JP2008013118A - 車両用操舵装置、自動車、車両操舵方法及び操舵中立点設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の片流れをより的確に抑制できるようにすること。
【解決手段】車両が直進走行していると判定されると（ステップＳ１０１「ＹＥＳ」）、検出される操舵トルク群を操舵方向毎に統計処理し（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与する片流れ抑制制御を実行するようにした（ステップＳ１０７及びＳ１０８）。そのため、操舵方向が切り替わるときに、操舵系の摩擦によって操舵トルク及び操舵角が停滞し、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じ、それら２つのピークの大きさ（左方向操舵の頻度と右方向操舵の頻度と）に大きな差が生じても、より適切な片流れ抑制操舵補助力を設定でき、その結果、車両の片流れをより的確に抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の片流れを抑制する片流れ抑制制御を行う車両用操舵装置、自動車、車両操舵方法及び操舵中立点設定方法に関する。

従来、この種の技術としては、例えば、操舵角に応じて電動モータでアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置において、車両が直進走行している場合には、操舵角の平均値を算出し、その算出結果を前記操舵角を検出するための基準点（制御舵角中点）とすることで、車両の片流れを抑制するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１０３３９０号公報

しかしながら、上記従来の技術にあっては、単に、車両が直線走行しているときの操舵角をまとめた平均値を制御舵角中点とするようになっているため、制御舵角中点を的確に設定することが困難となってしまう可能性があり、そのような制御舵角中点を用いることで、車両の片流れを的確に抑制できなくなってしまう可能性があった。
本発明は、車両の片流れをより的確に抑制可能な車両用操舵装置、自動車、車両操舵方法及び操舵中立点設定方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用操舵装置は、車両が直進走行しているか否かを判定する走行状態判定手段と、操舵手段に加えられている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵手段による操舵方向を判定する操舵方向判定手段と、前記走行状態判定手段で車両が直進走行していると判定されているときに前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク群を前記操舵方向判定手段で検出される操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を操舵系に付与する片流れ抑制制御を実行する片流れ抑制制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の自動車は、車体の前側に設けられた操舵手段と、車両が直進走行しているか否かを判定する走行状態判定手段と、前記操舵手段に加えられている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵手段による操舵方向を判定する操舵方向判定手段と、前記走行状態判定手段で車両が直進走行していると判定されているときに前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク群を前記操舵方向判定手段で検出される操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を操舵系に付与する片流れ抑制制御手段と、を備えたことを特徴とする。

さらに、本発明の車両操舵方法は、車両の直進走行中、操舵トルクを操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を操舵系に付与することを特徴とする。
また、本発明の操舵中立点設定方法は、車両を直進走行させるための修正操舵入力の履歴を取得し、その履歴を複数グループに分けてグループ毎に統計処理し、それらの統計処理結果に基づいて操舵中立点を設定することを特徴とする。

したがって、本発明の車両用操舵装置にあっては、直進走行中、片流れを抑制するための操舵操作が行われると、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵された場合の操舵トルクとが別々に統計処理され、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与するので、操舵方向が切り替わるときに、操舵系の摩擦（ヒステリシス特性）によって操舵トルク及び操舵角が停滞し、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じ、それら２つのピークの大きさ（左方向操舵の頻度と右方向操舵の頻度と）に大きな差が生じても、より適切な片流れ抑制操舵補助力を設定でき、その結果、車両の片流れをより的確に抑制することができる。

また、本発明の自動車にあっては、直進走行中、片流れを抑制するための操舵操作が行われると、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵された場合の操舵トルクとが別々に統計処理され、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与するので、操舵方向が切り替わるときに、操舵系の摩擦（ヒステリシス特性）によって操舵トルク及び操舵角が停滞し、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じ、それら２つのピークの大きさ（左方向操舵の頻度と右方向操舵の頻度と）に大きな差が生じても、より適切な片流れ抑制操舵補助力を設定でき、その結果、車両の片流れをより的確に抑制することができる。

さらに、本発明の車両操舵方法にあっては、直進走行中、片流れを抑制するための操舵操作が行われると、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵された場合の操舵トルクとが別々に統計処理され、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与するので、操舵方向が切り替わるときに、操舵系の摩擦（ヒステリシス特性）によって操舵トルク及び操舵角が停滞し、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じ、それら２つのピークの大きさ（左方向操舵の頻度と右方向操舵の頻度と）に大きな差が生じても、より適切な片流れ抑制操舵補助力を設定でき、その結果、車両の片流れをより的確に抑制することができる。

