JP2020006831A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低μ路上でもエンド当ての衝撃を好適に緩和できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】マイコン４１は、モータトルクの目標値に対応するｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する電流指令値演算部５１と、ｑ軸電流指令値Ｉq*の絶対値の上限となる制限値Ｉgを舵角制限値以下に設定する制限値設定部５４とを備え、絶対値が制限値Ｉg以下に制限されたｑ軸電流指令値Ｉq*に、モータトルクが追従するようにモータ２１の駆動を制御する。電流指令値演算部５１は、操舵トルクＴsに基づく基本電流指令値Ｉas*を演算する基本アシスト演算部６１と、制御舵角θsの絶対値に応じた第１上限角速度に対する制御角速度の超過分の増大に基づいて大きくなるようにダンピング制御量Ｉdaを演算するダンピング制御量演算部６２とを備え、基本電流指令値Ｉas*の絶対値からダンピング制御量Ｉdaを減算した値に基づいてｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。【選択図】図２

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、車両用操舵装置として、モータを駆動源とするアクチュエータを備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。こうしたＥＰＳには、ステアリングホイールの操舵角（転舵輪の転舵角）を３６０°を超える範囲を含む絶対角で取得し、該操舵角に基づいて各種制御を行うものがある。例えば特許文献１には、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前に、モータが出力するモータトルクの目標値に対応する電流指令値を、操舵角に基づく制限値（目標電流制限値）以下となるように制限することで、エンド当ての衝撃を緩和するものが開示されている。

特許第５９６２８８１号公報

ところが、例えば低μ路上では、路面抵抗が小さいために転舵輪が転舵し易く、小さなトルクであっても、転舵輪が素早く転舵することがある。そのため、上記従来の構成のように電流指令値を制限値以下に制限したとしても、転舵の勢いが十分には減衰せず、エンド当ての衝撃を緩和することができないおそれがあり、なお改善の余地があった。

本発明の目的は、低μ路上でもエンド当ての衝撃を好適に緩和できる操舵制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、モータを駆動源とするアクチュエータにより操舵機構の転舵軸を往復動させるモータトルクが付与される操舵装置を制御対象とし、前記モータが出力するモータトルクの目標値となるトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、前記転舵軸に連結される転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角の絶対値が前記操舵装置に応じた舵角閾値を超える状況になる場合に、前記回転角の絶対値の増大に基づいて小さくなる舵角制限値を演算する舵角制限値演算部と、前記トルク指令値の絶対値の上限となる制限値を前記舵角制限値以下に設定する制限値設定部と、絶対値が前記制限値以下に制限された前記トルク指令値に、前記モータトルクが追従するように前記モータの駆動を制御するものであって、前記トルク指令値演算部は、操舵トルクに基づく基本指令値を演算する基本指令値演算部と、前記回転角の絶対値が前記舵角閾値を超える状況になる場合に、該回転角の絶対値に応じた第１上限角速度に対する前記回転軸の角速度の超過分の増大に基づいて大きくなるようにダンピング制御量を演算するダンピング制御量演算部とを備え、前記基本指令値の絶対値を減少させるように前記ダンピング制御量を合算した値に基づいて前記トルク指令値を演算する。

上記構成によれば、舵角制限値は、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角の絶対値が舵角閾値を超える状況になる場合に小さくなるように演算され、モータから出力されるモータトルクの目標値となるトルク指令値は、舵角制限値以下の値に設定される制限値以下に制限される。これにより、例えば舵角閾値をエンド近傍の値に設定した場合にエンド近傍まで操舵すると、モータトルクが制限されることで、エンド当ての衝撃を緩和できる。さらに、上記構成では、回転角の絶対値が舵角閾値を超える状況になる場合に、第１上限角速度に対する角速度の超過分に応じたダンピング制御量により基本指令値の絶対値が減少されてトルク指令値が演算される。そのため、舵角閾値を例えばエンド近傍に設定した場合において、転舵輪が低μ路上にあってその転舵速度が速くなると、ダンピング制御量が大きくなることで、モータトルクが制限されるため、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

上記操舵制御装置において、前記舵角制限値演算部は、前記モータが出力可能なモータトルクとして予め設定された定格トルクに基づく値から角度制限成分及び速度制限成分を差し引いた値に基づいて前記舵角制限値を演算するものであって、前記角度制限成分は、前記回転角の絶対値が前記舵角閾値を超える状況になる場合に該回転角の絶対値の増大に基づいて大きくなるように演算され、前記速度制限成分は、前記回転角の絶対値に応じた第２上限角速度に対する前記角速度の超過分の増大に基づいて大きくなるように演算されることが好ましい。

上記構成によれば、定格トルクから角度制限成分及び速度制限成分を差し引くことで舵角制限値を演算するため、回転角が舵角閾値を超えた場合に、該回転角がさらに増大することを制限できるとともに、回転軸の角速度を制限できるような舵角制限値を容易に演算できる。

上記操舵制御装置において、前記第１上限角速度は、前記第２上限角速度よりも絶対値が大きく設定されることが好ましい。
低μ路上では、通常の路面に比べ、回転軸の角速度が非常に大きくなり易いため、第１上限角速度を大きく設定しても、角速度の第１上限角速度に対する超過分が生じ、基本指令値の絶対値を減少させるダンピング制御量が演算される。したがって、上記構成のように、第１上限角速度を第２上限角速度よりも大きく設定することで、低μ路上でエンド当ての衝撃を好適に緩和しつつ、低μ路上以外で基本指令値の絶対値を不要に減少させて操舵フィーリングに影響を及ぼすことを抑制できる。

