操舵制御装置
【課題】 自動操舵モード中に発生した諸事情に対して、運転者がスムーズにハンドル操作を行って対応す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によれば、自動操舵モード中のアシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１を超えたか否かにより、運転者がハンドル操作を行ったか否かを判別することができる。そして、自動操舵モードの維持より運転者のハンドル操作を優先して自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えるので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対し、運転者は、転舵モータ１９による補助力を受けた状態で、スムーズにハンドル操作を行って対応することが可能になる。
【解決手段】 本発明の操舵制御装置４１によれば、自動操舵モード中のアシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１を超えたか否かにより、運転者がハンドル操作を行ったか否かを判別することができる。そして、自動操舵モードの維持より運転者のハンドル操作を優先して自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えるので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対し、運転者は、転舵モータ１９による補助力を受けた状態で、スムーズにハンドル操作を行って対応することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、移動目標位置を車庫内に設定する。すると、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自動的に転舵輪が適宜転舵され（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）。
【０００３】
上記した車両は、一般に手動操舵モードにおいてパワーステアリング用に使用される転舵モータが、自動操舵モード中には、転舵輪の舵角を位置制御するための駆動源として用いられる。上記車両に備えた従来の操舵制御装置には、図１１に示すように、転舵モータ６による補助力（アシストトルク）を制御するためのアシスト制御部２と、転舵輪の舵角を位置制御するための位置制御部４とが備えられている。
【０００４】
そして、トルクセンサ１によってハンドルの回転軸にかかる負荷トルクＴ１を検出し、その負荷トルクＴ１に応じてアシスト制御部２がアシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算すると共に、舵角センサ３によってハンドルの舵角θ２を検出し、その舵角θ２と移動目標位置に基づく目標舵角θ１との位置偏差に応じて位置制御部４が位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。
【０００５】
また、従来の操舵制御装置は、手動操舵モード中は、アシスト制御用電流指令値Ｉ１をモータ電流指令値Ｉ３（＝Ｉ１）としてモータ駆動回路５に付与する一方、自動操舵モード中は、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２との和をモータ電流指令値Ｉ３（＝Ｉ１＋Ｉ２）としてモータ駆動回路５に付与するようになっている。そして、モータ駆動回路５は、モータ電流指令値Ｉ３に応じた電流を転舵モータ６に流して転舵輪を転舵する。
【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】
【０００６】
ところで、自動操舵モード中に運転者によってハンドル操作が行われ、目標舵角θ１と実際の舵角θ２とが異なると、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２とが正負逆になる。具体的には、目標舵角θ１に対して実際の舵角θ２が例えば時計回り方向（以下、この方向を「正方向」といい、その反対方向を「負方向」という）にずれていた場合には、位置制御部４は、目標舵角θ１に実際の舵角θ２を一致させるために、転舵モータ６によりハンドルを負方向に転舵させるための位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。その結果、運転者のハンドル操作に反してハンドルが負方向に転舵し、運転者がこれに抗してハンドル操作を行うと負荷トルクＴ１が増加する。すると、その負荷トルクＴ１を抑えるために、アシスト制御部２が、転舵モータ６によりハンドルを正方向に転舵させるためのアシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算する。このように、自動操舵モード中に運転者によってハンドル操作が行われると、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２との間で正負が逆になり、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２との和であるモータ電流指令値Ｉ３の値が低下する。このため、自動操舵モード中の諸事情によりハンドル操作を行う必要が生じた際に、運転者は転舵モータ６による補助（アシストトルク）を十分に得られない状態で、ハンドル操作を行わなければならない事態が生じ得た。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対して、運転者がスムーズにハンドル操作を行って対応す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】
【０００８】
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、ハンドル操作を転舵モータで補助して転舵輪を転舵する手動操舵モードと、予め設定された移動目標位置に車両を移動するまでの間、ハンドル操作なしで転舵モータにより転舵輪の舵角を位置制御する自動操舵モードとに切り替え可能な車両に搭載され、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かかる負荷トルクに応じてアシスト用電流指令値を演算するアシスト制御部と、移動目標位置に基づいて特定される目標舵角と転舵輪の実際の舵角との位置偏差に応じて位置制御用電流指令値を演算する位置制御部と、手動操舵モード中は、アシスト用電流指令値をモータ電流指令値とする一方、自動操舵モード中は、アシスト用電流指令値と位置制御用電流指令値との和をモータ電流指令値とするモータ電流指令値切替部と、自動操舵モード中に、アシスト用電流指令値が、予め設定された判別基準値を超えたか否かを判別する指令値判別手段とを備え、モータ電流指令値切替部は、自動操舵モード中にアシスト用電流指令値が判別基準値を超えた場合に、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替える一方、自動操舵モード中にアシスト用電流指令値が判別基準値を超えなかった場合に、自動操舵モードを維持するように構成されたところに特徴を有する。
