JP4217724B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車等の車両に搭載された電動パワーステアリングシステム等に設けられる車両用操舵制御装置、特に運転者のハンドル操作によるハンドル角の中立点を学習する手段を備えた車両用操舵制御装置に関するものである。

自動車等の車両に搭載される車両用操舵制御装置に於いて、ハンドル角センサを用いることなく、路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と電動機の回転角を検出するモータ角検出手段とから、現在の車両の走行状態に於けるハンドルの中立点を学習するハンドル角中立点学習手段を備え、車両の走行方向を操るタイヤ等の車輪（以下、タイヤと称する）の路面反発トルクが小さい範囲で操舵した場合でも、運転者がハンドルを戻す方向にトルクを加えなくてもハンドルを戻すことができると共に、運転者の意思に対応する目標操舵角を使用してハンドル戻りを制御し、全ての運転状態でハンドル戻り性能を向上させるようにした従来の装置が開示されている。（例えば、特許文献１参照）

また、この種の車両用操舵制御装置に於いて、車輪間の回転速度偏差ΔＶの値が閾値ε以下か否かを判定することで、ハンドルの中立位置を特定するようにした従来の装置が開示されている。（例えば、特許文献２参照）

特開２００２−６７９９７号公報 特開２００２−１４５０９５号公報

特許文献１に開示された従来の装置の場合、低い車速時の学習停止は考慮されているが、学習する際の右操舵時と左操舵時の車速差については考慮されていないため、左右操舵時の車速差が生じると、路面反力トルクがゼロとなるときのモータ角度が左右同一ではなくなってしまう。そのため、左操舵時中立点と右操舵時中立点の平均を演算すると誤った中立点を学習する可能性があるという課題があった。

又、車輪間の回転速度偏差ΔＶの値が閾値ε以下か否かを判定する特許文献２に示された従来の装置の場合、ホイールアライメントの調整誤差や路面状態によって誤った中立位置を学習する可能性があるという課題があった。

この発明は、従来の装置に於ける上記のような課題を解消するためになされたもので、車速によって右操舵時と左操舵時に学習値の差がある場合でも、正確にハンドル角中立点を学習することができる車両用操舵制御装置を得ることを目的とする。

また、この発明は、ホイールアライメントの調整誤差や路面状態によって左右されることなく、ハンドル角中立点を得ることができる車両用操舵制御装置を得ることを目的とする。

この発明による車両の車両用操舵制御装置は、車両の走行方向を操る操向車輪に連結されたステアリング軸を操作するハンドルに、電動機による補助トルクを加える電動パワーステアリングシステムに用いられる車両用操舵制御装置であって、前記電動機の回転角を検出するモータ角度検出手段と、前記ステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記電動機の回転方向に応じて異なる符号信号を出力する回転方向検出手段と、前記検出された車速が前記ハンドルによる右操舵時と左操舵時との車速差によるステアリング系の摩擦トルクの影響をキャンセルできる所定の範囲内にあるとき前記夫々検出したモータ角度と前記ステアリング軸反力トルクとから現在の車両の走行状態に於けるハンド
ルの中立点を学習して中立点学習信号を出力する中立点学習手段と、前記学習した中立点学習信号と前記符号信号とに応じて左操舵時中立点及び右操舵時中立点としてそれぞれ学習し、前記学習した左操舵時中立点及び右操舵時中立点の平均値を演算する学習値平均手段とを備え、前記学習値平均手段の演算による前記平均値に基づいて前記ハンドルのハンドル角中立点を得るようにしたものである。
又、この発明による車両の車両用操舵制御装置は、車両の走行方向を操る操向車輪に連結されたステアリング軸を操作するハンドルに、電動機による補助トルクを加える電動パワーステアリングシステムに用いられる車両用操舵制御装置であって、前記電動機の回転角を検出するモータ角度検出手段と、前記ステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記電動機の回転方向に応じて異なる符号信号を出力する回転方向検出手段と、前記夫々検出したモータ角度と前記ステアリング軸反力トルクとに基づいて現在の車両の走行状態に於けるハンドルの中立点を学習して中立点学習信号を出力する中立点学習手段と、前記検出した車速と前記符号信号とに応じて前記中立点学習信号を補正する中立点補正信号を出力する中立点補正手段と、前記補正された中立点学習信号と前記符号信号とに応じて左操舵時中立点及び右操舵時中立点としてそれぞれ学習し、前記学習した左操舵時中立点及び右操舵時中立点の平均値を演算する学習値平均手段とを備え、前記学習値平均手段の演算による前記平均値に基づいて前記ハンドルのハンドル角中立点を得るようにしたものである。

