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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023100467
(43)【公開日】2023-07-19
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20230711BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20230711BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20230711BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20230711BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20230711BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D5/04
B62D101:00
B62D113:00
B62D119:00
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022001174
(22)【出願日】2022-01-06
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】松田 哲
(72)【発明者】
【氏名】並河 勲
(72)【発明者】
【氏名】安樂 厚二
(72)【発明者】
【氏名】飯田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】柴田 憲治
【テーマコード（参考）】
3D232
3D333
【Ｆターム（参考）】
3D232CC26
3D232DA03
3D232DA10
3D232DA15
3D232DA24
3D232DA64
3D232DC01
3D232DC02
3D232DC03
3D232DC08
3D232DC33
3D232DC34
3D232DD01
3D232DD02
3D232DD10
3D232EB04
3D232EB11
3D232EC23
3D232EC37
3D232GG01
3D333CB02
3D333CB31
3D333CB46
3D333CC06
3D333CC15
3D333CC18
3D333CD09
3D333CD14
3D333CE32
3D333CE38
3D333CE39
(57)【要約】
【課題】転舵輪が障害物に接触していることを、より適切に検出することができる操舵制御装置を提供する。
【解決手段】操舵制御装置は、車両の転舵輪の転舵動作に連動して回転するシャフトの目標角度に実角度を追従させるフィードバック制御を実行することにより、転舵モータが発生するトルクに対する指令値である転舵トルク指令値を演算する。操舵制御装置は、シャフトの目標角度に対する実角度の偏差に対して比例演算を実行することにより偏差に比例した値のトルク指令値を演算する比例制御部と、偏差に対して微分演算を実行することにより偏差の微分値に比例した値のトルク指令値を演算する微分制御部と、第１のトルク指令値と第２のトルク指令値とを加算することにより転舵トルク指令値を演算する加算器と、比例制御部により演算されるトルク指令値Ｔｐ１に基づき転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する判定部１０２を有している。
【選択図】図６
【解決手段】操舵制御装置は、車両の転舵輪の転舵動作に連動して回転するシャフトの目標角度に実角度を追従させるフィードバック制御を実行することにより、転舵モータが発生するトルクに対する指令値である転舵トルク指令値を演算する。操舵制御装置は、シャフトの目標角度に対する実角度の偏差に対して比例演算を実行することにより偏差に比例した値のトルク指令値を演算する比例制御部と、偏差に対して微分演算を実行することにより偏差の微分値に比例した値のトルク指令値を演算する微分制御部と、第１のトルク指令値と第２のトルク指令値とを加算することにより転舵トルク指令値を演算する加算器と、比例制御部により演算されるトルク指令値Ｔｐ１に基づき転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する判定部１０２を有している。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離された車両の転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する転舵モータに対する給電を制御するために、前記転舵輪の転舵動作に連動して回転するシャフトの目標角度を前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算し、前記目標角度に実角度を追従させるフィードバック制御を実行することにより前記転舵モータが発生するトルクに対する指令値である転舵トルク指令値を演算する操舵制御装置であって、
前記シャフトの目標角度に対する実角度の偏差に対して比例演算を実行することにより前記偏差に比例した値の第１のトルク指令値を演算する比例制御部と、
前記偏差に対して微分演算を実行することにより前記偏差の微分値に比例した値の第２のトルク指令値を演算する微分制御部と、
前記第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値とを加算することにより前記転舵トルク指令値を演算する加算器と、
前記第１のトルク指令値に基づき前記転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する判定部と、を有している操舵制御装置。
前記シャフトの目標角度に対する実角度の偏差に対して比例演算を実行することにより前記偏差に比例した値の第１のトルク指令値を演算する比例制御部と、
前記偏差に対して微分演算を実行することにより前記偏差の微分値に比例した値の第２のトルク指令値を演算する微分制御部と、
前記第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値とを加算することにより前記転舵トルク指令値を演算する加算器と、
前記第１のトルク指令値に基づき前記転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する判定部と、を有している操舵制御装置。
【請求項2】
前記判定部は、前記第１のトルク指令値を前記転舵モータの電流値に換算することにより得られる電流指令値に基づき、前記転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項3】
前記判定部は、前記偏差に対して自ら比例演算を実行することにより、前記第１のトルク指令値を取得する請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項4】
前記判定部は、前記電流指令値の絶対値と電流しきい値とを比較することにより、前記転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項5】
前記判定部は、前記電流指令値の絶対値が前記電流しきい値以上の値となる状態が時間しきい値以上継続するとき、前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定する請求項４に記載の操舵制御装置。
【請求項6】
前記判定部は、前記電流指令値の絶対値が前記電流しきい値以上の値、かつ前記シャフトの実角度を微分することにより得られる角速度が角速度しきい値以下の値となる状態が時間しきい値以上継続するとき、前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定する請求項４に記載の操舵制御装置。
【請求項7】
前記偏差に対して積分演算を実行することにより前記偏差の積分値に比例した値の第３のトルク指令値を演算する積分制御部を有し、
前記加算器は、前記第１のトルク指令値と、前記第２のトルク指令値と、前記第３のトルク指令値とを加算することにより、前記転舵トルク指令値を演算する請求項１～請求項６のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
前記加算器は、前記第１のトルク指令値と、前記第２のトルク指令値と、前記第３のトルク指令値とを加算することにより、前記転舵トルク指令値を演算する請求項１～請求項６のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項8】
前記ステアリングホイールに付与される操舵反力を発生する反力モータに対する給電を、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される反力トルク指令値に基づき制御する反力制御部を有し、
前記反力制御部は、前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトに作用する基本的な軸力である基本軸力を演算する基本軸力演算部と、
前記判定部により前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための制限軸力を演算する制限軸力演算部と、
前記基本軸力および前記制限軸力に基づき前記反力トルク指令値に反映させる最終的な軸力である最終軸力を演算する最終軸力演算部と、を有している請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
前記反力制御部は、前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトに作用する基本的な軸力である基本軸力を演算する基本軸力演算部と、
