特許 7259495 操舵制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-10

(45)【発行日】2023-04-18

(54)【発明の名称】操舵制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20230411BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20230411BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20230411BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20230411BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D119:00

B62D101:00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019071551

(22)【出願日】2019-04-03

(65)【公開番号】P2020168952

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2022-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(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】小寺 隆志

【審査官】村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１８４１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７４７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６５２１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００－６／１０

Ｂ６２Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動源とするアクチュエータが付与するモータトルクによりステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクを可変とする操舵装置を制御対象とし、
前記モータトルクの目標値となる目標トルクを演算する目標トルク演算部を備え、前記目標トルクに応じた前記モータトルクが発生するように前記モータの作動を制御する操舵制御装置において、
前記目標トルク演算部は、
前記操舵装置の転舵輪から該転舵輪が連結される転舵軸に作用する軸力として、路面の状態を示す路面情報を含まない角度軸力、前記路面情報のうち車両の横方向への挙動の変化を通じて伝達可能な情報を含む車両状態量軸力、及び前記路面情報を含む路面軸力のうちの少なくとも２つの軸力を演算する軸力演算部と、
前記少なくとも２つの軸力を所定配分比率で合算することにより配分軸力を演算する配分軸力演算部とを備え、
前記配分軸力に基づいて前記目標トルクを演算するものであって、
前記配分軸力演算部は、前記車両の車体速度及び前記車両の車輪速度に基づいて前記転舵輪のスリップ状態を示すスリップ状態量を演算し、該スリップ状態量に基づいて前記配分比率を調整するものであり、
前記配分軸力演算部は、
前記軸力演算部が前記角度軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪のロック状態を示す場合には、該角度軸力以外の軸力の少なくとも１つの配分比率を大きくし、
前記軸力演算部が前記路面軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪のロック状態を示す場合には、該路面軸力の配分比率を大きくする操舵制御装置。

【請求項2】

モータを駆動源とするアクチュエータが付与するモータトルクによりステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクを可変とする操舵装置を制御対象とし、
前記モータトルクの目標値となる目標トルクを演算する目標トルク演算部を備え、前記目標トルクに応じた前記モータトルクが発生するように前記モータの作動を制御する操舵制御装置において、
前記目標トルク演算部は、
前記操舵装置の転舵輪から該転舵輪が連結される転舵軸に作用する軸力として、路面の状態を示す路面情報を含まない角度軸力、前記路面情報のうち車両の横方向への挙動の変化を通じて伝達可能な情報を含む車両状態量軸力、及び前記路面情報を含む路面軸力のうちの少なくとも２つの軸力を演算する軸力演算部と、
前記少なくとも２つの軸力を所定配分比率で合算することにより配分軸力を演算する配分軸力演算部とを備え、
前記配分軸力に基づいて前記目標トルクを演算するものであって、
前記配分軸力演算部は、前記車両の車体速度及び前記車両の車輪速度に基づいて前記転舵輪のスリップ状態を示すスリップ状態量を演算し、該スリップ状態量に基づいて前記配分比率を調整するものであり、
前記配分軸力演算部は、
前記軸力演算部が前記角度軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪の空転状態を示す場合には、該角度軸力以外の軸力の少なくとも１つの配分比率を大きくし、
前記軸力演算部が前記路面軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪の空転状態を示す場合には、該路面軸力の配分比率を大きくする操舵制御装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置において、
前記操舵装置は、操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて前記転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有するものであり、
前記モータは、前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力として前記モータトルクを付与する操舵側モータであり、
前記目標トルク演算部は、前記目標トルクとして前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算するものである操舵制御装置。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置において、
前記操舵装置は、前記ステアリングホイールの操作に基づいて前記転舵輪を転舵させる操舵機構を有するものであり、
前記モータは、ステアリング操作を補助するためのアシスト力として前記モータトルクを付与するアシストモータであり、
前記目標トルク演算部は、前記目標トルクとして前記アシスト力の目標値となる目標アシストトルクを演算するものである操舵制御装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
前記配分軸力演算部は、前記車体速度から前記車輪速度を減算した値を前記スリップ状態量として演算し、前記スリップ状態量及び前記車体速度に基づいて前記配分比率を調整する操舵制御装置。

【請求項6】

請求項１～４のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
前記配分軸力演算部は、前記車体速度から前記車輪速度を減算し、該減算した値を前記車体速度で除算した値を前記スリップ状態量として演算する操舵制御装置。

【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、操舵装置の一種として、運転者により操舵される操舵部と運転者の操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離されたステアバイワイヤ式のものがある。こうした操舵装置では、転舵輪が受ける路面反力等が機械的にはステアリングホイールに伝達されない。そこで、同形式の操舵装置を制御対象とする操舵制御装置には、ステアリングホイールに対して路面情報を考慮した操舵反力を操舵側アクチュエータによって付与することで、路面情報を運転者に伝えるものがある。

【0003】

例えば特許文献１の操舵制御装置では、転舵輪が連結される転舵軸に作用する軸力に着目し、ステアリングホイールの目標操舵角に応じた目標転舵角から算出される角度軸力と、転舵側アクチュエータの駆動源である転舵側モータの駆動電流から算出される路面軸力とを個別に設定される配分比率で合算した配分軸力を考慮して操舵反力を決定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１６５２１９号公報

【文献】特開２０１６－１４４９７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年、ステアバイワイヤ式の操舵装置においては、様々な走行状況に応じたより適切な操舵反力を付与すること、すなわちステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクを様々な走行状況に応じてより適切に変更することが要求されるようになってきている。しかし、上記従来の構成を採用してもなお、要求される水準に達しているとは言い切れないのが実情である。そのため、ステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクを様々な走行状況に応じてより適切に変更することのできる新たな技術の創出が求められていた。

【0006】

なお、こうした問題は、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に限らない。例えば特許文献２に記載されるように、モータを駆動源とするアシスト機構により操舵機構にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置を制御対象とする操舵制御装置でも、転舵軸に作用する軸力に基づいてアシストトルクの目標値を決めるものでは、同様に生じ得る。

【0007】

本発明の目的は、ステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクを様々な走行状況に応じて適切に変更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】

上記課題を解決する操舵制御装置は、モータを駆動源とするアクチュエータが付与するモータトルクによりステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクを可変とする操舵装置を制御対象とし、前記モータトルクの目標値となる目標トルクを演算する目標トルク演算部を備え、前記目標トルクに応じたモータトルクが発生するように前記モータの作動を制御するものにおいて、前記目標トルク演算部は、前記操舵装置の転舵輪から該転舵輪が連結される転舵軸に作用する軸力として、路面の状態を示す路面情報を含まない角度軸力、前記路面情報のうち車両の横方向への挙動の変化を通じて伝達可能な情報を含む車両状態量軸力、及び前記路面情報を含む路面軸力のうちの少なくとも２つの軸力を演算する軸力演算部と、前記少なくとも２つの軸力を所定配分比率で合算することにより配分軸力を演算する配分軸力演算部とを備え、前記配分軸力に基づいて前記目標トルクを演算するものであって、前記配分軸力演算部は、前記車両の車体速度及び前記車両の車輪速度に基づいて前記転舵輪のスリップ状態を示すスリップ状態量を演算し、該スリップ状態量に基づいて前記配分比率を調整する。

【0009】

上記構成によれば、スリップ状態量に応じて配分比率が調整された配分軸力に基づいてモータトルクを制御するため、ステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクをスリップ状態に応じた適切なトルクとし、優れた操舵フィーリングを実現できる。

【0010】

上記操舵制御装置において、前記操舵装置は、操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて前記転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有するものであり、前記モータは、前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力として前記モータトルクを付与する操舵側モータであり、前記目標トルク演算部は、前記目標トルクとして前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算するものである構成を採用できる。

【0011】

上記操舵制御装置において、前記操舵装置は、前記ステアリングホイールの操作に基づいて前記転舵輪を転舵させる操舵機構を有するものであり、前記モータは、ステアリング操作を補助するためのアシスト力として前記モータトルクを付与するアシストモータであり、前記目標トルク演算部は、前記目標トルクとして前記アシスト力の目標値となる目標アシストトルクを演算するものである構成を採用できる。

