JP2019214238A - 転舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシャフトにアシストトルクを入力した場合に転舵輪に加わるトルクに対して実際のトルクがずれることを抑制できるようにした転舵制御装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト１４のピニオン歯１４ｄは、ラック軸２０のラック歯２０ａと係合している。ラック歯２０ａは、ステアリングシャフト１４の回転に対するラック軸２０の軸方向の変位量が転舵角に応じて変化するバリアブルギアである。ＣＰＵ５２は、操舵トルクＴｒｑに応じて、ステアリングシャフト１４を基準とした値を有したトルクであるアシストトルクを算出する。そしてＣＰＵ５２は、操舵角θｓから把握される電動機３４の回転軸３４ａからステアリングシャフト１４までの減速比に基づき、アシストトルクを電動機３４に対する要求トルクに換算する。【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングシャフトの回転によって軸方向に変位することにより転舵輪を転舵させるラック軸と、前記ラック軸を前記軸方向に変位させる電動機とを備え、前記電動機から前記ステアリングシャフトへ動力を伝達させる機構が前記電動機の回転量に対する前記ステアリングシャフトの回転量の比率を前記転舵輪の転舵角に応じて変化させるように形成されている転舵装置に適用される転舵制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、ステアリングシャフトの回転に伴ってラック軸が回転することによって転舵輪を転舵させる転舵装置が記載されている。この転舵装置は、ラック軸のラック歯がバリアブルギアとなっており、転舵角が中立位置であるゼロに対してより大きい場合に、ステアリングシャフトの回転量に対する転舵角の変化量である舵角比がより大きくなるものである。また、この転舵装置は、上記ステアリングシャフトとは別に、電動機の回転量をラック軸の軸方向の変位量に変換する機構を備えている。そして、電動機の回転量に対する転舵角の変化量は、転舵角の大きさによらずに一定値とされている。

特開２０１４−２１０４９５号公報

上記転舵装置では、電動機の回転量に対するステアリングシャフトの回転量の比率が操舵角の大きさに応じて変化する。一方、電動機に対する要求トルクは、電動機の生成するトルクとして直接指定されることなく、ステアリングシャフトを基準とする値を有したトルクである基準トルクとして指定されることがある。この場合において、上記バリアブルギアを備える転舵装置のように上記比率が変化するものにあっては、上記比率が一定であるとしてアシストトルクを要求トルクに換算した値を電動機のトルクとする場合に実際に転舵輪に加わるトルクが、ステアリングシャフトに基準トルクを入力した場合の値からずれるおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．ステアリングシャフトの回転によって軸方向に変位することにより転舵輪を転舵させるラック軸と、前記ラック軸を前記軸方向に変位させる電動機とを備え、前記電動機から前記ステアリングシャフトへ動力を伝達させる機構が前記電動機の回転量に対する前記ステアリングシャフトの回転量の比率を前記転舵輪の転舵角に応じて変化させるように形成されている転舵装置に適用され、前記電動機が生成すべきトルクであって前記ステアリングシャフトを基準とするトルクである基準トルクを取得する取得処理と、中立位置の情報を有して且つ前記転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータの検出値から把握される前記比率に関する情報に基づき、前記基準トルクを前記電動機に対する要求トルクに換算する換算処理と、前記電動機のトルクを前記要求トルクに制御するために操作信号を生成して出力する操作信号生成処理と、を実行する。

上記転舵装置では、転舵角に応じて上記比率が変化するため、基準トルクが同一であっても、要求トルクは、転舵角に応じて変動する。そこで上記構成では、上記パラメータから把握される上記比率に関する情報に基づき、基準トルクを要求トルクに換算する。そして電動機のトルクを要求トルクに制御することによって、ステアリングシャフトに基準トルクが入力された場合に転舵輪に加わるトルクに対して、転舵輪に実際に加わるトルクがずれることを抑制できる。

２．前記転舵装置は、前記電動機の回転量に対する前記転舵角の変化量が一定となるものであり、前記ステアリングシャフトの回転量に対する前記転舵角の変化量が前記転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなるものであり、前記換算処理は、前記転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも前記基準トルクに対する前記要求トルクの相対的な大きさをより小さくする処理を含む上記１記載の転舵制御装置である。

