JP4165135B2

JP4165135B2 - 舵角制御装置

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Publication number: JP4165135B2
Application number: JP2002202375A
Authority: JP
Inventors: 省二小川; 俊博高橋
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Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: JP2004042769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動転舵機能を有する車両に係わり、特に、車両の転舵機構にトルクを付与するモータを制御するモータ制御装置と、転舵輪又は操舵の目標舵角を実現するための指令値（φ^*／θ^*）を出力する角度指令部とを有する舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来技術による舵角制御装置３００の制御方式を例示する制御ブロックダイヤグラムである。この様な舵角制御装置は、例えば、コースが確定している専用レーンを走行する自動運転バス等の車両に利用することが可能であり、本図１３の角度指令部１１０では、時系列にプログラムされた目標舵角φ０に対して、公知の補間処理や各種の補正処理等を施すことにより、転舵の舵角指令値φ^*を生成し、更にこの舵角指令値φ^*に、モータ１と転舵輪の間における減速比λを掛けることによりモータ１の回転角θの指令値θ^*を算出して角度指令としている。
【０００３】
ωはモータ１の回転角速度、Ｉ_qはモータ電流であり、記号「＊」は各制御量の指令値を示す上付きの添字である。また、舵角演算部１４５は、回転角センサ２により測定されるモータ１の回転角の測定値θに、上記の減速比λの逆数を掛けることにより、転舵輪の舵角（測定値φ_a）を算定する。
【０００４】
即ち、上記の舵角制御装置３００では、比例制御（Ｐ制御１２０）並びに比例積分制御（ＰＩ制御１３０）等から成るフィードバック制御を基本とする角度制御にて、角度指令θ^*を達成することにより自動転舵モード（自動転舵機能）が実現される。また、この自動転舵機能では、更に、上記の自動転舵モードにおいて達成すべき最後の目標舵角φ０を制御解除部１４０に入力することにより、上記の自動転舵モードを解除して手動転舵モードに切り換えることができる。
【０００５】
図１４は、この制御解除部１４０が実行する角度制御解除処理を例示するフローチャートである。この角度制御解除処理では、自動転舵モードにおいて最後に達成すべき目標舵角φ０と転舵輪の舵角の測定値φ_aが略一致した時点で、自動転舵モード（即ち、モータ１の角度制御）の解除処理を実行する。
【０００６】
図１５は、上記の舵角制御装置３００を使用した際の操舵系の動作を例示する説明図である。アクチュエータ１４は転舵モータ（モータ１）と減速器を有し、図略のモータ制御装置（ＥＣＵ：電子制御装置）が有する駆動回路により駆動される。
上記の手動転舵モードでは、運転者がステアリングホイール（ハンドル）１８を操舵することにより操舵軸（ステアリングシャフト）１１に付与された操舵トルクτの値が操舵トルクセンサ１７にて検出され、転舵軸１３は（１＋Ｋ）×τのトルクにより軸方向に自在に移動される。この１×τは、ピニオンギヤに付与される操舵トルクであり、また、Ｋ×τは、アクチュエータ１４から付与されるモータ１の出力トルクである。比例係数Ｋの値はモータ制御装置により、例えば車速Ｖ等に基づいて適度に制御される。
【０００７】
ただし、操舵トルクセンサ１７を省略し、上記の手動転舵モードでは、Ｋ＝０として、運転者がハンドル１８を操舵することにより操舵軸（ステアリングシャフト）１１に付与される操舵トルク（τ）のみで、転舵を図る様に構成しても一向に差し支えない。即ち、上記の解除処理実行後に、モータ１を利用する（Ｋ≠０とする）か否かは任意で良い。
【０００８】
一方、自動転舵モードでは、図１３に例示する様にモータ１が角度制御されるため、転舵軸１３がプログラムされた目標舵角φ０に基づいて予定の位置に位置制御され、この転舵力がタイロッド１５→ナックルアーム１６→転舵輪１２の順に伝達されるので、所望の目標舵角φ０が時系列に順次実現されていく。
