特開 2025-5216 操舵制御装置及び操舵制御方法

(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】P2025005216

(43)【公開日】2025-01-16

(54)【発明の名称】操舵制御装置及び操舵制御方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20250108BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105309

(22)【出願日】2023-06-27

(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】池谷 美香

(72)【発明者】

【氏名】安部 健一

(72)【発明者】

【氏名】梶澤 祐太

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 一馬

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼台 尭資

(72)【発明者】

【氏名】物部 魁士

(72)【発明者】

【氏名】増田 実栄

(72)【発明者】

【氏名】山下 正治

【テーマコード（参考）】

3D232

3D333

【Ｆターム（参考）】

3D232CC38

3D232DA03

3D232DA63

3D232DA90

3D232DA99

3D232DC01

3D232DC08

3D232DC09

3D232DC10

3D232DC33

3D232DC35

3D232DD02

3D232DD03

3D232DD15

3D232DE01

3D232DE05

3D232EA01

3D232EB04

3D232EB12

3D232EC23

3D232GG01

3D333CB02

3D333CB19

3D333CB29

3D333CB46

3D333CC15

3D333CC18

3D333CD04

3D333CD05

3D333CD09

3D333CD21

3D333CE40

3D333CE53

(57)【要約】

【課題】ステアリング軸が際限なく回転し続ける事態に陥ったとしても、こうした事態への早期対処が可能になる操舵制御装置及び操舵制御方法を提供する。
【解決手段】操舵制御装置は、操舵ユニットと転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有する車両用操舵システムに適用される。操舵ユニットは、ステアリング軸と、反力モータと、ストッパ機構と、操舵側回転角センサとを備えている。操舵制御装置は、反力モータを駆動源とする操舵ユニットを制御対象とする反力制御部を含む。反力制御部は、操舵側回転角センサの検出結果に基づき得られる絶対回転角度に基づいて、異常判定処理を実行するように構成されている。異常判定処理は、絶対回転角度が規制回転量内から外れていることを判断できる場合に、異常条件の成立を判定する処理（ステップ３０４）を含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のステアリングホイールによって操舵される操舵ユニットと前記車両の転舵輪を転舵させるべく動作する転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有する車両用操舵システムに適用される操舵制御装置であって、
前記操舵ユニットは、
前記ステアリングホイールに連結されたステアリング軸と、
前記ステアリングホイールに操舵反力を与えるように、前記ステアリング軸にモータトルクを付与する反力モータと、
前記ステアリング軸の左右方向の回転を規制回転量内に規制するストッパ機構と、
前記ステアリング軸の回転角度を検出する角度センサと、を備え、
前記操舵制御装置は、前記反力モータを駆動源とする前記操舵ユニットを制御対象とする反力制御部を含み、
前記反力制御部は、
前記角度センサの検出結果に基づいて、前記ステアリング軸の回転角度の積算値である積算回転角度を取得する積算回転角度取得処理と、
前記積算回転角度に基づいて、前記ストッパ機構の異常を検出する異常条件が成立するか否かを判定する異常判定処理と、を実行するように構成されており、
前記異常判定処理は、前記積算回転角度が前記規制回転量内から外れていることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定する処理を含む操舵制御装置。

【請求項2】

前記積算回転角度取得処理は、
前記ステアリングホイールの中立位置を示す基準値が内部的に設定されている第１の状態の場合に、当該基準値に対する前記積算回転角度である第１の絶対回転角度を取得する処理と、
前記基準値が内部的に設定されていない第２の状態の場合に、当該基準値を基準としない前記積算回転角度である第２の絶対回転角度を取得する処理と、を含み、
前記異常判定処理は、
前記第１の状態のとき、前記第１の絶対回転角度に基づいて、前記異常条件の成立を判定する第１の異常判定処理と、
前記第２の状態のとき、前記第２の絶対回転角度に基づいて、前記異常条件の成立を判定する第２の異常判定処理と、を含む請求項１に記載の操舵制御装置。

【請求項3】

前記第１の異常判定処理は、前記第１の絶対回転角度の大きさが前記規制回転量の半分以上である第１の閾値以上であることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定する処理であり、
前記第２の異常判定処理は、前記第２の絶対回転角度の大きさが前記規制回転量以上である第２の閾値以上であることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定する処理である請求項２に記載の操舵制御装置。

【請求項4】

前記操舵ユニットは、前記ステアリング軸の回転を機械的にロックするロック機構を備え、
前記第２の状態は、前記ロック機構が前記ステアリング軸の回転をロックしている状態から遷移する状態であり、
前記第１の状態は、前記第２の状態を経由して遷移する場合を含み、
前記第２の閾値は、前記第１の閾値と、少なくとも前記ロック機構の構成に関わる調整量とを考慮した値である請求項３に記載の操舵制御装置。

【請求項5】

前記基準値は、前記ステアリング軸を第１の方向又は第２の方向の限界位置までそれぞれ移動させる学習動作によって取得される値であり、
前記反力制御部は、前記第２の状態のとき、前記学習動作させることによって前記基準値を内部的に設定するための学習処理を実行するように構成されており、
前記学習処理は、
前記学習動作させるなかで、各方向の限界位置のときの前記ステアリング軸の位置である限界位置を当該各方向の毎に取得する処理と、
前記各方向の毎に取得した限界位置に基づき前記基準値を設定する処理と、を含む請求項２～請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

【請求項6】

車両のステアリングホイールによって操舵される操舵ユニットと前記車両の転舵輪を転舵させるべく動作する転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有する車両用操舵システムに適用される操舵制御方法であって、
前記操舵制御方法は、前記ステアリングホイールに操舵反力を与えるように、当該ステアリングホイールに連結されたステアリング軸にモータトルクを付与する反力モータを駆動源とする前記操舵ユニットを制御するための反力制御処理を含み、
前記反力制御処理は、
前記ステアリング軸の回転角度を検出する角度センサの検出結果に基づいて、前記ステアリング軸の回転角度の積算値である積算回転角度を取得することと、
前記積算回転角度に基づいて、前記ステアリング軸の左右方向の回転を規制回転量内に規制するストッパ機構の異常を検出する異常条件が成立するか否かを判定することと、を含み、
前記異常条件が成立するか否かを判定することは、前記積算回転角度が前記規制回転量内から外れていることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定することを含む操舵制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操舵制御装置及び操舵制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、操舵ユニットと転舵ユニットとが機械的に分離されている車両用操舵システムが記載されている。こうした車両用操舵システムにおいて、操舵ユニットが備えているステアリング軸の回転範囲は、操舵ユニットと機械的に分離されている転舵ユニットによっては制限されない。そのため、操舵ユニットは、ステアリング軸の回転範囲を機械的に制限するためのストッパ機構を備えるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－６９８４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記操舵システムでは、例えば、ストッパ機構が、ステアリング軸の回転範囲を機械的に制限することができなくなると、当該ステアリング軸が際限なく回転し続ける事態に陥ってしまう。こうした事態に対処するために、ステアリング軸の回転範囲を機械的に制限することができなくなることの早期検出が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決し得る操舵制御装置は、車両のステアリングホイールによって操舵される操舵ユニットと前記車両の転舵輪を転舵させるべく動作する転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有する車両用操舵システムに適用される。前記操舵ユニットは、前記ステアリングホイールに連結されたステアリング軸と、前記ステアリングホイールに操舵反力を与えるように、前記ステアリング軸にモータトルクを付与する反力モータと、前記ステアリング軸の左右方向の回転を規制回転量内に規制するストッパ機構と、前記ステアリング軸の回転角度を検出する角度センサと、を備え、前記操舵制御装置は、前記反力モータを駆動源とする前記操舵ユニットを制御対象とする反力制御部を含み、前記反力制御部は、前記角度センサの検出結果に基づいて、前記ステアリング軸の回転角度の積算値である積算回転角度を取得する積算回転角度取得処理と、前記積算回転角度に基づいて、前記ストッパ機構の異常を検出する異常条件が成立するか否かを判定する異常判定処理と、を実行するように構成されており、前記異常判定処理は、前記積算回転角度が前記規制回転量内から外れていることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定する処理を含む。

