JP2022041005A - 操舵装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動操舵角指令値および手動操舵角指令値を加味した協調操舵指令値に基づき転舵モータを制御する協調操舵モードと、自動操舵モードまたは手動操舵モードとの切り替えが可能な操舵装置を提供する。【解決手段】制御部は、操舵トルクに基づき手動操舵角指令値を設定する手動操舵角指令値設定部と、所定の第１の情報に応じて、手動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第１の重み付け部と、反力用自動操舵角指令値および前記第１の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値に基づき反力用統合角度指令値を演算する反力用統合角度指令値演算部と、転舵用自動操舵角指令値および前記第１の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値に基づき転舵用統合角度指令値を演算する転舵用統合角度指令値演算部とを有する。【選択図】図２

Description

この発明は、操向のために操作される操舵部材と転舵機構とが機械的に結合されていない状態で、転舵モータによって転舵機構が駆動される操舵装置に関する。
特許文献１には、操向のために操作される操舵部材と転舵機構とが機械的に結合されていない状態で、転舵モータ（ステアリングモータ）によって転舵機構が駆動されるステア・バイ・ワイヤシステムが開示されている。特許文献１に記載のステア・バイ・ワイヤシステムでは、操作反力モータを有する操作部と、転舵モータを有する転舵部と、操作部を制御する操作反力制御部と、転舵部を制御する転舵制御部と、自動追従システムとを備えている。転舵制御部は、最終的な目標転舵角に基づいて転舵モータを制御する。
特許文献１の自動追従システムでは、最終的な目標転舵角は、次のようにして設定される。自動追従システムが作動していないときには、操作ハンドルの操作角に基づいて演算された目標転舵角が、最終的な目標転舵角として設定される（手動操舵モード）。自動追従システムが作動しておりかつ操舵トルクが第１閾値以上である場合または自動追従システムが作動しておりかつ操作角が第２閾値以上のときには、操作ハンドルの操作角に基づいて演算された目標転舵角に１よりも大きな所定値を乗算した値が、最終的な目標転舵角として設定される（遷移モード）。自動追従システムが作動しておりかつ操舵トルクが第１閾値未満でありかつ操作角が第２閾値未満であるときには、自動追従システムによって設定される目標転舵角が、最終的な目標転舵角として設定される（自動操舵モード）。
特開２００４－２２４２３８号公報
この発明の目的は、自動操舵角指令値および手動操舵角指令値を加味した協調操舵指令値に基づき転舵モータを制御する協調操舵モードと、自動操舵モードまたは手動操舵モードとの切り替えが可能な操舵装置を提供することである。
請求項１に係る発明は、操舵部材と、前記操舵部材と機械的に分離された転舵機構と、前記操舵部材に反力トルクを付与する反力モータと、前記転舵機構を駆動する転舵モータと、前記操舵部材に付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記反力モータおよび前記転舵モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記操舵トルクに基づき手動操舵角指令値を設定する手動操舵角指令値設定部と、所定の第１の情報に応じて、前記手動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第１の重み付け部と、反力用自動操舵角指令値および前記第１の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値に基づき反力用統合角度指令値を演算する反力用統合角度指令値演算部と、転舵用自動操舵角指令値および前記第１の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値に基づき転舵用統合角度指令値を演算する転舵用統合角度指令値演算部と、前記反力モータの回転角を前記反力用統合角度指令値に追従させる反力制御部と、前記転舵モータの回転角を前記転舵用統合角度指令値に追従させる転舵角制御部と、を有する操舵装置である。
この構成では、自動操舵角指令値および手動操舵角指令値を加味した協調操舵指令値である統合角度指令値に基づき転舵モータを制御する協調操舵モードと、自動操舵角指令値のみに基づいて転舵モータを制御する自動操舵モードとの切り替えが可能となる。
請求項２に係る発明は、操舵部材と、前記操舵部材と機械的に分離された転舵機構と、前記操舵部材に反力トルクを付与する反力モータと、前記転舵機構を駆動する転舵モータと、前記操舵部材に付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記反力モータおよび前記転舵モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記操舵トルクに基づき手動操舵角指令値を設定する手動操舵角指令値設定部と、所定の第２の情報に応じて、反力用自動操舵角指令値および転舵用自動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第２の重み付け部と、前記手動操舵角指令値および前記第２の重み付け部による重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値に基づき反力用統合角度指令値を演算する反力用統合角度指令値演算部と、前記手動操舵角指令値および前記第２の重み付け部による重み付け処理後の転舵用自動操舵角指令値に基づき転舵用統合角度指令値を演算する転舵用統合角度指令値演算部と、前記反力モータの回転角を前記反力用統合角度指令値に追従させる反力制御部と、前記転舵モータの回転角を前記転舵用統合角度指令値に追従させる転舵角制御部と、を有する操舵装置である。
この構成では、自動操舵角指令値および手動操舵角指令値を加味した協調操舵指令値である統合角度指令値に基づき転舵モータを制御する協調操舵モードと、手動操舵角指令値のみに基づいて転舵モータを制御する手動操舵モードとの切り替えが可能となる。
請求項３に係る発明は、前記操舵部材と機械的に分離された転舵機構と、前記操舵部材に反力トルクを付与する反力モータと、前記転舵機構を駆動する転舵モータと、前記操舵部材に付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記反力モータおよび前記転舵モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記操舵トルクに基づき手動操舵角指令値を設定する手動操舵角指令値設定部と、所定の第３の情報に応じて、前記手動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第３の重み付け部と、所定の第４の情報に応じて、反力用自動操舵角指令値および転舵用自動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第４の重み付け部と、前記第３の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値および前記第４の重み付け部による重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値に基づき反力用統合角度指令値を演算する反力用統合角度指令値演算部と、前記第３の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値および前記第４の重み付け部による重み付け処理後の転舵用自動操舵角指令値に基づき転舵用統合角度指令値を演算する転舵用統合角度指令値演算部と、前記反力モータの回転角を前記反力用統合角度指令値に追従させる反力制御部と、前記転舵モータの回転角を前記転舵用統合角度指令値に追従させる転舵角制御部と、を有する操舵装置である。
この構成では、自動操舵角指令値および手動操舵角指令値を加味した協調操舵指令値である統合角度指令値に基づき転舵モータを制御する協調操舵モード、自動操舵角指令値のみに基づいて転舵モータを制御する自動操舵モードおよび手動操舵角指令値のみに基づいて転舵モータを制御する手動操舵モードの切り替えが可能となる。
請求項４に係る発明は、前記制御部は、前記反力用自動操舵角指令値および前記転舵用自動操舵角指令値に基づき前記反力モータおよび前記転舵モータを制御する自動操舵モードと、前記手動操舵角指令値に基づき前記反力モータおよび前記転舵モータを制御する手動操舵モードと、前記反力用自動操舵角指令値および前記手動操舵角指令値、ならびに、前記転舵用自動操舵角指令値および前記手動操舵角指令値を加味した前記転舵用総合角度指令値である協調操舵指令値に基づき前記反力モータおよび前記転舵モータを制御する協調操舵モードとを有し、前記自動操舵モードによる制御中に前記手動操舵モードに切り替えるべき状況が検出され、前記状況に到達する第１所定時間前または第１所定距離前に、運転者に対して手動操舵要求が出力された場合、無条件にまたは所定の条件を満たしたときに前記協調操舵モードにより前記電動モータを制御する、請求項３に記載の操舵装置である。
請求項５に記載の発明は、前記制御部は、運転者に対して手動操舵要求が出力された場合、前記第３の重み付け部を用いて運転者の覚醒度に基づき前記手動操舵角指令値を重み付けし、重み付け後の手動操舵角指令値を用いた協調操舵モードにより前記電動モータを制御する、請求項４に記載の操舵装置である。
請求項６に記載の発明は、前記所定の条件が、運転者の覚醒度が所定の閾値以上であるという条件である、請求項４または５に記載の操舵装置である。
請求項７に記載の発明は、前記制御部は、前記手動操舵要求後、前記状況に到達する第２所定時間前または第２所定距離前までに運転者による操舵が検出されなかった場合、車両を所定の停車位置へ移動させて停止させる自動操舵角指令値を生成させるための自動停止要求を出力するように構成されている、請求項４～６のいずれか一項に記載の操舵装置である。
請求項８に記載の発明は、運転者による操作に基づき、前記電動モータの制御モードを前記手動操舵モードに切り替える切替部を有する請求項１～７のいずれか一項に記載の操舵装置である。
