JP2020138606A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵輪が障害物に接触していることを適切に検出することができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、転舵シャフトに付与される駆動力を発生する転舵モータを制御する。制御装置は、転舵モータへ供給する電流を制限する必要がある場合、転舵モータへ供給する電流を制限値Ｉｌｉｍに制限する。制御装置は、モータへ供給される電流の値と電流しきい値Ｉｔｈとの比較に基づき転舵輪が障害物に当たっているか否かを判定する判定部８５と、制限値Ｉｌｉｍに応じて制限値Ｉｌｉｍよりも小さい値の電流しきい値Ｉｔｈを演算するしきい値演算部８９とを有している。しきい値演算部８９は、制限値Ｉｌｉｍに対して設定値だけ減少させた値を電流しきい値Ｉｔｈとして演算する。また、しきい値演算部８９は、車両の通常の使用状態において生じる転舵モータの電流値の範囲である実用電流範囲に重ならないように電流しきい値Ｉｔｈを演算する。【選択図】図４

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達を分離した、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置が存在する。操舵装置は、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および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。車両の走行時、操舵装置の制御装置は、反力モータに対する給電制御を通じて操舵反力を発生させるとともに、転舵モータに対する給電制御を通じて転舵輪を転舵させる。

操舵装置においては、据え切り時に転舵輪が縁石に突き当たる場合など、転舵輪を切り増し側へ向けて転舵することが困難となる状況が想定される。このとき、操舵装置の制御装置は、ステアリングホイールの操舵角に転舵輪の転舵角を追従させようとする。このため、転舵モータに対して過大な電流が供給されることによって、転舵モータあるいはその駆動回路が過熱するおそれがある。

そこで、たとえば特許文献１の制御装置は、定められた判定条件が成立するとき、転舵輪が障害物に接触している旨判定する。判定条件には、たとえば転舵モータへ供給される実際の電流の値が電流しきい値以上である状態が所定の時間だけ継続することが含まれる。制御装置は、転舵輪が障害物に接触している旨判定されるとき、転舵モータの過熱を抑制するべく定められた制御を実行する。

特開２００６−１１１０９９号公報

特許文献１の制御装置によれば、たしかに転舵モータの過熱は抑制できるものの、つぎのようなことが懸念される。すなわち、制御装置には、転舵輪が障害物に接触することに起因する転舵モータの過熱抑制機能だけでなく、たとえば転舵モータの温度に基づく過熱抑制機能を併せ持つものが存在する。この制御装置は、転舵モータの温度を監視し、当該温度が過熱状態に近づいたとき、転舵モータへ供給する電流量を制限する。

このため、たとえば車両が発進する際の据え切り時において転舵輪が障害物に接触するとき、転舵モータの電流値が電流しきい値に達する以前において、転舵モータの温度が過熱状態に近づくことによって、転舵モータへ供給される電流量が制限されるおそれがある。この場合、転舵モータの電流値が電流しきい値に達しないことによって、転舵輪が障害物に接触していることが適切に検出されないことが懸念される。

本発明の目的は、転舵輪が障害物に接触していることを適切に検出することができる操舵制御装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるための機構に付与される駆動力を発生するモータを操舵状態に応じて制御するものである。この操舵制御装置は、前記モータへ供給する電流を定められた制限値に制限する制限制御部と、前記モータへ供給される電流の値としきい値との比較を少なくとも用いて前記転舵輪が障害物に当たっているか否かを判定する判定部と、前記判定部により使用される前記しきい値として、前記制限値に応じて前記制限値よりも小さい値の前記しきい値を演算するしきい値演算部と、を有している。

この構成によれば、モータへ供給される電流が制限される場合であれ、転舵輪が障害物に接触しているか否かを判定することができる。これは、転舵輪が障害物に当たっているか否かの判定基準である電流のしきい値がモータを過熱から保護する際における電流の制限値よりも小さな値に設定されることによる。

上記の操舵制御装置において、前記しきい値演算部は、車両の通常の使用状態において生じる前記モータの電流値の範囲である実用電流範囲に重ならないように、前記しきい値を演算することが好ましい。

この構成によれば、車両の通常の走行状態において、転舵輪が障害物に当たっている旨誤って判定されることが抑制される。
上記の操舵制御装置において、前記機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフト、および前記ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離される転舵シャフトを含んでいてもよい。この場合、制御対象として、操舵状態に応じて演算される第１の指令値に基づき前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、操舵状態に応じて演算される第２の指令値に基づき前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する前記モータとしての転舵モータと、を含んでいてもよい。

この場合、前記判定部により前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、その旨運転者に報知するための制御として、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限すべく前記反力モータの前記第１の指令値に反映させるべき前記転舵シャフトの軸力として制限軸力を演算する制限軸力演算部を有していてもよい。

この構成によれば、転舵輪が障害物に当たっている場合、ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための制限軸力が反力モータの第１の指令値に反映される。これにより、運転者は操舵反力として突き当り感を感じる。このステアリングホイールを介した手応えを通じて、運転者は転舵輪が障害物に当たっている状況であることを認識することができる。また、運転者によるステアリングホイールの操作を仮想的に制限することもできる。

上記の操舵制御装置において、前記転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の目標回転角に基づく前記転舵シャフトの理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、車両挙動、路面状態または操舵状態が反映される前記転舵モータの電流値に基づき前記転舵シャフトの軸力を推定軸力として演算する推定軸力演算部と、前記推定軸力および前記理想軸力を車両挙動、路面状態または操舵状態に応じて混合することにより前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力としての混合軸力を演算する配分演算部と、を有していてもよい。

この場合、前記配分演算部は、前記判定部により前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、その旨運転者に報知するための制御として、前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力を前記混合軸力から前記推定軸力へ切り替えるようにしてもよい。

この構成によれば、転舵輪が障害物に当たっていない場合、回転体の目標回転角に基づく理想軸力、および転舵モータの電流値に基づく推定軸力が車両挙動などに応じて混合されることにより得られる混合軸力が反力モータの第１の指令値に反映される。このため、反力モータは混合軸力に応じた駆動力を発生する。これに対し、転舵輪が障害物に当たっている場合、純粋な推定軸力が反力モータの第１の指令値に反映される。推定軸力には車両挙動、路面状態または操舵状態が反映されるため、モータは転舵輪が障害物に当たることによって転舵シャフトに作用する軸力に応じた駆動力を発生する。したがって、運転者はステアリングホイールを介して操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵輪が障害物に当たっている状況を認識することができる。

