特許 7526623 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】2024-07-24

(45)【発行日】2024-08-01

(54)【発明の名称】操舵制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240725BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20240725BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20240725BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20240725BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D119:00

B62D101:00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020156287

(22)【出願日】2020-09-17

(65)【公開番号】P2022049968

(43)【公開日】2022-03-30

【審査請求日】2023-08-14

(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】柿本 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】並河 勲

(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２０１９－０５９３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３３５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４９３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１５０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２３２９９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２０９７８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｂ６２Ｄ １１９／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

運転者に手応えを与えるべく車両のステアリングホイールに操舵反力を付与するための動力となるモータトルクを発生する反力モータを有する反力アクチュエータと車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生する転舵モータを有する転舵アクチュエータとを含む操舵装置の前記反力アクチュエータを少なくとも制御対象とするものであり、
前記操舵装置は、前記反力アクチュエータと、前記転舵アクチュエータとの間の動力伝達路が分離した構造を有するものであり、
前記反力アクチュエータを動作させるべく、前記反力モータへの電流の供給を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記反力モータへの電流の供給を制御するための制御量である反力制御量を演算する反力制御量演算部を備え、
前記反力制御量演算部は、
前記ステアリングホイールの動作に関わって演算される基本制御量を演算する基本制御量演算部と、
前記基本制御量に基づき実現される前記ステアリングホイールの動作が所望の特性を示すように補償するための補償量を演算する補償量演算部と、
前記転舵シャフトに作用する軸力に応じた軸力成分として、前記転舵モータに供給される電流に応じて定められるとともに路面情報が反映された軸力である電流軸力を含む演算上の軸力を演算する軸力演算部と、を含み、
前記反力制御量は、前記基本制御量に対して前記補償量と前記演算上の軸力とを反映させることで得られるものであり、
前記補償量演算部は、前記ステアリングホイールの動作に関わるとして選択された特性のうち、前記電流軸力にも含まれている重複した特性として演算される前記補償量である特定補償量を、前記演算上の軸力に対する前記電流軸力の反映状態に応じて変更するように構成されている操舵制御装置。

【請求項2】

前記軸力演算部は、前記軸力成分として、前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度に応じて定められるとともに路面情報が反映されない軸力である角度軸力を含むように演算し、前記電流軸力と、前記角度軸力とを所定の配分比率で合算することで前記演算上の軸力を得るものであり、
前記補償量演算部は、前記特定補償量を前記電流軸力の前記配分比率に応じて変更するように構成されている請求項１に記載の操舵制御装置。

【請求項3】

前記補償量演算部は、前記特定補償量として、車両が直進しているときの前記ステアリングホイールの位置であるステアリング中立位置に戻す前記ステアリングホイールの戻り動作を補償する戻り補償量を演算する戻り補償量演算部を含む請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置。

【請求項4】

前記補償量演算部は、前記特定補償量として、前記ステアリングホイールの動作時の摩擦によるヒステリシス特性を最適化するように補償するヒステリシス補償量を演算するヒステリシス補償量演算部を含む請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

【請求項5】

前記補償量演算部は、前記特定補償量として、前記ステアリングホイールに生じる微振動を低減するように補償するダンピング補償量を演算するダンピング補償量演算部を含む請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

【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】

車両に用いられる操舵装置は、運転者に手応えを与える操舵アクチュエータと、モータの出力であるモータトルクを動力として転舵シャフトを移動させることに関わって車両の転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータとを含んで構成される。特許文献１には、上記操舵アクチュエータと、上記転舵アクチュエータとの間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置の一例が開示されている。ステアバイワイヤ式の操舵装置の場合、操舵アクチュエータはステアリングホイールに付与される操舵反力の発生源である反力モータを有し、転舵アクチュエータは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。

【0003】

そして、特許文献１に記載の操舵装置を制御対象とする操舵制御装置は、反力モータの制御を通じて操舵反力を発生させるとともに、転舵モータの制御を通じて転舵力を発生させる。この操舵制御装置は、特に操舵反力について、ステアリングホイールの回転角である操舵角に基づく理想軸力と、転舵モータの電流値に基づく推定軸力とを所定の配分比率で合算されることにより得られる最終的な軸力を演算し、この最終的な軸力に基づき反力モータを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－５９３９２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１に記載の操舵制御装置は、操舵反力について、上記理想軸力と、上記推定軸力との他、ステアリングホイールの動作が所望の特性を示すように補償するための補償量を演算し、これを反映させるようにしている。この補償量は、ステアリングホイールの動作に関わるとして選択された特性を補償するものである。この選択された特性は、転舵モータに供給される電流値に基づく推定軸力にも含まれる重複した特性である場合がある。この場合、ステアリングホイールの動作に対して、補償量に応じた動作と、当該補償量に対応する推定軸力に含まれている特性に応じた動作とが互いに打ち消しあったり、重畳的に過剰になったりする。つまり、補償量によりステアリングホイールの動作を補償するつもりが、上記重複した特性の影響で所望の特性からずれてしまうことが考えられる。これは違和感となって運転者に伝わってしまう。

【0006】

本発明の目的は、運転者に伝わる違和感を抑えられ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、運転者に手応えを与えるべく車両のステアリングホイールに操舵反力を付与するための動力となるモータトルクを発生する反力モータを有する反力アクチュエータと車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生する転舵モータを有する転舵アクチュエータとを含む操舵装置の前記反力アクチュエータを少なくとも制御対象とするものであり、前記操舵装置は、前記反力アクチュエータと、前記転舵アクチュエータとの間の動力伝達路が分離した構造を有するものであり、前記反力アクチュエータを動作させるべく、前記反力モータへの電流の供給を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記反力モータへの電流の供給を制御するための制御量である反力制御量を演算する反力制御量演算部を備え、前記反力制御量演算部は、前記ステアリングホイールの動作に関わって演算される基本制御量を演算する基本制御量演算部と、前記基本制御量に基づき実現される前記ステアリングホイールの動作が所望の特性を示すように補償するための補償量を演算する補償量演算部と、前記転舵シャフトに作用する軸力に応じた軸力成分として、前記転舵モータに供給される電流に応じて定められるとともに路面情報が反映された軸力である電流軸力を含む演算上の軸力を演算する軸力演算部と、を含み、前記反力制御量は、前記基本制御量に対して前記補償量と前記演算上の軸力とを反映させることで得られるものであり、前記補償量演算部は、前記ステアリングホイールの動作に関わるとして選択された特性のうち、前記電流軸力にも含まれている重複した特性として演算される前記補償量である特定補償量を、前記演算上の軸力に対する前記電流軸力の反映状態に応じて変更するように構成されている。

