(57)【要約】【課題】  ステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、転舵輪の転舵に伴う適切な操舵反力を操舵ハンドルに与えることができるようにする。【解決手段】  位置応答制御値計算部Ｂ１は、操舵角センサ３１によって検出された操舵角と、転舵角センサ３３によって検出された転舵角とを用いて、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ３４の位置応答制御値を計算する。力応答制御値計算部Ｂ２は、操舵力センサ３２によって検出された操舵力と、転舵反力センサ３４によって検出された転舵反力とを用いて、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ３４の力応答制御値を計算する。駆動制御部Ｂ３、Ｂ４は、前記計算された位置応答制御値および力応答制御値を用いて、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４を位置応答制御するとともに力応答制御する。【選択図】  図２
2007290495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルを駆動する操舵アクチュエータと、操舵ハンドルとは機械的に非接続の転舵輪を転舵する転舵アクチュエータとを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
操舵ハンドルの操舵角を表す操舵角情報を取得する操舵角取得手段と、
転舵輪の転舵角を表す転舵角情報を取得する転舵角取得手段と、
操舵ハンドルに付与される操舵力を表す操舵力情報を取得する操舵力取得手段と、
転舵輪に入力される転舵反力を表す転舵反力情報を取得する転舵反力取得手段と、
前記操舵角情報によって表された操舵角および前記転舵角情報によって表された転舵角のうちの少なくともいずれか一方に所定値を乗算し、前記少なくとも一方に乗算の施された操舵角と転舵角との偏差を用いて、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを所定比に保つための前記操舵アクチュエータおよび転舵アクチュエータに対する位置応答制御値を計算する位置応答制御値計算手段と、
前記操舵力情報によって表された操舵力および前記転舵反力情報によって表された転舵反力のうちの少なくともいずれか一方に所定値を乗算し、前記少なくとも一方に乗算の施された操舵力および転舵反力を用いて、操舵ハンドルに付与される操舵力および転舵輪に入力される転舵反力に応じた前記操舵アクチュエータおよび転舵アクチュエータに対する力応答制御値を計算する力応答制御値計算手段と、
前記位置応答制御値計算手段によって計算された前記操舵アクチュエータのための位置応答制御値と、前記力応答制御値計算手段によって計算された前記操舵アクチュエータのための力応答制御値とを合算して前記操舵アクチュエータを駆動制御する操舵アクチュエータ駆動制御手段と、
前記位置応答制御値計算手段によって計算された前記転舵アクチュエータのための位置応答制御値と、前記力応答制御値計算手段によって計算された前記転舵アクチュエータのための力応答制御値とを合算して前記転舵アクチュエータを駆動制御する転舵アクチュエータ駆動制御手段と
を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
前記操舵角取得手段は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサであり、
前記転舵角取得手段は、転舵輪の転舵角を検出する転舵角センサであり、
前記操舵力取得手段は、操舵ハンドルに付与される操舵力を検出する操舵力センサであり、かつ
前記転舵反力取得手段は、転舵輪に入力される転舵反力を検出する転舵反力センサである請求項１に記載した車両の操舵装置。
【請求項３】
前記操舵力取得手段は、前記操舵アクチュエータの作動制御状態と、同操舵アクチュエータの実際の作動状態とに基づいて、操舵ハンドルに付与される操舵力を推定する操舵力推定手段であり、かつ
前記転舵反力取得手段は、前記転舵アクチュエータの作動制御状態と、同転舵アクチュエータの実際の作動状態とに基づいて、転舵輪に入力される転舵反力を推定する転舵反力推定手段である請求項１に記載した車両の操舵装置。
【請求項４】
前記操舵角情報によって表された操舵角に基づいて操舵角速度を計算する操舵角速度計算手段と、
前記転舵角情報によって表された転舵角に基づいて転舵角速度を計算する転舵角速度計算手段と、
前記計算された操舵角速度と前記計算された転舵角速度との偏差に比例したダンピング制御値を計算して、同ダンピング制御値を前記操舵アクチュエータ駆動制御手段および前記転舵アクチュエータ駆動制御手段のうちの少なくとも一方による操舵アクチュエータまたは転舵アクチュエータの駆動制御に加味するダンピング制御手段とをさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵装置。
【請求項５】
前記操舵角情報によって表された操舵角に基づいて操舵角速度を計算する操舵角速度計算手段と、
前記計算された操舵角速度に比例したダンピング制御値を計算して、同ダンピング制御値を前記操舵アクチュエータ駆動制御手段による操舵アクチュエータの駆動制御に加味するダンピング制御手段とをさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵装置。
【請求項６】
前記転舵角情報によって表された転舵角に基づいて転舵角速度を計算する転舵角速度計算手段と、
前記計算された転舵角速度に比例したダンピング制御値を計算して、同ダンピング制御値を前記転舵アクチュエータ駆動制御手段による転舵アクチュエータの駆動制御に加味するダンピング制御手段とをさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵装置。
【請求項７】
前記位置応答制御値計算手段において、前記操舵角情報によって表された操舵角および前記転舵角情報によって表された転舵角のうちの少なくともいずれか一方に乗算される所定値を、車両の走行状態に応じて変更する第１変更手段をさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵装置。
【請求項８】
前記力応答制御値計算手段において、前記操舵力情報によって表された操舵力および前記転舵反力情報によって表された転舵反力のうちの少なくともいずれか一方に乗算される所定値を、車両の走行状態に応じて変更する第２変更手段をさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし７のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵装置。
【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操舵装置において、バイラテラル制御により、転舵輪の転舵および操舵ハンドルに対する操舵反力付与を制御するようにした車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に切り離したステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置はよく知られている。このステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置は、例えば下記特許文献１に示すように、ステアリングシャフトに接続されて操舵ハンドルに対して操舵反力を付与する操舵反力用アクチュエータと、転舵軸に接続されて同転舵軸を変位させることより転舵輪を転舵する転舵用アクチュエータとを備えている。そして、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを検出して、検出操舵角と検出転舵角との差に応じて転舵用電動モータを回転制御することにより、操舵ハンドルの操舵に応じて転舵輪が転舵されるようにしている。また、ステアリングシャフトに付与される操舵力と転舵軸に付与される転舵反力とを検出して、検出操舵力と検出転舵反力との差に応じて操舵反力用電動モータを回転制御することにより、転舵輪の転舵に応じた操舵反力が操舵ハンドルに付与されるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−３４９２３号公報
