JP5454883B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵を補助する操舵制御装置に関する。

従来、車両の車輪に対し電動モータにより補助力を付与することで、車両の操舵を補助する操舵制御装置が公知である（例えば特許文献１参照）。このような操舵制御装置では、ハンドル等の操舵入力手段を経由して運転者により入力される操舵トルクをトルク検出手段によって検出し、検出した操舵トルク等に基づき電動モータを制御している。これにより、運転者が操舵トルクを入力すると、電動モータは、入力された操舵トルクに応じて車両の操舵をアシストする。また、このような操舵制御装置では、制御系の特性を改善するために位相進み遅れ補償など種々の補償制御を行ったり、電動モータを指令どおりに作動させるためのフィードバック制御を行ったりしている。

特開２００６−６２３９０号公報

上述のような補償制御やフィードバック制御を行う操舵制御装置では、電動モータの出力比（以下、「アシストゲイン」という）が比較的小さい場合には、理想とする操舵トルクに対する電動モータの回転角度の応答性を確保可能である。しかしながら、アシストゲインが比較的大きい場合には、操舵トルクに対する電動モータの回転角度の応答性が低下するおそれがある。操舵トルクに対する電動モータの回転角度の応答性が著しく低下した場合、運転者が操舵トルクを入力しても電動モータが動かず、結果として車輪が動かなくなり、運転者と車両との一体感（車両の操舵に関するダイレクト感）が失われるという問題が生じる。近年、電動モータを用いた操舵制御装置の適用範囲は、軽自動車等の小型車から中・大型車へと拡大してきている。そのため、車両重量の増大に伴い、要求される電動モータのアシストゲインは大きくなってきている。したがって、上述の問題は、可及的に解決すべき課題ということができる。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、アシストゲインの大きさにかかわらず操舵に関する応答性を確保可能な操舵制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、第１軸と第２軸とトルクセンサと転舵アクチュエータと制御部とを備えている。第１軸は、車両の運転者により操舵トルクが入力される操舵入力手段に接続されている。第２軸は、第１軸と車両の転舵輪との間に設けられ、回転することで転舵輪の角度を変更可能である。トルクセンサは、第１軸の回転角度と第２軸の回転角度との差に基づき操舵トルクを検出する。転舵アクチュエータは、操舵トルクによる転舵輪の角度の変更を補助する転舵アシストトルクを転舵輪に対し付与する。制御部は、トルクセンサにより検出された操舵トルクが入力される入力部を有し、当該入力部に入力された操舵トルクに基づき転舵アシストトルクまたは電流指令値を算出し、当該算出した転舵アシストトルクを転舵輪に対し付与するよう、または、算出した電流指令値に基づく電流が転舵アクチュエータに流れるよう、転舵アクチュエータを作動させる。これにより、操舵制御装置は、運転者が入力する操舵トルクに応じて車両の操舵を補助する。本発明では、制御部は、操舵トルクを入力とする、次数が６次のフィルタ、入力部に入力される操舵トルクと出力されるべき転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰに表される特性曲線の傾きを算出する傾き算出手段、前記傾きに基づき傾きゲインを算出する傾きゲイン算出手段、および、前記ＭＡＰに基づき算出された転舵アシストトルクを電流指令値に変換するトルク電流変換手段を有し、フィルタの出力と前記傾きゲインとの乗算結果をトルク電流変換手段による変換後の電流指令値または転舵アシストトルクに加算する。

一般に、転舵アクチュエータは、他部材を経由して操舵入力手段と機械的に連結している。よって、転舵アクチュエータが振動した場合、その振動が運転者の手に伝わり、運転者に不快感を与えるおそれがある。そのため、本発明のような操舵制御装置においては、転舵アクチュエータの振動を極力抑制することが望ましい。本発明では、制御部は、入力部からトルクセンサまでの開ループ周波数応答特性のゲイン余裕および位相余裕を所定値以上確保する。これにより、フィードバック制御による転舵アクチュエータの安定性を確保することができる。したがって、転舵アクチュエータの振動を抑制することができる。

