JP5915680B2

JP5915680B2 - 操舵制御装置

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Publication number: JP5915680B2
Application number: JP2014059201A
Authority: JP
Inventors: 小城　隆博; 隆博小城; 鈴木　善昭; 善昭鈴木; 洋司国弘; 佳夫工藤; 真生上山; 雪秀木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: US20150266501A1; EP2942263A3; EP2942263B1; US9387876B2; EP2942263A2; CN104925130B; CN104925130A; JP2015182515A

Description

本発明は、操舵装置における操舵制御に運転者の操舵操作による意思を反映させる操舵制御装置に関する。

下記の特許文献１には、操舵角の時間微分値（操舵角速度）と操舵トルクとの積を積算した仕事量に応じて運転者によるステアリングホイールに対する操作状態（操舵状態であるのか、手放し状態であるのか、保舵状態であるのか等）を検出し、その検出結果を用いて操舵制御を行う、という技術が開示されている。

特開２００４−１７５１２２号公報

ところで、上記特許文献１の技術は、そのような操舵制御によって、この操舵制御に運転者の操舵操作による意思を反映させているが、車両の操舵特性に関して十分に考慮されていない。このため、この技術では、運転者が車両の操舵特性に応じた操舵感を得ることができず、操舵制御に運転者の意思が十分に反映されない可能性がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、運転者の意思が反映された操舵制御の実施が可能な操舵制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、運転者によるステアリングホイールの操舵操作時の操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵角検出部により検出された前記操舵角を車両の操舵特性に応じて非線形補正した補正操舵角を算出する補正操舵角算出部と、前記操舵操作時における操舵角速度と操舵トルクとの積を第１操舵パラメータとして算出する第１操舵パラメータ算出部と、前記補正操舵角と前記操舵操作時の前記操舵トルクの時間微分値との積を第２操舵パラメータとして算出する第２操舵パラメータ算出部と、前記第１操舵パラメータと前記第２操舵パラメータとに基づいて、運転者の前記ステアリングホイールに対する操舵形態が表された操舵仕事率を算出する操舵仕事率算出部と、前記操舵仕事率に基づいて操舵装置のアクチュエータの目標制御量を算出する制御量算出部と、を備えることを特徴としている。

ここで、前記補正操舵角算出部は、検出された前記操舵角の絶対値が第１角度よりも大きい場合、該操舵角の絶対値が当該第１角度以下の場合と比較して、前記操舵角の時間当りの変化量に対する前記補正操舵角の時間当りの変化量を小さくすることが望ましい。

また、前記補正操舵角算出部は、検出された前記操舵角の絶対値が第１角度よりも大きい場合、前記補正操舵角を前記第１角度における補正操舵角のまま一定にすることが望ましい。

その補正操舵角算出部は、検出された前記操舵角の絶対値が前記第１角度よりも小さい第２角度以下の場合、該第２角度よりも大きくかつ当該第１角度以下の場合と比較して、前記操舵角の時間当りの変化量に対する前記補正操舵角の時間当りの変化量を小さくすることが望ましい。

また、前記補正操舵角算出部は、前記操舵角に対する転舵輪の転舵角の変化特性又は当該操舵角に対する転舵輪への転舵力の変化特性を考慮に入れて、前記補正操舵角を算出することが望ましい。

本発明に係る操舵制御装置は、操舵仕事率に基づいて操舵装置のアクチュエータの目標制御量を算出するので、運転者の操舵操作による意思が反映された制御を実施することができる。更に、この操舵制御装置は、車両の操舵特性に応じて非線形補正された補正操舵角を用いて操舵仕事率を算出するので、その車両の操舵特性に対して違和感の少ない操舵感を得ることができる。つまり、この操舵制御装置は、車両の操舵特性に応じて非線形補正された補正操舵角を用いて操舵仕事率を求め、この操舵仕事率を用いてアクチュエータの目標制御量を求めるので、その車両の操舵特性に対して違和感の少ない操舵感を運転者に与えることができ、運転者の操舵操作による意思が反映されたアクチュエータによる制御を安定して実施することができる。

図１は、本発明に係る操舵制御装置が適用される操舵装置の一例を示す図である。図２は、操舵ＥＣＵの演算処理について説明する図である。図３は、操舵角と補正操舵角の対応関係マップの一例を示す図である。図４は、操舵角と補正操舵角の対応関係マップの一例を示す図である。図５は、操舵角と補正操舵角の対応関係マップの一例を示す図である。図６は、操舵角と補正操舵角の対応関係マップの一例を示す図である。図７は、転舵特性パラメータと特性可変ゲインの対応関係マップの一例を示す図である。

以下に、本発明に係る操舵制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係る操舵制御装置の実施例を図１から図４に基づいて説明する。

本実施例の操舵制御装置は、後述する操舵制御に関わる演算処理を行う電子制御装置（以下、「操舵ＥＣＵ」という。）１を備える（図１）。

その操舵ＥＣＵ１の制御対象である操舵装置１０について転舵装置２０と共に説明する。

操舵装置１０は、ステアリングホイール１１と、このステアリングホイール１１に連結された回転軸（以下、「ステアリングシャフト」という。）１２と、を備えており、そのステアリングシャフト１２の回転トルクを転舵装置２０に伝える。