この発明による車両用操舵制御装置によれば、車速範囲を設けることで右操舵と左操舵の学習の際の車速差で路面反力トルクがゼロのときのモータ角度差が生じることを防ぐことができるので、学習値が車速に応じて変わることにも対応でき、正確な中立点学習値を得ることが可能となる。また、ホイールアライメントの調整誤差や路面状態によって誤学習することなく、ハンドル角中立点を得ることが可能となる。
又、この発明による車両用操舵制御装置によれば、車速が変化した場合によるハンドル角中立点の学習誤差を減少させることが可能となり、学習の際の車速差が大きい場合に於いてもハンドル角の中立点学習が可能となる。

実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１による車両用操舵制御装置８を用いた電動パワーステアリングシステムの全体構成を示す構成図である。車両用操舵制御装置８は、車両のステアリング機構（操舵機構とも言う）９に取り付けられる。ステアリング機構９は、運転者が操舵する自動車のステアリングハンドル（以下、ハンドルと称する）１と、ステアリング軸２と、トルクセンサ４と、電動モータであるアシストモータ（以下、モータと称する）５と、ステアリングギアボックス（以下、ギアボックスと称する）３と、ラックとピニオン機構６、タイヤ７とを含んでいる。

ハンドル１は、ステアリング軸２の上端に連結されている。ハンドル１には運転者による操舵トルクが加えられ、この操舵トルクはステアリング軸２に伝達される。トルクセンサ４はステアリング軸２に結合され、操舵トルクに応じた操舵トルク検出信号を発生する。モータ５は、ステアリング軸２に図示しない減速ギアを介して結合され、操舵トルクをアシストするアシストトルクをステアリング軸２に与える。

ギアボックス３は、ステアリング軸２の下端に設けられている。ステアリング軸２に与えられる操舵トルクとアシストトルクとを加え合わせた合成トルクが、ギアボックス３を通じて数倍に増幅され、ラックとピニオン機構６を通じて、タイヤ７を操作する。

図1に示す車両用操舵制御装置８は、運転者がハンドル１を操作した時の操舵トルクThdlをトルクセンサ４により操舵トルク検出信号として検出し、その操舵トルク検出信号に応じて、操舵トルクを補助するアシストトルクTassistを発生させる機能を有するが、その機能に関しては周知であるので、ここでは入出力信号の図示説明を省略している。

図１に於いて、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(t)はステアリング軸２に発生するステアリング軸反力トルク、車速信号V_spd(t)は車両に発生する車速、モータ角度信号Theta_mtr(t)はモータ５の回転角（相対角）、モータ回転方向信号Theta_dr(t)はモータ５の回転方向符号である。

次に、図１に示す電動パワーステアリングシステムの動作を説明する。力学的には、操舵トルクThdlとアシストトルクTassistとの和のトルクが、路面反力トルクTalignとステアリング機構９に発生する摩擦トルクTfricとの和であるステアリング軸反力トルクTrtssに抗してステアリング軸２を回転させる。またハンドル１を回転させるときには、モータ５の慣性項も作用するので、ステアリング軸反力トルクTrtssは次式（１）で与えられる。
Trtss＝Thdl＋Tassist−J・dω/dt （１）
但し、J・dω/dtはモータ５の慣性トルクを示す。

また、モータ５によるアシストトルクTassistは、次式（２）で与えられる。
Tassist＝Ggear・Kt・Imtr （２）
但し、Ggearはモータ５とステアリング軸２との間の減速ギアの減速ギア比、Ktはモータ５のトルク定数を示す。

