JP2019127215A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールを操作していないにもかかわらずステアリングホイールが変位することを抑制できるようにした操舵制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ８２は、クラッチ１４を解放状態とした後、操舵側モータ２６によって、ステアリングホイール１２に、操舵角に応じた反力を付与する。ＣＰＵ８２は、クラッチ１４を解放状態に切り替えるのに伴って反力を付与する処理を開始する場合、当初は、操舵角に応じた反力を小さい値に制限し、操舵角の変化量の積算値が増加するにつれて反力を漸増させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングの操作に抗する力を前記ステアリングホイールに付与するアクチュエータを備えた操舵装置に適用される操舵制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、ステアバイワイヤシステムにおいて、操舵トルクの検出値に基づきステアリングホイールに付与する操舵反力を定める制御装置が記載されている。特に同文献には、操舵反力を定める制御を、イグニッションスイッチがオン状態となることにより開始することが記載されている（段落「００３０」）。

特開２００６−１３７２１５号公報

上記制御装置の場合、イグニッションスイッチがオン状態に切り替えられた時点において操舵角に基づき操舵反力が設定されるため、その時点でユーザがステアリングホイールを握っていない場合、ステアリングホイールが変位するおそれがある。

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．操舵制御装置は、ステアリングホイールの操作に抗する力を前記ステアリングホイールに付与するアクチュエータを備えた操舵装置に適用され、車両の転舵輪の転舵角および操舵角の少なくとも１つを入力とし、前記ステアリングホイールに付与する力を設定する設定処理と、前記設定処理によって設定された力を前記ステアリングホイールに付与すべく前記アクチュエータを操作する操作処理と、前記設定処理が開始されてから所定期間内において、前記所定期間経過後と比較して前記ステアリングホイールに付与する力を小さい値に制限する制限処理と、を実行する。

上記構成では、設定処理が開始されてから所定期間内において所定期間の経過後と比較してステアリングホイールに付与する力を小さい値に制限することにより、設定処理の開始後、ユーザがステアリングホイールを操作していない時に、設定処理に起因してステアリングホイールが変位することを抑制できる。

２．上記１記載の操舵制御装置において、前記設定処理の開始からの前記操舵角の変化量を積算する積算処理を実行し、前記制限処理は、前記積算処理による前記変化量の積算値が小さい場合に大きい場合よりも前記ステアリングホイールに付与する力を小さい値に制限する処理である。

上記構成では、積算値が小さい場合に大きい場合よりもステアリングホイールに付与する力を小さい値に制限することにより、ユーザによるステアリングホイールの操作に伴って、設定処理によって設定された力をステアリングホイールに徐々に付与することができる。このため、制限をステップ的に解除する場合と比較すると、ユーザに違和感を与えにくい。

３．上記１または２記載の操舵制御装置において、前記設定処理は、前記入力に基づき、前記ステアリングホイールに付与する力のベース値を算出するベース値算出処理と、前記ベース値に応じて目標操舵角を算出する目標操舵角算出処理と、前記操舵角の検出値を前記目標操舵角にフィードバック制御するために前記アクチュエータを操作するフィードバック処理と、を含む。

上記構成では、設定処理の開始に際しての目標操舵角が操舵角の検出値に一致しない場合、フィードバック処理によってステアリングホイールが変位する。また、設定処理の開始に際しての上記入力の初期値を操舵角および転舵角のいずれかに関する検出値とする場合、ステアリングホイールが切られていたり転舵角の検出値が中立位置からずれていたりする場合等には、ベース値の絶対値がゼロよりも大きい値となり、ひいては目標操舵角が初期値から更新されるおそれがある。そしてこの場合、目標操舵角が操舵角の検出値から乖離し、ステアリングホイールが変位するおそれがある。このため、制限処理の利用価値が特に大きい。

