(57)【要約】【課題】反力モータの消費電流をより低減できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】電流指令値演算部６４は、ステアリングホイールに付与される操舵反力の目標値である操舵反力指令値Ｔｓ＊に基づいて、反力モータ３１の駆動電流の目標値である電流指令値Ｉ１＊を演算する。ガード処理部６５は、電流指令値Ｉ１＊が電流制限値Ｉｌｉｍよりも大きい場合、電流指令値Ｉ１＊の絶対値を電流制限値Ｉｌｉｍに制限する。ステアリングホイールの操舵角θｓが操舵限界に近付く場合には端当て反力演算部７４において端当て反力Ｔｅ＊が演算されることにより、大きな値の操舵反力指令値Ｔｓ＊が演算される。電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓが小さいほど小さな値の電流制限値Ｉｌｉｍを演算する。【選択図】図２
2019116201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者により操舵されるステアリングホイールを備えた操舵部と、
運転者による前記ステアリングホイールの操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部と、
前記操舵部と、前記転舵部との間の動力の伝達を断接し、前記ステアリングホイールの操舵角が前記転舵輪の転舵限界に対応して設定される前記ステアリングホイールの操舵限界を超えるのに先立って前記動力の伝達を接続するクラッチと、
前記操舵部に設けられて運転者による前記ステアリングホイールの操舵の速度に関わって変化する状態量を検出する状態量検出部と、
前記操舵部に接続されて前記クラッチの切断状態において前記ステアリングホイールに操舵反力を付与する反力モータと、
前記転舵部に接続されて前記転舵輪を転舵させる転舵モータと、を備えた操舵装置を制御する操舵制御装置であって、
前記操舵反力の目標値である目標操舵反力を演算し、前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界に近付く場合に前記操舵限界を超えないように前記目標操舵反力を高めるように演算する目標操舵反力演算部と、
前記目標操舵反力に基づいて、前記反力モータへ付与する電流の目標値である電流指令値を電流制限値の間で演算する指令値演算部と、を備え、
前記指令値演算部は、前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界に近付く場合に前記状態量に応じて前記電流制限値を変化させるように構成されている操舵制御装置。
【請求項２】
前記状態量は、前記反力モータまたは前記ステアリングホイールの回転角に基づいて検出される前記ステアリングホイールの操舵速度であり、
前記指令値演算部は、前記操舵速度が小さい場合に、大きい場合よりも前記電流制限値を絞るように構成されている請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記操舵反力により前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界を超えないように対処できない状況で前記クラッチを接続し、
前記操舵反力により前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界を超えないように対処できる状況で前記クラッチを切断する請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界を超えないように対処できるか否かは、前記転舵輪の転舵限界よりも中立よりの転舵角閾値を超えるか否か、前記ステアリングホイールの操舵限界よりも中立よりの操舵角閾値を超えるか否か、および前記操舵装置の全体の消費電流が最大許容電流を超えるか否かにより判断される請求項３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】
従来、クラッチによりステアリングホイールと転舵輪とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式の操舵装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載の操舵装置では、ステアリングホイールが操舵限界（切り込み限界）に達した場合、クラッチを接続することによって、ステアリングホイールが操舵限界を超えて操舵されてしまうことを抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４０３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の場合、ステアリングホイールが操舵限界に達する度にクラッチが接続されてしまうため、クラッチが接続されることに起因する音や、クラッチが接続されることに起因する操舵の違和感を運転者に与えてしまっている。これらを抑制するべく、ステアリングホイールが操舵限界に達する前に、ステアリングホイールが操舵限界に達することを抑制するために操舵反力を発生させることによって、当該操舵限界を超えないようにする構成も考えられる。
【０００５】
ただし、上記構成の場合、ステアリングホイールが操舵限界を超えないようにするべく、当該操舵限界に近付く度に操舵反力として比較的に大きな反力を発生させなければいけなくなる。この場合、操舵反力を発生させる反力モータの消費電流が増大してしまい、反力モータの過熱保護の観点で改善の余地がある。
【０００６】
本発明の目的は、反力モータの消費電流をより低減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】
