特許 7444175 車両用操向装置

(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】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】車両用操向装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240228BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20240228BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20240228BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20240228BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D101:00

B62D113:00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021565416

(86)(22)【出願日】2020-11-25

(86)【国際出願番号】 JP2020043887

(87)【国際公開番号】W WO2021124822

(87)【国際公開日】2021-06-24

【審査請求日】2023-06-20

(31)【優先権主張番号】P 2019228558

(32)【優先日】2019-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 堅吏

【審査官】瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１４９６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１４８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９８２２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ５／０４， ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハンドルに操舵反力を付与する反力用モータと、
前記ハンドルの操舵に応じてタイヤを転舵する転舵用モータと、
前記反力用モータ及び前記転舵用モータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記反力用モータに対する目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
前記転舵用モータに対する目標転舵角を生成する目標転舵角生成部と、
前記目標転舵角に基づき、前記転舵用モータの第１電流指令値を生成し、前記転舵用モータの角速度に応じた電流制限値により前記第１電流指令値を制限した第２電流指令値を出力する転舵角制御部と、
前記第２電流指令値に基づき、前記転舵用モータを駆動する電流制御部と、
を備え、
前記目標操舵トルク生成部は、
少なくとも車両の車速及び操舵角に応じた所定の基本マップに基づき第１トルク信号を生成し、当該第１トルク信号に対し、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差に応じた第２トルク信号を加算して、前記目標操舵トルクを生成する、
車両用操向装置。

【請求項2】

前記第２トルク信号は、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差に応じた増加関数で与えられる、
請求項１に記載の車両用操向装置。

【請求項3】

前記増加関数は、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差を横軸、前記第２トルク信号を縦軸とした２次元グラフの原点を通る１次関数である、
請求項２に記載の車両用操向装置。

【請求項4】

前記増加関数は、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差を横軸、前記第２トルク信号を縦軸とした２次元グラフの原点を通り、極値を持たない３次関数である、
請求項２に記載の車両用操向装置。

【請求項5】

前記目標操舵トルク生成部は、前記増加関数を用いて、前記第２トルク信号を演算する、
請求項２から４の何れか一項に記載の車両用操向装置。

【請求項6】

前記目標操舵トルク生成部は、前記増加関数の特性をマップとして保持し、当該マップを参照して、前記第２トルク信号を求める、
請求項２から４の何れか一項に記載の車両用操向装置。

【請求項7】

前記転舵角制御部は、
前記第１電流指令値が前記電流制限値よりも大きい場合に、前記電流制限値を前記第２電流指令値として出力し、
前記第１電流指令値が前記電流制限値以下である場合に、前記第１電流指令値を前記第２電流指令値として出力する、
請求項１から６の何れか一項に記載の車両用操向装置。

【請求項8】

前記電流制限値は、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値に応じて設定されている、
請求項７に記載の車両用操向装置。

【請求項9】

前記転舵用モータの所定の角速度に対応する前記電流制限値は、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値が大きくなるほど大きくなり、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値が小さくなるほど小さくなる、
請求項８に記載の車両用操向装置。

【請求項10】

前記転舵用モータの所定の角速度に対応する前記電流制限値の変化量は、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値の変化量に比例する、
請求項８又は９に記載の車両用操向装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用操向装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両用操向装置として、運転者が操舵を行う操舵反力生成装置（ＦＦＡ：Ｆｏｒｃｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ａｃｔｕａｔｏｒ、操舵機構）と、車両の舵を切るタイヤ転舵装置（ＲＷＡ：Ｒｏａｄ Ｗｈｅｅｌ Ａｃｔｕａｔｏｒ、転舵機構）とが機械的に分離されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Ｓｔｅｅｒ Ｂｙ Ｗｉｒｅ）式の車両用操向装置がある。このようなＳＢＷ式の車両用操向装置は、操舵機構と転舵機構とがコントロールユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を介して電気的に接続され、電気信号によって操舵機構と転舵機構と間の制御が行われる構成である。

【0003】

このようなＳＢＷ式の車両用操向装置において、例えば、運転者の急激な操舵により操舵角が急変した場合、転舵角が追従できなくなる可能性があり、操舵角に応じた転舵角が得られず、運転者に違和感を与える可能性がある。このため、ＳＢＷ式の車両用操向装置において、転舵角が操舵角に追従できなくなることを抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１１４８４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献では、転舵側モータへの電圧指令値に対応する制御信号のデューティ比が最大（１００％）であるとき、経過時間に応じて操舵反力を増大させる。このため、上記特許文献に記載された技術では、実際に必要な操舵反力を得られるまでに時間が掛かり、運転者に与える違和感を十分に抑制できない可能性がある。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、操舵角と転舵角との追従性を高め、運転者に与える違和感を抑制することができる車両用操向装置を提供すること、を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る車両用操向装置は、ハンドルに操舵反力を付与する反力用モータと、前記ハンドルの操舵に応じてタイヤを転舵する転舵用モータと、前記反力用モータ及び前記転舵用モータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記反力用モータに対する目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、前記転舵用モータに対する目標転舵角を生成する目標転舵角生成部と、前記目標転舵角に基づき、前記転舵用モータの第１電流指令値を生成し、前記転舵用モータの角速度に応じた電流制限値により前記第１電流指令値を制限した第２電流指令値を出力する転舵角制御部と、前記第２電流指令値に基づき、前記転舵用モータを駆動する電流制御部と、を備え、前記目標操舵トルク生成部は、少なくとも車両の車速及び操舵角に応じた所定の基本マップに基づき第１トルク信号を生成し、当該第１トルク信号に対し、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差に応じた第２トルク信号を加算して、前記目標操舵トルクを生成する。

