JP2010149781A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転時間若しくは旋回時間の長さに応じて、付加摩擦トルクを適切に制御することが可能なパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】パワーステアリング装置は、実操舵角や目標操舵角などに基づいてステアリングに付与すべき付加摩擦トルクを設定し、当該付加摩擦トルクを付与する制御を行う。付加摩擦トルク変更手段は、車両の運転時間若しくは旋回時間の長さに基づいて、付加摩擦トルクを変更する。これにより、運転時間が長い場合、若しくは旋回時間が長い場合に、腕の疲れを考慮した付加摩擦トルクを、ステアリングに適切に付与することができる。よって、保舵時の安定性などを向上させることが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ステアリングに付与する付加摩擦トルクを制御するパワーステアリング装置に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１には、低速走行時にはステアリングの戻り特性を良好にし、高速走行時にはステアリングの収斂性を良好にするために、操舵角や車速に応じた摩擦トルクをステアリングに付与する技術が提案されている。

特開２００２−１０４２１０号公報

ところで、車を長時間運転していると、腕が疲れてくるため、同じ操舵トルクでもあっても操舵が重く感じる場合がある。また、旋回している時間が長いと、同様に、腕が疲れて保舵が不安定になる場合がある。上記した特許文献１には、このような運転時間若しくは旋回時間の長さなどを考慮して、ステアリングに付与する摩擦トルクを制御することについては記載されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転時間若しくは旋回時間の長さに応じて、付加摩擦トルクを適切に制御することが可能なパワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、実操舵角及び目標操舵角に基づいてステアリングに付与すべき付加摩擦トルクを設定し、前記付加摩擦トルクを付与する制御を行うパワーステアリング装置は、車両の運転時間若しくは旋回時間の長さに基づいて、前記付加摩擦トルクを変更する付加摩擦トルク変更手段を備える。

上記のパワーステアリング装置は、実操舵角や目標操舵角などに基づいてステアリングに付与すべき付加摩擦トルクを設定し、当該付加摩擦トルクを付与する制御を行うために好適に利用される。付加摩擦トルク変更手段は、車両の運転時間若しくは旋回時間の長さに基づいて、付加摩擦トルクを変更する。これにより、運転時間が長い場合、若しくは旋回時間が長い場合に、腕の疲れを考慮した付加摩擦トルクを、ステアリングに適切に付与することができる。よって、保舵時の安定性などを向上させることが可能となる。

上記のパワーステアリング装置の一態様では、前記付加摩擦トルク変更手段は、前記運転時間が長いほど、若しくは前記旋回時間が長いほど、前記付加摩擦トルクを大きな値に変更する。これにより、保舵時の操舵トルク（運転者が入力するトルク）を適切に低減することができ、保舵時の安定性を向上させることが可能となる。

上記のパワーステアリング装置の他の一態様では、前記ステアリングに付与すべきアシストトルクを設定するアシストトルク設定手段を更に備え、前記アシストトルク設定手段は、前記運転時間若しくは前記旋回時間の長さに基づいて、前記アシストトルクを変更することができる。

この態様では、上記のように付加摩擦トルク変更手段によって付加摩擦トルクが変更された場合、操舵していく過程（つまり旋回時）において操舵トルクが増大する傾向にあるため、アシストトルク設定手段は、運転時間若しくは旋回時間の長さに基づいてアシストトルクを変更する。これにより、旋回時の操舵トルク（運転者が入力するトルク）を適切に低減することができ、腕の負担を軽減することが可能となる。

上記のパワーステアリング装置において好適には、前記アシストトルク設定手段は、前記運転時間が長いほど、若しくは前記旋回時間が長いほど、前記アシストトルクを大きな値に変更する。

上記のパワーステアリング装置の他の一態様では、前記付加摩擦トルク変更手段は、更に、前記車両の総走行距離若しくは経過年数に基づいて、前記付加摩擦トルクを変更する。

この態様では、付加摩擦トルク変更手段は、操舵特性（摩擦特性など）の経時変化における程度を表している総走行距離若しくは経過年数に基づいて、付加摩擦トルクを変更する。つまり、経時変化を考慮した付加摩擦トルクを付与する。これにより、経時変化による影響を適切に抑制することが可能となる。

上記のパワーステアリング装置において好適には、前記付加摩擦トルク変更手段は、前記総走行距離が長いほど、若しくは前記経過年数が長いほど、前記付加摩擦トルクを大きな値に変更することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
まず、本実施形態に係るパワーステアリング装置が適用されたシステム（以下、「操舵制御システム」と呼ぶ。）５０の全体構成について説明する。図１は、操舵制御システム５０の構成を示す概略図である。

操舵制御システム５０は、主に、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、操舵角センサ３と、操舵トルクセンサ４と、ピニオン５と、ステアリングラック６と、モータ７と、モータ回転角センサ８と、タイロッド１０Ｒ、１０Ｌと、ナックルアーム１１Ｒ、１１Ｌと、車輪（前輪）１２ＦＲ、１２ＦＬと、車速センサ１５と、コントローラ３０と、を備える。なお、以下では、タイロッド１０Ｒ、１０Ｌ、ナックルアーム１１Ｒ、１１Ｌ、及び車輪１２ＦＲ、１２ＦＬの符号の末尾に付した「Ｒ」、「Ｌ」は、これらを区別しないで用いる場合には、省略するものとする。

操舵制御システム５０は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）システムによって構成される。具体的には、操舵制御システム５０は、車両に搭載され、ステアリングホイール１の操作などに応じて車輪１２Ｆ（転舵輪）を転舵させる制御を行うシステムである。

