JP2023012120A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵角と転舵角との関係を可変させる方法としてより有用な方法を提案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、転舵部を制御対象とする転舵側制御部を有している。転舵側制御部は、目標ピニオン角θｐ＊に基づき転舵部の動作を制御する。そして、転舵側制御部は、転舵部を動作させるための目標ピニオン角θｐ＊を操舵角θｓに関わって得られる操舵変換角θｓ＿ｐに基づき演算する舵角比可変制御部６２を有している。舵角比可変制御部６２は、車速Ｖ、及び操舵角θｓに基づいて、増速比、すなわち増速分値ΔＧｓｉｒを演算する増速比演算部７０と、当該増速分値ΔＧｓｉｒを使用して操舵角θｓを変換して操舵変換角θｓ＿ｐを演算する角度情報演算部７１とを有するようにしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両には、例えば、車両のステアリングホイールの操舵を可能にする操舵部と、車両の転舵輪の転舵を可能にする転舵部とを有する操舵装置が搭載されている。特許文献１には、操舵部と転舵部との間の動力伝達路が分離した構造のステアバイワイヤ式の操舵装置が一例として開示されている。

上記特許文献１には、操舵部の状態として検出されるステアリングホイールが操舵される角度である操舵角を補正して得られる目標転舵角を用いて、転舵部の動作を制御することが開示されている。ここで、操舵角の補正は、転舵輪の角度である転舵角についての操舵角に対する比率を可変させるようにしている。

特開２０２０－１９２９０８号公報

上述の操舵角の補正では、車速に応じてマップ演算して得られる転舵率ゲインを用いて、転舵輪の角度である転舵角についての操舵角に対する比率を可変させて操舵角と転舵角との関係を可変させるようにしている。こうした操舵角と転舵角との関係を可変させる方法としては、上記転舵率ゲインを用いるに限るものではなく他にもより有用な方法の提案の余地を残している。

上記課題を解決する操舵制御装置は、車両のステアリングホイールの操舵を可能にする操舵部と、当該操舵部との間の動力伝達路が分離した構造とされ、車両の転舵輪を転舵させるべく動作する転舵部とを含む操舵装置の前記転舵部を少なくとも制御対象とする操舵制御装置であって、前記転舵部を動作させるための転舵制御量を前記ステアリングホイールが操舵される角度である操舵角に関わって得られる角度情報に基づき演算するとともに、当該転舵制御量に基づき前記転舵部の動作を制御する制御部を含み、前記制御部は、前記転舵輪の角度である転舵角についての前記操舵角の変化量に対する変化量の割合を示す増速比を、前記操舵装置、及び当該操舵装置が搭載された車両の少なくともいずれかの動作状態に応じて変化する状態変数に基づき演算する増速比演算部と、前記増速比演算部で得られた前記増速比を使用して前記操舵角を変換して前記角度情報を演算する角度情報演算部と、を含んで構成されている。

上記構成によれば、増速比は、操舵装置、及び当該操舵装置が搭載された車両の少なくともいずれかの動作状態に応じて変化する状態変数に基づいて演算されるため、当該動作状態の変化が増速比の変化として現れる。つまり、増速比は、転舵制御量を演算する際に、上記動作状態に応じた適切な転舵制御量を得るための指標にすることができる。また、例えば、転舵部の状態として、転舵角に関する情報を操舵部の制御に反映させる際には、増速比演算部で得られた増速比を逆数にする等して流用できる。この場合、転舵部の状態を操舵部の制御に反映させる際であっても、転舵舵角に関する情報を変換するための増速比演算部のような演算部を別途設ける必要がなくなる。つまり、制御部に関わって設定されるメモリの容量の増加を抑制することができる。したがって、操舵角と転舵角との関係を可変させる方法として、転舵角についての操舵角の変化量に対する変化量の割合である増速比を用いた有用な方法を提案することができる。

例えば、上記構成のように、増速比を使用する結果として増速するように操舵角を変換すると、車両の挙動であるヨーレートの応答特性については、増速する分に応じて応答性が高まるなかで過渡的に現れるピークも合わせて増大することになる。こうした過渡的に現れるピークの増大を抑制しようとすれば、増速比として使用できる範囲が狭められることになる。

そこで、上記操舵制御装置において、前記角度情報演算部は、前記増速比を使用して前記操舵角を変換する結果、前記角度情報についての車両の挙動であるヨーレートの応答特性のうちの定常特性を反映する成分である静的成分を演算する静的成分演算部と、前記静的成分の演算に関わって現れる前記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性を調整するべく当該静的成分を、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき位相補償して前記角度情報を演算する補償演算部と、を含んで構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、増速比として使用できる範囲について当該範囲を狭めることなく、上記ヨーレートの応答特性について、過渡的に現れるピークの増大を抑制するように調整することができる。

また、上記操舵制御装置において、前記静的成分演算部は、前記転舵輪の角度である転舵角についての前記操舵角の変化量に対する変化量の割合が１である基準値の差分である前記増速比の増速分を使用して前記静的成分を演算し、前記補償演算部は、位相遅れ補償を実施するように伝達関数が、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき変化する位相遅れフィルタとして構成され、前記制御部は、前記操舵角と、前記位相遅れフィルタで得られた前記角度情報とを加算することによって得られる結果に基づいて、前記転舵制御量を演算するように構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、増速比を使用する結果として増速するように操舵角を変換したとしても、その影響が当該増速比の増速分に止められる。この場合、元々、車両が有する上記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性を残したまま位相補償を実施したとしても、当該ヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるピークの増大を好適に抑制することができる。

また、上記操舵制御装置において、前記静的成分演算部は、前記増速比を使用して前記静的成分を演算し、前記補償演算部は、位相補償を実施するように伝達関数が、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき変化する位相補償フィルタとして構成され、前記位相補償フィルタは、前記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性を示す伝達関数の分母分子を入れ替えた逆関数を含んで構成されており、前記制御部は、前記位相補償フィルタで得られた前記角度情報に基づいて、前記転舵制御量を演算するように構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、増速比を使用する結果として増速するように操舵角を変換したとすると、その影響が当該増速比の値分に及ぶことになる。この場合、元々、車両が有する上記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性を打ち消しつつ位相補償を実施することができる。したがって、増速比を使用して操舵角を変換したとしても、上記ヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるピークの増大を好適に抑制することができる。

また、上記操舵制御装置において、前記補償演算部は、前記静的成分の演算に関わって現れる前記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性とは異なる観点で現れるノイズを低減する位相遅れ補償を実施するように伝達関数が、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき変化する位相遅れフィルタを更に含んで構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、上記ヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるピークの増大とは異なる観点で現れるノイズを低減することができる。これは、転舵部の動作の制御上の安定性を確保するのに効果的である。

本発明の操舵制御装置によれば、操舵角と転舵角との関係を可変させる方法としてより有用な方法を提案することができる。

操舵装置の概略構成図。 操舵制御装置の機能を示すブロック図。 第１実施形態について舵角比可変制御部の機能を示すブロック図。 （ａ）～（ｃ）は、第１実施形態についてヨーレート応答の特性を説明する図。 第１実施形態について舵角比逆可変制御部の機能を示すブロック図。 第２実施形態について舵角比可変制御部の機能を示すブロック図。 第２実施形態について舵角比逆可変制御部の機能を示すブロック図。

＜第１実施形態＞
以下、操舵制御装置の第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の操舵装置２は、ステアバイワイヤ式の車両用の操舵装置である。操舵装置２は、当該操舵装置２の作動を制御する操舵制御装置１を備えている。操舵装置２は、操舵部４と、転舵部６とを備えている。操舵部４は、車両のステアリングホイール３を介して運転者により操舵される。転舵部６は、運転者により操舵部４に入力される操舵に応じて車両の左右の転舵輪５を転舵させる。なお、本実施形態の操舵装置２は、操舵部４と、転舵部６との間の動力伝達路が機械的に常時分離した構造を有している。つまり、後述の操舵アクチュエータ１２と、後述の転舵アクチュエータ３１との間の動力伝達路は、機械的に常時分離した構造とされている。

操舵部４は、ステアリング軸１１と、操舵アクチュエータ１２とを備えている。ステアリング軸１１は、ステアリングホイール３に連結されている。操舵アクチュエータ１２は、駆動源である操舵側モータ１３と、操舵側減速機構１４とを有している。操舵側モータ１３は、ステアリング軸１１を介してステアリングホイール３に対して操舵に抗する力である操舵反力を付与する反力モータである。操舵側モータ１３は、例えば、ウォームアンドホイールからなる操舵側減速機構１４を介してステアリング軸１１に連結されている。本実施形態の操舵側モータ１３には、例えば、三相のブラシレスモータが採用されている。

