JP7481978B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、操舵制御装置に関する。
従来、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達を分離した、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置が知られている。この操舵装置は、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有している。車両の走行時、操舵装置の制御装置は、反力モータを通じて操舵反力を発生させるとともに、転舵モータを通じて転舵輪を転舵させる。操舵装置には、操舵性をより向上させることが要求される。
たとえば特許文献1の制御装置は、操舵性をより向上させる観点に基づき、舵角比を車速に応じて変更する。舵角比とは、ステアリングホイールの操舵角に対する転舵輪の転舵角の比をいう。舵角比は、車速が速くなるほど、より大きい値に設定される。舵角比が小さいほど、ステアリングホイールを操作したときの転舵輪の転舵角がより大きく機敏(クイック)になる。舵角比が大きいほど、ステアリングホイールを操作したときの転舵輪の転舵角がより小さく緩慢(スロー)になる。
したがって、低速域で車庫入れなどを行う際には、ステアリングホイールの操舵量に対してより大きい車両旋回量が得られるため、車両の取り回し性が確保される。また、高速走行時に車線変更などを行う際には、ステアリングホイールの操舵量に対して車両旋回量がより小さく抑制されるため、車両の操縦安定性が確保される。
また、特許文献2の制御装置は、ステアリングホイールの操作範囲を仮想的に制限する機能を有している。制御装置は、ステアリングホイールの操舵角がしきい値に達したとき、反力モータが発生する操舵反力を急激に増大させる。操舵反力が急激に増大することによって、運転者は操舵角の絶対値が大きくなる方向へ向けてステアリングホイールを操作することが難しくなる。したがって、ステアリングホイールの操作範囲を仮想的につくることができる。
特許文献2の制御装置は、舵角比のみならず、操舵角の許容範囲(すなわち、許容範囲の上限値および下限値であるしきい値)を車速に基づいて変更する。制御装置は、たとえば高速走行時には操舵角の許容範囲をより狭く制限し、かつ、舵角比(=転舵量/操舵量)の値をより大きい値に設定する。高速走行時には、過剰あるいは急激な操舵が未然に回避されるため、より安定した安心感のある操舵感を実現することができる。また、特許文献2の制御装置は、たとえば極低速で行われることが多い駐車および車庫入れなどの操舵の際にも操舵角の許容範囲をより狭く制限し、かつ、舵角比の値をより小さい値に設定する。より少ない操舵量で、転舵輪をより大きく転舵させることが可能となる。
特開2013-209026号公報 特開2004-130971号公報
ところが、特許文献2の制御装置を含め、車速に応じて操舵角の許容範囲を変更する機能を有する従来一般の制御装置においては、つぎのようなことが懸念される。たとえばステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が減速あるいは加速される場合、車速の変化に伴い仮想的な操作範囲の限界位置が変化する。このため、運転者が意図しない操舵挙動が発生するおそれがある。
たとえば、ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が減速された場合、車速の減少に応じてステアリングホイールの操作範囲がより狭められる。この操作範囲を狭める際に発生する操舵反力によって、ステアリングホイールが現在の操舵方向と反対方向へ向けて押し戻されるかたちで回転することが考えられる。運転者はステアリングホイールが意図せず押し戻されることにより違和感(押し戻され感)を覚えるおそれがある。
また、ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が加速された場合、車速の増加に応じてステアリングホイールの操作範囲がより拡大される。すなわち、これまでの操作範囲の限界位置が限界ではなくなるため、ステアリングホイールを現在の操舵方向へさらに操舵することが可能となる。運転者は、ステアリングホイールを介した操舵反力を手応えとして感じなくなることにより、いわゆる舵抜け感を覚えるおそれがある。
本発明の目的は、運転者の意図しない操舵感触の変化を抑えることができる操舵制御装置を提供することにある。
上記目的を達成し得る操舵制御装置は、転舵輪との間の動力伝達が分離されたステアリングホイールに付与される操舵反力を発生する反力モータを制御する操舵制御装置である。前記反力モータの制御を通じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲を車速の値に応じて変更する第1の処理部と、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、操舵状態あるいは車両状態に応じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の変化の度合いを変化させる第2の処理部と、を有している。
この構成によれば、操舵状態あるいは車両状態に応じて、ステアリングホイールの仮想的な操作範囲がより適切に変化する。このため、運転者の意図しない操舵挙動の変化を抑えることができる。
上記の操舵制御装置において、前記第1の処理部は、車速の値に応じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を演算してもよい。この場合、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、前記限界値の演算に使用される前記車速の値を固定するようにしてもよい。
この構成によれば、ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の演算に使用される車速の値が固定される。これにより、実際の車速の変化に対してステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を変化させないようにすることができる。したがって、運転者の意図しない操舵挙動の変化を抑えることができる。
上記の操舵制御装置において、前記第1の処理部は、前記転舵輪の転舵動作に連動して回転するシャフトの回転角を車速に応じて演算される前記ステアリングホイールと前記シャフトとの間の増速比で除算することにより、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を演算してもよい。この場合、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、前記限界値の演算に使用される増速比の単位時間当たりの変化量を制限するようにしてもよい。
この構成によれば、ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の演算に使用される増速比の単位時間当たりの変化量が制限される。これにより、実際の車速の変化に対するステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の変化の度合いを鈍化させることができる。運転者の意図しない操舵挙動の変化を抑えることができる。
上記の操舵制御装置において、前記第1の処理部は、車速の値に応じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を演算してもよい。この場合、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールがその中立位置を基準とする一定の操舵角に保舵されている場合、前記第1の処理部により演算される限界値の単位時間当たりの変化量を制限するようにしてもよい。
この構成によれば、ステアリングホイールがその中立位置を基準とする一定の操舵角に保舵されている場合、第1の処理部により演算されるステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の単位時間当たりの変化量が制限される。これにより、実際の車速の変化に対するステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の変化の度合いを鈍化させることができる。したがって、ステアリングホイールがその中立位置を基準とする一定の操舵角に保舵されている場合において、運転者の意図しない操舵挙動の変化を抑えることができる。
上記の操舵制御装置において、前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトの動作に連動して回転するシャフトの目標回転角および車速に基づき前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限すべく前記操舵反力に反映させる前記転舵シャフトの軸力である制限軸力を演算する第3の処理部を有していてもよい。この場合、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、前記第3の処理部により演算される前記制限軸力の単位時間当たりの変化量を制限するようにしてもよい。
この構成によれば、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、第3の処理部により演算される制限軸力の単位時間当たりの変化量が制限される。これにより、実際の車速の変化に対する制限軸力の変化の度合い、ひいては実際の車速の変化に対する操舵反力の変化の度合いを鈍化させることができる。したがって、運転者の意図しない操舵挙動の変化を抑えることができる。
上記の操舵制御装置において、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の演算に使用される前記車速の値を、車速センサを通じて検出される現在の車速の値へ向けて徐々に変化させるようにしてもよい。
この構成によれば、ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を現在の車速に応じた本来の限界値に復帰させる際、その限界値が急激に変化することが抑えられる。このため、運転者の意図しない操舵挙動が抑えられる。
上記の操舵制御装置において、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の演算に使用される増速比の値を、前記第1の処理部により演算される現在の増速比の値へ向けて徐々に変化させるようにしてもよい。
この構成によれば、ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を現在の車速に応じた本来の限界値に復帰させる際、その限界値が急激に変化することが抑えられる。このため、運転者の意図しない操舵挙動が抑えられる。
上記の操舵制御装置において、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールがその中立位置を基準とする一定の操舵角に保舵された状態が解除された場合、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を、前記第1の処理部により演算される現在の前記限界値へ向けて徐々に変化させるようにしてもよい。
この構成によれば、ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を現在の車速に応じた本来の限界値に復帰させる際、その限界値が急激に変化することが抑えられる。このため、運転者の意図しない操舵挙動が抑えられる。
上記の操舵制御装置において、前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、前記操舵反力に反映させる前記制限軸力の値を、前記第3の処理部により演算される現在の前記制限軸力へ向けて徐々に変化させるようにしてもよい。
この構成によれば、操舵反力に反映させる制限軸力の値を、現在の車速に応じた本来の制限軸力の値に復帰させる際、その制限軸力急激に変化することが抑えられる。このため、運転者の意図しない操舵挙動が抑えられる。
本発明の操舵制御装置によれば、運転者の意図しない操舵感触の変化を抑えることができる。
操舵制御装置の第1の実施の形態が搭載されるステアバイワイヤ方式の操舵装置の構成図。 第1の実施の形態における制御装置のブロック図。 第1の実施の形態における操舵角と目標ピニオン角との関係を車速に応じて規定するマップを示すグラフ。 第1の実施の形態における操舵反力指令値演算部のブロック図。 第1の実施の形態における制限軸力演算部のブロック図。 第1の実施の形態における制限軸力演算部の補正処理部のブロック図。 第1の実施の形態におけるエンド判定部のブロック図。 第1の実施の形態における補正車速演算部のブロック図。 第1の実施の形態における上限値演算部および下限値演算部のブロック図。 (a),(b)は、第1の実施の形態の操舵制御装置を搭載した車両における操舵挙動を示すステアリングホイールの正面図。 第2の実施の形態における制御装置の要部を示すブロック図。 第3の実施の形態における制限軸力演算部の要部を示すブロック図。 第4の実施の形態における補正処理部のブロック図。 第4の実施の形態における旋回判定部のブロック図。 第4の実施の形態における減速判定部のブロック図。 第4の実施の形態における加速判定部のブロック図。 第5の実施の形態における制御装置の要部を示すブロック図。 第5の実施の形態におけるエンド判定部のブロック図。 第6の実施の形態における旋回判定部のブロック図。 第7の実施の形態におけるタイヤ力の各軸成分を示す車輪の斜視図。 第7の実施の形態における旋回判定部のブロック図。 第7の実施の形態における減速判定部のブロック図。 第7の実施の形態における加速判定部のブロック図。 第8の実施の形態における制限軸力演算部のブロック図。 第9の実施の形態における操舵反力指令値演算部のブロック図。 第9の実施の形態における軸力演算部のブロック図。 第9の実施の形態における目標ピニオン角と制限軸力との関係を規定するマップを示すグラフ。
<第1の実施の形態>
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第1の実施の形態を説明する。
図1に示すように、車両の操舵装置10は、ステアリングホイール11に連結されたステアリングシャフト12を有している。また、操舵装置10は、車幅方向(図1中の左右方向)に沿って延びる転舵シャフト14を有している。転舵シャフト14の両端には、それぞれタイロッド15,15を介して左右の転舵輪16,16が連結されている。転舵シャフト14が直線運動することにより、転舵輪16,16の転舵角θが変更される。ステアリングシャフト12および転舵シャフト14は車両の操舵機構を構成する。
また、操舵装置10は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ31、減速機構32、回転角センサ33、およびトルクセンサ34を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール11の操作方向と反対方向へ向けて作用する力をいう。操舵反力をステアリングホイール11に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
反力モータ31は、操舵反力の発生源である。反力モータ31としてはたとえば三相のブラシレスモータが採用される。反力モータ31(正確には、その回転軸)は、減速機構32を介して、ステアリングシャフト12に連結されている。反力モータ31のトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト12に付与される。
回転角センサ33は反力モータ31に設けられている。回転角センサ33は、反力モータ31の回転角θを検出する。反力モータ31の回転角θは、操舵角θの演算に使用される。反力モータ31とステアリングシャフト12とは減速機構32を介して連動する。このため、反力モータ31の回転角θとステアリングシャフト12の回転角、ひいてはステアリングホイール11の回転角である操舵角θとの間には相関がある。したがって、反力モータ31の回転角θに基づき操舵角θを求めることができる。
トルクセンサ34は、ステアリングホイール11の回転操作を通じてステアリングシャフト12に加わるトルクである操舵トルクTを検出する。トルクセンサ34は、ステアリングシャフト12の途中に設けられるトーションバーの捻じれ量に基づきステアリングシャフト12に印加される操舵トルクTを検出する。トルクセンサ34は、ステアリングシャフト12における減速機構32よりもステアリングホイール11側の部分に設けられている。
また、操舵装置10は、転舵輪16,16を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ41、減速機構42、および回転角センサ43を有している。
転舵モータ41は転舵力の発生源である。転舵モータ41としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ41の回転軸は、減速機構42を介してピニオンシャフト44に連結されている。ピニオンシャフト44のピニオン歯44aは、転舵シャフト14のラック歯14bに噛み合わされている。転舵モータ41のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト44を介して転舵シャフト14に付与される。転舵モータ41の回転に応じて、転舵シャフト14は図1中の左右方向である車幅方向に沿って移動する。
回転角センサ43は転舵モータ41に設けられている。回転角センサ43は転舵モータ41の回転角θを検出する。
