JP6776781B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングから転舵輪への動力の伝達状態および遮断状態の一方を他方に切り替える切替装置と、前記遮断状態において前記ステアリングに操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータと、前記転舵輪を転舵させる転舵側アクチュエータと、を備えた操舵装置を操作対象とする操舵制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、ステアリングから転舵輪への動力の遮断状態において、ステアリングに操舵側アクチュエータによって反力が付与されるステアバイワイヤシステムにおける制御装置が記載されている。この制御装置は、遮断状態において、転舵角に相当するピニオン角の検出値を目標ピニオン角に制御するために転舵側アクチュエータを操作する（段落「００１４」）。また、制御装置は、遮断状態において、操舵トルクの検出値を目標操舵反力トルクに制御するために操舵側モータを操作する（段落「００１５」）。

特開２００６−１８２０５８号公報

ところで、たとえば転舵輪が溝にはまってしまった場合等のように、転舵側アクチュエータに加わる負荷が過度に大きい場合には、ステアリングの操作に応じて転舵側アクチュエータによって転舵輪を転舵させることができず、ステアリングの回転量である操舵角と転舵輪の転舵角とが整合しなくなるおそれがある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転舵側アクチュエータに加わる負荷が大きくなっても操舵角と転舵角とが整合しなくなることを抑制できるようにした操舵制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．操舵制御装置は、ステアリングから転舵輪への動力の伝達状態および遮断状態の一方を他方に切り替える切替装置と、前記遮断状態において前記ステアリングに操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータと、前記転舵輪を転舵させる転舵側アクチュエータと、を備えた操舵装置を操作対象とし、前記遮断状態において前記転舵輪の転舵角および該転舵角の変化速度である転舵角速度の少なくとも一方を制御量とし、前記転舵側アクチュエータを操作することによって前記制御量を前記ステアリングの操作に応じた指令値となるように制御する転舵処理と、前記転舵処理がなされているときに前記制御量と前記指令値との差の絶対値が閾値以上となる状態が継続することを条件に、前記切替装置を操作して前記遮断状態から前記伝達状態に切り替える伝達切替処理と、を実行する。

制御量とその指令値との差の絶対値が閾値以上となる状態が継続する場合、操舵角と転舵角とが整合しなくなるおそれがある。この点、上記構成では、こうした場合に、切替装置を伝達状態に切り替えることにより、ユーザがステアリングに入力するトルクを転舵輪に付与することができる。このため、転舵側アクチュエータに加わる負荷が大きくなっても操舵角と転舵角とが整合しなくなることを抑制できる。

２．上記１記載の操舵制御装置において、前記伝達切替処理によって前記伝達状態に切り替えられる場合、前記操舵側アクチュエータおよび前記転舵側アクチュエータの少なくとも一方によって、前記ステアリングの操作による前記転舵輪の転舵をアシストするアシスト処理を実行する。

上記構成では、伝達状態においてアシスト処理を実行するため、ユーザがステアリングに入力する操舵トルクと、操舵側アクチュエータおよび転舵側アクチュエータの少なくとも一方が転舵輪を転舵させようとする力との協働で、転舵輪を転舵させることができる。

３．上記２記載の操舵制御装置において、前記転舵処理は、前記制御量と前記指令値との差を入力とする積分要素の出力値に基づき前記転舵側アクチュエータを操作するものであり、前記アシスト処理は、前記伝達切替処理によって前記伝達状態に切り替えられる場合、前記伝達状態に切り替えられる時点において前記積分要素が保持していた値を前記転舵側アクチュエータの操作に反映させない。

伝達切替処理は、制御量とその指令値との差の絶対値が閾値以上となる状態が継続する場合に実行されるものであるため、伝達切替処理によって切り替えられる時点において積分要素が保持していた値は、絶対値が過度に大きい値となっている可能性がある。そしてその場合に、伝達状態において積分要素が保持していた値を転舵側アクチュエータの操作に反映させる場合、転舵側アクチュエータの出力が適切な値から過度にずれたものとなるおそれがある。そこで上記構成では、上記保持していた値を反映させないこととした。

