(57)【要約】【課題】路面状態が低μ状態である場合に車両挙動が不安定になることを抑制する。【解決手段】ステアバイワイヤ方式の車両の制御装置は、ハンドルの操舵角θの関数で表される目標転舵角δを算出し、車輪の転舵角が目標転舵角δとなるように転舵装置を制御する。操舵角θの変動範囲は、実効最大操舵角θｅｍａｘ以下である実効操舵範囲ＲＥと、実効最大操舵角θｅｍａｘより大きく所定の最大操舵角θｍａｘ以下である調整操舵範囲ＲＺと、を含む。実効最大操舵角θｅｍａｘに応じて算出される目標転舵角δは、実効最大転舵角δｅｍａｘである。制御装置は、低μ状態の場合の実効最大転舵角δｅｍａｘが高μ状態の場合の実効最大転舵角δｅｍａｘよりも小さくなるように、路面状態に応じて関数を可変に設定する。【選択図】図９
2020082952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアバイワイヤ方式の車両の制御装置であって、
前記車両は、ハンドルと、車輪を転舵する転舵装置とを備え、
前記制御装置は、前記ハンドルの操舵角の関数で表される目標転舵角を算出し、前記車輪の転舵角が前記目標転舵角となるように前記転舵装置を制御し、
前記操舵角の変動範囲は、
前記操舵角が実効最大操舵角以下である実効操舵範囲と、
前記操舵角が前記実効最大操舵角より大きく所定の最大操舵角以下である調整操舵範囲と
を含み、
前記所定の最大操舵角に応じて算出される前記目標転舵角は、所定の最大転舵角と一致し、
前記実効最大操舵角に応じて算出される前記目標転舵角は、実効最大転舵角であり、
前記車両が走行する路面の路面状態は、高μ状態と、前記高μ状態よりも路面摩擦係数が低い低μ状態とを含み、
前記制御装置は、前記低μ状態の場合の前記実効最大転舵角が前記高μ状態の場合の前記実効最大転舵角よりも小さくなるように、前記路面状態に応じて前記関数を可変に設定する
制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記関数の傾きは、前記操舵角に対する前記目標転舵角の微分値であり、
前記調整操舵範囲における前記傾きは、前記実効操舵範囲における前記傾きよりも大きい
制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制御装置であって、
前記車両は、更に、前記ハンドルに反力トルクを付与する反力発生装置を備え、
前記制御装置は、
前記操舵角に応じた前記反力トルクが前記ハンドルに付与されるように前記反力発生装置を制御し、
前記調整操舵範囲における前記反力トルクを、前記実効操舵範囲における前記反力トルクと比較して増加させる
制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制御装置であって、
前兆操舵角は、前記実効最大操舵角よりも小さい前記操舵角であり、
反力傾きは、前記操舵角に対する前記反力トルクの微分値であり、
前記制御装置は、前記操舵角が前記前兆操舵角以上である場合の前記反力傾きを、前記操舵角が前記前兆操舵角未満である場合の前記反力傾きよりも増加させる
制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、前記車両の速度が高くなるにつれて前記実効最大転舵角を減少させる
制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記実効操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記目標転舵角は、前記高μ状態の場合の前記目標転舵角以下である
制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の制御装置であって、
前記関数の傾きは、前記操舵角に対する前記目標転舵角の微分値であり、
前記実効操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記傾きは、前記高μ状態の場合の前記傾き以下である
制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の制御装置であって、
前記実効操舵範囲は、
前記操舵角が第１操舵角未満である第１操舵範囲と、
前記操舵角が前記第１操舵角以上であり前記実効最大操舵角以下である第２操舵範囲と
を含み、
前記第１操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記傾きは、前記高μ状態の場合の前記傾き以下であり、