本発明の操舵制御装置によれば、転舵輪が障害物に接触していることを適切に検出することができる。

操舵制御装置の第１の実施の形態が搭載されるステアバイワイヤ方式の操舵装置の構成図。 第１の実施の形態における制御装置の制御ブロック図。 第１の実施の形態における目標舵角演算部の制御ブロック図。 第１の実施の形態における車両モデルの制御ブロック図。 第１の実施の形態における電流制限値と縁石当て判定用の電流しきい値との関係を示すグラフ。 第２の実施の形態における車両モデルの制御ブロック図。

＜第１の実施の形態＞
以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、車両の操舵装置１０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。また、操舵装置１０は、車幅方向（図１中の左右方向）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１５，１５を介して左右の転舵輪１６，１６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１６，１６の転舵角θ_ｗが変更される。ステアリングシャフト１２および転舵シャフト１４は操舵機構を構成する。

＜操舵反力を発生させるための構成：反力ユニット＞
また、操舵装置１０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、およびトルクセンサ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（トルク）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。

反力モータ３１は、操舵反力の発生源である。反力モータ３１としてはたとえば三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）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。

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θ_ａを検出する。反力モータ３１の回転角θ_ａは、舵角（操舵角）θ_ｓ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θ_ａ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の回転角である舵角θ_ｓ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θ_ａに基づき舵角θ_ｓを求めることができる。

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Ｔ_ｈ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。

＜転舵力を発生させるための構成：転舵ユニット＞
また、操舵装置１０は、転舵輪１６，１６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、および回転角センサ４３を有している。

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、たと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（正確には、その回転軸）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は車幅方向（図中の左右方向）に沿って移動する。

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θ_ｂ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をハウジング（図示略）の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる支持機構（図示略）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。

＜制御装置＞
また、操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ３１、および転舵モータ４１を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ３３、トルクセンサ３４および回転角センサ４３に加えて、車速センサ５０１がある。車速センサ５０１は、車両に設けられて車両の走行速度である車速Ｖを検出する。

制御装置５０は、反力モータ３１の駆動制御を通じて操舵トルクＴ_ｈに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。制御装置５０は操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標舵角（目標操舵角）を演算する。制御装置５０は、実際の舵角θ_ｓを目標舵角に追従させるべく実行される舵角θ_ｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量を演算し、この演算される舵角補正量を目標操舵反力に加算することにより操舵反力指令値を演算する。制御装置５０は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ３１へ供給する。

制御装置５０は、転舵モータ４１の駆動制御を通じて転舵輪１６，１６を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置５０は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θ_ｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。このピニオン角θ_ｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θ_ｗを反映する値である。制御装置５０は、前述した目標操舵角を使用して目標ピニオン角を演算する。そして制御装置５０は、目標ピニオン角と実際のピニオン角θ_ｐ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。

＜制御装置の詳細構成＞
つぎに、制御装置５０について詳細に説明する。
図２に示すように、制御装置５０は、反力制御を実行する反力制御部５０ａ、および転舵制御を実行する転舵制御部５０ｂを有している。

＜反力制御部＞
反力制御部５０ａは、目標操舵反力演算部５１、目標舵角演算部５２、舵角演算部５３、舵角フィードバック制御部５４、加算器５５、および通電制御部５６を有している。

目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力Ｔ_１ ^＊を演算する。目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴ_ｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな値（絶対値）の目標操舵反力Ｔ_１ ^＊を演算する。

目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖを使用してステアリングホイール１１の目標舵角θ^＊を演算する。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈの総和を入力トルクとするとき、この入力トルクに基づいて理想的な舵角（操舵角）を定める理想モデルを有している。この理想モデルは、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間が機械的に連結されている操舵装置を前提として、入力トルクに応じた理想的な転舵角に対応する舵角を予め実験などによりモデル化したものである。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊と操舵トルクＴ_ｈとを加算することにより入力トルクを求め、この入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ^＊（目標操舵角）を演算する。

舵角演算部５３は、回転角センサ３３を通じて検出される反力モータ３１の回転角θ_ａに基づきステアリングホイール１１の実際の舵角θ_ｓを演算する。舵角フィードバック制御部５４は、実際の舵角θ_ｓを目標舵角θ^＊に追従させるべく舵角θ_ｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量Ｔ_２ ^＊を演算する。加算器５５は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊に舵角補正量Ｔ_２ ^＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ^＊を算出する。

通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ^＊に応じた電力を反力モータ３１へ供給する。具体的には、通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ^＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部５６は、反力モータ３１に対する給電経路に設けられた電流センサ５７を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉ_ａを検出する。この電流値Ｉ_ａは、反力モータ３１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部５６は、電流指令値と実際の電流値Ｉ_ａ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（電流Ｉ_ａのフィードバック制御）。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔ^＊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。

＜転舵制御部＞
図２に示すように、転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、制限制御部６２、ピニオン角フィードバック制御部６３、通電制御部６４を有している。

ピニオン角演算部６１は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θ_ｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。前述したように、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θ_ｂとピニオン角θ_ｐ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θ_ｂからピニオン角θ_ｐを求めることができる。さらに、これも前述したように、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θ_ｐ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θ_ｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θ_ｗを反映する値である。

制限制御部６２は、たとえば転舵モータ４１の発熱状態に応じて、転舵モータ４１へ供給する電流量を制限するための制限値Ｉ_ｌｉｍを演算する。制限値Ｉ_ｌｉｍは、転舵モータ４１を過熱から保護する観点に基づき、転舵モータ４１へ供給する電流量の上限値として設定される。制限制御部６２は、転舵モータ４１に対する給電経路の近傍に設けられた温度センサ６２ａを通じて検出される転舵モータ４１の温度Ｔ_ｍ（推定温度）が温度しきい値を超えるとき、制限値Ｉ_ｌｉｍを演算する。制限値Ｉ_ｌｉｍは、たとえば転舵モータ４１の温度が高いときほど小さい値に設定される。

