特許 5831406 操舵装置及び操舵制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5831406

(24)【登録日】2015年11月6日

(45)【発行日】2015年12月9日

(54)【発明の名称】操舵装置及び操舵制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20151119BHJP

   B62D 5/00 20060101ALI20151119BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20151119BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20151119BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20151119BHJP

   B62D 137/00 20060101ALN20151119BHJP

【ＦＩ】

   B62D6/00ZYW

   B62D5/00

   B62D101:00

   B62D113:00

   B62D119:00

   B62D137:00

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-195158(P2012-195158)

(22)【出願日】2012年9月5日

(65)【公開番号】特開2014-51128(P2014-51128A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2014年9月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100117075

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 剣太

(72)【発明者】

【氏名】上山 真生

(72)【発明者】

【氏名】国弘 洋司

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 善昭

【審査官】 柳元 八大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１２６２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０７３３７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０６２１４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−２２５７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１１８７８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−００１６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９８３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６２７１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

Ｂ６２Ｄ １３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に設けられ回転操作可能である操舵部材と、
前記操舵部材に対する操舵操作を補助するトルクを発生させるアクチュエータと、
前記操舵操作に関する操舵操作物理量を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に基づいて、前記アクチュエータが発生させるトルクを調節する制御を実行可能である操舵制御装置とを備え、
前記操舵制御装置は、前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に応じて前記操舵部材に付与すべき摩擦制御量に基づいて前記アクチュエータを制御する摩擦制御を実行可能であり、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに応じた前記摩擦制御量の下限値に基づいて前記摩擦制御を実行し、
前記摩擦制御量が作用する方向は、前記検出装置の出力のゼロ点ずれの方向とは逆方向であり、
前記摩擦制御量の符号は、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量の符号とは逆であることを特徴とする、
操舵装置。

【請求項2】

前記摩擦制御量の下限値は、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量を打ち消すために必要とされる制御量に相当する、
請求項１に記載の操舵装置。

【請求項3】

前記操舵制御装置は、前記車両の車速に基づいて、前記摩擦制御量の下限値を変更する、
請求項１又は請求項２に記載の操舵装置。

【請求項4】

前記検出装置は、前記操舵操作物理量として操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵操作物理量として操舵角を検出する操舵角センサとを有し、
前記摩擦制御量の下限値は、前記トルクセンサの出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量を打ち消すために必要とされるトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量と、前記操舵角センサの出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量を打ち消すために必要とされる操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量との和に相当する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の操舵装置。

【請求項5】

前記操舵制御装置は、前記車両の車速に基づいて、前記トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を変更し、前記摩擦制御量の下限値を変更する、
請求項４に記載の操舵装置。

【請求項6】

前記操舵制御装置は、前記車両の車速に基づいて、前記操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を変更し、前記摩擦制御量の下限値を変更する、
請求項４又は請求項５に記載の操舵装置。

【請求項7】

前記操舵制御装置は、前記トルクセンサの出力のゼロ点ずれに起因して検出されうる最大の操舵トルクであるトルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルクが検出された場合、当該トルクゼロ点ずれ最大検出トルク以下の操舵トルクが検出された場合と比較して、前記摩擦制御量の下限値を小さくする、
請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の操舵装置。

【請求項8】

前記操舵制御装置は、前記トルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルクが検出された場合に、前記摩擦制御量の下限値を徐々に変化させる、
請求項７に記載の操舵装置。

【請求項9】

前記操舵制御装置は、前記車両が自動で操舵されている場合に、前記摩擦制御量を前記下限値以下に下げることを許容する、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の操舵装置。

【請求項10】

車両に設けられ回転操作可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操舵操作を補助するトルクを発生させるアクチュエータと、前記操舵操作に関する操舵操作物理量を検出する検出装置とを備える操舵装置を制御し、前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に基づいて、前記アクチュエータが発生させるトルクを調節する制御を実行可能である操舵制御装置であって、
前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に応じて前記操舵部材に付与すべき摩擦制御量に基づいて前記アクチュエータを制御する摩擦制御を実行可能であり、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに応じた前記摩擦制御量の下限値に基づいて前記摩擦制御を実行し、
前記摩擦制御量が作用する方向は、前記検出装置の出力のゼロ点ずれの方向とは逆方向であり、
前記摩擦制御量の符号は、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量の符号とは逆であることを特徴とする、
操舵制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操舵装置及び操舵制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載される従来の操舵装置及び操舵制御装置として、例えば、特許文献１には、操舵制御装置が開示されている。この操舵制御装置は、車両状態を表す情報に基づいて、ステアリングに付与すべき摩擦トルク値を設定し、当該摩擦トルク値に基づいて目標操舵角を設定し、当該目標操舵角と操舵角との偏差に基づいて、付加摩擦トルク値を設定し、当該付加摩擦トルク値に基づいて、アクチュエータによりステアリングに付与される摩擦トルクを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１２６２４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述の特許文献１に記載の操舵制御装置は、上記の構成により操舵保舵時の保舵力低減・安定性向上を図ると共に、車両流れを抑制することができる態様で、制御的に摩擦トルクを付与しているが、例えば、各種センサの性能のばらつきや経年劣化、環境の変化等を考慮すると改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、適正に操舵制御することができる操舵装置及び操舵制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る操舵装置は、車両に設けられ回転操作可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操舵操作を補助するトルクを発生させるアクチュエータと、前記操舵操作に関する操舵操作物理量を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に基づいて、前記アクチュエータが発生させるトルクを調節する制御を実行可能である操舵制御装置とを備え、前記操舵制御装置は、前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に応じて前記操舵部材に付与すべき摩擦制御量に基づいて前記アクチュエータを制御する摩擦制御を実行可能であり、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに応じた前記摩擦制御量の下限値に基づいて前記摩擦制御を実行することを特徴とする。

【0007】

また、上記操舵装置では、前記摩擦制御量の下限値は、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量を打ち消すために必要とされる制御量に相当するものとすることができる。

【0008】

また、上記操舵装置では、前記操舵制御装置は、前記車両の車速に基づいて、前記摩擦制御量の下限値を変更するものとすることができる。

【0009】

また、上記操舵装置では、前記検出装置は、前記操舵操作物理量として操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵操作物理量として操舵角を検出する操舵角センサとを有し、前記摩擦制御量の下限値は、前記トルクセンサの出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量を打ち消すために必要とされるトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量と、前記操舵角センサの出力のゼロ点ずれに起因して前記アクチュエータが発生させる制御量を打ち消すために必要とされる操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量との和に相当するものとすることができる。

【0010】

また、上記操舵装置では、前記操舵制御装置は、前記車両の車速に基づいて、前記トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を変更し、前記摩擦制御量の下限値を変更するものとすることができる。

【0011】

また、上記操舵装置では、前記操舵制御装置は、前記車両の車速に基づいて、前記操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を変更し、前記摩擦制御量の下限値を変更するものとすることができる。

【0012】

また、上記操舵装置では、前記操舵制御装置は、前記トルクセンサの出力のゼロ点ずれに起因して検出されうる最大の操舵トルクであるトルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルクが検出された場合、当該トルクゼロ点ずれ最大検出トルク以下の操舵トルクが検出された場合と比較して、前記摩擦制御量の下限値を小さくするものとすることができる。

【0013】

また、上記操舵装置では、前記操舵制御装置は、前記トルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルクが検出された場合に、前記摩擦制御量の下限値を徐々に変化させるものとすることができる。

