JP6311589B2 - パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のパワーステアリング装置に係り、更に詳細にはパワーステアリング制御装置に係る。

パワーステアリング装置は、ステアリングユニットにアシストトルクを付与することにより、運転者の操舵負担、即ち運転者がステアリングホイールを回転操作する際の負担を軽減すると共に、操舵フィーリングを向上させる。パワーステアリング制御装置は、運転者の操舵負担を軽減し操舵フィーリングを向上させるための目標アシストトルクを演算し、アシストトルクが目標アシストトルクになるようパワーステアリング装置を制御する。

パワーステアリング装置によるアシストトルクを使用して操舵輪を転舵し、これにより車両を走行車線に沿って走行させる車線維持支援（レーンキープアシスト）制御が既に実用化されている。車線維持支援制御を行う車線維持支援制御装置は、車両を走行車線に沿って走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、目標舵角に基づいてアシストトルクの車線維持支援制御量を演算する。パワーステアリング制御装置は、運転者の操舵負担を軽減するための基本制御量、操舵フィーリングを向上させるための制御量（摩擦トルク制御量など）及び車線維持支援制御量の和として目標アシストトルクを演算する。

例えば、下記の特許文献１には、車線維持支援制御が行われているときには、車線維持支援制御が行われていないときに比して、操舵角と操舵トルクとの関係にヒステリシスを与える摩擦トルク制御量を低減するパワーステアリング制御装置が記載されている。

特開２０１４−１１８０２４号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
上記特許文献１に記載されたパワーステアリング制御装置によれば、車線維持支援制御が行われているときには、車線維持支援制御が行われていないときに比して、摩擦トルク制御量が低減されることによりヒステリシスが低減される。よって、車線維持支援制御量に対応するアシストトルクの成分によって操舵輪の舵角が目標舵角になるよう転舵される際の抗力が低減されるので、目標舵角に対する操舵輪の舵角の追従性を向上させて、車線維持支援制御装置の制御性能を向上させることができる。

しかし、摩擦トルク制御量が低減されると、操舵輪が路面から受ける外乱により操舵輪が転舵されることを抑制する抗力も低下する。そのため、上記特許文献１に記載されたパワーステアリング制御装置においては、車線維持支援制御が行われているときには、ステアリングホイールが外乱に起因して不必要に回転せしめられ、車両の乗員が違和感を覚え易い。

本発明は、アシストトルクを使用して操舵輪を転舵する車線維持支援制御が行われるときには摩擦トルク制御量を低減する従来のパワーステアリング制御装置における上述の問題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の主要な課題は、車線維持支援制御の実行中に操舵輪が路面から外乱を受けても、外乱に起因するステアリングホイールの不必要且つ不自然な回転が生じ難いようすることである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

上述の主要な課題は、本発明によれば、ステアリングユニットにアシストトルクを付与するパワーステアリング装置と、車両を走行車線に沿って走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、前記目標舵角に基づいて車両を走行車線に沿って走行させるための車線維持支援制御量を演算する車線維持支援制御装置と、運転者の操舵負担を軽減する基本トルク制御量及び操舵に抗するトルクを発生する摩擦トルク制御量を演算し、前記車線維持支援制御量、前記基本トルク制御量及び前記摩擦トルク制御量に基づいて前記アシストトルクを制御するアシストトルク制御装置と、を有するパワーステアリング制御装置において、前記アシストトルク制御装置は、前記車線維持支援制御装置が作動しているときには、前記車線維持支援制御装置が作動していないときに比して、前記摩擦トルク制御量の大きさを増大させると共に、前記摩擦トルク制御量の大きさが増大されない場合に比して、前記車線維持支援制御量の大きさを増大させるように構成されたパワーステアリング制御装置によって達成される。

上記の構成によれば、車線維持支援制御が行われているときには、同制御が行われていないときに比して摩擦トルク制御量の大きさが増大されると共に、摩擦トルク制御量の大きさが増大されない場合に比して、車線維持支援制御量の大きさが増大される。よって、車線維持支援制御が行われているときには、摩擦トルクが増大され、操舵に抗するトルクが増大されるので、操舵輪が路面から外乱を受けても、外乱に起因するステアリングホイールの不必要且つ不自然な回転が生じ難くすることができる。また、車線維持支援制御が行われているときには、車線維持支援制御が行われていないときに比して、車線維持支援制御量の大きさが増大されることにより、車線維持支援制御により操舵輪を転舵させるトルクが増大される。よって、摩擦トルクが増大され、操舵に抗するトルクが増大されても、操舵輪の舵角が追従性よく目標舵角になるよう操舵輪を転舵することができ、これにより車線維持支援制御装置の良好な制御性能を確保することができる。