前記第２操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記目標転舵角は、前記実効最大転舵角である
制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の制御装置であって、
前記車両は、更に、前記ハンドルに反力トルクを付与する反力発生装置を備え、
前記制御装置は、
前記操舵角に応じた前記反力トルクが前記ハンドルに付与されるように前記反力発生装置を制御し、
前記第２操舵範囲における前記反力トルクを、前記第１操舵範囲における前記反力トルクと比較して増加させる
制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアバイワイヤ方式の車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、車両挙動を制御する車両挙動制御装置を開示している。車両挙動制御装置は、操舵角に基づいて目標ヨーレート等の目標運動状態量を設定し、その目標運動状態量に基づいて車両挙動を制御する。ここで、車両挙動制御装置は、車速に応じて制限操舵角を設定し、制限操舵角と実操舵角のうち小さい方に基づいて目標運動状態量を設定する。
【０００３】
特許文献２は、車両の操舵制御装置を開示している。操舵制御装置は、ハンドルの操舵角に応じて目標転舵角を演算する。より詳細には、操舵制御装置は、横加速度が所定閾値以上の場合、横加速度が所定閾値未満の場合と比較して、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する。更に、操舵制御装置は、路面摩擦係数が小さい場合、路面摩擦係数が大きい場合と比較して、上記の所定閾値を小さくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２８４８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８８８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両が走行する路面の路面状態について考える。路面摩擦係数が低い低μ状態では、車両挙動は不安定になりやすい。特に、低μ状態において車輪の転舵角が大きくなると、車両挙動は不安定になりやすい。
【０００６】
本発明の１つの目的は、路面状態が低μ状態である場合に車両挙動が不安定になることを抑制することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点は、ステアバイワイヤ方式の車両の制御装置に関連する。
前記車両は、ハンドルと、車輪を転舵する転舵装置とを備える。
前記制御装置は、前記ハンドルの操舵角の関数で表される目標転舵角を算出し、前記車輪の転舵角が前記目標転舵角となるように前記転舵装置を制御する。
前記操舵角の変動範囲は、
前記操舵角が実効最大操舵角以下である実効操舵範囲と、
前記操舵角が前記実効最大操舵角より大きく所定の最大操舵角以下である調整操舵範囲と
を含む。
前記所定の最大操舵角に応じて算出される前記目標転舵角は、所定の最大転舵角と一致する。
前記実効最大操舵角に応じて算出される前記目標転舵角は、実効最大転舵角である。
前記車両が走行する路面の路面状態は、高μ状態と、前記高μ状態よりも路面摩擦係数が低い低μ状態とを含む。
前記制御装置は、前記低μ状態の場合の前記実効最大転舵角が前記高μ状態の場合の前記実効最大転舵角よりも小さくなるように、前記路面状態に応じて前記関数を可変に設定する。
【０００８】
第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記関数の傾きは、前記操舵角に対する前記目標転舵角の微分値である。
前記調整操舵範囲における前記傾きは、前記実効操舵範囲における前記傾きよりも大きい。
【０００９】
第３の観点は、第１又は第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記車両は、更に、前記ハンドルに反力トルクを付与する反力発生装置を備える。
前記制御装置は、
前記操舵角に応じた前記反力トルクが前記ハンドルに付与されるように前記反力発生装置を制御し、
前記調整操舵範囲における前記反力トルクを、前記実効操舵範囲における前記反力トルクと比較して増加させる。
【００１０】
第４の観点は、第３の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前兆操舵角は、前記実効最大操舵角よりも小さい前記操舵角である。
