JP7565456B2 - 操舵制御方法及び操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御方法及び操舵装置に関する。

下記特許文献１には、目標転舵角と実転舵角との偏差に所定のゲインを乗じて転舵角指令値を演算し、転舵角指令値に基づいて転舵モータを駆動する転舵装置が記載されている。

特開２０１７－１７７９４３号公報

しかしながら、車両の状態の目標である目標状態と実際の現在の状態である現在状態との偏差に応じて転舵指令値を生成し、生成した転舵指令値で転舵モータを駆動すると、目標状態又は現在状態の変化に対する転舵指令値の過渡応答によって転舵モータに振動が発生する虞がある。
本発明は、車両の状態の目標である目標状態と実際の現在の状態である現在状態との偏差に応じて転舵指令値を生成し、生成した転舵指令値で転舵モータを駆動する際に、転舵モータの振動を抑制することを目的とする。

本発明の一態様の操舵制御方法では、車両の現在の状態である現在状態を検出し、車両の状態の目標値である目標状態を設定し、現在状態と目標状態との間の偏差に基づいて車両の操向輪を転舵する転舵機構を駆動するための転舵指令値として、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値と第２転舵指令値とを演算し、転舵機構を駆動する第１転舵モータを第１転舵指令値に基づいて駆動し、転舵機構を駆動する第２転舵モータを第２転舵指令値に基づいて駆動する。

本発明によれば、車両の状態の目標である目標状態と実際の現在の状態である現在状態との偏差に応じて転舵指令値を生成し、生成した転舵指令値で転舵モータを駆動する際に、転舵モータの振動を抑制できる。
本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲に示した要素及びその組合せを用いて具現化され達成される。前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方は、単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲のように本発明を限定するものでないと解するべきである。

実施形態の操舵装置の一例を模式的に示す概要構成図である。 第１実施形態のモータコントロールユニットの機能構成の一例のブロック図である。 時間差を設けていない第１転舵指令値及び第２転舵指令値の一例のタイムチャートである。 時間差が設けられた第１転舵指令値及び第２転舵指令値の一例のタイムチャートである。 図３Ｂの拡大図である。 第１実施形態の操舵制御方法の一例のフローチャートである。 第２実施形態のモータコントロールユニットの機能構成の一例のブロック図である。 第２実施形態の変形例のモータコントロールユニットの機能構成の一例のブロック図である。

（第１実施形態）
（構成）
以下、本発明の操舵装置を電動パワーステアリングシステムに適用した場合の例について説明するが、本発明は電動パワーステアリングシステムに限定されるものではない。本発明は、車両の状態の目標である目標状態と実際の現在の状態である現在状態との偏差に応じて転舵指令値を生成し、生成した転舵指令値で転舵モータを駆動する操舵装置に広く適用可能である。例えば、本発明の操舵装置を、ステアリングホイールと操向輪とが機械的に分離可能なステアバイワイヤシステムに適用してもよい。

図１は、実施形態の操舵装置が適用された電動パワーステアリングシステム１の構成の一例の模式図である。
電動パワーステアリングシステム１において、上位コントロールユニット１０１は、電動パワーステアリングシステム１の制御モードを設定する。上位コントロールユニット１０１は、制御モードを示す制御モード信号Ｓｍｏｄｅを出力する。
電動パワーステアリングシステム１の制御モードとしては、ステアリングシャフト６に加わる操舵トルクＴｄに応じた操舵補助力を電動モータ１８ａ及び１８ｂに発生させてステアリングシャフトに付与する通常制御モードがある。

また例えば、電動パワーステアリングシステム１の制御モードは、自車両の周囲環境と自車両の走行状態に基づいて自車両を自律走行させる自動走行制御や、現在位置から目標駐車位置まで移動させる自動駐車制御、進行方向の障害物を回避するための緊急回避制御、自車両が走行車線から逸脱するのを防止するための車線逸脱防止制御（レーンキープ制御）のいずれかを含んでもよい。
制御モードが、自動走行制御、自動駐車制御、緊急回避制御又は車線逸脱防止制御である場合、上位コントロールユニット１０１は、操向輪３の転舵角の目標値である目標転舵角θａｄを演算して出力する。

