JP2022037765A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に伝わる違和感を抑えられる操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力を発生する転舵モータを有する転舵機構を含む操舵装置を制御対象としている。操舵制御装置は、転舵モータの制御量である目標ピニオン角θｐ＊を演算する転舵側制御部を備えている。転舵側制御部は、起動後の目標ピニオン角θｐ＊を転舵モータが発生させるモータトルクが小さくなる側にずらすように補償するオフセット補償演算部６８を有している。そして、オフセット補償演算部６８は、起動後最初の周期においてオフセット量θｏｆｓｔの基礎量であるオフセット基礎量θｏｆｓｔｂを取得するオフセット量取得処理部７１と、オフセット量θｏｆｓｔを徐々に小さくなるように変化させるオフセット量徐変処理部７３とを有するようにしている。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両に用いられる操舵装置は、ステアリングホイールの操作を可能にする操舵機構と、モータの出力であるモータトルクを動力として転舵シャフトを移動させることに関わって車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とを含んで構成される。特許文献１には、上記操舵機構と、上記転舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置の一例が開示されている。

上記特許文献１には、上記操舵機構の状態として、ステアリングホイールが操作される角度である操舵角が検出されることが開示されている。検出された操舵角は、上記転舵機構に設けられたモータの出力を制御するための制御量の目標となる目標制御量の演算に用いられている。

特開２０１９－１３１０７２号公報

ここで、ステアバイワイヤ式の操舵装置では、イグニッションスイッチがオフである間にステアリングホイールが操舵されたとしても転舵輪が転舵されないなかで、ステアリングホイールが操舵されてしまうと、ステアリングホイールと、転舵輪との位置関係が所定の対応関係からずれてしまう。この場合、イグニッションスイッチがオフからオンへの切り替え後に、操舵角に対応した位置となるように転舵輪の転舵が急動作してしまうことが考えられ、これが違和感となって運転者に伝わってしまう。

本発明の目的は、運転者に伝わる違和感を抑えられる操舵制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータを有する転舵機構を含む操舵装置を制御対象とし、前記モータのモータトルクを制御するための制御量の目標となる目標制御量を制御する制御部を備え、前記制御部は、車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、前記目標制御量を前記モータが発生させるモータトルクが小さくなる側にずらすように補償するオフセット補償演算部を含み、前記オフセット補償演算部は、前記車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、当該切り替え後最初の周期において前記転舵輪を転舵させなければいけない分に対応する制御量を、前記補償を通じてずらす量であるオフセット量として取得するオフセット量取得処理部と、前記オフセット量取得処理部が取得した前記オフセット量が徐々に小さくなるように前記目標制御量を変化させるオフセット量徐変処理部と、を有するようにしている。

上記構成によれば、車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において転舵輪を転舵させなければいけない目標制御量が演算される場合、当該目標制御量は、オフセット量を用いた補償を通じて、転舵輪の転舵が急動作しないように、モータが発生させるモータトルクが小さくなる側にずらされる。その後、目標制御量は、オフセット量が徐々に小さくなることで、本来の目標制御量に近付いて行き、当該本来の目標制御量といずれ一致するようになる。これにより、車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において転舵輪を転舵させなければいけない目標制御量が演算されたとしても、当該切り替え後最初の周期において前記転舵輪の転舵が急動作することを抑えることができる。したがって、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

具体的には、上記操舵制御装置において、前記転舵輪との間の動力伝達路が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトをさらに備え、前記目標制御量は、前記ステアリングシャフトの回転角度である操舵角との位置関係が所定の対応関係を満たす前記転舵輪の転舵角度である転舵角との間に相関関係を有する転舵相関角の値として演算される目標角度であり、前記オフセット量取得処理部は、前記車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において前記操舵角に基づき前記所定の対応関係を満たすように得られる前記転舵相関角の値と、実際の前記転舵角に基づき得られる前記転舵相関角の値との差分である起動時ずれ量を、前記オフセット量として取得するものである。

例えば、上記構成のように、転舵輪との間の動力伝達路が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトを備えている場合、車両電源がオフの間にステアリングホイールが操舵されてしまうと、操舵角と、転舵角との位置関係が所定の対応関係からずれてしまう。これに対して、上記構成によれば、操舵角と、転舵角との位置関係が所定の対応関係からずれた状態で車両電源がオフからオンへ切り替えられたとしても、当該切り替え後最初の周期において操舵角に対応した位置となるように転舵輪の転舵が急動作してしまうことを抑えることができる。

上記操舵制御装置において、前記所定の対応関係は、前記操舵角に対する前記転舵角の比率である舵角比であり、車両の走行状態に基づき可変するように構成されていることが好ましい。

上記構成のように、舵角比を可変する構成を有する場合、オフセット量として、車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において操舵角に基づき所定の対応関係を満たすように得られる転舵相関角の値と、実際の転舵角に基づき得られる転舵相関角の値との差分である起動時ずれ量を取得することは特に有効である。

ここで、オフセット量については、本来の目標制御量を強制的にずらすものであるので、なるべく早く解消してしまいたいところ、オフセット量の減少量を大きくし過ぎると転舵機構の運転者が意図しない動きとして現れてしまう。

そこで、上記操舵制御装置において、前記オフセット量徐変処理部は、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態の少なくともいずれかに基づいて、前記オフセット量を小さくするための減少量を変化させることが好ましい。

