JP2006069258A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操舵装置の作動状態に運転者が違和感を感じてしまうことを防止しつつ、適切な操舵制御を実行する。
【解決手段】 操舵装置１の起動時に、運転者によるステアリング２の操舵角θに対する転舵角δの比（舵角比）が車速Ｖに応じた所定の標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）と異なる場合、この時点での操舵角θに対する転舵角δの比を制御舵角比Ｋとして設定し、運転者によるステアリング２の操舵角θがゼロとなってステアリング２の状態が中立位置に到達する時点、あるいは、車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が、転舵角δを操舵角θで除算して得た値（δ／θ）である制御舵角比Ｋと同等になる時点まで継続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、運転者が操作を行う操作子と転舵される転舵輪とが機械的に連結されていない又はその状態から連結可能に構成された操舵装置の制御方法に関する。

従来、運転者が操舵するステアリングホイール（以下、ステアリング）と、転舵輪（車輪）とが機械的に連結されていない、いわゆるＳＢＷ（Steer By Wire）式の操舵装置においては、運転者により操作入力されるステアリングの操舵角（ハンドル角）に応じた転舵角（舵角）が転舵輪に出力されると共に、車両の速度およびステアリングの操舵角に応じて、運転者による操舵方向とは逆方向の反力をステアリングの回転軸に作用させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、このような操舵装置において、ステアリングの操舵角に対する転舵角の比（舵角比）が車両の速度の増大に伴い減少傾向に変化するように設定することで、相対的に高車速状態では単位操舵角あたりの転舵角の変化を小さく設定し、相対的に低車速状態では単位操舵角あたりの転舵角の変化を大きく設定する制御が知られている。
特開平１０−２３６３２９号公報

ところで、上記従来技術に係る操舵装置において、ステアリングの操舵角に対する転舵角の比を車両の速度（車速）に応じて変更するように制御した状態では、ステアリングの操舵角と転舵角とに対して予め設定されている所定の対応関係にずれが生じる場合がある。
例えば、車体のスピン等の異常な走行状態が発生した後に車両が停止したことに伴い操舵装置の作動が停止させられたり、車両の走行状態において操舵装置の作動が強制的に停止させられた場合等に、停止状態の車両で操舵装置を再起動させると、この時点での実際の転舵角は、この時点でのステアリングの操舵角と車速がゼロである状態に対応した所定の舵角比とにより得られる転舵角とは異なる値となり、例えば舵角比が車両の速度の増大に伴い減少傾向に変化するように設定されている状態では、速度に応じた転舵角が実際の転舵角に対して過剰に大きな値となる。

このように、ステアリングの操舵角と転舵角とに対して予め設定されている所定の対応関係にずれが生じた場合、上記従来技術の一例においては、ステアリングのみを強制的に回転駆動させ、ステアリングの操舵角が、この時点での転舵角に対して速度に応じた所定の対応関係を有する操舵角と同等になるように制御することで、ステアリングの操舵角と転舵角との対応関係のずれを解消するようになっている。
しかしながら、運転者の運転意志には何等関わらずにステアリングが回転駆動されてしまうことで、運転者が違和感を感じてしまうという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、操舵装置の作動状態に運転者が違和感を感じてしまうことを防止しつつ、適切な操舵制御を実行することが可能な操舵装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の操舵装置の制御方法は、運転者が操作を行う操作子（例えば、実施の形態でのステアリングホイール２）と転舵される転舵輪（例えば、実施の形態での車輪６）とが機械的に連結されていない又はその状態から連結可能に構成された操舵装置を、前記操作子の操作量（例えば、実施の形態での操舵角θ）に対する前記転舵輪の実転舵角（例えば、実施の形態での転舵角δ）の比が、車両の速度の増大に伴い減少傾向に変化する所定比（例えば、実施の形態での標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ））となるように制御する操舵装置の制御方法であって、前記操舵装置の起動時に、前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比が車両の速度に応じた所定比と異なる場合には、この時点での前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴としている。

