JP7122160B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、車両用操舵装置として、モータを駆動源とするアクチュエータを備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。こうしたＥＰＳには、ステアリングホイールの操舵角（転舵輪の転舵角）を３６０°を超える範囲を含む絶対角で取得し、該操舵角に基づいて各種制御を行うものがある。例えば特許文献１には、操舵角に基づき、ラック軸の端部であるラックエンドがラックハウジングに当たる前に操舵反力を増加させることで、エンド当ての衝撃を緩和するものが開示されている。

特開２０１５－２０５０６号公報

ところで、上記特許文献１の構成では、操舵トルク及び車速に応じた基本電流指令値から操舵角の絶対値に基づいて演算される補正値を差し引くことにより、モータが出力するモータトルクの目標値となるトルク指令値（ｑ軸電流指令値）を演算している。一方、こうした補正値は、例えば操舵角の絶対値がラックエンド近傍のエンド近傍舵角をある程度超えると、人の力ではそれ以上の切り込み操舵ができないような操舵反力がモータから付与されるように、大きな値に設定されることが望ましい。そのため、例えば操舵角を検出するステアリングセンサの異常等により、取得する操舵角が誤った値になると、実際にはラックエンド近傍まで操舵していない状態でも、操舵が妨げられることが考えられ、この点においてなお改善の余地があった。

なお、こうした補正値は、操舵角以外にも、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角に基づいて演算できるが、該回転角が誤った値となった場合には、同様の問題が生じ得る。

本発明の目的は、検出される転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角が誤った値となった場合にも、操舵が妨げられることを抑制できる操舵制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、モータを駆動源とするアクチュエータにより転舵輪に連結される転舵軸を往復動させるモータトルクが付与される操舵装置を制御対象とし、前記モータが出力するモータトルクの目標値となるトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、前記トルク指令値の絶対値の上限となる制限値を設定する制限値設定部と、前記トルク指令値の絶対値を前記制限値以下に制限するガード処理部とを備え、前記ガード処理部により制限された前記トルク指令値に前記モータトルクが追従するように前記モータの駆動を制御するものであって、前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角の絶対値が前記操舵装置に応じた舵角閾値を超える状況になる場合に、前記回転角の絶対値及び前記回転軸の角速度の絶対値の増大に基づいて小さくなる舵角制限値を演算する舵角制限値演算部をさらに備え、前記制限値設定部は、前記舵角制限値以下の値に前記制限値を設定する。

上記構成によれば、舵角制限値は、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角の絶対値が舵角閾値を超える状況になる場合に小さくなるように演算され、モータから出力されるモータトルクの目標値となるトルク指令値は、舵角制限値以下の値に設定される制限値以下に制限される。したがって、制限値に応じてトルク指令値の絶対値が小さくなるのみであるため、仮に誤った回転角及び角速度に基づいて舵角制限値が演算され、該舵角制限値を考慮して制限値が設定されても、回転角が舵角閾値を超えない状況でモータから、例えば人の力ではそれ以上の切り込み操舵ができないような操舵反力が付与されて操舵が妨げられることを抑制できる。

また、上記構成では、舵角制限値は、回転角の絶対値及び角速度の絶対値に基づいて演算されるため、モータトルクが舵角制限値以下に制限されることで、回転角が舵角閾値を超えた場合にさらに増大することが制限されるだけでなく、回転角が舵角閾値を超えた場合の角速度も制限される。そのため、例えば舵角閾値をエンド近傍の値に設定した場合にエンド近傍まで操舵すると、モータトルクが制限されることで、回転軸の回転角とともにその角速度が制限され、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

上記操舵制御装置において、前記舵角制限値演算部は、前記モータが出力可能なモータトルクとして予め設定された定格トルクに基づく値から角度制限成分及び速度制限成分を減算した値に基づいて前記舵角制限値を演算するものであって、前記角度制限成分は、前記回転角の絶対値が前記舵角閾値を超える状況になる場合に該回転角の絶対値の増大に基づいて大きくなるように演算され、前記速度制限成分は、前記回転角の絶対値に応じた上限角速度に対する前記角速度の超過分の増大に基づいて大きくなるように演算されることが好ましい。

上記構成によれば、定格トルクから角度制限成分及び速度制限成分を差し引くことで舵角制限値を演算するため、回転角が舵角閾値を超えた場合にさらに増大することを制限できるとともにその角速度を制限できる舵角制限値を容易に演算できる。

