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(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】2023-10-30
(45)【発行日】2023-11-08
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 5/04 20060101AFI20231031BHJP
B62D 6/00 20060101ALI20231031BHJP
H02P 6/04 20160101ALI20231031BHJP
H02P 6/34 20160101ALI20231031BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20231031BHJP
B62D 111/00 20060101ALN20231031BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20231031BHJP
B62D 117/00 20060101ALN20231031BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20231031BHJP
B62D 137/00 20060101ALN20231031BHJP
【ＦＩ】
B62D5/04
B62D6/00 ZYW
H02P6/04
H02P6/34
B62D101:00
B62D111:00
B62D113:00
B62D117:00
B62D119:00
B62D137:00
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019050784
(22)【出願日】2019-03-19
(65)【公開番号】P2020152174
(43)【公開日】2020-09-24
【審査請求日】2022-01-13
(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
(73)【特許権者】
【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】並河 勲
(72)【発明者】
【氏名】安樂 厚二
(72)【発明者】
【氏名】柿本 祐輔
(72)【発明者】
【氏名】工藤 佳夫
【審査官】田邉 学
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－１５４９５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０９６７２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１４８４０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１６５２１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０５８２４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９９４７７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ６／００
Ｂ６２Ｄ ５／０４
Ｈ０２Ｐ ６／０４
Ｈ０２Ｐ ６／３４
Ｂ６２Ｄ １０１／００
Ｂ６２Ｄ １１１／００
Ｂ６２Ｄ １１３／００
Ｂ６２Ｄ １１７／００
Ｂ６２Ｄ １１９／００
Ｂ６２Ｄ １３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の転舵輪を転舵させるための機構に付与される駆動力を発生するモータを操舵状態に応じて制御するとともに、前記転舵輪が障害物に当たっているとき、その旨運転者に報知するための制御を実行する操舵制御装置であって、少なくとも前記モータへ供給される電流の値および車速に基づき前記転舵輪が障害物に当たっているか否かを判定し、その判定結果を示すフラグを生成する判定部を有し、
前記機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフト、および前記ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離される転舵シャフトを含み、
制御対象として、操舵状態に応じて演算される第１の指令値に基づき前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、
操舵状態に応じて演算される第２の指令値に基づき前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する前記モータとしての転舵モータと、を含むことを前提として、
前記フラグが障害物に前記転舵輪が当たっている旨を示すものであるとき、前記転舵輪が障害物に当たっていることを運転者に報知するための制御として、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限すべく前記反力モータの前記第１の指令値に反映させるべき前記転舵シャフトの軸力として、前記ステアリングホイールの回転角である操舵角に基づいた軸力である制限軸力を演算する制限軸力演算部を有している操舵制御装置。
【請求項2】
前記判定部は、前記車速が車速しきい値未満である低速域の車速であることを前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定する条件の一つとしている請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項3】
車両の転舵輪を転舵させるための機構に付与される駆動力を発生するモータを操舵状態に応じて制御するとともに、前記転舵輪が障害物に当たっているとき、その旨運転者に報知するための制御を実行する操舵制御装置であって、少なくとも前記モータへ供給される電流の値および車速に基づき前記転舵輪が障害物に当たっているか否かを判定する判定部を有し、
前記機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフト、および前記ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離される転舵シャフトを含み、
制御対象として、操舵状態に応じて演算される第１の指令値に基づき前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、
操舵状態に応じて演算される前記ステアリングホイールの目標舵角に応じた第２の指令値に基づき前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する前記モータとしての転舵モータと、を含むことを前提として、
前記転舵モータが減速機構を介して連結されるとともに前記転舵シャフトと連動して回転するピニオンシャフトの目標回転角であって、前記ステアリングホイールの前記目標舵角に応じて設定される目標回転角に基づく前記転舵シャフトの理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、
車両挙動、路面状態または操舵状態が反映される前記転舵モータの電流値に基づき前記転舵シャフトの軸力を推定軸力として演算する推定軸力演算部と、
前記推定軸力および前記理想軸力を車両挙動、路面状態または操舵状態に応じて混合することにより前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力としての混合軸力を演算する配分演算部と、を有し、
前記配分演算部は、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、その旨運転者に報知するための制御として、前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力を前記混合軸力から前記推定軸力へ切り替える操舵制御装置。
【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、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。判定条件には、たとえば転舵モータへ供給される実際の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が含まれる。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。
【0005】
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、転舵モータへ供給する電流量を操舵角に応じた通常の電流量よりも小さい値に変更する。これにより、転舵モータの過熱が抑制される。また、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、転舵輪の指令転舵角と実際の転舵角との偏差に応じた操舵反力を反力モータに発生させる。これにより、運転者に対して転舵輪が障害物に当たっていることを操舵反力の変化を通じて知らせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００６－１１１０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１の制御装置によれば、転舵輪が障害物に接触しているとき、たしかに転舵モータの過熱を抑制したり、転舵輪が障害物に当たっていることを運転者に知らせたりすることができる。しかし、特許文献１の制御装置は、転舵輪が障害物に当たっていることを操舵反力の変化を通じて運転者に知らせるものであるため、運転者による車両の運転に多少なりとも影響を及ぼす。このため、転舵輪が障害物に当たっていることを検出する適切なタイミング、あるいは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適切なタイミングについて検討することが望まれている。
【0008】
