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技術 操舵制御装置

出願人 株式会社ジェイテクト
発明者 西村昭彦
出願日 2016年3月4日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2016-042154
公開日 2017年9月7日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-154698
状態 特許登録済
技術分野 走行状態に応じる操向制御 交流電動機の制御一般
主要キーワード 理想モデル 各制御出力 バネ成分 位相補償制御 指令角速度 慣性係数 指令トルク値 補償成分
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

操舵角操舵角指令値への追従性能を維持した操舵制御装置を提供する。

解決手段

アシスト指令値演算部43は、基本アシスト制御量Tas*およびシステム安定化制御量Tdt*を加算した値を基礎として、第1のアシスト成分Ta1*を演算する。また、アシスト指令値演算部43には、ピニオン角指令値およびADAS指令角θa*の和である最終ピニオン角指令値とピニオン角θpとの間の偏差に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、第2のアシスト成分Ta2*を演算するピニオン角F/B制御部60が設けられている。アシスト指令値演算部43は、第1のアシスト成分Ta1*および第2のアシスト成分Ta2*の和に基づいて、アシスト指令値Ta*を出力する。アシスト指令値演算部43には、操舵トルク補償部80によって粘性および慣性による影響が低減された操舵トルクThが入力される。

概要

背景

車両の操舵機構モータ動力を付与することにより、運転者ステアリング操作補助する電動パワーステアリング装置EPS)が知られている。たとえば、特許文献1に記載のEPSは、運転者の操舵トルクに基づき運転者の操舵による制御量を演算している。

ところで、近年の車両には、ADAS(Advanced Driver Assistance Systems:先進運転支援システム)などの運転者の運転支援するシステムが搭載されている。このような車両のEPSでは、運転者の操舵感の向上や高度な運転支援を行うために、運転者の操舵による制御量とカメラレーダー等の計測手段が計測する自車両の周辺環境に基づき演算される制御量とに基づいてモータを制御するものがある。

概要

操舵角操舵角指令値への追従性能を維持した操舵制御装置を提供する。アシスト指令値演算部43は、基本アシスト制御量Tas*およびシステム安定化制御量Tdt*を加算した値を基礎として、第1のアシスト成分Ta1*を演算する。また、アシスト指令値演算部43には、ピニオン角指令値およびADAS指令角θa*の和である最終ピニオン角指令値とピニオン角θpとの間の偏差に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、第2のアシスト成分Ta2*を演算するピニオン角F/B制御部60が設けられている。アシスト指令値演算部43は、第1のアシスト成分Ta1*および第2のアシスト成分Ta2*の和に基づいて、アシスト指令値Ta*を出力する。アシスト指令値演算部43には、操舵トルク補償部80によって粘性および慣性による影響が低減された操舵トルクThが入力される。

目的

本発明の目的は、操舵角の操舵角指令値への追従性能を維持した操舵制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

操舵シャフトの入力側と出力側との捩れに応じて検出されるトルク信号に基づいて、アシスト力基礎成分演算する第1の演算部と、前記トルク信号に基づき、転舵輪転舵角換算可能な回転軸回転角指令値を演算して、前記回転角指令値に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、前記基礎成分に対する補償成分を演算する第2の演算部と、を備え、前記基礎成分に前記補償成分を加算することにより第1の指令値を演算し、前記第1の指令値に基づきアシスト力の発生源であるモータを制御する操舵制御装置において、運転支援のために自車両周辺環境情報に基づき外部で生成される第2の指令値を前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量に反映させる第3の演算部と、前記第2の指令値を前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量に反映させる場合、前記補償成分を演算するための前記トルク信号を増加または低減することにより補正するトルク信号補正部と、を備えている操舵制御装置。

請求項2

請求項1に記載の操舵制御装置において、前記トルク信号補正部は、前記第2の指令値を受け取った場合、前記トルク信号を前記第2の指令値に基づいて補正する操舵制御装置。

請求項3

請求項1に記載の操舵制御装置において、前記トルク信号補正部は、前記第2の指令値を受け取った場合、前記トルク信号を物理モデルに従って補正する操舵制御装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、前記第2の指令値は、運転支援のために用いられる、前記転舵輪の転舵角の目標値となる角度指令値であり、前記トルク信号補正部は、前記角度指令値を微分することにより演算される角速度指令値に基づいた粘性補償項を演算する粘性補償項演算部と、前記角速度指令値を微分することにより演算される角加速度指令値に基づいた慣性補償項を演算する慣性補償項演算部と、前記トルク信号、前記粘性補償項、および前記慣性補償項を加算する加算器と、を有している操舵制御装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、前記第2の指令値は、運転支援のために用いられる、前記転舵輪の転舵角の目標値となる角度指令値であり、前記第2の演算部は、前記トルク信号および前記基礎成分の和であるトルク指令値に基づいて、前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値を演算し、当該回転角指令値に前記角度指令値を加算することにより、前記補償成分を演算する操舵制御装置。

