JP2020142684A - 転舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転支援指令値が入力される周期の制約によって操舵制御装置が算出する操作信号に反映される運転支援指令値の情報が粗くなることを抑制できるようにした転舵制御装置を提供する。【解決手段】上位ＥＣＵは、転舵制御装置に周期Ｔ２毎に、運転支援指令値Ａｓを転舵制御装置に入力する。転舵制御装置では、周期Ｔ２よりも短い周期Ｔ１毎に、ピニオン角指令値θｐ＊を更新する。運転支援指令値Ａｓを角速度の次元を有した量とすることにより、周期Ｔ１毎に、運転支援指令値Ａｓが示す角速度となるようにピニオン角指令値θｐ＊が更新される。【選択図】図３

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、操舵角を目標操舵角にフィードバック制御するために電動機を操作する操舵制御装置が記載されている。

特開２００６−１５１３６０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。具体的には、操舵制御装置の外部から運転を支援するための運転支援指令値が入力され、操舵制御装置では運転支援指令値を電動機の操作に反映させることが検討されている。しかし、その場合、たとえば運転支援指令値として操舵角の指令値を用いる場合、操舵制御装置において都度更新される運転支援指令値を反映した制御が、運転支援指令値が操舵制御装置に入力される周期によって制約を受けることから、操舵角のきめ細かな制御をすることが困難となるおそれがある。

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、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度を運転者の入力する操舵トルクに応じて制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する操作処理と、当該転舵制御装置の外部から入力される運転者の運転を支援するための運転支援指令値に基づき、前記駆動回路を操作するための操作信号の算出過程における演算パラメータを補正する補正処理と、を実行し、前記運転支援指令値は、角度の１階以上の時間微分値の次元を有し、前記算出過程には、前記換算可能角度の１階以上の時間微分値が含まれ、前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記換算可能角度の前記時間微分値を補正する処理を含む転舵制御装置である。

上記構成では、運転支援指令値が角度の１階以上の時間微分値の次元を有し、換算可能角度の１階以上の時間微分値を補正する補正量として利用されることにより、運転支援指令値に換算可能角度の時間変化に関する情報を含めることができる。そのため、運転支援指令値が更新される周期が長い場合であっても、操作信号の更新周期を運転支援指令値が更新される周期よりも短くすることによって、運転支援指令値によって意図された換算可能角度の時間変化を運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で反映することができる。したがって、運転支援指令値が角度の次元を有する場合と比較すると、より短い時間周期で運転支援としてより適切な転舵角への制御が可能となる。

２．前記操作処理は、前記換算可能角度の指令値を算出する角度指令値算出処理を含み、前記角度指令値算出処理は、前記操舵トルクに基づき前記換算可能角度の角速度指令値を算出する処理を含み、前記運転支援指令値は、角度の１階の時間微分値の次元を有し、前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記角速度指令値を補正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、運転支援指令値が更新される周期が長い場合であっても、操作信号の更新周期を短くすることにより、運転支援指令値が意図する換算可能角度の変化を運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で反映することができる。そのため、運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で運転支援指令値によって意図される転舵角の変化を指示できる。

３．前記操作処理は、前記換算可能角度の指令値を算出する角度指令値算出処理を含み、前記角度指令値算出処理は、前記操舵トルクに基づき前記換算可能角度の角加速度指令値を算出する処理を含み、前記運転支援指令値は、角度の２階の時間微分値の次元を有し、前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記角加速度指令値を補正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、運転支援指令値が更新される周期が長い場合であっても、操作信号の更新周期を短くすることにより、運転支援指令値が意図する換算可能角度の変化速度の変化を運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で反映させることができる。そのため、運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で運転支援指令値によって意図される転舵角の変化速度の変化を指示できる。

４．前記操作処理は、前記換算可能角度を指令値に制御すべく前記電動機のトルクに換算可能な操作量を算出する角度制御処理を含み、前記角度制御処理は、前記換算可能角度の１階の時間微分値と前記指令値の１階の時間微分値との差に基づき前記操作量を算出する処理であり、前記運転支援指令値は、角度の１階の時間微分値の次元を有し、前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記差を補正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、運転支援指令値が更新される周期が長い場合であっても、操作信号の更新周期を短くすることにより、運転支援指令値によって意図する換算可能角度の変化を運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で反映できる。そのため、運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で運転支援指令値によって意図される転舵角の変化を指示できる。

