(57)【要約】【課題】運転者によるステアリングホイールの操舵感を安定させることができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】エンド反力演算部１０２は、操舵エンド角演算部１０２ａと、減算器１０２ｂと、マップ演算部１０２ｃとを備えている。操舵エンド角演算部１０２ａは、車速ＳＰＤと操舵エンド角θｉｅとの関係を定めたマップを参照することにより車速ＳＰＤに応じた操舵エンド角θｉｅを演算する。マップ演算部１０２ｃは、目標操舵角θｈ＊から操舵エンド角θｉｅを差し引いた値である角度余裕Δθｉｅとエンド反力Ｆｉｅとの関係を定めたマップを参照することにより、角度余裕Δθｉｅに応じたエンド反力Ｆｉｅを演算する。【選択図】図４
2020152331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部と、前記操舵部に連結されるステアリングホイールに入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有する操舵装置を制御対象とし、
前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力を与えるように前記操舵部に設けられている操舵側モータの作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記転舵輪の一方向への転舵が制限される状況となる場合、前記転舵輪を前記一方向へ転舵させる操舵を規制するための規制反力を演算する規制反力演算部を有し、
前記規制反力演算部は、前記規制反力を演算している間において前記操舵部の情報に基づいて前記規制反力を演算する操舵制御装置。
【請求項２】
前記規制反力演算部は、前記ステアリングホイールの操舵限界位置よりも中立位置側に設定される操舵エンド位置を記憶していて、
前記規制反力演算部は、前記操舵エンド位置と前記ステアリングホイールの操舵現位置とに基づいて前記規制反力を演算する請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記規制反力演算部は、車速に基づいて変更操舵エンド位置を設定し、その設定された前記変更操舵エンド位置に前記操舵エンド位置を変更する請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記規制反力演算部は、当接位置を設定し、
前記当接位置は、前記転舵輪が障害物に当たったと判定された場合における前記転舵輪の転舵位置を、前記転舵輪の転舵範囲に対する前記ステアリングホイールの操舵範囲の対比関係に基づいて前記ステアリングホイールの操舵位置に換算したものであり、
前記規制反力演算部は、前記当接位置と前記ステアリングホイールの操舵現位置との偏差に基づいて前記規制反力を演算する請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、操舵装置の一種として、運転者により操舵される操舵部と運転者の操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離されたステアバイワイヤ式のものがある。ステアバイワイヤ式の操舵装置では、転舵部に転舵側モータが設けられ、操舵部に操舵側モータが設けられている。ステアバイワイヤ式の操舵装置を制御対象とする操舵制御装置は、ステアリングホイールの操舵に応じて、転舵側モータを制御することによって車両の進行方向を変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５３４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記操舵制御装置では、操舵部と転舵部との間の動力伝達が分離されていることから、転舵輪の転舵範囲に対するステアリングホイールの操舵範囲の対比関係を変更することがある。こうした対比関係の変更を含めて転舵輪の転舵とステアリングホイールの操舵との間でずれが生じていると、そのずれによっては、転舵輪の一方向への転舵が制限される状況となる場合に転舵輪を一方向へ転舵させる操舵を規制するための規制反力にぶれが生じ、運転者によるステアリングホイールの操舵感が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する操舵制御装置は、操舵部と、前記操舵部に連結されるステアリングホイールに入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有する操舵装置を制御対象とし、前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力を与えるように前記操舵部に設けられている操舵側モータの作動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記転舵輪の一方向への転舵が制限される状況となる場合、前記転舵輪を前記一方向へ転舵させる操舵を規制するための規制反力を演算する規制反力演算部を有し、前記規制反力演算部は、前記規制反力を演算している間において前記操舵部の情報に基づいて前記規制反力を演算する。
【０００６】
上記構成によれば、規制反力を付与している間においては、操舵部の情報に基づいて操舵部に付与する規制反力を演算している。操舵部の情報に基づいて操舵部に付与する規制反力を演算していることから、ステアリングホイールの操舵と転舵輪の転舵との間でずれが生じていたとしても、そのずれによって規制反力がぶれることを抑制することができる。操舵部に付与する規制反力が安定するため、運転者によるステアリングホイールの操舵感を安定させることができる。
【０００７】
上記の操舵制御装置において、前記規制反力演算部は、前記ステアリングホイールの操舵限界位置よりも中立位置側に設定される操舵エンド位置を記憶していて、前記規制反力演算部は、前記操舵エンド位置と前記ステアリングホイールの操舵現位置とに基づいて前記規制反力を演算することが好ましい。
【０００８】
ステアリングホイールの操舵と転舵輪の転舵との間でずれが生じている場合、転舵輪の転舵限界に基づいて操舵部に付与する規制反力を規定していたのでは、その時々によって操舵エンド位置はぶれることになる。上記構成によれば、規制反力演算部は、操舵部の情報としての操舵エンド角及び操舵現位置に基づいて規制反力を演算していることから、ステアリングホイールの操舵と転舵輪の転舵との間でずれが生じていたとしても、そのずれによって操舵エンド位置がぶれることを抑制することができる。
【０００９】
上記の操舵制御装置において、前記規制反力演算部は、車速に基づいて変更操舵エンド位置を設定し、その設定された前記変更操舵エンド位置に前記操舵エンド位置を変更することが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、例えば高速域の車速の場合には中速域の車速の場合よりもステアリングホイールの操舵範囲を小さく設定するように、車速に基づいて設定された変更操舵エンド位置に操舵エンド位置を変更することができる。このように、ステアリングホイールの操舵範囲を車速に応じて適切な範囲内に設定することができる。
【００１１】
上記の操舵制御装置において、前記規制反力演算部は、当接位置を設定し、前記当接位置は、前記転舵輪が障害物に当たったと判定された場合における前記転舵輪の転舵位置を、前記転舵輪の転舵範囲に対する前記ステアリングホイールの操舵範囲の対比関係に基づいて前記ステアリングホイールの操舵位置に換算したものであり、前記規制反力演算部は、前記当接位置と前記ステアリングホイールの操舵現位置との偏差に基づいて前記規制反力を演算することが好ましい。
【００１２】
ステアリングホイールの操舵と転舵輪の転舵との間でずれが生じている場合、転舵輪の転舵位置とステアリングホイールの操舵位置との偏差に基づいて操舵部へ付与される規制反力を規定していたのでは、ステアリングホイールの操舵はその時々によってぶれることになりかねない。上記構成によれば、規制反力演算部は、操舵部の情報としての当接位置と操舵現位置との偏差に基づいて規制反力を演算していることから、ステアリングホイールの操舵と転舵との間でずれが生じていたとしても、そのずれによって操舵がぶれることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の操舵制御装置によれば、運転者によるステアリングホイールの操舵感を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ステアバイワイヤ式の操舵装置の概略構成図。
【図２】操舵制御装置のブロック図。
【図３】転舵側モータ制御信号出力部のブロック図。
【図４】反力成分演算部のブロック図。
【図５】車速と操舵エンド角との関係を示すグラフ。
【図６】角度余裕とエンド反力との関係を示すグラフ。
【図７】障害物当て反力演算部のブロック図。
