JP4419109B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、操舵トルクに応じて駆動制御される操舵用アクチュエータからの駆動力をステアリング機構に伝達することにより操舵補助を行うパワーステアリング装置や、ステアリングホイールなどの操作手段の操作に基づき、この操作手段との機械的な結合を持たないステアリング機構を操舵用アクチュエータにより駆動する構成の車両用操舵装置などに適用される制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動モータからの駆動力をギアまたは油圧装置を介してステアリング機構に伝達することによって操舵補助を行うパワーステアリング装置が、車両に搭載されて用いられている。電動モータは、たとえば、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに応じて設定された目標電流値に基づいてフィードバック制御されるようになっており、これにより、操舵トルクに応じた操舵補助力（目標電流値に相当する力）がステアリング機構に与えられる。目標電流値は、操舵トルクが大きいほど大きく定められ、これにより、操舵トルクの大小に応じた操舵補助力がステアリング機構に与えられる。
【０００３】
一方、ステアリングホイールと舵取り車輪を転舵するためのステアリング機構との機械的な結合を無くし、ステアリングホイールの操作方向および操作量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、ステアリング機構に電動モータ等のアクチュエータからの駆動力を与えるようにした車両用操舵装置が提案されている（たとえば、特開平９−１４２３３０号公報参照）。このような車両用操舵装置を以下では、「ステア・バイ・ワイヤシステム」と呼ぶ。
【０００４】
ステア・バイ・ワイヤシステムにおいては、ステアリングホイールの操作とステアリング機構の動作との関係を電気的制御によって、自由に変更することができるので、車両の運転性能を飛躍的に向上できるものと期待されている。
たとえば、ステアリングホイールの操作トルクまたは操舵角に対応する目標ヨーレートまたは目標横加速度を求め、これらに基づいてステアリング機構の動作を制御することによって、車両の姿勢制御を行うことができ、操舵に対する車両の運動特性を最適化できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、車両がコーナーを走行する場合の、車両位置の軌跡、すなわちライン取りの例を示す図である。図９(ａ)は、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合の車両位置の軌跡を示す。また、図９(ｂ)は、可能な限り直線的なラインに沿ってコーナーを通過しようとする運転者のライン取りを示す。
図９(ａ)に示すような忠実なライン取りをする運転者の場合には、ステアリングホイールを操作するときの操舵角が大きくなり、さらに、操舵角速度および車両のヨーレートも大きくなる。これ対して、図９(ｂ)のようなライン取りをする傾向の運転者の場合には、操舵角、操舵角速度およびヨーレートはいずれも小さくなる傾向にある。
【０００６】
車両にパワーステアリング装置またはステア・バイ・ワイヤシステムのいずれが装備されている場合であっても、図９(ａ)に示す忠実なライン取りをする傾向の運転者の場合の方が、図９(ｂ)に示すような直線的なライン取りをする運転者に比較して、操舵負担が大きくなる。これは、パワーステアリング装置においては、操舵トルクに対する操舵補助力の特性であるアシスト特性には、運転者のライン取りの傾向が反映されないからである。また、ステア・バイ・ワイヤシステムにおいては、ステアリングホイールの操舵角に対するタイヤの転舵角の関係であるギア比が、運転者のライン取りの傾向とは無関係に設定されるからである。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、コーナリング時における運転者個々の操舵傾向に応じて適切な駆動力をステアリング機構に与えることができ、これにより、操舵フィーリングを向上することができる車両用操舵制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ステアリング機構（３３；３）に与えるべき駆動力を発生する操舵用アクチュエータ（５０；２）を操作手段（３１；１）の操作に応じて制御する車両用操舵制御装置であって、操舵用アクチュエータを所定の制御特性に従って制御するアクチュエータ制御手段（４１；２０）と、上記操作手段の操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムを作成し、上記ヒストグラムのピークに対応する上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートの値であるピーク対応値の絶対値を出力するヒストグラム作成手段（４４，Ｓ１，Ｓ２；２０，Ｓ１１，Ｓ１２）と、このヒストグラム作成手段の出力に基づいて、上記アクチュエータ制御手段における制御特性を変更する制御特性変更手段（４３，Ｓ３〜Ｓ６；２０，Ｓ１３〜Ｓ１６）とを含み、上記制御特性変更手段は、上記ピーク対応値の絶対値を予め定めた基準値と大小比較する手段を有し、上記ピーク対応値の絶対値が基準値未満の場合には上記制御特性を通常特性とし、上記ピーク対応値の絶対値が基準値以上の場合には、上記制御特性を、上記通常特性よりも運転者の操舵負担を軽減する負担軽減特性とするものである、車両用操舵制御装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００９】
この構成によれば、ステアリングホイールなどの操作手段の操舵角もしくは操舵角速度または車両のヨーレートの分布（ヒストグラム）が求められる。操舵角もしくは操舵角速度または車両のヨーレートの分布（ヒストグラム）は、コーナリング時における運転者の操舵傾向、すなわち、ライン取りに対応している。具体的には、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムは、比較的大きな操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートの値においてピークをとる。これに対して、可能な限り直線的なライン取りでコーナーを通過しようとする運転者の場合には、操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムにおけるピークは、比較的小さな値に対応する位置に現れる。
【００１０】
そこで、操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムにおけるピーク位置に基づいて、操舵用アクチュエータの制御特性を変更することとすれば、運転者の操舵傾向に適応した駆動力をステアリング機構に与えることができるので、どのような操舵傾向を有する運転者であっても良好な操舵フィーリングを得ることができる。
この発明では、ヒストグラム作成手段は、上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートのヒストグラムを作成し、上記ヒストグラムのピークに対応する上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートの値であるピーク対応値の絶対値を出力する。そして、制御特性変更手段は、当該ピーク対応値の絶対値を予め定めた基準値と大小比較する手段（Ｓ５；Ｓ１５）を有する。すなわち、上記ピーク対応値の絶対値が基準値よりも大きいか小さいかに基づいて、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者であるか、それとも、可能な限り直線的なラインでコーナーを通過しようとする傾向の運転者であるかを判断することができる。そこで、制御特性変更手段は、上記ピーク対応値と基準値との比較結果に基づいて操舵用アクチュエータの制御特性を変更する。これにより、とくに、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合に、その操舵負担を軽減することができる。
【００１１】
この発明の車両用操舵制御装置は、操舵用アクチュエータが発生する駆動力を、直接的に、またはギア機構もしくは油圧装置のような適当な駆動力伝達機構を介して、ステアリング機構に伝達する構成の車両用操舵装置に適用することができる。このような車両用操舵装置は、操作手段の操作力を機械的にステアリング機構に伝達する構成において、操舵補助力をステアリング機構に与えるパワーステアリング装置であってもよい。また、上記車両用操舵装置は、操作手段とステアリング機構とが機械的な結合を持たず、操作手段の操作を電気的に検出して、この検出結果に基づいて操舵用アクチュエータを駆動制御することによりステアリング機構を駆動する、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムであってもよい。
【００１２】