上記操舵制御装置において、前記制限値設定部は、前記回転角及び前記角速度以外の状態量に基づいて設定される他の制限値及び前記舵角制限値のうちの最も小さな値を前記制限値として設定することが好ましい。

上記構成によれば、回転角が舵角閾値を超える以外の状況で、モータトルクを制限することが必要な状況を考慮して制限値が設定されるため、種々の状況に応じて適切にモータトルクを制限できる。なお、他の制限値及び舵角制限値のうちの最も小さな値が制限値として設定されるため、制限値の大きさが舵角制限値を超えることはなく、例えば舵角閾値をエンド近傍の値に設定した場合には、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

本発明によれば、低μ路上でもエンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

電動パワーステアリング装置の概略構成図。 操舵制御装置のブロック図。 ダンピング制御量演算部のブロック図。 制限値設定部のブロック図。

以下、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、制御対象となる操舵装置としての電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、運転者によるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪３を転舵させる操舵機構４を備えている。また、ＥＰＳ１は、操舵機構４にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアクチュエータとしてのＥＰＳアクチュエータ５と、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する操舵制御装置６とを備えている。

操舵機構４は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸としてのラック軸１２と、ラック軸１２が往復動可能に挿通される略円筒状のラックハウジング１３とを備えている。なお、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２側から順にコラム軸１４、中間軸１５、及びピニオン軸１６を連結することにより構成されている。

ラック軸１２とピニオン軸１６とは、ラックハウジング１３内に所定の交差角をもって配置されており、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａとピニオン軸１６に形成されたピニオン歯１６ａとが噛合されることでラックアンドピニオン機構１７が構成されている。また、ラック軸１２の両端には、その軸端部に設けられたボールジョイントからなるラックエンド１８を介してタイロッド１９がそれぞれ回動自在に連結されている。タイロッド１９の先端は、転舵輪３が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、ＥＰＳ１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１１の回転がラックアンドピニオン機構１７によりラック軸１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド１９を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪３の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

なお、ラックエンド１８がラックハウジング１３の左端に当接する位置が右方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が右側のエンド位置としてのラックエンド位置に相当する。また、ラックエンド１８がラックハウジング１３の右端に当接する位置が左方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が左側のエンド位置としてのラックエンド位置に相当する。

ＥＰＳアクチュエータ５は、駆動源であるモータ２１と、モータ２１に連結されるとともにコラム軸１４に連結されたウォームアンドホイール等の減速機構２２とを備えている。そして、ＥＰＳアクチュエータ５は、モータ２１の回転を減速機構２２により減速してコラム軸１４に伝達することによって、モータトルクをアシスト力として操舵機構４に付与する。なお、本実施形態のモータ２１には、三相のブラシレスモータが採用されている。

操舵制御装置６には、車両の車速ＳＰＤを検出する車速センサ３１、及び運転者の操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴsを検出するトルクセンサ３２が接続されている。また、操舵制御装置６には、モータ２１のモータ角θmを３６０°の範囲内の相対角で検出する回転センサ３３が接続されている。なお、操舵トルクＴs及びモータ角θmは、一方向（本実施形態では、右）に操舵した場合に正の値、他方向（本実施形態では、左）に操舵した場合に負の値として検出する。そして、操舵制御装置６は、これら各センサから入力される各状態量を示す信号に基づいて、モータ２１に駆動電力を供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ５の作動、すなわち操舵機構４にラック軸１２を往復動させるべく付与するアシスト力を制御する。

次に、操舵制御装置６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６は、制御信号を出力するマイコン４１と、制御信号に基づいてモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えている。なお、本実施形態の駆動回路４２には、複数のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）を有する周知のＰＷＭインバータが採用されている。そして、マイコン４１の出力する制御信号は、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するものとなっている。これにより、制御信号に応答して各スイッチング素子がオンオフし、各相のモータコイルへの通電パターンが切り替わることにより、車載電源４３の直流電力が三相の駆動電力に変換されてモータ２１へと出力される。なお、以下に示す各制御ブロックは、マイコン４１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものであり、所定のサンプリング周期（検出周期）で各状態量を検出し、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が実行される。

マイコン４１には、上記車速ＳＰＤ、操舵トルクＴs、モータ２１のモータ角θmが入力される。また、マイコン４１には、駆動回路４２と各相のモータコイルとの間の接続線４４に設けられた電流センサ４５により検出されるモータ２１の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwが入力される。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４５をそれぞれ１つにまとめて図示している。また、マイコン４１には、車載電源４３の電源電圧Ｖbを検出する電圧センサ４６が接続されている。そして、マイコン４１は、これら各状態量に基づいて制御信号を出力する。

