JP6785997B1

JP6785997B1 - ステアリング制御装置及びステアリング装置

Info

Publication number: JP6785997B1
Application number: JP2020007260A
Authority: JP
Inventors: 研一色; 杏一田上
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2040-01-21
Also published as: CN114787021A; DE112020005295T5; CN114787021B; US20220297672A1; WO2021149149A1; JP2021113008A

Abstract

【課題】切戻しの安定感を向上させたステアリング制御を行うステアリング制御装置を実現する。【解決手段】車両のステアリングを制御するためのステアリング制御量を算出するステアリング制御装置において、基本制御量を算出する基本制御量算出部（１１）と、車両の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクと前記基本制御量とを参照して前記ステアリング制御量を算出するステアリング制御量演算部（１２）とを備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、ステアリング制御装置及びステアリング装置に関する。

操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加するステアリング装置が知られ
ている。

特開２０１８−１６１９５１号公報

ここで、本発明の発明者らは更なる検討の結果、操舵トルクの入力時に車両の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクの入力が遅れることによって、切戻し時におけるトルク抜けの要因となることを見出した。このように、従来のステアリング装置には、トルク抜けを改善することで切戻しの安定感を向上させる観点から改善の余地が残されている。

本発明は、切戻しの安定感を向上させたステアリング制御を行うステアリング制御装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るステアリング制御装置は、車両のステアリングを制御するためのステアリング制御量を算出するステアリング制御装置において、基本制御量を算出する基本制御量算出部と、車両の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクと前記基本制御量とを参照して前記ステアリング制御量を算出するステアリング制御量演算部とを備えている。

本発明の一態様によれば、切戻しの安定感を向上させたステアリング制御を行うことができる。

本発明の実施形態１における車両の構成の一例を模式的に示す図である。本発明の実施形態１に係る操舵装置の要部構成の一例を模式的に示す模式図である。本発明の実施形態１に係るＥＣＵの構成の一例を模式的に示すブロック図である。本発明の実施形態１にステアリング制御部の構成の一例を模式的に示すブロック図である。本発明の実施形態３に係る操舵装置の要部構成の一例を模式的に示す模式図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。

［車両の構成］
図１は、本実施形態に係る車両９００の構成の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、車両９００は、懸架装置（サスペンション）１００、車体２００、車輪３００、タイヤ３１０、操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、エンジン５００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（制御装置、制御部）６００、発電装置７００及びバッテリ８００を備えている。ここで、懸架装置１００及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係るサスペンション装置を構成する。

タイヤ３１０が装着された車輪３００は、懸架装置１００によって車体２００に懸架されている。車両９００は、４輪車であるため、懸架装置１００、車輪３００及びタイヤ３１０は、４輪のそれぞれに設けられている。

なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪及び右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ３１０Ａ及び車輪３００Ａ、タイヤ３１０Ｂ及び車輪３００Ｂ、タイヤ３１０Ｃ及び車輪３００Ｃ、並びに、タイヤ３１０Ｄ及び車輪３００Ｄとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪及び右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」及び「Ｄ」を付して表現することがある。

懸架装置１００は、油圧緩衝装置（アブソーバ）、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、一例として、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体（磁性流体）を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。

エンジン５００には、発電装置７００が付設されており、発電装置７００によって生成された電力がバッテリ８００に蓄積される。

運転者の操作する操舵部材４１０は、ステアリングシャフト４２０の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０の他端は、ラックピニオン機構４７０に接続されている。

ラックピニオン機構４７０は、ステアリングシャフト４２０の軸周りの回転を、ラック軸４８０の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸４８０が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪３００Ａ及び車輪３００Ｂが転舵される。

トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材４１０に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をＥＣＵ６００に提供する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ４３０として、ホールＩＣ、ＭＲ素子、磁歪式トルクセンサ等の周知のセンサを用いてもよい。

舵角センサ４４０は、操舵部材４１０の舵角を検出し、検出結果をＥＣＵ６００に提供する。

トルク印加部４６０は、ＥＣＵ６００から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト４２０に印加する。トルク印加部４６０は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを発生させるモータと、当該モータが発生させたトルクをステアリングシャフト４２０に伝達するトルク伝達機構とを備えている。

なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指す。例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。

ＥＣＵ６００は、車両９００が備える各種の電子機器を統括制御する。例えば、ＥＣＵ６００は、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト４２０に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。

また、ＥＣＵ６００は、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ＥＣＵ６００からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。

また、車両９００は、車輪３００毎に設けられ各車輪３００の車輪速を検出する車輪速センサ３２０、車両９００の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３３０、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３４０、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０、エンジン５００が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ５１０、エンジン５００の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２０、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ５３０を備えている。これらの各種センサによる検出結果は、ＥＣＵ６００に供給される。

なお、図示は省略するが、車両９００は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるＡＢＳ（Antilock Brake System）、加速時等における車輪の空転を抑制するＴＣＳ（Traction Control System）、及び、旋回時のヨーモーメント制御又はブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御可能なブレーキ装置を備えている。

ここで、ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ３２０によって検出された車輪速とを比較し、これら２つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、このような処理を通じて、車両９００の走行状態に応じて最適なブレーキ制御又はトラクション制御を行うことにより、車両９００の挙動の安定化を図るものである。

また、上述した各種のセンサによる検出結果のＥＣＵ６００への供給、及び、ＥＣＵ６００から各部への制御信号の伝達は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３７０を介して行われる。

ＣＡＮ３７０を介してＥＣＵ６００へ供給される信号は、例えば、以下の信号を含んでいる（括弧書きは取得元を示す）。
・４輪の車輪速（車輪速センサ３２０Ａ〜Ｄ）
・ヨーレート（ヨーレートセンサ３５０）
・前後Ｇ（前後Ｇセンサ３４０）
・横Ｇ（横Ｇセンサ３３０）
・ブレーキ圧（ブレーキ圧センサ５３０）
・エンジントルク（エンジントルクセンサ５１０）
・エンジン回転数（エンジン回転数センサ５２０）
・舵角（舵角センサ４４０）
・操舵トルク（トルクセンサ４３０）
・車両９００周辺の画像（カメラ５５０）

（操舵装置）
以下では、参照する図面を替えて、車両９００が備える操舵装置の構成について具体的に説明する。

図２は、本発明の実施形態１に係る操舵装置の要部構成の一例を模式的に示す模式図である、図２に示すように、操舵装置１は、運転者による操舵操作を受け付ける操舵部１０、操舵部１０が受け付けた操舵操作に応じて車輪３００を転舵する転舵部２０、及びＥＣＵ６００（図２において不図示）を備えている。

＜操舵部１０＞
図２に示すように、操舵部１０は、操舵部材４１０、ステアリングシャフト１０４、第１の自在継手１０６、及び中間シャフト１０８を備えており、操舵部材４１０、ステアリングシャフト１０４、及び中間シャフト１０８は、互いにトルク伝達可能に接続されている。

本実施形態においては、ステアリングシャフト１０４の上端は、操舵部材４１０に固定され、操舵部材４１０と一体的に回転する。また、ステアリングシャフト１０４の下端と、中間シャフト１０８の上端とは、第１の自在継手１０６を介して互いに連動するように接続されている。

なお、「上端」とは、運転者の操舵操作に応じた操舵力の伝達経路において上流側の端部（すなわち、入力側の端部）のことを指し、「下端」とは、操舵力の伝達経路において下流側の端部（すなわち、出力側の端部）のことを指す（以下同様）。

＜転舵部２０＞
転舵部２０は、操舵部１０が受け付けた運転者の操舵操作に応じて、車輪３００を転舵させるための構成である。

図２に示すように、転舵部２０は、第２の自在継手（自在継手）２０２、ピニオンシャフト（入力軸）２０４、ピニオンギヤ（第１のピニオンギヤ）２０６、ラック軸２０８、タイロッド２１０、ナックルアーム２１２、ラックガイド機構２１４、及び転舵力発生部２２０を備えている。中間シャフト１０８、ピニオンシャフト２０４、及びピニオンギヤ２０６は、互いにトルク伝達可能に接続されている。

