JP6790377B2

JP6790377B2 - 操舵制御装置

Info

Publication number: JP6790377B2
Application number: JP2016027319A
Authority: JP
Inventors: 成人松尾
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: JP2017144845A

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両の操舵機構にモータの動力を付与することにより、運転者のステアリング操作を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、操舵トルクに基づき操舵角指令値を演算し、演算した操舵角指令値に操舵角を近付けるべくフィードバック制御を行うことで運転者の操舵による制御量を演算している。

また、操舵角指令値は、各種の補償制御を行うことにより、運転者が感じる操舵感がより好ましいものとなるように演算されている。たとえば、運転者がステアリングホイールの切り込み操作を行う際と、切り戻し操作を行う際とで、運転者にとって好ましい操舵感は異なる。このため、操舵角の変化に対してヒステリシス特性を有する補償成分を演算して、操舵角指令値を補償することにより、運転者が感じる操舵感がより好ましいものとなるように制御されている。たとえば、運転者が切り戻し操作を行うとき、ステアリングホイールが中立位置へ復帰しやすくするために、より大きな操舵角指令値が演算される。

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を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には、運転者の操舵感の向上や精度の高い運転支援を行うために、運転者の操舵による制御量と運転支援による制御量との和に基づいてモータを制御するものがある。

特開２０１４−４０１７８号公報

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の粘性や慣性によってトーションバーが捩れてしまうため、運転者の操舵による制御量や各種の補償制御によって演算されるヒステリシス特性を有する補償成分も変化してしまう。このとき、ヒステリシス特性を有する補償成分は、運転支援に基づいた操舵角指令値に対する操舵角の角度追従性を低下させる要因となる。

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。

上記目的を達成しうる操舵制御装置は、モータを駆動源として操舵機構に動力を付与する動力伝達装置を、転舵輪の転舵角の目標値となる第１の指令値および運転支援のために外部で生成される第２の指令値に基づいて制御する操舵制御装置であって、前記操舵機構の操舵シャフトに付与される操舵トルクに基づいて、前記動力の基礎成分を演算する第１の演算部と、前記操舵シャフトの回転角に基づいて、前記基礎成分に対する第１の補償成分を演算する補償成分演算部と、前記操舵トルク、前記基礎成分、および前記第１の補償成分に基づき演算された転舵角指令値に基づいて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第２の補償成分を演算する第２の演算部と、前記基礎成分および前記第１の補償成分に基づき演算される値に前記第２の補償成分を加算することにより前記第１の指令値を演算する第３の演算部と、前記第２の指令値を、前記転舵角指令値に対して、または前記基礎成分から前記第１の補償成分を減算した値と前記第２の補償成分とに対して、または前記第１の指令値に基づいて演算される電流指令値に対して加算する第４の演算部と、を備え、前記第１の補償成分は、前記操舵シャフトの回転角の変化に対してヒステリシス特性を有しており、前記補償成分演算部は、運転支援が実行される旨判定された場合、前記基礎成分に対する前記第１の補償成分の影響を低減する。

この構成によれば、運転支援が実行される旨判定された場合、補償成分演算部が、基礎成分に対する第１の補償成分の影響を低減することにより、第２の演算部は、第１の補償成分の影響が低減された転舵角指令値を用いて角度フィードバック制御を実行する。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、第１の補償成分の影響が低減されることにより、転舵角指令値の転舵角への追従性能が維持される。第１の補償成分と第２の指令値とが干渉しにくくなるためである。

上記の操舵制御装置であって、前記第２の演算部は、前記第１の補償成分を漸減的に低減することが好ましい。
この構成によれば、第１の補償成分が急激に変化することにより、第２の演算部の角度フィードバック制御が収束しにくくなることを抑制できる。すなわち、転舵角指令値の転舵角への追従性能が維持される。

上記の操舵制御装置であって、前記第１の補償成分は、前記操舵シャフトの回転角の変化に対して、ヒステリシス特性を有することが好ましい。
この構成によれば、操舵機構の操舵シャフトの回転角の変化に対して、ヒステリシス特性を有する操舵感を運転者に与えることができる。

