JP6028575B2 - 車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、操舵輪と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で、転舵アクチュエータによって転舵輪を操舵輪の操作に応じた角度（目標転舵角）に転舵する、車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法に関する。

従来、操舵輪（ステアリングホイール）と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で、転舵モータを駆動制御し、転舵輪を、操舵輪の操作に応じた角度（目標転舵角）に転舵する操舵制御装置がある。このような操舵制御装置は、一般的に、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）と呼称するシステム（ＳＢＷシステム）を形成する装置である。
このような操舵制御装置としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、転舵輪が縁石等に当接している状態で操舵輪を転舵方向へ操作し続けている場合に、転舵モータへ供給する駆動電流を減少して、転舵モータに駆動電流を供給し続けることを防止するものである。

特開平１０−２１７９８８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、ラックエンド（ラック軸の端部）がステアリングラックに当接するようなフル転舵時への対応については説明がなされていない。フル転舵時にラックエンドがステアリングラックに当接すると、当たり音が発生し、乗員に不快感を与える場合がある。
そこで、本発明は、フル転舵時におけるラックエンドとステアリングラックとの接触を抑制することができる車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ステアリングホイールの操舵状態に応じた転舵指令角演算値を、転舵輪を転舵可能な限界の転舵角である最大転舵角付近の角度を上限角度として演算する。また、その転舵指令角演算値が、上限角度付近で且つ当該上限角度よりも小さい制限開始角度を超えているとき、当該転舵指令角演算値の切り増し方向の変化率を制限した結果を転舵指令角出力値として演算する。そして、転舵輪の転舵角を、上記転舵指令角出力値とするべく転舵アクチュエータを駆動制御する。

本発明によれば、操舵状態に応じて演算した転舵指令角が最大転舵角（ラックエンド角）付近であるとき、転舵指令角の切り増し方向の変化率を制限する。したがって、ラックエンドとステアリングラックとの接触を抑制し、異音の発生を抑制することができる。

本実施形態に係る車両用操舵制御装置を適用したステアバイワイヤシステムの全体構成図である。 本実施形態に係る車両用操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。 転舵指令角演算処理手順を示すフローチャートである。 本実施形態の動作を説明する図である。 ラックの当たり音発生の現象を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本実施形態の車両用操舵制御装置１を備えた車両の概略構成を示す図である。また、図２は、本実施形態の車両用操舵制御装置１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の車両用操舵制御装置１を備えた車両は、ＳＢＷシステムを適用した車両である。
ここで、ＳＢＷシステムでは、車両の運転者が操舵操作する操舵輪（ステアリングホイール）の操作に応じて転舵モータを駆動制御して、転舵輪を転舵する制御を行うことにより、車両の進行方向を変化させる。転舵モータの駆動制御は、ステアリングホイールと転舵輪との間に介装するクラッチを、通常状態である開放状態に切り換えて、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で行う。

そして、例えば、断線等、ＳＢＷシステムの一部に異常が発生した場合には、開放状態のクラッチを締結状態に切り換えて、トルク伝達経路を機械的に接続することにより、運転者がステアリングホイールに加える力を用いて、転舵輪の転舵を継続する。
図１及び図２中に示すように、本実施形態の操舵制御装置１は、転舵モータ２と、転舵モータ制御部４と、クラッチ６と、反力モータ８と、反力モータ制御部１０を備える。

転舵モータ２は、転舵モータ制御部４が出力する転舵モータ駆動電流に応じて駆動するモータであり、回転可能な転舵モータ出力軸１２を有する。そして、転舵モータ２は、転舵モータ駆動電流に応じて駆動することにより、転舵輪を転舵させるための転舵トルクを出力する。
転舵モータ出力軸１２の先端側には、ピニオンギアを用いて形成した転舵出力歯車１２ａを設けている。
転舵出力歯車１２ａは、ステアリングラック１４に挿通させたラック軸１８の両端部間に設けたラックギア１８ａと噛合する。