また、本発明の操舵中立点設定方法にあっては、直進走行中、車両を直進走行させるための修正操舵入力の履歴が複数グループに分けてグループ毎に統計処理され、それらの統計処理結果に基づいて操舵中立点を設定するので、修正操舵入力の履歴をまとめた度数分布に前記グループ毎にピークが生じ、それら前記グループ毎のピークの大きさに大きな差が生じても、より適切な操舵中立点を設定することができる。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜自動車の構成＞
図１は、本実施形態の自動車の概略構成を示す構成図である。この図１に示すように、自動車は、車体の前側に設けられ運転者によって操作されるステアリング１と、ステアリング１の操作量に応じて前輪（操向輪）２、２を転舵する舵取り機構３と、トルクセンサ４、操舵角センサ５、車輪速センサ６及びヨーレイトセンサ７からの出力に応じて舵取り機構３を制御する制御機構８と、を備えている。

舵取り機構３は、ステアリング１と一体結合されたステアリングシャフト（ステアリングコラム）９と、ステアリングシャフト９上に形成された減速器１０を介して接続されているモータ１１と、ステアリングシャフト９の先端に連結されたラック・アンド・ピニオン機構のピニオン１２と、ピニオン１２に噛合して車幅方向に往復運動し得るラック１３と、ラック１３の両端にタイロッド１４、１４を介して連結された左右の前輪２、２のナックルアーム（不図示）と、を備えている。

制御機構８は、トルクセンサ４と、操舵角センサ５と、車輪速センサ６と、ヨーレイトセンサ７と、コントローラ１５と、直進走行状態検出器１６と、を備えている。
トルクセンサ４は、ステアリング１に加えられている操舵トルクを検出し、その検出結果をコントローラに出力する。なお、左方向に操舵した場合の操舵トルクを負値とし、右方向に操舵した場合の操舵トルクを正値とする。
操舵角センサ５は、ステアリング１の操舵角を検出し、その検出結果をコントローラ１５に出力する。なお、左方向に操舵した場合の操舵角を負値とし、右方向に操舵した場合の操舵角を正値とする。
車輪速センサ６は、各車輪の車輪速を検出し、その検出結果をコントローラ１５に出力する。

ヨーレイトセンサ７は、車両のヨーレイトを検出し、その検出結果を直進走行状態検出器１６に出力する。なお、左方向に操舵した場合に発生するヨーレイトを負値とし、右方向に操舵した場合に発生するヨーレイトを正値とする。
コントローラ１５は、トルクセンサ４から出力される操舵トルク及び車輪速センサ６から出力される車輪速に基づいて、運転者の操舵力を付与する操舵補助力を算出し、その操舵補助力に応じた指令値に従ってモータ１１を駆動する操舵力補助制御を実行する。

また、コントローラ１５及び直進走行状態検出器１６は、車輪速センサ６から出力される車輪速、トルクセンサ４から出力される操舵トルク及び操舵角センサ５から出力される操舵角に基づいて、直進走行中、片流れを抑制するための操舵操作が行われると、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵され場合の操舵トルクとが別々に統計処理され、それらの統計処理結果に基づいて片流れ抑制操舵補助力が設定され、その片流れ抑制操舵補助力を操舵補助力の指令値に加える片流れ抑制制御（後述）を実行する。
なお、本実施形態のように、車両の片流れをパワーステアリングで補正することに加え、ステアバイワイヤ、前（and/or）後アクティブステア又は各輪の制駆動制御を用いて、計測または推定した定常外乱相当の片流れを抑制する制御を実行してもよい。

＜直進走行状態検出器及びコントローラの動作＞
次に、コントローラ１５及び直進走行状態検出器１６で実行される片流れ抑制制御を図２のフローチャートに基づいて説明する。この片流れ抑制制御は、設定時間（例えば、１０msec.）が経過するたびに実行される処理であって、まず、そのステップＳ１０１で、車両が直進走行しているか否かを判定する走行状態判定処理（後述）を実行する。そして、直進走行している場合には（ＹＥＳ）ステップＳ１０３へ移行し、直進走行していない場合には（ＮＯ）ステップＳ１０２に移行する。

次にステップＳ１０２に移行して、トルクセンサ４から操舵トルクを取得し、また、操舵角センサ５から出力される操舵角、又はヨーレイトセンサ７から出力されるヨーレイト及びトルクセンサ４から出力される操舵トルクに基づいてステアリング１の操舵方向（左方向に操舵されているか右方向に操舵されているか）を判定する操舵方向判定処理（後述）を実行する。そして、左方向に操舵されている場合には（左切り）ステップＳ１０４に移行し、右方向に操舵されている場合には（右切り）ステップＳ１０５へ移行する。

前記ステップＳ１０３では、前記ステップＳ１０２で取得された操舵トルクをメモリ（不図示）の左切りトルク格納領域に格納する。
次にステップＳ１０４に移行して、前記ステップＳ１０１で車両が直進走行していると判定されるようになってから前記左トルク格納領域に格納された操舵トルク（修正操舵入力）の履歴を統計処理し、その統計処理結果（例えば、平均値、再頻値、最大値、最小値。本実施形態では平均値を用いる）を前記左トルク格納領域に格納した後、ステップＳ１０７に移行する。

