JP2023064569A - 車両の操舵システム、反力トルクの制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールを含むステアリング装置と車輪を転舵する転舵装置とが信号によって接続される車両の操舵システムにおいてステアリングホイールの切り増し操作時と切り戻し操作時の両方において運転者の操作感を向上させる。【解決手段】ステアリングホイールに反力トルクを作用させる反力装置を制御する制御装置は、転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角を操舵角に対して設定する。そして、操舵角が仮想エンド角に近づく場合、制御装置は、操舵角が仮想エンド角に近づくに連れて反力トルクを徐々に増大させる。一方、操舵角が仮想エンド角から遠ざかる場合、制御装置は、操舵角が仮想エンド角に近づく場合の操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配よりも急な勾配で操舵角の変化に対して反力トルクを減少させる。【選択図】図３

Description

本開示は、車両の操舵システム、反力トルクの制御方法、及びプログラムに関する。詳しくは、本開示は、ステアリング装置と転舵装置とが信号で接続された操舵システム、ステアリングホイールに作用させる反力トルクの制御方法、及び反力トルクを制御するための処理をコンピュータに実行させるプログラムに関する。

ステアリング装置と転舵装置とが信号で接続された所謂ステアバイワイヤシステムが知られている。特許文献１には、ステアバイワイヤシステムにおいてステアリングホイールに作用させる反力の制御に関する従来技術が開示されている。この従来技術は、実転舵角が最大転舵角に近づいた場合に操舵反力の増加率を上昇させる壁反力制御を実行する。運転者によるステアリングホイールの切り増し操作時、壁反力制御によって操舵反力が急激に立ち上がることで、運転者はそれ以上の切り増し操作をできないと感じるようになる。

特開２００５－２９７６６７号公報

操舵反力の付与の方法として、操舵角が増大するに連れて反力トルクを増大させる方法が考えられる。ただし、上記の従来技術の壁反力制御のように反力トルクを急激に上昇させた場合、ステアリングホイールを握っている運転者に対してショックを与え、運転者の操作感を低下させてしまう。

これに対し、反力トルクを急激に立ち上げるのではなく、操舵角がエンド角に達する手前から操舵角に応じて反力トルクを徐々に上昇させれば、運転者に与えられるショックは和らげられる。ところが、この方法では、運転者が切り増し操作から切り戻し操作に変更したとき、反力トルクがステアリングホイールを戻す方向へ作用し、運転者の意図を越えてステアリングホイールが過剰に戻ってしまうおそれがある。ステアリングホイールの過剰な戻りもまた運転者の操作感を低下させてしまう。

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。本開示は、ステアリングホイールを含むステアリング装置と車輪を転舵する転舵装置とが信号によって接続される車両の操舵システムにおいてステアリングホイールの切り増し操作時と切り戻し操作時の両方において運転者の操作感を向上させる技術を提供することを目的とする。

本開示は車両の操舵システムを提供する。本開示の車両の操舵システムは、ステアリング装置、転舵装置、反力装置、及び制御装置を備える。ステアリング装置はステアリングホイールの操舵角に応じた信号を出力するように構成されている。転舵装置はステアリング装置から入力された信号に基づいて車輪を転舵するように構成されている。反力装置はステアリングホイールに反力トルクを作用させるように構成されている。そして、制御装置は反力装置を制御するように構成されている。

制御装置は所定の処理を実行するようにプログラムされている。制御装置により実行される処理は転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角を操舵角に対して設定することを含む。また、制御装置により実行される処理は、操舵角が仮想エンド角に近づく場合、操舵角が仮想エンド角に近づくに連れて反力トルクを徐々に増大させることを含む。そして、制御装置により実行される処理は、操舵角が仮想エンド角から遠ざかる場合、操舵角が仮想エンド角に近づく場合の操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配よりも急な勾配で操舵角の変化に対して反力トルクを減少させることを含む。

制御装置により実行される処理はステアリングホイールの操作方向が変化した際の反力トルクの時間当たりの変化量を制限することを含んでもよい。制御装置により実行される処理は車両の状態に応じて、或いは、運転者の手動操作に応じて仮想エンド角を変更することを含んでもよい。