前記判定部により前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための制限軸力を演算する制限軸力演算部と、
前記基本軸力および前記制限軸力に基づき前記反力トルク指令値に反映させる最終的な軸力である最終軸力を演算する最終軸力演算部と、を有している請求項１～請求項７のうちいずれか一項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と転舵輪との間の動力伝達を分離した、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置が存在する。操舵装置は、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有している。車両の走行時、操舵装置の制御装置は、反力モータに対する給電制御を通じて操舵反力を発生させるとともに、転舵モータに対する給電制御を通じて転舵輪を転舵させる。
【0003】
操舵装置においては、据え切り時に転舵輪が縁石などの障害物に突き当たる場合など、転舵輪を切り増し側へ向けて転舵することが困難となる状況が想定される。このとき、操舵装置の制御装置は、ステアリングホイールの操舵角に転舵輪の転舵角を追従させようとする。このため、転舵モータに対して過大な電流が供給されることによって、転舵モータあるいはその駆動回路が過熱するおそれがある。
【0004】
そこで、たとえば特許文献１の制御装置は、定められた判定条件が成立するとき、転舵輪が障害物に接触している旨判定する。判定条件は、たとえば転舵モータへ供給される電流の値が電流しきい値以上である状態が所定の時間だけ継続することを含む。制御装置は、転舵輪が障害物に接触している旨判定されるとき、転舵モータの過熱を抑制すること、および転舵輪が障害物に当たっていることを運転者に知らせることを目的として、定められた制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０－１３８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
操舵装置の制御装置が、前述の定められた制御を適切に実行するためには、転舵輪が障害物に接触していることを、より適切に検出することが要求される。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決し得る操舵制御装置は、ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離された車両の転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する転舵モータに対する給電を制御するために、前記転舵輪の転舵動作に連動して回転するシャフトの目標角度を前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算し、前記目標角度に実角度を追従させるフィードバック制御を実行することにより前記転舵モータが発生するトルクに対する指令値である転舵トルク指令値を演算する。操舵制御装置は、前記シャフトの目標角度に対する実角度の偏差に対して比例演算を実行することにより前記偏差に比例した値の第１のトルク指令値を演算する比例制御部と、前記偏差に対して微分演算を実行することにより前記偏差の微分値に比例した値の第２のトルク指令値を演算する微分制御部と、前記第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値とを加算することにより前記転舵トルク指令値を演算する加算器と、前記第１のトルク指令値に基づき前記転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する判定部と、を有している。
【0008】
転舵モータには、第１のトルク指令値および第２のトルク指令値の双方が反映される転舵トルク指令値に応じた電流が供給される。転舵モータに供給される電流の値に基づき、転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定することが考えられる。これは、転舵輪が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪を転舵しようとするほど、ステアリングホイールの操舵状態に基づくシャフトの目標角度と実角度との偏差が増大するからである。しかし、この場合、転舵輪が障害物に接触していることが適切に検出されないおそれがある。微分制御部は、シャフトの目標角度と実角度との偏差の変化を敏感に捉えるため、目標角度のわずかな変動に対して、第２のトルク指令値、ひいては転舵モータに供給される電流の値が変動するからである。
【0009】
この点、上記の構成によれば、判定部は、比例制御部により演算される第１のトルク指令値に基づき転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する。第１のトルク指令値は、微分制御部の動作の影響を受けないため、転舵モータに供給される電流の値に基づき転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する場合に比べて、より適切に転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。
【0010】
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記第１のトルク指令値を前記転舵モータの電流値に換算することにより得られる電流指令値に基づき、前記転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定するようにしてもよい。
【0011】
この構成によるように、第１のトルク指令値を転舵モータの電流値に換算することにより得られる電流指令値も微分制御部の動作の影響を受けない。このため、転舵モータに供給される電流の値に基づき転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する場合に比べて、より適切に転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。
【0012】
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記偏差に対して自ら比例演算を実行することにより、前記第１のトルク指令値を取得するようにしてもよい。
この構成によるように、判定部が自ら演算した第１のトルク指令値も微分制御部の動作の影響を受けない。このため、転舵モータに供給される電流の値に基づき転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する場合に比べて、より適切に転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。
この構成によるように、判定部が自ら演算した第１のトルク指令値も微分制御部の動作の影響を受けない。このため、転舵モータに供給される電流の値に基づき転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定する場合に比べて、より適切に転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。
【0013】
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記電流指令値の絶対値と電流しきい値とを比較することにより、前記転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定するようにしてもよい。
【0014】
この構成によれば、電流指令値の絶対値と電流しきい値とを比較するだけでよいので、転舵輪が障害物に当たっているかどうかを簡単に判定することができる。
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記電流指令値の絶対値が前記電流しきい値以上の値となる状態が時間しきい値以上継続するとき、前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定するようにしてもよい。
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記電流指令値の絶対値が前記電流しきい値以上の値となる状態が時間しきい値以上継続するとき、前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定するようにしてもよい。
【0015】
この構成によれば、瞬間的に、電流指令値の絶対値が電流しきい値以上の値に達した場合、このことによって転舵輪が障害物に当たっている旨誤って判定することが抑制される。このため、より正確に転舵輪が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。
【0016】
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記電流指令値の絶対値が前記電流しきい値以上の値、かつ前記シャフトの実角度を微分することにより得られる角速度が角速度しきい値以下の値となる状態が時間しきい値以上継続するとき、前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定するようにしてもよい。
【0017】
上記の操舵制御装置において、前記偏差に対して積分演算を実行することにより前記偏差の積分値に比例した値の第３のトルク指令値を演算する積分制御部を有していてもよい。この場合、前記加算器は、前記第１のトルク指令値と、前記第２のトルク指令値と、前記第３のトルク指令値とを加算することにより、前記転舵トルク指令値を演算する。
【0018】
