JP7102749B2 - 操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵装置に関する。

特許文献１には、運転操作に依らずに車両の操舵等を行う自動運転モードと運転操作に応じた車両の操舵等を行う手動運転モードとに運転モードを切り替え可能な自動運転装置に関する技術が開示されている。

一方、操舵部材と転舵機構とが機械的に連結されていない、いわゆるステアバイワイヤ式の操舵装置が知られている。例えば、特許文献２には、操舵部材に印加される操舵トルク及び転舵輪に作用する路面反力を検出し、検出した操舵トルク及び路面反力に応じた操舵反力を操舵部材に付与する反力駆動装置を備えたステアバイワイヤ式の操舵装置が開示されている。また、特許文献３には、運転以外の目的で車内を利用する場合に、操舵部材を収納位置に収納する技術が開示されている。

特開２０１５－４８０３４号公報 特開２００６－２２４８０４号公報 特開２００２－１９３１１１号公報

本発明者は、ステアバイワイヤ式の操舵装置を用いた車両において、自動運転中に操舵部材を手動運転中とは異なる収納位置（退避位置）に収納（退避）させる試みを行っている。この場合において、退避位置に退避した操舵部材に対して反力駆動装置から操舵反力が付与されると、操舵を行っていないにもかかわらず操舵部材が作動するため、それを見た乗員に違和感を与えるおそれがある。

本発明は、自動運転中において、反力駆動装置による操舵部材の作動を抑制できる操舵装置を提供することを目的とする。

本発明の操舵装置は、乗員の操作に基づく手動運転モード及び前記乗員の操作に基づかない自動運転モードを入力するモード入力部と、前記手動運転モードにおいて操作位置に位置し、且つ、前記自動運転モードにおいて前記操作位置とは異なる所定の退避位置に位
置する操舵部材と、前記操舵部材に反力を付与する反力駆動装置と、転舵輪を転舵する転舵駆動装置と、前記操舵部材を前記操作位置と前記退避位置との間で移動させる移動駆動装置と、前記モード入力部への入力に基づいて、前記手動運転モードと前記自動運転モードとを切り替えるモード切替部と、前記手動運転モードに切り替えられた場合に前記操舵部材を前記操作位置へ移動し、前記自動運転モードへ切り替えられた場合に前記操舵部材を前記退避位置へ移動する移動制御部と、前記手動運転モードにおいて、前記操舵部材の操舵情報及び前記転舵駆動装置による転舵情報に基づいて前記反力駆動装置を制御する反力制御部と、前記自動運転モードにおいて、前記反力駆動装置による前記操舵部材の作動を規制する作動規制部と、を備える。
前記反力駆動装置は、前記操舵部材に反力を付与する駆動源である反力モータを備え、前記反力制御部は、前記自動運転モードにおいて、前記作動規制部からの指令に基づき、前記操舵部材が作動しないような前記反力モータの駆動制御を行うものである。
前記反力制御部による前記反力モータの前記駆動制御は、 前記反力モータによる前記操舵部材の操舵角と、前記操舵角の目標値である目標操舵角との偏差である角度偏差に基づく角度フィードバック制御、前記反力モータの電流値と、前記電流値の目標値である目標電流との偏差である電流偏差に基づく電流フィードバック制御、前記反力モータによる前記操舵部材の前記操舵角の角速度と、前記操舵角の角速度の目標値である目標操舵角速度との偏差である角速度偏差に基づく角速度フィードバック制御、前記反力モータから前記操舵部材に付与する操舵トルクと、前記操舵トルクの目標値である目標操舵トルクとの偏差であるトルク偏差に基づくトルクフィードバック制御、のうち２以上のフィードバック制御を含み、前記反力制御部は、前記２以上のフィードバック制御が順次実行されるように構成されており、前記反力制御部は、前記自動運転モードにおいて、前記２以上のフィードバック制御のうち最後に行うフィードバック制御のゲイン又は偏差を、０又は所定値以下とすることにより、前記操舵部材が作動しないようにする。

本発明の操舵装置によれば、作動規制部は、自動運転モードにおいて、操舵部材の作動を規制する。これにより、操舵装置は、退避位置に配置された操舵部材が反力駆動装置に駆動されて作動することを抑制できる。その結果、操舵装置は、退避位置に配置された操舵部材が作動することで乗員Ｐに違和感を与えることを防止できる。

本発明の一実施形態における操舵装置を用いた車両の車室内を示す図であり、操舵部材が操作位置にある状態を示す。 車両の車室内を示す図であり、操舵部材が退避位置にある状態を示す。 操舵装置の構成を示す図である。 転舵モータ及び反力モータの構成を示す図である。 制御ユニットのブロック構成図である。 転舵制御部のブロック構成図である。 反力制御部のブロック構成図である。 変形例である反力制御部のブロック構成図である。 制御ユニットにより実行される操舵部材移動処理を示すフローチャートである。 作動規制部が行う操舵部材の作動規制の具体例を示す表である。

（１．車両１の概略）
以下、本発明に係る操舵装置について、図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である操舵装置１００を用いた車両１の概略を説明する。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、車両１は、車両１を走行させる運転モードとして、乗員Ｐの操作に基づく手動運転モードと、乗員Ｐの操作に基づかない自動運転モードとを備える。手動運転モードでは、乗員Ｐによる操舵部材ＳＷの操舵に基づいて転舵輪３３（図２参照）が転舵されるのに対し、自動運転モードでは、例えば、車両１の走行状況や道路状況、予め設定された目的地への道順等に基づいて車両１が自動で転舵輪３３の転舵を行う。