５．前記操作処理は、前記換算可能角度を指令値に制御すべく前記電動機のトルクに換算可能な操作量を算出する角度制御処理を含み、前記角度制御処理は、前記換算可能角度の２階の時間微分値相当の量に基づき前記操作量を算出する処理であり、前記運転支援指令値は、角度の２階の時間微分値の次元を有し、前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記２階の時間微分値相当の量を補正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、運転支援指令値が更新される周期が長い場合であっても、操作信号の更新周期を短くすることにより、運転支援指令値によって意図する換算可能角度の変化速度の変化を運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で反映できる。そのため、運転支援指令値が更新される周期よりも短い周期で運転支援指令値によって意図される転舵角の変化速度の変化を指示できる。

第１の実施形態にかかる転舵制御装置および転舵装置の構成を示す図。 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。 （ａ）および（ｂ）は、同実施形態の効果を示すタイムチャート。 第２の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。 第３の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。 第４の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。

＜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である運転支援指令値Ａｓ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、それらがローカルネットワーク４８を介して通信可能とされるものである。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Ｍ１２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Ｍ１２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Ｍ１２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。

ヒステリシス反映処理Ｍ１４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＊に制御するための操作量である操舵側操作量Ｔｓ＊を算出する処理である。操舵側操作量Ｔｓ＊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フィードバック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、転舵アクチュエータ３０に対する要求トルクＴｄ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Ｔｓ＊は、転舵アクチュエータ３０に対する要求トルクＴｄに応じた量であるが、本実施形態では、操舵側操作量Ｔｓ＊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Ｔｓ＊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。

角度指令値算出処理Ｍ２０は、軸力Ｔａｆに基づき、ピニオン角θｐの指令値であるピニオン角指令値θｐ＊を算出する処理である。詳しくは、角度指令値算出処理Ｍ２０は、以下の式（ｃ１）にて表現されるモデル式を用いて、ピニオン角指令値θｐ＊を算出する処理である。

Ｔａｆ＝Ｋ・θｐ＊＋Ｃ・θｐ＊’＋Ｊ・θｐ＊’’ …（ｃ１）
上記の式（ｃ１）にて表現されるモデルは、軸力Ｔａｆと等しい量のトルクがステアリングシャフト２４に入力された場合にピニオン角θｐが示す値をモデル化したものである。上記の式（ｃ１）において、粘性係数Ｃは、電動パワーステアリング装置１０の摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Ｊは、電動パワーステアリング装置１０の慣性をモデル化したものであり、バネ定数Ｋは、電動パワーステアリング装置１０が搭載される車両のサスペンションやホイールアライメント等の仕様をモデル化したものである。

具体的には、減算処理Ｍ２２において、軸力Ｔａｆから、粘性項「Ｃ・θｐ＊’」およびバネ項「Ｋ・θｐ＊」が減算される。慣性係数除算処理Ｍ２４によって、減算処理Ｍ２２の出力が慣性係数Ｊにより除算され、角加速度指令値αｐ＊（＝θｐ＊’’）が算出される。そして、角加速度指令値αｐ＊を入力とし、積分処理Ｍ２６によって、角速度指令値ωｐ＊（＝θｐ＊’）が算出される。上位ＥＣＵ６０から運転支援指令値Ａｓが入力されない場合、この角速度指令値ωｐ＊に粘性係数乗算処理Ｍ３２によって粘性係数Ｃが乗算されたものが、粘性項「Ｃ・θｐ＊’」となる。一方、上位ＥＣＵ６０から運転支援指令値Ａｓが入力されない場合、角速度指令値ωｐ＊を入力とし、積分処理Ｍ２８によって、ピニオン角指令値θｐ＊が算出される。このピニオン角指令値θｐ＊は、角度指令値算出処理Ｍ２０の出力となるとともに、バネ定数乗算処理Ｍ３０によってバネ定数Ｋが乗算されることによって、バネ項「Ｋ・θｐ＊」が算出される。

積算処理Ｍ４０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Ｍ４２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。

角度フィードバック処理Ｍ５０は、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Ｔｔ＊を算出する処理である。角度側操作量Ｔｔ＊は、転舵アクチュエータ３０に対する要求トルクＴｄ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。

角度フィードバック処理Ｍ５０は、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Ｍ５２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Ｍ５２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）に基づき、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、推定の外乱トルクＴｌｄや推定値θｐｅを算出する。

微分処理Ｍ５４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Ｍ５６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Ｍ５８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Ｍ６０は、２階微分処理Ｍ５８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Ｍ６２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、推定の外乱トルクＴｌｄを減算して、角度側操作量Ｔｔ＊を算出する処理である。

