JP2023016624A - ステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵トルクの絶対値が飽和したとき、ハンドルが押し返される挙動を防止するステアリング制御装置を提供する。【解決手段】サーボ制御器４００は、操舵トルクＴｓを目標操舵トルクＴｓ*に追従させるように、モータ８０の出力指令（ベースアシスト指令）Ｔｂ*を演算する。操舵トルク飽和判定部３８は、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が飽和していることを判定する。操舵トルク飽和判定部３８により、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が飽和していると判定されたとき、サーボ制御器４００は、「操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルクに関わる要素の演算」としてＰＩＤ制御の微分成分演算をリセットする。具体的にサーボ制御器４００は、本来の入力値に代えて０を用いて演算するか、記憶された過去値を０クリアした結果を用いて演算する。【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング制御装置に関する。

従来、モータが出力するアシストトルクを制御するステアリング装置において、操舵トルクを目標操舵トルクに追従させるように、サーボ制御器によりモータの出力指令を演算する技術が知られている。

例えば特許文献１に開示されたステアリング制御装置では、サーボ制御器（特許文献１ではアシストコントローラ）は、操舵トルクを目標操舵トルクに追従させるように、ＰＩＤ制御によりベースアシスト指令を生成する。

特許第６２５２０２７号公報

急操舵により、或いは、ラックエンドに当たることにより操舵トルクの絶対値が飽和したとき、ＰＩＤ制御の微分成分は、ハンドルを押し返す側に大きなアシストトルクの変化を与えてしまう。その結果、急操舵で飽和したとき一瞬重くなり、エンドに当たったとき弾き返される挙動を招くおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、操舵トルクの絶対値が飽和したとき、ハンドルが押し返される挙動を防止するステアリング制御装置を提供することにある。

本発明のステアリング制御装置は、サーボ制御器（４００）と、操舵トルク飽和判定部（３８）と、を備える。サーボ制御器は、操舵トルクを目標操舵トルク（Ｔｓ^*）に追従させるように、モータ（８０）の出力指令（Ｔｂ^*）を演算する。操舵トルク飽和判定部は、操舵トルクの絶対値が飽和していることを判定する。

操舵トルク飽和判定部により、操舵トルクの絶対値が飽和していると判定されたとき、サーボ制御器は、操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルクに関わる要素の演算をリセットする。

例えばサーボ制御器はＰＩＤ制御を行うものであり、操舵トルク飽和判定部により、操舵トルクの絶対値が飽和していると判定されたとき、サーボ制御器は、ＰＩＤ制御の微分成分演算をリセットする。具体的には、サーボ制御器は、少なくとも、微分成分演算におけるローパスフィルタ（５４）への入力、及び、ローパスフィルタに記憶された過去値をリセットする。

演算をリセットする具体的な構成としては、本来の入力値に代えて０を用いて演算するか、記憶された過去値を０クリアした結果を用いて演算する構成を採用可能である。

本発明では、操舵トルクの絶対値が飽和したとき、「操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルクに関わる要素（例えばＰＩＤ制御の微分成分）」が０となることで、ハンドルを押し返す方向のトルクは発生せず、押し返されることなく操舵ができるようになる。そのため、急操舵で飽和しても一瞬重くなることが解消される。また、エンドに当たったとき弾き返されることなく、その位置でハンドルが止まるようになる。

電動パワーステアリングシステムの概略構成図。 一実施形態のＥＣＵ（ステアリング制御装置）の概略構成図。 一実施形態のサーボ制御器のブロック図。 図３の微分成分演算部の詳細なブロック図。 （ａ）比較例、（ｂ）本実施形態によるサーボ制御演算の動作を示す図。 比較例の実車挙動を示すタイムチャート。 本実施形態の実車挙動を示すタイムチャート。

