JP7148281B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両の操舵機構にトルクを付与するモータを備えた操舵装置が知られている（特許文献１）。たとえばモータの出力軸がステアリングシャフトに連結されていることにより、ステアリングシャフトにモータのトルク（以下、「モータトルク」という。）が伝達される。運転者がステアリングホイールを操舵することによってステアリングシャフトを回転させるときには、ステアリングシャフトに連結されたモータの出力軸も回転することになる。このため、ステアリングシャフトにモータが連結されていない操舵装置の場合と比べると、モータなどの摩擦によってステアリングシャフトは回転しにくくなる。

操舵装置を制御対象とする操舵制御装置では、トルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいてステアリングシャフトに伝達されるモータトルクが設定されることがある。しかし、ステアリングシャフトを回転させるときには、ステアリングシャフトに連結されたモータの出力軸も回転することになる。このため、操舵制御装置は、モータなどの摩擦を補償するための摩擦補償値と操舵トルクとの関係を求めておき、トルクセンサによって操舵トルクを検出したときには、その関係から導き出した摩擦補償値を考慮してモータトルクを設定する。

特開２０１６－７９１７号公報

ステアリングホイールには、その回転中心軸上に重心が位置していないものがある。こうしたステアリングホイールが回転する場合、その重心が重力方向において高くなるときの回転位置（以下、「高位置」という。）から最も低くなるときの回転位置（以下、「低位置」という。）へ向けて動こうとするトルク（以下、「重力トルク」という。）が作用することになる。トルクセンサにより検出されるトルクには、運転者がステアリングホイールを操舵したことにより付与されるトルク（以下、「操舵トルク」という。）だけでなく、この重力トルクも含まれる。この場合、トルクセンサが検出するトルクに重力トルクが含まれるため、摩擦補償値が大きく演算されることになる。そのため、操舵トルクに対応する摩擦補償という意味では、摩擦補償を適切に行うことができなくなる。

このように、操舵トルクに重力トルクが影響することで摩擦補償を適切に行うことができなくなることがある。これにより、モータを適切に駆動させることができず、運転者の操舵フィーリングに違和感を与えることがある。本発明の課題は、操舵制御装置において、摩擦補償を適切に行うことにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、回転中心軸上に重心が位置していないステアリングホイールに連結される回転軸と、前記回転軸に付与されるモータトルクの発生源であるモータを有するアクチュエータとを備える操舵装置を制御対象とする操舵制御装置において、前記モータを制御するための指令値を演算する指令値演算部を備え、前記指令値演算部は、前記回転軸に付与されたトルクに基づいて前記アクチュエータの摩擦を補償するための摩擦補償値を前記ステアリングホイールが受ける重力により発生する重力トルクの影響を取り除いて演算し、前記摩擦補償値に基づいて前記指令値を演算する。

回転軸に付与されたトルクに基づいて摩擦補償値が演算される。ただし、この場合のトルクには、運転者がステアリングホイールの操舵により付与した操舵トルクだけでなく、ステアリングホイールの回転中心軸上に重心が位置していないステアリングホイールが受ける重力トルクも含まれている。このため、回転軸に付与されたトルクに基づいて演算される摩擦補償値に重力トルクの影響が含まれることになる。そこで、上記構成では、指令値演算部は、重力トルクの影響を取り除いて摩擦補償値を演算し、指令値演算部は、その摩擦補償値に基づいてモータを制御するための指令値を演算している。これにより、摩擦補償値の演算における重力トルクの影響が抑えられるため、操舵トルクに対して適切に摩擦補償を行うことができる。この結果、運転者の操舵フィーリングに違和感を与えるといったことが抑えられる。

上記の操舵制御装置において、前記指令値演算部は、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて規則的に発生する前記重力トルクの影響を取り除いて前記摩擦補償値を演算することが好ましい。

この構成によれば、重力トルクはステアリングホイールの操舵角に応じて規則的に発生することを用いて、摩擦補償値から重力トルクの影響を精度よく取り除くことができる。
上記の操舵制御装置において、前記指令値演算部は、前記回転軸に付与されたトルクに基づいて、前記アクチュエータの摩擦を補償するための前記摩擦補償値における前記重力トルクの影響を取り除く前の値である補正前摩擦補償値を演算する摩擦補償部と、前記重力トルクの影響が含まれている前記補正前摩擦補償値から前記重力トルクの影響を取り除くための補正値を演算する補正部とを有し、前記補正部により演算された補正値を反映して前記摩擦補償値を演算することが好ましい。