４．上記３記載の操舵制御装置において、前記転舵角としての目標転舵角および前記操舵角としての目標操舵角の少なくとも一方を、前記ベース値算出処理の前記入力とし、前記設定処理の開始に際しての前記ベース値算出処理の入力を、前記転舵角および前記操舵角の前記少なくとも一方に関する検出値とする初期値設定処理を実行し、前記制限処理は、前記目標操舵角算出処理の入力となる前記ベース値を制限する処理を含む。

上記初期値設定処理によれば、ステアリングホイールが切られていたり転舵角の検出値が中立位置からずれていたりする場合等には、ベース値の絶対値がゼロよりも大きい値となり、ひいてはステアリングホイールの操作がなされなくても目標操舵角が初期値設定処理によって設定された値から変化するおそれがある。そしてその場合、目標操舵角が操舵角の検出値からずれ、ステアリングホイールが変位するおそれがある。そこで上記構成では、制限処理によって、ベース値を制限する。

５．上記４記載の操舵制御装置において、前記アクチュエータは、操舵側アクチュエータであり、前記操舵装置は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との動力の伝達状態および遮断状態を切り替える切替装置と、前記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と、備え、前記切替装置を操作して前記動力の遮断状態とする遮断処理を実行し、前記設定処理を、前記遮断処理が実行されるのに伴って開始する。

上記構成において、遮断状態において操舵側アクチュエータによってステアリングホイールに力を付与しない場合には、ユーザはステアリングホイールを極小さな力で大きく変位させることができてしまう。このため、ステアリングホイールの操作の開始の有無にかかわらず、遮断状態とされるのに伴って設定処理を開始する。しかしその場合、設定処理に伴ってステアリングホイールが変位してしまうおそれがある。このため、制限処理の利用価値が特に大きい。

第１の実施形態にかかる操舵制御装置および操舵装置を示す図。 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初期値の設定に関する処理の手順を示す流れ図。 第２の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。

＜第１の実施形態＞
以下、操舵制御装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す操舵装置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。操舵装置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。
ステアリングホイール１２には、スパイラルケーブル装置６０が連結されている。スパイラルケーブル装置６０は、ステアリングホイール１２に固定された第１ハウジング６２と、車体に固定された第２ハウジング６４と、第１ハウジング６２および第２ハウジング６４によって区画された空間に収容されて且つ第２ハウジング６４に固定された筒状部材６６と、筒状部材６６に巻きつけられるスパイラルケーブル６８とを備えている。筒状部材６６には、ステアリングシャフト２２が挿入されている。スパイラルケーブル６８は、ステアリングホイール１２に固定されたホーン７０と、車体に固定されたバッテリ７２等とを接続する電気配線である。

上記クラッチ１４は、クラッチドライバ７４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。
操舵制御装置（制御装置８０）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を備えた操舵装置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８０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８０は、操舵側角度センサ９０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９２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９４によって検出されるステアリングシャフト２２に加わるトルク（操舵トルクＴｒｑｓ）を参照する。また、制御装置８０は、転舵側角度センサ９６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９８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１００によって検出される車速ＳＰＤを取り込む。

制御装置８０は、ＣＰＵ８２、ＲＯＭ８４および電源回路８６を備えており、ＲＯＭ８４に記憶されたプログラムをＣＰＵ８２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８０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ８４に記憶されたプログラムをＣＰＵ８２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９０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９６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間に回転軸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処理である。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９４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を設定する処理である。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Ｆｒを設定する処理である。詳しくは、反力設定処理Ｍ２４は、ばね力算出処理Ｍ２４ａ、摩擦力算出処理Ｍ２４ｂ、積算処理Ｍ２４ｃ、ゲイン算出処理Ｍ２４ｄ、乗算処理Ｍ２４ｅ，Ｍ２４ｆおよび加算処理Ｍ２４ｇを含む。ばね力算出処理Ｍ２４ａは、ラック軸４６に加わる軸力のうちの変位量の絶対値と強い相関を有する成分であるばね力が操舵側モータ２６のトルクに換算された値であるばね力Ｆ１を算出する処理である。ばね力算出処理Ｍ２４ａは、後述の目標操舵角θｈ＊の絶対値が大きい場合に小さい場合よりもばね力Ｆ１の絶対値を大きい値に算出する処理である。なお、ばね力Ｆ１の符号は、目標操舵角θｈ＊が右旋回側の値である場合、左旋回側の符号となる。ちなみに、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わけではなく、任意に設定された値である。