加算処理Ｍ７０は、操舵側操作量Ｔｓ＊と角度側操作量Ｔｔ＊とを加算して、転舵アクチュエータ３０に対する要求トルクＴｄを算出する処理である。
換算処理Ｍ７２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Ｍ７４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。

上記角度指令値算出処理Ｍ２０では、上位ＥＣＵ６０から角速度の次元を有する運転支援指令値Ａｓが入力される場合、加算処理Ｍ８０において角速度指令値ωｐ＊に運転支援指令値Ａｓを加算し、これを粘性係数乗算処理Ｍ３２や積分処理Ｍ２８の入力とする。

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、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Ｔｓ＊と操舵トルクＴｈとの和である軸力Ｔａｆに応じてピニオン角指令値θｐ＊を算出する。そして、角度フィードバック処理Ｍ５０によって、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Ｔｔ＊を算出する。そして、ＣＰＵ４２は、操舵側操作量Ｔｓ＊と角度側操作量Ｔｔ＊との和に応じて電動機３２を操作する。ここで、角度側操作量Ｔｔ＊は、操舵トルクＴｈや操舵側操作量Ｔｓ＊等を含む推定の外乱トルクＴｌｄを差し引いて算出されるものである。そのため、角度側操作量Ｔｔ＊は、操舵側操作量Ｔｓ＊との協働でピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊に制御するうえで適切な値となっている。

これに対し、上位ＥＣＵ６０により、転舵制御装置４０の外部から角速度の次元を有する運転支援指令値Ａｓが入力される場合、ＣＰＵ４２は、運転支援指令値Ａｓによって角速度指令値ωｐ＊を補正する。これにより、ピニオン角指令値θｐ＊には、運転支援指令値Ａｓが反映される。したがって、ＣＰＵ４２は、ピニオン角θｐを、運転支援指令値Ａｓが反映されたピニオン角指令値θｐ＊に制御することとなる。

図３に、運転支援指令値Ａｓがピニオン角指令値θｐ＊に反映される状態を模式的に示す。なお、図３（ａ）は、運転支援指令値Ａｓの推移を示し、図３（ｂ）は、ピニオン角指令値θｐ＊の推移を示している。図３に示す周期Ｔ１は、ＣＰＵ４２が、ピニオン角指令値θｐ＊を更新する周期である。また、図３に示す周期Ｔ２は、上位ＥＣＵ６０が転舵制御装置４０に運転支援指令値Ａｓを送信する周期である。

図３に示すように、本実施形態では、周期Ｔ１の方が周期Ｔ２よりも短くなっている。しかし、運転支援指令値Ａｓが角速度の次元を有することから、ＣＰＵ４２は、周期Ｔ２の期間においてピニオン角指令値θｐ＊を運転支援指令値Ａｓが示す角速度に従って更新する。すなわち、ＣＰＵ４２は、周期Ｔ１毎に運転支援指令値Ａｓが示す角速度に従ってピニオン角指令値θｐ＊を更新する。これに対し、たとえば運転支援指令値Ａｓが角度の次元を有する場合、周期Ｔ２の期間において運転支援指令値Ａｓだけピニオン角指令値θｐ＊を補正することが指示されているのであるから、周期Ｔ１の間隔では運転支援指令値Ａｓが変化しない。そのため、運転支援指令値Ａｓの更新の周期Ｔ２に応じてピニオン角指令値θｐ＊が更新されることとなり、図３（ｂ）に一点鎖線に示すように、ピニオン角指令値θｐ＊の変化が急激となる。

＜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。

本実施形態では、運転支援指令値Ａｓが角加速度の次元を有する。
図４に、本実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理を示す。なお、図４において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、角加速度の次元を有する運転支援指令値Ａｓは、加算処理Ｍ８２によって、角加速度指令値αｐ＊に加算され、積分処理Ｍ２６に入力される。
これにより、ピニオン角指令値θｐ＊は、運転支援指令値Ａｓに応じたものとなる。そのため、運転支援指令値Ａｓが周期Ｔ２毎に転舵制御装置４０に入力されると、ＣＰＵ４２では、周期Ｔ２よりも短い周期Ｔ１毎に、運転支援指令値Ａｓが示す加速度を有した角度となるようにピニオン角指令値θｐ＊を更新する。