その転舵装置２０は、運転者によるステアリングホイール１１の操舵角θｓに応じた転舵角で転舵輪Ｗを転舵させる。この転舵装置２０は、操舵装置１０から伝えられた回転トルクを転舵力（軸力）に変換するギヤ機構２１を備える。例えば、そのギヤ機構２１は、図示しないラックギヤやピニオンギヤによる所謂ラック＆ピニオン機構である。このギヤ機構２１は、左右それぞれのタイロッド２２を介して転舵力を転舵輪Ｗに伝えることで、この転舵輪Ｗを転舵させる。

本実施例の操舵装置１０は、運転者の操舵操作を支援する電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electronic Power Steering）装置として構成されている。例えば、この操舵装置１０では、その支援に関わる操舵制御としてアシスト制御やダンピング制御等が実施される。そのアシスト制御やダンピング制御は、操舵支援部１３の発生するトルクによって実施する。

その操舵支援部１３は、操舵装置１０のアクチュエータとして設けられたものであり、電動機１３ａと減速機１３ｂとを備える。減速機１３ｂは、例えば２つの歯車からなり、一方の歯車が同心のステアリングシャフト１２に固定され、他方の歯車が電動機１３ａの出力軸に固定されている。この操舵支援部１３は、減速機１３ｂを介して電動機１３ａの出力トルクをステアリングシャフト１２に伝達することで、このステアリングシャフト１２にトルクを発生させる。その電動機１３ａは、その動作が操舵ＥＣＵ１の支援制御部によって制御される。

アシスト制御とは、運転者の操舵方向（ステアリングシャフト１２の回転方向）と同じ向きの操舵アシストトルクをステアリングシャフト１２に作用させることによって、運転者によるステアリングホイール１１の操作力を軽減させる制御である。

ここで、転舵状態の転舵輪Ｗには、中立位置（転舵角０）に戻そうとする力（セルフアライニングトルクによる復元力や路面反力等）が作用している。そして、その力は、操舵操作時のステアリングホイール１１を押し戻す方向の力として作用する。このため、操舵アシストトルクを作用させるだけでは、ステアリングホイール１１の戻し操作時に戻され感が強くなり、ステアリングホイール１１の収斂性（ステアリングホイール１１を中立位置へと収束させる性質）が低下してしまう可能性がある。このため、この操舵装置１０は、アシスト制御と共にダンピング制御を実施する。

ダンピング制御とは、操舵装置１０の粘性特性に対応した減衰を模擬するダンピング力を発生させ、そのダンピング力でステアリングホイール１１の操舵角速度θｓ’を抑制させる制御である。つまり、このダンピング制御とは、そのようなダンピング力を発生させることで、ステアリングホイール１１の収斂性の確保や操舵操作時の手応え感（戻され感）の付与を図るものである。

操舵ＥＣＵ１は、アシスト量算出部とダンピング量算出部と制御量算出部とを備える。

アシスト量算出部は、アシスト制御における基本アシスト制御量を算出する。その基本アシスト制御量とは、操舵アシストトルクの基準値のことであり、操舵操作時のステアリングホイール１１に対する操舵トルクＴｓと車速Ｖとに基づいて算出される。その操舵トルクＴｓは、トルク検出部３１で検出する。トルク検出部３１は、ステアリングシャフト１２上に配置された例えばレゾルバセンサ等であり、トルクの大きさと共にステアリングホイール１１の中立位置に対するトルクの向きも検出することができる。また、車速Ｖは、車速検出部３２で検出する。車速検出部３２には、例えば、動力伝達装置（図示略）における変速機の出力軸の回転を検出する回転センサ、車輪速度を検出する車輪速センサ等を利用する。

ダンピング量算出部は、基本アシスト制御量を補正するためのダンピング制御におけるダンピング補償量Ｔωを算出する。そのダンピング補償量Ｔωとは、ダンピング力の目標値に応じた目標減衰トルクのことであり、操舵操作時の操舵角速度θｓ’と車速Ｖとに基づいて算出される。その操舵角速度θｓ’は、操舵角検出部３３で検出された操舵操作時の操舵角θｓの時間微分値である。操舵角検出部３３は、ステアリングシャフト１２の回転角を操舵角θｓとして検出する角度センサであり、角度と共にステアリングホイール１１の中立位置に対する操舵方向も検出することができる。尚、操舵角速度θｓ’は、操舵角速度検出部で検出してもよい。具体的に、ダンピング量算出部は、操舵操作時の操舵角速度θｓが大きいほど当該操舵角速度θｓの抑制が可能な（つまりステアリングホイール１１の回転を妨げることが可能な）ダンピング補償量Ｔωを算出する（図２）。

制御量算出部は、基本アシスト制御量とダンピング補償量Ｔωの和を算出し、この和をステアリングシャフト１２に発生させるトルクの目標制御量とする。その目標制御量とは、ステアリングシャフト１２に発生させる目標支援トルク（＝操舵アシストトルクの基準値＋目標減衰トルク）のことであり、基本アシスト制御量がダンピング補償量Ｔωで補正されたものである。

支援制御部は、その目標制御量に基づいて電動機１３ａを制御し、ステアリングシャフト１２に目標支援トルクを発生させることで、アシスト制御とダンピング制御とを実施する。これにより、この操舵装置１０においては、運転者がステアリングホイール１１を速く回転させようとするほど、また、セルフアライニングトルク等によって転舵輪Ｗが速く中立位置に戻ろうとするほど（ステアリングホイール１１が速く中立位置に戻ろうとするほど）、その動きが抑制されるので、ステアリングホイール１１の収斂性が向上する。