上記の操舵制御装置であって、前記第２の指令値が閾値以上変化したとき、運転支援が実行される旨判定する判定部を設けてもよい。
上記の操舵制御装置において、運転支援のために外部に設けられる装置から、運転支援を実行する旨のフラグを受け取ったとき、運転支援が実行される旨判定する判定部を設けることが好ましい。

これらの構成によれば、操舵制御装置に設けられる判定部は、第２の指令値が閾値以上変化したとき、または運転支援を実行する旨のフラグを受け取ったとき、運転支援が実行される旨判定する。これにより、判定部は、運転支援が実行される旨を精度良く判定できる。

上記の操舵制御装置であって、前記第２の指令値は、前記転舵輪の転舵角の目標値となる運転支援のための角度指令値であり、前記第２の演算部は、前記基礎成分から前記第１の補償成分を減算した値と前記操舵トルクとの和であるトルク指令値に基づき演算された基本転舵角指令値に前記角度指令値を加算することで演算された、前記転舵角指令値に基づいて角度フィードバック制御を実行することにより前記第２の補償成分を演算することが好ましい。

この構成によれば、第２の演算部は、基本転舵角指令値に角度指令値を加算することにより転舵角指令値を演算し、当該転舵角指令値に基づいて角度フィードバック制御を実行することにより、第２の補償成分を演算する。運転支援のための指令値を反映（加味）した第２の補償成分を演算できる。そして、この第２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。

上記の操舵制御装置であって、前記補償成分演算部は、前記操舵シャフトの回転角に基づいて、前記操舵シャフトの回転角の変化に対してヒステリシス特性を有するヒステリシス制御量を演算するヒステリシス制御量演算部と、車速と運転支援が実行されているか否かを示すフラグとに基づいて制御ゲインを演算する制御ゲイン演算部と、前記ヒステリシス制御量に前記制御ゲインを乗算することにより前記第１の補償成分を演算する乗算器とを有し、前記制御ゲイン演算部は、運転支援が実行されている旨示すフラグが入力された場合、運転支援が実行されていない旨示すフラグが入力された場合に比べて、前記制御ゲインを低減することにより、前記基礎成分に対する前記第１の補償成分の影響を低減することが好ましい。

この構成によれば、運転支援が実行されている旨示すフラグが入力された場合、補償成分演算部の制御ゲイン演算部はゲインを低減することによって、基礎成分に対する第１の補償成分の影響を低減することができる。第１の補償成分と第２の指令値とが干渉しにくくなる分、転舵角指令値の転舵角への追従性能が維持される。

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。

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の概要を示す説明図。転舵角指令値演算部の概略構成図。補償成分演算部の概略構成図。

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。

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を介して転舵シャフトであるラックシャフト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に設けら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θｔが変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構３は、ステアリングシャフト１１にアシスト力を付与するモータ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（モータトルク）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。

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。たとえばトルクセンサ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、ステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクＴｈ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。

次に、ＥＣＵ４０の構成を詳細に説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ４０は、モータ制御信号を生成するマイコン（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。

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。

詳述すると、マイコン４１は、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（動力）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、電流指令値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。

電流指令値演算部４４は、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軸電流指令値は例えばゼロに設定されている）。モータ制御信号生成部４５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の相電流値（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を取り込む。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座標に写像し、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。

つぎに、アシスト指令値演算部について詳細に説明する。
図２に示すように、アシスト指令値演算部４３は、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は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の補償値である補償成分Ｔｃ＊を演算する補償制御演算部５２を有している。また、アシスト指令値演算部４３は、減算器５３、転舵角指令値演算部５４、および転舵角フィードバック制御部５５を有している。

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。なお、基本アシスト制御部５１は、第１の演算部である。

減算器５３は、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＊から、補償制御演算部５２が演算する補償成分Ｔｃ＊を減算する。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＊から補償成分Ｔｃ＊を減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。

転舵角指令値演算部５４は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊の他、操舵トルクＴｈを取り込む。転舵角指令値演算部５４は、これら第１のアシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈに基づいて、転舵角指令値θｔ＊を演算する。転舵角指令値θｔ＊は転舵角θｔの目標値に対応する。

ところで、ＥＣＵ４０は、その外部に設けられるＡＤＡＳ指令角演算部７０からＡＤＡＳ制御を行うための指令値であるＡＤＡＳ指令角θａ＊を取り込む。ＡＤＡＳ指令角演算部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。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。また、ＡＤＡＳ指令角θａ＊は、第２の指令値である。

