特開 2025-14504 転舵制御装置、ステアリング装置、及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025014504

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】転舵制御装置、ステアリング装置、及び車両

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20250123BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20250123BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D101:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023117109

(22)【出願日】2023-07-18

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(71)【出願人】

【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】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】都甲 高広

(72)【発明者】

【氏名】玉木 宏昌

(72)【発明者】

【氏名】成瀬 麗奈

(72)【発明者】

【氏名】小野 仁章

【テーマコード（参考）】

3D232

【Ｆターム（参考）】

3D232CC08

3D232CC20

3D232CC22

3D232DA03

3D232DA04

3D232DA22

3D232DA23

3D232DA63

3D232DA76

3D232DA84

3D232DA87

3D232DA88

3D232DA90

3D232DC01

3D232DC08

3D232DC09

3D232DC38

3D232DD02

3D232DD10

3D232DD17

3D232DE02

3D232DE14

3D232EA01

3D232EB04

3D232EC23

3D232GG01

(57)【要約】

【課題】制御周期ごとの舵角の目標値を適切に設定でき、舵角を円滑に変化させることが可能な転舵制御装置、ステアリング装置、及び車両を提供する。
【解決手段】モータ４１によって操向輪を転舵させることが可能な転舵アクチュエータ４を制御する転舵制御装置５は、所定の取得周期で目標舵角を取得する目標舵角取得部５１と、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と新たに取得した目標舵角との差分値を演算する差分値演算部５２と、取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する短期目標舵角演算部５３と、制御周期ごとに実舵角が短期目標舵角に近づくようにモータ４１を制御するモータ制御部５４と、を備える。短期目標舵角演算部５３は、目標舵角を新たに取得した後の制御周期の回数に応じた係数を差分値に乗算した乗算値と取得前の舵角の目標値とに基づいて短期目標舵角を演算する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータによって車両の操向輪を転舵させることが可能な転舵アクチュエータを制御する転舵制御装置であって、
所定の取得周期で目標舵角を取得する目標舵角取得部と、
前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と新たに取得した前記目標舵角との差である差分値を演算する差分値演算部と、
前記差分値を分配して前記取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する短期目標舵角演算部と、
前記制御周期ごとに実舵角が前記短期目標舵角に近づくように前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、
前記短期目標舵角演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得した後の前記制御周期の回数に応じた係数を前記差分値に乗算した乗算値と前記取得前の舵角の目標値とに基づいて前記短期目標舵角を演算する、
転舵制御装置。

【請求項2】

前記短期目標舵角演算部は、前記目標舵角を新たに取得したときにカウンタ値を初期値にすると共に、前記目標舵角を新たに取得した後の前記制御周期の回数ごとに前記カウンタ値を加算し、前記取得周期の前記制御周期に対する倍率で前記カウンタ値を除した値を前記係数として前記乗算値を求め、前記乗算値を前記取得前の舵角の目標値に加算して前記短期目標舵角を演算する、
請求項１に記載の転舵制御装置。

【請求項3】

前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得した後のｎ（ただし、ｎは１以上の整数）回目の前記制御周期における前記短期目標舵角が、その直前の前記制御周期における前記短期目標舵角に対し、車速に応じて設定される変化率閾値よりも大きい変化率で変化する場合に、前記変化率の大きさが前記変化率閾値以下となるように前記ｎ回目の前記制御周期における前記短期目標舵角を補正する変化率補正部をさらに備え、
前記差分値演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したときの直前の前記制御周期で前記変化率補正部が前記補正を行っていた場合に、当該補正後の前記短期目標舵角と新たに取得した前記目標舵角との差を前記差分値とする、
請求項１又は２に記載の転舵制御装置。

【請求項4】

前記短期目標舵角演算部が演算した前記短期目標舵角の大きさが走行モードに応じて設定される舵角の最大値よりも大きい場合に前記短期目標舵角の大きさが前記最大値以下となるように前記短期目標舵角を補正する目標舵角制限部をさらに備え、
前記差分値演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したときの直前の前記制御周期で前記目標舵角制限部が前記補正を行っていた場合に、当該補正後の前記短期目標舵角と新たに取得した前記目標舵角との差を前記差分値とする、
請求項１又は２に記載の転舵制御装置。

【請求項5】

前記目標舵角取得部は、ＣＡＮ通信により前記目標舵角を取得し、
前記制御周期が１ｍｓ以下である、
請求項１に記載の転舵制御装置。

【請求項6】

運転者によって操作されるステアリングホイールと、前記ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに操舵反力を付与する反力アクチュエータと、モータによって車両の操向輪を転舵させることが可能な転舵アクチュエータと、前記反力アクチュエータ及び前記転舵アクチュエータを制御する制御装置と、を備えたステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
前記制御装置は、
車両情報に基づいて前記操向輪の舵角の目標値である目標舵角を設定する目標舵角設定部と、
前記目標舵角設定部から前記目標舵角を所定の取得周期で取得する目標舵角取得部と、
前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と新たに取得した前記目標舵角との差である差分値を演算する差分値演算部と、
前記差分値を分配して前記取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する短期目標舵角演算部と、
前記制御周期ごとに実舵角が前記短期目標舵角に近づくように前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、
前記短期目標舵角演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得した後の前記制御周期の回数に応じた係数を前記差分値に乗算した乗算値と前記取得前の舵角の目標値とに基づいて前記短期目標舵角を演算する、
ステアリング装置。