詳しくは、マイコン４１は、モータ２１に対する電力供給の目標値、すなわち目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉd*，Ｉq*を演算する電流指令値演算部５１と、電流指令値Ｉd*，Ｉq*に基づいて制御信号を出力する制御信号出力部５２とを備えている。電流指令値Ｉd*，Ｉq*は、モータ２１に供給すべき電流の目標値であり、ｄ／ｑ座標系におけるｄ軸上の電流指令値及びｑ軸上の電流指令値をそれぞれ示す。このうち、ｑ軸電流指令値Ｉq*はモータ２１の出力トルクの目標値であるトルク指令値に相当し、電流指令値演算部５１はトルク指令値演算部に相当する。なお、本実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉd*は、基本的にゼロに固定されている。また、モータ２１のモータ角θmと同様に、電流指令値Ｉd*，Ｉq*は、一方向への操舵をアシストする場合に正の値、他方向への操舵をアシストする場合に負の値とする。

また、マイコン４１は、転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸であるステアリングシャフト１１の回転角（操舵角）を示す制御舵角θsを演算する制御舵角演算部５３を備えている。制御舵角演算部５３には、モータ角θmが入力される。そして、制御舵角演算部５３は、例えばラック軸１２が車両の直進する中立位置にある状態での制御舵角θsを原点（ゼロ度）としてモータ２１の回転数を積算（カウント）し、この回転数及びモータ角θmに基づいて制御舵角θsを３６０°を超える範囲を含む絶対角で演算する。なお、制御舵角θsは、モータ２１のモータ角θmと同様に、中立位置から一方向の回転角である場合に正の値、他方向の回転角である場合に負の値とする。さらに、マイコン４１は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の絶対値の上限となる制限値Ｉgを設定する制限値設定部５４と、メモリ５５とを備えている。メモリ５５には、モータ２１が出力可能なモータトルクとして予め設定された定格トルクに対応する定格電流Ｉr等が記憶されている。

より詳しくは、電流指令値演算部５１は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の基礎成分である基本指令値としての基本電流指令値Ｉas*を演算する基本指令値演算部としての基本アシスト演算部６１と、ダンピング制御量Ｉdaを演算するダンピング制御量演算部６２と、電流補償量Ｉacを演算する電流補償量演算部６３とを備えている。また、電流指令値演算部５１は、基本電流指令値Ｉas*をダンピング制御量Ｉda及び電流補償量Ｉacにより補正した補正後電流指令値Ｉas**の絶対値を制限値Ｉg以下に制限するガード処理部６４を備えている。

基本アシスト演算部６１には、操舵トルクＴs及び車速ＳＰＤが入力される。そして、基本アシスト演算部６１は、操舵トルクＴs及び車速ＳＰＤに基づいて基本電流指令値Ｉas*を演算する。具体的には、基本アシスト演算部６１は、操舵トルクＴsの絶対値が大きいほど、また車速ＳＰＤが遅いほど、より大きな値（絶対値）を有する基本電流指令値Ｉas*を演算する。このように演算された基本電流指令値Ｉas*は、加減算器６５に出力される。

電流補償量演算部６３には、制御舵角θsが入力される。そして、電流補償量演算部６３は、ステアリングホイール２を中立位置に戻すステアリング戻し操作を行う際に、制御舵角θsに基づいて、円滑に制御舵角θsがゼロとなる（ステアリングホイール２が中立位置となる）ようにアシストする電流補償量Ｉacを演算する。つまり、電流補償量演算部６３は、所謂アクティブリターン制御を実行するための成分を演算する。

加減算器６５には、基本電流指令値Ｉas*及び電流補償量Ｉacとともに、後述するようにダンピング制御量演算部６２から出力されるダンピング制御量Ｉdaが入力される。そして、電流指令値演算部５１は、加減算器６５において基本電流指令値Ｉas*からダンピング制御量Ｉdaを減算するとともに電流補償量Ｉacを加算することにより補正後電流指令値Ｉas**を演算する。このように演算された補正後電流指令値Ｉas**はガード処理部６４に出力される。

ガード処理部６４には、補正後電流指令値Ｉas**に加え、後述するように制限値設定部５４において設定される制限値Ｉgが入力される。ガード処理部６４は、入力される補正後電流指令値Ｉas**の絶対値が制限値Ｉg以下の場合には、補正後電流指令値Ｉas**の値をそのままｑ軸電流指令値Ｉq*として制御信号出力部５２に出力する。一方、入力される補正後電流指令値Ｉas**の絶対値が制限値Ｉgよりも大きい場合には、補正後電流指令値Ｉas**の絶対値を制限値Ｉgの値に制限した値をｑ軸電流指令値Ｉq*として制御信号出力部５２に出力する。

制御信号出力部５２は、電流指令値Ｉd*，Ｉq*、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及びモータ２１のモータ角θmに基づいて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、制御信号を生成する。具体的には、制御信号出力部５２は、モータ角θmに基づいて各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の実電流値であるｄ軸電流値及びｑ軸電流値を演算する。そして、制御信号出力部５２は、ｄ軸電流値をｄ軸電流指令値Ｉd*に追従させるべく、またｑ軸電流値をｑ軸電流指令値Ｉq*に追従させるべく、それぞれ電流フィードバック制御を行うことにより制御信号を生成する。この制御信号が駆動回路４２に出力されることによりモータ２１に制御信号に応じた駆動電力が供給される。これにより、モータ２１が出力するモータトルクが、ｑ軸電流指令値Ｉq*に対応したトルク指令値に追従するようにモータ２１の駆動が制御される。

