JP2019127214A - 転舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減できるようにした転舵制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ６２は、ＩＧ信号がオン状態となる場合、クラッチ１４を解放状態とし、ステアリングホイール１２の操作に応じた目標転舵角に、転舵輪３０の転舵角をフィードバック制御すべく、転舵側モータ５６のトルクを操作する。ＣＰＵ６２は、車速ＳＰＤが規定速度以下であることと、ステアリングホイール１２に対する入力トルクである操舵トルクＴｒｑｓの絶対値が規定値以下であることと、操舵速度の絶対値が所定速度以下であることとの論理積が真である場合、フィードバック制御による要請に対して、転舵側モータ５６に流れる電流を減少させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機のトルクを利用して車両の転舵輪を転舵させることが可能な転舵側アクチュエータを備えた転舵装置に適用される転舵制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、操舵角に応じて目標転舵角を算出し、転舵角の検出値を目標転舵角にフィードバック制御する制御装置が記載されている。

特開２００６−７６４１３号公報

ところで、たとえばステアリングホイールが切られた状態で車両が停止状態となる場合、転舵輪には、中立位置側に戻ろうとする力が働く。ここで、上記フィードバック制御がなされないなら、転舵輪は、上記戻ろうとする力と転舵輪と路面との摩擦力とが釣り合う位置まで変位した後静止する。しかし、上記フィードバック制御がなされる場合、転舵角を目標転舵角に維持すべく、電動機のトルクが生成される。このため、停車時にユーザがステアリングホイールの操作をしない場合、ユーザが必ずしも要求していない目標転舵角に転舵角の検出値がフィードバック制御されることに起因して、電動機に流れる電流が大きい状態が継続され、消費電力が大きくなるおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．転舵制御装置は、電動機のトルクを利用して車両の転舵輪を転舵させることが可能な転舵側アクチュエータを備えた転舵装置に適用され、ステアリングホイールの操作に応じて前記転舵輪の転舵角の目標値である目標転舵角を算出する目標転舵角算出処理と、前記転舵角の検出値を前記目標転舵角にフィードバック制御するために前記電動機のトルクを操作するトルク操作処理と、車速が規定速度以下であって且つ前記ステアリングホイールへの入力トルクの絶対値が規定値以下である場合、前記電動機に流れる電流を減少させる減少処理と、を実行する。

上記構成では、車速が規定速度以下であって且つステアリングホイールへの入力トルクの絶対値が規定値以下である場合、減少処理によって電動機に流れる電流を減少させる。ここで入力トルクの絶対値が規定値以下である場合、ユーザに操舵の意思がない蓋然性が高い。このため、ユーザによる操舵の意思がない蓋然性が高い場合に、転舵角を目標転舵角にフィードバック制御するために必要な電流に対して電動機を流れる電流を減少させることにより、ユーザの意思に反することを抑制しつつ電動機に流れる電流を減少させることができる。

２．上記１記載の転舵制御装置において、前記転舵装置は、前記ステアリングホイールおよび前記転舵輪間の動力の伝達状態と遮断状態とを切り替える切替装置を備え、前記減少処理を、前記切替装置によって前記遮断状態とされているときに実行する。

遮断状態においては、ステアリングホイールへの入力トルクの絶対値が小さい場合におけるステアリングホイールの操作に応じた目標転舵角が、電動機のトルクによらずに維持可能な転舵角から乖離しやすい。このため、上記構成では、減少処理の利用価値が特に大きい。

３．上記１または２記載の転舵制御装置において、前記減少処理は、前記電動機に流れる電流を漸減させる処理である。
上記構成では、電動機に流れる電流を漸減させるため、ステップ的に減少させる場合と比較すると、電動機のトルクの減少速度を小さくすることができることから、転舵輪が急に変位することを抑制できる。

４．上記１〜３のいずれか１つに記載の転舵制御装置において、前記トルク操作処理は、積分要素の出力値に基づき前記電動機に対する要求トルクを設定する処理を含み、
前記減少処理は、前記積分要素の出力値の絶対値を減少させる処理を含む。

転舵角の検出値と目標転舵角との差の絶対値が小さくなった時点において積分要素の出力値の絶対値が小さい値となるとは限らない。そこで上記実施形態では、積分要素の出力値の絶対値を減少させることにより、要求トルクの絶対値をより確実に減少させることができ、ひいては電動機を流れる電流をより確実に減少させることができる。

５．上記３または４記載の転舵制御装置において、前記減少処理は、前記トルク操作処理の入力となる前記転舵輪の転舵角の検出値と前記目標転舵角との差の絶対値を漸減させる処理を含む。

