JPWO2011013217A1 - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

タイヤ角変動用モータ４６は、ステアリングホイール角センサ１４が検出したステアリングホイール１２の回転角度に対応したタイヤ角により、自車両の操舵を行なう。タイヤ角制御部４０のギア比算出部４２が、押し込み量センサ１８が検出したステアリングホイール１２の押し込み量に対応して、タイヤ角変動用モータ４６がステアリングホール１２の回転角度に対応した操舵量を変更する。このため、操舵についての運転操作の利便性を高めることができる。押し込み方向反力用モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の車速に対応して、ドライバーのステアリングホイール１２の押し込み量に対して発生する反力を変更する。このため、車両の様々な走行状態に応じて、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

Description

本発明は操舵制御装置に関し、特に、ドライバーのそれぞれ異なる方向への操作を組み合わせることによって、自車両の操舵を制御する操舵制御装置に関するものである。

車両の操舵は、一般的にはステアリングホイールをドライバーが所定の回転角で回転させることによって行なわれる。ステアリングホイールの回転角に対する操舵量は一般的には常に一定である。しかし、車両が低速走行中には、少ない回転角のステアリングホイールの操作によって、車両を大きく旋回させたい場合がある。また、車両が高速走行中には、ステアリングホイールの回転角に対する操舵量を少なくして、車両を安定して走行させたい場合がある。したがって、ステアリングホイールの回転角に対する操舵量が常に一定では、実際の運転操作における利便性が低い。

そこで、例えば、特許文献１には、ステアリングホイールを回転可能なだけではなく、左右に揺動可能にした操舵装置が開示されている。特許文献１の操舵装置は、ステアリングホイールの回転角に対する操舵量を、ステアリングホイールの揺動の大きさにより変更する。特許文献１の操舵装置では、車両の加速度によって、ドライバーが意図せずにステアリングホイールを揺動させてしまう恐れのあるときは、ステアリングホイールの回転角に対する操舵量を一定に維持する。

特開２００８−２３０４２７号公報

上記の技術では、車両の加速度によってドライバーが意図せずにステアリングホイールの回転角に対する操舵量を変更することは防止できる。しかし、上記の技術では、車両の加速度が大きいときは、ステアリングホイールの回転角に対する操舵量をステアリングホイールの揺動の大きさにより変更することは不可能となる。そのため、車両の様々な走行状態においても、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぎ、且つ操舵についての運転操作の利便性を高めることが可能な技術が望まれている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、車両の様々な走行状態においても、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぎ、且つ操舵についての運転操作の利便性を高めることが可能な操舵制御装置を提供することにある。

本発明は、自車両のドライバーの第１方向への第１操作量に対応した操舵量により、自車両の操舵を行なう操舵ユニットと、自車両のドライバーの第２方向への第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうための第１操作量に対応した操舵量を変更する操舵量変更ユニットと、第２操作量に対して第２方向とは反対方向への反力を発生する反力発生ユニットと、自車両の走行状態を検出する走行状態検出ユニットとを備え、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応して、発生する反力を変更する操舵制御装置である。

この構成によれば、操舵ユニットが、自車両のドライバーの第１方向への第１操作量に対応した操舵量により、自車両の操舵を行なう。また、第２操作量検出ユニットが、操舵量変更ユニットが、自車両のドライバーの第２方向への第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうための第１操作量に対応した操舵量を変更する。このため、ドライバーの第１操作量に対応した操舵量をドライバーの第２操作量によって変更することにより、操舵についての運転操作の利便性を高めることができる。また、この構成では、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応して、ドライバーの第２操作量に対して発生する反力を変更する。このため、車両の様々な走行状態に応じて、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

この場合、第２方向への第２操作量は、自車両の前後方向への成分を含むことが好適である。

この構成によれば、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応して、ドライバーの自車両の前後方向への成分を含む第２方向への第２操作量に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の走行方向への加速度に影響を受け易い自車両の前後方向への成分を含んだ操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

また、第２方向は第１方向に対して垂直方向であることが好適である。

この構成によれば、第１方向と第２方向とが互いに垂直方向であるため、ドライバーが第１操作量及び第２操作量それぞれを装置に与えることが容易となる。

また、第１方向への第１操作量及び第２方向への第２操作量のいずれか一方は、所定の回転軸周りの回転方向への回転角度であり、第１方向への第１操作量及び第２方向への第２操作量のもう一方は、所定の支点周りで回転軸が揺動する角度であることが好適である。

