(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】2023-09-11
(45)【発行日】2023-09-20
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20230912BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20230912BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20230912BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20230912BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20230912BHJP
【FI】
B62D6/00 ZYW
B62D5/04
B62D101:00
B62D113:00
B62D119:00
(21)【出願番号】P 2020142068
(22)【出願日】2020-08-25
【審査請求日】2023-03-16
(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
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】大塚 裕介
(72)【発明者】
【氏名】小寺 隆志
(72)【発明者】
【氏名】高島 亨
【審査官】瀬戸 康平
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-182056(JP,A)
【文献】国際公開第2014/108968(WO,A1)
【文献】特開2006-62626(JP,A)
【文献】特開2018-158600(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B62D 5/04, 6/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータを有する転舵機構を含む操舵装置を制御対象とし、
前記モータのモータトルクを制御するための制御量の目標となる目標制御量を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、前記目標制御量を前記モータが発生させるモータトルクが小さくなる側にずらすように補償するオフセット補償演算部を含み、
前記オフセット補償演算部は、
前記車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、当該切り替え後最初の周期において前記転舵輪を転舵させなければいけない分に対応する制御量を、前記補償を通じてずらす量であるオフセット量として取得するオフセット量取得処理部と、
前記オフセット量取得処理部が取得した前記オフセット量が徐々に小さくなるように前記目標制御量を変化させるオフセット量徐変処理部と、を有することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項2】
前記転舵輪との間の動力伝達路が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトをさらに備え、
前記目標制御量は、前記ステアリングシャフトの回転角度である操舵角との位置関係が所定の対応関係を満たす前記転舵輪の転舵角度である転舵角との間に相関関係を有する転舵相関角の値として演算される目標角度であり、
前記オフセット量取得処理部は、前記車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において前記操舵角に基づき前記所定の対応関係を満たすように得られる前記転舵相関角の値と、実際の前記転舵角に基づき得られる前記転舵相関角の値との差分である起動時ずれ量を、前記オフセット量として取得する請求項1に記載の操舵制御装置。
【請求項3】
前記所定の対応関係は、前記操舵角に対する前記転舵角の比率である舵角比であり、車両の走行状態に基づき可変するように構成されている請求項2に記載の操舵制御装置。
【請求項4】
前記オフセット量徐変処理部は、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態の少なくともいずれかに基づいて、前記オフセット量を小さくするための減少量を変化させる請求項1~請求項3のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項5】
前記オフセット量徐変処理部は、前記オフセット量が存在する場合、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態に関係なく、前記オフセット量を少なくとも最小量分は小さくするための下限ガード処理部を有する請求項4に記載の操舵制御装置。
【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】
車両に用いられる操舵装置は、ステアリングホイールの操作を可能にする操舵機構と、モータの出力であるモータトルクを動力として転舵シャフトを移動させることに関わって車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とを含んで構成される。特許文献1には、上記操舵機構と、上記転舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置の一例が開示されている。
【0003】
上記特許文献1には、上記操舵機構の状態として、ステアリングホイールが操作される角度である操舵角が検出されることが開示されている。検出された操舵角は、上記転舵機構に設けられたモータの出力を制御するための制御量の目標となる目標制御量の演算に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、ステアバイワイヤ式の操舵装置では、イグニッションスイッチがオフである間にステアリングホイールが操舵されたとしても転舵輪が転舵されないなかで、ステアリングホイールが操舵されてしまうと、ステアリングホイールと、転舵輪との位置関係が所定の対応関係からずれてしまう。この場合、イグニッションスイッチがオフからオンへの切り替え後に、操舵角に対応した位置となるように転舵輪の転舵が急動作してしまうことが考えられ、これが違和感となって運転者に伝わってしまう。