【０００３】
しかし、上記従来の装置においては、操舵反力は、転舵用アクチュエータによる転舵輪の転舵角（すなわち転舵用アクチュエータの位置応答）とは無関係に転舵軸に付与される転舵反力に応じて制御されることになる。したがって、転舵用アクチュエータによる転舵輪の転舵を考慮した路面反力を操舵ハンドルに対する操舵反力に反映させることができず、転舵輪の転舵に伴う適切な操舵反力を操舵ハンドルに与えることができない。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、操舵アクチュエータおよび転舵アクチュエータによる位置制御および力制御を同時に行うバイラテラル制御方法を採用することにより、機械的に分離されている操舵ハンドルと転舵輪とをあたかも接続されているような状態で、操舵ハンドルに対する操舵反力と転舵輪の転舵とを制御して転舵輪の転舵に伴う適切な操舵反力を操舵ハンドルに与えることができるようにした車両の操舵装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルを駆動する操舵アクチュエータと、操舵ハンドルとは機械的に非接続の転舵輪を転舵する転舵アクチュエータとを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、操舵ハンドルの操舵角を表す操舵角情報を取得する操舵角取得手段と、転舵輪の転舵角を表す転舵角情報を取得する転舵角取得手段と、操舵ハンドルに付与される操舵力を表す操舵力情報を取得する操舵力取得手段と、転舵輪に入力される転舵反力を表す転舵反力情報を取得する転舵反力取得手段と、操舵角情報によって表された操舵角および転舵角情報によって表された転舵角のうちの少なくともいずれか一方に所定値を乗算し、前記少なくとも一方に乗算の施された操舵角と転舵角との偏差を用いて、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪との転舵角を所定比に保つための操舵アクチュエータおよび転舵アクチュエータに対する位置応答制御値を計算する位置応答制御値計算手段と、操舵力情報によって表された操舵力および転舵反力情報によって表された転舵反力のうちの少なくともいずれか一方に所定値を乗算し、前記少なくとも一方に乗算の施された操舵力および転舵反力を用いて、操舵ハンドルに付与される操舵力および転舵輪に入力される転舵反力に応じた操舵アクチュエータおよび転舵アクチュエータに対する力応答制御値を計算する力応答制御値計算手段と、位置応答制御値計算手段によって計算された操舵アクチュエータのための位置応答制御値と、力応答制御値計算手段によって計算された操舵アクチュエータのための力応答制御値とを合算して操舵アクチュエータを駆動制御する操舵アクチュエータ駆動制御手段と、位置応答制御値計算手段によって計算された転舵アクチュエータのための位置応答制御値と、力応答制御値計算手段によって計算された転舵アクチュエータのための力応答制御値とを合算して転舵アクチュエータを駆動制御する転舵アクチュエータ駆動制御手段とを設けたことにある。
【０００６】
この場合、例えば、操舵角取得手段は、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサである。また、転舵角取得手段は、転舵輪の転舵角を検出する転舵角センサである。また、操舵力取得手段は、操舵ハンドルに付与される操舵力を検出する操舵力センサである。また、転舵反力取得手段は、転舵輪に入力される転舵反力を検出する転舵反力センサである。
【０００７】
さらに、操舵力取得手段を、操舵アクチュエータの作動制御状態と、操舵アクチュエータの実際の作動状態とに基づいて、操舵ハンドルに付与される操舵力を推定する操舵力推定手段で構成することもできる。また、転舵反力取得手段を、転舵アクチュエータの作動制御状態と、同転舵アクチュエータの実際の作動状態とに基づいて、転舵輪に入力される転舵反力を推定する転舵反力推定手段で構成することもできる。より具体的には、操舵力または転舵反力を外乱とするオブザーバを想定し、操舵アクチュエータまたは転舵アクチュエータに対する駆動電流に基づく駆動制御トルクと、操舵アクチュエータまたは転舵アクチュエータの実際の発生トルクとの差により、操舵トルクまたは転舵反力を外乱として計算できる。この操舵力および転舵反力の推定技術を用いれば、操舵力センサおよび転舵反力センサは不要となり、製品の製造コストを下げることができる。
【０００８】
このように構成した本発明によれば、操舵アクチュエータは、操舵アクチュエータ駆動制御手段により、操舵角と転舵角との比が所定値に保たれるように位置応答制御されるとともに、操舵力と転舵反力に応じて力応答制御される。また、転舵アクチュエータも、転舵アクチュエータ駆動制御手段により、操舵角と転舵角との比が所定値に保たれるように位置応答制御されるとともに、操舵力と転舵反力に応じて力応答制御される。このような、操舵アクチュエータおよび転舵アクチュエータの位置応答制御および力応答制御を同時に行うバイラテラル制御により、機械的に分離されている操舵ハンドルと転舵輪とがあたかも接続されているような状態で、操舵ハンドルに対する操舵反力と転舵輪の転舵が制御される。したがって、転舵輪の転舵に伴う適切な操舵反力を操舵ハンドルに与えることができ、運転者は的確に路面反力を感じながら、操舵ハンドルを良好に操舵操作できるようになる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、前述した車両の操舵装置において、さらに、操舵角情報によって表された操舵角に基づいて操舵角速度を計算する操舵角速度計算手段と、転舵角情報によって表された転舵角に基づいて転舵角速度を計算する転舵角速度計算手段と、計算された操舵角速度と計算された転舵角速度との偏差に比例したダンピング制御値を計算して、同ダンピング制御値を操舵アクチュエータ駆動制御手段および転舵アクチュエータ駆動制御手段のうちの少なくとも一方による操舵アクチュエータまたは転舵アクチュエータの駆動制御に加味するダンピング制御手段とを設けたことにある。また、これに代え、操舵角情報によって表された操舵角に基づいて操舵角速度を計算する操舵角速度計算手段と、計算された操舵角速度に比例したダンピング制御値を計算して、同ダンピング制御値を操舵アクチュエータ駆動制御手段による操舵アクチュエータの駆動制御に加味するダンピング制御手段とを設けてもよい。さらに、転舵角情報によって表された転舵角に基づいて転舵角速度を計算する転舵角速度計算手段と、計算された転舵角速度に比例したダンピング制御値を計算して、同ダンピング制御値を転舵アクチュエータ駆動制御手段による転舵アクチュエータの駆動制御に加味するダンピング制御手段とを設けてもよい。
【００１０】
