操舵制御装置
【課題】 大型化及びコストアップを抑えて、ハンドルの舵角の位置制御を従来より安定させることが可能な操舵制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の操舵制御装置４１では、モータ回転角センサ２５を利用してハンドル３３の検出舵角θｊを求めている。ここで、転舵モータ１９は、減速機構を介してハンドル３３に連結され、モータ回転角センサ２５はその転舵モータ１９の回転軸に備えられているので、モータ回転角センサ２５を利用して求めた検出舵角θｊの分解能は従来より向上し、これによりハンドル３３の位置制御を安定させることが可能になる。しかも、転舵モータ１９に本来的に備えられたモータ回転角センサ２５を利用したので大型化及びコストアップも抑えられる。
【解決手段】 本発明の操舵制御装置４１では、モータ回転角センサ２５を利用してハンドル３３の検出舵角θｊを求めている。ここで、転舵モータ１９は、減速機構を介してハンドル３３に連結され、モータ回転角センサ２５はその転舵モータ１９の回転軸に備えられているので、モータ回転角センサ２５を利用して求めた検出舵角θｊの分解能は従来より向上し、これによりハンドル３３の位置制御を安定させることが可能になる。しかも、転舵モータ１９に本来的に備えられたモータ回転角センサ２５を利用したので大型化及びコストアップも抑えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドル操作なしで自動操舵にて走行可能な車両に搭載される操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、手動操舵モードと自動操舵モードとに切り替え可能な車両が開発され、市販されている。このような車両では、自動操舵モードを利用して、例えば車庫入れ操作を容易に行うことができる。具体的には、車庫の近傍に車両を停止して自動操舵モードにし、車両の移動目標位置を車庫内に設定する。すると、現在位置と移動目標位置との間の目標走行経路が演算され、その目標走行経路上の各位置における転舵輪の目標舵角が決定される。そして、運転者がアクセル及びブレーキの操作を行うだけで、車両の進行に伴って転舵輪が目標舵角と一致するように適宜転舵され（即ち、自動的にハンドルが切られ）、運転未熟者であっても、容易に車両を車庫内に収めることができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−４２７６９号公報（段落［００１３］〜［００１６］、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、操舵制御装置は、一般に、転舵輪の舵角の代用値としてハンドルの舵角を用いて位置制御を行う構成になっている。そして、従来の操舵制御装置は、ハンドルの回転軸に備えたハンドル舵角センサから検出舵角を取得し、その検出舵角を、車両の移動目標位置に基づいて特定されるハンドルの目標舵角と一致させるように、モータ電流指令値を演算する構成になっていた。しかしながら、ハンドル舵角センサの分解能は、従来の操舵制御装置が安定した位置制御を行うためには低すぎた。即ち、実際はハンドルの舵角が連続して変化していても、ハンドル舵角センサの分解能が低いために、操舵制御装置にしてみれば、ハンドルの舵角が断続的に変化するように受け取られ、例えば、発振が生じたり、追従遅れが大きくなり、ハンドルの舵角の位置制御を安定して行うことができない場合が起こり得た。これに対し、単に、現状より分解能が高いハンドル舵角センサを用いると形状が大きくなり、コストも上がってしまう。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型化及びコストアップを抑えて、ハンドルの舵角の位置制御を従来より安定させることが可能な操舵制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る操舵制御装置は、ハンドル及び転舵輪に減速機構を介して連結された転舵モータにより、ハンドル操作なしで転舵輪の舵角を位置制御して自動操舵走行可能な車両に搭載され、予め設定された車両の移動目標位置に基づいて特定される目標舵角とハンドルの検出舵角との位置偏差に応じて転舵モータを駆動するためのモータ電流指令値を演算する操舵制御装置であって、ハンドルの回転軸に備えられたハンドル舵角センサからハンドル実舵角を取得すると共に転舵モータの回転軸に備えられたモータ回転角センサからモータ実回転角を取得し、自動操舵走行の開始時のハンドル実舵角をθｃ１とし、自動操舵走行の開始時を基準としたモータ実回転角の変化量をθｆとし、ハンドルと転舵モータとの間の減速比をＲとした場合に、θｊ＝θｃ１＋θｆ／Ｒ、から特定されるθｊを検出舵角として演算するハンドル検出舵角演算部を備えたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵制御装置において、ハンドル検出舵角演算部により演算された検出舵角と、ハンドル舵角センサにより検出されたハンドル実舵角との差が、予め設定された誤差許容基準値を超えた場合に自動操舵走行を中止する自動操舵中止決定部を備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の操舵制御装置において、位置偏差の時間積分値に応じてモータ電流指令値を増減するための積分演算部を有し、自動操舵走行の中止後、自動操舵走行が再開される前までに、時間積分値をリセットする積分値リセット手段を備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の操舵制御装置において、自動操舵中止決定部は、自動操舵走行が中止された旨を報知するための報知信号を出力するように構成されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
［請求項１の発明］
請求項１の操舵制御装置では、検出舵角θｊの初期値θｃ１を、ハンドル舵角センサが検出したハンドル実舵角を用いて設定し、初期値θｃ１からの検出舵角θｊの変化量を、モータ回転角センサが検出したモータ実回転角の変化量θｆを減速比Ｒで除した値（＝θｆ／Ｒ）とした。ここで、転舵モータは、減速機構を介してハンドルに連結され、モータ回転角センサはその転舵モータの回転軸に備えられているので、モータ回転角センサの検出結果を利用して求めた検出舵角θｊの分解能は従来より向上し、これによりハンドルの位置制御を安定させることが可能になる。しかも、転舵モータに本来的に備えられたモータ回転角センサを利用したので大型化及びコストアップを抑えることができる。
【００１０】
［請求項２の発明］
請求項２の操舵制御装置では、ハンドル検出舵角演算部により演算された検出舵角と、ハンドル舵角センサにより検出されたハンドル実舵角との差が、予め設定された誤差許容基準値を超えたことをもって異常を検出することができ、このような異常が発生した場合に自動操舵走行を中止することで安全が確保される。
【００１１】
［請求項３の発明］
自動操舵走行が中止されてから、その自動操舵走行中に用いた時間積分値が過去のデータとして残った状態で自動操舵走行が再開されると、再開時に転舵輪が急峻に転舵する事態が生じ得る。しかしながら、請求項３の操舵制御装置によれば、自動操舵走行の中止後、自動操舵走行が再開される前までに時間積分値がリセットされるので、上記した事態を回避することができる。
【００１２】
［請求項４の発明］
請求項４の操舵制御装置では、自動操舵走行が中止された旨を報知信号により確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１に示された車両１０は、所謂、電動パワーステアリング装置としての操舵装置１１を備え、運転者によるハンドル操作を転舵モータ１９（例えば、ブラシレスモータ）で補助して転舵輪５０，５０を転舵することができる。具体的には、１対の転舵輪５０，５０の間には、転舵輪間シャフト１６が差し渡され、その転舵輪間シャフト１６は、筒形ハウジング１８の内部に挿通されている。転舵輪間シャフト１６の両端は、タイロッド１７，１７を介して各転舵輪５０，５０に連結され、筒形ハウジング１８は、車両１０の本体に固定されている。また、筒形ハウジング１８の軸方向の中間部分には大径部１８Ｄが備えられ、その大径部１８Ｄに転舵モータ１９が内蔵されている。転舵モータ１９は、筒形ハウジング１８の内面に嵌合固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側に遊嵌された筒状のロータ２１とを備えてなる。そして、転舵輪間シャフト１６がロータ２１の内側を貫通している。また、筒形ハウジング１８のうち大径部１８Ｄの一端には、ロータ２１の回転位置を検出するためのモータ回転角センサ２５（例えば、レゾルバ）が設けられている。