また、制御部は、上述のようにゲイン余裕および位相余裕を所定値以上確保することに加え、操舵トルクから転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性のゲインを所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くすることを特徴とする。これにより、転舵アクチュエータの安定性を確保しつつ、アシストゲインが大きい場合でも操舵トルクに対する転舵アクチュエータの応答性を向上することができる。その結果、操舵トルクに対する転舵輪の角度の変更に関する応答性を向上することができる。したがって、アシストゲインの大きさにかかわらず操舵に関する応答性を確保することができる。

請求項２に記載の発明では、制御部は、入力部からトルクセンサまでの開ループ周波数応答特性のゲイン余裕を２０ｄＢ以上、位相余裕を５０ｄｅｇ以上確保することを特徴とする。これにより、転舵アクチュエータの安定性を効果的に確保することができる。したがって、転舵アクチュエータの振動を効果的に抑制することができる。

請求項３に記載の発明では、制御部は、入力部に入力される操舵トルクと出力されるべき転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰに基づき転舵アシストトルクを算出する。これにより、例えば前記ＭＡＰが車速毎の操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰであった場合、操舵制御装置は、運転者により入力される操舵トルクおよび車速に応じて、車両の操舵を補助することができる。そして、本発明では、制御部は、前記ＭＡＰに表される特性曲線のどの傾きにおいても、操舵トルクから転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性のゲインを前記所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くすることを特徴とする。これにより、入力される操舵トルクがどのようなものであっても、または車両がどのような状態であっても、あるいは操舵制御装置が搭載される車両を変更したような場合でも、転舵アクチュエータの応答性を向上することができる。

請求項４に記載の発明では、前記所定の周波数帯は、０．１〜６．０Ｈｚの範囲内のうちの、いずれかの周波数帯であることを特徴とする。すなわち、本発明による操舵制御装置では、操舵トルクの入力周波数が０．１〜６．０Ｈｚの範囲内のとき、転舵アクチュエータの応答性を向上することができる。ここで、「操舵トルクの入力周波数が０．１〜６．０Ｈｚ」とは、一般の人間が入力可能な操舵トルクの入力周波数がおよそ０．１〜６．０Ｈｚであることを考慮し設定した数値範囲である。

なお、運転者が入力する操舵トルクの入力周波数のうち頻度の高い周波数帯としては、およそ０．２〜１．０Ｈｚの周波数帯が考えられるため、前記所定の周波数帯は、０．２〜１．０Ｈｚとしてもよい。この場合、転舵アクチュエータの応答性をより効率的に向上することができる。

本発明の一実施形態による操舵制御装置を示す模式図。 比較例１によるシステムを説明する図であって、（Ａ）はシステムのブロック図、（Ｂ）は制御部が参照するＭＡＰを示す図。 比較例１によるシステムのステップ応答を示す図であって、（Ａ）はアシストゲインが小さいときの図、（Ｂ）はアシストゲインが大きいときの図。 比較例２によるシステムのブロック図。 比較例２によるシステムのステップ応答を説明する図であって、（Ａ）はアシストゲインが小さいときおよび大きいときのステップ応答を示す図、（Ｂ）はアシストゲインが大きいときのステップ応答、および応答性改善後のステップ応答を示す図、（Ｃ）は応答性改善後のステップ応答を得るために転舵アクチュエータに流す必要のある電流を示す図。 比較例２によるシステムのステップ応答を説明する図であって、（Ａ）は転舵アクチュエータに実際に流れる電流を示す図、（Ｂ）は転舵アクチュエータに（Ａ）に示す電流が流れたときのステップ応答を示す図。 本発明の一実施形態によるシステムのブロック図。 本発明の一実施形態によるシステムのステップ応答を説明する図であって、（Ａ）は操舵トルクから転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性を示す図、（Ｂ）は転舵アクチュエータに実際に流れる電流を示す図、（Ｃ）は転舵アクチュエータに（Ｂ）に示す電流が流れたときのステップ応答を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による操舵制御装置は、電動モータにより車両の操舵を補助する電動パワーステアリング装置として適用される。一実施形態による操舵制御装置を図１に示す。操舵制御装置１は、第１軸としてのステアリングシャフト１０、第２軸としてのステアリングシャフト２０、トルクセンサ３０、転舵アクチュエータとしての電動モータ４０、および、制御部としての電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）５０などを備えている。