ピニオン角フィードバック制御部６３は、目標舵角演算部５２により演算される目標舵角θ^＊を目標ピニオン角θ_ｐ ^＊として取り込む。また、ピニオン角フィードバック制御部６３は、ピニオン角演算部６１により演算される実際のピニオン角θ_ｐを取り込む。ピニオン角フィードバック制御部６３は、実際のピニオン角θ_ｐを目標ピニオン角θ_ｐ ^＊（ここでは、目標舵角θ^＊に等しい。）に追従させるべくピニオン角θ_ｐのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を通じてピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊を演算する。

通電制御部６４は、ピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。具体的には、通電制御部６４は、ピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部６４は、転舵モータ４１に対する給電経路に設けられた電流センサ６４ａを通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉ_ｂを検出する。この電流値Ｉ_ｂは、転舵モータ４１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部６４は、電流指令値と実際の電流値Ｉ_ｂ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（電流値Ｉ_ｂのフィードバック制御）。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に応じた角度だけ回転する。

通電制御部６４は、制限制御部６２によって制限値Ｉ_ｌｉｍが演算される場合、転舵モータ４１へ供給する電流量（転舵モータ４１が発生するトルク）を制限値Ｉ_ｌｉｍに応じて制限する。通電制御部６４は、転舵モータ４１へ供給しようとしている電流の絶対値と制限値Ｉ_ｌｉｍとを比較する。通電制御部６４は、転舵モータ４１へ供給しようとしている電流の絶対値が制限値Ｉ_ｌｉｍよりも大きいとき、転舵モータ４１へ供給する電流の絶対値を制限値Ｉ_ｌｉｍに制限する。通電制御部６４は、転舵モータ４１へ供給しようとしている電流の絶対値が制限値Ｉ_ｌｉｍ以下であるとき、電流値Ｉ_ｂのフィードバック制御を通じて演算される本来の電流をそのまま転舵モータ４１へ供給する。

＜目標舵角演算部＞
つぎに、目標舵角演算部５２について詳細に説明する。
前述したように、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈの総和である入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ^＊を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての入力トルクＴ_ｉｎ ^＊が、次式（１）で表されることを利用したモデルである。

Ｔ_ｉｎ ^＊＝Ｊθ^＊′′＋Ｃθ^＊′＋Ｋθ^＊ …（１）
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。

式（１）から分かるように、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊は、目標舵角θ^＊の二階時間微分値θ^＊′′に慣性モーメントＪを乗じた値、目標舵角θ^＊の一階時間微分値θ^＊′に粘性係数Ｃを乗じた値、および目標舵角θ^＊にばね係数Ｋを乗じた値を加算することによって得られる。目標舵角演算部５２は、式（１）に基づく理想モデルに従って目標舵角θ^＊を演算する。

図３に示すように、式（１）に基づく理想モデルは、ステアリングモデル７１、および車両モデル７２に分けられる。
ステアリングモデル７１は、ステアリングシャフト１２および反力モータ３１など、操舵装置１０の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル７１は、加算器７３、減算器７４、慣性モデル７５、第１の積分器７６、第２の積分器７７および粘性モデル７８を有している。

加算器７３は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊と操舵トルクＴ_ｈとを加算することにより入力トルクＴ_ｉｎ ^＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される入力トルクＴ_ｉｎ ^＊から後述する粘性成分Ｔ_ｖｉ ^＊およびばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊をそれぞれ減算することにより、最終的な入力トルクＴ_ｉｎ ^＊を演算する。

慣性モデル７５は、式（１）の慣性項に対応する慣性制御演算部として機能する。慣性モデル７５は、減算器７４により算出される最終的な入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に慣性モーメントＪの逆数を乗ずることにより、舵角加速度α^＊を演算する。

第１の積分器７６は、慣性モデル７５により算出される舵角加速度α^＊を積分することにより、舵角速度ω^＊を演算する。
第２の積分器７７は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω^＊をさらに積分することにより、目標舵角θ^＊を演算する。目標舵角θ^＊は、ステアリングモデル７１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。

粘性モデル７８は、式（１）の粘性項に対応する粘性制御演算部として機能する。粘性モデル７８は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω^＊に粘性係数Ｃを乗ずることにより、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊の粘性成分Ｔ_ｖｉ ^＊を演算する。

車両モデル７２は、操舵装置１０が搭載される車両の特性に応じてチューニングされる。操舵特性に影響を与える車両側の特性は、たとえばサスペンションおよびホイールアライメントの仕様、および転舵輪１６，１６のグリップ力（摩擦力）などにより決まる。車両モデル７２は、式（１）のばね項に対応するばね特性制御演算部として機能する。車両モデル７２は、第２の積分器７７により算出される目標舵角θ^＊にばね係数Ｋを乗ずることにより、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊のばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊（トルク）を演算する。

このように構成した目標舵角演算部５２によれば、ステアリングモデル７１の慣性モーメントＪおよび粘性係数Ｃ、ならびに車両モデル７２のばね係数Ｋをそれぞれ調整することによって、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊と目標舵角θ^＊との関係を直接的にチューニングすること、ひいては所望の操舵特性を実現することができる。

また、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊からステアリングモデル７１および車両モデル７２に基づき演算される目標舵角θ^＊が目標ピニオン角θ_ｐ ^＊として使用される。そして、実際のピニオン角θ_ｐが目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に一致するようにフィードバック制御される。前述したように、ピニオン角θ_ｐと転舵輪１６，１６の転舵角θ_ｗとの間には相関関係がある。このため、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に応じた転舵輪１６，１６の転舵動作もステアリングモデル７１および車両モデル７２により定まる。すなわち、車両の操舵感がステアリングモデル７１および車両モデル７２により決まる。したがって、ステアリングモデル７１および車両モデル７２を調整することにより所望の操舵感を実現することが可能となる。

しかし、このように構成した制御装置５０において、操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標舵角θ^＊に応じたものにしかならない。すなわち、車両挙動あるいは路面状態（路面の滑りやすさなど）によって操舵反力が変わらない。このため、運転者は操舵反力を通じて車両挙動あるいは路面状態を把握しにくい。そこで本実施の形態では、こうした懸念を解消する観点に基づき、車両モデル７２をつぎのように構成している。

