JP2022049972A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵輪をより円滑に転舵させることができる操舵装置を提供する。【解決手段】転舵制御部は、転舵輪に連動して回転するピニオンシャフトの回転角であるピニオン角を操舵状態に応じて演算される目標ピニオン角θｐ＊に追従させるように転舵モータを制御する。転舵制御部は、転舵モータが発生することのできる最大の転舵力と転舵シャフトに発生する軸力とが力の釣り合いを保つことができる所定の角度領域内の角度となるように目標ピニオン角θｐ＊を補正する補正処理部６６を有している。補正処理部６６は、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて目標ピニオン角θｐ＊を補正する一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて目標ピニオン角θｐ＊を補正する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の操舵装置に関する。

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。たとえば特許文献１に記載の操舵装置は、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。

特開２０１４－１３３５２１号公報

特許文献１のものを含め、従来一般のステアバイワイヤ方式の操舵装置では、運転者によってステアリングホイールが操作された場合、転舵モータが発生する転舵力と転舵シャフトに発生する軸力とが力の釣り合いを保ちながら転舵輪が転舵する。ただし、転舵モータが発生することのできる最大の転舵力を上回る軸力が発生した場合、転舵モータが発生する転舵力と転舵シャフトに作用する軸力との力の釣り合いを保つことが困難となる。このため、ステアリングホイールの操舵状態に応じて転舵輪を円滑に転舵させることが困難となるおそれがある。

本発明の目的は、転舵輪をより円滑に転舵させることができる操舵装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る操舵装置は、ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離されるとともに車両の転舵輪を転舵させる転舵シャフトと、前記転舵輪を転舵させるべく前記転舵シャフトに付与されるトルクである転舵力を発生する転舵モータと、前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度を前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度に追従させるように前記転舵モータを制御するとともに、前記転舵モータが発生することのできる最大の転舵力と前記転舵シャフトに発生する軸力とが力の釣り合いを保つことができるとして定められた角度領域内の角度となるように前記目標角度を補正する補正処理を実行する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて前記目標角度を補正する一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて前記目標角度を補正する。

この構成によれば、転舵モータが発生することのできる最大の転舵力と転舵シャフトに発生する軸力とが力の釣り合いを保つことができるとして定められた角度領域内の角度となるように目標角度が補正される。このため、目標角度が転舵モータの転舵力と転舵シャフトに発生する軸力との力の釣り合いを保つことが困難となる角度領域を外れることが抑制される。すなわち、転舵モータが発生することのできる最大の転舵力を上回る軸力が発生する状況に至ることが抑えられる。したがって、転舵輪をステアリングホイールの操舵状態に応じてより円滑に転舵させることができる。

ここで、目標角度に対する補正処理の実行に伴い走行状態に応じて車両挙動が異なることが懸念される。たとえば、車両が走行している状態から停車するときと、停車した状態から走行を開始するときとでは、車両のヨーレートの出力の連続性や大きさが異なるなどの原因により、車両の軸力特性が異なることがある。このため、走行状態に関わらず一律に目標角度に対する補正処理を実行すると、車両挙動についても走行状態に応じて異なる挙動が現れるおそれがある。これは運転者に違和感を与えることになりうる。特に、より大きく転舵される状況が発生しやすい極低速域においては顕著であると考えられる。

この点、上記の操舵装置によれば、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて目標角度が補正される一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて目標角度が補正される。すなわち、車両の走行状態に応じて目標角度が補正されることにより、停車寸前および発車直後の車両挙動に対する運転者の違和感を抑えることができる。

上記の操舵装置において、前記制御装置は、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて前記目標角度の変化範囲を制限する第１の制限値を設定する一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて前記目標角度の変化範囲を制限する第２の制限値を設定するようにしてもよい。

この構成によれば、目標角度を制限値によって制限することにより、目標角度を補正することができる。
上記の操舵装置において、前記制御装置は、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度から減算すべき減算値を設定する一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度から減算すべき減算値を設定するようにしてもよい。

この構成によれば、目標角度から減算値を減算することにより、目標角度を補正することができる。
上記の操舵装置において、前記制御装置は、極低速域ではないとき、前記第１の制限値または前記第２の制限値に代えて、前記角度領域の限界値を基準として設定される固定値である第３の制限値を使用して前記目標角度の変化範囲を制限するとともに、前記第１の制限値、前記第２の制限値または前記第３の制限値に対して徐変処理を施すことにより前記第１の制限値、前記第２の制限値または前記第３の制限値を時間に対して徐々に変化させるようにしてもよい。

