JPH10310074A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸力センサによって転舵負荷を検知していた
が、軸力センサを可動部に設ける構造となり、配索や耐
久性に問題があった。 【解決手段】 転舵軸２２を駆動する転舵軸モータ２３
に電流センサ２６を設け、この電流センサ２６の検出結
果に基づいて転舵負荷を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルに連
動して転舵輪を転舵させる操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の操舵制御装置の一例が、例えば特
開平４−３８２７０号に開示されている。この操舵制御
装置では、操舵角センサによって操舵ハンドルの操舵角
を検出すると共に、転舵輪の転舵角を転舵角センサで検
出し、これらの検出結果に基づいて転舵輪の転舵制御を
行っている。また、転舵輪と転舵軸との間に介在するタ
イロッドに対して軸力センサを設け、転舵の際にタイロ
ッドに加わる軸力としての転舵負荷（転舵反力）を検出
し、この検出結果に基づいて操舵ハンドルに付与する操
舵反力を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来では、
軸力センサによって転舵負荷を検出しているが、この軸
力センサを、可動するタイロッドに対して設けているた
め、配線等の配索が困難であり、しかも耐久性が低いも
のとなってしまう。

【０００４】そこで本発明は、軸力センサを設けること
なく転舵負荷を検知し、配索や耐久性などの課題を解決
し得る操舵制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる操舵制
御装置は、操舵ハンドルに連動して転舵輪を転舵させる
操舵制御装置において、操舵ハンドルと機械的に分離さ
れ、転舵輪に連結された転舵手段と、転舵手段を変位駆
動する転舵駆動手段と、転舵駆動手段の負荷状態をもと
に、転舵負荷を演算する転舵負荷演算手段とを備えて構
成する。

【０００６】転舵負荷は転舵駆動手段に加わる外力であ
るため、反対に転舵駆動手段の負荷状態を検知すること
で、転舵負荷を検知することができる。例えば、転舵駆
動手段が直流モータの場合には、モータへの印可電圧値
とモータの回転数によってモータの負荷状態を検知で
き、また、このモータを流れる電流値によってもモータ
の負荷状態が検知できる。転舵負荷演算手段では、この
ように検知されたモータの負荷状態を基に転舵負荷を演
算する。

【０００７】請求項２にかかる操舵制御装置は、請求項
１に係る操舵制御装置において、転舵輪の目標転舵位置
と実転舵位置との偏差及び転舵負荷に基づき、転舵駆動
手段に付与する転舵制御量を演算する転舵制御量演算手
段を備えて構成する。

【０００８】このような転舵制御量演算手段は、転舵制
御系が過渡状態を経て定常状態となった場合に、目標転
舵位置と実転舵位置との偏差（定常偏差）をゼロにする
制御方式に適用される。目標転舵位置と実転舵位置との
偏差に基づく制御量は、転舵輪が転舵負荷に抗して目標
転舵位置まで変位するために必要となる運動エネルギー
に相当する制御量となり、転舵負荷に基づく制御量は、
転舵輪が目標転舵位置まで移動した後、その位置に静止
するために必要となる、転舵負荷と釣り合うエネルギー
（位置エネルギー）に相当する制御量となる。転舵制御
量演算手段では、これら２つの制御量の和として転舵制
御量を演算する。

【０００９】請求項３にかかる操舵制御装置は、請求項
１に係る操舵制御装置において、転舵輪の目標転舵位置
と実転舵位置との偏差に基づき、転舵駆動手段に付与す
る転舵制御量を演算すると共に、演算された転舵制御量
を転舵負荷に基づいて補正する転舵制御量演算手段を備
えて構成する。

【００１０】このような転舵制御量演算手段は、転舵制
御系が過渡状態を経て定常状態となった場合に、目標転
舵位置と実転舵位置との偏差として、所定の定常偏差を
残す制御方式に適用される。このような制御方式を採用
した場合には、転舵負荷の大きさに応じて定常偏差が変
化してしまうため、目標転舵位置と実転舵位置との偏差
に基づく転舵制御量を転舵負荷に基づいて補正すること
により、転舵負荷によらず定常偏差を一定とすることが
できる。

【００１１】請求項４にかかる操舵制御装置は、請求項
１にかかる操舵制御装置において、操舵ハンドルに操舵
反力を付与する反力付与手段と、操舵ハンドルの目標操
舵位置と実操舵位置との偏差及び転舵負荷に基づいて、
反力付与手段に付与する反力制御量を演算する反力制御
量演算手段とを備えて構成する。

【００１２】反力制御量演算手段において、目標操舵位
置と実操舵位置との偏差だけでなく、転舵負荷に基づい
て反力制御量を演算することで、操舵ハンドルに対し、
転舵負荷の状態に応じた手応え感を与えることができ
る。

