JP5827191B2

JP5827191B2 - 車両の操舵制御装置

Info

Publication number: JP5827191B2
Application number: JP2012182957A
Authority: JP
Inventors: 主税岡崎; 資章片岡
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: JP2014040160A

Description

本発明は、車両の操舵制御装置に関する。

操舵角及び車速に基づいて目標操舵反力を設定して反力制御を行う電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）が知られている（例えば特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

米国特許第５１９８９８１号明細書特開２０１２−１７０６２号公報特開２０１２−１１８６１号公報

実際のところ、このような操舵装置における操舵フィーリングには改善の余地がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、改善された操舵フィーリングを提供することにある。

本発明のある態様の車両の操舵制御装置は、運転者のための操舵部材と、操舵のための補助動力を与えるモータと、目標操舵反力が前記操舵部材に与えられるように前記モータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、操舵角に基づく第１要素と、運転者による操舵トルクと前記補助動力とに基づく第２要素とに基づいて前記目標操舵反力を設定する。

この態様によると、目標操舵反力の設定に、操舵角に加えて、操舵のために作用するトルクも反映される。このようにトルクを加味することにより、操舵フィーリングの調整の幅を広げることができる。その結果、改善された操舵フィーリングを提供し得る。

前記制御部は、前記目標操舵反力を設定するために、前記第１要素と前記第２要素とから構成される変数を演算してもよい。前記変数は、停車を含む低速範囲では前記第２要素が支配的となり、高速範囲では前記第１要素が支配的となり、前記低速範囲と前記高速範囲との中間の車速範囲では車速に応じて定まる配分で前記第１要素と前記第２要素とを含むよう構成されてもよい。

運転者は、例えば停車中にいくらか操舵した状態で操舵部材から手を放すことがある。このとき仮に操舵角相当のモータ出力が手放し前と手放し中とで継続されるとしたら、そうした出力の継続によって、運転者の意図しない戻り動作が手放し中に操舵部材に引き起こされる可能性がある。しかし、上記の態様によると、停車中における目標操舵反力の演算には、操舵角に基づく第１要素に代えて、トルクに基づく第２要素が主として用いられる。トルクを考慮することにより手放し操作の影響を反力制御に織り込むことが可能となり、操舵フィーリングの改善に役立つ。

また、上記の態様によると、中間車速範囲では第１要素と第２要素とが合成され、かつ高速範囲では主として第１要素が用いられるように、目標操舵反力の設定の基礎となる変数を構成する第１要素と第２要素との配分が車速に応じて調整される。これにより、車速の変化に対する目標操舵反力の過敏な変動を軽減することができる。

なお、低速範囲で第２要素が支配的であるとは、低速範囲において本変数に占める第２要素の比率が、中速範囲において本変数に占める第２要素の比率の最大値に等しいか又はそれより大きいことを言う。本変数は、低速範囲において第２要素に一致してもよい。高速範囲で第１要素が支配的であるとは、高速範囲において本変数に占める第１要素の比率が、中速範囲において本変数に占める第１要素の比率の最大値に等しいか又はそれより大きいことを言う。本変数は、高速範囲において第１要素に一致してもよい。中速範囲においては、本変数に対する第２要素の比率は車速が大きくなるにつれて連続的に又は段階的に小さくなるよう定められている（言い換えれば、中速範囲においては、本変数に対する第１要素の比率は車速が大きくなるにつれて連続的に又は段階的に大きくなるよう定められている）。

前記制御部は、前記操舵角と車速とを含む入力に対応する第１仮目標操舵反力と、前記操舵トルクと前記補助動力とを含む入力に対応する第２仮目標操舵反力と、に基づいて前記目標操舵反力を設定してもよい。

この態様によると、第１要素として第１仮目標操舵反力が使用され、第２要素として第２仮目標操舵反力が使用される。こうした目標操舵反力設定の構成は例えば、第１仮目標操舵反力については既存の目標操舵反力の演算を流用し、第２仮目標操舵反力についての演算を追加することで、具体化することができる。そのため、既存の操舵制御装置に本発明を比較的容易に適用することができる。