【請求項7】

モータによって車両の操向輪を転舵させることが可能な転舵アクチュエータと、
車両情報に基づいて舵角の目標値である目標舵角を設定する目標舵角設定部と、
前記目標舵角設定部から前記目標舵角を所定の取得周期で取得する目標舵角取得部と、
前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と新たに取得した前記目標舵角との差である差分値を演算する差分値演算部と、
前記差分値を分配して前記取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する短期目標舵角演算部と、
前記制御周期ごとに実舵角が前記短期目標舵角に近づくように前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、
前記短期目標舵角演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得した後の前記制御周期の回数に応じた係数を前記差分値に乗算した乗算値と前記取得前の舵角の目標値とに基づいて前記短期目標舵角を演算する、
車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の操向輪を転舵させることが可能な転舵アクチュエータを制御する転舵制御装置、ステアリング装置、及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両の自動運転制御や先進運転支援システム（Advanced Driver Assistance Systems：以下、「ＡＤＡＳ」という。）などの運転支援制御について、様々な提案がなされている。特許文献１には、各種の車載装置を制御する複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）が上位コントローラであるＡＤＡＳＥＣＵと通信バスによって接続され、ＡＤＡＳＥＣＵが車載カメラによって得られた画像情報やＧＰＳ情報等の地理的情報等に基づいて各ＥＣＵに指令信号を送り、車両の走行を制御することが記載されている。ＡＤＡＳＥＣＵと通信バスによって接続された複数のＥＣＵには、エンジンの制御を行うエンジン制御ＥＣＵ、変速機の制御を行う変速機ＥＣＵ、ブレーキ等の制御を行うＶＳＣＥＣＵ、及び電動ステアリング装置を制御するＥＰＳＥＣＵが含まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１６０８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば上記のように構成された車両において、操向輪を転舵させる転舵機構を制御する転舵制御装置は、上位コントローラから指令信号が送られる周期よりも短い制御周期で舵角の制御を行うことが可能である。近年では、マイクロプロセッサ等の情報処理技術の高度化により、従来にも増して制御周期が短くなる傾向にある。転舵制御装置に対して上位コントローラから目標舵角の信号が所定の周期で送られる場合、転舵制御装置は、舵角の急変により振動や騒音が発生することを抑制するため、前回取得した目標舵角と今回取得した目標舵角との差を複数の制御周期に分配し、実際の舵角である実舵角を徐々に新たに取得した目標舵角に近づけることが考えられる。

【0005】

この場合、前回取得した目標舵角と新たに取得した目標舵角との差が小さいと、この差分を複数の制御周期に分配する際に、転舵制御装置が所定のビット数の数値情報として記憶している舵角の目標値の演算で桁落ちが発生し、各制御周期における舵角の目標値を適切に設定できないおそれがある。つまり、上位コントローラからの目標舵角が更新される間に転舵制御装置がｎ回（ｎは整数）の制御周期の処理を行い、前回取得した目標舵角と新たに取得した目標舵角との差分をｎで除した値を制御周期ごとの舵角の目標値の増分として徐々に加算する場合に、前回取得した目標舵角と新たに取得した目標舵角との差分をｎで除した値がＬＳＢ（Least Significant Bit；最下位ビット）によって表現される値よりも小さいと、この増分が０（ゼロ）となり、次に上位コントローラから目標舵角を取得するまで、制御周期ごとの舵角の目標値が変化しないこととなる。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御周期ごとの舵角の目標値を適切に設定でき、舵角を円滑に変化させることが可能な転舵制御装置、ステアリング装置、及び車両を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記の目的を達成するため、モータによって車両の操向輪を転舵させることが可能な転舵機構を制御する転舵制御装置であって、所定の取得周期で目標舵角を取得する目標舵角取得部と、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と新たに取得した前記目標舵角との差である差分値を演算する差分値演算部と、前記差分値を分配して前記取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する短期目標舵角演算部と、前記制御周期ごとに実舵角が前記短期目標舵角に近づくように前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、前記短期目標舵角演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得した後の前記制御周期の回数に応じた係数を前記差分値に乗算した乗算値と前記取得前の舵角の目標値とに基づいて前記短期目標舵角を演算する、転舵制御装置を提供する。