【００１４】
ロータ２１の内面には、ボールナット２２が組み付けられている。また、転舵輪間シャフト１６の軸方向の中間部分にはボールネジ部２３が形成されている。これらボールナット２２とボールネジ部２３とからボールネジ機構２４が構成され、ロータ２１と共にボールナット２２が回転すると、筒形ハウジング１８に対してボールネジ部２３が直動し、これにより転舵輪５０，５０が転舵する。
【００１５】
転舵輪間シャフト１６の一端部側には、ラック３０が形成され、ステアリングシャフト３２（本発明に係る「ハンドルの回転軸」に相当する）の下端部に備えたピニオン３１がこのラック３０に噛合している。ステアリングシャフト３２の上端部には、ハンドル３３が取り付けられている。
【００１６】
なお、本実施形態では、ボールネジ機構２４が、転舵輪５０と転舵モータ１９との間を連結する本発明に係る「減速機構」に相当すると共に、ラック３０、ピニオン３１及びボールネジ機構２４が、転舵モータ１９とハンドル３３との間を連結する本発明に係る「減速機構」に相当する。
【００１７】
ステアリングシャフト３２のうち上端寄り位置には、ハンドル舵角センサ３４が取り付けられている。このハンドル舵角センサ３４により、本発明に係るハンドル実舵角θ２（即ち、ハンドル３３の回転角）を検出している。
【００１８】
ステアリングシャフト３２のうちハンドル舵角センサ３４より下側部分には、トルクセンサ３５が取り付けられている。トルクセンサ３５は、ステアリングシャフト３２にかかる負荷トルクＴ１によって捩れ変形する図示しないトーションバネと、そのトーションバネの両端部の回転角を検出するための図示しない１対のレゾルバとを備えてなり、それら両レゾルバが検出した回転角の差分に応じてステアリングシャフト３２にかかる負荷トルクＴ１を検出することができる。また、転舵輪５０の近傍には、転舵輪５０の回転に基づいて車速Ｖを検出するための車速センサ３６が設けられている。
【００１９】
さて、本実施形態の車両１０には、自動操舵システムが搭載されている。この自動操舵システムは、図示しない操作パネルの操作によって起動し、これにより車両１０を手動操舵モード（即ち、手動でハンドル操作を行って転舵輪５０を転舵するモード）から自動操舵モード（即ち、手動でハンドル操作を行わずに転舵輪５０を自動的に転舵するモード）に切り替えることができる。ここで、図２に示すように、例えば車両１０を車庫Ｅ１内に自動操舵モードにて収納する場合の操作について説明する。先ずは、手動操舵モードにて車両１０を、車庫Ｅ１の進入口に横付けして、仮停止位置Ｐ２に停車する。そして、自動動作モードに切り替え、車両１０に備えた図示しないカメラにて車庫Ｅ１内を車内モニタ（図示せず）に写し出す。この車内モニタには、車両形カーソル（図２の符号ＣＳ参照）が表示されており、操作パネルの操作により車両形カーソルを車内モニタに映し出された車庫Ｅ１内にセットする。これにより、車庫Ｅ１の内部が本発明に係る移動目標位置Ｐ１として設定される。
【００２０】
すると、自動操舵システムに備えた目標舵角生成装置４０が、仮停止位置Ｐ２と移動目標位置Ｐ１との間の目標走行経路Ｌ１を演算すると共に、その目標走行経路Ｌ１において転舵動作を行うための中間位置Ｐ３，Ｐ４を決定する。そして、各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における目標舵角θ１を演算して出力する。本発明に係る操舵制御装置４１は、それら各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における目標舵角θ１に基づいて、各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４において転舵モータ１９を駆動するためのモータ電流指令値Ｉ３をそれぞれ演算する。そして、例えば、目標舵角生成装置４０が出力する音声案内に基づいてアクセル及びブレーキ操作のみを行うと、各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４において、モータ電流指令値Ｉ３に応じた電流がモータ駆動回路４２から転舵モータ１９に流され、転舵モータ１９によって転舵輪５０の舵角が目標舵角θ１に位置決めされる。これにより、目標舵角生成装置４０が演算した目標走行経路Ｌ１を、アクセル及びブレーキ操作のみで車両１０を走行させることができ、運転未熟者であっても車庫入れ操作を容易に行うことができる。
【００２１】
また、自動操舵モードが解除されると車両１０が手動操舵モードになり、運転者によるハンドル３３の手動操舵が必要になる。このとき、転舵モータ１９は、運転者によるハンドル操作を補助するための補助力（アシストトルク）を出力する。
【００２２】
なお、この技術を応用して、例えば路線バスのハンドル操作を一部自動化することもできる。
【００２３】
操舵制御装置４１には、図示しないメモリが備えられ、そのメモリには図３に示したモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１が記憶されると共に、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えが開始されたか否かを判別するための自動操舵モード開始フラグＦが設けられている。この自動操舵モード開始フラグＦは、自動車のイグニッションキーをオンした直後は、手動操舵モードになっているので「０」に初期設定されている。そして、前記した操舵パネルの操作により、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えが開始されると、自動操舵モード開始フラグＦは「１」にセットされ、自動操舵モードに切り替えられると、自動操舵モード開始フラグＦは「０」にリセットされる。また、運転者の操作又は異常発生により、自動操舵モードが解除されて手動操舵モードに切り替えられても、自動操舵モード開始フラグＦは「０」にリセットされる。
【００２４】
操舵制御装置４１は、所定周期でモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１を実行することで、上記した手動操舵モード及び自動操舵モードの両方に対応することができる。具体的には、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１が実行されると、操舵制御装置４１は、ハンドル舵角センサ３４、トルクセンサ３５、車速センサ３６及びモータ回転角センサ２５から各検出結果（ハンドル実舵角θ２、負荷トルクＴ１、車速Ｖ、モータ実回転角θ７）を取得すると共に、目標舵角生成装置４０が演算した目標舵角θ１を取得する（Ｓ１）。
【００２５】
次いで、アシスト制御処理（Ｓ２）を実行して、アシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算する。このアシスト制御処理（Ｓ２）の具体的な構成に関しては後に詳説する。
【００２６】
次いで、アシスト制御処理（Ｓ２）の実行後に、自動操舵モードがオンか否かを判別する（Ｓ３）。ここで、自動操舵モードがオンでない場合（Ｓ３：ＮＯ）、即ち手動操舵モード中の場合には、アシスト制御用電流指令値Ｉ１をモータ電流指令値Ｉ３としてモータ駆動回路４２に出力する（Ｓ４，Ｓ７）。
【００２７】
また、自動操舵モードがオンの場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、位置制御処理（Ｓ５）を実行し、位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。そして、その位置制御用電流指令値Ｉ２とアシスト制御用電流指令値Ｉ１との和をモータ電流指令値Ｉ３として、モータ駆動回路４２に出力する（Ｓ６，Ｓ７）。この位置制御処理（Ｓ５）の具体的な構成に関しては後に詳説する。
【００２８】
モータ電流指令値Ｉ３がモータ駆動回路４２に出力されると（Ｓ７）、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１は終了し、所定周期後に再実行される。そして、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１を実行することで、図６のブロック図に示した制御系が構成される。ここで、同図に示したアシスト制御部４１Ａは、前記アシスト制御処理（Ｓ２）により構成され、位置制御部４１Ｂは、前記位置制御処理（Ｓ５）によって構成され、切替部４１Ｄは、前記ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６によって構成されている。モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１の全体の構成に関する説明は以上である。