【0008】

上記構成によれば、補償量のうち特定補償量については、電流軸力の反映状態に応じた補償量となるように変更されることになる。例えば、電流軸力の反映状態が大きければ、当該電流軸力に含まれている特定補償量に対応する特性によるステアリングホイールの動作への影響が大きいことになる。この場合、特定補償量の特性についてはそのステアリングホイールへの動作への影響が大きくや小さくなるように、本来の特定補償量に対して大きくや小さくなるように変更する等の工夫を施すことができる。これにより、ステアリングホイールの動作に対して、特定補償量に応じた動作と、当該特定補償量に対応する電流軸力に含まれている特性に応じた動作とが互いに打ち消しあったり、重畳的に過剰になったりすることが抑えられる。つまり、補償量によりステアリングホイールの動作を補償するなかで、ステアリングホイールの動作を所望の特性からずれ難くすることができ、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。
ここで、操舵反力を適正化することは、操舵アクチュエータと、転舵アクチュエータとの間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置では特に重要である。
この点、上記構成によれば、転舵輪の状況、すなわち路面情報が操舵反力によりステアリングホイールを通じて運転者に伝達するなかで、ステアリングホイールの動作を所望の特性を満たすように最適化することができる。これは、運転者に伝わる違和感を抑えた状態で実現される。

【0009】

上記操舵制御装置において、前記軸力演算部は、前記軸力成分として、前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度に応じて定められるとともに路面情報が反映されない軸力である角度軸力を含むように演算し、前記電流軸力と、前記角度軸力とを所定の配分比率で合算することで前記演算上の軸力を得るものであり、前記補償量演算部は、前記特定補償量を前記電流軸力の前記配分比率に応じて変更するように構成されていることが好ましい。

【0010】

上記構成によれば、電流軸力の反映状態を定量的に判断することができるようになる。この場合、ステアリングホイールの動作に対して、特定補償量に応じた動作と、当該特定補償量に対応する電流軸力に含まれている特性に応じた動作とが互いに打ち消しあったり、重畳的に過剰になったりすることを抑えるのに効果的である。

【0011】

例えば、ステアリングホイールの戻り動作については、転舵輪のセルフアライニングトルクが関わっているところ、当該セルフアライニングトルクは電流軸力に含まれる特性である。

【0012】

そこで、上記操舵制御装置において、前記補償量演算部は、前記特定補償量として、車両が直進しているときの前記ステアリングホイールの位置であるステアリング中立位置に戻す前記ステアリングホイールの戻り動作を補償する戻り補償量を演算する戻り補償量演算部を含むことが好ましい。

【0013】

上記構成によれば、ステアリングホイールの戻り動作について運転者に伝わる違和感を抑えることができる。
また、ステアリングホイールの動作時の摩擦によるヒステリシス特性については、操舵装置が搭載される車両の機械的な摩擦成分が関わっているところ、当該機械的な摩擦成分は電流軸力に含まれる特性である。

【0014】

そこで、上記操舵制御装置において、前記補償量演算部は、前記特定補償量として、前記ステアリングホイールの動作時の摩擦によるヒステリシス特性を最適化するように補償するヒステリシス補償量を演算するヒステリシス補償量演算部を含むことが好ましい。

【0015】

上記構成によれば、ステアリングホイールの動作時の摩擦によるヒステリシス特性について運転者に伝わる違和感を抑えることができる。
また、ステアリングホイールに生じる微振動を低減することについては、操舵装置の粘性成分が関わっているところ、当該粘性成分、特に転舵アクチュエータの粘性成分は電流軸力に含まれる特性である。

【0016】

そこで、上記操舵制御装置において、前記補償量演算部は、前記特定補償量として、前記ステアリングホイールに生じる微振動を低減するように補償するダンピング補償量を演算するダンピング補償量演算部を含むことが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、ステアリングホイールに生じる微振動を低減することについて運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明の操舵制御装置によれば、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】操舵装置の概略構成図。

【図2】操舵制御装置の機能を示すブロック図。

【図3】目標操舵反力演算部の機能を示すブロック図。

【図4】軸力演算部の機能を示すブロック図。

【図5】各補償量ゲインについて、配分比との関係を説明する模式図。

【図6】第２実施形態の戻り補償量演算部の機能を示すブロック図。

【図7】各軸力用目標操舵速度について、操舵角との関係を説明する模式図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（第１実施形態）
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に適用した第１実施形態を図面に従って説明する。

【0023】

図１に示すように、本実施形態の車両の操舵装置１０は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置１０は、当該操舵装置１０の作動を制御する操舵制御装置５０を備えている。操舵装置１０は、ステアリングホイール１１を介して運転者により操舵される反力アクチュエータＳＡと、運転者による反力アクチュエータＳＡの操舵に応じて転舵輪１６を転舵させる転舵アクチュエータＴＡとを備えている。本実施形態の操舵装置１０は、反力アクチュエータＳＡと、転舵アクチュエータＴＡとの間の動力伝達路が機械的に常時分離した構造を有している。

【0024】

反力アクチュエータＳＡ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。転舵アクチュエータＴＡは、図１中の左右方向である車幅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を介して左右の転舵輪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の転舵角θｗが変更される。

【0025】

また、反力アクチュエータＳＡ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、及びトルクセンサ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。

【0026】

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、例えば、三相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。

【0027】

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、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の回転角である操舵角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に基づき操舵角θｓを演算することができる。

【0028】

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。

【0029】

転舵アクチュエータＴＡは、転舵輪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、及び回転角センサ４３を有している。

【0030】

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、例えば、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は図１中の左右方向である車幅方向に沿って移動する。

【0031】

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を図示しないハウジングの内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる図示しない支持機構によって、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。

【0032】

図１に示すように、反力モータ３１及び転舵モータ４１には、各モータ３１，４１の駆動を制御する操舵制御装置５０が接続されている。操舵制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき、各モータ３１，４１の制御量である電流の供給を制御することによって、各モータ３１，４１の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、車速センサ５０１、トルクセンサ３４、回転角センサ３３、及び回転角センサ４３がある。車速センサ５０１は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。

【0033】

次に、操舵制御装置５０の構成について説明する。
操舵制御装置５０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、各種の処理が実行される。

【0034】

図２に、操舵制御装置５０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される処理の一部を、実現される処理の種類毎に記載したものである。

【0035】

操舵制御装置５０は、反力モータ３１に対する給電を制御する操舵側制御部５０ａを備えている。操舵側制御部５０ａは、操舵側電流センサ５４を有している。操舵側電流センサ５４は、操舵側制御部５０ａと、反力モータ３１の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる反力モータ３１の各相の電流値から得られる操舵側実電流値Ｉａを検出する。操舵側電流センサ５４は、反力モータ３１に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ１つにまとめて図示している。

【0036】

また、操舵制御装置５０は、転舵モータ４１に対する給電を制御する転舵側制御部５０ｂを備えている。転舵側制御部５０ｂは、転舵側電流センサ６５を有している。転舵側電流センサ６５は、転舵側制御部５０ｂと、転舵モータ４１の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる転舵モータ４１の各相の電流値から得られる転舵側実電流値Ｉｂを検出する。転舵側電流センサ６５は、転舵モータ４１に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ１つにまとめて図示している。