本発明の第１実施形態に係る操舵装置の概略構成を示す模式図 反力ＥＣＵおよび転舵ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図 手動操舵角指令値設定部の構成を示すブロック図 操舵トルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例を説明するためのグラフ 指令値設定部で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図 反力用角度制御部の構成を示すブロック図 転舵用角度制御部の構成を示すブロック図 図８Ａは第１重みＷｍｄの設定例を示すグラフであり、図８Ｂは第２重みＷａｄの設定例を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る操舵装置の概略構成を示す模式図 反力ＥＣＵおよび転舵ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図 第２設定部の動作の概要を説明するための模式図 第２設定部による第２設定処理の手順の一例を説明するためのフローチャート 第２設定部による第２設定処理の手順の変形例を説明するためのフローチャート
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
［１］第１実施形態
［１．１］第１実施形態に係る操舵装置１の概略構成
図１に示すように、操舵装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール（ハンドル）２と、転舵輪３を転舵するための転舵機構４と、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト５とを含む。ただし、ステアリングシャフト５と転舵機構４との間には、トルクや回転などの動きが伝達されるような機械的な結合はない。
ステアリングシャフト５は、ステアリングホイール２に一端が連結された第１軸７と、第１軸７の他端に一端が連結されたトーションバー８と、トーションバー８の他端に一端が連結された第２軸９とを含む。
トーションバー８の近傍には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、第１軸７および第２軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルク（トーションバートルク）Ｔｄを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄは、例えば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として、右方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクＴｄの大きさが大きくなるものとする。
第２軸９には、減速機１２を介して、第２軸９の回転角（以下、「ハンドル角」という場合がある）を制御するための反力モータ１３が連結されている。反力モータ１３は、第２軸９に反力トルクを与えるための電動モータである。減速機１２は、反力モータ１３の出力軸に一体的に回転可能に連結されたウォーム軸（図示略）と、このウォーム軸と噛み合い、第２軸９に一体的に回転可能に連結されたウォームホイール（図示略）とを含むウォームギヤ機構からなる。反力モータ１３には、反力モータ１３の回転角を検出するための回転角センサ１４が設けられている。
転舵機構４は、ピニオン軸１５とラック軸１６とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１６の各端部には、タイロッド１７およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１５は、減速機１８を介して、転舵モータ１９の出力軸に連結されている。減速機１８は、転舵モータ１９の出力軸に一体的に回転可能に連結されたウォーム軸（図示略）と、このウォーム軸と噛み合い、ピニオン軸１５に一体的に回転可能に連結されたウォームホイール（図示略）とを含むウォームギヤ機構からなる。ピニオン軸１５の先端には、ピニオン１５Ａが連結されている。転舵モータ１９には、転舵モータ１９の回転角を検出するための回転角センサ２０が設けられている。
以下において、減速機１２の減速比（ギヤ比）をＮ１で表し、減速機１８の減速比をＮ２で表す場合がある。減速比は、ウォームホイールの角速度ωｗｗに対するウォームギヤの角速度ωｗｇの比ωｗｇ／ωｗｗとして定義される。
ラック軸１６は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１６には、ピニオン１５Ａに噛み合うラック１６Ａが形成されている。転舵モータ１９が回転すると、その回転力が減速機１８を介してピニオン軸１５に伝達される。そして、ラックアンドピニオン機構によって、ピニオン軸１５の回転がラック軸１６の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
車両には、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２５、自車位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）２６、道路形状や障害物を検出するためのレーダー２７および地図情報を記憶した地図情報メモリ２８が搭載されている。車両には、さらに、操舵モードを手動で切り替えるための第１、第２および第３モードスイッチ１２１，１２２，１２３が搭載されている。
操舵モードには、後述するように、手動運転によって操舵が行われる手動操舵モードと、自動運転によって操舵が行われる自動操舵モードと、手動運転および自動運転の両方に基づく操舵が可能な協調操舵モードとがある。
ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７および地図情報メモリ２８は、運転支援制御や自動運転制御を行うための上位ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）２０１に接続されている。上位ＥＣＵ２０１は、ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６およびレーダー２７によって得られる情報および地図情報メモリ２８から得られる地図情報を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。
この実施形態では、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵のための転舵用自動操舵角指令値を、自動操舵角指令値θａｄａｃとして設定する。この実施形態では、自動操舵制御は、例えば、目標軌道に沿って車両を走行させるための制御である。自動操舵角指令値θａｄａｃは、車両を目標軌道に沿って自動走行させるための操舵角の目標値である。このような自動操舵角指令値θａｄａｃを設定する処理は、周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
また、上位ＥＣＵ２０１は、モードスイッチ１２１，１２２，１２３の操作に応じたモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を生成する。具体的には、第１モードスイッチ１２１が運転者によってオンされたときに、上位ＥＣＵ２０１は、操舵モードを協調操舵モードに設定するための協調操舵モード設定信号Ｓ１を出力する。第２モードスイッチ１２２が運転者によってオンされたときに、上位ＥＣＵ２０１は、操舵モードを自動操舵モードに設定するための自動操舵モード設定信号Ｓ２を出力する。第３モードスイッチ１２３が運転者によってオンされたときに、上位ＥＣＵ２０１は、操舵モードを手動操舵モードに設定するための手動操舵モード設定信号Ｓ３を出力する。
この実施形態では、自動操舵角指令値θａｄａｃならびに後述するアシストトルク指令値Ｔａｃおよび手動操舵角指令値θｍｄａｃは、反力モータ１３によって第２軸９を左操舵方向に回転させたり、転舵モータ１９によって転舵輪３を左操舵方向に転舵させたりする場合には、正の値に設定される。一方、これらの指令値θａｄａｃ，Ｔａｃ，θｍｄａｃは、反力モータ１３によって第２軸９を右操舵方向に回転させたり、転舵モータ１９によって転舵輪３を右操舵方向に転舵させたりする場合には、負の値に設定される。また、この実施形態において、自動操舵角指令値θａｄａｃは、ピニオン軸１５の回転角として設定され、手動操舵角指令値θｍｄａｃは、第２軸９の回転角として設定される。
上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵角指令値θａｄａｃおよび上位ＥＣＵ２０１によって生成されるモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、車載ネットワークを介して、反力ＥＣＵ２０２および転舵ＥＣＵ２０３に与えられる。反力ＥＣＵ２０２は、反力モータ１３を制御するためのＥＣＵであり、転舵ＥＣＵ２０３は、転舵モータ１９を制御するためのＥＣＵである。
トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄおよび回転角センサ１４の出力信号は、反力ＥＣＵ２０２に入力される。反力ＥＣＵ２０２は、これらの入力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、反力モータ１３を制御する。
回転角センサ２０の出力信号は、転舵ＥＣＵ２０３に入力される。転舵ＥＣＵ２０３は、回転角センサ２０の出力信号、反力ＥＣＵ２０２から与えられる情報および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、転舵モータ１９を制御する。
［１．２］反力ＥＣＵ２０２および転舵ＥＣＵ２０３の電気的構成
［１．２．１］反力ＥＣＵ２０２
図２に示すように、反力ＥＣＵ２０２は、マイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０によって制御され、反力モータ１３に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３１と、反力モータ１３に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉｒｍ」という。）を検出するための電流検出回路３２とを備えている。
マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部は、手動操舵角指令値設定部４１と、ハンズオンオフ判定部４２と、切替部４３と、反力用統合角度指令値演算部４４と、反力用角度制御部４５と、第１重み付け部４６と、第２重み付け部４７と、第３重み付け部４８とを含む。反力用角度制御部４５は、本発明の「反力制御部」の一例である。
第１重み付け部４６は、入力されるモード設定信号に応じて、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄに対して第１重み付け処理を行う。具体的には、第１重み付け部４６は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第１重みＷｍｄを設定する。次に、第１重み付け部４６は、操舵トルクＴｄに第１重みＷｍｄを乗算する。そして、第１重み付け部４６は、乗算値Ｗｍｄ・Ｔｄを、第１重み付け処理後の操舵トルクＴｄ’として手動操舵角指令値設定部４１に与える。
