JP2007237938A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 目標転舵角に対する実転舵角のオーバーシュートに伴う違和感を抑制しつつ、転舵反力が発生しない操舵初期において速やかに操舵反力を立ち上げることができる車両用操舵制御装置を提供する。
【解決手段】 転舵コントローラ１２は、運転者が操作する操舵ハンドル１の操舵状態に応じた目標転舵角を設定し、この目標転舵角と一致するように左右前輪９，９を転舵する転舵モータ６を駆動制御する。操舵反力コントローラ１１は、左右前輪９，９から転舵モータ６に付与される転舵反力に応じた操舵反力と、操舵ハンドル１の操舵角に対する転舵状態量の遅れ量に応じた操舵反力とに基づいて操舵反力指令値を設定し、操舵反力指令値に基づいて操舵ハンドル１に操舵反力を付与する操舵反力モータ４を駆動制御し、遅れ量の方向が反転した場合には、反転しない場合よりも遅れ量に応じた操舵反力を抑制する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、操向輪を転舵する転舵アクチュエータと操作部に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータとを備えた車両用操舵制御装置の技術分野に属する。

従来、ハンドルと操向輪とが機械的に切り離されたステアバイワイヤシステムでは、操舵力と転舵反力（例えば、ラック軸力）との偏差に応じた操舵反力を付与し、路面からの情報を運転者にフィードバックしている。さらに、操舵角に対応する操向輪の目標転舵角と実転舵角との偏差に応じた操舵反力を付与し、転舵反力が発生しない操舵初期において速やかに操舵反力を立ち上げ、操舵感の悪化を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２１７９９８号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、目標転舵角と実転舵角との偏差に応じて操舵反力を生成しているため、転舵制御の制御ゲインを高めた場合、目標転舵角に対し実転舵角がオーバーシュートする可能性がある。よって、操舵中にこのオーバーシュートが発生した場合、偏差の符号が反転して操舵反力が変動するため、運転者に違和感を与えると共に、所望の操舵反力を得られないおそれがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、目標転舵角に対する実転舵角のオーバーシュートに伴う違和感を抑制しつつ、転舵反力が発生しない操舵初期において速やかに操舵反力を立ち上げることができる車両用操舵制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
操向輪を転舵する転舵アクチュエータと、
運転者が操作する操作部の操舵状態に応じた目標転舵角を設定し、この目標転舵角と一致するように前記転舵アクチュエータを駆動制御する転舵制御手段と、
前記操作部に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータと、
少なくとも前記操向輪から前記転舵アクチュエータに付与される転舵反力に応じた操舵反力と、前記操作部の操舵状態量に対する転舵状態量の遅れ量に応じた操舵反力とに基づいて操舵反力指令値を設定する操舵反力指令値設定手段と、
前記操舵反力指令値に基づいて前記操舵反力アクチュエータを駆動制御する操舵反力制御手段と、
前記遅れ量の方向が反転した場合には、反転しない場合よりも遅れ量に応じた操舵反力を抑制する操舵反力抑制手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明の車両用操舵制御装置では、転舵反力に応じた操舵反力と、操作部の操舵状態量に対する転舵状態量の遅れ量に応じた操舵反力とに基づいて操舵反力指令値が設定される。よって、転舵反力が生じない操舵初期において、操作部の操舵状態量に対する転舵状態量の遅れ量に応じた操舵反力を生成し、速やかに操舵反力を立ち上げることができる。このとき、操作部の操舵状態量に対する転舵状態量の遅れ量の方向が反転した場合には、遅れ量に応じた操舵反力が抑制される。これにより、目標転舵角に対する実転舵角のオーバーシュートに伴う操舵反力の変動を抑制することができる。
この結果、目標転舵角に対する実転舵角のオーバーシュートに伴う違和感を抑制しつつ、転舵反力が発生しない操舵初期において速やかに操舵反力を立ち上げることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
［全体構成］
図１は、実施例１の車両用操舵制御装置を適用したステアバイワイヤシステムの構成図である。

実施例１のステアバイワイヤシステムは、図１に示すように、操舵ハンドル１（操作部）と、操舵角センサ２と、操舵トルクセンサ３と、操舵反力モータ（操舵反力アクチュエータ）４と、バックアップクラッチ５と、転舵モータ（転舵アクチュエータ）６と、転舵角度センサ（実転舵角検出手段）７と、舵取り機構８と、左右前輪９，９（操向輪）と、ラック軸力センサ１０と、操舵反力コントローラ（操舵反力制御手段）１１と、転舵コントローラ（転舵制御手段）１２と、通信ライン１３と、を備えている。

