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(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】
(24)【登録日】2023-07-03
(45)【発行日】2023-07-11
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
   B62D 6/00 20060101AFI20230704BHJP
   B62D 5/04 20060101ALI20230704BHJP
   B62D 101/00 20060101ALN20230704BHJP
   B62D 113/00 20060101ALN20230704BHJP
   B62D 117/00 20060101ALN20230704BHJP
   B62D 119/00 20060101ALN20230704BHJP
   B62D 137/00 20060101ALN20230704BHJP
【FI】
B62D6/00 ZYW
B62D5/04
B62D101:00
B62D113:00
B62D117:00
B62D119:00
B62D137:00
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2020010559
(22)【出願日】2020-01-27
(65)【公開番号】P2021115957
(43)【公開日】2021-08-10
【審査請求日】2022-11-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(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】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】山口 恭史
(72)【発明者】
【氏名】都甲 高広
(72)【発明者】
【氏名】片岡 伸文
(72)【発明者】
【氏名】江崎 之進
【審査官】飯島 尚郎
(56)【参考文献】
【文献】特許第6881701(JP,B1)
【文献】国際公開第2020/122200(WO,A1)
【文献】特開2017-171059(JP,A)
【文献】特開2015-157614(JP,A)
【文献】特表2016-521651(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2013/0124043(US,A1)
【文献】特開2005-280541(JP,A)
【文献】特開2020-006831(JP,A)
【文献】韓国公開特許第10-2015-0055982(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B62D 6/00
B62D 5/04
B62D 101/00-137/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、前記ハウジング内に往復動可能に収容される転舵軸と、モータを駆動源として前記転舵軸を往復動させるモータトルクを付与するアクチュエータとを備える操舵装置を制御対象とし、
前記転舵軸に連結される転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角であって、360°を超える範囲を含む絶対角で示される絶対舵角を検出する絶対舵角検出部と、
前記モータが出力するモータトルクの目標値に対応した電流指令値を演算する電流指令値演算部とを備え、
前記モータに供給する実電流値が前記電流指令値となるように前記モータの駆動を制御する操舵制御装置において、
前記転舵軸が前記ハウジングに当接するエンド当てにより該転舵軸の移動が規制されるエンド位置を示す角度であって、前記絶対舵角と対応付けられたエンド位置対応角が記憶され、
前記電流指令値演算部は、前記絶対舵角の前記エンド位置対応角からの距離を示すエンド離間角が所定角度以下となる場合に、該エンド離間角の減少が規制されるように前記電流指令値を補正するエンド当て緩和制御を実行し、
さらに、前記電流指令値演算部は、前記エンド当て緩和制御の実行時に車両を旋回走行させようとしている場合には、該エンド当て緩和制御の実行による前記電流指令値の補正量を小さくする部分解放制御を実行するものであって、
前記電流指令値演算部は、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値が該部分解放制御の実行に基づいて前記補正量を小さくする影響を受けない値である場合に、前記部分解放制御を停止する操舵制御装置。
【請求項2】
請求項1に記載の操舵制御装置において、
前記電流指令値演算部は、前記エンド離間角が前記所定角度以下となる場合に、前記エンド当て緩和制御を通じて前記エンド離間角の増加が規制されないように前記電流指令値を演算する操舵制御装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の操舵制御装置において、
前記電流指令値演算部は、前記エンド離間角が前記所定角度以下となる場合に、該エンド離間角の減少に基づいて小さくなる舵角制限値を演算する舵角制限値演算部を備え、前記電流指令値の絶対値を前記舵角制限値に制限することにより前記エンド当て緩和制御を実行し、前記舵角制限値を大きくすることにより前記部分解放制御を実行するものであって、
前記電流指令値演算部は、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値と、前記部分解放制御の実行により大きくされていない前記舵角制限値に応じた停止判定値との大小比較に基づいて、前記部分解放制御を停止する操舵制御装置。
【請求項4】
請求項3に記載の操舵制御装置において、
左右いずれか一方向に前記転舵輪を転舵させるモータトルクを前記モータで発生させる前記電流指令値の符号を正、他方向に前記転舵輪を転舵させるモータトルクを前記モータで発生させる前記電流指令値の符号を負とするとき、
前記電流指令値演算部は、
前記一方向に前記転舵輪が転舵されることにより、前記エンド離間角が前記所定角度以下である際には、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値が正の前記停止判定値未満である場合に、前記部分解放制御を停止し、
前記他方向に前記転舵輪が転舵されることにより、前記エンド離間角が前記所定角度以下である際には、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値が負の前記停止判定値よりも大きい場合に、前記部分解放制御を停止する操舵制御装置。
【請求項5】
請求項3又は4に記載の操舵制御装置において、
前記舵角制限値演算部は、前記エンド離間角の増大に基づいて小さくなる角度制限成分を演算し、前記モータの定格電流から前記角度制限成分を減算した値に基づいて前記舵角制限値を演算するものであって、
前記舵角制限値演算部は、前記部分解放制御の実行時には、該部分解放制御の非実行時に比べ、前記角度制限成分が小さくなるように該角度制限成分を演算する操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両用の操舵装置として、モータを駆動源とするアクチュエータを備えた電動パワーステアリング装置(EPS)が知られている。こうしたEPSには、ステアリングホイールの操舵角を360°を超える範囲を含む絶対角で取得し、該操舵角に基づいて各種制御を行うものがある。こうした制御の一例として、例えば特許文献1には、ラック軸の端部であるラックエンドがラックハウジングに当たる、所謂エンド当ての衝撃を緩和するためのエンド当て緩和制御を実行するものが開示されている。
【0003】
特許文献1のEPSでは、エンド当てによりラック軸の移動が物理的に規制されるラックエンド位置が操舵角と対応付けられており、同位置での操舵角がエンド位置対応角として記憶されている。そして、同EPSでは、操舵角のエンド位置対応角からの距離に応じてモータが出力するモータトルクの目標値を小さくすることで、エンド当ての衝撃を緩和する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2016-155519号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記従来の構成ではエンド当て緩和制御の実行によって、実際にラック軸がラックハウジングに当接する実ラックエンド位置よりもステアリング中立位置側の仮想ラックエンド位置で、該ラック軸の移動が規制されることがある。この場合、操舵角は、ラック軸が実ラックエンド位置にある場合に比べて小さくなる。すなわち、仮想ラックエンド位置でラック軸の移動が規制された場合の最小旋回半径は、車両の構造上の最小旋回半径よりも大きくなる。したがって、車両の旋回走行時において、エンド当て緩和制御の実行に起因して車両の小回り性能が低下するおそれがある。
【0006】