上記の操舵装置の制御方法によれば、操舵装置の起動時に、操作子の操作量に対する転舵輪の実転舵角の比が車両の速度に応じた所定比と異なる場合には、この時点での操作子の操作量に対する転舵輪の実転舵角の比に基づき、操作子の操作量に応じて転舵輪の実転舵角を制御することで、例えば車両の速度に応じた所定比を実現するために操舵装置の起動時に操作子の操作量や転舵輪の実転舵角を強制的に修正する必要無しに、運転者に違和感を感じさせること無しに操舵動作を開始させることができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の操舵装置の制御方法は、前記操舵装置の起動後において前記操作子の状態が中立位置に到達した時点以降には、車両の速度に応じた前記所定比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴としている。

上記の操舵装置の制御方法によれば、運転者に操舵フィーリングの違和感を与えることを抑制しつつ、操舵制御の処理を滑らかに切り換えることができる。

さらに、請求項３に記載の本発明の操舵装置の制御方法は、前記操舵装置の起動後において前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比が車両の速度に応じた前記所定比と同等になった時点以降には、車両の速度に応じた前記所定比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴としている。

上記の操舵装置の制御方法によれば、運転者に操舵フィーリングの違和感を与えることを抑制しつつ、操舵制御の処理を滑らかに切り換えることができる。

さらに、請求項４に記載の本発明の操舵装置の制御方法は、運転者が操作を行う操作子（例えば、実施の形態でのステアリングホイール２）と転舵される転舵輪（例えば、実施の形態での車輪６）とが機械的に連結されていない又はその状態から連結可能に構成された操舵装置を、前記操作子の操作量（例えば、実施の形態での操舵角θ）に対する前記転舵輪の実転舵角（例えば、実施の形態での転舵角δ）の比が、車両の速度の増大に伴い減少傾向に変化する所定比（例えば、実施の形態での標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ））となるように制御する操舵装置の制御方法であって、前記操舵装置の起動時に、該起動時の車両の速度（例えば、実施の形態での車速Ｖ）と、前記操舵装置の前回の停止時の車両の速度（例えば、実施の形態での車速ＶＰ）とが異なる場合には、この時点での前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴としている。

上記の操舵装置の制御方法によれば、操舵装置の起動時に、この時点での速度と、前回の操舵装置の停止時の車両の速度とが異なる場合には、この時点での操作子の操作量に対する転舵輪の実転舵角の比に基づき、操作子の操作量に応じて転舵輪の実転舵角を制御することで、例えば車両の速度に応じた所定比を実現するために操舵装置の起動時に操作子の操作量や転舵輪の実転舵角を強制的に修正する必要無しに、運転者に違和感を感じさせること無しに操舵動作を開始させることができる。

以上説明したように、本発明の操舵装置の制御方法によれば、操舵装置の起動時に、操作子の操作量に対する転舵輪の実転舵角の比が車両の速度に応じた所定比と異なる場合には、この時点での操作子の操作量に対する転舵輪の実転舵角の比に基づき、操作子の操作量に応じて転舵輪の実転舵角を制御することで、例えば車両の速度に応じた所定比を実現するために操舵装置の起動時に操作子の操作量や転舵輪の実転舵角を強制的に修正する必要無しに、運転者に違和感を感じさせること無しに操舵動作を開始させることができる。
さらに、請求項２または請求項３に記載の本発明の操舵装置の制御方法によれば、運転者に操舵フィーリングの違和感を与えることを抑制しつつ、操舵制御の処理を滑らかに切り換えることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る操舵装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による操舵装置１は、例えば図１に示すように、運転者が操舵を行うステアリングホイール（操作子、以下、単にステアリングと呼ぶ）２と、ステアリング２に付設された操舵角センサ３および操舵反力付加モータ（反力アクチュエータ）４および操舵トルクセンサ５と、左右の車輪（転舵輪）６にナックルアーム７及びタイロッド８を介して連結されたステアリングロッド９と、ステアリングロッド９を軸方向に駆動して車輪６に舵角（転舵角）を与えるステアリングモータ（転舵アクチュエータ）１０と、車両の速度（車速）を出力する車速センサ１１と、ステアリングロッド９の軸方向位置から車輪６の舵角を出力する転舵角センサ（転舵角測定手段）１２と、操舵反力付加モータ４及びステアリングモータ１０を制御する制御装置１３とを備えて構成されている。