【００１３】請求項５にかかる操舵制御装置は、請求項
１にかかる操舵制御装置において、目標ヨーレートと実
ヨーレートとの偏差及び転舵負荷に基づき、転舵駆動手
段に付与する転舵制御量を演算する転舵制御量演算手段
を備えて構成する。

【００１４】このような転舵制御量演算手段は、転舵制
御系が過渡状態を経て定常状態となった場合に、制御目
標となる目標ヨーレートと検出された実ヨーレートとの
偏差をゼロにする制御方式を採用した、ヨーレートフィ
ードバック方式の４輪操舵システムに適用される。この
場合には、転舵負荷演算手段によって、後輪となる転舵
輪に連結された転舵駆動手段の負荷状態をもとに後輪側
の転舵負荷を演算する。また、転舵制御量演算手段によ
って、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差及び転舵
負荷を基に、後輪側の転舵駆動手段に付与する転舵制御
量を演算する。これにより、４輪操舵システムに適用し
た場合にも、後輪側の転舵負荷状態に応じた転舵制御が
可能となる。

【００１５】請求項６にかかる操舵制御装置は、請求項
１にかかる操舵制御装置において、目標ヨーレートと実
ヨーレートとの偏差に基づき、転舵駆動手段に付与する
転舵制御量を演算し、演算された転舵制御量を転舵負荷
に基づいて補正する転舵制御量演算手段を備えて構成す
る。

【００１６】このような転舵制御量演算手段は、転舵制
御系が過渡状態を経て定常状態となった場合に、制御目
標となる目標ヨーレートと検出された実ヨーレートとの
偏差として、所定の定常偏差を残す制御方式を採用し
た、ヨーレイトフィードバック方式の４輪操舵システム
に適用される。この場合には、転舵負荷演算手段によっ
て、後輪となる転舵輪に連結された転舵駆動手段の負荷
状態をもとに後輪側の転舵負荷を演算する。また、転舵
制御量演算手段によって、制御目標となる目標ヨーレー
トと検出された実ヨーレートとの偏差に基づき、後輪側
の転舵駆動手段に付与する転舵制御量を演算すると共
に、この転舵制御量を転舵負荷に基づいて補正する。こ
れにより、目標ヨーレートと実ヨーレートとの定常偏差
を転舵負荷によらず一定とすることができ、４輪操舵シ
ステムに適用した場合にも、後輪側の転舵負荷状態に応
じた転舵制御が可能となる。

【００１７】なお、各請求項で挙げた各種の演算手段で
行う演算には、数式を用いて演算する場合に限定するも
のではなく、例えば、予め演算結果をマップ化してお
き、各検知結果に基づいてこのマップを検索することで
演算結果を得る場合も含まれる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照して説明する。

【００１９】図１に第１の実施形態にかかる操舵制御装
置の構成を概略的に示す。この操舵制御装置は、運転者
が操作するマスタ部Ａ、転舵輪２１を転舵させるスレー
ブ部Ｂ、機械的に分離されたマスタ部Ａとスレーブ部Ｂ
とを電気的に制御する制御部Ｃで構成される。

【００２０】マスタ部Ａは、操舵ハンドル１１が取り付
けられた操舵軸１２と、操舵軸１２を回転駆動する操舵
軸モータ１４とを備えており、この操舵軸モータ１４
は、例えば直流モータで構成される。また、操舵軸１２
には、操舵ハンドル１１の実操舵位置を検出する操舵角
センサ１３を備えている。

【００２１】スレーブ部Ｂは、転舵軸２２を変位駆動す
る際の駆動源となる転舵軸モータ２３を備えており、こ
の転舵軸モータ２３は、例えば直流モータで構成され
る。転舵軸モータ２３と転舵軸２２との間には、転舵軸
モータ２３の回転運動を直線運動に変換して転舵軸２２
を軸方向に変位させる変換器２４を設けている。また、
転舵軸モータ２３には、この転舵軸モータ２３に流れる
電流値を検出する電流センサ２６を設けており、後に詳
述するように、電流センサ２６で検出された電流値をも
とに、転舵軸２２に加わる軸力としての転舵負荷を求め
ている。一方、転舵軸２２には、この転舵軸２２の変位
位置を検出するストロークセンサ２５が設けられてお
り、転舵軸２２の変位位置と転舵輪２１の転舵位置が対
応するため、転舵軸２２の変位位置をストロークセンサ
２５で検出することで、転舵輪２１の転舵位置を検知し
ている。

【００２２】制御部Ｃは、操舵角センサ１３、車速セン
サ１５、ストロークセンサ２５及び電流センサ２６の検
出結果が与えられ、この検出結果をもとに転舵制御及び
反力制御を行っている。この制御部Ｃは、転舵制御部３
０と反力制御部４０とを備えており、転舵制御部３０は
転舵軸モータ２３の駆動制御を行うことで転舵輪２１の
転舵位置を制御し、反力制御部４０は操舵軸モータ１４
の駆動制御を行うことで操舵ハンドル１１に付与する操
舵反力の制御を行っている。