次に、ダンピング制御量演算部６２の構成について説明する。
ダンピング制御量演算部６２には、車速ＳＰＤ及び制御舵角θsが入力される。そして、ダンピング制御量演算部６２は、これらの状態量に基づいて、制御舵角θsの絶対値が舵角閾値としてのエンド近傍舵角θneを超える状況になる場合に、制御舵角θsを微分することにより得られる制御角速度ωs（操舵速度）の絶対値の増大に基づいてより大きな絶対値を有するダンピング制御量Ｉdaを演算する。ダンピング制御量Ｉdaは、基本電流指令値Ｉas*から減算されることにより、基本電流指令値Ｉas*の絶対値を小さくする成分である。なお、エンド近傍舵角θneは、ラックエンド位置での制御舵角θsよりも絶対値が所定角度θ1だけ小さい角度を示す値に設定されている。また、所定角度θ1は、エンド近傍舵角θneがラックエンド位置から離間しすぎないような比較的小さな角度である。

詳しくは、図３に示すように、ダンピング制御量演算部６２は、最新の演算周期での制御舵角θsと左右いずれか一方のラックエンド位置での制御舵角θsとの間の差分であるエンド離間角Δθを演算するエンド離間角演算部７１を備えている。また、ダンピング制御量演算部６２は、エンド離間角Δθに応じて定まる第１上限角速度ωlim1に対する制御角速度ωsの超過分である第１超過角速度ωo1を演算する第１超過角速度演算部７２と、第１超過角速度ωo1に基づいてダンピング制御量Ｉdaを演算する演算処理部７３とを備えている。

エンド離間角演算部７１には、制御舵角θsが入力される。エンド離間角演算部７１は、最新の演算周期での制御舵角θsと左側のラックエンド位置での制御舵角θsとの間の差分、及び最新の演算周期での制御舵角θsと右側のラックエンド位置での制御舵角θsとの間の差分を演算する。そして、エンド離間角演算部７１は、演算した差分のうちの小さい方の絶対値をエンド離間角Δθとして第１超過角速度演算部７２に出力する。

第１超過角速度演算部７２には、エンド離間角Δθ、及び制御舵角θsを微分することにより得られる制御角速度ωsが入力される。そして、第１超過角速度演算部７２は、これらの状態量に基づいて第１超過角速度ωo1を演算する。

詳しくは、第１超過角速度演算部７２は、エンド離間角Δθが入力される第１上限角速度演算部７４を備えている。第１上限角速度演算部７４は、エンド離間角Δθと第１上限角速度ωlim1との関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりエンド離間角Δθに応じた第１上限角速度ωlim1を演算する。このマップでは、第１上限角速度ωlim1は、エンド離間角Δθがゼロの場合に第１上限角速度ωlim1が最も小さくなり、エンド離間角Δθの増大に比例して第１上限角速度ωlim1が大きくなるように設定されている。また、第１上限角速度ωlim1は、エンド離間角Δθが所定角度θ2よりも大きくなると、モータ２１が回転可能な最大の角速度として予め設定された値で一定となるように設定されている。なお、所定角度θ2は、上記所定角度θ1よりも大きな角度に設定されている。つまり、本実施形態のダンピング制御量演算部６２は、制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneを超える前の状況からゼロより大きな絶対値を有するダンピング制御量Ｉdaを演算することにより、制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneを超える状況になる場合に、ゼロより大きな絶対値を有するダンピング制御量Ｉdaを演算する。

第１超過角速度演算部７２は、制御角速度ωsの絶対値が第１上限角速度演算部７４において演算された第１上限角速度ωlim1よりも大きい場合には、制御角速度ωsの第１上限角速度ωlim1に対する超過分を第１超過角速度ωo1として演算処理部７３に出力する。一方、第１超過角速度演算部７２は、制御角速度ωsの絶対値が第１上限角速度ωlim1以下の場合には、ゼロを示す第１超過角速度ωo1を演算処理部７３に出力する。

具体的には、第１超過角速度演算部７２は、第１上限角速度ωlim1及び制御角速度ωsが入力される最小値選択部７５を備えている。最小値選択部７５は、第１上限角速度ωlim1及び制御角速度ωsの絶対値のうちの小さい方を選択して減算器７６に出力する。そして、第１超過角速度演算部７２は、減算器７６において、制御角速度ωsの絶対値から最小値選択部７５の出力値を差し引くことで第１超過角速度ωo1を演算する。このように最小値選択部７５において第１上限角速度ωlim1及び制御角速度ωsの絶対値のうちの小さい方を選択することで、制御角速度ωsが第１上限角速度ωlim1以下の場合には、減算器７６において制御角速度ωsから制御角速度ωsが差し引かれることとなり、第１超過角速度ωo1がゼロとなる。一方、制御角速度ωsが第１上限角速度ωlim1よりも大きい場合には、減算器７６において制御角速度ωsの絶対値から第１上限角速度ωlim1が差し引かれることとなり、第１超過角速度ωo1が制御角速度ωsの第１上限角速度ωlim1に対する超過分となる。

演算処理部７３には、第１超過角速度ωo1、車速ＳＰＤ及び制御角速度ωsが入力される。演算処理部７３は、第１超過角速度ωo1及び車速ＳＰＤとダンピング制御量Ｉdaとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより第１超過角速度ωo1及び車速ＳＰＤに応じたダンピング制御量Ｉdaを演算する。なお、演算処理部７３は、ダンピング制御量Ｉdaの符号（方向）を制御角速度ωsに示される符号（方向）とする。このマップでは、ダンピング制御量Ｉdaは、第１超過角速度ωo1がゼロの場合に速度制限成分Ｉgsが最も小さくなり、第１超過角速度ωo1の増大に比例してダンピング制御量Ｉdaが大きくなるように設定されている。また、このマップは、車速ＳＰＤの増大に比例してダンピング制御量Ｉdaが小さくなるように設定されている。このように演算されたダンピング制御量Ｉdaは、上記加減算器６５（図２参照）に出力される。