反力傾きは、前記操舵角に対する前記反力トルクの微分値である。
前記制御装置は、前記操舵角が前記前兆操舵角以上である場合の前記反力傾きを、前記操舵角が前記前兆操舵角未満である場合の前記反力傾きよりも増加させる。
【００１１】
第５の観点は、第１から第４の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記制御装置は、前記車両の速度が高くなるにつれて前記実効最大転舵角を減少させる。
【００１２】
第６の観点は、第１から第５の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記実効操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記目標転舵角は、前記高μ状態の場合の前記目標転舵角以下である。
【００１３】
第７の観点は、第６の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記関数の傾きは、前記操舵角に対する前記目標転舵角の微分値である。
前記実効操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記傾きは、前記高μ状態の場合の前記傾き以下である。
【００１４】
第８の観点は、第７の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記実効操舵範囲は、
前記操舵角が第１操舵角未満である第１操舵範囲と、
前記操舵角が前記第１操舵角以上であり前記実効最大操舵角以下である第２操舵範囲と
を含む。
前記第１操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記傾きは、前記高μ状態の場合の前記傾き以下である。
前記第２操舵範囲において、前記低μ状態の場合の前記目標転舵角は、前記実効最大転舵角である。
【００１５】
第９の観点は、第８の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記車両は、更に、前記ハンドルに反力トルクを付与する反力発生装置を備える。
前記制御装置は、
前記操舵角に応じた前記反力トルクが前記ハンドルに付与されるように前記反力発生装置を制御し、
前記第２操舵範囲における前記反力トルクを、前記第１操舵範囲における前記反力トルクと比較して増加させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、制御装置は、操舵角と目標転舵角との間の関数を、路面状態に応じて可変に設定する。より詳細には、制御装置は、低μ状態の場合の実効最大転舵角が高μ状態の場合の実効最大転舵角よりも小さくなるように、路面状態に応じて関数を可変に設定する。低μ状態の場合に実効最大転舵角が減少するため、低μ状態の場合に車両挙動が不安定になることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るステアバイワイヤシステムの構成例を概略的に示すブロック図である。
【図２】転舵制御の概要を説明するための概念図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る操舵角と目標転舵角との間の関数を示す概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る操舵角と目標転舵角との間の関数を示す概念図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る反力トルク制御の一例を説明するための概念図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る反力トルク制御の他の例を説明するための概念図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る実効最大転舵角と路面状態との間の関係の例を示す概念図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る実効最大転舵角と路面状態との間の関係の他の例を示す概念図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る操舵角と目標転舵角との間の関数の第１の例を説明するための概念図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