JP6040855B2 - ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アシストトルクによって操舵時のフィールを調整するステアリング制御装置に関する。

従来、車両の操舵部材に加わる操舵力を補助するステアリング制御装置の一つとして、アシストトルク（補助操舵トルク）を発生させる操舵補助用モータを備え、路面負荷および車速の検出値から設定した目標操舵トルクに、操舵トルクの検出値が一致するように操舵補助用モータを駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−５２７９３号公報

ところで、操舵角や車速から目標操舵トルクを生成する際には、一般的にマップが用いられている。具体的には、複数の車速について、路面負荷から目標操舵トルクへの変換特性を示すマップが用意され、マップが用意されていない中間的な車速では、補間処理によって目標操舵トルクを求めることが行われている。

そして、操舵時のフィールを調整する場合、このマップを書き換えることになる。しかし、全ての車速についてのマップを書き換える必要があるだけでなく、車速によって書き換える内容を微妙に異ならせる必要があり、多大な手間を要するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、アシストトルクを発生させるためにある物理量を他の物理量に変換する変換特性の調整、ひいては操舵時のフィールの調整を容易に実現できるようにすることを目的とする。

本発明のステアリング制御装置は、アシストトルク生成手段と、指令値生成手段とを備える。アシストトルク生成手段は、少なくとも操舵トルクに基づいて、アシストトルクを生成する。指令値生成手段は、アシストトルクに基づいて、モータを制御するための指令値を生成する。

但し、アシストトルク生成手段は、物理量変換手段と、特性調整手段とで構成されている。物理量変換手段は、車両の状態を表す物理量である入力物理量を予め設定された基本特性に従って変換することにより、アシストトルクの生成に使用する物理量である出力物理量を生成する。なお、基本特性はマップや関数によって実現される。特性調整手段は、入力物理量を加工した補正物理量を、物理量変換手段の入力または出力のうち少なくとも一方に作用させることで、入力物理量から出力物理量への変換特性を調整する。

このような構成によれば、入力物理量の加工の仕方（増幅する、所定の関数を作用させる等）、即ち入力物理量と補正物理量の関係を適宜変更することにより、基本特性に手を加えることなく、入力物理量から出力物理量への変換特性を容易に変更することができ、これを利用して、操舵時のフィールの調整を容易に行うことができる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、本発明は、前述したステアリング制御装置の他、ステアリング制御装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムなど、種々の形態で実現することができる。

電動パワーステアリングシステムの概略構成を表す構成図である。 ＥＣＵの制御機構の概略構成を表す構成図である。 負荷推定器の構成を表す構成図である。 第１実施形態における目標生成部の構成を表す構成図である。 基本負荷量演算部にて入力負荷から基本負荷を生成する際に使用する基本変換マップの特性（基本特性）を例示するグラフである。 推定負荷から目標操舵トルクへの変換特性がスケールファクタ調整ゲインによって変化することを示すグラフである。 第２実施形態における目標生成部の構成を表す構成図である。 推定負荷から目標操舵トルクへの変換特性がビルド調整ゲインによって変化することを示すグラフである。 第３実施形態における目標生成部の構成を表す構成図である。 区間抽出関数の特性を示すグラフである。 推定負荷から目標操舵トルクへの変換特性が中立付近調整ゲインによって変化することを示すグラフである。 第４実施形態における目標生成部の構成を表す構成図である。 推定負荷から目標操舵トルクへの変換特性がスケールファクタ調整ゲイン、ビルド調整ゲイン、中立付近調整ゲインによって変化することを示すグラフである。 第５実施形態におけるベースアシスト部および外部装置の構成を表す構成図である。 操舵速度から粘性成分の調整トルクへの変換特性が調整ゲインによって変化することを示すグラフである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
本実施形態の電動パワーステアリングシステム１は、図１に示すように、ドライバによるハンドル（操舵部材）２の操作をモータ６によってアシストするものである。ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト３からトルクセンサ４を経てインターミディエイトシャフト５に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。また、以下では、操舵軸の回転角を舵角、操舵軸の回転角速度を操舵速度、操舵軸の回転角加速度を操舵加速度ともいう。

トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

モータ６は、ハンドル２の操舵力をアシスト（補助）するものであり、減速機構６ａを介してその回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。すなわち、減速機構６ａは、モータ６の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト５に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面からの反力（路面反力）によってインターミディエイトシャフト５が回転すると、その回転が減速機構６ａを介してモータ６に伝達され、モータ６も回転することになる。

また、モータ６は、本実施形態ではブラシレスモータであり、内部にレゾルバ等の回転センサを備え、モータ６の回転状態を出力可能に構成されている。本実施形態のモータ６は、回転センサからの回転状態として、少なくともモータ速度ω（回転角速度を示す情報）を出力可能に構成されている。なお、モータ速度ωの代わりに、モータ速度ωに減速機構６ａのギア比を乗じることで求められる操舵速度を用いてもよい。

インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転（すなわちピニオンギアが回転）し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ１０の向きが変わる。

また、車両における所定の部位には、車速Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。
このような構成により、ドライバがハンドル２を回転（操舵）させると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、およびインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ１０が操舵される。

ＥＣＵ１５は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクＴｓ、モータ６のモータ速度ω、および車速センサ１１にて検出された車速Ｖに基づいて、アシストトルク指令Ｔａを演算する。そして、その演算結果に応じた駆動電圧Ｖｄをモータ６へ印加することにより、ドライバがハンドル２を回す力（ひいては両タイヤ１０を操舵する力）のアシスト量を制御するものである。

本実施形態ではモータ６がブラシレスモータであるため、ＥＣＵ１５からモータ６へ出力（印加）される駆動電圧Ｖｄは、詳しくは、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗである。ＥＣＵ１５からモータ６へこれら各相の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗを印加（各相の駆動電流を通電）することで、モータ６の回転トルクが制御される。ブラシレスモータを３相の駆動電圧で駆動（例えばＰＷＭ駆動）する方法やその３相の駆動電圧を生成する駆動回路（例えば３相インバータ）についてはよく知られているため、ここではその詳細説明は省略する。

ＥＣＵ１５は、直接的にはモータ６へ印加する駆動電圧Ｖｄを制御することによりモータ６を制御するものであるが、モータ６を制御することで結果としてそのモータ６により駆動される操舵系メカ１００を制御するものであると言え、よってＥＣＵ１５の制御対象はこの操舵系メカ１００であると言える。なお、操舵系メカ１００は、図１に示したシステム構成図のうちＥＣＵ１５を除く機構全体、すなわちハンドル２から各タイヤ１０に至る、ハンドル２の操舵力が伝達される機構全体を示す。

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ１５は、図２に示すように、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を生成するベースアシスト部２０と、補正トルク指令Ｔｒを生成する補正部３０と、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と補正トルク指令Ｔｒを加算することによりアシストトルク指令Ｔａを生成する加算器４１と、アシストトルク指令Ｔａに基づいてモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加することによりモータ６を通電駆動する電流フィードバック（ＦＢ）部４２と、を備えている。

ベースアシスト部２０は、路面反力（路面負荷）に応じた操舵反力（操舵トルク）の特性の実現、すなわち路面負荷に対応した反応（反力）が準定常的にドライバへ伝達されるようにすることで車両の状態や路面の状態をドライバが把握しやすくなるようにすると共に、操舵状態に応じてドライバに与える手感（ハンドルからタイヤまでの感覚的硬さ，ねばり，重さ）を調整することで操舵時のフィールを向上させることを実現するためのブロックである。ベースアシスト部２０は、操舵トルクＴｓと車速Ｖに基づき、上述した路面負荷に応じた伝達感や操舵状態に応じたフィールが実現されるようにハンドル２の操作をアシストするための、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を生成する。

補正部３０は、ドライバのハンドル操作に対する車両運動特性や操舵メカ系の伝達を、ドライバの意図に沿うように（具体的には車両が適切に収斂するとか、スムーズな車両旋回を発生させるなど）するためのブロックである。補正部３０は、操舵トルクＴｓとモータ速度ωと車速Ｖに基づき、上述した不安定な挙動を抑制（収斂）するための補正トルク指令Ｔｒを生成する。

加算器４１は、ベースアシスト部２０で生成されたベースアシスト指令Ｔｂ^*と補正部３０で生成された補正トルク指令Ｔｒとを加算することにより、アシストトルク指令Ｔａを生成する。

電流ＦＢ部４２は、アシストトルク指令Ｔａに基づき、そのアシストトルク指令Ｔａに対応したトルク（アシスト操舵力）が操舵軸（特にトルクセンサ４よりもタイヤ１０側）に付与されるようにモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加する。具体的には、アシストトルク指令Ｔａに基づいて、モータ６の各相へ通電すべき目標電流（相毎の目標電流）を設定する。そして、各相の通電電流Ｉｍを検出・フィードバックして、その検出値（各相の通電電流Ｉｍ）がそれぞれ目標電流と一致するように駆動電圧Ｖｄを制御（通電電流を制御）することで、操舵軸に対して所望のアシスト操舵力を発生させる。

なお、このような補正部３０および電流ＦＢ部４２は公知の技術（例えば、特開２０１３−５２７９３号公報参照）であるため、ここでは説明を省略し、以下では、本発明の主要部に関わるベースアシスト部２０について詳述する。