本発明の目的は、車両の小回り性能の低下を抑制できる操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する操舵制御装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に往復動可能に収容される転舵軸と、モータを駆動源として前記転舵軸を往復動させるモータトルクを付与するアクチュエータとを備える操舵装置を制御対象とし、前記転舵軸に連結される転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角であって、360°を超える範囲を含む絶対角で示される絶対舵角を検出する絶対舵角検出部と、前記モータが出力するモータトルクの目標値に対応した電流指令値を演算する電流指令値演算部とを備え、前記モータに供給する実電流値が前記電流指令値となるように前記モータの駆動を制御するものにおいて、前記転舵軸が前記ハウジングに当接するエンド当てにより該転舵軸の移動が規制されるエンド位置を示す角度であって、前記絶対舵角と対応付けられたエンド位置対応角が記憶され、前記電流指令値演算部は、前記絶対舵角の前記エンド位置対応角からの距離を示すエンド離間角が所定角度以下となる場合に、該エンド離間角の減少が規制されるように前記電流指令値を補正するエンド当て緩和制御を実行し、さらに、前記電流指令値演算部は、前記エンド当て緩和制御の実行時に車両を旋回走行させようとしている場合には、該エンド当て緩和制御の実行による前記電流指令値の補正量を小さくする部分解放制御を実行するものであって、前記電流指令値演算部は、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値が該部分解放制御の実行に基づいて前記補正量を小さくする影響を受けない値である場合に、前記部分解放制御を停止する。
【0008】
上記構成によれば、例えばエンド当て緩和制御の実行により仮想エンド位置で転舵軸の移動が規制されても、運転者が旋回走行させようとすることで、部分解放制御が実行されて電流指令値の補正量が小さくなるため、転舵軸を実エンド位置まで移動させることが可能となる。その結果、車両の小回り性能が低下することを抑制できる。
【0009】
また、上記構成では、部分解放制御の実行時に演算された電流指令値が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値である場合に、部分解放制御を停止する。つまり、部分解放制御が実質的に機能しない操舵の状況となった場合に、部分解放制御を停止する。そのため、部分解放制御の停止に伴って、電流指令値が急変することを抑制し、操舵フィーリングが悪化することを抑制できる。
【0010】
上記操舵制御装置において、前記電流指令値演算部は、前記エンド離間角が前記所定角度以下となる場合に、前記エンド当て緩和制御を通じて前記エンド離間角の増加が規制されないように前記電流指令値を演算することが好ましい。
【0011】
上記構成によれば、エンド離間角が所定角度以下となる場合に、エンド当て緩和制御の実行を通じてはエンド離間角の増大が規制されないように電流指令値が演算される。これにより、例えばエンド位置近傍から切り戻し操舵を行う際にモータトルクが不足しにくくなる。その結果、引っ掛かり感が生じにくくなり、操舵フィーリングの低下を抑制できる。
【0012】
上記操舵制御装置において、前記電流指令値演算部は、前記エンド離間角が前記所定角度以下となる場合に、該エンド離間角の減少に基づいて小さくなる舵角制限値を演算する舵角制限値演算部を備え、前記電流指令値の絶対値を前記舵角制限値に制限することにより前記エンド当て緩和制御を実行し、前記舵角制限値を大きくすることにより前記部分解放制御を実行するものであって、前記電流指令値演算部は、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値と、前記部分解放制御の実行により大きくされていない前記舵角制限値に応じた停止判定値との大小比較に基づいて、前記部分解放制御を停止することが好ましい。
【0013】
上記構成によれば、部分解放制御の実行時に演算された電流指令値と部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値に応じた停止判定値との大小比較を行う。そのため、部分解放制御の実行時に演算された電流指令値が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値であるか否かを好適に判定できる。
【0014】
上記操舵制御装置において、左右いずれか一方向に前記転舵輪を転舵させるモータトルクを前記モータで発生させる前記電流指令値の符号を正、他方向に前記転舵輪を転舵させるモータトルクを前記モータで発生させる前記電流指令値の符号を負とするとき、前記電流指令値演算部は、前記一方向に前記転舵輪が転舵されることにより、前記エンド離間角が前記所定角度以下である際には、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値が正の前記停止判定値未満である場合に、前記部分解放制御を停止し、前記他方向に前記転舵輪が転舵されることにより、前記エンド離間角が前記所定角度以下である際には、前記部分解放制御の実行時に演算した前記電流指令値が負の前記停止判定値よりも大きい場合に、前記部分解放制御を停止することが好ましい。
【0015】
上記構成によれば、例えば切り戻し操舵により電流指令値の符号が反転する場合を含め、部分解放制御の実行時に演算された電流指令値が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値であるか否かを好適に判定できる。
【0016】
上記操舵制御装置において、前記舵角制限値演算部は、前記エンド離間角の増大に基づいて小さくなる角度制限成分を演算し、前記モータの定格電流から前記角度制限成分を減算した値に基づいて前記舵角制限値を演算するものであって、前記舵角制限値演算部は、前記部分解放制御の実行時には、該部分解放制御の非実行時に比べ、前記角度制限成分が小さくなるように該角度制限成分を演算することが好ましい。
【0017】
上記構成によれば、電流指令値を舵角制限値以下に制限する態様でエンド当て緩和制御が実行されるため、舵角制限値が大きいほどエンド当て緩和制御の実行による電流指令値の補正量が小さくなる。そして、舵角制限値は、定格電流から角度制限成分を減算した値に基づいて演算されるため、角度制限成分が小さくなると、舵角制限値が大きくなる。したがって、角度制限成分を小さくすることで、電流指令値の補正量を小さくする部分解放制御を容易に実行できる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、車両の小回り性能の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】電動パワーステアリング装置の概略構成図。
図2】操舵制御装置のブロック図。
図3】制限値設定部のブロック図。
図4】舵角制限値調整部による舵角制限値の調整に係る処理手順を示すフローチャート。
図5】絶対舵角と舵角制限値との関係を示すグラフ。
図6】オフセット舵角演算部によるオフセット舵角の演算に係る処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、操舵制御装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、操舵制御装置1の制御対象となる操舵装置である電動パワーステアリング装置(EPS)2は、運転者によるステアリングホイール3の操作に基づいて転舵輪4を転舵させる操舵機構5を備えている。また、EPS2は、操舵機構5にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアクチュエータであるEPSアクチュエータ6を備えている。
【0021】
操舵機構5は、ステアリングホイール3が固定されるステアリングシャフト11と、ステアリングシャフト11に連結された転舵軸であるラック軸12と、ラック軸12が往復動可能に挿通されるハウジングであるラックハウジング13とを備えている。また、操舵機構5は、ステアリングシャフト11の回転をラック軸12の軸線方向の往復動に変換するラックアンドピニオン機構14を備えている。なお、ステアリングシャフト11は、ステアリングホイール3が位置する側から順にコラム軸15、中間軸16、及びピニオン軸17を連結することにより構成されている。
【0022】
ラック軸12とピニオン軸17とは、ラックハウジング13内に所定の交差角をもって配置されている。ラックアンドピニオン機構14は、ラック軸12に形成されたラック歯12aとピニオン軸17に形成されたピニオン歯17aとが噛合されることで構成されている。また、ラック軸12の両端には、その軸端部に設けられたボールジョイントからなるラックエンド18を介してタイロッド19がそれぞれ駆動可能に連結されている。タイロッド19の先端は、転舵輪4が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、EPS2では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト11の回転がラックアンドピニオン機構14によりラック軸12の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド19を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪4の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。
【0023】