る操舵角と目標転舵角との間の関数の第２の例を説明するための概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る操舵角と目標転舵角との間の関数の第３の例を説明するための概念図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る反力トルク制御の更に他の例を説明するための概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る操舵角と目標転舵角との間の関数の第４の例を説明するための概念図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係るステアバイワイヤシステムによる処理の概要を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
１．ステアバイワイヤシステム
図１は、本実施の形態に係るステアバイワイヤシステム１の構成例を概略的に示すブロック図である。ステアバイワイヤシステム１は、車両に搭載されており、ステアバイワイヤ方式で車両の車輪ＷＨを転舵する。つまり、ステアバイワイヤシステム１は、ステアバイワイヤ方式の車両を実現する。
【００２０】
図１に示される例において、ステアバイワイヤシステム１は、ハンドル（ステアリングホイール）１０、ステアリングシャフト２０、反力発生装置３０、転舵装置４０、センサ群５１〜５５、及び制御装置１００を備えている。
【００２１】
ハンドル１０は、ドライバが操舵に用いる操作部材である。ステアリングシャフト２０は、ハンドル１０に連結されており、ハンドル１０と共に回転する。
【００２２】
反力発生装置３０は、ハンドル１０に対して反力トルクＴＲを擬似的に付与する。具体的には、反力発生装置３０は、反力モータ３１（反力アクチュエータ）を含んでいる。反力モータ３１のロータは、減速機３２を介してステアリングシャフト２０につながっている。反力モータ３１の回転により、ステアリングシャフト２０ひいてはハンドル１０に反力トルクＴＲを付与することができる。この反力発生装置３０の動作は、制御装置１００によって制御される。
【００２３】
転舵装置４０は、車輪ＷＨを転舵する。具体的には、転舵装置４０は、転舵モータ４１、減速機４２、及び転舵軸４３を含んでいる。転舵モータ４１のロータは、減速機４２を介して転舵軸４３につながっている。転舵軸４３は、車輪ＷＨに連結されている。転舵モータ４１が回転すると、その回転運動は転舵軸４３の直線運動に変換され、それにより車輪ＷＨが転舵される。すなわち、転舵モータ４１の回転により、車輪ＷＨを転舵することができる。この転舵モータ４１の動作は、制御装置１００によって制御される。
【００２４】
尚、転舵装置４０は、操舵側のハンドル１０及び反力発生装置３０から機械的に分離されている。
【００２５】
操舵角センサ５１は、ハンドル１０の操舵角θを検出する。操舵角センサ５１は、検出した操舵角θの情報を制御装置１００に送る。
【００２６】
操舵トルクセンサ５２は、ステアリングシャフト２０に印加される操舵トルクＴＳを検出する。操舵トルクセンサ５２は、検出した操舵トルクＴＳの情報を制御装置１００に送る。
【００２７】
車速センサ５３は、車両の速度である車速Ｖを検出する。車速センサ５３は、検出した車速Ｖの情報を制御装置１００に送る。
【００２８】
車輪速センサ５４は、各車輪ＷＨに設けられており、各車輪ＷＨの車輪速Ｖｗを検出する。車輪速センサ５４は、検出した車輪速Ｖｗの情報を制御装置１００に送る。
【００２９】
横Ｇセンサ５５は、横加速度Ｇｙを検出する。横Ｇセンサ５５は、検出した横加速度Ｇｙの情報を制御装置１００に送る。
【００３０】
制御装置１００は、本実施の形態に係るステアバイワイヤシステム１を制御する。この制御装置１００は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータを含んでいる。当該マイクロコンピュータは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。プロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置１００による処理が実現される。
【００３１】