本発明によるパワーステアリング制御装置の第一の実施形態の概略を示す説明図である。 第一の実施形態におけるアシストトルク制御のメインルーチンを示すフローチャートである。 図２のステップ１００において実行される目標摩擦トルクＴftの演算ルーチンを示すフローチャートである。 図３のステップ１２０において実行される目標操舵角θtの演算ルーチンを示すフローチャートである。 操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて、目標基本アシストトルクＴabを演算するためのマップである。 操舵角速度θd及び車速Ｖに基づいて、目標減衰トルクＴdtを演算するためのマップである。 車速Ｖに基づいて、摩擦トルクの最大値Ｔfmaxを演算するためのマップである。 ＬＫＡ制御トルクＴlkaに基づいて、補正トルクΔＴlkaを演算するためのマップである。 操舵角θの絶対値及び車速Ｖに基づいて、目標基本摩擦トルクＴfbtを演算するためのマップである。 操舵トルクＴの絶対値に基づいて、トルクゲインＫtを演算するためのマップである。 本発明によるパワーステアリング制御装置の第二の実施形態における目標摩擦トルクＴft演算ルーチンを示すフローチャートである。 本発明によるパワーステアリング制御装置の第三の実施形態におけるアシストトルク制御ルーチンの前半を示すフローチャートである。 第三の実施形態における目標摩擦トルクＴft演算ルーチンを示すフローチャートである。 操舵角偏差Δθの絶対値に基づいて、ゲインＫsを演算するためのマップである。 操舵トルクＴの絶対値に基づいて、補正ゲインＫftを演算するためのマップである。 従来の一般的なパワーステアリング制御装置の場合（二点鎖線）及び第一の実施形態の場合（実線）について、ＬＫＡ制御トルクＴlkaとこれに基づいて制御される前輪の舵角δfとの関係を示すグラフである。 ＬＫＡ制御が開始する際及び終了する際のゲインの変化を、各実施形態の場合（中段）及び修正例の場合（下段）について示す説明図である。

以下に添付の図を参照しつつ、幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、車線維持支援制御を「ＬＫＡ制御」と略称する。

［第一の実施形態］
図１は、本発明によるパワーステアリング制御装置１０の第一の実施形態の概略を示す説明図である。パワーステアリング制御装置１０は、電動式パワーステアリング装置１２と、アシストトルク制御用電子制御装置１４と、ＬＫＡ制御用電子制御装置１６と、を有している。

パワーステアリング装置１２は、コラムアシスト型の電動式パワーステアリング装置として構成されている。なお、本発明におけるパワーステアリング装置は、アシストトルクを制御し得る限り、例えばラック同軸式のラックアシスト型の電動式パワーステアリング装置のように、他の型式のパワーステアリング装置であってもよい。

図１に於いて、パワーステアリング装置１２はステアリングユニット１８に適用されている。ステアリングユニット１８は、運転者により操作されるステアリングホイール２０と、ステアリングホイール２０と共に回転するアッパステアリングシャフト２２と、インタミディエットシャフト２４と、操舵機構２６とを含んでいる。インタミディエットシャフト２４は、上端にてユニバーサルジョイント２８を介してアッパステアリングシャフト２２の下端に連結され、下端にてユニバーサルジョイント３０を介して操舵機構２６のピニオンシャフト３２に連結されている。

操舵機構２６は、ラック・アンド・ピニオン装置３４と、タイロッド３６Ｌ及び３６Ｒとを含み、ラック・アンド・ピニオン装置３４はピニオンシャフト３２の回転をラックバー３８の車両横方向の直線運動に変換し、またこの逆の変換を行う。タイロッド３６Ｌ及び３６Ｒは、内端にてラックバー３８の先端に枢着されており、タイロッド３６Ｌ及び３６Ｒの外端は左右の前輪４０Ｌ及び４０Ｒのキャリア（図示せず）に設けられたナックルアーム４２Ｌ及び４２Ｒに枢着されている。

よって、ステアリングホイール２０の回転変位及び回転トルクは、操舵機構２６などにより、前輪４０Ｌ及び４０Ｒのキングピン軸（図示せず）の周りの揺動変位及び揺動トルクに変換されて前輪４０Ｌ及び４０Ｒへ伝達される。また、左右の前輪４０Ｌ及び４０Ｒが路面４４から受けるキングピン軸の周りの揺動変位及び揺動トルクは、操舵機構２６などにより、ステアリングホイール２０へそれぞれ回転変位及び回転トルクとして伝達される。

パワーステアリング装置１２は電動機４８及び変換装置５０を含んでいる。図１には示されていないが、変換装置５０は電動機４８の回転軸に固定されたウオームギヤ及びアッパステアリングシャフト２２に固定されたウオームホイールを含んでいる。電動機４８の回転トルクは、変換装置５０によってアッパステアリングシャフト２２の回転トルクに変換され、アシストトルクとしてアッパステアリングシャフト２２へ伝達される。よって、パワーステアリング装置１２は、アシストトルクをステアリングユニット１８のアッパステアリングシャフト２２に対し付与する。

アシストトルク制御用電子制御装置１４には、アッパステアリングシャフト２２に設けられた操舵角センサ５２及びトルクセンサ５４からそれぞれ操舵角θ及び操舵トルクＴを示す信号が入力される。また、電子制御装置１４には、車速センサ５６から車速Ｖを示す信号も入力される。電子制御装置１４は、図２乃至図４に示されたフローチャートに従って目標アシストトルクＴatを演算し、電動機４８の回転トルクを制御することにより、アシストトルクＴaが目標アシストトルクＴatになるよう制御する。

