(57)【要約】【課題】状況に応じた適切な操舵反力を付与できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】反力成分演算部７３は、ベース反力Ｆdを演算するベース反力演算部９１と、エンド反力Ｆieを演算するエンド反力演算部９２と、障害物当て反力Ｆoを演算する障害物当て反力演算部９３と、転舵側制限反力Ｆtを演算する転舵側制限反力演算部９４とを備える。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、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆtのうちから反力選択部９６により選択された選択反力Ｆslを加算した値を反力成分Ｆirとして出力する。【選択図】図３
2019199172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部と、前記操舵部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が機械的に分離した構造又は機械的に断接可能な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、
前記操舵部に連結されるステアリングホイールの操舵角が前記操舵装置に応じて設定された舵角閾値を超える状況になる場合に、前記操舵角の絶対値の増大に基づいて前記操舵反力を増加させるエンド反力を演算するエンド反力演算部と、
前記エンド反力とは別の条件に基づいて前記操舵反力を増加させる追加反力を演算する少なくとも１つの追加反力演算部と、
前記エンド反力、及び前記少なくとも１つの追加反力のうちの絶対値が最も大きい反力を選択する反力選択部とを備え、
前記反力選択部により選択された反力を考慮して前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算する操舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵制御装置において、
前記追加反力演算部は、前記追加反力を付与すべき状況に対する近似度合いを示すゲインに基づいて該追加反力を演算する操舵制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の操舵制御装置において、
前記制御部は、前記転舵輪が障害物に当たっている状況になる場合に、前記追加反力としての障害物当て反力を演算する前記追加反力演算部としての障害物当て反力演算部を備えた操舵制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の操舵制御装置において、
前記制御部は、
前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角に関連する値に基づく理想軸力を演算する理想軸力演算部と、
路面情報に基づく路面軸力を演算する路面軸力演算部と、
前記理想軸力と前記路面軸力とを所定配分比率で足し合わせた配分軸力を演算する配分軸力演算部とを備え、
前記配分軸力に前記反力選択部により選択された反力を足し合わせた値を考慮して前記目標反力トルクを演算するものであり、
前記障害物当て反力演算部は、前記転舵輪を転舵させる力である転舵力を与える転舵側モータに供給される駆動電流に関連する値に応じた電流ゲインに基づいて、前記障害物当て反力を演算する基礎となる障害物当てゲインを演算するものであって、
前記電流ゲインには、所定値から前記路面軸力の配分比率を差し引いた値が乗算され、
前記所定値は、前記路面軸力の配分比率が前記理想軸力の配分比率よりも大きくなった場合に該所定値から前記路面軸力の配分比率を差し引くことで、該路面軸力の配分比率よりも小さくなるように設定される操舵制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
前記制御部は、前記転舵輪を転舵させる力である転舵力を与える転舵側モータから出力されるトルクが制限される状況になる場合に、前記追加反力としての転舵側制限反力を演算する前記追加反力演算部としての転舵側制限反力演算部を備えた操舵制御装置。
【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】
従来、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。こうした操舵装置では、転舵輪が受ける路面反力等が機械的にはステアリングホイールに伝達されない。そこで、同形式の操舵装置を制御対象とする操舵制御装置には、ステアリングホイールに対して路面情報を考慮した操舵反力を操舵側アクチュエータ（操舵側モータ）によって付与することで、路面情報を運転者に伝えるものがある。
【０００３】
例えば特許文献１には、転舵輪に連結される転舵軸に作用する軸力に着目し、ステアリングホイールの目標操舵角に応じた目標転舵角から算出される理想軸力と、転舵側アクチュエータの駆動源である転舵側モータの駆動電流から算出される路面軸力とを所定配分比率で配分した配分軸力を考慮して操舵反力を決定する操舵制御装置が開示されている。
【０００４】
また、同文献の操舵制御装置では、操舵反力を決定する際に考慮する反力成分として、ラック軸の端部であるラックエンドがラックハウジングに当たる所謂エンド当ての衝撃を緩和するエンド反力を上記配分軸力に加算している。このエンド反力は、ラック軸の軸方向移動が機械的に規制される実際のラックエンド位置よりも中立位置側に仮想的なラックエンド位置を設定し、目標操舵角に応じた目標転舵角が、仮想ラックエンド位置よりも中立位置側に設定された仮想ラックエンド近傍位置に対応する舵角閾値を超える場合に付与される。これにより、エンド当てが発生する前に運転者による切り込み操舵が制限され、衝撃の発生が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１６５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、操舵反力を付与することで運転者に伝えることが望ましい状況として、例えば転舵輪が縁石等の障害物に当たった状況や、電力不足等により転舵輪を転舵させる転舵側アクチュエータ（転舵側モータ）から出力されるトルクが不足することで転舵輪の転舵角が目標値に追従できない状況等が考えられる。