例えば、制御装置１００は、ハンドル１０の回転（操舵）に応じて転舵モータ４１を制御することによって、車輪ＷＨの転舵を制御する。例えば、制御装置１００は、操舵角θ、車速Ｖ等に基づいて目標転舵角δを算出する。そして、制御装置１００は、車輪ＷＨの転舵角が目標転舵角δとなるように、転舵モータ４１を制御する。より詳細には、制御装置１００は、転舵モータ４１の回転角と目標転舵角δに基づいて、転舵モータ４１を駆動するための電流制御信号を生成する。転舵モータ４１は電流制御信号に従って駆動され、転舵モータ４１の回転により車輪ＷＨが転舵される。
【００３２】
また、制御装置１００は、ハンドル１０の回転（操舵）に応じて反力モータ３１を制御することによって、ハンドル１０に付与される反力トルクＴＲを制御する。例えば、制御装置１００は、操舵角θ、車速Ｖ等に基づいて目標反力トルクを算出する。そして、制御装置１００は、目標反力トルクが発生するように反力モータ３１を制御する。より詳細には、制御装置１００は、目標反力トルク、反力モータ３１の回転角、操舵トルクＴＳ等に基づいて、反力モータ３１を駆動するための電流制御信号を生成する。反力モータ３１は電流制御信号に従って駆動され、それにより反力トルクＴＲが発生する。
【００３３】
尚、制御装置１００は、転舵モータ４１を制御するための第１の制御装置と、反力モータ３１を制御するための第２の制御装置とを別々に含んでいてもよい。この場合、第１の制御装置と第２の制御装置とは、互いに通信可能に接続され、必要な情報を互いにやりとりする。
【００３４】
以下、本実施の形態に係る制御装置１００による転舵制御について更に詳しく説明する。
【００３５】
２．転舵制御
図２は、制御装置１００による転舵制御の概要を説明するための概念図である。横軸は操舵角θを表し、縦軸は目標転舵角δを表している。目標転舵角δは、操舵角θの関数Ｆで表される（δ＝Ｆ（θ））。基本的に、操舵角θが大きくなるにつれて、目標転舵角δも大きくなる。
【００３６】
操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆは、車速Ｖにも依存する。同じ操舵角θで比較した場合、車速Ｖが高くなるにつれて、目標転舵角δは小さくなる。これにより、車速Ｖが高い状態において車両挙動が不安定になることを抑制することが可能となる。逆に言えば、安定的な車両挙動が実現されるように、目標転舵角δ（すなわち関数Ｆ）が設定されている。
【００３７】
図２に示される例では、目標転舵角δの最大値は、車速Ｖに依存して変化する。しかしながら、「全ての車速域において所定の最大転舵角δｍａｘを実現すること」が要求される場合がある。言い換えれば、「車速Ｖにかかわらず、操舵角θが所定の最大操舵角θｍａｘである場合に目標転舵角δが所定の最大転舵角δｍａｘとなること」が要求される場合がある。このような要求がある場合、操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆは、図３に示されるようになる。操舵角θが比較的小さい操舵範囲では、関数Ｆは、図２の場合と同様である。しかしながら、操舵角θが最大操舵角θｍａｘに近い操舵範囲では、目標転舵角δが所定の最大転舵角δｍａｘに向かって急激に増加する可能性がある。
【００３８】
図４は、ある車速Ｖに関する操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆを示している。操舵角θの最大値は、所定の最大操舵角θｍａｘである。目標転舵角δの最大値は、所定の最大転舵角δｍａｘである。最大転舵角δｍａｘは、車速Ｖに依らず一定である。最大操舵角θｍａｘに応じて算出される目標転舵角δが最大転舵角δｍａｘと一致するように、関数Ｆは設定されている。
【００３９】
図４に示されるように、操舵角θの変動範囲（０〜θｍａｘ）は、「実効操舵範囲ＲＥ」と「調整操舵範囲ＲＺ」を含んでいる。
【００４０】
実効操舵範囲ＲＥは、上述の図２の場合と同様に、安定的な車両挙動が実現されるように目標転舵角δ（関数Ｆ）が設定される操舵範囲である。より詳細には、実効操舵範囲ＲＥは、操舵角θが「実効最大操舵角θｅｍａｘ」以下である操舵範囲である。実効最大操舵角θｅｍａｘは、所定の最大操舵角θｍａｘより小さい。実効最大操舵角θｅｍａｘに応じて算出される目標転舵角δは、「実効最大転舵角δｅｍａｘ」である。この実効最大転舵角δｅｍａｘは、安定的な車両挙動が得られるように、車速Ｖに応じて決定される。より詳細には、車速Ｖが高くなるにつれて、実効最大転舵角δｅｍａｘは減少する（図３参照）。実効最大操舵角θｅｍａｘに応じて算出される目標転舵角δは、車速Ｖに応じて決定される実効最大転舵角δｅｍａｘと一致する。
【００４１】
