JP5751338B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

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    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
    • G—PHYSICS
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/06—Steering behaviour; Rolling behaviour

Description

本発明は、ステアリングホイールと操向輪とが機械的に分離したステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置に関するものである。
従来、操舵制御装置としては、例えば、特許文献１に記載の従来技術がある。
この従来技術では、車両の転舵機構のステアリングラックに作用するラック軸力に基づいて操舵反力を生成する。これにより、この従来技術では、タイヤに作用する横力（以下、タイヤ横力とも呼ぶ）を操舵反力に反映させている。
特開２０００−１０８９１４号公報
しかしながら、上記従来技術にあっては、ラック軸力に基づいて操舵反力を生成するため、ラック軸力を検出する軸力センサが必要となる。このため、軸力センサは比較的高価であるため、操舵制御装置の製造コストが増大する可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、製造コストの増大を抑制可能とすることを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、電流軸力と横Ｇ軸力とを予め設定した配分比率で配分して、フィードバック軸力を算出する。そして、本発明の一態様では、算出したフィードバック軸力に基づいて、反力モータを駆動する。その際、本発明の一態様では、横方向加速度の絶対値が予め設定した横方向加速度閾値未満である場合には、電流軸力の配分比率よりも、横Ｇ軸力の配分比率を大きくする。
本発明の一態様では、転舵モータの転舵電流および車両の横方向加速度等、一般的な車両が備えているセンサの検出結果に基づいて、反力モータを駆動する。それゆえ、本発明の一態様によれば、専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
車両Ａの構成を表す概念図である。 制御演算部１１の構成を表すブロック図である。 目標操舵反力演算部１１Ｂの詳細な構成を表すブロック図である。 フィードフォワード軸力ＴFFの算出式の係数を説明するための図である。 横Ｇ軸力、電流軸力、ヨーレート軸力、および実際のステアリングラック軸力を表すグラフである。 フィードバック軸力ＴFB、および実際のステアリングラック軸力を表すグラフである。 配分比率マップＭ1を表すグラフである。 軸力-操舵反力変換マップを表すグラフである。 制御演算部１１の構成を表すブロック図である。 制御マップＭ0を表すグラフである。 タイヤ横力とセルフアライニングトルクとを説明するための図である。 電流軸力、ヨーレート軸力、および横Ｇ軸力の配分比率を説明するための図である。 制御マップＭ0を表すグラフである。
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
本実施形態の車両Ａは、ステアリングホイール１と前輪（操向輪２）とが機械的に分離した、いわゆるステア・バイ・ワイヤ方式（ＳＢＷ方式）の操舵制御装置を備える車両である。
図１は、本実施形態の車両Ａの構成を表す概念図である。
図１に示すように、車両Ａは、操舵角センサ３、転舵角センサ４、車速センサ５、横Ｇセンサ６、およびヨーレートセンサ７を備える。
操舵角センサ３は、ステアリングホイール１の操舵角δを検出する。そして、操舵角センサ３は、検出結果を表す信号（以下、検出信号とも呼ぶ）を後述する制御演算部１１に出力する。
転舵角センサ４は、操向輪２の転舵角θを検出する。操向輪２の転舵角θの検出方法としては、ステアリングラックのラック移動量に基づいて算出する方法を採用できる。そして、転舵角センサ４は、検出信号を制御演算部１１に出力する。
車速センサ５は、車両Ａの車速Ｖを検出する。そして、車速センサ５は、検出信号を制御演算部１１に出力する。
横Ｇセンサ６は、車両Ａの横方向加速度Ｇyを検出する。そして、横Ｇセンサ６は、検出信号を制御演算部１１に出力する。
ヨーレートセンサ７は、車両Ａのヨーレートγを検出する。そして、ヨーレートセンサ７は、検出信号を制御演算部１１に出力する。
また、車両Ａは、転舵制御部８、および反力制御部９を備える。
転舵制御部８は、転舵モータ８Ａ、転舵電流検出部８Ｂ、および転舵モータ駆動部８Ｃを備える。
転舵モータ８Ａは、減速機を介してピニオンシャフト１０と連結される。そして、転舵モータ８Ａは、転舵モータ駆動部８Ｃによって駆動され、ピニオンシャフト１０を介してステアリングラックを左右に移動させる。これにより、転舵モータ８Ａは、操向輪２を転舵する。転舵モータ８Ａの駆動方法としては、転舵モータ８Ａを駆動する電流（以下、転舵電流とも呼ぶ）を制御する方法を採用できる。
転舵電流検出部８Ｂは、転舵電流を検出する。そして、転舵電流検出部８Ｂは、検出信号を転舵モータ駆動部８Ｃおよび制御演算部１１に出力する。
転舵モータ駆動部８Ｃは、制御演算部１１が算出する目標転舵電流に基づいて、転舵電流検出部８Ｂが検出する転舵電流が当該目標転舵電流と一致するように転舵モータ８Ａの転舵電流を制御する。これにより、転舵モータ駆動部８Ｃは、転舵モータ８Ａを駆動する。目標転舵電流とは、転舵モータ８Ａを駆動する電流の目標値である。
反力制御部９は、反力モータ９Ａ、反力電流検出部９Ｂ、および反力モータ駆動部９Ｃを備える。
反力モータ９Ａは、減速機を介してステアリングシャフトと連結される。そして、反力モータ９Ａは、反力モータ駆動部９Ｃによって駆動され、ステアリングシャフトを介してステアリングホイール１に回転トルクを付与する。これにより、反力モータ９Ａは、操舵反力を発生する。反力モータ９Ａの駆動方法としては、反力モータ９Ａを駆動する電流（以下、反力電流とも呼ぶ）を制御する方法を採用できる。
反力電流検出部９Ｂは、反力電流を検出する。そして、反力電流検出部９Ｂは、検出信号を反力モータ駆動部９Ｃおよび制御演算部１１に出力する。
反力モータ駆動部９Ｃは、制御演算部１１が算出する目標反力電流に基づいて、反力電流検出部９Ｂが検出する反力電流が当該目標反力電流と一致するように反力モータ９Ａの反力電流を制御する。これにより、反力モータ駆動部９Ｃは、反力モータ９Ａを駆動する。目標反力電流とは、反力モータ９Ａを駆動する電流の目標値である。
また、車両Ａは、制御演算部１１を備える。
図２は、制御演算部１１の構成を表すブロック図である。
図２に示すように、制御演算部１１は、目標転舵角演算部１１Ａ、目標操舵反力演算部１１Ｂ、および目標転舵電流演算部１１Ｃを備える。
目標転舵角演算部１１Ａは、操舵角センサ３が検出した操舵角δおよび車速センサ５が検出した車速Ｖに基づいて、転舵角θの目標値である目標転舵角θ*を算出する。そして、目標転舵角演算部１１Ａは、算出結果を目標操舵反力演算部１１Ｂに出力する。
目標操舵反力演算部１１Ｂは、目標転舵角演算部１１Ａが算出した目標転舵角θ*、車速センサ５が検出した車速Ｖ、および転舵電流検出部８Ｂが検出した転舵電流に基づいて目標反力電流を算出する。そして、目標操舵反力演算部１１Ｂは、算出結果を反力制御部９（反力モータ駆動部９Ｃ）に出力する。
図３は、目標操舵反力演算部１１Ｂの詳細な構成を表すブロック図である。
ここで、目標操舵反力演算部１１Ｂの詳細な構成を説明する。
図３に示すように、目標操舵反力演算部１１Ｂは、フィードフォワード軸力算出部１１Ｂａ、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂ、最終軸力算出部１１Ｂｃ、軸力-操舵反力変換部１１Ｂｄ、および目標反力電流演算部１１Ｂｅを備える。
フィードフォワード軸力算出部１１Ｂａは、操舵角センサ３が検出した操舵角δ、および車速センサ５が検出した車速Ｖに基づき、下記（１）式に従ってステアリングラック軸力（以下、フィードフォワード軸力とも呼ぶ）ＴFFを算出する。ステアリングラック軸力とは、ステアリングラックに加わるラック軸力である。そして、フィードフォワード軸力算出部１１Ｂａは、算出結果を最終軸力算出部１１Ｂｃに出力する。
ＴFF＝（Ｋs＋Ｃsｓ）/（ＪrＳ2＋（Ｃr＋Ｃs）ｓ＋Ｋs）・ｋ・Ｖ/（１＋Ａ・Ｖ2）・θ＋Ｋs（Ｊrｓ2＋Ｃrｓ）/（ＪrＳ2＋（Ｃr＋Ｃs）ｓ＋Ｋs）・θ
………（１）
ここで、図４に示すように、Ｋsはピニオン剛性、Ｃsはピニオン粘性、Ｊrはラック慣性、Ｃrはラック粘性、ｋ、Ａは予め設定した定数である。これにより、フィードフォワード軸力算出部１１Ｂａは、フィードフォワード軸力ＴFFとして、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdの影響を反映しないステアリングラック軸力を算出する。
