JP7276217B2 - パワーステアリング制御装置、パワーステアリングの制御方法、プログラム、及び自動操舵システム - Google Patents

Description

本発明は、パワーステアリング制御装置、パワーステアリングの制御方法、プログラム、及び自動操舵システムに関する。

従来、パワーステアリング装置及び自動操舵システムが搭載されている車両が知られている。例えば、特許文献１には、ドライバがステアリングホイールに付与したトルクであるドライバ入力トルクを推定し、推定したドライバ入力トルクを用いて、ステアリングホイールの操舵角を制御する角度制御部への入力を修正することにより、手動運転と、自動運転との切り替え無しで手動操作を可能にする方法が開示されている。特許文献１では、自動操舵制御に対応する自動目標操舵角に、ドライバ入力トルクから生成されたドライバの操舵に対応する手動目標操舵角を加算し、目標操舵角を角度制御部に入力することにより、パワーステアリングを制御する。

特開２０１９－１４４６８号公報

特許文献１に示す方法では、自動操舵制御と、手動操舵制御とを両立することができているものの、手動操舵制御時にドライバのフィーリングを考慮していないという問題がある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ドライバのフィーリングを向上させつつ自動操舵制御と手動操舵制御とを両立することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、車両の自動操舵と、前記車両のドライバによる操舵とに基づいてパワーステアリングを制御するパワーステアリング制御装置であって、前記車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するトルク取得部と、前記ステアリングホイールの操舵角を取得する操舵角取得部と、前記操舵角の角速度を取得する角速度取得部と、前記トルク取得部が取得した前記操舵トルクと、前記操舵角取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記ドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定する推定部と、前記角速度取得部が取得した前記操舵角の角速度に基づいて、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操舵に対する抵抗感を示すトルクである摩擦トルクを特定する摩擦トルク特定部と、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記操舵をアシストするアシストトルクを特定するアシストトルク特定部と、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクと、前記摩擦トルク特定部が特定した前記摩擦トルクと、前記アシストトルク特定部が特定した前記アシストトルクとに基づいて、前記ドライバの操舵に対応する手動目標操舵角を算出する操舵角算出部と、前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、前記操舵角算出部が特定した前記手動目標操舵角とに基づいて、前記車両のパワーステアリングに係るモータを制御するモータ制御部と、を備える、パワーステアリング制御装置を提供する。

前記パワーステアリング制御装置は、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールを操作しているハンズオン状態であるか否かを検知するハンズオン検知部をさらに有し、前記操舵角算出部は、前記ハンズオン検知部が前記ハンズオン状態を検知している場合に、前記手動目標操舵角を算出してもよい。

前記操舵角算出部は、前記ステアリングホイールの運動方程式に対して、前記ドライバ入力トルクと、前記摩擦トルクと、前記アシストトルクとの合成トルクを入力し、前記運動方程式を解くことにより、前記手動目標操舵角を算出してもよい。

前記摩擦トルク特定部は、前記運動方程式における慣性項に含まれる慣性係数と、前記運動方程式における粘性項に含まれる粘性係数とに基づいて定められた、前記操舵角の角速度と、前記摩擦トルクとの関係を示す摩擦マップに基づいて、前記操舵角の角速度に対応する前記摩擦トルクを特定してもよい。

前記パワーステアリング制御装置は、前記操舵角の角速度と、前記摩擦トルクとの関係を示し、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操舵に対する抵抗感の強さが異なる複数の摩擦マップを記憶する記憶部をさらに有し、前記摩擦トルク特定部は、前記複数の摩擦マップのうち、前記ドライバが選択した前記抵抗感の強さに対応する前記摩擦マップに基づいて、摩擦トルクを特定してもよい。

前記操舵角算出部は、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクが良好でないと判定した場合、前記トルク取得部が取得した前記操舵トルクに基づいて、前記手動目標操舵角を算出してもよい。

