JP7294814B2 - 転舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とする転舵制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、運転者による操舵トルクの検出値を目標操舵トルクにフィードバック制御するための操作量によって、転舵輪を転舵させるための動力源である電動機を操作する転舵制御装置が記載されている。

特開２００４－２０３０８９号公報

ところで、近年、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System：先進運転支援システム）などの運転者の運転を支援する運転支援装置を構築することが検討されている。しかし、上記転舵制御装置の場合、運転を支援するための運転支援指令値として外部から転舵角の指令値が与えられる場合には、これに対処することが困難である。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とし、運転者が入力する操舵トルクに基づき前記転舵輪を転舵させるための前記電動機の操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である操舵側操作量を算出する操舵側操作量算出処理と、外部から運転者の運転を支援するための指令値であって前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度の指令値である角度指令値が入力される場合、前記換算可能角度を角度指令値に制御する操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である角度側操作量を算出する角度側操作量算出処理と、外部から前記角度指令値が入力されていないときに、前記操舵側操作量に応じたトルク指令値に前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する第１操作処理と、外部から前記角度指令値が入力されているときに、前記操舵側操作量と前記角度側操作量とのうちの少なくとも前記角度側操作量に応じた前記トルク指令値に前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する第２操作処理と、を実行する転舵制御装置である。

上記第１操作処理によって操舵側操作量に応じたトルク指令値に電動機のトルクが制御されているときに、外部から角度指令値が入力されたとしても、これに応じて電動機のトルクの制御を変更することは困難である。そこで上記構成では、角度側操作量算出処理を実行し、換算可能角度を角度指令値に制御するための角度側操作量が算出される。そして、第２操作処理によって、角度側操作量に応じて駆動回路を操作することにより、角度指令値に応じて電動機のトルクを制御することができ、ひいては運転を支援するための指令値の入力に対処することができる。

２．前記第２操作処理は、前記操舵側操作量および前記角度側操作量の双方に応じた前記トルク指令値に前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する処理を含む上記１記載の転舵制御装置である。

上記構成では、外部から角度指令値が入力されているときに、第２操作処理によって、操舵側操作量および角度側操作量の双方に応じたトルク指令値に電動機のトルクが制御されることにより、電動機のトルクを、運転者による操舵の意思に応じたトルクに外部からの運転の支援のためのトルクが重畳された値に制御することができる。

３．前記第２操作処理は、前記トルク指令値に対する前記操舵側操作量のゲインと前記トルク指令値に対する前記角度側操作量のゲインとの２つのゲインのうちの少なくとも１つのゲインを可変とする可変処理を含む上記１または２記載の転舵制御装置である。

上記構成では、可変処理を実行することにより、運転を支援するための指令値と、運転者による操舵とのいずれを優先するかを状況に応じて変更することができる。
４．前記操舵側操作量は、前記操舵トルクを目標トルクにフィードバック制御するための操作量である上記１～３のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。

上記構成では、操舵トルクを目標トルクにフィードバック制御することにより、フィードバック制御しない場合と比較して、目標トルクへの制御性を向上させることができ、ひいては運転者の操舵フィーリングが良好となるように制御することができる。

５．前記操舵側操作量と前記操舵トルクとを同一の物体に働く力に換算した量同士の和に基づき、前記目標トルクを算出する目標トルク算出処理を実行する上記４記載の転舵制御装置である。

操舵側操作量は、電動機に要求されるトルクに換算可能であることから、操舵側操作量と操舵トルクとによって、転舵輪を転舵させるために車両側から加える力が定まり、この力から、横力が定まる。一方、運転者による操舵フィーリングを良好とする上で要求される目標トルクは、横力に応じて定まる傾向がある。このため、上記構成では、上記和に基づき目標トルクを定めることにより、目標トルク算出処理の設計が容易となる。

第１の実施形態にかかる電動パワーステアリング装置を示す図。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態にかかる転舵制御装置について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、運転者のステアリングホイール２２の操作に基づいて転舵輪１２を転舵させる操舵機構２０、および転舵輪１２を電動で転舵させる転舵アクチュエータ３０を備えている。