実施形態においては、アシストトルク制御用電子制御装置１４は、後に詳細に説明するように運転者の操舵負担を軽減するための基本制御量及び操舵フィーリングを向上させるための補助制御量を演算する。実施形態における補助制御量は、摩擦制御量及び減衰制御量である。更に、電子制御装置１４は、基本制御量及び補助制御量と、ＬＫＡ制御用電子制御装置１６により演算されるＬＫＡ制御トルクＴlkaとの和として目標アシストトルクＴatを演算する。

ＬＫＡ制御用電子制御装置１６には、ＣＣＤカメラ５８により撮影された車両前方の画像情報を示すが入力され、選択スイッチ６０からオンであるか否かを示す信号、即ちＬＫＡ制御の実行が選択されているか否かを示す信号が入力される。電子制御装置１６は、車両前方の画像情報を解析することにより走行車線を特定し、走行車線のカーブ曲率、走行車線の中心線に対する車両の横方向オフセット及びヨー角（走行車線の中心線に対し車両の前後方向の中心軸がなす角度）を演算する。

更に、電子制御装置１６は、カーブ曲率、車両の横方向オフセット及びヨー角に基づいて車両を走行車線に沿って走行させるための車両の目標横加速度を演算し、車両の横加速度を目標横加速度にするための前輪４０Ｌ及び４０Ｒの目標舵角δftを演算する。更に、電子制御装置１６は、前輪４０Ｌ及び４０Ｒの舵角が目標舵角δftになるよう前輪を転舵するためのアシストトルク成分としてＬＫＡ制御トルクＴlkaを演算する。なお、ＬＫＡ制御トルクＴlkaは、車両を走行車線から逸脱しないよう走行車線に沿って走行させるためのトルクとして演算される限り、任意の要領にて演算されてよい。上記、ＬＫＡ制御トルクＴlkaの演算については、必要ならば例えば本願出願人の出願にかかる特開２００７−３０６１２号公報を参照されたい。

なお、電子制御装置１４及び１６は、それぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含み、ＲＯＭは後述の制御プログラム、マップなどを記憶していてよい。電子制御装置１４及び１６は、必要に応じて相互に必要な信号の授受を行う。また、操舵角センサ５２及びトルクセンサ５４は、それぞれ車両の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θ及び操舵トルクＴを検出する。このことは、後述の目標基本アシストトルクＴa、目標操舵角θtなどの演算値についても同様である。

次に、図２に示されたフローチャートを参照して、アシストトルク制御用電子制御装置１４により実行されるアシストトルク制御のメインルーチンについて説明する。図２に示されたフローチャートによる制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、所定の時間毎に繰返し実行される。なお、下記の説明においては、図２乃至図４に示されたフローチャートによるアシストトルク制御を単に「制御」と指称する。

まず、ステップ１０においては、操舵角センサ５２により検出された操舵角θを示す信号及び車速センサ５６により検出された車速Ｖを示す信号などが読み込まれる。ステップ１０においては、ＬＫＡ制御用電子制御装置１６から、選択スイッチ６０がオンであるか否かを示す信号、前輪４０Ｌ及び４０Ｒの目標舵角δftを示す信号及びＬＫＡ制御トルクＴlkaを示す信号が読み込まれる

ステップ２０においては、選択スイッチ６０がオンであるか否かの判定により、ＬＫＡ制御が実行されているか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、ステップ３０においてＬＫＡ制御に基づくゲインＫlkaが１に設定され、肯定定判別が行われたときには、ステップ４０においてＬＫＡ制御に基づくゲインＫlkaがＫlkah（１よりも大きい正の定数）に設定される。

ステップ５０においては、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて、図５に示されたマップから、操舵トルクＴの大きさが大きいほど大きくなると共に、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、目標基本アシストトルクＴabが演算される。

ステップ６０においては、例えば操舵角θの時間微分値として操舵角速度θdが演算され、操舵角速度θd及び車速Ｖに基づいて、図６に示されたマップから、アシストトルクの成分のうちの減衰制御量である目標減衰トルクＴdtが演算される。目標減衰トルクＴdtは、車速Ｖが高いほど大きくなると共に、操舵角速度θdの大きさが基準値θd0（正の値）未満のときには操舵角速度θdの大きさが大きいほど大きくなり、操舵角速度θdの大きさが基準値θd0以上のときには一定の値になるよう、演算される。

ステップ７０においては、目標減衰トルクＴdtにＬＫＡ制御に基づくゲインＫlkaが乗算されることにより、目標減衰トルクＴdtが補正される。よって、操舵角速度θd及び車速Ｖが同一であっても、ＬＫＡ制御が実行されているときの目標減衰トルクＴdtの大きさは、ＬＫＡ制御が実行されていないときに比して大きくなる。

ステップ７０が完了すると、制御はステップ１００へ進み、ステップ１００においては、図３及び図４に示されたフローチャートに従って、アシストトルクの成分である摩擦制御量として目標摩擦トルクＴftが演算される。