ステアリングシャフト１０は、操舵入力手段としてのステアリングホイール２に接続されている。車両の運転者は、当該ステアリングホイール２を回転させることにより操舵トルクを入力する。
ステアリングシャフト１０とステアリングシャフト２０との間には、トルクセンサ３０が設けられている。トルクセンサ３０は、図示しないトーションバーを有している。このトーションバーは、一端がステアリングシャフト１０に接続され、他端がステアリングシャフト２０に接続されている。トルクセンサ３０は、トーションバーの捻れ量に基づき、運転者により入力された操舵トルクを検出する。すなわち、トルクセンサ３０は、ステアリングシャフト１０の回転角度とステアリングシャフト２０の回転角度との差に基づき、操舵トルクを検出する。

ステアリングシャフト２０は、ステアリングシャフト１０とは反対側の端部がピニオン軸３に接続されている。ピニオン軸３は、ラックアンドピニオン式のギア機構を経由してラック軸４に接続されている。ラック軸４の両端には、タイロッド等を経由して転舵輪としての一対のタイヤ５が接続されている。本実施形態の場合、タイヤ５は、車両の左右前輪である。

上述の構成により、運転者がステアリングホイール２に操舵トルクを入力すると、当該操舵トルクがステアリングシャフト１０およびトルクセンサ３０（トーションバー）を経由してステアリングシャフト２０に伝達し、ステアリングシャフト２０が回転する。ステアリングシャフト２０の回転に伴いピニオン軸３が回転すると、この回転運動は、ラック軸４の直線運動に変換される。そして、ラック軸４の直線運動の変位に応じた角度だけ、タイヤ５の角度が変更される。これにより、車両が操舵される（車両の進行方向が変化する）。すなわち、ステアリングシャフト２０は、ステアリングシャフト１０とタイヤ５との間に設けられ、回転することでタイヤ５の角度を変更可能な部材である。

本実施形態では、電動モータ４０は、減速機６を経由してステアリングシャフト２０に接続されている。そのため、電動モータ４０の回転は、減速機６によって減速され、ステアリングシャフト２０に伝達する。よって、ステアリングシャフト２０には、運転者からの操舵トルクに加え、電動モータ４０からのトルクが印加される。電動モータ４０からのトルクがステアリングシャフト２０に印加された場合、このトルクは、運転者からの操舵トルクによるタイヤ５の角度の変更を補助する力（以下、「転舵アシストトルク」という）となる。

電動モータ４０の作動は、ＥＣＵ５０によって制御される。ＥＣＵ５０は、トルクセンサ３０により検出された操舵トルクが入力される入力部５１を有している。ＥＣＵ５０は、入力部５１に入力された操舵トルクに基づき、転舵アシストトルクを算出する。そして、ＥＣＵ５０は、算出した転舵アシストトルクをタイヤ５に対し付与するよう電動モータ４０を作動させる。ＥＣＵ５０による電動モータ４０の制御については、後に詳述する。

本実施形態では、電動モータ４０は、例えばブラシレスＤＣモータである。ＥＣＵ５０は、算出した転舵アシストトルクを電動モータ４０に発生させるような電流指令値を決定する。電動モータ４０には、当該電流指令値に基づく電流が流れる。これにより、電動モータ４０が作動する。

次に、ＥＣＵ５０による電動モータ４０の制御について詳しく説明する。
本実施形態のＥＣＵ５０による電動モータ４０の制御を説明するにあたり、まず、比較例１および比較例２について説明する。ここで、比較例１および比較例２とは、機械的な構成は本実施形態と同様（図１参照）であって、ＥＣＵ５０による電動モータ４０の制御の仕方が本実施形態とは異なるものである。

以下、比較例１による電動モータ４０の制御について説明する。
ステアリングシャフト１０の回転角度をθ１、ステアリングシャフト２０の回転角度をθ２とすると、運転者によりステアリングホイール２（ステアリングシャフト１０）に対し入力された操舵トルクＴ_hは、ステアリングホイール２（ステアリングシャフト１０）の慣性モーメントＪ₁ｓ²θ１および粘性摩擦Ｃ₁ｓθ１、ならびにトーションバーの捻れ（θ１とθ２との差によりトーションバーに生じる力）と釣り合うため、式１を得る。
Ｔ_h＝（Ｊ₁ｓ²＋Ｃ₁ｓ）θ１＋Ｋ_t（θ１−θ２） ・・・式１