例えば、車両が比較的に高い車速で走行している走行状態であったり、転舵機構が転舵中の転舵状態であったりでは、オフセット量を小さくするための減少量を大きくしたとして転舵機構の運転者が意図しない動きとして現れても違和感として運転者に伝わり難いと言える。そこで、上記構成では、車両の走行状態や、転舵機構の転舵状態を考慮することで、運転者の違和感を抑えるなかでオフセット量をなるべく早く解消できるように工夫したりするのに効果的である。

また、上記操舵制御装置において、前記オフセット量徐変処理部は、前記オフセット量が存在する場合、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態に関係なく、前記オフセット量を少なくとも最小量分は小さくするための下限ガード処理部を有することが好ましい。

上記構成によれば、オフセット量が定常的に残ってしまうことを抑えることができ、オフセット量を効果的に小さくすることができる。

本発明の操舵制御装置によれば、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

操舵装置の概略構成図。 操舵制御装置の機能を示すブロック図。 オフセット補償演算部の機能を示すブロック図。 オフセット量徐変処理部の機能を示すブロック図。 （ａ）はステアリングホイールと、転舵輪との位置関係が所定の対応関係からずれた状況を説明する模式図、（ｂ）は目標ピニオン角の変化態様を説明する模式図、（ｃ）はオフセット量の変化態様を説明する模式図。

以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に適用した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置１０は、当該操舵装置１０の作動を制御する操舵制御装置５０を備えている。操舵装置１０は、ステアリングホイール１１を介して運転者により操舵される操舵機構ＳＫと、運転者による操舵機構ＳＫの操舵に応じて転舵輪１６を転舵させる転舵機構ＴＫとを備えている。本実施形態の操舵装置１０は、操舵機構ＳＫと、転舵機構ＴＫとの間の動力伝達路が機械的に常時分離した構造を有している。

操舵機構ＳＫは、ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を有している。転舵機構ＴＫは、図１中の左右方向である車幅方向に沿って延びる転舵シャフト１４を有している。転舵シャフト１４の両端には、それぞれタイロッド１５を介して左右の転舵輪１６が連結されている。転舵シャフト１４が直線運動することにより、転舵輪１６の転舵角度である転舵角θｗが変更される。

また、操舵機構ＳＫは、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、及びトルクセンサ３４を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力をいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。

反力モータ３１は、操舵反力の発生源である。反力モータ３１としては、例えば、三相のブラシレスモータが採用される。反力モータ３１、正確にはその回転軸は、減速機構３２を介して、ステアリングシャフト１２に連結されている。反力モータ３１のトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト１２に付与される。

回転角センサ３３は反力モータ３１に設けられている。回転角センサ３３は、反力モータ３１の回転角θａを検出する。反力モータ３１の回転角θａは、操舵角θｓの演算に使用される。反力モータ３１と、ステアリングシャフト１２とは、減速機構３２を介して連動する。このため、反力モータ３１の回転角θａと、ステアリングシャフト１２の回転角、ひいてはステアリングホイール１１の回転角である操舵角θｓとの間には相関がある。したがって、反力モータ３１の回転角θａに基づき操舵角θｓを求めることができる。

トルクセンサ３４は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２における減速機構３２よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。

転舵機構ＴＫは、転舵輪１６を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ４１、減速機構４２、及び回転角センサ４３を有している。
転舵モータ４１は転舵力の発生源である。転舵モータ４１としては、例えば、三相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ４１の回転軸は、減速機構４２を介してピニオンシャフト４４に連結されている。ピニオンシャフト４４のピニオン歯４４ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ｂに噛み合わされている。転舵モータ４１のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト４４を介して転舵シャフト１４に付与される。転舵モータ４１の回転に応じて、転舵シャフト１４は図１中の左右方向である車幅方向に沿って移動する。

回転角センサ４３は、転舵モータ４１に設けられている。回転角センサ４３は、転舵モータ４１の回転角θｂを検出する。
ちなみに、操舵装置１０は、ピニオンシャフト１３を有している。ピニオンシャフト１３は、転舵シャフト１４に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。ピニオンシャフト１３を設ける理由は、ピニオンシャフト４４と共に転舵シャフト１４を図示しないハウジングの内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる図示しない支持機構によって、転舵シャフト１４は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト１３，４４へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト１４はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト１３を使用せずに転舵シャフト１４をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。

図１に示すように、反力モータ３１及び転舵モータ４１には、各モータ３１，４１の駆動を制御する操舵制御装置５０が接続されている。操舵制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき、各モータ３１，４１の制御量である電流の供給を制御することによって、各モータ３１，４１の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、車速センサ５０１、トルクセンサ３４、回転角センサ３３、及び回転角センサ４３がある。車速センサ５０１は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。

また、操舵制御装置５０には、イグニッションスイッチ等の車両の起動スイッチである車両電源５０２が接続されている。車両電源５０２は、車両の起動スイッチのオンオフの状態を検出し、オンの状態を検出する場合に起動信号Ｓｉｇを出力する。

次に、操舵制御装置５０の構成について説明する。
操舵制御装置５０は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行する。これにより、各種の処理が実行される。

図２に、操舵制御装置５０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される処理の一部を、実現される処理の種類毎に記載したものである。