【0012】

上記操舵制御装置において、前記配分軸力演算部は、前記車体速度から前記車輪速度を減算した値を前記スリップ状態量として演算し、前記スリップ状態量及び前記車体速度に基づいて前記配分比率を調整することが好ましい。

【0013】

上記構成によれば、転舵輪のスリップ状態を示すスリップ状態量の演算に係る演算負荷を低減できる。
上記操舵制御装置において、前記配分軸力演算部は、前記車体速度から前記車輪速度を減算し、該減算した値を前記車体速度で除算した値を前記スリップ状態量として演算することが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、スリップ状態量に基づく配分比率の演算に係る演算負荷を低減できる。
上記操舵制御装置において、前記配分軸力演算部は、前記軸力演算部が前記角度軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪のロック状態を示す場合には、該角度軸力以外の軸力の少なくとも１つの配分比率を大きくし、前記軸力演算部が前記路面軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪のロック状態を示す場合には、該路面軸力の配分比率を大きくすることが好ましい。

【0015】

上記構成によれば、スリップすることにより転舵輪がロック状態となった際に、路面情報を含む軸力の配分比率が高くなるため、配分軸力がロック状態であることを示す値となる。そして、当該配分軸力に基づいて目標トルクが演算されるため、ステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクの変化を通じて、転舵輪がロック状態となっていることを運転者に伝えることができる。

【0016】

上記操舵制御装置において、前記配分軸力演算部は、前記軸力演算部が前記角度軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪の空転状態を示す場合には、該角度軸力以外の軸力の少なくとも１つの配分比率を大きくし、前記軸力演算部が前記路面軸力を演算する場合において、前記スリップ状態量が前記転舵輪の空転状態を示す場合には、該路面軸力の配分比率を大きくすることが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、スリップすることにより転舵輪が空転状態となった際に、路面情報を含む軸力の配分比率が高くなるため、配分軸力が空転状態であることを示す値となる。そして、当該配分軸力に基づいて目標トルクが演算されるため、ステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクの変化を通じて、転舵輪が空転状態となっていることを運転者に伝えることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ステアリングホイールの操舵に必要な操舵トルクを様々な走行状況に応じて適切に変更できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態の操舵装置の概略構成図。

【図2】第１実施形態の操舵制御装置のブロック図。

【図3】第１実施形態の目標反力トルク演算部のブロック図。

【図4】第１実施形態の配分軸力演算部のブロック図。

【図5】第２実施形態の配分軸力演算部のブロック図。

【図6】第３実施形態の操舵装置の概略構成図。

【図7】第３実施形態の操舵制御装置のブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１実施形態）
以下、操舵制御装置の第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の操舵制御装置１の制御対象となる操舵装置２はステアバイワイヤ式の操舵装置として構成されている。操舵装置２は、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操舵部４と、運転者による操舵部４の操舵に応じて転舵輪５を転舵させる転舵部６とを備えている。

【0021】

操舵部４は、ステアリングホイール３が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を介してステアリングホイール３に操舵に抗する力である操舵反力を付与する操舵側アクチュエータ１２とを備えている。操舵側アクチュエータ１２は、駆動源となる操舵側モータ１３と、操舵側モータ１３の回転を減速してステアリングシャフト１１に伝達する操舵側減速機１４とを備えている。つまり、操舵側モータ１３は、そのモータトルクを操舵反力として付与する。なお、本実施形態の操舵側モータ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。

【0022】

転舵部６は、ピニオン軸２１と、ピニオン軸２１に連結された転舵軸としてのラック軸２２と、ラック軸２２を往復動可能に収容するラックハウジング２３と、ピニオン軸２１及びラック軸２２からなるラックアンドピニオン機構２４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配置されており、ラックアンドピニオン機構２４は、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とを噛合することにより構成されている。つまり、ピニオン軸２１は、転舵輪５の転舵角に換算可能な回転軸に相当する。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が連結されており、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。

【0023】

また、転舵部６は、ラック軸２２に転舵輪５を転舵させる転舵力を付与する転舵側アクチュエータ３１を備えている。転舵側アクチュエータ３１は、駆動源となる転舵側モータ３２と、伝達機構３３と、変換機構３４とを備えている。そして、転舵側アクチュエータ３１は、転舵側モータ３２の回転を伝達機構３３を介して変換機構３４に伝達し、変換機構３４にてラック軸２２の往復動に変換することで転舵部６に転舵力を付与する。つまり、転舵側モータ３２は、そのモータトルクを転舵力として付与する。なお、本実施形態の転舵側モータ３２には、例えば三相のブラシレスモータが採用され、伝達機構３３には、例えばベルト機構が採用され、変換機構３４には、例えばボールネジ機構が採用されている。

【0024】

このように構成された操舵装置２では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵側アクチュエータ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、操舵側アクチュエータ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。つまり、操舵装置２では、操舵側アクチュエータ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。

【0025】

次に、本実施形態の電気的構成について説明する。
操舵制御装置１は、操舵側モータ１３及び転舵側モータ３２に接続されており、これらの作動を制御する。なお、操舵制御装置１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行する。これにより、各種の制御が実行される。

【0026】

操舵制御装置１には、ステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴhを検出するトルクセンサ４１が接続されている。なお、トルクセンサ４１は、ステアリングシャフト１１における操舵側減速機１４との連結部分よりもステアリングホイール３側に設けられており、トーションバー４２の捩れに基づいて操舵トルクＴhを検出する。また、操舵制御装置１には、転舵輪５を図示しないドライブシャフトを介して回転可能に支持するハブユニット４３に設けられた左前輪センサ４４ｌ及び右前輪センサ４４ｒが接続されている。左前輪センサ４４ｌは、左前輪である転舵輪５の車輪速度Ｖflを検出し、右前輪センサ４４ｒは、右前輪である転舵輪５の車輪速度Ｖfrを検出する。また、操舵制御装置１には、操舵部４の操舵量を示す検出値として操舵側モータ１３の回転角θsを３６０°の範囲内の相対角で検出する操舵側回転センサ４５、及び転舵部６の転舵量を示す検出値として転舵側モータ３２の回転角θtを相対角で検出する転舵側回転センサ４６が接続されている。なお、上記操舵トルクＴh及び回転角θs，θtは、例えば右方向に操舵した場合に正の値、左方向に操舵した場合に負の値として検出する。

【0027】

さらに、操舵制御装置１は、その外部に設けられた制動制御装置４７と通信可能に接続されている。制動制御装置４７は、図示しないブレーキ装置の作動を制御するものであり、車両本体の車体速度Ｖbを演算する。具体的には、制動制御装置４７には、左前輪センサ４４ｌ及び右前輪センサ４４ｒに加え、図示しない左後輪の車輪速度Ｖrlを検出する左後輪センサ４８ｌ、及び図示しない右後輪の車輪速度Ｖrrを検出する右後輪センサ４８ｒが接続されている。そして、本実施形態の制動制御装置４７は、各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrrの平均を車体速度Ｖbとして演算する。このように演算された車体速度Ｖbは、操舵制御装置１に出力される。なお、車体速度Ｖbの単位と各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrrの単位とは、同一となるように演算される。

【0028】

そして、操舵制御装置１は、これら各センサ及び制動制御装置４７から入力される各状態量に基づいて、操舵側モータ１３及び転舵側モータ３２の作動を制御する。
以下、操舵制御装置１の構成について詳細に説明する。

【0029】

図２に示すように、操舵制御装置１は、操舵側モータ制御信号Ｍsを出力する操舵側制御部５１と、操舵側モータ制御信号Ｍsに基づいて操舵側モータ１３に駆動電力を供給する操舵側駆動回路５２とを備えている。操舵側制御部５１には、操舵側駆動回路５２と操舵側モータ１３の各相のモータコイルとの間の接続線５３を流れる操舵側モータ１３の各相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉwsを検出する電流センサ５４が接続されている。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線５３及び各相の電流センサ５４をそれぞれ１つにまとめて図示している。