操舵機構２０は、ステアリングホイール２２と、ステアリングホイール２２に固定されたステアリングシャフト２４と、ラックアンドピニオン機構２７と、を備えている。ステアリングシャフト２４は、ステアリングホイール２２と連結されたコラムシャフト２４ａと、コラムシャフト２４ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト２４ｂと、インターミディエイトシャフト２４ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト２４ｃとを有している。ピニオンシャフト２４ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構２７を介してラック軸２６に連結されている。ラック軸２６の両端には、タイロッド２８を介して、左右の転舵輪１２が連結されている。したがって、ステアリングホイール２２、すなわちステアリングシャフト２４の回転運動は、ピニオンシャフト２４ｃおよびラック軸２６からなるラックアンドピニオン機構２７を介してラック軸２６の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラック軸２６の両端にそれぞれ連結されたタイロッド２８を介して、転舵輪１２にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１２の転舵角が変化する。

一方、転舵アクチュエータ３０は、ラック軸２６を操舵機構２０と共有し、また、電動機３２や、インバータ３３、ボールねじ機構３４、ベルト式減速機構３６を備えている。電動機３２は、転舵輪１２を転舵させるための動力の発生源であり、本実施形態では、電動機３２として、３相の表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を例示する。ボールねじ機構３４は、ラック軸２６の周囲に一体的に取り付けられており、ベルト式減速機構３６は、電動機３２の出力軸３２ａの回転力をボールねじ機構３４に伝達する。電動機３２の出力軸３２ａの回転力は、ベルト式減速機構３６およびボールねじ機構３４を介して、ラック軸２６を軸方向に往復直線運動させる力に変換される。このラック軸２６に付与される軸方向の力によって、転舵輪１２を転舵させることができる。

転舵制御装置４０は、転舵輪１２を制御対象とし、その制御量である転舵角を制御すべく、転舵アクチュエータ３０を操作する。転舵制御装置４０は、制御量の制御に際し、トルクセンサ５０によって検出される、運転者がステアリングホイール２２を介して入力するトルクである操舵トルクＴｈや、車速センサ５２によって検出される車速Ｖを参照する。また、転舵制御装置４０は、回転角度センサ５４によって検出される出力軸３２ａの回転角度θｍや、電動機３２を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを参照する。なお、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、インバータ３３の各レッグに設けられたシャント抵抗における電圧降下として検出されるものとすればよい。

また転舵制御装置４０は、上位ＥＣＵ６０と通信線６２を介して通信が可能となっている。上位ＥＣＵ６０は、運転者の運転を支援するための指令値を転舵制御装置４０に出力する機能を有する。

転舵制御装置４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４および周辺回路４６を備え、それらが通信線４８を介して接続されているものである。なお、周辺回路４６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含む。

図２に、転舵制御装置４０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより実現される。
ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、後述する軸力Ｔａｆに基づき、ステアリングホイール２２を介して運転者がステアリングシャフト２４に入力すべき目標トルクＴｈ＊のベース値であるベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理である。ここで、軸力Ｔａｆは、ラック軸２６に加わる軸方向の力である。軸力Ｔａｆは、転舵輪１２に作用する横力に応じた量となることから、軸力Ｔａｆによって横力を把握することができる。一方、ステアリングホイール２２を介して運転者がステアリングシャフト２４に入力すべきトルクは、横力に応じて定めることが望ましい。したがって、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆから把握される横力に応じてベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理となっている。

詳しくは、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆの絶対値が同一であっても車速Ｖが小さい場合に大きい場合よりも、ベース目標トルクＴｈｂ＊の絶対値をより小さい値に算出する処理である。これは、たとえば、軸力Ｔａｆまたは軸力Ｔａｆから把握される横加速度および車速Ｖを入力変数とし、ベース目標トルクＴｈｂ＊を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶された状態でＣＰＵ４２によりベース目標トルクＴｈｂ＊をマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とするのに対し、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

ヒステリシス処理Ｍ１４は、転舵輪１２の転舵角に換算可能な換算可能角度であるピニオンシャフト２４ｃの回転角度（ピニオン角θｐ）に基づき、ベース目標トルクＴｈｂ＊を補正するヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを算出して出力する処理である。詳しくは、ヒステリシス処理Ｍ１４は、ピニオン角θｐの変化等に基づき、ステアリングホイール２２の切り込み時および切り戻し時を識別し、切り込み時において切り戻し時と比較して目標トルクＴｈ＊の絶対値がより大きくなるように、ヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを算出する処理を含む。詳しくは、ヒステリシス処理Ｍ１４は、車速Ｖに応じてヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを可変設定する処理を含む。