この構成によれば、目標角度を制限する制限値が第１の制限値と第３の制限値との間、または第２の制限値と第３の制限値との間で切り替えられた場合において、目標角度を制限する制限値が急激に変化することが抑制される。このため、目標角度が急激に変化することも抑えることができる。

上記の操舵装置において、車両が自動運転制御機能を有している場合、自動運転制御機能がオンされているとき、前記制御装置は車速の値にかかわらず前記補正処理を実行しないようにしてもよい。

目標角度に対する補正処理が実行される場合に自動運転制御が実行されるとき、この自動運転制御の適切な実行が阻害されるおそれがある。この点、上記の操舵装置によれば、自動運転制御機能がオンされている場合には、車速の値にかかわらず目標角度に対する補正処理が実行されない。このため、目標角度に対する補正処理が自動運転制御の実行を妨げることがない。製品仕様などによっては、自動運転制御の実行を妨げないことが求められるところ、こうした要求に応えることができる。

上記の操舵装置において、前記制御装置は、車速状態が正常ではないとき、または車両がその後退操作を補助するバックガイドモニター機能を有している場合にシフトポジションがリバースレンジであるときにも、車速の値にかかわらず前記補正処理を実行しないようにしてもよい。

車速状態が正常ではない場合、その正常ではない車速に基づいて目標角度に対する補正処理が実行されると、かえって運転者に違和感を与えるおそれがある。この点、上記の操舵装置によれば、車速状態が正常ではない場合、車速の値にかかわらず目標角度に対する補正処理が実行されない。このため、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

また、製品仕様などによっては、車両にその後退操作を補助するバックガイドモニター機能が設けられることがある。この機能に基づき極低速域内で車両の後退操作を行う場合、その後退操作の際に目標角度に対する補正処理が行われることによって車室内のディスプレイに表示される車両の予想進路線（予想軌跡線）などが車速に応じて変化し、かえって運転者に違和感を与えるおそれがある。この点、上記の操舵装置によれば、シフトポジションがリバースレンジである場合、すなわち、車両の後退操作が行われる場合、車速の値にかかわらず目標角度に対する補正処理が実行されない。このため、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

本発明の操舵装置によれば、転舵輪をより円滑に転舵させることができる。

操舵装置の一実施の形態を示す構成図。 一実施の形態における制御装置のブロック図。 一実施の形態における転舵制御部の一部分を示すブロック図。 一実施の形態における制限値演算部のブロック図。 （ａ）は車速と第１の制限値との関係を示すグラフ、（ｂ）は車速と第２の制限値との関係を示すグラフ。 一実施の形態における車速とフラグの状態との関係を示すグラフ。

以下、操舵装置を具体化した一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、車両のステアリングホイール１１に操舵反力を付与する反力ユニット２０、および車両の転舵輪１２，１２を転舵させる転舵ユニット３０を有している。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。

反力ユニット２０は、ステアリングホイール１１が連結されたステアリングシャフト２１、反力モータ２２、減速機構２３、回転角センサ２４、トルクセンサ２５、および反力制御部２７を有している。

反力モータ２２は、操舵反力の発生源である。反力モータ２２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２２は、減速機構２３を介して、ステアリングシャフト２１に連結されている。反力モータ２２が発生するトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト２１に付与される。

回転角センサ２４は反力モータ２２に設けられている。回転角センサ２４は反力モータ２２の回転角θ_ａを検出する。
トルクセンサ２５は、ステアリングシャフト２１における減速機構２３とステアリングホイール１１との間の部分に設けられている。トルクセンサ２５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２１に加わる操舵トルクＴ_ｈを検出する。

反力制御部２７は、回転角センサ２４を通じて検出される反力モータ２２の回転角θ_ａに基づきステアリングシャフト２１の回転角である操舵角θ_ｓを演算する。反力制御部２７は、ステアリングホイール１１の操舵中立位置に対応する反力モータ２２の回転角θ_ａ（以下、「モータ中点」という。）を基準とする回転数をカウントしている。反力制御部２７は、モータ中点を原点として回転角θ_ａを積算した角度である積算角を演算し、この演算される積算角に減速機構２３の減速比に基づく換算係数を乗算することにより、ステアリングホイール１１の操舵角θ_ｓを演算する。ちなみに、モータ中点は舵角中点情報として反力制御部２７に記憶されている。