ステアリングホイール１は、運転者により車両を旋回等させるために操作される。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２を介して、ピニオン５に接続される。ステアリングシャフト２には、主に、操舵角センサ３及び操舵トルクセンサ４が設けられている。なお、以下では、ステアリングホイール１のことを単に「ステアリング」とも表記する。

ピニオン５は、ステアリングシャフト２の回転に応じて回転可能に構成され、ステアリングラック６は、ピニオン５の回転に応じて移動可能に構成されている。ステアリングラック６にはタイロッド１０を介してナックルアーム１１が連結されており、ナックルアーム１１には車輪１２Ｆが連結されている。この場合、ステアリングラック６によってタイロッド１０及びナックルアーム１１が動作されることにより、ナックルアーム１１に連結された車輪１２Ｆが転舵されることとなる。

モータ７は、例えば３相交流モータなどで構成され、ステアリングギヤボックス（不図示）内にステアリングラック６と同軸に設けられている。モータ７は、ステアリングラック６の移動をアシストするような力、若しくはステアリングラック６の移動を阻害するような力を付与することが可能に構成されている。具体的には、モータ７は、操舵感や操舵安定性などを向上させるために、運転者による操舵方向にアシストトルクを付与する。これに対して、モータ７は、保舵性能などを向上させるために、運転者による操舵方向と反対方向に付加摩擦トルクを付与する（つまり操舵反力を付与する）。モータ７は、コントローラ３０から供給される制御信号Ｓ７によって制御される。

操舵制御システム５０内に設けられた各種センサは、以下のように機能する。操舵角センサ３は、運転者によるステアリングホイール１の操作に対応する操舵角（実操舵角に対応する）を検出し、検出した操舵角に対応する検出信号Ｓ３をコントローラ３０に供給する。操舵トルクセンサ４は、運転者によって入力された操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに対応する検出信号Ｓ４をコントローラ３０に供給する。モータ回転角センサ８は、モータ７の回転角を検出し、検出した回転角に対応する検出信号Ｓ８をコントローラ３０に供給する。車速センサ１５は、車速を検出し（例えば車輪速度を検出する）、検出した車速に対応する検出信号Ｓ１５をコントローラ３０に供給する。

コントローラ３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。コントローラ３０は、上記した各種センサから供給される検出信号Ｓ３、Ｓ４、Ｓ８、Ｓ１５などに基づいて、モータ７に制御信号Ｓ７を供給することで、モータ７に対する制御を行う。本実施形態では、コントローラ３０は、モータ７からステアリングに対して付加摩擦トルクを付与させるための制御（以下、「摩擦付与制御」と呼ぶ。）を行う。また、コントローラ３０は、モータ７からステアリングに対してアシストトルクを付与させるための制御（以下、「アシスト制御」と呼ぶ。）を行う。このように、コントローラ３０は、本発明におけるパワーステアリング装置として機能する。詳しくは、コントローラ３０は、付加摩擦トルク変更手段として動作する。なお、コントローラ３０は、車両内の制御を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により実現されても良い。

［摩擦付与制御の例］
次に、コントローラ３０が行う摩擦付与制御の一例について説明する。まず、コントローラ３０は、操舵角（以下、「θ」と表記する。）及び車速（以下、「Ｖ」と表記する。）に基づいて、ステアリングに付与すべき摩擦トルク（以下、「Ｔｔ」と表記する。）を求める。次に、コントローラ３０は、操舵角θ及び摩擦トルクＴｔに基づいて目標操舵角（以下、「θｔ」と表記する。）を求める。次に、コントローラ３０は、目標操舵角θｔと操舵角θとの偏差（以下、「Δθ」と表記する。）に基づいて、付加摩擦トルク（以下、「Ｔｃ」と表記する。）を求める。即ち、コントローラ３０は、目標操舵角θｔなどに基づいて摩擦トルクＴｔを補正し、補正後の摩擦トルクを付加摩擦トルクＴｃとする。そして、コントローラ３０は、このように求められた付加摩擦トルクＴｃがステアリングに付与されるように、モータ７に対する制御を行う。

ここで、図２乃至図４を参照して、摩擦付与制御を具体的に説明する。

図２は、摩擦トルクＴｔを求める方法の一例を示した図である。図２は、横軸に操舵角θを示し、縦軸に摩擦トルクＴｔを示している。より具体的には、図２は、車速Ｖに応じて、操舵角θに対して設定すべき摩擦トルクＴｔが規定されたマップに相当する。ここでは、一例として、高速域Ｖ２、中速域Ｖ１、及び低速域Ｖ０のそれぞれに対応するマップを示している。コントローラ３０は、このようなマップを参照することで、現在の操舵角θ及び車速Ｖに対応する摩擦トルクＴｔを求める。

図２に示すマップによれば、同一の操舵角θの場合、車速が大きいほど、大きな値を有する摩擦トルクＴｔが設定されることとなる。これは、高速域Ｖ２や中速域Ｖ１では、直進安定性向上や、操舵保持時の保舵力低減・安定性向上を図る観点から、ある程度の摩擦トルクを発生することが好ましい一方、低速域Ｖ０では、摩擦トルクが大きいと運転者に違和感を与え、操舵感が悪化する場合があるからである。また、図２に示すマップによれば、車速が同一である又は同一の車速域にある場合、操舵角θが大きいほど、大きな値を有する摩擦トルクＴｔが設定されることとなる。これは、操舵角θが大きい場合は車輪の転舵角が大きくなるため、大きな横力が発生し易く、操舵保舵時の保舵力低減・安定性向上を図る観点から、より大きな摩擦トルクが必要となるからである。

