WO2016031058A1 - ステアバイワイヤ方式の操舵システム - Google Patents

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代介 五島
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株式会社 島津製作所
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/07568—Steering arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a steer-by-wire steering system used for industrial vehicles and the like.
  • Steer-by-wire type electric hydraulic power steering is being adopted in which the voltage supplied to the controller is controlled by a control device (see, for example, Patent Document 1).
  • This electric hydraulic power steering utilizes an actuator having a cylinder that receives supply of hydraulic pressure from a pump.
  • Such control of the electric hydraulic power steering is conventionally performed by the following method. That is, the steering angle or its rotation speed (in other words, the steering rotation angle or its angular speed) is detected, the target turning angle is determined in accordance with the detected steering angle or its rotation speed, and the turning angle is determined. (In other words, the direction of the tire), and based on the deviation between the detected turning angle and the target turning angle, a control signal such as a PWM pulse signal or a frequency modulation signal is sent to the electric motor to reduce this deviation. Is output and feedback control is performed to change the turning angle.
  • a control signal such as a PWM pulse signal or a frequency modulation signal
  • the correspondence between the steering angle and the control signal is uniquely determined on the assumption that the characteristics of the electric motor, the pump, and the cylinder do not change.
  • JP 2007-230460 A (particularly paragraph 0040 and FIG. 13)
  • the control of the conventional electric hydraulic power steering is performed after uniquely defining the correspondence between the steering angle and the pulse width of the PWM pulse signal as described above. This is done on the premise that the amount of discharge is uniquely determined.
  • the gear pump when the liquid temperature rises, the hydraulic fluid discharge amount per rotation speed decreases. Therefore, when the conventional control is performed, there may be a problem that the operation fluid pressure and the steering angle follow in response to the change in the steering angle are delayed, and the operation feeling is deteriorated.
  • the present invention pays attention to the above points, and a steering system capable of suppressing the delay in the change in the steering angle with respect to the change in the steering angle without adding a special member regardless of the pump employed. It aims to be realized.
  • a steer-by-wire steering system has the following configuration. That is, a steer-by-wire steering system according to the present invention includes a hydraulic actuator for changing a steering angle of a steering target, a pump for supplying hydraulic pressure to the hydraulic actuator, and the pump in forward and reverse directions. An electric motor that rotates the hydraulic actuator to rotate the steering actuator, a steering angle sensor that detects a steering angle of the steering, a turning angle sensor that detects the turning angle, the steering steering angle sensor, and the steering A steer-by-wire steering system including a control device that operates the electric motor based on a signal from an angle sensor to control the turning angle so as to correspond to the steering angle.
  • a steering angle receiving unit for receiving a signal from the steering angle sensor, and a turning angle for receiving a signal from the turning angle sensor
  • a deviation specifying unit that sequentially specifies a deviation between the steering angle and the turning angle based on signals received by the steering angle receiving unit and the turning angle receiving unit, and a deviation specified by the deviation specifying unit is A control signal according to the time lag between the fluctuation of the steering angle and the fluctuation of the steering angle derived from the motor driving unit that outputs the control signal to the electric motor in a decreasing direction to control the electric motor, and the deviation And a control correction unit that changes the time lag in a direction in which the time lag decreases.
  • the amount of hydraulic fluid discharged can be reduced by changing the control signal due to an increase in liquid temperature or deterioration of the device.
  • the time lag can be suppressed by increasing the rotation speed and maintaining the hydraulic fluid pressure.
  • the “steering target” is a concept including all members for controlling the traveling direction, such as a member of a vehicle tire, a wheel (wheel), and a rudder of a ship.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a steering system according to an embodiment of the present invention.
  • the flowchart which shows the procedure of the process which the control apparatus which concerns on the same embodiment performs.
  • the figure which shows an example of the relationship between the steering angle and steering angle which concern on the same embodiment.
  • the steer-by-wire steering system is an electric hydraulic power steering system for industrial vehicles represented by a forklift.
  • the electric hydraulic power steering system includes a hydraulic actuator 6 for changing the turning angle ⁇ 2 of the tires 7a and 7b, and a hydraulic pressure for supplying the hydraulic actuator 6 with hydraulic pressure.