ちなみに、操舵装置10は、ピニオンシャフト13を有している。ピニオンシャフト13は、転舵シャフト14に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト13のピニオン歯13aは、転舵シャフト14のラック歯14aに噛み合わされている。ピニオンシャフト13を設ける理由は、ピニオンシャフト44と共に転舵シャフト14を図示しないハウジングの内部に支持するためである。すなわち、操舵装置10に設けられる図示しない支持機構によって、転舵シャフト14は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト13,44へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト14はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト13を使用せずに転舵シャフト14をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。
また、操舵装置10は、制御装置50を有している。制御装置50は、車載される各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ31、および転舵モータ41を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ33、トルクセンサ34および回転角センサ43に加えて、車速センサ501がある。車速センサ501は、車両の走行速度である車速Vを検出する。
制御装置50は、反力モータ31の駆動制御を通じて操舵トルクTに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。制御装置50は操舵トルクTおよび車速Vに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力に基づき操舵反力指令値を演算する。制御装置50は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ31へ供給する。
制御装置50は、転舵モータ41の駆動制御を通じて転舵輪16,16を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置50は、回転角センサ43を通じて検出される転舵モータ41の回転角θに基づきピニオンシャフト44の実際の回転角であるピニオン角θを演算する。このピニオン角θは、転舵輪16,16の転舵角θを反映する値である。また、制御装置50は、回転角センサ33を通じて検出される反力モータ31の回転角θに基づき操舵角θを演算し、この演算される操舵角θに基づきピニオン角θの目標値である目標ピニオン角を演算する。そして制御装置50は、目標ピニオン角と実際のピニオン角θとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ41に対する給電を制御する。
つぎに、制御装置50について詳細に説明する。
図2に示すように、制御装置50は、反力制御を実行する反力制御部50a、および転舵制御を実行する転舵制御部50bを有している。
反力制御部50aは、操舵角演算部51、操舵反力指令値演算部52、および通電制御部53を有している。
操舵角演算部51は、回転角センサ33を通じて検出される反力モータ31の回転角θに基づきステアリングホイール11の操舵角θを演算する。
操舵反力指令値演算部52は、操舵トルクTおよび車速Vに基づき操舵反力指令値Tを演算する。操舵反力指令値演算部52は、操舵トルクTの絶対値が大きいほど、また車速Vが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値Tを演算する。操舵反力指令値演算部52については、後に詳述する。
通電制御部53は、操舵反力指令値Tに応じた電力を反力モータ31へ供給する。具体的には、通電制御部53は、操舵反力指令値Tに基づき反力モータ31に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部53は、反力モータ31に対する給電経路に設けられた電流センサ54を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流Iの値を検出する。この電流Iの値は、反力モータ31に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部53は、電流指令値と実際の電流Iの値との偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ31に対する給電を制御する。これにより、反力モータ31は操舵反力指令値Tに応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。
転舵制御部50bは、ピニオン角演算部61、目標ピニオン角演算部62、ピニオン角フィードバック制御部63、および通電制御部64を有している。
ピニオン角演算部61は、回転角センサ43を通じて検出される転舵モータ41の回転角θに基づきピニオンシャフト44の実際の回転角であるピニオン角θを演算する。転舵モータ41とピニオンシャフト44とは減速機構42を介して連動する。このため、転舵モータ41の回転角θとピニオン角θとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して転舵モータ41の回転角θからピニオン角θを求めることができる。また、ピニオンシャフト44は、転舵シャフト14に噛合されている。このため、ピニオン角θと転舵シャフト14の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θは、転舵輪16,16の転舵角θを反映する値である。
目標ピニオン角演算部62は、操舵角演算部51により演算される操舵角θおよび車速センサ501を通じて検出される車速Vに基づき目標ピニオン角θ を演算する。目標ピニオン角演算部62は、たとえば車速Vに応じて操舵角θに対する転舵角θの比である舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて目標ピニオン角θ を演算する。目標ピニオン角演算部62は、車速Vが遅くなるほど操舵角θに対する転舵角θがより大きくなるように、また車速Vが速くなるほど操舵角θに対する転舵角θがより小さくなるように、目標ピニオン角θ を演算する。目標ピニオン角演算部62は、車速Vに応じて設定される舵角比を実現するために、操舵角θに対する補正角度を演算し、この演算される補正角度を操舵角θに加算することにより舵角比に応じた目標ピニオン角θ を演算する。
本実施の形態において、目標ピニオン角演算部62は、マップM1を使用して目標ピニオン角θ を演算する。マップM1は制御装置50の記憶装置に格納されている。
図3のグラフに示すように、マップM1は操舵角θと目標ピニオン角θ の関係を車速Vに応じて規定する三次元マップである。マップM1は、つぎのような特性を有している。すなわち、操舵角θの絶対値が増加するほど、また、車速Vが遅くなるほど目標ピニオン角θ の絶対値はより大きな値となる。
図2に示すように、ピニオン角フィードバック制御部63は、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θ 、およびピニオン角演算部61により演算される実際のピニオン角θを取り込む。ピニオン角フィードバック制御部63は、実際のピニオン角θを目標ピニオン角θ に追従させるべくピニオン角θのフィードバック制御を通じてピニオン角指令値T を演算する。
通電制御部64は、ピニオン角指令値T に応じた電力を転舵モータ41へ供給する。具体的には、通電制御部64は、ピニオン角指令値T に基づき転舵モータ41に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部64は、転舵モータ41に対する給電経路に設けられた電流センサ65を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流Iの値を検出する。この電流Iの値は、転舵モータ41に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部64は、電流指令値と実際の電流Iの値との偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ41に対する給電を制御する。これにより、転舵モータ41はピニオン角指令値T に応じた角度だけ回転する。
さて、先の図3のグラフに示されるマップM1に基づき操舵角θに対する目標ピニオン角θ が車速Vに応じて変更されることにより、操舵角θの絶対値が増加するほど、また、車速Vがより遅くなるほど、目標ピニオン角θ の絶対値はより大きな値となる。すなわち、操舵角θに対する転舵角θの比である舵角比の値は、車速Vが速くなるほどより大きい値となる一方、車速Vが遅くなるほどより小さい値となる。
舵角比の値がより小さい値となるほど、ステアリングホイール11を操作したときの転舵輪16,16の転舵角θ,θがより大きく機敏(クイック)になる。したがって、たとえば低速域で車庫入れなどを行う際において、より少ない操舵量でより大きい車両旋回量が得られるため、車両の取り回し性が確保される。また、舵角比の値がより大きい値となるほど、ステアリングホイール11を操作したときの転舵輪16,16の転舵角θ,θがより小さく緩慢(スロー)になる。したがって、たとえば高速走行時に車線変更などを行う際において、車両の操縦安定性が確保される。
つぎに、操舵反力指令値演算部52について詳細に説明する。
図4に示すように、操舵反力指令値演算部52は、目標操舵反力演算部71、軸力演算部72、および減算器73を有している。
目標操舵反力演算部71は、操舵トルクTおよび車速Vに基づき目標操舵反力T1を演算する。目標操舵反力T1は、反力モータ31を通じて発生させるべきステアリングホイール11の操作方向と反対方向へ向けて作用するトルクの目標値である。目標操舵反力演算部71は、操舵トルクTの絶対値が大きいほど、また車速Vが遅いほど、より大きな絶対値の目標操舵反力T1を演算する。
軸力演算部72は、ピニオン角θ、転舵モータ41の電流Iの値、操舵角θおよび車速Vに基づき転舵シャフト14に作用する軸力を演算し、この演算される軸力をトルクに換算したトルク換算値(軸力に応じた操舵反力)T2を演算する。
減算器73は、目標操舵反力演算部71により演算される目標操舵反力T1から軸力演算部72により演算されるトルク換算値T2を減算することにより、操舵反力指令値Tを演算する。
つぎに、軸力演算部72について詳細に説明する。
図4に示すように、軸力演算部72は、混合軸力演算部81、制限軸力演算部82、最大値選択部83、および換算器84を有している。混合軸力演算部81は、角度軸力演算部91、電流軸力演算部92、および軸力配分演算部93を有している。
角度軸力演算部91は、ピニオン角θに基づき、転舵シャフト14に作用する軸力の理想値である角度軸力AF1を演算する。角度軸力演算部91は、制御装置50の記憶装置に格納された角度軸力マップを使用して角度軸力AF1を演算する。角度軸力マップは、横軸をピニオン角θ、縦軸を角度軸力AF1とする二次元マップであって、ピニオン角θと角度軸力AF1との関係を車速Vに応じて規定する。角度軸力マップは、つぎの特性を有する。すなわち、角度軸力AF1は、ピニオン角θの絶対値が増大するほど、また車速Vが遅いほど、より大きな絶対値に設定される。ピニオン角θの絶対値の増加に対して、角度軸力AF1の絶対値は線形的に増加する。角度軸力AF1は、ピニオン角θの符号と同符号に設定される。角度軸力AF1は、路面状態あるいは転舵シャフト14に作用する力が反映されない軸力である。
電流軸力演算部92は、転舵モータ41の電流Iの値に基づき、転舵シャフト14に作用する電流軸力AF2を演算する。ここで、転舵モータ41の電流Iの値は、路面摩擦抵抗などの路面状態に応じた外乱が転舵輪16,16に作用することに起因して目標ピニオン角θ と実際のピニオン角θとの間に発生する差によって変化する。すなわち、転舵モータ41の電流Iの値には、転舵輪16,16に作用する実際の路面状態が反映される。このため、転舵モータ41の電流Iの値に基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。電流軸力AF2は、車速Vに応じた係数であるゲインを転舵モータ41の電流Iの値に乗算することにより求められる。電流軸力AF2は、路面状態あるいは転舵輪16,16を介して転舵シャフト14に作用する力が反映される軸力である。
軸力配分演算部93は、車両挙動、操舵状態、あるいは路面状態が反映される各種の状態変数に応じて、角度軸力AF1および電流軸力AF2に対する分配比率を個別に設定する。軸力配分演算部93は、角度軸力AF1および電流軸力AF2に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより、混合軸力AF3を演算する。
ちなみに、分配比率は、車両の状態変数の一つである車速Vのみに基づき設定してもよい。この場合、たとえば車速Vが速いときほど、角度軸力AF1の分配比率をより大きな値に設定する一方、電流軸力AF2の分配比率をより小さな値に設定する。また、車速Vが遅いときほど、角度軸力AF1の分配比率をより小さな値に設定する一方、電流軸力AF2の分配比率をより大きな値に設定する。
制限軸力演算部82は、ピニオン角θに基づき、ステアリングホイール11の操作範囲を仮想的に制限するための制限軸力AF4を演算する。制限軸力AF4は、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置に近づいたとき、あるいは転舵シャフト14がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいたとき、反力モータ31が発生する操舵方向と反対方向のトルクを急激に増大させる観点に基づき演算される。ステアリングホイール11の操作範囲の限界位置は、たとえばステアリングホイール11に設けられるスパイラルケーブルの長さによって決まる。また、転舵シャフト14の物理的な可動範囲の限界位置とは、転舵シャフト14の端部であるラックエンドが図示しないハウジングに突き当たる、いわゆる「エンド当て」が生じることによって、転舵シャフト14の移動範囲が物理的に規制される位置をいう。制限軸力AF4は、ピニオン角θの符号と同符号に設定される。制限軸力演算部82については、後に詳述する。
最大値選択部83は、混合軸力演算部81により演算される混合軸力AF3、および制限軸力演算部82により演算される制限軸力AF4を取り込む。最大値選択部83は、これら取り込まれる混合軸力AF3および制限軸力AF4のうち絶対値の大きい方の軸力を選択し、この選択される混合軸力AF3または制限軸力AF4を、操舵反力指令値Tの演算に使用する最終軸力AF5として設定する。
換算器84は、最大値選択部83により設定される最終軸力AF5をトルクに換算することによりトルク換算値T2を演算する。
ここで、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達していない場合、あるいは転舵シャフト14がその物理的な可動範囲の限界位置の近傍位置に達していない場合、制限軸力演算部82により演算される制限軸力AF4が混合軸力演算部81により演算される混合軸力AF3よりも小さい値であるとき、混合軸力AF3が最終軸力AF5として設定される。この場合、この最終軸力AF5をトルクに換算したトルク換算値T2が操舵反力指令値Tに反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール11に付与することが可能となる。運転者は、ステアリングホイール11を介した操舵反力を手応えとして感じることにより車両挙動あるいは路面状態を把握することが可能となる。
また、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置に近づいた場合、あるいは転舵シャフト14がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいた場合、制限軸力演算部82により演算される制限軸力AF4が混合軸力演算部81により演算される混合軸力AF3よりも大きい値に至ったとき、制限軸力AF4が最終軸力AF5として設定される。この場合、この最終軸力AF5をトルクに換算したトルク換算値T2が操舵反力指令値Tに反映されることによって操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は操舵角θの絶対値が大きくなる方向へ向けてステアリングホイール11を操作することが難しくなる。したがって、運転者は操舵反力(手応え)として突き当り感を感じることによって、ステアリングホイール11が仮想的な操作範囲の限界位置に至ったことを認識することが可能となる。
つぎに、制限軸力演算部82について詳細に説明する。
図5に示すように、制限軸力演算部82は、操舵エンド角演算部101、減算器102、および軸力演算部103を有している。
操舵エンド角演算部101は、車速Vに応じて操舵エンド角θendを演算する。操舵エンド角θendとは、ステアリングホイール11の仮想的な操作範囲の限界位置に対応する操舵角、あるいは転舵シャフト14の仮想的な可動範囲の限界位置に対応するピニオン角をいう。操舵エンド角θendは、ステアリングホイール11がその操作範囲の限界位置に達するときの操舵角θ、あるいは転舵シャフト14がその可動範囲の限界位置に達するときのピニオン角θの近傍値に基づき設定される。
本実施の形態において、操舵エンド角演算部101は、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM2を使用して、操舵エンド角θendを演算する。マップM2は、横軸を車速V、縦軸を操舵エンド角θendとする二次元マップであって、車速Vと操舵エンド角θendとの関係を規定する。マップM2は、つぎの特性を有する。すなわち、車速Vが速くなるほど、操舵エンド角θendの絶対値はより大きい値となる。
減算器102は、操舵エンド角演算部101により演算される操舵エンド角θendから操舵角演算部51により演算される操舵角θを減算することにより、角度差Δθを演算する。ちなみに、減算器102は、操舵エンド角θendからピニオン角演算部61により演算されるピニオン角θを減算することにより、角度差Δθを演算するようにしてもよい。