本発明の第２の態様においては、パワーステアリングを制御するコンピュータが実行する、車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するステップと、前記ステアリングホイールの操舵角を取得するステップと、前記操舵角の角速度を取得するステップと、取得された前記操舵トルクと、取得された前記操舵角とに基づいてドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定するステップと、取得された前記操舵角の角速度に基づいて、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操舵に対する抵抗感を示すトルクである摩擦トルクを特定するステップと、推定された前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記操舵をアシストするアシストトルクを特定するステップと、推定された前記ドライバ入力トルクと、特定された前記摩擦トルクと、特定された前記アシストトルクとに基づいて、前記ドライバの操舵に対応する手動目標操舵角を算出するステップと、前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、特定された前記手動目標操舵角とに基づいて、前記車両のパワーステアリングに係るモータを制御するステップと、を有する、パワーステアリングの制御方法を提供する。

本発明の第３の態様においては、コンピュータを、第１の態様の前記パワーステアリング制御装置として機能させる、プログラムを提供する。

本発明の第４の態様においては、車両のステアリングホイールと、前記ステアリングホイールにかかる前記操舵トルクを検出する第１検出器と、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する第２検出器とを有し、前記車両に搭載されているパワーステアリングと、前記パワーステアリングを制御する第１の態様の前記パワーステアリング制御装置と、を備える、自動操舵システムを提供する。

本発明によれば、ドライバのフィーリングを向上させつつ自動操舵制御と手動操舵制御とを両立することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る自動操舵システム１０の構成例を示す。 本実施形態に係るパワーステアリング制御装置１００の構成例を示す。 目標操舵角算出部１６０の構成例を示す。 本実施形態に係るパワーステアリング制御装置１００の動作フローの一例を示す。 本実施形態に係る重み係数設定処理の動作フローの一例を示す。

＜自動操舵システム１０の構成例＞
図１は、本実施形態に係る自動操舵システム１０の構成例を示す。自動操舵システム１０は、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるシステムである。自動操舵システム１０は、車両のパワーステアリング２０と、パワーステアリング制御装置１００とを備える。

パワーステアリング２０は、ドライバがステアリングホイールをスムーズに操舵できるように、ステアリングホイールの回転動作を補助する。これにより、ドライバは、より小さい入力トルクでステアリングホイールを操舵することができる。パワーステアリング２０は、ステアリングホイール２１、モータ２２、ウォーム２３、ウォームホイール２４、第１トーションバー２５、第２トーションバー２６、アクチュエータ２７、車輪２８、第１検出器３１、及び第２検出器３２を有する。

ドライバは、環状のステアリングホイール２１を操作することにより車両の進行方向を調整する。ここで、ステアリングホイール２１の角度を操舵角とする。また、ドライバがステアリングホイール２１を操作している状態をハンズオン状態とし、ステアリングホイール２１を操作していない状態をハンズオフ状態とする。

モータ２２は、入力する駆動信号に応じてステアリングホイール２１を駆動することにより、ステアリングホイール２１にアシストトルク及び摩擦トルクを付与する。アシストトルクは、ドライバの操舵力を軽減するためのトルクであり、ドライバがステアリングホイール２１に付与したトルクであるドライバ入力トルクの符号と同符号のトルクである。摩擦トルクは、ドライバによるステアリングホイール２１の操舵に対する抵抗感を示すトルクであり、ドライバ入力トルクの符号と異なる符号のトルクである。駆動信号は、例えば、モータ２２に流す電流値を指定する信号である。モータ２２は、ウォーム２３を回転させ、ウォーム２３とかみ合うウォームホイール２４を回転させる。ウォームホイール２４の軸の一方の端部は、第１トーションバー２５を介してステアリングホイール２１に接続されている。

ウォームホイール２４の軸の一方の端部とは反対側の端部は、第２トーションバー２６を介してアクチュエータ２７に接続されている。アクチュエータ２７は、ウォームホイール２４から伝わる力に応じて、車輪２８の角度を変更する。アクチュエータ２７は、一例として、油圧アクチュエータである。

第１検出器３１は、ステアリングホイール２１にかかる操舵トルクを検出する。第１検出器３１は、例えば、第１トーションバー２５に設けられており、第１トーションバー２５の復元力を操舵トルクとして検出する。