【0030】

また、操舵制御装置１は、転舵側モータ制御信号Ｍtを出力する転舵側制御部５６と、転舵側モータ制御信号Ｍtに基づいて転舵側モータ３２に駆動電力を供給する転舵側駆動回路５７とを備えている。転舵側制御部５６には、転舵側駆動回路５７と転舵側モータ３２の各相のモータコイルとの間の接続線５８を流れる転舵側モータ３２の各相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtを検出する電流センサ５９が接続されている。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線５８及び各相の電流センサ５９をそれぞれ１つにまとめて図示している。本実施形態の操舵側駆動回路５２及び転舵側駆動回路５７には、例えばＦＥＴ等の複数のスイッチング素子を有する周知のＰＷＭインバータがそれぞれ採用されている。また、操舵側モータ制御信号Ｍs及び転舵側モータ制御信号Ｍtは、それぞれ各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号となっている。

【0031】

そして、操舵側制御部５１及び転舵側制御部５６は、操舵側モータ制御信号Ｍs及び転舵側モータ制御信号Ｍtを操舵側駆動回路５２及び転舵側駆動回路５７に出力することにより、車載電源Ｂから操舵側モータ１３及び転舵側モータ３２に駆動電力をそれぞれ供給する。これにより、操舵側制御部５１及び転舵側制御部５６は、操舵側モータ１３及び転舵側モータ３２の作動を制御する。

【0032】

先ず、操舵側制御部５１の構成について説明する。
操舵側制御部５１は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、操舵側モータ制御信号Ｍsを生成する。操舵側制御部５１には、上記操舵トルクＴh、車体速度Ｖb、車輪速度Ｖfl，Ｖfr、回転角θs、各相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉws及び転舵側モータ３２の駆動電流であるｑ軸電流値Ｉqtが入力される。そして、操舵側制御部５１は、これら各状態量に基づいて操舵側モータ制御信号Ｍsを生成して出力する。

【0033】

詳しくは、操舵側制御部５１は、回転角θsに基づいてステアリングホイール３の操舵角θhを演算する操舵角演算部６１と、操舵反力の目標値となる目標トルクとしての目標反力トルクＴs*を演算する目標トルク演算部としての目標反力トルク演算部６２と、操舵側モータ制御信号Ｍsを演算する操舵側モータ制御信号演算部６３とを備えている。

【0034】

操舵角演算部６１には、操舵側モータ１３の回転角θsが入力される。操舵角演算部６１は、回転角θsを、例えばステアリング中立位置からの操舵側モータ１３の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む絶対角に換算して取得する。そして、操舵角演算部６１は、絶対角に換算された回転角に操舵側減速機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θhを演算する。このように演算された操舵角θhは、目標反力トルク演算部６２に出力される。

【0035】

目標反力トルク演算部６２には、操舵トルクＴh、車体速度Ｖb、車輪速度Ｖfl，Ｖfr、操舵角θh及びｑ軸電流値Ｉqtが入力される。目標反力トルク演算部６２は、後述するようにこれらの状態量に基づいて目標反力トルクＴs*を演算し、操舵側モータ制御信号演算部６３に出力する。また、目標反力トルク演算部６２は、目標反力トルクＴs*を演算する過程で得られたステアリングホイール３の操舵角θhの目標値である目標操舵角θh*を転舵側制御部５６に出力する。

【0036】

操舵側モータ制御信号演算部６３には、目標反力トルクＴs*に加え、回転角θs及び相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉwsが入力される。本実施形態の操舵側モータ制御信号演算部６３は、目標反力トルクＴs*に基づいて、ｄｑ座標系におけるｄ軸上のｄ軸目標電流値Ｉds*及びｑ軸上のｑ軸目標電流値Ｉqs*を演算する。目標電流値Ｉds*，Ｉqs*は、ｄｑ座標系におけるｄ軸上の目標電流値及びｑ軸上の目標電流値をそれぞれ示す。具体的には、操舵側モータ制御信号演算部６３は、目標反力トルクＴs*の絶対値が大きくなるほど、より大きな絶対値を有するｑ軸目標電流値Ｉqs*を演算する。なお、本実施形態では、ｄ軸上のｄ軸目標電流値Ｉds*は、基本的にゼロに設定される。そして、操舵側モータ制御信号演算部６３は、ｄｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記操舵側駆動回路５２に出力する操舵側モータ制御信号Ｍsを生成する。なお、以下では、フィードバックという文言を「Ｆ／Ｂ」と記すことがある。

【0037】

具体的には、操舵側モータ制御信号演算部６３は、回転角θsに基づいて相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉwsをｄｑ座標上に写像することにより、ｄｑ座標系における操舵側モータ１３の実電流値であるｄ軸電流値Ｉds及びｑ軸電流値Ｉqsを演算する。そして、操舵側モータ制御信号演算部６３は、ｄ軸電流値Ｉdsをｄ軸目標電流値Ｉds*に追従させるべく、またｑ軸電流値Ｉqsをｑ軸目標電流値Ｉqs*に追従させるべく、ｄ軸及びｑ軸上の各電流偏差に基づいて目標電圧値を演算し、該目標電圧値に基づくデューティ比を有する操舵側モータ制御信号Ｍsを生成する。

【0038】

このように演算された操舵側モータ制御信号Ｍsは、操舵側駆動回路５２に出力される。これにより、操舵側モータ１３には、操舵側駆動回路５２から操舵側モータ制御信号Ｍsに応じた駆動電力が供給される。そして、操舵側モータ１３は、目標反力トルクＴs*に示される操舵反力をステアリングホイール３に付与する。

【0039】

次に、転舵側制御部５６について説明する。
転舵側制御部５６は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する。転舵側制御部５６には、上記回転角θt、目標操舵角θh*、及び転舵側モータ３２の各相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtが入力される。そして、転舵側制御部５６は、これら各状態量に基づいて転舵側モータ制御信号Ｍtを生成して出力する。なお、本実施形態の操舵装置２では、操舵角θhと転舵対応角θpとの比である舵角比が１：１の比率で一定に設定されており、転舵対応角θpの目標値となる目標転舵対応角は、目標操舵角θh*と等しい。

【0040】

詳しくは、転舵側制御部５６は、回転角θtに基づいてピニオン軸２１の回転角である転舵対応角θpを演算する転舵対応角演算部７１と、上記転舵力の目標値となる目標転舵トルクＴt*を演算する目標転舵トルク演算部７２と、転舵側モータ制御信号Ｍtを出力する転舵側モータ制御信号演算部７３とを備えている。

【0041】

転舵対応角演算部７１には、転舵側モータ３２の回転角θtが入力される。転舵対応角演算部７１は、入力される回転角θtを、例えば車両が直進する中立位置からの転舵側モータ３２の回転数をカウントすることにより、絶対角に換算して取得する。そして、転舵対応角演算部７１は、絶対角に換算された回転角に伝達機構３３の減速比、変換機構３４のリード、及び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して転舵対応角θpを演算する。つまり、転舵対応角θpは、ピニオン軸２１がステアリングシャフト１１に連結されていると仮定した場合におけるステアリングホイール３の操舵角θhに相当する。このように演算された転舵対応角θpは、目標転舵トルク演算部７２に出力される。

【0042】

目標転舵トルク演算部７２には、目標操舵角θh*及び転舵対応角θpが入力される。目標転舵トルク演算部７２は、転舵対応角θpを目標転舵対応角である目標操舵角θh*に追従させる角度Ｆ／Ｂ演算を実行することにより、目標転舵トルクＴt*を演算する。具体的には、目標転舵トルク演算部７２は、角度Ｆ／Ｂ演算を行う転舵角Ｆ／Ｂ制御部７４を備えている。転舵角Ｆ／Ｂ制御部７４には、減算器７５において目標転舵角である目標操舵角θh*から転舵対応角θpを差し引いた角度偏差Δθpが入力される。そして、目標転舵トルク演算部７２は、角度偏差Δθpを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、目標転舵トルクＴt*として演算する。このように演算された目標転舵トルクＴt*は、転舵側モータ制御信号演算部７３に出力される。