ここで、上記（１）式は、予め設定した路面状態や車両状態において、ステアリングホイール１と操向輪２とを機械的に接続した操舵機構を備える車両の運動方程式を基に導出した数式である。上記（１）式の右辺第１項は、フィードフォワード軸力ＴFFを構成する成分のうち、操舵角δと車速Ｖとに基づく成分を表すものであり、右辺第２項は、操舵角速度に基づく成分を表す項である。なお、上記（１）式では、操舵角加速度に基づく成分を表す項は、ノイズ成分を多く含み、フィードフォワード軸力ＴFFの算出結果に振動を誘発するため、除いてある。
フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、横Ｇセンサ６が検出した横方向加速度Ｇy（車両Ａの状態）に基づき、下記（２）式に従ってステアリングラック軸力（以下、横Ｇ軸力とも呼ぶ）を算出する。下記（２）式では、まず、前輪荷重と横方向加速度Ｇyとを乗算し、乗算結果を操向輪２にかかる軸力（軸方向の力）を算出する。続いて、下記（２）式では、算出した操向輪２にかかる軸力と、リンクの角度やサスペンションに応じた定数（以下、リンク比とも呼ぶ）とを乗算し、乗算結果を横Ｇ軸力として算出する。
横Ｇ軸力＝操向輪２にかかる軸力×リンク比 ………（２）
操向輪２にかかる軸力＝前輪荷重×横方向加速度Ｇy
ここで、横方向加速度Ｇyは、操向輪２が転舵され、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用し、車両Ａが旋回することによって発生する。それゆえ、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、横方向加速度Ｇyに基づくことで、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdの影響を反映したステアリングラック軸力（横Ｇ軸力）を算出できる。ここで、横Ｇセンサ６は、バネ上（車体）に配置したため、横方向加速度Ｇyの検出が遅れる。そのため、横Ｇ軸力は、図５に示すように、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。
なお、本実施形態では、横Ｇ軸力を算出する際に、横Ｇセンサ６で検出した横方向加速度Ｇyを用いる例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、ヨーレートセンサ７が検出したヨーレートγに車速センサ５が検出した車速Ｖを乗算し、乗算結果γ×Ｖを横方向加速度Ｇyに代えて用いる構成としてもよい。
図３に戻り、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、転舵電流検出部８Ｂが検出した転舵電流（車両Ａの状態）に基づき、下記（３）式に従ってステアリングラック軸力（以下、電流軸力とも呼ぶ）を算出する。下記（３）式では、まず、転舵電流と、転舵電流を基に転舵モータ８Ａの出力トルクを算出するためのトルク定数[Nm/A]と、転舵モータ８Ａのモータトルクを伝達するためのモータギア比とを乗算する。続いて、下記（３）式では、乗算結果を転舵モータ８Ａのピニオンギアのピニオン半径[m]で除算し、除算結果に、転舵モータ８Ａの出力トルクが伝達される際の効率を乗算し、乗算結果を電流軸力として算出する。
電流軸力＝転舵電流×モータギア比×トルク定数[Nm/A]/ピニオン半径[m]×効率 ………（３）
ここで、転舵電流は、ステアリングホイール１が操舵され、目標転舵角θ*が変動し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによって変動する。また、転舵電流は、操向輪２が転舵され、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによっても変動する。さらに、転舵電流は、路面凹凸等によって操向輪２に路面外乱が作用し、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによっても変動する。それゆえ、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、転舵電流に基づくことで、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdの影響を反映したステアリングラック軸力（電流軸力）を算出できる。ここで、電流軸力は、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じた時点で発生する。そのため、電流軸力は、図５に示すように、実際のステアリングラック軸力や横Ｇ軸力に比べ、位相が進む。
図３に戻り、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、車速センサ５が検出した車速Ｖ（車両Ａの状態）、およびヨーレートセンサ７が検出したヨーレートγ（車両Ａの状態）に基づき、下記（４）式に従ってステアリングラック軸力（以下、ヨーレート軸力とも呼ぶ）を算出する。下記（４）式では、まず、前輪荷重と車速Ｖとヨーレートγとを乗算し、乗算結果を操向輪２にかかる軸力を算出する。続いて、下記（４）式では、算出した操向輪２にかかる軸力とリンク比とを乗算し、乗算結果をヨーレート軸力として算出する。
ヨーレート軸力＝操向輪２にかかる軸力×リンク比 ………（４）
操向輪２にかかる軸力＝前輪荷重×車速Ｖ×ヨーレートγ
ここで、ヨーレートγは、操向輪２が転舵され、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用し、車両Ａが旋回することによって発生する。それゆえ、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、ヨーレートγに基づくことで、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdの影響を反映したステアリングラック軸力（ヨーレート軸力）を算出できる。ここで、ヨーレートセンサ７は、バネ上（車体）に配置したため、ヨーレートγの検出が遅れる。そのため、ヨーレート軸力は、図５に示すように、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。
また、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、算出した横Ｇ軸力、電流軸力、およびヨーレート軸力に基づき、下記（５）式に従ってステアリングラック軸力（以下、「フィードバック軸力」とも呼ぶ）ＴFBを算出する。下記（５）式では、横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算し、電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算し、ヨーレート軸力に配分比率Ｋ3を乗算し、これらの乗算結果の和をフィードバック軸力ＴFBとして算出する。すなわち、横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値、電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値、およびヨーレート軸力に配分比率Ｋ3を乗算した値に基づいて、フィードバック軸力ＴFBを算出する。そして、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、算出結果を最終軸力算出部１１Ｂｃに出力する。
ＴFB＝横Ｇ軸力×Ｋ1＋電流軸力×Ｋ2＋ヨーレート軸力×Ｋ3 ………（５）
ここで、配分比率Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3は横Ｇ軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の配分比率である。配分比率Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3の大小関係は、Ｋ1＞Ｋ2＞Ｋ3とする。すなわち、横Ｇ軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の順に配分比率を大きい値とする。例えば、配分比率Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3のそれぞれは、Ｋ1＝０．６、Ｋ2＝０．３、Ｋ3＝０．１に設定する。これにより、フィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、フィードバック軸力ＴFBとして、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdの影響を反映したステアリングラック軸力を算出する。