また、ＡＤＡＳ指令角演算部７０は、ＡＤＡＳ制御を実行しているときＡＤＡＳ有効フラグを生成し、ＡＤＡＳ制御を実行していないときＡＤＡＳ無効フラグを生成する。
図４に示すように、転舵角指令値演算部５４は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊、操舵トルクＴｈ、およびＡＤＡＳ指令角θａ＊を取り込む。転舵角指令値演算部５４は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈの加算値をトルク指令値Ｔ＊とするとき、トルク指令値Ｔ＊に応じた基本転舵角指令値θｔｓ＊の演算をモデル化した理想モデルを有している。

転舵角指令値演算部５４は、トルク指令値演算部６０と、基本転舵角指令値演算部６２と、加算器６３とを有している。
トルク指令値演算部６０は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈに基づいて、ステアリングシャフト１１に伝達される入力トルクに対応したトルク指令値Ｔ＊を演算する。トルク指令値演算部６０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Ｔ＊を演算する加算器６１が設けられている。

基本転舵角指令値演算部６２は、トルク指令値Ｔ＊に基づいて、転舵輪１５の転舵角θｔの回転角指令値である転舵角指令値θｔ＊の基礎成分として、基本転舵角指令値θｔｓ＊を演算する。基本転舵角指令値演算部６２は、トルク指令値Ｔ＊に示された入力トルクに応じて回転するステアリングシャフト１１の理想モデル（入力・回転角モデル）に基づいて、基本転舵角指令値θｔｓ＊を演算する。この入力・回転角モデルは、ステアリングシャフト１１の回転角に基づくバネ項、ステアリングシャフト１１の回転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Ｔ＊）から減じた値に基づく慣性項により表される。基本転舵角指令値演算部６２は、これら各次元（角度、速度、および角速度）の指令値に基づいて各種の補償値を演算し、これら各種の補償値に基づいて補償された基本転舵角指令値θｔｓ＊を演算する。

加算器６３は、基本転舵角指令値演算部６２により演算された基本転舵角指令値θｔｓ＊、およびＡＤＡＳ指令角演算部７０により演算されるＡＤＡＳ指令角θａ＊を加算することにより、転舵角指令値θｔ＊を演算する。すなわち、基本転舵角指令値θｔｓ＊にＡＤＡＳ指令角θａ＊を加算することにより、基本転舵角指令値θｔｓ＊にＡＤＡＳ指令角θａ＊を反映（加味）した転舵角指令値θｔ＊が演算される。なお、加算器６３は、第４の演算部である。

図２に示すように、マイコン４１には、回転角θｍに基づいて転舵角θｔを演算する転舵角演算部５６が設けられている。ところで、図１に示すように、モータ２０が減速機構２２を介してステアリングシャフト１１（コラムシャフト１１ａ）に機械的に連結されているため、回転角θｍとステアリングシャフト１１の回転角（操舵角θｓ）との間には相関関係がある。従って、回転角θｍと転舵角θｔとの間にも相関関係がある。このため、図２に示すように、転舵角演算部５６は、回転角θｍに基づいて回転角θｍから転舵輪１５の実際の転舵角θｔを演算できる。転舵角演算部５６は、演算した転舵角θｔを転舵角フィードバック制御部５５に出力する。

転舵角フィードバック制御部５５は、転舵角θｔを転舵角指令値θｔ＊に追従させるべく、それらの偏差に基づく転舵角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。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。なお、第２のアシスト成分Ｔａ２＊は、第２の補償成分である。また、転舵角フィードバック制御部５５は、第２の演算部である。転舵角フィードバック制御部５５は、演算した第２のアシスト成分Ｔａ２＊を加算器５７に出力する。

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＊を加算することにより、アシスト指令値Ｔａ＊（Ｔａ＊＝Ｔａ１＊＋Ｔａ２＊）を演算する。なお、加算器５７は第３の演算部である。また、アシスト指令値Ｔａ＊は、第１の指令値である。

また、補償制御演算部５２は、回転角θｍに基づいてステアリングホイール１０の実際の操舵角θｓを演算する操舵角演算部８０を有している。操舵角演算部８０は、回転角θｍとステアリングシャフト１１の回転角との相対関係を利用して、操舵角θｓを演算する（図１参照）。