加算処理Ｍ１２は、ベース目標トルクＴｈｂ＊にヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを加算することによって、目標トルクＴｈ＊を算出する処理である。
トルクフィードバック処理Ｍ１６は、操舵トルクＴｈを目標トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量である操舵側操作量Ｔｓ０＊を算出する処理である。操舵側操作量Ｔｓ０＊は、操舵トルクＴｈを目標トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量を含んだ量である。フィードバック操作量は、たとえば操舵トルクＴｈおよび目標トルクＴｈ＊の符号がともに正の場合、操舵トルクＴｈが目標トルクＴｈ＊よりも大きい場合に、電動機３２に対する要求トルクの絶対値を増加させるための量となる。なお、操舵側操作量Ｔｓ０＊は、電動機３２に対する要求トルクに応じた量であるが、本実施形態では、操舵側操作量Ｔｓ０＊は、ステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算された量となっている。

軸力算出処理Ｍ１８は、操舵側操作量Ｔｓ０＊に操舵トルクＴｈを加算することによって、軸力Ｔａｆを算出する処理である。なお、操舵トルクＴｈは、ステアリングシャフト２４に加わるトルクのため、本実施形態において軸力Ｔａｆは、ラック軸２６の軸方向に加わる力を、ステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算した値となっている。

積算処理Ｍ２０は、電動機３２の回転角度θｍの積算値Ｉｎθを算出する処理である。なお、本実施形態では、車両が直進するときの転舵輪１２の転舵角を「０」としており、転舵角が「０」であるときの積算値Ｉｎθを「０」とする。換算処理Ｍ２２は、積算値Ｉｎθを、ステアリングシャフト２４から電動機３２までの減速比Ｋｍで除算することによって、ピニオン角θｐを算出する処理である。

角度側操作量算出処理Ｍ３０は、ピニオン角θｐを、上位ＥＣＵ６０から入力されるピニオン角指令値θｐ＊に制御するための操作量である角度側操作量Ｔｔ０＊を算出する処理である。角度側操作量Ｔｔ０＊は、電動機３２に対する要求トルクに応じた量であるが、本実施形態では、ステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算された量となっている。

角度側操作量算出処理Ｍ３０は、角度側操作量Ｔｔ０＊が後述する処理によって補正された角度側操作量Ｔｔ＊以外に、ピニオン角θｐに影響するトルクを、外乱トルクＴｌｄとしてこれを推定する外乱オブザーバＭ３２を含む。

なお、本実施形態では、外乱トルクＴｌｄをステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算しており、外乱オブザーバＭ３２は、ステアリングシャフト２４のトルクに換算された角度側操作量Ｔｔ＊を用いて、以下の式（ｃ２）によって、外乱トルクＴｌｄを推定する。

Ｊ・θｐ＊’’＝Ｔｔ＊＋Ｔｌｄ …（ｃ２）
詳しくは、本実施形態では、ピニオン角θｐの推定値θｐｅ、角度側操作量Ｔｔ＊およびオブザーバゲインｌ１，ｌ２，ｌ３を規定する３行１列の行列Ｌを用いて以下の式（ｃ３）にて、外乱トルクＴｌｄや推定値θｐｅを算出する。

微分演算処理Ｍ３４は、ピニオン角指令値θｐ＊の微分演算によってピニオン角速度指令値を算出する処理である。

フィードバック項算出処理Ｍ３６は、ピニオン角指令値θｐ＊と推定値θｐｅとの差を入力とする比例要素の出力値および微分要素の出力値の和であるフィードバック操作量Ｔｔｆｂを算出する処理である。

２階微分処理Ｍ３８は、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値を算出する処理である。フィードフォワード項算出処理Ｍ４０は、２階微分処理Ｍ３８の出力値に慣性係数Ｊを乗算することによってフィードフォワード操作量Ｔｔｆｆを算出する処理である。２自由度操作量算出処理Ｍ４２は、フィードバック操作量Ｔｔｆｂと、フィードフォワード操作量Ｔｔｆｆとの和から、外乱トルクＴｌｄを減算して、角度側操作量Ｔｔ０＊を算出する処理である。