【００２３】これら両制御部３０，４０は、転舵軸２２
に与えられる軸力を検出する軸力センサを設けることな
く、転舵軸モータ２３の負荷状態をもとに転舵負荷を演
算している。すなわち、転舵軸２２に加わる軸力が転舵
負荷であり、この転舵負荷が転舵軸モータ２３に負荷と
して作用する。従って、転舵軸モータ２３の負荷トルク
を転舵負荷として求め、両制御部３０，４０は、求めら
れた転舵負荷に基づいて各制御を実施している。

【００２４】ここで、転舵軸モータ２３の負荷状態から
転舵負荷を求める演算手法について説明する。図２に、
転舵軸モータ２３を構成する直流モータの基本特性を示
す。モータに電圧Ｖｏを印加すると、モータに負荷が与
えられていない状態では、モータはある回転数まで達し
て定回転となる。このときのモータの回転数をＲｏ、こ
のときモータに流れる電流をＩｏで示す。この状態から
電磁ブレーキ等でモータに負荷をかけていくと、回転数
は低下し電流は増加して、やがては停止する。このとき
のモータの負荷トルクをＴｏ、電流をＩｎで示す。図２
のグラフには、この電流Ｉと回転数Ｒとを縦軸、モータ
の負荷トルクＴを横軸にとって、Ｒ−Ｔ特性とＩ−Ｔ特
性とがそれぞれ直線で示されている。

【００２５】このグラフより、モータへの印加電圧がＶ
ｏで、モータの負荷トルクがＴｓのとき、モータに流れ
る電流値はＩｓ、モータの回転数はＲ１である。従っ
て、Ｒ−Ｔ特性より、モータの負荷状態を示す回転数を
検出することでモータの負荷トルクとしての転舵負荷を
求めることができる。なお、通常、直流モータは印加電
圧を変化させることで駆動制御を行うため、印加電圧値
は既知の値である。

【００２６】また、モータへの印加電圧をＶｏからＶ１
に変更すると、モータの回転数はＲ１からＲ２に変化す
るが、その時の電流値Ｉｓに変化はない。従って、モー
タを流れる電流値は印加電圧に関わらずモータの負荷を
代表する値となることが分かり、Ｉ−Ｔ特性をもとに、
モータを流れる電流値を検出することで、モータの負荷
トルクとしての転舵負荷を求めることができる。

【００２７】一例として、回転数Ｒ２と印加電圧Ｖ１を
もとにモータの負荷トルクを実際に求める。この際、例
えば１００％duty時の印加電圧時など、基準となる印加
電圧Ｖ０におけるモータの基本特性が既知であるとする
と、図２のグラフより、このモータのＲ−Ｔ基本特性
は、 Ｔ＝−（Ｔｏ／Ｒｏ）・Ｒ＋Ｔｏ と表すことができる。モータの特性は印加電圧のduty値
に比例して変化するので、Ｔｘはグラフより、 Ｔｘ＝Ｔｏ・Ｖ１／Ｖｏ と表わすことができる。直線の傾きは基本特性と同一で
あるので、Ｒｘ、Ｔｘを結ぶ直線は Ｔ＝−（Ｔｏ／Ｒｏ）・Ｒ＋Ｔｘ ＝−（Ｔｏ／Ｒｏ）・Ｒ＋Ｔｏ・Ｖ１／Ｖｏ となる。従ってこのときのモータの負荷トルクＴｓは、
上式のＲに回転数Ｒ２を代入することにより Ｔｓ＝−（Ｔｏ／Ｒｏ）・Ｒ２＋Ｔｏ・Ｖ１／Ｖｏ …（１） として求めることができる。

【００２８】また、モータを流れる電流値Iｓをもとに
モータの負荷トルクＴｓを求めるには、図２のグラフに
おけるＩ−Ｔ特性より、ａ、ｂを定数として、 Ｔ＝ａ・I＋ｂ と表すことができる。従って、上式のＩに検出された電
流値Iｓを代入することで、モータの負荷トルクＴｓ
は、 Ｔｓ＝ａ・Iｓ＋ｂ …（２） として求めることができる。

【００２９】制御部Ｃを構成する転舵制御部３０及び反
力制御部４０では、このようにしてモータの負荷トルク
を転舵負荷として演算し、演算された転舵負荷を基に各
制御量を演算している。

【００３０】以下、転舵制御部３０で実施される演算処
理について説明する。

【００３１】転舵制御部３０は、転舵制御系が過渡状態
を経て定常状態となった場合に、転舵輪２１の目標転舵
位置Ｘｍと実転舵位置Ｘｒとの偏差（定常偏差）をゼロ
にする制御方式を採用しており、図３の制御ブロック図
で示すように、目標転舵位置演算部３１、負荷演算部３
２及び印加電圧演算部３３を備えている。