例えば、自動走行制御において上位コントロールユニット１０１は、自車両の周囲環境と自車両の走行状態に基づいて自車両を走行させる軌道として目標走行軌道を設定し、目標走行軌道に沿って自車両を走行させるための転舵角を目標転舵角θａｄとして演算する。具体的には例えば一例として、車両前方の走路左右の車線区分線（レーンマーカ―）を検出し、検出した車線区分線に対して車線幅方向で所定位置を通る目標走行軌道を算出し、算出した目標走行軌道に沿って自車両を走行させるための転舵角を目標転舵角θａｄとして演算する。
また例えば、自動駐車制御において上位コントロールユニット１０１は、自車両の現在位置と駐車目標位置との相対位置関係に基づいて自車両を駐車目標位置まで移動させる目標走行軌道を設定し、目標走行軌道に沿って自車両を走行させるための転舵角を目標転舵角θａｄとして演算する。
また例えば、緊急回避制御において上位コントロールユニット１０１は、車両の進行方向の障害物を回避するための転舵角を目標転舵角θａｄとして演算する。また例えば、車線逸脱防止制御において上位コントロールユニット１０１は、車両が走行車線から逸脱するのを防止するための転舵角を目標転舵角θａｄとして演算する。
上位コントロールユニット１０１における制御モードの選択は、上位コントロールユニット１０１に接続された不図示の選択スイッチ等によって運転者によって選択されるものであっても良い。あるいは、車両前方の障害物までの距離を検出するセンサを備えて、自動走行制御中に車両の進行方向所定距離内に障害物が検出された場合に、自動的に自動走行制御から緊急回避制御に変更されるなど、車両の状況に応じて選択されても良い。その他、自車両の位置が駐車場内で有る場合や車速が駐車に適した所定車速以下である場合など、車両の状況に応じて自動的に自動駐車制御を開始するなど、車両の位置や車両の状況に応じて自動的に選択されても良い。このように、上位コントロールユニット１０１における制御モードの選択方法は適宜変更可能である。

上位コントロールユニット１０１によって生成された目標転舵角θａｄ及び制御モード信号Ｓｍｏｄｅは、例えば車載ネットワークを介して、モータコントロールユニット１０２に与えられる。

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とはトーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１２が配置されている。トルクセンサ１２は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量（すなわちトーションバーの捻じれ量）に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルク（実操舵トルク）Ｔｄを、自車両の現在の状態である現在状態として検出する。実操舵トルクＴｄは、特許請求の範囲に記載の「現在操舵トルク」の一例である。
本実施形態では、実操舵トルクＴｄは、例えば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、右方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど実操舵トルクＴｄの大きさが大きくなるものとする。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構を含む。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示せず）を介して操向輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転運動がラック軸１４の軸方向の直線運動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、操向輪３を転舵することができる。ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、操向輪３が転舵される。

操舵補助機構５は、操舵補助力（アシス卜トルク）を発生するための第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂと、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂの出力トルクをそれぞれ増幅して転舵機構４に伝達するための第１減速機１９ａ及び第２減速機１９ｂとを含む。
第１減速機１９ａは、ウォームギヤ２０ａと、このウォームギヤ２０ａと噛み合うウォームホイール２１ａとを含んだウォームギヤ機構を有する。第１減速機１９ａは、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２ａ内に収容されている。以下において、第１減速機１９ａの減速比（ギヤ比）をＮで表す場合がある。減速比Ｎは、ウォームホイール２１ａの角速度ωｗｗに対するウォームギヤ２０ａの角速度ωｗｇの比ωｗｇ／ωｗｗとして定義される。
第２減速機１９ｂは、第１減速機１９ａと同じ構成を有しており、ウォームギヤ２０ｂと、このウォームギヤ２０ｂと噛み合うウォームホイール２１ｂとを含むウォームギヤ機構をギヤハウジング２２ｂ内に有する。

第１減速機１９ａのウォームギヤ２０ａは、第１電動モータ１８ａによって回転駆動される。また、ウォームホイール２１ａは、出力軸９に一体回転可能に連結されている。第１電動モータ１８ａによってウォームギヤ２０ａが回転駆動されると、ウォームホイール２１ａが回転駆動される。これにより、ステアリングシャフト６に第１電動モータ１８ａのモータトルクが付与されてステアリングシャフト６（出力軸９）が回転する。
一方で、第２減速機１９ｂのウォームギヤ２０ｂは、第２電動モータ１８ｂによって回転駆動される。また、ウォームホイール２１ｂは、出力軸９に一体回転可能に連結されている。第２電動モータ１８ｂによってウォームギヤ２０ｂが回転駆動されると、ウォームホイール２１ｂが回転駆動される。これにより、ステアリングシャフト６に第２電動モータ１８ｂのモータトルクが付与されてステアリングシャフト６（出力軸９）が回転する。

ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転運動は、ラック軸１４の軸方向の直線移動に変換される。これにより、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂのモータトルクによって操向輪３が転舵される。また、ステアリングシャフト６の回転に伴ってステアリングホイール２も回転する。
以上のようにして、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂのモータトルクによって、操向輪３を転舵するための転舵機構４が駆動されることによって、操向輪３の転舵が可能となる。