【0006】
本発明の目的は、運転者に伝わる違和感を抑えられ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、車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータを有する転舵機構を含む操舵装置を制御対象とし、前記モータのモータトルクを制御するための制御量の目標となる目標制御量を制御する制御部を備え、前記制御部は、車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、前記目標制御量を前記モータが発生させるモータトルクが小さくなる側にずらすように補償するオフセット補償演算部を含み、前記オフセット補償演算部は、前記車両電源がオフからオンへ切り替えられる際、当該切り替え後最初の周期において前記転舵輪を転舵させなければいけない分に対応する制御量を、前記補償を通じてずらす量であるオフセット量として取得するオフセット量取得処理部と、前記オフセット量取得処理部が取得した前記オフセット量が徐々に小さくなるように前記目標制御量を変化させるオフセット量徐変処理部と、を有するようにしている。
【0008】
上記構成によれば、車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において転舵輪を転舵させなければいけない目標制御量が演算される場合、当該目標制御量は、オフセット量を用いた補償を通じて、転舵輪の転舵が急動作しないように、モータが発生させるモータトルクが小さくなる側にずらされる。その後、目標制御量は、オフセット量が徐々に小さくなることで、本来の目標制御量に近付いて行き、当該本来の目標制御量といずれ一致するようになる。これにより、車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において転舵輪を転舵させなければいけない目標制御量が演算されたとしても、当該切り替え後最初の周期において前記転舵輪の転舵が急動作することを抑えることができる。したがって、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。
【0009】
具体的には、上記操舵制御装置において、前記転舵輪との間の動力伝達路が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトをさらに備え、前記目標制御量は、前記ステアリングシャフトの回転角度である操舵角との位置関係が所定の対応関係を満たす前記転舵輪の転舵角度である転舵角との間に相関関係を有する転舵相関角の値として演算される目標角度であり、前記オフセット量取得処理部は、前記車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において前記操舵角に基づき前記所定の対応関係を満たすように得られる前記転舵相関角の値と、実際の前記転舵角に基づき得られる前記転舵相関角の値との差分である起動時ずれ量を、前記オフセット量として取得するものである。
【0010】
例えば、上記構成のように、転舵輪との間の動力伝達路が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトを備えている場合、車両電源がオフの間にステアリングホイールが操舵されてしまうと、操舵角と、転舵角との位置関係が所定の対応関係からずれてしまう。これに対して、上記構成によれば、操舵角と、転舵角との位置関係が所定の対応関係からずれた状態で車両電源がオフからオンへ切り替えられたとしても、当該切り替え後最初の周期において操舵角に対応した位置となるように転舵輪の転舵が急動作してしまうことを抑えることができる。
【0011】
上記操舵制御装置において、前記所定の対応関係は、前記操舵角に対する前記転舵角の比率である舵角比であり、車両の走行状態に基づき可変するように構成されていることが好ましい。
【0012】
上記構成のように、舵角比を可変する構成を有する場合、オフセット量として、車両電源がオフからオンへの切り替え後最初の周期において操舵角に基づき所定の対応関係を満たすように得られる転舵相関角の値と、実際の転舵角に基づき得られる転舵相関角の値との差分である起動時ずれ量を取得することは特に有効である。
【0013】
ここで、オフセット量については、本来の目標制御量を強制的にずらすものであるので、なるべく早く解消してしまいたいところ、オフセット量の減少量を大きくし過ぎると転舵機構の運転者が意図しない動きとして現れてしまう。
【0014】
そこで、上記操舵制御装置において、前記オフセット量徐変処理部は、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態の少なくともいずれかに基づいて、前記オフセット量を小さくするための減少量を変化させることが好ましい。
【0015】
例えば、車両が比較的に高い車速で走行している走行状態であったり、転舵機構が転舵中の転舵状態であったりでは、オフセット量を小さくするための減少量を大きくしたとして転舵機構の運転者が意図しない動きとして現れても違和感として運転者に伝わり難いと言える。そこで、上記構成では、車両の走行状態や、転舵機構の転舵状態を考慮することで、運転者の違和感を抑えるなかでオフセット量をなるべく早く解消できるように工夫したりするのに効果的である。
【0016】
また、上記操舵制御装置において、前記オフセット量徐変処理部は、前記オフセット量が存在する場合、前記車両の走行状態及び前記転舵機構の転舵状態に関係なく、前記オフセット量を少なくとも最小量分は小さくするための下限ガード処理部を有することが好ましい。
【0017】
上記構成によれば、オフセット量が定常的に残ってしまうことを抑えることができ、オフセット量を効果的に小さくすることができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明の操舵制御装置によれば、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【