図１５（ｂ）は、この自動転舵モードにおいて図１３の角度制御により達成されるべき最後の目標舵角φ０が中立位置（舵角φ＝０）であった場合の図であり、予定された最後の目標舵角φ０（舵角φ＝０）がそのまま実現された状態を表している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１５（ｃ）は、上記の図１５の転舵（ａ）→（ｂ）が自動転舵モードにおいて停車時の据え切りにより実施された後に、図１４の角度制御解除処理が実行された後の状態を示している。
例えば、以上の様に車両停止時に、角度指令に基づいて実舵角（転舵角）が自動的に据え切りされた場合、以下の様な問題が発生することがある。
【００１０】
（問題点１）図１５（ｂ）の様に、最後の目標舵角φ０を維持するために、モータ１がトルクを出力し続ける、即ち、モータ１に電流が流れ続けることがある。また、この時、角度指令（目標舵角φ０）がそのまま維持されると据え切りのため、タイヤ等に歪み（収縮やねじれ等）が生じ、その歪みは解放されずにタイヤ（転舵輪１２）等の操舵系に残留する。
【００１１】
（問題点２）更に、図１４の角度制御解除処理が実行されると、例えば図１５（ｃ）の様に、上記の歪みに基づく応力が急激に解放され、転舵輪１２の微小回動（回動角δ）に伴って、ステアリング・ホイール１８が急速に小回動し、この動きが、自動転舵モード解除後に自ら操舵しようとしていた運転者に、驚き、違和感或いは不快感を与える恐れがある。
【００１２】
また、この様な問題は、一般車両を運転する一般ユーザでも直面する場合が有り得る。例えば図１に、本発明の作用・効果が期待される一般的な場面を具体的に例示する。本図中の矩形の破線Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ駐車する手順の中間段階における車両の停車位置を示しており、黒丸印（●）は前輪の車軸の中点の位置を示している。また、これらの黒丸印を結ぶ矢印付きの長い実線は、この車軸の中点の移動経路を表している。
即ち、この駐車手順は、以下のステップ《１》〜ステップ《６》を順次実行するものである。
【００１３】
〔駐車手順〕
《１》−１．手動操舵により、停車位置Ａに車両を位置付ける。
−２．メカニカルスイッチ等に対する所定の切り換え操作により、手動操舵モードから自動操舵モードに切り換え、その自動操舵により停車位置Ａにて据え切りで所定の角度だけ右に転舵する。
−３．目視或いはシステムメッセージ等により、停車位置Ａにおける転舵（自動操舵）の完了を確認する。
【００１４】
《２》運転者のアクセルとブレーキの操作により、停車位置Ｂまで前進し停止する。この停止位置Ｂは、停止位置Ａに対して右向きに約３０°程傾いているが、この様な停止位置Ａに対する傾斜角度の実時間値は、例えば車両が有するヨーレート・センサの出力値を時間積分する積分演算手段等により推定することも可能である。したがって、運転者はその様な手段を有するシステムのシステムメッセージ等から停止すべきタイミング（この場合停止位置Ｂ）の指示や案内を受けることも可能である。
【００１５】
《３》−１．自動操舵により、停車位置Ｂにて据え切りで所定の角度だけ左に転舵する。
−２．目視或いはシステムメッセージ等により、停車位置Ｂにおける転舵（自動操舵）の完了を確認する。
《４》−１．手動操作又は自動操作により、後退ギヤに入れ換える。
−２．運転者のアクセルとブレーキの操作により、停車位置Ｃまで後退し停止する。
【００１６】
《５》−１．自動操舵により、停車位置Ｃにて据え切りで中立位置まで転舵（自動操舵）する。
−２．目視或いはシステムメッセージ等により、停車位置Ｃにおける転舵（自動操舵）の完了を確認する。
《６》運転者のアクセルとブレーキの操作により、所望の駐車位置まで後退し停止する。
【００１７】
例えばこの様に、自動転舵機能により、従来よりも格段に楽な操作で車両を所望の場所に自動的かつ正確に位置づけしたい等の需要は、近年、普通車等の一般車両の運転者の初心者層を中心に幅広く拡がりつつある。
【００１８】
したがって、例えばこの様な自動転舵機能を普通車等の一般車両に提供する場合等にも、上記の問題が顕在化するものと考えられる。
例えば、図１５（ｃ）に例示される前記の問題点２は、上記の手順《５》−２．の後、自動転舵機能（モータ１の角度制御）を解除する際等にも十分起り得る。
また、前記の問題点１は、上記の手順《１》、《３》、《５》の各手順の最後の状態等でも十分起り得る。
即ち、これらの問題は、車両の転舵機構にトルクを付与するモータを制御するモータ制御装置と、目標舵角φ０を実現するための角度制御を実行する角度指令部とを有する舵角制御装置において、据え切り時又は極低速での転舵時に、一般に起り得る問題である。