前記制御部は、測定された第１操舵角と、前記操舵トルクと前記補助動力とに基づき推定される第２操舵角とから構成される合成操舵角を演算し、前記合成操舵角と車速とに基づいて前記目標操舵反力を設定してもよい。

この態様によると、第１要素として第１操舵角が使用され、第２要素として第２操舵角が使用される。この場合例えば、既存の目標操舵反力演算への入力として第１操舵角と第２操舵角との合成操舵角を用い、目標操舵反力を設定することができる。目標操舵反力を設定する演算が１つでよいので、演算のためのメモリを節約することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システム、プログラムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、改善された操舵フィーリングを提供することができる。

本発明のある実施の形態に係る操舵制御装置の全体構成の概略を示す図である。本発明のある実施の形態に係る反力制御のための構成を説明するためのブロック図である。本発明のある実施の形態に係る目標操舵反力の設定のために使用される係数を例示するグラフである。本発明の他の一実施形態に係る反力制御のための構成を説明するためのブロック図である。本発明の他の一実施形態に係る目標操舵反力の設定のために使用される係数を例示するグラフである。本発明の他の一実施形態に係る目標操舵反力の設定のために使用される係数を例示するグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、本発明のある実施の形態に係る操舵制御装置１０の全体構成の概略を示す図である。操舵制御装置１０は例えば乗用車等の車両のための電動パワーステアリング装置である。操舵制御装置１０は、運転者による操作のための操舵部材１２と、操舵部材１２と操舵される車輪１４とを機械的に連結する操舵機構１６と、を備える。操舵部材１２は例えば、運転者が回転操作可能に操舵機構１６に取り付けられているステアリングホイールである。

操舵機構１６は、ステアリングコラム１８と、ステアリングシャフト２０と、ギヤ機構２２と、リンク機構２４と、を備える。ステアリングコラム１８の一端に操舵部材１２が設けられている。操舵機構１６は、操舵部材１２への操作がステアリングコラム１８及びステアリングシャフト２０を介してギヤ機構２２及びリンク機構２４へと伝達され、最終的に車輪１４が操舵されるように構成されている。

操舵制御装置１０は、操舵のための補助動力を与えるよう構成された補助動力源、例えばモータ２６を備える。モータ２６はステアリングコラム１８に設けられ、ステアリングシャフト２０にアシストトルクを付与するよう構成されている。モータ２６は例えば、電動モータと、モータの出力をステアリングシャフト２０に伝達するための減速機と、を備える。なお操舵制御装置１０はこうしたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置には限られず、その他の任意の形式を有する操舵制御装置であってもよい。

操舵制御装置１０は、操舵制御に関連する量を測定するためのセンサを備える。操舵制御装置１０は例えば、運転者による操作変位量を測定するための変位センサ、例えば操舵角センサ２８と、運転者による操作力を測定するための力センサ、例えば操舵トルクセンサ３０と、を備える。操舵角センサ２８は例えば操舵部材１２とステアリングコラム１８とを連結する回転部分に取り付けられており、運転者による操舵角を測定するよう構成されている。操舵トルクセンサ３０は例えばステアリングコラム１８に内蔵されており、運転者による操舵トルクを測定するよう構成されている。

また、操舵制御装置１０は、車両の走行速度を測定するための車速センサ３２を備える。なお、こうした各種のセンサは操舵制御装置１０に専用に設けられている必要はなく、車両を構成するその他の装置と共用されていてもよい。

操舵制御装置１０は、補助動力を制御するための制御部１００を備える。制御部１００は、本分野で知られる電子制御ユニット（ＥＣＵ）としての任意の構成を採用することができる。例えば、制御部１００は、ハードウエアとしては、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現され、あるいは、ソフトウエアとしてはメモリにロードされたプログラムなどによって実現される。