【0008】

また、本発明は、上記の目的を達成するため、運転者によって操作されるステアリングホイールと、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと、ステアリングシャフトに操舵反力を付与する反力アクチュエータと、モータによって車両の操向輪を転舵させることが可能な転舵アクチュエータと、前記反力アクチュエータ及び前記転舵アクチュエータを制御する制御装置と、を備えたステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、前記制御装置は、車両情報に基づいて前記操向輪の舵角の目標値である目標舵角を設定する目標舵角設定部と、前記目標舵角設定部から前記目標舵角を所定の取得周期で取得する目標舵角取得部と、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と新たに取得した前記目標舵角との差である差分値を演算する差分値演算部と、前記差分値を分配して前記取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する短期目標舵角演算部と、前記制御周期ごとに実舵角が前記短期目標舵角に近づくように前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、前記短期目標舵角演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得した後の前記制御周期の回数に応じた係数を前記差分値に乗算した乗算値と前記取得前の舵角の目標値とに基づいて前記短期目標舵角を演算する、ステアリング装置を提供する。

【0009】

また、本発明は、上記の目的を達成するため、モータによって車両の操向輪を転舵させることが可能な転舵アクチュエータと、車両情報に基づいて舵角の目標値である目標舵角を設定する目標舵角設定部と、前記目標舵角設定部から前記目標舵角を所定の取得周期で取得する目標舵角取得部と、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と新たに取得した前記目標舵角との差である差分値を演算する差分値演算部と、前記差分値を分配して前記取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する短期目標舵角演算部と、前記制御周期ごとに実舵角が前記短期目標舵角に近づくように前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、前記短期目標舵角演算部は、前記目標舵角取得部が前記目標舵角を新たに取得した後の前記制御周期の回数に応じた係数を前記差分値に乗算した乗算値と前記取得前の舵角の目標値とに基づいて前記短期目標舵角を演算する、車両を提供する。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る転舵制御装置、ステアリング装置、及び車両によれば、制御周期ごとの舵角の目標値を適切に設定でき、舵角を円滑に変化させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る車両の概略の構成例を示す構成図である。

【図2】ＡＤＡＳ制御装置の一部及び転舵制御装置の機能構成、及びインバータ装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】転舵制御装置の差分値演算部、短期目標舵角演算部、及びモータ制御部が制御周期ごとに実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】目標舵角及び短期目標舵角の変化の一例を示すグラフである。

【図5】比較例に係る目標舵角及び短期目標舵角の変化の一例を示すグラフである。

【図6】第２の実施の形態に係る転舵制御装置の機能構成を示す概略構成図である。

【図7】第３の実施の形態に係る車両の概略の構成例を示す構成図である。

【図8】第３の実施の形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0013】

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両１の概略の構成例を示す構成図である。車両１は、運転者の運転操作を支援する運転支援機能を有している。より具体的には、自車両を目的の駐車スペースに駐車させる自動駐車機能や、高速道路を先行車に追従して走行するアダプティブクルーズコントロール機能を、運転支援機能として有している。図１では、車両１の操向輪である左右の前輪１０１，１０２を転舵させる転舵装置２の構成、及び運転支援制御を行うＡＤＡＳ制御装置１１を含む車両１の制御系１０の構成を示している。

【0014】

転舵装置２は、車両１の運転者が操作するステアリングホイール２０と、ステアリングホイール２０の操作によって左右の前輪１０１，１０２を転舵させることが可能な転舵機構３と、転舵機構３に取り付けられた転舵アクチュエータ４と、転舵アクチュエータ４を制御する転舵制御装置５と、転舵アクチュエータ４の駆動源であるモータ４１に駆動電流を供給するインバータ装置６とを備えている。転舵アクチュエータ４は、運転者がステアリングホイール２０等によって車両１の運転操作を行う手動運転時には転舵機構３に運転者の操舵操作を補助する操舵補助力を付与し、ＡＤＡＳ制御装置１１の制御によって車両１を自動走行させる際には、運転者によるステアリングホイール２０の操作によらず、モータ４１によって転舵機構３を動作させ、前輪１０１，１０２を転舵させることが可能である。

【0015】

転舵機構３は、ステアリングシャフト３１と、車幅方向に延在するラック軸３２と、ラック軸３２を収容する筒状のハウジング３３と、ステアリングホイール２０に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ３４とを有している。ステアリングシャフト３１は、ステアリングホイール２０が端部に取り付けられたコラムシャフト３１１と、コラムシャフト３１１にジョイント３１２を介して連結された中間シャフト３１３と、中間シャフト３１３にジョイント３１４を介して連結されたピニオンシャフト３１５とを有している。

【0016】

ピニオンシャフト３１５には、端部にピニオン歯部３１５ａが形成されており、このピニオン歯部３１５ａがラック軸３２に設けられたラック歯部３２ａに噛み合っている。ステアリングシャフト３１がステアリングホイール２０と共に回転すると、ピニオン歯部３１５ａとラック歯部３２ａとの噛み合いにより、ラック軸３２が車幅方向に沿ってハウジング３３に対して軸方向に移動する。

【0017】

ピニオンシャフト３１５は、ピニオン歯部３１５ａよりも中間シャフト３１３側の一部がトーションバー３１５ｂによって形成されている。トーションバー３１５ｂは、操舵トルクによって捩れる程度の低い剛性を有している。トルクセンサ３４は、トーションバー３１５ｂの捩じれ量によって操舵トルクを検出する。トルクセンサ３４によって検出された操舵トルクの検出結果を示す信号は、転舵制御装置５に送られる。