なお、図１に示す第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂの構成は例示であって、本発明はこのような例示に限定されない。例えば第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂは、２組の巻線組が同じモータハウジング内に巻き回されて、共通のロータを回転させる２重巻線モータであってもよい。この場合、第１減速機１９ａ及び第２減速機１９ｂとして単一の減速機を配置する。
また、図１には、電動モータをステアリングシャフトに連結するコラムアシスト方式の電動パワーステアリングシステムを例示したが、本発明はコラムアシスト方式の電動パワーステアリングシステムに限定されない。本発明は、電動モータをピニオンシャフトに連結するシングルピニオンアシスト方式やデュアルピニオンアシスト方式、電動モータをラックに配置するラックアシスト方式の電動パワーステアリングシステムにも適用可能である。
デュアルピニオンアシスト方式の場合には、ラック１７に噛み合う第２のピニオンを追加し、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂの一方をピニオン１６に連結し、他方を第２のピニオンに連結してもよい。

第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂには、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂのロータの回転角を検出するための回転角センサ２３ａ、２３ｂがそれぞれ設けられている。
トルクセンサ１２によって検出される実操舵トルクＴｄ、回転角センサ２３ａ、２３ｂの出力信号は、モータコントロールユニット１０２に入力される。モータコントロールユニット１０２は、これらの入力信号および車両側の上位コントロールユニット１０１から与えられる情報に基づいて、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂを制御する。

具体的には、モータコントロールユニット１０２は、回転角センサ２３ａ、２３ｂの出力信号に基づいて現在の操向輪３の実際の転舵角（以下「実転舵角」と記載することがある）を、自車両の現在の状態である現在状態として演算する。実転舵角は、特許請求の範囲に記載の「現在転舵角」の一例である。またモータコントロールユニット１０２は、トルクセンサ１２によって検出される実操舵トルクＴｄを現在状態として取得する。
さらに、モータコントロールユニット１０２は、上位コントロールユニット１０１から与えられる目標転舵角θａｄを、車両の状態の目標値である目標状態として取得する。また、操舵トルクの目標値である目標操舵トルクを設定する。なお、第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂとは、第１減速機１９ａ、出力軸９及び第２減速機１９ｂを介して機械的に接続されているため、回転角センサ２３ａと回転角センサ２３ｂの出力信号に基づいてモータコントロールユニット１０２が検出する転舵角は実質的に同一の値となる。このため、回転角センサ２３ａと回転角センサ２３ｂとのいずれか一方を省略し、他方のみの構成としても良い。

モータコントロールユニット１０２は、現在状態と目標状態との間の偏差に基づいて操向輪３を転舵する転舵機構を駆動するのに要するトルク全体を、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂに分配して発生させる。
モータコントロールユニット１０２は、第１電動モータ１８ａ及び第２電動モータ１８ｂにトルクを発生させる第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２を、現在状態と目標状態との間の偏差の比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）、微分制御（Ｄ制御）の少なくとも１つによって演算してよい。
なお、転舵機構の駆動に要するトルク全体を第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２に分配する比率は、例えば５０：５０（すなわち、第１転舵指令値ｉ１の大きさを第２転舵指令値ｉ２の大きさと等しくする）であってもよく、いずれか一方を他方よりも大きくしてもよい。
モータコントロールユニット１０２は、第１転舵指令値ｉ１に基づいて第１電動モータ１８ａを駆動し、第２転舵指令値ｉ２に基づいて第２電動モータ１８ｂを駆動する。

このとき、目標状態又は現在状態が変化したときに第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂに振動が発生する虞がある。たとえば、上記のＰ制御、Ｉ制御、Ｄ制御におけるゲインが大きい場合、目標状態又は現在状態が変化した場合に第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２が大きくなることから、目標状態又は現在状態の変化に対する第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の過渡応答において振動が発生し、第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂに振動が発生する虞がある。
一方で、このような振動を抑制するために小さなゲインを設定すると、目標状態に対する現在状態の追従性の低下を招いてしまう。
また、目標状態又は現在状態に大きな変化が生じた場合にも、ゲインの大きさに関わらず上記振動が発生する虞がある。

そこで、本発明のモータコントロールユニット１０２は、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間に時間差を設ける。すなわちモータコントロールユニット１０２は、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２とを生成する。例えば、第２転舵指令値ｉ２及び第１転舵指令値ｉ１の一方を他方に遅らせて出力する。
このように、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間に時間差を設けると、時間差を設けない場合（すなわち、現在状態と目標状態との間の偏差の変化に応じて操舵機構を駆動するトルク全体を同時に発生させる場合）に比べて、トルクの一部の発生を遅らせることができる。この結果、粘性抵抗による遅れに類似した現象を再現することができるので、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の過渡応答によって発生した振動を、粘性抵抗によって減衰させることができる。
この結果、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の振動を早期に収束させて、第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂに生ずる振動を抑制することができる。