補償制御演算部５２は、操舵角θｓに基づいて補償成分Ｔｃ＊を演算する補償成分演算部９０を有している。補償成分演算部９０は、演算した補償成分Ｔｃ＊を減算器５３に出力する。なお、補償成分Ｔｃ＊は正負の両方の値を有する。そして、減算器５３は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊から補償成分Ｔｃ＊を減算する。第１のアシスト成分Ｔａ１＊から補償成分Ｔｃ＊が減算されると、その分だけアシスト指令値Ｔａ＊が減少する。すなわち、補償成分Ｔｃ＊の減算分だけ、ステアリングシャフト１１に付与されるアシスト力が減少する。これによりステアリングホイール１０の操作に必要な操舵トルクＴｈが補償成分Ｔｃ＊の減算分だけ増加するため、補償成分Ｔｃ＊に応じた操舵感を運転者に与えることができる。

ところで、運転者の操舵感は、ステアリングホイール１０に対して切り込み操作を行う際と、切り戻し操作を行う際とで相違する。このため、補償制御演算部５２では、切り戻し操作に対応する補償成分と、切り込み操作に対応する補償成分とを共に考慮して、補償成分Ｔｃ＊を演算する。なお、補償成分Ｔｃ＊は、第１の補償成分である。

図５に示すように、補償成分演算部９０は、ヒステリシス制御量演算部９１、制御ゲイン演算部９２、および乗算器９３を有している。補償成分演算部９０は、一例として、運転者がステアリング操作する際の操舵感をより好ましいものとするためのヒステリシス制御を実行する。なお、補償成分演算部９０は、ＡＤＡＳ有効・無効フラグに基づいて、運転支援が実行される旨判定する判定部でもある。

ヒステリシス制御量演算部９１は、操舵角θｓに基づいて補償成分Ｔｃ＊の基礎成分であるヒステリシス制御量Ｔｃｈ＊を演算する。具体的には、ヒステリシス制御量演算部９１は、操舵角演算部８０により演算される操舵角θｓに基づいて、操舵方向を特定する。そして、ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０が切り戻し状態にあるか、切り込み状態にあるかを判定する。また、ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０の切り戻し操作に対応した切り戻しマップと、ステアリングホイール１０の切り込み操作に対応した切り込みマップと、を有している。これらの切り戻しマップと切り込みマップとは、操舵角θｓとヒステリシス制御量Ｔｃｈ＊との関係を表している。ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０が切り戻し状態にある場合、切り戻しマップを用いて、操舵角θｓに基づいたヒステリシス制御量Ｔｃｈ＊を演算する。また、ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０が切り込み状態にある場合、切り込みマップを用いて、操舵角θｓに基づいたヒステリシス制御量Ｔｃｈ＊を演算する。

また、制御ゲイン演算部９２は、車速ＶおよびＡＤＡＳ有効・無効フラグに基づいて、制御ゲインＧを演算する。制御ゲイン演算部９２は、ＡＤＡＳ無効フラグを取り込んだとき、通常通り制御ゲインＧを演算し、ＡＤＡＳ有効フラグを取り込んだとき、通常時に演算される制御ゲインＧよりも絶対値の小さい制御ゲインＧを演算する。なお、制御ゲイン演算部９２は、ＡＤＡＳ無効フラグを取り込んだとき、通常時に演算される制御ゲインＧから絶対値の小さい制御ゲインＧへと漸減的（徐々）に低減することが好ましい。制御ゲインＧが急激に変化することにより、補償成分Ｔｃ＊が急激に変化し、転舵角フィードバック制御部５５の転舵角フィードバック制御が収束しにくくなることを抑制できる。

乗算器９３は、ヒステリシス制御量Ｔｃｈ＊および制御ゲインＧを乗算することにより、補償成分Ｔｃ＊を演算する。乗算器９３は、演算された補償成分Ｔｃ＊を減算器５３へと出力する。このため、制御ゲイン演算部９２がＡＤＡＳ有効フラグを取り込んだとき、乗算器９３により、より絶対値の小さい補償成分Ｔｃ＊が演算される。このため、減算器５３により演算される第１のアシスト成分Ｔａ１＊のうち、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊に対する補償成分Ｔｃ＊の割合が小さくなる。