上記転舵装置の場合、転舵角の大きさが大きい場合には小さい場合と比較して、電動機からステアリングシャフトまでの減速比がより大きくなる。このため、換算処理において上記パラメータに基づき基準トルクに対する要求トルクの相対的な大きさを可変設定しない場合には、転舵角の大きさが大きい場合には要求トルクが基準トルクに応じた値に対して過大となるおそれがある。これに対し、上記構成では、転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも基準トルクに対する要求トルクの相対的な大きさをより小さくすることにより、要求トルクを基準トルクに応じたものとすることができる。

３．前記検出値の異常の有無を判定する異常判定処理と、前記異常が生じたと判定する場合、前記比率が規定比率で固定されているとして前記換算処理によって前記基準トルクから前記要求トルクを算出させるフェールセーフ処理と、を実行する上記１または２記載の転舵制御装置である。

検出値に異常が生じている場合には、電動機からステアリングシャフトまでの減速比を正確に把握することができないおそれがある。そこで上記構成では、その場合、比率を規定比率に固定して基準トルクを要求トルクに換算することにより、規定比率の設定によって、フェールセーフ処理に適した制御を実行することができる。

４．前記電動機の回転軸の回転量の積算値を算出する積算処理と、前記異常が生じたと判定された後、前記転舵装置が搭載される車両が直進走行をしているか否かを判定する直進走行判定処理と、前記直進走行していると判定されているときの前記積算値を前記中立位置に対応する値として学習する学習処理と、を実行し、前記学習処理が完了する場合、前記フェールセーフ処理を停止し、該学習結果に応じた前記積算処理による前記積算値から把握される前記比率に関する情報に基づき、前記換算処理を実行するである。

通常、電動機の回転軸に対する転舵輪の減速比は、１よりも大きいため、電動機の回転軸の１回転によっては、転舵角の最小値であるゼロから最大値までを表現できない。これに対し、電動機の回転量の積算値によれば、転舵角の最小値であるゼロから最大値までを表現することが可能である。ただし、積算値自体には、中立位置の情報が存在しない。このため、上記構成では、車両が直進走行している場合に中立位置にあるとして積算値のゼロ点を学習する。これにより、電動機の回転角度に基づき、中立位置情報を有して且つ転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータを取得でき、ひいてはこれに基づき換算処理を実行できる。

５．前記検出値は、当該転舵制御装置の外部から当該転舵制御装置に入力される上記１〜４のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。
６．前記取得処理は、運転者が前記ステアリングシャフトに入力するトルクである操舵トルクの検出値に基づき、前記運転者による操舵をアシストするアシストトルクを前記基準トルクとして算出するアシストトルク算出処理である上記１〜５のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。

一実施形態にかかる転舵制御装置および転舵装置を示す図。 同実施形態にかかるバリバブルギアの特性を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。

以下、転舵制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す転舵装置１０は、運転者によるステアリングホイール１２の操作によって左右一対の前方の車輪である転舵輪２４を転舵させる手動転舵装置ＭＤ、および運転者によるステアリングホイール１２の操作を補助する電動転舵装置ＥＤを備えている。

手動転舵装置ＭＤは、ステアリングホイール１２と、ステアリングホイール１２に固定されたステアリングシャフト１４とを備えている。ステアリングシャフト１４は、ステアリングホイール１２と連結されたコラムシャフト１４ａと、コラムシャフト１４ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１４ｂと、インターミディエイトシャフト１４ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１４ｃとを備えている。ピニオンシャフト１４ｃの下端部には、ラックアンドピニオン機構を構成するピニオン歯１４ｄが形成されており、ピニオン歯１４ｄは、ラック軸２０に形成されたラック歯２０ａと係合している。ラック軸２０の両端には、タイロッド２２を介して、転舵輪２４が連結されている。したがって、ステアリングホイール１２の回転動力は、ピニオンシャフト１４ｃおよびラック軸２０からなるラックアンドピニオン機構を介してラック軸２０の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。ラック軸２０の往復直線運動は、ラック軸２０の両端にそれぞれ連結されたタイロッド２２を介して、転舵輪２４にそれぞれ伝達されることにより、各転舵輪２４の転舵角が変化する。ここで、転舵角は、転舵輪２４に接触する路面に直交して且つ直進方向に平行な面に対する、路面および転舵輪２４の回転軸の双方に直交する面のなす角度（タイヤ切れ角）である。