また、転舵モータ２には、転舵モータ角度センサ１６を設ける。転舵モータ角度センサ１６は、転舵モータ２の回転角度を検出し、この検出した回転角度（転舵モータ回転角θｔ）を含む情報信号を、転舵モータ制御部４を介して、反力モータ制御部１０へ出力する。
転舵輪２４Ｒ，２４Ｌの転舵角θｒは、転舵出力歯車１２ａの回転角度と、ラック軸１８のラックギアと転舵出力歯車１２ａとのギア比とによって一意に決定する。そのため、本実施形態では、転舵モータ回転角θｔから転舵輪２４Ｒ，２４Ｌの転舵角θｒを求めるものとする。

また、ステアリングラック１４は、円筒形状に形成してあり、転舵モータ出力軸１２の回転、すなわち、転舵出力歯車１２ａの回転に応じて車幅方向へ変位するラック軸１８を挿通している。
ステアリングラック１４の内部には、ラック軸１８の外径面を全周から覆うストッパ部１４ａを二つ設ける。二つのストッパ部１４ａは、それぞれ、ステアリングラック１４の内部において、転舵出力歯車１２ａよりも車幅方向右側及び左側に設ける。なお、図１中では、二つのストッパ部１４ａのうち、転舵出力歯車１２ａよりも車幅方向右側に設けたストッパ部１４ａの図示を省略している。

ラック軸１８の、ステアリングラック１４に挿通させて内部に配置した部分のうち、ストッパ部１４ａよりも車幅方向右側及び左側の部分には、それぞれ、ストッパ部１４ａとラック軸１８の軸方向で対向する端当て部材１８ｂを設ける。なお、図１中では、二つの端当て部材１８ｂのうち、ストッパ部１４ａよりも車幅方向右側に設けた端当て部材１８ｂの図示を省略している。
ラック軸１８の両端は、それぞれ、タイロッド２０及びナックルアーム２２を介して、転舵輪２４に連結する。また、ラック軸１８とタイロッド２０との間には、タイヤ軸力センサ２６を設ける。
タイヤ軸力センサ２６は、ラック軸１８の軸方向（車幅方向）に作用する軸力を検出し、この検出した軸力（タイヤ軸力）を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。

転舵輪２４は、車両の前輪（左右前輪）であり、転舵モータ出力軸１２の回転に応じてラック軸１８が車幅方向へ変位すると、タイロッド２０及びナックルアーム２２を介して転舵し、車両の進行方向を変化させる。なお、本実施形態では、転舵輪２４を、左右前輪で形成した場合を説明する。これに伴い、図１中では、左前輪で形成した転舵輪２４を、転舵輪２４Ｌと示し、右前輪で形成した転舵輪２４を、転舵輪２４Ｒと示す。
転舵モータ制御部４は、反力モータ制御部１０と、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ライン２８を介して、情報信号の入出力を行う。

また、転舵モータ制御部４は、転舵位置サーボ制御部３０を有する。
転舵位置サーボ制御部３０は、実転舵角θｒが、後述する指令演算部５４が出力する転舵指令角と一致するように、転舵モータ２の電流指令値（転舵モータ駆動電流）を演算する。ここで、転舵位置サーボ制御部３０は、転舵指令角に所定の応答特性で実転舵角が追従するように制御演算する角度サーボ制御により、転舵モータ２の電流指令値を演算する。角度サーボ制御では、フィードフォワード制御＋フィードバック制御＋ロバスト補償により、上記電流指令値を演算する。そして、転舵モータ２の転舵モータ実電流が上記電流指令値に追従するための転舵モータ２の駆動電圧を演算し、当該駆動電圧に基づいて転舵モータ２を駆動制御する。

クラッチ６は、運転者が操作するステアリングホイール３２と転舵輪２４との間に介装し、反力モータ制御部１０が出力するクラッチ駆動電流に応じて、開放状態または締結状態に切り換わる。なお、クラッチ６は、通常状態では、開放状態である。
ここで、クラッチ６の状態を開放状態に切り換えると、ステアリングホイール３２と転舵輪２４との間のトルク伝達経路を機械的に分離させて、ステアリングホイール３２の操舵操作が転舵輪２４へ伝達されない状態とする。一方、クラッチ６の状態を締結状態に切り換えると、ステアリングホイール３２と転舵輪２４との間のトルク伝達経路を機械的に結合させて、ステアリングホイール３２の操舵操作が転舵輪２４へ伝達される状態とする。