また、制御ゲイン演算部９２がＡＤＡＳ無効フラグを取り込んだとき、通常通りの補償成分Ｔｃ＊が演算される。アシスト指令値Ｔａ＊は、転舵角フィードバック制御の実行により得られる第２のアシスト成分Ｔａ２＊と、ステアリングホイール１０の操舵角θｓの変化に対してヒステリシス特性を有する補償成分Ｔｃ＊とを考慮して演算される。このため、操舵角θｓの変化に対してヒステリシス特性を有する操舵感を運転者に与えることができる。

本実施形態の作用および効果を説明する。
（１）ＡＤＡＳ制御が実行されているとき、ヒステリシス制御も実行すると、転舵角指令値θｔ＊と転舵角θｔとの角度フィードバック制御が収束しにくくなり、転舵角θｔの転舵角指令値θｔ＊への追従性能が低下してしまう。具体的には、ＡＤＡＳ制御を実行中に転舵角θｔを転舵角指令値θｔ＊へと近付けるべく角度フィードバック制御を行う際、操舵感を向上させるためにヒステリシス制御を実行すると、補償成分Ｔｃ＊が加算される分、転舵角指令値θｔ＊は大きくなったり小さくなったりする。そして、転舵角フィードバック制御部５５は、転舵角θｔを、本来（ヒステリシス制御を行っていない場合）の転舵角指令値とずれた転舵角指令値θｔ＊に近付けるべく角度フィードバック制御を実行する。そして、本来とずれた転舵角指令値θｔ＊に転舵角θｔが近付いたとしても、ＡＤＡＳ制御が要求する転舵角θｔとずれているため、ＡＤＡＳ指令角演算部７０は本来の転舵角指令値θｔ＊に転舵角θｔを近付けるべく再度ＡＤＡＳ指令角θａ＊を演算することとなる。このため、ＡＤＡＳ制御を実行している場合に、ヒステリシス制御を実行すると、転舵角θｔの転舵角指令値θｔ＊への追従性能が低下してしまう。

この点、本実施形態では、ＡＤＡＳ制御が実行されているとき、補償成分演算部９０にＡＤＡＳ有効フラグが入力されることにより、補償成分演算部９０によって演算される補償成分Ｔｃ＊の絶対値が小さくなるので、その分、補償成分Ｔｃ＊が転舵角指令値θｔ＊に与える影響が小さくなる。補償成分Ｔｃ＊の絶対値が小さくなる分、転舵角指令値θｔ＊における補償成分Ｔｃ＊の占める割合が小さくなるためである。これにより、補償成分Ｔｃ＊とＡＤＡＳ指令角θａ＊とが干渉しにくくなる。このため、ＡＤＡＳ制御を実行している場合に、ヒステリシス制御を実行したとしても、ヒステリシス制御を実行していない場合の転舵角指令値とヒステリシス制御を実行している場合の転舵角指令値θｔ＊との差が小さくなり、転舵角θｔの転舵角指令値θｔ＊への追従性能が維持される。

（２）運転者がほとんど操舵しておらずＡＤＡＳ制御が優位な場合には、ヒステリシス制御を干渉しないようにヒステリシス制御の影響を低減し、運転者が操舵していることでＡＤＡＳ制御よりも運転者の操舵が優位な場合には、ヒステリシス制御によって運転者のステアリング操作の操舵感を良好なものとできる。このため、ＡＤＡＳ制御を実行しつつも、ヒステリシス制御を継続することが容易である。

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、転舵輪１５の転舵角θｔを用いてフィードバック制御をすることにより、第２のアシスト成分を演算したが、これに限らない。たとえば、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を用いてもよいし、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の回転角を用いてもよい。

・本実施形態では、補償制御演算部５２は、ヒステリシス制御を実行したが、これに限らない。たとえば、ダンピング制御を実行するようにしてもよい。たとえば、ＡＤＡＳ制御によりステアリングホイール１０を微調整（小刻みに振動）する状況において、ダンピング制御が行われることによってステアリングホイール１０の微調整が行われなくなることを抑制できる。