請求項6

請求項1〜5のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、前記モータは、前記操舵シャフトの回転に連動して直線運動することにより前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトに前記アシスト力を付与し、前記トルク信号は、前記操舵シャフトの一構成要素であるピニオンシャフトに設けられたトーションバーの一方側である前記入力側と他方側である前記出力側との捩れに応じて検出される操舵制御装置。

請求項7

請求項1〜6のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、前記トルク信号補正部は、予め定められた演算周期毎に前記第2の指令値を受け取って、前記トルク信号の補正を実行するものであり、前記トルク信号補正部は、前回の演算周期に演算された前記第2の指令値を今回の演算周期の前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量に反映させる場合、今回の演算周期で前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量の演算に用いられる前記トルク信号を補正する操舵制御装置。

技術分野

0001

本発明は、操舵制御装置に関する。

背景技術

0002

車両の操舵機構モータ動力を付与することにより、運転者ステアリング操作補助する電動パワーステアリング装置EPS)が知られている。たとえば、特許文献1に記載のEPSは、運転者の操舵トルクに基づき運転者の操舵による制御量を演算している。

0003

ところで、近年の車両には、ADAS(Advanced Driver Assistance Systems:先進運転支援システム)などの運転者の運転支援するシステムが搭載されている。このような車両のEPSでは、運転者の操舵感の向上や高度な運転支援を行うために、運転者の操舵による制御量とカメラレーダー等の計測手段が計測する自車両の周辺環境に基づき演算される制御量とに基づいてモータを制御するものがある。

先行技術

0004

特開2014−40178号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、運転支援により操舵機構の操舵角が変更されたとき、ステアリングホイール粘性や慣性によってトーションバー捩れてしまうため、運転者の操舵によらない操舵トルクが検出されてしまう。このため、EPSは、運転者の操舵によって発生する操舵トルクに加えて、運転支援によって発生する操舵トルクを加味して、運転者の操舵による制御量を演算する。運転者の操舵による制御量と運転支援による制御量とが互いに干渉する分、操舵角の操舵角指令値への追従性能が低下してしまう。

0006

本発明の目的は、操舵角の操舵角指令値への追従性能を維持した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

上記目的を達成しうる操舵制御装置は、操舵シャフトの入力側と出力側との捩れに応じて検出されるトルク信号に基づいて、アシスト力基礎成分を演算する第1の演算部と、前記トルク信号に基づき、転舵輪転舵角換算可能な回転軸回転角指令値を演算して、前記回転角指令値に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、前記基礎成分に対する補償成分を演算する第2の演算部と、を備え、前記基礎成分に前記補償成分を加算することにより第1の指令値を演算し、前記第1の指令値に基づきアシスト力の発生源であるモータを制御する操舵制御装置において、運転支援のために自車両周辺環境情報に基づき外部で生成される第2の指令値を前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量に反映させる第3の演算部と、前記第2の指令値を前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量に反映させる場合、前記補償成分を演算するための前記トルク信号を増加または低減することにより補正するトルク信号補正部と、を備えている。

0008

この構成によれば、トルク信号補正部が第2の指令値を受け取った場合、トルク信号を増加または低減することにより、第1の演算部および第2の演算部は補正されたトルク信号を用いて演算を実行する。このため、第2の指令値に基づいて運転支援が実行された場合であっても、操舵機構の回転軸の操舵角が変化することによってトルク信号が生じることによる回転角の回転角指令値への追従性能に対する影響を抑制できる。このため、運転者の操作によるトルク信号(操舵トルク)のみによって第1の指令値が演算されるため、回転角の回転角指令値への追従性能が維持される。また、運転者の操舵感の向上と高度な運転支援を両立することができる。

0009

上記の操舵制御装置において、前記トルク信号補正部は、前記第2の指令値を受け取った場合、前記トルク信号を前記第2の指令値に基づいて補正することが好ましい。
この構成によれば、トルク信号補正部は、操舵トルクを第2の指令値に基づいて補正することにより、補正されたトルク信号を演算できる。

0010

上記の操舵制御装置において、前記トルク信号補正部は、前記第2の指令値を受け取った場合、前記トルク信号を物理モデルに従って補正してもよい。
この構成によれば、トルク信号補正部は、トルク信号を物理モデルに従って補正することにより、補正されたトルク信号を演算できる。