以下、モータコントロールユニット１０２について詳しく説明する。図２は、第１実施形態のモータコントロールユニット１０２の機能構成の一例のブロック図である。なお、上述の通り回転角センサ２３ａと回転角センサ２３ｂの出力信号に基づいてモータコントロールユニット１０２が検出する転舵角は実質的に同一であるため、この図２におけるブロック図では回転角センサは回転角センサ２３ａのみとしている。
回転角演算部１１０は、回転角センサ２３ａの出力信号に基づいて、第１電動モータ１８ａのロータ回転角θｍａを演算する。減速比除算部１１１は、回転角演算部１１０によって演算されるロータ回転角θｍａを減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θｍａを出力軸９の回転角（実転舵角）θａに換算する。減速比除算部１１１によって演算される実転舵角θａは、減算器１１２に与えられる。

減算器１１２は、上位コントロールユニット１０１から与えられる目標転舵角θａｄに対する実転舵角θａの偏差（転舵角偏差）Δθ＝（θａｄ－θａ）を演算し、第３転舵指令値演算部１１３に出力する。
第３転舵指令値演算部１１３は、転舵角偏差Δθに対するＰ制御、Ｉ制御、Ｄ制御の少なくとも１つにより、転舵機構４を駆動するための転舵指令値として第３転舵指令値ｉ３を演算する。第３転舵指令値演算部１１３は、第３転舵指令値ｉ３を指令値設定部１１７に出力する。

一方で、目標状態設定部１１４は、目標操舵トルクＴｅを設定する。例えば目標状態設定部１１４は、自車両に発生する横加速度に応じて目標操舵トルクＴｅを設定してよい。例えば目標状態設定部１１４は、横加速度が大きいほど操舵に要する操舵トルクが大きくなるように、横加速度が大きいほど目標操舵トルクＴｅを大きな値に設定してよい。
減算器１１５は、目標状態設定部１１４が設定した目標操舵トルクＴｅに対する実操舵トルクＴｄの偏差（操舵トルク偏差）ΔＴ＝（Ｔｅ－Ｔｄ）を演算し、第４転舵指令値演算部１１６に出力する。
第４転舵指令値演算部１１６は、操舵トルク偏差ΔＴに対するＰ制御、Ｉ制御、Ｄ制御の少なくとも１つにより、転舵機構４を駆動するための転舵指令値として第４転舵指令値ｉ４を演算する。第４転舵指令値演算部１１６は、第４転舵指令値ｉ４を指令値設定部１１７に出力する。

指令値設定部１１７は、第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４とに基づいて、基本転舵指令値ｉ０を設定する。基本転舵指令値ｉ０は、転舵機構４に付与する駆動力全体をまかなうトルクを電動モータに発生させる転舵指令値である。
例えば、指令値設定部１１７は、制御モード信号Ｓｍｏｄｅに基づいて第３転舵指令値ｉ３又は第４転舵指令値ｉ４のいずれか一方を、基本転舵指令値ｉ０に設定してよい。例えば制御モード信号Ｓｍｏｄｅが示す制御モードが、自動走行制御、自動駐車制御、緊急回避制御、車線逸脱防止制御のいずれかである場合に第３転舵指令値ｉ３を基本転舵指令値ｉ０に設定し、通常制御モードである場合に第４転舵指令値ｉ４を基本転舵指令値ｉ０に設定してよい。

また、例えば指令値設定部１１７は、第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４の和に基づいて基本転舵指令値ｉ０に設定してもよい。例えば、指令値設定部１１７は、第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４の平均値や重み付け和を基本転舵指令値ｉ０に設定してもよい。
分配部１１８は、指令値設定部１１７が設定した基本転舵指令値ｉ０を、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２とに分配し、それぞれ第１モータ駆動回路１１９と第２モータ駆動回路１２９に出力する。

例えば、分配部１１８は、基本転舵指令値ｉ０を所定の割合（例えば５０：５０）で分配することにより第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２を算出する。そして、第１転舵指令値ｉ１及び第２転舵指令値ｉ２のいずれか一方を他方よりの所定の時間差Ｄだけ遅らせて出力する。
第１モータ駆動回路１１９と第２モータ駆動回路１２９は、それぞれ第１転舵指令値ｉ１に基づくモータ駆動電流と第２転舵指令値ｉ２に基づくモータ駆動電流を、それぞれ第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂとに供給して第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂを駆動する。これにより、第１転舵指令値ｉ１及び第２転舵指令値ｉ２に対応した電力がそれぞれ第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂとに供給される。これにより、第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂとが、それぞれ第１転舵指令値ｉ１及び第２転舵指令値ｉ２に応じた駆動力で駆動する。