また、操舵部材ＳＷには、手動運転モード及び自動運転モードの何れかの運転モードを入力するモード入力部２（図４参照）が設けられ、乗員Ｐは、モード入力部２への入力を行うことにより、運転モードを切り替えることができる。なお、本実施形態では、モード入力部２への入力が乗員Ｐの操作により行われる場合について説明するが、モード入力部２への入力は、予め定めた所定条件が成立した場合に車両１が自動で行ってもよい。例えば、車両１が、車両１の走行状態や運転者の状況等を監視し、所定条件が成立したと判断した場合、或いは、所定条件が成立しなくなったと判断した場合に、モード入力部２への入力を車両１が自動で行い、運転モードを切り替えてもよい。

さらに、図１Ａに示すように、車両１は、手動運転モードにおいて、操舵部材ＳＷを乗員Ｐが操作しやすい操作位置に配置する。一方、図１Ｂに示すように、車両１は、自動運転モードにおいて、操舵部材ＳＷを操作位置とは異なる位置であって乗員Ｐと接触しにくい退避位置に配置する。この場合、車両１は、手動運転モードにおいて乗員Ｐが操舵部材ＳＷの操作を容易としつつ、自動運転モードにおいて車両１の車室内のスペースを有効活用できる。

（２．操舵装置１００の概略）
続いて、図２を参照して、操舵装置１００の概略構成を説明する。図２に示すように、操舵装置１００は、操舵機構１０と、インターミディエイトシャフト２０と、転舵機構３０と、制御ユニット４０と、を主に備える。操舵装置１００には、インターミディエイトシャフト２０において操舵機構１０と転舵機構３０との機械的な連結が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムが採用されている。

操舵機構１０は、操舵部材ＳＷと、操舵部材ＳＷとインターミディエイトシャフト２０とを連結する操舵軸部材１１と、移動駆動装置１２と（図４参照）、反力駆動装置１３とを主に備える。

操舵軸部材１１は、入力操舵軸１１ａと、出力操舵軸１１ｂと、トーションバー１１ｃとを備える。入力操舵軸１１ａの一端側は、操舵部材ＳＷが一体回転可能に連結され、入力操舵軸１１ａの軸方向他端側は、トーションバー１１ｃを介して出力操舵軸１１ｂに連結される。トーションバー１１ｃは、入力操舵軸１１ａと出力操舵軸１１ｂとのトルク差に応じてねじられる。

また、入力操舵軸１１ａは、伸縮可能に形成される。つまり、入力操舵軸１１ａは、操作位置では伸長した状態となるのに対し、退避位置では短縮した状態となる。移動駆動装置１２は、入力操舵軸１１ａを伸縮させることで操舵部材ＳＷを移動させるアクチュエータである。つまり、車両１は、操舵部材ＳＷを退避位置へ移動させる際に、移動駆動装置１２を駆動し、入力操舵軸１１ａを短縮させる。その一方、車両１は、操舵部材ＳＷを操作位置へ移動させる際に、移動駆動装置１２を駆動し、入力操舵軸１１ａを伸長させる。

なお、本実施形態において、車両１は、入力操舵軸１１ａを伸縮させることにより、操作位置と退避位置との間で操舵部材ＳＷを移動可能に設けているが、これに限られるものではない。例えば、車両１は、入力操舵軸１１ａを屈曲可能とし、操作位置では入力操舵軸１１ａを直線状にしつつ、退避位置では入力操舵軸１１ａを屈曲した状態にすることにより、操舵部材ＳＷを操作位置と退避位置との間で移動可能に設けてもよい。

反力駆動装置１３は、手動運転モードにおいて、操舵部材ＳＷの操舵方向とは逆方向への反力（反力トルク）を、操舵軸部材１１を介して操舵部材ＳＷに付与する。反力駆動装置１３は、反力モータ１４と、減速装置１５とを主に備える。反力モータ１４は、操舵部材ＳＷに付与する反力の駆動源であり、減速装置１５は、反力モータ１４の出力回転を減速して操舵軸部材１１に出力する。

インターミディエイトシャフト２０は、第一軸部材２１と、第二軸部材２２と、駆動力伝達装置２３とを備える。第一軸部材２１は、自在継手２４を介して操舵軸部材１１に連結される。第二軸部材２２は、自在継手２５を介して転舵機構３０に連結される。駆動力伝達装置２３は、第一軸部材２１及び第二軸部材２２の間に介装される。インターミディエイトシャフト２０において、第一軸部材２１と第二軸部材２２とは、機械的に連結されておらず、駆動力伝達装置２３は、第一軸部材２１と第二軸部材２２との間での回転力の伝達及び切断を行う。

なお、駆動力伝達装置２３は、手動運転モードでの通常運転時及び自動運転モードにおいて、第一軸部材２１と第二軸部材２２との間での回転力の伝達を切断する。一方、駆動力伝達装置２３は、車両がイグニション・オフの状態である場合や、ステアバイワイヤシステムに不調が生じた場合等の緊急時に、第一軸部材２１と第二軸部材２２との間での回転力の伝達を行う。

転舵機構３０は、ピニオン軸３１と、転舵軸部材３２と、転舵輪３３と、転舵駆動装置３４とを主に備える。ピニオン軸３１の軸方向一端側は、自在継手２５を介して第二軸部材２２に連結され、ピニオン軸３１の軸方向他端側には、ピニオン３１ａが形成される。転舵軸部材３２には、ピニオン３１ａと噛合するラック３２ａが形成され、転舵軸部材３２の軸方向両端には、一対のタイロッド３５及び一対のナックルアーム３６を介して転舵輪３３が連結される。転舵機構３０は、転舵軸部材３２を軸方向（車幅方向）へ移動させることにより、転舵輪３３の転舵角δを変化させる。

転舵駆動装置３４は、転舵モータ３７（図３参照)や減速装置、ボールねじ装置（図示せず）等を備える。転舵駆動装置３４は、転舵モータ３７の出力回転を転舵軸部材３２の軸方向への力（軸力）に変換して転舵軸部材３２に付与することにより、転舵軸部材３２を軸方向へ移動させる。