この構成によれば、摩擦補償値に対して補正値を反映させることから、従来から操舵制御装置において実行される各種の演算部の設計変更を必要最小限に留めることが可能となる。この結果、指令値演算部を容易に構成することができる。

上記の操舵制御装置において、回転中心軸上に重心が位置していないステアリングホイールに連結される回転軸と、前記回転軸に付与されるモータトルクの発生源であるモータを有するアクチュエータとを備える操舵装置を制御対象とする操舵制御装置において、前記モータを制御するための指令値を演算する指令値演算部を備え、前記指令値演算部は、前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて、前記ステアリングホイールが受ける重力により発生する重力トルクの影響を取り除いて前記回転軸に付与されたトルクを演算するとともに、前記重力トルクの影響を取り除いた前記トルクに基づいて前記アクチュエータの摩擦を補償するための摩擦補償値を演算し、前記摩擦補償値に基づいて前記指令値を演算する。

この構成によれば、指令値演算部は、重力トルクの影響を取り除いて回転軸に付与されたトルクを演算するとともに、重力トルクの影響を取り除いたトルクに基づいて摩擦補償値を演算している。これにより、摩擦補償値の演算における重力トルクの影響が抑えられるため、操舵トルクに対して適切に摩擦補償を行うことができる。この結果、運転者の操舵フィーリングに違和感を与えるといったことが抑えられる。

本発明の操舵制御装置によれば、摩擦補償を適切に行うことができる。

ステアリング装置の概略構成図。 ステアリングホイールの概略構成図。 第１実施形態の操舵制御装置の制御ブロック図。 ステアリングホイールの操舵角と重力補正値との関係を示すグラフ。 第２実施形態の操舵制御装置の制御ブロック図。 他の実施形態の操舵制御装置の制御ブロック図。 他の実施形態の操舵制御装置の制御ブロック図。

＜第１実施形態＞
以下、操舵制御装置を車両の操舵装置に適用した第１実施形態について説明する。
図１に示すように、操舵装置１は、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）２、油圧パワーステアリング装置（以下、「ＨＰＳ」という。）３、及び操舵制御装置４を備えている。

ＥＰＳ２はステアリングホイール１１が連結されたステアリングシャフト１２に設けられている。ＥＰＳ２は、ＥＰＳアクチュエータ２０を備えている。ＥＰＳアクチュエータ２０は、モータ２１及び減速機２２を有している。

モータ２１は、減速機２２を介してステアリングシャフト１２に連結されている。減速機２２はモータ２１の回転を減速し、当該減速した回転力をステアリングシャフト１２に伝達する。すなわち、減速機２２を介して、回転軸としてのステアリングシャフト１２にモータ２１のトルク（以下、「モータトルク」という。）が付与される。

操舵制御装置４は、各種のセンサの検出結果に基づき、モータ２１の駆動を制御する。各種のセンサとしては、たとえばトルクセンサ２３及び回転角センサ２４がある。トルクセンサ２３は、ステアリングシャフト１２に加わるトルクＴｈを検出する。トルクセンサ２３はステアリングシャフト１２に設けられるトーションバー２３ａを有している。トルクセンサ２３は、ステアリングシャフト１２におけるトーションバー２３ａよりもステアリングホイール１１側（図１中の上側）の部分と、ステアリングシャフト１２におけるトーションバー２３ａよりもステアリングホイール１１と反対側（図１中の下側）の部分との捩れ角に基づいて、トルクＴｈを検出する。回転角センサ２４は、モータ２１の出力軸２１ａの回転角θｍを検出する。モータ２１の回転角θｍは、ステアリングホイール１１の操舵角θｓの演算に使用される。なお、モータ２１とステアリングシャフト１２とは、減速機２２を介して連動する。モータ２１の回転角θｍと、ステアリングシャフト１２の回転角との間には相関がある。また、ステアリングシャフト１２の回転角とステアリングホイール１１の操舵角θｓとの間にも相関がある。このため、操舵角θｓは、回転角センサ２４により検出される回転角θｍに基づいて求めることができる。操舵制御装置４は、回転角θｍに基づいてステアリングホイール１１の操舵角θｓを演算する。なお、トルクＴｈ、回転角θｍ、及び操舵角θｓは、ステアリングホイール１１が一方向（第１実施形態では右方向）に操舵された場合に正の値、他方向（第１実施形態では左方向）に操舵された場合に負の値で検出される。