なお、ラックエンド18がラックハウジング13の左端に当接するラック軸12の位置が右方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が右側のエンド位置としてのラックエンド位置に相当する。また、ラックエンド18がラックハウジング13の右端に当接するラック軸12の位置が左方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が左側のエンド位置としてのラックエンド位置に相当する。
【0024】
EPSアクチュエータ6は、駆動源であるモータ21と、ウォームアンドホイール等の減速機構22とを備えている。モータ21は減速機構22を介してコラム軸15に連結されている。そして、EPSアクチュエータ6は、モータ21の回転を減速機構22により減速してコラム軸15に伝達することによって、モータトルクをアシスト力として操舵機構5に付与する。なお、本実施形態のモータ21には、三相のブラシレスモータが採用されている。
【0025】
操舵制御装置1は、モータ21に接続されており、その作動を制御する。なお、操舵制御装置1は、図示しない中央処理装置(CPU)やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをCPUが実行する。これにより、各種の制御が実行される。
【0026】
操舵制御装置1には、車両の車速SPDを検出する車速センサ31、及び運転者の操舵によりステアリングシャフト11に付与された操舵トルクThを検出するトルクセンサ32が接続されている。また、操舵制御装置1には、モータ21の回転角θmを360°の範囲内の相対角で検出する回転センサ33が接続されている。なお、操舵トルクTh及び回転角θmは、例えば右方向に操舵した場合に正の値、左方向に操舵した場合に負の値として検出する。そして、操舵制御装置1は、これら各センサから入力される各状態量を示す信号に基づいて、モータ21に駆動電力を供給することにより、EPSアクチュエータ6の作動、すなわち操舵機構5にラック軸12を往復動させるべく付与するアシスト力を制御する。
【0027】
次に、操舵制御装置1の構成について説明する。
図2に示すように、操舵制御装置1は、モータ制御信号Smを出力するマイコン41と、モータ制御信号Smに基づいてモータ21に駆動電力を供給する駆動回路42とを備えている。なお、本実施形態の駆動回路42には、FET等の複数のスイッチング素子を有する周知のPWMインバータが採用されている。そして、マイコン41の出力するモータ制御信号Smは、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するものとなっている。これにより、モータ制御信号Smに応答して各スイッチング素子がオンオフし、各相のモータコイルへの通電パターンが切り替わることにより、車載電源43の直流電力が三相の駆動電力に変換されてモータ21へと出力される。
【0028】
なお、以下に示す各制御ブロックは、マイコン41が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものであり、所定のサンプリング周期で各状態量を検出し、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理が実行される。
【0029】
マイコン41には、上記車速SPD、操舵トルクTh、及びモータ21の回転角θmが入力される。また、マイコン41には、電流センサ44により検出されるモータ21の各相電流値Iu,Iv,Iw、及び電圧センサ45により検出される車載電源43の電源電圧Vbが入力される。電流センサ44は、駆動回路42と各相のモータコイルとの間の接続線46に設けられている。電圧センサ45は、車載電源43と駆動回路42との間の接続線47に設けられている。なお、図2では、説明の便宜上、各相の電流センサ44及び各相の接続線46をそれぞれ1つにまとめて図示している。そして、マイコン41は、これら各状態量に基づいてモータ制御信号Smを出力する。
【0030】
詳しくは、マイコン41は、電流指令値Id*,Iq*を演算する電流指令値演算部51と、電流指令値Id*,Iq*に基づいてモータ制御信号Smを出力するモータ制御信号生成部52と、絶対舵角θsを検出する絶対舵角検出部53とを備えている。
【0031】
電流指令値演算部51には、車速SPD、操舵トルクTh、電源電圧Vb、回転角θm及び絶対舵角θsが入力される。電流指令値演算部51は、これらの状態量に基づいて電流指令値Id*,Iq*を演算する。電流指令値Id*,Iq*は、モータ21に供給すべき電流の目標値であり、d/q座標系におけるd軸上の電流指令値及びq軸上の電流指令値をそれぞれ示す。このうち、q軸電流指令値Iq*は、モータ21が出力するモータトルクの目標値を示す。なお、本実施形態では、d軸電流指令値Id*は、基本的にゼロに固定されている。電流指令値Id*,Iq*は、例えば右方向への操舵をアシストする場合に正の値、左方向への操舵をアシストする場合に負の値とする。
【0032】
モータ制御信号生成部52には、電流指令値Id*,Iq*、各相電流値Iu,Iv,Iw、及びモータ21の回転角θmが入力される。モータ制御信号生成部52は、これらの状態量に基づいてd/q座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号Smを生成する。
【0033】
具体的には、モータ制御信号生成部52は、回転角θmに基づいて各相電流値Iu,Iv,Iwをd/q座標上に写像することにより、d/q座標系におけるモータ21の実電流値であるd軸電流値Id及びq軸電流値Iqを演算する。そして、モータ制御信号生成部52は、d軸電流値Idをd軸電流指令値Id*に追従させるべく、またq軸電流値Iqをq軸電流指令値Iq*に追従させるべく、それぞれ電流フィードバック制御を行うことによりモータ制御信号Smを生成する。
【0034】
モータ制御信号生成部52は、このように生成したモータ制御信号Smを駆動回路42に出力する。これにより、モータ21には、モータ制御信号Smに応じた駆動電力が供給され、モータ21からq軸電流指令値Iq*に対応したモータトルクが出力されることで、操舵機構5にアシスト力が付与される。
【0035】
絶対舵角検出部53には、回転角θmが入力される。絶対舵角検出部53は、回転角θmに基づいて、360°を超える範囲を含む絶対角で表されるモータ絶対角を検出する。本実施形態の絶対舵角検出部53は、例えば車載電源43の交換後、イグニッションスイッチ等の起動スイッチが初めてオンされた時の回転角θmを原点としてモータ21の回転数を積算し、この回転数及び回転角θmに基づいてモータ絶対角を検出する。そして、絶対舵角検出部53は、モータ絶対角に減速機構22の減速比に基づく換算係数を乗算することにより、ステアリングシャフト11の操舵角を示す絶対舵角θsを検出する。本実施形態の操舵制御装置1では、起動スイッチのオフ時にもモータ21の回転の有無を監視しており、モータ21の回転数が常時積算されている。これにより、車載電源43が交換されてから2回目以降、起動スイッチがオンされた時でも、絶対舵角θsの原点は、起動スイッチが初めてオンされた時に設定された原点と同じになる。
【0036】
なお、上記のようにステアリングシャフト11の回転により転舵輪4の転舵角が変更されることから、絶対舵角θsは、転舵輪4の転舵角に換算可能な回転軸の回転角を示す。また、モータ絶対角及び絶対舵角θsは、例えば原点から右方向の回転角である場合に正の値、左方向の回転角である場合に負の値とする。
【0037】
次に、電流指令値演算部51の構成について説明する。
電流指令値演算部51は、q軸電流指令値Iq*の基礎成分であるアシスト指令値Ias*を演算するアシスト指令値演算部61を備えている。また、電流指令値演算部51は、q軸電流指令値Iq*の絶対値の上限となる制限値Igを設定する制限値設定部62と、アシスト指令値Ias*の絶対値を制限値Ig以下に制限するガード処理部63とを備えている。制限値設定部62には、メモリ64が接続されている。
【0038】
アシスト指令値演算部61には、操舵トルクTh及び車速SPDが入力される。アシスト指令値演算部61は、操舵トルクTh及び車速SPDに基づいてアシスト指令値Ias*を演算する。具体的には、アシスト指令値演算部61は、操舵トルクThの絶対値が大きいほど、また車速SPDが遅いほど、より大きな絶対値を有するアシスト指令値Ias*を演算する。このように演算されたアシスト指令値Ias*は、制限値設定部62及びガード処理部63に出力される。
【0039】
ガード処理部63には、アシスト指令値Ias*に加え、後述するように制限値設定部62において設定される制限値Igが入力される。ガード処理部63は、入力されるアシスト指令値Ias*の絶対値が制限値Ig以下の場合には、アシスト指令値Ias*の値をそのままq軸電流指令値Iq*としてモータ制御信号生成部52及び制限値設定部62に出力する。一方、入力されるアシスト指令値Ias*の絶対値が制限値Igよりも大きい場合には、アシスト指令値Ias*の絶対値を制限値Igの値に制限した値をq軸電流指令値Iq*としてモータ制御信号生成部52及び制限値設定部62に出力する。
【0040】
メモリ64には、モータ21が出力可能なモータトルクとして予め設定されたトルクに対応する最大電流としての定格電流Ir、及びエンド位置対応角θs_le,θs_re等が記憶されている。左側のエンド位置対応角θs_leは、左側のラックエンド位置に対応する絶対舵角θsであり、右側のエンド位置対応角θs_reは、右側のラックエンド位置に対応する絶対舵角θsである。なお、エンド位置対応角θs_le,θs_reは、例えば運転者による操舵に基づいて行われる適宜の学習により設定される。