  • the steering angle sensor 2 for detecting a steering angle theta 1 of the steering wheel 1
  • a steering angle sensor 10 for detecting the steering angle theta 2
  • a control device 3 for operating the electric motor 4 to control the turning angle ⁇ 2 so as to correspond to the steering angle ⁇ 1 .
  • the hydraulic actuator 6 includes a cylinder 6a in which the cylinder rod 6b moves forward and backward by receiving supply of hydraulic pressure, and a turning angle ⁇ of tires 7a and 7b provided at both ends of the cylinder rod 6b.
  • a knuckle arm 6c for changing 2 has the same configuration as that known for use in this type of power steering system.
  • the pump 5 is known as a gear pump capable of forward and reverse rotation in the present embodiment.
  • the hydraulic circuit 8 supplies hydraulic pressure from the pump 5 to the hydraulic actuator 6 as described above, and has the same configuration as that known for use in this type of power steering system. .
  • the electric motor 4 has an output shaft connected to the pump 5 and receives power from a motor driver (not shown).
  • the motor driver receives the PWM pulse signal p from the control device 3 and rotates the electric motor 4 and the pump 5 in forward and reverse directions.
  • the control device 3 includes the steering angle signal a indicating the steering angle ⁇ 1 from the steering angle sensor 2 and the speed of change thereof (the angular speed ⁇ of the steering operation) and the turning angle sensor 10.
  • a turning angle signal b indicating the turning angle ⁇ 2 is received, respectively, and a deviation between the steering angle ⁇ 1 and the turning angle ⁇ 2 is sequentially specified based on the received steering angle signal a and the turning angle signal b. Then, feedback control is performed on the electric motor 4 to reduce the deviation.
  • control device 3 is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
  • the steering angle signal a and the turning angle signal b are input to the input interface.
  • a PWM signal which is a pulse signal using ON / OFF of the DC voltage V hi for the DC motor 4 (more precisely, a motor driver connected to the DC motor 4) and also a control signal.
  • the pulse signal p is output.
  • the processor of the control device 3 performs various controls by interpreting and executing a program stored in the memory in advance and calculating parameters.
  • the predetermined area of the memory includes a steering angle ⁇ 1 corresponding to the steering angle signal a, a target turning angle map in which a target turning angle corresponding to the steering angle ⁇ 1 is associated, and a target turning angle.
  • the processor executes, by referring to one of the first and second target voltage maps using the steering angle ⁇ 1 corresponding to the steering angle signal a as a parameter, A target turning angle is determined, the turning angle signal b is received, a deviation between the turning angle ⁇ 2 corresponding to the received turning angle signal b and the target turning angle is sequentially specified, A feedback control program for performing PWM control to reduce the deviation is stored.
  • the control performed by executing the feedback control program is performed by the same method as that in the conventional steer-by-wire type steering system, except that the target voltage map to be referred to is not one type. Done. That is, the control device 3 of the present embodiment has functions as a steering angle receiving unit, a turning angle receiving unit, a deviation specifying unit, and a motor driving unit in the claims.
  • the processor executes in another predetermined area of the memory, thereby determining which of the first and second target voltage maps should be referred to when executing the feedback control program.
  • a target voltage map determination program to be stored is stored.
  • the control by the target voltage map determination program is as follows. In other words, the turning angle ⁇ 2 reaches the target turning angle from the time when the change in the steering angle ⁇ 1 disappears, that is, the time when the angular velocity ⁇ of the steering wheel 1 indicated by the steering angle signal a becomes 0, and the turning angle.
  • the length of the period until the change speed of the turning angle ⁇ 2 corresponding to the signal b becomes zero is the time lag between the fluctuation of the steering angle ⁇ 1 and the fluctuation of the turning angle ⁇ 2 (hereinafter simply referred to as the time lag T).
  • the determination that the change speed of the turning angle ⁇ 2 has become 0 is, for example, a turning angle every predetermined time (for example, 0.1 seconds) after the angular speed ⁇ of the rotation of the steering wheel 1 becomes 0.
  • the signal b is received and stored, and the turning is performed when the turning angle ⁇ 2 corresponding to the turning angle signal b becomes the same value three times in succession.
  • control is performed to change the target voltage map to be referred to between the first target voltage map and the second target voltage map.
