(57)【要約】【課題】操舵部と転舵部とをクラッチにより連結させ、操舵角と転舵角との中点がずれた状態で目標転舵角に転舵角をフィードバック制御しても安定して制御を実施できる操舵制御装置を提供すること。【解決手段】操舵部と転舵部とがクラッチにより機械的に連結されている状態で、操舵角θhに応じて設定され目標転舵角θp*と、転舵角θpとの偏差をなくすようにフィードバック制御を実施する操舵制御装置において、操舵部と転舵部とをクラッチにより機械的に連結させた場合、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態における目標転舵角θp*と転舵角θpとの偏差が、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれていない状態における目標転舵角θp*と転舵角θpとの偏差に近づくように、補正前の目標転舵角θp１*に、転舵角θpから操舵角θhを減算した差分Δθを加算することにより補正処理を実施する操舵制御装置。【選択図】図３
2019189103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連結される操舵部と、前記操舵部の操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部とがクラッチにより機械的に連結可能な構造を有す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であって、前記操舵部と前記転舵部とが前記クラッチにより機械的に連結されている状態で、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて設定される、前記転舵輪の操作量を示す転舵角の目標値である目標転舵角と前記転舵角との偏差をなくすようにフィードバック制御を実施する操舵制御装置において、
前記操舵部と前記転舵部とを前記クラッチにより機械的に連結させた場合、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれた状態における前記偏差が、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれていない状態における前記偏差に近づくように、前記操舵角、前記転舵角及び前記目標転舵角のいずれか１つ、または前記操舵角及び前記目標転舵角のいずれか一方と前記転舵角とを補正する補正処理を実施する
操舵制御装置。
【請求項２】
前記補正処理において、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれた状態における前記偏差を、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれていない状態における前記偏差に徐々に近づけるように、前記操舵角、前記転舵角及び前記目標転舵角のいずれか１つ、または前記操舵角及び前記目標転舵角のいずれか一方と前記転舵角とを補正する
請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記補正処理で前記目標転舵角を補正する場合において、前記転舵角として前記ステアリングホイールと一体回転する回転軸の回転角を採用するとき、前記目標転舵角は、前記転舵角から前記操舵角を減算した差分を加算することにより補正される
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】
前記補正処理で前記操舵角を補正する場合において、前記転舵角として前記ステアリングホイールと一体回転する回転軸の回転角を採用するとき、前記操舵角は、前記転舵角に一致するように補正される
請求項１または請求項２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、ステアリングホイールに連結される操舵部と、操舵部の操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部とがクラッチにより連結可能な構造を有す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が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１の操舵制御装置は、操舵装置に異常が発生した場合、操舵部と転舵部とをクラッチにより連結された状態とすることで、ステアリングホイールの操作に応じて転舵輪の転舵を継続させる。
【０００４】
特許文献２に記載の操舵制御装置は、転舵輪の操作量を示す転舵角を当該転舵角の目標値である目標転舵角に一致させるフィードバック制御を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４−０４９９３６号公報
【特許文献２】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、特許文献１に記載の操舵制御装置では、操舵装置に異常が発生した場合、ステアリングホイールと転舵輪との中立位置がずれた状態で操舵部と転舵部とが連結されることがある。この場合、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の操作量を示す転舵角との中点がずれた状態となる。したがって、特許文献２に記載される操舵制御装置では、操舵角と転舵角との中点がずれた状態で上記フィードバック制御が実施されることとなる。
【０００７】
本願の発明者によれば、こうしたフィードバック制御が実施されると、上記フィードバック制御が安定しないことを見出した。
本発明の目的は、操舵部と転舵部とをクラッチにより連結させ、操舵角と転舵角との中点がずれた状態で目標転舵角に転舵角をフィードバック制御しても安定して制御を実施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】