軸力演算部103は、減算器102により演算される角度差Δθに応じて制限軸力AF4を演算する。軸力演算部103は、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM3を使用して、制限軸力AF4を演算する。マップM3は、横軸を角度差Δθ、縦軸を制限軸力AF4とする二次元マップであって、角度差Δθと制限軸力AF4との関係を規定する。マップM3は、つぎの特性を有する。すなわち、角度差Δθの絶対値が「0」を基準として設定されるエンド判定しきい値θth以下の値である場合、制限軸力AF4が発生するとともに、その制限軸力AF4は角度差Δθの絶対値が「0」に向けて減少するにつれて絶対値が増加する方向へ向けて急激に増大する。角度差Δθの絶対値がエンド判定しきい値θthを超える値である場合、制限軸力AF4の値は「0」に維持される。ちなみに、制限軸力AF4は、ピニオン角θの符号と同符号に設定される。
この構成によれば、ステアリングホイール11の仮想的な操作範囲が車速Vに応じてより適切な操作範囲に変更される。
ただし、ステアリングホイール11の仮想的な操作範囲の限界値である操舵エンド角θendが車速Vに応じて変更されることによって、つぎのようなことが懸念される。すなわち、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が減速あるいは加速される場合、車速Vの変化に伴い仮想的な操作範囲の限界位置が変化する。このため、運転者が意図しない操舵挙動が発生するおそれがある。
図10(a)に示すように、たとえばステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が減速された場合、車速Vの減少に応じてステアリングホイール11の操作範囲がより狭められる。この操作範囲を狭める際に発生する操舵反力によって、ステアリングホイール11が現在の操舵方向と反対方向へ向けて押し戻されるかたちで回転することが考えられる。運転者はステアリングホイール11が意図せず押し戻されることにより違和感(押し戻され感)を覚えるおそれがある。
また、図10(b)に示すように、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が加速された場合、車速Vの増加に応じてステアリングホイール11の操作範囲がより拡大される。すなわち、これまでの操作範囲の限界位置が限界ではなくなるため、ステアリングホイール11を現在の操舵方向へさらに操舵することが可能となる。運転者は、ステアリングホイール11を介した操舵反力を手応えとして感じなくなることにより、いわゆる舵抜け感を覚えるおそれがある。
そこで、本実施の形態では、運転者の意図しない操舵挙動の変化の発生を抑制するべく、制限軸力演算部82として、つぎの構成を採用している。
図6に示すように、制限軸力演算部82は、先の操舵エンド角演算部101、減算器102および軸力演算部103に加えて、補正処理部104を有している。
補正処理部104は、車速センサ501を通じて検出される車速Vをステアリングホイール11の操舵状態に応じて補正する。補正処理部104は、微分器111、エンド判定部112および補正車速演算部113を有している。
微分器111は、操舵角演算部51により演算される操舵角θを微分することにより操舵角速度ωを演算する。
エンド判定部112は、車速センサ501を通じて検出される車速V、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および操舵エンド角演算部101により演算される操舵エンド角θendを取り込み、これら取り込まれる車速V、操舵角θおよび操舵エンド角θendに基づきステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかを判定する。エンド判定部112は、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置あるいはその近傍位置に達しているかどうかを示すエンド判定結果としてフラグF0の値をセットする。エンド判定部112については、後に詳述する。
補正車速演算部113は、車速センサ501を通じて検出される車速V、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、微分器111により演算される操舵角速度ω、およびエンド判定部112によりセットされるフラグF0の値を取り込む。補正車速演算部113は、車速V、操舵角θ、操舵角速度ωおよびフラグF0の値に基づき、車速センサ501を通じて検出される車速Vの値を補正することにより補正車速Vを演算する。補正車速演算部113については、後に詳述する。
操舵エンド角演算部101は、補正車速演算部113により補正された車速Vである補正車速Vを取り込み、この取り込まれる補正車速Vに応じて操舵エンド角θendを演算する。
つぎに、エンド判定部112の構成を詳細に説明する。
図7に示すように、エンド判定部112は、減算器112A、絶対値演算部112B、および2つの判定部112C,112Dを有している。
減算器112Aは、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および操舵エンド角演算部101により演算される操舵エンド角θendを取り込む。減算器112Aは、操舵角θから操舵エンド角θendを減算することにより角度差Δθを演算する。
絶対値演算部112Bは、減算器112Aにより演算される角度差Δθの絶対値を演算する。
判定部112Cは、絶対値演算部112Bにより演算される角度差Δθの絶対値、および車両の記憶装置に格納された角度差しきい値Δθthを取り込む。角度差しきい値Δθthは、ステアリングホイール11の操作位置が仮想的な操作範囲の限界位置の近傍であるかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部112Cは、角度差Δθの絶対値が角度差しきい値Δθthよりも小さい値であるとき、ステアリングホイール11の操作位置が仮想的な操作範囲の限界位置の近傍であるとして、フラグF1の値を「1」にセットする。判定部112Cは、角度差Δθの絶対値が角度差しきい値Δθth以上の値であるとき、ステアリングホイール11の操作位置が仮想的な操作範囲の限界位置の近傍ではないとして、フラグF1の値を「0」にセットする。
判定部112Dは、判定部112CによりセットされるフラグF1の値、および車速センサ501を通じて検出される車速Vを取り込む。判定部112Dは、フラグF1の値が「0」であるとき、または車速Vが車速しきい値以上であるとき、エンド判定結果としてのフラグF0の値を「0」にセットする。また、判定部112Dは、たとえばフラグF1の値が「1」、かつ車速Vが車速しきい値よりも遅いとき、エンド判定結果としてのフラグF0の値を「1」にセットする。
ちなみに、エンド判定部112は、車速Vを使用することなく、ステアリングホイール11の操作位置が仮想的な操作範囲の限界位置の近傍であるかどうかを判定してもよい。この場合、エンド判定部112として、判定部112Dを割愛した構成を採用してもよい。また、判定部112CによりセットされるフラグF1がエンド判定結果としてのフラグF0となる。
つぎに、補正車速演算部113の構成を詳細に説明する。
図8に示すように、補正車速演算部113は、判定部113A、前回値保持部113B、スイッチ113C、上限値演算部113D、下限値演算部113E、前回値保持部113F、判定部113Gおよびガード処理部113Hを有している。
判定部113Aは、エンド判定部112によりセットされるフラグF0の値を取り込み、この取り込まれるフラグF0の値に応じて、目標ピニオン角θ の演算に使用される車速Vの値を固定すべき状況であるかどうかを示すフラグF3の値をセットする。判定部113Aは、フラグF0の値が「1」であるとき、すなわちステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態であるとき、目標ピニオン角θ の演算に使用される車速Vの値を固定すべき状況であるとしてフラグF3の値を「1」にセットする。判定部113Aは、フラグF0の値が「0」であるとき、すなわちステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態ではないとき、目標ピニオン角θ の演算に使用される車速Vの値を固定すべき状況ではないとしてフラグF3の値を「0」にセットする。
前回値保持部113Bは、後述するガード処理部113Hにより演算される補正車速Vを取り込み、この取り込まれる補正車速Vを保持する。ガード処理部113Hは、定められた演算周期で補正車速Vを演算するところ、前回値保持部113Bに保持される補正車速Vはガード処理部113Hにより補正車速Vが演算される度に更新される。すなわち、前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vは、ガード処理部113Hにより演算される補正車速Vの今回値に対する前回値(一演算周期前の補正車速V)である。
スイッチ113Cは、データ入力として、車速センサ501を通じて検出される車速V、および前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vの前回値Vcn-1を取り込む。また、スイッチ113Cは、制御入力として、判定部113AによりセットされるフラグF3の値を取り込む。スイッチ113Cは、フラグF3の値に基づき、車速センサ501を通じて検出される車速V、および前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vの前回値Vcn-1のいずれか一方を車速一時値Vtempとして選択する。スイッチ113Cは、フラグF3の値が「0」であるとき、車速センサ501を通じて検出される車速Vを車速一時値Vtempとして選択する。スイッチ113Cは、フラグF3の値が「1」であるとき(より正確には、フラグF3の値が「0」ではないとき)、補正車速Vcの前回値Vcn-1を車速一時値Vtempとして選択する。
ステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態が継続するとき、フラグF3の値が「1」にセットされた状態に維持される。このフラグF3の値が「1」にセットされている期間、前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vcの前回値Vcn-1が車速一時値Vtempとして常に選択される。
ちなみに、スイッチ113Cは、制御入力として、エンド判定部112によりセットされるフラグF0の値を取り込むようにしてもよい。この構成を採用する場合、補正車速演算部113として判定部113Aを割愛した構成を採用してもよい。
上限値演算部113Dは、車速センサ501を通じて検出される車速V、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および微分器111により演算される操舵角速度ωを取り込み、これら取り込まれる車速V、操舵角θおよび操舵角速度ωに応じて、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量に対する上限値VULを演算する。上限値演算部113Dについては後に詳述する。
下限値演算部113Eは、車速センサ501を通じて検出される車速V、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および微分器111により演算される操舵角速度ωを取り込み、これら取り込まれる車速V、操舵角θおよび操舵角速度ωに応じて、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量に対する下限値VLLを演算する。下限値演算部113Eについては後に詳述する。
前回値保持部113Fは、後述する判定部113GによりセットされるフラグF4の値を取り込み、この取り込まれるフラグF4の値を保持する。判定部113Gは、定められた演算周期でフラグF4の値をセットするところ、前回値保持部113Fに保持されるフラグF4の値は判定部113GによりフラグF4の値がセットされる度に更新される。すなわち、前回値保持部113Fに保持されているフラグF4の値は、判定部113Gによりセットされる今回値としてのフラグF4の値に対する前回値(一演算周期前のフラグF4の値)である。
判定部113Gは、補正車速Vの演算周期当たりの変化量を制限すべき状況であるかどうかを判定し、その判定結果を示すフラグF4の値をセットする。判定部113Gは、判定部113AによりセットされるフラグF3の値、前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vの前回値Vcn-1、スイッチ113Cにより選択される車速一時値Vtemp、および前回値保持部113Fに保持されているフラグF4の前回値F4n-1を取り込む。判定部113Gは、フラグF3の値、補正車速Vの前回値Vcn-1、車速一時値Vtemp、およびフラグF4の前回値F4n-1に基づき、フラグF4の値をセットする。具体的には、つぎの通りである。
判定部113Gは、判定部113AによりセットされるフラグF3の値が「1」から「0」へ変化したとき、すなわちステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態から保舵されていない状態へ変化したとき、フラグF4の値を「1」にセットする。
この後、判定部113Gは、次式(A1)が成立するとき、フラグF4の値を「0」にセットする。判定部113Gは、次式(A1)が成立しないとき、フラグF4の値を「1」にセットした状態を維持する。
│Vtemp-V│≦Vth …(A1)
ただし、「Vtemp」はスイッチ113Cにより選択される車速一時値、「V」はガード処理部113Hにより演算される補正車速である。「Vth」は車速しきい値であって、車速センサを通じて検出される車速Vと補正車速Vとの差が十分に小さい値であるかどうかを判定する際の基準となる値である。車速しきい値Vthは、ステアリングホイール11の操舵状態が保舵状態から非保舵状態へ遷移したとき、固定された車速と実際の車速との差に基づく目標ピニオン角θ の急変を抑える観点に基づき設定される。
ちなみに、判定部113Gは、フラグF3の値が「1」から「0」へ変化したとき以外、すなわちフラグF3の値が「0」であるとき、およびフラグF3の値が「0」から「1」へ変化したとき、フラグF4の値を「0」にセットする。
ガード処理部113Hは、判定部113GによりセットされるフラグF4の値に応じて、スイッチ113Cにより選択される車速一時値Vtempに対する制限処理機能を有効と無効との間で切り替える。ガード処理部113Hは、フラグF4の値が「1」にセットされているとき、すなわちステアリングホイール11の保舵状態が解除されたとき、車速一時値Vtempに対する制限処理機能を有効とする。ガード処理部113Hは、上限値VULおよび下限値VLLを使用して、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量を制限する。具体的には、つぎの通りである。
すなわち、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量が上限値VULを超えるとき、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量は上限値VULに制限される。この上限値ULに制限された変化量の分だけ変化した車速一時値Vtempが補正車速Vとして演算される。また、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量が下限値VLLを下回るとき、車速一時値Vtempの演算周期あたりの変化量は下限値VLLに制限される。この下限値VLLに制限された変化量の分だけ変化した車速一時値Vtempが補正車速Vとして演算される。このように、上限値VULおよび下限値VLLによって、車速一時値Vtempの最大変化量および最小変化量が決まる。
ガード処理部113Hは、フラグF4の値が「0」にセットされているとき、車速一時値Vtempに対する制限処理機能を無効とする。すなわち、スイッチ113Cにより選択される車速一時値Vtempがそのまま補正車速Vとして演算される。
つぎに、上限値演算部113Dについて詳細に説明する。
図7に示すように、上限値演算部113Dは、2つの制限値演算部121A,121B、2つのゲイン演算部122A,122B、および2つの乗算器123A,123B、および選択処理部124を有している。
制限値演算部121Aは、微分器111により演算される操舵角速度ωに基づき制限値Vを演算する。制限値演算部121Aは、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM4を使用して制限値Vを演算する。マップM4は操舵角速度ωの絶対値と制限値Vとの関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、操舵角速度ωの絶対値がより大きい値になるほど、制限値Vの値はより大きな値となる。ちなみに、マップM4は、操舵角速度ωの絶対値が大きいときほど目標ピニオン角θ の演算に使用される車速、ひいては舵角比の値を車速の補正処理が施されない場合の真の値により迅速に復帰させる観点に基づき設定される。
ゲイン演算部122Aは、車速センサ501を通じて検出される車速Vに応じてゲインGを演算する。ゲイン演算部122Aは、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM5を使用してゲインGを演算する。マップM5は車速VとゲインGとの関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、車速Vが「0」近傍の極低速域の値である場合、車速Vの増加に対してゲインGの値は急激に増加する。車速Vが極低速域を超える値である場合、車速Vの増加に対してゲインGの値は徐々に増加する。
乗算器123Aは、制限値演算部121Aにより演算される制限値Vとゲイン演算部122Aにより演算されるゲインGとを乗算することによりプレ制限値Vを演算する。
