JP2007118645A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 手放し状態からステアリングを把持した際の制御性を向上しつつ、ステアリング操舵角の発振を抑制可能な車両用操舵制御装置を提供すること。
【解決手段】 車両の走行状況に基づいてステアリングホイールの操舵角に対する操向輪の目標転舵角を設定し、舵角比可変機構により操向輪の転舵角をサーボ制御する車両用操舵制御装置において、前記ステアリングホイールが把持されていないときに、現在の実転舵角を目標転舵角として設定することとした。
【選択図】 図６

Description

本発明は、操向輪に所望の車両特性を達成可能な補助舵角を付与する車両用操舵制御装置の技術分野に属する。

従来、運転者のステアリングホイールの操舵角に対し、電動モータにより作動する舵角比可変機構を介して補助舵角を付与し、ステアリングホイールの操舵角と操向輪転舵角の間のギヤ比（転舵角/操舵角）を変更する技術として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。舵角比可変機構では、据え切り等のような操舵負荷が高負荷環境下において、比較的素早い操舵中に手放しをすると、ステアリングホイールが周方向に発振することがある。この発振の論理について説明すると、舵角比可変機構の出力側であるタイヤにかかる負荷が大きく、かつ、目標転舵角に対する実転舵角の位相遅れが大きい状態で手放しすると、ステアリングホイールに作用する反力が不足した状態で、モータ駆動力が大きく与えられる状態となる。この状態で、目標前輪転舵角に合わせてタイヤを転舵しようとしてモータを駆動すると、このモータの駆動力がタイヤとの間の反作用によって舵角比可変機構の入力側であるステアリングホイール自体に作用し、ステアリングホイールが回転する。その結果、ステアリング操舵角に基づいて設定される目標転舵角も変化し続け、発振が継続して発生する。そこで特許文献１に記載の技術では、運転者がステアリングホイールから手を放した状態を検知したときには、舵角比可変機構のサーボゲインを小さくすることでステアリングホイールの振動を抑制している。
特許第３３４４４６４号

しかしながら、サーボゲインを小さくすると、運転者が手放し状態からステアリングホイールを把持して操舵を開始する際、目標転舵角と実転舵角との偏差が過渡的に大きくなる虞がある。このとき、サーボゲインを通常値に復帰するタイミングが遅れると舵角比可変機構の追従遅れが発生し、一方、サーボゲインを通常値に復帰するタイミングが早すぎると前輪転舵角のオーバーシュートを発生する虞があった。

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、手放し状態からステアリングホイールを把持した際の制御性を向上しつつ、ステアリング操舵角の発振を抑制可能な車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明び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に対する操向輪の転舵角の舵角比を変更可能な舵角比可変機構と、車両の走行状況に基づいて、前記可変舵角機構を用いる挙動制御則により第１目標転舵角を設定し、制御信号を出力する第１目標転舵角設定手段と、前記制御信号に基づいて前記可変舵角機構をサーボ制御する舵角比可変制御手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、実転舵角を第２目標転舵角として設定し、制御信号を出力する第２目標転舵角設定手段と、前記ステアリングホイールが把持されていないときに、前記第１目標転舵角設定手段から前記第２目標転舵角設定手段に切り換える切換手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の車両用操舵制御装置にあっては、ステアリングホイールが把持されていないときに、現在の実転舵角である第２目標転舵角を設定することで、可変舵角機構のサーボ制御の追従遅れやオーバーシュートを回避することが可能となり、ステアリング操舵角の発振を抑制することができる。また、サーボゲイン等を変更していないため、運転者が手放し状態からステアリングホイールを把持したとしても、追従遅れやオーバーシュートを回避することができる。

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。

［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、車体側に回転可能に支持されるとともにステアリングホイール１に接続されたステアリングシャフト２が接続されている。

ステアリングシャフト２には、ステアリング操舵角θdを検出する操舵角センサ８が設けられ、操舵角θdをコントロールユニット100へ出力する。また、操舵角センサ８よりも操向輪２０側には、ギヤ比（前輪転舵角に対するステアリング操舵角θdの比）を変更する可変舵角アクチュエータ３（可変舵角機構に相当）が設けられている。この可変舵角アクチュエータ３には、前輪モータ３ａが設けられ、前輪モータ回転角θmfを操舵角θdに対し加減算することでギヤ比を変更する。

