JP2004009857A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用操舵制御装置に関し、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるようにする。
【解決手段】車両の操舵反力を調整しうる操舵反力調整機構１６と、操舵操作によって入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段６と、該操舵操作の際の速度を検出する操舵速度検出手段８と、該操舵トルク検出手段６により検出された該操舵トルクが予め設定された所定トルク値以上で且つ該操舵速度検出手段８により検出された上記の操舵速度が予め設定された所定速度値以上の場合に、該操舵反力調整機構１６による該操舵反力を増加させるように構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】車両の操舵反力を調整しうる操舵反力調整機構１６と、操舵操作によって入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段６と、該操舵操作の際の速度を検出する操舵速度検出手段８と、該操舵トルク検出手段６により検出された該操舵トルクが予め設定された所定トルク値以上で且つ該操舵速度検出手段８により検出された上記の操舵速度が予め設定された所定速度値以上の場合に、該操舵反力調整機構１６による該操舵反力を増加させるように構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵反力を制御する車両用操舵制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリング装置として、運転者がステアリングを操作する時の操舵トルクを軽減させるために、操舵アシスト力（補助操舵トルク）を与えるパワーステアリング装置が近年普及している。このパワーステアリング装置は、基本的には、ステアリングホイールの操作に伴う操舵トルクの方向や大きさに応じて、操舵アシスト力を与えるように構成されている。また、車両の低速走行時には操舵アシスト力を大きくして運転者の操舵力をより軽減し、車両の高速走行時には操舵アシスト力を小さくして保舵感を与えるように、車速に応じて操舵アシスト力を変更するようにしたパワーステアリング装置も開発されている。
【０００３】
また、油圧を用いて操舵アシスト力を発生させる油圧パワーステアリング装置の他に、電動モータを用いて操舵アシスト力を発生させる電動パワーステアリング装置も開発されている。このような電動パワーステアリング装置の場合、種々の態様で操舵アシスト力を制御することができるため、様々な技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開２００１−２５３３５６号公報には、電動パワーステアリング装置において、最大舵角付近で所定舵角を超えると補助操舵トルクを低減補正してステアリング系の保護を図るアンローダ制御に関する技術として、最大舵角付近において操舵速度に応じて補助操舵トルクの低減補正量を増大させる技術が提案されている。これにより、急操舵時にもステアリング系は確実に保護される。
【０００５】
また、特開平０９−５８４９３号公報には、電動パワーステアリング装置において、車速センサで検出された車体速度に応じてパワーステアリングの電動モータの出力を制御する技術と、トルクセンサで検出された操舵トルクの大きさに応じて電動モータの出力を制限する技術が提案されている。これにより、高速走行中等の誤操作によるステアリングの切り過ぎが防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パワーステアリング装置には、上記のようなアンローダ制御や、操舵アシスト力を車速や操舵トルクに応じて制御する技術等では解決し得ない課題がある。
つまり、操舵アシストを行えば、ドライバにとってハンドルが軽くなり容易に操舵操作を行うことができる反面、不慣れなドライバの場合、ハンドルを力任せに過剰に操作してしまうことが考えられる。この場合、例えばレーンチェンジなど車両の特定の挙動に対応して適宜補助アシスト力を調整できれば、不慣れなドライバにも対応した操舵アシストを行うことができる。
【０００７】
そこで、以下のような技術も提案されている。なお、以下の技術の操舵反力とは操舵アシスト力と反対の意味の力であり、操舵アシスト力を低減することは、操舵反力を増大させることと同義である。
つまり、車体スリップ角に応じて操舵反力制御を行う技術（実開平２−４３７６５号公報，特開平６−９２２５２号公報，特開平８−２６８３０９号公報，特開平１１−１２９９２６号公報）や、ＯＳ（オーバステア）／ＵＳ（アンダステア）状態に応じた操舵反力制御を行う技術（特開平６−９２２５３号公報，特開平８−４０２９３号公報）である。
【０００８】
しかしながら、このような技術では、車体挙動を検出するセンサが必要となり車両のコストアップを招いてしまうため、いかにコスト低減を図るかが課題になる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるようにした、車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の車両用操舵制御装置は、車両の操舵反力を調整しうる操舵反力調整機構と、操舵操作によって入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵操作の際の速度を検出する操舵速度検出手段と、該操舵トルク検出手段により検出された該操舵トルクが予め設定された所定トルク値以上で且つ該操舵速度検出手段により検出された上記の操舵速度が予め設定された所定速度値以上の場合に、該操舵反力調整機構による該操舵反力を増加させる制御手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１０】
なお、該操舵反力調整機構は、電動パワーステアリング機構により構成するか（請求項２）、あるいは、該車両が、ステアバイワイヤ方式の操舵装置をそなえていると共に、操舵反力を模擬的に与える操舵反力付与機構をそなえ、該操舵反力付与機構により、該操舵反力調整機構を構成することが好ましい（請求項３）。
【００１１】
また、該制御手段は、該操舵トルクが該所定トルク値以上で且つ該操舵速度が該所定速度値以上の場合に、該操舵トルクと該操舵速度とに応じて、該操舵反力の増加量を設定することが好ましい（請求項４）。
この場合、該制御手段は、該操舵トルクが大きいほど該操舵反力の増加量を大きく設定し、該操舵速度が速いほど該操舵反力の増加量を大きく設定することが好ましい（請求項５）。
【００１２】
また、該操舵速度検出手段は、操舵操作されるステアリングホイール又はステアリングシャフトの角速度を該操舵速度として検出してもよい（請求項６）。
あるいは、該操舵速度検出手段は、該電動パワーステアリング機構にそなえられた電動モータの角速度を該操舵速度として検出してもよい（請求項７）。
この場合、該操舵速度検出手段は、該電動モータの角速度を、該電動モータの端子間電圧と該電動モータへの供給電流とから推定することが好ましい（請求項８）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
まず図１〜図７に基づいて、本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態にかかる車両用操舵制御装置は、電動パワーステアリングの操舵制御に適用されており、図１はその装置構成を示すブロック図である。図１に示すように、この電動パワーステアリング機構１６では、操舵輪１がステアリングホイール（操舵ハンドル、単にハンドルともいう）２に機械的に連結されており、ハンドル２と操舵輪１との間の操舵力伝達系の途中に、操舵アシスト力（補助操舵トルク）を加えるための電動モータ３が付設されている。本実施形態の場合、この電動モータ３にはＤＣモータが用いられており、この電動モータ３はモータ駆動回路５を介してＥＣＵ（電子制御ユニット）４によって制御されるようになっている。