【0006】

上記構成によれば、反力制御部は、ストッパ機構の異常をソフトウェア的に検出する異常判定処理を含むようにしている。これにより、車両用操舵システムでは、例えば、ストッパ機構が、ステアリング軸の回転範囲を機械的に制限することができなくなったとしても、早期検出が可能になる。したがって、ステアリング軸が際限なく回転し続ける事態に陥ったとしても、こうした事態への早期対処が可能になる。

【0007】

上記操舵制御装置において、前記積算回転角度取得処理は、前記ステアリングホイールの中立位置を示す基準値が内部的に設定されている第１の状態の場合に、当該基準値に対する前記積算回転角度である第１の絶対回転角度を取得する処理と、前記基準値が内部的に設定されていない第２の状態の場合に、当該基準値を基準としない前記積算回転角度である第２の絶対回転角度を取得する処理と、を含み、前記異常判定処理は、前記第１の状態のとき、前記第１の絶対回転角度に基づいて、前記異常条件の成立を判定する第１の異常判定処理と、前記第２の状態のとき、前記第２の絶対回転角度に基づいて、前記異常条件の成立を判定する第２の異常判定処理と、を含むことが好ましい。

【0008】

上記構成によれば、反力制御部は、第１の状態及び第２の状態のいずれの状態であるかに応じて、異常条件の成立要件が異なる処理を含むようにしている。これにより、第１の状態及び第２の状態を設定可能な車両用操舵システムにおいて、状態に関係なく、積算回転角度が規制回転量内から外れていることを好適に判断することができるようになる。したがって、基準値が内部的に設定されているか否かに関係なく、ストッパ機構の異常を早期検出することができる。

【0009】

上記操舵制御装置において、前記第１の異常判定処理は、前記第１の絶対回転角度の大きさが前記規制回転量の半分以上である第１の閾値以上であることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定する処理であり、前記第２の異常判定処理は、前記第２の絶対回転角度の大きさが前記規制回転量以上である第２の閾値以上であることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定する処理であることが好ましい。

【0010】

上記構成によれば、第１の異常判定処理は、第１の状態において、第１の絶対回転角度の大きさを判断する場合、第１の閾値を用いることによって、ストッパ機構の異常を好適に判断することができる。一方、第２の異常判定処理は、第２の状態において、第２の絶対回転角度の大きさを判断する場合、第１の閾値と互いに異なる第２の閾値を用いることによって、ストッパ機構の異常を好適に判断することができる。これにより、第１の状態及び第２の状態に応じた判断を実施できる。

【0011】

上記操舵制御装置において、前記操舵ユニットは、前記ステアリング軸の回転を機械的にロックするロック機構を備え、前記第２の状態は、前記ロック機構が前記ステアリング軸の回転をロックしている状態から遷移する状態であり、前記第１の状態は、前記第２の状態を経由して遷移する場合を含み、前記第２の閾値は、前記第１の閾値と、少なくとも前記ロック機構の構成に関わる調整量とを考慮した値であることが好ましい。

【0012】

例えば、第２の状態において想定できるステアリングホイールの初期状態は、第１の閾値に対応する状態に至る手前まで回転している状況が考えられる。この状況において、ロック機構がステアリング軸の回転をロックしている場合、さらにロック機構の構成に関わって、ステアリングホイールが第１の閾値を超える状態まで回転していることも想定できる。これに対して、第２の閾値は、ロック機構の構成に関わる調整量を考慮した値である。これにより、ストッパ機構の異常を好適に検出することができる。

【0013】

上記操舵制御装置において、前記基準値は、前記ステアリング軸を第１の方向又は第２の方向の限界位置までそれぞれ移動させる学習動作によって取得される値であり、前記反力制御部は、前記第２の状態のとき、前記学習動作させることによって前記基準値を内部的に設定するための学習処理を実行するように構成されており、前記学習処理は、前記学習動作させるなかで、各方向の限界位置のときの前記ステアリング軸の位置である限界位置を当該各方向の毎に取得する処理と、前記各方向の毎に取得した限界位置に基づき前記基準値を設定する処理と、を含むことが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、学習動作させるなかであっても、ストッパ機構の異常を好適に検出することができる。
上記課題を解決し得る操舵制御方法は、車両のステアリングホイールによって操舵される操舵ユニットと前記車両の転舵輪を転舵させるべく動作する転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有する車両用操舵システムに適用される方法である。前記操舵制御方法は、前記ステアリングホイールに操舵反力を与えるように、当該ステアリングホイールに連結されたステアリング軸にモータトルクを付与する反力モータを駆動源とする前記操舵ユニットを制御するための反力制御処理を含み、前記反力制御処理は、前記ステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角度を検出する角度センサの検出結果に基づいて、前記ステアリング軸の回転角度の積算値である積算回転角度を取得することと、前記積算回転角度に基づいて、前記ステアリング軸の左右方向の回転を規制回転量内に規制するストッパ機構の異常を検出する異常条件が成立するか否かを判定することと、を含み、前記異常条件が成立するか否かを判定することは、前記積算回転角度が前記規制回転量内から外れていることを判断できる場合に、前記異常条件の成立を判定することを含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明の操舵制御装置及び操舵制御方法によれば、ステアリング軸が際限なく回転し続ける事態に陥ったとしても、こうした事態への早期対処が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態にかかるステバイワイヤ式の操舵装置の構成を示す図である。

【図2】図１の操舵制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図3】エンド出力処理の処理手順を説明するフローチャートである。

【図4】学習処理の処理手順を説明するフローチャートである。

【図5】第１の異常検出処理の処理手順を説明するフローチャートである。

【図6】第２の異常検出処理の処理手順を説明するフローチャートである。

【図7】第１の閾値及び第２の閾値について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

一実施形態に係る操舵制御装置を説明する。
車両用操舵システム２は、操舵制御装置１を備えている。車両用操舵システム２は、操舵ユニット４と、転舵ユニット６とを備えている。操舵ユニット４は、操舵部材である車両のステアリングホイール３を介して運転者により操舵される。転舵ユニット６は、運転者により操舵ユニット４に入力される操舵に応じて車両の左右の転舵輪５を転舵させる。本実施形態の車両用操舵システム２は、例えば、操舵ユニット４と、転舵ユニット６との間の動力伝達路が機械的に常時分離した構造を有している。後述の操舵アクチュエータ１２と、後述の転舵アクチュエータ３１との間の動力伝達路は、機械的に常時分離した構造とされている。すなわち、車両用操舵システム２は、ステアバイワイヤ式の操舵装置を備える。

【0018】

操舵ユニット４は、ステアリング軸１１と、操舵アクチュエータ１２と、スパイラルケーブル機構１５と、ロック機構１６とを備えている。ステアリング軸１１は、ステアリングホイール３に連結されている。ステアリング軸１１におけるステアリングホイール３に連結された側と反対側の端部１１ａは、ストッパ機構１１ｂを有している。ストッパ機構１１ｂは、ステアリング軸１１の回転範囲を規定する。これにより、ステアリング軸１１と一体回転するステアリングホイール３の回転範囲は、ストッパ機構１１ｂによって規定される。例えば、ステアリングホイール３は、右方の限界位置３ａと左方の限界位置３ｂとの間を回転範囲として規制回転量θ１内で回転可能である。

【0019】

操舵アクチュエータ１２は、反力モータ１３と、操舵側減速機構１４とを有している。反力モータ１３は、ステアリング軸１１を介してステアリングホイール３に対して操舵に抗する力である操舵反力を付与する操舵側モータである。反力モータ１３は、例えば、ウォームアンドホイールからなる操舵側減速機構１４を介してステアリング軸１１に連結されている。本実施形態の反力モータ１３には、例えば、三相のブラシレスモータが採用されている。