転舵部６は、ピニオン軸２１と、転舵軸としてのラック軸２２と、ラックハウジング２３とを備えている。ピニオン軸２１とラック軸２２とは、所定の交差角をもって連結されている。ピニオン軸２１に形成されたピニオン歯２１ａとラック軸２２に形成されたラック歯２２ａとを噛み合わせることによりラックアンドピニオン機構２４が構成されている。つまり、ピニオン軸２１は、転舵輪５の転舵角に換算可能な回転軸に相当する。ラックハウジング２３は、ラックアンドピニオン機構２４を収容している。なお、ピニオン軸２１のラック軸２２と連結される側と反対側の一端は、ラックハウジング２３から突出している。また、ラック軸２２の両端は、ラックハウジング２３の軸方向の両端から突出している。そして、ラック軸２２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド２５を介してタイロッド２６が連結されている。タイロッド２６の先端は、それぞれ左右の転舵輪５が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。

転舵部６は、転舵アクチュエータ３１を備えている。転舵アクチュエータ３１は、駆動源である転舵側モータ３２と、伝達機構３３と、変換機構３４とを備えている。転舵側モータ３２は、伝達機構３３、及び変換機構３４を介してラック軸２２に対して転舵輪５を転舵させる転舵力を付与する。転舵側モータ３２は、例えば、ベルト伝達機構からなる伝達機構３３を介して変換機構３４に対して回転を伝達する。伝達機構３３は、例えば、ボールねじ機構からなる変換機構３４を介して転舵側モータ３２の回転をラック軸２２の往復動に変換する。本実施形態の転舵側モータ３２には、例えば、三相のブラシレスモータが採用されている。

このように構成された操舵装置２では、運転者によるステアリング操舵に応じて転舵アクチュエータ３１からラック軸２２にモータトルクが転舵力として付与されることで、転舵輪５の転舵角が変更される。このとき、操舵アクチュエータ１２からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール３に付与される。つまり、操舵装置２では、操舵アクチュエータ１２から付与されるモータトルクである操舵反力により、ステアリングホイール３の操舵に必要な操舵トルクＴｈが変更される。

ちなみに、ピニオン軸２１を設ける理由は、ピニオン軸２１と共にラック軸２２をラックハウジング２３の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置２に設けられる図示しない支持機構によって、ラック軸２２は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオン軸２１へ向けて押圧される。これにより、ラック軸２２はラックハウジング２３の内部に支持される。ただし、ピニオン軸２１を使用せずにラック軸２２をラックハウジング２３に支持する他の支持機構を設けてもよい。

＜操舵装置２の電気的構成＞
図１に示すように、操舵側モータ１３、及び転舵側モータ３２は、操舵制御装置１に接続されている。操舵制御装置１は、操舵側モータ１３、及び転舵側モータ３２の作動を制御する。

操舵制御装置１には、トルクセンサ４１と、操舵側回転角センサ４２と、転舵側回転角センサ４３と、車速センサ４４とが接続されている。
トルクセンサ４１は、運転者のステアリング操舵によりステアリング軸１１に付与されたトルクを示す値である操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ４１は、ステアリング軸１１における操舵側減速機構１４よりもステアリングホイール３側の部分に設けられている。トルクセンサ４１は、ステアリング軸１１の途中に設けられたトーションバー４１ａの捩れに基づいて操舵トルクＴｈを検出する。なお、操舵トルクＴｈは、例えば右方向に操舵した場合に正の値、左方向に操舵した場合に負の値として検出する。

操舵側回転角センサ４２は、操舵側モータ１３の回転軸の角度である回転角θａを３６０度の範囲内で検出する。操舵側回転角センサ４２は、操舵側モータ１３に設けられている。操舵側モータ１３の回転角θａは、操舵角θｓの演算に使用される。操舵側モータ１３と、ステアリング軸１１とは、操舵側減速機構１４を介して連動する。このため、操舵側モータ１３の回転角θａと、ステアリング軸１１の回転角、ひいてはステアリングホイール３の回転角である操舵角θｓとの間には相関がある。したがって、操舵側モータ１３の回転角θａに基づき操舵角θｓを求めることができる。なお、回転角θａは、例えば右方向に操舵した場合に正の値、左方向に操舵した場合に負の値として検出する。本実施形態において、操舵角θｓは、操舵装置２の動作状態に応じて変化する状態変数の一例である。

転舵側回転角センサ４３は、転舵側モータ３２の回転軸の角度である回転角θｂを３６０度の範囲内で検出する。転舵側回転角センサ４３は、転舵側モータ３２に設けられている。転舵側モータ３２の回転角θｂは、ピニオン角θｐの演算に使用される。転舵側モータ３２と、ピニオン軸２１とは、伝達機構３３、変換機構３４、及びラックアンドピニオン機構２４を介して連動する。このため、転舵側モータ３２の回転角θｂと、ピニオン軸２１の回転角度であるピニオン角θｐとの間には相関がある。したがって、転舵側モータ３２の回転角θｂに基づきピニオン角θｐを求めることができる。また、ピニオン軸２１は、ラック軸２２に噛合されている。このため、ピニオン角θｐとラック軸２２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θｐは、転舵輪５の転舵角を反映する値である。なお、回転角θｂは、例えば右方向に操舵した場合に正の値、左方向に操舵した場合に負の値として検出する。

車速センサ４４は、車両の走行速度を示す情報として設定される車速Ｖを検出する。なお、車速センサ４４は、操舵制御装置１とは別の制御装置として車両に搭載される車両側制御装置に接続されていてもよい。この場合、車速Ｖは、図示しないＣＡＮ等の車載ネットワークを通じて上記車両側制御装置から操舵制御装置１に入力される。本実施形態において、車速Ｖは、車両の動作状態に応じて変化する状態変数の一例である。

＜操舵制御装置１の機能＞
操舵制御装置１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行する。これにより、各種の処理が実行される。

図２に、操舵制御装置１が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される処理の一部を、実現される処理の種類毎に記載したものである。

操舵制御装置１は、操舵側モータ１３に対する給電を制御する操舵側制御部５０を備えている。操舵側制御部５０は、操舵側電流センサ５４を有している。操舵側電流センサ５４は、操舵側制御部５０と、操舵側モータ１３の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる操舵側モータ１３の各相の電流値から得られる操舵側実電流値Ｉａを検出する。操舵側電流センサ５４は、操舵側モータ１３に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ１つにまとめて図示している。

また、操舵制御装置１は、転舵側モータ３２に対する給電を制御する転舵側制御部６０を備えている。転舵側制御部６０は、転舵側電流センサ６５を有している。転舵側電流センサ６５は、転舵側制御部６０と、転舵側モータ３２の各相のモータコイルとの間の接続線を流れる転舵側モータ３２の各相の電流値から得られる転舵側実電流値Ｉｂを検出する。転舵側電流センサ６５は、転舵側モータ３２に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得する。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサをそれぞれ１つにまとめて図示している。本実施形態において、転舵側制御部６０は、操舵装置２の転舵部６を制御対象とする制御部の一例である。

＜操舵側制御部５０＞
図２に示すように、操舵側制御部５０には、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、回転角θａ、転舵側実電流値Ｉｂ、及び後述の転舵変換角θｐ＿ｓが入力される。操舵側制御部５０は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、回転角θａ、転舵側実電流値Ｉｂ、及び転舵変換角θｐ＿ｓに基づいて、操舵側モータ１３に対する給電を制御する。なお、ピニオン角θｐは、転舵側モータ３２の回転角θｂに基づき演算される。また、転舵変換角θｐ＿ｓは、ピニオン角θｐ、すなわち回転角θｂ、又は後述の目標ピニオン角θｐ＊に基づき演算される。

操舵側制御部５０は、操舵角演算部５１と、目標反力トルク演算部５２と、通電制御部５３とを有している。
操舵角演算部５１には、回転角θａが入力される。操舵角演算部５１は、回転角θａを、例えば、車両が直進しているときのステアリングホイール３の位置であるステアリング中立位置からの操舵側モータ１３の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む積算角に換算する。操舵角演算部５１は、換算して得られた積算角に操舵側減速機構１４の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、操舵角θｓを演算する。こうして得られた操舵角θｓは、目標反力トルク演算部５２、及び転舵側制御部６０に出力される。

