JP2021030837A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より適切な操舵感触を運転者に付与することができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置は、操舵状態に応じて反力モータおよび転舵モータを制御する。制御装置は、混合軸力演算部８１、制限軸力演算部８２および加算器８３を有している。混合軸力演算部８１は、ピニオン角θｐに基づく理想軸力Ｆ１と転舵モータの電流Ｉｂの値に基づく推定軸力Ｆ２とを所定の割合で混合することにより混合軸力Ｆ３を演算する。制限軸力演算部８２は、ステアリングホイールの操作範囲を仮想的に制限するための制限軸力Ｆ４を演算する。制限軸力演算部８２は、混合軸力Ｆ３における推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲｆの値が増大するにつれて制限軸力Ｆ４の値を減少させる。加算器８３は混合軸力Ｆ３と制限軸力Ｆ４とを合算することにより反力モータの制御に使用される最終軸力Ｆ５を演算する。【選択図】図３

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知られている。この操舵装置は、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、反力モータを通じて操舵反力を発生させるとともに、転舵モータを通じて転舵輪を転舵させる。

ステアバイワイヤ方式の操舵装置においては、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達が分離されているため、転舵輪に作用する路面反力がステアリングホイールに伝わりにくい。したがって、運転者は路面状態を、ステアリングホイールを介した手応えとして感じにくい。

そこで、たとえば特許文献１に記載の制御装置は、目標転舵角に基づく理想的なラック軸力である理想軸力と、転舵モータの電流値に基づくラック軸力の推定値である路面軸力とを演算する。制御装置は、理想軸力と路面軸力とを所定の配分割合で合算し、この合算した軸力に基づくベース反力を使用して反力モータを制御する。路面軸力には路面状態が反映されるため、反力モータが発生する操舵反力にも路面状態が反映される。したがって、運転者は、路面状態を操舵反力として感じることができる。

また、制御装置は、ステアリングホイールの操作範囲を仮想的に制限するための制限用反力を演算する。制御装置は、目標操舵角および目標転舵角のうちの値の大きい方を選択し、その選択される目標操舵角または目標転舵角がしきい値に達したとき、制限用反力を発生させるとともにその制限用反力を急激に増大させる。しきい値は、転舵輪を転舵させるラック軸がその物理的な可動範囲の限界位置に達する直前、およびステアリングホイールがスパイラルケーブルから定まる操作範囲の限界位置に達する直前の双方において、操舵反力を急激に増大させる観点に基づき設定される。

制御装置は、ベース反力と制限用反力とを合算することにより最終的な反力を演算し、この最終的な反力を使用して反力モータを制御する。目標操舵角または目標転舵角がしきい値に達した以降、操舵反力が急激に増大することにより、運転者は操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を操作することが難しくなる。したがって、ステアリングホイールの操作範囲、ひいてはラック軸の可動範囲を仮想的につくることができる。

特開２０１７−１６５２１９号公報

ところが、特許文献１の制御装置においては、つぎのことが懸念される。すなわち、制御装置は、制限用反力が演算される場合、この制限用反力をベース反力に加算することにより、反力モータの制御に使用する最終的な反力を演算する。このため、ベース反力に制限用反力が上乗せされることによって、運転者に必要以上の操舵反力が付与されるおそれがある。この事象は、たとえば車両が低速で大きく旋回する場合など、ベース反力における路面軸力の配分割合がより大きな状態、すなわち路面軸力が支配的な状態で制限用反力が加算されるときに発生しやすい。

本発明の目的は、より適切な操舵感触を運転者に付与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、転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含む車両の操舵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演算される指令値に基づき制御する。操舵制御装置は、操舵域軸力演算部、制限軸力演算部、最終軸力演算部、および軸力調整部を有している。操舵域軸力演算部は、ステアリングホイールが定められた操作範囲内で操作される場合、少なくとも前記転舵輪を介して前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力を含む操舵域軸力を演算する。制限軸力演算部は、前記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軸力である制限軸力を演算する。最終軸力演算部は、前記操舵域軸力および前記制限軸力に基づき前記指令値に反映させるべき最終的な軸力である最終軸力を演算する。軸力調整部は、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させる場合、前記操舵域軸力、前記制限軸力または前記最終軸力の値を前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力に応じて調整する。

この構成によれば、制限軸力を最終軸力に反映させる場合、操舵域軸力、制限軸力または最終軸力の値が転舵シャフトに作用する力が反映される軸力に応じて調整されることによって、より適切な最終軸力が得られる。この適切な最終軸力が指令値に反映されることによって車両の操舵機構に対してより適切な駆動力が付与される。したがって、運転者に対して、より適切な操舵感触を付与することができる。

上記の操舵制御装置において、前記軸力調整部は、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させる場合、前記最終軸力に対する前記操舵域軸力または前記制限軸力の反映度合いを、前記操舵域軸力に占める前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力の割合に応じて減少させることが好ましい。

この構成によれば、制限軸力を最終軸力に反映させる場合、最終軸力に対する操舵域軸力または制限軸力の反映度合いが、前記操舵域軸力に占める転舵シャフトに作用する力が反映される軸力の割合に応じて減少する。このため、操舵域軸力および制限軸力の双方がそのまま最終軸力の演算に使用される場合と異なり、過剰な値の最終軸力が演算されることを抑制することができる。この適切な最終軸力が指令値に反映されることによって、より適切な操舵感触を運転者に付与することができる。

上記の操舵制御装置において、前記操舵域軸力は、前記転舵シャフトに作用する力が反映される第１の軸力と、前記転舵シャフトに作用する力が反映されない第２の軸力とが、車両の状態に応じて設定される割合で混合されることにより得られるものであってもよい。この場合、前記軸力調整部は、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させるとき、前記操舵域軸力に占める前記第１の軸力の割合に応じて前記制限軸力の値を減少させるようにしてもよい。

この構成によれば、制限軸力を最終軸力に反映させるとき、操舵域軸力に占める第１の軸力の割合に応じて制限軸力の値が減少することにより、過剰な値の最終軸力が演算されることを抑制することができる。

上記の操舵制御装置において、前記操舵域軸力は、前記転舵シャフトに作用する力が反映される第１の軸力と、前記転舵シャフトに作用する力が反映されない第２の軸力とが、車両の状態に応じて設定される割合で混合されることにより得られるものであってもよい。この場合、前記軸力調整部は、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させるとき、前記操舵域軸力に占める前記第１の軸力の割合に応じて、前記第２の軸力または前記操舵域軸力の値を減少させるようにしてもよい。

この構成によれば、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させるとき、操舵域軸力に占める第１の軸力の割合に応じて第２の軸力または操舵域軸力の値が減少することにより、過剰な値の最終軸力が演算されることを抑制することができる。

上記の操舵制御装置において、前記最終軸力演算部は、前記操舵域軸力および前記制限軸力を合算することにより前記最終軸力を演算するようにしてもよい。
この構成によれば、操舵域軸力および制限軸力が合算されることにより、過剰な値の最終軸力が演算されやすい。このため、操舵制御装置として上記の軸力調整部を有する構成を採用することが好ましい。

上記の操舵制御装置において、前記制限軸力演算部は、前記ステアリングホイールの操作範囲を仮想的に制限するための第１の制限軸力と、前記転舵輪の転舵動作が制限される状況である場合に前記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第２の制限軸力と、前記モータのトルクが本来発生させるべきトルクよりも小さい値に制限される状況である場合に前記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第３の制限軸力と、のうち少なくとも１つを演算するようにしてもよい。

この構成によるように、第１の制限軸力、第２の制限軸力、および第３の制限軸力のうち少なくとも１つが最終軸力に反映される場合、過剰な値の最終軸力が演算されるおそれがある。このため、操舵制御装置として上記の軸力調整部を有する構成を採用することが好ましい。

上記の操舵制御装置において、前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との間の動力伝達が分離された構造あるいは断接可能とされた構造を有するものであって、前記モータは、前記駆動力としてステアリングホイールの操作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であってもよい。

この構成によれば、より適切な最終軸力が指令値に反映されることによって、運転者に対してより適切な操舵反力を付与することができる。
上記の操舵制御装置において、前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との間が動力伝達可能に連結された構造を有するものであって、前記モータは、前記駆動力としてステアリングホイールの操作方向と同方向のトルクである操舵補助力を発生するアシストモータであってもよい。