次に、上記のように求められた摩擦トルクＴｔから、目標操舵角θｔを求める方法について説明する。コントローラ３０は、目標操舵角θｔと操舵角θとの偏差Δθ（＝θｔ−θ）、及び、摩擦トルクＴｔ及びゲインＫによって規定された偏差上限値Δ（＝Ｔｔ／Ｋ）に基づいて、目標操舵角θｔを求める。詳しくは、コントローラ３０は、まず目標操舵角θｔをθに初期化した後に（初期化済みであれば初期化しない）、偏差Δθ（＝θｔ−θ）を求め、「Δθ＞Δ」である場合には目標操舵角θｔを「θｔ＝θ＋Δ」に変更し、「Δθ＜−Δ」である場合には目標操舵角θｔを「θｔ＝θ−Δ」に変更し、「−Δ≦Δθ≦Δ」である場合には目標操舵角θｔを変更しない。なお、ゲインＫは、例えばステアリング系の剛性などを考慮して決定される値である。

次に、上記のように求められた目標操舵角θｔから付加摩擦トルクＴｃを求める方法について説明する。コントローラ３０は、目標操舵角θｔより得られる偏差Δθ（＝θｔ−θ）、及びゲインＫ（＝Ｔｔ／Δ）から、付加摩擦トルクＴｃを求める。具体的には、コントローラ３０は、「Ｔｃ＝Ｋ・Δθ」、即ち「Ｔｃ＝Ｋ（θｔ−θ）」より、付加摩擦トルクＴｃを求める。

図３は、付加摩擦トルクＴｃの特性の一例を示す図である。図３は、横軸に操舵角θを示し、縦軸に付加摩擦トルクＴｃを示している（左回りのトルクの方向を正とし、右回りのトルクの方向を負としている）。ここでは、摩擦トルクＴｔが「Ｔｔ_１」の場合と「Ｔｔ_２」の場合（Ｔｔ_２＜Ｔｔ_１）とを一例として示している。例えば、車速が高速域Ｖ２若しくは中速域Ｖ１である場合における摩擦トルクＴｔ_１と、車速が低速域Ｖ０である場合における摩擦トルクＴｔ_２とを示している（図２参照）。また、図３では、「Ｔｔ_１」及び「Ｔｔ_２」のいずれの場合も、理解の容易化のため、便宜上、目標操舵角θｔが同一で、操舵角θの変化に応じて変化しないものとする。なお、目標操舵角θｔが変化した場合には、それに応じてグラフが新たな目標操舵角θｔを中心として横軸方向に平行移動するだけである。

図３に示すように、偏差上限値Δは、「Δ＝Ｔｔ／Ｋ」であることから、摩擦トルクＴｔが大きいほど大きくなる（例えば、「Ｔｔ_１」の場合の偏差上限値Δ_１は「Ｔｔ_２」の場合の偏差上限値Δ_２よりも大きい）。また、「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲では、目標操舵角θｔが変更されずに維持され、「Ｔｃ＝Ｋ・Δθ」、即ち「Ｔｃ＝Ｋ（θｔ−θ）」より、付加摩擦トルクＴｃの大きさはΔθに比例して増加する。そして、「Δθ＞Δ」及び「Δθ＜−Δ」の範囲では、目標操舵角θｔが上述したように変更されてΔθの大きさが一定となるので、「Ｔｃ＝Ｋ・Δθ」、即ち「Ｔｃ＝Ｋ（θｔ−θ）」より、付加摩擦トルクＴｃの大きさは摩擦トルクＴｔに応じた一定値となる。この場合、「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲では、ステアリングホイール１に付与されるべき摩擦トルクＴｔは、実際にはステアリングホイール１には付与されず、Δθの絶対値が偏差上限値Δ以上となって初めて、付加摩擦トルクＴｃの大きさが、ステアリングホイール１に付与されるべき摩擦トルクＴｔの大きさに設定されることとなる。「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲で摩擦トルクＴｔを付与しないのは、摩擦トルクが過敏に振動し易くなり、操舵感が悪化してしまうことを抑制するためである。

図４は、付加摩擦トルクＴｃの特性を可視的なモデルで表すイメージ図である。図４（Ａ）は、「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲に相当するイメージ図である。この場合には、目標操舵角θｔは変化せず、力Ｔ（例えば車輪への入力に起因して発生する外力）に対して釣り合うような力、即ちバネ定数Ｋ（＝ゲインＫ）のバネが変位量（θｔ−θ）で変位したときの弾性力（＝Ｋ・Δθ）が生成される。図４（Ｂ）は、「Δθ＞Δ」及び「Δθ＜−Δ」の範囲に相当するイメージ図である。この場合には、目標操舵角θｔは力Ｔを受ける方向に変化し、力Ｔに対向する方向に一定の摩擦力Ｔｔ’（＜力Ｔ）が生成される。なお、摩擦力Ｔｔ’は、摩擦力Ｔｔを力に変換した値に相当する。

［本実施形態における制御方法］
次に、本実施形態において、コントローラ３０が行う制御方法について説明する。本実施形態では、コントローラ３０は、車両の運転時間や旋回時間などに基づいて、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを変更する。例えば、コントローラ３０は、運転時間が長いほど、若しくは旋回時間が長いほど、付加摩擦トルクを大きな値に変更して摩擦付与制御を実行する。こうするのは、保舵時の安定性を確保するためである。