【0014】

また、上記操舵装置では、前記操舵制御装置は、前記車両が自動で操舵されている場合に、前記摩擦制御量を前記下限値以下に下げることを許容するものとすることができる。

【0015】

上記目的を達成するために、本発明に係る操舵制御装置は、車両に設けられ回転操作可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操舵操作を補助するトルクを発生させるアクチュエータと、前記操舵操作に関する操舵操作物理量を検出する検出装置とを備える操舵装置を制御し、前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に基づいて、前記アクチュエータが発生させるトルクを調節する制御を実行可能である操舵制御装置であって、前記検出装置により検出された前記操舵操作物理量に応じて前記操舵部材に付与すべき摩擦制御量に基づいて前記アクチュエータを制御する摩擦制御を実行可能であり、前記検出装置の出力のゼロ点ずれに応じた前記摩擦制御量の下限値に基づいて前記摩擦制御を実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る操舵装置及び操舵制御装置は、適正に操舵制御することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、実施形態に係る操舵装置の概略構成を表す概略構成図である。

【図2】図２は、実施形態に係るＥＰＳ制御ＥＣＵの概略構成の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態に係る操舵装置のＥＰＳ制御ＥＣＵによる制御の一例を説明するフローチャートである。

【図4】図４は、実施形態に係る操舵装置の動作を説明するタイムチャートである。

【図5】図５は、実施形態に係る操舵装置の動作を説明するタイムチャートである。

【図6】図６は、変形例に係る操舵装置の概略構成を表す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

【0019】

［実施形態］
図１は、実施形態に係る操舵装置の概略構成を表す概略構成図である。図２は、実施形態に係るＥＰＳ制御ＥＣＵの概略構成の一例を示すブロック図である。図３は、実施形態に係る操舵装置のＥＰＳ制御ＥＣＵによる制御の一例を説明するフローチャートである。図４、図５は、実施形態に係る操舵装置の動作を説明するタイムチャートである。図６は、変形例に係る操舵装置の概略構成を表す概略構成図である。

【0020】

図１に示す本実施形態の操舵装置１は、車両２に搭載され、車両２の操舵輪３を操舵するための装置である。本実施形態の操舵装置１は、車両２の操舵力を電動機等の動力により補助するいわゆる電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）である。操舵装置１は、運転者から操舵部材としてのステアリングホイール（以下、特に断りのない限り「ステアリング」と略記する。）４に加えられた操舵力に応じた操舵補助力を得られるように電動機等を駆動することにより、運転者のステアリング操作（操舵操作）を補助する。

【0021】

そして、本実施形態の操舵装置１は、典型的には、トルクセンサや操舵角センサ等の検出装置の出力のゼロ点ずれによって発生する制御量に対して、ステアリング系の機械的な摩擦の大小に拠らず、耐車両流れ性能に影響を与えないように補償するものである。操舵装置１は、典型的には、検出装置の出力のゼロ点ずれに対し、それより大きな摩擦特性を摩擦制御によって制御的に付与することにより、制御自前で操舵保持力を確保する。この場合、操舵装置１は、例えば、車速に応じて、摩擦特性、言い換えれば、摩擦制御における制御量を可変とするようにしてもよい。また、操舵装置１は、例えば、トルクセンサ最大ずれ量（トルクゼロ点ずれ最大検出トルク）より大きい操舵トルク領域、言い換えれば、運転者による操舵操作が行われた推定できる操舵領域である場合には、摩擦制御における制御量を絞るようにしてもよい。また、操舵装置１は、例えば、レーンキーピングアシスト等の自動操舵によって、修正操舵が入るような場合にも摩擦制御における制御量を絞るようにしてもよい。

【0022】

以下、図１を参照して操舵装置１の各構成を具体的に説明する。操舵装置１は、図１に示すように、操舵部材としてのステアリング４と、操舵軸部としてのステアリングシャフト（以下、特に断りのない限り「シャフト」と略記する。）５と、Ｒ＆Ｐギヤ機構（以下、特に断りのない限り「ギヤ機構」と略記する。）６と、左右一対のタイロッド７と、アクチュエータとしてのＥＰＳ装置８と、検出装置９と、操舵制御装置としてのＥＰＳ制御ＥＣＵ１０とを備える。

【0023】

ステアリング４は、回転軸線Ｘ１周り方向に回転操作可能な部材であり、車両の運転席に設けられる。運転者は、回転軸線Ｘ１を回転中心としてこのステアリング４を回転操作することでステアリング操作（操舵操作）を行うことができる。つまり、操舵装置１が搭載された車両は、運転者によってこのステアリング４が操作されることで、操舵輪３が操舵（転舵）される。

【0024】

シャフト５は、ステアリング４の回転軸部をなすものである。シャフト５は、一端がステアリング４と連結され、他端がギヤ機構６と連結される。つまり、ステアリング４は、このシャフト５を介してギヤ機構６に接続される。シャフト５は、運転者によるステアリング４の回転操作に伴って、ステアリング４と共に中心軸線周り方向に回転可能である。シャフト５は、例えば、アッパシャフト、インタミシャフト、ロアシャフトなどの複数の部材に分割されていてもよい。

【0025】

ギヤ機構６は、シャフト５と一対のタイロッド７とを機械的に連結するものである。ギヤ機構６は、例えば、いわゆるラックアンドピニオン方式の歯車機構を有し、シャフト５の中心軸線周り方向の回転運動を一対のタイロッド７の左右方向（典型的には車両２の車幅方向に相当）の直線的な運動に変換する。

【0026】

一対のタイロッド７は、それぞれ基端部がギヤ機構６に連結され、先端部をなすタイロッドエンドがナックルアームを介して各操舵輪３に連結される。つまり、ステアリング４は、シャフト５、ギヤ機構６及び各タイロッド７等を介して各操舵輪３に連結される。

【0027】

ＥＰＳ装置８は、運転者によるステアリング４に対するステアリング操作（操舵操作）を補助するものであり、当該ステアリング操作を補助するためのトルクを発生させるものである。ＥＰＳ装置８は、運転者によりステアリング４に入力される操舵力（操舵トルク）を補助する操舵補助力（アシストトルク）を出力する。言い換えれば、ＥＰＳ装置８は、車両２の操舵輪３を電動機等によって駆動することで運転者のステアリング操作を支援する。ＥＰＳ装置８は、アシストトルクをシャフト５に作用させることで運転者のステアリング操作をアシストする。ここでアシストトルクは、運転者によりステアリング４に入力される操舵力に相当する操舵トルクを補助するトルクである。

【0028】

ここでのＥＰＳ装置８は、電動機としてのモータ１１と、減速機１２とを有する。本実施形態のＥＰＳ装置８は、例えば、インタミシャフトなどのシャフト５にモータ１１が設けられたコラムＥＰＳ装置であり、すなわち、いわゆるコラムアシスト式のアシスト機構である。

【0029】

モータ１１は、電力が供給されることで回転動力（モータトルク）を発生させるコラムアシスト用電動モータであり、例えば、操舵補助力としてアシストトルクを発生するものである。モータ１１は、減速機１２等を介してシャフト５に動力伝達可能に接続され、減速機１２等を介してシャフト５に操舵補助力を付与する。減速機１２は、モータ１１の回転動力を減速してシャフト５に伝達する。