図３Ａは、時間差を設けていない第１転舵指令値ｉ１及び第２転舵指令値ｉ２の一例のタイムチャートであり、図３Ｂは、時間差が設けられた第１転舵指令値ｉ１及び第２転舵指令値ｉ２の一例のタイムチャートであり、図３Ｃは、図３Ｂの拡大図である。実線は第１転舵指令値ｉ１を示し、破線は第２転舵指令値ｉ２を示す。
図３Ａ～図３Ｃの例では、第２転舵指令値ｉ２は第１転舵指令値ｉ１と同じ波形の指令値である。図３Ａでは、時間差を設けていないため波形が完全に重なって（一致して）いる。一方、図３Ｂ、図３Ｃでは、時間差を設けているため第２転舵指令値ｉ２は、第１転舵指令値ｉ１より時間差Ｄだけ遅れている。
図３Ａから分かるように時間差を設けていない場合の第１転舵指令値ｉ１及び第２転舵指令値ｉ２は振動の収束に時間を要するのに対し、図３Ｂ及び図３Ｃから分かるように、時間差を設けた場合の第１転舵指令値ｉ１及び第２転舵指令値ｉ２の振動は早期に収束している。

なお、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間の時間差は、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間の位相差が０［ｄｅｇ］より大きく９０［ｄｅｇ］未満であることが好ましい。その理由は以下のとおりである。
上記のとおり第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の振動の収束は粘性抵抗によって生じるものであり、この粘性抵抗は速度に比例する微分項である。また、微分により信号の位相は９０［ｄｅｇ］進むことから、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の一方の位相を他方の位相よりも９０［ｄｅｇ］進めると、一方の指令値は他方の指令値の微分項となる。したがって、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間の位相差が９０［ｄｅｇ］になったときに、位相が９０［ｄｅｇ］進んだ一方の指令値の成分が全て粘性抵抗成分となるため、粘性抵抗の効果が最も大きくなる。
このため、それ以上時間差Ｄを大きくしても、粘性抵抗の効果は大きくならず制御の遅れによる弊害が大きくなる。このように、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間の位相差は０［ｄｅｇ］より大きく９０［ｄｅｇ］未満であることが好ましい。

このため、時間差Ｄは、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の変化に対する過渡応答において発生すると考えられる振動の周期の４分の１未満且つ０より大きく設定してよい。例えば、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の変化に対する過渡応答において発生すると考えられる最も高周波数の振動の周期の４分の１未満且つ０より大きく設定してよい。
例えば、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２の変化に対する過渡応答において発生すると考えられる最も高い周波数の振動が２０、３０、５０及び１００［Ｈｚ］のいずれかであると想定した場合には、第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間の時間差Ｄを、それぞれ１２．５、８．３３、５．００、２．５［ｍｓｅｃ］のいずれかの、上記振動周波数に合わせた値未満の値に設定してよい。

図４は、第１実施形態の操舵制御方法の一例のフローチャートである。
ステップＳ１において回転角センサ２３ａ、回転角演算部１１０及び減速比除算部１１１は、実転舵角θａを検出する。またトルクセンサ１２は実操舵トルクＴｄを検出する。
ステップＳ２において上位コントロールユニット１０１は目標転舵角θａｄを設定する。また目標状態設定部１１４は、目標操舵トルクＴｅを設定する。

ステップＳ３において第３転舵指令値演算部１１３は、目標転舵角θａｄと実転舵角θａとの間の転舵角偏差Δθに基づいて第３転舵指令値ｉ３を演算する。
ステップＳ４において第４転舵指令値演算部１１６は、目標操舵トルクＴｅと実操舵トルクＴｄとの間の操舵トルク偏差ΔＴに基づいて第４転舵指令値ｉ４を演算する。
ステップＳ５において指令値設定部１１７は、第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４とに基づいて基本転舵指令値ｉ０を設定する。

ステップＳ６において分配部１１８は、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２とに基本転舵指令値ｉ０を分配する。
ステップＳ７において第１モータ駆動回路１１９と第２モータ駆動回路１２９は、それぞれ第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２に基づいて第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂを駆動する。

（第２実施形態）
第１実施形態のモータコントロールユニット１０２は、転舵機構４に付与する駆動力全体をまかなうトルクを電動モータに発生させる基本転舵指令値ｉ０を演算し、基本転舵指令値ｉ０を、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２に分配した。
第２実施形態のモータコントロールユニット１０２は、転舵指令値を演算する構成を２系統に冗長化し、各系統で第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２を独立して演算し、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２を、第１モータ駆動回路１１９と第２モータ駆動回路１２９に出力する。

図５は、第２実施形態のモータコントロールユニット１０２の機能構成の一例のブロック図である。
第１系統Ｓ１は、回転角演算部１１０と、減速比除算部１１１と、減算器１１２と、第３転舵指令値演算部１１３と、目標状態設定部１１４と、減算器１１５と、第４転舵指令値演算部１１６と、指令値設定部１１７と、第１モータ駆動回路１１９と、第１電動モータ１８ａと、回転角センサ２３ａとを備える。
第２系統Ｓ２も第１系統Ｓ１と同一の構成を備えており、回転角演算部１２０と、減速比除算部１２１と、減算器１２２と、第３転舵指令値演算部１２３と、目標状態設定部１２４と、減算器１２５と、第４転舵指令値演算部１２６と、指令値設定部１２７と、第２モータ駆動回路１２９と、第２電動モータ１８ｂと、回転角センサ２３ｂとを備える。