【0008】

上記構成によれば、第１電流指令値と第２電流指令値との偏差に応じたリアルタイム制御が可能となるので、操舵角に対する転舵角の追従性を高めることができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。

【0009】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記第２トルク信号は、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差に応じた増加関数で与えられることが好ましい。

【0010】

これにより、第１電流指令値と第２電流指令値との偏差が大きいほど操舵反力を大きくすることができ、運転者に与える違和感の抑制効果を高めることができる。

【0011】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記増加関数は、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差を横軸、前記第２トルク信号を縦軸とした２次元グラフの原点を通る１次関数であっても良い。

【0012】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記増加関数は、前記第１電流指令値と前記第２電流指令値との偏差を横軸、前記第２トルク信号を縦軸とした２次元グラフの原点を通り、極値を持たない３次関数であっても良い。

【0013】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記目標操舵トルク生成部は、前記増加関数を用いて、前記第２トルク信号を演算する態様であっても良い。

【0014】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記目標操舵トルク生成部は、前記増加関数の特性をマップとして保持し、当該マップを参照して、前記第２トルク信号を求める態様であっても良い。

【0015】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記転舵角制御部は、前記第１電流指令値が前記電流制限値よりも大きい場合に、前記電流制限値を前記第２電流指令値として出力し、前記第１電流指令値が前記電流制限値以下である場合に、前記第１電流指令値を前記第２電流指令値として出力することが好ましい。

【0016】

これにより、転舵用モータに供給するモータ電流を適切に制限することができる。

【0017】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記電流制限値は、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値に応じて設定されていることが好ましい。

【0018】

これにより、転舵用モータの駆動用電源の電圧値に応じて、転舵用モータに供給するモータ電流を適切に制限することができる。

【0019】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記転舵用モータの所定の角速度に対応する前記電流制限値は、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値が大きくなるほど大きくなり、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値が小さくなるほど小さくなることが好ましい。

【0020】

これにより、転舵用モータの駆動用電源の経年劣化による電圧値の低下に対応して、転舵用モータに供給するモータ電流を制限することができる。

【0021】

車両用操向装置の望ましい態様として、前記転舵用モータの所定の角速度に対応する前記電流制限値の変化量は、前記転舵用モータの駆動用電源の電圧値の変化量に比例することが好ましい。

【0022】

これにより、転舵用モータの駆動用電源の経年劣化による電圧値の低下に対応して、転舵用モータに供給するモータ電流を適切に制限することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、操舵角と転舵角との追従性を高め、運転者に与える違和感を抑制することができる車両用操向装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、ステアバイワイヤ式の車両用操向装置の全体構成を示す図である。

【図2】図２は、ＳＢＷシステムを制御するコントロールユニットのハードウェア構成を示す模式図である。

【図3】図３は、実施形態１に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。

【図5】図５は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。

【図6】図６は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。

【図7】図７は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。

【図8】図８は、実施形態１に係る転舵モータ出力特性補正部の特性例を示す図である。

【図9】図９は、捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。

【図10】図１０は、目標転舵角生成部の一構成例を示すブロック図である。

【図11】図１１は、実施形態１に係る転舵角制御部の一構成例を示すブロック図である。

【図12】図１２は、実施形態１に係る電流指令値制限特性の一例を示す図である。

【図13】図１３は、出力制限部における出力制限処理の一例を示すフローチャートである。

【図14】図１４は、実施形態２に係る転舵モータ出力特性補正部の特性例を示す図である。

【図15】図１５は、実施形態３に係る転舵角制御部の一構成例を示すブロック図である。

【図16】図１６は、実施形態３に係る電流指令値制限特性の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0026】

（実施形態１）
図１は、ステアバイワイヤ式の車両用操向装置の全体構成を示す図である。図１に示すステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Ｓｔｅｅｒ Ｂｙ Ｗｉｒｅ）式の車両用操向装置（以下、「ＳＢＷシステム」とも称する）は、ハンドル１の操作を電気信号によって操向車輪８Ｌ，８Ｒ等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図１に示されるように、ＳＢＷシステムは、反力装置６０及び駆動装置７０を備え、コントロールユニット（ＥＣＵ）５０が両装置の制御を行う。

【0027】

反力装置６０は、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θｈを検出する舵角センサ１４、減速機構３、角度センサ７４、反力用モータ６１等を備えている。これらの各構成部は、ハンドル１のコラム軸２に設けられている。

【0028】

反力装置６０は、舵角センサ１４にて操舵角θｈの検出を行うと同時に、操向車輪８Ｌ，８Ｒから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ６１により生成される。トルクセンサ１０は、操舵トルクＴｓを検出する。また、角度センサ７４が、反力用モータ６１のモータ角θｍを検出する。

【0029】

駆動装置７０は、転舵用モータ７１、ギア７２、角度センサ７３等を備えている。転舵用モータ７１により発生する駆動力は、ギア７２、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。

【0030】

駆動装置７０は、運転者によるハンドル１の操舵に合わせて、転舵用モータ７１を駆動し、その駆動力を、ギア７２を介してピニオンラック機構５に付与し、タイロッド６ａ，６ｂを経て、操向車輪８Ｌ，８Ｒを転舵する。ピニオンラック機構５の近傍には角度センサ７３が配置されており、操向車輪８Ｌ，８Ｒの転舵角θｔを検出する。ＥＣＵ５０は、反力装置６０及び駆動装置７０を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θｈや転舵角θｔ等の情報に加え、車速センサ１２からの車速Ｖｓ等を基に、反力用モータ６１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１及び転舵用モータ７１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。