【０００９】
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、モータ電流指令値切替部は、位置制御部からの位置制御用電流指令値の出力を停止することによって自動操舵モードから手動操舵モードに切り替え、位置制御部からの位置制御用電流指令値の出力を許可することによって自動操舵モードを維持するように構成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の操舵制御装置において、位置制御部は、位置偏差の時間積分値に応じて位置制御用電流指令値を増減するための積分演算部を有し、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えら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。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の操舵制御装置において、モータ電流指令値切替部は、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替え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】
【００１２】
［請求項１及び２の発明］
請求項１及び２の操舵制御装置では、自動操舵モード中に運転者がハンドル操作を行ったことによってハンドルの回転軸に負荷トルクがかかると、その負荷トルクに応じたアシスト制御用電流指令値が判別基準値を超え、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる。また、自動操舵モード中に運転者がハンドルに軽く触れた程度や、ハンドルの慣性力や操舵系の摩擦等によってハンドルの回転軸に負荷トルクがかかっても、その負荷トルクに応じたアシスト制御用電流指令値は判別基準値を超えず、自動操舵モードが維持される。このように本発明によれば、自動操舵モード中のアシスト制御用電流指令値が判別基準値を超えたか否かにより、運転者がハンドル操作を行ったか否かを判別することができる。そして、自動操舵モードの維持より運転者のハンドル操作を優先して自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えるので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対し、運転者は、転舵モータによる補助力を受けた状態で、スムーズにハンドル操作を行って対応することが可能になる。
【００１３】
なお、本発明に係る「転舵輪の舵角」には、転舵輪の転舵の変化に連動して回転又は直動する部品（例えば、ハンドル、ステアリングシャフト、モータのロータ、転舵輪間シャフト等）の舵角、回転角又は直動位置も含まれる。これと同様に、本発明に係る「目標舵角」には、転舵輪の転舵の変化に連動して回転又は直動する部品の目標舵角、目標回転角又は目標直動位置も含まれる。
【００１４】
［請求項３の発明］
位置制御部が有する積分演算部の時間積分値として過去のデータが残った状態で、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられると、自動操舵モードの開始時における位置制御用電流指令値が時間積分値により大きな値になり、転舵輪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、請求項３の操舵制御装置によれば、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられる前までに、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。
【００１５】
［請求項４の発明］
請求項４の操舵制御装置では、報知信号により自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられたことを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】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図７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回転位置センサ２５（例えば、エンコーダ）が設けられている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
ステアリングシャフト３２のうち上端寄り位置には、舵角センサ３４が取り付けられている。この舵角センサ３４により、ステアリングシャフト３２の回転角（即ち、ハンドルの舵角）を、本発明に係る「転舵輪の実際の舵角」として検出している。以下、舵角センサ３４によって検出された舵角θ２を「実舵角θ２」という。
【００２０】
ステアリングシャフト３２のうち舵角センサ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に係る負荷トルク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。
【００２１】
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が自動操舵モードに切り替わる。そして、自動操舵モードで走行する前に、車両の移動目標位置を予め設定すると、自動操舵システムに備えた目標舵角生成装置４０が、現在位置と移動目標位置との間の移動経路を演算し、その移動経路上の各位置におけるハンドル３３の目標舵角θ１を演算して出力する。すると、本発明に係る操舵制御装置４１が、目標舵角生成装置４０からの目標舵角θ１に基づ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に応じた電流をモータ駆動回路４２が転舵モータ１９に流すことで、転舵モータ１９によってハンドル３３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が演算した移動経路を、アクセル及びブレーキ操作のみで車両１０を走行させ、車両を予め設定した移動目標位置に移動させることができる。これにより、例えば、運転が未熟な者が移動目標位置を車庫に設定することで、車庫入れ操作を容易に行うことができるようになり、或いは、路線バスのハンドル操作を一部自動化することができるようになる。
【００２２】
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。
【００２３】
操舵制御装置４１は、所定周期で、例えば図２に示した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、舵角センサ３４，トルクセンサ３５及び車速センサ３６から各検出結果（実舵角θ２、負荷トルクＴ１及び車速Ｖ）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）。
【００２４】