上記構成では、上記差の絶対値を漸減させることにより、フィードバック制御の操作量の絶対値を減少させることができ、ひいては電動機を流れる電流を減少させることができる。

６．上記１〜５のいずれか１つに記載の転舵制御装置において、前記減少処理は、前記車速が前記規定速度以下であることと、前記入力トルクの絶対値が前記規定値以下であることと、操舵速度の絶対値が規定速度以下であることとの論理積が真であるか否かを判定する判定処理を含み、前記判定処理によって前記論理積が真であると判定される場合に前記電動機に流れる電流を減少させる処理である。

上記判定処理によれば、ユーザにステアリングホイールを操作する意思がなく、転舵角のフィードバック制御によって要求される電流に対して実際に電動機に流れる電流を減少させても問題が生じにくい状況であるか否かを高精度に判定することができる。

一実施形態にかかる転舵制御装置および転舵装置を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を示すブロック図。 同実施形態における停止時処理の手順を示す流れ図。 同実施形態の作用を説明するための図。

以下、転舵制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す転舵装置１０は、車両の推力を生成する車載原動機として内燃機関のみを搭載した車両に搭載されている。転舵装置１０においては、ステアリングホイール１２が、ステアリングホイール１２の操作に抗する力である反力を付与する操舵側アクチュエータ２０に接続されている。操舵側アクチュエータ２０は、ステアリングホイール１２に固定されたステアリングシャフト２２、操舵側減速機２４、操舵側減速機２４に回転軸２６ａが連結された操舵側モータ２６、および操舵側モータ２６を駆動する操舵側インバータ２８を備えている。なお、本実施形態は、操舵側モータ２６として、表面磁石同期電動機（ＳＰＭ）を例示する。

ステアリングシャフト２２は、クラッチ１４を介して転舵側アクチュエータ４０のピニオン軸４２に連結可能とされている。
転舵側アクチュエータ４０は、第１ラックアンドピニオン機構４８、第２ラックアンドピニオン機構５２、転舵側モータ５６および転舵側インバータ５８を備えている。なお、本実施形態では、転舵側モータ５６として、ＳＰＭを例示する。

第１ラックアンドピニオン機構４８は、所定の交叉角をもって配置されたラック軸４６とピニオン軸４２とを備え、ラック軸４６に形成された第１ラック歯４６ａとピニオン軸４２に形成されたピニオン歯４２ａとが噛合されている。なお、ラック軸４６の両端には、タイロッドを介して転舵輪３０が連結されている。

第２ラックアンドピニオン機構５２は、所定の交叉角をもって配置されたラック軸４６およびピニオン軸５０を備えており、ラック軸４６に形成された第２ラック歯４６ｂとピニオン軸５０に形成されたピニオン歯５０ａとが噛合されている。

ピニオン軸５０は、転舵側減速機５４を介して、転舵側モータ５６の回転軸５６ａに接続されている。転舵側モータ５６には、転舵側インバータ５８が接続されている。
上記クラッチ１４は、クラッチドライバ５９への通電処理によって、締結状態から解放状態に切り替えられる。

転舵制御装置（制御装置６０）は、操舵側アクチュエータ２０および転舵側アクチュエータ４０を備えた転舵装置１０を操作することにより、ステアリングホイール１２の操作に応じて転舵輪３０を転舵させる制御を実行する。すなわち、本実施形態では、操舵側アクチュエータ２０および転舵側アクチュエータ４０によってステアバイワイヤシステムを実現しており、制御装置６０は、通常、クラッチ１４を解放状態に維持しつつ、ステアリングホイール１２の操作に応じて転舵輪３０を転舵させる制御を実行する。この際、制御装置６０は、操舵側角度センサ７０によって検出される操舵側モータ２６の回転軸２６ａの回転角度θｓ０や、操舵側電流センサ７２によって検出される操舵側モータ２６に流れる電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１、トルクセンサ７４によって検出されるステアリングホイール１２への入力トルク（操舵トルクＴｒｑｓ）を参照する。また、制御装置６０は、転舵側角度センサ７６によって検出される転舵側モータ５６の回転軸５６ａの回転角度θｔ０や、転舵側電流センサ７８によって検出される転舵側モータ５６に流れる電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２、車速センサ８０によって検出される車速ＳＰＤを取り込む。

制御装置６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４および電源回路６６を備えており、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより、転舵輪３０を転舵させる処理を実行する。