また、ステアリング軸反力トルクTrtssは、路面反力トルクTalignとステアリング機構９内の摩擦トルクTfricとの和であることから、次式（３）で与えられる。
Trtss＝Talign＋Tfric
＝Talign＋（Ggear・Tmfric＋Tfrp） （３）
但し、Tmfricはモータ５に於ける摩擦トルク、Tfrpはこのモータ５に於ける摩擦トルクTmfricを除く、ステアリング機構９の摩擦トルクであり、（Ggear・Tmfric＋Tfrp）＝Tfricである。

図２は、図１に示す車両用操舵制御装置８の動作のうち、この発明の主要部であるハンドル角学習部に関して示すブロック図である。車両用操舵制御装置８は、車速検出手段２０と、ステアリング軸反力トルク検出手段２１と、モータ角度検出手段２２と、回転方向検出手段２３と、中立点学習手段２４と、学習値平均手段２５とを含んでいる。この他にも、車両用操舵制御装置８には電動パワーステアリングシステムとして運転者の操舵トルクをアシストする機能など様々なブロックが設けられているが、簡単化のため図２ではこれらを省略している。

車速検出手段２０は、車速V_spd(t)を受けて車速V_spd(s)を出力する。ステアリング軸反力トルク検出手段２１は、ステアリング軸反力トルクTrtss(t)を受けてステアリング軸反力トルク検出信号Trtss(s)を出力する。モータ角度検出手段２２は、モータ角度Theta_mtr(t)を受けてモータ角度信号Theta_mtr(s)を出力する。回転方向検出手段２３は、モータの回転方向Theta_dr(t)を受けて出力符号信号Theta_dr(s)を出力する。

ステアリング軸反力トルク検出手段２１は、例えばステアリング軸２に設けられるロードセル等の検出手段により構成され、ステアリング軸反力トルクTrtss(t)を受けてそれに比例するステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)を出力する。また制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターにより、前記式（１）に基づきステアリング軸反力トルクを演算することも可能である。

モータ角度検出手段２２は、例えばブラシレスモータを制御するために用いられる相対角度センサ等の検出手段により構成され、一般的にレゾルバ信号等を用いて演算される。
回転方向検出手段２３は、例えばモータ角速度の符号によりモータの回転方向を演算することで実現される。

次に、中立点学習手段２４、学習値平均手段２５の動作の基本となるステアリング軸反力トルクとハンドル角との特性を、図３に基づいて説明する。図３は、車速が一定である場合のステアリング軸反力トルクの時間波形とハンドル角との時間波形を示す。図３から明らかなように、ステアリング系に作用する摩擦トルクの影響のため、ステアリング軸反力トルクのゼロ点とハンドル角のゼロ点は一致しない。しかし、同一車速の右操舵時のステアリング軸反力トルクゼロ点で学習した学習中立ハンドル角１と、左操舵時のステアリング軸反力トルクゼロ点で学習した学習中立ハンドル角２を算術平均して、その結果を中立学習値とすれば、摩擦トルクの影響はキャンセルでき、ハンドル角中立点の学習が求まる。

次に、図２に示す車両用操舵制御装置８がハンドル角中立点の学習をする動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。図４は、スタートとエンドの間に、ステップS101からS111を含んでいる。先ず、ステップS101では、車速信号V_spd(s)を制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターのメモリ（図示せず。以下読み込みメモリと称する）に読み込み記憶する。

次のステップS102では、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)を読み込みメモリに記憶する。次のステップS103では、モータ角度信号Theta_mtr(s)を読み込みメモリに記憶する。次のステップS104では、出力符号信号Theta_dr(s)を読み込みメモリに記憶する。次のステップS105では、車速信号V_spd(s)が所定の範囲内であるかどうかの判定を行い、車速信号V_spd(s)が所定の範囲外であった場合にはハンドル角中立点の学習を行わない。