この構成によれば、より適切な最終軸力が指令値に反映されることによって、運転者に対してより適切な操舵補助力を付与することができる。

本発明の操舵制御装置によれば、より適切な操舵感触を運転者に付与することができる。

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操舵反力指令値演算部の制御ブロック図。 第１の実施の形態における制限軸力演算部の制御ブロック図。 第２の実施の形態における制限軸力演算部の制御ブロック図。 第３の実施の形態における制限軸力演算部の制御ブロック図。 第４の実施の形態における混合軸力演算部の制御ブロック図。 （ａ）は第５の実施の形態における軸力演算部の制御ブロック図、（ｂ）は第５の実施の形態におけるゲイン演算部の制御ブロック図。 操舵制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した第６の実施の形態の制御ブロック図。

＜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は車両の操舵機構を構成する。

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、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の回転角である操舵角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に基づき操舵角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。

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は図１中の左右方向である車幅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を図示しないハウジングの内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる図示しない支持機構によって、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。

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、車載される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に基づき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。また、制御装置５０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に基づき操舵角θ_ｓを演算し、この演算される操舵角θ_ｓに基づきピニオン角θ_ｐの目標値である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。

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５０ａは、操舵角演算部５１、操舵反力指令値演算部５２、および通電制御部５３を有している。
操舵角演算部５１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の操舵角θ_ｓを演算する。

操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき操舵反力指令値Ｔ^＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２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、より大きな絶対値の操舵反力指令値Ｔ^＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２については、後に詳述する。

通電制御部５３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５３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５３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５４を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流Ｉ_ａの値を検出する。この電流Ｉ_ａの値は、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５３は、電流指令値と実際の電流Ｉ_ａの値との偏差を求め、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。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５０ｂは、ピニオン角演算部６１、目標ピニオン角演算部６２、ピニオン角フィードバック制御部６３、および通電制御部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。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。また、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。

目標ピニオン角演算部６２は、操舵角演算部５１により演算される操舵角θ_ｓに基づき目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。本実施の形態において、目標ピニオン角演算部６２は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を操舵角θ_ｓと同じ値に設定する。すなわち、操舵角θ_ｓと転舵角θ_ｗとの比である舵角比は「１：１」である。

ちなみに、目標ピニオン角演算部６２は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を操舵角θ_ｓと異なる値に設定するようにしてもよい。すなわち、目標ピニオン角演算部６２は、たとえば車速Ｖなど、車両の走行状態に応じて操舵角θ_ｓに対する転舵角θ_ｗの比である舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、車速Ｖが遅くなるほど操舵角θ_ｓに対する転舵角θ_ｗがより大きくなるように、また車速Ｖが速くなるほど操舵角θ_ｓに対する転舵角θ_ｗがより小さくなるように、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、車両の走行状態に応じて設定される舵角比を実現するために、操舵角θ_ｓに対する補正角度を演算し、この演算される補正角度を操舵角θ_ｓに加算することにより舵角比に応じた目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。

ピニオン角フィードバック制御部６３は、目標ピニオン角演算部６２により演算される目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、およびピニオン角演算部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 ^＊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６５を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流Ｉ_ｂの値を検出する。この電流Ｉ_ｂの値は、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Ｉ_ｂの値との偏差を求め、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。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。

つぎに、操舵反力指令値演算部５２について詳細に説明する。
図３に示すように、操舵反力指令値演算部５２は、目標操舵反力演算部７１、軸力演算部７２、および減算器７３を有している。

目標操舵反力演算部７１は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力Ｔ１^＊を演算する。目標操舵反力Ｔ１^＊は、反力モータ３１を通じて発生させるべき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トルクの目標値である。目標操舵反力演算部７１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、より大きな絶対値の目標操舵反力Ｔ１^＊を演算する。

軸力演算部７２は、ピニオン角θ_ｐ、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値、および車速Ｖに基づき転舵輪１６，１６を通じて転舵シャフト１４に作用する軸力を演算し、この演算される軸力をトルクに換算したトルク換算値（軸力に応じた操舵反力）Ｔ２^＊を演算する。

減算器７３は、目標操舵反力演算部７１により演算される目標操舵反力Ｔ１^＊から軸力演算部７２により演算されるトルク換算値Ｔ２^＊を減算することにより、操舵反力指令値Ｔ^＊を演算する。

つぎに、軸力演算部７２について詳細に説明する。
軸力演算部７２は、混合軸力演算部８１、制限軸力演算部８２、加算器８３、および換算器８４を有している。混合軸力演算部８１は、理想軸力演算部９１、推定軸力演算部９２、および軸力配分演算部９３を有している。

理想軸力演算部９１は、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９１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、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、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。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、ピニオン角θ_ｐの符号と同符号に設定される。理想軸力Ｆ１は、路面状態あるいは転舵輪１６，１６を介して転舵シャフト１４に作用する力が反映されない軸力である。

推定軸力演算部９２は、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値に基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ２を演算する。ここで、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値は、路面摩擦抵抗などの路面状態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との間に発生する差によって変化する。すなわち、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値には、転舵輪１６，１６に作用する実際の路面状態が反映される。このため、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値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Ｉ_ｂの値に乗算することにより求められる。推定軸力Ｆ２は、路面状態あるいは転舵輪１６，１６を介して転舵シャフト１４に作用する力が反映される軸力である。

軸力配分演算部９３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変数に応じて、理想軸力Ｆ１および推定軸力Ｆ２に対する分配比率を個別に設定する。軸力配分演算部９３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。また、軸力配分演算部９３は、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆを制限軸力演算部８２へ供給する。

ちなみに、分配比率は、車両の状態変数の一つである車速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。

制限軸力演算部８２は、ピニオン角θ_ｐ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制限軸力Ｆ４を演算する。制限軸力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、あるいは転舵シャフト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の物理的な可動範囲の限界位置とは、転舵シャフト１４の端部である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。制限軸力Ｆ４は、ピニオン角θ_ｐの符号と同符号に設定される。

加算器８３は、混合軸力演算部８１により演算される混合軸力Ｆ３と、制限軸力演算部８２により演算される制限軸力Ｆ４とを合算することにより、操舵反力指令値Ｔ^＊の演算に使用される最終的な軸力である最終軸力Ｆ５を演算する。

換算器８４は、加算器８３により演算される最終軸力Ｆ５をトルクに換算することによりトルク換算値Ｔ２^＊を演算する。
ここで、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の近傍位置に達していないとき、あるいは転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、制限軸力演算部８２は制限軸力Ｆ４を演算しない。このため、混合軸力演算部８１により演算される混合軸力Ｆ３が最終軸力Ｆ５として設定される。この場合、この最終軸力Ｆ５をトルクに換算したトルク換算値Ｔ２^＊が操舵反力指令値Ｔ^＊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、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、あるいは転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいたとき、制限軸力演算部８２は制限軸力Ｆ４を演算する。このため、混合軸力演算部８１により演算される混合軸力Ｆ３に制限軸力演算部８２により演算される制限軸力Ｆ４が加算された値が最終軸力Ｆ５として設定される。この場合、この最終軸力Ｆ５をトルクに換算したトルク換算値Ｔ２^＊が操舵反力指令値Ｔ^＊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、運転者は操舵角θ_ｓ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。

ところが、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、あるいは転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいたとき、混合軸力Ｆ３と制限軸力Ｆ４とが合算されることによって過剰な値の最終軸力Ｆ５、ひいては過剰な値のトルク換算値Ｔ２^＊が演算されるおそれがある。この場合、運転者に必要以上の操舵反力が付与されることが懸念される。この事象は、たとえば車両が低速で大きく旋回する場合など、混合軸力Ｆ３に占める推定軸力Ｆ２の分配比率がより大きな状態、すなわち推定軸力Ｆ２が支配的な状態で制限軸力Ｆ４が加算される場合に発生しやすい。これは、路面摩擦抵抗などの路面状態に応じて、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対する推定軸力Ｆ２の増加割合である傾きが変動するところ、たとえば路面摩擦抵抗が大きくなるほど、かつ操舵角θ_ｓの値が大きくなるほど推定軸力Ｆ２はより大きな値になるからである。