制限値演算部121Bは、操舵角演算部51により演算される操舵角θに基づき制限値Vを演算する。制限値演算部121Bは、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM6を使用して制限値Vを演算する。マップM5は操舵角θの絶対値と制限値Vとの関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、操舵角θの絶対値が増加するにつれて、制限値Vの値は徐々に減少する。
ゲイン演算部122BAは、車速センサ501を通じて検出される車速Vに応じてゲインGを演算する。ゲイン演算部122Bは、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM7を使用してゲインGを演算する。マップM7は車速VとゲインGとの関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、車速Vが「0」を基準として増加するにつれて、ゲインGの値は徐々に増加する。ちなみに、マップM7は、車速Vの値が大きいときほど目標ピニオン角θ の演算に使用される車速、ひいては舵角比の値を車速の補正処理が施されない場合の真の値により迅速に復帰させる観点に基づき設定される。
乗算器123Bは、制限値演算部121Bにより演算される制限値Vとゲイン演算部122Bにより演算されるゲインGとを乗算することによりプレ制限値Vを演算する。
選択処理部124は、乗算器123Aにより演算されるプレ制限値Vと乗算器123Bにより演算されるプレ制限値Vとの比較を通じて上限値VULを演算する。
選択処理部124は、次式(A2)で表されるように、プレ制限値Vがプレ制限値V以下の値であるとき、プレ制限値Vを上限値VULとして選択する。この場合、目標ピニオン角θ の演算に使用される車速、ひいては舵角比は、車速Vの値が「0」であるときを除き、車速の補正処理が施されない場合の真の値に向けて経時的に徐々に復帰する。
≦V → VUL=V …(A2)
選択処理部124は、次式(A3)で表されるように、プレ制限値Vがプレ制限値Vよりも大きい値であるとき、プレ制限値Vを上限値VULとして選択する。この場合、目標ピニオン角θ の演算に使用される車速、ひいては舵角比は、車速Vの値が「0」であるときを除き、車速の補正処理が施されない場合の真の値に向けて操舵角速度ωに応じて経時的に徐々に復帰する。
>V → VUL=V …(A3)
つぎに、下限値演算部113Eについて詳細に説明する。
下限値演算部113Eは、上限値演算部113Dと同一の構成を有している。すなわち、図7に括弧書きの符号を付して示すように、下限値演算部113Eは、2つの制限値演算部131A,131B、2つのゲイン演算部132A,132B、および2つの乗算器133A,133B、および選択処理部134を有している。
制限値演算部131Aは、微分器111により演算される操舵角速度ωに基づき制限値Vを演算する。ゲイン演算部132Aは、車速センサ501を通じて検出される車速Vに応じてゲインGを演算する。乗算器133Aは、制限値演算部131Aにより演算される制限値Vとゲイン演算部132Aにより演算されるゲインGとを乗算することによりプレ制限値Vを演算する。
制限値演算部131Bは、操舵角演算部51により演算される操舵角θに基づき制限値Vを演算する。ゲイン演算部132Bは、車速センサ501を通じて検出される車速Vに応じてゲインGを演算する。乗算器133Bは、制限値演算部131Bにより演算される制限値Vとゲイン演算部132Bにより演算されるゲインGとを乗算することによりプレ制限値Vを演算する。
選択処理部134は、次式(A4)で表されるように、プレ制限値Vがプレ制限値V以下の値であるとき、プレ制限値Vを下限値VLLとして選択する。選択処理部134は、次式(A5)で表されるように、プレ制限値Vがプレ制限値Vよりも大きい値であるとき、プレ制限値Vを下限値VLLとして選択する。
≦V → VLL=V …(A4)
>V → VUL=V …(A5)
つぎに、第1の実施の形態の作用を説明する。
ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達した場合、エンド判定部112によってフラグF0の値が「1」にセットされるとともに、判定部113AによってフラグF3の値が「1」にセットされる。このため、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置あるいはその近傍位置に維持される期間、前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vの前回値Vcn-1が車速一時値Vtempとして常に選択される。また、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達した場合、判定部113GによってフラグF4の値が「1」にセットされる。ただし、ガード処理部113Hの制限処理機能は無効化された状態に維持される。
このため、前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vの前回値Vcn-1が補正車速Vとして常に演算される。すなわち、車速センサ501を通じて検出される実際の車速Vの値にかかわらず、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vの値は変化しない。したがって、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達した場合、車両が減速または加速を開始したとしても操舵エンド角θendの値が変化することはない。
すなわち、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が減速された場合であれ、車速Vの減少に応じてステアリングホイール11の操作範囲が狭められることがない。このため、ステアリングホイール11が現在の操舵方向と反対方向へ向けて押し戻されるかたちで回転することがない。したがって、運転者が違和感(押し戻され感)を覚えることはない。また、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が加速された場合であれ、車速Vの増加に応じてステアリングホイール11の操作範囲が拡大されることがない。すなわち、これまでの操作範囲の限界位置が維持されるため、運転者が、いわゆる舵抜け感を覚えることもない。
つぎに、ステアリングホイール11の操舵に伴いステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れることによってエンド判定結果としてのフラグF0の値が「0」にセットされた場合、判定部113AによってフラグF3の値が「0」にセットされる。このため、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた以降、スイッチ113Cによって、車速センサ501を通じて検出される車速Vが車速一時値Vtempとして選択される。また、フラグF3の値が「1」から「0」へ変化することに伴い、判定部113GによってフラグF4の値が「1」にセットされる。このため、ガード処理部113Hによる、車速一時値Vtempに対する制限処理機能が有効化される。したがって、車速一時値Vtemp、ひいては操舵エンド角θendの演算に使用される補正車速Vの演算周期当たりの変化量が上限値VULまたは下限値VLLにより制限される。
ここで、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れる直前に車速一時値Vtempとして使用されていた車速と、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた直後の車速Vとが乖離していることが考えられる。この場合、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れる直前の車速に応じた操舵エンド角θendと、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた直後の車速に応じた操舵エンド角θendとについても乖離する。このため、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた直後の車速Vを即時に使用する場合、操舵エンド角θendが急激に変化するおそれがある。
この点、本実施の形態では、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量(最大変化量および最小変化量)が上限値VULまたは下限値VLLに制限される。このため、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vの値が急激に変化することが抑制される。補正車速Vの値は、車速センサ501を通じて検出される車速Vの値へ向けて、操舵状態(ここでは、操舵角速度ωおよび操舵角θ)あるいは車両の走行状態(ここでは、車速V)に応じて経時的に徐々に変化する。したがって、操舵エンド角θendの急激な変化が抑制される。
やがて、車速一時値Vtemp(ここでは、車速センサ501を通じて検出される車速V)と操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vとの差の絶対値が車速しきい値Vth以下の値になったとき、判定部113GによってフラグF4の値が「0」にセットされる。これにより、ガード処理部113Hにおける車速一時値Vtempに対する制限処理機能が無効化される。このため、車速センサ501を通じて検出される車速Vがそのまま補正車速Vとして操舵エンド角θendの演算に使用される。すなわち、実際の車速Vに応じたより適切な操舵エンド角θendが演算される。
したがって、第1の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した場合、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vがステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達した旨判定される直前の車速に固定される。すなわち、実際の車速Vの値に関わらず、操舵エンド角θendはステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達した旨判定されたときの車速Vに応じた値に維持される。このため、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達した状態で車速Vが変化しても、この車速Vの変化によっては操舵エンド角θendは変化しない。
すなわち、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した状態で車両が減速した場合、車速Vの減少に応じてステアリングホイール11の操作範囲が狭められることがない。このため、ステアリングホイール11が現在の操舵方向と反対方向へ向けて押し戻されるかたちで回転することがない。したがって、運転者が押し戻され感などの違和感を覚えることはない。また、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が加速された場合、車速Vの増加に応じてステアリングホイール11の操作範囲が拡大されることがない。すなわち、これまでの操作範囲の限界位置が維持されるため、運転者が、いわゆる舵抜け感を覚えることもない。このように、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した状態で車速Vが変化する場合であれ、運転者の意図しない操舵感触の変化を抑えることができる。
(2)ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、車速の値が固定された状態が解除されて、車速センサ501を通じて検出される実際の車速Vが操舵エンド角θendの演算に使用される。このとき、ガード処理部113Hによって、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vの演算周期当たりの変化量が上限値VULおよび下限値VLLによって制限される。
このため、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れる直前に固定されていた車速の値と、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた直後の車速Vの値とが乖離している場合であれ、補正車速Vの値は、車速センサ501を通じて検出される車速Vの値へ向けて徐々に変化する。すなわち、補正車速Vの値の急激な変化が抑制されることにより、操舵エンド角θendの急激な変化も抑えられる。
なお、本実施の形態では、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、補正車速Vの演算周期当たりの変化量を上限値VULと下限値VLLとの間の値に制限する、いわゆる時間に対する変化量ガード処理を実行したが、この変化量ガード処理に代えてオフセット処理を採用してもよい。たとえば、ステアリングホイール11の操舵を通じてステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、補正車速Vの今回値と前回値との差を補正車速V対するオフセット値として設定し、このオフセット値を「0」へ向けて時間的に徐々に変化させる。
<第2の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1~図9に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、制御装置50における操舵角の演算方法の点で第1の実施の形態と異なる。
図11に示すように、制御装置50は、除算器141、加算器142、および微分器143を有している。
除算器141は、トルクセンサ34を通じて検出される操舵トルクTを取り込む。除算器141は、操舵トルクTをトルクセンサ34の構成要素であるトーションバーのねじり剛性係数で除することによりトーションバーのねじり角θtbを演算する。
加算器142は、除算器141により演算されるトーションバーのねじり角θtbと操舵角演算部51により演算される操舵角θとを加算することにより推定操舵角θesを演算する。
微分器143は、加算器142により演算される推定操舵角θesを微分することにより推定操舵角速度ωesを演算する。
たとえば、制限軸力演算部82は、操舵角演算部51により演算される操舵角θに代えて推定操舵角θesを、また微分器111により演算される操舵角速度ωに代えて推定操舵角速度ωesを使用して、車速Vに対する補正処理および操舵エンド角θendの演算を行う。
したがって、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1),(2)と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(3)前述したように、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、車速の値が固定された状態が解除される。このとき、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vの値は、操舵状態に応じて経時的に徐々に車速センサ501を通じて検出される車速Vの値へ向けて変化する。ここで、第1の実施の形態では操舵状態を示す状態変数として操舵角θおよび操舵角速度ωを使用するのに対し、本実施の形態では操舵トルクTに基づき演算される推定操舵角θesおよび推定操舵角速度ωesを使用する。このため、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vの値を、車速センサ501を通じて検出される車速Vの値に復帰させる際の応答性を向上させることが可能となる。これは、つぎの理由による。すなわち、ステアリングホイール11の操舵量がたとえわずかなものであっても、ステアリングホイール11の操舵は操舵トルクTの変化として即時に検出される。これに対し、操舵角θは反力モータ31の回転角θに基づき演算されるところ、ステアリングホイール11が操舵された時点とステアリングホイール11の操舵が反力モータ31の回転角θに反映されて操舵角θとして演算される時点との間にわずかながらもタイムラグが生じる。したがって、ステアリングホイール11の操舵に対する操舵トルクTの応答性は、ステアリングホイール11の操舵に対する操舵角θの応答性よりも高いと考えられる。
<第3の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第3の実施の形態を説明する。本実施の形態は、操舵エンド角θendの演算方法の点で第1の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態は、先の第2の実施の形態に適用してもよい。
図12に示すように、制限軸力演算部82は、増速比演算部151、および除算器152を有している。
増速比演算部151は、車速センサ501を通じて演算される車速Vに基づき増速比νを演算する。増速比演算部151は、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM8を使用して増速比νを演算する。マップM8は、車速Vと増速比νとの関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、車速Vの値が増加するにつれて、増速比νの値は徐々に減少する。
除算器152は、ピニオン角演算部61により演算されるピニオン角θを増速比演算部151により演算される増速比νで除することにより操舵エンド角θendを演算する。
ただし、車速Vに応じて増速比νが変更される場合、先の第1の実施の形態と同様に、つぎのようなことが懸念される。すなわち、たとえばステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した状態で車両が減速または加速されることが考えられる。この場合、車速Vの変化に伴い増速比νが変化するため、操舵エンド角θendも車速Vに応じて変化する。このため、先の第1の実施の形態と同様に、運転者の意図しない操舵挙動の変化が発生するおそれがある。