以下で、第１乃至第４実施形態における制御方法について具体的に説明する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態における制御方法について説明する。第１実施形態では、コントローラ３０は、車両の運転時間（以下、「走行時間」とも表記する。）に基づいて付加摩擦トルクを変更する。具体的には、第１実施形態では、コントローラ３０は、運転時間が長いほど、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを大きな値に変更して摩擦付与制御を実行する。こうするのは、運転時間が長いと腕が疲れて保舵が不安定になるので、付加摩擦トルクを大きくすることで、保舵時の安定性を確保するためである。つまり、操舵トルク−操舵角や操舵トルク−ヨーなどの車両運動量のヒステリシス幅を増加させ、保舵時の安定性を確保する。

更に、コントローラ３０は、上記のように付加摩擦トルクを大きくした場合に、ステアリングに付与するアシストトルクの変更も行う。具体的には、コントローラ３０は、運転時間が長いほど、アシストトルクを大きな値に変更してアシスト制御を行う。こうするのは、上記のように付加摩擦トルクを大きくした場合、操舵していく過程（つまり旋回時）において操舵トルクの増大を招くので、アシストトルクを大きくして腕の負担を軽減するためである。

このような第１実施形態における制御方法によれば、運転時間が長い場合に、付加摩擦トルクを大きくすることで、保舵時の操舵トルク（運転者が入力するトルク）を適切に低減することができ、保舵時の安定性を向上させることが可能となる。加えて、この際にアシストトルクも大きくすることで、旋回時の操舵トルク（運転者が入力するトルク）を適切に低減することができ、腕の負担を軽減することが可能となる。

図５は、第１実施形態における制御処理を示すフローチャートである。当該処理では、車両の運転時間（走行時間）に応じて、付加摩擦トルク及びアシストトルクの補正が行われる。詳しくは、前回の走行時間、及び前回の走行から今回の走行までの休憩時間、並びに今回の走行時間に基づいて求められた走行時間（以下、「仮想走行時間」と呼ぶ。）に応じて、このような補正が行われる。なお、当該処理は、コントローラ３０によって繰り返し実行され、エンジンのスタート後に開始される。

まず、ステップＳ１０１では、コントローラ３０は、現時刻を読み込む。そして、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、コントローラ３０は、ステップＳ１０１で取得された現時刻に基づいて、仮想休み時間を算出する。仮想休み時間は、走行が行われていない休憩時間に相当し、現時刻と、前回エンジンをオフにした時刻（以下、「オフ時刻」と呼ぶ。）とから求められる。具体的には、「仮想休み時間＝現時刻−オフ時刻」より求められる。そして、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、コントローラ３０は、ステップＳ１０２で求められた仮想休み時間に基づいて、仮想走行時間を求める。ここでいう仮想走行時間は、休憩時間を考慮した前回の走行時間に相当し、前回の仮想走行時間と仮想休み時間とから求められる。具体的には、「仮想走行時間＝前回の仮想走行時間−Ｇ×仮想休み時間」より求められる。式中の「Ｇ」は重み付けを行うための係数に相当する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、コントローラ３０は、ステップＳ１０３で求められ仮想走行時間について設定を行う。具体的には、コントローラ３０は、求められた仮想走行時間が「０」よりも大きい場合には、当該時間を仮想走行時間に設定する。こうしているのは、前回の走行時間が休憩時間に対して比較的長いと言えるため、前回の走行時間を考慮して、以降の補正値の算出が行われるようにするためである。これに対して、コントローラ３０は、求められた仮想走行時間が「０」以下である場合には、仮想走行時間を「０」に設定する。こうしているのは、休憩時間が前回の走行時間に対して比較的長いと言えるため、前回の走行時間を考慮せずに、以降の補正値の算出が行われるようにするためである。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、コントローラ３０は、走行タイマーをリセットする。そして、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、コントローラ３０は、走行タイマーから、走行時間の読み込みを行う。そして、処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、コントローラ３０は、ステップＳ１０４で求められた仮想走行時間の更新を行う。具体的には、コントローラ３０は、ステップＳ１０６で得られた走行時間（今回の走行時間に相当する時間である）に対して、ステップＳ１０４で求められた仮想走行時間（前回の走行時間に相当する時間である）を加算した時間を、新たな仮想走行時間とする。これにより、前回の走行時間が考慮されて、後述の補正値の算出が行われることとなる。そして、処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、コントローラ３０は、ステップＳ１０８で求められた仮想走行時間に基づいて、付加摩擦トルクを補正する量（以下、「摩擦付与制御補正値」と呼ぶ。）、及びアシストトルクを補正する量（以下、「アシスト制御補正値」と呼ぶ。）を求める。そして、処理はステップＳ１０９に進む。

図６は、第１実施形態において、摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求める方法の一例を示した図である。図６（Ａ）は、仮想走行時間（横軸）に対して設定すべき摩擦付与制御補正値（縦軸）を示したマップの一例である。図６（Ｂ）は、仮想走行時間（横軸）に対して設定すべきアシスト制御補正値（縦軸）を示したマップの一例である。図示のように、仮想走行時間が長くなるほど、設定すべき摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値が大きくなることがわかる。コントローラ３０は、このようなマップを参照することで、上記のステップＳ１０７で得られた仮想走行時間に対応する摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を得る。

なお、マップに基づいて摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求めることに限定されず、演算式を用いた演算を行って、摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求めても良い。