一方、調整操舵範囲ＲＺは、要求される所定の最大転舵角δｍａｘを実現するための操舵範囲である。より詳細には、調整操舵範囲ＲＺは、操舵角θが実効最大操舵角θｅｍａｘより大きく所定の最大操舵角θｍａｘ以下である操舵範囲である。所定の最大操舵角θｍａｘに応じて算出される目標転舵角δは、要求される所定の最大転舵角δｍａｘと一致する。
【００４２】
遷移点ＰＴは、実効最大操舵角θｅｍａｘと実効最大転舵角δｅｍａｘとで定義される点である。関数Ｆの傾き、すなわち、操舵角θに対する目標転舵角δの微分値は、この遷移点ＰＴにおいて変化する。典型的には、調整操舵範囲ＲＺにおける関数Ｆの傾きは、実効操舵範囲ＲＥにおける関数Ｆの傾きよりも大きい。
【００４３】
通常の操舵操作では、調整操舵範囲ＲＺは使用されない。制御装置１００は、調整操舵範囲ＲＺにおいてハンドル１０が回転しにくくなるように、反力トルクＴＲを制御してもよい。
【００４４】
図５は、制御装置１００による反力トルク制御の一例を説明するための概念図である。制御装置１００は、遷移点ＰＴにおいて反力トルクＴＲを大きく増加させる。つまり、制御装置１００は、調整操舵範囲ＲＺにおける反力トルクＴＲを、実効操舵範囲ＲＥにおける反力トルクＴＲと比較して大きく増加させる。制御装置１００は、調整操舵範囲ＲＺにおける反力傾き（操舵角θに対する反力トルクＴＲの微分値）を、実効操舵範囲ＲＥにおける反力傾きと比較して増加させてもよい。このような反力トルク制御により、調整操舵範囲ＲＺにおいてハンドル１０が回転しにくくなる。その結果、車両挙動が不必要に不安定になることが防止される。
【００４５】
図６は、制御装置１００による反力トルク制御の他の例を説明するための概念図である。ハンドル１０が突然回転しにくくなると、ドライバは不安感あるいは違和感を覚える可能性がある。このような観点から、制御装置１００は、操舵角θが実効最大操舵角θｅｍａｘに達する前から反力トルクＴＲを徐々に増加させてもよい。具体的には、実効最大操舵角θｅｍａｘよりも所定角度だけ小さい前兆操舵角θｐｒｅが設定される。制御装置１００は、操舵角θが前兆操舵角θｐｒｅ以上である場合の反力傾き（操舵角θに対する反力トルクＴＲの微分値）を、操舵角θが前兆操舵角θｐｒｅ未満である場合の反力傾きよりも増加させる。このような予備増加制御によって、ドライバは、反力トルクＴＲの急増を予め知ることが可能となる。その結果、ドライバの不安感や違和感が軽減される。
【００４６】
３．路面状態を考慮した転舵制御
次に、車両が走行する路面の路面状態について考える。路面摩擦係数μが低い低μ状態では、車両挙動は不安定になりやすい。特に、低μ状態において車輪ＷＨの転舵角が大きくなると、車両挙動は不安定になりやすい。
【００４７】
そこで、本実施の形態に係る制御装置１００は、路面状態も考慮し、路面状態に応じて関数Ｆを可変に設定する。より詳細には、制御装置１００は、路面状態に応じて実効最大転舵角δｅｍａｘを可変に設定する。
【００４８】
図７は、実効最大転舵角δｅｍａｘと路面状態との間の関係の例を示す概念図である。横軸は路面摩擦係数μを表し、縦軸は実効最大転舵角δｅｍａｘを表している。図７に示されるような関係（関数）は、車速Ｖ毎に設定される。基準最大転舵角δｅｍａｘ０は、既出の図４で示された実効最大転舵角δｅｍａｘ、すなわち、路面状態が考慮されない場合の実効最大転舵角δｅｍａｘ（デフォルト値）である。基準最大転舵角δｅｍａｘ０は、車速Ｖに応じて決定される。
【００４９】
各路面摩擦係数μ（路面状態）において安定的な車両挙動が実現されるように、実効最大転舵角δｅｍａｘは設定される。例えば、路面摩擦係数μが高値μ０である場合、実効最大転舵角δｅｍａｘは、上述の基準最大転舵角δｅｍａｘ０である。路面摩擦係数μが高値μ０よりも低い第１値μ１の場合（μ１＜μ０）、実効最大転舵角δｅｍａｘは、基準最大転舵角δｅｍａｘ０よりも小さい第１最大転舵角δｅｍａｘ１である（δｅｍａｘ１＜δｅｍａｘ０）。路面摩擦係数μが第１値μ１よりも更に低い第２値μ２の場合（μ２＜μ１）、実効最大転舵角δｅｍａｘは、第１最大転舵角δｅｍａｘ１よりも更に小さい第２最大転舵角δｅｍａｘ２である（δｅｍａｘ２＜δｅｍａｘ１）。
【００５０】
図８に示されるように、実効最大転舵角δｅｍａｘは、ステップ状に変化してもよい。
【００５１】
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、制御装置１００は、操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆを、路面状態に応じて可変に設定する。より詳細には、制御装置１００は、低μ状態の場合の実効最大転舵角δｅｍａｘが高μ状態の場合の実効最大転舵角δｅｍａｘよりも小さくなるように、路面状態に応じて関数Ｆを可変に設定する。低μ状態の場合に実効最大転舵角δｅｍａｘが減少するため、低μ状態の場合に車両挙動が不安定になることが抑制される。このことは、ステアバイワイヤ方式の車両に対する信頼の向上に寄与する。