本実施形態では、ピニオンギヤ２０６は、ピニオンシャフト２０４の下端に固定され、ピニオンシャフト２０４と一体的に回転する。中間シャフト１０８の下端とピニオンシャフト２０４の上端とは、第２の自在継手２０２を介して互いに連動するように接続されている。

ラック軸２０８は、ピニオンギヤ２０６の回転に応じて車輪３００を転舵させるための構成であり、ラック軸２０８には、ピニオンギヤ２０６に噛み合うラック歯（図示せず）が形成されている。

上記のように構成された操舵装置１では、ピニオンギヤ２０６が、運転者が操舵操作する操舵部材４１０に対してトルク伝達可能に接続されている。詳細には、運転者が操舵部材４１０を介した操舵操作を行うと、ピニオンギヤ２０６が回転し、ラック軸２０８の軸方向に沿って、ラック軸２０８が変位する。これにより、ラック軸２０８の両端に設けられたタイロッド２１０、及び、タイロッド２１０に連結されたナックルアーム２１２を介して、車輪３００が転舵される。

ラックガイド機構２１４は、ラック軸２０８をピニオンギヤ２０６側に押し付けるための機構である。

なお、図２に示す例では、ピニオンシャフト２０４とラック軸２０８との間の操舵力の伝達をピニオンギヤ２０６及びラック歯によって行う構成を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、ピニオンシャフト２０４とラック軸２０８との間の操舵力を伝達できるものであれば、他の構成であってもよい。

（ＥＣＵ６００）
以下では、参照する図面を替えて、ＥＣＵ６００について具体的に説明する。図３は、ＥＣＵ６００の概略構成を示す図である。

図３に示すように、ＥＣＵ６００は、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、及び車速制御部６７０を備えている。

ステアリング制御部６３０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果を参照して車両９００が車線に沿った走行を行うためのステアリング制御量を設定する。ステアリング制御部６３０は、設定したステアリング制御量をトルク印加部４６０に供給する。また、ステアリング制御部６３０は、設定したステアリング制御量をサスペンション制御部６５０及び車速制御部６７０の少なくとも何れかに供給する。

なお、本明細書において「〜を参照して」との表現には、「〜を用いて」「〜を考慮して」「〜に依存して」などの意味が含まれ得る。

サスペンション制御部６５０は、サスペンションの減衰力を制御する。より具体的には、サスペンション制御部６５０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果、及びステアリング制御部６３０から供給されるステアリング制御量を参照し、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して供給するサスペンション制御量の大きさを決定する。

車速制御部６７０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果及びステアリング制御部６３０から供給されるステアリング制御量を参照し、エンジン５００及びブレーキ装置に供給する車速制御量の大きさを決定する。

なお、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、及び車速制御部６７０は、それぞれ別々のＥＣＵとして実現される構成であってもよい。このような構成の場合、ステアリング制御部６３０と、サスペンション制御部６５０及び車速制御部６７０とが通信手段を用いて相互に通信を行うことにより、本明細書に記載の制御が実現される。

（ステアリング制御部）
続いて、図４を参照して、ステアリング制御部６３０（特許請求の範囲におけるステアリング制御装置）についてより具体的に説明する。図４は、ステアリング制御部６３０の構成の一例を模式的に示すブロック図である。ステアリング制御部６３０は、基本制御量算出部１１及びステアリング制御量演算部１２を備えている。

基本制御量算出部１１は、トルクセンサ４３０から供給される操舵トルク（実トルク）を参照し、アシストトルク、反力トルク、又はステアリングトルクの大きさを制御するための基本制御量を算出する。基本制御量算出部６１１によって算出された基本制御量は、ステアリング制御量演算部１２に供給される。

ステアリング制御量演算部１２は、補正制御量演算部１３及び加算部１４を備えている。ステアリング制御量演算部１２は、基本制御量算出部１１から取得した基本制御量と、車両９００の運動状態量に起因するセルフアライングトルクとを参照して、ステアリング制御量を算出する。セルフアライニングトルクの具体的な算出方法については、後述する。