操舵制御装置５０は、反力モータ３１に対する給電を制御する操舵側制御部５０ａを備えている。操舵側制御部５０ａは、操舵側電流センサ５４を有している。操舵側電流センサ５４は、操舵側制御部５０ａと、反力モータ３１の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる反力モータ３１の各相の電流値から得られる操舵側実電流値Ｉａを検出する。操舵側電流センサ５４は、反力モータ３１に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ１つにまとめて図示している。

また、操舵制御装置５０は、転舵モータ４１に対する給電を制御する転舵側制御部５０ｂを備えている。転舵側制御部５０ｂは、転舵側電流センサ６５を有している。転舵側電流センサ６５は、転舵側制御部５０ｂと、転舵モータ４１の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる転舵モータ４１の各相の電流値から得られる転舵側実電流値Ｉｂを検出する。転舵側電流センサ６５は、転舵モータ４１に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ１つにまとめて図示している。

次に、操舵側制御部５０ａの機能について説明する。
操舵側制御部５０ａには、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、回転角θａ、後述の転舵側実電流値Ｉｂ、及び後述のピニオン角θｐが入力される。操舵側制御部５０ａは、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、回転角θａ、後述の転舵側実電流値Ｉｂ、及び後述のピニオン角θｐに基づいて、反力モータ３１に対する給電を制御する。なお、ピニオン角θｐは、転舵モータ４１の回転角θｂに基づき演算される。

操舵側制御部５０ａは、操舵角演算部５１と、操舵反力指令値演算部５２と、通電制御部５３とを有している。
操舵角演算部５１には、回転角θａが入力される。操舵角演算部５１は、回転角θａを、例えば、車両が直進しているときのステアリングホイール１１の位置であるステアリング中立位置からの反力モータ３１の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む積算角に換算する。操舵角演算部５１は、換算して得られた積算角に減速機構３２の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、操舵角θｓを演算する。なお、操舵角θｓは、ステアリング中立位置である中点θｓ０よりも、例えば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。こうして得られた操舵角θｓは、転舵側制御部５０ｂに出力される。

操舵反力指令値演算部５２には、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、及びピニオン角θｐが入力される。操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、及びピニオン角θｐに基づいて、操舵反力の目標となる目標制御量としての操舵反力指令値Ｔ＊を演算する。こうして得られた操舵反力指令値Ｔ＊は、通電制御部５３に出力される。

通電制御部５３には、操舵反力指令値Ｔ＊、回転角θａ、及び操舵側実電流値Ｉａが入力される。通電制御部５３は、操舵反力指令値Ｔ＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値Iａ＊を演算する。そして、通電制御部５３は、電流指令値Ｉａ＊と、操舵側電流センサ５４を通じて検出される操舵側実電流値Ｉａを回転角θａに基づき変換して得られるｄｑ座標上の電流値との偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ３１に対する給電を制御する。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。

次に、転舵側制御部５０ｂの機能について説明する。
転舵側制御部５０ｂには、車速値Ｖ、回転角θｂ、及び操舵角θｓが入力される。転舵側制御部５０ｂは、車速値Ｖ、回転角θｂ、操舵角θｓ、及び起動信号Ｓｉｇに基づいて、転舵モータ４１に対する給電を制御する。

転舵側制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１と、目標ピニオン角演算部６２と、ピニオン角フィードバック制御部（図中「ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部」）６３と、通電制御部６４とを有している。

ピニオン角演算部６１には、回転角θｂが入力される。ピニオン角演算部６１は、回転角θｂを、例えば、車両が直進しているときの転舵シャフト１４の位置であるラック中立位置からの転舵モータ４１の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む積算角に換算する。ピニオン角演算部６１は、換算して得られた積算角に減速機構４２の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、ピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。なお、ピニオン角θｐは、ラック中立位置である中点θｐ０よりも、例えば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。転舵モータ４１と、ピニオンシャフト４４とは、減速機構４２を介して連動する。このため、転舵モータ４１の回転角θｂと、ピニオン角θｐとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して転舵モータ４１の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。また、ピニオンシャフト４４は、転舵シャフト１４に噛合されている。このため、ピニオン角θｐと転舵シャフト１４の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θｐは、転舵輪１６の転舵角θｗを反映する値であり、転舵相関角の一例である。こうして得られたピニオン角θｐは、目標ピニオン角演算部６２、ピニオン角フィードバック制御部６３、及び操舵反力指令値演算部５２に出力される。

目標ピニオン角演算部６２には、車速値Ｖ、操舵角θｓ、ピニオン角θｐ、及び起動信号Ｓｉｇが入力される。目標ピニオン角演算部６２は、車速値Ｖ、操舵角θｓ、ピニオン角θｐ、及び起動信号Ｓｉｇに基づいて、ピニオン角θｐの目標となる目標角度である目標制御量としての目標ピニオン角θｐ＊を演算する。