【００３２】目標転舵位置演算部３１では、転舵輪２１
の制御目標となる目標転舵位置Ｘｍが演算される。目標
転舵位置Ｘｍは、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと
車速Ｓを変数とする関数Ｆより、Ｘｍ＝Ｆ（θｒ、Ｓ）
として求めることができるため、目標転舵位置演算部３
１は、実操舵位置θｒと車速Ｓとの値から目標転舵位置
Ｘｍが得られる２次元マップを備えており、操舵角セン
サ１３で検出された操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒ
と、車速センサ１５で検出された車速Ｓとに基づき、目
標転舵位置Ｘｍをマップ検索する。そして、ストローク
センサ２５の検出結果となる実転舵位置Ｘｒとの偏差
（Ｘｍ−Ｘｒ）が、印加電圧演算部３３に与えられる。

【００３３】負荷演算部３２では、前述したように電流
センサ２６の検出結果Ｉｓから転舵負荷を前出の（２）
式より求め、その演算結果を印加電圧演算部３３に与え
ている。

【００３４】印加電圧演算部３３では、目標転舵位置演
算部３１と負荷演算部３２との演算結果を基に、転舵軸
モータ２３に付与する印加電圧のＤｕｔｙ値を示す制御
量（転舵制御量）Ｖを下記の（３）式に基づいて演算し
ている。

【００３５】 Ｖ＝Ｋｐ１・（Ｘｍ−Ｘｒ）＋Ｖｓ …（３） （３）式の右辺第１項は、転舵輪２１の目標転舵位置Ｘ
ｍと実転舵位置Ｘｒとの偏差に比例ゲインＫｐ１を乗じ
た項であり、偏差に比例した制御量が演算されることに
なり、転舵輪２１が目標転舵位置まで変位する際に必要
となる運動エネルギーに相当する制御量を示している。
また、右辺第２項のＶｓは、負荷演算部３２で演算され
た転舵負荷に基づく項であり、転舵輪２１が目標転舵位
置Ｘｍまで移動した後、その位置に静止するために必要
となる、転舵負荷と釣り合うエネルギー（位置エネルギ
ー）に相当する制御量を示している。換言すると、制御
量としての電圧値Ｖｓは、目標転舵位置において、転舵
輪２１が転舵負荷Ｔｓと釣り合って静止するように、転
舵軸モータ２３に付与する印加電圧である。この印加電
圧Ｖｓは、前出の図２のグラフより、転舵軸モータ２３
の回転数がゼロで、モータ負荷がＴｓとなる印加電圧値
であり、このモータの基本特性との関係により、Ｖｓは
下記（４）式で求まる。

【００３６】 Ｖｓ＝（Ｔｓ／Ｔｏ）・Ｖｏ …（４） 転舵制御部３０では、このようにして転舵軸モータ２３
に付与する制御量Ｖを演算しており、このような制御方
式を採用することで、転舵負荷に影響を及ぼす車速、転
舵量、路面状態、タイヤの状態、乗車人員数などが変化
した場合にも、同一のゲインで制御が可能となる。

【００３７】また、モータの始動特性である、始動時に
大電流が流れるという特性を利用できるため、応答遅れ
を十分に抑えることができる。図４（ａ），（ｂ）を参
照して具体的に説明すると、操舵ハンドル１１を操作す
ることで、目標転舵位置が図４（ｂ）のように変化した
とすると、転舵軸モータ２３は所定のＤｕｔｙ値（Ｄ
１）の印加電圧で回転を始め、回転数が増加する。する
と、転舵輪２１の実転舵位置が目標転舵位置に近づくの
で、転舵制御部３０は、転舵軸モータ２３の回転数を低
下させる制御に移り、印加電圧のＤｕｔｙ値がＤｓに低
下する。このＤｕｔｙ値Ｄｓで、転舵軸モータ２３は外
力となる転舵負荷と釣り合って、転舵輪が２１がその位
置で静止する。この制御動作の間、転舵軸モータ２３の
負荷トルクは、電圧の印加とともに急激に増大し、回転
数がＲ３に近づくに連れて転舵負荷と釣り合う。また、
モータの回転数を低下させても負荷トルクは変動しな
い。このため、このような制御方法を採用することで、
転舵負荷と釣り合うバランス点を早期に推定できる。ま
た、始動時に素早く立ち上がるので、応答遅れを十分に
抑えることができる。