制御装置１３は、例えば図２に示すように、操舵角センサ３および車速センサ１１および転舵角センサ１２からの各検出信号に基づいてステアリングモータ１０を制御する転舵制御部２０と、該転舵制御部２０および操舵トルクセンサ５および車速センサ１１および転舵角センサ１２からの制御信号および各検出信号に基づいて操舵反力付加モータ４を制御する操舵反力制御部３０とを備えており、操舵反力付加モータ４とステアリングモータ１０とを個別に制御し得るようになっている。

転舵制御部２０は、操舵角センサ３からのステアリング２の操舵角（ハンドル角：操作量）および操舵方向を含めた操舵角信号と、車速センサ１１からの車速信号とに基づいて目標転舵角を設定する目標転舵角設定部（目標転舵角設定手段）２１と、この目標転舵角に転舵角センサ１２の出力値、つまり、車輪６の実転舵角を一致させるためのステアリングモータ１０への供給電力を制御するステアリングモータ制御部２２とを備えている。
これにより、ステアリング２に運転者が与えた操舵角に対し、その時の車速を加味した最適な車輪６の転舵角が決定される。

操舵反力制御部３０は、車速センサ１１からの車速信号および転舵角センサ１２からの転舵角信号および転舵制御部２０からの舵角指令信号に基づいて目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定部３１と、この目標操舵反力設定部３１で設定された目標操舵反力に操舵トルクセンサ５の出力値（実操舵トルク）を一致させるための操舵反力モータ４への供給電力を制御する操舵反力モータ制御部３２とを備えている。
これにより、運転者による操舵方向とは逆方向の操舵反力がステアリング２に加えられ、ステアリング２と車輪６との間が、あたかも直接連結されているかのような操舵フィーリングが得られる。

本実施の形態による操舵装置１は上記構成を備えており、次に、この操舵装置１の制御方法、特に、運転者によるステアリング２の操舵角θに対する転舵角δの比（舵角比）を車両の走行状態に応じて設定する制御について添付図面を参照しながら説明する。

先ず、例えば図３に示すステップＳ０１においては、システムの起動状態、つまり運転者によるステアリング２の操舵角θに対する転舵角δの比（舵角比）を車両の走行状態に応じて設定する制御の実行開始状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり操舵角θに対する転舵角δの比（舵角比）と車両の走行状態（例えば、車速Ｖ等）との所定の関係を示す舵角比マップを予め記憶しておき、車両の走行状態の検出値あるいは推定値に基づき舵角比マップをマップ検索することで車両の走行状態に応じた舵角比を算出し、この舵角比と、運転者によるステアリング２の操舵角θとに基づき、転舵角δの目標値（目標転舵角δＴ）を算出する制御の実行開始状態である場合には、ステップＳ０２に進む。
なお、この舵角比マップにおいては、例えば標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が車速Ｖの増大に伴い減少傾向に変化するように設定されている。

ステップＳ０２においては、予め舵角比マップにおいて設定されている舵角比と車両の走行状態との所定の関係を変更する処理の実行状態であることを示す起動可変制御フラグＦ＿Ｃのフラグ値が「１」であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０９に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。

ステップＳ０３においては、転舵角センサ１２の出力値つまり車輪６の実際の転舵角δが、例えば車速センサ１１の出力値つまり車速Ｖにより舵角比マップをマップ検索して得た標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）に、操舵角センサ３の出力値つまり運転者によるステアリング２の操舵角θを積算して得た値（θ×Ｋ０（Ｖ））未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、例えば車体のスピン等の異常な走行状態が発生した後に車両が停止したことに伴い操舵装置１の作動が停止させられたり、車両の走行状態において操舵装置１の作動が強制的に停止させられた後に、停止状態の車両で操舵装置１を再起動させた場合等のように、システム起動時の実際の転舵角δに対して、この時点での車速Ｖがゼロである状態に対応してマップ検索される標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）と、この時点での操舵角θとにより得られる転舵角（θ×Ｋ０（Ｖ））が過剰に大きな値となる場合には、後述するステップＳ０７に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進む。