【図８】操舵エンド位置のぶれについて説明する図。
【図９】障害物当て反力のぶれについて説明する図。
【図１０】他の実施形態のステアバイワイヤ式の操舵装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
操舵制御装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、操舵制御装置１の制御対象となるステアバイワイヤ式の操舵装置２は、運転者により操舵される操舵部３と、運転者による操舵部３の操舵に応じて転舵輪４を転舵させる転舵部５とを備えている。
【００１６】
操舵部３は、ステアリングホイール１１が固定されるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータ１３とを備えている。操舵側アクチュエータ１３は、駆動源となる操舵側モータ１４と、操舵側モータ１４の回転を減速してステアリングシャフト１２に伝達する操舵側減速機１５とを備えている。
【００１７】
ステアリングホイール１１には、スパイラルケーブル装置２１が連結されている。スパイラルケーブル装置２１は、ステアリングホイール１１に固定された第１ハウジング２２と、車体に固定された第２ハウジング２３と、第２ハウジング２３に固定されるとともに第１及び第２ハウジング２２，２３によって区画された空間に収容された筒状部材２４と、筒状部材２４に巻きつけられるスパイラルケーブル２５とを備えている。筒状部材２４には、ステアリングシャフト１２が挿通されている。スパイラルケーブル２５は、ステアリングホイール１１に固定されたホーン２６と、車体に固定された車載電源Ｂ等とを接続する電気配線である。そして、スパイラルケーブル２５の長さは、ホーン２６と車載電源Ｂとの間の距離よりも十分に長く設定されており、その長さに応じた範囲でステアリングホイール１１の回転を許容しつつ、ホーン２６に電力を供給する。
【００１８】
転舵部５は、転舵輪４の転舵角に換算可能な回転軸としての第１ピニオン軸３１と、第１ピニオン軸３１に連結された転舵軸としてのラック軸３２と、ラック軸３２を往復移動可能に収容するラックハウジング３３とを備えている。第１ピニオン軸３１とラック軸３２とは、所定の交差角をもっては配置されており、第１ピニオン軸３１に形成された第１ピニオン歯３１ａとラック軸３２に形成された第１ラック歯３２ａとを噛合することによって第１ラックアンドピニオン機構３４が構成されている。なお、ラック軸３２は、第１ラックアンドピニオン機構３４によりその軸方向一端側が往復動可能に支持されている。ラック軸３２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド３５を介してタイロッド３６が連結されており、タイロッド３６の先端は、転舵輪４が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。
【００１９】
転舵部５には、ラック軸３２に転舵輪４を転舵させる転舵力を付与する転舵側アクチュエータ４１が第２ピニオン軸４２を介して設けられている。転舵側アクチュエータ４１は、駆動源となる転舵側モータ４３と、転舵側モータ４３の回転を減速して第２ピニオン軸４２に伝達する転舵側減速機４４とを備えている。第２ピニオン軸４２とラック軸３２とは、所定の交差角をもって配置されており、第２ピニオン軸４２に形成された第２ピニオン歯４２ａとラック軸３２に形成された第２ラック歯３２ｂとを噛合することによって第２ラックアンドピニオン機構４５が構成されている。なお、ラック軸３２は、第２ラックアンドピニオン機構４５によりその軸方向他端側が往復動可能に支持されている。
【００２０】
このように構成された操舵装置２では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵側アクチュエータ４１により第２ピニオン軸４２が回転駆動され、この回転が第２ラックアンドピニオン機構４５によりラック軸３２の軸方向移動に変換されることで、転舵輪４の転舵角が変更される。このとき、操舵側アクチュエータ１３からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。
【００２１】
本実施形態の電気的構成について説明する。
操舵制御装置１は、操舵側モータ１４及び転舵側モータ４３に接続されており、これらの作動を制御する。なお、操舵制御装置１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、各種制御が実行される。
【００２２】
操舵制御装置１には、車両の車速ＳＰＤを検出する車速センサ５１、及びステアリングシャフト１２に付与された操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ５２が接続されている。なお、トルクセンサ５２は、ステアリングシャフト１２における操舵側減速機１５との連結部分よりもステアリングホイール１１側に設けられている。また、操舵制御装置１には、操舵部３の操舵量を示す検出値として操舵側モータ１４の回転角θｓを３６０度の範囲内の相対角で検出する操舵側回転センサ５３、及び転舵部５の転舵量を示す検出値として転舵側モータ４３の回転角θｔを相対角で検出する転舵側回転センサ５４が接続されている。なお、操舵トルクＴｈ及び回転角θｓ，θｔは、右方向に操舵した場合に正の値、左方向に操舵した場合に負の値として検出される。そして、操舵制御装置１は、これらの各種状態量に基づいて操舵側モータ１４及び転舵側モータ４３の作動を制御する。
【００２３】
操舵制御装置１の構成について説明する。
図２に示すように、操舵制御装置１は、操舵側モータ制御信号Ｍｓを出力する操舵側制御部６１と、操舵側モータ制御信号Ｍｓに基づいて操舵側モータ１４に駆動電力を供給する操舵側駆動回路６２とを備えている。操舵側制御部６１には、操舵側駆動回路６２と操舵側モータ１４の各相のモータコイルとの間の接続線６３を流れる操舵側モータ１４の各相電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓを検出する電流センサ６４が接続されている。図２では、説明の便宜上、各相の接続線６３及び各相の電流センサ６４をそれぞれ１つにまとめて図示している。
【００２４】
操舵制御装置１は、転舵側モータ制御信号Ｍｔを出力する転舵側制御部６６と、転舵側モータ制御信号Ｍｔに基づいて転舵側モータ４３に駆動電力を供給する転舵側駆動回路６７とを備えている。転舵側制御部６６には、転舵側駆動回路６７と転舵側モータ４３の各相のモータコイルとの間の接続線６８を流れる転舵側モータ４３の各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔを検出する電流センサ６９が接続されている。図２では、説明の便宜上、各相の接続線６８及び各相の電流センサ６９をそれぞれ１つにまとめて図示している。本実施形態の操舵側駆動回路６２及び転舵側駆動回路６７には、複数のスイッチング素子を有する周知のＰＷＭインバータがそれぞれ採用されている。このスイッチング素子としては、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等が採用されている。操舵側モータ制御信号Ｍｓ及び転舵側モータ制御信号Ｍｔは、それぞれ各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号となっている。
【００２５】
操舵制御装置１は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、操舵側モータ制御信号Ｍｓ及び転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成する。そして、操舵側モータ制御信号Ｍｓ及び転舵側モータ制御信号Ｍｔが操舵側駆動回路６２及び転舵側駆動回路６７に出力されることにより、各スイッチング素子がオンオフし、車載電源Ｂから操舵側モータ１４及び転舵側モータ４３に駆動電力がそれぞれ供給される。これにより、操舵側アクチュエータ１３及び転舵側アクチュエータ４１の作動が制御される。
【００２６】
操舵側制御部６１の構成について説明する。
操舵側制御部６１には、上記車速ＳＰＤ、操舵トルクＴｈ、回転角θｓ、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓ、後述する転舵側制御部６６から出力される転舵対応角θｐ、及び転舵側モータ４３の駆動電流であるｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。操舵側制御部６１は、これら各状態量に基づいて操舵側モータ制御信号Ｍｓを生成して出力する。
【００２７】