【0020】

スパイラルケーブル機構１５は、ステアリングホイール３に連結されている。スパイラルケーブル機構１５は、第１ハウジング１５ａと、第２ハウジング１５ｂと、筒状部材１５ｃと、スパイラルケーブル１５ｄとを有している。第１ハウジング１５ａは、ステアリングホイール３に固定されている。第２ハウジング１５ｂは、車体に固定されている。筒状部材１５ｃは、第２ハウジング１５ｂに固定されるとともに、第１ハウジング１５ａ及び第２ハウジング１５ｂによって区画された空間に収容されている。スパイラルケーブル１５ｄは、筒状部材１５ｃに巻きつけられている。筒状部材１５ｃには、ステアリング軸１１が挿通されている。スパイラルケーブル１５ｄは、例えば、ステアリングホイール３に固定されたホーン及びエアバッグ等と、バッテリ４７等とを接続する電気配線である。スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａは、ホーン及びエアバッグ等と、バッテリ４７との間の距離よりも十分に大きく、その全長Ｌｃａに応じた範囲でステアリングホイール３の回転を許容しつつ、ホーン及びエアバッグ等に電力を供給する。また、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａは、ストッパ機構１１ｂにおける右方の限界位置３ａと左方の限界位置３ｂとの間の回転範囲、すなわちステアリングホイール３の規制回転量θ１よりも十分に大きい。

【0021】

ロック機構１６は、ステアリングホイール３の回転を機械的に規制するための機構である。ロック機構１６は、たとえば、モータと、ロックバーとを有している。ロックバーは、モータの回転に連動して、ロック位置とアンロック位置との間を移動する。ロック位置は、ステアリング軸１１のギヤ部に嵌合するロックバーの位置である。ロックバーがロック位置にあるとき、ロック機構１６は、ステアリングホイール３の回転を規制するロック状態となる。アンロック位置は、ステアリング軸１１のギヤ部に対する嵌合が解除されるロックバーの位置である。ロックバーがアンロック位置にあるとき、ロック機構１６は、ステアリングホイール３の回転を許容するアンロック状態となる。

【0022】

転舵ユニット６は、ピニオン軸２１と、ラック軸２２と、ラックハウジング２３とを備えている。ピニオン軸２１とラック軸２２とは、所定の交差角をもって連結されている。ピニオン軸２１に形成されたピニオン歯２１ａとラック軸２２に形成されたラック歯２２ａとを噛み合わせることによりラックアンドピニオン機構２４が構成されている。ピニオン軸２１は、転舵輪５の転舵位置である転舵角に換算可能な回転軸に相当する。ラックハウジング２３は、ラックアンドピニオン機構２４を収容している。

【0023】

ピニオン軸２１のラック軸２２と連結される側と反対側の一端は、ラックハウジング２３から突出している。ラック軸２２の両端は、ラックハウジング２３の軸方向の両端から突出している。ラック軸２２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド２５を介してタイロッド２６が連結されている。タイロッド２６の先端は、それぞれ左右の転舵輪５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。

【0024】

転舵ユニット６は、転舵アクチュエータ３１を備えている。転舵アクチュエータ３１は、転舵モータ３２と、伝達機構３３と、変換機構３４とを備えている。転舵モータ３２は、伝達機構３３及び変換機構３４を介してラック軸２２に対して転舵輪５を転舵させる転舵力を付与する転舵側モータである。転舵モータ３２は、例えば、ベルト伝達機構からなる伝達機構３３を介して変換機構３４に対して回転を伝達する。伝達機構３３は、例えば、ボールねじ機構からなる変換機構３４を介して転舵モータ３２の回転をラック軸２２の往復動に変換する。本実施形態の転舵モータ３２には、例えば、三相のブラシレスモータが採用されている。

【0025】

車両用操舵システム２では、運転者によるステアリング操舵に応じて転舵アクチュエータ３１からラック軸２２にモータトルクが転舵力として付与されることで、転舵輪５の転舵角が変更される。このとき、操舵アクチュエータ１２からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール３に付与される。これにより、車両用操舵システム２では、操舵アクチュエータ１２から付与されるモータトルクである操舵反力により、ステアリングホイール３の操舵に必要な操舵トルクＴｈが変更される。

【0026】

なお、ピニオン軸２１を設ける理由は、ピニオン軸２１と共にラック軸２２をラックハウジング２３の内部に支持するためである。車両用操舵システム２に設けられる図示しない支持機構によって、ラック軸２２は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオン軸２１へ向けて押圧される。これにより、ラック軸２２はラックハウジング２３の内部に支持される。ただし、ピニオン軸２１を使用せずにラック軸２２をラックハウジング２３に支持する他の支持機構を設けてもよい。

【0027】

＜操舵装置の電気的構成＞
図１に示すように、反力モータ１３と転舵モータ３２とは、操舵制御装置１に接続されている。操舵制御装置１は、各モータ１３，３２の作動を制御する。

【0028】

操舵制御装置１には、各種のセンサの検出結果が入力される。各種のセンサには、例えば、トルクセンサ４１、操舵側回転角センサ４２、転舵側回転角センサ４３、及び車速センサ４４が含まれる。

【0029】

トルクセンサ４１は、ステアリング軸１１におけるステアリングホイール３と操舵側減速機構１４との間の部分に設けられている。トルクセンサ４１は、運転者のステアリング操舵によりステアリング軸１１に付与されたトルクを示す値である操舵トルクＴｈを検出する。操舵トルクＴｈは、ステアリング軸１１の途中であって、ステアリング軸１１におけるステアリングホイール３と操舵側減速機構１４との間に設けられたトーションバー４１ａの捩じれに関わって検出される。操舵側回転角センサ４２は、反力モータ１３に設けられている。操舵側回転角センサ４２は、反力モータ１３の回転軸の回転角度である回転角θａを３６０度の範囲内で検出する。転舵側回転角センサ４３は、転舵モータ３２に設けられている。転舵側回転角センサ４３は、転舵モータ３２の回転軸の回転角度である回転角θｂを３６０度の範囲内で検出する。車速センサ４４は、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。本実施形態において、操舵側回転角センサ４２は、角度センサの一例である。

【0030】

操舵制御装置１には、電源システム４６が接続されている。電源システム４６は、バッテリ４７を有している。バッテリ４７は、車両に搭載された二次電池であり、反力モータ１３及び転舵モータ３２が動作するべく供給される電力の電力源になる。また、バッテリ４７は、ロック機構１６が動作するべく供給される電力の電力源になる。また、バッテリ４７は、操舵制御装置１が動作するべく供給される電力の電力源になる。

【0031】

操舵制御装置１とバッテリ４７との間には、イグニッションスイッチ等の車両の起動スイッチ４８（図１中「ＳＷ」）が設けられている。起動スイッチ４８は、操舵制御装置１とバッテリ４７との間を接続する２つの給電線Ｌ１，Ｌ２のうちの給電線Ｌ１から分岐している給電線Ｌ２の途中に設けられている。起動スイッチ４８は、エンジン等の車両の走行用駆動源を作動させて車両の動作が可能になるように各種の機能を起動する際に操作される。起動スイッチ４８の操作を通じて給電線Ｌ２の導通がオンオフされる。本実施形態において、車両用操舵システム２の動作の状態は、車両の動作の状態と関連付けられている。なお、給電線Ｌ１については基本的に導通が常時オンとされているが、車両用操舵システム２の動作の状態に応じて給電線Ｌ１の導通が車両用操舵システム２の機能として間接的にオンオフされる。車両用操舵システム２の動作の状態は、バッテリ４７の電力の供給の状態である給電線Ｌ１，Ｌ２の導通のオンオフと関連付けられている。車両用操舵システム２の動作の状態は、起動スイッチ４８の操作に基づいて、給電線Ｌ１，Ｌ２の導通がオンされる場合に電源オンとなる。車両用操舵システム２の動作の状態は、起動スイッチ４８の操作に基づいて、給電線Ｌ１，Ｌ２の導通がオフされる場合に電源オフとなる。