摩擦力算出処理Ｍ２４ｂは、目標操舵角θｈ＊に応じて、ラック軸４６の変位に逆らう摩擦力が操舵側モータ２６のトルクに換算された値である摩擦力Ｆ２を算出する処理である。ちなみに、ここでの摩擦力は、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へと伝達される摩擦力と一致しているわけではなく、任意に設定された値である。
積算処理Ｍ２４ｃは、操舵角θｈの変化量を積算した積算値Ｉｎθｈを算出する処理である。ここで、操舵角θｈの変化量とは、単位時間毎に更新される操舵角θｈの前回値と今回値との差の絶対値のこととする。ゲイン算出処理Ｍ２４ｄは、積算値Ｉｎθｈに基づき、「０」以上「１」以下の値を有するゲインＫを算出する処理である。詳しくは、ゲイン算出処理Ｍ２４ｄは、積算値Ｉｎθｈが大きい場合に小さい場合よりもゲインＫを大きい値に算出する処理であり、積算値Ｉｎθｈが所定値以上となる場合、ゲインＫを「１」に固定する処理である。加算処理Ｍ２４ｇは、乗算処理Ｍ２４ｅにおいてばね力Ｆ１にゲインＫが乗算された値と、乗算処理Ｍ２４ｆにおいて摩擦力Ｆ２にゲインＫが乗算された値との和を、反力Ｆｒとして出力する処理である。

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。目標操舵角算出処理Ｍ２８は、偏差算出処理Ｍ２６の出力値に基づき、目標操舵角θｈ＊を算出する処理である。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、操舵装置１０の摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Ｊは、操舵装置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。

ＣＰＵ８２は、図２に示す処理を、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ことにより、クラッチ１４を締結状態から解放状態に切り替えた後に実行する。この際、ＣＰＵ８２は、目標操舵角θｈ＊および目標転舵角θｐ＊の初期値を設定する処理を実行する。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。

図３に、初期値の設定に関する処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ８４に記憶されたプログラムをＣＰＵ８２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、ＣＰＵ８２は、まずＩＧ信号がオフ状態からオン状態に切り替わったときであるか否かを判定する（Ｓ１０）。ＣＰＵ８２は、切り替わったときであると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、クラッチ１４を締結状態から解放状態に切り替える（Ｓ１２）。次にＣＰＵ８２は、目標操舵角θｈ＊に操舵角θｈを代入し、目標転舵角θｐ＊に転舵角θｐを代入する（Ｓ１４）。詳しくは、ＣＰＵ８２は、目標操舵角算出処理Ｍ２８の最終段の積分要素が保持する値に、操舵角θｈを代入する。ここで、最終段の積分要素とは、その積分要素の値が目標操舵角θｈ＊となるもののことである。なお、目標操舵角算出処理Ｍ２８の積分要素のうちの最終段の積分要素以外の積分要素については、ＩＧ信号がオン状態に切り替わった時点でゼロに初期化されているものとする。

そしてＣＰＵ８２は、操舵側モータ２６のトルクを操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に制御すべく、操舵側インバータ２８に出力する操作信号ＭＳｓを算出する処理を開始する（Ｓ１６）。なお、ＣＰＵ８２は、Ｓ１６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。

