JP4729934B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。

近年、転舵輪とステアリング（ハンドル）とを機械的に分離し、検出されたステアリングの舵角（操舵角）に基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪の舵角（転舵角）を発生させるべく転舵アクチュエータの作動を制御する所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている。

ところで、こうしたステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、検出された操舵角に基づき目標転舵角を決定し、この目標転舵角に実際の転舵角（実転舵角）を追従させるべくフィードバック制御（例えば比例積分制御）を行うのが一般的である。しかしながら、フィードバック制御により制御安定性と応答性との両立を図るには自ずと限界がある。即ち、十分な制御安定性を確保しようとすれば、転舵アクチュエータの電気的及び機械的要因により、目標転舵角と実転舵角との間に位相遅れが生ずる。その結果、素早くステアリングを操作した場合（高速操舵時）には、そのステアリング操作に転舵アクチュエータの作動が追従せず、転舵角の発生に遅れが生じてしまうという問題がある。特に、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、多くの場合、転舵輪に作用する路面反力に応じた操舵反力がステアリングに付与される。このため、こうした転舵角の追従遅れがステアリング操作に対する操舵反力の立ち上がりの遅れとして表面化し所謂舵抜け感が発生するおそれがある。

そこで、従来、こうした問題を解決すべく、上記フィードバック制御とともに、目標転舵角に対する実転舵角の追従遅れを補償するためのフィードフォワード制御を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。そして、このような構成を採用することで、十分な制御安定性を確保しながらその応答性を向上させることができ、その結果、素早いステアリング操作に対する転舵角の追従遅れ及びそれに伴う操舵反力の遅れを抑制することができるようになる。
特開２００２−３３７７１１号公報

しかし、フィードフォワード制御には、応答性の向上、並びに定常偏差の抑制といった利点がある反面、その制御出力がオーバーシュートしやすくなる、即ち振動系となりやすいという問題がある。そのため、上記従来例のごとく、常時、一定のフィードフォワード制御を行うとすれば、ゆっくりとしたステアリング操作、即ち低速操舵時には、制御対象である転舵輪が微振動することになり、その際に生ずる路面反力が操舵反力としてステアリングに反映され、ひいては操舵フィーリングの悪化を招くおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、良好な操舵フィーリングを確保しつつ、高速操舵時の応答性を向上させることのできる車両用操舵装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、前記転舵輪の転舵角を変更するための転舵アクチュエータと、前記ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるべく前記転舵アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えるとともに、前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出手段と、該検出される路面反力に応じた操舵反力を前記ステアリングに付与すべく制御される反力アクチュエータとを備え、前記制御手段は、少なくとも前記検出された操舵角に基づいて前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるための変位量指令を生成する変位量指令生成手段と、前記変位量指令と前記転舵角を決定する実変位量との偏差に基づくフィードバック制御を行うフィードバック演算手段と、前記変位量指令の微分値にゲインを乗じたフィードフォワード制御量を出力するフィードフォワード演算手段とを有し、前記フィードバック演算手段の出力するフィードバック制御量及び前記フィードフォワード制御量に基づいて前記転舵アクチュエータの作動を制御する車両用操舵装置であって、前記制御手段は、前記ステアリングの操舵速度に応じて前記ゲインを可変させるゲイン可変手段を備え、該ゲイン可変手段は、前記操舵速度が高いほど前記ゲインを大とすること、を要旨とする。