【0018】

ラック軸３２の両端部には、それぞれボールジョイント１０３，１０４が取り付けられており、左右のタイロッド１０５，１０６のそれぞれの一端部がボールジョイント１０３，１０４によってラック軸３２に揺動可能に連結されている。タイロッド１０５，１０６のそれぞれの他端部は、左右の前輪１０１，１０２を支持する図示しないナックルに連結されている。ラック軸３２が軸方向に移動すると、前輪１０１，１０２が転舵される。

【0019】

転舵アクチュエータ４は、モータ４１によって左右の前輪１０１，１０２を転舵させることが可能である。本実施の形態では、転舵アクチュエータ４がラック軸３２に軸方向の移動力を付与するように配置されている。転舵アクチュエータ４は、モータ４１と、ラック軸３２の外周に配置されたボールねじナット４２と、ボールねじナット４２とラック軸３２との間を循環転動する複数のボール４３と、モータ４１の回転力をボールねじナット４２に伝達するベルト４４と、ボールねじナット４２をハウジング３３に対して回転可能に支持する軸受４５とを有している。

【0020】

ラック軸３２には、複数のボール４３が転動する螺旋溝３２ｂが形成されている。モータ４１が回転すると、ラック軸３２が軸方向に移動する。モータ４１には、回転子に対する固定子の回転位置を示す回転位置センサ４１１が設けられている。回転位置センサ４１１の検出結果を示す信号は、転舵制御装置５に送られる。転舵制御装置５は、回転位置センサ４１１の検出結果により、前輪１０１，１０２の転舵角を演算により求めることができる。なお、転舵アクチュエータ４の構成は、これに限らず、例えば複数のギヤの噛み合いによってラック軸３２に軸方向の移動力を付与するものであってもよく、コラムシャフト３１１又はピニオンシャフト３１５に回転力を付与するものであってもよい。

【0021】

転舵制御装置５は、手動運転時にはトルクセンサ３４によって検出された操舵トルクに応じた操舵補助力を転舵アクチュエータ４により発生させる。また、転舵制御装置５は、車両１が運転支援機能によって走行する際には、ＡＤＡＳ制御装置１１からの指令を受けて転舵アクチュエータ４を制御し、転舵機構３を動作させる。

【0022】

図１に示すように、転舵制御装置５とＡＤＡＳ制御装置１１とは、車両１内における通信バス１００に接続されており、通信バス１００を介して送受信が可能である。本実施の形態では、通信バス１００が、ＩＳＯ１１８９８で規格化された標準的なネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）によって構成されている。通信バス１００に接続された転舵制御装置５やＡＤＡＳ制御装置１１等の各ノードは、通信バス１００に信号が流れていないときに送信を始めることが可能であり、通信バス１００に信号が流れているときには、通信バス１００が空くのを待って送信を開始する。

【0023】

通信バス１００には、転舵制御装置５及びＡＤＡＳ制御装置１１の他に、駆動源制御装置１２、変速機制御装置１３、及びブレーキ制御装置１４などの各種の制御装置が接続されている。駆動源制御装置１２は、エンジンや電動モータ等の車両１の走行のための駆動源を制御する。変速機制御装置１３は、駆動源の出力回転を変速する変速機を制御する。ブレーキ制御装置１４は、車両１を制動するブレーキを制御する。ＡＤＡＳ制御装置１１は、車両１が運転支援機能によって走行する際に、これらの制御装置に指令を送る。すなわち、ＡＤＡＳ制御装置１１は、転舵制御装置５、駆動源制御装置１２、変速機制御装置１３、及びブレーキ制御装置１４の上位コントローラにあたる。以下、車両１が運転支援機能によって走行する際のＡＤＡＳ制御装置１１及び転舵制御装置５の制御内容について説明する。

【0024】

図２は、ＡＤＡＳ制御装置１１の一部及び転舵制御装置５の機能構成、及びインバータ装置６の構成例を示すブロック図である。ＡＤＡＳ制御装置１１は、自車両（車両１）に搭載された各種の装置やセンサ等から得られる車両情報を取得する車両情報取得部１１１と、車両情報取得部１１１が取得した車両情報に基づいて前輪１０１，１０２の転舵角の目標値である目標舵角を設定する目標舵角設定部１１２とを有している。この車両情報としては、例えば車載カメラが撮像した画像の画像情報７１や、自車両の周辺の地理的情報である地図情報７２、自車両の現在位置を示すＧＰＳ情報７３、及びレーダー装置によって得られた回避対象の自車両に対する位置を示す回避対象位置情報７４が挙げられる。なお、ここで回避対象とは、他車両や障害物あるいは歩行者等の、自車両との接触を回避すべき対象である。ＡＤＡＳ制御装置１１の車両情報取得部１１１は、これらの情報を例えば通信バス１００を介して取得することができる。