電動転舵装置ＥＤは、動力（アシスト力）の発生源である電動機３４を備えている。本実施形態では、電動機３４として、表面磁石型同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を例示する。電動機３４には、その３つの端子のそれぞれに交流電圧を印加するインバータ３６が接続されている。電動転舵装置ＥＤは、ラック軸２０の周囲に一体的に取り付けられたボールねじ機構３０と、電動機３４の回転軸３４ａの動力をボールねじ機構３０に伝達するベルト式減速機構３２とを備えている。電動機３４の回転軸３４ａの回転動力は、ベルト式減速機構３２およびボールねじ機構３０を介して、ラック軸２０を軸方向に往復直線運動させる動力に変換される。

本実施形態において、手動転舵装置ＭＤは、バリアブルギアを備えて構成されている。すなわち、ラック歯２０ａは、ステアリングシャフト１４の回転量に対するラック軸２０の軸方向の変位量が、操舵角θｓに応じて相違するように形成されている。ここで、操舵角θｓは、ステアリングシャフト１４の回転角度を示し、特に直進走行時の角度をゼロとするものである。

詳しくは、図２に示すように、操舵角θｓの大きさ（絶対値）が大きい場合には小さい場合よりも、ステアリングシャフト１４の回転量に対するラック軸２０の軸方向の変位量の比率である比ストロークが大きく設定されている。すなわち、たとえば操舵角θｓがゼロ付近であるときにおいて操舵角θｓを所定量だけ回転させた際のラック軸２０の軸方向の変位量よりも、操舵角θｓがゼロから大きく離れているときに操舵角θｓを所定量だけ回転させた際のラック軸２０の軸方向の変位量の方が大きくなっている。これは、たとえば直進時にステアリングホイール１２を回転させる場合と比較して旋回時にステアリングホイール１２を旋回方向にさらに回転させる場合の方が、転舵角の変化量が大きくなることを意味する。

図１に戻り、制御装置５０は、転舵装置１０を制御対象とし、運転者によるステアリングホイール１２の操作を通じた操舵をアシストするアシスト制御を実行すべく、インバータ３６に操作信号ＭＳを出力してインバータ３６を操作する。制御装置５０は、アシスト制御を行う際、舵角センサ６２によって検出され、上位ＥＣＵ６０を介して入力される操舵角θｓを参照する。また、制御装置５０は、トルクセンサ７０によって検出されるステアリングシャフト１４に入力されるトルク（操舵トルクＴｒｑ）や、回転角度センサ７２，７４によって検出される電動機３４の回転軸３４ａの回転角度、車速センサ７６によって検出される車速Ｖを参照する。なお、回転角度センサ７２，７４は、互いに９０°ずらした角度を検出するものであり、それぞれの検出値を、正弦波信号ｓｉｎθおよび余弦波信号ｃｏｓθとしている。

制御装置５０は、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４および、制御装置５０内の各箇所に電力を供給する電源回路５６を備えており、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が実行することにより、アシスト制御を実行する。

図３に、制御装置５０が実行する処理を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。
アシストトルク算出処理Ｍ１０は、操舵トルクＴｒｑおよび車速Ｖに基づき、運転者による操舵をアシストするアシストトルクＴＡを算出する処理である。アシストトルクＴＡは、ステアリングシャフト１４を基準としたトルクとして適合されている。すなわち、ステアリングシャフト１４に、運転者が入力した操舵トルクＴｒｑに上乗せする形で入力された場合に、操舵感が良好となるように適合されている。したがって、アシストトルクＴＡによって転舵輪２４に付与することを意図したトルクを電動転舵装置ＥＤによって生成させるべく、アシストトルクＴＡを電動機３４によって生成したのでは、転舵輪２４に実際に付与されるトルクが上記意図したトルクからずれるおそれがある。なお、「意図したトルク」とは、ステアリングシャフト１４にアシストトルクＴＡが入力される場合に転舵輪２４に付与されるトルクである。