なお、本実施形態において、ＣＰＵ８２は、目標転舵角θｐ＊の値をＳ１４の処理によって設定した後、目標操舵角θｈ＊が変化するまで、目標転舵角θｐ＊の値を固定するものとする。目標操舵角θｈ＊が変化し始める場合、ＣＰＵ８２は、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＊を、その前回値と、加算処理Ｍ４２の出力値の今回値との指数移動平均処理値に更新することにより、加算処理Ｍ４２の出力値に収束させる。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
ＣＰＵ８２は、ＩＧ信号がオフ状態からオン状態に切り替わる場合、クラッチ１４を解放状態に切り替えた後、目標操舵角θｈ＊に、その時点における操舵角θｈを代入する。ここで、操舵角θｈが中立位置に対応する値である「０」ではない場合、ばね力算出処理Ｍ２４ａによって算出されるばね力Ｆ１の絶対値や摩擦力算出処理Ｍ２４ｂによって算出される摩擦力Ｆ２の絶対値がゼロよりも大きい値となる。これに対し、操舵トルクＴｒｑｓがゼロとなることから、アシストトルクＦａもゼロとなり、加算処理Ｍ２２の出力値がゼロとなる。このため、仮に、反力Ｆｒが、ばね力Ｆ１と摩擦力Ｆ２との和であるなら、偏差算出処理Ｍ２６の出力値の絶対値がゼロよりも大きい値となる。そしてその場合、目標操舵角算出処理Ｍ２８により、目標操舵角θｈ＊が、Ｓ１４の処理によって設定された値から離れた値に更新される。これにより、目標操舵角θｈ＊が操舵角θｈから乖離するため、操舵側フィードバック処理Ｍ３０により、ステアリングホイール１２を目標操舵角θｈ＊となるように変位させるための操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ１＊が算出される。これにより、操舵側モータ２６に対する最終的なトルク指令値である操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊も、ステアリングホイール１２を目標操舵角θｈ＊となるように変位させるための値となる。そして、これにより、ＩＧ信号がオフ状態からオン状態に切り替わりクラッチ１４が解放状態に切り替わるのに伴って、ステアリングホイール１２が変位する。

これに対し、本実施形態では、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊の算出処理を開始した後、操舵角θｈの変化量の積算値Ｉｎθｈがゼロである間は、ゲインＫがゼロとなるため、反力Ｆｒがゼロとなる。これにより、偏差算出処理Ｍ２６の出力値もゼロとなる。このため、目標操舵角θｈ＊は、図３のＳ１４の処理によって設定された値を保持することから、操舵側フィードバック処理Ｍ３０の入力となる操舵角θｈと目標操舵角θｈ＊との差は、ゼロとなる。このため、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊がゼロとなり、ステアリングホイール１２が変位することが抑制される。その後、ユーザがステアリングホイール１２を操作すると、操舵角θｈが変化し、積算値Ｉｎθｈが大きくなるため、ゲインＫが「１」に向けて漸増する。このため、ユーザはステアリングホイール１２の操作に抗した力の絶対値が漸増することを体感することとなり、ステアリングホイール１２にステップ的に大きな力が加わる場合と比較して、違和感を感じにくい。

なお、図３のＳ１４の処理に代えて目標操舵角θｈ＊の初期値として「０」を与える場合、ゲインＫを用いなくても、図２に示した処理が開始された時点で、反力Ｆｒをゼロとすることが可能である。しかしその場合、操舵角θｈが「０」ではないなら、操舵側フィードバック処理Ｍ３０の入力となる操舵角θｈと目標操舵角θｈ＊との差の絶対値がゼロよりも大きくなるため、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ１＊が操舵角θｈを目標操舵角θｈ＊に変位させるための値となる。このため、ステアリングホイール１２が変位する。

ちなみに、目標操舵角θｈ＊の初期値として「０」を与える場合、初期値として操舵角θｈを与える場合と比較して、操舵角θｈと目標操舵角θｈ＊との差の絶対値が大きくなりやすい。すなわち、ゲインＫを利用しない場合であっても、図３のＳ１４の処理は、目標操舵角θｈ＊の初期値として「０」を与える場合と比較して、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊の開始直後における操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊の絶対値を小さくする効果を奏する。とはいえ、ＩＧ信号がオン状態に切り替わった後、ステアリングホイール１２にユーザが手をかけない場合、ステアリングホイール１２が変位するおそれがあることには相違ないため、本実施形態では、ゲインＫを利用した。