車両には、運転者の運転操作を支援するＡＤＡＳ（先進運転支援システム）などの協調制御システムが搭載されている。この場合、車両においては、操舵制御装置４と他の車載システムの制御装置との協調制御が行われる。協調制御とは、複数種の車載システムの制御装置が互いに連携して車両の動きを制御する技術をいう。車両には、たとえば各種の車載システムの制御装置を統括制御するＡＤＡＳ制御装置５が搭載されている。ＡＤＡＳ制御装置５は、その時々の車両の走行に関する情報である走行情報に基づいて、最適な制御方法を求め、その求められる制御方法に応じて各種の車載制御装置に対して個別の制御を指令する。

ＡＤＡＳ制御装置５は、走行情報に基づいて、たとえば緊急回避制御、レーンキープアシスト制御あるいはパーキングアシスト制御などの運転支援（自動操舵）制御を実行するためのＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を生成する。緊急回避制御とは、緊急時の回避操作を促すために操舵を補助する制御をいう。レーンキープアシスト制御とは、走行中の車両が車線を逸脱しそうなとき、車両を車線に沿って走行させるための制御をいう。パーキングアシスト制御とは、車庫入れなどの駐車の際、所定の駐車位置に車両を駐車させるための制御をいう。操舵制御装置４は、ＡＤＡＳ制御装置５から入力されるＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてモータ２１を制御することにより、運転支援制御を実行する。運転支援指令値としてのＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊は、モータ２１からステアリングシャフト１２に付与されるモータトルクの目標値となるトルク指令値である。操舵制御装置４では、このトルク指令値に応じて電流指令値を演算する。

油圧アクチュエータとしてのＨＰＳ３は、ステアリングシャフト１２におけるステアリングホイール１１と反対側の端部に設けられている。ＨＰＳ３はＲＢＳ式（リサーキュレーティングボールスクリュー式）のステアリングギヤボックス３１、ポンプ３２、及びリザーバタンク３３を有している。ステアリングギヤボックス３１は吐出管３４を介してポンプ３２に接続されている。また、ステアリングギヤボックス３１は排出管３５を介してリザーバタンク３３に接続されている。吐出管３４と排出管３５との間はバイパス管３６により接続されている。バイパス管３６には電動バルブ３７が設けられている。ポンプ３２はエンジン４４により駆動される。ポンプ３２の駆動によりリザーバタンク３３内の作動油は吐出管３４を介してステアリングギヤボックス３１へ供給される。ステアリングギヤボックス３１から排出される作動油は排出管３５を介してリザーバタンク３３に戻される。電動バルブ３７の開度は操舵制御装置４により制御される。電動バルブ３７の開度を大きくするほどポンプ３２から吐出される作動油のうちバイパス管３６を介して排出管３５へ分流する作動油の流量が増大する。

ステアリングシャフト１２におけるステアリングホイール１１と反対側の端部には、入力軸４５が連結されている。入力軸４５はステアリングギヤボックス３１の上壁を貫通し、かつステアリングギヤボックス３１に対して回転可能に支持されている。ステアリングギヤボックス３１の内部は図示しないボールナットによって２つの油室に区画されている。２つの油室にはステアリングギヤボックス３１の内部に設けられたコントロールバルブ４６を介して作動油が供給される。コントロールバルブ４６は、入力軸４５の回転に応じて２つの油室に対する作動油の供給または排出（給排）を制御するロータリーバルブである。コントロールバルブ４６を介して２つの油室の一方に択一的に作動油が供給されることにより２つの油室の間に圧力差が生じ、この圧力差に応じてピットマンアーム４１が左右揺動運動する。このように、ステアリングギヤボックス３１はステアリングシャフト１２の回転運動をピットマンアーム４１の左右揺動運動に変換する。ピットマンアーム４１の左右揺動運動が左右のタイロッド４２，４２を介して左右の転舵輪４３，４３に伝達されることにより、ピットマンアーム４１を介して転舵輪４３，４３に油圧による補助力が付与される。この補助力によって、操舵装置１の操舵状態（転舵輪４３，４３の転舵角）の変更が補助される。

図２に示すように、ステアリングホイール１１は、運転者が保持する部分である円形状のリム１１ａと、リム１１ａの内側に設けられ、正面視において略Ｔ字状をなすハブ１１ｂとを有している。ハブ１１ｂの３つの端部がリム１１ａに取り付けられることにより、リム１１ａとハブ１１ｂとが連結されている。