そこで、本実施の形態では、制限軸力演算部82として、つぎの構成を採用している。
図12に示すように、制限軸力演算部82は、補正処理部160を有している。補正処理部160は、増速比演算部151を通じて検出される増速比νをステアリングホイール11の操舵状態に応じて補正する。
補正処理部160は、微分器161、エンド判定部162、判定部163、2つの前回値保持部164,165、上限値演算部166、下限値演算部167、判定部168およびガード処理部169を有している。
微分器161は、操舵角演算部51により演算される操舵角θを微分することにより操舵角速度ωを演算する。
エンド判定部162は、先の図6および図7に示される第1の実施の形態のエンド判定部112と同様の機能を有している。エンド判定部162は、車速センサ501を通じて検出される車速V、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および操舵エンド角演算部101により演算される操舵エンド角θendに基づき、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかを判定する。エンド判定部162は、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達している旨判定されるとき、フラグF0の値を「1」にセットする。また、エンド判定部162は、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達していない旨判定されるとき、フラグF0の値を「0」にセットする。
判定部163は、先の図8に示される第1の実施の形態の判定部113Aと同様の機能を有している。ただし、判定部163は、エンド判定部162によりセットされるフラグF0の値を取り込み、この取り込まれるフラグF0の値に応じて、増速比νの車速Vに応じた変化を制限すべき状況であるかどうかを示すフラグF5の値をセットする。判定部163は、フラグF0の値が「1」であるとき、すなわちステアリングホイール11が保舵された状態であるとき、増速比νの車速Vに応じた変化を制限すべき状況であるとしてフラグF5の値を「1」にセットする。判定部163は、フラグF0の値が「0」であるとき、すなわちステアリングホイール11が保舵された状態ではないとき、増速比νの車速Vに応じた変化を制限すべき状況ではないとしてフラグF5の値を「0」にセットする。
前回値保持部164は、判定部168によりセットされるフラグF6の値を取り込み、この取り込まれるフラグF6の値を保持する。前回値保持部164に保持されているフラグF6の値は、判定部168によりセットされるフラグF6の今回値に対する前回値である。
前回値保持部125は、後述するガード処理部169により演算される補正増速比νを取り込み、この取り込まれる補正増速比νを保持する。前回値保持部125に保持されている補正増速比νは、ガード処理部169により演算される補正増速比νの今回値に対する前回値である。
上限値演算部166は、先の図8に示される第1の実施の形態の上限値演算部113Dと同様の機能を有している。ただし、上限値演算部166は、車速センサ501を通じて検出される車速V、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および微分器111により演算される操舵角速度ωを取り込み、これら取り込まれる車速V、操舵角θおよび操舵角速度ωに応じて、増速比νの演算周期当たりの変化量に対する上限値νULを演算する。
下限値演算部167は、先の図8に示される第1の実施の形態の下限値演算部113Eと同様の機能を有している。ただし、下限値演算部167は、車速センサ501を通じて検出される車速V、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および微分器111により演算される操舵角速度ωを取り込み、これら取り込まれる車速V、操舵角θおよび操舵角速度ωに応じて、増速比νの演算周期当たりの変化量に対する下限値νLLを演算する。
判定部168は、先の図8に示される第1の実施の形態の判定部113Gと同様の機能を有している。ただし、判定部168は、増速比νの演算周期当たりの変化量を制限すべき状況であるかどうかを判定し、その判定結果を示すフラグF6の値をセットする。判定部168は、判定部163によりセットされるフラグF5の値、前回値保持部125に保持されている補正増速比νの前回値νcn-1、増速比演算部151により演算される増速比ν、および前回値保持部164に保持されているフラグF6の前回値F6n-1を取り込む。判定部168は、フラグF5の値、補正増速比νの前回値νcn-1、増速比ν、およびフラグF6の前回値F6n-1に基づき、フラグF6の値をセットする。具体的には、つぎの通りである。
判定部168は、フラグF5の値が「0」にセットされた状態に維持されているとき、ステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、フラグF6の値を「0」にセットする。判定部168は、フラグF5の値が「0」から「1」へ変化したとき、すなわちステアリングホイール11の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、フラグF6の値を「1」にセットする。また、判定部168は、フラグF5の値が「1」から「0」へ変化したとき、すなわちステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した状態から仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた状態へ変化したときにも、フラグF6の値を「1」にセットする。
判定部168は、フラグF5の値が「1」から「0」へ変化した後、次式(A5)が成立するとき、フラグF6の値を「0」にセットする。判定部168は、次式(A5)が成立しないとき、フラグF6の値を「1」にセットした状態を維持する。
│ν-ν│≦νth …(A5)
ただし、「ν」は増速比演算部151により演算される増速比、「ν」はガード処理部169により演算される補正増速比である。「νth」は増速比しきい値であって、増速比演算部151により演算される増速比νと補正増速比νとの差が十分に小さいかどうかを判定する際の基準となる値である。増速比しきい値νthは、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れたとき、ガード処理部169により演算される補正増速比νと、増速比演算部151により演算される実際の増速比νとの差に基づく操舵エンド角θendの急変を抑える観点に基づき設定される。
ガード処理部169は、先の図8に示される第1の実施の形態のガード処理部113Hと同様の機能を有している。ただし、ガード処理部169は、判定部168によりセットされるフラグF6の値に応じて、増速比演算部151により演算される増速比νに対する制限処理機能を有効と無効との間で切り替える。ガード処理部169は、フラグF6の値が「1」にセットされているとき、増速比νに対する制限処理機能を有効とする。ガード処理部169は、上限値演算部166により演算される上限値νUL、および下限値演算部167により演算される下限値νLLを使用して、増速比νの演算周期当たりの変化量を制限する。具体的には、つぎの通りである。
すなわち、増速比νの演算周期当たりの変化量が上限値νULを超えるとき、増速比νの演算周期当たりの変化量は上限値νULに制限される。この上限値νULに制限された変化量の分だけ変化した増速比νが補正増速比νとして演算される。また、増速比νの演算周期当たりの変化量が下限値νLLを下回るとき、増速比νの演算周期当たりの変化量は下限値νLLに制限される。この下限値νLLに制限された変化量の分だけ変化した増速比νが補正増速比νとして演算される。このように、上限値νULおよび下限値νLLによって、増速比νの最大変化量および最小変化量が決まる。
ガード処理部169は、フラグF6の値が「0」にセットされているとき、増速比νに対する制限処理機能を無効とする。すなわち、増速比演算部151により演算される増速比νがそのまま補正増速比νとして演算される。
つぎに、第3の実施の形態の作用を説明する。
ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した場合、判定部163によってフラグF5の値が「1」にセットされる。また、フラグF5の値が「0」から「1」へ変化することに伴い、判定部168によってフラグF6の値が「1」にセットされる。このため、ガード処理部169による、増速比νに対する制限処理機能が有効化される。したがって、増速比νの演算周期当たりの変化量は、上限値演算部166により演算される上限値νULまたは下限値演算部167により演算される下限値νLLにより制限される。ここで、たとえば車両の減速または加速に伴う車速Vの変化に応じて増速比演算部151により演算される増速比νの値が急激に変化することが考えられるところ、増速比νの演算周期当たりの変化量が上限値νULを超える場合、この増速比νの演算周期当たりの変化量は上限値νULまたは下限値νLLに制限される。すなわち、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な増速比である補正増速比νの演算周期当たりの変化量が上限値νULを超えることがない。このため、車速Vの変化に伴い、補正増速比νの値、ひいては操舵エンド角θendの値が急激に変化することを抑制することが可能である。
したがって、先の図10(a)に示すように、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した状態で車両が減速を開始した場合、ステアリングホイール11の操作範囲は車速Vの減少に応じて急激に狭められることはなく経時的に徐々に狭められる。このため、ステアリングホイール11が現在の操舵方向と反対方向へ向けて押し戻されるかたちで回転することが抑えられる。したがって、運転者が押し戻され感などの違和感を与えることを抑制することができる。また、先の図10(b)に示すように、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達した状態で車両が加速を開始した場合、ステアリングホイール11の操作範囲は車速Vの増加に応じて急激に拡大されることはなく経時的に徐々に拡大される。このため、運転者に対して、いわゆる舵抜け感を与えることが抑えられる。このように、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達した状態で車速Vが変化する場合であれ、運転者の意図しない操舵感触の変化を抑えることができる。
つぎに、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、判定部163によってフラグF5の値が「0」にセットされる。また、フラグF5の値が「1」から「0」へ変化するとき、判定部168はフラグF6の値を「1」にセットした状態を維持する。このため、ガード処理部169による増速比νに対する制限処理機能が有効化された状態に維持される。したがって、目標ピニオン角θ の演算に使用される最終的な増速比である補正増速比νの演算周期当たりの変化量が上限値νULまたは下限値νLLに制限される。
ここで、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れる直前の車速Vに応じた増速比νと、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた直後の車速Vに応じた増速比νとが乖離していることが考えられる。この場合、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れる直前の増速比νに基づく操舵エンド角θendと、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた直後の増速比νに基づく操舵エンド角θendとについても乖離する。このため、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた直後の車速Vに基づく増速比νを即時に使用して操舵エンド角θendを演算する場合、操舵エンド角θendの値が急激に変化するおそれがある。
この点、本実施の形態では、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、増速比νの演算周期当たりの変化量が上限値νULまたは下限値νLLに制限される。このため、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な補正増速比νの値が急激に変化することが抑制される。補正増速比νの値は、増速比演算部151により演算される増速比νへ向けて、操舵状態(ここでは、操舵角速度ωおよび操舵角θ)あるいは車両の走行状態(ここでは、車速V)に応じて経時的に徐々に変化する。したがって、操舵エンド角θend、ひいてはステアリングホイール11の仮想的な操作範囲の急激な変化が抑制される。
やがて、増速比演算部151により演算される増速比νとガード処理部169によって制限された補正車速Vとの差の絶対値が増速比しきい値νth以下の値になったとき、判定部168によってフラグF6の値が「0」にセットされる。これにより、ガード処理部169における増速比νに対する制限処理機能が無効化される。このため、増速比演算部151により演算される増速比νがそのまま最終的な増速比である補正増速比νとして操舵エンド角θendの演算に使用される。すなわち、車速Vに基づく増速比νに応じたより適切な操舵エンド角θendが演算される。
したがって、第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1),(2)と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(4)ピニオン角演算部61により演算されるピニオン角θと、車速Vに応じて演算される増速比νとを使用して操舵エンド角θendを演算することができる。製品仕様などによっては、車速Vと操舵エンド角θendとの関係を規定するマップM2を使用することなく操舵エンド角θendを演算することが要求されることが考えられるところ、このような要求に応えることができる。
<第4の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第4の実施の形態を説明する。本実施の形態は、車速Vを補正する補正処理部の構成の点で先の第1の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態は、先の第2または第3の実施の形態に適用してもよい。
図13に示すように、制限軸力演算部82の補正処理部104は、先のエンド判定部112に加えて、旋回判定部171、減速判定部172、および加速判定部173を有している。
旋回判定部171は、車載される横加速度センサ502を通じて検出される横加速度G、および操舵角演算部51により演算される操舵角θを取り込み、これら取り込まれる横加速度Gおよび操舵角θに基づき車両が旋回しているかどうかを判定する。横加速度Gとは、車両が旋回するとき、車両の進行方向に対する左右方向の加速度をいう。旋回判定部171は、車両が旋回しているかどうかを示す旋回判定結果としてフラグF7の値をセットする。旋回判定部171は、車両が旋回している旨判定されるとき、フラグF7の値を「1」にセットする。旋回判定部171は、車両が旋回している旨判定されないとき、フラグF7の値を「0」にセットする。旋回判定部171については、後に詳述する。
減速判定部172は、車載される前後加速度センサ503を通じて検出される前後加速度G、制御装置50に設けられる車速変化量演算部504により演算される単位時間当たりの車速変化量ΔV、および車載されるストップランプスイッチ505により生成されるストップランプ信号Sstpを取り込む。前後加速度Gとは、車両の進行方向に対する前後方向の加速度をいう。ストップランプ信号Sstpは、車両の後部に設けられるストップランプが点灯しているのかどうか、すなわち運転者の減速する意思を示す電気信号である。減速判定部172は、前後加速度G、車速変化量ΔVおよびストップランプ信号Sstpに基づき車両が減速しているかどうかを判定する。減速判定部172は、車両が減速しているかどうかを示す減速判定結果としてフラグF8の値をセットする。減速判定部172は、車両が減速している旨判定されるとき、フラグF8の値を「1」にセットする。減速判定部172は、車両が減速している旨判定されないとき、フラグF8の値を「0」にセットする。減速判定部172については、後に詳述する。
加速判定部173は、前後加速度センサ503を通じて検出される前後加速度G、車速変化量演算部504により演算される単位時間当たりの車速変化量ΔV、および車載されるアクセルポジションセンサ506を通じて検出されるアクセル開度θapを取り込む。加速判定部173は、前後加速度G、車速変化量ΔV、およびアクセル開度θapに基づき車両が加速しているかどうかを判定する。アクセル開度θapは、アクセルペダルの操作量であって、運転者の加速する意思を示す。加速判定部173は、車両が加速しているかどうかを示す加速判定結果としてフラグF9の値をセットする。加速判定部173は、車両が加速している旨判定されるとき、フラグF9の値を「1」にセットする。加速判定部173は、車両が加速している旨判定されないとき、フラグF9の値を「0」にセットする。加速判定部173については、後に詳述する。
補正車速演算部113は、エンド判定結果であるフラグF0の値、旋回判定結果であるフラグF7の値、減速判定結果であるフラグF8の値、および加速判定結果であるフラグF9の値を取り込む。先の図8に括弧書きの符号を付して示すように、補正車速演算部113の判定部113Aは、フラグF0の値、フラグF7の値、フラグF8の値、およびフラグF9の値に基づき、操舵エンド角θendの演算に使用される車速Vの値を固定すべき状況であるかどうかを示すフラグF3の値をセットする。