＜第２の実施形態＞
以下、操舵制御装置にかかる第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかる制御装置８０が実行する処理の一部を示す。なお、図４において図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
反力設定処理Ｍ２４は、仮想エンド反力算出処理Ｍ２４ｈと、乗算処理Ｍ２４ｉとを含む。仮想エンド反力算出処理Ｍ２４ｈは、目標操舵角θｈ＊の絶対値と目標転舵角θｐ＊の絶対値とのうちの大きい方に基づき、仮想エンド反力Ｆ３を算出する処理を含む。この処理は、ラック軸４６が軸方向に変位してラック軸４６の端部がラックハウジング４４に接触する直前と、ステアリングホイール１２がスパイラルケーブル６８から定まる上限値まで回転する直前との双方において、操舵角θｈの絶対値がそれ以上大きくならないように反力Ｆｒの絶対値を大きい値に設定する処理である。

ここで、本実施形態では、操舵角θｈの上限値θｈＨと転舵角θｐの上限値θｐＨとがほぼ等しい値となっている。これは、計量単位設定処理Ｍ１４，Ｍ１６による操舵角θｈおよび転舵角θｐの計量単位の設定によって実現したものである。すなわち、本実施形態では、転舵輪３０およびステアリングホイール１２の双方が中立位置にある状態でクラッチ１４が締結状態とされる場合に、ラック軸４６がラックハウジング４４に接触するまで軸方向に変位したときに、ステアリングホイール１２を更にわずかに回転可能なように、スパイラルケーブル６８の長さにわずかにマージンを持たせてある。このため、計量単位設定処理Ｍ１４，Ｍ１６によって、操舵角θｈをステアリングホイール１２の回転角度とし、転舵角θｐを目標動作角θａ＊をゼロと仮定したときのステアリングホイール１２の回転角度とすることにより、操舵角θｈの上限値θｈＨと転舵角θｐの上限値θｐＨとがほぼ等しい値となる。このため、目標動作角θａ＊がゼロ以外の値に設定される場合、操舵角θｈの絶対値が転舵角θｐの絶対値よりも大きくなるなら、ラック軸４６の端部がラックハウジング４４に接触する前にステアリングホイール１２がスパイラルケーブル６８から定まる上限値まで回転するおそれがある。また、目標動作角θａ＊がゼロ以外の値に設定される場合、転舵角θｐの絶対値が操舵角θｈの絶対値よりも大きくなるなら、ステアリングホイール１２がスパイラルケーブル６８から定まる上限値まで回転する前にラック軸４６の端部がラックハウジング４４に接触するおそれがある。このため、ラック軸４６とラックハウジング４４との接触に伴う衝撃を抑制することとスパイラルケーブル６８を保護することとを狙って、目標操舵角θｈ＊の絶対値と目標転舵角θｐ＊の絶対値とのうちの大きい方が閾値以上となる場合、仮想エンド反力Ｆ３の絶対値を大きい値に設定する。

乗算処理Ｍ２４ｉは、仮想エンド反力Ｆ３にゲインＫを乗算する処理である。加算処理Ｍ２４ｇは、乗算処理Ｍ２４ｅ，Ｍ２４ｆ，Ｍ２４ｉの出力値を加算して、反力Ｆｒを算出する処理である。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
ＣＰＵ８２は、ＩＧ信号がオフ状態からオン状態に切り替わる場合、クラッチ１４を解放状態に切り替えた後、目標操舵角θｈ＊にその時点における操舵角θｈを代入し、目標転舵角θｐ＊にその時点における転舵角θｐを代入する。ここで、転舵角θｐが中立位置に対応する値である「０」から大きく離れている場合、仮想エンド反力算出処理Ｍ２４ｈによって算出される仮想エンド反力Ｆ３の絶対値がゼロよりも大きい値となる。しかし、ＣＰＵ８２は、操舵角θｈの変化量の積算値Ｉｎθｈがゼロである間は、ゲインＫをゼロとすることによって、反力Ｆｒをゼロとする。このため、ユーザによるステアリングホイール１２の操作がなされていないときにステアリングホイール１２が変位することを抑制できる。