第２実施形態の回転角演算部１１０と、減速比除算部１１１と、減算器１１２と、第３転舵指令値演算部１１３と、目標状態設定部１１４と、減算器１１５と、第４転舵指令値演算部１１６と、指令値設定部１１７は、それぞれ第１実施形態の回転角演算部１１０と、減速比除算部１１１と、減算器１１２と、第３転舵指令値演算部１１３と、目標状態設定部１１４と、減算器１１５と、第４転舵指令値演算部１１６と、指令値設定部１１７と同様である。
但し、第２実施形態の指令値設定部１１７は、基本転舵指令値ｉ０に代えて第１転舵指令値ｉ１を出力する。すなわち指令値設定部１１７は、第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４とに基づいて第１転舵指令値ｉ１を設定する。
このため、第３転舵指令値演算部１１３と、第４転舵指令値演算部１１６と、指令値設定部１１７とは、転舵機構４に付与する駆動力全体をまかなうトルクのうち第１電動モータ１８ａで発生させるトルク（例えば全体の５０％のトルク）に相当する第１転舵指令値ｉ１を演算するように変更する。

また、第２系統Ｓ２の回転角演算部１２０と、減速比除算部１２１と、減算器１２２と、第３転舵指令値演算部１２３と、目標状態設定部１２４と、減算器１２５と、第４転舵指令値演算部１２６と、指令値設定部１２７は、それぞれ第１系統Ｓ１の回転角演算部１１０と、減速比除算部１１１と、減算器１１２と、第３転舵指令値演算部１１３と、目標状態設定部１１４と、減算器１１５と、第４転舵指令値演算部１１６と、指令値設定部１１７と同様である。

但し、第２系統Ｓ２の回転角演算部１２０は、回転角センサ２３ｂの出力信号に基づいて、第２電動モータ１８ｂのロータ回転角θｍｂを演算する。減速比除算部１２１は、ロータ回転角θｍｂを減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θｍｂを実転舵角θｂに換算する。減算器１２２は、目標転舵角θａｄに対する実転舵角θｂの転舵角偏差Δθ＝（θａｄ－θｂ）を演算する。
また、指令値設定部１２７は、第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４とに基づいて第２転舵指令値ｉ２を設定する。
これにより、第１転舵指令値ｉ１の設定のために用いる第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４は、第１系統Ｓ１の第３転舵指令値演算部１１３と第４転舵指令値演算部１１６が演算する。
一方で、第２転舵指令値ｉ２の設定のために用いる第３転舵指令値ｉ３と第４転舵指令値ｉ４は、第２系統Ｓ２の第３転舵指令値演算部１２３と第４転舵指令値演算部１２６が演算する。

第１系統Ｓ１と第２系統Ｓ２とが独立して第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２をそれぞれ演算する構成では、目標転舵角θａｄ及び実操舵トルクＴｄの信号を第１系統Ｓ１に入力する時刻と第２系統Ｓ２に入力する時刻との間に時間差があることにより、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２を出力できる。

例えば、モータコントロールユニット１０２を、第１系統Ｓ１のコントロールユニットと第２系統Ｓ２のコントロールユニットからなる２つの電子制御ユニットにより実現してよい。そして、第１系統Ｓ１のコントロールユニットが、目標転舵角θａｄ、制御モード信号Ｓｍｏｄｅ、実操舵トルクＴｄの信号を上位コントロールユニット１０１及びトルクセンサ１２から受信し、第２系統Ｓ２のコントロールユニットは、第１系統Ｓ１のコントロールユニットからこれらの信号を受信してもよい。
これにより、目標転舵角θａｄ及び実操舵トルクＴｄの信号を第１系統Ｓ１に入力する時刻と第２系統Ｓ２に入力する時刻との間に時間差を設けることができる。なおこの場合、第１系統Ｓ１のコントロールユニットに入力する目標転舵角θａｄ、制御モード信号Ｓｍｏｄｅ、実操舵トルクＴｄの信号は同一であり、入力する時刻のみが異なる信号となる。

図６は、第２実施形態の変形例のモータコントロールユニット１０２の機能構成の一例のブロック図である。第１系統Ｓ１の指令値設定部１１７又は第２系統Ｓ２の指令値設定部１２７の後段に遅延部を設けることによって第１転舵指令値ｉ１と第２転舵指令値ｉ２との間に時間差を設けてもよい。図６の例では、指令値設定部１２７の後段に第２転舵指令値ｉ２を遅らせる遅延部１３０が設けられている。遅延部１３０による遅延時間は固定値であってもよく、第２転舵指令値ｉ２の振動の周波数（すなわち第２転舵指令値ｉ２の変化速度）に応じた可変値であってもよい。例えば、周波数が高いほど（変化速度が速いほど）短くなるように設定してもよい。