ステップ１００が完了すると、制御はステップ２００へ進み、ステップ２００においては、車速Ｖに基づいて、図７に示されたマップから、摩擦トルクの最大値Ｔfmaxが演算される。摩擦トルクの最大値Ｔfmaxは、車速Ｖが基準値Ｖ0（正の値）未満のときには車速Ｖが高いほど大きくなり、車速Ｖが基準値Ｖ0以上のときには一定の値になるよう、演算される。

ステップ２１０においては、図８に示されているように、ＬＫＡ制御トルクＴlkaを補正するための補正トルクΔＴlkaの演算に使用されるマップが、摩擦トルクの最大値Ｔfmaxに基づいて設定される。更に、ＬＫＡ制御トルクＴlkaに基づいて、設定されたマップから、補正トルクΔＴlkaが演算される。補正トルクΔＴlkaは、基本的にはＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさが大きいほど大きくなるよう、演算される。しかし、補正トルクΔＴlkaは、ＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさが第一の基準値Ｔlka1（正の値）未満であるときには、０に演算され、ＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさが第二の基準値Ｔlka2（第一の基準値よりも大きい正の値）以上であるときには、大きさが最大値Ｔfmaxである一定の値に演算される。

ステップ２２０においては、ＬＫＡ制御トルクＴlkaに補正トルクΔＴlkaとＬＫＡ制御に基づくゲインＫlkaとの積ΔＴlka・Ｋlkaが加算されることにより、ＬＫＡ制御トルクＴlkaが補正される。ＬＫＡ制御が実行されているときには、ゲインＫlkaは１よりも大きいＫlkahになるので、補正後のＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさは、ＬＫＡ制御が実行されていないときに比して大きくなる。

ステップ２３０においては、目標アシストトルクＴatが、目標基本アシストトルクＴab、補正後の目標減衰トルクＴdt、目標摩擦トルクＴft及び補正後のＬＫＡ制御トルクＴlkaの和Ｔab＋Ｔdt＋Ｔft＋Ｔlkaとして演算される。

ステップ２４０においては、パワーステアリング装置１２のアシストトルクＴaが目標アシストトルクＴatになるよう、目標アシストトルクＴatに基づいてパワーステアリング装置１２が制御される。

次に、図３に示されたフローチャートを参照して、上記ステップ１００に於ける目標摩擦トルクＴftの演算について更に説明する。

まず、ステップ１１０においては、操舵角θの絶対値及び車速Ｖに基づいて、図９に示されたマップから、目標基本摩擦トルクＴfbtが演算される。図９に示されているように、目標摩擦トルクＴftは、操舵角θの絶対値が大きいほど大きくなると共に、車速Ｖが高いほど大きくなるよう演算される。

図には示されていないが、車速Ｖが中高車速域にあるときには、操舵角θの絶対値が大きいほどセルフアライニングトルクＴsatが大きくなる。よって、操舵角θの大きさが大きい領域における保舵力を低減し操舵の安定性を向上させるために、目標摩擦トルクＴftは操舵角θの大きさが大きいほど大きい値に演算される。また、セルフアライニングトルクＴsatは車速Ｖが高いほど大きくなる。よって、車速Ｖが高いほど中高速走行時に必要な保舵力を低減し操舵の安定性を向上させると共に、低速走行時における操舵抵抗を低減するために、目標摩擦トルクＴftは車速Ｖが高いほど大きい値に演算される。

ステップ１２０においては、図４に示されたフローチャートに従って、摩擦トルクを制御するための目標操舵角θtが演算される。

ステップ１３０においては、操舵角θ及び目標操舵角θtに基づいて、下記の式（１）に従って目標付加摩擦トルクＴctが演算される。なお、下記の式（１）におけるゲインＫは、正の値であり、ステップ１２０の目標操舵角θtの演算において使用されるゲインＫと同一である（後述のステップ１２３の説明参照）。下記の式（１）から解るように、目標付加摩擦トルクＴctの符号、即ちその作用方向は、操舵角θ及び目標操舵角θtの大小関係によって決定される。
Ｔct＝Ｋ（θt−θ） …（１）

ステップ１４０においては、操舵トルクＴの絶対値に基づいて、図１０に示されたマップから、トルクゲインＫtが演算される。トルクゲインＫtは、操舵トルクＴの絶対値が基準値Ｔ0（正の値）未満のときには、操舵トルクＴの絶対値が大きいほど０以上で１未満の範囲にて大きくなり、操舵トルクＴの絶対値が基準値Ｔ0以上のときには、１になるよう、演算される。

ステップ１５０においては、目標付加摩擦トルクＴctにＬＫＡ制御に基づくゲインＫlka及びトルクゲインＫtが乗算されることにより、目標付加摩擦トルクＴctが補正される。よって、操舵角θ及び車速Ｖが同一であっても、ＬＫＡ制御が実行されているときの目標付加摩擦トルクＴctの大きさは、ＬＫＡ制御が実行されていないときに比して大きくなる。