この構成によれば、第１方向への第１操作量及び第２方向への第２操作量のいずれか一方は、所定の回転軸周りの回転方向への回転角度であり、第１方向への第１操作量及び第２方向への第２操作量のもう一方は、所定の支点周りで回転軸が揺動する角度である。そのため、第１操作量及び第２操作量のいずれか一方を、自車両のハンドルの回転方向への回転角度とすることができる。また、第１操作量及び第２操作量のもう一方を、自車両のハンドルの回転軸が支点周りに揺動する角度とすることができる。そのため、ドライバーが一般に操作をし易いハンドル等を回転軸周りに回転させる操作またはハンドル等の回転軸を所定の支点周りで揺動させる操作により、操舵を制御することができる。そのため、操舵についての運転操作の利便性をさらに高めることができる。

また、第１方向への第１操作量は、自車両のハンドルの回転方向への回転角度であり、第２方向への第２操作量は、ハンドルの回転軸と平行方向への押し込まれる距離及び引き寄せられる距離のいずれかであることが好適である。

この構成によれば、第１方向への第１操作量は、自車両のハンドルの回転方向への回転角度であり、操舵ユニットは、ハンドルの回転角度に対応した操舵量によって操舵を行なう。また、第２方向への第２操作量は、ハンドルの回転軸と平行方向への押し込まれる距離及び引き寄せられる距離のいずれかである。このため、操舵量変更ユニットは、ドライバーが一般に操作をし易いハンドルを回転軸の方向へ押し込む操作あるいは引き寄せる操作に対応して、ハンドルの回転角に対応した操舵量を変更することができる。そのため、操舵についての運転操作の利便性をさらに高めることができる。また、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応して、ドライバーのハンドルを回転軸の方向に押し込む操作に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の走行方向への加速度に影響を受け易いハンドルの回転軸方向への操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

また、走行状態検出ユニットは、自車両の走行状態として、自車両の速度を検出することが好適である。

この構成によれば、走行状態検出ユニットは、自車両の走行状態として、自車両の速度を検出する。このため、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の速度に対応して、ドライバーの第２操作量に対して発生する反力を変更する。自車両の速度によって、ドライバーの操舵に関する操作において要求される安定性及び応答性は異なる。しかし、この構成では、自車両の速度に応じてドライバーの操舵に関する操作の安定性及び応答性を反力により調整することができる。

この場合、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の速度が大きいほど発生する反力を大きくすることが好適である。

この構成によれば、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の速度が大きいほど発生する反力を大きくする。自車両の速度が大きいほど、ドライバーの操舵に関する操作においては、安定性が要求される。しかし、この構成では、自車両の速度が大きいほど大きな反力により、ドライバーの操舵に関する操作の安定性を高めることができる。

また、走行状態検出ユニットは、自車両の走行状態として、自車両の減速度を検出することが好適である。

この構成によれば、走行状態検出ユニットは、自車両の走行状態として、自車両の減速度を検出する。このため、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の減速度に対応して、ドライバーの第２操作量に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の減速度に影響を受け易いドライバーの操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

この場合、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の減速度が大きいほど発生する反力を大きくすることが好適である。

この構成によれば、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の減速度が大きいほど発生する反力を大きくする。自車両の減速度が大きいほど、ドライバーの操作は影響を受け易くなる。しかし、この構成では、自車両の減速度が大きいほど大きな反力により、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぐことができる。

この場合、自車両のドライバーの体重を測定するドライバー重量検出ユニットを更に備え、反力発生ユニットは、ドライバー重量検出ユニットが検出した自車両のドライバーの体重が重いほど発生する反力を大きくすることが好適である。

この構成によれば、反力発生ユニットは、ドライバー重量検出ユニットが検出した自車両のドライバーの体重が重いほど発生する反力を大きくする。ドライバーの体重が重いほど、同じ減速度であってもドライバーの操作は影響を受け易くなる。しかし、この構成では、ドライバーの体重が重いほど大きな反力により、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぐことができる。

また、反力発生ユニットは、反力として、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応したばね係数と、第２操作量との積であるばね反力を発生することが好適である。

この構成によれば、反力発生ユニットは、反力として第２操作量に比例したばね反力を発生する。このため、ドライバーによる操作の安定性を向上させることができる。当該ばね反力は自車両の走行状態に対応したばね係数によって決定されたものである。このため、反力発生ユニットは、自車両の走行状態により合致した反力を発生することができる。

また、反力発生ユニットは、反力として、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応した粘性係数と、第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力を発生することが好適である。

この構成によれば、反力発生ユニットは、反力として第２操作量の単位時間当たりの変化量に比例した粘性反力を発生する。このため、ドライバーによる操作の安定性を向上させることができる。当該粘性反力は自車両の走行状態に対応した粘性係数によって決定されたものである。このため、反力発生ユニットは、自車両の走行状態により合致した反力を発生することができる。

また、走行状態検出ユニットは、自車両の走行状態として、自車両の横方向への加速度を検出することが好適である。

この構成によれば、走行状態検出ユニットは、自車両の走行状態として、自車両の横方向への加速度を検出する。このため、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の横方向への加速度に対応して、ドライバーの第２操作量に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の横方向への加速度に影響を受け易いドライバーの操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