＜車両モデル＞
図４に示すように、車両モデル７２は、理想軸力演算部８１、推定軸力演算部８２、軸力配分演算部８３、仮想ラックエンド軸力演算部８４、判定部８５、制限軸力演算部８６、最大値選択部８７、および換算部８８を有している。

理想軸力演算部８１は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に基づき、転舵輪１６，１６を通じて転舵シャフト１４に作用する軸力の理想値である理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力演算部８１は、制御装置５０の記憶装置に格納された理想軸力マップを使用して理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力マップは、横軸を目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、縦軸を理想軸力Ｆ１とするマップであって、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊と理想軸力Ｆ１との関係を車速Ｖに応じて規定する。理想軸力マップは、つぎの特性を有する。すなわち、理想軸力Ｆ１は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値に設定される。目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値の増加に対して、理想軸力Ｆ１の絶対値は線形的に増加する。理想軸力Ｆ１は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の符号（正負）と同符号に設定される。

推定軸力演算部８２は、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ２（路面反力）を演算する。ここで、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂは、路面状態（路面摩擦抵抗）に応じた外乱が転舵輪１６に作用することに起因して目標ピニオン角θ_ｐ ^＊と実際のピニオン角θ_ｐとの間の差が発生することによって変化する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂには、転舵輪１６，１６に作用する実際の路面反力が反映される。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。推定軸力Ｆ２は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに乗算することにより求められる。

軸力配分演算部８３は、理想軸力Ｆ１、および推定軸力Ｆ２に対してそれぞれ個別に設定される分配比率（ゲイン）を乗算した値を合算することにより、混合軸力Ｆ３を演算する。分配比率は、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態が反映される各種の状態量に応じて設定される。また、分配比率は、車両の状態量の一つである車速Ｖのみに基づき設定してもよい。この場合、たとえば車速Ｖが速いときほど、理想軸力Ｆ１の分配比率をより大きな値に設定する一方、推定軸力Ｆ２の分配比率をより小さな値に設定する。また、車速Ｖが遅いときほど、理想軸力Ｆ１の分配比率をより小さな値に設定する一方、推定軸力Ｆ２の分配比率をより大きな値に設定する。

仮想ラックエンド軸力演算部８４は、仮想ラックエンド角としての目標ピニオン角θ_ｐ ^＊（目標舵角θ^＊）に基づき、ステアリングホイール１１の操作範囲を仮想的に制限するための仮想ラックエンド軸力Ｆ４を演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆ４は、ステアリングホイール１１の操作位置がその操作範囲の限界位置に近づいたとき、および転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいたとき、反力モータ３１が発生する操舵方向と反対方向のトルク（操舵反力トルク）を急激に増大させる観点に基づき演算される。ステアリングホイール１１の操作範囲の限界位置は、たとえばステアリングホイール１１に設けられるスパイラルケーブルの長さによって決まる。また、転舵シャフト１４の物理的な操作範囲の限界位置とは、転舵シャフト１４の端部（ラックエンド）が図示しないハウジングに突き当たる、いわゆる「エンド当て」が生じることによって、転舵シャフト１４の移動範囲が物理的に規制される位置をいう。

仮想ラックエンド軸力演算部８４は、制御装置５０の記憶装置に格納された仮想ラックエンドマップを使用して、仮想ラックエンド軸力Ｆ４を演算する。仮想ラックエンドマップは、横軸を目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、縦軸を仮想ラックエンド軸力Ｆ４とするマップであって、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊と仮想ラックエンド軸力Ｆ４との関係を規定する。仮想ラックエンドマップは、つぎの特性を有する。すなわち、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値が「０」を基準としてエンド判定しきい値に達するまでの間、仮想ラックエンド軸力Ｆ４は操舵中立位置あるいは転舵中立位置に対応する中立角である「０」に維持される。目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値がエンド判定しきい値に達した以降、仮想ラックエンド軸力Ｆ４が発生するとともに、その仮想ラックエンド軸力Ｆ４はその絶対値が増加する方向へ向けて急激に増大する。

ちなみに、仮想ラックエンド軸力Ｆ４は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の符号（正負）と同符号に設定される。また、エンド判定しきい値は、ステアリングホイール１１が操作範囲の限界位置に達するときの舵角θ_ｓの近傍値、あるいは転舵シャフト１４が可動範囲の限界位置に達するときのピニオン角θ_ｐの近傍値に基づき設定される。

判定部８５は、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっているかどうかを判定する。判定部８５は、つぎの３つの判定条件Ａ１，Ａ２，Ａ３のすべてが成立するとき、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている旨判定する。

Ａ１．│Δθ_ｐ（＝│θ_ｐ ^＊−θ_ｐ│）│＞θ_ｔｈ
Ａ２．│Ｉ_ｂ│＞Ｉ_ｔｈ
Ａ３．│ω_ｐ│＜ω_ｔｈ
判定条件Ａ１において、「θ_ｐ ^＊」は目標ピニオン角、「θ_ｐ」は実際のピニオン角である。また、「Δθ_ｐ」は角度偏差であって、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊から実際のピニオン角θ_ｐを減算することにより得られる。また、「θ_ｔｈ」は角度偏差しきい値である。角度偏差しきい値θ_ｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている場合、転舵輪１６，１６は切り増し側へ向けて転舵することが困難となる。この状態でステアリングホイール１１が切り増し側へ向けて操舵されるとき、その操舵に応じて目標舵角θ^＊、ひいては目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が増大するのに対して、転舵角θ_ｗ、ひいてはピニオン角θｐは一定の値に維持される。このため、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪１６，１６を転舵しようとするほど、目標舵角θ^＊と目標ピニオン角θ_ｐ ^＊との偏差が増大する。このため、角度偏差Δθ_ｐの絶対値が大きいときほど、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、角度偏差Δθ_ｐは、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、角度偏差しきい値θ_ｔｈは、回転角センサ４３のノイズなどによる公差を考慮しつつ、実験あるいはシミュレーションにより設定される。

判定条件Ａ２において、「Ｉ_ｂ」は転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂ、「Ｉ_ｔｈ」は電流しきい値である。電流しきい値Ｉ_ｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪１６，１６を転舵しようとするほど、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂの絶対値が増大する。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂの絶対値が大きいときほど、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂも、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、電流しきい値Ｉ_ｔｈは、実験あるいはシミュレーションにより設定される。