なお、操舵装置１００は、第一軸部材２１と第二軸部材２２との間で回転力の伝達が可能な状態において、操舵部材ＳＷを操舵することにより転舵輪３３の転舵角δを直接的に変えることができる。このとき、操舵部材ＳＷが操作されると、操舵部材ＳＷに加えられた操舵トルクは、操舵軸部材１１及びインターミディエイトシャフト２０を介してピニオン軸３１に伝達される。伝達された操舵トルクによってピニオン軸３１が回転すると、そのピニオン軸３１の回転力は、転舵軸部材３２の軸方向への力へ変換される。これにより、転舵軸部材３２は、軸方向へ移動し、転舵輪３３の転舵角を変化させる。

制御ユニット４０は、運転モードが自動運転モードに設定されている場合に、車両１の走行制御を行う。また、制御ユニット４０は、運転モードが手動運転モードに設定されている場合に、第一軸部材２１と第二軸部材２２との間での回転力の伝達が切断された状態で、転舵モータ３７及び反力モータ１４の駆動制御を行う。

具体的に、制御ユニット４０は、操舵部材ＳＷの操舵角θｈを検出する操舵角センサ５１、及び、車速Ｖを検出する車速センサ５２から出力された検出信号に基づいて目標転舵角δ＊を設定する。そして、制御ユニット４０は、設定した目標転舵角δ＊と、転舵輪３３の転舵角δを検出する転舵角センサ５３から出力された検出信号とに基づき、転舵モータ３７を駆動制御する。また、制御ユニット４０は、操舵角センサ５１、及び、操舵軸部材１１のトーションバー１１ｃに加えられた操舵トルクＴａを検出するトルクセンサ５４等から出力された検出信号等に基づき、反力モータ１４を駆動制御する。

ここで、図３を参照して、反力モータ１４及び転舵モータ３７について説明する。図３に示すように、反力モータ１４及び転舵モータ３７は、三相ブラシレスモータであり、界磁としてのロータ１０１と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線１０２，１０３，１０４を含むステータ１０５とを備える。なお、反力モータ１４及び転舵モータ３７に用いる三相ブラシレスモータは、ロータ１０１の外部にステータ１０５を対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータ１０１の内部にステータ１０５を対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。

三相のステータ巻線１０２，１０３，１０４の方向には、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸をとる三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ１０１の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ１０１の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとる二相回転座標系（ｄｑ座標系、実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ１０１と一体に回転する回転座標系である。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ１０１のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を０とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ１０１の回転角（電気角、以下「ロータ角θｓ」と称す）は、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ角θｓに従う実回転座標系である。このロータ角θｓを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。

（３．制御ユニット４０の電気的構成）
次に、図４を参照しながら制御ユニット４０の電気的構成を説明する。図４に示すように、制御ユニット４０は、マイクロコンピュータ４１と、転舵モータ駆動回路４２と、転舵モータ電流検出器４３と、反力モータ駆動回路４４と、反力モータ電流検出器４５と、モード切替部４６と、自動運転実行部４７と、を主に備える。

マイクロコンピュータ４１は、ＣＰＵ及びメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）により構成される。マイクロコンピュータ４１は、移動制御部４８と、作動規制部４９と、軸力演算部５０と、転舵制御部６０と、反力制御部８０と、を主に備える。移動制御部４８は、運転モードが切り替えられた際に、移動駆動装置１２を駆動制御し、操舵部材ＳＷを操作位置又は退避位置へ移動させる。作動規制部４９は、運転モードが自動運転モードである場合に、操舵部材ＳＷの作動を規制する。軸力演算部５０は、転舵モータ３７の電流値や転舵角δを含む転舵輪３３の転舵情報、及び、ヨーレート及び横加速度等の車両状態量に基づき、転舵駆動装置３４から転舵軸部材３２に付与する軸力を演算する。

転舵制御部６０は、転舵モータ３７を駆動制御して転舵輪３３の転舵角δを設定する。具体的に、転舵制御部６０は、反力制御部８０から与えられる操舵角θｈ、車速センサ５２によって検出される車速Ｖ、転舵角センサ５３によって検出される転舵角δ、転舵モータ３７の回転角を検出する転舵モータ回転角センサ５５の出力信号、及び、転舵モータ電流検出器４３によって検出される電流値に基づき、転舵モータ駆動回路４２を制御する。

反力制御部８０は、反力モータ１４を駆動制御して操舵軸部材１１に付与する反力トルクを設定する。具体的に、反力制御部８０は、転舵制御部６０から与えられる転舵側目標操舵角θｈｔ＊、反力モータ１４の回転角を検出する反力モータ回転角センサ５６の出力信号、及び、反力モータ電流検出器４５によって検出される電流値に基づいて反力モータ駆動回路４４を制御する。

転舵モータ駆動回路４２は、転舵モータ３７に電力を供給するインバータ回路であり、マイクロコンピュータ４１により制御される。転舵モータ電流検出器４３は、転舵モータ３７に流れるモータ電流を検出する。反力モータ駆動回路４４は、反力モータ１４に電力を供給するインバータ回路であり、マイクロコンピュータ４１により制御される。反力モータ電流検出器４５は、反力モータ１４に流れるモータ電流を検出する。

モード切替部４６は、モード入力部２への入力に基づいて、運転モードを手動運転モード又は自動運転モードに切り替える。自動運転実行部４７は、自動運転モードにおいて、車両１の走行制御を実行する。また、自動運転実行部４７は、モード切替部４６からの指令に基づき、運転モードが自動運転モードに切り替えられた場合に、車両１の走行制御を開始し、運転モードが手動運転モードに切り替えられた場合に、車両１の走行制御を終了する。

（４．転舵制御部６０）
次に、図５を参照して、転舵制御部６０の構成を説明する。図５に示すように、転舵制御部６０は、転舵側目標操舵角演算部６１と、目標転舵角設定部６２と、角度偏差演算部６３と、目標角速度演算部６４と、角速度演算部６５と、角速度偏差演算部６６と、目標電流演算部６７と、回転角演算部６８と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部６９と、電流偏差演算部７０と、目標電圧演算部７１と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部７２と、ＰＷＭ制御部７３と、を備える。