この場合、反力発生ユニットは、反力として、走行状態検出ユニットが検出した自車両の横方向への加速度に対応した粘性係数と、第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力を発生し、走行状態検出ユニットが検出した自車両の横方向への加速度が大きいほど発生する粘性反力を大きくすることが好適である。

この構成によれば、反力発生ユニットは、反力として、走行状態検出ユニットが検出した自車両の横方向への加速度に対応した粘性係数と、第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力を発生する。反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の横方向への加速度が大きいほど発生する粘性反力を大きくする。自車両の横方向への加速度が大きいほど、ドライバーは意図しない操作を行いがちになる。しかし、この構成では、自車両の横方向への加速度が大きいほど、粘性反力を大きくすることにより、ドライバーの意図しない操作による操舵を粘性反力により防ぐことができる。

また、自車両のドライバーが第２方向への第２操作量を与える操作部材と、自車両のドライバーが操作部材を把持する把持状態を検出する把持状態検出ユニットとをさらに備え、反力発生ユニットは、把持状態検出手段が検出した把持状態に対応して、発生する反力を変更することが好適である。

この構成によれば、自車両のドライバーが第２方向への第２操作量を与える操作部材と、自車両のドライバーが操作部材を把持する把持状態を検出する把持状態検出ユニットとをさらに備え、反力発生ユニットは、把持状態検出手段が検出した把持状態に対応して、発生する反力を変更する。ドライバーが操作部材を把持する把持状態によって、ドライバーが意図しない操作を行なってしまう可能性は異なる。しかし、この構成では、把持状態に対応した反力により、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぐことができる。

この場合、把持状態検出ユニットは、把持状態として、自車両のドライバーが操作部材を片手及び両手のいずれで把持しているかを検出し、反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応したばね係数と第２操作量との積であるばね反力と、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応した粘性係数と第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力とを発生し、把持状態検出ユニットが自車両のドライバーが操作部材を片手で把持していることを検出したときは、把持状態検出ユニットが自車両のドライバーが操作部材を両手で把持していることを検出したときに比べて、ばね反力を小さくし粘性反力を大きくすることが好適である。

この構成では、把持状態検出ユニットは、把持状態として、自車両のドライバーが操作部材を片手及び両手のいずれで把持しているかを検出する。反力発生ユニットは、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応したばね係数と第２操作量との積であるばね反力と、走行状態検出ユニットが検出した自車両の走行状態に対応した粘性係数と第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力とを発生する。反力発生ユニットは、把持状態検出ユニットが自車両のドライバーが操作部材を片手で把持していることを検出したときは、把持状態検出ユニットが自車両のドライバーが操作部材を両手で把持していることを検出したときに比べて、ばね反力を小さくし粘性反力を大きくする。ドライバーが操作部材を片手で把持するときは、ドライバーが操作部材を両手で把持するときに比べて、ばね反力によってドライバーが意図しない操作を行なってしまう可能性が高くなる。しかし、この構成によれば、ドライバーが操作部材を片手で把持しているときは、ドライバーが操作部材を両手で把持しているときより、ばね反力を小さくし粘性反力を大きくすることにより、操作部材が動くことを防ぎ、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぐことができる。

本発明の操舵制御装置によれば、車両の様々な走行状態においても、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぎ、且つ操舵についての運転操作の利便性を高めることが可能な操舵制御装置を提供することにある。

実施形態に係る操舵制御装置の構成を示すブロック図である。 ハンドルの押し込み方向への反力値を決定する動作を示すフローチャートである。 車速と、ハンドルの押し込み方向への粘性反力の粘性係数との関係を示すグラフ図である。 車速と、ハンドルの押し込み方向へのばね反力のばね係数との関係を示すグラフ図である。 タイヤ角を決定する動作を示すフローチャートである。 ハンドルの押し込み量と、ハンドルの回転角に対するタイヤ角のギヤ比との関係を示すグラフ図である。 減速Ｇ及びドライバーの体重に応じてハンドルの押し込み方向への通常反力に追加反力を追加する動作を示すフローチャートである。 減速Ｇとドライバーの体重と追加反力との関係を示すグラフ図である。 旋回Ｇに応じてハンドルの押し込み方向への粘性反力を増加させる動作を示すフローチャートである。 旋回Ｇと粘性ＵＰ係数との関係を示すグラフ図である。 ドライバーの片手による運転操作時にハンドルの押し込み方向への粘性反力を増加させる動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両制御装置を説明する。図１に示すように、本実施形態の操舵制御装置１０は、ステアリングホイール１２と前輪タイヤ５０とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式を採用している。図１に示すように、ステアリングホイール１２は、その回転軸周りに回転させる操作が可能とされている。また、ステアリングホイール１２は、その回転軸に平行に押し込む操作及び引き寄せる操作が可能とされている。