【0043】

転舵側モータ制御信号演算部７３には、目標転舵トルクＴt*に加え、回転角θt及び相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtが入力される。転舵側モータ制御信号演算部７３は、目標転舵トルクＴt*に基づいて、ｄｑ座標系におけるｄ軸上のｄ軸目標電流値Ｉds*及びｑ軸上のｑ軸目標電流値Ｉqt*を演算する。具体的には、転舵側モータ制御信号演算部７３は、目標転舵トルクＴt*の絶対値が大きくなるほど、より大きな絶対値を有するｑ軸目標電流値Ｉqt*を演算する。なお、本実施形態では、ｄ軸上のｄ軸目標電流値Ｉdt*は、基本的にゼロに設定される。そして、転舵側モータ制御信号演算部７３は、操舵側モータ制御信号演算部６３と同様に、ｄｑ座標系における電流Ｆ／Ｂ演算を実行することにより、上記転舵側駆動回路５７に出力する転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する。なお、転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する過程で演算したｑ軸電流値Ｉqtは、上記目標反力トルク演算部６２に出力される。

【0044】

このように演算された転舵側モータ制御信号Ｍtは、転舵側駆動回路５７に出力される。これにより、転舵側モータ３２には、転舵側駆動回路５７から転舵側モータ制御信号Ｍtに応じた駆動電力が供給される。そして、転舵側モータ３２は、目標転舵トルクＴt*に示される転舵力を転舵輪５に付与する。

【0045】

次に、目標反力トルク演算部６２について説明する。
図３に示すように、目標反力トルク演算部６２は、運転者の操舵方向にステアリングホイール３を回転させる力である入力トルク基礎成分としてトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtを演算する入力トルク基礎成分演算部８１を備えている。また、目標反力トルク演算部６２は、運転者の操舵によるステアリングホイール３の回転に抗する力、すなわち転舵輪５からラック軸２２に作用する軸力である反力成分Ｆirを演算する反力成分演算部８２を備えている。さらに、目標反力トルク演算部６２は、操舵角θhの目標値となる目標操舵角θh*を演算する目標操舵角演算部８３と、操舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbhを演算する操舵角Ｆ／Ｂ制御部８４を備えている。そして、目標反力トルク演算部６２は、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbt及び操舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbhに基づいて目標反力トルクＴs*を演算する。

【0046】

詳しくは、入力トルク基礎成分演算部８１には、操舵トルクＴhが入力される。入力トルク基礎成分演算部８１は、操舵部４に入力すべき操舵トルクＴhの目標値である目標操舵トルクＴh*を演算する目標操舵トルク演算部９１と、トルクＦ／Ｂ演算の実行によりトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtを演算するトルクＦ／Ｂ制御部９２とを備えている。

【0047】

目標操舵トルク演算部９１には、加算器９３において操舵トルクＴhにトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtが足し合わされた駆動トルクＴcが入力される。目標操舵トルク演算部９１は、駆動トルクＴcの絶対値が大きいほど、より大きな絶対値となる目標操舵トルクＴh*を演算する。なお、駆動トルクＴcは、操舵部４と転舵部６とが機械的に連結されたものにおいて、転舵輪５を転舵させるトルクであり、近似的にラック軸２２に作用する軸力と釣り合う。つまり、駆動トルクＴcは、ラック軸２２に作用する軸力を推定した演算上の軸力に相当する。

【0048】

トルクＦ／Ｂ制御部９２には、操舵トルクＴh、及び減算器９４において操舵トルクＴhから目標操舵トルクＴh*が差し引かれたトルク偏差ΔＴhが入力される。そして、トルクＦ／Ｂ制御部９２は、トルク偏差ΔＴhに基づいて、操舵トルクＴhを目標操舵トルクＴh*に追従させるトルクＦ／Ｂ演算を行うことで、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtを演算する。具体的には、トルクＦ／Ｂ制御部９２は、トルク偏差ΔＴhを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtとして演算する。このように演算されたトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtは、加算器８５，９３及び目標操舵角演算部８３に出力される。

【0049】

反力成分演算部８２には、車体速度Ｖb、車輪速度Ｖfl，Ｖfr、転舵側モータ３２のｑ軸電流値Ｉqt及び目標操舵角θh*が入力される。反力成分演算部８２は、後述するようにこれらの状態量に基づいて、ラック軸２２に作用する軸力に応じた反力成分Ｆirを演算し、目標操舵角演算部８３に出力する。なお、反力成分Ｆirは、ラック軸２２に作用する軸力を推定した演算上の軸力に相当する。

【0050】

目標操舵角演算部８３には、車体速度Ｖb、操舵トルクＴh、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbt及び反力成分Ｆirが入力される。目標操舵角演算部８３は、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtに操舵トルクＴhを加算するとともに反力成分Ｆirを減算した値である入力トルクＴin*と目標操舵角θh*とを関係づける下記（１）のステアリングモデル式を利用して、目標操舵角θh*を演算する。

【0051】

Ｔin*＝Ｃ・θh*’＋Ｊ・θh*’’…（１）
このモデル式は、ステアリングホイール３と転舵輪５とが機械的に連結されたもの、すなわち操舵部４と転舵部６とが機械的に連結されたものにおいて、ステアリングホイール３の回転に伴って回転する回転軸のトルクと回転角との関係を定めて表したものである。そして、このモデル式は、操舵装置２の摩擦等をモデル化した粘性係数Ｃ、操舵装置２の慣性をモデル化した慣性係数Ｊを用いて表される。なお、粘性係数Ｃ及び慣性係数Ｊは、車体速度Ｖbに応じて可変設定される。そして、このようにモデル式を用いて演算された目標操舵角θh*は、目標転舵トルク演算部７２及び反力成分演算部８２に出力される。

【0052】

操舵角Ｆ／Ｂ制御部８４には、減算器８６において目標操舵角θh*から操舵角θhが差し引かれた角度偏差Δθhが入力される。そして、操舵角Ｆ／Ｂ制御部８４は、角度偏差Δθhに基づいて、操舵角θhを目標操舵角θh*に追従させる角度Ｆ／Ｂ演算を行うことで、操舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbhを演算する。具体的には、操舵角Ｆ／Ｂ制御部８４は、角度偏差Δθhを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、操舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbhとして演算する。このように演算された操舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbhは、加算器８５に出力される。

【0053】

そして、目標反力トルク演算部６２は、加算器８５においてトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtに操舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbhを加算した値を目標反力トルクＴs*として演算する。このように演算された目標反力トルクＴs*は、操舵側モータ制御信号演算部６３に出力される。なお、上記のように目標反力トルク演算部６２は、トルクＦ／Ｂ演算に用いる目標操舵トルクＴh*を演算上の軸力である駆動トルクＴcに基づいて演算するとともに、角度Ｆ／Ｂ演算に用いる目標操舵角θh*を演算上の軸力である反力成分Ｆirに基づいて演算し、これらを足し合わせて目標反力トルクＴs*として演算している。そのため、操舵側モータ１３が付与する操舵反力は、基本的には運転者の操舵に抗する力であるが、演算上の軸力とラック軸２２に作用する実際の軸力との偏差によっては、運転者の操舵を補助する力にもなり得るものである。

【0054】

次に、反力成分演算部８２について説明する。
反力成分演算部８２は、角度軸力Ｆibを演算する角度軸力演算部１０１と、電流軸力Ｆerを演算する電流軸力演算部１０２とを備えている。なお、角度軸力Ｆib及び電流軸力Ｆerは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。本実施形態では、角度軸力演算部１０１及び電流軸力演算部１０２により、軸力演算部が構成されている。また、反力成分演算部８２は、転舵輪５に対して路面から加えられる軸力、すなわち路面から伝達される路面情報が反映されるように、角度軸力Ｆib及び電流軸力Ｆerを所定配分比率となるように個別に設定される配分比率で合算した配分軸力を反力成分Ｆirとして演算する配分軸力演算部１０３を備えている。

【0055】

角度軸力演算部１０１には、目標転舵対応角である目標操舵角θh*及び車体速度Ｖbが入力される。角度軸力演算部１０１は、転舵輪５に作用する軸力、すなわち転舵輪５に伝達される伝達力を目標操舵角θh*に基づいて演算する。つまり、角度軸力Ｆibは、任意に設定されるモデルにおける軸力の理想値であって、車両の横方向への挙動に影響を与えない微小な凹凸や車両の横方向への挙動に影響を与える段差等の路面情報を含まない軸力である。具体的には、角度軸力演算部１０１は、目標操舵角θh*の絶対値が大きくなるほど、角度軸力Ｆibの絶対値が大きくなるように演算する。また、角度軸力演算部１０１は、車体速度Ｖbが大きくなるにつれて角度軸力Ｆibの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された角度軸力Ｆibは、配分軸力演算部１０３に出力される。