次に、制限値設定部５４の構成について説明する。
図２に示すように、制限値設定部５４には、制御舵角θs、車速ＳＰＤ、電源電圧Ｖb及びメモリ５５に記憶された定格電流Ｉrが入力される。そして、制限値設定部５４は、これらの状態量に基づいて制限値Ｉgを設定する。

詳しくは、図４に示すように、制限値設定部５４は、制御舵角θsに基づく舵角制限値Ｉenを演算する舵角制限値演算部８１と、電源電圧Ｖbに基づく他の制限値としての電圧制限値Ｉvbを演算する電圧制限値演算部８２と、舵角制限値Ｉen及び電圧制限値Ｉvbのいずれか小さい方を選択する最小値選択部８３とを備えている。

舵角制限値演算部８１には、制御舵角θs、車速ＳＰＤ及び定格電流Ｉrが入力される。舵角制限値演算部８１は、これらの状態量に基づいて、後述するように制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneを超える状況になる場合に、制御舵角θsの絶対値及び制御角速度ωs（操舵速度）の絶対値の増大に基づいて小さくなる舵角制限値Ｉenを演算する。このように演算された舵角制限値Ｉenは、最小値選択部８３に出力される。

電圧制限値演算部８２には、電源電圧Ｖbが入力される。電圧制限値演算部８２は、電源電圧Ｖbの絶対値が予め設定された電圧閾値Ｖth以下になった場合に、定格電流Ｉrを供給するための定格電圧よりも小さな電圧制限値Ｉvbを演算する。具体的には、電圧制限値演算部８２は、電源電圧Ｖbの絶対値が電圧閾値Ｖth以下になった場合、該電源電圧Ｖbの絶対値の低下に基づいてより小さな絶対値を有する電圧制限値Ｉvbを演算する。このように演算された電圧制限値Ｉvbは、最小値選択部８３に出力される。

そして、最小値選択部８３は、入力される舵角制限値Ｉen及び電圧制限値Ｉvbのいずれか小さい方を制限値Ｉgとして選択し、ガード処理部６４（図２参照）に出力する。
次に、舵角制限値演算部８１の構成について説明する。

舵角制限値演算部８１は、エンド離間角Δθを演算するエンド離間角演算部９１と、エンド離間角Δθに応じて定まる電流（トルク）制限量である角度制限成分Ｉgaを演算する角度制限成分演算部９２とを備えている。また、舵角制限値演算部８１は、エンド離間角Δθに応じて定まる第２上限角速度ωlim2に対する制御角速度ωsの超過分である第２超過角速度ωo2を演算する第２超過角速度演算部９３と、第２超過角速度ωo2に応じて定まる電流（トルク）制限量である速度制限成分Ｉgsを演算する速度制限成分演算部９４とを備えている。なお、エンド離間角演算部９１は、上記ダンピング制御量演算部６２のエンド離間角演算部７１と同様にエンド離間角Δθを演算し、角度制限成分演算部９２及び第２超過角速度演算部９３に出力する。

角度制限成分演算部９２には、エンド離間角Δθ及び車速ＳＰＤが入力される。角度制限成分演算部９２は、エンド離間角Δθ及び車速ＳＰＤと角度制限成分Ｉgaとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりエンド離間角Δθ及び車速ＳＰＤに応じた角度制限成分Ｉgaを演算する。このマップでは、角度制限成分Ｉgaは、エンド離間角Δθがゼロの場合に最も大きくなり、エンド離間角Δθの増大に比例して減少する。また、角度制限成分Ｉgaは、エンド離間角Δθが所定角度θ1よりも大きくなると（制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneよりも小さくなると）、ゼロになるように設定されている。また、このマップは、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下の領域では、車速ＳＰＤの増大に基づいて、角度制限成分Ｉgaが小さくなるように設定されている。このように演算された角度制限成分Ｉgaは、減算器９５に出力される。

第２超過角速度演算部９３には、エンド離間角Δθ、及び制御舵角θsを微分することにより得られる制御角速度ωsが入力される。そして、第２超過角速度演算部９３は、これらの状態量に基づいて第２超過角速度ωo2を演算する。

詳しくは、第２超過角速度演算部９３は、エンド離間角Δθが入力される第２上限角速度演算部９６を備えている。第２上限角速度演算部９６は、エンド離間角Δθと第２上限角速度ωlim2との関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりエンド離間角Δθに応じた第２上限角速度ωlim2を演算する。このマップは、第１上限角速度演算部７４のマップと類似の傾向に設定されている。より具体的には、同マップにおけるエンド離間角Δθが所定角度θ2以下の領域での第２上限角速度ωlim2は、第１上限角速度演算部７４のマップにおける同領域での第１上限角速度ωlim1よりも小さく、該第１上限角速度ωlim1と同一の勾配でエンド離間角Δθの減少に伴って小さくなるように設定されている。また、同マップにおけるエンド離間角Δθが所定角度θ2よりも大きい領域での第２上限角速度ωlim2は、第１上限角速度ωlim1よりも小さな値で一定となるように設定されている。