制御部１００は例えば、目標操舵反力が操舵部材１２に付与されるようにモータ２６を制御する反力制御を実行するよう構成されている。具体的には、制御部１００は、モータ２６によるアシストトルクを制御することにより目標操舵反力を操舵部材１２に与える。また、制御部１００は、入力に基づいて目標操舵反力を設定するよう構成されている。

制御部１００は、操舵制御に関連するセンサの出力信号を通信回路又は通信ネットワークを通じて受信するよう構成されている。よって制御部１００は、操舵角センサ２８により出力される操舵角を表す測定信号を受信することができる。同様に、制御部１００は、操舵トルクセンサ３０により出力される操舵トルクを表す測定信号を受信するよう構成されている。制御部１００は、車速センサ３２により出力される車速を表す測定信号を受信するよう構成されている。制御部１００は、受信した信号を、目標操舵反力を設定するための入力として使用することができる。

また、制御部１００は、目標操舵反力を設定するための入力として、モータ２６のアシストトルクを表す信号をも使用するよう構成されている。例えば、制御部１００はモータ２６のためのドライバを備え、アシストトルクを発生させるためにドライバに与える指令信号を目標操舵反力の設定のために使用することができる。または、制御部１００は、ドライバへの指令信号に基づき発生したアシストトルクを表す信号を目標操舵反力の設定のために使用してもよい。

図２は、本発明のある実施の形態に係る反力制御のための構成を説明するためのブロック図である。図２に示されるように、制御部１００は、目標設定部１０２と、アシストトルク演算部１０４と、を備える。

目標設定部１０２は、目標操舵反力Ｔｉｄを設定するよう構成されている。目標操舵反力Ｔｉｄの設定は、操舵角ＭＡ、車速Ｖ、操舵トルクＴｓ、及びアシストトルクＴａを含む入力に基づく。このうち操舵角ＭＡ、車速Ｖ、及び操舵トルクＴｓは上述のように、それぞれ操舵角センサ２８、車速センサ３２、操舵トルクセンサ３０から目標設定部１０２に入力される。アシストトルクＴａはアシストトルク演算部１０４またはモータ２６から目標設定部１０２に入力される。目標設定部１０２は、設定した目標操舵反力Ｔｉｄをアシストトルク演算部１０４に出力するよう構成されている。

目標設定部１０２は、第１目標操舵反力演算部１０６と、第２目標操舵反力演算部１０８と、出力調停部１１０と、を備える。第１目標操舵反力演算部１０６は、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１を演算し、第２目標操舵反力演算部１０８は、第２目標操舵反力Ｔｉｄ２を演算する。第１目標操舵反力演算部１０６は、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１を出力調停部１１０に出力し、第２目標操舵反力演算部１０８は、第２目標操舵反力Ｔｉｄ２を出力調停部１１０に出力する。出力調停部１１０は、詳しくは後述するが、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１と第２目標操舵反力Ｔｉｄ２とに基づいて、目標操舵反力Ｔｉｄを設定する。よって、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１及び第２目標操舵反力Ｔｉｄ２は、最終的に設定される目標操舵反力Ｔｉｄとは異なりうるという点で、仮の目標操舵反力、または目標操舵反力の候補であるとみなすことができる。

第１目標操舵反力演算部１０６は、操舵角ＭＡと車速Ｖとを含む入力から、対応する第１目標操舵反力Ｔｉｄ１を演算する。入力と第１目標操舵反力Ｔｉｄ１との対応関係は例えばマップとして予め定められており、このマップは制御部１００のメモリ等に記憶されている。なお第１目標操舵反力演算部１０６はこれに限られず、操舵角ＭＡに基づく任意の既存の手法で目標操舵反力を演算するよう構成されていてもよい。

ある１種類の入力（以下「第１入力」と呼ぶことがある。例えば操舵角ＭＡ。）と第１目標操舵反力Ｔｉｄ１との例示的な対応関係においては、第１入力がゼロであるとき（例えば操舵部材１２が中立位置にあるとき）第１目標操舵反力Ｔｉｄ１もゼロである。また、第１入力（正確にはその絶対値）が増加するにつれて第１目標操舵反力Ｔｉｄ１も増加するように、第１入力と第１目標操舵反力Ｔｉｄ１とは関係づけられている。このとき、第１入力の単位増加量に対する第１目標操舵反力Ｔｉｄ１の増加量は、第１入力が増加するにつれて減少するように第１入力と第１目標操舵反力Ｔｉｄ１とが関係づけられていてもよい（例えば、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１は第１入力の平方根に比例してもよい。）。