また、ステアリングホイール３２とクラッチ６との間には、操舵角センサ３４と、操舵トルクセンサ３６と、反力モータ８と、反力モータ角度センサ３８を配置する。
操舵角センサ３４は、例えば、ステアリングホイール３２を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。この操舵角センサ３４は、ステアリングホイール３２の現在の回転角度（操舵操作量）である現在操舵角θを検出する。操舵角θは、ステアリングホイール３２を右方向に回転させる方向を正方向とし、左方向に回転させる方向を負方向とする。

そして、操舵角センサ３４は、検出したステアリングホイール３２の現在操舵角θを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。
操舵トルクセンサ３６は、操舵角センサ３４と同様、例えば、ステアリングホイール３２を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。
この操舵トルクセンサ３６は、運転者がステアリングホイール３２に加えているトルクである操舵トルクを検出する。そして、操舵トルクセンサ３６は、検出した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。

また、クラッチ６は、開放状態で互いに離間し、締結状態で互いに噛合する一対のクラッチ板４０を有する。なお、図１中及び以降の説明では、一対のクラッチ板４０のうち、ステアリングホイール３２側に配置するクラッチ板４０を、「操舵輪側クラッチ板４０ａ」とし、転舵輪２４側に配置するクラッチ板４０を、「転舵輪側クラッチ板４０ｂ」とする。
操舵輪側クラッチ板４０ａは、ステアリングホイール３２と共に回転するステリングシャフト４２に取り付けてあり、ステリングシャフト４２と共に回転する。転舵輪側クラッチ板４０ｂは、ピニオン軸４４の一端に取り付けてあり、ピニオン軸４４と共に回転する。

ピニオン軸４４の他端は、ピニオン４６内に配置してある。ピニオン４６には、ラックギア１８ａと噛合するピニオンギア（図示せず）を内蔵する。
ピニオンギアは、ピニオン軸４４と共に回転する。すなわち、ピニオンギアは、ピニオン軸４４を介して、転舵輪側クラッチ板４０ｂと共に回転する。
また、ピニオン４６には、ピニオン角度センサ４８を設ける。このピニオン角度センサ４８は、ピニオンギアの回転角度（ピニオン回転角）を検出し、この検出した回転角度を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。

反力モータ８は、反力モータ制御部１０が出力する反力モータ駆動電流に応じて駆動するモータであり、ステアリングホイール３２と共に回転するステリングシャフト４２を回転させて、ステアリングホイール３２へ操舵反力を出力可能である。ここで、反力モータ８がステアリングホイール３２へ出力する操舵反力は、クラッチ６を開放状態に切り換えて、ステアリングホイール３２と転舵輪２４との間のトルク伝達経路を機械的に分離させている状態で、転舵輪２４に作用しているタイヤ軸力やステアリングホイール３２の操舵状態に応じて演算する。これにより、ステアリングホイール３２を操舵する運転者へ、適切な操舵反力を伝達する。すなわち、反力モータ８がステアリングホイール３２へ出力する操舵反力は、運転者がステアリングホイール３２を操舵する操作方向とは反対方向へ作用する反力である。

反力モータ角度センサ３８は、反力モータ８に設けるセンサである。この反力モータ角度センサ３８は、反力モータ８の回転角度を検出し、この検出した回転角度（反力モータ回転角）を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。
反力モータ制御部１０は、転舵モータ制御部４と、通信ライン２８を介して、情報信号の入出力を行う。これに加え、反力モータ制御部１０は、通信ライン２８を介して、車速センサ５０及びエンジンコントローラ５２が出力する情報信号の入力を受ける。

また、反力モータ制御部１０は、通信ライン２８を介して入力を受けた情報信号や、各種センサから入力を受けた情報信号に基づき、反力モータ８を駆動制御する。
車速センサ５０は車両の車速を検出し、この検出した車速を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。
エンジンコントローラ５２（エンジンＥＣＵ）は、エンジン（図示せず）の状態（エンジン駆動、または、エンジン停止）を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。
反力モータ制御部１０は、図２に示すように、指令演算部５４と、反力サーボ制御部５６と、クラッチ制御部５８を有する。

指令演算部５４は、車速センサ５０、操舵角センサ３４、エンジンコントローラ５２、操舵トルクセンサ３６、反力モータ角度センサ３８、ピニオン角度センサ４８、タイヤ軸力センサ２６及び転舵モータ角度センサ１６が出力した情報信号の入力を受ける。そして、指令演算部５４は、反力指令値を演算する反力指令値演算処理と、クラッチ指令を演算するクラッチ指令演算処理と、転舵指令角を演算する転舵指令角演算処理とを実行する。この指令演算部５４の詳細な構成についての説明は、後述する。