第２検出器３２は、ステアリングホイール２１の操舵角を検出する。第２検出器３２は、例えば、ステアリングホイール２１に設けられており、車両を直進させるステアリングホイール２１の操舵角を基準とした角度を操舵角として検出する。一例として、基準の角度は０度である。これに代えて、第２検出器３２は、モータ２２に設けられていてもよい。この場合、第２検出器３２は、例えば、モータ２２がウォーム２３を回転させている角度を検出し、検出された角度に対応するステアリングホイール２１の角度を操舵角として出力する。

パワーステアリング制御装置１００は、以上のようなパワーステアリング２０を制御する。パワーステアリング制御装置１００は、自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、ドライバのステアリングホイール２１の操作に係る手動目標操舵角とに基づき、モータ２２を駆動させるための駆動信号をモータ２２に供給する。パワーステアリング制御装置１００は、例えば、車両に搭載されている自動操舵制御を行うＥＣＵ（Engine Control Unit）等から自動操舵制御に係る操舵角である自動目標操舵角を取得する。以上のようなパワーステアリング制御装置１００について、次に説明する。

＜パワーステアリング制御装置１００の構成例＞
図２は、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置１００の構成例を示す。パワーステアリング制御装置１００は、ドライバによる操舵と、自動操舵制御による操舵とに基づいてパワーステアリング２０を制御する。パワーステアリング制御装置１００は、トルク取得部１１０と、操舵角取得部１２０と、記憶部１３０と、推定部１４０と、ハンズオン検知部１５０と、目標操舵角算出部１６０と、モータ制御部１７０とを備える。

トルク取得部１１０は、車両のステアリングホイール２１にかかる操舵トルクを車両のパワーステアリング２０から取得する。トルク取得部１１０は、例えば、第１検出器３１から操舵トルクを取得する。また、トルク取得部１１０は、第１検出器３１が検出してデータベース等に記憶した操舵トルクを、当該データベースから取得してもよい。この場合、トルク取得部１１０は、ネットワークを介して操舵トルクの情報を取得してもよい。

操舵角取得部１２０は、ステアリングホイール２１の操舵角をパワーステアリング２０から取得する。操舵角取得部１２０は、例えば、第２検出器３２から操舵角を取得する。また、操舵角取得部１２０は、第２検出器３２が検出してデータベース等に記憶した操舵角を、当該データベースから取得してもよい。この場合、操舵角取得部１２０は、ネットワークを介して操舵角の情報を取得してもよい。

記憶部１３０は、トルク取得部１１０が取得した操舵トルク及び操舵角取得部１２０が取得した操舵角の情報を記憶する。また、記憶部１３０は、パワーステアリング制御装置１００が動作の過程で生成する（又は利用する）中間データ、算出結果、閾値、及びパラメータ等を記憶する。記憶部１３０は、例えば、操舵トルク及び操舵角の値を、取得した時刻に対応付けて記憶する。また、記憶部１３０は、目標操舵角に対応付けて操舵トルク及び操舵角の値を記憶してもよい。記憶部１３０は、パワーステアリング制御装置１００内の各部の要求に応じて、記憶したデータを要求元に供給してもよい。

記憶部１３０は、コンピュータがパワーステアリング制御装置１００として動作する場合、パワーステアリング制御装置１００として機能するＯＳ（Operating System）、及びプログラムの情報を格納してもよい。また、記憶部１３０は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。

記憶部１３０は、ドライバがステアリングホイール２１に付与するトルクであるドライバ入力トルクと、ドライバ入力トルクに対してモータ２２がステアリングホイール２１に付与するアシストトルクとを関連付けた情報であるトルクアシストマップを格納する。記憶部１３０は、ステアリングホイール２１の操舵角の角速度と、角速度に対応してモータ２２がステアリングホイール２１に付与する摩擦トルクとを関連付けた情報である摩擦マップを格納する。また、コンピュータは、記憶部１３０に記憶されたプログラムを実行することによって、パワーステアリング制御装置１００として機能する。

記憶部１３０は、例えば、コンピュータ等のＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部１３０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及び／又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を含んでもよい。また、コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等をさらに備えてもよい。