本発明の目的は、転舵輪が障害物に接触していることを適切なタイミングで検出することが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】
【0009】
上記目的を達成し得る操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるための機構に付与される駆動力を発生するモータを操舵状態に応じて制御するとともに、前記転舵輪が障害物に当たっているとき、その旨運転者に報知するための制御を実行するものである。この操舵制御装置は、少なくとも前記モータへ供給される電流の値および車速に基づき前記転舵輪が障害物に当たっているか否かを判定する判定部を有している。
【0010】
転舵輪が障害物に当たっている場合、転舵輪が転舵することができない。モータの動作も拘束されるため、モータの負荷が高まってモータに供給される電流が増加する。このため、上記の構成によるように、モータへ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可能である。また、転舵輪が障害物に当たっているかどうかの判定条件の一つとして車速が採用されている。このため、車速に応じた適切なタイミングで転舵輪が障害物に当たっていることを検出することができる。また、車速に応じた適切なタイミングで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ができる。
【0011】
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記車速が車速しきい値未満である低速域の車速であることを前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定する条件の一つとしていることが好ましい。
【0012】
低速域の車速であることは、転舵輪が障害物に当たっているかどうかの判定を行ううえで妥当な走行状態である。また、低速域の車速であることは、転舵輪が障害物に当たっていることを運転者に伝える走行状態としても妥当な走行状態である。
【0013】
上記の操舵制御装置において、前記機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフト、および前記ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離される転舵シャフトを含んでいてもよい。この場合、制御対象として、操舵状態に応じて演算される第１の指令値に基づき前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、操舵状態に応じて演算される第２の指令値に基づき前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する前記モータとしての転舵モータと、を含んでいてもよい。
【0014】
この場合、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、その旨運転者に報知するための制御として、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限すべく前記反力モータの前記第１の指令値に反映させるべき前記転舵シャフトの軸力として制限軸力を演算する制限軸力演算部を有していてもよい。
【0015】
この構成によれば、転舵輪が障害物に当たっている場合、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が反力モータの第１の指令値に反映される。これにより、運転者は操舵反力として突き当り感を感じる。このステアリングホイールを介した手応えを通じて、運転者は転舵輪が障害物に当たっている状況であることを認識することができる。また、運転者によるステアリングホイールの操作を仮想的に制限することもできる。
【0016】
上記の目的を達成し得る操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるための機構に付与される駆動力を発生するモータを操舵状態に応じて制御するとともに、前記転舵輪が障害物に当たっているとき、その旨運転者に報知するための制御を実行する操舵制御装置であって、少なくとも前記モータへ供給される電流の値および車速に基づき前記転舵輪が障害物に当たっているか否かを判定する判定部を有する。前記機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフト、および前記ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離される転舵シャフトを含む。制御対象として、操舵状態に応じて演算される第１の指令値に基づき前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、操舵状態に応じて演算される前記ステアリングホイールの目標舵角に応じた第２の指令値に基づき前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する前記モータとしての転舵モータと、を含むことを前提として、前記転舵モータが減速機構を介して連結されるとともに前記転舵シャフトと連動して回転するピニオンシャフトの目標回転角であって、前記ステアリングホイールの前記目標舵角に応じて設定される目標回転角に基づく前記転舵シャフトの理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、車両挙動、路面状態または操舵状態が反映される前記転舵モータの電流値に基づき前記転舵シャフトの軸力を推定軸力として演算する推定軸力演算部と、前記推定軸力および前記理想軸力を車両挙動、路面状態または操舵状態に応じて混合することにより前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力としての混合軸力を演算する配分演算部と、を有する。
【0017】
この場合、前記配分演算部は、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、その旨運転者に報知するための制御として、前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力を前記混合軸力から前記推定軸力へ切り替えるようにしてもよい。
【0018】
この構成によれば、転舵輪が障害物に当たっていない場合、回転体の目標回転角に基づく理想軸力、および転舵モータの電流値に基づく推定軸力が車両挙動などに応じて混合されることにより得られる混合軸力が反力モータの第１の指令値に反映される。このため、反力モータは混合軸力に応じた駆動力を発生する。これに対し、転舵輪が障害物に当たっている場合、純粋な推定軸力が反力モータの第１の指令値に反映される。推定軸力には車両挙動、路面状態または操舵状態が反映されるため、反力モータは転舵輪が障害物に当たることによって転舵シャフトに作用する軸力に応じた駆動力を発生する。したがって、運転者はステアリングホイールを介して操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵輪が障害物に当たっている状況を認識することができる。
【発明の効果】
【0019】
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適切なタイミングで検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】操舵制御装置の第１の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。
【図2】第１の実施の形態における制御装置の制御ブロック図。
【図3】第１の実施の形態における目標舵角演算部の制御ブロック図。
【図4】第１の実施の形態における車両モデルの制御ブロック図。
【図5】第２の実施の形態における車両モデルの制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
＜第１の実施の形態＞
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第１の実施の形態を説明する。
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第１の実施の形態を説明する。
【0022】
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を有している。また、操舵装置１０は、車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びる転舵シャフト１４を有している。転舵シャフト１４の両端には、それぞれタイロッド１５，１５を介して左右の転舵輪１６，１６が連結されている。転舵シャフト１４が直線運動することにより、転舵輪１６，１６の転舵角θｗが変更される。ステアリングシャフト１２および転舵シャフト１４は操舵機構を構成する。
【0023】
＜操舵反力を発生させるための構成：反力ユニット＞
また、操舵装置１０は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、およびトルクセンサ３４を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）をいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
また、操舵装置１０は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、およびトルクセンサ３４を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）をいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
【0024】