【００２９】
次に、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１のうち前記アシスト制御処理（Ｓ２）の具体的な構成を、図４を参照しつつ説明する。アシスト制御処理（Ｓ２）が実行されると、操舵制御装置４１は、トルク−電流指令値マップ（図示せず）に基づき、負荷トルクＴ１に応じた第１の電流指令値Ｉ１１を決定する（Ｓ２１）。次いで、モータ実回転角θ７を時間で微分して舵角速度θ５を求め（Ｓ２２）、転舵角速度−電流指令値マップ（図示せず）に基づき、舵角速度θ５に応じた第２の電流指令値Ｉ１２を決定する（Ｓ２３）。次いで、車速−ゲインマップに基づいて車速Ｖに応じたゲインＧ１を決定する（Ｓ２４）。そして、第１の電流指令値Ｉ１１から第２の電流指令値Ｉ１２を減算した値にゲインＧ１を乗じて、アシスト制御用電流指令値Ｉ１（＝Ｇ１・（Ｉ１１−Ｉ１２））を演算し（Ｓ２５）、このアシスト制御処理（Ｓ２）が終了する。
【００３０】
ここで、上記したトルク−電流指令値マップは、例えば、負荷トルクＴ１が大きくなるに従って第１の電流指令値Ｉ１１が大きくなるように設定されている。これにより、負荷トルクＴ１の増加分を、第１の電流指令値Ｉ１１に応じた転舵モータ１９のアシストトルクで低減させることができ、路面の摩擦係数に拘わらず、安定した操舵反力を感じながら運転者はハンドル操作を行うことができる。
【００３１】
また、転舵角速度−電流指令値マップは、舵角速度θ５が大きくなるに従って第２の電流指令値Ｉ１２が大きくなるように設定されている。そして、この第２の電流指令値Ｉ１２が第１の電流指令値Ｉ１１から減算されるので、ハンドル操作を急峻に行った場合に、操舵抵抗が大きくなり、ダンパ効果を奏する。
【００３２】
また、車速−ゲインマップは、車速Ｖが大きくなるに従ってゲインＧ１が小さくなるように設定されている。これにより、車速Ｖが大きくなるに従って転舵モータ１９のアシストトルクが低減し、高速時の急ハンドルが規制される一方、低速時には軽いハンドル操舵で車両１０を大きく旋回させることができる。
【００３３】
さらに、アシスト制御処理（Ｓ２）を実行することで、図６におけるアシスト制御部４１Ａが、図７のブロック線図で示した構成になる。ここで、同図に示した第１の電流指令値演算部４１Ｅは、前記ステップＳ２１により構成され、第２の電流指令値演算部４１Ｆは、前記ステップＳ２３により構成され、ゲイン変更乗算部４１Ｈは、前記ステップＳ２４，Ｓ２５により構成されている。前記アシスト制御処理（Ｓ２）に関する説明は以上である。
【００３４】
次に、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１のうち前記位置制御処理（Ｓ５）の具体的な構成を、図５を参照しつつ説明する。位置制御処理（Ｓ５）が実行されると、操舵制御装置４１は、自動操舵モード開始フラグＦが「１」であるか否かを判別する（Ｓ５１）。自動操舵モード開始フラグＦが「１」であった場合は（Ｓ５１：ＹＥＳ）、自動操舵モードによる自動操舵走行が開始されたものと判断し、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にセットする（Ｓ５２）。次いで、自動操舵走行の開始時にハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２を、ハンドル実舵角の初期値θｃ１として記憶すると共に（Ｓ５３）、自動操舵走行の開始時にモータ回転角センサ２５が検出したモータ実回転角θ７を、モータ実回転角の初期値θｃ２として記憶し（Ｓ５４）、ステップＳ５５以降を実行する。
【００３５】
一方、自動操舵モード開始フラグＦが「１」でなかった場合は（Ｓ５１：ＮＯ）、自動操舵走行が継続しているものと判断し、上記した初期値θｃ１，θｃ２の設定は行わずにステップＳ５５以降を実行する。ステップＳ５５では、自動操舵走行の開始時のモータ実回転角θｃ２を基準としたモータ実回転角θ７の変化量θｆ（＝θ７−θｃ２）を求める。次いで、その変化量θｆを、ハンドル３３と転舵モータ１９との間の減速機構が有する減速比Ｒで除した値（＝θｆ／Ｒ）にハンドル実舵角の初期値θｃ１を加えて検出舵角θｊ（＝θｃ１＋θｆ／Ｒ）を求める（Ｓ５６）。なお、自動操舵走行の開始時には、モータ実回転角θ７の値が初期値θｃ２そのものであるから変化量θｆは０となり、従って、検出舵角θｊは、ハンドル実舵角の初期値θｃ１になる。
【００３６】
上述の如く検出舵角θｊを求めたら、次いで、目標舵角θ１と検出舵角θｊとの偏差θ３（＝θ１−θｊ）を求め（Ｓ５７）、その偏差θ３に比例定数Ｋｐを乗じた第３の電流指令値Ｉ２１を演算する（Ｓ５８）。次いで、偏差θ３の時間積分値θ４を求め（Ｓ５９）、その時間積分値θ４に積分定数Ｋｉを乗じた第４の電流指令値Ｉ２２を演算する（Ｓ６０）。次いで、前記アシスト制御処理（Ｓ２）で求めた舵角速度θ５に微分定数Ｋｄを乗じた第５の電流指令値Ｉ２３を演算する（Ｓ６１）。そして、第３及び第４の電流指令値Ｉ２１，Ｉ２２の和から第５の電流指令値Ｉ２３を減算して、位置制御用電流指令値Ｉ２を演算し（Ｓ６２）、この位置制御処理（Ｓ５）を終了する。
【００３７】
また、位置制御処理（Ｓ５）を実行することで、図６における位置制御部４１Ｂが、図８のブロック線図で示した構成になる。ここで、同図に示したハンドル検出舵角演算部４１Ｃは、ステップＳ５１〜Ｓ５６によって構成され、比例定数乗算部４１Ｊは、前記ステップＳ５８により構成され、積分演算部４１Ｋは、前記ステップＳ５９により構成され、積分定数乗算部４１Ｌは、前記ステップＳ６０で構成され、微分定数乗算部４１Ｎは、前記ステップＳ６１で構成されている。なお、微分演算部４１Ｍは、前記アシスト制御処理（Ｓ２）のステップＳ２２を流用して構成されている。前記位置制御処理（Ｓ５）に関する説明は以上である。
【００３８】
次に、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。車両１０が手動操舵モードになると、目標舵角生成装置４０のうち図６に示したアシスト制御部４１Ａが、トルクセンサ３５により検出された負荷トルクＴ１に基づいてアシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算し、このアシスト制御用電流指令値Ｉ１が、モータ電流指令値Ｉ３としてモータ駆動回路４２に付与される。そして、モータ駆動回路４２が、そのモータ電流指令値Ｉ３に基づいて転舵モータ１９を駆動することで、ステアリングシャフト３２にかかる負荷トルクＴ１に応じた補助力（アシストトルク）が転舵モータ１９から出力される。そして、上述の如く、路面の摩擦係数に拘わらず安定した操舵反力を得ることができると共に、高速時にはハンドル操作が重くなる一方、低速時にはハンドル操作が軽くなり、安全な走行が可能になる。
【００３９】
さて、図示しない操作パネルを操作して自動操舵モードに切り替えると、目標舵角生成装置４０のうち図６に示したアシスト制御部４１Ａが出力したアシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御部４１Ｂが出力した位置制御用電流指令値Ｉ２との和がモータ電流指令値Ｉ３として使用される。その位置制御部４１Ｂは、上述の如く、ハンドル３３の検出舵角θｊと、予め設定された車両１０の移動目標位置Ｐ１に基づいて特定される目標舵角θ１との偏差に基づいて位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。
【００４０】
さて、本実施形態の操舵制御装置４１（詳細には、位置制御部４１Ｂ）では、検出舵角θｊの初期値θｃ１を、ハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２を用いて設定し、初期値θｃ１からの検出舵角θｊの変化量を、モータ回転角センサ２５が検出したモータ実回転角θ７の変化量θｆを減速比Ｒで除した値（＝θｆ／Ｒ）とした。ここで、転舵モータ１９は、ラック３０、ピニオン３１及びボールネジ機構２４からなる減速機構を介してハンドル３３に連結され、モータ回転角センサ２５はその転舵モータ１９の回転軸に備えられているので、モータ回転角センサ２５の検出結果を利用して求めた検出舵角θｊの分解能は従来より向上する。具体的には、従来のハンドル舵角センサと、本実施形態に係るモータ回転角センサ２５のセンサ自体の分解能が同じであれば、減速機構の減速比倍だけ検出舵角θｊの分解能は向上する。
【００４１】
なお、転舵モータ１９に備えられたモータ回転角センサ２５は、ブラシレスモータである転舵モータ１９を位置制御するために備えられたものであるからハンドル舵角センサ３４に比べて、本来的に分解能が高い。