また、上記ヒストグラム作成手段は、たとえば、操作手段に関連して設けられた操舵角センサ（３６；１１）の出力信号を一定のサンプリング周期ごとにサンプリングし、このサンプリングされた操舵角の値ごとの度数を計数して一定時間ごとのヒストグラムを繰り返し作成する手段であってもよい。また、ヒストグラム作成手段は、操舵角センサの出力から操舵角速度を演算し、この演算された操舵角速度の値ごとの度数を求めて操舵角速度の一定時間ごとのヒストグラムを繰り返し作成するものであってもよい。さらには、ヒストグラム作成手段は、ヨーレート検出手段（１６）の出力をサンプリングして、一定時間ごとのヨーレートのヒストグラムを繰り返し作成するものであってもよい。 請求項２記載の発明は、上記負担軽減特性は、上記操舵用アクチュエータが上記通常特性のときよりも大きな駆動力を発生する負担軽減アシスト特性である、請求項１記載の車両用操舵装置である。
請求項３記載の発明は、上記操舵用アクチュエータは、車両の舵取り車輪を転舵させるものであり、上記制御特性は、上記操作手段の操作角に対する上記舵取り車輪の転舵角の関係であるギア比特性であり、上記負担軽減特性は、操作角の増大に伴う転舵角の立ち上がりが上記通常特性のときよりも急峻な負担軽減ギア比特性である、請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係るパワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作手段としてのステアリングホイール３１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト３２を介して、ステアリング機構３３に伝達される。ステアリング機構３３には、操舵用アクチュエータとしての電動モータ５０から発生する駆動力が、ギア機構やボールねじ機構などの駆動力伝達機構を介して、操舵補助力として、伝達されるようになっている。
【００１４】
ステアリングシャフト３２は、ステアリングホイール３１側に結合された入力軸３２Ａと、ステアリング機構３３側に結合された出力軸３２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸３２Ａおよび出力軸３２Ｂは、トーションバー３４によって互いに連結されている。トーションバー３４は、操舵トルクＴに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ３５によって検出されるようになっている。このトルクセンサ３５の出力信号は、コントローラ４０（ＥＣＵ）に入力されている。
【００１５】
コントローラ４０は、トルクセンサ３５によって検出される操舵トルクＴに応じた駆動電流を電動モータ５０に与え、操舵トルクＴに応じた操舵補助力がステアリング機構３３に与えられるように、電動モータ５０を駆動制御する。このコントローラ４０には、トルクセンサ３５の出力信号のほかにも、ステアリングホイール３１の回転角としての操舵角θを検出する舵角センサ３６と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の車速Ｖを検出する車速センサ３７との各出力信号も入力されている。
【００１６】
コントローラ４０は、内部に備えられたマイクロコンピュータによるプログラム処理によって、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じた目標電流値Ｉを設定するアシスト制御部４１、このアシスト制御部４１によって設定された目標電流値Ｉに基づいて電動モータ５０をフィードバック制御するモータ制御部４２、アシスト制御部４１における操舵トルク対目標電流値特性であるアシスト特性を変更するためのアシスト特性変更部４３、ならびに操舵角θの分布を表すヒストグラムを作成するヒストグラム作成部４４の各機能を実現するようになっている。
【００１７】
ヒストグラム作成部４４は、一定のサンプリング周期ごとに舵角センサ３６が出力する操舵角θを取り込み、その値ごとの度数を計数する。これに基づいて、一定の時間（たとえば、５秒）内における操舵角θの分布を表すヒストグラムを繰り返し作成する。
このヒストグラムの例は、図２に示されている。図２(ａ)は、図９(ａ)に示すようなコーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合の操舵角θのヒストグラムを示す。これ対して、図２(ｂ)は、図９(ｂ)に示すような直線的なライン取りをする運転者の場合の操舵角θのヒストグラムを示す。
【００１８】
図２(ａ)(ｂ)の比較から理解されるように、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には、操舵角θのヒストグラムにおいて、操舵角θの絶対値の比較的大きな値に対応する位置にピークが現れる。これに対して、直線的なライン取りでコーナーを通過しようとする運転者の場合には、比較的小さな操舵角の絶対値に対応する位置において、ヒストグラムにピークが現れる。
そこで、ヒストグラム作成部４４は、操舵角θのヒストグラムにおけるピークに対応した操舵角θ（ピーク対応値）の絶対値（以下「ピーク操舵角」という。）θ１，θ２（ただし、θ１，θ２＞０。総称するときには、「θp」という。）を出力する。このピーク操舵角θpは、アシスト特性変更部４３に与えられる。