これにより、操舵アクチュエータまたは転舵アクチュエータに、速度ダンピング制御が付加され、力制御の応答特性をより良好にできるようになる。言い換えれば、力に関する応答制御特性を安定化することができ、操舵アクチュエータおよび転舵アクチュエータに対する力応答制御のゲインを大きく設定することができるようになり、運転者による操舵ハンドルの操舵操作感覚がより良好になる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、前述した車両の操舵装置の位置応答制御値計算手段において、操舵角情報によって表された操舵角および転舵角情報によって表された転舵角のうちの少なくともいずれか一方に乗算される所定値を、車両の走行状態に応じて変更する第１変更手段をさらに設けたことにある。この場合、車両の走行状態とは、例えば、車両の走行速度、車両の旋回半径、またはその両者である。車両の走行状態が走行速度である場合には、車速を検出する車速センサを新たに設けて、車速センサによって検出された車速を用いるようにするとよい。車両の走行状態が旋回半径の場合には、操舵角センサによって検出された操舵角を用いるようにすればよい。これによれば、操舵ハンドルの操舵操作による操舵角と転舵輪が転舵される転舵角との関係を車両の走行状態に応じて変化させることができ、車両の操舵特性を車両の走行状態に応じて変更できるようになる。
【００１２】
さらに、本発明の他の特徴は、前述した車両の操舵装置の力応答制御値計算手段において、操舵力情報によって表された操舵力および転舵反力情報によって表された転舵反力のうちの少なくともいずれか一方に乗算される所定値を、車両の走行状態に応じて変更する第２変更手段をさらに設けたことにある。この場合も、車両の走行状態としては、車速センサによって検出された車両の走行速度、操舵角センサによって検出された旋回半径、またはその両者を利用できる。これによれば、操舵ハンドルへの操舵反力を車両の走行状態に応じて変化させることができ、車両の操舵反力特性を車両の走行状態に応じて変更できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。
【００１４】
この車両の操舵装置は、運転者によって操舵操作される操舵操作装置１０と、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を運転者の操舵操作に応じて転舵する転舵装置２０とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置１０は、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１はステアリングシャフト１２の上端に固定され、ステアリングシャフト１２の下端には減速機構１３を介して操舵アクチュエータとしての操舵用電動モータ１４の出力軸が接続されている。操舵用電動モータ１４は、運転者による操舵ハンドル１１の操舵操作に対して反力トルクを付与するもので、その回転力が減速機構１３を介してステアリングシャフト１２に伝達されるようになっている。ただし、操舵用電動モータ１４は、操舵ハンドル１１を右方向に回転させる方向を正回転とし、操舵ハンドル１１を左方向の回転させる方向を負回転とする。そして、操舵用電動モータ１４は、正の制御値によって正回転し、負の制御値によって負回転する。
【００１５】
転舵装置２０は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸２１を備えている。この転舵軸２１の両端部には、タイロッド２２ａ，２２ｂおよびナックルアーム２３ａ，２３ｂを介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、転舵軸２１の軸線方向の変位により左右に転舵される。転舵軸２１には、転舵アクチュエータとしての転舵用電動モータ２４と、減速機構を構成するボールねじ機構２５とが組み付けられている。転舵用電動モータ２４は、回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するもので、その回転がボールねじ機構２５によって減速されるとともに直線運動に変換されて転舵軸２１に伝達される。ただし、転舵用電動モータ２４は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を右方向に転舵する方向を正回転とし、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を左方向の転舵する方向を負回転とする。そして、転舵用電動モータ２４も、正の制御値によって正回転し、負の制御値によって負回転する。
【００１６】
次に、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の回転を制御する電気制御装置３０について説明する。電気制御装置３０は、操舵角センサ３１、操舵力センサ３２、転舵角センサ３３および転舵反力センサ３４を備えている。操舵角センサ３１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の基準位置からの回転角を検出して操舵角θｈとして出力する。なお、この操舵角センサ３１として、操舵用電動モータ１４内に設けた回転角センサを利用してもよい。この場合、操舵角θは、基準位置を「０」とし、操舵ハンドル１１の右方向の回転角を正の値で表し、左方向の回転角を負の値で表す。操舵力センサ３２は、ステアリングシャフト１２に組み付けられて、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検出して操舵力Ｔｈとして出力する。なお、操舵力Ｔｈは、操舵ハンドル１１の右方向の操舵時における操舵力を正で表し、操舵ハンドル１１の左方向の操舵時における操舵力を負で表す。したがって、操舵角θｈおよび操舵力Ｔｈの正負によって表される方向は、操舵用電動モータ１４の正負によって表される回転方向と同じである。
【００１７】
転舵角センサ３３は、転舵軸２１に組み付けられて、転舵軸２１の基準位置からの軸線方向の変位量を検出して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角θｗとして出力する。なお、転舵角センサ３３として、転舵用電動モータ２４内に設けた回転角センサを利用するようにしてもよい。この場合、転舵角θｗは、基準位置を「０」とし、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の右方向の転舵角を正の値で表し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左方向の転舵角を負の値で表す。転舵反力センサ３４は、転舵軸２１に組み付けられ、路面から左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を介して転舵軸２１に入力する力を転舵軸２１の歪に基づいて検出して、転舵反力Ｔｗとして出力する。なお、この転舵反力Ｔｗを、転舵用電動モータ２４またはボールねじ機構２５内に作用するトルクに基づいて計算するようにしてもよい。この場合、転舵反力Ｔｗは、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の右方向への転舵反力を正で表し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左方向への転舵反力を負で表す。したがって、転舵角θｗおよび転舵反力Ｔｗの正負によって表される方向は、転舵用電動モータ２４の正負によって表される回転方向と同じである。
【００１８】
これらの操舵角センサ３１、操舵力センサ３２、転舵角センサ３３および転舵反力センサ３４は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）３５に接続されている。ＥＣＵ３５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、プログラムの実行により、前記操舵角θｈ、操舵力Ｔｈ、転舵角θｗおよび転舵反力Ｔｗに応じて駆動回路３６，３７を介して操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４を駆動制御する。駆動回路３６は、ＥＣＵ３５により制御されて、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４を駆動制御する。