0011

上記の操舵制御装置において、前記第2の指令値は、運転支援のために用いられる、前記転舵輪の転舵角の目標値となる角度指令値であり、前記トルク信号補正部は、前記角度指令値を微分することにより演算される角速度指令値に基づいた粘性補償項を演算する粘性補償項演算部と、前記角速度指令値を微分することにより演算される角加速度指令値に基づいた慣性補償項を演算する慣性補償項演算部と、前記トルク信号、前記粘性補償項、および前記慣性補償項を加算する加算器と、を有していることが好ましい。

0012

この構成によれば、トルク信号補正部は、トルク信号、粘性補償項、および慣性補償項を加算することにより、補正されたトルク信号を演算できる。
上記の操舵制御機構において、前記第2の指令値は、運転支援のために用いられる、前記転舵輪の転舵角の目標値となる角度指令値であり、前記第2の演算部は、前記トルク信号および前記基礎成分の和であるトルク指令値に基づいて、前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値を演算し、当該回転角指令値に前記角度指令値を加算することにより、前記補償成分を演算することが好ましい。

0013

この構成によれば、第2の演算部は、操舵角指令値に角度指令値を加算することにより、補償成分を演算できる。そして、この補償成分と基礎成分とを加算することにより、第1の指令値が演算される。

0014

上記の操舵制御機構において、前記モータは、前記操舵シャフトの回転に連動して直線運動することにより前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトに前記アシスト力を付与し、前記トルク信号は、前記操舵シャフトの一構成要素であるピニオンシャフトに設けられたトーションバーの一方側である前記入力側と他方側である前記出力側との捩れに応じて検出されることが好ましい。

0015

この構成によれば、転舵シャフトにアシスト力を付与する場合には、操舵シャフトにおけるトーションバーの入力側(上側)の部分の距離が長く重い分、トルク信号を補正する効果が大きい。

0016

上記の操舵制御機構において、トルク信号補正部は、所定の演算周期毎に前記第2の指令値を受け取って、前記トルク信号の補正を実行するものであり、前記トルク信号補正部は、前回の演算周期に演算された前記第2の指令値を今回の演算周期の前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量に反映させる場合、今回の演算周期で前記第1の指令値または前記第1の指令値に基づく前記モータを制御するための制御量の演算に用いられる前記トルク信号を補正することが好ましい。

0017

この構成によれば、前回の演算周期に演算された第2の指令値によって、今回の演算周期で第1の演算部および第2の演算部に入力されるトルク信号が補正されるため、今回の演算周期における操舵角の操舵角指令値へのフィードバック制御が追従しやすくなる。

発明の効果

0018

本発明の操舵制御装置によれば、操舵角の操舵角指令値への追従性能を維持できる。

図面の簡単な説明

0019

電動パワーステアリング装置(EPS)の概略構成図。
本実施形態のEPSにおける制御ブロック図。
基本アシスト制御演算およびアシスト勾配概要を示す説明図。
アシスト勾配に基づく位相補償制御の態様を示す説明図。
トルク微分値トルク微分基礎制御量との関係を示す説明図。
アシスト勾配とアシスト勾配ゲインとの関係を示す説明図。
ピニオン角F/B制御部の概略構成図。
操舵トルク補償部の概略構成図。
他の実施形態におけるEPSの概略構成図。

実施例

0020

以下、操舵制御装置をステアリング装置に適用した一実施形態について説明する。
図1に示すように、EPS1は運転者のステアリングホイール10の操作に基づいて転舵輪15を転舵させる操舵機構2、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構3、およびアシスト機構3を制御するECU(電子制御装置)40を備えている。

0021

操舵機構2は、ステアリングホイール10およびステアリングホイール10と一体回転するステアリングシャフト11を備えている。ステアリングシャフト11は、ステアリングホイール10と連結されたコラムシャフト11a、コラムシャフト11aの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト11b、およびインターミディエイトシャフト11bの下端部に連結されたピニオンシャフト11cを有している。ピニオンシャフト11cの下端部はラックアンドピニオン機構13を介してラックシャフト12に連結されている。したがって、操舵機構2では、ステアリングシャフト11の回転運動は、ピニオンシャフト11cの先端に設けられたピニオンギヤと、ラックシャフト12に形成されたラックからなるラックアンドピニオン機構13を介してラックシャフト12の軸方向(図1の左右方向)の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動は、ラックシャフト12の両端にそれぞれ連結されたタイロッド14を介して左右の転舵輪15にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪15の転舵角が変化する。