しかし、こうした状況を伝えるための反力成分を上記従来の構成に追加した場合において、例えば操舵角が舵角閾値近傍にある状態で転舵輪が縁石等に当たると、同反力成分がエンド反力に重畳されることで、過剰な操舵反力が付与されるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、状況に応じた適切な操舵反力を付与できる操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する操舵制御装置は、操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部とが機械的に分離した構造又は機械的に断接可能な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、前記操舵部に連結されるステアリングホイールの操舵角が前記操舵装置に応じて設定された舵角閾値を超える状況になる場合に、前記操舵角の絶対値の増大に基づいて前記操舵反力を増加させるエンド反力を演算するエンド反力演算部と、前記エンド反力とは別の条件に基づいて前記操舵反力を増加させる追加反力を演算する少なくとも１つの追加反力演算部と、前記エンド反力、及び前記少なくとも１つの追加反力のうちの絶対値が最も大きい反力を選択する反力選択部とを備え、前記反力選択部により選択された反力を考慮して前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算する。
【０００９】
上記構成によれば、追加反力を考慮して操舵反力を演算するため、操舵角が舵角閾値近傍にあること以外の状況を伝えることが可能になる。そして、目標反力トルクを演算する際に考慮する反力を、反力選択部がエンド反力及び少なくとも１つの追加反力のうちから選択した絶対値が最も大きい反力とするため、操舵反力が過剰になることを抑制できる。
【００１０】
上記操舵制御装置において、前記追加反力演算部は、前記追加反力を付与すべき状況に対する近似度合いを示すゲインに基づいて該追加反力を演算することが好ましい。
例えば追加反力を付与すべき状況であるか否かを判定し、付与すべき状況であると判定された場合に追加反力をゼロよりも大きな値とし、付与すべき状況であると判定されない場合に追加反力をゼロとする場合、当該判定が成立する前後で追加反力の値が急激に変化する。そのため、このような択一的な判定に基づく追加反力が反力選択部により選択されると、急激に操舵反力が変化し、運転者に違和感を与えるおそれがある。この点、上記構成によれば、追加反力を付与すべき状況に対する近似度合いを示すゲインに基づいて該追加反力が演算されるため、追加反力が急激に変化することを抑制し、良好な操舵フィーリングを実現できる。
【００１１】
上記操舵制御装置において、前記制御部は、前記転舵輪が障害物に当たっている状況になる場合に、前記追加反力としての障害物当て反力を演算する前記追加反力演算部としての障害物当て反力演算部を備えることが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、例えば直進状態に近い転舵角で縁石等の障害物に転舵輪が当たった際に、その状況を運転者に伝えることができる。
上記操舵制御装置において、前記制御部は、前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角に関連する値に基づく理想軸力を演算する理想軸力演算部と、路面情報に基づく路面軸力を演算する路面軸力演算部と、前記理想軸力と前記路面軸力とを所定配分比率で足し合わせた配分軸力を演算する配分軸力演算部とを備え、前記配分軸力に前記反力選択部により選択された反力を足し合わせた値を考慮して前記目標反力トルクを演算するものであり、前記障害物当て反力演算部は、前記転舵輪を転舵させる力である転舵力を与える転舵側モータに供給される駆動電流に関連する値に応じた電流ゲインに基づいて、前記障害物当て反力を演算する基礎となる障害物当てゲインを演算するものであって、前記電流ゲインには、所定値から前記路面軸力の配分比率を差し引いた値が乗算され、前記所定値は、前記路面軸力の配分比率が前記理想軸力の配分比率よりも大きくなった場合に該所定値から前記路面軸力の配分比率を差し引くことで、該路面軸力の配分比率よりも小さくなるように設定されることが好ましい。
【００１３】
路面軸力は路面から転舵輪に加わる力を反映した軸力であり、転舵側モータの出力トルクと釣り合うため、路面軸力が大きい場合には、転舵側モータに供給する駆動電流が大きくなる。また、転舵側モータに供給する駆動電流に応じた電流ゲインに基づいて障害物当て反力を演算する構成では、該駆動電流の増大に基づいて障害物当て反力が大きくなる。したがって、路面軸力が大きくなる場合には、電流ゲインに基づく障害物当て反力も大きくなり、この場合に路面軸力の配分比率が高くなると、大きな障害物当て反力が足し合わされることで、目標反力トルクが過大になることが考えられる。この点、上記構成によれば、路面軸力の配分比率が高くなる場合に該配分比率よりも小さくなる値が、障害物当て反力の基礎となる電流ゲインに乗算されるため、電流ゲインが小さくなり、障害物当て反力が大きな値になることを抑制できる。これにより、配分軸力における路面軸力の配分比率が大きくなった場合に障害物当て反力が大きな値となることを抑制でき、目標反力トルクが過大になることを抑制できる。
【００１４】
上記操舵制御装置において、前記制御部は、前記転舵輪を転舵させる力である転舵力を与える転舵側モータから出力されるトルクが制限される状況になる場合に、前記追加反力としての転舵側制限反力を演算する前記追加反力演算部としての転舵側制限反力演算部を備えることが好ましい。
【００１５】
上記構成によれば、例えば車載電源の電力不足等により転舵側モータのトルクが制限される場合に、その状況を運転者に伝えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、状況に応じた適切な操舵反力を付与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態のステアバイワイヤ式の操舵装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態の操舵制御装置のブロック図。
【図３】第１実施形態の反力成分演算部のブロック図。
【図４】第１実施形態の障害物当て反力演算部のブロック図。
【図５】第１実施形態の転舵側制限反力演算部のブロック図。
【図６】操舵角と目標反力トルクとの関係の一例を示すグラフ。
【図７】第２実施形態の障害物当て反力演算部のブロック図。
【図８】変形例のステアバイワイヤ式の操舵装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、操舵制御装置の第１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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、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。