【００１９】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、これらの舵角制御装置において、据え切り時、或いは極低速での転舵時に操舵系に生じる歪みを積極的に解消することにより、モータに大電流が継続的に通電されたり、操舵系に残留していた応力が角度制御解除時に急激に解放されたりすることを防止することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段、並びに、作用及び発明の効果】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、車両の転舵機構にトルクを付与するモータを制御するモータ制御装置と、目標舵角φ０を実現するための角度制御を実行する角度指令部とを有する舵角制御装置において、据え切り時又は極低速での転舵時に、転舵輪等の操舵系に残留する歪みを是正する応力解放手段を設け、この応力解放手段を主に、舵角指令値φ^*を目標舵角φ０よりも更に超過させて出力する超過指令手段と、舵角測定値φ_aが目標舵角φ０を所定の超過角αだけ超過してから舵角指令値φ^*を目標舵角φ０に復帰させる指令復帰手段とから構成し、応力解放手段を少なくとも角度指令部の角度制御解除前に実行する（動作させる）こと、並びに、角度指令部の角度制御解除時に、モータの出力トルク関連値が略０又は所定の絶対値以下に減衰するまで、角度指令の解除処理を保留する角度指令解除抑止手段を設けることである。
【００２１】
図２は、本発明の作用を例示的に説明する操舵系の平面図である。本図では下方が車両の前方を向いている。図１の手順《５》では、左に切ってあった転舵輪（前輪）を中立位置まで戻す必要が有るが、例えばこの様な場合に上記の応力解放手段を用いれば、舵角φは、初期値φ＝β１から時計回りに回動し、中立位置（φ＝最後の目標舵角φ０＝０）を所定の角度βｍ（＝超過角α）だけ超過してから、元来所望とされていた中立位置（φ＝β２＝０）に再び復帰される。
この様な、舵角φを一旦目標舵角φ０よりも超過させた後に、再度その目標舵角φ０に復帰させる手段により、前方のタイヤ（転舵輪１２）等の操舵系に残留する応力を解放することができる。
【００２２】
図３は、上記の図２の動作を定量的に説明するグラフである。本図３（ｂ）の記号Ｓは操舵系に残留する応力を表しており、前輪（転舵輪１２）を左向き（＋方向）に回動させようとする力を正の向きとしている。
この様な据え切り時等に操舵系にもたらされる応力には、飽和点が存在する。記号Ｓ_maxは、この飽和点における応力の上限値を表している。この上限値Ｓ_maxは、路面とタイヤの間の摩擦係数や、車両の重量や、操舵系の構造等により変化するが、各車両毎に適当な標準値を想定することができる。
【００２３】
したがって、例えばこの上限値Ｓ_maxに相当すると予想される舵角を上記の超過角αとして用いれば、元来所望とされていた位置（φ＝β２＝０）において、応力を概ね解放することができる。
また、図３からも判る様に、上限値Ｓ_maxに相当すると想定される所定の舵角（図２ではβｍ）を上記の超過角αとして用いる方法は、図２の様に転舵量（β２−β１）が、その時用いる超過角α以上の大きな値を持つ時に、特に有効となる。
【００２４】
これらの手段により、据え切り時、或いは極低速での転舵時に操舵系に生じる歪みを積極的に解消することができるので、モータに大電流が継続的に通電されたり、操舵系に残留していた応力が角度制御解除時に急激に解放されたりすることを防止することができる。
【００２５】
尚、上記の指令復帰手段は、角度制御を実行する上記の角度指令部の作用を用いて間接的に実現することも可能であり、よって、この様な構成によって本発明を実施しても良い。この様な構成に従えば、従来装置に対して上記の超過指令手段を追加するだけで、上記の応力解放手段と同等の作用・効果を備えた舵角制御装置を製造することができる。即ち、この様な場合には、角度制御を実行する上記の角度指令部が本発明の指令復帰手段を包括的に具現するものと解釈することができる。
また、応力解放手段を少なくとも角度指令部の角度制御解除前に実行する（動作させる）ことで前述の（問題点２）を解消することができる。即ち、角度制御解除処理が実行される前に操舵系に残留する応力を解放することができるので、角度制御解除処理の実行時に、ステアリング・ホイールが急速に小回動したり、この動きが、自動転舵モード解除後に自ら操舵しようとしていた運転者に、驚き、違和感或いは不快感を与えたりする恐れが無くなる。