上記操舵制御装置において、前記角度制限成分及び前記速度制限成分の少なくとも一方は、車速の増大に基づいて小さくなるように演算されることが好ましい。
上記構成によれば、車速が大きい場合に舵角制限値が小さくなり難くなるため、例えば高速走行時に制限値が小さくなることが抑制され、障害物を避けるための緊急操舵を行う場合にその操舵が妨げられることを抑制できる。

上記操舵制御装置において、前記制限値設定部は、前記回転角及び前記角速度以外の状態量に基づいて設定される他の制限値及び前記舵角制限値のうちの最も小さな値を前記制限値として設定することが好ましい。

上記構成によれば、回転角が舵角閾値を超える以外の状況で、モータトルクを制限することが必要な状況を考慮して制限値が設定されるため、種々の状況に応じて適切にモータトルクを制限できる。なお、他の制限値及び舵角制限値のうちの最も小さな値が制限値として設定されるため、制限値の大きさが舵角制限値を超えることはなく、例えば舵角閾値をエンド近傍の値に設定した場合には、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

本発明によれば、検出される転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角が誤った値となった場合にも、操舵が妨げられることを抑制できる。

電動パワーステアリング装置の概略構成図。 操舵制御装置のブロック図。 制限値設定部のブロック図。 モータが出力するモータトルク（ｑ軸電流指令値）と回転数（制御角速度）との関係（Ｎ－Ｔ特性）の一例を示すグラフ。

以下、操舵制御装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、制御対象となる操舵装置としての電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、運転者によるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪３を転舵させる操舵機構４を備えている。また、ＥＰＳ１は、操舵機構４にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアクチュエータとしてのＥＰＳアクチュエータ５と、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する操舵制御装置６とを備えている。

操舵機構４は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸としてのラック軸１２と、ラック軸１２が往復動可能に挿通される略円筒状のラックハウジング１３とを備えている。なお、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２側から順にコラム軸１４、中間軸１５、及びピニオン軸１６を連結することにより構成されている。

ラック軸１２とピニオン軸１６とは、ラックハウジング１３内に所定の交差角をもって配置されており、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａとピニオン軸１６に形成されたピニオン歯１６ａとが噛合されることでラックアンドピニオン機構１７が構成されている。また、ラック軸１２の両端には、その軸端部に設けられたボールジョイントからなるラックエンド１８を介してタイロッド１９がそれぞれ回動自在に連結されている。タイロッド１９の先端は、転舵輪３が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、ＥＰＳ１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１１の回転がラックアンドピニオン機構１７によりラック軸１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド１９を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪３の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

なお、ラックエンド１８がラックハウジング１３の左端に当接する位置が右方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が右側のエンド位置としてのラックエンド位置に相当する。また、ラックエンド１８がラックハウジング１３の右端に当接する位置が左方向に最大限操舵可能な位置であり、同位置が左側のエンド位置としてのラックエンド位置に相当する。

ＥＰＳアクチュエータ５は、駆動源であるモータ２１と、モータ２１に連結されるとともにコラム軸１４に連結されたウォームアンドホイール等の減速機構２２とを備えている。そして、ＥＰＳアクチュエータ５は、モータ２１の回転を減速機構２２により減速してコラム軸１４に伝達することによって、モータトルクＴmをアシスト力として操舵機構４に付与する。なお、本実施形態のモータ２１には、三相のブラシレスモータが採用されている。

操舵制御装置６には、車両の車速ＳＰＤを検出する車速センサ３１、及び運転者の操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴsを検出するトルクセンサ３２が接続されている。また、操舵制御装置６には、モータ２１のモータ角θmを３６０°の範囲内の相対角で検出する回転センサ３３が接続されている。なお、操舵トルクＴs及びモータ角θmは、一方向（本実施形態では、右）に操舵した場合に正の値、他方向（本実施形態では、左）に操舵した場合に負の値として検出する。そして、操舵制御装置６は、これら各センサから入力される各状態量を示す信号及びモータ２１の状態量を示す信号に基づいて、モータ２１に駆動電力を供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ５の作動、すなわち操舵機構４にラック軸１２を往復動させるべく付与するアシスト力を制御する。