４．上記１〜３のいずれか１つに記載の操舵制御装置において、前記転舵処理は、前記制御量を前記転舵角とするものであり、前記転舵角の検出値および前記転舵角の指令値を入力として前記転舵処理がなされているときに前記制御量と前記指令値との差の絶対値が前記閾値以上となる状態が継続するか否かを判定する判定処理を実行し、前記伝達切替処理は、前記判定処理の結果に基づき前記伝達切替処理を実行する。

上記構成では、判定処理を実行することにより、実際の転舵角とその指令値との差の絶対値が閾値以上となる状態が継続する場合に確実に伝達切替処理を実行することができる。

第１の実施形態にかかる操舵制御装置およびその操作対象を示す図。 同実施形態にかかるブロック図。 同実施形態にかかる高負荷への対処のための処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる高負荷への対処のための処理の手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかる高負荷への対処のための処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、操舵制御装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかる操舵装置１０においては、ステアリングホイール（ステアリング１２）が、ステアリング１２の操作に抗する力である反力を付与する操舵側アクチュエータ２０に接続されている。操舵側アクチュエータ２０は、ステアリング１２に固定されたステアリングシャフト２２、反力側減速機２４、反力側減速機２４に回転軸２６ａが連結された操舵側モータ２６、および操舵側モータ２６を駆動するインバータ２８を備えている。なお、本実施形態では、操舵側モータ２６として表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を想定している。

ステアリングシャフト２２は、ノーマリークローズ式のクラッチ１４を介して転舵側アクチュエータ４０のピニオン軸４２に連結可能とされている。
転舵側アクチュエータ４０は、第１ラックアンドピニオン機構４８、第２ラックアンドピニオン機構５２、転舵側減速機５４、転舵側減速機５４に回転軸５６ａが連結された転舵側モータ５６、および転舵側モータ５６を駆動するインバータ５８を備えている。なお、本実施形態では、転舵側モータ５６として、ＳＰＭＳＭを想定している。

第１ラックアンドピニオン機構４８は、所定の交叉角をもって配置されたラック軸４６とピニオン軸４２とを備え、ラック軸４６に形成された第１ラック歯４６ａとピニオン軸４２に形成されたピニオン歯４２ａとが噛合されている。なお、ラック軸４６の両端には、タイロッドを介して転舵輪３０が連結されている。

第２ラックアンドピニオン機構５２は、所定の交叉角をもって配置されたラック軸４６およびピニオン軸５０を備えており、ラック軸４６に形成された第２ラック歯４６ｂとピニオン軸５０に形成されたピニオン歯５０ａとが噛合されている。

ピニオン軸５０は、転舵側減速機５４を介して、転舵側モータ５６の回転軸５６ａに接続されている。転舵側モータ５６にはインバータ５８が接続されている。
制御装置６０は、操舵側アクチュエータ２０および転舵側アクチュエータ４０を備えた操舵装置１０を操作することにより、ステアリング１２の操作に応じて転舵輪３０を転舵させる制御を実行する。すなわち、本実施形態では、操舵側アクチュエータ２０および転舵側アクチュエータ４０によってステアバイワイヤシステムを実現しており、制御装置６０は、通常、クラッチ１４を解放状態に維持しつつ、ステアリング１２の操作に応じて転舵輪３０を転舵させる制御を実行する。この際、制御装置６０は、ステアリングシャフト２２に加わるトルク（操舵トルクＴｒｑｓ）を検出するトルクセンサ７０の出力値や、操舵側モータ２６の回転軸２６ａの回転角度θｓ０を検出する操舵側角度センサ７２の出力値、操舵側モータ２６に流れる電流Ｉｓを検出する操舵側電流センサ７４の出力値を取り込む。また、制御装置６０は、回転軸５６ａの回転角度θｔ０を検出する転舵側角度センサ７６の出力値や、転舵側モータ５６を流れる電流Ｉｔを検出する転舵側電流センサ７８の出力値、車速Ｖを検出する車速センサ６８の出力値を取り込む。

制御装置６０は、中央処理装置（ＣＰＵ６２）およびメモリ６４を備えており、メモリ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより各種処理を実行する。
図２に、メモリ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することで実現される処理のうち、クラッチ１４が解放状態にあるときに実行される処理の一部を示す。