手動操舵角指令値設定部４１は、運転者がステアリングホイール２を操作した場合に、当該ステアリングホイール操作に応じた操舵角（より正確には第２軸９の回転角）を手動操舵角指令値θｍｄａｃとして設定するために設けられている。手動操舵角指令値設定部４１は、第１重み付け処理後の操舵トルクＴｔｈ’を用いて手動操舵角指令値θｍｄａｃを設定する。手動操舵角指令値設定部４１の詳細については、後述する。手動操舵角指令値設定部４１によって設定された手動操舵角指令値θｍｄａｃは、第２重み付け部４７に与えられる。
第２重み付け部４７は、入力されるモード設定信号に応じて、手動操舵角指令値設定部４１によって設定される手動操舵角指令値θｍｄａｃに対して第２重み付け処理を行う。具体的には、第２重み付け部４７は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第１重みＷｍｄを設定する。次に、第２重み付け部４７は、手動操舵角指令値θｍｄａｃに第１重みＷｍｄを乗算する。そして、第２重み付け部４７は、乗算値Ｗｍｄ・θｍｄａｃを、第２重み付け処理後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’として反力用統合角度指令値演算部４４に与える。
ハンズオンオフ判定部４２は、運転者がステアリングホイール２を把持している（ハンズオン）か、把持していない（ハンズオフ）かを判定する。ハンズオンオフ判定部４２としては、ステアリングホイール２に設けられたタッチセンサの出力信号に基づいてハンズオンオフを判定するもの、車内に設けられたカメラの撮像画像に基づいてハンズオンオフを判定するもの等を用いることができる。なお、ハンズオンオフ判定部４２としては、ハンズオンオフを判定できるものであれば、前述の構成以外のものを用いることができる。ハンズオンオフ判定部４２から出力されるハンズオンオフ判定信号は、切替部４３に与えられる。
切替部４３は、ハンズオンオフ判定部４２によって運転者がステアリングホイール２を把持していると判定されているときには、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵角指令値θａｄａｃを、反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃとして第３重み付け部４８に与える。一方、ハンズオンオフ判定部４２によって運転者がステアリングホイール２を把持していないと判定されているときには、切替部４３は、零を反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃとして第３重み付け部４８に与える。
第３重み付け部４８は、入力されるモード設定信号に応じて、切替部４３から与えられる反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃに対して第３重み付け処理を行う。具体的には、第３重み付け部４８は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第２重みＷａｄを設定する。次に、第３重み付け部４８は、反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃに第２重みＷａｄを乗算する。そして、第３重み付け部４８は、乗算値Ｗａｄ・θｒｔａｃを、第３重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’として反力用統合角度指令値演算部４４に与える。
反力用統合角度指令値演算部４４は、第２重み付け部４７から与えられる第２重み付け処理後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’に、第３重み付け部４８から与えられる第３重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’を加算して、反力用統合角度指令値θｒｃｍｄを演算する。第１および第２重み付け部４６，４７によって設定される第１重みＷｍｄの詳細ならびに第３重み付け部４８によって設定される第２重みＷａｄの詳細については、後述する。
反力用角度制御部４５は、反力用統合角度指令値θｒｃｍｄに基づいて、反力モータ１３を角度制御する。より具体的には、反力用角度制御部４５は、操舵角θｒｔ（第２軸９の回転角）が反力用統合角度指令値θｒｃｍｄに近づくように、駆動回路３１を駆動制御する。反力用角度制御部４５の詳細については、後述する。
［１.２.２］転舵ＥＣＵ２０３
転舵ＥＣＵ２０３は、マイクロコンピュータ８０と、マイクロコンピュータ８０によって制御され、転舵モータ１９に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）７１と、転舵モータ１９に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉｓｍ」という。）を検出するための電流検出回路７２とを備えている。
マイクロコンピュータ８０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部は、転舵用統合角度指令値演算部８１と、転舵用角度制御部８２と、第４重み付け部８３とを含む。転舵用角度制御部８２は、本発明の「転舵角制御部」の一例である。
第４重み付け部８３は、入力されるモード設定信号に応じて、上位ＥＣＵ２０１から与えられる自動操舵角指令値θａｄａｃに対して第４重み付け処理を行う。具体的には、第４重み付け部８３は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第２重みＷａｄを設定する。次に、第４重み付け部８３は、自動操舵角指令値θａｄａｃに第２重みＷａｄを乗算する。そして、第４重み付け部８３は、乗算値Ｗａｄ・θａｄａｃを、第４重み付け処理後の自動操舵角指令値θａｄａｃ’として転舵用統合角度指令値演算部８１に与える。
転舵用統合角度指令値演算部８１は、第４重み付け部８３から与えられる第４重み付け処理後の自動操舵角指令値θａｄａｃ’に、反力ＥＣＵ２０２内の第２重み付け部４７から与えられる第２重み付け処理後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’を加算して、転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄを演算する。第４重み付け部８３によって設定される第２重みＷａｄの詳細については後述する。
転舵用角度制御部８２は、転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄに基づいて、転舵モータ１９を角度制御する。より具体的には、転舵用角度制御部８２は、転舵角θｓｐ（ピニオン軸１５の回転角）が転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄに近づくように、駆動回路７１を駆動制御する。転舵用角度制御部８２の詳細については後述する。
図２に示される構成では、第１および第２重み付け部４６，４７が、本発明の「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例であり、第３および第４重み付け部４８，８３が、本発明の「第２の重み付け部」または「第４の重み付け部」の一例である。また、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が、本発明の「所定の第１の情報」、「所定の第２の情報」、「所定の第３の情報」または「所定の第４の情報」の一例である。
［１.３］手動操舵角指令値設定部４１の構成
図３に示すように、手動操舵角指令値設定部４１は、アシストトルク指令値設定部５１と、指令値設定部５２とを含む。
アシストトルク指令値設定部５１は、手動操作に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。アシストトルク指令値設定部５１は、第１重み付け処理後の操舵トルクＴｄ’に基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。操舵トルクＴｄ’に対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例は、図４に示されている。
アシストトルク指令値Ｔａｃは、操舵トルクＴｄ’の正の値に対しては正をとり、操舵トルクＴｄ’の負の値に対しては負をとる。そして、アシストトルク指令値Ｔａｃは、操舵トルクＴｄ’の絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。
なお、アシストトルク指令値設定部５１は、操舵トルクＴｄ’に予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Ｔａｃを演算してもよい。
指令値設定部５２は、この実施形態では、リファレンスＥＰＳモデルを用いて、手動操舵角指令値θｍｄａｃを設定する。
図５は、指令値設定部５２で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。
このリファレンスＥＰＳモデルは、ロアコラムを含む単一慣性モデルである。図５において、Ｊｃは、ロアコラムの慣性であり、θｃはロアコラムの回転角であり、Ｔｄは、操舵トルクである。ロアコラムには、操舵トルクＴｄ、電動モータ（アシストモータ）からのトルクＮｃ・Ｔｍおよび路面負荷トルクＴｒｌが与えられる。Ｎｃはアシストモータとロアコラムとの間の伝達経路に設けられた減速機の減速比であり、Ｔｍはアシストモータによって発生されるモータトルクである。路面負荷トルクＴｒｌは、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを用いて、次式(1)で表される。
Ｔｒｌ＝－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ） …(1)
この実施形態では、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、予め実験・解析等で求めた所定値が設定されている。
リファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、次式(2)で表される。
Ｊｃ・ｄ２θｃ／ｄｔ２＝Ｔｄ＋Ｎｃ・Ｔｍ－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ） …(2)