【００４２】
このように本実施形態の操舵制御装置４１によれば、従来より高い分解能で求めた検出舵角θｊを用いてモータ電流指令値Ｉ３を演算し、そのモータ電流指令値Ｉ３により転舵モータ１９を駆動するので、自動操舵走行時におけるハンドル３３の位置制御を従来より安定させることができる。また、本実施形態では、転舵モータ１９に本来的に備えられたモータ回転角センサ２５を利用することで分解能を向上させたので、新たに別部品を加えた場合に比べて大型化及びコストアップが抑えられる。しかも、この構成によれば、検出舵角θｊの初期値θｃ１はハンドル舵角センサ３４にて求めているので、モータ回転角センサ２５を、アブソリュートエンコーダにする必要がなく、単に転舵モータ１９の機械角を求めるだけの例えばレゾルバ等で構成して、モータ回転角センサ２５を含む転舵モータ１９全体の小型化も図ることができる。
【００４３】
なお、この種の自動操舵走行可能な車両１０に備えた操舵制御装置４１は、転舵モータ１９を制御するために設けられたものであるから、その転舵モータ１９に備えたモータ回転角センサ２５の検出信号は、車内ＬＡＮを介さずに操舵制御装置４１に取り込まれている。これに対して、ハンドル舵角センサ３４の検出信号は車内ＬＡＮを介して操舵制御装置４１に取り込まれているのが一般的である。そして、従来の操舵制御装置が、車内ＬＡＮの通信周期でハンドル舵角センサの検出信号を取り込んでいたところを、本実施形態の操舵制御装置４１では、車内ＬＡＮの通信周期とは無関係な短い周期でモータ回転角センサ２５の検出信号を取り込むことができる。このことによっても、従来より検出舵角θｊの分解能が実質的に高くなり、ハンドル３３の位置制御を安定させることができる。
【００４４】
［第２実施形態］
本実施形態は、図９に示されており、前記第１実施形態とは、位置制御処理の構成の一部のみが異なる。即ち、本実施形態の位置制御処理（Ｓ５００）は、前記第１実施形態の位置制御処理（Ｓ５）のうち、ステップＳ５６とＳ５７との間にステップＳ９０を設け、このステップＳ９０において、ステップＳ５１〜Ｓ５６により演算された検出舵角θｊと、ハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２との差Δθ（＝θｊ−θ２）が、予め設定された誤差許容基準値Ｋ１内であるか否かを判別する。ここで、差Δθが誤差許容基準値Ｋ１を超えた場合には（Ｓ９０：ＮＯ）、自動操作モードをオフし（Ｓ９１）、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にリセットし（Ｓ９２）、さらに位置制御用電流指令値Ｉ２を「０」に設定してから（Ｓ９３）位置制御処理（Ｓ５００）を抜ける。
【００４５】
一方、差Δθが誤差許容基準値Ｋ１内であった場合には（Ｓ９０：ＹＥＳ）、前記第１実施形態で説明したステップＳ５７，Ｓ５８を実行後、自動操舵モード開始フラグＦが「１」であるか否かを判別する（Ｓ９４）。ここで、自動操舵モード開始フラグＦが「１」であったときには（Ｓ９４：ＹＥＳ）、自動操舵モードがオフされてから、再度、自動操舵モードがオンされた（即ち、自動操舵走行を中止後に、再び、自動操舵走行が再開された）と判断して自動操舵モード開始フラグＦを「０」にセットし（Ｓ９５）、時間積分値θ４を「０」に初期設定する（Ｓ９６）。そして、前記第１実施形態で説明したステップＳ６０以降を実行する。また、自動操舵モード開始フラグＦが「０」であったときには（Ｓ９４：ＮＯ）、自動操舵モードが開始後、維持されていると判断し、時間積分値θ４を演算してから（Ｓ５９）、その時間積分値θ４を用いてステップＳ６０以降を実行する。
【００４６】
上述した本実施形態の構成によれば、ハンドル３３と転舵モータ１９とは機械的に連結されているので、正常時には、ハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２と、モータ回転角センサ２５が検出したθ７とは連動して変化する。従って、正常時には、検出舵角θｊとハンドル実舵角θ２との差は誤差許容基準値Ｋ１内に収まる。しかしながら、車内ＬＡＮによる通信異常や、ハンドル舵角センサ３４又はモータ回転角センサ２５の何れかのセンサに異常等が生じた場合には、検出舵角θｊとハンドル実舵角θ２との差Δθが誤差許容基準値Ｋ１を超えて大きくなる。そして、本実施形態では、上記した異常を、検出舵角θｊとハンドル実舵角θ２との差Δθが誤差許容基準値Ｋ１を超えたことをもって検出し、自動操舵走行を中止することで安全が確保される。
【００４７】
ところで、自動操舵走行が中止され、その自動操舵走行を行った際に用いた時間積分値θ４が過去のデータとして残った状態で、次に自動操舵走行が再開されると、その再開時におけるモータ電流指令値Ｉ３が時間積分値θ４により大きな値になり、転舵輪５０が急峻に転舵されるような事態が生じ得る。しかしながら、本実施形態の操舵制御装置４１によれば、自動操舵走行の中止後、自動操舵走行が再開される前までに、時間積分値θ４がリセットされるので、上記した事態を回避することができる。
【００４８】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４９】
（１）前記実施形態の操舵装置１１は、ボールネジ機構２４を介して、転舵モータ１９が転舵輪間シャフト１６に連結された構成であったが、図１０に示すように、ステアリングシャフト３２の途中にウォームホイール７０を取り付け、転舵モータ７２の回転軸に取り付けたウォームギヤ７１をウォームホイール７０に噛合させた構成にしてもよい。
【００５０】
（２）前記第１及び第２の実施形態において、操舵制御装置４１が自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えた旨の報知信号を出力する構成としてもよい。これにより、運転者の操作に依らず、自動操舵モードが解除されたことを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の概念図
【図２】自動操舵走行にて車両を車庫内に駐車する場合の概念図
【図３】モータ電流指令値演算プログラムのフローチャート
【図４】アシスト制御処理のフローチャート
【図５】位置制御処理のフローチャート
【図６】操舵制御装置のブロック線図
【図７】アシスト制御部のブロック線図
【図８】位置制御部のブロック線図
【図９】第２実施形態の位置制御処理のフローチャート
【図１０】操舵装置の変形例を示した車両の概念図
【符号の説明】
【００５２】
１０ 車両
１９，７２ 転舵モータ
２４ ボールネジ機構
２５ モータ回転角センサ
３０ ラック
３１ ピニオン
３２ ステアリングシャフト
３３ ハンドル
３４ ハンドル舵角センサ
４０ 目標舵角生成装置
４１ 操舵制御装置
４１Ｃ ハンドル検出舵角演算部
５０ 転舵輪
Ｉ３ モータ電流指令値
Ｋ１ 誤差許容基準値
Ｌ１ 目標走行経路
Ｐ１ 移動目標位置
Ｒ 減速比
θ１ 目標舵角
θ２ ハンドル実舵角
θ７ モータ実回転角
θｆ 変化量
θｊ 検出舵角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドル操作なしで自動操舵にて走行可能な車両に搭載される操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、手動操舵モードと自動操舵モードとに切り替え可能な車両が開発され、市販されている。このような車両では、自動操舵モードを利用して、例えば車庫入れ操作を容易に行うことができる。具体的には、車庫の近傍に車両を停止して自動操舵モードにし、車両の移動目標位置を車庫内に設定する。すると、現在位置と移動目標位置との間の目標走行経路が演算され、その目標走行経路上の各位置における転舵輪の目標舵角が決定される。そして、運転者がアクセル及びブレーキの操作を行うだけで、車両の進行に伴って転舵輪が目標舵角と一致するように適宜転舵され（即ち、自動的にハンドルが切られ）、運転未熟者であっても、容易に車両を車庫内に収めることができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−４２７６９号公報（段落［００１３］〜［００１６］、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、操舵制御装置は、一般に、転舵輪の舵角の代用値としてハンドルの舵角を用いて位置制御を行う構成になっている。そして、従来の操舵制御装置は、ハンドルの回転軸に備えたハンドル舵角センサから検出舵角を取得し、その検出舵角を、車両の移動目標位置に基づいて特定されるハンドルの目標舵角と一致させるように、モータ電流指令値を演算する構成になっていた。しかしながら、ハンドル舵角センサの分解能は、従来の操舵制御装置が安定した位置制御を行うためには低すぎた。