【０００７】
上記目的を達成しうる操舵制御装置は、運転者により操舵されるステアリングホイールを備えた操舵部と、運転者による前記ステアリングホイールの操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部と、前記操舵部と、前記転舵部との間の動力の伝達を断接し、前記ステアリングホイールの操舵角が前記転舵輪の転舵限界に対応して設定される前記ステアリングホイールの操舵限界を超えるのに先立って前記動力の伝達を接続するクラッチと、前記操舵部に設けられて運転者による前記ステアリングホイールの操舵の速度に関わって変化する状態量を検出する状態量検出部と、前記操舵部に接続されて前記クラッチの切断状態において前記ステアリングホイールに操舵反力を付与する反力モータと、前記転舵部に接続されて前記転舵輪を転舵させる転舵モータと、を備えた操舵装置を制御する操舵制御装置であって、前記操舵反力の目標値である目標操舵反力を演算し、前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界に近付く場合に前記操舵限界を超えないように前記目標操舵反力を高めるように演算する目標操舵反力演算部と、前記目標操舵反力に基づいて、前記反力モータへ付与する電流の目標値である電流指令値を電流制限値の間で演算する指令値演算部と、を備え、前記指令値演算部は、前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界に近付く場合に前記状態量に応じて前記電流制限値を変化させるように構成されている。
【０００８】
操舵限界に近付く場合に、ステアリングホイールの操舵の速度の大小に関していえば、操舵の速度が速いほどステアリングホイールが操舵限界を超えないように操舵反力として一気に大きな反力が必要となる。
【０００９】
この点に着目すると、上記構成によれば、たとえば操舵の速度が速い状況と、操舵の速度が小さい状況とを比較した場合に、操舵の速度が小さい状況では電流制限値を絞った状態でも、操舵反力によってステアリングホイールの操舵角が操舵限界を超えないように対処することができるようになる。この場合、操舵反力として一気に大きな反力を必要とする状況では電流制限値を高くでき、操舵反力として一気に大きな反力を必要としない状況では電流制限値を絞ることができる。したがって、電流制限値を高い状態で一定に保つ場合と比較して、反力モータの消費電流をより低減することができ、反力モータの過熱保護の観点で有利な効果を発揮する。
【００１０】
上記の操舵制御装置において、前記状態量は、前記反力モータまたは前記ステアリングホイールの回転角に基づいて検出される前記ステアリングホイールの操舵速度であり、前記指令値演算部は、前記操舵速度が小さい場合に、大きい場合よりも前記電流制限値を絞るように構成されていることが好ましい。
【００１１】
ステアリングホイールの操舵の速度に関わって変化する状態量としてステアリングホイールの操舵速度を用いることにより、電流制限値を絞るべき状況にあるのか、電流制限値を高くするべき状況にあるのかを適切に把握できる。
【００１２】
上記の操舵制御装置において、前記操舵反力により前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界を超えないように対処できない状況で前記クラッチを接続し、前記操舵反力により前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界を超えないように対処できる状況で前記クラッチを切断することが好ましい。
【００１３】
具体的には、上記の操舵制御装置において、前記ステアリングホイールの前記操舵角が前記操舵限界を超えないように対処できるか否かは、前記転舵輪の転舵限界よりも中立よりの転舵角閾値を超えるか否か、前記ステアリングホイールの操舵限界よりも中立よりの操舵角閾値を超えるか否か、および前記操舵装置の全体の消費電流が最大許容電流を超えるか否かにより判断されることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、ステアリングホイールの操舵角が操舵限界を超えないように対処できない状況にあると判断されるクラッチの接続条件を満たす場合、操舵限界に達することを抑制するために大きな操舵反力を付与するだけでは、端当てに適切に対応できない状況であるため、クラッチを接続する。これにより、操舵部と転舵部との間の動力の伝達が接続され、転舵輪の転舵限界に到達することによりステアリングホイールの回転が規制される。一方、接続条件が満たされない場合、ステアリングホイールの操舵角が操舵限界に達することを抑制するために操舵反力として大きな反力を発生させれば、端当てに適切に対応できる状況であるため、クラッチを切断する。これにより、ステアバイワイヤとして機能させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の操舵制御装置によれば、反力モータの消費電流をより低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ステアバイワイヤ方式の操舵装置の概略構成図。
【図２】操舵制御装置の制御ブロック図。
【図３】操舵トルクと目標操舵反力との関係を示すグラフ。
【図４】目標操舵角と端当て操舵反力との関係を示すグラフ。
【図５】操舵速度と電流制限値との関係を示すグラフ。
【図６】クラッチの断接の切り替えの判定方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両の操舵装置１は、運転者により操舵される操舵部２、運転者による操舵部２の操舵に応じて転舵輪１７，１７を転舵させる転舵部３、および操舵部２と転舵部３とを断接可能なクラッチ２０を備えている。