【0037】

次に、操舵側制御部５０ａの機能について説明する。
操舵側制御部５０ａには、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、回転角θａ、後述の転舵側実電流値Ｉｂ、後述のピニオン角θｐ、及び後述の目標ピニオン角θｐ＊が入力される。操舵側制御部５０ａは、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、回転角θａ、後述の転舵側実電流値Ｉｂ、後述のピニオン角θｐ、及び後述の目標ピニオン角θｐ＊に基づいて、反力モータ３１に対する給電を制御する。なお、ピニオン角θｐは、転舵モータ４１の回転角θｂに基づき演算される。また、目標ピニオン角θｐ＊は、反力モータ３１の回転角θａに基づき演算される。

【0038】

操舵側制御部５０ａは、操舵角演算部５１と、反力制御量演算部５２と、通電制御部５３とを有している。
操舵角演算部５１には、回転角θａが入力される。操舵角演算部５１は、回転角θａを、例えば、車両が直進しているときのステアリングホイール１１の位置であるステアリング中立位置からの反力モータ３１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積算角に換算する。操舵角演算部５１は、換算して得られた積算角に減速機構３２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θｓを演算する。なお、操舵角θｓは、ステアリング中立位置よりも、例えば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。こうして得られた操舵角θｓは、転舵側制御部５０ｂに出力される。

【0039】

反力制御量演算部５２には、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、ピニオン角θｐ、目標ピニオン角θｐ＊、及び操舵角θｓが入力される。反力制御量演算部５２は、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、ピニオン角θｐ、目標ピニオン角θｐ＊、及び操舵角θｓに基づいて、操舵反力の目標となる反力制御量としての操舵反力指令値Ｔｓ＊を演算する。

【0040】

具体的には、反力制御量演算部５２は、軸力演算部５５及び目標操舵反力演算部５６を有している。
軸力演算部５５には、車速値Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、ピニオン角θｐ、及び目標ピニオン角θｐ＊が入力される。軸力演算部５５は、車速値Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、ピニオン角θｐ、及び目標ピニオン角θｐ＊に基づいて、転舵輪１６を転舵させるべく動作する転舵シャフト１４に作用する軸力に応じた軸力成分Ｆを演算する。軸力成分Ｆは、転舵輪１６を通じて転舵シャフト１４に作用する軸力が好適に反映されるように、後述の角度軸力Ｆｒ及び電流軸力Ｆｉをそれぞれの配分比率で配分して得られるラック軸２２に作用する軸力を推定した演算上の軸力に相当する。

【0041】

図３に示すように、軸力演算部５５は、角度軸力演算部１０１と、電流軸力演算部１０２と、配分比演算部１０３とを有している。
角度軸力演算部１０１には、車速値Ｖ及び目標ピニオン角θｐ＊が入力される。角度軸力演算部１０１は、車速値Ｖ及び目標ピニオン角θｐ＊に基づいて、角度軸力Ｆｒを演算する。角度軸力Ｆｒは、任意に設定する車両のモデルにより規定される軸力の理想値である。角度軸力Ｆｒは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。そして、角度軸力Ｆｒは、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が反映されない軸力として演算される。例えば、角度軸力演算部１０１は、目標ピニオン角θｐ＊の絶対値が大きくなるほど、角度軸力Ｆｒの絶対値が大きくなるように演算する。また、角度軸力演算部１０１は、車速値Ｖが大きくなるにつれて角度軸力Ｆｒの絶対値が大きくなるように演算する。こうして得られた角度軸力Ｆｒは、乗算器１０４に出力される。なお、角度軸力演算部１０１には、目標ピニオン角θｐ＊の代わりに、ピニオン角θｐや操舵角θｓが入力されるようにしてもよい。

【0042】

電流軸力演算部１０２には、転舵側実電流値Ｉｂが入力される。電流軸力演算部１０２は、転舵側実電流値Ｉｂに基づいて電流軸力Ｆｉを演算する。電流軸力Ｆｉは、転舵輪１６を転舵させるべく動作する転舵シャフト１４に実際に作用する軸力、すなわち転舵シャフト１４に実際に伝達される軸力の推定値である。電流軸力Ｆｉは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。そして、電流軸力Ｆｉは、上記路面情報が反映される軸力として演算される。例えば、電流軸力演算部１０２は、転舵モータ４１によって転舵シャフト１４に加えられるトルクと、転舵輪１６を通じて転舵シャフト１４に加えられる力に応じたトルクとが釣り合うとして、転舵側実電流値Ｉｂの絶対値が大きくなるほど、電流軸力Ｆｉの絶対値が大きくなるように演算する。こうして得られた電流軸力Ｆｉは、乗算器１０５に出力される。

【0043】

配分比演算部１０３には、車速値Ｖ及びピニオン角θｐが入力される。配分比演算部１０３は、車速値Ｖ及びピニオン角θｐに基づいて、配分比Ｄｉを演算する。配分比Ｄｉは、角度軸力Ｆｒと、電流軸力Ｆｉとを配分して軸力成分Ｆを得る際の電流軸力Ｆｉの配分比率である。つまり、配分比Ｄｉは、軸力成分Ｆに対する電流軸力Ｆｉの反映状態を示し、操舵反力成分Ｔｂ＊、すなわち操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態を示す。具体的には、配分比演算部１０３は、車速値Ｖ及びピニオン角θｐと、配分比Ｄｉとの関係を定めた配分比マップを備えており、車速値Ｖ及びピニオン角θｐを入力として、配分比Ｄｉをマップ演算する。なお、配分比演算部１０３には、ピニオン角θｐの代わりに、目標ピニオン角θｐ＊や操舵角θｓが入力されるようにしてもよい。

【0044】

配分比Ｄｉは、車速値Ｖが停車を含む低車速の場合に「１（１００％）」となる。この場合、低車速では、軸力成分Ｆに対して電流軸力Ｆｉのみが配分されること、すなわち角度軸力Ｆｒが配分されないことを示す。また、配分比Ｄｉは、ピニオン角θｐが大きい場合に小さい場合よりも値が大きくなる。つまり、電流軸力Ｆｉは、ピニオン角θｐが大きくなるほど軸力成分Ｆにおける配分割合が大きくなる。換言すれば、角度軸力Ｆｒは、ピニオン角θｐが小さくなるほど軸力成分Ｆにおける配分割合が大きくなる。特に配分比Ｄｉは、ピニオン角θｐがラック中立位置を含むラック中立付近の場合にゼロ値となる。この場合、ラック中立付近では、軸力成分Ｆに対して角度軸力Ｆｒのみが配分されること、すなわち電流軸力Ｆｉが配分されないことを示す。つまり、本実施形態の配分比率は、角度軸力Ｆｒ及び電流軸力Ｆｉのいずれかしか軸力成分Ｆに配分しないゼロ値の概念を含む。