図3】オフセット補償演算部の機能を示すブロック図。
【
図4】オフセット量徐変処理部の機能を示すブロック図。
【
図5】(a)はステアリングホイールと、転舵輪との位置関係が所定の対応関係からずれた状況を説明する模式図、(b)は目標ピニオン角の変化態様を説明する模式図、(c)はオフセット量の変化態様を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に適用した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、車両の操舵装置10は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置10は、当該操舵装置10の作動を制御する操舵制御装置50を備えている。操舵装置10は、ステアリングホイール11を介して運転者により操舵される操舵機構SKと、運転者による操舵機構SKの操舵に応じて転舵輪16を転舵させる転舵機構TKとを備えている。本実施形態の操舵装置10は、操舵機構SKと、転舵機構TKとの間の動力伝達路が機械的に常時分離した構造を有している。
【0021】
操舵機構SK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。転舵機構TKは、
図1中の左右方向である車幅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を介して左右の転舵輪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の転舵角度である転舵角θwが変更される。
【0022】
また、操舵機構SK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、及びトルクセンサ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。
【0023】
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、例えば、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。
【0024】
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θaを検出する。反力モータ31の回転角θaは、操舵角θs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θa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θs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θaに基づき操舵角θsを求めることができる。
【0025】
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に加わる操舵トルクTh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。
【0026】
転舵機構TKは、転舵輪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、及び回転角センサ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、例えば、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。
【0027】
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θb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。
【0028】
図1に示すように、反力モータ31及び転舵モータ41には、各モータ31,41の駆動を制御する操舵制御装置50が接続されている。操舵制御装置50は、各種のセンサの検出結果に基づき、各モータ31,41の制御量である電流の供給を制御することによって、各モータ31,41の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、車速センサ501、トルクセンサ34、回転角センサ33、及び回転角センサ43がある。車速センサ501は、車両の走行速度である車速値Vを検出する。
【0029】
また、操舵制御装置50には、イグニッションスイッチ等の車両の起動スイッチである車両電源502が接続されている。車両電源502は、車両の起動スイッチのオンオフの状態を検出し、オンの状態を検出する場合に起動信号Sigを出力する。
【0030】
次に、操舵制御装置50の構成について説明する。
操舵制御装置50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、各種の処理が実行される。
【0031】
図2に、操舵制御装置50が実行する処理の一部を示す。
図2に示す処理は、メモリに記憶されたプログラムをCPUが実行することで実現される処理の一部を、実現される処理の種類毎に記載したものである。
【0032】
操舵制御装置50は、反力モータ31に対する給電を制御する操舵側制御部50aを備えている。操舵側制御部50aは、操舵側電流センサ54を有している。操舵側電流センサ54は、操舵側制御部50aと、反力モータ31の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる反力モータ31の各相の電流値から得られる操舵側実電流値Iaを検出する。操舵側電流センサ54は、反力モータ31に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、
図2では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ1つにまとめて図示している。
【0033】