【００１８】
操舵部２は、ステアリングホイール１１およびステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を有している。
転舵部３は、第１ラックアンドピニオン機構１４、転舵シャフト１５、タイロッド１６，１６、および転舵輪１７，１７を有している。ステアリングシャフト１２におけるステアリングホイール１１と反対側の端部（下端部）には、ピニオンシャフト１３が設けられている。ピニオンシャフト１３は第１ラックアンドピニオン機構１４を構成し、その下端部はピニオンシャフト１３に対して交わる方向へ延びる転舵シャフト１５に連結されている。第１ラックアンドピニオン機構１４は、ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａが転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合うことにより構成されている。また、転舵シャフト１５の両端は、それぞれタイロッド１６，１６を介して、左右の転舵輪１７，１７に連結されている。なお、ステアリングシャフト１２、ピニオンシャフト１３、および転舵シャフト１５は、ステアリングホイール１１と転舵輪１７，１７との間の動力が伝達する経路として機能する。
【００１９】
＜クラッチ＞
操舵装置１は、ステアリングシャフト１２に設けられるクラッチ２０を有している。クラッチ２０としては、たとえば励磁コイルに対する通電によって、断接を行う（接続状態と切断状態とを切り替える）電磁クラッチが採用される。励磁コイルに対して通電されるときクラッチ２０は切断状態となり、励磁コイルに対して通電されないときクラッチ２０は接続状態となる。また、クラッチ２０は、たとえば噛み合い式のクラッチである。クラッチ２０が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１７，１７との間の動力の伝達が機械的に切断される。これに対して、クラッチ２０が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１７，１７との間の動力の伝達が機械的に接続される。したがって、クラッチ２０が接続状態にある場合、ステアリングシャフト１２の回転運動は、第１ラックアンドピニオン機構１４を介して転舵シャフト１５の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。
【００２０】
＜操舵反力を発生させるための構成：反力ユニット＞
操舵装置１は、操舵反力を生成するための構成として、反力ユニット３０を備えている。操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力のことである。この操舵反力をステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることができる。
【００２１】
反力ユニット３０は、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、およびトルクセンサ３４を有している。
反力モータ３１は、操舵反力の発生源である。反力モータ３１としては、たとえば３相のブラシレスモータが採用される。反力モータ３１の回転軸３１ａは、減速機構３２を介して、ステアリングシャフト１２に連結されている。減速機構３２は、ステアリングシャフト１２におけるクラッチ２０よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。反力モータ３１のトルクがステアリングシャフト１２に付与されることにより、ステアリングホイール１１に操舵反力が付与される。
【００２２】
回転角センサ３３は、反力モータ３１の回転軸３１ａの回転角θｓ０を検出する。反力モータ３１の回転角θｓ０は、操舵角（後述の操舵角θｓ）の演算に使用される。なお、反力モータ３１とステアリングシャフト１２とは、減速機構３２を介して連動する。反力モータ３１の回転角θｓ０と、ステアリングシャフト１２の回転角との間には相関がある。また、ステアリングシャフト１２の回転角とステアリングホイール１１の操舵角との間にも相関がある。このため、操舵角は、回転角センサ３３により検出される回転角θｓ０に基づいて求めることができる。なお、回転角センサ３３は、ステアリングホイール１１の操舵の速度に関わって変化する状態量を検出する状態量検出部として機能する。
【００２３】
トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２における減速機構３２（クラッチ２０）よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。トルクセンサ３４は、ステアリングホイール１１が回転操作されることにより、ステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈを検出する。
【００２４】
＜転舵力を発生させるための構成：転舵ユニット＞
操舵装置１は、転舵力を発生させるための構成として、転舵ユニット４０（転舵部）を備えている。転舵力とは、転舵輪１７，１７を転舵させるための力のことである。
【００２５】
転舵ユニット４０は、転舵モータ４１、減速機構４２、および転舵モータ４１の回転角θｔ０を検出する回転角センサ４３を有している。