ところで、運転者の操舵操作は、能動操舵と受動操舵の２つの形態に大別することができる。その能動操舵とは、運転者が意図して積極的（能動的）に行う操舵形態のことである。また、受動操舵とは、能動操舵以外の操舵形態のことである。具体的には、セルフアライニングトルクによる復元力等のステアリングホイール１１への伝達に応じて運転者が行う操舵形態のことである。つまり、受動操舵とは、旋回中（旋回半径は不変）の操舵角θｓを一定に保持するために行われる保舵のための操舵形態といえる。また、受動操舵には、その復元力等が伝わっていない状態でのステアリングホイール１１の中立位置での保舵形態も含んでいる。

この例示では、その運転者の操舵形態に応じてダンピング補償量Ｔωを調整することで、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御を実施する。例えば、能動操舵の場合には、受動操舵の場合と比較して、ダンピング補償量Ｔωを小さくし、ダンピング力を小さくする。

その運転者の操舵形態は、操舵ＥＣＵ１の操舵形態判定部に判別させる。その操舵形態判定部は、操舵操作の仕事率に関わる値（以下、「操舵仕事率」という。）Ｐに基づいて判定を行う。

その操舵仕事率Ｐとは、運転者のステアリングホイール１１に対する操舵形態が表されたものである。この操舵仕事率Ｐは、第１操舵パラメータＰ１と第２操舵パラメータＰ２とに基づいて算出する。具体的には、図２及び下記の式１に示すように、第１車速ゲインＰｖ１及び第１操舵パラメータＰ１の積と第２車速ゲインＰｖ２及び第２操舵パラメータＰ２の積との和を操舵仕事率Ｐとして算出する。

Ｐ＝Ｐｖ１＊Ｐ１＋Ｐｖ２＊Ｐ２ … （１）

第１車速ゲインＰｖ１と第２車速ゲインＰｖ２は、共に車速Ｖに応じたゲインである。この例示の第１車速ゲインＰｖ１と第２車速ゲインＰｖ２は、車速Ｖが高くなるほど大きくなる。図２の例示では、車速Ｖと第１車速ゲインＰｖ１又は第２車速ゲインＰｖ２とを線形性をもって変化させている。

第１操舵パラメータＰ１とは、操舵操作時における操舵角速度θｓ’と操舵トルクＴｓの積である（式２）。この第１操舵パラメータＰ１は、操舵ＥＣＵ１の第１操舵パラメータ算出部（図２に示す第１乗算器１ａ）に算出させる。第２操舵パラメータＰ２とは、操舵操作時の操舵角θｓを非線形補正した補正操舵角θｓｒと操舵操作時の操舵トルクＴｓの時間微分値（以下、「操舵トルク微分値」という。）Ｔｓ’との積である（式３）。この第２操舵パラメータＰ２は、操舵ＥＣＵ１の第２操舵パラメータ算出部（図２に示す第２乗算器１ｂ）に算出させる。尚、図２に示す符号１ｃは、その第１操舵パラメータＰ１と第１車速ゲインＰｖ１との積を求める第３乗算器である。また、符号１ｄは、その第２操舵パラメータＰ２と第２車速ゲインＰｖ２との積を求める第４乗算器である。

Ｐ１＝θｓ’＊Ｔｓ … （２）
Ｐ２＝θｓｒ＊Ｔｓ’ … （３）

操舵仕事率Ｐは、その第３乗算器１ｃの求めた積と第４乗算器１ｄの求めた積とを操舵ＥＣＵ１の操舵仕事率算出部（第１加算器１ｅ）に加算させることによって求める。

操舵形態判定部は、例えば、操舵仕事率Ｐが第１閾値（＜０）以下のときに受動操舵であると判定し、操舵仕事率Ｐが第２閾値（＞０）以上のときに能動操舵であると判定する。また、操舵形態判定部は、例えば、操舵仕事率Ｐが第１閾値より大きくかつ０より小さいときにも、受動操舵であると判定してもよい。また、操舵形態判定部は、例えば、操舵仕事率Ｐが０より大きくかつ第２閾値より小さいときにも、能動操舵であると判定してもよい。

操舵ＥＣＵ１には、更に、第２加算器１ｆと第５乗算器１ｇとを設けている。第２加算器１ｆは、１と操舵仕事率Ｐとを加算し、これを第５乗算器１ｇに送る。第５乗算器１ｇは、その第２加算器１ｆにおける和とダンピング量算出部が求めたダンピング補償量Ｔωとを乗算することで、そのダンピング補償量Ｔωを運転者の操舵形態が反映された補正値Ｔωｒに補正する。

ここで、補正操舵角θｓｒについて説明する。

補正操舵角θｓｒは、操舵ＥＣＵ１の補正操舵角算出部に算出させる。この補正操舵角θｓｒは、検出された操舵角θｓの時間当りの変化量に対する転舵輪Ｗの転舵力（軸力）の時間当りの変化量（つまり車両の操舵特性）に基づいて、その操舵角θｓを非線形補正したものである。補正操舵角算出部は、例えば車両の操舵特性に応じた非線形の補正量（補正係数や補正値）を用いて、検出された操舵角θｓの非線形補正を行う。

