(57)【要約】【課題】例えば、ステアリングホイールの操舵感を高める。【解決手段】式（１）及び（２）に基づいてアシストトルク（Ｔａ１）及び（Ｔａ２）が特定され、残留ラック軸力及び目標とすべき所定のラック軸力相互の偏差に応じたアシストトルクが、高速域及び低速域の夫々の車速域において、残留舵角及び目標とすべき所定の残留舵角の偏差と、残留横加速度及び目標とすべき所定の残留横加速度の偏差との夫々によって直接特定される。特定部１０１によれば、式（１）及び（２）に基づいて、アシストトルクを直接特定できるため、例えば、特定されたアシストトルクに対応する信号を制御部（１０２）からモータ（１７）に供給することによって、モータ（１７）を介してステアリングホイール（１１）にアシストトルクが付与され、ステアリングホイール（１１）の操舵性が高められる。【選択図】図４
2009137533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する車両のステアリングホイールが操作された際に前記ステアリングホイールに付与されるべき補助付与力を前記ステアリングホイールに付与するステアリング装置を制御するためのステアリング制御装置であって、
前記車両に関する複数のパラメータの夫々に入力すべき複数の入力値の夫々を取得し、前記補助付与力及び前記複数のパラメータの相互関係を規定する関係式に基づいて、目標とすべき所定のラック軸力に残留ラック軸力が設定されるように前記付与されるべき補助付与力を特定する特定手段と、
前記付与されるべき補助付与力が前記ステアリングホイールに付与されるように、前記ステアリング装置を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするステアリング制御装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記関係式に基づいて、前記残留ラック軸力及び前記所定のラック軸力相互の偏差を前記補助付与力に換算すること
を特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
【請求項３】
前記残留ラック軸力は、前記ステアリングホイールの操舵角が中立位置にある際に前記車両の直進方向に対して操舵輪がなす転舵角である残留舵角に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、
前記所定のラック軸力は、目標とすべき残留舵角に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、
前記関係式は、前記複数のパラメータに含まれる一のパラメータが前記目標とすべき所定の残留舵角である第１関係式であり、
前記特定手段は、前記残留舵角が前記目標とすべき残留舵角に設定されるように、前記第１関係式に基づいて前記付与されるべき補助付与力を特定すること
を特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング制御装置。
【請求項４】
前記特定手段は、前記車両の速度のうち、前記残留舵角及び前記残留ラック軸力相互の相関が前記残留舵角以外の他のパラメータ及び前記残留ラック軸力相互の相関より高い速度範囲において、前記残留舵角が前記目標とすべき所定の残留舵角に設定されるように、前記付与されるべき補助付与力を特定すること
を特徴とする請求項３に記載のステアリング制御装置。
【請求項５】
前記残留ラック軸力は、前記ステアリングホイールの操舵角が中立位置にある際に前記車両に生じた残留横加速度に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、
前記所定のラック軸力は、目標とすべき残留横加速度に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、
前記関係式は、前記複数のパラメータに含まれる一のパラメータが前記目標とすべき所定の残留横加速度である第２関係式であり、
前記特定手段は、前記残留横加速度が前記目標とすべき所定の残留横加速度に設定されるように、前記第２関係式に基づいて、前記付与されるべき補助付与力を特定すること
を特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング制御装置。
【請求項６】
前記特定手段は、前記車両の速度のうち、前記残留横加速度及び前記残留ラック軸力相互の相関が前記残留横加速度以外の他のパラメータ及び前記残留ラック軸力相互の相関より高い速度範囲において、前記残留横加速度が前記目標とすべき所定の残留横加速度に設定されるように、前記付与されるべき補助付与力を特定すること