一方、前記ステップＳ１０５では、前記ステップＳ１０２で取得された操舵トルクを前記メモリの右切りトルク格納領域に格納する。
次にステップＳ１０６に移行して、前記ステップＳ１０１で車両が直進走行していると判定されるようになってから前記右トルク格納領域に格納された操舵トルクの履歴を統計処理し、その統計処理結果（例えば、平均値、再頻値、最大値、最小値。本実施形態では平均値を用いる）を前記右トルク格納領域に格納した後、前記ステップＳ１０７に移行する。

前記ステップＳ１０７では、前記左トルク格納領域に格納されている操舵トルクの平均値及び前記右トルク格納領域に格納されている操舵トルクを統計処理する（例えば、平均値又は当該平均値付近の値を算出する。本実施形態では平均値を用いる）。
次にステップＳ１０８に移行して、前記ステップＳ１０７で算出された平均値（中立トルク）を前記操舵力補助制御によって算出された操舵補助力のトルクに加えてモータ１１を駆動させた後（前記平均値が操舵補助制御で付与する操舵補助力の中立点（操舵中立点）となるようにモータ１１を駆動させた後）、前記ステップＳ１０１に移行する。

次に、前記ステップＳ１０１で実行される走行状態検出処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。この走行状態検出処理は実行されると、まず、そのステップＳ２０１で、ヨーレイトセンサ７から出力されるヨーレイトを取得し、トルクセンサ４から出力される操舵トルクを取得する。
次にステップＳ２０２に移行して、前記ステップＳ２０１で取得されたヨーレイトの絶対値がヨーレイトしきい値（予め設定された値）より小さいか否かを判定する。そして、ヨーレイトしきい値より小さい場合には（ＹＥＳ）直進走行していると判定されて前記ステップＳ１０２に移行し、ヨーレイトしきい値以上である場合には（ＮＯ）直進走行していないと判定されて前記ステップＳ１０１に移行する。

なお、走行状態検出処理としては、ヨーレイトセンサ７から出力されるヨーレイトに代えて、推定ヨーレイトを用いる方法も挙げられる。具体的には、図４に示すように、まず、そのステップＳ３０１で、車輪速センサ６から車輪速を取得し、トルクセンサ４から出力される操舵トルクを取得する。
次にステップＳ３０２に移行して、前記ステップＳ３０１で取得された左右輪の車輪速の差を算出し、その算出結果を推定ヨーレイトとする。なお、左右輪の車輪速としては、従動輪の車輪速を用いる方法や前後の統計処理値を用いる方法が挙げられる。

次にステップＳ３０３に移行して、前記ステップＳ２０１で算出された推定ヨーレイトの絶対値がヨーレイトしきい値より小さいか否かを判定する。そして、ヨーレイトしきい値より小さい場合には（ＹＥＳ）直進走行していると判定されて前記ステップＳ１０２に移行し、ヨーレイトしきい値以上である場合には（ＮＯ）直進走行していないと判定されて前記ステップＳ１０１に移行する。

次に、前記ステップＳ１０２で実行される操舵方向判定処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。この操舵方向判定処理は実行されると、まずそのステップＳ４０１で、操舵角センサ５から操舵角を取得し、トルクセンサ４から操舵トルクを取得する。
次にステップＳ４０２に移行して、前記ステップＳ４０１で取得された操舵角の微分値を算出する。

次にステップＳ４０３に移行して、前記ステップＳ４０２で算出された操舵角の微分値が負値か否かを判定する。そして、負値である場合には（ＹＥＳ（左切り））ステアリング１が左方向に操舵されていると判定してステップＳ１０３に移行し、正値である場合には（ＮＯ（右切り））ステアリング１が右方向に操舵されていると判定してステップＳ１０６に移行する。

なお、操舵方向判定処理としては、操舵方向と相関のある操作量、操作量微分値、車両挙動、車両挙動微分値及びそれらの符号に基づいて当該操舵方向を判定する方法も用いることができ、例えば、操舵角の微分値に代えて、ヨーレイトの微分値及び操舵トルクの微分値を用いる方法も挙げられる。具体的には、図６に示すように、まず、そのステップＳ５０１で、ヨーレイトセンサ７からヨーレイトを取得し、トルクセンサ４から操舵トルクを取得する。

次にステップＳ５０２に移行して、前記ステップＳ５０１で取得されたヨーレイトの微分値及び操舵トルクの微分値を算出した後、ステップＳ５０３及びＳ５０４に移行する。
前記ステップＳ５０３では、前記ステップＳ５０２で算出されたヨーレイトの微分値及び操舵トルクの微分値の両方が負値であるか否かを判定する。そして、両方が負値である場合には（ＹＥＳ（左切り））の場合には前記ステップＳ１０５に移行し、少なくとも一方が負値でない場合には（ＮＯ）前記ステップＳ１０１に移行する。