図２に、制御装置６０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより実現される。
積算処理Ｍ１０は、操舵側角度センサ７０によって検出された回転角度θｓ０を、０〜３６０°よりも広い角度領域の数値に変換して回転角度θｓとする処理である。すなわち、たとえば、ステアリングホイール１２が車両を直進させる中立位置から右側または左側に最大限回転操作される場合、回転軸２６ａは、１回転よりも大きく回転する。したがって、積算処理Ｍ１０により、たとえばステアリングホイール１２が中立位置にある状態から回転軸２６ａが所定方向に２回転する場合、出力値が７２０°とされる。なお、積算処理Ｍ１０により、中立位置における出力値がゼロとされる。

積算処理Ｍ１２は、転舵側角度センサ７６によって検出された回転角度θｔ０を、０〜３６０°よりも広い角度領域の数値に変換して回転角度θｔとする処理である。すなわち、たとえば、転舵輪３０が中立位置から最大限変位する場合、回転軸５６ａは、１回転よりも大きく回転する。したがって、積算処理Ｍ１０により、たとえば転舵輪３０が中立位置にある状態から回転軸５６ａが所定方向に２回転する場合、出力値が７２０°とされる。なお、積算処理Ｍ１０により、中立位置における出力値がゼロとされる。

計量単位設定処理Ｍ１４は、回転角度θｓに換算係数Ｋｓを乗算して操舵角θｈを算出する処理である。ここで、換算係数Ｋｓは、操舵側減速機２４の回転速度と操舵側モータ２６の回転軸２６ａの回転速度との比に応じて定められており、これにより、回転軸２６ａの回転角度θｓの変化量がステアリングホイール１２の回転量に変換される。このため、操舵角θｈは、中立位置を基準とするステアリングホイール１２の回転角度となる。

計量単位設定処理Ｍ１６は、回転角度θｔに換算係数Ｋｔを乗算して、転舵角θｐを算出する処理である。ここで、換算係数Ｋｔは、転舵側減速機５４の回転速度および転舵側モータ５６の回転軸５６ａの回転速度の比と、ピニオン軸５０の回転速度およびピニオン軸４２の回転速度の比との積となっている。これにより、回転軸５６ａの回転量が、クラッチ１４が締結状態であると仮定した場合におけるステアリングホイール１２の回転量に変換される。

なお、図２における処理は、回転角度θｓ，θｔ、操舵角θｈおよび転舵角θｐが所定方向の回転角度の場合に正、逆方向の回転角度の場合に負とする。すなわち、たとえば、積算処理Ｍ１０は、ステアリングホイール１２が中立位置にある状態から回転軸２６ａが所定方向とは逆回転する場合に、出力値を負の値とする処理である。ただし、これは、制御系のロジックの一例に過ぎない。

アシストトルク設定処理Ｍ２０は、トルクセンサ７４によって検出された操舵トルクＴｒｑｓに基づき、アシストトルクＦａを算出する処理である。ここで、アシストトルクＦａは、操舵トルクＴｒｑｓが大きいほど大きい値に設定される。

加算処理Ｍ２２は、アシストトルクＦａに操舵トルクＴｒｑｓを加算した値を出力する処理である。
反力設定処理Ｍ２４は、ステアリングホイール１２の操作や転舵輪３０の転舵に応じて、ステアリングホイール１２の操作に抗する力である反力を設定する処理である。詳しくは、反力設定処理Ｍ２４は、ラック軸４６に加わる軸力のうちの反力相当分が操舵側モータ２６のトルクに換算された値を反力Ｆｒとして算出する処理である。ただし、ここでの軸力は、クラッチ１４が締結状態である場合に実際にステアリングホイール１２へと伝達される軸力と一致している必要はなく、任意に設定された値であってもよい。

偏差算出処理Ｍ２６は、加算処理Ｍ２２の出力値から反力Ｆｒを減算した値を出力する処理である。
目標操舵角設定処理Ｍ２８は、偏差算出処理Ｍ２６の出力値に基づき、目標操舵角θｈ＊を設定する処理である。ここでは、偏差算出処理Ｍ２６の出力値ΔＦと、目標操舵角θｈ＊とを関係づける以下の式（ｃ１）にて表現されるモデル式を利用する。

ΔＦ＝Ｃ・θｈ＊’＋Ｊ・θｈ＊’’ …（ｃ１）
上記の式（ｃ１）にて表現されるモデルは、ステアリングホイール１２と転舵輪３０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１２の変位に伴ってラック軸４６に加わる軸力を定めるモデルである。ただし、軸力は、操舵側モータ２６のトルクに換算されている。すなわち、クラッチ１４の締結状態において、対象とする軸力がラック軸４６に加わる際、操舵側モータ２６の回転軸２６ａに加わるトルクに換算されている。上記の式（ｃ１）において、粘性係数Ｃは、転舵装置１０の摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Ｊは、転舵装置１０の慣性をモデル化したものである。ここで、粘性係数Ｃおよび慣性係数Ｊは、車速ＳＰＤに応じて可変設定される。