図５に戻って説明を再開する。ステップＳ１０９では、コントローラ３０は、ステップＳ１０８で求められた摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値に基づいて、摩擦付与制御及びアシスト制御（以下、これらをまとめて「操舵制御」と呼ぶ。）を行う。具体的には、コントローラ３０は、まず、求められた摩擦付与制御補正値で付加摩擦トルクを補正すると共に、求められたアシスト制御補正値でアシストトルクを補正する。例えば、前述した方法で求められた付加摩擦トルクに対して摩擦付与制御補正値を乗算すると共に、通常用いるアシストトルクに対してアシスト制御補正値を乗算する。そして、コントローラ３０は、このように補正された付加摩擦トルク及びアシストトルクがステアリングに付与されるように、モータ７に対する制御を行う。例えば、旋回するための操舵時には当該補正後のアシストトルクが付与されるようにモータ７に対して制御を行い、保舵時には当該補正後の付加摩擦トルクが付与されるようにモータ７に対して制御を行う。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、コントローラ３０は、エンジンがオフとなったか否かを判定する。エンジンがオフとなった場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、コントローラ３０は、ステップＳ１０７で求められた仮想走行時間、及びエンジンをオフにした際のオフ時刻を記憶する。そして、処理は終了する。これに対して、エンジンがオフとなっていない場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０６に戻る。この場合には、上記したような操舵制御のための処理を繰り返し実行する。

以上説明した処理によれば、運転時間（仮想走行時間）が長い場合に、保舵時の操舵トルクを適切に低減することができると共に、旋回時の操舵トルクを適切に低減することができる。よって、保舵時の安定性を向上することが可能となると共に、腕の負担を軽減することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における制御方法について説明する。第２実施形態では、運転時間の代わりに旋回時間に基づいて付加摩擦トルクを変更する点で、第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態では、コントローラ３０は、旋回時間が長いほど、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを大きな値に変更して摩擦付与制御を実行する。例えば、コントローラ３０は、走行時において、ステアリング操舵量（操舵角や操舵角速度やモータ７の回転角など）が所定の閾値を超える状態が、所定時間以上、継続的若しくは断続的に続いた場合に、付加摩擦トルクを大きな値に変更する。こうするのは、旋回時間が長いと腕が疲れて保舵が不安定になるので、付加摩擦トルクを大きくすることで、保舵時の安定性を確保するためである。つまり、操舵トルク−操舵角や操舵トルク−ヨーなどの車両運動量のヒステリシス幅を増加させ、保舵時の安定性を確保するためである。

更に、コントローラ３０は、上記のように付加摩擦トルクを大きくした場合に、ステアリングに付与するアシストトルクの変更も行う。具体的には、コントローラ３０は、旋回時間が長いほど、アシストトルクを大きな値に変更してアシスト制御を行う。こうするのは、上記のように付加摩擦トルクを大きくした場合、操舵していく過程（つまり旋回時）において操舵トルクの増大を招くので、アシストトルクを大きくして腕の負担を軽減するためである。

このような第２実施形態における制御方法によれば、旋回時間が長い場合に、付加摩擦トルクを大きくすることで、保舵時の操舵トルク（運転者が入力するトルク）を適切に低減することができ、保舵時の安定性を向上させることが可能となる。加えて、この際にアシストトルクも大きくすることで、旋回時の操舵トルク（運転者が入力するトルク）を適切に低減することができ、腕の負担を軽減することが可能となる。

図７は、第２実施形態における制御処理を示すフローチャートである。当該処理では、旋回時間に応じて、付加摩擦トルク及びアシストトルクの補正が行われる。詳しくは、所定の設定時間の間に操舵角が閾値を超えた回数をカウントし、そのカウント量が閾値を超えたか否かに応じて更新されるカウンタ（以下、「補正値用カウンタ」と呼ぶ。）にて旋回時間を定義する。なお、当該処理は、コントローラ３０によって繰り返し実行され、エンジンのスタート後に開始される。

まず、ステップＳ２０１では、コントローラ３０は、当該フローにおいて用いる変数（ΔＴ、Ｔｒｅａｌ、Ｔｔｅｍｐ、ｎ、ｎｔ）をリセットする。なお、これらの変数について詳細は後述する。そして、処理はステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、コントローラ３０は、前回処理後から今回処理までの経過時間ΔＴを求める。具体的には、前時刻Ｔｔｅｍｐと現時刻Ｔｒｅａｌとを用いて、「ΔＴ＝Ｔｒｅａｌ−Ｔｔｅｍｐ」から経過時間ΔＴを求める。そして、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、コントローラ３０は、操舵角θが閾値θｓを超えたか否かを判定する。ここは、旋回のための操舵がなされたか否かを判定している。操舵角θが閾値θｓを超えた場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、コントローラ３０は、カウンタｎをインクリメントする（ｎ＝ｎ＋１）。そして、処理はステップＳ２０５に進む。これに対して、操舵角θが閾値θｓを超えていない場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理を行わずに、処理はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、コントローラ３０は、ステップＳ２０２で求められた経過時間ΔＴが所定の設定時間ＴＳｍａｘを越えたか否かを判定する。経過時間ΔＴが設定時間ＴＳｍａｘを越えた場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。これに対して、経過時間ΔＴが設定時間ＴＳｍａｘを越えていない場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０２に戻る。この場合、コントローラ３０は、経過時間ΔＴが設定時間ＴＳｍａｘを越えるまで、操舵角θが閾値θｓを超えたか否かの判定や、カウンタｎのインクリメントの処理などを繰り返し行う。