【００３８】次に、反力制御部４０で実施される演算処
理について説明する。

【００３９】反力制御部４０は、図５に示すように、目
標操舵位置演算部４１、負荷演算部４２及び印加電圧演
算部４３を備えている。

【００４０】目標操舵位置演算部４１は、制御目標とな
る操舵ハンドル１１の目標操舵位置θｍを、ストローク
センサ２５の検出結果となる実転舵位置Ｘｒと車速セン
サ１５の検出結果Ｓとを基に演算している。この演算に
は、転舵位置と操舵位置との関係に一義的な相関を持た
せるために、転舵制御部３０において使用した関数Ｆの
逆関数Ｇを使用する。関数Ｆは実操舵位置θｒと車速Ｓ
とから目標転舵位置Ｘｍを演算する関数であり、この関
数Ｆの逆関数となる、実転舵位置Ｘｒと車速Ｓとから目
標操舵位置θｍを演算する関数Ｇを用いることで、転舵
輪２１の転舵位置と操舵ハンドル１１の操舵位置との関
係に一義的な相関を持たせることができる。従って目標
操舵位置θｍは、実転舵位置Ｘｒと車速Ｓを変数とする
関数Ｇより、θｍ＝Ｇ（Ｘｒ、Ｓ）として求めることが
できるため、目標操舵位置演算部４１は、実転舵位置Ｘ
ｒと車速Ｓとの値から目標操舵位置θｍが得られる２次
元マップを備えており、ストロークセンサ２５で検出さ
れた実転舵位置Ｘｒと車速センサ１５で検出された車速
Ｓとに基づき、操舵ハンドル１１の目標操舵位置θｍを
マップ検索する。そして、操舵角センサ１３の検出結果
となる実操舵位置θｒとの偏差（θｍ−θｒ）が、印加
電圧演算部４３に与えられる。

【００４１】負荷演算部４２では、前述したように電流
センサ２６の検出結果Ｉｓから転舵負荷を前出の（２）
式より求め、その演算結果を印加電圧演算部４３に与え
ている。

【００４２】印加電圧演算部４３では、目標操舵位置演
算部４１と負荷演算部４２との演算結果を基に、操舵軸
モータ１４に付与する印加電圧のＤｕｔｙ値を示す制御
量（反力制御量）Ｖを下記の（５）式に基づいて演算し
ている。

【００４３】 Ｖ＝−Ｋｐ２・（θｍ−θｒ）＋Ｋｐ３・Ｔｓ …（５） （５）式では、操舵ハンドル１１を戻し方向に回転させ
る向きの印加電圧を＋としている。右辺第１項は目標操
舵位置θｍと実操舵位置θｒとの偏差に比例ゲインＫｐ
２を乗じた項である。この項により偏差に比例した制御
量が演算されることになり、操舵ハンドル１１に与えら
れる重さに相当する項となる。これにより、操舵ハンド
ル１１の実操舵位置と目標操舵位置との偏差に比例した
トルクが操舵軸モータ１４に与えられる。また、右辺第
２項は、転舵軸モータ２３で検出された転舵負荷Ｔｓに
比例ゲインＫｐ３を乗じた項であり、この第２項によ
り、転舵負荷Ｔｓに比例したトルクが、操舵ハンドル１
１を中立位置に戻す方向に加えられる。

【００４４】反力制御部４０では、このようにして操舵
軸モータ１４に付与する制御量Ｖを演算しており、この
ような制御方式を採用することで、路面に凹凸、縁石と
の衝突、路面μの路面状態、タイヤの状態、乗車人員等
の変化によって起こる転舵負荷の変化を、操舵ハンドル
１１に加わる重さの違いとして運転者に実感させること
ができる。

【００４５】なお、印加電圧演算部４３では、前出の
（５）式に代えて、Ｋｐ４，Ｋｐ５を比例ゲインとし
て、 Ｖ＝−Ｋｐ４・（θｍ−θｒ）＋Ｋｐ５・Ｔｓ …（６） 或いは Ｖ＝−Ｋｐ５・Ｔｓ・（θｍ−θｒ） …（７） の演算式を用いることもできる。この際、Ｋｐ５＝ｆ
（θｒ，Ｓ）として、Ｋｐ５を実操舵位置θｒと車速Ｓ
とに基づいて設定する。これにより、操舵ハンドル１１
に付与する転舵負荷の大きさを、実操舵位置θｒと車速
Ｓとに基づいて補正することができ、特に（６）式の場
合には転舵負荷がゼロであっても、操舵ハンドル１１の
中立位置への戻り制御を行うことができる。

【００４６】次に、第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態では、転舵制御部３０において、転
舵制御系が過渡状態を経て定常状態となった場合に、転
舵輪２１の目標転舵位置Ｘｍと実転舵位置Ｘｒとの偏差
として、所定の定常偏差を残す制御方式を採用してい
る。この場合、制御ブロック図は前出の図３と同様であ
るが、印加電圧演算部３３では、目標転舵位置演算部３
１と負荷演算部３２との演算結果を基に、転舵軸モータ
２３に付与する印加電圧のＤｕｔｙ値を示す制御量（転
舵制御量）Ｖを下記の（８）式に基づいて演算してい
る。