以下、本発明のステアリング制御装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。「ステアリング制御装置」としてのＥＣＵは、車両の電動パワーステアリングシステム、又はステアバイワイヤシステムに適用され、モータの出力指令を演算する。以下の実施形態では、主に電動パワーステアリングシステムに適用される例を示す。電動パワーステアリングシステムにおいてステアリング制御装置は、操舵アシストモータにアシストトルク指令を出力する。

［電動パワーステアリングシステムの構成］
図１を参照し、電動パワーステアリングシステムの構成について説明する。なお、アシストトルクＴａ及び指令Ｔａ^*、Ｔｂ^*の記号については図２を参照する。電動パワーステアリングシステム１は、モータ８０の駆動トルクにより、ドライバによるハンドル９１の操作をアシストするシステムである。ステアリングシャフト９２の一端にはハンドル９１が固定されており、ステアリングシャフト９２の他端側にはインターミディエイトシャフト９３が設けられている。ステアリングシャフト９２とインターミディエイトシャフト９３とはトルクセンサ９４のトーションバーにより接続されており、これらにより操舵軸９５が構成される。トルクセンサ９４は、トーションバーの捩れ角に基づいて操舵トルクＴｓを検出する。

インターミディエイトシャフト９３のトルクセンサ９４と反対側の端部には、ピニオンギア９６１及びラック９６２を含むギアボックス９６が設けられている。ドライバがハンドル９１を回すと、インターミディエイトシャフト９３とともにピニオンギア９６１が回転し、ピニオンギア９６１の回転に伴って、ラック９６２が左右に移動する。ラック９６２の両端に設けられたタイロッド９７は、ナックルアーム９８を介してタイヤ９９と接続されている。タイロッド９７が左右に往復運動し、ナックルアーム９８を引っ張ったり押したりすることで、タイヤ９９の向きが変わる。

モータ８０は、例えば３相交流ブラシレスモータであり、ＥＣＵ１０から出力された駆動電圧Ｖｄに応じて、ハンドル９１の操舵力をアシストするアシストトルクＴａを出力する。３相交流モータの場合、駆動電圧Ｖｄは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相電圧を意味する。モータ８０の回転は、ウォームギア８６及びウォームホイール８７等により構成される減速機構８５を経由して、インターミディエイトシャフト９３に伝達される。また、ハンドル９１の操舵や、路面からの反力によるインターミディエイトシャフト９３の回転は、減速機構８５を経由してモータ８０に伝達される。

なお、図１に示す電動パワーステアリングシステム１は、モータ８０の回転が操舵軸９５に伝達されるコラムアシスト式であるが、本実施形態のＥＣＵ１０は、ラックアシスト式の電動パワーステアリングシステムにも同様に適用可能である。また、他の実施形態では、操舵アシストモータとして、３相以外の多相交流モータや、ブラシ付ＤＣモータが用いられてもよい。

ここで、ハンドル９１からタイヤ９９に至る、ハンドル９１の操舵力が伝達される機構全体を「操舵系メカ１００」という。ＥＣＵ１０は、操舵系メカ１００に接続されたモータ８０が出力するアシストトルクＴａを制御することにより、操舵系メカ１００が発生する操舵トルクＴｓを制御する。また、ＥＣＵ１０は、車両の所定の部位に設けられた車速センサ１１が検出した車速Ｖを取得する。

ＥＣＵ１０は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ９４により検出された操舵トルクＴｓや車速センサ１１により検出された車速Ｖ等に基づき、アシストトルク指令Ｔａ^*を演算する。そして、ＥＣＵ１０は、アシストトルク指令Ｔａ^*に基づいて演算した駆動電圧Ｖｄをモータ８０へ印加することにより、操舵系メカ１００に操舵トルクＴｓを発生させる。

なお、ＥＣＵ１０における各種演算処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

［ＥＣＵの構成］
（一実施形態）
図２を参照し、一実施形態のＥＣＵ１０の構成について説明する。ＥＣＵ１０は、推定負荷トルク演算部２０、目標操舵トルク演算部３０、操舵トルク飽和判定部３８、サーボ制御器４００、及び電流フィードバック（図中「ＦＢ」）部７０等を備える。