【0030】

ＥＰＳ装置８は、モータ１１が回転駆動することにより、モータ１１が発生させた回転動力（トルク）が減速機１２を介してシャフト５に伝達され、これにより操舵アシストを行う。このとき、モータ１１が発生させた回転動力は、減速機１２にて減速されトルクが増大されてシャフト５に伝達される。このＥＰＳ装置８は、後述のＥＰＳ制御ＥＣＵ１０に電気的に接続され、モータ１１の駆動が制御される。

【0031】

検出装置９は、操舵操作に関する操舵操作物理量を検出するものである。検出装置９によって検出される操舵操作物理量としては、例えば、操舵トルク、操舵角（絶対角、相対角）等のいずれか１つを含んでいてもよい。ここでは、検出装置９は、トルクセンサ１３、操舵角センサ１４、回転角センサ１５等を含んで構成される。

【0032】

トルクセンサ１３は、操舵操作物理量として操舵トルクを検出するものである。ここでは、トルクセンサ１３は、シャフト５に作用するトルク、言い換えれば、シャフト５に生じるトルクを検出する。トルクセンサ１３は、例えば、ＥＰＳ装置８の一部を構成する捩れ部材であるトーションバー（不図示）に作用するトルクを検出する。このトルクセンサ１３により検出された操舵トルク（検出トルク）は、典型的には、運転者からステアリング４に入力される操舵力に応じてシャフト５に作用するドライバ操舵トルクや操舵輪３への路面外乱入力等に応じて操舵輪３側からタイロッドエンドを介してシャフト５に入力される外乱トルクなどが反映されたトルクである。トルクセンサ１３は、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０と電気的に接続されており、検出した操舵トルクに応じた検出信号をＥＰＳ制御ＥＣＵ１０に出力する。トルクセンサ１３が検出した操舵トルクは、例えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０によるアシスト制御等に用いることができる。

【0033】

操舵角センサ１４は、操舵操作物理量として操舵角（絶対角）を検出するものである。操舵角センサ１４は、ステアリング４の回転角度である操舵角（ハンドル操舵角）を検出する。操舵角センサ１４は、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０と電気的に接続されており、検出した操舵角に応じた検出信号をＥＰＳ制御ＥＣＵ１０に出力する。操舵角センサ１４が検出した操舵角は、例えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０によるハンドル戻し制御、摩擦制御等に用いることができる。

【0034】

回転角センサ１５は、モータ１１のロータ軸の回転角を検出するものである。回転角センサ１５は、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０と電気的に接続されており、検出した回転角に応じた検出信号をＥＰＳ制御ＥＣＵ１０に出力する。回転角センサ１５が検出した回転角は、例えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０によるモータ１１への電流制御（出力制御）に用いられる。また、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、この回転角センサ１５が検出した回転角に基づいて操舵角（相対角）を算出することもできる。この回転角センサ１５が検出した回転角に基づいた操舵角（相対角）は、例えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０による摩擦制御等に用いることができる。

【0035】

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、ＥＰＳ装置８の駆動を制御するものである。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、上述の検出装置９（トルクセンサ１３、操舵角センサ１４、回転角センサ１５）等の種々のセンサやＥＰＳ装置８が電気的に接続される。ここでは、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、上述の検出装置９に加えて、さらに、車速センサ１６、前方検出装置１７等が電気的に接続される。車速センサ１６は、車両２の走行速度である車速を検出するものである。前方検出装置１７は、車両２の進行方向前方側の状況を検出する。前方検出装置１７は、例えば、ミリ波レーダ、レーザや赤外線などを用いたレーダ、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）レーダ等の近距離用レーダ、可聴域の音波又は超音波を用いたソナー、ＣＣＤカメラなどの撮像装置により車両２の走行方向前方を撮像した画像データを解析することで車両２の進行方向前方側の状況を検出する画像認識装置等を用いてもよい。前方検出装置１７は、車両２の進行方向前方側の状況として、例えば、車両２の進行方向前方側の周辺物体（障害物や前走車等）の有無、検出した周辺物体と車両２との相対位置関係を示す相対物理量、車両２が走行する道路の形状、レーン等のうちの少なくとも１つを検出するようにしてもよい。

【0036】

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、種々のセンサから検出結果に対応した電気信号（検出信号）が入力され、入力された検出結果に応じてＥＰＳ装置８に駆動信号を出力しその駆動を制御する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、検出装置９により検出された操舵操作物理量に基づいて、ＥＰＳ装置８が発生させるトルクを調節する制御を実行可能である。なお、このＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、操舵装置１を搭載する車両２の各部を制御するＥＣＵと電気的に接続され、このＥＣＵを介して相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成としてもよいし、あるいは、このＥＣＵと一体で構成されてもよい。

【0037】

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、トルクセンサ１３により検出された操舵トルク等に基づいて、ＥＰＳ装置８を制御し、当該ＥＰＳ装置８が発生させシャフト５に作用させるアシストトルクを調節し制御する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、モータ１１への供給電流であるモータ供給電流を調節することでモータ１１の出力トルクを調節し、アシストトルクを調節する。ここでモータ供給電流は、ＥＰＳ装置８が要求される所定のトルクを発生させることができる大きさの電流である。このとき、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、回転角センサ１５により検出された回転角等に基づいて、モータ１１へのモータ供給電流を制御する。

【0038】

上記のように構成される操舵装置１は、運転者からステアリング４に入力された操舵トルクと共に、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０の制御によってＥＰＳ装置８が発生させるトルク等がシャフト５に作用する。そして、操舵装置１は、シャフト５からギヤ機構６を介してタイロッド７に操舵力、操舵補助力が作用すると、このタイロッド７が運転者によるドライバ操舵トルクとＥＰＳ装置８が発生させるトルクとに応じた大きさの軸力によって左右方向に変位し操舵輪３が転舵される。この結果、操舵装置１は、運転者からステアリング４に入力される操舵力と、ＥＰＳ装置８が発生させる操舵補助力とによって操舵輪３を転舵することができ、これにより、運転者によるステアリング操作を補助することができ、ステアリング操作に際して運転者の負担を軽減することができる。

【0039】

そして、本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、ＥＰＳ装置８が発生させるトルクを調節する制御として、例えば、上記のようなアシスト制御の他に、ハンドル戻し制御、摩擦制御等を実行することができる。

【0040】

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、トルクセンサ１３が検出する操舵操作物理量としての操舵トルクに基づいて、種々の手法を用いてアシスト制御を実行する。アシスト制御は、上述したように、運転者によるステアリング４の操舵操作を補助（アシスト）する制御である。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、基本的には、トルクセンサ１３により検出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクに応じたアシストトルクをＥＰＳ装置８が発生するようにモータ１１を制御する。より詳細には、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、トルクセンサ１３が検出する操舵トルクと、車速センサ１６が検出する車速とに基づいて、ＥＰＳ装置８を制御しアシストトルクを調節するようにしてもよい。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、操舵トルク、車速に基づいて、制御マップなどを用いて、アシスト制御における基本アシスト制御量として、基本となる目標のアシストトルクを算出し、これに基づいてＥＰＳ装置８を制御する。ここでの制御マップは、操舵トルクと車速とステアリング４に対する操舵操作を補助するための基本となる目標のアシストトルク（基本アシスト制御量）との相関関係が予め規定されたものである。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、トルクセンサ１３が検出する操舵トルクが大きくなるにしたがってアシストトルクを相対的に大きくし、車速センサ１６が検出する車速が高くなるにしたがって当該アシストトルクを相対的に小さくするようにしてもよい。