指令値設定部５２は、Ｔｄに第１重み付け処理後の操舵トルクＴｄ’を代入し、Ｎｃ・Ｔｍにアシストトルク指令値設定部５１によって設定されるアシストトルク指令値Ｔａｃを代入して、式(2)の微分方程式を解くことにより、ロアコラムの回転角θｃを演算する。そして、指令値設定部５２は、得られたロアコラムの回転角θｃを手動操舵角指令値θｍｄａｃとして設定する。
［１．４］反力用角度制御部４５の構成
図６に示すように、反力用角度制御部４５は、反力用統合角度指令値θｒｃｍｄに基づいて、反力モータ１３の駆動回路３１を制御する。反力用角度制御部４５は、角度偏差演算部６１と、ＰＤ制御部６２と、電流指令値演算部６３と、電流偏差演算部６４と、ＰＩＤ制御部６５と、ＰＷＭ制御部６６と、回転角演算部６７と、減速比除算部６８とを含む。
回転角演算部６７は、回転角センサ１４の出力信号に基づいて、反力モータ１３のロータ回転角θｒｍを演算する。減速比除算部６８は、回転角演算部６７によって演算されるロータ回転角θｒｍを減速機１２の減速比Ｎ１で除算することにより、ロータ回転角θｒｍを第２軸９の回転角（実操舵角）θｒｔに換算する。
角度偏差演算部６１は、反力用統合角度指令値θｒｃｍｄと実操舵角θｒｔとの偏差Δθｒ（＝θｒｃｍｄ－θｒｔ）を演算する。
ＰＤ制御部６２は、角度偏差演算部６１によって演算される角度偏差Δθｒに対してＰＤ演算（比例微分演算）を行うことにより、反力モータ１３に対するトルク指令値Ｔｒｃｍｄを演算する。
電流指令値演算部６３は、ＰＤ制御部６２によって演算されたトルク指令値Ｔｒｃｍｄを反力モータ１３のトルク定数Ｋｒで除算することにより、電流指令値Ｉｒｃｍｄを演算する。
電流偏差演算部６４は、電流指令値演算部６３によって得られた電流指令値Ｉｒｃｍｄと電流検出回路３２によって検出されたモータ電流Ｉｒｍとの偏差ΔＩｒ（＝Ｉｒｃｍｄ－Ｉｒｍ）を演算する。
ＰＩＤ制御部６５は、電流偏差演算部６４によって演算された電流偏差ΔＩｒに対するＰＩＤ演算（比例積分微分演算）を行うことにより、反力モータ１３に流れるモータ電流Ｉｒｍを電流指令値Ｉｒｃｍｄに導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部６６は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３１に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が反力モータ１３に供給されることになる。
［１．５］転舵用角度制御部８２の構成
図７に示すように、転舵用角度制御部８２は、転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄに基づいて、転舵モータ１９の駆動回路７１を制御する。転舵用角度制御部８２は、角度偏差演算部９１と、ＰＤ制御部９２と、電流指令値演算部９３と、電流偏差演算部９４と、ＰＩＤ制御部９５と、ＰＷＭ制御部９６と、回転角演算部９７と、減速比除算部９８とを含む。
回転角演算部９７は、回転角センサ２０の出力信号に基づいて、転舵モータ１９のロータ回転角θｓｍを演算する。減速比除算部９８は、回転角演算部９７によって演算されるロータ回転角θｓｍを減速機１８の減速比Ｎ２で除算することにより、ロータ回転角θｓｍをピニオン軸１５の回転角（実転舵角）θｓｐに換算する。
角度偏差演算部９１は、転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄとθｓｐとの偏差Δθｓ（＝θｓｃｍｄ－θｓｐ）を演算する。
ＰＤ制御部９２は、角度偏差演算部９１によって演算される角度偏差Δθｓに対してＰＤ演算（比例微分演算）を行うことにより、転舵モータ１９に対するトルク指令値Ｔｓｃｍｄを演算する。
電流指令値演算部９３は、ＰＤ制御部９２によって演算されたトルク指令値Ｔｓｃｍｄを転舵モータ１９のトルク定数Ｋｓで除算することにより、電流指令値Ｉｓｃｍｄを演算する。
電流偏差演算部９４は、電流指令値演算部９３によって得られた電流指令値Ｉｓｃｍｄと電流検出回路７２によって検出されたモータ電流Ｉｓｍとの偏差ΔＩｓ（＝Ｉｓｃｍｄ－Ｉｓｍ）を演算する。
ＰＩＤ制御部９５は、電流偏差演算部９４によって演算された電流偏差ΔＩｓに対するＰＩＤ演算（比例積分微分演算）を行うことにより、転舵モータ１９に流れるモータ電流Ｉｓｍを電流指令値Ｉｓｃｍｄに導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部９６は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路７１に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が転舵モータ１９に供給されることになる。
［１.６］動作の説明
自動操舵モードは、自動操舵角指令値（転舵用自動操舵角指令値）θａｄａｃのみに基づいて転舵モータ１９が制御される操舵モードである。手動操舵モードは、手動操舵角指令値θｍｄａｃのみに基づいて転舵モータ１９が制御される操舵モードである。協調操舵モードは、自動操舵角指令値θａｄａｃと手動操舵角指令値θｍｄａｃとの両方が加味された転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄに基づいて転舵モータ１９が制御される操舵モードである。
［１.６.１］協調操舵モード
図２を参照して、操舵モードが協調操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄが１．０に設定される。したがって、第１重み付け処理後の操舵トルクＴｄ’（＝・Ｔｄ）は、操舵トルクＴｄに等しくなり、第２重み付け処理後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’（＝Ｗｍｄ・θｍｄａｃ）は、操舵トルクＴｄに基づいて算出された手動操舵角指令値θｍｄａｃと等しくなる。また、第４重み付け処理後の自動操舵角指令値θａｄａｃ’（＝Ｗａｄ・θａｄａｃ）は、上位ＥＣＵ２０１によって設定された自動操舵角指令値θａｄａｃと等しくなる。
ハンズオンオフ判定部４２によって運転者がステアリングホイール２を把持していると判定されている場合には、第３重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’（＝Ｗａｄ・θｒｔａｃ）は、自動操舵角指令値θａｄａｃと等しくなる。したがって、この場合には、上位ＥＣＵ２０１によって設定された自動操舵角指令値θａｄａｃに手動操舵角指令値θｍｄａｃが加算されて反力用統合角度指令値θｒｃｍｄが演算され、この反力用統合角度指令値θｒｃｍｄに基づいて反力モータ１３が制御される。また、自動操舵角指令値θａｄａｃに手動操舵角指令値θｍｄａｃが加算されて転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄが演算され、この転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄに基づいて転舵モータ１９が制御される。
これにより、自動操舵制御中においても、転舵モータ１９および反力モータ１３に対して、運転者の意図を即座に反映させることができるため、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御（転舵制御および反力制御（ハンドル角制御））を行いながら、手動操舵が可能な協調制御を実現できる。また、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、手動操作を行う際に運転者に違和感を与えない。
一方、ハンズオンオフ判定部４２によって運転者がステアリングホイール２を把持していないと判定されている場合には、第３重み付け部４８には、反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’として、零が与えられる。したがって、この場合には、転舵モータ１９は、自動操舵角指令値θａｄａｃに手動操舵角指令値θｍｄａｃが加算された転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄに基づいて制御されるが、反力モータ１３は、手動操舵角指令値θｍｄａｃのみからなる反力用統合角度指令値θｒｃｍｄに基づいて制御される。この場合、手動操舵角指令値θｍｄａｃ’は、ほぼ零であるので、自動操舵中においてステアリングホイール２が中立位置で固定される。これにより、運転者がステアリングホイール２を把持していない状態において、自動操舵によってステアリングホイール２が回転して、運転者がステアリングホイール２に巻き込まれるといった事態を回避することができる。
［１.６.２］自動操舵モード
操舵モードが自動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷｍｄが零に設定され、第２重みＷａｄが１．０に設定される。したがって、第１重み付け処理後の操舵トルクＴｄ’（＝Ｗｍｄ・Ｔｄ）および第２重み付け処理後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’は、零になる。これにより、自動操舵角指令値θａｄａｃのみによって転舵モータ１９が制御され、反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃによって反力モータ１３が制御される。
［１.６.３］手動操舵モード
操舵モードが手動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷｍｄが１．０に設定され、第２重みＷａｄが零に設定される。したがって、第３重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’（＝Ｗａｄ・θｒｔａｃ）および第４重み付け処理後の自動操舵角指令値θａｄａｃ’（＝Ｗａｄ・θａｄａｃ）は零になる。これにより、手動操舵角指令値θｍｄａｃのみによって転舵モータ１９が制御され、手動操舵角指令値θｍｄａによって反力モータ１３が制御される。
つまり、この反力ＥＣＵ２０２および転舵ＥＣＵ２０３では、運転者によるモードスイッチ１２１，１２２，１２３の操作によって、協調操舵モードと自動操舵モードと手動操舵モードとの間で操舵モードの切り替えを行うことが可能となる。
［１.６.４］重みＷｍｄ，Ｗａｄの設定例
操舵モードの切り替えに伴う第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄの設定例が、図８Ａおよび図８Ｂにそれぞれ示されている。図８Ａでは、各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の入力時（時点ｔ１）から所定時間Ｔが経過する時点ｔ２までに、第１重みＷｍｄが零から１．０まで漸増する状態が折れ線Ｌ１で示され、１．０から零まで漸減する状態が折れ線Ｌ２で示されている。