【００２３】
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。
【００２４】
次に、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、操舵側アクチュエータ１３（操舵側モータ１４）及び転舵側アクチュエータ４１（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。
【００２５】
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における操舵側アクチュエータ１３（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°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、一方向（本実施形態では、右）に操舵した場合に正の値、他方向（本実施形態では、左）に操舵した場合に負の値として検出する。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。
【００２６】
以下、操舵制御装置１の構成について詳細に説明する。
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を出力する制御部としての操舵側制御部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。なお、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。また、操舵側制御部６１には、車載電源Ｂの電源電圧Ｖｂを検出する電圧センサ６５が接続されている。
【００２７】
また、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。なお、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（例えば、ＦＥＴ等）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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
先ず、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Ｉus，Ｉvs，Ｉws、車載電源Ｂの電源電圧Ｖｂ、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に供給される駆動電流であるｑ軸電流値Ｉqtが入力される。そして、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。
【００３０】
詳しくは、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を生成する操舵側モータ制御信号生成部７６とを備えている。また、操舵側制御部６１は、転舵側モータ４３に供給するｑ軸電流値Ｉqtの上限値Ｉlimを演算する転舵側電流上限値演算部７７を備えている。
【００３１】
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°を超える範囲の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７８及び反力成分演算部７３に出力される。
【００３２】
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（反力基礎成分）Ｔb*を演算する。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。
【００３３】
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（ステアリングモデル）式を利用して、目標操舵角θh*を演算する。
【００３４】
Ｔin*＝Ｃ・θh*’＋Ｊ・θh*’’…（１）
このモデル式は、ステアリングホイール１１（操舵部３）と転舵輪４（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７８及び転舵側制御部６６に加え、反力成分演算部７３に出力される。
【００３５】
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７８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、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。
【００３６】
操舵側モータ制御信号生成部７６には、目標反力トルクＴs*に加え、回転角θs及び相電流値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生成部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ｄ軸目標電流値Ｉds*はゼロに設定される。そして、操舵側モータ制御信号生成部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（演算）する。具体的には、操舵側モータ制御信号生成部７６は、回転角θsに基づいて相電流値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生成部７６は、ｄ軸電流値Ｉdsを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電圧指令値を演算し、該電圧指令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。
【００３７】
転舵側電流上限値演算部７７には、電源電圧Ｖｂが入力される。転舵側電流上限値演算部７７は、電源電圧Ｖｂの絶対値が予め設定された電圧閾値Ｖth以下になった場合に、転舵側モータ４３に供給可能な駆動電流として予め設定された定格電流よりも小さな上限値Ｉlimを演算する。具体的には、転舵側電流上限値演算部７７は、電源電圧Ｖｂの絶対値が電圧閾値Ｖth以下になった場合、該電源電圧Ｖｂの絶対値の低下に基づいてより小さな絶対値を有する上限値Ｉlimを演算する。このように演算された上限値Ｉlimは、反力成分演算部７３及び転舵側制御部６６に出力される。
【００３８】
次に、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*、上限値Ｉlim及び転舵側モータ４３の各相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtが入力される。そして、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。