ステアリングホイール１２の回転軸には、ステアリングホイールの回転軸周りの回転角度を検出するステアリングホイール角センサ１４が取り付けられている。ステアリングホイール１２の回転軸には、ドライバーのステアリングホイールを回転させる操作に対する反力を発生する回転方向反力用モータ１６が取り付けられている。

ステアリングホイール１２の回転軸には、ステアリングホイールの回転軸に平行な方向への押し込み量及び引き寄せ量を検出する押し込み量センサ１８が取り付けられている。ステアリングホイール１２の回転軸には、ドライバーのステアリングホイールを押し込む操作及び引き寄せる操作に対する反力を発生する押し込み方向反力用モータ２０が取り付けられている。

操舵制御装置１０は、車速センサ２２、旋回Ｇセンサ２４、ドライバー重量検出センサ２６及び片手検出センサ２８を備えている。車速センサ２２は、自車両の車軸の回転速度から自車両の速度、加速度及び減速度を検出する。旋回Ｇセンサ２４は、自車両の旋回時や車線変更時における横方向への加速度を検出する。

ドライバー重量検出センサ２６は、操縦席の底部に備えられた圧力センサである。ドライバー重量検出センサは、ドライバーの体重を検出する。片手運転検出センサ２８は、ステアリングホイール１２のドライバーが把持する部分に備えられた圧力センサである。片手運転検出センサ２８は、ドライバーの把持による圧力を検出することによって、ドライバーがステアリングホイールを片手及び両手のいずれで把持しているのかを検出する。

操舵制御装置１０は、その動作を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０は、回転方向反力算出部３２、押し込み方向反力算出部３４及びタイヤ角制御部４０を有している。回転方向反力算出部３２は、ステアリングホイール角センサ１４が検出したステアリングホイール１２の回転角度に比例したステアリングホイール１２の回転軸周りの反力値を算出する。回転方向反力算出部３２は、当該反力を回転方向反力用モータ１６が発生するように、指令信号を回転方向反力用モータ１６に送る。

押し込み方向反力算出部３４は、押し込み量センサ１８、車速センサ２２、旋回Ｇセンサ２４、ドライバー重量検出センサ２６及び片手検出センサ２８それぞれの検出値に対応したステアリングホイール１２の回転軸に平行な方向への反力値を算出する。押し込み方向反力算出部３４は、ステアリングホイール１２の押し込み量及び引き寄せ量に比例したばね反力を算出するばね反力算出部３６を含む。また、押し込み方向反力算出部３４は、ステアリングホイール１２の単位時間当たりの押し込み量及び引き寄せ量の変化量に比例した粘性反力を算出する粘性反力算出部３８を有する。押し込み方向反力算出部３４は、当該反力を押し込み方向反力用モータ２０が発生するように、指令信号を押し込み方向反力用モータ２０に送る。

タイヤ角制御部４０は、ステアリングホイール角センサ１４及び押し込み量センサ１８それぞれの検出値に対応したタイヤ角を算出する。タイヤ角制御部４０は、ステアリングホイール１２の回転軸周りの回転角度に対して前輪タイヤ５０のタイヤ角が変更される比であるギア比を算出するギア比算出部４２を有する。タイヤ角制御部４０は、ステアリングホイール角センサ１４の検出値と、ギア比算出部４２が算出したギア比とから前輪タイヤ５０のタイヤ角を算出するタイヤ角算出部４４を有する。タイヤ角制御部４０は、前輪タイヤ５０が、タイヤ角算出部４４により算出されたタイヤ角になるように、指令信号を前輪タイヤ５０を駆動するためのタイヤ角変動用モータ４６に送る。タイヤ角制御部４０は、前輪タイヤ５０に取り付けられたタイヤ角センサ４８から、前輪タイヤ５０のタイヤ角の検出値を受信する。

以下、本実施形態の操舵制御装置１０の動作について説明する。本実施形態の操舵制御装置１０においては、通常の車速に対応した操舵制御に加えて、急減即時の操舵制御、急旋回時の操舵制御及びドライバーの片手による運転操作時の操舵制御が行われる。以下、各場合の操舵制御について、順次説明する。

（車速に対応した操舵制御）
図２に示すように、ＥＣＵ３０の押し込み方向反力算出部３４は、車速センサ２２により、自車両の車速を取得する（Ｓ１０１）。押し込み方向反力算出部３４のばね反力算出部３６は、図４に示すように設定された車速とばね係数との関係に基づいて、ばね係数を決定する（Ｓ１０２）。押し込み方向反力算出部３４は、押し込み量センサ１８により、ステアリングホイール１２の回転軸に平行な方向への押し込み量を取得する（Ｓ１０３）。