また図８Ｂでは、時点ｔ１から時点ｔ２までに、第２重みＷａｄが零から１．０まで漸増する状態が折れ線Ｌ３で示され、１．０から零まで漸減する状態が折れ線Ｌ４で示されている。これにより、第１重み付け処理後の操舵トルクＴｄ’（＝Ｗｍｄ・Ｔｄ）および第２重み付け処理後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’（＝Ｗｍｄ・θｍｄａｃ）の絶対値と、第３重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’（＝Ｗａｄ・θｒｔａｃ）および第４重み付け処理後の自動操舵角指令値θａｄａｃ’（＝Ｗａｄ・θａｄａｃ）の絶対値とが、それぞれ漸増または漸減されることになるため、操舵モード間の切り替えが滑らかに行われる。
第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄを零と１．０との間で切り替えるのに要する時間Ｔは、予め実験・解析等で求められた所定値が設定されている。また、第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄとで、零と１．０との間で切り替えるのに要する時間Ｔが異なるように設定してもよい。また、第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄは、線形ではなく、非線形に漸増・漸減するように設定されてもよい。
この第１実施形態においては、操舵モードの変更を伴わないモードスイッチ１２１，１２２，１２３の操作が行われても、その操作は無効とされるものとする。また、この第１実施形態においては、各モードスイッチ１２１，１２２，１２３が操作されてから所定時間Ｔが経過するまでに、いずれかのモードスイッチ１２１，１２２，１２３が操作されたとしても、その操作は無効とされるものとする。
［１.７］第１実施形態の変形例
運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかに応じて、自動操舵モード設定信号Ｓ２または手動操舵モード設定信号Ｓ３を発生させるようにしてもよい。具体的には、ハンズオンオフ判定部４２は、運転者がステアリングホイール２を把持していない状態（解放状態）から把持した状態（把持状態）に変化したときには、手動操舵モード設定信号Ｓ３を出力する。一方、ハンズオンオフ判定部４２は、把持状態から解放状態に変化したときには、自動操舵モード設定信号Ｓ２を出力する。
なお、この場合には、自動操舵モードと手動操舵モードとの切り替えが、ハンズオンオフ判定部４２に基づき行われる動作モードと、第２、第３モードスイッチ１２２，１２３に基づき行われる動作モードとを運転者が切り替えられるようにすることが好ましい。
第１実施形態では、第１～第４重み付け部４６，４７，４８，８３が設けられている。しかし、第１重み付け部４６、第３および第４重み付け部４８，８３が設けられ、第２重み付け部４７が省略された第１態様を採用してもよい。または、第２重み付け部４７、第３重み付け部４８および第４重み付け部８３が設けられ、第１重み付け部４６が省略された第２態様を採用してもよい。第１態様では、第１重み付け部４６が本発明における「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例となり、第２態様では第２重み付け部４７が本発明における「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例となる。
また、第１重み付け部４６のみが設けられ第２～第４重み付け部４７，４８，８３が省略された第３態様、第２重み付け部４７のみが設けられ第１、第３、第４重み付け部４６，４８，８３が省略された第４態様または第１および第２重み付け部４６，４７が設けられ第３、第４重み付け部４８，８３が省略された第５態様を採用してもよい。この場合には、操舵モードが自動操舵モードに設定されている場合に、第１重みＷｍｄを零に設定することにより、自動操舵角指令値θａｄａｃのみによって転舵モータ１９を制御することが可能となる。
第３態様では、第１重み付け部４６が本発明における「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例となり、第４態様では、第２重み付け部４７が本発明における「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例となる。第５態様では、第１重み付け部４６および第２重み付け部４７が、本発明における「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例となる。
また、第３および第４重み付け部４８，８３が設けられ、第１および第２重み付け部４６，４７が省略された第６態様を採用してもよい。この場合には、操舵モードが手動操舵モードに設定されている場合に、第２重みＷａｄを零に設定することにより、手動動操舵角指令値θｍｄａｃのみによって転舵モータ１９を制御することが可能となる。
［２］第２実施形態
［２．１］第２実施形態に係る操舵装置１Ａの概略構成
図９は、第２実施形態に係る操舵装置１Ａの概略構成を示す模式図である。図９において、前述の図１に対応する各部には図１と同じ符号を付して示す。
第２実施形態に係る操舵装置１Ａは、第１実施形態に係る操舵装置１に比べて、次の５つの点が異なっている。第１は、運転者を撮影するための車内カメラ２９が上位ＥＣＵ２０１Ａに接続されている点である。第２は、自動操舵角指令値θａｄａｃおよびモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他、覚醒度αおよび手動操舵要求ＴＯＲ（Take-Over Request）が、上位ＥＣＵ２０１Ａから転舵ＥＣＵ２０３Ａに与えられる点である。
第３は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄが、反力ＥＣＵ２０２Ａと転舵ＥＣＵ２０３Ａに与えられる点である。第４は、上位ＥＣＵ２０１Ａから反力ＥＣＵ２０２Ａに、自動操舵角指令値θａｄａｃが与えられるが、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が与えられない点である。第５は、転舵ＥＣＵ２０３Ａから上位ＥＣＵ２０１Ａに、自動停止要求Ｓｓｔｏｐが与えられる可能性がある点である。
上位ＥＣＵ２０１Ａは、車内カメラ２９によって撮影された運転者の画像に基づいて、運転者の覚醒度αを判定する。本実施形態において、覚醒度αは０以上１以下の値をとる。運転者が眠っている場合、覚醒度αは０となり、完全に目を覚ましている場合、覚醒度αは１となる。なお、上位ＥＣＵ２０１Ａは、他の方法によって運転者の覚醒度αを判定してもよい。
また、上位ＥＣＵ２０１Ａは、自動操舵モードによる制御中に手動操舵モードに切り替えるべき状況が検出されたときに、当該状況に到達する第１所定時間前または第１所定距離前に、運転者に対して手動操舵要求ＴＯＲを音声または画面表示等で発生する。自動操舵モードによる制御中に手動操舵モードに切り替えるべき状況とは、例えば、自動運転可能区間から自動運転不可区間に車両が移動するような状況をいう。
後述するように、車両を所定の停止位置へ移動させて停止させる自動操舵角指令値を上位ＥＣＵ２０１Ａに生成させるための自動停止要求Ｓｓｔｏｐが、転舵ＥＣＵ２０３Ａから上位ＥＣＵ２０１Ａに与えられる場合がある。
［２.２］反力ＥＣＵ２０２Ａおよび転舵ＥＣＵ２０３Ａの電気的構成
図１０は、反力ＥＣＵ２０２Ａおよび転舵ＥＣＵ２０３Ａの電気的構成を示すブロック図である。図１０において、前述の図２に対応する各部には図２と同じ符号を付して示す。
［２.２.１］反力ＥＣＵ２０２Ａ
図１０を参照して、第２実施形態における反力ＥＣＵ２０２Ａは、第１実施形態における反力ＥＣＵ２０２に比べて、マイクロコンピュータ４０が有する複数の機能処理部の構成が異なっている。複数の機能処理部は、手動操舵角指令値設定部４１と、ハンズオンオフ判定部４２と、切替部４３と、反力用統合角度指令値演算部４４と、反力用角度制御部４５と、第１重み乗算部１０１と、第２重み乗算部１０２と、第３重み乗算部１０３とを含む。反力用角度制御部４５は、本発明の「反力制御部」の一例である。
第１重み乗算部１０１は、転舵ＥＣＵ２０３Ａに設けられている重み設定部１１０によって設定される第１重みＷｍｄを、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｔｈに乗算する。そして、第１重み乗算部１０１は、乗算値Ｗｍｄ・Ｔｄを、第１重み乗算後の操舵トルクＴｄ’として手動操舵角指令値設定部４１に与える。第１重みＷｍｄは、０以上１以下の値をとる。
手動操舵角指令値設定部４１は、運転者がステアリングホイール２を操作した場合に、当該ステアリングホイール操作に応じた操舵角（より正確には第２軸９の回転角）を手動操舵角指令値θｍｄａｃとして設定するために設けられている。手動操舵角指令値設定部４１は、第１重み乗算後の操舵トルクＴｔｈ’を用いて手動操舵角指令値θｍｄａｃを設定する。手動操舵角指令値設定部４１の構成は、第１実施形態における手動操舵角指令値設定部４１の構成（図３参照）と同様であるので、その説明を省略する。手動操舵角指令値設定部４１によって設定された手動操舵角指令値θｍｄａｃは、第２重み乗算部１０２に与えられる。
第２重み乗算部１０２は、重み設定部１１０によって設定される第１重みＷｍｄを、手動操舵角指令値θｍｄａｃに乗算する。そして、第２重み乗算部１０２は、乗算値Ｗｍｄ・θｍｄａｃを、第１重み乗算後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’として反力用統合角度指令値演算部４４に与える。
切替部４３は、ハンズオンオフ判定部４２によって運転者がステアリングホイール２を把持していると判定されているときには、上位ＥＣＵ２０１Ａによって設定される自動操舵角指令値θａｄａｃを、反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃとして第３重み乗算部１０３に与える。一方、ハンズオンオフ判定部４２によって運転者がステアリングホイール２を把持していないと判定されているときには、切替部４３は、零を反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃとして第３重み乗算部１０３に与える。
第３重み乗算部１０３は、重み設定部１１０によって設定される第２重みＷａｄを、反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃに乗算する。そして、第３重み乗算部１０３は、乗算値Ｗａｄ・θｒｔａｃを、第２重み乗算後の反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’として反力用統合角度指令値演算部４４に与える。第２重みＷａｄは、０以上１以下の値をとる。