なお、この電動パワーステアリング機構１６により操舵アシスト力を調整すると、これと同時に、操舵アシスト力とは逆の意味となる操舵反力も調整されることになるので、電動パワーステアリング機構１６は操舵反力調整機構として機能する。
【００１４】
ＥＣＵ４では、電動モータ３への供給電流を、操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）６，車速センサ７及びモータ角速度推定手段（操舵速度検出手段）８からの検出情報，推定情報に基づいて算出して、電動モータ３を制御するようになっている。電動モータ３では、この供給電流の大きさに比例して、ハンドル１を操作するときの操舵アシスト力を発揮するようになっていて、供給電流が大きいほど、操舵アシスト力が大きくなり、供給電流が小さいほど、操舵アシスト力は小さくなる。
【００１５】
ところで、本実施形態では、操舵速度として電動モータ３の角速度を用いており、操舵速度検出手段としてモータ角速度推定手段８が設けられている。これは電動モータ３の回転位相が操舵部材（ハンドル２又はステアリング軸）の位相に対応する点に着目したものである。特に、電動モータ３は、モータ角速度をモータ端子間電圧とモータ電流（モータに供給される電流）とから演算によって推定することができる。そこで、モータ角速度推定手段８では、次式（１）によって算出するようになっている。
【００１６】
ω＝（Ｖｍ−Ｉｍ＊Ｒｍ）／Ｋｅ ・・・（１）
ω：モータ角速度
Ｖｍ：モータ端子間電圧
Ｉｍ：モータ電流
Ｒｍ：モータ巻線抵抗
Ｋｅ：誘起電圧定数
ＥＣＵ４には、基本アシスト量設定手段１１，ダンピング量設定手段（アシスト低減量設定手段）１２，摩擦補償量設定手段１３及び慣性補償量設定手段１４の各機能要素がそなえられている。これらは、いずれも電動モータ３への供給電流を設定するためのもので、特に基本アシスト量設定手段１１とダンピング量設定手段１２については供給電流を設定する主体的な要素であり、以下に詳述する。なお、摩擦補償量設定手段１３は、電動モータ３の磨耗損失分を補償するためのもので、モータ各速度に基づいて磨耗補償量を算出するようになっている。また、慣性補償量設定手段１４は、電動モータ３に働く慣性力分を補償するためのもので、モータの角加速度に基づいて慣性補償量を算出するようになっている。
【００１７】
ここで図２を参照して、基本アシスト量設定手段１１を説明する。なお図２及び後述の図３，図４における電流Ｉｂ，Ｉｄの正負符号は操舵アシスト力の働く方向に対応するもので、操舵トルク及びモータ角速度についてもそれぞれ正負により方向を示している。
基本アシスト量設定手段１１では、操舵トルクセンサ６で検出された操舵トルクＴと車速センサ７で検出された車速Ｖとから、図２に示すようなマップを用いて基本アシスト量（基本アシスト電流）Ｉｂを設定するようになっている。つまり、図２に示すように、基本アシスト電流Ｉｂは、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がある所定値（Ｔ１）未満では、基本アシスト電流Ｉｂは０だが、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がある所定値（Ｔ１）以上になると、所定値Ｔ２に達するまで（Ｔ２＞｜Ｔ｜≧Ｔ１）は、基本アシスト電流Ｉｂは、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜の増加に比例して線形に増加する。増加の割合（図２における特性線の傾き）はその時の車速によって定まり、車速が速いほど基本アシスト電流Ｉｂが小さくなるように（図２における特性線の傾きが小さくなるように）設定されている。また、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がさらに大きくなり、所定値Ｔ２以上になったら、基本アシスト電流Ｉｂが過大にならないようにクリップされている。
【００１８】
ダンピング量設定手段１２では、基本アシスト量を低減するためのダンピング量（ダンピング電流）Ｉｄを設定するようになっている。このダンピング電流Ｉｄは、高速時において大きな操舵速度（ここではモータ角速度）での操舵操作を抑制するためのもので、ダンピング量設定手段１２では、舵トルクセンサ６と車速センサ７と操舵速度算出手段８とから、図３に示すようなマップを用いてダンピング電流Ｉｄを設定するようになっている。この場合、モータ角速度ωと車体速度Ｎとから設定されるダンピング電流Ｉｄの大きさは、モータ角速度ωの増加に対して線形に増加するようになっている。また、ダンピング電流Ｉｄは基本アシスト電流Ｉｂを減ずる方向へ働くため、図３に示すように基本アシスト電流Ｉｂとは正負逆方向に与えられる。つまり、モータ角速度ωが正の場合（左回転方向及び右回転方向のうち一方の場合）にはダンピング電流Ｉｄは負の値（一方の方向へのアシストを減ずる方向の値）をとり、モータ角速度ωが負の場合（左回転方向及び右回転方向のうち他方の場合）にはダンピング電流Ｉｄは正の値（他方の方向へのアシストを減ずる方向の値）をとる。また、このモータ角速度ωとダンピング電流Ｉｄとの線形関係の傾きは車速によって変化し、車速が速いほど傾きが大きくなっている。つまり車速が速いほど、ダンピング電流が大きくなるようになっている。
【００１９】
さらに本装置では、モータ角速度の大きさ｜ω｜が予め設定された所定の値ωｔｈ以上で且つ操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値Ｔｔｈ以上の場合には、図４に示すマップのように、操舵トルクの大きさに応じてさらに付加ダンピング量（付加ダンピング電流）が加えられるようになっている。そのとき付加ダンピング電流Ｉｄａは、モータ角速度の大きさ｜ω｜と、図５のマップに示すような操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜に応じて与えられるゲインＫ１とから、以下の式により算出される。
【００２０】
Ｉｄａ＝−Ｋ１＊（ω−ωｔｈ） ・・・（２）
（ただし、｜ω｜≧ωｔｈかつω≧０の時）
Ｉｄａ＝−Ｋ１＊（ω＋ωｔｈ） ・・・（３）
（ただし、｜ω｜≧ωｔｈかつω＜０の時）
この時ゲインＫ１は図５に示すように、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がＴｔｈ未満では０、Ｔｔｈ以上になると、所定値Ｔ３に達するまで（Ｔ３＞｜Ｔ｜≧Ｔｔｈ）は、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜の増加に比例して、線形に増加する。また、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がさらに大きくなり所定値Ｔ３以上になったら、ゲインＫ１が過大にならないようにクリップされている。
【００２１】
本発明の第１実施形態としての車両用操舵制御装置は、上述のように構成されているので、例えば図７のフローチャートに示すように、操舵制御が行われる。つまり、車速センサ７から車速Ｖを読み込み、操舵トルクセンサ６から操舵トルクＴを読み込む（ステップＳ１０）。そして、基本アシスト量設定手段１１で基本アシスト電流Ｉｂを計算する（ステップＳ２０）。次に電流センサ９と電圧センサ１０からモータ電流Ｉｍとモータ端子間電圧Ｅｍを読み込む（ステップＳ３０）。そしてモータ電流Ｉｍとモータ端子間電圧Ｅｍから、前記の式（１）によって、モータ回転数ωを算出する（ステップＳ４０）。
また、ダンピング量設定手段１２で基本ダンピング電流Ｉｄを算出する（ステップＳ５０）。
【００２２】
ここで、付加ダンピングを行う基準となる所定の角速度をωｔｈとすると、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値Ｔｔｈよりも大きいか否かを判断し（ステップＳ６０）、｜Ｔ｜＜Ｔｔｈの場合には、アシスト電流Ｉｂ＋ＩｄがＥＣＵ４から出力される（ステップＳ１００）。また、｜Ｔ｜≧Ｔｔｈの場合は、さらにモータ角速度の大きさ｜ω｜が所定値ωｔｈよりも大きいか否かを比較して（ステップＳ７０）、｜ω｜＜ωｔｈの場合には、アシスト電流Ｉｂ＋ＩｄがＥＣＵ４から出力される（ステップＳ１１０）が、｜ω｜≧ωｔｈの場合には付加ダンピング電流Ｉｄａが前記の式（２），（３）から計算される（ステップＳ８０）。そして、最終的なアシスト電流として、Ｉｂ＋Ｉｄ＋ＩｄａがＥＣＵ４から出力される（ステップＳ９０）。