反力制御部２７は、反力モータ２２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。反力制御部２７は、トルクセンサ２５を通じて検出される操舵トルクＴ_ｈ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および操舵トルクＴ_ｈに基づきステアリングホイール１１の目標操舵角を演算する。反力制御部２７は、反力モータ２２の回転角θ_ａに基づき演算される操舵角θ_ｓと目標操舵角との差を求め、当該差を無くすように反力モータ２２に対する給電を制御する。反力制御部２７は、回転角センサ２４を通じて検出される反力モータ２２の回転角θ_ａを使用して反力モータ２２をベクトル制御する。

転舵ユニット３０は、転舵シャフト３１、転舵モータ３２、減速機構３３、ピニオンシャフト３４、回転角センサ３５、および転舵制御部３６を有している。
転舵シャフト３１は、車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト３１の両端には、それぞれタイロッド１３，１３を介して左右の転舵輪１２，１２が連結されている。

転舵モータ３２は転舵力の発生源である。転舵モータ３２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３２は、減速機構３３を介してピニオンシャフト３４に連結されている。ピニオンシャフト３４のピニオン歯３４ａは、転舵シャフト３１のラック歯３１ａに噛み合わされている。転舵モータ３２が発生するトルクは、転舵力としてピニオンシャフト３４を介して転舵シャフト３１に付与される。転舵モータ３２の回転に応じて、転舵シャフト３１は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って移動する。転舵シャフト３１が移動することにより転舵輪１２，１２の転舵角θ_ｗが変更される。

回転角センサ３５は転舵モータ３２に設けられている。回転角センサ３５は転舵モータ３２の回転角θ_ｂを検出する。
転舵制御部３６は、転舵モータ３２の駆動制御を通じて転舵輪１２，１２を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。転舵制御部３６は、回転角センサ３５を通じて検出される転舵モータ３２の回転角θ_ｂに基づきピニオンシャフト３４の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。また、転舵制御部３６は、反力制御部２７により演算される目標操舵角を使用してピニオンシャフト３４の目標回転角である目標ピニオン角を演算する。ただし、ピニオンシャフト３４の目標回転角は、所定の舵角比を実現する観点に基づき演算される。転舵制御部３６は、ピニオンシャフト３４の目標ピニオン角と実際のピニオン角θ_ｐとの差を求め、当該差を無くすように転舵モータ３２に対する給電を制御する。転舵制御部３６は、回転角センサ３５を通じて検出される転舵モータ３２の回転角θ_ｂを使用して転舵モータ３２をベクトル制御する。

つぎに、反力制御部２７について詳細に説明する。
図２に示すように、反力制御部２７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２４を通じて検出される反力モータ２２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２２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２２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２２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２２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２２に対する給電を制御する。これにより、反力モータ２２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。

つぎに、転舵制御部３６について詳細に説明する。
図２に示すように、転舵制御部３６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３５を通じて検出される転舵モータ３２の回転角θ_ｂに基づきピニオンシャフト３４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３２とピニオンシャフト３４とは減速機構３３を介して連動する。このため、転舵モータ３２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３２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３４は、転舵シャフト３１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３１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１２，１２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、転舵モータ３２が発生するトルクに対するトルク指令値Ｔ_ｐ ^＊を演算する。

通電制御部６４は、トルク指令値Ｔ_ｐ ^＊に応じた電力を転舵モータ３２へ供給する。具体的には、通電制御部６４は、トルク指令値Ｔ_ｐ ^＊に基づき転舵モータ３２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３２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３２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３２に対する給電を制御する。これにより、転舵モータ３２はトルク指令値Ｔ_ｐ ^＊に応じた角度だけ回転する。

ここで、ステアバイワイヤ方式の操舵装置１０においては、運転者によってステアリングホイール１１が操作された場合、転舵モータ３２が発生する転舵力と転舵シャフト３１に作用する軸力とが力の釣り合いを保ちながら転舵輪１２，１２が転舵する。ただし、転舵モータ３２が発生することのできる最大の転舵力を上回る軸力が発生した場合、転舵モータ３２が発生する転舵力と転舵シャフト３１に作用する軸力との力の釣り合いを保つことが困難となる。このため、ステアリングホイール１１の操舵状態に応じて転舵輪１２，１２を円滑に転舵させることが困難となるおそれがある。

そこで、本実施の形態では、転舵モータ３２が発生することのできる最大の転舵力（以下、「転舵モータ３２の最大出力」ともいう。）を上回る軸力が発生する状況に至ることを抑えるとともに転舵輪１２，１２をより円滑に転舵させるべく、転舵制御部３６としてつぎの構成を採用している。