目標反力トルク演算部５２には、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、後述の転舵変換角θｐ＿ｓ、及び操舵角θｓが入力される。目標反力トルク演算部５２は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、転舵側実電流値Ｉｂ、転舵変換角θｐ＿ｓ、及び操舵角θｓに基づいて、目標反力トルク指令値Ｔｓ＊を演算する。目標反力トルク指令値Ｔｓ＊は、操舵側モータ１３を通じて発生させるべくステアリングホイール３の操舵反力の目標となる反力制御量である。こうして得られた目標反力トルク指令値Ｔｓ＊は、通電制御部５３に出力される。

通電制御部５３には、目標反力トルク指令値Ｔｓ＊、回転角θａ、及び操舵側実電流値Ｉａが入力される。通電制御部５３は、目標反力トルク指令値Ｔｓ＊に基づき操舵側モータ１３に対する電流指令値Ｉａ＊を演算する。そして、通電制御部５３は、電流指令値Ｉａ＊と、操舵側電流センサ５４を通じて検出される操舵側実電流値Ｉａを回転角θａに基づき変換して得られるｄｑ座標上の電流値との偏差を求め、当該偏差を無くすように操舵側モータ１３に対する給電を制御する。これにより、操舵側モータ１３は目標反力トルク指令値Ｔｓ＊に応じたトルクを発生する。すなわち、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。

＜転舵側制御部６０＞
図２に示すように、転舵側制御部６０には、車速Ｖ、回転角θｂ、及び操舵角θｓが入力される。転舵側制御部６０は、車速Ｖ、回転角θｂ、及び操舵角θｓに基づいて、転舵側モータ３２に対する給電を制御する。

転舵側制御部６０は、ピニオン角演算部６１と、舵角比可変制御部６２と、ピニオン角フィードバック制御部（図中「ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部」）６３と、通電制御部６４と、舵角比逆可変制御部６６とを有している。

ピニオン角演算部６１には、回転角θｂが入力される。ピニオン角演算部６１は、回転角θｂを、例えば、車両が直進しているときのラック軸２２の位置であるラック中立位置からの転舵側モータ３２の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む積算角に換算する。ピニオン角演算部６１は、換算して得られた積算角に、伝達機構３３の回転速度比と、変換機構３４のリードと、ラックアンドピニオン機構２４の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、ピニオン軸２１の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。こうして得られたピニオン角θｐは、ピニオン角フィードバック制御部６３、及び舵角比逆可変制御部６６に出力される。

舵角比可変制御部６２には、車速Ｖ、及び操舵角θｓが入力される。舵角比可変制御部６２は、車速Ｖ、及び操舵角θｓに基づいて、転舵輪５を転舵させる結果として得られるピニオン角θｐの目標となる転舵制御量としての目標ピニオン角θｐ＊を演算する。こうして得られた目標ピニオン角θｐ＊は、ピニオン角フィードバック制御部６３、及び舵角比逆可変制御部６６に出力される。

また、舵角比可変制御部６２は、目標ピニオン角θｐ＊を得る過程で、施すことになる所定の演算で用いる変数として、後述の増速比Ｇｓｉｒを演算する機能を有している。目標ピニオン角θｐ＊には、所定の演算として、ピニオン角θｐを基準とする状態変数となるようにスケール変換するための演算が施される。増速比Ｇｓｉｒについては、後で詳しく説明する。目標ピニオン角θｐ＊を得る過程で得られた増速比Ｇｓｉｒは、当該増速比Ｇｓｉｒから基準値である「１」を減算した値である差分に相当する増速分値ΔＧｓｉｒとして演算に使用される。こうして得られた増速分値ΔＧｓｉｒは、舵角比逆可変制御部６６に出力される。

ピニオン角フィードバック制御部６３には、目標ピニオン角θｐ＊、及びピニオン角θｐが入力される。ピニオン角フィードバック制御部６３は、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御を通じて転舵力の目標となる制御量としての転舵力指令値Ｔｐ＊を演算する。こうして得られた転舵力指令値Ｔｐ＊は、通電制御部６４に出力される。

通電制御部６４には、転舵力指令値Ｔｐ＊、回転角θｂ、及び転舵側実電流値Ｉｂが入力される。通電制御部６４は、転舵力指令値Ｔｐ＊に基づき転舵側モータ３２に対する電流指令値Ｉｂ＊を演算する。そして、通電制御部６４は、電流指令値Ｉｂ＊と、転舵側電流センサ６５を通じて検出される転舵側実電流値Ｉｂを回転角θｂに基づき変換して得られるｄｑ座標上の電流値との偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵側モータ３２に対する給電を制御する。これにより、転舵側モータ３２は転舵力指令値Ｔｐ＊に応じた角度だけ回転する。

舵角比逆可変制御部６６には、ピニオン角θｐ、目標ピニオン角θｐ＊、及び増速分値ΔＧｓｉｒが入力される。舵角比逆可変制御部６６は、ピニオン角θｐ、目標ピニオン角θｐ＊、及び増速分値ΔＧｓｉｒに基づいて、転舵変換角θｐ＿ｓを演算する。転舵変換角θｐ＿ｓには、所定の演算として、操舵角θｓを基準とする状態変数となるようにスケール変換するための演算が施される。こうして得られた転舵変換角θｐ＿ｓは、操舵側制御部５０、すなわち目標反力トルク演算部５２に出力される。

＜舵角比可変制御部６２＞
図３に示すように、舵角比可変制御部６２は、増速比演算部７０と、角度情報演算部７１とを有している。

増速比演算部７０には、車速Ｖ、及び操舵角θｓが入力される。増速比演算部７０は、車速Ｖ、及び操舵角θｓと、増速分値ΔＧｓｉｒとの関係を定めた増速比マップを備えている。増速比演算部７０は、車速Ｖ、及び操舵角θｓを入力とし、増速分値ΔＧｓｉｒをマップ演算する。増速比マップは、例えば、操舵角θｓが大きくなるほど値が小さくなるとともに、車速Ｖが大きくなるほど値が小さくなるように設定されている。本実施形態では、操舵角θｓと、ピニオン角θｐとの間で、ピニオン角θｐについての操舵角θｓの変化量に対する変化量の割合を示す指標として、伝達比、舵角比、ギヤ比等と表されることもある増速比Ｇｓｉｒを規定している。つまり、増速比Ｇｓｉｒは、分母を操舵角θｓとし、分子をピニオン角θｐ、すなわち目標ピニオン角θｐ＊として得られる値に相当する。そして、増速分値ΔＧｓｉｒは、ピニオン角θｐ、すなわち目標ピニオン角θｐ＊についての操舵角θｓの変化量に対する変化量の割合が「１」の場合を基準として、当該「１」を増速比Ｇｓｉｒから減算した値として規定されている。本実施形態では、増速分値ΔＧｓｉｒをゼロ値以上、すなわち増速比Ｇｓｉｒを１以上に設定しているが、増速分値ΔＧｓｉｒを負値、すなわち増速比Ｇｓｉｒを１未満に設定してもよい。こうして得られた増速分値ΔＧｓｉｒは、角度情報演算部７１に出力される。

角度情報演算部７１には、車速Ｖ、操舵角θｓ、及び増速分値ΔＧｓｉｒが入力される。角度情報演算部７１は、車速Ｖ、操舵角θｓ、及び増速分値ΔＧｓｉｒに基づいて、目標ピニオン角θｐ＊を演算する。

具体的には、角度情報演算部７１は、静的成分演算部７２を有しているとともに、第１補償演算部７３と第２補償演算部７４とを含む補償演算部７５を有している。
静的成分演算部７２には、操舵角θｓ、及び増速分値ΔＧｓｉｒが入力される。静的成分演算部７２は、乗算器として構成されており、操舵角θｓに対して増速分値ΔＧｓｉｒを乗算することで変換加算角Δθｂｓ＿ｐを演算する。変換加算角Δθｂｓ＿ｐは、増速比Ｇｓｉｒを反映して増加する分の変化量である。これは、増速比Ｇｓｉｒを反映する結果、車両の挙動であるヨーレートの応答特性のうちの定常特性を反映する成分である静的成分である。こうして得られた変換加算角Δθｂｓ＿ｐは、第１補償演算部７３に出力される。

第１補償演算部７３には、車速Ｖ、操舵角θｓ、及び変換加算角Δθｂｓ＿ｐが入力される。第１補償演算部７３は、車速Ｖ、操舵角θｓ、及び変換加算角Δθｂｓ＿ｐに基づいて、最終的な変換加算角Δθｓ＿ｐを演算する。

