特許 7383384 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】2023-11-10

(45)【発行日】2023-11-20

(54)【発明の名称】操舵制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20231113BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20231113BHJP

   B62D 111/00 20060101ALN20231113BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20231113BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20231113BHJP

   B62D 137/00 20060101ALN20231113BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00 ZYW

B62D101:00

B62D111:00

B62D113:00

B62D119:00

B62D137:00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019039765

(22)【出願日】2019-03-05

(65)【公開番号】P2020142596

(43)【公開日】2020-09-10

【審査請求日】2022-01-13

【前置審査】

(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】小寺 隆志

(72)【発明者】

【氏名】並河 勲

(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２０１７－１６５２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９４７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５９８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０５５４５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１１／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

Ｂ６２Ｄ １３７／００

(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、
検出される車速に基づいて車速基礎軸力を演算する車速基礎軸力演算部と、
検出される前記車速以外の他の状態量に基づいて他状態量基礎軸力を演算する他状態量基礎軸力演算部と、
前記車速基礎軸力と前記他状態量基礎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、前記車速に異常がある場合には、該車速に異常がない場合に比べ、前記配分軸力に対する前記他状態量基礎軸力の寄与率が相対的に大きくなるように、前記車速基礎軸力の配分比率を小さくする操舵制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の操舵制御装置において、
前記配分軸力演算部は、前記車速に異常がある場合には、前記車速基礎軸力の配分比率をゼロにする操舵制御装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の操舵制御装置において、
前記車速基礎軸力は、路面情報を含まない角度軸力及び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ものを含む車両状態量軸力の少なくとも一方の軸力であり、
前記他状態量基礎軸力は、前記路面情報を含む路面軸力である操舵制御装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項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。

【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反力等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には、転舵輪が連結される転舵軸に作用する軸力に着目し、複数種の軸力を個別に設定される配分比率で合算した配分軸力に基づいて操舵反力を演算する操舵制御装置が開示されている。こうした各種の軸力として、同文献には、ステアリングホイールの操舵角及び車速に基づく角度軸力や、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に基づく電流軸力等が例示されており、これらを配分した配分軸力に基づいて操舵反力を演算している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１３／０６１５６７号

【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、転舵輪の転舵角と転舵軸に実際に作用する軸力との関係は、例えば図５に示すグラフのように表され、車速に応じて変化する。すなわち、図５（ａ）に示すように、車速が車両の停車状態を示す場合には、転舵角に対する軸力の変化割合である勾配が小さく、かつ主として転舵輪と路面との間の摩擦を示すヒステリシス成分が大きい関係となる。一方、図５（ｂ）に示すように、車速が中高速程度で走行している状態を示す場合には、軸力の勾配が大きく、かつヒステリシス成分が小さい関係となる。

【0006】

したがって、例えば上記特許文献１のように角度軸力を演算する場合、操舵角またこれに関連する値のみでは適切な角度軸力を演算することはできず、操舵角に加えて車速を考慮する必要がある。そのため、例えば車速を検出するためのセンサに異常が生じた場合等、検出される車速が誤った値になると、角度軸力が実際に作用する軸力から乖離することがある。そして、当該角度軸力を配分した配分軸力も実際に作用する軸力から乖離するおそれがある。

【0007】

なお、このような問題は、角度軸力を演算する場合に限らず、例えば車両の横方向に作用する横力で示される車両状態量軸力等、車速を考慮する必要がある軸力を演算する場合には、同様に生じ得る。また、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力の目標値を決めるものでは、同様に生じ得る。

【0008】

本発明の目的は、配分軸力が実際に作用する軸力から乖離することを抑制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ものにおいて、前記目標トルク演算部は、検出される車速に基づいて車速基礎軸力を演算する車速基礎軸力演算部と、検出される前記車速以外の他の状態量に基づいて他状態量基礎軸力を演算する他状態量基礎軸力演算部と、前記車速基礎軸力と前記他状態量基礎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、前記車速に異常がある場合には、該車速に異常がない場合に比べ、前記車速基礎軸力の配分比率を小さくする。

【0010】

上記構成によれば、車速に異常がある場合に、当該車速に基づいて演算される車速基礎軸力の配分比率が小さくなるため、配分軸力に対する車速基礎軸力の影響、換言すると寄与率が小さくなる。これにより、車速に異常がある場合に、配分軸力が実際に作用する軸力から乖離することを抑制できる。

【0011】

上記操舵制御装置において、前記配分軸力演算部は、前記車速に異常がある場合には、前記車速基礎軸力の配分比率をゼロにすることが好ましい。
上記構成によれば、車速に異常がある場合に、当該車速に基づいて演算される車速基礎軸力の配分比率がゼロになるため、配分軸力に対する車速基礎軸力の影響が好適に小さくなる。これにより、車速に異常がある場合に、配分軸力が実際に作用する軸力から乖離することを好適に抑制できる。