＜ベースアシスト部＞
ベースアシスト部２０は、負荷推定器２１と、目標生成部２２と、偏差演算器２３と、コントローラ部２４とを備えている。

負荷推定器２１は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と操舵トルクＴｓとに基づいて路面負荷を推定する。具体的には、図３に示すように、負荷推定器２１は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と操舵トルクＴｓとを加算する加算器２１ａと、その加算結果から所定の周波数以下の帯域の成分を抽出するローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１ｂとを備え、このＬＰＦ２１ｂにより抽出された周波数成分を推定負荷Ｔｘとして出力する。通常、ドライバは、主に１０Ｈｚ以下の操舵反力情報を頼りに運転をしているため、概ね１０Ｈｚ以下の周波数成分を通過（抽出）させ、１０Ｈｚより高い周波数成分は遮断するようにしている。

図２に戻り、目標生成部２２は、負荷推定器２１にて推定された路面負荷（推定負荷Ｔｘ）と自車両の走行速度（車速Ｖ）とに基づいて、操舵トルクの目標値である目標操舵トルクＴｓ^*を生成する。その詳細については後述する。偏差演算器２３は、操舵トルクＴｓと目標操舵トルクＴｓ^*との差であるトルク偏差を演算する。コントローラ部２４は、微分器や積分器等を備えており、トルク偏差に基づき、トルク偏差が０になるよう、すなわち操舵トルクＴｓが目標操舵トルクＴｓ^*に追従するように制御することで、ハンドル操作時にドライバに与える路面負荷に応じた操舵反力を実現するアシスト操舵力（アシストトルクまたはアシスト量とも言う）を発生させるためのベースアシスト指令Ｔｂ^*を生成する。

＜目標生成部＞
目標生成部２２は、図４に示すように、基本負荷量演算器２２０と、符号抽出器２２１と、絶対値演算器２２２と、スケールファクタ変換器２２３と、符号付加器２２４と、増幅器２２５とを備える。

基本負荷量演算器２２０は、路面反力に応じた適切な操舵感（ハンドル操作が重いまたは軽い）をドライバに感じさせることができ、しかも、路面反力の上昇に対するドライバの操舵反力（或いは操舵トルク）の上昇度合い（勾配）が所望の大きさとなるようにするための、基本負荷TidBaseを生成する。ここでは、予め設定された基本変換マップを用いて基本負荷TidBaseを生成する。基本変換マップは、図５に示すように、入力負荷TxInputに対応する基本負荷TidBaseを、予め設定された複数種類の車速Ｖ毎にマップ化したものである。基本負荷TidBaseの上昇度合いは、入力負荷TiInputが小さい領域では大きく、入力負荷TiInputが大きい領域では小さくなり、また、車速Ｖが速いほど、基本負荷TidBaseは大きな値となるように設定されている。この上昇の度合いが変化する付近の領域を、以下では中立領域ともいう。

符号抽出器２２１は、推定負荷Ｔｘの符号Sign(Ｔx)を抽出し、絶対値演算器２２２は、推定負荷Ｔｘの絶対値を求める。スケールファクタ変換器２２３は、絶対値演算器２２２の出力を予め設定されたスケールファクタ調整ゲイン（第１のゲイン）Ｋsfで増幅する。本実施形態では、このスケールファクタ変換器２２３の出力を、基本負荷量演算器２２０の入力負荷TxInputとしている。

符号付加器２２４は、基本負荷量演算器２２０が出力する基本負荷TidBaseに符号抽出器２２１で抽出された符号を乗じ、増幅器２２５は、符号付加器２２４の出力を予め設定された集中ゲインＫadjで増幅し、増幅器２２５の出力を目標操舵トルクＴｓ^*として出力する。

＜動作＞
このように構成された目標生成部２２では、スケールファクタ調整ゲインＫsfを調整することによって、推定負荷Ｔｘから基本負荷TidBase（ひいては目標操舵トルクＴｓ^*）への変換特性を、図６に示すように調整することができる。但し、図６は、ある車速Ｖにおける変換特性を示したものであり、図中点線で示すグラフは、スケールファクタ調整ゲインがＫsf＝１の場合の特性、即ち、基本負荷量演算器２２０が実現する基本特性を表す。

スケールファクタ調整ゲインをＫsf＜１とした場合、このことは、基本変換マップへの入力を実際より少なく見積もることに相当するため、結果として基本特性（Ｋsf＝１のグラフ）で求められるものより小さい基本負荷TidBaseが出力される。逆にスケールファクタ調整ゲインをＫsf＞１とした場合、このことは、基本変換マップへの入力を実際より多く見積もることに相当するため、結果として基本特性で求められるものより大きい基本負荷TidBaseが出力される。