詳しくは、アシストトルク算出処理Ｍ１０は、車速Ｖが同一である場合、操舵トルクＴｒｑが大きい場合に小さい場合よりもアシストトルクＴＡを大きい値に算出する処理である。また、アシストトルク算出処理Ｍ１０は、操舵トルクＴｒｑが同一である場合、車速Ｖが大きい場合に小さい場合よりもアシストトルクＴＡを小さい値に算出する処理である。

減速比算出処理Ｍ１２は、電動機３４の回転速度に対するステアリングシャフト１４の回転速度の減速比Ｋｄを算出する処理である。ここで、減速比Ｋｄは、下記の式にて定まるものである。

Ｋｄ＝（比ストローク）×（プーリ比）／（ボールねじリード長）
ここで、プーリ比とは、ベルト式減速機構３２における駆動側である電動機３４側のプーリの径によって、従動側であるボールねじ機構３０側のプーリの径を除算した値である。また、ボールねじリード長とは、従動側のプーリが１回転する間にラック軸２０が軸方向に変位する量である。本実施形態では、プーリ比およびボールねじリード長は、固定値であるものの、ラック歯２０ａがバリアブルギアとなっているため、比ストロークは操舵角θｓに応じて変化する。このことから、減速比Ｋｄは、操舵角θｓに応じて変化する。このため、減速比算出処理Ｍ１２は、操舵角θｓに応じて減速比Ｋｄを算出する処理となっている。詳しくは、減速比算出処理Ｍ１２は、操舵角θｓの大きさ（絶対値）が大きい場合に小さい場合よりも減速比Ｋｄを大きい値に算出する処理となる。

電流指令値算出処理Ｍ１４は、アシストトルクＴＡを、トルク定数Φおよび減速比Ｋｄにて除算することにより、電動機３４のｑ軸の電流指令値ｉｑ＊を算出する処理である。ここで、アシストトルクＴＡを減速比Ｋｄで除算した値は、ステアリングシャフト１４にアシストトルクＴＡを入力した場合に転舵輪２４に加わるトルクを実現する上で、電動機３４に要求されるトルクである。なお、ｑ軸の電流指令値ｉｑ＊の設定を、電動機３４に対する要求トルクの設定とみなすこともできる。

操作信号生成処理Ｍ１６は、電動機３４に流れるｑ軸の電流を電流指令値ｉｑ＊に制御するためのインバータ３６の操作信号ＭＳを算出して出力する処理である。なお、操作信号ＭＳは、実際には、インバータ３６の各レッグの各アームのスイッチング素子に出力すべき信号からなる。

回転角度算出処理Ｍ２０は、正弦波信号ｓｉｎθおよび余弦波信号ｃｏｓθに基づき、回転軸３４ａの０〜３６０°の範囲の回転角度θｍを算出する処理である。
積算処理Ｍ２２は、回転軸３４ａの正味の回転量を積算値Ｉｎθとして算出する処理である。ここで、積算値Ｉｎθがゼロであるときは、中立位置（操舵角θｓがゼロであるとき）に対応する。また、積算値Ｉｎθは、転舵輪２４が中立位置から変化するにつれて回転軸３４ａが所定方向に２回転する場合、７２０°となる。また、積算値Ｉｎθは、転舵輪２４が中立位置から変化を開始するのに伴って、回転軸３４ａが所定方向に２回転した後、所定方向とは逆方向に２回転する場合、０°となる。

操舵角換算処理Ｍ２４は、減速比算出処理Ｍ１２が操舵角θｓと減速比Ｋｄとの関係を定めていることに鑑み、積算値Ｉｎθを操舵角θｓに換算した換算操舵角θｓ１を算出する処理である。上述したように、本実施形態では、プーリ比およびボールねじリード長が固定値であることから、積算値Ｉｎθは、ラック軸２０のストロークと比例関係にある。そして、ストロークと操舵角θｓとの間には、図２に示した比ストロークの関係を有しつつ、１対１の対応関係がある。このため、積算値Ｉｎθと操舵角θｓとの間にも１対１の対応関係がある。操舵角換算処理Ｍ２４は、この対応関係に基づく換算データを用いて積算値Ｉｎθを換算操舵角θｓ１に換算する処理となる。