第２超過角速度演算部９３は、制御角速度ωsの絶対値が第２上限角速度演算部９６において演算された第２上限角速度ωlim2よりも大きい場合には、制御角速度ωsの第２上限角速度ωlim2に対する超過分を第２超過角速度ωo2として速度制限成分演算部９４に出力する。一方、第２超過角速度演算部９３は、制御角速度ωsの絶対値が第２上限角速度ωlim2以下の場合には、ゼロを示す第２超過角速度ωo2を速度制限成分演算部９４に出力する。なお、第２超過角速度演算部９３は、最小値選択部９７及び減算器９８を有しており、第１超過角速度演算部７２と同様に第２超過角速度ωo2を演算する。

速度制限成分演算部９４には、第２超過角速度ωo2及び車速ＳＰＤが入力される。速度制限成分演算部９４は、第２超過角速度ωo2及び車速ＳＰＤと速度制限成分Ｉgsとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより第２超過角速度ωo2及び車速ＳＰＤに応じた速度制限成分Ｉgsを演算する。このマップでは、速度制限成分Ｉgsは、第２超過角速度ωo2がゼロの場合に速度制限成分Ｉgsが最も小さくなり、第２超過角速度ωo2の増大に比例して速度制限成分Ｉgsが大きくなるように設定されている。また、このマップは、車速ＳＰＤの増大に基づいて、速度制限成分Ｉgsが小さくなるように設定されている。つまり、本実施形態の速度制限成分演算部９４のマップは、ダンピング制御量演算部６２の演算処理部７３のマップと同様に設定されている。なお、このマップは、速度制限成分Ｉgsが角度制限成分Ｉgaに比べて小さな値となるように設定されている。このように演算された速度制限成分Ｉgsは、減算器９９に出力される。

上記角度制限成分Ｉgaが入力される減算器９５には、定格電流Ｉrが入力される。舵角制限値演算部８１は、減算器９５において定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉgaを差し引いた値を、速度制限成分Ｉgsが入力される減算器９９に出力する。そして、舵角制限値演算部８１は、減算器９９において、減算器９５の出力値から速度制限成分Ｉgsを差し引いた値、すなわち定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsを差し引いた値を舵角制限値Ｉenとして上記最小値選択部８３に出力する。

次に、本実施形態の操舵制御装置６によるエンド当ての衝撃緩和について説明する。
ラックエンド近傍まで操舵が行われた際に、制限値Ｉgが定格電流Ｉrよりも小さな舵角制限値Ｉenに設定され、ｑ軸電流指令値Ｉq*（補正後電流指令値Ｉas**）の絶対値が制限値Ｉgに設定された場合を想定する。上記のように舵角制限値Ｉenは、定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsを差し引いた値であり、モータトルクは、エンド離間角Δθの大きさに応じて角度制限成分Ｉgaだけ制限されるとともに、第２超過角速度ωo2に応じて速度制限成分Ｉgsだけ制限される。これにより、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下になった場合にさらにエンド離間角Δθが小さくなることを制限するだけでなく、エンド離間角Δθが所定角度θ2以下になった場合の制御角速度ωsも制限してエンド当ての衝撃が緩和される。

ここで、上記のようにラックエンド近傍まで操舵行われたのが低μ路上である場合を想定する。この場合、ｑ軸電流指令値Ｉq*の絶対値が制限値Ｉgに制限されても、制御角速度ωsが大きな値となる。この点、本実施形態では、補正後電流指令値Ｉas**は、基本電流指令値Ｉas*からダンピング制御量Ｉdaが減算することにより演算され、ダンピング制御量Ｉdaは、制御角速度ωsの第１上限角速度ωlim1に対する第１超過角速度ωo1の増大に基づいて大きくなる。これにより、低μ路等において制御角速度ωsが大きくなった場合には、補正後電流指令値Ｉas**の絶対値がダンピング制御量Ｉdaの絶対値に応じて減少することで、エンド当ての衝撃が緩和される。

また、上記のように第１超過角速度演算部７２のマップにおける所定角度θ2以下での第１上限角速度ωlim1の勾配と、第２超過角速度演算部９３のマップにおける所定角度θ2以下での第２上限角速度ωlim2の勾配とが等しい。そのため、ラックエンドまでの操舵する際における第１超過角速度ωo1と第２超過角速度ωo2との変化傾向が等しくなる。これにより、速度制限成分Ｉgsによる舵角制限値Ｉenに基づくエンド当て緩和と、ダンピング制御量Ｉdaによるエンド当て緩和とが近いに操舵フィーリングになり、運転者が違和感を覚えにくくなる。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）舵角制限値演算部８１は、制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneを超える状況になる場合に小さくなる舵角制限値Ｉenを演算し、電流指令値演算部５１は、舵角制限値Ｉen以下の値に設定される制限値Ｉg以下にｑ軸電流指令値Ｉq*を制限する。これにより、例えばエンド近傍まで操舵すると、モータトルクが制限されることで、エンド当ての衝撃を緩和できる。さらに、本実施形態では、電流指令値演算部５１は、制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneを超える状況になる場合に大きくなる第１超過角速度ωo1に応じたダンピング制御量Ｉdaにより、基本電流指令値Ｉas*の絶対値を減少させてｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。そのため、転舵輪３が低μ路上にあってその転舵速度が速くなると、ダンピング制御量Ｉdaが大きくなることで、モータトルクが制限されるため、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