【００３９】
詳しくは、転舵側制御部６６は、第１ピニオン軸３１の回転角（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。また、転舵側制御部６６は、転舵対応角θp及び目標操舵角θh*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生成部８３とを備えている。なお、本実施形態の操舵装置２では、操舵角θhと転舵対応角θpとの比である舵角比が一定に設定されており、目標転舵対応角は、目標操舵角θh*と等しい。
【００４０】
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、３６０°を超える範囲の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、目標操舵角θh*（目標転舵対応角）が入力される。
【００４１】
目標転舵トルク演算部８２には、減算器８４において目標操舵角θh*（目標転舵対応角）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、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。
【００４２】
転舵側モータ制御信号生成部８３には、目標転舵トルクＴt*に加え、回転角θt、相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwt及び上限値Ｉlimが入力される。そして、転舵側モータ制御信号生成部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ｑ軸目標電流値Ｉqt*を演算する。本実施形態の転舵側モータ制御信号生成部８３は、ｑ軸目標電流値Ｉqt*の絶対値と上限値Ｉlimとの大小比較を行い、ｑ軸目標電流値Ｉqt*の絶対値が上限値Ｉlimよりも大きい場合には、ｑ軸目標電流値Ｉqt*の絶対値を上限値Ｉlimの値に補正して新たなｑ軸目標電流値Ｉqt*とする。つまり、転舵側モータ制御信号生成部８３は、転舵側モータ４３から出力するトルクを上限値Ｉlimに応じたトルクに制限する。一方、転舵側モータ制御信号生成部８３は、ｑ軸目標電流値Ｉqt*の絶対値が上限値Ｉlim以下である場合には、ｑ軸目標電流値Ｉqt*を補正しない。なお、本実施形態では、ｄ軸上のｄ軸目標電流値Ｉdt*はゼロに設定される。
【００４３】
そして、転舵側モータ制御信号生成部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（演算）する。具体的には、転舵側モータ制御信号生成部８３は、回転角θtに基づいて相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系における転舵側モータ４３の実電流値であるｄ軸電流値Ｉdt及びｑ軸電流値Ｉqtを演算する。そして、転舵側モータ制御信号生成部８３は、ｄ軸電流値Ｉdtをｄ軸目標電流値Ｉdt*に追従させるべく、またｑ軸電流値Ｉqtをｑ軸目標電流値Ｉqt*に追従させるべく、ｄ軸及びｑ軸上の電流偏差に基づいて電圧指令値を演算し、該電圧指令値に基づくデューティ比を有する転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する。このように演算された転舵側モータ制御信号Ｍtが上記転舵側駆動回路６７に出力されることにより、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。なお、転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する過程で演算したｑ軸電流値Ｉqtは、上記反力成分演算部７３に出力される。
【００４４】
次に、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、上限値Ｉlim、転舵側モータ４３のｑ軸電流値Ｉqt及び目標操舵角θh*が入力される。反力成分演算部７３は、これらの状態量に基づいて反力成分Ｆirを演算し、目標操舵角演算部７４に出力する。
【００４５】
図３に示すように、反力成分演算部７３は、ベース反力演算部９１と、エンド反力演算部９２と、追加反力演算部としての障害物当て反力演算部９３と、追加反力演算部としての転舵側制限反力演算部９４とを備えている。ベース反力演算部９１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９２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９３は、転舵輪４が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追加反力としての障害物当て反力Ｆoを演算する。転舵側制限反力演算部９４は、転舵側モータ４３から出力されるトルクに対応するｑ軸電流値Ｉqtが制限され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追加反力としての転舵側制限反力Ｆt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、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆt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。
【００４６】
詳しくは、ベース反力演算部９１は、路面軸力Ｆerを演算する路面軸力演算部１０１と、理想軸力Ｆibを演算する理想軸力演算部１０２とを備えている。なお、路面軸力Ｆer及び理想軸力Ｆibは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。また、反力成分演算部７３は、転舵輪４に対して路面から加えられる軸力（路面から伝達される路面情報）が反映されるように、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をベース反力Ｆdとして演算する配分軸力演算部１０３を備えている。
【００４７】
理想軸力演算部１０２には、目標操舵角θh*（目標転舵対応角）が入力される。理想軸力演算部１０２は、転舵輪４に作用する軸力（転舵輪４に伝達される伝達力）の理想値であって、路面情報が反映されない理想軸力Ｆibを目標操舵角θh*に基づいて演算する。具体的には、理想軸力演算部１０２は、目標操舵角θh*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１０４に出力される。