【００１９】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を図２の機能ブロック図を用いて説明する。この機能ブロック図および以降の機能ブロック図は、プログラムの実行により実現されるＥＣＵ３５の機能をブロック図で表したものである。ＥＣＵ３５は、位置応答制御値計算部Ｂ１および力応答制御値計算部Ｂ２を備えている。
【００２０】
位置応答制御値計算部Ｂ１は、係数乗算部１０１を備えている。係数乗算部１０１は、操舵角センサ３１によって検出された操舵角θhに制御係数αを乗算して出力する。この制御係数αは、制御対象である操舵角θhと転舵角θwとの比（スケーリング）を決定するもので、従前の車両における左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角に対する操舵ハンドル１１の操舵角の比（ステアリングギヤ比）を考慮に入れて、車両の操舵特性（具体的には、操舵ハンドル１１の回動操作による操舵角θhに対する左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角θwの特性）を、所望の特性に設定するように予め決められた定数である。係数乗算部１０１による乗算値α・θhは、減算部１１１，１２１に供給される。
【００２１】
位置応答制御値計算部Ｂ１は、微分演算部１０２，１０４および係数乗算部１０３を備えている。微分演算部１０２は、操舵角センサ３１によって検出された操舵角θhを微分演算することにより操舵角速度dθh/dtを計算して係数乗算部１０３に出力する。なお、本願図面においては、「Ｓ」はラプラス演算子を示す。係数乗算部１０３は、前記係数乗算部１０１と同様に、操舵角速度dθh/dtに定数αを乗算して減算部１１２，１２２に出力する。微分演算部１０４は、転舵角センサ３３によって検出された転舵角θwを微分演算することにより転舵角速度dθw/dtを計算して減算部１１２，１２２に出力する。
【００２２】
減算部１１１，１１２は、操舵角θhを転舵角θwに対応させるために、操舵用電動モータ１４に操舵ハンドル１１を位置制御させるためのＰＤ（比例微分）制御による制御値を計算するための一部を構成する。減算部１１１は、転舵角センサ３３からの転舵角θwを指令値として入力するともに、係数乗算部１０１からの乗算値α・θhをフィードバック値として入力し、転舵角θwから乗算値α・θhを減算してゲイン乗算部１１３に出力する。ゲイン乗算部１１３は、減算結果θw−α・θhに予め決められた比例項ゲインＫp1を乗算して、乗算結果Ｋp1・(θw−α・θh)を比例項として出力する。減算部１１２は、微分演算部１０４からの転舵角速度dθw/dtを指令値として入力するともに、係数乗算部１０３からの乗算値α・dθh/dtをフィードバック値として入力し、転舵角速度dθｗ/dtから乗算値α・dθh/dtを減算してゲイン乗算部１１４に出力する。ゲイン乗算部１１４は、減算結果dθw/dt−α・dθh/dtに予め決められた微分項ゲインＫv1を乗算して、乗算結果Ｋv1・(dθw/dt−α・dθh/dt)を微分項として出力する。加算部１１５は、ゲイン乗算部１１３，１１４からの比例項Ｋp1・(θw−α・θh)と微分項Ｋv1・(dθw/dt−α・dθh/dt)を加算して、係数乗算部１１６に出力する。
【００２３】
係数乗算部１１６は、加算部１１５からの出力値に、予め決められた制御係数βを乗算してイナーシャ乗算部１１７に出力する。なお、制御係数βは、制御対象である操舵力Ｔhと転舵反力Ｔwとの比（スケーリング）を決定するもので、車両の操舵特性（具体的には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に入力される転舵反力Ｔwに対する操舵ハンドル１１の回動操作の特性）を、所望の特性に設定するように予め決められた定数である。そして、この係数乗算部１１６による制御係数βの乗算は、本実施形態が位置応答制御と力応答制御を同時に行うためにシステム上必要な演算である。イナーシャ乗算部１１７は、係数乗算部１１６からの出力値に、操舵用電動モータ１４のイナーシャに比例した定数Ｊ1を乗算して演算部１４１に出力する。
【００２４】
減算部１２１，１２２は、転舵角θwを操舵角θhに対応させるために、転舵用電動モータ２４に左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を位置制御させるためのＰＤ（比例微分）制御による制御値を計算するための一部を構成する。減算部１２１は、係数乗算部１０１からの乗算値α・θhを指令値として入力するともに、転舵角センサ３３からの転舵角θwをフィードバック値として入力し、乗算値α・θhから転舵角θwを減算してゲイン乗算部１２３に出力する。ゲイン乗算部１２３は、減算結果α・θh−θwに予め決められた比例項ゲインＫp2を乗算して、乗算結果Ｋp2・(α・θh−θw)を比例項として出力する。減算部１２２は、係数乗算部１０３からの乗算値α・dθh/dtを指令値として入力するともに、微分演算部１０４からの転舵角速度dθw/dtをフィードバック値として入力し、乗算値α・dθh/dtから転舵角速度dθｗ/dtを減算してゲイン乗算部１２４に出力する。ゲイン乗算部１２４は、減算結果α・dθh/dt−dθw/dtに予め決められた微分項ゲインＫv2を乗算して、乗算結果Ｋv2・(α・dθh/dt−dθw/dt)を微分項として出力する。加算部１２５は、ゲイン乗算部１２３，１２４からの比例項Ｋp2・(α・θh−θw)と微分項Ｋv2・(α・dθh/dt−dθw/dt)を加算して、イナーシャ乗算部１２６に出力する。イナーシャ乗算部１２６は、加算部１２５からの出力値に、転舵用電動モータ２４のイナーシャに比例した定数Ｊ2を乗算して演算部１４２に出力する。
【００２５】
力応答制御値計算部Ｂ２は、操舵ハンドル１１に付与される操舵力Ｔhおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に入力される転舵反力Ｔwに対して力応答制御のための操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４に対する制御値をそれぞれ計算する。力応答制御値計算部Ｂ２は、演算部１３１を備えている。演算部１３１は、操舵力センサ３２によって検出された操舵力Ｔhと、係数乗算部１３２からの乗算値β・Ｔwとを加算してゲイン乗算部１３３に出力する。係数乗算部１３２は、転舵反力センサ３４によって検出された転舵反力Ｔwに前述した制御係数βを乗算して出力する。演算部１３１の出力値Ｔh＋β・Ｔwは、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４を、操舵力Ｔhと転舵反力Ｔwに追従させて駆動するための制御値を表している。
【００２６】
ゲイン乗算部１３３は、力応答制御のための比例項ゲインＫtpを演算部１３１の出力値Ｔh＋β・Ｔwに乗算して、その出力値Ｋtp・(Ｔh＋β・Ｔw)を係数乗算部１３４を介して演算部１４１に出力するとともに、演算部１４２に出力する。係数乗算部１３４は、前述した制御係数αを、ゲイン乗算部１３３からの出力値Ｋtp・(Ｔh＋β・Ｔw)に乗算する。そして、この係数乗算部１３４による制御係数αの乗算は、前記係数乗算部１１６の場合と同様に、本実施形態が位置応答制御と力応答制御を同時に行うためにシステム上必要な演算である。
【００２７】
演算部１４１は、操舵用電動モータ１４のための駆動制御部Ｂ３の一部を構成するもので、イナーシャ乗算部１１７および係数乗算部１３４の両出力値を加算して、電流指令値演算部１４３に出力する。電流指令値演算部１４３は、演算部１４１からの出力値を操舵用電動モータ１４に関するトルク定数Ｋt1で除算することにより電流指令値Ｉc1を計算して駆動回路３６に出力する。駆動回路３６は、電流指令値Ｉc1に応じて操舵用電動モータ１４の回転を制御する。
【００２８】