上記目的を達成する操舵制御装置は、ステアリングホイールに連結される操舵部と、前記操舵部の操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部とがクラッチにより機械的に連結可能な構造を有す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であって、前記操舵部と前記転舵部とが前記クラッチにより機械的に連結されている状態で、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて設定される、前記転舵輪の操作量を示す転舵角の目標値である目標転舵角と前記転舵角との偏差をなくすようにフィードバック制御を実施する操舵制御装置を前提としている。前記操舵部と前記転舵部とを前記クラッチにより機械的に連結させた場合、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれた状態における前記偏差が、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれていない状態における前記偏差に近づくように、前記操舵角、前記転舵角及び前記目標転舵角のいずれか１つ、または前記操舵角及び前記目標転舵角のいずれか一方と前記転舵角とを補正する補正処理を実施する。
【０００９】
この構成によれば、操舵部と転舵部とをクラッチにより機械的に連結させたときに、操舵角と転舵角との中点がずれている場合でも、補正処理を通じて上記中点がずれていないとする仮想的な状態でフィードバック制御が実施される。したがって、操舵部と転舵部とをクラッチにより連結させ、操舵角と転舵角との中点がずれた状態で目標転舵角と転舵角との偏差がなくなるようにフィードバック制御しても安定して制御を実施できる。
【００１０】
上記の操舵制御装置では、前記補正処理において、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれた状態における前記偏差を、前記操舵角と前記転舵角との中点がずれていない状態における前記偏差に徐々に近づけるように、前記操舵角、前記転舵角及び前記目標転舵角のいずれか１つ、または前記操舵角及び前記目標転舵角のいずれか一方と前記転舵角とを補正することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、偏差の急変を抑制することができるため、操舵部と転舵部とをクラッチにより機械的に連結させたときの操舵制御装置の制御の切り替わりによる運転者の操舵感を円滑に変化させることができる。
【００１２】
上記の操舵制御装置において、補正処理を通じて操舵角と転舵角との中点がずれていないとする仮想的な状態でフィードバック制御が実施される点を鑑みると、操舵角から転舵角を減算した差分を転舵角に加算することで補正処理を実施する、すなわち操舵角に転舵角を合わせるように補正することも考えられる。しかし、操舵角に合わせて転舵角を補正すると、操舵制御装置では、例えば、車両が直進しているときに転舵角が「０」でない状態で制御を実施することになる。すなわち、車両の進行方向と転舵角の角度が一致していない。そのため、車両の挙動を制御に反映させることが好ましいと考えれば、車両が直進しているときには、転舵角が「０」であることが好適であり、車両が直進していないときには、車両の進行方向に一致する転舵角であることが好適である。
【００１３】
その点を鑑みて、前記補正処理で前記目標転舵角を補正する場合において、前記転舵角として前記ステアリングホイールと一体回転する回転軸の回転角を採用するとき、前記目標転舵角は、前記転舵角から前記操舵角を減算した差分を加算することにより補正されることが好ましい。
【００１４】
また、前記補正処理で前記操舵角を補正する場合において、前記転舵角として前記ステアリングホイールと一体回転する回転軸の回転角を採用するとき、前記操舵角は、前記転舵角に一致するように補正されることが好ましい。
【００１５】
これらの構成によれば、車両の挙動を好適に制御に反映させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、操舵部と転舵部とをクラッチにより連結させ、操舵角と転舵角との中点がずれた状態で目標転舵角に転舵角をフィードバック制御しても安定して制御を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ステアバイワイヤ式の操舵装置の概略構成図。
【図２】操舵制御装置の第１の実施形態のブロック図。
【図３】第１の実施形態の目標転舵角演算部のブロック図。
【図４】第１の実施形態における車両モデルのブロック図。
【図５】操舵制御装置の第２の実施形態における目標転舵角演算部のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
以下、操舵制御装置の第１の実施形態を説明する。
図１に示すように、操舵制御装置１は、ステアリングホイール１１に連結される操舵部３と、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とがクラッチ６０により機械的に連結可能な構造を有するステアバイワイヤ式の操舵装置２を制御対象としている。
【００１９】
操舵部３は、ステアリングホイール１１が一体回転可能に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に操舵反力を付与する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のハウジング２２と、車体に固定された第２のハウジング２３と、第２のハウジング２３に固定されるとともに第１のハウジング２２及び第２のハウジング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スイッチを含む各種スイッチ２６と、車体に固定された車載電源２７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、各種スイッチ２６と車載電源２７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の回転を許容する。
【００２１】
