JP7254452B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両の操舵機構にモータのトルクを付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）が知られている。運転者がステアリングホイールを操舵すると、ステアリングシャフトに介在されるトーションバーに捩れが生じる。ＥＰＳは、その捩れに基づいて検出される検出トルクに応じて、運転者によるステアリングホイールの操舵を補助するようにモータを駆動させるための指令値を演算する。

特許文献１に開示の技術では、上記のＥＰＳに、先進運転支援システム（Advanced Driver Assistance Systems：以下、「ＡＤＡＳ」という。）などの運転支援制御を実行する運転支援制御システムを搭載している。運転支援制御システムは、運転支援制御が実行されているときには、車両の走行に関する情報である走行情報に基づいて操舵機構を動作させる。

特開２０１６－７９１７号公報

運転支援制御システムによって運転支援制御を実行しているとき、運転者がステアリングホイールを操舵することなく、単にステアリングホイールに手を添えて保持する場合がある。この場合、運転者は操舵を意図していないにもかかわらずステアリングホイールを操舵しているときと同様に検出トルクが検出されるおそれがある。操舵制御装置は、その意図せず入力された検出トルクに応じてモータを駆動させる。したがって、運転支援制御を実行しているときには、運転支援指令値に基づいて設定される操舵機構の操舵状態と、実際の操舵機構の操舵状態との間でずれが生じてしまう。

本発明の課題は、操舵制御装置において、運転支援制御の安定した実行を実現することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、車両の操舵機構に付与されるトルクを発生させるモータを制御する操舵制御装置において、トルクセンサにより検出される検出トルクに基づいて前記モータから前記操舵機構に前記トルクを付与するトルク付与制御を実行するための制御指令値、及び運転者の操舵を支援する運転支援制御を実行するための運転支援指令値の少なくとも一方に基づいて前記モータの制御を実行するための最終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、前記運転支援指令値が入力され、かつ運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクが検出される場合、前記検出トルクを相殺するべく当該検出トルクに対して逆符号の成分を含むように前記最終指令値を演算するように構成される。運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクは、ステアリングホイールに手を添えて保持したときに、前記ステアリングホイールの回転動作に対して遅れて手を追従させる場合、または前記ステアリングホイールの回転動作を見越して早めに手を追従させる場合に、検出されるトルクである。

運転支援制御が実行され、かつ運転者がステアリングホイールを保持している場合、運転者がステアリングホイールを操舵しているときと同様に検出トルクが検出されることがある。ただ、この場合の検出トルクは、運転者による意図したステアリングホイールの操舵に起因するものではなく、検出トルクの絶対値としては、小さな値である。上記構成では、運転支援指令値が入力され、かつ運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの検出トルクが検出される場合、検出トルクに対して逆符号の成分を含むように最終指令値を演算している。これにより、検出トルクを相殺するように、モータを駆動させることができる。したがって、運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの検出トルクが検出される場合、運転支援指令値に基づいて設定される操舵機構の操舵状態から、実際の操舵機構の操舵状態がずれるといった状況の発生を抑制することができる。このため、運転支援指令値に基づく運転支援制御を安定して実行することができる。

上記の操舵制御装置において、前記指令値演算部は、前記検出トルクに基づいて、前記制御指令値の位相を補償するための補償値を演算する位相補償部を有し、前記位相補償部は、前記制御指令値と同符号の前記補償値を演算することが好ましい。

検出トルクの検出にはタイムラグがあることから、検出トルクの絶対値に基づいて演算される制御指令値について位相補償が行われる。運転支援指令値が入力され、かつ運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの検出トルクが検出される場合、制御指令値と同符号の補償値が演算される。このように位相補償部は、制御指令値と同符号の補償値を演算しているため、制御指令値に補償値を反映させる場合における最終指令値の演算を適切なものとすることができる。

上記の操舵制御装置において、前記運転支援指令値が入力され、かつ運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクが検出される場合、前記指令値演算部は、車両の走行速度の値が大きいときには前記走行速度の値が小さいときと比べて、前記最終指令値に含まれる前記検出トルクに対する逆符号の成分を小さくすることが好ましい。