【0032】

ロック機構１６は、電源オン及び電源オフに応じてロック状態及びアンロック状態を切り替える。例えば、ロック機構１６は、電源オフされたとき、ロック状態にする。ロック状態にすることは、車両を停車の状態に遷移させることになる。また、ロック機構１６は、電源オンされたとき、アンロック状態にする。アンロック状態にすることは、車両を走行可能な状態に遷移させることになる。

【0033】

＜操舵制御装置の機能＞
図２に示すように、操舵制御装置１は、反力制御部５０と、転舵制御部６０とを有している。反力制御部５０は、制御対象であるステアリングホイール３を制御する。反力制御部５０は、制御対象の制御量である操舵反力を制御すべく、操舵アクチュエータ１２、より詳しくは反力モータ１３の駆動を制御する。転舵制御部６０は、制御対象であるラック軸２２を制御する。転舵制御部６０は、制御対象の制御量である転舵力を制御すべく、転舵アクチュエータ３１、より詳しくは転舵モータ３２の駆動を制御する。反力制御部５０と転舵制御部６０とは、例えば、シリアル通信等のローカルネットワーク４９を介して情報の送受信を相互に行う。反力制御部５０は、操舵ユニット４と組み合わせて反力システムＲＳを構成する。転舵制御部６０は、転舵ユニット６と組み合わせて転舵システムＴＳを構成する。本実施形態において、反力制御部５０が反力モータ１３の駆動を制御するための処理は反力制御処理の一例である。

【0034】

反力制御部５０は、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）５０ａやメモリ５０ｂを備えている。反力制御部５０は、メモリ５０ｂに記憶されたプログラムを所定の演算周期毎にＣＰＵ５０ａが実行することにより、各種の処理を実行する。転舵制御部６０は、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）６０ａやメモリ６０ｂを備えている。転舵制御部６０は、メモリ６０ｂに記憶されたプログラムを所定の演算周期毎にＣＰＵ６０ａが実行することにより、各種の処理を実行する。ＣＰＵ５０ａ，６０ａ及びメモリ５０ｂ，６０ｂは、処理回路であるマイクロコンピュータを構成する。メモリ５０ｂ，６０ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）のようなコンピュータ可読媒体を含む。ただし、各種処理がソフトウェアによって実現されることは一例である。反力制御部５０及び転舵制御部６０が有する処理回路は、少なくとも一部の処理をロジック回路などのハードウェア回路によって実現するように構成されてもよい。

【0035】

反力制御部５０におけるＣＰＵ５０ａは、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、回転角θａ、及び転舵情報Ｓｔを入力する。転舵情報Ｓｔは、ローカルネットワーク４９を介して転舵制御部６０から得られる情報である。ＣＰＵ５０ａは、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、回転角θａ、及び転舵情報Ｓｔに基づいて、操舵反力を制御するための、反力用インバータ５１への制御信号ＭＳｓを演算する。反力用インバータ５１は、バッテリ４７の直流電圧を交流電圧に変換して反力モータ１３に印加する駆動回路である。その際、ＣＰＵ５０ａは、反力モータ１３に流れる電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１を参照する。電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１は、反力用インバータ５１の各レッグに設けられたシャント抵抗の電圧降下量として定量化されている。これにより、ＣＰＵ５０ａは、操舵反力となるモータトルクが発生するように反力モータ１３の駆動を制御する。

【0036】

ＣＰＵ５０ａは、回転角θａを、メモリ５０ｂに記憶された反力用基準値θｎｓからの積算値である積算回転角度、すなわち絶対回転角度に換算する。絶対回転角度は、反力用基準値θｎｓからの反力モータ１３の回転回数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲で換算された値である。反力用基準値θｎｓは、例えば、車両が直進しているときのステアリングホイール３の操舵状態である直進状態を示す値である。本実施形態において、反力用基準値θｎｓは、ステアリングホイール３の直進状態における回転位置であるステアリング中立位置を示す値であって、御情報の一例である。ＣＰＵ５０ａは、換算して得られた絶対回転角度に操舵側減速機構１４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θｓを演算する。ＣＰＵ５０ａは、ステアリング中立位置、すなわち反力用基準値θｎｓに対する絶対角度として操舵角θｓを演算する。こうして得られた操舵角θｓは、制御信号ＭＳｓを演算する際に使用される。操舵角θｓ等、ＣＰＵ５０ａが使用する操舵情報Ｓｓは、ローカルネットワーク４９を介して転舵制御部６０に出力される。

【0037】

転舵制御部６０におけるＣＰＵ６０ａは、車速Ｖ、回転角θｂ、及び操舵情報Ｓｓが入力される。操舵情報Ｓｓは、ローカルネットワーク４９を介して反力制御部５０から得られる情報である。ＣＰＵ６０ａは、車速Ｖ、回転角θｂ、及び操舵情報Ｓｓに基づいて、転舵力を制御するための転舵用インバータ６１への制御信号ＭＳｔを演算する。転舵用インバータ６１は、バッテリ４７の直流電圧を交流電圧に変換して転舵モータ３２に印加する駆動回路である。その際、ＣＰＵ６０ａは、転舵モータ３２に流れる電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２を参照する。電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２は、転舵用インバータ６１の各レッグに設けられたシャント抵抗の電圧降下量として定量化されている。これにより、ＣＰＵ６０ａは、転舵力となるモータトルクが発生するように転舵モータ３２の駆動を制御する。

【0038】

ＣＰＵ６０ａは、回転角θｂを、メモリ６０ｂに記憶された転舵用基準値θｎｔからの積算値である積算回転角度、すなわち絶対回転角度に換算する。絶対回転角度は、転舵用基準値θｎｔからの転舵モータ３２の回転回数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲で換算された値である。転舵用基準値θｎｔは、例えば、車両が直進しているときのラック軸２２の転舵状態である直進状態を示す値である。本実施形態において、転舵用基準値θｎｔは、ラック軸２２の直進状態における位置であるラック中立位置を示す値であって、制御情報の一例である。ＣＰＵ６０ａは、換算して得られた絶対回転角度に、伝達機構３３の回転速度比と、変換機構３４のリードと、ラックアンドピニオン機構２４の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、ピニオン角θｐを演算する。ＣＰＵ６０ａは、ラック中立位置、すなわち転舵用基準値θｎｔに対する絶対角度として、ピニオン軸２１の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。こうして得られたピニオン角θｐは、制御信号ＭＳｔを演算する際に使用される。ピニオン角θｐ等、ＣＰＵ６０ａが使用する転舵情報Ｓｔは、ローカルネットワーク４９を介して反力制御部５０に出力される。

【0039】

＜反力制御部におけるＣＰＵの状態遷移について＞
電源オフ中において、ＣＰＵ５０ａは、起動スイッチ４８がオン状態にされて電源オンされた後、イニシャルチェック処理を実行する。ＣＰＵ５０ａは、起動スイッチ４８が出力するＩＧ信号Ｓｇの入力の有無によって、電源オン及び電源オフの状態を判断するとともに、ロック状態及びアンロック状態を切り替える。

【0040】

イニシャルチェック処理は、ＣＰＵ５０ａ及びメモリ５０ｂが正常動作することができるか否か、反力システムＲＳの動作にかかるチェック処理を含む。イニシャルチェック処理は、ローカルネットワーク４９を介して転舵情報Ｓｔを入力することができるか否か、転舵システムＴＳとの通信にかかるチェック処理を含む。イニシャルチェック処理は、メモリ５０ｂから各種情報を読み出す等して、操舵ユニット４を動作させるための処理を実行することができるようにするための処理を含む。イニシャルチェック処理において、ＣＰＵ５０ａがメモリ５０ｂから読み出す各種情報は、反力用基準値θｎｓの内容を含む。