上記構成によれば、ステアリング操作に対する実転舵角の追従遅れが顕著となる高速操舵領域においては、ゲインを大、即ちフィードフォワード制御量を大として、変位量指令に対する実変位量の位相遅れを抑制し、転舵アクチュエータの応答性を向上させることが可能になる。その結果、転舵角の追従遅れに由来する操舵反力の立ち上がりの遅れを抑制することができ、所謂舵抜け感の発生を有効に防止することができる。そして、実転舵角の追従遅れが発生しにくい低速操舵領域においては、ゲインを小、即ちそのフィードフォワード制御量を小として、その制御出力のオーバーシュートを抑制することが可能になる。これにより、制御対象である転舵輪の微振動を防止し、その際に生ずる路面反力が操舵反力としてステアリングに反映されることより操舵フィーリングが悪化するのを有効に防止することができる。その結果、良好な操舵フィーリングを確保しつつ、高速操舵時の応答性を向上させることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、前記転舵輪の転舵角を変更するための転舵アクチュエータと、前記ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるべく前記転舵アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えるとともに、前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出手段と、該検出される路面反力に応じた操舵反力を前記ステアリングに付与すべく制御される反力アクチュエータとを備え、前記制御手段は、少なくとも前記検出された操舵角に基づいて前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるための変位量指令を生成する変位量指令生成手段と、前記変位量指令と前記転舵角を決定する実変位量との偏差に基づくフィードバック制御を行うフィードバック演算手段と、前記変位量指令の微分値にゲインを乗じたフィードフォワード制御量を出力するフィードフォワード演算手段とを有し、前記フィードバック演算手段の出力するフィードバック制御量及び前記フィードフォワード制御量に基づいて前記転舵アクチュエータの作動を制御する車両用操舵装置であって、前記制御手段は、前記ステアリングの操舵速度に基づいてフィードフォワード制御の有効／無効を判定する判定手段を備え、前記フィードフォワード演算手段は、該判定手段が有効と判定した場合にのみ前記フィードフォワード制御量を出力するものであって、前記判定手段は、前記操舵速度が所定速度以上である場合に前記有効と判定すること、を要旨とする。

上記構成によれば、ステアリング操作に対する実転舵角の追従遅れが顕著となる操舵速度が所定速度以上の高速操舵領域においてのみ、フィードフォワード制御を有効、即ちフィードフォワード制御量を出力することが可能になる。これにより、高速操舵領域においては、転舵アクチュエータの応答性を向上させて、実転舵角の追従遅れに由来する操舵反力の立ち上がりの遅れを抑制することができる。そして、低速操舵領域においては、フィードフォワード制御を無効とすることにより、その制御出力のオーバーシュートを防止、即ち制御対象である転舵輪の微振動を防止して、その際に生ずる路面反力が操舵反力としてステアリングに反映されることより操舵フィーリングが悪化するのを有効に防止することができる。その結果、良好な操舵フィーリングを確保しつつ、高速操舵時の応答性向上を図ることができるようになる。

本発明によれば、良好な操舵フィーリングを確保しつつ、高速操舵時の応答性を向上させることが可能な車両用操舵装置を提供することができる。

以下、本発明をステアバイワイヤ式の車両用操舵装置（ステアリング装置）に具体化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、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリング（ハンドル）２を含む操舵機構３と転舵輪４の舵角を変更するための転舵機構５とが機械的に非連結、即ちステアリング２と転舵輪４とが機械的に分離された所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置である。

操舵機構３は、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト６と、ステアリング操作に伴うステアリング２の舵角、即ち操舵角θsを検出するための操舵角検出手段としての操舵角センサ７とを備えている。そして、転舵機構５は、操舵角センサ７により検出される操舵角θsに基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪４の舵角を発生させるための転舵アクチュエータ８を備えている。本実施形態では、転舵機構５は、タイロッド９及びナックルアーム１０を介して左右の転舵輪４を連結する転舵軸１２を有しており、転舵アクチュエータ８は、駆動源としてのモータ１３と該モータ１３の回転を転舵軸１２の往復動に変換する変換機構１４とを備えている。尚、本実施形態の転舵アクチュエータ８は、転舵軸１２と同軸配置されたブラシレスモータを有し、変換機構１４としてボール螺子機構を備えている。そして、この転舵アクチュエータ８により駆動された転舵軸１２の往復動が転舵輪４に伝達されることにより、同転舵輪４の舵角、即ち転舵角θtが変更されるようになっている。

また、本実施形態では、操舵機構３は、ステアリング操作によってステアリング２に印加される操舵トルクτを検出するための操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ１６と、該検出された操舵トルクτ（及び後述する路面反力Ｆr）に応じた操舵反力をステアリング２に付与するための反力アクチュエータ１７とを備えている。反力アクチュエータ１７は、駆動源としてのモータ１８と、該モータ１８の回転を減速してステアリングシャフト６に伝達する減速機構１９とを備えている。尚、本実施形態では、反力アクチュエータ１７のモータ１８には、転舵アクチュエータ８のモータ１３と同様にブラシレスモータが採用されている。そして、反力アクチュエータ１７は、減速機構１９を介してモータ１８の発生するモータトルクをステアリングシャフト６に伝達することによりステアリング２に操舵反力を付与するようになっている。