前輪モータ３ａにはエンコーダ１０が設けられ、前輪モータ３ａの回転角θmfがコントロールユニット100へ出力される。可変舵角アクチュエータ３の操向輪２０側には、ピニオン４が設けられ、所謂ラック&ピニオン機構によってラック軸５を軸方向左右に移動させ、操向輪２０を転舵する。また、車速センサ７が設けられ、検出された車速VSPがコントロールユニット100へ出力される。

［コントロールユニットの制御構成］
図２はコントロールユニット100の構成を表すブロック図である。コントロールユニット100は、メインコントローラ100aと、前輪操舵コントローラ100bから構成されている。

メインコントローラ100a内には、操舵角センサ８及び車速センサ７の検出値θd及びVSPに基づいて目標ヨーレイトを生成する目標値生成部110と、目標ヨーレイトに基づいて目標前輪転舵角θ^*を出力する目標出力値生成部120と、手放し状態においてステアリングホイール１の発振を抑制するACTR発振抑制制御部130から構成されている。

前輪操舵コントローラ100bは、目標出力値生成部120から出力された目標前輪舵角θ^*に基づいて前輪操舵アクチュエータとしての前輪モータ３ａに舵角指令値を出力し、前輪モータ３ａとの間でサーボ制御を実行する。

図３は目標値生成部110の制御ブロック図である。目標値生成部110は、車両モデル演算部111と、目標値演算部112とから構成されている。車両モデル演算部111は、操舵角θdと車速VSPから２輪モデルを用いて車両パラメータを演算する。目標値演算部112では、車両パラメータから各演算部に応じた車両の目標ヨーレートを決定する。

図４は目標出力値生成部120の制御ブロック図である。目標出力値生成部120は、目標ヨーレートから第１目標前輪転舵角を決定する通常時制御演算部121と、通常時制御演算部121により演算された第１目標前輪転舵角θ₁ ^*と後述する第２目標前輪転舵角演算部132により演算された第２目標前輪転舵角θ₂ ^*とを発振抑制制御フラグF_Nに基づいて切り換える目標値切換部122（切換手段に相当）から構成されている。

次に、目標値生成部110及び目標出力値生成部120の演算内容について説明する。
［車両モデル演算］
車両モデル演算部111で実行される車両パラメータ演算について説明する。
一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨー角加速度は、下記の式(1)で表せる。
ψ"＝ａ₁₁ψ'＋ａ₁₂Ｖ_y＋ｂ_f1θ …(1)
また、車両の横加速度は、下記の式(2)で表せる。
Ｖ_y'＝ａ₂₁ψ'＋ａ₂₂Ｖ_y＋ｂ_f2θ …(2)
ここで、

である。

状態方程式より前輪操舵に対するヨーレート、横速度の伝達関数を求めると、下記の式(3)となる。

ヨーレート伝達関数は、式(3)より下記の式(5)と表される。

ここで、

である。

以上から、車両パラメータ

が求められる。

［目標値演算］
目標値生成部110で実行される目標値演算について説明する。まず、車体速、車両パラメータと後述する目標値パラメータから、目標ヨーレートψ'^*は、式(4)から下記の式(6)により表される。

〔目標特性決定〕

ここで、目標値演算部112の目標特性パラメータは、下記の式(7)で表される。

ただし、yrate_gain_map，yrate_omegn_map，yrate_zeta_map，yrate_zero_mapは前輪操舵用チューニングパラメータである。

〔目標前輪転舵角演算〕
本実施例１では、ヨーレイト制御であるため、目標ヨーレイトψ'^*は下記式（8）より求められる。
ψ'^*(s)＝1/s（ψ''^*(s)） ・・・(8)
よって、式(8)から第１目標前輪転舵角θ₁ ^*を下記式(9),(10)により算出する。
ψ''^*＝a₁₁ψ'^*＋a₁₂Vy＋b_f1θ₁ ^* ・・・(9)
θ₁ ^*＝1/b_f1（ψ''^*−a₁₁ψ'^*−a₁₂Vy） ・・・(10)

尚、上記したように通常時制御演算部121において演算される結果として、低車速領域では操舵角θdに制御舵角を加算する制御が行われ、高車速領域では操舵角θdに制御舵角を減算する制御が行われる。特に車両停止に近い極低車速領域（車庫入れ等の作業時）には、最も多くの制御舵角が加算されることとなる。また、実施例１ではヨーレイト制御としたが、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目標前輪転舵角を演算しても良く、特に限定しない。