反力用統合角度指令値演算部４４は、第２重み乗算部１０２から与えられる第１重み乗算後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’（＝Ｗｍｄ・θｍｄａｃ）に、第３重み乗算部１０３から与えられる第２重み乗算後の反力用自動操舵角指令値θｒｔａｃ’（＝Ｗａｄ・θｒｔａｃ）を加算して、反力用統合角度指令値θｒｃｍｄを演算する。
反力用角度制御部４５は、反力用統合角度指令値θｒｃｍｄに基づいて、反力モータ１３を角度制御する。反力用角度制御部４５の構成は、第１実施形態における反力用角度制御部４５の構成（図６参照）と同様であるので、その説明を省略する。
［２.２.２］転舵ＥＣＵ２０３Ａ
図１０を参照して、第２実施形態における転舵ＥＣＵ２０３Ａは、第１実施形態における転舵ＥＣＵ２０３に比べて、マイクロコンピュータ８０が有する複数の機能処理部の構成が異なっている。複数の機能処理部は、転舵用統合角度指令値演算部８１と、転舵用角度制御部８２と、第４重み乗算部１０４と、重み設定部１１０とを含む。転舵用角度制御部８２は、本発明の「転舵角制御部」の一例である。
第４重み乗算部１０４は、重み設定部１１０によって設定される第２重みＷａｄを、自動操舵角指令値θａｄａｃに乗算する。そして、第４重み乗算部１０４は、乗算値Ｗａｄ・θａｄａｃを、第２重み乗算後の自動操舵角指令値θａｄａｃ’として転舵用統合角度指令値演算部８１に与える。
転舵用統合角度指令値演算部８１は、第４重み乗算部１０４から与えられる第２重み乗算後の自動操舵角指令値θａｄａｃ’（＝Ｗａｄ・θａｄａｃ）に、反力ＥＣＵ２０２内の第２重み乗算部１０２から与えられる第１重み乗算後の手動操舵角指令値θｍｄａｃ’（＝Ｗｍｄ・θｍｄａｃ）を加算して、転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄを演算する。
転舵用角度制御部８２は、転舵用統合角度指令値θｓｃｍｄに基づいて、転舵モータ１９を角度制御する。転舵用角度制御部８２の構成は、第１実施形態における転舵用角度制御部８２の構成（図７参照）と同様であるので、その説明を省略する。
この実施形態では、第１重み乗算部１０１、第２重み乗算部１０２および重み設定部１１０が、本発明の「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例であり、第３重み乗算部１０３、第４重み乗算部１０４および重み設定部１１０が、本発明の「第２の重み付け部」または「第４の重み付け部」の一例である。
［２.２.３］重み設定部１１０
重み設定部１１０は、上位ＥＣＵ２０１Ａから与えられるモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、手動操舵要求ＴＯＲおよび運転者の覚醒度αならびにトルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄに基づいて、第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄを設定する。図１０に示される構成では、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、手動操舵要求ＴＯＲ、運転者の覚醒度αおよび操舵トルクＴｄが、本発明の「所定の第１の情報」、「所定の第２の情報」、「所定の第３の情報」または「所定の第４の情報」の一例である。
自動操舵モードは、第１重みＷｍｄが０であり、かつ第２重みＷａｄが０よりも大きいときの操舵モードであり、自動操舵角指令値θａｄａｃのみに基づいて転舵モータ１９が制御される操舵モードである。手動操舵モードは、第１重みＷｍｄが０よりも大きく、かつ第２重みＷａｄが０であるときの操舵モードであり、手動操舵角指令値θｍｄａｃのみに基づいて転舵モータ１９が制御される操舵モードである。協調操舵モードは、第１重みＷｍｄが０よりも大きく、かつ第２重みＷａｄが０よりも大きいときの操舵モードであり、自動操舵角指令値θａｄａｃと手動操舵角指令値θｍｄａｃとの両方が加味された転舵用統合角度指令値（協調操舵指令値）θｓｃｍｄに基づいて転舵モータ１９が制御される操舵モードである。
重み設定部１１０は、第１設定部１１１と第２設定部１１２とを含む。第１設定部１１１は、上位ＥＣＵ２０１Ａから与えられるモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に基づいて、第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄを設定する。第１設定部１１１は、本発明の「切替部」の一例である。第２設定部１１２は、上位ＥＣＵ２０１Ａから与えられる手動操舵要求ＴＯＲおよび運転者の覚醒度αならびにトルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄに基づいて、第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄを設定する。
［２.２.３.１］第１設定部１１１
協調操舵モード設定信号Ｓ１が入力されたときには、第１設定部１１１は、第１重みＷｍｄおよび第２重みＷａｄをそれぞれ１に設定する。自動操舵モード設定信号Ｓ２が入力されたときには、第１設定部１１１は、第１重みＷｍｄを０に設定し、第２重みＷａｄを１に設定する。手動操舵モード設定信号Ｓ３が入力されたときには、第１設定部１１１は、第１重みＷｍｄを１に設定し、第２重みＷａｄを０に設定する。
なお、第１設定部１１１は、第１重みＷｍｄを０から１に変更する場合に第１重みＷｍｄを漸増させ、第１重みＷｍｄを１から０に変更する場合に第１重みＷｍｄを漸減させてもよい。同様に、第１設定部１１１は、第２重みＷａｄを０から１に変更する場合に第２重みＷａｄを漸増させ、第２重みＷａｄを１から０に変更する場合、第２重みＷａｄを漸減させてもよい。
［２.２.３.２］第２設定部１１２
図１１を参照して、第２設定部１１２の動作の概要について説明する。以下では、手動操舵要求ＴＯＲを、単にＴＯＲということにする。
図１１において、領域Ｅ１は自動運転可能領域の一部を示し、領域Ｅ２は自動運転不可領域の一部を示している。自動運転可能領域Ｅ１を自動操舵モードで図１１の右方向に車両２００が走行している場合、領域Ｅ１と領域Ｅ２との境界地点Ｂが、「自動操舵モードによる制御中に手動操舵に切り替えるべき状況」が発生する地点（以下、「手動操舵移行予定地点Ｂ」という。）となる。
ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６およびレーダー２７によって得られる情報および地図情報を元に車両２００が手動操舵移行予定地点Ｂに近づいていることが検出されると、上位ＥＣＵ２０１Ａは、車両２００が手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第１所定時間Ｔ１前または第１所定距離Ｌ１前に、ＴＯＲを発生する。この例では、車両２００が図１１の地点Ａに到達したときに、上位ＥＣＵ２０１Ａは、ＴＯＲを発生する。
第２設定部１１２は、ＴＯＲを受信すると、原則的には、第１重みＷｍｄを１に設定する。これにより、操舵モードが自動操舵モードから協調操舵モードに切り替えられる。そして、車両２００が手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前または第２所定距離Ｌ２前までに運転者による操舵が検出され、その後に車両２００が手動操舵移行予定地点Ｂに到達したときには、第２設定部１１２は、第２重みＷａｄを０に設定する。これにより、操舵モードが協調操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる。この場合、車両２００は、例えば、図１１に実線Ｒ１で示すような経路に沿って走行する。
なお、手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前または第２所定距離Ｌ２前の地点を図１１にＣ（Ｃ地点）で示す。以下において、車両２００がＡ地点に到達してからからＣ地点に到達するまでに要する時間を第３所定時間Ｔ３といい、Ａ地点からＣ地点までの距離を第３所定距離Ｌ３という場合がある。
一方、車両２００が手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前または第２所定距離Ｌ２前までに運転者による操舵が検出されなかった場合には、第２設定部１１２は、自動停止要求Ｓｓｔｏｐを上位ＥＣＵ２０１Ａに送信する。上位ＥＣＵ２０１は、自動停止要求Ｓｓｔｏｐを受信すると、車両２００を路肩等に移動させて停車させるような経路を演算し、その経路に沿って車両２００を自動操舵するための自動操舵角指令値θａｄａｃを生成する。この場合には、車両２００は、例えば、図１１に破線Ｒ２で示すような経路に沿って走行して停止する。
この実施形態では、第２設定部１１２は、ＴＯＲを受信すると、上位ＥＣＵ２０１Ａから送信されてくる運転者の覚醒度αを監視し、ＴＯＲを受信してから運転者の覚醒度αが所定の第１閾値αｔｈ１以上になるまでは、第１重みＷｍｄを０に維持する。そして、車両２００が手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前または第２所定距離Ｌ２前までに、運転者の覚醒度αが第１閾値αｔｈ１以上になったときには、第２設定部１１２は、第１重みＷｍｄを１に設定する。これにより、操舵モードが自動操舵モードから協調操舵モードに切り替えられる。
一方、車両２００が手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前または第２所定距離Ｌ２前までに、運転者の覚醒度αが第１閾値αｔｈ１以上にならなかったときには、第２設定部１１２は、自動停止要求Ｓｓｔｏｐを上位ＥＣＵ２０１Ａに送信する。この場合には、前述したように、車両２００は路肩等に移動して停車するように自動操舵される。
図１２は、第２設定部１１２による重み設定処理の手順の一例を説明するためのフローチャートである。
上位ＥＣＵ２０１ＡからのＴＯＲを受信すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、上位ＥＣＵ２０１Ａから送信される運転者の覚醒度αが所定の第１閾値αｔｈ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。
運転者の覚醒度αが第１閾値αｔｈ１以上である場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、運転者が正常に運転を行える状態であると判別して、第１重みＷｍｄを１に設定する（ステップＳ３）。これにより、操舵モードが自動操舵モードから協調操舵モードに切り替えられる。この実施形態では、第１閾値αｔｈ１が本発明の「所定の閾値」に相当する。