を特徴とする請求項５に記載のステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両に搭載された電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ：Electric Power Steering、以下ＥＰＳと称す。）等のステアリング装置を制御することによって、ステアリングホイールの操舵感を高めることができるステアリング制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰＳ等のステアリングシステムは、多く車両に搭載されており、操舵トルクをアシストする、即ち運転者によるステアリングホイールの操舵を補助するアシストトルクを発生する。これにより、ステアリングホイール戻し制御が実行され、運転者がステアリングホイールを操舵する操舵力が軽減される。このようなＥＰＳでは、車両の停止時及び走行時の夫々において運転者が感じる操舵感が急激に変化することを抑制する目的として、ＥＰＳに加えられるダンピング力のダンピング制御量が切り換えられる（例えば、特許文献１参照。）。ステアリングホイールの操舵を補助するアシストトルクは、ＥＰＳの開発過程において、実際に組み上げられた車両にＥＰＳを搭載した状態で実際に車両を走行させることによって、或いは、車両を組み上げるに先立ち、車両のＥＰＳを搭載することなく、ＥＰＳを車両に搭載した場合と同様の条件下で行なわれる台上試験によって、設計される。
【０００３】
また、操舵力特性モデル及び車両応答モデルに応じて演算された付与操舵力に重み付けを行うことによって操舵力を制御し、ステアリングホイールの操作性を高める技術も開示されている（特許文献２参照。）。尚、車両モデルを用いて、ＥＰＳ等のステアリングシステムを評価する試験システムも開示されている（例えば、特許文献３及び４。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６１０７９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９９４９３号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２５２８号公報
【特許文献４】特開２００５−２１２７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１によれば、ステアリングホイールに付与されるアシストトルクが、車両の車速等によって特定される走行状態の変化に応じて調整されていないため、運転者によるステアリングホイールの操作性が低下してしまう技術的問題点がある。より具体的には、例えば、車両を旋回させた状態から直進させる際に、車速が低速になるほど運転者がステアリングホイールを中立位置に戻すために当該ステアリングホイールに加える操舵力が大きくなり、ステアリングホイールの操舵性を低下させてしまう。即ち、車速が低速になるほど、ステアリングホイール戻りが悪化し、運転者によるステアリングホイールの操作性が低下してしまう。より具体的には、例えば、車両のラックバー等のラック軸に操舵輪から作用するラック軸力に起因して、ステアリングホイールを中立位置に戻す際に当該ステアリングホイールに抵抗力を作用し、ステアリングホイールの操舵性を低下させてしまう。加えて、このような抵抗力は、車速が相対的に高速である場合にも生じる。
【０００６】
加えて、これら低速及び高速の夫々の車速範囲で生じる抵抗力は、直接的にはラック軸に作用するラック軸力に起因して発生するが、本願発明者によれば、車速に応じてラック軸力を発生させる主たる原因は相互に異なると想定している。したがって、ラック軸力に起因して生じるステアリングホイールの操作性の低下を改善するためには、車速に応じてラック軸力を低減するための対策を施す必要があると考えられる。
【０００７】
また、このようなステアリングホイールの操作性の低下を改善するために、組み上げられた車両を実際に走行させることによって、或いは、試験的に組み上げられた車両を用いて行われる台上試験によって、ステアリングホイールの戻し量、即ちＥＰＳからステアリングホイールに付与されるアシストトルクを調整する方法も考えられるが、実際に車両を組み上げた後に試験を行ったり、ＥＰＳを構成するシステム要素を試作したりした後でなければアシストトルクを調整することができない。したがって、要求性能を満たさないシステム要素を試作し直すことによる試作費の増大、システム要素を試作し直すことによるＥＰＳの開発期間、及び当該ＥＰＳを搭載する車両の開発期間が長くなってしまう問題点が生じる。
【０００８】
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、走行状態にある車両の操作性を高めることができると共に、ＥＰＳ、及びＥＰＳを搭載した車両の開発費を低減でき、且つ開発期間を短縮可能なステアリング制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るステアリング制御装置は上記課題を解決するために、走行する車両のステアリングホイールが操作された際に前記ステアリングホイールに付与されるべき補助付与力を前記ステアリングホイールに付与するステアリング装置を制御するためのステアリング制御装置であって、前記車両に関する複数のパラメータの夫々に入力すべき複数の入力値の夫々を取得し、前記補助付与力及び前記複数のパラメータの相互関係を規定する関係式に基づいて、目標とすべき所定のラック軸力に残留ラック軸力が設定されるように前記付与されるべき補助付与力を特定する特定手段と、前記付与されるべき補助付与力が前記ステアリングホイールに付与されるように、前記ステアリング装置を制御する制御手段とを備える。