（実施形態の効果）
（１）トルクセンサ１２、回転角センサ２３ａ、モータコントロールユニット１０２は、車両の現在の状態である現在状態を検出する。モータコントロールユニット１０２は、車両の状態の目標値である目標状態を設定し、現在状態と目標状態との間の偏差に基づいて車両の操向輪３を転舵する転舵機構４を駆動するための転舵指令値として、互いに時間差が設けられた第１転舵指令値と第２転舵指令値とを演算し、転舵機構４を駆動する第１電動モータ１８ａを第１転舵指令値に基づいて駆動し、転舵機構４を駆動する第２電動モータ１８ｂを第２転舵指令値に基づいて駆動する。
これにより、第１転舵指令値と第２転舵指令値の過渡応答によって発生した振動を減衰させることができるので、第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂに生ずる振動を抑制することができる。

（２）現在状態は自車両の現在の転舵角であり、目標状態は自車両の転舵角の目標値として設定される目標転舵角であってよい。
これにより、自車両の実転舵角が目標転舵角となるように第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂを駆動できる。
（３）自車両を走行させる軌道として目標走行軌道を設定し、目標走行軌道に沿って走行するための転舵角を目標転舵角として演算してもよい。
これにより、自車両が目標走行軌道に沿って走行するように第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂを駆動できる。

（４）自車両の進行方向の障害物を回避するための転舵角、又は自車両が走行車線から逸脱するのを防止するための転舵角として、目標転舵角を演算してもよい。これにより自車両の進行方向の障害物を回避するように、又は自車両が走行車線から逸脱しないように第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂを駆動できる。
（５）自車両の現在の転舵角である現在転舵角と自車両の現在の操舵トルクである現在操舵トルクとを現在状態として検出してもよい。モータコントロールユニット１０２は、自車両の転舵角の目標値である目標転舵角と自車両の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクとを目標状態として設定し、現在転舵角と目標転舵角との間の偏差、又は現在操舵トルクと目標操舵トルクとの間の偏差のいずれか一方に基づいて、第１転舵指令値と第２転舵指令値とを演算してもよい。
これにより、転舵装置に適用された電動パワーステアリングシステムの制御モードに応じて、現在転舵角と目標転舵角との偏差、又は現在操舵トルクと目標操舵トルクとの偏差のいずれか一方に基づいて第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂを駆動できる。

（６）自車両の現在の転舵角である現在転舵角と自車両の現在の操舵トルクである現在操舵トルクとを現在状態として検出してもよい。
自車両の転舵角の目標値である目標転舵角と自車両の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクとを目標状態として設定し、現在転舵角と目標転舵角との間の偏差に基づいて第３転舵指令値を演算し、現在操舵トルクと目標操舵トルクとの間の偏差に基づいて第４転舵指令値を演算し、第３転舵指令値と第４転舵指令値との和に基づいて第１転舵指令値と第２転舵指令値とを演算してもよい。
これにより、現在転舵角と目標転舵角との偏差と現在操舵トルクと目標操舵トルクとの偏差とが減少するように第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂを駆動できる。

［００４９］
（７）第１転舵指令値と第２転舵指令値との間の時間差は、０より大きく且つ転舵指令値の変化に対する過渡応答において発生すると考えられる最も高周波数の振動の周期の４分の１未満に設定してもよい。
これにより、第１転舵指令値と第２転舵指令値の振動の周波数に適した時間差を設けることができる。
（８）モータコントロールユニット１０２は、現在状態と目標状態との間の偏差に基づいて基本転舵指令値を設定し、基本転舵指令値を、所定の比率で第１転舵指令値と第２転舵指令値とに分配してよい。これにより、転舵機構４に付与する駆動力全体をまかなうトルクを第１電動モータ１８ａと第２電動モータ１８ｂとで発生させることができる。
（９）モータコントロールユニット１０２は、現在状態と目標状態との間の偏差に基づいて第１転舵指令値を演算し、第１転舵指令値の演算とは別に現在状態と目標状態との間の偏差に基づいて第２転舵指令値を演算してもよい。
これにより、第１転舵指令値の演算を行う電子回路へ信号を入力する時刻と第２転舵指令値の演算を行う電子回路へ信号を入力する時刻を異ならせることにより、第１転舵指令値と第２転舵指令値に時間差を設けることができる。

ここに記載されている全ての例及び条件的な用語は、読者が、本発明と技術の進展のために発明者により与えられる概念とを理解する際の助けとなるように、教育的な目的を意図したものであり、具体的に記載されている上記の例及び条件、並びに本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する本明細書における例の構成に限定されることなく解釈されるべきものである。本発明の実施例は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であると解すべきである。