なお、スケールファクタ調整ゲインＫsfを増減することは、基本変換マップの特徴を表すグラフの形状を横軸方向に伸縮することと等価であり、これに対して、増幅器２２５の集中ゲインＫadjを増減することは、基本変換マップの特徴を表すグラフの形状を縦軸方向に伸縮することと等価である。つまり、集中ゲインＫadjを増減した場合、基本変換マップの傾きが変化する変曲点（Ｔｘ＝４［Ｎｍ］付近）が変化することはないが、スケールファクタ調整ゲインＫsfを増減した場合、基本変換マップの変曲点が変化する（図ではＴｘ＝３〜５［Ｎｍ］）。

即ち、スケールファクタ調整ゲインＫsfを変化させることによって操舵トルクの上昇度合いが変化するタイミングと操舵トルクの大きさが同時に変化する。例えば、ハンドル操作を軽くするために、スケールファクタ調整ゲインＫsfを下げる場合と、集中ゲインＫadjを下げる場合とで比較してみると、後者（集中ゲインＫadjを下げる場合）では、変曲点前の反力の立ち上がり方に対して、変曲点後の反力の上昇が非常に緩やかなものとなり、変曲点前後で、反力の変化の度合いが大きく変化してしまうため、ドライバに対して、変曲点後の反力上昇に物足りなさを感じさせてしまう。これに対して、前者（スケールファクタ調整ゲインＫsfを下げる場合）では、単にゲインが下がるだけでなく、変曲点がグラフ中の右方向にずれることにより、変曲点の前後での反力上昇の繋がりが良好なものとなり、反力の上昇具合についてドライバに違和感を与えてしまうことを抑制することができる。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態では、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜にスケールファクタ調整ゲインＫsfを乗じたものを、基本負荷量演算器２２０への入力負荷TiInputとして、目標操舵トルクＴｓ^*の生成に用いる基本負荷TidBaseを生成するように構成されている。

従って、本実施形態によれば、スケールファクタ調整ゲインＫsfを調整することによって、基本負荷量演算器２２０で使用する基本変換マップを書き換えることなく、推定負荷Ｔｘから目標操舵トルクＴｓ^*への変換特性を容易に変更することができ、これを利用して、操舵時のフィールの調整を容易に行うことができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。
本実施形態では、目標生成部２２ａの構成が第１実施形態の目標生成部２２とは一部異なるだけであるため、この相違する点を中心に説明する。

＜目標生成部＞
目標生成部２２ａでは、図７に示すように、スケールファクタ変換器２２３が省略され、代わりに、ビルド補正ゲイン生成器２２６及び補正ゲイン反映器２２７を備える。そして、基本負荷量演算器２２０は、絶対値演算器２２２の出力を入力負荷TxInputとし、求めた基本負荷TidBaseを補正ゲイン反映器２２７に供給する。

ビルド補正ゲイン生成器２２６は、絶対値演算器２２２の出力にビルド調整ゲインＫｂを乗じて１を加えることでビルド補正ゲインＫcmpbを生成し、補正ゲイン反映器２２７は、基本負荷量演算器２２０から供給される基本負荷TidBaseに、ビルド補正ゲイン生成器２２６から供給されるビルド補正ゲインＫcmpbを乗じる。符号付加器２２４は、補正ゲイン反映器２２７の出力TidCmp1、即ち基本負荷TidBaseにビルド補正ゲインＫcmpbを反映させた出力に、符号抽出器２２１で抽出された符号を乗じて増幅器２２５に供給する。増幅器２２５は、符号付加器２２４の出力を予め設定された集中ゲインＫadjで増幅したものを目標操舵トルクＴｓ^*として出力する。

＜動作＞
このように構成された目標生成部２２ａでは、ビルド調整ゲインＫｂを調整することによって、推定負荷Ｔｘから出力TidCmp1（ひいては目標操舵トルクＴｓ^*）への変換特性を、図８に示すように調整することができる。但し、図８は、ある車速Ｖにおける変換特性を示したものであり、図中点線で示すグラフは、ビルド調整ゲインがＫｂ＝０（ビルド補正ゲインがＫcmpb＝１）の場合の特性、即ち、基本負荷量演算器２２０が実現する基本特性を表す。

ビルド調整ゲインをＫｂ＜０にした場合、ビルド補正ゲインはＫcmpb＜１となり、しかも、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜が大きいほど、基本特性（Ｋｂ＝０のグラフ）からの低下幅は大きくなる。従って、補正ゲイン反映器２２７の出力TidCmp1は、基本負荷TidBaseより低下した値となり、その低下幅は、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜が大きいほど大きくなる。また、その低下率は、ビルド調整ゲインの絶対値｜Ｋｂ｜が大きいほど大きなものとなる。