【００１９】
アシスト特性変更部４３は、ヒストグラム作成部４４から与えられるピーク操舵角θpと予め定めた基準値θref（θref＞０）とを比較する。この基準値θrefは、図９(ａ)(ｂ)に示された２つのライン取りの中間的なライン取りでコーナーを通過する場合におけるヒストグラムのピークに対応するように設定されている。そのため、コーナーに忠実なライン取りをした場合におけるピーク操舵角θ１は、基準値θref以上の値をとる。これ対して、直線的なライン取りでコーナーを通過した場合におけるピーク操舵角θ２は、基準値θrefよりも小さな値をとる。つまり、ヒストグラムのピーク操舵角θpと基準値θrefとの比較結果は、運転者がどのような操舵傾向でコーナーを通過するかを表すことになる。
【００２０】
アシスト特性変更部４３は、ヒストグラム作成部４４から与えられるピーク操舵角θpが基準値θrefよりも小さい場合には、通常のアシスト特性に従って電動モータ５０を制御すべきことを表す指令信号をアシスト制御部４１に与える。これに対して、ヒストグラム作成部４４から与えられるピーク操舵角θpが基準値θref以上の場合には、アシスト制御部４１に対して、通常よりも大きな操舵補助力を発生させるアシスト特性（以下、「負担軽減アシスト特性」という。）に従って電動モータ５０を制御すべきことを表す指令信号を与える。
【００２１】
図４は、アシスト制御部４１におけるアシスト特性を表す図である。この図４において、曲線Ｌ０は通常のアシスト特性を示し、曲線Ｌ１は、負担軽減アシスト特性を示す。アシスト制御部４１は、曲線Ｌ０またはＬ１で表されたいずれかのアシスト特性に従い、操舵トルクＴの大小に応じて電動モータ５０の目標電流値Ｉを定める。この目標電流値Ｉがモータ制御部４２に与えられることにより、電動モータ５０は、操舵トルクＴに対応した適切な操舵補助力をステアリング機構３３に与えることになる。
【００２２】
操舵トルクＴが零付近の値をとる場合には、大きな操舵補助力は必要ではないので、目標電流値Ｉは零に近いごく小さな値をとる。曲線Ｌ０に従う通常のアシスト特性においては、操舵トルクＴの増加に伴って目標電流値Ｉは比較的緩やかに増加するようになっている。これに対して、曲線Ｌ１に従う負担軽減アシスト特性においては、操舵トルクＴの増加に伴って目標電流値Ｉが比較的急峻に立ち上がるように設定されている。これにより、アシスト制御部４１が曲線Ｌ１に従う負担軽減アシスト特性を採用する場合には、通常の場合よりも大きな操舵補助力がステアリング機構３３に与えられて、運転者の操舵負担が軽減される。
【００２３】
この実施形態では、ヒストグラム作成部４４において作成されたヒストグラムのピーク操舵角θpが基準値θref以上の場合、すなわち図９(ａ)に示すようにコーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、曲線Ｌ１に従う負担軽減アシスト特性が採用される。これにより、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の操舵負担が軽減されることになる。
ヒストグラム作成部４４は、操舵角θのヒストグラムを作成する代わりに、操舵角θの微分値である操舵角速度θ′のヒストグラムを作成するものであってもよい。操舵角速度θ′のヒストグラムの例は図３(ａ)(ｂ)に示されている。図３(ａ)は、図９(ａ)に示すようにコーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合に得られる操舵角速度θ′のヒストグラムを示す。これ対して、図３(ｂ)は、図９(ｂ)に示すような直線的なライン取りをする運転者の場合に得られる操舵角速度θ′のヒストグラムを示す。
【００２４】
図３(ａ)(ｂ)の比較から理解されるように、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には、ステアリングホイール３１を大きく操作しなければならないから、それに応じて操舵角速度θ′の絶対値も大きくなる。そのため、操舵角速度θ′のヒストグラムにおいては、比較的大きな絶対値の操舵角速度θ′の位置にピークが現れる。これに対して、直線的なライン取りをする運転者の場合には、ステアリングホイール３１の操作量が少ないから、それに応じて操舵角速度θ′の絶対値も小さくなる傾向にある。そのため、操舵角速度θ′のヒストグラムにおけるピークは、比較的小さな絶対値の操舵角速度θ′の位置に現れる。
【００２５】