ステップ１６０においては、補正後の目標付加摩擦トルクＴctがローパスフィルタ処理されることにより、高周波のノイズ成分が除去されたローパスフィルタ処理後の目標付加摩擦トルクＴctf（目標摩擦トルクＴft）が演算される。ステップ１６０が完了すると、制御は図２に示されたステップ２００へ進む。

なお、以上のステップ１１０〜１３０及び１６０による目標摩擦トルクＴftの演算について、必要ならば本願出願人の出願にかかる特開２００９−１２６２４４号公報を参照されたい。

次に、図４に示されたフローチャートを参照して、上記ステップ１２０における目標操舵角θtの演算について更に説明する。

まず、ステップ１２１においては、目標操舵角θtの初期化が完了しているか否かの判別、即ち、今回が制御の初回であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには、制御はステップ１２３へ進み、否定判別が行われたときには、制御はステップ１２２へ進む。

ステップ１２２においては、目標操舵角θtが現在の操舵角θに設定されることにより、目標操舵角θtの初期化が行われる。なお、目標操舵角θtの初期値は０であってもよい。

ステップ１２３においては、前回のステップ１６０において演算された目標摩擦トルクＴftとゲインＫとの積Ｔft・Ｋとして、偏差上限値Δが演算される。なお、目標摩擦トルクＴft及びゲインＫは正の値であるので、偏差上限値Δも正の値である。ゲインＫは、操舵系の剛性などを考慮して決定される任意の固定値であってよい。ただし、ゲインＫが、操舵系の最も剛性が低い部位（一般的には、アッパステアリングシャフト２２に組み込まれるトーションバーの部分）の捩じり剛性よりも低い値である場合には、ステアリングホイール２０を回転させても操舵輪の舵角を目標操舵角θtに対応する舵角にすることができない。よって、ゲインＫは、操舵系の最も剛性が低い部位の捩じり剛性よりも高い値であることが好ましい。

ステップ１２４においては、操舵角θが目標操舵角θtと偏差上限値Δとの和θt＋Δよりも大きいか否かの判別、即ち、目標操舵角θtの低減修正が必要であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ１２６へ進み、肯定判別が行われたときには、ステップ１２５において目標操舵角θtが操舵角θから偏差上限値Δが減算された値θ−Δに修正される。

ステップ１２６おいては、操舵角θが目標操舵角θtと偏差上限値Δとの差θt−Δよりも小さいか否かの判別、即ち、目標操舵角θtの増大修正が必要であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ１３０へ進み、肯定判別が行われたときには、制御はステップ１２７において目標操舵角θtが操舵角θに偏差上限値Δが加算された値θ＋Δに修正される。

なお、以上の目標操舵角θtの演算についても、必要ならば上記特開２００９−１２６２４４号公報を参照されたい。

以上の説明から解るように、ステップ２０〜４０において、ＬＫＡ制御が実行されているときには、ＬＫＡ制御が実行されていないときに比して、ゲインＫlkaが大きい値に設定される。そして、ゲインＫlkaの変更により、ＬＫＡ制御が実行されているときには、ＬＫＡ制御が実行されていないときに比して、目標減衰トルクＴd、目標摩擦トルクＴft及びＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさが大きくされる。

ＬＫＡ制御の実行中には、ステップ６０〜１００において、目標減衰トルクＴd及び目標摩擦トルクＴftの大きさが増大される。よって、操舵輪が路面から外乱を受けても、増大された摩擦トルクにより、外乱に起因するステアリングホイールの不必要な回転が生じ難くすることができると共に、増大された減衰トルクにより、ステアリングホイールの振動を効果的に減衰させることができる。

また、ＬＫＡ制御の実行中には、ステップ２００〜２２０において、摩擦トルクの増大に対応してＬＫＡ制御トルクＴlkaが非ＬＫＡ制御の実行中の値に比して大きい値に増大されることにより、ＬＫＡ制御により前輪４０Ｌ及び４０Ｒを転舵させるトルクが増大される。よって、摩擦トルクが増大されても、前輪の舵角が追従性よくＬＫＡ制御の目標舵角になるよう前輪を転舵することができ、これによりＬＫＡ制御の良好な性能を確保することができる。

［第二の実施形態］
図１１は、本発明によるパワーステアリング制御装置の第二の実施形態における目標摩擦トルクＴft演算ルーチンを示すフローチャートである。図１１に示されたフローチャートによる制御は、図２に示されたフローチャートのステップ１００において、図３に示されたフローチャートによる制御に代えて実行される。

図１１と図３との比較から解るように、第二の実施形態においては、ステップ１１０〜１６０は、第一の実施形態と同様に実行され、ステップ１６０においてローパスフィルタ処理後の目標付加摩擦トルクＴctfの演算が完了すると、制御はステップ１７０へ進む。なお、第二の実施形態においては、図２に示されたフローチャートのステップ１００以外のステップは、第一の実施形態と同様に実行される。

ステップ１７０においては、ＬＫＡ制御用電子制御装置１６により演算されステップ１０において読み込まれた前輪４０Ｌ及び４０Ｒの目標舵角δftに対応するＬＫＡ制御の目標操舵角θlkaが、目標舵角δft及びステアリングギヤ比に基づいて演算される。