据え切りで所望の舵角を実現する場合、その後問題となる操舵系の歪みは、例えば指令電流等のモータの出力トルク関連値が略０又は所定の絶対値以下に減衰するまで操舵系に残留するものと考えられる。一方、転舵輪がその後回転すれば、その回転により操舵系の歪みは是正される。即ち、上記手段によれば、転舵輪が回転することにより、モータの出力トルク関連値が略０又は所定の絶対値以下に減衰するまで、角度指令の解除処理が保留されるため、角度指令の解除直後のステアリング・ホイールの急速な小回動が防止され、自動転舵モード解除後に自ら操舵しようとしていた運転者に、驚き、違和感或いは不快感を与える恐れが無くなる。
【００２６】
この様な構成に係わるより具体的な実施形態等については、第１実施例の変形例の所で詳しく例示的に説明する。
また、この様な構成に係わる発明の１つとして、次に示す本発明の第２の手段を捉えることも可能である。この様な解釈は、以下に示される「追加挿入されるべき目標舵角φｍ」を保持する配列要素そのものを上記の超過指令手段に相当する手段だと解釈することにより成り立つものである。
【００２７】
即ち、本発明の第２の手段は、車両の転舵機構にトルクを付与するモータを制御するモータ制御装置と、目標舵角φ０を実現するための角度制御を実行する角度指令部とを有する舵角制御装置において、順次達成すべき複数の目標舵角φ０とそれらの達成順序を規定する、目標舵角の配列φ０（Ｉ）を備え、この配列φ０（Ｉ）の内の、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０（ｉ）とその直前の目標舵角φ０（ｉ−１）との間に、転舵輪等の操舵系に残留する歪みを是正するための新たなる目標舵角φｍを追加挿入し、更に、この目標舵角φｍの値として、φ０（ｉ−１）よりもφ０（ｉ）に近い値を有し、φ０（ｉ−１）とφ０（ｉ）の間の値を持たず、かつ、φ０（ｉ）から所定の超過角αだけ離れている値を採用し、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０（ｉ）の少なくとも１つを、角度指令部の角度制御解除前の最後の配列要素とすること、並びに、角度指令部の角度制御解除時に、モータの出力トルク関連値が略０又は所定の絶対値以下に減衰するまで、角度指令の解除処理を保留する角度指令解除抑止手段を設けることである。
ただし、この新たなる目標舵角φｍの追加挿入は、動的に行っても静的に行っても良い。
【００２８】
この第２の手段の具体的な実施形態や作用等については、図９、図１０を用いて第３実施例の所で詳しく述べる。
これらの手段によっても、据え切り時、或いは極低速での転舵時に操舵系に生じる歪みを積極的に解消することができるので、モータに大電流が継続的に通電されたり、操舵系に残留していた応力が角度制御解除時に急激に解放されたりすることを防止することができる。
【００２９】
【００３０】
また、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０（ｉ）の少なくとも１つを、角度指令部の角度制御解除前の最後の配列要素とすることで、角度制御解除処理が実行される前に操舵系に残留する応力を解放することができるので、角度制御解除処理の実行時に、ステアリング・ホイールが急速に小回動したり、この動きが、自動転舵モード解除後に自ら操舵しようとしていた運転者に、驚き、違和感或いは不快感を与えたりする恐れが無くなる。
更に、上記手段によれば、転舵輪が回転することにより、モータの出力トルク関連値が略０又は所定の絶対値以下に減衰するまで、角度指令の解除処理が保留されるため、角度指令の解除直後のステアリング・ホイールの急速な小回動が防止され、自動転舵モード解除後に自ら操舵しようとしていた運転者に、驚き、違和感或いは不快感を与える恐れが無くなる。これは請求項１に係る発明と同様である。
【００３１】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０の近傍を舵角測定値φ_aが最後に通過する際のモータの出力トルク関連値に基づいて超過角αの好適値を動的に推定する好適超過角推定手段を備えることである。
【００３２】
図３からも判る様に、据え切り時等に操舵系にもたらされる応力には、飽和点が存在し、その上限値Ｓ_maxは、路面とタイヤの間の摩擦係数や、車両の重量や、操舵系の構造等により変化する。また、歪みが飽和点に達していない場合等には、前述の超過角αの絶対値が大き過ぎる場合が有り得る。