走行速度の値が大きい場合は走行速度の値が小さい場合と比べて、セルフアライニングトルクが大きくなることから、車両の操舵機構を所定の操舵状態にするために必要なモータのトルクは異なることになる。すなわち、検出トルクが同一値であったとしても、走行速度の値の大小により、車両の操舵機構に付与するべきモータのトルクは異なるものとなる。そこで、上記構成では、指令値演算部は、運転支援指令値が入力され、かつ運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの検出トルクが検出される場合、車両の走行速度を考慮して最終指令値を演算している。これにより、操舵制御装置は、運転支援制御中における最終指令値の演算を適切なものとすることができる。

上記の操舵制御装置において、前記指令値演算部は、運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクと運転者の意図した操舵であることを示す大きさの前記検出トルクとを切り分ける閾値を、車両の走行速度にかかわらず一定値としていることが好ましい。

上記構成では、運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの検出トルクと運転者の意図した操舵であることを示す大きさの前記検出トルクとを切り分ける閾値を車両の走行速度にかかわらず一定値としている。走行速度にかかわらず１つの閾値を設定すればよいことから、設計上容易にこの閾値を決定することができる。

本発明の操舵制御装置によれば、運転支援制御の安定した実行を実現できる。

ステアリング装置の概略構成図。 操舵制御装置の制御ブロック図。 ＡＤＡＳ指令値が入力されていない場合における検出トルクとアシスト制御量との関係を示すグラフ。 ＡＤＡＳ指令値が入力されている場合における検出トルクとアシスト制御量との関係を示すグラフ。 トルク微分値とトルク微分基礎制御量との関係を示すグラフ。 アシスト勾配とアシスト勾配ゲインとの関係を示すグラフ。 他の実施形態のステアリング装置の概略構成図。

以下、操舵制御装置を車両の操舵装置に適用した一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５０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、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５０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、回転角センサ２４、及び車速センサ２５がある。トルクセンサ２３は、ステアリングシャフト１２に加わるトルクを検出トルクＴｈａとして検出する。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）の部分との捩れに基づいて、検出トルクＴｈａを検出する。回転角センサ２４は、モータ２１に設けられている。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。操舵制御装置５０は、検出トルクＴｈａに基づいてモータ２１からステアリングシャフト１２にトルクを付与するトルク付与制御を実行する。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５０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、検出トルクＴｈａ、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（本実施形態では右方向）に操舵された場合に正の値、他方向（本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５０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１００が搭載される。ＡＤＡＳ制御装置１００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１００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、運転者の操舵を補助することにより車両の車線に沿った走行を支援す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、運転者の操舵を補助するための制御をいう。操舵制御装置５０は、ＡＤＡＳ制御装置１００から入力されるＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を用いてモータ２１を制御する。ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊は、運転支援制御中におけるモータ２１からステアリングシャフト１２に付与されるトルクの目標値となるトルク指令値である。

運転支援指令値としてのＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊は、運転支援制御の内容によって異なる。たとえばＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊がレーンキープアシスト制御を実行するための指令値である場合、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊は車両を車線に沿って走行させるために必要とされるモータ２１のトルクの目標値である。また、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊がパーキングアシスト制御を実行するための指令値である場合、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊は所定の駐車位置に車両を駐車するために必要とされるモータ２１のトルクの目標値である。操舵制御装置５０では、このトルク指令値に応じた電流指令値が演算される。

また、ＡＤＡＳ制御装置１００は、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊が生成されている場合、すなわち運転支援制御が実行されている場合、フラグＦを生成し、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊が生成されていない場合、フラグＦを生成しない。

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５０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。

操舵制御装置５０の構成について説明する。
図２に示すように、操舵制御装置５０は、モータ制御信号Ｓｍを生成するマイコン５１（マイクロコンピュータ）、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駆動回路５２、及び駆動回路５２とモータ２１との間の給電経路に設けられた電流センサ５３を備えている。

マイコン５１は、指令値演算部７０、電流指令値演算部５４、及びモータ制御信号生成部５５を備えている。
指令値演算部７０は、運転者の操舵があった場合、モータ２１に発生させるべきトルク、すなわち目標アシスト力に対応した最終指令値Ｔ＊を演算する。