反力モータ３１は、操舵反力の発生源である。反力モータ３１としてはたとえば三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のブラシレスモータが採用される。反力モータ３１（正確には、その回転軸）は、減速機構３２を介して、ステアリングシャフト１２に連結されている。反力モータ３１のトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト１２に付与される。
【0025】
回転角センサ３３は反力モータ３１に設けられている。回転角センサ３３は、反力モータ３１の回転角θａを検出する。反力モータ３１の回転角θａは、舵角（操舵角）θｓの演算に使用される。反力モータ３１とステアリングシャフト１２とは減速機構３２を介して連動する。このため、反力モータ３１の回転角θａとステアリングシャフト１２の回転角、ひいてはステアリングホイール１１の回転角である舵角θｓとの間には相関がある。したがって、反力モータ３１の回転角θａに基づき舵角θｓを求めることができる。
【0026】
トルクセンサ３４は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２における減速機構３２よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。
【0027】
＜転舵力を発生させるための構成：転舵ユニット＞
また、操舵装置１０は、転舵輪１６，１６を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ４１、減速機構４２、および回転角センサ４３を有している。
また、操舵装置１０は、転舵輪１６，１６を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ４１、減速機構４２、および回転角センサ４３を有している。
【0028】
転舵モータ４１は転舵力の発生源である。転舵モータ４１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ４１（正確には、その回転軸）は、減速機構４２を介してピニオンシャフト４４に連結されている。ピニオンシャフト４４のピニオン歯４４ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ｂに噛み合わされている。転舵モータ４１のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト４４を介して転舵シャフト１４に付与される。転舵モータ４１の回転に応じて、転舵シャフト１４は車幅方向（図中の左右方向）に沿って移動する。
【0029】
回転角センサ４３は転舵モータ４１に設けられている。回転角センサ４３は転舵モータ４１の回転角θｂを検出する。
ちなみに、操舵装置１０は、ピニオンシャフト１３を有している。ピニオンシャフト１３は、転舵シャフト１４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１３のピニオン歯１３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。ピニオンシャフト１３を設ける理由は、ピニオンシャフト４４と共に転舵シャフト１４をハウジング（図示略）の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる支持機構（図示略）によって、転舵シャフト１４は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト１３，４４へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト１４はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト１３を使用せずに転舵シャフト１４をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。
ちなみに、操舵装置１０は、ピニオンシャフト１３を有している。ピニオンシャフト１３は、転舵シャフト１４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１３のピニオン歯１３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。ピニオンシャフト１３を設ける理由は、ピニオンシャフト４４と共に転舵シャフト１４をハウジング（図示略）の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる支持機構（図示略）によって、転舵シャフト１４は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト１３，４４へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト１４はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト１３を使用せずに転舵シャフト１４をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。
【0030】
＜制御装置＞
また、操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ３１、および転舵モータ４１を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ３３、トルクセンサ３４および回転角センサ４３に加えて、車速センサ５０１がある。車速センサ５０１は、車両に設けられて車両の走行速度である車速Ｖを検出する。
また、操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ３１、および転舵モータ４１を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ３３、トルクセンサ３４および回転角センサ４３に加えて、車速センサ５０１がある。車速センサ５０１は、車両に設けられて車両の走行速度である車速Ｖを検出する。
【0031】
制御装置５０は、反力モータ３１の駆動制御を通じて操舵トルクＴｈに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。制御装置５０は操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標舵角（目標操舵角）を演算する。制御装置５０は、実際の舵角θｓを目標舵角に追従させるべく実行される舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量を演算し、この演算される舵角補正量を目標操舵反力に加算することにより操舵反力指令値を演算する。制御装置５０は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ３１へ供給する。
【0032】
制御装置５０は、転舵モータ４１の駆動制御を通じて転舵輪１６，１６を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置５０は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。このピニオン角θｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θｗを反映する値である。制御装置５０は、前述した目標操舵角を使用して目標ピニオン角を演算する。そして制御装置５０は、目標ピニオン角と実際のピニオン角θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。
【0033】
【0034】
＜反力制御部＞
反力制御部５０ａは、目標操舵反力演算部５１、目標舵角演算部５２、舵角演算部５３、舵角フィードバック制御部５４、加算器５５、および通電制御部５６を有している。
反力制御部５０ａは、目標操舵反力演算部５１、目標舵角演算部５２、舵角演算部５３、舵角フィードバック制御部５４、加算器５５、および通電制御部５６を有している。
【0035】
目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力Ｔ１
＊を演算する。目標操舵反力演算部５１は、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、より大きな値（絶対値）の目標操舵反力Ｔ１
＊を演算する。
【0036】
目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１
＊、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖを使用してステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算する。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１
＊および操舵トルクＴｈの総和を入力トルクとするとき、この入力トルクに基づいて理想的な舵角（操舵角）を定める理想モデルを有している。この理想モデルは、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間が機械的に連結されている操舵装置を前提として、入力トルクに応じた理想的な転舵角に対応する舵角を予め実験などによりモデル化したものである。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１
＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより入力トルクを求め、この入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊（目標操舵角）を演算する。
【0037】
舵角演算部５３は、回転角センサ３３を通じて検出される反力モータ３１の回転角θａに基づきステアリングホイール１１の実際の舵角θｓを演算する。舵角フィードバック制御部５４は、実際の舵角θｓを目標舵角θ＊に追従させるべく舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量Ｔ２
＊を演算する。加算器５５は、目標操舵反力Ｔ１