【００２３】
このようにして、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値Ｔｔｈ以上で且つモータ角速度（操舵速度）の大きさ｜ω｜が所定値ωｔｈ以上の状態では、操舵反力を制御するモータ出力に付加ダンピング電流Ｉｄａが付加されるため、ドライバのハンドル切り込みを抑制できる効果がある。つまり、急激にハンドルを切り込もうとすると、モータ角速度（操舵速度）の大きさ｜ω｜も操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜も大きくなるので、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値以上で且つモータ角速度（操舵速度）の大きさ｜ω｜が所定値以上の状態であれば、ハンドル切り込みが強すぎる（速すぎる）ものと判断でき、付加ダンピング電流Ｉｄａを増大することでこの過剰な速度と力でのハンドル切り込みを抑制することができるのである。
【００２４】
例えば、図６は付加ダンピング制御がある場合とない場合とにおけるハンドル挙動の相違を示すグラフであるが、付加ダンピングによってハンドル角の過剰な振幅を抑えることによって、付加ダンピング制御がない場合に比べてより速く安定した状態に回復できることが示されている。
例えば、走行中のレーンチェンジ時におけるハンドル角操作では、付加ダンピング制御がない場合には図６に破線で示すように、操舵開始時にハンドルを切り込み過ぎてしまうと、車体の回頭が過剰になってしまうため、その反動から車体の方向を元に戻すために、逆方向へのハンドル操作も過剰に行ってしまう。このようにして、ハンドルの操作をなかなか収束させることができない。
【００２５】
しかし、付加ダンピングによる制御がある場合は、図６に実線で示すように、ｔ１〜ｔ２間，ｔ３〜ｔ４間，ｔ５〜ｔ６間に見られる、ハンドル角の大きさが増加している状態（切り込み，切り増し状態）では、比較的大きな操舵トルクが必要なため、操舵速度の大きさも大きい場合、大きな付加ダンピングが働き、結果としてハンドル角の増大が抑制される。そのため、付加ダンピングによる制御のない場合と比較すると、ハンドル角の振動は小さくなり、その反動からくる車体の振れも小さくなるため、短い時間で安定した状態に収束しやすくなる。
【００２６】
また、付加ダンピング電流Ｉｄａは、操舵トルクＴとモータ角速度（操舵速度）ωの値に応じて付加され、操舵トルクＴ，モータ角速度（操舵速度）ωが大きいほど、付加ダンピング電流Ｉｄａは大きく設定されるため、車両の挙動に応じた適切な制御を行うことができる。
また、急ハンドルや誤操作に対して操舵反力を高めることで、ドライバにその操作が不適切であること及びその程度を知らせることができ、ドライバに適切な運転操作を案内することができる。
【００２７】
また、操舵角速度と操舵トルクとが共に所定値を越えた場合に付加ダンピングがかかるように設定されているため、例えば、操舵速度が大きくても操舵トルクが小さければ付加ダンピングはかからない。つまり、ドライバにとって、大きな操舵トルクが必要となるハンドルの切り込み時（ハンドル角が大きくなっていく時）には付加ダンピングがかかるように制御されるが、あまり操舵トルクの必要ないハンドルの切り戻し時（ハンドル角が小さくなっていく時）には付加ダンピングがかからず、車両挙動を安定化させるためのドライバのハンドル切り戻しを阻害することがない。また、重心位置の高い車両においては、急ハンドルに対して操舵反力を高めることで、車両の過度のロールを抑制することができる。
さらに、以上のような制御を行うために用いられるセンサは、すべて標準的なパワーステアリング機構の装置であるため、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるという利点がある。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明をする。本実施形態の構成は、基本的には第１実施形態のものと同じであるが、第１実施形態では操舵トルクとモータ角速度とが共に所定以上の値の場合に、操舵トルクの大きさに応じて付加ダンピングを加えて出力電流を制御するのに対し、第２実施形態では図８，図９に示すように、操舵トルクＴとモータ角速度ωとが共に所定値以上の場合（｜Ｔ｜≧Ｔｔｈかつ｜ω｜≧ωｔｈの時）に、モータ角速度の大きさに応じて基本アシスト係数Ｋ２を定めて、操舵トルクに対応する基本アシスト電流にこの基本アシスト係数Ｋ２を乗じることにより、基本アシスト電流Ｉｂを設定し、この設定した基本アシスト電流Ｉｂに基づいて電動モータ３の電流を制御するようになっている。
【００２９】
つまり、基本アシスト電流Ｉｂは、以下のように設定される。
Ｉｂ＝ｋ＊｜Ｔ｜ ・・・（４）
（Ｔ１≦｜Ｔ｜＜Ｔｔｈの場合，ｋはベース特性の勾配となる係数）
Ｉｂ＝Ｉ１＋ｋ＊Ｋ２＊（｜Ｔ｜−Ｔｔｈ） ・・・（５）
（｜Ｔ｜≧Ｔｔｈの場合，ｋはベース特性の勾配となる係数）
ここで基本アシスト係数Ｋ２は、図９に示すようにモータ角速度の大きさ｜ω｜によって定まる値であり、｜ω｜＜ωｔｈの場合にはＫ２は定数であるが、｜ω｜がωｔｈ以上になると、所定値ω１に達するまで（ωｔｈ≦｜ω｜＜ω１）は、モータ角速度の大きさ｜ω｜の増加に伴って、線形に減少する。また、所定値ω１以上になったら、基本アシスト係数Ｋ２は０となり、結果としてアシスト電流ＩｂはＩ１の値をとる。
【００３０】
なお、図８では特定の車速の場合についてのマップを示しているが、第１実施形態と同様に、基本アシスト電流Ｉｂは、車速にも対応して設定されるものである。
【００３１】
本発明の第２実施形態としての車両用操舵制御装置は上述のように構成されるので、例えば図１０のフローチャートに示すように操舵制御が行われる。
【００３２】
つまり、図１０において、ステップＳ７０までの処理、すなわち操舵トルクが所定値以上で且つモータ角速度が所定値以上の場合の条件判断までは、第１実施形態と同じであるため、その次のステップから説明する。
ステップＳ７０で、｜ω｜≧ωｔｈの場合には基本アシスト係数Ｋ２が計算される（ステップＳ８１）。そして上記計算式（４），（５）によって、最終的なＩｂが計算される。その後、Ｉｂ＋Ｉｄが最終的な電力としてＥＣＵ４から出力される。（ステップＳ９１）。
【００３３】
このようにして、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜とモータ角速度（操舵角速度）の大きさ｜ω｜とが共に所定値以上の状態では、操舵反力を制御するモータ出力の基本アシスト電流が所定の割合で減少するため、ドライバのハンドル切り込みが抑制される。これはつまり急激なハンドル操作や誤操作によって、車両が不安定な挙動を示すことを防いでいる。
【００３４】
また、図６に示す付加ダンピング制御がある場合とない場合のハンドル挙動の相違を示したグラフのように、付加ダンピングによってハンドル角の過剰な振幅を抑えることによって、ダンピング制御がない場合に比べてより速く安定した状態に回復することができるということが、本発明の第１実施例と同様に、第２実施例でも述べることができる。
【００３５】
また、付加ダンピング電流Ｉｄａは、操舵トルクＴとモータ角速度（操舵速度）ωの値に応じて付加され、また操舵トルクＴ，モータ角速度（操舵速度）ωが大きいほど、付加ダンピング電流Ｉｄａは大きく設定されるため、車両の挙動応じた適切な制御を行うことができる。
また、急ハンドルや誤操作に対して操舵反力を高めることで、ドライバにその操作が不適切であること及びその程度を知らせることができ、ドライバに適切な運転操作を案内することができる。
【００３６】
また、操舵角速度と操舵トルクとが共に所定値を越えた場合に付加ダンピングがかかるように設定されているため、例えば、操舵速度が大きくても操舵トルクが小さければ付加ダンピングはかからない。つまり、ドライバにとって、大きな操舵トルクが必要となるハンドルの切り込み時には付加ダンピングがかかるように制御されるが、あまり操舵トルクの必要ないハンドルの切り戻し時には付加ダンピングがかからず、車両挙動を安定化させるためのドライバのハンドル切り戻しを阻害することがない。また、重心位置の高い車両においては、急ハンドルに対して操舵反力を高めることで、車両の過度のロールを抑制することができる。