具体的には、目標ピニオン角演算部６２は、舵角比可変演算部６７と、オフセット補償演算部６８とを有している。
舵角比可変演算部６７には、車速値Ｖ及び操舵角θｓが入力される。舵角比可変演算部６７は、操舵角θｓに調整量Δθａを加算することによって変換後角度θｖｇを演算する。舵角比可変演算部６７は、操舵角θｓに対する変換後角度θｖｇの比率である舵角比を可変するための調整量Δθａを、車速値Ｖに応じて可変させる。例えば、車速値Ｖが低い場合に高い場合よりも、操舵角θｓの変化に対する変換後角度θｖｇの変化を大きくするように、調整量Δθａを可変させる。こうして得られた変換後角度θｖｇは、オフセット補償演算部６８及び減算器６９に出力されるとともに、変換後角度θｖｇを微分して微分器６６を通じて得られる変換後角速度ωｖｇとしてオフセット補償演算部６８に出力される。変換後角度θｖｇは、目標ピニオン角θｐ＊のベースとなる角度である。また、ピニオン角θｐは、目標ピニオン角θｐ＊に基づき制御される。このため、変換後角度θｖｇと、ピニオン角θｐとの間にも相関関係がある。すなわち、変換後角度θｖｇに基づき得られる変換後角速度ωｖｇは、転舵機構ＴＫの転舵状態として転舵輪１６の転舵角θｗを反映する値である。また、変換後角度θｖｇは、転舵輪１６の転舵角θｗを反映する値である。これにより、舵角比は、操舵角θｓに対する転舵輪１６の転舵角θｗの所定の対応関係の一例である。

オフセット補償演算部６８には、車速値Ｖ、ピニオン角θｐ、変換後角度θｖｇ、変換後角速度ωｖｇ、及び起動信号Ｓｉｇが入力される。オフセット補償演算部６８は、車速値Ｖ、変換後角度θｖｇ、変換後角速度ωｖｇ、及び起動信号Ｓｉｇに基づいて、目標ピニオン角θｐ＊を演算する際の補償量であるオフセット量θｏｆｓｔを演算する。オフセット量θｏｆｓｔについては、後で詳しく説明する。こうして得られたオフセット量θｏｆｓｔは、変換後角度θｖｇから差し引いて減算器６９を通じて得られる目標ピニオン角θｐ＊としてピニオン角フィードバック制御部６３に出力される。

ピニオン角フィードバック制御部６３は、目標ピニオン角θｐ＊及びピニオン角θｐが入力される。ピニオン角フィードバック制御部６３は、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御を通じて転舵力の目標となる目標制御量としての転舵力指令値Ｔｐ＊を演算する。こうして得られた転舵力指令値Ｔｐ＊は、通電制御部６４に出力される。

通電制御部６４には、転舵力指令値Ｔｐ＊、回転角θｂ、及び転舵側実電流値Ｉｂが入力される。通電制御部６４は、転舵力指令値Ｔｐ＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値Ｉｂ＊を演算する。そして、通電制御部５３は、電流指令値Ｉｂ＊と、転舵側電流センサ６５を通じて検出される転舵側実電流値Ｉｂを回転角θｂに基づき変換して得られるｄｑ座標上の電流値との偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。これにより、転舵モータ４１は転舵力指令値Ｔｐ＊に応じた角度だけ回転する。

ここで、操舵装置１０では、反力モータ３１及び転舵モータ４１は、車両の起動スイッチがオフの間、それぞれの通電制御部５３，６４による給電が行われない。つまり、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール１１が操舵されたとしても転舵輪１６が転舵されることがない。こうしたなかで、ステアリングホイール１１が操舵されてしまうと、ステアリングホイール１１と、転舵輪１６との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれてしまう。これに対処するべく、操舵制御装置５０、すなわち転舵側制御部５０ｂがオフセット補償演算部６８の機能を有している。

以下、オフセット補償演算部６８の機能についてさらに詳しく説明する。
図３に示すように、オフセット補償演算部６８は、オフセット量取得処理部７１と、演算値切替部７２と、オフセット量徐変処理部７３とを有している。

オフセット量取得処理部７１には、変換後角度θｖｇ及びピニオン角θｐが入力される。オフセット量取得処理部７１は、変換後角度θｖｇからピニオン角θｐを差し引いて減算器７４を通じて得られる起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐを演算する。こうして得られた起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐは、演算値切替部７２に出力される。

演算値切替部７２には、起動信号Ｓｉｇ、起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐ、及び前回値保持部７５を通じて直前周期（１周期前）に保持された値である前回値のオフセット量θｏｆｓｔ（－）が入力される。起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐは演算値切替部７２の第１の入力Ｎ１に入力されるとともに、オフセット量θｏｆｓｔ（－）は演算値切替部７２の第２の入力Ｎ２に入力される。

演算値切替部７２は、起動信号Ｓｉｇが入力されると、第１の入力Ｎ１に入力される起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐをオフセット量θｏｆｓｔの基礎量であるオフセット基礎量θｏｆｓｔｂとして出力するように選択状態を制御する。起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐをオフセット基礎量θｏｆｓｔｂとして出力する選択状態は、起動信号Ｓｉｇの入力時に瞬間的に訪れる。起動信号Ｓｉｇの入力時は、車両の起動スイッチがオフからオンへ切り替えられた起動時であることが判断される時である。