【００４８】
路面軸力演算部１０１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１０１は、転舵輪４に作用する軸力（転舵輪４に伝達される伝達力）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１０１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１０５に出力される。
【００４９】
配分軸力演算部１０３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１０３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１０６を備えている。本実施形態の配分ゲイン演算部１０６は、車速ＳＰＤと配分ゲインＧib，Ｇerとの関係を定めたマップを備えており、同マップ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。配分ゲインＧibは、車速ＳＰＤが大きい場合に小さい場合よりも値が小さくなり、配分ゲインＧerは車速ＳＰＤが大きい場合に小さい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，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１０４に出力され、配分ゲインＧerは乗算器１０５に出力される。
【００５０】
配分軸力演算部１０３は、乗算器１０４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１０５において路面軸力Ｆerに配分ゲインＧerを乗算し、加算器１０７においてこれらの値を足し合わせてベース反力Ｆd（配分軸力）を演算する。このように演算されたベース反力Ｆd（配分軸力）は、加算器９５に出力される。
【００５１】
エンド反力演算部９２には、目標操舵角θh*（目標転舵対応角）が入力される。エンド反力演算部９２は、目標操舵角θh*に基づいて、同図に示すマップを参照することにより、エンド反力Ｆieを演算する。マップには、閾値角度θieが設定されており、目標操舵角θh*の絶対値が閾値角度θie以下の場合には、エンド反力Ｆieとしてゼロが演算され、目標操舵角θh*が閾値角度θieを超えると、絶対値がゼロよりも大きなエンド反力Ｆieが演算される。このように演算されたエンド反力Ｆieは、反力選択部９６に出力される。なお、エンド反力Ｆieは、目標操舵角θh*が閾値角度θieを超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上の切り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。
【００５２】
ここで、本実施形態では、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仮想ラックエンド位置が設定されている。そして、閾値角度θieは、仮想ラックエンド位置よりもさらに所定角度だけ中立位置側に位置する仮想ラックエンド近傍位置での転舵対応角θpの値に設定されている。また、閾値角度θie（仮想ラックエンド近傍位置での転舵対応角θp）は、操舵部３と転舵部５とが連結されていると仮定した場合における操舵部３との機械的構成との関係において、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の操舵エンド位置での操舵角θhよりも中立位置側に設定されている。つまり、本実施形態の操舵装置２では、仮想ラックエンド近傍位置が転舵部５の舵角限度位置として設定されるとともに、操舵エンド位置が操舵部３の舵角限度位置として設定されており、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、転舵部５（転舵輪４）が先に舵角限度位置に到達する。そして、閾値角度θieが操舵装置２に応じて設定された舵角閾値に相当する。
【００５３】
障害物当て反力演算部９３には、転舵側モータ４３のｑ軸電流値Ｉqtに加え、減算器９７において操舵角θhから転舵対応角θpを差し引いた角度偏差Δθx、及び転舵対応角θpを微分することにより得られる転舵速度ωtが入力される。本実施形態の障害物当て反力演算部９３は、これらの状態量に基づいて障害物当て反力Ｆoを付与すべき状況に対する近似度合いを示す障害物当てゲインＧoを演算し、該障害物当てゲインＧoに基づいて障害物当て反力Ｆoを演算する。
【００５４】
詳しくは、図４に示すように、障害物当て反力演算部９３は、ｑ軸電流値Ｉqtに基づく電流ゲインＧoiを演算する電流ゲイン演算部１１１と、角度偏差Δθxに基づく角度ゲインＧoaを演算する角度ゲイン演算部１１２と、転舵速度ωtに基づく速度ゲインＧosを演算する速度ゲイン演算部１１３とを備えている。
【００５５】
電流ゲイン演算部１１１には、ｑ軸電流値Ｉqtが入力される。電流ゲイン演算部１１１は、ｑ軸電流値Ｉqtの絶対値と電流ゲインＧoiとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりｑ軸電流値Ｉqtに応じた電流ゲインＧoiを演算する。このマップは、ｑ軸電流値Ｉqtの絶対値がゼロの場合に電流ゲインＧoiが「０」となり、ｑ軸電流値Ｉqtの絶対値の増大に比例して電流ゲインＧoiが増大する。そして、ｑ軸電流値Ｉqtの絶対値が電流閾値Ｉthよりも大きくなると、電流ゲインＧoiが「１」となるように設定されている。つまり、本実施形態では、転舵輪４が障害物に当たっている状況に近似すると判断するための条件の１つとして、転舵輪４を転舵させようとしていることを採用し、ｑ軸電流値Ｉqtの絶対値が大きいほど、転舵輪４が障害物に当たっている状況に近似すると判断する。なお、電流閾値Ｉth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。このように演算された電流ゲインＧoiは、乗算器１１４に入力される。
【００５６】
角度ゲイン演算部１１２には、角度偏差Δθxが入力される。角度ゲイン演算部１１２は、角度偏差Δθxの絶対値と角度ゲインＧoaとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより角度偏差Δθxに応じた角度ゲインＧoaを演算する。このマップは、角度偏差Δθxの絶対値がゼロの場合に角度ゲインＧoaが「０」となり、角度偏差Δθxの絶対値の増大に比例して角度ゲインＧoaが増大する。そして、角度偏差Δθxの絶対値が角度偏差閾値Δθthよりも大きくなると、角度ゲインＧoaが「１」となるように設定されている。つまり、本実施形態では、転舵輪４が障害物に当たっている状況に近似すると判断するための条件の１つとして、操舵角θhと転舵対応角θpとの間の偏差が大きいことを採用し、角度偏差Δθxの絶対値が大きいほど、転舵輪４が障害物に当たっている状況に近似すると判断する。なお、角度偏差閾値Δθthは、センサのノイズ等を考慮しても操舵角θhと転舵対応角θpとがずれているとみなすことが可能な角度であり、予め試験等により設定されている。このように演算された角度ゲインＧoaは、乗算器１１４に入力される。