【0041】

イニシャルチェック処理において、ＣＰＵ５０ａは、反力用基準値θｎｓを読み出すことができた場合、通常制御状態に遷移する。イニシャルチェック処理において、ＣＰＵ５０ａは、反力用基準値θｎｓが内部的に設定されている場合に、反力用基準値θｎｓを読み出すことができる。通常制御状態は、運転者によるステアリング操舵に応じて操舵ユニット４を動作させるためのステアリング制御にかかる通常反力処理を実行する状態である。本実施形態において、通常制御状態は第１の状態の一例である。

【0042】

例えば、通常反力処理は、回転角θａを参照することによって、反力用基準値θｎｓを基準値として得られる積算値である操舵角θｓを演算するための積算回転角度取得処理を含む。通常反力処理は、操舵角θｓに基づいて、ステアリングホイール３が規制回転量θ１を超えて回転しないようにするためのエンド反力出力処理を含む。

【0043】

より詳しくは、図３に示すように、エンド反力出力処理において、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値がエンド閾値θｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップ１０２）。ステップ１０２において、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓが右方の限界位置３ａ及び左方の限界位置３ｂのいずれかに近づいたか否かを判断する。例えば、エンド閾値θｔｈは、右方の限界位置３ａ及び左方の限界位置３ｂよりも若干、ステアリング中立位置側、すなわち反力用基準値θｎｓ側に対応する値である。つまり、エンド閾値θｔｈは、右方の限界位置３ａ及び左方の限界位置３ｂの絶対値よりも若干、小さい値である。

【0044】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値がエンド閾値θｔｈ未満の場合（ステップ１０２：ＮＯ）、当該処理を終了して他の処理に移行する。一方、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値がエンド閾値θｔｈ以上の場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）、エンド反力を演算する（ステップ１０４）。ステップ１０４において、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓが右方の限界位置３ａ及び左方の限界位置３ｂに近づいたことを運転者に伝えるためのエンド反力を演算する。例えば、エンド反力は、運転者の操舵を規制することができるとして実験的に求められる範囲の値である。エンド反力は、操舵反力を急増させるための成分である。こうして演算されたエンド反力は、運転者の操舵に応じた操舵反力に反映されることによって、エンド閾値θｔｈを超えて右方の限界位置３ａ及び左方の限界位置３ｂへの更なる運転者の操舵を規制する。その後、ＣＰＵ５０ａは、当該処理を終了して他の処理に移行する。

【0045】

一方、イニシャルチェック処理において、ＣＰＵ５０ａは、反力用基準値θｎｓを読み出すことができなかった場合、制御情報設定状態を経由して通常制御状態に遷移する。イニシャルチェック処理において、ＣＰＵ５０ａは、反力用基準値θｎｓが内部的に設定されていない場合に、反力用基準値θｎｓを読み出すことができない。制御情報設定状態は、ステアリングホイール３、すなわちステアリング軸１１を左右方向に回転させる学習動作させることによって、反力用基準値θｎｓを内部的に設定するための制御情報設定処理を実行する状態である。本実施形態において、制御情報設定状態は第２の状態の一例である。

【0046】

例えば、制御情報設定処理は、回転角θａを参照する処理を含む。ＣＰＵ５０ａは、電源オン時の回転角θａの位置を仮の基準値として得られる積算値である仮操舵角θｓｉを演算するための積算回転角度取得処理を含む。仮操舵角θｓｉは、積算回転角度、すなわち絶対回転角度である。制御情報設定処理は、電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１、操舵トルクＴｈを参照する処理を含む。制御情報設定処理は、仮操舵角θｓｉ、電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１、及び操舵トルクＴｈに基づいて、反力用基準値θｎｓを内部的に設定するための学習処理を含む。

【0047】

より詳しくは、図４に示すように、学習処理において、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３を左右方向の一方、すなわち第１の方向である右方へ回転させる（ステップ２０２）。ステップ２０２において、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３、すなわちステアリング軸１１を右方へ自動的に回転させるための制御信号ＭＳｓを演算する。学習処理において、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉを操舵目標角θｓ＊に追従させるようにフィードバック制御を実行することにより、制御信号ＭＳｓを演算する。操舵目標角θｓ＊は、学習処理の開始時における仮操舵角θｓｉの値から右方の限界位置３ａを超えるように徐々に変化するように更新される値である。

【0048】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３が右方の限界位置３ａに達したか否かを判断する（ステップ２０４）。ステップ２０４において、ＣＰＵ５０ａは、例えば、電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１、操舵トルクＴｈ、及び仮操舵角θｓｉの変化量である角速度ωｓを監視する。

【0049】

ＣＰＵ５０ａは、電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１から得られる実電流値Ｉａの絶対値が、電流閾値Ｉａｔｈ以上であるか否かを判断する処理を含む。電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１の絶対値が、電流閾値Ｉａｔｈ以上であるか否かを判断することは、ステアリング軸１１が右方の限界位置３ａに達することによって、反力モータ１３の付加が増大しているか否かを判断することに相当する。例えば、電流閾値Ｉａｔｈは、ステアリング軸１１の回転がストッパ機構１１ｂを通じて規制されることによって、反力モータ１３の回転が規制されているとして実験的に求められる範囲の値である。

【0050】

ＣＰＵ５０ａは、操舵トルクＴｈの絶対値が、トルク閾値Ｔｔｈ以下であるか否かを判断する処理を含む。操舵トルクＴｈの絶対値が、トルク閾値Ｔｔｈ以下であるか否かを判断することは、運転者の操舵介入があるか否かを判断することに相当する。例えば、トルク閾値Ｔｔｈは、運転者の操舵介入があることを判断できるとして実験的に求められる範囲の値である。

【0051】

ＣＰＵ５０ａは、角速度ωｓの絶対値が、角速度閾値ωｔｈ未満であるか否かを判断する処理を含む。角速度ωｓの絶対値が、角速度閾値ωｔｈ未満であるか否かを判断することは、ステアリング軸１１が右方の限界位置３ａに達することによって、ステアリング軸１１が停止しているか否かを判断することに相当する。例えば、角速度閾値ωｔｈは、ステアリング軸１１が回転していないとして実験的に求められる範囲の値である。

【0052】

ＣＰＵ５０ａは、反力モータ１３の負荷が増大していることと、運転者の操舵介入がないことと、ステアリング軸１１が停止していることとを判断する場合、ステアリングホイール３が右方の限界位置３ａに達したことを判断する処理を含む。

【0053】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３が右方の限界位置３ａに達していないことを判断する場合（ステップ２０４：ＮＯ）、ステップ２０２及びステップ２０４の処理を繰り返し実行する。一方、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３が右方の限界位置３ａに達したことを判断する場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）、右限界位置θｒｌを一時的に記憶する（ステップ２０６）。ステップ２０６において、ＣＰＵ５０ａは、右方の限界位置３ａに達していることの判断時の仮操舵角θｓｉを右限界位置θｒｌとして一時的に記憶する。

【0054】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３を右方の他方、すなわち第２の方向である左方へ回転させる（ステップ２０８）。ステップ２０８において、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３、すなわちステアリング軸１１を左方へ自動的に回転させるための制御信号ＭＳｓを演算する。例えば、ＣＰＵ５０ａは、ステップ２０２の処理と同様、仮操舵角θｓｉを操舵目標角θｓ＊に追従させるようにフィードバック制御を実行することにより、制御信号ＭＳｓを演算する。操舵目標角θｓ＊は、右方の限界位置３ａに達した場合における仮操舵角θｓｉの値から左方の限界位置３ｂを超えるように徐々に変化するように更新される値である。

【0055】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３が左方の限界位置３ｂに達したか否かを判断する（ステップ２１０）。ステップ２１０において、ＣＰＵ５０ａは、ステップ２０４の処理と同様、例えば、電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１、操舵トルクＴｈ、及び仮操舵角θｓｉの変化量である角速度ωｓを監視する。