具体的には、操舵側制御部６１は、操舵側モータ１４の回転角θｓに基づいてステアリングホイール１１の操舵角θｈを演算する操舵角演算部７１を備えている。また、操舵側制御部６１は、ステアリングホイール１１を回転させる力である入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を演算する入力トルク基礎成分演算部７２と、ステアリングホイール１１の回転に抗する力である反力成分Ｆｉｒを演算する反力成分演算部７３とを備えている。また、操舵側制御部６１は、操舵トルクＴｈ、車速ＳＰＤ、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊及び反力成分Ｆｉｒに基づいて目標操舵角θｈ＊を演算する目標操舵角演算部７４を備えている。また、操舵側制御部６１は、操舵角θｈ及び目標操舵角θｈ＊に基づいて目標反力トルクＴｓ＊を演算する目標反力トルク演算部７５と、目標反力トルクＴｓ＊に基づいて操舵側モータ制御信号Ｍｓを出力する操舵側モータ制御信号出力部７６とを備えている。
【００２８】
操舵角演算部７１は、入力される回転角θｓを、例えばステアリング中立位置からの操舵側モータ１４の回転数をカウントすることにより、３６０度を超える範囲を含む絶対角に換算して取得する。そして、操舵角演算部７１は、絶対角に換算された回転角に操舵側減速機１５の回転速度比に基づく換算係数Ｋｓを乗算することで、操舵角θｈを演算する。このように演算された操舵角θｈは、減算器７７及び反力成分演算部７３に出力される。
【００２９】
入力トルク基礎成分演算部７２には、操舵トルクＴｈが入力される。入力トルク基礎成分演算部７２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、大きな絶対値を有する入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を演算する。このように演算された入力トルク基礎成分Ｔｂ＊は、目標操舵角演算部７４及び目標反力トルク演算部７５に入力される。
【００３０】
目標操舵角演算部７４には、操舵トルクＴｈ、車速ＳＰＤ及び入力トルク基礎成分Ｔｂ＊に加え、後述する反力成分演算部７３において演算される反力成分Ｆｉｒが入力される。目標操舵角演算部７４は、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊に操舵トルクＴｈを加算するとともに反力成分Ｆｉｒを減算した値である入力トルクＴｉｎ＊と目標操舵角θｈ＊とを関係づける下記（１）のモデル式を利用して、目標操舵角θｈ＊を演算する。
【００３１】
Ｔｉｎ＊＝Ｃ・θｈ＊’＋Ｊ・θｈ＊’’…（１）
このモデル式は、ステアリングホイールと転舵輪４とが、すなわち操舵部３と転舵部５とが機械的に連結されたものにおいて、ステアリングホイール１１の回転に伴って回転する回転軸のトルクと回転角との関係を定めて表したものである。そして、このモデル式は、操舵装置２の摩擦等をモデル化した粘性係数Ｃ、操舵装置２の慣性をモデル化した慣性係数Ｊを用いて表される。なお、粘性係数Ｃ及び慣性係数Ｊは、車速ＳＰＤに応じて可変設定される。そして、このようにモデル式を用いて演算された目標操舵角θｈ＊は、減算器７７及び舵角比可変処理部８０に加え、反力成分演算部７３に出力される。
【００３２】
目標反力トルク演算部７５には、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊に加え、減算器７７において目標操舵角θｈ＊から操舵角θｈが差し引かれた角度偏差Δθｓが入力される。そして、目標反力トルク演算部７５は、角度偏差Δθｓに基づき、操舵角θｈを目標操舵角θｈ＊にフィードバック制御するための制御量として操舵側モータ１４が付与する操舵反力の基礎となる基礎反力トルクを演算し、当該基礎反力トルクに入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を加算することで目標反力トルクＴｓ＊を演算する。具体的には、目標反力トルク演算部７５は、角度偏差Δθｓを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、基礎反力トルクとして演算する。
【００３３】
操舵側モータ制御信号出力部７６には、目標反力トルクＴｓ＊に加え、回転角θｓ及び各相電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓが入力される。本実施形態の操舵側モータ制御信号出力部７６は、目標反力トルクＴｓ＊に基づいて、ｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の操舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｓ＊を演算する。なお、本実施形態では、ｄ軸上の操舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｓ＊は、基本的にゼロに設定される。そして、操舵側モータ制御信号出力部７６は、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記操舵側駆動回路６２に出力する操舵側モータ制御信号Ｍｓを生成する。
【００３４】
具体的には、操舵側モータ制御信号出力部７６は、回転角θｓに基づいて各相電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系における操舵側モータ１４の実電流値であるｄ軸電流値Ｉｄｓ及びｑ軸電流値Ｉｑｓを演算する。そして、操舵側モータ制御信号出力部７６は、ｄ軸電流値Ｉｄｓを操舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｓ＊に追従させるべく、またｑ軸電流値Ｉｑｓを操舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｓ＊に追従させるべく、ｄ軸及びｑ軸上の各電流偏差に基づいて目標電圧値を演算し、当該目標電圧値に基づくデューティ比を有する操舵側モータ制御信号Ｍｓを生成する。このように演算された操舵側モータ制御信号Ｍｓが上記操舵側駆動回路６２に出力されることにより、操舵側モータ制御信号Ｍｓに応じた駆動電力が操舵側モータ１４に出力され、その作動が制御される。
【００３５】
転舵側制御部６６について説明する。
転舵側制御部６６には、上記回転角θｔ、目標操舵角θｈ＊、転舵側モータ４３の各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔ、及び車速ＳＰＤが入力される。転舵側制御部６６は、これら各状態量に基づいて転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成して出力する。
【００３６】
具体的には、転舵側制御部６６は、目標操舵角θｈ＊及び車速ＳＰＤに基づいて、目標転舵角θｐ＊を演算する舵角比可変処理部８０を備えている。転舵側制御部６６は、第１ピニオン軸３１の回転角であるピニオン角に相当する転舵対応角θｐを演算する転舵対応角演算部８１を備えている。転舵側制御部６６は、転舵対応角θｐ及び目標転舵角θｐ＊に基づいて目標転舵トルクＴｔ＊を演算する目標転舵トルク演算部８２と、目標転舵トルクＴｔ＊に基づいて転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成する転舵側モータ制御信号出力部８３とを備えている。
【００３７】
舵角比可変処理部８０には、目標操舵角θｈ＊及び車速ＳＰＤが入力される。舵角比可変処理部８０は、操舵角θｈに対する転舵対応角θｐの比である舵角比と車速ＳＰＤとの関係を記憶している。舵角比可変処理部８０は、車速ＳＰＤに応じて舵角比を可変に設定するとともに、目標操舵角θｈ＊及び当該舵角比に応じた目標転舵角θｐ＊を演算する。舵角比可変処理部８０は、車速ＳＰＤが高速であるほど舵角比を小さく設定する。このため、舵角比可変処理部８０は、車速ＳＰＤが高速である場合には目標操舵角θｈ＊よりも目標転舵角θｐ＊が小さくなるよう舵角比を設定し、車速ＳＰＤが低速である場合には目標操舵角θｈ＊よりも目標転舵角θｐ＊が大きくなるよう舵角比を設定する。
【００３８】
転舵対応角演算部８１は、入力される回転角θｔを、例えば車両が直進する中立位置からの転舵側モータ４３の回転数をカウントすることにより、絶対角に換算して取得する。そして、転舵対応角演算部８１は、絶対角に換算された回転角に転舵側減速機４４の回転速度比、第１及び第２ラックアンドピニオン機構３４，４５の回転速度比に基づく換算係数Ｋｔを乗算して転舵対応角θｐを演算する。つまり、転舵対応角θｐは、第１ピニオン軸３１がステアリングシャフト１２に連結されていると仮定した場合におけるステアリングホイール１１の操舵角θｈに相当する。このように演算された転舵対応角θｐは、減算器８４及び上記反力成分演算部７３に出力される。減算器８４には、転舵対応角θｐに加え、目標転舵角θｐ＊が入力される。この目標転舵角θｐ＊は、転舵対応角θｐの目標値である目標転舵対応角である。