【0041】

また、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、操舵角センサ１４が検出する操舵操作物理量としての操舵角（絶対角）に基づいて、種々の手法を用いてハンドル戻し制御を実行する。ハンドル戻し制御は、ＥＰＳ装置８によってステアリング４の中立点方向にハンドル戻しトルクを付与することで、ステアリング４を滑らかに中立位置側に戻す制御、さらに言えば、ステアリング４の中立位置側への切り戻し操作を補助する制御である。ここで、ステアリング４の中立位置とは、ステアリング４の操舵角が０°となる位置である。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、基本的には、操舵角センサ１４により検出された操舵角に基づいて、操舵角に応じたハンドル戻しトルクをＥＰＳ装置８が発生するようにモータ１１を制御する。より詳細には、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、操舵角センサ１４が検出する操舵角と、車速センサ１６が検出する車速とに基づいて、ＥＰＳ装置８を制御しハンドル戻しトルクを調節するようにしてもよい。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、操舵角、車速に基づいて、制御マップなどを用いて、ハンドル戻し制御におけるハンドル戻し制御量として、目標のハンドル戻しトルクを算出し、これに基づいてＥＰＳ装置８を制御する。ここでの制御マップは、操舵角と車速とステアリング４を滑らかに中立位置に戻すための目標のハンドル戻しトルク（ハンドル戻し制御量）との相関関係が予め規定されたものである。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、操舵角センサ１４が検出する操舵角が大きくなるにしたがってハンドル戻しトルクを相対的に大きくし、車速センサ１６が検出する車速が高くなるにしたがって当該ハンドル戻しトルクを相対的に小さくするようにしてもよい。また、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、車速センサ１６が検出する車速が予め設定される所定速度以下である場合（例えば、車両２が停車している場合）に当該ハンドル戻しトルクを０にするようにしてもよい。

【0042】

さらに、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、検出装置９が検出する操舵操作物理量としての操舵角に基づいて、種々の手法を用いて摩擦制御を実行する。ここでは、検出装置９が検出する操舵角としては、操舵角センサ１４が検出する操舵角（絶対角）、回転角センサ１５が検出した回転角に応じた操舵角（相対角）のいずれを用いてもよい。摩擦制御は、例えば、検出装置９が検出した操舵角に基づいて、ＥＰＳ装置８によって弾性摩擦を模擬する摩擦トルクを付与することで、ステアリング系の摩擦を制御的に付与、補償する制御である。つまり、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、検出装置９により検出された操舵角に応じてステアリング４に付与すべき摩擦制御量としての摩擦トルクを決定し、決定した摩擦トルクに基づいてＥＰＳ装置８を制御する摩擦制御を実行可能である。より詳細には、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、検出装置９が検出する操舵角と、車速センサ１６が検出する車速とに基づいて、ステアリング４に付与すべき摩擦トルクを設定し、これに基づいてＥＰＳ装置８を制御するようにしてもよい。この場合、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、設定した摩擦トルクに基づいて目標操舵角を設定し、当該目標操舵角と実際の操舵角との偏差に基づいて、付加摩擦トルク値を設定する。そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、設定した付加摩擦トルク値に基づいてＥＰＳ装置８を制御し、このＥＰＳ装置８によりステアリング４に付与される摩擦トルク（摩擦制御量）を制御する。

【0043】

以下、摩擦制御の一例をより詳細に説明する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、検出装置９が検出する操舵角と車速センサ１６が検出する車速とに基づいて、ステアリング４に付与されるべき摩擦トルクを演算（設定）する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、操舵角、車速に基づいて、制御マップなどを用いて、摩擦制御における摩擦制御量として、目標の摩擦トルクを算出する。ここでの制御マップは、操舵角と車速とステアリング４に付与されるべき目標の摩擦トルク（摩擦制御量）との相関関係が予め規定されたものである。この場合、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、同一の操舵角の場合、車速が高いときの方が、車速が低いときよりも摩擦トルクを相対的に大きくするようにしてもよい。これは、高速域や中速域では、直進安定性向上や、操舵保舵時の保舵力低減・安定性向上を図る観点からある程度の摩擦トルクが発生する方が好ましい一方、低速域では、摩擦トルクが大きいと運転者に摩擦感を与え、操舵感が悪化するからである。また、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、車速が同一である又は同一車速域にある場合、操舵角の大きさが大きいときの方が、操舵角の大きさが小さいときよりも摩擦トルクを相対的に大きくするようにしてもよい。これは、操舵角の大きさが大きいときは、操舵角の大きさが小さいときよりも、操舵輪３の転舵角が大きいために大きい横力が発生し易く、それ故に、操舵保舵時の保舵力低減・安定性向上を図る観点から、より大きな摩擦トルクが必要となるからである。

【0044】

そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、摩擦トルクに基づいて目標操舵角を設定する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、上記のようにして演算された摩擦トルクと、予め設定されるゲインを用いて、偏差上限値を演算する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、下記の数式（１）を用いて偏差上限値を演算する。数式（１）において、「Δ」は偏差上限値、「Ｔｔ」は演算された摩擦トルク、「Ｋ」はゲインを表す。ゲインＫは、操舵系の剛性等を考慮して決定される任意の固定値であってよい。なお、ゲインＫは、例えば、操舵系の剛性が一番低いと考えられる部位（一般的にはトーションバー）の捻り剛性よりも高い方が望ましい。なおここでは、Ｔｔ及びＫは正の値であり、偏差上限値Δは正の値である。

Δ＝Ｔｔ／Ｋ ・・・ （１）

【0045】

そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、操舵角θ（今回周期の値）と、演算された偏差上限値Δと、現在の目標操舵角（初期値は０であってもよし、最初に検出された操舵角であってもよい。）θｔとが、θ＞θｔ＋Δなる関係であるか否かを判定する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、θ＞θｔ＋Δである場合、目標操舵角θｔが、操舵角θと偏差上限値Δとを用いて、θｔ＝θ−Δなる式により、新たな値に変更される。すなわち、目標操舵角θｔから操舵角θを引いた偏差Δθ（＝θｔ−θ）が、Δθ＜−Δの場合には、目標操舵角θｔが、θｔ＝θ−Δに変更（更新）される。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、θ≦θｔ＋Δである場合、操舵角θ（今回周期の値）と、演算された偏差上限値Δと、現在の目標操舵角θｔとが、θ＜θｔ−Δなる関係であるか否かを判定する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、θ＜θｔ−Δである場合、目標操舵角θｔが、操舵角θと偏差上限値Δとを用いて、θｔ＝θ＋Δなる式により、新たな値に変更される。すなわち、目標操舵角θｔから操舵角θを引いた偏差Δθ（＝θｔ−θ）が、Δθ＞Δの場合には、目標操舵角θｔが、θｔ＝θ＋Δに変更（更新）される。なお、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、θ≧θｔ−Δである場合、現在の目標操舵角θｔを変更せずに維持する。すなわち、目標操舵角θｔから操舵角θを引いた偏差Δθ（＝θｔ−θ）が、−Δ≦Δθ≦Δの場合には、目標操舵角θｔが変更されずに維持される。