0022

アシスト機構3は、アシスト力の発生源であるモータ20を備えている。モータ20の回転軸21は、減速機構22を介してコラムシャフト11aに連結されている。減速機構22はモータ20の回転を減速し、当該減速した回転力をコラムシャフト11aに伝達する。すなわち、ステアリングシャフト11にモータ20の回転力(トルク)がアシスト力として付与されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。モータ20としては、たとえば、3相(U,V,W)の駆動電力に基づいて回転する3相ブラシレスモータが採用されている。

0023

ECU40は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づいてモータ20を制御する。各種のセンサとしては、たとえばトルクセンサ30、回転角センサ31、および車速センサ32がある。コラムシャフト11aには、トーションバー16が設けられている。トルクセンサ30はコラムシャフト11aに設けられ、回転角センサ31はモータ20に設けられている。トルクセンサ30は、運転者のステアリング操作に伴って生じる、コラムシャフト11aにおけるトーションバー16の上側の部分とコラムシャフト11aにおけるトーションバー16の下側の部分との捩れに基づいて、ステアリングシャフト11に付与される操舵トルク(トルク信号)Th0を検出する。回転角センサ31は、回転軸21の回転角θmを検出する。車速センサ32は、車両の走行速度である車速Vを検出する。ECU40は各センサの出力に基づいて、目標のアシスト力を設定し、実際のアシスト力が目標のアシスト力となるように、モータ20に供給される電流を制御する。

0024

次に、ECU40の構成を詳細に説明する。
図2に示すように、ECU40は、モータ制御信号駆動回路42に出力するマイコンマイクロコンピュータ)41と、そのモータ制御信号に基づいてモータ20に駆動電力を供給する駆動回路42とを備えている。

0025

なお、以下に示す制御ブロックは、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る。そして、マイコン41は、所定のサンプリング周期で各種の状態量を検出し、所定の周期ごとに以下の各制御ブロックに示される演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

0026

詳述すると、本実施形態のマイコン41は、上記操舵トルクThおよび車速Vに基づいて、モータ20に発生させるべきアシストトルク、すなわち目標アシスト力に対応したアシスト指令値Ta*を演算するアシスト指令値演算部43と、アシスト指令値Ta*に対応した電流指令値I*を演算する電流指令値演算部44とを備えている。また、マイコン41は、電流偏差dI(dI=I*−I)に実電流値Iを追従させるべく、電流偏差dIに基づく電流フィードバック制御を実行することにより、駆動回路42に出力されるモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部45を有している。

0027

具体的には、本実施形態の電流指令値演算部44は、その電流指令値I*としてd/q座標系のq軸電流指令値を演算する(d軸電流指令値はゼロ)。また、モータ制御信号生成部45には、電流指令値I*とともに、電流センサ46により実電流値Iとして検出される三相相電流値(Iu,Iv,Iw)、および回転角センサ31により検出される回転角θmが入力される。そして、電流指令値演算部44は、その各相電流値を回転角θmに従う回転座標としてのd/q座標写像し、このd/q座標系において電流フィードバック制御を実行することにより、そのモータ制御信号を生成する。

0028

つぎに、本実施形態におけるアシスト指令値演算部の演算態様について説明する。
図2に示すように、アシスト指令値演算部43は、そのアシスト指令値Ta*の基礎成分として基本アシスト制御量Tas*を演算する基本アシスト制御部51を備えている。また、アシスト指令値演算部43には、トルクセンサ30により検出される操舵トルクTh0の位相を遅らせる(進ませる)第1位相補償制御部52が設けられている。基本アシスト制御部51は、第1位相補償制御部52による位相補償後の操舵トルクTh’および車速Vに基づいて、アシスト指令値Ta*の基礎成分として基本アシスト制御量Tas*を演算する。なお、基本アシスト制御部51は、第1の演算部である。

0029

具体的には、図3に示すように、基本アシスト制御部51は、入力される操舵トルクTh’の絶対値が大きいほど、また車速Vが小さいほど、より大きな絶対値を有する基本アシスト制御量Tas*を演算する。操舵トルクTh’が大きいほど、アシスト勾配Ragが大きくなるように設計されている。なお、アシスト勾配Ragとは、操舵トルクTh’の変化に対する基本アシスト制御量Tas*の変化の割合(たとえば接線L1,L2の傾き)である。

0030

また、図2に示すように、本実施形態の基本アシスト制御部51は、操舵トルクTh’(および車速V)に応じたアシスト勾配Ragを第1位相補償制御部52および第2位相補償制御部53に出力する。第1位相補償制御部52は、入力されるアシスト勾配Ragに基づいて、位相補償制御の特性(たとえばフィルタ係数)を変更する。