本開示は反力トルクの制御方法を提供する。本開示の反力トルクの制御方法は、ステアリング装置から入力されたステアリングホイールの操舵角に応じた信号に基づいて転舵装置が車輪を転舵する操舵システムにおいて、反力装置からステアリングホイールに作用させる反力トルクを制御する方法である。本開示の反力トルクの制御方法は転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角を操舵角に対して設定することを含む。また、本開示の反力トルクの制御方法は、操舵角が仮想エンド角に近づく場合、操舵角が仮想エンド角に近づくに連れて反力トルクを徐々に増大させることを含む。そして、本開示の反力トルクの制御方法は、操舵角が仮想エンド角から遠ざかる場合、操舵角が仮想エンド角に近づく場合の操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配よりも急な勾配で操舵角の変化に対して反力トルクを減少させることを含む。

本開示はプログラムを提供する。本開示のプログラムは、ステアリング装置から入力されたステアリングホイールの操舵角に応じた信号に基づいて転舵装置が車輪を転舵する操舵システムにおいて、反力装置からステアリングホイールに作用させる反力トルクを制御するための処理をコンピュータに実行させるプログラムである。本開示のプログラムがコンピュータに実行させる処理は転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角を操舵角に対して設定することを含む。また、本開示のプログラムがコンピュータに実行させる処理は、操舵角が仮想エンド角に近づく場合、操舵角が仮想エンド角に近づくに連れて反力トルクを徐々に増大させることを含む。そして、本開示のプログラムがコンピュータに実行させる処理は、操舵角が仮想エンド角から遠ざかる場合、操舵角が仮想エンド角に近づく場合の操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配よりも急な勾配で操舵角の変化に対して前記反力トルクを減少させることを含む。

以上説明した本開示の技術によれば、転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角に操舵角が近づく場合、操舵角が仮想エンド角に近づくに連れてステアリングホイールに作用する反力トルクは徐々に増大する。これによりステアリングホイールを切り増し操作する運転者に加わるショックは抑えられる。一方、操舵角が仮想エンド角から遠ざかる場合、ステアリングホイールに作用する反力トルクは操舵角の変化に対して急な勾配で減少する。これによりステアリングホイールを切り戻し操作する運転者の意図を越えてステアリングホイールが過剰に戻ってしまうことは抑えられる。つまり、本開示の技術によれば、ステアリングホイールの切り増し操作時と切り戻し操作時の両方において運転者の操作感を向上させることができる。

本開示の実施形態に係る車両の操舵システムの概略構成を示す図である。 図１に示す操舵システムの制御装置の構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る反力トルクの制御方法を説明する操舵角－反力トルクグラフである。 図２に示す反力制御ユニットの第１の構成例を示す図である。 図２に示す反力制御ユニットの第２の構成例を示す図である。 本開示の実施形態に係る仮想エンド角制御の概要を説明する操舵角－反力トルクグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本発明に係る思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本発明に係る思想に必ずしも必須のものではない。

１．車両の操舵システムの概要
図１は本実施形態に係る車両の操舵システム２の概略構成を示す。操舵システム２はステアリング装置４０、転舵装置３０、及び制御装置１０を備える。ステアリング装置４０は運転者の操舵操作が入力されるステアリングホイール４１を有する。転舵装置３０は車輪（操向輪）３３を転舵させる機構を有する。ステアリング装置４０と転舵装置３０とは機械的に切り離され、制御装置１０を介して信号により接続されている。すなわち、操舵システム２は、ステアリング装置４０から出力される信号に基づいて転舵装置３０に車輪３３を転舵させるステアバイワイヤシステムである。

ステアリング装置４０はステアリングホイール４１と、ステアリングホイール４１を支持するステアリングシャフト４２とを備える。ステアリングシャフト４２には、ステアリングホイール４１の回転角度、すなわち操舵角θｓに応じた信号を出力する操舵角センサ４３が設けられている