操舵側ゲイン処理Ｍ５０は、操舵側操作量Ｔｓ０＊に「０」以上「１」以下の値を有する操舵側ゲインＫｓを乗算した値である操舵側操作量Ｔｓ＊を出力する処理である。角度側ゲイン処理Ｍ５２は、角度側操作量Ｔｔ０＊に「０」以上「１」以下の値を有する角度側ゲインＫｔが乗算された値である角度側操作量Ｔｔ＊を出力する処理である。

加算処理Ｍ５４は、操舵側操作量Ｔｓ＊と角度側操作量Ｔｔ＊とを加算して、電動機３２に対する要求トルクＴｄを算出する処理である。
換算処理Ｍ５６は、要求トルクＴｄを減速比Ｋｍで除算することによって、要求トルクＴｄを、電動機３２に対するトルクの指令値であるトルク指令値Ｔｍ＊に換算する処理である。

操作信号生成処理Ｍ５８は、電動機３２のトルクをトルク指令値Ｔｍ＊に制御するためのインバータ３３の操作信号ＭＳを生成して出力する処理である。なお、操作信号ＭＳは、実際には、インバータ３３の各レッグの各アームの操作信号となる。

図３に、操舵側ゲインＫｓおよび角度側ゲインＫｔの設定処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず、ＡＤＡＳフラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１０）。ＡＤＡＳフラグＦは、「１」である場合に、上位ＥＣＵ６０からピニオン角指令値θｐ＊が入力されていることを示し、「０」である場合にピニオン角指令値θｐ＊が入力されていないことを示す。ＣＰＵ４２は、「０」であると判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ピニオン角指令値θｐ＊の入力がない状態からある状態に切り替わった時点であるか否かを判定する（Ｓ１２）。ＣＰＵ４２は、図３に示す一連の処理の前回の実行タイミングにおいて、ピニオン角指令値θｐ＊が入力されておらず、今回の実行タイミングにおいて入力されている場合、切り替わった時点であると判定して（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＡＤＡＳフラグＦに「１」を代入する（Ｓ１４）。そしてＣＰＵ４２は、操舵側ゲインＫｓに「１」を代入するとともに、角度側ゲインＫｔに「１」を代入する（Ｓ１６）。

これに対し、ＣＰＵ４２は、ＡＤＡＳフラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ピニオン角指令値θｐ＊が入力されている状態から入力されていない状態に切り替わった時点であるか否かを判定する（Ｓ１８）。そしてＣＰＵ４２は、切り替わった時点ではないと判定する場合（Ｓ１８：ＮＯ）、Ｓ１６の処理に移行する。これに対しＣＰＵ４２は、図３に示す一連の処理の前回の実行タイミングにおいて、ピニオン角指令値θｐ＊が入力されており、今回の実行タイミングにおいてピニオン角指令値θｐ＊が入力されていない場合、切り替わった時点であるとして（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＡＤＡＳフラグＦに「０」を代入する（Ｓ２０）。ＣＰＵ４２は、Ｓ２０の処理が完了する場合や、Ｓ１２の処理において否定判定する場合には、操舵側ゲインＫｓに「１」を代入するとともに、角度側ゲインＫｔに「０」を代入する（Ｓ２２）。

なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ１６，Ｓ２２の処理が完了する場合、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。

ＣＰＵ４２は、転舵制御装置４０の外部からピニオン角指令値θｐ＊が入力されない場合、操舵トルクＴｈを目標トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量である操舵側操作量Ｔｓ０＊から定まるトルク指令値Ｔｍ＊に電動機３２のトルクを制御する。これにより、操舵トルクＴｈが目標トルクＴｈ＊になるように電動機３２のトルクが制御されることから、操舵フィーリングを良好とすることができる。

一方、ＣＰＵ４２は、転舵制御装置４０の外部からピニオン角指令値θｐ＊が入力されると、ピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための操作量である角度側操作量Ｔｔ０＊と操舵側操作量Ｔｓ０＊との和から定まるトルク指令値Ｔｍ＊となるように電動機３２のトルクを制御する。これにより、ピニオン角θｐがピニオン角指令値θｐ＊に追従するように制御されることから、上位ＥＣＵからの運転の支援を反映することができる。