【００１０】
本発明に係るステアリング制御装置によれば、ＥＰＳ等のステアリング装置は、走行する車両のステアリングホイールが操作された際に前記ステアリングホイールに付与されるべき補助付与力を前記ステアリングホイールに付与する。より具体的には、例えば、ステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵に応じて車両の走行状態が旋回状態から直進状態に変更される際に、モータ等のトルク出力手段を介してアシストトルク等の補助付与力をステアリングホイールに付与し、運転者によるステアリングホイールの操舵を補助する。ここで、「付与されるべき補助付与力」とは、運転者がステアリングホイールを操舵する際に当該ステアリングホイールに加える操舵力を補助するためにステアリング装置からステアリングホイールに付与されるアシストトルク等の補助付与力であって、ステアリングホイールを操舵する際における運転者の操舵感を低下させないようにステアリングホイールに付与される補助付与力である。
【００１１】
特定手段は、前記車両に関する複数のパラメータの夫々に入力すべき複数の入力値の夫々を取得し、前記補助付与力及び前記複数のパラメータの相互関係を規定する関係式に基づいて、目標とすべき所定のラック軸力に残留ラック軸力が設定されるように前記付与されるべき補助付与力を特定する。
【００１２】
「関係式」は、車両の構造に関する設計パラメータ、及び走行状態にある車両の運動挙動を規定する車両特性に関するパラメータを含む複数のパラメータを用いて規定されており、入力すべき複数の入力値が前記車両に関する複数のパラメータの夫々に入力されることによって、目標とすべき所定のラック軸力に残留ラック軸力が設定されるように、付与されるべき補助付与力が特定される。このような関係式は、相互に設計及び車両特性が相互に異なる車両の夫々について汎用できるように、予め車両について行われたスラローム試験によって得られた試験データに基づいて特定され、メモリ等の記憶手段に記憶されている。尚、このような関係式に関するデータは、車両に搭載されたメモリ等の記憶手段に予め記憶されていてもよいし、通信手段を介して車両に供給されてもよい。
【００１３】
「入力値」とは、当該車両の設計仕様、或いは車両の走行状態に応じて特定される車両特性の夫々に応じて車両毎に設定される、或いは設定された当該パラメータに対応した具体的な数値をいう。より具体的には、例えば、複数のパラメータにホイルベース及びステアリングギア比等の設計パラメータが含まれている場合には、これら設計パラメータの具体的な数値、即ちホイルベース及びステアリングギア比等の具体的な数値が、入力すべき入力値になる。また、入力値には、車両の走行状態を示す車速のように走行時にセンサによって検出される物理量も含まれる。これら入力値がパラメータの具体的な数値として入力されることによって、付与されるべき補助付与力が関係式に基づいて特定される。したがって、組み上げられた車両毎に試験を行ったり、或いは台上試験を個別に行ったりしなくても、ステアリングホイールの操舵を高めることが可能な補助付与力、即ち、付与されるべき補助付与力を特定することが可能である。尚、入力値は、車両にメモリ等の記憶手段に記憶された車両の具体的な設計値を特定手段が読み出すことによって取得されるだけでなく、センサ等の取得手段を介して車速等の車両特性に関する具体的な数値が取得されてもよい。
【００１４】
「残留ラック軸力」とは、ステアリングホイールの中立位置、即ち車両が直進するようにステアリングホイールが操舵される操舵位置に当該ステアリングホイールを操舵した際に、ラック軸に作用するラック軸力をいう。このような残留ラック軸力に起因して、車両を旋回状態から直進状態に変更する際にステアリングホイールの操舵性に違和感が生じる。より具体的には、残留ラック軸力に起因して、ＥＰＳ等のステアリング装置の構成要素間における機械的な摩擦力が発生し、このような摩擦力を一因として、運転者がステアリングホイールを操舵する際に当該ステアリングホイールに付加される抵抗力が発生し、ステアリングホイールの操舵性を低下させてしまうのである。
【００１５】
「目標とすべき所定のラック軸力」とは、ステアリングホイールの操舵性を低下させる残留ラック軸力より、ステアリングホイールを中立位置に操舵した際にラック軸力が小さくなるように、即ち操舵性が相対的に高まるように設定されたラック軸力であり、車両を走行させるに先んじて、或いは走行時に適時設定される。
【００１６】
制御手段は、前記付与されるべき補助付与力が前記ステアリングホイールに付与されるように、前記ステアリング装置を制御する。より具体的には、制御手段は、車両の走行時に、例えばステアリング装置が有するモータ等のトルク出力手段が、前記付与すべき補助付与力が出力するように、モータ等のトルク出力手段を制御する。
【００１７】
したがって、本発明に係るステアリング制御装置によれば、例えば、車両の走行状態を旋回状態から直進状態に変更する際に操舵するステアリングホイールの操舵性を高めることが可能である。より具体的には、ステアリングホイールを操舵する際に生じる違和感を低減でき、運転者の操舵感を向上させることができる。
【００１８】