【0041】
次に、制限値設定部62の構成について説明する。
制限値設定部62には、回転角θmを微分することにより得られるモータ角速度ωm、絶対舵角θs、車速SPD、操舵トルクTh、電源電圧Vb、アシスト指令値Ias*、q軸電流指令値Iq*、定格電流Ir及びエンド位置対応角θs_le,θs_reが入力される。そして、制限値設定部62は、これらの状態量に基づいて制限値Igを設定する。
【0042】
詳しくは、図3に示すように、制限値設定部62は、絶対舵角θsに基づく舵角制限値Ienを演算する舵角制限値演算部71と、電源電圧Vbに基づく他の制限値である電圧制限値Ivbを演算する電圧制限値演算部72と、舵角制限値Ien及び電圧制限値Ivbのいずれか小さい方を選択する最小値選択部73とを備えている。
【0043】
舵角制限値演算部71には、モータ角速度ωm、絶対舵角θs、車速SPD、操舵トルクTh、アシスト指令値Ias*、q軸電流指令値Iq*、定格電流Ir、エンド位置対応角θs_le,θs_reが入力される。舵角制限値演算部71は、これらの状態量に基づいて、後述するように絶対舵角θsのエンド位置対応角θs_le,θs_reからの距離を示すエンド離間角Δθが所定角度θ1以下となる場合に、該エンド離間角Δθの減少に基づいて小さくなる舵角制限値Ienを演算する。このように演算された舵角制限値Ienは、最小値選択部73に出力される。
【0044】
電圧制限値演算部72には、電源電圧Vbが入力される。電圧制限値演算部72は、電源電圧Vbの絶対値が予め設定された電圧閾値Vth以下になった場合に、定格電流Irを供給するための定格電圧よりも小さな電圧制限値Ivbを演算する。具体的には、電圧制限値演算部72は、電源電圧Vbの絶対値が電圧閾値Vth以下になった場合、該電源電圧Vbの絶対値の低下に基づいてより小さな絶対値を有する電圧制限値Ivbを演算する。このように演算された電圧制限値Ivbは、最小値選択部73に出力される。
【0045】
最小値選択部73は、入力される舵角制限値Ien及び電圧制限値Ivbのいずれか小さい方を制限値Igとして選択し、ガード処理部63に出力する。
そして、舵角制限値Ienが制限値Igとしてガード処理部63に出力されることにより、q軸電流指令値Iq*の絶対値が舵角制限値Ienに制限される。これにより、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下となる場合に、該エンド離間角Δθの減少に基づいてq軸電流指令値Iq*の絶対値を小さくすることで、エンド当ての衝撃を緩和するエンド当て緩和制御が実行される。つまり、本実施形態の電流指令値演算部51は、q軸電流指令値Iq*の絶対値を制限値Ig以下に制限する態様で該q軸電流指令値Iq*を補正する。そして、q軸電流指令値Iq*の補正量は、アシスト指令値Ias*の制限値Igに対する超過分、すなわち舵角制限値Ienに対する超過分となる。
【0046】
また、電圧制限値Ivbが制限値Igとしてガード処理部63に出力されることにより、q軸電流指令値Iq*の絶対値が電圧制限値Ivbに制限される。これにより、電源電圧Vbの絶対値が電圧閾値Vth以下となる場合に、該電源電圧Vbの絶対値の低下に基づいてq軸電流指令値Iq*の絶対値を小さくする電源保護制御が実行される。
【0047】
ここで、エンド当て緩和制御の実行によって、実際にラック軸12がラックハウジング13に当接する実ラックエンド位置よりもステアリング中立位置側の仮想ラックエンド位置で、ラック軸12の移動が規制されることがある。この場合、絶対舵角θsは、ラック軸12が実ラックエンド位置にある場合に比べて小さくなり、車両の小回り性能が低下するおそれがある。
【0048】
そこで、本実施形態の電流指令値演算部51は、エンド当て緩和制御の実行時に運転者が車両を旋回走行させようとしている場合には、EPS2に入力される操舵トルクThに基づいて、該エンド当て緩和制御の実行によるq軸電流指令値Iq*の補正量を小さくする部分解放制御を実行する。上記のようにガード処理部63は、q軸電流指令値Iq*の絶対値を制限値Ig以下に制限することから、制限値Igとなる舵角制限値Ienが大きくなるほど、q軸電流指令値Iq*の補正量は小さくなる。この点を踏まえ、本実施形態では、以下に説明するように、エンド当て緩和制御の実行時に運転者が車両を旋回走行させようとしている場合には、舵角制限値演算部71が部分解放制御の非実行時に比べて大きな舵角制限値Ienを演算することで、部分解放制御が実行される。
【0049】
詳しくは、舵角制限値演算部71は、角速度変化量Δωmを演算する角速度変化量演算部81と、オフセット舵角θoffを演算するオフセット舵角演算部82と、エンド離間角Δθを演算するエンド離間角演算部83とを備えている。また、舵角制限値演算部71は、エンド離間角Δθに基づく通常時用の角度制限成分Iga、及びエンド離間角Δθにオフセット舵角θoffを加算した解放時用のエンド離間角Δθ’に基づく解放時用の角度制限成分Iga’を演算する角度制限成分演算部84を備えている。また、舵角制限値演算部71は、角度制限成分Iga,Iga’のいずれか一方を選択して減算器85に出力する出力切替部86とを備えており、定格電流Irから角度制限成分Iga,Iga’のいずれか一方を減算することで調整前舵角制限値Ienbを演算する。また、舵角制限値演算部71は、調整前舵角制限値Ienbに基づいて舵角制限値Ienを演算する舵角制限値調整部87を備えている。以下、制御ブロック毎に順に説明する。
【0050】
(角速度変化量演算部81)
角速度変化量演算部81には、モータ角速度ωmが入力される。角速度変化量演算部81は、入力されるモータ角速度ωmに基づいてその変化量である角速度変化量Δωmを演算する。そして、角速度変化量演算部81は、角速度変化量Δωmをオフセット舵角演算部82に出力する。なお、本実施形態の角速度変化量演算部81は、角速度変化量Δωmにローパスフィルタ処理を施したものをオフセット舵角演算部82に出力する。
【0051】
(オフセット舵角演算部82)
オフセット舵角演算部82には、車速SPD、操舵トルクTh、モータ角速度ωm、角速度変化量Δωm、q軸電流指令値Iq*、定格電流Ir、通常時用の角度制限成分Iga及び後述する舵角位置フラグFdが入力される。オフセット舵角演算部82は、これらの状態量に基づいて、エンド当て緩和制御の実行時に、運転者が切り込み操舵又は保舵することで、車両を旋回走行させようとしているか否かの旋回意思判定を行う。そして、オフセット舵角演算部82は、エンド当て緩和制御の実行時に車両を旋回走行させようとしていると判定する場合には、オフセット舵角θoffの演算を開始し、このオフセット舵角θoffを加算器88に出力する。なお、オフセット舵角演算部82は、エンド当て緩和制御の実行時に車両を旋回走行させようとしていると判定しない場合には、オフセット舵角θoffを演算しない。
【0052】
また、オフセット舵角演算部82は、部分解放制御の実行時であるか否かを示す実行フラグFrを出力切替部86に出力する。なお、実行フラグFrは、その値が「0」の場合に部分解放制御が実行されていないことを示し、その値が「1」の場合に部分解放制御が実行されていることを示す。そして、オフセット舵角演算部82は、オフセット舵角θoffの演算を開始する前は実行フラグFrの値を「0」とし、オフセット舵角θoffの演算を開始した後は実行フラグFrの値を「1」とする。つまり、オフセット舵角演算部82がオフセット舵角θoffを演算する場合が部分解放制御の実行時であり、オフセット舵角θoffを演算しない場合が部分解放制御の非実行時である。
【0053】
オフセット舵角演算部82は、下記(1)式に示すモデル式を用いて操舵トルクThに基づくオフセット舵角θoffを演算する。
【0054】
【数1】
なお、以下では、説明の便宜上、「θs*」の一階時間微分値である目標操舵速度の参照符号を「ωs*」とも示す。このモデル式は、ステアリングホイール3を介して入力される操舵トルクThと転舵輪4の転舵角に換算可能な回転軸の回転角との関係を定めて表したものである。このモデル式は、EPS2が搭載される車両のサスペンションやホイールアライメント等の仕様をモデル化した弾性係数K、EPS2の摩擦等をモデル化した粘性係数C、EPS2の慣性をモデル化した慣性係数Jを用いて表される。
【0055】
ここで、本実施形態のオフセット舵角演算部82は、演算負荷の低減及び実現すべき操舵フィーリングを考慮して、弾性係数K及び慣性係数Jをそれぞれゼロとし、目標操舵速度ωs*について整理した下記(2)式を用いて目標操舵速度ωs*を演算する。
【0056】
【数2】
そして、オフセット舵角演算部82は、目標操舵速度ωs*を積分することにより得られる値をオフセット舵角θoffとする。このように演算されたオフセット舵角θoffは、加算器88に出力される。なお、オフセット舵角演算部82による旋回意思の判定、すなわち部分解放制御の実行及び停止については後述する。
【0057】
(エンド離間角演算部83)