積算処理部Ｍ２は、操舵側角度センサ７２によって検出された回転角度θｓ０と転舵側角度センサ７６によって検出された回転角度θｔ０とを、０〜３６０°よりも広い角度領域の数値に変換して回転角度θｓ，θｔとする。すなわち、たとえば、ステアリング１２が車両を直進させる中立位置から右側または左側に最大限回転操作される場合、回転軸２６ａは、３６０°を超えて回転する。したがって、積算処理部Ｍ２では、たとえばステアリング１２が中立位置にある状態から回転軸２６ａが所定方向に２回転する場合、出力値を７２０°とする。なお、積算処理部Ｍ２は、中立位置における出力値をゼロとする。

計量単位設定処理部Ｍ４は、積算処理部Ｍ２による処理が施された操舵側角度センサ７２の出力値に換算係数Ｋｓを乗算して操舵角θｈを算出し、積算処理部Ｍ２による処理が施された転舵側角度センサ７６の出力値に換算係数Ｋｔを乗算して、転舵角θｐを算出する。ここで、換算係数Ｋｓは、反力側減速機２４と操舵側モータ２６の回転軸２６ａとの回転速度比に応じて定められており、これにより、回転軸２６ａの回転角度θｓの変化量をステアリング１２の回転量に変換する。このため、操舵角θｈは、中立位置を基準とするステアリング１２の回転角度となる。また、換算係数Ｋｔは、転舵側減速機５４と転舵側モータ５６の回転軸５６ａとの回転速度比、およびピニオン軸５０とピニオン軸４２との回転速度比の積となっている。これにより、回転軸５６ａの回転量を、クラッチ１４が締結されていると仮定した場合におけるステアリング１２の回転量に変換する。

なお、図２における処理は、回転角度θｓ，θｔ、操舵角θｈおよび転舵角θｐが所定方向の回転角度の場合に正、逆方向の回転角度の場合に負とする。すなわち、たとえば、積算処理部Ｍ２は、ステアリング１２が中立位置にある状態から回転軸２６ａが所定方向とは逆回転する場合に、出力値を負の値とする。ただし、これは、制御系のロジックの一例に過ぎない。特に、本明細書では、回転角度θｓ，θｔ、操舵角θｈおよび転舵角θｐが大きいとは、中立位置からの変化量が大きいこととする。換言すれば、上記のように正負の値を取りうるパラメータの絶対値が大きいこととする。

アシストトルク設定処理部Ｍ６は、操舵トルクＴｒｑｓに基づき、アシストトルクＴｒｑａ＊を設定する。アシストトルクＴｒｑａ＊は、操舵トルクＴｒｑｓが大きいほど大きい値に設定される。加算処理部Ｍ８は、アシストトルクＴｒｑａ＊に操舵トルクＴｒｑｓを加算して出力する。

反力設定処理部Ｍ１０は、ステアリング１２の回転に抗する力である反力Ｆｉｒを設定する。詳しくは、本実施形態では、反力設定処理部Ｍ１０は、転舵角θｐを入力とし、転舵角θｐの大きさが大きい場合に小さい場合よりも反力Ｆｉｒの大きさを大きい値に設定する。

偏差算出処理部Ｍ１２は、加算処理部Ｍ８の出力から反力Ｆｉｒを減算した値を出力する。
操舵角指令値算出処理部Ｍ２０は、偏差算出処理部Ｍ１２の出力値に基づき、操舵角指令値θｈ＊を設定する。ここでは、偏差算出処理部Ｍ１２の出力値Δと、操舵角指令値θｈ＊とを関係づける以下の式（ｃ１）にて表現されるモデル式を利用する。

Δ＝Ｃ・θｈ＊’＋Ｊ・θｈ＊’’ …（ｃ１）
上記の式（ｃ１）にて表現されるモデルは、ステアリング１２と転舵輪３０とが機械的に連結されたものにおいて、ラック軸４６の軸力と操舵角θｈとの関係を定めるモデルである。上記の式（ｃ１）において、粘性係数Ｃは、操舵装置１０の摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Ｊは、操舵装置１０の慣性をモデル化したものである。ここで、粘性係数Ｃおよび慣性係数Ｊは、車速Ｖに応じて可変設定される。