【００５７】
速度ゲイン演算部１１３には、転舵速度ωtが入力される。速度ゲイン演算部１１３は、転舵速度ωtの絶対値と速度ゲインＧosとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより転舵速度ωtに応じた速度ゲインＧosを演算する。このマップは、転舵速度ωtの絶対値がゼロの場合に速度ゲインＧosが「１」となり、転舵速度ωtの絶対値の増大に比例して速度ゲインＧosが減少する。そして、転舵速度ωtの絶対値が速度閾値ωthよりも大きくなると、速度ゲインＧosが「０」となるように設定されている。つまり、本実施形態では、転舵輪４が障害物に当たっている状況に近似すると判断するための条件の１つとして、転舵速度ωtが低いことを採用し、転舵速度ωtの絶対値が低いほど、転舵輪４が障害物に当たっている状況に近似すると判断する。なお、速度閾値ωthは、センサのノイズ等を考慮しても転舵輪４が転舵しているとみなすことが可能な速度であり、予め試験等により設定されている。このように演算された速度ゲインＧosは、乗算器１１４に入力される。
【００５８】
障害物当て反力演算部９３は、乗算器１１４において、電流ゲインＧoiと、角度ゲインＧoaと、速度ゲインＧosとを掛け合わせることにより障害物当てゲインＧoを演算する。このように演算された障害物当てゲインＧoは、反力演算処理部１１５に出力される。
【００５９】
反力演算処理部１１５は、障害物当てゲインＧoと障害物当て反力Ｆoとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより障害物当てゲインＧoに応じた障害物当て反力Ｆoを演算する。このマップは、障害物当てゲインＧoがゼロの場合に障害物当て反力Ｆoが「０」となり、障害物当てゲインＧo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。そして、障害物当てゲインＧoがゲイン閾値Ｇth1よりも大きくなると、障害物当てゲインＧo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、ゲイン閾値Ｇth1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ゲインの大きさであり、予め試験等により設定されている。また、障害物当て反力Ｆoは、障害物当てゲインＧoがゲイン閾値Ｇth1を超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上の切り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。このように演算された障害物当て反力Ｆoは、反力選択部９６（図３参照）に出力される。
【００６０】
図３に示すように、転舵側制限反力演算部９４には、角度偏差Δθx及び上限値Ｉlimが入力される。本実施形態の転舵側制限反力演算部９４は、これらの状態量に基づいて転舵側制限反力Ｆtを付与すべき状況に対する近似度合いを示す転舵側制限ゲインＧtを演算し、該転舵側制限ゲインＧtに基づいて転舵側制限反力Ｆtを演算する。
【００６１】
詳しくは、図５に示すように、転舵側制限反力演算部９４は、角度偏差Δθxに基づく角度ゲインＧtaを演算する角度ゲイン演算部１２１と、上限値Ｉlimに基づく上限ゲインＧtlを演算する上限ゲイン演算部１２２とを備えている。
【００６２】
角度ゲイン演算部１２１には、角度偏差Δθxが入力される。角度ゲイン演算部１２１は、角度偏差Δθxの絶対値と角度ゲインＧtaとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより角度偏差Δθxに応じた角度ゲインＧtaを演算する。このマップは、上記障害物当て反力演算部９３の角度ゲイン演算部１１２のマップと同様に設定されているが、異なる形状となるように設定されてもよい。つまり、本実施形態では、転舵側モータ４３から出力されるトルクが制限される状況に近似すると判断するための条件の１つとして、操舵角θhと転舵対応角θpとの間の偏差が大きいことを採用し、角度偏差Δθxの絶対値が大きいほど、転舵側モータ４３から出力されるトルクが制限される状況に近似すると判断する。このように演算された角度ゲインＧtaは、乗算器１２３に入力される。
【００６３】
上限ゲイン演算部１２２には、上限値Ｉlimが入力される。上限ゲイン演算部１２２は、上限値Ｉlimの絶対値と上限ゲインＧtlとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより上限値Ｉlimに応じた上限ゲインＧtlを演算する。このマップは、上限値Ｉlimがゼロの場合に上限ゲインＧtlが「１」となり、上限値Ｉlimの増大に比例して上限ゲインＧtlが減少するように設定されている。つまり、本実施形態では、転舵側モータ４３から出力されるトルクが制限される状況に近似すると判断するための条件の１つとして、上限値Ｉlimが低いことを採用し、上限値Ｉlimが低いほど、転舵側モータ４３から出力されるトルクが制限される状況に近似すると判断する。このように演算された上限ゲインＧtlは、乗算器１２３に入力される。
【００６４】
転舵側制限反力演算部９４は、乗算器１２３において、角度ゲインＧtaと上限ゲインＧtlとを掛け合わせることにより転舵側制限ゲインＧtを演算する。このように演算された転舵側制限ゲインＧtは、反力演算処理部１２４に出力される。
【００６５】
反力演算処理部１２４は、転舵側制限ゲインＧtと転舵側制限反力Ｆtとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより転舵側制限ゲインＧtに応じた転舵側制限反力Ｆtを演算する。このマップは、上記障害物当て反力演算部９３の反力演算処理部１１５のマップと同様に設定されているが、異なる形状となるように設定されてもよい。なお、ゲイン閾値Ｇth2は、転舵側モータ４３から出力されるトルクが制限される状況と判断しても差し支えないゲインの大きさであり、予め試験等により設定されている。また、転舵側制限反力Ｆtは、転舵側制限ゲインＧtがゲイン閾値Ｇth2を超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上の切り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。このように演算された転舵側制限反力Ｆtは、反力選択部９６（図３参照）に出力される。