目標値切換部122では、第１目標前輪転舵角θ₁ ^*と後述する発振抑制制御フラグF_Nと第２目標前輪転舵角θ₂ ^*から目標前輪転舵角θ^*を決定する。
発振抑制制御フラグF_N＝０ のとき θ^*＝θ₁ ^*
発振抑制制御フラグF_N＝１ のとき θ^*＝θ₂ ^*（＝θ_N）

図５はACTR発振抑制制御部130の制御ブロック図である。ACTR発振抑制制御部130は、ACTR発振判断部131と、第２目標前輪転舵角演算部132から構成されている。ACTR発振判断部131では、操舵角θdと前輪モータ回転角θmfと第１目標前輪転舵角θ₁ ^*とに基づいてステアリングホイール１が把持されていない状態で発振しているかどうかを判断し、発振していると判断したときは発振判断フラグF_Nを１にセットし、発振していないときは発振判断フラグF_Nを０にセットする。第２目標前輪転舵角演算部132では、現在の実前輪転舵角θ_Nを第２目標前輪転舵角θ₂ ^*として設定する。尚、前輪実転舵角θ_Nとは、操舵角θdに前輪モータ回転角θmfを加算した値である（θ_N＝θd＋θmf）。

ACTR発振判断部131には、車速センサ７の車速VSPと、操舵角センサ８の操舵角θdと、目標出力値生成部120の第１目標前輪転舵角θ₁ ^*と、エンコーダ１０の前輪モータ回転角θmfが入力される。この入力信号に基づいて、下記条件を満たすか否かが判断される。

（発振判断条件）
条件１）第１目標前輪転舵角θ₁ ^*と前輪モータ回転角θmfの回転方向が逆向きのとき（回転速度の符号が逆等）
条件２）第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の絶対値が、実前輪転舵角θ_Nの絶対値より小さいとき
条件３）車速VSPが加算制御する低車速のとき
条件４）上記条件１）〜条件３）が所定時間以上継続したとき
である。これら各条件を満たしたときは、発振判断フラグF_Nを０から１に変更する。

（発振と判断後、通常制御への切換について）
条件５）第１目標前輪転舵角の変化率が０のとき（もしくは０を表す所定値以下でもよい）
条件６）上記条件５）が所定時間以上継続したとき
である。これら各条件を満たしたときは、発振判断フラグF_Nを１から０に変更する。

第２目標前輪転舵角演算部132には、操舵角θdと前輪モータ回転角θmfが入力され、第２目標前輪転舵角θ₂ ^*として実前輪転舵角θ_Nを設定する。

（発振抑制制御処理）
次に、上記制御構成に基づく作用についてフローチャートに基づいて説明する。図６は発振抑制制御処理を表すフローチャートである。

ステップ２０１では、操舵角θdと前輪モータ回転角θmfを検出する。

ステップ２０２では、実前輪転舵角θ_Nを操舵角θdと前輪モータ回転角θmfとの和より算出する。尚、実前輪転舵角θ_Nを直接検出可能なセンサ等を備えている場合は、そのセンサ信号を用いればよいことは言うまでもない。

ステップ２０３では、第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の変化率Δθ₁ ^*及び実前輪転舵角θ_Nの変化率Δθ_Nを算出する。

ステップ２０４では、車速VSPが加算制御する車速V₀よりも低いかどうかを判断し、低いときは発振が発生する可能性のある制御状態と判断してステップ２０５へ進み、それ以外のときはステップ２０９へ進む。尚、直接、可変舵角アクチュエータ３によって制御舵角の加算が行われているか否かで判断してもよい。

ステップ２０５では、第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*と実前輪転舵角変化率Δθ_Nの積が負の状態が所定時間継続したかどうかを判断し、条件を満たしたときは第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の回転方向と実前輪転舵θ_Nの回転方向とが異なると判断してステップ２０６へ進み、それ以外のときはステップ２０９へ進む。尚、この所定時間は、発振していない状態での通常制御時に回転方向が異なる状態が瞬間的に発生する場合を排除するためのものであり、ステアリングホイール１の特性や制御ゲイン等に応じて適宜設定されるものである。