この構成によれば、積分制御部は、時間積分により過去の偏差を蓄積し、継続的に偏差を無くすような動作をする。このため、比例制御部の比例演算により生じる、目標角度と実角度との定常偏差を低減することができる。したがって、シャフトの目標角度に対する実角度の追従性能が向上する。
【0019】
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に付与される操舵反力を発生する反力モータに対する給電を、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される反力トルク指令値に基づき制御する反力制御部を有していてもよい。前記反力制御部は、前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトに作用する基本的な軸力である基本軸力を演算する基本軸力演算部と、前記判定部により前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための制限軸力を演算する制限軸力演算部と、前記基本軸力および前記制限軸力に基づき前記反力トルク指令値に反映させる最終的な軸力である最終軸力を演算する最終軸力演算部と、を有していてもよい。
【0020】
この構成によれば、判定部によって転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、制限軸力演算部は、ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための制限軸力を演算する。この制限軸力が最終軸力、ひいては反力トルク指令値に反映されることによって、ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための操舵反力がステアリングホイールに付与される。このため、運転者は、ステアリングホイールを介した手応えを通じて、転舵輪が障害物に当たっていることを認識することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明の操舵制御装置によれば、転舵輪が障害物に接触していることを、より適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】操舵制御装置の一実施の形態が搭載されるステアバイワイヤ方式の操舵装置の構成図である。
【図2】操舵制御装置の一実施の形態のブロック図である。
【図3】一実施の形態におけるピニオン角フィードバック制御部のブロック図である。
【図4】一実施の形態における反力トルク指令値演算部のブロック図である。
【図5】一実施の形態における軸力演算部のブロック図である。
【図6】一実施の形態における第２の制限軸力演算部のブロック図である。
【図7】一実施の形態における偏差と第２の制限軸力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、操舵制御装置の一実施の形態を説明する。
＜全体構成＞
図１に示すように、操舵制御装置１の制御対象は、ステアバイワイヤ式の操舵装置２である。操舵装置２は、操舵機構３と、転舵機構４とを有している。操舵機構３は、ステアリングホイール５を介して、運転者により操舵される機構部分である。転舵機構４は、ステアリングホイール５の操舵に応じて、車両の転舵輪６を転舵させる機構部分である。
＜全体構成＞
図１に示すように、操舵制御装置１の制御対象は、ステアバイワイヤ式の操舵装置２である。操舵装置２は、操舵機構３と、転舵機構４とを有している。操舵機構３は、ステアリングホイール５を介して、運転者により操舵される機構部分である。転舵機構４は、ステアリングホイール５の操舵に応じて、車両の転舵輪６を転舵させる機構部分である。
【0024】
操舵機構３は、ステアリングシャフト１１と、反力モータ１２と、減速機１３と、を有している。ステアリングホイール５は、ステアリングシャフト１１に一体回転可能に連結される。反力モータ１２は、ステアリングシャフト１１に付与する操舵反力の発生源である。操舵反力は、ステアリングホイール５の操舵方向と反対方向の力である。反力モータ１２は、たとえば三相のブラシレスモータである。減速機１３は、反力モータ１２の回転を減速し、減速された回転をステアリングシャフト１１に伝達する。
【0025】
転舵機構４は、ピニオンシャフト２１と、転舵シャフト２２と、ハウジング２３と、を有している。ハウジング２３は、ピニオンシャフト２１を回転可能に支持する。また、ハウジング２３は、転舵シャフト２２を往復動可能に収容する。ピニオンシャフト２１は、転舵シャフト２２に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト２１のピニオン歯２１ａは、転舵シャフト２２のラック歯２２ａと噛み合う。転舵シャフト２２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド２４を介して、タイロッド２５が連結されている。タイロッド２５の先端は、転舵輪６が組み付けられた図示しないナックルに連結される。
【0026】
転舵機構４は、転舵モータ３１と、伝動機構３２と、変換機構３３とを備えている。転舵モータ３１は、転舵シャフト２２に付与する転舵力の発生源である。転舵力は、転舵輪６を転舵させるための力である。転舵モータ３１は、たとえば三相のブラシレスモータである。伝動機構３２は、たとえばベルト伝動機構である。伝動機構３２は、転舵モータ３１の回転を変換機構３３に伝達する。変換機構３３は、たとえばボールねじ機構である。変換機構３３は、伝動機構３２を介して伝達される回転を、転舵シャフト２２の軸方向の運動に変換する。
【0027】
転舵シャフト２２が軸方向に移動することによって、転舵輪６の転舵角θｗが変更される。ピニオンシャフト２１のピニオン歯２１ａは、転舵シャフト２２のラック歯２２ａと噛み合っているため、転舵シャフト２２の移動に連動して回転する。ピニオンシャフト２１は、転舵輪６の転舵動作に連動して回転するシャフトである。
【0028】
操舵制御装置１は、反力モータ１２および転舵モータ３１の動作を制御する。操舵制御装置１は、つぎの３つの構成Ａ１，Ａ２，Ａ３のうちいずれか一を含む処理回路を有している。
【0029】
Ａ１．ソフトウェアであるコンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ。プロセッサは、ＣＰＵ（central processing unit）およびメモリを含む。
Ａ２．各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の専用のハードウェア回路。ＡＳＩＣは、ＣＰＵおよびメモリを含む。
Ａ２．各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の専用のハードウェア回路。ＡＳＩＣは、ＣＰＵおよびメモリを含む。
【0030】
Ａ３．構成Ａ１，Ａ２を組み合わせたハードウェア回路。
メモリは、コンピュータで読み取り可能とされた媒体であって、コンピュータに対する処理あるいは命令を記述したプログラムを記憶している。本実施の形態では、コンピュータは、ＣＰＵである。メモリは、ＲＡＭ（random access memory）およびＲＯＭ（read only memory）を含む。ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムを定められた演算周期で実行することによって各種の制御を実行する。
メモリは、コンピュータで読み取り可能とされた媒体であって、コンピュータに対する処理あるいは命令を記述したプログラムを記憶している。本実施の形態では、コンピュータは、ＣＰＵである。メモリは、ＲＡＭ（random access memory）およびＲＯＭ（read only memory）を含む。ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムを定められた演算周期で実行することによって各種の制御を実行する。
【0031】
操舵制御装置１は、車載のセンサの検出結果を取り込む。センサは、車速センサ４１、トルクセンサ４２、回転角センサ４３、および回転角センサ４４を含む。
車速センサ４１は、車速Ｖを検出する。トルクセンサ４２は、ステアリングシャフト１１における減速機１３の連結部分を基準として、ステアリングホイール５側に設けられている。トルクセンサ４２は、ステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクＴｈを検出する。操舵トルクＴｈは、ステアリングシャフト１１に設けられるトーションバー４２ａのねじれ量に基づき演算される。回転角センサ４３は、反力モータ１２に設けられている。回転角センサ４３は、反力モータ１２の回転角θａを検出する。回転角センサ４４は、転舵モータ３１に設けられている。回転角センサ４４は、転舵モータ３１の回転角θｂを検出する。
車速センサ４１は、車速Ｖを検出する。トルクセンサ４２は、ステアリングシャフト１１における減速機１３の連結部分を基準として、ステアリングホイール５側に設けられている。トルクセンサ４２は、ステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクＴｈを検出する。操舵トルクＴｈは、ステアリングシャフト１１に設けられるトーションバー４２ａのねじれ量に基づき演算される。回転角センサ４３は、反力モータ１２に設けられている。回転角センサ４３は、反力モータ１２の回転角θａを検出する。回転角センサ４４は、転舵モータ３１に設けられている。回転角センサ４４は、転舵モータ３１の回転角θｂを検出する。
【0032】
操舵トルクＴｈ、反力モータ１２の回転角θａ、および転舵モータ３１の回転角θｂは、たとえば、ステアリングホイール５を右に操舵する場合は正の値であり、ステアリングホイール５を左に操舵する場合は負の値である。