また、操舵制御装置50は、転舵モータ41に対する給電を制御する転舵側制御部50bを備えている。転舵側制御部50bは、転舵側電流センサ65を有している。転舵側電流センサ65は、転舵側制御部50bと、転舵モータ41の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる転舵モータ41の各相の電流値から得られる転舵側実電流値Ibを検出する。転舵側電流センサ65は、転舵モータ41に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、
図2では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ1つにまとめて図示している。
【0034】
次に、操舵側制御部50aの機能について説明する。
操舵側制御部50aには、操舵トルクTh、車速値V、回転角θa、後述の転舵側実電流値Ib、及び後述のピニオン角θpが入力される。操舵側制御部50aは、操舵トルクTh、車速値V、回転角θa、後述の転舵側実電流値Ib、及び後述のピニオン角θpに基づいて、反力モータ31に対する給電を制御する。なお、ピニオン角θpは、転舵モータ41の回転角θbに基づき演算される。
【0035】
操舵側制御部50aは、操舵角演算部51と、操舵反力指令値演算部52と、通電制御部53とを有している。
操舵角演算部51には、回転角θaが入力される。操舵角演算部51は、回転角θaを、例えば、車両が直進しているときのステアリングホイール11の位置であるステアリング中立位置からの反力モータ31の回転数をカウントすることにより、360°を超える範囲を含む積算角に換算する。操舵角演算部51は、換算して得られた積算角に減速機構32の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、操舵角θsを演算する。なお、操舵角θsは、ステアリング中立位置である中点θs0よりも、例えば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。こうして得られた操舵角θsは、転舵側制御部50bに出力される。
【0036】
操舵反力指令値演算部52には、操舵トルクTh、車速値V、転舵側実電流値Ib、及びピニオン角θpが入力される。操舵反力指令値演算部52は、操舵トルクTh、車速値V、転舵側実電流値Ib、及びピニオン角θpに基づいて、操舵反力の目標となる目標制御量としての操舵反力指令値T*を演算する。こうして得られた操舵反力指令値T*は、通電制御部53に出力される。
【0037】
通電制御部53には、操舵反力指令値T*、回転角θa、及び操舵側実電流値Iaが入力される。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Ia*を演算する。そして、通電制御部53は、電流指令値Ia*と、操舵側電流センサ54を通じて検出される操舵側実電流値Iaを回転角θaに基づき変換して得られるdq座標上の電流値との偏差を求め、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。
【0038】
次に、転舵側制御部50bの機能について説明する。
転舵側制御部50bには、車速値V、回転角θb、及び操舵角θsが入力される。転舵側制御部50bは、車速値V、回転角θb、操舵角θs、及び起動信号Sigに基づいて、転舵モータ41に対する給電を制御する。
【0039】
転舵側制御部50bは、ピニオン角演算部61と、目標ピニオン角演算部62と、ピニオン角フィードバック制御部(図中「ピニオン角F/B制御部」)63と、通電制御部64とを有している。
【0040】
ピニオン角演算部61には、回転角θbが入力される。ピニオン角演算部61は、回転角θbを、例えば、車両が直進しているときの転舵シャフト14の位置であるラック中立位置からの転舵モータ41の回転数をカウントすることにより、360°を超える範囲を含む積算角に換算する。ピニオン角演算部61は、換算して得られた積算角に減速機構42の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、ピニオンシャフト44の実際の回転角であるピニオン角θpを演算する。なお、ピニオン角θpは、ラック中立位置である中点θp0よりも、例えば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。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θbと、ピニオン角θp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θbからピニオン角θp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θp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θpは、転舵輪16の転舵角θwを反映する値であり、転舵相関角の一例である。こうして得られたピニオン角θpは、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、及び操舵反力指令値演算部52に出力される。
【0041】
目標ピニオン角演算部62には、車速値V、操舵角θs、ピニオン角θp、及び起動信号Sigが入力される。目標ピニオン角演算部62は、車速値V、操舵角θs、ピニオン角θp、及び起動信号Sigに基づいて、ピニオン角θpの目標となる目標角度である目標制御量としての目標ピニオン角θp*を演算する。
【0042】
具体的には、目標ピニオン角演算部62は、舵角比可変演算部67と、オフセット補償演算部68とを有している。
舵角比可変演算部67には、車速値V及び操舵角θsが入力される。舵角比可変演算部67は、操舵角θsに調整量Δθaを加算することによって変換後角度θvgを演算する。舵角比可変演算部67は、操舵角θsに対する変換後角度θvgの比率である舵角比を可変するための調整量Δθaを、車速値Vに応じて可変させる。例えば、車速値Vが低い場合に高い場合よりも、操舵角θsの変化に対する変換後角度θvgの変化を大きくするように、調整量Δθaを可変させる。こうして得られた変換後角度θvgは、オフセット補償演算部68及び減算器69に出力されるとともに、変換後角度θvgを微分して微分器66を通じて得られる変換後角速度ωvgとしてオフセット補償演算部68に出力される。変換後角度θvgは、目標ピニオン角θp*のベースとなる角度である。また、ピニオン角θpは、目標ピニオン角θp*に基づき制御される。このため、変換後角度θvgと、ピニオン角θpとの間にも相関関係がある。すなわち、変換後角度θvgに基づき得られる変換後角速度ωvgは、転舵機構TKの転舵状態として転舵輪16の転舵角θwを反映する値である。また、変換後角度θvgは、転舵輪16の転舵角θwを反映する値である。これにより、舵角比は、操舵角θsに対する転舵輪16の転舵角θwの所定の対応関係の一例である。