【0046】

そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、目標操舵角θｔに基づいて付加摩擦トルクＴｃを設定する。付加摩擦トルクＴｃは、例えば、操舵角θと、上記のようにして演算された目標操舵角θｔと、ゲインＫ（＝Ｔｔ／Δ）とを用いて、Ｔｃ＝Ｋ・Δθなる式、すなわち、Ｔｃ＝Ｋ（θｔ−θ）なる式により演算される。なお、ここで用いられるゲインＫは、上述の目標操舵角演算で用いられたゲインＫと同一である。

【0047】

そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、この付加摩擦トルクＴｃに基づいてＥＰＳ装置８を制御し、このＥＰＳ装置８によりステアリング４に付与される摩擦トルク（摩擦制御量）を制御する。したがって、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、上述のようにして、制御的に摩擦トルクを生成するので、車速や操舵角のような車両状態に応じて最適な大きさ・方向の摩擦トルクをステアリング４に付与することができる。

【0048】

なおここでは、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、保持摩擦制御量の出力に遅れが生じることを抑制するため、摩擦制御量に対して車両のヨー共振周波数（例えば、１．０〜１．５Ｈｚ程度）のローパスフィルタ等をかけないようにすることが好ましい。なおこの場合であっても、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、摩擦制御量に対してノイズ除去を目的とした数１０Ｈｚ以上のローパスフィルタをかけるようにしてもよい。また、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、上記偏差上限値Δを所定の固定値とし、その代わり、ゲインＫを可変値としてもよい。

【0049】

以下、図２のブロック図を参照して、上記のような制御を実現するためのＥＰＳ制御ＥＣＵ１０の概略構成の一例を説明する。

【0050】

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、機能概念的に、操舵感実現部１０ａ、車両流れ抑制部１０ｂ、加算器１０ｃ、電流演算部１０ｄ等を含んで構成される。

【0051】

操舵感実現部１０ａは、アシスト制御部１０ｅと、ハンドル戻し制御部１０ｆと、加算器１０ｇとを含んで構成される。

【0052】

アシスト制御部１０ｅ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ものである。アシスト制御部１０ｅは、トルクセンサ１３から操舵トルクに応じた検出信号が入力され、車速センサ１６から車速に応じた検出信号が入力される。アシスト制御部１０ｅは、入力された検出信号に基づいて、上述のように基本アシスト制御量として基本となる目標のアシストトルクを演算し、当該アシストトルクに応じた電流指令値信号を加算器１０ｇに出力する。

【0053】

ハンドル戻し制御部１０ｆは、ハンドル戻し制御におけるハンドル戻し制御量を算出するものである。ハンドル戻し制御部１０ｆは、操舵角センサ１４から操舵角（絶対角）に応じた検出信号が入力され、車速センサ１６から車速に応じた検出信号が入力される。ハンドル戻し制御部１０ｆは、入力された検出信号に基づいて、上述のようにハンドル戻し制御量として目標のハンドル戻しトルクを演算し、当該ハンドル戻しトルクに応じた電流指令値信号を加算器１０ｇに出力する。

【0054】

加算器１０ｇは、アシスト制御部１０ｅからアシストトルクに応じた電流指令値信号が入力され、ハンドル戻し制御部１０ｆからハンドル戻しトルクに応じた電流指令値信号が入力される。加算器１０ｇは、入力された電流指令値信号に基づいて、目標のアシストトルクと目標のハンドル戻しトルクとを加算した目標の操舵感実現トルク（操舵感実現制御量）を演算し、当該操舵感実現トルクに応じた電流指令値信号を加算器１０ｃに出力する。

【0055】

車両流れ抑制部１０ｂは、摩擦制御における摩擦制御量を算出する摩擦制御部１０ｈを含んで構成される。摩擦制御部１０ｈは、検出装置９（操舵角センサ１４、あるいは、回転角センサ１５）から操舵角に応じた検出信号が入力され、車速センサ１６から車速に応じた検出信号が入力される。摩擦制御部１０ｈは、入力された検出信号に基づいて、上述のように摩擦制御量（言い換えれば、車両流れ抑制制御量）として目標の摩擦トルクを演算し、当該摩擦トルク（付加摩擦トルク）に応じた電流指令値信号を加算器１０ｃに出力する。

【0056】

加算器１０ｃは、加算器１０ｇから操舵感実現トルクに応じた電流指令値信号が入力され、摩擦制御部１０ｈから摩擦トルクに応じた電流指令値信号が入力される。加算器１０ｃは、入力された電流指令値信号に基づいて、目標の操舵感実現トルクと目標の摩擦トルクとを加算した最終的な目標トルク（最終的な操舵制御量）を演算し、当該最終的な目標トルクに応じた電流指令値信号を電流演算部１０ｄに出力する。

【0057】

電流演算部１０ｄは、加算器１０ｃから最終的な目標トルクに応じた電流指令値信号が入力される。電流演算部１０ｄは、入力された検出信号に基づいて、モータ駆動デューティを演算する。電流演算部１０ｄは、最終的な目標トルクに応じた電流指令値信号が示す電流と、現時点で実際にモータ１１に供給している電流（検出値）との差に基づいて、モータ駆動デューティを演算する。この際、モータ駆動デューティは、回転角センサ１５からのモータ１１の回転角を考慮して決定されてもよい。そして、電流演算部１０ｄは、このようにして演算・出力されるモータ駆動デューティに従ってＥＰＳ装置８のモータ１１を制御する。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、上記のようなアシスト制御、ハンドル戻し制御、摩擦制御が実現される。

【0058】

ここで、本実施形態のようにＥＰＳ装置８を備える操舵装置１は、検出装置９を構成するトルクセンサ１３、操舵角センサ１４の出力のゼロ点ずれ等の影響により車両流れ性能に低下が生じるおそれがある。検出装置９を構成するトルクセンサ１３、操舵角センサ１４は、ステアリング４に作用するトルクが０であるとき、ステアリング４が中立位置にあるときに、それぞれゼロ点に対応する基準電圧を出力するように設定されている。しかしながら、トルクセンサ１３、操舵角センサ１４は、センサの個々の性能のばらつきや経年劣化、環境の変化等により、ステアリング４に作用するトルクが０であるとき、ステアリング４が中立位置にあるときであっても、ゼロ点に対応する基準電圧を出力しない場合がある。このような現象におけるずれを出力のゼロ点ずれという。

【0059】

これに対して、操舵装置１は、例えば、上記のようなセンサ誤差範囲内には不感帯を設け、このような不感帯ではＥＰＳ装置８による制御量としてトルクを出力しないようにする、もしくは、ステアリング系の機械的な摩擦を保持力として車両挙動に影響を与えない範囲内の制御量しか出力しないようにすることも可能である。しかしながらこの場合、ステアリング系の機械的な摩擦を正確に見積もることが困難であり、また、ばらつきや経年劣化、環境の変化に限らず、部分的な故障の可能性も考慮して、現実的に起こりうる最低現の機械的な摩擦力よりも遥かに低い制御量に制限する必要がある。このため、このような場合、上記のようなセンサからの信号をもとに出力するアシスト制御やハンドル戻し制御等の制御は、それぞれゼロ点ずれが起こりうる範囲内では、制御量が大幅に制限され、十分な制御効果を確保することができないおそれがある。

【0060】

本実施形態の操舵装置１は、検出装置９の出力のゼロ点ずれによって発生する制御量に対する保持力を制御自前で確保することにより、ゼロ点ずれが起こりうる範囲内でも、ステアリング系の機械的な摩擦を超える大きな制御量の設定を可能とするものである。