【００６６】
図３に示すように、反力選択部９６には、エンド反力Fie、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆt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９６は、エンド反力Fie、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆtのうちから、（絶対値）が最も大きい反力を選択し、当該反力の符号（方向）を操舵速度ωhに示される符号（方向）とした値を選択反力Ｆslとして加算器９５に出力する。そして、反力成分演算部７３は、加算器９５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、目標操舵角演算部７４（図２参照）に出力する。
【００６７】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）例えば車速ＳＰＤが小さく、ベース反力Ｆd（配分軸力）における理想軸力Ｆibの配分割合が支配的であり、車両が略直進している状態から切り込み操舵を行い、角度偏差閾値Δθthよりも中立位置側の所定操舵角θh1で縁石等の障害物に転舵輪４が当たった場合を想定する。この場合において、操舵側制御部６１が障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆtを考慮せずに目標反力トルクＴs*を演算したとすると、図６に示すように、目標反力トルクＴs*は、操舵角θhの増大に伴って緩やかに大きくなり、同図において破線で示すように、操舵角θhが所定操舵角θh1を超えてもその傾向は略変わらない。そのため、運転者は、転舵輪４が障害物に当たったことを認識し難い。
【００６８】
この点、本実施形態では、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆtを考慮して目標反力トルクＴs*を演算するため、操舵角θhが所定操舵角θh1を超えると、同図において実線で示すように目標反力トルクＴs*が急増する。そのため、運転者は、転舵輪４が障害物に当たったことを認識しやすい。このようにエンド反力Fieに加え、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆtを考慮することで、操舵角θhが角度偏差閾値Δθth近傍にあること以外の状況を伝えることが可能になる。さらに、操舵側制御部６１は、目標反力トルクＴs*を演算する際に考慮する反力を、反力選択部９６がエンド反力Fie、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆtのうちから選択した絶対値が最も大きい反力とするため、操舵反力が過剰になることを抑制できる。
【００６９】
（２）例えば障害物当て反力Ｆoを付与すべき状況であるか否かを判定し、付与すべき状況であると判定された場合に障害物当て反力Ｆoをゼロよりも大きな値とし、付与すべき状況であると判定されない場合に障害物当て反力Ｆoをゼロとする場合、当該判定が成立する前後で障害物当て反力Ｆoの値が急激に変化する。そのため、このような択一的な判定に基づく障害物当て反力Ｆoが反力選択部９６により選択されると、急激に操舵反力が変化し、運転者に違和感を与えるおそれがある。この点、本実施形態では、障害物当て反力演算部９３は障害物当てゲインＧoに基づいて該障害物当て反力Ｆoを演算し、転舵側制限反力演算部９４は転舵側制限ゲインＧtに基づいて該転舵側制限反力Ｆtを演算する。そのため、障害物当て反力Ｆo及び転舵側制限反力Ｆtが急激に変化することを抑制し、良好な操舵フィーリングを実現できる。
【００７０】
（３）操舵側制御部６１は、転舵輪４が障害物に当たっている状況になる場合に、障害物当て反力Ｆoを演算する障害物当て反力演算部９３を備えるため、例えば直進状態に近い転舵角で縁石等の障害物に転舵輪４が当たった際に、その状況を運転者に伝えることができる。
【００７１】
（４）操舵側制御部６１は、転舵側モータ４３から出力されるトルクが制限される状況になる場合に、転舵側制限反力Ｆtを演算する転舵側制限反力演算部９４を備えるため、例えば車載電源Ｂの電力不足等により転舵側モータ４３のトルクが制限される場合に、その状況を運転者に伝えることができる。
【００７２】
（第２実施形態）
次に、操舵制御装置の第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
図７に示すように、本実施形態の障害物当て反力演算部９３は、障害物当てゲインＧoを演算する基礎となる電流ゲインＧoiについて、所定値から路面軸力Ｆerの配分比率を示す配分ゲインＧerを差し引いた値が乗算されたものを用いる。なお、本実施形態の所定値は、配分ゲインＧib，Ｇerの和と等しい定数「１」であり、路面軸力Ｆerの配分ゲインＧerが理想軸力Ｆibの配分ゲインＧibよりも大きくなった場合に、配分ゲインＧerを差し引くことで、該配分ゲインＧerよりも小さくなる値に設定されている。
【００７４】
詳しくは、障害物当て反力演算部９３には、配分ゲイン演算部１０６において演算された配分ゲインＧerが減算器１３１に入力される。減算器１３１には、配分ゲインＧerに加え、定数「１」が常に入力され、該定数「１」から配分ゲインＧerを減算した値を乗算器１３２に出力する。乗算器１３２には、減算器１３１からの出力値（１−配分ゲインＧer）に加え、電流ゲイン演算部１１１において上記第１実施形態と同様に演算された電流ゲインＧoiが入力される。障害物当て反力演算部９３は、乗算器１３２において、電流ゲインＧoiに減算器１３１からの出力値を乗算した電流ゲインＧoi’を乗算器１１４に出力する。
【００７５】
乗算器１１４には、電流ゲインＧoi’に加え、上記第１実施形態と同様に演算された角度ゲインＧoa及び速度ゲインＧosが入力される。そして、障害物当て反力演算部９３は、乗算器１１４において、電流ゲインＧoi’と、角度ゲインＧoaと、速度ゲインＧosとを乗算することにより、障害物当てゲインＧoを演算し、該障害物当てゲインＧoに基づいて、上記第１実施形態と同様に障害物当て反力Ｆoを演算する。
【００７６】
次に、本実施形態の効果について記載する。なお、本実施形態では、上記第１実施形態の（１）〜（４）の効果に加えて以下の効果を有する。