次のステップS106では、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)がゼロであるかどうかの判定を行い、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)がゼロでない場合にはハンドル角中立点の学習を行わない。次のステップS107では、出力符号信号Theta_dr(s)が左操舵状態・右操舵状態・非操舵状態の判定を行い、出力符号信号Theta_dr(s)が非操舵状態である場合にはハンドル角中立点の学習を行わない。

出力符号信号Theta_dr(s)が右操舵状態である場合、ステップS108ではステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)がゼロのときのモータ角度信号Theta_mtr(s)を右操舵時の学習中立ハンドル角１として読み込みメモリに記憶する。出力符号信号Theta_dr(s)が左操舵状態である場合、ステップS109ではステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)がゼロのときのモータ角度信号Theta_mtr(s)を左操舵時の学習中立ハンドル角２として読み込みメモリに記憶する。

次のステップS110では、学習中立ハンドル角１と学習中立ハンドル角２を平均して中立学習値を演算する。なお、ステップS111は学習中止を意味する。このようにして、この実施の形態１に係る車両用操舵制御装置８は、ハンドル角中立点の学習を行うことが可能となる。

ここで、車速信号V_spd(s)の所定の範囲は例えば50km/h〜60km/hなどに設定すればよく、より好ましくはこの範囲は車両に応じて設定すればよい。

図５は、実施の形態１に於ける発明の効果を示したものである。図５に於いて、上段はステアリング軸反力トルクの時間波形とハンドル角の時間波形である。また、右操舵時のステアリング軸反力トルクゼロ点で学習した学習中立ハンドル角１と、左操舵時のステアリング軸反力トルクゼロ点で学習した学習中立ハンドル角２を同図に示す。図５に於いて中段は車速の時間波形である。また学習可能な車速の範囲を同図に示す。図５に於いて、下段は車速を考慮したこの発明の実施の形態１による学習誤差の時間波形と車速を考慮しない学習誤差の時間波形とを示す。

車速を考慮せずにハンドル角中立点の学習を行うと、図５に於ける３回目の学習結果のとおり学習誤差が発生する。これは一般的にステアリング軸機構の摩擦トルクは一定値であるが、車速が上がってくるとタイヤ回転によるディザトルク効果で、見かけ上、ステアリング機構の摩擦トルクが減少してみえることが要因である。一方、この発明の実施の形態１に於ける学習誤差結果は、限定した車速範囲内でのハンドル角中立点の学習なため誤差が発生しない。

このように、この発明の実施の形態１によれば、所定の車速の範囲内でハンドル角中立点の学習を行うことにより、学習誤差をなくすことができるため、正確なハンドルの中立点を学習することが可能となる。

実施の形態２
図６は、この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置８を、ハンドル角学習部に関して示したブロック図である。実施の形態２では、実施の形態１の図２に於ける中立点学習手段２４と学習値平均手段２５の間に、中立点記憶手段６０を設けたことが特徴である。中立点記憶手段６０は、中立点学習手段２４からの出力である中立点信号Er_learn(s)と回転方向検出手段２３からの出力であるモータの出力符号信号Theta_dr(s)とを読み込み、右学習誤差平均値Er_learn_right(s)及び左学習誤差平均値Er_learn_left(s)を出力するものである。

次に、図７を用いて中立点記憶手段６０の詳細について説明する。中立点記憶手段６０は、スイッチ手段７０と、右学習回数記憶手段７１と、右学習ハンドル角記憶手段７２と、右学習誤差平均手段７３と、左学習回数記憶手段７４と、左学習ハンドル角記憶手段７５と、左学習誤差平均手段７６とから成る。左右に於ける動作は全く同じであるので、ここでは右学習誤差平均値Er_learn_right(s)を出力する場合について説明する。

先ず、中立点学習手段２４からの中立点信号Er_learn(s)とモータの出力符号信号Theta_dr(s)を読み込み、スイッチ手段７０に於いて、左右操舵の判定をする。スイッチ手段７０は、右操舵時の場合には右操舵時中立点信号Er_learn_r(s)、左操舵時の場合には左操舵時中立点信号Er_learn_l(s)を出力する。次に右学習回数記憶手段７１に於いて、学習開始からの学習回数をカウントし、右学習回数信号N_learn_r(s)を出力する。