転舵側目標操舵角演算部６１は、反力制御部８０で演算した操舵角θｈ（操舵部材ＳＷの回転角）、及び、車速センサ５２によって検出される車速Ｖに基づいて、操舵部材ＳＷの回転角（操舵角）の目標値である転舵側目標操舵角θｈｔ＊を演算する。例えば、転舵側目標操舵角演算部６１は、所定の伝達関数を用いて車速Ｖ及び操舵角θｈに応じた転舵側目標操舵角θｈｔ＊を演算する。

目標転舵角設定部６２は、転舵側目標操舵角θｈｔ＊に基づいて転舵角の目標値である目標転舵角δ＊を設定する。角度偏差演算部６３は、目標転舵角設定部６２が設定した目標転舵角δ＊と、転舵角センサ５３が検出した転舵角δとの角度偏差Δδ（＝δ＊－δ）を演算する。このように、転舵制御部６０は、転舵モータ３７の駆動制御（以下「転舵制御」と称す）の中で目標転舵角設定部６２及び角度偏差演算部６３による角度フィードバック制御を行う。

目標角速度演算部６４は、角度偏差演算部６３が演算した角度偏差Δδに対する演算（例えば、ＰＩ演算）を行い、転舵角速度の目標値である目標転舵角速度ωｔ＊を演算する。角速度演算部６５は、転舵角センサ５３により検出された転舵角δを時間微分し、転舵角δの転舵角速度ωｔを演算により求める。角速度偏差演算部６６は、目標角速度演算部６４が演算した目標転舵角速度ωｔ＊と、角速度演算部６５が演算した転舵角速度ωｔとの角速度偏差Δωｔ（＝ωｔ＊－ωｔ）を演算する。このように、転舵制御部６０は、転舵制御の中で目標角速度演算部６４及び角速度偏差演算部６６による角速度フィードバック制御を行う。

目標電流演算部６７は、角速度偏差演算部６６が演算した角速度偏差Δωｔに対する演算（例えば、ＰＩ演算）を行い、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流の目標値である目標電流を演算する。具体的に、目標電流演算部６７は、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊及び目標ｑ軸電流Ｉｑ＊（以下、これらを総称するときには「目標二相電流Ｉｄｑ＊」と称す）を演算する。そして、目標電流演算部６７は、目標ｑ軸電流Ｉｑ＊を有意値として演算する一方で、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊を０とする。

回転角演算部６８は、転舵モータ回転角センサ５５の出力信号に基づき、転舵モータ３７のロータ１０１の回転角（電気角、ロータ角θｓ）を演算する。ＵＶＷ／ｄｑ変換部６９は、転舵モータ電流検出器４３が検出したＵ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶ及びＷ相電流ＩＷ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ＩＵＶＷ」と称す）を、ｄｑ座標系の二相検出電流Ｉｄ及びＩｑ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉｄｑ」と称す）に変換する。なお、ＵＶＷ／ｄｑ変換部６９における座標変換には、回転角演算部６８が演算したロータ角θｓを用いる。

電流偏差演算部７０は、目標電流演算部６７が演算した目標二相電流Ｉｄｑ＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部６９から与えられる二相検出電流Ｉｄｑとの偏差を演算する。また、電流偏差演算部７０は、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊に対するｄ軸検出電流Ｉｄの偏差、及び、目標ｑ軸電流Ｉｑ＊に対するｑ軸検出電流Ｉｑの偏差を演算する。目標電圧演算部７１は、電流偏差演算部７０が演算した電流偏差に対する演算を行い、転舵モータ３７に印加すべき目標二相電圧Ｖｄｑ＊（目標ｄ軸電圧Ｖｄ＊及び目標ｑ軸電圧Ｖｑ＊）を生成する。このように、転舵制御部６０は、転舵制御の中で目標電流演算部６７及び電流偏差演算部７０による電流フィードバック制御を行う。

ｄｑ／ＵＶＷ変換部７２は、目標二相電圧Ｖｄｑ＊を目標三相電圧ＶＵＶＷ＊に変換する。この座標変換には、回転角演算部６８が演算したロータ角θｓを用いる。目標三相電圧ＶＵＶＷ＊は、目標Ｕ相電圧ＶＵ＊、目標Ｖ相電圧ＶＶ＊、及び、目標Ｗ相電圧ＶＷ＊からなる。ＰＷＭ制御部７３は、目標Ｕ相電圧ＶＵ＊、目標Ｖ相電圧ＶＶ＊、及び、目標Ｗ相電圧ＶＷ＊の各々に対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号、及び、Ｗ相ＰＷＭ制御信号を生成し、転舵モータ駆動回路４２に供給する。

なお、転舵モータ駆動回路４２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御信号により制御されると、目標三相電圧ＶＵＶＷ＊に相当する電圧が、転舵モータ３７の各相のステータ巻線１０２，１０３，１０４に印加される。そして、転舵モータ電流検出器４３は、転舵モータ３７のＵＶＷ座標系の三相検出電流ＩＵＶＷ（Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶ及びＷ相電流ＩＷ）を検出する。

（５．反力制御部８０）
次に、図６を参照しながら、反力制御部８０の一例を説明する。図６に示すように、反力制御部８０は、回転角演算部８１と、操舵角演算部８２と、角速度演算部８３と、反力側目標操舵角設定部８４と、角度偏差演算部８５と、目標角速度演算部８６と、角速度偏差演算部８７と、目標電流演算部８８と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９と、電流偏差演算部９０と、目標電圧演算部９１と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部９２と、ＰＷＭ制御部９３と、を備える。