推定負荷トルク演算部２０は、目標操舵トルクＴｓ^*及びベースアシスト指令Ｔｂ^*に基づき、推定負荷トルクＴｘを演算する。推定負荷トルクＴｘは、操舵系メカ１００の操舵軸９５に作用し操舵に応じて変化する負荷トルクである。推定負荷トルクＴｘや操舵トルクＴｓの正負は、操舵軸９５の回転方向に応じて、一方の回転方向のトルクが正、反対方向のトルクが負となるように定義されている。

推定負荷トルク演算部２０は、加算器２１及びローパスフィルタ（図中「ＬＰＦ」）２２を含む。加算器２１は、サーボ制御器４００から帰還されたベースアシスト指令Ｔｂ^*と、目標操舵トルク演算部３０から帰還された目標操舵トルクＴｓ^*とを加算する。ローパスフィルタ２２は、加算されたトルクから、所定の周波数、例えば１０Ｈｚ以下の帯域の成分を抽出する。推定負荷トルク演算部２０は、ローパスフィルタ２２により抽出された周波数成分を推定負荷トルクＴｘとして出力する。

目標操舵トルク演算部３０は、推定負荷トルクＴｘと目標操舵トルクＴｓ^*との関係が規定されたマップ３３を用いて目標操舵トルクＴｓ^*を演算する。目標操舵トルク演算部３０は、符号判定部（図中「ｓｇｎ」）３１、絶対値判定部（図中「｜ｕ｜」）３２、マップ３３、及び乗算器３４を含む。符号判定部３１は、推定負荷トルクＴｘの正負、すなわち操舵軸９５の回転方向に応じた符号を判定する。絶対値判定部３２は、入力ｕ、すなわち推定負荷トルクＴｘの絶対値を演算する。

マップ３３は、推定負荷トルクＴｘが正領域でのマップ、すなわち絶対値のマップとして示される。推定負荷トルクＴｘの負領域では、正領域に対し原点対称のマップとなる。乗算器３４では、マップ演算された目標操舵トルクＴｓ^*の絶対値に対し、推定負荷トルクＴｘの符号に応じた符号が乗算される。目標操舵トルク演算部３０が出力した目標操舵トルクＴｓ^*は、偏差算出器３９に入力されるとともに推定負荷トルク演算部２０に帰還される。

操舵トルク飽和判定部３８は、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が飽和していることを判定する。具体的には、操舵トルク飽和判定部３８は、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が所定の操舵トルク飽和判定閾値以上であるとき、操舵トルク飽和フラグをＯＮとする。一方、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が所定の操舵トルク飽和判定閾値未満であるとき、操舵トルク飽和フラグをＯＦＦとする。操舵トルク飽和フラグはサーボ制御器４００に出力される。

操舵トルク飽和判定閾値は、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜の最大値（例：７．５Ｎｍ）に設定される。サーボ制御器４００に入力される信号が何らかのゲイン補正や制限処置を受けている場合は、その最大値に相当する値に設定されることが好ましい。

偏差算出器３９は、目標操舵トルクＴｓ^*と操舵トルクＴｓとの差分である操舵トルク偏差ΔＴ（＝Ｔｓ^*－Ｔｓ）を算出する。サーボ制御器４００には操舵トルク偏差ΔＴが入力される。サーボ制御器４００は、操舵トルクＴｓを目標操舵トルクＴｓ^*に追従させるように、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を演算する。本実施形態のサーボ制御器４００の詳細な構成は、図３、図４を参照して後述する。

図２の構成例ではベースアシスト指令Ｔｂ^*に対する補正トルクは演算されないため、ベースアシスト指令Ｔｂ^*がそのままアシストトルク指令Ｔａ^*として出力される。なお、特許文献１（特許第６２５２０２７号公報）の図２に示されるように補正トルクが演算される構成では、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と補正トルクとの合計がアシストトルク指令Ｔａ^*として出力される。