したがって、ヒストグラム作成部４４が操舵角速度θ′のヒストグラムのピークに対応した操舵角速度（ピーク対応値）の絶対値（以下「ピーク操舵角速度」という。）θ′１，θ′２（ただし、θ′１，θ′２＞０．以下総称するときには「θ′p」という。）を出力するようにしておけば、アシスト特性変更部４３においては、ピーク操舵角速度θ′pと、これに対応した基準値θ′ref（θ′ref＞０）とを比較し、その比較結果に対応した指令信号をアシスト制御部４１に与えればよい。この場合の基準値θ′refは、操舵角θのヒストグラムを作成する場合と同じく、図９(ａ)(ｂ)の両ライン取りの中間的なライン取りでコーナーを通過する運転者の場合の操舵角速度θ′のヒストグラムにおけるピークに対応した値とすればよい。
【００２６】
図５は、コントローラ４０の動作を説明するためのフローチャートである。まず、ヒストグラム作成部４４において、操舵角θ（または操舵角速度θ′）が一定のサンプリング周期ごとにサンプリングされ、それらの各値の度数が一定の時間（たとえば、５秒）にわたって計数される。これにより、操舵角θ（または操舵角速度θ′）のヒストグラムが作成される（ステップＳ１）。このヒストグラムが完成すると、ヒストグラム作成部４４は、作成されたヒストグラム中のピーク位置（すなわち、ピーク操舵角θp（またはピーク操舵角速度θ′p））を検出する（ステップＳ２）。
【００２７】
コーナーの曲率やライン取りによっては、ヒストグラムにピークが存在しない場合もあるから、この場合には、ピークが存在しない旨を表す信号（たとえば、θp＝０（またはθ′p＝０）を表す信号）をアシスト特性変更部４３に与える。
アシスト特性変更部４３は、まず、ヒストグラムにおけるピークの有無を判断し（ステップＳ３）、ピークがなければ、通常のアシスト特性（図４における曲線Ｌ０）に従って目標電流Ｉを設定すべきことを表す指令信号をアシスト制御部４１に与える（ステップＳ４）。
【００２８】
一方、ヒストグラム作成部４４から有意な値（たとえば、零以外の値）のピーク操舵角θp（またはピーク操舵角速度θ′p）が与えられると（ステップＳ３のＹＥＳ）、これに対応する基準値θref（またはθ′ref）との比較が行われる（ステップＳ５）。ピーク操舵角θp（またはピーク操舵角速度θ′p）が基準値θref（またはθ′ref）以上の場合には、図４において曲線Ｌ１で示す負担軽減アシスト特性を選択すべき旨を表す指令信号をアシスト制御部４１に与える（ステップＳ６）。これに対して、ピーク操舵角θref（またはピーク操舵角速度θ′p）が基準値θref（またはθ′ref）未満である場合には、図４において曲線Ｌ０で示す通常のアシスト特性を選択すべき旨を表す指令信号をアシスト制御部４１に与える（ステップＳ４）。
【００２９】
このようにしてアシスト制御部４１が従うべきアシスト特性が定まると、アシスト制御部４１は、操舵トルクＴおよび車速Ｖに基づいて目標電流値Ｉを定める（ステップＳ７）。こうして定められた目標電流値Ｉに基づき、モータ制御部４２が電動モータ５０をフィードバック制御することになる（ステップＳ８）。
アシスト制御部４１は、操舵トルクＴに対する目標電流値Ｉのテーブルを、たとえば複数の車速域に対応して複数個有している。これにより、高速走行中には操舵補助力を小さくするとともに、低速走行中または停止時においては大きな操舵補助力を電動モータ５０から発生させることができるようにしている。ただし、図４においては、一つの車速域におけるアシスト特性のみが示されている。
【００３０】
以上のように、この実施形態によれば、運転者のコーナリング時における操舵傾向が、操舵角θ（または操舵角速度θ′）のヒストグラムのピーク位置に基づいて判断される。この判断結果に基づいて、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には操舵補助力を大きくして、運転者の操舵負担を軽減するようにしている。また、直線的なライン取りでコーナーを通過する運転者の場合には、通常のアシスト特性を採用して、過度な操舵補助が行われないようにしている。このようにして、個々の運転者の操舵傾向に良好に対応して適切な操舵補助力をステアリング機構３３に与えることができる。その結果、いずれの操舵傾向を有する運転者においても、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３１】
図６は、この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール（操作手段）１の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２の動作をステアリングギア３によって前部左右車輪４（舵取り車輪）の転舵運動に変換することによって、ステアリングホイール１とステアリングギア３とを機械的に連結することなく操舵を達成するステア・バイ・ワイヤシステムである。この場合に、操舵用アクチュエータ２およびステアリングギア３などにより、ステアリング機構が構成されている。