【0025】

転舵制御装置５は、機能構成として、目標舵角取得部５１と、差分値演算部５２と、短期目標舵角演算部５３と、モータ制御部５４とを有している。目標舵角取得部５１、差分値演算部５２、短期目標舵角演算部５３、及びモータ制御部５４は、例えば転舵制御装置５のＣＰＵ（演算処理装置）が半導体メモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。

【0026】

目標舵角取得部５１は、ＡＤＡＳ制御装置１１の目標舵角設定部１１２が設定した目標舵角を、通信バス１００を介したＣＡＮ通信によって所定の取得周期で取得する。この取得周期は、例えば２０ｍｓから５０ｍｓである。差分値演算部５２は、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得したとき、当該取得前の舵角の目標値と、新たに取得した目標舵角である目標舵角の今回値との差である差分値を演算する。短期目標舵角演算部５３は、差分値演算部５２が演算した差分値を分配し、目標舵角取得部５１が目標舵角を取得する取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する。この制御周期は、例えば１．０ｍｓ以下である。

【0027】

モータ制御部５４は、制御周期ごとに、前輪１０１，１０２の実際の転舵角である実舵角が短期目標舵角に近づくようにモータ４１を制御する。具体的には、回転位置センサ４１１によって得られるモータ４１の回転位置に対応する転舵角と短期目標舵角とが一致するように、モータ４１をフィードバック制御する。モータ制御部５４は、インバータ装置６の複数のスイッチング素子６１をオン／オフさせるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号をインバータ装置６に出力する。インバータ装置６は、複数のスイッチング素子６１が三相ブリッジ接続されており、ＰＷＭ信号によってこれらのスイッチング素子６１のオン／オフ状態を切り替えて車両１のバッテリー１０７の直流電圧をスイッチングし、モータ４１に三相交流電流を供給する。

【0028】

図３は、転舵制御装置５の差分値演算部５２、短期目標舵角演算部５３、及びモータ制御部５４が制御周期ごとに実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。差分値演算部５２は、前回の制御周期から今回の制御周期までの間に目標舵角取得部５１が目標舵角を取得したか否かを判定し（ステップＳ１）、目標舵角を取得していれば（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、前回の制御周期における短期目標舵角と新たに取得した目標舵角との差分値を演算する（ステップＳ２）。この差分値は、転舵制御装置５のメモリに記憶され、次に目標舵角取得部５１が目標舵角を取得するまで、短期目標舵角演算部５３の処理で用いられる。

【0029】

短期目標舵角演算部５３は、ステップＳ１の判定結果がＹｅｓである場合、すなわち差分値演算部５２が今回の制御周期で差分値を更新したとき、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得した後の制御周期の回数を示すカウンタ値であるｎを初期値である１にセットする（ステップＳ３）。ｎは、制御周期ごとにインクリメントされる変数であり、１以上の正の整数である。また、短期目標舵角演算部５３は、ステップＳ１の判定結果がＮｏである場合、すなわち差分値演算部５２が今回の制御周期で差分値を更新していない場合には、ｎに１を加算する（ステップＳ４）。

【0030】

次に、短期目標舵角演算部５３は、ｎに応じた係数を差分値に乗算した乗算値と、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得する直前の制御周期における短期目標舵角とに基づいて、今回の制御周期における短期目標舵角を演算する（ステップＳ５）。より具体的には、目標舵角取得部５１が、目標舵角を新たに取得する直前の制御周期における短期目標舵角を基準角とし、差分値演算部５２が演算した差分値に対してｎに応じた係数を乗じて得られる乗算値に基準角を加算した値を短期目標舵角とする。この係数は、目標舵角取得部５１が目標舵角を取得する時間の間隔である取得周期の制御周期に対する倍率をＸとしたとき、ｎをＸで除した値（ｎ／Ｘ）である。Ｘは、取得周期の長さを制御周期の長さで除した値であり、例えば取得周期が３０ｍｓで制御周期が１．０ｍｓである場合には、Ｘの値が３０となる。なお、通信バス１００のトラフィックやＡＤＡＳ制御装置１１における処理の状況などにより、取得周期にばらつきが生じる場合には、Ｘの値を取得周期の長さの平均値とすることができる。また、車両１の走行モードに応じて取得周期を可変としてもよい。

【0031】

なお、取得周期のばらつきにより、Ｘの値を設定する際に用いた取得周期の時間よりも早いタイミング又は遅いタイミングで目標舵角取得部５１が新たに目標舵角を取得した場合にも、その直前の制御周期における短期目標舵角を基準角として上記の演算を行う。なお、Ｘの値を設定する際に用いた取得周期の時間よりも遅いタイミングで目標舵角取得部５１が新たに目標舵角を取得することがないよう、Ｘの値を取得周期の長さの最大値としてもよい。