具体的には、第１補償演算部７３は、第１定数演算部７３ａと、第１動的成分演算部７３ｂとを有している。
第１定数演算部７３ａには、車速Ｖ、及び操舵角θｓが入力される。ここで入力される状態変数である車速Ｖ、及び操舵角θｓは、増速比演算部７０に入力されるのと同一の状態変数である。第１定数演算部７３ａは、車速Ｖ、及び操舵角θｓと、第１定数Ｋ１との関係を定めた第１定数マップを備えている。第１定数演算部７３ａは、車速Ｖ、及び操舵角θｓを入力とし、第１定数Ｋ１をマップ演算する。第１定数マップは、例えば、操舵角θｓに対して一定値であるとともに、車速Ｖが大きくなるほど値が小さくなるように設定されている。第１定数Ｋ１は、位相補償として周波数特性を調整するためのフィルタ処理を実現する第１動的成分演算部７３ｂについて、当該フィルタ処理の特性である伝達関数の定数を示す値である。つまり、第１定数Ｋ１は、フィルタ処理の際の対象とする周波数を特定するための伝達関数のカットオフ周波数であり、第１動的成分演算部７３ｂとして離散系の制御システムを実装する際に設定するフィルタ定数に対応する。こうして得られた第１定数Ｋ１は、第１動的成分演算部７３ｂに出力される。

第１動的成分演算部７３ｂには、変換加算角Δθｂｓ＿ｐ、及び第１定数Ｋ１が入力される。第１動的成分演算部７３ｂは、変換加算角Δθｂｓ＿ｐ、及び第１定数Ｋ１に基づいて、最終的な変換加算角Δθｓ＿ｐを演算する。本実施形態において、第１動的成分演算部７３ｂは、０次／１次、すなわち1次遅れの伝達関数を有する位相遅れフィルタ、例えば、ローパスフィルタとして構成している。そして、第１動的成分演算部７３ｂは、第１定数Ｋ１に応じた、例えば、数ヘルツの周波数帯を通過周波数として、車両の挙動であるヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるピークである、所謂、ヨーレートピークの絶対値を小さく抑えるように調整する。なお、本実施形態では、第１動的成分演算部７３ｂとして、上記ヨーレートピークの絶対値を小さく抑える度合いに合わせて、２次遅れ等、より高次の遅れの伝達関数を有するローパスフィルタを採用してもよい。こうして得られた変換加算角Δθｓ＿ｐは、加算器７６に出力される。

加算器７６には、操舵角θｓ、及び変換加算角Δθｓ＿ｐが入力される。加算器７６は、操舵角θｓと、第１補償演算部７３を通じて得られた変換加算角Δθｓ＿ｐとを加算することで操舵変換角θｓ＿ｐを演算する。つまり、操舵変換角θｓ＿ｐは、ピニオン角θｐを基準とする状態変数となるように操舵角θｓをスケール変換した角度情報である。こうして得られた操舵変換角θｓ＿ｐは、第２補償演算部７４に出力される。

第２補償演算部７４には、車速Ｖ、操舵角θｓ、及び操舵変換角θｓ＿ｐが入力される。第２補償演算部７４は、車速Ｖ、操舵角θｓ、及び操舵変換角θｓ＿ｐに基づいて、目標ピニオン角θｐ＊を演算する。

具体的には、第２補償演算部７４は、第２定数演算部７４ａと、第２動的成分演算部７４ｂとを有している。
第２定数演算部７４ａには、車速Ｖ、及び操舵角θｓが入力される。ここで入力される状態変数である車速Ｖ、及び操舵角θｓは、増速比演算部７０に入力されるのと同一の状態変数である。すなわち、状態変数である車速Ｖ、及び操舵角θｓは、第１定数演算部７３ａに入力されるのと同一の状態変数である。第２定数演算部７４ａは、車速Ｖ、及び操舵角θｓと、第２定数Ｋ２との関係を定めた第２定数マップを備えている。第２定数演算部７４ａは、車速Ｖ、及び操舵角θｓを入力とし、第２定数Ｋ２をマップ演算する。第２定数マップは、例えば、操舵角θｓに対して一定値であるとともに、車速Ｖが大きくなるほど値が小さくなるように設定されている。第２定数Ｋ２は、位相補償として周波数特性を調整するためのフィルタ処理を実現する第２動的成分演算部７４ｂについて、当該フィルタ処理の特性である伝達関数の定数を示す値である。つまり、第２定数Ｋ２は、フィルタ処理の際の対象とする周波数を特定するための伝達関数のカットオフ周波数であり、第２動的成分演算部７４ｂとして離散系の制御システムを実装する際に設定するフィルタ定数に対応する。こうして得られた第２定数Ｋ２は、第２動的成分演算部７４ｂに出力される。

第２動的成分演算部７４ｂには、操舵変換角θｓ＿ｐ、及び第２定数Ｋ２が入力される。第２動的成分演算部７４ｂは、操舵変換角θｓ＿ｐ、及び第２定数Ｋ２に基づいて、目標ピニオン角θｐ＊を演算する。本実施形態において、第２動的成分演算部７４ｂは、０次／１次、すなわち1次遅れの伝達関数を有する位相遅れフィルタ、例えば、ローパスフィルタとして構成している。そして、第２動的成分演算部７４ｂは、第２定数Ｋ２に応じた、例えば、数十ヘルツの周波数帯を通過周波数として、車両の挙動であるヨーレートの応答特性のなかで現れる高周波成分である、所謂、高周波ノイズを低減するように調整する。つまり、第２動的成分演算部７４ｂは、第１動的成分演算部７３ｂとは異なる観点で現れるノイズを低減するフィルタ処理を実施する。なお、本実施形態では、第２動的成分演算部７４ｂとして、上記ノイズを低減する度合いに合わせて、２次遅れ等、より高次の遅れの伝達関数を有するローパスフィルタを採用してもよい。

＜角度情報演算部７１の機能＞
角度情報演算部７１の主な機能のうち、車両の挙動であるヨーレートの応答特性を調整する機能は、静的成分演算部７２と、第１補償演算部７３との機能により実現される。

例えば、図４（ａ）に示すように、所定の車速Ｖ、及び操舵角θｓにおける、元々、車両が有する上記ヨーレートの応答特性は、周波数との間で所定の関係を有している。ここで、横軸は周波数Ｆ（Ｈｚ）とし、縦軸は周波数Ｆに対するヨーレートの振幅比であるヨーレートゲインＫγ（ｄＢ）としている。この場合、ヨーレートゲインＫγの「１」の値を超えるように過渡的に現れるピークの大きさを示すピーク値は、周波数Ｆ０を共振周波数としてピーク値γ０ｐを示す。

そして、図４（ｂ）に示すように、静的成分演算部７２の機能を通じて操舵角θｓに対して増速分値ΔＧｓｉｒを反映させる結果、増速分値ΔＧｓｉｒに応じた量だけヨーレートゲインＫγの絶対値が大きくなるようにオフセットすることになる。つまり、ヨーレートゲインＫγは、一点鎖線で示す特性から実線で示す特性へと変遷する。この場合、ヨーレートゲインＫγのピーク値は、ピーク値γ０ｐから絶対値がより大きいピーク値γ１ｐへと変化する。なお、ピーク値γ１ｐを示す共振周波数である周波数Ｆ１は、周波数Ｆ０に対して上下変化し得る。これにより、上記ヨーレートの応答特性については、増速分値ΔＧｓｉｒに応じて応答性が高まるなかで過渡的に現れるピーク値も合わせて増大することになる。

これに対して、図４（ｃ）に示すように、第１補償演算部７３の機能を通じて1次遅れの伝達関数を有するローパスフィルタによるフィルタ処理を実施する結果、ヨーレートゲインＫγのピーク値γ１ｐをキャンセルすることになる。つまり、ヨーレートゲインＫγは、二点鎖線で示す特性から実線で示す特性へと変遷する。この場合、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、ピーク値γ１ｐを示す共振周波数である周波数Ｆ１を基準に設定することになる。これにより、上記ヨーレートの応答特性については、過渡的に現れるピークの増大を抑制するように調整される。