転舵モータ４１は、転舵力の発生源である。転舵モータ４１としては、たとえば３相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ４１の回転軸４１ａは、減速機構４２を介して、ピニオンシャフト４４に連結されている。ピニオンシャフト４４は第２ラックアンドピニオン機構４５を構成し、その下端部はピニオンシャフト４４に対して交わる方向へ延びる転舵シャフト１５に連結されている。第２ラックアンドピニオン機構４５は、ピニオンシャフト４４のピニオン歯４４ａが転舵シャフト１５のラック歯１５ｂに噛み合うことにより構成されている。転舵モータ４１のトルクがピニオンシャフト４４に付与されることにより、ピニオンシャフト４４が回転運動する。ピニオンシャフト４４の回転運動は、第２ラックアンドピニオン機構４５を介して転舵シャフト１５の軸方向の往復直線運動に変換される。これにより、転舵モータ４１のトルクは、転舵力として、ピニオンシャフト４４を介して転舵シャフト１５に付与される。
【００２６】
＜ワイヤーハーネス装置＞
ステアリングホイール１１には、ワイヤーハーネス装置５０（スパイラルケーブル装置）が連結されている。ワイヤーハーネス装置５０は、第１ハウジング５１、第２ハウジング５２、筒状部材５３、およびスパイラルケーブル５４を有している。第１ハウジング５１は、ステアリングホイール１１に固定されている。第２ハウジング５２は、車体に固定されている。筒状部材５３は、第１ハウジング５１および第２ハウジング５２により形成される空間に収容された状態で、第２ハウジング５２に固定されている。スパイラルケーブル５４は、筒状部材５３に巻きつけられており、ステアリングホイール１１に固定されたホーン５５などの電気機器と、車両に設けられたバッテリとを接続する電気配線である。
【００２７】
＜操舵制御装置＞
操舵装置１は、操舵制御装置６０を備えている。操舵制御装置６０は、各種のセンサの検出結果に基づいて、反力モータ３１、転舵モータ４１、およびクラッチ２０を制御する。各種のセンサとしては、回転角センサ３３、トルクセンサ３４、回転角センサ４３、および車速センサ４６が用いられる。車速センサ４６は、車両に設けられ、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。
【００２８】
操舵制御装置６０は、クラッチ２０の接続条件が満たされたか否かに基づいて、クラッチ２０の断接を切り替える。クラッチ２０の接続条件としては、たとえば操舵角θｓが操舵角閾値θｓｔｈを超えること、転舵輪１７，１７の転舵角θｔが転舵角閾値θｔｔｈを超えること、操舵装置１で消費する電流が電流閾値Ｉｔｈを超えること、およびイグニッションスイッチがオフされていることなどが挙げられる。操舵制御装置６０は、クラッチ２０を切断するとき、クラッチ２０にクラッチ切断指令を出力し、クラッチ２０を接続するとき、クラッチ２０にクラッチ接続指令を出力する。なお、転舵角閾値θｔｔｈとは、転舵輪１７，１７の転舵限界近傍の角度であり、転舵限界よりも中立よりの角度である。操舵角閾値θｓｔｈは、ステアリングホイール１１の操舵限界近傍の角度であり、操舵限界よりも中立よりの角度である。電流閾値Ｉｔｈは、操舵装置１全体で使用することが許容される電流の最大値（最大許容電流）のことであり、バッテリなどから供給される電力に基づいて決定される値である。
【００２９】
なお、本実施形態では、クラッチ２０が接続状態とされる場合に、転舵シャフト１５がラックエンドに接触するまで軸方向に移動したときに、ステアリングホイール１１をさらにわずかに回転可能なように、スパイラルケーブル５４の長さにわずかにマージンを持たせてある。すなわち、ステアリングホイール１１が回転することが許容される操舵限界は、転舵限界よりも大きく設定されている。ステアリングホイール１１の操舵角θｓが操舵限界を超えると、ワイヤーハーネス装置５０のスパイラルケーブル５４が切断されるおそれがあるものの、それよりも前に転舵輪１７，１７の転舵角θｔが転舵限界に達することにより、ステアリングホイール１１が操舵限界を超えて操作されることを規制している。
【００３０】
また、操舵制御装置６０は、クラッチ２０を切断した場合、反力モータ３１の制御を通じてステアリングホイール１１に操舵反力を発生させる反力制御を実行するとともに、転舵モータ４１の制御を通じて転舵輪１７，１７を転舵させる転舵制御を実行することにより、操舵装置１をＳＢＷとして機能させる。これにより、ステアリングホイール１１の回転操作に伴い転舵シャフト１５が直線運動し、転舵輪１７，１７の転舵角θｔが変更される。なお、操舵制御装置６０は、クラッチ２０を接続した場合、操舵装置１を電動パワーステアリング装置として機能させてもよいし、マニュアルステアリング装置として機能させてもよい。
【００３１】
操舵制御装置６０は、反力モータ３１を制御することにより、操舵トルクＴｈなどの操舵状態に応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。操舵制御装置６０は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて、目標操舵反力を演算する。そして、操舵制御装置６０は、演算された目標操舵反力および操舵トルクＴｈに基づいて目標操舵角を演算する。操舵制御装置６０は、実際の操舵角θｓを目標操舵角に追従させるべく、操舵角θｓの角度フィードバック制御を実行することにより、操舵角補正量を演算し、当該操舵角補正量を目標操舵反力に加算することにより、操舵反力指令値を演算する。操舵制御装置６０は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ３１に供給する。
【００３２】