【0012】

上記操舵制御装置において、前記車速基礎軸力は、路面情報を含まない角度軸力及び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ものを含む車両状態量軸力の少なくとも一方の軸力であり、前記他状態量基礎軸力は、前記路面情報を含む路面軸力である構成を採用できる。

【0013】

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することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、配分軸力が実際に作用する軸力から乖離することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【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２実施形態の目標反力トルク演算部のブロック図。

【図5】（ａ）は停車状態を示す車速における軸力と転舵角との関係を示すグラフ、（ｂ）は中高速走行状態を示す車速における軸力と転舵角との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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、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４３、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４４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。

【0023】

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４５と通信可能に接続されている。制動制御装置４５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、車両本体の車速Ｖbを演算する。具体的には、制動制御装置４５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４６に設けられた左前輪センサ４７ｌ及び右前輪センサ４７ｒが接続されている。左前輪センサ４７ｌ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４７ｒは、右前輪である転舵輪５の車輪速度Ｖfrを検出する。また、制動制御装置４５には、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４５は、各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrrの平均を車速Ｖbとして演算する。

【0024】

また、制動制御装置４５は、検出する車速Ｖbが異常であるか否かの判定を行う。一例として、制動制御装置４５は、車速Ｖbを検出するための左前輪センサ４７ｌ、右前輪センサ４７ｒ、左後輪センサ４８ｌ及び右後輪センサ４８ｒから出力される車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrrが取り得ない値となった場合や、前回値からの変化量が予め設定される閾値を超える場合等に車速Ｖbが異常であると判定する。そして、制動制御装置４５は、車速Ｖbが異常であるか否かの判定結果を示す車速状態信号Ｓveを演算する。

【0025】

このように演算された車速Ｖb及び車速状態信号Ｓveは、操舵制御装置１に出力される。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４５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。

【0026】

以下、操舵制御装置１の構成について詳細に説明する。
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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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、車速Ｖb、車速状態信号Ｓve、回転角θs、各相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉws、後述するピニオン軸２１の回転角である転舵対応角θp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。

【0030】

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。

【0031】

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、転舵側制御部５６に出力される。

【0032】

目標反力トルク演算部６２には、操舵トルクＴh、車速Ｖb、車速状態信号Ｓve、転舵対応角θp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。

【0033】

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演算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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

次に、転舵側制御部５６の構成について説明する。
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、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。

【0037】

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。

【0038】

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、目標反力トルク演算部６２及び目標転舵トルク演算部７２に出力される。

【0039】

目標転舵トルク演算部７２には、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の目標となる目標転舵対応角θp*を演算する目標転舵対応角演算部７４と、転舵対応角θpを目標転舵対応角θp*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*を演算する転舵角Ｆ／Ｂ制御部７５とを備えている。

【0040】

具体的には、目標転舵対応角演算部７４には、操舵角θhが入力される。そして、目標転舵対応角演算部７４は、操舵角θhに基づいて目標転舵対応角θp*を演算する。一例として、目標転舵対応角演算部７４は、目標転舵対応角θp*を操舵角θhと同一の角度とする。つまり、本実施形態の操舵制御装置では、操舵角θhと転舵対応角θpとの比である舵角比を１：１の比率で一定とする。転舵角Ｆ／Ｂ制御部７５には、減算器７６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、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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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Ｔb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。

【0044】

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、操舵トルクＴhの絶対値が大きいほど、より大きな絶対値を有する入力トルク基礎成分Ｔbを演算する。このように演算された入力トルク基礎成分Ｔbは、減算器８３に出力される。

【0045】

反力成分演算部８２には、車速Ｖb、車速状態信号Ｓve、転舵側モータ３２のｑ軸電流値Ｉqt及び転舵対応角θp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。このように演算された反力成分Ｆirは、減算器８３に出力される。

【0046】

そして、目標反力トルク演算部６２は、減算器８３において入力トルク基礎成分Ｔbから反力成分Ｆirを減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。つまり、目標反力トルク演算部６２は、演算上の軸力である反力成分Ｆirに基づいて目標反力トルクＴs*を演算している。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。

【0047】

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９１と、電流軸力Ｆerを演算する電流軸力演算部９２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。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９３を備えている。

【0048】

詳しくは、角度軸力演算部９１には、転舵対応角θp及び車速Ｖbが入力される。角度軸力演算部９１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転舵対応角θp及び車速Ｖbに基づいて演算する。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９１は、転舵対応角θp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９１は、車速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。したがって、本実施形態では、角度軸力Ｆibが車速Ｖbに基づいて演算される車速基礎軸力に相当し、角度軸力演算部９１が車速基礎軸力演算部に相当する。このように演算された角度軸力Ｆibは、配分軸力演算部９３に出力される。