図２に二点鎖線で示すように、転舵制御部３６は、補正処理部６６を有している。補正処理部６６は、目標ピニオン角演算部６２とピニオン角フィードバック制御部６３との間の演算経路に設けられている。

補正処理部６６は、ピニオン角フィードバック制御部６３へ供給される最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が、転舵モータ３２の最大出力と軸力とが力の釣り合いを保つことができるとして定められた角度領域内の角度となるように、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 ^＊を車両の軸力特性に合わせて補正する。

図３に示すように、補正処理部６６は、制限値演算部７１、判定部７２、切り替え処理部７３、徐変処理部７４、およびガード処理部７５を有している。
制限値演算部７１は、車両の走行状態が反映される状態変数として、車速センサを通じて検出される車速Ｖを取り込み、この取り込まれる車速Ｖに基づき目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に対する制限値θ_Ｌ１を演算する。目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の変化範囲は制限値θ_Ｌ１によって制限される。制限値θ_Ｌ１は、たとえば車速Ｖが極低速域の速度である場合における車両の軸力特性に応じて転舵モータ３２の最大出力と軸力との釣り合いを保つことができる角度の限界値を基準として設定される。極低速域とは、たとえば５ｋｍ／ｈ以下の速度をいう。

ちなみに、停車した状態で転舵輪１２，１２を転舵させる据え切り時の軸力、あるいは車速Ｖが極低速域内の速度である場合に転舵輪１２，１２を転舵させるときの軸力は、車速Ｖが極低速域を超える速度である場合に転舵輪１２，１２を転舵させるときの軸力に比べて相当大きくなる。換言すれば、車速Ｖが極低速域を超える速度である場合に転舵輪１２，１２を転舵させるときの軸力は、車速が極低速域の速度である場合に転舵輪１２，１２を転舵させるときの軸力に比べて相当小さくなる。

判定部７２は、制限値演算部７１により演算される制限値θ_Ｌ１を有効とすべき状況であるのか無効とすべき状況であるのかを判定する。
判定部７２は、車両の走行状態が反映される状態変数として、車速センサを通じて検出される車速Ｖが正常であるか否かの車速状態を示す電気信号である車速状態信号Ｓ１を取り込む。たとえば車速センサの異常あるいは故障が検出されるとき、車速Ｖが正常でないとされる。また、判定部７２は、車両の現在のシフトポジションを示す電気信号であるシフトポジション状態信号Ｓ２を取り込む。このシフトポジション状態は、車両の後退操作が行われるか否かを判定するために使用される。また、判定部７２は、自動運転制御機能のオンオフ状態を示す電気信号である自動運転状態信号Ｓ３を取り込む。自動運転制御機能にはパーキングアシスト機能などの運転支援制御機能の他、運転者の操舵なしに自律運転が可能な自動運転制御機能も含まれる。

判定部７２は、車速状態信号Ｓ１、シフトポジション状態信号Ｓ２および自動運転状態信号Ｓ３に基づきフラグＦの値をセットする。具体的には、判定部７２は、つぎの３つの条件（ａ），（ｂ），（ｃ）のすべてが成立する旨判定されるとき、フラグＦの値を「１」にセットする。また、判定部７２は、３つの条件（ａ），（ｂ），（ｃ）のうち少なくとも１つが成立しない旨判定されるとき、フラグＦの値を「０」にセットする。

（ａ）自動運転制御機能の作動状態がオンではないこと。
（ｂ）シフトポジションがリバースレンジ（Ｒレンジ）ではないこと。
（ｃ）車速状態が正常であること。

切り替え処理部７３は、制限値演算部７１により演算される制限値θ_Ｌ１、および転舵制御部３６の記憶装置に格納された固定値である制限値θ_Ｌ０を取り込む。制限値θ_Ｌ０は、車両の軸力特性に応じて転舵モータ３２の最大出力と軸力との釣り合いを保つことができる角度の限界値を基準として設定される。

切り替え処理部７３は、判定部７２によりセットされるフラグＦ１の値に応じて、制限値θ_Ｌ１および制限値θ_Ｌ０のうちいずれか一方をプレ制限値θ_Ｌ２として選択する。切り替え処理部７３は、フラグＦ１の値が「１」であるとき、プレ制限値θ_Ｌ２として制限値θ_Ｌ１を選択する。切り替え処理部７３は、フラグＦ１の値が「０」であるとき、プレ制限値θ_Ｌ２として制限値θ_Ｌ０を選択する。