即ち、実際はハンドルの舵角が連続して変化していても、ハンドル舵角センサの分解能が低いために、操舵制御装置にしてみれば、ハンドルの舵角が断続的に変化するように受け取られ、例えば、発振が生じたり、追従遅れが大きくなり、ハンドルの舵角の位置制御を安定して行うことができない場合が起こり得た。これに対し、単に、現状より分解能が高いハンドル舵角センサを用いると形状が大きくなり、コストも上がってしまう。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型化及びコストアップを抑えて、ハンドルの舵角の位置制御を従来より安定させることが可能な操舵制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る操舵制御装置は、ハンドル及び転舵輪に減速機構を介して連結された転舵モータにより、ハンドル操作なしで転舵輪の舵角を位置制御して自動操舵走行可能な車両に搭載され、予め設定された車両の移動目標位置に基づいて特定される目標舵角とハンドルの検出舵角との位置偏差に応じて転舵モータを駆動するためのモータ電流指令値を演算する操舵制御装置であって、ハンドルの回転軸に備えられたハンドル舵角センサからハンドル実舵角を取得すると共に転舵モータの回転軸に備えられたモータ回転角センサからモータ実回転角を取得し、自動操舵走行の開始時のハンドル実舵角をθｃ１とし、自動操舵走行の開始時を基準としたモータ実回転角の変化量をθｆとし、ハンドルと転舵モータとの間の減速比をＲとした場合に、θｊ＝θｃ１＋θｆ／Ｒ、から特定されるθｊを検出舵角として演算するハンドル検出舵角演算部を備えたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵制御装置において、ハンドル検出舵角演算部により演算された検出舵角と、ハンドル舵角センサにより検出されたハンドル実舵角との差が、予め設定された誤差許容基準値を超えた場合に自動操舵走行を中止する自動操舵中止決定部を備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の操舵制御装置において、位置偏差の時間積分値に応じてモータ電流指令値を増減するための積分演算部を有し、自動操舵走行の中止後、自動操舵走行が再開される前までに、時間積分値をリセットする積分値リセット手段を備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の操舵制御装置において、自動操舵中止決定部は、自動操舵走行が中止された旨を報知するための報知信号を出力するように構成されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
［請求項１の発明］
請求項１の操舵制御装置では、検出舵角θｊの初期値θｃ１を、ハンドル舵角センサが検出したハンドル実舵角を用いて設定し、初期値θｃ１からの検出舵角θｊの変化量を、モータ回転角センサが検出したモータ実回転角の変化量θｆを減速比Ｒで除した値（＝θｆ／Ｒ）とした。ここで、転舵モータは、減速機構を介してハンドルに連結され、モータ回転角センサはその転舵モータの回転軸に備えられているので、モータ回転角センサの検出結果を利用して求めた検出舵角θｊの分解能は従来より向上し、これによりハンドルの位置制御を安定させることが可能になる。しかも、転舵モータに本来的に備えられたモータ回転角センサを利用したので大型化及びコストアップを抑えることができる。
【００１０】
［請求項２の発明］
請求項２の操舵制御装置では、ハンドル検出舵角演算部により演算された検出舵角と、ハンドル舵角センサにより検出されたハンドル実舵角との差が、予め設定された誤差許容基準値を超えたことをもって異常を検出することができ、このような異常が発生した場合に自動操舵走行を中止することで安全が確保される。
【００１１】
［請求項３の発明］
自動操舵走行が中止されてから、その自動操舵走行中に用いた時間積分値が過去のデータとして残った状態で自動操舵走行が再開されると、再開時に転舵輪が急峻に転舵する事態が生じ得る。しかしながら、請求項３の操舵制御装置によれば、自動操舵走行の中止後、自動操舵走行が再開される前までに時間積分値がリセットされるので、上記した事態を回避することができる。
【００１２】
［請求項４の発明］
請求項４の操舵制御装置では、自動操舵走行が中止された旨を報知信号により確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１に示された車両１０は、所謂、電動パワーステアリング装置としての操舵装置１１を備え、運転者によるハンドル操作を転舵モータ１９（例えば、ブラシレスモータ）で補助して転舵輪５０，５０を転舵することができる。具体的には、１対の転舵輪５０，５０の間には、転舵輪間シャフト１６が差し渡され、その転舵輪間シャフト１６は、筒形ハウジング１８の内部に挿通されている。転舵輪間シャフト１６の両端は、タイロッド１７，１７を介して各転舵輪５０，５０に連結され、筒形ハウジング１８は、車両１０の本体に固定されている。また、筒形ハウジング１８の軸方向の中間部分には大径部１８Ｄが備えられ、その大径部１８Ｄに転舵モータ１９が内蔵されている。転舵モータ１９は、筒形ハウジング１８の内面に嵌合固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側に遊嵌された筒状のロータ２１とを備えてなる。そして、転舵輪間シャフト１６がロータ２１の内側を貫通している。また、筒形ハウジング１８のうち大径部１８Ｄの一端には、ロータ２１の回転位置を検出するためのモータ回転角センサ２５（例えば、レゾルバ）が設けられている。
【００１４】
ロータ２１の内面には、ボールナット２２が組み付けられている。また、転舵輪間シャフト１６の軸方向の中間部分にはボールネジ部２３が形成されている。これらボールナット２２とボールネジ部２３とからボールネジ機構２４が構成され、ロータ２１と共にボールナット２２が回転すると、筒形ハウジング１８に対してボールネジ部２３が直動し、これにより転舵輪５０，５０が転舵する。
【００１５】
転舵輪間シャフト１６の一端部側には、ラック３０が形成され、ステアリングシャフト３２（本発明に係る「ハンドルの回転軸」に相当する）の下端部に備えたピニオン３１がこのラック３０に噛合している。ステアリングシャフト３２の上端部には、ハンドル３３が取り付けられている。
【００１６】
なお、本実施形態では、ボールネジ機構２４が、転舵輪５０と転舵モータ１９との間を連結する本発明に係る「減速機構」に相当すると共に、ラック３０、ピニオン３１及びボールネジ機構２４が、転舵モータ１９とハンドル３３との間を連結する本発明に係る「減速機構」に相当する。
【００１７】
ステアリングシャフト３２のうち上端寄り位置には、ハンドル舵角センサ３４が取り付けられている。このハンドル舵角センサ３４により、本発明に係るハンドル実舵角θ２（即ち、ハンドル３３の回転角）を検出している。
【００１８】
ステアリングシャフト３２のうちハンドル舵角センサ３４より下側部分には、トルクセンサ３５が取り付けられている。トルクセンサ３５は、ステアリングシャフト３２にかかる負荷トルクＴ１によって捩れ変形する図示しないトーションバネと、そのトーションバネの両端部の回転角を検出するための図示しない１対のレゾルバとを備えてなり、それら両レゾルバが検出した回転角の差分に応じてステアリングシャフト３２にかかる負荷トルクＴ１を検出することができる。また、転舵輪５０の近傍には、転舵輪５０の回転に基づいて車速Ｖを検出するための車速センサ３６が設けられている。
【００１９】
さて、本実施形態の車両１０には、自動操舵システムが搭載されている。この自動操舵システムは、図示しない操作パネルの操作によって起動し、これにより車両１０を手動操舵モード（即ち、手動でハンドル操作を行って転舵輪５０を転舵するモード）から自動操舵モード（即ち、手動でハンドル操作を行わずに転舵輪５０を自動的に転舵するモード）に切り替えることができる。ここで、図２に示すように、例えば車両１０を車庫Ｅ１内に自動操舵モードにて収納する場合の操作について説明する。先ずは、手動操舵モードにて車両１０を、車庫Ｅ１の進入口に横付けして、仮停止位置Ｐ２に停車する。そして、自動動作モードに切り替え、車両１０に備えた図示しないカメラにて車庫Ｅ１内を車内モニタ（図示せず）に写し出す。この車内モニタには、車両形カーソル（図２の符号ＣＳ参照）が表示されており、操作パネルの操作により車両形カーソルを車内モニタに映し出された車庫Ｅ１内にセットする。これにより、車庫Ｅ１の内部が本発明に係る移動目標位置Ｐ１として設定される。
【００２０】