演算部１４２は、転舵用電動モータ２４のための駆動制御部Ｂ４の一部を構成するもので、イナーシャ乗算部１２６およびゲイン乗算部１３３の両出力値を加算して電流指令値演算部１４４に出力する。電流指令値演算部１４４は、演算部１４２からの出力値を転舵用電動モータ２４に関するトルク定数Ｋt2で除算することにより電流指令値Ｉc2を計算して駆動回路３７に出力する。駆動回路３７は、電流指令値Ｉc2に応じて転舵用電動モータ２４の回転を制御する。
【００２９】
このようなＥＣＵ３５の位置応答制御値計算部Ｂ１、力応答制御値計算部Ｂ２および駆動制御部Ｂ３，Ｂ４の制御により、操舵用電動モータ１４の位置応答制御および力応答制御と、転舵用電動モータ２４の位置応答制御および力応答制御とが同時に行われる。具体的には、操舵ハンドル１１が操作され、または路面からの左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に入力される転舵反力Ｔwが変化して、操舵角θhと転舵角θwとがα・θh＝θwの関係でなくなると、位置応答制御値計算部Ｂ１および駆動制御部Ｂ３，Ｂ４の制御により、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４が、前記関係α・θh＝θwが成立するように駆動制御される。これにより、操舵ハンドル１１および左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、常に前記関係α・θh＝θwが成立するように位置応答制御される。
【００３０】
また、前記操舵ハンドル１１に対する操舵力Ｔh、または路面から左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に入力される転舵反力Ｔwが変化して、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４による発生駆動力に過不足が生じると、力応答制御値計算部Ｂ２および駆動制御部Ｂ３，Ｂ４の制御により、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４が、ゲイン乗算部１３３からの出力値Ｋtp・(Ｔh＋β・Ｔw)によって駆動制御される。これにより、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４は、操舵力Ｔhおよび転舵反力Ｔwに追従して駆動制御され、的確に力応答制御される。
【００３１】
上記作動説明からも理解できるように、上記第１実施形態によれば、操舵用電動モータ１４の位置応答制御および力応答制御と、転舵用電動モータ２４の位置応答制御および力応答制御とを同時に行うバイラテラル制御により、機械的に分離されている操舵ハンドル１１と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２とがあたかも接続されているような状態で、操舵ハンドル１１に対する操舵反力と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が制御される。したがって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵に伴う適切な操舵反力を操舵ハンドル１１に与えることができ、運転者は的確に路面反力を感じながら、操舵ハンドルを良好に操舵操作できるようになる。
【００３２】
ａ１．第１実施形態の第１変形例
次に、上記第１実施形態の第１変形例について説明する。この第１変形例に係る車両の操舵装置は、図３の機能ブロック図に示すように、ダンピング制御部Ｂ５を上記第１実施形態に係る図２の機能ブロック図に追加したものである。このダンピング制御部Ｂ５は、操舵用電動モータ１４をダンピング制御するための減算部１５１、ダンピング係数乗算部１５２および演算部１５３を備えているとともに、転舵用電動モータ２４をダンピング制御するための減算部１５４、ダンピング係数乗算部１５５および演算部１５６を備えている。
【００３３】
減算部１５１は、微分演算部１０２から操舵ハンドル１１の操舵角速度dθh/dtを入力するとともに、微分演算部１０４から左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度dθw/dtを入力して、操舵角速度dθh/dtから転舵角速度dθw/dtを減算する。この場合、微分演算部１０２は、操舵角θhに基づいて操舵角速度dθh/dtを計算する操舵角速度計算手段に対応する。微分演算部１０４は、転舵角θwに基づいて転舵角速度dθw/dtを計算する転舵角速度計算手段に対応する。ダンピング係数乗算部１５２は、減算部１５１からの出力値dθh/dt−dθw/dtにダンピング係数Ｋtv1を乗算して出力する。演算部１５３は、ゲイン乗算部１３３の出力値からダンピング係数乗算部１５２の出力値Ｋtv1・(dθh/dt−dθw/dt)を減算して係数乗算部１３４へ出力することにより、ダンピング制御値を操舵用電動モータ１４への駆動制御値に加味する。
【００３４】
減算部１５４は、微分演算部１０４から左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度dθw/dtを入力するとともに、微分演算部１０２から操舵ハンドル１１の操舵角速度dθh/dtを入力して、転舵角速度dθw/dtから操舵角速度dθh/dtを減算する。ダンピング係数乗算部１５５は、減算部１５４からの出力値dθw/dt−dθh/dtにダンピング係数Ｋtv2を乗算して出力する。演算部１５６は、ゲイン乗算部１３３の出力値からダンピング係数乗算部１５５の出力値Ｋtv2・(dθw/dt−dθh/dt)を減算して演算部１４２へ出力することにより、ダンピング制御値を転舵用電動モータ２４への駆動制御値に加味する。
【００３５】
これにより、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４に、上記第１実施形態の制御に対して、さらに速度ダンピング制御が付加され、力応答制御値計算部Ｂ２による力制御の応答特性をより良好にできるようになる。言い換えれば、力応答制御特性を安定化することができ、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４による駆動力の制御に関係したゲイン乗算部１３３による比例項ゲインＫtpを大きく設定することができるようになり、運転者による操舵ハンドル１１の操舵操作感覚がより良好になる。
【００３６】
ａ２．第１実施形態の第２変形例
次に、第１実施形態の第２変形例について説明する。この第２変形例に係る車両の操舵装置は、図４の機能ブロック図に示すように、ダンピング制御部Ｂ５’，Ｂ５”を上記第１実施形態に係る図２の機能ブロック図に追加したものである。これらのダンピング制御部Ｂ５’，Ｂ５”は、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４をダンピング制御するためのダンピング係数乗算部１５７，１５８をそれぞれ備えている。
【００３７】
ダンピング係数乗算部１５７は、微分演算部１０２から操舵角速度dθh/dtを入力して、操舵角速度dθh/dtにダンピング係数Ｋtv1を乗算して演算部１４１に出力する。この場合も、微分演算部１０２は、操舵角θｈに基づいて操舵角速度dθh/dtを計算する操舵角速度計算手段に対応する。演算部１４１においては、イナーシャ乗算部１１７からの制御値と係数乗算部１３４からの制御値との加算値から、前記操舵角速度dθh/dtにダンピング係数Ｋtv1を乗算した値Ｋtv1・dθh/dtが減算される。これにより、操舵用電動モータ１４がダンピング制御される。
【００３８】