エンド離間角演算部83には、絶対舵角θs及びエンド位置対応角θs_le,θs_reが入力される。エンド離間角演算部83は、最新の演算周期での絶対舵角θsと左側のエンド位置対応角θs_leとの間の差分である左方向エンド離間角Δθl、及び最新の演算周期での絶対舵角θsと右側のエンド位置対応角θs_reとの間の差分である右方向エンド離間角Δθrを演算する。そして、エンド離間角演算部83は、右方向エンド離間角Δθr及び左方向エンド離間角Δθlのうちの絶対値が小さい方をエンド離間角Δθとして角度制限成分演算部84及び加算器88に出力する。
【0058】
また、エンド離間角演算部83は、右方向エンド離間角Δθr及び左方向エンド離間角Δθlの絶対値と予め設定されたエンド離間角閾値Δθthとの大小比較を行うことにより、ステアリングホイール3が操舵されている位置を示す舵角位置フラグFdの値を設定する。舵角位置フラグFdは、オフセット舵角演算部82及び舵角制限値調整部87に出力される。なお、エンド離間角閾値Δθthは、ステアリングホイール3が左右のいずれに操舵されているかを区分するための閾値を示し、数百度程度の大きな値に設定されている。
【0059】
具体的には、エンド離間角演算部83は、右方向エンド離間角Δθrの絶対値がエンド離間角閾値Δθth未満である場合には、舵角位置フラグFdの値を、ステアリングホイール3が正方向に操舵されていること、すなわち転舵輪4が正方向に転舵されていることを示す「1」とする。エンド離間角演算部83は、左方向エンド離間角Δθlの絶対値がエンド離間角閾値Δθth未満である場合には、舵角位置フラグFdの値を、ステアリングホイール3が負方向に操舵されていること、すなわち転舵輪4が負方向に転舵されていることを示す「2」とする。エンド離間角演算部83は、右方向エンド離間角Δθrがエンド離間角閾値Δθth以上であり、かつ左方向エンド離間角Δθlがエンド離間角閾値Δθth以上である場合には、ステアリングホイール3が中立位置付近にあることを示す「0」とする。
【0060】
(角度制限成分演算部84)
角度制限成分演算部84には、エンド離間角Δθ及び車速SPDが入力される。また、角度制限成分演算部84には、加算器88においてエンド離間角Δθにオフセット舵角θoffを加えた解放時用のエンド離間角Δθ’が入力される。解放時用のエンド離間角Δθ’は、エンド離間角Δθよりもオフセット舵角θoffの値だけ大きな値となる。角度制限成分演算部84は、これらの状態量に基づいて角度制限成分Iga,Iga’を演算する。
【0061】
詳しくは、角度制限成分演算部84は、エンド離間角Δθ及び車速SPDと通常時用の角度制限成分Igaとの関係を定めた通常時用マップを備えており、マップを参照することによりエンド離間角Δθ及び車速SPDに応じた角度制限成分Igaを演算する。このように演算された通常時用の角度制限成分Igaは、オフセット舵角演算部82及び出力切替部86に出力される。
【0062】
この通常時用マップでは、角度制限成分Igaは、エンド離間角Δθがゼロの状態からその増大に比例して減少し、エンド離間角Δθが所定角度θ1よりも大きくなると、ゼロになるように設定されている。また、この通常時用マップでは、エンド離間角Δθが負の領域も設定されており、角度制限成分Igaは、エンド離間角Δθがゼロよりも小さくなると、その減少に比例して増大し、定格電流Irと同じ値になった以降は一定となる。マップにおける負の領域は、ラックエンド18がラックハウジング13に当接した状態からさらに切り込み操舵を行うことにより、EPS2が弾性変形してモータ21が回転する分を想定している。なお、所定角度θ1は、エンド位置対応角θs_le,θs_re近傍の範囲を示す小さな角度に設定されている。すなわち、角度制限成分Igaは、絶対舵角θsがエンド位置対応角θs_le,θs_reからステアリング中立側に向かうにつれて小さくなり、エンド位置対応角θs_le,θs_re近傍よりもステアリング中立位置側にある場合には、ゼロになるように設定されている。
【0063】
また、この通常時用マップは、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下の領域では、車速SPDの増大に基づいて、角度制限成分Igaが小さくなるように設定されている。具体的には、車速SPDが低速域である場合は角度制限成分Igaがゼロよりも大きくなるが、車速SPDが中高速域である場合は角度制限成分Igaがゼロとなるように設定されている。
【0064】
また、角度制限成分演算部84は、解放時用のエンド離間角Δθ’及び車速SPDと解放時用の角度制限成分Iga’との関係を定めた解放時用マップを備えており、同マップを参照することにより解放時用のエンド離間角Δθ’及び車速SPDに応じた角度制限成分Iga’を演算する。このように演算された解放時用の角度制限成分Iga’は、出力切替部86に出力される。
【0065】
解放時用マップは、通常時用マップと同一のマップとなるように設定されている。すなわち、車速SPDが同一であり、エンド離間角Δθとエンド離間角Δθ’とが互いに等しい場合には、演算される角度制限成分Igaと角度制限成分Iga’とは互いに等しくなる。上記のように解放時用のエンド離間角Δθ’は、エンド離間角Δθよりもオフセット舵角θoffの値だけ大きな値となるため、角度制限成分演算部84は、オフセット舵角θoffに応じた分だけ、通常時用の角度制限成分Igaよりも小さな解放時用の角度制限成分Iga’を演算することになる。
【0066】
(出力切替部86)
出力切替部86には、角度制限成分Iga,Iga’及び実行フラグFrが入力される。出力切替部86は、通常時用の角度制限成分Igaが入力される接点P1、解放時用の角度制限成分Iga’が入力される接点P2、及び減算器85に接続される接点P3を有している。出力切替部86は、実行フラグFrが「0」である場合には、接点P1と接点P3とを接続し、通常時用の角度制限成分Igaを減算器85に出力する。一方、出力切替部86は、実行フラグFrが「1」である場合には、接点P2と接点P3とを接続し、解放時用の角度制限成分Iga’を減算器85に出力する。
【0067】
そして、減算器85において、部分解放制御の実行時であるか否かに応じて定格電流Irから通常時用の角度制限成分Iga又は解放時用の角度制限成分Iga’を減算することにより得られる値が調整前舵角制限値Ienbとして舵角制限値調整部87に出力される。
【0068】
(舵角制限値調整部87)
次に、舵角制限値調整部87の構成について説明する。
舵角制限値調整部87には、調整前舵角制限値Ienbに加え、定格電流Ir、アシスト指令値Ias*及び舵角位置フラグFdが入力される。舵角制限値調整部87は、右方向、すなわち正方向に操舵が行われている際には、アシスト指令値Ias*と符号を正とした調整前舵角制限値Ienb(以下、正の調整前舵角制限値Ienbという。)との大小比較を行う。舵角制限値調整部87は、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb未満である場合には、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irとする。一方、舵角制限値調整部87は、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb以上である場合には、舵角制限値Ienの絶対値を調整前舵角制限値Ienbとする。
【0069】
また、舵角制限値調整部87は、左方向、すなわち負方向に操舵が行われている際には、アシスト指令値Ias*と符号を負とした調整前舵角制限値Ienb(以下、負の調整前舵角制限値Ienbという。)との大小比較を行う。舵角制限値調整部87は、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienb以下である場合には、舵角制限値Ienの絶対値を調整前舵角制限値Ienbとする。一方、舵角制限値調整部87は、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienbよりも大きい場合には、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irとする。
【0070】
ここで、正方向に操舵が行われている際にアシスト指令値Ias*が正の値であれば、エンド離間角Δθが減少する切り込み操舵が行われており、アシスト指令値Ias*が負の値であれば、エンド離間角Δθが増大する切り戻し操舵が行われていると判定できる。したがって、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb未満である場合には、切り込み操舵又は切り戻し操舵のいずれかが行われており、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb以上である場合には、切り込み操舵が行われている。換言すると、正方向に操舵が行われている際に切り戻し操舵が行われると、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb未満となる。
【0071】
同様に、負方向に操舵が行われている際にアシスト指令値Ias*が負の値であれば、エンド離間角Δθが減少する切り込み操舵が行われており、アシスト指令値Ias*が正の値であれば、エンド離間角Δθが増大する切り込み操舵が行われていると判定できる。したがって、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienb以下である場合には、切り込み操舵が行われており、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienbよりも大きいである場合には、切り込み操舵又は切り戻し操舵のいずれかが行われている。換言すると、負方向に操舵が行われている際に切り戻し操舵が行われると、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienbよりも大きくなる。