図２に示すように、操舵制御装置６は、制御信号を出力するマイコン４１と、制御信号に基づいてモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えている。なお、本実施形態の駆動回路４２には、複数のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）を有する周知のＰＷＭインバータが採用されている。そして、マイコン４１の出力する制御信号は、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するものとなっている。これにより、制御信号に応答して各スイッチング素子がオンオフし、各相のモータコイルへの通電パターンが切り替わることにより、車載電源４３の直流電力が三相の駆動電力に変換されてモータ２１へと出力される。なお、以下に示す各制御ブロックは、マイコン４１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものであり、所定のサンプリング周期（検出周期）で各状態量を検出し、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理が実行される。

マイコン４１には、上記車速ＳＰＤ、操舵トルクＴs、モータ２１のモータ角θmが入力される。また、マイコン４１には、駆動回路４２と各相のモータコイルとの間の接続線４４に設けられた電流センサ４５により検出されるモータ２１の各相電流値Ｉが入力される。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサ４５をそれぞれ１つにまとめて図示している。また、マイコン４１には、車載電源４３の電源電圧Ｖbを検出する電圧センサ４６が接続されている。そして、マイコン４１は、これら各状態量に基づいて制御信号を出力する。

詳しくは、マイコン４１は、モータ２１に対する電力供給の目標値、すなわち目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉd*，Ｉq*を演算する電流指令値演算部５１と、電流指令値Ｉd*，Ｉq*に基づいて制御信号を出力する制御信号出力部５２とを備えている。電流指令値Ｉd*，Ｉq*は、モータ２１に供給すべき電流の目標値であり、ｄ／ｑ座標系におけるｄ軸上の電流指令値及びｑ軸上の電流指令値をそれぞれ示す。このうち、ｑ軸電流指令値Ｉq*はモータ２１の出力トルクの目標値であるトルク指令値に相当し、電流指令値演算部５１はトルク指令値演算部に相当する。なお、本実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉd*は、基本的にゼロに固定されている。

また、マイコン４１は、モータ２１のモータ角θmに基づいて、転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸であるステアリングシャフト１１の回転角（操舵角）を示す制御舵角θsを演算する制御舵角演算部５３を備えている。制御舵角演算部５３は、例えばラック軸１２がステアリング中立位置にある状態での制御舵角θsを原点（ゼロ度）としてモータ２１の回転数を積算（カウント）し、この回転数及びモータ角θmに基づいて制御舵角θsを３６０°を超える範囲を含む絶対角で演算する。なお、制御舵角θsは、モータ２１のモータ角θmと同様に、ステアリング中立位置から一方向の回転角である場合に正の値、他方向の回転角である場合に負の値とし、電流指令値Ｉd*，Ｉq*は、一方向への操舵をアシストする場合に正の値、他方向への操舵をアシストする場合に負の値とする。また、マイコン４１は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の上限となる制限値Ｉgを設定する制限値設定部５４と、メモリ５５とを備えている。メモリ５５には、モータ２１が出力可能なモータトルクとして予め設定された定格トルクに対応する定格電流Ｉr等が記憶されている。

より詳しくは、電流指令値演算部５１は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の基礎成分である基本電流指令値Ｉas*を演算する基本アシスト演算部６１と、基本電流指令値Ｉas*（ｑ軸電流指令値Ｉq*）の絶対値を制限値Ｉg以下に制限するガード処理部６２とを備えている。

基本アシスト演算部６１には、操舵トルクＴs及び車速ＳＰＤが入力される。そして、基本アシスト演算部６１は、操舵トルクＴs及び車速ＳＰＤに基づいて基本電流指令値Ｉas*を演算する。具体的には、基本アシスト演算部６１は、操舵トルクＴsの絶対値が大きいほど、また車速ＳＰＤが遅いほど、より大きな値（絶対値）を有する基本電流指令値Ｉas*を演算する。このように演算された基本電流指令値Ｉas*は、ガード処理部６２に入力される。

ガード処理部６２には、基本電流指令値Ｉas*に加え、後述するように制限値設定部５４において設定される制限値Ｉgが入力される。ガード処理部６２は、入力される基本電流指令値Ｉas*の絶対値が制限値Ｉg以下の場合には、基本電流指令値Ｉas*の値をそのままｑ軸電流指令値Ｉq*として制御信号出力部５２に出力する。一方、入力される基本電流指令値Ｉas*の絶対値が制限値Ｉgよりも大きい場合には、基本電流指令値Ｉas*の絶対値を制限値Ｉgの値に制限してｑ軸電流指令値Ｉq*として制御信号出力部５２に出力する。