操舵角フィードバック処理部Ｍ２２は、操舵角θｈを操舵角指令値θｈ＊にフィードバック制御するための操作量として、フィードバックトルクＴｒｑｒ１＊を設定する。具体的には、操舵角指令値θｈ＊から操舵角θｈを減算した値を入力とする比例要素、積分要素および微分要素のそれぞれの出力値の和を、フィードバックトルクＴｒｑｒ１＊とする。

加算処理部Ｍ２４は、操舵角フィードバック処理部Ｍ２２が出力するフィードバックトルクＴｒｑｒ１＊と、アシストトルク設定処理部Ｍ６が出力するアシストトルクＴｒｑａ＊との和を、操舵側モータ２６に対するトルク指令値（反力指令値Ｔｒｑｒ＊）として出力する。

操作信号生成処理部Ｍ２６は、反力指令値Ｔｒｑｒ＊に基づき、インバータ２８の操作信号ＭＳｓを生成してインバータ２８に出力する。これは、たとえば、反力指令値Ｔｒｑｒ＊に基づきｑ軸電流の指令値を設定し、ｄｑ軸の電流を指令値にフィードバック制御するための操作量としてｄｑ軸の電圧指令値を設定する周知の電流フィードバック制御にて実現することができる。なお、ｄ軸電流はゼロに制御してもよいが、操舵側モータ２６の回転速度が大きい場合には、ｄ軸電流の絶対値をゼロより大きい値に設定し弱め界磁制御を実行してもよい。もっとも、低回転速度領域においてｄ軸電流の絶対値をゼロよりも大きい値に設定することも可能である。

舵角比可変処理部Ｍ２８は、操舵角指令値θｈ＊に基づき、操舵角θｈと転舵角θｐとの比である舵角比を可変設定するための目標動作角θａ＊を設定する。加算処理部Ｍ３０は、操舵角指令値θｈ＊に目標動作角θａ＊を加算することにより、転舵角指令値θｐ１＊を算出する。

微分ステア処理部Ｍ３２は、操舵角指令値θｈ＊の変化速度にゲインＫｄを乗算した値をステア補正量θｄとして出力する。ステア補正処理部Ｍ３４では、転舵角指令値θｐ１＊に、ステア補正量θｄを加算することにより、転舵角指令値θｐ＊を算出して出力する。

転舵角フィードバック処理部Ｍ３６は、転舵角θｐを転舵角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための操作量として、転舵側モータ５６に対するトルク指令値（転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊）を設定する。具体的には、転舵角指令値θｐ＊から転舵角θｐを減算した値を入力とする比例要素、積分要素および微分要素のそれぞれの出力値の和を、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊とする。

操作信号生成処理部Ｍ３８は、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊に基づき、インバータ５８の操作信号ＭＳｔを生成してインバータ５８に出力する。これは、操作信号生成処理部Ｍ２６による操作信号の生成処理と同様に行うことができる。

上記処理によれば、クラッチ１４の解放状態、すなわちステアリング１２から転舵輪３０への動力の伝達が遮断された状態において、ステアリング１２の操作に応じて転舵輪３０を転舵させることができる。本実施形態では、図２に示した処理を用いることにより、クラッチ１４の解放状態においてステアリング１２の操作に応じて転舵輪３０を転舵させる処理を実行することを原則としつつも、所定の条件下、クラッチ１４を締結した状態において、転舵輪３０を転舵させる処理を実行する。次にこれについて説明する。

図３に、クラッチ１４を締結するか否かの判定処理、およびクラッチ１４の締結処理の手順を示す。図３に示す処理は、メモリ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下においては、ステップ番号を、先頭に「Ｓ」が付与された数字にて表記する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず仮判定フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１０）。仮判定フラグＦは、転舵角θｐと転舵角指令値θｐ１＊との差の絶対値が閾値Δｔｈ以上となることに基づき転舵側アクチュエータ４０に過大な負荷がかかっている旨の仮判定がなされる場合に「１」となり、そうでない場合に「０」となる。ＣＰＵ６２は、仮判定フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、転舵角θｐと転舵角指令値θｐ１＊との差の絶対値が閾値Δｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。そしてＣＰＵ６２は、閾値Δｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、仮判定フラグＦを「１」とする（Ｓ１４）。