【0072】
つまり、本実施形態の舵角制限値調整部87は、少なくとも切り戻し操舵が行われる場合には、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irとする。これにより、電源保護制御が実行されず、舵角制限値Ienが制限値Igとなっている場合には、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下であっても、アシスト指令値Ias*がそのままq軸電流指令値Iq*として出力され、エンド当て緩和制御によるq軸電流指令値Iq*の補正が行われない。なお、電源保護制御が実行され、電圧制限値Ivbが制限値Igとなっている場合には、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下で切り戻し操舵が行われる際でも、q軸電流指令値Iq*が制限される。
【0073】
具体的には、図4のフローチャートに示すように、舵角制限値調整部87は、各種状態量を取得すると(ステップ101)、舵角位置フラグFdが「1」であるか否か、すなわち右方向に操舵されているか否かを判定する(ステップ102)。舵角位置フラグFdが「1」である場合には(ステップ102:YES)、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb未満であるか否かを判定する(ステップ103)。アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb未満である場合には(ステップ103:YES)、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irとする(ステップ104)。一方、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb以上である場合には(ステップ103:NO)、舵角制限値Ienの絶対値を調整前舵角制限値Ienbとする(ステップ105)。
【0074】
舵角制限値調整部87は、舵角位置フラグFdが「1」でない場合には(ステップ102:NO)、舵角位置フラグFdが「2」であるか否か、すなわち左方向に操舵されているか否かを判定する(ステップ106)。舵角位置フラグFdが「2」である場合には(ステップ106:YES)、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienb以下であるか否かを判定する(ステップ107)。アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienb以下である場合には(ステップ107:YES)、ステップ105に移行し、舵角制限値Ienの絶対値を調整前舵角制限値Ienbとする。一方、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienbよりも大きい場合には(ステップ107:NO)、ステップ104に移行し、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irとする。
【0075】
なお、舵角制限値調整部87は、ステップ106において、舵角位置フラグFdが「2」でない場合、すなわち舵角位置フラグFdが「0」であり、ステアリングホイール3が中立付近にある場合には(ステップ106:NO)、それ以降の処理を実行しない。
【0076】
これにより、図5に示すように、舵角制限値Ienは、絶対舵角θsに対する操舵方向を考慮して設定される。なお、同図において、調整前舵角制限値Ienbを破線で示す。また、同図にアシスト指令値Ias*をプロットした場合に、舵角制限値Ienの絶対値が定格電流Irとされる領域にハッチングを付している。
【0077】
一例として、右方向に操舵してエンド離間角Δθが所定角度θ1以下となり、そこからさらに切り込み操舵を行うことで、アシスト指令値Ias*の絶対値が調整前舵角制限値Ienbよりも大きな所定値Ias1となった場合を想定する。この場合、舵角制限値Ienの絶対値は、所定値Ias1よりも小さな調整前舵角制限値Ienbとなり、q軸電流指令値Iq*の絶対値は、当該舵角制限値Ienに制限される。これにより、エンド当ての衝撃が緩和される。
【0078】
ここで、右方向に操舵してエンド離間角Δθが所定角度θ1以下となってから、切り戻し操舵を行うことで、アシスト指令値Ias*の符号が負で、その絶対値が調整前舵角制限値Ienbよりも大きな「Ias1」となった場合を想定する。このとき、本実施形態では、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下であるときでも、切り戻し操舵が行われる場合には、舵角制限値Ienの絶対値が定格電流Irとされるため、q軸電流指令値Iq*の絶対値は、所定値Ias1から制限されない。これにより、十分なアシスト力が操舵機構5に付与されることで、引っ掛かり感が生じにくくなる。
【0079】
次に、オフセット舵角演算部82による旋回意思の判定について説明する。
オフセット舵角演算部82は、次の(a)~(e)からなる旋回意思判定の条件が所定時間継続して成立する場合に、エンド当て緩和制御の実行時に、運転者が車両を旋回走行させようとしていると判定する。なお、所定時間は、運転者が切り込み操舵又は保舵していると判定可能な適宜の時間が設定されている。
【0080】
(a)通常時用の角度制限成分Igaが電流閾値Ith_stよりも大きい。
(b)操舵トルクThの絶対値が操舵トルク閾値Tth以上である。
(c)車速SPDが所定車速範囲内である。
【0081】
(d)モータ角速度ωmの絶対値が角速度閾値ωth以下である。
(e)モータ角速度ωmの変化量である角速度変化量Δωmの絶対値が角速度変化量閾値Δωth未満である。
【0082】
電流閾値Ith_stは、角度制限成分Igaの値が電流閾値Ith_stであり、かつ車両が通常路面を低速で走行する場合において、ラック軸12をラックエンド位置まで移動させることが可能な最低限のアシスト力である所定アシスト力がモータ21から付与されるように設定されている。換言すると、定格電流Irから電流閾値Ith_stを減算して得られる舵角制限値Ienの絶対値は、同絶対値の電流をモータ21に供給することで所定アシスト力がモータ21から出力されるような大きさとなっている。この電流閾値Ith_stは、定格電流Irに基づく電流値であり、例えば定格電流Irの50%等に設定されている。
【0083】
操舵トルク閾値Tthは、ラックエンド18がラックハウジング13に当接した状態で車両を旋回走行させる際にステアリングホイール3を保舵するために必要な操舵トルクであり、ゼロよりも大きな適宜の値に設定されている。所定車速範囲は、車両が非停車状態であることを示す下限車速Slo以上、かつ車両が低速で走行していることを示す上限車速Sup未満の車速範囲を示す。下限車速Sloは、ゼロよりも僅かに大きな値に設定され、上限車速Supは、下限車速Sloよりも大きな適宜の値に設定されている。角速度閾値ωthは、モータ21が停止していることを示す角速度であり、ゼロよりも僅かに大きな値に設定されている。角速度変化量閾値Δωthは、モータ21が略加減速していないことを示す角速度変化量であり、ゼロよりも僅かに大きな値に設定されている。
【0084】
そして、オフセット舵角演算部82は、部分解放制御の実行時に演算したq軸電流指令値Iq*が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値である、すなわち舵角制限値Ienを大きくする影響を受けない値である場合に、オフセット舵角θoffの演算を停止し、部分解放制御を停止する。つまり、オフセット舵角演算部82は、部分解放制御が実質的に機能しない操舵の状況となった場合に、部分解放制御を停止する。
【0085】
詳しくは、オフセット舵角演算部82は、q軸電流指令値Iq*と、部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値Ienに応じた停止判定値Ith_enとの大小比較に基づいて、部分解放制御を停止する。オフセット舵角演算部82は、定格電流Irから角度制限成分Igaを減算することにより、停止判定値Ith_enを演算する。本実施形態の停止判定値Ith_enは、部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値Ienと等しい。
【0086】
オフセット舵角演算部82は、右方向、すなわち正方向に操舵が行われている際には、q軸電流指令値Iq*と符号を正とした停止判定値Ith_en(以下、正の停止判定値Ith_enという。)との大小比較を行う。オフセット舵角演算部82は、q軸電流指令値Iq*が正の停止判定値Ith_en未満である場合、すなわちq軸電流指令値Iq*が部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値Ien未満であり、部分解放制御が実質的に機能しない場合には、部分解放制御を停止する。一方。オフセット舵角演算部82は、q軸電流指令値Iq*が正の停止判定値Ith_en以上である、すなわちq軸電流指令値Iq*が部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値Ien以上であり、部分解放制御が機能する場合には、部分解放制御を停止しない。