そこで、本実施の形態では、制限軸力演算部８２として、つぎの構成を採用している。
図４に示すように、制限軸力演算部８２は、仮想ラックエンド角演算部１０１、減算器１０２、仮想ラックエンド軸力演算部１０３、ゲイン演算部１０４、および乗算器１０５を有している。

仮想ラックエンド角演算部１０１は、車速Ｖに応じて仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド角演算部１０１は、車速Ｖが速くなるほど、より小さい絶対値の仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄとは、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界位置に対応する操舵角、あるいは転舵シャフト１４の仮想的な可動範囲の限界位置に対応するピニオン角をいう。仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄは、ステアリングホイール１１がその操作範囲の限界位置に達するときの操舵角θ_ｓ、あるいは転舵シャフト１４がその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。

減算器１０２は、仮想ラックエンド角演算部１０１により演算される仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄからピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θ_ｐを減算することにより、角度差Δθ_１を演算する。ちなみに、減算器１０２は、仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄから操舵角演算部５１により演算される操舵角θ_ｓを減算することにより、角度差Δθ_１を演算するようにしてもよい。

仮想ラックエンド軸力演算部１０３は、減算器１０２により演算される角度差Δθ_１に応じて仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅを演算する。仮想ラックエンド軸力演算部１０３は、制御装置５０の記憶装置に格納された制限軸力マップＭ１を使用して、仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅを演算する。制限軸力マップＭ１は、横軸を角度差Δθ_１、縦軸を仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅとするマップであって、角度差Δθ_１と仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅとの関係を規定する。制限軸力マップＭ１は、つぎの特性を有する。すなわち、角度差Δθ_１の絶対値が「０」を基準として設定されるエンド判定しきい値θ_ｔｈ以下の値である場合、仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅが発生するとともに、その仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅは角度差Δθ_１の絶対値が「０」に向けて減少するにつれて絶対値が増加する方向へ向けて急激に増大する。角度差Δθ_１の絶対値がエンド判定しきい値θ_ｔｈを超える値である場合、仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅの値は「０」に維持される。ちなみに、仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅは、ピニオン角θ_ｐの符号と同符号に設定される。

ゲイン演算部１０４は、軸力配分演算部９３により演算される推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じてゲインＧ１を演算する。ゲイン演算部１０４は、制御装置５０の記憶装置に格納されたゲインマップＭ２を使用してゲインＧ１を演算する。ゲインマップＭ２は、横軸を推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆ、縦軸をゲインＧ１とするマップであって、分配比率ＤＲ_ｆとゲインＧ１との関係を規定する。ゲインマップＭ２は、つぎの特性を有する。すなわち、ゲインＧ１の値は、分配比率ＤＲ_ｆの値が「０」を基準として増加するにつれて「０」へ向けて徐々に減少する。

乗算器１０５は、仮想ラックエンド軸力演算部１０３により演算される仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅに対してゲイン演算部１０４により演算されるゲインＧ１を乗算することにより制限軸力Ｆ４を演算する。

なお、本実施の形態において、混合軸力演算部８１は、転舵輪１６，１６の転舵状態などを含む車両の状態に応じて操舵域軸力を演算する操舵域軸力演算部を構成する。操舵域軸力とは、ステアリングホイール１１が通常操作される操舵域として定められる操作範囲内で操作されるときの転舵シャフト１４に作用する軸力をいう。加算器８３は、操舵反力指令値Ｔ^＊に反映させる最終的な軸力である最終軸力Ｆ５を演算する最終軸力演算部に相当する。ゲイン演算部１０４および乗算器１０５は、制限軸力Ｆ４を最終軸力Ｆ５に反映させる場合、制限軸力Ｆ４の値を転舵シャフト１４に作用する力が反映される軸力である推定軸力Ｆ２に応じて調整する軸力調整部を構成する。推定軸力Ｆ２は転舵シャフト１４に作用する力が反映される第１の軸力に相当し、理想軸力Ｆ１は転舵シャフト１４に作用する力が反映されない第２の軸力に相当する。制限軸力Ｆ４は、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第１の制限軸力に相当する。

＜第１の実施の形態の作用＞
つぎに、第１の実施の形態の作用を説明する。
ピニオン角θ_ｐが仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄに近づき、仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄとピニオン角θ_ｐとの差である角度差Δθ_１がエンド判定しきい値θ_ｔｈ以下の値に達した以降、角度差Δθ_１の減少に対して制限軸力Ｆ４が急激に増大する。この制限軸力Ｆ４が混合軸力Ｆ３に加算されることにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されるおそれがある。これは、理想軸力Ｆ１はピニオン角θ_ｐに応じた値にしかならないところ、推定軸力Ｆ２は路面摩擦抵抗の増加に応じて増大することに起因する。特に、混合軸力Ｆ３に占める推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆがより大きい値となる状態、すなわち推定軸力Ｆ２が支配的な状態で制限軸力Ｆ４が加算される場合、最終軸力Ｆ５が過剰な値になりやすい。

この点、第１の実施の形態によれば、混合軸力Ｆ３における推定軸力Ｆ２の占める割合である分配比率ＤＲ_ｆに応じて制限軸力Ｆ４の値が変化する。すなわち、制限軸力Ｆ４は、仮想ラックエンド軸力演算部１０３により演算される仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅに対して、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じて設定されるゲインＧ１を乗算することにより演算されるところ、そのゲインＧ１は推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、より小さい値に設定される。このため、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、制限軸力Ｆ４は、より小さい値となる。したがって、混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ４の値が推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じて減少することにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されること、ひいては運転者に必要以上の操舵反力が付与されることが抑制される。

＜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）混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ４の値は、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値に応じて減少される。このため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。したがって、運転者に過度な操舵反力が付与されることに起因する運転者の違和感を抑えることができる。

特に、第１の実施の形態は、混合軸力Ｆ３に占める推定軸力Ｆ２の割合が大きいときほど、また推定軸力Ｆ２がより大きい値であるときほど効果的である。すなわち、車両が低速で大きく旋回する場合など、制限軸力Ｆ４が演算される状況と、混合軸力Ｆ３に占める推定軸力Ｆ２の割合が大きくなることにより推定軸力Ｆ２が支配的となる状況とは一致する。したがって、軸力演算部７２として混合軸力Ｆ３に制限軸力Ｆ４を加算する構成が採用されている場合、より大きな値の混合軸力Ｆ３に制限軸力Ｆ４が加算されることになるため、最終軸力Ｆ５の値が過剰に大きくなりやすい。これに対して、第１の実施の形態では、混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ４の値が推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じて減少されるため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。

＜第２の実施の形態＞
つぎに、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、軸力演算部７２における制限軸力演算部の構成の点で第１の実施の形態と異なる。

操舵装置１０あるいは制御装置５０の製品仕様などによっては、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以外にも車両の他の状況を、操舵反力を通じて運転者に伝えることが要求されることがある。運転者への伝達が要求される車両の他の状況としては、たとえば車両が停車状態から発進する場合などにおいて、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たっている状況が考えられる。

そこで、本実施の形態では、操舵反力を通じて車両の他の状況を運転者に伝えるために、軸力演算部７２として、つぎの構成を採用している。
図３に括弧書きの符号で示すように、軸力演算部７２は、先の制限軸力演算部８２に代えて、制限軸力演算部１１０を有している。

制限軸力演算部１１０は、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況下において、さらなる切り込み操舵あるいは切り返し操舵を制限するための制限軸力Ｆ６を演算する。制限軸力演算部１１０は、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、ピニオン角θ_ｐ、車速Ｖ、操舵角θ_ｓ、および推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに基づき制限軸力Ｆ６を演算する。

図５に示すように、制限軸力演算部１１０は、微分器１１１、判定部１１２、基準角設定部１１３、差分演算部１１４、縁石軸力演算部１１５、ゲイン演算部１１６、および乗算器１１７を有している。