反力サーボ制御部５６は、反力モータ８を駆動させるための反力モータ駆動電流を反力モータ８へ出力する。すなわち、反力サーボ制御部５６は、実反力トルクを指令演算部５４が出力する反力指令値に一致するための反力モータ８への電流指令値（反力モータ駆動電流）を演算し、その電流指令値をもとに反力モータ８を駆動制御する。ここでは、フィードフォワード制御＋フィードバック制御＋ロバスト補償による反力サーボ制御により、上記電流指令値を演算する。
クラッチ制御部５８は、指令演算部５４が出力するクラッチ指令に基づいて、開放状態のクラッチ６を締結状態へ切り換えるために必要な電流を、クラッチ駆動電流として演算する。そして、演算したクラッチ駆動電流を、クラッチ６へ出力する。

（指令演算部５４の詳細な構成）
以下、指令演算部５４の詳細な構成について説明する。
反力指令値演算処理では、指令演算部５４は、例えば、車速センサ５０及び転舵モータ角度センサ１６が出力した情報信号に基づき、転舵モータ回転角θｔに、車速に応じた反力モータ用ゲインＧｈを乗算して、反力指令値を演算する。演算した反力指令値は、反力サーボ制御部５６へ出力する。
クラッチ指令演算処理では、指令演算部５４は、入力した各種情報信号に基づき、クラッチ指令を演算する。演算したクラッチ指令は、クラッチ制御部５８へ出力する。

転舵指令角演算処理では、指令演算部５４は、例えば、車速センサ５０及び操舵角センサ３４が出力した情報信号に基づき、転舵指令角を演算する。このとき、現在操舵角θに、車速に応じて設定したギア比を乗算して、転舵指令角を演算する。このとき、指令演算部５４は、転舵指令角が予め設定した閾値を超えているとき、転舵指令角の切り増し方向の変化率を制限するようにする。
図３は、指令演算部５４が実行する転舵指令角演算処理手順を示すフローチャートである。なお、転舵角及び転舵指令角は右方向への転舵と左方向への転舵とで正負が異なるが、ここでは説明を簡素化するために正符号で記述し説明する。負符号の場合は符号を逆にして読みかえるものとする。

先ずステップＳ１で、指令演算部５４は、車速センサ５０及び操舵角センサ３４が出力した情報信号を取得し、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、指令演算部５４は、前記ステップＳ１で取得した現在操舵角θ及び車速に基づいて転舵指令角（転舵指令角演算値）θｒ０を演算し、ステップＳ３に移行する。このとき、転舵指令角演算値θｒ０には上限値θｒ２を設けるものとする。当該上限値θｒ２は、転舵輪２４を転舵可能な限界の転舵角（ラックエンド角）付近に設定するものとし、例えばラックエンド角−１０°とする。
ここで、ラックエンド角とは、ストッパ部１４ａと端当て部材１８ｂとが当接している状態における、転舵輪２４の転舵角であり、車両の設計時、製造時、工場出荷時等において、予め設定する。

ステップＳ３では、指令演算部５４は、前記ステップＳ１で取得した現在操舵角θに基づいて、運転者がステアリングホイール３２を切り増し操作しているか否かを判定する。例えば、現在操舵角θに基づいて操舵角速度を演算し、演算した操舵角速度の符号と現在操舵角θの符号とが同符号であるとき、運転者がステアリングホイールの切り増し操作を行っていると判断する。そして、ステアリングホイール３２を切り戻し操作していると判定した場合にはステップＳ４に移行し、ステアリングホイール３２を切り増し操作していると判定した場合には後述するステップＳ６に移行する。

ステップＳ４では、指令演算部５４は、前記ステップＳ２で演算した転舵指令角演算値θｒ０を、転舵モータ制御部４の転舵位置サーボ制御部３０に出力する転舵指令角（転舵指令角出力値）θｒ１として設定し、ステップＳ５に移行する。
ステップＳ５では、指令演算部５４は、設定した転舵指令角出力値θｒ１を転舵位置サーボ制御部３０に出力して転舵指令角演算処理を終了する。