推定部１４０は、トルク取得部１１０が取得した操舵トルクと、操舵角取得部１２０が取得した操舵角とに基づいて、ドライバ入力トルクを推定する。また、推定部１４０は、角速度取得部として機能し、ステアリングホイール２１の操舵角の角速度を取得する。

具体的には、推定部１４０は、ステアリングホイール２１に付与されるトルクと、ステアリングホイール２１の操舵角との関係を示すステアリングホイール２１の運動方程式を解くことにより、ドライバ入力トルクの推定値と、操舵角の角速度とを算出する。ステアリングホイール２１の運動方程式は、一例として、次式のように示される。

ここで、ドライバ入力トルクをＴ_ｄ、トルク取得部１１０が取得した操舵トルクをＴ_ｈ、操舵角取得部１２０が取得した操舵角をθ_ｈ、時間をtとした。また、（数１）式の左辺第一項は慣性項であり、Ｉ_ｈを慣性係数とした。（数１）式の左辺第２項は粘性項であり、Ｃ_ｈを粘性係数とした。（数１）式の左辺には、さらに重力項等が加わってもよい。

推定部１４０は、推定したドライバ入力トルクをハンズオン検知部１５０と目標操舵角算出部１６０とに出力するとともに、取得した角速度を目標操舵角算出部１６０に出力する。なお、本実施形態では、推定部１４０がステアリングホイール２１の操舵角の角速度を取得したが、これに限らない。例えば、操舵角取得部１２０が取得した角速度を時間微分することにより、角速度を取得してもよい。また、操舵角の角速度を検出する角速度検出器をステアリングシャフトに設けておき、角速度検出器が検出した角速度を取得してもよい。

ハンズオン検知部１５０は、推定部１４０が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバがステアリングホイール２１を操作しているハンズオン状態であるか否かを検知する。ハンズオン検知部１５０は、例えば、推定部１４０から出力されたドライバ入力トルクの推定値が第１閾値を超えたことに応じて、ハンズオン状態であることを検知する。また、ハンズオン検知部１５０は、ドライバ入力トルクの推定値が第１閾値を超えた状態が予め定められた時間以上継続したことに応じて、ハンズオン状態であることを検知してもよい。

ハンズオン検知部１５０は、検知した状態を示す状態情報を目標操舵角算出部１６０に出力する。例えば、ハンズオン検知部１５０は、ハンズオン状態を検知している場合に、ハンズオン状態を示す状態情報を目標操舵角算出部１６０に出力し、ハンズオフ状態を検知している場合に、ハンズオフ状態を示す状態情報を目標操舵角算出部１６０に出力する。

目標操舵角算出部１６０は、推定部１４０が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバによるステアリングホイール２１の操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出する。目標操舵角算出部１６０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知している場合に、手動目標操舵角を算出する。

図３は、目標操舵角算出部１６０の構成例を示す。図３に示すように、目標操舵角算出部１６０は、摩擦トルク特定部１６１と、アシストトルク特定部１６２と、加算器１６３と、加算器１６４と、操舵角算出部１６５とを備える。

摩擦トルク特定部１６１は、角速度取得部が取得した操舵角の角速度に基づいて摩擦トルクを特定する。具体的には、摩擦トルク特定部１６１は、記憶部１３０に格納されている摩擦マップを参照し、推定部１４０から出力された操舵角の角速度に関連付けられている摩擦トルクを特定する。ここで、摩擦マップにおける角速度と摩擦トルクとの関係は、例えば、上述したステアリングホイール２１の運動方程式における慣性項に含まれる慣性係数と、粘性項に含まれる粘性係数とに基づいて定められている。

なお、本実施形態では、操舵角の角速度と、摩擦トルクとの関係を示し、ドライバによるステアリングホイール２１の操舵に対する抵抗感の強さが異なる複数の摩擦マップを記憶部１３０に記憶してもよい。そして、摩擦トルク特定部１６１は、車両に設けられている操作部を介して、操舵に対する抵抗感の強さの選択をドライバから受け付け、複数の摩擦マップのうち、ドライバが選択した抵抗感の強さに対応する摩擦マップに基づいて、摩擦トルクを特定してもよい。このようにすることで、ドライバは、自身のフィーリングに適した摩擦トルクを選択することができるので、操舵時のフィーリングを向上させることができる。