他の入力（以下「第２入力」と呼ぶことがある。例えば車速Ｖ。）と第１目標操舵反力Ｔｉｄ１とを関連づけるために、第２入力の区分された範囲（例えば車速範囲）ごとに、第１入力と第１目標操舵反力Ｔｉｄ１との対応関係（例えばマップ）が定められていてもよい。あるいは、第１入力から求まる第１目標操舵反力Ｔｉｄ１を第２入力に応じて最終的な第１目標操舵反力Ｔｉｄ１へと補正するための補正係数が定められていてもよい。

第２目標操舵反力演算部１０８は、推定負荷Ｔｘと車速Ｖとを含む入力から、対応する第２目標操舵反力Ｔｉｄ２を演算する。推定負荷Ｔｘは後述するように、ステアリングコラム１８のコラム軸に作用するトルクを代表する値である。入力と第２目標操舵反力Ｔｉｄ２との対応関係は例えばマップとして予め定められており、このマップは制御部１００のメモリ等に記憶されている。なお、第２目標操舵反力演算部１０８は、推定負荷Ｔｘのみから第２目標操舵反力Ｔｉｄ２を演算してもよい。

第２目標操舵反力演算部１０８への入力と第２目標操舵反力Ｔｉｄ２との対応関係は第１目標操舵反力演算部１０６と同様の規則で定めることができる。例えば、推定負荷Ｔｘがゼロであるとき第２目標操舵反力Ｔｉｄ２もゼロであり、推定負荷Ｔｘが増加するにつれて第２目標操舵反力Ｔｉｄ２も増加するように、推定負荷Ｔｘと第２目標操舵反力Ｔｉｄ２とは関係づけられている。また、推定負荷Ｔｘが増加するにつれて第２目標操舵反力Ｔｉｄ２の増加量が逓減してもよい。推定負荷Ｔｘと第２目標操舵反力Ｔｉｄ２との対応関係は車速Ｖに応じて複数定められていてもよい。

目標設定部１０２は、推定負荷Ｔｘを演算するための負荷推定部１１２を備える。負荷推定部１１２は、操舵トルクＴｓとアシストトルクＴａとを含む入力から推定負荷Ｔｘを演算する。負荷推定部１１２は、推定負荷Ｔｘを第２目標操舵反力演算部１０８に与える。推定負荷Ｔｘの演算は例えば、Ｔｘ＝（１／（τｓ＋１））（Ｔｓ＋Ｔａ）による。ここで、１／（τｓ＋１）はローパスフィルタを表しており、τ＝１／２πｆｃであり、ｆｃはローパスフィルタのカットオフ周波数である。負荷推定部１１２がこうしたローパスフィルタを備えることは概念上は必須ではないが、実際上は設けることが望ましい。

実際の状況をよりよく模擬するために、コラム軸に作用するその他のトルクが推定負荷Ｔｘの演算に考慮されてもよい。例えば、モータ２６の慣性トルクが推定負荷Ｔｘの演算に使用されてもよい。その場合、推定負荷Ｔｘは、Ｔｘ＝（１／（τｓ＋１））（Ｔｓ＋Ｔａ−Ｉ_ｃα_ｃ）となる。ここで、Ｉ_ｃはコラム軸換算のモータ慣性を表し、α_ｃはコラム軸換算のモータ回転角加速度を表す。