転舵部５は、第１のピニオンシャフト３１と、第１のピニオンシャフト３１に連結された転舵シャフト３２と、転舵シャフト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のピニオンシャフト３１と転舵シャフト３２とは、所定の交差角をもって配置されている。第１のピニオンシャフト３１に設けられた第１のピニオン歯３１ａと転舵シャフト３２の第１のラック歯３２ａとが噛み合うことによって第１のラックアンドピニオン機構３４が構成されている。転舵シャフト３２は、第１のラックアンドピニオン機構３４によって、その軸方向一端側が往復動可能に支持されている。転舵シャフト３２の両端には、ボールジョイント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は、第２のピニオンシャフト４２と、第２のピニオンシャフト４２を介して転舵シャフト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とを備えている。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のピニオンシャフト４２に伝達する転舵側減速機４４とを備えている。第２のピニオンシャフト４２と転舵シャフト３２とは、所定の交差角をもって配置されている。第２のピニオンシャフト４２に設けられた第２のピニオン歯４２ａと転舵シャフト３２に設けられた第２のラック歯３２ｂとが噛み合うことによって第２のラックアンドピニオン機構４５が構成されている。転舵シャフト３２は、第２のラックアンドピニオン機構４５によって、その軸方向他端側が往復動可能に支持されている。
【００２３】
クラッチ６０は、ステアリングシャフト１２と第１のピニオンシャフト３１を連結する中間シャフト１６に設けられている。クラッチ６０は、中間シャフト１６におけるステアリングシャフト１２側の入力シャフト１６ａ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、中間シャフト１６における第１のピニオンシャフト３１側の出力シャフト１６ｂを介して第１のピニオンシャフト３１に連結されている。クラッチ６０には、例えば、励磁コイルへの通電によって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ている。クラッチ６０は、励磁コイルに通電されるとき、入力シャフト１６ａと出力シャフト１６ｂとを機械的に分離させた状態、すなわち操舵部３と転舵部５とをクラッチ６０により機械的に連結させない切断状態となる。また、クラッチ６０は、励磁コイルに通電されていないとき、入力シャフト１６ａと出力シャフト１６ｂとを機械的に連結させた状態、すなわち操舵部３と転舵部５とをクラッチ６０により連結させる接続状態となる。また、クラッチ６０は、基本的に切断状態に維持されている一方で、車両のイグニッションスイッチがオフ状態となったとき、あるいは操舵側モータ１４が過熱状態となる等の操舵装置２に異常が生じたときに接続状態に変更される。
【００２４】
また、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、ステアリングシャフト１２に付与された操舵トルクＴｒｑ１を検出する第１のトルクセンサ５２、及び第１のピニオンシャフト３１に付与された操舵トルクＴｒｑ２を検出する第２のトルクセンサ５５が接続されている。第１のトルクセンサ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、操舵側モータ１４の回転角θsを検出する操舵側回転角センサ５３、及び転舵側モータ４３の回転角θtを検出する転舵側回転角センサ５４が接続されている。そして、操舵制御装置１は、クラッチ６０が切断状態であるとき、車速ＳＰＤ、操舵トルクＴｒｑ１及び回転角θs，θt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。なお、操舵制御装置１は、クラッチ６０が接続状態であるとき、車速ＳＰＤ、操舵トルクＴｒｑ２及び回転角θs，θtの各種状態量に基づいて転舵側モータ４３の作動を制御する。
【００２５】
操舵制御装置１は、基本的にクラッチ６０を切断状態に維持している。操舵制御装置１は、クラッチ６０が切断状態である場合、操舵側モータ１４及び転舵側モータ４３の作動を制御するステアバイワイヤモードとなる。一方で、操舵制御装置１は、操舵装置２に何かしらの異常が発生したとき、車載電源２７からクラッチ６０の励磁コイルに通電させることでクラッチ６０を接続状態とする。操舵制御装置１は、クラッチ６０が接続状態である場合、操舵側モータ１４の作動を停止させ、転舵側モータ４３の作動を制御する電動パワーステアリングモード（以下、「ＥＰＳモード」という。）となる。
【００２６】
操舵制御装置１の電気的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１４の作動を制御する操舵側制御部７０と、転舵側モータ４３の作動を制御する転舵側制御部８０とを備えている。操舵制御装置１は、所定の演算周期ごとに、以下に説明する各制御ブロックに示される演算処理を実行し、操舵側モータ１４及び転舵側モータ４３の動作を制御する。
【００２７】
操舵側制御部７０は、目標操舵反力演算部７１、目標操舵角演算部７２、操舵側フィードバック制御部７３、操舵側通電制御部７４、及び操舵角演算部７５を有している。
操舵角演算部７５には、回転角θsが入力される。操舵角演算部７５は、入力される回転角θsを、例えばステアリングホイール１１の中立位置から操舵側モータ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７５は、この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を乗算することで操舵角θhを演算する。なお、ステアリングホイール１１の中立位置とは、後述する舵角比可変設定部８９による制御を実施せず、且つ第１のピニオン歯３１ａと第１のラック歯３２ａとの噛み合い部分に生じた摩耗等がない状態でクラッチ６０を接続状態とし、ボールジョイント３５がラックハウジング３３に突き当たるまでステアリングホイール１１を左に操舵したときのステアリングホイール１１の回転量と、ボールジョイント３５がラックハウジング３３に突き当たるまでステアリングホイール１１を右に操舵したときのステアリングホイール１１の回転量とが同じになる位置のことである。また、ステアリングホイール１１の中立位置に対応する操舵角θhは、操舵角θhの中点である。
【００２８】
目標操舵反力演算部７１は、操舵トルクＴｒｑ１に基づいて目標操舵反力Ｔa*を演算する。目標操舵反力Ｔa*は、ステアリングシャフト１２を介してステアリングホイール１１に付与する操舵反力の目標値である。目標操舵反力演算部７１は、入力される操舵トルクＴｒｑ１の絶対値が大きいほど、大きな絶対値を有する目標操舵反力Ｔa*を演算する。目標操舵反力Ｔa*は、加算器７６に出力される。加算器７６では、目標操舵反力Ｔa*に操舵トルクＴｒｑ１が加算されることで入力トルクＴｒｑ１*が演算される。なお、入力トルクＴｒｑ１*は、操舵装置２に入力されるトルクの合計を示している。
【００２９】