そして、ステップＳ０４においては、制御舵角比Ｋとして標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）を設定する。
次に、ステップＳ０５においては、操舵角θに制御舵角比Ｋを積算して得た値（θ×Ｋ）を目標転舵角δＴとして設定する。
そして、ステップＳ０６においては、例えばＰＩ（比例・積分）制御等によって目転舵角δＴと転舵角δとの差がゼロとなるようにしてステアリングモータ１０を駆動制御する転舵角制御を実行し、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ０７においては、起動可変制御フラグＦ＿Ｃのフラグ値に「１」を設定する。
そして、制御舵角比Ｋとして、この時点での実際の転舵角δをこの時点での実際の操舵角θで除算して得た値（δ／θ）を設定し、上述したステップＳ０５に進む。つまり、
システム起動の前後において、例えば実際の転舵角δおよび操舵角θが不変であれば、車速Ｖが変化していることで標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が変化している状態であっても、制御舵角比Ｋが不変となるように設定される。

また、ステップＳ０９においては、操舵角センサ３の出力値つまり運転者によるステアリング２の操舵角θがゼロであるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまりステアリング２の状態が中立位置に到達している場合には、ステップＳ１０に進み、このステップＳ１０においては、制御舵角比Ｋとして標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）を設定し、次に、ステップＳ１１において、起動可変制御フラグＦ＿Ｃのフラグ値に「０」を設定して、上述したステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１２に進む。
そして、ステップＳ１２においては、制御舵角比Ｋと標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）とが同等であるか否かを判定する。
ステップＳ１２の判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０５に進む。
一方、ステップＳ１２の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ１０に進む。

つまり、制御舵角比Ｋとして、実際の転舵角δを実際の操舵角θで除算して得た値（δ／θ）を設定する処理（可変制御処理）の実行状態において、ステアリング２の状態が中立位置に到達した場合や、実際の転舵角δを実際の操舵角θで除算して得た値（δ／θ）と、車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）とが一致した場合には、可変制御処理の実行を停止して、通常の処理つまり制御舵角比Ｋとして標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）を設定する処理の実行を開始する。

例えば、図４または図５に示す時刻ｔ０から時刻ｔ１のように、所定車速＃Ｖ１に維持されている車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が制御舵角比Ｋとして設定されている状態で、例えば時刻ｔ１から時刻ｔ２に示すように、例えば車体のスピン等の異常な走行状態が発生して車両が停止することに伴い、強制的にシステム電源がオフ状態に設定されて操舵装置１の作動が停止させられると、制御舵角比Ｋは不変のまま車速Ｖの低下に伴い標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が増大傾向に変化する。
このため、例えば時刻ｔ２から時刻ｔ３に示す車両の停止状態を経て、システム電源がオン状態に設定される時刻ｔ３においては、システム電源がオフ状態となった時刻ｔ１から時刻ｔ３において操舵角θおよび転舵角δが不変であれば、システム起動時の実際の転舵角δに対して、車速Ｖがゼロである状態に対応してマップ検索される標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）に、この時点での操舵角θを積算して得られる転舵角（θ×Ｋ０（Ｖ））が過剰に大きな値となる。

これにより、標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）の代わりに、時刻ｔ３での実際の転舵角δを、この時点での実際の操舵角θで除算して得た値（δ／θ）が制御舵角比Ｋとして設定され、起動可変制御フラグＦ＿Ｃのフラグ値が「１」に設定され、例えばシステム電源がオフ状態となった時刻ｔ１から時刻ｔ３において操舵角θおよび転舵角δが不変であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで不変の制御舵角比Ｋの値が、さらに時刻ｔ３以降においても不変のままに維持される。
そして、時刻ｔ３以降の適宜の時刻において転舵角δを操舵角θで除算して得た値（δ／θ）を制御舵角比Ｋとして設定する処理は、例えば図４に示す時刻ｔ５のように、運転者によるステアリング２の操舵角θがゼロとなってステアリング２の状態が中立位置に到達した時点、あるいは、例えば図５に示す時刻ｔ３４のように、車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が、転舵角δを操舵角θで除算して得た値（δ／θ）である制御舵角比Ｋと同等になった時点で停止され、起動可変制御フラグＦ＿Ｃのフラグ値が「０」に設定され、この時刻ｔ３４以降においては、車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が制御舵角比Ｋとして設定される処理の実行が開始される。