【0043】
オフセット補償演算部68には、車速値V、ピニオン角θp、変換後角度θvg、変換後角速度ωvg、及び起動信号Sigが入力される。オフセット補償演算部68は、車速値V、変換後角度θvg、変換後角速度ωvg、及び起動信号Sigに基づいて、目標ピニオン角θp*を演算する際の補償量であるオフセット量θofstを演算する。オフセット量θofstについては、後で詳しく説明する。こうして得られたオフセット量θofstは、変換後角度θvgから差し引いて減算器69を通じて得られる目標ピニオン角θp*としてピニオン角フィードバック制御部63に出力される。
【0044】
ピニオン角フィードバック制御部63は、目標ピニオン角θp*及びピニオン角θpが入力される。ピニオン角フィードバック制御部63は、ピニオン角θpを目標ピニオン角θp*に追従させるべくピニオン角θpのフィードバック制御を通じて転舵力の目標となる目標制御量としての転舵力指令値Tp*を演算する。こうして得られた転舵力指令値Tp*は、通電制御部64に出力される。
【0045】
通電制御部64には、転舵力指令値Tp*、回転角θb、及び転舵側実電流値Ibが入力される。通電制御部64は、転舵力指令値Tp*に基づき転舵モータ41に対する電流指令値Ib*を演算する。そして、通電制御部53は、電流指令値Ib*と、転舵側電流センサ65を通じて検出される転舵側実電流値Ibを回転角θbに基づき変換して得られるdq座標上の電流値との偏差を求め、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は転舵力指令値Tp*に応じた角度だけ回転する。
【0046】
ここで、操舵装置10では、反力モータ31及び転舵モータ41は、車両の起動スイッチがオフの間、それぞれの通電制御部53,64による給電が行われない。つまり、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール11が操舵されたとしても転舵輪16が転舵されることがない。こうしたなかで、ステアリングホイール11が操舵されてしまうと、ステアリングホイール11と、転舵輪16との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれてしまう。これに対処するべく、操舵制御装置50、すなわち転舵側制御部50bがオフセット補償演算部68の機能を有している。
【0047】
以下、オフセット補償演算部68の機能についてさらに詳しく説明する。
図3に示すように、オフセット補償演算部68は、オフセット量取得処理部71と、演算値切替部72と、オフセット量徐変処理部73とを有している。
【0048】
オフセット量取得処理部71には、変換後角度θvg及びピニオン角θpが入力される。オフセット量取得処理部71は、変換後角度θvgからピニオン角θpを差し引いて減算器74を通じて得られる起動時ずれ量Δθvg_pを演算する。こうして得られた起動時ずれ量Δθvg_pは、演算値切替部72に出力される。
【0049】
演算値切替部72には、起動信号Sig、起動時ずれ量Δθvg_p、及び前回値保持部75を通じて直前周期(1周期前)に保持された値である前回値のオフセット量θofst(-)が入力される。起動時ずれ量Δθvg_pは演算値切替部72の第1の入力N1に入力されるとともに、オフセット量θofst(-)は演算値切替部72の第2の入力N2に入力される。
【0050】
演算値切替部72は、起動信号Sigが入力されると、第1の入力N1に入力される起動時ずれ量Δθvg_pをオフセット量θofstの基礎量であるオフセット基礎量θofstbとして出力するように選択状態を制御する。起動時ずれ量Δθvg_pをオフセット基礎量θofstbとして出力する選択状態は、起動信号Sigの入力時に瞬間的に訪れる。起動信号Sigの入力時は、車両の起動スイッチがオフからオンへ切り替えられた起動時であることが判断される時である。
【0051】
一方、演算値切替部72は、起動信号Sigが入力されないと、第2の入力N2に入力されるオフセット量θofst(-)をオフセット基礎量θofstbとして出力するように選択状態を制御する。オフセット量θofst(-)をオフセット基礎量θofstbとして出力する選択状態は、起動信号Sigが入力されない間、継続的に維持される。起動信号Sigが入力されない間は、起動時でないことが判断される時である。起動時でないとは、車両の起動スイッチがオン又はオフの間や、オンからオフへ切り替えられた時のことである。
【0052】
こうして適切な値として選択されるオフセット基礎量θofstbは、起動信号Sigの入力時に、オフセット量取得処理部71が演算する起動時ずれ量Δθvg_pがオフセット量徐変処理部73に出力される。また、オフセット基礎量θofstbは、起動信号Sigが入力されない間に、オフセット量徐変処理部73の前回値であるオフセット量θofst(-)がオフセット量徐変処理部73に出力される。
【0053】
起動時ずれ量Δθvg_pは、ステアリングホイール11と、転舵輪16との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれている時に、ゼロ以外の値となる。これに対して、演算値切替部72は、起動時であることが判断される時に第1の入力N1に入力される起動時ずれ量Δθvg_pを出力する。つまり、起動時ずれ量Δθvg_pは、起動時直後である起動後最初の周期において転舵輪16を転舵させなければいけない分に対応する制御量である。そして、演算値切替部72は、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール11が操舵されたことに起因してステアリングホイール11と、転舵輪16との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からのずれ分が、起動時ずれ量Δθvg_pを通じてオフセット基礎量θofstbに反映されるように動作する。