微分器１１１は、ピニオン角θ_ｐを微分することによりピニオン角速度ω_ｐを演算する。
判定部１１２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１１２は、つぎの４つの判定条件Ａ１〜Ａ４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_ｐｔｈ
Ａ２．│Ｉ_ｂ│＞Ｉ_ｔｈ
Ａ３．│ω_ｐ│＜ω_ｔｈ
Ａ４．│Ｖ│＜Ｖ_ｔｈ
判定条件Ａ１において、「θ_ｐ ^＊」は目標ピニオン角演算部６２により演算される目標ピニオン角、「θ_ｐ」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である。また、「Δθ_ｐ」は角度差であって、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_ｐｔｈ」は角度差しきい値である。角度差しきい値θ_ｐｔｈ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は切り増し側あるいは切り戻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が切り増し側あるいは切り戻し側へ向けて操舵されるとき、その操舵に応じて目標ピニオン角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θ_ｐ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、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊とピニオン角θ_ｐとの差の値が増大する。このため、角度差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、角度差しきい値θ_ｐｔｈ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Ｉ_ｂの値、「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Ｉ_ｂの絶対値が増大する。このため、転舵モータ４１の電流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Ｉ_ｂの値も、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、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。

判定条件Ａ４において、「Ｖ」は車速である。また、「Ｖ_ｔｈ」は、車両が低速で走行しているかどうかを判定する際の基準となる車速しきい値である。車速しきい値Ｖ_ｔｈは、低速域（０ｋｍ／ｈ〜４０ｋｍ／ｈ未満）の車速Ｖを基準として設定されるものであって、たとえば「４０ｋｍ／ｈ」に設定される。車速しきい値Ｖ_ｔｈは、転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定を行うこと、ひいては転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを後述するように操舵反力を急激に変化させることによって運転者に伝えることが妥当な走行状態であるかどうかという観点に基づき設定される。

たとえば車両が中速域（４０ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈ未満）、あるいは高速域（６０ｋｍ／ｈ以上）の車速Ｖで走行している場合、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを運転者に伝えたところで、運転者の気持ちに余裕がなく、運転者による障害物回避操作などの対応が間に合わなかったり困難であったりする状況が想定される。こうした状況を鑑みると、車両が中速域あるいは高速域の車速Ｖで走行している場合、転舵輪１６，１６が障害物に当たっていることを運転者に伝える必要性が乏しく、そもそも転舵輪１６，１６が障害物に当たっているかどうかの判定をすることが無駄になるおそれがある。このため、本実施の形態では、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の一つとして、車両が低車速域の車速Ｖで走行していることを設定している。

判定部１１２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１１２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４つの判定条件Ａ１〜Ａ４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１１２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４つの判定条件Ａ１〜Ａ４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。

基準角設定部１１３は、判定部１１２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、すなわち判定部１１２によりセットされるフラグＦ_ｏの値が「１」であるとき、ピニオン角θ_ｐに基づき基準角θ_０を演算する。基準角θ_０は、操舵角θ_ｓに対する転舵角θ_ｗの比である舵角比に基づき、ピニオン角θ_ｐを操舵角θ_ｓに換算したものである。ただし、本実施の形態では、先の第１の実施の形態と同様に、舵角比は「１：１」であって、舵角比の値は「１」である。

ちなみに、目標ピニオン角演算部６２として、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を操舵角θ_ｓと異なる値に設定する構成が採用される場合、図５に二点鎖線で示すように、基準角設定部１１３は、舵角比および車速Ｖに基づきピニオン角θ_ｐを操舵角θ_ｓに換算することにより、基準角θ_０を演算する。また、基準角設定部１１３は、判定部１１２により転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定されないとき、すなわち判定部１１２によりセットされるフラグＦ_ｏの値が「０」であるとき、基準角θ_０の演算を実行しない。

差分演算部１１４は、判定部１１２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、すなわち判定部１１２によりセットされるフラグＦ_ｏの値が「１」であるとき、角度差Δθ_２を演算する。角度差Δθ_２は、基準角設定部１１３により演算される基準角θ_０から操舵角演算部５１により演算される操舵角θ_ｓを減算することにより得られる基準角θ_０と操舵角θ_ｓとの差分である。差分演算部１１４は、判定部１１２により転舵輪１６，１６が障害物に当たっている旨判定されないとき、すなわち判定部１１２によりセットされるフラグＦ_ｏの値が「０」であるとき、角度差Δθ_２の演算を実行しない。

縁石軸力演算部１１５は、差分演算部１１４により演算される角度差Δθ_２に応じて縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅを演算する。縁石軸力演算部１１５は、制御装置５０の記憶装置に格納された制限軸力マップＭ３を使用して縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅを演算する。制限軸力マップＭ３は、横軸を基準角θ_０と操舵角θ_ｓとの差分である角度差Δθ_２の絶対値、縦軸を縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅとするマップであって、角度差Δθ_２の絶対値と縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅとの関係を規定する。制限軸力マップＭ３は、たとえばつぎのような特性を有する。すなわち、縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅは、角度差Δθ_２の絶対値が「０」を基準として増加するほど、より大きい値に設定される。縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅ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。

ゲイン演算部１１６は、軸力配分演算部９３により演算される推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じてゲインＧ２を演算する。ゲイン演算部１１６は、制御装置５０の記憶装置に格納されたゲインマップＭ４を使用してゲインＧ２を演算する。ゲインマップＭ４は、横軸を推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆ、縦軸をゲインＧ２とするマップであって、分配比率ＤＲ_ｆとゲインＧ１との関係を規定する。ゲインマップＭ４は、つぎの特性を有する。すなわち、ゲインＧ２の値は、分配比率ＤＲ_ｆの値が「０」を基準として大きくなるにつれて「０」へ向けて徐々に減少する。

乗算器１１７は、縁石軸力演算部１１５により演算される縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅに対してゲイン演算部１１６により演算されるゲインＧ２を乗算することにより制限軸力Ｆ６を演算する。

なお、本実施の形態において、ゲイン演算部１１６および乗算器１１７は、制限軸力Ｆ６を最終軸力Ｆ５に反映させる場合、制限軸力Ｆ６の値を転舵シャフト１４に作用する力が反映される軸力である推定軸力Ｆ２に応じて調整する軸力調整部を構成する。また、制限軸力Ｆ６は、転舵輪１６，１６の転舵動作が制限される状況である場合にステアリングホイール１１の操作を仮想的に制限するための第２の制限軸力に相当する。

＜第２の実施の形態の作用＞
つぎに、第２実施の形態の作用を説明する。
たとえば転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状態でステアリングホイール１１が操舵されるとき、制限軸力演算部１１０は、制限軸力Ｆ６を演算する。このため、混合軸力演算部８１により演算される混合軸力Ｆ３に制限軸力演算部１１０により演算される制限軸力Ｆ６が加算された値が最終軸力Ｆ５として設定される。この場合、この最終軸力Ｆ５をトルクに換算したトルク換算値Ｔ２^＊が操舵反力指令値Ｔ^＊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、運転者は操舵角θ_ｓ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。

ところが、この制限軸力Ｆ６が混合軸力Ｆ３に加算されることにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されるおそれがある。特に、混合軸力Ｆ３に占める推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆがより大きい値となる状態、すなわち推定軸力Ｆ２が支配的な状態で制限軸力Ｆ６が加算される場合、最終軸力Ｆ５が過剰な値になりやすい。

この点、第２の実施の形態によれば、混合軸力Ｆ３における推定軸力Ｆ２の占める割合である分配比率ＤＲ_ｆに応じて、制限軸力Ｆ６の値が変化する。すなわち、制限軸力Ｆ６は、縁石軸力演算部１１５により演算される縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅに対して、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じて設定されるゲインＧ２を乗算することにより演算されるところ、そのゲインＧ２は推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、より小さい値に設定される。このため、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、制限軸力Ｆ６は、より小さい値となる。したがって、混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ６の値が推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じて減少することにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されること、ひいては運転者に必要以上の操舵反力が付与されることが抑制される。

＜第２の実施の形態の効果＞
したがって、第２の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（２）転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況下においてステアリングホイール１１が操作される場合、混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ６の値が推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値に応じて減少される。このため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。したがって、運転者に過度な操舵反力が付与されることに起因する運転者の違和感を抑えることができる。

＜第３の実施の形態＞
つぎに、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３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、軸力演算部７２における制限軸力演算部の構成の点で第１の実施の形態と異なる。