操舵側フィードバック処理Ｍ３０は、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操作量として、操舵側モータ２６に対するトルク指令値である操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ１＊を設定する処理である。具体的には、目標操舵角θｈ＊から操舵角θｈを減算した値を入力とする比例要素および微分要素のそれぞれの出力値と、目標操舵角θｈ＊と操舵角θｈとの差に応じた値の積算値を出力する積分要素の出力値との和を、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ１＊とする。

加算処理Ｍ３２は、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ１＊に、アシストトルクＦａを加算することによって、最終的な操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊を算出する処理である。
操舵側操作信号生成処理Ｍ３４は、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に基づき、操舵側インバータ２８の操作信号ＭＳｓを生成して操舵側インバータ２８に出力する処理である。これは、たとえば、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に基づきｑ軸電流の指令値を設定し、ｄｑ軸の電流を指令値にフィードバック制御するための操作量としてｄｑ軸の電圧指令値を設定する周知の電流フィードバック制御にて実現することができる。なお、ｄ軸電流はゼロに制御してもよいが、操舵側モータ２６の回転速度が大きい場合には、ｄ軸電流の絶対値をゼロより大きい値に設定し弱め界磁制御を実行してもよい。もっとも、低回転速度領域においてｄ軸電流の絶対値をゼロよりも大きい値に設定することも可能である。

舵角比可変処理Ｍ４０は、車速ＳＰＤに基づき、操舵角θｈと転舵角θｐとの比である舵角比を可変設定するための目標動作角θａ＊を設定する処理である。加算処理Ｍ４２は、目標操舵角θｈ＊に目標動作角θａ＊を加算することにより、目標転舵角θｐ＊を算出する処理である。

転舵側フィードバック処理Ｍ４４は、転舵角θｐを目標転舵角θｐ＊にフィードバック制御するための操作量として、転舵側モータ５６に対するトルク指令値である転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊を設定する処理である。具体的には、目標転舵角θｐ＊から転舵角θｐを減算した値を入力とする比例要素および微分要素のそれぞれの出力値と、目標転舵角θｐ＊と転舵角θｐとの差に応じた値の積算値を出力する積分要素の出力値との和を、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊とする。

転舵側操作信号生成処理Ｍ４６は、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊に基づき、転舵側インバータ５８の操作信号ＭＳｔを生成して転舵側インバータ５８に出力する処理である。これは、操舵側操作信号生成処理Ｍ３４による操作信号の生成処理と同様に行うことができる。

上記反力設定処理Ｍ２４は、目標操舵角θｈ＊を入力として反力Ｆｒを設定する処理である。具体的には、反力設定処理Ｍ２４は、目標操舵角θｈ＊の大きさ（中立位置を基準とする回転量）が大きいほど反力Ｆｒを大きい値に設定する。

過熱保護処理Ｍ５０は、転舵側モータ５６の温度が過度に高くなる場合、転舵側モータ５６に流れる電流を小さい値に制限する処理である。具体的には、過熱保護処理Ｍ５０は、所定周期毎に、電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２から定まるｑ軸電流の絶対値が所定値以上である場合、転舵側モータ５６の温度Ｔｔを、所定量ΔＴ１だけ増加させ、所定値未満である場合、温度Ｔｔを所定量ΔＴ２だけ減少させる処理を含む。また過熱保護処理Ｍ５０は、温度Ｔｔが閾値以上である場合、ｑ軸電流の指令値の絶対値を規定値以下に制限する処理を含む。

クラッチ操作処理Ｍ５２は、車両の走行許可信号としてのＩＧ信号がオフ状態からオン状態に切り替わると判定する場合、クラッチ１４を解放状態とし、ステアリングホイール１２と転舵輪３０との間の動力の遮断状態とする処理を含む。また、クラッチ操作処理Ｍ５２は、ＩＧ信号がオン状態からオフ状態に切り替わると判定する場合、クラッチ１４を解放状態から締結状態に切り替える処理を含む。なお、ＩＧ信号は、内燃機関の燃焼制御を開始する信号である。