加えて、本発明に係るステアリング制御装置によれば、予め、或いは通信手段を介して関係式に関する複数のパラメータに対応する入力値を取得できるため、組み上げられた車両を実際に走行させることによって、或いは、試験的に組み上げられた車両を用いて行われる台上試験によって、個別にステアリングホイールの戻し量、即ちＥＰＳからステアリングホイールに付与されるアシストトルク等の補助付与力を調整することなく操舵感を高めることが可能である。したがって、要求性能を満たさないシステム要素を試作し直すことによる試作費の増大、システム要素を試作し直すことによるＥＰＳの開発期間、及び当該ＥＰＳを搭載する車両の開発期間が延びてしまう不都合を解消できる。
【００１９】
本発明に係るステアリング制御装置の一の態様では、前記特定手段は、前記関係式に基づいて、前記残留ラック軸力及び前記所定のラック軸力相互の偏差を前記補助付与力に換算してもよい。
【００２０】
この態様によれば、関係式に基づいて、補助付与力を直接特定できるため、例えば、特定された補助付与力に対応する信号をモータ等のトルク出力手段に供給することによって、ステアリングホイールに補助付与力が付与され、操舵性が高められる。
【００２１】
本発明に係るステアリング制御装置の他の態様では、前記残留ラック軸力は、前記ステアリングホイールの操舵角が中立位置にある際に前記車両の直進方向に対して操舵輪がなす転舵角である残留舵角に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、前記所定のラック軸力は、目標とすべき所定の残留舵角に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、前記関係式は、前記複数のパラメータに含まれる一のパラメータが前記目標とすべき所定の残留舵角である第１関係式であり、前記特定手段は、前記残留舵角が前記目標とすべき所定の残留舵角に設定されるように、前記第１関係式に基づいて前記付与されるべき補助付与力を特定してもよい。
【００２２】
この態様によれば、目標とすべき所定の残留舵角は、運転者によるステアリングホイールの操舵に際して、操舵感を低下させないように、より具体的には、残留舵角を主要な原因としてステアリング装置に生じる摩擦力に応じてステアリングホイールに加わる抵抗力を低減するように設定される。このような目標とすべき所定の残留舵角は、複数のパラメータに含まれる一のパラメータであり、その入力値は、車両の走行時に、或いは走行に先んじて設定されている。
【００２３】
前記関係式は、このような目標とすべき所定の残留舵角をパラメータの一つとして規定された第１関係式である。したがって、残留ラック軸力及び所定のラック軸力相互の関係は、残留舵角及び目標とすべき所定の残留舵角相互の関係に置き換えられ、目標とすべき所定の残留舵角を一のパラメータとして特定される。
【００２４】
前記特定手段は、前記残留舵角が前記目標とすべき残留舵角に設定されるように、前記第１関係式に基づいて前記付与されるべき補助付与力を特定する。より具体的には、第１関係式に基づいて補助付与力を特定することによって、残留ラック軸力及び目標とすべき所定のラック軸力相互の偏差に応じた補助付与力を特定できる。
【００２５】
したがって、この態様によれば、残留ラック軸力が生じる主要な原因である残留舵角、及び目標とすべき所定の残留舵角に応じて、補助付与力を直接特定できる。
【００２６】
この態様では、前記特定手段は、前記車両の速度のうち、前記残留舵角及び前記残留ラック軸力相互の相関が前記残留舵角以外の他のパラメータ及び前記残留ラック軸力相互の相関より高い速度範囲において、前記残留舵角が前記目標とすべき所定の残留舵角に設定されるように、前記付与されるべき補助付与力を特定してもよい。
【００２７】
この態様によれば、ステアリングホイールの操舵における違和感に支配的に作用するパラメータ、言い換えれば、残留ラック軸力に支配的に作用するパラメータは、車速に応じて相互に異なる。残留舵角は、車速が低くなるほど、より具体的には、例えば、車速が５０ｋｍ／ｈ以下の低い車速範囲において、５０ｋｍ／ｈより高い車速範囲より大きくなる傾向になる。残留ラック軸力は、残留舵角が大きいほど大きくなるため、残留舵角が残留ラック軸力に与える影響、即ち、残留舵角の変化に対する残留ラック軸力の変化が他のパラメータの変化に対する残留ラック軸力の変化に比べて相対的に大きい車速範囲において、残留舵角は、残留ラック軸力に対して支配的に作用する。
【００２８】
尚、残留舵角が残留ラック軸力に支配的に作用する車速の範囲、及び残留舵角の範囲は、運転者の操舵感に基づいて特定されるため、一義的に定義することは技術的に困難であるが、例えば、概ね残留舵角が、５°を超える範囲で、より厳密に言えば３°を超える範囲で、残留舵角は残留ラック軸力に支配的に作用する。
【００２９】
この態様によれば、特定手段は、前記車両の速度のうち、前記残留舵角及び前記残留ラック軸力相互の相関が前記残留舵角以外の他のパラメータ及び前記残留ラック軸力相互の相関より高い速度範囲において、前記残留舵角が前記目標とすべき所定の残留舵角に設定されるように、前記付与されるべき補助付与力を特定する。即ち、残留舵角が残留ラック軸力に支配的に作用する車速の範囲において、残留舵角が所定の残留舵角に設定されるように、補助付与力が特定される。