【0056】

電流軸力演算部１０２には、転舵側モータ３２のｑ軸電流値Ｉqtが入力される。電流軸力演算部１０２は、転舵輪５に作用する軸力をｑ軸電流値Ｉqtに基づいて演算する。つまり、電流軸力Ｆerは、転舵輪５に作用する軸力の推定値であって、路面情報を含む路面軸力の一である。具体的には、電流軸力演算部１０２は、転舵側モータ３２によってラック軸２２に加えられるトルクと、転舵輪５に対して路面から加えられる力に応じたトルクとが釣り合うとして、ｑ軸電流値Ｉqtの絶対値が大きくなるほど、電流軸力Ｆerの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された電流軸力Ｆerは、配分軸力演算部１０３に出力される。

【0057】

配分軸力演算部１０３には、角度軸力Ｆib及び電流軸力Ｆerに加え、車体速度Ｖb及び車輪速度Ｖfl，Ｖfrが入力される。配分軸力演算部１０３は、車体速度Ｖb及び車輪速度Ｖfl，Ｖfrに基づいて第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2を演算し、これらに基づいて配分比率を調整する。そして、配分軸力演算部１０３は、角度軸力Ｆib及び電流軸力Ｆerを第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2に基づいて調整された配分比率で合算することにより得られる配分軸力を反力成分Ｆirとして演算する。

【0058】

詳しくは、図４に示すように、配分軸力演算部１０３は、車体速度Ｖb及び車輪速度Ｖfl，Ｖfrに基づいて、角度軸力Ｆibと電流軸力Ｆerとの配分比率を決めるための配分ゲインＧaを演算する配分ゲイン演算部１１１を備えている。そして、配分軸力演算部１０３は、角度軸力Ｆib及び電流軸力Ｆerを配分ゲインＧaに応じて配分することにより反力成分Ｆirを演算する。

【0059】

より詳しくは、配分ゲイン演算部１１１は、左前輪のスリップ状態を示す第１スリップ状態量Ｓ1を演算する第１スリップ状態量演算部１２１と、第１スリップ状態量Ｓ1に応じた第１配分ゲインＧa1を演算する第１配分ゲイン演算部１２２とを備えている。また、配分ゲイン演算部１１１は、右前輪のスリップ状態を示す第２スリップ状態量Ｓ2を演算する第２スリップ状態量演算部１２３と、第２スリップ状態量Ｓ2に応じた第２配分ゲインＧa2を演算する第２配分ゲイン演算部１２４とを備えている。

【0060】

第１スリップ状態量演算部１２１には、車体速度Ｖb及び左前輪の車輪速度Ｖflが入力される。そして、第１スリップ状態量演算部１２１は、車体速度Ｖbから左前輪の車輪速度Ｖflを減算した値、すなわちスリップ率に相当する値を第１スリップ状態量Ｓ1として演算し、第１配分ゲイン演算部１２２に出力する。第２スリップ状態量演算部１２３には、車体速度Ｖb及び右前輪の車輪速度Ｖfrが入力される。そして、第２スリップ状態量演算部１２３は、車体速度Ｖbから右前輪の車輪速度Ｖfrを減算した値を第２スリップ状態量Ｓ2として演算し、第２配分ゲイン演算部１２４に出力する。

【0061】

ここで、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2は、それぞれその値がゼロ又は略ゼロである場合、すなわち車体速度Ｖbと車輪速度Ｖfl，Ｖfrとの差が無い又は略無い場合に、転舵輪５がスリップしていないことを示す。一方、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2は、それぞれの値が正の大きな値となる場合、すなわち車体速度Ｖbが車輪速度Ｖfl，Ｖfrよりも大きい場合には、転舵輪５がロック状態であることを示す。また、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2は、それぞれの値が負の大きな値となる場合、すなわち車体速度Ｖbが車輪速度Ｖfl，Ｖfrよりも大きい場合には、転舵輪５が空転状態であることを示す。

【0062】

第１配分ゲイン演算部１２２には、第１スリップ状態量Ｓ1及び車体速度Ｖbが入力される。第１配分ゲイン演算部１２２は、第１スリップ状態量Ｓ1及び車体速度Ｖbと第１配分ゲインＧa1との関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより第１スリップ状態量Ｓ1及び車体速度Ｖbに応じた第１配分ゲインＧa1を演算する。このマップは、第１スリップ状態量Ｓ1がゼロ近傍の領域では第１配分ゲインＧa1が「１」となり、第１スリップ状態量Ｓ1の絶対値がある程度以上大きくなると、該第１スリップ状態量Ｓ1の絶対値の増大に基づいて第１配分ゲインＧa1が線形的に小さくなるように設定されている。つまり、第１配分ゲインＧa1は、第１スリップ状態量Ｓ1の絶対値が大きくなるほど、すなわち転舵輪５がロック状態又は空転状態に近づくほど、小さくなるように設定されている。また、このマップは、車体速度Ｖbが大きくなるほど、第１配分ゲインＧa1が「１」となる領域が広くなるように設定されている。これは、車体速度Ｖbが大きくなるほど、車体速度Ｖbと車輪速度Ｖflとの偏差の絶対値が大きくなり易いことを踏まえ、当該偏差で表される第１スリップ状態量Ｓ1が誤って転舵輪５のロック状態又は空転状態を示すことを防ぐためである。このように演算された第１配分ゲインＧa1は、乗算器１２５に出力される。

【0063】

第２配分ゲイン演算部１２４には、第２スリップ状態量Ｓ2及び車体速度Ｖbが入力される。第２配分ゲイン演算部１２４は、第２スリップ状態量Ｓ2及び車体速度Ｖbと第２配分ゲインＧa2との関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより第２スリップ状態量Ｓ2及び車体速度Ｖbに応じた第２配分ゲインＧa2を演算する。このマップは、上記第１配分ゲイン演算部１２２のマップと同様に設定されている。このように演算された第２配分ゲインＧa2は、乗算器１２５に出力される。

【0064】

そして、配分ゲイン演算部１１１は、乗算器１２５において第１配分ゲインＧa1と第２配分ゲインＧa2とを掛け合わせることにより、配分ゲインＧaを演算する。このように演算された配分ゲインＧaは、乗算器１１２及び減算器１１３に出力される。

【0065】

乗算器１１２には、配分ゲインＧaに加え、角度軸力Ｆibが入力される。配分軸力演算部１０３は、乗算器１１２において配分ゲインＧaに角度軸力Ｆibを乗算した乗算値Ａibを加算器１１４に出力する。一方、減算器１１３には、配分ゲインＧaに加え、定数「１」が常に入力される。配分軸力演算部１０３は、減算器１１３において、定数「１」から配分ゲインＧaを減算した減算値Ｇbを乗算器１１５に出力する。配分軸力演算部１０３は、乗算器１１５において減算値Ｇbに電流軸力Ｆerを乗算した乗算値Ａerを加算器１１４に出力する。そして、配分軸力演算部１０３は、加算器１１４において乗算値Ａib，Ａerを足し合わせてなる配分軸力を反力成分Ｆirとして出力する。

【0066】

つまり、配分軸力は、角度軸力Ｆibの配分比率と電流軸力Ｆerの配分比率との和が「１」となるように設定されている。そして、配分軸力は、転舵輪５がスリップしていない状態では、角度軸力Ｆibの配分比率が支配的になり、転舵輪５のスリップ状態がロック状態又は空転状態に近づくほど、電流軸力Ｆerの配分比率が大きくなる。これにより、転舵輪５のスリップ状態がロック状態又は空転状態に近づくと、電流軸力Ｆerの配分比率が大きくなることで、路面情報を反映した操舵反力が付与されるようになり、転舵輪５がスリップしていることを運転者が認識し易くなる。