転舵モータ６は、ブラシレスモータ等で構成される。また、操舵ハンドル１に操舵反力を与えるための操舵反力モータ４は、転舵モータ６と同様に、ブラシレスモータ等で構成されている。
ラック軸力センサ１０は、舵取り機構８のラックにかかる軸力を検出する。

実施例１のステアバイワイヤシステムは、運転者が操作する操舵ハンドル１と、操舵ハンドル１とは機械的に切り離され、左右前輪９，９を転舵する舵取り機構８と、操舵ハンドル１に操舵反力を付与する操舵反力モータ４と、舵取り機構８に転舵力を付与する転舵モータ６と、を備え、操舵ハンドル１と舵取り機構８との間に機械的な繋がりが無い構成となっている。

ただし、機械的なバックアップ機構として、バックアップクラッチ５を備えており、操舵ハンドル１と舵取り機構８との間を機械的に連結することが可能である。つまり、ステアバイワイヤシステムに何らかの異常が発生した場合、バックアップクラッチ５を連結することで安全な走行が可能となる。

実施例１では、操舵ハンドル１の操舵角を操舵角センサ２で検出し、操舵反力コントローラ１１で指令転舵角が演算される。転舵コントローラ１２では、実際の転舵角が指令転舵角と一致するように、転舵モータ６の駆動指令値が演算され、転舵モータ６が駆動されることで転舵動作が行われる。

転舵コントローラ１２で演算される電流指令値は、指令転舵角に所定の応答特性で実転舵角が追従するように制御演算する角度サーボ系により算出される。
転舵コントローラ１２の角度サーボ系は、例えば、図２の転舵角制御ブロック図に示すように、ロバストモデルマッチング手法を用いた方法で構成される。この方法では、あらかじめ与えておいた所望の特性と一致させるためのモデルマッチング補償器により、指令転舵角に対し所定の規範応答特性を実現するための電流指令値を演算し、ロバスト補償器により外乱成分に応じた補償電流が演算される。これにより、外乱発生時においても実転舵角が規範応答特性で追従可能な、耐外乱性に優れた制御系が実現できる。

操舵反力コントローラ１１では、操舵ハンドル１の操舵角と、転舵角度センサ７により検出された転舵モータ６の回転角度から求まる左右前輪９，９の実際の転舵角（実転舵角）と、ラック軸力センサ１０により検出された軸力とに基づいて、操舵反力指令値が演算される。操舵反力コントローラ１１では、操舵トルクセンサ３により検出された操舵トルクが操舵反力指令値に応じた値となるように、操舵反力モータ４の駆動指令値が演算され、操舵反力モータ４が駆動されることで、操舵反力が付与される。この操舵反力は、操舵ハンドル１と操舵反力モータ４との間に設けた操舵トルクセンサ３によりモニタリングされる。

［操舵反力指令値設定制御処理］
図３は、実施例１の操舵反力コントローラ１１で実行される操舵反力指令値設定制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップS1では、操舵角θhと、左右前輪９，９の実転舵角θpと、軸力Ｆと、車速Ｖと、車両のヨーレイトφとをそれぞれ読み込み、ステップS2へ移行する。

ステップS2では、ステップS1で読み込んだ操舵角θhを時間微分して操舵角速度dθh/dtを算出し、ステップS3へ移行する。

ステップS3（実転舵角速度検出手段）では、ステップS1で読み込んだ実転舵角θpを時間微分して実転舵角速度dθp/dtを算出し、ステップS4へ移行する。

ステップS4（転舵角推定手段）では、ステップS1で読み込んだ操舵角θhに応じた目標転舵角θeを算出すると共に、算出した目標転舵角θeに操舵反力モータ４の制御性能と等価なフィルターＬpを乗算して推定転舵角Ｌp・θeを算出し、ステップS5へ移行する。

ステップS5（転舵角速度推定手段）では、ステップS4で算出した目標転舵角Ｌp・θeを時間微分して推定転舵角速度Ｌp・dθe/dtを算出し、ステップS6へ移行する。