一方、前記ステップＳ５０４では、前記ステップＳ５０２で算出されたヨーレイトの微分値及び操舵トルクの微分値の両方が正値であるか否かを判定する。そして、両方が正値である場合には（ＹＥＳ（右切り））ステアリング１が左方向に操舵されていると判定して前記ステップＳ１０５に移行し、少なくとも一方が正値でない場合には（ＮＯ）ステアリング１が右方向に操舵されていると判定して前記ステップＳ１０１に移行する。

＜自動車の具体的動作＞
次に、本実施形態の自動車の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず、直進走行中、右方向に片流れし、その片流れを抑制するために運転者が左方向に操舵操作を行っていたときに、コントローラ１５及び直進走行状態検出器１６によって、片流れ抑制制御が実行されたとする。すると、図２に示すように、まず、そのステップＳ１０１で、車両が直進走行しているか否かを判定する走行状態判定処理が実行される。

走行状態判定処理が実行されると、図３に示すように、まず、そのステップＳ２０１で、ヨーレイトセンサ７から出力されるヨーレイトが取得され、トルクセンサ４から出力される操舵トルクが取得される。そのヨーレイトの絶対値がヨーレイトしきい値より小さいとすると、ステップＳ２０２の判定が「ＹＥＳ」となり、直進走行していると判定され、この演算処理が終了し、ステップＳ１０２で、操舵方向判定処理が実行される。

操舵方向判定処理が実行されると、図５に示すように、まずそのステップＳ４０１で、操舵角センサ５から操舵角が取得され、トルクセンサ４から操舵トルクが取得され、ステップＳ４０２で、その操舵角の微分値が算出される。その操舵角の微分値が負値あるとすると、ステップＳ４０３の判定が「ＹＥＳ（左切り）」となり、ステアリング１が左方向に操舵されていると判定され、この演算処理が終了し、ステップＳ１０３に移行する。

また、ステップＳ１０３では、取得された操舵トルクがメモリの左切りトルク格納領域に格納され、ステップＳ１０４では、車両が直進走行していると判定されるようになってから前記左トルク格納領域に格納された操舵トルクの履歴の平均値が算出され、その算出結果が前記左トルク格納領域に格納される。
さらに、ステップＳ１０７で、左トルク格納領域に格納されている操舵トルクの履歴の平均値及び右トルク格納領域に格納されている操舵トルクの履歴の平均値の平均値が算出され、ステップＳ１０８で、その平均値（中立トルク）が、運転者の操舵力を付与する操舵力補助制御によって算出された操舵補助力のトルクに加えられてモータ１１が駆動された後、前記ステップＳ１０１から上記フローが繰り返し実行される。

以上、図１のコントローラ１５及び直進走行状態検出器１６、図２のステップＳ１０１が走行状態判定手段を構成し、図１のトルクセンサ４が操舵トルク検出手段を構成し、図１のコントローラ１５、図２のステップＳ１０２、図５のステップＳ４０１〜Ｓ４０３、図６のステップＳ５０１〜Ｓ５０４が操舵方向判定手段を構成し、図１のコントローラ１５、図２のステップＳ１０３〜Ｓ１０９が片流れ抑制制御手段及び中立点設定手段を構構成する。

（１）このように、本実施形態の車両用操舵装置にあっては、車両が直進走行していると判定されると、検出される操舵トルク群を操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与する片流れ抑制制御を実行するようにした。そのため、直進走行中、片流れを抑制するための操舵操作が行われると、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵された場合の操舵トルクとが別々に統計処理され、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与するので、操舵方向が切り替わるときに、操舵系の摩擦によって操舵トルク及び操舵角が停滞し、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じ、それら２つのピークの大きさ（左方向操舵の頻度と右方向操舵の頻度と）に大きな差が生じても、より適切な片流れ抑制操舵補助力を設定でき、その結果、車両の片流れをより的確に抑制することができる。

すなわち、図７（ａ）（ｂ）に示すように、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵された場合の操舵トルクとを別々に平均し、それらの平均結果７０２、７０３の平均値（本実施形態の平均値）７０４は、車両が直進走行しているときの操舵角をまとめた平均値（従来の平均値）７０１と比べ、操舵トルクの振幅の中央位置に位置することとなる。つまり、従来の平均値は、左方向操舵と右方向操舵とで操舵トルクの頻度の大きいほう（図７では左方向操舵側）に引きずられた値（負値側に偏った値）になってしまうのに対し、本実施形態の平均値（中立トルク）は、操舵トルクの変動範囲の上限値及び下限値の平均値と等価となり、操舵トルクの振幅の略中央の値となる（図８参照）。
また、図９（ａ）（ｂ）に示すように、左方向操舵と右方向操舵とで頻度の差が小さい場合にあっては、本実施形態の平均値（中立トルク）は、従来の平均値と近い値となる。