ダンピング係数乗算部１５８は、微分演算部１０４から左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度dθw/dtを入力して、転舵角速度dθw/dtにダンピング係数Ｋtv2を乗算して演算部１４２に出力する。この場合も、微分演算部１０４は、転舵角θｗに基づいて転舵角速度dθh/dtを計算する転舵角速度計算手段に対応する。演算部１４２においては、イナーシャ乗算部１２６からの制御値とゲイン乗算部１３３からの制御値との加算値から、前記転舵角速度dθw/dtにダンピング係数Ｋtv2を乗算した値Ｋtv2・dθw/dtが減算される。これにより、転舵用電動モータ２４がダンピング制御される。
【００３９】
この第２変形例においても、前述のように、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４に、上記第１実施形態の制御に対して、さらに速度ダンピング制御が付加され、力応答制御値計算部Ｂ２による力制御の応答特性をより良好にできるようになる。したがって、この第２変形例においても、上記第１変形例の場合と同様に、力応答制御特性を安定化することができ、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４による駆動力の制御に関係したゲイン乗算部１３３による比例項ゲインＫtpを大きく設定することができるようになり、運転者による操舵ハンドル１１の操舵操作感覚がより良好になる。
【００４０】
ｂ．第２実施形態
次に、上記第1実施形態の操舵力センサ３２および転舵反力センサ３４を省略して、操舵力Ｔｈおよび転舵反力Ｔｗを操舵角θｈおよび転舵角θｗを用いて推定するようにした本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、図５に示すように、上記第1実施形態の操舵力センサ３２に代えて操舵力推定部Ｂ６を設けるとともに、上記第１実施形態の転舵反力センサ３４に代えて転舵反力推定部Ｂ７を設けたものである。他の部分については、演算部１３１’を除いて、上記第1実施形態と同じである。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
これらの操舵力Ｔｈおよび転舵反力Ｔｗの推定は、外乱オブザーバの理論に従うものであり、これらの操舵力推定部Ｂ６および転舵反力推定部Ｂ７について説明する前に、この外乱オブザーバについて簡単に説明しておく。操舵用電動モータ１４に関する外乱オブザーブのブロック図は、図６のように示される。操舵用電動モータ１４は、駆動電流Ｉc1によって駆動されて回転するとともに、外乱トルク（この場合の外乱トルクは操舵力である）が駆動電流Ｉc1による回転駆動を阻止する方向に作用する。すなわち、操舵用電動モータ１４は、駆動電流Ic1による駆動トルクから外乱トルク（操舵力）を減じたトルクによって実際には回転する。
【００４２】
図示一点鎖線内は、操舵用電動モータ１４の作動状態を機能ブロック図により表している。すなわち、電流指令値Ｉc1はトルク変換器２０１にて電流指令値Ｉc1にトルク定数Ｋt1を乗算することにより、電流指令値Ｉc1による駆動トルクがシミュレートされる。一方、操舵用電動モータ１４には、前述のように、回転を阻止する外乱トルク（操舵力）が作用しており、前記駆動トルクから外乱トルクを減算する減算器２０２の出力が実際の回転に寄与する回転トルクを表している。この回転トルクは、除算器２０３にて操舵用電動モータ１４のイナーシャＪ1で除算されて、操舵用電動モータ１４の実際の角加速度に変換される。この角加速度は、積分器２０４にて積分されて操舵用電動モータ１４の実際の角速度ωに変換される。
【００４３】
このことは、逆に、操舵用電動モータ１４を駆動する駆動電流に対応した駆動トルクから、操舵用電動モータ１４の実際の回転に関係した回転トルクを減算すれば、外乱トルクである操舵力を推定できることを表している。したがって、操舵用電動モータ１４を駆動するための電流指令値Ic1および操舵用電動モータ１４の角速度ωが分かれば、前記駆動トルクおよび回転トルクを計算することができ、それらの差である外乱トルク（すなわち操舵力）を計算できることは明らかである。
【００４４】
そして、この理論を用いた操舵力を推定するオブザーバの構成が、図６の一点鎖線の枠外に示されている。トルク定数乗算部２１１は、操舵用電動モータ１４を駆動制御するための駆動電流を表す電流指令値Ｉc1に、操舵用電動モータ１４のトルク定数Ｋt1を乗算することにより、前記駆動トルクＫt1・Ｉc1を計算する。演算部２１２は、操舵用電動モータ１４の角速度ωに、操舵用電動モータ１４のイナーシャJ1を乗算するとともに微分演算を施すことにより、前記回転トルクＳ・Ｊ1・ωを計算する。そして、減算部２１３は、前記駆動トルクＫt1・Ｉc1から前記回転トルクＳ・Ｊ1・ωを減算して、外乱である操舵力Ｔhを推定出力する。このようにして、操舵力Ｔhを推定できるが、転舵用電動モータ２４に関係した転舵反力Ｔwも同様にして推定できる。
【００４５】
ただし、この場合の推定操舵力Ｔhおよび推定転舵反力Ｔwは、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の回転トルクの過不足分に相当するものである。したがって、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の回転方向とは正負の方向が反転されている。そのために、上記第１実施形態の演算部１３１は、推定操舵力Ｔhおよび推定転舵反力Ｔwを正負反転して演算するための演算部１３１’に変更されている。
【００４６】
ふたたび、図５の説明に戻ると、操舵力推定部Ｂ６は、モータ回転角変換部１６１、微分演算部１６２、演算部１６３、トルク定数乗算部１６４、減算部１６５および演算部１６６を備えている。モータ回転角変換部１６１は、操舵用電動モータ１４の回転角θhmが操舵ハンドル１１の操舵角θhに比例していることに鑑みて、操舵角センサ３１によって検出された操舵角θhに所定の比例定数を乗算して操舵用電動モータ１４の回転角θhmを計算する。微分演算部１６２は、前記回転角θhmに微分演算を施すことにより、操舵用電動モータ１４の回転速度ωを算出する。なお、操舵用電動モータ１４内に回転角センサまたは回転角速度センサが内蔵されていて、操舵用電動モータ１４の回転角θhmまたは回転角速度ωが検出される場合には、これらのモータ回転角変換部１６１および微分演算部１６２は適宜省略される。
【００４７】
演算部１６３は、前述した図６の演算部２１２に対応するもので、操舵角速度ωを用いて操舵用電動モータ１４の回転トルクＳ・Ｊ1・ωを計算する。トルク定数乗算部１６４は、前述した図６のトルク定数乗算部２１１に対応するもので、電流指令値演算部１４３からの電流指令値Ｉc1に操舵用電動モータ１４のトルク定数Ｋt1を乗算することにより、駆動トルクＫt1・Ｉc1を計算する。減算部１６５は、前述した図６の減算部２１３に対応するもので、駆動トルクＫt1・Ｉc1から回転トルクＳ・Ｊ1・ωを減算して、操舵力Ｔhを計算する。減算部１６５の出力には、演算部１６６にて、ローパスフィルタ処理演算が施されて演算部１３１’に出力される。
【００４８】
転舵反力推定部Ｂ７は、モータ回転角変換部１７１、微分演算部１７２、演算部１７３、トルク定数乗算部１７４、減算部１７５および演算部１７６を備えている。これらのモータ回転角変換部１７１、微分演算部１７２、演算部１７３、トルク定数乗算部１７４、減算部１７５および演算部１７６は、前述した操舵用電動モータ１４のための操舵力推定部Ｂ６の場合と同じである。異なる点は、操舵用電動モータ１４に代えて転舵用電動モータ２４に関するトルク定数Ｋt2およびイナーシャＪ2が利用される点と、減算部１７５から転舵反力Ｔwを表す値が出力される点である。なお、この場合も、転舵用電動モータ２４内に回転角センサまたは回転角速度センサが内蔵されていて、転舵用電動モータ２４の回転角θwmまたは回転角速度ωが検出される場合には、これらのモータ回転角変換部１７１および微分演算部１７２は適宜省略される。
【００４９】