【００３０】
したがって、この態様によれば、ステアリングホイールの操舵性に相対的に影響の大きい残留舵角が所定の残留舵角になるように補助付与力を特定できるため、他のパラメータを用いて補助付与力を特定する場合に比べて、ステアリングホイールの操舵感を向上させることが可能である。
【００３１】
本発明に係るステアリング制御装置の他の態様では、前記残留ラック軸力は、前記ステアリングホイールの操舵角が中立位置にある際に前記車両に生じた残留横加速度に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、前記所定のラック軸力は、目標とすべき残留横加速度に対応して前記操舵輪からラック軸に作用するラック軸力であり、前記関係式は、前記複数のパラメータに含まれる一のパラメータが前記目標とすべき所定の残留横加速度である第２関係式であり、前記特定手段は、前記残留横加速度が前記目標とすべき所定の残留横加速度に設定されるように、前記第２関係式に基づいて、前記付与されるべき補助付与力を特定してもよい。
【００３２】
この態様によれば、上述した残留舵角と同様に、残留ラック軸力が生じる主要な原因である残留横加速度、及び目標とすべき所定の横加速度に応じて、補助付与力を直接特定できる。
【００３３】
この態様では、前記特定手段は、前記車両の速度のうち、前記残留横加速度及び前記残留ラック軸力相互の相関が前記残留横加速度以外の他のパラメータ及び前記残留ラック軸力相互の相関より高い速度範囲において、前記残留横加速度が前記目標とすべき所定の残留横加速度に設定されるように、前記付与されるべき補助付与力を特定してもよい。
【００３４】
この態様によれば、上述した残留舵角と同様に、ステアリングホイールの操舵性に相対的に影響の大きい残留横加速度が所定の残留横加速度になるように補助付与力を特定できるため、他のパラメータを用いて補助付与力を特定する場合に比べて、ステアリングホイールの操舵感を向上させることが可能である。尚、残留横加速度が残留ラック軸に支配的に作用する速度範囲は、上述の残留舵角が支配的に作用する車速範囲より相対的に高い範囲である。
【００３５】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るステアリング制御装置の実施形態を説明する。
【００３７】
＜１：車両の構成＞
先ず、図１を参照しながら、本実施形態に係るステアリング制御装置を具備してなる車両の構成を説明する。図１は、本実施形態に係るステアリング制御装置を具備してなる車両の構成を概念的に示した概略構成図である。
【００３８】
図１において、車両１０は、操舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が操舵されることにより所望の方向に進行することが可能に構成されている。
【００３９】
車両１０は、ＥＣＵ１００、本発明の「ステアリング装置」の一例であるＥＰＳ２００、エンジン３００、及びＥＰＳ２００に機械的に接続されたステアリングホイール１１を備えている。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、本発明に係る「ステアリング制御装置」の一例であり、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、本発明の「特定手段」及び「制御手段」の夫々一例である特定部１０１及び制御部１０２を備えている。特定部１０１及び制御部１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有しており、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成されている。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムと、予め、或いは車両１０の走行時に特定された、若しくは、通信手段を介して外部から送信されたアシストトルク及び各種パラメータの関係式に関する情報とに基づいて、ＥＰＳ２００の動作を制御する。
【００４１】
ＥＰＳ２００は、操舵輪である前輪ＦＬ及びＦＲを、運転者によるステアリングホイール１１の操作に応じて操舵することが可能に構成されている。ＥＰＳ２００は、ラックアンドピニオン式の操舵方式が採用されており、ステアリングホイール１１に一方の端部が接続されたステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の他方の端部に接続されたラックアンドピニオン機構１３とを備えている。尚、ＥＰＳ２００は、例えばボールナット式等、他の操舵方式が採用されて構成されていてもよい。
【００４２】
ラックアンドピニオン機構１３は、ステアリングシャフト１２の回転方向に作用する力を、ラック軸であるラックバー１４の往復動方向の力に変換することが可能に構成される。ラックバー１４の両端は、タイロッド２１を介して前輪ＦＬ及びＦＲに連結されており、ラックバー１４の往復運動に応じて、前輪ＦＬ及びＦＲの向きが変わる構成となっている。尚、後述するラック軸力は、前輪ＦＬ及びＦＲの夫々から当該ラックバー１４に加わる力である。