【0033】
操舵制御装置１は、各種のセンサの検出結果に基づき、反力モータ１２と転舵モータ３１とを制御する。操舵制御装置１は、操舵トルクＴｈに応じた操舵反力を反力モータ１２に発生させるように、反力モータ１２に対する給電を制御する。操舵制御装置１は、ステアリングホイール５の操舵状態に応じて転舵輪６が転舵されるように、転舵モータ３１に対する給電を制御する。
【0034】
【0035】
反力制御部５０は、操舵角演算部５１、反力トルク指令値演算部５２、および通電制御部５３を有している。
操舵角演算部５１は、回転角センサ４３を通じて検出される反力モータ１２の回転角θａに基づき、ステアリングホイール５の操舵角θｓを演算する。
操舵角演算部５１は、回転角センサ４３を通じて検出される反力モータ１２の回転角θａに基づき、ステアリングホイール５の操舵角θｓを演算する。
【0036】
反力トルク指令値演算部５２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき反力トルク指令値Ｔ＊を演算する。反力トルク指令値Ｔ＊は、反力モータ１２に発生させるべき、操舵反力の目標値である。操舵反力は、ステアリングホイール５の操舵方向と反対方向のトルクである。操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、反力トルク指令値Ｔ＊の絶対値は、より大きくなる。
【0037】
通電制御部５３は、反力トルク指令値Ｔ＊に応じた電力を反力モータ１２へ供給する。具体的には、通電制御部５３は、反力トルク指令値Ｔ＊に基づき、反力モータ１２に対する電流指令値を演算する。通電制御部５３は、反力モータ１２に対する給電経路に設けられた電流センサ５４を通じて、給電経路に生じる電流Ｉａの値を検出する。電流Ｉａの値は、反力モータ１２に供給される電流の値である。通電制御部５３は、電流指令値と電流Ｉａの値との偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ１２に対する給電を制御する。これにより、反力モータ１２は、反力トルク指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。
【0038】
転舵制御部６０は、ピニオン角演算部６１、目標ピニオン角演算部６２、ピニオン角フィードバック制御部６３、および通電制御部６４を有している。
ピニオン角演算部６１は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ３１の回転角θｂに基づき、ピニオン角θｐを演算する。ピニオン角θｐは、ピニオンシャフト２１の回転角である。転舵モータ３１とピニオンシャフト２１とは、伝動機構３２、変換機構３３、および転舵シャフト２２を介して連動する。このため、転舵モータ３１の回転角θｂ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３１の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。ピニオンシャフト２１は、転舵シャフト２２に噛合されている。このため、ピニオン角θｐと転舵シャフト２２の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θｐは、転舵輪６の転舵角θｗを反映する値である。
ピニオン角演算部６１は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ３１の回転角θｂに基づき、ピニオン角θｐを演算する。ピニオン角θｐは、ピニオンシャフト２１の回転角である。転舵モータ３１とピニオンシャフト２１とは、伝動機構３２、変換機構３３、および転舵シャフト２２を介して連動する。このため、転舵モータ３１の回転角θｂ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３１の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。ピニオンシャフト２１は、転舵シャフト２２に噛合されている。このため、ピニオン角θｐと転舵シャフト２２の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θｐは、転舵輪６の転舵角θｗを反映する値である。
【0039】
目標ピニオン角演算部６２は、操舵角演算部５１により演算される操舵角θｓに基づき目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、製品仕様などに応じて設定される舵角比が実現されるように、目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。舵角比は、操舵角θｓに対する転舵角θｗの比である。
【0040】
目標ピニオン角演算部６２は、たとえば、車速Ｖなどの車両の走行状態に応じて舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、車速Ｖが遅くなるにつれて操舵角θｓに対する転舵角θｗが大きくなるように、目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、車速Ｖが速くなるにつれて操舵角θｓに対する転舵角θｗが小さくなるように、目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、車両の走行状態に応じて設定される舵角比を実現するために、操舵角θｓに対する補正角度を演算し、この演算される補正角度を操舵角θｓに加算することにより舵角比に応じた目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。
【0041】
なお、製品仕様などによっては、目標ピニオン角演算部６２は、車両の走行状態にかかわらず、舵角比が「１：１」となるように、目標ピニオン角θｐ
＊を演算するようにしてもよい。
【0042】
ピニオン角フィードバック制御部６３は、目標ピニオン角演算部６２により演算される目標ピニオン角θｐ
＊、およびピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐを取り込む。ピニオン角フィードバック制御部６３は、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ
＊に追従するように、ピニオン角θｐのフィードバック制御を通じて、転舵トルク指令値Ｔｐ
＊を演算する。転舵トルク指令値Ｔｐ
＊は、転舵力の目標値である。
【0043】
通電制御部６４は、転舵トルク指令値Ｔｐ
＊に応じた電力を転舵モータ３１へ供給する。具体的には、通電制御部６４は、転舵トルク指令値Ｔｐ
＊に基づき、転舵モータ３１に対する電流指令値を演算する。通電制御部６４は、転舵モータ３１に対する給電経路に設けられた電流センサ６５を通じて、給電経路に生じる電流Ｉｂの値を検出する。電流Ｉｂの値は、転舵モータ３１に供給される電流の値である。通電制御部６４は、電流指令値と電流Ｉｂの値との偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ３１に対する給電を制御する。これにより、転舵モータ３１は転舵トルク指令値Ｔｐ
＊に応じたトルクを発生する。
【0044】
＜ピニオン角フィードバック制御部６３の構成＞
つぎに、ピニオン角フィードバック制御部６３の構成について説明する。
図３に示すように、ピニオン角フィードバック制御部６３は、減算器７１、比例制御部７２、積分制御部７３、微分制御部７４、および加算器７５を有している。
つぎに、ピニオン角フィードバック制御部６３の構成について説明する。
図３に示すように、ピニオン角フィードバック制御部６３は、減算器７１、比例制御部７２、積分制御部７３、微分制御部７４、および加算器７５を有している。
【0045】
減算器７１は、目標ピニオン角演算部６２により演算される目標ピニオン角θｐ
＊と、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐとを取り込む。減算器７１は、目標ピニオン角θｐ
＊とピニオン角θｐとの差である偏差Δθｐを演算する。
【0046】
比例制御部７２は、減算器７１によって演算される偏差Δθｐに対して比例演算を実行することにより、偏差Δθｐに比例した値のトルク指令値Ｔｐ１を演算する。比例制御部７２は、偏差Δθｐに比例ゲインを乗算することにより、トルク指令値Ｔｐ１を演算する。比例ゲインは、要求される制御特性を実現するようにチューニングされる定数である。
【0047】
積分制御部７３は、減算器７１によって演算される偏差Δθｐに対して積分演算を実行することにより、偏差Δθｐの積分値に比例した値のトルク指令値Ｔｐ２を演算する。積分制御部７３は、偏差Δθｐを時間で積分し、その積分値に積分ゲインを乗算することにより、トルク指令値Ｔｐ２を演算する。積分ゲインは、要求される制御特性を実現するようにチューニングされる定数である。
【0048】
微分制御部７４は、減算器７１によって演算される偏差Δθｐに対して微分演算を実行することにより、偏差Δθｐの微分値に比例した値のトルク指令値Ｔｐ３を演算する。微分制御部７４は、偏差Δθｐを時間で微分し、その微分値に微分ゲインを乗算することにより、トルク指令値Ｔｐ３を演算する。微分ゲインは、要求される制御特性を実現するようにチューニングされる定数である。
【0049】
加算器７５は、３つのトルク指令値Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｐ３を加算することにより、転舵トルク指令値Ｔｐ
＊を演算する。
＜反力トルク指令値演算部５２の構成＞
つぎに、反力トルク指令値演算部５２の構成について説明する。
＜反力トルク指令値演算部５２の構成＞
つぎに、反力トルク指令値演算部５２の構成について説明する。
【0050】