次いで、アシスト制御処理（Ｓ２）を実行して、本発明に係る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。
【００２５】
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，Ｓ９）。
【００２６】
また、自動操舵モードがオンの場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が、予め設定された判別基準値Ｋ１以下であるか否かを判別する（Ｓ５）。そして、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１以下でなかった場合には（Ｓ５：ＮＯ）、自動操舵モードをオフしてから（Ｓ６）、即ち、自動操舵モードを手動操舵モードに切り替えてから、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，Ｓ９）。
【００２７】
一方、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１以下であった場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、位置制御処理（Ｓ７）を実行し、本発明に係る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（Ｓ８，Ｓ９）。この位置制御処理（Ｓ７）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（Ｓ９）、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５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（Ｓ７）によって構成され、指令値判別部４１Ｃ及びアシスト電流指令値切替部４１Ｄは、前記ステップＳ５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３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、実舵角θ２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、本発明に係る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５におけるアシスト制御部４１Ａが、図６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（Ｓ７）の具体的な構成を、図４を参照しつつ説明する。位置制御処理（Ｓ７）が実行されると、操舵制御装置４１は、目標舵角θ１と実舵角θ２との偏差θ３（＝θ１−θ２）を求め（Ｓ７１）、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（Ｓ７２）。次いで、偏差θ３の時間積分値θ４を求め（Ｓ７３）、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（Ｓ７４）。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（Ｓ７５）。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、本発明に係る位置制御用電流指令値Ｉ２を演算し（Ｓ７６）、この位置制御処理（Ｓ７）を終了する。
【００３５】
また、位置制御処理（Ｓ７）を実行することで、図５における位置制御部４１Ｂが、図７のブロック線図で示した構成になる。ここで、同図に示した比例定数乗算部４１Ｊは、前記ステップＳ７２により構成され、積分演算部４１Ｋは、前記ステップＳ７３により構成され、積分定数乗算部４１Ｌは、前記ステップＳ７４で構成され、微分定数乗算部４１Ｎは、前記ステップＳ７５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（Ｓ７）に関する説明は以上である。
【００３６】
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、操舵制御装置４１のうち図５に示したアシスト制御部４１Ａと位置制御部４１Ｂのうちアシスト制御部４１Ａが出力したアシスト制御用電流指令値Ｉ１のみがモータ電流指令値Ｉ３として使用され、ステアリングシャフト３２に係る負荷トルク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。
【００３７】
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、車両１０を所定の移動目標位置に設定すると、操舵制御装置４１のうち図５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。そして、運転者は、ハンドル３３を操作せずに、アクセルとブレーキのみで車両１０を進行させることで、モータ電流指令値Ｉ３に基づいて転舵モータ１９が転舵輪５０を転舵し、上記に設定した所定の移動目標位置に車両１０を移動することできる。この自動操舵モード中に運転者がハンドル３３に軽く触れた程度や、ハンドル３３の慣性力や操舵系の摩擦等によってステアリングシャフト３２に負荷トルクＴ１がかかっても、その程度の負荷トルクＴ１に対するアシスト制御用電流指令値Ｉ１は判別基準値Ｋ１を超えず、自動操舵モードが維持される。
【００３８】
これに対し、自動操舵モード中に運転者がハンドル操作を行ったことによってステアリングシャフト３２に負荷トルクＴ１がかかると、その負荷トルクＴ１に応じたアシスト制御用電流指令値Ｉ１は判別基準値Ｋ１を超え、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる。
【００３９】
このように本実施形態の構成によれば、自動操舵モード中のアシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１を超えたか否かにより、運転者がハンドル操作を行ったか否かを判別することができる。そして、自動操舵モードの維持より運転者のハンドル操作を優先して自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えるので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対し、運転者は、転舵モータ１９による補助力を受けた状態で、スムーズにハンドル操作を行って対応することが可能になる。
【００４０】
［第２実施形態］
前記第１実施形態の位置制御部４１Ｂが有する積分演算部４１Ｋの時間積分値θ４として過去のデータが残った状態で、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられると、自動操舵モードの開始時における位置制御用電流指令値Ｉ２が時間積分値により大きな値になり、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられた直後に、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、本実施形態では、下記構成を備えたことにより、上記した事態を回避することができる。