減少処理Ｍ５４は、たとえば交差点等において車両が停止する場合、転舵側モータ５６を流れる電流を減少させる処理である。
図３に、減少処理Ｍ５４の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず車速ＳＰＤが規定速度Ｓｔｈ以下である旨の条件（ア）と、操舵トルクＴｒｑｓの絶対値が規定値Ｔｔｈ以下である旨の条件（イ）と、操舵速度ωｓの絶対値が規定速度ωｔｈ以下である旨の条件（ウ）との論理積が真であるか否かを判定する（Ｓ１０）。この処理は、たとえば交差点等で車両が停止しており、ユーザがステアリングホイール１２を操作しない状態であるか否かを判定する処理である。ここで、規定速度Ｓｔｈは、車両が停止かほぼ停止状態にあることを判定するための値であり、ゼロに近い小さい値とされる。また、規定値Ｔｔｈは、ユーザがステアリングホイール１２を操作していないことを判定するための値であり、ゼロに近い値とされる。また、規定速度ωｔｈは、ユーザがステアリングホイール１２を操作していないことを判定するための値であり、ゼロに近い値とされる。ちなみに、操舵速度ωｓは、操舵角θｈの単位時間当たりの変化量であり、ＣＰＵ６２により算出される。

ＣＰＵ６２は、論理積が真であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、目標転舵角θｐ＊と転舵角θｐとの差の絶対値をゼロへと漸減させる処理を実行する（Ｓ１２）。詳しくは、ＣＰＵ６２は、前回の目標転舵角θｐ＊（ｎ−１）と今回の転舵角θｐ（ｎ）との指数移動平均処理値を、今回の目標転舵角θｐ＊（ｎ）に代入する。ここでは、重み係数α，βを「０」よりも大きく「１」よりも小さい値として且つ「α＋β＝１」とし、「α・θｐ＊（ｎ−１）+β・θｐ（ｎ）」を指数移動平均処理値とすればよい。

ＣＰＵ６２は、Ｓ１２の処理が完了する場合、出力値Ｉの絶対値から所定量Δを減算した値とゼロとのうちの大きい方を出力値Ｉの新たな絶対値とする（Ｓ１４）。なお、この処理によって出力値Ｉがゼロとならない場合、出力値Ｉの符号は、前回値と同一とする。

ＣＰＵ６２は、Ｓ１４の処理が完了する場合や、Ｓ１０の処理において否定判定する場合には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。ちなみに、ＣＰＵ６２は、Ｓ１０の処理において肯定判定されている状態から否定判定される状態に切り替わると、その時の目標転舵角θｐ＊を初期値θｐ＊０として記憶し、所定の長さを有する期間に渡って、初期値θｐ＊０を、加算処理Ｍ４２が出力する目標転舵角θｐ＊へと収束させる処理を実行する。これは、たとえば、転舵側フィードバック処理Ｍ４４の入力となる目標転舵角θｐ＊の初期値を初期値θｐ＊０とし、加算処理Ｍ４２が出力する目標転舵角θｐ＊の今回値と転舵側フィードバック処理Ｍ４４の入力となる目標転舵角θｐ＊の前回値との指数移動平均処理値を、上記入力となる目標転舵角θｐ＊に代入する処理とすればよい。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
図４に、操舵角θｈと、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊との関係を示す。
図４に示すように、操舵角θｈがゼロである状態から操舵角θｈが増加する場合、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊は曲線ｄ１に沿って増加する。その後、たとえば交差点等でユーザが車両を停止させ、図４の点Ｐの操舵角θｈにてステアリングホイール１２の操作もやめる場合、操舵トルクＴｒｑｓの絶対値が小さくなる。操舵トルクＴｒｑｓの絶対値が小さくなると、目標操舵角θｈ＊の絶対値が操舵角θｈの絶対値よりも小さい値となり、ステアリングホイール１２が中立位置側に戻される。これにより、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊は、図４のｄ２に沿って操舵角θｈの絶対値の減少に伴って小さくなり、操舵角θｈが、「θａ」となる時点で操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊がゼロとなる。しかし、これに応じて設定される目標転舵角θｐ＊は、必ずしも転舵側モータ５６のトルクがゼロであっても維持される角度ではない。たとえば、操舵角θｈが「θｂ」となるときの目標操舵角θｈ＊が、転舵側モータ５６のトルクがゼロであっても転舵角θｐがそのまま維持される角度である場合、転舵側フィードバック処理Ｍ４４による転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊によって、転舵角θｐが目標転舵角θｐ＊に維持されていることとなる。なお、実際にはユーザがステアリングホイール１２に手をおいている場合、操舵トルクＴｒｑｓは必ずしもゼロとならず、その場合、操舵角θｈは「θａ」とは相違するが、その場合であっても、これに応じて設定される目標転舵角θｐ＊は、必ずしも転舵側モータ５６のトルクがゼロであっても維持される角度とはならない。