アシストトルク特定部１６２は、推定部１４０が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバの操舵をアシストするアシストトルクを特定する。具体的には、アシストトルク特定部１６２は、記憶部１３０に格納されているトルクアシストマップを参照し、推定部１４０から出力されたドライバ入力トルクに関連付けられているアシストトルクを特定する。

なお、目標操舵角算出部１６０は、推定部１４０から出力されたドライバ入力トルクの推定精度が良好であるか否かを判定してもよい。この場合、推定部１４０が予め上述したステアリングホイール２１の運動方程式の精度を特定しておき、目標操舵角算出部１６０が、運動方程式の精度に基づいて、ドライバ入力トルクの推定精度が良好であるか否かを判定する。また、推定部１４０によるドライバ入力トルクの推定遅れが大きいと、ドライバの操舵意思に対して修正値の算出が遅れ、操舵フィーリングが悪化する場合がある。このため、目標操舵角算出部１６０は、手動目標操舵角に対する操舵角の応答特性に基づいて操舵フィーリングが悪化しているか否かを判定することにより、ドライバ入力トルクの推定精度が良好であるか否かを判定してもよい。

目標操舵角算出部１６０は、ドライバ入力トルクの推定精度が良好でない場合、ドライバ入力トルクの代わりにトルク取得部１１０が取得した操舵トルクを用いて、アシストトルクを特定し、当該操舵トルクにアシストトルクを加算してもよい。

加算器１６３は、推定部１４０から出力されたドライバ入力トルクに、アシストトルク特定部１６２が特定したアシストトルクを加算する。加算器１６４は、加算器１６３から出力された加算後のトルクに、摩擦トルク特定部１６１が特定したトルクを加算する。加算器１６４は、加算後のトルクを合成トルクとして操舵角算出部１６５に出力する。

操舵角算出部１６５は、推定部１４０が推定したドライバ入力トルクと、摩擦トルク特定部１６１が特定した摩擦トルクと、アシストトルク特定部１６２が特定したアシストトルクとに基づいて、ドライバの操舵に対応する手動目標操舵角を算出する。

操舵角算出部１６５は、上述したステアリングホイール２１の運動方程式に対して、加算器１６４から出力された合成トルクを入力し、運動方程式を解くことにより、手動目標操舵角を算出する。手動目標操舵角を算出する場合のステアリングホイール２１の運動方程式は、一例として、次式のように示される。ここで、合成トルクをＴ_ｄｃ、手動目標操舵角をθ_ｍとした。Ｉ_ｍ、Ｃ_ｍ、及びＫ_ｍは、操舵フィーリングが良好となるように予め設計者が調整するパラメータである。なお、Ｉ_ｍ及びＣ_ｍは、設計者が調整するものとしたが、これに限らず、ステアリングホイール２１の運動方程式に用いられているＩ_ｈ及びＣ_ｈと合わせるようにしてもよい。

モータ制御部１７０は、ハンズオン検知部１５０によるハンズオン状態の検知状態と、目標操舵角算出部１６０から出力される手動目標操舵角と、自動操舵制御を行うＥＣＵ等から出力される自動目標操舵角とに基づき、パワーステアリング２０のモータ２２を制御する。

モータ制御部１７０は、自動操舵制御を行うＥＣＵ等から出力される自動目標操舵角と、目標操舵角算出部１６０が算出した手動目標操舵角とを合成した合成目標操舵角を算出する。モータ制御部１７０は、算出した合成目標操舵角に対応する駆動信号を生成してモータ２２に供給することにより、モータ２２を制御する。モータ制御部１７０は、目標操舵角算出部１６０が手動目標操舵角を算出していない場合、自動操舵制御を行うＥＣＵ等から出力される自動目標操舵角をそのまま合成目標操舵角とする。