換算操舵角θｓ１は、操舵角θｓに代用できるものであるが、転舵輪２４の中立位置を学習して、中立位置である場合に積算値Ｉｎθをゼロ等とする必要がある。このため、本実施形態では、操舵角θｓに異常が生じた場合に限って、上記学習を行った後、換算操舵角θｓ１を操舵角θｓに代用する。

図４に、上述した処理に関する手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、まず操舵角θｓに異常があるか否かを判定する（Ｓ１０）。具体的には、ＣＰＵ５２は、たとえば上位ＥＣＵ６０との通信異常が生じている場合等に、操舵角θｓに異常があると判定すればよい。ＣＰＵ５２は、異常があると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、学習完了フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１２）。学習完了フラグＦは、「０」である場合に、積算値Ｉｎθの中立位置学習が未だなされていないことを示し、「１」である場合に、積算値Ｉｎθの中立位置学習がなされていることを示す。なお、学習完了フラグＦの初期値は、ゼロとなっている。ＣＰＵ５２は、学習完了フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、減速比Ｋｄに規定比率Ｋｄ０を代入する（Ｓ１４）。ここで規定比率Ｋｄ０は、固定値である。規定比率Ｋｄ０は、操舵角θｓの異常時において、アシストトルクＴＡを電動機３４に対する要求トルク（電流指令値ｉｑ＊）に換算する際に適切な値に設計されている。換言すれば、フェールセーフ処理にとって適切な値に設定されている。具体的には、たとえば、規定比率Ｋｄ０を、減速比Ｋｄがとりうる値のうちの比較的大きな値に設定することもできる。これにより、要求トルクが過度に大きくなることを抑制できる。

次にＣＰＵ５２は、車両の直進状態であるか否かを判定する（Ｓ１６）。具体的には、ＣＰＵ５２は、たとえば操舵トルクＴｒｑがゼロであって且つ、電動機３４の回転角度θｍの変化から把握される操舵角θｓの変化速度が規定速度以下である状態が所定時間継続する場合に、直進状態であると判定すればよい。

そして、ＣＰＵ５２は、直進状態であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、積算値Ｉｎθを初期化する（Ｓ１８）。これにより、積算値Ｉｎθは、中立位置である場合にゼロとなるように学習された値となる。そしてＣＰＵ５２は、Ｓ１８の処理がなされるときの回転角度θｍが中立位置であるとしたうえで、積算処理Ｍ２２を開始する（Ｓ２０）。すなわち、たとえばＳ１８の処理がなされたときの回転角度θｍが３０°である場合、回転角度θｍが増加して３６０°になった時点において積算値Ｉｎθは、３３０°となり、その後、回転角度θｍがゼロを経由して再度３６０°となる場合、積算値Ｉｎθは、６９０°となる。

次にＣＰＵ５２は、学習完了フラグＦを「１」とする（Ｓ２２）。
これに対しＣＰＵ５２は、学習完了フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、減速比算出処理Ｍ１２において換算操舵角θｓ１を操舵角θｓに代用して減速比Ｋｄを算出する（Ｓ２４）。

なお、ＣＰＵ５２は、Ｓ２２，Ｓ２４の処理が完了する場合や、Ｓ１０，Ｓ１６の処理において否定判定する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。

ＣＰＵ５２は、アシストトルクＴＡを算出すると、減速比Ｋｄに基づき、電流指令値ｉｑ＊を算出する。この際、ＣＰＵ５２は、操舵角θｓに応じて減速比Ｋｄを算出する。このため、転舵角がいかなる値であるときにも、運転者がステアリングシャフト１４に入力する操舵トルクＴｒｑと電動機３４の生成するトルクとの協働で、ステアリングシャフト１４に操舵トルクＴｒｑおよびアシストトルクＴＡが入力される場合と同等のトルクを転舵輪２４に付与することができる。このため、意図したアシストトルクＴＡを実現できる。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）操舵角θｓに異常が生じる場合、減速比Ｋｄを規定比率Ｋｄ０としてアシストトルクＴＡを要求トルクに換算した。これにより、規定比率Ｋｄ０の設定によって、操舵角θｓの異常に伴うフェールセーフ処理に適した制御を実行することができる。

