特許 7445387 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】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】操舵制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240229BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20240229BHJP

   B62D 1/04 20060101ALI20240229BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20240229BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20240229BHJP

   B62D 117/00 20060101ALN20240229BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20240229BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D1/04

B62D101:00

B62D113:00

B62D117:00

B62D119:00

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2019034710

(22)【出願日】2019-02-27

(65)【公開番号】P2020138621

(43)【公開日】2020-09-03

【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】安樂 厚二

(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２００３－１５４９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２１７９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１１１０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２５３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２６１００１（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｂ６２Ｄ １／０４

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

Ｂ６２Ｄ １１７／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵部と、前記操舵部に連結されるステアリングホイール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操舵装置を制御対象とし、
前記ステアリングホイールに入力される操舵に抗する力である操舵反力を与えるように前記操舵部に設けられている操舵側モータの作動を制御するとともに、前記転舵輪を転舵させる転舵力を与えるように前記転舵部に設けられている転舵側モータの作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記操舵反力を与えるなかで前記転舵輪を障害物側へ転舵させる操舵を規制するための障害物当て反力を演算する反力演算部と、
前記転舵輪について左側への転舵により当該転舵輪が左側の障害物に当たっている旨示す第１判定情報を生成し、前記転舵輪について右側への転舵により当該転舵輪が右側の障害物に当たっている旨示す第２判定情報を生成する判定情報生成部と、
前記判定情報生成部の情報に基づいて前記障害物当て反力を付与する方向を設定する方向設定部とを有し、
前記判定情報生成部は、前記転舵輪を転舵させる方向を示す情報である前記転舵側モータの駆動電流に基づいて、前記第１判定情報と前記第２判定情報とを生成し、
前記反力演算部は、前記転舵輪の転舵対応角と前記ステアリングホイールの操舵角との偏差に基づいて前記障害物当て反力を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】

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。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モ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】

特許文献１には、転舵輪に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理想軸力と、転舵側モータの駆動電流から算出される路面軸力とを所定配分比率で配分した配分軸力を考慮して操舵反力を設定する操舵制御装置が開示されている。

【0004】

特許文献１の操舵制御装置では、操舵反力を設定する際に考慮する反力成分として、ラック軸の端部であるラックエンドがラックハウジングに当たる所謂エンド当ての衝撃を緩和するエンド反力を上記配分軸力に加算している。このエンド反力は、ラック軸の軸方向移動が機械的に規制される実際のラックエンド位置よりも中立位置側に仮想的なラックエンド位置を設定し、目標操舵角に応じた目標転舵角が、仮想ラックエンド位置よりも中立位置側に設定された仮想ラックエンド近傍位置に対応する舵角閾値を超える場合に付与される。これにより、エンド当てが発生する前に運転者による切込み操舵が制限され、衝撃の発生が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－１６５２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記操舵制御装置においては、エンド当てが発生した場合以外にも転舵輪の状況をステアリングホイールを介して運転者に伝えることが要求されるようになってきている。
本発明の課題は、転舵輪の状況をステアリングホイールを介してより適切に運転者に伝え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】

【0007】

上記課題を解決する操舵制御装置は、操舵部と、前記操舵部に連結されるステアリングホイール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操舵装置を制御対象とし、前記ステアリングホイールに入力される操舵に抗する力である操舵反力を与えるように前記操舵部に設けられている操舵側モータの作動を制御するとともに、前記転舵輪を転舵させる転舵力を与えるように前記転舵部に設けられている転舵側モータの作動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記転舵輪を障害物側へ転舵させる操舵を規制するための障害物当て反力を演算する反力演算部と、前記転舵輪について左側への転舵により当該転舵輪が左側の障害物に当たっている旨示す第１判定情報を生成し、前記転舵輪について右側への転舵により当該転舵輪が右側の障害物に当たっている旨示す第２判定情報を生成する判定情報生成部と、前記判定情報生成部の情報に基づいて前記障害物当て反力を付与する方向を設定する方向設定部とを有し、前記判定情報生成部は、前記転舵輪を転舵させる方向を示す情報である前記転舵側モータの駆動電流に関する情報に基づいて、前記第１判定情報と前記第２判定情報とを生成する。

【0008】

転舵輪が縁石等の障害物に当たっている状況では、転舵輪を転舵させようとしても、障害物が障害となって転舵できないことがある。操舵部と転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有する操舵装置である場合、転舵輪が障害物に当たっている状況にあるとしても、その状況は機械的には操舵部に伝達されない。上記構成によれば、転舵輪が障害物に当たっている状況をステアリングホイールを介して運転者に伝えるべく、反力演算部が障害物当て反力を演算し、方向設定部が判定情報生成部の情報に基づいて障害物当て反力を付与する方向を設定している。具体的には、方向設定部は、判定情報生成部によって転舵輪について左側への転舵により当該転舵輪が左側の障害物に当たっている旨示す第１判定情報が生成された場合、障害物当て反力を付与する方向を左側への更なる切込み操舵に抗する方向に設定している。方向設定部は、判定情報生成部によって転舵輪について右側への転舵により当該転舵輪が右側の障害物に当たっている旨示す第２判定情報が生成された場合、障害物当て反力を付与する方向を右側への更なる切込み操舵に抗する方向に設定している。これにより、障害物に当たっている側へ転舵輪を転舵させる操舵を規制するための障害物当て反力をステアリングホイールを介して運転者に伝えることができる。このことから、転舵輪が障害物に当たっているという転舵輪の状況をステアリングホイールを介してより適切に運転者に伝えることができる。

【0009】

上記の操舵制御装置において、前記反力演算部は、前記転舵輪の転舵対応角と前記ステアリングホイールの操舵角との偏差に基づいて前記障害物当て反力を演算することが好ましい。

【0010】

転舵輪が障害物に当たった状況では、転舵輪の転舵対応角とステアリングホイールの操舵角との間にずれが生じる。上記構成によれば、転舵対応角と操舵角との偏差に基づいて障害物当て反力を演算することで、転舵輪の障害物に対する当たり具合に応じた障害物当て反力を演算することができるため、転舵輪が障害物に対して当たっているという転舵輪の状況をステアリングホイールを介してさらに適切に運転者に伝えることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の操舵制御装置によれば、転舵輪の状況をステアリングホイールを介してより適切に運転者に伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態のステアバイワイヤ式の操舵装置の概略構成図。