【００５２】
路面状態を考慮した場合の実効操舵範囲ＲＥにおける関数Ｆの形としては、様々な例が考えられる。以下、実効操舵範囲ＲＥにおける関数Ｆの形の様々な例を説明する。
【００５３】
３−１．第１の例
図９は、操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆの第１の例を説明するための概念図である。関数Ｆ０は、高μ状態の場合の関数Ｆである。実効最大操舵角θｅｍａｘに応じて関数Ｆ０によって算出される目標転舵角δは、上述の基準最大転舵角δｅｍａｘ０である。一方、関数Ｆ１は、低μ状態の場合の関数Ｆである。実効最大操舵角θｅｍａｘに応じて関数Ｆ１によって算出される目標転舵角δは、基準最大転舵角δｅｍａｘ０よりも小さい第１最大転舵角δｅｍａｘ１である。
【００５４】
実効操舵範囲ＲＥにおいて、低μ状態の場合の目標転舵角δは、高μ状態の場合の目標転舵角δよりも小さい。また、実効操舵範囲ＲＥにおいて、低μ状態の場合の関数Ｆ１の傾き（操舵角θに対する目標転舵角δの微分値）は、高μ状態の場合の関数Ｆ０の傾きより小さい。これにより、低μ状態の場合に車両挙動が不安定になることが抑制される。
【００５５】
３−２．第２の例
図１０は、操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆの第２の例を説明するための概念図である。図１０に示されるように、実効操舵範囲ＲＥにおいて、低μ状態の場合の関数Ｆ１の傾きは滑らかに変動してもよい。その他は、第１の例の場合と同様である。第２の例によっても、第１の例の場合と同様の効果が得られる。
【００５６】
３−３．第３の例
図１１は、操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆの第３の例を説明するための概念図である。実効操舵範囲ＲＥは、第１操舵範囲ＲＥ１と第２操舵範囲ＲＥ２とを含む。第１操舵範囲ＲＥ１は、操舵角θが第１操舵角θｘ未満である操舵範囲である。第２操舵範囲ＲＥ２は、操舵角θが第１操舵角θｘ以上であり実効最大操舵角θｅｍａｘ以下である操舵範囲である。第１操舵角θｘに応じて関数Ｆ１によって算出される目標転舵角δは、第１最大転舵角δｅｍａｘ１である。
【００５７】
第１操舵範囲ＲＥ１において、低μ状態の場合の目標転舵角δは、高μ状態の場合の目標転舵角δと同じである。従って、低μ状態の場合の関数Ｆ１の傾きも、高μ状態の場合の関数Ｆ０の傾きと同じである。
【００５８】
一方、第２操舵範囲ＲＥ２において、低μ状態の場合の目標転舵角δは、第１最大転舵角δｅｍａｘ１に維持される。つまり、操舵角θが増加しても、目標転舵角δは変化しない。制御装置１００は、第２操舵範囲ＲＥ２においてハンドル１０が回転しにくくなるように、反力トルクＴＲを制御してもよい。
【００５９】
図１２は、制御装置１００による反力トルク制御の一例を説明するための概念図である。制御装置１００は、第２操舵範囲ＲＥ２における反力トルクＴＲを、第１操舵範囲ＲＥ１における反力トルクＴＲと比較して大きく増加させる。制御装置１００は、第２操舵範囲ＲＥ２における反力傾き（操舵角θに対する反力トルクＴＲの微分値）を、第１操舵範囲ＲＥ１における反力傾きと比較して増加させてもよい。このような反力トルク制御により、第２操舵範囲ＲＥ２においてハンドル１０が回転しにくくなる。その結果、ハンドル１０が不必要に回転することが防止される。
【００６０】
第３の例によっても、低μ状態の場合に車両挙動が不安定になることが抑制される。
【００６１】
３−４．第４の例
図１３は、操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆの第４の例を説明するための概念図である。第３の例の場合と重複する説明は適宜省略される。
【００６２】
第１操舵範囲ＲＥ１において、低μ状態の場合の目標転舵角δは、高μ状態の場合の目標転舵角δよりも小さい。また、第１操舵範囲ＲＥ１において、低μ状態の場合の関数Ｆ１の傾きは、高μ状態の場合の関数Ｆ０の傾きより小さい。
【００６３】
一方、第２操舵範囲ＲＥ２において、低μ状態の場合の目標転舵角δは、第１最大転舵角δｅｍａｘ１に維持される。つまり、操舵角θが増加しても、目標転舵角δは変化しない。制御装置１００は、図１２で示されたような反力トルク制御を実行してもよい。