【0031】

角度センサ７３は、転舵用モータ７１の角度を検出する態様であっても良い。この場合、角度センサ７３の検出値を転舵角θｔに変換し、後段の制御に用いる態様であっても良い。

【0032】

コントロールユニット（ＥＣＵ）５０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット５０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓ等に基づいて電流指令値の演算を行い、反力用モータ６１及び転舵用モータ７１に供給する電流を制御する。

【0033】

コントロールユニット５０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０等の車載ネットワークが接続されている。また、コントロールユニット５０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。

【0034】

コントロールユニット５０は、主としてＣＰＵ（ＭＣＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成される。図２は、ＳＢＷシステムを制御するコントロールユニットのハードウェア構成を示す模式図である。

【0035】

コントロールユニット５０を構成する制御用コンピュータ１１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）１００４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１００５、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１００６、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１００７等を備え、これらがバスに接続されている。

【0036】

ＣＰＵ１００１は、ＳＢＷシステムの制御用コンピュータプログラム（以下、制御プログラムという）を実行して、ＳＢＷシステムを制御する処理装置である。

【0037】

ＲＯＭ１００２は、ＳＢＷシステムを制御するための制御プログラムを格納する。また、ＲＡＭ１００３は、制御プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ１００４には、制御プログラムが入出力する制御データ等が格納されている。制御データは、コントロールユニット３０に電源が投入された後にＲＡＭ１００３に展開された制御用コンピュータプログラム上で使用され、所定のタイミングでＥＥＰＲＯＭ１００４に上書きされる。

【0038】

ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００３、及びＥＥＰＲＯＭ１００４等は情報を格納する記憶装置であって、ＣＰＵ１００１が直接アクセスできる記憶装置（一次記憶装置）である。

【0039】

Ａ／Ｄ変換器１００６は、操舵トルクＴｓ、及び操舵角θｈの信号等を入力し、ディジタル信号に変換する。

【0040】

インターフェース１００５は、ＣＡＮ４０に接続されている。インターフェース１００５は、車速センサ１２からの車速Ｖの信号（車速パルス）を受け付けるためのものである。

【0041】

ＰＷＭコントローラ１００７は、反力用モータ６１及び転舵用モータ７１に対する電流指令値に基づいてＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。

【0042】

このようなＳＢＷシステムに本開示を適用した実施形態１の構成について説明する。

【0043】

図３は、実施形態１に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。本実施形態では、捩れ角Δθに対する制御（以下、「捩れ角制御」とする）と、転舵角θｔに対する制御（以下、「転舵角制御」とする）を行い、反力装置６０を捩れ角制御で制御し、駆動装置７０を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置７０は他の制御方法で制御しても良い。

【0044】

コントロールユニット５０は、内部ブロック構成として、目標操舵トルク生成部２００、捩れ角制御部３００、変換部５００、目標転舵角生成部９１０、及び転舵角制御部９２０を備えている。

【0045】

目標操舵トルク生成部２００は、本開示において反力装置６０の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する。変換部５００は、目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。捩れ角制御部３００は、反力用モータ６１に供給する電流の制御目標値であるモータ電流指令値Ｉｍｃを生成する。

【0046】

ここでは、まず、本実施形態に係る目標操舵トルク生成部２００について、図４を参照して説明する。

【0047】

図４は、実施形態１に係る目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。図４に示すように、本実施形態に係る目標操舵トルク生成部２００は、基本マップ部２１０、乗算部２１１、微分部２２０、ダンパゲインマップ部２３０、ヒステリシス補正部２４０、転舵モータ出力特性補正部２５０、乗算部２６０、及び加算部２６１，２６２，２６３を備える。図５は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。図６は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。

【0048】

基本マップ部２１０には、操舵角θｈ及び車速Ｖｓが入力される。基本マップ部２１０は、図５に示す基本マップを用いて、車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０を出力する。すなわち、基本マップ部２１０は、車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０を出力する。

【0049】

図５に示すように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０は、操舵角θｈの大きさ（絶対値）｜θｈ｜の増加に伴い徐々に変化率が小さくなる曲線に沿って増加する特性を有する。また、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０は、車速Ｖｓの増加に伴い増加する特性を有する。なお、図５では操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜に応じたマップを構成しているが、正負の操舵角θｈに応じたマップを構成しても良い。この場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０の値は、正負の値を取り得、後述する符号計算は不要となる。以下の説明では、図５に示す操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜に応じた正の値であるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０を出力する態様について説明する。

【0050】

図４に戻って、符号抽出部２１３は、操舵角θｈの符号を抽出する。具体的には、例えば、操舵角θｈの値を、操舵角θｈの絶対値で除算する。これにより、符号抽出部２１３は、操舵角θｈの符号が「＋」の場合には「１」を出力し、操舵角θｈの符号が「－」の場合には「－１」を出力する。具体的に、符号抽出部２１３は、例えば操舵角θｈの符号関数（ｓｉｇｎ（θｈ））を生成する。

【0051】

乗算部２１１は、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０に対して、符号抽出部２１３から出力される「１」又は「－１」を乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａとして加算部２６１に出力する。具体的に、乗算部２１１は、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０に対して、例えば符号抽出部２１３により生成された操舵角θｈの符号関数（ｓｉｇｎ（θｈ））を乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａとして加算部２６１に出力する。