ちなみに、操舵側ゲインＫｓおよび角度側ゲインＫｔの双方が「１」である場合、外乱オブザーバＭ３２によって推定される外乱トルクＴｌｄは、操舵トルクＴｈと、操舵側操作量Ｔｓ０＊とを含む。これにより、たとえばピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値がゼロとは異なる場合、２自由度操作量算出処理Ｍ４２において、ピニオン角θｐに必要な加速度を生じさせるためのトルクであるフィードフォワード操作量Ｔｔｆｆから、少なくとも操舵トルクＴｈと、操舵側操作量Ｔｓ０＊とが差し引かれることとなる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、外部からピニオン角指令値θｐ＊が転舵制御装置４０に入力される場合、操舵側ゲインＫｓおよび角度側ゲインＫｔの双方を「１」とした。これに対し本実施形態では、状況に応じてゲインを可変とする。

図４に、本実施形態にかかる操舵側ゲインＫｓおよび角度側ゲインＫｔの設定処理の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図４において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付してその説明を省略する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、Ｓ１４の処理が完了する場合や、Ｓ１８の処理において否定判定する場合には、操舵トルクＴｈの絶対値が所定値Ｔｔｈ未満であるか否かを判定する（Ｓ２４）。ここで所定値Ｔｔｈは、運転者が緊急回避等のために急激にステアリングホイール２２を切った場合に生じうる操舵トルクＴｈの絶対値に設定されている。ＣＰＵ４２は、所定値Ｔｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２４：ＮＯ）、運転者による操舵を尊重すべく、操舵側ゲインＫｓに「１」を代入して且つ角度側ゲインＫｔに「０」を代入する（Ｓ２２）。

これに対しＣＰＵ４２は、所定値Ｔｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ピニオン角指令値θｐ＊とピニオン角θｐとの差の絶対値が所定値Δθｔｈ未満であるか否かを判定する（Ｓ２６）。ここで、所定値Δθｔｈは、操舵トルクＴｈが過度に大きくない場合であって且つ運転者の操舵と上位ＥＣＵ６０の意図する操舵とに大きな乖離がない場合に生じうるピニオン角指令値θｐ＊とピニオン角θｐとの差の絶対値の最大値よりも大きい値に設定されている。そして、ＣＰＵ４２は、所定値Δθｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２６：ＮＯ）、操舵側ゲインＫｓに、「０」よりも大きく「１」よりも小さい所定値δを代入するとともに、角度側ゲインＫｔに「１」を代入する（Ｓ２８）。なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ２６の処理において肯定判定する場合、Ｓ１６の処理に移行する。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
ＣＰＵ４２は、外部からピニオン角指令値θｐ＊が入力されているときであっても、操舵トルクＴｈが過度に大きくなる場合、操舵側ゲインＫｓを「１」として且つ角度側ゲインＫｔを「０」とする。これにより、ＣＰＵ４２は、操舵側操作量Ｔｓ０＊によって定まるトルク指令値Ｔｍ＊に電動機３２のトルクを制御する。そのため、運転者が緊急回避のためにステアリングホイール２２を大きく切った場合に、運転者の意図する操舵をアシストすることができる。

一方、ＣＰＵ４２は、操舵トルクＴｈが過度に大きくない場合において、ピニオン角指令値θｐ＊とピニオン角θｐとの間に大きな乖離がある場合、操舵側ゲインＫｓを「１」よりも小さい値として、トルク指令値Ｔｍ＊の設定にとって角度側操作量Ｔｔ０＊の影響を支配的とする。これにより、ピニオン角指令値θｐ＊をピニオン角θｐに追従させやすくなる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１，２，４］操舵側操作量算出処理は、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０、加算処理Ｍ１２、ヒステリシス処理Ｍ１４、トルクフィードバック処理Ｍ１６に対応する。換算可能角度は、ピニオン角θｐに対応する。第１操作処理は、角度側ゲインＫｔが「０」である場合における加算処理Ｍ５４、換算処理Ｍ５６および操作信号生成処理Ｍ５８に対応する。第２操作処理は、角度側ゲインＫｔが「０」よりも大きい場合における加算処理Ｍ５４、換算処理Ｍ５６および操作信号生成処理Ｍ５８に対応する。駆動回路は、インバータ３３に対応する。［３］可変処理は、図４におけるＳ２６の処理に応じたＳ１６，Ｓ２８の処理に対応する。［５］目標トルク算出処理は、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０、加算処理Ｍ１２およびヒステリシス処理Ｍ１４に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・「可変処理について」
図４のＳ２４の処理において否定判定する場合、角度側ゲインＫｔに「０」を代入することは必須ではない。たとえば「１」よりも小さく「０」よりも大きい値としてもよい。