【図2】一実施形態の操舵制御装置のブロック図。

【図3】一実施形態の転舵側モータ制御信号出力部のブロック図。

【図4】一実施形態の反力成分演算部のブロック図。

【図5】一実施形態の障害物当て反力演算部のブロック図。

【図6】角度偏差と障害物当て反力基礎量との関係を示すグラフ。

【図7】他の実施形態のステアバイワイヤ式の操舵装置のブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

操舵制御装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、操舵制御装置１の制御対象となるステアバイワイヤ式の操舵装置２は、運転者により操舵される操舵部３と、運転者による操舵部３の操舵に応じて転舵輪４を転舵させる転舵部５とを備えている。

【0014】

操舵部３は、ステアリングホイール１１が固定されるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータ１３とを備えている。操舵側アクチュエータ１３は、駆動源となる操舵側モータ１４と、操舵側モータ１４の回転を減速してステアリングシャフト１２に伝達する操舵側減速機１５とを備えている。

【0015】

ステアリングホイール１１には、スパイラルケーブル装置２１が連結されている。スパイラルケーブル装置２１は、ステアリングホイール１１に固定された第１ハウジング２２と、車体に固定された第２ハウジング２３と、第２ハウジング２３に固定されるとともに第１及び第２ハウジング２２，２３によって区画された空間に収容された筒状部材２４と、筒状部材２４に巻きつけられるスパイラルケーブル２５とを備えている。筒状部材２４には、ステアリングシャフト１２が挿通されている。スパイラルケーブル２５は、ステアリングホイール１１に固定されたホーン２６と、車体に固定された車載電源Ｂ等とを接続する電気配線である。そして、スパイラルケーブル２５の長さは、ホーン２６と車載電源Ｂとの間の距離よりも十分に長く設定されており、その長さに応じた範囲でステアリングホイール１１の回転を許容しつつ、ホーン２６に電力を供給する。

【0016】

転舵部５は、転舵輪４の転舵角に換算可能な回転軸としての第１ピニオン軸３１と、第１ピニオン軸３１に連結された転舵軸としてのラック軸３２と、ラック軸３２を往復移動可能に収容するラックハウジング３３とを備えている。第１ピニオン軸３１とラック軸３２とは、所定の交差角をもっては配置されており、第１ピニオン軸３１に形成された第１ピニオン歯３１ａとラック軸３２に形成された第１ラック歯３２ａとを噛合することによって第１ラックアンドピニオン機構３４が構成されている。なお、ラック軸３２は、第１ラックアンドピニオン機構３４によりその軸方向一端側が往復動可能に支持されている。ラック軸３２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド３５を介してタイロッド３６が連結されており、タイロッド３６の先端は、転舵輪４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。

【0017】

転舵部５には、ラック軸３２に転舵輪４を転舵させる転舵力を付与する転舵側アクチュエータ４１が第２ピニオン軸４２を介して設けられている。転舵側アクチュエータ４１は、駆動源となる転舵側モータ４３と、転舵側モータ４３の回転を減速して第２ピニオン軸４２に伝達する転舵側減速機４４とを備えている。第２ピニオン軸４２とラック軸３２とは、所定の交差角をもって配置されており、第２ピニオン軸４２に形成された第２ピニオン歯４２ａとラック軸３２に形成された第２ラック歯３２ｂとを噛合することによって第２ラックアンドピニオン機構４５が構成されている。なお、ラック軸３２は、第２ラックアンドピニオン機構４５によりその軸方向他端側が往復動可能に支持されている。

【0018】

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４１により第２ピニオン軸４２が回転駆動され、この回転が第２ラックアンドピニオン機構４５によりラック軸３２の軸方向移動に変換されることで、転舵輪４の転舵角が変更される。このとき、操舵側アクチュエータ１３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１１に付与される。

【0019】

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１４及び転舵側モータ４３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が実行することによって、各種制御が実行される。

【0020】

操舵制御装置１には、車両の車速ＳＰＤを検出する車速センサ５１、及びステアリングシャフト１２に付与された操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ５２が接続されている。なお、トルクセンサ５２は、ステアリングシャフト１２における操舵側減速機１５との連結部分よりもステアリングホイール１１側に設けられている。また、操舵制御装置１には、操舵部３の操舵量を示す検出値として操舵側モータ１４の回転角θｓを３６０度の範囲内の相対角で検出する操舵側回転センサ５３、及び転舵部５の転舵量を示す検出値として転舵側モータ４３の回転角θｔを相対角で検出する転舵側回転センサ５４が接続されている。なお、操舵トルクＴｈ及び回転角θｓ，θｔは、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される。そして、操舵制御装置１は、これらの各種状態量に基づいて操舵側モータ１４及び転舵側モータ４３の作動を制御する。

【0021】

操舵制御装置１の構成について説明する。
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６１と、操舵側モータ制御信号Ｍｓに基づいて操舵側モータ１４に駆動電力を供給する操舵側駆動回路６２とを備えている。操舵側制御部６１には、操舵側駆動回路６２と操舵側モータ１４の各相のモータコイルとの間の接続線６３を流れる操舵側モータ１４の各相電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓを検出する電流センサ６４が接続されている。図２では、説明の便宜上、各相の接続線６３及び各相の電流センサ６４をそれぞれ１つにまとめて図示している。

【0022】

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６６と、転舵側モータ制御信号Ｍｔに基づいて転舵側モータ４３に駆動電力を供給する転舵側駆動回路６７とを備えている。転舵側制御部６６には、転舵側駆動回路６７と転舵側モータ４３の各相のモータコイルとの間の接続線６８を流れる転舵側モータ４３の各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔを検出する電流センサ６９が接続されている。図２では、説明の便宜上、各相の接続線６８及び各相の電流センサ６９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６２及び転舵側駆動回路６７には、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。このスイッチング素子としては、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等が採用されている。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。

【0023】

操舵制御装置１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及び転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成する。そして、操舵側モータ制御信号Ｍｓ及び転舵側モータ制御信号Ｍｔが操舵側駆動回路６２及び転舵側駆動回路６７に出力されることにより、各スイッチング素子がオンオフし、車載電源Ｂから操舵側モータ１４及び転舵側モータ４３に駆動電力がそれぞれ供給される。これにより、操舵側アクチュエータ１３及び転舵側アクチュエータ４１の作動が制御される。

【0024】

操舵側制御部６１の構成について説明する。
操舵側制御部６１には、上記車速ＳＰＤ、操舵トルクＴｈ、回転角θｓ、各相電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓ、後述する転舵側制御部６６から出力される転舵対応角θｐ、及び転舵側モータ４３の駆動電流であるｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。操舵側制御部６１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。