【００３７】
さらに、以上のような制御を行うために用いられるセンサは、すべて標準的なパワーステアリング機構の装置であるため、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるという利点がある。
【００３８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第２実施形態では、操舵トルクとモータ角速度とが共に所定値以上の場合に、モータ角速度の大きさに応じて基本アシスト係数Ｋ２を定めて、操舵トルクによって定められたアシスト電流にこの基本アシスト係数Ｋ２を乗じるという方法で出力電流を制御しているが、基本アシスト係数Ｋ２を求める代わりにモータ角速度に応じて基本アシスト電流の最大値Ｉｍａｘを定めて、操舵トルクによって定められた基本アシスト電流を最大値Ｉｍａｘで制限するように制御してもよい。
【００３９】
この場合、例えば図１１，図１２に示すように、モータ角速度が所定の値以上になるとそれに対応して、電流最大値Ｉｍａｘが減少するように定められ、操舵トルクが所定の値以上の範囲において、アシスト電流が電流最大値Ｉｍａｘによって制限される。つまり、電流最大値Ｉｍａｘは、モータ角速度の大きさ｜ω｜によって定まる値であり、｜ω｜＜ωｔｈの場合にはＩｍａｘは一定の値をとるが、｜ω｜がωｔｈを超えると、所定値ω２に達するまで（ωｔｈ≦｜ω｜＜ω２）は、モータ角速度の大きさ｜ω｜の増加に伴って、線形に減少する。また、所定値ω２以上になると、電流最大値Ｉｍａｘは最低値Ｉ１となり、結果としてアシスト電流Ｉｂも最低値Ｉ１となる。
【００４０】
また例えば、上記実施形態では、電動パワーステアリングを用いた操舵装置を例として挙げているが、電動パワーステアリングの代わりにステアバイワイヤ方式のパワーステアリングや、油圧方式のパワーステアリングの操舵装置に用いてもよい。
つまり、例えば操舵用のアクチュエータにより操舵輪を転舵するステアバイワイヤ方式の場合、図１３に示すように、ＥＣＵ４が操舵トルク及び操舵速度の各情報を読み込みハンドルに付設された操舵反力付与機構（操舵反力調整機構）に働きかけることによって、操舵反力の調整制御を行うように構成すればよい。
【００４１】
また、例えば油圧方式のパワーステアリングの場合、図１４に示すように、ＥＣＵ４が操舵トルク及び操舵速度の各情報を読み込み、油圧装置に働きかけることで、操舵反力の調整制御を行うように構成すればよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の車両用操舵制御装置（請求項１〜３）によれば、パワーステアリング機構の標準的なセンサのみを利用して、走行時の急操舵を抑制することような操舵反力特性を得ることができる。つまり、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるという利点がある。
【００４３】
また、操舵反力を決定する時に、操舵速度だけでなく操舵トルクも考慮するため、例えばハンドルの切り込み方向への操舵アシストとハンドルの戻し方向への操舵アシストとを区別することも可能になり、車両挙動を安定化させるためのドライバのハンドル切り戻しを阻害することがない。また、重心位置の高い車両においては、急ハンドルに対して操舵反力を高めることで、車両の過度のロールを抑制することができる。
また、パワーステアリング機構の標準的なセンサのみを利用しているため、装置の信頼性を高めることができ、故障の可能性を低めることができる。
【００４４】
また、請求項２記載の車両用操舵制御装置によれば、さらに、電動パワーステアリング機構であるため、制御が容易であり、応答性良く制御を行うことができる。
【００４５】
また、請求項３記載の車両用操舵制御装置によれば、操舵反力付与装置が備えられているため、制御が容易であり、応答性良く制御を行うことができる。
また、請求項４記載の車両用操舵制御装置によれば、さらに、操舵速度と操舵トルクとの大きさに応じた適切な操舵反力が与えられるため、車両が不安定な状態に陥ることを未然に防ぐことができるという利点がある。
【００４６】
また、請求項５記載の車両用操舵制御装置によれば、誤って過剰なハンドル操作を行った場合にも、その度合いに応じて適切な操舵反力が与えられるため、操舵操作を適切に行うように案内することができ、車両の走行挙動を安定させることができるという利点がある。
また、請求項６，７記載の車両用操舵制御装置によれば、操舵速度を確実に検出して制御を実施することができるという利点がある。
【００４７】
また、請求項８記載の車両用操舵制御装置によれば、電動モータの角速度を検出するためのセンサが必要なくなり、コストを低く抑えることができる。
また、モータ端子間電圧センサ及びモータ供給電流センサは電動パワーステアリング機構に用いられる標準的なセンサであるため、故障率の発生を低く抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置による基本アシスト制御を説明するマップである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるダンピング制御を説明するマップである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置による付加ダンピングを説明するマップである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置による付加ダンピングを説明するマップである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるところのハンドル角と時間変化を説明するマップである。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる車両用操舵制御装置による操舵制御を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流の低減を説明するマップである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流の低減を説明するマップである。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる車両用操舵制御装置による操舵制御を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流最大値の低減を説明するマップである。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流最大値の低減を説明するマップである。
【図１３】本発明に適用しうる操舵系の他の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明に適用しうる操舵系の他の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 操舵輪
２ ステアリングホイール（ハンドル）
３ 電動モータ
４ ＥＣＵ
５ モータ駆動回路
６ 操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
７ 車速センサ
８ モータ角速度推定手段（操舵速度検出手段）
９ モータ電流センサ
１０ モータ端子間電圧センサ
１１ 基本アシスト量設定手段
１２ ダンピング（アシスト低減）量設定手段
１３ 摩擦補償量設定手段
１４ 慣性補償量設定手段
１５ バッテリ
１６ 電動パワーステアリング機構（操舵反力調整機構）