ここで、ｓは微分演算子、Ｋ_tはトルク変換定数である。
トルクセンサ３０が検出する操舵トルクＴ_snは、トーションバーの捻れ量（θ１とθ２との差）に基づき算出されるため、式２を得る。
Ｔ_sn＝Ｋ_t（θ１−θ２） ・・・式２

ステアリングシャフト２０は、操舵トルクＴ_snにアシストゲインＫ_aを乗じた値である転舵アシストトルクを得て回転させられるため、式３を得る。
Ｋ_t（θ１−θ２）＋Ｋ_aＴ_sn＝（Ｊ₂ｓ²＋Ｃ₂ｓ＋Ｋ₂）θ２ ・・・式３
ここで、Ｊ₂ｓ²θ２はステアリングシャフト２０の慣性モーメント、Ｃ₂ｓθ２はステアリングシャフト２０の粘性摩擦である。

式３および式２から、式４を得る。
（１＋Ｋ_a）Ｋ_t（θ１−θ２）＝（Ｊ₂ｓ²＋Ｃ₂ｓ＋Ｋ₂）θ２ ・・・式４
また、ステアリングホイール２の角度（操舵角）とタイヤ５の角度（転舵角）との比（１／オーバーオールギア比）をｒとすると、タイヤ５の角度δ_fとステアリングシャフト２０の角度θ２との関係として、式５を得る。
δ_f＝ｒθ２ ・・・式５

式１、式４および式５のブロック図を図２（Ａ）に示す。
比較例１では、ＥＣＵ５０は、入力部５１に入力される操舵トルクと電動モータ４０により出力されるべき転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰ５２を有している（図２（Ｂ）参照）。上述したアシストゲインＫ_aは、ＭＡＰ５２に表される特性曲線の傾きに対応する値である。ＭＡＰ５２には、図２（Ｂ）に示すように、操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示す特性曲線が車速Ｖ毎に複数表されている。ここで、車速Ｖは、車両の速度を検出する車速センサ７（図１参照）がＥＣＵ５０に対し出力する信号値である。

比較例１では、ＭＡＰ５２は、車速Ｖが大きいときほど操舵トルクに対する転舵アシストトルクの比が小さく、速度Ｖが小さいときほど操舵トルクに対する転舵アシストトルクの比が大きくなるよう設定されている。ＥＣＵ５０は、ＭＡＰ５２に基づき転舵アシストトルクを算出する。すなわち、操舵制御装置１は、車速が小さいときは操舵を補助する力が大きくなるよう電動モータ４０を制御し、車速が大きいときは操舵を補助する力が小さくなるよう電動モータ４０を制御する。そのため、操舵制御装置１は、運転者により入力される操舵トルクおよび車速に応じて、車両の操舵を補助することができる。

図２（Ａ）のブロック図で示される比較例１のシステムにおける操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでのステップ応答を図３に示す。図３（Ａ）はアシストゲイン（ＭＡＰ５２の特性曲線の傾き）Ｋ_aが小さいときのステップ応答を示し、図３（Ｂ）はアシストゲインＫ_aが大きいときのステップ応答を示す。図３（Ａ）および図３（Ｂ）から、アシストゲインＫ_aが小さいときはタイヤ５の目標角度までの到達時間は短く、アシストゲインＫ_aが大きいときはタイヤ５の目標角度までの到達時間は長くなることがわかる。よって、比較例１では、アシストゲインＫ_aが大きい場合、操舵に関する応答性は低いといえる。

次に、比較例２による電動モータ４０の制御について説明する。
比較例２のシステムのブロック図を図４に示す。比較例２のシステムのブロック図は、比較例１のシステムのブロック図（図２（Ａ）参照）のアシストゲインＫ_aの部分（破線１００で囲んだ部分）を、複数の要素からなる要素群（図４の破線２００で囲んだ部分）に置き換えたものである。比較例２のシステムは、図４に示すように、破線２００で囲んだ部分に、制御系の特性を改善するための補償制御である「位相進み遅れ補償」要素、および電動モータ４０を指令どおりに作動させるためのフィードバック制御である「モータ電流ＦＢ制御」要素等を含んでいる。さらに、比較例２では、ＥＣＵ５０は、モータ電流ＦＢ制御による電動モータ４０の安定性を確保するために、入力部５１からトルクセンサ３０までの開ループ周波数応答特性のゲイン余裕を２０ｄＢ以上、位相余裕を５０ｄｅｇ以上確保する。これにより、電動モータ４０の作動が安定し、電動モータ４０の振動を抑制することができる。