＊に舵角補正量Ｔ２
＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ＊を算出する。
【0038】
通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ＊に応じた電力を反力モータ３１へ供給する。具体的には、通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部５６は、反力モータ３１に対する給電経路に設けられた電流センサ５７を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉａを検出する。この電流値Ｉａは、反力モータ３１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部５６は、電流指令値と実際の電流値Ｉａとの偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ３１に対する給電を制御する（電流Ｉａのフィードバック制御）。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。
【0039】
＜転舵制御部＞
図２に示すように、転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、制限制御部６２、ピニオン角フィードバック制御部６３、通電制御部６４を有している。
図２に示すように、転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、制限制御部６２、ピニオン角フィードバック制御部６３、通電制御部６４を有している。
【0040】
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４１の回転角θｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。前述したように、転舵モータ４１とピニオンシャフト４４とは減速機構４２を介して連動する。このため、転舵モータ４１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４１の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。さらに、これも前述したように、ピニオンシャフト４４は、転舵シャフト１４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１４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１６，１６の転舵角θｗを反映する値である。
【0041】
制限制御部６２は、たとえば転舵モータ４１の発熱状態に応じて、転舵モータ４１へ供給する電流量を制限するための制限値Ｉｌｉｍを演算する。制限値Ｉｌｉｍは、転舵モータ４１を過熱から保護する観点に基づき、転舵モータ４１へ供給する電流量の上限値として設定される。制限制御部６２は、転舵モータ４１に対する給電経路の近傍に設けられた温度センサ６２ａを通じて検出される転舵モータ４１の温度Ｔｍ（推定温度）が温度しきい値を超えるとき、制限値Ｉｌｉｍを演算する。制限値Ｉｌｉｍ１は、たとえば転舵モータ４１の温度が高いときほど小さい値に設定される。
【0042】
ピニオン角フィードバック制御部６３は、目標舵角演算部５２により演算される目標舵角θ＊を目標ピニオン角θｐ
＊として取り込む。また、ピニオン角フィードバック制御部６３は、ピニオン角演算部６１により演算される実際のピニオン角θｐを取り込む。ピニオン角フィードバック制御部６３は、実際のピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ
＊（ここでは、目標舵角θ＊に等しい。）に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を通じてピニオン角指令値Ｔｐ
＊を演算する。
【0043】
通電制御部６４は、ピニオン角指令値Ｔｐ
＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。具体的には、通電制御部６４は、ピニオン角指令値Ｔｐ
＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部６４は、転舵モータ４１に対する給電経路に設けられた電流センサ６４ａを通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉｂを検出する。この電流値Ｉｂは、転舵モータ４１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部６４は、電流指令値と実際の電流値Ｉｂとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する（電流値Ｉｂのフィードバック制御）。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔｐ
＊に応じた角度だけ回転する。
【0044】
通電制御部６４は、制限制御部６２によって制限値Ｉｌｉｍが演算される場合、転舵モータ４１へ供給する電流量（転舵モータ４１が発生するトルク）を制限値Ｉｌｉｍに応じて制限する。通電制御部６４は、転舵モータ４１へ供給しようとしている電流の絶対値と制限値Ｉｌｉｍとを比較する。通電制御部６４は、転舵モータ４１へ供給しようとしている電流の絶対値が制限値Ｉｌｉｍよりも大きいとき、転舵モータ４１へ供給する電流の絶対値を制限値Ｉｌｉｍに制限する。これにより、転舵モータ４１が発生するトルクは、制限値Ｉｌｉｍに応じたトルクに制限される。通電制御部６４は、転舵モータ４１へ供給しようとしている電流の絶対値が制限値Ｉｌｉｍ以下であるとき、電流値Ｉｂのフィードバック制御を通じて演算される本来の電流をそのまま転舵モータ４１へ供給する。転舵モータ４１が発生するトルクは制限されない。
【0045】
＜目標舵角演算部＞
つぎに、目標舵角演算部５２について詳細に説明する。
前述したように、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈの総和である入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての入力トルクＴｉｎ ＊が、次式（１）で表されることを利用したモデルである。
つぎに、目標舵角演算部５２について詳細に説明する。
前述したように、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈの総和である入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての入力トルクＴｉｎ ＊が、次式（１）で表されることを利用したモデルである。
【0046】
Ｔｉｎ
＊＝Ｊθ＊′′＋Ｃθ＊′＋Ｋθ＊ …（１）
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。
【0047】
式（１）から分かるように、入力トルクＴｉｎ
＊は、目標舵角θ＊の二階時間微分値θ＊′′に慣性モーメントＪを乗じた値、目標舵角θ＊の一階時間微分値θ＊′に粘性係数Ｃを乗じた値、および目標舵角θ＊にばね係数Ｋを乗じた値を加算することによって得られる。目標舵角演算部５２は、式（１）に基づく理想モデルに従って目標舵角θ＊を演算する。
【0048】
図３に示すように、式（１）に基づく理想モデルは、ステアリングモデル７１、および車両モデル７２に分けられる。
ステアリングモデル７１は、ステアリングシャフト１２および反力モータ３１など、操舵装置１０の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル７１は、加算器７３、減算器７４、慣性モデル７５、第１の積分器７６、第２の積分器７７および粘性モデル７８を有している。
ステアリングモデル７１は、ステアリングシャフト１２および反力モータ３１など、操舵装置１０の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル７１は、加算器７３、減算器７４、慣性モデル７５、第１の積分器７６、第２の積分器７７および粘性モデル７８を有している。
【0049】
加算器７３は、目標操舵反力Ｔ１
＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより入力トルクＴｉｎ
＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される入力トルクＴｉｎ ＊から後述する粘性成分Ｔｖｉ ＊およびばね成分Ｔｓｐ ＊をそれぞれ減算することにより、最終的な入力トルクＴｉｎ ＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される入力トルクＴｉｎ ＊から後述する粘性成分Ｔｖｉ ＊およびばね成分Ｔｓｐ ＊をそれぞれ減算することにより、最終的な入力トルクＴｉｎ ＊を演算する。
【0050】
慣性モデル７５は、式（１）の慣性項に対応する慣性制御演算部として機能する。慣性モデル７５は、減算器７４により算出される最終的な入力トルクＴｉｎ
＊に慣性モーメントＪの逆数を乗ずることにより、舵角加速度α＊を演算する。
【0051】
第１の積分器７６は、慣性モデル７５により算出される舵角加速度α＊を積分することにより、舵角速度ω＊を演算する。
第２の積分器７７は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊をさらに積分することにより、目標舵角θ＊を演算する。目標舵角θ＊は、ステアリングモデル７１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。
第２の積分器７７は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊をさらに積分することにより、目標舵角θ＊を演算する。目標舵角θ＊は、ステアリングモデル７１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。