出力調停部１１０は、最終的に設定される目標操舵反力Ｔｉｄを決定するよう構成されている。出力調停部１１０は、目標操舵反力Ｔｉｄを設定するために変数Ｘを演算する。変数Ｘは、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１と第２目標操舵反力Ｔｉｄ２とから構成される。変数Ｘは例えば、Ｘ＝Ｋ１（Ｖ）Ｔｉｄ１＋（１−Ｋ１（Ｖ））Ｔｉｄ２である。ここで、Ｋ１（Ｖ）は車速Ｖに応じて定まる係数である。本実施の形態では、この変数Ｘが目標操舵反力Ｔｉｄとして使用される。よって、出力調停部１１０は、目標操舵反力Ｔｉｄを出力する。すなわち、Ｔｉｄ＝Ｋ１（Ｖ）Ｔｉｄ１＋（１−Ｋ１（Ｖ））Ｔｉｄ２である。

係数Ｋ１（Ｖ）は、低速範囲Ｖａで最小値をとり、高速範囲Ｖｃで最大値をとるように、車速Ｖが増えるにつれて少なくとも中速範囲Ｖｂにて連続的にまたは段階的に大きくなるように定められている。低速範囲Ｖａ、中速範囲Ｖｂ、及び高速範囲Ｖｃは互いに重なり合わず、隣接するよう定められる。このようにして、係数Ｋ１（Ｖ）は、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１と第２目標操舵反力Ｔｉｄ２とを車速Ｖに応じて合成するための重み付け係数を与える。

低速範囲Ｖａは停車を含み、その上限（即ち中速範囲Ｖｂの下限）は、停車とはみなされない低速走行を含むよう定められる。中速範囲Ｖｂは、低速範囲Ｖａと高速範囲Ｖｃとの係数Ｋ１（Ｖ）の切り換えのための緩衝領域として十分な幅に定められる。例えば、低速範囲Ｖａの上限は時速５ｋｍであり、中速範囲Ｖｂの上限は時速２０ｋｍである。このようにして、停車時のみには限られない速度範囲において目標操舵反力Ｔｉｄの設定に第２目標操舵反力Ｔｉｄ２が反映される。中速範囲を緩衝領域とすることで低速から高速まで目標操舵反力Ｔｉｄの変化を滑らかにすることができる。このことも、操舵フィーリングの改善に寄与する可能性がある。なお低速範囲Ｖａは実質的に停車とみなされる超低速範囲（例えば時速２ｋｍ未満）に制限されていてもよい。

図３に係数Ｋ１（Ｖ）の一例を示す。図３に示されるように、係数Ｋ１（Ｖ）は例えば、低速範囲Ｖａ及び高速範囲Ｖｃでは一定値とされ、低速範囲Ｖａで最小値ゼロであり、高速範囲Ｖｃで最大値１に等しい。低速範囲Ｖａと高速範囲Ｖｃとの中速範囲Ｖｂにおいては、車速Ｖが増えるにつれて最小値ゼロから最大値１へと直線的に大きくなるように定められている。

したがって、図３に例示される係数Ｋ１（Ｖ）が使用される場合、目標操舵反力Ｔｉｄは、低速範囲Ｖａで第２目標操舵反力Ｔｉｄ２に一致し、高速範囲Ｖｃで第１目標操舵反力Ｔｉｄ１に一致する。中速範囲Ｖｂでは車速Ｖが大きくなるにつれて、第２目標操舵反力Ｔｉｄ２が目標操舵反力Ｔｉｄに占める割合が小さくなる（すなわち、第１目標操舵反力Ｔｉｄ１が目標操舵反力Ｔｉｄに占める割合が大きくなる）。

アシストトルク演算部１０４は、目標操舵反力Ｔｉｄと操舵トルクＴｓとを含む入力に基づいてアシストトルクＴａを演算する。アシストトルク演算部１０４は、差分生成部１１４と、サーボコントローラ１１６と、を備える。差分生成部１１４は、目標操舵反力Ｔｉｄから操舵トルクＴｓを差し引いた値Ｔｉｄ−Ｔｓを生成し、サーボコントローラ１１６に与える。サーボコントローラ１１６は、目標操舵反力Ｔｉｄが実現されるように、例えばＰＩＤ制御などを含む任意の公知の方法で、差分Ｔｉｄ−ＴｓからアシストトルクＴａを求める。このようにして、制御部１００は、設定した目標操舵反力Ｔｉｄに基づいてモータ２６のアシストトルクＴａを演算するよう構成されている。制御部１００は、アシストトルクＴａをモータ２６に出力する。また、アシストトルク演算部１０４は、アシストトルクＴａを目標設定部１０２の負荷推定部１１２に出力する。