【0061】

具体的には、本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、摩擦制御では、検出装置９の出力のゼロ点ずれに基づいて摩擦トルク（摩擦制御量）の下限値（以下、「摩擦トルク下限値」という場合がある。）を設定し、摩擦トルクがこの摩擦トルク下限値以下とならないように摩擦制御を実行する。つまり、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、検出装置９の出力のゼロ点ずれに応じた摩擦トルク下限値に基づいて摩擦制御を実行する。さらに言えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、制御自身で手放し車両流れに対する保持力を確保するために、摩擦制御において検出装置９の出力のゼロ点ずれに応じた摩擦トルク下限値を規定する。

【0062】

ここで、摩擦トルク下限値（摩擦制御量の下限値）は、検出装置９の出力のゼロ点ずれに起因してＥＰＳ装置８が発生させる制御量（トルク）を打ち消すために必要とされる制御量（トルク）に相当する。本実施形態の摩擦トルク下限値は、トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量と操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量との和に相当するように設定される。

【0063】

上記トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量は、検出装置９を構成するトルクセンサ１３の出力のゼロ点ずれに起因してＥＰＳ装置８が発生させる制御量を打ち消すために必要とされる制御量に相当する。つまり、トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量は、トルクセンサ１３の出力のゼロ点ずれに起因してアシスト制御によりＥＰＳ装置８が発生させるアシストトルクを打ち消すために必要とされるトルクである。

【0064】

上記操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量は、検出装置９を構成する操舵角センサ１４の出力のゼロ点ずれに起因してＥＰＳ装置８が発生させる制御量を打ち消すために必要とされる制御量に相当する。つまり、操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量は、操舵角センサ１４の出力のゼロ点ずれに起因してハンドル戻し制御によりＥＰＳ装置８が発生させるハンドル戻しトルクを打ち消すために必要とされるトルクである。

【0065】

トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量、操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量は、例えば、実車評価等に基づいて、予めそれぞれの出力のゼロ点ずれに起因して発生しうる最大の制御量を特定しておき、このゼロ点ずれに起因して発生しうる最大の制御量に応じて固定値として記憶部に記憶しておけばよい。言い換えれば、摩擦トルク下限値は、例えば、実車評価等に基づいてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量、操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を特定し、これに基づいて予め固定値として記憶部に記憶しておけばよい。

【0066】

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０の摩擦制御部１０ｈは、上記のように規定される摩擦トルク下限値を用いて摩擦制御を実行する。摩擦制御部１０ｈは、摩擦制御によって実際に付与される摩擦トルクがこの摩擦トルク下限値以下とならないように、摩擦トルクを設定し、当該摩擦制御を実行する。

【0067】

この場合、摩擦制御部１０ｈは、例えば、図３のフローチャートに示すように、まず、検出装置９（操舵角センサ１４、あるいは、回転角センサ１５）によって検出される操舵角と、車速センサ１６によって検出される車速とに基づいて、摩擦制御量としての目標の摩擦トルクを算出する（ステップＳＴ１）。

【0068】

そして、摩擦制御部１０ｈは、ステップＳＴ１で算出された目標の摩擦トルクに対して、ゼロ点ずれに応じて設定される摩擦トルク下限値によるガード処理を行って（ステップＳＴ２）、その後の演算を行う。これにより、摩擦制御部１０ｈは、摩擦制御によって実際に付与される摩擦トルクがこの摩擦トルク下限値以下とならないように制限することができる。

【0069】

この結果、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、上述したゲインＫ等の設定にかかわらず、摩擦制御によって付与される摩擦トルクが、検出装置９の出力のゼロ点ずれに応じた摩擦トルク下限値以下にならないように制限することができる。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、機械的な構成とは異なり、摩擦制御自体が経年劣化や環境の変化により劣化したりすることはないので、摩擦制御による摩擦トルクの下限値補償を容易に実現することができる。

【0070】

したがって、操舵装置１は、検出装置９の出力のゼロ点ずれによって発生する制御量に対して、ステアリング系の機械的な摩擦の大小に拠らずに、ゼロ点ずれによって発生する制御量より大きな摩擦特性を、摩擦制御による摩擦トルクによって制御的に付与することができる。これにより、操舵装置１は、制御自前でゼロ点ずれに対する操舵保持力を確保することができる。この結果、操舵装置１は、各種センサの性能のばらつきや経年劣化、環境の変化等にかかわらず、適正に操舵制御することができ、例えば、ＥＰＳ装置８を制御することによって耐車両流れ性能を低下させないように補償することができる。

【0071】

次に、図４、図５のタイムチャートを参照して、操舵装置１の動作の一例を説明する。

【0072】

図４は、横軸を時間軸とし、縦軸を操舵トルク、制御量、操舵角としている。図４は、一例として、環境変化によりトルクセンサ１３に温度ドリフトによるゼロ点ずれが発生した場合を例示している。

【0073】

図４に示すように、操舵装置１は、時刻ｔ１１でトルクセンサ１３に温度ドリフトによるゼロ点ずれが発生すると、トルクセンサ１３が検出する操舵トルクにゼロ点ずれが発生する（図４中の実線Ｌ１１参照）。すると、操舵装置１は、トルクセンサ１３が検出する操舵トルクの変化に伴い、ゼロ点ずれに応じてアシスト制御による基本アシスト制御量が出力される（図４中の実線Ｌ１２参照）。これにより、操舵装置１は、ＥＰＳ装置８がこのトルクセンサ１３の出力のゼロ点ずれに応じたアシストトルクを発生させる。

【0074】

そして、操舵装置１は、時刻ｔ１２でＥＰＳ装置８が発生させるアシストトルクがステアリング系の実際の機械的な摩擦トルクを乗り越えると、ステアリング４の操舵角が変化する（図４中の実線Ｌ１３参照）。操舵装置１は、ステアリング４の操舵角が変化すると、この操舵角の変化に伴い摩擦制御が開始され、摩擦制御による摩擦制御量が出力される（図４中の実線Ｌ１４参照）。そして、操舵装置１は、その後すぐに時刻ｔ１３で摩擦制御による摩擦制御量が摩擦トルク下限値以上に保持される。この結果、操舵装置１は、最終的に所定の操舵角となった際に、基本アシスト制御量（目標のアシストトルク）と、摩擦制御量（目標の摩擦トルク）とがつりあうこととなり、これ以上にステアリング４の操舵角が変化しなくなり、これにより、ゼロ点ずれに対する操舵保持力を確保することができる。このとき、モータ１１に対する電流指令値は０Ａとなる。これに対して、摩擦制御による摩擦制御量にゼロ点ずれに応じた摩擦トルク下限値が設定されていないような比較例に係る操舵装置では、軸力が立ち上がるまでステアリング４の操舵角が増え続けてしまうこととなる（図４中の点線Ｌ１５参照）。このように、操舵装置１は、センサのゼロ点ずれによって発生する制御量に対して、例えば、操舵角変化量を車両挙動に影響なく、かつ、運転者に左右差を感じさせないほど小さく制限することができ、すなわち、ゼロ点ずれによって発生する制御量に対する操舵角の最大変化量を最小限に補償することができる。

【0075】

図５は、横軸を時間軸とし、縦軸を操舵角、制御量としている。図５は、一例として、環境変化により操舵角センサ１４に温度ドリフトによるゼロ点ずれが発生した場合を例示している。