【0052】
粘性モデル７８は、式（１）の粘性項に対応する粘性制御演算部として機能する。粘性モデル７８は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊に粘性係数Ｃを乗ずることにより、入力トルクＴｉｎ
＊の粘性成分Ｔｖｉ
＊を演算する。
【0053】
車両モデル７２は、操舵装置１０が搭載される車両の特性に応じてチューニングされる。操舵特性に影響を与える車両側の特性は、たとえばサスペンションおよびホイールアライメントの仕様、および転舵輪１６，１６のグリップ力（摩擦力）などにより決まる。車両モデル７２は、式（１）のばね項に対応するばね特性制御演算部として機能する。車両モデル７２は、第２の積分器７７により算出される目標舵角θ＊にばね係数Ｋを乗ずることにより、入力トルクＴｉｎ
＊のばね成分Ｔｓｐ
＊（トルク）を演算する。
【0054】
このように構成した目標舵角演算部５２によれば、ステアリングモデル７１の慣性モーメントＪおよび粘性係数Ｃ、ならびに車両モデル７２のばね係数Ｋをそれぞれ調整することによって、入力トルクＴｉｎ
＊と目標舵角θ＊との関係を直接的にチューニングすること、ひいては所望の操舵特性を実現することができる。
【0055】
また、入力トルクＴｉｎ
＊からステアリングモデル７１および車両モデル７２に基づき演算される目標舵角θ＊が目標ピニオン角θｐ
＊として使用される。そして、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ
＊に一致するようにフィードバック制御される。前述したように、ピニオン角θｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｗとの間には相関関係がある。このため、入力トルクＴｉｎ
＊に応じた転舵輪１６，１６の転舵動作もステアリングモデル７１および車両モデル７２により定まる。すなわち、車両の操舵感がステアリングモデル７１および車両モデル７２により決まる。したがって、ステアリングモデル７１および車両モデル７２を調整することにより所望の操舵感を実現することが可能となる。
【0056】
しかし、このように構成した制御装置５０において、操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標舵角θ＊に応じたものにしかならない。すなわち、車両挙動あるいは路面状態（路面の滑りやすさなど）によって操舵反力が変わらない。このため、運転者は操舵反力を通じて車両挙動あるいは路面状態を把握しにくい。そこで本実施の形態では、こうした懸念を解消する観点に基づき、車両モデル７２をつぎのように構成している。
【0057】
＜車両モデル＞
図４に示すように、車両モデル７２は、理想軸力演算部８１、推定軸力演算部８２、軸力配分演算部８３、仮想ラックエンド軸力演算部８４、判定部８５、制限軸力演算部８６、最大値選択部８７、および換算部８８を有している。
図４に示すように、車両モデル７２は、理想軸力演算部８１、推定軸力演算部８２、軸力配分演算部８３、仮想ラックエンド軸力演算部８４、判定部８５、制限軸力演算部８６、最大値選択部８７、および換算部８８を有している。
【0058】
理想軸力演算部８１は、目標ピニオン角θｐ
＊に基づき、転舵輪１６，１６を通じて転舵シャフト１４に作用する軸力の理想値である理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力演算部８１は、制御装置５０の記憶装置に格納された理想軸力マップを使用して理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力マップは、横軸を目標ピニオン角θｐ
＊、縦軸を理想軸力Ｆ１とするマップであって、目標ピニオン角θｐ
＊と理想軸力Ｆ１との関係を車速Ｖに応じて規定する。理想軸力マップは、つぎの特性を有する。すなわち、理想軸力Ｆ１は、目標ピニオン角θｐ
＊の絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値に設定される。目標ピニオン角θｐ
＊の絶対値の増加に対して、理想軸力Ｆ１の絶対値は線形的に増加する。理想軸力Ｆ１は、目標ピニオン角θｐ
＊の符号（正負）と同符号に設定される。
【0059】
推定軸力演算部８２は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ２（路面反力）を演算する。ここで、転舵モータ４１の電流値Ｉｂは、路面状態（路面摩擦抵抗）に応じた外乱が転舵輪１６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との間の差が発生することによって変化する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉｂには、転舵輪１６，１６に作用する実際の路面反力が反映される。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。推定軸力Ｆ２は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを転舵モータ４１の電流値Ｉｂに乗算することにより求められる。
【0060】
軸力配分演算部８３は、理想軸力Ｆ１、および推定軸力Ｆ２に対してそれぞれ個別に設定される分配比率（ゲイン）を乗算した値を合算することにより、混合軸力Ｆ３を演算する。分配比率は、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態が反映される各種の状態量に応じて設定される。また、分配比率は、車両の状態量の一つである車速Ｖのみに基づき設定してもよい。この場合、たとえば車速Ｖが速いときほど、理想軸力Ｆ１の分配比率をより大きな値に設定する一方、推定軸力Ｆ２の分配比率をより小さな値に設定する。また、車速Ｖが遅いときほど、理想軸力Ｆ１の分配比率をより小さな値に設定する一方、推定軸力Ｆ２の分配比率をより大きな値に設定する。
【0061】
仮想ラックエンド軸力演算部８４は、仮想ラックエンド角としての目標ピニオン角θｐ
＊（目標舵角θ＊）に基づき、ステアリングホイール１１の操作範囲を仮想的に制限するための仮想ラックエンド軸力Ｆ４を演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆ４は、ステアリングホイール１１の操作位置がその操作範囲の限界位置に近づいたとき、および転舵シャフト１４がその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３１が発生する操舵方向と反対方向のトルク（操舵反力トルク）を急激に増大させる観点に基づき演算される。ステアリングホイール１１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１１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。また、転舵シャフト１４の物理的な操作範囲の限界位置とは、転舵シャフト１４の端部（ラックエンド）が図示しないハウジングに突き当たる、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１４の移動範囲が物理的に規制される位置をいう。
【0062】
仮想ラックエンド軸力演算部８４は、制御装置５０の記憶装置に格納された仮想ラックエンドマップを使用して、仮想ラックエンド軸力Ｆ４を演算する。仮想ラックエンドマップは、横軸を目標ピニオン角θｐ
＊、縦軸を仮想ラックエンド軸力Ｆ４とするマップであって、目標ピニオン角θｐ
＊と仮想ラックエンド軸力Ｆ４との関係を規定する。仮想ラックエンドマップは、つぎの特性を有する。すなわち、目標ピニオン角θｐ
＊の絶対値が「０」を基準としてエンド判定しきい値に達するまでの間、仮想ラックエンド軸力Ｆ４は操舵中立位置あるいは転舵中立位置に対応する中立角である「０」に維持される。目標ピニオン角θｐ
＊の絶対値がエンド判定しきい値に達した以降、仮想ラックエンド軸力Ｆ４が発生するとともに、その仮想ラックエンド軸力Ｆ４はその絶対値が増加する方向へ向けて急激に増大する。
【0063】
ちなみに、仮想ラックエンド軸力Ｆ４は、目標ピニオン角θｐ
＊の符号（正負）と同符号に設定される。また、エンド判定しきい値は、ステアリングホイール１１が操作範囲の限界位置に達するときの舵角θｓの近傍値、あるいは転舵シャフト１４が可動範囲の限界位置に達するときのピニオン角θｐの近傍値に基づき設定される。
【0064】
判定部８５は、転舵輪１６，１６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８５は、つぎの４つの判定条件Ａ１～Ａ４のすべてが成立するとき、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている旨判定する。
【0065】
Ａ１．│Δθｐ（＝│θｐ
＊－θｐ│）│＞θｔｈ
Ａ２．│Ｉｂ│＞Ｉｔｈ
Ａ３．│ωｐ│＜ωｔｈ
Ａ４．│Ｖ│＜Ｖｔｈ
判定条件Ａ１において、「θｐ ＊」は目標ピニオン角、「θｐ」は実際のピニオン角である。また、「Δθｐ」は角度偏差であって、目標ピニオン角θｐ ＊から実際のピニオン角θｐを減算することにより得られる。また、「θｔｈ」は角度偏差しきい値である。角度偏差しきい値θｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている場合、転舵輪１６，１６は切り増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１１が切り増し側へ向けて操舵されるとき、その操舵に応じて目標舵角θ＊、ひいては目標ピニオン角θｐ ＊が増大するのに対して、転舵角θｗ、ひいてはピニオン角θｐは一定の値に維持される。このため、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪１６，１６を転舵しようとするほど、目標舵角θ＊と目標ピニオン角θｐ ＊との偏差が増大する。このため、角度偏差Δθｐの絶対値が大きいときほど、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、角度偏差Δθｐは、転舵輪１６，１６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、角度偏差しきい値θｔｈは、回転角センサ４３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。