【００３９】
目標転舵トルク演算部８２には、減算器８４において目標転舵角θｐ＊から転舵対応角θｐが差し引かれた角度偏差Δθｐが入力される。そして、目標転舵トルク演算部８２は、角度偏差Δθｐに基づき、転舵対応角θｐを目標転舵角θｐ＊にフィードバック制御するための制御量として、転舵側モータ４３が付与する転舵力の目標値となる目標転舵トルクＴｔ＊を演算する。具体的には、目標転舵トルク演算部８２は、角度偏差Δθｐを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、目標転舵トルクＴｔ＊として演算する。
【００４０】
転舵側モータ制御信号出力部８３には、目標転舵トルクＴｔ＊に加え、回転角θｔ及び各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔが入力される。転舵側モータ制御信号出力部８３は、目標転舵トルクＴｔ＊に基づいて、ｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する。また、転舵側モータ制御信号出力部８３は、転舵側モータ４３の駆動状態に基づいて転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値を所定制限値Ｉｌｉｍ以下に制限する。なお、所定制限値Ｉｌｉｍは、転舵側モータ４３に供給可能な駆動電流の最大値として予め設定された定格電流Ｉｒよりも小さく、かつ縁石等の障害物に当たっていなければ円滑に転舵輪４を転舵させることの可能な値であり、予め実験等に基づいて設定されている。また、本実施形態では、ｄ軸上の転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊は、基本的にゼロに設定される。そして、転舵側モータ制御信号出力部８３は、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記転舵側駆動回路６７に出力する転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成する。
【００４１】
転舵側モータ制御信号出力部８３について説明する。
図３に示すように、転舵側モータ制御信号出力部８３は、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊及び転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する転舵側目標電流値演算部９１と、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊及び転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値を小さく制限するガード処理部９２とを備えている。
【００４２】
転舵側目標電流値演算部９１には、目標転舵トルクＴｔ＊が入力される。転舵側目標電流値演算部９１は、目標転舵トルクＴｔ＊に基づいて転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する。具体的には、転舵側目標電流値演算部９１は、目標転舵トルクＴｔ＊の絶対値の増大に基づいてより大きな絶対値を有する転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する。このように演算された転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊は、ガード処理部９２及び反力成分演算部７３に出力される。また、転舵側目標電流値演算部９１は、ゼロを示す転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊をガード処理部９２に出力する。
【００４３】
ガード処理部９２には、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊及び転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊、後述するｄｑ変換部９３から出力されるｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。そして、ガード処理部９２は、転舵側モータ４３の駆動状態を示す値であるｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値を所定制限値Ｉｌｉｍ以下に制限する。ガード処理を行うことで、転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値が所定制限値Ｉｌｉｍ以下の場合には、制限後の制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊は転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊と等しくなる。また、転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値が所定制限値Ｉｌｉｍよりも大きい場合には、制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊の絶対値は所定制限値Ｉｌｉｍと等しくなる。なお、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊はゼロとされるため、ガード処理部９２は、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊をそのまま制限転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊＊として出力する。
【００４４】
図３に示すように、転舵側モータ制御信号出力部８３に入力された各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔは、ｄｑ変換部９３に入力される。ｄｑ変換部９３は、回転角θｔに基づいて各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔをｄｑ座標上に写像することにより、ｄ軸電流値Ｉｄｔ及びｑ軸電流値Ｉｑｔを演算する。ｄ軸電流値Ｉｄｔは、制限転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊＊とともに減算器９４ｄに入力され、ｑ軸電流値Ｉｑｔは、制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊とともに減算器９４ｑに入力される。そして、各減算器９４ｄ，９４ｑは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄｔ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑｔを演算する。なお、ｑ軸電流値Ｉｑｔは、反力成分演算部７３にも出力される。
【００４５】
ｄ軸電流偏差ΔＩｄｔ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑｔは、それぞれ対応するＦ／Ｂ（フィードバック）制御部９５ｄ，９５ｑに入力される。そして、各Ｆ／Ｂ制御部９５ｄ，９５ｑは、制限転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊＊及び制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊にｄ軸電流値Ｉｄｔ及びｑ軸電流値Ｉｑｔを追従させるべく、ｄ軸電流偏差ΔＩｄｔ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑｔにそれぞれ所定のゲインを乗算することにより、ｄ軸目標電圧値Ｖｄｔ＊及びｑ軸目標電圧値Ｖｑｔ＊を演算する。
【００４６】
ｄ軸目標電圧値Ｖｄｔ＊及びｑ軸目標電圧値Ｖｑｔ＊は、回転角θｔとともにｄｑ逆変換部９６に入力される。ｄｑ逆変換部９６は、回転角θｔに基づいてｄ軸目標電圧値Ｖｄｔ＊及びｑ軸目標電圧値Ｖｑｔ＊を三相の交流座標上に写像することにより三相の目標電圧値Ｖｕｔ＊，Ｖｖｔ＊，Ｖｗｔ＊を演算する。続いて、これら各目標電圧値Ｖｕｔ＊，Ｖｖｔ＊，Ｖｗｔ＊は、ＰＷＭ変換部９７に入力される。ＰＷＭ変換部９７は、各目標電圧値Ｖｕｔ＊，Ｖｖｔ＊，Ｖｗｔ＊に基づくデューティ指令値αｕｔ＊，αｖｔ＊，αｗｔ＊を演算し、制御信号生成部９８に出力する。制御信号生成部９８は、デューティ指令値αｕｔ＊，αｖｔ＊，αｗｔ＊と三角波や鋸波等の搬送波としてのＰＷＭキャリアとの比較を通じて、デューティ指令値αｕｔ＊，αｖｔ＊，αｗｔ＊に示されるデューティ比を有する転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成して上記転舵側駆動回路６７に出力する。これにより、図２に示すように、転舵側モータ制御信号Ｍｔに応じた駆動電力が転舵側モータ４３に出力され、その作動が制御される。