0031

具体的には、図4に示すように、第1位相補償制御部52は、アシスト勾配Ragの上昇に応じて、位相補償後の操舵トルクTh’の位相が遅れるように(ゲインを低減するように)、その位相補償の特性を変更する。さらに、本実施形態では、モータ制御信号生成部45により実行される電流フィードバック制御を設計することにより、振動の発生を抑えて制御の安定性を確保しつつ、その電流制御応答性を高めて良好な操舵フィーリングの実現を図る構成になっている。

0032

また、図2に示すように、アシスト指令値演算部43は、入力される操舵トルクThの微分値(トルク微分値dTh)に基づく補償成分としてシステム安定化制御量Tdt*を演算する第2位相補償制御部53を備えている。第2位相補償制御部53は、トルク微分値dThおよびアシスト勾配Ragに基づいて、システム安定化制御量Tdt*を演算する。なお、微分器54は、入力される操舵トルクThを微分することにより、トルク微分値dThを演算する。

0033

具体的には、一例として図5に示すように、第2位相補償制御部53は、トルク微分値dThの絶対値が大きいほど、より絶対値の大きなトルク微分基礎制御量εdtを演算する。また、一例として図6に示すように、第2位相補償制御部53に入力されるアシスト勾配Ragに基づいて、アシスト勾配Ragの絶対値が大きい程、より小さな値となるように変化するアシスト勾配ゲインKagを演算する。アシスト勾配ゲインKagは、アシスト勾配Ragに対して反比例するように、「0」〜「1.0」の範囲で設定される値である。第2位相補償制御部53は、これらトルク微分基礎制御量εdtおよびアシスト勾配ゲインKagを乗算した値をシステム安定化制御量Tdt*として出力する。すなわち、システム安定化制御量Tdt*は、トルク微分基礎制御量εdtおよびアシスト勾配ゲインKagを用いて、次式(1)により表すことができる。

0034

Tdt*=εdt×Kag …(1)
図2に示すように、基本アシスト制御部51が演算する基本アシスト制御量Tas*、および第2位相補償制御部53が演算するシステム安定化制御量Tdt*は、加算器55に入力される。アシスト指令値演算部43は、これら基本アシスト制御量Tas*およびシステム安定化制御量Tdt*を加算した値を基礎として、第1のアシスト成分Ta1*を演算する。

0035

また、マイコン41には、回転角θmに基づいて、トーションバー16よりも転舵輪15側に位置するピニオンシャフト11c(図1参照)の回転角(ピニオン角θp)を演算するピニオン角演算部56が設けられている。なお、本実施形態では、転舵輪15の転舵角に換算可能な回転軸の回転角(操舵角)として、ピニオン角θpを用いるが、これに限らない。

0036

アシスト指令値演算部43には、ピニオン角θpに基づく角度フィードバック制御を実行することにより、第2のアシスト成分Ta2*を演算するピニオン角F/B制御部60が設けられている。なお、ピニオン角F/B制御部60は、第2の演算部である。

0037

図7に示すように、ピニオン角F/B制御部60には、第1のアシスト成分Ta1*および操舵トルクThが入力される。ピニオン角F/B制御部60は、これらの各状態量に基づいて、ピニオンシャフト11cに伝達される入力トルクに対応したトルク指令値Tp*を演算するトルク指令値演算部61を備えている。トルク指令値演算部61には、第1のアシスト成分Ta1*および操舵トルクThを加算することにより、トルク指令値Tp*を演算する加算器62が設けられている。

0038

また、ピニオン角F/B制御部60は、トルク指令値Tp*に基づいて、転舵輪15の転舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値としてピニオン角指令値θp*を演算するピニオン角指令値演算部63を備えている。ピニオン角指令値演算部63は、トルク指令値Tp*に示された入力トルクに応じて回転するピニオンシャフト11cの理想モデル(入力トルク・回転角モデル)に基づいて、ピニオン角指令値θp*を演算する。すなわち、この入力トルク・回転角モデルは、ピニオンシャフト11cの回転角(ピニオン角指令値θp*)に基づくバネ項、ピニオンシャフト11cの回転角速度(ピニオン角速度)に基づく粘性項、およびバネ項及び粘性項の各制御出力であるバネ成分及び粘性成分を入力トルク(トルク指令値Tp*)から減じた値に基づく慣性項により表される。ピニオン角指令値演算部63は、これら各次元(角度、速度、および角速度)の指令値、および車速Vに基づいて、各種の補償値を演算するフィルタを備えている。ピニオン角指令値演算部63は、これら各種の補償値に基づいて補償されたピニオン角指令値θp*を演算する。