ステアリングシャフト４２にはステアリングホイール４１に反力トルクを作用させる反力モータ４４が取り付けられている。反力モータ４４は図示しない減速機構を介してステアリングシャフト４２に接続されている。反力モータ４４と減速機構とは反力装置を構成する。反力モータ４４はモータ駆動電流Ｉｍｓの供給を受けてトルクを発生し、そのトルクがステアリングホイール４１に反力トルクとして作用する。

転舵装置３０は車輪３３を転舵させる転舵モータ３４を備える。転舵モータ３４は減速機構３５を介してラックシャフト３１に取り付けられている。ラックシャフト３１はステアリングシャフト４２には機械的に連結されていない。車輪３３はタイロッド３２を介してラックシャフト３１に連結されている。転舵モータ３４を回転させてラックシャフト３１をその軸方向に直線運動させることにより、タイロッド３２を介して車輪３３の転舵角が変更される。転舵モータ３４はモータ駆動電流Ｉｍｔの供給を受けてトルクを発生させる。また、転舵モータ３４には、車輪３３の転舵角θｔに応じた信号を出力する転舵角センサ３６が取り付けられている。

制御装置１０は少なくとも１つのプロセッサ１０ａと少なくとも１つのメモリ１０ｂとを有するコンピュータである。メモリ１０ｂはマップを含む各種のデータや各種のプログラムを記憶している。プロセッサ１０ａがメモリ１０ｂからプログラムを読みだして実行することにより、後述する機能が制御装置１０において実現される。なお、制御装置１０を構成するコンピュータは例えば１つのＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよいし、複数のＥＣＵの集合体であってもよい。

制御装置１０はステアリング装置４０と転舵装置３０のそれぞれと信号によって接続されている。制御装置１０は操舵角θｓに応じた信号を操舵角センサ４３から取得し、反力モータ４４にモータ駆動電流Ｉｍｓを供給する。また、制御装置１０は転舵角θｔに応じた信号を転舵角センサ３６から取得し、転舵モータ３４にモータ駆動電流Ｉｍｔを供給する。

図２は図１に示す制御装置１０の構成を示すブロック図である。制御装置１０は転舵角制御ユニット１１と反力トルク制御ユニット１２とを備える。制御装置１０が備えるこれらの制御ユニット１１，１２は、制御装置１０のメモリ１０ｂに記憶されたプログラム或いはその一部に対応している。プログラムがメモリ１０ｂから読みだされてプロセッサ１０ａで実行されることによって、これらの制御ユニット１１，１２の機能が制御装置１０にて実現される。以下、各制御ユニット１１，１２の機能について説明する。

転舵角制御ユニット１１は、まず、操舵角センサ４３の信号から得られた操舵角θｓを目標転舵角に変換する。目標転舵角は転舵モータ３４の制御によって実現すべき転舵角の目標値である。操舵角の目標転舵角への変換にはギア比が用いられる。ステアリング装置４０と転舵装置３０とはギア機構を介して接続されていない。しかし、本明細書では、便宜上、操舵角の変化量と転舵角の変化量との比をギア比と称する。ギア比が小さくなるほど、操舵角の変化量に対する転舵角の変化量の比は大きくなるので、運転者によるステアリングホイール４１の操作に対して転舵角はより素早く変化することになる。ギア比は例えば操舵角及び車速に応じて可変である。

転舵角制御ユニット１１は目標転舵角を実現するためのモータ駆動電流Ｉｍｔを計算する。詳しくは、転舵角制御ユニット１１は転舵角センサ３６からフィードバックされる転舵角θｔと目標転舵角との差に基づいてモータ駆動電流Ｉｍｔを計算し、モータ駆動電流Ｉｍｔを転舵モータ３４に供給する。

反力トルク制御ユニット１２は操舵角センサ４３の信号から得られた操舵角θｓに基づいてモータ駆動電流Ｉｍｓを計算し、モータ駆動電流Ｉｍｓを反力モータ４４に供給する。反力トルク制御ユニット１２によるモータ駆動電流Ｉｍｓの計算には反力トルクマップが用いられる。反力トルクマップは反力モータ４４に発生させる反力トルクを操舵角に関連づけて規定したマップである。次の章では、反力トルク制御ユニット１２による反力トルクの制御方法について説明する。