操舵装置１０あるいは制御装置５０の製品仕様などによっては、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以外の車両の他の状況を、操舵反力を通じて運転者に伝えることが要求されることがある。運転者への伝達が要求される車両の他の状況としては、たとえば車載されるバッテリの電力不足などに起因して転舵モータ４１へ供給される電流、ひいては転舵モータ４１が発生するトルクが本来発生すべきトルクよりも小さな値に制限されて不足することにより、転舵輪１６，１６の転舵角θ_ｗ、すなわちピニオン角θ_ｐが目標値に追従できない状況が考えられる。

そこで、本実施の形態では、操舵反力を通じて車両の他の状況を運転者に伝えるために、軸力演算部７２として、つぎの構成を採用している。
図３に括弧書きの符号で示すように、軸力演算部７２は、先の制限軸力演算部８２に代えて、制限軸力演算部１２０を有している。

制限軸力演算部１２０は、転舵モータ４１に供給される電流、すなわち転舵モータ４１が発生するトルクが本来発生するべきトルクよりも小さな値に制限されている状況下において、さらなる切り込み操舵あるいは切り戻し操舵を制限するための制限軸力Ｆ７を演算する。制限軸力演算部１２０は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、ピニオン角θ_ｐ、転舵モータ４１に供給される電流の制限値Ｉ_ｌｉｍ、および推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに基づき制限軸力Ｆ７を演算する。

制限値Ｉ_ｌｉｍは、制御装置５０に設けられる制限値演算部１３０により演算される。制限値演算部１３０は、車載されるバッテリの電圧Ｖ_ｂが電圧しきい値以下の値に至ったとき、転舵モータ４１の定格電流値よりも小さい値の制限値Ｉ_ｌｉｍを演算する。また、制限値演算部１３０は、電圧Ｖ_ｂの低下に応じて、より小さい絶対値を有する制限値Ｉ_ｌｉｍを演算する。

制限値Ｉ_ｌｉｍは、制限軸力演算部１２０だけでなく、転舵制御部５０ｂにおける通電制御部６４にも供給される。制限値演算部１３０により制限値Ｉ_ｌｉｍが演算される場合、通電制御部６４は転舵モータ４１に供給しようとす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へ供給しようとす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へ供給しようとする電流の絶対値を制限値Ｉ_ｌｉｍに制限する。これにより、転舵モータ４１が発生するトルクは、制限値Ｉ_ｌｉｍに応じたトルクに制限される。通電制御部６４は、転舵モータ４１へ供給しようとする電流の絶対値が制限値Ｉ_ｌｉｍ以下であるとき、電流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。転舵モータ４１のトルクは制限されないため、転舵モータ４１は本来発生すべきトルクを発生する。

図６に示すように、制限軸力演算部１２０は、減算器１２１、電流制限軸力演算部１２２、２つのゲイン演算部１２３，１２４、および乗算器１２５を有している。
減算器１２１は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊からピニオン角θ_ｐを減算することにより角度差Δθ_ｐを演算する。

電流制限軸力演算部１２２は、減算器１２１により演算される角度差Δθ_ｐに応じて電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅを演算する。電流制限軸力演算部１２２は、制御装置５０の記憶装置に格納された制限軸力マップＭ５を使用して電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅを演算する。制限軸力マップＭ５は、横軸を目標ピニオン角θ_ｐ ^＊とピニオン角θ_ｐとの差分である角度差Δθ_ｐの絶対値、縦軸を電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅとするマップであって、角度差Δθ_ｐの絶対値と電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅとの関係を規定する。制限軸力マップＭ５は、たとえばつぎのような特性を有する。すなわち、角度差Δθ_ｐの絶対値が「０」を基準として増加するほど、電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅはより大きい値に設定される。電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅは、転舵モータ４１に供給される電流、ひいては転舵モータ４１が発生するトルクが制限される度合いに応じた操舵反力を発生させる観点に基づき設定される。

ちなみに、角度差Δθ_ｐは、転舵モータ４１に供給される電流が制限されている状況の確からしさの度合いを示す値である。すなわち、転舵モータ４１に供給される電流が制限されている状況下においては、転舵輪１６，１６を十分に転舵させることが困難であるため、転舵輪１６，１６を転舵させようとするほど、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊とピニオン角θ_ｐとの差が増大する。したがって、角度差Δθ_ｐの絶対値が大きいときほど、転舵モータ４１に供給される電流が制限されている状況である蓋然性が高いといえる。

ゲイン演算部１２３は、制限値演算部１３０により演算される制限値Ｉ_ｌｉｍに基づきゲインＧ３を演算する。制限値Ｉ_ｌｉｍは、転舵モータ４１に供給される電流の限界値である。ゲイン演算部１２３は、制御装置５０の記憶装置に格納されたゲインマップＭ６を使用してゲインＧ３を演算する。ゲインマップＭ６は、横軸を制限値Ｉ_ｌｉｍの絶対値、縦軸をゲインＧ３とするマップであって、制限値Ｉ_ｌｉｍの絶対値とゲインＧ３との関係を規定する。ゲインマップＭ６は、つぎの特性を有する。すなわち、ゲインＧ３の値は、制限値Ｉ_ｌｉｍの絶対値が大きくなるにつれて「０」へ向けて徐々に減少する。制限値Ｉ_ｌｉｍは、たとえば「１」から「０」までの範囲の値である。

ゲインＧ３も、転舵モータ４１に供給される電流が制限されている状況の確からしさの度合いを示す値である。すなわち、転舵モータ４１に供給される電流の絶対値がより小さな値に制限されているときほど、制限値Ｉ_ｌｉｍの絶対値はより小さな値に設定される。このため、制限値Ｉ_ｌｉｍの絶対値が小さいときほど、転舵モータ４１に供給される電流の絶対値がより小さな値に制限されている状況である蓋然性が高いといえる。

ゲイン演算部１２４は、軸力配分演算部９３により演算される推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じてゲインＧ４を演算する。ゲイン演算部１１６は、制御装置５０の記憶装置に格納されたゲインマップＭ７を使用してゲインＧ４を演算する。ゲインマップＭ７は、横軸を推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆ、縦軸をゲインＧ４とするマップであって、分配比率ＤＲ_ｆとゲインＧ４との関係を規定する。ゲインマップＭ７は、つぎの特性を有する。すなわち、ゲインＧ４の値は、分配比率ＤＲ_ｆの値が「０」を基準として大きくなるにつれて「０」へ向けて徐々に減少する。

乗算器１２５は、電流制限軸力演算部１２２により演算される電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅに対して、ゲイン演算部１２３により演算されるゲインＧ３およびゲイン演算部１２４により演算されるゲインＧ４を乗算することにより最終的な制限軸力Ｆ７を演算する。

なお、本実施の形態において、ゲイン演算部１２４および乗算器１２５は、制限軸力Ｆ７を最終軸力Ｆ５に反映させる場合、制限軸力Ｆ７の値を転舵シャフト１４に作用する力が反映される軸力である推定軸力Ｆ２に応じて調整する軸力調整部を構成する。また、制限軸力Ｆ７は、転舵モータ４１のトルクが本来発生させるべきトルクよりも小さい値に制限される状況である場合にステアリングホイール１１の操作を仮想的に制限するための第３の制限軸力に相当する。

＜第３の実施の形態の作用＞
つぎに、第３実施の形態の作用を説明する。
たとえば転舵モータ４１へ供給される電流が制限されるとき、制限軸力演算部１２０は、制限軸力Ｆ７を演算する。このため、混合軸力演算部８１により演算される混合軸力Ｆ３に制限軸力演算部１２０により演算される制限軸力Ｆ７が加算された値が最終軸力Ｆ５として設定される。この場合、この最終軸力Ｆ５をトルクに換算したトルク換算値Ｔ２^＊が操舵反力指令値Ｔ^＊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、運転者は操舵角θ_ｓ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、運転者は操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵モータ４１に供給される電流、ひいては転舵モータ４１が発生するトルクが制限されている状況であることを認識することが可能となる。

ところが、この制限軸力Ｆ７が混合軸力Ｆ３に加算されることにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されるおそれがある。特に、混合軸力Ｆ３に占める推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆがより大きい値となる状態、すなわち推定軸力Ｆ２が支配的な状態で制限軸力Ｆ７が加算される場合、最終軸力Ｆ５が過剰な値になりやすい。