１…電動パワーステアリングシステム、２…ステアリングホイール、３…操向輪、４…転舵機構、５…操舵補助機構、６…ステアリングシャフト、７…中間軸、８…入力軸、９…出力軸、１０…トーションバー、１２…トルクセンサ、１３…ピニオン軸、１４…ラック軸、１５…タイロッド、１６…ピニオン、１７…ラック、１８ａ…第１電動モータ、１８ｂ…第２電動モータ、１９ａ…第１減速機、１９ｂ…第２減速機、２０ａ、２０ｂ…ウォームギヤ、２１ａ、２１ｂ…ウォームホイール、２２ａ、２２ｂ…ギヤハウジング、２３ａ、２３ｂ…回転角センサ、１０１…上位コントロールユニット、１０２…モータコントロールユニット、１１０、１２０…回転角演算部、１１１、１２１…減速比除算部、１１２、１２２…減算器、１１３、１２３…第３転舵指令値演算部、１１４、１２４…目標状態設定部、１１５、１２５…減算器、１１６、１２６…第４転舵指令値演算部、１１７、１２７…指令値設定部、１１８…分配部、１１９…第１モータ駆動回路、１２９…第２モータ駆動回路、１３０…遅延部

Claims (9)

1. 車両の現在の状態である現在状態を検出し、
   前記車両の状態の目標値である目標状態を設定し、
   前記現在状態と前記目標状態との間の偏差に基づいて基本転舵指令値を設定し、
   前記基本転舵指令値を所定の比率で第１転舵指令値と第２転舵指令値とに分配することにより、前記車両の操向輪を転舵する転舵機構を駆動するための転舵指令値として、互いに時間差が設けられた前記第１転舵指令値と前記第２転舵指令値とを演算し、
   前記転舵機構を駆動する第１転舵モータを前記第１転舵指令値に基づいて駆動し、前記転舵機構を駆動する第２転舵モータを前記第２転舵指令値に基づいて駆動する、
   ことを特徴とする操舵制御方法。
2. 前記現在状態は前記車両の現在の転舵角であり、前記目標状態は前記車両の転舵角の目標値として設定される目標転舵角であることを特徴とする請求項１に記載の操舵制御方法。
3. 前記車両を走行させる軌道として目標走行軌道を設定し、前記目標走行軌道に沿って走行するための転舵角を前記目標転舵角として演算することを特徴とする請求項２に記載の操舵制御方法。
4. 前記車両の進行方向の障害物を回避するための転舵角、又は前記車両が走行車線から逸脱するのを防止するための転舵角として、前記目標転舵角を演算することを特徴とする請求項２に記載の操舵制御方法。
5. 前記車両の現在の転舵角である現在転舵角と前記車両の現在の操舵トルクである現在操舵トルクとを前記現在状態として検出し、
   前記車両の転舵角の目標値である目標転舵角と前記車両の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクとを前記目標状態として設定し、
   前記現在転舵角と前記目標転舵角との間の偏差、又は前記現在操舵トルクと前記目標操舵トルクとの間の偏差のいずれか一方に基づいて、前記第１転舵指令値と前記第２転舵指令値とを演算する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御方法。
6. 前記車両の現在の転舵角である現在転舵角と前記車両の現在の操舵トルクである現在操舵トルクとを前記現在状態として検出し、
   前記車両の転舵角の目標値である目標転舵角と前記車両の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクとを前記目標状態として設定し、
   前記現在転舵角と前記目標転舵角との間の偏差に基づいて第３転舵指令値を演算し、
   前記現在操舵トルクと前記目標操舵トルクとの間の偏差に基づいて第４転舵指令値を演算し、
   前記第３転舵指令値と前記第４転舵指令値との和に基づいて前記第１転舵指令値と前記第２転舵指令値とを演算する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御方法。
7. 前記時間差は、０より大きく、且つ前記転舵指令値の変化に対する過渡応答において発生すると考えられる最も高周波数の振動の周期の４分の１未満に設定することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の操舵制御方法。
8. 前記現在状態と前記目標状態との間の偏差に基づいて前記第１転舵指令値を演算し、
   前記第１転舵指令値の演算とは別に前記現在状態と前記目標状態との間の偏差に基づいて第２転舵指令値を演算する、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の操舵制御方法。
9. 車両の操向輪を転舵する転舵機構を駆動する第１転舵モータ及び第２転舵モータと、
   前記車両の現在の状態である現在状態を検出し、前記車両の状態の目標値である目標状態を設定し、前記現在状態と前記目標状態との間の偏差に基づいて基本転舵指令値を設定し、前記基本転舵指令値を所定の比率で第１転舵指令値と第２転舵指令値とに分配することにより、前記車両の転舵機構を駆動するための転舵指令値として、互いに時間差が設けられた前記第１転舵指令値と前記第２転舵指令値とを演算し、前記第１転舵モータを前記第１転舵指令値に基づいて駆動し、前記第２転舵モータを前記第２転舵指令値に基づいて駆動するコントローラと、
   を備えることを特徴とする操舵装置。

Images