こうしたカットオフ周波数は、第１補償演算部７３の第１定数演算部７３ａの機能を通じて第１定数Ｋ１として設定される。そして、第１定数Ｋ１は、増速分値ΔＧｓｉｒを演算する際に使用するのと同一の状態変数である車速Ｖ、及び操舵角θｓを使用して演算される。この場合、第１定数Ｋ１は、増速分値ΔＧｓｉｒに対応する値として、増速分値ΔＧｓｉｒに応じて変化するピーク値に関連付けた値に設定されることになる。例えば、第１定数Ｋ１は、ピーク値が大きいほどカットオフ周波数の範囲を狭める値として設定される。

＜舵角比逆可変制御部６６＞
図５に示すように、舵角比逆可変制御部６６は、増速比換算部８０と、転舵変換角演算部８１とを有している。

増速比換算部８０において、加算器８２には、増速分値ΔＧｓｉｒが入力される。加算器８２は、増速分値ΔＧｓｉｒに記憶部８３に記憶された「１」を加算することで増速比Ｇｓｉｒを演算する。こうして得られた増速比Ｇｓｉｒは、除算器８４に出力される。なお、記憶部８３は、図示しないメモリの所定の記憶領域のことである。

そして、除算器８４は、記憶部８５に記憶された「１」を増速比Ｇｓｉｒで除算することで逆増速比Ｈｓｉｒを演算する。逆増速比Ｈｓｉｒは、増速比Ｇｓｉｒの逆数（図５中「１／Ｇｓｉｒ」）であり、操舵角θｓについてのピニオン角θｐ、すなわち目標ピニオン角θｐ＊の変化量に対する変化量の割合を示す指標である。つまり、逆増速比Ｈｓｉｒは、分母をピニオン角θｐ、すなわち目標ピニオン角θｐ＊とし、分子を操舵角θｓとして得られる値に相当する。こうして得られた逆増速比Ｈｓｉｒは、転舵変換角演算部８１に出力される。なお、記憶部８５は、図示しないメモリの所定の記憶領域のことである。

転舵変換角演算部８１において、第１乗算器８６には、ピニオン角θｐ、及び逆増速比Ｈｓｉｒが入力される。第１乗算器８６は、ピニオン角θｐに対して逆増速比Ｈｓｉｒを乗算してピニオン角θｐについての転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ）を演算する。つまり、転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ）は、操舵角θｓを基準とする状態変数となるようにピニオン角θｐをスケール変換した角度情報である。こうして得られた転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ）は、操舵側制御部５０、すなわち目標反力トルク演算部５２に出力される。

また、転舵変換角演算部８１において、第２乗算器８７には、目標ピニオン角θｐ＊、及び逆増速比Ｈｓｉｒが入力される。第２乗算器８７は、目標ピニオン角θｐ＊に対して逆増速比Ｈｓｉｒを乗算して目標ピニオン角θｐ＊についての転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ＊）を演算する。つまり、転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ＊）は、操舵角θｓを基準とする状態変数となるように目標ピニオン角θｐ＊をスケール変換した角度情報である。こうして得られた転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ＊）は、操舵側制御部５０、すなわち目標反力トルク演算部５２に出力される。

＜本実施形態の作用＞
図３に示すように、増速比Ｇｓｉｒに関わって得られる増速分値ΔＧｓｉｒは、車速Ｖ、及び操舵角θｓに基づいて演算されるため、車速Ｖ、及び操舵角θｓの変化が増速比Ｇｓｉｒ、すなわち増速分値ΔＧｓｉｒの変化として現れる。つまり、増速比Ｇｓｉｒ、すなわち増速分値ΔＧｓｉｒは、目標ピニオン角θｐ＊を演算する際に、車速Ｖ、及び操舵角θｓに応じた適切な目標ピニオン角θｐ＊を得るための指標にすることができる。

この場合、転舵部６の状態として、ピニオン角θｐ、又は目標ピニオン角θｐ＊を操舵部４の制御に反映させる際には、増速比演算部７０で得られた増速分値ΔＧｓｉｒに関する増速比Ｇｓｉｒを逆数にして流用することができる。

具体的には、図５に示すように、舵角比逆可変制御部６６の増速比換算部８０では、増速分値ΔＧｓｉｒの値だけを取得するようにしている。また、増速比換算部８０では、取得した増速分値ΔＧｓｉｒに対して、四則演算を組み合わせた容易な演算を施して逆増速比Ｈｓｉｒとして流用するようにしている。

これにより、ピニオン角θｐ、又は目標ピニオン角θｐ＊を操舵部４の制御に反映させる際であっても、ピニオン角θｐ、又は目標ピニオン角θｐ＊を変換するための増速比演算部７０のようなマップ演算のための演算部を個別に設ける必要がなくなる。つまり、転舵側制御部６０に関わって設定されるメモリの容量の増加を抑制することができる。これは、本実施形態のように、ピニオン角θｐ、及び目標ピニオン角θｐ＊についての複数種類の転舵変換角θｐ＿ｓを演算する際には顕著である。

＜第１実施形態の効果＞
（１－１）本実施形態において、増速比Ｇｓｉｒ、すなわち増速分値ΔＧｓｉｒは、目標ピニオン角θｐ＊を演算する際に、車速Ｖ、及び操舵角θｓに応じた適切な目標ピニオン角θｐ＊を得るための指標にすることができる。また、増速分値ΔＧｓｉｒは、転舵部６の状態として、ピニオン角θｐ、又は目標ピニオン角θｐ＊を操舵部４の制御に反映させる際に逆増速比Ｈｓｉｒとして流用することができる。したがって、操舵角θｓとピニオン角θｐとの関係を可変させる方法として、ピニオン角θｐ、すなわち目標ピニオン角θｐ＊についての操舵角θｓの変化量に対する変化量の割合である増速比Ｇｓｉｒを用いた有用な方法を提案することができる。

（１－２）本実施形態において、角度情報演算部７１は、静的成分演算部７２と、第１補償演算部７３とを含んで構成されている。
この場合、図４（ａ）～（ｃ）を用いて説明したように、上記ヨーレートの応答特性について、増速分値ΔＧｓｉｒに応じて応答性を高めることができるとともに、過渡的に現れるピーク値をキャンセルすることができる。したがって、増速比Ｇｓｉｒとして使用できる範囲について当該範囲を狭めることなく、上記ヨーレートの応答特性について、過渡的に現れるピークの増大を抑制するように調整することができる。

（１－３）本実施形態において、目標ピニオン角θｐ＊は、操舵角θｓと、変換加算角Δθｂｓ＿ｐに対して第１動的成分演算部７３ｂで得られた最終的な変換加算角Δθｓ＿ｐとを加算することによって得られるようにしている。そして、変換加算角Δθｂｓ＿ｐは、増速比Ｇｓｉｒから基準値である「１」を減算した値に相当する増速分値ΔＧｓｉｒを使用して静的成分演算部７２で得られる。

これにより、増速比Ｇｓｉｒを使用する結果として増速するように操舵角θｓを変換したとしても、その影響が当該増速比の増速分値ΔＧｓｉｒに止められる。この場合、元々、車両が有する上記ヨーレートの応答特性を残したまま第１動的成分演算部７３ｂによるフィルタ処理を実施したとしても、当該ヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるピークの増大を好適に抑制することができる。

（１－４）本実施形態において、目標ピニオン角θｐ＊は、第２動的成分演算部７４ｂによるフィルタ処理を実施することによって得られるようにしている。これにより、上記ヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるピークの増大とは異なる観点で現れるノイズを低減することができる。これは、転舵部６の動作の制御上の安定性を確保するのに効果的である。

＜第２実施形態＞
以下、操舵制御装置の第２実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成等は、同一の符号を付す等して、その重複する説明を省略する。

本実施形態の舵角比可変制御部６７では、増速比Ｇｓｉｒを使用して目標ピニオン角θｐ＊を演算するように、上記第１実施形態の舵角比可変制御部６２の機能が変更されている。これに伴って、本実施形態の舵角比逆可変制御部６８では、上記第１実施形態の舵角比逆可変制御部６６の機能が変更されている。

＜舵角比可変制御部６７＞
図６に示すように、舵角比可変制御部６７において、増速比演算部９０には、車速Ｖ、及び操舵角θｓが入力される。増速比演算部９０は、車速Ｖ、及び操舵角θｓと、増速比Ｇｓｉｒとの関係を定めた増速比マップを備えている。増速比演算部９０は、車速Ｖ、及び操舵角θｓを入力とし、増速比Ｇｓｉｒをマップ演算する。増速比マップは、例えば、操舵角θｓが大きくなるほど値が小さくなるとともに、車速Ｖが大きくなるほど値が小さくなるように設定されている。こうして得られた増速比Ｇｓｉｒは、角度情報演算部９１、及び舵角比逆可変制御部６８に出力される。