また、ステアリング制御量演算部１２は、セルフアライニングトルクに代えて、セルフアライニングトルクを参照して算出した補正制御量を用いてステアリング制御量を算出する構成であってもよい。補正制御量の具体的な算出方法については、後述する。

補正制御量演算部１３は、スリップ角推定部１５、セルフアライニングトルク演算部（ＳＡＴ演算部）１６及び補正制御量算出部１７を備えており、セルフアライニングトルクを参照して補正制御量を算出する。

スリップ角推定部１５は、前後Ｇセンサ３４０から車両９００の前後加速度Ｇ_ｘが供給される。また、スリップ角推定部１５は、横Ｇセンサ３３０から車両９００の横加速度Ｇ_ｙが供給される。また、スリップ角推定部１５は、ヨーレートセンサ３５０からヨーレートγが供給される。また、スリップ角推定部１５は、車輪速センサ３２０Ａ〜Ｄから車輪速Ｖが供給される。スリップ角推定部１５は、供給される車両９００の前後加速度Ｇ_ｘ、車両９００の横加速度Ｇ_ｙ、ヨーレートγ及び車輪速Ｖを参照し、スリップ角β（特許請求の範囲における横滑り角）を算出する。

より具体的には、スリップ角推定部１５は、車両９００の前後加速度Ｇ_ｘ、横加速度Ｇ_ｙ、ヨーレートγ及び車輪速Ｖを参照して、車両９００の前後速度Ｖ_ｘ及び横速度Ｖ_ｙを算出する。スリップ角推定部１５は、算出した車両９００の前後速度Ｖ_ｘ及び車両９００の横速度Ｖ_ｙを用いてスリップ角βを算出する。これにより、車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクの算出を好適に行うことができ、切戻しの安定感を向上させたステアリング制御を行うことができる。スリップ角推定部１５は、算出したスリップ角βをＳＡＴ演算部１６に供給する。

ＳＡＴ演算部１６には、スリップ角推定部１５からスリップ角βが供給される。また、ＳＡＴ演算部１６には、ヨーレートセンサ３５０からヨーレートγが供給される。また、ＳＡＴ演算部１６には、車輪速センサ３２０Ａ〜Ｄから車輪速Ｖが供給される。また、ＳＡＴ演算部１６には、サスペンション制御部６５０からロールレートが供給される。

ＳＡＴ演算部１６は、車両９００の運動状態量を参照し、車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクを算出する。車両９００の運動状態量としては、例えば、スリップ角β、ヨーレートγ、車輪速Ｖ及びロールレート等が挙げられる。ＳＡＴ演算部１６は、スリップ角β、ヨーレートγ及びロールレートの少なくとも何れかを参照して車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクを算出する。ＳＡＴ演算部１６は、算出した車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクを補正制御量算出部１７に供給する。ここで、ＳＡＴ演算部１６は、参照するロールレートとして、サスペンション制御部６５０において、サスペンション制御量の算出のために参照されるロールレートを用いる構成であってもよい。

補正制御量算出部１７は、ＳＡＴ演算部１６から取得した車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクを参照し、車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクに応じた補正制御量（補正電流）を算出する。補正制御量算出部１７は、算出した補正制御量を加算部１４に供給する。

ここで、サスペンション制御部６５０は、ＣＡＮ３７０に含まれるロール角センサ（不図示）によって検出されたロール角を時間微分することによってロールレートを推定する。なお、本実施形態はこれに限定されず、車両９００がロールレートセンサを更に備えることによって、ロールレートを検出する構成であってもよい。また、サスペンション制御部６５０は、前後Ｇ及び横Ｇを参照して、ロールレートを算出する構成としてもよい。

以上のようにしてサスペンション制御部６５０によって推定、検出、又は算出されたロールレートは、サスペンション制御部６５０においてサスペンション制御量を算出するために参照される。また、上述のように、当該ロールレートは、ＳＡＴ演算部１６によって参照される構成としてもよい。