ステップ２０６では、第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の絶対値が実前輪転舵角θ_Nの絶対値よりも小さいかどうかを判断し、小さいときはステアリングホイール１が発振していると判断して発振抑制制御フラグF_Nを１にセットしてステップ２０７へ進む。尚、発振していると判断できる論理構成については後述する。それ以外のときは、発振していないと判断して発振抑制制御フラグF_Nを０にセットしステップ２０９へ進む。

ステップ２０７では、発振抑制制御フラグF_Nが１にセットされているため、第２目標前輪転舵角θ₂ ^*（＝実前輪転舵角θ_N）を目標前輪転舵角として固定する。

ステップ２０８では、第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*＝０が所定時間以上継続したかどうかを判断し、継続したときはステップ２０９へ進み、それ以外のときはステップ２０７〜２０８を繰り返す。

ステップ２０９では、発振抑制制御から通常制御に切り換える。

次に、上記発振抑制制御処理の作用について説明する。まず、ステアリングホイール１が発振した場合について詳述する。

図７は車両停止状態において発振抑制制御を行うことなくステアリングホイール１を左右に操舵した後、中立位置に戻す途中で手放しをした場合のタイムチャートである。図７中、手放しをした後、○で囲んだ領域において操舵角θdと実前輪転舵角θ_Nとが略180°程度位相がずれており、発振していることが分かる。

従来技術において説明したように、据え切り等のような操舵負荷が高負荷環境下において、比較的素早い操舵中に手放しをすると、ステアリングが周方向に発振することがある。この発振の論理について説明すると、舵角比可変機構の出力側であるタイヤにかかる負荷が大きく、かつ、目標前輪転舵角に対する実前輪転舵角の位相遅れが大きい状態で手放しすると、ステアリングに作用する反力が不足した状態で、モータ駆動力が大きくなる状態となる。

この状態で、生後舵角の加算を行う目標前輪転舵角を設定してタイヤを転舵しようとしてモータを駆動すると、このモータの駆動力がタイヤとの間の反作用によって舵角比可変機構の入力側であるステアリングホイール自体に実前輪転舵角と逆方向に回転する反力が与えられる。その結果、ステアリング操舵角に基づいて設定される目標前輪転舵角も変化し続け、発振が継続して発生する。一方、制御舵角の減算を行う目標前輪転舵角を設定してタイヤを転舵しようとしてモータを駆動した場合には、ステアリングホイールに実前輪転舵角と同方向に回転する反力が与えられるのでステアリング操舵角は収束する。そこで特許文献１に記載の技術では、運転者がステアリングホイールから手を放した状態を検知したときには、舵角比可変機構のサーボゲインを小さくすることでステアリングの振動を抑制している。

しかしながら、サーボゲインを小さくすると、運転者が手放し状態からステアリングホイールを把持して操舵を開始する際、制御遅れが大きくなっているため、目標前輪転舵角と実前輪転舵角との偏差が過渡的に大きくなる虞がある。また、サーボゲインを通常値に復帰するタイミングが遅れると舵角比可変機構の追従遅れが発生し、一方、サーボゲインを通常値に復帰するタイミングが早すぎると前輪転舵角のオーバーシュートを発生する虞がある。そこで、本実施例１では、サーボゲインを調整することなく発振の現象を正確に捉え、目標値を切り換える制御を採用することとした。以下、発振の現象を詳細に検討する。

ここで、図７及び図８を用いて通常制御時と発振時との第１目標前輪転舵角θ₁ ^*と実前輪転舵角θ_Nとの関係について検討する。尚、説明のため、第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の変化率Δθ₁ ^*が０となったときを時刻ｔ１とし、実前輪転舵角変化率Δθ_Nが０となったときを時刻ｔ２として説明する。

時刻ｔ１において、θ₁ ^*が０となり、その後、左操舵状態から右方向への操舵状態に切返えされることとなる。このとき、実前輪転舵角θ_Nは若干の追従遅れがあるものの、時刻ｔ２において変化率Δθ_Nが０となり、左転舵状態から右方向への転舵状態に切返えされる。

同様に、時刻ｔ３において、運転者が右操舵から左操舵方向へ切り返えると、第１目標前輪転舵角θ₁ ^*は右操舵状態から左方向への操舵状態に切り返えされるため、第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*もマイナス側となる。このとき、実前輪転舵角変化率Δθ_Nはプラス側であり、操舵方向（ステアリングホイール１が回転する方向）と転舵方向（操向輪２０が転舵する方向）とが逆となっている。この状態は、実前輪転舵角θ_Nが右転舵状態から左方向への転舵状態に切り返えされる時刻ｔ４の間まで継続することとなる。