＜第３の実施形態＞
以下、第３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。

本実施形態では、角速度の次元を有する運転支援指令値Ａｓを、角度フィードバック処理Ｍ５０の入力とする。
図５に、本実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理を示す。なお、図５において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、角速度の次元を有する運転支援指令値Ａｓは、加算処理Ｍ８４によって微分処理Ｍ５４の出力に加算されてフィードバック項算出処理Ｍ５６に入力される。また、運転支援指令値Ａｓは、積分処理Ｍ８６によって角度の次元を有する指令値とされた後、加算処理Ｍ８８によってフィードバック項算出処理Ｍ５６の入力となるピニオン角指令値θｐ＊に加算される。これにより、フィードバック操作量Ｔｔｆｂは、運転支援指令値Ａｓの時間積分値によって補正されたピニオン角指令値θｐ＊と推定値θｐｅとの差に応じた比例項と、ピニオン角指令値θｐ＊の時間微分値が運転支援指令値Ａｓによって補正された値と推定値θｐｅの時間微分値との差に応じた微分項との和となる。

特に、運転支援指令値Ａｓが周期Ｔ２毎に転舵制御装置４０に入力されると、ＣＰＵ４２では、周期Ｔ１毎に、運転支援指令値Ａｓの時間積分値を更新する。これにより、運転支援指令値Ａｓの入力が周期Ｔ２毎であるにもかかわらず、ＣＰＵ４２では、上位ＥＣＵ６０が意図するピニオン角指令値θｐ＊を周期Ｔ１毎に受け取った場合に準じた制御をすることができる。

＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、第３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。

本実施形態では、角加速度の次元を有する運転支援指令値Ａｓを、角度フィードバック処理Ｍ５０の入力とする。
図６に、本実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理を示す。なお、図６において、図５に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、角加速度の次元を有する運転支援指令値Ａｓは、加算処理Ｍ９０によって２階微分処理Ｍ５８の出力に加算され、フィードフォワード項算出処理Ｍ６０の入力とされる。また、運転支援指令値Ａｓは、積分処理Ｍ８６によって角速度の次元に変換された後、加算処理Ｍ８４によって、ピニオン角指令値θｐ＊の時間微分値に加算される。さらに、運転支援指令値Ａｓは、２重積分処理Ｍ９２によって、角度の次元に変換された後、加算処理Ｍ８８によってフィードバック項算出処理Ｍ５６の入力となるピニオン角指令値θｐ＊に加算される。これにより、フィードバック操作量Ｔｔｆｂは、運転支援指令値Ａｓの２重積分処理値によって補正されたピニオン角指令値θｐ＊と推定値θｐｅとの差に応じた比例項と、ピニオン角指令値θｐ＊の時間微分値が運転支援指令値Ａｓの時間積分値によって補正された値と推定値θｐｅの時間微分値との差に応じた微分項との和となる。

特に、運転支援指令値Ａｓが周期Ｔ２毎に転舵制御装置４０に入力されると、ＣＰＵ４２では、周期Ｔ１毎に、運転支援指令値Ａｓの時間積分値や２重積分処理値を更新する。これにより、運転支援指令値Ａｓの入力が周期Ｔ２毎であるにもかかわらず、ＣＰＵ４２では、上位ＥＣＵ６０が意図するピニオン角指令値θｐ＊やその時間微分値を、周期Ｔ１毎に受け取った場合に準じた制御をすることができる。

＜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］駆動回路は、インバータ３３に対応し、操作処理は、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０、ヒステリシス処理Ｍ１２、ヒステリシス反映処理Ｍ１４、トルクフィードバック処理Ｍ１６、軸力算出処理Ｍ１８、角度指令値算出処理Ｍ２０、角度フィードバック処理Ｍ５０、加算処理Ｍ７０、換算処理Ｍ７２、および操作信号生成処理Ｍ７４に対応する。補正処理は、図２の加算処理Ｍ８０、図４の加算処理Ｍ８２の処理、図５の加算処理Ｍ８４、図６の加算処理Ｍ９０に対応する。［２］図２の処理に対応する。［３］図４の処理に対応する。［４］図５の処理に対応する。［５］図６の処理に対応する。

＜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。
・「補正処理について」
図５においては、ピニオン角指令値θｐ＊の１階の時間微分値に対して運転支援指令値Ａｓを加算したが、これに限らない。たとえば、微分要素の入力となる差を構成する、推定値θｐｅの１階時間微分値やピニオン角θｐの１階時間微分値から運転支援指令値Ａｓを減算してもよい。

たとえば下記「角度フィードバック処理について」の欄に記載したように、ピニオン角θｐの２階の時間微分値に基づきフィードフォワード操作量Ｔｔｆｆを算出する場合、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値を運転支援指令値Ａｓによって補正すればよい。