このため、車両の停止時には、転舵側モータ５６に不要に電流が流れ続けるおそれがある。そこで、ＣＰＵ６２は、上記条件（ア）、条件（イ）および条件（ウ）の論理積が真となる場合、目標転舵角θｐ＊を転舵角θｐへと収束させる。これにより、比例要素の出力値および微分要素の出力値をゼロへと収束させることができる。また、ＣＰＵ６２は、論理積が真となる場合、目標転舵角θｐ＊と転舵角θｐとの差とは独立に積分要素の出力値Ｉをゼロへと収束させる。このため、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊をゼロへと収束させることができる。このため、転舵側モータ５６に不要な電流が流れ続けることを抑制できる。したがって、転舵側モータ５６の温度が上昇し、過熱保護処理Ｍ５０によって、転舵側モータ５６を流れる電流が制限される事態となることを抑制できる。このため、ユーザが車両の運転を再開する際、転舵輪３０の転舵制御に過熱保護処理Ｍ５０による制約が生じる事態となることが抑制される。

ちなみに、停止時に転舵側モータ５６に不要に電流が流れる事態は、転舵角θｐのフィードバック制御によって生じたものである。こうした事態は、仮にクラッチ１４や操舵側アクチュエータ２０等を備えず、転舵角フィードバック制御を行わず、操舵トルクＴｒｑｓに応じて転舵側モータ５６に対する要求トルクをアシストトルクとして与える処理をする場合には、生じにくい。すなわち、アシストトルクを設定する処理の場合、操舵トルクＴｒｑｓの絶対値が小さくなると、アシストトルクの絶対値が小さくなる。アシストトルクの絶対値が小さくなると、転舵角が変化することがあり、転舵角が変化する場合にはステアリングホイール１２が変位するものの、その転舵角で問題がなければ、ユーザは操舵トルクＴｒｑｓの絶対値を大きくせず、転舵側モータ５６のトルクは小さいままとなるためである。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）目標転舵角θｐ＊を転舵角θｐに収束させ、積分要素の出力値Ｉの絶対値をゼロに漸減させることによって、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊をゼロへと漸減させた。これにより、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊をステップ的に減少させる場合と比較すると、転舵側モータ５６のトルクの減少速度を小さくすることができることから、転舵輪３０が急に変位することを抑制できる。

（２）目標転舵角θｐ＊を転舵角θｐに収束させた。これにより、上記条件（ア）、条件（イ）および条件（ウ）の論理積が偽となり、転舵角θｐと目標転舵角θｐ＊との差に応じた通常のフィードバック制御が開始される場合、目標転舵角θｐ＊の初期値θｐ＊０が転舵角θｐから乖離していないため、転舵側モータ５６のトルクが急激に大きくなる事態を抑制できる。また、たとえば目標転舵角θｐ＊の絶対値または転舵角θｐの絶対値に応じて比例要素および微分要素の２つのうちの少なくとも１つのゲインを変更する処理がなされる場合、上記少なくとも１つの出力値自体を漸減させる場合と比較して、転舵角θｐを変位させる速度を調整しやすいというメリットもある。すなわち、転舵角θｐに応じて転舵角θｐを変化させる軸力が相違する場合、転舵角θｐを変位させる速度を適切に調整するためにはトルクの変化速度を転舵角θｐに応じて設定する必要が生じる。ここで、ゲインが転舵角θｐの絶対値等に応じて設定されている場合にはゲインが軸力に応じて適切に設定されているため、トルクの減少速度を直接設定する代わりに目標転舵角θｐ＊を転舵角θｐに移行させる処理をすることが有効である。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］目標転舵角算出処理は、アシストトルク設定処理Ｍ２０、加算処理Ｍ２２、反力設定処理Ｍ２４、偏差算出処理Ｍ２６、目標操舵角設定処理Ｍ２８、舵角比可変処理Ｍ４０、加算処理Ｍ４２に対応する。トルク操作処理は、転舵側フィードバック処理Ｍ４４および転舵側操作信号生成処理Ｍ４６に対応する。［２］切替装置は、クラッチ１４およびクラッチドライバ５９に対応する。［３］Ｓ１２，Ｓ１４の処理に対応する。［４］Ｓ１４の処理に対応する。なお、要求トルクは、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊に対応する。［５］Ｓ１２の処理に対応する。［６］判定処理は、Ｓ１０の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・「減少処理の実行条件について」
上記実施形態では、上記条件（ア）、条件（イ）および条件（ウ）の論理積が真であることを減少処理の実行条件としたが、これに限らない。たとえば、上記条件（ア）および条件（イ）の論理積が真であることを実行条件としてもよい。