（２）操舵角θｓに異常が生じたと判定された後、車両が直進走行をしているか否かを判定することによって、積算値Ｉｎθの中立位置を学習し、学習が完了すると、積算値Ｉｎθに基づき減速比Ｋｄを算出した。これにより、操舵角θｓに異常が生じる場合であっても、減速比Ｋｄを操舵角θｓの相当量によって可変設定することができる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］「電動機からステアリングシャフトへ動力を伝達させる機構」は、ボールねじ機構３０、ベルト式減速機構３２およびラックアンドピニオン機構に対応する。転舵制御装置は、制御装置５０に対応し、検出値は、操舵角θｓに対応する。取得処理は、アシストトルク算出処理Ｍ１０に対応し、基準トルクは、アシストトルクＴＡに対応する。換算処理は、減速比算出処理Ｍ１２および電流指令値算出処理Ｍ１４に対応する。すなわち、比率に関する情報は、減速比Ｋｄに対応し、要求トルクは、「ＴＡ／Ｋｄ」または、電流指令値ｉｑ＊に対応する。［３］異常判定処理は、Ｓ１０の処理に対応し、フェールセーフ処理は、Ｓ１４の処理に対応する。［４］直進走行判定処理は、Ｓ１６の処理に対応し、学習処理は、Ｓ１８の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・「フェールセーフ処理について」
たとえば制御装置５０においてＳ１２，Ｓ１６〜Ｓ２４の処理を実行せず、異常時には、常時Ｓ１４の処理を実行するようにしてもよい。

・「転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータについて」
上記実施形態では、舵角センサ６２によって検出される操舵角θｓに基づき、減速比Ｋｄを算出したが、これに限らない。たとえば、ラック軸２０の軸方向の変位量であるストロークを検出するストロークセンサによって検出されたストロークが上位ＥＣＵ６０に入力される場合、上位ＥＣＵ６０からのストロークの検出値に基づき減速比Ｋｄを算出してもよい。またたとえば、転舵角を検出するセンサによって検出される転舵角が上位ＥＣＵ６０に入力される場合、上位ＥＣＵ６０からの転舵角の検出値に基づき減速比Ｋｄを算出してもよい。

もっとも、減速比Ｋｄを算出するために用いる、転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータとしては、上位ＥＣＵ６０から入力されるものに限らない。たとえば、制御装置５０内で積算処理Ｍ２２を常時実行し、積算値Ｉｎθを上記パラメータとして用いてもよい。ただし、その場合、制御装置５０の主電源がオフとなっても、積算値Ｉｎθの値を保持するメモリを制御装置５０に備えて同メモリに積算値Ｉｎθを常時記憶、更新することが望ましい。なお、上記実施形態の場合、積算値Ｉｎθは、ストロークや転舵角に比例するものであることから、ストロークや転舵角の相当値の検出値とみなせる。すなわち、積算値Ｉｎθは、回転角度センサ７２，７４の検出値に基づき算出される値であることから、制御上の目標値等とは異なり、上記相当値の検出値とみなせる。

・「換算処理について」
上記実施形態では、操舵角θｓから減速比Ｋｄを直接的に算出したが、これに限らない。たとえば、プーリ比およびボールねじリード長を予め記憶しておく一方、操舵角θｓから比ストロークを算出し、プーリ比およびボールねじリード長と比ストロークとから減速比Ｋｄを算出するようにしてもよい。