【００４７】 Ｖ＝Ｋｐ６・Ｔｓ・（Ｘｍ−Ｘｒ） …（８） （８）式中、Ｋｐ６は所定の定数で表される比例ゲイン
であり、Ｋｐ６・（Ｘｍ−Ｘｒ）として演算される制御
量が負荷演算部３２で演算された転舵負荷Ｔｓに応じて
補正されることになる。このような演算式を採用するこ
とで、転舵負荷の大きさに応じて、目標転舵位置Ｘｍと
実転舵位置Ｘｒとの定常偏差の大きさが変化してしまう
という不都合を生じることなく、定常偏差の大きさを転
舵負荷の大きさによらず一定とすることができる。すな
わち、印可電圧とモータの負荷トルクが比例するため、
転舵軸モータ２３が転舵負荷Ｔｓと釣り合った状態で
は、ｋを比例係数として、（８）式はｋ・Ｔｓ＝Ｋｐ６
・Ｔｓ・（Ｘｍ−Ｘｒ）となる。よって、１／（ｋ・Ｋ
ｐ６）＝Ｘｍ−Ｘｒ＝const.となって、釣り合った状態
における定常偏差Ｘｍ−Ｘｒは、転舵負荷によらず一定
となる。また（８）式によれば、ある偏差における印加
電圧は転舵負荷に比例して変化するので、例えば、路面
状態が急激に低μに変化した場合には、これに伴って転
舵負荷が減少し制御量Ｖとしての印加電圧のＤｕｔｙ値
が減少するため、転舵軸モータ２３の回転数が低下し転
舵速度が遅くなる。このような作用によって、転舵負荷
が急激に低下した場合にも、急転舵を防ぐことができ
る。

【００４８】次に第３の実施形態について説明する。第
１及び第２の実施形態における転舵制御部３０の制御方
式を、前輪の操舵機構と後輪の操舵機構とが機械的に連
結されていないタイプの４輪操舵システムに適用するこ
とも可能であり、本実施形態では、一例として、前輪駆
動方式における後輪側の転舵輪の転舵位置制御に適用し
た場合について説明する。

【００４９】図６に第３の実施形態にかかる操舵制御装
置の構成を概略的に示す。図中、図１と同一の構成要素
には同一の参照番号を付して示す。

【００５０】マスタ部Ａは、操舵軸１２と前輪側の転舵
軸１７とがギアボックス１８を介して連結されており、
ギアボックス１８に隣接する転舵用アクチュエータ１９
によって操舵補助力を発生する電動式パワーステアリン
グシステムを構成している。スレーブ部Ｂは後輪側の転
舵機構を構成しており、後輪側の転舵軸２２を転舵軸モ
ータ２３で軸方向に沿って変位駆動し、電流センサ２６
及びストロークセンサ２５の検出結果が転舵制御部３０
に与えられる。転舵制御部３０には、この他、車速セン
サ１５で検出された車速Ｓ、操舵角センサ１３で検出さ
れた実操舵位置θｒが与えられる。

【００５１】転舵制御部３０の制御ブロック図は前出の
図３と同様であるが、目標転舵位置演算部３１では、後
輪側の転舵輪２１の目標転舵位置を演算する。この際、
目標転舵位置演算部３１は、実操舵位置θｒと車速Ｓと
の値から、後輪側の転舵輪２１の目標転舵位置Ｘｍが得
られる２次元マップを備えており、検出された操舵ハン
ドル１１の実操舵位置θｒと車速Ｓとの値を基に、後輪
側の転舵輪の目標転舵位置Ｘｍをマップ検索する。そし
て、後輪側の転舵軸２２に設けたストロークセンサ２５
の検出結果となる実転舵位置Ｘｒとの偏差（Ｘｍ−Ｘ
ｒ）が、印加電圧演算部３３に与えられる。

【００５２】負荷演算部３２では、前述したように、電
流センサ２６の検出結果Ｉｓから後輪側の転舵軸２２に
加わる転舵負荷を前出の（２）式より求め、その演算結
果を印加電圧演算部３３に与えている。

【００５３】印加電圧演算部３３では、後輪側の転舵軸
モータに与える印加電圧を前出の（３）式或いは（８）
式を用いて演算し、その演算結果となる制御量Ｖを後輪
側の転舵軸モータ２３に付与する。

【００５４】このように、第１及び第２の実施形態にお
ける転舵制御部３０の制御方式を、４輪操舵システムに
おける後輪側の転舵制御にも適用することができ、この
場合には、後輪側の転舵負荷に応じた転舵制御を実施す
ることが可能となる。