逆に、ビルド調整ゲインをＫｂ＞０にした場合、ビルド補正ゲインはＫcmpb＞１となり、しかも、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜が大きいほど基本特性からの増加幅は大きくなる。従って、補正ゲイン反映器２２７の出力TidCmp1は、基本負荷TidBaseより増加した値となり、その増加幅は、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜が大きいほど大きくなる。また、その増加率は、ビルド調整ゲインの絶対値｜Ｋｂ｜が大きいほど大きなものとなる。

つまり、ビルド調整ゲインＫｂを増減することにより、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜の大きな領域での変化をつけることができる。これは、深い操舵をしたときの操舵反力の上昇度合いを調整するのに適していることを意味する。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態では、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜を基本負荷量演算器２２０への入力負荷TiInputとすると共に、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜にビルド調整ゲインＫｂを乗じて１を加えたものをビルド補正ゲインＫcmpbとし、基本負荷量演算器２２０によって生成された基本負荷TidBaseに補正ゲインＫcmpbを乗じることで、目標操舵トルクＴｓ^*の生成に用いる出力TidCmp1を生成するように構成されている。

従って、本実施形態によれば、ビルド調整ゲインＫｂを調整することによって、基本負荷量演算器２２０で使用する基本変換マップを書き換えることなく、推定負荷Ｔｘから目標操舵トルクＴｓ^*への変換特性を容易に変更することができ、これを利用して、操舵時のフィールの調整を容易に行うことができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。
本実施形態では、目標生成部２２ｂの構成が第１実施形態の目標生成部２２とは一部異なるだけであるため、この相違する点を中心に説明する。

＜目標生成部＞
目標生成部２２ｂでは、図９に示すように、スケールファクタ変換器２２３が省略され、代わりに、区間補正量生成器２２８、ゲイン調整器２２９、区間補正量反映器２３０を備える。そして、基本負荷量演算器２２０は、絶対値演算器２２２の出力を入力負荷TxInputとし、求めた基本負荷TidBaseを区間補正量反映器２３０に供給する。

区間補正量生成器２２８は、絶対値演算器２２２の出力に、所定区間でのみ値を持つ区間抽出関数ｆｕｎｃ２を作用させ、ゲイン調整器２２９は、区間補正量生成器２２８の出力を中立付近調整ゲインＫｎで増幅することで区間補正量dTidnを生成する。区間補正量反映器２３０は、基本負荷量演算器２２０から供給される基本負荷TidBaseに、区間補正量dTidnを加算する。符号付加器２２４は、区間補正量反映器２３０の出力TidCmp2、即ち基本負荷TidBaseに区間補正量dTidnを反映させた出力に、符号抽出器２２１で抽出された符号を乗じて増幅器２２５に供給する。増幅器２２５は、符号付加器２２４の出力を予め設定された集中ゲインＫadjで増幅したものを目標操舵トルクＴｓ^*として出力する。

但し、区間抽出関数func2の特性を表すグラフは、図１０に示すように、釣り鐘型の形状を有しており、具体的には、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜が下限値（本実施形態では０［Ｎｍ］）から上限値（本実施形態では１２［Ｎｍ］）で区切られた指定区間で非零の値をとり、指定区間の中心で最大値（本実施形態では１）となるように設定されている。

＜動作＞
このように構成された目標生成部２２ｂでは、中立付近調整ゲインＫｎを調整することによって、推定負荷Ｔｘから出力TidCmp2（ひいては目標操舵トルクＴｓ^*）への変換特性を、図１１に示すように調整することができる。但し、図１１は、ある車速における変換特性を示したものであり、図中の指定区間において点線で示すグラフは、中立付近調整ゲインＫｎが０の場合、即ち、基本負荷量演算器２２０が実現する基本特性を示したものである。

中立付近調整ゲインをＫｎ＜０にした場合、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜が指定区間内の値である時に、区間補正量はdTidn＜０となる。従って、区間補正量反映器２３０の出力TidCmp2は、指定区間に限り基本負荷TidBaseより低下した値となり、その低下幅は、中立付近調整ゲインの絶対値｜Ｋｎ｜が大きいほど大きなものとなる。

逆に、中立付近調整ケインをＫｎ＞０にした場合、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜が指定区間内の値である時に、区間補正量はdTidn＞０となる。従って、区間補正量反映器２３０の出力TidCmp2は、指定区間に限り基本負荷TidBaseより増加した値となり、その増加幅は、中立付近調整ゲインの絶対値｜Ｋｎ｜が大きいほど大きなものとなる。