図４に示すように、反力トルク指令値演算部５２は、アシストトルク指令値演算部８１、軸力演算部８２、および減算器８３を有している。
アシストトルク指令値演算部８１は、トルクセンサ４２を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および車速センサ４１を通じて検出される車速Ｖを取り込む。アシストトルク指令値演算部８１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき、アシストトルク指令値Ｔ１を演算する。アシストトルク指令値Ｔ１は、操舵装置２が電動パワーステアリング装置である場合のアシストトルクの目標値に相当する。アシストトルクは、ステアリングホイール５の操舵を補助するための力である。アシストトルク指令値Ｔ１は、ステアリングホイール５の操舵方向と同じ方向のトルクである。操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、アシストトルク指令値Ｔ１の絶対値は、より大きくなる。
アシストトルク指令値演算部８１は、トルクセンサ４２を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および車速センサ４１を通じて検出される車速Ｖを取り込む。アシストトルク指令値演算部８１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき、アシストトルク指令値Ｔ１を演算する。アシストトルク指令値Ｔ１は、操舵装置２が電動パワーステアリング装置である場合のアシストトルクの目標値に相当する。アシストトルクは、ステアリングホイール５の操舵を補助するための力である。アシストトルク指令値Ｔ１は、ステアリングホイール５の操舵方向と同じ方向のトルクである。操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、アシストトルク指令値Ｔ１の絶対値は、より大きくなる。
【0051】
軸力演算部８２は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐ、電流センサ６５を通じて検出される転舵モータ３１の電流Ｉｂの値、車速センサ４１を通じて検出される車速Ｖ、および操舵角演算部５１により演算される操舵角θｓを取り込む。軸力演算部８２は、ピニオン角θｐ、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値、車速Ｖ、および操舵角θｓに基づき、転舵シャフト２２に作用する軸力を演算する。軸力演算部８２は、演算される軸力をステアリングシャフト１１に対するトルクに換算することにより、軸力トルクＴ２を演算する。
【0052】
減算器８３は、アシストトルク指令値演算部８１により演算されるアシストトルク指令値Ｔ１、および軸力演算部８２により演算される軸力トルクＴ２を取り込む。減算器８３は、アシストトルク指令値Ｔ１から軸力トルクＴ２を減算することにより、反力トルク指令値Ｔ＊を演算する。
【0053】
＜軸力演算部８２の構成＞
つぎに、軸力演算部８２の構成について説明する。
図５に示すように、軸力演算部８２は、基本軸力演算部９０、第１の制限軸力演算部９１、第２の制限軸力演算部９２、選択処理部９３、加算器９４、および換算器９５を有している。
つぎに、軸力演算部８２の構成について説明する。
図５に示すように、軸力演算部８２は、基本軸力演算部９０、第１の制限軸力演算部９１、第２の制限軸力演算部９２、選択処理部９３、加算器９４、および換算器９５を有している。
【0054】
基本軸力演算部９０は、基本軸力Ｆ０を演算する。基本軸力Ｆ０は、転舵シャフト２２に作用する基本的な軸力である。基本軸力Ｆ０は、つぎの３つの軸力（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）のうちいずれか１つである。
【0055】
Ｂ１．角度軸力
角度軸力は、たとえばピニオン角θｐに応じた軸力である。基本軸力演算部９０は、ピニオン角θｐに基づき、角度軸力を演算する。ピニオン角θｐの絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、角度軸力の絶対値は、より大きくなる。角度軸力の絶対値は、ピニオン角θｐの絶対値の増加に対して、線形的に増加する。角度軸力は、ピニオン角θｐの符号と同符号である。角度軸力は、路面状態あるいは転舵輪６を介して転舵シャフト２２に作用する力が反映されない軸力である。
角度軸力は、たとえばピニオン角θｐに応じた軸力である。基本軸力演算部９０は、ピニオン角θｐに基づき、角度軸力を演算する。ピニオン角θｐの絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、角度軸力の絶対値は、より大きくなる。角度軸力の絶対値は、ピニオン角θｐの絶対値の増加に対して、線形的に増加する。角度軸力は、ピニオン角θｐの符号と同符号である。角度軸力は、路面状態あるいは転舵輪６を介して転舵シャフト２２に作用する力が反映されない軸力である。
【0056】
Ｂ２．電流軸力
電流軸力は、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に応じた軸力である。基本軸力演算部９０は、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、電流軸力を演算する。転舵モータ３１の電流Ｉｂの値は、路面摩擦抵抗などの路面状態に応じた外乱が転舵輪６に作用することに起因して、目標ピニオン角θｐ ＊と実際のピニオン角θｐとの間に発生する差に応じて変化する。すなわち、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値には、転舵輪６に作用する実際の路面状態が反映される。このため、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、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。基本軸力演算部９０は、たとえば車速Ｖに応じた係数であるゲインを転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に乗算することにより、電流軸力を演算する。
電流軸力は、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に応じた軸力である。基本軸力演算部９０は、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、電流軸力を演算する。転舵モータ３１の電流Ｉｂの値は、路面摩擦抵抗などの路面状態に応じた外乱が転舵輪６に作用することに起因して、目標ピニオン角θｐ ＊と実際のピニオン角θｐとの間に発生する差に応じて変化する。すなわち、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値には、転舵輪６に作用する実際の路面状態が反映される。このため、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、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。基本軸力演算部９０は、たとえば車速Ｖに応じた係数であるゲインを転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に乗算することにより、電流軸力を演算する。
【0057】
Ｂ３．混合軸力
混合軸力は、角度軸力と電流軸力とが所定の比率で混合された軸力である。基本軸力演算部９０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の状態変数に応じて、角度軸力および電流軸力に対する分配比率を個別に設定する。基本軸力演算部９０は、角度軸力および電流軸力に対して、個別に設定される分配比率を乗じて得られた値を合算することにより、混合軸力を演算する。
混合軸力は、角度軸力と電流軸力とが所定の比率で混合された軸力である。基本軸力演算部９０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の状態変数に応じて、角度軸力および電流軸力に対する分配比率を個別に設定する。基本軸力演算部９０は、角度軸力および電流軸力に対して、個別に設定される分配比率を乗じて得られた値を合算することにより、混合軸力を演算する。
【0058】
第１の制限軸力演算部９１は、第１の制限軸力Ｆ１を演算する。第１の制限軸力Ｆ１は、ステアリングホイール５の操作範囲を仮想的に制限するための、いわゆるエンド軸力である。第１の制限軸力Ｆ１は、ステアリングホイール５の操作位置が操作範囲の限界位置に近づいたとき、または転舵シャフト２２が物理的な可動範囲の限界位置に近づいたとき、反力モータ１２が発生する操舵方向と反対方向のトルクを急激に増大させる観点に基づき演算される。
【0059】
ステアリングホイール５の操作範囲の限界位置は、たとえばステアリングホイール５に設けられるスパイラルケーブルの長さによって決まる。転舵シャフト２２の物理的な可動範囲の限界位置は、いわゆるエンド当てが生じることによって、転舵シャフト２２の移動範囲が物理的に規制される位置である。エンド当ては、転舵シャフト２２の端部であるラックエンド２４がハウジング２３に突き当たることである。
【0060】
第１の制限軸力演算部９１は、操舵角θｓあるいはピニオン角θｐに基づき、第１の制限軸力Ｆ１を演算する。操舵角θｓあるいはピニオン角θｐが仮想エンド角に達した以降、第１の制限軸力Ｆ１の絶対値は、直線的に急激に増加する。仮想エンド角は、たとえば、ステアリングホイール５の仮想的な操作範囲の限界位置に対応する操舵角θｓの近傍値、あるいは転舵シャフト２２の仮想的な可動範囲の限界位置に対応するピニオン角θｐの近傍値に設定される。仮想エンド角は、操舵制御装置１の記憶装置に記憶されている。