この点、第３の実施の形態によれば、混合軸力Ｆ３における推定軸力Ｆ２の占める割合である分配比率ＤＲ_ｆに応じて制限軸力Ｆ７の値が変化する。すなわち、制限軸力Ｆ７は、電流制限軸力演算部１２２により演算される電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅに対して、制限値Ｉ_ｌｉｍに応じたゲインＧ３および分配比率ＤＲ_ｆに応じたゲインＧ４を乗算することにより演算されるところ、そのゲインＧ４は推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、より小さい値に設定される。このため、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、制限軸力Ｆ７は、より小さい値となる。したがって、混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ７の値が推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆに応じて減少することにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されること、ひいては運転者に必要以上の操舵反力が付与されることが抑制される。

＜第３の実施の形態の効果＞
したがって、第３の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（３）転舵モータ４１へ供給される電流が制限される場合、混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ７の値が推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値に応じて減少される。このため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。したがって、運転者に過度な操舵反力が付与されることに起因する運転者の違和感を抑えることができる。

＜第４の実施の形態＞
つぎに、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４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４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、混合軸力演算部８１の構成の点で第１の実施の形態と異なる。ちなみに、本実施の形態は、先の第２または第３の実施の形態に適用してもよい。

図７に示すように、混合軸力演算部８１は、理想軸力演算部９１、推定軸力演算部９２、および軸力配分演算部９３に加えて、推定軸力演算部９４を有している。
推定軸力演算部９４は、車両に設けられる横加速度センサ５０２を通じて検出される横加速度ＬＡに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ８を演算する。推定軸力Ｆ８は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを横加速度ＬＡに乗算することにより求められる。横加速度ＬＡには路面状態あるいは車両挙動が反映される。このため、横加速度ＬＡに基づき演算される推定軸力Ｆ８は路面状態あるいは車両挙動が反映されたものとなる。

軸力配分演算部９３は、理想軸力Ｆ１および推定軸力Ｆ２，Ｆ８を取り込む。そして、軸力配分演算部９３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変数に応じて、理想軸力Ｆ１および推定軸力Ｆ２，Ｆ８に対する分配比率を個別に設定する。軸力配分演算部９３は、理想軸力Ｆ１および推定軸力Ｆ２，Ｆ８に対してそれぞれ個別に設定される分配比率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。また、軸力配分演算部９３は、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆを制限軸力演算部８２へ供給する。

ちなみに、ピニオン角θ_ｐに基づく理想軸力Ｆ１、および横加速度ＬＡに基づく推定軸力Ｆ８は、転舵シャフト１４に高負荷の力が作用したとき、この高負荷の力が反映されない軸力である。また、転舵モータ４１の電流Ｉｂに基づく推定軸力Ｆ２は、転舵シャフト１４に高負荷の力が作用したとき、この高負荷の力が反映される軸力である。転舵シャフト１４に高負荷の力が作用する状況としては、たとえば転舵シャフト１４の端部が図示しないハウジングに突き当たるエンド当てが発生した状況、あるいは転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たった状況が考えられる。

＜第４の実施の形態の作用＞
つぎに、第４の実施の形態の作用を説明する。
ピニオン角θ_ｐに基づく理想軸力Ｆ１、路面状態が反映される状態変数（Ｉ_ｂ）に基づく推定軸力Ｆ２、および路面状態あるいは車両挙動が反映される状態変数（ＬＡ）に基づく推定軸力Ｆ８が所定の分配比率で合算される。これにより、路面状態あるいは車両挙動がより細やかに反映された混合軸力Ｆ３が演算される。この混合軸力Ｆ３が操舵反力指令値Ｔ^＊に反映されることによって、路面状態、車両挙動あるいは操舵状態に応じた、より細やかな操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。

ところが、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以降、ステアリングホイール１１の操作を制限するための制限軸力Ｆ４が急激に増大するところ、この制限軸力Ｆ４が混合軸力Ｆ３に加算されることにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されるおそれがある。

たとえばステアリングホイール１１の操作位置が仮想的な操作範囲の限界位置の近傍に達している状態で、転舵輪１６，１６が縁石などの障害物に当たったとき、転舵モータ４１の電流Ｉｂに基づく推定軸力Ｆ２は、より大きい値になる。この推定軸力Ｆ２には、転舵シャフト１４に作用する力が反映されるからである。また、路面状態あるいは転舵輪１６，１６の転舵状態を操舵反力を通じて運転者に伝える観点から、混合軸力Ｆ３に占める推定軸力Ｆ２の割合もより増加する。すなわち、より大きな値の混合軸力Ｆ３に制限軸力Ｆ４が加算されることになるため、最終軸力Ｆ５の値が過剰に大きくなりやすい。

この点、第４の実施の形態によれば、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆ、すなわち混合軸力Ｆ３における推定軸力Ｆ２の占める割合に応じて制限軸力Ｆ４の値が変化する。すなわち、制限軸力Ｆ４は、仮想ラックエンド軸力演算部１０３により演算される仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅに対して分配比率ＤＲ_ｆに応じたゲインＧ１を乗算することにより演算されるところ、そのゲインＧ１は分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、より小さい値に設定される。このため、分配比率ＤＲ_ｆの値が大きくなるほど、制限軸力Ｆ４は、より小さい値となる。したがって、混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ４の値が分配比率ＤＲ_ｆに応じて減少することにより、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されること、ひいては運転者に必要以上の操舵反力が付与されることが抑制される。

＜第４の実施の形態の効果＞
したがって、第４の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（４）制限軸力Ｆ４が演算される場合、その制限軸力Ｆ４の値は推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値に応じて減少される。混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ４の値が減少するため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。したがって、運転者に過度な操舵反力が付与されることに起因する運転者の違和感を抑えることができる。

＜第５の実施の形態＞
つぎに、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５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４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、軸力演算部７２の構成の点で第１の実施の形態と異なる。ちなみに、本実施の形態は、先の第２〜第４の実施の形態に適用してもよい。

図８（ａ）に示すように、軸力演算部７２は、先の図３に示される加算器８３に代えて、最大値選択部８５を有している。最大値選択部８５は、混合軸力演算部８１により演算される混合軸力Ｆ３、および制限軸力演算部８２により演算される制限軸力Ｆ４を取り込む。最大値選択部８５は、これら取り込まれる混合軸力Ｆ３および制限軸力Ｆ４のうち絶対値の大きい方を選択し、この選択される混合軸力Ｆ３または制限軸力Ｆ４を、操舵反力指令値Ｔ^＊の演算に使用する最終軸力Ｆ５として設定する。

この構成を採用する場合、混合軸力Ｆ３および制限軸力Ｆ４のうち絶対値の大きい方が操舵反力指令値Ｔ^＊の演算に使用される最終軸力Ｆ５として設定される。制限軸力Ｆ４が混合軸力Ｆ３に上乗せされることがないため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。したがって、運転者に過度な操舵反力が付与されることに起因する運転者の違和感を抑えることができる。

しかし、制限軸力演算部８２により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適切な制限軸力Ｆ４が演算されるにもかかわらず、この制限軸力Ｆ４が使用されないおそれがある。たとえば混合軸力Ｆ３が制限軸力Ｆ４よりも大きい値になる場合である。そこで本実施の形態では、制限軸力演算部８２として、つぎの構成を採用している。

すなわち、制限軸力演算部８２は、推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆではなく、転舵シャフト１４に作用する力が反映されない軸力である理想軸力Ｆ１の分配比率ＤＲ_ｆ２を取り込む。また、図８（ｂ）に示すように、ゲイン演算部１０４は先の図４に示されるゲインマップＭ２とは逆の特性を有するゲインマップＭ８を使用してゲインＧ５を演算する。ゲインマップＭ８は、つぎの特性を有する。すなわち、ゲインＧ５の値は、分配比率ＤＲ_ｆ２の値が「０」を基準として増加するほど、より大きい値に設定される。先の図４に示される乗算器１０５は、仮想ラックエンド軸力演算部１０３により演算される仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅにゲインＧ５を乗算することにより制限軸力Ｆ４を演算する。

なお、本実施の形態において、最大値選択部８５は、操舵反力指令値Ｔ^＊に反映させる最終的な軸力である最終軸力Ｆ５を演算する最終軸力演算部に相当する。
＜第５の実施の形態の作用および効果＞
したがって、第５の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。