（２）さらに、統計処理として、車両が直進走行していると判定された場合の操舵トルク群を操舵方向毎に平均するようにしたため、統計処理を容易に行うことができる。
（３）また、片流れ抑制制御として、車両が直進走行していると判定された場合の操舵トルク群を操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果の平均値であるトルクを付与するようにしたため、左方向操舵と右方向操舵とで操舵トルクの頻度の差が大きい場合でも、それら統計処理値の中央付近にある中立トルクをより適切に推定することができる。

（４）さらに、操舵方向と相関のある操作量、操作量微分値（操舵角の微分値、操舵トルクの微分値）、車両挙動、車両挙動微分値（ヨーレイトの微分値）を用いて当該操舵方向を判定するようにしたため、操舵方向をより適切に判定することができる。
（５）また、操舵方向と相関のある操作量、操作量微分値（操舵角の微分値、操舵トルクの微分値）、車両挙動、車両挙動微分値（ヨーレイトの微分値）の符号を用いて当該操舵方向を判定するようにしたため、操舵方向をより適切に判定することができる。

（６）さらに、本実施形態の自動車にあっては、車両が直進走行していると判定されると、検出される操舵トルク群を操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与する片流れ抑制制御を実行するようにした。そのため、直進走行中、片流れを抑制するための操舵操作が行われると、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵された場合の操舵トルクとが別々に統計処理され、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与するので、操舵方向が切り替わるときに、操舵系の摩擦によって操舵トルク及び操舵角が停滞し、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じ、それら２つのピークの大きさ（左方向操舵の頻度と右方向操舵の頻度と）に大きな差が生じても、より適切な片流れ抑制操舵補助力を設定でき、その結果、車両の片流れをより的確に抑制することができる。

（７）また、本実施形態の車両操舵方法にあっては、車両が直進走行していると判定されると、検出される操舵トルク群を操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与する片流れ抑制制御を実行するようにした。そのため、直進走行中、片流れを抑制するための操舵操作が行われると、左方向に操舵された場合の操舵トルクと右方向に操舵された場合の操舵トルクとが別々に統計処理され、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を付与するので、操舵方向が切り替わるときに、操舵系の摩擦によって操舵トルク及び操舵角が停滞し、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じ、それら２つのピークの大きさ（左方向操舵の頻度と右方向操舵の頻度と）に大きな差が生じても、より適切な片流れ抑制操舵補助力を設定でき、その結果、車両の片流れをより的確に抑制することができる。

（８）さらに、本発明の操舵中立点設定方法にあっては、直進走行中、車両を直進走行させるための修正操舵入力の履歴が複数グループに分けてグループ毎に統計処理され、それらの統計処理結果に基づいて操舵中立点を設定するので、修正操舵入力の履歴をまとめた度数分布に前記グループ毎にピークが生じ、それら前記グループ毎のピークの大きさに大きな差が生じても、より適切な操舵中立点を設定することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
この第２実施形態は、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめた度数分布に左方向操舵時の操舵トルクによるピークと右方向操舵時の操舵トルクによるピークとが生じるまでは片流れ抑制制御を開始しない（前記度数分布に２つのピークが生じるまで操舵トルクのサンプル数を増やすようにした）点が前記第１実施形態と異なる。

具体的には、第２実施形態では、図１０に示すように、図２の片流れ抑制制御のステップＳ１０１とＳ１０２との間にステップＳ６０１〜Ｓ６０４が配されている。
なお、この第２実施形態は、前記第１実施形態と同等の装置及びステップを多く含んでおり、同等の装置及びステップには同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
まず、そのステップＳ６０１では、前記ステップＳ１０１で車両が直進走行していると判定されるようになってからの操舵トルクの度数分布を表すヒストグラムを作成する。

次にステップＳ６０２に移行して、前記ステップＳ６０１で作成されたヒストグラムに現れるピークの数を検出する（分布の山の数をカウントする）カウント処理（後述）を実行する。
次にステップＳ６０３に移行して、ステアリング１の操舵方向（左方向に操舵されているか右方向に操舵されているか）を判定する。そして、左方向に操舵されている場合にはトルクセンサ４から出力される操舵トルクをメモリの左切りトルク格納領域に格納し、右方向に操舵されている場合にはトルクセンサ４から出力される操舵トルクをメモリの右切りトルク格納領域に格納する。

次にステップＳ６０４に移行して、前記ステップＳ６０２で検出されたピークの数が２であるか否かを判定する。そして、２である場合には（ＹＥＳ）前記ステップＳ１０４及びＳ１０６の統計処理を実行すると判定してステップＳ１０２に移行し、２でない場合には（ＮＯ）前記ステップＳ１０４及びＳ１０６の統計処理を実行しないと判定して前記ステップＳ１０１に移行する。