判定条件Ａ３において、「ω_ｐ」はピニオン角速度であって、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊あるいはピニオン角θ_ｐを微分することにより得られる。また、「ω_ｔｈ」は、角速度しきい値である。角速度しきい値ω_ｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況下においては、転舵輪１６，１６を転舵させることが困難である。このため、転舵輪１６，１６の転舵速度、ひいてはピニオン角速度ω_ｐの絶対値が小さいときほど、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、ピニオン角速度ω_ｐも、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、角速度しきい値ω_ｔｈは、回転角センサ４３のノイズなどによる公差を考慮しつつ、実験あるいはシミュレーションにより設定される。

判定部８５は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定結果に応じてフラグＦ_ｏの値をセットする。判定部８５は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていない旨判定されるとき、すなわち３つの判定条件Ａ１〜Ａ３のうち少なくとも一つの条件が成立しないとき、フラグＦ_ｏの値を「０」にセットする。また、判定部８５は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定されるとき、すなわち３つの判定条件Ａ１〜Ａ３がすべて成立するとき、フラグＦ_ｏの値を「１」にセットする。

制限軸力演算部８６は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況下において、障害物に当たっている側への操舵を制限するための制限軸力Ｆ５を演算する。制限軸力演算部８６は、判定部８５の判定結果、すなわちフラグＦ_ｏの値に基づき、制限軸力Ｆ５の演算要否を認識する。制限軸力演算部８６は、フラグＦ_ｏの値が「０」であるとき、制限軸力Ｆ５を演算しない。制限軸力演算部８６は、フラグＦ_ｏの値が「１」であるとき、制限軸力Ｆ５を演算する。

制限軸力演算部８６は、舵角演算部５３により演算される舵角θ_ｓ、およびピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θ_ｐに基づき制限軸力Ｆ５を演算する。制限軸力演算部８６は、制限軸力Ｆ５を演算するに際して、舵角θ_ｓからピニオン角θ_ｐを減算することにより舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分（角度偏差）を演算する。そして制限軸力演算部８６は、制御装置５０の記憶装置に格納された制限軸力マップを使用して制限軸力Ｆ５を演算する。制限軸力マップは、横軸を舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分の絶対値、縦軸を制限軸力Ｆ５とするマップであって、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分と制限軸力Ｆ５との関係を規定する。

制限軸力マップは、たとえばつぎのような特性を有する。すなわち、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分の絶対値が「０」から差分しきい値に達するまでの範囲内の値である場合、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分の絶対値の増加に対して、制限軸力Ｆ５は緩やかに増大する。舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分の絶対値が差分しきい値に達した以降、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分の絶対値の増加に対して、制限軸力Ｆ５は急激に増大する。

ちなみに、差分しきい値は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定しても差し支えない値であって、実験あるいはシミュレーションにより設定される。また、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分の絶対値が差分しきい値に達した以降、制限軸力Ｆ５は、運転者による障害物に当たっている側への操舵が困難となる程度の操舵反力を発生させる観点に基づき設定される。

なお、制限軸力演算部８６は、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分に加えて、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂ、ピニオン角速度ω_ｐを考慮して、制限軸力Ｆ５を演算するようにしてもよい。すなわち、制限軸力演算部８６は、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分、転舵モータ４１の電流値Ｉｂおよびピニオン角速度ω_ｐに基づき、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを総合的に勘案し、その度合いに応じて制限軸力Ｆ５を演算する。

また、制限軸力演算部８６は、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分に代えて、目標舵角θ^＊とピニオン角θ_ｐとの差分に基づき、制限軸力Ｆ５を演算するようにしてもよい。目標舵角θ^＊とピニオン角θ_ｐとの差分も、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。また、制限軸力演算部８６は、舵角θ_ｓとピニオン角θ_ｐとの差分に代えて、目標舵角θ^＊と、ピニオン角θ_ｐに所定の換算係数を乗算することにより得られる転舵角との差分に基づき、制限軸力Ｆ５を演算するようにしてもよい。

最大値選択部８７は、軸力配分演算部８３により演算される混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力演算部８４により演算される仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力演算部８６により演算される制限軸力Ｆ５を取り込む。最大値選択部８７は、これら取り込まれる混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５のうち最も絶対値の大きい軸力を選択し、この選択される混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４または制限軸力Ｆ５を、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊の演算に使用する最終的な軸力Ｆ_ｓｐとして設定する。

換算部８８は、最大値選択部８７により設定される最終的な軸力Ｆ_ｓｐに基づき入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊を演算（換算）する。
最大値選択部８７によって混合軸力Ｆ３が最終的な軸力Ｆ_ｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆ_ｓｐに基づくばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊が入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。運転者は、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を手応えとして感じることにより車両挙動あるいは路面状態を把握することが可能となる。

また、最大値選択部８７によって仮想ラックエンド軸力Ｆ４が最終的な軸力Ｆ_ｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆ_ｓｐに基づくばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊が入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に反映されることによって操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は舵角の絶対値が大きくなる方向へ向けてステアリングホイール１１を操作することが難しくなる。したがって、運転者は操舵反力（手応え）として突き当り感を感じることによって、ステアリングホイール１１が仮想的な操作範囲の限界位置に至ったことを認識することが可能となる。

また、最大値選択部８７によって制限軸力Ｆ５が最終的な軸力Ｆｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆ_ｓｐに基づくばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊が入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に反映されることによって操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている方向へ向けてステアリングホイール１１を操作することが難しくなる。したがって、運転者は操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている状況であることを認識することが可能となる。

このように、制御装置５０による反力モータ３１および転舵モータ４１の制御を通じて、車両挙動、路面状態、ステアリングホイール１１の操舵状態あるいは転舵輪１６，１６の転舵状態を、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を通じて運転者に伝えることができる。しかし、この制御装置５０による制御においては、つぎのようなことが懸念される。

すなわち、制御装置５０は、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっているかどうかの判定条件の一つとして転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂを採用している。また、制御装置５０は、転舵モータ４１の発熱状態に応じて、転舵モータ４１へ供給する電流量を制限する電流制限機能を有している。この電流制限機能が、障害物に転舵輪１６，１６が当たっているかどうかを判定する際の障害となるおそれがある。