つまり、中立付記調整ゲインＫｎを増減することにより、指定区間（ここでは変曲点付近）での特性に変化をつけることができる。これは、変曲点付近でトルクの変化の仕方、例えば、操舵反力の立ち上がり具合等を調整するのに適していることを意味する。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態では、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜を基本負荷量演算器２２０への入力負荷TiInputとすると共に、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜に区間抽出関数func2を作用させて、中立付近調整ゲインＫｎで増幅したものを区間補正量dTidnとし、基本負荷量演算器２２０によって生成された基本負荷TidBaseに区間補正量dTidnを加えることで、目標操舵トルクＴｓ^*の生成に用いる出力TidCmp2を生成するように構成されている。

従って、本実施形態によれば、中立付近調整ゲインＫｎを調整することによって、基本負荷量演算器２２０で使用する基本変換マップを書き換えることなく、推定負荷Ｔｘから目標操舵トルクＴｓ^*への変換特性を容易に変更することができ、これを利用して、操舵時のフィールの調整を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、区間抽出関数func2の出力に中立付近調整ゲインＫｎを乗じた値（func2(|Tx|)・Ｋｎ）を区間補正量dTidnとして求め、区間補正量反映器２３０では、その区間補正量dTidnを基本負荷TidBaseに加算する方式を採っているが、上記区間補正量dTidnに１を加えた値（１＋func2(|Tx|)・Ｋｎ）を区間補正量として、その区間補正量を基本負荷TidBaseに乗算する方式を採っても同様の作用・効果を得ることができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。
本実施形態では、目標生成部２２ｃの構成が第１実施形態の目標生成部２２とは一部異なるだけであるため、この相違する点を中心に説明する。

＜目標生成部＞
目標生成部２２ｃでは、図１２に示すように、第１実施形態で説明した目標生成部２２の構成に、第２及び第３実施形態で説明したビルド補正ゲイン生成器２２６、補正ゲイン反映器２２７、区間補正量生成器２２８、ゲイン調整器２２９、区間補正量反映器２３０を付加した構成を有する。

但し、スケールファクタ変換器２２３からの出力TidBaseは、まず、補正ゲイン反映器２２７に供給され、その補正ゲイン反映器２２７の出力TidCmp1が区間補正量反映器２３０に供給され、区間補正量反映器２３０の出力TidCmp2が符号付加器２２４に供給されるように接続されている。

＜動作＞
このように構成された目標生成部２２ｂでは、スケールファクタ調整ゲインＫsf、ビルド調整ゲインＫｂ、中立付近調整ゲインＫｎを調整することによって、推定負荷Ｔｘから出力TidCmp2（ひいては目標操舵トルクＴｓ^*）への変換特性を、図１３に示すように調整することができる。

但し、図１３は、ある車速における変換特性を示したものであり、図中実線で示すグラフは、Ｋsf＝１、Ｋｂ＝０、Ｋｎ＝０の場合の特性、即ち、基本負荷量演算器２２０が実現する基本特性を表す。また、この基本特性より上側に点線で示したグラフは、Ｋsf＞１としてＫｂを正負に振って調整した場合に実現される特性を示し、基本特性より下側に点線で示したグラフは、Ｋsf＜１としてＫｎを正負に振って調整した場合に実現される特性を示したものである。

このように、三つのゲインＫsf，Ｋｂ，Ｋｎを組み合わせて調整することにより、操舵時の全体的な重さ調整、深い操舵をしていくときの操舵反力の上昇感覚、変曲点付近での操舵反力の立ち上がり（または変曲点付近での操舵反力の上昇感覚）の微調整が可能となる。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態では、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜にスケールファクタ調整ゲインＫsfを乗じたものを、基本負荷量演算器２２０への入力負荷TiInputとすると共に、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜にビルド調整ゲインＫｂを乗じて１を加えたものをビルド補正ゲインＫcmpb、推定負荷の絶対値｜Ｔｘ｜に区間抽出関数func2を作用させて、中立付近調整ゲインＫｎで増幅したものを区間補正量dTidnとし、基本負荷量演算器２２０によって生成された基本負荷TidBaseに補正ゲインＫcmpbを乗じ、更に、区間補正量dTidnを加えることで、目標操舵トルクＴｓ^*の生成に用いる出力TidCmp2を生成するように構成されている。

従って、本実施形態によれば、各調整ゲインＫsf，Ｋｂ，Ｋｎを調整することによって、基本負荷量演算器２２０で使用する基本変換マップを書き換えることなく、推定負荷Ｔｘから目標操舵トルクＴｓ^*への変換特性を容易に変更することができ、これを利用して、操舵時のフィールの調整を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、第１実施形態〜第３実施形態に記載の技術を三つとも組み合わせた構成を有しているが、いずれか二つを組み合わせた構成としてもよい。
［第５実施形態］
次に第５実施形態について説明する。