電流フィードバック部７０は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*に応じたアシストトルクが、特にトルクセンサ９４よりもタイヤ９９側の操舵軸９５に付与されるように、モータ８０へ駆動電圧Ｖｄを印加する。電流フィードバック制御の技術は、モータ制御分野における周知技術であるため、詳細な説明を省略する。

本実施形態のサーボ制御器４００の構成を図３、図４に示す。図３、図４は、サーボ制御演算を離散の式で等価変換した構成を表している。サーボ制御器４００は、ＰＩＤ制御器４１０及び累積処理部４９０を含む。ＰＩＤ制御器４１０は、特許文献１の図４に開示されたアシストコントローラの構成と同様に、比例成分演算部４３０、積分成分演算部４４０及び微分成分演算部４５０を含む。ＰＩＤ制御器４１０は、操舵トルク偏差ΔＴに基づくＰＩＤ制御演算を行う。

比例成分演算部４３０の遅延素子４５３、及び、積分成分演算部４４０の遅延素子４５４は操舵トルク偏差ΔＴの前回値を取り出す。比例成分演算部４３０では、減算器４６３で前回値が減算された操舵トルク偏差ΔＴに対し、比例ゲイン乗算器４７３で比例ゲインＫｐが乗算される。積分成分演算部４４０では、加算器４６４で前回値が加算された操舵トルク偏差ΔＴに対し、積分ゲイン乗算器４７４で積分ゲインＫｉが乗算される。

微分成分演算部４５０の疑似微分演算部５０は、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）を疑似微分により演算する。離散値の疑似微分「Ｄ」は、連続系の伝達関数でいうと（ｓ／（τｓ＋１）²）（ただし、ｓ：ラプラス演算子、τ：時定数）の演算関数に該当する。遅延素子５５は操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）の前回値を取り出す。

微分成分演算部４５０では、減算器５６で前回値が減算された操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）に対し、微分ゲイン乗算器５７で微分ゲインＫｄが乗算される。操舵トルク飽和フラグは微分成分演算部４５０の疑似微分演算部５０及び遅延素子５５に入力され、微分成分演算における「リセット処置」が実行される。リセット処置の詳細な構成については、図４を参照して後述する。

ＰＩＤ成分加算器４８は、制御周期毎に比例成分、積分成分及び微分成分を加算した処理対象トルクＴＭを出力する。累積処理部４９０は、処理対象トルクＴＭを累積処理し、ベースアシスト指令の今回値Ｔｂ^* _nを演算する。累積処理は積分処理と同義であるが、ここではＰＩＤの積分制御との区別のため「累積」の用語を用いる。

累積処理部４９０は、加算器４９１、遅延素子４９２及び制限演算器４９４を含む。加算器４９１は、処理対象トルクＴＭの今回値に、遅延素子４９２を介して入力されるベースアシスト指令の前回値Ｔｂ^* _n-1を加算する。制限演算器４９４は、加算器４９１の加算結果に対してアシストトルクとして出力可能な制限値で制限する。これにより、ワインドアップ問題、すなわち、偏差が出続けるときに積分によって許容出力以上に大きな値を取った後、偏差の符号が逆方向になったときに出力の低減が遅れてしまう現象に対応している。

サーボ制御の式を以下に示す。操舵トルク偏差ΔＴは、式（１）で表される。
ΔＴ＝Ｔｓ^*－Ｔｓ ・・・（１）

ベースアシスト指令Ｔｂ^*は式（２）で表される。図３の構成では、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄはいずれも負の値に設定される。

ＰＩＤ成分加算器４８で加算される比例成分、積分成分及び微分成分は、累積処理部４９０を通ることで、式（２）が示すＰＩＤ制御の各要素（比例制御トルク、積分制御トルク、微分制御トルク）に相当する量に反映されてベースアシスト指令Ｔｂ^*が演算されることになる。