次に、第２設定部１１２は、運転者がハンドルを操作したか否かを判別する（ステップＳ４）。運転者がハンドルを操作したか否かは、この実施形態では、例えば、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄの時間的変化量に基づいて行われる。運転者がハンドルを操作したか否かは、他の方法によって行われてもよい。
運転者がハンドルを操作したと判別された場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、ステップＳ１でＴＯＲを受信してから第１所定時間Ｔ１が経過したか否かを判別する（ステップＳ５）。
ＴＯＲを受信してから第１所定時間Ｔ１が経過していない場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、第２設定部１１２は、ステップＳ２に戻る。
ステップＳ５において、ＴＯＲを受信してから第１所定時間Ｔ１が経過したと判別された場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、第２重みＷａｄを零に設定する（ステップＳ６）。そして、第２設定部１１２は、今回の重み設定処理を終了する。これにより、操舵モードが協調操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる。
ステップＳ４において、運転者がハンドルを操作していないと判別された場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、第２設定部１１２は、ステップＳ１でＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過したか否かを判別する（ステップＳ７）。言い換えれば、第２設定部１１２は、手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前に達したか否かを判別する。
ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過していなければ（ステップＳ７：ＮＯ）、第２設定部１１２は、ステップＳ４に戻る。
ステップＳ７において、ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過したと判別された場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、自動停止要求Ｓｓｔｏｐを上位ＥＣＵ２０１Ａに送信した後（ステップＳ８）、今回の重み設定処理を終了する。この場合には、前述したように、車両２００は路肩等に移動して停車するように自動操舵される。
ステップＳ２において、運転者の覚醒度αが第１閾値αｔｈ１未満であると判別された場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、第２設定部１１２は、運転者が正常に運転を行える状態ではないと判別して、第１重みＷｍｄを零に設定する（ステップＳ９）。次に、第２設定部１１２は、ステップＳ１でＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過したか否かを判別する（ステップＳ１０）。
ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過していなければ（ステップＳ１０：ＮＯ）、第２設定部１１２は、ステップＳ２に戻る。
ステップＳ１０において、ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過したと判別された場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、自動停止要求Ｓｓｔｏｐを上位ＥＣＵ２０１Ａに通知した後（ステップＳ８）、今回の重み設定処理を終了する。これにより、前述したように、車両は、自動操舵によって、路肩等に誘導されて停止される。
図１２の重み設定処理では、第２設定部１１２がＴＯＲを受信した後、第３所定時間Ｔ３が経過するまでに、運転者の覚醒度αが第１閾値αｔｈ１以上という条件が満たされたときに、操舵モードが自動操舵モードから協調操舵モードに切り替えられる。これにより、自動操舵を行いながらの手動操舵が可能となる。これにより、手動操舵移行予定地点Ｂで操舵モードが手動操舵モードに切り替えられる前に、運転者は手動運転の準備を整えることができる。
一方、ＴＯＲを受信した後、運転者の覚醒度αが第１閾値αｔｈ１以上になるまでは、自動操舵のみが可能となるので、運転者が正常に運転を行える状態ではないときに、手動操舵が行われるのを禁止することができる。そして、運転者が正常に運転を行える状態にならないまま、第３所定時間Ｔ３が経過したときには、自動操舵によって車両を安全な位置に誘導して停車させることができる。
また、ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過するまでに運転者の覚醒度αが第１閾値αｔｈ１以上となったとしても、ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過するまでに運転者による操舵が検出されなかったときにも、自動操舵によって車両を安全な位置に誘導して停車させることができる。
なお、図１２のステップＳ２、ステップＳ９およびＳ１０の処理を省略してもよい。この場合には、図１２のステップＳ１でＴＯＲが受信されると、第２設定部１１２はステップＳ３に移行する。この場合には、ＴＯＲが受信されると、無条件に、操舵モードが協調操舵モードに設定される。
図１３は、第２設定部１１２による重み設定処理の変形例を説明するためのフローチャートである。
上位ＥＣＵ２０１ＡからのＴＯＲを受信すると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、上位ＥＣＵ２０１Ａから送信される運転者の覚醒度αに基づいて、第１重みＷｍｄを設定する（ステップＳ２２）。
第２設定部１１２は、覚醒度αが大きいほど、第１重みＷｍｄを大きな値に設定する。例えば、第２設定部１１２は、覚醒度αを第１重みＷｍｄとして設定してもよいし、所定の関係式Ｗｍｄ＝Ｆ（α）に基づいて、第１重みＷｍｄを設定してもよい。ステップＳ２２で設定された第１重みＷｍｄが０よりも大きければ、操舵モードが協調操舵モードとなる。第１重みＷｍｄが０よりも大きくなる覚醒度αの最低値を第２閾値αｔｈ２とすると、この変形例では、第２閾値αｔｈ２が本発明の「所定の閾値」に相当する。
なお、ステップＳ２２で設定される第１重みＷｍｄの最小値を、０よりも大きく、かつ１よりも小さな所定値に設定してもよい。その場合には、ＴＯＲが受信されると、無条件に、操舵モードが協調操舵モードに設定される。
次に、第２設定部１１２は、運転者がハンドルを操作したか否かを判別する（ステップＳ２３）。運転者がハンドルを操作したか否かは、この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｄの時間的変化量に基づいて行われる。
運転者がハンドルを操作したと判別された場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、ステップＳ２１でＴＯＲを受信してから第１所定時間Ｔ１が経過したか否かを判別する（ステップＳ２４）。
ＴＯＲを受信してから第１所定時間Ｔ１が経過していない場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、第２設定部１１２は、ステップＳ２２に戻る。これにより、第１重みＷｍｄが運転者の覚醒度αに基づいて再設定された後、ステップＳ２３以降の処理が再度実行される。
ステップＳ２４において、ＴＯＲを受信してから第１所定時間Ｔ１が経過したと判別された場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、第２重みＷａｄを零に設定する（ステップＳ２５）。そして、第２設定部１１２は、今回の重み設定処理を終了する。これにより、操舵モードが協調操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる。
ステップＳ２３において、運転者がハンドルを操作していないと判別された場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、第２設定部１１２は、ステップＳ２１でＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過したか否かを判別する（ステップＳ２６）。言い換えれば、第２設定部１１２は、手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前に達したか否かを判別する。
ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過していなければ（ステップＳ２６：ＮＯ）、第２設定部１１２は、ステップＳ２２に戻る。これにより、第１重みＷｍｄが運転者の覚醒度αに基づいて再設定された後、ステップＳ２３以降の処理が再度実行される。
ステップＳ２６において、ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過したと判別された場合には（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、第２設定部１１２は、自動停止要求Ｓｓｔｏｐを上位ＥＣＵ２０１Ａに送信した後（ステップＳ２７）、今回の重み設定処理を終了する。この場合には、前述したように、車両２００は路肩等に移動して停車するように自動操舵される。
図１３の重み設定処理では、第２設定部１１２がＴＯＲを受信した場合には、上位ＥＣＵ２０１から送信される運転者の覚醒度αに基づいて第１重みＷｍｄが設定される。そして、第１重みＷｍｄが０よりも大きくなると（覚醒度αが第２閾値αｔｈ２以上になると）、操舵モードが協調操舵モードに設定される。これにより、自動操舵を行いながらの手動操舵が可能となる。これにより、前述の実施形態と同様に、手動操舵移行予定地点Ｂで操舵モードが手動操舵モードに切り替えられる前に、運転者は手動運転の準備をすることができる。
また、この変形例では、運転者の覚醒度αが比較的低い場合には、第１重みＷｍｄは比較的小さい値に設定されるので、転舵用統合角度指令値（協調操舵指令値）θｓｃｍｄへの手動操舵の影響を小さくすることができる。一方、運転者の覚醒度αが比較的高い場合には、第１重みＷｍｄは比較的大きい値に設定されるので、転舵用統合角度指令値（協調操舵指令値）θｓｃｍｄへの手動操舵の影響を大きくすることができる。したがって、この変形例では、運転者の覚醒度αに適した協調操舵を行うことができる。
