが可能となる。
本実施形態において、第１静的目標操舵角算出部１０１ｃが第１静的目標操舵角算出手段を構成し、第２静的目標操舵角算出部１０１ｄが第２静的目標操舵角算出手段を構成し、第１動的目標操舵角算出部１０１ｅが第１動的目標操舵角算出手段を構成し、第２動的目標操舵角算出部１０１ｆが第２動的目標操舵角算出手段を構成している。
【００４９】
（第２の実施形態の効果）
（１）静的目標操舵角算出手段は、第１特性に基づいて第１静的目標操舵角を算出する第１静的目標操舵角算出手段と、第２特性に基づいて第２静的目標操舵角を算出する第２静的目標操舵角算出手段とを有し、動的目標操舵角算出手段は、第１静的目標操舵角に１次遅れ系あるいは２次遅れ系の第１の周波数特性を持たせて第１動的目標操舵角を算出する第１動的目標操舵角算出手段と、第２静的目標操舵角に第２の周波数特性を持たせて第２動的目標操舵角を算出する第２動的目標操舵角算出手段とを有し、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性とを異なる特性とする。
したがって、操舵周波数に応じて操舵力特性を変更することができるので、操舵状態に応じた適切な操舵アシスト制御を行うことができる。
【００５０】
（２）第２の周波数特性は、第１の周波数特性より高い周波数帯域の信号を通過する特性とするので、操舵周波数に応じて操舵力特性を変更することができる。
例えば、操舵周波数が低周波数であるときには、しっかりと操舵アシスト力を付加することができると共に、ヒステリシスが低減されることがなく、保舵時の操舵トルクが低減されて運転負荷を低減することができる。
また、操舵周波数が中周波数であるときには、操舵力が重くなり、しっかりとした操舵感を運転者へ伝達することができると共に、低周波数での場合と同様に、保舵時の運転負荷を低減することができる。
さらに、操舵周波数が高周波数であるときには、操舵方向が変化した場合に素早くハンドルを逆方向に操舵させることが可能となる。
【００５１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
（構成）
この第３の実施形態は、前述した第２の実施形態において、基本目標操舵角算出マップ及びヒステリシス算出マップを車速にかかわらず一定とし、周波数特性を車速に応じて変化させるようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、目標操舵角算出部１０１で実行する目標操舵角算出処理手順が第２の実施形態の目標操舵角算出処理手順と異なることを除いては、第２の実施形態と同様の構成を有する。そこで、処理の異なる目標操舵角算出処理手順を中心に説明する。
【００５２】
図１３は、第３の実施形態における目標操舵角算出部１０１で実行される目標操舵角算出処理の詳細を示す図である。
この目標操舵角算出部１０１では、図１０に示す第２の実施形態の目標操舵角算出部１０１において、第１静的目標操舵角算出部１０１ｃを、車速Ｖにかかわらず一定の特性とした基本目標操舵角算出マップを参照して、第１静的目標操舵角θ１0を算出する第１静的目標操舵角算出部１０１ｇに置換し、第２静的目標操舵角算出部１０１ｄを、車速Ｖにかかわらず一定の特性としたヒステリシス算出マップを参照して、第２静的目標操舵角θ２0を算出する第２静的目標操舵角算出部１０１ｈに置換する。
【００５３】
また、第１動的目標操舵角算出部１０１ｅを、車速Ｖに応じて第１ローパスフィルタの定常ゲインが変更する第１の周波数特性をもとに第１動的目標操舵角θ１*を算出する第１動的目標操舵角算出部１０１ｉに置換し、第２動的目標操舵角算出部１０１ｆを、車速Ｖに応じて第２ローパスフィルタの定常ゲインが変更する第２の周波数特性をもとに第２動的目標操舵角θ２*を算出する第２動的目標操舵角算出部１０１ｊに置換する。
【００５４】
本実施形態における第１の周波数特性は、車速Ｖが大きくなるにつれて第１ローパスフィルタの定常ゲインが小さくなるように設定されている。また、第２の周波数特性は、車速０から中速にかけては、車速Ｖが大きくなるにつれて第２ローパスフィルタの定常ゲインが小さくなり、中速から高速にかけては、車速Ｖが大きくなるにつれて第２ローパスフィルタの定常ゲインが大きくなるように設定されている。なお、高速での定常ゲインは、車速０での定常ゲインより大きい値となっている。
【００５５】
（動作）