また、操舵制御装置６０は、転舵モータ４１を制御することにより、転舵輪１７，１７を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。操舵制御装置６０は、回転角センサ４３により検出される回転角θｔ０に基づいて、ピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角（ピニオン角θｐ）を演算する。このピニオン角は、転舵輪１７，１７の転舵角θｔを反映する値である。操舵制御装置６０は、目標操舵角を用いて目標ピニオン角を演算する。そして、操舵制御装置６０は、目標ピニオン角と実際のピニオン角との偏差に基づいて、角度フィードバック制御を実行することにより、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。
【００３３】
＜操舵制御装置の構成＞
つぎに、操舵制御装置６０の構成について詳しく説明する。
図２に示すように、操舵制御装置６０は、反力制御を実行する反力制御部６０ａ、および転舵制御を実行する転舵制御部６０ｂを有している。
【００３４】
＜反力制御部＞
反力制御部６０ａは、目標操舵反力演算部６１、目標操舵角演算部６２、操舵角フィードバック制御部６３、電流指令値演算部６４、ガード処理部６５、モータ制御信号生成部６６、操舵角演算部６７、駆動回路６８、電流センサ６９、加算器７０，７１、微分器７２、電流制限値演算部７３、端当て反力演算部７４、および減算器７５を有している。
【００３５】
目標操舵反力演算部６１は、トルクセンサ３４により検出された操舵トルクＴｈおよび車速センサ４６により検出された車速Ｖに基づいて、ステアリングホイール１１の回転に抗する力である操舵反力の目標値である目標操舵反力Ｔ１＊を演算する。
【００３６】
具体的には、図３に示すように、目標操舵反力演算部６１は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きな絶対値となる目標操舵反力Ｔ１＊を演算する。
【００３７】
端当て反力演算部７４は、ステアリングホイール１１が操舵限界に近付く場合には、操舵角θｓが操舵限界を超えないように、ステアリング操作に抗する反力である端当て反力Ｔｅ＊を演算する。
【００３８】
加算器７０は、目標操舵反力Ｔ１＊と操舵トルクＴｈとの加算値である基本駆動トルクＴ１ｂ＊を出力する。
目標操舵角演算部６２は、減算器７５を通じて得られる基本駆動トルクＴ１ｂ＊から端当て反力Ｔｅ＊を減算した値である出力値Δに基づいて、ステアリングホイール１１の目標操舵角θ１＊を演算する。目標操舵角演算部６２は、減算器７５により演算された出力値Δに基づいて理想的な操舵角を定める理想モデルを有している。この理想モデルは、出力値Δに応じた理想的な転舵角に対応する操舵角（舵角）を予め実験などによりモデル化したものである。目標操舵角演算部６２は、出力値Δから理想モデルに基づいて、目標操舵角θ１＊（目標舵角）を演算する。
【００３９】
操舵角演算部６７は、回転角センサ３３により検出された反力モータ３１の回転角θｓ０に基づいて、ステアリングホイール１１の実際の操舵角θｓを演算する。
操舵角フィードバック制御部６３は、ステアリングホイール１１の実際の操舵角θｓを、目標操舵角θ１＊に追従させるべく、操舵角θｓのフィードバック制御を通じて、操舵角補正量Ｔ１ｃ＊を演算する。
【００４０】
加算器７１は、目標操舵反力Ｔ１＊に操舵角補正量Ｔ１ｃ＊を加算することにより、操舵反力指令値Ｔｓ＊を算出する。
電流指令値演算部６４は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に基づいて、反力モータ３１の駆動電流の目標値である電流指令値Ｉ１＊を演算する。なお、［特許請求の範囲］で記載する指令値演算部は、電流指令値演算部６４、ガード処理部６５、および電流制限値演算部７３を含んでいる。
【００４１】
ガード処理部６５には、電流指令値演算部６４により演算された電流指令値Ｉ１＊に加えて、電流制限値演算部７３により演算された電流制限値Ｉｌｉｍが入力される。ガード処理部６５は、電流指令値Ｉ１＊の絶対値を電流制限値Ｉｌｉｍに制限した電流指令値Ｉ１ａ＊を演算する。電流制限値Ｉｌｉｍは、反力モータ３１が過熱することを抑制するために、反力モータ３１に供給する電流の上限値として定められている。具体的には、ガード処理部６５は、電流指令値Ｉ１＊が電流制限値Ｉｌｉｍよりも大きいか否かを判定する。そして、ガード処理部６５は、電流指令値Ｉ１＊が電流制限値Ｉｌｉｍよりも大きい場合、電流指令値Ｉ１＊の絶対値を電流制限値Ｉｌｉｍに制限して、電流指令値Ｉ１ａ＊を演算する。また、ガード処理部６５は、電流指令値Ｉ１＊が電流制限値Ｉｌｉｍ以下である場合、電流指令値Ｉ１＊の値を制限せず、電流指令値Ｉ１＊をそのまま電流指令値Ｉ１ａ＊として演算する。
【００４２】
モータ制御信号生成部６６は、反力モータ３１への給電経路に設けられた電流センサ６９を通じて、反力モータ３１に実際に供給される電流の値である実電流値Ｉ１を取得する。モータ制御信号生成部６６は、補正後の電流指令値Ｉ１ａ＊に実電流値Ｉ１を追従させる電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号Ｓｍ１を生成する。モータ制御信号生成部６６は、電流指令値Ｉ１ａ＊と実電流値Ｉ１との偏差を無くすように、反力モータ３１に対する給電を制御することにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔｓ＊に応じたトルクを発生させることができる。
【００４３】
駆動回路６８は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動回路である。駆動回路６８は、モータ制御信号Ｓｍ１に基づいて、自身を構成するスイッチング素子をオンオフすることにより、図示しないバッテリから供給される直流電力を３相交流電力に変換する。駆動回路６８は、当該３相交流電力を反力モータ３１に供給する。
【００４４】
微分器７２は、操舵角演算部６７により演算された操舵角θｓを微分することにより、操舵速度ωｓを演算する。