しかしながら、例えば据え切り後に舵角を固定した際等には、この超過角αの最適値は、その時の応力Ｓと丁度釣り合っているモータの出力トルクに比例していることが、図３や或いは図７（第１、第２実施例）等からも判る。したがって、上記の手段によれば、据え切り又は極低速での任意の状況において動的に殆ど過不足無く超過角αの好適値を決定することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の第４の手段は、上記の第１乃至第３の何れか１つの手段において、車速Ｖ、舵角速度Ω、及びモータ電流Ｉ_qに基づいて、転舵輪等の操舵系に残留する歪みを是正する必要性の有無を判定する応力解放要否判定手段を備えることである。
【００３４】
より具体的な判定基準については、後述の第２実施例で詳細に例示するが、この手段によれば、例えば前述の第３の手段の様に据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０が事前に具体的に予定されている場合でなくとも、操舵系の歪みを積極的に検知できるため、必要に応じて操舵系の応力を解放することができ、よって、応力解放機能を有する舵角制御装置において、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０を事前に意識しなくとも、複数又は多数の目標舵角φ０の達成順序を時系列にプログラムすることが可能となる。
【００３６】
【００３８】
また、車両の転舵機構にトルクを付与するモータを制御するモータ制御装置と、目標舵角φ０を実現するための角度制御を実行する角度指令部とを有する舵角制御装置において、角度指令部の角度制御解除時に、車両が所定距離又は所定時間移動されるまで、角度指令の解除処理を保留する角度指令解除抑止手段を備えても良い。
【００３９】
この手段によっても、上記の手段と同様に、転舵輪が一定量以上回転するまで、角度指令の解除処理が保留されるため、角度指令の解除直後のステアリング・ホイールの急速な小回動が防止され、自動転舵モード解除後に自ら操舵しようとしていた運転者に、驚き、違和感或いは不快感を与える恐れが無くなる。
【００４２】
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
〔第１実施例〕
図４は、本第１実施例の舵角制御装置１００の制御方式を例示する制御ブロックダイヤグラムである。この舵角制御装置１００は、前述の従来の舵角制御装置３００（図１３）とよく似ているが、この舵角制御装置１００には、本発明に基づく応力解放部１１５が具備されている。
以下、この舵角制御装置１００の応力解放部１１５が実行する応力解放処理について、図５を用いて説明する。
【００４４】
図５は、舵角制御装置１００の応力解放部１１５（応力解放手段）が実行する応力解放処理を例示するフローチャートである。舵角制御装置１００は、前述の舵角制御装置３００と同様に、目標舵角を格納する配列φ０（Ｉ）の各配列要素の値（目標舵角）を逐次達成する様に動作する。以下、φ０（ｉ）は、配列φ０（Ｉ）のｉ番目の要素を表すものとする。
【００４５】
この制御ブロック１１５（応力解放部）は、目標舵角φ０（ｉ）を据え切りによって達成する時に、角度指令部１１０により起動される。
まず最初に、ステップ５００では、配列φ０（Ｉ）の引数ｉを入力する。
次に、ステップ５１０では、直前の目標舵角φ０（ｉ−１）と、今回据え切りによって達成すべき目標舵角φ０（ｉ）との大小関係を調べる。ただし、舵角φは、図２に従って中立位置を基準とし、左に切れば正値（＋）、右に切れば負値（−）とする。
【００４６】
ステップ５２０、５３０では、超過角αを決定する。ただし、ａ（＞０）は、図３の飽和点における応力Ｓ_maxを解放するために必要となる戻し角の絶対値である。
ステップ５４０のφ_aは舵角φの測定値であり、舵角演算部１４５により算出された値である。即ち、ステップ５４０では、角度指令部１１０と比例制御部１２０以下のフィードバック制御により、目標舵角φ０（ｉ）が概ね達成されるまで待つ。この時例えば、角度指令部１１０では、時系列に並べて保持される各目標舵角φ０、φｍに対して、公知の補間処理や各種の補正処理等を施すことにより、転舵の舵角指令値φ^*を生成し、更にこの舵角指令値φ^*に、モータ１と転舵輪の間における減速比λを掛けることにより、回転角θの指令値θ^*を算出する。
【００４７】
ステップ５５０では、次式（１）により、新たなる目標舵角φｍの値を決定する。
【数１】
φｍ＝φ０（ｉ）＋α …（１）