一方、ＣＰＵ６２は、仮判定フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、転舵角θｐと転舵角指令値θｐ１＊との差の絶対値が閾値Δｔｈ未満であるか否かを判定する（Ｓ１６）。この処理は、仮判定フラグＦを初期化するか否かを判定する処理である。そしてＣＰＵ６２は、閾値Δｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、仮判定フラグＦを「０」とする（Ｓ１８）。

これに対し、ＣＰＵ６２は、閾値Δｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１６：ＮＯ）、閾値Δｔｈ以上となっている状態の継続時間をカウントするカウンタＣｎをインクリメントする（Ｓ２０）。次にＣＰＵ６２は、カウンタＣｎが所定値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２２）。ここで、所定値Ｃｔｈは、転舵側アクチュエータ４０単独では転舵角θｐを転舵角指令値θｐ＊に制御できない状態である可能性が高いと判定できる値に設定されている。そしてＣＰＵ６２は、所定値Ｃｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、クラッチ１４の締結指令を出力する（Ｓ２４）。これにより、ＣＰＵ６２によってクラッチドライバ６６がクラッチ１４を締結状態とするように制御される。具体的には、ＣＰＵ６２によりクラッチ１４への通電が停止される。

次にＣＰＵ６２は、操舵トルクＴｒｑｓに基づきアシストトルクＴｒｑａ＊を算出する（Ｓ２６）。この処理は、アシストトルク設定処理部Ｍ６の処理と同様であるが、アシストトルク設定処理部Ｍ６が設定する値と必ずしも等しくない。これは、Ｓ２６の処理においては、ＣＰＵ６２は、クラッチ１４が締結状態にあることを前提に、アシストトルクＴｒｑａ＊を設定しているためである。

そしてＣＰＵ６２は、反力指令値Ｔｒｑｒ＊を、アシストトルクＴｒｑａ＊とする一方、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊をゼロとする（Ｓ２８）。すなわち、クラッチ１４が締結される場合、図２の処理によっては、反力指令値Ｔｒｑｒ＊および転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊が算出されず、Ｓ２６，Ｓ２８の処理によって算出される。

なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ２８の処理が完了する場合や、Ｓ１２，Ｓ２２の処理において否定判定する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで本実施形態の作用を説明する。

ＣＰＵ６２は、クラッチ１４を解放状態として、図２に示した処理に基づき、ステアリング１２の操作に応じて設定される転舵角指令値θｐ＊に転舵角θｐを制御すべく転舵側アクチュエータ４０を操作する処理を実行する。この制御において、たとえば転舵輪３０が溝にはまるなどして転舵角指令値θｐ＊と転舵角θｐとの差の絶対値が閾値Δｔｈ以上となる状態が継続する場合、ＣＰＵ６２は、クラッチ１４を締結し、転舵側モータ５６のトルクをゼロに制御し、操舵側モータ２６によってアシストトルクを生成する。ここでクラッチ１４が締結状態となると、ユーザがステアリング１２に入力する操舵トルクＴｒｑｓが転舵輪３０に伝達される。このため、操舵側モータ２６のトルクと操舵トルクＴｒｑｓとの協働で転舵輪３０を転舵させることができる。そして、これにより、クラッチ１４を締結しない場合と比較して、操舵装置１０の過剰な発熱を抑制することができる。すなわち、クラッチ１４を締結しない場合、転舵角指令値θｐ＊と転舵角θｐとの差の絶対値が大きい状態が継続すると、転舵側モータ５６のトルクが最大値で固定され、発熱量が大きくなる。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）クラッチ１４を締結状態に切り替える場合、切り替える時点において転舵角フィードバック処理部Ｍ３６の積分要素が保持していた値を、転舵側アクチュエータ４０の操作信号ＭＳｔに反映させなかった（Ｓ２８）。これにより、クラッチ１４が締結状態とされた後の転舵側モータ５６のトルクが適切な値（転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊）から過度にずれたものとなる事態を抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、クラッチ１４を締結するか否かの判定処理、およびクラッチ１４の締結処理の手順を示す。図４に示す処理は、メモリ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図４において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付してその説明を省略する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、Ｓ２６の処理が完了する場合、アシストトルクＴｒｑａ＊を、反力指令値Ｔｒｑｒ＊と、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊とに割り振る（Ｓ２８ａ）。詳しくは、係数α、βをそれらの和が「１」となる正の数とする場合、反力指令値Ｔｒｑｒ＊を「α・Ｔｒｑａ＊」とし、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊を「Ｋｓｔ・β・Ｔｒｑａ＊」とする。ここで、係数Ｋｓｔは、クラッチ１４の締結状態において、回転軸５６ａと回転軸２６ａとの回転速度比によって定まるものであり、回転軸２６ａのトルクを回転軸５６ａのトルク相当とするための変換係数である。

なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ２８ａの処理が完了する場合、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
上記処理によれば、クラッチ１４が締結状態とされる場合、転舵側モータ５６のトルクと操舵側モータ２６のトルクと操舵トルクＴｒｑｓとの協働で転舵輪３０を転舵させることができる。したがって、転舵側モータ５６のトルクをゼロに制御する場合と比較してアシストトルクＴｒｑａ＊の最大値を大きい値に設定することも可能である。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図５に、クラッチ１４を締結するか否かの判定処理、およびクラッチ１４の締結処理の手順を示す。図５に示す処理は、メモリ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図５において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付してその説明を省略する。

図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、仮判定フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、転舵角θｐの変化速度と転舵角指令値θｐ＊の変化速度との差の絶対値が閾値Δｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１２ａ）。この処理は、転舵側アクチュエータ４０に過度に大きな負荷がかかっている旨の仮の判定をするための処理である。すなわち、負荷が過度に大きい場合、転舵角指令値θｐ＊の変化速度が大きくても転舵角θｐを迅速に変化させることができないため、上記差の絶対値に基づき、負荷が過度に大きいか否かを判定する。なお、転舵角θｐの変化速度と転舵角指令値θｐ＊の変化速度との差は、転舵角フィードバック処理部Ｍ３６の微分要素の出力値を微分ゲインで除算した値とすればよい。

ＣＰＵ６２は、閾値Δｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１２ａ：ＹＥＳ）、仮判定フラグＦを「１」とする（Ｓ１４）。
一方、ＣＰＵ６２は、仮判定フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、転舵角θｐの変化速度と転舵角指令値θｐ＊の変化速度との差の絶対値が閾値Δｔｈ未満であるか否かを判定する（Ｓ１６ａ）。そしてＣＰＵ６２は、閾値Δｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ１６ａ：ＹＥＳ）、仮判定フラグＦをゼロとする（Ｓ１８）。一方、ＣＰＵ６２は、閾値Δｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１６ａ：ＹＥＳ）、Ｓ２０の処理に移行する。

＜対応関係＞
上記実施形態を特定する事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。

１．切替装置は、クラッチ１４およびクラッチドライバ６６に対応し、転舵処理は、転舵角フィードバック処理部Ｍ３６および操作信号生成処理部Ｍ３８の処理に対応し、伝達切替処理は、Ｓ２４の処理に対応する。

２．アシスト処理は、Ｓ２８，Ｓ２８ａの処理に対応する。
３．図３、図５においては、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊をゼロとすることにより、積分要素が保持していた値を反映させない処理を実現しており、図４においては、積分要素の出力値とは独立にＳ２８ａの処理によって転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊を算出していることに対応する。

４．判定処理は、図３および図４におけるＳ１２〜Ｓ２２の処理に対応する。
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。

「操舵角フィードバック処理部Ｍ２２について」
操舵角指令値θｈ＊から操舵角θｈを減算した値を入力とする比例要素、積分要素および微分要素のそれぞれの出力値の和によって、フィードバックトルクＴｒｑｒ１＊を算出するものに限らない。たとえば、操舵角指令値θｈ＊から操舵角θｈを減算した値を入力とする比例要素および微分要素のそれぞれの出力値の和によって、フィードバックトルクＴｒｑｒ１＊を算出するものであってもよい。

「操舵角指令値設定処理について」
操舵角指令値算出処理部Ｍ２０において、上記の式（ｃ１）にて表現されるモデル式を用いて操舵角指令値θｈ＊を設定する代わりに、以下の式（ｃ２）にて表現されるモデル式を用いてもよい。