すると、自動操舵システムに備えた目標舵角生成装置４０が、仮停止位置Ｐ２と移動目標位置Ｐ１との間の目標走行経路Ｌ１を演算すると共に、その目標走行経路Ｌ１において転舵動作を行うための中間位置Ｐ３，Ｐ４を決定する。そして、各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における目標舵角θ１を演算して出力する。本発明に係る操舵制御装置４１は、それら各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における目標舵角θ１に基づいて、各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４において転舵モータ１９を駆動するためのモータ電流指令値Ｉ３をそれぞれ演算する。そして、例えば、目標舵角生成装置４０が出力する音声案内に基づいてアクセル及びブレーキ操作のみを行うと、各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４において、モータ電流指令値Ｉ３に応じた電流がモータ駆動回路４２から転舵モータ１９に流され、転舵モータ１９によって転舵輪５０の舵角が目標舵角θ１に位置決めされる。これにより、目標舵角生成装置４０が演算した目標走行経路Ｌ１を、アクセル及びブレーキ操作のみで車両１０を走行させることができ、運転未熟者であっても車庫入れ操作を容易に行うことができる。
【００２１】
また、自動操舵モードが解除されると車両１０が手動操舵モードになり、運転者によるハンドル３３の手動操舵が必要になる。このとき、転舵モータ１９は、運転者によるハンドル操作を補助するための補助力（アシストトルク）を出力する。
【００２２】
なお、この技術を応用して、例えば路線バスのハンドル操作を一部自動化することもできる。
【００２３】
操舵制御装置４１には、図示しないメモリが備えられ、そのメモリには図３に示したモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１が記憶されると共に、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えが開始されたか否かを判別するための自動操舵モード開始フラグＦが設けられている。この自動操舵モード開始フラグＦは、自動車のイグニッションキーをオンした直後は、手動操舵モードになっているので「０」に初期設定されている。そして、前記した操舵パネルの操作により、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えが開始されると、自動操舵モード開始フラグＦは「１」にセットされ、自動操舵モードに切り替えられると、自動操舵モード開始フラグＦは「０」にリセットされる。また、運転者の操作又は異常発生により、自動操舵モードが解除されて手動操舵モードに切り替えられても、自動操舵モード開始フラグＦは「０」にリセットされる。
【００２４】
操舵制御装置４１は、所定周期でモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１を実行することで、上記した手動操舵モード及び自動操舵モードの両方に対応することができる。具体的には、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１が実行されると、操舵制御装置４１は、ハンドル舵角センサ３４、トルクセンサ３５、車速センサ３６及びモータ回転角センサ２５から各検出結果（ハンドル実舵角θ２、負荷トルクＴ１、車速Ｖ、モータ実回転角θ７）を取得すると共に、目標舵角生成装置４０が演算した目標舵角θ１を取得する（Ｓ１）。
【００２５】
次いで、アシスト制御処理（Ｓ２）を実行して、アシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算する。このアシスト制御処理（Ｓ２）の具体的な構成に関しては後に詳説する。
【００２６】
次いで、アシスト制御処理（Ｓ２）の実行後に、自動操舵モードがオンか否かを判別する（Ｓ３）。ここで、自動操舵モードがオンでない場合（Ｓ３：ＮＯ）、即ち手動操舵モード中の場合には、アシスト制御用電流指令値Ｉ１をモータ電流指令値Ｉ３としてモータ駆動回路４２に出力する（Ｓ４，Ｓ７）。
【００２７】
また、自動操舵モードがオンの場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、位置制御処理（Ｓ５）を実行し、位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。そして、その位置制御用電流指令値Ｉ２とアシスト制御用電流指令値Ｉ１との和をモータ電流指令値Ｉ３として、モータ駆動回路４２に出力する（Ｓ６，Ｓ７）。この位置制御処理（Ｓ５）の具体的な構成に関しては後に詳説する。
【００２８】
モータ電流指令値Ｉ３がモータ駆動回路４２に出力されると（Ｓ７）、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１は終了し、所定周期後に再実行される。そして、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１を実行することで、図６のブロック図に示した制御系が構成される。ここで、同図に示したアシスト制御部４１Ａは、前記アシスト制御処理（Ｓ２）により構成され、位置制御部４１Ｂは、前記位置制御処理（Ｓ５）によって構成され、切替部４１Ｄは、前記ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６によって構成されている。モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１の全体の構成に関する説明は以上である。
【００２９】
次に、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１のうち前記アシスト制御処理（Ｓ２）の具体的な構成を、図４を参照しつつ説明する。アシスト制御処理（Ｓ２）が実行されると、操舵制御装置４１は、トルク−電流指令値マップ（図示せず）に基づき、負荷トルクＴ１に応じた第１の電流指令値Ｉ１１を決定する（Ｓ２１）。次いで、モータ実回転角θ７を時間で微分して舵角速度θ５を求め（Ｓ２２）、転舵角速度−電流指令値マップ（図示せず）に基づき、舵角速度θ５に応じた第２の電流指令値Ｉ１２を決定する（Ｓ２３）。次いで、車速−ゲインマップに基づいて車速Ｖに応じたゲインＧ１を決定する（Ｓ２４）。そして、第１の電流指令値Ｉ１１から第２の電流指令値Ｉ１２を減算した値にゲインＧ１を乗じて、アシスト制御用電流指令値Ｉ１（＝Ｇ１・（Ｉ１１−Ｉ１２））を演算し（Ｓ２５）、このアシスト制御処理（Ｓ２）が終了する。
【００３０】
ここで、上記したトルク−電流指令値マップは、例えば、負荷トルクＴ１が大きくなるに従って第１の電流指令値Ｉ１１が大きくなるように設定されている。これにより、負荷トルクＴ１の増加分を、第１の電流指令値Ｉ１１に応じた転舵モータ１９のアシストトルクで低減させることができ、路面の摩擦係数に拘わらず、安定した操舵反力を感じながら運転者はハンドル操作を行うことができる。
【００３１】
また、転舵角速度−電流指令値マップは、舵角速度θ５が大きくなるに従って第２の電流指令値Ｉ１２が大きくなるように設定されている。そして、この第２の電流指令値Ｉ１２が第１の電流指令値Ｉ１１から減算されるので、ハンドル操作を急峻に行った場合に、操舵抵抗が大きくなり、ダンパ効果を奏する。
【００３２】
また、車速−ゲインマップは、車速Ｖが大きくなるに従ってゲインＧ１が小さくなるように設定されている。これにより、車速Ｖが大きくなるに従って転舵モータ１９のアシストトルクが低減し、高速時の急ハンドルが規制される一方、低速時には軽いハンドル操舵で車両１０を大きく旋回させることができる。
【００３３】
さらに、アシスト制御処理（Ｓ２）を実行することで、図６におけるアシスト制御部４１Ａが、図７のブロック線図で示した構成になる。ここで、同図に示した第１の電流指令値演算部４１Ｅは、前記ステップＳ２１により構成され、第２の電流指令値演算部４１Ｆは、前記ステップＳ２３により構成され、ゲイン変更乗算部４１Ｈは、前記ステップＳ２４，Ｓ２５により構成されている。前記アシスト制御処理（Ｓ２）に関する説明は以上である。
【００３４】