目標操舵角演算部７２は、入力トルクＴｒｑ１*、車速ＳＰＤ、及び操舵角θhに基づき操舵角θhの目標値である目標操舵角θh*を演算する。目標操舵角演算部７２は、入力トルクＴｒｑ１*に基づいて理想的な操舵角θhを定める理想モデルを有している。この理想モデルは、クラッチ６０を接続状態とすることでステアリングホイール１１と転舵輪４との間が機械的に連結された操舵装置２を前提として、入力トルクＴｒｑ１*に応じた理想的な転舵輪の切れ角に対応する操舵角θhを予め実験等によりモデル化したものである。
【００３０】
操舵側フィードバック制御部７３は、目標操舵角θh*と操舵角θhとの偏差をなくすようにフィードバック制御を実施することで操舵角補正トルクＴ１*を演算する。操舵角補正トルクＴ１*は、加算器７７に出力される。加算器７７では、操舵角補正トルクＴ１*に目標操舵反力Ｔa*を加算することで操舵反力指令値Ｔs*を演算する。
【００３１】
操舵側通電制御部７４は、操舵反力指令値Ｔs*に応じて電力を操舵側モータ１４に供給する。操舵側通電制御部７４は、操舵反力指令値Ｔs*に基づき操舵側モータ１４に給電する電流の電流指令値を演算する。また、操舵側通電制御部７４は、操舵側モータ１４への給電経路に設けられた電流センサ７８を通じて、操舵側モータ１４に給電される電流の電流値Ｉ１を検出する。操舵側通電制御部７４は、電流指令値に電流値Ｉ１を一致させるようにフィードバック制御を実施する。これにより、操舵側モータ１４は、操舵反力指令値Ｔs*に応じたトルクを発生させ、ステアリングホイール１１を介して運転者に路面反力に応じた操舵反力を与えることができる。
【００３２】
転舵側制御部８０は、目標転舵力演算部８１、目標転舵角演算部８２、転舵側フィードバック制御部８３、転舵側通電制御部８４、転舵角演算部８５、舵角比可変設定部８９、及び切り替え部９０を有している。
【００３３】
転舵角演算部８５には、回転角θtが入力される。転舵角演算部８５は、入力される回転角θtを、例えば転舵輪４が中立位置に位置している状態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、転舵角演算部８５は、この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、及び第１及び第２の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を乗算して転舵角θpを演算する。すなわち、転舵角θpは、クラッチ６０が接続状態であると仮定した場合に、ステアリングホイール１１と一体回転する回転軸としての第１のピニオンシャフト３１の回転角である。また、第１のピニオンシャフト３１の回転に応じて転舵輪４の操作量が変化するため、転舵角θpは、転舵輪４の操作量を示す回転角である。なお、クラッチ６０が接続状態であるときに車両が直進している場合の転舵輪４の位置が転舵輪４の中立位置である。また、転舵輪４の中立位置に対応する転舵角θpは、転舵角θpの中点である。さらに、クラッチ６０が接続状態であり、車両が直進している場合、転舵輪４が中立位置であるときにステアリングホイール１１が中立位置となる。すなわち、操舵角θhが中点であるときに転舵角θpが中点となる。
【００３４】
目標転舵力演算部８１は、操舵トルクＴｒｑ２に基づいて目標転舵力Ｔb*を演算する。目標転舵力Ｔb*は、転舵輪４を転舵させるために転舵シャフト３２に付与される転舵力の目標値である。目標転舵力演算部８１は、入力される操舵トルクＴｒｑ２の絶対値が大きいほど、大きな絶対値を有する目標転舵力Ｔb*を演算する。目標転舵力Ｔb*は、加算器８６に出力される。加算器８６では、目標転舵力Ｔb*に操舵トルクＴｒｑ２が加算されることで入力トルクＴｒｑ２*が演算される。なお、入力トルクＴｒｑ２*は、操舵装置２に入力されるトルクの合計を示している。
【００３５】
目標転舵角演算部８２は、入力トルクＴｒｑ２*、車速ＳＰＤ、操舵角θh、及び転舵角θpに基づき転舵角θpの目標値である目標転舵角θp*を演算する。目標転舵角演算部８２は、入力トルクＴｒｑ２*に基づいて理想的な転舵角θpを定める理想モデルを有している。この理想モデルは、操舵角θhの中点と転舵角θpの中点とが一致する前提のもとでクラッチ６０が接続状態とすることでステアリングホイール１１と転舵輪４との間が機械的に連結された操舵装置２を前提として、入力トルクＴｒｑ２*に応じた理想的な転舵輪４の切れ角に対応する転舵角θpを予め実験等によりモデル化したものである。
【００３６】
舵角比可変設定部８９は、車速ＳＰＤに応じて操舵角θhに対する転舵角θpの比である舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて転舵角θpの目標値である目標転舵角θa*を演算する。舵角比可変設定部８９は、車速ＳＰＤが速くなるほど操舵角θhに対する転舵角θpがより小さくなるように目標転舵角θa*を演算する。舵角比可変設定部８９は、車速ＳＰＤに応じて設定される舵角比を実現するために、目標操舵角θh*に対する補正角度θaを演算し、この補正角度θaを目標操舵角θh*に加算することにより舵角比に応じた目標転舵角θa*を演算する。
【００３７】
切り替え部９０は、舵角比可変設定部８９により演算される目標転舵角θa*及び目標転舵角演算部８２により演算される目標転舵角θp*のいずれか一方を選択して出力する。例えば、切り替え部９０は、操舵制御装置１がステアバイワイヤモードである場合、目標転舵角θa*を出力する。また、切り替え部９０は、操舵制御装置１がＥＰＳモードである場合、目標転舵角θp*を出力する。
【００３８】
転舵側フィードバック制御部８３は、目標転舵角θa*と転舵角θpとの偏差Δθp１または目標転舵角θp*と転舵角θpとの偏差Δθp１をなくすようにフィードバック制御を実施することで転舵角補正トルクＴ２*を演算する。転舵角補正トルクＴ２*は、加算器８７に出力される。加算器８７では、転舵角補正トルクＴ２*に目標転舵力Ｔb*を加算することで転舵力指令値Ｔt*を演算する。
【００３９】
転舵側通電制御部８４は、転舵力指令値Ｔt*に応じて電力を転舵側モータ４３に供給する。転舵側通電制御部８４は、転舵力指令値Ｔt*に基づき転舵側モータ４３に給電する電流の電流指令値を演算する。また、転舵側通電制御部８４は、転舵側モータ４３への給電経路に設けられた電流センサ８８を通じて、転舵側モータ４３に給電される電流の電流値Ｉ２を検出する。転舵側通電制御部８４は、電流指令値に電流値Ｉ２を一致させるようにフィードバック制御を実施する。これにより、転舵側モータ４３は、転舵力指令値Ｔt*に応じた転舵力を発生し、転舵輪４を転舵させることができる。