【００４７】
反力成分演算部７３の構成について説明する。
反力成分演算部７３には、車速ＳＰＤ、操舵角θｈ、転舵対応角θｐ、目標操舵角θｈ＊、目標転舵角θｐ＊、及びｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。
【００４８】
図４に示すように、反力成分演算部７３は、ベース反力演算部１０１と、エンド反力演算部１０２と、障害物当て反力演算部１０３とを備えている。ベース反力演算部１０１は、ラック軸３２の軸力に応じたベース反力Ｆｄを演算する。エンド反力演算部１０２は、ステアリングホイール１１の操舵角θｈの絶対値が限界舵角に近づく場合に、更なる切り込み操舵が行われるのに抗する反力であるエンド反力Ｆｉｅを演算する。障害物当て反力演算部１０３は、転舵輪４が転舵により縁石等の障害物に当たっている状況になる場合に、更なる切り込み操舵が行われるのに抗する障害物当て反力Ｆｏを演算する。そして、反力成分演算部７３は、ベース反力Ｆｄに対し、エンド反力Ｆｉｅ及び障害物当て反力Ｆｏのうちの絶対値が最も大きな反力を加算した値を反力成分Ｆｉｒとして出力する。
【００４９】
理想軸力演算部１１２には、目標転舵角θｐ＊が入力される。理想軸力演算部１１２は、転舵輪４に作用する軸力の理想値であって、路面情報が反映されない理想軸力Ｆｉｂを目標転舵角θｐ＊に基づいて演算する。転舵輪４に作用する軸力とは、転舵輪４に伝達される伝達力のことである。具体的には、理想軸力演算部１１２は、目標転舵角θｐ＊の絶対値が大きくなるほど、理想軸力Ｆｉｂの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された理想軸力Ｆｉｂは、乗算器１１４に出力される。
【００５０】
路面軸力演算部１１１には、転舵側モータ４３のｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。路面軸力演算部１１１は、転舵輪４に作用する軸力の推定値であって、路面情報が反映された路面軸力Ｆｅｒをｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて演算する。具体的には、路面軸力演算部１１１は、転舵側モータ４３によってラック軸３２に加えられるトルクと、転舵輪４に対して路面から加えられる力に応じたトルクとが釣り合うとして、ｑ軸電流値Ｉｑｔの絶対値が大きくなるほど、路面軸力Ｆｅｒの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された路面軸力Ｆｅｒは、乗算器１１５に出力される。
【００５１】
配分軸力演算部１１３には、車速ＳＰＤに加え、路面軸力Ｆｅｒ及び理想軸力Ｆｉｂが入力される。配分軸力演算部１１３は、車速ＳＰＤに基づいて理想軸力Ｆｉｂと路面軸力Ｆｅｒとを配分するためのそれぞれの配分比率である配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算する配分ゲイン演算部１１６を備えている。本実施形態の配分ゲイン演算部１１６は、車速ＳＰＤと配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒとの関係を定めたマップＭ１を備えている。配分ゲイン演算部１１６は、マップＭ１を参照することにより車速ＳＰＤに応じた配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算する。実線で示すように、配分ゲインＧｉｂは、車速ＳＰＤが高速の場合に低速の場合よりも値が小さくなる。また、破線で示すように、配分ゲインＧｅｒは、車速ＳＰＤが高速の場合に低速の場合よりも値が大きくなる。なお、本実施形態では、配分ゲインＧｉｂ及び配分ゲインＧｅｒの和が「１」となるように値が設定されている。このように演算された配分ゲインＧｉｂは乗算器１１４に出力され、配分ゲインＧｅｒは乗算器１１５に出力される。
【００５２】
配分軸力演算部１１３は、乗算器１１４において理想軸力Ｆｉｂに配分ゲインＧｉｂを乗算するとともに、乗算器１１５において路面軸力Ｆｅｒに配分ゲインＧｅｒを乗算し、加算器１１７においてこれらの値を足し合わせてベース反力Ｆｄを演算する。ベース反力Ｆｄは、理想軸力Ｆｉｂ及び路面軸力Ｆｅｒを所定割合で配分した配分軸力のことである。このように演算されたベース反力Ｆｄは、加算器１０５に出力される。
【００５３】
エンド反力演算部１０２には、目標操舵角θｈ＊及び車速ＳＰＤが入力される。エンド反力演算部１０２は、操舵エンド角演算部１０２ａと、減算器１０２ｂと、マップ演算部１０２ｃとを備えている。
【００５４】
操舵エンド角演算部１０２ａには、車速ＳＰＤが入力される。操舵エンド角演算部１０２ａは、車速ＳＰＤと操舵エンド角θｉｅとの関係を定めたマップＭ２を備えている。操舵エンド角演算部１０２ａは、マップＭ２を参照することにより車速ＳＰＤに応じた操舵エンド角θｉｅを演算している。
【００５５】
図５は、車速ＳＰＤと操舵エンド角θｉｅとの関係を定めたマップＭ２を示している。マップＭ２には、第１閾値車速ＳＰＤ１及び第２閾値車速ＳＰＤ２が設定されている。第１閾値車速ＳＰＤ１は、低速域の車速と中速域の車速とを切り分ける閾値であり、第２閾値車速ＳＰＤ２は、中速域の車速と高速域の車速とを切り分ける閾値である。第２閾値車速ＳＰＤ２は、第１閾値車速ＳＰＤ１よりも大きく設定されている。車速ＳＰＤが第１閾値車速ＳＰＤ１未満である場合、操舵エンド角θｉｅを第１操舵エンド角θｉｅ１に変更している。車速ＳＰＤが第１閾値車速ＳＰＤ１以上かつ第２閾値車速ＳＰＤ２未満である場合、操舵エンド角θｉｅを第１操舵エンド角θｉｅ１よりも小さい第２操舵エンド角θｉｅ２に変更している。車速ＳＰＤが第２閾値車速ＳＰＤ２以上である場合、操舵エンド角θｉｅを第２操舵エンド角θｉｅ２よりも小さい第３操舵エンド角θｉｅ３に変更している。このように演算された操舵エンド角θｉｅは、減算器１０２ｂに出力される。
【００５６】
減算器１０２ｂには、絶対値演算部１０２ｄにより演算された目標操舵角θｈ＊の絶対値及び操舵エンド角θｉｅが入力される。減算器１０２ｂは、目標操舵角θｈ＊の絶対値から操舵エンド角θｉｅを差し引いた値である角度余裕Δθｉｅを演算する。角度余裕Δθｉｅは、ステアリングホイール１１の操舵が操舵エンド角θｉｅに達するまでの余裕を示している。
【００５７】
マップ演算部１０２ｃには、減算器１０２ｂにより演算された角度余裕Δθｉｅが入力される。マップ演算部１０２ｃは、角度余裕Δθｉｅとエンド反力Ｆｉｅとの関係を定めたマップＭ３を備えている。マップ演算部１０２ｃは、マップＭ３を参照することにより角度余裕Δθｉｅに応じたエンド反力Ｆｉｅを演算する。
【００５８】
操舵エンド角θｉｅは、車速ＳＰＤと操舵エンド角θｉｅとの関係を定めたマップＭ２から求めていることから、常に操舵角θｈで定められている操舵部３の情報である。
図６は、角度余裕Δθｉｅとエンド反力Ｆｉｅとの関係を定めたマップＭ３を示している。マップＭ３では、角度余裕Δθｉｅが小さくなるほど、エンド反力Ｆｉｅの絶対値はより大きな値となる。すなわち、目標操舵角θｈ＊が操舵エンド角θｉｅに近付くほど、エンド反力Ｆｉｅの絶対値はより大きい値となる。マップＭ３では、角度余裕Δθｉｅが小さくなるほど、角度余裕Δθｉｅに対するエンド反力Ｆｉｅの傾きが大きく設定されている。
【００５９】
本実施形態では、エンド反力Ｆｉｅが付与されることでステアリングホイール１１の操舵が規制される操舵エンド位置は、操舵部３と転舵部５との間で動力伝達されていると仮定した場合において、転舵部５の機械的構成との関係において、ラックエンド３５がラックハウジング３３に当接することでラック軸３２の軸方向移動が規制される機械的なラックエンド位置よりも中立位置側に対応して設定されている。操舵エンド角θｉｅは、操舵エンド位置での操舵角θｈの値に基づいて設定されている。車速ＳＰＤが第１閾値車速ＳＰＤ１未満である場合において、操舵エンド角θｉｅは、操舵エンド位置での操舵角θｈの値である第１操舵エンド角θｉｅ１に設定されている。また、第２操舵エンド角θｉｅ２及び第３操舵エンド角θｉｅ３は、ステアリングホイール１１の第１操舵エンド角θｉｅ１よりも中立位置側に設定されている。操舵エンド角θｉｅは、スパイラルケーブル装置２１により最大限許容されるステアリングホイール１１の操舵限界位置での操舵角θｈよりも中立位置側に設定されている。操舵角θｈが操舵エンド角θｉｅに近付くほどエンド反力Ｆｉｅは大きくなる。エンド反力Ｆｉｅは、操舵エンド位置よりも中立位置側の操舵エンド近傍位置においては、人の力ではそれ以上の切込み操舵ができないほどに大きな絶対値となるように設定されている。
【００６０】