徐変処理部７４は、切り替え処理部７３により選択されたプレ制限値θ_Ｌ２を取り込む。徐変処理部７４は、プレ制限値θ_Ｌ２に対して時間に対する徐変処理、すなわちプレ制限値θ_Ｌ２の値を時間に対して徐々に変化させるための処理を施すことにより、最終的な制限値θ_Ｌ３を演算する。ちなみに、徐変処理部７４として、ローパスフィルタを採用してもよい。

ガード処理部７５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 ^＊、および徐変処理部７４より演算される最終的な制限値θ_Ｌ３を取り込む。ガード処理部７５は、最終的な制限値θ_Ｌ３に基づき目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に対する制限処理を実行する。すなわち、ガード処理部７５は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値と制限値θ_Ｌ３とを比較する。ガード処理部７５は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値が制限値θ_Ｌ３を超える場合、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値を制限値θ_Ｌ３に制限する。この制限処理が施された目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊としてピニオン角フィードバック制御部６３へ供給される。また、ガード処理部７５は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値が制限値θ_Ｌ３以下の値である場合、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 ^＊がそのまま最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊としてピニオン角フィードバック制御部６３へ供給される。

ここで、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に対する補正処理の実行に伴い走行状態に応じて車両挙動が異なることが懸念される。たとえば、車両が走行している状態から停車するときと、停車した状態から走行を開始するときとでは、車両のヨーレートの出力の連続性や大きさが異なるなどの原因により、車両の軸力特性が異なることがある。このため、走行状態に関わらず一律に目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に対する補正処理を実行すると、車両挙動についても走行状態に応じて異なる挙動が現れるおそれがある。これは運転者に違和感を与えることになりうる。特に、より大きく転舵される状況が発生しやすい極低速域においては顕著であると考えられる。

そこで、本実施の形態では、制限値演算部７１として、つぎの構成を採用している。
図４に示すように、制限値演算部７１は、第１の制限値演算部８１、第２の制限値演算部８２、判定部８３、および切り替え処理部８４を有している。

第１の制限値演算部８１は、車速センサを通じて検出される車速Ｖに応じて第１の制限値θ_Ｌ１１を演算する。第１の制限値演算部８１は、車速Ｖの値と第１の制限値θ_Ｌ１１との関係を規定する第１のマップを使用して第１の制限値θ_Ｌ１１を演算する。第１のマップは、車両の走行開始の直後（発車直後）において、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を車両の走行開始直後の軸力特性に応じて転舵モータ３２の最大出力と軸力とが力の釣り合いを保つことができる角度領域内の角度に制限する観点に基づき設定される。

図５（ａ）に示すように、第１のマップＭ_Ｌ１の特性は、つぎの通りである。すなわち、特性線Ｌ１で示されるように、車速Ｖの値が「０」を起点として増加するにつれて第１の制限値θ_Ｌ１１はその最大値θ_ｍａｘへ向けて徐々に増加する。ただし、車速Ｖの値の増加に対する第１の制限値θ_Ｌ１１の増加割合（特性線Ｌ１の傾き）は、車速Ｖの値が「０」から増加し始めるときは大きいが、車速Ｖの値が増加するにつれて徐々に小さくなる。すなわち、車速Ｖの値の増加に対する第１の制限値θ_Ｌ１１の増加勾配は、車速Ｖの値が増加するにつれて緩やかになる。

ちなみに、最大値θ_ｍａｘは、車両の軸力特性に応じて転舵モータ３２の最大出力と軸力との釣り合いを保つことができる角度の限界値を基準として設定される。最大値θ_ｍａｘは、先の固定値である制限値θ_Ｌ０と同じ値に設定してもよい。

第２の制限値演算部８２は、車速センサを通じて検出される車速Ｖに応じて第２の制限値θ_Ｌ１２を演算する。第２の制限値演算部８２は、車速Ｖの値と第２の制限値θ_Ｌ１２との関係を規定する第２のマップを使用して第２の制限値θ_Ｌ１２を演算する。第２のマップは、車両が停止する寸前（停車寸前）において、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を車両が停止する寸前の軸力特性に応じて転舵モータ３２の最大出力と軸力とが力の釣り合いを保つことができる角度領域内の角度に制限する観点に基づき設定される。