【0045】

こうして得られた配分比Ｄｉは、電流軸力演算部１０２で得られた電流軸力Ｆｉに乗算して乗算器１０４を通じて得られる最終的な電流軸力Ｆｉｍとして加算器１０８に出力される。ここで得られた配分比Ｄｉは、記憶部１０７に記憶された「１」から差し引いて減算器１０６を通じて得られる配分比Ｄｒとして乗算器１０５に出力される。配分比Ｄｒは、角度軸力Ｆｒと、電流軸力Ｆｉとを配分して軸力成分Ｆを得る際の角度軸力Ｆｒの配分比率である。つまり、配分比Ｄｒは、配分比Ｄｉとの和が「１（１００％）」となるように値が演算される。また、ここで得られた配分比Ｄｉは、目標操舵反力演算部５６に出力される。なお、記憶部１０７は、図示しないメモリの所定の記憶領域のことである。

【0046】

こうして得られた配分比Ｄｒは、角度軸力演算部１０１で得られた角度軸力Ｆｒに乗算して乗算器１０５を通じて得られる最終的な角度軸力Ｆｒｍとして加算器１０８に出力され、最終的な電流軸力Ｆｉｍを加算して加算器１０８を通じて得られる軸力成分Ｆとして減算器５７に出力される。

【0047】

図２の説明に戻り、目標操舵反力演算部５６には、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、操舵角θｓ、及び配分比Ｄｉが入力される。目標操舵反力演算部５６は、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、操舵角θｓ、及び配分比Ｄｉに基づいて、操舵反力成分Ｔｂ＊を演算する。操舵反力成分Ｔｂ＊は、運転者の操舵方向にステアリングホイール１１を回転させるためのモータトルク、すなわち運転者のステアリングホイール１１の操舵をアシストするためのアシスト力を示す。操舵反力成分Ｔｂ＊については、後で詳しく説明する。こうして得られた操舵反力成分Ｔｂ＊は、軸力演算部５５で得られた軸力成分Ｆが差し引かれて減算器５７を通じて得られる操舵反力指令値Ｔｓ＊として通電制御部５３に出力される。

【0048】

通電制御部５３には、操舵反力指令値Ｔｓ＊、回転角θａ、及び操舵側実電流値Ｉａが入力される。通電制御部５３は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値を演算する。そして、通電制御部５３は、電流指令値と、操舵側電流センサ５４を通じて検出される操舵側実電流値Ｉａを回転角θａに基づき変換して得られるｄｑ座標上の電流値との偏差を求め、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。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔｓ＊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。

【0049】

次に、転舵側制御部５０ｂの機能について説明する。
転舵側制御部５０ｂには、車速値Ｖ、回転角θｂ、及び操舵角θｓが入力される。転舵側制御部５０ｂは、車速値Ｖ、回転角θｂ、及び操舵角θｓに基づいて、転舵モータ４１に対する給電を制御する。

【0050】

転舵側制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１と、舵角比可変演算部６２と、ピニオン角フィードバック制御部（図中「ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部」）６３と、通電制御部６４とを有している。

【0051】

ピニオン角演算部６１には、回転角θｂが入力される。ピニオン角演算部６１は、回転角θｂを、例えば、車両が直進しているときの転舵シャフト１４の位置であるラック中立位置からの転舵モータ４１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積算角に換算する。ピニオン角演算部６１は、換算して得られた積算角に減速機構４２の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、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。なお、ピニオン角θｐは、ラック中立位置よりも、例えば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。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。また、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の転舵角θｗを反映する値である。こうして得られたピニオン角θｐは、ピニオン角フィードバック制御部６３及び軸力演算部５５に出力される。

【0052】

舵角比可変演算部６２には、車速値Ｖ及び操舵角θｓが入力される。舵角比可変演算部６２は、操舵角θｓに調整量Δθａを加算することによって変換後角度θｖｇを演算する。舵角比可変演算部６２は、操舵角θｓに対する変換後角度θｖｇの比率である舵角比を可変するための調整量Δθａを、車速値Ｖに応じて可変させる。例えば、車速値Ｖが低い場合に高い場合よりも、操舵角θｓの変化に対する変換後角度θｖｇの変化を大きくするように、調整量Δθａを可変させる。こうして得られた変換後角度θｖｇは、目標ピニオン角θｐ＊としてピニオン角フィードバック制御部６３及び軸力演算部５５に出力される。目標ピニオン角θｐ＊は、ピニオン角θｐの目標となる目標制御量である。目標ピニオン角θｐ＊は、変換後角度θｖｇに基づき演算される。また、変換後角度θｖｇは、操舵角θｓに基づき演算される。このため、目標ピニオン角θｐ＊と、操舵角θｓとの間には相関関係がある。すなわち、操舵角θｓに基づき得られる目標ピニオン角θｐ＊は、回転角θａを反映する値である。また、ピニオン角θｐは、目標ピニオン角θｐ＊に基づき制御される。このため、ピニオン角θｐと、目標ピニオン角θｐ＊との間にも相関関係がある。

【0053】

ピニオン角フィードバック制御部６３には、目標ピニオン角θｐ＊及びピニオン角θｐが入力される。ピニオン角フィードバック制御部６３は、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御を通じて転舵力の目標となる目標制御量としての転舵力指令値Ｔ＊を演算する。こうして得られた転舵力指令値Ｔ＊は、通電制御部６４に出力される。

【0054】

通電制御部６４には、転舵力指令値Ｔ＊、回転角θｂ、及び転舵側実電流値Ｉｂが入力される。通電制御部６４は、転舵力指令値Ｔ＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。そして、通電制御部６４は、電流指令値と、転舵側電流センサ６５を通じて検出される転舵側実電流値Ｉｂを回転角θｂに基づき変換して得られるｄｑ座標上の電流値との偏差を求め、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。これにより、転舵モータ４１は転舵力指令値Ｔ＊に応じた角度だけ回転する。

【0055】

以下、目標操舵反力演算部５６の機能についてさらに詳しく説明する。
図４に示すように、目標操舵反力演算部５６は、基本制御量演算部７１と、補償量演算部７２とを有している。

【0056】

基本制御量演算部７１には、操舵トルクＴｈ及び車速値Ｖが入力される。基本制御量演算部７１は、操舵トルクＴｈ及び車速値Ｖに基づいて、基本制御量Ｉ１＊を演算する。基本制御量Ｉ１＊は、ステアリングホイール１１の操舵に関わって演算される制御量である。そして、基本制御量Ｉ１＊は、操舵反力成分Ｔｂ＊の基礎成分であり、ステアリングホイール１１の操舵が所望の特性を示すように設定されている。例えば、基本制御量演算部７１は、操舵トルクＴｈの変化に対する基本制御量Ｉ１＊の変化率であるアシスト勾配を考慮して、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、車速値Ｖが小さいほど、より大きな絶対値となる基本制御量Ｉ１＊を演算する。こうして得られた基本制御量Ｉ１＊は、加算器７３に出力される。