【0056】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３が左方の限界位置３ｂに達していないことを判断する場合（ステップ２１０：ＮＯ）、ステップ２０８及びステップ２１０の処理を繰り返し実行する。一方、ＣＰＵ５０ａは、ステアリングホイール３が左方の限界位置３ｂに達していることを判断する場合（ステップ２１０：ＹＥＳ）、左限界位置θｌｌを一時的に記憶する（ステップ２１２）。ステップ２１２において、ＣＰＵ５０ａは、左方の限界位置３ｂに達していることの判断時の仮操舵角θｓｉを左限界位置θｌｌとして一時的に記憶する。

【0057】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、中点値θｃを演算する（ステップ２１４）。ステップ２１４において、ＣＰＵ５０ａは、ステップ２０６で一時的に記憶した右限界位置θｒｌ、及び、ステップ２１２で一時的に記憶した左限界位置θｌｌの和の２分の１に対応する値を中点値θｃとして演算する。これは、右限界位置θｒｌと左限界位置θｌｌとの差の２分の１に対応する値を、左限界位置θｌｌに加算することでもある。中点値θｃと右限界位置θｒｌとの差分の絶対値と、中点値θｃと左限界位置θｌｌとの差分の絶対値とは、互いに等しくなる。ＣＰＵ５０ａは、ステップ２１４において得られた中点値θｃを反力用基準値θｎｓに書き込んで設定し、当該処理を終了して他の処理に移行する。

【0058】

＜ストッパ機構の異常の検出について＞
反力制御部５０のＣＰＵ５０ａは、電源オン中の間、車両用操舵システム２におけるストッパ機構１１ｂの異常を検出するための異常検出処理を実行する。異常検出処理は、通常制御状態及び制御情報設定状態に応じた態様の処理を含む。

【0059】

＜第１の異常検出処理について＞
例えば、図５に示すように、通常制御状態において、ＣＰＵ５０ａは、第１の異常検出処理を実行する。より詳しくは、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓを参照する（ステップ３０２）。ステップ３０２における操舵角θｓは、反力用基準値θｎｓを基準として得られる第１の絶対回転角度である。

【0060】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値が第１の閾値Ｌｔｈ１以上であるか否かを判断する（ステップ３０４）。ステップ３０４において、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたか否かを判断する。例えば、第１の閾値Ｌｔｈ１は、操舵角θｓがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたことを判断できる範囲の値が設定されている。第１の閾値Ｌｔｈ１は、次式（１）で示されるように、下限値及び上限値が定められているなかで、設定されている。

【0061】

θ２≦Ｌｔｈ１≦Ｌｃａ…（１）
ただし、「θ２」は、右方の限界位置３ａ又は左方の限界位置３ｂに対応する角度の絶対値、例えば、右限界位置θｒｌの絶対値又は左限界位置θｌｌの絶対値である。つまり、「θ２」は、ステアリングホイール３の規制回転量θ１の半分の値（θ１×（１／２））である。「Ｌｃａ」は、スパイラルケーブル１５ｄの全長である。つまり、第１の閾値Ｌｔｈ１は、少なくともステアリングホイール３の規制回転量θ１の半分の値θ２よりも大きい、かつ、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない範囲の値である。

【0062】

本実施形態において、第１の閾値Ｌｔｈ１は、機械公差θ３と検出マージンθ４とを考慮した値である。機械公差θ３は、操舵ユニット４の公差である。検出マージンθ４は、ＣＰＵ５０ａがステップ３０４を実行する際の誤判断を抑えるためのマージンである。つまり、第１の閾値Ｌｔｈ１は、「θ２」と「θ３」と「θ４」とを加算した値である。

【0063】

ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値が第１の閾値Ｌｔｈ１未満の場合、異常条件が成立しないことを判定する。この場合、ＣＰＵ５０ａは、ストッパ機構１１ｂの異常を検出しない。一方、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値が第１の閾値Ｌｔｈ１以上の場合、異常条件が成立することを判定する。この場合、ＣＰＵ５０ａは、ストッパ機構１１ｂの異常を検出する。

【0064】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値が第１の閾値Ｌｔｈ１未満の場合（ステップ３０４：ＮＯ）、ストッパ機構１１ｂの異常を検出しないことを判断し、当該処理を終了して他の処理に移行する。一方、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓの絶対値が第１の閾値Ｌｔｈ１以上の場合（ステップ３０４：ＹＥＳ）、ストッパ機構１１ｂの異常を検出したことを判断し、第１のフェール状態を設定する（ステップ３０６）。ステップ３０６において、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓを、最も近くのエンド閾値θｔｈに対応する角度に追従させるようにフィードバック制御を実行することにより、制御信号ＭＳｓを演算する。最も近くのエンド閾値θｔｈに対応する角度は、例えば、ステアリングホイール３が右方向に回転している場合、右方の限界位置３ａ側の角度であり、ステアリングホイール３が左方向に回転している場合、左方の限界位置３ｂ側の角度である。

【0065】

なお、第１のフェール状態において、ＣＰＵ５０ａは、ストッパ機構１１ｂの異常を検出したことを判断した旨を、車両に搭載された他の制御装置に対して通知する処理を含む。他の制御装置は、例えば、情報を運転者の視覚に訴えて通知する表示装置である警告等の動作を制御する。表示装置は、ＨＵＤ（Head Up Display）、メーターパネル、ナビゲーションシステムのディスプレイ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む。ストッパ機構１１ｂの異常を検出したことを判断した旨の通知する場合、ＣＰＵ５０ａは、第１のフェール状態を一旦設定すると、電源オフを挟んでも電源オンの間は途切れさせることなく、車両に搭載された他の制御装置に対して通知する。

【0066】

＜第２の異常検出処理について＞
例えば、図６に示すように、制御情報設定状態において、ＣＰＵ５０ａは、第２の異常検出処理を実行する。より詳しくは、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉを参照する（ステップ４０２）。ステップ４０２における仮操舵角θｓｉは、反力用基準値θｎｓを基準として得られない第２の絶対回転角度である。

【0067】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉの絶対値が第２の閾値Ｌｔｈ２以上であるか否かを判断する（ステップ４０４）。ステップ４０４において、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたか否かを判断する。例えば、第２の閾値Ｌｔｈ２は、仮操舵角θｓｉがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたことを判断できる範囲の値が設定されている。第２の閾値Ｌｔｈ２は、次式（２）,（３）で示されるように、下限値及び上限値が定められているなかで、設定されている。

【0068】

θ１≦Ｌｔｈ２…（２）
Ｌｔｈ２＋（Ｌｔｈ１＋θ５）≦Ｌｃａ…（３）
ただし、「θ１」「Ｌｃａ」「Ｌｔｈ１」は、上記式（１）と同様である。「θ５」は、ロック機構１６の構成に関わる調整量である。調整量θ５は、例えば、ロック機構１６がロック状態になることによって、ステアリング軸１１のギヤ部に嵌合する際に、ステアリング軸１１が左右方向のいずれかにずれる量である。つまり、調整量θ５は、ステアリング軸１１のギヤ部の１歯分の値である。

【0069】

上記式（２）,（３）から、次式（４）が得られる。
θ１≦Ｌｔｈ２≦Ｌｃａ－（Ｌｔｈ１＋θ５）…（４）
つまり、第２の閾値Ｌｔｈ２は、少なくともステアリングホイール３の規制回転量θ１以上、かつ、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない範囲の値である。

【0070】

本実施形態において、第２の閾値Ｌｔｈ２は、機械公差θ３と検出マージンθ６とを考慮した値である。検出マージンθ６は、ＣＰＵ５０ａがステップ４０４を実行する際の誤判断を抑えるためのマージンである。検出マージンθ６は、例えば、通常制御状態における検出マージンθ４よりも小さい値である。つまり、第２の閾値Ｌｔｈ２は、「θ１」と「θ３」と「θ６」とを加算した値以上である。