ステップS6では、ステップS1で読み込んだ軸力Ｆに所定の重み係数Ｇを乗算して第１操舵反力を算出し、ステップS7へ移行する。
第１操舵反力＝Ｇ・Ｆ

ステップS7では、ステップS4で算出した推定転舵角の絶対値|Ｌp・θe|がステップS1で読み込んだ実転舵角の絶対値|θp|よりも小さいか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。

ステップS8（操舵反力抑制手段）では、第２操舵反力θaと第３操舵反力θvを共にゼロとし、ステップS13へ移行する。

ステップS9では、ステップS2で算出された操舵角速度dθh/dtの変化量等に基づいて、操舵ハンドル１が減速方向へ操作されているか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する。

ステップS10では、ステップS1で読み込んだ車速Ｖおよびヨーレイトφから、重みゲインＫを設定し、ステップS11へ移行する。ここで、重みゲインＫは、図４のゲインｋ₁と図５のゲインｋ₂とを乗算した値とする。
重みゲインＫ＝ｋ₁・ｋ₂

図４は、車速Ｖに応じたゲインｋ₁の設定マップであり、ゲインｋ₁は、車速Ｖが所定値Ｖ₀以下となる極低速域ではゼロとなり、車速が所定値Ｖ₀を超えたとき、車速Ｖに比例して大きくなるように設定されている。図５は、ヨーレイトφに応じたゲインｋ₂の設定マップであり、ゲインｋ₂は、ヨーレイトφに比例して大きくなるような特性に設定されている。

ステップS11では、ステップS4で算出した推定転舵角Ｌp・θeからステップS1で読み込んだ実転舵角θpを減算して第２操舵反力θaを算出し、ステップS12へ移行する。
第２操舵反力θa＝Ｌp・θe−θp

ステップS12では、ステップS1で読み込んだ車速Ｖおよびヨーレイトφから、重みゲインＣを設定し、ステップS13へ移行する。ここで、重みゲインＣは、図４のゲインｃ₁と図５のゲインｃ₂とを乗算した値とする。
重みゲインＣ＝ｃ₁・ｃ₂

図４は、車速Ｖに応じたゲインｃ₁の設定マップであり、ゲインｃ₁は、車速Ｖが所定値Ｖ₀以下となる極低速域ではゼロとなり、車速が所定値Ｖ₀を超えたとき、車速Ｖに比例して大きくなるように設定されている。図５は、ヨーレイトφに応じたゲインｃ₂の設定マップであり、ゲインｃ₂は、ヨーレイトφに比例して大きくなるような特性に設定されている。

ステップS13では、ステップS5で算出した推定転舵角速度Ｌp・dθe/dtからステップS3で算出した実転舵角速度dθp/dtを減算して第３操舵反力θvを算出し、ステップS14へ移行する。
第３操舵反力θv＝Ｌp・dθe/dt−dθp/dt
第２操舵反力θaおよび第３操舵反力θvは、操舵ハンドル１の操舵角θhに対する転舵状態量（実転舵角θp、実転舵角速度dθp/dt）の遅れ量に応じた操舵反力に相当する。

ステップS14（操舵反力指令値設定手段）では、ステップS6で算出された第１操舵反力Ｇ・Ｆと、ステップS8またはステップS11で算出された第２操舵反力θaと、ステップS8またはステップS13で算出された第３操舵反力θvと、ステップS10で設定された重みゲインＫと、ステップS12で設定された重みゲインＣとに基づいて、操舵反力モータ４の操舵反力指令値Ｔを算出し、リターンへ移行する。
Ｔ＝Ｇ・Ｆ ＋ Ｋ・θa ＋ Ｃ・θv

次に、作用を説明する。
［転舵制御性能を考慮した操舵反力指令値設定作用］
従来、ステアバイワイヤにおいて操舵反力を生成する方法としては、ラック軸力を検出し、このラック軸力に応じて操舵反力を生成する方法が知られている。この軸力は操舵ハンドルの操舵状態に応じた目標転舵角に応じて転舵が回転駆動され、その結果、軸力が発生することで検出される。したがって、図６に示すように、操舵初期には軸力が発生しないために操舵反力は小さい。そして、その後、転舵が駆動されて軸力が発生し、これに伴って操舵反力も増大することになる。このように、操舵量と操舵反力には位相ずれ（時間的なずれ）が生じる結果となり、これが運転者の操舵感を低下させ、操舵違和感を生じさせる結果となっていた。