【0057】

補償量演算部７２には、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、操舵角θｓ、及び配分比Ｄｉが入力される。補償量演算部７２は、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、操舵角θｓ、及び配分比Ｄｉに基づいて、以下の戻り補償量Ｉ２＊、ヒステリシス補償量Ｉ３＊、ダンピング補償量Ｉ４＊、慣性補償量Ｉ５＊の特定補償量を含む各種補償量を演算する。なお、各種補償量には、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊の特定補償量の他、図示しないが操舵トルクＴｈの位相を遅らせるように位相補償する位相遅れ補償量や、基本制御量Ｉ１＊の位相を進ませるように位相補償する位相進み補償量を含んでいる。位相遅れ補償量は、アシスト勾配を調整するためのものである。位相進み補償量は、共振特性を抑えてシステムを安定化させるためのものである。各種補償量は、基本制御量Ｉ１＊に基づき実現されるステアリングホイール１１の動作が所望の特性を示すように補償するための補償量である。

【0058】

具体的には、補償量演算部７２は、戻り補償量演算部８１と、ヒステリシス補償量演算部８２と、ダンピング補償量演算部８３と、慣性補償量演算部８４とを有している。
戻り補償量演算部８１には、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、及び操舵角θｓと、当該操舵角θｓを微分して微分器８５を通じて得られる操舵速度ωｓとが入力される。戻り補償量演算部８１は、操舵トルクＴｈ、車速値Ｖ、操舵角θｓ、及び操舵速度ωｓに基づいて、戻り補償量Ｉ２ｂ＊を演算する。戻り補償量Ｉ２ｂ＊は、ステアリング中立位置に戻すステアリングホイール１１の戻り動作を補償するものである。ステアリングホイールの戻り動作については、転舵輪１６のセルフアライニングトルクが関わっているところ、当該セルフアライニングトルクの過不足が戻り補償量Ｉ２＊によって補償される。戻り補償量Ｉ２＊は、ステアリングホイール１１をステアリング中立位置に戻す方向へ向けたトルクを発生させるためのものである。こうして得られた戻り補償量Ｉ２ｂ＊は、戻り補償用ゲインＫａを乗算してゲイン乗算部９１を通じて得られる最終的な戻り補償量Ｉ２＊として加算器７３に出力される。

【0059】

ヒステリシス補償量演算部８２には、車速値Ｖ及び操舵角θｓが入力される。ヒステリシス補償量演算部８２は、車速値Ｖ及び操舵角θｓに基づいて、ヒステリシス補償量Ｉ３ｂ＊を演算する。ヒステリシス補償量Ｉ３ｂ＊は、ステアリングホイール１１の動作時の摩擦によるヒステリシス特性を最適化するように補償するものである。ステアリングホイール１１の動作時の摩擦によるヒステリシス特性については、操舵装置１０が搭載される車両の機械的な摩擦成分が関わっているところ、当該機械的な摩擦成分によるヒステリシス特性の最適化がヒステリシス補償量Ｉ３ｂ＊によって補償される。ヒステリシス補償量Ｉ３ｂ＊は、操舵角θｓの変化に対してヒステリシス特性を有する。こうして得られたヒステリシス補償量Ｉ３ｂ＊は、ヒステリシス補償用ゲインＫｂを乗算してゲイン乗算部９２を通じて得られる最終的なヒステリシス補償量Ｉ３＊として加算器７３に出力される。

【0060】

ダンピング補償量演算部８３には、車速値Ｖ及び操舵速度ωｓが入力される。ダンピング補償量演算部８３は、車速値Ｖ及び操舵速度ωｓに基づいて、ダンピング補償量Ｉ４ｂ＊を演算する。ダンピング補償量Ｉ４ｂ＊は、ステアリングホイール１１に生じる微振動を低減するように補償するものである。ステアリングホイール１１に生じる微振動を低減することについては、操舵装置１０の粘性成分、特に転舵アクチュエータＴＡの粘性成分が関わっているところ、ステアリングホイール１１に生じる微振動を低減することがダンピング補償量Ｉ４ｂ＊によって補償される。ダンピング補償量Ｉ４ｂ＊は、その時の操舵速度ωｓの発生方向とは反対方向のトルクを発生させるためのものである。こうして得られたダンピング補償量Ｉ４ｂ＊は、ダンピング補償用ゲインＫｃを乗算してゲイン乗算部９３を通じて得られる最終的なダンピング補償量Ｉ４＊として加算器７３に出力される。

【0061】

慣性補償量演算部８４には、車速値Ｖと、操舵速度ωｓを微分して微分器８６を通じて得られる操舵加速度αｓとが入力される。慣性補償量演算部８４は、車速値Ｖ及び操舵加速度αｓに基づいて、慣性補償量Ｉ５ｂ＊を演算する。慣性補償量Ｉ５ｂ＊は、ステアリングホイール１１の操舵し始め時の引っ掛かり感や操舵終わり時の流れ感を抑制するように補償するものである。ステアリングホイール１１の操舵し始め時の引っ掛かり感や操舵終わり時の流れ感を抑制することについては、操舵装置１０の慣性成分が関わっているところ、ステアリングホイール１１の操舵し始め時の引っ掛かり感や操舵終わり時の流れ感を抑制することが慣性補償量Ｉ５ｂ＊によって補償される。慣性補償量Ｉ５ｂ＊は、ステアリングホイール１１の操舵し始め時等の操舵加速度αｓの絶対値が増加する場合に当該操舵加速度αｓの発生方向のトルクを発生させるとともに、ステアリングホイール１１の操舵終わり時等の操舵加速度αｓの絶対値が減少する場合に当該操舵加速度αｓの発生方向とは反対方向のトルクを発生させるためのものである。こうして得られた慣性補償量Ｉ５ｂ＊は、慣性補償用ゲインＫｄを乗算してゲイン乗算部９４を通じて得られる最終的な慣性補償量Ｉ５＊として加算器７３に出力される。

【0062】

そして、基本制御量Ｉ１＊は、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊を加算して加算器７３を通じて得られる操舵反力成分Ｔｂ＊として加算器７３に出力される。なお、基本制御量Ｉ１＊には、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊の他、位相遅れ補償量や、位相進み補償量も合わせて加算等されて反映される。

【0063】

次に、各ゲイン乗算部９１～９４の機能についてさらに詳しく説明する。
各ゲイン乗算部９１～９４には、配分比Ｄｉが入力される。各ゲイン乗算部９１～９４は、配分比Ｄｉに基づいて、各補償用ゲインＫａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄを変更する。