たとえば車両が発進する際の据え切り時において転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に接触する場合、転舵モータ４１へ供給される電流量が急激に増加することによって転舵モータ４１の温度も急激に上昇する。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂが電流しきい値Ｉ_ｔｈに達する以前において、転舵モータ４１の温度が過熱状態に近づくことによって、転舵モータ４１へ供給される電流量が制限されることが考えられる。このため、実際には転舵輪１６，１６が障害物に当たっているにもかかわらず、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることが適切に判定されないことが懸念される。この場合、転舵輪１６，１６が障害物に接触している状況を運転者に伝えるための操舵反力が発生することもない。

そこで、本実施の形態では、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を通じて、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況を運転者に対して適切に伝えるために、車両モデル７２としてつぎの構成を採用している。

図４に示すように、車両モデルは、しきい値演算部８９を有している。しきい値演算部８９は、制限制御部６２により演算される制限値Ｉ_ｌｉｍに応じて、転舵輪１６，１６が障害物に接触していることを判定する際の基準の一つである電流しきい値Ｉ_ｔｈを変更する。具体的には、つぎの通りである。

図５のグラフに示すように、しきい値演算部８９は、しきい値マップＭ_ｔｈを使用して電流しきい値Ｉ_ｔｈを演算する。しきい値マップＭ_ｔｈは、横軸を制限値Ｉ_ｌｉｍ、縦軸を電流しきい値Ｉ_ｔｈとするマップであって、制限値Ｉ_ｌｉｍと電流しきい値Ｉ_ｔｈとの関係を規定する。しきい値マップＭ_ｔｈは、つぎの特性を有する。すなわち、電流しきい値Ｉ_ｔｈは、制限値Ｉ_ｌｉｍの増大に対して線形的に増加する。図５のグラフに特性線Ｌ１，Ｌ２で示されるように、制限値Ｉ_ｌｉｍの増大に対する電流しきい値Ｉ_ｔｈの増加割合である傾きは、制限値Ｉ_ｌｉｍが所定値Ｉ_０に達する前後で異なる。制限値Ｉ_ｌｉｍが所定値Ｉ_０に達した以降の電流しきい値Ｉ_ｔｈの傾き（特性線Ｌ２の傾き）は、制限値Ｉ_ｌｉｍが所定値Ｉ_０に達する前における電流しきい値Ｉ_ｔｈの傾き（特性線Ｌ１の傾き）よりも大きく設定されている。

ただし、電流しきい値Ｉ_ｔｈは、制限値Ｉ_ｌｉｍよりも小さい値に設定される。電流しきい値Ｉ_ｔｈを制限値Ｉ_ｌｉｍに対して一対一で対応して同じ値に設定する場合、図５のグラフに特性線Ｌ０で示すように、電流しきい値Ｉ_ｔｈは制限値Ｉ_ｌｉｍの変化に対して傾き「１」の直線状に変化する。特性線Ｌ２は、特性線Ｌ０を縦軸に沿って設定値ΔＩの分だけ負の方向へオフセット（平行移動）させたものであって、特性線Ｌ０に対して平行をなしている。特性線Ｌ１は、制限値Ｉ_ｌｉｍが「０」から所定値Ｉ_０までの範囲内の値である場合の電流しきい値Ｉ_ｔｈ１の値を示すものであって、「０」と特性線Ｌ２との間を補完するかたちで設定されている。特性線Ｌ１の傾きは、特性線Ｌ０，Ｌ２とは異なる。

ちなみに、所定値Ｉ_０は、制限値Ｉ_ｌｉｍあるいは電流しきい値Ｉ_ｔｈとしての実用範囲に基づき設定される。すなわち、しきい値マップＭ_ｔｈにおいて実際に使用される領域は、制限値Ｉ_ｌｉｍが所定値Ｉ_０以上となる領域である。電流しきい値Ｉ_ｔｈについても、実際には特性線Ｌ２に基づき設定される。また、図５に二点鎖線で示されるように、制限値Ｉ_ｌｉｍに対する電流しきい値Ｉ_ｔｈの特性、すなわち特性線Ｌ１，Ｌ２は、車両の通常の使用状態において生じ得る転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂの範囲である実用電流範囲Ｒ_Ｉに重ならないように設定される。車両の通常の使用状態としては、たとえば車両が乾燥路をグリップ走行している状態、および停車状態でステアリングホイール１１が操舵される据え切り状態が挙げられる。

＜第１の実施の形態の作用＞
つぎに、しきい値マップＭ_ｔｈを使用して電流しきい値Ｉ_ｔｈを演算することによる作用を説明する。

図５のグラフに特性線Ｌ０で示されるように、たとえば障害物に対する接触判定用の電流しきい値Ｉ_ｔｈを、制限制御部６２により演算される制限値Ｉ_ｌｉｍと同じ値に設定することが考えられる。しかしこの場合、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂは、電流しきい値Ｉ_ｔｈに達するタイミングで制限値Ｉ_ｌｉｍにも達する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂが電流しきい値Ｉ_ｔｈに達するとき、すでに転舵モータ４１を過熱から保護すべき状況である。

この点、本実施の形態の制御装置５０は、制限制御部６２により演算される制限値Ｉ_ｌｉｍを取り込み、この取り込まれる制限値Ｉ_ｌｉｍよりも小さい値の電流しきい値Ｉ_ｔｈを演算する。制御装置５０は、この電流しきい値Ｉ_ｔｈと転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂとの比較を通じて、先の判定条件Ａ２が成立するかどうかを判定する。電流しきい値Ｉ_ｔｈは制限値Ｉ_ｌｉｍよりも小さい値に設定されることから、たとえば車両が発進する際の据え切り時において転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている場合、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂは制限値Ｉ_ｌｉｍに制限される前に電流しきい値Ｉ_ｔｈに達する。このため、制御装置５０は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを適切に判定することが可能となる。したがって、制御装置５０は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況を運転者に伝えるための操舵反力を適切に生成することが可能となる。

＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）制御装置５０は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定基準である電流しきい値Ｉ_ｔｈを制限値Ｉ_ｌｉｍよりも小さい値に設定する。このため、制御装置５０は、転舵モータ４１へ供給する電流量を制限すべき状況であれ、転舵輪１６，１６が障害物に接触している旨判定することができる。したがって、制御装置５０は、転舵輪１６，１６が障害物に接触している状況であることを、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を通じて運転者に伝えることができる。運転者は操舵反力として突き当たり感を感じることによって、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況であることを認識することができる。また、運転者による障害物側へ向けた切り増し操舵を抑制するとともに、障害物に対する転舵輪１６，１６の接触回避操舵が促される。