次に、前記ステップＳ６０２で実行されるカウント処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。このカウント処理は実行されると、まず、そのステップＳ７０１で、前記ステップＳ１０１で車両が直進走行していると判定されるようになってからの操舵トルクの度数分布を表すヒストグラムを作成する。
次にステップＳ７０２に移行して、前記ステップＳ７０１で作成されたヒストグラム（操舵トルク群の度数分布のデータ）を平滑化する。

次にステップＳ７０３に移行して、前記ステップＳ７０３で平滑化されたデータにおいて操舵トルクに対する頻度の微分値（前記ステップＳ７０１で作成されたヒストグラムの各点の傾き）を算出する。
次にステップＳ７０４に移行して、前記ステップＳ７０３で算出された微分値が０又は略０（０付近）となる数（ヒストグラムに現れるピークの数）をカウントした後、前記ステップＳ３０２に移行する。

以上、本実施形態では、図１０のステップＳ６０２、図１１のステップＳ７０１〜Ｓ７０４が特許請求の範囲に記載のピーク数検出手段を構成し、図１０のステップＳ６０４が制御実行判定手段を構成する。
（１）このように、本実施形態の車両用操舵装置にあっては、車両が直進走行していると判定されると、検出される操舵トルク群のヒストグラムに現れるピークの数を検出し、そのピークの数に基づいて片流れ抑制制御を実行するか否かを判定するようにしたため、ピークの数に応じて片流れ抑制制御をより適切に実行することができる。

（２）また、検出される操舵トルク群の度数分布のデータを平滑化し、その平滑化結果において操舵トルクに対する頻度の微分値が０又は略０となる数を前記ピークの数とするようにしたため、ヒストグラムに現れるピークの数を容易に検出することができる。
（３）さらに、検出されるピークの数が２である場合には片流れ抑制制御を実行すると判定し、ピークの数が２以外である場合には片流れ抑制制御を実行しないと判定するようにしたため、ピークの数が１つ又は３つ以上ある場合にピークが２つであるものとして統計処理が行われ、その統計処理結果に基づいて片流れ抑制制御が実行されることを防止できる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
この第３実施形態は、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめたヒストグラムに現れるピークの数が２である場合には前記片流れ抑制制御を実行し、前記ピークの数が１である場合には、車両が直進走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめて統計処理した統計処理結果であるトルクを付与する第２片流れ抑制制御を実行し、前記ピークの数が１及び２のいずれでもない場合には前記片流れ抑制制御及び前記第２片流れ抑制制御のいずれも実行しないようにした点が前記第１実施形態と異なる。

具体的には、第３実施形態では、図１２に示すように、図２の片流れ抑制制御のステップＳ１０２〜Ｓ１０７と並列にステップＳ８０１〜Ｓ８０４が配されており、また、ステップＳ１０７とＳ１０８との間にステップＳ８０５〜Ｓ８０７が配されている。
なお、この第３実施形態は、前記第１実施形態と同等の装置及びステップを多く含んでおり、同等の装置及びステップには同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

まず、そのステップＳ８０１では、前記ステップＳ１０１で車両が直進走行していると判定されるようになってからの操舵トルクをメモリに格納（記憶）する。
次にステップＳ８０２に移行して、前記ステップＳ８０１でメモリに格納された操舵トルク群の度数分布を表すヒストグラムを作成する。
次にステップＳ８０３に移行して、前記ステップＳ８０２で作成されたヒストグラムに現れるピークの数を検出する（分布の山の数をカウントする）。
次にステップＳ８０４に移行して、前記ステップＳ８０１でメモリに格納された操舵トルク群の平均値を算出する。

次にステップＳ８０５に移行して、前記ステップＳ８０３で検出されたピークの数（分布の山の数）が２であるか否かを判定する。そして、２である場合には（ＹＥＳ）ステップＳ１０８に移行し、２でない場合には（ＮＯ）ステップＳ８０６に移行する。
前記ステップＳ８０６では、前記ステップＳ８０３で検出されたピークの数（分布の山の数）が１であるか否かを判定する。そして、１である場合には（ＹＥＳ）ステップＳ８０７に移行し、１でない場合には（ＮＯ）ステップＳ１０１に移行する。
前記ステップＳ８０７では、前記ステップＳ８０４で算出された平均値（中立トルク）を前期操舵補助力のトルクに加えてモータ１１を駆動させた後、この演算処理を終了する。