本実施形態では、転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７は、制御装置２０によりその作動が制御されている。詳述すると、転舵アクチュエータ８のモータ１３及び反力アクチュエータ１７のモータ１８は、制御装置２０と接続されており、各モータ１３，１８は、制御装置２０から供給される三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する。そして、制御装置２０は、その駆動電力の供給を通じて各モータ１３，１８の回転を制御することにより、転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７の作動を制御する。具体的には、制御装置２０は、上記操舵角センサ７及びトルクセンサ１６、並びに車速センサ２１の出力信号に基づいて操舵角θs、操舵トルクτ及び車速Ｖを検出する。また、転舵軸１２には、変位量センサ２２が設けられており、制御装置２０は、この変位量センサ２２の出力信号に基づいて転舵輪４の転舵角θtを決定する同転舵軸１２の軸方向の変位量Ｘを検出する。そして、制御装置２０は、その検出された操舵角θs、車速Ｖ及び変位量Ｘに基づいて、転舵輪４の転舵角θtを変更すべく転舵アクチュエータ８の作動を制御し、操舵トルクτ及び車速Ｖ（並びに路面反力Ｆr）に基づいて、操舵反力を付与すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御する。

次に、制御装置２０による転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７の制御態様について説明する。
図２は、本実施形態のステアリング装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、制御装置２０は、転舵アクチュエータ８を制御するための第１ＥＣＵ２３と、反力アクチュエータ１７を制御するための第２ＥＣＵ２４とを備えている。そして、これら第１ＥＣＵ２３及び第２ＥＣＵ２４は、それぞれ各モータ１３，１８を制御するためのモータ制御信号を出力するマイコン２５，２６と、そのモータ制御信号に基づいて各モータ１３，１８に駆動電力を供給する駆動回路２７，２８とを備えている。尚、以下に示す、各マイコン２５，２６内の各制御ブロックは、これらマイコン２５，２６が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。

先ず、転舵アクチュエータ８を制御する第１ＥＣＵ２３側のマイコン２５の構成について説明する。マイコン２５は、転舵輪４の制御目標角（目標転舵角）に対応する転舵軸１２の変位量指令Ｘ*を生成する変位量指令生成部３１と、駆動回路２７に出力するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部３２とを備えている。また、本実施形態では、マイコン２５は、変位量指令Ｘ*に基づいて転舵軸１２の目標変位速度、即ち速度指令Ｖx*を生成する速度指令生成部３３と、速度指令Ｖx*に基づいてモータ１３に供給する駆動電流の制御目標量、即ち電流指令Ｉq_x*を生成する電流指令生成部３４とを備えている。そして、モータ制御信号生成部３２は、この電流指令生成部３４の出力する電流指令Ｉq_x*に基づいてモータ制御信号を生成する。

詳述すると、本実施形態では、変位量指令生成手段としての変位量指令生成部３１には、操舵角θs及び車速Ｖが入力され、変位量指令生成部３１は、これら操舵角θs及び車速Ｖに基づいて変位量指令Ｘ*を生成する。そして、この変位量指令生成部３１により生成された変位量指令Ｘ*は、変位量センサ２２により検出された変位量Ｘとともに速度指令生成部３３に入力される。

速度指令生成部３３は、Ｆ／Ｂ演算部３５と、Ｆ／Ｆ演算部３６とを備えており、Ｆ／Ｂ演算部３５は、変位量指令Ｘ*と変位量Ｘとの偏差ΔＸに基づくフィードバック制御演算によりフィードバック制御量εfbを算出し、Ｆ／Ｆ演算部３６は、変位量指令Ｘ*に基づくフィードフォワード制御演算によりフィードフォワード制御量εffを算出する。即ち、本実施形態では、Ｆ／Ｂ演算部３５がフィードバック演算手段を構成し、Ｆ／Ｆ演算部３６がフィードフォワード演算手段を構成する。具体的には、Ｆ／Ｂ演算部３５は、偏差ΔＸに所定の比例ゲインを乗じた値と、偏差ΔＸの積分値に所定の積分ゲインを乗じた値との合計をフィードバック制御量εfbとして出力する。即ち、本実施形態では、Ｆ／Ｂ演算部３５は、ＰＩ制御（比例・積分制御）によりフィードバック制御量εfbを演算する。また、Ｆ／Ｆ演算部３６は、変位量指令Ｘ*の微分値βにＦ／Ｆゲイン（フィードフォワードゲイン）Ｋffを乗ずることによりフィードフォワード制御量εffを演算する。そして、速度指令生成部３３は、これらＦ／Ｂ演算部３５及びＦ／Ｆ演算部３６の出力するフィードバック制御量εfbとフィードフォワード制御量εffとを加算した値を速度指令Ｖx*として電流指令生成部３４に出力する。