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵反力を制御する車両用操舵制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリング装置として、運転者がステアリングを操作する時の操舵トルクを軽減させるために、操舵アシスト力（補助操舵トルク）を与えるパワーステアリング装置が近年普及している。このパワーステアリング装置は、基本的には、ステアリングホイールの操作に伴う操舵トルクの方向や大きさに応じて、操舵アシスト力を与えるように構成されている。また、車両の低速走行時には操舵アシスト力を大きくして運転者の操舵力をより軽減し、車両の高速走行時には操舵アシスト力を小さくして保舵感を与えるように、車速に応じて操舵アシスト力を変更するようにしたパワーステアリング装置も開発されている。
【０００３】
また、油圧を用いて操舵アシスト力を発生させる油圧パワーステアリング装置の他に、電動モータを用いて操舵アシスト力を発生させる電動パワーステアリング装置も開発されている。このような電動パワーステアリング装置の場合、種々の態様で操舵アシスト力を制御することができるため、様々な技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開２００１−２５３３５６号公報には、電動パワーステアリング装置において、最大舵角付近で所定舵角を超えると補助操舵トルクを低減補正してステアリング系の保護を図るアンローダ制御に関する技術として、最大舵角付近において操舵速度に応じて補助操舵トルクの低減補正量を増大させる技術が提案されている。これにより、急操舵時にもステアリング系は確実に保護される。
【０００５】
また、特開平０９−５８４９３号公報には、電動パワーステアリング装置において、車速センサで検出された車体速度に応じてパワーステアリングの電動モータの出力を制御する技術と、トルクセンサで検出された操舵トルクの大きさに応じて電動モータの出力を制限する技術が提案されている。これにより、高速走行中等の誤操作によるステアリングの切り過ぎが防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パワーステアリング装置には、上記のようなアンローダ制御や、操舵アシスト力を車速や操舵トルクに応じて制御する技術等では解決し得ない課題がある。
つまり、操舵アシストを行えば、ドライバにとってハンドルが軽くなり容易に操舵操作を行うことができる反面、不慣れなドライバの場合、ハンドルを力任せに過剰に操作してしまうことが考えられる。この場合、例えばレーンチェンジなど車両の特定の挙動に対応して適宜補助アシスト力を調整できれば、不慣れなドライバにも対応した操舵アシストを行うことができる。
【０００７】
そこで、以下のような技術も提案されている。なお、以下の技術の操舵反力とは操舵アシスト力と反対の意味の力であり、操舵アシスト力を低減することは、操舵反力を増大させることと同義である。
つまり、車体スリップ角に応じて操舵反力制御を行う技術（実開平２−４３７６５号公報，特開平６−９２２５２号公報，特開平８−２６８３０９号公報，特開平１１−１２９９２６号公報）や、ＯＳ（オーバステア）／ＵＳ（アンダステア）状態に応じた操舵反力制御を行う技術（特開平６−９２２５３号公報，特開平８−４０２９３号公報）である。
【０００８】
しかしながら、このような技術では、車体挙動を検出するセンサが必要となり車両のコストアップを招いてしまうため、いかにコスト低減を図るかが課題になる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるようにした、車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の車両用操舵制御装置は、車両の操舵反力を調整しうる操舵反力調整機構と、操舵操作によって入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵操作の際の速度を検出する操舵速度検出手段と、該操舵トルク検出手段により検出された該操舵トルクが予め設定された所定トルク値以上で且つ該操舵速度検出手段により検出された上記の操舵速度が予め設定された所定速度値以上の場合に、該操舵反力調整機構による該操舵反力を増加させる制御手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１０】
なお、該操舵反力調整機構は、電動パワーステアリング機構により構成するか（請求項２）、あるいは、該車両が、ステアバイワイヤ方式の操舵装置をそなえていると共に、操舵反力を模擬的に与える操舵反力付与機構をそなえ、該操舵反力付与機構により、該操舵反力調整機構を構成することが好ましい（請求項３）。
【００１１】
また、該制御手段は、該操舵トルクが該所定トルク値以上で且つ該操舵速度が該所定速度値以上の場合に、該操舵トルクと該操舵速度とに応じて、該操舵反力の増加量を設定することが好ましい（請求項４）。
この場合、該制御手段は、該操舵トルクが大きいほど該操舵反力の増加量を大きく設定し、該操舵速度が速いほど該操舵反力の増加量を大きく設定することが好ましい（請求項５）。
【００１２】
また、該操舵速度検出手段は、操舵操作されるステアリングホイール又はステアリングシャフトの角速度を該操舵速度として検出してもよい（請求項６）。
あるいは、該操舵速度検出手段は、該電動パワーステアリング機構にそなえられた電動モータの角速度を該操舵速度として検出してもよい（請求項７）。
この場合、該操舵速度検出手段は、該電動モータの角速度を、該電動モータの端子間電圧と該電動モータへの供給電流とから推定することが好ましい（請求項８）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
まず図１〜図７に基づいて、本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態にかかる車両用操舵制御装置は、電動パワーステアリングの操舵制御に適用されており、図１はその装置構成を示すブロック図である。図１に示すように、この電動パワーステアリング機構１６では、操舵輪１がステアリングホイール（操舵ハンドル、単にハンドルともいう）２に機械的に連結されており、ハンドル２と操舵輪１との間の操舵力伝達系の途中に、操舵アシスト力（補助操舵トルク）を加えるための電動モータ３が付設されている。本実施形態の場合、この電動モータ３にはＤＣモータが用いられており、この電動モータ３はモータ駆動回路５を介してＥＣＵ（電子制御ユニット）４によって制御されるようになっている。
なお、この電動パワーステアリング機構１６により操舵アシスト力を調整すると、これと同時に、操舵アシスト力とは逆の意味となる操舵反力も調整されることになるので、電動パワーステアリング機構１６は操舵反力調整機構として機能する。
【００１４】
ＥＣＵ４では、電動モータ３への供給電流を、操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）６，車速センサ７及びモータ角速度推定手段（操舵速度検出手段）８からの検出情報，推定情報に基づいて算出して、電動モータ３を制御するようになっている。電動モータ３では、この供給電流の大きさに比例して、ハンドル１を操作するときの操舵アシスト力を発揮するようになっていて、供給電流が大きいほど、操舵アシスト力が大きくなり、供給電流が小さいほど、操舵アシスト力は小さくなる。
【００１５】
ところで、本実施形態では、操舵速度として電動モータ３の角速度を用いており、操舵速度検出手段としてモータ角速度推定手段８が設けられている。これは電動モータ３の回転位相が操舵部材（ハンドル２又はステアリング軸）の位相に対応する点に着目したものである。特に、電動モータ３は、モータ角速度をモータ端子間電圧とモータ電流（モータに供給される電流）とから演算によって推定することができる。そこで、モータ角速度推定手段８では、次式（１）によって算出するようになっている。
【００１６】
ω＝（Ｖｍ−Ｉｍ＊Ｒｍ）／Ｋｅ ・・・（１）
ω：モータ角速度
Ｖｍ：モータ端子間電圧
Ｉｍ：モータ電流
Ｒｍ：モータ巻線抵抗
Ｋｅ：誘起電圧定数
ＥＣＵ４には、基本アシスト量設定手段１１，ダンピング量設定手段（アシスト低減量設定手段）１２，摩擦補償量設定手段１３及び慣性補償量設定手段１４の各機能要素がそなえられている。これらは、いずれも電動モータ３への供給電流を設定するためのもので、特に基本アシスト量設定手段１１とダンピング量設定手段１２については供給電流を設定する主体的な要素であり、以下に詳述する。なお、摩擦補償量設定手段１３は、電動モータ３の磨耗損失分を補償するためのもので、モータ各速度に基づいて磨耗補償量を算出するようになっている。また、慣性補償量設定手段１４は、電動モータ３に働く慣性力分を補償するためのもので、モータの角加速度に基づいて慣性補償量を算出するようになっている。