【００５５】次に第４の実施形態として、前輪の操舵機
構と後輪の操舵機構とが機械的に連結されていないタイ
プの４輪操舵システムにおけるヨーレート制御に対し、
第１の実施形態で採用した制御方式を適用した場合につ
いて説明する。

【００５６】図７に第４の実施形態にかかる操舵制御装
置の構成を概略的に示す。図中、図１と同一の構成要素
には同一の参照番号を付して示す。

【００５７】マスタ部Ａは、操舵軸１２と前輪側の転舵
軸１７とがギアボックス１８を介して連結されており、
ギアボックス１８に隣接する転舵用アクチュエータ１９
によって操舵補助力を発生する電動式パワーステアリン
グシステムを構成している。スレーブ部Ｂは後輪側の転
舵機構を構成しており、後輪側の転舵軸２２を転舵軸モ
ータ２３で駆動する。また、転舵軸モータ２３を流れる
電流を電流センサ２６で検出し、その検出結果Ｉｓがヨ
ーレート制御部５０に与えられる。ヨーレート制御部５
０には、この他、車速センサ１５で検出された車速Ｓ、
ヨーレートセンサ１６で検出された実ヨーレートγｒが
与えられる。ヨーレート制御部５０では、これらの検出
結果をもとに、後輪側の転舵輪２１の転舵位置を制御す
ることで、実操舵位置θｒに対応したヨーレートを発生
するヨーレート制御を実施している。

【００５８】図８の制御ブロック図に示すように、ヨー
レート制御部５０は、目標ヨーレート演算部５１、負荷
演算部５２及び印加電圧演算部５３を備えている。目標
ヨーレート演算部５１は、実操舵位置θｒと車速Ｓとの
値から目標ヨーレートγｍが得られる２次元マップを備
えており、操舵角センサ１３で検出された実操舵位置θ
ｒと、車速センサ１５で検出された車速Ｓとに基づき、
目標ヨーレートγｍをマップ検索する。そして、ヨーレ
ートセンサ１６の検出結果となる実ヨーレートγｒとの
偏差（γｍ−γｒ）が、印加電圧演算部５３に与えられ
る。

【００５９】負荷演算部５２では、第１の実施形態と同
様に、電流センサ２６の検出結果Ｉｓから後輪側の転舵
負荷を前出の（２）式より求め、その演算結果を印加電
圧演算部５３に与えている。

【００６０】印加電圧演算部５３では、転舵制御系が過
渡状態を経て定常状態となった場合に、目標ヨーレート
γｍと実ヨーレートγｒとの偏差をゼロにする制御方式
を採用しており、目標ヨーレート演算部５１と負荷演算
部５２との演算結果を基に、転舵軸モータ２３に付与す
る印加電圧のＤｕｔｙ値を示す制御量（転舵制御量）Ｖ
を下記の（９）式に基づいて演算している。なお、
（９）式中のＶｓは、前出の（４）式より算出してい
る。

【００６１】 Ｖ＝Ｋｐ７・（γｍ−γｒ）＋Ｖｓ …（９） ヨーレート制御部５０では、このようにして後輪側の転
舵軸モータ２３に付与する制御量Ｖを演算しており、こ
のような制御方式を採用することで、転舵負荷に影響を
及ぼす車速、転舵量、路面状態、タイヤの状態、乗車人
員数などが変化した場合にも、同一のゲインで制御が可
能となる。また、モータの始動特性である、始動時に大
電流が流れるという特性を利用できるため、応答遅れを
十分に抑えることができる。

【００６２】次に第５の実施形態について説明する。こ
の第５の実施形態では、ヨーレート制御部５０におい
て、転舵制御系が過渡状態を経て定常状態となった場合
に、目標ヨーレートγｍと実ヨーレートγｒとの偏差と
して、所定の定常偏差を残す制御方式を採用している。
この場合、制御ブロック図は前出の図８と同様である
が、印加電圧演算部５３では、目標ヨーレート演算部５
１と負荷演算部５２との演算結果を基に、後輪側の転舵
軸モータ２３に付与する印加電圧のＤｕｔｙ値を示す制
御量（転舵制御量）Ｖを下記の（１０）式に基づいて演
算している。

【００６３】 Ｖ＝Ｋｐ８・Ｔｓ・（γｍ−γｒ） …（１０） （１０）式中、Ｋｐ８は所定の定数で表される比例ゲイ
ンであり、Ｋｐ８・（γｍ−γｒ）として演算される制
御量が負荷演算部５２で演算された転舵負荷Ｔｓに応じ
て補正されることになる。このような演算式を採用する
ことで、転舵負荷の大きさに応じて、目標ヨーレートγ
ｍと実ヨーレートγｒとの定常偏差の大きさが変化して
しまうという不都合を生じることなく、定常偏差の大き
さを転舵負荷の大きさによらず一定とすることができ
る。