式（２）を離散化するために、式（３）で表される双一次変換の式を式（２）に代入して整理すると、式（４）が得られる。式（３）のｔｓは演算周期を示す。また図３では、（ｔｓ／２）Ｋｉをまとめて「Ｋｉ」として記す。

ここで、操舵トルクＴｓと、累積処理部４９０の累積処理により得られるＰＩＤ制御の微分制御トルクに相当する量との位相の関係に着目する。図３において微分ゲイン乗算器５７から出力される微分成分そのものは、遅延素子５５及び減算器５６の演算により、操舵トルク偏差ΔＴを二階微分制御演算した信号と等価になっている。この微分成分が累積処理部４９０を通ることにより、ＰＩＤ制御の微分制御トルクとなる。累積処理された微分制御トルクは、「操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルク」に相当する。したがって、微分制御トルクに関わる要素である微分成分は、「操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルクに関わる要素」に相当する。

なお、図３に示される比例成分は、遅延素子４５３及び減算器４６３の演算により前回値との差を取った信号であるため、操舵トルクに対して位相が進んでいる。しかし、累積処理部４９０の累積処理により得られるＰＩＤ制御の比例制御トルクに相当する量は操舵トルクと同位相となり、「操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルク」に相当しない。したがって、比例制御トルクに関わる要素である比例成分は、「操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルクに関わる要素」に相当しない。

図４を参照し、微分成分演算部４５０の詳細な構成を説明する。まず、リセット処置を除く通常の微分成分演算に関する構成について説明する。疑似微分演算部５０は、操舵トルク偏差ΔＴの入力に対する遅延素子５１及び減算器５２と、減算器５２の出力側に設けられる乗算器５３及びローパスフィルタ５４とを有する。乗算器５３は、操舵トルク偏差ΔＴの今回値と前回値との差分に演算周期ｔｓの逆数（１／ｔｓ）を乗じて操舵トルク偏差差分微分を出力する。

ローパスフィルタ５４は、入力された操舵トルク偏差差分微分の高周波成分を除去し、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）を出力する。ローパスフィルタ５４の内部のＲＡＭには、複数の前回値や演算構成によっては前回値から遡って複数の過去値が記憶されており、それらの過去値に基づきフィルタ処理した値が出力される。

操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）に対する遅延素子５５、減算器５６、及びゲイン乗算器５７については、図３を参照して上述した通りである。減算器５６の出力、すなわち操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）の今回値と前回値との差分を操舵トルク偏差微分差分という。図３、図４に示すＰＩＤ制御器の構成例では操舵トルク偏差微分差分に微分ゲインＫｄが乗算される。なお、他のＰＩＤ制御器の構成により、式（４）の右辺第４項の演算が実現されるようにしてもよい。

次にリセット処置の付加構成として、疑似微分演算部５０のローパスフィルタ５４への入力側に切替器５３５が設けられている。また、図示しないが、ローパスフィルタ５４の内部には、フィルタ処理の対象入力を切り替えるための切替器や、ＲＡＭ値を０クリアする手段が設けられている。さらに、操舵トルク偏差微分減算器５６の前回値入力側に切替器５５５が設けられている。操舵トルク飽和フラグは、これらの切替器５３５、ローパスフィルタ５４、切替器５５５に入力される。

操舵トルク飽和判定部３８は、式（４）の右辺第４項の微分成分演算を実行する前、又は、ＰＩＤ制御全体の演算を行うときの最初の処置として、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が飽和しているかどうか判定する。操舵トルク飽和判定部３８により、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が飽和していると判定され、操舵トルク飽和フラグがＯＮになったとき、微分成分演算部４５０において次のようにリセット処置が実行される。図４の操舵トルク飽和フラグの入力箇所に、対応する＜１＞～＜３＞の番号を記す。以下、リセット処置における「０」は、厳密な０に限らず、微分成分の演算結果に影響しない程度の「０に近い値」を含むものとして解釈される。