【００４１】
即ち、本実施形態の目標舵角生成装置４０は、前記第１実施形態に対して、図８及び図９に示すように、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１におけるステップＳ６及び位置制御処理（Ｓ７）を変更した構成になっている。また、本実施形態では、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。
【００４２】
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」にセットされる。さらには、図８に示すように、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が、予め設定された判別基準値Ｋ１を超えた場合には（Ｓ５：ＮＯ）、本実施形態のモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１におけるステップＳ６’において、自動操舵モードをオフにすると共に、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にリセットするようになっている。
【００４３】
また、本実施形態の位置制御処理（Ｓ７００）では、図９に示すように、前記第１実施形態で説明したステップＳ７２の次に、自動操舵モード開始フラグが「１」であるか否かが判別される（Ｓ７７）。ここで、自動操舵モード開始フラグが「１」であったときには（Ｓ７７：ＹＥＳ）、自動操舵モードによる自動操舵走行が開始された、又は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）ものと判断し、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にリセットして（Ｓ７８）、時間積分値θ４を「０」に初期設定する（Ｓ７９）。そして、前記第１実施形態で説明したステップＳ７４以降を実行する。
【００４４】
所定周期後にモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１が実行されかつ、自動操舵モードが維持されて位置制御処理（Ｓ７００）が実行された際には、自動操舵モード開始フラグが「１」になっているので（Ｓ７７：ＮＯ）、時間積分値θ４を演算してから（Ｓ７３）、その時間積分値θ４を用いてステップＳ７４以降を実行する。
【００４５】
上記した構成によれば、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられる前までに、時間積分値θ４がリセットされるので、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられた直後に、転舵輪５０が急峻に転舵されるような事態を回避することができる。
【００４６】
［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。
【００４７】
（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に噛合した構成にしてもよい。
【００４８】
（２）前記実施形態では、ステアリングシャフト３２の上端部に設けた舵角センサ３４により、本発明に係る「転舵輪の実際の舵角」を検出する構成であったが、図１の転舵モータ１９に備えた回転位置センサ２５の検出結果、又は、図１０の転舵モータ７２に備えた回転センサ７３の検出結果を、本発明に係る「転舵輪の実際の舵角」として利用する構成にしてもよい。
【００４９】
（３）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、この報知信号をトリガーとしてサインランプを点灯させたり、ブザーを鳴らしたりすることで、運転者の操作によらず、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】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の概念図
【図２】モータ電流指令値演算プログラムのフローチャート
【図３】アシスト制御処理のフローチャート
【図４】位置制御処理のフローチャート
【図５】操舵制御装置のブロック線図
【図６】アシスト制御部のブロック線図
【図７】位置制御部のブロック線図
【図８】第２実施形態のモータ電流指令値演算プログラムのフローチャート
【図９】位置制御処理のフローチャート
【図１０】操舵制御装置の概念図
【図１１】従来の操舵制御装置を示したブロック図
【符号の説明】
【００５１】
１０ 車両
１１ 操舵装置
１９，７２ 転舵モータ
３２ ステアリングシャフト
３３ ハンドル
３４ 舵角センサ
３５ トルクセンサ
４０ 目標舵角生成装置
４１ 操舵制御装置
４１Ａ アシスト制御部
４１Ｂ 位置制御部
４１Ｋ 積分演算部
４２ モータ駆動回路
５０ 転舵輪
Ｉ１ アシスト制御用電流指令値
Ｉ２ 位置制御用電流指令値
Ｉ３ モータ電流指令値
Ｋ１ 判別基準値
Ｔ１ 負荷トルク
θ１ 目標舵角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、移動目標位置を車庫内に設定する。すると、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自動的に転舵輪が適宜転舵され（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）。
【０００３】
上記した車両は、一般に手動操舵モードにおいてパワーステアリング用に使用される転舵モータが、自動操舵モード中には、転舵輪の舵角を位置制御するための駆動源として用いられる。上記車両に備えた従来の操舵制御装置には、図１１に示すように、転舵モータ６による補助力（アシストトルク）を制御するためのアシスト制御部２と、転舵輪の舵角を位置制御するための位置制御部４とが備えられている。
【０００４】
そして、トルクセンサ１によってハンドルの回転軸にかかる負荷トルクＴ１を検出し、その負荷トルクＴ１に応じてアシスト制御部２がアシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算すると共に、舵角センサ３によってハンドルの舵角θ２を検出し、その舵角θ２と移動目標位置に基づく目標舵角θ１との位置偏差に応じて位置制御部４が位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。
【０００５】
また、従来の操舵制御装置は、手動操舵モード中は、アシスト制御用電流指令値Ｉ１をモータ電流指令値Ｉ３（＝Ｉ１）としてモータ駆動回路５に付与する一方、自動操舵モード中は、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２との和をモータ電流指令値Ｉ３（＝Ｉ１＋Ｉ２）としてモータ駆動回路５に付与するようになっている。そして、モータ駆動回路５は、モータ電流指令値Ｉ３に応じた電流を転舵モータ６に流して転舵輪を転舵する。