ステップ１８０においては、操舵角偏差ΔθがＬＫＡ制御の目標操舵角θlkaと実際の操舵角θとの偏差として演算される。更に、操舵角偏差Δθの絶対値に基づいて、図１４に示されたマップから、操舵角偏差Δθに基づくゲインＫsが演算される。ゲインＫsは、操舵角偏差Δθの絶対値が第一の基準値Δθ1（正の値）未満のときには、１よりも大きい値に演算され、操舵角偏差Δθの絶対値が第二の基準値Δθ2（第一の基準値よりも大きい正の値）以上のときには、１よりも小さい値に演算される。更に、ゲインＫsは、操舵トルクＴの絶対値が第一の基準値Δθ1以上で第二の基準値Δθ2未満のときには、操舵トルクＴの絶対値が大きいほど小さくなるよう演算される。

ステップ１９０においては、目標摩擦トルクＴftが、ローパスフィルタ処理後の目標付加摩擦トルクＴctfと操舵角偏差Δθに基づくゲインＫsとの積Ｔctf・Ｋsとして演算される。ステップ１９０が完了すると、制御はステップ２００へ進む。

以上の説明より解るように、第二の実施形態においては、第一の実施形態において実行されるステップ１１０〜１６０に加えて、ステップ１７０〜１９０が実行される。よって、第二の実施形態によれば、第一の実施形態の作用効果と同様の作用効果に加えて、ステップ１７０〜１９０による作用効果を得ることができる。

特に、運転者が、ＬＫＡ制御により特定される車線に沿う方向とは異なる方向へ車両が走行することを希望する場合には、ＬＫＡ制御の目標操舵角θlkaと運転者の操舵操作による操舵角θとの差が大きくなる。よって、ステップ１８０において演算される操舵角偏差Δθの絶対値、即ちＬＫＡ制御の目標操舵角θlkaと運転者の操舵操作による操舵角θとの差の絶対値は、運転者の進路変更の意思の強さの指標と考えられる。

操舵角偏差Δθに基づくゲインＫsは、操舵角偏差Δθの絶対値が小さいときには、１よりも大きい値に演算され、操舵角偏差Δθの絶対値が大きいときには、１よりも小さい値に演算される。よって、運転者の進路変更の意思が強くないときには、ゲインＫsを大きくして目標摩擦トルクＴftを大きくすることにより、外乱に起因してステアリングホイール２０が不必要に回転することを効果的に抑制することができる。逆に、運転者の進路変更の意思が強いときには、ゲインＫsを小さくして目標摩擦トルクＴftを小さくすることにより、運転者が感じる操舵の抗力を低減して車両の進路変更し易くすることができる。

［第三の実施形態］
図１２は、本発明によるパワーステアリング制御装置の第三の実施形態におけるアシストトルク制御ルーチンの前半を示すフローチャートである。

第三の実施形態においては、ステップ３０又は４０が完了すると、制御はステップ４２へ進む。ステップ４２及び４４は、それぞれ第二の実施形態のステップ１７０及び１８０と同様に実行される。

ステップ４６においては、操舵トルクＴに「２−Ｋs」及び最適化のゲインＫ1が乗算されることにより、操舵トルクＴが補正される。ステップ４６が完了すると、制御はステップ５０へ進む。なお、「２−Ｋs」は、Ｋsが１よりも大きいときには、１よりも小さくなり、逆にＫsが１よりも小さいときには、１よりも大きくなる。よって、図１４において実線にて示されたマップを、１を基準に上下反転させた破線のマップから演算されるゲインと等価である。

ステップ５０においては、補正後の操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて、図５に示されたマップから目標基本アシストトルクＴabが演算される。なお、第三の実施形態において、図２に示されたステップ６０以降のステップが、ステップ１００を除き、第一の実施形態と同様に実行される。

図１３は、第三の実施形態における目標摩擦トルクＴft演算ルーチンを示すフローチャートである。図１３に示されたフローチャートによる制御は、図２に示されたフローチャートのステップ１００において、図３に示されたフローチャートによる制御に代えて実行される。

図１３と図３との比較から解るように、第三の実施形態においては、ステップ１１０〜１６０は、第一の実施形態と同様に実行され、ステップ１６０においてローパスフィルタ処理後の目標付加摩擦トルクＴctfの演算が完了すると、制御はステップ１６５へ進む。

ステップ１６５においては、第一の目標摩擦トルクＴft1が、ローパスフィルタ処理後の目標付加摩擦トルクＴctf、操舵角偏差Δθに基づくゲインＫs及び最適化のゲインＫ2の積Ｔctf・Ｋs・Ｋ2として演算される。

ステップ１７５においては、操舵トルクＴの絶対値に基づいて、図１５に示されたマップから、操舵トルクＴに基づく補正ゲインＫftが演算される。補正ゲインＫftは、操舵トルクＴの絶対値が基準値Ｔf0（正の値）未満のときには、操舵トルクＴの絶対値が大きいほど大きくなり、操舵トルクＴの絶対値が基準値Ｔf0以上のときには、一定の値になるよう、演算される。