Ａ２．│Ｉｂ│＞Ｉｔｈ
Ａ３．│ωｐ│＜ωｔｈ
Ａ４．│Ｖ│＜Ｖｔｈ
判定条件Ａ１において、「θｐ ＊」は目標ピニオン角、「θｐ」は実際のピニオン角である。また、「Δθｐ」は角度偏差であって、目標ピニオン角θｐ ＊から実際のピニオン角θｐを減算することにより得られる。また、「θｔｈ」は角度偏差しきい値である。角度偏差しきい値θｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている場合、転舵輪１６，１６は切り増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１１が切り増し側へ向けて操舵されるとき、その操舵に応じて目標舵角θ＊、ひいては目標ピニオン角θｐ ＊が増大するのに対して、転舵角θｗ、ひいてはピニオン角θｐは一定の値に維持される。このため、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪１６，１６を転舵しようとするほど、目標舵角θ＊と目標ピニオン角θｐ ＊との偏差が増大する。このため、角度偏差Δθｐの絶対値が大きいときほど、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、角度偏差Δθｐは、転舵輪１６，１６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、角度偏差しきい値θｔｈは、回転角センサ４３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。
【0066】
判定条件Ａ２において、「Ｉｂ」は転舵モータ４１の電流値Ｉｂ、「Ｉｔｈ」は電流しきい値である。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１６，１６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪１６，１６を転舵しようとするほど、転舵モータ４１の電流値Ｉｂの絶対値が増大する。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉｂの絶対値が大きいときほど、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、転舵モータ４１の電流値Ｉｂも、転舵輪１６，１６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。
【0067】
判定条件Ａ３において、「ωｐ」はピニオン角速度であって、目標ピニオン角θｐ
＊あるいはピニオン角θｐを微分することにより得られる。また、「ωｔｈ」は、角速度しきい値である。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１６，１６が障害物に当たっている状況下においては、転舵輪１６，１６を転舵させることが困難である。このため、転舵輪１６，１６の転舵速度、ひいてはピニオン角速度ωｐの絶対値が小さいときほど、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、ピニオン角速度ωｐも、転舵輪１６，１６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４３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。
【0068】
判定条件Ａ４において、「Ｖ」は車速である。また、「Ｖｔｈ」は、車両が低速で走行しているかどうかを判定する際の基準となる車速しきい値である。車速しきい値Ｖｔｈは、低速域（０ｋｍ／ｈ～４０ｋｍ／ｈ未満）の車速Ｖを基準として設定されるものであって、たとえば「４０ｋｍ／ｈ」に設定される。車速しきい値Ｖｔｈは、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定を行うこと、ひいては転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを後述するように操舵反力を急激に変化させることによって運転者に伝えることが妥当な走行状態であるかどうかという観点に基づき設定される。
【0069】
たとえば車両が中速域（４０ｋｍ／ｈ～６０ｋｍ／ｈ未満）、あるいは高速域（６０ｋｍ／ｈ以上）の車速Ｖで走行している場合、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを運転者に伝えたところで、運転者の気持ちに余裕がなく、運転者による障害物回避操作などの対応が間に合わなかったり困難であったりする状況が想定される。こうした状況を鑑みると、車両が中速域あるいは高速域の車速Ｖで走行している場合、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを運転者に伝える必要性が乏しく、そもそも転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定をすることが無駄になるおそれがある。このため、本実施の形態では、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定条件の一つとして、車両が低車速域の車速Ｖで走行していることを設定している。
【0070】
判定部８５は、転舵輪１６，１６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Ｆｏの値をセットする。判定部８５は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていない旨判定されるとき、すなわち４つの判定条件Ａ１～Ａ４のうち少なくとも一つの条件が成立しないとき、フラグＦｏの値を「０」にセットする。また、判定部８５は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定されるとき、すなわち４つの判定条件Ａ１～Ａ４がすべて成立するとき、フラグＦｏの値を「１」にセットする。
【0071】
制限軸力演算部８６は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況下において、障害物に当たっている側への操舵を制限するための制限軸力Ｆ５を演算する。制限軸力演算部８６は、判定部８５の判定結果、すなわちフラグＦｏの値に基づき、制限軸力Ｆ５の演算要否を認識する。制限軸力演算部８６は、フラグＦｏの値が「０」であるとき、制限軸力Ｆ５を演算しない。制限軸力演算部８６は、フラグＦｏの値が「１」であるとき、制限軸力Ｆ５を演算する。
【0072】
制限軸力演算部８６は、舵角演算部５３により演算される舵角θｓ、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に基づき制限軸力Ｆ５を演算する。制限軸力演算部８６は、制限軸力Ｆ５を演算するに際して、舵角θｓからピニオン角θｐを減算することにより舵角θｓとピニオン角θｐとの差分（角度偏差）を演算する。そして制限軸力演算部８６は、制御装置５０の記憶装置に格納された制限軸力マップを使用して制限軸力Ｆ５を演算する。制限軸力マップは、横軸を舵角θｓとピニオン角θｐとの差分の絶対値、縦軸を制限軸力Ｆ５とするマップであって、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分と制限軸力Ｆ５との関係を規定する。
【0073】
制限軸力マップは、たとえばつぎのような特性を有する。すなわち、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分の絶対値が「０」から差分しきい値に達するまでの範囲内の値である場合、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分の絶対値の増加に対して、制限軸力Ｆ５は緩やかに増大する。舵角θｓとピニオン角θｐとの差分の絶対値が差分しきい値に達した以降、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分の絶対値の増加に対して、制限軸力Ｆ５は急激に増大する。
【0074】
ちなみに、差分しきい値は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定しても差し支えない値であって、実験あるいはシミュレーションにより設定される。また、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分の絶対値が差分しきい値に達した以降、制限軸力Ｆ５は、運転者による障害物に当たっている側への操舵が困難となる程度の操舵反力を発生させる観点に基づき設定される。
【0075】
なお、制限軸力演算部８６は、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分に加えて、転舵モータ４１の電流値Ｉｂ、ピニオン角速度ωｐを考慮して、制限軸力Ｆ５を演算するようにしてもよい。すなわち、制限軸力演算部８６は、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分、転舵モータ４１の電流値Ｉｂおよびピニオン角速度ωｐに基づき、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを総合的に勘案し、その度合いに応じて制限軸力Ｆ５を演算する。
【0076】