押し込み量が所定の閾値未満であるときは（Ｓ１０４）、ばね反力算出部３６は、（押し込み量×ばね係数）を算出する（Ｓ１０５）。ばね反力算出部３６は、当該算出値をばね反力として決定する（Ｓ１０７）。押し込み量が所定の閾値以上であるときは（Ｓ１０４）、ばね反力算出部３６は、押し込み方向反力用モータ２０から、押し込み方向反力用モータ２０が発生可能な最大反力を取得する（Ｓ１０６）。ばね反力算出部３６は、当該最大反力をばね反力として決定する（Ｓ１０７）。

押し込み方向反力算出部３４の粘性反力算出部３８は、図３に示すように設定された車速と粘性係数との関係に基づいて、粘性係数を決定する（Ｓ１０８）。粘性反力算出部３８は、Ｓ１０３で取得した押し込み量の単位時間当たりの変化量である押し込み速度を微分演算する（Ｓ１０９）。粘性反力算出部３８は、（押し込み速度×粘性係数）を算出する（Ｓ１１０）。粘性反力算出部３８は、当該算出値を粘性反力として決定する（Ｓ１１１）。以上のようにして、ばね反力算出部３６は、ステアリングホイール１２の回転軸に平行な方向への押し込み操作に対する反力値を決定する（Ｓ１１２）。

図５に示すように、タイヤ角制御部４０は、押し込み量センサ１８により、ステアリングホイール１２の回転軸に平行な方向への押し込み量を取得する（Ｓ２０１）。タイヤ角制御部４０のギア比算出部４２は、図６に示すように設定された押し込み量とギア比との関係に基づいて、ギア比を決定する（Ｓ２０２）。タイヤ角制御部４０は、ステアリングホイール角センサ１４により、ステアリングホイール１２の回転軸周りの回転角度であるステアリングホイール角を取得する（Ｓ２０３）。タイヤ角制御部４０のタイヤ角算出部４４は、（ギア比×ステアリングホイール角）を算出する（Ｓ２０４）。タイヤ角算出部４４は、当該算出値をタイヤ角として決定する（Ｓ２０５）。タイヤ角変動用モータ４６は、タイヤ角算出部４４が算出したタイヤ角に前輪タイヤ５０がなるように前輪タイヤ５０を駆動する。

上記の車速に対応した操舵制御では、ステアリングホイール角センサ１４が、ドライバーのステアリングホイール１２の回転軸周りの回転角度を検出し、タイヤ角変動用モータ４６は、ステアリングホイール角センサ１４が検出したステアリングホイール１２の回転角度に対応したタイヤ角により、自車両の操舵を行なう。また、押し込み量センサ１８が、ドライバーのステアリングホイール１２の回転軸と平行方向への押し込み量を検出し、タイヤ角制御部４０のギア比算出部４２が、押し込み量センサ１８が検出したステアリングホイール１２の押し込み量に対応して、タイヤ角変動用モータ４６が自車両の操舵を行なうためのステアリングホール１２の回転角度に対応した操舵量を変更する。このため、ドライバーのステアリングホイール１２の回転角度に対応した操舵量を、ドライバーのステアリングホイール１２の押し込み量によって変更することにより、操舵についての運転操作の利便性を高めることができる。また、押し込み方向反力用モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の車速に対応して、ドライバーのステアリングホイール１２の押し込み量に対して発生する反力を変更する。このため、車両の様々な走行状態に応じて、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

また、押し込み量センサ１８は、自車両の前後方向への加速度に影響を受け易い、自車両の前後方向への成分を含んだステアリングホイール１２の押し込み量を検出する。また、押し込み方向反力用モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の車速に対応して、ドライバーの押し込み量に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の走行方向への加速度に影響を受け易い自車両の前後方向への成分を含んだ操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。また、ドライバーのステアリングホイール１２を回転させる操作の方向及びステアリングホイール１２を押し込む操作の方向とは互いに垂直方向であるため、ドライバーが異なる操作それぞれを装置に与えることが容易となる

特に、ギア比算出部４２は、ドライバーが一般に操作をし易いステアリングホイール１２を回転軸の方向へ押し込む操作あるいは引き寄せる操作に対応して、ステアリングホイール１２の回転角に対応した操舵量を変更することができる。そのため、操舵についての運転操作の利便性をさらに高めることができる。また、押し込み方向反力用モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の車速に対応して、ドライバーのステアリングホイール１２を回転軸の方向に押し込む操作に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の走行方向への加速度に影響を受け易いステアリングホイール１２の回転軸方向への操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