この問題を解決する方法として、特開平１０−２１７９９８号公報に記載の操舵制御装置のように、操舵力と軸力との偏差に加え、操舵角に対応する操向輪の目標転舵角と実転舵角との偏差に基づいて操舵反力を発生させる技術が知られている。すなわち、操舵初期時に操舵角の増加に対応する目標転舵角に対して実転舵角が遅れた場合、図７に示すようにその偏差が急激に増加し、操舵反力が初期に大きく立ち上がる。これにより、軸力が発生しない操舵初期から操舵反力を発生させることができる。

しかしながら、特開平１０−２１７９９８号公報に記載の技術では、単純に目標転舵角と実転舵角との偏差に基づいて操舵反力を発生させているため、転舵駆動の制御性能に大きく左右されるという問題があった。例えば、図８のように制御応答性が低く、目標転舵角に対し実転舵角の応答遅れがあるステアバイワイヤシステムの場合、応答遅れに応じて常に操舵反力が生成されてしまうため、操舵反力に不要な反力が付与されることで粘性感が強くなり、操舵感の悪化を伴う。

一方、操舵に対する転舵の応答性を高めるために制御ゲインを高くした場合、図９に示すように目標転舵角に対し実転舵角がオーバーシュートする可能性がある。よって、操舵中にこのオーバーシュートが発生した場合、偏差の符号が反転して操舵反力の向きが変動するため、運転者に違和感を与えると共に、所望の操舵反力を得られないおそれがある。

これに対し、実施例１の車両用操舵制御装置では、転舵の制御性能と等価なフィルターＬpを目標転舵角θeに付与し、そのフィルターＬpを付加した目標転舵角（推定転舵角Ｌp・θe）と実転舵角θpとの偏差により第２操舵反力θaを生成し、さらに目標転舵角速度（推定転舵角速度Ｌp・dθe/dt）と実転舵角速度dθp/dtとの偏差により第３操舵反力θvを生成している。

すなわち、推定転舵角Ｌp・θeと実転舵角θpとの偏差に応じた第２操舵反力θaと、推定転舵角速度Ｌp・dθe/dtと実転舵角速度dθp/dtとの偏差に応じた第３操舵反力θvとを操舵反力指令値Ｔに加えることで、軸力Ｆが発生せず第１操舵反力Ｇ・Ｆがゼロまたはゼロ付近の微小値となる操舵初期において、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvにより操舵反力を速やかに立ち上げることができる。

このとき、第２操舵反力θa，第３操舵反力θvは、図１０に示すように、操舵初期の遅れ分のみに基づいて算出されるため、偏差にかかる重みゲインＫ,Ｃを大きな値に設定した場合であっても、上記オーバーシュート等、操舵反力全体に及ぼす影響を小さく抑えることができる。
ここで、フィルターＬpは、通常、転舵角制御と等価に設定するが、図１１のように車速Ｖが高いほどより大きな値とすることによって、操舵反力の大きさを調整することも可能である。

［オーバーシュート抑制作用］
通常、転舵制御では、外乱に対して追従性を良くする必要があるため、制御ゲインを極力大きくするように設計される。
しかし、大きな制御ゲインでは切り返しや切り増しからの保舵など、ハンドル回転を減速させると、操舵角に対して転舵角はオーバーシュートすることが考えられる。そのような状況では操舵反力が不安定となり、運転者に不安感を与えてしまう。

これに対し、実施例１では、操舵ハンドル１が減速方向へ操作されている場合には、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvを与えず、第１操舵反力Ｇ・Ｆのみを与える。すなわち、図３のフローチャートにおいて、ステップS9で減速方向へ操作されていると判定された場合には、ステップS8へと進み、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvが共にゼロとされる。これにより、オーバーシュートによる操舵反力の反転を防止でき、運転者に与える操舵違和感を抑制することができる。

また、実施例１では、推定転舵角の絶対値|Ｌp・θe|に対し、実転舵角の絶対値|θp|が大きい場合には、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvを与えず、第１操舵反力Ｇ・Ｆのみを与える。すなわち、図３のフローチャートにおいて、ステップS7で|推定転舵角|<|実転舵角|であると判定された場合には、ステップS8へと進み、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvが共にゼロとされる。これにより、オーバーシュートによる操舵反力の反転を防止でき、運転者に与える操舵違和感を抑制することができる。