また、この変形例においても、ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過するまでに運転者による操舵が検出されなかった場合には、自動操舵によって車両を安全な位置に誘導して停車させることができる。
［２.３］第２実施形態のその他の変形例
図１２のステップＳ５および図１３のステップＳ２４では、第２設定部１１２は、ＴＯＲを受信してから第１所定時間Ｔ１が経過したか否かを判別しているが、車両が手動操舵移行予定地点Ｂ（図１１参照）に到達したか否かを判別してもよい。
また、図１２のステップＳ７およびＳ１０ならびに図１３のステップＳ２６において、第２設定部１１２は、ＴＯＲを受信してから第３所定時間Ｔ３が経過したか否か、つまり、手動操舵移行予定地点Ｂに到達する第２所定時間Ｔ２前に達したか否かを判別している。しかし、第２設定部１１２は、ＴＯＲを受信したときの車両位置Ａ（図１１参照）から第３所定距離Ｌ３だけ先のＣ地点（手動操舵移行予定地点Ｂから第２所定距離Ｌ２だけ手前の地点）に車両が到達したか否かを判別するようにしてもよい。
第２実施形態では、第１～第４重み乗算部１０１，１０２，１０３，１０４が設けられている。しかし、第１重み乗算部１０１、第３重み乗算部１０３および第４重み乗算部１０４が設けられ、第２重み乗算部１０２が省略された態様を採用してもよい。または第２重み乗算部１０２、第３重み乗算部１０３および第４重み乗算部１０４が設けられ、第１重み乗算部１０１が省略された態様を採用してもよい。
前者の態様では、第１重み乗算部１０１および重み設定部１１０が、本発明の「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例となり、後者の態様では、第２重み乗算部１０２よび重み設定部１１０が、本発明の「第１の重み付け部」または「第３の重み付け部」の一例となる。
前述の第２実施形態では、重み設定部１１０は、転舵ＥＣＵ２０３Ａ側に設けられているが、反力ＥＣＵ２０２Ａ側に設けるようにしてもよい。
［２.４］その他
以上、この発明の第１および第２実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。
第１および第２実施形態では、反力ＥＣＵ２０２，２０２Ａおよび転舵ＥＣＵ２０３，２０３Ａには、上位ＥＣＵ２０１，２０１Ａから同じ自動操舵角指令値θａｄａｃが与えられている。しかし、上位ＥＣＵ２０１，２０１Ａは、反力モータ１３用の自動操舵角指令値と、転舵モータ１９用の自動操舵角指令値とを個別に設定し、対応する反力ＥＣＵ２０２，２０２Ａおよび転舵ＥＣＵ２０３，２０３Ａに与えるようにしてもよい。
なお、この発明は、例えば、前輪および後輪がそれぞれ独立転舵される４輪操舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムにも適用することができる。この場合には、前輪および後輪のそれぞれに転舵ＥＣＵが設けられる。また、４つの車輪がそれぞれ独立転舵される４輪独立転舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムにも適用することができる。この場合には、車輪ごとに転舵ＥＣＵが設けられる。
この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１，１Ａ…操舵装置、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、４…転舵機構、５…ステアリングシャフト、７…第１軸、８…トーションバー、９…第２軸、１１…トルクセンサ、１３…反力モータ、１４…回転角センサ、１９…転舵モータ、２０…回転角センサ、４１…手動操舵角指令値設定部、４２…ハンズオンオフ判定部、４３…切替部、４４…反力用統合角度指令値演算部、４５…反力用角度制御部、４６，４７，４８，８３…第１～第４重み付け部、８１…転舵用統合角度指令値演算部、８２…転舵用角度制御部、１０１～１０４…第１～第４重み乗算部、１１０…重み設定部、１１１…第１設定部、１１２…第２設定部、２０１，２０１Ａ…上位ＥＣＵ、２０２，２０２Ａ…反力ＥＣＵ、２０３，２０３Ａ…転舵ＥＣＵ

Claims (8)

  1. 操舵部材と、
    前記操舵部材と機械的に分離された転舵機構と、
    前記操舵部材に反力トルクを付与する反力モータと、
    前記転舵機構を駆動する転舵モータと、
    前記操舵部材に付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
    前記反力モータおよび前記転舵モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記操舵トルクに基づき手動操舵角指令値を設定する手動操舵角指令値設定部と、
    所定の第１の情報に応じて、前記手動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第１の重み付け部と、
    反力用自動操舵角指令値および前記第１の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値に基づき反力用統合角度指令値を演算する反力用統合角度指令値演算部と、
    転舵用自動操舵角指令値および前記第１の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値に基づき転舵用統合角度指令値を演算する転舵用統合角度指令値演算部と、
    前記反力モータの回転角を前記反力用統合角度指令値に追従させる反力制御部と、
    前記転舵モータの回転角を前記転舵用統合角度指令値に追従させる転舵角制御部と、を有する操舵装置。
  2. 操舵部材と、
    前記操舵部材と機械的に分離された転舵機構と、
    前記操舵部材に反力トルクを付与する反力モータと、
    前記転舵機構を駆動する転舵モータと、
    前記操舵部材に付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
    前記反力モータおよび前記転舵モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記操舵トルクに基づき手動操舵角指令値を設定する手動操舵角指令値設定部と、
    所定の第２の情報に応じて、反力用自動操舵角指令値および転舵用自動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第２の重み付け部と、
    前記手動操舵角指令値および前記第２の重み付け部による重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値に基づき反力用統合角度指令値を演算する反力用統合角度指令値演算部と、
    前記手動操舵角指令値および前記第２の重み付け部による重み付け処理後の転舵用自動操舵角指令値に基づき転舵用統合角度指令値を演算する転舵用統合角度指令値演算部と、
    前記反力モータの回転角を前記反力用統合角度指令値に追従させる反力制御部と、
    前記転舵モータの回転角を前記転舵用統合角度指令値に追従させる転舵角制御部と、を有する操舵装置。
  3. 前記操舵部材と機械的に分離された転舵機構と、
    前記操舵部材に反力トルクを付与する反力モータと、
    前記転舵機構を駆動する転舵モータと、
    前記操舵部材に付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
    前記反力モータおよび前記転舵モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記操舵トルクに基づき手動操舵角指令値を設定する手動操舵角指令値設定部と、
    所定の第３の情報に応じて、前記手動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第３の重み付け部と、
    所定の第４の情報に応じて、反力用自動操舵角指令値および転舵用自動操舵角指令値に対して重み付け処理を行う第４の重み付け部と、
    前記第３の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値および前記第４の重み付け部による重み付け処理後の反力用自動操舵角指令値に基づき反力用統合角度指令値を演算する反力用統合角度指令値演算部と、
    前記第３の重み付け部による重み付け処理後の手動操舵角指令値および前記第４の重み付け部による重み付け処理後の転舵用自動操舵角指令値に基づき転舵用統合角度指令値を演算する転舵用統合角度指令値演算部と、
    前記反力モータの回転角を前記反力用統合角度指令値に追従させる反力制御部と、
    前記転舵モータの回転角を前記転舵用統合角度指令値に追従させる転舵角制御部と、を有する操舵装置。
  4. 前記制御部は、
    前記反力用自動操舵角指令値および前記転舵用自動操舵角指令値に基づき前記反力モータおよび前記転舵モータを制御する自動操舵モードと、
    前記手動操舵角指令値に基づき前記反力モータおよび前記転舵モータを制御する手動操舵モードと、
    前記反力用自動操舵角指令値および前記手動操舵角指令値、ならびに、前記転舵用自動操舵角指令値および前記手動操舵角指令値を加味した前記転舵用総合角度指令値である協調操舵指令値に基づき前記反力モータおよび前記転舵モータを制御する協調操舵モードとを有し、
    前記自動操舵モードによる制御中に前記手動操舵モードに切り替えるべき状況が検出され、前記状況に到達する第１所定時間前または第１所定距離前に、運転者に対して手動操舵要求が出力された場合、無条件にまたは所定の条件を満たしたときに前記協調操舵モードにより前記電動モータを制御する、請求項３に記載の操舵装置。
  5. 前記制御部は、運転者に対して手動操舵要求が出力された場合、前記第３の重み付け部を用いて運転者の覚醒度に基づき前記手動操舵角指令値を重み付けし、重み付け後の手動操舵角指令値を用いた協調操舵モードにより前記電動モータを制御する、請求項４に記載の操舵装置。
  6. 前記所定の条件が、運転者の覚醒度が所定の閾値以上であるという条件である、請求項４または５に記載の操舵装置。
  7. 前記制御部は、前記手動操舵要求後、前記状況に到達する第２所定時間前または第２所定距離前までに運転者による操舵が検出されなかった場合、車両を所定の停車位置へ移動させて停止させる自動操舵角指令値を生成させるための自動停止要求を出力するように構成されている、請求項４～６のいずれか一項に記載の操舵装置。
  8. 運転者による操作に基づき、前記電動モータの制御モードを前記手動操舵モードに切り替える切替部を有する請求項１～７のいずれか一項に記載の操舵装置。
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