（５）理想軸力Ｆ１の分配比率ＤＲ_ｆ２の値が大きくなるほど、制限軸力演算部８２により演算される制限軸力Ｆ４がより大きい値となる。したがって、ステアリングホイール１１の操作位置が仮想的な操作範囲の限界位置の近傍に達し、制限軸力演算部８２によって制限軸力Ｆ４が演算される場合、その制限軸力Ｆ４は混合軸力Ｆ３よりも大きい値になりやすい。このため、最大値選択部８５により、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制限軸力Ｆ４が操舵反力指令値Ｔ^＊の演算に使用される最終軸力Ｆ５として設定されやすくなる。したがって、運転者はより適切な操舵反力を手応えとして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。

＜第６の実施の形態＞
つぎに、操舵制御装置をＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）の制御装置に具体化した第６の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。

ＥＰＳは、図１に示される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なる。すなわち、ステアリングシャフト１２、ピニオンシャフト１３および転舵シャフト１４は、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達経路として機能する。ステアリングホイール１１の回転操作に伴い転舵シャフト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。また、ＥＰＳは、図１に示される転舵モータ４１と同じ位置に設けられるアシストモータを有している。アシストモータは、操舵方向と同じ方向のトルクである操舵補助力を発生する。

図９に示すように、ＥＰＳ２００の制御装置２０１は、アシストモータ２０２に対する通電制御を通じて操舵トルクＴ_ｈに応じた操舵補助力を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置２０１は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴ_ｈ、車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖ、アシストモータ２０２に設けられる回転角センサ２０３を通じて検出される回転角θ_ｍに基づき、アシストモータ２０２に対する給電を制御する。

制御装置２０１は、ピニオン角演算部２１１、アシスト指令値演算部２１２、および通電制御部２１３を有している。ピニオン角演算部２１１は、アシストモータ２０２の回転角θ_ｍを取り込み、この取り込まれる回転角θ_ｍに基づきピニオンシャフト４４の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。アシスト指令値演算部２１２は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づきアシスト指令値Ｔ_ａｓ ^＊を演算する。アシスト指令値Ｔ_ａｓ ^＊は、アシストモータ２０２に発生させるべきトルクに対応する値である。通電制御部２１３は、アシスト指令値Ｔ_ａｓ ^＊に応じた電力をアシストモータ２０２へ供給する。アシストモータ２０２に対する給電経路には、電流センサ２１４が設けられている。電流センサ２１４は、アシストモータ２０２へ供給される実際の電流Ｉ_ｍの値を検出する。

つぎに、アシスト指令値演算部２１２の構成を詳細に説明する。
アシスト指令値演算部２１２は、アシストトルク演算部２２１、軸力演算部２２２、および減算器２２３を有している。

アシストトルク演算部２２１は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づいてアシストトルクＴ_ａｓ１ ^＊を演算する。アシストトルク演算部２２１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、より大きな絶対値のアシストトルクＴ_ａｓ１ ^＊を演算する。

軸力演算部２２２は、先の図３に示される軸力演算部７２と同様の演算機能を有している。軸力演算部２２２は、電流センサ２１４を通じて検出されるアシストモータ２０２の電流Ｉ_ｍの値、ピニオン角演算部２１１により演算されるピニオン角θ_ｐ、および車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖに基づき、転舵シャフト１４に作用する最終軸力Ｆ５を演算し、この最終軸力Ｆ５をトルクに換算したトルク換算値Ｔ_ａｓ２ ^＊を演算する。

減算器２２３は、アシストトルク演算部２２１により演算されるアシストトルクＴ_ａｓ１ ^＊から軸力演算部２２２により演算されるトルク換算値Ｔ_ａｓ２ ^＊を減算することにより、アシスト指令値Ｔ_ａｓ ^＊を演算する。

このようなＥＰＳの制御装置２０１にも、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第１の制御、転舵輪１６，１６が障害物に当たっている状況下における操舵を制限する第２の制御、または転舵モータ４１に供給される電流が制限されている状況下における操舵を制限する第３の制御を実行する機能が持たせられることがある。この場合、第１〜第３の制御の少なくとも一つの制御が実行されるとき、ステアリングホイール１１に過剰な操舵補助力が付与されることが懸念される。

そこで、本実施の形態の軸力演算部２２２は、先の図４〜図６に示される制限軸力演算部８２，１１０，１２０のうちいずれか１つと同様の演算機能を有している。すなわち、制御装置２０１に第１の制御を実行する機能が持たせられる場合、軸力演算部２２２として、先の図４に示される制限軸力演算部８２と同様の構成が採用される。制御装置２０１に第２の制御を実行する機能が持たせられる場合、軸力演算部２２２として、先の図５に示される制限軸力演算部１１０と同様の構成が採用される。制御装置２０１に第３の制御を実行する機能が持たせられる場合、軸力演算部２２２として、先の図６に示される制限軸力演算部１２０と同様の構成が採用される。

ちなみに、軸力演算部２２２の混合軸力演算部として、先の図７に示される第４の実施の形態の混合軸力演算部８１と同様の構成を採用してもよい。また、軸力演算部２２２として、先の図９に示される第５の実施の形態の軸力演算部７２と同様の構成を採用してもよい。

＜第６の実施の形態の効果＞
したがって、第６の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（６）たとえば制限軸力Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７が演算される場合、その制限軸力Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７の値は、転舵輪１６，１６を介して転舵シャフト１４に作用する力が反映される推定軸力Ｆ２の分配比率ＤＲ_ｆの値に応じて減少される。混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７の値が減少するため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。したがって、運転者に過度な操舵補助力が付与されることに起因する運転者の違和感を抑えることができる。

＜他の実施の形態＞
なお、前記各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第４の実施の形態において、図７に括弧書きの符号で示すように、推定軸力演算部９４は、横加速度ＬＡに代えて、あるいは横加速度ＬＡに加えて、車両に設けられるヨーレートセンサ５０５を通じて検出されるヨーレートＹＲに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ１２を演算するようにしてもよい。推定軸力Ｆ１２は、ヨーレートＹＲ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求められる。車速ゲインは、車速Ｖが速くなるほどより大きな値に設定される。ヨーレートＹＲ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。このため、ヨーレートＹＲに基づき演算される推定軸力Ｆ１２は実際の路面状態あるいは車両挙動が反映されたものとなる。

・第４の実施の形態において、混合軸力演算部８１は、推定軸力演算部９２に加えて、転舵シャフト１４に作用する高負荷の力が反映される軸力を演算する単数または複数の他の推定軸力演算部を有していてもよい。他の推定軸力演算部は、転舵モータ４１に供給される電流Ｉ_ｂ以外の路面状態あるいは転舵シャフト１４に作用する力が反映される状態変数に基づき、転舵シャフト１４に作用する他の推定軸力を演算する。軸力配分演算部９３は、推定軸力Ｆ２および他の推定軸力の分配比率をそれぞれ合算することにより分配比率ＤＲ_ｆを演算し、この演算されるトータルとしての分配比率ＤＲ_ｆを制限軸力演算部８２へ供給する。このようにすれば、制限軸力Ｆ４が演算される場合、その制限軸力Ｆ４の値はトータルとしての分配比率ＤＲ_ｆの値に応じて減少される。混合軸力Ｆ３に加算される制限軸力Ｆ４の値が減少するため、最終軸力Ｆ５が過剰な値になることを抑制することができる。

・第１〜第６の実施の形態において、理想軸力演算部９１は、理想軸力Ｆ１の演算に際して車速Ｖを必ずしも考慮しなくてもよい。
・第１〜第５の実施の形態において、目標操舵反力演算部７１は、操舵トルクＴ_ｈのみに基づいて目標操舵反力Ｔ１^＊を演算するようにしてもよい。また、第６の実施の形態において、アシストトルク演算部２２１は、操舵トルクＴ_ｈのみに基づいてアシストトルクＴ_ａｓ１ ^＊を演算するようにしてもよい。