なお、減速比Ｋｄを算出するためのパラメータとしては、操舵角θｓや換算操舵角θｓ１に限らない。たとえば、上記「転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータについて」の欄に記載したように、ストロークの検出値や転舵角の検出値を取得可能な場合、ストロークの検出値や転舵角の検出値を用いてもよい。なお、上記実施形態のように回転軸３４ａの回転量に対する転舵角の変化量が一定である構成の場合、正常時にストロークの検出値や転舵角の検出値に基づき減速比Ｋｄを算出するのであれば、積算値Ｉｎθに予め定められた定数を乗算するのみで、ストロークや転舵角に代用できるパラメータが算出できる。

・「アシストトルク算出処理について」
上記実施形態では、操舵トルクＴｒｑおよび車速Ｖに基づきアシストトルクＴＡを算出したが、これに限らない。たとえば、操舵トルクＴｒｑのみに基づきアシストトルクＴＡを算出してもよい。

またたとえば、上記アシストトルクＴＡおよび操舵トルクＴｒｑの和に基づき、転舵角の目標値を算出し、転舵角の検出値を目標値にフィードバック制御するための操作量と上記アシストトルクＴＡとの和を、電動機３４に対する要求トルクに換算すべき最終的なアシストトルクとしてもよい。なおこの場合、転舵角の検出値に代えて、上記「転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータについて」の欄に記載した転舵角以外のパラメータの検出値を採用してもよい。

もっとも、転舵角のフィードバック制御とは別に、操舵トルクＴｒｑに基づきアシストトルクＴＡを算出する際、転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータを用いないことは必須ではなく、これを用いてもよい。この場合、比ストロークの変化を考慮してアシストトルクＴＡを適合することができることから、アシストトルクＴＡを操舵感を良好とするうえでより適切な値とすることなどができる。

・「取得処理について」
上記実施形態では、基準トルクとして、アシストトルクＴＡを算出する処理を例示したが、これに限らない。たとえば、制御装置５０の外部から衝突回避等のために転舵輪２４を強制的に転舵させるためのトルク指令値であってステアリングシャフト１４を基準とする値を有した指令値が入力される場合、これを取得する処理としてもよい。この場合であっても、上記減速比Ｋｄを固定値とするなら、ステアリングシャフト１４に基準トルクが入力される場合に転舵輪２４に加わるトルクに対して実際に転舵輪２４に加わるトルクがずれるおそれがあるため、上記実施形態やその変更例の要領で基準トルクを要求トルク（電流指令値ｉｑ＊）に換算することが有効である。

・「電動機について」
上記実施形態では、ＳＰＭを例示したがこれに限らない。たとえばＩＰＭＳＭであってもよい。もっとも同期電動機にも限らず、たとえばブラシ付き電動機や誘導機であってもよい。

・「電動機の駆動回路について」
上記実施形態では、操作信号ＭＳの出力対象となる電動機の駆動回路として、インバータ３６を例示したが、これに限らない。たとえば、「電動機について」の欄に記載したように電動機としてブラシ付き電動機を用いる場合、駆動回路をＨブリッジ回路としてもよい。

・「電動転舵装置について」
上記実施形態では、ラック軸２０に電動機３４の動力を伝達するための機構として、ボールねじ機構３０およびベルト式減速機構３２を例示したが、これに限らない。たとえば、ラック軸２０のうちラック歯２０ａとは異なる位置にラック歯が形成され、このラック歯と係合するピニオン歯を有した第２ピニオンシャフトを備え、ピニオンシャフトが電動機３４の回転軸３４ａの回転に伴って回転するものであってもよい。

・「転舵装置について」
上記実施形態では、転舵角が大きい場合に小さい場合と比較して、ステアリングシャフト１４の回転量に対する転舵輪２４の変化量が大きくなるようにしたが、これに限らない。さらに、転舵角の大きさによってステアリングシャフト１４の回転量に対する転舵輪２４の変化量の比である舵角比が変化するものにも限らない。たとえば舵角比が一定であって且つ上記ボールねじリード長が転舵角の大きさに応じて変化することによって、減速比Ｋｄが転舵角の大きさに応じて変化するものであってもよい。