図５（ｂ）に示すように、第２のマップＭ_Ｌ２の特性は、つぎの通りである。すなわち、特性線Ｌ２で示されるように、車速Ｖの値が「０」を起点として増加するにつれて第２の制限値θ_Ｌ１２はその最大値θ_ｍａｘへ向けて徐々に増加する。ただし、車速Ｖの値の増加に対する第２の制限値θ_Ｌ１２の増加割合（特性線Ｌ２の傾き）は、車速Ｖの値が「０」から増加し始めるときは小さいが、車速Ｖの値が増加するにつれて徐々に大きくなる。すなわち、車速Ｖの値の増加に対する第２の制限値θ_Ｌ１２の増加勾配は、車速Ｖの値が増加するにつれて、より急勾配になる。

判定部８３は、車速センサを通じて検出される車速Ｖに基づき、車両の走行状態、すなわち車両が停車している状態であるのか走行している状態なのかを判定する。判定部８３は、車速センサを通じて検出される車速Ｖを取り込み、この取り込まれる車速Ｖの値に基づきフラグＦ２の値をセットする。判定部８３は、停車している旨判定されるとき、フラグＦ２の値を「１」にセットする。判定部７２は、車両が走行中である旨判定されるとき、フラグＦ２の値を「０」にセットする。具体的には、つぎの通りである。

図６のグラフに示すように、判定部８３は、車速Ｖの値が「０」を基準として増加して車速しきい値Ｖ_ｔｈに達するまでの期間、停車している状態であるとして、フラグＦ２の値を「１」にセットする。車速しきい値Ｖ_ｔｈは、極低速（たとえば５ｋｍ／ｈ）を基準として設定される。また、判定部８３は、車速Ｖの値が「０」を基準として増加して車速しきい値Ｖ_ｔｈを超えるとき、車両の発進が完了した旨判定し、車両が走行中であるとしてフラグＦ２の値を「０」にセットする。判定部８３は、車速Ｖの値が車速しきい値Ｖ_ｔｈを超えた後に減速して「０」に至るまでの期間、車両の発進が完了しているとして、フラグＦ２の値を「０」に維持する。なお、判定部８３は、車速Ｖの値が「０」を基準として増加を開始した後、車速Ｖの値が車速しきい値Ｖ_ｔｈに達する前に減少に転じたときにも停車中である旨判定し、フラグＦ２の値を「１」にセットする。

切り替え処理部８４は、第１の制限値演算部８１により演算される第１の制限値θ_Ｌ１１、第２の制限値演算部８２により演算される第２の制限値θ_Ｌ１２、および判定部８３によりセットされるフラグＦ２の値を取り込む。切り替え処理部８４は、判定部８３によりセットされるフラグＦ２の値に応じて、第１の制限値θ_Ｌ１１および第２の制限値θ_Ｌ１２のうちいずれか一方を最終的な制限値θ_Ｌ１として選択する。切り替え処理部８４は、フラグＦ２の値が「１」であるとき、最終的な制限値θ_Ｌ１として第１の制限値θ_Ｌ１１を選択する。切り替え処理部７３は、フラグＦの値が「０」であるとき、最終的な制限値θ_Ｌ１として第２の制限値θ_Ｌ１２を選択する。

このように車両の走行状態に応じて選択される制限値によって、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 ^＊の値が制限される。
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が、車両の軸力特性に応じて転舵モータ３２の最大出力と軸力とが力の釣り合いを保つことができる角度領域内の角度となるように補正される。このため、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が転舵モータの転舵力と軸力との力の釣り合いを保つことが困難となる角度領域、すなわち転舵輪１２，１２を円滑に転舵させることが困難となる角度になることが抑制される。このため、転舵モータ３２が発生することのできる最大の転舵力を上回る軸力が発生する状況に至ることが抑えられる。したがって、転舵輪１２，１２をステアリングホイール１１の操舵状態に応じて円滑に転舵させることができる。

（２）目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に対する補正処理の実行に伴い走行状態に応じて車両挙動が異なることが懸念される。たとえば、車両が走行している状態から停車するときと、停車した状態から走行を開始するときとでは、車両のヨーレートの出力の連続性や大きさが異なるなどの原因により、車両の軸力特性が異なることがある。このため、走行状態に関わらず一律に目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に対する補正処理を実行すると、車両挙動についても走行状態に応じて異なる挙動が現れるおそれがある。これは運転者に違和感を与えることになりうる。特に、より大きく転舵される状況が発生しやすい極低速域においては顕著であると考えられる。この点、本実施の形態では、車両が停止寸前の車両の軸力特性および車両の発進直後の軸力特性に応じて、転舵モータ３２の最大出力と軸力とが力の釣り合いを保つことができる角度領域内の角度に目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が補正される。このため、車両が停止する寸前、および車両が発進した直後の車両挙動に対する運転者の違和感を抑えることができる。