第１実施形態のステアリングホイール１１では、ステアリングホイール１１の回転中心Ｃ軸上に、ステアリングホイール１１の重心Ｇが位置していない。このステアリングホイール１１は、車両の重力方向に対して傾いて設けられている。ステアリングシャフト１２の軸線上にステアリングホイール１１の回転中心Ｃは位置している。ステアリングホイール１１の回転位置がステアリングホイール１１の中立位置にあるときに、重心Ｇは重力方向において最も低くなるように設けられる。ステアリングホイール１１を回転操作したとき、ステアリングホイール１１には、重心Ｇが重力方向において高くなる回転位置（以下、「高位置」という。）から最も低くなる回転位置（以下、「低位置」という。）へ向けて動こうとするトルク（以下、「重力トルク」という。）が作用する。この重力トルクは、ステアリングホイール１１が重力の影響を受けることにより発生する。

操舵制御装置４の構成について説明する。
図３に示すように、操舵制御装置４は、モータ２１を制御するための指令値Ｔ＊を演算する指令値演算部５０ａ、電流指令値演算部５１、モータ制御信号生成部５２、駆動回路５３、及び電流センサ５４を備えている。

指令値演算部５０ａは、摩擦補償部５５、重力補正部５６、加算器５７、及び切替部５８を備えている。
摩擦補償部５５は、指令値Ｔ＊の一成分として、ＥＰＳアクチュエータ２０の摩擦を補償するための摩擦補償値Ｔａ＊の補正前の値である補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を演算する。なお、ここでいう補正については後で詳述する。ステアリングシャフト１２を回転させる際に、ステアリングシャフト１２に減速機２２を介して連結されているモータ２１の出力軸２１ａも回転する。このため、ＥＰＳアクチュエータ２０に生じる摩擦により、ステアリングシャフト１２が回転する際の負荷が増大する。摩擦補償部５５は、トルクセンサ２３により検出されるトルクＴｈと補正前摩擦補償値Ｔｆ＊との関係を示すマップを記憶している。摩擦補償部５５は、トルクＴｈと補正前摩擦補償値Ｔｆ＊との関係を用いて、トルクセンサ２３により検出されるトルクＴｈに基づいて補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を演算する。補正前摩擦補償値Ｔｆ＊は、トルクＴｈと同符号の指令値である。摩擦補償部５５は、トルクＴｈの絶対値が大きいほど、より大きな絶対値の補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を演算する。なお、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊は、トルクＴｈと同様に、一方向に回転させる指令値である場合に正の値、他方向に回転させる指令値である場合に負の値とする。

トルクセンサ２３により検出されるトルクＴｈには、運転者がステアリングホイール１１を操舵したことによりステアリングシャフト１２に付与されるトルク（以下、「操舵トルク」という。）だけでなく、ステアリングホイール１１が重力の影響を受けることにより発生する重力トルクも含まれている。トルクＴｈには操舵トルク及び重力トルクが含まれることから、トルクＴｈに基づいて演算される補正前摩擦補償値Ｔｆ＊にも重力トルクの影響が含まれることになる。この重力トルクは、ステアリングホイール１１が低位置へ向けて動こうとして発生するものである。このため、重力トルクは、ステアリングホイール１１の回転位置、すなわちステアリングホイール１１の操舵角θｓに応じて規則的に発生する。そこで、指令値演算部５０ａには、重力トルクの影響が含まれている補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を補正するための補正値として重力補正値Ｔｇ＊を演算する重力補正部５６が設けられている。補正前摩擦補償値Ｔｆ＊の補正とは、重力トルクの影響が含まれている補正前摩擦補償値Ｔｆ＊から重力トルクの影響を取り除くことにより、重力トルクの影響を取り除いた摩擦補償値Ｔａ＊を演算することである。重力補正部５６には、ステアリングホイール１１の操舵角θｓと重力補正値Ｔｇ＊との関係を示すマップが記憶されている。重力補正部５６は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに基づいて、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を補正するための重力補正値Ｔｇ＊を演算する。

ステアリングホイール１１の操舵角θｓと重力補正値Ｔｇ＊との関係を示すマップについて説明する。
図４に示すように、ステアリングホイール１１が回転することにより、ステアリングホイール１１の重心Ｇの回転中心Ｃに対する位置関係は変化する。ここでは、一例として、ステアリングホイール１１を中立位置から一方向（右方向）に操舵した場合の重力補正値Ｔｇ＊の変化について説明する。なお、重力補正値Ｔｇ＊は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓと同様に、一方向に回転させる場合に正の値、他方向に回転させる場合に負の値とする。