【００３２】
操舵用アクチュエータ２は、たとえば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。ステアリングギア３は、操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換する運動変換機構（ボールねじ機構など）を有する。ステアリングロッド７の運動は、タイロッド８を介してナックルアーム９に伝達され、このナックルアーム９の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム９に支持された車輪４の転舵が達成される。
【００３３】
ステアリングホイール１は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト１０に連結されている。この回転シャフト１０には、ステアリングホイール１に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ１９が付設されている。具体的には、反力アクチュエータ１９は、回転シャフト１０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。
回転シャフト１０のステアリングホイール１とは反対側の端部には、渦巻きばねなどからなる弾性部材３０が車体との間に結合されている。この弾性部材３０は、反力アクチュエータ１９がステアリングホイール１にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、ステアリングホイール１を直進操舵位置に復帰させる。
【００３４】
ステアリングホイール１の操作入力値を検出するために、回転シャフト１０の回転角に対応する操舵角δｈを検出するための操舵角センサ１１が設けられている。また、回転シャフト１０には、ステアリングホイール１に加えられた操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ１２が設けられている。
一方、操舵用アクチュエータ２の出力値を検出するための出力値センサとして、車輪４の転舵角δを検出する転舵角センサ１３が設けられている。この転舵角センサ１３は、操舵用アクチュエータ２によるステアリングロッド７の作動量を検出するポテンショメータなどで構成することができる。
【００３５】
操舵角センサ１１、トルクセンサ１２および転舵角センサ１３は、コンピュータを含むステアリング系制御装置２０（舵取り制御手段）に接続されている。この制御装置２０には、さらに、車両の横加速度Ｇｙを検出するための横加速度センサ１５と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１６と、車速Ｖを検出する速度センサ１４とが接続されている。なお、横加速度Ｇｙおよびヨーレートγに相関する変量として、操舵角δｈと車速Ｖ以外に、たとえば、車輪速を検出するセンサを制御装置２０に接続してもよい。
【００３６】
制御装置２０は、駆動回路２２，２３を介して操舵用アクチュエータ２と反力アクチュエータ１９とを制御する。
より具体的には、制御装置２０は、操舵角センサ１１が検出する操舵角δｈに対応した転舵角δが達成されるように操舵用アクチュエータ２を制御するための舵取り制御を実行する。さらに、制御装置２０は、たとえば、ヨーレートセンサ１６および横加速度センサ１５によってそれぞれ検出される車両のヨーレートγおよび横加速度Ｇｙに基づいて、車両の挙動の安定化のための姿勢制御を、操舵用アクチュエータ２の駆動による舵取り制御によって実現するようになっていてもよい。すなわち、たとえば、車両がスピンしそうになったような場合に、操舵用アクチュエータ２の制御によってすみやかにカウンターステア状態に導くなどして、車両姿勢の立て直しを図るようにしてもよい。
【００３７】
制御装置２０は、操舵角δｈに対する転舵角δの関係であるギア比を任意に設定することができる。図７は、このようなギア比の設定例を説明するための図である。制御装置２０は、たとえば、操舵角δｈと転舵角δとが比例するような一定のギア比を設定することができる（曲線Ｌ１０）。これに対して、制御装置２０は、必要に応じて、曲線Ｌ１１で示すように、比較的大きな操舵角δｈに対してはギア比を変更して、操舵角δｈの増大に伴って転舵角δが比較的急峻に立ち上がるようなギア比特性（負担軽減ギア比特性）を設定することもできる。
【００３８】
この実施形態においては、図９(ａ)に示すようなコーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、曲線Ｌ１１に示す負担軽減ギア比特性が自動的に選択され、図９(ｂ)に示すような直線的なライン取りをする運転者の場合には、曲線Ｌ１０に示すような通常のギア比特性が自動的に選択される。