判定部113Aは、先の第1の実施の形態と同様に、フラグF0の値に基づきフラグF3の値をセットする。判定部113Aは、フラグF0の値とは別個に、フラグF7,F8,F9の値に基づきフラグF3の値をセットする。
判定部113Aは、フラグF7の値が「0」であるとき、すなわち車両が旋回していないとき、車速Vの値を固定すべき状況ではないとして、フラグF8,F9の値にかかわらず、フラグF3の値を「0」にセットする。これにより、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速として、車速センサ501を通じて検出される車速Vが使用される。
また、判定部113Aは、フラグF7の値が「1」かつフラグF8の値が「1」であるとき、すなわち車両が旋回しながら減速するとき、車速Vの値を固定すべき状況であるとしてフラグF3の値を「1」にセットする。これにより、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vの値が前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vの前回値Vcn-1に固定される。
また、判定部113Aは、フラグF7の値が「1」かつフラグF9の値が「1」であるとき、すなわち車両が旋回しながら加速するとき、車速Vの値を固定すべき状況であるとしてフラグF3の値を「1」にセットする。これにより、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vの値が前回値保持部113Bに保持されている補正車速Vの前回値Vcn-1に固定される。
つぎに、旋回判定部171について詳細に説明する。
図14に示すように、旋回判定部171は、2つの絶対値演算部171A,171B、および3つの判定部171C,171D,171Eを有している。
絶対値演算部171Aは、横加速度センサ502を通じて演算される横加速度Gの絶対値を演算する。
絶対値演算部171Bは、操舵角演算部51により演算される操舵角θの絶対値を演算する。
判定部171Cは、絶対値演算部171Aにより演算される横加速度Gの絶対値、および制御装置50の記憶装置に格納された横加速度しきい値Gythを取り込む。横加速度しきい値Gythは、車両が旋回しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部171Cは、横加速度Gの絶対値と横加速度しきい値Gythとを比較し、その比較結果に応じてフラグF10の値をセットする。判定部171Cは、横加速度Gの絶対値が横加速度しきい値Gythよりも小さい値であるとき、フラグF10の値を「0」にセットする。判定部171Cは、横加速度Gの絶対値が横加速度しきい値Gythよりも大きい値であるとき、フラグF10の値を「1」にセットする。
判定部171Dは、絶対値演算部171Bにより演算される操舵角θの絶対値、および制御装置50の記憶装置に格納された操舵角しきい値θsth2を取り込む。操舵角しきい値θsth2は、車両が旋回しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部171Dは、操舵角θの絶対値と操舵角しきい値θsth2とを比較し、その比較結果に応じてフラグF11の値をセットする。判定部171Dは、操舵角θの絶対値が操舵角しきい値θsth2よりも小さい値であるとき、フラグF11の値を「1」にセットする。判定部171Dは、操舵角θの絶対値が操舵角しきい値θsth2よりも大きい値であるとき、フラグF11の値を「1」にセットする。
判定部171Eは、判定部171CによりセットされるフラグF10の値、および判定部171DによりセットされるフラグF11の値を取り込む。判定部171Eは、フラグF10およびフラグF11の値に基づき、車両が旋回しているかどうかの判定結果としてフラグF7の値をセットする。判定部171Eは、フラグF10およびフラグF11の少なくとも一方の値が「0」であるとき、車両は旋回していない状態であるとして、フラグF7の値を「0」にセットする。判定部171Eは、フラグF10およびフラグF11の値の双方が「1」であるとき、車両は旋回している状態であるとして、フラグF7の値を「1」にセットする。
なお、横加速度しきい値Gythおよび操舵角しきい値θsth2は、車速Vに応じて変化させてもよい。
つぎに、減速判定部172について詳細に説明する。
図15に示すように、減速判定部172は、4つの判定部172A,172B,172C,172Dを有している。
判定部172Aは、前後加速度センサ503を通じて検出される前後加速度G、および制御装置50の記憶装置に格納された前後加速度しきい値Gyth1を取り込む。前後加速度しきい値Gyth1は、車両が減速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部172Aは、前後加速度Gと前後加速度しきい値Gyth1とを比較し、その比較結果に応じてフラグF12の値をセットする。判定部172Aは、前後加速度Gの値が前後加速度しきい値Gyth1よりも小さい値であるとき、フラグF12の値を「0」にセットする。判定部172Aは、前後加速度Gの値が前後加速度しきい値Gyth1よりも大きい値であるとき、フラグF12の値を「1」にセットする。
判定部172Bは、車速変化量演算部504により演算される単位時間当たりの車速変化量ΔV、および制御装置50の記憶装置に格納された車速変化量しきい値ΔVth1を取り込む。車速変化量しきい値ΔVth1は、車両が減速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部172Bは、単位時間当たりの車速変化量ΔVと車速変化量しきい値ΔVth1とを比較し、その比較結果に応じてフラグF13の値をセットする。判定部172Bは、単位時間当たりの車速変化量ΔVの値が車速変化量しきい値ΔVth1よりも小さい値であるとき、フラグF13の値を「0」にセットする。単位時間当たりの車速変化量ΔVの値が車速変化量しきい値ΔVth1よりも大きい値であるとき、フラグF13の値を「1」にセットする。
判定部172Cは、ストップランプスイッチ505により生成されるストップランプ信号Sstpを取り込む。判定部172Cは、ストップランプ信号Sstpがストップランプの消灯を示すものである場合、フラグF14の値を「0」にセットする。判定部172Cは、ストップランプ信号Sstpがストップランプの点灯を示すものである場合、フラグF14の値を「1」にセットする。
判定部172Dは、判定部172AによりセットされるフラグF12の値、判定部172BによりセットされるフラグF13の値、および判定部172CによりセットされるフラグF14の値を取り込む。判定部172Dは、フラグF12、フラグF13およびフラグF14の値に基づき、車両が減速しているかどうかの判定結果としてフラグF8の値をセットする。判定部172Dは、フラグF12、フラグF13およびフラグF14のうち少なくとも一つの値が「0」であるとき、車両は減速している状態ではないとして、フラグF8の値を「0」にセットする。判定部172Dは、フラグF12、フラグF13およびフラグF14のすべての値が「1」であるとき、車両は減速している状態であるとして、フラグF8の値を「1」にセットする。
なお、前後加速度しきい値Gyth1および車速変化量しきい値ΔVth1は、車速Vに応じて変化させてもよい。また、減速判定部172として判定部172Cを割愛した構成を採用してもよい。この場合、判定部172Dは、フラグF12およびフラグF13の少なくとも一方の値が「0」であるとき、フラグF8の値を「0」にセットする。判定部172Dは、フラグF12およびフラグF13の双方の値が「1」であるとき、フラグF8の値を「1」にセットする。
つぎに、加速判定部173について詳細に説明する。
図16に示すように、加速判定部173は、4つの判定部173A,173B,173C,173Dを有している。
判定部173Aは、前後加速度センサ503を通じて検出される前後加速度G、および制御装置50の記憶装置に格納された前後加速度しきい値Gyth2を取り込む。前後加速度しきい値Gyth2は、車両が加速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部173Aは、前後加速度Gと前後加速度しきい値Gyth2とを比較し、その比較結果に応じてフラグF15の値をセットする。判定部173Aは、前後加速度Gの値が前後加速度しきい値Gyth2よりも小さい値であるとき、フラグF15の値を「0」にセットする。判定部172Aは、前後加速度Gの値が前後加速度しきい値Gyth2よりも大きい値であるとき、フラグF15の値を「1」にセットする。
判定部173Bは、車速変化量演算部504により演算される単位時間当たりの車速変化量ΔV、および制御装置50の記憶装置に格納された車速変化量しきい値ΔVth2を取り込む。車速変化量しきい値ΔVth2は、車両が加速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部172Bは、単位時間当たりの車速変化量ΔVと車速変化量しきい値ΔVth2とを比較し、その比較結果に応じてフラグF16の値をセットする。判定部173Bは、単位時間当たりの車速変化量ΔVの値が車速変化量しきい値ΔVth2よりも小さい値であるとき、フラグF16の値を「0」にセットする。判定部173Bは、単位時間当たりの車速変化量ΔVの値が車速変化量しきい値ΔVth2よりも大きい値であるとき、フラグF16の値を「1」にセットする。
判定部173Cは、アクセルポジションセンサ506を通じて検出されるアクセル開度θap、および制御装置50の記憶装置に格納されたアクセル開度しきい値θapthを取り込む。アクセル開度しきい値θapthは、車両が加速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部173Cは、アクセル開度θapとアクセル開度しきい値θapthとを比較し、その比較結果に応じてフラグF17の値をセットする。判定部173Cは、アクセル開度θapの値がアクセル開度しきい値θapthよりも小さい値であるとき、フラグF17の値を「0」にセットする。判定部173Cは、アクセル開度θapの値がアクセル開度しきい値θapthよりも大きい値であるとき、フラグF17の値を「1」にセットする。
判定部173Dは、判定部173AによりセットされるフラグF15の値、判定部173BによりセットされるフラグF16の値、および判定部173CによりセットされるフラグF17の値を取り込む。判定部173Dは、フラグF15、フラグF16およびフラグF17の値に基づき、車両が加速しているかどうかを示す判定結果としてフラグF9の値をセットする。判定部173Dは、フラグF15、フラグF16およびフラグF17のうち少なくとも一つの値が「0」であるとき、車両は加速している状態ではないとして、フラグF9の値を「0」にセットする。判定部172Dは、フラグF15、フラグF16およびフラグF17のすべての値が「1」であるとき、車両は加速している状態であるとして、フラグF9の値を「1」にセットする。
なお、前後加速度しきい値Gyth2および車速変化量しきい値ΔVth2は、車速Vに応じて変化させてもよい。また、加速判定部173として、判定部173Cを割愛した構成を採用してもよい。この場合、判定部173Dは、フラグF15およびフラグF16の少なくとも一方の値が「0」であるとき、フラグF9の値を「0」にセットする。判定部173Dは、フラグF15およびフラグF16の双方の値が「1」であるとき、フラグF9の値を「1」にセットする。
したがって、第4の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1),(2)と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(5)ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかにかかわらず、車両が旋回しながら減速または加速する場合には、操舵エンド角θendの演算に使用される最終的な車速である補正車速Vが旋回かつ減速している旨判定される直前、または旋回かつ加速している旨判定される直前の車速に固定される。このため、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかにかかわらず、車両が旋回しながら減速するとき、車速Vの減少に応じてステアリングホイール11の操作範囲が狭められることがない。このため、ステアリングホイール11が現在の操舵方向と反対方向へ向けて押し戻されるかたちで回転することがない。したがって、運転者が押し戻され感などの違和感を覚えることはない。また、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかにかかわらず、車両が旋回しながら加速するとき、車速Vの増加に応じてステアリングホイール11の操作範囲が拡大されることがない。すなわち、これまでの操作範囲の限界位置が維持されるため、運転者が、いわゆる舵抜け感を覚えることもない。したがって、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかにかかわらず、車両が旋回しながら減速または加速するとき、運転者の意図しない操舵感触の変化を抑えることができる。
(6)減速判定部172として、前後加速度Gおよび単位時間当たりの車速変化量ΔVのみならず、ストップランプ信号Sstpに基づき車両の減速を判定する構成を採用した場合、車両の減速をより適切に判定することができる。たとえば、車両が上り坂を走行している場合、運転者の減速する意思がないにもかかわらず、車速Vが低下することが考えられる。この点、ストップランプ信号Sstpを考慮することにより、運転者の意思に基づく上り坂での減速をより適切に判定することができる。
(7)加速判定部173として、前後加速度Gおよび単位時間当たりの車速変化量ΔVのみならず、アクセル開度θapに基づき車両の加速を判定する構成を採用した場合、車両の加速をより適切に判定することができる。たとえば、車両が下り坂を走行している場合、運転者の加速する意思がないにもかかわらず、車速Vが増加することが考えられる。この点、アクセル開度θapを考慮することにより、運転者の意思に基づく下り坂での加速をより適切に判定することができる。
<第5の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第5の実施の形態を説明する。基本的には先の図1~図9に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、エンド判定部の構成の点で先の第1の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態は、第2~第4の実施の形態に適用してもよい。
図17に示すように、エンド判定部112は、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θ に基づき、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかを判定し、その判定結果に応じてフラグF0の値をセットする。
図18に示すように、エンド判定部112は、判定部112Eを有している。判定部112Eは、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θ 、および制御装置50の記憶装置に格納されたしきい値θpthを取り込む。しきい値θpthは、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかを判定する際の基準である。しきい値θpthは、転舵シャフト14がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいたときのピニオン角θを基準として設定される。判定部112Eは、目標ピニオン角θ としきい値θpthとを比較し、その比較結果に応じてフラグF0の値をセットする。判定部112Eは、目標ピニオン角θ の値がしきい値θpthよりも大きい値であるとき、フラグF0の値を「1」にセットする。判定部112Eは、目標ピニオン角θ の値がしきい値θpthよりも小さい値であるとき、フラグF0の値を「0」にセットする。
なお、図17に示すように、制御装置50にはフィルタ181を設けてもよい。フィルタ181は、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θ にフィルタ処理を施す。これにより、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θ のノイズが除去される。
したがって、第5の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1),(2)と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(8)目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θ を使用して、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかを判定することができる。製品仕様などによっては、操舵エンド角θend、操舵角θおよび車速Vを使用することなく、ステアリングホイール11の操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達しているかどうかを判定することが要求されることが考えられるところ、このような要求に応えることができる。
<第6の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第6の実施の形態を説明する。本実施の形態は、旋回判定部の構成の点で先の第4の実施の形態と異なる。
図19に示すように、旋回判定部171は、スリップ角演算部191Aおよび判定部191Bを有している。