＜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］アクチュエータは、操舵側アクチュエータ２０に対応する。設定処理は、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、目標操舵角算出処理Ｍ２８、操舵側フィードバック処理Ｍ３０、および加算処理Ｍ３２に対応する。ステアリングホイールに付与する力は、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に対応する。すなわち、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊によって、操舵側モータ２６のトルクが定まり、これによりステアリングホイール１２に付与される力が定まることから、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊を設定する処理は、ステアリングホイール１２に付与する力を設定する処理とみなせる。操作処理は、操舵側操作信号生成処理Ｍ３４に対応する。制限処理は、図２におけるゲイン算出処理Ｍ２４ｄ、および乗算処理Ｍ２４ｅ，Ｍ２４ｆや、図４におけるゲイン算出処理Ｍ２４ｄ、および乗算処理Ｍ２４ｅ，Ｍ２４ｆ，Ｍ２４ｉに対応する。［３］ベース値算出処理は、図２におけるばね力算出処理Ｍ２４ａ、摩擦力算出処理Ｍ２４ｂおよび加算処理Ｍ２４ｇや、図４におけるばね力算出処理Ｍ２４ａ、摩擦力算出処理Ｍ２４ｂ、仮想エンド反力算出処理Ｍ２４ｈ、および加算処理Ｍ２４ｇに対応する。フィードバック処理は、操舵側フィードバック処理Ｍ３０に対応する。［４］初期値設定処理は、Ｓ１４の処理に対応する。［５］切替装置は、クラッチ１４およびクラッチドライバ７４に対応し、遮断処理は、Ｓ１２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。

・「ベース値算出処理について」
ばね力算出処理Ｍ２４ａの入力としては、目標操舵角θｈ＊に限らず、たとえば操舵角θｈであってもよい。またたとえば、目標転舵角θｐ＊としてもよく、またたとえば転舵角θｐとしてもよい。

摩擦力算出処理Ｍ２４ｂの入力としては、目標操舵角θｈ＊に限らず、たとえば操舵角θｈであってもよい。またたとえば、目標転舵角θｐ＊としてもよく、またたとえば転舵角θｐとしてもよい。

仮想エンド反力算出処理Ｍ２４ｈの入力としては、目標操舵角θｈ＊の絶対値と目標転舵角θｐ＊の絶対値とのうちの大きい方に限らない。たとえば、スパイラルケーブル６８に十分な余裕を持たせている場合、目標転舵角θｐ＊のみを入力としてもよい。またたとえばスパイラルケーブル６８の保護のみを狙う場合、目標操舵角θｈ＊のみを入力としてもよい。またたとえば、目標操舵角θｈ＊に代えて操舵角θｈを用いてもよい。またたとえば目標転舵角θｐ＊に代えて転舵角θｐを用いてもよい。

反力Ｆｒとしては、ばね力Ｆ１と摩擦力Ｆ２との和としたり、ばね力Ｆ１と摩擦力Ｆ２と仮想エンド反力Ｆ３との和としたりするものに限らない。たとえば、ばね力Ｆ１と摩擦力Ｆ２と仮想エンド反力Ｆ３とのうちの３つのパラメータに関しては、それらのうちのいずれか１つのみを用いるものであってもよい。またたとえば、ばね力Ｆ１と摩擦力Ｆ２と仮想エンド反力Ｆ３とのうちの３つのパラメータに関しては、ばね力Ｆ１と仮想エンド反力Ｆ３との２つとしたり、摩擦力Ｆ２と仮想エンド反力Ｆ３との２つとしたりしてもよい。