【0032】

目標舵角及び短期目標舵角は、転舵制御装置５の処理において例えば１２ビットのデジタル値として扱われる。この場合、最下位ビット（ＬＳＢ；Least Significant Bit）から最上位ビット（ＭＳＢ；Most Significant Bit）までの１２ビットが全て“１”で表される二進数（符号なし）で表現される数（十進数）が４０９５であるので、目標舵角及び短期目標舵角の分解能は、１／４０９６となる。このため、この分解能よりも小さい値、すなわち二進数表現で“００００ ００００ ０００１”で表される値よりも小さな値は、桁落ちによって０（ゼロ）として扱われる。

【0033】

ステップＳ５の処理では、この桁落ちを防いで演算を適切に行うため、例えば差分値にｎを乗じた後に、その積をＸで割り算することが望ましい。また、差分値にｎを乗じた際に最上位ビットに桁上がりが発生し得るので、ステップＳ５の演算処理では、一時的に短期目標舵角をより多くのビット数の数値（例えば１６ビット変数）として扱うことが望ましい。なお、ステップＳ５の演算を浮動小数点演算によって行うことも可能であるが、浮動小数点演算を行うとＣＰＵの演算負荷が大きくなるため、好ましくない。

【0034】

モータ制御部５４は、回転位置センサ４１１によって得られるモータ４１の回転位置が短期目標舵角演算部５３によって演算された短期目標舵角に対応する位置に近づくようにＰＷＭ信号のデューティー比を調整し、インバータ装置６に出力する（ステップＳ６）。

【0035】

図４は、上記の演算方法により短期目標舵角を演算した場合の目標舵角及び短期目標舵角の変化の一例を示すグラフである。図４のグラフでは、横軸を時間軸とし、縦軸に目標舵角及び短期目標舵角を表している。また、図４のグラフでは、目標舵角を太線で示し、短期目標舵角を細線で示すと共に、目標舵角取得部５１が目標舵角を取得する取得周期をＰ_１で示し、制御周期をＰ_２で示している。図４に示すＵは、短期目標舵角を示すデジタル値の最下位ビットで表される値の大きさであり、Ｄ_１～Ｄ_３は、目標舵角の変化量である。

【0036】

本実施の形態では、図４に示すように、短期目標舵角が最下位ビットで表される値の単位で、徐々に目標舵角の前回値から今回値に近づくように変化する。短期目標舵角が変化する時間の間隔は、目標舵角取得部５１が取得した目標舵角とその前回の制御周期における短期目標舵角（上記の基準角）との差である差分値が小さいほど長くなる。なお、目標舵角の前回値と今回値の差が大きい場合には、一回の制御周期で短期目標舵角が最下位ビットで表される値の整数倍分だけ変化することがあり得る。

【0037】

図５は、比較例として、目標舵角取得部５１が取得した目標舵角とその直前の制御周期における短期目標舵角との差である差分値をＸ（取得周期の長さを制御周期の長さで除した値）で除した商を制御周期ごとの短期目標舵角の変化量として記憶し、制御周期ごとに前回の制御周期の短期目標舵角にこの変化量を順次加算した場合の目標舵角及び短期目標舵角の変化の一例を示すグラフである。

【0038】

このような演算方法では、差分値をＸで割り算した際に最下位ビットに桁落ちが生じると、制御周期ごとの短期目標舵角の変化量が０となり、次に目標舵角取得部５１が目標舵角を取得するまで短期目標舵角が変化せず、目標舵角取得部５１が新たに目標舵角を取得したときに短期目標舵角が大きく変化する。このため、目標舵角取得部５１が新たに目標舵角を取得したときに、モータ４１に供給される電流が大きく変化し、転舵アクチュエータ４の作動音や振動が大きくなってしまう。

【0039】

これに対し、本実施の形態では、図４に示すように短期目標舵角が滑らかに変化するので、前輪１０１，１０２の転舵角を円滑に変化させることができる。すなわち、本実施の形態によれば、制御周期ごとの舵角の目標値を適切に設定することでモータ４１を円滑に回転させることができ、転舵アクチュエータ４で発生する作動音や振動が抑えられる。

【0040】

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図６を参照して説明する。第２の実施の形態では、転舵制御装置５Ａの機能構成が第１の実施の形態と異なっている。

【0041】

図６は、第２の実施の形態に係る転舵制御装置５Ａの機能構成を示している。転舵制御装置５Ａは、短期目標舵角演算部５３が変化率補正部５３１及び目標舵角制限部５３２を有している。第２の実施の形態の短期目標舵角演算部５３は、第１の実施の形態における短期目標舵角演算部５３の処理に加え、変化率補正部５３１及び目標舵角制限部５３２の処理を実行する。目標舵角取得部５１、差分値演算部５２、短期目標舵角演算部５３、及びモータ制御部５４の処理は、第１の実施の形態と同様である。

【0042】

変化率補正部５３１は、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得した後のｎ回目の制御周期における短期目標舵角が、その直前の制御周期における短期目標舵角に対し、車速に応じて設定される変化率閾値よりも大きい変化率で変化する場合に、この変化率の大きさが変化率閾値以下となるようにｎ回目の制御周期における短期目標舵角を補正する。この補正は、何らかの原因により短期目標舵角が車速に応じた適切な範囲を超えて大きく変動した場合に、舵角の急変によって車両１の走行状態は不安定とならないようにするものであり、車速が高いほど変化率閾値が小さく設定される。