上述の構成による操舵制御装置１０の動作を説明する。まず、運転者が操舵部材１２を操作すると、その操作を示す情報（操舵角ＭＡ、操舵トルクＴｓの測定値）、及び車速Ｖの測定値が制御部１００に入力される。制御部１００は、前回の制御演算の結果得られたアシストトルクＴａを用いて推定負荷Ｔｘを求める。制御部１００は、入力された測定値と推定負荷Ｔｘとに基づいて、２つの仮の目標操舵反力Ｔｉｄ１、Ｔｉｄ２を並列に演算する。制御部１００は、これら仮の目標操舵反力Ｔｉｄ１、Ｔｉｄ２を車速Ｖに応じて合成し、最終的な目標操舵反力Ｔｉｄを決定し、その目標操舵反力Ｔｉｄに基づいて今回のアシストトルクＴａを演算する。こうして得られたアシストトルクＴａに従ってモータ２６が制御される。このようにして、設定された目標操舵反力Ｔｉｄが操舵部材１２に付与される電動パワーステアリングが提供される。

本実施の形態によれば、停車中における目標操舵反力Ｔｉｄは、操舵角ＭＡ及び車速Ｖに基づく第１目標操舵反力Ｔｉｄ１ではなく、操舵トルクＴｓ及びアシストトルクＴａに基づく第２目標操舵反力Ｔｉｄ２である。そうではなく仮に第１目標操舵反力Ｔｉｄ１が使用される場合、運転者が操舵したまま操舵部材１２から手を放すと、操舵角ＭＡに応じた目標操舵反力Ｔｉｄによってモータ２６が動作し、手放し中に操舵部材１２が中立位置へと戻されるおそれがある。しかし、本実施の形態では第２目標操舵反力Ｔｉｄ２を使用することにより、コラム軸に作用する推定負荷Ｔｘを反力制御に取り入れている。こうして手放し操作の影響を反力制御に織り込むことが可能となり、車両停止時の操舵フィーリングの改善につながる。

また、状況（例えば車速Ｖ）によって目標操舵反力Ｔｉｄの設定を選択的に切り換えるという典型的な方法においては、切り換え時に一方の設定と他方の設定とで目標操舵反力Ｔｉｄは一般に異なり得る。そのため、切り換え自体によって目標操舵反力Ｔｉｄが不連続に変動し、操舵フィーリングに影響が生じ得る。これとは対照的に、本実施の形態によれば、２種の要素から構成される１つの目標操舵反力Ｔｉｄが操舵制御の間継続して用いられる。本実施の形態は、選択的な切り換えではなく、配分調整という形式で２種の要素を目標操舵反力Ｔｉｄの設定に組み込んでいる。こうして不連続的な設定切換を要しないという点で、本実施の形態は、操舵フィーリングの改善に役立つ。

本発明のある態様に係る操舵制御装置１０は、次のように表現することもできる。操舵制御装置１０は、操舵部材１２へ付与すべき目標操舵反力Ｔｉｄを設定する目標操舵反力設定手段（例えば目標設定部１０２）を備え、目標操舵反力Ｔｉｄが付与されるようにモータ発生トルク（例えばアシストトルクＴａ）を制御する反力制御を行うよう構成されている。目標操舵反力設定手段は、操舵角ＭＡと車速Ｖとに基づいて取得される第１の操舵負荷指標と、操舵部材１２へ作用する操舵トルクＴｓと前記モータ発生トルクとに基づいて取得される第２の操舵負荷指標とに基づいて目標操舵反力Ｔｉｄを設定する。第１の操舵負荷指標は例えば第１目標操舵反力Ｔｉｄ１であり、第２の操舵負荷指標は例えば第２目標操舵反力Ｔｉｄ２である。このようにすれば、車両停車時における操舵フィーリングを向上することができる。