モータ制御部１７０は、一例として、次式に示すように合成目標操舵角を算出する。
ここで、自動目標操舵角をθ_ａ、合成目標操舵角θ_ｒｅｆ、重み係数をｋとした。重み係数の最小値は０、最大値は１であるものとする。

モータ制御部１７０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知していない場合に、重み係数ｋを１とし、自動操舵制御に係る自動目標操舵角に基づいて、モータ２２を制御する。モータ制御部１７０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知している場合に、重み係数ｋを０とし、自動操舵制御に係る自動目標操舵角に基づいて、モータ２２を制御する。なお、モータ制御部１７０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知していない場合に、重み係数ｋを０．５よりも大きい値とし、自動目標操舵角を優先して、モータ２２を制御してもよい。また、モータ制御部１７０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知していない場合に、重み係数ｋを０．５よりも小さい値とし、手動目標操舵角を優先して、モータ２２を制御してもよい。

モータ制御部１７０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知していない状態において、ハンズオン状態を検知すると、時間の経過に応じて、重み係数を１から０に徐々に変化させることにより、合成目標操舵角を算出する。例えば、重み係数を１から０に切り替える期間を第１切替期間とすると、モータ制御部１７０は、第１切替期間において、重み係数を１から単調減少させることにより、重み係数を１から０に変化させる。例えば、第１切替期間は０．１秒であるものとするが、これに限らず、０．１秒とは異なる期間であってもよい。

また、モータ制御部１７０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知している状態において、ハンズオン状態を検知しなくなると、時間の経過に応じて、重み係数を０から１に徐々に変化させることにより、合成目標操舵角を算出する。例えば、重み係数を０から１に切り替える期間を第２切替期間とすると、モータ制御部１７０は、第２切替期間において、重み係数を０から単調増加させることにより、重み係数を０から１に変化させる。例えば、第２切替期間は０．１秒であるものとするが、これに限らず、０．１秒とは異なる期間であってもよい。このようにすることで、モータ制御部１７０は、ハンズオン状態か否かに基づいて、操舵をスムーズに切り替えて、安全な走行を維持することができる。

＜パワーステアリング制御装置１００における処理の流れ＞
図４は、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置１００の動作フローの一例を示す。パワーステアリング制御装置１００は、図４のＳ３００からＳ３８０の動作を実行することにより、パワーステアリング２０を制御して、ステアリングホイール２１を適切に操舵する。

まず、モータ制御部１７０は、自動目標操舵角を取得する（Ｓ３００）。モータ制御部１７０は、例えば、ＥＣＵから供給される自動目標操舵角を取得する。次に、トルク取得部１１０は、車両のステアリングホイール２１にかかる操舵トルクを車両のパワーステアリング２０から取得する（Ｓ３１０）。トルク取得部１１０は、パワーステアリング２０に設けられている第１検出器３１から操舵トルクの検出結果を取得する。次に、操舵角取得部１２０は、ステアリングホイール２１の操舵角をパワーステアリング２０から取得する（Ｓ３２０）。操舵角取得部１２０は、パワーステアリング２０に設けられている第２検出器３２から操舵角の検出結果を取得する。操舵トルク及び操舵角のサンプリングタイミング及びサンプリング時間は、略同一であることが望ましい。

次に、推定部１４０は、トルク取得部１１０が取得した操舵トルクと、操舵角取得部１２０が取得した操舵角とに基づいて、ドライバ入力トルクを推定する（Ｓ３３０）。次に、ハンズオン検知部１５０は、推定部１４０が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバがステアリングホイール２１を操作しているハンズオン状態であるか否かを検知する。

次に、目標操舵角算出部１６０は、重み係数設定処理を実行する（Ｓ３４０）。重み係数設定処理の詳細については後述する。次に、目標操舵角算出部１６０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知しているか否かを判定する（Ｓ３５０）。目標操舵角算出部１６０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知していると判定すると、Ｓ３６０に処理を移し、ハンズオン状態を検知していないと判定すると、Ｓ３７０に処理を移す。

次に、目標操舵角算出部１６０は、推定部１４０が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバによるステアリングホイール２１の操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出する（Ｓ３６０）。