【0043】

変化率補正部５３１は、例えば通信バス１００を介して車速の情報を取得し、取得した車速の情報に基づいて変化率閾値を設定する。また、ＡＤＡＳ制御装置１１が変化率閾値を設定し、通信バス１００を介して変化率補正部５３１がその変化率閾値の情報を取得してもよい。

【0044】

目標舵角制限部５３２は、短期目標舵角演算部５３が演算した短期目標舵角の大きさが車両１の走行モードに応じて設定される舵角の最大値よりも大きい場合に、短期目標舵角の大きさがこの最大値以下となるように短期目標舵角を補正する。この補正は、何らかの原因により短期目標舵角が車両１の走行モードに応じた適切な範囲を超えた場合に、舵角の急変によって車両１の走行状態は不安定とならないようにするものである。

【0045】

車両１の走行モードとしては、例えば自車両を目的の駐車スペースに駐車させる自動駐車モードや、高速道路等を先行車に追従して走行する追従走行モードが挙げられる。自動駐車モードでは、前輪１０１，１０２を大きく転舵させる必要があるので、舵角の最大値が大きく設定される。また、追従走行モードでは、車線変更を行える程度の比較的小さな舵角で走行が可能であるので、舵角の最大値が小さく設定される。

【0046】

短期目標舵角演算部５３は、変化率補正部５３１又は目標舵角制限部５３２の処理を実行した場合、その処理後の短期目標舵角をモータ制御部５４に出力する。また、差分値演算部５２は、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得したときの直前の制御周期で変化率補正部５３１又は目標舵角制限部５３２が短期目標舵角の補正を行っていた場合に、当該補正後の短期目標舵角と新たに取得した目標舵角との差を差分値とする。これにより、変化率補正部５３１又は目標舵角制限部５３２が短期目標舵角を補正した場合にも、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得した後の各制御周期において、新たな目標舵角に向かって短期目標舵角を徐々に近づけることができる。

【0047】

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図７及び図８を参照して説明する。第３の実施の形態では、ステアバイワイヤ式のステアリング装置８が車両１Ａに搭載された場合について説明する。

【0048】

図７は、第３の実施の形態に係る車両１Ａの概略の構成例を示す構成図である。図７において、第１の実施の形態で説明したものと共通する部材等については、図１に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0049】

ステアリング装置８は、運転者により操作されるステアリングホイール８０と転舵機構３との間の動力伝達が分離されたステアバイワイヤ式のものであり、第１の実施の形態と同様の転舵機構３、転舵アクチュエータ４、及びインバータ装置６を備えている。

【0050】

また、ステアリング装置８は、ステアリングホイール８０に連結されたステアリングシャフト８１と、ラック軸３２のラック歯部３２ａに噛み合うピニオン歯部８２ａを有するピニオンシャフト８２と、ステアリングシャフト８１とピニオンシャフト８２とを相対回転不能に連結可能な電磁クラッチ８３と、ステアリングホイール８０に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ８４と、ステアリングシャフト８１の回転角である操舵角を検出する操舵角センサ８５と、反力モータ８６及び減速機８７によってステアリングシャフト８１に操舵反力を付与する反力アクチュエータ８８と、反力モータ８６に駆動電流を供給するインバータ装置８９と、転舵アクチュエータ４及び反力アクチュエータ８８を制御する制御装置９とを備えている。

【0051】

減速機８７は、反力モータ８６の出力軸８６１に固定されたウォーム８７１と、ステアリングシャフト８１に取り付けられたウォームホイール８７２とを有するウォームギヤ機構である。ステアリングシャフト８１は、その一部がトーションバー８１１によって構成されており、トルクセンサ８４が操舵トルクをトーションバー８１１の捩じれ量によって検出する。

【0052】

制御装置９には、トルクセンサ８４及び操舵角センサ８５の検出結果を示す信号が入力される。制御装置９は、インバータ装置８９にＰＷＭ信号を出力することにより反力アクチュエータ８８の反力モータ８６を制御する。反力モータ８６のトルクは、減速機８７によって増幅されてステアリングシャフト８１に伝達される。また、制御装置９は、反力アクチュエータ８８や転舵アクチュエータ４に異常が発生した際に、電磁クラッチ８３によってステアリングシャフト８１とピニオンシャフト８２とを相対回転不能に連結させる。

【0053】

図８は、制御装置９の機能構成を示すブロック図である。制御装置９は、トルクセンサ８４による操舵トルクの検出結果、及び操舵角センサ８５による操舵角の検出結果が入力される統括制御部９０と、反力モータ８６を制御する反力モータ制御部９１と、転舵アクチュエータ４を制御する転舵制御部９２とを有している。