例えば図３では、舵角βｍが式（１）の新たな目標舵角φｍに相当し、舵角β２が式（１）のφ０（ｉ）に相当する。また、ステップ５４０からステップ５５０に移行するタイミングは、図３の時刻ｔ２′に略一致する。
【００４８】
ステップ５６０では、新たなる目標舵角φｍを角度指令部１１０に対して出力する。以上のステップ５００〜ステップ５６０により、本発明の超過指令手段を具現することができる。
【００４９】
また、本発明の指令復帰手段は、例えば以下のステップ５７０〜ステップ５９０の様に構成することができる。
即ち、ステップ５７０では、上記の式（１）の目標舵角φｍが、概ね達成されるまで待つ。ステップ５８０、５９０では、応力解放部１１５から角度指令部１１０に対して指定する目標舵角φｍの値を上記のφ０（ｉ）の値に復帰させて出力する。
【００５０】
例えば以上の様な制御構成とすることにより、本発明の応力解放手段を実現することができる。以上の制御により、据え切り時、或いは極低速での転舵時に操舵系に生じる歪みを積極的に解消することができ、これにより、モータに大電流が継続的に通電されたり、或いは、操舵系に残留していた応力が角度制御解除時に急激に解放されたりすることを防止することができる。
【００５１】
（第１実施例の変形例）
図６は、舵角制御装置１００の応力解放部１１５の変形例（挿入指令生成処理）を例示するフローチャートである。この変形例は、図５のステップ５１０〜５３０の処理をステップ５２５に置き換え、更に、図５の指令復帰手段（ステップ５７０〜５９０）を省略して、この部分は実質的に角度指令部１１０に実行させるものである。
【００５２】
即ち、角度指令部１１０では、追加挿入されるべき新たなる目標舵角φｍ（図３では、βｍ）の値さえが判れば、その他の処理は従来処理と同様に随時実行することができるので、図６の応力解放部１１５のフローチャートでは、目標舵角φｍを角度指令部１１０に連絡するだけで全処理を完了している。
【００５３】
図７は、ステップ５２５の関数ｆ（Ｉ_q）（好適超過角推定手段）の作用を例示的に説明するグラフである。α推定時刻では、舵角φがβ２（或いは最後の目標舵角φ０等）に達した際に、転舵を一旦止めて、モータ電流Ｉ_qを測定する。この測定値はモータ電流の指令値やモータの出力トルクの指令値等で代替しても良い。
【００５４】
図１５、図２、及び図７から判る様に、微小回動角δ、超過角α、応力Ｓ、モータ電流Ｉ_qの間には、以下の関係がある。
【数２】
δ＋α＝０ …（２）
【数３】
δ＝ｃ１×Ｓ …（３）
【数４】
Ｓ＝−ｃ２×Ｉ_q …（４）
【００５５】
したがって、上記の関数ｆは以下の形に決定することができる。
【数５】
α＝ｆ（Ｉ_q）＝ｃ３×Ｉ_q （ｃ３≡ｃ１×ｃ２） …（５）
ただし、ここで、ｃ１，ｃ２，ｃ３は比例定数で、応力Ｓ及びモータ電流Ｉ_qの各値は、図７のα推定時刻での値である。また、上記の微小回動角δは、この様な応力解放処置を施さずに角度制御指令を解除した場合に、図１５（ｃ）の様にして転舵輪１２が微小回動するであろうと推定される角度のことである。
【００５６】
据え切り時等に操舵系にもたらされる応力には、飽和点が存在し、その上限値Ｓ_maxは、路面とタイヤの間の摩擦係数や、車両の重量や、操舵系の構造等により変化する。また、歪みが飽和点に達していない場合等には、図５の本第１実施例の変形前の方式では、超過角αの絶対値が大き過ぎる場合が有り得る。
しかしながら、上記の好適超過角推定手段によれば、据え切り又は極低速での任意の状況において動的に殆ど過不足無く超過角αの好適値を決定することが可能となる。
【００５７】
〔第２実施例〕
以上の第１実施例では、据え切りにより達成されるべき目標舵角φ０（ｉ）が既知である、プログラムされた転舵後の応力解放手段について述べた。しかしながら、前述の問題点１、２を考慮すると、据え切り等により操舵系に残留する応力は、その時の舵角φが予期されていなくとも解放した方が望ましい。
本第２実施例では、その様な応力を積極的に検出して解放する手段について例示する。
【００５８】
図８は、本第２実施例の応力解放手段が実行する応力解放処理を例示するフローチャートである。本図８において、Ｖは車速、Ωはハンドル又は転舵角（実舵角）の舵角速度、τは操舵トルクであり、定数Ｄは所定の閾値である。ただし、例えば図２の操舵トルクセンサ１７を省略し、手動転舵モードでは、運転者がハンドル１８を操舵することにより操舵軸１１に付与される操舵トルク（τ）のみで、転舵を図る様なシステムにおいては、ステップ７２０は省略するものとする。
【００５９】