次に、本発明における第３の実施形態の動作について説明する。
今、車両が低速走行しているものとする。この場合には、図１３の第１動的目標操舵角算出部１０１ｉ及び第２動的目標操舵角算出部１０１ｊで、各ローパスフィルタの定常ゲインが比較的大きく設定される。したがって、しっかりとした操舵アシスト力が付加されることになるので、操舵トルクは軽くなり操舵応答性を向上することができる。
【００５６】
また、車両が高速走行しているものとすると、図１３の第１動的目標操舵角算出部１０１ｉで第１ローパスフィルタの定常ゲインが小さく設定されると共に、第２動的目標操舵角算出部１０１ｊで第２ローパスフィルタの定常ゲインが大きく設定される。これにより、操舵トルクＴｓに対して第１目標操舵角θ１0が小さく算出されると共に、ヒステリシスは大きく算出されることになる。
したがって、高速走行時には、操舵アシスト力が低減されて操舵トルクが重くなるので、しっかりとした操舵感を運転者に伝えることができると共に、運転者の過剰な操舵操作を抑制することができる。また、高速道路の大Ｒでの旋回において、保舵時の操舵トルクが低減されるため、運転負荷を低減することができる。
【００５７】
（第３の実施形態の効果）
（１）第１の周波数特性を車速に応じて変更するので、例えば、車速が大きくなるにつれてローパスフィルタの定常ゲインを低下させることで、低速走行時には操舵トルクを軽くして操舵応答性を向上することができると共に、高速走行時には操舵トルクを重くして運転者の過剰な操舵操作を抑制することができる。
（２）第２の周波数特性を車速に応じて変更するので、例えば、低速走行時にはローパスフィルタの定常ゲインを停止時より小さく、高速走行時にはローパスフィルタの定常ゲインを停止時より大きくすることで、低速走行時にはフリクションを小さくして素早い操舵が可能となると共に、高速走行時には操舵時と保舵時とで操舵力差を大きくして、保舵時の運転負荷をより低減することができる。
【００５８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
（構成）
この第４の実施形態は、前述した第３の実施形態において、車速に応じて、第１の周波数特性のローパスフィルタのゲインとカットオフ周波数とを変化させるようにしたものである。
図１４は、第４の実施形態における目標操舵角算出部１０１で実行される目標操舵角算出処理の詳細を示す図である。
【００５９】
この目標操舵角算出部１０１では、図１３に示す第３の実施形態の目標操舵角算出部１０１において、第１動的目標操舵角算出部１０１ｅを、車速Ｖに応じて第１ローパスフィルタの定常ゲイン及びカットオフ周波数ｆｃ１を変更する第１の周波数特性をもとに第１動的目標操舵角θ１*を算出する第１動的目標操舵角算出部１０１ｋに置換したことを除いては、第３の実施形態と同様の構成を有する。そこで、処理の異なる目標操舵角算出処理手順を中心に説明する。
第１動的目標操舵角算出部１０１ｋでは、前述した第３の実施形態と同様に、車速Ｖが大きくなるにつれて第１ローパスフィルタの定常ゲインを小さく設定すると共に、車速Ｖが大きくなるにつれて第１ローパスフィルタのカットオフ周波数も小さく設定する。
【００６０】
（動作）
次に、本発明における第４の実施形態の動作について説明する。
今、車両が低速走行しているものとする。この場合には、図１４の第１動的目標操舵角算出部１０１ｋで、第１ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ１が比較的大きく設定される。これにより、車両の共振周波数付近の非常に早い操舵が行われた場合であっても、ダンピングが改善されやすく安定した車両挙動を実現することができる。
ところで、車両特性は、車速に応じて変化する。特に車両単体の周波数特性は、車速が上がるにつれて共振周波数が低下するという特徴がある。したがって、通常は運転者が高速走行時に低速走行時と同じ操舵をすると車両挙動は大きくなってしまう。
【００６１】
これに対して本実施形態では、車速Ｖに応じて周波数特性を変更しているため、車両が高速走行している場合には、図１４の第１動的目標操舵角算出部１０１ｋで、第１ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ１が小さく設定される。