  • the duty ratio of the PWM pulse signal p corresponding to the same target turning angle is compared with the case where the first target voltage map is referred to ( (Pulse width) is set to be large.
  • the first target turning angle after the ignition switch is turned from OFF to ON is always determined with reference to the first target voltage map. Thereafter, if the volumetric efficiency of the pump 5 is reduced due to an increase in oil temperature or the like, the rotational efficiency of the electric motor 4 and the pump 5 is increased by referring to the second target voltage map. To compensate for the decline. Furthermore, when the volumetric efficiency of the pump 5 is restored due to a decrease in the oil temperature due to a sudden decrease in the outside air temperature, if the second target voltage map is continuously referred to, the rotational speeds of the electric motor 4 and the pump 5 are increased.
  • the control device 3 of the present embodiment also has a function as a control correction unit in the claims.
  • FIG. 2 is a flowchart.
  • step S1 when it is determined that the angular velocity ⁇ of the rotation of the steering wheel 1 indicated by the steering angle signal a, that is, the changing speed of the steering angle ⁇ 1 has changed from a value other than 0 to 0 (step S1), measurement of the time lag T is started. (Step S2). Then, when the turning angle ⁇ 2 reaches the target turning angle and the change speed of the turning angle ⁇ 2 becomes 0 (step S3), the measurement of the time lag T is ended (step S4). Then, (step S5) when the length of the time lag T is determined to be above the threshold T 0, changing the target voltage map to be referred (step S6). On the other hand, when it is determined that the length of the time lag T does not exceed the threshold value (step S5), the target voltage map to be referred to is not changed (step S7).
  • the time lag T between the change of the angle ⁇ 1 and the change of the actual turning angle ⁇ 2 corresponding to the turning angle signal b becomes large, in this embodiment, refer to the second target voltage map in such a case. Then, since the duty ratio (pulse width) of the target voltage V a2 and the PWM pulse signal p is determined, the actual change corresponding to the change in the steering angle ⁇ 1 and the turning angle signal b as shown in FIG. The time lag T between the change of the turning angle ⁇ 2 can be kept small.
  • the duty ratio (pulse width) of the PWM pulse signal p is set.
  • the delay (time lag T) in the change in the turning angle ⁇ 2 with respect to the change in the steering angle ⁇ 1 can be suppressed. That is, it is possible to reduce the manufacturing cost by employing a gear pump instead of the piston pump.
  • the following can be considered as another aspect for specifying the time lag between the change in the steering angle and the change in the turning angle. That is, the steering angle ⁇ 1 corresponding to the detected steering angle signal a and the turning angle ⁇ 2 corresponding to the turning angle signal b are stored in a history storage unit secured in a predetermined area of the memory in association with successive times, A mode in which the time associated with the target turning angle having the same value as the current turning angle ⁇ 2 is specified by referring to the history storage unit, and the difference between this time and the current time is specified as the time lag. Is also possible. Even when this aspect is adopted, it is preferable to change the target voltage map to be referred to whenever the time lag exceeds a predetermined threshold.
  • two target voltage maps are stored in a predetermined area of the memory, and should be referred to when the time lag between the steering angle fluctuation and the turning angle fluctuation exceeds a predetermined threshold.
  • the target voltage map is changed, it is also conceivable to store the three target voltage maps in a predetermined area of the memory and perform the following control. That is, for the same steering angle, the third target voltage map is referred to when the second target voltage map is referred to rather than the first target voltage map, and the third target voltage map is referred to as the third target voltage map.
  • the target voltage map to be referred to is the first.
  • the target voltage map is changed from the second target voltage map to the second target voltage map, or from the second target voltage map to the third target voltage map. Control for changing the target voltage map from the third target voltage map to the second target voltage map, or from the second target voltage map to the first target voltage map, respectively. It may be Migihitsuji.
  • the output voltage to the electric motor is calculated based on a mathematical expression using the steering angle, the deviation between the target turning angle and the actual turning angle, and the time lag between the fluctuation of the steering angle and the fluctuation of the turning angle as parameters. You may employ
  • the steering angle signal output from the steering angle sensor also indicates the change speed of the steering angle (the angular speed of the steering operation), but only the steering angle is indicated from the steering angle sensor.
  • a signal is output every predetermined time, the steering angle indicated by the output signal is sequentially stored, and the angular speed of the rotation of the steering wheel becomes zero because the stored steering angle has not changed for a predetermined period.
  • it may be determined.
  • the output of the electric motor is controlled by outputting a PWM control signal to the electric motor.
  • a steer-by-wire steering system that controls the output of the electric motor by using frequency control, etc.
  • the present invention may be applied to a steer-by-wire steering system that controls the electric motor by means other than PWM control.
  • the steering system of the present invention is used not only for vehicle steering (tires, wheels, etc.) but also for the control of other steering objects represented by the rudder of a ship. You may change it.
  • a steering system capable of suppressing a delay in a change in a steering angle with respect to a change in a steering angle without adding a special member regardless of what pump is employed. it can.

Abstract

　電動液圧式のステアバイワイヤ方式の操舵システムにおいて、どのようなポンプを採用しても、ステアリングの操舵角の変化に対する転舵角の変化の遅れを抑制することを目的として、操舵対象の転舵角を変化させるための液圧アクチュエータ（６）に液圧を供給するポンプ（５）を正逆方向に回転させる電動モータ（４）を作動させて転舵角を操舵角に対応するように制御する制御装置（３）に、操舵角と転舵角との間の偏差が減少する方向に制御するモータ駆動部と、この偏差に基づき導き出される操舵角の変動と転舵角の変動との間のタイムラグが小さくなる方向に変化させる制御補正部を備えた。

Description

ステアバイワイヤ方式の操舵システム
　本発明は、産業車両等に用いられるステアバイワイヤ方式の操舵システムに関する。
　近年、バッテリによりエネルギの供給を受けるフォークリフトに代表される産業車両等の操舵システムとして、ステアリング操作を電気信号により検出して制御装置に入力し、液圧供給源に動力を提供するための直流モータに供給する電圧を制御装置により制御するステアバイワイヤ方式の電動液圧パワーステアリングが採用されつつある（例えば、特許文献１を参照）。この電動液圧パワーステアリングは、ポンプから液圧の供給を受けるシリンダを備えたアクチュエータを利用するものである。
　このような電動液圧パワーステアリングの制御は、従来より、以下に述べるような手法で行われている。すなわち、操舵角又はその回転速度（換言すれば、ステアリングの回転角又はその角速度）を検知し、検知したステアリングの操舵角又はその回転速度に対応させて目標転舵角を決定し、転舵角（換言すれば、タイヤの方向）を検知し、検知した転舵角と目標転舵角との間の偏差に基づきこの偏差が小さくすべく電動モータにＰＷＭパルス信号や周波数変調信号等の制御信号を出力し転舵角を変更するフィードバック制御を行うようにしている。このような電動液圧パワーステアリングには、ステアリングとタイヤとを機械的に接続する機構が存在せず、操舵角と転舵角とが一致するまでに時間的なズレが生じることが避けられないことから、操舵角と制御信号（ＰＷＭパルス信号におけるパルス幅や周波数変調信号における周波数等）との対応を細かく調整する必要がある。また、操舵角と制御信号との間の対応は、電動モータ、ポンプ及びシリンダの特性が変化しないことを前提に一義的に決められている。