次に、図４乃至図６を参照して、本発明の他の一実施形態に係る操舵制御装置１０を説明する。この実施形態は制御部１００の目標設定部１０２の構成を除き、図１乃至図３を参照して説明した上述の実施の形態と同様である。そのため、以下の説明では同様の箇所については冗長を避けるため説明を適宜省略する。

図４は、本発明の他の一実施形態に係る反力制御のための構成を説明するためのブロック図である。図４に示される目標設定部１０２は、図２に示す構成とは異なり、単一の目標操舵反力演算部１２０を備える。目標操舵反力演算部１２０は、後述する合成操舵角ＭＡ^＊＊と車速Ｖとを含む入力から、対応する目標操舵反力Ｔｉｄを演算する。入力と目標操舵反力Ｔｉｄとの対応関係は、図２に示す第１目標操舵反力演算部１０６と同様に、例えばマップとして予め定められている。

目標設定部１０２は、推定負荷Ｔｘに基づき推定される推定操舵角ＭＡ^＊を演算する舵角換算部１２２を備える。推定負荷Ｔｘは、負荷推定部１１２から舵角換算部１２２に入力される。上述のように推定負荷Ｔｘは少なくとも操舵トルクＴｓとアシストトルクＴａとに基づく。よって、推定操舵角ＭＡ^＊は、少なくとも操舵トルクＴｓとアシストトルクＴａとに基づき推定されていることになる。

一般に、コラム軸に作用する負荷と操舵角との間には相関があり、こうした相関は例えば経験的または実験的に見出して定式化することができる。そこで、舵角換算部１２２は例えば、ＭＡ^＊＝Ｋ０（Ｖ）Ｔｘにより、推定操舵角ＭＡ^＊を演算する。ここで、Ｋ０（Ｖ）は、推定負荷Ｔｘを推定操舵角ＭＡ^＊に換算するための換算係数である。Ｋ０（Ｖ）は、図５に例示するように、車速ゼロにおいて最大値をとり、車速Ｖの増加につれて単調に減少し、ある最小値に漸近するように定められていてもよい。あるいは、舵角換算部１２２は、ＭＡ^＊＝ｆ（Ｖ，Ｔｘ）により、推定操舵角ＭＡ^＊を演算してもよい。ここで、ｆ（Ｖ，Ｔｘ）は、Ｖ及びＴｘを変数とする関数である。

また、目標設定部１０２は、目標操舵反力Ｔｉｄの設定に使用するための変数Ｘを演算する出力調停部１２４を備える。変数Ｘは、測定された操舵角ＭＡと、推定負荷Ｔｘに基づく推定操舵角ＭＡ^＊とから構成される。変数Ｘは例えば、Ｘ＝Ｋ１（Ｖ）ＭＡ＋（１−Ｋ１（Ｖ））ＭＡ^＊である。Ｋ１（Ｖ）は車速Ｖに応じて定まる係数であり、図６に例示する。本実施の形態では、この変数Ｘが合成操舵角ＭＡ^＊＊として使用される。よって、出力調停部１２４は、合成操舵角ＭＡ^＊＊を生成する。すなわち、ＭＡ^＊＊＝Ｋ１（Ｖ）ＭＡ＋（１−Ｋ１（Ｖ））ＭＡ^＊である。出力調停部１２４は、合成操舵角ＭＡ^＊＊を目標操舵反力演算部１２０に出力する。