【0054】
一方、起動時ずれ量Δθvg_pは、起動時であることが判断されない時でも、ゼロ以外の値となる。これに対して、演算値切替部72は、起動時であることが判断されなければ第1の入力N1に入力される起動時ずれ量Δθvg_pを出力しないので、起動時であることが判断される時以外で生じ得る起動時ずれ量Δθvg_pが、オフセット基礎量θofstbに反映されないように動作する。
【0055】
オフセット量徐変処理部73には、車速値V、変換後角速度ωvg、及びオフセット基礎量θofstbが入力される。
具体的には、
図4に示すように、オフセット量徐変処理部73は、減少ゲインマップ演算部81と、減少量マップ演算部82と、記憶部83と、下限ガード処理部84と、符号処理部85とを有している。
【0056】
減少ゲインマップ演算部81には、車速値Vが入力される。減少ゲインマップ演算部81は、車速値Vと、減少ゲインGとの関係を定めたマップを備えており、車速値Vを入力とし、減少ゲインGをマップ演算する。減少ゲインGは、オフセット量θofstの減少で目標ピニオン角θp*が急変しないように、オフセット量θofstを徐々に小さくするために機能するゲインである。この場合、減少ゲインGは、車両の走行状態を考慮して、車速値Vが大きくなるほど、絶対値が大きくなるように算出される。こうして得られた減少ゲインGは、乗算器86に出力される。
【0057】
減少量マップ演算部82には、変換後角速度ωvgが入力される。減少量マップ演算部82は、変換後角速度ωvgの絶対値と、減少量θdの基礎量である減少基礎量θdbとの関係を定めたマップを備えており、変換後角速度ωvgの絶対値を入力とし、減少基礎量θdbをマップ演算する。減少基礎量θdbは、オフセット量θofstの減少で目標ピニオン角θp*が急変しないように、オフセット量θofstを徐々に小さくするために機能する成分である。この場合、減少基礎量θdbは、転舵機構TKの転舵状態を考慮して、変換後角速度ωvg、すなわち転舵輪16の転舵角θwの変化量が大きくなるほど、絶対値が大きくなるように算出される。こうして得られた減少基礎量θdbは、減少ゲインGに乗算して乗算器86を通じて得られる減少量θdとして下限ガード処理部84に出力される。
【0058】
記憶部83は、減少量θdの最小量θdminが記憶されている図示しないメモリの所定の記憶領域のことである。最小量θdminは、オフセット量θofstが定常的に残ってしまわないように、オフセット量θofstを小さくするために機能する成分である。最小量θdminは、乗算器86が出力する減少量θdが最小量θdminよりも小さい場合でも、減少量θdとして最低限は確保するための指標として実験的に求められる範囲の値が設定されている。こうして得られた最小量θdminは、下限ガード処理部84に出力される。
【0059】
下限ガード処理部84には、乗算器86が出力する減少量θd及び記憶部83が出力する最小量θdminが入力される。減少量θdは下限ガード処理部84の第1の入力M1に入力されるとともに、最小量θdminは下限ガード処理部84の第2の入力M2に入力される。下限ガード処理部84は、減少量θdと、最小量θdminとの何れを減少量θdとして出力するかが切り替えられるように、選択状態が切り替えられるように構成されている。
【0060】
具体的には、下限ガード処理部84は、第1の入力M1に入力された減少量θdが最小量θdmin以上であるか否かを判断する。そして、下限ガード処理部84は、第1の入力M1に入力された減少量θdが最小量θdmin以上の場合、最終的な減少量θdとして第1の入力M1に入力された減少量θdが出力されるように、下限ガード処理部84の選択状態を制御する。一方、下限ガード処理部84は、第1の入力M1に入力された減少量θdが最小量θdminよりも小さい場合、最終的な減少量θdとして最小量θdminが出力されるように、下限ガード処理部84の選択状態を制御する。つまり、下限ガード処理部84は、オフセット量θofstが定常的に残ってしまわないように、オフセット量θofstを少なくとも最小量θdmin分は小さくするように動作する。こうして適切な値として選択される減少量θdは、乗算器87に出力される。
【0061】
符号処理部85には、オフセット基礎量θofstbが入力される。符号処理部85は、オフセット基礎量θofstbの符号を判断し、当該符号に応じた値として、「1」、「-1」のいずれかの値を演算する。符号処理部85は、オフセット基礎量θofstbが正値の場合に「1」を演算し、負値の場合に「-1」を演算する。こうして得られた「1」又は「-1」の値は、減少量θdに乗算して乗算器87を通じて得られる最終的な減少量θdとして減算器88に出力された後、オフセット基礎量θofstbから差し引いて減算器88を通じて得られるオフセット量θofstとして減算器69に出力される。
【0062】
なお、オフセット量徐変処理部73は、オフセット量θofstがゼロ以外の値の場合に、オフセット量θofstに対して下限ガード処理部84から出力される減少量θdが反映されるように動作する。一方、オフセット量徐変処理部73は、オフセット量θofstがゼロ値の場合に、オフセット量θofstに対して下限ガード処理部84から出力される減少量θdが反映されないように動作する。また、オフセット量徐変処理部73は、減少量θdが反映される結果として、オフセット基礎量θofstbの符号が反転されないように動作する。つまり、オフセット量徐変処理部73は、オフセット基礎量θofstbの絶対値が、減少量θdの絶対値よりも小さい場合に、減少量θdの絶対値をオフセット基礎量θofstbの絶対値と同値とするように動作する。
【0063】
以下、本実施形態の作用を説明する。
図5(a)~(c)は、時刻t1のタイミングで、起動時であることが判断される場合を例として、各種の変化態様を示している。以下では、時刻「0」でのオフセット量θofstがゼロ値であること、車速値Vが一定であることを前提として説明する。
【0064】