このように、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、転舵モータ８Ａの転舵電流および車両Ａの横方向加速度Ｇyに基づいて電流軸力および横Ｇ軸力を算出する。そして、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、算出した電流軸力および横Ｇ軸力に基づいてフィードバック軸力ＴFBを算出する。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、転舵モータ８Ａの転舵電流および車両Ａの横方向加速度Ｇy等、一般的な車両が備えているセンサ（転舵電流検出部８Ｂ、横Ｇセンサ６）の検出結果に基づいて、フィードバック軸力ＴFBを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部１１は、ステアリングラック軸力を検出する軸力センサ等、専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力ＴFBを算出する。ここで、図５に示すように、横Ｇ軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。また、電流軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が進む。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、横Ｇ軸力に電流軸力を加えることで、図６に示すように、横Ｇ軸力による位相の遅れを補償でき、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力ＴFBを算出する。ここで、車両Ａは、路面凹凸等によって操向輪２に路面外乱が作用し、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用した場合、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じる。それゆえ、本実施形態の制御演算部１１は、横Ｇ軸力に電流軸力を加えることで、路面凹凸等によって操向輪２に作用する路面外乱の影響をフィードバック軸力ＴFBに反映でき、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、電流軸力の配分比率Ｋ２よりも横Ｇ軸力の配分比率Ｋ１を大きくする。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、電流軸力の配分比率を低減でき、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ８Ａの慣性やフリクションの影響によって実際のステアリングラック軸力よりも低下することがあったとしても、フィードバック軸力ＴＦＢの推定精度の低下を抑制できる。そのため、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴＦＢに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂは、電流軸力に配分比率Ｋ２を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ１を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率Ｋ３を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力ＴＦＢを算出する。ここで、例えば、車両Ａがスピン状態になった場合に、転舵電流および横方向加速度Ｇｙが増大するため、横Ｇセンサ６の検出結果および転舵電流検出部８Ｂの検出結果はいずれも最大値（飽和値）となる。これに対し、ヨーレートγも増大するが、ヨーレートγの増大量は比較的小さいので、ヨーレートセンサ７の検出結果は最大値（飽和値）に到達しない。そのため、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてヨーレートセンサ７の検出結果は変動する。それゆえ、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてフィードバック軸力ＴＦＢを変動できる。その結果、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴＦＢに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
図３に戻り、最終軸力算出部１１Ｂｃは、フィードフォワード軸力算出部１１Ｂａおよびフィードバック軸力算出部１１Ｂｂからフィードフォワード軸力ＴFFおよびフィードバック軸力ＴFBを読み込む。続いて、最終軸力算出部１１Ｂｃは、読み込んだフィードフォワード軸力ＴFFおよびフィードバック軸力ＴFBに基づき、下記（６）に従ってステアリングラック軸力（以下、最終軸力）を算出する。そして、最終軸力算出部１１Ｂｃは、算出結果を軸力-操舵反力変換部１１Ｂｄに出力する。
最終軸力＝フィードフォワード軸力ＴFF×ＧF―フィードバック軸力ＴFB×（１−ＧF） ………（６）
ここで、ＧFは、フィードフォワード軸力ＴFFの配分比率ＧFとフィードバック軸力ＴFBの配分比率（１−ＧF）を表す数値（以下、配分比率と呼ぶ）である。これにより、最終軸力算出部１１Ｂｃは、配分比率ＧFに基づいて、フィードフォワード軸力ＴFFとフィードバック軸力ＴFBとをＧF：（１−ＧF）の割合で合算させて、最終軸力を算出する。
このように、本実施形態の最終軸力算出部１１Ｂｃは、フィードバック軸力ＴFBおよびフィードフォワード軸力ＴFFに基づいて最終軸力を算出する。ここで、フィードバック軸力ＴFBは、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdの影響を反映するため、路面状態の変化や車両状態の変化に応じて変化する。これに対し、フィードフォワード軸力ＴFFは、タイヤ横力Ｆdの影響を反映しないため、路面状態の変化等にかかわらず滑らかに変化する。それゆえ、最終軸力算出部１１Ｂｃは、フィードバック軸力ＴFBに加え、フィードフォワード軸力ＴFFに基づいて最終軸力を算出することで、より適切な最終軸力を算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
ここで、配分比率ＧFの設定方法としては、軸力差分に対応した配分比率ＧFを配分比率マップＭ1から読み出す方法を採用できる。軸力差分とは、フィードフォワード軸力ＴFFとフィードバック軸力ＴFBとの差である。具体的には、フィードフォワード軸力ＴFFからフィードバック軸力ＴFBを減算した減算結果である。また、配分比率マップＭ1とは、軸力差分に対応した配分比率ＧFを登録したマップである。
ここで、フィードフォワード軸力ＴFFは、予め設定した路面状態や車両状態を基に導出した上記（１）式に従って算出する。それゆえ、フィードフォワード軸力ＴFFの推定精度は、路面状態や車両状態が変化すると低下する。これに対し、フィードバック軸力ＴFBの推定精度は、路面状態や車両状態にかかわらずほぼ一定となる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部１１Ｂｃは、フィードフォワード軸力ＴFFとフィードバック軸力ＴFBとの差である軸力差分を、配分比率ＧF、つまり、フィードフォワード軸力ＴFFの配分比率、およびフィードバック軸力ＴFBの配分比率を設定するための指標としている。これにより、本実施形態の最終軸力算出部１１Ｂｃは、より適切な配分比率ＧFを設定できる。
図７は、配分比率マップＭ1を表すグラフである。
図７に示すように、配分比率マップＭ1は、軸力差分の絶対値が０以上で且つ第１設定値Ｚ1（＞０）未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率ＧFを配分比率（１―ＧF）より大きい値（例えば、「１」）に設定する。第１設定値Ｚ1とは、フィードフォワード軸力ＴFFの推定精度が低下を開始する軸力差分（閾値）である。また、配分比率マップＭ1では、軸力差分の絶対値が第２設定値Ｚ2（＞Ｚ1）以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率ＧFを配分比率（１―ＧF）より小さい値（例えば、「０．０」）に設定する。第２設定値Ｚ2とは、フィードフォワード軸力ＴFFの推定精度がフィードバック軸力ＴFBの推定精度よりも低下する軸力差分（閾値）である。さらに、配分比率マップＭ1では、軸力差分の絶対値が第１設定値Ｚ1以上で且つ第２設定値Ｚ2未満の範囲では、軸力差分の絶対値に応じて配分比率ＧFを直線的に低下させる。具体的には、配分比率マップＭ1は、軸力差分の絶対値が第１設定値Ｚ1以上で且つ第２設定値Ｚ2未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率ＧFとの関係を表す一次関数に従って配分比率ＧFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第１設定値Ｚ1である場合に配分比率ＧFを「１」とし、軸力差分の絶対値が第２設定値Ｚ2である場合に配分比率ＧFを「０」とする。これにより、最終軸力算出部１１Ｂｃは、軸力差分の絶対値が第１設定値Ｚ1未満である場合には、フィードフォワード軸力ＴFFを最終軸力とする。また、最終軸力算出部１１Ｂｃは、軸力差分の絶対値が第２設定値Ｚ2以上である場合には、フィードバック軸力ＴFBを最終軸力とする。また、配分比率マップＭ1では、軸力差分の絶対値が第１設定値Ｚ1以上で且つ第２設定値Ｚ2未満である場合には、フィードフォワード軸力ＴFFに配分比率ＧFを乗算した値とフィードバック軸力ＴFBに配分比率（１−ＧF）を乗算した値とを合算したものを最終軸力とする。