加算部１４は、基本制御量算出部１１から供給された基本制御量と、補正制御量演算部１３によって算出された補正制御量と、を加算しステアリング制御量を算出する。これにより、セルフアライニングトルクを好適に補正することができ、切戻しの安定感を向上させたステアリング制御を行うことができる。加算部１４は、算出したステアリング制御量をトルク印加部４６０に供給する。

ここで、「トルク抜け」が発生する具体的なプロセスを説明すれば以下の通りである。まず、運転者が転舵を行うと、車両９００にヨーが発生し、その後ロールが発生する。ロールが発生すると、タイヤ３１０のスリップ角が変化し、これらの車両９００の運動状態量によってセルフアライニングトルクが変化し、このセルフアライニングトルクによって運転者が想定していたよりも小さい反力トルクが発生する、「トルク抜け」の現象が生じ得る。

本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、セルフアライニングトルクに応じた補正制御量を算出することにより、切戻し時におけるトルク抜けの要因となる車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクの影響をなくすことができる。これにより、本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、切戻しの安定感を向上させたステアリング制御を行うことができる。

尚、本実施形態では、車両の運動状態に起因するセルフアライニングトルクから、補正制御量を算出し、加算部により補正制御量を、基本制御量に加算しているが、この方法に限定されない。例えば、車両の運動状態に起因するセルフアライニングトルクに応じてゲインを設定して基本制御量にゲインを乗算するような形にしても良い。

（ステアリング制御量の補正方法）
以下に、ステアリング制御部６３０におけるステアリング制御量の補正方法について説明する。

操舵トルクＴ_ｈを含む理論式は下記式（１）のように表される。

Ｔ_ｈ：操舵トルク
Ｊ_ｈ：ハンドル慣性モーメント
２つのドット付きのθ_ｈ：操舵部材４１０に対する角加速度
Ｃ_ｈ：操舵系粘性係数
ドット付きのθ_ｈ：操舵部材４１０に対する角速度
Ｔ_ｓａｔ：セルフアライニングトルク

上記式（１）のうち、セルフアライニングトルクＴ_ｓａｔは、下記式（２）のように表される。

ξ：ニューマチックトレール
Ｋ_ｆ：タイヤ特性によって決定する比例係数
β：スリップ角（横滑り角）
ｌ_ｆ：車両９００の重心点からホイールベースまでの距離
γ：ヨーレート
Ｖ：車輪速
ｈ_ｆ：ロールセンターからロール重心までの距離
ドット付きのφ：ロールレート
δ：タイヤ切れ角
Ｎ_ｓ：ステアリングギア比

補正制御量演算部１３は、上記式（２）の要素のうち、車両９００の運動状態量によって変化する成分を補正制御量Ｔ_{ａｓｓｉｓｔ}として算出する。より具体的には、スリップ角βに係る要素、ヨーレートγに係る要素及びロールレートに係る要素を補正制御量として算出する。補正制御量Ｔ_{ａｓｓｉｓｔ}は、下記式（３）のように表される。

まず、補正制御量演算部１３のスリップ角推定部１５において、前後加速度Ｇ_ｘ、横加速度Ｇ_ｙ、ヨーレートγ及び車輪速Ｖを参照してスリップ角βを算出する。

スリップ角βの算出方法の一例としては、前後加速度Ｇ_ｘ及び横加速度Ｇ_ｙを時間積分することによって、前後速度Ｖ_ｘ及び横速度Ｖ_ｙを算出し、算出した前後速度Ｖ_ｘ及び横速度Ｖ_ｙを下記式（４）に適用することでスリップ角βを算出する。

次に、補正制御量演算部１３のＳＡＴ演算部１６において、スリップ角β、ヨーレートγ、車輪速Ｖ及びロールレートを上記式（３）に適用することによってセルフアライニングトルクの補正制御量Ｔ_{ａｓｓｉｓｔ}を算出する。