また、制限軸力演算部８６は、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分に代えて、目標舵角θ＊とピニオン角θｐとの差分に基づき、制限軸力Ｆ５を演算するようにしてもよい。目標舵角θ＊とピニオン角θｐとの差分も、転舵輪１６，１６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。また、制限軸力演算部８６は、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分に代えて、目標舵角θ＊と、ピニオン角θｐに所定の換算係数を乗算することにより得られる転舵角との差分に基づき、制限軸力Ｆ５を演算するようにしてもよい。
【0077】
最大値選択部８７は、軸力配分演算部８３により演算される混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力演算部８４により演算される仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力演算部８６により演算される制限軸力Ｆ５を取り込む。最大値選択部８７は、これら取り込まれる混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５のうち最も絶対値の大きい軸力を選択し、この選択される混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４または制限軸力Ｆ５を、入力トルクＴｉｎ
＊に対するばね成分Ｔｓｐ
＊の演算に使用する最終的な軸力Ｆｓｐとして設定する。
【0078】
換算部８８は、最大値選択部８７により設定される最終的な軸力Ｆｓｐに基づき入力トルクＴｉｎ
＊に対するばね成分Ｔｓｐ
＊を演算（換算）する。
最大値選択部８７によって混合軸力Ｆ３が最終的な軸力Ｆｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆｓｐに基づくばね成分Ｔｓｐ ＊が入力トルクＴｉｎ ＊に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。運転者は、ステアリングホイール１１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。
最大値選択部８７によって混合軸力Ｆ３が最終的な軸力Ｆｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆｓｐに基づくばね成分Ｔｓｐ ＊が入力トルクＴｉｎ ＊に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。運転者は、ステアリングホイール１１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】
また、最大値選択部８７によって仮想ラックエンド軸力Ｆ４が最終的な軸力Ｆｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆｓｐに基づくばね成分Ｔｓｐ
＊が入力トルクＴｉｎ
＊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、運転者は舵角の絶対値が大きくなる方向へ向けてステアリングホイール１１を操作することが難しくなる。したがって、運転者は操舵反力（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１１が仮想的な操作範囲の限界位置に至ったことを認識することが可能となる。
【0080】
また、最大値選択部８７によって制限軸力Ｆ５が最終的な軸力Ｆｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆｓｐに基づくばね成分Ｔｓｐ
＊が入力トルクＴｉｎ
＊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、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている方向へ向けてステアリングホイール１１を操作することが難しくなる。したがって、運転者は操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている状況であることを認識することが可能となる。
【0081】
このように、制御装置５０による反力モータ３１および転舵モータ４１の制御を通じて、車両挙動、路面状態、ステアリングホイール１１の操舵状態あるいは転舵輪１６，１６の転舵状態を、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を通じて運転者に伝えることができる。
【0082】
＜第１の実施の形態の作用および効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
（１）制御装置５０は、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっているかどうかの判定条件の一つとして車速Ｖを採用している。このため、車速Ｖに応じた適切なタイミングで転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを検出することができる。また、車速Ｖに応じた適切なタイミングで転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を通じて運転者に知らせることができる。
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
（１）制御装置５０は、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっているかどうかの判定条件の一つとして車速Ｖを採用している。このため、車速Ｖに応じた適切なタイミングで転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを検出することができる。また、車速Ｖに応じた適切なタイミングで転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を通じて運転者に知らせることができる。
【0083】
（２）制御装置５０は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを操舵反力の変化を通じて運転者に知らせる。このため、運転者による車両の運転に多少なりとも影響を及ぼす。たとえば制御装置５０は、舵角θｓとピニオン角θｐとの差分に基づき操舵反力を急激に増大させるため、ステアリングホイール１１を障害物に当たっている側へ向けて操作することが困難となる。このため、車速Ｖによっては、たとえ転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを運転者に伝えるためであるとはいえ、操舵反力を急激に変化させることが好ましくない走行状態も考えられる。こうした走行状態としては、たとえば車両が中速あるいは高速で走行している状態が想定される。したがって、低速域の車速Ｖであることは、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかを判定する条件の一つとして好適である。また、低速域の車速Ｖであることは、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを運転者に伝えるために操舵反力を急激に増大させるべき適切な走行状態である。
【0084】
＜第２の実施の形態＞
つぎに、操舵制御装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図１～図３に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、車両モデル７２として制限軸力演算部８６を割愛した構成が採用されている点で第１の実施の形態と異なる。
つぎに、操舵制御装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図１～図３に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、車両モデル７２として制限軸力演算部８６を割愛した構成が採用されている点で第１の実施の形態と異なる。
【0085】
図５に示すように、目標舵角演算部５２は、理想軸力演算部８１、推定軸力演算部８２、軸力配分演算部８３、仮想ラックエンド軸力演算部８４、判定部８５、最大値選択部８７、および換算部８８を有している。軸力配分演算部８３は、判定部８５により転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定されるとき、すなわちフラグＦｏの値が「１」であるとき、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態にかかわらず、混合軸力Ｆ３に代えて、推定軸力Ｆ２を最大値選択部８７へ供給する。
【0086】
転舵輪１６，１６が障害物に当たっている場合、転舵輪１６，１６の転舵動作が規制されることにより実際のピニオン角θｐは目標ピニオン角θｐ
＊に追従できないため、転舵モータ４１の電流値Ｉｂは急激に増大する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉｂ、ひいては転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき演算される推定軸力Ｆ２には、転舵輪１６，１６が障害物に接触している状況が反映される。
【0087】
したがって、最大値選択部８７によって推定軸力Ｆ２が最終的な軸力Ｆｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆｓｐに基づくばね成分Ｔｓｐ
＊が入力トルクＴｉｎ
＊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、運転者は操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている状況であることを認識することが可能となる。また、第２の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態の（１），（２）と同様の効果を得ることができる。
【0088】