【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】
【０００６】
ところで、自動操舵モード中に運転者によってハンドル操作が行われ、目標舵角θ１と実際の舵角θ２とが異なると、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２とが正負逆になる。具体的には、目標舵角θ１に対して実際の舵角θ２が例えば時計回り方向（以下、この方向を「正方向」といい、その反対方向を「負方向」という）にずれていた場合には、位置制御部４は、目標舵角θ１に実際の舵角θ２を一致させるために、転舵モータ６によりハンドルを負方向に転舵させるための位置制御用電流指令値Ｉ２を演算する。その結果、運転者のハンドル操作に反してハンドルが負方向に転舵し、運転者がこれに抗してハンドル操作を行うと負荷トルクＴ１が増加する。すると、その負荷トルクＴ１を抑えるために、アシスト制御部２が、転舵モータ６によりハンドルを正方向に転舵させるためのアシスト制御用電流指令値Ｉ１を演算する。このように、自動操舵モード中に運転者によってハンドル操作が行われると、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２との間で正負が逆になり、アシスト制御用電流指令値Ｉ１と位置制御用電流指令値Ｉ２との和であるモータ電流指令値Ｉ３の値が低下する。このため、自動操舵モード中の諸事情によりハンドル操作を行う必要が生じた際に、運転者は転舵モータ６による補助（アシストトルク）を十分に得られない状態で、ハンドル操作を行わなければならない事態が生じ得た。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対して、運転者がスムーズにハンドル操作を行って対応す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】
【０００８】
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、ハンドル操作を転舵モータで補助して転舵輪を転舵する手動操舵モードと、予め設定された移動目標位置に車両を移動するまでの間、ハンドル操作なしで転舵モータにより転舵輪の舵角を位置制御する自動操舵モードとに切り替え可能な車両に搭載され、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かかる負荷トルクに応じてアシスト用電流指令値を演算するアシスト制御部と、移動目標位置に基づいて特定される目標舵角と転舵輪の実際の舵角との位置偏差に応じて位置制御用電流指令値を演算する位置制御部と、手動操舵モード中は、アシスト用電流指令値をモータ電流指令値とする一方、自動操舵モード中は、アシスト用電流指令値と位置制御用電流指令値との和をモータ電流指令値とするモータ電流指令値切替部と、自動操舵モード中に、アシスト用電流指令値が、予め設定された判別基準値を超えたか否かを判別する指令値判別手段とを備え、モータ電流指令値切替部は、自動操舵モード中にアシスト用電流指令値が判別基準値を超えた場合に、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替える一方、自動操舵モード中にアシスト用電流指令値が判別基準値を超えなかった場合に、自動操舵モードを維持するように構成されたところに特徴を有する。
【０００９】
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、モータ電流指令値切替部は、位置制御部からの位置制御用電流指令値の出力を停止することによって自動操舵モードから手動操舵モードに切り替え、位置制御部からの位置制御用電流指令値の出力を許可することによって自動操舵モードを維持するように構成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の操舵制御装置において、位置制御部は、位置偏差の時間積分値に応じて位置制御用電流指令値を増減するための積分演算部を有し、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えら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。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の操舵制御装置において、モータ電流指令値切替部は、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替え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】
【００１２】
［請求項１及び２の発明］
請求項１及び２の操舵制御装置では、自動操舵モード中に運転者がハンドル操作を行ったことによってハンドルの回転軸に負荷トルクがかかると、その負荷トルクに応じたアシスト制御用電流指令値が判別基準値を超え、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる。また、自動操舵モード中に運転者がハンドルに軽く触れた程度や、ハンドルの慣性力や操舵系の摩擦等によってハンドルの回転軸に負荷トルクがかかっても、その負荷トルクに応じたアシスト制御用電流指令値は判別基準値を超えず、自動操舵モードが維持される。このように本発明によれば、自動操舵モード中のアシスト制御用電流指令値が判別基準値を超えたか否かにより、運転者がハンドル操作を行ったか否かを判別することができる。そして、自動操舵モードの維持より運転者のハンドル操作を優先して自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えるので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対し、運転者は、転舵モータによる補助力を受けた状態で、スムーズにハンドル操作を行って対応することが可能になる。
【００１３】
なお、本発明に係る「転舵輪の舵角」には、転舵輪の転舵の変化に連動して回転又は直動する部品（例えば、ハンドル、ステアリングシャフト、モータのロータ、転舵輪間シャフト等）の舵角、回転角又は直動位置も含まれる。これと同様に、本発明に係る「目標舵角」には、転舵輪の転舵の変化に連動して回転又は直動する部品の目標舵角、目標回転角又は目標直動位置も含まれる。
【００１４】
［請求項３の発明］
位置制御部が有する積分演算部の時間積分値として過去のデータが残った状態で、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられると、自動操舵モードの開始時における位置制御用電流指令値が時間積分値により大きな値になり、転舵輪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、請求項３の操舵制御装置によれば、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられる前までに、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。