一方、演算値切替部７２は、起動信号Ｓｉｇが入力されないと、第２の入力Ｎ２に入力されるオフセット量θｏｆｓｔ（－）をオフセット基礎量θｏｆｓｔｂとして出力するように選択状態を制御する。オフセット量θｏｆｓｔ（－）をオフセット基礎量θｏｆｓｔｂとして出力する選択状態は、起動信号Ｓｉｇが入力されない間、継続的に維持される。起動信号Ｓｉｇが入力されない間は、起動時でないことが判断される時である。起動時でないとは、車両の起動スイッチがオン又はオフの間や、オンからオフへ切り替えられた時のことである。

こうして適切な値として選択されるオフセット基礎量θｏｆｓｔｂは、起動信号Ｓｉｇの入力時に、オフセット量取得処理部７１が演算する起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐがオフセット量徐変処理部７３に出力される。また、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂは、起動信号Ｓｉｇが入力されない間に、オフセット量徐変処理部７３の前回値であるオフセット量θｏｆｓｔ（－）がオフセット量徐変処理部７３に出力される。

起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐは、ステアリングホイール１１と、転舵輪１６との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれている時に、ゼロ以外の値となる。これに対して、演算値切替部７２は、起動時であることが判断される時に第１の入力Ｎ１に入力される起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐを出力する。つまり、起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐは、起動時直後である起動後最初の周期において転舵輪１６を転舵させなければいけない分に対応する制御量である。そして、演算値切替部７２は、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール１１が操舵されたことに起因してステアリングホイール１１と、転舵輪１６との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からのずれ分が、起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐを通じてオフセット基礎量θｏｆｓｔｂに反映されるように動作する。

一方、起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐは、起動時であることが判断されない時でも、ゼロ以外の値となる。これに対して、演算値切替部７２は、起動時であることが判断されなければ第1の入力Ｎ１に入力される起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐを出力しないので、起動時であることが判断される時以外で生じ得る起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐが、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂに反映されないように動作する。

オフセット量徐変処理部７３には、車速値Ｖ、変換後角速度ωｖｇ、及びオフセット基礎量θｏｆｓｔｂが入力される。
具体的には、図４に示すように、オフセット量徐変処理部７３は、減少ゲインマップ演算部８１と、減少量マップ演算部８２と、記憶部８３と、下限ガード処理部８４と、符号処理部８５とを有している。

減少ゲインマップ演算部８１には、車速値Ｖが入力される。減少ゲインマップ演算部８１は、車速値Ｖと、減少ゲインＧとの関係を定めたマップを備えており、車速値Ｖを入力とし、減少ゲインＧをマップ演算する。減少ゲインＧは、オフセット量θｏｆｓｔの減少で目標ピニオン角θｐ＊が急変しないように、オフセット量θｏｆｓｔを徐々に小さくするために機能するゲインである。この場合、減少ゲインＧは、車両の走行状態を考慮して、車速値Ｖが大きくなるほど、絶対値が大きくなるように算出される。こうして得られた減少ゲインＧは、乗算器８６に出力される。

減少量マップ演算部８２には、変換後角速度ωｖｇが入力される。減少量マップ演算部８２は、変換後角速度ωｖｇの絶対値と、減少量θｄの基礎量である減少基礎量θｄｂとの関係を定めたマップを備えており、変換後角速度ωｖｇの絶対値を入力とし、減少基礎量θｄｂをマップ演算する。減少基礎量θｄｂは、オフセット量θｏｆｓｔの減少で目標ピニオン角θｐ＊が急変しないように、オフセット量θｏｆｓｔを徐々に小さくするために機能する成分である。この場合、減少基礎量θｄｂは、転舵機構ＴＫの転舵状態を考慮して、変換後角速度ωｖｇ、すなわち転舵輪１６の転舵角θｗの変化量が大きくなるほど、絶対値が大きくなるように算出される。こうして得られた減少基礎量θｄｂは、減少ゲインＧに乗算して乗算器８６を通じて得られる減少量θｄとして下限ガード処理部８４に出力される。

記憶部８３は、減少量θｄの最小量θｄｍｉｎが記憶されている図示しないメモリの所定の記憶領域のことである。最小量θｄｍｉｎは、オフセット量θｏｆｓｔが定常的に残ってしまわないように、オフセット量θｏｆｓｔを小さくするために機能する成分である。最小量θｄｍｉｎは、乗算器８６が出力する減少量θｄが最小量θｄｍｉｎよりも小さい場合でも、減少量θｄとして最低限は確保するための指標として実験的に求められる範囲の値が設定されている。こうして得られた最小量θｄｍｉｎは、下限ガード処理部８４に出力される。

下限ガード処理部８４には、乗算器８６が出力する減少量θｄ及び記憶部８３が出力する最小量θｄｍｉｎが入力される。減少量θｄは下限ガード処理部８４の第１の入力Ｍ１に入力されるとともに、最小量θｄｍｉｎは下限ガード処理部８４の第２の入力Ｍ２に入力される。下限ガード処理部８４は、減少量θｄと、最小量θｄｍｉｎとの何れを減少量θｄとして出力するかが切り替えられるように、選択状態が切り替えられるように構成されている。