また、右学習ハンドル角記憶手段７２に於いて、学習開始から学習した右操舵時中立点ハンドル角の総量を計算し、右学習ハンドル角総量T_learn_r(s)を出力する。右学習誤差平均手段７３に於いて学習回数記憶手段７１から出力された右学習回数信号N_learn_r(s)と右学習ハンドル角記憶手段７２から出力された右学習ハンドル角総量T_learn_r(s)の信号を読み込み、右学習誤差の平均値を算出し、右学習誤差平均値Er_learn_right(s)を出力する。

次に、図７に示す中立点記憶手段６０がハンドル角中立点の学習誤差平均値を出力する動作を、図８のフローチャートに基づいて説明する。図８のフローチャートは、スタートとエンドの間に、ステップS201からS207を含んでいる。先ず、ステップS201では、中立点学習手段２４から出力された中立点信号Er_learn(s)と回転方向検出手段２３とから出力されたモータの出力符号信号Theta_dr(s)を読み込み、スイッチ手段７０に於いて、左右操舵判定を行う。

右操舵時の場合には、ステップS202からS203を介してS204へ進み、左操舵時の場合にはステップS205からS206を介してS207へ進む。右操舵時の場合、ステップS202では、右操舵時中立点信号Er_learn_r(s)に基づき右学習回数記憶手段７１に於いて右学習回数N_learn_r(s)を出力する。次のステップS203では、右操舵時中立点信号Er_learn_r(s)に基づき右学習ハンドル角記憶手段７２に於いて右学習ハンドル角総量T_learn_r(s)を出力する。次のステップS204では、右学習誤差平均手段７３に於いて右学習回数N_learn_r(s)、右学習ハンドル角総量T_learn_r(s)に基づき、右学習誤差平均値Er_learn_right(s)を出力する。

これに対して左操舵時の場合、ステップS205では、左操舵時中立点信号Er_learn_l(s)に基づき左学習回数記憶手段７４に於いて左学習回数N_learn_l(s)を出力する。次のステップS206では、左操舵時中立点信号Er_learn_l(s)に基づき左学習ハンドル角記憶手段７５に於いて左学習ハンドル角総量T_learn_l(s)を出力する。次のステップS207では、左学習誤差平均手段７６に於いて左学習回数N_learn_l(s)、左学習ハンドル角総量T_learn_l(s)に基づき、左学習誤差平均値Er_learn_left(s)を出力する。このようにして、この実施の形態２に於ける中立点記憶手段６０は、右学習誤差平均値Er_learn_right(s)、左学習誤差平均値Er_learn_left(s)を出力することが可能となる。

次に、図９に基づいて中立点記憶手段６０の効果を説明する。図９に於いて、実線は中立点記憶装置６０がある場合の学習誤差の時間波形、破線は中立点記憶手段６０がない場合の学習誤差の時間波形の一例を示している。この例に於いて、学習フラグで示す通り、ハンドル角中立点学習のポイントは、１０秒まで1秒おきに出現する。１０秒までは中立点記憶手段６０がある場合とない場合で学習誤差はそれぞれ小さい。

しかし、学習ポイントに於いて外乱などの影響により、大きな学習誤差が生じる場合（図中10秒付近）が想定される。このとき中立点記憶手段６０のない場合は、外乱による影響が大きくなり学習誤差が大きくなる。一方中立点記憶手段６０がある場合は、外乱による影響が小さいため学習誤差は小さい。このように、中立点記憶手段６０がある場合では、外乱に対するロバスト性が強くなり、ハンドル角学習精度が高くなる効果が得られる。

また、これと同様の効果を得るその他の中立点記憶手段６０の構成として、図１０のような構成が考えられる。ここで、本来は左右について学習を行うが、以下の説明では、左右に於ける動作は全く同じであるため一方に関する説明を省略する。図１０に於いて、中立点記憶手段６０に設けられた車速帯分離手段１０００に、車速検出手段２０から出力された車速V_spd(s)と中立点学習手段２４から出力された中立点信号Er_learn(s)とが入力される。