【0067】

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）配分軸力演算部１０３は、車体速度Ｖb及び車輪速度Ｖfl，Ｖfrに基づいて第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2を演算し、これら第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2に基づいて、角度軸力Ｆibと電流軸力Ｆerとの配分比率を示す配分ゲインＧaを調整する。そして、操舵制御装置１は、転舵輪５のスリップ状態に応じて配分比率が調整された配分軸力である反力成分Ｆirに基づいて操舵反力として付与されるモータトルクを制御する。そのため、ステアリングホイール３の操舵に必要な操舵トルクＴhをスリップ状態に応じた適切なトルクとし、優れた操舵フィーリングを実現できる。

【0068】

（２）配分軸力演算部１０３は、車体速度Ｖbから車輪速度Ｖfl，Ｖfrを減算した値を第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2として演算し、これら第１スリップ状態量Ｓ1、第２スリップ状態量Ｓ2及び車体速度Ｖbに基づいて配分比率を示す配分ゲインＧaを調整する。このように減算のみによって第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2を演算できるため、例えば減算に加えて除算を行う場合に比べ、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2の演算に係る演算負荷を低減できる。

【0069】

（３）配分軸力演算部１０３は、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2が転舵輪５のロック状態を示す場合には、路面軸力である電流軸力Ｆerの配分比率が大きくなるように配分ゲインＧaを演算する。そのため、スリップすることにより転舵輪５がロック状態となった際に、路面情報を含む電流軸力Ｆerの配分比率が高くなるため、配分軸力である反力成分Ｆirがロック状態であることを示す値となる。そして、当該反力成分Ｆirに基づいて目標反力トルクＴs*が演算されるため、ステアリングホイール３の操舵に必要な操舵トルクの変化を通じて、転舵輪５がロック状態となっていることを運転者に伝えることができる。

【0070】

（４）配分軸力演算部１０３は、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2が転舵輪５の空転状態を示す場合には、路面軸力である電流軸力Ｆerの配分比率が大きくなるように配分ゲインＧaを演算する。そのため、スリップすることにより転舵輪５が空転状態となった際に、路面情報を含む電流軸力Ｆerの配分比率が高くなるため、配分軸力である反力成分Ｆirが空転状態であることを示す値となる。そして、当該反力成分Ｆirに基づいて目標反力トルクＴs*が演算されるため、ステアリングホイール３の操舵に必要な操舵トルクの変化を通じて、転舵輪５が空転状態となっていることを運転者に伝えることができる。

【0071】

（第２実施形態）
次に、操舵制御装置の第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0072】

図５に示すように、本実施形態の第１スリップ状態量演算部２２１は、車体速度Ｖbから左前輪の車輪速度Ｖflを減算し、この減算した値を車体速度Ｖbで除算した値、すなわちスリップ率を第１スリップ状態量Ｓ1として演算する。また、第２スリップ状態量演算部２２３は、車体速度Ｖbから右前輪の車輪速度Ｖfrを減算し、この減算した値を車体速度Ｖbで除算した値を第２スリップ状態量Ｓ2として演算する。

【0073】

第１配分ゲイン演算部２２２には、第１スリップ状態量Ｓ1のみが入力され、車体速度Ｖbは入力されない。第１配分ゲイン演算部２２２は、第１スリップ状態量Ｓ1と第１配分ゲインＧa1との関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより第１スリップ状態量Ｓ1に応じた第１配分ゲインＧa1を演算する。このマップは、第１スリップ状態量Ｓ1がゼロ近傍の領域では第１配分ゲインＧa1が「１」となり、第１スリップ状態量Ｓ1の絶対値がある程度以上大きくなると、該第１スリップ状態量Ｓ1の絶対値の増大に基づいて第１配分ゲインＧa1が線形的に小さくなるように設定されている。このように演算された第１配分ゲインＧa1は、乗算器２２５に出力される。

【0074】

第２配分ゲイン演算部２２４には、第２スリップ状態量Ｓ2のみが入力され、車体速度Ｖbは入力されない。第２配分ゲイン演算部２２４は、第２スリップ状態量Ｓ2と第２配分ゲインＧa2との関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより第２スリップ状態量Ｓ2に応じた第２配分ゲインＧa2を演算する。このマップは、上記第１配分ゲイン演算部２２２のマップと同様に設定されている。このように演算された第２配分ゲインＧa2は、乗算器２２５に出力される。

【0075】

配分ゲイン演算部１１１は、乗算器２２５において第１配分ゲインＧa1と第２配分ゲインＧa2とを掛け合わせることにより、配分ゲインＧaを演算する。そして、配分軸力演算部１０３は、上記第１実施形態と同様に配分ゲインＧaに基づいて配分軸力である反力成分Ｆirを演算する。

【0076】

以上、本実施形態では、上記第１実施形態の（１），（３），（４）の作用及び効果と同様の作用及び効果に加え、以下の作用及び効果を奏する。
（５）配分軸力演算部１０３は、車体速度Ｖbから車輪速度Ｖfl，Ｖfrを減算し、該減算した値を車体速度Ｖbで除算した値を、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2として演算する。そして、配分軸力演算部１０３は、第１スリップ状態量Ｓ1のみに基づいて第１配分ゲインＧa1を演算するとともに、第２スリップ状態量Ｓ2のみに基づいて第２配分ゲインＧa2を演算し、第１配分ゲインＧa1及び第２配分ゲインＧa2を乗算することにより配分比率を示す配分ゲインＧaを演算する。このように第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2のみに基づいて配分ゲインＧaを演算するため、例えば車体速度Ｖbも加味する場合に比べ、第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2に基づく配分比率の演算に係る演算負荷を低減できる。

【0077】

（第３実施形態）
次に、操舵制御装置の第３実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0078】

図６に示すように、本実施形態の操舵装置３０１は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成されている。操舵装置３０１は、運転者によるステアリングホイール３の操作に基づいて転舵輪５を転舵させる操舵機構３０２と、操舵機構３０２にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアシスト機構３０３とを備えている。

【0079】

操舵機構３０２は、ステアリングホイール３が固定されるステアリングシャフト３１１を備えている。また、操舵機構３０２は、ステアリングシャフト３１１に連結された転舵軸としてのラック軸３１２と、ラック軸３１２が往復動可能に挿通される円筒状のラックハウジング３１３と、ステアリングシャフト３１１の回転をラック軸３１２の往復動に変換するラックアンドピニオン機構３１４とを備えている。なお、ステアリングシャフト３１１は、ステアリングホイール３が位置する側から順にコラム軸３１５、中間軸３１６、及びピニオン軸３１７を連結することにより構成されている。

【0080】

ラック軸３１２とピニオン軸３１７とは、ラックハウジング３１３内に所定の交差角をもって配置されている。ラックアンドピニオン機構３１４は、ラック軸３１２に形成されたラック歯３１２ａとピニオン軸３１７に形成されたピニオン歯３１７ａとが噛合されることにより構成されている。また、ラック軸３１２の両端には、その軸端部に設けられたボールジョイントからなるラックエンド３１８を介してタイロッド３１９がそれぞれ回動自在に連結されている。タイロッド３１９の先端は、転舵輪５が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、操舵装置３０１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３１１の回転がラックアンドピニオン機構３１４によりラック軸３１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド３１９を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪５の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

【0081】

アシスト機構３０３は、駆動源であるアシストモータ３２１と、アシストモータ３２１の回転を伝達する伝達機構３２２と、伝達機構３２２を介して伝達された回転をラック軸３１２の往復動に変換する変換機構３２３とを備えている。そして、アシスト機構３０３は、アシストモータ３２１の回転を伝達機構３２２を介して変換機構３２３に伝達し、変換機構３２３にてラック軸３１２の往復動に変換することで操舵機構３０２にアシスト力を付与する。つまり、操舵装置３０１では、アシスト機構３０３から付与されるモータトルクとしてのアシスト力により、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。なお、本実施形態のアシストモータ３２１には、例えば三相のブラシレスモータが採用され、伝達機構３２２には、例えばベルト機構が採用され、変換機構３２３には、例えばボールネジ機構が採用されている。