【0052】

本実施形態におけるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが、本開示の「第１トルク信号」に対応する。

【0053】

微分部２２０には、操舵角θｈが入力される。微分部２２０は、操舵角θｈを微分して、角速度情報である舵角速度ωｈを算出する。微分部２２０は、算出した舵角速度ωｈを乗算部２６０に出力する。

【0054】

ダンパゲインマップ部２３０には、車速Ｖｓが入力される。ダンパゲインマップ部２３０は、図６に示す車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Ｖｓに応じたダンパゲインＤ_Ｇを出力する。

【0055】

図６に示すように、ダンパゲインＤ_Ｇは、車速Ｖｓが高くなるに従い徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインＤ_Ｇは、操舵角θｈに応じて可変する態様としても良い。

【0056】

図４に戻って、乗算部２６０は、微分部２２０から出力される舵角速度ωｈに対して、ダンパゲインマップ部２３０から出力されるダンパゲインＤ_Ｇを乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂとして加算部２６２に出力する。

【0057】

ヒステリシス補正部２４０は、操舵角θｈ及び操舵状態信号ＳＴｓに基づき、下記（１）式及び（２）式を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを演算する。操舵状態信号ＳＴｓについては、ここでは説明を省略するが、モータ角速度ωｍの符号に基づき、操舵方向が右切りか左切りかを判定した結果を示す状態信号である。なお、下記（１）式及び（２）式において、ｘは操舵角θｈ、ｙ_Ｒ＝Ｔｒｅｆ＿ｃ及びｙ_Ｌ＝Ｔｒｅｆ＿ｃはトルク信号（第４トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃとする。また、係数ａは１よりも大きい値であり、係数ｃは０よりも大きい値である。係数Ａｈｙｓは、ヒステリシス特性の出力幅を示し、係数ｃは、ヒステリシス特性の丸みを表す係数である。

【0058】

ｙ_Ｒ＝Ａｈｙｓ｛１－ａ^{－ｃ（ｘ－ｂ）}｝・・・（１）

【0059】

ｙ_Ｌ＝－Ａｈｙｓ｛１－ａ^{ｃ（ｘ－ｂ’）}｝・・・（２）

【0060】

右切り操舵の際には、上記（１）式を用いて、トルク信号（第４トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃ（ｙ_Ｒ）を算出する。左切り操舵の際には、上記（２）式を用いて、トルク信号（第４トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃ（ｙ_Ｌ）を算出する。なお、右切り操舵から左切り操舵へ切り替える際、又は、左切り操舵から右切り操舵へ切り替える際には、操舵角θｈ及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの前回値であるの最終座標（ｘ_１，ｙ_１）の値に基づき、操舵切り替え後の上記（１）式及び（２）式に対し、下記（３）式又は（４）式に示す係数ｂ又はｂ’を代入する。これにより、操舵切り替え前後の連続性が保たれる。

【0061】

ｂ＝ｘ_１＋（１／ｃ）ｌｏｇ_ａ｛１－（ｙ_１／Ａｈｙｓ）｝・・・（３）

【0062】

ｂ’＝ｘ_１－（１／ｃ）ｌｏｇ_ａ｛１－（ｙ_１／Ａｈｙｓ）｝・・・（４）

【0063】

上記（３）式及び（４）式は、上記（１）式及び（２）式において、ｘにｘ_１を代入し、ｙ_Ｒ及びｙ_Ｌにｙ_１を代入することにより導出することができる。

【0064】

係数ａとして、例えば、ネイピア数ｅを用いた場合、上記（１）式、（２）式、（３）式、（４）式は、それぞれ下記（５）式、（６）式、（７）式、（８）式で表せる。

【0065】

ｙ_Ｒ＝Ａｈｙｓ［１－ｅｘｐ｛－ｃ（ｘ－ｂ）｝］・・・（５）

【0066】

ｙ_Ｌ＝－Ａｈｙｓ［｛１－ｅｘｐ｛ｃ（ｘ－ｂ’）｝］・・・（６）

【0067】

ｂ＝ｘ_１＋（１／ｃ）ｌｏｇ_ｅ｛１－（ｙ_１／Ａｈｙｓ）｝・・・（７）

【0068】

ｂ’＝ｘ_１－（１／ｃ）ｌｏｇ_ｅ｛１－（ｙ_１／Ａｈｙｓ）｝・・・（８）

【0069】

図７は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。図７に示す例では、上記（７）式及び（８）式において、Ａｈｙｓ＝１［Ｎｍ］、ｃ＝０．３と設定し、０［ｄｅｇ］から開始し、＋５０［ｄｅｇ］、－５０［ｄｅｇ］の操舵をした場合の、ヒステリシス補正されたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの特性例を示している。図７に示すように、ヒステリシス補正部２４０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは、０の原点→Ｌ１（細線）→Ｌ２（破線）→Ｌ３（太線）のようなヒステリシス特性を有している。

【0070】

なお、ヒステリシス特性の出力幅を表す係数であるＡｈｙｓ及び丸みを表す係数であるｃを、車速Ｖｓ及び操舵角θｈの一方又は双方に応じて可変としても良い。

【0071】

また、舵角速度ωｈは、操舵角θｈに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を実施している。また、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦの処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωｈは、操舵角θｈではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ１又は下側角度センサが検出するコラム角θ２に対して微分演算とＬＰＦの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωｈの代わりにモータ角速度ωｍを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部２２０は不要となる。