回転角演算部８１は、反力モータ回転角センサ５６の出力信号に基づき、反力モータ１４のロータ１０１の電気角θＲ及び機械角θＭを演算する。操舵角演算部８２は、反力モータ１４のロータ１０１の機械角θＭを減速装置１５の減速比で除算することにより、操舵角θｈを演算する。本実施形態において、操舵角演算部８２は、操舵軸部材１１の中立位置（基準位置）からの操舵軸部材１１の正逆両方向の回転量（回転角）を演算し、例えば、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を負の値として出力する。角速度演算部８３は、操舵角演算部８２が演算した操舵角θｈを時間微分し、操舵角θｈの角速度（操舵角速度）ωｈを演算する。

反力側目標操舵角設定部８４は、転舵制御部６０の転舵側目標操舵角演算部６１が演算した転舵側目標操舵角θｈｔ＊に基づき、操舵部材ＳＷの回転角の目標値である反力側目標操舵角θｈｒ＊を設定する。本実施形態において、反力側目標操舵角設定部８４は、転舵側目標操舵角演算部６１が演算した転舵側目標操舵角θｈｔ＊を反力側目標操舵角θｈｒ＊として設定する。角度偏差演算部８５は、反力側目標操舵角設定部８４が設定した反力側目標操舵角θｈｒ＊と、操舵角演算部８２が演算した操舵角θｈとの角度偏差Δθｈ（＝θｈｒ＊－θｈ）を演算する。このように、反力制御部８０は、反力制御の中で反力側目標操舵角設定部８４及び角度偏差演算部８５による角度フィードバック制御を行う。

目標角速度演算部８６は、角度偏差演算部８５が演算した角度偏差Δθｈに対する演算（例えば、ＰＩ演算）を行い、操舵角速度の目標値である目標操舵角速度ωｈ＊を演算する。角速度偏差演算部８７は、目標角速度演算部８６が演算した目標操舵角速度ωｈ＊と、角速度演算部８３が演算した操舵角速度ωｈとの角速度偏差Δωｈ（＝ωｈ＊－ωｈ）を演算する。このように、反力制御部８０は、反力モータ１４の駆動制御（以下「反力制御」と称す）の中で目標角速度演算部８６及び角速度偏差演算部８７による角速度フィードバック制御を行う。

目標電流演算部８８は、角速度偏差演算部８７が演算した角速度偏差Δωｈに対する演算（例えば、ＰＩ演算）を行い、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流の目標値である目標電流を演算する。具体的に、目標電流演算部８８は、目標ｄ軸電流ｉｄ＊及び目標ｑ軸電流ｉｑ＊（以下、これらを総称するときには「目標二相電流ｉｄｑ＊」と称す）を演算する。目標電流演算部８８は、目標ｑ軸電流ｉｑ＊を有意値として演算する一方で、目標ｄ軸電流ｉｄ＊を０とする。

ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９は、反力モータ電流検出器４５が検出したＵＶＷ座標系の三相検出電流ｉＵＶＷ（Ｕ相電流ｉＵ、Ｖ相電流ｉＶ及びＷ相電流ｉＷ）を、ｄｑ座標系の二相検出電流ｉｄ及びｉｑ（以下総称するときには「二相検出電流ｉｄｑ」と称す）に変換する。なお、座標変換には、回転角演算部８１が演算した電気角θＲを用いる。

電流偏差演算部９０は、目標電流演算部８８が演算した目標二相電流ｉｄｑ＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９から与えられる二相検出電流ｉｄｑとの偏差を演算する。具体的に、電流偏差演算部９０は、目標ｄ軸電流ｉｄ＊に対するｄ軸検出電流ｉｄの偏差、及び、目標ｑ軸電流ｉｑ＊に対するｑ軸検出電流ｉｑの偏差を演算する。目標電圧演算部９１は、電流偏差演算部９０が演算した電流偏差に対する演算（例えば、ＰＩ演算）を行い、反力モータ１４に印加すべき目標二相電圧ｖｄｑ＊（目標ｄ軸電圧ｖｄ＊及び目標ｑ軸電圧ｖｑ＊）を生成する。このように、反力制御部８０は、反力制御の中で目標電流演算部８８及び電流偏差演算部９０による電流フィードバック制御を行う。

ｄｑ／ＵＶＷ変換部９２は、目標二相電圧ｖｄｑ＊を目標三相電圧ｖＵＶＷ＊に変換する。この座標変換には、回転角演算部８１が演算した電気角θＲを用いる。目標三相電圧ｖＵＶＷ＊は、目標Ｕ相電圧ｖＵ＊、目標Ｖ相電圧ｖＶ＊及び目標Ｗ相電圧ｖＷ＊からなる。ＰＷＭ制御部９３は、目標Ｕ相電圧ｖＵ＊、目標Ｖ相電圧ｖＶ＊及び目標Ｗ相電圧ｖＷ＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号及びＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、反力モータ駆動回路４４に供給する。

なお、反力モータ駆動回路４４は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなり、このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部９３から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることで、目標三相電圧ｖＵＶＷ＊に相当する電圧が反力モータ１４の各相のステータ巻線１０２，１０３，１０４に印加される。

（６．反力制御部８０の変形例）
次に、図７を参照しながら、反力制御部８０の変形例である反力制御部１８０を説明する。図７に示す反力制御部１８０は、図６に示す反力制御部８０との比較において、目標角速度演算部８６及び角速度偏差演算部８７が省略される一方で、目標操舵トルク演算部９４及びトルク偏差演算部９５を追加で備える。ここでは、図６に示す反力制御部８０と同一部分については、その説明を省略する。

目標操舵トルク演算部９４は、軸力演算部５０が演算した軸力に基づき、操舵トルクの目標値である目標操舵トルクＴａ＊を設定する。トルク偏差演算部９５は、運転モードが手動運転モードである場合に、目標操舵トルク演算部９４が設定した目標操舵トルクＴａ＊と、トルクセンサ５４により検出された操舵トルクＴａとのトルク偏差ΔＴａ（＝Ｔａ＊－Ｔａ）を演算する。つまり、変形例における反力制御部１８０は、目標操舵トルク演算部９４及びトルク偏差演算部９５によるトルクフィードバック制御を行う。