例えばこの様に、ステップ７１０〜ステップ７２５により、応力解放要否判定手段を構成すれば、モータを角度指令により角度制御している際に、操舵系に応力が残留していることを検出できる。即ち、据え切り等に伴うその様な応力Ｓが検出された場合に、ステップ７３０以降の処理が実行される。
ステップ７３０では、図７の舵角β２に相当すると推定される、応力Ｓが比較的大きい現在の舵角の測定値φ_aを退避領域φ_wに記憶する。
【００６０】
また、ステップ７３５以降の各ステップでは、第１実施例と略同様に、応力解放処理を継続する。
例えば以上の様な手段によれば、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０が事前に具体的に予定されている場合でなくとも、操舵系の歪みを積極的に検知できるため、必要に応じて操舵系の応力を解放することができ、よって、応力解放機能を有する舵角制御装置において、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０を事前に意識しなくとも、複数又は多数の目標舵角φ０の達成順序を時系列にプログラムすることが可能となる。
【００６１】
〔第３実施例〕
図９、図１０は、本第３実施例における目標舵角φｍの追加挿入形態を例示的に説明する説明図である。
図９、図１０の（ａ）に示すテーブルのデータは、順次達成すべき複数の目標舵角φ０とそれらの達成順序を規定している。即ち、本発明に係わる目標舵角の配列φ０（Ｉ）は、この様なテーブルにより構成される。
【００６２】
図９には、この配列φ０（Ｉ）の内の、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０（ｉ）とその直前の目標舵角φ０（ｉ−１）とが、図示されており、φ０（ｉ−１）＝β１、φ０（ｉ）＝β２となっている。
また、図１０の配列φ０（Ｉ）では、φ０（ｉ−１）とφ０（ｉ）の間に、転舵輪等の操舵系に残留する歪みを是正するための新たなる目標舵角φｍ＝βｍが追加挿入されている。
【００６３】
例えばこの様に、φ０（ｉ−１）とφ０（ｉ）の間に、φ０（ｉ−１）よりもφ０（ｉ）に近い値を有し、φ０（ｉ−１）とφ０（ｉ）の間の値を持たず、かつ、φ０（ｉ）から所定の超過角αだけ離れている、新たな目標舵角φｍ（＝βｍ）を追加挿入することにより、制御プログラムを一切変更することなく、制御データ（目標舵角φｍ）を１件追加するだけで、予め操舵系に残留すると予想される応力を解放することができる。
【００６４】
また、この様な追加挿入は、必要に応じて実時間で動的に行っても良い。例えば図８の指令復帰手段（ステップ７５０〜７６０）を省略し、更に、ステップ７４５の代わりに、ステップ７４５の所（実行順序）で、配列φ０（Ｉ）に制御データ（目標舵角φｍ）を１件追加挿入する処理を実行すれば、この様な実時間処理を容易に実現することができる。
この場合、図８の指令復帰手段（ステップ７５０〜７６０）は、第１実施例の変形例（図６）と略同様に、実質的に角度指令部１１０に実行させることができる。
【００６５】
〔第４実施例〕
図１１は、本第４実施例の舵角制御装置２００の制御方式を例示する制御ブロックダイヤグラムである。角度指令解除抑止部１５５では、指定された時刻からの、或いは、角度指令解除抑止部１５５が起動されたタイミングからの車両走行距離Ｙを測定（カウント）する。この走行距離Ｙは、例えば電気自動車やハイブリッドカー等では、駆動輪を駆動するモータの状態等から比較的正確に求めることができる。
【００６６】
図１２は、この舵角制御装置２００の制御解除部１５０が実行する角度制御解除処理を例示するフローチャートである。例えばこの様な構成によっても、転舵輪が一定量以上回転するまで、角度指令の解除処理が保留されるため、角度指令の解除直後のステアリング・ホイールの急速な小回動が防止され、自動転舵モード解除後に自ら操舵しようとしていた運転者に、驚き、違和感或いは不快感を与える恐れが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の効果が期待される場面を具体的に例示する説明図。
【図２】本発明の作用を例示的に説明する操舵系の平面図。
【図３】本発明の作用を例示的に説明するグラフ。
【図４】本発明の第１実施例に係わる舵角制御装置１００の制御方式を例示する制御ブロックダイヤグラム。
【図５】舵角制御装置１００の応力解放部１１５（応力解放手段）が実行する応力解放処理を例示するフローチャート。
【図６】舵角制御装置１００の応力解放部１１５（応力解放手段の変形）が実行する挿入指令生成処理を例示するフローチャート。