具体的には、下限ガード処理部８４は、第１の入力Ｍ１に入力された減少量θｄが最小量θｄｍｉｎ以上であるか否かを判断する。そして、下限ガード処理部８４は、第１の入力Ｍ１に入力された減少量θｄが最小量θｄｍｉｎ以上の場合、最終的な減少量θｄとして第１の入力Ｍ１に入力された減少量θｄが出力されるように、下限ガード処理部８４の選択状態を制御する。一方、下限ガード処理部８４は、第１の入力Ｍ１に入力された減少量θｄが最小量θｄｍｉｎよりも小さい場合、最終的な減少量θｄとして最小量θｄｍｉｎが出力されるように、下限ガード処理部８４の選択状態を制御する。つまり、下限ガード処理部８４は、オフセット量θｏｆｓｔが定常的に残ってしまわないように、オフセット量θｏｆｓｔを少なくとも最小量θｄｍｉｎ分は小さくするように動作する。こうして適切な値として選択される減少量θｄは、乗算器８７に出力される。

符号処理部８５には、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂが入力される。符号処理部８５は、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂの符号を判断し、当該符号に応じた値として、「１」、「－１」のいずれかの値を演算する。符号処理部８５は、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂが正値の場合に「１」を演算し、負値の場合に「－１」を演算する。こうして得られた「１」又は「－１」の値は、減少量θｄに乗算して乗算器８７を通じて得られる最終的な減少量θｄとして減算器８８に出力された後、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂから差し引いて減算器８８を通じて得られるオフセット量θｏｆｓｔとして減算器６９に出力される。

なお、オフセット量徐変処理部７３は、オフセット量θｏｆｓｔがゼロ以外の値の場合に、オフセット量θｏｆｓｔに対して下限ガード処理部８４から出力される減少量θｄが反映されるように動作する。一方、オフセット量徐変処理部７３は、オフセット量θｏｆｓｔがゼロ値の場合に、オフセット量θｏｆｓｔに対して下限ガード処理部８４から出力される減少量θｄが反映されないように動作する。また、オフセット量徐変処理部７３は、減少量θｄが反映される結果として、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂの符号が反転されないように動作する。つまり、オフセット量徐変処理部７３は、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂの絶対値が、減少量θｄの絶対値よりも小さい場合に、減少量θｄの絶対値をオフセット基礎量θｏｆｓｔｂの絶対値と同値とするように動作する。

以下、本実施形態の作用を説明する。
図５（ａ）～（ｃ）は、時刻ｔ１のタイミングで、起動時であることが判断される場合を例として、各種の変化態様を示している。以下では、時刻「０」でのオフセット量θｏｆｓｔがゼロ値であること、車速値Ｖが一定であることを前提として説明する。

図５（ａ）は、時刻「０」でのステアリングホイール１１と、転舵輪１６の転舵角θｗとの位置関係を示している。ここでは、転舵輪１６の転舵角θｗがラック中立位置に対応する中点θｗ０の場合に、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール１１が右側に所定角度だけ操舵されたことに起因してステアリングホイール１１と、転舵輪１６との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれた状態を示している。つまり、操舵角θｓに基づき得られる変換後角度θｖｇと、ピニオンシャフト４４に基づき得られるピニオン角θｐとが一致しない「θｖｇ≠θｐ」状態を示している。

そして、時刻ｔ１のタイミングでは、車両の起動スイッチがオンに切り替えられた後、オフセット量取得処理部７１が機能することで、変換後角度θｖｇと、ピニオン角θｐとの差分が起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐとして演算される。

この場合、図５（ｃ）に示すように、演算値切替部７２が機能することで、起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐを示すオフセット基礎量θｏｆｓｔｂが演算され、これがオフセット量θｏｆｓｔとして演算される。そして、時刻ｔ１以後では、オフセット量徐変処理部７３が機能することで、オフセット量θｏｆｓｔが徐々に小さくなるように変化する。オフセット量θｏｆｓｔは、ゼロ値となるまでの時刻ｔ２までの間、徐々に小さくなるように変化する。このようにして変化するオフセット量θｏｆｓｔは、オフセット補償演算部６８の機能によって、その時の変換後角度θｖｇから減算されるかたちで目標ピニオン角θｐ＊を補償するように反映される。

その結果、図５（ｂ）中、一点鎖線で示すように、起動時であることが判断された時、その時の変換後角度θｖｇに基づき起動後最初の周期において転舵輪１６を転舵させなければいけいない目標ピニオン角θｐ＊が本来であれば演算される。これに対して、同図中、実線で示すように、起動時であることが判断された後、時刻ｔ１以後の目標ピニオン角θｐ＊は、オフセット量θｏｆｓｔを用いた補償を通じて、転舵輪１６の転舵が急動作しないように、転舵モータ４１が発生させるモータトルクが小さくなる側にずらされる。起動時であることが判断される瞬間では、目標ピニオン角θｐ＊は、転舵モータ４１が発生させるモータトルクがゼロとなるように補償されることになる。

その後、同図中、実線で示すように、目標ピニオン角θｐ＊は、オフセット量θｏｆｓｔが徐々に小さくなることで、同図中、一点鎖線で示す実際に演算されている変換後角度θｖｇ、つまり本来の目標ピニオン角θｐ＊に近付いて行く。そして、目標ピニオン角θｐ＊は、オフセット量θｏｆｓｔがゼロ値となる時刻ｔ２のタイミングで、実際に演算されている変換後角度θｖｇ、つまり本来の目標ピニオン角θｐ＊と一致するように変化するようになる。