・「要求トルクについて」
上記実施形態では、電流指令値算出処理Ｍ１４において、アシストトルクＴＡをｑ軸の電流指令値ｉｑ＊に換算したが、これに限らない。たとえば、上記「電動機について」の欄に記載したように、電動機としてＩＰＭＳＭを採用する場合、電動機３４に対するトルクの要求値自体を求めてもよい。この場合、操作信号生成処理Ｍ１６において、要求値から、たとえば最小電流最大トルク制御のためのｑ軸の電流指令値ｉｑ＊とｄ軸の電流指令値ｉｄ＊とを算出し、これに基づき操作信号ＭＳを算出すればよい。

・「転舵制御装置について」
転舵制御装置がＣＰＵ５２とＲＯＭ５４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、転舵制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「そのほか」
たとえば回転角度算出処理Ｍ２０の出力する回転角度θｍの変化量に減速比Ｋｄを乗算した値を積算処理Ｍ２２に入力し、積算処理Ｍ２２の出力値が換算操舵角θｓ１となるようにしてもよい。

１０…転舵装置、１２…ステアリングホイール、１４…ステアリングシャフト、１４ａ…コラムシャフト、１４ｂ…インターミディエイトシャフト、１４ｃ…ピニオンシャフト、１４ｄ…ピニオン歯、２０…ラック軸、２０ａ…ラック歯、２２…タイロッド、２４…転舵輪、３０…ボールねじ機構、３２…ベルト式減速機構、３４…電動機、３４ａ…回転軸、３６…インバータ、５０…制御装置、５２…ＣＰＵ、５４…ＲＯＭ、５６…電源回路、６０…上位ＥＣＵ、６２…舵角センサ、７０…トルクセンサ、７２…回転角度センサ、７４…回転角度センサ。

Claims (6)

1. ステアリングシャフトの回転によって軸方向に変位することにより転舵輪を転舵させるラック軸と、前記ラック軸を前記軸方向に変位させる電動機とを備え、前記電動機から前記ステアリングシャフトへ動力を伝達させる機構が前記電動機の回転量に対する前記ステアリングシャフトの回転量の比率を前記転舵輪の転舵角に応じて変化させるように形成されている転舵装置に適用され、
   前記電動機が生成すべきトルクであって前記ステアリングシャフトを基準とした値を有したトルクである基準トルクを取得する取得処理と、
   中立位置の情報を有して且つ前記転舵角と１対１の対応関係にあるパラメータの検出値から把握される前記比率に関する情報に基づき、前記基準トルクを前記電動機に対する要求トルクに換算する換算処理と、
   前記電動機のトルクを前記要求トルクに制御するために操作信号を生成して出力する操作信号生成処理と、を実行する転舵制御装置。
2. 前記転舵装置は、前記電動機の回転量に対する前記転舵角の変化量が一定となるものであり、前記ステアリングシャフトの回転量に対する前記転舵角の変化量が前記転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなるものであり、
   前記換算処理は、前記転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも前記基準トルクに対する前記要求トルクの相対的な大きさをより小さくする処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。
3. 前記検出値の異常の有無を判定する異常判定処理と、
   前記異常が生じたと判定する場合、前記比率が規定比率で固定されているとして前記換算処理によって前記基準トルクから前記要求トルクを算出させるフェールセーフ処理と、を実行する請求項１または２記載の転舵制御装置。
4. 前記電動機の回転軸の回転量の積算値を算出する積算処理と、
   前記異常が生じたと判定された後、前記転舵装置が搭載される車両が直進走行をしているか否かを判定する直進走行判定処理と、
   前記直進走行していると判定されているときの前記積算値を前記中立位置に対応する値として学習する学習処理と、を実行し、
   前記学習処理が完了する場合、前記フェールセーフ処理を停止し、該学習結果に応じた前記積算処理による前記積算値から把握される前記比率に関する情報に基づき、前記換算処理を実行する請求項３記載の転舵制御装置。
5. 前記検出値は、当該転舵制御装置の外部から当該転舵制御装置に入力される請求項１〜４のいずれか１項に記載の転舵制御装置。
6. 前記取得処理は、運転者が前記ステアリングシャフトに入力するトルクである操舵トルクの検出値に基づき、前記運転者による操舵をアシストするアシストトルクを前記基準トルクとして算出するアシストトルク算出処理である請求項１〜５のいずれか１項に記載の転舵制御装置。