【0049】

電流軸力演算部９２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９２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。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９２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。したがって、本実施形態では、電流軸力Ｆerが車速Ｖb以外の他の状態量に基づいて演算される他状態量基礎軸力に相当し、電流軸力演算部９２が他状態量基礎軸力演算部に相当する。このように演算された電流軸力Ｆerは、配分軸力演算部９３に出力される。

【0050】

配分軸力演算部９３には、角度軸力Ｆib及び電流軸力Ｆerに加え、車速状態信号Ｓveが入力される。配分軸力演算部９３には、角度軸力Ｆibの配分比率を示す角度配分ゲインＧib、及び電流軸力Ｆerの配分比率を示す電流配分ゲインＧerが、実験結果等に基づいて予め設定されている。そして、配分軸力演算部９３は、角度軸力Ｆibに角度配分ゲインＧibを乗算した値、及び電流軸力Ｆerに電流配分ゲインＧerを乗算した値を足し合わせることにより、配分軸力からなる反力成分Ｆirを演算する。

【0051】

ここで、本実施形態の配分軸力演算部９３は、車速状態信号Ｓveに示される判定結果に応じて角度配分ゲインＧibを異なる値に変更する。詳しくは、配分軸力演算部９３は、車速状態信号Ｓveが車速Ｖbに異常があることを示す場合には、角度配分ゲインＧibをゼロにする。これにより、取得した車速Ｖbに異常がある場合には、反力成分Ｆirに対する角度軸力Ｆibの寄与率が好適に小さくなり、電流軸力Ｆerの寄与率が相対的に大きくなる。

【0052】

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９３は、車速状態信号Ｓveが車速Ｖbに異常があることを示す場合に、角度軸力Ｆibの配分比率を示す角度配分ゲインＧibをゼロにする。そのため、車速Ｖbに異常がある場合に、配分軸力である反力成分Ｆirに対する角度軸力Ｆibの影響、換言すると寄与率が好適に小さくなる。これにより、車速Ｖbに異常がある場合に、配分軸力が実際に作用する軸力から乖離することを好適に抑制できる。

【0053】

（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。

【0054】

図４に示すように、本実施形態の反力成分演算部８２には、車速Ｖb、車速状態信号Ｓve、転舵側モータ３２のｑ軸電流値Ｉqt及び転舵対応角θpに加え、横加速度センサ１０１により検出される横加速度ＬＡ、及びヨーレートセンサ１０２により検出されるヨーレートγが入力される。また、本実施形態の反力成分演算部８２は、車両状態量軸力Ｆyrを演算する車両状態量軸力演算部１０３を備えている。なお、車両状態量軸力Ｆyrは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。

【0055】

車両状態量軸力演算部１０３には、車速Ｖb、ヨーレートγ及び横加速度ＬＡが入力される。車両状態量軸力演算部１０３は、下記（１）式にヨーレート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を車両状態量軸力Ｆyrとして演算する。車両状態量軸力Ｆyr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、車両の横方向への挙動の変化を通じて伝達可能な路面情報を含む軸力である。

【0056】

Ｆｙ＝Ｋla×ＬＡ＋Ｋγ×γ’…（１）
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、車速Ｖbに応じて可変設定されている。したがって、本実施形態では、車両状態量軸力Ｆyrが車速Ｖbに基づいて演算される車速基礎軸力に相当し、車両状態量軸力演算部１０３が車速基礎軸力演算部に相当する。

【0057】

本実施形態の配分軸力演算部９３には、角度軸力Ｆib、電流軸力Ｆer及び車速状態信号Ｓveに加え、車両状態量軸力Ｆyrが入力される。配分軸力演算部９３には、角度配分ゲインＧib及び電流配分ゲインＧerに加え、車両状態量軸力Ｆyrの配分比率を示す車両状態量配分ゲインＧyrが実験結果等に基づいて予め設定されている。そして、配分軸力演算部９３は、角度軸力Ｆibに角度配分ゲインＧibを乗算した値、電流軸力Ｆerに電流配分ゲインＧerを乗算した値、及び車両状態量軸力Ｆyrに車両状態量配分ゲインＧyrを乗算した値を足し合わせることにより、配分軸力からなる反力成分Ｆirを演算する。

【0058】

ここで、配分軸力演算部９３は、角度配分ゲインＧibと同様に、車速状態信号Ｓveに示される判定結果に応じて車両状態量配分ゲインＧyrを異なる値に変更する。詳しくは、配分軸力演算部９３は、車速状態信号Ｓveが車速Ｖbに異常があることを示す場合には、車両状態量配分ゲインＧyrをゼロにする。これにより、取得した車速Ｖbに異常がある場合には、反力成分Ｆirに対する角度軸力Ｆib及び車両状態量軸力Ｆyrの寄与率が好適に小さくなり、電流軸力Ｆerの寄与率が相対的に大きくなる。