【0064】

具体的には、図５中、「Ｋａ」で示すように、ゲイン乗算部９１は、配分比Ｄｉがゼロ値から「１」の範囲で大きくなるほど、戻り補償用ゲインＫａが比例して大きくなる変化特性を示すように変更する。この場合、戻り補償量Ｉ２＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態を考慮して、電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、大きい補償量となる。これは、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きくなるほど、セルフアライニングトルクの過不足が助長されるからである。つまり、基本制御量Ｉ１＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、ステアリングホイール１１をステアリング中立位置に戻す方向へ向けたトルクが大きくなるように補償される。

【0065】

また、図５中、「Ｋｂ」で示すように、ゲイン乗算部９２は、配分比Ｄｉがゼロ値から「１」の範囲で大きくなるほど、ヒステリシス補償用ゲインＫｂが小さくなるなかでその変化割合が徐々に大きくなる変化特性を示すように変更する。この場合、ヒステリシス補償量Ｉ３＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態を考慮して、電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、小さい補償量となる。これは、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きくなるほど、当該電流軸力Ｆｉに含まれる操舵装置１０が搭載される車両の機械的な摩擦成分が大きくなるからである。つまり、基本制御量Ｉ１＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、ヒステリシス補償量Ｉ３＊によるヒステリシス特性が小さくなるように補償される。

【0066】

また、図５中、「Ｋｃ」で示すように、ゲイン乗算部９３は、配分比Ｄｉがゼロ値から「１」の範囲で大きくなるほど、ダンピング補償用ゲインＫｃが小さくなるなかでその変化割合が徐々に大きくなる変化特性を示すように変更する。この場合、ダンピング補償量Ｉ４＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態を考慮して、電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、小さい補償量となる。これは、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きくなるほど、当該電流軸力Ｆｉに含まれる操舵装置１０の粘性成分が大きくなるからである。つまり、基本制御量Ｉ１＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、その時の操舵速度ωｓの発生方向とは反対方向のトルクが小さくなるように補償される。

【0067】

また、図５中、「Ｋｄ」で示すように、ゲイン乗算部９４は、配分比Ｄｉがゼロ値から「１」の範囲で大きくなるほど、慣性補償用ゲインＫｄが小さくなるなかでその変化割合が徐々に大きくなる変化特性を示すように変更する。この場合、慣性補償量Ｉ５＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態を考慮して、電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、小さい補償量となる。これは、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きくなるほど、当該電流軸力Ｆｉに含まれる操舵装置１０の慣性成分が大きくなるからである。つまり、基本制御量Ｉ１＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、操舵加速度αｓの発生方向のトルクや、操舵加速度αｓの発生方向とは反対方向のトルクが小さくなるように補償される。

【0068】

以下、本実施形態の作用を説明する。
ここで、各種補償量は、ステアリングホイール１１の動作に関わるとして選択された特性を補償するものである。この選択された特性は、電流軸力Ｆｉにも含まれる重複した特性である場合がある。この場合、ステアリングホイール１１の動作に対して、各種補償量に応じた動作と、当該各種補償量に対応する電流軸力Ｆｉに含まれている特性に応じた動作とが互いに打ち消しあったり、重畳的に過剰になったりする。

【0069】

この点、本実施形態によれば、各種補償量のうち各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊については、配分比Ｄｉに応じた補償量となるように変更されることになる。例えば、配分比Ｄｉが大きければ、電流軸力Ｆｉに含まれている各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊に対応する特性によるステアリングホイールの動作への影響が大きいことになる。この場合、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊の特性についてはそのステアリングホイール１１への動作への影響が大きくや小さくなるように、本来の各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊に対して大きくや小さくなるように変更する等の工夫を施すことができる。これにより、ステアリングホイール１１の動作に対して、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊に応じた動作と、当該各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊に対応する電流軸力Ｆｉに含まれている特性に応じた動作とが互いに打ち消しあったり、重畳的に過剰になったりすることが抑えられる。

【0070】

以下、本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態では、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊によりステアリングホイール１１の動作を補償するなかで、ステアリングホイール１１の動作を所望の特性からずれ難くすることができ、運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

【0071】

（２）本実施形態では、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態として、配分比Ｄｉを用いるようにしている。
本実施形態によれば、電流軸力Ｆｉの反映状態を定量的に判断することができるようになる。この場合、ステアリングホイール１１の動作に対して、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊に応じた動作と、当該各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊に対応する電流軸力Ｆｉに含まれている特性に応じた動作とが互いに打ち消しあったり、重畳的に過剰になったりすることを抑えるのに効果的である。

【0072】

（３）ここで、ステアリングホイール１１の戻り動作については、転舵輪１６のセルフアライニングトルクが関わっているところ、当該セルフアライニングトルクは電流軸力Ｆｉに含まれる特性である。

【0073】

そこで、本実施形態では、図５中、「Ｋａ」で示すように、戻り補償量Ｉ２＊について、配分比Ｄｉが大きいほど、大きい補償量となるように変更するようにしている。したがって、ステアリングホイール１１の戻り動作について運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

【0074】

（４）また、ステアリングホイール１１の動作時の摩擦によるヒステリシス特性については、操舵装置１０が搭載される車両の機械的な摩擦成分が関わっているところ、当該機械的な摩擦成分は電流軸力Ｆｉに含まれる特性である。

【0075】

そこで、本実施形態では、図５中、「Ｋｂ」で示すように、ヒステリシス補償量Ｉ３＊について、配分比Ｄｉが大きいほど、小さい補償量となるように変更するようにしている。したがって、ステアリングホイール１１の動作時の摩擦によるヒステリシス特性について運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

【0076】

（５）また、ステアリングホイール１１に生じる微振動を低減することについては、操舵装置１０の粘性成分が関わっているところ、当該粘性成分、特に転舵アクチュエータＴＡの粘性成分は電流軸力Ｆｉに含まれる特性である。

【0077】

そこで、本実施形態では、図５中、「Ｋｃ」で示すように、ダンピング補償量Ｉ４＊について、配分比Ｄｉが大きいほど、小さい補償量となるように変更するようにしている。したがって、ステアリングホイール１１に生じる微振動を低減することについて運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

【0078】

（６）また、ステアリングホイール１１の操舵し始め時の引っ掛かり感や操舵終わり時の流れ感を抑制することについては、操舵装置１０の慣性成分が関わっているところ、当該慣性成分、特に転舵アクチュエータＴＡの慣性成分は電流軸力Ｆｉに含まれる特性である。

【0079】

そこで、本実施形態では、図５中、「Ｋｄ」に示すように、慣性補償量Ｉ５＊について、配分比Ｄｉが大きいほど、小さい補償量となるように変更するようにしている。したがって、ステアリングホイール１１の操舵し始め時の引っ掛かり感や操舵終わり時の流れ感を抑制することについて運転者に伝わる違和感を抑えることができる。

【0080】

（７）ここで、操舵反力を適正化することは、反力アクチュエータＳＡと、転舵アクチュエータＴＡとの間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置では特に重要である。