また、ステップＳ６では、指令演算部５４は、前記ステップＳ２で演算した転舵指令角演算値θｒ０が、予め設定した制限開始角度（閾値）θｒｔｈを超えているか否かを判定する。ここで、閾値θｒｔｈは、ラックエンド付近の上限値θｒ２よりも小さい角度（例えば、ラックエンド角−２０°）に設定する。そして、θｒ０＞θｒｔｈである場合にはステップＳ７に移行し、θｒ０≦θｒｔｈである場合には前記ステップＳ４に移行する。
ステップＳ７では、指令演算部５４は、実転舵角θｒが閾値θｒｔｈ以上であるか否かを判定し、実転舵角θｒが閾値θｒｔｈ未満（θｒｔｈ＞θｒ）である場合にはステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、指令演算部５４は、転舵指令角出力値θｒ１を閾値θｒｔｈで保持して（θｒ１＝θｒｔｈ）前記ステップＳ５に移行する。

一方、前記ステップＳ７で、実転舵角θｒが閾値θｒｔｈ以上である（θｒｔｈ≦θｒ）と判定した場合にはステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、指令演算部５４は、レートリミットを適用して転舵指令角出力値θｒ１を演算し、前記ステップＳ５に移行する。具体的には、転舵指令角出力値θｒ１を、前記ステップＳ８で保持した閾値θｒｔｈから転舵指令角演算値θｒ０まで増加する際に、増加率に制限（最大増加幅Δθｒ）を設けて転舵指令角出力値θｒ１を緩変化するようにする。ここで、最大増加幅Δθｒは、例えば実転舵角θｒが転舵指令角θｒ１に遅れなく追従可能な程度に設定する。
このように、指令演算部５４は、転舵指令角の演算に際し、ラックエンド付近の閾値θｒｔｈを超える領域では、転舵指令角演算値θｒ０に対してレートリミット処理を施すことにより、最終的な転舵指令角（転舵指令角出力値θｒ１）の切り増し方向の変化が緩やかになるようにする。

（動作）
次に、第１の実施形態の動作について、図４を参照しながら説明する。
本ＳＢＷシステムは、クラッチ６の締結を解除した状態でＳＢＷ制御を実行する。
ＳＢＷ制御中の時刻ｔ１で運転者がステアリング操作を開始し、フル転舵すべくステアリングホイール３２を最大操舵角（切り込み限界角）に向けて操作し始めると、操舵角センサ３４は運転者が入力した操舵角θを検出する。そして、反力モータ制御部１０は、操舵角θに応じた転舵量（転舵指令角演算値θｒ０）を演算する（図３のステップＳ２）。
このとき、転舵指令角演算値θｒ０はラックエンド付近の閾値θｒｔｈ以下であるため（ステップＳ６でＮｏ）、反力モータ制御部１０は、転舵指令角演算値θｒ０を最終的な転舵指令角（転舵指令角出力値θｒ１として設定する（ステップＳ４）。すると、転舵モータ制御部４は、実転舵角θｒが当該転舵指令角θｒ１となるように転舵モータ２を駆動制御する。これにより、転舵輪１１Ｒ，１１Ｌが転舵する。

転舵指令角演算値θｒ０がラックエンド付近の角度（ラックエンド角−２０°）に設定した閾値θｒｔｈ以下である時刻ｔ１〜ｔ２間は、操舵状態に応じて演算した転舵指令角θｒ０がそのまま最終的な転舵指令角θｒ１となる。そして、その転舵指令角θｒ１に基づいて転舵モータ２を駆動制御すると、実転舵角θｒは転舵指令角θｒ１に所定の応答性で追従する。すなわち、実転舵角θｒは操舵状態に応じた値となる。

また、転舵輪２４Ｒ，２４Ｌの転舵によって、路面から転舵輪２４Ｒ，２４Ｌへ路面反力が入力する。そのため、反力モータ制御部１０は、反力モータ８を駆動制御して、実路面反力に相当する操舵反力をステアリングホイール３２に付与する。このようにしてＳＢＷ制御を行うことで、運転者は自身の感覚に合致したステアリング操作を行うことができる。
その後、時刻ｔ２で転舵指令角演算値θｒ０が閾値θｒｔｈを超えると（ステップＳ６でＹｅｓ）、反力モータ制御部１０は、実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１（＝θｒ０）に達しているか否かを判定する。この時刻ｔ２では、実転舵角θｒは転舵指令角出力値θｒ１（＝θｒ０）に達していないため（ステップＳ７でＮｏ）、反力モータ制御部１０は、転舵指令角出力値θｒ１を閾値θｒｔｈで保持する（ステップＳ８）。