・本実施形態では、制御ゲイン演算部９２がＡＤＡＳ有効フラグを受け取ったとき、通常時に演算される制御ゲインＧよりも絶対値の小さい制御ゲインＧを演算したが、これに限らない。たとえば、制御ゲイン演算部９２は、ＡＤＡＳ有効フラグを取り込んだとき、制御ゲインＧの値を「０」と演算するようにしてもよい。この場合、補償成分Ｔｃ＊も「０」になり、第１のアシスト成分Ｔａ１＊は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊となる。

・本実施形態では、ＡＤＡＳ指令角演算部７０は補償成分演算部９０にＡＤＡＳ有効・無効フラグを出力したが、これに限らない。たとえば、ＡＤＡＳ指令角演算部７０は、補償成分演算部９０にＡＤＡＳ指令角θａ＊を出力するようにしてもよい。この場合、ＡＤＡＳ指令角θａ＊が有意な値を有している場合や、ＡＤＡＳ指令角θａ＊が閾値以上変化したときに、運転支援が実行された旨判定するようにしてもよい。また、ＡＤＡＳ指令角演算部７０は補償成分演算部９０に、ＡＤＡＳ有効・無効フラグのうちの一方を出力するようにしてもよい。

・本実施形態では、転舵角演算部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、転舵角θｔを検出したが、これに限らない。たとえば、転舵角θｔを実測するセンサを設けて、転舵角θｔを実測してもよい。また、回転角θｍに基づいて操舵角θｓを演算したが、操舵角θｓを検出するセンサを設けて、操舵角θｓを実測してもよい。

・本実施形態では、補償成分演算部９０は、運転支援が実行される旨判定する判定部として機能したが、これに限らない。たとえば、アシスト指令値演算部４３に運転支援が実行される旨判定する判定部が設けられ、判定部が生成する判定結果を補償成分演算部９０が受け取るようにしてもよい。

・本実施形態では、アシスト指令値演算部４３に減算器５３が設けられたが、加算器であってもよい。なお、減算器５３の代わりに加算器が設けられる場合、補償成分Ｔｃ＊の正負の符号が反転する。

・本実施形態では、ＥＣＵ４０に位相補償制御部を設けなかったが、設けてもよい。この場合、基本アシスト制御部５１には、補償された操舵トルクが入力される。
・本実施形態では、ＡＤＡＳ指令角演算部７０により演算されるＡＤＡＳ指令角θａ＊は転舵角指令値演算部５４に入力され、加算器６３によって基本転舵角指令値θｔｓ＊に加算されることで、転舵角指令値θｔ＊を演算したが、これに限らない。たとえば、ＡＤＡＳ指令角演算部７０により演算されるＡＤＡＳ指令角θａ＊をトルク値に変換して、加算器５７において第１のアシスト成分Ｔａ１＊と第２のアシスト成分とともに加算してもよい。すなわち、この場合、第１のアシスト成分Ｔａ１＊、第２のアシスト成分Ｔａ２＊、およびＡＤＡＳ指令角θａ＊をトルク値に変換したものの和で表されるアシスト指令値Ｔａ＊が、電流指令値演算部４４において電流指令値Ｉ＊に変換され、モータ制御信号生成部４５において電流フィードバック制御に用いられる。なお、この場合、加算器５７は第４の演算部として機能する。

また、たとえば、ＡＤＡＳ指令角演算部７０により演算されるＡＤＡＳ指令角θａ＊を電流値に変換して、モータ制御信号生成部４５に入力してもよい。モータ制御信号生成部４５は、ＡＤＡＳ指令角θａ＊を電流値に変換したものと、電流指令値演算部４４から入力される電流指令値Ｉ＊との和を用いて、実電流値Ｉとの間で電流フィードバック制御を行う。なお、この場合、モータ制御信号生成部４５は第４の演算部として機能する。

・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であってもよい。また、ステアリング操作に連動するラックシャフト１２の直線運動を、モータ２０の回転力を利用して補助する電動パワーステアリング装置を例に挙げたが、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）に具体化してもよいし、後輪操舵装置あるいは４輪操舵装置に具体化してもよい。