0039

ところで、図2に示すように、ECU40には、その外部に設けられるADAS指令値演算部70からADAS制御を行うための指令値であるADAS指令角θa*が入力される。ADAS指令値演算部70は、操舵トルクTh、車速V、および外部検出手段71から得られる外部情報Eに基づいて、ADAS指令角θa*を演算する。外部検出手段71としてはたとえばカメラなどが用いられ、車両周辺の環境情報などを含む外部情報Eが検出される。

0040

図7に示すように、ピニオン角F/B制御部60は、ピニオン角指令値演算部63により演算されたピニオン角指令値θp*、およびADAS指令値演算部70により演算されるADAS指令角θa*を加算することにより、最終ピニオン角指令値θ*を演算する加算器64を備えている。すなわち、ピニオン角指令値θp*にADAS指令角θa*を加算することにより、ピニオン角指令値θp*にADAS指令角θa*を反映(加味)した最終ピニオン角指令値θ*が演算される。なお、加算器64は、第3の演算部である。

0041

そして、加算器64により演算された最終ピニオン角指令値θ*は、ピニオン角演算部56により検出された実回転角としてのピニオン角θpとともに、F/B演算部65に入力される。F/B演算部65は、最終ピニオン角指令値θ*とピニオン角θpとの間の偏差に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、第2のアシスト成分Ta2*を生成する。なお、フィードバック制御としては、たとえば比例・積分・微分制御PID制御)が行われる。

0042

図2に示すように、ピニオン角F/B制御部60により演算された第2のアシスト成分Ta2*は、加算器55により演算された第1のアシスト成分Ta1*とともに、加算器57に入力される。加算器57は、第1のアシスト成分Ta1*および第2のアシスト成分Ta2*の和に基づいて、アシスト指令値Ta*を出力する。

0043

また、マイコン41は、ADAS指令値演算部70により演算されたADAS指令角θa*、およびトルクセンサ30により検出された操舵トルクTh0が入力される操舵トルク補償部80(トルク信号補正部)を備えている。操舵トルク補償部80は、予め定められた演算周期毎に、ADAS指令角θa*および操舵トルクTh0に基づいて、ADAS制御によるピニオン角θpが変化するのに伴って生じる操舵トルクを加味して、アシスト指令値演算部43に入力すべき操舵トルクThを演算する。すなわち、前回の演算周期に演算されたADAS指令角θa*を用いて、今回の演算周期でアシスト指令値演算部43の演算に用いられる操舵トルクThを演算する。なお、ADAS制御としては、たとえばレーンキーピングアシスト制御などが挙げられる。

0044

図8に示すように、操舵トルク補償部80には、入力されたADAS指令角θa*を微分することにより、ADAS指令角速度ωa*(ADAS指令角θa*の時間に関する1階微分値)を演算する微分器81を備えている。また、操舵トルク補償部80には、入力されたADAS指令角速度ωa*を微分することにより、ADAS指令角加速度αa*(ADAS指令角θa*の時間に関する2階微分値)を演算する微分器82を備えている。

0045

操舵トルク補償部80は、ADAS指令角速度ωa*に粘性係数を乗算することにより、粘性補償項T1を演算する粘性補償項演算部83を備えている。粘性係数は、ステアリングホイール10およびステアリングシャフト11の回転に関する粘性などによって決定される。

0046

また、操舵トルク補償部80は、ADAS指令角加速度αa*に慣性係数を乗算することにより、慣性補償項T2を演算する慣性補償項演算部84を備えている。慣性係数は、ステアリングホイール10およびステアリングシャフト11の回転に関する慣性などによって決定される。

0047

そして、操舵トルク補償部80は、トルクセンサ30から入力される操舵トルクTh0、粘性補償項演算部83から入力される粘性補償項T1、および慣性補償項演算部84から入力される慣性補償項T2を加算することにより、操舵トルクThを演算する加算器85を有している。すなわち、加算器85は、粘性補償項T1および慣性補償項T2を用いて、次式(2)により操舵トルクThを演算する。

0048

Th=Th0+T1+T2 …(2)
なお、粘性補償項T1および慣性補償項T2は、操舵トルクTh0の向きに応じて、正負の符号のいずれかを有している。すなわち、粘性補償項T1および慣性補償項T2は、操舵トルクTh0に加味されている粘性および慣性の成分を低減する(打ち消す)ように、操舵トルクTh0に加算される。このため、アシスト指令値演算部43には、ADAS制御によりピニオン角θpが変化したであっても、ステアリングホイール10などの慣性および粘性によって生じる操舵トルクを低減した(打ち消した)状態の操舵トルクThが入力される。