図４に示すように、障害物当て反力演算部１０３には、ｑ軸電流値Ｉｑｔ、操舵角θｈ、転舵対応角θｐ、及び車速ＳＰＤが入力される。本実施形態の障害物当て反力演算部１０３は、これらの状態量に基づいて障害物当て反力Ｆｏを演算する。
【００６１】
障害物当て反力演算部１０３について説明する。
図７に示すように、障害物当て反力演算部１０３は、障害物当て判定部１０３ａと、障害物当て基準角演算部１０３ｂと、反力演算部１０３ｃとを備えている。
【００６２】
障害物当て判定部１０３ａには、ｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。障害物当て判定部１０３ａは、ｑ軸電流値Ｉｑｔの絶対値が電流閾値以上である場合、転舵輪４が障害物に当たっている旨判定し、当該判定情報を示すフラグＦを生成する。なお、電流閾値は、転舵側モータ４３に供給された場合に、通常の路面であれば転舵輪４を転舵することが可能な電流値であり、予め試験等により設定されている。一方、障害物当て判定部１０３ａは、ｑ軸電流値Ｉｑｔの絶対値が電流閾値よりも小さい場合、転舵輪４が障害物に当たっていない旨判定し、フラグＦを生成しない。転舵輪４が障害物に当たっている場合には、目標操舵角θｈ＊と転舵対応角θｐとの偏差である角度偏差Δθｐを無くすように転舵側モータ４３に駆動電流であるｑ軸電流値Ｉｑｔを流したとしても、目標操舵角θｈ＊と転舵対応角θｐとの偏差を無くすことができない。操舵制御装置１は、ｑ軸電流値Ｉｑｔの電流を流しても角度偏差Δθｐを無くすことができないため、転舵側モータ４３に流れる電流のｑ軸電流値Ｉｑｔの絶対値を現在よりもさらに大きくする。この結果、転舵輪４が障害物に当たっている場合には、ｑ軸電流値Ｉｑｔは電流閾値以上になる。このように生成されたフラグＦは、障害物当て基準角演算部１０３ｂに出力される。
【００６３】
障害物当て基準角演算部１０３ｂには、転舵対応角θｐ、車速ＳＰＤ、及びフラグＦが入力される。障害物当て基準角演算部１０３ｂは、フラグＦが入力されたとき、すなわち転舵輪４が障害物に当たった旨判定されたとき、転舵対応角θｐ及び車速ＳＰＤに基づいて基準角θｒｅｆを設定している。基準角θｒｅｆは、転舵輪４が障害物に当たったと判定した当接位置に対応したステアリングホイール１１の操舵角θｈである。すなわち、基準角θｒｅｆは、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間で動力伝達がなされているかのごとく対応している場合において、転舵輪４が障害物に当たったことに起因してステアリングホイール１１が操舵できなくなったときの操舵角θｈである。障害物当て基準角演算部１０３ｂは、舵角比と車速ＳＰＤとの関係を記憶している。障害物当て基準角演算部１０３ｂは、車速ＳＰＤに基づいて舵角比を求めて、当該舵角比を用いて基準角θｒｅｆを設定している。障害物当て基準角演算部１０３ｂは、転舵対応角θｐに車速ＳＰＤに応じて設定されている舵角比を除算することにより、転舵対応角θｐを操舵角θｈに換算した換算角を演算して、当該換算角を基準角θｒｅｆとして設定している。障害物当て基準角演算部１０３ｂは、フラグＦの入力に基づいて基準角θｒｅｆを設定した後、フラグＦが入力されなくなるまで、設定した基準角θｒｅｆを保持する。障害物当て基準角演算部１０３ｂは、フラグＦが入力されない場合、転舵対応角θｐが入力される度に、舵角比を用いて転舵対応角θｐを操舵角θｈに換算した換算角を基準角θｒｅｆとして設定する。設定された基準角θｒｅｆは、減算器１０３ｄに出力される。特許請求の範囲で記載した、転舵輪の転舵範囲に対するステアリングホイールの操舵範囲の対比関係とは、本実施形態では車速ＳＰＤに応じて可変に設定されている舵角比のことである。
【００６４】
反力演算部１０３ｃには、減算器１０３ｄにおいて操舵角θｈから基準角θｒｅｆを差し引いた角度偏差Δθｘが入力される。反力演算部１０３ｃは、マップＭ４を記憶している。マップＭ４は、角度偏差Δθｘの絶対値と障害物当て反力Ｆｏとの関係を定めたマップである。反力演算部１０３ｃは、マップＭ４を参照することにより、角度偏差Δθｘに応じた障害物当て反力Ｆｏを演算する。マップＭ４には、角度偏差閾値Δθｔｈが設定されている。マップＭ４では、角度偏差Δθｘがゼロの場合に障害物当て反力Ｆｏが「０」となり、角度偏差Δθｘの増大に比例して障害物当て反力Ｆｏが緩やかに増大する。角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈよりも大きくなると、角度偏差Δθｘの増大に比例して障害物当て反力Ｆｏが急激に増大する。なお、角度偏差閾値Δθｔｈは、転舵輪４が障害物に当たっている状況と判断しても差し支えない程度の値であり、試験等により設定されている。障害物当て反力Ｆｏは、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈを超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上切込み操舵ができないほどに大きな絶対値となるように設定されている。これにより、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈ以下の領域では、障害物当て反力Ｆｏにより転舵輪４のタイヤ部分のみが障害物に当たった際の反力を再現し、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈよりも大きな領域では、障害物当て反力Ｆｏにより転舵輪４のホイール部分が障害物に当たった際の反力を再現している。このように演算された障害物当て反力Ｆｏは、反力選択部１０６に出力される。
【００６５】
基準角θｒｅｆは、障害物当て反力Ｆｏを演算する前に求められて、かつ転舵輪４が障害物に当たっている期間、すなわちフラグＦが入力されている間において一度だけ求められるものであることから、障害物当て反力Ｆｏを演算している間においては、操舵部３の情報である。また、障害物当て基準角演算部１０３ｂは、フラグＦが入力されてからフラグＦが入力されなくなるまでの間、基準角θｒｅｆを用いて障害物当て反力Ｆｏの演算を実行する。すなわち、障害物当て反力Ｆｏを演算している間とは、転舵輪４が障害物に当たってから障害物に当たらなくなるまでの間である。障害物当て反力演算部１０３は、障害物当て反力Ｆｏを演算している間において、操舵部３の情報である基準角θｒｅｆに基づいて障害物当て反力Ｆｏを演算している。
【００６６】
図４に示すように、反力選択部１０６には、エンド反力Ｆｉｅ及び障害物当て反力Ｆｏに加え、操舵角θｈを微分することにより得られる操舵速度ωｈが入力される。反力選択部１０６は、エンド反力Ｆｉｅ及び障害物当て反力Ｆｏのうちの絶対値の大きい反力を選択し、当該反力の符号を操舵速度ωｈに示される符号とした値を選択反力Ｆｓｌとして加算器１０５に出力する。そして、反力成分演算部７３は、加算器１０５において、上記ベース反力Ｆｄに選択反力Ｆｓｌを加算した値を反力成分Ｆｉｒとして演算し、図２に示す目標操舵角演算部７４に出力する。
【００６７】
本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）舵角比を可変させる制御等を実行している場合には、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵とが常に一定の関係に対応しないことがある。このような場合、舵角比の可変制御を実行している時々に応じて、ステアリングホイール１１の操舵角θｈと第１ピニオン軸３１の回転角であるピニオン角に相当する転舵対応角θｐとの間でずれが生じることになる。操舵部３に付与されるエンド反力Ｆｉｅや障害物当て反力Ｆｏである規制反力は、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間で生じたずれによってぶれることになる。本実施形態によれば、規制反力を付与している間においては、操舵部３の情報に基づいて操舵部３に付与する規制反力を演算している。操舵部３の情報に基づいて操舵部３に付与する規制反力を演算していることから、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間でずれが生じていたとしても、そのずれによって規制反力がぶれることを抑制することができる。操舵部３に付与する規制反力が安定するため、運転者によるステアリングホイール１１の操舵感を安定させることができる。
【００６８】
（２）ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間でずれが生じている場合、転舵部５の舵角限界位置に基づいて操舵部３に付与するエンド反力Ｆｉｅを規定していたのでは、時々によって操舵部３の操舵エンド位置はぶれることになる。
【００６９】