【0072】

転舵モータ出力特性補正部２５０には、後述する転舵角制御部９２０から出力される出力制限前のモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０及び出力制限後のモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔが入力される。

【0073】

本実施形態において、転舵モータ出力特性補正部２５０は、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０及びモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔに基づき、下記（９）式に示す増加関数を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔを演算する。なお、下記（９）式において、Ｇは所定のゲインを表す係数である。

【0074】

Ｔｒｅｆ＿ｔ＝Ｇ×（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）・・・（９）

【0075】

図８は、実施形態１に係る転舵モータ出力特性補正部の特性例を示す図である。図８に示す特性例は、上記（９）式に示す増加関数を２次元グラフ化して示している。図８において、横軸はモータ電流指令値偏差Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔを示し、縦軸はトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔを示している。図８に示すように、上記（９）式に示す増加関数は、原点（（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ），Ｔｒｅｆ＿ｔ）＝（０，０）を通る１次関数である。

【0076】

転舵モータ出力特性補正部２５０は、図８に示す特性例をマップとして保持し、マップ参照形式でトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔを求める態様であっても良い。

【0077】

例えば、右切り操舵時においてモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）が正の値となる場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔは正の値となる。

【0078】

また、左切り操舵時においてモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）が負の値となる場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔは負の値となる。

【0079】

一方、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）が「０」、すなわち、転舵モータ出力特性補正部２５０において出力制限されていない場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔの値は「０」となる。

【0080】

本実施形態におけるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔが、本開示の「第２トルク信号」に対応する。

【0081】

上述のように求められたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ，Ｔｒｅｆ＿ｂ，Ｔｒｅｆ＿ｃ，及びＴｒｅｆ＿ｔは、加算部２６１，２６２，２６３で加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。

【0082】

捩れ角制御では、捩れ角Δθが、操舵角θｈ等を用いて目標操舵トルク生成部２００及び変換部５００を経て算出される目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような制御を行う。反力用モータ６１のモータ角θｍは角度センサ７４で検出され、モータ角速度ωｍは、角速度演算部９５１にてモータ角θｍを微分することにより算出される。転舵用モータ７１の転舵角θｔは角度センサ７３で検出される。また、電流制御部１３０は、捩れ角制御部３００から出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃ及びモータ電流検出器１４０で検出される反力用モータ６１の電流値Ｉｍｒに基づいて、反力用モータ６１を駆動して、電流制御を行う。

【0083】

以下、捩れ角制御部３００について、図９を参照して説明する。

【0084】

図９は、捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍに基づいてモータ電流指令値Ｉｍｃを演算する。捩れ角制御部３００は、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、安定化補償部３４０、出力制限部３５０、減算部３６１及び加算部３６２を備えている。

【0085】

変換部５００から出力される目標捩れ角Δθｒｅｆは、減算部３６１に加算入力される。捩れ角Δθは、減算部３６１に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部３２０に入力される。モータ角速度ωｍは、安定化補償部３４０に入力される。

【0086】

捩れ角ＦＢ補償部３１０は、減算部３６１で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωｒｅｆを出力する。補償値ＣＦＢは、単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。

【0087】

目標捩れ角速度ωｒｅｆは、速度制御部３３０に入力される。捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０により、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。

【0088】

捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角Δθに対して微分演算処理を行い、捩れ角速度ωｔを算出する。捩れ角速度ωｔは、速度制御部３３０に出力される。捩れ角速度演算部３２０は、微分演算として、ＨＰＦとゲインによる擬似微分を行なっても良い。また、捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角速度ωｔを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部３３０に出力するようにしても良い。

【0089】

速度制御部３３０は、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標捩れ角速度ωｒｅｆに捩れ角速度ωｔが追従するようなモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出する。

【0090】

減算部３３３は、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ－ωｔ）を算出する。積分部３３１は、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ－ωｔ）を積分し、積分結果を減算部３３４に加算入力する。

【0091】

捩れ角速度ωｔは、比例部３３２にも出力される。比例部３３２は、捩れ角速度ωｔに対してゲインＫｖｐによる比例処理を行い、比例処理結果を減算部３３４に減算入力する。減算部３３４での減算結果は、モータ電流指令値Ｉｍｃａ１として出力される。なお、速度制御部３３０は、Ｉ－Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ－Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出しても良い。

【0092】

安定化補償部３４０は、補償値Ｃｓ（伝達関数）を有しており、モータ角速度ωｍからモータ電流指令値Ｉｍｃａ２を算出する。追従性及び外乱特性を向上させるために、捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０のゲインを上げると、高域の制御的な発振現象が発生してしまう。この対策として、モータ角速度ωｍに対し、安定化するために必要な伝達関数（Ｃｓ）を安定化補償部３４０に設定する。これにより、反力装置制御システム全体の安定化を実現することができる。

【0093】

加算部３６２は、速度制御部３３０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ１と安定化補償部３４０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ２とを加算し、モータ電流指令値Ｉｍｃｂとして出力する。

【0094】

出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂに対する上限値及び下限値が予め設定されている。出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂの上下限値を制限して、モータ電流指令値Ｉｍｃを出力する。

【0095】

なお、本実施形態における捩れ角制御部３００の構成は一例であり、図９に示す構成とは異なる態様であっても良い。例えば、捩れ角制御部３００は、安定化補償部３４０を具備しない構成であっても良い。