・「設定処理について」
操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊の算出に、操舵側フィードバック処理Ｍ３０を利用することは必須ではない。たとえば、偏差算出処理Ｍ２６の出力値に所定のゲインを乗算した値を、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊としてもよい。

なお、下記「操作処理について」の欄に記載したように、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に代えて、電流の指令値を用いる場合、設定処理は電流の指令値を設定することとなるが、この電流は、トルクとみなせ、ひいては電流の指令値を設定することは、ステアリングホイールに付与する力を設定することとみなせる。

・「設定処理の開始条件について」
上記実施形態では、ＩＧ信号がオン状態に切り替わることに伴ってクラッチ１４を解放状態に切り替えることを、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊への操舵側モータ２６のトルクの制御の開始条件としたが、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回転電機を備える車両においては、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を車両の走行許可信号とし、同信号がオン状態に切り替わることを、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊への操舵側モータ２６のトルクの制御の開始条件としてもよい。詳しくは、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両の場合、リレーを閉状態とする信号がオン状態に切り替わることに伴ってクラッチ１４を解放状態に切り替えることを開始条件とすればよい。もっとも、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両において、クラッチ１４を解放状態に切り替えることを開始条件とすることは必須ではなく、たとえば、車両の走行許可スイッチがオフ状態であるときもクラッチ１４を常時解放状態とするものにあっては、車両の走行許可スイッチがオン状態に切り替わることを開始条件としてもよい。なお、車両の走行許可スイッチがオン状態に切り替わることを開始条件とすることは必須ではなく、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊への操舵側モータ２６のトルクの制御を、たとえば車両に人が乗り込んだことを検知した場合に開始してもよい。

・「制限処理について」
上記実施形態では、ゲインＫの初期値を「０」としたが、これに限らず、「０」よりもわずかに大きい値としてもよい。

操舵側モータ２６のトルクを算出する処理の開始から所定期間内において操舵側モータ２６のトルクの絶対値を小さい値に制限する制限処理としては、反力Ｆｒの絶対値を小さい値に制限する処理に限らない。たとえばＳ１４の処理に代えて、目標操舵角θｈ＊の初期値をゼロとし、操舵側フィードバック処理Ｍ３０において、目標操舵角θｈ＊と操舵角θｈとの差にゲインＫを乗算する処理としてもよい。またたとえば、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊にゲインＫを乗算する処理としてもよい。

ゲインＫとしては、操舵角θｈの変化量の積算値Ｉｎθｈに応じて設定されるものに限らず、たとえば目標操舵角θｈ＊の変化量の積算値に応じて設定されるものであってもよい。またたとえば、転舵角θｐの変化量の積算値によって設定されるものであってもよく、またたとえば目標転舵角θｐ＊の変化量の積算値によって設定されるものであってもよい。なお、上記各角度の変化量としては、正と負とを区別しない絶対値に限らない。

操舵側モータ２６のトルクを算出する処理の開始から所定期間内において操舵側モータ２６のトルクを小さい値に制限する制限処理としては、積算値に応じたゲインＫを用いるものに限らない。たとえば、操舵側モータ２６のトルクを算出する処理の開始から操舵トルクＴｒｑｓの絶対値が所定値以上となるまでの期間を所定期間とし、同所定期間において、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に「０」を代入する処理としてもよい。

・「操作処理について」
たとえば上記実施形態において弱め界磁制御を実行しない場合、ステアリングホイールに付与する力を示すパラメータとして、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に代えて、ｑ軸電流の指令値を用いてもよい。またたとえば「電動機について」の欄に記載したように、操舵側モータ２６としてブラシ付き電動機を用いる場合、ステアリングホイールに付与する力を示すパラメータとして、操舵側トルク指令値Ｔｒｑｒ＊に代えて、操舵側モータ２６を流れる電流の指令値を用いてもよい。