図３に戻り、軸力-操舵反力変換部１１Ｂｄは、最終軸力算出部１１Ｂｃが算出した最終軸力に基づいて目標操舵反力を算出する。目標操舵反力とは、操舵反力の目標値である。目標操舵反力の算出方法としては、車速Ｖおよび最終軸力に対応した目標操舵反力を軸力-操舵反力変換マップから読み出す方法を採用できる。軸力-操舵反力変換マップとは、車速Ｖ毎に設定され、最終軸力に対応した目標操舵反力を登録したマップである。
図８は、軸力-操舵反力変換マップを表すグラフである。
図８に示すように、軸力-操舵反力変換マップは、車速Ｖ毎に設定される。また、軸力-操舵反力変換マップでは、最終軸力が大きいほど目標操舵反力を大きい値とする。
図３に戻り、目標反力電流演算部１１Ｂｅは、軸力-操舵反力変換部１１Ｂｄが算出した目標操舵反力に基づき、下記（７）式に従って目標反力電流を算出する。そして、目標反力電流演算部１１Ｂｅは、算出結果を反力モータ駆動部９Ｃに出力する。
目標反力電流＝目標操舵反力×ゲイン ………（７）
図２に戻り、目標転舵電流演算部１１Ｃは、目標転舵角演算部１１Ａが算出した目標転舵角θ*から転舵角センサ４が検出した転舵角θを減じた減算結果に基づいて目標転舵電流を算出する。そして、目標転舵電流演算部１１Ｃは、算出結果を転舵モータ駆動部８Ｃに出力する。
（動作その他）
次に、車両Ａの操舵制御装置の動作について説明する。
車両Ａの走行中、運転者がステアリングホイール１を操舵したとする。すると、制御演算部１１が、操舵角δおよび車速Ｖに基づいて目標転舵角θ*を算出する（図２の目標転舵角演算部１１Ａ）。続いて、制御演算部１１が、算出した目標転舵角θ*から実際の転舵角θを減じた減算結果に基づいて目標転舵電流を算出する（図２の目標転舵電流演算部１１Ｃ）。これにより、転舵制御部８が、運転者の操舵操作に応じて操向輪２を転舵する。
同時に、制御演算部１１が、操舵角δおよび車速Ｖに基づいてフィードフォワード軸力ＴFFを算出する（図３のフィードフォワード軸力算出部１１Ｂａ）。続いて、制御演算部１１が、横方向加速度Ｇyに基づいて横Ｇ軸力を算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂ）。続いて、制御演算部１１が、転舵電流に基づいて電流軸力を算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂ）。続いて、制御演算部１１が、ヨーレートγおよび車速Ｖに基づいてヨーレート軸力を算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂ）。続いて、制御演算部１１が、算出した電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率Ｋ3を乗算した値とに基づいて、フィードバック軸力ＴFBを算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂ）。横Ｇ軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の配分比率Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3は、０．６：０．３：０．１になる（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂ）。続いて、制御演算部１１が、算出したフィードフォワード軸力ＴFFとフィードバック軸力ＴFBとをＧF：（１−ＧF）で配分して、最終軸力を算出する（図３の最終軸力算出部１１Ｂｃ）。続いて、制御演算部１１が、算出した最終軸力に基づいて目標操舵反力を算出する（図３の軸力-操舵反力変換部１１Ｂｄ）。続いて、制御演算部１１が、算出した目標操舵反力に基づいて目標反力電流を算出する（図３の目標反力電流演算部１１Ｂｅ）。続いて、制御演算部１１が、算出した目標反力電流に基づいて反力モータ９Ａを駆動する（図２の反力モータ駆動部９Ｃ）。これにより、反力制御部９が、ステアリングホイール１に操舵反力を付与する。
このように、本実施形態の操舵制御装置では、転舵モータ８Ａの転舵電流および車両Ａの横方向加速度Ｇyに基づいて電流軸力および横Ｇ軸力を算出する。そして、本実施形態の操舵制御装置では、算出した電流軸力および横Ｇ軸力に基づいてフィードバック軸力ＴFBを算出する。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置は、転舵モータ８Ａの転舵電流および車両Ａの横方向加速度Ｇy等、一般的な車両が備えているセンサ（転舵電流検出部８Ｂ、横Ｇセンサ６）の検出結果に基づいて、フィードバック軸力ＴFBを算出できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて反力モータ９Ａを駆動することで、ステアリングラック軸力を検出するための専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
また、本実施形態の操舵制御装置では、電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力ＴFBを算出する。ここで、図５に示すように、横Ｇ軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。また、電流軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が進む。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置は、横Ｇ軸力に電流軸力を加えることで、図６に示すように、横Ｇ軸力による位相の遅れを補償でき、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置は、フィードバック軸力ＴFBに基づくことで、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態の操舵制御装置は、電流軸力の配分比率Ｋ2「０．３」よりも横Ｇ軸力の配分比率Ｋ 1 「０．６」を大きくする。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置は、電流軸力の配分比率Ｋ2を低減でき、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ８Ａの慣性やフリクションの影響によって実際のステアリングラック軸力よりも低下することがあったとしても、フィードバック軸力ＴFBの推定精度の低下を抑制できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
ここで、車両Ａの走行中、路面凹凸等によって操向輪２に路面外乱が作用したとする。すると、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じる。これにより、転舵モータ８Ａの転舵電流が増大し、操向輪２に作用する路面外乱の度合いに応じて転舵電流検出部８ｂの検出結果は変動する。それゆえ、フィードバック軸力ＴFBに反映でき、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出できる。そのため、制御演算部１１が、操向輪２に作用する路面外乱の度合いに応じてフィードバック軸力ＴFBが変動する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂ）。これにより、反力制御部９が、より適切な操舵反力を付与する。なおその際、目標転舵電流演算部１１Ｃが、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとの差を低減するように目標転舵電流を算出するため、横Ｇセンサ６の検出結果およびヨーレートセンサ７の検出結果はいずれも殆ど変動しない。
また、車両Ａの走行中、車両Ａがスピン状態になったとする。すると、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdが増大し、操向輪２の転舵角θが変化し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じる。これにより、転舵モータ８Ａの転舵電流が増大し、転舵電流検出部８ｂの検出結果は最大値（飽和値）となる。また、車両Ａの横すべりおよび回転が発生する。これにより、車両Ａの横方向加速度Ｇyが増大し、横Ｇセンサ６の検出結果は最大値（飽和値）となる。それゆえ、車両Ａのスピン状態の度合いにかかわらず、横Ｇセンサ６の検出結果および転舵電流検出部８Ｂの検出結果は一定（飽和値）となる。これに対し、車両Ａの横すべりおよび回転に伴い、車両Ａのヨーレートγも増大する。しかしながら、ヨーレートγの増大量は比較的小さいので、ヨーレートセンサ７の検出結果は最大値（飽和値）に到達しない。そのため、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてヨーレートセンサ７の検出結果は変動する。それゆえ、制御演算部１１が、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてフィードバック軸力ＴFBが変動する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂ）。これにより、反力制御部９が、より適切な操舵反力を付与する。