【0071】

ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉの絶対値が第２の閾値Ｌｔｈ２未満の場合、異常条件が成立しないことを判定する。この場合、ＣＰＵ５０ａは、ストッパ機構１１ｂの異常を検出しない。一方、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉの絶対値が第２の閾値Ｌｔｈ２以上の場合、異常条件が成立することを判定する。この場合、ＣＰＵ５０ａは、ストッパ機構１１ｂの異常を検出する。

【0072】

続いて、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉの絶対値が第２の閾値Ｌｔｈ２未満の場合（ステップ４０４：ＮＯ）、ストッパ機構１１ｂの異常を検出しないことを判断し、当該処理を終了して他の処理に移行する。一方、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉの絶対値が第２の閾値Ｌｔｈ２以上の場合（ステップ４０４：ＹＥＳ）、ストッパ機構１１ｂの異常を検出したことを判断し、第２のフェール状態を設定する（ステップ４０６）。ステップ４０６において、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉを、現在の角度を維持させるようにフィードバック制御を実行することにより、制御信号ＭＳｓを演算する。

【0073】

なお、第２のフェール状態において、ＣＰＵ５０ａは、第１のフェール状態と同様、ストッパ機構１１ｂの異常を検出したことを判断した旨を、車両に搭載された他の制御装置に対して通知する処理を含む。つまり、ストッパ機構１１ｂの異常を検出したことを判断した旨の通知する場合、ＣＰＵ５０ａは、第２のフェール状態を一旦設定すると、電源オフを挟んでも電源オンの間は途切れさせることなく、車両に搭載された他の制御装置に対して通知する。

【0074】

＜本実施形態の作用＞
図５の第１の異常判定処理は、操舵角θｓの絶対値が第１の閾値Ｌｔｈ１以上であるか否かを判断する処理（ステップ３０４）を含む。

【0075】

例えば、図７に示すように、通常制御状態において、ステアリングホイール３は、反力用基準値θｎｓに対して右方向に回転するなかで、操舵角θｓが第１の閾値Ｌｔｈ１以上の場合、右方の限界位置３ａを超えて回転している蓋然性が高い。これは、上記式（１）の通り、第１の閾値Ｌｔｈ１が、「θ２」値以上、かつ、「Ｌｃａ」以下であるからである。

【0076】

第１の閾値Ｌｔｈ１の下限値が「θ２」であることは、通常制御状態において、ステアリングホイール３が右方に規制回転量θ１の半分を超えて回転している状況を想定して設定されている。つまり、第１の閾値Ｌｔｈ１は、通常制御状態において、ステアリングホイール３が右方の限界位置３ａ又は左方の限界位置３ｂを超えて回転している状況を想定して設定されている。

【0077】

第１の閾値Ｌｔｈ１の上限値が「Ｌｃａ」であることは、通常制御状態において、ステアリングホイール３が右方に回転するなかで、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない状況を想定して設定されている。つまり、第１の閾値Ｌｔｈ１は、通常制御状態において、ステアリングホイール３が左右方向に回転するなかで、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない状況を想定して設定されている。

【0078】

これにより、ステップ３０４の処理を実行することによって、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたことを、ソフトウェア的に検出することができる。こうした操舵角θｓがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたことを、ＣＰＵ５０ａは、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない範囲で、ソフトウェア的に検出することができる。

【0079】

図６の第２の異常判定処理は、仮操舵角θｓｉの絶対値が第２の閾値Ｌｔｈ２以上であるか否かを判断する処理（ステップ４０４）を含む。
例えば、図７に示すように、制御情報設定状態において、ステアリングホイール３は、学習動作を通じて右方向に回転するなかで、仮操舵角θｓｉが第２の閾値Ｌｔｈ２以上の場合、右方の限界位置３ａを超えて回転している蓋然性が高い。これは、上記式（４）の通り、第２の閾値Ｌｔｈ２は、「θ１」値以上である、かつ、「Ｌｃａ」から「Ｌｔｈ１」と「θ５」とを減算した値以下の値であるからである。

【0080】

第２の閾値Ｌｔｈ２の下限値が「θ１」であることは、ステアリングホイール３の初期状態が、左方の限界位置３ｂまで回転している第１の状況を想定して設定されている。つまり、第２の閾値Ｌｔｈ２は、ステアリングホイール３の初期状態が、ステアリングホイール３が学習動作を通じて回転する方向に対して、当該方向と反対側の限界位置まで回転している第１の状況を想定して設定されている。

【0081】

また、第２の閾値Ｌｔｈ２の上限値が「Ｌｃａ」から「Ｌｔｈ１」と「θ５」とを減算した値であることは、ステアリングホイール３の初期状態が、第１の閾値Ｌｔｈ１に対応する状態まで回転している第２の状況を想定して設定されている。第２の閾値Ｌｔｈ２の上限値が「Ｌｃａ」から「Ｌｔｈ１」と「θ５」とを減算した値であることは、第２の状況からステアリングホイール３が右方に回転するなかで、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない状況を想定して設定されている。つまり、第２の閾値Ｌｔｈ２は、ステアリングホイール３の初期状態が、ステアリングホイール３が学習動作を通じて回転する方向に対して、当該方向側の限界位置付近まで回転している第２の状況を想定して設定されている。こうした第１の状況及び第２の状況を想定したとしても、第２の閾値Ｌｔｈ２は、ステアリングホイール３が学習動作を通じて左右方向に回転するなかで、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない状況を想定して設定されている。

【0082】

これにより、ステップ４０４の処理を実行することによって、ＣＰＵ５０ａは、仮操舵角θｓｉがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたことを、ソフトウェア的に検出することができる。こうした仮操舵角θｓｉがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れたことを、ＣＰＵ５０ａは、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない範囲で、ソフトウェア的に検出することができる。

【0083】

＜実施形態の効果＞
（１－１）反力制御部５０のＣＰＵ５０ａは、ストッパ機構１１ｂの異常を検出する図５の第１の異常判定処理、及び、図６の第２の異常判定処理を含むようにしている。これにより、車両用操舵システム２では、ストッパ機構１１ｂが、ステアリング軸１１の回転範囲を機械的に制限することができなくなったとしても、早期検出が可能になる。したがって、ステアリング軸１１が際限なく回転し続ける事態に陥ったとしても、こうした事態への早期対処が可能になる。

【0084】

（１－２）ＣＰＵ５０ａは、通常制御状態及び制御情報設定状態のいずれの状態であるかに応じて、異常条件の成立要件が異なる処理を含むようにしている。これにより、通常制御状態及び制御情報設定状態を設定可能な車両用操舵システム２において、状態に関係なく、操舵角θｓ及び仮操舵角θｓｉがステアリングホイール３の規制回転量θ１内から外れていることを好適に判断することができるようになる。したがって、反力用基準値θｎｓが内部的に設定されているか否かに関係なく、ストッパ機構１１ｂの異常を早期検出することができる。

【0085】

（１－３）第１の異常判定処理は、通常制御状態において、操舵角θｓの大きさを判断する場合、第１の閾値Ｌｔｈ１を用いることによって、ストッパ機構１１ｂの異常を好適に判断する処理を含むようにしている。一方、第２の異常判定処理は、制御情報設定状態において、仮操舵角θｓｉの大きさを判断する場合、第１の閾値Ｌｔｈ１と互いに異なる第２の閾値Ｌｔｈ２を用いることによって、ストッパ機構１１ｂの異常を好適に判断することができる。これにより、通常制御状態及び制御情報設定状態に応じた判断を実施できる。