図４のブロック図で示される比較例２のシステムにおける操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでのステップ応答を図５（Ａ）に示す。なお、図５（Ａ）では、応答時間の比較を容易にするため、アシストゲイン（ＭＡＰ５２の特性曲線の傾き）Ｋ_aが小さいときのステップ応答を示す線Ｌ１と、アシストゲインＫ_aが大きいときのステップ応答を示す線Ｌ２とを、同一の時間軸上に示している。図５（Ａ）では、アシストゲインＫ_aが小さいときのタイヤ５の目標角度までの到達時間とアシストゲインＫ_aが大きいときのタイヤ５の目標角度までの到達時間との差が、比較例１に比べ、より大きくなっていることがわかる。これは、比較例２のシステムが「位相進み遅れ補償」要素および「モータ電流ＦＢ制御」要素等を含んでいること、ならびにＥＣＵ５０がゲイン余裕および位相余裕を所定値以上確保すること、に起因すると考えられる。なお、ＥＣＵ５０がゲイン余裕および位相余裕を所定値以上確保することにより、アシストゲインＫ_aが大きいときのタイヤ５の目標角度までの到達時間（応答時間）は長くなるものの、電動モータ４０の作動については安定することがわかる（図５（Ａ）に示すＬ２参照）。

比較例２のシステムにおいて、アシストゲインＫ_aが大きいときのタイヤ５の目標角度までの到達時間（応答時間）を、図５（Ｂ）に示す線Ｌ３のように短く改善しようとする場合、理論上、図５（Ｃ）の線Ｌ４に示すような電流を電動モータ４０に流す必要がある。しかしながら、実際には、図６（Ａ）に示すように電動モータ４０に流せる電流の限界、ならびに抵抗およびリアクタンスが存在するため、電流は、ＥＣＵ５０の指令値（線Ｌ４）どおりには流れず、線Ｌ５のように流れる。図６（Ａ）の線Ｌ５に示すような電流が電動モータ４０に流れた場合、アシストゲインＫ_aが大きいときのステップ応答は、図６（Ｂ）の線Ｌ６に示すごとくとなる。この場合、アシストゲインＫ_aが大きいときのタイヤ５の目標角度までの到達時間（応答時間）が、より長くなってしまうという問題が生じる。

次に、本発明の一実施形態による電動モータ４０の制御について説明する。
本実施形態では、上述した比較例２での問題を解決するために、比較例２のシステムに対し、さらにフィルタ等の要素を追加している。つまり、本実施形態のシステムのブロック図は、比較例２のシステムのブロック図（図４参照）に対し、破線３００で囲んだ部分の要素が追加されたものとして示される（図７参照）。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、図７の破線３００で囲んだ部分に示すフィルタ要素３０１のパラメータを適宜設定することにより、操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性を、図８（Ａ）の線Ｌ７に示すごとく設定する。なお、図８（Ａ）の線Ｌ８は、フィルタ要素３０１を有しない比較例２のシステムにおける操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性を示したものである。

図８（Ａ）の線Ｌ７に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性のゲインを所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くする。本実施形態では、前記所定の周波数帯は、０．２〜１．０Ｈｚである。ＥＣＵ５０が、設定した操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性のゲインに基づき図８（Ｂ）の線Ｌ９のような指令を発すると、実際には、図８（Ｂ）の線Ｌ１０に示すような電流が電動モータ４０に流れる。これにより、本実施形態のシステムにおけるアシストゲインＫ_aが大きいときの操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでのステップ応答は、図８（Ｃ）の線Ｌ１１に示すごとくとなる。これは、比較例２のシステムにおけるアシストゲインＫ_aが大きいときのステップ応答（線Ｌ２）に比べて、タイヤ５の目標角度までの到達時間が短縮されることを示している。つまり、ここでは、モータの電流限界にかかることなく、かつモータへの電流が応答できる速さで指令値を変化させることでオーバーシュートを発生させ、応答性を改善しているのである。