２．反力トルクの制御方法
図３は本実施形態に係る反力トルクの制御方法を説明する操舵角－反力トルクグラフである。反力トルク制御ユニット１２が用いる反力トルクマップには、このグラフに示すような操舵角と反力トルクと関係がマップ化されている。

反力トルク制御ユニット１２はステアリングホイール４１の切り増し操作が行われているときとステアリングホイール４１の切り戻し操作が行われているときとで異なる反力トルクマップを使用する。図３Ａはステアリングホイール４１の切り増し操作時に用いられる反力トルクマップの操舵角と反力トルクとの関係を示すグラフである。図３Ｂはステアリングホイール４１の切り戻し操作時に用いられる反力トルクマップの操舵角と反力トルクとの関係を示すグラフである。

各グラフに示すように、反力モータ４４がステアリングホイール４１に作用させる反力トルクはステアリングホイール４１の操舵角に応じて決められている。各グラフの操舵角の軸には、ラックシャフト３１のエンドに相当する位置（ラックエンド相当位置）が示されている。ラックエンド相当位置とはラックシャフト３１がエンド当てまで移動したと仮定した場合の操舵角である。ラックエンド相当位置の一例は５１０ｄｅｇである。

ステアリング装置と転舵装置とが機械的に連結されている操舵システムでは、転舵装置においてラック軸がエンド当てに当たることで反力が発生し、ステアリングホイールにはそれ以上の操舵を妨げる反力トルクが作用する。しかし、ステアリング装置４０と転舵装置３０とが機械的に連結されていないステアバイワイヤシステムでは、転舵装置３０からステアリング装置４０への反力の作用は無い。

そこで、各グラフに示すように、反力トルク制御ユニット１２は反力モータ４４からステアリングホイール４１に作用させる反力トルクをラックエンド相当位置の近傍において増大させる。反力トルクを大きく増大させることで、反力トルクを増大させた操舵角を越えてステアリングホイール４１を操舵することは抑制される。つまり、反力トルクを増大させた操舵角は運転者が操舵できる限界の操舵角となる。そして、ステアリングホイール４１の操舵角に応じて転舵装置３０が車輪３３を転舵することから、限界の操舵角から決まる転舵角が転舵装置３０の転舵限界となる。この転舵限界は機械的に決まる転舵角ではなくソフトウェアによって設定される仮想の転舵限界であることから、本明細書では、転舵限界を仮想的に与える操舵角を仮想エンド角と称する。各グラフでは、ラックエンド相当位置が仮想エンド角として設定されている。

ただし、反力トルクの突然の増大が運転者の違和感を招かないように、反力トルク制御ユニット１２は反力トルクを操舵角に対して徐々に変化させる。詳しくは、反力トルク制御ユニット１２は反力トルクの立ち上がり開始角を仮想エンド角よりもニュートラル位置に近い位置に設定し、立ち上がり開始角から仮想エンド角まで操舵角の増大に応じて反力トルクを徐々に増大させる。反力トルクの最大値、すなわち、仮想エンド角であるラックエンド相当位置での反力トルクは、例えば、３０Ｎｍに設定される。

図３Ａに示すグラフと図３Ｂに示すグラフとの違いは、反力トルクの立ち上がり開始角と操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配である。図３Ａには図３Ｂに示す操舵角と反力トルクとの関係が点線で示され、図３Ｂには図３Ａに示す操舵角と反力トルクとの関係が点線で示されている。両者の比較から分かるように、図３Ｂに示すグラフにおける反力トルクの立ち上がり開始角は図３Ａに示すグラフにおけるそれよりも仮想エンド角に近い。また、図３Ｂに示すグラフにおける操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配は図３Ａに示すグラフにおけるそれよりも急である。

以上のように操舵角と反力トルクとの関係が設定されることによって、ステアリングホイール４１の切り増し操作時と切り戻し操作時のそれぞれにおいて以下のような作用及び効果が得られる。