電流指令生成部３４には、速度指令Ｖx*とともに転舵軸１２の変位速度Ｖxが入力される。尚、本実施形態では、変位速度Ｖxは、変位量センサ２２により検出された変位量Ｘを微分することにより算出される。電流指令生成部３４は、Ｆ／Ｂ演算部３７を有しており、Ｆ／Ｂ演算部３７は、速度指令Ｖx*と変位速度Ｖxの偏差ΔＶxに基づくフィードバック制御演算、具体的には上記Ｆ／Ｂ演算部３５と同様のＰＩ制御（比例・積分制御）を実行する。そして、電流指令生成部３４は、このＦ／Ｂ演算部３７の出力値を電流指令Ｉq_x*として、モータ制御信号生成部３２に出力する。

モータ制御信号生成部３２には、電流指令生成部３４が出力する電流指令Ｉq_x*とともに、電流センサ３８により検出された実電流値及び回転角センサ３９により検出されたモータ１３の回転角が入力される。そして、モータ制御信号生成部３２は、これら電流指令Ｉq_x*、実電流値及び回転角に基づいてモータ制御信号を生成し、このモータ制御信号を駆動回路２７に出力する。そして、そのモータ制御信号に応じた駆動電流がモータ１３に供給されることにより、転舵輪４の転舵角θtをその制御目標角に追従させるべくモータ１３の回転、即ち転舵アクチュエータ８の作動が制御されるようになっている。

一方、反力アクチュエータ１７を制御する第２ＥＣＵ２４側のマイコン２６は、ステアリング２に付与する操舵反力の制御目標量、即ちモータ１８に供給する駆動電流の電流指令値として操舵反力指令Ｉq_r*を演算する操舵反力指令生成部４１と、この操舵反力指令Ｉq_r*に基づいて駆動回路２８に出力するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４２とを備えている。

また、本実施形態では、マイコン２６は、転舵輪４に作用する路面反力Ｆrを推定する路面反力推定演算部４３を備えており、操舵反力指令生成部４１は、この路面反力推定演算部４３により推定された路面反力Ｆrに基づいて操舵反力指令Ｉq_r*を演算する。即ち、本実施形態では、路面反力推定演算部４３により路面反力検出手段が構成されている。そして、その操舵反力指令Ｉq_r*に基づく駆動電力がモータ１８に供給、即ち反力アクチュエータ１７の作動が制御されることにより転舵輪４に作用する路面反力Ｆrに応じた（路面反力Ｆrの反映された）操舵反力がステアリング２に付与されるようになっている。

詳述すると、本実施形態では、路面反力推定演算部４３には、上記変位量Ｘ及び電流センサ３８により検出された実電流値、即ち転舵アクチュエータ８側のモータ１３に通電される実電流値が入力される。そして、路面反力推定演算部４３は、これら変位量Ｘ及び実電流値に基づいて転舵軸１２に作用する軸力を演算し、その軸力を転舵輪４に作用する路面反力Ｆrと推定する。操舵反力指令生成部４１には、この路面反力推定演算部４３により推定された路面反力Ｆrとともに、操舵トルクτ及び車速Ｖが入力される。そして、操舵反力指令生成部４１は、これら操舵トルクτ、路面反力Ｆr、及び車速Ｖに基づいて操舵反力指令Ｉq_r*を演算し、その操舵反力指令Ｉq_r*をモータ制御信号生成部４２へと出力する。モータ制御信号生成部４２には、操舵反力指令Ｉq_r*とともに、電流センサ４４により検出された実電流値及び回転角センサ４５により検出されたモータ１８の回転角が入力される。そして、モータ制御信号生成部４２は、これら操舵反力指令Ｉq_r*、実電流値及び回転角に基づきモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路２８へと出力する。そして、このモータ制御信号に応じた電流値を有する駆動電流がモータ１８に供給されることにより、その操舵トルクτ、路面反力Ｆr、及び車速Ｖに応じた操舵反力がステアリング２に付与されるようになっている。