【００１５】
［請求項４の発明］
請求項４の操舵制御装置では、報知信号により自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられたことを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】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図７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回転位置センサ２５（例えば、エンコーダ）が設けられている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
ステアリングシャフト３２のうち上端寄り位置には、舵角センサ３４が取り付けられている。この舵角センサ３４により、ステアリングシャフト３２の回転角（即ち、ハンドルの舵角）を、本発明に係る「転舵輪の実際の舵角」として検出している。以下、舵角センサ３４によって検出された舵角θ２を「実舵角θ２」という。
【００２０】
ステアリングシャフト３２のうち舵角センサ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に係る負荷トルク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。
【００２１】
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が自動操舵モードに切り替わる。そして、自動操舵モードで走行する前に、車両の移動目標位置を予め設定すると、自動操舵システムに備えた目標舵角生成装置４０が、現在位置と移動目標位置との間の移動経路を演算し、その移動経路上の各位置におけるハンドル３３の目標舵角θ１を演算して出力する。すると、本発明に係る操舵制御装置４１が、目標舵角生成装置４０からの目標舵角θ１に基づ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に応じた電流をモータ駆動回路４２が転舵モータ１９に流すことで、転舵モータ１９によってハンドル３３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が演算した移動経路を、アクセル及びブレーキ操作のみで車両１０を走行させ、車両を予め設定した移動目標位置に移動させることができる。これにより、例えば、運転が未熟な者が移動目標位置を車庫に設定することで、車庫入れ操作を容易に行うことができるようになり、或いは、路線バスのハンドル操作を一部自動化することができるようになる。
【００２２】
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。
【００２３】
操舵制御装置４１は、所定周期で、例えば図２に示した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、舵角センサ３４，トルクセンサ３５及び車速センサ３６から各検出結果（実舵角θ２、負荷トルクＴ１及び車速Ｖ）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）。
【００２４】
次いで、アシスト制御処理（Ｓ２）を実行して、本発明に係る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。
【００２５】
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，Ｓ９）。
【００２６】
また、自動操舵モードがオンの場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が、予め設定された判別基準値Ｋ１以下であるか否かを判別する（Ｓ５）。そして、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１以下でなかった場合には（Ｓ５：ＮＯ）、自動操舵モードをオフしてから（Ｓ６）、即ち、自動操舵モードを手動操舵モードに切り替えてから、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，Ｓ９）。
【００２７】
一方、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１以下であった場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、位置制御処理（Ｓ７）を実行し、本発明に係る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（Ｓ８，Ｓ９）。この位置制御処理（Ｓ７）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（Ｓ９）、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５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（Ｓ７）によって構成され、指令値判別部４１Ｃ及びアシスト電流指令値切替部４１Ｄは、前記ステップＳ５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３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、実舵角θ２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、本発明に係る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５におけるアシスト制御部４１Ａが、図６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（Ｓ７）の具体的な構成を、図４を参照しつつ説明する。位置制御処理（Ｓ７）が実行されると、操舵制御装置４１は、目標舵角θ１と実舵角θ２との偏差θ３（＝θ１−θ２）を求め（Ｓ７１）、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（Ｓ７２）。次いで、偏差θ３の時間積分値θ４を求め（Ｓ７３）、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（Ｓ７４）。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（Ｓ７５）。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、本発明に係る位置制御用電流指令値Ｉ２を演算し（Ｓ７６）、この位置制御処理（Ｓ７）を終了する。
【００３５】
また、位置制御処理（Ｓ７）を実行することで、図５における位置制御部４１Ｂが、図７のブロック線図で示した構成になる。ここで、同図に示した比例定数乗算部４１Ｊは、前記ステップＳ７２により構成され、積分演算部４１Ｋは、前記ステップＳ７３により構成され、積分定数乗算部４１Ｌは、前記ステップＳ７４で構成され、微分定数乗算部４１Ｎは、前記ステップＳ７５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（Ｓ７）に関する説明は以上である。