ステップ１８５においては、第二の目標摩擦トルクＴft2が、ローパスフィルタ処理後の目標付加摩擦トルクＴctf、操舵トルクＴに基づく補正ゲインＫft、操舵角偏差Δθに基づくゲインＫs及び最適化のゲインＫ3の積Ｔctf・Ｋft・Ｋs・Ｋ3として演算される。

なお、それぞれステップ４６、１６５及び１８５の演算において使用される最適化のゲインＫ1〜Ｋ3は、それらが含まれる積が最適の値になるよう、予め設定された正の定数である。

以上の説明より解るように、第三の実施形態においては、第一の実施形態において実行されるステップ１０〜２４０に加えて、ステップ４２〜４６が実行され、ステップ１１０〜１６０に加えて、ステップ１６５〜１９５が実行される。

ＬＫＡ制御が実行されており、運転者の進路変更の意思が強くないときには、即ち操舵角偏差Δθの絶対値が小さいときには、図１４に示されているように、ゲインＫsは１よりも小さくなるが、ゲインＫlkaが大きい値Ｋlkah（ステップ４０）になる。よって、ゲインＫ2の設定によっては、第一の目標摩擦トルクＴft1の大きさが大きくなって、操舵の抗力が大きくなる。しかし、「２−Ｋs」が１よりも大きくなるので、ステップ４２〜４６の処理により目標基本アシストトルクＴabの大きさが大きくなり、運転者が高い操舵反力を感じることを防止することができる。

第一の目標摩擦トルクＴft1と目標基本アシストトルクＴabとの組合せの場合には、操舵反力が小さくなり過ぎる可能性がある。しかし、ステップ１７５及び１８５において、操舵トルクＴの絶対値が大きいほど大きさが大きくなるよう第二の目標摩擦トルクＴft2が演算される。よって、第二の目標摩擦トルクＴft2により、操舵トルクＴに応じた抗力を発生させて、適度な操舵感を確保することができる。

従って、第三の実施形態においては、第一及び第二の実施形態の場合と同様の作用効果が得られることに加えて、これらの実施形態の場合よりも運転者の進路変更の意思の強さ及び操舵状況に応じて操舵の抗力を一層好ましく制御することができる。

なお、上述の第一乃至第三の実施形態によれば、ＬＫＡ制御の実行中には目標摩擦トルクＴftの大きさが増大されることに対応してＬＫＡ制御の目標操舵角θlkaの大きさを大きくすることができる（ステップ７０〜２２０）。

操舵トルクＴの大きさが大きく、目標基本アシストトルクＴabの大きさが大きいときには、路面からの外乱が前輪に作用しても、その外乱の影響を目標基本アシストトルクＴabによるトルクにより打ち消すことができる。しかし、ＬＫＡ制御の実行中には、操舵トルクＴの大きさは大きくならず、目標基本アシストトルクＴabの大きさも大きくならないため、ＬＫＡ制御の非実行中に比して、ステアリングホイール２０は路面からの外乱に起因して不必要に回転され易い。

これに対し、各実施形態によれば、ＬＫＡ制御の実行中には上述のように目標摩擦トルクＴftの大きさが増大されることにより、操舵の抗力が増大され、ヒステリシスが増大される。よって、操舵トルクＴの大きさが大きくならないＬＫＡ制御の実行中に路面からの外乱が前輪に作用しても、ステアリングホイール２０が外乱に起因して不必要に回転される虞れを低減することができる。

図１６は、従来の一般的なパワーステアリング制御装置の場合（二点鎖線）及び第一の実施形態の場合（実線）について、ＬＫＡ制御トルクＴlkaとこれに基づいて制御される前輪の舵角δfとの関係を示すグラフである。なお、図１６において、一点鎖線はヒステリシスがない場合の関係を示している。

ＬＫＡ制御が実行されても目標摩擦トルクＴftが変更されず、ヒステリシスが変更されない従来の一般的なパワーステアリング制御装置の場合には、例えばＬＫＡ制御トルクＴlka1に対応するＬＫＡ制御の前輪の舵角δftは、ヒステリシスがない場合の目標舵角δft0に比較的近い値δft1に制御される。しかし、ＬＫＡ制御の実行中におけるステアリングホイール２０の不必要な回転を抑制すべく、目標摩擦トルクＴftの大きさが増大されヒステリシスが増大されると、ＬＫＡ制御の前輪の目標舵角δftは、ヒステリシスがない場合の目標舵角δft0よりも大きさが小さい値δft2に制御されてしまう。

これに対し、各実施形態によれば、ＬＫＡ制御の実行中には目標摩擦トルクＴftの大きさが増大されるだけでなく、目標摩擦トルクＴftの大きさが増大されることに対応してＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさも増大される（ステップ２００〜２２０）。よって、大きさが増大されたＬＫＡ制御トルクＴlkaをＴlka3とすると、Ｔlka3に対応するＬＫＡ制御の前輪の目標舵角δftは、δft2よりも本来の目標舵角δft0に近い値δft3に制御される。よって、前輪の舵角を追従性よくＬＫＡ制御の前輪の目標舵角δftに制御することができる。