スリップ角演算部191Aは、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および車速センサ501を通じて検出される車速Vを取り込み、これら取り込まれる操舵角θおよび車速Vに基づきスリップ角θsaを演算する。スリップ角θsaとは、転舵輪16の向きと車両の進行方向とがなす角度をいう。スリップ角演算部191Aは、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM9を使用してスリップ角θsaを演算する。マップM9は操舵角θとスリップ角θsaとの関係を車速Vに応じて規定する三次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、操舵角θの絶対値が増加するほど、また、車速Vがより速くなるほど、スリップ角θsaの絶対値はより大きな値となる。
判定部191Bは、スリップ角演算部191Aにより演算されるスリップ角θsaの絶対値、および制御装置50の記憶装置に格納されたスリップ角しきい値θsathを取り込む。スリップ角しきい値θsathは、車両が旋回しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部191Bは、スリップ角θsaの絶対値とスリップ角しきい値θsathとを比較し、その比較結果に応じてフラグF7の値をセットする。判定部191Bは、スリップ角θsaの絶対値がスリップ角しきい値θsathよりも小さい値であるとき、車両は旋回している状態ではないとして、フラグF7の値を「0」にセットする。判定部191Bは、スリップ角θsaの絶対値がスリップ角しきい値θsathよりも大きい値であるとき、車両は旋回している状態であるとして、フラグF7の値を「1」にセットする。
したがって、第6の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(9)操舵角θおよび車速Vに基づき、車両が旋回している状態であるかどうかを判定することができる。
<第7の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第7の実施の形態を説明する。本実施の形態は、旋回判定部、減速判定部および加速判定部の構成の点で先の第4の実施の形態と異なる。
車両の各車輪はハブユニット軸受を介して車体に対して回転可能に支持されるところ、各ハブユニット軸受にはタイヤ力を検出するタイヤ力センサが設けられることがある。タイヤ力とは、路面と各車輪との間に作用する荷重をいう。
図20に示すように、路面と各車輪との間に作用する荷重は、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の3方向に沿って作用する3つの力、ならびにX軸、Y軸、Z軸の3つの軸回りに作用する3つのモーメントの合計6種類の力で代表することができる。ここで、X軸方向とは車輪の前後水平方向をいう。Y軸方向とは車輪の左右水平方向をいう。Z軸方向とは車輪の上下方向をいう。また、車輪のX軸方向に沿って作用する力を前後荷重(前後力)F、車輪のY軸方向に沿って作用する力を横荷重(横力)F、車輪のZ軸方向に沿って作用する力を上下荷重(上下力)Fという。さらに、車輪のX軸回りに作用するモーメントをロールモーメントM、車輪のY軸回りに作用するモーメントをピッチングモーメントM、車輪のZ軸回りに作用するモーメントをヨーイングモーメントMという。
このようなタイヤ力センサが設けられる場合、旋回判定部171、減速判定部172および加速判定部173として、つぎの構成を採用してもよい。
図21に示すように、旋回判定部171は、3つの絶対値演算部201A,201B,201C、および4つの判定部201D,201E,201F,201Gを有している。
絶対値演算部201Aは、タイヤ力センサを通じて検出される横荷重Fの絶対値を演算する。
絶対値演算部201Bは、タイヤ力センサを通じて検出されるヨーイングモーメントMの絶対値を演算する。
絶対値演算部201Cは、タイヤ力センサを通じて検出されるロールモーメントMの絶対値を演算する。
判定部201Dは、絶対値演算部201Aにより演算される横荷重Fの絶対値、および制御装置50の記憶装置に格納された横荷重しきい値Fythを取り込む。横荷重しきい値Fythは、車両が旋回しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部201Dは、横荷重Fの絶対値と横荷重しきい値Fythとを比較し、その比較結果に応じてフラグF18の値をセットする。判定部201Dは、横荷重Fの絶対値が横荷重しきい値Fythよりも小さい値であるとき、フラグF18の値を「0」にセットする。判定部201Dは、横荷重Fの絶対値が横荷重しきい値Fythよりも大きい値であるとき、フラグF18の値を「1」にセットする。
判定部201Eは、絶対値演算部201Bにより演算されるヨーイングモーメントMの絶対値、および制御装置50の記憶装置に格納されたヨーイングモーメントしきい値Mzthを取り込む。ヨーイングモーメントしきい値Mzthは、車両が旋回しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部201Eは、ヨーイングモーメントMの絶対値とヨーイングモーメントしきい値Mzthとを比較し、その比較結果に応じてフラグF19の値をセットする。判定部201Eは、ヨーイングモーメントMの絶対値がヨーイングモーメントしきい値Mzthよりも小さい値であるとき、フラグF19の値を「0」にセットする。判定部201Eは、ヨーイングモーメントMの絶対値がヨーイングモーメントしきい値Mzthよりも大きい値であるとき、フラグF19の値を「1」にセットする。
判定部201Fは、絶対値演算部201Cにより演算されるロールモーメントMの絶対値、および制御装置50の記憶装置に格納されたロールモーメントしきい値Mxthを取り込む。ロールモーメントしきい値Mxthは、車両が旋回しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部201Fは、ロールモーメントMの絶対値とロールモーメントしきい値Mxthとを比較し、その比較結果に応じてフラグF20の値をセットする。判定部201Fは、ロールモーメントMの絶対値がロールモーメントしきい値Mxthよりも小さい値であるとき、フラグF20の値を「0」にセットする。判定部201Fは、ロールモーメントMの絶対値がロールモーメントしきい値Mxthよりも大きい値であるとき、フラグF20の値を「1」にセットする。
判定部201Gは、判定部201DによりセットされるフラグF18の値、判定部201EによりセットされるフラグF19の値、および判定部201FによりセットされるフラグF20の値を取り込む。判定部201Gは、フラグF18、フラグF19およびフラグF20の値に基づき、車両が旋回しているかどうかの判定結果としてフラグF7の値をセットする。判定部201Gは、フラグF18、フラグF19およびフラグF20のうち少なくとも一つの値が「0」であるとき、車両は旋回している状態ではないとして、フラグF7の値を「0」にセットする。判定部201Gは、フラグF18、フラグF19およびフラグF20のすべての値が「1」であるとき、車両は旋回している状態であるとして、フラグF7の値を「1」にセットする。
図22に示すように、減速判定部172は、4つの判定部211A,211B,211C,211Dを有している。
判定部211Aは、タイヤ力センサを通じて検出される前後荷重F、および制御装置50の記憶装置に格納された前後荷重しきい値Fxth1を取り込む。前後荷重しきい値Fxth1は、車両が減速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部211Aは、前後荷重Fと前後荷重しきい値Fxth1とを比較し、その比較結果に応じてフラグF21の値をセットする。判定部211Aは、前後荷重Fの値が前後荷重しきい値Fxth1よりも小さい値であるとき、フラグF21の値を「0」にセットする。判定部211Aは、前後荷重Fの値が前後荷重しきい値Fxth1よりも大きい値であるとき、フラグF21の値を「1」にセットする。
判定部211Bは、タイヤ力センサを通じて検出される上下荷重F、および制御装置50の記憶装置に格納された上下荷重しきい値Fzth1を取り込む。上下荷重しきい値Fzth1は、車両が減速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部211Bは、上下荷重Fと上下荷重しきい値Fzth1とを比較し、その比較結果に応じてフラグF22の値をセットする。判定部211Bは、上下荷重Fの値が上下荷重しきい値Fzth1よりも小さい値であるとき、フラグF22の値を「0」にセットする。判定部211Bは、上下荷重Fの値が上下荷重しきい値Fzth1よりも大きい値であるとき、フラグF22の値を「1」にセットする。
判定部211Cは、タイヤ力センサを通じて検出されるピッチングモーメントM、および制御装置50の記憶装置に格納されたピッチングモーメントしきい値Myth1を取り込む。ピッチングモーメントしきい値Myth1は、車両が減速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部211Cは、ピッチングモーメントMとピッチングモーメントしきい値Myth1とを比較し、その比較結果に応じてフラグF23の値をセットする。判定部211Cは、ピッチングモーメントMの値がピッチングモーメントしきい値Myth1よりも小さい値であるとき、フラグF23の値を「0」にセットする。判定部211Cは、ピッチングモーメントMの値がピッチングモーメントしきい値Myth1よりも大きい値であるとき、フラグF23の値を「1」にセットする。
判定部211Dは、判定部211AによりセットされるフラグF21の値、判定部211BによりセットされるフラグF22の値、および判定部211CによりセットされるフラグF23の値を取り込む。判定部211Dは、フラグF21、フラグF22およびフラグF23の値に基づき、車両が減速しているかどうかの判定結果としてフラグF8の値をセットする。判定部211Dは、フラグF21、フラグF22およびフラグF23のうち少なくとも一つの値が「0」であるとき、車両は減速している状態ではないとして、フラグF8の値を「0」にセットする。判定部211Dは、フラグF21、フラグF22およびフラグF23のすべての値が「1」であるとき、車両は減速している状態であるとして、フラグF8の値を「1」にセットする。
図23に示すように、加速判定部173は、4つの判定部221A,221B,221C,221Dを有している。
判定部221Aは、タイヤ力センサを通じて検出される前後荷重F、および制御装置50の記憶装置に格納された前後荷重しきい値Fxth2を取り込む。前後荷重しきい値Fxth2は、車両が加速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部221Aは、前後荷重Fと前後荷重しきい値Fxth2とを比較し、その比較結果に応じてフラグF24の値をセットする。判定部221Aは、前後荷重Fの値が前後荷重しきい値Fxth2よりも小さい値であるとき、フラグF24の値を「0」にセットする。判定部221Aは、前後荷重Fの値が前後荷重しきい値Fxth2よりも大きい値であるとき、フラグF24の値を「1」にセットする。
判定部221Bは、タイヤ力センサを通じて検出される上下荷重F、および制御装置50の記憶装置に格納された上下荷重しきい値Fzth2を取り込む。上下荷重しきい値Fzth2は、車両が加速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部221Bは、上下荷重Fと上下荷重しきい値Fzth2とを比較し、その比較結果に応じてフラグF25の値をセットする。判定部221Bは、上下荷重Fの値が上下荷重しきい値Fzth2よりも小さい値であるとき、フラグF25の値を「0」にセットする。判定部221Bは、上下荷重Fの値が上下荷重しきい値Fzth2よりも大きい値であるとき、フラグF25の値を「1」にセットする。
判定部221Cは、タイヤ力センサを通じて検出されるピッチングモーメントM、および制御装置50の記憶装置に格納されたピッチングモーメントしきい値Myth2を取り込む。ピッチングモーメントしきい値Myth2車両が加速しているかどうかを判定する観点に基づき設定される。判定部221Cは、ピッチングモーメントMとピッチングモーメントしきい値Myth2とを比較し、その比較結果に応じてフラグF26の値をセットする。判定部221Cは、ピッチングモーメントMの値がピッチングモーメントしきい値Myth2よりも小さい値であるとき、フラグF26の値を「0」にセットする。判定部221Cは、ピッチングモーメントMの値がピッチングモーメントしきい値Myth2よりも大きい値であるとき、フラグF26の値を「1」にセットする。
判定部221Dは、判定部221AによりセットされるフラグF24の値、判定部221BによりセットされるフラグF25の値、および判定部221CによりセットされるフラグF26の値を取り込む。判定部221Dは、フラグF24、フラグF25およびフラグF26の値に基づき、車両が加速しているかどうかの判定結果としてフラグF9の値をセットする。判定部221Dは、フラグF24、フラグF25およびフラグF26のうち少なくとも一つの値が「0」であるとき、車両は加速している状態ではないとして、フラグF9の値を「0」にセットする。判定部221Dは、フラグF24、フラグF25およびフラグF26のすべての値が「1」であるとき、車両は加速している状態であるとして、フラグF9の値を「1」にセットする。
したがって、第7の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(10)車両の車輪にタイヤ力センサが設けられる場合、このタイヤ力センサを通じて検出されるタイヤ力に基づき、車両が旋回しているかどうか、車両が減速しているかどうか、および車両が加速しているかどうかを判定することができる。
<第8の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第8の実施の形態を説明する。本実施の形態は、制限軸力演算部82の構成の点で先の第1の実施の形態と異なる。
図24に示すように、制限軸力演算部82は、補正処理部230を有している。補正処理部230は、微分器230A、ゲイン演算部230B、およびガード処理部230Cを有している。
微分器230Aは、操舵角演算部51により演算される操舵角θを微分することにより操舵角速度ωを演算する。
ゲイン演算部230Bは、微分器230Aにより演算される操舵角速度ωに応じてゲインGを演算する。ゲイン演算部230Bは、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM10を使用してゲインGを演算する。マップM10は操舵角速度ωとゲインGとの関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、操舵角速度ωの絶対値がしきい値ωth2以下の値である場合、ゲインGの値は「0」に維持される。操舵角速度ωの絶対値がしきい値ωth2を超える場合、操舵角速度ωの絶対値の増加に対してゲインGの値は急激に増加し、やがて「1」に達する。ゲインGの値が「1」に達した以降、操舵角速度ωの絶対値の増加にかかわらずゲインGの値は「1」に維持される。ちなみに、しきい値ωth2は、ステアリングホイール11が保舵されているとき、あるいはゆったりと操舵されているときの操舵角速度ωを基準として設定される。
ガード処理部230Cは、操舵エンド角演算部101により演算される操舵エンド角θend、およびゲイン演算部230Bにより演算されるゲインGを取り込む。ガード処理部230Cは、操舵エンド角θendの演算周期当たりの変化量を制限値Δθendに制限する。この制限値Δθendは、操舵エンド角θendの急激な変化を抑制する観点に基づき設定される。制限値ΔΔθendは、固定値であってもよいし、操舵角速度ω、操舵角θまたは車速Vに応じて変更される変数であってもよい。ガード処理部230Cは、制限値ΔθendにゲインGを乗算することにより最終的な制限値Δθendを演算する。
ゲインGの値が「0」である場合、最終的な制限値Δθendは「0」になるため、操舵エンド角θendの演算周期当たりの変化量は「0」に制限される。したがって、操舵角速度ωの値がしきい値ωth2以下である場合、操舵エンド角θendは操舵角速度ωの値がしきい値ωth2以下の値に至ったときの値に固定される。また、ゲインGの値が「1」である場合、操舵エンド角θendの演算周期当たりの変化量は、制限値Δθendに制限される。
つぎに、第8の実施の形態の作用を説明する。
たとえば、ステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態で車両が旋回している場合、操舵角速度ωの値は「0」である。このとき、ゲインGの値が「0」になるため、操舵エンド角θendの演算周期当たりの変化量が「0」に制限される。このため、制限軸力AF4の演算に使用される最終的な操舵エンド角θendである補正操舵エンド角θendcは、車速Vの変化にかかわらず、ステアリングホイール11が保舵されたとき(より正確には操舵角速度ωがしきい値ωth2以下の値に至ったとき)の車速Vに応じた操舵エンド角θendと同じ値に固定される。すなわち、車速Vの変化に応じて補正操舵エンド角θendcの値が変化することがない。
したがって、ステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態で車両が減速した場合、車速Vの減少に応じてステアリングホイール11の操作範囲が狭められることがない。このため、ステアリングホイール11が現在の操舵方向と反対方向へ向けて押し戻されるかたちで回転することがない。したがって、運転者が押し戻され感などの違和感を覚えることはない。また、ステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態で車両が加速された場合、車速Vの増加に応じてステアリングホイール11の操作範囲が拡大されることがない。すなわち、これまでの操作範囲の限界位置が維持されるため、運転者が、いわゆる舵抜け感を覚えることもない。このように、ステアリングホイール11が一定の操舵角θに保舵された状態で車速Vが変化する場合であれ、運転者の意図しない操舵感触の変化を抑えることができる。
なお、ステアリングホイール11がしきい値以下の操舵角速度ωでゆるやかに操舵されている場合においても、ステアリングホイール11が保舵されている場合と同様に補正操舵エンド角θendcの値が固定される。