図８は、制御装置２０におけるギア比特性の選択に係る処理を説明するためのフローチャートである。制御装置２０は、操舵角δｈを一定のサンプリング周期ごとに取り込み、その値ごとの度数を一定時間（たとえば、５秒）にわたって計数し、ヒストグラムを繰り返し作成する（ステップＳ１１）。これに代えて、制御装置２０は、操舵角δｈの微分値である操舵角速度δｈ′のヒストグラムを作成してもよい。この場合に作成されるヒストグラムは、操舵角δｈの場合は図２(ａ)(ｂ)に示された操舵角θについてのヒストグラムと同様のものとなる。また、操舵角速度δｈ′のヒストグラムが作成される場合には、このヒストグラムは図３(ａ)(ｂ)に示された分布と同様のものとなる。
【００３９】
次に、制御装置２０は、作成されたヒストグラムのピークを検出する（ステップＳ１２）。すなわち、ヒストグラムのピークに対応した操舵角δｈ（ピーク対応値）の絶対値Ｐ（ただし、Ｐ＞０．以下「ピーク操舵角Ｐ」という。）またはピークに対応した操舵角速度δｈ′（ピーク対応値）の絶対値Ｐ′（ただし、Ｐ′＞０。以下「ピーク操舵角速度Ｐ′」という。）を検出する。車両が通過するコーナーの形状やライン取りによってはヒストグラムにピークが表れない場合もある。もしもヒストグラムにピークが表れない場合には（ステップＳ１３のＮＯ）、図７において曲線Ｌ１０で示す通常のギア比特性が採用される（ステップＳ１４）。
【００４０】
これ対して、ヒストグラムにピークが現れる場合には（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ピーク操舵角Ｐ（またはピーク操舵角速度Ｐ′）とこれに対応した基準値Ｐref（＞０））（またはＰ′ref（＞０））とが大小比較される（ステップＳ１５）。ピーク操舵角Ｐ（またはピーク操舵角速度Ｐ′）が基準値Ｐref（またはＰ′ref）以上の場合には（ステップＳ１５のＹＥＳ）、図７において曲線Ｌ１１で示す負担軽減ギア比特性が採用される（ステップＳ１６）。すなわち、ステアリングホイール１を比較的大きく切り込むことにより操舵角δｈが大きくなった場合には、車輪４が速やかに転舵され、これにより運転者の操舵負担が軽減される。
【００４１】
もしも、ヒストグラムにおけるピーク操舵角Ｐ（またはピーク操舵角速度Ｐ′）が基準値Ｐref（またはＰ′ref）よりも小さければ（ステップＳ１５のＮＯ）、図７において曲線Ｌ１０で示す通常のギア比特性が採用されるから（ステップＳ１４）、車輪４の転舵角δが過度に大きくなることはない。
基準値ＰrefまたはＰ′refは、上述の第１の実施形態における基準値θrefまたはθ′refと同様な値に定められている。すなわち、基準値ＰrefまたはＰ′refは、図９(ａ)(ｂ)おける２つのライン取りの中間的なライン取りでコーナーを通過する運転者の操舵傾向に対応した値とされている。したがって、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には、比較的大きなを操舵角δｈに対して、転舵角δを速やかに増大させることができるので、運転者の操舵負担を軽減することができる。これに対して、直線的なライン取りでコーナーを通過する運転者に対しては、大きな操舵角δｈに対しても転舵角δが速やかに増加することがないので、運転者の意思に反して車輪４が大きく転舵されるといったことがない。
【００４２】
このように、この実施形態によれば、ステア・バイ・ワイヤシステムにおいて、運転者の操舵傾向に適応した適切なギア比特性が設定されるので、どのような操舵傾向を有する運転者であっても良好な操舵フィーリングを得ることができる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の第１の実施形態においては、操舵角θまたは操舵角速度θ′のヒストグラムのピーク位置に基づき、２種類のアシスト特性が選択的に用いられることとしたけれども、たとえば、ヒストグラムのピークに対応したピーク操舵角θpまたはピーク操舵角速度θ′pを２つ以上の基準値と比較することにより、３種類以上のアシスト特性を選択することができるようにしてもよい。これにより、運転者の操舵傾向をより詳細に分析することができるから、操舵フィーリングをさらに向上することができる。
【００４３】
上述の第２の実施形態についても同様の変形が可能であり、操舵角δｈまたは操舵角速度δｈ′のヒストグラムにおけるピーク位置（すなわち、ピーク操舵角Ｐまたはピーク操舵角速度Ｐ′）を２つ以上の基準値と比較して、運転者の操舵傾向をより詳細に分析し、ギア比特性を２種類以上に変更するようにしてもよい。
【００４４】