【0025】

具体的には、操舵側制御部６１は、操舵側モータ１４の回転角θｓに基づいてステアリングホイール１１の操舵角θｈを演算する操舵角演算部７１を備えている。また、操舵側制御部６１は、ステアリングホイール１１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７２と、ステアリングホイール１１の回転に抗する力である反力成分Ｆｉｒを演算する反力成分演算部７３とを備えている。また、操舵側制御部６１は、操舵トルクＴｈ、車速ＳＰＤ、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊及び反力成分Ｆｉｒに基づいて目標操舵角θｈ＊を演算する目標操舵角演算部７４を備えている。また、操舵側制御部６１は、操舵角θｈ及び目標操舵角θｈ＊に基づいて目標反力トルクＴｓ＊を演算する目標反力トルク演算部７５と、目標反力トルクＴｓ＊に基づいて操舵側モータ制御信号Ｍｓを出力する操舵側モータ制御信号出力部７６とを備えている。

【0026】

操舵角演算部７１は、入力される回転角θｓを、例えばステアリング中立位置からの操舵側モータ１４の回転数をカウントすることにより、３６０度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７１は、絶対角に換算された回転角に操舵側減速機１５の回転速度比に基づく換算係数Ｋｓ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、減算器７８及び反力成分演算部７３に出力される。

【0027】

入力トルク基礎成分演算部７２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７２は、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、目標操舵角演算部７４及び目標反力トルク演算部７５に入力される。

【0028】

目標操舵角演算部７４には、操舵トルクＴｈ、車速ＳＰＤ及び入力トルク基礎成分Ｔｂ＊に加え、後述する反力成分演算部７３において演算される反力成分Ｆｉｒが入力される。目標操舵角演算部７４は、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊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）のモデル式を利用して、目標操舵角θｈ＊を演算する。

【0029】

Ｔｉｎ＊＝Ｃ・θｈ＊’＋Ｊ・θｈ＊’’…（１）
このモデル式は、ステアリングホイールと転舵輪４とが、すなわち操舵部３と転舵部５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１１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、車速ＳＰＤ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、減算器７８及び転舵側制御部６６に加え、反力成分演算部７３に出力される。

【0030】

目標反力トルク演算部７５には、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊に加え、減算器７８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Δθｓが入力される。そして、目標反力トルク演算部７５は、角度偏差Δθｓに基づき、操舵角θｈを目標操舵角θｈ＊にフィードバック制御するための制御量として操舵側モータ１４が付与する操舵反力の基礎となる基礎反力トルクを演算し、当該基礎反力トルクに入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を加算することで目標反力トルクＴｓ＊を演算する。具体的には、目標反力トルク演算部７５は、角度偏差Δθｓ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、基礎反力トルクとして演算する。

【0031】

操舵側モータ制御信号出力部７６には、目標反力トルクＴｓ＊に加え、回転角θｓ及び各相電流値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出力部７６は、目標反力トルクＴｓ＊に基づいて、ｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の操舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｓ＊を演算する。なお、本実施形態では、ｄ軸上の操舵側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出力部７６は、ｄ／ｑ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６２に出力する操舵側モータ制御信号Ｍｓを生成する。

【0032】

具体的には、操舵側モータ制御信号出力部７６は、回転角θｓに基づいて各相電流値Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系における操舵側モータ１４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出力部７６は、ｄ軸電流値Ｉｄｓを操舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｓ＊に追従させるべく、またｑ軸電流値Ｉｑｓを操舵側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、当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。このように演算された操舵側モータ制御信号Ｍｓが上記操舵側駆動回路６２に出力されることにより、操舵側モータ制御信号Ｍｓに応じた駆動電力が操舵側モータ１４に出力され、その作動が制御される。

【0033】

転舵側制御部６６について説明する。
転舵側制御部６６には、上記回転角θｔ、目標操舵角θｈ＊、及び転舵側モータ４３の各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔが入力される。転舵側制御部６６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。

【0034】

具体的には、転舵側制御部６６は、第１ピニオン軸３１の回転角であるピニオン角に相当する転舵対応角θpを演算する転舵対応角演算部８１を備えている。転舵側制御部６６は、転舵対応角θｐ及び目標操舵角θｈ＊に基づいて目標転舵トルクＴｔ＊を演算する目標転舵トルク演算部８２と、目標転舵トルクＴｔ＊に基づいて転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成する転舵側モータ制御信号出力部８３とを備えている。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一定に設定されているとともに、目標転舵対応角は目標操舵角θｈ＊と等しく設定されている。この場合、操舵角θｈと転舵対応角θｐとは一対一に対応している。

【0035】

転舵対応角演算部８１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４３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８１は、絶対角に換算された回転角に転舵側減速機４４の回転速度比、第１及び第２ラックアンドピニオン機構３４，４５の回転速度比に基づく換算係数Ｋｔ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、第１ピニオン軸３１がステアリングシャフト１２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１１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、減算器８４及び上記反力成分演算部７３に出力される。減算器８４には、転舵対応角θｐに加え、目標操舵角θｈ＊が入力される。目標操舵角θｈ＊は、転舵対応角θｐの目標値である目標転舵対応角である。

【0036】

目標転舵トルク演算部８２には、減算器８４において目標操舵角θｈ＊から転舵対応角θｐが差し引かれた角度偏差Δθｐが入力される。そして、目標転舵トルク演算部８２は、角度偏差Δθｐに基づき、転舵対応角θｐを目標操舵角θｈ＊にフィードバック制御するための制御量として、転舵側モータ４３が付与する転舵力の目標値となる目標転舵トルクＴｔ＊を演算する。具体的には、目標転舵トルク演算部８２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。

【0037】

転舵側モータ制御信号出力部８３には、目標転舵トルクＴｔ＊に加え、回転角θｔ及び各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔが入力される。転舵側モータ制御信号出力部８３は、目標転舵トルクＴｔ＊に基づいて、ｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する。また、転舵側モータ制御信号出力部８３は、転舵側モータ４３の駆動状態に基づいて転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値を所定制限値Ｉｌｉｍ以下に制限する。なお、所定制限値Ｉｌｉｍは、転舵側モータ４３に供給可能な駆動電流の最大値として予め設定された定格電流Ｉｒよりも小さく、かつ縁石等の障害物に当たっていなければ円滑に転舵輪４を転舵させることの可能な値であり、予め実験等に基づいて設定されている。また、本実施形態では、ｄ軸上の転舵側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出力部８３は、ｄ／ｑ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、上記転舵側駆動回路６７に出力する転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成する。

【0038】

転舵側モータ制御信号出力部８３について説明する。
図３に示すように、転舵側モータ制御信号出力部８３は、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊及び転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する転舵側目標電流値演算部９１と、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊及び転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値を小さく制限するガード処理部９２とを備えている。

【0039】

転舵側目標電流値演算部９１には、目標転舵トルクＴｔ＊が入力される。転舵側目標電流値演算部９１は、目標転舵トルクＴｔ＊に基づいて転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する。具体的には、転舵側目標電流値演算部９１は、目標転舵トルクＴｔ＊の絶対値の増大に基づいてより大きな絶対値を有する転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を演算する。このように演算された転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊は、ガード処理部９２及び反力成分演算部７３に出力される。また、転舵側目標電流値演算部９１は、ゼロを示す転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊をガード処理部９２に出力する。