舵角比可変制御部６７において、角度情報演算部９１には、車速Ｖ、操舵角θｓ、及び増速比Ｇｓｉｒが入力される。角度情報演算部９１において、静的成分演算部９２には、操舵角θｓ、及び増速比Ｇｓｉｒが入力される。静的成分演算部９２は、乗算器として構成されており、操舵角θｓに対して増速比Ｇｓｉｒを乗算することで静的成分として変換角θｂｓ＿ｐを演算する。こうして得られた変換角θｂｓ＿ｐは、本実施形態の補償演算部９５を構成する第３補償演算部９３に出力される。

第３補償演算部９３において、第３定数演算部９３ａａ、第４定数演算部９３ａｂ、及び第５定数演算部９３ａｃには、車速Ｖ、及び操舵角θｓがそれぞれ入力される。ここでそれぞれ入力される状態変数である車速Ｖ、及び操舵角θｓは、増速比演算部９０に入力されるのと同一の状態変数である。

具体的には、各定数演算部９３ａａ，９３ａｂ，９３ａｃは、車速Ｖ、及び操舵角θｓと、各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５との関係を定めた各定数マップをそれぞれ備えている。つまり、第３定数演算部９３ａａは、車速Ｖ、及び操舵角θｓを入力とし、第３定数Ｋ３をマップ演算する。また、第４定数演算部９３ａｂは、車速Ｖ、及び操舵角θｓを入力とし、第４定数Ｋ４をマップ演算する。また、第５定数演算部９３ａｃは、車速Ｖ、及び操舵角θｓを入力とし、第５定数Ｋ５をマップ演算する。各定数マップは、例えば、操舵角θｓに対して一定値であるとともに、車速Ｖが大きくなるほど値が小さくなるように設定されている。

各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５は、位相補償として周波数特性を調整するためのフィルタ処理を実現する第３動的成分演算部９３ｂについて、当該フィルタ処理の特性である伝達関数の定数を示す値である。つまり、各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５は、第３動的成分演算部９３ｂとして離散系の制御システムを実装する際に設定するフィルタ定数に対応する。そして、第３定数Ｋ３は、フィルタ処理の際の対象とする周波数を特定するための伝達関数のカットオフ周波数であり、後述の式（３）の「ωｆ」に対応する。また、第４定数Ｋ４は、フィルタ処理の伝達関数の時定数であり、後述の式（３）の「Ｔｆ」に対応する。また、第５定数Ｋ５は、フィルタ処理の伝達関数の減衰比であり、後述の式（３）の「ζｆ」に対応する。こうして得られた各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５は、第３動的成分演算部９３ｂに出力される。

第３補償演算部９３において、第３動的成分演算部９３ｂには、変換角θｂｓ＿ｐ、及び各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５が入力される。第３動的成分演算部９３ｂは、変換角θｂｓ＿ｐ、及び各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５に基づいて、操舵変換角θｓ＿ｐを演算する。本実施形態において、第３動的成分演算部９３ｂは、２次／１次の伝達関数を含み、更に１次／２次の伝達関数を有する複数のフィルタをカスケード接続した多重の位相補償フィルタとして構成している。

例えば、元々、車両が有する上記ヨーレートの応答特性が、前輪の転舵角に対するヨーレートとの関係に基づき定義される下記式（１），（２）で与えられることを前提とする。

上記式（１）において、「γ」はヨーレート、「Ｇｄ」は車両が有する伝達比、舵角比、ギヤ比等、「δ」は前輪の転舵角、「Ｑｖ」は伝達関数を示す。上記式（２）において、「ω」は固有周波数、「ζ」は減衰比、「Ｔ」は時定数を示す。この場合、「Ｇｄ」は定常的な静的成分であるのに対して、「Ｑｖ」は過渡的な特性を含む動的成分である。つまり、上記式（２）において、「Ｑｖ」で示すように、元々、車両が有する上記ヨーレートの応答特性は、１次／２次の伝達関数を有している。

これに対して、例えば、第３動的成分演算部９３ｂの伝達関数「Ｑｆ」が、下記式（３）として定義されている。

上記式（３）において、「ωｆ」は第３定数Ｋ３、「Ｔｆ」は第４定数Ｋ４、「ζｆ」は第５定数Ｋ５を示す。この場合、「Ｑｆ」は、分母において上記式（２）の「Ｑｖ」の１次／２次の伝達関数を含むとともに、分子において各定数演算部９３ａａ，９３ａｂ，９３ａｃを通じて得られる各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５で定義される１次／２次の伝達関数を含んで構成されている。つまり、「Ｑｆ」は、上記式（２）の「Ｑｖ」の分母分子を入れ替えた逆関数である２次／１次の伝達関数を含んでいる。

そして、第３動的成分演算部９３ｂは、「Ｑｆ」の分母にて、元々、車両が有する１次／２次の伝達関数である「Ｑｖ」を打ち消して、「Ｑｆ」の分子にて各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５で定義される１次／２次の伝達関数に置き換えるように機能する。この場合、第３動的成分演算部９３ｂは、各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５で定義される１次／２次の伝達関数に置き換えることで、上記ヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるヨーレートピークの絶対値を小さく抑えるように調整する。こうして得られた操舵変換角θｓ＿ｐは、本実施形態の補償演算部９５を構成する第４補償演算部９４に出力される。

第４補償演算部９４は、上記第１実施形態の第２補償演算部７４に対応する機能を有している。具体的には、第４補償演算部９４は、上記第１実施形態の第２補償演算部７４の第２定数演算部７４ａに対応する機能として、第６定数演算部９４ａを有している。第６定数演算部９４ａには、上記第２定数演算部７４ａと同様、車速Ｖ、及び操舵角θｓが入力される。そして、第６定数演算部９４ａは、上記第２定数演算部７４ａと同様、車速Ｖ、及び操舵角θｓに基づいて、第２定数Ｋ２に対応する第６定数Ｋ６を演算する。こうして得られた第６定数Ｋ６は、第４動的成分演算部９４ｂに出力される。

また、第４補償演算部９４は、上記第１実施形態の第２補償演算部７４の第２動的成分演算部７４ｂに対応する機能として、第４動的成分演算部９４ｂを有している。第４動的成分演算部９４ｂには、上記第２動的成分演算部７４ｂと同様、操舵変換角θｓ＿ｐ、及び第６定数Ｋ６が入力される。そして、第４動的成分演算部９４ｂは、上記第２動的成分演算部７４ｂと同様、操舵変換角θｓ＿ｐ、及び第６定数Ｋ６に基づいて、目標ピニオン角θｐ＊を演算する。

＜角度情報演算部９１の機能＞
角度情報演算部９１の主な機能のうち、車両の挙動であるヨーレートの応答特性を調整する機能は、静的成分演算部７２と、第１補償演算部７３との機能により実現される。

上記式（１）は、静的成分演算部９２の機能を通じて操舵角θｓに対して増速比Ｇｓｉｒを反映させる結果、「Ｇｄ」が増速比Ｇｓｉｒに対応する値である「Ｇｆ」に置き換えて定義される下記式（４）となる。

この場合、増速比Ｇｓｉｒに応じた量だけヨーレートゲインＫγの絶対値が大きくなるようにオフセットすることは、上記第１実施形態と同様である。

これに対して、上記式（４）は、第３補償演算部９３の機能を通じて上記式（３）の伝達関数を有する多重のフィルタによるフィルタ処理を実施する結果、下記式（５），（６）を経ることになる。そして、上記式（４）は、下記式（５），（６）を経る結果、「Ｑｖ」が「Ｑｆ」の分子に対応する伝達関数に置き換えて定義される下記式（７）となる。

この場合、「ωｆ」、「ζｆ」、及び「Ｔｆ」は、第３補償演算部９３の各定数演算部９３ａａ，９３ａｂ，９３ａｃの機能を通じて各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５として設定される。そして、各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５は、増速比Ｇｓｉｒを演算する際に使用するのと同一の状態変数である車速Ｖ、及び操舵角θｓを使用して演算される。この場合、各定数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５は、増速比Ｇｓｉｒに対応する値として、増速比Ｇｓｉｒに応じて変化するピーク値に関連付けた値に設定されることになる。これにより、上記ヨーレートの応答特性について、過渡的に現れるピークの増大を抑制するように調整することができるのは、上記第１実施形態と同様である。