車速帯分離手段１０００は、車速V_spd(s)に基づいて、中立点信号Er_learn(s)を、あらかじめ定めた所定の車速帯に於ける車速帯別中立点信号１Theta_1(s)と、車速帯別中立点信号２Theta_2(s)と、車速帯別中立点信３Theta_3(s)とに分離する。その後、あらかじめ定めた所定の車速帯に応じた重みを、α１乗算手段１００１、α２乗算手段１００２、α３乗算手段１００３に於いて演算し、車速帯重み付中立点信号１A_theta_1(s)、車速帯重み付中立点信号２A_theta_2(s)、車速帯重み付中立点信号３A_theta_3(s)を出力する。

その後、加算器１００４に於いてこれらの信号を加算し、学習誤差平均値Er_learn_v(s)として出力する。この説明に於ける学習誤差平均値Er_learn_v(s)は、通常、左右各々での信号が出力されなければならないが、左右に於ける動作が全く同じであるため、ここでは代表して学習誤差平均値Er_learn_v(s)として示している。

このように図１０に示す中立点記憶手段６０を設けることで、学習する車速帯に関係なく全ての車速帯を考慮した学習値を得る事が可能となる。尚、実施の形態２及びその他の実施の形態に於いて、中立点記憶手段６０の構成は、前記した構成以外のどのようなものでも良く、前記と同様の効果を得ることができる。

また、図７の中立点記憶手段６０の動作として、右学習回数信号N_learn_r(s)、左学習回数信号N_learn_l(s)に上限値を設けて、学習回数を制限するように構成してもよい。学習回数を制限することで、マイクロコンピューターの記憶容量を低減でき演算負荷の低減が可能となる。

実施の形態３
図１１は、この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置８のハンドル角学習部に於ける、車速に基づいて中立点を補正する中立点学習手段２４の構成を示すブロック図である。中立点補正手段１１００は、車速V_spd(s)とモータ回転方向信号Theta_dr(s)とを読み込み、車速V_spd(s)とモータ回転方向信号Theta_dr(s)とに応じて予め定められた所定の補正値Theta_comp(s)を出力する。

また、中立点学習信号検出手段１１０１は、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)と、モータ角度信号Theta_mtr(s)とを読み込み、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)と、モータ角度信号Theta_mtr(s)とに応じて、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)がゼロとなるような中立点学習信号Center_det(s)を出力する。次に加算器１１０２に於いて、補正値Theta_comp(s)と中立点学習信号Center_det(s)を加算し、中立点信号Er_learn(s)として出力する。

次に、図１１に示す中立点学習手段２４がハンドル角中立点の学習をする動作を図１２のフローチャートに基づいて説明する。図１２はスタートとエンドの間に、ステップS301、S302、S303を含んでいる。まず、ステップS301では、車速信号V_spd(s)と出力符号信号Theta_dr(s)とから、中立点補正手段１１００に於いて中立点補正値Theta_comp(s)を演算し出力する。

次のステップS302では、ステアリング軸反力トルク信号Trtss(s)とモータ角度信号Theta_mtr(s)とから、中立点学習信号検出手段１１０１に於いてステアリング軸反力トルクTrtss(s)がゼロとなるときのモータ角度を表している中立点学習信号Center_det(s)を出力する。次のステップS303では、加算器１１０２に於いて中立点学習信号Center_det(s)と中立点補正値Theta_comp(s)を加え出力する。

このように、車速V_spd(s)とモータ回転方向信号Theta_dr(s)とに応じて、あらかじめ定められた所定の補正値Theta_comp(s)のある構成とすることで、車速が変化した場合によるハンドル角中立点の学習誤差を減少させることが可能となり、学習の際の車速差が大きい場合に於いてもハンドル角の中立点学習が可能となる。