【0081】

この点、本実施形態によれば、転舵輪１６の状況、すなわち路面情報が操舵反力によりステアリングホイール１１を通じて運転者に伝達するなかで、ステアリングホイール１１の動作を所望の特性を満たすように最適化することができる。これは、運転者に伝わる違和感を抑えた状態で実現される。

【0082】

（第２実施形態）
次に、操舵制御装置の第２実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成等は、同一の符号を付す等して、その重複する説明を省略する。

【0083】

本実施形態では、補償量演算部７２について、ゲイン乗算部９１を削除し、当該ゲイン乗算部９１に対応する機能を戻り補償量演算部８１に付加するようにしている。
具体的には、図６に示すように、本実施形態の戻り補償量演算部８１は、角度軸力用目標操舵速度演算部１１１と、電流軸力用目標操舵速度演算部１１２とを有している。

【0084】

角度軸力用目標操舵速度演算部１１１には、車速値Ｖ及び操舵角θｓが入力される。角度軸力用目標操舵速度演算部１１１は、車速値Ｖ及び操舵角θｓと、角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊との関係を定めたマップを備えており、車速値Ｖ及び操舵角θｓを入力とし、角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊をマップ演算する。角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊は、角度軸力Ｆｒを考慮して、その時の操舵角θｓに対してステアリングホイール１１の戻り動作を最適化するための操舵速度の目標値である。

【0085】

図７中、実線で示すように、角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊は、操舵角θｓがゼロ値から大きくなるほど、絶対値が大きくなった後、途中から変化割合が小さくなってあまり変化しなくなるように設定されている。なお、図７中、縦軸は、目標操舵速度がその時の操舵速度ωｓの発生方向とは反対方向であることから負値を示している。

【0086】

こうして得られた角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊は、乗算器１１３に出力される。
電流軸力用目標操舵速度演算部１１２には、車速値Ｖ及び操舵角θｓが入力される。電流軸力用目標操舵速度演算部１１２は、車速値Ｖ及び操舵角θｓに基づいて、電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊を演算する。電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊は、電流軸力Ｆｉを考慮して、その時の操舵角θｓに対してステアリングホイール１１の戻り動作を最適化するための操舵速度の目標値である。

【0087】

図７中、破線で示すように、電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊は、操舵角θｓがゼロ値から大きくなるほど、絶対値が大きくなった後、途中から変化割合が小さくなってあまり変化しなくなるように設定されている。また、電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊は、操舵角θｓの全範囲で角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊に対して、絶対値が大きくなるように設定されている。

【0088】

こうして得られた電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊は、配分比Ｄｉを乗算して乗算器１１４を通じて得られる最終的な電流軸力用目標操舵速度ωｉｍ＊として加算器１１７に出力される。また、乗算器１１４で乗算される配分比Ｄｉは、記憶部１１６に記憶された「１」から差し引いて減算器１１５を通じて得られる配分比Ｄｒとして乗算器１１３に出力される。

【0089】

こうして得られた配分比Ｄｒは、角度軸力用目標操舵速度演算部１１１で得られた角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊に乗算して乗算器１１３を通じて得られる最終的な角度軸力用目標操舵速度ωｒｍ＊として加算器１１７に出力され、最終的な電流軸力用目標操舵速度ωｉｍ＊を加算して加算器１１７を通じて得られる目標操舵速度ωｓ＊として得られる。目標操舵速度ωｓ＊は、角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊及び電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊をそれぞれの配分比率で配分して得られるものである。つまり、配分比Ｄｉは、電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊の配分比率を示す。また、配分比Ｄｒは、角度軸力用目標操舵速度ωｒ＊の配分比率を示す。なお、記憶部１１６は、図示しないメモリの所定の記憶領域のことであり、記憶部１０７であってもよい。

【0090】

こうして得られた目標操舵速度ωｓ＊は、操舵速度ωｓを差し引いて減算器１１８を通じて得られる操舵速度偏差Δωｓとしてゲイン乗算部１１９に出力され、トルクゲインＫｅを乗算してゲイン乗算部１１９を通じて得られる最終的な戻り補償量Ｉ２＊として加算器７３に出力される。つまり、戻り補償量Ｉ２＊は、操舵速度ωｓを目標操舵速度ωｓ＊に追従させるべく操舵速度ωｓのフィードバック制御を通じて操舵速度ωｓの目標値として演算される。なお、ゲイン乗算部１１９は、操舵トルクＴｈに基づいて、トルクゲインＫｅを変更する。

【0091】

本実施形態によれば、戻り補償量演算部８１は、配分比Ｄｉがゼロ値から「１」の範囲で大きくなるほど、目標操舵速度ωｓ＊に対する電流軸力用目標操舵速度ωｉ＊の反映状態が大きくなるように変更する。この場合、戻り補償量Ｉ２＊は、操舵反力指令値Ｔｓ＊に対する電流軸力Ｆｉの反映状態を考慮して、電流軸力Ｆｉの反映状態が大きいほど、大きい補償量となる。つまり、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

【0092】

上記各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。
・上記各実施形態において、補償量演算部７２は、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊の少なくともいずれかを演算する機能を有していればよい。例えば、補償量演算部７２では、慣性補償量演算部８４及びゲイン乗算部９４を削除し、慣性補償量Ｉ５＊を演算する機能を削除してもよい。

【0093】

・上記各実施形態において、補償量演算部７２は、各補償量Ｉ２＊～Ｉ５＊の少なくともいずれかを配分比Ｄｉに応じて変更する機能を有していればよい。例えば、補償量演算部７２では、ゲイン乗算部９４を削除し、慣性補償量Ｉ５＊を配分比Ｄｉに応じて変更する機能を削除してもよい。

【0094】

・上記各実施形態において、戻り補償量演算部８１は、戻り補償量Ｉ２＊を演算する際、操舵角θｓ及び操舵速度ωｓを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖや操舵トルクＴｈを用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。

【0095】

・上記各実施形態において、ヒステリシス補償量演算部８２は、ヒステリシス補償量Ｉ３＊を演算する際、操舵角θｓを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、操舵トルクＴｈ等の他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。また、ヒステリシス補償量演算部８２は、操舵速度ωｓに対するヒステリシス特性を考慮するのであれば、ヒステリシス補償量Ｉ３＊を演算する際、操舵角θｓの代わりに操舵速度ωｓを用いればよい。

【0096】

・上記各実施形態において、ダンピング補償量演算部８３は、ダンピング補償量Ｉ４＊を演算する際、操舵速度ωｓを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、操舵トルクＴｈ等の他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。

【0097】

・上記各実施形態において、慣性補償量演算部８４は、慣性補償量Ｉ５＊を演算する際、操舵加速度αｓを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、操舵トルクＴｈ等の他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。