以下、本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態では、図５（ｂ）中、実線で示したように、起動時であることが判断された時、その時の変換後角度θｖｇに基づき起動後最初の周期において転舵輪１６を転舵させなければいけいない目標ピニオン角θｐ＊が本来であれば演算されたとしても、当該起動後最初の周期において転舵輪１６の転舵が急動作することを抑えることができる。したがって、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

（２）本実施形態では、起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐを、オフセット量θｏｆｓｔとして取得するようにしている。これにより、操舵角θｓと、転舵角θｗ、すなわちピニオン角θｐとの位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれた状態であっても、起動後最初の周期において操舵角θｓに対応した位置となるように転舵輪１６の転舵が急動作してしまうことを抑えることができる。

（３）本実施形態のように、舵角比を可変する構成を有する場合、オフセット量θｏｆｓｔとして、起動後最初の周期において変換後角度θｖｇと、ピニオン角θｐとの差分である起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐを取得することは特に有効である。

（４）ここで、オフセット量θｏｆｓｔについては、実際に演算されている変換後角度θｖｇ、つまり本来の目標ピニオン角θｐ＊を強制的にずらすものであるので、なるべく早く解消してしまいたいところ、オフセット量θｏｆｓｔの減少量を大きくし過ぎると転舵機構ＴＫの運転者が意図しない動きとして現れてしまう。

そこで、オフセット量徐変処理部７３は、車両の走行状態を考慮する減少ゲインマップ演算部８１と、転舵機構ＴＫの転舵状態を考慮する減少量マップ演算部８２との機能を有するようにしている。これにより、車速値Ｖが大きいほど、転舵輪１６の転舵角θｗの変化量が大きいほど、オフセット量θｏｆｓｔを小さくするための減少量θｄが大きくなるようにしている。したがって、運転者の違和感を抑えることと、オフセット量θｏｆｓｔをなるべく早く解消することとを両立することができる。

（５）オフセット量徐変処理部７３は、最小量θｄｍｉｎを考慮する下限ガード処理部８４の機能を有するようにしている。これにより、オフセット量θｏｆｓｔが定常的に残ってしまうことを抑えることができ、オフセット量θｏｆｓｔを効果的に小さくすることができる。

上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・オフセット量徐変処理部７３は、オフセット量θｏｆｓｔが小さくならない状況があっても問題がなければ、下限ガード処理部８４の機能を有していなくてもよい。その他、オフセット量徐変処理部７３は、オフセット量θｏｆｓｔを基本的に最小量θｄｍｉｎ分ずつ小さくする機能としてもよい。この場合には、減少ゲインマップ演算部８１と、減少量マップ演算部８２とを削除することができる。また、オフセット量徐変処理部７３は、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂに対してゲインを乗算することでオフセット量θｏｆｓｔを小さくするようにしてもよい。この場合のゲインは、減少ゲインマップ演算部８１及び減少量マップ演算部８２と同様の状態を考慮してもよい。

・オフセット量徐変処理部７３は、減少ゲインマップ演算部８１及び減少量マップ演算部８２に加えて、他の状態を考慮する演算部を追加してもよい。また、オフセット量徐変処理部７３は、減少ゲインマップ演算部８１及び減少量マップ演算部８２の一方のみを残す又は両方の代わりに、他の状態を考慮する演算部を追加してもよい。上記他の状態は、例えば、オフセット量θｏｆｓｔの現在量、すなわち残量が考えられる。この場合には、減少の変化度合いを残量が小さいほど緩やかにする等すればよい。

・減少ゲインマップ演算部８１において、減少ゲインＧの変化態様は、適宜変更可能である。例えば、車速値Ｖを低速、中速、高速等に分類して、低速の場合には減少ゲインＧを一定に維持する等、分類毎に減少ゲインＧの変化態様を異ならせてもよい。

・減少量マップ演算部８２において、減少基礎量θｄｂの変化態様は、適宜変更可能である。例えば、変換後角速度ωｖｇを速度小、速度中、速度大等に分類して、速度小の場合には減少基礎量θｄｂを一定に維持する等、分類毎に減少基礎量θｄｂの変化態様を異ならせてもよい。

・減少量マップ演算部８２では、変換後角速度ωｖｇの代わりに、ピニオン角θｐを微分して得られるピニオン角速度を用いることもできる。その他、減少量マップ演算部８２では、操舵角θｓやピニオン角θｐを用いて、その時の角度に応じた減少基礎量θｄｂを演算することもできる。

・オフセット量θｏｆｓｔは、起動時ずれ量Δθｖｇ＿ｐから取得する代わりに、操舵角θｓと、ピニオン角θｐを舵角比に基づき逆変換して得られる変換後ピニオン角との差分から取得することもできるし、操舵角θｓを転舵シャフト１４の移動量に換算して得られる値と、実際の転舵シャフト１４の移動量との差分から取得することもできる。その他、オフセット量θｏｆｓｔは、直近の車両の起動スイッチのオフ時の操舵角θｓと、起動時の操舵角θｓとの差分から取得することもでき、この場合には当該差分を舵角比に基づき変換して得られる変換後の差分を用いればよい。

・オフセット量θｏｆｓｔは、補償をする目標制御量を転舵力指令値Ｔｐ＊や電流指令値Iｂ＊とする場合、例えば、目標ピニオン角θｐ＊と、ピニオン角θｐとの偏差から取得したりすることもできる。