　一方、このような電動液圧パワーステアリングに用いられるポンプとしては、これまで液温の変化に対して特性の変化が少ないピストンポンプが採用されてきたが、製造コストの低下を図るべく、ピストンポンプに代えて、より安価な歯車ポンプを用いることが考えられる。
特開２００７－２３０４６０号公報（特に段落００４０及び図１３）
　ところが、このような電動液圧パワーステアリングに歯車ポンプを採用するにあたっては、以下に述べるような問題が存在する。
　すなわち、従来の電動液圧パワーステアリングの制御は、上述したように操舵角とＰＷＭパルス信号のパルス幅との対応を一義的に定めた上で行っており、操舵角とポンプからの単位時間当たりの吐出量も一義的に定まるという前提のもと行われている。しかし、歯車ポンプは、液温が上昇すると回転数当たりの作動液吐出量が低下する。従って、従来の制御を行った場合、操舵角の変化に対する作動液圧及び転舵角の追随が遅れ、操作フィーリングが悪化するという不具合が発生し得る。
　本発明は以上の点に着目し、どのようなポンプを採用した場合であっても、特別な部材を追加することなく、操舵角の変化に対する転舵角の変化の遅れを抑制できる操舵システムを実現することを目的とする。
　以上の課題を解決すべく、本発明に係るステアバイワイヤ方式の操舵システムは、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係るステアバイワイヤ方式の操舵システムは、操舵対象の転舵角を変化させるための液圧アクチュエータと、この液圧アクチュエータに液圧を供給するためのポンプと、このポンプを正逆方向に回転させて前記液圧アクチュエータを作動させる電動モータと、ステアリングの操舵角を検出するステアリング操舵角センサと、前記転舵角を検出する転舵角センサと、前記ステアリング操舵角センサ及び前記転舵角センサからの信号に基づいて前記電動モータを作動させて前記転舵角を前記操舵角に対応するように制御する制御装置とを備えたステアバイワイヤ方式の操舵システムであって、前記制御装置が、前記ステアリング操舵角センサからの信号を受信する操舵角受信部と、前記転舵角センサからの信号を受信する転舵角受信部と、これら操舵角受信部及び転舵角受信部が受信した信号に基づき操舵角と転舵角との間の偏差を逐次特定する偏差特定部と、この偏差特定部が特定する偏差が減少する方向に前記電動モータに制御信号を出力して該電動モータを制御するモータ駆動部と、偏差に基づき導き出される操舵角の変動と転舵角の変動との間のタイムラグに応じて制御信号を前記タイムラグが小さくなる方向に変化させる制御補正部とを備えている。
　このようなものであれば、ピストンポンプでなく歯車ポンプを使用した場合であっても、制御信号を変化させることにより、液温の上昇や装置の劣化等に起因した作動液の吐出量の低下を受けて回転数を大きくして作動液圧を維持することにより前記タイムラグを抑制することができる。
　なお、本発明において、「操舵対象」とは、車両のタイヤ、ホイール（車輪）といった部材や船舶の舵等、進行方向を制御するための部材全般を含む概念である。
　本発明によれば、どのようなポンプを採用した場合であっても、特別な部材を追加することなく、操舵角の変化に対する転舵角の変化の遅れを抑制できる操舵システムを実現することができる。
本発明の一実施形態に係る操舵システムを示す概略図。 同実施形態に係る制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態に係る操舵角と転舵角との関係の一例を示す図。
　本発明の一実施形態を図１～図３を参照しつつ以下に示す。
　本実施形態に係るステアバイワイヤ方式の操舵システムは、フォークリフトに代表される産業用車両の電動液圧パワーステアリングシステムである。この電動液圧パワーステアリングシステムは、図１に示すように、タイヤ７ａ、７ｂの転舵角θ2を変化させるための液圧アクチュエータ６と、この液圧アクチュエータ６に液圧を供給するためのポンプ５と、このポンプ５から前記液圧アクチュエータ６に作動液を供給するための液圧回路８と、前記ポンプ５を正逆方向に回転させて前記液圧アクチュエータ６を作動させる電動モータ４と、ステアリング１の操舵角θ1を検出するステアリング操舵角センサ２と、前記転舵角θ2を検出する転舵角センサ１０と、前記ステアリング操舵角センサ２及び前記転舵角センサ１０からの信号に基づいて前記電動モータ４を作動させて前記転舵角θ2を前記操舵角θ1に対応するように制御する制御装置３とを備えている。