本実施形態では、図１のステアリングホイール１がステアリングホイールを構成する。以下同様に、図１の操舵角センサ３が操舵角検出部を構成する。また、図１の転舵モータ８Ａが転舵モータを構成する。さらに、図１の転舵モータ駆動部８Ｃが転舵モータ駆動部を構成する。また、図１の転舵電流検出部８Ｂが転舵電流検出部を構成する。さらに、図１の横Ｇセンサ６が横方向加速度検出部を構成する。また、図１の反力モータ９Ａが反力モータを構成する。さらに、図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂｂが電流軸力算出部、横Ｇ軸力算出部、フィードバック軸力算出部、およびヨーレート軸力算出部を構成する。また、配分比率Ｋ2が第１の配分比率を構成する。さらに、配分比率Ｋ1が第２の配分比率を構成する。また、配分比率Ｋ3が第３の配分比率を構成する。さらに、図１の反力モータ駆動部９Ｃおよび目標操舵反力演算部１１Ｂが反力モータ駆動部を構成する。また、図１のヨーレートセンサ７がヨーレート検出部を構成する。さらに、図１の車速センサ５が車速検出部を構成する。また、図１のフィードフォワード軸力算出部１１Ｂａがフィードフォワード軸力算出部を構成する。
（本実施形態の効果）
本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）制御演算部１１が、電流軸力と横Ｇ軸力とを予め設定した配分比率Ｋ2、Ｋ1で配分して、ステアリングラック軸力であるフィードバック軸力ＴFBを算出する。そして、制御演算部１１が、算出したフィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動する。また、電流軸力の配分比率Ｋ2よりも、横Ｇ軸力の配分比率Ｋ1を大きくする。
このような構成によれば、転舵モータ８Ａの転舵電流および横方向加速度Ｇy等、一般的な車両が備えているセンサの検出結果に基づいて、反力モータ９Ａを駆動できる。それゆえ、専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
また、電流軸力と横Ｇ軸力とを予め設定した配分比率Ｋ2、Ｋ1で配分して、フィードバック軸力ＴFBを算出する。それゆえ、横Ｇ軸力による位相の遅れを補償できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、例えば、路面凹凸等によって操向輪２に路面外乱が作用し、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じた場合に、操向輪２に作用する路面外乱の度合いに応じてフィードバック軸力ＴFBを変動できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
また、電流軸力の配分比率Ｋ2よりも横Ｇ軸力の配分比率Ｋ1を大きくする。それゆえ、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ８Ａの慣性やフリクションの影響によって実際のステアリングラック軸力よりも低下した場合にも、フィードバック軸力ＴFBの推定精度の低下を抑制できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
（２）制御演算部１１が、電流軸力と横Ｇ軸力とヨーレート軸力とを予め設定した配分比率Ｋ2、Ｋ1、Ｋ3で配分して、フィードバック軸力ＴFBを算出する。
このような構成によれば、例えば、車両Ａがスピン状態になった場合に、転舵電流および横方向加速度Ｇyが増大するため、横Ｇセンサ６の検出結果および転舵電流検出部８Ｂの検出結果はいずれも最大値（飽和値）となる。これに対し、ヨーレートγも増大するが、ヨーレートγの増大量は比較的小さいので、ヨーレートセンサ７の検出結果は最大値（飽和値）に到達しない。そのため、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてヨーレートセンサ７の検出結果は変動する。それゆえ、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてフィードバック軸力ＴFBを変動できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
（３）制御演算部１１が、ステアリングホイール１の操舵角δ、および車両Ａの車速Ｖを配分比率ＧF、（１−ＧF）で配分して、フィードフォワード軸力を算出する。そして、制御演算部１１が、フィードバック軸力、およびフィードフォワード軸力に基づいて、反力モータ９Ａを駆動する。
このような構成によれば、フィードバック軸力に加え、フィードフォワード軸力に基づいて反力モータ９Ａを駆動するため、より適切な操舵反力を付与できる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。
なお、前記第１実施形態と同様な構成等については同一の符号を使用する。
本実施形態では、車両Ａの横方向加速度Ｇyの絶対値が後述する第１設定値Ｇ1以上である場合には、車両Ａの横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を増大させる点が前記第１実施形態と異なる。
図９は、制御演算部１１の構成を表すブロック図である。
図９、図３に示すように、フィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横Ｇ軸力、電流軸力、およびヨーレート軸力に基づき、上記（５）式（ＴFB＝横Ｇ軸力×Ｋ1＋電流軸力×Ｋ2＋ヨーレート軸力×Ｋ3）に従ってステアリングラック軸力（フィードバック軸力）ＴFBを算出する。そして、フィードバック軸力算出部１１Ｂbは、算出結果を最終軸力算出部１１Ｂcに出力する。
ここで、配分比率Ｋ2の設定方法としては、横方向加速度Ｇyの絶対値に対応した配分比率Ｋ2を後述する制御マップＭ0から読み出す方法を採用できる。また、配分比率Ｋ1、Ｋ3の設定方法としては、制御マップＭ0から読み出した配分比率Ｋ2に基づき、下記（８）式に従って予め設定した比率（例えば、６:１）に設定する方法を採用できる。
Ｋ1＝（１−Ｋ2）×６/７
Ｋ3＝（１−Ｋ2）×１/７ ………（８）
図１０は、制御マップＭ0を表すグラフである。
図１０に示すように、制御マップＭ0は、横方向加速度Ｇyの絶対値が０以上で且つ第１設定値Ｇ1（＞０）未満の範囲では、横方向加速度Ｇyの大きさにかかわらず、配分比率Ｋ2をその他の配分比率Ｋ1とＫ３との合計値Ｋ1＋Ｋ3＝（１−Ｋ2）より小さい値（例えば、０．３）に設定する。第１設定値Ｇ1とは、乾燥路を走行中に、車両Ａが高Ｇ限界領域に到達する横方向加速度Ｇy（例えば、０．７Ｇ）である。高Ｇ限界領域とは、図１１に示すように、タイヤすべり角の絶対値の増加量に対し、タイヤ横力Ｆdの絶対値の増加量が低減する領域である。高Ｇ限界領域では、タイヤすべり角の絶対値の増加量に対し、タイヤ横力Ｆdの増加量が低減することで、タイヤすべり角の絶対値の増加に対し、セルフアライニングトルクの絶対値が減少する。具体的には、制御マップＭ0では、運転者の運転操作（例えば、転舵角θ（＝操舵角δ×ギア比）、車速Ｖ）に基づいて予め設定したモデル式で算出した車両Ａの挙動（例えば、タイヤ横力Ｆd）と実際の車両Ａの挙動との乖離が予め設定した車両挙動閾値以上となる横方向加速度Ｇyを第１設定値Ｇ1とする。予め設定したモデル式としては、例えば、タイヤすべり角の絶対値の増加量に対しタイヤ横力Ｆdの絶対値の増加量が低減しない上記（１）式を採用できる。また、実際の車両挙動（実際のタイヤ横力Ｆd）の算出式としては、例えば、配分比率Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3を０．６、０．３、０．１に設定してなる上記（５）式を採用できる。さらに、車両挙動閾値としては、例えば、タイヤすべり角の絶対値の増加量に対し、タイヤ横力Ｆdの絶対値の増加量が低減を開始する値や、タイヤすべり角の絶対値の増加に対し、セルフアライニングトルクの絶対値が減少を開始する値を採用できる。第１設定値Ｇ1は、実際の車両Ａを用いた実験やシミュレーション等によって予め車両Ａの製造時等に設定する。
図１０に戻り、制御マップＭ0では、横方向加速度Ｇyの絶対値が第２設定値Ｇ2（＞Ｇ1）以上の範囲では、横方向加速度Ｇyの大きさにかかわらず、配分比率Ｋ2をその他の配分比率Ｋ1とＫ３との合計値Ｋ1＋Ｋ3＝（１−Ｋ2）より大きい値（例えば、１．０Ｇ）に設定する。第２設定値Ｇ2とは、タイヤすべり角の絶対値の増加に対し、タイヤ横力Ｆdの絶対値が最大値（飽和値）となる横方向加速度Ｇy（例えば、１．０Ｇ）である。
さらに、制御マップＭ0では、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上で且つ第２設定値Ｇ2未満の範囲では、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて配分比率Ｋ2を直線的に増加させる。具体的には、制御マップＭ0は、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上で且つ第２設定値Ｇ2未満の範囲では、横方向加速度Ｇyの絶対値と配分比率Ｋ2との関係を一次関数によって表す。当該一次関数では、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1である場合に配分比率Ｋ2として０．３を算出し、横方向加速度Ｇyの絶対値が第２設定値Ｇ2である場合に配分比率Ｋ2として１．０を算出する。