Δ＝Ｋ・θｈ＊＋Ｃ・θｈ＊’＋Ｊ・θｈ＊’’ …（ｃ２）
ここで、バネ係数Ｋは、車両の影響をモデル化したものであり、サスペンションやホールアラインメント等の仕様によって決定される。また、たとえば「転舵角指令値設定処理について」の欄に記載したように転舵角指令値算出処理部を設ける場合、操舵角指令値算出処理部Ｍ２０等を削除して転舵角指令値θｐ１＊から目標動作角θａ＊を減算したものを操舵角指令値θｈ＊としてもよい。

「転舵角指令値設定処理について」
たとえば、偏差算出処理部Ｍ１２の出力値に基づき、操舵角指令値算出処理部Ｍ２０の処理と同様の処理によって転舵角指令値θｐ１＊を算出する転舵角指令値算出処理部を設けてもよい。

「転舵角フィードバック処理部について」
転舵角指令値θｐ＊から転舵角θｐを減算した値を入力とする比例要素、積分要素および微分要素のそれぞれの出力値の和によって、転舵側アクチュエータ４０の操作量（転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊）を算出するものに限らない。たとえば、転舵角指令値θｐ＊から転舵角θｐを減算した値を入力とする比例要素および微分要素のそれぞれの出力値の和によって、転舵側アクチュエータ４０の操作量を算出するものであってもよい。

「転舵処理について」
制御量を転舵角とすることは必須ではない。たとえば、転舵角速度としてもよい。この場合の制御器は、たとえば図２において、転舵角フィードバック処理部Ｍ３６の比例要素および積分要素を削除したものであってもよい。なお、この場合であっても、操舵角θｈと転舵角θｐとが整合しなくなる高負荷状態の判定を、図５のＳ１２ａの処理によって行ってもよい。

クラッチ１４が解放状態である場合の処理としては、舵角比可変処理部Ｍ２８の処理や、微分ステア処理部Ｍ３２の処理を実行しないものであってもよい。
「制御量と指令値との差の絶対値が閾値以上となる状態が継続することの判定について」
たとえば、転舵側モータ５６に流れるｑ軸の電流の絶対値が所定値以上であるにもかかわらず、転舵角θｐの変化速度の絶対値が所定値以下（ゼロに近い）である状態が継続する場合に、転舵角θｐと転舵角指令値θｐ＊との差の絶対値が閾値以上となる状態が継続すると判定してもよい。また、この処理において、ｑ軸電流をその指令値としてもよく、またたとえばｑ軸電流に代えて転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊としてもよい。

「アシスト処理について」
（ａ）転舵角フィードバック処理部Ｍ３６の積分要素について
上記実施形態では、アシスト処理時に図２に示した処理を実行しないこととしたが、これに限らない。たとえば図３、図５の処理において、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊をゼロとする代わりに、転舵角フィードバック処理部Ｍ３６の積分要素を初期化して且つ、転舵角フィードバック処理部Ｍ３６に入力される転舵角指令値θｐ＊に、計量単位設定処理部Ｍ４が出力する都度の転舵角θｐを継続的に代入してもよい。

（ｂ）アシストトルクの制御について
クラッチ１４が締結状態である場合に、転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊についてはゼロとしつつ、図２の処理を実行してもよい。この場合、反力指令値Ｔｒｑｒ＊がアシストトルクＴｒｑａ＊相当となりうるため、操舵側モータ２６のトルクがアシストトルクＴｒｑａ＊相当となりうる。

クラッチ１４が締結状態である場合、反力指令値Ｔｒｑｒ＊をゼロとし、転舵側モータ５６のみによってアシストトルクを生成してもよい。これは、たとえば図４の処理において、α＝０とすることで実現できる。また、たとえば、反力指令値Ｔｒｑｒ＊をゼロとしつつも図２の処理によって転舵トルク指令値Ｔｒｑｔ＊を設定してもよい。これは、たとえばステア補正量θｄをゼロとし、舵角比可変処理部Ｍ２８の処理を停止して、舵角比を可変とする処理を停止し、目標動作角θａ＊を、クラッチ１４を締結した時点における転舵角θｐから操舵角θｈを減算した値とすることで実現すればよい。ただし、その場合、転舵角フィードバック処理部Ｍ３６の積分要素の値を、クラッチ１４が締結状態に切り替えられる時点で一旦初期化する。