【００６４】以上説明した各実施形態では、転舵軸モー
タ２３の負荷状態を検知するために電流センサ２６を設
けた例を示したが、例えば回転数センサによって転舵軸
モータ２３の回転数を検出し、検出された回転数と既知
の印加電圧値とをもとに、転舵軸モータ２３の負荷状態
を検知してもよい。

【００６５】また、各実施形態では、各実施形態毎に負
荷演算部３２、４２、５２をそれぞれ別個に備える例を
示したが、負荷演算部を１つとし、各実施形態における
各制御部では、この負荷演算部の演算結果を用いて所定
の演算を実施する構成にすることもできる。

【００６６】さらに、各実施形態では、操舵軸モータ１
４及び転舵軸モータ２３を直流モータとして例示した
が、直流モータ以外の他のモータも用いることが可能で
あり、この場合にも、用いるモータの特性に応じて、印
可電圧値、電流値、回転数などからモータの負荷状態を
検知し、この検知結果を基に転舵負荷を演算すればよ
い。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
操舵制御装置によれば、転舵駆動手段の負荷状態をもと
に転舵負荷を演算する転舵負荷演算手段を備えるので、
従来のように軸力センサを設けることなく転舵負荷を検
知することが可能となる。また、この転舵駆動手段は通
常、不動部位に設けられるため、転舵負荷を検知するた
めの配索を容易に行うことができると共に、十分な耐久
性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる操舵制御装置を概略的
に示す構成図である。

【図２】直流モータの基本特性となる、回転数−負荷特
性及び電流−負荷特性を示すグラフである。

【図３】第１の実施形態にかかる転舵制御部の制御ブロ
ック図である。

【図４】（ａ）は印加電圧値に対する、回転数と負荷と
の関係を示すグラフであり、（ｂ）は転舵制御におけ
る、転舵位置、回転数、負荷トルク、電流及び印加電圧
の推移を示すグラフである。

【図５】反力制御部の制御ブロック図である。

【図６】第３の実施形態にかかる操舵制御装置を概略的
に示す構成図である。

【図７】第４の実施形態にかかる操舵制御装置を概略的
に示す構成図である。

【図８】第４の実施形態におけるヨーレート制御部の制
御ブロック図である。

【符号の説明】

Ａ…マスタ部、Ｂ…スレーブ部、Ｃ…制御部、１１…操
舵ハンドル、１２…転舵軸、１３…操舵角センサ、１４
…操舵軸モータ（反力付与手段）、１５…車速センサ、
１６…ヨーレートセンサ、２２…転舵軸（転舵手段）、
２３…転舵軸モータ（転舵駆動手段）、３０…転舵制御
部、３２…負荷演算部（転舵負荷演算手段）、３３…印
加電圧演算部（転舵制御量演算手段）、４０…反力制御
部、４２…負荷演算部（転舵負荷演算手段）、４３…印
加電圧演算部（反力制御量演算手段）、５０…ヨーレー
ト制御部、５２…負荷演算部（転舵負荷演算手段）、５
３…印加電圧演算部（転舵制御量演算手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 119:00 121:00 137:00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルに連動して転舵輪を転舵さ
   せる操舵制御装置において、 操舵ハンドルと機械的に分離され、転舵輪に連結された
   転舵手段と、 前記転舵手段を変位駆動する転舵駆動手段と、 前記転舵駆動手段の負荷状態をもとに、転舵負荷を演算
   する転舵負荷演算手段とを備える操舵制御装置。
2. 【請求項２】 転舵輪の目標転舵位置と実転舵位置との
   偏差及び前記転舵負荷に基づき、前記転舵駆動手段に付
   与する転舵制御量を演算する転舵制御量演算手段を備え
   る請求項１記載の操舵制御装置。
3. 【請求項３】 転舵輪の目標転舵位置と実転舵位置との
   偏差に基づき、前記転舵駆動手段に付与する転舵制御量
   を演算すると共に、演算された転舵制御量を前記転舵負
   荷に基づいて補正する転舵制御量演算手段を備える請求
   項１記載の操舵制御装置。
4. 【請求項４】 操舵ハンドルに操舵反力を付与する反力
   付与手段と、 操舵ハンドルの目標操舵位置と実操舵位置との偏差及び
   前記転舵負荷に基づいて、前記反力付与手段に付与する
   反力制御量を演算する反力制御量演算手段とを備える請
   求項１記載の操舵制御装置。
5. 【請求項５】 目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差
   及び前記転舵負荷に基づき、前記転舵駆動手段に付与す
   る転舵制御量を演算する転舵制御量演算手段を備える請
   求項１記載の操舵制御装置。
6. 【請求項６】 目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差
   に基づき、前記転舵駆動手段に付与する転舵制御量を演
   算すると共に、演算された転舵制御量を前記転舵負荷に
   基づいて補正する転舵制御量演算手段を備える請求項１
   記載の操舵制御装置。