ステップＳ２０６では、コントローラ３０は、現時刻Ｔｒｅａｌを前時刻Ｔｔｅｍｐとして記憶する。つまり、前時刻Ｔｔｅｍｐを現時刻Ｔｒｅａｌにて更新する。そして、処理はステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、コントローラ３０は、上記したように設定されたカウンタｎが閾値ｎｓよりも大きいか否かを判定する。カウンタｎが閾値ｎｓよりも大きい場合（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０８に進み、コントローラ３０は、補正値用カウンタｎｔをインクリメントする（ｎｔ＝ｎｔ＋１）。この場合には、旋回のための操舵が高頻度で行われたとして（つまり旋回時間が長いとして）、コントローラ３０は、補正値用カウンタｎｔをインクリメントする。そして、処理はステップＳ２１０に進む。

これに対して、カウンタｎが閾値ｎｓ以下である場合（ステップＳ２０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進み、コントローラ３０は、補正値用カウンタｎｔをディクリメントする（ｎｔ＝ｎｔ−１）。この場合には、旋回のための操舵がほとんど行われていないとして（つまり旋回時間が短いとして）、コントローラ３０は、補正値用カウンタｎｔをディクリメントする。なお、ディクリメントにより得られた補正値用カウンタｎｔが「０」未満となる場合には、コントローラ３０は、補正値用カウンタｎｔを「０」に設定する。そして、処理はステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、コントローラ３０は、補正値用カウンタｎｔを出力する。そして、処理はステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、コントローラ３０は、ステップＳ２１０で出力された補正値用カウンタｎｔに基づいて、摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求める。そして、処理はステップＳ２１２に進む。

図８は、第２実施形態において、摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求める方法の一例を示した図である。図８（Ａ）は、補正値用カウンタｎｔ（横軸）に対して設定すべき摩擦付与制御補正値（縦軸）を示したマップの一例である。図８（Ｂ）は、補正値用カウンタｎｔ（横軸）に対して設定すべきアシスト制御補正値（縦軸）を示したマップの一例である。図示のように、補正値用カウンタｎｔが大きくなるほど、設定すべき摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値が大きくなることがわかる。コントローラ３０は、このようなマップを参照することで、上記のステップＳ２１０で得られた補正値用カウンタｎｔに対応する摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を得る。

なお、マップに基づいて摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求めることに限定されず、演算式を用いた演算を行って、摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求めても良い。

図７に戻って説明を再開する。ステップＳ２１２では、コントローラ３０は、ステップＳ２１１で求められた摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値に基づいて、操舵制御を行う。具体的には、コントローラ３０は、まず、求められた摩擦付与制御補正値で付加摩擦トルクを補正すると共に、求められたアシスト制御補正値でアシストトルクを補正する。例えば、前述した方法で求められた付加摩擦トルクに対して摩擦付与制御補正値を乗算すると共に、通常用いるアシストトルクに対してアシスト制御補正値を乗算する。そして、コントローラ３０は、このように補正された付加摩擦トルク及びアシストトルクがステアリングに付与されるように、モータ７に対する制御を行う。例えば、旋回するための操舵時には当該補正後のアシストトルクが付与されるようにモータ７に対して制御を行い、保舵時には当該補正後の付加摩擦トルクが付与されるようにモータ７に対して制御を行う。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１３では、コントローラ３０は、エンジンがオフとなったか否かを判定する。エンジンがオフとなった場合（ステップＳ２１３；Ｙｅｓ）、処理は終了する。これに対して、エンジンがオフとなっていない場合（ステップＳ２１３；Ｎｏ）、処理はステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４では、コントローラ３０は、カウンタｎをリセットする。そして、処理はステップＳ２０２に戻る。この場合には、上記したような操舵制御のための処理を繰り返し実行する。

以上説明した処理によれば、旋回時間が長い場合に、保舵時の操舵トルクを適切に低減することができると共に、旋回時の操舵トルクを適切に低減することができる。よって、保舵時の安定性を向上することが可能となると共に、腕の負担を軽減することが可能となる。

なお、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、運転時間及び旋回時間のうちの一方に基づいて操舵制御を行う例を示したが、運転時間及び旋回時間の両方に基づいて操舵制御を行うことも可能である。例えば、コントローラ３０は、運転時間より得られた摩擦付与制御補正値と旋回時間より得られた摩擦付与制御補正値とを比較して大きな値を有するほうの値を用いて摩擦付与制御を行うと共に、運転時間より得られたアシスト制御補正値と旋回時間より得られたアシスト制御補正値とを比較して大きな値を有するほうの値を用いてアシスト制御を行うことができる。

また、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値に基づいて摩擦付与制御及びアシスト制御の両方を行う例を示したが、この代わりに、摩擦付与制御補正値のみを求めて、摩擦付与制御のみを行うこととしても良い。つまり、アシスト制御を行わなくても良い。これによっても、運転時間が長い場合、若しくは旋回時間が長い場合に、保舵時の安定性を向上することが可能となると共に、腕の負担を軽減することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、運転時間及び旋回時間の代わりに、車両の総走行距離に基づいて付加摩擦トルクを変更する点で、第１及び第２実施形態と異なる。具体的には、第３実施形態では、コントローラ３０は、総走行距離が長いほど、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを大きな値に変更して摩擦付与制御を実行する。

このような摩擦付与制御を行う理由は、以下の通りである。ステアリング系は摩擦要素を用いて構成されているが、走行により振動が加えられたり操舵したりすることによって、摩擦要素における摩擦係数が変化する（具体的には摩擦係数が下がる）ことで、操舵特性が経時変化する傾向にある。特に、総走行距離が長くなるほど、摩擦係数の変化の度合いが大きくなるものと考えられる。このように摩擦係数が変化すると、操舵感に悪影響を及ぼしてしまう場合がある。例えば、摩擦が減ると、操舵時の手応えが変化してしまう。