【００３６】
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、操舵制御装置４１のうち図５に示したアシスト制御部４１Ａと位置制御部４１Ｂのうちアシスト制御部４１Ａが出力したアシスト制御用電流指令値Ｉ１のみがモータ電流指令値Ｉ３として使用され、ステアリングシャフト３２に係る負荷トルク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。
【００３７】
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、車両１０を所定の移動目標位置に設定すると、操舵制御装置４１のうち図５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。そして、運転者は、ハンドル３３を操作せずに、アクセルとブレーキのみで車両１０を進行させることで、モータ電流指令値Ｉ３に基づいて転舵モータ１９が転舵輪５０を転舵し、上記に設定した所定の移動目標位置に車両１０を移動することできる。この自動操舵モード中に運転者がハンドル３３に軽く触れた程度や、ハンドル３３の慣性力や操舵系の摩擦等によってステアリングシャフト３２に負荷トルクＴ１がかかっても、その程度の負荷トルクＴ１に対するアシスト制御用電流指令値Ｉ１は判別基準値Ｋ１を超えず、自動操舵モードが維持される。
【００３８】
これに対し、自動操舵モード中に運転者がハンドル操作を行ったことによってステアリングシャフト３２に負荷トルクＴ１がかかると、その負荷トルクＴ１に応じたアシスト制御用電流指令値Ｉ１は判別基準値Ｋ１を超え、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる。
【００３９】
このように本実施形態の構成によれば、自動操舵モード中のアシスト制御用電流指令値Ｉ１が判別基準値Ｋ１を超えたか否かにより、運転者がハンドル操作を行ったか否かを判別することができる。そして、自動操舵モードの維持より運転者のハンドル操作を優先して自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えるので、自動操舵モード中に発生した諸事情に対し、運転者は、転舵モータ１９による補助力を受けた状態で、スムーズにハンドル操作を行って対応することが可能になる。
【００４０】
［第２実施形態］
前記第１実施形態の位置制御部４１Ｂが有する積分演算部４１Ｋの時間積分値θ４として過去のデータが残った状態で、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられると、自動操舵モードの開始時における位置制御用電流指令値Ｉ２が時間積分値により大きな値になり、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられた直後に、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、本実施形態では、下記構成を備えたことにより、上記した事態を回避することができる。
【００４１】
即ち、本実施形態の目標舵角生成装置４０は、前記第１実施形態に対して、図８及び図９に示すように、モータ電流指令値演算プログラムＰＧ１におけるステップＳ６及び位置制御処理（Ｓ７）を変更した構成になっている。また、本実施形態では、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。
【００４２】
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」にセットされる。さらには、図８に示すように、アシスト制御用電流指令値Ｉ１が、予め設定された判別基準値Ｋ１を超えた場合には（Ｓ５：ＮＯ）、本実施形態のモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１におけるステップＳ６’において、自動操舵モードをオフにすると共に、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にリセットするようになっている。
【００４３】
また、本実施形態の位置制御処理（Ｓ７００）では、図９に示すように、前記第１実施形態で説明したステップＳ７２の次に、自動操舵モード開始フラグが「１」であるか否かが判別される（Ｓ７７）。ここで、自動操舵モード開始フラグが「１」であったときには（Ｓ７７：ＹＥＳ）、自動操舵モードによる自動操舵走行が開始された、又は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）ものと判断し、自動操舵モード開始フラグＦを「０」にリセットして（Ｓ７８）、時間積分値θ４を「０」に初期設定する（Ｓ７９）。そして、前記第１実施形態で説明したステップＳ７４以降を実行する。
【００４４】
所定周期後にモータ電流指令値演算プログラムＰＧ１が実行されかつ、自動操舵モードが維持されて位置制御処理（Ｓ７００）が実行された際には、自動操舵モード開始フラグが「１」になっているので（Ｓ７７：ＮＯ）、時間積分値θ４を演算してから（Ｓ７３）、その時間積分値θ４を用いてステップＳ７４以降を実行する。
【００４５】
上記した構成によれば、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられる前までに、時間積分値θ４がリセットされるので、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられた直後に、転舵輪５０が急峻に転舵されるような事態を回避することができる。
【００４６】
［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。
【００４７】
（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に噛合した構成にしてもよい。
【００４８】
（２）前記実施形態では、ステアリングシャフト３２の上端部に設けた舵角センサ３４により、本発明に係る「転舵輪の実際の舵角」を検出する構成であったが、図１の転舵モータ１９に備えた回転位置センサ２５の検出結果、又は、図１０の転舵モータ７２に備えた回転センサ７３の検出結果を、本発明に係る「転舵輪の実際の舵角」として利用する構成にしてもよい。
【００４９】
（３）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、この報知信号をトリガーとしてサインランプを点灯させたり、ブザーを鳴らしたりすることで、運転者の操作によらず、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】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の概念図
【図２】モータ電流指令値演算プログラムのフローチャート