【0082】

本実施形態の操舵制御装置３００には、ステアリングシャフト３１１に付与された操舵トルクＴhを検出するトルクセンサ３３１が接続されている。なお、トルクセンサ３３１は、ピニオン軸３１７に設けられており、トーションバー３３２の捩れに基づいて操舵トルクＴhを検出する。また、操舵制御装置３００には、左前輪センサ４４ｌ及び右前輪センサ４４ｒが接続されている。また、操舵制御装置３００には、アシストモータ３２１のモータ角θmを３６０°の範囲内の相対角で検出する回転センサ３３３が接続されている。なお、操舵トルクＴh及びモータ角θmは、例えば右方向に操舵した場合に正の値、左方向に操舵した場合に負の値として検出する。さらに、操舵制御装置３００は、その外部に設けられた制動制御装置４７と通信可能に接続されている。操舵制御装置３００には、制動制御装置４７により演算された車体速度Ｖbが入力される。

【0083】

そして、操舵制御装置３００は、これら各センサ及び制動制御装置４７から入力される各状態量に基づいて、アシストモータ３２１に駆動電力を供給することにより、アシスト機構３０３の作動、すなわち操舵機構３０２にラック軸３１２を往復動させるべく付与するアシスト力を制御する。

【0084】

次に、操舵制御装置３００の構成について説明する。
図７に示すように、操舵制御装置３００は、モータ制御信号Ｍaを出力するマイコン３５１と、モータ制御信号Ｍaに基づいてアシストモータ３２１に駆動電力を供給する駆動回路３５２とを備えている。なお、本実施形態の駆動回路３５２には、例えばＦＥＴ等の複数のスイッチング素子を有する周知のＰＷＭインバータが採用されている。そして、マイコン３５１の出力するモータ制御信号Ｍaは、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するものとなっている。これにより、モータ制御信号Ｍaに応答して各スイッチング素子がオンオフし、各相のモータコイルへの通電パターンが切り替わることにより、車載電源Ｂの直流電力が三相の駆動電力に変換されてアシストモータ３２１へと出力される。

【0085】

マイコン３５１には、上記操舵トルクＴh、モータ角θm、車体速度Ｖb及び車輪速度Ｖfl，Ｖfrが入力される。また、マイコン３５１には、駆動回路３５２と各相のモータコイルとの間の接続線３５３に設けられた電流センサ３５４により検出されるアシストモータ３２１の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwが入力される。なお、図７では、説明の便宜上、各相の接続線３５３及び各相の電流センサ３５４をそれぞれ１つにまとめて図示している。そして、マイコン３５１は、これら各状態量に基づいてモータ制御信号Ｍaを出力する。

【0086】

詳しくは、マイコン３５１は、操舵機構３０２に付与すべきアシスト力に対応した目標トルクとしての目標アシストトルクＴa*を演算する目標トルク演算部としての目標アシストトルク演算部３６１と、モータ制御信号Ｍaを演算するモータ制御信号演算部３６２とを備えている。

【0087】

目標アシストトルク演算部３６１は、入力トルク基礎成分としてトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtを演算する入力トルク基礎成分演算部３７１と、反力成分Ｆirを演算する反力成分演算部３７２とを備えている。入力トルク基礎成分演算部３７１には、操舵トルクＴhが入力される。入力トルク基礎成分演算部３７１は、目標操舵トルクＴh*を演算する目標操舵トルク演算部３８１と、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtを演算するトルクＦ／Ｂ制御部３８２とを備えており、上記第１実施形態の入力トルク基礎成分演算部８１と同様の演算処理によりトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtを演算する。このように演算されたトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtは、加算器３７３，３８３に出力される。

【0088】

反力成分演算部３７２には、車体速度Ｖb、車輪速度Ｖfl，Ｖfr、アシストモータ３２１のｑ軸電流値Ｉq及び目標転舵対応角θp*が入力される。反力成分演算部３７２は、上記第１実施形態の反力成分演算部８２と同様の演算処理により反力成分Ｆirを演算する。これにより、転舵輪５のスリップ状態に応じて配分比率が調整された配分軸力である反力成分Ｆirが演算され、当該反力成分Ｆirに基づいてアシスト力として付与されるモータトルクが制御される。

【0089】

また、目標アシストトルク演算部３６１は、転舵対応角演算部３７４と、目標転舵対応角演算部３７５と、転舵角Ｆ／Ｂ制御部３７６とを備えている。転舵対応角演算部３７４には、モータ角θmが入力される。転舵対応角演算部３７４は、モータ角θmに基づいて、上記第１実施形態の転舵対応角演算部７１と同様の演算処理により、ピニオン軸３１７の回転角を示す転舵対応角θpを演算する。このように演算された転舵対応角θpは、減算器３７７に出力される。

【0090】

目標転舵対応角演算部３７５は、操舵トルクＴh、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbt、反力成分Ｆir及び車体速度Ｖbが入力される。目標転舵対応角演算部３７５は、これらの状態量に基づいて、上記第１実施形態の目標操舵角演算部８３と同様に、モデル式を利用して、目標転舵対応角θp*を演算する。

【0091】

転舵角Ｆ／Ｂ制御部３７６には、減算器３７７において、目標転舵対応角θp*から転舵対応角θpを差し引いた角度偏差Δθpが入力される。そして、転舵角Ｆ／Ｂ制御部３７６は、上記第１実施形態の操舵角Ｆ／Ｂ制御部８４と同様の演算処理により転舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbpを演算する。このように演算された転舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbpは、加算器３７３に出力される。

【0092】

そして、目標アシストトルクＴa*は、加算器３７３においてトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtと転舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbpとを加算することにより、目標アシストトルクＴa*を演算する。
モータ制御信号演算部３６２には、目標アシストトルクＴa*が入力される。モータ制御信号演算部３６２は、上記第１実施形態の操舵側モータ制御信号演算部６３と同様の演算処理により、モータ制御信号Ｍaを演算する。

【0093】

このように演算されたモータ制御信号Ｍaは、駆動回路３５２に出力される。これにより、アシストモータ３２１には、駆動回路３５２からモータ制御信号Ｍaに応じた駆動電力が供給される。そして、アシストモータ３２１は、目標アシストトルクＴa*に示されるアシスト力を操舵機構３０２に付与する。

【0094】

なお、目標アシストトルク演算部３６１は、トルクＦ／Ｂ演算に用いる目標操舵トルクＴh*を演算上の軸力である駆動トルクＴcに基づいて演算するとともに、角度Ｆ／Ｂ演算に用いる目標転舵対応角θp*を演算上の軸力である反力成分Ｆirに基づいて演算し、これらを足し合わせて目標アシストトルクＴa*を演算している。そのため、アシストモータ３２１が付与する操舵反力は、基本的には運転者の操舵を補助する力であるが、演算上の軸力とラック軸２２に作用する実際の軸力との偏差によっては、運転者の操舵に抗する力にもなり得るものである。

【0095】

以上、本実施形態では、上記第１実施形態の（１）～（４）の作用及び効果と同様の作用及び効果に加え、以下の作用及び効果を奏する。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変形例は、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。

【0096】

・上記各実施形態では、各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrrの平均値を車体速度Ｖbとして用いたが、これに限らず、例えば各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrrのうちの二番目と三番目に速い車輪速度の平均を用いてもよく、車体速度Ｖbの演算方法は適宜変更可能である。また、車輪速度を用いず、例えば車両の前後加速度を積分することにより得られる値を車体速度Ｖbとしてもよい。さらに、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）用の人工衛星からの測位信号を受信し、当該受信される測位信号に基づく時間あたりの車両の位置変化から推定される推定車速を車体速度Ｖbとして用いてもよい。

【0097】

・上記各実施形態において、操舵制御装置１，３００が各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr等に基づいて車体速度Ｖbを演算してもよい。
・上記各実施形態において、第１配分ゲイン演算部１２２，２２２の有するマップの形状は適宜変更可能である。例えば、第１スリップ状態量Ｓ1がゼロ近傍である領域で第１配分ゲインＧa1が「１」よりも小さな値となるようにしてもよい。つまり、転舵輪５がスリップしていない状態でも、配分軸力である反力成分Ｆirに電流軸力Ｆerが配分されるようにしてもよい。同様に、第２配分ゲイン演算部１２４，２２４の有するマップの形状は適宜変更可能である。