【0040】

ガード処理部９２には、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊及び転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊、後述するｄｑ変換部９３から出力されるｄ軸電流値Ｉｄｔ及びｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。そして、ガード処理部９２は、転舵側モータ４３の駆動状態を示す値であるｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値を所定制限値Ｉｌｉｍ以下に制限する。ガード処理を行うことで、転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値が所定制限値Ｉｌｉｍ以下の場合には、制限後の制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊は転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊と等しくなる。また、転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊の絶対値が所定制限値Ｉｌｉｍよりも大きい場合には、制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊の絶対値は所定制限値Ｉｌｉｍと等しくなる。なお、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊はゼロとされるため、ガード処理部９２は、転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊をそのまま制限転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊＊として出力する。

【0041】

図３に示すように、転舵側モータ制御信号出力部８３に入力された各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔは、ｄｑ変換部９３に入力される。ｄｑ変換部９３は、回転角θｔに基づいて各相電流値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ，Ｉｗｔをｄｑ座標上に写像することにより、ｄ軸電流値Ｉｄｔ及びｑ軸電流値Ｉｑｔを演算する。ｄ軸電流値Ｉｄｔは、制限転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊＊とともに減算器９４ｄに入力され、ｑ軸電流値Ｉｑｔは、制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊とともに減算器９４ｑに入力される。そして、各減算器９４ｄ，９４ｑは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄｔ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑｔを演算する。なお、ｑ軸電流値Ｉｑｔは、反力成分演算部７３にも出力される。

【0042】

ｄ軸電流偏差ΔＩｄｔ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑｔは、それぞれ対応するＦ／Ｂ（フィードバック）制御部９５ｄ，９５ｑに入力される。各Ｆ／Ｂ制御部９５ｄ，９５ｑは、制限転舵側ｄ軸目標電流値Ｉｄｔ＊＊及び制限転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊＊にｄ軸電流値Ｉｄｔ及びｑ軸電流値Ｉｑｔを追従させるべく、ｄ軸電流偏差ΔＩｄｔ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑｔにそれぞれ所定のゲインを乗算することにより、ｄ軸目標電圧値Ｖｄｔ＊及びｑ軸目標電圧値Ｖｑｔ＊を演算する。

【0043】

ｄ軸目標電圧値Ｖｄｔ＊及びｑ軸目標電圧値Ｖｑｔ＊は、回転角θｔとともにｄｑ逆変換部９６に入力される。ｄｑ逆変換部９６は、回転角θｔに基づいてｄ軸目標電圧値Ｖｄｔ＊及びｑ軸目標電圧値Ｖｑｔ＊を三相の交流座標上に写像することにより三相の目標電圧値Ｖｕｔ＊，Ｖｖｔ＊，Ｖｗｔ＊を演算する。続いて、これら各目標電圧値Ｖｕｔ＊，Ｖｖｔ＊，Ｖｗｔ＊は、ＰＷＭ変換部９７に入力される。ＰＷＭ変換部９７は、各目標電圧値Ｖｕｔ＊，Ｖｖｔ＊，Ｖｗｔ＊に基づくデューティ指令値αｕｔ＊，αｖｔ＊，αｗｔ＊を演算し、制御信号生成部９８に出力する。制御信号生成部９８は、デューティ指令値αｕｔ＊，αｖｔ＊，αｗｔ＊と三角波や鋸波等の搬送波としてのＰＷＭキャリアとの比較を通じて、デューティ指令値αｕｔ＊，αｖｔ＊，αｗｔ＊に示されるデューティ比を有する転舵側モータ制御信号Ｍｔを生成して上記転舵側駆動回路６７に出力する。これにより、図２に示すように、転舵側モータ制御信号Ｍｔに応じた駆動電力が転舵側モータ４３に出力され、その作動が制御される。

【0044】

反力成分演算部７３の構成について説明する。
反力成分演算部７３には、車速ＳＰＤ、操舵角θｈ、転舵対応角θｐ、目標操舵角θｈ＊、及びｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。反力成分演算部７３は、これらの状態量に基づいて反力成分Ｆｉｒを演算し、目標操舵角演算部７４に出力する。

【0045】

図４に示すように、反力成分演算部７３は、ベース反力演算部１０１と、エンド反力演算部１０２と、障害物当て反力演算部１０３とを備えている。ベース反力演算部１０１は、ラック軸３２の軸力に応じたベース反力Ｆｄを演算する。エンド反力演算部１０２は、ステアリングホイール１１の操舵角θｈの絶対値が限界舵角に近づく場合に、更なる切込み操舵が行われるのに抗する反力であるエンド反力Ｆｉｅを演算する。障害物当て反力演算部１０３は、転舵輪４が転舵により縁石等の障害物に当たっている状況になる場合に、障害物側への更なる切込み操舵が行われるのに抗する障害物当て反力Ｆｏを演算する。そして、反力成分演算部７３は、ベース反力Ｆｄに対し、エンド反力Ｆｉｅ及び障害物当て反力Ｆｏのうちの絶対値が最も大きな反力を加算した値を反力成分Ｆｉｒとして出力する。

【0046】

詳しくは、ベース反力演算部１０１は、路面軸力Ｆｅｒを演算する路面軸力演算部１１１と、理想軸力Ｆｉｂを演算する理想軸力演算部１１２とを備えている。なお、路面軸力Ｆｅｒ及び理想軸力Ｆｉｂは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。また、反力成分演算部７３は、転舵輪４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、理想軸力Ｆｉｂ及び路面軸力Ｆｅｒを所定割合で配分した配分軸力をベース反力Ｆｄとして演算する配分軸力演算部１１３を備えている。

【0047】

理想軸力演算部１１２には、目標操舵角θｈ＊が入力される。理想軸力演算部１１２は、転舵輪４に作用する軸力の理想値であって、路面情報が反映されない理想軸力Ｆｉｂを目標操舵角θｈ＊に基づいて演算する。転舵輪４に作用する軸力とは、転舵輪４に伝達される伝達力のことである。具体的には、理想軸力演算部１１２は、目標操舵角θｈ＊の絶対値が大きくなるほど、理想軸力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理想軸力Ｆｉｂは、乗算器１１４に出力される。

【0048】

路面軸力演算部１１１には、転舵側モータ４３のｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。路面軸力演算部１１１は、転舵輪４に作用する軸力の推定値であって、路面情報が反映された路面軸力Ｆｅｒをｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて演算する。具体的には、路面軸力演算部１１１は、転舵側モータ４３によってラック軸３２に加えられるトルクと、転舵輪４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、路面軸力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路面軸力Ｆｅｒは、乗算器１１５に出力される。