運転者がステアリングホイール４１を切り増し操作すると、図３Ａに実線で示すように操舵角が仮想エンド角に近づくに連れて反力トルクは徐々に増大していく。仮に、図３Ａに点線で示すように仮想エンド角の近傍で反力トルクが急な勾配で上昇する場合、ステアリングホイール４１を握っている運転者に対してショックを与え、運転者の操作感を低下させてしまう。しかし、反力トルクを徐々に上昇させる場合には、ステアリングホイール４１から運転者に加わるショックは抑えられ、運転者の操作感は向上する。

運転者がステアリングホイール４１を切り戻し操作すると、図３Ｂに実線で示すように操舵角が仮想エンド角に遠ざかるときに反力トルクは急な勾配で減少する。仮に、図３Ｂに点線で示すように仮想エンド角から反力トルクが徐々に減少する場合、反力トルクがステアリングホイール４１を戻す方向へ作用し、運転者の意図を越えてステアリングホイール４１が過剰に戻ってしまうおそれがある。ステアリングホイール４１の過剰な戻りもまた運転者の操作感を低下させてしまう。しかし、反力トルクを急な勾配で減少させる場合には、ステアリングホイール４１を切り戻し操作する運転者の意図を越えてステアリングホイール４１が過剰に戻ってしまうことは抑えられ、運転者の操作感は向上する。

反力トルク制御ユニット１２は図３Ａで示される反力トルクマップと図３Ｂで示される反力トルクマップとをステアリングホイール４１の操作方向の変化に応じて切り替える。
ステアリングホイール４１の操作方向が切り替えられた場合、反力トルク制御ユニット１２は反力トルクの時間当たりの変化量に制限を加える。これによりステアリングホイール４１の操作方向の切り替えに伴う反力トルクの急変を抑えることができる。次の章では、反力制御ユニット１２の具体的な構成例について説明する。

３．反力制御ユニットの構成例
３－１．第１の構成例
図４は反力制御ユニット１２の第１の構成例を示す。反力制御ユニット１２が操舵角センサ４３から取得した操舵角θｓは偏差角計算器１０６及び１０８に並行して入力される。偏差角計算器１０６は記憶部１０２に記憶された左側の仮想エンド角の設定値と操舵角θｓとの間の偏差角（左側偏差角）を計算する。偏差角計算器１０８は記憶部１０４に記憶された右側の仮想エンド角の設定値と操舵角θｓとの間の偏差角（右側偏差角）を計算する。

左側偏差角と右側偏差角とは判定器１１０に入力される。判定器１１０は左側偏差角が右側偏差角以下であればＴｒｕｅを出力し、左側偏差角が右側偏差角より大きければＦａｌｓｅを出力する。判定器１１０の出力がＴｒｕｅであることは、ステアリングホイール４１が中立位置よりも左側に切られていることを意味する。判定器１１０の出力がＦａｌｓｅであることは、ステアリングホイール４１が中立位置よりも右側に切られていることを意味する。

判定器１１０の出力は切り替え器１１２に入力される。切り替え器１１２はモータ駆動電流計算器１２０に接続されている。判定器１１０の出力がＴｒｕｅの場合、切り替え器１１２はモータ駆動電流計算器１２０へ入力するモータ回転方向設定値を記憶部１１４に記憶された値「１」に切り替える。判定器１１０の出力がＦａｌｓｅの場合、切り替え器１１２はモータ駆動電流計算器１２０へ入力するモータ回転方向設定値を記憶部１１６に記憶された値「－１」に切り替える。

また、左側偏差角と右側偏差角とは最小値選択器１１８に入力される。最小値選択器１１８は左側偏差角と右側偏差角のうち小さい方の偏差角（最小偏差角）を選択し、選択した最小偏差角を出力する。最小偏差角は切り増し側反力トルクマップ１２２と切り戻し側反力トルクマップ１２４とに入力される。

切り増し側反力トルクマップ１２２は図３Ａに示す操舵角と反力トルクとの関係から得られた仮想エンド角に対する操舵角の偏差角と反力トルクとの関係が規定されたマップである。切り増し側反力トルクマップ１２２は、偏差角が小さくなってゼロに近づくにつれて反力トルクが徐々に上昇するように作成されている。切り増し側反力トルクマップ１２２からは最小偏差角に応じた切り増し側反力トルクが出力される。