図３は、操舵角θｓと補正操舵角θｓｒとの対応関係の一例を示したマップである。この対応関係は、検出された操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１（＞０）よりも大きい場合に、操舵角θｓの時間当りの変化量に対して転舵輪Ｗの転舵力（軸力）の時間当りの変化量が小さくなる車両に適用されるものである。そのような車両とは、例えば、ステアリングホイール１１の操舵終端付近で転舵力（軸力）が低下するサスペンション特性を有するものである。この種の車両では、その操舵終端付近で戻され感が発生しにくい。このため、この車両では、検出された操舵角θｓをそのまま用いて操舵仕事率Ｐを算出すると、ダンピング補償量の補正値Ｔωｒを操舵角θｓの増加に合わせて線形比例で増加させることになるので、ダンピング制御が操舵終端付近で過減衰になり、過度の戻され感に運転者が違和感を覚える可能性がある。更に、第２操舵パラメータＰ２を成す操舵トルク微分値Ｔｓ’は、操舵角θｓと比べて制御の安定性に対する感度が高い。このため、検出された操舵角θｓをそのまま用いて操舵仕事率Ｐを算出した場合には、ダンピング補償量の補正値Ｔωｒが過度に増加することになるので、ダンピング制御の安定性を低下させてしまう可能性がある。

そこで、ここでの補正量は、検出された操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合、その絶対値が第１角度θ１以下の場合と比較して、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量が小さくなるように設定する。また、この補正量は、その絶対値が０以上でかつ第１角度θ１以下の場合、操舵角θｓの時間当りの変化量と補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量とが同じになるように設定する。尚、操舵角θｓの絶対値が０以上でかつ第１角度θ１以下の場合には、それぞれの時間当りの変化量が必ずしも同じである必要はない。

よって、補正操舵角算出部は、検出された操舵角θｓに応じた補正操舵角θｓｒを図３の対応関係マップから算出する。具体的に、補正操舵角算出部は、操舵角θｓが第１角度θ１よりも大きい場合（θｓ＞θ１）、又は、操舵角θｓが第１角度θ１＊（−１）よりも小さい場合（θｓ＜−θ１）、検出された操舵角θｓの時間当りの変化量に対して時間当りの変化量が小さい補正操舵角θｓｒを算出する。また、この補正操舵角算出部は、操舵角θｓが第１角度θ１＊（−１）以下でかつ第１角度θ１以上の場合（−θ１≦θｓ≦θ１）、検出された操舵角θｓをそのまま補正操舵角θｓｒとして算出する。第２操舵パラメータ算出部は、その補正操舵角θｓｒに操舵トルク微分値Ｔｓ’を乗算して、第２操舵パラメータＰ２を求める。

制御量算出部は、その補正操舵角θｓｒが考慮されたダンピング補償量の補正値Ｔωｒと基本アシスト制御量の和を算出し、この和をステアリングシャフト１２に発生させるトルクの目標制御量とする。そして、支援制御部は、その目標制御量に基づいて電動機１３ａを制御し、ステアリングシャフト１２に目標支援トルクを発生させることで、アシスト制御とダンピング制御とを実施する。

このように、本実施例の操舵制御装置は、ダンピング補償量の補正値Ｔωｒを算出する際に操舵仕事率Ｐを考慮しているので、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御が実施される。

更に、この操舵制御装置は、操舵操作時の操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合に、その操舵角θｓの時間当りの変化量に対するダンピング補償量の補正値Ｔωｒの時間当りの変化量を小さく抑え、この補正値Ｔωｒの過度の増加を抑えることができるので、例えば操舵終端付近でダンピング制御においての過減衰が抑制され、車両の操舵特性に沿った違和感の少ない戻され感を運転者に与えることができる。また更に、この操舵制御装置は、操舵操作時の操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合に、操舵角θｓに対して時間当りの変化量の小さい補正操舵角θｓｒと感度の高い操舵トルク微分値Ｔｓ’との積に基づいてダンピング補償量の補正値Ｔωｒを求めるので、検出された操舵角θｓを用いて補正値Ｔωｒが求められたときと比較して、その感度の高い操舵トルク微分値Ｔｓ’の影響を操舵仕事率Ｐの値に反映しやすくなり、違和感の少ない操舵感を得つつ、ダンピング制御の安定性を向上させることができる。

一方、この操舵制御装置は、検出された操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１以下の場合、その絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合と比較して、その操舵角θｓに応じた大きさのダンピング補償量の補正値Ｔωｒになるので、車両の操舵特性に沿った十分な戻され感を運転者に与えることができる。

よって、この操舵制御装置は、車両の操舵特性に応じて非線形補正された補正操舵角θｓｒを用いて操舵仕事率Ｐを求め、この操舵仕事率Ｐを用いてダンピング補償量の補正値Ｔωｒを求めるので、あらゆる操舵角θｓの領域において、車両の操舵特性に対して違和感の少ない操舵感を運転者に与えることができ、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御を安定して実施することができる。

ここで、図３の例示では、操舵操作時の操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合に、その絶対値が第１角度θ１以下の場合と比較して、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を小さくしている。図４の操舵角θｓと補正操舵角θｓｒとの対応関係マップは、その図３の例示の別の形態を表したものであり、同様の車両に適用される。