0049

本実施形態の作用および効果を説明する。
(1)ADAS制御によってピニオン角θpが変化した場合、コラムシャフト11aにトーションバー16が設けられているため、コラムシャフト11aにおけるトーションバー16よりも上の部分と、コラムシャフト11aにおけるトーションバー16よりも下の部分とで、コラムシャフト11aの回転角は異なるものとなってしまう。これは、コラムシャフト11aにおけるトーションバー16よりも上の部分には、ステアリングホイール10が設けられているため、ステアリングホイール10の粘性および慣性が関係してくるためである。また、ステアリングホイール10のみならず、運転者がステアリングホイール10を把持しているときには、運転者の把持によって粘性および慣性が増加することもある。アシスト指令値演算部43は、粘性および慣性により生じる操舵トルクを含んだ状態の操舵トルクを用いて、回転角指令値(最終ピニオン角指令値θ*)を演算してしまう。このため、F/B演算部65による最終ピニオン角指令値θ*と回転角(ピニオン角θp)との角度フィードバック制御が収束しにくくなり、ピニオン角θpの最終ピニオン角指令値θ*への追従性能が悪化してしまう。

0050

この点、本実施形態では、操舵トルク補償部80が設けられることにより、アシスト指令値演算部43は、粘性および慣性を考慮して補償された操舵トルクThを取り込んで、第1のアシスト成分Ta1*および第2のアシスト成分Ta2*を演算する。これは、ADAS指令値演算部70から出力されるADAS指令角θa*によって、ピニオンシャフト11cのピニオン角θpが動かされた場合であっても、操舵トルクへのステアリングホイール10の粘性および慣性による影響が低減されているためである。そして、アシスト指令値演算部43は、粘性および慣性により生じる操舵トルクを低減した状態の操舵トルクThを用いて、最終ピニオン角指令値θ*を演算する。このため、F/B演算部65による最終ピニオン角指令値θ*とピニオン角θpとの角度フィードバック制御が収束しやすくなり、ピニオン角θpの最終ピニオン角指令値θ*への追従性能が維持される。すなわち、アシスト指令値演算部43は、ADAS制御が行われていない場合と同程度の追従性能に維持される。

0051

(2)ADAS指令値演算部70も、操舵トルク補償部80によって補償された操舵トルクThに基づいて、ADAS指令角θa*を演算できる。このため、ADAS指令値演算部70は、運転者がステアリング操作したことにより生じる操舵トルクのみをより用いて、ADAS指令角θa*を演算できる。

0052

なお、本実施形態は次のように変更してもよい。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。
・本実施形態では、コラムアシスト型のEPS1に具体化したが、これに限らない。たとえば、ピニオンアシスト型のEPSやラックアシスト型のEPSなどのトーションバー16の下流側(ラックシャフト12側)にモータ20のアシスト力を付与するステアリング装置であってもよい。ラックアシスト型のうち、たとえばラックパラレル登録商標)型のEPSの場合、図9に示すように、トーションバー16はピニオンシャフト11cに設けられていてもよい。この場合、トルクセンサ30は、ピニオンシャフト11cにおけるトーションバー16の上側に連結された部分とピニオンシャフト11cにおけるトーションバー16の下側に連結された部分との捩れに基づいて、操舵トルク(トルク信号)を検出してもよい。なお、ラックパラレル型のEPSの場合、モータ20の回転力は減速機構22およびボールねじ機構23を介して、ラックシャフト12の軸方向の力に変換される。ピニオンシャフト11cにトーションバー16が設けられる場合、ステアリングホイール10とトーションバー16との間の距離が長く、操舵機構2におけるトーションバー16より上側(上流側)に連結された部分の質量が重くなるため、ステアリングホイール10の慣性および粘性が大きくなってしまう。このため、本実施形態の操舵トルク補償部80による補償を行った際の効果が大きくなる。

0053

・本実施形態では、転舵輪15の舵角に換算可能な回転軸の回転角として、ピニオンシャフト11cの回転角であるピニオン角θpを用いたが、これに限らない。たとえば、トーションバー16よりも転舵輪15側に位置する、インターミディエイトシャフト11bやモータ20の回転軸21であってもよい。

0054

・本実施形態では、ピニオン角演算部56は、回転角センサ31により検出されるモータ20の回転角θmに基づいて、ピニオン角θpを検出したが、これに限らない。たとえば、ピニオン角θpを直接実測する回転角センサを設けて、ピニオン角θpを実測してもよい。

0055

・本実施形態では、ECU40に第1位相補償制御部52および第2位相補償制御部53を設けたが、設けなくてもよい。この場合、基本アシスト制御部51には、直接操舵トルクThが入力される。また、第1のアシスト成分Ta1*は、基本アシスト制御量Tas*と等しくなる。