電流指令値演算部５４は、指令値演算部７０により演算された最終指令値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５５は、電流センサ５３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。

指令値演算部７０の構成について説明する。
指令値演算部７０は、アシスト制御部７１、位相遅れ補償部７２、システム安定化制御部７３、加算器７４，７５、及び微分器７６を有している。

位相遅れ補償部７２は、トルクセンサ２３により検出された検出トルクＴｈａの位相を遅らせることにより、位相補償後の検出トルクＴｈを演算する。
アシスト制御部７１は、制御指令値としてのアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。アシスト制御部７１は、図３に示すマップＭ１及び図４に示すマップＭ２を記憶している。アシスト制御部７１は、アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する際にマップＭ１，Ｍ２を用いる。アシスト制御部７１は、ＡＤＡＳ制御装置１００により生成されるフラグＦを取得し、フラグＦが入力されているか否かに基づいて、マップＭ１，Ｍ２のいずれかを選択し、位相遅れ補償部７２による位相補償後の検出トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて、アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。また、アシスト制御部７１は、検出トルクＴｈの変化に対するアシスト制御量Ｔａｓ＊の変化の割合であるアシスト勾配Ｒａｇを位相遅れ補償部７２に出力する。

位相遅れ補償部７２は、検出トルクＴｈ、車速Ｖ、及びアシスト勾配Ｒａｇを取得する。位相遅れ補償部７２は、位相遅れ補償の特性に関わるアシスト勾配感応ゲインを演算するゲイン演算部を有している。このゲイン演算部は、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇに基づいてアシスト勾配感応ゲインを演算する。そして、ゲイン演算部は、位相遅れ補償の特性を車速Ｖに応じて複数の制御領域に分類し、それぞれの制御領域毎に、例えばアシスト勾配Ｒａｇの上昇に応じて、検出トルクＴｈａに対する位相補償後の検出トルクＴｈのゲイン（ｄＢ）を低減させるように、位相遅れ補償の特性を変更する。また、位相遅れ補償部７２は、位相補償後の検出トルクＴｈを演算する演算部を有している。この演算部は、アシスト勾配感応ゲインおよび検出トルクＴｈａに基づいて、位相補償後の検出トルクＴｈを演算する。そして、位相遅れ補償部７２は、位相補償後の検出トルクＴｈをアシスト制御部７１に出力する。

図３は、マップＭ１を示している。マップＭ１は、検出トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、アシスト制御量Ｔａｓ＊がより大きな絶対値となることを表している。アシスト制御部７１は、フラグＦが入力されていない（ＡＤＡＳ制御装置１００から操舵制御装置５０にＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊が入力されていない）場合、マップＭ１を用いてアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。このため、アシスト制御部７１は、フラグＦが入力されていない場合、すなわち運転者がステアリングホイール１１を操舵してトルクを入力する場合、検出トルクＴｈに基づいて、検出トルクＴｈと同符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。なお、検出トルクＴｈの絶対値が大きいほど、アシスト勾配Ｒａｇが大きくなるように設定されている。

図４は、マップＭ２を示している。マップＭ２は、入力される検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、すなわち運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの検出トルクＴｈが検出される場合、検出トルクＴｈが正であるときには負のアシスト制御量Ｔａｓ＊となり、検出トルクＴｈが負であるときには正のアシスト制御量Ｔａｓ＊となる関係を表している。アシスト制御部７１は、フラグＦが入力されている（ＡＤＡＳ制御装置１００から操舵制御装置５０にＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊が入力されている）場合、すなわち運転支援制御を実行する場合、マップＭ２を用いてアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。アシスト制御部７１は、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算することにより、運転者の操舵の意図なく運転者がステアリングホイール１１を保持することに基づいて入力された検出トルクＴｈを相殺している。相殺とは、検出トルクＴｈの絶対値を超えない絶対値のアシスト制御量Ｔａｓ＊が演算されることである。