（２）しきい値マップＭ_ｔｈにおいて、特性線Ｌ２は制限値Ｉ_ｌｉｍに対する電流しきい値Ｉ_ｔｈの実用上の特性として設定されるものであるところ、この特性線Ｌ２は、電流しきい値Ｉ_ｔｈを制限値Ｉ_ｌｉｍと同じ値に設定したときの特性を示す特性線Ｌ０に対して、設定値ΔＩだけ負の方向へオフセットさせることにより設定されている。このため、しきい値マップＭ_ｔｈを簡単に構築することができる。また、図５のグラフに一点鎖線で示されるように、たとえば特性線Ｌ２の傾きを特性線Ｌ１と同じ傾きに設定した場合、制限値Ｉ_ｌｉｍに対する電流しきい値Ｉ_ｔｈが小さくなり過ぎることにより、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨過敏に検出されるおそれがある。この点、図５のグラフに実線で示されるように、特性線Ｌ２を特性線Ｌ１に対して平行に設定することにより、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを適切に検出することができる。

（３）制限値Ｉ_ｌｉｍに対する電流しきい値Ｉ_ｔｈの変化特性、すなわち特性線Ｌ１，Ｌ２は、車両の通常の使用状態において生じ得る転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂの範囲である実用電流範囲Ｒ_Ｉに重ならないように設定される。このため、車両の通常の走行状態において、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨誤って判定されることが抑制される。

＜第２の実施の形態＞
つぎに、操舵制御装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図１〜図３に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、車両モデル７２として制限軸力演算部８６を割愛した構成が採用されている点で第１の実施の形態と異なる。

図６に示すように、車両モデル７２は、理想軸力演算部８１、推定軸力演算部８２、軸力配分演算部８３、仮想ラックエンド軸力演算部８４、判定部８５、最大値選択部８７、換算部８８、および、しきい値演算部８９を有している。軸力配分演算部８３は、判定部８５により転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定されるとき、すなわちフラグＦ_ｏの値が「１」であるとき、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態にかかわらず、混合軸力Ｆ３に代えて、推定軸力Ｆ２を最大値選択部８７へ供給する。

転舵輪１６，１６が障害物に当たっている場合、転舵輪１６，１６の転舵動作が規制されることにより実際のピニオン角θ_ｐは目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に追従できないため、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂは急激に増大する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂ、ひいては転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づき演算される推定軸力Ｆ２には、転舵輪１６，１６が障害物に接触している状況が反映される。

したがって、最大値選択部８７によって推定軸力Ｆ２が最終的な軸力Ｆ_ｓｐとして設定される場合、この最終的な軸力Ｆ_ｓｐに基づくばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊が入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に反映されることによって操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている状況であることを認識することが可能となる。また、第２の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態の（１）〜（３）と同様の効果を得ることができる。

＜他の実施の形態＞
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１および第２の実施の形態において、制限値Ｉ_ｌｉｍに対する電流しきい値Ｉ_ｔｈの特性は、制限値Ｉ_ｌｉｍの変化に対して図５のグラフの特性線Ｌ１，Ｌ２で示される折れ線状に変化するものでなくてもよい。たとえば電流しきい値Ｉ_ｔｈは、しきい値マップＭ_ｔｈの原点を通り、かつ制限値Ｉ_ｌｉｍの変化に対して線形的に変化する特性を有していてもよい。また、制限値Ｉ_ｌｉｍが「０」から所定値Ｉ_０までの範囲内の値であるときの制限値Ｉ_ｌｉｍと電流しきい値Ｉ_ｔｈとの関係を示す特性線Ｌ１を、特性線Ｌ２と同様の観点に基づき設定してもよい。すなわち、図５に太い二点鎖線で示すように、特性線Ｌ１は、特性線Ｌ０を縦軸に沿って設定値ΔＩの分だけ負の方向へオフセット（平行移動）させたものとしてもよい。この場合、特性線Ｌ１の傾きは、特性線Ｌ０，Ｌ２と同じになるとともに、特性線Ｌ１，Ｌ２は傾きが一定の単一の直線（特性線）を構成する。

・第１および第２の実施の形態では、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５をそれぞれ最大値選択部８７へ供給するようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、最大値選択部８７を第１の最大値選択部として、仮想ラックエンド軸力演算部８４および制限軸力演算部８６と最大値選択部８７との間の演算経路に第２の最大値選択部を設ける。第２の最大値選択部は、仮想ラックエンド軸力Ｆ４および制限軸力Ｆ５のうち最も絶対値の大きい軸力を選択し、この選択される仮想ラックエンド軸力Ｆ４または制限軸力Ｆ５を第１の最大値選択部（８７）へ供給する軸力として設定する。

・第１および第２の実施の形態において、車両モデル７２として、最大値選択部８７に代えて加算器を有する構成を採用してもよい。加算器は、混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５を合算することにより、入力トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊の演算に使用する最終的な軸力Ｆ_ｓｐを演算する。このようにしても、混合軸力Ｆ３、仮想ラックエンド軸力Ｆ４、および制限軸力Ｆ５を操舵反力に反映させることができる。

・第１および第２の実施の形態において、目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づいて目標操舵反力Ｔ_１ ^＊を求めるようにしたが、操舵トルクＴ_ｈのみに基づいて目標操舵反力Ｔ_１ ^＊を求めるようにしてもよい。

・第１および第２の実施の形態において、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈの総和である入力トルクＴ_ｉｎ ^＊を使用してステアリングホイール１１の目標舵角θ^＊を演算したが、操舵トルクＴ_ｈのみ、あるいは目標操舵反力Ｔ_１ ^＊のみを入力トルクＴ_ｉｎ ^＊としてステアリングホイール１１の目標舵角θ^＊を演算してもよい。

・第１および第２の実施の形態において、理想軸力演算部８１は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊および車速Ｖに基づき理想軸力Ｆ１を演算したが、理想軸力Ｆ１の演算に際して、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。また、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に代えて、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に所定の換算係数を乗算することにより得られる目標転舵角を使用して理想軸力Ｆ１を求めてもよい。