（３）切り替え処理部７３は、低速域では制限値演算部７１により演算される制限値θ_Ｌ１をプレ制限値θ_Ｌ２として選択する一方、中高速域では固定値である制限値θ_Ｌ０をプレ制限値θ_Ｌ２として選択する。すなわち、プレ制限値θ_Ｌ２は車速に応じて制限値θ_Ｌ１と制限値θ_Ｌ０との間で切り替わる。このとき、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の値によっては制限値θ_Ｌ１と制限値θ_Ｌ０とが大きく乖離していることが考えられる。この場合、プレ制限値θ_Ｌ２が急激に変化することによって最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の値も急激に変化するおそれがある。この点、本実施の形態では、切り替え処理部７３により選択されるプレ制限値θ_Ｌ２に対して徐変処理が施される。このため、プレ制限値θ_Ｌ２が制限値θ_Ｌ１と制限値θ_Ｌ０との間で切り替わる場合、プレ制限値θ_Ｌ２が急激に変化すること、ひいては最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の値が急激に変化することが抑制される。

（４）製品仕様などによっては、自動運転制御機能がオンされている場合には自動運転制御の実行を妨げないことが求められる。すなわち、自動運転制御用の制御装置は、たとえば車両に目標車線上を走行させるための指令値として、目標ピニオン角あるいは現在の目標ピニオン角に対して付加すべき角度である付加角度を設定する。この場合、プレ制限値θ_Ｌ２として第１のマップＭ_Ｌ１または第２のマップＭ_Ｌ２に基づく制限値θ_Ｌ１が選択されると、自動運転制御用の制御装置によって設定される目標ピニオン角が第１のマップＭ_Ｌ１または第２のマップＭ_Ｌ２に基づく制限値θ_Ｌ１によって制限されるおそれがある。この点、判定部７２は自動運転制御機能の作動状態がオンである場合、制限値演算部７１により演算される制限値θ_Ｌ１を無効とすべき状況であると判定する。したがって、自動運転制御機能がオンされている場合、車速Ｖが極低速域内の速度であるときであれ、第１のマップＭ_Ｌ１または第２のマップＭ_Ｌ２に基づく制限値θ_Ｌ１による制限処理を通じた目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の補正処理を行わないようにすることによって、自動運転制御の実行が妨げられることを抑制することができる。

（５）車速状態が正常ではない場合、その正常ではない車速Ｖに基づいて制限値θ_Ｌ１による制限処理が実行されると、かえって運転者に違和感を与えるおそれがある。この点、判定部７２は、車速状態が正常でない場合、制限値演算部７１により演算される制限値θ_Ｌ１を無効とすべき状況であると判定する。したがって、車速状態が正常ではない場合、車速Ｖが極低速域内の速度であるときであれ、第１のマップＭ_Ｌ１または第２のマップＭ_Ｌ２に基づく制限値θ_Ｌ１による制限処理を通じた目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の補正処理を行わないようにすることによって、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

（６）製品仕様などによっては、いわゆるバックガイドモニター機能が設けられることがある。バックガイドモニター機能とは、車両後部にカメラを取り付け、そのカメラにより撮影される映像および車両の予想進路線（予想軌跡線）を車室内のディスプレイに表示することによって車庫入れや縦列駐車などの車両の後退操作を補助する機能をいう。この機能に基づき極低速域内で後退操作を行う場合、その後退操作の際に制限値θ_Ｌ１による制限処理が行われることによって車両の予想進路線などが車速Ｖに応じて変化し、かえって運転者に違和感を与えるおそれがある。この点、判定部７２は、シフトポジションがリバースレンジである場合、すなわち、車両の後退操作が行われる場合、制限値演算部７１により演算される制限値θ_Ｌ１を無効とすべき状況であると判定する。したがって、シフトポジションがリバースレンジである場合、車速Ｖが極低速域内の速度であるときであれ、第１のマップＭ_Ｌ１または第２のマップＭ_Ｌ２に基づく制限値θ_Ｌ１による制限処理を通じた目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の補正処理を行わないようにすることによって、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本実施の形態では、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 ^＊を最終的な制限値θ_Ｌ３によって制限することによって補正したが、つぎのようにしてもよい。すなわち、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 ^＊を車速Ｖに応じてオフセットさせる。たとえば、極低速域においては図５（ａ），（ｂ）のグラフに特性線Ｌ１，Ｌ２で示される車速Ｖに対する第１の制限値θ_Ｌ１１，第２の制限値θ_Ｌ１２の変化特性と同様の特性が得られるように、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 ^＊から減算値θ_ｏｆｆを減算する（次式（１）を参照）。ただし、減算値θ_ｏｆｆは、車速Ｖに応じて変化する。