【００４３】
ＥＰＳ２００は、操舵角センサ１５、トルクセンサ１６、転舵角センサ２２及びスロットル開度センサ２０を備えている。操舵角センサ１５は、ステアリングホイール１１の回転に応じた操舵角αを検出することが可能に構成されている。トルクセンサ１６は、ステアリングホイール１１の操作に応じてステアリングシャフト１２に加えられる操舵トルクＭＴを検出する。転舵角センサ２２は、ステアリングホイール１１の操舵に応じて変更される前輪ＦＬ及びＦＲの転舵角δを検出する。転舵角δとは、車両１０の直進方向に対して前輪ＦＬ及びＦＲの夫々がなす角である。
【００４４】
操舵角センサ１５及びトルクセンサ１６の夫々は、ＥＣＵ１００に電気的に接続されており、車両１０の走行時には、操舵角α、転舵角δ及び操舵トルクＭＴの夫々を検出する。操舵角α、転舵角δ及び操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握されている。操舵角α、転舵角δ及び操舵トルクＭＴ、並びに後述する加速度センサ（Ｇセンサ）１８等のセンサによって取得された車両１０の走行状態に関する情報は、車両１０の動作時に、特定部１０１に供給される。
【００４５】
ＥＰＳ２００は、モータ１７を備えている。モータ１７は、運転者の操作負担を軽減する補助付与力としてのアシストトルクを発生させると共に、不図示の減速ギアを介してステアリングシャフト１２に当該アシストトルクを付与する。モータ１７は、例えばインバータ等を含む不図示のモータ制御系を介してＥＣＵ１００に電気的に接続されており、モータ１７の動作状態は制御部１０２により制御される。
【００４６】
尚、モータ１７から出力されるアシストトルクは、必ずしもステアリングシャフト１２に付与されなくてもよく、例えば、ラックアンドピニオン機構１３におけるピニオンギアに、当該ピニオンギアの回転をアシストするように付与されてもよいし、ラックバー１４に当該ラックバーの往復運動をアシストするように付与されてもよい。
【００４７】
Ｇセンサ１８は、車両１０の前後方向及び左右方向（即ち、車両１０の進行方向に対する横方向）に作用する加速度Ｇを検出可能に構成されたセンサである。Ｇセンサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車両１０の加速度Ｇは、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。
【００４８】
車速センサ１９は、車両１０の速度（即ち、車速）Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。
【００４９】
スロットル開度センサ２０は、エンジン３００におけるスロットルバルブの開度（即ち、スロットル開度）Ｔｈｒを検出することが可能に構成されたセンサである。スロットル開度センサ２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたスロットル開度は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。
【００５０】
エンジン３００は、ガソリンを燃料とし、車両１０の動力源として機能するように構成された内燃機関であり、例えば、４気筒、６気筒、８気筒又は１２気筒等、複数の気筒を備えている。エンジン３００は、気筒の配置態様に応じて直列型、Ｖ型或いは水平対向型等の各種態様を採る。エンジン３００から不図示のクランクシャフトを介して出力される駆動力は、不図示のデファレンシャル及びドライブシャフト等を適宜介して、操舵輪である前輪ＦＬ及びＦＲに付与される。即ち、本実施形態では、車両１０はＦＦ車両として構成されている。尚、車両１０の駆動形態は、ＦＦに限定されず、例えば前輪ＦＬ及びＦＲに加えて不図示の後輪が駆動される、四輪駆動の形態であってもよい。
【００５１】
＜２：ステアリング装置の制御方法＞
次に、図２乃至図５を参照しながら、ＥＣＵ１００によって実行されるステアリング装置の制御方を説明しつつ、車両１０の主要な構成要素の詳細な機能を説明する。図２は、残留舵角及び車速の関係を示したグラフである。図３は、車両１０に加わる横力ＬＡ（即ち、横加速度）及び操舵トルクＭＴの関係を示したグラフである。
【００５２】
先ず、図１、図２及び図３を参照しながら、本実施形態に係るステアリング制御方法の基本的な概念を説明する。尚、本実施形態では、車両１０の車速Ｖが、高速である場合と低速である場合とに分けて説明するが、高速及び低速の具体的な分け方、言い換えれば、高速及び低速の境界となる車速の具体的な数値は、ステアリングホイールを操舵する際の運転者の操舵感に依存するため、一義的の定義することは困難である。したがって、以下では、説明の便宜上、例えば、車速が５０ｋｍ／ｈ以下の低い車速範囲を低速とし、５０ｋｍ／ｈより高い車速範囲を高速とする。
【００５３】