一方、マップＭ２には、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０以上である場合、入力される検出トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、アシスト制御量Ｔａｓ＊が検出トルクＴｈと同符号でより大きな絶対値となる関係が示されている。検出トルクＴｈと同符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算することにより、運転者がステアリングホイールを操舵したことに基づいて入力された検出トルクＴｈと同じ方向にモータ２１を動作させることができる。

閾値Ｔｈ０は、車速Ｖにかかわらず一定値に設定されている。なお、閾値Ｔｈ０は、運転者がステアリングホイール１１を意図的に操舵したと判別できないような小さい検出トルクの値に基づいて設定される。また、閾値Ｔｈ０は、運転支援制御中に運転者がステアリングホイール１１を操舵した際に、どの程度の検出トルクからステアリング操作の補助が開始されるかに基づいて設定される。すなわち、閾値Ｔｈ０は、操舵の意図をもって運転者がステアリングホイール１１を操舵したことによって付与された検出トルクか、操舵の意図なく運転者がステアリングホイール１１を保持することに基づいて入力された検出トルクかを切り分ける観点で設定される。閾値Ｔｈ０未満の検出トルクＴｈは、運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの検出トルクである。

アシスト制御部７１は、フラグＦが入力され、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、車速Ｖが大きいほど、同一の検出トルクＴｈの値でも、絶対値の小さいアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。一方、アシスト制御部７１は、フラグＦが入力され、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０以上である場合、検出トルクＴｈが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、絶対値の大きいアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。

図２に示すように、位相補償部としてのシステム安定化制御部７３は、検出トルクＴｈａを微分器７６により微分した値であるトルク微分値ｄＴｈに基づく補償値として、システム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。システム安定化制御部７３は、図５に示すマップＭ３及び図６に示すマップＭ４を記憶している。システム安定化制御部７３は、ＡＤＡＳ制御装置１００により生成されるフラグＦ、検出トルクＴｈ、トルク微分値ｄＴｈ、及びアシスト勾配Ｒａｇを取得する。システム安定化制御部７３は、アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値を増加させるような、すなわちアシスト制御量Ｔａｓ＊の位相を補償するためのシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。アシスト制御量Ｔａｓ＊にシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊が加算されることにより、アシスト制御量Ｔａｓ＊の位相進み補償が行われている。

図５は、マップＭ３を示している。マップＭ３は、トルク微分値ｄＴｈの絶対値が大きいほど、トルク微分基礎制御量εｄｔがより大きな絶対値となる関係を表している。システム安定化制御部７３は、トルク微分値ｄＴｈが正に大きいほど、正に大きなトルク微分基礎制御量εｄｔを演算し、トルク微分値ｄＴｈが負に大きいほど、負に大きなトルク微分基礎制御量εｄｔを演算する。

図６は、マップＭ４を示している。マップＭ４は、アシスト勾配Ｒａｇの絶対値が大きいほど、アシスト勾配ゲインＫａｇがより小さな値となる関係を有するマップＭ４を表している。システム安定化制御部７３は、アシスト勾配Ｒａｇの絶対値に基づいて、アシスト勾配Ｒａｇの絶対値が大きいほど、より小さな絶対値となるように変化するアシスト勾配ゲインＫａｇを演算する。アシスト勾配ゲインＫａｇは、アシスト勾配Ｒａｇに対して反比例するように、「０」～「１．０」の範囲で設定される値である。

図２に示すように、システム安定化制御部７３は、ＡＤＡＳ制御装置１００により生成されるフラグＦ及び検出トルクＴｈに基づいて、システム安定化制御量Ｔｄｔ＊の演算態様を変更する。システム安定化制御部７３は、フラグＦが入力されていない場合、あるいはフラグＦが入力され、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０以上である場合、トルク微分基礎制御量εｄｔ及びアシスト勾配ゲインＫａｇを用いて、次式（１）によりシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。

Ｔｄｔ＊＝εｄｔ×Ｋａｇ …（１）
つまり、システム安定化制御部７３は、フラグＦが入力されていない場合、あるいはフラグＦが入力され、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０以上である場合、これらトルク微分基礎制御量εｄｔとアシスト勾配ゲインＫａｇとを乗算した値をシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊として出力する。