このように、転舵指令角出力値θｒ１を保持することで、実転舵角θｒは徐々に転舵指令角出力値θｒ１に追いついていく。また、この時刻ｔ２以降、転舵指令角演算値θｒ０は運転者によるステアリング操作に応じて増加を続け、転舵指令角の上限値θｒ２に達すると当該上限値θｒ２を維持する。
時刻ｔ３で実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１（＝θｒｔｈ）に達すると（ステップＳ７でＹｅｓ）、反力モータ制御部１０は、レートリミット処理により、転舵指令角出力値θｒ１を閾値θｒｔｈから転舵指令角演算値θｒ０（＝θｒ２）に向けて緩増加する（ステップＳ９）。このとき、実転舵角θｒは、転舵指令角出力値θｒ１に遅れなく追従する。

そして、時刻ｔ４で転舵指令角出力値θｒ１が転舵指令角演算値θｒ０（＝θｒ２）に達し、転舵指令角出力値θｒ１が上限値θｒ２を維持すると、実転舵角θｒもこれに追従して上限値θｒ２を維持する。このように、実転舵角θｒは、転舵指令角出力値θｒ１に遅れなく追従する。
ところで、上述したレートリミット処理等を行わず、操舵状態に応じて演算した転舵指令角をそのまま最終的な転舵指令角として設定した場合、ラックから当たり音がするといった現象が生じる。以下、この点について、図５を参照しながら詳細に説明する。
ここでは、時刻ｔ１１で運転者がステアリング操作を開始し、ステアリングホイールを最大操舵角（切り込み限界角）に向けて操作した場合について説明する。この場合、最終的な転舵指令角（ここでは、転舵指令角出力値θｒ１´とする）は、時刻ｔ１２で上限値θｒ２に達するまで、操舵状態に応じて増加する。そして、時刻ｔ１２で上限値θｒ２に達した後は、上限値θｒ２を維持する。

この場合、転舵モータは、実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１´に追いつく時刻ｔ１３までの間フル駆動し、実転舵角θｒは、上限値θｒ２に向けて比較的大きな増加率で増加する。そのため、時刻ｔ１３で実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１´（＝θｒ２）に追いついた後、実転舵角θｒを上限値θｒ２で維持しようとしても、タイヤの慣性力により実転舵角θｒがオーバーシュートする。すなわち、図５に示すように、実転舵角θｒは、時刻ｔ１４でラックエンド角に達した後で上限値θｒ２に収束する。
そして、実転舵角θｒがラックエンド角に達する時刻ｔ１４では、ストッパ部１４ａと端当て部材１８ｂとが当接することにより当たり音が発生する。この当たり音の発生は、乗員にとって不快感となり得る。

これに対して、本実施形態では、ラックエンド付近における転舵指令角の増加率を制限するため、実転舵角θｒの変化速度を緩やかにすることができ、上述したオーバーシュートを抑制することができる。また、転舵指令角にはラックエンド角よりも小さい上限角度（上限値θｒ２）を設けており、その上限角度よりもさらに小さい制限開始角度（閾値θｒｔｈ）を超えたときに転舵指令角の増加率の制限を開始するので、実転舵角θｒがラックエンド角に達してしまうのを確実に防止することができる。その結果、異音発生を防止し、運転者に不快感を与えるのを防止することができる。

さらに、ラックエンド付近では、転舵指令角に対する実転舵角の応答性を落としても運転者に違和感を与え難い。また、転舵輪２４がゆっくりと操舵状態に応じた転舵位置に追いついて止まるため、車両のロールを抑え、揺り返しを抑制することができる。このように、良好な操舵フィーリングを確保した状態で異音発生を防止することができる。
そして、運転者がステアリングホイール３２を最大操舵角まで操作している状態から、切り戻し方向へ操作すると（ステップＳ３でＮｏ）、反力モータ制御部１０は、操舵状態に応じた転舵指令角演算値θｒ０をそのまま転舵指令角出力値θｒ１として設定する（ステップＳ４）。すなわち、転舵指令角演算値θｒ０が閾値θｒｔｈを超えている状態であっても、上述した切り増し方向へ操舵している場合のようなレートリミット処理は行わない。したがって、操舵状態に応じて素早く実転舵角θｒを中立方向に戻すことができる。