しかしながら、第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の絶対値と実前輪転舵角θ_Nの絶対値とを比較すると、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間において、継続的に｜θ₁ ^*｜<｜θ_N｜となることはない。

時刻ｔ５において運転者が手放しを行うと、運転者が時刻ｔ３においてステアリングホイール１を右方向から左方向に切り返した際の運動エネルギがステアリングホイール１に残っているため、そのエネルギによってステアリングホイール１は自ら中立位置方向に戻ろうとする。ただし、運転者は手放ししているため、ステアリングホイール１は自身の慣性力のみによって左操舵方向に運動している状態である。

この状態で第１目標前輪転舵角θ₁ ^*が設定され、その設定値に基づいて前輪モータ３ａを駆動すると、操向輪２０には操舵負荷があるため、手放し状態のステアリングホイール１に対して反力が与えられることとなる。このとき、前輪モータ３ａの反力トルクはステアリングホイール１側に伝達され、制御舵角を加算しているときには、加算していた制御舵角を減らす駆動力が発生するので、ステアリングホイール１自身を右操舵方向に駆動する力となる。すなわち、実前輪転舵角θ_Nが左方向への転舵状態を達成しようとする力によって、ステアリングホイール１が右方向への操舵状態となり、それにつられて第１目標前輪転舵角θ₁ ^*も右方向への操舵状態となる。

上記力学的な関係により、時刻ｔ６以降において、発振により第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*と実前輪転舵角変化率Δθ_Nとの積がマイナス（すなわち回転方向が反転する状態）となる領域が増大する。この増大を検出するのがステップ２０５において設定した所定時間である。以下、この領域について更に詳細に検討する。

図８は時刻ｔ６１（時刻ｔ６以降に第１目標前輪転舵角θ₁ ^*が０になる時刻）から時刻ｔ９における角度絶対値の変化及び角度変化率を表す拡大図である。尚、図８に示す値は、それぞれ絶対値を取っているため、角度の値は常にプラスの領域に出現するものとする。

時刻ｔ６１から時刻ｔ７の領域では、角度変化率の積（Δθ₁ ^*×Δθ_N）が負となっているものの、角度絶対値の関係は、｜θ₁ ^*｜>｜θ_N｜である。次に、時刻ｔ７から時刻ｔ７１の間は角度変化率の積（Δθ₁ ^*×Δθ_N）は正となるものの、時刻ｔ７１から時刻８までの間は、継続的に角度変化率の積（Δθ₁ ^*×Δθ_N）が負となる。

この領域において、ステアリングホイール１の慣性力は操向輪２０の操舵負荷に比べて小さいため、電動モータ３ａの駆動トルク（反力トルク）によって容易に変化し、一方、操向輪２０は容易に変化しにくいため、若干遅れて変化する。これにより、時刻ｔ７２において、角度絶対値の関係は、時刻ｔ７２から時刻ｔ７３において継続的に｜θ₁ ^*｜<｜θ_N｜となる。すなわち、発振した状態では、角度変化率の積（Δθ₁ ^*×Δθ_N）が負となる領域において、必ず上記のように角度絶対値の関係が継続的に｜θ₁ ^*｜<｜θ_N｜となる領域が出現する。

そこで、実施例１では、発振の検出条件として、ステップ２０５において操向輪２０の操舵負荷が高いことを表す所定車速V₀未満かどうかを判断する。次に、ステップ２０６及びステップ２０７において、角度変化率の積（Δθ₁ ^*×Δθ_N）が負、かつ、角度絶対値の関係が継続的に｜θ₁ ^*｜<｜θ_N｜となる状態を検出することとした。

上述したように手放しによりステアリングホイール１の発振が検出されると、発振抑制制御フラグF_Nが１にセットされ、目標前輪転舵角として、第２目標前輪転舵角θ₂ ^*がセットされる。この第２目標前輪転舵角は、現在の実前輪転舵角θNである。よって、制御上は目標値と実際の検出値との偏差が無くなることとなり、前輪モータ３ａに対して指令信号が出力されなくなる。このため、ステアリングホイール１に前輪モータ３ａの反力トルクが作用することがなく、発振を確実に抑制することができる。