【００１７】
ここで図２を参照して、基本アシスト量設定手段１１を説明する。なお図２及び後述の図３，図４における電流Ｉｂ，Ｉｄの正負符号は操舵アシスト力の働く方向に対応するもので、操舵トルク及びモータ角速度についてもそれぞれ正負により方向を示している。
基本アシスト量設定手段１１では、操舵トルクセンサ６で検出された操舵トルクＴと車速センサ７で検出された車速Ｖとから、図２に示すようなマップを用いて基本アシスト量（基本アシスト電流）Ｉｂを設定するようになっている。つまり、図２に示すように、基本アシスト電流Ｉｂは、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がある所定値（Ｔ１）未満では、基本アシスト電流Ｉｂは０だが、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がある所定値（Ｔ１）以上になると、所定値Ｔ２に達するまで（Ｔ２＞｜Ｔ｜≧Ｔ１）は、基本アシスト電流Ｉｂは、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜の増加に比例して線形に増加する。増加の割合（図２における特性線の傾き）はその時の車速によって定まり、車速が速いほど基本アシスト電流Ｉｂが小さくなるように（図２における特性線の傾きが小さくなるように）設定されている。また、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がさらに大きくなり、所定値Ｔ２以上になったら、基本アシスト電流Ｉｂが過大にならないようにクリップされている。
【００１８】
ダンピング量設定手段１２では、基本アシスト量を低減するためのダンピング量（ダンピング電流）Ｉｄを設定するようになっている。このダンピング電流Ｉｄは、高速時において大きな操舵速度（ここではモータ角速度）での操舵操作を抑制するためのもので、ダンピング量設定手段１２では、舵トルクセンサ６と車速センサ７と操舵速度算出手段８とから、図３に示すようなマップを用いてダンピング電流Ｉｄを設定するようになっている。この場合、モータ角速度ωと車体速度Ｎとから設定されるダンピング電流Ｉｄの大きさは、モータ角速度ωの増加に対して線形に増加するようになっている。また、ダンピング電流Ｉｄは基本アシスト電流Ｉｂを減ずる方向へ働くため、図３に示すように基本アシスト電流Ｉｂとは正負逆方向に与えられる。つまり、モータ角速度ωが正の場合（左回転方向及び右回転方向のうち一方の場合）にはダンピング電流Ｉｄは負の値（一方の方向へのアシストを減ずる方向の値）をとり、モータ角速度ωが負の場合（左回転方向及び右回転方向のうち他方の場合）にはダンピング電流Ｉｄは正の値（他方の方向へのアシストを減ずる方向の値）をとる。また、このモータ角速度ωとダンピング電流Ｉｄとの線形関係の傾きは車速によって変化し、車速が速いほど傾きが大きくなっている。つまり車速が速いほど、ダンピング電流が大きくなるようになっている。
【００１９】
さらに本装置では、モータ角速度の大きさ｜ω｜が予め設定された所定の値ωｔｈ以上で且つ操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値Ｔｔｈ以上の場合には、図４に示すマップのように、操舵トルクの大きさに応じてさらに付加ダンピング量（付加ダンピング電流）が加えられるようになっている。そのとき付加ダンピング電流Ｉｄａは、モータ角速度の大きさ｜ω｜と、図５のマップに示すような操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜に応じて与えられるゲインＫ１とから、以下の式により算出される。
【００２０】
Ｉｄａ＝−Ｋ１＊（ω−ωｔｈ） ・・・（２）
（ただし、｜ω｜≧ωｔｈかつω≧０の時）
Ｉｄａ＝−Ｋ１＊（ω＋ωｔｈ） ・・・（３）
（ただし、｜ω｜≧ωｔｈかつω＜０の時）
この時ゲインＫ１は図５に示すように、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がＴｔｈ未満では０、Ｔｔｈ以上になると、所定値Ｔ３に達するまで（Ｔ３＞｜Ｔ｜≧Ｔｔｈ）は、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜の増加に比例して、線形に増加する。また、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜がさらに大きくなり所定値Ｔ３以上になったら、ゲインＫ１が過大にならないようにクリップされている。
【００２１】
本発明の第１実施形態としての車両用操舵制御装置は、上述のように構成されているので、例えば図７のフローチャートに示すように、操舵制御が行われる。つまり、車速センサ７から車速Ｖを読み込み、操舵トルクセンサ６から操舵トルクＴを読み込む（ステップＳ１０）。そして、基本アシスト量設定手段１１で基本アシスト電流Ｉｂを計算する（ステップＳ２０）。次に電流センサ９と電圧センサ１０からモータ電流Ｉｍとモータ端子間電圧Ｅｍを読み込む（ステップＳ３０）。そしてモータ電流Ｉｍとモータ端子間電圧Ｅｍから、前記の式（１）によって、モータ回転数ωを算出する（ステップＳ４０）。
また、ダンピング量設定手段１２で基本ダンピング電流Ｉｄを算出する（ステップＳ５０）。
【００２２】
ここで、付加ダンピングを行う基準となる所定の角速度をωｔｈとすると、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値Ｔｔｈよりも大きいか否かを判断し（ステップＳ６０）、｜Ｔ｜＜Ｔｔｈの場合には、アシスト電流Ｉｂ＋ＩｄがＥＣＵ４から出力される（ステップＳ１００）。また、｜Ｔ｜≧Ｔｔｈの場合は、さらにモータ角速度の大きさ｜ω｜が所定値ωｔｈよりも大きいか否かを比較して（ステップＳ７０）、｜ω｜＜ωｔｈの場合には、アシスト電流Ｉｂ＋ＩｄがＥＣＵ４から出力される（ステップＳ１１０）が、｜ω｜≧ωｔｈの場合には付加ダンピング電流Ｉｄａが前記の式（２），（３）から計算される（ステップＳ８０）。そして、最終的なアシスト電流として、Ｉｂ＋Ｉｄ＋ＩｄａがＥＣＵ４から出力される（ステップＳ９０）。
【００２３】
このようにして、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値Ｔｔｈ以上で且つモータ角速度（操舵速度）の大きさ｜ω｜が所定値ωｔｈ以上の状態では、操舵反力を制御するモータ出力に付加ダンピング電流Ｉｄａが付加されるため、ドライバのハンドル切り込みを抑制できる効果がある。つまり、急激にハンドルを切り込もうとすると、モータ角速度（操舵速度）の大きさ｜ω｜も操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜も大きくなるので、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜が所定値以上で且つモータ角速度（操舵速度）の大きさ｜ω｜が所定値以上の状態であれば、ハンドル切り込みが強すぎる（速すぎる）ものと判断でき、付加ダンピング電流Ｉｄａを増大することでこの過剰な速度と力でのハンドル切り込みを抑制することができるのである。
【００２４】
例えば、図６は付加ダンピング制御がある場合とない場合とにおけるハンドル挙動の相違を示すグラフであるが、付加ダンピングによってハンドル角の過剰な振幅を抑えることによって、付加ダンピング制御がない場合に比べてより速く安定した状態に回復できることが示されている。
例えば、走行中のレーンチェンジ時におけるハンドル角操作では、付加ダンピング制御がない場合には図６に破線で示すように、操舵開始時にハンドルを切り込み過ぎてしまうと、車体の回頭が過剰になってしまうため、その反動から車体の方向を元に戻すために、逆方向へのハンドル操作も過剰に行ってしまう。このようにして、ハンドルの操作をなかなか収束させることができない。
【００２５】