図5(a)は、時刻「0」でのステアリングホイール11と、転舵輪16の転舵角θwとの位置関係を示している。ここでは、転舵輪16の転舵角θwがラック中立位置に対応する中点θw0の場合に、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール11が右側に所定角度だけ操舵されたことに起因してステアリングホイール11と、転舵輪16との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれた状態を示している。つまり、操舵角θsに基づき得られる変換後角度θvgと、ピニオンシャフト44に基づき得られるピニオン角θpとが一致しない「θvg≠θp」状態を示している。
【0065】
そして、時刻t1のタイミングでは、車両の起動スイッチがオンに切り替えられた後、オフセット量取得処理部71が機能することで、変換後角度θvgと、ピニオン角θpとの差分が起動時ずれ量Δθvg_pとして演算される。
【0066】
この場合、
図5(c)に示すように、演算値切替部72が機能することで、起動時ずれ量Δθvg_pを示すオフセット基礎量θofstbが演算され、これがオフセット量θofstとして演算される。そして、時刻t1以後では、オフセット量徐変処理部73が機能することで、オフセット量θofstが徐々に小さくなるように変化する。オフセット量θofstは、ゼロ値となるまでの時刻t2までの間、徐々に小さくなるように変化する。このようにして変化するオフセット量θofstは、オフセット補償演算部68の機能によって、その時の変換後角度θvgから減算されるかたちで目標ピニオン角θp*を補償するように反映される。
【0067】
その結果、
図5(b)中、一点鎖線で示すように、起動時であることが判断された時、その時の変換後角度θvgに基づき起動後最初の周期において転舵輪16を転舵させなければいけいない目標ピニオン角θp*が本来であれば演算される。これに対して、同図中、実線で示すように、起動時であることが判断された後、時刻t1以後の目標ピニオン角θp*は、オフセット量θofstを用いた補償を通じて、転舵輪16の転舵が急動作しないように、転舵モータ41が発生させるモータトルクが小さくなる側にずらされる。起動時であることが判断される瞬間では、目標ピニオン角θp*は、転舵モータ41が発生させるモータトルクがゼロとなるように補償されることになる。
【0068】
その後、同図中、実線で示すように、目標ピニオン角θp*は、オフセット量θofstが徐々に小さくなることで、同図中、一点鎖線で示す実際に演算されている変換後角度θvg、つまり本来の目標ピニオン角θp*に近付いて行く。そして、目標ピニオン角θp*は、オフセット量θofstがゼロ値となる時刻t2のタイミングで、実際に演算されている変換後角度θvg、つまり本来の目標ピニオン角θp*と一致するように変化するようになる。
【0069】
以下、本実施形態の効果を説明する。
(1)本実施形態では、
図5(b)中、実線で示したように、起動時であることが判断された時、その時の変換後角度θvgに基づき起動後最初の周期において転舵輪16を転舵させなければいけいない目標ピニオン角θp*が本来であれば演算されたとしても、当該起動後最初の周期において転舵輪16の転舵が急動作することを抑えることができる。したがって、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。
【0070】
(2)本実施形態では、起動時ずれ量Δθvg_pを、オフセット量θofstとして取得するようにしている。これにより、操舵角θsと、転舵角θw、すなわちピニオン角θpとの位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれた状態であっても、起動後最初の周期において操舵角θsに対応した位置となるように転舵輪16の転舵が急動作してしまうことを抑えることができる。
【0071】
(3)本実施形態のように、舵角比を可変する構成を有する場合、オフセット量θofstとして、起動後最初の周期において変換後角度θvgと、ピニオン角θpとの差分である起動時ずれ量Δθvg_pを取得することは特に有効である。
【0072】
(4)ここで、オフセット量θofstについては、実際に演算されている変換後角度θvg、つまり本来の目標ピニオン角θp*を強制的にずらすものであるので、なるべく早く解消してしまいたいところ、オフセット量θofstの減少量を大きくし過ぎると転舵機構TKの運転者が意図しない動きとして現れてしまう。
【0073】
そこで、オフセット量徐変処理部73は、車両の走行状態を考慮する減少ゲインマップ演算部81と、転舵機構TKの転舵状態を考慮する減少量マップ演算部82との機能を有するようにしている。これにより、車速値Vが大きいほど、転舵輪16の転舵角θwの変化量が大きいほど、オフセット量θofstを小さくするための減少量θdが大きくなるようにしている。したがって、運転者の違和感を抑えることと、オフセット量θofstをなるべく早く解消することとを両立することができる。
【0074】
(5)オフセット量徐変処理部73は、最小量θdminを考慮する下限ガード処理部84の機能を有するようにしている。これにより、オフセット量θofstが定常的に残ってしまうことを抑えることができ、オフセット量θofstを効果的に小さくすることができる。
【0075】
上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・オフセット量徐変処理部73は、オフセット量θofstが小さくならない状況があっても問題がなければ、下限ガード処理部84の機能を有していなくてもよい。その他、オフセット量徐変処理部73は、オフセット量θofstを基本的に最小量θdmin分ずつ小さくする機能としてもよい。この場合には、減少ゲインマップ演算部81と、減少量マップ演算部82とを削除することができる。また、オフセット量徐変処理部73は、オフセット基礎量θofstbに対してゲインを乗算することでオフセット量θofstを小さくするようにしてもよい。この場合のゲインは、減少ゲインマップ演算部81及び減少量マップ演算部82と同様の状態を考慮してもよい。
【0076】