図９は実施例１の発振抑制制御を備えた構成において、図７で説明したのと同様のステアリングホイール操作を行った際のタイムチャートである。図９に示すように、手放しした後、発振検知及び目標前輪転舵角を実前輪転舵角θ_Nに固定した場合、ステアリングホイール１の発振を確実に抑制できていることが分かる。尚、上述したように目標値を切り換えるのみであり、サーボゲイン等は一切変更していないため、仮に運転者が再度ステアリングホイール１を把持して操舵したとしても、サーボ制御の追従遅れやオーバーシュート等を回避可能である。

発振が抑制されると、ステアリングホイール１は手放し状態において回転運動を停止することとなる。よって、操舵角θdに基づいて設定される第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の変化も発生しなくなる。よって、第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*が０の状態が所定時間継続したときは発振が抑制できたと判断して発振抑制制御を終了し、通常制御に復帰する。

以下、本実施例の作用効果について列挙する。
（1）現在の実前輪転舵角θ_Nを第２目標前輪転舵角θ₂ ^*として設定し、制御信号を出力する第２目標前輪転舵角演算部132（第２目標前輪転舵角設定手段に相当）と、ステアリングホイールが把持されていないときに、通常時制御演算部121（第１目標前輪転舵角設定手段に相当）から第２目標前輪転舵角演算部132に切り換える目標値切換部122（切換手段に相当）とを備えることとした。

よって、ステアリングホイールが把持されていないときに、現在の実前輪転舵角である第２目標前輪舵角を設定することで、サーボ制御における目標値と制御対象の値との偏差が０となり、前輪モータ３ａに駆動トルクが発生することがない。これにより、可変舵角アクチュエータ３のサーボ制御の追従遅れやオーバーシュートを回避することが可能となり、ステアリング操舵角の発振を抑制することができる。また、サーボゲイン等を変更していないため、運転者が手放し状態からステアリングを把持したとしても、追従遅れやオーバーシュートを回避することができる。
(2)ステアリングホイールが把持されていないときに操舵角の発振を検出する発振判断部131（発振状態検出手段に相当）を設け、目標値切換部122は、発振判断部131により発振状態が検出されたとき、通常時制御演算部121から第２目標前輪転舵角演算部132に切り換えることとした。すなわち、発振状態を検知することで、不要な制御の切り換えを抑制することができる。

(3)発振判断部131は、第１目標前輪転舵角θ₁ ^*と実前輪転舵角θ_Nの回転方向が逆向きの状態が所定時間継続した場合に発振状態として検出することとした。

すなわち、手放し時は、前輪モータ３ａの反力トルクがステアリングホイール１側に伝達され、ステアリングホイール１自身を右操舵方向に駆動する力となり、発振により第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*と実前輪転舵角変化率Δθ_Nとの積がマイナスとなる領域（継続する時間）が増大する。この現象を捉えることで、確実にステアリングホイール１の発振を検出することができる。

(4)発振判断部131は、第１目標前輪転舵角の絶対値が、前記実前輪転舵角の絶対値よりも小さいときに発振状態として検出することとした。すなわち、ステアリングホイール１の慣性力は操向輪２０の操舵負荷に比べて小さいため、電動モータ３ａの駆動トルク（反力トルク）によって容易に変化し、一方、操向輪２０は容易に変化しにくいため、若干遅れて変化する。すなわち、発振した状態では、角度変化率の積（Δθ₁ ^*×Δθ_N）が負となる領域において、必ず角度絶対値の関係が継続的に｜θ₁ ^*｜<｜θ_N｜となる領域が出現する。この現象を捉えることで、確実にステアリングホイール１の発振を検出することができる。

(5)発振判断部131は、制御舵角を加算しているときに検出することとした。よって、他の制御中において発振の誤検出を回避することができる。言い換えると、基本的に発振は操向輪２０の制御舵角を加算しているときにおいて発生するため、その領域において発振判断をしておけばよいことと同義である。