したがって、第３実施形態では、上記のような経時変化による影響を適切に抑制するため、車両の総走行距離に基づいて経時変化の程度を判断することとして、当該総走行距離に基づいて付加摩擦トルクを変更して摩擦付与制御を行う。つまり、総走行距離に応じた付加摩擦トルクにて摩擦付与制御を行うことで、操舵特性の経時変化を補償する。

図９は、第３実施形態における制御処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ３０によって繰り返し実行される。

まず、ステップＳ３０１では、コントローラ３０は、オドメータなどから車両の総走行距離を取得する。そして、処理はステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、コントローラ３０は、ステップＳ３０１で得られた総走行距離に基づいて、摩擦付与制御補正値を求める。具体的には、コントローラ３０は、マップを参照したり、若しくは演算を行ったりすることによって、摩擦付与制御補正値を求める。そして、処理はステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３では、コントローラ３０は、ステップＳ３０２で求められた摩擦付与制御補正値に基づいて摩擦付与制御を行う。具体的には、コントローラ３０は、求められた摩擦付与制御補正値で付加摩擦トルクを補正し（例えば、前述した方法で求められた付加摩擦トルクに対して摩擦付与制御補正値を乗算する）、補正された付加摩擦トルクがステアリングに付与されるようにモータ７に対する制御を行う。以上の処理が終了すると、処理は終了する。

図１０は、第３実施形態において、摩擦付与制御補正値を求める方法の一例を示した図である。図１０、総走行距離（横軸）に対して設定すべき摩擦付与制御補正値（縦軸）を示したマップの一例である。図示のように、総走行距離が大きくなるほど、設定すべき摩擦付与制御補正値が大きくなることがわかる。詳しくは、総走行距離が比較的短い領域Ｒ１では摩擦付与制御補正値の変化が大きく設定されており、総走行距離が中間である領域Ｒ２では摩擦付与制御補正値の変化が小さく設定されており、総走行距離が比較的長い領域Ｒ３では摩擦付与制御補正値の変化が大きく設定されている。これは、総走行距離に応じた摩擦特性の変化の傾向を反映したものとなっている。コントローラ３０は、このようなマップを参照することで、上記のステップＳ３０１で得られた総走行距離に対応する摩擦付与制御補正値を得る。なお、マップに基づいて摩擦付与制御補正値を求めることに限定されず、演算を行って、摩擦付与制御補正値を求めても良い。

以上説明した第３実施形態によれば、総走行距離に応じた適切な付加摩擦トルクにて、摩擦付与制御を行うことができる。よって、操舵特性の経時変化を適切に補償することが可能となる。例えば、経時変化による操舵フィーリングの悪化などを適切に抑制することができる。

なお、上記では、車両の総走行距離に基づいて付加摩擦トルクを変更する実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、総走行距離の代わりに経過年数（詳しくは、コントローラ３０（ＥＣＵ）の内部時計の作動開始から現在に至るまでの積算時間を意味する）に基づいて、付加摩擦トルクを変更することができる。このような経過年数も、総走行距離と同様に、経時変化の程度を表しているものと言えるからである。この場合も、コントローラ３０は、経過年数が長いほど、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを大きな値に変更して摩擦付与制御を実行する。例えば、コントローラ３０は、経過年数と摩擦付与制御補正値とが対応付けられたマップを参照したり、所定の演算を行ったりして摩擦付与制御補正値を求めて、当該摩擦付与制御補正値にて補正した付加摩擦トルクに基づいて摩擦付与制御を実行する。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態では、車両の総走行距離及び経過年数の両方に基づいて付加摩擦トルクを変更する点で、第３実施形態と異なる。具体的には、第４実施形態では、コントローラ３０は、総走行距離が長い場合及び／又は経過年数が長い場合に、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを大きな値に変更して摩擦付与制御を実行する。こうするのは、総走行距離及び経過年数に応じた付加摩擦トルクにて摩擦付与制御を行うことにより、第３実施形態で説明したような操舵特性の経時変化を適切に補償するためである。

図１１は、第４実施形態における制御処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ３０によって繰り返し実行される。

まず、ステップＳ４０１では、コントローラ３０は、オドメータなどから車両の総走行距離を取得する。そして、処理はステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２では、内部時計などから、経過年数を取得する。この経過年数は、コントローラ３０（ＥＣＵ）の内部時計の作動開始（つまり車両出荷時）から現在に至るまでの積算時間に相当する。そして、処理はステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０３では、コントローラ３０は、ステップＳ４０１で取得された総走行距離及びステップＳ４０２で取得された経過年数に基づいて、摩擦付与制御補正値を求める。具体的には、コントローラ３０は、総走行距離と経過年数とによって規定されたマップを参照したり、若しくは所定の演算を行ったりすることによって、摩擦付与制御補正値を求める。１つの例では、コントローラ３０は、総走行距離及び経過年数によって規定された関数に基づいて摩擦付与制御補正値を求める。総走行距離を「Ｌｓ」と表記し、経過年数を「Ｔｓ」と表記すると、コントローラ３０は、例えば以下の式（１）を演算することにより、摩擦付与制御補正値を求める。