これにより、フィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横方向加速度Ｇyの絶対値が０以上で且つ第１設定値Ｇ1未満である場合には、図１２（ａ）に示すように、横Ｇ軸力、電流軸力、ヨーレート軸力を６０％、３０％、１０％（Ｋ1＝０．６、Ｋ2＝０．３、Ｋ3＝０．１）の配分比率で合算したものをフィードバック軸力ＴFBとする。また、フィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横方向加速度Ｇyの絶対値が第２設定値Ｇ2以上である場合には、図１２（ｃ）に示すように、電流軸力をフィードバック軸力ＴFBとする。また、フィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上で且つ第２設定値Ｇ2未満である場合には、図１２（ｂ）に示すように、横Ｇ軸力にＫ1＝（１−Ｋ2）×６/７を乗算した値と電流軸力にＫ2を乗算した値とヨーレート軸力にＫ3＝（１−Ｋ2）×１/７を乗算した値とを合算したものをフィードバック軸力ＴFBとする。これにより、フィードバック軸力算出部１１Ｂbは、フィードバック軸力ＴFBとして、操向輪２に作用するタイヤ横力Ｆdの影響を反映したステアリングラック軸力を算出する。
このように、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横方向加速度Ｇyの絶対値が０以上で且つ第１設定値Ｇ1未満の範囲にある場合には、電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力ＴFBを算出する。ここで、車両Ａは、路面凹凸等によって操向輪２に路面外乱が作用し、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用した場合、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じる。それゆえ、本実施形態の制御演算部１１は、横Ｇ軸力に電流軸力を加えることで、路面凹凸等によって操向輪２に作用する路面外乱の影響をフィードバック軸力ＴFBに反映でき、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横方向加速度Ｇyの絶対値が０以上で且つ第１設定値Ｇ1未満の範囲にある場合には、電流軸力の配分比率Ｋ2よりも横Ｇ軸力の配分比率Ｋ1を大きくする。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂbは、電流軸力の配分比率を低減でき、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ８Ａの慣性やフリクションの影響によって低下することがあったとしても、フィードバック軸力ＴFBの推定精度の低下を抑制できる。そのため、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横方向加速度Ｇyの絶対値が０以上で且つ第１設定値Ｇ1未満の範囲にある場合には、電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率Ｋ3を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力ＴFBを算出する。ここで、例えば、車両Ａがスピン状態になった場合に、転舵電流および横方向加速度Ｇyが増大するため、横Ｇセンサ６の検出結果および転舵電流検出部８Ｂの検出結果はいずれも最大値（飽和値）となる。これに対し、ヨーレートγも増大するが、ヨーレートγの増大量は比較的小さいので、ヨーレートセンサ７の検出結果は最大値（飽和値）に到達しない。そのため、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてヨーレートセンサ７の検出結果は変動する。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂbは、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてフィードバック軸力ＴFBを変動できる。その結果、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂbは、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上で且つ第２設定値Ｇ2未満の範囲にある場合には、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を増加させる。ここで、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1（０．７Ｇ）以上である場合、つまり、車両Ａが高Ｇ限界領域にある場合には、横Ｇ軸力は、タイヤすべり角の絶対値の増加に応じて増加して最大値（飽和値）となる。これに対し、電流軸力は、タイヤすべり角の絶対値の増加に応じて減少する。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部１１Ｂbは、タイヤすべり角の絶対値が増加し、横方向加速度Ｇyの絶対値が増加する場合に、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を増加させることで、フィードバック軸力ＴFBの絶対値を減少できる。そのため、図１１に示すように、車両Ａが高Ｇ限界領域にある場合に、フィードバック軸力ＴFBの絶対値をセルフアライニングトルクと同様に低減できる。その結果、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、操舵反力を低減でき、反力抜け感（限界感知性）を付与できる。これにより、本実施形態の制御演算部１１は、セルフアライニングトルクに対応した操舵反力、つまり、実際の車両挙動に対応した操舵反力を付与できる。
なお、その他の構成は、前記第１実施形態の構成と同様である。
（動作その他）
次に、車両Ａの操舵制御装置の動作について説明する。
車両Ａの走行中、運転者がステアリングホイール１を操舵したとする。すると、制御演算部１１が、操舵角δおよび車速Ｖに基づいて目標転舵角θ*を算出する（図９の目標転舵角演算部１１Ａ）。続いて、制御演算部１１が、算出した目標転舵角θ*から実際の転舵角θを減じた減算結果に基づいて目標転舵電流を算出する（図９の目標転舵電流演算部１１Ｃ）。これにより、転舵制御部８が、運転者の操舵操作に応じて操向輪２を転舵する。
同時に、制御演算部１１が、操舵角δおよび車速Ｖに基づいてフィードフォワード軸力ＴFFを算出する（図３のフィードフォワード軸力算出部１１Ｂa）。続いて、制御演算部１１が、横方向加速度Ｇyに基づいて横Ｇ軸力を算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂb）。続いて、制御演算部１１が、転舵電流に基づいて電流軸力を算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂb）。続いて、制御演算部１１が、ヨーレートγおよび車速Ｖに基づいてヨーレート軸力を算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂb）。ここで、操向輪２の転舵により、タイヤすべり角の絶対値が増加し、タイヤ横力Ｆdが増加し、０以上で且つ第１設定値Ｇ1未満の横方向加速度Ｇyが発生したとする。すると、制御演算部１１が、図１０に示すように、配分比率Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3のそれぞれを０．６、０．３、０．１に設定する。続いて、制御演算部１１が、算出した電流軸力に配分比率Ｋ2を乗算した値と横Ｇ軸力に配分比率Ｋ1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率Ｋ3を乗算した値とに基づいて、フィードバック軸力ＴFBを算出する（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂb）。すなわち、図１２（ａ）に示すように、横Ｇ軸力、電流軸力、ヨーレート軸力を６０％、３０％、１０％（Ｋ1＝０．６、Ｋ2＝０．３、Ｋ3＝０．１）の配分比率で合算したものをフィードバック軸力ＴFBとする。続いて、制御演算部１１が、算出したフィードフォワード軸力ＴFFとフィードバック軸力ＴFBとをＧF：（１−ＧF）で配分して、最終軸力を算出する（図３の最終軸力算出部１１Ｂc）。続いて、制御演算部１１が、算出した最終軸力に基づいて目標操舵反力を算出する（図３の軸力−操舵反力変換部１１Ｂd）。続いて、制御演算部１１が、算出した目標操舵反力に基づいて目標反力電流を算出する（図３の目標反力電流演算部１１Ｂe）。続いて、制御演算部１１が、算出した目標反力電流に基づいて反力モータ９Ａを駆動する（図９の反力モータ駆動部９Ｃ）。これにより、反力制御部９が、ステアリングホイール１に操舵反力を付与する。