なお、図１において、転舵モータ２が転舵アクチュエータに対応し、転舵モータ制御部４が駆動制御部に対応している。また、転舵モータ角度センサ１６が転舵角検出部に対応し、車速センサ５０が車速検出部に対応している。さらに、図３において、ステップＳ２が転舵指令角演算部に対応し、ステップＳ３が切り増し検出部に対応し、ステップＳ６〜Ｓ９が転舵指令角制限部に対応している。

（効果）
第１の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）反力モータ制御部１０は、ステアリングホイール３２の操舵状態に応じた転舵指令角演算値θｒ０を、ラックエンド角付近の上限値θｒ２を上限角度として演算する。また、反力モータ制御部１０は、少なくとも操舵角センサ３４で検出した現在操舵角θに基づいて、運転者によるステアリングホイールの切り増し操作を検出する。そして、反力モータ制御部１０は、転舵指令角演算値θｒ０が、上限値θｒ２付近で且つ上限値θｒ２よりも小さい閾値θｒｔｈを超えており、運転者が切り増し操作を行っているとき、転舵指令角演算値θｒ０の変化率を制限した結果を転舵指令角出力値θｒ１として演算する。転舵モータ制御部４は、転舵輪の転舵角θｒを転舵指令角出力値θｒ１とするべく転舵モータ８を駆動制御する。

これにより、操舵状態に応じて演算した転舵指令角演算値θｒ０が最大転舵角（ラックエンド角）付近の閾値θｒｔｈを超えているとき、転舵指令角出力値θｒ１を緩やかに変化することができる。したがって、フル転舵時に実転舵角θｒが上限値θｒ２に達したときのオーバーシュートを抑制することができる。そのため、ラックエンドとステアリングラックとの接触を防止し、異音の発生を防止することができる。

（２）反力モータ制御部１０は、転舵指令角演算値θｒ０が閾値θｒｔｈを超えており、且つ実転舵角θｒが閾値θｒｔｈ未満であるとき、転舵指令角出力値θｒ１を閾値θｒｔｈに保持する。
このように、実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１に追いついていない場合には、転舵指令角出力値θｒ１の増加を停止し、実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１に追いつくのを待つ。これにより、閾値θｒｔｈを超えるラックエンド付近では、実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１に遅れなく追従した状態とすることができる。したがって、確実に上記オーバーシュートを抑制し、異音の発生を防止することができる。

（３）ステアリングホイール３２の操舵状態に応じた転舵指令角演算値θｒ０を、ラックエンド角付近の上限値θｒ２を上限角度として演算する。次に、転舵指令角演算値θｒ０が、上限値θｒ２付近で且つ上限値θｒ２よりも小さい閾値θｒｔｈを超えているとき、当該転舵指令角演算値θｒ０の切り増し方向の変化率を制限した結果を転舵指令角出力値θｒ１として演算する。そして、転舵輪の転舵角θｒを転舵指令角出力値θｒ１とするべく転舵モータ８を駆動制御する。
これにより、操舵状態に応じて演算した転舵指令角演算値θｒ０が最大転舵角（ラックエンド角）付近の閾値θｒｔｈを超えているとき、転舵指令角出力値θｒ１を緩やかに変化することができる。したがって、フル転舵時に実転舵角θｒが上限値θｒ２に達したときのオーバーシュートを抑制することができる。そのため、ラックエンドとステアリングラックとの接触を防止し、異音の発生を防止することができる。

（変形例）
（１）上記実施形態においては、レートリミット処理のリミット値（最大増加幅Δθｒ）を車速に応じて変更することもできる。走行中は停車中と比較してレートリミット処理を施すことに起因する違和感が発生し易い。そこで、例えば、車速が設定車速よりも速い場合には、車速が設定車速以下である場合と比較してレートリミットを緩和する（最大増加幅Δθｒを大きくする）ようにする。これにより、上記違和感を低減することができる。なお、車速に応じたゲインを用い、車速が速いほどレートリミットを緩和するようにしてもよい。