【0059】

以上、本実施形態では、上記第１実施形態の（１）の作用及び効果と同様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。

【0060】

・上記各実施形態では、各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrrの平均値を車速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、車速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速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速Ｖbとして用いてもよい。

【0061】

・上記各実施形態において、操舵制御装置１が各車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr等に基づいて車速Ｖbを演算してもよい。
・上記各実施形態において、入力トルク基礎成分演算部８１が、例えば操舵トルクＴh及び車速Ｖbに基づいて入力トルク基礎成分Ｔbを演算するようにしてもよい。この場合、例えば入力トルク基礎成分演算部８１は、車速Ｖbが小さくなるほど、より大きな絶対値を有する入力トルク基礎成分Ｔbを演算する。また、入力トルク基礎成分演算部８１は、車速Ｖbに異常が有る旨の車速状態信号Ｓveが入力される場合には、車速Ｖbが予め設定された所定速度であるとして、操舵トルクＴhに応じた入力トルク基礎成分Ｔbを演算することが好ましい。なお、所定速度は、例えば操舵トルクＴhの変化によって入力トルク基礎成分Ｔbが過大又は過小な値とならないような速度に設定される。

【0062】

・上記各実施形態では、車速Ｖbに異常がある場合には、角度配分ゲインＧibをゼロにしたが、これに限らず、車速Ｖbに異常のない場合に比べて小さくなれば、角度配分ゲインＧibをゼロよりも大きな値に設定してもよい。このように構成しても、配分軸力である反力成分Ｆirに対する角度軸力Ｆibの影響が小さくなり、ステアリングホイール３の操舵に必要な操舵トルクＴhが異常な大きさになることを抑制できる。同様に、上記第２実施形態において、車速Ｖbに異常のない場合に比べて小さくなれば、車速Ｖbに異常がある場合に車両状態量配分ゲインＧyrをゼロよりも大きな値に設定してもよい。

【0063】

・上記各実施形態では、角度軸力Ｆibを配分して反力成分Ｆirとなる配分軸力を演算したが、これに限らず、例えば車両状態量軸力Ｆyr及び電流軸力Ｆerを個別に設定される配分比率で合算することにより配分軸力を演算してもよい。

【0064】

・上記各実施形態では、路面軸力である電流軸力Ｆerを配分して反力成分Ｆirとなる配分軸力を演算したが、他の路面軸力を配分してもよい。他の路面軸力としては、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４６により検出されるタイヤ力に基づく軸力がある。なお、複数の路面軸力を個別に設定された配分比率で合算する構成では、車速Ｖbに異常がある場合に、これらの路面軸力のうち、特定の路面軸力の配分比率を示す配分ゲインの値を、車速Ｖbに異常のない場合に比べて大きくしてもよい。

【0065】

・上記各実施形態において、反力成分演算部８２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。

【0066】

・上記各実施形態では、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。
・上記各実施形態では、角度軸力Ｆibを転舵対応角θpに基づいて演算したが、これに限らず、例えば目標転舵対応角θp*や操舵角θh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。

【0067】

・上記各実施形態では、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。

【0068】

・上記各実施形態では、ステアバイワイヤ式の操舵装置２を制御対象としたが、これに限らず、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を有し、ステアリング操作を補助するためのアシスト力としてモータトルクを付与する電動パワーステアリング装置を制御対象としてもよい。なお、こうした操舵装置では、アシスト力として付与されるモータトルクにより、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。また、この場合、操舵制御装置は、アシスト力の目標値となる目標アシストトルクを、車速基礎軸力と他状態量基礎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に基づいて演算する。

【0069】

次に、上記各実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記路面軸力は、前記転舵輪を転舵させる力である転舵力として前記モータトルクを付与する前記モータに供給される駆動電流に関連する値に基づいて演算される電流軸力である操舵制御装置。

【符号の説明】

【0070】

１…操舵制御装置、２…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…ステアリングシャフト、１３…操舵側モータ、３２…転舵側モータ、５１…操舵側制御部、６２…目標反力トルク演算部、８２…反力成分演算部、９１…角度軸力演算部、９２…電流軸力演算部、９３…配分軸力演算部、１０３…車両状態量軸力演算部、Ｆyr…車両状態量軸力、Ｆer…電流軸力、Ｆib…角度軸力、Ｆir…反力成分、Ｇer…電流配分ゲイン、Ｇib…角度配分ゲイン、Ｇyr…車両状態量配分ゲイン、Ｓve…車速状態信号、Ｔh…操舵トルク、Ｔs*…目標反力トルク、Ｖb…車速。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】