また、操舵側ゲインＫｓや角度側ゲインＫｔを操作することも必須ではない。たとえば、図４のＳ２４の処理において否定判定する場合に、角度側操作量Ｔｔ０＊の絶対値のガード値を小さい値に縮小させる処理であってもよい。この処理によって、加算処理Ｍ５４の入力となる角度側操作量Ｔｔ０＊が角度側操作量算出処理Ｍ３０の出力する角度側操作量Ｔｔ０＊よりも小さくなることは、角度側ゲインＫｔが「１」から「１」よりも小さい値に変更されることと等価である。

・「外乱オブザーバについて」
たとえば、上記実施形態における２自由度操作量算出処理Ｍ４２において操舵側操作量Ｔｓ＊を減算し、外乱オブザーバＭ３２の入力を角度側操作量Ｔｔ＊から「Ｔｔ＊＋Ｔｓ＊」に変更してもよい。その場合、外乱トルクＴｌｄは、ピニオン角θｐに影響するトルクのうちの電動機３２のトルク以外のトルクとなる。

またたとえば、上記実施形態における２自由度操作量算出処理Ｍ４２において操舵側操作量Ｔｓ＊および操舵トルクＴｈを減算し、外乱オブザーバＭ３２の入力を角度側操作量Ｔｔ＊から「Ｔｔ＊＋Ｔｓ＊＋Ｔｈ」に変更してもよい。その場合、外乱トルクＴｌｄは、ピニオン角θｐに影響するトルクのうちの電動機３２のトルクと操舵トルクＴｈとの和以外のトルクとなる。

外乱トルクＴｌｄの算出手法としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値、ピニオン角θｐの２階時間微分値または推定値θｐｅの２階時間微分値に慣性係数Ｊを乗算した値から角度側操作量Ｔｔ＊、操舵側操作量Ｔｓ＊および操舵トルクＴｈを減算することによって算出してもよい。

・「角度フィードバック処理について」
上記実施形態では、フィードフォワード操作量Ｔｔｆｆを、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値に基づき算出したが、これに限らず、たとえばピニオン角θｐの２階時間微分値に基づき算出したり、たとえばピニオン角指令値θｐ＊とピニオン角θｐとの差の２階時間微分値に基づき算出したりしてもよい。

フィードバック項算出処理Ｍ３６の入力となるフィードバック制御量としては、推定値θｐｅやその１階時間微分値に限らない。たとえば、推定値θｐｅやその１階時間微分値に代えて、ピニオン角θｐやその時間微分値自体としてもよい。

フィードバック項算出処理Ｍ３６としては、比例要素および微分要素の各出力値の和を出力する処理に限らない。たとえば比例要素の出力値を出力するものとしてもよく、またたとえば微分要素の出力値を出力するものとしてもよい。さらにたとえば、比例要素の出力値および微分要素の出力値の少なくとも一方と、積分要素の出力値との和を出力する処理としてもよい。

・「角度側操作量算出処理について」
角度側操作量算出処理としては、フィードバック項算出処理Ｍ３６や外乱オブザーバＭ３２を備えることは必須ではない。たとえばフィードフォワード操作量Ｔｔｆｆを角度側操作量Ｔｔ＊とする処理であってもよい。

・「操舵側操作量算出処理について」
操舵側操作量算出処理としては、操舵トルクＴｈを目標トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量として、操舵側操作量Ｔｓ＊を算出することは必須ではない。たとえば、操舵トルクＴｈに基づき操舵をアシストするためのアシストトルクを操舵側操作量Ｔｓ＊として算出する処理のみとしてもよい。この場合であっても、操舵側操作量Ｔｓ＊によってユーザが意図するように転舵輪１２を転舵させるのをアシストすることから、操舵側操作量Ｔｓ＊は、転舵輪１２を転舵させるための電動機３２の操作量である。