さらに、押し込み方向反力モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の速度に対応して、ドライバーの押し込み量に対して発生する反力を変更する。自車両の速度によって、ドライバーの操舵に関する操作において要求される安定性及び応答性は異なる。しかし、本実施形態では、自車両の速度に応じてドライバーの操舵に関する操作の安定性及び応答性を反力により調整することができる。

特に、押し込み方向反力モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の速度が大きいほど発生する反力を大きくする。自車両の速度が大きいほど、ドライバーの操舵に関する操作においては、安定性が要求される。しかし、この構成では、自車両の速度が大きいほど大きな反力により、ドライバーの操舵に関する操作の安定性を高めることができる。

また、押し込み方向反力モータ２０は、反力としてステアリングホイール１２の押し込み量に比例したばね反力を発生する。このため、ドライバーによる操作の安定性を向上させることができる。当該ばね反力は自車両の車速に対応したばね係数によって決定されたものである。このため、押し込み方向反力モータ２０は、自車両の走行状態により合致した反力を発生することができる。

また、押し込み方向反力モータ２０は、反力としてステアリングホイール１２の押し込み量の単位時間当たりの変化量に比例した粘性反力を発生する。このため、ドライバーによる操作の安定性を向上させることができる。当該粘性反力は自車両の車速に対応した粘性係数によって決定されたものである。このため、反力発生ユニットは、自車両の走行状態により合致した反力を発生することができる。

本実施形態のステアバイワイヤ式の操舵制御装置１０は、ドライバーのステアリングホイール１２を押し込む操作により、低速でギア比を小さくして、ステアリングホイール１２を回転させる操作量を減らして、操舵の応答性を向上させる。また、操舵制御装置１０は、ドライバーのステアリングホイール１２を引き寄せる操作により、高速でギア比を大きくして、操舵の安定性を向上させる。本実施形態では、ステアリングホイール１２の回転方向以外の押し込む方向の操作によってギア比を変化させる。このため、操舵制御装置１０は、基本的にはドライバーの意思に基づいてギア比の変更を行なうことができる。

しかし、高速走行時には、ドライバーは体を支える目的でステアリングホイール１２を押し込むことが考えられる。また、高速走行時には、操舵の修正をする意図でドライバーがステアリングホイール１２を押し込む方向に力を入れてしまうことも考えられる。このような場合にギア比が変わってしまうことは好ましくはない。そこで、本実施形態では、操舵制御装置１０は、高速走行時は、ステアリングホイール１２の押し込み方向への反力を大きくし、不用意なギア比の変動が生じないようにする。特に操舵制御装置１０は、車速によって許容するギア比を変更するために、ばね反力に関しては、押し込み量が閾値以上のときは、ばね反力を最大反力として、ステアリングホイール１２を所定の量以上に押し込ませないようにさせる。

（急減速時の操舵制御）
図７に示すように、ＥＣＵ３０の押し込み方向反力算出部３４は、車速センサ２２により、例えば０．２Ｇ以上の減速Ｇを取得する（Ｓ３０１）。押し込み方向反力算出部３４は、ドライバー重量検出センサ２６により、ドライバーの体重を取得する（Ｓ３０２）。押し込み方向反力算出部３４は、図８に示すように設定された減速Ｇとドライバーの体重と追加反力との関係に基づいて、追加反力を決定する（Ｓ３０３）。押し込み方向反力算出部３４は、当該追加反力を車速に基づいて算出される通常反力に追加する（Ｓ３０４）。

上記の制御では、車速センサ２２、自車両の減速度を検出する。このため、押し込み方向反力用モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の減速度に対応して、ドライバーのステアリングホイール１２の押し込み量に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の減速度に影響を受け易いドライバーの操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

特に、急な減速時には、ドライバーはステアリングホイール１２を押し付けて体を支える場合がある。本実施形態では、押し込み方向反力用モータ２０は、車速センサ２２が検出した自車両の減速度が大きいほど発生する反力を大きくする。自車両の減速度が大きいほど、ドライバーの操作は影響を受け易くなる。しかし、この構成では、自車両の減速度が大きいほど追加反力による大きな反力となるため、ドライバーの意図しないステアリングホイール１２を押し込む操作による操舵を防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、押し込み方向反力用モータ２０は、ドライバー重量検出センサ２６が検出した自車両のドライバーの体重が重いほど発生する反力を大きくする。ドライバーの体重が重いほど、同じ減速度であってもドライバーの操作は影響を受け易くなる。しかし、本実施形態では、ドライバーの体重が重いほど大きな反力により、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぐことができる。