［車速に応じた重みゲイン設定作用］
実施例１の車両用操舵制御装置では、図４に示したように、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvにかかる重みゲインＫ,Ｃを、車速Ｖにより変更する。例えば、車庫入れ等の極低速走行時には、操舵ハンドル１をできるだけ軽い力で操舵可能とした方が、運転者にとっては扱い易いため、切り始めの操舵反力はあまり必要としない。

そこで、実施例１では、車速Ｖが所定値Ｖ₀以下となる極低速域では、第２操舵反力θa，第３操舵反力θvの重みゲインＫ,Ｃを共に低く設定し、切り始めの反力生成を小さくする。これにより、切り始めの操舵反力が小さくなり、車庫入れ等において運転者の操舵負担軽減を図ることができる。

さらに、実施例１では、車速Ｖが所定値Ｖ₀を超える通常走行時の車速域では、車速Ｖが高くなるに連れて重みゲインＫ,Ｃを徐々に大きくする。これにより、車速Ｖが高いほど操舵初期時により大きな操舵反力が得られ、操舵にしっかり感を出すことができる。この結果、車速Ｖが高いほど操舵初期時の操舵ハンドル１のふらつき等がより抑制されるため、高速走行時における直進安定性を確保することができる。

［ヨーレイトに応じた重みゲイン設定作用］
実施例１の車両用操舵制御装置では、図５に示したように、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvにかかる重みゲインＫ,Ｃを、車両のヨーレイトφにより変更する。すなわち、車両の挙動変化が大きくなるに連れて重みゲインＫ,Ｃを大きくすることで、操舵反力指令値Ｔが大きくなるため、車両の挙動変化を操舵反力として運転者に認識させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵制御装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 左右前輪９，９を転舵する転舵モータ６と、運転者が操作する操舵ハンドル１の操舵状態に応じた目標転舵角θeを設定し、この目標転舵角θeと一致するように転舵モータ６を駆動制御する転舵コントローラ１２と、操舵ハンドル１に操舵反力を付与する操舵反力モータ４と、少なくとも左右前輪９，９から転舵モータ６に付与される転舵反力（軸力Ｆ）に応じた操舵反力（第１操舵反力Ｇ・Ｆ）と、操舵ハンドル１の操舵角θhに対する転舵状態量（実転舵角θp、実転舵角速度dθp/dt）の遅れ量に応じた操舵反力（第２操舵反力θa、第３操舵反力θv）とに基づいて操舵反力指令値Ｔを設定する操舵反力指令値設定手段（ステップS14）と、操舵反力指令値Ｔに基づいて操舵反力モータ４を駆動制御する操舵反力コントローラ１１と、遅れ量の方向が反転した場合には、反転しない場合よりも遅れ量に応じた操舵反力を抑制する操舵反力抑制手段（ステップS8）と、を備える。これにより、目標転舵角θeに対する実転舵角θpのオーバーシュートに伴う違和感を抑制しつつ、転舵反力（軸力Ｆ）が発生しない操舵初期において速やかに操舵反力を立ち上げることができる。

(2) 操舵反力抑制手段（ステップS8）は、操舵ハンドル１が減速方向に操作された場合には、増速方向に操作された場合または等速操作された場合よりも、遅れ量に応じた操舵反力を抑制するため、遅れ量の反転によるオーバーシュート時の操舵違和感を抑制することができる。

(3) 目標転舵角θeと転舵モータ６の応答特性を表すフィルターＬpとに基づいて、左右前輪９，９の転舵角を推定転舵角Ｌp・θeとして推定する転舵角推定手段（ステップS4）と、左右前輪９，９の実転舵角θpを検出する転舵角度センサ７と、を設け、操舵反力指令値設定手段（ステップS14）は、推定転舵角Ｌp・θeと実転舵角θpとの偏差に基づいて、遅れ量に応じた操舵反力（第２操舵反力θa）を設定する。これにより、転舵制御性能の遅れによる不要な操舵反力の生成を抑制することができる。