・「減少処理について」
上記実施形態では、目標転舵角θｐ＊を、転舵角θｐとの指数移動平均処理値に更新することによって、転舵角θｐに収束させたが、これに限らない。たとえば、減少処理の開始時における目標転舵角θｐ＊と転舵角θｐとの差Δθｐと、予め定められた時間Ｔとを用いて、目標転舵角θｐ＊を「｜Δθｐ｜／Ｔ」の速度で変化させて転舵角θｐに移行させる処理としてもよい。

上記実施形態では積分要素の出力値Ｉの絶対値を所定時間毎に所定量Δずつ減少させたがこれに限らない。たとえば、減少処理の開始時の出力値Ｉと、予め定められた時間Ｔとを用いて、出力値Ｉの絶対値を、「｜Ｉ｜／Ｔ」の速度でゼロに減少させる処理であってもよい。

転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊の大きさをゼロへと漸減させる処理としては、目標転舵角θｐ＊を転舵角θｐに収束させる処理を含むものに限らない。たとえば、転舵側フィードバック処理Ｍ４４の出力を無効とし、転舵側操作信号生成処理Ｍ４６に入力される転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊の大きさを漸減させる処理としてもよい。ただしこの場合、たとえばステアリングホイール１２の操作がなされるなど、上記条件（ア）、条件（イ）および条件（ウ）の論理積が偽となる場合、積分要素の出力値Ｉを「０」に初期化することが望ましい。

上記実施形態では、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊の大きさをゼロへと漸減させることにより転舵側モータ５６に流れる電流をゼロに減少させたがこれに限らない。たとえば、転舵側操作信号生成処理Ｍ４６において、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊を無効化し、電流の指令値を、漸減させる処理を実行してもよい。ただしこの場合、たとえばステアリングホイール１２の操作がなされるなど、上記条件（ア）、条件（イ）および条件（ウ）の論理積が偽となる場合、積分要素の出力値Ｉを「０」に初期化することが望ましい。

上記実施形態では、転舵側モータ５６に流れる電流をゼロまで減少させたがこれに限らない。たとえば、ゼロよりも大きい規定値まで漸減させる処理であってもよい。もっとも漸減させること自体必須ではなく、たとえばゼロよりも大きい規定値やゼロにステップ的に減少させてもよい。

・「電動機に対する要求トルクについて」
上記実施形態では、転舵側モータ５６に対する要求トルクとして、転舵側フィードバック処理Ｍ４４において、転舵側トルク指令値Ｔｒｑｔ＊を算出したが、これに限らない。たとえば、転舵側モータ５６の制御として、最小電流最大トルク制御のみを実行することとするなら、転舵側モータ５６に対する要求トルクとして、ｑ軸の電流指令値を算出してもよい。またたとえば下記「電動機について」の欄に記載したように電動機をブラシ付き電動機とする場合、その駆動回路をＨブリッジ回路とし、転舵側モータ５６に対する要求トルクとして、電動機に流れる電流の指令値を算出してもよい。

・「トルク操作処理について」
上記実施形態では、比例要素の出力値と、積分要素の出力値と、微分要素の出力値との和を、フィードバック制御の操作量としたがこれに限らない。たとえば、比例要素の出力値と積分要素の出力値との和としてもよく、比例要素の出力値と微分要素の出力値との和としてもよく、また、積分要素の出力値と微分要素の出力値との和としてもよい。またたとえば、比例要素の出力値としたり、積分要素の出力値としたり、微分要素の出力値としたりしてもよい。

もっとも、古典制御器のみに基づきトルクを操作する処理を構成するものに限らない。たとえば要求トルクを設定するために積分要素の出力値を用いる処理として且つ、同積分要素によって外乱オブザーバを構成するものであってもよい。この場合であっても、たとえば、転舵角θｐが目標転舵角θｐ＊に一致した場合であっても積分要素の出力値の絶対値は最小値であるゼロとならないことがあることなどから、積分要素の出力値の絶対値を漸減させる処理は有効である。

・「走行許可信号について」
上記実施形態では、走行許可信号としてＩＧ信号を例示したがこれに限らない。たとえば下記「車両について」の欄に記載したように車両の推力を生成する車載原動機として回転電機を備える車両においては、車両の走行許可信号を、たとえば回転電機への電力の供給を可能とするリレーを閉状態とする信号としてもよい。もっとも、走行許可信号がオン状態であることを条件に、クラッチ１４を解放状態とすること自体必須ではなく、たとえば転舵側アクチュエータ４０に異常が生じる等、フェールセーフ処理時以外には、原則、クラッチ１４を解放状態に維持するものであってもよい。

・「電動機について」
転舵側モータ５６としては、ＳＰＭに限らず、たとえば埋め込み磁石同期電動機を用いてもよく、さらに同期機にも限らず、たとえば誘導機であってもよい。またブラシレス電動機に限らず、ブラシ付き電動機であってもよい。