（２）上記実施形態においては、転舵指令角演算値θｒ０が閾値θｒｔｈを超えており、且つ実転舵角θｒが閾値θｒｔｈ未満である場合に、転舵指令角出力値θｒ１を閾値θｒｔｈに保持しているが、この処理は省略することもできる。すなわち、転舵指令角演算値θｒ０が閾値θｒｔｈを超えた場合には、実転舵角θｒにかかわらずレートリミット処理を実施してもよい。この場合にも、転舵指令角出力値θｒ１が上限値θｒ２に達する前に、実転舵角θｒが転舵指令角出力値θｒ１に追いつくことが期待できる。したがって、転舵指令角出力値θｒ１が上限値θｒ２に達した後の実転舵角θｒのオーバーシュートを抑制し、ラックエンドでの当たり音の発生を抑制することができる。

１…車両用操舵制御装置、２…転舵モータ、４…転舵モータ制御部、６…クラッチ、８…反力モータ、１０…反力モータ制御部、１２…転舵モータ出力軸、１２ａ…転舵出力歯車、１４…ステアリングラック、１４ａ…ストッパ部、１６…転舵モータ角度センサ、１８…ラック軸、１８ａ…ラックギア、１８ｂ…端当て部材、２０…タイロッド、２２…ナックルアーム、２４…転舵輪、２６…タイヤ軸力センサ、２８…通信ライン、３０…転舵位置サーボ制御部、３２…ステアリングホイール、３４…操舵角センサ、３６…操舵トルクセンサ、３８…反力モータ角度センサ、４０…クラッチ板、４２…ステリングシャフト、４４…ピニオン軸、４６…ピニオン、４８…ピニオン角度センサ、５０…車速センサ、５２…エンジンコントローラ、５４…指令演算部、５６…反力サーボ制御部、５８…クラッチ制御部

Claims (4)

1. 転舵輪を転舵駆動する転舵アクチュエータと、
   ステアリングホイールの操舵状態に応じた転舵指令角を、前記転舵輪を転舵可能な限界の転舵角である最大転舵角付近の角度を上限角度とし、転舵指令角演算値として演算する転舵指令角演算部と、
   操舵角を検出する操舵角検出部と、
   少なくとも前記操舵角検出部で検出した操舵角に基づいて、運転者によるステアリングホイールの切り増し操作を検出する切り増し検出部と、
   前記切り増し検出部で運転者によるステアリングホイールの切り増し操作を検出しており、前記転舵指令角演算部で演算した転舵指令角演算値が、前記上限角度付近で且つ当該上限角度よりも小さい制限開始角度を超えているとき、当該転舵指令角演算値の変化率を制限した結果を転舵指令角出力値として設定する転舵指令角制限部と、
   前記転舵輪の転舵角を、前記転舵指令角制限部で設定した転舵指令角出力値とするべく前記転舵アクチュエータを駆動制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出部を備え、
   前記転舵指令角制限部は、前記転舵指令角演算部で演算した転舵指令角演算値が前記制限開始角度を超えており、且つ前記転舵角検出部で検出した転舵角が前記制限開始角度未満であるとき、前記転舵指令角出力値を前記制限開始角度で保持することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵制御装置。
3. 車速を検出する車速検出部を備え、
   前記転舵指令角制限部は、前記車速検出部で検出した車速が予め設定した設定車速よりも速いとき、前記車速検出部で検出した車速が前記設定車速以下であるときと比較して、前記転舵指令角演算値の変化率を制限する量を小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操舵制御装置。
4. ステアリングホイールの操舵状態に応じた転舵指令角演算値を、転舵輪を転舵可能な限界の転舵角である最大転舵角付近の角度を上限角度として演算し、
   演算した転舵指令角演算値が、前記上限角度付近で且つ当該上限角度よりも小さい制限開始角度を超えているとき、当該転舵指令角演算値の切り増し方向の変化率を制限した結果を転舵指令角出力値として演算し、
   前記転舵輪の転舵角を前記転舵指令角出力値とするべく、前記転舵輪を転舵駆動する転舵アクチュエータを駆動制御することを特徴とする車両用操舵制御方法。

Images