切り戻し側反力トルクマップ１２４は図３Ｂに示す操舵角と反力トルクとの関係から得られた仮想エンド角に対する操舵角の偏差角と反力トルクとの関係が規定されたマップである。切り戻し側反力トルクマップ１２２は、偏差角が大きくなってゼロから遠ざかるにつれて反力トルクが急に減少するように作成されている。切り戻し側反力トルクマップ１２４からは最小偏差角に応じた切り戻し側反力トルクが出力される。

また、最小偏差角は遅延器１２６で１クロックだけ遅延された最小偏差角（遅延最小偏差角）とともに判定器１２８に入力される。判定器１２８は最小偏差角が遅延最小偏差角以下であればＴｒｕｅを出力し、最小偏差角が遅延最小偏差角より大きければＦａｌｓｅを出力する。判定器１２８の出力がＴｒｕｅであることは、ステアリングホイール４１が切り増し操作されていることを意味する。判定器１２８の出力がＦａｌｓｅであることは、ステアリングホイール４１が切り戻し操作されていることを意味する。

判定器１２８の出力は切り替え器１３０に入力される。切り替え器１３０は配分比変化量ガード器１４０に接続されている。判定器１２８の出力がＴｒｕｅの場合、切り替え器１３０は配分比変化量ガード器１４０へ入力する配分比を記憶部１３２に記憶された値「１」に切り替える。判定器１２８の出力がＦａｌｓｅの場合、切り替え器１３０は配分比変化量ガード器１４０へ入力する配分比を記憶部１３４に記憶された値「０」に切り替える。配分比は最終的な反力トルクに対する切り増し側反力トルクと切り戻し側反力トルクとの間の配分比である。配分比が１であることは切り増し側反力トルクを最終的な反力トルクとすることを意味し、配分比が０であることは切り戻し側反力トルクを最終的な反力トルクとすることを意味する。

配分比変化量ガード器１４０は切り替え器１３０から入力された配分比の変化量に対して制限を加え、変化量を制限した配分比（ガード後配分比）を出力する。入力された配分比が０から１に変化した場合、記憶部１４２に記憶された値「ａ」が所定時間当たりの配分比の変化量として用いられる。つまり、入力された配分比が０から１に変化した場合、配分比変化量ガード器１４０は０から１まで所定時間当たりａずつ徐々に増やされたガード後配分比を出力する。一方、入力された配分比が１から０に変化した場合、記憶部１４４に記憶された値「－ｂ」が所定時間当たりの配分比の変化量として用いられる。つまり、入力された配分比が１から０に変化した場合、配分比変化量ガード器１４０は１から０まで所定時間当たり－ｂずつ徐々に減らされたガード後配分比を出力する。

切り増し側反力トルク、切り戻し側反力トルク、及びガード後配分比は配分器１３６に入力される。配分器１３６は以下の式によって反力トルクを計算する。ただし、以下の式でβはガード後配分比である。配分器１３６は計算された反力トルクをモータ駆動電流計算器１２０に入力する。
反力トルク＝β×切り増し側反力トルク＋（１－β）×切り戻し側反力トルク

モータ駆動電流計算器１２０は切り替え器１１２から入力されたモータ回転方向設定値からモータ駆動電流Ｉｍｓの符号を決定し、配分器１３６から入力された反力トルクからモータ駆動電流Ｉｍｓの大きさを計算する。反力制御ユニット１２はモータ駆動電流計算器１２０で計算されたモータ駆動電流Ｉｍｓを反力モータ４４に供給する。モータ駆動電流Ｉｍｓの符号が正の場合、反力モータ４４はステアリングホイール４１を右方向に回転させる反力トルクを発生させる。モータ駆動電流Ｉｍｓの符号が負の場合、反力モータ４４はステアリングホイール４１を左方向に回転させる反力トルクを発生させる。

第１の構成例によれば、配分比変化量ガード器１４０によって切り増し側反力トルクと切り戻し側反力トルクとの配分比の変化量に制限が加えられるので、ステアリングホイール４１の操作方向の切り替えに伴う反力トルクの急変を抑えることができる。