＜舵角比逆可変制御部６８＞
図７に示すように、舵角比逆可変制御部６８において、増速比換算部１００において、除算器１０２は、記憶部１０３に記憶された「１」を増速比Ｇｓｉｒで除算することで、上記第１実施形態と同様、逆増速比Ｈｓｉｒを演算する。こうして得られた逆増速比Ｈｓｉｒは、転舵変換角演算部１０１に出力される。なお、記憶部１０３は、図示しないメモリの所定の記憶領域のことである。

転舵変換角演算部１０１は、上記第１実施形態の転舵変換角演算部８１に対応する機能を有している。具体的には、転舵変換角演算部１０１は、上記第１実施形態の転舵変換角演算部８１の第１乗算器８６に対応する機能として、第３乗算器１０４を有している。第３乗算器１０４には、上記第１乗算器８６と同様、ピニオン角θｐ、及び逆増速比Ｈｓｉｒが入力される。第３乗算器１０４は、上記第１乗算器８６と同様、ピニオン角θｐに対して逆増速比Ｈｓｉｒを乗算してピニオン角θｐについての転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ）を演算する。こうして得られた転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ）は、操舵側制御部５０、すなわち目標反力トルク演算部５２に出力される。

また、転舵変換角演算部１０１は、上記第１実施形態の転舵変換角演算部８１の第２乗算器８７に対応する機能として、第４乗算器１０５を有している。第４乗算器１０５には、上記第２乗算器８７と同様、目標ピニオン角θｐ＊、及び逆増速比Ｈｓｉｒが入力される。第４乗算器１０５は、上記第２乗算器８７と同様、目標ピニオン角θｐ＊に対して逆増速比Ｈｓｉｒを乗算して目標ピニオン角θｐ＊についての転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ＊）を演算する。こうして得られた転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ＊）は、操舵側制御部５０、すなわち目標反力トルク演算部５２に出力される。

＜第２実施形態の効果＞
こうした本実施形態によれば、上記第１実施形態に準じた効果に加えて、以下の効果を奏する。

（２－１）本実施形態において、目標ピニオン角θｐ＊は、変換角θｂｓ＿ｐに基づき得られるようにしている。そして、変換角θｂｓ＿ｐは、増速比Ｇｓｉｒを使用して静的成分演算部９２で得られる。

これにより、増速比Ｇｓｉｒを使用する結果として増速するように操舵角θｓを変換したとすると、その影響が当該増速比Ｇｓｉｒの値分に及ぶことになる。この場合、元々、車両が有する上記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性を打ち消しつつ第３動的成分演算部９３ｂによるフィルタ処理を実施することができる。したがって、増速比Ｇｓｉｒを使用して操舵角θｓを変換したとしても、上記ヨーレートの応答特性のなかで過渡的に現れるピークの増大を好適に抑制することができる。

＜他の実施形態＞
上記各実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。

・上記第１実施形態において、増速比演算部７０では、操舵装置２、及び車両の少なくともいずれかの動作状態に応じて変化する状態変数を少なくとも用いていればよい。この場合、増速比演算部７０では、車速Ｖ、及び操舵角θｓのいずれかしか用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。なお、操舵装置２の動作状態に応じて変化する状態変数としては、操舵部４から得られる操舵角θｓの微分値である操舵速度や、転舵部６からピニオン角θｐ、又は目標ピニオン角θｐ＊の微分値である転舵速度を採用することができる。これは、第２実施形態についても同様である。つまり、増速比演算部９０では、操舵装置２、及び車両の少なくともいずれかの動作状態に応じて変化する状態変数を少なくとも用いていればよい。この場合、増速比演算部９０では、車速Ｖ、及び操舵角θｓのいずれかしか用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。

・上記第１実施形態において、増速比演算部７０の増速比マップは、例えば、操舵角θｓが大きくなるほど値が小さくなる際に線形的に変化するように設定したり、操舵角θｓが大きくなるほど値が大きくなるように設定したりする等、適宜変更可能である。これは、上記第２実施形態の増速比演算部９０の増速比マップについても同様である。

・上記第１実施形態において、第１補償演算部７３では、変換加算角Δθｓ＿ｐを演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓ、すなわち増速比演算部７０に入力されるのと同一の状態変数を少なくとも含む状態変数を用いていればよい。この場合、第１補償演算部７３では、車速Ｖ、及び操舵角θｓと共に他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。これは、第２実施形態についても同様である。つまり、第３補償演算部９３では、操舵変換角θｓ＿ｐを演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓ、すなわち増速比演算部９０に入力されるのと同一の状態変数を少なくとも含む状態変数を用いていればよい。

・上記第１実施形態において、第１補償演算部７３では、変換加算角Δθｓ＿ｐを演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓのいずれかのみを用いこともできるし、車速Ｖ、及び操舵角θｓを用いないようにすることもできる。この場合、第１補償演算部７３では、増速比演算部７０に入力されるのと異なる状態変数を用いることになる。これは、第２実施形態についても同様である。つまり、第３補償演算部９３では、操舵変換角θｓ＿ｐを演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓのいずれかのみを用いこともできるし、車速Ｖ、及び操舵角θｓを用いないようにすることもできる。

・上記第１実施形態において、第２補償演算部７４では、目標ピニオン角θｐ＊を演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓ、すなわち増速比演算部７０に入力されるのと同一の状態変数を少なくとも含む状態変数を用いていればよい。この場合、第２補償演算部７４では、車速Ｖ、及び操舵角θｓと共に他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。これは、第２実施形態についても同様である。つまり、第４補償演算部９４では、目標ピニオン角θｐ＊を演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓ、すなわち増速比演算部９０に入力されるのと同一の状態変数を少なくとも含む状態変数を用いていればよい。

・上記第１実施形態において、第２補償演算部７４では、目標ピニオン角θｐ＊を演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓのいずれかのみを用いこともできるし、車速Ｖ、及び操舵角θｓを用いないようにすることもできる。この場合、第２補償演算部７４では、増速比演算部７０に入力されるのと異なる状態変数を用いることになる。これは、第２実施形態についても同様である。つまり、第４補償演算部９４では、目標ピニオン角θｐ＊を演算する際、車速Ｖ、及び操舵角θｓのいずれかのみを用いこともできるし、車速Ｖ、及び操舵角θｓを用いないようにすることもできる。

・上記第１実施形態において、第１定数演算部７３ａの第１定数マップは、例えば、操舵角θｓが大きくなるほど値が小さくなるように設定する等、適宜変更可能である。これは、第２定数マップや、上記第２実施形態の各定数演算部９３ａａ，９３ａｂ，９３ａｃの各定数マップについても同様である。

・上記第１実施形態において、補償演算部７５では、第２補償演算部７４を削除してもよい。この場合、角度情報演算部７１では、第１補償演算部７３を合せて削除、すなわち補償演算部７５自体を削除してもよい。その他、補償演算部７５では、第１補償演算部７３を削除して、第２補償演算部７４を残すこともできる。これは、上記第２実施形態についても同様であり、補償演算部９５の第４補償演算部９４を削除してもよいし、第３補償演算部９３を合せて削除、すなわち補償演算部９５自体を削除してもよい。また、補償演算部９５では、第３補償演算部９３を削除して、第４補償演算部９４を残すこともできる。

・図５に二点鎖線で示すように、上記第１実施形態において、転舵変換角演算部８１には、ピニオン角θｐ、又は目標ピニオン角θｐ＊の他、目標ピニオン角θｐ＊を得る過程で得られる中間的な中間制御量θｉｎｆが入力されるようにしてもよい。こうした中間制御量θｉｎｆを演算する機能は、舵角比可変制御部６２の機能として実現される。この場合、転舵変換角演算部８１において、第５乗算器８８は、中間制御量θｉｎｆに対して逆増速比Ｈｓｉｒを乗算して中間制御量θｉｎｆについての転舵変換角θｐ＿ｓ（θｉｎｆ）を演算する。こうして得られた転舵変換角θｐ＿ｓ（θｉｎｆ）は、操舵側制御部５０、すなわち目標反力トルク演算部５２に出力される。これは、図７に二点鎖線で示すように、上記第２実施形態について同様である。つまり、転舵変換角演算部１０１には、ピニオン角θｐ、又は目標ピニオン角θｐ＊の他、中間制御量θｉｎｆが入力される。この場合、転舵変換角演算部１０１において、第６乗算器１０６は、中間制御量θｉｎｆに対して逆増速比Ｈｓｉｒを乗算して中間制御量θｉｎｆについての転舵変換角θｐ＿ｓ（θｉｎｆ）を演算する。