(6)目標値切換部122は、第２目標前輪転舵角演算部132に切り換えられた状態において、第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*が所定値以下の状態が所定時間継続したときは、第２目標前輪転舵角演算部132から通常時制御演算部121に切り換えることとした。すなわち、発振が抑制されると、操舵角θdに基づいて設定される第１目標前輪転舵角θ₁ ^*の変化も発生しなくなる。よって、第１目標前輪転舵角変化率Δθ₁ ^*が０の状態が所定時間継続したときは発振が抑制できたと判断することが可能となり、発振抑制制御を終了して通常制御に復帰することができる。
尚、実施例１では、ステアリングホイールが把持されていない状態で発振しているかどうかを、操舵角θdと前輪モータ回転角θmfとから判断しているが、操舵トルクやモータ電流値等からステアリングホイールが把持されていない状態で発振しているかどうかを判断することも当然できる。

実施例１の操舵制御装置を示す全体システム図である。 実施例１の前輪転舵コントローラの制御ブロック図である。 実施例１の目標値生成部の制御ブロック図である。 実施例１の目標出力値生成部の制御ブロック図である。 実施例１のACTR発振抑制制御部の制御ブロック図である。 実施例１の発振抑制制御を表すフローチャートである。 車両停止状態において発振抑制制御を行うことなくステアリングホイール１を左右に操舵した後、中立位置に戻す途中で手放しをした場合のタイムチャートである。 車両停止状態において発振抑制制御を行うことなくステアリングホイール１を左右に操舵した後、中立位置に戻す途中で手放しをした場合のタイムチャートである。 実施例１の発振抑制制御を備えた構成において、図７で説明したのと同様のステアリングホイール操作を行った際のタイムチャートである。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ａ 前輪モータ
３ 可変舵角アクチュエータ
７ 車速センサ
８ 操舵角センサ
２０ 操向輪
100 コントロールユニット
100a メインコントローラ
100b 前輪操舵コントローラ
110 目標値生成部
111 車両モデル演算部
112 目標値演算部
120 目標出力値生成部
121 通常時制御演算部（第１目標前輪転舵角設定手段）
122 目標値切換部（切換手段）
130 ACTR発振抑制制御部
131 ACTR発振判断部（発振状態検出手段）
132 第２目標前輪転舵角演算部（第２目標前輪転舵角設定手段）

Claims (7)

1. ステアリングホイールの操舵角に対する操向輪の転舵角の舵角比を変更可能な舵角比可変機構と、
   車両の走行状況に基づいて、前記舵角比可変機構を用いる挙動制御則により第１目標転舵角を設定し、制御信号を出力する第１目標転舵角設定手段と、
   前記制御信号に基づいて前記舵角比可変機構をサーボ制御する舵角比可変制御手段と、
   を備えた車両用操舵制御装置において、
   実転舵角を第２目標転舵角として設定し、制御信号を出力する第２目標前輪転舵角設定手段と、
   前記ステアリングホイールが把持されていないときに、前記第１目標転舵角設定手段から前記第２目標転舵角設定手段に切り換える切換手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記ステアリングホイールが把持されていないときに発生する前記操舵角の発振状態を検出する発振状態検出手段を設け、
   前記切換手段は、前記発振状態検出手段により発振状態が検出されたとき、前記第１目標転舵角設定手段から前記第２目標転舵角設定手段に切り換えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記発振状態検出手段は、前記第１目標転舵角と実転舵角の回転方向が逆向きの状態が所定時間継続した場合に発振状態として検出することを特徴とする車両用操舵制御装置。
4. 請求項３に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記発振状態検出手段は、前記第１目標転舵角の絶対値が、前記実転舵角の絶対値よりも小さいときに発振状態として検出することを特徴とする車両用操舵制御装置。
5. 請求項２ないし４いずれか１つに記載の車両用操舵制御装置において、
   前記発振状態検出手段は、前記舵角比可変制御手段が制御舵角を加算しているときに検出する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
6. 請求項１ないし５いずれか１つに記載の操舵制御装置において、
   前記切換手段は、前記第２目標転舵角設定手段に切り換えられた状態において、前記第１目標転舵角変化率が所定値以下の状態が所定時間継続したときは、前記第２目標転舵角設定手段から前記第１目標転舵角設定手段に切り換えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
7. 車両の走行状況に基づいてステアリングホイールの操舵角に対する操向輪の目標転舵角を設定し、舵角比可変機構により操向輪の転舵角をサーボ制御する車両用操舵制御装置において、
   前記ステアリングが把持されていないときに、実転舵角を目標前輪転舵角として設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。

Images