（フィードフォワードゲイン可変制御）
次に、本実施形態の制御装置（マイコン）におけるフィードフォワードゲイン可変制御について説明する。上述のように、フィードフォワード制御には、応答性の向上、並びに定常偏差の抑制といった利点がある反面、その制御出力がオーバーシュートしやすくなる、即ち振動系となりやすいという問題がある。そのため、従来例のごとく、常時、一定のフィードフォワード制御を行うとすれば、低速操舵時には、制御対象である転舵輪４が微振動することになり、その際に生ずる路面反力Ｆrが操舵反力としてステアリング２に反映され、ひいては操舵フィーリングの悪化を招くおそれがある。

この点を踏まえ、本実施形態では、制御装置２０（マイコン２５）は、ステアリング２の操舵速度ωs（詳しくはその絶対値|ωs|）に応じてＦ／ＦゲインＫffを可変させる。そして、そのフィードフォワード制御量εffを操舵速度ωsに応じた最適なものとすることにより、良好な操舵フィーリングを確保しつつ、高速操舵時の応答性向上を図るようになっている。

詳述すると、本実施形態では、マイコン２５の速度指令生成部３３は、操舵速度ωsに応じたＦ／ＦゲインＫffを演算するゲイン可変手段としてのＦ／Ｆゲイン可変演算部５０を有している。そして、Ｆ／Ｆ演算部３６は、このＦ／Ｆゲイン可変演算部５０の出力するＦ／ＦゲインＫffに基づいて上記フィードフォワード制御演算を実行する。

具体的には、Ｆ／Ｆゲイン可変演算部５０は、操舵速度ωs（の絶対値|ωs|）とＦ／ＦゲインＫffとが関連付けられたマップ５１を有しており（図３参照）、同マップ５１において、Ｆ／ＦゲインＫffは、操舵速度ωs（の絶対値|ωs|）が高くなるほど大となるように設定されている。また、本実施形態では、Ｆ／Ｆゲイン可変演算部５０には、操舵角センサ７により検出された操舵角θsを微分した値が操舵速度ωsとして入力されるようになっている。そして、Ｆ／Ｆゲイン可変演算部５０は、入力された操舵速度ωsをマップ５１に参照することによりＦ／ＦゲインＫffを演算し、そのＦ／ＦゲインＫffをＦ／Ｆ演算部３６に出力する。即ち、本実施形態では、Ｆ／Ｆゲイン可変演算部５０は、操舵速度ωs（の絶対値|ωs|）が高くなるほどその値が大となるようにＦ／ＦゲインＫffを可変させる。そして、このＦ／Ｆゲイン可変演算部５０の出力するＦ／ＦゲインＫffに基づいて、上記フィードフォワード制御演算が実行されることにより、操舵速度ωsに応じた最適なフィードフォワード制御量εffが出力され、これにより、良好な操舵フィーリングを確保しつつ、高速操舵時の応答性向上を図ることができるようになっている。

つまり、ステアリング操作に対する実転舵角（転舵角θt）の追従遅れが顕著となる高速操舵領域においては、Ｆ／ＦゲインＫffを大、即ちＦ／Ｆ演算部３６の出力するフィードフォワード制御量εffを大として、変位量指令Ｘ*に対する変位量Ｘの位相遅れを抑制し、転舵アクチュエータ８の応答性を向上させることが可能になる。その結果、転舵角θtの追従遅れに由来する操舵反力の立ち上がりの遅れを抑制することができ、所謂舵抜け感の発生を有効に防止することができる。そして、転舵角θtの追従遅れが発生しにくい低速操舵領域においては、Ｆ／ＦゲインＫffを小、即ちそのフィードフォワード制御量εffを小として、制御出力のオーバーシュートを抑制することが可能になる。その結果、制御対象である転舵輪４の微振動を防止して、その際に生ずる路面反力Ｆrが操舵反力としてステアリング２に反映されることより操舵フィーリングが悪化するのを有効に防止することができるようになっている。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、制御手段としての制御装置２０は、転舵アクチュエータ８を制御するための第１ＥＣＵ２３と、反力アクチュエータ１７を制御するための第２ＥＣＵ２４とを備えることとした。しかし、これに限らず、転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７を制御する制御手段は、第１ＥＣＵ２３及び第２ＥＣＵ２４に相当するものが各々別体に設けられた構成であってもよい。