（急旋回時の操舵制御）
図９に示すように、ＥＣＵ３０の押し込み方向反力算出部３４は、旋回Ｇセンサ２４により、例えば０．２Ｇ以上の旋回Ｇを取得する（Ｓ４０１）。押し込み方向反力算出部３４の粘性反力算出部３８は、図１０に示すように設定された旋回Ｇと粘性ＵＰ係数との関係に基づいて、粘性ＵＰ係数を決定する（Ｓ４０２）。粘性反力算出部３８は、（粘性反力×粘性ＵＰ係数）を算出する（Ｓ４０３）。

上記の制御では、旋回Ｇセンサ２４は、自車両の走行状態として、自車両の横方向への加速度を検出する。このため、押し込み方向反力用モータ２０は、旋回Ｇセンサ２４が検出した自車両の横方向への加速度に対応して、ドライバーのステアリングホイール１２の押し込み量に対して発生する反力を変更する。このため、自車両の横方向への加速度に影響を受け易いドライバーの操作について、ドライバーの意図しない操作による操舵を反力により防ぐことができる。

すなわち、旋回時にはドライバーはステアリングホイール１２で体を支えるため、ステアリングホイール１２の回転軸に平行な方向に力がかかることも考えられる。そこで、押し込み方向反力用モータ２０は、反力として、旋回Ｇセンサ２４が検出した自車両の横方向への加速度に対応した粘性係数と、押し込み量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力を発生する。押し込み方向反力用モータ２０は、旋回Ｇセンサ２４が検出した自車両の横方向への加速度が大きいほど発生する粘性反力を大きくする。自車両の横方向への加速度が大きいほど、ドライバーはステアリングホイール１２により体を支えようとするため、意図しない操作を行いがちになる。しかし、本実施形態では、自車両の横方向への加速度が大きいほど、粘性反力を大きくすることにより、ドライバーの意図しない操作による操舵を粘性反力により防ぐことができる。

（ドライバーの片手による運転操作時の操舵制御）
図９に示すように、ＥＣＵ３０の押し込み方向反力算出部３４は、片手運転検出センサ２８により、ドライバーの片手によりステアリングホイール１２を把持する運転を検出する（Ｓ５０１）。押し込み方向反力算出部３４のばね反力算出部３６は、ドライバーが両手によりステアリングホイール１２を把持しているときより、ばね反力を低減する（Ｓ５０２）。押し込み方向反力算出部３４の粘性反力算出部３８は、ドライバーが両手によりステアリングホイール１２を把持しているときより、粘性反力を増加する（Ｓ５０３）。

上記制御によれば、押し込み方向反力用モータ２０は、片手運転検出センサ２８が検出したステアリングホイール１２の把持状態に対応して、発生する反力を変更する。ドライバーがステアリングホイール１２を把持する把持状態によって、ドライバーが意図しない操作を行なってしまう可能性は異なる。しかし、この構成では、把持状態に対応した反力により、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぐことができる。

特に本実施形態では、片手運転検出センサ２８は、ドライバーがステアリングホイール１２を片手及び両手のいずれで把持しているかを検出する。押し込み方向反力用モータ２０は、片手運転検出センサ２８が、ドライバーがステアリングホイール１２を片手で把持していることを検出したときは、片手運転検出センサ２８が、ドライバーがステアリングホイール１２を両手で把持していることを検出したときに比べて、ばね反力を小さくし粘性反力を大きくする。ドライバーがステアリングホイール１２を片手で把持するときは、ドライバーがステアリングホイール１２を両手で把持するときに比べて、ばね反力によってドライバーが意図しない操作を行なってしまう可能性が高くなる。つまりばね反力が強いと、両手による把持から片手による把持に変わった際に、ステアリングホイール１２を把持できる力が変わり、ばね反力によってステアリングホイール１２の押し込み量が動かされてしまうことがある。しかし、本実施形態では、ドライバーがステアリングホイール１２を片手で把持しているときは、ドライバーがステアリングホイール１２を両手で把持しているときより、ばね反力を小さくし粘性反力を大きくすることにより、ステアリングホイール１２が動くことを防ぎ、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぐことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ステアリングホイール１２を回転させる操作とステアリングホイール１２を回転軸に平行な方向に押し込む操作とにより、ドライバーが装置に対して操作量を与える態様を中心に説明した。

しかし、本発明においては、例えば、ステアリングホイール１２を回転軸周りに回転させる操作による操作量に対する前輪タイヤ５０のタイヤ角を、ステアリングホイール１２の回転軸を支点周りに自車両の前後あるいは左右に揺動させる操作による操作量によって変更する態様も可能である。あるいは、本発明においては、ステアリングホイール１２の回転軸を支点周りに自車両の左右に揺動させる操作による操作量に対する前輪タイヤ５０のタイヤ角を、ステアリングホイール１２を回転軸周りに回転させる操作による操作量によって変更する態様も可能である。