なお、クラッチ１４が締結状態である場合において、アシスト処理を実行することは必須ではない。すなわち、たとえばクラッチ１４が締結状態である場合、操舵角θｈの変化量に対する転舵角θｐの変化量を非常に小さくする構造が採用されている場合、高負荷であっても、ステアリング１２に入力される操舵トルクＴｒｑｓによって、転舵輪３０を転舵させることが可能となる。

「転舵側アクチュエータ（４０）について」
転舵側モータ５６としては、ＳＰＭＳＭに限らず、たとえばＩＰＭＳＭを用いてもよく、さらに同期機にも限らず、たとえば誘導機であってもよい。また、アクチュエータが備える転舵機構としては、ラックアンドピニオン型のものに限らない。たとえば、ラッククロス型のものや、ラックパラレル型（登録商標）、ラック同軸型のものなどを採用してもよい。

「操舵制御装置について」
ＣＰＵ６２とメモリ６４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、操舵制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するメモリとを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラムを記憶するメモリと、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。

・「そのほか」
操舵側モータ２６としては、ＳＰＭＳＭに限らず、たとえばＩＰＭＳＭを用いてもよく、さらに同期機にも限らず、たとえば誘導機であってもよい。

１０…操舵装置、１２…ステアリング、１４…クラッチ、２０…操舵側アクチュエータ、２２…ステアリングシャフト、２４…反力側減速機、２６…操舵側モータ、２６ａ…回転軸、２８…インバータ、３０…転舵輪、４０…転舵側アクチュエータ、４２…ピニオン軸、４２ａ…ピニオン歯、４６…ラック軸、４６ａ…第１ラック歯、４６ｂ…第２ラック歯、４８…第１ラックアンドピニオン機構、５０…ピニオン軸、５０ａ…ピニオン歯、５２…第２ラックアンドピニオン機構、５４…転舵側減速機、５６…転舵側モータ、５６ａ…回転軸、５８…インバータ、６０…制御装置、６２…ＣＰＵ、６４…メモリ、６６…クラッチドライバ、６８…車速センサ、７０…トルクセンサ、７２…操舵側角度センサ、７４…操舵側電流センサ、７６…転舵側角度センサ、７８…転舵側電流センサ。

Claims (2)

1. ステアリングから転舵輪への動力の伝達状態および遮断状態の一方を他方に切り替える切替装置と、前記遮断状態において前記ステアリングに操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータと、前記転舵輪を転舵させる転舵側アクチュエータと、を備えた操舵装置を操作対象とし、
   前記遮断状態において前記転舵輪の転舵角および該転舵角の変化速度である転舵角速度の少なくとも一方を制御量とし、前記転舵側アクチュエータを操作することによって前記制御量を前記ステアリングの操作に応じた指令値となるように制御する転舵処理と、
   前記転舵処理がなされているときに前記制御量と前記指令値との差の絶対値が閾値以上となる状態が継続することを条件に、前記切替装置を操作して前記遮断状態から前記伝達状態に切り替える伝達切替処理と、
   前記伝達切替処理によって前記伝達状態に切り替えられる場合、前記操舵側アクチュエータおよび前記転舵側アクチュエータの少なくとも一方によって、前記ステアリングの操作による前記転舵輪の転舵をアシストするアシスト処理と、を実行し、
   前記転舵処理は、前記制御量と前記指令値との差を入力とする積分要素の出力値に基づき前記転舵側アクチュエータを操作するものであり、
   前記アシスト処理は、前記伝達切替処理によって前記伝達状態に切り替えられる場合、前記伝達状態に切り替えられる時点において前記積分要素が保持していた値を前記転舵側アクチュエータの操作に反映させない操舵制御装置。
2. 前記転舵処理は、前記制御量を前記転舵角とするものであり、
   前記転舵角の検出値および前記転舵角の指令値を入力として前記転舵処理がなされているときに前記制御量と前記指令値との差の絶対値が前記閾値以上となる状態が継続するか否かを判定する判定処理を実行し、
   前記伝達切替処理は、前記判定処理の結果に基づき前記伝達切替処理を実行する請求項１記載の操舵制御装置。

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