　より具体的には、前記液圧アクチュエータ６は、液圧の供給を受けることによりシリンダロッド６ｂが進退動作するシリンダ６ａと、前記シリンダロッド６ｂの両端に設けられタイヤ７ａ、７ｂの転舵角θ2を変化させるためのナックルアーム６ｃとを備えた、この種のパワーステアリングシステムに用いられるものとして周知のものと同様の構成を有する。
　前記ポンプ５は、本実施形態では正逆回転可能な歯車ポンプとして周知のものである。
　前記液圧回路８は、上述したように前記ポンプ５から前記液圧アクチュエータ６に液圧を供給するものであり、この種のパワーステアリングシステムに用いられるものとして周知のものと同様の構成を有する。
　前記電動モータ４は、出力軸が前記ポンプ５に接続されているとともに、図示しないモータドライバから電力の供給を受ける。前記モータドライバは、制御装置３からのＰＷＭパルス信号ｐを受けて前記電動モータ４及び前記ポンプ５を正逆方向に回転させる。
　前記ステアリング操舵角センサ２及び前記転舵角センサ１０は、この種のパワーステアリングシステムに用いられるものとして周知のものと同様の構成を有するので、詳細な説明は省略する。
　しかして本実施形態では、制御装置３は、前記ステアリング操舵角センサ２からの操舵角θ1及びその変化速度（ステアリング操作の角速度ω）を示す操舵角信号ａ及び前記転舵角センサ１０からの転舵角θ2を示す転舵角信号ｂをそれぞれ受信し、受信した操舵角信号ａ及び転舵角信号ｂに基づき操舵角θ1と転舵角θ2との間の偏差を逐次特定し、この偏差を減少させるための前記電動モータ４に対するフィードバック制御を行う。
　より具体的には、前記制御装置３は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
　入力インタフェースには、前記操舵角信号ａや前記転舵角信号ｂ等が入力される。
　出力インタフェースからは、前記直流モータ４（より厳密には、この直流モータ４に接続したモータドライバ）に対して直流電圧ＶhiのＯＮ／ＯＦＦを利用したパルス信号であり、また制御信号でもあるＰＷＭパルス信号ｐを出力する。
　制御装置３のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、パラメータを演算することにより各種制御を行う。
　さらに詳述すると、メモリの所定領域には、前記操舵角信号ａに対応する操舵角θ1及びこの操舵角θ1に対応する目標転舵角を対応付けた目標転舵角マップ、及び目標転舵角と該目標転舵角に対応する目標電圧を対応付けた複数の目標電圧マップ、より具体的には第１及び第２の目標電圧マップを記憶している。また、メモリの他の所定領域には、プロセッサが実行することにより、前記操舵角信号ａに対応する操舵角θ1をパラメータとして第１及び第２の目標電圧マップのいずれかを参照することにより目標転舵角を決定し、前記転舵角信号ｂを受信し、受信した転舵角信号ｂに対応する転舵角θ2と前記目標転舵角との間の偏差を逐次特定し、この偏差を減少させるべくＰＷＭ制御を行うフィードバック制御プログラムを記憶している。ここで、フィードバック制御プログラムを実行することにより行われる制御は、参照する対象の目標電圧マップが１種類でないことを除いて、従来のこの種のステアバイワイヤ方式の操舵システムにおけるものと同様の手法により行われる。すなわち、本実施形態の制御装置３は、請求項中の操舵角受信部、転舵角受信部、偏差特定部及びモータ駆動部としての機能を備えている。