＜他の実施の形態＞
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態では、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５をそれぞれ最大値選択部８７へ供給するようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、最大値選択部８７を第１の最大値選択部として、仮想ラックエンド軸力演算部８４および制限軸力演算部８６と最大値選択部８７との間の演算経路に第２の最大値選択部を設ける。第２の最大値選択部は、仮想ラックエンド軸力Ｆ４および制限軸力Ｆ５のうち最も絶対値の大きい軸力を選択し、この選択される仮想ラックエンド軸力Ｆ４または制限軸力Ｆ５を第１の最大値選択部（８７）へ供給する軸力として設定する。
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態では、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５をそれぞれ最大値選択部８７へ供給するようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、最大値選択部８７を第１の最大値選択部として、仮想ラックエンド軸力演算部８４および制限軸力演算部８６と最大値選択部８７との間の演算経路に第２の最大値選択部を設ける。第２の最大値選択部は、仮想ラックエンド軸力Ｆ４および制限軸力Ｆ５のうち最も絶対値の大きい軸力を選択し、この選択される仮想ラックエンド軸力Ｆ４または制限軸力Ｆ５を第１の最大値選択部（８７）へ供給する軸力として設定する。
【0089】
・第１および第２の実施の形態において、車両モデル７２として、最大値選択部８７に代えて加算器を有する構成を採用してもよい。加算器は、混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５を合算することにより、入力トルクＴｉｎ
＊に対するばね成分Ｔｓｐ
＊の演算に使用する最終的な軸力Ｆｓｐを演算する。このようにしても、混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５を操舵反力に反映させることができる。
【0090】
・第１および第２の実施の形態において、目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて目標操舵反力Ｔ１
＊を求めるようにしたが、操舵トルクＴｈのみに基づいて目標操舵反力Ｔ１
＊を求めるようにしてもよい。
【0091】
・第１および第２の実施の形態において、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１
＊および操舵トルクＴｈの総和である入力トルクＴｉｎ
＊を使用してステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算したが、操舵トルクＴｈのみ、あるいは目標操舵反力Ｔ１
＊のみを入力トルクＴｉｎ
＊としてステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算してもよい。
【0092】
・第１および第２の実施の形態において、理想軸力演算部８１は、目標ピニオン角θｐ
＊および車速Ｖに基づき理想軸力Ｆ１を演算したが、理想軸力Ｆ１の演算に際して、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。また、目標ピニオン角θｐ
＊に代えて、目標ピニオン角θｐ
＊に所定の換算係数を乗算することにより得られる目標転舵角を使用して理想軸力Ｆ１を求めてもよい。
【0093】
・第１および第２の実施の形態において、推定軸力演算部８２は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき推定軸力Ｆ２を演算したが、たとえば車載されるセンサを通じて検出される横加速度あるいはヨーレートに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算してもよい。たとえば、車速Ｖに応じた係数であるゲインを横加速度に乗算することにより推定軸力を求めることができる。横加速度には路面摩擦抵抗などの路面状態あるいは車両挙動が反映されるため、横加速度に基づき演算される推定軸力には実際の路面状態が反映される。また、ヨーレートを微分した値であるヨーレート微分値に、車速Ｖに応じた係数である車速ゲインを乗算することにより推定軸力を求めることができる。ヨーレートにも路面摩擦抵抗などの路面状態あるいは車両挙動が反映されるため、ヨーレートに基づき演算される推定軸力にも実際の路面状態が反映される。また、推定軸力演算部８２は、車載されるセンサを通じて転舵シャフト１４に作用する軸力を検出し、この検出される軸力に基づき転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算してもよい。また、推定軸力演算部８２は、車載されるセンサを通じてタイヤ力を検出し、この検出されるタイヤ力に基づき転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算してもよい。
【0094】
・第１および第２の実施の形態において、仮想ラックエンド軸力演算部８４は、目標舵角θ＊および目標ピニオン角θｐ
＊に代えて、舵角θｓおよびピニオン角θｐを使用して仮想ラックエンド軸力Ｆ４を演算するようにしてもよい。この場合、仮想ラックエンド軸力演算部８４は、舵角θｓおよびピニオン角θｐのうち絶対値の大きい方を仮想ラックエンド角θｅｎｄとして、仮想ラックエンド軸力Ｆ４の演算に使用する。
【0095】
・第１および第２の実施の形態において、車両モデル７２として、理想軸力演算部８１および軸力配分演算部８３を割愛した構成を採用してもよい。この場合、推定軸力演算部８２により演算される推定軸力Ｆ２がそのまま最大値選択部８７へ供給される。
【0096】
・第１および第２の実施の形態において、車両モデル７２として、仮想ラックエンド軸力演算部８４を割愛した構成を採用してもよい。
・第１および第２の実施の形態において、制御装置５０として、制限制御部６２および温度センサ６２ａを割愛した構成を採用してもよい。
・第１および第２の実施の形態において、制御装置５０として、制限制御部６２および温度センサ６２ａを割愛した構成を採用してもよい。
【0097】
・第１および第２の実施の形態では、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定条件として４つの判定条件Ａ１～Ａ４を設定したが、少なくとも２つの判定条件Ａ２，Ａ４が設定されていればよい。
【0098】
・第１および第２の実施の形態において、制御装置５０は、目標操舵反力Ｔ１
＊に舵角補正量Ｔ２
＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ＊を算出するようにしたが、舵角補正量Ｔ２
＊を操舵反力指令値Ｔ＊として使用してもよい。この場合、制御装置５０として加算器５５を割愛した構成を採用することができる。目標操舵反力演算部５１により演算される目標操舵反力Ｔ１
＊は、目標舵角演算部５２にのみ供給される。舵角フィードバック制御部５４により演算される操舵反力指令値Ｔ＊としての舵角補正量Ｔ２
＊は、通電制御部５６へ供給される。
【0099】
・第１および第２の実施の形態において、操舵装置１０にクラッチを設けてもよい。この場合、図１に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１３とをクラッチ２１を介して連結する。クラッチ２１としては、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が採用される。制御装置５０は、クラッチ２１の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ２１が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達が機械的に切断される。クラッチ２１が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達が機械的に連結される。
【0100】
・転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨の報知を、つぎのように行ってもよい。すなわち、操舵装置１０には、ステアリングホイール１１の操作を機械的に規制する規制機構を設ける。規制機構は、ステアリングホイール１１の操作を許容する第１の状態と、ステアリングホイール１１の操作を規制する第２の状態との間で切り替わる。制御装置５０は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨検出されるとき、規制機構の状態を第１の状態から第２の状態へ切り替える。ステアリングホイール１１の操作が規制されることによって、運転者は転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを認識することができる。
【符号の説明】
【0101】
１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト（回転体）、１４…転舵シャフト、１６…転舵輪、３１…反力モータ、４１…転舵モータ、４４…ピニオンシャフト（回転体）、５０…制御装置（操舵制御装置）、６２…制限制御部、８１…理想軸力演算部、８２…推定軸力演算部、８３…軸力配分演算部（配分演算部）、８５…判定部、８６…制限軸力演算部、８９…しきい値演算部、Ｆ１…理想軸力、Ｆ２…推定軸力、Ｆ３…混合軸力、Ｆ５…制限軸力、Ｉｂ…転舵モータの電流値、Ｉｔｈ…電流しきい値、Ｔ＊…操舵反力指令値（第１の指令値）、Ｔｐ
＊…ピニオン角指令値（第２の指令値）、Ｖ…車速、Ｖｔｈ…車速しきい値、θ＊…目標舵角（目標回転角）、θｐ
＊…目標ピニオン角（目標回転角）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