本発明の操舵制御装置は、車両の様々な走行状態においても、ドライバーの意図しない操作による操舵を防ぎ、且つ操舵についての運転操作の利便性を高めることが可能となる。

１０ 操舵制御装置
１２ ステアリングホイール
１４ ステアリングホイール角センサ
１６ 回転方向反力用モータ
１８ 押し込み量センサ
２０ 押し込み方向反力用モータ
２２ 車速センサ
２４ 旋回Ｇセンサ
２６ ドライバー重量検出センサ
２８ 片手運転検出センサ
３０ ＥＣＵ
３２ 回転方向反力算出部
３４ 押し込み方向反力算出部
３６ ばね反力算出部
３８ 粘性反力算出部
４０ タイヤ角制御部
４２ ギヤ比算出部
４４ タイヤ角算出部
４６ タイヤ角変動用モータ
４８ タイヤ角センサ
５０ 前輪タイヤ

Claims (16)

1. 自車両のドライバーの第１方向への第１操作量に対応した操舵量により、前記自車両の操舵を行なう操舵ユニットと、
   前記自車両のドライバーの第２方向への第２操作量に対応して、前記操舵ユニットが前記自車両の操舵を行なうための前記第１操作量に対応した前記操舵量を変更する操舵量変更ユニットと、
   前記第２操作量に対して前記第２方向とは反対方向への反力を発生する反力発生ユニットと、
   前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出ユニットと、
   を備え、
   前記反力発生ユニットは、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記走行状態に対応して、発生する前記反力を変更する、操舵制御装置。
2. 前記第２方向への前記第２操作量は、前記自車両の前後方向への成分を含む、請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記第２方向は前記第１方向に対して垂直方向である、請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
4. 前記第１方向への前記第１操作量及び前記第２方向への前記第２操作量のいずれか一方は、所定の回転軸周りの回転方向への回転角度であり、
   前記第１方向への前記第１操作量及び前記第２方向への前記第２操作量のもう一方は、所定の支点周りで前記回転軸が揺動する角度である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
5. 前記第１方向への前記第１操作量は、前記自車両のハンドルの回転方向への回転角度であり、
   前記第２方向への前記第２操作量は、前記ハンドルの回転軸と平行方向への押し込まれる距離及び引き寄せられる距離のいずれかである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
6. 前記走行状態検出ユニットは、前記自車両の前記走行状態として、前記自車両の速度を検出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
7. 前記反力発生ユニットは、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記速度が大きいほど発生する前記反力を大きくする、請求項６に記載の操舵制御装置。
8. 前記走行状態検出ユニットは、前記自車両の前記走行状態として、前記自車両の減速度を検出する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
9. 前記反力発生ユニットは、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記減速度が大きいほど発生する前記反力を大きくする、請求項８に記載の操舵制御装置。
10. 前記自車両のドライバーの体重を測定するドライバー重量検出ユニットを更に備え、
    前記反力発生ユニットは、前記ドライバー重量検出ユニットが検出した前記自車両のドライバーの体重が重いほど発生する前記反力を大きくする、請求項９に記載の操舵制御装置。
11. 前記反力発生ユニットは、前記反力として、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記走行状態に対応したばね係数と、前記第２操作量との積であるばね反力を発生する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
12. 前記反力発生ユニットは、前記反力として、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記走行状態に対応した粘性係数と、前記第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力を発生する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
13. 前記走行状態検出ユニットは、前記自車両の前記走行状態として、前記自車両の横方向への加速度を検出する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
14. 前記反力発生ユニットは、前記反力として、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記横方向への加速度に対応した粘性係数と、前記第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力を発生し、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記横方向への加速度が大きいほど発生する前記粘性反力を大きくする、請求項１３に記載の操舵制御装置。
15. 前記自車両のドライバーが前記第２方向への前記第２操作量を与える操作部材と、
    前記自車両のドライバーが前記操作部材を把持する把持状態を検出する把持状態検出ユニットと、
    をさらに備え、
    前記反力発生ユニットは、前記把持状態検出手段が検出した前記把持状態に対応して、発生する前記反力を変更する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
16. 前記把持状態検出ユニットは、前記把持状態として、前記自車両のドライバーが前記操作部材を片手及び両手のいずれで把持しているかを検出し、
    前記反力発生ユニットは、
    前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記走行状態に対応したばね係数と前記第２操作量との積であるばね反力と、前記走行状態検出ユニットが検出した前記自車両の前記走行状態に対応した粘性係数と前記第２操作量の単位時間当たりの変化量との積である粘性反力とを発生し、
    前記把持状態検出ユニットが前記自車両のドライバーが前記操作部材を片手で把持していることを検出したときは、前記把持状態検出ユニットが前記自車両のドライバーが前記操作部材を両手で把持していることを検出したときに比べて、前記ばね反力を小さくし前記粘性反力を大きくする、請求項１５に記載の操舵制御装置。

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