図４の対応関係マップにおける補正量は、検出された操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合、補正操舵角θｓｒがその第１角度θ１における補正操舵角θｓｒのまま一定になるように設定する。よって、補正操舵角算出部は、操舵角θｓが第１角度θ１よりも大きい場合（θｓ＞θ１）、又は、操舵角θｓが第１角度θ１＊（−１）よりも小さい場合（θｓ＜−θ１）、その第１角度θ１における補正操舵角θｓｒを、この場合の補正操舵角θｓｒとして算出する。つまり、この補正量においては、操舵角θｓが第１角度θ１よりも大きい場合（θｓ＞θ１）の上限ガード値と、操舵角θｓが第１角度θ１＊（−１）よりも小さい場合（θｓ＜−θ１）の下限ガード値と、が設定されている。尚、操舵角θｓの絶対値が０以上でかつ第１角度θ１以下の場合には、上記の例示と同じように補正量を設定すればよい。この図４の例示では、図３と同じように設定している。

支援制御部は、その補正操舵角θｓｒが考慮されたダンピング補償量の補正値Ｔωｒに基づく目標制御量でアシスト制御とダンピング制御とを実施する。

この場合でも、本実施例の操舵制御装置は、ダンピング補償量の補正値Ｔωｒを算出する際に操舵仕事率Ｐを考慮しているので、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御が実施される。

また、この操舵制御装置は、操舵操作時の操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合に、上限ガード値又は下限ガード値によってダンピング補償量の補正値Ｔωｒの過度の増加を抑えることができるので、例えば操舵終端付近でダンピング制御においての過減衰が抑制され、車両の操舵特性に沿った違和感の少ない戻され感を運転者に与えることができる。更に、この操舵制御装置は、操舵操作時の操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合に、上限ガード値又は下限ガード値で制限された補正操舵角θｓｒと感度の高い操舵トルク微分値Ｔｓ’との積に基づいてダンピング補償量の補正値Ｔωｒを求めるので、検出された操舵角θｓを用いて補正値Ｔωｒが求められたときと比較して、その感度の高い操舵トルク微分値Ｔｓ’の影響を操舵仕事率Ｐの値に反映しやすくなり、違和感の少ない操舵感を得つつ、ダンピング制御の安定性を向上させることができる。

ここで、その上限ガード値又は下限ガード値で制限される操舵角θｓの範囲（つまり第１角度θ１）は、操舵トルク微分値Ｔｓ’の伝達特性を考慮に入れて決めることが望ましい。

［変形例１］
車両においては、操舵角θｓ＝０（ステアリングホイール１１の中立位置）の付近の領域で、セルフアライニングトルクによる復元力よりも操舵装置１０や転舵装置２０における摺動抵抗等の摩擦抵抗の方が大きくなっているので、その領域よりも大きな操舵角θｓの場合と比べて、ステアリングホイール１１に戻され感が発生しにくくなっている。その戻され感の発生しにくさは、操舵角θｓ＝０に近いほど大きなものとなる。このため、例えば、その領域で検出された操舵角θｓをそのまま補正操舵角θｓｒにしてダンピング補償量の補正値Ｔωｒが算出された場合には、過度に大きな補正値Ｔωｒによってダンピング制御が過減衰になり、過度の戻され感に運転者が違和感を覚える可能性がある。よって、この場合には、その領域と残りの操舵角θｓの領域との間における運転者の戻され感の感じ方にずれが生じ、ダンピング制御の安定性が低下してしまう可能性がある。

そこで、本変形例の操舵制御装置は、実施例の操舵制御装置において、その戻され感の発生しにくい領域（操舵角θｓ＝０の付近の領域）での操舵感が運転者に違和感を覚えさせないものとなるように構成する。

具体的には、図５の対応関係マップに示す操舵角θｓと補正操舵角θｓｒとの対応関係となるように補正量を決める。その補正量は、検出された操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合、実施例の補正量と同じように設定する。また、この補正量は、戻され感の発生しにくい領域の場合（検出された操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも小さい第２角度θ２以下の場合）、その第２角度θ２よりも大きくかつ第１角度θ１以下の場合と比較して、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量が小さくなるように設定する。この場合の補正量は、操舵角θｓ＝０に近いほど、補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を小さくすることが望ましい。また、その絶対値が第２角度θ２よりも大きくかつ第１角度θ１以下の場合には、操舵角θｓの時間当りの変化量と補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量とが同じになるように設定する。尚、この場合には、それぞれの時間当りの変化量が必ずしも同じである必要はない。

本変形例においても、この操舵制御装置は、ダンピング補償量の補正値Ｔωｒを算出する際に操舵仕事率Ｐを考慮しているので、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御が実施される。

また、この操舵制御装置は、操舵操作時の操舵角θｓの絶対値が第２角度θ２よりも大きくかつ第１角度θ１以下の場合、実施例における操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１以下の場合と同様の効果を得ることができる。また、この操舵制御装置は、その絶対値が第１角度θ１より大きい場合にも、実施例における操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合と同様の効果を得ることができる。