しかし、付加ダンピングによる制御がある場合は、図６に実線で示すように、ｔ１〜ｔ２間，ｔ３〜ｔ４間，ｔ５〜ｔ６間に見られる、ハンドル角の大きさが増加している状態（切り込み，切り増し状態）では、比較的大きな操舵トルクが必要なため、操舵速度の大きさも大きい場合、大きな付加ダンピングが働き、結果としてハンドル角の増大が抑制される。そのため、付加ダンピングによる制御のない場合と比較すると、ハンドル角の振動は小さくなり、その反動からくる車体の振れも小さくなるため、短い時間で安定した状態に収束しやすくなる。
【００２６】
また、付加ダンピング電流Ｉｄａは、操舵トルクＴとモータ角速度（操舵速度）ωの値に応じて付加され、操舵トルクＴ，モータ角速度（操舵速度）ωが大きいほど、付加ダンピング電流Ｉｄａは大きく設定されるため、車両の挙動に応じた適切な制御を行うことができる。
また、急ハンドルや誤操作に対して操舵反力を高めることで、ドライバにその操作が不適切であること及びその程度を知らせることができ、ドライバに適切な運転操作を案内することができる。
【００２７】
また、操舵角速度と操舵トルクとが共に所定値を越えた場合に付加ダンピングがかかるように設定されているため、例えば、操舵速度が大きくても操舵トルクが小さければ付加ダンピングはかからない。つまり、ドライバにとって、大きな操舵トルクが必要となるハンドルの切り込み時（ハンドル角が大きくなっていく時）には付加ダンピングがかかるように制御されるが、あまり操舵トルクの必要ないハンドルの切り戻し時（ハンドル角が小さくなっていく時）には付加ダンピングがかからず、車両挙動を安定化させるためのドライバのハンドル切り戻しを阻害することがない。また、重心位置の高い車両においては、急ハンドルに対して操舵反力を高めることで、車両の過度のロールを抑制することができる。
さらに、以上のような制御を行うために用いられるセンサは、すべて標準的なパワーステアリング機構の装置であるため、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるという利点がある。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明をする。本実施形態の構成は、基本的には第１実施形態のものと同じであるが、第１実施形態では操舵トルクとモータ角速度とが共に所定以上の値の場合に、操舵トルクの大きさに応じて付加ダンピングを加えて出力電流を制御するのに対し、第２実施形態では図８，図９に示すように、操舵トルクＴとモータ角速度ωとが共に所定値以上の場合（｜Ｔ｜≧Ｔｔｈかつ｜ω｜≧ωｔｈの時）に、モータ角速度の大きさに応じて基本アシスト係数Ｋ２を定めて、操舵トルクに対応する基本アシスト電流にこの基本アシスト係数Ｋ２を乗じることにより、基本アシスト電流Ｉｂを設定し、この設定した基本アシスト電流Ｉｂに基づいて電動モータ３の電流を制御するようになっている。
【００２９】
つまり、基本アシスト電流Ｉｂは、以下のように設定される。
Ｉｂ＝ｋ＊｜Ｔ｜ ・・・（４）
（Ｔ１≦｜Ｔ｜＜Ｔｔｈの場合，ｋはベース特性の勾配となる係数）
Ｉｂ＝Ｉ１＋ｋ＊Ｋ２＊（｜Ｔ｜−Ｔｔｈ） ・・・（５）
（｜Ｔ｜≧Ｔｔｈの場合，ｋはベース特性の勾配となる係数）
ここで基本アシスト係数Ｋ２は、図９に示すようにモータ角速度の大きさ｜ω｜によって定まる値であり、｜ω｜＜ωｔｈの場合にはＫ２は定数であるが、｜ω｜がωｔｈ以上になると、所定値ω１に達するまで（ωｔｈ≦｜ω｜＜ω１）は、モータ角速度の大きさ｜ω｜の増加に伴って、線形に減少する。また、所定値ω１以上になったら、基本アシスト係数Ｋ２は０となり、結果としてアシスト電流ＩｂはＩ１の値をとる。
【００３０】
なお、図８では特定の車速の場合についてのマップを示しているが、第１実施形態と同様に、基本アシスト電流Ｉｂは、車速にも対応して設定されるものである。
【００３１】
本発明の第２実施形態としての車両用操舵制御装置は上述のように構成されるので、例えば図１０のフローチャートに示すように操舵制御が行われる。
【００３２】
つまり、図１０において、ステップＳ７０までの処理、すなわち操舵トルクが所定値以上で且つモータ角速度が所定値以上の場合の条件判断までは、第１実施形態と同じであるため、その次のステップから説明する。
ステップＳ７０で、｜ω｜≧ωｔｈの場合には基本アシスト係数Ｋ２が計算される（ステップＳ８１）。そして上記計算式（４），（５）によって、最終的なＩｂが計算される。その後、Ｉｂ＋Ｉｄが最終的な電力としてＥＣＵ４から出力される。（ステップＳ９１）。
【００３３】
このようにして、操舵トルクの大きさ｜Ｔ｜とモータ角速度（操舵角速度）の大きさ｜ω｜とが共に所定値以上の状態では、操舵反力を制御するモータ出力の基本アシスト電流が所定の割合で減少するため、ドライバのハンドル切り込みが抑制される。これはつまり急激なハンドル操作や誤操作によって、車両が不安定な挙動を示すことを防いでいる。
【００３４】
また、図６に示す付加ダンピング制御がある場合とない場合のハンドル挙動の相違を示したグラフのように、付加ダンピングによってハンドル角の過剰な振幅を抑えることによって、ダンピング制御がない場合に比べてより速く安定した状態に回復することができるということが、本発明の第１実施例と同様に、第２実施例でも述べることができる。
【００３５】
また、付加ダンピング電流Ｉｄａは、操舵トルクＴとモータ角速度（操舵速度）ωの値に応じて付加され、また操舵トルクＴ，モータ角速度（操舵速度）ωが大きいほど、付加ダンピング電流Ｉｄａは大きく設定されるため、車両の挙動応じた適切な制御を行うことができる。
また、急ハンドルや誤操作に対して操舵反力を高めることで、ドライバにその操作が不適切であること及びその程度を知らせることができ、ドライバに適切な運転操作を案内することができる。
【００３６】
また、操舵角速度と操舵トルクとが共に所定値を越えた場合に付加ダンピングがかかるように設定されているため、例えば、操舵速度が大きくても操舵トルクが小さければ付加ダンピングはかからない。つまり、ドライバにとって、大きな操舵トルクが必要となるハンドルの切り込み時には付加ダンピングがかかるように制御されるが、あまり操舵トルクの必要ないハンドルの切り戻し時には付加ダンピングがかからず、車両挙動を安定化させるためのドライバのハンドル切り戻しを阻害することがない。また、重心位置の高い車両においては、急ハンドルに対して操舵反力を高めることで、車両の過度のロールを抑制することができる。
【００３７】
さらに、以上のような制御を行うために用いられるセンサは、すべて標準的なパワーステアリング機構の装置であるため、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるという利点がある。
【００３８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第２実施形態では、操舵トルクとモータ角速度とが共に所定値以上の場合に、モータ角速度の大きさに応じて基本アシスト係数Ｋ２を定めて、操舵トルクによって定められたアシスト電流にこの基本アシスト係数Ｋ２を乗じるという方法で出力電流を制御しているが、基本アシスト係数Ｋ２を求める代わりにモータ角速度に応じて基本アシスト電流の最大値Ｉｍａｘを定めて、操舵トルクによって定められた基本アシスト電流を最大値Ｉｍａｘで制限するように制御してもよい。
【００３９】
この場合、例えば図１１，図１２に示すように、モータ角速度が所定の値以上になるとそれに対応して、電流最大値Ｉｍａｘが減少するように定められ、操舵トルクが所定の値以上の範囲において、アシスト電流が電流最大値Ｉｍａｘによって制限される。つまり、電流最大値Ｉｍａｘは、モータ角速度の大きさ｜ω｜によって定まる値であり、｜ω｜＜ωｔｈの場合にはＩｍａｘは一定の値をとるが、｜ω｜がωｔｈを超えると、所定値ω２に達するまで（ωｔｈ≦｜ω｜＜ω２）は、モータ角速度の大きさ｜ω｜の増加に伴って、線形に減少する。また、所定値ω２以上になると、電流最大値Ｉｍａｘは最低値Ｉ１となり、結果としてアシスト電流Ｉｂも最低値Ｉ１となる。
【００４０】
また例えば、上記実施形態では、電動パワーステアリングを用いた操舵装置を例として挙げているが、電動パワーステアリングの代わりにステアバイワイヤ方式のパワーステアリングや、油圧方式のパワーステアリングの操舵装置に用いてもよい。