したがって、高速走行時には、車両の共振周波数付近のやや早い操舵が行われた場合であっても、ダンピングが改善されやすく安定した車両挙動を実現することができる。
【００６２】
（第４の実施形態の効果）
（１）周波数特性を車速に応じて変更するので、例えば、車速が大きくなるにつれてローパスフィルタのカットオフ周波数を低下させることで、車速にかかわらず車両の共振周波数付近の操舵が行われたときのダンピングを改善しやすい特性とすることができるなど、車速の変化に応じて変化する車両特性の変化に対応して、安定した車両挙動を実現することができる。
【００６３】
（応用例）
なお、上記各実施形態においては、操舵トルクＴｓの方向が変化した場合に、所定の操舵トルク変化があるまで目標操舵角θ0を一定に保つ（目標操舵角θ0の変化量を零に設定する）ようにすることもできる。この場合にも、上記各実施形態と同様に、操舵方向が変化する場合に、操舵角に対する操舵トルクが増大することを抑制することができるので、運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００６４】
また、上記各実施形態においては、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用する場合について説明したが、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両や、モータポンプ式パワーステアリングシステムを搭載した車両に適用することもできる。この場合にも、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用した上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態における操舵制御装置を示す構成図である。
【図２】ＥＰＳコントローラの構成を示す制御ブロック図である。
【図３】第１の実施形態における目標操舵角算出部の処理を示すブロック図である。
【図４】各走行状態における操舵力特性を示す図である。
【図５】モータ慣性力の操舵力特性への影響を示す図である。
【図６】第１の実施形態の効果を説明する図である。
【図７】各走行状態における操舵力特性を示す図である。
【図８】操舵トルク入力に対する車両挙動の周波数特性を示す図である。
【図９】第１の実施形態の効果を説明する図である。
【図１０】第２の実施形態における目標操舵角算出部の処理を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態の動作を説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態の効果を説明する図である。
【図１３】第３の実施形態における目標操舵角算出部の処理を示すブロック図である。
【図１４】第４の実施形態における目標操舵角算出部の処理を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ラックアンドピニオン式ギア機構
６，７  操舵輪
１１  トルクセンサ
１３  モータ
１５  エンコーダ
１６  車速センサ
２０  ＥＰＳコントローラ
１０１  目標操舵角算出部
１０１ａ  静的目標操舵角算出部
１０１ｂ  動的目標操舵角算出部
１０１ｃ，１０１ｇ  第１静的目標操舵角算出部
１０１ｄ，１０１ｈ  第２静的目標操舵角算出部
１０１ｅ，１０１ｉ，１０１ｋ  第１動的目標操舵角算出部
１０１ｆ，１０１ｊ  第２動的目標操舵角算出部
１０２  モータ制御部
【図１】
2007237839.tif 000003
【図２】
2007237839.tif 000004
【図３】
2007237839.tif 000005
【図４】
2007237839.tif 000006
【図５】
2007237839.tif 000007
【図６】
2007237839.tif 000008
【図７】
2007237839.tif 000009
【図８】
2007237839.tif 000010
【図９】
2007237839.tif 000011
【図１０】
2007237839.tif 000012
【図１１】
2007237839.tif 000013
【図１２】
2007237839.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2007237839.tif 000016