・上記実施形態のオフセット補償演算部６８は、操舵側制御部５０ａの機能として付加してもよい。これは、操舵反力指令値Ｔ＊がピニオン角θｐを追従するように演算される場合に効果的である。

・転舵モータ４１の制御は、ピニオン角θｐを制御する代わりに、転舵シャフト１４の移動量を直接検出して当該移動量に基づき実施するものであってもよい。この場合、上記実施形態に対して、ピニオン角θｐに関する制御量等は、転舵シャフト１４の移動量に関する制御量等に置き換えられることになる。

・符号処理部８５では、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂがゼロ値の場合に「０（ゼロ値）」を演算して出力することもできる。この場合、オフセット基礎量θｏｆｓｔｂがゼロ値であれば、減少量θｄがゼロ値になる。つまり、本変形例を適用する場合、オフセット量徐変処理部７３は、オフセット量θｏｆｓｔがゼロ値の場合に、オフセット量θｏｆｓｔに対して下限ガード処理部８４から出力される減少量θｄが反映されないように動作することができる。

・舵角比可変演算部６７は、車速値Ｖに加えて、例えば、車両のヨーレートセンサで検出されるヨーレートに応じて舵角比を可変させてもよい。この場合であっても、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール１１が操舵されたことに起因してステアリングホイール１１と、転舵輪１６との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれた状態が存在するのは上記実施形態と同様である。これは、上記実施形態のオフセット補償演算部６８を適用することで解決することができるのも上記実施形態と同様である。本変形例は、車速値Ｖに加えて、車両の横加速度センサに応じて舵角比を可変させる場合についても同様に適用することができる。

・操舵反力指令値演算部５２では、操舵反力指令値Ｔ＊を演算する際、操舵トルクＴｈを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。

・上記実施形態では、舵角比を固定としてもよい。この場合、舵角比可変演算部６７を削除することができる。
・転舵モータ４１は、例えば、転舵シャフト１４の同軸上に転舵モータ４１を配置するものや、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介して転舵シャフト１４に連結するものを採用してもよい。

・上記実施形態において、操舵制御装置５０を構成するＣＰＵは、コンピュータプログラムを実行する１つ以上のプロセッサ、あるいは各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路等の１つ以上の専用ハードウェア回路、あるいは上記プロセッサ及び上記専用ハードウェア回路の組み合わせを含む回路として実現してもよい。また、メモリには、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体によって構成してもよい。

・上記実施形態は、操舵装置１０を、操舵機構ＳＫと転舵機構ＴＫとの間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、図１に二点鎖線で示すように、クラッチ２１により操舵機構ＳＫと転舵機構ＴＫとの間が機械的に分離可能な構造としてもよい。また、操舵装置１０は、ステアリングホイール１１の操舵を補助するための力であるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置としてもよい。この場合、ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２を介してピニオンシャフト１３が機械的に接続される。

１０…操舵装置
１１…ステアリングホイール
１２…ステアリングシャフト
１４…転舵シャフト
１６…転舵輪
４１…転舵モータ
５０…操舵制御装置
５０ｂ…転舵側制御部（制御部）
６２…目標ピニオン角演算部
６７…舵角比可変演算部
６８…オフセット補償演算部
７１…オフセット量取得処理部
７３…オフセット量徐変処理部
８１…減少ゲインマップ演算部
８２…減少量マップ演算部
８４…下限ガード処理部
５０２…車両電源
ＳＫ…操舵機構
ＴＫ…転舵機構

Claims (5)

1. 車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータを有する転舵機構を含む操舵装置を制御対象とし、
   前記モータのモータトルクを制御するための制御量の目標となる目標制御量を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、前記目標制御量を前記モータが発生させるモータトルクが小さくなる側にずらすように補償するオフセット補償演算部を含み、
   前記オフセット補償演算部は、
   前記車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、当該切り替え後最初の周期において前記転舵輪を転舵させなければいけない分に対応する制御量を、前記補償を通じてずらす量であるオフセット量として取得するオフセット量取得処理部と、
   前記オフセット量取得処理部が取得した前記オフセット量が徐々に小さくなるように前記目標制御量を変化させるオフセット量徐変処理部と、を有することを特徴とする操舵制御装置。
2. 前記転舵輪との間の動力伝達路が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトをさらに備え、
   前記目標制御量は、前記ステアリングシャフトの回転角度である操舵角との位置関係が所定の対応関係を満たす前記転舵輪の転舵角度である転舵角との間に相関関係を有する転舵相関角の値として演算される目標角度であり、
   前記オフセット量取得処理部は、前記車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において前記操舵角に基づき前記所定の対応関係を満たすように得られる前記転舵相関角の値と、実際の前記転舵角に基づき得られる前記転舵相関角の値との差分である起動時ずれ量を、前記オフセット量として取得する請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記所定の対応関係は、前記操舵角に対する前記転舵角の比率である舵角比であり、車両の走行状態に基づき可変するように構成されている請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記オフセット量徐変処理部は、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態の少なくともいずれかに基づいて、前記オフセット量を小さくするための減少量を変化させる請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
5. 前記オフセット量徐変処理部は、前記オフセット量が存在する場合、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態に関係なく、前記オフセット量を少なくとも最小量分は小さくするための下限ガード処理部を有する請求項４に記載の操舵制御装置。
   

Images