【0076】

図５に示すように、操舵装置１は、時刻ｔ２１で操舵角センサ１４に温度ドリフトによるゼロ点ずれが発生すると、操舵角センサ１４が検出する操舵角（絶対角）にゼロ点ずれが発生する（図５中の点線Ｌ２１参照）。すると、操舵装置１は、操舵角センサ１４が検出する操舵角の変化に伴い、ゼロ点ずれに応じてハンドル戻し制御によるハンドル戻し制御量が出力される（図５中の実線Ｌ２２参照）。ハンドル戻し制御は、操舵角を０にしようとする制御であるため、基準となる操舵角ゼロ点自体がドリフトしてしまうと、ずれた状態を保とうとしてしまう。これにより、操舵装置１は、ＥＰＳ装置８がこの操舵角センサ１４の出力のゼロ点ずれに応じたハンドル戻しトルクを発生させる。

【0077】

そして、操舵装置１は、時刻ｔ２２でＥＰＳ装置８が発生させるハンドル戻しトルクがステアリング系の実際の機械的な摩擦トルクを乗り越えると、ステアリング４の操舵角が変化する（図５中の実線Ｌ２３参照）。操舵装置１は、ステアリング４の操舵角が変化すると、この操舵角（ここでは相対角）の変化に伴い摩擦制御が開始され、摩擦制御による摩擦制御量が出力される（図５中の実線Ｌ２４参照）。そして、操舵装置１は、その後すぐに時刻ｔ２３で摩擦制御による摩擦制御量が摩擦トルク下限値以上に保持される。この結果、操舵装置１は、最終的に所定の操舵角となった際に、ハンドル戻し制御量（目標のハンドル戻しトルク）と、摩擦制御量（目標の摩擦トルク）とがつりあうこととなり、これ以上にステアリング４の操舵角が変化しなくなり、これにより、ゼロ点ずれに対する操舵保持力を確保することができる。このとき、モータ１１に対する電流指令値は０Ａとなる。この結果、本実施形態の操舵装置１は、摩擦制御による摩擦制御量にゼロ点ずれに応じた摩擦トルク下限値が設定されていないような比較例に係る操舵装置（図５中の点線Ｌ２５参照）と比較して、ゼロ点ずれによって発生する制御量に対する操舵角の変化量を遥かに小さく抑えることができる。

【0078】

以上で説明した実施形態に係る操舵装置１によれば、車両２に設けられ回転操作可能であるステアリング４と、ステアリング４に対する操舵操作を補助するトルクを発生させるＥＰＳ装置８と、操舵操作に関する操舵操作物理量を検出する検出装置９と、検出装置９により検出された操舵操作物理量に基づいて、ＥＰＳ装置８が発生させるトルクを調節する制御を実行可能であるＥＰＳ制御ＥＣＵ１０とを備える。そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、検出装置９により検出された操舵操作物理量に応じてステアリング４に付与すべき摩擦制御量に基づいてＥＰＳ装置８を制御する摩擦制御を実行可能であり、検出装置９の出力のゼロ点ずれに応じた摩擦制御量の下限値に基づいて摩擦制御を実行する。

【0079】

したがって、操舵装置１、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、摩擦制御によって付与される摩擦トルクが、検出装置９の出力のゼロ点ずれに応じた摩擦トルク下限値以下にならないように制限することができる。この結果、操舵装置１、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、各種センサの性能のばらつきや経年劣化、環境の変化等にかかわらず、適正に操舵制御することができ、例えば、ＥＰＳ装置８を制御することによって耐車両流れ性能を維持することができる。

【0080】

なお、以上の説明では、摩擦トルク下限値は、固定値であるものとして説明したが可変値を用いてもよい。例えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、図６に示すように、車両流れ抑制部１０ｂが変更部１０ｉを含んで構成されてもよい。

【0081】

変更部１０ｉは、摩擦トルク下限値（摩擦制御量の下限値）を変更するものである。変更部１０ｉは、例えば、車速センサ１６が検出する車両２の車速に基づいて、摩擦トルク下限値（摩擦制御量の下限値）を変更するようにしてもよい。ここでは、変更部１０ｉは、例えば、車速センサ１６が検出する車両２の車速に基づいて、上記トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量、又は、上記操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を変更し、摩擦トルク下限値を変更する。

【0082】

例えば、変更部１０ｉは、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に小さくすることで、摩擦トルク下限値を変更してもよい。この場合、操舵装置１は、車速の増加にしたがってアシスト制御による基本アシスト制御量（アシストトルク）が相対的に小さくなることから、トルクセンサ１３のゼロ点ずれによる制御量が一定値ならば、最終的にＥＰＳ装置８が発生させるトルクとしては小さくなる傾向にある。これに対して、操舵装置１は、車両２の車速の増加に応じてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に小さくすることで、車速に応じた必要最小限のトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を設定することができ、車速に応じた適正な摩擦トルク下限値を設定した上で摩擦制御によって付与する摩擦トルクを制御することができる。この結果、操舵装置１は、各車速域で適切に耐車両流れ性能を維持することができる。

【0083】

また、変更部１０ｉは、逆に、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくすることで、摩擦トルク下限値を変更してもよい。この場合、同等の操舵角であれば、車両２が高速で走行しているときは、低速で走行しているときと比べて、車両２の移動量が増える傾向にあり、これにより、車両２の偏向量が大きくなる傾向にある。これに対して、操舵装置１は、車両２の車速の増加に応じてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくすることで、車速に応じた適切な耐車両流れ性能を得ることができるように摩擦トルク下限値を設定した上で摩擦制御によって付与する摩擦トルクを制御することができる。この結果、操舵装置１は、トルクセンサ１３のゼロ点ずれに対して、実用上あまり問題のない低速域では耐車両流れ性能の低下を許容した上で、実用上必要とされる高速域での耐車両流れ性能を向上することができる。

【0084】

また、操舵装置１は、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に小さくする場合の摩擦特性と、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくする場合の摩擦特性とを組み合わせることもできる。この場合、変更部１０ｉは、例えば、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じてトルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくし、ピークを経た後に相対的に小さくするようにしてもよい。この結果、操舵装置１は、各車速域に応じた適切な耐車両流れ性能を実現することができる。

【0085】

また、変更部１０ｉは、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じて操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に小さくすることで、摩擦トルク下限値を変更してもよい。操舵角センサ１４が検出する操舵角を用いるハンドル戻し制御は、低速域で出力されるハンドル戻し制御量が相対的に大きく、高速域で出力されるハンドル戻し制御量が相対的に小さい傾向にあり、このため、高速域では操舵角センサ１４のゼロ点ずれの影響が相対的に小さくなる傾向にある。これに対して、操舵装置１は、車両２の車速の増加に応じて操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に小さくすることで、車速に応じた適切な耐車両流れ性能を得ることができるように摩擦トルク下限値を設定した上で摩擦制御によって付与する摩擦トルクを制御することができる。この結果、操舵装置１は、操舵角センサ１４のゼロ点ずれに対して、実用上あまり問題のない高速域では耐車両流れ性能の低下を許容した上で、実用上必要とされる低速域での耐車両流れ性能を向上することができる。