本実施形態では、操舵角θｓが操舵限界に達するのに先立って、ステアリングホイール１１に付与される操舵反力を高めるように端当て反力Ｔｅ＊が生成される。具体的には、端当て反力演算部７４は、目標操舵角演算部６２により演算された目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈに達する場合には、ステアリングホイール１１がさらに操舵限界側に操作されるのに抗する反力である端当て反力Ｔｅ＊を演算する。
【００４５】
図４に示すように、端当て反力演算部７４は、目標操舵角θ１＊に基づいて端当て反力Ｔｅ＊を演算する。端当て反力演算部７４は、目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈ以下の場合、端当て反力Ｔｅ＊の値を「０」とする（端当て反力Ｔｅ＊を生成しない）。端当て反力演算部７４は、目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈを超える場合、端当て反力Ｔｅ＊の値を「規制値Ｔ０」とする（端当て反力Ｔｅ＊を生成する）。なお、端当て反力Ｔｅ＊の最大値である規制値Ｔ０は、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが操舵角閾値θｓｔｈを超えることを抑制するのに十分な操舵反力の目標値、すなわち人の力ではそれ以上ステアリングホイール１１を操作できないほど大きい値に設定される。
【００４６】
電流制限値演算部７３は、微分器７２により演算された操舵速度ωｓに基づいて、電流制限値Ｉｌｉｍを演算する。
具体的には、図５に示すように、電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓが小さいほど小さな値の電流制限値Ｉｌｉｍを演算する。この場合、電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓが小さい状況では、電流制限値Ｉｌｉｍは絞られることとなる。なお、操舵速度ωｓが「０」のとき、電流制限値Ｉｌｉｍは、最小値である最小電流制限値Ｉ０である。
【００４７】
＜転舵制御部＞
図２に示すように、転舵制御部６０ｂは、ピニオン角演算部８１、ピニオン角フィードバック制御部８２、電流指令値演算部８３、モータ制御信号生成部８４、駆動回路８５、および電流センサ８６を有している。
【００４８】
ピニオン角演算部８１は、回転角センサ４３により検出された転舵モータ４１の回転角θｔ０に基づいて、ピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。なお、転舵モータ４１とピニオンシャフト４４とは減速機構４２を介して連動しているため、転舵モータ４１の回転角θｔ０とピニオン角θｐとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して、転舵モータ４１の回転角θｔ０からピニオン角θｐを求めることができる。なお、ピニオン角θｐは、転舵輪１７，１７の転舵角θｔとの間にも相関関係を有する値である。
【００４９】
ピニオン角フィードバック制御部８２は、ピニオン角θｐを、目標操舵角θ１＊（目標転舵角）に追従させるべく、ピニオン角θｐのフィードバック制御（たとえばＰＩＤ制御）を通じて、ピニオン角指令値Ｔ２＊を演算する。
【００５０】
電流指令値演算部８３は、ピニオン角指令値Ｔ２＊に基づいて、転舵モータ４１の駆動電流の目標値である電流指令値Ｉ２＊を演算する。
電流センサ８６は、転舵モータ４１への給電経路に設けられている。電流センサ８６は、転舵モータ４１に実際に供給される電流の値である実電流値Ｉ２を検出する。
【００５１】
モータ制御信号生成部８４は、電流センサ８６により検出される実電流値Ｉ２を取得する。モータ制御信号生成部８４は、電流指令値Ｉ２＊に実電流値Ｉ２を追従させる電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号Ｓｍ２を生成する。モータ制御信号生成部８４は、電流指令値Ｉ２＊と実電流値Ｉ２との偏差を無くすように、転舵モータ４１に対する給電を制御することにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔ２＊に応じたトルクを発生させることができる。
【００５２】
駆動回路８５は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動回路である。駆動回路８５は、モータ制御信号Ｓｍ２に基づいて、自身を構成するスイッチング素子をオンオフすることにより、図２に示したバッテリから供給される直流電力を３相交流電力に変換する。駆動回路８５は、当該３相交流電力を転舵モータ４１に供給する。
【００５３】
＜クラッチの断接の切り替えの判定方法＞
操舵制御装置６０は、操舵装置１がステアバイワイヤとして機能している場合、あるいは電動パワーステアリング装置として機能している場合、図６のフローチャートに示される判定手順に従ってクラッチ２０の断接を切り替え、操舵装置１の制御状態をステアバイワイヤと電動パワーステアリング装置との間で切り替える。
【００５４】
図６に示すように、操舵制御装置６０は操舵反力を発生させる（ステップＳ１）。具体的には、操舵制御装置６０は、目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈに達するまでは、運転者に適度な手応え感を与えるための操舵反力を発生させ、目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈに達する場合には、ステアリングホイール１１がさらに操舵限界側に操作されるのに抗する反力を発生させる。目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈに達する場合、端当て反力演算部７４により端当て反力Ｔｅ＊が生成されることにより操舵反力が高められ、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが操舵限界を超えることを抑制している。