　加えて本実施形態では、メモリのさらに他の所定領域に、プロセッサが実行することにより、フィードバック制御プログラムを実行する際に第１及び第２の目標電圧マップのいずれを参照すべきであるか決定する目標電圧マップ決定プログラムを記憶している。この目標電圧マップ決定プログラムによる制御は以下のようなものである。すなわち、操舵角θ1及びの変化がなくなった時刻、つまり操舵角信号ａが示すステアリング１の回転の角速度ωが０となった時刻から転舵角θ2が目標転舵角に達し転舵角信号ｂに対応する転舵角θ2の変化速度が０となるまでの期間の長さを操舵角θ1の変動と転舵角θ2の変動との間のタイムラグ（以下、単にタイムラグＴと称する）として特定する。ここで、転舵角θ2の変化速度が０となったことの判定は、例えば、ステアリング１の回転の角速度ωが０となった後所定時間（例えば０．１秒）ごとに転舵角信号ｂを受け付けて記憶し、転舵角信号ｂに対応する転舵角θ2が３回連続して同じ値となったことを以て行うようにしている。その上で、このタイムラグＴが所定の閾値Ｔ0を上回るごとに第１の目標電圧マップと第２の目標電圧マップとの間で参照すべき目標電圧マップを変更する制御を行う。本実施形態では、第２の目標電圧マップを参照した場合には、第１の目標電圧マップを参照した場合と比較して、同一の目標転舵角に対応するＰＷＭパルス信号ｐのデューティ比（パルス幅）が大きくなるように設定している。
　なお、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮとなった後の１回目の目標転舵角の決定は、必ず第１の目標電圧マップを参照して行うようにしている。しかる後に、油温の上昇等によりポンプ５の容積効率が低下している場合には、第２の目標電圧マップを参照するようにして電動モータ４及びポンプ５の回転数を上昇させて容積効率の低下を補う。さらに、外気温の急激な低下による油温の低下等に起因してポンプ５の容積効率が回復した場合に第２の目標電圧マップを参照し続けると、電動モータ４及びポンプ５の回転数が高すぎることに起因した転舵角θ2のハンチングによるタイムラグＴが発生するので、このときには参照すべき目標電圧マップを第１の目標電圧マップに戻すことにより電動モータ４及びポンプ５の回転数を低下させ、ハンチングの発生を抑制する。つまり本実施形態の制御装置３は、請求項中の制御補正部としての機能も備えている。
　以下、プロセッサがこの目標電圧マップ決定プログラムを実行することにより行われる制御の手順を、フローチャートである図２を参照しつつ以下に示す。
　まず、操舵角信号ａが示すステアリング１の回転の角速度ω、すなわち操舵角θ1の変化速度が０以外の値から０に変化したことを判定すると（ステップＳ１）、タイムラグＴの測定を開始する（ステップＳ２）。それから、転舵角θ2が目標転舵角に達し、転舵角θ2の変化速度が０となると（ステップＳ３）、タイムラグＴの測定を終了する（ステップＳ４）。そして、タイムラグＴの長さが閾値Ｔ0を上回っていると判定されたときに（ステップＳ５）、参照すべき目標電圧マップを変更する（ステップＳ６）。一方、タイムラグＴの長さが閾値を上回っていないと判定されたときには（ステップＳ５）、参照すべき目標電圧マップを変更しない（ステップＳ７）。
　すなわち本実施形態によれば、例えばポンプ５の劣化が小さく油温が大きく上昇していない期間においては、第１の目標電圧マップを参照して目標電圧Ｖa1を決定しても、図３の（ａ）に示すように操舵角θ1の変化と転舵角信号ｂに対応する実際の転舵角θ2の変化との間のタイムラグＴが小さいので、第１の目標電圧マップを参照してＰＷＭパルス信号ｐのデューティ比（パルス幅）を決定する。一方で、ポンプ５の劣化が大きくなった後、または油温が大きく上昇した後に第１の目標電圧マップを参照して目標電圧Ｖa1を決定すると、同図の（ｂ）に示すように操舵角θ1の変化と転舵角信号ｂに対応する実際の転舵角θ2の変化との間のタイムラグＴが大きくなるが、本実施形態ではこのような場合第２の目標電圧マップを参照して目標電圧Ｖa2及びＰＷＭパルス信号ｐのデューティ比（パルス幅）を決定するので、同図の（ｃ）に示すように操舵角θ1の変化と転舵角信号ｂに対応する実際の転舵角θ2の変化との間のタイムラグＴを小さく保つことができる。従って、ポンプ５に歯車ポンプを使用した場合においても、液温の上昇や装置の劣化等に起因した作動液の吐出量の低下があった場合、ＰＷＭパルス信号ｐのデューティ比（パルス幅）を大きくすることにより回転数を高め作動液圧を維持することにより、操舵角θ1の変化に対する転舵角θ2の変化の遅れ（タイムラグＴ）を抑制できる。すなわち、ピストンポンプに代えて歯車ポンプを採用し、製造コストの低下を図ることができる。
　なお、本実施形態は上述した実施形態に限らない。