θ_ｐ ^＊（最終）＝θ_ｐ ^＊－θ_ｏｆｆ …（１）
・本実施の形態では、判定部７２は先に挙げた３つの条件（ａ)，（ｂ），（ｃ）が成立するかどうかに基づいて制限値演算部７１により演算される制限値θ_Ｌ１を有効とすべき状況であるのか無効とすべき状況であるのかを判定したが、これに限らない。たとえば３つの条件（ａ），（ｂ），（ｃ）のうちいずれか１つまたは２つの条件を採用し、それらの条件が成立するかどうかに基づいて判定してもよい。このようにした場合であれ、本実施の形態の（４）～（６）に対応した各効果を得ることができる。

・製品仕様などによっては、補正処理部６６として徐変処理部７４を割愛した構成を採用してもよい。
・反力制御部２７と転舵制御部３６とで単一の制御装置を構成してもよい。

・本実施の形態では、車両の操舵装置１０として、ステアリングシャフト２１と転舵輪１２との間の動力伝達が分離されたいわゆるリンクレス構造を採用した例を挙げたが、クラッチによりステアリングシャフト２１と転舵輪１２との間の動力伝達を分離可能とした構造を採用してもよい。クラッチが切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１２との間の動力伝達が切断される。クラッチが接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１２との間の動力伝達が連結される。

１０…操舵装置
１１…ステアリングホイール
１２…転舵輪
３０…転舵ユニット
３１…転舵シャフト
３２…転舵モータ
３６…転舵制御部（制御装置）
θ_Ｌ１１…制限値（第１の制限値）
θ_Ｌ１２…制限値（第２の制限値）
θ_Ｌ０…制限値（第３の制限値）
θ_ｏｆｆ…減算値
θ_ｐ…ピニオン角（転舵角に換算可能な角度）
θ_ｐ ^＊…目標ピニオン角（目標角度）

Claims (6)

1. ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離されるとともに車両の転舵輪を転舵させる転舵シャフトと、
   前記転舵輪を転舵させるべく前記転舵シャフトに付与されるトルクである転舵力を発生する転舵モータと、
   前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度を前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度に追従させるように前記転舵モータを制御するとともに、前記転舵モータが発生することのできる最大の転舵力と前記転舵シャフトに発生する軸力とが力の釣り合いを保つことができるとして定められた角度領域内の角度となるように前記目標角度を補正する補正処理を実行する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて前記目標角度を補正する一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて前記目標角度を補正する操舵装置。
2. 前記制御装置は、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて前記目標角度の変化範囲を制限する第１の制限値を設定する一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて前記目標角度の変化範囲を制限する第２の制限値を設定する請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記制御装置は、発車直後の極低速域においては発車直後の車両の軸力特性に応じて前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度から減算すべき減算値を設定する一方、停車寸前の極低速域においては停車寸前の車両の軸力特性に応じて前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度から減算すべき減算値を設定する請求項１に記載の操舵装置。
4. 前記制御装置は、極低速域ではないとき、前記第１の制限値または前記第２の制限値に代えて、前記角度領域の限界値を基準として設定される固定値である第３の制限値を使用して前記目標角度の変化範囲を制限するとともに、前記第１の制限値、前記第２の制限値または前記第３の制限値に対して徐変処理を施すことにより前記第１の制限値、前記第２の制限値または前記第３の制限値を時間に対して徐々に変化させる請求項２に記載の操舵装置。
5. 車両が自動運転制御機能を有している場合、自動運転制御機能がオンされているとき、前記制御装置は車速の値にかかわらず前記補正処理を実行しない請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵装置。
6. 前記制御装置は、車速状態が正常ではないとき、または車両がその後退操作を補助するバックガイドモニター機能を有している場合にシフトポジションがリバースレンジであるときにも、車速の値にかかわらず前記補正処理を実行しない請求項５に記載の操舵装置。

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