【００６４】
４．ステアバイワイヤシステムによる処理フロー
図１４は、本実施の形態に係るステアバイワイヤシステム１による処理の概要を示すフローチャートである。図１４に示される処理フローは、一定サイクル毎に繰り返し実行される。
【００６５】
４−１．ステップＳ１００
制御装置１００（プロセッサ）は、センサ群５１〜５５からセンサ検出情報を受け取る。センサ検出情報は、制御装置１００のメモリに格納される。
【００６６】
４−２．ステップＳ２００
制御装置１００は、車両が走行する路面の路面状態を推定する。
【００６７】
例えば、制御装置１００は、タイヤのスリップ比と車両加速度に基づいて、路面状態を推定する。スリップ比がさほど高くない領域においては、車両加速度は、スリップ比にほぼ比例する。スリップ比に対する車両加速度の傾きは、以下「タイヤ係数」と呼ばれる。タイヤ係数は、路面状態に応じて変動する。具体的には、低μ状態の場合のタイヤ係数は、高μ状態の場合のタイヤ係数よりも小さい。従って、タイヤ係数に基づいて路面状態を推定することができる。スリップ比は、車輪速Ｖｗと車速Ｖから算出される。車輪速Ｖｗは、車輪速センサ５４によって検出される。車速Ｖは、車速センサ５３によって検出される、あるいは、各車輪の車輪速Ｖｗから算出される。車両加速度は、車速Ｖから算出される。
【００６８】
他の例として、制御装置１００は、特許文献２（特開２０１０−１８８８８３号公報）に開示されている手法によって路面状態を推定してもよい。当該手法によれば、目標ヨーレート、車速Ｖ、及び横加速度Ｇｙに基づいて路面状態が推定される。目標ヨーレートは、操舵角θ及び車速Ｖに基づいて算出される。横加速度Ｇｙは、横Ｇセンサ５５によって検出される。
【００６９】
４−３．ステップＳ３００
制御装置１００は、車速Ｖ及び路面状態に基づいて、実効最大転舵角δｅｍａｘを決定する。具体的には、制御装置１００は、車速Ｖが高くなるにつれて実効最大転舵角δｅｍａｘを減少させる。また、制御装置１００は、低μ状態の場合の実効最大転舵角δｅｍａｘを、高μ状態の場合の実効最大転舵角δｅｍａｘと比較して減少させる（図７、図８参照）。例えば、実効最大転舵角δｅｍａｘを算出するためのマップが、車速Ｖ毎に作成され、制御装置１００のメモリに予め格納される。制御装置１００は、当該マップを用いて、車速Ｖ及び路面状態に応じた実効最大転舵角δｅｍａｘを算出する。
【００７０】
４−４．ステップＳ４００
制御装置１００は、ステップＳ３００で決定された実効最大転舵角δｅｍａｘに基づいて、操舵角θと目標転舵角δとの間の関数Ｆを更新する。例えば、目標転舵角δを算出するための関数Ｆ０を示すデフォルトマップが、車速Ｖ毎に作成され、制御装置１００のメモリに予め格納される。制御装置１００は、基準最大転舵角δｅｍａｘ０と実効最大転舵角δｅｍａｘに基づいて、現在の路面状態に適したマップをデフォルトマップから作成する（図９〜図１１、図１３参照）。
【００７１】
４−５．ステップＳ５００
制御装置１００は、転舵制御を行う。具体的には、制御装置１００は、操舵角θに応じて目標転舵角δを算出する。そして、制御装置１００は、車輪ＷＨの転舵角が目標転舵角δとなるように転舵モータ４１を制御する。また、制御装置１００は、図５あるいは図６で示されたような反力トルク制御を実行する。制御装置１００は、図１２で示されたような反力トルク制御を実行してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１      ステアバイワイヤシステム
１０      ハンドル（ステアリングホイール）
２０      ステアリングシャフト
３０      反力発生装置
３１      反力モータ
４０      転舵装置
４１      転舵モータ
５１      操舵角センサ
５２      操舵トルクセンサ
５３      車速センサ
５４      車輪速センサ
５５      横Ｇセンサ
１００      制御装置
ＷＨ        車輪（転舵輪）
θ          操舵角
θｍａｘ    最大操舵角
θｅｍａｘ  実効最大操舵角
δ          目標転舵角
δｍａｘ    最大転舵角
δｅｍａｘ  実効最大転舵角
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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