【0086】

（１－４）例えば、制御情報設定状態において想定できるステアリングホイール３の初期状態は、第１の閾値Ｌｔｈ１に対応する状態に至る手前まで回転している状況が考えられる。この状況において、ロック機構１６がロック状態の場合、さらにロック機構１６の構成に関わって、ステアリングホイール３が第１の閾値Ｌｔｈ１を超える状態まで回転している状況が考えられる。これに対して、第２の閾値Ｌｔｈ２の上限値は、調整量θ５を考慮した値である。これにより、ストッパ機構１１ｂの異常を好適に検出することができる。

【0087】

（１－５）図７に示すように、第１の閾値Ｌｔｈ１は、機械公差θ３と、検出マージンθ４とを考慮した値である。同図に示すように、第２の閾値Ｌｔｈ２は、機械公差θ３と、検出マージンθ６とを考慮した値である。これにより、ストッパ機構１１ｂの異常の誤検出を好適に抑制することができる。

【0088】

（１－６）図７に示すように、第１の閾値Ｌｔｈ１は、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない範囲の値である。同図に示すように、第２の閾値Ｌｔｈ２は、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａを超えない範囲の値である。特に、第２の閾値Ｌｔｈ２は、少なくとも「Ｌｔｈ１」と「θ５」とを加算した値分だけスパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａよりも小さい範囲の値である。これにより、ストッパ機構１１ｂが、ステアリング軸１１の回転範囲を機械的に制限することができなくなったとしても、スパイラルケーブル１５ｄに過度に大きな力が加わることを抑制することができる。したがって、スパイラルケーブル１５ｄの保護についても合わせて確保することができる。

【0089】

（１－７）ＣＰＵ５０ａは、制御情報設定状態において実行する処理として、反力用基準値θｎｓを内部的に設定するための学習処理を含むようにしている。これにより、学習動作させるなかであっても、ストッパ機構１１ｂの異常を好適に検出することができる。

【0090】

＜他の実施形態＞
上記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。

【0091】

・第１の閾値Ｌｔｈ１の下限値は、「θ３」又は「θ４」を考慮した値であってもよい。例えば、第１の閾値Ｌｔｈ１の下限値は、「θ２」と「θ３」と「θ４」とを加算した値であってもよい。また、第１の閾値Ｌｔｈ１の上限値は、「θ５」を考慮した値であってもよい。また、第１の閾値Ｌｔｈ１の上限値は、スパイラルケーブル１５ｄの全長Ｌｃａの大きさによっては当該全長Ｌｃａの半分の値、または、当該半分の値よりも小さい値であってもよい。

【0092】

・第２の閾値Ｌｔｈ２の下限値は、「θ３」又は「θ６」を考慮した値であってもよい。例えば、第２の閾値Ｌｔｈ２の下限値は、「θ１」と「θ３」と「θ６」とを加算した値であってもよい。また、第２の閾値Ｌｔｈ２の上限値は、少なくとも「Ｌｔｈ１」を考慮した値であればよく、「θ５」を考慮しない値であってもよい。

【0093】

・機械公差θ３は、操舵ユニット４の構成に応じて適宜変更可能な値である。
・検出マージンθ４と、検出マージンθ６とは、同一値であってもよい。
・調整量θ５は、ロック機構１６の構成に応じて適宜変更可能な値である。

【0094】

・第１のフェール状態において、ＣＰＵ５０ａは、操舵角θｓを、現在の角度を維持させるようにフィードバック制御を実行することにより、制御信号ＭＳｓを演算するようにしてもよい。

【0095】

・第２のフェール状態において、ＣＰＵ５０ａは、ロック機構１６をロック状態に切り替えるようにしてもよい。
・ＣＰＵ５０ａは、第１の異常判定処理及び第２異常判定のいずれか一方の処理のみを含むようにしてもよい。つまり、ストッパ機構１１ｂの異常は、通常制御状態及び制御情報設定状態のいずれか一方のみで検出される構成であってもよい。

【0096】

・第２の異常判定処理は、通常制御状態で実行する処理として適用することもできる。
・制御情報設定状態において想定できるステアリングホイール３の初期状態が、略ステアリング中立位置の場合、第１の異常判定処理は、制御情報設定状態で実行する処理として適用することもできる。

【0097】

・反力用基準値θｎｓを内部的に設定する方法は、学習動作させることに限らず、例えば、作業者が手動で設定する等、適宜変更可能である。
・学習処理は、先に左方へステアリングホイール３を回転させるとともに、その後に右方へステアリングホイール３を回転させる処理であってもよい。この場合、図４の処理は、ステップ２０２、２０４、２０６の処理よりも先に、ステップ２０８、２１０、２１２の処理を実行する構成であればよい。

【0098】

・学習処理は、各限界位置θｒｌ，θｌｌのいずれかを一時的に記憶する処理を含んでいればよい。つまり、学習動作にかかる処理は、各限界位置θｒｌ，θｌｌのいずれかを一時的に記憶する処理をなくしてもよい。例えば、右限界位置θｒｌを一時的に記憶する処理を含む場合、ＣＰＵ５０ａは、右限界位置θｒｌから規制回転量θ１の半分の値θ２を減算して得られる値を中点値θｃとして演算するようにしてもよい。

【0099】

・学習処理は、中点値θｃの妥当性を判断する処理を含んでいてもよい。
・学習処理において、ステップ２０４及びステップ２１０の処理は、実電流値Ｉａの絶対値が、電流閾値Ｉａｔｈ以上であるか否かを少なくとも判断する処理であればよい。

【0100】

・学習処理において、ステップ２０４及びステップ２１０の処理は、上記実施形態に加えて、他のパラメータを加味してもよい。例えば、他のパラメータは、実電流値Ｉａの変化量、角速度ωｓの変化量、及びステアリングホイール３が回転を開始してからの時間等が考えられる。

【0101】

・ＣＰＵ５０ａは、ロック機構１６のロック状態及びアンロック状態を切り替える制御を実行するようにしてもよい。
・ステアリングホイール３の変位量としては、回転角θａの積算処理に基づき算出された量に限らない。例えば、ステアリング軸１１の回転角を直接的に検出する舵角センサの検出値であってもよい。なお、舵角センサは、例えば、ステアリング軸１１におけるステアリングホイール３とトルクセンサ４１との間に設けてもよい。ここに記載した他の実施形態において、舵角センサは、角度センサの一例である。

【0102】

・操舵アクチュエータ１２は、操舵側減速機構１４を備えることは必須ではない。
・反力モータ１３は、３相のブラシレスモータに限らない。例えば、ブラシ付きの直流モータであってもよい。ここに記載した他の実施形態は、転舵モータ３２に対しても同様に適用することができる。

【0103】

・転舵ユニット６は、転舵モータ３２の回転を伝達機構３３を介して変換機構３４に伝達したが、これに限らず、例えば、転舵モータ３２の回転を歯車機構を介して変換機構３４に伝達するように転舵ユニット６を構成してもよい。また、転舵モータ３２が変換機構３４を直接回転させるように転舵ユニット６を構成してもよい。さらに、転舵ユニット６が第２のラックアンドピニオン機構を備える構成とし、転舵モータ３２の回転を第２のラックアンドピニオン機構にてラック軸２２の往復動に変換するように転舵ユニット６を構成してもよい。

【0104】

・転舵ユニット６としては、右側の転舵輪５と左側の転舵輪５とが連動している構成に限らない。換言すれば、右側の転舵輪５と左側の転舵輪５とを独立に制御できるものであってもよい。

【0105】

・上記実施形態は、車両用操舵システム２を、操舵ユニット４と転舵ユニット６との間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、例えば、クラッチにより操舵ユニット４と転舵ユニット６との間が機械的に分離可能な構造としてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１…操舵制御装置
２…車両用操舵システム
３…ステアリングホイール
４…操舵ユニット
５…転舵輪
６…転舵ユニット
１１…ステアリング軸
１１ｂ…ストッパ機構
１３…反力モータ
１６…ロック機構
４２…操舵側回転角センサ（角度センサ）
５０（５０ａ）…反力制御部（ＣＰＵ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】