【0061】
なお、第１の制限軸力演算部９１は、車速Ｖに応じて仮想エンド角を演算するようにしてもよい。第１の制限軸力演算部９１は、たとえば車速Ｖが速くなるほど、より小さい絶対値の仮想エンド角を演算する。
【0062】
第２の制限軸力演算部９２は、第２の制限軸力Ｆ２を演算する。第２の制限軸力Ｆ２は、たとえば車両が停車状態から発進する場合において、転舵輪６が縁石などの障害物に当たっている状況を運転者に操舵反力を通じて伝えるための、いわゆる縁石軸力である。第２の制限軸力Ｆ２は、転舵輪６が障害物に当たっている状況下において、さらなる切り込み操舵あるいは切り返し操舵を制限するために、反力モータ１２が発生する操舵方向と反対方向のトルクを急激に増大させる観点に基づき演算される。第２の制限軸力演算部９２は、たとえば転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する。第２の制限軸力演算部９２は、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定されるとき、操舵角θｓに基づき、第２の制限軸力Ｆ２を演算する。
【0063】
選択処理部９３は、第１の制限軸力演算部９１により演算される第１の制限軸力Ｆ１、および第２の制限軸力演算部９２により演算される第２の制限軸力Ｆ２を取り込む。選択処理部９３は、第１の制限軸力Ｆ１および第２の制限軸力Ｆ２のうち、絶対値の大きい方の軸力を選択する。選択処理部９３は、選択される第１の制限軸力Ｆ１または第２の制限軸力Ｆ２を、軸力トルクＴ２の演算に使用される最終制限軸力Ｆ３として設定する。
【0064】
加算器９４は、基本軸力演算部９０により演算される基本軸力Ｆ０と、選択処理部９３により設定される最終制限軸力Ｆ３とを加算することにより最終軸力Ｆ４を演算する。最終軸力Ｆ４は、軸力トルクＴ２の演算に使用される最終的な軸力である。加算器９４は、最終軸力Ｆ４を演算する最終軸力演算部である。
【0065】
換算器９５は、加算器９４により演算される最終軸力Ｆ４をステアリングシャフト１１に対するトルクに換算することにより、軸力トルクＴ２を演算する。
＜操舵制御装置１の懸念事項＞
操舵制御装置１は、つぎのような懸念事項を有する。すなわち、微分制御部７４は、目標ピニオン角θｐ ＊とピニオン角θｐとの差である偏差Δθｐの変化率（傾き）に比例した大きさのトルク指令値Ｔｐ３を演算する。すなわち、微分制御部７４は、偏差Δθｐの変化する方向を予測して、転舵モータ３１を制御する。微分制御部７４の存在は、振動的な応答の抑制、および応答速度の向上などの利点を有する。その一方で、微分制御部７４は、偏差Δθｐの変化を敏感に捉える。このため、目標ピニオン角θｐ ＊のわずかな変動に対しても、転舵モータ３１に供給される電流Ｉｂの値が変動する。したがって、前述したように、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する場合、微分制御部７４の特徴的な動作に起因して、転舵輪６が障害物に接触していることが適切に検出されないおそれがある。そこで、本実施の形態では、第２の制限軸力演算部９２として、つぎの構成を採用している。
＜操舵制御装置１の懸念事項＞
操舵制御装置１は、つぎのような懸念事項を有する。すなわち、微分制御部７４は、目標ピニオン角θｐ ＊とピニオン角θｐとの差である偏差Δθｐの変化率（傾き）に比例した大きさのトルク指令値Ｔｐ３を演算する。すなわち、微分制御部７４は、偏差Δθｐの変化する方向を予測して、転舵モータ３１を制御する。微分制御部７４の存在は、振動的な応答の抑制、および応答速度の向上などの利点を有する。その一方で、微分制御部７４は、偏差Δθｐの変化を敏感に捉える。このため、目標ピニオン角θｐ ＊のわずかな変動に対しても、転舵モータ３１に供給される電流Ｉｂの値が変動する。したがって、前述したように、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する場合、微分制御部７４の特徴的な動作に起因して、転舵輪６が障害物に接触していることが適切に検出されないおそれがある。そこで、本実施の形態では、第２の制限軸力演算部９２として、つぎの構成を採用している。
【0066】
＜第２の制限軸力演算部９２の構成＞
図６に示すように、第２の制限軸力演算部９２は、換算器１０１、判定部１０２、角度偏差演算部１０３、および軸力演算部１０４を有している。
図６に示すように、第２の制限軸力演算部９２は、換算器１０１、判定部１０２、角度偏差演算部１０３、および軸力演算部１０４を有している。
【0067】
換算器１０１は、比例制御部７２により演算されるトルク指令値Ｔｐ１を取り込む。トルク指令値Ｔｐ１は、転舵モータ３１が発生するトルクに対する指令値である。換算器１０１は、トルク指令値Ｔｐ１を転舵モータ３１の電流値に換算することにより、電流指令値Ｉｂｐ
＊を演算する。電流指令値Ｉｂｐ
＊は、転舵モータ３１に対する最終的な電流指令値の一成分である。
【0068】
判定部１０２は、転舵輪６が縁石などの障害物に当たっているかどうかを判定する。判定部１０２は、換算器１０１により演算される電流指令値Ｉｂｐ
＊を取り込む。判定部１０２は、たとえば、つぎの２つの判定条件Ｃ１，Ｃ２の双方が成立するとき、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定する。
【0069】
Ｃ１．│Ｉｂｐ
＊│≧Ｉｔｈ
Ｃ２．Ｔ≧Ｔｔｈ
ただし、判定条件Ｃ１において、「Ｉｔｈ」は、電流しきい値である。判定条件Ｃ２において、「Ｔ」は、判定条件Ｃ１が成立した時点からの経過時間である。「Ｔｔｈ」は、時間しきい値である。時間しきい値は、転舵輪６が障害物に当たっている状態であることを判定するために必要とされる時間に設定される。
Ｃ２．Ｔ≧Ｔｔｈ
ただし、判定条件Ｃ１において、「Ｉｔｈ」は、電流しきい値である。判定条件Ｃ２において、「Ｔ」は、判定条件Ｃ１が成立した時点からの経過時間である。「Ｔｔｈ」は、時間しきい値である。時間しきい値は、転舵輪６が障害物に当たっている状態であることを判定するために必要とされる時間に設定される。
【0070】
電流しきい値Ｉｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪６が障害物に当たっている場合、転舵輪６は切り増し側あるいは切り戻し側へ向けて転舵することが困難となる。この状態でステアリングホイール５が切り増し側あるいは切り戻し側へ向けて操舵されるとき、その操舵に応じて目標ピニオン角θｐ
＊が増大するのに対して、実際のピニオン角θｐは一定の値に維持される。このため、転舵輪６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪６を転舵しようとするほど、目標ピニオン角θｐ
＊とピニオン角θｐとの差である偏差Δθｐの値が増大する。したがって、転舵輪６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪６を転舵しようとするほど、比例制御部７２により演算されるトルク指令値Ｔｐ１、ひいては電流指令値Ｉｂｐ
＊の絶対値が増大する。このため、電流指令値Ｉｂｐ
＊の絶対値が大きいときほど、転舵輪６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。電流指令値Ｉｂｐ
＊は、転舵輪６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、電流しきい値Ｉｔｈは、実験あるいはシミュレーションにより設定される。
【0071】
判定部１０２は、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかの判定結果に応じて、フラグＦの値をセットする。判定部１０２は、転舵輪６が障害物に当たっていない旨判定されるとき、すなわち判定条件Ｃ１が成立しないとき、フラグＦの値を「０」にセットする。判定部１０２は、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定されるとき、すなわち判定条件Ｃ１が成立するとき、フラグＦの値を「１」にセットする。
【0072】
角度偏差演算部１０３は、判定部１０２によりセットされるフラグＦの値、および操舵角演算部５１により演算される操舵角θｓを取り込む。
角度偏差演算部１０３は、フラグＦの値が「１」であるとき、次式（Ｄ１）に示されるように、その時点の操舵角θｓを基準角θｓ０として保持する。これは、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定された時点の操舵角θｓを第２の制限軸力Ｆ２の発生開始位置とし、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定された時点の操舵角θｓを基準とする操舵角θｓの変化量に応じた第２の制限軸力Ｆ２を発生させることを意図している。
角度偏差演算部１０３は、フラグＦの値が「１」であるとき、次式（Ｄ１）に示されるように、その時点の操舵角θｓを基準角θｓ０として保持する。これは、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定された時点の操舵角θｓを第２の制限軸力Ｆ２の発生開始位置とし、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定された時点の操舵角θｓを基準とする操舵角θｓの変化量に応じた第２の制限軸力Ｆ２を発生させることを意図している。
【0073】
θｓ０＝θｓ …（Ｄ１）
角度偏差演算部１０３は、フラグＦの値が「０」であるとき、操舵角θｓを保持しない。すなわち、角度偏差演算部１０３は、フラグＦの値が「０」であるとき、その時々の操舵角θｓを基準角θｓ０として設定する。このため、フラグＦの値が「０」であるとき、基準角θｓ０は、その時々の操舵角θｓと同じ値となる。