このように、反力制御部１８０は、運転モードが手動運転モードである場合に、操舵部材ＳＷの操舵情報に基づいて反力制御を行う。一方、車両１は、運転モードが自動運転モードである場合、乗員Ｐによる操舵部材ＳＷの操舵が行われず、操舵トルクが発生しない。

そこで、制御ユニット４０は、転舵輪３３の転舵情報に基づいて軸力演算部５０が演算した値に基づいて仮想の操舵トルクＴａを導出し、トルク偏差演算部９５は、導出した仮想の操舵トルクＴａと目標操舵トルクＴａ＊とのトルク偏差ΔＴａを演算する。この場合、反力制御部１８０は、運転モードが自動運転モードである場合においても、手動運転モードである場合と同様の方法で反力モータ駆動回路４４の制御を行うことができるので、反力制御部１８０による制御を簡素化できる。

そして、目標電流演算部８８は、トルク偏差演算部９５が演算したトルク偏差ΔＴａと角度偏差演算部８５が演算した角度偏差Δθｈとに基づき、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流の目標値である目標電流を演算する。

（７．操舵部材ＳＷの作動規制）
ここで、上記したように、制御ユニット４０は、操舵部材ＳＷの操舵が行われない自動運転モードにおいて、演算により得られた仮想の操舵トルクＴａに基づいて反力モータ駆動回路４４を制御する。従って、制御ユニット４０は、操舵部材ＳＷが退避位置に退避した状態であっても、反力制御部８０，１８０による反力制御を行うことができる。この点に関し、運転モードが自動運転モードである場合に、反力制御部８０，１８０が手動運転モードであるときと同様の反力制御を行うと、反力駆動装置１３から操舵軸部材１１に反力トルクが付与される。その結果、乗員Ｐが操舵部材ＳＷの操舵を行っていないにも関わらず、操舵部材ＳＷは、反力駆動装置１３に駆動されて作動する。

これに対し、作動規制部４９は、運転モードが手動運転モードから自動運転モードへ切り替えられた場合に、操舵部材ＳＷの作動を規制する。以下に、作動規制部４９が行う操舵部材ＳＷの作動規制の具体例を説明する。

（８．操舵部材移動処理）
ここで、図８に示すフローチャートを参照しながら、制御ユニット４０により実行される操舵部材移動処理について説明する。この操舵部材移動処理は、運転モードが切り替えられた場合に行われる処理であり、運転モードに応じて操舵部材ＳＷを操作位置又は退避位置に移動させる。

図８に示すように、制御ユニット４０は、モード入力部２への入力があったか否かを判定する（Ｓ１）。そして、モード入力部２への入力がなければ（Ｓ１：Ｎｏ）、制御ユニット４０は、Ｓ１の処理を繰り返し実行する。これに対し、モード入力部２への入力部があった場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、運転モードの切替がモード切替部４６により実行される（Ｓ２）。

Ｓ２の処理後、制御ユニット４０は、切替後の運転モードが自動運転モードであるか否かを判定する（Ｓ３）。そして、運転モードが自動運転モードであれば（Ｓ３：Ｙｅｓ）、制御ユニット４０は、自動運転が開始されたか否かを判定する（Ｓ４）。その結果、自動運転が開始されていなければ（Ｓ４：Ｎｏ）、制御ユニット４０は、Ｓ４の処理を繰り返し実行する。一方、自動運転が開始されると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、移動制御部４８は、移動駆動装置１２を駆動し、操舵部材ＳＷを操作位置から退避位置へ移動させる（Ｓ５）。

ここで、車両１は、モード入力部２による入力がされてから自動運転実行部４７による車両１の走行制御が開始されるまでの間、安全確保のため、乗員Ｐによる操舵部材ＳＷの操舵を実行可能な状態にしておく必要がある。そこで、制御ユニット４０は、モード切替部４６からの指令に基づいて自動運転実行部４７が車両１の走行制御を開始した後に、操舵部材ＳＷの移動を開始する。

Ｓ５の処理後、制御ユニット４０は、作動規制部４９による操舵部材ＳＷの作動規制を行い（Ｓ６）、本処理を終了する。このように、制御ユニット４０は、運転モードが自動運転モードに切り替えられると、操舵部材ＳＷを退避位置へ移動させると共に、操舵部材ＳＷの作動を規制する。

なお、本実施形態において、作動規制部４９による操舵部材ＳＷの作動規制（Ｓ５）が、移動制御部４８による操舵部材ＳＷの移動（Ｓ４）を開始した後に行う場合について説明したが、作動規制部４９による操舵部材ＳＷの作動規制（Ｓ５）を、移動制御部４８による操舵部材ＳＷの移動（Ｓ４）を開始する前に行ってもよい。この場合、車両１は、操舵部材ＳＷが移動中に作動することを防止できる。また、操舵部材ＳＷの移動を開始した後に操舵部材ＳＷの作動規制を行う場合において、操舵部材ＳＷの作動規制は、操舵部材ＳＷの移動中に行ってもよく、操舵部材ＳＷの移動が完了してから行ってもよい。この場合、車両１は、操舵部材ＳＷの移動を早く開始することができる。

一方、Ｓ３の処理において、切替後の運転モードが自動運転モードでない場合、即ち、手動運転モードである場合（Ｓ３：Ｎｏ）、移動制御部４８は、移動駆動装置１２を駆動し、操舵部材ＳＷを退避位置から操作位置へ移動させる（Ｓ７）。その後、作動規制部４９は、操舵部材ＳＷの作動規制を解除し（Ｓ８）、制御ユニット４０は、本処理を終了する。なお、この場合においても、制御ユニット４０は、作動規制部４９による操舵部材ＳＷの作動規制（Ｓ８）を、移動制御部４８による操舵部材ＳＷの移動（Ｓ７）を開始する前に行ってもよい。また、制御ユニット４０は、Ｓ８の処理が終了した後に、自動運転実行部４７による走行制御を終了する。