・本実施形態では、制御装置２０は、検出された操舵角θs、車速Ｖ及び変位量Ｘに基づいて、転舵輪４の転舵角θtを変更すべく転舵アクチュエータ８の作動を制御することとした。しかし、これに限らず、転舵アクチュエータ８は、少なくとも操舵角θsに基づいて制御されるものであればよい。また、制御装置２０は、操舵トルクτ及び車速Ｖ（並びに路面反力Ｆr）に基づいて、操舵反力を付与すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御することとしたが、路面反力Ｆrに応じた操舵反力を付与可能なものであれば、路面反力Ｆr以外のパラメータは、操舵トルクτ及び車速Ｖに限るものではない。

・本実施形態では、路面反力推定演算部４３は、変位量センサ２２により検出された変位量Ｘ及び転舵アクチュエータ８の駆動源であるモータ１３の実電流値に基づいて転舵軸１２に作用する軸力を演算し、その軸力を転舵輪４に作用する路面反力Ｆrと推定することとした。しかし、これに限らず、路面反力Ｆrの推定には、電流指令生成部３４の出力する電流指令Ｉq_x*を用いる構成としてもよい。

・また、制御装置２０は、推定された路面反力Ｆrを用いて反力アクチュエータの作動を制御することとしたが、路面反力Ｆrは、歪みゲージ等を用いて転舵軸１２に作用する軸力を検出する等、路面反力Ｆrを直接的に検出する構成としてもよい。

・また、変位量Ｘは、必ずしも変位量センサ２２により検出することはなく、回転角センサ３９により検出されるモータ１３の回転角から推定する構成としてもよい。
・本実施形態では、転舵軸１２の変位量Ｘを用いて位置制御を行うこととしたが、そのパラメータとしては、転舵角θtを決定する車両状態量であれば、転舵軸１２以外の変位量を用いてもよく、転舵軸１２を有しないもの、所謂インホイールモータ型の車両等においては、直接的に転舵角θtについて位置制御を行うこととしてもよい。

・本実施形態では、制御装置２０（マイコン２５）は、ステアリング２の操舵速度ωsに応じてＦ／ＦゲインＫffを可変させる。しかし、これに限らず、操舵速度ωsが所定速度ω０以上である場合にのみ、フィードフォワード制御を有効とする。そして、操舵速度ωsが所定速度ω０よりも小さい場合には、フィードフォワード制御を無効、即ちフィードフォワード制御を行わない、又はフィードフォワード制御量εffをフィードバック制御量εfbに加算しない構成としてもよい。

具体的には、図４にように、速度指令生成部５３に、上記Ｆ／Ｆゲイン可変演算部５０に代えてＦ／Ｆ制御有効／無効判定部５４を設け、このＦ／Ｆ制御有効／無効判定部５４において、操舵速度ωsに基づくフィードフォワード制御の有効／無効判定を行う。即ち、図５のフローチャートに示すように、操舵速度ωs（の絶対値|ωs|）が所定速度ω０以上であるか否かを判定し（ステップ１０１）、操舵速度ωsが所定速度ω０以上である場合（|ωs|≧ω０、ステップ１０１：ＹＥＳ）には、フィードフォワード制御を有効（Ｆ／Ｆ制御有効）と判定する（ステップ１０２）。また、操舵速度ωsが所定速度ω０よりも小さい場合（|ωs|＜ω０、ステップ１０１：ＮＯ）には、フィードフォワード制御を無効（Ｆ／Ｆ制御無効）と判定する（ステップ１０３）。そして、Ｆ／Ｆ制御有効／無効判定部５４は、その判定結果を示す有効／無効信号ＳffをＦ／Ｆ制御演算部５６に出力し、Ｆ／Ｆ制御演算部５６は、その有効／無効信号Ｓffが「有効」を示す場合にのみ、フィードフォワード制御量εffを出力する構成とすればよい。

このような構成とすれば、ステアリング操作に対する実転舵角（転舵角θt）の追従遅れが顕著となる操舵速度ωsが所定速度ω０以上の高速操舵領域においてのみ、フィードバック制御量εfbにフィードフォワード制御量εffを加算した値を速度指令Ｖx*として出力することができる。これにより、高速操舵領域（|ωs|≧ω０）においては、転舵アクチュエータ８の応答性を向上させて、転舵角θtの追従遅れに由来する操舵反力の立ち上がりの遅れを抑制することができる。そして、低速操舵領域（|ωs|＜ω０）においては、制御出力のオーバーシュートを防止、即ち制御対象である転舵輪４の微振動を防止して、その際に生ずる路面反力Ｆrが操舵反力としてステアリング２に反映されることより操舵フィーリングが悪化するのを有効に防止することができる。その結果、良好な操舵フィーリングを確保しつつ、高速操舵時の応答性向上を図ることができるようになる。