・第１〜第５の実施の形態において、操舵反力指令値演算部５２として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴ_ｈに基づき目標操舵トルクを演算し、操舵トルクＴ_ｈの検出値を目標操舵トルクに追従させるべく操舵トルクＴ_ｈのフィードバック制御を通じて第１の操舵反力指令値を演算する。また、操舵反力指令値演算部５２は、先の第１〜第５の実施の形態と同様にして、ピニオン角θ_ｐ、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値および車速Ｖに基づき最終軸力Ｆ５を演算する。操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴｈ、第１の操舵反力指令値、最終軸力Ｆ５および車速Ｖに基づき目標操舵角を演算し、操舵角θ_ｓを目標操舵角に追従させるべく操舵角θ_ｓのフィードバック制御を通じて第２の操舵反力指令値を演算する。操舵反力指令値演算部５２は、第１の操舵反力指令値および第２の操舵反力指令値を加算することにより操舵反力指令値Ｔ^＊を演算する。

・第１〜第５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２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。

・第１〜第４の実施の形態において、制限軸力演算部８２，１１０，１２０として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、転舵シャフト１４に作用する力が反映されない軸力（Ｆ１，Ｆ８）の分配比率ＤＲ_ｆ２の値、あるいは転舵シャフト１４に作用する力が反映されない複数の軸力に対して個別に設定される分配比率を合算したトータルとしての分配比率ＤＲ_ｆ２の値が増加するにつれて制限軸力Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７の値を増加させる。この場合、先の図４〜図６に示されるゲインマップＭ２，Ｍ４，Ｍ７の特性は、その横軸を分配比率ＤＲ_ｆ２としたうえで、つぎのように設定される。すなわち、ゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ４は、分配比率ＤＲ_ｆ２の値が「０」を基準として増加するほど、より大きい値に設定される。このようにすれば、最終軸力Ｆ５に占める制限軸力Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７の割合が増加することにより、ステアリングホイール１１の操作をより適切に制限することができる。

・第１〜第４の実施の形態および上記の他の実施の形態において、制限軸力演算部８２，１１０，１２０として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、転舵シャフト１４に作用する力が反映される軸力（Ｆ２）の分配比率ＤＲ_ｆが、転舵シャフト１４に作用する力が反映されない軸力（Ｆ１，Ｆ８）の分配比率ＤＲ_ｆ２よりも小さい値であるとき、分配比率ＤＲ_ｆの値が増加するにつれて制限軸力Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７の値を増加させる。転舵シャフト１４に作用する軸力が反映される単数または複数の軸力に対して個別に設定される分配比率を合算したトータルとしての分配比率ＤＲ_ｆが、転舵シャフト１４に作用する軸力が反映されない複数の軸力に対して個別に設定される分配比率を合算したトータルとしての分配比率ＤＲ_ｆ２よりも小さい値であるときについても上記と同様である。このようにすれば、転舵輪１６，１６を介して転舵シャフト１４に作用する力が反映された、より適切な操舵反力を運転者に付与することができる。

・第１〜第４の実施の形態および上記の他の実施の形態において、制限軸力演算部８２，１１０，１２０として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、転舵シャフト１４に作用する力が反映される軸力（Ｆ２）の分配比率ＤＲ_ｆが、転舵シャフト１４に作用する力が反映されない軸力（Ｆ１，Ｆ８）の分配比率ＤＲ_ｆ２よりも大きい値であるとき、分配比率ＤＲ_ｆの値が増加するにつれて制限軸力Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７の値を減少させる。転舵シャフト１４に作用する軸力が反映される単数または複数の軸力に対して個別に設定される分配比率を合算したトータルとしての分配比率ＤＲ_ｆが、転舵シャフト１４に作用する軸力が反映されない複数の軸力に対して個別に設定される分配比率を合算したトータルとしての分配比率ＤＲ_ｆ２よりも大きい値であるときについても上記と同様である。このようにすれば、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されることを抑制しつつ、転舵輪１６，１６を介して転舵シャフト１４に作用する力が反映された、より適切な操舵反力を運転者に付与することができる。

・第１〜第４の実施の形態において、軸力演算部７２として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、ゲインマップＭ２，Ｍ４，Ｍ７に基づき演算されるゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ４は、仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅ（図４参照）、縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅ（図５参照）、あるいは電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅ（図６参照）ではなく、軸力演算部７２の加算器８３により演算される最終軸力Ｆ５（図３参照）に乗算するようにしてもよい。このようにしても、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されることが抑制される。

・第１〜第４の実施の形態において、軸力演算部７２として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、ゲインマップＭ２，Ｍ４，Ｍ７に基づき演算されるゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ４は、仮想ラックエンド軸力Ｆ４_ｐｒｅ（図４参照）、縁石軸力Ｆ６_ｐｒｅ（図５参照）、あるいは電流制限軸力Ｆ７_ｐｒｅ（図６参照）ではなく、転舵シャフト１４に作用する力が反映される推定軸力Ｆ２または混合軸力Ｆ３に乗算するようにしてもよい。このようにしても、過剰な値の最終軸力Ｆ５が演算されることが抑制される。

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、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、５０…制御装置（操舵制御装置）、８１…混合軸力演算部（操舵域軸力演算部）、８２，１１０，１２０…制限軸力演算部、８３…加算器（最終軸力演算部）、８５…最大値選択部（最終軸力演算部）、１０４，１１６，１２４…軸力調整部を構成するゲイン演算部、１０５，１１７，１２５…軸力調整部を構成する乗算器、２０２…アシストモータ、Ｆ１…理想軸力（第２の軸力、操舵域軸力）、Ｆ２…推定軸力（第１の軸力、操舵域軸力）、Ｆ３…混合軸力（操舵域軸力）、Ｆ４…制限軸力（第１の制限軸力）、Ｆ５…最終軸力、Ｆ６…制限軸力（第２の制限軸力）、Ｆ７…制限軸力（第３の制限軸力）、Ｔ^＊…操舵反力指令値（指令値）。

Claims (8)

1. 転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含む車両の操舵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演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、
   ステアリングホイールが定められた操作範囲内で操作される場合、少なくとも前記転舵輪を介して前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力を含む操舵域軸力を演算する操舵域軸力演算部と、
   前記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軸力である制限軸力を演算する制限軸力演算部と、
   前記操舵域軸力および前記制限軸力に基づき前記指令値に反映させるべき最終的な軸力である最終軸力を演算する最終軸力演算部と、
   前記制限軸力を前記最終軸力に反映させる場合、前記操舵域軸力、前記制限軸力または前記最終軸力の値を前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力に応じて調整する軸力調整部と、を有している操舵制御装置。
2. 前記軸力調整部は、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させる場合、前記最終軸力に対する前記操舵域軸力または前記制限軸力の反映度合いを、前記操舵域軸力に占める前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力の割合に応じて減少させる請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記操舵域軸力は、前記転舵シャフトに作用する力が反映される第１の軸力と、前記転舵シャフトに作用する力が反映されない第２の軸力とが、車両の状態に応じて設定される割合で混合されることにより得られるものであって、
   前記軸力調整部は、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させるとき、前記操舵域軸力に占める前記第１の軸力の割合に応じて前記制限軸力の値を減少させる請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記操舵域軸力は、前記転舵シャフトに作用する力が反映される第１の軸力と、前記転舵シャフトに作用する力が反映されない第２の軸力とが、車両の状態に応じて設定される割合で混合されることにより得られるものであって、
   前記軸力調整部は、前記制限軸力を前記最終軸力に反映させるとき、前記操舵域軸力に占める前記第１の軸力の割合に応じて、前記第２の軸力または前記操舵域軸力の値を減少させる請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
5. 前記最終軸力演算部は、前記操舵域軸力および前記制限軸力を合算することにより前記最終軸力を演算する請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
6. 前記制限軸力演算部は、前記ステアリングホイールの操作範囲を仮想的に制限するための第１の制限軸力と、
   前記転舵輪の転舵動作が制限される状況である場合に前記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第２の制限軸力と、
   前記モータのトルクが本来発生させるべきトルクよりも小さい値に制限される状況である場合に前記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第３の制限軸力と、のうち少なくとも１つを演算する請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
7. 前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との間の動力伝達が分離された構造あるいは断接可能とされた構造を有するものであって、
   前記モータは、前記駆動力としてステアリングホイールの操作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である請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
8. 前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との間が動力伝達可能に連結された構造を有するものであって、
   前記モータは、前記駆動力としてステアリングホイールの操作方向と同方向のトルクである操舵補助力を発生するアシストモータである請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。