システム安定化制御部７３は、フラグＦが入力され、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、トルク微分基礎制御量εｄｔ及びアシスト勾配ゲインＫａｇを用いて、次式（２）によりシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。

Ｔｄｔ＊＝－εｄｔ×Ｋａｇ …（２）
つまり、システム安定化制御部７３は、フラグＦが入力され、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、これらトルク微分基礎制御量εｄｔとアシスト勾配ゲインＫａｇとを乗算した値の符号を逆の符号にした値をシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊として出力する。

加算器７４は、アシスト制御部７１により演算されたアシスト制御量Ｔａｓ＊に、システム安定化制御部７３により演算されたシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を加算することにより、アシスト指令値Ｔａ＊を演算する。

加算器７５は、加算器７４により演算されたアシスト指令値Ｔａ＊に、ＡＤＡＳ制御装置１００から操舵制御装置５０に入力されたＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を加算することにより、最終指令値Ｔ＊を演算する。

本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）運転支援制御を実行しているときに運転者がステアリングホイール１１を保持している場合、運転者は操舵の意図がないにもかかわらず、トルクセンサ２３のトーションバー２３ａが捩れる場合がある。運転者に操舵の意図がないにもかかわらず、トルクセンサ２３のトーションバー２３ａが捩れる場合としては、例えば以下の場合が該当する。運転支援制御を実行しているとき、運転者がステアリングホイール１１を操舵することなく、単にステアリングホイール１１に手を添えて保持する場合がある。この場合、運転支援制御の実行によりステアリングホイール１１は自動的に回転するため、運転者は操舵を意図することなく、添えた手をステアリングホイール１１の回転動作に追従させることになる。このとき、運転者がステアリングホイール１１の回転動作に上手く手を追従させることができず、回転動作に対して遅れて手を追従させる場合、または回転動作を見越して早めに手を追従させる場合、運転者に操舵の意図がないにもかかわらず、トルクセンサ２３のトーションバー２３ａが捩れることになる。

比較例として、フラグＦが入力されて、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満の場合に、アシスト制御部７１が検出トルクＴｈに基づいて検出トルクＴｈと同符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する場合について説明する。この場合、モータ２１はステアリングシャフト１２に、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に応じたトルクに加えて、検出トルクＴｈおよび検出トルクＴｈと同符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を反映したトルクを付与する。例えば、負の値のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングシャフト１２が左方向に回転されたとき、運転者がステアリングホイール１１を保持していると、トーションバー２３ａが捩られることにより、トルクセンサ２３を通じて正の検出トルクＴｈを検出する。そして、操舵制御装置５０は、正の検出トルクＴｈに基づいて、正のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算するため、負のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングシャフト１２を左方向に回転させるのと反対に、正の検出トルクＴｈ及び正のアシスト制御量Ｔａｓ＊に基づいてステアリングシャフト１２を右方向に回転させようとする。負のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊の方が正の検出トルクＴｈ及び正のアシスト制御量Ｔａｓ＊よりも大きいことから、結果的にステアリングシャフト１２は左方向に回転されることになるものの、正の検出トルクＴｈ及び正のアシスト制御量Ｔａｓ＊の分だけ左方向への回転量は小さくなる。この結果、運転支援制御を実行しているときには、実際の転舵輪４３，４３の転舵角θｔは、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいて設定されるべき転舵輪４３，４３の転舵角θｔからずれてしまう。

この点、本実施形態では、アシスト制御部７１は、フラグＦが入力されて、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満の場合、検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。これにより、検出トルクＴｈを相殺するようにモータ２１を駆動させることができる。例えば、負のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングシャフト１２が左方向に回転されたとき、運転者がステアリングホイール１１を保持していると、トーションバー２３ａが捩られることにより、トルクセンサ２３を通じて正の検出トルクＴｈを検出する。そして、操舵制御装置５０は、正の検出トルクＴｈに基づいて、正の検出トルクＴｈを相殺するべく負のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。このため、負のＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいてステアリングシャフト１２を左方向に回転させるとともに、正の検出トルクＴｈ及び負のアシスト制御量Ｔａｓ＊に基づいてステアリングシャフト１２が回転されることになる。したがって、たとえば運転者がステアリングホイール１１を保持した状態で、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づいて運転支援制御が実行されている場合、トーションバー２３ａの捩れに基づいて検出トルクＴｈが検出されたとしても、この検出トルクＴｈは、検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊によって相殺されることになる。このため、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊の通りに車両を走行させることができる。つまり、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊に基づく運転支援制御を安定して実行できる。また、運転支援制御中において、運転者がステアリングホイール１１を保持する際の負担を軽減することもできるようになる。