つぎに、ステアリングホイール11の操舵が再開されるとき、つぎのようなことが懸念される。すなわち、ステアリングホイール11の操舵が再開される直前に固定されていた補正操舵エンド角θendcの値と、ステアリングホイール11の操舵が再開された直後に操舵エンド角演算部101によって演算される操舵エンド角θendの値とが乖離していることが考えられる。
この点、ステアリングホイール11の操舵が再開されることによって操舵角速度ωがしきい値ωth2を超えたとき、ゲインGの値がたとえば「1」に設定される。このため、ステアリングホイール11の操舵が再開された直後に演算される操舵エンド角θendの値がステアリングホイール11の操舵が再開される直前に固定されていた補正操舵エンド角θendcの値と乖離する場合であれ、操舵エンド角θendの演算周期当たりの変化量はガード処理部230Cによって制限値Δθendに制限される。したがって、制限軸力AF4の演算に使用される最終的な操舵エンド角θendである補正操舵エンド角θendcは、操舵エンド角演算部101により演算される操舵エンド角θendへ向けて、経時的に徐々に変化する。すなわち、補正操舵エンド角θendcの値が急激に変化することが抑制される。
したがって、第8の実施の形態によれば、先の第1の実施の形態の(1),(2)と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(11)ステアリングホイール11のエンド判定などの判定処理を行うことなく、操舵状態が反映される状態変数としての電気信号(ここでは、操舵角速度ω)を使用して操舵エンド角θendを補正することができる。
ちなみに、補正処理部230として、先の図8に示される第1の実施の形態の補正車速演算部113と同様の構成を採用してもよい。ただし、この場合、判定部113Aに代えて、図20に示されるゲイン演算部230Bを設ける。スイッチ113Cは、フラグF3に代えてゲインGを取り込む。また、車速Vを操舵エンド角θendと読み替え、補正車速Vを補正操舵エンド角θendcと読み替える。また、上限値演算部113Dは、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量に対する上限値VULに代えて、操舵エンド角θendの演算周期あたりの変化量に対する上限値を演算する。下限値演算部113Eは、車速一時値Vtempの演算周期当たりの変化量に対する下限値VLLに代えて、操舵エンド角θendの演算周期あたりの変化量に対する下限値を演算する。判定部113Gは、操舵エンド角θendの演算周期当たりの変化量を制限すべき状況であるかどうかを判定し、その判定結果を示すフラグF4の値をセットする。ガード処理部113Hは、車速一時値Vtempに代えて、操舵エンド角θendの演算周期あたりの変化量を上限値または下限値に制限する。このようにしても、先の第1の実施の形態の(1),(2)および第8の実施の形態の(11)と同様の効果を得ることができる。
また、補正処理部230として、先の図12に示される第3の実施の形態の補正処理部160と同様の構成を採用してもよい。ただし、この場合、エンド判定部162および判定部163に代えて、図24に示されるゲイン演算部230Bを設ける。また、増速比νを操舵エンド角θendと読み替え、補正増速比νを補正操舵エンド角θendcと読み替える。また、上限値演算部166は、増速比νの演算周期当たりの変化量に対する上限値νULに代えて、操舵エンド角θendの演算周期あたりの変化量に対する上限値を演算する。下限値演算部113Eは、増速比νの演算周期当たりの変化量に対する下限値νLLに代えて、操舵エンド角θendの演算周期あたりの変化量に対する下限値を演算する。ガード処理部169は、増速比νに代えて、操舵エンド角θendの演算周期あたりの変化量を上限値または下限値に制限する。このようにしても、先の第1の実施の形態の(1),(2)および第8の実施の形態の(11)と同様の効果を得ることができる。
<第9の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置の第9の実施の形態を説明する。本実施の形態は、操舵反力指令値演算部52の構成の点で先の第1の実施の形態と異なる。
図25に示すように、操舵反力指令値演算部52は、加算器241、目標操舵トルク演算部242、トルクフィードバック制御部243、軸力演算部244、目標操舵角演算部245、操舵角フィードバック制御部246、および加算器247を有している。
加算器241は、トルクセンサ34を通じて検出される操舵トルクTとトルクフィードバック制御部243により演算される第1の操舵反力指令値T11 とを加算することにより、ステアリングシャフト12に印加されるトルクとしての入力トルクTin を演算する。
目標操舵トルク演算部242は、加算器241により演算される入力トルクTin に基づき目標操舵トルクT を演算する。目標操舵トルクT とは、ステアリングホイール11に印加すべき操舵トルクTの目標値をいう。目標操舵トルク演算部242は、入力トルクTin の絶対値が大きいほど、より大きな絶対値の目標操舵トルクT を演算する。
トルクフィードバック制御部243は、トルクセンサ34を通じて検出される操舵トルクT、および目標操舵トルク演算部242により演算される目標操舵トルクT を取り込む。トルクフィードバック制御部243は、トルクセンサ34を通じて検出される操舵トルクTを目標操舵トルクT に追従させるべく操舵トルクTのフィードバック制御を通じて第1の操舵反力指令値T11 を演算する。
軸力演算部244は、たとえばピニオン角θ、転舵モータ41の電流Iの値、および車速Vに基づき転舵シャフト14に作用する軸力を演算し、この演算される軸力をトルクに換算したトルク換算値(すなわち、軸力に応じた操舵反力)Tafを演算する。
目標操舵角演算部245は、トルクセンサ34を通じて検出される操舵トルクT、トルクフィードバック制御部243により演算される第1の操舵反力指令値T11 、軸力演算部244により演算されるトルク換算値Taf、および車速センサ501を通じて検出される車速Vを取り込む。目標操舵角演算部245は、これら取り込まれる操舵トルクT、第1の操舵反力指令値T11 、トルク換算値Tafおよび車速Vに基づき、ステアリングホイール11の目標操舵角θ を演算する。
目標操舵角演算部245は、第1の操舵反力指令値T11 および操舵トルクTの総和である入力トルクTin からトルク換算値Taf(軸力に応じた操舵反力)を減算することにより、ステアリングホイール11に対する最終的な入力トルクTin を求める。目標操舵角演算部245は、最終的な入力トルクTin から次式(A6)で表される理想モデルに基づいて目標操舵角θ を演算する。この理想モデルは、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間が機械的に連結されている操舵装置を前提として、入力トルクTin に応じた理想的な転舵角に対応するステアリングホイール11の操舵角を予め実験などによりモデル化したものである。
in =Jθ′′+Cθ′+Kθ …(A6)
ただし、「J」はステアリングホイール11およびステアリングシャフト12の慣性モーメントに対応する慣性係数、「C」は転舵シャフト14のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数(摩擦係数)、「K」はステアリングホイール11およびステアリングシャフト12をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。粘性係数Cおよび慣性係数Jは、車速Vに応じた値となる。また、「θ′′」は操舵角θの二階時間微分値、「θ′」は操舵角θの一階時間微分値である。
操舵角フィードバック制御部246は、操舵角演算部51により演算される操舵角θ、および目標操舵角演算部245により演算される目標操舵角θ を取り込む。操舵角フィードバック制御部246は、操舵角演算部51により演算される実際の操舵角θを目標操舵角θ に追従させるべく操舵角θのフィードバック制御を通じて第2の操舵反力指令値T12 を演算する。
加算器247は、トルクフィードバック制御部243により演算される第1の操舵反力指令値T11 、および操舵角フィードバック制御部246により演算される第2の操舵反力指令値T12 を加算することにより操舵反力指令値Tを演算する。
つぎに、軸力演算部244について詳細に説明する。
図26に示すように、軸力演算部244は、制限軸力演算部251、角度軸力演算部252、電流軸力演算部253、最大値選択部254、軸力配分演算部255、および換算器256を有している。
制限軸力演算部251は、目標ピニオン角演算部により演算される目標ピニオン角θ に基づき制限軸力AF4を演算する。制限軸力演算部251は、制御装置50の記憶装置に格納されたマップM11を使用して制限軸力AF4を演算する。
図27に示すように、マップM11は目標ピニオン角θ と制限軸力AF4との関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有している。すなわち、目標ピニオン角θ の絶対値がしきい値θpth2以下の値である場合、制限軸力AF4の値は「0」に維持される。目標ピニオン角θ の絶対値がしきい値pth2を超える場合、目標ピニオン角θ の絶対値の増加に対して制限軸力AF4の値は急激に増加する。
なお、制限軸力演算部251は、目標ピニオン角演算部により演算される目標ピニオン角θ および車速センサ501を通じて検出される車速Vに基づき制限軸力AF4を演算するようにしてもよい。
角度軸力演算部252は、先の図4に示される第1の実施の形態における角度軸力演算部91と同様の機能を有している。ただし、角度軸力演算部252は、目標ピニオン角θ に基づき転舵シャフト14に作用する軸力の理想値である角度軸力AF1を演算する。
電流軸力演算部253は、先の図4に示される第1の実施の形態における角度軸力演算部91と同様の機能を有している。電流軸力演算部253は、転舵モータ41の電流Iの値に基づき、転舵シャフト14に作用する電流軸力AF2を演算する。
最大値選択部254は、制限軸力演算部251により演算される制限軸力AF4、および角度軸力演算部252により演算される角度軸力AF1を取り込む。最大値選択部254、これら取り込まれる制限軸力AF4および角度軸力AF1のうち絶対値の大きい方の軸力を選択し、この選択される制限軸力AF4または角度軸力AF1を選択軸力AF6として設定する。
軸力配分演算部255は、先の図4に示される第1の実施の形態における軸力配分演算部93と同様の機能を有している。軸力配分演算部255は、車両挙動、操舵状態、あるいは路面状態が反映される各種の状態変数に応じて、選択軸力AF6および電流軸力AF2に対する分配比率を個別に設定する。軸力配分演算部255は、選択軸力AF6および電流軸力AF2に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより、混合軸力AF7を演算する。
換算器256は、軸力配分演算部255により演算される混合軸力AF7をトルクに換算することによりトルク換算値Tafを演算する。
このような構成を前提として、図26に二点鎖線で示すように、軸力演算部244には制限軸力演算部251により演算される制限軸力AF4を補正する補正処理部257が設けられている。補正処理部257は、先の図12に示される第3の実施の形態の補正処理部160と同様の構成を有している。ただし、増速比νを制限軸力AF4と読み替え、補正増速比νを補正制限軸力と読み替える。また、上限値演算部166は、増速比νの演算周期当たりの変化量に対する上限値νULに代えて、制限軸力AF4の演算周期あたりの変化量に対する上限値を演算する。下限値演算部113Eは、増速比νの演算周期当たりの変化量に対する下限値νLLに代えて、制限軸力AF4の演算周期あたりの変化量に対する下限値を演算する。ガード処理部169は、増速比νに代えて、制限軸力AF4の演算周期あたりの変化量を上限値または下限値に制限する。このようにしても、先の第1の実施の形態の(1),(2)と同様の効果を得ることができる。
<他の実施の形態>
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・各実施の形態において、操舵装置10にクラッチを設けてもよい。この場合、図1に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト12とピニオンシャフト13とをクラッチ21を介して連結する。クラッチ21としては、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。制御装置50は、クラッチ21の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ21が切断されるとき、ステアリングホイール11と転舵輪16との間の動力伝達が機械的に切断される。クラッチ21が接続されるとき、ステアリングホイール11と転舵輪16との間の動力伝達が機械的に連結される。
・各実施の形態において、操舵装置10は、車両の進行方向に対する左右2つの転舵輪をそれぞれ独立して転舵させる左右独立型の操舵装置であってもよい。また、四輪自動車において、4つの車輪をそれぞれ独立して転舵させる四輪独立型の操舵装置として構成してもよい。
11…ステアリングホイール
16…転舵輪
31…反力モータ
44…ピニオンシャフト(シャフト)
50…制御装置(操舵制御装置)
101…操舵エンド角演算部(第1の処理部)
104,160,230,257…補正処理部(第2の処理部)
151…第1の処理部を構成する増速比演算部151
152…第1の処理部を構成する除算器
251…制限軸力演算部(第3の処理部)
501…車速センサ

Claims (9)

  1. 転舵輪との間の動力伝達が分離されたステアリングホイールに付与される操舵反力を発生する反力モータを制御する操舵制御装置であって、
    前記反力モータの制御を通じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲を車速の値に応じて変更する第1の処理部と、
    前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、操舵状態あるいは車両状態に応じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の変化の度合いを変化させる第2の処理部と、を有している操舵制御装置。
  2. 前記第1の処理部は、前記車速の値に応じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を演算し、
    前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、前記限界値の演算に使用される前記車速の値を固定する請求項1に記載の操舵制御装置。
  3. 前記第1の処理部は、前記転舵輪の転舵動作に連動して回転するシャフトの回転角を前記車速に応じて演算される前記ステアリングホイールと前記シャフトとの間の増速比で除算することにより、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を演算し、
    前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、前記限界値の演算に使用される増速比の単位時間当たりの変化量を制限する請求項1に記載の操舵制御装置。
  4. 前記第1の処理部は、前記車速の値に応じて前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を演算し、
    前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールがその中立位置を基準とする一定の操舵角に保舵されている場合、前記第1の処理部により演算される限界値の単位時間当たりの変化量を制限する請求項1に記載の操舵制御装置。
  5. 前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトの動作に連動して回転するシャフトの目標回転角および前記車速に基づき前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限すべく前記操舵反力に反映させる前記転舵シャフトの軸力である制限軸力を演算する第3の処理部を有し、
    前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置に達したとき、前記第3の処理部により演算される前記制限軸力の単位時間当たりの変化量を制限する請求項1に記載の操舵制御装置。
  6. 前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の演算に使用される前記車速の値を、車速センサを通じて検出される現在の車速の値へ向けて徐々に変化させる請求項2に記載の操舵制御装置。
  7. 前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値の演算に使用される増速比の値を、前記第1の処理部により演算される現在の増速比の値へ向けて徐々に変化させる請求項3に記載の操舵制御装置。
  8. 前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールがその中立位置を基準とする一定の操舵角に保舵された状態が解除された場合、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界値を、前記第1の処理部により演算される現在の前記限界値へ向けて徐々に変化させる請求項4に記載の操舵制御装置。
  9. 前記第2の処理部は、前記ステアリングホイールの操作位置がその仮想的な操作範囲の限界位置の近傍位置から離れた場合、前記操舵反力に反映させる前記制限軸力の値を、前記第3の処理部により演算される現在の前記制限軸力へ向けて徐々に変化させる請求項5に記載の操舵制御装置。
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