（２）舵角制限値Ｉenは、定格トルクに対応する定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsを差し引くことで舵角制限値Ｉenを演算する。そのため、制御舵角θsがエンド近傍舵角θneを超えた場合に、該制御舵角θsがさらに増大することを制限できるとともに、制御角速度ωsを制限できるような舵角制限値Ｉenを容易に演算できる。

（３）第１上限角速度ωlim1の絶対値を第２上限角速度ωlim2の絶対値よりも大きく設定した。ここで、低μ路上では、通常の路面に比べ、制御角速度ωs（転舵輪３の転舵速度）が非常に大きくなり易いため、第１上限角速度ωlim1を大きく設定しても、制御角速度ωsの第１上限角速度ωlim1に対する超過分が生じ、ダンピング制御量Ｉdaが演算される。したがって、本実施形態のように、第１上限角速度ωlim1を第２上限角速度ωlim2よりも大きく設定することで、低μ路上でエンド当ての衝撃を好適に緩和しつつ、低μ路上以外で基本電流指令値Ｉas*の絶対値を不要に減少させて操舵フィーリングに影響を及ぼすことを抑制できる。

（４）制限値設定部５４は、電源電圧Ｖbに基づいて設定される電圧制限値Ｉvb及び舵角制限値Ｉenのうちの小さな方を制限値Ｉgとして設定するため、制御舵角θsがエンド近傍舵角θneを超える以外に、電源電圧Ｖbが低下した状況に応じて適切にモータトルクＴmを制限できる。なお、電圧制限値Ｉvb及び舵角制限値Ｉenのうちの小さな方を制限値Ｉgとして設定するため、制限値Ｉgの大きさが舵角制限値Ｉenを超えることはなく、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

（５）ダンピング制御量演算部６２は、車速ＳＰＤの増大に基づいてダンピング制御量Ｉdaを小さくなるように演算するため、車速ＳＰＤが大きい場合にｑ軸電流指令値Ｉq*が小さくなり難くなる。これにより、例えば高速走行時に障害物を避けるための緊急操舵を行う場合において、その操舵が妨げられることを抑制できる。

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。本実施形態及び以下の変形例は、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。
・上記実施形態において、第１上限角速度演算部７４におけるマップの形状は適宜変更可能である。例えば第１上限角速度ωlim1が減少し始める角度を所定角度θ1としてもよい。また、第１上限角速度演算部７４のマップにおける所定角度θ2以下の領域での第１上限角速度ωlim1が、第２上限角速度演算部９６のマップにおける所定角度θ2以下の領域での第２上限角速度ωlim2と一致してもよく、さらに同領域における各勾配が互いに異なっていてもよい。このほか、第１上限角速度演算部７４のマップにおける所定角度θ2よりも大きい領域での第１上限角速度ωlim1と、第２上限角速度演算部９６のマップにおける所定角度θ2よりも大きい領域での第２上限角速度ωlim2とが等しくてもよい。同様に、上記第２上限角速度演算部９６におけるマップの形状は適宜変更可能である。

・上記実施形態において、角度制限成分演算部９２におけるマップの形状は適宜変更可能である。例えば角度制限成分Ｉgaが増加し始める角度を所定角度θ2としてもよい。また、同マップにおける所定角度θ1以下の領域で、角度制限成分Ｉgaが非線形的に変化してもよい。さらに、角度制限成分Ｉgaが車速ＳＰＤに応じて変更されないようにしてもよい。

・上記実施形態において、演算処理部７３のマップの形状は適宜変更可能である。例えば第１超過角速度ωo1の増大に基づいて非線形的にダンピング制御量Ｉdaが大きくなるように設定してもよい。また、ダンピング制御量Ｉdaが車速ＳＰＤに応じて変更されないようにしてもよい。同様に、速度制限成分演算部９４におけるマップの形状は適宜変更可能である。

・上記実施形態において、基本電流指令値Ｉas*からダンピング制御量Ｉdaを減算するとともに電流補償量Ｉacを加算した値を制限値Ｉgに基づいてガード処理したが、これに限らず、例えば電流補償量Ｉacを加算せず、基本電流指令値Ｉas*からダンピング制御量Ｉdaを減算した値を制限値Ｉgに基づいてガード処理してもよい。

・上記実施形態では、電流補償量Ｉacをステアリングホイール２が中立位置に戻ることを補助するための制御量として演算したが、これに限らず、例えば操舵トルクＴsを微分したトルク微分値に基づく制御量等としてもよい。

・上記実施形態では、制限値設定部５４は、電源電圧Ｖbに基づいて電圧制限値Ｉvbを演算する電圧制限値演算部８２を備えたが、これに限らず、電圧制限値演算部８２に加えて又は代えて、他の状態量に基づく他の制限値を演算する他の演算部を備えてもよい。また、制限値設定部５４が電圧制限値演算部８２を備えず、舵角制限値Ｉenをそのまま制限値Ｉgとして設定する構成としてもよい。

・上記実施形態において、舵角制限値Ｉenを定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉgaのみを減算することで演算してもよい。
・上記実施形態において、舵角閾値をエンド近傍舵角θne以外の角度に設定してもよい。