摩擦付与制御補正値＝Ｇ１×Ｌｓ＋Ｇ２×Ｔｓ＋Ｇ３×Ｌｓ／Ｔｓ 式（１）
式（１）において、「Ｇ１」、「Ｇ２」、「Ｇ３」は、重み付けするための係数に相当する。また、式（１）中の「Ｌｓ／Ｔｓ」は経過年数に対してどれだけの距離を走行したかを示す値であり、車両を運転する頻度を表している。「Ｌｓ／Ｔｓ」が大きな値になった場合には、短い時間で走行距離が長くなった場合、つまり頻繁に運転された場合に相当するが、この場合には、摩擦係数が比較的大きく変化する傾向にあると言える。そのため、このような点を考慮して、摩擦付与制御補正値の算出式（１）に「Ｌｓ／Ｔｓ」の項を含めている。以上説明したステップＳ４０３の処理が終了すると、処理はステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４では、コントローラ３０は、ステップＳ４０３で求められた摩擦付与制御補正値に基づいて摩擦付与制御を行う。具体的には、コントローラ３０は、求められた摩擦付与制御補正値で付加摩擦トルクを補正し（例えば、前述した方法で求められた付加摩擦トルクに対して摩擦付与制御補正値を乗算する）、補正された付加摩擦トルクがステアリングに付与されるようにモータ７に対する制御を行う。以上の処理が終了すると、処理は終了する。

以上説明した第４実施形態によれば、総走行距離及び経過年数に応じた適切な付加摩擦トルクにて、摩擦付与制御を行うことができる。よって、操舵特性の経時変化を適切に補償することが可能となる。例えば、経時変化による操舵フィーリングの悪化などを適切に抑制することができる。

なお、上記した第３実施形態及び第４実施形態では、総走行距離及び経過年数の少なくともいずれかを考慮に入れて摩擦付与制御を行う実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、総走行距離及び経過年数だけでなく、運転時間及び旋回時間も考慮に入れて摩擦付与制御を行うことができる。つまり、第１実施形態及び第２実施形態の少なくともいずれかと、第３実施形態及び第４実施形態の少なくともいずれかとを組み合わせて摩擦付与制御を行うことができる。即ち、運転時間、旋回時間、及び総走行距離、並びに経過年数のうちの少なくともいずれか１つ以上に基づいて摩擦付与制御補正値を求めて、当該摩擦付与制御補正値によって補正した付加摩擦トルクにて摩擦付与制御を行うことができる。

また、上記した第３実施形態及び第４実施形態では、摩擦付与制御補正値を求めて、当該摩擦付与制御補正値に基づいて摩擦付与制御のみを行う例を示したが、上記した第１実施形態及び第２実施形態で示したように、摩擦付与制御及びアシスト制御の両方を行っても良い。この場合、車両の総走行距離及び経過年数の少なくともいずれかに基づいてアシスト制御補正値を求めて、当該アシスト制御補正値に基づいてアシスト制御を行うことができる。

［変形例］
次に、変形例に係る付加摩擦トルクの変更方法について説明する。

車両の製造時にステアリング系を構成する摩擦要素のばらつきにより、製造当初から個々の車両ごとの操舵特性が異なることがある。変形例は、このような製造当初からの特性のばらつきを抑制するために付加摩擦トルクを変更するものである。具体的には、変形例では、車両出荷時において、操舵制御で検査のための作動を行い、ステアリング系の特性を把握して、それに応じて、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを変更することができる。更に、修理などでコントローラ３０（ＥＣＵ）の配線を外した後の再接続時に、操舵制御で検査のための作動を行い、ステアリング系の特性を把握して、それに応じて、前述した方法によって決定された付加摩擦トルクを変更することができる。このような変形例によれば、製造当初からのばらつきや、コントローラ３０（ＥＣＵ）を外したことに起因するばらつきなどを適切に抑制することが可能となる。

本実施形態に係るパワーステアリング装置が適用された操舵制御システムの概略構成図を示す。 摩擦トルクを求める方法の一例を示す。 付加摩擦トルクの特性の一例を示す。 付加摩擦トルクの特性を可視的なモデルで表すイメージ図である。 第１実施形態における制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求める方法を説明するための図である。 第２実施形態における制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における摩擦付与制御補正値及びアシスト制御補正値を求める方法を説明するための図である。 第３実施形態における制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態における摩擦付与制御補正値を求める方法を説明するための図である。 第４実施形態における制御処理を示すフローチャートである。

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
３ 操舵角センサ
４ 操舵トルクセンサ
５ ピニオン
６ ステアリングラック
７ モータ
８ モータ回転角センサ
１２ 車輪
１５ 車速センサ
３０ コントローラ
５０ 操舵制御システム

Claims (6)

1. 実操舵角及び目標操舵角に基づいてステアリングに付与すべき付加摩擦トルクを設定し、前記付加摩擦トルクを付与する制御を行うパワーステアリング装置であって、
   車両の運転時間若しくは旋回時間の長さに基づいて、前記付加摩擦トルクを変更する付加摩擦トルク変更手段を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記付加摩擦トルク変更手段は、前記運転時間が長いほど、若しくは前記旋回時間が長いほど、前記付加摩擦トルクを大きな値に変更する請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記ステアリングに付与すべきアシストトルクを設定するアシストトルク設定手段を更に備え、
   前記アシストトルク設定手段は、前記運転時間若しくは前記旋回時間の長さに基づいて、前記アシストトルクを変更する請求項１又は２に記載のパワーステアリング装置。
4. 前記アシストトルク設定手段は、前記運転時間が長いほど、若しくは前記旋回時間が長いほど、前記アシストトルクを大きな値に変更する請求項３に記載のパワーステアリング装置。
5. 前記付加摩擦トルク変更手段は、更に、前記車両の総走行距離若しくは経過年数に基づいて、前記付加摩擦トルクを変更する請求項１又は２に記載のパワーステアリング装置。
6. 前記付加摩擦トルク変更手段は、前記総走行距離が長いほど、若しくは前記経過年数が長いほど、前記付加摩擦トルクを大きな値に変更する請求項５に記載のパワーステアリング装置。

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