本実施形態では、推定負荷Ｔｘから目標操舵トルクＴｓ^*への変換特性の調整に用いるパラメータであるスケールファクタ調整ゲインＫsf，ビルド調整ゲインＫｂ，中立付近調整ゲインＫｎを、調整装置３００によって変更可能とするために、ベースアシスト部２０ａの構成が一部異なる以外は、第４実施形態と同様に構成されている。

＜構成＞
本実施形態において、ベースアシスト部２０ａは、スケールファクタ調整ゲインＫsf，ビルド調整ゲインＫｂ，中立付近調整ゲインＫｎを記憶するパラメータ記憶部２５を備えており、目標生成部２２ｃは、目標操舵トルクＴｓ^*を生成する際に、パラメータ記憶部２５に記憶された値を使用して処理を実行する。以下では、スケールファクタ調整ゲインＫsf，ビルド調整ゲインＫｂ，中立付近調整ゲインＫｎを、調整パラメータともいう。

調整装置３００は、ドライバや作業者によって入力されるコマンドを受け付けるコマンド受付部３０１と、コマンド受付部３０１で受け付けたコマンドによって、調整パラメータＫsf，Ｋｂ，Ｋｎを変更した結果、予め設定された調整可能範囲を超えた値となってしまうことがないように、調整パラメータＫsf，Ｋｂ，Ｋｎの値を制限するパラメータ制限部３０２と、パラメータ制限部３０２を介して設定された調整パラメータＫsf，Ｋｂ，Ｋｎによって、パラメータ記憶部２５の記憶値を更新する書込処理部３０３とを備えている。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態では、調整パラメータＫsf，Ｋｂ，Ｋｎを変更するためのインタフェース（調整装置３００）を備えているため、車両を購入したユーザ自身の手で、操舵フィールの調整を簡単に行うことができる。

なお、調整装置３００は、必要に応じて車両に接続される外部装置であってもよいし、車載ナビゲーション装置等の車両に搭載されている既存の装置に、調整装置３００としての機能を持たせることで実現してもよい。また、コマンド受付部３０１は、例えば、車両に搭載されている既存の各種入力装置を利用してもよいし、携帯電話を入力装置として利用するように構成してもよい。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。

上記実施形態では、目標操舵トルクＴｓ^*は、路面反力に応じた操舵反力を調整するものとして説明したが、操舵軸で検出される操舵トルクと操舵角との関係を規定する機械インピーダンスの剛性成分や粘性成分や慣性成分を調整するための調整トルクを、操舵部材に加わる操作の状態を表す物理量である操舵状態量（具体的には舵角や操舵速度、操舵角加速度など）からマップを用いて生成するように構成し、そのマップに変更を加えることなく操舵状態量から調整トルクへの変換特性を調整するために本発明を適用してもよい。

例えば、粘性成分を調整するための調整トルクTiddmpを、操舵速度ＳＳ（Steer Speed）からマップを用いて生成する装置に、本発明（特に第４実施形態の構成）を適用した場合、スケールファクタ調整ゲインＫsf、ビルド調整ゲインＫｂ、中立付近調整ゲインＫｎを調整することによって、操舵速度ＳＳから調整トルクTiddmpへの変換特性を、図１５に示すように調整することができる。但し、図１５は、操舵速度ＳＳの正の領域のみを示しており、負の領域は原点対称の演算をするものとする。また、図中実線で示すグラフは、Ｋsf＝１、Ｋｂ＝０、Ｋｎ＝０の場合の特性、即ち、マップが実現する基本特性を表す。中立付近調整ゲインＫｎを変化させることにより、図中一点鎖線で示すように、操舵速度ＳＳの低い領域、例えば、０〜２００［ｄｅｇ／ｓ］の部分的な領域での特性を調整することで、操舵初期の粘性の発生を変えてしっかりした手応えにしたり、柔らかくスムーズな手応えにするといった調整が可能となる。また、図中点線で示すように、スケールファクタ調整ゲインＫsfやビルド調整ゲインＫｂを変化させることにより、操舵速度ＳＳの高い領域になるほど粘性を下げるといった調整も可能となり、急操舵での抵抗感の微調整が可能となる。

上記実施形態では、２軸マップを使用して二つの物理量（推定負荷Ｔｘ，車速Ｖ）から一つの物理量（目標操舵トルクＴｓ^*）を生成する箇所に本発明を適用しているが、一つの入力からなる１軸マップを使用して一つの物理量から他の物理量を生成する箇所に本発明を適用してもよい。例えば、操舵トルク信号から１軸マップを用いて目標アシストトルクまたは目標電流を求めるように構成された装置に適用することが考えられる。