なお、上述の特許文献１に記載されたパワーステアリング制御装置の場合には、ＬＫＡ制御が実行されると、目標摩擦トルクが低減されることによりヒステリシスが低減される。よって、ＬＫＡ制御トルクＴlkaに対応するＬＫＡ制御の前輪の目標舵角δftは、従来の一般的なパワーステアリング制御装置の場合に比して、本来の目標舵角δft0に近い値に制御される。しかし、上述のように、ＬＫＡ制御の実行中に、路面からの外乱に起因してステアリングホイールが不必要に回転され易くなることが避けられないので、ＬＫＡ制御が実行されたときの目標摩擦トルクの低減量を大きくすることができない。従って、ＬＫＡ制御の前輪の目標舵角δftを本来の目標舵角δft0に十分に近づけることができない。

また、各実施形態によれば、ステップ２００においｗ、摩擦トルクの最大値Ｔfmaxが演算され、ステップ２１０において、ＬＫＡ制御トルクＴlkaを補正するための補正トルクΔＴlkaの演算に使用されるマップが、摩擦トルクの最大値Ｔfmaxに基づいて設定される。更に、ＬＫＡ制御トルクＴlkaに基づいて、設定されたマップから、補正トルクΔＴlkaが演算される。よって、ＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさが増大される際の増大の最大値を、摩擦トルクの最大値Ｔfmaxに応じて可変制御することができる。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の各実施形態においては、目標アシストトルクＴatは、目標基本アシストトルクＴab、摩擦制御量としての目標摩擦トルクＴft、及び操舵トルクの振動変化を減衰させるための減衰制御量としての目標減衰トルクＴdtの和として演算される。しかし、目標アシストトルクＴatは、摩擦制御量を含んでいる限り、更にステアリングホイール２０を中立位置へ戻すための戻し制御量を含む値として演算されてもよく、逆に目標減衰トルクＴdtが省略されてもよい。

また、上述の各実施形態においては、ＬＫＡ制御の実行中には、目標摩擦トルクＴftの大きさに加えて、ステップ７０において目標減衰トルクＴdの大きさも増大される。しかし、目標減衰トルクＴdの大きさの増大は省略されてもよい。

また、上述の各実施形態においては、ステップ１５０においてＬＫＡ制御の実行中には目標摩擦トルクＴftの大きさが増大される。しかし、ＬＫＡ制御の実行中には目標摩擦トルクＴftの大きさが増大されることなく、ＬＫＡ制御トルクＴlkaの大きさが増大されるよう修正されてもよい。

図１７は、ＬＫＡ制御が開始する際及び終了する際のゲインの変化を、各実施形態の場合（中段）及び修正例の場合（下段）について示す説明図である。なお、図１７において、実線及び破線は、それぞれＬＫＡ制御中になるとゲインが増大する場合及び減少する場合を示している。

上述の各実施形態においては、図１７の中段に示されているように、ＬＫＡ制御が実行中か否かによって、ＬＫＡ制御に基づくゲインＫlkaなどのゲインが急激に変化し、これに伴って目標摩擦トルクＴftなどの制御量の大きさも急激に変化する。よって、図１７の下段に示されているように、ＬＫＡ制御が開始されたとき及び終了したときに、ゲインＫlkaなどのゲインが徐々に変化し、これにより目標摩擦トルクＴftなどの制御量の大きさも徐々に変化するよう、各実施形態が修正されてよい。特に、ＬＫＡ制御が終了行する際には、運転者による操舵が行われていないときにはゲインを変化させず、あるいはゲインの変化率を小さくし、これにより運転者が非操舵時にゲインが変化することに起因して違和感を覚える虞が低減されることが好ましい。

１０…パワーステアリング制御装置、１２…電動式パワーステアリング装置、１４…アシストトルク制御用電子制御装置、１６…ＬＫＡ制御用電子制御装置、２０…ソステアリングホイール、２６…操舵機構、５２…操舵角センサ、５４…トルクセンサ、５６…車速センサ、５８…ＣＣＤカメラ、６０…選択スイッチ

Claims (1)

1. ステアリングユニットにアシストトルクを付与するパワーステアリング装置と、
   車両を走行車線に沿って走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、前記目標舵角に基づいて車両を走行車線に沿って走行させるための車線維持支援制御量を演算する車線維持支援制御装置と、
   運転者の操舵負担を軽減する基本トルク制御量及び操舵に抗するトルクを発生する摩擦トルク制御量を演算し、前記車線維持支援制御量、前記基本トルク制御量及び前記摩擦トルク制御量に基づいて前記アシストトルクを制御するアシストトルク制御装置と、を有するパワーステアリング制御装置において、
   前記アシストトルク制御装置は、前記車線維持支援制御装置が作動しているときには、前記車線維持支援制御装置が作動していないときに比して、前記摩擦トルク制御量の大きさを増大させると共に、前記摩擦トルク制御量の大きさが増大されない場合に比して、前記車線維持支援制御量の大きさを増大させるように構成されたパワーステアリング制御装置。
   
   

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