（２）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の捩れに基づいて検出トルクＴｈａを検出するため、運転者によりステアリングホイール１１が操舵されてから、あるいはモータ２１によってステアリングシャフト１２にトルクが付与されてから、検出トルクＴｈａを検出するまでにはタイムラグがある。このため、システム安定化制御部７３は、検出トルクＴｈａの微分値であるトルク微分値ｄＴｈに基づいて、システム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算することにより、アシスト制御量Ｔａｓ＊の位相補償を行う。

フラグＦが入力されて、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満の場合、アシスト制御部７１は、検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。比較例として、フラグＦが入力されて、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満の場合、システム安定化制御部７３が検出トルクＴｈと同符号のシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算すると、アシスト制御量Ｔａｓ＊の符号とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の符号とが逆になる。この比較例の場合、アシスト制御部７１が検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算したとしても、システム安定化制御量Ｔｄｔ＊が検出トルクＴｈと同符号であると、アシスト制御量Ｔａｓ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊とが打ち消しあう。このため、検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算することの効果が低減することになる。

この点、本実施形態では、フラグＦが入力されて、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満の場合には、アシスト制御部７１は検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算し、システム安定化制御部７３は検出トルクＴｈと逆符号のシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。システム安定化制御部７３はアシスト制御量Ｔａｓ＊と同じ符号のシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算しているため、アシスト制御量Ｔａｓ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊とが打ち消しあうことなく、検出トルクＴｈを相殺するようにモータ２１を駆動できる。このように、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊にアシスト制御量Ｔａｓ＊及びシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を反映させる場合において、最終指令値Ｔ＊の演算を適切なものとすることができる。

（３）車速Ｖが大きい場合は車速Ｖが小さい場合と比べて、セルフアライニングトルクが大きくなることから、転舵輪４３，４３を所定の転舵角にするために必要なモータ２１のトルクは異なることになる。すなわち、検出トルクＴｈが同一値であったとしても、車速Ｖの大小により、車両のステアリングシャフト１２に付与するべきモータ２１のトルクは異なるものとなる。そこで、本実施形態では、アシスト制御部７１は、フラグＦが入力され、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満のとき、車速Ｖが大きいほど、絶対値の小さなアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算している。これにより、アシスト制御部７１は、運転支援制御中における最終指令値Ｔ＊の演算を適切なものとすることができる。

（４）検出トルクＴｈが運転者の意図しない操舵であることを示すものか、あるいは運転者の意図した操舵であることを示すものかを切り分ける閾値Ｔｈ０を、車速Ｖにかかわらず一定値としている。車速Ｖにかかわらず１つの閾値Ｔｈ０を設定すればよいことから、設計上容易にこの閾値Ｔｈ０を決定することができる。

なお、本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。
・本実施形態では、閾値Ｔｈ０は、車速Ｖが大きいほど、小さく設定されてもよい。

・アシスト制御部７１は、フラグＦが入力され、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、車速Ｖにかかわらず、検出トルクＴｈの絶対値を減少させるような一定値のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算してもよい。

・システム安定化制御部７３は、トルク微分値ｄＴｈに加えて車速Ｖなどの他のパラメータも考慮して、システム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算してもよい。
・システム安定化制御部７３は、フラグＦが入力された場合、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合のシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を、検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０以上である場合のシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊と同じ符号にしてもよい。

・操舵制御装置５０にシステム安定化制御部７３は設けられなくてもよい。また、操舵制御装置５０に位相遅れ補償部７２は設けられなくてもよい。
・アシスト制御部７１は、検出トルクＴｈのみに基づいてアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算するようにしてもよいし、検出トルクＴｈ及びその他の要素に基づいてアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算するようにしてもよいし、検出トルクＴｈ及び車速Ｖとこれら以外の要素に基づいてアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算するようにしてもよい。すなわち、アシスト制御部７１は、少なくとも検出トルクＴｈを用いてアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算すればよい。