実施の形態４
図１３は、この発明の実施の形態４によるハンドル角中立点学習を用いた車両用操舵制御装置８の構成の一部を示すブロック図であり、学習したハンドル角信号をどのように電動パワーステアリングシステムに利用するかを示している。尚、図１３で示した構成以外にも電動パワーステアリングシステムの制御構成は多くのものがあるが、ここでは簡単化のため省略する。

図１３に於いて、操舵トルク検出手段１３００は、操舵トルクThdl(t)を受けて操舵トルク信号Thdl(s)を出力する。アシストマップ補償器１３０２は、車速検出手段２０の出力V_spd(s)と操舵トルク検出手段１３００の出力Thdl(s)とを受けて、アシストマップ補償トルクMap(s)を出力する。ハンドル角補償手段としてのハンドル角補償器１３０１は、車速検出手段２０の出力V_spd(s)と、モータ角度検出手段２２の出力Theta_mtr(s)と、学習値平均手段２５の出力Theta_learn(s)とを受けてハンドル角補償トルクRet(s)を出力する。また加算器１３０３は、アシストマップ補償器１３０２の出力Map(s)と、ハンドル角補償器１３０１の出力Ret(s)とを受けて、アシストトルクTassist(s)を出力する。

図１４は、この発明の実施の形態４による効果を示す図である。横軸にハンドル角、縦軸に操舵トルクのリサージュ波形を示す。図１４に示すように、一般的にオンセンター感を評価するヒステリシス幅は、ある程度小さい値が好ましく、同図中の戻しトルクと呼ばれる値も適度にあるほうがいい。

しかし、一般的に電動式パワーステアリング装置は、モータ及びギアの摩擦トルクによりヒステリシス幅が大きく、戻しトルクが小さい。これに対し、この実施の形態４では、ハンドル角補償器１３０１はハンドルの角度に比例した補償制御を行うため、ドライバにとって良好なフィーリングとなる電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。

実施の形態５
図１５は、実施の形態５によるハンドル角中立点学習を用いた車両用操舵制御装置８の構成の一部を示すブロック図である。図１５に於いて、ハードウエア出力手段としてのハンドル角出力手段１５００は、モータ角度検出手段２２の出力Theta_mtr(s)と学習値平均手段２５の出力Theta_learn(s)とに基づき、ハンドル角信号を車両用操舵制御装置８から出力することを特徴とする。

出力先の通信手段は、例えばCANなどの信号を用いればよく、その他周知の通信手段であればどのような手段であってもよい。この実施の形態５のように、中立点を学習したハンドル角を車両用操舵制御装置８から出力することで、例えばESCなどに利用するハンドル角を提供することが可能となる。この実施の形態５の特徴は、学習したハンドル角の中立点信号Theta_learn(s)とモータ角度Theta_mtr(s)とからハンドル角の演算を行い車両用操舵制御装置８からハンドル角信号Theta_act(t)として出力することにある。

車両の電動パワーステアリングシステム及び車両用操舵制御装置の全体構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置を示すブロック図である。 車速が一定である場合のステアリング軸反力トルクとハンドル角との時間波形を示す波形図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の効果を説明する説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置に於ける学習記憶手段を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置に於ける学習記憶手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置の効果を説明する説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置に於ける学習記憶手段の別の例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置の動作を示すフローチャート図である。 この発明の実施の形態４に係る車両用操舵制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る車両用操舵制御装置の効果を説明する説明図である。 この発明の実施の形態５に係る車両用操舵制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ ハンドル
２ ステアリング軸
３ ステアリングギアボックス
４ トルクセンサ
５ アシストモータ
６ ラックとピニオン機構
７ タイヤ
８ 車両用操舵制御装置
９ ステアリング機構
２０ 車速検出手段
２１ ステアリング軸反力トルク検出手段
２２ モータ角度検出手段
２３ 回転方向検出手段
２４ 中立点学習手段
２５ 学習値平均手段
６０ 中立点記憶手段
７０ スイッチ手段
７１ 右学習回数記憶手段
７２ 右学習ハンドル角記憶手段
７３ 右学習誤差平均手段
７４ 左学習回数記憶手段
７５ 左学習ハンドル角記憶手段
７６ 左学習誤差平均手段
１０００ 車速帯分離手段
１００１ α１乗算手段
１００２ α２乗算手段
１００３ α３乗算手段
１００４、１１０２、１３０３ 加算器
１１００ 中立点補正手段
１１０１ 中立点学習信号検出手段
１３００ 操舵トルク検出手段
１３０１ ハンドル角補償器
１３０２ アシストマップ補償器
１５００ ハンドル角出力手段