・「転舵側アクチュエータについて」
転舵側アクチュエータ４０が備える転舵機構としては、ラックアンドピニオン型のものに限らない。たとえば、ラッククロス型のものや、ラック同軸型、ラック軸４６と回転軸５６ａとが平行に配置されるものなどを採用してもよい。

・「転舵装置について」
上記実施形態では、転舵装置として、ステアリングホイール１２と転舵輪３０との動力伝達を遮断するクラッチ１４を備えるものを例示し、通常、クラッチ１４によって動力伝達の遮断状態とされているときに転舵制御を実行することを想定したが、これに限らない。たとえば、転舵装置がステアリングホイール１２と転舵輪３０とが機械的に連結された構成であってもよい。この場合であっても、たとえばステアリングホイール１２の操作に応じて目標転舵角θｐ＊を設定し、転舵角θｐを目標転舵角θｐ＊にフィードバック制御する制御器を構成する場合には、停車時においてユーザがステアリングホイール１２の操作をしない場合に、転舵側モータ５６に無駄に大きな電流が流れるおそれがある。このため、上記実施形態やその変形例の要領で、電流を減少させることが有効である。

・「転舵制御装置について」
転舵制御装置としては、ＣＰＵ６２とＲＯＭ６４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、転舵制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「車両について」
転舵装置を備える車両としては、車両の推力を生成する車載原動機が内燃機関のみからなるものに限らず、たとえば、内燃機関と回転電機とからなるものであってもよい。もっとも、内燃機関を備えること自体必須ではない。

・「そのほか」
ステアバイワイヤシステムにおいてクラッチ１４を備えること自体必須ではない。

１０…転舵装置、１２…ステアリングホイール、１４…クラッチ、２０…操舵側アクチュエータ、２２…ステアリングシャフト、２４…操舵側減速機、２６…操舵側モータ、２６ａ…回転軸、２８…操舵側インバータ、３０…転舵輪、４０…転舵側アクチュエータ、４２…ピニオン軸、４２ａ…ピニオン歯、４４…ラックハウジング、４６…ラック軸、４６ａ…第１ラック歯、４６ｂ…第２ラック歯、４８…第１ラックアンドピニオン機構、５０…ピニオン軸、５０ａ…ピニオン歯、５２…第２ラックアンドピニオン機構、５４…転舵側減速機、５６…転舵側モータ、５６ａ…回転軸、５８…転舵側インバータ、５９…クラッチドライバ、６０…制御装置、６２…ＣＰＵ、６４…ＲＯＭ、６６…電源回路、７０…操舵側角度センサ、７２…操舵側電流センサ、７４…トルクセンサ、７６…転舵側角度センサ、７８…転舵側電流センサ、８０…車速センサ。

Claims (6)

1. 電動機のトルクを利用して車両の転舵輪を転舵させることが可能な転舵側アクチュエータを備えた転舵装置に適用され、
   ステアリングホイールの操作に応じて前記転舵輪の転舵角の目標値である目標転舵角を算出する目標転舵角算出処理と、
   前記転舵角の検出値を前記目標転舵角にフィードバック制御するために前記電動機のトルクを操作するトルク操作処理と、
   車速が規定速度以下であって且つ前記ステアリングホイールへの入力トルクの絶対値が規定値以下である場合、前記電動機に流れる電流を減少させる減少処理と、を実行する転舵制御装置。
2. 前記転舵装置は、前記ステアリングホイールおよび前記転舵輪間の動力の伝達状態と遮断状態とを切り替える切替装置を備え、
   前記減少処理を、前記切替装置によって前記遮断状態とされているときに実行する請求項１記載の転舵制御装置。
3. 前記減少処理は、前記電動機に流れる電流を漸減させる処理である請求項１または２記載の転舵制御装置。
4. 前記トルク操作処理は、積分要素の出力値に基づき前記電動機に対する要求トルクを設定する処理を含み、
   前記減少処理は、前記積分要素の出力値の絶対値を減少させる処理を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の転舵制御装置。
5. 前記減少処理は、前記トルク操作処理の入力となる前記転舵輪の転舵角の検出値と前記目標転舵角との差の絶対値を漸減させる処理を含む請求項３または４記載の転舵制御装置。
6. 前記減少処理は、前記車速が前記規定速度以下であることと、前記入力トルクの絶対値が前記規定値以下であることと、操舵速度の絶対値が規定速度以下であることとの論理積が真であるか否かを判定する判定処理を含み、前記判定処理によって前記論理積が真であると判定される場合に前記電動機に流れる電流を減少させる処理である請求項１〜５のいずれか１項に記載の転舵制御装置。