【0087】
また、オフセット舵角演算部82は、左方向、すなわち負方向に操舵が行われている際には、q軸電流指令値Iq*と符号を負とした停止判定値Ith_en(以下、負の停止判定値Ith_enという。)との大小比較を行う。オフセット舵角演算部82は、q軸電流指令値Iq*が負の停止判定値Ith_enよりも大きい場合には、部分解放制御を停止する。一方。オフセット舵角演算部82は、q軸電流指令値Iq*が負の停止判定値Ith_en以下である場合には、部分解放制御を停止しない。
【0088】
次に、オフセット舵角演算部82によるオフセット舵角θoffの演算に係る処理手順を説明する。
図6のフローチャートに示すように、オフセット舵角演算部82は、各種状態量を取得すると(ステップ201)、実行フラグFrが「0」であるか否か、すなわち部分解放制御の非実行時であるか否かを判定する(ステップ202)。
【0089】
オフセット舵角演算部82は、実行フラグFrが「0」である場合には(ステップ202:YES)、車速SPDが下限車速Slo以上、かつ上限車速Sup未満であるか否かを判定する(ステップ203)。車速SPDが下限車速Slo以上、かつ上限車速Sup未満であり、所定車速範囲内である場合には(ステップ203:YES)、角度制限成分Igaが電流閾値Ith_stよりも大きいか否かを判定する(ステップ204)。角度制限成分Igaが電流閾値Ith_stよりも大きい場合には(ステップ204:YES)、操舵トルクThの絶対値が操舵トルク閾値Tth以上であるか否かを判定する(ステップ205)。操舵トルクThの絶対値が操舵トルク閾値Tth以上の場合には(ステップ205:YES)、モータ角速度ωmの絶対値が角速度閾値ωth以下であるか否かを判定する(ステップ206)。モータ角速度ωmの絶対値が角速度閾値ωth以下の場合には(ステップ206:YES)、角速度変化量Δωmが角速度変化量閾値Δωth未満であるか否かを判定する(ステップ207)。そして、角速度変化量Δωmが角速度変化量閾値Δωth未満の場合には(ステップ207:YES)、ステップ208に移行する。
【0090】
オフセット舵角演算部82は、ステップ208において、ステップ203~207の判定、すなわち上記(a)~(e)の条件が成立してからの経過時間を示すカウンタのカウント値Cnをインクリメントする。続いて、カウント値Cnが所定時間に対応する所定カウント値Cthよりも大きいか否かを判定する(ステップ209)。カウント値Cnが所定カウント値Cthよりも大きい場合には(ステップ209:YES)、オフセット舵角θoffの演算を開始し(ステップ210)、実行フラグFrの値を、部分解放制御が実行中であることを示す「1」にするとともにカウンタのカウント値Cnをクリアする(ステップ211,212)。
【0091】
オフセット舵角演算部82は、カウント値Cnが所定カウント値Cth以下の場合には(ステップ209:NO)、それ以降の処理を実行しない。また、ステップ203~207のいずれか1つが成立しない場合(ステップ203~207:NO)、ステップ208~211の処理を実行せず、ステップ212に移行し、カウント値Cnをクリアする。
【0092】
一方、オフセット舵角演算部82は、実行フラグFrの値が「1」である場合には(ステップ202:NO)、停止判定値Ith_enを演算し(ステップ213)、舵角位置フラグFdが「1」であるか否かを判定する(ステップ214)。舵角位置フラグFdが「1」である場合には(ステップ214:YES)、q軸電流指令値Iq*が正の停止判定値Ith_en未満であるか否かを判定する(ステップ215)。q軸電流指令値Iq*が正の停止判定値Ith_en未満である場合には(ステップ215:YES)、オフセット舵角θoffの演算を停止し(ステップ216)、実行フラグFrの値を、部分解放制御が停止中であることを示す「0」とする(ステップ217)。これに対し、舵角位置フラグFdが「1」でない場合には(ステップ214:NO)、q軸電流指令値Iq*が負の停止判定値Ith_enよりも大きいか否かを判定する(ステップ218)。q軸電流指令値Iq*が負の停止判定値Ith_enよりも大きい場合には(ステップ218:YES)、ステップ216,217に移行する。
【0093】
なお、オフセット舵角演算部82は、q軸電流指令値Iq*が正の停止判定値Ith_en以上である場合(ステップ215:NO)、又はq軸電流指令値Iq*が負の停止判定値Ith_en以下である場合には(ステップ218:NO)、ステップ216,217の処理を実行しない。
【0094】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)電流指令値演算部51は、エンド当て緩和制御の実行時に運転者が車両を旋回走行させようとしていると判定する場合に、エンド当て緩和制御の実行によるq軸電流指令値Iq*の補正量を操舵トルクThに基づいて小さくする部分解放制御を行う。これにより、エンド当て緩和制御の実行によるq軸電流指令値Iq*の制限が部分的に解放されて、q軸電流指令値Iq*が大きくなる。したがって、例えばエンド当て緩和制御の実行により仮想ラックエンド位置でラック軸12の移動が規制されても、運転者が旋回走行させようとすることで、部分解放制御が実行されてq軸電流指令値Iq*の補正量が小さくなるため、ラック軸12を実ラックエンド位置まで移動させることが可能となる。その結果、車両の小回り性能が低下することを抑制できる。
【0095】
また、本実施形態では、電流指令値演算部51は、部分解放制御の実行時に演算されたq軸電流指令値Iq*が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値である場合に、部分解放制御を停止する。そのため、部分解放制御の停止に伴って、q軸電流指令値Iq*が急変することを抑制し、操舵フィーリングが悪化することを抑制できる。
【0096】
(2)電流指令値演算部51は、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下となる場合に、エンド当て緩和制御によってはエンド離間角Δθの増大が規制されないようにq軸電流指令値Iq*を演算する。具体的には、電流指令値演算部51は、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下であるときにエンド離間角Δθが増大する切り戻し操舵が行われる場合には、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irとする。これにより、例えばラックエンド位置近傍から切り戻し操舵を行う際に操舵機構5に付与するアシスト力が不足しにくくなる。その結果、引っ掛かり感が生じにくくなり、操舵フィーリングの低下を抑制できる。
【0097】
(3)電流指令値演算部51は、部分解放制御の実行時に演算されたq軸電流指令値Iq*と部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値Ienに応じた停止判定値Ith_enとの大小比較を行う。そのため、部分解放制御の実行時に演算されたq軸電流指令値Iq*が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値であるか否かを好適に判定できる。
【0098】
(4)電流指令値演算部51は、右方向に転舵輪4が転舵され、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下となる際には、部分解放制御の実行時に演算したq軸電流指令値Iq*が正の停止判定値Ith_en未満である場合に、部分解放制御を停止する。また、電流指令値演算部51は、左方向に転舵輪4が転舵され、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下となる際には、部分解放制御の実行時に演算したq軸電流指令値Iq*が負の停止判定値Ith_enよりも大きい場合に、部分解放制御を停止する。そのため、例えば切り戻し操舵によりq軸電流指令値Iq*の符号が反転する場合を含め、部分解放制御の実行時に演算されたq軸電流指令値Iq*が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値であるか否かを好適に判定できる。
【0099】
(5)電流指令値演算部51は、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下となる場合に、エンド離間角Δθの減少に基づいて小さくなる舵角制限値Ienを演算する舵角制限値演算部71を備える。電流指令値演算部51は、q軸電流指令値Iq*の絶対値を舵角制限値Ienに制限することにより、エンド当て緩和制御を実行する。そのため、舵角制限値Ienが大きいほどエンド当て緩和制御の実行によるq軸電流指令値Iq*の補正量が小さくなる。舵角制限値演算部71は、通常時用の角度制限成分Iga及び解放時用の角度制限成分Iga’を演算する角度制限成分演算部84を備え、定格電流Irから通常時用の角度制限成分Iga又は解放時用の角度制限成分Iga’を減算した値を調整前舵角制限値Ienbとして演算する。そのため、解放時用の角度制限成分Iga’を通常時用の角度制限成分Igaに比べて小さくすることで、q軸電流指令値Iq*の補正量を小さくする部分解放制御を容易に実行できる。