このように、本実施形態の操舵制御装置は、横方向加速度Ｇyが０以上で且つ第１設定値Ｇ1未満である場合には、電流軸力の配分比率Ｋ2よりも横Ｇ軸力の配分比率Ｋ1を大きくする（Ｋ2＝０．３、Ｋ1＝０．６）。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置は、電流軸力の配分比率Ｋ2を低減でき、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ８Ａの慣性やフリクションの影響によって実際のステアリングラック軸力よりも低下することがあったとしても、フィードバック軸力ＴFBの推定精度の低下を抑制できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
ここで、運転者がさらに操舵を行い、操向輪２の転舵により、タイヤすべり角の絶対値が増加し、タイヤ横力Ｆdの絶対値が増加し、第１設定値Ｇ1以上で且つ第２設定値Ｇ2未満の横方向加速度Ｇyが発生したとする。これにより、車両Ａが高Ｇ限界領域に到達し、図１１に示すように、タイヤすべり角の絶対値の増加量に対し、タイヤ横力Ｆdの絶対値の増加量が低減する。それゆえ、タイヤすべり角の絶対値の増加に対し、セルフアライニングトルクの絶対値が減少し、タイヤ横力Ｆdの絶対値とセルフアライニングトルクの絶対値とが乖離する。すると、制御演算部１１が、図１０に示すように、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を０．３から徐々に増加させる（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂb）。また、制御演算部１１が、横Ｇ軸力の配分比率Ｋ1およびヨーレート軸力の配分比率Ｋ3のそれぞれを０．６、０．１から徐々に減少させる（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂb）。これにより、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率が徐々に増大し、横Ｇ軸力およびヨーレート軸力の配分比率が徐々に減少する。そして、制御演算部１１が、これらの配分比率で電流軸力、横Ｇ軸力およびヨーレート軸力を合算したものをフィードバック軸力ＴFBとする（図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂb）。
このように、本実施形態の制御演算部１１では、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上で且つ第２設定値Ｇ2未満の範囲にある場合には、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を増加させる。ここで、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1（０．７Ｇ）以上である場合、つまり、車両Ａが高Ｇ限界領域にある場合には、横Ｇ軸力は、タイヤすべり角の絶対値の増加に応じて増加して最大値（飽和値）となる。これに対し、電流軸力は、タイヤすべり角の絶対値の増加に応じて減少する。それゆえ、本実施形態の制御演算部１１は、タイヤすべり角の絶対値が増加し、横方向加速度Ｇyの絶対値が増加する場合に、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を増加させることで、フィードバック軸力ＴFBの絶対値を減少できる。そのため、図１１に示すように、車両Ａが高Ｇ限界領域にある場合に、フィードバック軸力ＴFBをセルフアライニングトルクと同様に低減できる。その結果、本実施形態の制御演算部１１は、フィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動することで、操舵反力を低減でき、反力抜け感（限界感知性）を付与できる。これにより、本実施形態の制御演算部１１は、セルフアライニングトルクに対応した操舵反力、つまり、実際の車両挙動に対応した操舵反力を付与できる。
本実施形態では、図１のステアリングホイール１がステアリングホイールを構成する。以下同様に、図１の操舵角センサ３が操舵角検出部を構成する。また、図１の転舵モータ８Ａが転舵モータを構成する。さらに、図１の転舵モータ駆動部８Ｃが転舵モータ駆動部を構成する。また、図１の転舵電流検出部８Ｂが転舵電流検出部を構成する。さらに、図１の横Ｇセンサ６が横方向加速度検出部を構成する。また、図１の反力モータ９Ａが反力モータを構成する。さらに、図３のフィードバック軸力算出部１１Ｂbが電流軸力算出部、横Ｇ軸力算出部、フィードバック軸力算出部、操舵反力算出部、およびヨーレート軸力算出部を構成する。さらに、図１の反力モータ駆動部９Ｃおよび目標操舵反力演算部１１Ｂが反力モータ駆動部を構成する。また、第１設定値Ｇ1が横方向加速度閾値を構成する。また、図１のヨーレートセンサ７がヨーレート検出部を構成する。
（本実施形態の効果）
本実施形態は、前記第１実施形態効果に加えて、次のような効果を奏する。
（１）制御演算部１１が、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上である場合には、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を増加させる。
このような構成によれば、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上となり、タイヤ横力Ｆdの絶対値が飽和値となるほど横方向加速度Ｇyの絶対値が増大した場合に、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に応じて電流軸力の配分比率Ｋ2を増加させることで、操舵反力の絶対値を低減できる。これにより、実際の車両挙動に対応した操舵反力を付与できる。
（２）制御演算部１１が、運転者の運転操作に基づいて予め設定したモデル式で算出した車両Ａの挙動（以下、演算車両挙動とも呼ぶ）と実際の車両Ａの挙動との乖離が予め設定した車両挙動閾値以上となる横方向加速度Ｇyを第１設定値Ｇ1とする。
このような構成によれば、タイヤ横力Ｆdの絶対値が飽和値となるほど横方向加速度Ｇyの絶対値が増大した場合には、演算車両挙動と実際の車両Ａの挙動との乖離が増大するとともに、セルフアライニングトルクの絶対値が減少傾向になる。それゆえ、演算タイヤ横力Ｆdと実際のタイヤ横力Ｆdとの乖離が予め設定した車両挙動閾値以上となる横方向加速度Ｇyを第１設定値Ｇ1とすることで、セルフアライニングトルクの絶対値が減少傾向となる横方向加速度Ｇyを車両挙動閾値とすることができる。
（３）制御演算部１１が、電流軸力と横Ｇ軸力とを予め設定した配分比率Ｋ2、Ｋ1で配分して、ステアリングラック軸力であるフィードバック軸力ＴFBを算出する。そして、制御演算部１１が、算出したフィードバック軸力ＴFBに基づいて、反力モータ９Ａを駆動する。また、電流軸力の配分比率Ｋ2よりも、横Ｇ軸力の配分比率Ｋ1を大きくする。
このような構成によれば、電流軸力と横Ｇ軸力とを予め設定した配分比率Ｋ2、Ｋ1で配分して、フィードバック軸力ＴFBを算出する。それゆえ、横Ｇ軸力による位相の遅れを補償できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
また、例えば、路面凹凸等によって操向輪２に路面外乱が作用し、操向輪２にタイヤ横力Ｆdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じた場合に、操向輪２に作用する路面外乱の度合いに応じてフィードバック軸力ＴFBを変動できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、電流軸力の配分比率Ｋ2よりも横Ｇ軸力の配分比率Ｋ1を大きくする。それゆえ、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ８Ａの慣性やフリクションの影響によって実際のステアリングラック軸力よりも低下した場合にも、フィードバック軸力ＴFBの推定精度の低下を抑制できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
（４）制御演算部１１が、電流軸力と横Ｇ軸力とヨーレート軸力とを予め設定した配分比率Ｋ2、Ｋ1、Ｋ3で配分して、フィードバック軸力ＴFBを算出する。
このような構成によれば、例えば、車両Ａがスピン状態になった場合に、転舵電流および横方向加速度Ｇyが増大するため、横Ｇセンサ６の検出結果および転舵電流検出部８Ｂの検出結果はいずれも最大値（飽和値）となる。これに対し、ヨーレートγも増大するが、ヨーレートγの増大量は比較的小さいので、ヨーレートセンサ７の検出結果は最大値（飽和値）に到達しない。そのため、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてヨーレートセンサ７の検出結果は変動する。それゆえ、車両Ａのスピン状態の度合いに応じてフィードバック軸力ＴFBを変動できる。そのため、より適切なフィードバック軸力ＴFBを算出でき、より適切な操舵反力を付与できる。
（応用例）
図１３は、応用例を示す図である。