【0098】

・上記各実施形態では、左前輪及び右前輪の転舵輪５のスリップ状態を示す第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2を演算し、これらに基づいて配分比率を調整する配分ゲインＧaを演算した。しかし、これに限らず、後輪二輪のスリップ状態を示すスリップ状態量や、前輪及び後輪四輪のスリップ状態量を演算し、これらに基づいて配分比率を調整してもよい。また、一輪のスリップ状態量のみを演算し、これに基づいて配分比率を調整する構成としてもよい。この場合、対象となる一輪を、例えば車輪速度が最も遅いもの、あるいは車輪速度が二番目に遅いものを選択する構成としてもよい。

【0099】

・上記各実施形態では、反力成分Ｆirとする配分軸力を角度軸力Ｆibと電流軸力Ｆerとを所定配分比率となるように個別に設定される配分比率で合算することにより演算したが、これに限らず、角度軸力、路面軸力、及び車両状態量軸力のうちの少なくとも２つを配分することにより、配分軸力を演算してもよい。

【0100】

なお、路面軸力としては、電流軸力Ｆer以外に、例えばラック軸２２に作用する軸力を検出する軸力センサの検出値に基づく軸力や、ハブユニット４３により検出されるタイヤ力に基づく軸力がある。また、車両状態量軸力としては、例えば下記（２）式に車両のヨーレートγ及び横加速度ＬＡを入力することにより演算される横力Ｆｙを用いることができる。つまり、車両状態量軸力は、転舵輪５に作用する軸力を該転舵輪５に作用する横力Ｆyであると近似的にみなした推定値であって、車両の横方向への挙動の変化を引き起こさない路面情報は含まず、路面情報のうち車両の横方向への挙動の変化を通じて伝達可能な情報を含む軸力である。

【0101】

Ｆｙ＝Ｋla×ＬＡ＋Ｋγ×γ’…（２）
なお、「γ’」は、ヨーレートγの微分値を示し、「Ｋla」及び「Ｋγ」は、試験等により予め設定された係数を示し、車体速度Ｖbに応じて可変設定されている。

【0102】

このように角度軸力、路面軸力、及び車両状態量軸力のうちの少なくとも２つを配分することにより配分軸力を演算する場合におけるスリップ状態に応じた配分比率の調整は、次のように行うことができる。

【0103】

すなわち、配分軸力が角度軸力Ｆibを含む場合において、例えば第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2が転舵輪５のロック状態を示す場合には、角度軸力Ｆib以外の軸力の少なくとも１つの配分比率を大きくする。一例として、角度軸力Ｆibと車両状態量軸力とを配分することにより配分軸力を演算する場合には、転舵輪５のロック状態となると、車両状態量軸力の配分比率を大きくする。また、配分軸力が路面軸力を含む場合において、例えば第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2が転舵輪５のロック状態を示す場合には、該路面軸力の配分比率を大きくする。一例として、電流軸力Ｆerと車両状態量軸力とを配分することにより配分軸力を演算する場合には、転舵輪５のロック状態となると、電流軸力Ｆerの配分比率を大きくする。

【0104】

さらに、配分軸力が角度軸力Ｆibを含む場合において、例えば第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2が転舵輪５の空転状態を示す場合には、角度軸力Ｆib以外の軸力の少なくとも１つの配分比率を大きくする。一例として、角度軸力Ｆibと車両状態量軸力とを配分することにより配分軸力を演算する場合には、転舵輪５の空転状態となると、車両状態量軸力の配分比率を大きくする。また、配分軸力が路面軸力を含む場合において、例えば第１スリップ状態量Ｓ1及び第２スリップ状態量Ｓ2が転舵輪５の空転状態を示す場合には、該路面軸力の配分比率を大きくする。一例として、電流軸力Ｆerと車両状態量軸力とを配分することにより配分軸力を演算する場合には、転舵輪５の空転状態となると、電流軸力Ｆerの配分比率を大きくする。

【0105】

・上記各実施形態において、反力成分演算部８２，３７２が配分軸力に、他の反力を加味した値を反力成分Ｆirとして演算してもよい。こうした他の反力として、例えばステアリングホイール３の操舵角の絶対値が舵角閾値に近づく場合に、更なる切り込み操舵が行われるのに抗する反力であるエンド反力を採用することができる。なお、舵角閾値としては、例えばラックエンド２５がラックハウジング２３に当接することでラック軸２２の軸方向移動が規制される機械的なラックエンド位置よりも中立位置側に設定される仮想ラックエンド位置での転舵対応角θpを用いることができる。

【0106】

・上記第１及び第２実施形態では、電流軸力Ｆerをｑ軸電流値Ｉqtに基づいて演算したが、これに限らず、例えばｑ軸目標電流値Ｉqt*に基づいて演算してもよい。同様に、上記第３実施形態において、電流軸力Ｆerを、例えばｑ軸目標電流値Ｉq*に基づいて演算してもよい。

【0107】

・上記第１及び第２実施形態では、角度軸力Ｆibを目標転舵対応角である目標操舵角θh*に基づいて演算したが、これに限らず、例えば操舵角θhや転舵対応角θpに基づいて演算してもよく、また操舵トルクＴh等、他のパラメータを加味する等、他の方法で演算してもよい。同様に、上記第３実施形態において、角度軸力Ｆibを他の方法で演算してもよい。

【0108】

・上記第１及び第２実施形態では、入力トルク基礎成分として目標操舵トルクＴh*に操舵トルクＴhを追従させるトルクＦ／Ｂ制御の実行により演算されるトルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtを用い、トルクＦ／Ｂ成分Ｔfbtと操舵角Ｆ／Ｂ成分Ｔfbhとを足し合わせることにより目標反力トルクＴs*を演算した。しかし、これに限らず、目標反力トルクＴs*の演算態様は適宜変更可能である。例えば入力トルク基礎成分の演算態様として、操舵トルクＴhの絶対値が大きいほど、大きな絶対値を有する入力トルク基礎成分を演算してもよい。また、操舵角Ｆ／Ｂ制御を実行せず、例えば入力トルクＴin*に基づいて目標反力トルクＴs*を直接演算する態様や、反力成分Ｆirに基づいて目標反力トルクＴs*を直接演算する態様を採用可能である。さらに、例えば反力成分Ｆirに基づいて目標操舵トルクを演算し、該目標操舵トルクに操舵トルクＴhを追従させるトルクＦ／Ｂ制御の実行により得られる値を目標反力トルクＴs*として演算してもよい。同様に、上記第３実施形態において、目標アシストトルクＴa*の演算態様は適宜変更可能である。

【0109】

・上記第１及び第２実施形態では、制御対象となる操舵装置２を、操舵部４と転舵部６との間の動力伝達が分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、クラッチにより操舵部４と転舵部６との間の動力伝達を分離可能な構造の操舵装置を制御対象としてもよい。

【符号の説明】

【0110】

１，３００…操舵制御装置、２，３０１…操舵装置、３…ステアリングホイール、４…操舵部、５…転舵輪、６…転舵部、１１，３１１…ステアリングシャフト、１３…操舵側モータ、２１，３１７…ピニオン軸、２２，３１２…ラック軸、３２…転舵側モータ、５１…操舵側制御部、５６…転舵側制御部、６２…目標反力トルク演算部、８２，３７２…反力成分演算部、１０１…角度軸力演算部、１０２…電流軸力演算部、１０３…配分軸力演算部、１１１…配分ゲイン演算部、１２１，２２１…第１スリップ状態量演算部、１２２，２２２…第１配分ゲイン演算部、１２３，２２３…第２スリップ状態量演算部、１２４，２２４…第２配分ゲイン演算部、３０２…操舵機構、３２１…アシストモータ、３５１…マイコン、３５２…駆動回路、３６１…目標アシストトルク演算部、Ｆer…電流軸力、Ｆib…角度軸力、Ｇa…配分ゲイン、Ｇa1…第１配分ゲイン、Ｇa2…第２配分ゲイン、Ｓ1…第１スリップ状態量、Ｓ2…第２スリップ状態量、Ｔa*…目標アシストトルク、Ｔs*…目標反力トルク、Ｖb…車体速度、Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr…車輪速度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】