【００４０】
次に、目標操舵角演算部７２及び目標転舵角演算部８２について詳細に説明する。
目標操舵角演算部７２は、入力トルクＴｒｑ１*から理想モデルに基づいて目標操舵角θh*を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての入力トルクＴｒｑ１*が、次式（Ａ）で表されることを利用したモデルである。
【００４１】
Ｔｒｑ１*＝Ｊθh*′′＋Ｃθh*′＋Ｋθh*…（Ａ）
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１及びステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト３２のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１及びステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。
【００４２】
式（Ａ）から分かるように、入力トルクＴｒｑ１*は、目標操舵角θh*の二階時間微分値θh*′′に慣性モーメントＪを乗じた値、目標操舵角θh*の一階時間微分値θh*′に粘性係数Ｃを乗じた値、及び目標操舵角θh*にばね係数Ｋを乗じた値を加算することによって得られる。目標操舵角演算部７２は、式（Ａ）に基づく理想モデルに従って目標操舵角θh*を演算する。
【００４３】
図３に示すように、式（Ａ）に基づく理想モデルは、ステアリングモデル９１、及び車両モデル９２に分けられる。
ステアリングモデル９１は、ステアリングシャフト１２及び操舵側モータ１４など、操舵装置２の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル９１は、減算器９１ａ、慣性モデル９１ｂ、第１の積分器９１ｃ、第２の積分器９１ｄ及び粘性モデル９１ｅを有している。
【００４４】
減算器９１ａは、入力トルクＴｒｑ１*から後述する粘性成分Ｔvi*及びばね成分Ｔsp*をそれぞれ減算し、その結果を慣性モデル９１ｂに出力する。
慣性モデル９１ｂは、式（Ａ）の慣性項Ｊθh*′′を演算する慣性制御演算部として機能する。慣性モデル９１ｂは、減算器９１ａにより算出される最終的な入力トルクＴｒｑ１*に慣性モーメントＪの逆数を乗ずることにより、操舵角加速度α*を演算する。
【００４５】
第１の積分器９１ｃは、慣性モデル９１ｂにより算出される操舵角加速度α*を積分することにより、操舵角速度ω*を演算する。第２の積分器９１ｄは、第１の積分器９１ｃにより算出される操舵角速度ω*をさらに積分することにより、目標操舵角θh*を演算する。目標操舵角θh*は、ステアリングモデル９１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。
【００４６】
粘性モデル９１ｅは、式（Ａ）の粘性項Ｃθh*′を演算する粘性制御演算部として機能する。粘性モデル９１ｅは、第１の積分器９１ｃにより算出される操舵角速度ω*に粘性係数Ｃを乗ずることにより、入力トルクＴｒｑ１*の粘性成分Ｔvi*（＝Ｃθh*′）を演算する。
【００４７】
車両モデル９２は、操舵装置２が搭載される車両の特性に応じてチューニングされる。操舵特性に影響を与える車両側の特性は、たとえばサスペンション及びホイールアライメントの仕様、及び転舵輪４のグリップ力（摩擦力）などにより決まる。車両モデル９２は、式（Ａ）のばね項Ｋθh*を演算するばね特性制御演算部として機能する。車両モデル９２は、第２の積分器９１ｄにより算出される目標操舵角θh*にばね係数Ｋを乗ずることにより、入力トルクＴｒｑ１*のばね成分Ｔsp*（＝Ｋθh*）を演算する。
【００４８】
このように構成した目標操舵角演算部７２によれば、ステアバイワイヤモードにおいて、目標転舵角θa*は、入力トルクＴｒｑ１*からステアリングモデル９１及び車両モデル９２に基づき演算される目標操舵角θh*が使用されて演算される。そして、目標転舵角θa*と転舵角θpとの偏差が無くなるようにフィードバック制御される。このため、入力トルクＴｒｑ１*に応じた転舵輪４の転舵動作もステアリングモデル９１及び車両モデル９２により定まる。すなわち、車両の操舵感がステアリングモデル９１及び車両モデル９２により決まる。したがって、ステアリングモデル９１及び車両モデル９２を調整することにより所望の操舵感を実現することが可能となる。
【００４９】
次に、車両モデル９２について説明する。
図４に示すように、車両モデル９２は、仮想ラックエンド軸力演算部９４、理想軸力演算部９５、推定軸力演算部９６、軸力配分演算部９７、及び換算部９８を有している。
【００５０】
仮想ラックエンド軸力演算部９４は、目標操舵角θh*に基づきステアリングホイール１１の操作範囲を仮想的に制限するための仮想ラックエンド軸力Ｆendを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆendは、操舵側モータ１４に発生させる操舵反力を急激に増大させる観点に基づき演算される。仮想ラックエンド軸力演算部９４は、操舵制御装置１の図示しないメモリに格納された仮想ラックエンドマップを使用して仮想ラックエンド軸力Ｆendを演算する。仮想ラックエンドマップには、目標操舵角θh*に対する閾値が設定されている。仮想ラックエンド軸力Ｆendは、目標操舵角θh*が閾値に達した以降に発生するとともに目標操舵角θh*の増加に対して急激に増大する。なお、仮想ラックエンドマップにおける閾値は、ステアリングホイール１１を回転させ過ぎない、すなわちスパイラルケーブル２５を保護することを考慮して設定されている。
【００５１】
理想軸力演算部９５は、転舵輪４を通じて転舵シャフト３２に作用する軸力の理想値である理想軸力Ｆidを操舵角θhに基づき演算する。理想軸力演算部９５は、操舵制御装置１の図示しないメモリに格納された理想軸力マップを使用して理想軸力Ｆidを演算する。理想軸力演算部９５は、操舵角θhの絶対値が増大するほど、また車速ＳＰＤが遅いほど、より大きな絶対値を有する理想軸力Ｆidを演算する。
【００５２】