＜１＞疑似微分演算部５０の切替器５３５が「０」側に切り替えられ、本来の操舵トルク偏差差分微分に代えて０がローパスフィルタ５４に入力される。その結果、ローパスフィルタ５４への今回の入力が０となる。

＜２＞ローパスフィルタ５４の処理対象入力として、複数の過去値に代えて０が用いられる。すなわち、０を用いてフィルタ処理が実行される。或いは、ＲＡＭに記憶された複数の過去値が全て０クリアされる。その結果、ローパスフィルタ５４が出力する操舵トルク偏差微分の今回値Ｄ（ΔＴ）_nが０になる。

＜３＞操舵トルク偏差微分減算器５６の前回値入力側の切替器５５５が「０」側に切り替えられる。これにより、遅延素子５５が出力した本来の操舵トルク偏差微分の前回値Ｄ（ΔＴ）_n-1に代えて０が減算器５６に入力される。その結果、微分ゲイン乗算器５７に入力される操舵トルク偏差微分差分が０になる。よって、微分成分演算部４５０が出力する微分成分が０となり、リセット処置が完結する。

＜１＞～＜３＞の処置により、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が飽和に至ったときに微分成分が０になるとともに、次回演算時には、その状態から繋がっていく信号が得られる。＜１＞～＜３＞のうち＜１＞及び＜２＞、すなわち、微分成分演算におけるローパスフィルタ５４への入力、及び、ローパスフィルタ５４に記憶された過去値をリセットする処置は、全ての場合に必須である。一方、＜３＞のリセット処置は、ＰＩＤ制御の構成によっては省略してもよい。

次に図５～図７を参照し、本実施形態の技術的意義について説明する。図５（ａ）には比較例のサーボ制御演算の動作を示し、図５（ｂ）には本実施形態のサーボ制御演算の動作を示す。図６、図７には、それぞれ比較例及び本実施形態の実車データを示す。比較例の演算は、特許文献１等の従来技術による通常のサーボ制御演算に相当する。サーボ出力はベースアシスト指令Ｔｂ^*である。

図５（ａ）、（ｂ）には操舵トルクＴｓ、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）及び微分成分の波形を示す。操舵トルクＴｓの値は正であるため「絶対値」を省略する。操舵トルクＴｓは増加して飽和に達した後、減少する。比較例と本実施形態とで操舵トルクＴｓ及び操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）の波形は同じであり、微分成分の波形が異なる。

微分成分は、比例成分、積分成分、および前回のサーボ出力と加算され、制限を受けて新たなサーボ出力となる。比較例では、エンドに向けて急操舵しているとき、ハッチング部分より前の時刻まではサーボ出力は増加しているか、又は出力上限に達している（図６の実車データ参照）。その後、エンドに当たるなどで操舵トルクＴｓが飽和すると、負側に大きな微分成分が発生し、これがサーボ出力を引き下げる動作をする。

本実施形態では、エンドに当たった時など操舵トルクＴｓが飽和したとき、微分成分演算においてローパスフィルタ５４の内部状態等のリセット処置をすることで、微分成分は０となる。このとき、サーボ出力は微分成分によって影響を受けないようになり、サーボ出力の低下が回避される（図７の実車データ参照）。

図６、図７には上から順に、操舵角、操舵トルクＴｓ、微分成分、サーボ出力、操舵角加速度、及び、操舵角速度を示す。約０．０３～０．０５［ｓｅｃ］の期間がエンド当て停止区間となり、エンド当て停止区間の後半で操舵トルクＴｓが飽和に達する。ここで、図６、図７においても操舵トルクＴｓの値は正であるため「絶対値」を省略する。また、目標操舵トルクＴｓ^*は一定とする。

図６に示す比較例では、（＊１）で示すように、操舵トルクＴｓの飽和時にハンドルを押し返す方向の急な微分成分が発生する。これに伴い（＊２）で示すように、微分成分によってサーボ出力が引き下げられる。例えば約１００［Ｎｍ］から約５０［Ｎｍ］に急減する。