上記構成では、運転支援指令値Ａｓによる補正対象と、運転支援指令値Ａｓとを同一の単位を有する量としたが、これに限らない。たとえば、上記実施形態において、運転支援指令値Ａｓを転舵角の１階または２階の時間微分値としてもよい。この場合、上記各実施形態における補正を行うのに先立って、ステアリングシャフト２４に対する転舵輪１２の減速比に基づき運転支援指令値Ａｓをピニオン角の１階または２階の時間微分値に変換する処理を行う。

・「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Ｍ６２において外乱トルクＴｌｄおよび操舵側操作量Ｔｓ＊を減算し、外乱オブザーバＭ５２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Ｍ６２において外乱トルクＴｌｄ、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Ｍ５２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階の時間微分値、ピニオン角θｐの２階の時間微分値または推定値θｐｅの２階の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階の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階の時間微分値に基づき算出したり、また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階の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Ｍ５６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階の時間微分値に限らない。たとえば、推定値θｐｅやその１階の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Ｍ５６としては、比例項および微分項の和を出力する処理に限らない。たとえば比例項を出力するものとしてもよく、またたとえば微分項を出力するものとしてもよい。さらにたとえば、比例項および微分項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。

・「角度制御処理について」
角度制御処理としては、フィードバック項算出処理Ｍ５６や外乱オブザーバＭ５２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。またたとえば、フィードフォワード操作量Ｔｔｆｆを含まない値として角度側操作量Ｔｔ＊を算出する処理としてもよい。

・「換算可能角度について」
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。

・「角度指令値算出処理の入力について」
トルクフィードバック処理Ｍ１６による操舵側操作量Ｔｓ＊に基づく値を角度指令値算出処理Ｍ２０の入力と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算出し、アシストトルクと操舵トルクとの和を、角度指令値算出処理Ｍ２０の入力としてもよい。

なお、角度指令値算出処理Ｍ２０が、角加速度指令値αｐ＊や角速度指令値ωｐ＊を中間変数として算出することは必須ではない。これらを中間変数として算出しなくても、図５や図６に例示したように、角度フィードバック処理Ｍ５０におけるパラメータを運転支援指令値Ａｓによって補正するのであれば、運転支援指令値Ａｓを反映した制御を実行できる。

・「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、埋込磁石同期電動機（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…ローカルネットワーク、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 (5)

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、
   前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度を運転者の入力する操舵トルクに応じて制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する操作処理と、
   当該転舵制御装置の外部から入力される運転者の運転を支援するための運転支援指令値に基づき、前記駆動回路を操作するための操作信号の算出過程における演算パラメータを補正する補正処理と、を実行し、
   前記運転支援指令値は、角度の１階以上の時間微分値の次元を有し、
   前記算出過程には、前記換算可能角度の１階以上の時間微分値が含まれ、
   前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記換算可能角度の前記時間微分値を補正する処理を含む転舵制御装置。
2. 前記操作処理は、前記換算可能角度の指令値を算出する角度指令値算出処理を含み、
   前記角度指令値算出処理は、前記操舵トルクに基づき前記換算可能角度の角速度指令値を算出する処理を含み、
   前記運転支援指令値は、角度の１階の時間微分値の次元を有し、
   前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記角速度指令値を補正する処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。
3. 前記操作処理は、前記換算可能角度の指令値を算出する角度指令値算出処理を含み、
   前記角度指令値算出処理は、前記操舵トルクに基づき前記換算可能角度の角加速度指令値を算出する処理を含み、
   前記運転支援指令値は、角度の２階の時間微分値の次元を有し、
   前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記角加速度指令値を補正する処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。
4. 前記操作処理は、前記換算可能角度を指令値に制御すべく前記電動機のトルクに換算可能な操作量を算出する角度制御処理を含み、
   前記角度制御処理は、前記換算可能角度の１階の時間微分値と前記指令値の１階の時間微分値との差に基づき前記操作量を算出する処理であり、
   前記運転支援指令値は、角度の１階の時間微分値の次元を有し、
   前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記差を補正する処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。
5. 前記操作処理は、前記換算可能角度を指令値に制御すべく前記電動機のトルクに換算可能な操作量を算出する角度制御処理を含み、
   前記角度制御処理は、前記換算可能角度の２階の時間微分値相当の量に基づき前記操作量を算出する処理であり、
   前記運転支援指令値は、角度の２階の時間微分値の次元を有し、
   前記補正処理は、前記運転支援指令値によって前記２階の時間微分値相当の量を補正する処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。