より具体的には、ＳＡＴ演算部１６は、スリップ角βを参照して、スリップ角βに基づく補正制御量

を算出する。
また、ＳＡＴ演算部１６は、ヨーレートγ及び車輪速Ｖを参照して、ヨーレートに基づく補正制御量

を算出する。
また、ＳＡＴ演算部１６は、ロールレート及び車輪速Ｖを参照して、及びロールレートに基づく補正制御量

を算出する。補正制御量演算部１３は、これらの補正制御量のうち少なくとも何れかをセルフアライニングトルクの補正制御量Ｔ_{ａｓｓｉｓｔ}として算出する。

ステアリング制御部６３０は、加算部１４において、下記式（５）のように操舵トルクＴ_ｈと、補正制御量Ｔ_{ａｓｓｉｓｔ}とを参照して、補正したステアリング制御量を算出する。

〔実施形態２〕
以下、本発明の実施形態２について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

本実施形態に係る基本制御量算出部１１は、トルクセンサ４３０から供給される操舵トルクに代えて、舵角センサ４４０から供給される舵角を参照して、アシストトルク、反力トルク、又はステアリングトルクの大きさを制御するための基本制御量を算出する。基本制御量算出部１１は、舵角を参照して算出した基本制御量を加算部１４に供給する。

本実施形態に係る加算部１４は、舵角を参照して算出された基本制御量と実施形態１において上述した補正制御量とを加算しステアリング制御量を算出する。

このような構成であっても、本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、セルフアライニングトルクに応じた補正制御量を算出することにより、切戻し時におけるトルク抜けの要因となる車両９００の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクの影響をなくすことができる。これにより、本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、切戻しの安定感を向上させたステアリング制御を行うことができる。

〔実施形態３〕
以下、本発明の実施形態３について、参照する図面を変えて、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

本実施形態に係る操舵装置１Ａは、実施形態1に係る操舵装置１が備える操舵部１０及び転舵部２０に代えて、操舵部１０Ａ及び転舵部２０Ａを備えている。操舵装置１Ａは、（１）操舵部材４１０と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続又は遮断することが可能であり、（２）前記トルク伝達経路が遮断された状態において、操舵部材４１０を介した操舵操作に応じて車輪３００の転舵角を電気的に制御可能であるという少なくとも２つの機能を備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置である。

なお、本実施形態に係る車両９００は、操舵装置を上述のステアバイワイヤ方式の操舵装置に変更した以外は、実施形態１に係る車両９００の構成と同じであり、本実施形態に係る補正制御量演算部１３及びステアリング制御部６３０の構成は、それぞれ、実施形態１に係る補正制御量演算部１３及びステアリング制御部６３０の構成と同じである。

＜操舵部１０Ａ＞
図５に示すように、操舵部１０Ａは、実施形態１に係る操舵部１０において、ステアリングシャフト１０４に代えて、上部ステアリングシャフト１０１、中部ステアリングシャフト１０２、下部ステアリングシャフト１０３、トルクセンサ４３０、動力発生部１１１、動力伝達シャフト１１２、動力伝達部１１３、及び、クラッチ３０を備えている。

操舵部１０Ａは、運転者による操舵部材４１０を介した操舵操作を受け付ける機能と、操舵部材４１０と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続又は遮断する機能とを併せ持っている。

本実施形態において「ステアリングシャフト」とは、操舵部材４１０と第１の自在継手１０６との間に同一軸上に配置されたシャフトのことであり、図５における上部ステアリングシャフト１０１、中部ステアリングシャフト１０２、及び下部ステアリングシャフト１０３のことを指す。

上部ステアリングシャフト１０１の上端は、操舵部材４１０に対してトルク伝達可能に接続されている。上部ステアリングシャフト１０１の上端は、操舵部材４１０に対して固定されており、操舵部材４１０と上部ステアリングシャフト１０１とは一体的に回転する。