図１及び図３において、車両１０が高速で走行している際には、図中矢印に沿ってステアリングホイール１１が操舵されると、操舵に応じて、より具体的には車両１０の旋回状態に応じて、車両１０に加わる横力ＬＡが変化し、ステアリングホイール１１を操舵するために要する操舵トルクＭＴも変化する。ステアリングホイール１１を一方向に操舵して（即ち、回して）、更にその状態から運転者が元のステアリングホイール１１の位置（即ち、中立位置）に戻そうとすると、操舵トルクＭＴが０となる位置において、横力ＬＡは０にならない。言い換えれば、仮に、車両１０を直進させる中立位置にステアリングホイール１１を操舵したとしても、車両１０に横加速度に起因する残留横力（即ち、残留横加速度）ＬＡ１が作用し、車両１０を直進させることができる位置までステアリングホイール１１を戻すことが困難となる。即ち、車速Ｖが高速である場合には、残留横力ＬＡ１を主たる要因としてラック軸力が発生する。
【００５４】
したがって、このような状態で車両１０の走行状態を旋回状態から直進状態に戻そうとすると、運転者がステアリングホイール１１を操舵する際に要する操舵トルクＭＴは、残留横力ＬＡ１に起因して生じる残留ラック軸力を低減するために必要な力だけ余計にかかる。よって、運転者からみれば、ステアリングホイール１１を操舵する際に余計にかかる操舵トルクＭＴに起因して違和感が生じる。このように、車速Ｖが高速である場合には、ステアリングホイール１１の操舵感の低下を招く主たる要因は、残留横力ＬＡ１、言い換えれば、車両１０に作用する残留横加速度となる。
【００５５】
図１及び図２において、車速Ｖが低速になるほど、即ち車速Ｖが０に近づくほど、残留舵角δ１、より具体的にはステアリングホイール１１を中立位置に戻した際に本来設定されるべき転舵角δ＝０からの転舵角δのずれは、大きくなる。特に、残留横力ＬＡ１が０に近づくほど、車速Ｖ＝０の近傍で残留舵角δは急激に増大する傾向になる。したがって、車速Ｖが０に近づくほど、残留舵角δ１は急激に増大し、これに伴って残留舵角δ１及びラック軸力の相関は、上述の残留横力ＬＡ１、即ち残留横加速度、及びタック軸力間の相関より大きくなる。このような残留舵角δ１に起因して運転者に生じる違和感は、本願発明者による実験によれば、運転者個々の感じ方で相互に異なり、例えば、残留舵角δ１が、５°以下でステアリングホイール１１の操舵に違和感が生じる場合もあれば、３°以下で違和感が生じる場合もある。
【００５６】
そこで、続いて説明する本実施形態に係るステアリング装置の制御方法によって、上述の各種要因によって生じるラック軸力、言い換えれば、残留加速度或いるは残留舵角に起因して生じる残留ラック軸力を低減し、ステアリングホイール１１の操舵感を向上させる。
【００５７】
次に、図１、図４及び図５を参照しながら、上述のＥＣＵ１００が実行するステアリング装置の制御方法を説明する。図４は、ＥＣＵ１００が実行するステアリング装置の制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。図５は、アシストトルクを規定する式を構成する各種パラメータを定義した一覧表である。
【００５８】
図１及び図４に示すように、車両１０に関する複数のパラメータの夫々に入力すべき複数の入力値の夫々を取得し、モータ１７を介してステアリングホイール１１に加えるアシストトルクＴａ１及びＴａ２と、複数のパラメータとの相互関係を規定する関係式が特定される（ステップＳ１００）。より具体的には、車両１０の車速Ｖに応じて、本発明の「第１関係式」及び「第２関係式」の夫々一例である式（１）及び（２）が特定される。
【００５９】
【数１】
2009137533.tif 000003
【００６０】
【数２】
2009137533.tif 000004
式（１）及び（２）の夫々は、車両設計及び車両特性が相互に異なる車両の夫々について汎用できるように、予め車両について行われたスラローム試験によって得られた試験データに基づいて特定され、ＥＣＵ１００が備えるメモリ等の記憶手段に記憶されており、車両１０の走行時に、特定部１０１によって読み出される。尚、このような関係式に関するデータは、通信手段を介して車両１０に供給されてもよい。
【００６１】
式（１）及び（２）の夫々は、目標とすべき所定の残留舵角及び目標とすべき所定の横加速度の夫々をパラメータの一つとして、各々に対応したアシストトルクＴａ１及びＴａ２を規定している。したがって、低速域において、残留ラック軸力及び所定のラック軸力相互の関係は、残留舵角及び目標とすべき所定の残留舵角相互の関係に置き換えられ、目標とすべき所定の残留舵角を一のパラメータとしてアシストトルクＴａ２が特定される。同様に、高速域において、残留ラック軸力が生じる主要な原因である残留横加速度、及び目標とすべき所定の横加速度に応じて、アシストトルクＴａ１が直接特定される。
【００６２】
よって、式（１）及び（２）に基づいてアシストトルクＴａ１及びＴａ２が特定され、残留ラック軸力及び目標とすべき所定のラック軸力相互の偏差に応じたアシストトルクが、高速域及び低速域の夫々の車速域において、残留舵角及び目標とすべき所定の残留舵角の偏差と、残留横加速度及び目標とすべき所定の残留横加速度の偏差との夫々によって直接特定される。
【００６３】
特定部１０１によれば、式（１）及び（２）に基づいて、アシストトルクを直接特定できるため、例えば、特定されたアシストトルクに対応する信号を制御部１０２からモータ１７に供給することによって、モータ１７を介してステアリングホイール１１にアシストトルクが付与され、ステアリングホイール１１の操舵性が高められる。
【００６４】