第１の状態は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓがたとえば０度、すなわちステアリングホイール１１が中立位置に保持されたときの状態である。この場合、ステアリングホイール１１は低位置にある。このため、ステアリングホイール１１には、重力トルクは作用しない。このような第１の状態の場合には、重力補正部５６は、重力補正値Ｔｇ＊の値をたとえば「０」として演算する。

第２の状態は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが９０度、すなわちステアリングホイール１１が中立位置から一方向に９０度操舵されたときの状態である。この場合のステアリングホイール１１の重心Ｇは、低位置のときよりも重力方向において高い位置にある。このとき、ステアリングホイール１１には、高位置から低位置（第１の状態のときの回転位置）に向けて、すなわち他方向へ向けて重力トルクが作用する。このように、ステアリングホイール１１には、ステアリングホイール１１を一方向に９０度操舵したことによって付与される操舵トルクと逆の方向へ重力トルクが作用することになる。このような第２の状態の場合には、重力補正部５６は、重力補正値Ｔｇ＊の値を正の値である「Ｔｇｍ＊」として演算する。

第３の状態は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが１８０度、すなわちステアリングホイール１１が中立位置から一方向に１８０度操舵されたときの状態である。この場合、ステアリングホイール１１は高位置にある。この場合、第１の状態のときのステアリングホイール１１の重心Ｇと、回転中心Ｃと、第３の状態のときのステアリングホイール１１の重心Ｇとが重力方向と一致する同一直線上にあるため、重力トルクは作用しない。このような第３の状態の場合には、重力補正部５６は、重力補正値Ｔｇ＊の値をたとえば「０」として演算する。なお、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが１８０度からわずかにずれた場合、ステアリングホイール１１には低位置へ向けて重力トルクが作用する。

第４の状態は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが２７０度、すなわちステアリングホイール１１が中立位置から一方向に２７０度操舵されたときの状態である。この場合、ステアリングホイール１１の重心Ｇは、低位置のときよりも重力方向において高い位置にある。ステアリングホイール１１には、低位置へ向けて、すなわち一方向へ向けて重力トルクが作用する。ステアリングホイール１１には、ステアリングホイール１１を一方向に２７０度操舵したことによって付与される操舵トルクと同じ方向に重力トルクが作用することになる。このような第４の状態の場合には、重力補正部５６は、重力補正値Ｔｇ＊の値を負の値である「－Ｔｇｍ＊」として演算する。

第５の状態は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが３６０度、すなわちステアリングホイール１１が中立位置から一方向に３６０度操舵されたときの状態である。この場合、ステアリングホイール１１の重心Ｇは第１の状態と同じ状態になる。このような第５の状態の場合には、重力補正部５６は、重力補正値Ｔｇ＊の値をたとえば「０」として演算する。

このように、重力補正部５６は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに基づいて、重力補正値Ｔｇ＊を演算する。重力補正値Ｔｇ＊は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに対して正弦波状に変化する。なお、重力補正値Ｔｇ＊は、ステアリングホイール１１を他方向に操舵した場合についても、一方向に操舵した場合と同様に、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに対して正弦波状に変化する。

図３に示すように、加算器５７は、摩擦補償部５５により演算された補正前摩擦補償値Ｔｆ＊に、重力補正部５６により演算された重力補正値Ｔｇ＊を加算することにより、摩擦補償値Ｔａ＊を演算する。

切替部５８は、ＡＤＡＳ制御装置５により演算されたＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊及び加算器５７により演算された摩擦補償値Ｔａ＊を取得する。切替部５８は、運転支援制御を実行する場合、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を指令値Ｔ＊として出力する。また、運転支援制御を実行しない場合、摩擦補償値Ｔａ＊を指令値Ｔ＊として出力する。なお、運転支援制御を実行するか否かは、たとえばＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊が入力されているか否かに基づいて判定される。また、切替部５８は、運転支援制御中であっても、トルクＴｈがステアリング操作を示す閾値以上である場合、運転支援制御を中断して摩擦補償値Ｔａ＊を指令値Ｔ＊として出力するようにしてもよい。

電流指令値演算部５１は、指令値演算部５０ａにより演算された指令値Ｔ＊に基づいて、モータ２１の駆動電流の目標値である電流指令値Ｉ＊を演算する。
モータ制御信号生成部５２は、駆動回路５３とモータ２１との間の給電経路に設けられた電流センサ５４により検出される実電流値Ｉと、回転角センサ２４により検出される回転角θｍとに基づいて、電流指令値Ｉ＊を実電流値Ｉに追従させるように電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号Ｓｍを生成する。