（９．作動規制部４９による操舵部材ＳＷの作動規制の具体例）
続いて、作動規制部４９による操舵部材ＳＷの作動規制の具体例について、図９を参照しながら説明する。

例えば、図９に示すパターン１のように、作動規制部４９は、自動運転モードにおいて、反力制御部８０による反力制御を停止する。具体的に、反力制御部８０，１８０は、作動規制部４９からの指令に基づき、反力モータ１４に対する電流の供給を停止し、操舵軸部材１１に反力トルクが付与されない状態とする。

これに加え、パターン１において、作動規制部４９は、操舵装置１００に設けられた規制装置（図示せず）によって操舵部材ＳＷの作動を機械的に規制し、操舵部材ＳＷの揺動を抑制する。なお、規制装置としては、退避位置に配置された操舵部材ＳＷを把持するもの、複数の棒状部材を操舵部材ＳＷに挿通して操舵部材ＳＷの揺動を規制するもの、操舵軸部材１１に設けられた公知の操舵部材ロック装置等が例示される。

また、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、作動規制部４９からの指令に基づき、反力制御を停止する代わりに、操舵部材ＳＷが作動しないような反力制御を行ってもよい。

例えば、図９に示すパターン２のように、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、操舵軸部材１１に付与する反力トルク（反力モータ１４に供給する電流）が所定値以下（通常の反力制御実行時における反力トルクよりも小さな値以下、０を含む）となるような反力制御を行ってもよい。これにより、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、操舵軸部材１１に反力トルクが実質的に付与されない状態とすることができる。

また、図９に示すパターン３のように、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、反力側目標操舵角設定部８４に設定する反力側目標操舵角θｈｒ＊を０に固定してもよい。これにより、反力制御部８０は、操舵部材ＳＷの操舵角θｈを中立にした状態で操舵部材ＳＷの作動を規制できる。この場合、車両１は、例えば、操舵部材ＳＷが非円形である場合に、操舵角θｈを中立となった状態で操舵部材ＳＷを退避位置に移動させることにより、退避位置として設けるスペースを小さくすることができる。またこの場合、操舵装置１００は、規制装置によって操舵部材ＳＷの作動を機械的に規制しなくても操舵部材ＳＷの揺動を抑制できる。

また、図９に示すパターン４のように、反力制御部８０，１８０は、運転モードが自動運転モードへ切り替えられた場合に、反力側目標操舵角設定部８４に設定する反力側目標操舵角θｈｒ＊を、運転モードが切り替えられた時点の反力側目標操舵角θｈｒ＊のまま固定してもよい。この場合、操舵部材ＳＷの操舵角θｈは、運転モードが切り替えられた時点の角度に維持された状態で操舵部材ＳＷの作動を規制できる。またこの場合、操舵装置１００は、規制装置によって操舵部材ＳＷの作動を機械的に規制しなくても操舵部材ＳＷの揺動を抑制できる。

また、図９に示すパターン５のように、反力制御部８０は、自動運転モードにおいて、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗを一定にしてロータ１０１の回転角を所定の角度で固定するロック通電を行うことにより、操舵部材ＳＷの作動を規制してもよい。さらに、図９に示すパターン６のように、反力制御部８０は、自動運転モードにおいて、通電する相をＵ相、Ｖ相及びＷ相の何れかの相に固定する相固定通電を行うことにより、操舵部材ＳＷの作動を規制してもよい。またこれらの場合、操舵装置１００は、規制装置によって操舵部材ＳＷの作動を機械的に規制しなくても、操舵部材ＳＷの揺動を抑制できる。

また、図９に示すパターン７のように、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、作動規制部４９からの指令に基づき、電流偏差演算部９０で電流偏差を演算する際に用いるゲインを所定値以下（通常の反力制御実行時に用いるゲインよりも小さな値以下、０を含む）にしてもよい。同様に、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、作動規制部４９からの指令に基づき、角度偏差演算部８５で角度偏差Δθｈを演算する際に用いるゲイン、角速度偏差演算部８７で角速度偏差Δωｈを演算する際に用いるゲイン、又は、トルク偏差演算部９５でトルク偏差ΔＴａを演算する際に用いるゲインを所定値以下にしてもよい。

即ち、反力制御部８０，１８０は、反力制御の中で実行する角度フィードバック制御、角速度フィードバック制御、電流フィードバック制御、及び、トルクフィードバック制御の何れかにおいて、自動運転モード時にゲインを０又は所定値以下としてもよい。これにより、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、操舵軸部材１１に反力トルクがほぼ付与されない状態とすることができる。

また、図９に示すパターン８のように、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、作動規制部４９の指令に基づき、電流偏差演算部９０の演算結果に関わらず電流偏差を所定値以下（通常の反力制御実行時における偏差よりも小さな値以下、０を含む）にしてもよい。同様に、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、作動規制部４９の指令に基づき、角度偏差演算部８５、角速度偏差演算部８７又はトルク偏差演算部９５の演算結果に関わらず、角度偏差Δθｈ、角速度偏差Δωｈ又はトルク偏差ΔＴａを所定値以下にしてもよい。

即ち、反力制御部８０，１８０は、反力制御の中で実行する角度フィードバック制御、角速度フィードバック制御、電流フィードバック制御、及び、トルクフィードバック制御の何れかにおいて、自動運転モード時に電流偏差、角度偏差Δθｈ、角速度偏差Δωｈ及びトルク偏差ΔＴａを０又は所定値以下としてもよい。これにより、反力制御部８０，１８０は、自動運転モードにおいて、操舵軸部材１１に反力トルクがほぼ付与されない状態とすることができる。