なお、本実施形態では、図１０に示すように、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1以上で且つ第２設定値Ｇ2未満の範囲にある場合に、横方向加速度Ｇyと配分比率Ｋ2との関係を表す一次関数に従って配分比率Ｋ2を算出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１３に示すように、横方向加速度Ｇyと配分比率Ｋ2との関係を表す上に凸な関数（例えば、二次関数）に従って配分比率Ｋ2を算出するようにしてもよい。当該二次関数では、横方向加速度Ｇyの絶対値が第１設定値Ｇ1である場合に配分比率Ｋ2を０．３とし、横方向加速度Ｇyの絶対値が第２設定値Ｇ 2 である場合に配分比率Ｋ 2 を１．０とする。また、当該二次関数では、横方向加速度Ｇyの絶対値が小さいほど、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加に対する配分比率Ｋ2の増大量を増加させる。
（本応用例の効果）
本応用例は、上記各実施形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。
（１）制御演算部１１が、横方向加速度Ｇyが第１設定値Ｇ1以上である場合には、横方向加速度Ｇyの絶対値が小さいほど、横方向加速度Ｇyの絶対値の増加量に対する電流軸力の配分比率Ｋ2の増大量を大きくする。
このような構成によれば、横方向加速度Ｇyが第１設定値Ｇ1以上になった場合には、電流軸力の配分比率Ｋ2をすぐに増大でき、操舵反力の絶対値をすぐに減少できる。そのため、運転者に反力抜け感をすぐに付与できる。
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願２０１１−２３５２４１（２０１１年１０月２６日出願）および日本国特許出願２０１１−２７５５３１（２０１１年１２月１６日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
１はステアリングホイール（ステアリングホイール）
３は操舵角センサ（操舵角検出部）
５は車速センサ（車速検出部）
６は横Ｇセンサ（横方向加速度検出部）
７はヨーレートセンサ（ヨーレート検出部）
８Ａは転舵モータ（転舵モータ）
８Ｂは転舵電流検出部（転舵電流検出部）
８Ｃは転舵モータ駆動部（転舵モータ駆動部）
９Ａは反力モータ（反力モータ）
９Ｃは反力モータ駆動部（反力モータ駆動部、推定反力モータ駆動部）
１１Ｂは目標操舵反力演算部（反力モータ駆動部）
１１Ｂａはフィードフォワード軸力算出部（フィードフォワード軸力算出部）
１１Ｂｂはフィードバック軸力算出部（電流軸力算出部、横Ｇ軸力算出部、フィードバック軸力算出部、ヨーレート軸力算出部）
Ｋ1は設定値（第２の配分比率）
Ｋ2は設定値（第１の配分比率）
Ｋ3は設定値（第２の配分比率）

Claims (8)

  1. 操向輪と機械的に分離したステアリングホイールと、
    前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部と、
    前記操向輪を転舵する転舵モータと、
    前記操舵角検出部が検出した前記操舵角に基づいて、前記転舵モータを駆動する転舵モータ駆動部と、
    前記転舵モータを駆動する電流である転舵電流を検出する転舵電流検出部と、
    車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出部と、
    前記ステアリングホイールに操舵反力を付与する反力モータと、
    前記転舵電流検出部が検出した前記転舵電流に基づいてステアリングラック軸力である電流軸力を算出する電流軸力算出部と、
    前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度に基づいてステアリングラック軸力である横Ｇ軸力を算出する横Ｇ軸力算出部と、
    前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力と前記横Ｇ軸力算出部が算出した前記横Ｇ軸力とを予め設定された配分比率で配分して、ステアリングラック軸力であるフィードバック軸力を算出するフィードバック軸力算出部と、
    前記フィードバック軸力算出部が算出した前記フィードバック軸力に基づいて、前記操舵反力を算出する操舵反力算出部と、
    前記操舵反力算出部が算出した前記操舵反力に基づいて、前記反力モータを駆動する反力モータ駆動部と、を備え、
    前記フィードバック軸力算出部は、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度の絶対値が予め設定した横方向加速度閾値未満である場合には、前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力の配分比率よりも、前記横Ｇ軸力算出部が算出した前記横Ｇ軸力の配分比率を大きくすることを特徴とする操舵制御装置。
  2. 車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
    前記ヨーレート検出部が検出した前記ヨーレートに基づいてステアリングラック軸力であるヨーレート軸力を算出するヨーレート軸力算出部と、を備え、
    前記フィードバック軸力算出部は、前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力と前記横Ｇ軸力算出部が算出した前記横Ｇ軸力と前記ヨーレート軸力算出部が算出した前記ヨーレート軸力とを予め設定された配分比率で配分して、前記フィードバック軸力を算出することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
  3. 車両の車速を検出する車速検出部と、
    前記操舵角検出部が検出した前記操舵角、および前記車速検出部が検出した前記車速に基づいて、ステアリングラック軸力であるフィードフォワード軸力を算出するフィードフォワード軸力算出部と、を備え、
    前記操舵反力算出部は、前記フィードバック軸力算出部が算出した前記フィードバック軸力、および前記フィードフォワード軸力算出部が算出した前記フィードフォワード軸力を、設定された配分比率で配分して、前記操舵反力を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の操舵制御装置。
  4. 前記フィードバック軸力算出部は、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度の絶対値が予め設定した横方向加速度閾値以上である場合には、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度の絶対値の増加に応じて、前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力の配分比率を増大させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
  5. 前記横方向加速度閾値を、運転者の運転操作に基づいて予め設定したモデル式で算出した車両の挙動と実際の車両の挙動との乖離が予め設定した車両挙動閾値以上となる車両の横方向加速度とすることを特徴とする請求項４に記載の操舵制御装置。
  6. 前記フィードバック軸力算出部は、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度が予め設定した横方向加速度閾値以上である場合には、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度の絶対値が小さいほど、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度の絶対値の増加量に対する前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力の配分比率の増大量を大きくすることを特徴とする請求項４または５に記載の操舵制御装置。
  7. 前記フィードバック軸力算出部は、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度が前記横方向加速度閾値未満である場合には、前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力の配分比率よりも、前記横Ｇ軸力算出部が算出した前記横Ｇ軸力の配分比率を大きくすることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
  8. 車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
    前記ヨーレート検出部が検出した前記ヨーレートに基づいてステアリングラック軸力であるヨーレート軸力を算出するヨーレート軸力算出部と、を備え、
    前記フィードバック軸力算出部は、前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力と前記横Ｇ軸力算出部が算出した前記横Ｇ軸力と前記ヨーレート軸力算出部が算出した前記ヨーレート軸力とを予め設定した配分比率で配分して、前記フィードバック軸力を算出することを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
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