【0096】

転舵角制御では、目標転舵角生成部９１０にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成される。目標転舵角θｔｒｅｆは、転舵角θｔと共に転舵角制御部９２０に入力され、転舵角制御部９２０にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。そして、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出される転舵用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、電流制御部９３０が、電流制御部１３０と同様の構成及び動作により、転舵用モータ７１を駆動して、電流制御を行う。

【0097】

以下、目標転舵角生成部９１０について、図１０を参照して説明する。

【0098】

図１０は、目標転舵角生成部の一構成例を示すブロック図である。目標転舵角生成部９１０は、制限部９３１、レート制限部９３２及び補正部９３３を備える。

【0099】

制限部９３１は、操舵角θｈの上下限値を制限した操舵角θｈ１を出力する。図９に示す捩れ角制御部３００内の出力制限部３５０と同様に、操舵角θｈに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。

【0100】

レート制限部９３２は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θｈ１の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θｈ２を出力する。例えば、１サンプル前の操舵角θｈ１からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値（制限値）より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θｈ１を加減算し、操舵角θｈ２として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θｈ１をそのまま操舵角θｈ２として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。

【0101】

補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して、目標転舵角θｔｒｅｆを出力する。

【0102】

以下、転舵角制御部９２０について、図１１を参照して説明する。

【0103】

図１１は、実施形態１に係る転舵角制御部の一構成例を示すブロック図である。転舵角制御部９２０は、目標転舵角θｔｒｅｆ、及び操向車輪８Ｌ，８Ｒの転舵角θｔに基づいてモータ電流指令値Ｉｍｃｔを演算する。転舵角制御部９２０は、転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部９２１、転舵角速度演算部９２２、転舵モータ角速度演算部９２２ａ、速度制御部９２３、出力制限部９２６、及び減算部９２７を備えている。

【0104】

目標転舵角生成部９１０から出力される目標転舵角θｔｒｅｆは、減算部９２７に加算入力される。転舵角θｔは、減算部９２７に減算入力されると共に、転舵角速度演算部９２２に入力される。

【0105】

転舵角ＦＢ補償部９２１は、減算部９２７で算出される目標転舵角速度ωｔｒｅｆと転舵角θｔとの偏差Δθｔ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標転舵角θｔｒｅｆに転舵角θｔが追従するような目標転舵角速度ωｔｒｅｆを出力する。補償値ＣＦＢは、単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。

【0106】

目標転舵角速度ωｔｒｅｆは、速度制御部９２３に入力される。転舵角ＦＢ補償部９２１及び速度制御部９２３により、目標転舵角θｔｒｅｆに転舵角θｔを追従させ、所望のトルクを実現することが可能となる。

【0107】

転舵角速度演算部９２２は、転舵角θｔに対して微分演算処理を行い、転舵角速度ωｔｔを算出する。転舵角速度ωｔｔは、速度制御部９２３に出力される。

【0108】

転舵モータ角速度演算部９２２ａは、転舵角θｔを転舵モータの角度に変換し、この転舵モータの角度に対して微分演算処理を行い、転舵モータ角速度ωｍｃｔを算出する。転舵モータ角速度ωｍｃｔは、出力制限部９２６に出力される。転舵モータ角速度演算部９２２ａは、転舵モータの角度を検出する角度センサの検出値に対して微分演算処理を行い、転舵モータ角速度ωｍｃｔを算出する態様であっても良い。

【0109】

速度制御部９２３は、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標転舵角速度ωｔｒｅｆに転舵角速度ωｔｔが追従するようなモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０を算出する。なお、速度制御部９２３は、Ｉ－Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ－Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０を算出しても良い。

【0110】

減算部９２８は、目標転舵角速度ωｔｒｅｆと転舵角速度ωｔｔとの差分（ωｔｒｅｆ－ωｔｔ）を算出する。積分部９２４は、目標転舵角速度ωｔｒｅｆと転舵角速度ωｔｔとの差分（ωｔｒｅｆ－ωｔｔ）を積分し、積分結果を減算部９２９に加算入力する。

【0111】

転舵角速度ωｔｔは、比例部９２５にも出力される。比例部９２５は、転舵角速度ωｔｔに対して比例処理を行い、比例処理結果を出力制限部９２６にモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０として出力する。

【0112】

本実施形態において、出力制限部９２６は、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０に対して出力制限処理を行い、モータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔを出力する構成部である。出力制限部９２６は、予め転舵モータ角速度ωｍｃｔに応じた電流制限値が設定された電流指令値制限特性を保持している。

【0113】

図１２は、実施形態１に係る電流指令値制限特性の一例を示す図である。図１２において、横軸は転舵モータ角速度ωｍｃｔを示し、縦軸はモータ電流制限値Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍを示している。

【0114】

図１２に示すように、ωｍｃｔ＜ωｍｃｔ１の領域において、モータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜は、電流制御部９３０の最大出力電流Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍｍａｘにより決まる。また、ωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域において、モータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜は、転舵モータ角速度ωｍｃｔに応じた電流制御部９３０の出力特性により決まる。すなわち、図１２に示す電流指令値制限特性は、電流制御部９３０の最大出力電流Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍｍａｘ及び出力特性に基づきオフラインで設定できる。

【0115】

ここで、出力制限部９２６における出力制限処理の具体例について、図１３を参照して説明する。図１３は、出力制限部における出力制限処理の一例を示すフローチャートである。

【0116】

出力制限部９２６は、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０の大きさ｜Ｉｍｃｔ０｜とモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜とを比較する。具体的に、出力制限部９２６は、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０の大きさ｜Ｉｍｃｔ０｜がモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