【００５５】
操舵制御装置６０は、操舵角θｓが操舵角閾値θｓｔｈを超えるか、あるいは転舵角θｔが転舵角閾値θｔｔｈを超えるか、あるいは操舵装置１の消費電流が電流閾値Ｉｔｈを超えるか否かを判定する（ステップＳ２）。すなわち、ステップＳ２により、クラッチ２０の接続条件を満たすか否かが判定される。なお、操舵制御装置６０は、たとえばピニオン角θｐに基づいて転舵角θｔを演算して、この判定に用いている。
【００５６】
操舵制御装置６０は、操舵角θｓが操舵角閾値θｓｔｈを超える場合、あるいは転舵角θｔが転舵角閾値θｔｔｈを超える場合、あるいは操舵装置１の消費電流が電流閾値Ｉｔｈを超える場合、すなわちクラッチ２０の接続条件を満たす場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、クラッチ２０にクラッチ接続指令を出力する（ステップＳ３）。操舵制御装置６０は、クラッチ２０にクラッチ接続指令を出力することにより、クラッチ２０を接続状態へ移行開始させるか、既に接続状態にある場合は接続状態のまま維持し、操舵装置１を電動パワーステアリング装置として機能させる。
【００５７】
一方、操舵制御装置６０は、操舵角θｓが操舵角閾値θｓｔｈ以下、かつ転舵角θｔが転舵角閾値θｔｔｈ以下、かつ操舵装置１の消費電流が電流閾値Ｉｔｈ以下の場合、すなわちクラッチ２０の接続条件を満たさない場合（ステップＳ２のＮＯ）、クラッチ２０にクラッチ切断指令を出力する（ステップＳ４）。操舵制御装置６０は、クラッチ２０にクラッチ切断指令を出力することにより、クラッチ２０を切断状態へと移行あるいは切断状態のまま維持し、操舵装置１をステアバイワイヤとして機能させる。
【００５８】
以上の判定手順によりクラッチ２０の断接が切り替えられ、操舵装置１の制御状態がステアバイワイヤと電動パワーステアリング装置との間で切り替えられる。
＜本実施形態の作用および効果＞
本実施形態の作用および効果を説明する。
【００５９】
（１）目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈに達した場合、端当て反力Ｔｅ＊が生成されることにより、ステアリングホイール１１がさらに操舵限界側に操作されるのに抗する力が発生する（図６のステップＳ１）。
【００６０】
この点、ステアリングホイール１１が操舵限界に近付く場合、ステアリングホイール１１の操舵速度ωｓが大きいほど、ステアリングホイール１１が操舵限界を超えないようにするのに必要な反力は大きくなる。一方、ステアリングホイール１１が操舵限界に近付く場合であっても、ステアリングホイール１１の操舵速度ωｓが小さい場合には、ステアリングホイール１１が操舵限界を超えないようにするのに必要な反力は小さくてすむ。このため、ステアリングホイール１１の操舵速度ωｓが小さい場合には、反力モータ３１において過大に電流を流すことにより操舵反力として大きな反力を発生させる必要はない。
【００６１】
本実施形態では、電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓが小さい状況では、電流制限値Ｉｌｉｍを絞る。したがって、ステアリングホイール１１の操舵速度ωｓが小さい状況では、ステアリングホイール１１の操舵速度ωｓが大きい状況で必要となる大きな反力を発生できるように電流制限値を高い状態で一定に保つ場合と比較して、反力モータ３１の消費電力を低減することができる。このため、反力モータ３１の過熱保護の観点で有利になる。
【００６２】
（２）ステアリングホイールの操舵の速度に関わって変化する状態量としてステアリングホイールの操舵速度ωｓを用いることにより、電流制限値Ｉｌｉｍを絞るべき状況にあるのか、電流制限値Ｉｌｉｍを高くするべき状況にあるのかを適切に把握できる。
【００６３】
（３）転舵角θｔが転舵角閾値θｔｔｈを超える、あるいは操舵角θｓが操舵角閾値θｓｔｈを超える、あるいは操舵装置１の消費電流が電流閾値Ｉｔｈを超える場合、ステアリングホイール１１の操舵角θｓが操舵限界に達することを抑制するために大きな操舵反力を付与するだけでは、端当てに適切に対応できない状況であるため、クラッチ２０を接続する。これにより、ステアリングホイール１１と転舵輪１７，１７との間の動力の伝達が接続されるため、転舵輪１７，１７が転舵角閾値θｔｔｈに到達することにより、ステアリングホイール１１の回転が規制される。これにより、操舵装置１がステアバイワイヤとして機能させることが終了され、操舵装置１を電動パワーステアリング装置あるいはマニュアルステアリング装置として機能させる。
【００６４】
なお、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。
・端当て反力演算部７４において端当て反力Ｔｅ＊を生成することにより、操舵反力を大きくしたが、これに限らない。たとえば、目標操舵反力演算部６１により演算される目標操舵反力Ｔ１＊にゲインを乗算することにより、操舵反力を大きくしてもよい。
【００６５】
・端当て反力演算部７４において、目標操舵角θ１＊が大きくなるのに伴って、徐々に大きな値の端当て反力Ｔｅ＊を演算してもよい。