以上、本実施形態では、図１２のステップＳ８０５〜Ｓ８０７及びＳ１０８が制御実行判定手段を構成する。
このように、本実施形態の車両用操舵装置にあっては、車両が直線走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめたヒストグラムに現れるピークの数が２である場合には前記片流れ抑制制御を実行し、前記ピークの数が１である場合には、車両が直進走行していると判定されてからの操舵トルクをまとめて統計処理した統計処理結果であるトルクを付与する第２片流れ抑制制御を実行し、前記ピークの数が１及び２のいずれでもない場合には前記片流れ抑制制御及び前記第２片流れ抑制制御のいずれも実行しないようにした。そのため、ピークの数が１つ又は３つ以上ある場合にピークが２つであるものとして統計処理が行われ、その統計処理結果に基づいて片流れ抑制制御が実行されることを防止できる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。
この第４実施形態は、片流れ抑制制御を予め設定された回数実行し、その片流れ抑制制御中に操作量及び車両挙動が最小であったときの制御量が継続するように前記最小であったときの片流れ抑制操舵補助力を操舵補助力とする点が前記第１実施形態と異なる。
具体的には、図１３に示すように、コントローラ１５及び直進走行状態検出器１６で操舵補助力設定処理を実行し、まず、そのステップＳ９０１で、前記第１実施形態の片流れ抑制制御が実行される。

次にステップＳ９０２に移行して、制御量（例えば、片流れ抑制操舵補助力、操舵補助角）、操作量（例えば、操舵トルク、操舵角）及び車両挙動（例えば、ヨーレイト、横加速度）が取得される。
次にステップＳ９０３に移行して、前記ステップＳ９０２で取得された制御量、操作量及び車両挙動の振幅それぞれがメモリに格納される。
次にステップＳ９０４に移行して、この演算処理が実行されてから前記ステップＳ９０１で片流れ抑制制御が実行された回数（処理回数）をカウントする。
次にステップＳ９０５に移行して、前記ステップＳ９０４でカウントされた処理回数が処理回数しきい値より大きいか否かを判定する。そして、処理回数しきい値より大きい場合には（ＹＥＳ）ステップＳ９０６に移行し、処理回数しきい値以下である場合には（ＮＯ）前記ステップＳ９０１に移行する。

前記ステップＳ９０６では、前記ステップＳ９０３で格納された制御量、操作量及び車両挙動の履歴を参照し、る操作量の変動幅、操作量微分値の変動幅、車両挙動の変動幅及び車両挙動の微分値の少なくとも１つが最小となったときの制御量を抽出する。
次にステップＳ９０７に移行して、前記ステップＳ９０６で抽出された制御量（片流れ抑制操舵補助力のトルク）を前記操舵力補助制御によって算出された操舵補助力のトルクに加えてモータ１１を駆動させた後、前記ステップＳ９０６に移行する。

以上、上記実施形態では、図１３のステップＳ９０１〜Ｓ９０７が特許請求の範囲に記載の操舵補助手段を構成する。
（１）このように、本実施形態の車両用操舵装置にあっては、運転者による操作量及び車両挙動に基づいて操舵補助力を設定するようにした。そのため、操作量の変動及び車両挙動の変動に伴い、運転者が操作、眼球運動及び情報処理の特性を変化させたとしても、操作量の変動及び車両挙動の変動に基づいて最適な操舵補助力を推定することで、運転者の操作、眼球運動、情報処理の負担を軽減することができる。

（２）また、運転者による操作量の変動幅及び車両挙動の変動幅の少なくとも１つが小さくなるように操舵補助力を設定するようとしたため、操作量の変動及び車両挙動の変動を小さくでき、運転者が操作に使う力学的なエネルギーを小さくすることができ、また、運転者が認知、判断に使う眼球運動、情報処理の量を小さくすることができる。
すなわち、操舵トルク、操舵角等の操作量が小さくなるので、運転者が操作に使う力学的なエネルギーが小さくて済み、運転者の負担を小さくすることができる。

また、ヨーレイト、横加速度等の車両挙動が小さくなるので、運転者が車両挙動を認知する眼球運動が小さくて済み、運転者の負担を小さくすることができる。
さらに、運転者が車両挙動とその修正量を判断する情報処理の量及び速度が小さくて済むので、運転者の負担を小さくすることができる。
また、運転者が車両挙動を修正するために必要な操作に使う力学的なエネルギーが小さくて済むので、運転者の負担を小さくすることができる。

（３）さらに、片流れ抑制の実行中、運転者による操作量の変動幅、操作量微分値の変動幅、車両挙動の変動幅及び車両挙動の微分値の変動幅の少なくとも１つが最小となったときの片流れ操舵補助力を操舵補助力とした。そのため、操作量の変動及び車両挙動の変動が小さくなる制御を継続することができ、その結果、操作量の変動及び車両挙動の変動が小さい状態を維持することができる。