【図７】第１及び第２実施例に係わる本発明の好適超過角推定手段の作用を例示的に説明するグラフ。
【図８】本発明の第２実施例に係わる応力解放手段が実行する応力解放処理を例示するフローチャート。
【図９】本発明の第３実施例に係わる目標舵角φｍの追加挿入形態を例示的に説明する説明図（前半）。
【図１０】本発明の第３実施例に係わる目標舵角φｍの追加挿入形態を例示的に説明する説明図（後半）。
【図１１】本発明の第４実施例に係わる舵角制御装置２００の制御方式を例示する制御ブロックダイヤグラム。
【図１２】舵角制御装置２００の制御解除部１５０が実行する角度制御解除処理を例示するフローチャート。
【図１３】従来技術による舵角制御装置３００の制御方式を例示する制御ブロックダイヤグラム。
【図１４】舵角制御装置３００の制御解除部１４０が実行する角度制御解除処理を例示するフローチャート。
【図１５】舵角制御装置３００を使用した際の操舵系の動作を例示する説明図。
【符号の説明】
１００，２００ … 舵角制御装置
１１０ … 角度指令部
１１５ … 応力解放部
１４５ … 舵角演算部
１５０ … 制御解除部
１５５ … 角度指令解除抑止部
δ … 微小回動角
φ … 舵角
Ｓ … 応力
φ０ … 目標舵角
φ^* … 舵角指令値
φ_a … 舵角測定値
α … 超過角
φ０（Ｉ） … 目標舵角を格納する配列
φ０（ｉ） … 配列φ０（Ｉ）のｉ番目の要素
φｍ … 配列φ０（Ｉ）に追加挿入すべき配列要素
θ … モータの回転角
ω … モータの回転角速度
Ｉ_q … モータ電流
＊ … 指令値を示す上付きの添字
Ｖ … 車速
Ω … 舵角速度
τ … 操舵トルク
ｆ（Ｉ_q） … 関数（好適超過角推定手段）
Ｙ … 車両走行距離

Claims

車両の転舵機構にトルクを付与するモータを制御するモータ制御装置と、目標舵角φ０を実現するための角度制御を実行する角度指令部とを有する舵角制御装置において、
据え切り時又は極低速での転舵時に、転舵輪等の操舵系に残留する歪みを是正する応力解放手段を有し、
前記応力解放手段は、
舵角指令値φ^*を前記目標舵角φ０よりも更に超過させて出力する超過指令手段と、
舵角測定値φ_aが前記目標舵角φ０を所定の超過角αだけ超過してから、前記舵角指令値φ^*を前記目標舵角φ０に復帰させる指令復帰手段とを有し、
前記応力解放手段は、少なくとも前記角度指令部の角度制御解除前に動作するものであり、
前記角度指令部の角度制御解除時に、前記モータの出力トルク関連値が略０又は所定の絶対値以下に減衰するまで、角度指令の解除処理を保留する角度指令解除抑止手段を有することを特徴とする舵角制御装置。
車両の転舵機構にトルクを付与するモータを制御するモータ制御装置と、目標舵角φ０を実現するための角度制御を実行する角度指令部とを有する舵角制御装置において、
順次達成すべき複数の前記目標舵角φ０とそれらの達成順序を規定する、前記目標舵角の配列φ０（Ｉ）を有し、
前記配列φ０（Ｉ）の内の、据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０（ｉ）とその直前の目標舵角φ０（ｉ−１）との間に、転舵輪等の操舵系に残留する歪みを是正するための新たなる目標舵角φｍが追加挿入されており、
前記目標舵角φｍの値は、
φ０（ｉ−１）よりもφ０（ｉ）に近い値を有し、
φ０（ｉ−１）とφ０（ｉ）の間の値を持たず、かつ、
φ０（ｉ）から所定の超過角αだけ離れており、
据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき前記目標舵角φ０（ｉ）の少なくとも１つは、前記角度指令部の角度制御解除前の最後の配列要素であり、
前記角度指令部の角度制御解除時に、前記モータの出力トルク関連値が略０又は所定の絶対値以下に減衰するまで、角度指令の解除処理を保留する角度指令解除抑止手段を有することを特徴とする舵角制御装置。
据え切り又は極低速での転舵により達成されるべき目標舵角φ０の近傍を、舵角測定値φ_aが最後に通過する際の前記モータの出力トルク関連値に基づいて、前記超過角αの好適値を動的に推定する好適超過角推定手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の舵角制御装置。
車速Ｖ、舵角速度Ω、及びモータ電流Ｉ_qに基づいて、転舵輪等の操舵系に残留する歪みを是正する必要性の有無を判定する応力解放要否判定手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の舵角制御装置。