上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０２とはトルク伝達可能かつ弾性的に接続されており、上部ステアリングシャフト１０１と中部ステアリングシャフト１０２との間に生じる捩れをトルクセンサ４３０によって検出する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、操舵操作のトルクＴの大きさに応じて生じた捩れ角θ_Tを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号ＳＬ４３０をＥＣＵ６００に供給する。なお、操舵部１０Ａは、舵角センサ４４０が検出した操舵角又は操舵角速度を示す信号をＥＣＵ６００に供給する構成としてもよい。

中部ステアリングシャフト１０２には、動力伝達部１１３が、中部ステアリングシャフト１０２に対してトルク伝達可能に接続されている。中部ステアリングシャフト１０２の下端は、クラッチ３０に接続されている。

動力発生部１１１は、ＥＣＵ６００から供給されるトルク制御信号ＳＬ１１１に従い、動力伝達シャフト１１２に対してトルクを与える。

動力発生部１１１は、例えば、モータ本体であり、動力伝達シャフト１１２は、例えば、モータ本体に貫入し、モータ本体によって回転駆動されるモータ出力軸である。動力伝達シャフト１１２は、モータ出力軸に対してトルク伝達可能に接続された他のシャフトであってもよい。

動力伝達シャフト１１２には、動力伝達部１１３が、動力伝達シャフト１１２に対してトルク伝達可能に接続されている。

動力伝達部１１３は、動力伝達シャフト１１２および中部ステアリングシャフト１０２の間でトルクを伝達させる動力伝達機構であり、例えば、ギヤドライブ方式、ベルトドライブ方式、チェーンドライブ方式、フリクションドライブ方式、トラクションドライブ方式等の動力伝達機構及びこれらの動力伝達機構の組み合わせを用いることができる。ギヤドライブ方式としては、はすば歯車方式や遊星ギヤ方式、ウォームギヤ・ウォームホイール方式を用いることができる。また、フリクションドライブ方式又はトラクションドライブ方式では、遊星ローラを用いた方式を用いることができる。更に、動力伝達部１１３は、減速機を有さなくてもよい。

動力発生部１１１が発生させたトルクは、動力伝達シャフト１１２および動力伝達部１１３を介して、中部ステアリングシャフト１０２に伝達される。

また、動力発生部１１１として、汎用の電動モータを用いれば、製造コストを更に抑制することができる。

クラッチ３０は、ＥＣＵ６００から供給されるクラッチ制御信号ＳＬ３０に従い、操舵部材４１０と転舵部２０との間のトルク伝達経路を機械的に接続するか又は遮断するかを切り替えるための構成である。より具体的には、クラッチ３０は、クラッチ制御信号ＳＬ３０に従い、中部ステアリングシャフト１０２の下端と、下部ステアリングシャフト１０３の上端との間のトルク伝達を、機械的に接続するか又は遮断するかを切り替える。

なお、クラッチ３０を設ける位置は、図５に示したものに限定されない。例えば、クラッチ３０は、後述するラック軸２０８付近（例えば、ピニオンシャフト２０４におけるピニオンギヤ２０６の上流側）に設けられていてもよい。

＜ＥＣＵ６００＞
ＥＣＵ６００は、運転者による操舵操作に応じて、転舵力発生部２２０が発生させる転舵力及び動力発生部１１１が発生させるトルクを制御する。

より具体的には、ＥＣＵ６００は、トルクセンサ４３０から供給されるトルクセンサ信号ＳＬ４３０を参照して、動力発生部１１１が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号ＳＬ１１１と、転舵力発生部２２０が発生させる転舵力を制御するための転舵力制御信号ＳＬ２２０とを生成し、それぞれ、動力発生部１１１と転舵力発生部２２０とに供給する。

ＥＣＵ６００は、操舵部材４１０の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号ＳＬ１１１及び転舵力制御信号ＳＬ２２０を生成する構成としてもよい。

また、ＥＣＵ６００は、クラッチ制御信号ＳＬ３０をクラッチ３０に供給することにより、クラッチ３０の接続状態及び遮断状態の切り替えを制御する。

クラッチ３０が遮断状態にあるとき、ＥＣＵ６００は、運転者による操舵操作に対する反力を発生させるよう動力発生部１１１を制御する。より具体的には、ＥＣＵ６００は、操舵部材４１０を介して入力された運転者の操舵トルクとは逆向きの反力トルクがステアリングシャフトに伝達されるように動力発生部１１１を制御する。これにより、運転者は、操舵操作に対する操作感を得ることができる。