次に、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１のうち前記位置制御処理（Ｓ５）の具体的な構成を、図５を参照しつつ説明する。位置制御処理（Ｓ５）が実行されると、操舵制御装置４１は、自動操舵モード開始フラグＦが「１」であるか否かを判別する（Ｓ５１）。自動操舵モード開始フラグＦが「１」であった場合は（Ｓ５１：ＹＥＳ）、自動操舵モードによる自動操舵走行が開始されたものと判断し、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にセットする（Ｓ５２）。次いで、自動操舵走行の開始時にハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２を、ハンドル実舵角の初期値θｃ１として記憶すると共に（Ｓ５３）、自動操舵走行の開始時にモータ回転角センサ２５が検出したモータ実回転角θ７を、モータ実回転角の初期値θｃ２として記憶し（Ｓ５４）、ステップＳ５５以降を実行する。
【００３５】
一方、自動操舵モード開始フラグＦが「１」でなかった場合は（Ｓ５１：ＮＯ）、自動操舵走行が継続しているものと判断し、上記した初期値θｃ１，θｃ２の設定は行わずにステップＳ５５以降を実行する。ステップＳ５５では、自動操舵走行の開始時のモータ実回転角θｃ２を基準としたモータ実回転角θ７の変化量θｆ（＝θ７−θｃ２）を求める。次いで、その変化量θｆを、ハンドル３３と転舵モータ１９との間の減速機構が有する減速比Ｒで除した値（＝θｆ／Ｒ）にハンドル実舵角の初期値θｃ１を加えて検出舵角θｊ（＝θｃ１＋θｆ／Ｒ）を求める（Ｓ５６）。なお、自動操舵走行の開始時には、モータ実回転角θ７の値が初期値θｃ２そのものであるから変化量θｆは０となり、従って、検出舵角θｊは、ハンドル実舵角の初期値θｃ１になる。
【００３６】
上述の如く検出舵角θｊを求めたら、次いで、目標舵角θ１と検出舵角θｊとの偏差θ３（＝θ１−θｊ）を求め（Ｓ５７）、その偏差θ３に比例定数Ｋｐを乗じた第３の電流指令値Ｉ２１を演算する（Ｓ５８）。次いで、偏差θ３の時間積分値θ４を求め（Ｓ５９）、その時間積分値θ４に積分定数Ｋｉを乗じた第４の電流指令値Ｉ２２を演算する（Ｓ６０）。次いで、前記アシスト制御処理（Ｓ２）で求めた舵角速度θ５に微分定数Ｋｄを乗じた第５の電流指令値Ｉ２３を演算する（Ｓ６１）。そして、第３及び第４の電流指令値Ｉ２１，Ｉ２２の和から第５の電流指令値Ｉ２３を減算して、位置制御用電流指令値Ｉ２を演算し（Ｓ６２）、この位置制御処理（Ｓ５）を終了する。
【００３７】
また、位置制御処理（Ｓ５）を実行することで、図６における位置制御部４１Ｂが、図８のブロック線図で示した構成になる。ここで、同図に示したハンドル検出舵角演算部４１Ｃは、ステップＳ５１〜Ｓ５６によって構成され、比例定数乗算部４１Ｊは、前記ステップＳ５８により構成され、積分演算部４１Ｋは、前記ステップＳ５９により構成され、積分定数乗算部４１Ｌは、前記ステップＳ６０で構成され、微分定数乗算部４１Ｎは、前記ステップＳ６１で構成されている。なお、微分演算部４１Ｍは、前記アシスト制御処理（Ｓ２）のステップＳ２２を流用して構成されている。前記位置制御処理（Ｓ５）に関する説明は以上である。
【００３８】
次に、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。車両１０が手動操舵モードになると、目標舵角生成装置４０のうち図６に示したアシスト制御部４１Ａが、トルクセンサ３５により検出された負荷トルクＴ１に基づいてアシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算し、このアシスト制御用電流指令値Ｉ１が、モータ電流指令値Ｉ３としてモータ駆動回路４２に付与される。そして、モータ駆動回路４２が、そのモータ電流指令値Ｉ３に基づいて転舵モータ１９を駆動することで、ステアリングシャフト３２にかかる負荷トルクＴ１に応じた補助力（アシストトルク）が転舵モータ１９から出力される。そして、上述の如く、路面の摩擦係数に拘わらず安定した操舵反力を得ることができると共に、高速時にはハンドル操作が重くなる一方、低速時にはハンドル操作が軽くなり、安全な走行が可能になる。
【００３９】
さて、図示しない操作パネルを操作して自動操舵モードに切り替えると、目標舵角生成装置４０のうち図６に示したアシスト制御部４１Ａが出力したアシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御部４１Ｂが出力した位置制御用電流指令値Ｉ２との和がモータ電流指令値Ｉ３として使用される。その位置制御部４１Ｂは、上述の如く、ハンドル３３の検出舵角θｊと、予め設定された車両１０の移動目標位置Ｐ１に基づいて特定される目標舵角θ１との偏差に基づいて位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。
【００４０】
さて、本実施形態の操舵制御装置４１（詳細には、位置制御部４１Ｂ）では、検出舵角θｊの初期値θｃ１を、ハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２を用いて設定し、初期値θｃ１からの検出舵角θｊの変化量を、モータ回転角センサ２５が検出したモータ実回転角θ７の変化量θｆを減速比Ｒで除した値（＝θｆ／Ｒ）とした。ここで、転舵モータ１９は、ラック３０、ピニオン３１及びボールネジ機構２４からなる減速機構を介してハンドル３３に連結され、モータ回転角センサ２５はその転舵モータ１９の回転軸に備えられているので、モータ回転角センサ２５の検出結果を利用して求めた検出舵角θｊの分解能は従来より向上する。具体的には、従来のハンドル舵角センサと、本実施形態に係るモータ回転角センサ２５のセンサ自体の分解能が同じであれば、減速機構の減速比倍だけ検出舵角θｊの分解能は向上する。
【００４１】
なお、転舵モータ１９に備えられたモータ回転角センサ２５は、ブラシレスモータである転舵モータ１９を位置制御するために備えられたものであるからハンドル舵角センサ３４に比べて、本来的に分解能が高い。
【００４２】
このように本実施形態の操舵制御装置４１によれば、従来より高い分解能で求めた検出舵角θｊを用いてモータ電流指令値Ｉ３を演算し、そのモータ電流指令値Ｉ３により転舵モータ１９を駆動するので、自動操舵走行時におけるハンドル３３の位置制御を従来より安定させることができる。また、本実施形態では、転舵モータ１９に本来的に備えられたモータ回転角センサ２５を利用することで分解能を向上させたので、新たに別部品を加えた場合に比べて大型化及びコストアップが抑えられる。しかも、この構成によれば、検出舵角θｊの初期値θｃ１はハンドル舵角センサ３４にて求めているので、モータ回転角センサ２５を、アブソリュートエンコーダにする必要がなく、単に転舵モータ１９の機械角を求めるだけの例えばレゾルバ等で構成して、モータ回転角センサ２５を含む転舵モータ１９全体の小型化も図ることができる。
【００４３】
なお、この種の自動操舵走行可能な車両１０に備えた操舵制御装置４１は、転舵モータ１９を制御するために設けられたものであるから、その転舵モータ１９に備えたモータ回転角センサ２５の検出信号は、車内ＬＡＮを介さずに操舵制御装置４１に取り込まれている。これに対して、ハンドル舵角センサ３４の検出信号は車内ＬＡＮを介して操舵制御装置４１に取り込まれているのが一般的である。そして、従来の操舵制御装置が、車内ＬＡＮの通信周期でハンドル舵角センサの検出信号を取り込んでいたところを、本実施形態の操舵制御装置４１では、車内ＬＡＮの通信周期とは無関係な短い周期でモータ回転角センサ２５の検出信号を取り込むことができる。このことによっても、従来より検出舵角θｊの分解能が実質的に高くなり、ハンドル３３の位置制御を安定させることができる。
【００４４】
［第２実施形態］
本実施形態は、図９に示されており、前記第１実施形態とは、位置制御処理の構成の一部のみが異なる。即ち、本実施形態の位置制御処理（Ｓ５００）は、前記第１実施形態の位置制御処理（Ｓ５）のうち、ステップＳ５６とＳ５７との間にステップＳ９０を設け、このステップＳ９０において、ステップＳ５１〜Ｓ５６により演算された検出舵角θｊと、ハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２との差Δθ（＝θｊ−θ２）が、予め設定された誤差許容基準値Ｋ１内であるか否かを判別する。ここで、差Δθが誤差許容基準値Ｋ１を超えた場合には（Ｓ９０：ＮＯ）、自動操作モードをオフし（Ｓ９１）、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にリセットし（Ｓ９２）、さらに位置制御用電流指令値Ｉ２を「０」に設定してから（Ｓ９３）位置制御処理（Ｓ５００）を抜ける。
【００４５】