また、本実施形態のシステムには、図７の破線３００で囲んだ部分に示すように、フィルタ要素３０１に加え、要素３０２が追加されている。本実施形態では、システムが要素３０２を有することにより、ＭＡＰ５２に表される特性曲線のどの傾きにおいても、操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性のゲインを前記所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くすることができる。これにより、例えば運転者により入力される操舵トルクがどのようなものであっても、あるいは車速Ｖがどのような値であっても、車両の操舵に関する応答性を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態による操舵制御装置１では、ＥＣＵ５０は、入力部５１からトルクセンサ３０までの開ループ周波数応答特性のゲイン余裕を２０ｄＢ以上、位相余裕を５０ｄｅｇ以上確保する。これにより、フィードバック制御による電動モータ４０の安定性を効果的に確保することができる。したがって、電動モータ４０の振動を効果的に抑制することができる。

また、ＥＣＵ５０は、上述のようにゲイン余裕および位相余裕を所定値以上確保することに加え、操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性のゲインを所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くする。これにより、電動モータ４０の安定性を確保しつつ、アシストゲインＫ_aが大きい場合でも操舵トルクＴ_hに対する電動モータ４０の回転角度の応答性を向上することができる。その結果、操舵トルクＴ_hに対するタイヤ５の角度δ_fの変更に関する応答性を向上することができる。したがって、アシストゲインＫ_aの大きさにかかわらず操舵に関する応答性を確保することができる。

なお、本実施形態では、前記所定の周波数帯は、０．２〜１．０Ｈｚである。ここで、前記所定の周波数帯を０．２〜１．０Ｈｚとするのは、一般の人間が入力可能な操舵トルクの入力周波数がおよそ０．１〜６．０Ｈｚであり、運転者が入力する操舵トルクの入力周波数のうち頻度の高い周波数帯としては、およそ０．２〜１．０Ｈｚの周波数帯が考えられるためである。本実施形態では、運転者が入力する操舵トルクの入力周波数のうち頻度の高い周波数帯（０．２〜１．０Ｈｚ）において、操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性のゲインを定常ゲインよりも高くするため、電動モータ４０の応答性を効率的に向上することができる。

また、本実施形態による操舵制御装置１では、ＥＣＵ５０は、入力部５１に入力される操舵トルクと出力されるべき転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰ５２に基づき転舵アシストトルクを算出する。本実施形態では、ＭＡＰ５２には、操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示す特性曲線が車速Ｖ毎に複数表されている。これにより、操舵制御装置１は、運転者により入力される操舵トルクＴ_hおよび車速Ｖに応じて、車両の操舵を補助することができる。そして、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、ＭＡＰ５２に表される特性曲線のどの傾きにおいても、操舵トルクＴ_hからタイヤ５の角度δ_fまでの閉ループ周波数応答特性のゲインを前記所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くする。これにより、入力される操舵トルクＴ_hがどのようなものであっても、または車両がどのような状態であっても、あるいは操舵制御装置１が搭載される車両を変更したような場合でも、電動モータ４０の応答性を向上することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、「制御部が、入力部からトルクセンサまでの開ループ周波数応答特性のゲイン余裕を２０ｄＢ以上、位相余裕を５０ｄｅｇ以上確保すること」を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、フィードバック制御による転舵アクチュエータの安定性を確保することができるのであれば、ゲイン余裕および位相余裕について、いかなる値を確保することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、「制御部が、操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰに表される特性曲線のどの傾きにおいても、操舵トルクから転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性のゲインを所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くすること」を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、前記ＭＡＰの特性曲線の傾きが所定値以上のとき、すなわちアシストゲインが所定値以上のときのみ、前記閉ループ周波数応答特性のゲインを定常ゲインよりも高くすることとしてもよい。これにより、アシストゲインが所定値以上のときの転舵アクチュエータの応答性を効率的に向上することができる。

また、上述の実施形態では、制御部が参照するＭＡＰとして、操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示す特性曲線を車速毎に複数含むものを例示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、前記ＭＡＰの、操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示す線は、傾きが一定であってもよい。すなわち、この場合、車速毎に操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示す複数の線はそれぞれ直線状を呈し、同一の車速においてアシストゲインは一定である。また、本発明の他の実施形態では、前記ＭＡＰは、車速に関係なく操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰであってもよい。すなわち、この場合、操舵トルクと転舵アシストトルクとの対応を示す特性曲線は１つである。