【0098】

・上記第１実施形態において、各ゲイン乗算部９１～９４では、配分比Ｄｉに対する各ゲインＫａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄの変化特性を適宜変更してもよい。例えば、ゲイン乗算部９１は、配分比Ｄｉがゼロ値から「１」の範囲で大きくなるほど、戻り補償用ゲインＫａが大きくなるなかでその変化割合が徐々に大きくなる変化特性を実現してもよいし、戻り補償用ゲインＫａが小さくなる変化特性を実現してもよい。また、ゲイン乗算部９２は、配分比Ｄｉがゼロ値から「１」の範囲で大きくなるほど、ヒステリシス補償用ゲインＫｂが比例して小さくなる変化特性を実現してもよいし、ヒステリシス補償用ゲインＫｂが大きくなる変化特性を実現してもよい。これは、ゲイン乗算部９３、９４についても同様である。本変形例の各ゲイン乗算部９２～９４の構成は、上記第２実施形態についても同様に適用することができる。

【0099】

・上記第１実施形態において、各ゲイン乗算部９１～９４は、各補償量演算部８１～８４の機能として付加してもよい。本変形例の各ゲイン乗算部９２～９４の構成は、上記第２実施形態についても同様に適用することができる。

【0100】

・上記第１実施形態において、各ゲイン乗算部９１～９４は、各ゲインＫａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄを演算する際、配分比Ｄｉを少なくとも用いていればよく、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。なお、各ゲイン乗算部９１～９４は、配分比Ｄｉの代わりに、配分比Ｄｒを用いるようにしてもよい。これは、配分比Ｄｒを用いることが配分比Ｄｉを用いることと同等の概念であるからである。この場合、各ゲイン乗算部９１～９４は、配分比Ｄｒに対する各ゲインＫａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄの変化特性について、配分比Ｄｉを用いる場合の大小を逆転させた変化特性を実現すればよい。本変形例の各ゲイン乗算部９２～９４の構成は、上記第２実施形態についても同様に適用することができる。

【0101】

・上記第２実施形態において、戻り補償量演算部８１は、目標操舵速度ωｓ＊を演算する際、配分比Ｄｉや配分比Ｄｒを少なくとも用いていればよく、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。

【0102】

・上記第２実施形態において、戻り補償量演算部８１は、配分比Ｄｉの代わりに配分比Ｄｒが入力される構成としてもよい。この場合、配分比Ｄｒは、乗算器１１３に入力されるとともに、記憶部１１６に記憶された「１」から差し引いて減算器１１５を通じて得られる配分比Ｄｉとして乗算器１１４に出力される。その他、戻り補償量演算部８１は、配分比Ｄｉ及び配分比Ｄｒのいずれも入力される構成としてもよい。この場合、配分比Ｄｉは乗算器１１４に入力され、配分比Ｄｒは乗算器１１３に入力される。

【0103】

・上記第２実施形態において、ゲイン乗算部１１９は、操舵トルクＴｈに応じて可変しない固定値を乗算するものでもよい。
・上記各実施形態において、角度軸力演算部１０１は、角度軸力Ｆｒを演算する際、目標ピニオン角θｐ＊を少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。なお、角度軸力演算部１０１は、目標ピニオン角θｐ＊の代わりに、ピニオン角θｐを用いるようにしてもよい。これは、ピニオン角θｐを用いることが目標ピニオン角θｐ＊を用いることと同等の概念であるからである。

【0104】

・上記各実施形態において、電流軸力演算部１０２は、電流軸力Ｆｉを演算する際、転舵側実電流値Ｉｂを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖ等の他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。なお、電流軸力演算部１０２は、転舵側実電流値Ｉｂの代わりに、転舵側実電流値Ｉｂを回転角θｂに基づき変換して得られるｄｑ座標上の電流値との偏差を無くすようにするために得られる電流指令値を用いるようにしてもよい。これは、上記電流指令値を用いることが転舵側実電流値Ｉｂを用いることと同等の概念であるからである。

【0105】

・上記各実施形態において、配分比演算部１０３は、配分比Ｄｉを演算する際、ピニオン角θｐを少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、ピニオン角θｐを微分して得られる転舵速度等の他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。なお、配分比演算部１０３は、ピニオン角θｐの代わりに、目標ピニオン角θｐ＊を用いるようにしてもよい。これは、目標ピニオン角θｐ＊を用いることがピニオン角θｐを用いることと同等の概念であるからである。

【0106】

・上記各実施形態において、基本制御量演算部７１では、基本制御量Ｉ１＊を演算する際、ステアリングホイール１１の動作に関わる状態変数を少なくとも用いていればよく、車速値Ｖを用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。ステアリングホイール１１の動作に関わる状態変数としては、上記各実施形態で例示した操舵トルクＴｈの代わりに、操舵角θｓを用いたり他の要素を用いたりしてもよい。

【0107】

・上記各実施形態では、舵角比を固定としてもよい。この場合、舵角比可変演算部６２を削除することができる。
・上記各実施形態では、転舵側制御部５０ｂは、操舵側制御部５０ａの機能として付加してもよい。

【0108】

・上記各実施形態において、転舵モータ４１は、例えば、転舵シャフト１４の同軸上に転舵モータ４１を配置するものや、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介して転舵シャフト１４に連結するものを採用してもよい。

【0109】

・上記各実施形態において、操舵制御装置５０を構成するＣＰＵは、コンピュータプログラムを実行する１つ以上のプロセッサ、あるいは各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路等の１つ以上の専用ハードウェア回路、あるいは上記プロセッサ及び上記専用ハードウェア回路の組み合わせを含む回路として実現してもよい。また、メモリには、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体によって構成してもよい。

【0110】

・上記各実施形態は、操舵装置１０を、反力アクチュエータＳＡと転舵アクチュエータＴＡとの間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、図１に二点鎖線で示すように、クラッチ２１により反力アクチュエータＳＡと転舵アクチュエータＴＡとの間が機械的に分離可能な構造としてもよい。また、操舵装置１０は、ステアリングホイール１１の操舵を補助するための力であるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置としてもよい。この場合、ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２を介してピニオンシャフト１３が機械的に接続される。

【符号の説明】

【0111】

１０…操舵装置
１１…ステアリングホイール
１４…転舵シャフト
１６…転舵輪
３１…反力モータ
４１…転舵モータ
５０ａ…操舵側制御部（制御部）
５２…反力制御量演算部
５５…軸力演算部
５６…目標操舵反力演算部
７１…基本制御量演算部
７２…補償量演算部
８１…戻り補償量演算部
８２…ヒステリシス補償量演算部
８３…ダンピング補償量演算部
８４…慣性補償量演算部
９１…ゲイン乗算部
９２…ゲイン乗算部
９３…ゲイン乗算部
９４…ゲイン乗算部
１０１…角度軸力演算部
１０２…電流軸力演算部
１０３…配分比演算部
１１１…角度軸力用目標操舵速度演算部
１１２…電流軸力用目標操舵速度演算部
ＳＡ…反力アクチュエータ
ＴＡ…転舵アクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】