上記実施形態では、ベースアシスト部２０で生成されたベースアシスト指令Ｔｂ^*に補正部３０で生成された補正トルク指令Ｔｒを加えたものを電流ＦＢ部４２に供給するアシストトルク指令Ｔａとしているが、補正部３０を省略し、ベースアシスト指令Ｔｂ^*をそのままアシストトルク指令Ｔａとするように構成してもよい。

上記実施形態では、負荷推定器２１において、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と操舵トルクＴｓから推定負荷Ｔｘを生成しているが、ベースアシスト指令Ｔｂ^*の代わりに電流ＦＢ部４２で検出される通電電流Ｉｍを用いてもよい。

上記実施形態では、基本負荷TidBase（ひいては目標操舵トルクＴｓ^*）を、推定負荷Ｔｘから生成しているが、操舵角から生成するように構成してもよい。
上記実施形態では、本発明を電動パワーステアリングシステムに適用した例を示したが、これに限定されるものではなく、ハンドルと操舵輪とが機械的に切り離された構成を有するステア・バイ・ワイヤ等に適用してもよい。

６…モータ １１…車速センサ ２０，２０ａ…ベースアシスト部 ２１…負荷推定器 ２１ａ…加算器 ２２，２２ａ〜２２ｃ…目標生成部 ２３…偏差演算器 ２４…コントローラ部 ２５…パラメータ記憶部 ３０…補正部 ４１…加算器、４２…電流ＦＢ部 １００…操舵系メカ ２２０…基本負荷量演算器 ２２１…符号抽出器 ２２２…絶対値演算器 ２２３…スケールファクタ変換器 ２２４…符号付加器 ２２５…増幅器 ２２６…ビルド補正ゲイン生成器 ２２７…補正ゲイン反映器 ２２８…区間補正量生成器 ２２９…ゲイン調整器 ２３０…区間補正量反映器 ３００…調整装置 ３０１…コマンド受付部 ３０２…パラメータ制限部 ３０３…書込処理部

Claims (7)

1. 操舵部材（２）に連結された操舵軸（３，５）に加わる操舵トルクに応じたアシストトルクをモータ（６）によって出力することで操舵特性を制御するステアリング制御装置（１５）であって、
   少なくとも前記操舵トルクに基づいて、前記アシストトルクを生成するアシストトルク生成手段（２０，３０，４１）と、
   前記アシストトルクに基づいて、前記モータを制御するための指令値を生成する指令値生成手段（４２）と、
   を備え、
   前記アシストトルク生成手段は、
   車両の状態を表す物理量である入力物理量を予め設定された基本特性に従って変換することにより、前記アシストトルクの生成に使用する物理量である出力物理量を生成する物理量変換手段（２２０）と、
   前記入力物理量を加工した補正物理量を、前記物理量変換手段の入力または出力のうち少なくとも一方に作用させることで、前記入力物理量から前記出力物理量への変換特性を調整する特性調整手段（２２３，２２６，２２７，２２８，２２９，２３０）と、
   を備え、
   前記特性調整手段は、
   前記入力物理量に第２のゲイン（Ｋｂ）を作用させることで、前記入力物理量の絶対値が大きいほど、前記基本特性に対する前記変換特性の変化幅が大きなものとなるようにするための補正量であるビルド補正量を生成するビルド補正量生成手段（２２６）を備え、
   前記ビルド補正量を前記物理量変換手段の出力に乗じることを特徴とするステアリング制御装置。
2. 前記特性調整手段は、
   前記入力物理量に第１のゲイン（Ｋsf）を作用させた補正入力物理量を生成するスケールファクタ変換手段（２２３）を備え、
   前記補正入力物理量を前記物理量変換手段の入力とすることを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記特性調整手段は、
   前記入力物理量が予め設定された指定範囲内の値である場合に値を有する補正量を生成し、該補正量に第３のゲイン（Ｋｎ）を作用させた区間補正量を生成する区間補正量生成手段（２２８，２２９）を備え、
   前記区間補正量を前記物理量変換手段の出力に作用させることで、前記指定範囲内限定で値を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記入力物理量は路面負荷の推定値である推定負荷であり、前記出力物理量は前記推定負荷に応じて発生させる操舵トルクの目標値であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。
5. 前記入力物理量は操舵部材に加わる操作を表す物理量である操舵状態量であり、前記出力物理量は、前記操舵部材に連結された操舵軸で検出される操舵トルクと操舵角との関係を規定する機械インピーダンスを調整するために発生させる操舵トルクの目標値であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。
6. 前記基本特性は、車速に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。
7. 指令を受け付ける指令受付手段（３０１）と、
   前記指令受付手段が受け付けた指令に従って、前記補正物理量のゲインを調整する補正量調整手段（３０３）と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。