・第１および第２の実施の形態において、推定軸力演算部８２は、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づき推定軸力Ｆ２を演算したが、たとえば車載されるセンサを通じて検出される横加速度あるいはヨーレートに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算してもよい。たとえば、車速Ｖに応じた係数であるゲインを横加速度に乗算することにより推定軸力を求めることができる。横加速度には路面摩擦抵抗などの路面状態あるいは車両挙動が反映されるため、横加速度に基づき演算される推定軸力には実際の路面状態が反映される。また、ヨーレートを微分した値であるヨーレート微分値に、車速Ｖに応じた係数である車速ゲインを乗算することにより推定軸力を求めることができる。ヨーレートにも路面摩擦抵抗などの路面状態あるいは車両挙動が反映されるため、ヨーレートに基づき演算される推定軸力にも実際の路面状態が反映される。また、推定軸力演算部８２は、車載されるセンサを通じて転舵シャフト１４に作用する軸力を検出し、この検出される軸力に基づき転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算してもよい。また、推定軸力演算部８２は、車載されるセンサを通じてタイヤ力を検出し、この検出されるタイヤ力に基づき転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算してもよい。

・第１および第２の実施の形態において、仮想ラックエンド軸力演算部８４は、目標舵角θ^＊および目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に代えて、舵角θ_ｓおよびピニオン角θ_ｐを使用して仮想ラックエンド軸力Ｆ４を演算するようにしてもよい。この場合、仮想ラックエンド軸力演算部８４は、舵角θ_ｓおよびピニオン角θ_ｐのうち絶対値の大きい方を仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄとして、仮想ラックエンド軸力Ｆ４の演算に使用する。

・第１の実施の形態において、車両モデル７２として、理想軸力演算部８１および軸力配分演算部８３を割愛した構成を採用してもよい。この場合、推定軸力演算部８２により演算される推定軸力Ｆ２がそのまま最大値選択部８７へ供給される。

・第１および第２の実施の形態において、車両モデル７２として、仮想ラックエンド軸力演算部８４を割愛した構成を採用してもよい。
・第１および第２の実施の形態では、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定条件として３つの判定条件Ａ１〜Ａ３を設定したが、少なくとも判定条件Ａ２が設定されていればよい。

・第１および第２の実施の形態において、制御装置５０は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊に舵角補正量Ｔ_２ ^＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ^＊を算出するようにしたが、舵角補正量Ｔ_２ ^＊を操舵反力指令値Ｔ^＊として使用してもよい。この場合、制御装置５０として加算器５５を割愛した構成を採用することができる。目標操舵反力演算部５１により演算される目標操舵反力Ｔ_１ ^＊は、目標舵角演算部５２にのみ供給される。舵角フィードバック制御部５４により演算される操舵反力指令値Ｔ^＊としての舵角補正量Ｔ_２ ^＊は、通電制御部５６へ供給される。

・第１および第２の実施の形態において、操舵装置１０にクラッチを設けてもよい。この場合、図１に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１３とをクラッチ２１を介して連結する。クラッチ２１としては、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。制御装置５０は、クラッチ２１の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ２１が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達が機械的に切断される。クラッチ２１が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達が機械的に連結される。

１１…ステアリングホイール、１２…操舵機構を構成するステアリングシャフト（回転体）、１４…操舵機構を構成する転舵シャフト、１６…転舵輪、３１…反力モータ、４１…転舵モータ、４４…ピニオンシャフト（回転体）、５０…制御装置（操舵制御装置）、６２…制限制御部、８１…理想軸力演算部、８２…推定軸力演算部、８３…軸力配分演算部（配分演算部）、８５…判定部、８６…制限軸力演算部、８９…しきい値演算部、Ｆ１…理想軸力、Ｆ２…推定軸力、Ｆ３…混合軸力、Ｆ５…制限軸力、Ｉ_ｂ…転舵モータの電流値、Ｉ_ｔｈ…電流しきい値、Ｒ_Ｉ…実用電流範囲、Ｔ^＊…操舵反力指令値（第１の指令値）、Ｔ_ｐ ^＊…ピニオン角指令値（第２の指令値）、ΔＩ…設定値、θ^＊…目標舵角（目標回転角）、θ_ｐ ^＊…目標ピニオン角（目標回転角）。

Claims (5)

1. 車両の転舵輪を転舵させるための機構に付与される駆動力を発生するモータを操舵状態に応じて制御する操舵制御装置であって、
   前記モータへ供給する電流を定められた制限値に制限する制限制御部と、
   前記モータへ供給される電流の値としきい値との比較を少なくとも用いて前記転舵輪が障害物に当たっているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により使用される前記しきい値として、前記制限値に応じて前記制限値よりも小さい値の前記しきい値を演算するしきい値演算部と、を有している操舵制御装置。
2. 前記しきい値演算部は、車両の通常の使用状態において生じる前記モータの電流値の範囲である実用電流範囲に重ならないように、前記しきい値を演算する請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフト、および前記ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離される転舵シャフトを含み、
   制御対象として、操舵状態に応じて演算される第１の指令値に基づき前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、
   操舵状態に応じて演算される第２の指令値に基づき前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する前記モータとしての転舵モータと、を含む請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記判定部により前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、その旨運転者に報知するための制御として、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限すべく前記反力モータの前記第１の指令値に反映させるべき前記転舵シャフトの軸力として制限軸力を演算する制限軸力演算部を有している請求項３に記載の操舵制御装置。
5. 前記転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の目標回転角に基づく前記転舵シャフトの理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、
   車両挙動、路面状態または操舵状態が反映される前記転舵モータの電流値に基づき前記転舵シャフトの軸力を推定軸力として演算する推定軸力演算部と、
   前記推定軸力および前記理想軸力を車両挙動、路面状態または操舵状態に応じて混合することにより前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力としての混合軸力を演算する配分演算部と、を有し、
   前記配分演算部は、前記判定部により前記転舵輪が障害物に当たっている旨判定されるとき、その旨運転者に報知するための制御として、前記反力モータに対する前記第１の指令値に反映させる前記転舵シャフトの軸力を前記混合軸力から前記推定軸力へ切り替える請求項３に記載の操舵制御装置。