３－２．第２の構成例
図５は反力制御ユニット１２の第２の構成例を示す。第１の構成例は配分比の変化量に制限を加えるものであるが、第２の構成例は配分後の反力トルクの変化量に制限を加えるものである。以下の説明では、図５に示す反力制御ユニット１２の構成要素のうち、既に説明した第１の構成例の構成要素と同一のものについての説明は省略するか簡略化する。

第２の構成例では、最小値選択器１１８の後段にローパスフィルタ１６０が配置される。最小値選択器１１８で選択された最小偏差角はローパスフィルタ１６０で処理された後に切り増し側反力トルクマップ１２２、切り戻し側反力トルクマップ１２４、遅延器１２６、及び判定器１２８に入力される。

第２の構成例では、切り増し側反力トルク及び切り戻し側反力トルクとともに、切り替え器１３０から出力された配分比がそのまま配分器１３６に入力される。配分器１３６は以下の式によって反力トルクを計算する。ただし、以下の式でαは配分比である。配分器１３６は計算された反力トルクを反力トルク変化量ガード器１５０に入力する。
反力トルク＝α×切り増し側反力トルク＋（１－α）×切り戻し側反力トルク

反力トルク変化量ガード器１５０は配分器１３６から入力された反力トルクの変化量に対して制限を加え、変化量を制限した反力トルク（ガード後反力トルク）を出力する。入力された反力トルクが増加する場合、記憶部１５２に記憶された値「ｃ」が所定時間当たりの反力トルクの増加量の制限値として用いられる。反力トルク変化量ガード器１５０は、増加量を制限値ｃで制限されたガード後反力トルクを出力する。一方、入力された反力トルクが減少する場合、記憶部１５４に記憶された値「－ｄ」が所定時間当たりの反力トルクの減少量の制限値として用いられる。反力トルク変化量ガード器１５０は、減少量を制限値－ｄで制限されたガード後反力トルクを出力する。

反力トルク変化量ガード器１５０の出力はモータ駆動電流計算器１２０に入力される。モータ駆動電流計算器１２０は切り替え器１１２から入力されたモータ回転方向設定値からモータ駆動電流Ｉｍｓの符号を決定し、反力トルク変化量ガード器１５０から入力されたガード後反力トルクからモータ駆動電流Ｉｍｓの大きさを計算する。

第２の構成例によれば、反力トルク変化量ガード器１５０によって反力トルクの変化量に制限が加えられるので、ステアリングホイール４１の操作方向の切り替えに伴う反力トルクの急変を抑えることができる。

４．仮想エンド角制御
図４及ぶ図５に示す反力制御ユニット１２の構成例において、記憶部１０２に記憶された左側の仮想エンド角と記憶部１０４に記憶された右側の仮想エンド角とはそれぞれ任意の操舵角に設定することができる。また、左右の仮想エンド角を異なる操舵角に設定することもできる。

図６は仮想エンド角制御の概要を説明する操舵角－反力トルクグラフである。図６に示すように仮想エンド角制御では、仮想エンド角は例えば車両の状態に応じて、或いは、運転者の手動操作に応じて任意の操舵角に設定することができる。

仮想エンド角が変更された場合、操舵角と反力トルクとの関係も変更される。ただし、仮想エンド角の位置に関係なく、ステアリングホイール４１の切り戻し操作時の反力トルクの立ち上がり開始角は、切り増し操作時の反力トルクの立ち上がり開始角よりも仮想エンド角に近い。また、仮想エンド角の位置に関係なく、ステアリングホイール４１の切り戻し操作時の操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配は、切り増し操作時の操舵角の変化に対する反力トルクの変化の勾配よりも急である。

なお、図４及ぶ図５に示す切り増し側反力トルクマップ１２２や切り戻し側反力トルクマップ１２４のように、仮想エンド角と操舵角との間の偏差角と反力トルクとの関係を規定するマップであれば、仮想エンド角が変更された場合でもマップを変更する必要はない。つまり、図４及ぶ図５に示す反力制御ユニット１２の構成例であれば、仮想エンド角制御にも対応することができる。