【図３】アシスト制御処理のフローチャート
【図４】位置制御処理のフローチャート
【図５】操舵制御装置のブロック線図
【図６】アシスト制御部のブロック線図
【図７】位置制御部のブロック線図
【図８】第２実施形態のモータ電流指令値演算プログラムのフローチャート
【図９】位置制御処理のフローチャート
【図１０】操舵制御装置の概念図
【図１１】従来の操舵制御装置を示したブロック図
【符号の説明】
【００５１】
１０ 車両
１１ 操舵装置
１９，７２ 転舵モータ
３２ ステアリングシャフト
３３ ハンドル
３４ 舵角センサ
３５ トルクセンサ
４０ 目標舵角生成装置
４１ 操舵制御装置
４１Ａ アシスト制御部
４１Ｂ 位置制御部
４１Ｋ 積分演算部
４２ モータ駆動回路
５０ 転舵輪
Ｉ１ アシスト制御用電流指令値
Ｉ２ 位置制御用電流指令値
Ｉ３ モータ電流指令値
Ｋ１ 判別基準値
Ｔ１ 負荷トルク
θ１ 目標舵角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル操作を転舵モータで補助して転舵輪を転舵する手動操舵モードと、予め設定された移動目標位置に車両を移動するまでの間、前記ハンドル操作なしで前記転舵モータにより前記転舵輪の舵角を位置制御する自動操舵モードとに切り替え可能な車両に搭載され、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かかる負荷トルクに応じてアシスト用電流指令値を演算するアシスト制御部と、
前記移動目標位置に基づいて特定される目標舵角と前記転舵輪の実際の舵角との位置偏差に応じて位置制御用電流指令値を演算する位置制御部と、
前記手動操舵モード中は、前記アシスト用電流指令値を前記モータ電流指令値とする一方、前記自動操舵モード中は、前記アシスト用電流指令値と前記位置制御用電流指令値との和を前記モータ電流指令値とするモータ電流指令値切替部と、
前記自動操舵モード中に、前記アシスト用電流指令値が、予め設定された判別基準値を超えたか否かを判別する指令値判別手段とを備え、
前記モータ電流指令値切替部は、前記自動操舵モード中に前記アシスト用電流指令値が前記判別基準値を超えた場合に、前記自動操舵モードから前記手動操舵モードに切り替える一方、前記自動操舵モード中に前記アシスト用電流指令値が前記判別基準値を超えなかった場合に、前記自動操舵モードを維持するように構成されたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記モータ電流指令値切替部は、前記位置制御部からの前記位置制御用電流指令値の出力を停止することによって前記自動操舵モードから前記手動操舵モードに切り替え、前記位置制御部からの前記位置制御用電流指令値の出力を許可することによって前記自動操舵モードを維持するように構成され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】
前記位置制御部は、前記位置偏差の時間積分値に応じて前記位置制御用電流指令値を増減するための積分演算部を有し、
前記手動操舵モードから前記自動操舵モードに切り替えら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１又は２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記モータ電流指令値切替部は、前記自動操舵モードから前記手動操舵モードに切り替え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１乃至３の何れかに記載の操舵制御装置。
【請求項１】
ハンドル操作を転舵モータで補助して転舵輪を転舵する手動操舵モードと、予め設定された移動目標位置に車両を移動するまでの間、前記ハンドル操作なしで前記転舵モータにより前記転舵輪の舵角を位置制御する自動操舵モードとに切り替え可能な車両に搭載され、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かかる負荷トルクに応じてアシスト用電流指令値を演算するアシスト制御部と、
前記移動目標位置に基づいて特定される目標舵角と前記転舵輪の実際の舵角との位置偏差に応じて位置制御用電流指令値を演算する位置制御部と、
前記手動操舵モード中は、前記アシスト用電流指令値を前記モータ電流指令値とする一方、前記自動操舵モード中は、前記アシスト用電流指令値と前記位置制御用電流指令値との和を前記モータ電流指令値とするモータ電流指令値切替部と、
前記自動操舵モード中に、前記アシスト用電流指令値が、予め設定された判別基準値を超えたか否かを判別する指令値判別手段とを備え、
前記モータ電流指令値切替部は、前記自動操舵モード中に前記アシスト用電流指令値が前記判別基準値を超えた場合に、前記自動操舵モードから前記手動操舵モードに切り替える一方、前記自動操舵モード中に前記アシスト用電流指令値が前記判別基準値を超えなかった場合に、前記自動操舵モードを維持するように構成されたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記モータ電流指令値切替部は、前記位置制御部からの前記位置制御用電流指令値の出力を停止することによって前記自動操舵モードから前記手動操舵モードに切り替え、前記位置制御部からの前記位置制御用電流指令値の出力を許可することによって前記自動操舵モードを維持するように構成され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】
前記位置制御部は、前記位置偏差の時間積分値に応じて前記位置制御用電流指令値を増減するための積分演算部を有し、
前記手動操舵モードから前記自動操舵モードに切り替えら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１又は２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記モータ電流指令値切替部は、前記自動操舵モードから前記手動操舵モードに切り替え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１乃至３の何れか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１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１１７１８１（Ｐ２００６−１１７１８１Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０９２８５（Ｐ２００４−３０９２８５）
【出願日】平成１６年１０月２５日（２００４．１０．２５）
【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１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２５日（２００４．１０．２５）
【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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