本発明の自動車の一実施形態の概略構成を示す構成図である。 片流れ抑制制御処理を示すフローチャートである。 走行状態検出処理を示すフローチャートである。 走行状態検出処理の変形例を示すフローチャートである。 操舵方向判定処理を示すフローチャートである。 操舵方向判定処理の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態の動作を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態の動作を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態の動作を説明するための説明図である。 第２実施形態の片流れ抑制制御処理を示すフローチャートである。 カウント処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の片流れ抑制制御処理を示すフローチャートである。 第４実施形態の操舵補助力設定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１はステアリング、２は前輪、３は舵取り機構、４はトルクセンサ、５は操舵角センサ、６は車輪速センサ、７ ヨーレイトセンサ、８は制御機構、９はステアリングシャフト、１０は減速器、１１はモータ、１２はピニオン、１３はラック、１４はタイロッド、１５はコントローラ、１６は直進走行状態検出器

Claims (15)

1. 車両が直進走行しているか否かを判定する走行状態判定手段と、操舵手段に加えられている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵手段による操舵方向を判定する操舵方向判定手段と、前記走行状態判定手段で車両が直進走行していると判定されているときに前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク群を前記操舵方向判定手段で検出される操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を操舵系に付与する片流れ抑制制御を実行する片流れ抑制制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記片流れ抑制制御手段は、前記統計処理として、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク群を前記操舵方向判定手段で検出される操舵方向毎に平均することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記片流れ抑制制御手段は、前記片流れ抑制制御として、前記統計処理手段による各統計処理結果の平均値であるトルクを付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記操舵方向判定手段は、操舵方向と相関のある操作量、操作量微分値、車両挙動及び車両挙動微分値の少なくとも１つに基づいて操舵方向を判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用操舵装置。
5. 前記操舵方向判定手段は、操舵方向と相関のある操作量、操作量微分値、車両挙動及び車両挙動微分値の少なくとも１つの符号に基づいて操舵方向を判定することを特徴とする請求項４に記載の車両用操舵装置。
6. 前記片流れ抑制制御手段は、前記操向状態判定手段で車両が直進走行していると判定されているときに前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク群のヒストグラムに現れるピークの数を検出するピーク数検出手段と、そのピークの数に基づいて前記片流れ抑制制御を実行するか否かを判定する制御実行判定手段と、その判定結果に応じて前記片流れ抑制制御を実行する制御実行手段と、を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用操舵装置。
7. 前記ピーク数算出手段は、前記操舵トルク検出手段で検出される操舵トルク群の度数分布のデータを平滑化し、その平滑化結果において操舵トルクに対する頻度の微分値が０又は略０となる数を前記ピークの数とすることを特徴とする請求項６に記載の車両用操舵装置。
8. 前記制御実行判定手段は、前記ピーク数検出手段で検出されるピークの数が２である場合には前記片流れ抑制制御を実行すると判定し、前記ピークの数が２でない場合には前記片流れ抑制制御を実行しないと判定することを特徴とする請求項６又は７に記載の車両用操舵装置。
9. 前記制御実行判定手段は、前記ピーク数検出手段で検出されるピークの数が２である場合には前記片流れ抑制制御を実行すると判定し、前記ピークの数が１である場合には、車両が直進走行していると判定されてから前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクをまとめて統計処理した統計処理結果であるトルクを付与する第２片流れ抑制制御を実行すると判定し、前記ピークの数が１及び２のいずれでもない場合には前記片流れ抑制制御及び前記第２片流れ抑制制御のいずれも実行しないと判定することを特徴とする請求項６又は７に記載の車両用操舵装置。
10. 操舵入力手段から操向輪に至る操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する操舵補助制御を実行する操舵補助手段を備え、
    前記操舵補助手段は、運転者による操作量及び車両挙動に基づいて前記操舵補助力を設定することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
11. 前記操舵補助手段は、運転者による操作量の変動幅及び車両挙動の変動幅の少なくとも１つが小さくなるように前記操舵補助力を設定することを特徴とする請求項１０に記載の車両用操舵装置。
12. 前記操舵補助手段は、前記片流れ抑制の実行中、運転者による操作量の変動幅、操作量微分値の変動幅、車両挙動の変動幅及び車両挙動の微分値の変動幅の少なくとも１つが最小となったときの前記片流れ操舵補助力を前記操舵補助力とすることを特徴とする請求項１１に記載の車両用操舵装置。
13. 車体の前側に設けられた操舵手段と、車両が直進走行しているか否かを判定する走行状態判定手段と、前記操舵手段に加えられている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵手段による操舵方向を判定する操舵方向判定手段と、前記走行状態判定手段で車両が直進走行していると判定されているときに前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク群を前記操舵方向判定手段で検出される操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を操舵系に付与する片流れ抑制制御手段と、を備えたことを特徴とする自動車。
14. 車両の直進走行中、操舵トルクを操舵方向毎に統計処理し、それらの統計処理結果に応じた片流れ抑制操舵補助力を操舵系に付与することを特徴とする車両操舵方法。
15. 車両を直進走行させるための修正操舵入力の履歴を取得し、その履歴を複数グループに分けてグループ毎に統計処理し、それらの統計処理結果に基づいて操舵中立点を設定することを特徴とする操舵中立点設定方法。

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