Claims (8)

1. 車両の走行方向を操る操向車輪に連結されたステアリング軸を操作するハンドルに、電動機による補助トルクを加える電動パワーステアリングシステムに用いられる車両用操舵制御装置であって、前記電動機の回転角を検出するモータ角度検出手段と、前記ステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記電動機の回転方向に応じて異なる符号信号を出力する回転方向検出手段と、前記検出された車速が前記ハンドルによる右操舵時と左操舵時との車速差によるステアリング系の摩擦トルクの影響をキャンセルできる所定の範囲内にあるとき前記夫々検出したモータ角度と前記ステアリング軸反力トルクとから現在の車両の走行状態に於けるハンドルの中立点を学習して中立点学習信号を出力する中立点学習手段と、前記学習した中立点学習信号と前記符号信号とに応じて左操舵時中立点及び右操舵時中立点としてそれぞれ学習し、前記学習した左操舵時中立点及び右操舵時中立点の平均値を演算する学習値平均手段とを備え、前記学習値平均手段の演算による前記平均値に基づいて前記ハンドルのハンドル角中立点を得るようにした車両用操舵制御装置。
2. 車両の走行方向を操る操向車輪に連結されたステアリング軸を操作するハンドルに、電動機による補助トルクを加える電動パワーステアリングシステムに用いられる車両用操舵制御装置であって、前記電動機の回転角を検出するモータ角度検出手段と、前記ステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記電動機の回転方向に応じて異なる符号信号を出力する回転方向検出手段と、前記夫々検出したモータ角度と前記ステアリング軸反力トルクとに基づいて現在の車両の走行状態に於けるハンドルの中立点を学習して中立点学習信号を出力する中立点学習手段と、前記検出した車速と前記符号信号とに応じて前記中立点学習信号を補正する中立点補正信号を出力する中立点補正手段と、前記補正された中立点学習信号と前記符号信号とに応じて左操舵時中立点及び右操舵時中立点としてそれぞれ学習し、前記学習した左操舵時中立点及び右操舵時中立点の平均値を演算する学習値平均手段とを備え、前記学習値平均手段の演算による前記平均値に基づいて前記ハンドルのハンドル角中立点を得るようにした車両用操舵制御装置。
3. 前記中立点学習信号を記憶する中立点記憶手段を有し、前記学習値平均手段は、前記中立点記憶手段が記憶した前記中立点学習信号と前記符号信号とに応じて左操舵時中立点及び右操舵時中立点としてそれぞれ学習し、前記学習した左操舵時中立点及び右操舵時中立点の平均値を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵制御装置。
4. 前記中立点記憶手段は、前記中立点学習信号と前記検出した車速とに基づいて前記車速に応じた重みを加えた重み付中立点学習信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の車両用操舵制御装置。
5. 前記中立点を学習した学習回数に応じて、前記ハンドルの中立点学習信号を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用操舵制御装置。
6. 前記中立点を学習する学習回数が予め定めた所定の学習回数に達するまでは、前記中立点を学習した学習回数に応じて前記ハンドルの中立点学習信号を補正し、前記所定の学習回数を超えた以降は前記補正を行わないようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用操舵制御装置。
7. 前記電動機の回転角と前記学習した中立点との差から前記ハンドルを前記中立点に戻す戻しトルクを演算し、この戻しトルクを前記電動機の電流に換算するハンドル角補償手段を有し、前記ハンドルが前記中立点から回転した状態にあるとき前記戻しトルクを前記ハンドルに加えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の車両用操舵制御装置。
8. 前記ハンドルの中立点の学習結果を出力するハードウエア出力手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の車載用操舵制御装置。

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