駆動回路５３は、モータ制御信号Ｓｍに基づいて、モータ２１に駆動電力を供給する。
第１実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）たとえばステアリングホイール１１の操舵角θｓが１８０度の状態（図４でいう第３の状態）から３６０度の状態（図４でいう第５の状態）へ向けて一方向に操舵された場合、運転者が付与した操舵トルクに加えて一方向へ向けて重力トルクが作用するため、元々運転者が付与した操舵トルクよりも絶対値の大きいトルクＴｈがトルクセンサ２３から検出される。そのため、摩擦補償部５５は、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を演算するにあたって、操舵トルクに対して補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を演算する場合に比べて補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を大きく演算することになる。第１実施形態では、重力補正部５６は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが１８０度の状態から３６０度の状態へ向けて一方向に操舵された場合、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに基づいて、負の値の重力補正値Ｔｇ＊を演算する。指令値演算部５０ａは、この重力補正値Ｔｇ＊を補正前摩擦補償値Ｔｆ＊に加算することにより、運転者の操舵フィーリングに合致するような摩擦補償値Ｔａ＊を演算することができる。

また、たとえばステアリングホイール１１の操舵角θｓが０度の状態（図４でいう第１の状態）から１８０度の状態（図４でいう第３の状態）へ向けて一方向に操舵された場合、元々運転者が付与した操舵トルクに対して他方向に重力トルクが作用するため、元々運転者が付与した操舵トルクよりも絶対値の小さいトルクＴｈがトルクセンサ２３から検出される。そのため、摩擦補償部５５は、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を演算するにあたって、操舵トルクに対して補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を演算する場合に比べて、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊を小さく演算することになる。第１実施形態では、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが０度の状態から１８０度の状態へ向けて一方向に操舵された場合、重力補正部５６は正の値の重力補正値Ｔｇ＊を演算する。指令値演算部５０ａは、この重力補正値Ｔｇ＊を補正前摩擦補償値Ｔｆ＊に加算することにより、運転者の操舵フィーリングに合致するような摩擦補償値Ｔａ＊を演算することができる。

このように重力トルクの影響を取り除いて摩擦補償値Ｔａ＊を演算することができるため、操舵トルクに対して適切に摩擦補償を行うことができる。したがって、ＥＰＳアクチュエータ２０の摩擦を補償するための摩擦補償を適切に行うことができ、これにより、運転者の操舵フィーリングに違和感を与えるといったことが抑えられる。

（２）重力トルクはステアリングホイール１１の操舵角θｓに応じて規則的に発生する。そこで、第１実施形態では、この規則性を用いることで、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊から重力トルクの影響を精度よく取り除くことができる。

（３）指令値演算部５０ａは、重力補正値Ｔｇ＊を補正前摩擦補償値Ｔｆ＊に加算することにより、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊から重力トルクの影響を取り除いている。そのため、従来から操舵制御装置４において実行されている各種の演算部の設計変更を必要最小限に留めることが可能となる。つまり、指令値演算部５０ａを容易に構成することができる。

（４）操舵制御装置４は、ＨＰＳ３によってステアリングホイール１１の操舵を補助する補助力を発生する操舵装置１を制御対象としている。この場合であっても、ＥＰＳアクチュエータ２０の摩擦を補償する摩擦補償について、ステアリングホイール１１が受ける重力により発生する重力トルクの影響を取り除いて摩擦補償値Ｔａ＊を演算するという制御構成を採用することができる。また、ＥＰＳアクチュエータ２０の摩擦を補償する摩擦補償が適切に行われることから、トルクＴｈに加えて適切なモータトルクによって、入力軸４５を適切に回転させることができ、ＨＰＳ３により適切な補助力を発生することができる。

（５）操舵装置１には運転支援制御を実行することを目的として、ステアリングシャフト１２にモータトルクを付与するモータ２１が設けられている。たとえば、第１実施形態では、ＨＰＳ３によって運転者のステアリングホイール１１の操舵を補助する操舵装置１に、運転支援制御を実行するためのモータ２１が設けられている。運転支援制御を実行しているときには、操舵装置１を制御する操舵制御装置４は、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてモータ２１を駆動させる。このときには、運転者の操舵フィーリングの違和感はほとんど関係ないから、トルクＴｈに基づいて実行される摩擦補償を行う必要はない。