(4) 目標転舵角θeと転舵モータ６の応答特性を表すフィルターＬpとに基づいて、左右前輪９，９の転舵角速度を推定転舵角速度Ｌp・dθe/dtとして推定する転舵角速度推定手段（ステップS5）と、左右前輪９，９の実際の転舵角速度dθp/dtを検出する実転舵角速度検出手段（ステップS3）と、を設け、操舵反力指令値設定手段（ステップS14）は、推定転舵角速度Ｌp・dθe/dtと実転舵角速度dθp/dtとの偏差に基づいて、前記遅れ量に応じた操舵反力（第３操舵反力θv）を設定する。これにより、これにより、転舵制御性能の遅れによる不要な操舵反力の生成を抑制することができる。

(5) 操舵反力抑制手段（ステップS8）は、推定転舵角Ｌp・θeよりも実転舵角θpが大きい場合、実転舵角θpが推定転舵角Ｌp・θeよりも大きい場合に対して遅れ量に応じた操舵反力を抑制する。これにより、遅れ量の反転によるオーバーシュート時の操舵違和感を抑制することができる。

(6) 操舵反力抑制手段（ステップS8）は、遅れ量の方向が反転した場合には、前記遅れ量に応じた操舵反力をゼロとするため、操舵中立域付近での遅れの方向の切り替わりにおいて、不要な反力変動をより小さくすることができる。

実施例２は、操舵中立位置付近では遅れ量に応じた操舵反力の抑制量を小さくする例である。
実施例２の車両用操舵制御装置を適用したステアバイワイヤシステムの全体構成は、図１に示した実施例１の構成と同様であるため、説明を省略する。

［操舵反力指令値設定制御処理］
図１２は、実施例２の操舵反力コントローラ１１で実行される操舵反力指令値設定制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図３に示した実施例１と同一の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

ステップS21（切り戻し操舵判定手段）では、ステップS1で読み込んだ軸力ＦとステップS11で算出した第２操舵反力θaの符号が共に正、または共に負であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS14へ移行し、NOの場合にはステップS22へ移行する。

ステップS22（操舵反力抑制手段）では、ステップS11で算出した第２操舵反力θaとステップS13で算出した第３操舵反力θvにそれぞれ図１３に示すゲインを乗算し、ステップS14へ移行する。ここで、図１３のゲインは、軸力Ｆに応じて設定され、軸力Ｆがゼロから中立付近の所定値Ｆ₀までは１、それ以上は軸力Ｆに反比例して減少し、所定値Ｆ₁（>Ｆ₀）以上でゼロとなるような特性に設定されている。

なお、軸力Ｆの代わりのパラメータとして操舵角θhを用い、操舵角速度dθh/dtが切り戻し方向と判定されている間は、操舵角θhが中立に近づくほど、第２操舵反力θa、第３操舵反力θvが徐々に生成されるよう、図１３の横軸を操舵角θhとしてゲインを設定してもよい。

次に、作用を説明する。
［操舵中立位置通過時の反力変動防止作用］
図１４は、操舵中立位置通過時における実施例２の反力変動防止作用を示す、転舵角、推定転舵角と実転舵角との偏差および操舵反力のタイムチャートである。
軸力の検出値はヒステリシスを持っているため、操舵角が中立を通過しても直ぐには検出値は現れない。実施例１では、切り戻し操作開始から時点t3に至るまで、すなわち推定転舵角が実転舵角よりも小さい場合には、第２操舵反力と第３操舵反力が共にゼロとなり、軸力による第１操舵反力のみが操舵反力となる。

そして、時点t3では、"推定転舵角<実転舵角"の状態から"推定転舵角>実転舵角"の状態へと移行したため、第１操舵反力に第２操舵反力と第３操舵反力とを加算した操舵反力が生成される。このため、操舵角のゼロ付近で第２操舵反力と第３操舵反力の立ち上がりがそのまま反力変動となり、操舵の違和感となってしまう。

これに対し、実施例２では、操舵中立付近に近づくほど、第２操舵反力と第３操舵反力を徐々に生成されるようにする。そこで、図１５のように軸力の向きと偏差の向きとが一致しない領域では、第２操舵反力と第３操舵反力にそれぞれ図１３のゲインを付加する。すなわち、図１２のフローチャートにおいて、ステップS21で軸力と第２操舵反力の符号が一致しないと判定された場合には、ステップS22→ステップS14へと進み、第２操舵反力と第３操舵反力に軸力に応じたゲインがそれぞれ乗算される。