・回転角センサ２４は、モータ２１の回転角θｍを検出したが、これに限らない。たとえば、回転角センサ２４はステアリングシャフト１２の回転角を検出するステアリングセンサであってもよい。すなわち、回転角センサ２４は、モータ２１の回転角θｍに換算可能な値を検出するものであれば、どのようなものであってもよい。

・ＡＤＡＳ制御装置１００は、フラグＦを生成したが、生成しなくてもよい。この場合、フラグＦの代わりにＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を入力し、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊が生成されているか否かで、運転支援制御中であるか否かを判断してもよい。

・わずかな検出トルクＴｈであっても操舵介入したいと思う運転者もいれば、ある程度大きな検出トルクＴｈでなければ操舵介入したくないと思う運転者もいる。操舵介入とは、運転支援制御を実行しつつも、運転者によるステアリングホイール１１の操舵に応じて車両の走行状態を変更するものである。このため、運転者は好みに応じて、運転者が車両に設けられたスイッチの操作を通じて走行状態を変更するモードを選択し、閾値Ｔｈ０を可変にしてもよい。この場合、選択されたモードに応じた信号が、アシスト制御部７１に入力されることにより、変更しても影響のない範囲で閾値Ｔｈ０が変更される。

・閾値Ｔｈ０は、検出トルクＴｈの値が小さい場合でも運転者のステアリング操作を補助するのであれば閾値Ｔｈ０は小さい値に設定され、検出トルクＴｈの値が大きい場合でなければ運転者のステアリング操作を補助しないのであれば閾値Ｔｈ０は大きい値に設定されてもよい。すなわち、車両の仕様や使用環境等に応じて、閾値Ｔｈ０は適宜変更可能である。

・ＡＤＡＳ制御装置１００からのＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊は、アシスト制御部７１と加算器７４との間に入力されるようにしてもよい。この場合、加算器７４には、アシスト制御部７１により演算されたアシスト制御量Ｔａｓ＊に、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を加算した値が入力される。

・ＡＤＡＳ制御装置１００からのＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊は、電流指令値演算部５４とモータ制御信号生成部５５との間に入力されるようにしてもよい。この場合、モータ制御信号生成部５５には、電流指令値演算部５４により演算された電流指令値Ｉ＊と、ＡＤＡＳ指令値Ｔａｄ＊を電流指令値に換算した値との総和が入力される。なお、この場合については、電流指令値Ｉ＊を演算する際に行われることがある角度制御は用いられない。

・ＡＤＡＳ制御装置１００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１００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５０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。

・アシスト制御部７１は、フラグＦが入力され、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合に演算される検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊は、検出トルクＴｈの絶対値と等しい絶対値のアシスト制御量Ｔａｓ＊であってもよいし、検出トルクＴｈの絶対値よりも小さい絶対値のアシスト制御量Ｔａｓ＊であってもよい。

・アシスト制御部７１は、フラグＦが入力され、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、検出トルクＴｈと逆符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算したが、これに限らない。例えば、アシスト制御部７１は、運転支援制御を実行する場合も運転支援制御を実行しない場合も、検出トルクＴｈと同符号のアシスト制御量Ｔａｓ＊を演算し、アシスト制御部７１とは別に設けられる補償部により演算される補償値をアシスト制御量Ｔａｓ＊に加算した値を、加算器７４に出力するようにしてもよい。この補償値は、フラグＦが入力され、かつ検出トルクＴｈの絶対値が閾値Ｔｈ０未満である場合、検出トルクＴｈと逆符号の値となる。

・本実施形態では、操舵装置１にＨＰＳ３を設けたが、ＨＰＳ３は設けなくてもよい。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。