一方、差Δθが誤差許容基準値Ｋ１内であった場合には（Ｓ９０：ＹＥＳ）、前記第１実施形態で説明したステップＳ５７，Ｓ５８を実行後、自動操舵モード開始フラグＦが「１」であるか否かを判別する（Ｓ９４）。ここで、自動操舵モード開始フラグＦが「１」であったときには（Ｓ９４：ＹＥＳ）、自動操舵モードがオフされてから、再度、自動操舵モードがオンされた（即ち、自動操舵走行を中止後に、再び、自動操舵走行が再開された）と判断して自動操舵モード開始フラグＦを「０」にセットし（Ｓ９５）、時間積分値θ４を「０」に初期設定する（Ｓ９６）。そして、前記第１実施形態で説明したステップＳ６０以降を実行する。また、自動操舵モード開始フラグＦが「０」であったときには（Ｓ９４：ＮＯ）、自動操舵モードが開始後、維持されていると判断し、時間積分値θ４を演算してから（Ｓ５９）、その時間積分値θ４を用いてステップＳ６０以降を実行する。
【００４６】
上述した本実施形態の構成によれば、ハンドル３３と転舵モータ１９とは機械的に連結されているので、正常時には、ハンドル舵角センサ３４が検出したハンドル実舵角θ２と、モータ回転角センサ２５が検出したθ７とは連動して変化する。従って、正常時には、検出舵角θｊとハンドル実舵角θ２との差は誤差許容基準値Ｋ１内に収まる。しかしながら、車内ＬＡＮによる通信異常や、ハンドル舵角センサ３４又はモータ回転角センサ２５の何れかのセンサに異常等が生じた場合には、検出舵角θｊとハンドル実舵角θ２との差Δθが誤差許容基準値Ｋ１を超えて大きくなる。そして、本実施形態では、上記した異常を、検出舵角θｊとハンドル実舵角θ２との差Δθが誤差許容基準値Ｋ１を超えたことをもって検出し、自動操舵走行を中止することで安全が確保される。
【００４７】
ところで、自動操舵走行が中止され、その自動操舵走行を行った際に用いた時間積分値θ４が過去のデータとして残った状態で、次に自動操舵走行が再開されると、その再開時におけるモータ電流指令値Ｉ３が時間積分値θ４により大きな値になり、転舵輪５０が急峻に転舵されるような事態が生じ得る。しかしながら、本実施形態の操舵制御装置４１によれば、自動操舵走行の中止後、自動操舵走行が再開される前までに、時間積分値θ４がリセットされるので、上記した事態を回避することができる。
【００４８】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４９】
（１）前記実施形態の操舵装置１１は、ボールネジ機構２４を介して、転舵モータ１９が転舵輪間シャフト１６に連結された構成であったが、図１０に示すように、ステアリングシャフト３２の途中にウォームホイール７０を取り付け、転舵モータ７２の回転軸に取り付けたウォームギヤ７１をウォームホイール７０に噛合させた構成にしてもよい。
【００５０】
（２）前記第１及び第２の実施形態において、操舵制御装置４１が自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えた旨の報知信号を出力する構成としてもよい。これにより、運転者の操作に依らず、自動操舵モードが解除されたことを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の概念図
【図２】自動操舵走行にて車両を車庫内に駐車する場合の概念図
【図３】モータ電流指令値演算プログラムのフローチャート
【図４】アシスト制御処理のフローチャート
【図５】位置制御処理のフローチャート
【図６】操舵制御装置のブロック線図
【図７】アシスト制御部のブロック線図
【図８】位置制御部のブロック線図
【図９】第２実施形態の位置制御処理のフローチャート
【図１０】操舵装置の変形例を示した車両の概念図
【符号の説明】
【００５２】
１０ 車両
１９，７２ 転舵モータ
２４ ボールネジ機構
２５ モータ回転角センサ
３０ ラック
３１ ピニオン
３２ ステアリングシャフト
３３ ハンドル
３４ ハンドル舵角センサ
４０ 目標舵角生成装置
４１ 操舵制御装置
４１Ｃ ハンドル検出舵角演算部
５０ 転舵輪
Ｉ３ モータ電流指令値
Ｋ１ 誤差許容基準値
Ｌ１ 目標走行経路
Ｐ１ 移動目標位置
Ｒ 減速比
θ１ 目標舵角
θ２ ハンドル実舵角
θ７ モータ実回転角
θｆ 変化量
θｊ 検出舵角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル及び転舵輪に減速機構を介して連結された転舵モータにより、ハンドル操作なしで前記転舵輪の舵角を位置制御して自動操舵走行可能な車両に搭載され、
予め設定された車両の移動目標位置に基づいて特定される目標舵角と前記ハンドルの検出舵角との位置偏差に応じて前記転舵モータを駆動するためのモータ電流指令値を演算する操舵制御装置であって、
前記ハンドルの回転軸に備えられたハンドル舵角センサからハンドル実舵角を取得すると共に前記転舵モータの回転軸に備えられたモータ回転角センサからモータ実回転角を取得し、
前記自動操舵走行の開始時の前記ハンドル実舵角をθｃ１とし、
前記自動操舵走行の開始時を基準とした前記モータ実回転角の変化量をθｆとし、
前記ハンドルと前記転舵モータとの間の減速比をＲとした場合に、
θｊ＝θｃ１＋θｆ／Ｒ
、から特定されるθｊを前記検出舵角として演算するハンドル検出舵角演算部を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記ハンドル検出舵角演算部により演算された前記検出舵角と、前記ハンドル舵角センサにより検出された前記ハンドル実舵角との差が、予め設定された誤差許容基準値を超えた場合に前記自動操舵走行を中止する自動操舵中止決定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記位置偏差の時間積分値に応じて前記モータ電流指令値を増減するための積分演算部を有し、前記自動操舵走行の中止後、前記自動操舵走行が再開される前までに、前記時間積分値をリセットする積分値リセット手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記自動操舵中止決定部は、前記自動操舵走行が中止された旨を報知するための報知信号を出力するように構成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の操舵制御装置。
【請求項１】
ハンドル及び転舵輪に減速機構を介して連結された転舵モータにより、ハンドル操作なしで前記転舵輪の舵角を位置制御して自動操舵走行可能な車両に搭載され、
予め設定された車両の移動目標位置に基づいて特定される目標舵角と前記ハンドルの検出舵角との位置偏差に応じて前記転舵モータを駆動するためのモータ電流指令値を演算する操舵制御装置であって、
前記ハンドルの回転軸に備えられたハンドル舵角センサからハンドル実舵角を取得すると共に前記転舵モータの回転軸に備えられたモータ回転角センサからモータ実回転角を取得し、
前記自動操舵走行の開始時の前記ハンドル実舵角をθｃ１とし、
前記自動操舵走行の開始時を基準とした前記モータ実回転角の変化量をθｆとし、
前記ハンドルと前記転舵モータとの間の減速比をＲとした場合に、
θｊ＝θｃ１＋θｆ／Ｒ
、から特定されるθｊを前記検出舵角として演算するハンドル検出舵角演算部を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記ハンドル検出舵角演算部により演算された前記検出舵角と、前記ハンドル舵角センサにより検出された前記ハンドル実舵角との差が、予め設定された誤差許容基準値を超えた場合に前記自動操舵走行を中止する自動操舵中止決定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記位置偏差の時間積分値に応じて前記モータ電流指令値を増減するための積分演算部を有し、前記自動操舵走行の中止後、前記自動操舵走行が再開される前までに、前記時間積分値をリセットする積分値リセット手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記自動操舵中止決定部は、前記自動操舵走行が中止された旨を報知するための報知信号を出力するように構成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の操舵制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１２３６６３（Ｐ２００６−１２３６６３Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１３３２５（Ｐ２００４−３１３３２５）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（３０２０６６６３０）株式会社ファーベス (138)
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（３０２０６６６３０）株式会社ファーベス (138)
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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