【0049】

配分軸力演算部１１３には、車速ＳＰＤに加え、路面軸力Ｆｅｒ及び理想軸力Ｆｉｂが入力される。配分軸力演算部１１３は、車速ＳＰＤに基づいて理想軸力Ｆｉｂと路面軸力Ｆｅｒとを配分するためのそれぞれの配分比率である配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算する配分ゲイン演算部１１６を備えている。本実施形態の配分ゲイン演算部１１６は、車速ＳＰＤと配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒとの関係を定めたマップＭ１を備えている。配分ゲイン演算部１１６は、マップＭ１を参照することにより車速ＳＰＤに応じた配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算する。実線で示すように、配分ゲインＧｉｂは、車速ＳＰＤが大きい場合に小さい場合よりも値が小さくなる。また、破線で示すように、配分ゲインＧｅｒは、車速ＳＰＤが大きい場合に小さい場合よりも値が大きくなる。なお、本実施形態では、配分ゲインＧｉｂ及び配分ゲインＧｅｒの和が「１」となるように値が設定されている。このように演算された配分ゲインＧｉｂは乗算器１１４に出力され、配分ゲインＧｅｒは乗算器１１５に出力される。

【0050】

配分軸力演算部１１３は、乗算器１１４において理想軸力Ｆｉｂに配分ゲインＧｉｂを乗算するとともに、乗算器１１５において路面軸力Ｆｅｒに配分ゲインＧｅｒを乗算し、加算器１１７においてこれらの値を足し合わせてベース反力Ｆｄを演算する。ベース反力Ｆｄは、理想軸力Ｆｉｂ及び路面軸力Ｆｅｒを所定割合で配分した配分軸力のことである。このように演算されたベース反力Ｆｄは、加算器１０５に出力される。

【0051】

エンド反力演算部１０２には、目標操舵角θｈ＊及び操舵角θｈを微分することにより得られる操舵速度ωｈが入力される。エンド反力演算部１０２は、エンド反力基礎量演算部１０２ａと、符号処理部１０２ｂと、乗算器１０２ｃとを備えている。エンド反力基礎量演算部１０２ａには、目標操舵角θｈ＊が入力される。エンド反力基礎量演算部１０２ａは、目標操舵角θｈ＊とエンド反力基礎量Ｆｉｅ０との関係を定めたマップＭ２を備えている。エンド反力基礎量演算部１０２ａは、マップＭ２を参照することにより目標操舵角θｈ＊の絶対値に応じたエンド反力基礎量Ｆｉｅ０を演算する。マップＭ２には、閾値角度θｉｅが設定されている。エンド反力基礎量演算部１０２ａは、目標操舵角θｈ＊の絶対値が閾値角度θｉｅ以下の場合には、エンド反力基礎量Ｆｉｅ０としてゼロを演算し、目標操舵角θｈ＊の絶対値が閾値角度θｉｅを超える場合には、絶対値がゼロよりも大きなエンド反力基礎量Ｆｉｅ０を演算する。このように演算されたエンド反力基礎量Ｆｉｅ０は、乗算器１０２ｃに出力される。符号処理部１０２ｂには、操舵速度ωｈが入力される。符号処理部１０２ｂは、操舵速度ωｈに示される符号を乗算器１０２ｃに出力する。すなわち、符号処理部１０２ｂは、操舵速度ωｈが正である場合には「＋１」、操舵速度ωｈが負である場合には「－１」、操舵速度ωｈがゼロである場合には「０」を乗算器１０２ｃに出力する。乗算器１０２ｃには、エンド反力基礎量Ｆｉｅ０及び符号処理部１０２ｂで選択された符号が入力される。乗算器１０２ｃは、「＋１」、「－１」、「０」のうちいずれか一つとエンド反力基礎量Ｆｉｅ０とを乗算することにより、エンド反力Ｆｉｅを演算する。このように演算されたエンド反力Ｆｉｅは、反力選択部１０６に出力される。なお、エンド反力Ｆｉｅの絶対値は、目標操舵角θｈ＊が閾値角度θｉｅを超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上の切込み操舵ができないほどに大きな絶対値となるように設定されている。

【0052】

本実施形態では、転舵部５の機械的構成との関係において、ラックエンド３５がラックハウジング３３に当接することでラック軸３２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仮想ラックエンド位置が設定されている。そして、閾値角度θｉｅは、仮想ラックエンド位置よりもさらに所定角度だけ中立位置側に位置する仮想ラックエンド近傍位置での転舵対応角θｐの値に設定されている。また、閾値角度θｉｅは、言い換えると仮想ラックエンド近傍位置での転舵対応角θｐは、操舵部３と転舵部５とが連結されていると仮定した場合における操舵部３との機械的構成との関係において、スパイラルケーブル装置２１により最大限許容されるステアリングホイール１１の操舵エンド位置での操舵角θｈよりも中立位置側に設定されている。つまり、本実施形態の操舵装置２では、仮想ラックエンド近傍位置が転舵部５の舵角限界位置として設定されるとともに、操舵エンド位置が操舵部３の舵角限界位置として設定されている。第１ピニオン軸３１がステアリングシャフト１２に連結されていると仮定した場合には、転舵部５の転舵輪４が先に舵角限界位置に到達する。閾値角度θｉｅは、操舵装置２に応じて設定された舵角閾値に相当する。

【0053】

障害物当て反力演算部１０３には、ｑ軸電流値Ｉｑｔに加え、減算器１０７において操舵角θｈから転舵対応角θｐを差し引いた角度偏差Δθｘが入力される。本実施形態の障害物当て反力演算部１０３は、ｑ軸電流値Ｉｑｔ及び角度偏差Δθｘに基づいて障害物当て反力Ｆｏを演算する。

【0054】

障害物当て反力演算部１０３の構成について説明する。
図５に示すように、障害物当て反力演算部１０３は、右障害物当て判定部１２０と、左障害物当て判定部１２１と、反力演算部１２３と、符号処理部１２４と、乗算器１２５とを備えている。なお、右障害物当て判定部１２０及び左障害物当て判定部１２１により、障害物当て判定部１２２が構成されている。