【0086】

また、変更部１０ｉは、逆に、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じて操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくすることで、摩擦トルク下限値を変更してもよい。操舵装置１は、車速センサ１６が検出する車速が予め設定される所定速度以下である場合、例えば、車両２が停車している場合には、ハンドル戻し制御を実行する必要がないため、ハンドル戻し制御量自体を０にする場合がある。これに対して、操舵装置１は、車両２の車速の増加に応じて操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくすることで、車両２が停車している場合には耐車両流れ性能を無視し、車速の増加に伴って適切に摩擦トルク下限値を設定した上で摩擦制御によって付与する摩擦トルクを制御することができる。この結果、操舵装置１は、操舵角センサ１４のゼロ点ずれが発生していていもハンドル戻し制御自体を行わないような停車時を含む極低速域では耐車両流れ性能の低下を許容した上で、車速が徐々に上がるにしたがって耐車両流れ性能を向上することができる。

【0087】

また、操舵装置１は、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じて操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に小さくする場合の摩擦特性と、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じて操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくする場合の摩擦特性とを組み合わせることもできる。この場合、変更部１０ｉは、車速センサ１６が検出する車両２の車速の増加に応じて操舵角ゼロ点ずれ対応摩擦制御量を相対的に大きくし、ピークを経た後に相対的に小さくするようにしてもよい。この結果、操舵装置１は、各車速域に応じた適切な耐車両流れ性能を実現することができる。

【0088】

さらに、変更部１０ｉは、トルクセンサ１３が検出する操舵トルクに基づいて、摩擦トルク下限値を変更するようにしてもよい。変更部１０ｉは、例えば、トルクセンサ１３によってトルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルクが検出された場合、当該トルクゼロ点ずれ最大検出トルク以下の操舵トルクが検出された場合と比較して、摩擦トルク下限値を小さくするようにしてもよい。ここで、トルクゼロ点ずれ最大検出トルクとは、トルクセンサ１３の出力のゼロ点ずれに起因して検出されうる最大の操舵トルク（トルクセンサ最大ずれ量）であり、例えば、実車評価等に基づいて予め設定される。変更部１０ｉは、トルクセンサ１３によってトルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルクが検出された場合、例えば、摩擦トルク下限値を０にしてもよい。この結果、操舵装置１は、トルクセンサ１３によって検出される操舵トルクがトルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルク領域、言い換えれば、運転者により操舵操作が行われたと推定することができる操舵トルク領域では、摩擦トルク下限値を小さくし、摩擦制御における摩擦トルクの下限値制限を抑制、もしくは、下限値の制限自体を行わないようにすることができる。したがって、操舵装置１は、手放し車両流れに影響しないような運転者による操舵中に、制御的にステアリング系の摩擦を増やす摩擦制御を抑制、もしくは、行わないようにすることができる。この結果、操舵装置１は、運転者による操舵中に摩擦制御が快適な操舵感に対して影響を与えないようにすることができる。

【0089】

なおこのとき、変更部１０ｉは、トルクセンサ１３によってトルクゼロ点ずれ最大検出トルクより大きい操舵トルクが検出された場合には、摩擦トルク下限値を徐々に変化させて低下させるようにするとよい。この場合、摩擦トルク下限値の単位時間当たりの変化量は、例えば、実車評価等に基づいて、運転者に違和感を与えない程度の変化量に設定される。この結果、操舵装置１は、運転者により操舵操作が行われたと推定することができる場合に、摩擦制御による摩擦トルクの下限値が制限されている状態から、摩擦制御自体を抑制、もしくは、行わないようにする状態に徐々に移行することができる。したがって、操舵装置１は、運転者に対して違和感を与えないようになだらかに制御を切り替えることができる。

【0090】

さらに、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、車両２が自動で操舵されている場合に、摩擦制御における摩擦制御量（摩擦トルク）を摩擦トルク下限値以下に下げることを許容するようにしてもよい。

【0091】

ここで、本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、車両２を自動で操舵する制御として、自動操舵制御を実行することができる。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、前方検出装置１７による検出結果に基づいて車両２を制御し自動操舵制御を実行可能である。自動操舵制御は、例えば、前方検出装置１７による検出結果に基づいて目標軌跡を生成し、当該目標軌跡に基づいて操舵装置１のＥＰＳ装置８等を制御する軌跡制御である。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、前方検出装置１７が検出した車両２の進行方向前方側の周辺物体の有無、周辺物体と車両２との相対物理量、車両２が走行する道路の形状、レーン等に基づいて、車両２の目標とする走行軌跡である目標軌跡を生成する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、自車である車両２を現在の車線（レーン）内に維持したまま走行させる走行軌跡（レーンキーピングアシスト）、車両２の進行方向前方側の障害物を回避する走行軌跡、車両２を前走車に追従走行させる走行軌跡等に応じて、車両２の目標軌跡を生成する。そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、生成した目標軌跡に応じた進行方向及び姿勢で車両２が進行するように修正制御量（修正操舵トルク）を算出し、この修正制御量に基づいてＥＰＳ装置８を制御する。この結果、車両２は、操舵装置１によって自動で操舵されながら、目標軌跡に沿って走行することができる。なお、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、例えば、切替スイッチを介した運転者の切り替え操作に応じて、運転者の意思に応じて任意に自動操舵制御のオンとオフとを切り替えることができるが、これに限らない。

【0092】

そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０の摩擦制御部１０ｈは、上記のような自動操舵制御による修正制御量（修正操舵トルク）が実際に出力され、実際に車両２が自動で操舵されている場合に、摩擦制御における摩擦トルク（摩擦制御量）を摩擦トルク下限値以下に下げることを許容する。つまり、摩擦制御部１０ｈは、例えば、レーンキーピングアシスト等の自動操舵によって、修正操舵が入るような場合に摩擦制御における摩擦トルクを絞るようにすることができる。またこの場合であっても、摩擦制御部１０ｈは、自動操舵制御による修正制御量が実際には出力されておらず、実際に車両２が自動で操舵されていない場合には、摩擦制御における摩擦トルク下限値による制限をそのまま継続する。この結果、操舵装置１は、摩擦制御によってゼロ点ずれに対する操舵保持力を確保した上で、車両２が自動で操舵される場合には当該自動操舵を阻害しないようにすることができる。

【0093】

なお、上述した本発明の実施形態に係る操舵装置及び操舵制御装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

【0094】

以上の説明では、操舵装置は、コラムアシスト式のコラムＥＰＳ装置を示したがこれに限らず、例えば、ピニオンアシスト式、ラックアシスト式のいずれの方式にも適用可能である。

【0095】

以上の説明では、検出装置９は、操舵角センサ１４を含んで構成されるものとして説明したが、これに限らず、操舵角センサ１４を備えない構成であってもよい。この場合、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１０は、ハンドル戻し制御を行わないようにしてもよく、摩擦トルク下限値は、トルクゼロ点ずれ対応摩擦制御量をそのまま用いればよい。

【符号の説明】

【0096】

１ 操舵装置
２ 車両
３ 操舵輪
４ ステアリング（操舵部材）
８ ＥＰＳ装置（アクチュエータ）
９ 検出装置
１０ ＥＰＳ制御ＥＣＵ（操舵制御装置）
１０ａ 操舵感実現部
１０ｂ 車両流れ抑制部
１０ｃ 加算器
１０ｄ 電流演算部
１０ｅ アシスト制御部
１０ｆ ハンドル戻し制御部
１０ｇ 加算器
１０ｈ 摩擦制御部
１０ｉ 変更部
１３ トルクセンサ
１４ 操舵角センサ
１５ 回転角センサ
１６ 車速センサ
１７ 前方検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】