また、上述の実施形態では、制御部が、操舵トルクから転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性のゲインを所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くすることに関し、前記所定の周波数帯が０．２〜１．０Ｈｚであることを示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、前記所定の周波数帯については、０．１〜６．０Ｈｚの範囲内のうちの、いずれかの周波数帯としてもよい。これは、一般の人間が入力可能な操舵トルクの入力周波数がおよそ０．１〜６．０Ｈｚであることに基づく。例えば、前記所定の周波数帯として、０．１〜１．０Ｈｚ、０．２〜２．０Ｈｚ、または０．１〜６．０Ｈｚのように設定してもよい。このようにすれば、電動モータ４０の応答性を効率的に向上でき、運転者による車両の操舵を良好に補助することができる。

なお、前記所定の周波数帯の数値範囲については、上述のような「０．１〜６．０Ｈｚの範囲内のうちの、いずれかの周波数帯」に限らず、「０．１〜６．０Ｈｚの範囲外のうちの、いずれかの周波数帯」であってもよい。すなわち、本発明の他の実施形態では、「制御部が、操舵トルクから転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性のゲインを所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くする」のであれば、前記所定の周波数帯は、いかなる周波数の範囲であってもよい。

また、本発明の他の実施形態では、転舵アクチュエータとして、ブラシ付きＤＣモータを採用してもよい。一般にブラシ付きＤＣモータはブラシレスＤＣモータに比べ安価なので、ブラシ付きＤＣモータを採用した場合、操舵制御装置のコストを低減することができる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１：操舵制御装置、２：ステアリングホイール（操舵入力手段）、５：タイヤ（転舵輪）、１０：ステアリングシャフト（第１軸）、２０：ステアリングシャフト（第２軸）、３０：トルクセンサ、４０：電動モータ（転舵アクチュエータ）、５０：制御部、５１：入力部

Claims (4)

1. 車両の操舵を補助する操舵制御装置であって、
   操舵トルクが入力される操舵入力手段に接続された第１軸と、
   前記第１軸と前記車両の転舵輪との間に設けられ、回転することで前記転舵輪の角度を変更可能な第２軸と、
   前記第１軸の回転角度と前記第２軸の回転角度との差に基づき前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵トルクによる前記転舵輪の角度の変更を補助する転舵アシストトルクを前記転舵輪に対し付与する転舵アクチュエータと、
   前記トルクセンサにより検出された前記操舵トルクが入力される入力部を有し、当該入力部に入力された前記操舵トルクに基づき前記転舵アシストトルクまたは電流指令値を算出し、当該算出した前記転舵アシストトルクを前記転舵輪に対し付与するよう、または、前記算出した前記電流指令値に基づく電流が前記転舵アクチュエータに流れるよう、前記転舵アクチュエータを作動させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記操舵トルクを入力とする、次数が６次のフィルタ、
   前記入力部に入力される前記操舵トルクと出力されるべき前記転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰに表される特性曲線の傾きを算出する傾き算出手段、
   前記傾きに基づき傾きゲインを算出する傾きゲイン算出手段、および、
   前記ＭＡＰに基づき算出された前記転舵アシストトルクを前記電流指令値に変換するトルク電流変換手段を有し、
   前記フィルタの出力と前記傾きゲインとの乗算結果を前記トルク電流変換手段による変換後の前記電流指令値または前記転舵アシストトルクに加算し、
   前記入力部から前記トルクセンサまでの開ループ周波数応答特性のゲイン余裕および位相余裕を所定値以上確保し、かつ、前記操舵トルクから前記転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性のゲインを所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くすることを特徴とする操舵制御装置。
2. 前記制御部は、前記入力部から前記トルクセンサまでの開ループ周波数応答特性のゲイン余裕を２０ｄＢ以上、位相余裕を５０ｄｅｇ以上確保することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記入力部に入力される前記操舵トルクと出力されるべき前記転舵アシストトルクとの対応を示すＭＡＰに基づき前記転舵アシストトルクを算出し、
   前記ＭＡＰに表される特性曲線のどの傾きにおいても、前記操舵トルクから前記転舵輪の角度までの閉ループ周波数応答特性のゲインを前記所定の周波数帯において定常ゲインよりも高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の操舵制御装置。
4. 前記所定の周波数帯は、０．１〜６．０Ｈｚの範囲内のうちの、いずれかの周波数帯であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。

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