更に、この操舵制御装置は、その絶対値が第２角度θ２以下の場合にも、その絶対値が第１角度θ１よりも大きい場合と同じように、操舵角θｓの時間当りの変化量に対するダンピング補償量の補正値Ｔωｒの時間当りの変化量を小さく抑え、この補正値Ｔωｒの過度の増加を抑えることができる。このため、この操舵制御装置は、操舵角θｓの絶対値が第２角度θ２以下の場合、ダンピング制御における過減衰が抑制されるので、車両の操舵特性に沿った違和感の少ない戻され感を運転者に与えることができる。特に、この操舵制御装置では、操舵角θｓ＝０に近いほど操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を小さくすることによって、操舵角θｓ＝０に近いほどダンピング制御による戻され感の発生が抑制されるので、より運転者にとって違和感の少ない操舵感を付与することができる。

ここで、本変形例の補正量は、図６の対応関係マップに示すように、時間当りの変化量の切り替え前後（第１角度θ１の前後と第１角度θ１＊（−１）の前後と第２角度θ２の前後と第２角度θ２＊（−１）の前後）において、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を徐々に切り替えさせるものであることが望ましい。これにより、この操舵制御装置は、図５のように時間当りの変化量が急に切り替わるものと比べて、その前後で戻され感を徐々に変えていくので、より違和感の少ない操舵感を作り出すことができる。

［変形例２］
前述した実施例や変形例１の操舵制御装置においては、検出された操舵角θｓの絶対値が第１角度θ１より大きい場合等に、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を小さくしている。これは、その場合等に、操舵角θｓの時間当りの変化量に対して転舵輪Ｗの転舵力の時間当りの変化量が小さくなる車両を適用対象にして説明をしたからである。しかしながら、車両には、操舵角θｓの時間当りの変化量に対して転舵輪Ｗの転舵力の時間当りの変化量が大きくなるものも考えられる。また、車両によっては、ある操舵角θｓの領域において、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する転舵輪Ｗの転舵力の時間当りの変化量が小さく、別の操舵角θｓの領域において、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する転舵輪Ｗの転舵力の時間当りの変化量が大きくなるものも考えられる。

そこで、本変形例の補正操舵角算出部には、例えば、検出された操舵角θｓの絶対値が第３角度θ３よりも大きくかつ第４角度θ４よりも小さい場合に、その操舵角θｓの時間当りの変化量に対する転舵輪Ｗの転舵力の時間当りの変化量が大きくなるのであれば、その操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を大きくさせる。これにより、本変形例の操舵制御装置は、そのような特性を有する車両に対しても、実施例や変形例１の操舵制御装置と同じように、車両の操舵特性に応じて非線形補正された補正操舵角θｓｒを用いて操舵仕事率Ｐを求め、この操舵仕事率Ｐを用いてダンピング補償量の補正値Ｔωｒを求めるので、あらゆる操舵角θｓの領域において、車両の操舵特性に対して違和感の少ない操舵感を運転者に与えることができ、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御を安定して実施することができる。

［変形例３］
車両によっては、ギヤ比可変ステアリング（ＶＧＲＳ：Variable Gear Ratio Steering）システム等の舵角可変装置を備えるものがある。その舵角可変装置とは、例えば車速Ｖ等に応じてステアリングギヤ比を変化させることで、操舵角θｓに対する転舵角を車速Ｖ等に応じて調整するものである。

本変形例の操舵制御装置は、この種の車両に適用する場合、その操舵角θｓに対する転舵角の変化特性を考慮に入れて、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を調整する。例えば、本変形例の補正操舵角算出部は、舵角可変装置による制御を実施することで、舵角可変装置の制御介入前と比べて操舵角θｓに対する転舵角が大きく設定される場合、その変化特性に応じて、先の実施例や変形例１，２で算出された補正操舵角θｓｒを調整し、この実施例等における補正操舵角θｓｒよりも大きな補正操舵角θｓｒを算出する。また、この補正操舵角算出部は、舵角可変装置の制御介入前と比べて操舵角θｓに対する転舵角が小さく設定される場合、その変化特性に応じて、先の実施例や変形例１，２で算出された補正操舵角θｓｒを調整し、この実施例等における補正操舵角θｓｒよりも小さな補正操舵角θｓｒを算出する。

これにより、本変形例の操舵制御装置は、そのような操舵角θｓに対する転舵角の変化特性を有する車両であっても、車両の操舵特性に応じて非線形補正され、かつ、その変化特性をも考慮に入れた補正操舵角θｓｒが算出されるので、あらゆる操舵角θｓの領域で、車両の操舵特性や操舵角θｓに対する転舵角の変化特性に対して違和感の少ない操舵感を運転者に与えることができ、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御を安定して実施することができる。

更に、車両によっては、車両特性可変装置で車両特性を変化させることによって、操舵角θｓに対する転舵力（軸力）の出力特性が動的に変化するものがある。その車両特性可変装置とは、例えば、後輪操舵（ＤＲＳ：Dynamic Rear Steering）システム、サスペンション特性調整装置、車高調整装置等である。後輪操舵システムとは、前輪だけでなく後輪も転舵輪として用いるものであり、例えば後輪を転舵させるのか否かに応じて操舵角θｓに対する前輪への転舵力（軸力）の出力特性を変化させる。サスペンション特性調整装置とは、キャンバー角やトー角等のサスペンション特性を自動的に調整するものであり、そのサスペンション特性に応じて操舵角θｓに対する転舵力（軸力）の出力特性を変化させる。また、車高調整装置とは、いわゆるエアサスペンションのことであり、例えば車高に応じてキャンバー角等のサスペンション特性が変化する。このため、この車高調整装置は、サスペンション特性調整装置の一形態といえるものであり、車高に応じて操舵角θｓに対する転舵力（軸力）の出力特性を変化させる。