・「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。

・「操舵装置について」
上記実施形態では、操舵装置として、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、操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、たとえばラック軸４６がラックハウジング４４に接触する際の衝撃を緩和するために、仮想エンド反力Ｆ３に応じた力をステアリングホイール１２に付与する処理を実行する場合、仮想エンド反力Ｆ３に応じた力を付与する処理を含む電動機のトルク制御の開始から所定期間において同力を小さい値に制限することが有効である。すなわち、たとえば車両の駐車時に操舵角の絶対値が非常に大きくなり仮想エンド反力Ｆ３に応じた力をステアリングホイール１２に付与している状態でＩＧ信号がオフとなる場合、ステアリングホイール１２は大きく切られた状態で停止する。そのため、ＩＧ信号がオン状態に切り替わることによってステアリングホイール１２に力を付与する処理が開始されると、制限がなされないなら、ステアリングホイール１２に仮想エンド反力Ｆ３に応じた力が付与され、ステアリングホイール１２が変位するおそれがある。

・「操舵制御装置について」
操舵制御装置としては、ＣＰＵ８２とＲＯＭ８４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、操舵制御装置は、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」
操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…操舵装置、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…スパイラルケーブル装置、６２…第１ハウジング、６４…第２ハウジング、６６…筒状部材、６８…スパイラルケーブル、７０…ホーン、７２…バッテリ、７４…クラッチドライバ、８０…制御装置、８２…ＣＰＵ、８４…ＲＯＭ、８６…電源回路、８０…制御装置、８２…ＣＰＵ、８４…ＲＯＭ、８６…電源回路、９０…操舵側角度センサ、９２…操舵側電流センサ、９４…トルクセンサ、９６…転舵側角度センサ、９８…転舵側電流センサ、１００…車速センサ。

Claims (5)

1. ステアリングホイールの操作に抗する力を前記ステアリングホイールに付与するアクチュエータを備えた操舵装置に適用され、
   車両の転舵輪の転舵角および操舵角の少なくとも１つを入力とし、前記ステアリングホイールに付与する力を設定する設定処理と、
   前記設定処理によって設定された力を前記ステアリングホイールに付与すべく前記アクチュエータを操作する操作処理と、
   前記設定処理が開始されてから所定期間内において、前記所定期間経過後と比較して前記ステアリングホイールに付与する力を小さい値に制限する制限処理と、を実行する操舵制御装置。
2. 前記設定処理の開始からの前記操舵角の変化量を積算する積算処理を実行し、
   前記制限処理は、前記積算処理による前記変化量の積算値が小さい場合に大きい場合よりも前記ステアリングホイールに付与する力を小さい値に制限する処理である請求項１記載の操舵制御装置。
3. 前記設定処理は、
   前記入力に基づき、前記ステアリングホイールに付与する力のベース値を算出するベース値算出処理と、
   前記ベース値に応じて目標操舵角を算出する目標操舵角算出処理と、
   前記操舵角の検出値を前記目標操舵角にフィードバック制御するために前記アクチュエータを操作するフィードバック処理と、を含む請求項１または２記載の操舵制御装置。
4. 前記転舵角としての目標転舵角および前記操舵角としての目標操舵角の少なくとも一方を、前記ベース値算出処理の前記入力とし、
   前記設定処理の開始に際しての前記ベース値算出処理の入力を、前記転舵角および前記操舵角の前記少なくとも一方に関する検出値とする初期値設定処理を実行し、
   前記制限処理は、前記目標操舵角算出処理の入力となる前記ベース値を制限する処理を含む請求項３記載の操舵制御装置。
5. 前記アクチュエータは、操舵側アクチュエータであり、
   前記操舵装置は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との動力の伝達状態および遮断状態を切り替える切替装置と、前記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と、備え、
   前記切替装置を操作して前記動力の遮断状態とする遮断処理を実行し、
   前記設定処理を、前記遮断処理が実行されるのに伴って開始する請求項４記載の操舵制御装置。