一方、操舵制御装置４が運転支援制御を実行していないときには、ステアリングシャフト１２に減速機２２を介してモータ２１が連結されていることにより、ＥＰＳアクチュエータ２０の摩擦によってステアリングシャフト１２が回転しにくくなる。このため、摩擦補償部５５によって演算される補正前摩擦補償値Ｔｆ＊をステアリングホイール１１が受ける重力により発生する重力トルクの影響を含めて適切に演算して、それを指令値演算部５０ａにより演算される摩擦補償値Ｔａ＊に反映している。これにより、運転支援制御を実行していないときには、運転者はＥＰＳアクチュエータ２０の摩擦が補償された状態で、なおかつＨＰＳ３により発生する補助力によって操舵が補助された状態でステアリングホイール１１を操舵することができる。そのため、操舵装置１に運転支援制御を実行するためのモータ２１を設けたとしても、運転支援制御を実行していないときにおいて操舵フィーリングに違和感を与えることが抑えられる。

＜第２実施形態＞
以下、操舵制御装置を車両の操舵装置に適用した第２実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との違いを中心に説明する。

図５に示すように、指令値演算部５０ａは、重力補正部６０及び加算器６１をさらに備えている。
重力補正部６０には、ステアリングホイール１１の操舵角θｓと重力補正値Ｔｇ２＊との関係を示すマップが記憶されている。このマップは、第１実施形態の図４に示すマップと類似した関係を有している。重力補正部５６は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに基づいて、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を補正するための重力補正値Ｔｇ２＊を演算する。重力補正値Ｔｇ２＊は、運転者がステアリングホイール１１を保持していない状態で、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングホイール１１が回転する際に発生する重力トルクの影響を取り除くための補正値である。ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングホイール１１が回転する際にも、ステアリングホイール１１の回転位置、すなわちステアリングホイール１１の操舵角θｓに応じて規則的に重力トルクが発生する。重力補正値Ｔｇ２＊は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに対して正弦波状に変化する。なお、重力補正値Ｔｇ２＊は、ステアリングホイール１１を他方向に操舵した場合についても、一方向に操舵した場合と同様に、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに対して正弦波状に変化する。

加算器６１は、ＡＤＡＳ制御装置５により演算されたＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に、重力補正部６０により演算された重力補正値Ｔｇ２＊を加算することにより、補正後のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ２＊を演算する。

切替部５８は、加算器６１により演算された補正後のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ２＊及び加算器５７により演算された摩擦補償値Ｔａ＊を取得する。切替部５８は、運転支援制御を実行する場合、補正後のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ２＊を指令値Ｔ＊として出力する。また、運転支援制御を実行しない場合、摩擦補償値Ｔａ＊を指令値Ｔ＊として出力する。

第２実施形態の作用及び効果を説明する。
（６）運転者がステアリングホイール１１を保持していない場合、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングホイール１１が回転することになる。この場合、ステアリングホイール１１の回転位置、すなわちステアリングホイール１１の操舵角θｓに応じて規則的に重力トルクが発生することになり、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてモータ２１がステアリングシャフト１２に付与するトルクだけでなく、この重力トルクも付与されることになる。このように、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングシャフト１２に付与したトルクに対して同一方向あるいは他方向に重力トルクが作用するため、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいて付与したトルクよりも絶対値の大きいあるいは小さいトルクがステアリングシャフト１２に付与されることになる。この点、第２実施形態では、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングホイール１１が回転する際、重力トルクの影響を取り除いて補正後のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ２＊を演算することができるため、運転支援制御を適切に行うことができる。

なお、各実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・ＡＤＡＳ制御装置５は、トルク指令値としてのＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を生成したが、これに限らない。たとえば、ＡＤＡＳ制御装置５は、運転支援制御を実行するための指令値として、操舵角θｓの目標値となる目標操舵角（角度指令値）を生成してもよい。この場合、操舵制御装置４は、たとえば目標操舵角に実際の操舵角θｓを追従させる角度フィードバック制御を実行することにより電流指令値を演算する。

・各実施形態では、切替部５８において、指令値Ｔ＊として用いられる値を、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊（補正後のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ２＊）と摩擦補償値Ｔａ＊との間で切り替えたが、これに限らない。

たとえば図６に示すように、切替部５８の代わりに加算器５８ａを設けてもよい。この場合、たとえば運転支援制御が実行されるとき、摩擦補償部５５及び重力補正部５６は、補正前摩擦補償値Ｔｆ＊及び重力補正値Ｔｇ＊を「０」として出力する。また、運転支援制御が実行されないとき、ＡＤＡＳ制御装置５は、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を「０」として出力する。