推定軸力演算部９６は、転舵側モータ４３の電流値Ｉ２に基づき転舵シャフト３２に作用する推定軸力Ｆerを演算する。ここで、転舵側モータ４３の電流値Ｉ２は、路面状態に応じた外乱が転舵輪４に作用することに起因して変化する。すなわち、転舵側モータ４３の電流値Ｉ２には、転舵輪４に作用する実際の路面反力が反映される。このため、転舵側モータ４３の電流値Ｉ２に基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。推定軸力Ｆerは、車速ＳＰＤに応じた係数であるゲインを転舵側モータ４３の電流値Ｉ２に乗算することにより演算される。
【００５３】
軸力配分演算部９７は、理想軸力Ｆid及び推定軸力Ｆerに対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより、入力トルクＴｒｑ１*に対するばね成分Ｔsp*の演算に使用される最終的な軸力Ｆspを演算する。分配比率は、車両挙動、路面状態、あるいは操舵状態が反映される各種状態量に応じて設定される。
【００５４】
換算部９８は、軸力配分演算部９７により演算される軸力Ｆspに仮想ラックエンド軸力Ｆendを加算した演算結果に基づき入力トルクＴｒｑ１*に対するばね成分Ｔsp*を演算する。軸力Ｆspに基づくばね成分Ｔsp*が入力トルクＴｒｑ１*に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。
【００５５】
図３及び図４に示すように、目標転舵角演算部８２は、基本的に目標操舵角演算部７２と同様の構成を有している。目標操舵角演算部７２との相違点としては、入力トルクＴｒｑ２*、車速ＳＰＤ、及び操舵角θhに基づきステアリングモデル９１及び車両モデル９２で演算される目標転舵角θp１*を補正する補正部９３が設けられている点、及び車両モデル９２の仮想ラックエンド軸力演算部９４に入力される値が補正部９３で補正される前の目標転舵角θp１*である点である。補正前の目標転舵角θp１*に基づいて仮想ラックエンド軸力演算部９４により演算される仮想ラックエンド軸力Ｆendは、前述したように仮想ラックエンドマップに基づいて演算される。仮想ラックエンド軸力Ｆendは、補正前の目標転舵角θp１*が、補正前の目標転舵角θp１*に対して設定された閾値に達した以降に発生するとともに補正前の目標転舵角θp１*の増加に対して急激に増大する。なお、仮想ラックエンドマップにおける閾値は、ステアリングホイール１１を回転させ過ぎない、すなわちスパイラルケーブル２５を保護することを考慮して設定されている。
【００５６】
ここで、操舵制御装置１がステアバイワイヤモードからＥＰＳモードに移行する状況を考える。操舵制御装置１は、ステアバイワイヤモードで制御を実施しているとき、舵角比可変設定部８９により車速ＳＰＤに応じて操舵角θhと転舵角θpとの舵角比を可変させ、目標操舵角θh*に補正角度θaを加算する処理を実施している。この状況において、運転者がステアリングホイール１１を操作している状態で操舵装置２に異常が発生した場合、操舵制御装置１はクラッチ６０を接続状態とすることでステアバイワイヤモードからＥＰＳモードに移行する。しかし、クラッチ６０が接続状態で運転者によりステアリングホイール１１の操作が継続されると、転舵輪４が中立位置であるときにステアリングホイール１１が中立位置ではない状態となることがある。すなわち、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態となることがある。
【００５７】
また、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態となるのは、舵角比可変設定部８９による操舵角θhと転舵角θpとの舵角比を可変させているときに限らない。例えば、第１のピニオンシャフト３１の第１のピニオン歯３１ａと転舵シャフト３２の第１のラック歯３２ａとの噛み合い部分に摩耗が生じている状態でクラッチ６０が接続状態となるとき、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態となることがある。
【００５８】
例えば、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態で、操舵制御装置１がＥＰＳモードで制御を実施すると、以下のようなことが起こる可能性がある。
車両が直進しているとき、転舵輪４が中立位置にあるため、転舵角θpは「０」となるが、操舵角θhは、その絶対値が「０」よりも大きくなる。そのため、車両が直進していても転舵角θpに対してずれている操舵角θhに基づいて車両モデル９２の理想軸力Ｆid（反力）が演算されることによりステアリングモデル９１で目標転舵角θp*が演算される。この目標転舵角θp*と転舵角θpとの偏差Δθp２をなくすようにフィードバック制御が実施される。ここで、クラッチ６０が接続された状態で操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれていない状態における目標転舵角θp*と転舵角θpとの偏差Δθp１と、偏差Δθp２とを比較すると、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれているため偏差Δθp１と偏差Δθp２との間には相違がある。したがって、偏差Δθp２に基づいてフィードバック制御を実施したとき、クラッチ６０が接続された状態で操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれていない状態における操舵角θh応じた転舵角θpにならない。すなわち、操舵制御装置１が安定して制御を実施できなくなる。また、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれている状態で操舵制御装置１が安定して制御を実施できなくなるのは、車両が直進しているときに限らない。
【００５９】
このことに鑑みて、本実施形態では、操舵部３と転舵部５とをクラッチ６０により連結させ、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態で目標転舵角θp*に転舵角θpをフィードバック制御しても安定して制御を実施するための補正処理を実施する補正部９３が設けられている。
【００６０】