・「換算可能角について」
上記実施形態では、換算可能角度として、ピニオン角θｐを用いたが、これに限らない。たとえば、転舵輪の転舵角自体としてもよい。

・「操舵側操作量について」
上記実施形態では、操舵側操作量Ｔｓ＊を、ステアリングシャフト２４のトルクに換算したが、これに限らない。たとえば、電動機３２のトルクに換算してもよい。

・「角度側操作量について」
上記実施形態では、角度側操作量Ｔｔ＊をステアリングシャフト２４のトルクに換算したが、これに限らない。たとえば、電動機３２のトルクに換算してもよい。

・「目標トルク算出処理について」
ベース目標トルク算出処理としては、軸力Ｔａｆと車速Ｖとに応じてベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理に限らない。たとえば軸力Ｔａｆのみに基づきベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理であってもよい。

ベース目標トルクＴｈｂ＊をヒステリシス補正量Ｔｈｙｓで補正すること自体必須ではない。
・「ベース目標トルクについて」
軸力Ｔａｆに基づきベース目標トルクＴｈｂ＊を求めることは必須ではない。たとえば、操舵トルクＴｈに基づき、操舵をアシストするためのアシストトルクを算出し、アシストトルクと操舵トルクとの和に基づきベース目標トルクＴｈｂ＊を算出してもよい。

・「転舵制御装置について」
転舵制御装置としては、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とを備えてソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、転舵制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「電動機、駆動回路について」
電動機としては、ＳＰＭＳＭに限らず、ＩＰＭＳＭ等であってもよい。また、同期機に限らず誘導機であってもよい。さらに、たとえばブラシ付きの直流電動機であってもよい。その場合、駆動回路としては、Ｈブリッジ回路を採用すればよい。

・「転舵アクチュエータについて」
転舵アクチュエータとしては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、ピニオンシャフト２４ｃとは別に、電動機３２の動力をラック軸２６に伝達させるための第２のピニオンシャフトを備えるいわゆるデュアルピニオン型のものであってもよい。またたとえば、ステアリングシャフト２４に電動機３２の出力軸３２ａが機械的に連結された構成であってもよい。その場合、転舵アクチュエータは、ステアリングシャフト２４やラックアンドピニオン機構２７を操舵機構２０と共有する。

１０…電動パワーステアリング装置、１２…転舵輪、２０…操舵機構、２２…ステアリングホイール、２４…ステアリングシャフト、２４ａ…コラムシャフト、２４ｂ…インターミディエイトシャフト、２４ｃ…ピニオンシャフト、２６…ラック軸、２７…ラックアンドピニオン機構、２８…タイロッド、３０…転舵アクチュエータ、３２…電動機、３２ａ…出力軸、３３…インバータ、３４…ボールねじ機構、３６…ベルト式減速機構、４０…転舵制御装置、４２…ＣＰＵ、４４…ＲＯＭ、４６…周辺回路、４８…通信線、５０…トルクセンサ、５２…車速センサ、５４…回転角度センサ、６０…上位ＥＣＵ、６２…通信線。

Claims (4)

1. 電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とし、
   運転者が入力する操舵トルクに基づき前記転舵輪を転舵させるための前記電動機の操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である操舵側操作量を算出する操舵側操作量算出処理と、
   外部から運転者の運転を支援するための指令値であって前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度の指令値である角度指令値が入力される場合、前記換算可能角度を角度指令値に制御する操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である角度側操作量を算出する角度側操作量算出処理と、
   外部から前記角度指令値が入力されていないときに、前記操舵側操作量に応じたトルク指令値に前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する第１操作処理と、
   外部から前記角度指令値が入力されている状態において、定常的に、前記操舵側操作量および前記角度側操作量の双方に応じた前記トルク指令値に前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する第２操作処理と、を実行する転舵制御装置。
2. 前記第２操作処理は、前記トルク指令値に対する前記操舵側操作量のゲインと前記トルク指令値に対する前記角度側操作量のゲインとの２つのゲインのうちの少なくとも１つのゲインを可変とする可変処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。
3. 前記操舵側操作量は、前記操舵トルクを目標トルクにフィードバック制御するための操作量である請求項１または２記載の転舵制御装置。
4. 前記操舵側操作量と前記操舵トルクとを同一の物体に働く力に換算した量同士の和に基づき、前記目標トルクを算出する目標トルク算出処理を実行する請求項３記載の転舵制御装置。

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