ＥＣＵ６００によるクラッチ３０の具体的な制御方法は本実施形態を限定するものではないが、例えば、ＥＣＵ６００は、操舵装置１Ａに何らかの異常が生じた場合やイグニッションオフ時等に、クラッチ３０を接続状態に切り替える構成とすることができる。このような構成とすれば、異常発生時やイグニッションオフ時等に、運転者は、電気的経路を経由せずとも車輪３００を転舵することができる。

また、ＥＣＵ６００は、クラッチ３０が接続状態にあるとき、操舵部材４１０を介して入力された運転者の操舵トルクと同じ向きのトルクがステアリングシャフトに伝達されるように動力発生部１１１を制御する構成としてもよい。これにより、運転者は、クラッチ３０が接続状態であっても、大きな力を要することなく、操舵操作を行うことができる。

＜転舵部２０Ａ＞
クラッチ３０が接続状態にあるとき、運転者による操舵部材４１０を介した操舵操作により、ピニオンギヤ２０６が回転し、ラック軸２０８が軸方向に変位する。

一方、クラッチ３０が遮断状態にあるとき、転舵力発生部２２０は、ＥＣＵ６００からの転舵力制御信号ＳＬ２２０に従って転舵力を発生させ、ラック軸２０８を軸方向に変位させる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
ＥＣＵ６００の制御ブロック（ステアリング制御部６３０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、ＥＣＵ６００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１１基本制御量算出部
１２ステアリング制御量演算部
１３補正制御量演算部
１４加算部
１５スリップ角推定部
１６ＳＡＴ演算部
１７補正制御量算出部
６３０ステアリング制御部（ステアリング制御装置）
９００車両

Claims

車両のステアリングを制御するためのステアリング制御量を算出するステアリング制御装置において、
基本制御量を算出する基本制御量算出部と、
車両の運動状態量に起因するセルフアライニングトルクと前記基本制御量とを参照して前記ステアリング制御量を算出するステアリング制御量演算部と
を備えており、
前記ステアリング制御量演算部は、前記セルフアライニングトルクを参照して補正制御量を算出する補正制御量演算部を備え、
前記ステアリング制御量演算部は、前記基本制御量と前記補正制御量とを参照してステアリング制御量を算出し、
前記補正制御量演算部は、前記セルフアライニングトルクを、ヨーレート、ロールレート、及び横滑り角を参照して算出し、
前記補正制御量演算部は、下記式（１）を用いて、前記補正制御量を算出するステアリング制御装置。

Ｔ _ｓａｔ '：セルフアライニングトルク
ξ：ニューマチックトレール
Ｋ _ｆ：タイヤ特性によって決定する比例係数
β：スリップ角（横滑り角）
ｌ _ｆ：車両の重心点からホイールベースまでの距離
γ：ヨーレート
Ｖ：車輪速
ｈ _ｆ：ロールセンターからロール重心までの距離
ドット付きのφ：ロールレート
Ｎ _ｓ：ステアリングギア比
Ｔ _{ａｓｓｉｓｔ} ：前記補正制御量
前記補正制御量演算部は、
前記横滑り角を、車両の横速度及び前後速度を用いて算出し、
算出した横滑り角を少なくとも参照して、前記補正制御量を算出する
請求項１に記載のステアリング制御装置。
前記補正制御量演算部は、
前記横速度及び前後速度を、車速、車両の横加速度、及び車両の前後加速度から算出する
請求項２に記載のステアリング制御装置。
前記補正制御量演算部は、
前記ロールレートを、サスペンションの減衰力を制御するサスペンション制御部によるサスペンション制御量の算出において参照されるロールレートを用いる
請求項１〜３の何れかに記載のステアリング制御装置。
請求項１〜４の何れかに記載のステアリング制御装置を備えていることを特徴とするステアリング装置。