【0100】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、操舵方向に応じて、部分解放制御を停止するための判定条件を変更した。しかし、これに限らず、例えばq軸電流指令値Iq*が部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値Ienの絶対値未満であることを、部分解放制御を停止するための判定条件とし、操舵方向によらず、同一の判定条件としてもよい。
【0101】
・上記実施形態では、部分解放制御の実行により大きくされていない舵角制限値Ienを停止判定値Ith_enとして用いた。しかし、これに限らず、部分解放制御の実行時に演算されたq軸電流指令値Iq*が該部分解放制御の実行に基づいて補正量を小さくする影響を受けない値であるか否かを判定できれば、他の値を停止判定値Ith_enとして用いてもよい。
【0102】
・上記実施形態では、右方向に操舵が行われている際には、アシスト指令値Ias*が正の調整前舵角制限値Ienb未満である場合に、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irとしたが、これに限らず、エンド離間角Δθの増大が規制されなければ、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irよりも小さな値としてもよい。同様に、左方向に操舵が行われている際において、アシスト指令値Ias*が負の調整前舵角制限値Ienb以上である場合に、舵角制限値Ienの絶対値を定格電流Irよりも小さな値としてもよい。
【0103】
・上記実施形態において、舵角制限値調整部87を備えず、定格電流Irから通常時用の角度制限成分Iga又は解放時用の角度制限成分Iga’を減算することにより得られる値をそのまま舵角制限値Ienとしてもよい。
【0104】
・上記実施形態では、エンド離間角Δθにオフセット舵角θoffを加算することで、解放時用のエンド離間角Δθ’を演算した。しかし、これに限らず、例えば絶対舵角θsからオフセット舵角θoffを減算した解放時用の絶対舵角θs’を演算し、該絶対舵角θs’のエンド位置対応角θs_le,θs_reからの距離を示す値を解放時用のエンド離間角Δθ’として演算してもよい。
【0105】
・上記実施形態において、例えば角度制限成分演算部84が通常時用マップと、通常時用マップの横軸をオフセット舵角θoffに応じてオフセットさせる解放時用マップを備える構成とし、角度制限成分演算部84に解放時用のエンド離間角Δθ’が入力されない構成としてもよい。このように構成しても、解放時用マップは、オフセット舵角θoffに応じて横軸がオフセットされるため、本実施形態と同様に通常時用の角度制限成分Igaよりも小さな解放時用の角度制限成分Iga’を演算できる。
【0106】
・上記実施形態において、部分解放制御の実行時に、角度制限成分Iga’が予め設定された制限閾値以上とならないように、解放時用の角度制限成分Iga’を調整してもよい。制限閾値は、例えば同制限閾値の電流がモータ21に供給されることで、上記所定アシスト力がモータ21から付与されるような値であり、上記電流閾値Ith_stと同一の値に設定される。これにより、部分解放制御を実行した結果、ラック軸12がラックハウジング13に当接するエンド当てが生じても、その衝撃が大きくなることを抑制できる。
【0107】
・上記実施形態では、弾性係数K及び慣性係数Jをそれぞれゼロとし、上記(2)式を用いて目標操舵速度ωs*を演算したが、これに限らず、例えば弾性係数K及び慣性係数Jの少なくとも一方をゼロとしなくてもよい。この場合には、操舵トルクThに加え、例えば実際の絶対舵角θs及び操舵角速度を用いることで、目標操舵速度ωs*を演算できる。また、モデル式を用いず、例えば操舵トルクThとオフセット舵角θoffとの関係を示すマップを設定し、同マップを参照することにより操舵トルクに応じたオフセット舵角θoffを演算してもよい。
【0108】
・上記実施形態では、操舵トルクThに基づいてオフセット舵角θoffを演算し、このオフセット舵角θoffに基づいて通常時用の角度制限成分Igaよりも小さな解放時用の角度制限成分Iga’を演算することで、部分解放制御を実行した。しかし、これに限らず、例えば部分解放制御の開始時からの時間経過に応じて小さくなる解放時用の角度制限成分Iga’を演算することで、部分解放制御を実行してもよい。この場合、例えば解放時用の角度制限成分Iga’の変化量に応じて目標操舵速度ωs*を演算することができる。
【0109】
・上記実施形態では、(a)~(e)の条件が所定時間継続して成立する場合に、エンド当て緩和制御の実行時に運転者が車両を旋回走行させようとしていると判定して部分解放制御を実行したが、これに限らず、部分解放制御を開始する条件は適宜変更可能である。例えば(a)~(e)の条件が成立する場合、所定時間継続するか否かにかかわらず、運転者が車両を旋回走行させようとしていると判定してもよい。また、例えば(d)及び(e)のいずれか一方の条件が成立するか否かを判定しなくてもよく、さらに例えば(c)の条件に代えて、車両のヨーレートが旋回状態を示すヨーレート閾値以上であるかを判定してもよい。さらにまた、(d)及び(e)の条件において、モータ角速度ωmに代えて操舵速度ωsを用いてもよい。
【0110】
・上記実施形態では、エンド当て緩和制御の実行時に運転者が車両を旋回走行させようとしていると判定した場合、定格電流Irから通常時用の角度制限成分Igaよりも小さな解放時用の角度制限成分Iga’を減算することにより、大きな舵角制限値Ienを演算し、q軸電流指令値Iq*の補正量を小さくした。しかし、これに限らず、部分解放制御の実行時において、例えば舵角制限値Ienが大きくなるように該舵角制限値Ienの値を直接補正することで、q軸電流指令値Iq*の補正量を小さくしてもよく、部分解放制御を実行する態様は適宜変更可能である。
【0111】
・上記実施形態では、イグニッションスイッチのオフ時にもモータ21の回転の有無を監視することで、原点からのモータ21の回転数を常時積算し、モータ絶対角及び絶対舵角θsを演算した。しかし、これに限らず、例えば操舵角を絶対角で検出するステアリングセンサを設け、該ステアリングセンサにより検出される操舵角及び減速機構22の減速比に基づいて、原点からのモータ21の回転数を積算し、モータ絶対角及び絶対舵角θsを演算してもよい。
【0112】
・上記実施形態では、アシスト指令値Ias*を舵角制限値Ienに制限することで、エンド当て緩和制御を実行したが、これに限らず、例えばアシスト指令値Ias*に対し、ラックエンド位置に近づくほど大きくなる操舵反力成分、すなわちアシスト指令値Ias*と符号が反対の成分を加算することにより、エンド当て緩和制御を実行してもよい。この構成では、エンド当て緩和制御の実行時に、運転者が車両を旋回走行させようとしていると判定した場合、操舵トルクThに応じて操舵反力成分を小さくすることで、q軸電流指令値Iq*の補正量を小さくすることが可能である。
【0113】
・上記実施形態では、アシスト指令値Ias*に対してその絶対値を制限値Ig以下に制限するガード処理を行ったが、これに限らず、例えば操舵トルクThを微分したトルク微分値に基づく補償量によってアシスト指令値Ias*を補正した値に対してガード処理を行ってもよい。
【0114】
・上記実施形態では、制限値設定部62は、電源電圧Vbに基づいて電圧制限値Ivbを演算する電圧制限値演算部72を備えたが、これに限らず、電圧制限値演算部72に加えて又は代えて、他の状態量に基づく他の制限値を演算する他の演算部を備えてもよい。また、制限値設定部62が電圧制限値演算部72を備えず、舵角制限値Ienをそのまま制限値Igとして設定する構成としてもよい。
【0115】
・上記実施形態では、定格電流Irから通常時用の角度制限成分Iga又は解放時用の角度制限成分Iga’を減算した値を舵角制限値Ienとしたが、これに限らず、定格電流Irから角度制限成分Iga又は角度制限成分Iga’、及びモータ角速度に応じて定まる電流制限量を減算した値を舵角制限値Ienとしてもよい。
【0116】
・上記実施形態では、操舵制御装置1は、EPSアクチュエータ6がコラム軸15にモータトルクを付与する形式のEPS2を制御対象としたが、これに限らず、例えばボール螺子ナットを介してラック軸12にモータトルクを付与する形式の操舵装置を制御対象としてもよい。また、EPSに限らず、操舵制御装置1は、運転者により操作される操舵部と、転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離されたステアバイワイヤ式の操舵装置を制御対象とし、転舵部に設けられる転舵アクチュエータのモータのトルク指令値又はq軸電流指令値について、本実施形態のようにエンド当て緩和制御を実行してもよい。
【符号の説明】
【0117】
1…操舵制御装置
2…電動パワーステアリング装置
4…転舵輪
6…EPSアクチュエータ
12…ラック軸
13…ラックハウジング
21…モータ
41…マイコン
51…電流指令値演算部
53…絶対舵角検出部
62…制限値設定部
71…舵角制限値演算部
図1
図2
図3
図4
図5
図6