・上記実施形態では、制御舵角演算部５３は、ラック軸１２がステアリング中立位置にある状態での制御舵角θsを原点としてモータ２１の回転数を積算し、この回転数及びモータ角θmに基づいて制御舵角θsを演算した。しかし、これに限らず、制御舵角演算部５３は、例えばラックエンド位置での制御舵角を原点とする回転数及びモータ角θmに基づいて制御舵角やエンド離間角を演算し、これらに基づいて制限値Ｉgを演算してもよい。なお、こうした制御舵角の原点は、例えば車両製造時に予め記憶させてもよく、また操舵を通じた学習により設定してもよい。また、例えば転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸であるステアリングシャフト１１の回転角を絶対角で検出するセンサを設け、制御舵角演算部５３は、該センサの検出値に基づいて制御舵角θsを演算してもよい。

・上記実施形態では、操舵制御装置６は、ＥＰＳアクチュエータ５がコラム軸１４にモータトルクを付与する形式のＥＰＳ１を制御対象としたが、これに限らず、例えばボール螺子ナットを介してラック軸１２にモータトルクを付与する形式の操舵装置を制御対象としてもよい。また、ＥＰＳに限らず、操舵制御装置６は、運転者により操作される操舵部と、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操舵装置を制御対象とし、転舵部に設けられる転舵アクチュエータのモータのトルク指令値（ｑ軸電流指令値）について、本実施形態のようにエンド当て緩和制御を実行してもよい。

次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）前記ダンピング制御量は、車速の増大に基づいて小さくなるように演算される操舵制御装置。上記構成によれば、車速が大きい場合にトルク指令値が小さくなり難くなるため、例えば高速走行時に障害物を避けるための緊急操舵を行う場合において、その操舵が妨げられることを抑制できる。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、４…操舵機構、５…ＥＰＳアクチュエータ（アクチュエータ）、６…操舵制御装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ラック軸（転舵軸）、１８…ラックエンド、２１…モータ、４１…マイコン、５１…電流指令値演算部（トルク指令値演算部）、５３…制御舵角演算部、５４…制限値設定部、６１…基本アシスト演算部（基本指令値演算部）、６２…ダンピング制御量演算部、６３…電流補償量演算部、６４…ガード処理部、７２…第１超過角速度演算部、７４…第１上限角速度演算部、８１…舵角制限値演算部、８２…電圧制限値演算部、９２…角度制限成分演算部、９３…第２超過角速度演算部、９４…速度制限成分演算部、９６…第２上限角速度演算部Ｉas*…基本電流指令値、Ｉen…舵角制限値、Ｉga…角度制限成分、Ｉgs…速度制限成分、Ｉvb…電圧制限値（他の制限値）、Ｉas**…補正後電流指令値、Ｉd*…ｄ軸電流指令値、Ｉda…ダンピング制御量、Ｉg…制限値、Ｉq*…ｑ軸電流指令値（トルク指令値）、Ｉr…定格電流、ＳＰＤ…車速、Ｔs…操舵トルク、θs…制御舵角（回転角）、θne…エンド近傍舵角（舵角閾値）、ωs…制御角速度（角速度）、ωo1…第１超過角速度、ωo2…第２超過角速度、ωlim1…第１上限角速度、ωlim2…第２上限角速度。

Claims (4)

1. モータを駆動源とするアクチュエータにより操舵機構の転舵軸を往復動させるモータトルクが付与される操舵装置を制御対象とし、
   前記モータが出力するモータトルクの目標値となるトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、
   前記転舵軸に連結される転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角の絶対値が前記操舵装置に応じた舵角閾値を超える状況になる場合に、前記回転角の絶対値の増大に基づいて小さくなる舵角制限値を演算する舵角制限値演算部と、
   前記トルク指令値の絶対値の上限となる制限値を前記舵角制限値以下に設定する制限値設定部と、
   絶対値が前記制限値以下に制限された前記トルク指令値に、前記モータトルクが追従するように前記モータの駆動を制御する操舵制御装置であって、
   前記トルク指令値演算部は、
   操舵トルクに基づく基本指令値を演算する基本指令値演算部と、
   前記回転角の絶対値が前記舵角閾値を超える状況になる場合に、該回転角の絶対値に応じた第１上限角速度に対する前記回転軸の角速度の超過分の増大に基づいて大きくなるようにダンピング制御量を演算するダンピング制御量演算部とを備え、
   前記基本指令値の絶対値を減少させるように前記ダンピング制御量を合算した値に基づいて前記トルク指令値を演算する操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記舵角制限値演算部は、前記モータが出力可能なモータトルクとして予め設定された定格トルクに基づく値から角度制限成分及び速度制限成分を差し引いた値に基づいて前記舵角制限値を演算するものであって、
   前記角度制限成分は、前記回転角の絶対値が前記舵角閾値を超える状況になる場合に該回転角の絶対値の増大に基づいて大きくなるように演算され、
   前記速度制限成分は、前記回転角の絶対値に応じた第２上限角速度に対する前記角速度の超過分の増大に基づいて大きくなるように演算される操舵制御装置。
3. 請求項２に記載の操舵制御装置において、
   前記第１上限角速度は、前記第２上限角速度よりも絶対値が大きく設定された操舵制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記制限値設定部は、前記回転角及び前記角速度以外の状態量に基づいて設定される他の制限値及び前記舵角制限値のうちの最も小さな値を前記制限値として設定する操舵制御装置。