このように構成した第２実施形態においては、上記第１実施形態の操舵力センサ３２によって検出された操舵力Ｔhに代えて、操舵力推定部Ｂ６によって操舵力Ｔhが推定される。また、上記第１実施形態の転舵反力センサ３４によって検出された転舵反力Ｔwに代えて、転舵反力推定部Ｂ７によって転舵反力Ｔhが推定される。そして、これらの推定された操舵力Ｔhおよび転舵反力Ｔwを用いて、上記第１実施形態の場合と同様に、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４がバイラテラル制御される。
【００５０】
したがって、上記第２実施形態においても、上記第１実施形態の場合と同様に、機械的に分離されている操舵ハンドル１１と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２とがあたかも接続されているような状態で、操舵ハンドル１１に対する操舵反力と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が制御される。その結果、この場合も、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵に伴う適切な操舵反力を操舵ハンドル１１に与えることができ、運転者は的確に路面反力を感じながら、操舵ハンドル１１を良好に操舵操作できるようになる。また、この第２実施形態においては、操舵力推定部Ｂ６および転舵反力推定部Ｂ７の採用により、上記第１実施形態の操舵力センサ３２および転舵反力センサ３４を省略でき、装置の構成が簡単になり、製造コストを下げることができる。
【００５１】
ｂ１．第２実施形態の第１変形例
次に、図７に示すように、上記第２実施形態の操舵力推定部Ｂ６、転舵反力推定部Ｂ７および駆動制御部Ｂ３，Ｂ４を変形した第２実施形態の第１変形例について説明する。この第1変形例においては、上記第２実施形態の操舵力推定部Ｂ６の演算部１６３および減算部１６５が、演算部１６３’，１６３”、加算部１６５’および減算部１６７に置換されている。また、上記第２実施形態の転舵反力推定部Ｂ７の演算部１７３および減算部１７５が、演算部１７３’，１７３”、加算部１７５’および減算部１７７に置換されている。なお、これらの置換は、上記第２実施形態と全く等価の演算機能であるので、上記第２実施形態の場合と同一に機能する。
【００５２】
さらに、この第１変形例の駆動制御部Ｂ３，Ｂ４においては、減算部１６７，１７７の出力値をフィードバック演算部１４５，１４６にてトルク定数Ｋt1，Ｋt2で除算して減算部１４７，１４８にそれぞれ出力する。減算部１４７，１４８は、電流指令値演算部１４３，１４４からの電流指令値Ｉc1，Ｉc2から前記フィードバック演算部１４５，１４６からの出力値を減算して、減算結果を新たな電流指令値Ｉc1，Ｉc2として駆動回路３６，３７にそれぞれ供給する。これにより、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４に対する力応答制御のゲインが上がり、ロバスト性が向上する。
【００５３】
ｂ２．第２実施形態の第２変形例
次に、第２実施形態の第２変形例について説明する。この第２変形例に係る車両の操舵装置は、図８の機能ブロック図に示すように、ダンピング制御部Ｂ５を上記第２実施形態に係る図５の機能ブロック図に追加したものである。このダンピング制御部Ｂ５は、上記第１実施形態の第1変形例と全く同じであり、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４に、上記第２実施形態の制御に対して、さらに速度ダンピング制御が付加され、力応答制御値計算部Ｂ２による力応答制御特性をより良好にできるようになる。その結果、この第２変形例においても、上記第1実施形態の第１変形例の場合と同様に、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４による力応答制御に関係したゲイン乗算部１３３による比例項ゲインＫtpを大きく設定することができるようになり、運転者による操舵ハンドル１１を操舵操作感覚がより良好になる。
【００５４】
ｂ３．第２実施形態の第３変形例
次に、第２実施形態の第３変形例について説明する。この第３変形例に係る車両の操舵装置は、図９の機能ブロック図に示すように、ダンピング制御部Ｂ５’，Ｂ５”を上記第２実施形態に係る図５の機能ブロック図に追加したものである。これらのダンピング制御部Ｂ５’，Ｂ５”は、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４をダンピング制御するためのダンピング係数乗算部１５７’，１５８’をそれぞれ備えている。
【００５５】
ダンピング係数乗算部１５７’は、微分演算部１６２から操舵用電動モータ１４のモータ回転角速度dθhm/dtを入力して、モータ回転角速度dθhm/dtにダンピング係数Ｋtv1を乗算して演算部１４１に出力する。演算部１４１においては、イナーシャ乗算部１１７からの制御値と係数乗算部１３４からの制御値との加算値から、前記モータ回転角速度dθhm/dtにダンピング係数Ｋtv1を乗算した値Ｋtv1・dθhm/dtが減算される。これにより、操舵用電動モータ１４がダンピング制御される。
【００５６】
ダンピング係数乗算部１５８’は、微分演算部１７２から転舵用電動モータ２４のモード回転角速度dθwm/dtを入力して、モータ回転角速度dθwm/dtにダンピング係数Ｋtv2を乗算して演算部１４２に出力する。演算部１４２においては、イナーシャ乗算部１２６からの制御値とゲイン乗算部１３３からの制御値との加算値から、前記モータ回転角速度dθwm/dtにダンピング係数Ｋtv2を乗算した値Ｋtv2・dθwm/dtが減算される。これにより、転舵用電動モータ２４がダンピング制御される。
【００５７】
その結果、この第３変形例においても、前述のように、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４に、上記第２実施形態の制御に対して、さらに速度ダンピング制御が付加され、力応答制御値計算部Ｂ２による力制御の応答特性をより良好にできるようになる。したがって、この第３変形例においても、上記第２実施形態の第２変形例の場合と同様に、力に関する応答制御特性を安定化することができ、操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４による駆動力の制御に関係したゲイン乗算部１３３による比例項ゲインＫtpを大きく設定することができるようになり、運転者による操舵ハンドル１１の操舵操作感覚がより良好になる。
【００５８】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５９】
例えば、上記第１実施形態、第２実施形態およびそれらの変形例においては、位置応答制御値計算部Ｂ１において、ＰＤ（比例・微分）制御によって操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の位置制御を行うようにした。しかし、これに代えて、積分項をさらに加えて、ＰＩＤ（比例・微分・積分）制御によって操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の位置制御を行うようにしてもよい。また、微分項を省略して、Ｐ（比例）制御のみによって操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の位置制御を行うようにしてもよい。
【００６０】
また、上記第１実施形態、第２実施形態およびそれらの変形例においては、力応答制御値計算部Ｂ２においては、Ｐ（比例）制御により操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の力制御を行うようにした。しかし、これに代えて、微分制御項を加えて、ＰＩ（比例・微分）制御によって操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の力制御を行うようにしてもよい。さらに、積分項を加えて、ＰＩＤ（比例・微分・積分）制御によって操舵用電動モータ１４および転舵用電動モータ２４の力制御を行うようにしてもよい。