よって、軸力が所定値Ｆ₁を超える場合は、第２操舵反力と第３操舵反力は共にゼロとなり、軸力が所定値Ｆ₀と所定値Ｆ₁との間に位置する場合は、操舵角が小さくなるほどゲインは大きな値となり、軸力が所定値Ｆ₀以下となる場合、すなわち操舵中立付近では、第２操舵反力、第３操舵反力に掛かるゲインは１となり、第２操舵反力と第３操舵反力の抑制量は共にゼロとなる。

したがって、実施例２では、図１４のタイムチャートにおいて、時点t1に至るまでの間、すなわち切り戻し開始から軸力が所定値Ｆ₁以上である間は、図１３のゲイン設定マップから第２操舵反力と第３操舵反力は共にゼロとなるため、実施例１と同様に、軸力に応じた第１操舵反力のみが生成される。

時点t1〜時点t2までの間は、軸力が所定値Ｆ₁から所定値Ｆ₀まで徐々に小さくなるため、操舵反力が徐々に増加し、時点t2以降は、時点t3以降の切り増し時における操舵反力の特性と一致した操舵反力が生成される。このため、時点t3の操舵中立位置通過時において、推定転舵角と実転舵角との偏差の符号が入れ替わったときでも、第２操舵反力と第３操舵反力の立ち上がりによる反力変動は発生せず、操舵中立位置を通過する前後の操舵反力をスムースに連続させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(6)に加え、以下に列挙する効果を奏する。

(7) 操舵ハンドル１の切り戻し操舵を判定する切り戻し操舵判定手段（ステップS21）を設け、操舵反力抑制手段（ステップS22）は、操舵ハンドル１が切り戻し操舵されている場合、切り増し操舵または保舵されている場合よりも遅れ量に応じた操舵反力を抑制する。これにより、操舵中立位置を通過する際、スムースな操舵感が得られる。

(8) 切り戻し操舵判定手段（ステップS21）は、軸力Ｆの向きと遅れ量に応じた操舵反力の向きが反対方向の場合に、切り戻し操舵と判定するため、運転者の切り戻し操舵を正確に判定することができる。

(9) 操舵反力抑制手段（ステップS22）は、操舵ハンドル１が操舵中立位置に近いほど、遅れ量に応じた操舵反力の抑制量を小さくするため、中立位置をまたいで左右に操舵した際の操舵反力がスムースに連続し、良好な操舵感が得られる。

(10) 操舵反力抑制手段（ステップS22）は、転舵反力（軸力Ｆ）が小さいほど、操舵中立位置により近いと判定するため、第２操舵反力θaと第３操舵反力θvの力の切り替えを軸力Ｆの力の切り替わりと一致させることができ、よりスムースな操舵感が得られる。

実施例１，２では、バックアップ機構としてバックアップクラッチを備えたステアバイワイヤシステムへの適用例を示したが、例えば、バックアップクラッチがなく、完全に機械的に操作部と操向輪を切り離したステアバイワイヤシステムであっても適用することができる。要するに、操作部と操向輪を機械的に切り離し、操作部の操作状態に応じた転舵角となるように転舵アクチュエータを駆動する制御指令を出力すると共に、操向輪の転舵状態に応じた操舵反力を付与するように反力アクチュエータを駆動する制御指令を出力するステアバイワイヤ制御を実行する車両用操舵制御装置であれば適用できる。

実施例１の車両用操舵制御装置を適用したステアバイワイヤシステムの構成図である。 実施例１の転舵角制御ブロック図である。 実施例１の操舵反力コントローラ１１で実行される操舵反力指令値設定制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の車速Ｖに応じたゲインｋ₁,ｃ₁の設定マップである。 実施例１のヨーレイトφに応じたゲインｋ₂,ｃ₂の設定マップである。 操舵開始時の軸力特性図である。 操舵開始時の目標転舵角と実転舵角との偏差特性図である。 制御応答性が低いステアバイワイヤシステムでの目標転舵角と実転舵角との偏差を時系列的に示した図である。 制御応答性を高めた場合の目標転舵角に対する実転舵角のオーバーシュートを示す図である。 実施例１の転舵制御性能に応じた操舵反力指令値設定作用を示す図である。 実施例１の車速Ｖに応じたフィルターＬpの設定作用を示す図である。 実施例２の操舵反力コントローラ１１で実行される操舵反力指令値設定制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の軸力Ｆに応じて第２操舵反力θaと第３操舵反力θvに乗算されるゲインの設定マップである。 実施例２の反力変動防止作用を示すタイムチャートである。 軸力Ｆと第２操舵反力θaとの関係を示す図である。