上述したように、本実施の形態による操舵装置１の制御方法によれば、操舵装置１の起動時に、運転者によるステアリング２の操舵角θに対する転舵角δの比（舵角比）が車速Ｖに応じた所定の標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）と異なる場合には、この時点での操舵角θに対する転舵角δの比を制御舵角比Ｋとして設定することで、例えば車速Ｖに応じた所定の標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）を実現するためにステアリング２の操舵角θや車輪６の転舵角δを強制的に修正する必要無しに、運転者に違和感を感じさせること無しに操舵動作を開始させることができる。
しかも、転舵角δを操舵角θで除算して得た値（δ／θ）を制御舵角比Ｋとして設定する処理を、運転者によるステアリング２の操舵角θがゼロとなってステアリング２の状態が中立位置に到達した時点、あるいは、車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）が、転舵角δを操舵角θで除算して得た値（δ／θ）である制御舵角比Ｋと同等になった時点で停止し、この時点以降においては、車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）を制御舵角比Ｋとして設定する処理の実行を開始することで、運転者に操舵フィーリングの違和感を与えることを抑制しつつ、操舵制御の処理を滑らかに切り換えることができる。

なお、上述した実施の形態においては、ステップＳ０３に示すように、転舵角δが、車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）に操舵角θを積算して得た値（θ×Ｋ０（Ｖ））未満であるか否かを判定したが、これに限定されず、例えば図６に示す上述した実施形態の第１変形例のように、ステップＳ０３の代わりにステップＳ２１として、実際の転舵角δを実際の操舵角θで除算して得た値（δ／θ）が車速Ｖに応じた標準制御舵角比Ｋ０（Ｖ）未満であるか否かを判定してもよい。
また、例えば図７に示す上述した実施形態の第２変形例のように、ステップＳ０３の代わりにステップＳ３１として、システム停止時の車速ＶＰがシステム起動時の車速Ｖと異なるか否かを判定してもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、ステアリング２と車輪６との間がクラッチを介して機械的に連結され、平常時は、クラッチ接続が断たれてステアリング２と車輪６とが機械的に連結されていないが、異常発生時は、クラッチが接続されてステアリング２と車輪６とが機械的に連結されるように構成されたものでもよい。

なお、上述した実施の形態においては、「転舵角」に代えて、これと所定の相関を有するステアリングロッド９の「ラックストローク」を用いてもよい。この場合には、目標転舵角は目標ラックストローク、標準制御舵角比は標準制御ギヤ比、制御舵角比は制御ギヤに対応する。

本発明の一実施形態に係る車両の構成図である。 本発明の一実施形態に係る操舵装置の構成図である。 図２に示す操舵装置の動作を示すフローチャートである。 図２に示す操舵装置における制御舵角比Ｋの時間変化の一例を示すグラフ図である。 図２に示す操舵装置における制御舵角比Ｋの時間変化の一例を示すグラフ図である。 本実施形態の第１変形例に係る操舵装置の動作を示すフローチャートである。 本実施形態の第２変形例に係る操舵装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 操舵装置
２ ステアリングホイール（操作子）
６ 車輪（転舵輪）

Claims (4)

1. 運転者が操作を行う操作子と転舵される転舵輪とが機械的に連結されていない又はその状態から連結可能に構成された操舵装置を、前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比が、車両の速度の増大に伴い減少傾向に変化する所定比となるように制御する操舵装置の制御方法であって、
   前記操舵装置の起動時に、前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比が車両の速度に応じた所定比と異なる場合には、この時点での前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴とする操舵装置の制御方法。
2. 前記操舵装置の起動後において前記操作子の状態が中立位置に到達した時点以降には、車両の速度に応じた前記所定比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴とする請求項１記載の操舵装置の制御方法。
3. 前記操舵装置の起動後において前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比が車両の速度に応じた前記所定比と同等になった時点以降には、車両の速度に応じた前記所定比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴とする請求項１記載の操舵装置の制御方法。
4. 運転者が操作を行う操作子と転舵される転舵輪とが機械的に連結されていない又はその状態から連結可能に構成された操舵装置を、前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比が、車両の速度の増大に伴い減少傾向に変化する所定比となるように制御する操舵装置の制御方法であって、
   前記操舵装置の起動時に、該起動時の車両の速度と、前記操舵装置の前回の停止時の車両の速度とが異なる場合には、この時点での前記操作子の操作量に対する前記転舵輪の実転舵角の比に基づき、前記操作子の操作量に応じて前記転舵輪の実転舵角を制御することを特徴とする操舵装置の制御方法。
   
   

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