つまり、例えば操舵用のアクチュエータにより操舵輪を転舵するステアバイワイヤ方式の場合、図１３に示すように、ＥＣＵ４が操舵トルク及び操舵速度の各情報を読み込みハンドルに付設された操舵反力付与機構（操舵反力調整機構）に働きかけることによって、操舵反力の調整制御を行うように構成すればよい。
【００４１】
また、例えば油圧方式のパワーステアリングの場合、図１４に示すように、ＥＣＵ４が操舵トルク及び操舵速度の各情報を読み込み、油圧装置に働きかけることで、操舵反力の調整制御を行うように構成すればよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の車両用操舵制御装置（請求項１〜３）によれば、パワーステアリング機構の標準的なセンサのみを利用して、走行時の急操舵を抑制することような操舵反力特性を得ることができる。つまり、低コストで車両の挙動に応じて操舵アシスト力（操舵反力）の制御を適切に行うことができるという利点がある。
【００４３】
また、操舵反力を決定する時に、操舵速度だけでなく操舵トルクも考慮するため、例えばハンドルの切り込み方向への操舵アシストとハンドルの戻し方向への操舵アシストとを区別することも可能になり、車両挙動を安定化させるためのドライバのハンドル切り戻しを阻害することがない。また、重心位置の高い車両においては、急ハンドルに対して操舵反力を高めることで、車両の過度のロールを抑制することができる。
また、パワーステアリング機構の標準的なセンサのみを利用しているため、装置の信頼性を高めることができ、故障の可能性を低めることができる。
【００４４】
また、請求項２記載の車両用操舵制御装置によれば、さらに、電動パワーステアリング機構であるため、制御が容易であり、応答性良く制御を行うことができる。
【００４５】
また、請求項３記載の車両用操舵制御装置によれば、操舵反力付与装置が備えられているため、制御が容易であり、応答性良く制御を行うことができる。
また、請求項４記載の車両用操舵制御装置によれば、さらに、操舵速度と操舵トルクとの大きさに応じた適切な操舵反力が与えられるため、車両が不安定な状態に陥ることを未然に防ぐことができるという利点がある。
【００４６】
また、請求項５記載の車両用操舵制御装置によれば、誤って過剰なハンドル操作を行った場合にも、その度合いに応じて適切な操舵反力が与えられるため、操舵操作を適切に行うように案内することができ、車両の走行挙動を安定させることができるという利点がある。
また、請求項６，７記載の車両用操舵制御装置によれば、操舵速度を確実に検出して制御を実施することができるという利点がある。
【００４７】
また、請求項８記載の車両用操舵制御装置によれば、電動モータの角速度を検出するためのセンサが必要なくなり、コストを低く抑えることができる。
また、モータ端子間電圧センサ及びモータ供給電流センサは電動パワーステアリング機構に用いられる標準的なセンサであるため、故障率の発生を低く抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置による基本アシスト制御を説明するマップである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるダンピング制御を説明するマップである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置による付加ダンピングを説明するマップである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置による付加ダンピングを説明するマップである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるところのハンドル角と時間変化を説明するマップである。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる車両用操舵制御装置による操舵制御を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流の低減を説明するマップである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流の低減を説明するマップである。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる車両用操舵制御装置による操舵制御を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流最大値の低減を説明するマップである。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる車両用操舵制御装置によるアシスト電流最大値の低減を説明するマップである。
【図１３】本発明に適用しうる操舵系の他の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明に適用しうる操舵系の他の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 操舵輪
２ ステアリングホイール（ハンドル）
３ 電動モータ
４ ＥＣＵ
５ モータ駆動回路
６ 操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
７ 車速センサ
８ モータ角速度推定手段（操舵速度検出手段）
９ モータ電流センサ
１０ モータ端子間電圧センサ
１１ 基本アシスト量設定手段
１２ ダンピング（アシスト低減）量設定手段
１３ 摩擦補償量設定手段
１４ 慣性補償量設定手段
１５ バッテリ
１６ 電動パワーステアリング機構（操舵反力調整機構）
Claims (8)
- 車両の操舵反力を調整しうる操舵反力調整機構と、
操舵操作によって入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
該操舵操作の際の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
該操舵トルク検出手段により検出された該操舵トルクが予め設定された所定トルク値以上で且つ該操舵速度検出手段により検出された該操舵速度が予め設定された所定速度値以上の場合に、該操舵反力調整機構による該操舵反力を増加させる制御手段と、
をそなえていることを特徴とする、車両用操舵制御装置。 - 該操舵反力調整機構は、電動パワーステアリング機構であることを特徴とする、請求項１記載の車両用操舵制御装置。
- 該車両が、ステアバイワイヤ方式の操舵装置をそなえていると共に、操舵反力を模擬的に与える操舵反力付与機構をそなえ、
該操舵反力調整機構は、該操舵反力付与機構である
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用操舵制御装置。 - 該制御手段は、該操舵トルクが該所定トルク値以上で且つ該操舵速度が該所定速度値以上の場合に、該操舵トルクと該操舵速度とに応じて、該操舵反力を設定する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。 - 該制御手段は、該操舵トルクが大きいほど該操舵反力の増加量を大きく設定し、該操舵速度が速いほど該操舵反力の増加量を大きく設定することを特徴とする、請求項４記載の車両用操舵制御装置。
- 該操舵速度検出手段は、操舵操作されるステアリングホイール又はステアリングシャフトの角速度を該操舵速度として検出する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。 - 該操舵速度検出手段は、該電動パワーステアリング機構にそなえられた電動モータの角速度を該操舵速度として検出する
ことを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。 - 該操舵速度検出手段は、該電動モータの角速度を、該電動モータの端子間電圧と該電動モータへの供給電流とから推定する
ことを特徴とする、請求項７記載の車両用操舵制御装置。
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