【0117】

モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０の大きさ｜Ｉｍｃｔ０｜がモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜よりも大きい場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、出力制限部９２６は、モータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜にモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０の符号関数（ｓｉｇｎ（Ｉｍｃｔ０））を乗じた値をモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとして出力する（ステップＳ１０２）。

【0118】

モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０の大きさ｜Ｉｍｃｔ０｜がモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜以下である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、出力制限部９２６は、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０をモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとして出力する（ステップＳ１０３）。

【0119】

図１３に示す処理により、出力制限部９２６の出力であるモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔは、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０の大きさ｜Ｉｍｃｔ０｜がモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜よりも大きい場合に（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、モータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜に制限される。

【0120】

なお、本実施形態における転舵角制御部９２０の構成は一例であり、図１１に示す構成とは異なる態様であっても良い。

【0121】

例えば、運転者が急激な操舵を行った場合や、操向車輪８Ｌ，８Ｒが縁石に当たっているような転舵し難い状況で運転者が操舵を行った場合、転舵角制御部９２０の出力制限部９２６によって転舵用モータ７１のモータ電流が制限される。このとき、操舵角と転舵角とが乖離して操舵角に応じた転舵角が得られなくなり、運転者に違和感を与える可能性がある。

【0122】

本実施形態に係る目標操舵トルク生成部２００は、図４に示すように、目標転舵角生成部９１０により生成される目標転舵角θｔｒｅｆに基づき導出されるモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０と、出力制限部９２６の出力であるモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）に応じた増加関数（（９）式）を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔ（第２トルク信号）を演算する転舵モータ出力特性補正部２５０を備え、図５に示す基本マップを用いて生成されたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（第１トルク信号）に対し、転舵モータ出力特性補正部２５０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔ（第２トルク信号）を加算して、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する。

【0123】

これにより、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）に応じた目標操舵トルクＴｒｅｆが得られる。具体的に、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）が大きいほど、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（第１トルク信号）に加算されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔ（第２トルク信号）が大きくなる。

【0124】

この結果、操舵反力が増大し、運転者による急激な操舵や、操向車輪８Ｌ，８Ｒが転舵し難い状況で運転者が操舵を行うことが抑制される。これにより、操舵角と転舵角との乖離が抑制され、操舵角に対する転舵角の追従性を高めることができる。

【0125】

このように、本実施形態に係る車両用操向装置では、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）に応じたリアルタイム制御が可能となるので、操舵角に対する転舵角の追従性を高めることができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。

【0126】

（実施形態２）
車両用操向装置の全体構成、コントロールユニットのハードウェア構成、目標操舵トルク生成部、捩れ角制御部、目標転舵角生成部、転舵角制御部の各部構成、電流指令値制限特性、出力制限部における処理については、上述した実施形態１と同一であるので、ここでは重複する説明は省略する。また、上述した実施形態１で説明した構成と同じ構成部には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0127】

本実施形態において、転舵モータ出力特性補正部２５０は、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０及びモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔに基づき、下記（１０）式に示す増加関数を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔを演算する。なお、下記（１０）式において、ａ，ｂは所定の係数である。

【0128】

Ｔｒｅｆ＿ｔ＝ａ×（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）^３＋ｂ×（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）・・・（１０）

【0129】

図１４は、実施形態２に係る転舵モータ出力特性補正部の特性例を示す図である。図１４に示す特性例は、上記（１０）式に示す増加関数を２次元グラフ化して示している。図１４において、横軸はモータ電流指令値偏差Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔを示し、縦軸はトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔを示している。図１４に示すように、上記（１０）式に示す増加関数は、原点（（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ），Ｔｒｅｆ＿ｔ）＝（０，０）を通り、極値を持たない３次関数である。

【0130】

転舵モータ出力特性補正部２５０は、図１４に示す特性例をマップとして保持し、マップ参照形式でトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔを求める態様であっても良い。

【0131】

例えば、右切り操舵時においてモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）が正の値となる場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔは正の値となり、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）の大きさ｜Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ｜が大きくなるに従い、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔの変化率が大きくなる。

【0132】

また、左切り操舵時においてモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）が負の値となる場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔは負の値となり、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）の大きさ｜Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ｜が大きくなるに従い、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔの変化率が大きくなる。

【0133】

一方、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）が「０」、すなわち、転舵モータ出力特性補正部２５０において出力制限されていない場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔの値は「０」となる。

【0134】

上記（１０）式に示す増加関数、又は図１４に示す特性例を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｔを求める場合、実施形態１よりもモータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０とモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔとの偏差（Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ）の大きさ｜Ｉｍｃｔ０－Ｉｍｃｔ｜が大きくなるに従い、より操舵反力を増大させることができる。これにより、操舵角と転舵角との乖離をさらに抑制することができる。

【0135】

（実施形態３）
図１５は、実施形態３に係る転舵角制御部の一構成例を示すブロック図である。図１６は、実施形態３に係る電流指令値制限特性の一例を示す図である。車両用操向装置の全体構成、コントロールユニットのハードウェア構成、目標操舵トルク生成部、捩れ角制御部、目標転舵角生成部の各部構成、転舵モータ出力特性補正部の特性、出力制限部における処理については、上述した実施形態１又は実施形態２と同一であるので、ここでは重複する説明は省略する。また、上述した実施形態１又は実施形態２で説明した構成と同じ構成部には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0136】

本実施形態において、出力制限部９２６ａには、転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔが入力される。あるいは、出力制限部９２６ａは、転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔを検出する態様であっても良い。転舵用モータ７１の駆動用電源は、例えばバッテリ１３（図１参照）から供給される。