・上記別の実施形態において、中間制御量θｉｎｆは、目標ピニオン角θｐ＊を得る過程で得られる他、転舵側制御部６０が転舵部６に関する情報として記憶している情報、例えば、転舵輪５の転舵限界を示す転舵限界情報を含んでいてもよい。転舵限界情報は、ステアリングホイール３の操舵限界に達する状況になる場合に当該状況を運転者に伝えるための反力を演算するのに用いることができる。この場合、転舵限界情報は、操舵角θｓを基準とする状態変数となるようにスケール変換した角度情報として、目標反力トルク演算部５２にて適切に用いられるようになる。

・上記第１実施形態において、転舵変換角演算部８１を通じて得られる転舵変換角θｐ＿ｓは、操舵制御装置１とは別に車両に設けられている車両用制御装置に出力されるようにしてもよい。車両用制御装置としては、例えば、車両に発生するヨーレートを変化させるように車両のブレーキ機構の制動量を制御する安定走行制御装置を想定することができる。また、車両用制御装置としては、車両の快適性をより向上させるための様々な運転支援を発揮するべく転舵部６、すなわち操舵装置２の動作を制御する運転支援制御装置を想定することができる。その他、車両用制御装置としては、車両の予想進路の案内を行うべく車室内に設けられるバックガイドモニターの表示内容を制御する進路案内制御装置を想定することができる。これは、上記第２実施形態についても同様である。つまり、転舵変換角演算部１０１を通じて得られる転舵変換角θｐ＿ｓは、上記車両用制御装置に出力されるようにしてもよい。

・上記第１実施形態において、転舵変換角演算部８１では、各乗算器８６，８７のいずれかを削除してもよい。これは、上記第２実施形態についても同様であり、転舵変換角演算部１０１の各乗算器１０４，１０５のいずれかを削除してもよい。

・上記第１実施形態において、転舵変換角演算部８１では、第１乗算器８６を除算器に変更して構成することもできる。この場合、除算器は、ピニオン角θｐを増速比換算部８０を通じて得られる増速比Ｇｓｉｒで除算することで転舵変換角θｐ＿ｓ（θｐ）を演算する。この場合、上記第１実施形態では、増速比換算部８０の除算器８４、及び記憶部８５を削除することができる。これは、第２乗算器８７や、上記第２実施形態の転舵変換角演算部１０１の各乗算器１０４，１０５についても同様である。この場合、上記第２実施形態では、増速比換算部１００を削除することができる。

・上記第１実施形態では、舵角比可変制御部６２、及び舵角比逆可変制御部６６の少なくとも一部を操舵側制御部５０の機能として実現してもよい。例えば、舵角比可変制御部６２、及び舵角比逆可変制御部６６のうちの舵角比可変制御部６２は、操舵側制御部５０の機能として実現してもよい。これは、上記第２実施形態についても同様である。つまり、舵角比可変制御部６７、及び舵角比逆可変制御部６８の少なくとも一部を操舵側制御部５０の機能として実現してもよい。

・上記各実施形態において、目標反力トルク演算部５２では、目標反力トルク指令値Ｔｓ＊を演算する際、ステアリングホイール３の動作状態に応じて変化する状態変数を少なくとも用いていればよい。この場合、目標反力トルク演算部５２では、車速Ｖ、又は操舵トルクＴｈを用いなくてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。

・上記各実施形態において、操舵側制御部５０では、操舵トルクＴｈに基づき演算される目標操舵トルクに操舵トルクＴｈを追従させるトルクフィードバック制御の実行により演算される値を目標反力トルク指令値Ｔｓ＊として演算してもよい。

・上記各実施形態において、操舵角演算部５１では、操舵トルクＴｈに応じたステアリング軸１１の捩れ分を考慮し、当該捩れ分を回転角θａに対して加減算等を通じて加味することで操舵角θｓを演算してもよい。

・上記各実施形態において、操舵角θｓは、ステアリング軸１１の回転角度を検出するべく当該ステアリング軸１１に設けられるステアリングセンサの検出結果を用いてもよい。

・上記各実施形態において、転舵側モータ３２は、例えば、ラック軸２２の同軸上に配置するものや、ラック軸２２にラックアンドピニオン機構を構成するピニオン軸に対してウォームアンドホイールを介して接続されるものを採用してもよい。

・上記各実施形態において、操舵制御装置１は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、２）各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、３）それらの組み合わせ、を含む処理回路によって構成することができる。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわち非一時的なコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

・上記各実施形態は、操舵装置２を、操舵部４と転舵部６との間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、クラッチにより操舵部４と転舵部６との間が機械的に分離可能な構造としてもよい。また、操舵装置２は、転舵部６について、左右の転舵輪５を独立して転舵させることができる独立転舵可能な構造としてもよい。

・上記各実施形態において、転舵変換角演算部８１，１０１を通じて得られる転舵変換角θｐ＿ｓは、４輪操舵装置や、後輪操舵装置や、上記各実施形態で例示した以外の車両の他の装置等が実現する機能に対して適用してもよい。

１…操舵制御装置
２…操舵装置
３…ステアリングホイール
４…操舵部
５…転舵輪
６…転舵部
６０…転舵側制御部（制御部）
６２，６７…舵角比可変制御部
７０，９０…増速比演算部
７１，９１…角度情報演算部
７２，９２…静的成分演算部
７３…第１補償演算部
７３ｂ…第１動的成分演算部（位相遅れフィルタ）
７４…第２補償演算部
７４ｂ…第２動的成分演算部（位相遅れフィルタ）
７５，９５…補償演算部
９３…第３補償演算部
９３ｂ…第３動的成分演算部（位相補償フィルタ）
９４…第４補償演算部
９４ｂ…第４動的成分演算部（位相遅れフィルタ）

Claims (5)

1. 車両のステアリングホイールの操舵を可能にする操舵部と、当該操舵部との間の動力伝達路が分離した構造とされ、車両の転舵輪を転舵させるべく動作する転舵部とを含む操舵装置の前記転舵部を少なくとも制御対象とする操舵制御装置であって、
   前記転舵部を動作させるための転舵制御量を前記ステアリングホイールが操舵される角度である操舵角に関わって得られる角度情報に基づき演算するとともに、当該転舵制御量に基づき前記転舵部の動作を制御する制御部を含み、
   前記制御部は、
   前記転舵輪の角度である転舵角についての前記操舵角の変化量に対する変化量の割合を示す増速比を、前記操舵装置、及び当該操舵装置が搭載された車両の少なくともいずれかの動作状態に応じて変化する状態変数に基づき演算する増速比演算部と、
   前記増速比演算部で得られた前記増速比を使用して前記操舵角を変換して前記角度情報を演算する角度情報演算部と、を含んで構成されている操舵制御装置。
2. 前記角度情報演算部は、
   前記増速比を使用して前記操舵角を変換する結果、前記角度情報についての車両の挙動であるヨーレートの応答特性のうちの定常特性を反映する成分である静的成分を演算する静的成分演算部と、
   前記静的成分の演算に関わって現れる前記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性を調整するべく当該静的成分を、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき位相補償して前記角度情報を演算する補償演算部と、を含んで構成されている請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記静的成分演算部は、前記転舵輪の角度である転舵角についての前記操舵角の変化量に対する変化量の割合が１である基準値の差分である前記増速比の増速分を使用して前記静的成分を演算し、
   前記補償演算部は、位相遅れ補償を実施するように伝達関数が、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき変化する位相遅れフィルタとして構成され、
   前記制御部は、前記操舵角と、前記位相遅れフィルタで得られた前記角度情報とを加算することによって得られる結果に基づいて、前記転舵制御量を演算するように構成されている請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記静的成分演算部は、前記増速比を使用して前記静的成分を演算し、
   前記補償演算部は、位相補償を実施するように伝達関数が、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき変化する位相補償フィルタとして構成され、
   前記位相補償フィルタは、前記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性を示す伝達関数の分母分子を入れ替えた逆関数を含んで構成されており、
   前記制御部は、前記位相補償フィルタで得られた前記角度情報に基づいて、前記転舵制御量を演算するように構成されている請求項２に記載の操舵制御装置。
5. 前記補償演算部は、前記静的成分の演算に関わって現れる前記ヨーレートの応答特性のうちの過渡特性とは異なる観点で現れるノイズを低減する位相遅れ補償を実施するように伝達関数が、前記増速比演算部が演算に用いる前記状態変数を少なくとも含む前記状態変数に基づき変化する位相遅れフィルタを更に含んで構成されている請求項２～請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

Images