0056

・本実施形態では、操舵トルク補償部80は、入力されたADAS指令角θa*に基づいて操舵トルクTh0を補償したが、これに限らない。たとえば、操舵トルク補償部80は、ADAS指令角θa*を受け取ったとき、操舵トルクTh0を予め決められた値だけ加減算することにより、操舵トルクThを演算してもよい。

0057

・本実施形態では、操舵トルク補償部80は、粘性および慣性を考慮して操舵トルクThを演算したが、これに限らない。すなわち、操舵トルク補償部80は、粘性または慣性のいずれか一方のみを考慮して操舵トルクThを演算してもよい。また、操舵トルク補償部80は、粘性および慣性に限らず、弾性などのその他様々な物理モデルに従う補償量を考慮して、操舵トルクThを演算してもよい。

0058

・本実施形態では、ADAS指令値演算部70は、操舵トルクTh、車速V、および外部情報Eに基づいて、ADAS指令角θa*を演算したが、これに限らない。たとえば、ADAS指令値演算部70は、操舵トルクThおよび車速Vを用いずに(外部情報Eのみから)、ADAS指令角θa*を演算するものであってもよい。

0059

・本実施形態では、トルクセンサ30は、コラムシャフト11aにおけるトーションバー16の上側に連結された部分とコラムシャフト11aにおけるトーションバー16の下側に連結された部分との捩れに基づいて、操舵トルクTh0を検出したが、これに限らない。たとえば、トーションバー16を用いず、磁歪式トルクセンサにより操舵トルクTh0を検出してもよい。

0060

・本実施形態では、ピニオン角F/B制御部60は、操舵トルクTh(操舵トルクTh0)および第1のアシスト成分Ta1*に基づいて、第2のアシスト成分Ta2*を演算したが、これに限らない。たとえば、ピニオン角F/B制御部60は、操舵トルクThに基づいて、第2のアシスト成分Ta2*を演算してもよい。

0061

・本実施形態では、ADAS指令値演算部70は、ADAS指令値としてADAS指令角θa*を演算したが、これに限らない。たとえば、ADAS指令値演算部70は、ADAS指令トルク値を演算してもよい。この場合、アシスト指令値演算部43は、ADAS指令トルク値を受け取って、これをADAS指令角θa*に変換してもよい。また、たとえば、ADAS指令値演算部70は、ADAS指令電流値を演算してもよい。この場合、アシスト指令値演算部43は、ADAS指令電流値を受け取って、これをADAS指令角θa*に変換してもよい。

0062

1…EPS、2…操舵機構、3…アシスト機構、10…ステアリングホイール、11…ステアリングシャフト(操舵シャフト)、11a…コラムシャフト、11b…インターミディエイトシャフト、11c…ピニオンシャフト、12…ラックシャフト、13…ラックアンドピニオン機構、14…タイロッド、15…転舵輪、16…トーションバー、20…モータ、21…回転軸、22…減速機構、30…トルクセンサ、31…回転角センサ、32…車速センサ、40…ECU、41…マイコン、42…駆動回路、43…アシスト指令値演算部、44…電流指令値演算部、45…モータ制御信号生成部、46…電流センサ、51…基本アシスト制御部(第1の演算部)、52…第1位相補償制御部、53…第2位相補償制御部、54…微分器、55…加算器、56…ピニオン角演算部、57…加算器、60…ピニオンF/B制御部(第2の演算部)、61…トルク指令値演算部、62…加算器、63…ピニオン角指令値演算部、64…加算器(第3の演算部)、65…F/B演算部、70…ADAS指令値演算部、71…外部検出手段、80…操舵トルク補償部(トルク信号補正部)、81,82…微分器、83…粘性補償項演算部、84…慣性補償項演算部、85…加算器、Th0…操舵トルク(トルク信号)、Th,Th’…操舵トルク、V…車速、E…外部情報、Tas*…基本アシスト制御量、dTh…トルク微分値、Tdt*…システム安定化制御量、Rag…アシスト勾配、Kag…アシスト勾配ゲイン、εdt…トルク微分基礎制御量、I…実電流値、I*…電流指令値、dI…電流偏差、Tp*…トルク指令値、Ta1*…第1のアシスト成分、Ta2*…第2のアシスト成分、Ta*…アシスト指令値(第1の指令値)、θm…回転角、θ*…最終ピニオン角指令値、θa*…ADAS指令角(第2の指令値)、θp…ピニオン角、θp*…ピニオン角指令値、ωa*…ADAS指令角速度、αa*…ADAS指令角加速度、T1…粘性補償項、T2…慣性補償項。

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