　例えば、操舵角の変動と転舵角の変動との間のタイムラグを特定するための他の態様として、以下のようなものが考えられる。すなわち、検出された操舵角信号ａに対応する操舵角θ1及び転舵角信号ｂに対応する転舵角θ2を逐次時刻と関連付けてメモリの所定領域に確保した履歴記憶部に記憶し、現在の転舵角θ2と同一の値を有する目標転舵角に対応付けられた時刻を履歴記憶部を参照することにより特定し、この時刻と現在時刻との差を前記タイムラグとして特定する態様も考えられる。この態様を採用した場合も、前記タイムラグが所定の閾値を上回るごとに参照すべき目標電圧マップを変更するようにするとよい。
　また、上述した実施形態では、２つの目標電圧マップをメモリの所定領域に記憶しておき、操舵角の変動と転舵角の変動との間のタイムラグが所定の閾値を上回る場合に参照すべき目標電圧マップを変更するようにしているが、３つの目標電圧マップをメモリの所定領域に記憶し、以下のような制御を行うことも考えられる。すなわち、同一の操舵角に対して、第１の目標電圧マップを参照した場合よりも第２の目標電圧マップを参照した場合に、また、第２の目標電圧マップを参照した場合よりも第３の目標電圧マップを参照した場合にそれぞれ出力電圧が大きくなるようにしておき、前記タイムラグが閾値を上回る場合で前記タイムラグの原因が転舵角のハンチングでない場合は参照すべき目標電圧マップを第１の目標電圧マップから第２の目標電圧マップへ、又は第２の目標電圧マップから第３の目標電圧マップへそれぞれ変更する一方、前記タイムラグの原因が転舵角のハンチングである場合は参照すべき目標電圧マップを第３の目標電圧マップから第２の目標電圧マップへ、又は第２の目標電圧マップから第１の目標電圧マップへそれぞれ変更する制御を行うようにしてもよい。
　さらに、操舵角、目標転舵角と実際の転舵角との間の偏差、及び操舵角の変動と転舵角の変動との間のタイムラグをパラメータとする数式に基づき電動モータに対する出力電圧をその都度算出する態様を採用してもよい。
　加えて、上述した実施形態では、ステアリング操舵角センサから出力される操舵角信号が操舵角の変化速度（ステアリング操作の角速度）をも示しているが、ステアリング操舵角センサからは操舵角のみを示す信号を所定時間ごとに出力し、出力された信号が示す操舵角を逐次記憶し、記憶された操舵角が所定期間の間変化していないことを以てステアリングの回転の角速度が０となったことを判定するようにしてももちろんよい。
　そして、上述した実施形態では、電動モータにＰＷＭ制御信号を出力することにより電動モータの出力を制御しているが、周波数制御を利用して電動モータの出力を制御するステアバイワイヤ方式の操舵システム等、ＰＷＭ制御以外により電動モータを制御するステアバイワイヤ方式の操舵システムに本発明を適用してももちろんよい。
　その他、車両のステアリング（タイヤ、ホイール等）だけでなく、船舶の舵に代表される他の操舵対象の制御に本発明の操舵システムを使用する等、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
　本発明によれば、どのようなポンプを採用した場合であっても、特別な部材を追加することなく、操舵角の変化に対する転舵角の変化の遅れを抑制できる操舵システムを提供することができる。
　２…ステアリング操舵角センサ
　３…制御装置
　４…電動モータ
　５…ポンプ
　６…液圧アクチュエータ
　１０…転舵角センサ

Claims (1)

  1. 操舵対象の転舵角を変化させるための液圧アクチュエータと、この液圧アクチュエータに液圧を供給するためのポンプと、このポンプを正逆方向に回転させて前記液圧アクチュエータを作動させる電動モータと、ステアリングの操舵角を検出するステアリング操舵角センサと、前記転舵角を検出する転舵角センサと、前記ステアリング操舵角センサ及び前記転舵角センサからの信号に基づいて前記電動モータを作動させて前記転舵角を前記操舵角に対応するように制御する制御装置とを備えたステアバイワイヤ方式の操舵システムであって、
    前記制御装置が、前記ステアリング操舵角センサからの信号を受信する操舵角受信部と、前記転舵角センサからの信号を受信する転舵角受信部と、これら操舵角受信部及び転舵角受信部が受信した信号に基づき操舵角と転舵角との間の偏差を逐次特定する偏差特定部と、この偏差特定部が特定する偏差が減少する方向に前記電動モータに制御信号を出力して該電動モータを制御するモータ駆動部と、偏差に基づき導き出される操舵角の変動と転舵角の変動との間のタイムラグに応じて制御信号を前記タイムラグが小さくなる方向に変化させる制御補正部とを備えているステアバイワイヤ方式の操舵システム。
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