また、上述の第１の実施形態においては、電動モータ５０が発生する駆動力が機械的な駆動力伝達機構を介してステアリング機構３３に伝達される構成について説明したが、たとえば、電動モータ５０により油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプにより圧送される作動油により駆動されるパワーシリンダーからの力をステアリング機構３３に伝達する構成としてもよい。
また、上述の実施形態においては、操舵角または操舵角速度のヒストグラムを求めることとしたが、車両のヨーレートも運転者の操舵傾向に対応した分布を有する。したがって、ヨーレートについてのヒストグラムを作成し、これを分析することによって、運転者の操舵傾向に対応したアシスト特性またはギア比特性が設定されるようにしてもよい。より具体的には、たとえば上述の第２の実施形態の構成において、ヨーレートセンサ１６の出力を一定時間にわたってサンプリングし、そのヒストグラムを作成して、このヒストグラム中のピーク位置に基づいて、ギア比特性を変更すればよい。この場合、ヨーレートのヒストグラムには、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、ヨーレートの絶対値の大きな値に対応する位置にピークが現れ、コーナーを直線的に通過するライン取りをする傾向の運転者の場合には、ヨーレートの絶対値の小さな値に対応する位置にピークが現れることになる。そこで、このピーク位置に相当するヨーレート（ピーク対応値）の絶対値を適当な基準値と比較することで、運転者の操舵傾向を分析できる。
【００４５】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図２】操舵角のヒストグラムの例を示す図である。
【図３】操舵角速度のヒストグラムの例を示す図である。
【図４】アシスト特性の例を示す図である。
【図５】電動モータの制御に関連する処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の第２の実施形態に係るステア・バイ・ワイヤシステムの構成を説明するための概念図である。
【図７】ギア比特性の設定例を説明するための図である。
【図８】ギア比特性を設定するための処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】コーナー通過時における運転者の操舵傾向の例を示す図である。
【符号の説明】
３１ ステアリングホイール
３３ ステアリング機構
３４ トーションバー
３５ トルクセンサ
３６ 舵角センサ
３７ 車速センサ
４０ コントローラ
４１ アシスト制御部
４２ モータ制御部
４３ アシスト特性変更部
４４ ヒストグラム作成部
５０ 電動モータ
１ ステアリングホイール
２ 操舵用アクチュエータ
３ ステアリングギア
１１ 操舵角センサ
１２ トルクセンサ
１３ 転舵角センサ
１６ ヨーレートセンサ
２０ ステアリング系制御装置
２２ 駆動回路

Claims (3)

1. ステアリング機構に与えるべき駆動力を発生する操舵用アクチュエータを操作手段の操作に応じて制御する車両用操舵制御装置であって、
   操舵用アクチュエータを所定の制御特性に従って制御するアクチュエータ制御手段と、
   上記操作手段の操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムを作成し、上記ヒストグラムのピークに対応する上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートの値であるピーク対応値の絶対値を出力するヒストグラム作成手段と、
   このヒストグラム作成手段の出力に基づいて、上記アクチュエータ制御手段における制御特性を変更する制御特性変更手段とを含み、
   上記制御特性変更手段は、上記ピーク対応値の絶対値を予め定めた基準値と大小比較する手段を有し、上記ピーク対応値の絶対値が基準値未満の場合には上記制御特性を通常特性とし、上記ピーク対応値の絶対値が基準値以上の場合には、上記制御特性を、上記通常特性よりも運転者の操舵負担を軽減する負担軽減特性とするものである、車両用操舵制御装置。
2. 上記負担軽減特性は、上記操舵用アクチュエータが上記通常特性のときよりも大きな駆動力を発生する負担軽減アシスト特性である、請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 上記操舵用アクチュエータは、車両の舵取り車輪を転舵させるものであり、
   上記制御特性は、上記操作手段の操作角に対する上記舵取り車輪の転舵角の関係であるギア比特性であり、
   上記負担軽減特性は、操作角の増大に伴う転舵角の立ち上がりが上記通常特性のときよりも急峻な負担軽減ギア比特性である、請求項１記載の車両用操舵装置。

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