５．その他実施形態
ステアリング装置４０と転舵装置３０とが信号によって接続された操舵システム２には、ステアバイワイヤシステムの他にも、無線通信を用いて車両を遠隔運転する遠隔運転システムが含まれる。遠隔運転システムでは、移動体通信等の無線通信を用いて遠隔地に設置されたステアリング装置４０から転舵装置３０に信号が入力される。本実施形態に係る操舵システム２が遠隔運転システムである場合、制御装置１０は転舵装置３０ともに車両に配置してもよいし、ステアリング装置４０とともに遠隔運転センタに配置してもよいし、インターネット上のサーバに配置してもよい。或いは、制御装置１０の機能を車両と遠隔運転センタとサーバのいずれか２つ或いは全部に分散して配置してもよい。

２ 操舵システム
１０ 制御装置
１０ａ プロセッサ
１０ｂ メモリ
１１ 転舵角制御ユニット
１２ 反力トルク制御ユニット
３０ 転舵装置
３３ 車輪
３４ 転舵モータ
３６ 転舵角センサ
４０ ステアリング装置
４１ ステアリングホイール
４３ 操舵角センサ
４４ 反力モータ

Claims (5)

1. ステアリングホイールの操舵角に応じた信号を出力するように構成されたステアリング装置と、
   前記ステアリング装置から入力された前記信号に基づいて車輪を転舵するように構成された転舵装置と、
   前記ステアリングホイールに反力トルクを作用させるように構成された反力装置と、
   前記反力装置を制御するように構成された制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角を前記操舵角に対して設定することと、
   前記操舵角が前記仮想エンド角に近づく場合、前記操舵角が前記仮想エンド角に近づくに連れて前記反力トルクを徐々に増大させることと、
   前記操舵角が前記仮想エンド角から遠ざかる場合、前記操舵角が前記仮想エンド角に近づく場合の前記操舵角の変化に対する前記反力トルクの変化の勾配よりも急な勾配で前記操舵角の変化に対して前記反力トルクを減少させることと、を実行するようにプログラムされた
   ことを特徴とする車両の操舵システム。
2. 請求項１に記載の車両の操舵システムにおいて、
   前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操作方向が変化した際の前記反力トルクの時間当たりの変化量を制限すること、を実行するようにプログラムされた
   ことを特徴とする車両の操舵システム。
3. 請求項１又は２に記載の車両の操舵システムにおいて、
   前記制御装置は、前記車両の状態に応じて、或いは、運転者の手動操作に応じて前記仮想エンド角を変更すること、を実行するようにプログラムされた
   ことを特徴とする車両の操舵システム。
4. ステアリング装置から入力されたステアリングホイールの操舵角に応じた信号に基づいて転舵装置が車輪を転舵する操舵システムにおいて、反力装置から前記ステアリングホイールに作用させる反力トルクを制御する方法であって、
   前記転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角を前記操舵角に対して設定することと、
   前記操舵角が前記仮想エンド角に近づく場合、前記操舵角が前記仮想エンド角に近づくに連れて前記反力トルクを徐々に増大させることと、
   前記操舵角が前記仮想エンド角から遠ざかる場合、前記操舵角が前記仮想エンド角に近づく場合の前記操舵角の変化に対する前記反力トルクの変化の勾配よりも急な勾配で前記操舵角の変化に対して前記反力トルクを減少させることと、を含む
   ことを特徴とする反力トルクの制御方法。
5. ステアリング装置から入力されたステアリングホイールの操舵角に応じた信号に基づいて転舵装置が車輪を転舵する操舵システムにおいて、反力装置から前記ステアリングホイールに作用させる反力トルクを制御するための処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記転舵装置の転舵限界に対応する仮想エンド角を前記操舵角に対して設定することと、
   前記操舵角が前記仮想エンド角に近づく場合、前記操舵角が前記仮想エンド角に近づくに連れて前記反力トルクを徐々に増大させることと、
   前記操舵角が前記仮想エンド角から遠ざかる場合、前記操舵角が前記仮想エンド角に近づく場合の前記操舵角の変化に対する前記反力トルクの変化の勾配よりも急な勾配で前記操舵角の変化に対して前記反力トルクを減少させることと、を前記コンピュータに実行させるように構成された
   ことを特徴とするプログラム。

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