また（＊３）で示すように、エンド当て停止区間を過ぎた後、操舵角速度が正から０を超えて負の値（約－１００［ｄｅｇ／ｓ］）になっている。つまり、ハンドルが弾き返される挙動が発生している。

図７に示す本実施形態では、操舵トルクＴｓの飽和時に微分成分演算のリセット処置を行うため、（＊４）で示すように、微分成分の出力がほぼ０になる、したがって（＊５）で示すように、エンドに当たった状態でサーボ出力は一定であり、低下していない。また（＊６）で示すように、エンド当て停止区間を過ぎた後、操舵角速度はほぼ０に維持されており、ハンドルが弾き返される挙動が解消されている。

なお、０．０８［ｓｅｃ］前後で微分成分やサーボ出力が変化しているのは、ドライバの意図で戻す動作をしたものであって、問題となる現象ではない。

このように本実施形態では、操舵トルクＴｓが飽和したとき、サーボ制御器４００にてＰＩＤ制御の微分成分演算をリセットすることで、ハンドルを押し返す方向のトルクは発生せず、押し返されることなく操舵ができるようになる。そのため、急操舵で飽和しても一瞬重くなることが解消される。また、エンドに当たったとき弾き返されることなく、その位置でハンドルが止まるようになる。

（その他の実施形態）
（ａ）サーボ制御器４００は、ＰＩＤ制御を行うものに限らず、伝達関数により、操舵トルクＴｓを目標操舵トルクＴｓ^*に追従させるようにベースアシスト指令Ｔｂ^*を演算してもよい。その構成では、サーボ制御器４００は、ＰＩＤ制御の微分成分の演算に代えて、「操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルクに関わる要素」の演算をリセットする。これにより、上記実施形態と同様に、操舵トルクの絶対値が飽和したとき、ハンドルが押し返される挙動を防止することができる。

（ｂ）推定負荷トルク演算部２０は、目標操舵トルクＴｓ^*に代えて操舵トルクＴｓに基づいて、また、ベースアシスト指令Ｔｂ^*に代えてアシストトルクＴａに基づいて推定負荷トルクＴｘを演算してもよい。

（ｃ）本発明のステアリング制御装置は、電動パワーステアリングシステムに限らず、特許文献１の図１１に開示されるように、ハンドルと操舵輪とが機械的に分離したステアバイワイヤシステムの反力制御装置に適用されてもよい。その場合、サーボ制御器では、反力検出装置で検出された操舵トルクＴｓが、タイヤ転舵装置で演算される負荷や転舵角に応じて演算された目標操舵トルクＴｓ^*に追従するように制御される。

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０ ・・・ＥＣＵ（ステアリング制御装置）、
３８ ・・・操舵トルク飽和判定部、
４００・・・サーボ制御器、
８０ ・・・モータ。

Claims (3)

1. 操舵トルク（Ｔｓ）を目標操舵トルク（Ｔｓ^*）に追従させるように、モータ（８０）の出力指令（Ｔｂ^*）を演算するサーボ制御器（４００）と、
   操舵トルクの絶対値が飽和していることを判定する操舵トルク飽和判定部（３８）と、
   を備え、
   前記操舵トルク飽和判定部により、操舵トルクの絶対値が飽和していると判定されたとき、前記サーボ制御器は、操舵トルクに対して位相が進んだアシストトルクに関わる要素の演算をリセットするステアリング制御装置。
2. 前記サーボ制御器はＰＩＤ制御を行うものであり、
   前記操舵トルク飽和判定部により、操舵トルクの絶対値が飽和していると判定されたとき、前記サーボ制御器は、ＰＩＤ制御の微分成分演算をリセットする請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記操舵トルク飽和判定部により、操舵トルクの絶対値が飽和していると判定されたとき、前記サーボ制御器は、少なくとも、微分成分演算におけるローパスフィルタ（５４）への入力、及び、前記ローパスフィルタに記憶された過去値をリセットする請求項２に記載のステアリング制御装置。

Images