補正部９３には、操舵角θh及び転舵角θpが入力される。補正部９３は、入力された操舵角θh及び転舵角θpに基づき偏差Δθp２を偏差Δθp１に徐々に近づけるように補正処理を実施する。補正部９３は、徐変部９３ａ、加減算器９３ｂ、及び加算器９３ｃを有している。加減算器９３ｂには、転舵角θpと操舵角θhが入力され、転舵角θpから操舵角θhを減算した差分Δθを徐変部９３ａを介して加算器９３ｃに出力する。差分Δθは、操舵角θhと転舵角θpとのずれを示している。ここで、徐変部９３ａから加算器９３ｃに出力される出力値は、出力値が「０」から差分Δθになるまで所定時間かけて徐々に増大する。加算器９３ｃには、補正前の目標転舵角θp１*と、徐変部９３ａから出力される出力値が入力される。加算器９３ｃにおいて、ステアリングモデル９１及び車両モデル９２により演算される補正前の目標転舵角θp１*に、徐変部９３ａから出力される出力値が加算されることにより補正前の目標転舵角θp１*が補正される。すなわち、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態が反映されている補正前の目標転舵角θp１*に徐変部９３ａから出力される出力値を加算することにより、補正後の目標転舵角θp*では、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態が徐々に抑制される。ひいては、偏差Δθp２が徐々に偏差Δθp１に近づく。
【００６１】
ここで、加減算器９３ｂにおいて、転舵角θpから操舵角θhを減算した差分Δθを補正前の目標転舵角θp１*に加算する理由について説明する。
転舵角θpから操舵角θhを減算することで差分Δθを演算することは、転舵角θpに対して操舵角θhがどの程度ずれているかを示している。そのため、差分Δθを補正前の目標転舵角θp１*に加算することは、操舵角θhを転舵角θpに合わせるように補正することを示している。
【００６２】
また、本実施形態において、クラッチ６０が接続された状態で偏差Δθp２を偏差Δθp１に近づけるということは、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態であっても、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれていないとする仮想的な状態でフィードバック制御を実施することを示している。この点を鑑みると、クラッチ６０が接続された状態で偏差Δθp２を偏差Δθp１に近づけるためには、操舵角θhから転舵角θpを減算した差分を転舵角θpに加算することで補正処理を実施し、操舵角θhに転舵角θpを合わせるように補正することも考えられる。
【００６３】
しかし、操舵角θhに合わせて転舵角θpを補正すると、操舵制御装置１では、例えば、車両が直進しているときに転舵角θpが「０」でない状態で制御を実施することになる。すなわち、車両の進行方向と転舵角θpの角度が一致していない。そのため、車両の挙動を制御に反映させることが好ましいと考えれば、車両が直進しているときには、転舵角が「０」であることが好適であり、車両が直進していないときには、車両の進行方向に一致する転舵角であることが好適である。その点を鑑みて、転舵角θpから操舵角θhを減算した差分Δθを補正前の目標転舵角θp１*に加算する理由は、車両の挙動を制御に好適に反映させるためである。
【００６４】
次に、徐変部９３ａについて説明する。
徐変部９３ａには、所定範囲内においてガード値が可変設定される。ガード値の最小値として「０」が設定されており、ガード値の最大値として最大値Ｇmaxが設定されている。徐変部９３ａには、加減算器９３ｂから出力される差分Δθが入力される。徐変部９３ａは、加算器９３ｃに出力する差分Δθを徐々に増大させるためのガード値を徐々に漸増させる処理を実施する。すなわち、入力される差分Δθの絶対値が「０」より大きな値である場合、徐変部９３ａは、差分Δθが入力されてからの所定時間が長くなるほど、加算器９３ｃに出力される差分Δθが大きくなるようにガード値を「０」から最大値Ｇmaxに向けて徐々に増大させる。ガード値は、所定時間が経過したときに最大値Ｇmaxとなる。また、最大値Ｇmaxは、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態において加減算器９３ｂから出力されうる最大の差分Δθよりも大きく設定されている。
【００６５】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）操舵部３と転舵部５とをクラッチ６０により機械的に連結させたときに、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれている場合でも、補正処理を通じて操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれていないとする仮想的な状態でフィードバック制御が実施される。したがって、操舵部３と転舵部５とをクラッチ６０により連結させ、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態で目標転舵角θp*に転舵角θpが一致するようにフィードバック制御しても安定して制御を実施できる。
【００６６】
（２）偏差Δθp２から偏差Δθp１への急変を抑制することができる。そのため、操舵部３と転舵部５とをクラッチ６０により機械的に連結させたときの操舵制御装置１のステアバイワイヤモードからＥＰＳモードへの切り替わりによる運転者の操舵感を円滑に変化させることができる。
【００６７】
（３）操舵角θhが転舵角θpに合わせるように補正処理が実施されているため、車両の挙動を好適に制御に反映させることができる。
＜第２の実施形態＞
以下、操舵制御装置１の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態との相違点は、徐変部９３ａから出力される出力値が、補正前の目標転舵角θp１*に代替して操舵角θhに加算される点である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付して説明する。
【００６８】
図５に示すように、補正部９３の加算器９３ｃには、操舵角θhと徐変部９３ａからの出力値が入力される。加算器９３ｃは、操舵角θhと徐変部９３ａから出力される出力値とを加算し、その結果を車両モデル９２に出力する。加算器９３ｃにおいて、操舵角θhに徐変部９３ａから出力される出力値が徐々に加算されることにより操舵角θhが補正される。加算器９３ｃにおいて、所定時間が経過したとき、操舵角θhに差分Δθが加算され、ひいては加算器９３ｃから出力される出力値が転舵角θpとなる。すなわち、操舵角θhは所定時間かけて転舵角θpに一致するように徐々に補正される。そのため、操舵角θhと転舵角θpとの中点がずれた状態が徐々に抑制される。ひいては、偏差Δθp２が徐々に偏差Δθp１に近づく。