例えば図７に示すように、操舵装置１をステアリングシャフト１２にモータ２１のトルクを付与するタイプのＥＰＳ２に具体化してもよい。ステアリングシャフト１２はラックアンドピニオン機構１４を構成し、その下端部はステアリングシャフト１２に対して交わる方向へ延びるラックシャフト１３に連結されている。ラックアンドピニオン機構１４によりラックシャフト１３は、往復移動可能に支持されている。ラックシャフト１３の両端は、それぞれタイロッド１５，１５を介して、左右の転舵輪４３，４３に連結されている。

また、ラックシャフト１３に動力伝達機構を介してモータ２１のトルクを付与するタイプのＥＰＳに具体化してもよい。また、操舵装置１をステアリングホイール１１とラックシャフト１３との間がクラッチにより機械的に分離可能なステアバイワイヤ装置に適用してもよいし、ステアリングホイール１１とラックシャフト１３との間がクラッチにより機械的に分離したステアバイワイヤ装置に適用してもよい。ステアバイワイヤ装置であっても、クラッチによりステアリングホイール１１とラックシャフト１３との間が機械的に接続される場合のみならず、クラッチによりステアリングホイール１１とラックシャフト１３との間が機械的に分離される場合にも同様の課題が生じるからである。例えば運転者がステアリングホイール１１を保持しているときに、適度な操舵反力を発生させるためのモータからトルクが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側の部分に付与されると、検出トルクＴｈａが検出される。

１…操舵装置、２…ＥＰＳ、３…ＨＰＳ、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、２５…車速センサ、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、５０…操舵制御装置、５１…マイコン、５２…駆動回路、５３…電流センサ、５４…電流指令値演算部、５５…モータ制御信号生成部、７０…指令値演算部、７１…アシスト制御部、７２…位相遅れ補償部、７３…システム安定化制御部、７４，７５…加算器、７６…微分器、１００…ＡＤＡＳ制御装置、Ｉ…実電流値、Ｉ＊…電流指令値、εｄｔ…トルク微分基礎制御量、ｄＴｈ…トルク微分値、Ｋａｇ…アシスト勾配ゲイン、Ｒａｇ…アシスト勾配、Ｓｍ…モータ制御信号、Ｔ＊…最終指令値、Ｔａ＊…アシスト指令値、Ｔｈ，Ｔｈａ…検出トルク、Ｔｈ０…閾値、Ｔａｄ＊…ＡＤＡＳ指令値、Ｔａｓ＊…アシスト制御量、Ｔｄｔ＊…システム安定化制御量、Ｖ…車速、θｍ…回転角、θｓ…操舵角、θｔ…転舵角。

Claims (4)

1. 車両の操舵機構に付与されるトルクを発生させるモータを制御する操舵制御装置において、
   トルクセンサにより検出される検出トルクに基づいて前記モータから前記操舵機構に前記トルクを付与するトルク付与制御を実行するための制御指令値、及び運転者の操舵を支援する運転支援制御を実行するための運転支援指令値の少なくとも一方に基づいて前記モータの制御を実行するための最終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、前記運転支援指令値が入力され、かつ運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクが検出される場合、前記検出トルクを相殺するべく当該検出トルクに対して逆符号の成分を含むように前記最終指令値を演算するように構成され、
   運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクは、ステアリングホイールに手を添えて保持したときに、前記ステアリングホイールの回転動作に対して遅れて手を追従させる場合、または前記ステアリングホイールの回転動作を見越して早めに手を追従させる場合に、検出されるトルクである操舵制御装置。
2. 前記指令値演算部は、前記検出トルクに基づいて、前記制御指令値の位相を補償するための補償値を演算する位相補償部を有し、
   前記位相補償部は、前記制御指令値と同符号の前記補償値を演算する請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記運転支援指令値が入力され、かつ運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクが検出される場合、前記指令値演算部は、車両の走行速度の値が大きいときには前記走行速度の値が小さいときと比べて、前記最終指令値に含まれる前記検出トルクに対する逆符号の成分を小さくする請求項１または２に記載の操舵制御装置。
4. 前記指令値演算部は、運転者の意図しない操舵であることを示す大きさの前記検出トルクと運転者の意図した操舵であることを示す大きさの前記検出トルクとを切り分ける閾値を、車両の走行速度にかかわらず一定値としている請求項１～３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。

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