角度偏差演算部１０３は、フラグＦの値が「０」であるとき、操舵角θｓを保持しない。すなわち、角度偏差演算部１０３は、フラグＦの値が「０」であるとき、その時々の操舵角θｓを基準角θｓ０として設定する。このため、フラグＦの値が「０」であるとき、基準角θｓ０は、その時々の操舵角θｓと同じ値となる。
【0074】
角度偏差演算部１０３は、次式（Ｄ２）に示されるように、角度偏差Δθｓを演算する。角度偏差Δθｓは、現在の操舵角θｓと基準角θｓ０との差である。
Δθｓ＝θｓ－θｓ０ …（Ｄ２）
フラグＦの値が「０」であるとき、角度偏差Δθｓの値は「０」である。これは、フラグＦの値が「０」であるとき、理論上、基準角θｓ０は、その時々の操舵角θｓと同じ値になるからである。
Δθｓ＝θｓ－θｓ０ …（Ｄ２）
フラグＦの値が「０」であるとき、角度偏差Δθｓの値は「０」である。これは、フラグＦの値が「０」であるとき、理論上、基準角θｓ０は、その時々の操舵角θｓと同じ値になるからである。
【0075】
フラグＦの値が「１」であるとき、角度偏差Δθｓは、基準角θｓ０を基準とする操舵角θｓの変化量に応じた値となる。
軸力演算部１０４は、角度偏差演算部１０３により演算される角度偏差Δθｓを取り込む。軸力演算部１０４は、角度偏差Δθｓに基づき、第２の制限軸力Ｆ２を演算する。軸力演算部１０４は、たとえば制限軸力マップを使用して、第２の制限軸力Ｆ２を演算する。制限軸力マップは、操舵制御装置１の記憶装置に格納されている。
軸力演算部１０４は、角度偏差演算部１０３により演算される角度偏差Δθｓを取り込む。軸力演算部１０４は、角度偏差Δθｓに基づき、第２の制限軸力Ｆ２を演算する。軸力演算部１０４は、たとえば制限軸力マップを使用して、第２の制限軸力Ｆ２を演算する。制限軸力マップは、操舵制御装置１の記憶装置に格納されている。
【0076】
図７のグラフに示すように、制限軸力マップＭ１は、横軸を角度偏差Δθｓの絶対値、縦軸を第２の制限軸力Ｆ２の絶対値とする二次元マップである。制限軸力マップＭ１は、つぎの特性を有する。すなわち、特性線Ｌ１に示されるように、角度偏差Δθｓの絶対値が増加するにつれて、第２の制限軸力Ｆ２の絶対値は、より大きくなる。ただし、角度偏差Δθｓの絶対値が増加するにつれて、特性線Ｌ１の傾きは徐々に大きくなる。すなわち、特性線Ｌ１は、正の逓増的な傾きを有する曲線である。傾きは、角度偏差Δθｓの絶対値に対する第２の制限軸力Ｆ２の絶対値の変化の割合である。
【0077】
第１の制限軸力Ｆ１は、操舵角θｓあるいはピニオン角θｐの絶対値の増加に対して、直線的かつ急激に増加する。これに対し、第２の制限軸力Ｆ２は、角度偏差Δθｓの絶対値の増加に対して、緩やかに増加する。これは、転舵輪６が障害物に当たった状態で、さらに転舵輪６が転舵しようとするとき、タイヤの弾性変形に伴い反力が緩やかに増加することを再現することを意図している。
【0078】
＜実施の形態の作用＞
本実施の形態は、つぎの作用を奏する。
ステアリングホイール５の操作位置が操作範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、あるいは転舵シャフト２２が物理的な可動範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、第１の制限軸力演算部９１は、第１の制限軸力Ｆ１を演算しない。また、第２の制限軸力演算部９２は、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定されないとき、第２の制限軸力Ｆ２を演算しない。すなわち、第１の制限軸力Ｆ１の値および第２の制限軸力Ｆ２の値は、共に「０」である。このため、基本軸力演算部９０により演算される基本軸力Ｆ０が最終軸力Ｆ４となる。最終軸力Ｆ４をトルクに換算した軸力トルクＴ２が反力トルク指令値Ｔ＊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がステアリングホイール５に付与される。運転者は、ステアリングホイール５を介した操舵反力を手応えとして感じることにより、車両挙動あるいは路面状態を把握することが可能となる。
本実施の形態は、つぎの作用を奏する。
ステアリングホイール５の操作位置が操作範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、あるいは転舵シャフト２２が物理的な可動範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、第１の制限軸力演算部９１は、第１の制限軸力Ｆ１を演算しない。また、第２の制限軸力演算部９２は、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定されないとき、第２の制限軸力Ｆ２を演算しない。すなわち、第１の制限軸力Ｆ１の値および第２の制限軸力Ｆ２の値は、共に「０」である。このため、基本軸力演算部９０により演算される基本軸力Ｆ０が最終軸力Ｆ４となる。最終軸力Ｆ４をトルクに換算した軸力トルクＴ２が反力トルク指令値Ｔ＊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がステアリングホイール５に付与される。運転者は、ステアリングホイール５を介した操舵反力を手応えとして感じることにより、車両挙動あるいは路面状態を把握することが可能となる。
【0079】
ステアリングホイール５の操作位置が操作範囲の限界位置に近づいたとき、あるいは転舵シャフト２２が物理的な可動範囲の限界位置に近づいたとき、第１の制限軸力演算部９１は、操舵角θｓあるいはピニオン角θｐに応じた第１の制限軸力Ｆ１を演算する。このため、基本軸力Ｆ０に第１の制限軸力Ｆ１が加算された値が最終軸力Ｆ４となる。最終軸力Ｆ４をトルクに換算した軸力トルクＴ２が反力トルク指令値Ｔ＊に反映されることによって、操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は操舵角θｓの絶対値が大きくなる方向へステアリングホイール５を操作することが難しくなる。したがって、運転者は、ステアリングホイール５を介した手応えとして突き当り感を感じることによって、ステアリングホイール５が仮想的な操作範囲の限界位置に至ったこと、あるいは転舵シャフト２２が物理的な可動範囲の限界位置に近づいたことを認識可能となる。
【0080】
転舵輪６が障害物に当たっている状況下において、さらなる切り込み操舵あるいは切り返し操舵が行われるとき、第２の制限軸力演算部９２は、角度偏差Δθｓに応じた第２の制限軸力Ｆ２を演算する。角度偏差Δθｓは、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定された時点の操舵角θｓである基準角θｓ０と、現在の操舵角θｓとの差である。このため、基本軸力Ｆ０に第２の制限軸力Ｆ２が加算された値が最終軸力Ｆ４となる。最終軸力Ｆ４をトルクに換算した軸力トルクＴ２が反力トルク指令値Ｔ＊に反映されることによって、操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は、さらなる切り込み操舵あるいは切り返し操舵を行うことが難しくなる。したがって、運転者は、ステアリングホイール５を介した手応えとして突き当り感を感じることによって、転舵輪６が障害物に当たっていることを認識可能となる。
【0081】
第２の制限軸力Ｆ２は、第１の制限軸力Ｆ１に比べて、角度偏差Δθｓの絶対値の増加に対して緩やかに増加する。このため、運転者は、転舵輪６が障害物に当たった状態で、さらに転舵輪６を転舵させようとする実際の状況により近い手応えを、ステアリングホイール５を介して感じることができる。
【0082】
＜実施の形態の効果＞
本実施の形態は、以下の効果を奏する。
（１）微分制御部７４は、偏差Δθｐの変化を敏感に捉える。このため、目標ピニオン角θｐ ＊のわずかな変動に対して、微分制御部７４により演算されるトルク指令値Ｔｐ３、ひいては転舵モータ３１に供給される電流Ｉｂの値が変動する。したがって、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する場合、転舵輪６が障害物に接触していることが適切に検出されないおそれがある。
本実施の形態は、以下の効果を奏する。
（１）微分制御部７４は、偏差Δθｐの変化を敏感に捉える。このため、目標ピニオン角θｐ ＊のわずかな変動に対して、微分制御部７４により演算されるトルク指令値Ｔｐ３、ひいては転舵モータ３１に供給される電流Ｉｂの値が変動する。したがって、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する場合、転舵輪６が障害物に接触していることが適切に検出されないおそれがある。
【0083】
この点、本実施の形態において、第２の制限軸力演算部９２は、比例制御部７２により演算されるトルク指令値Ｔｐ１に基づき電流指令値Ｉｂｐ
＊を演算し、その演算される電流指令値Ｉｂｐ
＊に基づき転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する。微分制御部７４の特徴的な動作の影響を受けないため、転舵モータ３１の電流Ｉｂの値に基づき転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する場合に比べて、より正確に転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。
【0084】
（２）第２の制限軸力演算部９２は、電流指令値Ｉｂｐ
＊と電流しきい値Ｉｔｈとを比較することにより、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する。電流指令値Ｉｂｐ
＊と電流しきい値Ｉｔｈとを比較するだけでよいので、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを簡単に判定することができる。