・運転支援制御を実行しないのであれば、車両にＡＤＡＳ制御装置５を搭載しなくてもよい。
・各実施形態では、操舵装置１にＨＰＳ３が設けられたが、ＨＰＳ３は設けられなくてもよい。この場合、ＥＰＳアクチュエータ２０によって、ステアリングホイール１１の操舵を補助する補助力を発生させてもよい。

・各実施形態では、重力補正値Ｔｇ＊を補正前摩擦補償値Ｔｆ＊に加算することにより重力トルクの影響を取り除いて摩擦補償値Ｔａ＊を補正したが、これに限らない。
たとえば図７に示すように、指令値演算部５０ａは、重力補正部５６ａ、加算器５６ｂ、摩擦補償部５５、及び切替部５８を有している。重力補正部５６ａは、ステアリングホイール１１の操舵角θｓに基づいて、トルクセンサ２３により検出されるトルクＴｈに含まれる重力トルクを補正するための重力トルク補正値Ｔｈ＊を演算する。加算器５６ｂは、トルクＴｈに重力トルク補正値Ｔｈ＊を加算することにより、補正後トルクＴｈａを演算する。補正後トルクＴｈａは、トルクＴｈに含まれる重力トルクを補正したものであるため、補正前のトルクＴｈよりも運転者が付与した操舵トルクに近い値である。摩擦補償部５５は、補正後トルクＴｈａに基づいて、摩擦補償値Ｔｆ２＊を演算する。切替部５８は、ＡＤＡＳ制御装置５により演算されたＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊及び摩擦補償部５５により演算された摩擦補償値Ｔｆ２＊を取り込む。切替部５８は、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊あるいは摩擦補償値Ｔｆ２＊を指令値Ｔ＊として出力する。このように、摩擦補償値Ｔｆ２＊の演算に用いられるトルクＴｈをステアリングホイール１１の操舵角θｓに基づいて補正するようにしてもよい。これにより、摩擦補償値Ｔｆ２＊を演算する際における重力トルクの影響が抑えられるため、操舵トルクに対して適切に摩擦補償を行うことができる。この結果、運転者の操舵フィーリングに違和感を与えるといったことが抑えられる。

・ステアリングホイール１１は、ステアリングホイール１１の回転位置が中立位置にあるときに低位置になるように設けられたが、これに限らない。例えば、ステアリングホイール１１の回転位置が中立位置にあるときに高位置となるように設けてもよい。

１…操舵装置、２…ＥＰＳ、３…ＨＰＳ、４…操舵制御装置、５…ＡＤＡＳ制御装置、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、２１…モータ、２２…減速機、２３…トルクセンサ、２４…回転角センサ、３１…ステアリングギヤボックス、３２…ポンプ、３３…リザーバタンク、３４…吐出管、３５…排出管、３６…バイパス管、３７…電動バルブ、４１…ピットマンアーム、４２…タイロッド、４３…転舵輪、４４…エンジン、４５…入力軸、４６…コントロールバルブ、５０ａ…指令値演算部、５１…電流指令値演算部、５２…モータ制御信号生成部、５３…駆動回路、５４…電流センサ、５５…摩擦補償部、５６…重力補正部、５７…加算器、５８…切替部、Ｃ…回転中心、Ｇ…重心、Ｉ…実電流値、θｍ…回転角、θｓ…操舵角、Ｉ＊…電流指令値、Ｓｍ…モータ制御信号、Ｔｈ…トルク、Ｔ＊…指令値、Ｔａ＊…摩擦補償値、Ｔｆ＊…補正前摩擦補償値、Ｔｇ＊…重力補正値、Ｔａｄ＊…ＡＤＡＳ指令値。

Claims (1)

1. 回転中心軸上に重心が位置していないステアリングホイールに連結される回転軸と、前記回転軸に付与されるモータトルクの発生源であるモータを有するアクチュエータとを備える操舵装置を制御対象とする操舵制御装置において、
   前記モータを制御するための指令値を演算する指令値演算部を備え、
   前記指令値演算部は、
   前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて、前記ステアリングホイールが受ける重力により発生する重力トルクの影響を取り除いて前記回転軸に付与されたトルクを演算するとともに、前記重力トルクの影響を取り除いた前記トルクに基づいて前記アクチュエータの摩擦を補償するための摩擦補償値を演算し、前記摩擦補償値に基づいて前記指令値を演算する操舵制御装置。

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