次に、モータ制御部１７０は、自動操舵制御を行うＥＣＵ等から出力される自動目標操舵角と、目標操舵角算出部１６０が算出した手動目標操舵角とを合成した合成目標操舵角を算出する（Ｓ３７０）。次に、モータ制御部１７０は、合成目標操舵角に対応する駆動信号を生成してモータ２２に供給することにより、モータ２２を制御し（Ｓ３８０）、Ｓ３００に戻る。

図５は、本実施形態に係る重み係数設定処理の動作フローの一例を示す。
まず、目標操舵角算出部１６０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知しているか否かを判定する（Ｓ３４１）。目標操舵角算出部１６０は、ハンズオン検知部１５０がハンズオン状態を検知していると判定すると、Ｓ３４２に処理を移し、ハンズオン状態を検知していないと判定すると、Ｓ３４４に処理を移す。

目標操舵角算出部１６０は、Ｓ３４２において、重み係数が０よりも大きいか否かを判定する。目標操舵角算出部１６０は、重み係数が０よりも大きいと判定すると（Ｓ３４２のＹＥＳ）、重み係数を所定値減算し（Ｓ３４３）、重み係数が０であると判定すると（Ｓ３４２のＮＯ）、重み係数設定処理を終了する。ここで、所定値は、１よりも小さい値であるものとする。

目標操舵角算出部１６０は、Ｓ３４４において、重み係数が１よりも小さいか否かを判定する。目標操舵角算出部１６０は、重み係数が１よりも小さいと判定すると（Ｓ３４４のＹＥＳ）、重み係数を所定値加算し（Ｓ３４５）、重み係数が１であると判定すると（Ｓ３４４のＮＯ）、重み係数設定処理を終了する。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置１００は、ドライバがステアリングホイール２１に付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定するとともに、ステアリングホイール２１の操舵角の角速度に基づく、ドライバによるステアリングホイール２１の操舵に対する抵抗感を示す摩擦トルクと、ドライバ入力トルクに基づくアシストトルクを特定する。そして、パワーステアリング制御装置１００は、ドライバ入力トルクと、摩擦トルクと、アシストトルクとに基づいて、ドライバの操舵に対応する手動目標操舵角を算出し、車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、算出した手動目標操舵角とに基づいて、車両のパワーステアリング２０のモータ２２を制御する。このようにすることで、パワーステアリング制御装置１００は、ドライバのフィーリングを向上させつつ自動操舵制御と手動操舵制御とを両立することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記実施の形態において、モータ制御部１７０は、重み係数動作設定処理の動作フローを省略し、自動目標操舵角をθ_ａと手動目標操舵角θ_ｍとから合成目標操舵角θ_ｒｅｆを計算してもよい。モータ制御部１７０は、一例として、次式に示すように合成目標操舵角θ_ｒｅｆを計算してもよい。なお、モータ制御部１７０は、ハンズオフを検知した場合に合成トルクＴ_ｄｃの値を０に設定し、自動操舵制御のみに切り替えてもよい。

また、実施の形態におけるパワーステアリング制御装置１００は、ステアリングホイール２１と車輪２８とが機械的に接続されることとしたが、これに限らず、ステアリングホイール２１と車輪２８とが機械的に接続されないステアバイワイヤ方式の車両にも適用してもよい。また、例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１０ 自動操舵システム
２０ パワーステアリング
２１ ステアリングホイール
２２ モータ
２３ ウォーム
２４ ウォームホイール
２５ 第１トーションバー
２６ 第２トーションバー
２７ アクチュエータ
２８ 車輪
３１ 第１検出器
３２ 第２検出器
１００ パワーステアリング制御装置
１１０ トルク取得部
１２０ 操舵角取得部
１３０ 記憶部
１４０ 推定部
１５０ ハンズオン検知部
１６０ 目標操舵角算出部
１６１ 摩擦トルク特定部
１６２ アシストトルク特定部
１６３ 加算器
１６４ 加算器
１６５ 操舵角算出部
１７０ モータ制御部

Claims (7)