【0055】

右障害物当て判定部１２０には、ｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。右障害物当て判定部１２０は、ｑ軸電流値Ｉｑｔが正の値の閾値である第１電流閾値以上である場合、転舵輪４の右側が障害物に当たっている旨判定し、当該判定結果を示す情報として第１フラグＦ１を生成する。一方、右障害物当て判定部１２０は、ｑ軸電流値Ｉｑｔが第１電流閾値よりも小さい場合、転舵輪４の右側が障害物に当たっていない旨判定し、第１フラグＦ１を生成しない。第１電流閾値は、ステアリングホイール１１が操舵限界に達する前に、転舵輪４の右側が障害物に当たったことに起因して流れる電流に基づいて設定されている。転舵輪４が障害物に当たっている場合には、目標操舵角θｈ＊と転舵対応角θｐとの偏差である角度偏差Δθｐを無くすように転舵側モータ４３に駆動電流であるｑ軸電流値Ｉｑｔを流したとしても、目標操舵角θｈ＊と転舵対応角θｐとの偏差を無くすことができない。操舵制御装置１は、ｑ軸電流値Ｉｑｔの電流を流しても角度偏差Δθｐを無くすことができないため、転舵側モータ４３に流れる電流のｑ軸電流値Ｉｑｔの絶対値を現在よりもさらに大きくする。この結果、転舵輪４の右側が障害物に当たっている場合には、ｑ軸電流値Ｉｑｔは第１電流閾値以上になる。このように生成された第１フラグＦ１は、符号処理部１２４に出力される。特許請求の範囲で記載した第１判定情報は、第１フラグＦ１に対応している。また、特許請求の範囲で記載した判定情報生成部は、障害物当て判定部１２２に対応している。

【0056】

左障害物当て判定部１２１には、ｑ軸電流値Ｉｑｔが入力される。左障害物当て判定部１２１は、ｑ軸電流値Ｉｑｔが負の値の閾値である第２電流閾値以下である場合、転舵輪４の左側が障害物に当たっている旨判定し、当該判定結果を示す情報として第２フラグＦ２を生成する。一方、左障害物当て判定部１２１は、ｑ軸電流値Ｉｑｔが第２電流閾値よりも大きい場合、転舵輪４の左側が障害物に当たっていない旨判定し、第２フラグＦ２を生成しない。第２電流閾値は、ステアリングホイール１１が左側の操舵限界に達する前に、転舵輪４の左側が障害物に当たったことに起因して流れる電流に基づいて設定されている。このように生成された第２フラグＦ２は、符号処理部１２４に出力される。

【0057】

反力演算部１２３には、角度偏差Δθｘが入力される。反力演算部１２３は、図６に示すマップＭ３を記憶している。マップＭ３は、角度偏差Δθｘの絶対値と障害物当て反力基礎量Ｆｏ０との関係を定めたマップである。反力演算部１２３は、マップＭ３を参照することにより、角度偏差Δθｘに応じた障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算する。

【0058】

図６は、マップＭ３を示している。マップＭ３では、角度偏差Δθｘがゼロの場合に障害物当て反力基礎量Ｆｏ０が「０」となり、角度偏差Δθｘの絶対値の増大に比例して障害物当て反力基礎量Ｆｏ０が緩やかに増大する。角度偏差Δθｘの絶対値が角度偏差閾値Δθｔｈよりも大きくなると、角度偏差Δθｘの絶対値の増大に比例して障害物当て反力基礎量Ｆｏ０が急激に増大する。なお、角度偏差閾値Δθｔｈは、転舵輪４が障害物に当たっている状況と判断しても差し支えない程度の値であり、試験等により設定されている。障害物当て反力基礎量Ｆｏ０は、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈを超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上切込み操舵ができないほどに大きな絶対値となるように設定されている。これにより、角度偏差Δθｘの絶対値が角度偏差閾値Δθｔｈ以下の領域では、転舵輪４のタイヤ部分が障害物に当たった際の反力を再現し、角度偏差Δθｘの絶対値が角度偏差閾値Δθｔｈよりも大きな領域では、転舵輪４のホイール部分が障害物に当たった際の反力を再現している。このように演算された障害物当て反力基礎量Ｆｏ０は、乗算器１２５に出力される。

【0059】

図５に示すように、符号処理部１２４には、右障害物当て判定部１２０及び左障害物当て判定部１２１により構成される障害物当て判定部１２２により生成されたフラグが入力される。符号処理部１２４は、障害物当て判定部１２２により生成されたフラグに基づいて障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を付与する方向を設定している。符号処理部１２４は、第１フラグＦ１が入力される場合、「＋１」を乗算器１２５に出力する。符号処理部１２４は、第２フラグＦ２が入力される場合、「－１」を乗算器１２５に出力する。符号処理部１２４は、第１フラグＦ１及び第２フラグＦ２のいずれも入力されない場合、「０」を乗算器１２５に出力する。特許請求の範囲で記載した方向設定部は、符号処理部１２４に対応している。

【0060】

乗算器１２５には、障害物当て反力基礎量Ｆｏ０と、符号処理部１２４により選択された「＋１」あるいは「－１」あるいは「０」とが入力される。乗算器１２５は、「＋１」、「－１」、「０」のうちいずれか一つと障害物当て反力基礎量Ｆｏ０とを乗算することにより、障害物当て反力Ｆｏを演算する。乗算器１２５は、符号処理部１２４から「＋１」が入力された場合、転舵輪４について右側へ転舵させる更なる切込み操舵に抗する力を付与するべく、正の値の障害物当て反力Ｆｏを演算する。乗算器１２５は、符号処理部１２４から「－１」が入力された場合、転舵輪４について左側へ転舵させる更なる切込み操舵に抗する力を付与するべく、負の値の障害物当て反力Ｆｏを演算する。乗算器１２５は、符号処理部１２４から「０」が入力された場合、転舵輪４について左右いずれも障害物と当たっていないことから、障害物当て反力Ｆｏを「０」としている。

【0061】

図４に示すように、障害物当て反力演算部１０３は、演算した障害物当て反力Ｆｏを反力選択部１０６に出力する。このように、反力選択部１０６には、エンド反力Ｆｉｅ及び障害物当て反力Ｆｏが入力される。反力選択部１０６は、エンド反力Ｆｉｅ及び障害物当て反力Ｆｏのうちの絶対値が大きい反力を選択して、選択反力Ｆｓｌとして加算器１０５に出力する。そして、反力成分演算部７３は、加算器１０５において、上記ベース反力Ｆｄに選択反力Ｆｓｌを加算した値を反力成分Ｆｉｒとして演算し、図２に示す目標操舵角演算部７４に出力する。

【0062】

第１実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）転舵輪４が障害物に当たっている状況をステアリングホイール１１を介して運転者に伝えるべく、操舵側制御部６１には、障害物当て反力Ｆｏを演算する障害物当て反力演算部１０３が設けられている。障害物当て反力演算部１０３では、符号処理部１２４が障害物当て判定部１２２によって生成されたフラグに基づいて障害物当て反力Ｆｏを付与する方向を設定している。このようにして演算された障害物当て反力Ｆｏを考慮して目標反力トルクＴｓ＊を演算するため、転舵輪４を障害物に当たっている側へ転舵させる操舵を規制するための障害物当て反力Ｆｏをステアリングホイール１１を介して運転者に伝えることができる。このことから、転舵輪４が障害物に当たっているという転舵輪４の状況をステアリングホイール１１を介してより適切に運転者に伝えることができる。