【0085】
（３）第２の制限軸力演算部９２は、電流指令値Ｉｂｐ
＊の絶対値が電流しきい値Ｉｔｈ以上となる状態が、時間しきい値Ｔｔｈ以上、継続するとき、転舵輪６が障害物に当たっている旨判定する。このため、瞬間的に、電流指令値Ｉｂｐ
＊の絶対値が電流しきい値Ｉｔｈ以上の値に達した場合、このことによって転舵輪６が障害物に当たっている旨誤って判定することが抑制される。したがって、より正確に転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。
【0086】
＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第２の制限軸力演算部９２は、先の２つの判定条件Ｃ１，Ｃ２に加え、つぎの判定条件Ｃ３が成立するかどうかを判定してもよい。このようにすれば、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを、より正確に判定することができる。
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第２の制限軸力演算部９２は、先の２つの判定条件Ｃ１，Ｃ２に加え、つぎの判定条件Ｃ３が成立するかどうかを判定してもよい。このようにすれば、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを、より正確に判定することができる。
【0087】
Ｃ３．│ωｐ│≦ωｔｈ
ただし、「ωｐ」は、ピニオン角速度である。「ωｔｈ」は、角速度しきい値である。
ピニオン角速度は、つぎのようにして得られる。すなわち、図６に二点鎖線で示すように、第２の制限軸力演算部９２は、微分器１０５を有している。微分器１０５は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐを微分することによりピニオン角速度を演算する。
ただし、「ωｐ」は、ピニオン角速度である。「ωｔｈ」は、角速度しきい値である。
ピニオン角速度は、つぎのようにして得られる。すなわち、図６に二点鎖線で示すように、第２の制限軸力演算部９２は、微分器１０５を有している。微分器１０５は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐを微分することによりピニオン角速度を演算する。
【0088】
角速度しきい値ωｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪６が障害物に当たっている状況下においては、転舵輪６を転舵させることが困難である。このため、転舵輪６の転舵速度、ひいてはピニオン角速度ωｐの絶対値が小さいほど、転舵輪６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。ピニオン角速度ωｐは、転舵輪６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、角速度しきい値ωｔｈは、回転角センサ４４のノイズなどによる公差を考慮しつつ、実験あるいはシミュレーションにより設定される。
【0089】
・第２の制限軸力演算部９２は、判定条件Ｃ１のみに基づき、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定するようにしてもよい。
・第２の制限軸力演算部９２は、電流指令値Ｉｂｐ ＊と電流しきい値Ｉｔｈとを比較することに代えて、比例制御部７２により演算されるトルク指令値Ｔｐ１とトルクしきい値とを比較することにより、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定するようにしてもよい。トルク指令値Ｔｐ１は、微分制御部７４の動作の影響を受けない。このため、転舵モータ３１に供給される電流Ｉｂの値に基づき転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する場合に比べて、より適切に転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。この場合、第２の制限軸力演算部９２として、換算器１０１を割愛した構成を採用することができる。
・第２の制限軸力演算部９２は、電流指令値Ｉｂｐ ＊と電流しきい値Ｉｔｈとを比較することに代えて、比例制御部７２により演算されるトルク指令値Ｔｐ１とトルクしきい値とを比較することにより、転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定するようにしてもよい。トルク指令値Ｔｐ１は、微分制御部７４の動作の影響を受けない。このため、転舵モータ３１に供給される電流Ｉｂの値に基づき転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する場合に比べて、より適切に転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定することができる。この場合、第２の制限軸力演算部９２として、換算器１０１を割愛した構成を採用することができる。
【0090】
・第２の制限軸力演算部９２は、比例制御部７２により演算されるトルク指令値Ｔｐ１に代えて、偏差Δθｐを取り込むようにしてもよい。この場合、第２の制限軸力演算部９２は、比例制御部７２に相当する演算部を有する。演算部は、偏差Δθｐに比例ゲインを乗算することにより、トルク指令値Ｔｐ１を演算する。判定部１０２は、演算部により演算されるトルク指令値Ｔｐ１に基づき転舵輪６が障害物に当たっているかどうかを判定する。
【0091】
・ピニオン角フィードバック制御部６３は、ダンピング用のトルク指令値を演算する演算部を有していてもよい。演算部は、たとえば、ピニオン角速度ωｐにダンピング用のゲインを乗算することにより、ダンピング用のトルク指令値を演算する。ダンピング用のゲインは、偏差Δθｐの値が増加するにつれて、徐々に増加する。偏差Δθｐに対するゲインの変化の割合である傾きは、偏差Δθｐの値が増加するにつれて、徐々に大きくなる。加算器７５は、比例制御部７２により演算されるトルク指令値Ｔｐ１と、積分制御部７３により演算されるトルク指令値Ｔｐ２と、微分制御部７４により演算されるトルク指令値Ｔｐ３と、ダンピング用のトルク指令値とを加算することにより、転舵トルク指令値Ｔｐ
＊を演算する。転舵トルク指令値Ｔｐ
＊にダンピング用のトルク指令値が反映されることにより、偏差Δθｐに対する転舵トルク指令値Ｔｐ
＊を安定化することができる。
【0092】
・ピニオン角フィードバック制御部６３として、積分制御部７３を割愛した構成を採用してもよい。ピニオン角フィードバック制御部６３は、ＰＤ制御（比例微分制御）を実行する。
【0093】
・軸力演算部８２として、第１の制限軸力演算部９１を割愛した構成を採用してもよい。この場合、たとえば、ステアリングホイール５の操作範囲を機械的に制限するストッパ機構を操舵機構３に設けるようにしてもよい。
【0094】
・操舵装置２は、クラッチを有していてもよい。この場合、ステアリングシャフト１１とピニオンシャフト２１とは、クラッチを介して連結される。クラッチは、たとえば、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチである。操舵制御装置１は、クラッチの断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチが切断されるとき、ステアリングホイール５と転舵輪６との間の動力伝達が機械的に切断される。クラッチが接続されるとき、ステアリングホイール５と転舵輪６との間の動力伝達が機械的に連結される。
【0095】
・左右の転舵輪６は、互いに独立して転舵可能であってもよい。この場合、操舵装置２は、左右の転舵輪６に対応する２つの転舵モータを有する。操舵制御装置１は、各転舵輪６に対応する転舵モータの制御を通じて、各転舵輪６を独立して転舵させる。
【符号の説明】
【0096】
１…操舵制御装置
５…ステアリングホイール
６…転舵輪
１２…反力モータ
２１…ピニオンシャフト（シャフト）
３１…転舵モータ
５０…反力制御部
７２…比例制御部
７３…積分制御部
７４…微分制御部
７５…加算器
９０…基本軸力演算部
９２…第２の制限軸力演算部（制限軸力演算部）
９４…加算器（最終軸力演算部）
１０２…判定部
Ｆ０…基本軸力
Ｆ２…第２の制限軸力（制限軸力）
Ｆ４…最終軸力
Ｉｂ…転舵モータの電流値
Ｉｂｐ ＊…電流指令値
Ｉｔｈ…電流しきい値
Ｔｐ ＊…転舵トルク指令値
Ｔｐ１…トルク指令値（第１のトルク指令値）
Ｔｐ２…トルク指令値（第３のトルク指令値）
Ｔｐ３…トルク指令値（第２のトルク指令値）
Ｔ＊…反力トルク指令値
Ｔｔｈ…時間しきい値
θｐ ＊…目標ピニオン角（目標角度）
θｐ…ピニオン角（実角度）
Δθｐ…偏差
ω…角速度
ωｔｈ…角速度しきい値
５…ステアリングホイール
６…転舵輪
１２…反力モータ
２１…ピニオンシャフト（シャフト）
３１…転舵モータ
５０…反力制御部
７２…比例制御部
７３…積分制御部
７４…微分制御部
７５…加算器
９０…基本軸力演算部
９２…第２の制限軸力演算部（制限軸力演算部）
９４…加算器（最終軸力演算部）
１０２…判定部
Ｆ０…基本軸力
Ｆ２…第２の制限軸力（制限軸力）
Ｆ４…最終軸力
Ｉｂ…転舵モータの電流値
Ｉｂｐ ＊…電流指令値
Ｉｔｈ…電流しきい値
Ｔｐ ＊…転舵トルク指令値
Ｔｐ１…トルク指令値（第１のトルク指令値）
Ｔｐ２…トルク指令値（第３のトルク指令値）
Ｔｐ３…トルク指令値（第２のトルク指令値）
Ｔ＊…反力トルク指令値
Ｔｔｈ…時間しきい値
θｐ ＊…目標ピニオン角（目標角度）
θｐ…ピニオン角（実角度）
Δθｐ…偏差
ω…角速度
ωｔｈ…角速度しきい値
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】