例えば、図８には、車速ＳＰＤに基づいて舵角比を可変させる制御を実行している場合における、操舵角θｈと転舵対応角θｐとの関係が示されている。この場合、操舵角θｈの変化量と転舵対応角θｐの変化量とは車速ＳＰＤに応じて異なるものとなる。なお、ここでは、説明を簡単にするために、車速ＳＰＤは、低速域の車速にあるものとする。この場合、車速ＳＰＤが低速域の範囲内で変化した場合でも、転舵部５の舵角限界位置における転舵対応角θｐは変化しない。一方、転舵部５の舵角限界位置における転舵対応角θｐに基づいて操舵部３の舵角限界位置を規定しようとすると、操舵部３の舵角限界位置はぶれることになる。例えば、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間で動力伝達がなされているかのごとく対応している場合では、点Ｐ１に示すように、転舵部５の舵角限界位置における転舵対応角θｐに対して、操舵部３の舵角限界位置における操舵角θｈである操舵エンド角θｉｅは第１操舵エンド角θｉｅ１となる。一方、目標操舵角θｈ＊の変化量よりも目標転舵角θｐ＊の変化量が小さい場合では、点Ｐ２に示すように、転舵部５の舵角限界位置における転舵対応角θｐに対して、操舵部３の舵角限界位置における操舵エンド角θｉｅは第１操舵エンド角θｉｅ１よりも大きい角度となる。目標操舵角θｈ＊の変化量よりも目標転舵角θｐ＊の変化量が大きい場合では、点Ｐ３に示すように、転舵部５の転舵限界位置における転舵対応角θｐに対して、操舵部３の舵角限界位置における操舵エンド角θｉｅは第１操舵エンド角θｉｅ１よりも小さい角度となる。このように、操舵部３の舵角限界位置における操舵角θｈである操舵エンド角θｉｅがぶれることになる。
【００７０】
本実施形態では、車速ＳＰＤが高速の場合でも低速の場合でも、車速ＳＰＤが所定の速度域にある場合には、操舵エンド角θｉｅを第１操舵エンド角θｉｅ１に設定している。このことから、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間でずれが生じていたとしても、操舵エンド角θｉｅを第１操舵エンド角θｉｅ１に定めることから、ずれによって操舵エンド角θｉｅがぶれることを抑制することができる。エンド反力演算部１０２は、操舵現位置である操舵角θｈの指令値である目標操舵角θｈ＊の絶対値から操舵エンド角θｉｅを差し引いた値である角度余裕Δθｉｅに基づいて、エンド反力Ｆｉｅを演算している。このことから、車速ＳＰＤが高速の場合でも低速の場合でも、操舵部３の舵角限界位置を決められた位置とすることができるため、運転者の操舵感に寄与することができる。
【００７１】
（３）車速ＳＰＤが高速域の場合には車速ＳＰＤが中速域の場合と比べて、また車速ＳＰＤが中速域の場合には車速ＳＰＤが低速域の場合と比べてステアリングホイール１１の操舵範囲を小さく設定するように、車速ＳＰＤに基づいて設定された第１操舵エンド角θｉｅ１〜第３操舵エンド角θｉｅ３に操舵エンド角θｉｅを変更している。これにより、ステアリングホイール１１の操舵範囲を車速ＳＰＤに応じて適切な範囲内に設定することができる。
【００７２】
（４）ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間でずれが生じる場合、転舵部５の情報である転舵対応角θｐを用いて障害物当て反力Ｆｏを規定していたのでは、ステアリングホイール１１の操舵は時々によってぶれることになりかねない。
【００７３】
例えば、図９には、車速ＳＰＤに基づいて舵角比を可変させる制御を実行している場合における、操舵角θｈと転舵対応角θｐとの関係が示されている。操舵角θｈを目標操舵角θｈ＊に置き換えても同様の関係となる。なお、角度θｐ０は、転舵輪４が障害物に当たったときの転舵対応角θｐであり、基準角θｒｅｆは、角度θｐ０を舵角比を用いて操舵角θｈに換算した角度である。基準角θｒｅｆは、転舵輪４が障害物に当たったときにおけるステアリングホイール１１の当接位置に対応した操舵角θｈである。ここでは、転舵輪４が障害物に当たった場合の転舵対応角θｐは、転舵輪４を障害物側へ転舵させる方向へステアリングホイール１１がさらに切込み操舵されたとしても変化しないものとする。こうした場合、転舵輪４が障害物に当たったときに、転舵輪４が障害物に当たったことに起因するステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との偏差が生じる。
【００７４】
比較例として、ステアリングホイール１１の操舵角θｈと転舵輪４の転舵対応角θｐとの偏差に基づいて障害物当て反力Ｆｏを演算する場合について説明する。例えば、関係Ｌ１に示すように、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間で動力伝達がなされているかのごとく対応している場合では、操舵現位置での操舵角θｈと当接位置における操舵角θｈとの偏差ｄ１は、転舵輪４が障害物に当たったことに起因するステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との偏差が反映されたものである。一方、関係Ｌ２に示すように、目標操舵角θｈ＊の変化量よりも目標転舵角θｐ＊の変化量が小さい場合には、操舵現位置での操舵角θｈと当接位置における操舵角θｈとの偏差に、転舵輪４が障害物に当たったことに起因する偏差ｄ２だけでなく、舵角比に起因するずれｄ３が含まれる。このような転舵輪４が障害物に当たったことに起因しない偏差は、関係Ｌ３に示すように、目標操舵角θｈ＊の変化量よりも目標転舵角θｐ＊の変化量が大きい場合についても同様に生じる。仮に、障害物当て反力Ｆｏが大きく演算された場合には、ステアリングホイール１１の切込み操舵と反対方向にステアリングホイール１１が戻されるおそれがある。ステアリングホイール１１が切込み操舵と反対方向に戻されると、操舵角θｈと転舵対応角θｐとの偏差が小さくなることから、障害物当て反力の大きさが小さくなり、再びステアリングホイール１１を切込み操舵されるおそれがある。このように、ステアリングホイール１１の操舵が時々によってふらつくことになりかねない。
【００７５】
本実施形態によれば、障害物当て反力演算部１０３は、操舵部３の情報としての基準角θｒｅｆと操舵現位置である目標操舵角θｈ＊との偏差に基づいて障害物当て反力Ｆｏを演算している。障害物当て基準角演算部１０３ｂは、転舵輪４が障害物に当たったと判定される場合における転舵対応角θｐを車速ＳＰＤに応じて設定されている舵角比に基づいて操舵角θｈに換算して、当該換算値を基準角θｒｅｆとして設定している。このことから、関係Ｌ２に示すように、目標操舵角θｈ＊の変化量よりも目標転舵角θｐ＊の変化量が小さい場合であっても、目標操舵角θｈ＊と基準角θｒｅｆとの偏差は、転舵輪４が障害物に当たったことに起因する偏差ｄ２となる。これは、関係Ｌ３に示すように、目標操舵角θｈ＊の変化量よりも目標転舵角θｐ＊の変化量が大きい場合であっても同様であり、目標操舵角θｈ＊と基準角θｒｅｆとの偏差は、転舵輪４が障害物に当たったことに起因する偏差となる。このように、障害物当て反力演算部１０３は、操舵部３の情報としての基準角θｒｅｆと操舵現位置としての目標操舵角θｈ＊との偏差に基づいて障害物当て反力Ｆｏを演算していることから、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４との間でずれが生じていたとしても、そのずれによって操舵がぶれることを抑制できる。
【００７６】
本実施形態は次のように変更してもよい。また、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、操舵エンド角演算部１０２ａは、車速ＳＰＤに応じて操舵エンド角θｉｅを３段階に設定したが、これに限らず、２段階に設定してもよいし、４段階以上に設定してもよい。
【００７７】
・本実施形態において、操舵エンド角演算部１０２ａは、車速ＳＰＤに応じて連続的に操舵エンド角θｉｅを設定してもよく、車速ＳＰＤに対する操舵エンド角θｉｅの変化態様は適宜変更可能である。
【００７８】
・本実施形態では、車速ＳＰＤに応じて操舵エンド角θｉｅを設定したが、車速ＳＰＤに限らず、他のパラメータに応じて操舵エンド角θｉｅを設定してもよい。
・本実施形態では、反力演算部１０３ｃは、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈ以下である場合、角度偏差Δθｘの増大に比例して緩やかに増大する障害物当て反力Ｆｏを演算したが、これに限らず、障害物当て反力Ｆｏを「０」として演算してもよい。
【００７９】
・本実施形態では、反力演算部１０３ｃでは、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈ以下である場合と角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈよりも大きい場合とで、角度偏差Δθｘに対する障害物当て反力Ｆｏの傾きを異ならせたが、これに限らない。例えば、反力演算部１０３ｃは、角度偏差Δθｘがゼロの場合に障害物当て反力Ｆｏとして「０」を演算するとともに、角度偏差Δθｘの増大に比例して絶対値が大きくなる障害物当て反力Ｆｏを演算するようにしてもよい。