【0063】

（２）操舵角θｈと転舵対応角θｐとの偏差である角度偏差Δθｘに基づいて障害物当て反力Ｆｏの基礎となる障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算している。このことから、転舵輪４の障害物に対する当たり具合に応じた障害物当て反力Ｆｏを演算することができるため、転舵輪４が障害物に対して当たっているという転舵輪４の状況をステアリングホイール１１を介してさらに適切に運転者に伝えることができる。

【0064】

（３）反力演算部１２３は、操舵角θｈと転舵対応角θｐとの偏差である角度偏差Δθｘに基づいて、常に障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算している。このため、障害物当て反力基礎量Ｆｏ０は、転舵輪４が障害物に当たっている状況だけでなく、転舵輪４が障害物に当たっていない状況においても、角度偏差Δθｘさえ生じれば値を持つこととなる。例えば、ステアリングホイール１１が急操舵された場合には、転舵輪４が障害物に当たっていないとしても、角度偏差Δθｘが生じることがある。第１フラグＦ１及び第２フラグＦ２のいずれも生成されない場合には、転舵輪４が障害物に当たっていない状況にあると考えられることから、符号処理部１２４は、「０」を乗算器１２５に出力している。これにより、転舵輪４が障害物に当たっていない旨判定される場合には、転舵輪４が障害物に当たっていないという転舵輪４の状況をステアリングホイール１１を介して運転者に伝えることができる。

【0065】

（４）転舵輪４が溝に嵌った場合には、転舵輪４の右側が障害物に当たる場合もあれば、転舵輪４の左側が障害物に当たる場合もある。このような場合においても、転舵輪４が障害物に当たっている側に的確に障害物当て反力Ｆｏを付与して、転舵輪４の状況をステアリングホイールを介して適切に運転者に伝えることが求められている。例えば、ステアリングホイール１１の操舵速度や操舵角等の他のパラメータを用いて障害物当て反力Ｆｏを付与する方向を設定することも考えられるが、この場合には、他のパラメータによって障害物当て反力Ｆｏを付与すべき方向を間接的に推定して設定することになる。本実施形態では、転舵側モータ４３の駆動電流であるｑ軸電流値Ｉｑｔを用いて転舵輪４の障害物当てを判定するとともにｑ軸電流値Ｉｑｔを用いて障害物当て反力Ｆｏを付与する方向を設定している。操舵部３側の情報ではなく転舵部５側の情報を用いて障害物当て反力Ｆｏを付与すべき方向を直接的に推定していることから、当該判定結果に基づいて障害物当て反力Ｆｏを付与する方向をより適切に設定することができる。このことから、転舵輪４の状況をステアリングホイール１１を介してより適切に運転者に伝えることができる。

【0066】

本実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・本実施形態では、反力演算部１２３は、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈ以下である場合、角度偏差Δθｘの増大に比例して緩やかに増大する障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算したが、これに限らず、障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を「０」として演算してもよい。

【0067】

・本実施形態では、反力演算部１２３では、角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈ以下である場合と角度偏差Δθｘが角度偏差閾値Δθｔｈよりも大きい場合とで、角度偏差Δθｘに対する障害物当て反力基礎量Ｆｏ０の傾きを異ならせたが、これに限らない。例えば、反力演算部１２３は、角度偏差Δθｘがゼロの場合に障害物当て反力基礎量Ｆｏ０として「０」を演算するとともに、角度偏差Δθｘの増大に比例して絶対値が大きくなる障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算するようにしてもよい。

【0068】

・本実施形態では、右障害物当て判定部１２０及び左障害物当て判定部１２１は、ｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて、転舵輪４の右側あるいは左側が障害物に当たっていることを判定したが、これに限らない。例えば、右障害物当て判定部１２０及び左障害物当て判定部１２１は、ｑ軸電流値Ｉｑｔに加えて、角度偏差Δθｘや転舵対応角θｐを微分した値である転舵速度に基づいて、転舵輪４の右側あるいは左側が障害物に当たっていることを判定するようにしてもよい。このように、右障害物当て判定部１２０及び左障害物当て判定部１２１は、他のパラメータに基づいて、転舵輪４の右側あるいは左側が障害物に当たっていることを判定するようにしてもよい。

【0069】

・本実施形態では、障害物当て判定部１２２において、転舵輪４の右側が障害物に当たっていることを判定するとともに、転舵輪４の左側が障害物に当たっていることを判定していたが、これに限らない。障害物当て判定部１２２において、ｑ軸電流値Ｉｑｔの絶対値が閾値以上であるか否かに基づいて転舵輪４が障害物に当たっているか否かを判定した後、転舵輪４の右側が障害物に当たっているか否かの判定あるいは転舵輪４の左側が障害物に当たっているか否かの判定のいずれか一方を行うようにしてもよい。このようにしても、障害物当て判定部１２２は、転舵輪４の右側が障害物に当たっている旨示す第１フラグＦ１及び転舵輪４の左側が障害物に当たっている旨示す第２フラグＦ２を生成することができる。

【0070】

・本実施形態では、反力演算部１２３は、操舵角θｈと転舵対応角θｐとの偏差である角度偏差Δθｘに応じた障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算したが、これに限らず、例えばｑ軸電流値Ｉｑｔに応じた障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算する等、他のパラメータに応じて障害物当て反力基礎量Ｆｏ０を演算するようにしてもよい。

【0071】

・本実施形態では、右障害物当て判定部１２０により生成された第１フラグＦ１は、符号処理部１２４に直接入力されたが、間に他の処理部を介して入力されるようにしてもよい。また、左障害物当て判定部１２１により生成された第２フラグＦ２は、符号処理部１２４に直接入力されたが、間に他の処理部を介して入力されるようにしてもよい。この他の処理部には、障害物当て判定部１２２の判定結果だけでなく、例えば操舵側モータ１４の過熱保護の判定結果等が入力され、これらの判定結果のうち優先すべき判定結果を選択的に符号処理部１２４に出力する。