符号の説明

１ 操舵ハンドル
２ 操舵角センサ
３ 操舵トルクセンサ
４ 操舵反力モータ
５ バックアップクラッチ
６ 転舵モータ
７ 転舵角度センサ
８ 舵取り機構
９，９ 左右前輪
１０ ラック軸力センサ
１１ 操舵反力コントローラ
１２ 転舵コントローラ
１３ 通信ライン

Claims (11)

1. 操向輪を転舵する転舵アクチュエータと、
   運転者が操作する操作部の操舵状態に応じた目標転舵角を設定し、この目標転舵角と一致するように前記転舵アクチュエータを駆動制御する転舵制御手段と、
   前記操作部に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータと、
   少なくとも前記操向輪から前記転舵アクチュエータに付与される転舵反力に応じた操舵反力と、前記操作部の操舵状態量に対する転舵状態量の遅れ量に応じた操舵反力とに基づいて操舵反力指令値を設定する操舵反力指令値設定手段と、
   前記操舵反力指令値に基づいて前記操舵反力アクチュエータを駆動制御する操舵反力制御手段と、
   前記遅れ量の方向が反転した場合には、反転しない場合よりも遅れ量に応じた操舵反力を抑制する操舵反力抑制手段と、
   を備える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、
   前記操舵反力抑制手段は、前記操作部が減速方向に操作された場合には、増速方向に操作された場合または等速操作された場合よりも、遅れ量に応じた操舵反力を抑制することを特徴とする車両用操舵制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記目標転舵角と前記転舵アクチュエータの応答特性とに基づいて、前記操向輪の転舵角を推定転舵角として推定する転舵角推定手段と、
   前記操向輪の実際の転舵角を検出する実転舵角検出手段と、
   を設け、
   前記操舵反力指令値設定手段は、前記推定転舵角と前記実転舵角との偏差に基づいて、前記遅れ量に応じた操舵反力を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記目標転舵角と前記転舵アクチュエータの応答特性とに基づいて、前記操向輪の転舵角速度を推定転舵角速度として推定する転舵角速度推定手段と、
   前記操向輪の実際の転舵角速度を検出する実転舵角速度検出手段と、
   を設け、
   前記操舵反力指令値設定手段は、前記推定転舵角速度と前記実転舵角速度との偏差に基づいて、前記遅れ量に応じた操舵反力を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記操舵反力抑制手段は、前記推定転舵角よりも前記実転舵角が大きい場合、前記実転舵角が前記推定転舵角よりも大きい場合に対して前記遅れ量に応じた操舵反力を抑制することを特徴とする車両用操舵制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記操作部の切り戻し操舵を判定する切り戻し操舵判定手段を設け、
   前記操舵反力抑制手段は、前記操作部が切り戻し操舵されている場合、切り増し操舵または保舵されている場合よりも前記遅れ量に応じた操舵反力を抑制することを特徴とする車両用操舵制御装置。
7. 請求項６に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記切り戻し操舵判定手段は、前記転舵反力の向きと前記遅れ量に応じた操舵反力の向きが反対方向の場合に、切り戻し操舵と判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記操舵反力抑制手段は、前記操作部が操舵中立位置に近いほど、前記遅れ量に応じた操舵反力の抑制量を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
9. 請求項８に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記操舵反力抑制手段は、前記転舵反力が小さいほど、操舵中立位置により近いと判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置において、
    前記操舵反力抑制手段は、前記遅れ量の方向が反転した場合には、前記遅れ量に応じた操舵反力をゼロとすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
11. 運転者が操作する操作部の操舵状態に応じた目標転舵角を設定し、この目標転舵角と一致するように操向輪を転舵する転舵アクチュエータを駆動制御し、
    少なくとも前記操向輪から前記転舵アクチュエータに付与される転舵反力に応じた操舵反力と、前記操作部の操舵状態量に対する転舵状態量の遅れ量に応じた操舵反力とに基づいて操舵反力指令値を設定し、この操舵反力指令値に基づいて前記操作部に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータを駆動制御し、
    前記遅れ量の方向が反転した場合には、反転しない場合よりも遅れ量に応じた操舵反力を抑制することを特徴とする車両用操舵制御装置。
    

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