【００８０】
・本実施形態では、障害物当て判定部１０３ａは、ｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて、転舵輪４が障害物に当たっていることを判定したが、これに限らない。例えば、障害物当て判定部１０３ａは、ｑ軸電流値Ｉｑｔに加えて、角度偏差Δθｘや転舵対応角θｐを微分した値である転舵速度に基づいて、転舵輪４が障害物に当たっていることを判定するようにしてもよい。このように、障害物当て判定部１０３ａは、他のパラメータに基づいて、転舵輪４が障害物に当たっていることを判定するようにしてもよい。
【００８１】
・本実施形態では、反力演算部１０３ｃは、目標操舵角θｈ＊と基準角θｒｅｆとの偏差である角度偏差Δθｘに応じた障害物当て反力Ｆｏを演算したが、これに限らず、例えばｑ軸電流値Ｉｑｔに応じた障害物当て反力Ｆｏを演算する等、他のパラメータに応じて障害物当て反力Ｆｏを演算するようにしてもよい。
【００８２】
・本実施形態では、障害物当て基準角演算部１０３ｂにおいて、フラグＦが入力されたときの転舵対応角θｐを換算した値を基準角θｒｅｆとして設定したが、これに限らず、フラグＦが入力されたときの操舵角θｈを基準角θｒｅｆとして設定してもよい。
【００８３】
・本実施形態では、障害物当て判定部１０３ａは、転舵輪４が障害物に当たっている旨判定した場合にその旨示すフラグＦを生成したが、転舵輪４が障害物に当たっていない旨判定した場合においてもその旨示すフラグを生成するようにしてもよい。
【００８４】
・本実施形態において、反力成分演算部７３は、障害物当て反力演算部１０３やエンド反力演算部１０２以外に、転舵輪４の状況を伝えるための追加反力を演算する追加反力演算部を備えてもよい。
【００８５】
・本実施形態では、障害物当て反力演算部１０３において、転舵輪４が障害物に当たっているかを判定する際にｑ軸電流値Ｉｑｔを用いたが、これに限らず、転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を用いてもよい。
【００８６】
・本実施形態では、車速ＳＰＤに応じて舵角比を可変としたが、操舵角θｈと転舵対応角θｐとの舵角比を一定としてもよい。
・本実施形態では、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間にずれが生じる制御として、舵角比を可変させる制御を挙げたが、これに限らない。例えば、ステアリングホイール１１の操舵と転舵輪４の転舵との間にずれが生じる制御としては、ステアリングホイール１１の操舵の変化速度に対して転舵輪４の転舵の変化速度を遅くするなまし制御が挙げられる。
【００８７】
・本実施形態では、路面軸力Ｆｅｒをｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて演算したが、これに限らず、ヨーレートや車速ＳＰＤの変化に基づいて演算する等、他の方法を用いてもよい。また、例えばラック軸３２に軸力を検出できる圧力センサ等を設け、その検出結果を路面軸力Ｆｅｒとして用いてよい。
【００８８】
・本実施形態では、理想軸力Ｆｉｂを目標操舵角θｈ＊に基づいて演算したが、これに限らず、例えば操舵角θｈに基づいて演算してもよい。また、理想軸力Ｆｉｂを、操舵トルクＴｈや車速ＳＰＤ等の他のパラメータを加味する等、他の方法で演算してもよい。
【００８９】
・本実施形態において、配分軸力演算部１１３は、車速ＳＰＤ以外のパラメータを加味して配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算してもよい。例えば、車載のエンジン等の制御パターンの設定状態を示すドライブモードを複数の中から選択可能な車両において、当該ドライブモードを配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを設定するためのパラメータとしてもよい。この場合、配分軸力演算部１１３がドライブモード毎に車速ＳＰＤに対する傾向が異なる複数のマップを備え、同マップを参照することにより、配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算する構成を採用できる。
【００９０】
・本実施形態では、目標操舵角演算部７４が操舵トルクＴｈ、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊、反力成分Ｆｉｒ、及び車速ＳＰＤに基づいて目標操舵角θｈ＊を設定したが、これに限らず、少なくとも操舵トルクＴｈ、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊、及び反力成分Ｆｉｒに基づいて設定されれば、例えば車速ＳＰＤを用いなくてもよい。
【００９１】
・本実施形態では、目標操舵角演算部７４がサスペンションやホイールアライメント等の仕様によって決定されるバネ係数を用いた、いわゆるバネ項を追加してモデル化したモデル式を利用して目標操舵角θｈ＊を演算してもよい。
【００９２】
・本実施形態では、目標反力トルク演算部７５が基礎反力トルクに入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を加算して目標反力トルクＴｓ＊を演算したが、これに限らず、例えば入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を加算せず、基礎反力トルクをそのまま目標反力トルクＴｓ＊として演算してもよい。
【００９３】
・本実施形態では、第１ラックアンドピニオン機構３４に代えて、例えばブッシュ等によりラック軸３２を支持してもよい。
・本実施形態では、転舵側アクチュエータ４１として、例えばラック軸３２の同軸上に転舵側モータ４３を配置するものや、ラック軸３２と平行に転舵側モータ４３を配置するもの等を用いてもよい。
【００９４】
・本実施形態では、操舵制御装置１の制御対象となる操舵装置２を、操舵部３と転舵部５とを機械的に分離したリンクレスのステアバイワイヤ式操舵装置としたが、これに限らず、クラッチにより操舵部３と転舵部５とを機械的に断接可能なステアバイワイヤ式操舵装置としてもよい。
【００９５】
例えば図１０に示す例では、操舵部３と転舵部５との間には、クラッチ２０１が設けられている。クラッチ２０１は、その入力側要素に固定された入力側中間軸２０２を介してステアリングシャフト１２に連結されるとともに、その出力側要素に固定された出力側中間軸２０３を介して第１ピニオン軸３１に連結されている。そして、操舵制御装置１からの制御信号によりクラッチ２０１が開放状態となることで、操舵装置２はステアバイワイヤモードとなり、クラッチ２０１が締結状態となることで、操舵装置２は電動パワーステアリングモードとなる。
【符号の説明】
【００９６】
Ｆｄ…ベース反力、Ｆｓｌ…選択反力、Ｆｅｒ…路面軸力、Ｆｉｂ…理想軸力、Ｆｉｅ…エンド反力、Ｆｉｅ０…エンド反力基礎量、Ｆｏ…障害物当て反力、Ｆｏ０…障害物当て反力基礎量、Ｆｉｒ…反力成分、Ｉｄｔ…ｄ軸電流値、Ｉｑｔ…ｑ軸電流値、Ｉｄｔ＊…転舵側ｄ軸目標電流値、Ｉｑｔ＊…転舵側ｑ軸目標電流値、ＳＰＤ…車速、ＳＰＤ１…第１閾値車速、ＳＰＤ２…第２閾値車速、Ｔｓ＊…目標反力トルク、Ｔｔ＊…目標転舵トルク、ωｈ…操舵速度、θｈ…操舵角、θｐ…転舵対応角、θｈ＊…目標操舵角、θｒｅｆ…基準角、１…操舵制御装置、２…操舵装置、３…操舵部、４…転舵輪、５…転舵部、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１４…操舵側モータ、３１…第１ピニオン軸、３２…ラック軸、４２…第２ピニオン軸、４３…転舵側モータ、５３…操舵側回転角センサ、５４…転舵側回転角センサ、６１…操舵側制御部、６２…操舵側駆動回路、６６…転舵側制御部、６７…転舵側駆動回路、７５…目標反力トルク演算部、７６…操舵側モータ制御信号出力部、８２…目標転舵トルク演算部、８３…転舵側モータ制御信号出力部、９１…転舵側目標電流値演算部、９２…ガード処理部、１０２…エンド反力演算部、１０２ａ…操舵エンド角演算部、１０２ｃ…マップ演算部、１０３…障害物当て反力演算部、１０３ａ…障害物当て判定部、１０３ｂ…障害物当て基準角演算部、１０３ｃ…反力演算部、１０３ｄ…減算器、１０６…反力選択部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020152331.tif 000009
【図８】
2020152331.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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