加えて、ＥＣＵ１００によれば、式（１）及び（２）は、予め、或いは通信手段を介して取得可能であるため、組み上げられた車両を実際に走行させることによって、或いは、試験的に組み上げられた車両を用いて行われる台上試験によって、個別にステアリングホイールの戻し量、即ちＥＰＳ２００からステアリングホイールに付与されるアシストトルクを調整することなく、式（１）及び（２）に基づいて特定されたアシストトルクに応じてステアリングホイール１１の操舵感を高めることが可能である。したがって、要求性能を満たさないシステム要素を試作し直すことによる試作費の増大、システム要素を試作し直すことによるＥＰＳの開発期間、及び当該ＥＰＳを搭載する車両の開発期間が延びてしまう不都合を解消できる。
【００６５】
次に、特定部１０１は、式（１）及び（２）の特定と並行して、各種センサから車速Ｖ等の車両１０の走行状態に関するデータ、即ち各パラメータに対する入力値を取得すると共に、目標とすべきラック軸力を特定する（ステップＳ２００）。ここで、目標とすべき所定のラック軸力とは、ステアリングホイール１１の操舵性を低下させる残留ラック軸力より、ステアリングホイール１１を中立位置に操舵した際のラック軸力が小さくなるように、即ち操舵性が相対的に高まるように設定されたラック軸力であり、車両１０を走行させるに先んじて、或いは走行時に適時設定される。
【００６６】
特に、本実施形態では、車速Ｖが速度範囲に応じて、より具体的には、高速域では式（１）が適用され、低速域では式（２）が適用されるため、目標すべき所定のラック軸力は、高速域では目標とすべき所定の残留横加速度に基づいて特定され、低速域では目標とすべき所定の残留舵角に基づいて特定される。
【００６７】
次に、特定部１０１は、式（１）及び（２）の夫々を構成する各種パラメータの夫々に入力値を入力し、モータ１７を介してステアリングホイール１１に加えるべきアシストトルクを特定する（ステップＳ３００）。
【００６８】
高速域及び低速域の夫々において、各車速範囲で残留ラック軸力に支配的に作用する残留横加速度及び残留舵角の夫々に対応してアシストトルクを特定することによって、低速域では、残留舵角以外のパラメータを用いてアシストトルクを特定する場合に比べて、ステアリングホイール１１の操舵性を高めることができる。同様に、高速域では、残留横加速度以外のパラメータを用いてアシストトルクを特定する場合に比べて、ステアリングホイール１１の操舵性を高めることができる。
【００６９】
次に、制御部１０２は、特定部１０１によって特定されたアシストトルク、即ち本発明の「付与されるべき補助付与力」の各々一例であるアシストトルクＴａ１及びＴａ２がモータ１７からステアリングホイール１１に加えられるように、モータ１７の駆動を制御する（ステップＳ３００）。
【００７０】
このようにモータ１７の駆動が制御されることによって、車両１０の走行状態を旋回状態から直進状態に変更する際に操舵するステアリングホイール１１の操舵性を高めることが可能である。より具体的には、ステアリングホイール１１を操舵する際に生じる違和感を低減でき、運転者の操舵感を向上させることができる。
【００７１】
次に、制御部１０２は、アシストトルクを継続してステアリングホイール１１に付与するか否かを判定し（ステップＳ５００）、継続する場合には再度ステップ２００以降の手順が繰り返される。アシストトルクの付与を継続しないと判定された場合には、本実施形態に係るステアリング装置の制御方法を終了する。
【００７２】
以上説明したように、ＥＣＵ１００によれば、残留舵角及び残留横加速度の夫々に起因して生じる残留ラック軸力を低減でき、運転者によるステアリングホイール１１の操舵性を高めることが可能である。加えて、ＥＣＵ１００によれば、要求性能を満たさないシステム要素を試作し直すことによる試作費の増大、システム要素を試作し直すことによるＥＰＳの開発期間、及び当該ＥＰＳを搭載する車両の開発期間が延びてしまう不都合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態に係るステアリング制御装置を搭載した車両の構成を示すブロック図である。
【図２】残留舵角及び車速の関係を示したグラフである。
【図３】車両に加わる横力（即ち、横加速度）及び操舵トルクの関係を示したグラフである。
【図４】本実施形態に係るステアリング制御装置が実行するステアリング装置の制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図５】各種パラメータの定義を示した一覧表である。
【符号の説明】
【００７４】
１０・・・車両、１１・・・ステアリングホイール、１２・・・ステアリングシャフト、１３・・・ラックアンドピニオン機構、１５・・・操舵角センサ、１６・・・トルクセンサ、１９・・・車速センサ、２１・・・タイロッド、２２・・・転舵角センサ、１００・・・ＥＣＵ、１０１・・・特定部、１０２・・制御部、２００・・・ＥＰＳ
【図１】
2009137533.tif 000005
【図２】
2009137533.tif 000006
【図３】
2009137533.tif 000007
【図４】
2009137533.tif 000008
【図５】
2009137533.tif 000009