本変形例の操舵制御装置は、この種の車両に適用する場合、車両特性可変装置の動作に伴うその操舵角θｓに対する転舵力（軸力）の変化特性を考慮に入れて、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を調整する。例えば、本変形例の補正操舵角算出部は、車用特性可変装置による制御を実施することで、車両特性可変装置の制御介入前と比べて操舵角θｓに対する転舵力（軸力）が大きくなる場合、その変化特性に応じて、先の実施例や変形例１，２で算出された補正操舵角θｓｒを調整し、この実施例等における補正操舵角θｓｒよりも大きな補正操舵角θｓｒを算出する。また、この補正操舵角算出部は、車両特性可変装置の制御介入前と比べて操舵角θｓに対する転舵力（軸力）が小さくなる場合、その変化特性に応じて、先の実施例や変形例１，２で算出された補正操舵角θｓｒを調整し、この実施例等における補正操舵角θｓｒよりも小さな補正操舵角θｓｒを算出する。

これにより、本変形例の操舵制御装置は、そのような車両特性の変化に伴い操舵角θｓに対する転舵力（軸力）が変化する車両であっても、車両の操舵特性に応じて非線形補正され、かつ、その変化特性をも考慮に入れた補正操舵角θｓｒが算出されるので、あらゆる操舵角θｓの領域で、車両の操舵特性や操舵角θｓに対する転舵力（軸力）の変化特性に対して違和感の少ない操舵感を運転者に与えることができ、運転者の操舵操作による意思が反映されたダンピング制御を安定して実施することができる。

ここで、その舵角可変装置や車両特性可変装置は、操舵角θｓに対する転舵輪Ｗの転舵特性（転舵角又は転舵力の特性）を変化させる転舵特性可変装置と言い換えることができる。

本変形例の補正操舵角算出部は、具体的に、転舵特性可変装置における転舵特性の変化に応じた特性可変ゲインに基づいて、操舵角θｓの時間当りの変化量に対する補正操舵角θｓｒの時間当りの変化量を補正し、その補正後の操舵角θｓと補正操舵角θｓｒとの対応関係に基づいて、検出された操舵角θｓに応じた補正操舵角θｓｒを算出する。図７には、転舵特性パラメータ（転舵角又は転舵力）と特性可変ゲインとの対応関係のマップの概念図を示している。本図では、概念図であるため、その対応関係に線形性をもたせているが、非線形の対応関係であってもよい。

例えば、補正操舵角算出部は、操舵角θｓを検出した際に、その操舵角θｓに基づいた補正操舵角θｓｒを例えば図６の対応関係マップから算出する。一方、この補正操舵角算出部は、転舵特性パラメータを検出し、その転舵特性パラメータに応じた特性可変ゲインを対応関係マップから算出する。そして、この補正操舵角算出部は、その算出した補正操舵角θｓｒと特性可変ゲインとの積を求め、これを第２操舵パラメータＰ２の算出に用いる補正操舵角θｓｒとする。これにより、本変形例の操舵制御装置は、転舵特性可変装置における転舵特性の変化も考慮されることになるので、上記のような効果を得ることができる。

［変形例４］
前述した実施例や変形例１−３の操舵制御装置においては、操舵角θｓの非線形補正値である補正操舵角θｓｒを用いて第２操舵パラメータＰ２の算出を行っている。本変形例の操舵制御装置では、転舵力（軸力）に基づいて推定操舵角θｓｅを算出し、その推定操舵角θｓｅと操舵トルク微分値Ｔｓ’との積を第２操舵パラメータＰ２とする（式４）。補正操舵角θｓｒには、転舵力（軸力）の変化の影響が反映されているからである。そして、そのような推定操舵角θｓｅは、変形例１−３の補正操舵角θｓｒと同等のものとして算出できるからである。

Ｐ２＝θｓｅ＊Ｔｓ’ … （４）

その転舵力（軸力）は、検出又は推定したものを用いる。検出した転舵力で推定操舵角θｓｅを算出する場合には、その転舵力の検出が可能な軸力センサ等の転舵力検出装置（図示略）を設ければよい。また、推定した転舵力で推定操舵角θｓｅを算出する場合には、操舵ＥＣＵ１に転舵力の推定が可能な転舵力推定部を設ける。

転舵力推定部は、例えば、ヨーレトセンサ（図示略）で検出した操舵操作時の車体のヨーレートに基づいて、その操舵操作時の転舵力を推定する。具体的には、ヨーレートから転舵力を推定するための車両モデルを予め設け、操舵操作時のヨーレートと車両モデルとに基づいて転舵力を算出する。

ここで、転舵力推定部は、操舵操作時における操舵トルクＴｓと操舵アシストトルクとの和に基づいて、その操舵操作時の転舵力を推定することも可能である。操舵トルクＴｓの検出精度は、ヨーレートの検出精度よりも高い。このため、その推定された転舵力は、ヨーレートに基づき推定された転舵力よりも信頼性が高く、かつ、精度も高い。よって、この場合には、この転舵力に基づき推定された推定操舵角θｓｅの推定精度も高くなる。