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、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…補償制御演算部、５３…減算器、５４…転舵角指令値演算部、５５…転舵角フィードバック制御部（第２の演算部）、５６…転舵角演算部、５７…加算器（第３の演算部）、６０…トルク指令値演算部、６１…加算器、６２…基本転舵角指令値演算部、６３…加算器（第４の演算部）、７０…ＡＤＡＳ指令角演算部、７１…外部検出手段、８０…操舵角演算部、９０…補償成分演算部、９１…ヒステリシス制御量演算部、９２…制御ゲイン演算部、９３…乗算器、Ｔｈ…操舵トルク、Ｖ…車速、Ｅ…外部情報、Ｉ…実電流値、Ｉ＊…電流指令値、ｄＩ…電流偏差、Ｇ…制御ゲイン（ゲイン）、Ｔａｓ＊…基本アシスト制御量、Ｔ＊…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）、Ｔｃ＊…補償成分、Ｔｃｈ＊…ヒステリシス制御量、θｍ…回転角、θｔｓ＊…基本転舵角指令値、θｔ＊…転舵角指令値、θｔ…転舵角、θａ＊…ＡＤＡＳ指令角（第２の指令値）。

Claims

モータを駆動源として操舵機構に動力を付与する動力伝達装置を、転舵輪の転舵角の目標値となる第１の指令値および運転支援のために外部で生成される第２の指令値に基づいて制御する操舵制御装置であって、
前記操舵機構の操舵シャフトに付与される操舵トルクに基づいて、前記動力の基礎成分を演算する第１の演算部と、
前記操舵シャフトの回転角に基づいて、前記基礎成分に対する第１の補償成分を演算する補償成分演算部と、
前記操舵トルク、前記基礎成分、および前記第１の補償成分に基づき演算された転舵角指令値に基づいて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第２の補償成分を演算する第２の演算部と、
前記基礎成分および前記第１の補償成分に基づき演算される値に前記第２の補償成分を加算することにより前記第１の指令値を演算する第３の演算部と、
前記第２の指令値を、前記転舵角指令値に対して、または前記基礎成分から前記第１の補償成分を減算した値と前記第２の補償成分とに対して、または前記第１の指令値に基づいて演算される電流指令値に対して加算する第４の演算部と、を備え、
前記第１の補償成分は、前記操舵シャフトの回転角の変化に対してヒステリシス特性を有しており、
前記補償成分演算部は、運転支援が実行される旨判定された場合、前記基礎成分に対する前記第１の補償成分の影響を低減する操舵制御装置。
請求項１に記載の操舵制御装置であって、
前記第２の演算部は、前記第１の補償成分を漸減的に低減する操舵制御装置。
請求項１または２に記載の操舵制御装置であって、
前記第１の補償成分は、前記操舵シャフトの回転角の変化に対して、ヒステリシス特性を有する操舵制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置であって、
前記第２の指令値が閾値以上変化したとき、運転支援が実行される旨判定する判定部を有する操舵制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置であって、
運転支援のために外部に設けられる装置から、運転支援を実行する旨のフラグを受け取ったとき、運転支援が実行される旨判定する判定部を有する操舵制御装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の操舵制御装置であって、
前記第２の指令値は、前記転舵輪の転舵角の目標値となる運転支援のための角度指令値であり、
前記第２の演算部は、前記基礎成分から前記第１の補償成分を減算した値と前記操舵トルクとの和であるトルク指令値に基づき演算された基本転舵角指令値に前記角度指令値を加算することで演算された、前記転舵角指令値に基づいて角度フィードバック制御を実行することにより前記第２の補償成分を演算する操舵制御装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の操舵制御装置であって、
前記補償成分演算部は、
前記操舵シャフトの回転角に基づいて、前記操舵シャフトの回転角の変化に対してヒステリシス特性を有するヒステリシス制御量を演算するヒステリシス制御量演算部と、
車速と運転支援が実行されているか否かを示すフラグとに基づいて制御ゲインを演算する制御ゲイン演算部と、
前記ヒステリシス制御量に前記制御ゲインを乗算することにより前記第１の補償成分を演算する乗算器とを有し、
前記制御ゲイン演算部は、運転支援が実行されている旨示すフラグが入力された場合、運転支援が実行されていない旨示すフラグが入力された場合に比べて、前記制御ゲインを低減することにより、前記基礎成分に対する前記第１の補償成分の影響を低減する操舵制御装置。