【0054】

統括制御部９０は、目標反力トルク設定部９０１及び目標舵角設定部９０２を有している。目標反力トルク設定部９０１は、車両情報に基づいて反力モータ８６が発生する反力トルクの目標値である目標反力トルクを設定する。目標舵角設定部９０２は、車両情報に基づいて前輪１０１，１０２の転舵角の目標値である目標舵角を設定する目標舵角設定部９０２を有している。これらの車両情報には、トルクセンサ８４及び操舵角センサ８５によって検出される操舵トルク及び操舵角や車速の情報等が含まれる。車速の情報は、例えばＣＡＮ通信によって取得することができる。目標舵角設定部９０２は、車速が低くなるほど、操舵角センサ８５によって検出される操作角に対する前輪１０１，１０２の転舵角の比であるステアリングギヤ比を小さくする。

【0055】

反力モータ制御部９１は、目標反力トルク設定部９０１によって設定された目標反力トルクに応じたトルクが反力モータ８６に発生するようにインバータ装置８９にＰＷＭ信号を出力し、反力モータ８６を制御する。

【0056】

転舵制御部９２は、目標舵角取得部９２１、差分値演算部９２２、短期目標舵角演算部９２３、及びモータ制御部９２４を有している。目標舵角取得部９２１、差分値演算部９２２、短期目標舵角演算部９２３、及びモータ制御部９２４は、第１の実施の形態に係る転舵制御装置の目標舵角取得部５１、差分値演算部５２、短期目標舵角演算部５３、及びモータ制御部５４と同様に機能する。すなわち、目標舵角取得部９２１は、目標舵角設定部９０２が設定した目標舵角を所定の取得周期で取得する。差分値演算部９２２は、目標舵角取得部９２１が目標舵角を新たに取得したとき、その前回の制御周期における短期目標舵角と新たに取得した目標舵角との差である差分値を演算する。短期目標舵角演算部９２３は、差分値演算部９２２が演算した差分値を分配し、目標舵角取得部９２１が目標舵角を取得する取得周期よりも短い制御周期ごとの舵角の目標値である短期目標舵角を演算する。モータ制御部９２４は、制御周期ごとに、前輪１０１，１０２の実際の転舵角である実舵角が短期目標舵角に近づくようにモータ４１を制御する。

【0057】

短期目標舵角演算部９２３は、目標舵角取得部９２１が目標舵角を新たに取得した後の制御周期の回数に応じた係数を差分値に乗算した乗算値と、目標舵角取得部９２１が新たに目標舵角を取得する直前の制御周期における短期目標舵角とに基づいて短期目標舵角を演算する。また、短期目標舵角演算部９２３は、目標舵角を新たに取得したときにカウンタ値を初期値にすると共に、目標舵角を新たに取得した後の制御周期の回数ごとにカウンタ値を加算し、取得周期の制御周期に対する倍率でカウンタ値を除した値を係数として乗算値を求め、この乗算値を、目標舵角取得部９２１が目標舵角を新たに取得する直前の制御周期における短期目標舵角に加算して短期目標舵角を演算する。なお、転舵制御部９２が、第１の実施の形態で説明した変化率補正部５３１及び目標舵角制限部５３２に相当する機能構成を有していてもよい。

【0058】

この第３の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様、短期目標舵角が滑らかに変化するので、モータ４１を円滑に回転させることができ、転舵アクチュエータ４で発生する作動音や振動が抑えられる。

【0059】

（付記）
以上、本発明を第１乃至第３の実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【0060】

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記の第１の実施の形態では、目標舵角取得部５１が目標舵角を新たに取得する直前の制御周期における短期目標舵角を基準角とし、差分値に対してｎに応じた係数を乗じて得られる乗算値に基準角を加算した値を短期目標舵角とする場合について説明したが、定期的に（例えば３０ｍｓごとに）目標舵角取得部５１が目標舵角を取得できる場合には、目標舵角取得部５１が取得する目標舵角の前回値と今回値との差によって差分値を求めてもよい。つまり、特許請求の範囲における「取得前の舵角の目標値」とは、目標舵角を新たに取得する直前の制御周期における短期目標舵角に限らず、目標舵角の前回値も含む趣旨である。

【符号の説明】

【0061】

１，１Ａ…車両 １０１，１０２…前輪（操向輪）
１１…ＡＤＡＳ制御装置 １１１…車両情報取得部
１１２…目標舵角設定部 ２…転舵装置
２０…ステアリングホイール ３…転舵機構
３２…ラック軸 ４…転舵アクチュエータ
４１…モータ ５，５Ａ…転舵制御装置
５１…目標舵角取得部 ５２…差分値演算部
５３…短期目標舵角演算部 ５３１…変化率補正部
５３２…目標舵角制限部 ５４…モータ制御部
８…ステアリング装置 ８０…ステアリングホイール
８１…ステアリングシャフト ８８…反力アクチュエータ
９…制御装置 ９０２…目標舵角設定部
９１…反力モータ制御部 ９２…転舵制御部
９２１…目標舵角取得部 ９２２…差分値演算部
９２３…短期目標舵角演算部 ９２４…モータ制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】