・端当て反力演算部７４は、目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈに達した場合、端当て反力Ｔｅ＊を演算したが、これに限らない。たとえば、端当て反力演算部７４は、回転角センサ３３により検出された回転角θｓ０が閾値に達した場合、端当て反力Ｔｅ＊を演算するようにしてもよいし、回転角センサ４３により検出された回転角θｔ０が閾値に達した場合、端当て反力Ｔｅ＊を演算するようにしてもよい。また、端当て反力演算部７４は、操舵角θｓが操舵角閾値θｓｔｈに達した場合、端当て反力Ｔｅ＊を演算するようにしてもよいし、ピニオン角θｐが閾値に達した場合、端当て反力Ｔｅ＊を演算するようにしてもよい。また、端当て反力演算部７４は、転舵輪１７，１７の転舵角θｔが転舵角閾値θｔｔｈに達した場合、端当て反力Ｔｅ＊を演算するようにしてもよい。
【００６６】
・図６のステップＳ２では、転舵角θｔが転舵角閾値θｔｔｈを超えるか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、転舵角θｔと関係する値であるピニオン角θｐが転舵角閾値θｔｔｈと関係する値であるピニオン角閾値を超えるか否かに基づいて判定してもよい。
【００６７】
・電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓが小さいほど小さな値の電流制限値Ｉｌｉｍを演算したが、これに限らない。たとえば、電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓが小さくなるのに対して、二次関数的に小さくなる電流制限値Ｉｌｉｍを演算してもよいし、指数関数的に小さくなる電流制限値Ｉｌｉｍを演算してもよいし、電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓが小さくなるのに伴って、ステップ状に小さくなる電流制限値Ｉｌｉｍを演算してもよい。すなわち、操舵速度ωｓが小さい場合は操舵速度ωｓが大きい場合と比べて、電流制限値Ｉｌｉｍを小さくすればよい。
【００６８】
・電流制限値演算部７３は、操舵速度ωｓに基づいて電流制限値Ｉｌｉｍを演算したが、これに限らない。たとえば、電流制限値演算部７３は、トルクセンサ３４により検出される操舵トルクＴｈの微分値であるトルク微分値や操舵トルクＴｈの積分値であるトルク積分値に基づいて、電流制限値Ｉｌｉｍを演算してもよい。
【００６９】
・操舵角閾値θｓｔｈは転舵角閾値θｔｔｈよりも大きく設定されたが、端当て反力Ｔｅ＊を操舵角閾値θｓｔｈに基づいて発生させるのであれば、転舵角閾値θｔｔｈは操舵角閾値θｓｔｈよりも大きく設定されてもよい。
【００７０】
・操舵装置１において、操舵角θｓと転舵角θｔとの比である舵角比を可変にする舵角比可変処理が行われる場合、操舵限界と転舵限界との対応関係が変化する。この場合、転舵角閾値θｔｔｈは、舵角比を考慮した分だけ操舵角閾値θｓｔｈよりも大きくなることや小さくなることがある。また、端当て反力演算部７４は、舵角比を考慮した目標操舵角θ１＊が転舵角閾値θｔｔｈに達したとき、端当て反力Ｔｅ＊を生成する。
【００７１】
・ピニオン角演算部８１は、回転角センサ４３により検出された回転角θｔ０に基づいて、ピニオンシャフト１３の実際の回転角であるピニオン角を演算してもよい。この場合、目標操舵角θ１＊は、ピニオンシャフト１３のピニオン角の目標値となる。
【００７２】
・転舵モータ４１の回転力を、第２ラックアンドピニオン機構４５を介して転舵シャフト１５に伝達したが、これに限らない。すなわち、転舵モータ４１の回転力を転舵シャフト１５に伝達できるのであれば、どのようなものであってもよい。たとえば、転舵シャフト１５と同軸上に転舵モータ４１を配置してもよいし、転舵シャフト１５に対して平行に転舵モータ４１を配置するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…操舵装置、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１５…転舵シャフト、１７…転舵輪、２０…クラッチ、３０…反力ユニット、３１…反力モータ、３３…回転角センサ、３４…トルクセンサ、４０…転舵ユニット、４１…転舵モータ、４３…回転角センサ、４４…ピニオンシャフト、４６…車速センサ、５０…ワイヤーハーネス装置、６０…操舵制御装置、６０ａ…反力制御部、６０ｂ…転舵制御部、６１…目標操舵反力演算部、６２…目標操舵角演算部、６３…操舵角フィードバック制御部、６４…電流指令値演算部、６５…ガード処理部、６６…モータ制御信号生成部、６７…操舵角演算部、６８…駆動回路、６９…電流センサ、７０，７１…加算器、７２…微分器、７３…電流制限値演算部、７４…端当て反力演算部、７５…減算器、８１…ピニオン角演算部、８２…ピニオン角フィードバック制御部、８３…電流指令値演算部、８４…モータ制御信号生成部、８５…駆動回路、８６…電流センサ、Ｖ…車速、θｐ…ピニオン角、θｓ…操舵角、θｔ…転舵角、θｓ０，θｔ０…回転角、θｔｔｈ…転舵角閾値、θｓｔｈ…操舵角閾値、θ１＊…目標操舵角、ωｓ…操舵速度、Ｉ０…最小電流制限値、Ｉ１，Ｉ２…実電流値、Ｉ１＊，Ｉ２＊，Ｉ１ａ＊…電流指令値、Ｉｌｉｍ…電流制限値、Ｉｔｈ…電流閾値、Ｓｍ１，Ｓｍ２…モータ制御信号、Ｔｈ…操舵トルク、Ｔ１＊…目標操舵反力、Ｔ２＊…ピニオン角指令値、Ｔｂ＊…基本目標操舵反力、Ｔｅ＊…端当て反力、Ｔｓ＊…操舵反力指令値、Ｔ１ｂ＊…基本駆動トルク、Ｔ１ｃ＊…操舵角補正量。
【図１】
2019116201.tif 000003
【図２】
2019116201.tif 000004
【図３】
2019116201.tif 000005
【図４】
2019116201.tif 000006
【図５】
2019116201.tif 000007
【図６】
2019116201.tif 000008