図６に例示されるように、係数Ｋ１（Ｖ）は、車速ゼロのみを含む低速範囲Ｖａでは最小値ゼロであり、高速範囲Ｖｃでは最大値１で一定である。低速範囲Ｖａと高速範囲Ｖｃとの中速範囲Ｖｂにおいては、車速Ｖが増えるにつれて最小値ゼロから最大値１へと直線的に大きくなるように定められている。したがって、この係数Ｋ１（Ｖ）が使用される場合、合成操舵角ＭＡ^＊＊は、停車時に推定操舵角ＭＡ^＊に一致し、高速範囲Ｖｃで測定操舵角ＭＡに一致する。中速範囲Ｖｂでは車速Ｖが大きくなるにつれて、推定操舵角ＭＡ^＊が合成操舵角ＭＡ^＊＊に占める割合が小さくなる。

なお、図６に例示される係数Ｋ１（Ｖ）が図２に示される出力調停部１１０に使用されてもよい。あるいは、図３に例示される係数Ｋ１（Ｖ）が図４に示される出力調停部１２４に使用されてもよい。

上述の構成による操舵制御装置１０の動作を説明する。まず、運転者が操舵部材１２を操作すると、その操作を示す情報（操舵角ＭＡ、操舵トルクＴｓの測定値）、及び車速Ｖの測定値が制御部１００に入力される。制御部１００は、前回の制御演算の結果得られたアシストトルクＴａを用いて推定負荷Ｔｘを求め、推定負荷Ｔｘを推定操舵角ＭＡ^＊に換算する。制御部１００は、測定操舵角ＭＡと推定操舵角ＭＡ^＊とを車速Ｖに応じて合成し、合成操舵角ＭＡ^＊＊と車速Ｖとに基づいて目標操舵反力Ｔｉｄを決定する。制御部１００は、目標操舵反力Ｔｉｄに基づいて今回のアシストトルクＴａを演算し、モータ２６を制御する。このようにして、設定された目標操舵反力Ｔｉｄが操舵部材１２に付与される電動パワーステアリングが提供される。よって、この場合、目標操舵反力を設定する演算が１回でよいので、演算のためのメモリを節約することができる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０操舵制御装置、１２操舵部材、２６モータ、１００制御部、ＭＡ測定操舵角、ＭＡ^＊推定操舵角、ＭＡ^＊＊合成操舵角、Ｔｉｄ目標操舵反力、Ｔｉｄ１第１目標操舵反力、Ｔｉｄ２第２目標操舵反力、Ｘ変数。

Claims

運転者のための操舵部材と、
操舵のための補助動力を与えるモータと、
目標操舵反力が前記操舵部材に与えられるように前記モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、操舵角に基づく第１要素と、運転者による操舵トルクと前記補助動力とに基づく第２要素とに基づいて前記目標操舵反力を設定し、
前記制御部は、前記目標操舵反力を設定するために、前記第１要素と前記第２要素とから構成される変数を演算し、
前記変数は、停車を含む低速範囲では前記第２要素が支配的となり、高速範囲では前記第１要素が支配的となり、前記低速範囲と前記高速範囲との中間の車速範囲では車速に応じて定まる配分で前記第１要素と前記第２要素とを含むよう構成されることを特徴とする車両の操舵制御装置。
運転者のための操舵部材と、
操舵のための補助動力を与えるモータと、
目標操舵反力が前記操舵部材に与えられるように前記モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、操舵角に基づく第１要素と、運転者による操舵トルクと前記補助動力とに基づく第２要素とに基づいて前記目標操舵反力を設定し、
前記制御部は、前記操舵角と車速とを含む入力に対応する第１仮目標操舵反力と、前記操舵トルクと前記補助動力とを含む入力に対応する第２仮目標操舵反力と、に基づいて前記目標操舵反力を設定することを特徴とする車両の操舵制御装置。
運転者のための操舵部材と、
操舵のための補助動力を与えるモータと、
目標操舵反力が前記操舵部材に与えられるように前記モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、操舵角に基づく第１要素と、運転者による操舵トルクと前記補助動力とに基づく第２要素とに基づいて前記目標操舵反力を設定し、
前記制御部は、測定された第１操舵角と、前記操舵トルクと前記補助動力とに基づき推定される第２操舵角とから構成される合成操舵角を演算し、前記合成操舵角と車速とに基づいて前記目標操舵反力を設定することを特徴とする車両の操舵制御装置。