【００６１】
また、上記第１実施形態、第２実施形態およびそれらの変形例においては、制御係数α，βとして、予め定めた定数を利用するようにした。しかし、これに代えて、これらの制御係数α，βを車両の走行状態に応じて変化させるようにしてもよい。この場合、上述のように、制御係数αは、操舵角θhを転舵角θwに対応させるための係数であるとともに、制御係数βは、転舵反力Ｔｗを操舵力Ｔｈに対応させるための係数である。したがって、制御係数αを車両の走行状態に応じて制御することは、位置応答制御値計算部Ｂ１によって位置制御される操舵角θhと転舵角θｗの比を、車両の走行状態に応じて変更することを意味する。また、制御係数βを車両の走行状態に応じて制御することは、力応答制御値計算部Ｂ２によって力応答制御される操舵力Ｔｈと転舵反力Ｔｗの比を車両の走行状態に応じて変更することを意味する。
【００６２】
このように、制御係数α，βを車両の走行状態に応じて変化させるために、例えば、図１に破線で示すように、車速Ｖを検出する車速センサ４１を設けるとともに、ＥＣＵ３５内に車速Ｖに応じて変化する制御係数α，βを記憶したテーブル、または車速Ｖに応じて変化する制御係数α，βを規定する関数を用意しておき、ＥＣＵ３５によって車速Ｖに応じて制御係数α，βが決定されるようにするとよい。
【００６３】
例えば、上記第１および第２実施形態で用いた定数αをαoとし、図１０(Ａ)に示すように、制御係数αが、車速Ｖの増加に従って定数αoの近傍にて減少するように規定しておけば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角θwは、操舵ハンドル１１の同一の操舵角θhに対して、車速Ｖの増加に従って小さくなるように制御される。これによれば、低速域にて車両の小回り性能が良好になるとともに、高速域における車両の走行安定性が良好になる。
【００６４】
また、上記第１および第２実施形態で用いた定数αを同じくαoとし、図１０(Ｂ)に示すように、制御係数αが操舵角θhの増加に従って定数αoの近傍にて増加するように規定しておけば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角θwは、操舵ハンドル１１の操舵角θhの増加に従って大きくなるように制御される。これによれば、大舵角操舵時における車両の小回り性能が良好になる。
【００６５】
また、上記第１および第２実施形態で用いた定数βをβoとし、図１０(Ｃ)に示すように、制御係数βが車速Ｖの増加に従って定数βoの近傍にて増加するように規定しておけば、操舵ハンドル１１の操舵力（操舵反力）は、車速Ｖの増加に従って増加するように制御される。これによれば、低速域にて操舵ハンドル１１が軽快に操舵され、高速域における操舵ハンドル１１の操舵操作が重くなり、車両の走行安定性が良好になる。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態で用いた定数βを同じくβoとし、図１０(Ｄ)に示すように、制御係数βが操舵角θhの増加に従って定数βoの近傍にて減少するように規定しておけば、操舵ハンドル１１の操舵力（操舵反力）は、操舵角θhの増加に従って減少するように制御される。これによれば、大舵角操舵時における操舵ハンドル１１の操舵操作が軽快になされるようになる。
【００６７】
さらに、制御係数α、βを車速Ｖおよび操舵角θhの両方の変化に応じて変化させるようにしてもよい。さらに、車速Ｖおよび操舵角θhに限らず、横加速度、ヨーレートなどの車両の走行状態を表す物理量に応じて制御係数α，βを変化させるようにしてもよい。
【００６８】
また、上記第１実施形態、第２実施形態およびそれらの変形例においては、係数乗算部１０１，１０３にて操舵角θhおよび操舵角速度dθh/dtに制御係数αを乗算するようにした。しかし、これに代えて、転舵角センサ３３の出力である転舵角θwおよび微分演算部１０４の出力である転舵角速度dθｗ/dtにそれぞれ制御係数αに相当する制御係数α’（例えば、α’＝１／α）を乗算するようにしてもよい。この場合、車速Ｖ、操舵角θhなどの車両の走行状態を表す物理量の変化に対して、制御係数α’を、上記第１および第２実施形態の制御係数αとは増減方向を逆方向に変化させるようにする。また、この変形例の場合には、上記第１および第２実施形態の係数乗算部１３４を省略して、ゲイン乗算部１３３から演算部１４２に与えられる制御値に制御係数α’を乗算する係数乗算部を、ゲイン乗算部１３３からの出力値が供給される演算部１４２の入力側に介装しておく。
【００６９】
また、上記第１実施形態、第２実施形態およびそれらの変形例においては、係数乗算部１３２にて転舵反力センサ３４または演算部１７６（または減算部１７７）の出力値に制御係数βを乗算するようにした。しかし、これに代えて、操舵力センサ３２または演算部１６６（または減算部１６７）と演算部１３１または演算部１３１’との間に係数乗算部を設けて、同係数乗算部にて操舵力センサ３２または演算部１６６（または減算部１６７）の出力値に制御係数βに相当する制御係数β’（例えば、β’＝１／β）を乗算するようにしてもよい。この場合、車速Ｖ、操舵角θhなどの車両の走行状態を表す物理量の変化に対して、制御係数β’を、上記第１および第２実施形態の制御係数βとは増減方向を逆方向に変化させるようにする。また、この変形例の場合には、上記第１および第２実施形態の係数乗算部１１６を省略して、加算部１２５からイナーシャ乗算部１２６に与えられる制御値に制御係数β’を乗算する係数乗算部を、加算部１２５とイナーシャ乗算部１２６との間に介装しておく。さらに、上記第１および第２実施形態の制御係数α，βと、前記変形例の制御係数α’，β’の両者を考慮するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】第１実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実現される機能を表す機能ブロック図である。
【図３】前記第１実施形態の第１変形例に係る機能ブロック図である。
【図４】前記第１実施形態の第２変形例に係る機能ブロック図である。
【図５】第２実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実現される機能を表す機能ブロック図である。
【図６】操舵用電動モータに関する外乱オブザーバのブロック図である。
【図７】前記第２実施形態の第１変形例に係る機能ブロック図である。
【図８】前記第２実施形態の第２変形例に係る機能ブロック図である。
【図９】前記第２実施形態の第３変形例に係る機能ブロック図である。
【図１０】(Ａ)は制御係数αの車速に応じた変化を示すグラフであり、(Ｂ)は制御係数αの操舵角に応じた変化を示すグラフであり、(Ｃ)は制御係数βの車速に応じた変化を示すグラフであり、(Ｄ)は制御係数βの操舵角に応じた変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１１…操舵ハンドル、１３…操舵用電動モータ、２４…転舵用電動モータ、３１…操舵角センサ、３２…操舵力センサ、３３…転舵角センサ、３４…転舵反力センサ、３５…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、Ｂ１…位置応答制御値計算部、Ｂ２…力応答制御値計算部、Ｂ３，Ｂ４…駆動制御部、Ｂ５，Ｂ５’，Ｂ５”…ダンピング制御部。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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