【００６９】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
なお、第１及び第２の実施形態は、以下のように変更して実施することができる。第１及び第２の実施形態及び以下の変更例は、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。
【００７０】
・第１の実施形態において、補正前の目標転舵角θp１*が車両モデル９２の仮想ラックエンド軸力演算部９４に入力されているが、補正後の目標転舵角θp*を入力してもよい。
・第１の実施形態において、加減算器９３ｂにおいて、操舵角θhから転舵角θpを減算した差分Δθを転舵側フィードバック制御部８３に入力される転舵角θpに加算することで補正処理を実施するように変更してもよい。このようにしても第１の実施形態の（１）及び（２）と同様の効果が得られる。また、第２の実施形態においても、操舵角θhから転舵角θpを減算した差分Δθを転舵角θpに加算することで補正処理を実施するように変更してもよい。
【００７１】
・第１の実施形態において、補正前の目標転舵角θp１*に差分Δθを加算することにより、補正前の目標転舵角θp１*を補正していたが、これに限らない。例えば、差分Δθの大きさに応じた補正係数が決まるようにマップを追加し、補正係数を補正前の目標転舵角θp１*を乗じることで補正を実施してもよい。また、補正前の目標転舵角θp１*をそのまま目標転舵角θp*として採用し、転舵側フィードバック制御部８３で演算される偏差Δθp２に差分Δθを加算することにより補正を実施してもよい。また、第２の実施形態でも同様に、操舵角θhに差分Δθを加算することに限らず、上述したように差分Δθの大きさに応じた補正係数が決まるようなマップを追加し、補正係数を操舵角θhに乗じることで補正してもよいし、または偏差Δθp２に差分Δθを加算してもよい。
【００７２】
・第１及び第２の実施形態において、徐変部９３ａは割愛してもよい。
・第１及び第２の実施形態において、クラッチ６０が接続状態になった場合、例えば、目標操舵角演算部７２により演算される目標操舵角θh*を目標転舵角として使用してもよい。この場合、転舵側制御部８０における目標転舵力演算部８１、目標転舵角演算部８２、舵角比可変設定部８９、及び切り替え部９０を割愛し、目標操舵角演算部７２に補正部９３を設け、第１及び第２の実施形態と同様の制御を実施することで転舵側モータ４３を制御してもよい。また、補正部９３は、目標操舵角演算部７２または目標転舵角演算部８２でなく操舵側制御部７０または転舵側制御部８０に設けてもよい。すなわち、目標転舵角を補正部９３により補正できるのであれば、どのように設けられていてもよい。
【００７３】
また、これに限らず、例えば、操舵角θhを目標転舵角θp*としてもよい。この場合、目標転舵角演算部８２のステアリングモデル９１及び車両モデル９２を割愛してもよい。ただし、第２の実施形態と同様に操舵角θhに差分Δθを加算することで補正処理を実施する。
【００７４】
・また、第１及び第２の実施形態と、上記の変更例とにおいて、操舵角θh、転舵角θp及び補正前の目標転舵角θp１*のいずれか１つに補正処理を実施していたが、これに限らず、操舵角θhと転舵角θpとに補正処理を実施してもよい。例えば、上記の変更例に記載したように操舵角θhが目標転舵角θp*として採用されるとすると、補正部９３により演算された差分Δθの半分を操舵角θhに加算し、差分Δθの半分を転舵角θpから減算することで補正処理を実施する。このようにしても、偏差Δθp２を偏差Δθp１に近づけることができる。また、第１及び第２の実施形態も同様の補正処理を実施してもよい。さらに、目標転舵角θp*と転舵角θpとに補正処理を実施してもよい。
【００７５】
・また、クラッチ６０が接続状態になった場合、操舵装置２に生じる異常が例えば、転舵側モータ４３の過熱であるとすると、操舵制御装置１は、操舵側モータ１４を制御することでＥＰＳモードを実現することが望ましい。この場合、クラッチ６０が接続状態になったときに転舵角演算部８５から出力される転舵角θpを操舵側フィードバック制御部７３に出力されるようにする。
【００７６】
・第１の実施形態において、転舵輪４の操作量を示す転舵角として、転舵角θpを採用していたが、例えば、転舵輪４の切れ角θTを採用してもよい。そのため、目標転舵角演算部８２により演算される目標転舵角θT*を、転舵輪４の切れ角θTの目標値となるように変更する。切れ角θTの中点は、転舵輪４が中立位置に対応する切れ角θTが切れ角θTの中点である。操舵角θhと切れ角θTとの中点がずれている状態における目標転舵角θT*と切れ角θTとの偏差を、操舵角θhと切れ角θTとの中点がずれていない状態における目標転舵角θT*と切れ角θTとの偏差に近づけるように補正処理を実施する場合を考える。クラッチ６０が接続状態であるとき、ステアリングホイール１１の操作に応じて転舵輪４が転舵するため、操舵角θhと切れ角θTとの間には相関がある。すなわち、操舵角θhは、転舵輪４の切れ角に換算できる。そのため、切れ角θTから、操舵角θhを切れ角に換算した換算角θh´を減算した差分を目標転舵角θT*に加算することで補正処理が実施される。このようにしても、第１の実施形態と同様の効果がある。また、操舵制御装置１の制御としての違和感を考慮しなければ、換算角θh´から切れ角θTを減算した差分を、切れ角θTに加算することで補正処理を実施してもよい。この換算角θh´から切れ角θTを減算した差分を切れ角θTに加算することによる補正処理は、第２の実施形態でも同様に採用してもよい。
【００７７】
・第１及び第２の実施形態において、車両モデル９２において演算されるばね成分Ｔsp*は、車両のヨーレート、及び車両の横加速度等を考慮した推定軸力を更に考慮して設定してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１…操舵制御装置、２…ステアバイワイヤ式の操舵装置、３…操舵部、４…転舵輪、５…転舵部、１１…ステアリングホイール、３１…第１のピニオンシャフト、６０…クラッチ、９３…補正部、９３ａ…徐変部、θh…操舵角、θp…転舵角、θp１*…補正前の目標転舵角、θp*…補正後の目標転舵角、θT…切れ角、θT*…目標転舵角、Δθp１，Δθp２…偏差、Δθ…差分。
【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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