【0137】

モータにおいて、モータ印加電圧をＶｍ、モータ電流をＩ、モータ抵抗値をＲ、モータインダクタンス値をＬ、モータ電流変化をｄｉ／ｄｔ、モータ逆起電力をｅとすると、下記（１１）式で表される。

【0138】

Ｖｍ＝Ｉ×Ｒ＋Ｌ×（ｄｉ／ｄｔ）＋ｅ・・・（１１）

【0139】

上記（１１）式をモータ電流Ｉについて変形し、モータ電流変化を無視すると、下記（１２）式が得られる。

【0140】

Ｉ＝（Ｖｍ－ｅ）／Ｒ・・・（１２）

【0141】

上記（１２）式を転舵用モータ７１に適用し、モータ電流Ｉを転舵用モータ７１の電流値Ｉｍｄとすると、モータ印加電圧Ｖｍは、コントロールユニット５０に供給される電源の電圧値Ｖｂａｔに比例し、モータ逆起電力ｅは、転舵モータ角速度ωｍｃｔに比例する。すなわち、転舵モータ角速度ωｍｃｔに応じた電流制御部９３０の出力特性によりモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜が定まるωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域において、転舵用モータ７１の所定の角速度に対応するモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜の変化量は、転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔの変化量に比例する。

【0142】

本実施形態において、出力制限部９２６ａは、図１６に示すように、転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔのレベルに応じて電流指令値制限特性を変化させる。換言すれば、出力制限部９２６ａは、転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔに応じて、モータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜を設定する。

【0143】

具体的に、出力制限部９２６ａは、転舵モータ角速度ωｍｃｔに応じた電流制御部９３０の出力特性によりモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜が定まるωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域の所定の角速度において、モータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜の変化量が転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔの変化量に比例した値となるように制御する。この結果として、ωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域の所定の角速度において、電圧値Ｖｂａｔが大きいほどモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜が大きく、電圧値Ｖｂａｔが小さいほどモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜が小さくなる。換言すれば、ωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域の所定の角速度において、電圧値Ｖｂａｔが大きいほどωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域が高くなり、電圧値Ｖｂａｔが小さいほどωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域が低くなる。

【0144】

これにより、ωｍｃｔ１≦ωｍｃｔ≦ωｍｃｔ２の領域の所定の角速度において、モータ電流指令値（第１電流指令値）Ｉｍｃｔ０の大きさ｜Ｉｍｃｔ０｜がモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜よりも大きい場合のモータ電流指令値（第２電流指令値）Ｉｍｃｔの値（＝ｓｉｇｎ（Ｉｍｃｔ０）×｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜）は、電圧値Ｖｂａｔが大きいほど大きく、電圧値Ｖｂａｔが小さいほど小さくなる。

【0145】

このように、転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔのレベルに応じて電流指令値制限特性を変化させることで、電圧値Ｖｂａｔのレベルに応じて転舵用モータ７１に供給するモータ電流を適切に制限することができる。転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔのレベルに応じたモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜が適切に設定されることにより、例えば、バッテリ１３の経年劣化による電圧値Ｖｂａｔの低下に対応することも可能である。

【0146】

なお、ここでは、転舵用モータ７１の駆動用電源の電圧値Ｖｂａｔのレベルに応じたモータ電流制限値｜Ｉｍｃｔ＿ｌｉｍ｜を設定する例について説明したが、電圧値Ｖｂａｔのレベルに応じた電流指令値制限特性が得られる態様であれば良く、例えば、電圧値Ｖｂａｔのレベルに応じた複数の電流指令値制限特性が設定されている態様であっても良い。

【0147】

なお、上述で使用した図は、本開示に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本開示の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

【符号の説明】

【0148】

１ ハンドル
２ コラム軸
３ 減速機構
５ ピニオンラック機構
６ａ，６ｂ タイロッド
７ａ，７ｂ ハブユニット
８Ｌ，８Ｒ 操向車輪
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 舵角センサ
５０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
６０ 反力装置
６１ 反力用モータ
７０ 駆動装置
７１ 転舵用モータ
７２ ギア
７３ 角度センサ
１３０ 電流制御部
１４０ モータ電流検出器
２００ 目標操舵トルク生成部
２１０ 基本マップ部
２１１ 乗算部
２１３ 符号抽出部
２２０ 微分部
２３０ ダンパゲインマップ部
２４０ ヒステリシス補正部
２５０ 転舵モータ出力特性補正部
２６０ 乗算部
２６１，２６２，２６３ 加算部
３００ 捩れ角制御部
３１０ 捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部
３２０ 捩れ角速度演算部
３３０ 速度制御部
３３１ 積分部
３３２ 比例部
３３３，３３４ 減算部
３４０ 安定化補償部
３５０ 出力制限部
３６１ 減算部
３６２ 加算部
５００ 変換部
９１０ 目標転舵角生成部
９２０ 転舵角制御部
９２１ 転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部
９２２ 転舵角速度演算部
９２２ａ 転舵モータ角速度演算部
９２３ 速度制御部
９２６，９２６ａ 出力制限部
９２７ 減算部
９３０ 電流制御部
９３１ 制限部
９３３ 補正部
９３２ レート制限部
９４０ モータ電流検出器
１００１ ＣＰＵ
１００５ インターフェース
１００６ Ａ／Ｄ変換器
１００７ ＰＷＭコントローラ
１１００ 制御用コンピュータ（ＭＣＵ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】