以上説明したように、作動規制部４９は、自動運転モードにおいて、操舵部材ＳＷの作動を規制する。これにより、操舵装置１００は、退避位置に配置された操舵部材が反力駆動装置に駆動されて作動することを抑制できる。その結果、操舵装置１００は、退避位置に配置された操舵部材ＳＷが作動することで乗員Ｐに違和感を与えることを防止できる。また、操舵装置１００は、例えば、操舵部材ＳＷが非円形状である場合や、操舵部材ＳＷが操舵軸部材１１を屈曲させた状態で退避位置に配置される場合等において、退避位置に配置された操舵部材ＳＷの作動によって操舵部材ＳＷが乗員Ｐや車室内に設けられた他の装置等に接触することを防止できる。

（１０．その他）
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施形態で示した転舵制御部６０による転舵モータ３７の駆動制御、反力制御部８０，１８０による反力モータ１４の駆動制御は一例である。例えば、反力制御部による反力制御の中で実行する角度フィードバック制御、角速度フィードバック制御、電流フィードバック制御及びトルクフィードバック制御の組合せ及び順序は、任意である。

なお、反力制御部が上記した４つのフィードバック制御のうち２以上のフィードバック制御を含む場合に、反力制御部は、自動運転モードにおいて、最後に行うフィードバック制御（反力モータ１４から遡った場合に順序が最も近いフィードバック制御、上記実施形態では電流フィードバック制御）のゲイン又は電流偏差を０又は所定値以下にすることが好ましい。この場合、反力制御部は、反力トルクをより０に近づけることができる。

上記実施形態では、インターミディエイトシャフト２０が駆動力伝達装置２３を備え、その駆動力伝達装置２３が第一軸部材２１と第二軸部材２２との間での回転力の伝達及び切断を行っているが、インターミディエイトシャフト２０は、駆動力伝達装置２３を備えてなくてもよい。この場合、操舵部材ＳＷを退避位置へ移動させるにあたり、設計の自由度を高めることができる。

２：モード入力部、 １２：移動駆動装置、 １３：反力駆動装置、 １４：反力モータ、 ３３：転舵輪、 ３４：転舵駆動装置、 ４６：モード切替部、 ４８：移動制御部、 ４９：作動規制部、 ８０，１８０：反力制御部、 １００：操舵装置、 Ｐ：乗員、 ＳＷ：操舵部材、 Ｔａ：操舵トルク、 Ｔａ＊：目標操舵トルク、 ΔＴａ：トルク偏差、 Δθｈ：角度偏差、 Δωｈ：角速度偏差、 θｈ：操舵角、 θｈｒ：反力側目標操舵角（目標操舵角）、 ωｈ：操舵角速度（操舵角の角速度）、 ωｈ：目標操舵角速度

Claims (3)

1. 乗員の操作に基づく手動運転モード及び前記乗員の操作に基づかない自動運転モードを入力するモード入力部と、
   前記手動運転モードにおいて操作位置に位置し、且つ、前記自動運転モードにおいて前記操作位置とは異なる所定の退避位置に位置する操舵部材と、
   前記操舵部材に反力を付与する反力駆動装置と、
   転舵輪を転舵する転舵駆動装置と、
   前記操舵部材を前記操作位置と前記退避位置との間で移動させる移動駆動装置と、
   前記モード入力部への入力に基づいて、前記手動運転モードと前記自動運転モードとを切り替えるモード切替部と、
   前記手動運転モードに切り替えられた場合に前記操舵部材を前記操作位置へ移動し、前記自動運転モードへ切り替えられた場合に前記操舵部材を前記退避位置へ移動する移動制御部と、
   前記手動運転モードにおいて、前記操舵部材の操舵情報及び前記転舵駆動装置による転舵情報に基づいて前記反力駆動装置を制御する反力制御部と、
   前記自動運転モードにおいて、前記反力駆動装置による前記操舵部材の作動を規制する作動規制部と、
   を備え、
   前記反力駆動装置は、前記操舵部材に反力を付与する駆動源である反力モータを備え、
   前記反力制御部は、前記自動運転モードにおいて、前記作動規制部からの指令に基づき、前記操舵部材が作動しないような前記反力モータの駆動制御を行うものであり、
   前記反力制御部による前記反力モータの前記駆動制御は、
   前記反力モータによる前記操舵部材の操舵角と、前記操舵角の目標値である目標操舵角との偏差である角度偏差に基づく角度フィードバック制御、
   前記反力モータの電流値と、前記電流値の目標値である目標電流との偏差である電流偏差に基づく電流フィードバック制御、
   前記反力モータによる前記操舵部材の前記操舵角の角速度と、前記操舵角の角速度の目標値である目標操舵角速度との偏差である角速度偏差に基づく角速度フィードバック制御、
   前記反力モータから前記操舵部材に付与する操舵トルクと、前記操舵トルクの目標値である目標操舵トルクとの偏差であるトルク偏差に基づくトルクフィードバック制御、
   のうち２以上のフィードバック制御を含み、
   前記反力制御部は、前記２以上のフィードバック制御が順次実行されるように構成されており、
   前記反力制御部は、前記自動運転モードにおいて、前記２以上のフィードバック制御のうち最後に行うフィードバック制御のゲイン又は偏差を、０又は所定値以下とすることにより、前記操舵部材が作動しないようにする、操舵装置。
2. 前記作動規制部は、前記自動運転モードへ切り替えられた際に、前記退避位置への移動を開始する前又は移動完了後に前記操舵部材の作動を規制する、請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記操舵装置は、前記操舵部材の作動を機械的に規制する規制装置を備え、
   前記作動規制部は、前記自動運転モードにおいて、前記規制装置によって前記操舵部材の作動を規制する、請求項１又は２に記載の操舵装置。

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