【0072】

・本実施形態では、右障害物当て判定部１２０は、転舵輪４の右側が障害物に当たっている旨判定した場合にその旨示す第１フラグＦ１を生成したが、転舵輪４の右側が障害物に当たっていない旨判定した場合においてもその旨示すフラグを生成するようにしてもよい。また、左障害物当て判定部１２１は、転舵輪４の左側が障害物に当たっている旨判定した場合にその旨示す第２フラグＦ２を生成したが、転舵輪４の左側が障害物に当たっていない旨判定した場合においてもその旨示すフラグを生成するようにしてもよい。この場合、符号処理部１２４は、転舵輪４の右側が障害物に当たっていない旨示すフラグ及び転舵輪４の左側が障害物に当たっていない旨示すフラグの両方が入力される場合、「０」を乗算器１２５に出力する。

【0073】

・本実施形態では、符号処理部１２４は、フラグに基づいて、「＋１」あるいは「０」あるいは「－１」を出力したが、フラグに基づいて「＋１」あるいは「－１」のいずれか一方を出力するようにしてもよい。

【0074】

・本実施形態では、障害物当て反力演算部１０３において、転舵輪４が障害物に当たっているかを判定する際にｑ軸電流値Ｉｑｔを用いたが、これに限らず、転舵側ｑ軸目標電流値Ｉｑｔ＊を用いてもよい。

【0075】

・本実施形態では、操舵角θｈと転舵対応角θｐとの舵角比を一定、すなわち操舵角θｈと転舵対応角θｐとが一対一で対応するようにしたが、これに限らず、この舵角比が車速ＳＰＤ等に応じて可変としてもよい。なお、この場合には、目標操舵角θｈ＊と目標転舵対応角とが異なる値になる。

【0076】

・本実施形態では、路面軸力Ｆｅｒをｑ軸電流値Ｉｑｔに基づいて演算したが、これに限らず、ヨーレートや車速ＳＰＤの変化に基づいて演算する等、他の方法を用いてもよい。また、例えばラック軸３２に軸力を検出できる圧力センサ等を設け、その検出結果を路面軸力Ｆｅｒとして用いてよい。

【0077】

・本実施形態では、理想軸力Ｆｉｂを目標操舵角θｈ＊に基づいて演算したが、これに限らず、例えば操舵角θｈに基づいて演算してもよい。また、理想軸力Ｆｉｂを、操舵トルクＴｈや車速ＳＰＤ等の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。

【0078】

・本実施形態において、配分軸力演算部１１３は、車速ＳＰＤ以外のパラメータを加味して配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算してもよい。例えば、車載のエンジン等の制御パターンの設定状態を示すドライブモードを複数の中から選択可能な車両において、当該ドライブモードを配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを設定するためのパラメータとしてもよい。この場合、配分軸力演算部１１３がドライブモード毎に車速ＳＰＤに対する傾向が異なる複数のマップを備え、同マップを参照することにより、配分ゲインＧｉｂ，Ｇｅｒを演算する構成を採用できる。

【0079】

・本実施形態では、目標操舵角演算部７４が操舵トルクＴｈ、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊、反力成分Ｆｉｒ、及び車速ＳＰＤに基づいて目標操舵角θｈ＊を設定したが、これに限らず、少なくとも操舵トルクＴｈ、入力トルク基礎成分Ｔｂ＊、及び反力成分Ｆｉｒに基づいて設定されれば、例えば車速ＳＰＤを用いなくてもよい。

【0080】

・本実施形態では、目標操舵角演算部７４がサスペンションやホイールアライメント等の仕様によって決定されるバネ係数を用いた、いわゆるバネ項を追加してモデル化したモデル式を利用して目標操舵角θｈ＊を演算してもよい。

【0081】

・本実施形態では、目標反力トルク演算部７５が基礎反力トルクに入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を加算して目標反力トルクＴｓ＊を演算したが、これに限らず、例えば入力トルク基礎成分Ｔｂ＊を加算せず、基礎反力トルクをそのまま目標反力トルクＴｓ＊として演算してもよい。

【0082】

・本実施形態では、第１ラックアンドピニオン機構３４に代えて、例えばブッシュ等によりラック軸３２を支持してもよい。
・本実施形態では、転舵側アクチュエータ４１として、例えばラック軸３２の同軸上に転舵側モータ４３を配置するものや、ラック軸３２と平行に転舵側モータ４３を配置するもの等を用いてもよい。

【0083】

・本実施形態では、操舵制御装置１の制御対象となる操舵装置２を、操舵部３と転舵部５とを機械的に分離したリンクレスのステアバイワイヤ式操舵装置としたが、これに限らず、クラッチにより操舵部３と転舵部５とを機械的に断接可能なステアバイワイヤ式操舵装置としてもよい。

【0084】

例えば図７に示す例では、操舵部３と転舵部５との間には、クラッチ２０１が設けられている。クラッチ２０１は、その入力側要素に固定された入力側中間軸２０２を介してステアリングシャフト１２に連結されるとともに、その出力側要素に固定された出力側中間軸２０３を介して第１ピニオン軸３１に連結されている。そして、操舵制御装置１からの制御信号によりクラッチ２０１が開放状態となることで、操舵装置２はステアバイワイヤモードとなり、クラッチ２０１が締結状態となることで、操舵装置２は電動パワーステアリングモードとなる。

【符号の説明】

【0085】

Ｆｄ…ベース反力、Ｆｓｌ…選択反力、Ｆｅｒ…路面軸力、Ｆｉｂ…理想軸力、Ｆｉｅ…エンド反力、Ｆｉｅ０…エンド反力基礎量、Ｆｏ…障害物当て反力、Ｆｏ０…障害物当て反力基礎量、Ｆｉｒ…反力成分、Ｉｄｔ…ｄ軸電流値、Ｉｑｔ…ｑ軸電流値、Ｉｄｔ＊…転舵側ｄ軸目標電流値、Ｉｑｔ＊…転舵側ｑ軸目標電流値、Ｔｓ＊…目標反力トルク、Ｔｔ＊…目標転舵トルク、θｈ…操舵角、θｐ…転舵対応角、θｈ＊…目標操舵角、１…操舵制御装置、２…操舵装置、３…操舵部、４…転舵輪、５…転舵部、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１４…操舵側モータ、３１…第１ピニオン軸、３２…ラック軸、４２…第２ピニオン軸、４３…転舵側モータ、５３…操舵側回転角センサ、５４…転舵側回転角センサ、６１…操舵側制御部、６２…操舵側駆動回路、６６…転舵側制御部、６７…転舵側駆動回路、７５…目標反力トルク演算部、７６…操舵側モータ制御信号出力部、８２…目標転舵トルク演算部、８３…転舵側モータ制御信号出力部、９１…転舵側目標電流値演算部、９２…ガード処理部、１０３…障害物当て反力演算部、１０６…反力選択部、１２０…右障害物当て判定部、１２１…左障害物当て判定部、１２２…障害物当て判定部、１２３…反力演算部、１２４…符号処理部、１２５…乗算器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】