1. 車両の自動操舵と、前記車両のドライバによる操舵とに基づいてパワーステアリングを制御するパワーステアリング制御装置であって、
   前記車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するトルク取得部と、
   前記ステアリングホイールの操舵角を取得する操舵角取得部と、
   前記操舵角の角速度を取得する角速度取得部と、
   前記トルク取得部が取得した前記操舵トルクと、前記操舵角取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記ドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定する推定部と、
   前記操舵角の角速度と、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操舵に対する抵抗感を示すトルクである摩擦トルクとの関係であって、前記ステアリングホイールの運動方程式における慣性項に含まれる慣性係数と、前記運動方程式における粘性項に含まれる粘性係数とに基づいて定められた前記関係を示す摩擦マップに基づいて、前記角速度取得部が取得した前記操舵角の角速度に対応する摩擦トルクを特定する摩擦トルク特定部と、
   前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記操舵をアシストするアシストトルクを特定するアシストトルク特定部と、
   前記運動方程式に対して、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクと、前記摩擦トルク特定部が特定した前記摩擦トルクと、前記アシストトルク特定部が特定した前記アシストトルクとの合成トルクを入力し、前記運動方程式を解くことにより、前記ドライバの操舵に対応する手動目標操舵角を算出する操舵角算出部と、
   前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、前記操舵角算出部が特定した前記手動目標操舵角とに基づいて、前記車両のパワーステアリングに係るモータを制御するモータ制御部と、
   を備える、パワーステアリング制御装置。
2. 前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールを操作しているハンズオン状態であるか否かを検知するハンズオン検知部をさらに有し、
   前記操舵角算出部は、前記ハンズオン検知部が前記ハンズオン状態を検知している場合に、前記手動目標操舵角を算出する、
   請求項１に記載のパワーステアリング制御装置。
3. 前記操舵角の角速度と、前記摩擦トルクとの関係を示し、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操舵に対する抵抗感の強さが異なる複数の摩擦マップを記憶する記憶部をさらに有し、
   前記摩擦トルク特定部は、前記複数の摩擦マップのうち、前記ドライバが選択した前記抵抗感の強さに対応する前記摩擦マップに基づいて、摩擦トルクを特定する、
   請求項１又は２に記載のパワーステアリング制御装置。
4. 前記操舵角算出部は、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクが良好でないと判定した場合、前記トルク取得部が取得した前記操舵トルクに基づいて、前記手動目標操舵角を算出する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のパワーステアリング制御装置。
5. パワーステアリングを制御するコンピュータが実行する、
   車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するステップと、
   前記ステアリングホイールの操舵角を取得するステップと、
   前記操舵角の角速度を取得するステップと、
   取得された前記操舵トルクと、取得された前記操舵角とに基づいてドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定するステップと、
   前記操舵角の角速度と、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操舵に対する抵抗感を示すトルクである摩擦トルクとの関係であって、前記ステアリングホイールの運動方程式における慣性項に含まれる慣性係数と、前記運動方程式における粘性項に含まれる粘性係数とに基づいて定められた前記関係を示す摩擦マップに基づいて、取得された前記操舵角の角速度に対応する摩擦トルクを特定するステップと、
   推定された前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記操舵をアシストするアシストトルクを特定するステップと、
   前記運動方程式に対して、推定された前記ドライバ入力トルクと、特定された前記摩擦トルクと、特定された前記アシストトルクとの合成トルクを入力し、前記運動方程式を解くことにより、前記ドライバの操舵に対応する手動目標操舵角を算出するステップと、
   前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、特定された前記手動目標操舵角とに基づいて、前記車両のパワーステアリングに係るモータを制御するステップと、
   を有する、パワーステアリングの制御方法。
6. コンピュータを、請求項１から４のいずれか一項に記載の前記パワーステアリング制御装置として機能させる、プログラム。
7. 車両のステアリングホイールと、前記ステアリングホイールにかかる前記操舵トルクを検出する第１検出器と、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する第２検出器とを有し、前記車両に搭載されているパワーステアリングと、
   前記パワーステアリングを制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の前記パワーステアリング制御装置と、
   を備える、自動操舵システム。

Images