（５）路面軸力Ｆerは路面から転舵輪４に加わる力を反映した軸力であり、基本的に転舵側モータ４３のトルクと釣り合うため、路面軸力Ｆerが大きい場合には、転舵側モータ４３に供給するｑ軸電流値Ｉqtが大きくなる。また、ｑ軸電流値Ｉqtに応じた電流ゲインＧoiに基づいて障害物当て反力Ｆoを演算する構成では、ｑ軸電流値Ｉqtの増大に基づいて障害物当て反力Ｆoが大きくなる。したがって、路面軸力Ｆerが大きくなる場合には、電流ゲインＧoiに基づく障害物当て反力Ｆoも大きくなり、この場合に路面軸力Ｆerの配分比率が高くなると、大きな障害物当て反力Ｆoが足し合わされることで、目標反力トルクＴs*が過大になることが考えられる。
【００７７】
この点、本実施形態では、障害物当て反力Ｆoの基礎となる電流ゲインＧoiに、所定値としての定数「１」から配分ゲインＧerを差し引いた値（路面軸力Ｆerの配分ゲインＧerが高くなる場合に該配分比率Ｇerよりも小さくなる値）を乗算した電流ゲインＧoi’に基づいて障害物当て反力Ｆoを演算する。これにより、ベース反力Ｆdにおける路面軸力Ｆerの配分比率が大きくなった場合に障害物当て反力Ｆoが大きな値となることを抑制でき、目標反力トルクＴs*が過大になることを抑制できる。
【００７８】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第２実施形態では、電流ゲインＧoiに所定値としての定数「１」から配分ゲインＧerを差し引いた値を乗算することで、電流ゲインＧoiの値を小さくした。しかし、これに限らず、所定値は、路面軸力Ｆerの配分ゲインＧerが理想軸力Ｆibの配分ゲインＧibよりも大きくなった場合に配分ゲインＧerを差し引くことで、該配分ゲインＧerよりも小さくなれば、例えば「１」よりも大きな又は小さな値としてもよく、適宜変更可能である。
【００７９】
・上記各実施形態において、反力成分演算部７３が、障害物当て反力演算部９３及び転舵側制限反力演算部９４以外に、他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。
【００８０】
・上記実施形態において、反力成分演算部７３は、追加反力演算部を少なくとも１つ備えていればよく、反力成分演算部７３が障害物当て反力演算部９３及び転舵側制限反力演算部９４を備えていなくてもよい。
【００８１】
・上記各実施形態では、障害物当て反力演算部９３は、障害物当てゲインＧoに基づいて障害物当て反力Ｆoを演算した。しかし、これに限らず、障害物当て反力Ｆoを付与すべき状況であるか否かを択一的に判定し、その判定結果に応じて障害物当て反力Ｆoを演算してもよい。同様に、転舵側制限反力演算部９４が、転舵側制限反力Ｆtを付与すべき状況であるか否かを択一的に判定し、その判定結果に応じて該転舵側制限反力Ｆtを演算してもよい。
【００８２】
・上記各実施形態では、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γや車速ＳＰＤの変化に基づいて演算する等、他の方法用いてもよい。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として用いてもよい。
【００８３】
・上記各実施形態では、理想軸力Ｆibを目標操舵角θh*（目標転舵対応角）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く、また操舵トルクＴhや車速ＳＰＤ等、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。
【００８４】
・上記各実施形態において、配分軸力演算部１０３が車速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、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１０３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。
【００８５】
・上記各実施形態では、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を用いずともよい。
【００８６】
・上記各実施形態において、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Ｋを用いた、所謂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。
【００８７】
・上記各実施形態では、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。
【００８８】
・上記各実施形態において、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。
・上記各実施形態において、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。
【００８９】
・上記各実施形態では、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。
【００９０】
例えば図８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が解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】
【００９１】
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、４３…転舵側モータ、６１…操舵側制御部、６６…転舵側制御部、７３…反力成分演算部、７５…目標反力トルク演算部、７７…転舵側電流上限値演算部、９１…ベース反力演算部、９２…エンド反力演算部、９３…障害物当て反力演算部（追加反力演算部）、９４…転舵側制限反力演算部（追加反力演算部）、９６…反力選択部、１０１…路面軸力演算部、１０２…理想軸力演算部、１０３…配分軸力演算部、１１１…電流ゲイン演算部、１１２，１２１…角度ゲイン演算部、１１３…速度ゲイン演算部、１２２…上限ゲイン演算部、Ｂ…車載電源、Ｆd…ベース反力、Ｆo…障害物当て反力（追加反力）、Ｆt…転舵側制限反力（追加反力）、Ｆer…路面軸力、Ｆib…理想軸力、Ｆie…エンド反力、Ｆir…反力成分、Ｆsl…選択反力、Ｇer，Ｇib…配分ゲイン、Ｇo…障害物当てゲイン（ゲイン）、Ｇoa，Ｇta…角度ゲイン、Ｇoi…電流ゲイン、Ｇos…速度ゲイン、Ｇt…転舵側制限ゲイン（ゲイン）、Ｇtl…上限ゲイン、Iqt…ｑ軸電流値（駆動電流）、Ｉlim…上限値、Ｔs＊…目標反力トルク、Δθx…角度偏差、θh…操舵角、θh*…目標操舵角、θp…転舵対応角、ωh…操舵速度、ωt…転舵速度。
【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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