更に、本変形例の操舵ＥＣＵ１には、検出又は推定した転舵力に基づいて推定操舵角θｓｅを算出する推定操舵角算出部を設ける。その推定操舵角算出部は、例えば、転舵力と操舵角θｓ（推定操舵角θｓｅ）との対応関係マップに基づいて推定操舵角θｓｅを算出する。

尚、変形例３の舵角可変装置（転舵特性可変装置）が搭載されている車両の場合には、操舵角θｓに対する転舵角の変化特性に応じた転舵力が検出又は推定される。また、変形例３の車両特性可変装置（転舵特性可変装置）が搭載されている車両の場合には、その車両特性可変装置の動作に伴う転舵力の変化分が含まれた状態の転舵力が検出又は推定される。

本変形例の操舵制御装置は、このように構成したとしても、実施例や変形例１−３の操舵制御装置と同様の効果を得ることができる。

ここで、本変形例の推定操舵角算出部には、操舵操作時のヨーレートと車両モデルとに基づいた算出値（転舵力とは別のもの）や操舵トルクＴｓと操舵アシストトルクとの和に基づいて、推定操舵角θｓｅを算出してもよい。つまり、その算出値や和は転舵力との間で一意の関係を有するものといえるので、ここでは、転舵力を推定せずに推定操舵角θｓｅを算出させてもよい。

［変形例５］
本変形例の操舵制御装置は、第１操舵パラメータＰ１を算出するに際して、その算出に用いる操舵トルクＴｓの使用範囲を、実際の操舵操作によって発生する操舵トルクＴｓの範囲内に制限したものである。

その実際の操舵トルクＴｓの範囲から外れた大トルクの領域では、算出された操舵仕事率Ｐにおいて受動操舵に関わる成分が足りなくなり、ダンピング制御における減衰量（ダンピング補償量の補正値Ｔωｒ）が確保されにくくなる。本変形例の操舵制御装置は、その領域の操舵トルクＴｓを除外しており、そのような不都合の発生を抑えることができるので、ダンピング制御の安定性を向上させることができる。

尚、第１操舵パラメータＰ１を算出する際には、その算出に用いる操舵角速度θｓ’の使用範囲を、実際の操舵操作によって発生する操舵角速度θｓ’の範囲内に制限することも可能である。

［変形例６］
本変形例の操舵制御装置は、第２操舵パラメータＰ２を算出するに際して、その算出に用いる操舵トルク微分値Ｔｓ’の使用範囲を、実際の操舵操作によって発生する操舵トルク微分値Ｔｓ’の範囲内に制限したものである。

その実際の範囲から外れた操舵トルク微分値Ｔｓ’を用いた場合には、切り返し操舵操作の際にダンピング制御における減衰量が不連続な制御量となり、運転者に違和感を覚えさせる可能性がある。本変形例の操舵制御装置は、その範囲の操舵トルク微分値Ｔｓ’を除外しており、そのような不都合の発生を抑えることができるので、ダンピング制御の安定性を向上させることができる。

１操舵ＥＣＵ
１０操舵装置
１１ステアリングホイール
１２ステアリングシャフト
１３操舵支援部
２０転舵装置
３１トルク検出部
３３操舵角検出部
Ｗ転舵輪

Claims

運転者によるステアリングホイールの操舵操作時の操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記操舵角検出部により検出された前記操舵角を車両の操舵特性に応じて非線形補正した補正操舵角を算出する補正操舵角算出部と、
前記操舵操作時における操舵角速度と操舵トルクとの積を第１操舵パラメータとして算出する第１操舵パラメータ算出部と、
前記補正操舵角と前記操舵操作時の前記操舵トルクの時間微分値との積を第２操舵パラメータとして算出する第２操舵パラメータ算出部と、
前記第１操舵パラメータと前記第２操舵パラメータとに基づいて、運転者の前記ステアリングホイールに対する操舵形態が表された操舵仕事率を算出する操舵仕事率算出部と、
前記操舵仕事率に基づいて操舵装置のアクチュエータの目標制御量を算出する制御量算出部と、
を備えることを特徴とした操舵制御装置。
前記補正操舵角算出部は、検出された前記操舵角の絶対値が第１角度よりも大きい場合、該操舵角の絶対値が当該第１角度以下の場合と比較して、前記操舵角の時間当りの変化量に対する前記補正操舵角の時間当りの変化量を小さくすることを特徴とした請求項１に記載の操舵制御装置。
前記補正操舵角算出部は、検出された前記操舵角の絶対値が第１角度よりも大きい場合、前記補正操舵角を前記第１角度における補正操舵角のまま一定にすることを特徴とした請求項１記載の操舵制御装置。
前記補正操舵角算出部は、検出された前記操舵角の絶対値が前記第１角度よりも小さい第２角度以下の場合、該第２角度よりも大きくかつ当該第１角度以下の場合と比較して、前記操舵角の時間当りの変化量に対する前記補正操舵角の時間当りの変化量を小さくすることを特徴とした請求項２又は３に記載の操舵制御装置。
前記補正操舵角算出部は、前記操舵角に対する転舵輪の転舵角の変化特性又は当該操舵角に対する転舵輪への転舵力の変化特性を考慮に入れて、前記補正操舵角を算出することを特徴とした請求項１から４の内の何れか１つに記載の操舵制御装置。