・また、本実施形態では、図３に示すマップ５１において、Ｆ／ＦゲインＫffは、操舵速度ωsが上昇となるほど直線的に増加するように設定されているが、必ずしもこれに限るものではなく、操舵速度ωsの上昇に伴ってステップ状に増加する、或いは曲線を描くように増加するように設定してもよい。即ち、操舵速度ωsが高くなるほどその値が大となるように設定すればよい。

・本実施形態では、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用するものに具体化したが、フィードフォワード制御に代えて位相進み制御を行うものに具体化し、その位相進みゲインを操舵速度に応じて可変する構成としてもよい。

本実施形態のステアリング装置の概略構成図。 本実施形態のステアリング装置の制御ブロック図。 マップの概略構成を示す説明図。 別例のステアリング装置の制御ブロック図。 フィードフォワード制御有効／無効判定の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…ステアリング装置、２…ステアリング（ハンドル）、３…操舵機構、４…転舵輪、５…転舵機構、６…ステアリングシャフト、７…操舵角センサ、８…転舵アクチュエータ、１２…転舵軸、１６…トルクセンサ、１７…反力アクチュエータ、２０…制御装置、２１…車速センサ、２２…変位量センサ、２３…第１ＥＣＵ、２５…マイコン、θs…操舵角、ωs…操舵速度、θt…転舵角、τ…操舵トルク、Ｖ…車速、Ｘ…変位量、Ｖx…変位速度、Ｆr…路面反力、Ｘ*…変位量指令、β…微分値、Ｖx*…速度指令、Ｉq_x*…電流指令、ΔＸ，ΔＶx…偏差、εfb…フィードバック制御量、εff…フィードフォワード制御量、Ｋff…フィードフォワードゲイン、ω０…所定速度、Ｓff…有効／無効信号。

Claims (2)

1. 転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、前記転舵輪の転舵角を変更するための転舵アクチュエータと、前記ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるべく前記転舵アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えるとともに、前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出手段と、該検出される路面反力に応じた操舵反力を前記ステアリングに付与すべく制御される反力アクチュエータとを備え、前記制御手段は、少なくとも前記検出された操舵角に基づいて前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるための変位量指令を生成する変位量指令生成手段と、前記変位量指令と前記転舵角を決定する実変位量との偏差に基づくフィードバック制御を行うフィードバック演算手段と、前記変位量指令の微分値にゲインを乗じたフィードフォワード制御量を出力するフィードフォワード演算手段とを有し、前記フィードバック演算手段の出力するフィードバック制御量及び前記フィードフォワード制御量に基づいて前記転舵アクチュエータの作動を制御する車両用操舵装置であって、
   前記制御手段は、前記ステアリングの操舵速度に応じて前記ゲインを可変させるゲイン可変手段を備え、該ゲイン可変手段は、前記操舵速度が高いほど前記ゲインを大とすること、を特徴とする車両用操舵装置。
2. 転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、前記転舵輪の転舵角を変更するための転舵アクチュエータと、前記ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるべく前記転舵アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えるとともに、前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出手段と、該検出される路面反力に応じた操舵反力を前記ステアリングに付与すべく制御される反力アクチュエータとを備え、前記制御手段は、少なくとも前記検出された操舵角に基づいて前記操舵角に応じた前記転舵角を発生させるための変位量指令を生成する変位量指令生成手段と、前記変位量指令と前記転舵角を決定する実変位量との偏差に基づくフィードバック制御を行うフィードバック演算手段と、前記変位量指令の微分値にゲインを乗じたフィードフォワード制御量を出力するフィードフォワード演算手段とを有し、前記フィードバック演算手段の出力するフィードバック制御量及び前記フィードフォワード制御量に基づいて前記転舵アクチュエータの作動を制御する車両用操舵装置であって、
   前記制御手段は、前記ステアリングの操舵速度に基づいてフィードフォワード制御の有効／無効を判定する判定手段を備え、前記フィードフォワード演算手段は、該判定手段が有効と判定した場合にのみ前記フィードフォワード制御量を出力するものであって、前記判定手段は、前記操舵速度が所定速度以上である場合に前記有効と判定すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。

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