・オフセット量徐変処理部73は、減少ゲインマップ演算部81及び減少量マップ演算部82に加えて、他の状態を考慮する演算部を追加してもよい。また、オフセット量徐変処理部73は、減少ゲインマップ演算部81及び減少量マップ演算部82の一方のみを残す又は両方の代わりに、他の状態を考慮する演算部を追加してもよい。上記他の状態は、例えば、オフセット量θofstの現在量、すなわち残量が考えられる。この場合には、減少の変化度合いを残量が小さいほど緩やかにする等すればよい。
【0077】
・減少ゲインマップ演算部81において、減少ゲインGの変化態様は、適宜変更可能である。例えば、車速値Vを低速、中速、高速等に分類して、低速の場合には減少ゲインGを一定に維持する等、分類毎に減少ゲインGの変化態様を異ならせてもよい。
【0078】
・減少量マップ演算部82において、減少基礎量θdbの変化態様は、適宜変更可能である。例えば、変換後角速度ωvgを速度小、速度中、速度大等に分類して、速度小の場合には減少基礎量θdbを一定に維持する等、分類毎に減少基礎量θdbの変化態様を異ならせてもよい。
【0079】
・減少量マップ演算部82では、変換後角速度ωvgの代わりに、ピニオン角θpを微分して得られるピニオン角速度を用いることもできる。その他、減少量マップ演算部82では、操舵角θsやピニオン角θpを用いて、その時の角度に応じた減少基礎量θdbを演算することもできる。
【0080】
・オフセット量θofstは、起動時ずれ量Δθvg_pから取得する代わりに、操舵角θsと、ピニオン角θpを舵角比に基づき逆変換して得られる変換後ピニオン角との差分から取得することもできるし、操舵角θsを転舵シャフト14の移動量に換算して得られる値と、実際の転舵シャフト14の移動量との差分から取得することもできる。その他、オフセット量θofstは、直近の車両の起動スイッチのオフ時の操舵角θsと、起動時の操舵角θsとの差分から取得することもでき、この場合には当該差分を舵角比に基づき変換して得られる変換後の差分を用いればよい。
【0081】
・オフセット量θofstは、補償をする目標制御量を転舵力指令値Tp*や電流指令値Ib*とする場合、例えば、目標ピニオン角θp*と、ピニオン角θpとの偏差から取得したりすることもできる。
【0082】
・上記実施形態のオフセット補償演算部68は、操舵側制御部50aの機能として付加してもよい。これは、操舵反力指令値T*がピニオン角θpを追従するように演算される場合に効果的である。
【0083】
・転舵モータ41の制御は、ピニオン角θpを制御する代わりに、転舵シャフト14の移動量を直接検出して当該移動量に基づき実施するものであってもよい。この場合、上記実施形態に対して、ピニオン角θpに関する制御量等は、転舵シャフト14の移動量に関する制御量等に置き換えられることになる。
【0084】
・符号処理部85では、オフセット基礎量θofstbがゼロ値の場合に「0(ゼロ値)」を演算して出力することもできる。この場合、オフセット基礎量θofstbがゼロ値であれば、減少量θdがゼロ値になる。つまり、本変形例を適用する場合、オフセット量徐変処理部73は、オフセット量θofstがゼロ値の場合に、オフセット量θofstに対して下限ガード処理部84から出力される減少量θdが反映されないように動作することができる。
【0085】
・舵角比可変演算部67は、車速値Vに加えて、例えば、車両のヨーレートセンサで検出されるヨーレートに応じて舵角比を可変させてもよい。この場合であっても、車両の起動スイッチがオフの間にステアリングホイール11が操舵されたことに起因してステアリングホイール11と、転舵輪16との位置関係が舵角比に基づく所定の対応関係からずれた状態が存在するのは上記実施形態と同様である。これは、上記実施形態のオフセット補償演算部68を適用することで解決することができるのも上記実施形態と同様である。本変形例は、車速値Vに加えて、車両の横加速度センサに応じて舵角比を可変させる場合についても同様に適用することができる。
【0086】
・操舵反力指令値演算部52では、操舵反力指令値T*を演算する際、操舵トルクThを少なくとも用いていればよく、車速値Vを用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。
【0087】
・上記実施形態では、舵角比を固定としてもよい。この場合、舵角比可変演算部67を削除することができる。
・転舵モータ41は、例えば、転舵シャフト14の同軸上に転舵モータ41を配置するものや、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介して転舵シャフト14に連結するものを採用してもよい。
【0088】
・上記実施形態において、操舵制御装置50を構成するCPUは、コンピュータプログラムを実行する1つ以上のプロセッサ、あるいは各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路等の1つ以上の専用ハードウェア回路、あるいは上記プロセッサ及び上記専用ハードウェア回路の組み合わせを含む回路として実現してもよい。また、メモリには、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体によって構成してもよい。
【0089】
・上記実施形態は、操舵装置10を、操舵機構SKと転舵機構TKとの間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、
図1に二点鎖線で示すように、クラッチ21により操舵機構SKと転舵機構TKとの間が機械的に分離可能な構造としてもよい。また、操舵装置10は、ステアリングホイール11の操舵を補助するための力であるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置としてもよい。この場合、ステアリングホイール11は、ステアリングシャフト12を介してピニオンシャフト13が機械的に接続される。
【符号の説明】
【0090】
10…操舵装置
11…ステアリングホイール
12…ステアリングシャフト
14…転舵シャフト
16…転舵輪
41…転舵モータ
50…操舵制御装置
50b…転舵側制御部(制御部)
62…目標ピニオン角演算部
67…舵角比可変演算部
68…オフセット補償演算部
71…オフセット量取得処理部
73…オフセット量徐変処理部
81…減少ゲインマップ演算部
82…減少量マップ演算部
84…下限ガード処理部
502…車両電源
SK…操舵機構
TK…転舵機構