制御信号出力部５２は、電流指令値Ｉd*，Ｉq*、各相電流値Ｉ、及びモータ２１のモータ角θmに基づいてｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、制御信号を生成する。具体的には、制御信号出力部５２は、モータ角θmに基づいて各相電流値Ｉをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の実電流値であるｄ軸電流値及びｑ軸電流値を演算する。そして、制御信号出力部５２は、ｄ軸電流値をｄ軸電流指令値Ｉd*に追従させるべく、またｑ軸電流値をｑ軸電流指令値Ｉq*に追従させるべく、それぞれ電流フィードバック制御を行うことにより制御信号を生成する。この制御信号が駆動回路４２に出力されることによりモータ２１に制御信号に応じた駆動電力が供給される。これにより、モータ２１が出力するモータトルクが、ｑ軸電流指令値Ｉq*に対応したトルク指令値に追従するようにモータ２１の駆動が制御される。

次に、制限値設定部５４の構成について説明する。
制限値設定部５４には、制御舵角θs、車速ＳＰＤ、電源電圧Ｖb及びメモリ５５に記憶された定格電流Ｉrが入力される。そして、制限値設定部５４は、これらの状態量に基づいて制限値Ｉgを設定する。

詳しくは、図３に示すように、制限値設定部５４は、制御舵角θsに基づく舵角制限値Ｉenを演算する舵角制限値演算部７１と、電源電圧Ｖbに基づく電圧制限値Ｉvbを演算する電圧制限値演算部７２と、舵角制限値Ｉen及び電圧制限値Ｉvbのいずれか小さい方を選択する最小値選択部７３とを備えている。

舵角制限値演算部７１には、制御舵角θs、車速ＳＰＤ及び定格電流Ｉrが入力される。舵角制限値演算部７１は、これらの状態量に基づいて、後述するように制御舵角θsの絶対値が舵角閾値としてのエンド近傍舵角θneを超える状況になる場合に、制御舵角θsの絶対値及び制御舵角θsを微分することにより得られる制御角速度ωs（操舵速度）の絶対値の増大に基づいて小さくなる舵角制限値Ｉenを演算する。このように演算された舵角制限値Ｉenは、最小値選択部７３に出力される。なお、エンド近傍舵角θneは、ラックエンド位置での制御舵角θsよりも絶対値が所定角度θ1だけ小さい角度を示す値に設定されている。また、所定角度θ1は、エンド近傍舵角θneがラックエンド位置から離間しすぎないような比較的小さな角度である。

電圧制限値演算部７２には、電源電圧Ｖbが入力される。電圧制限値演算部７２は、電源電圧Ｖbの絶対値が予め設定された電圧閾値Ｖth以下になった場合に、定格電流Ｉrを供給するための定格電圧よりも小さな電圧制限値Ｉvbを演算する。具体的には、電圧制限値演算部７２は、電源電圧Ｖbの絶対値が電圧閾値Ｖth以下になった場合、該電源電圧Ｖbの絶対値の低下に基づいてより小さな絶対値を有する電圧制限値Ｉvbを演算する。このように演算された電圧制限値Ｉvbは、最小値選択部７３に出力される。

そして、最小値選択部７３は、入力される舵角制限値Ｉen及び電圧制限値Ｉvbのいずれか小さい方を制限値Ｉgとして選択し、ガード処理部６２（図２参照）に出力する。
次に、舵角制限値演算部７１の構成について説明する。

舵角制限値演算部７１は、最新の演算周期での制御舵角θsと左右いずれか一方のラックエンド位置での制御舵角θsとの間の差分であるエンド離間角Δθを演算するエンド離間角演算部８１と、エンド離間角Δθに応じて定まる電流（トルク）制限量である角度制限成分Ｉgaを演算する角度制限成分演算部８２とを備えている。また、舵角制限値演算部７１は、エンド離間角Δθに応じて定まる上限角速度ωlimに対する制御角速度ωsの超過分である超過角速度ωoを演算する超過角速度演算部８３と、超過角速度ωoに応じて定まる電流（トルク）制限量である速度制限成分Ｉgsを演算する速度制限成分演算部８４とを備えている。

詳しくは、エンド離間角演算部８１には、制御舵角θsが入力される。エンド離間角演算部８１は、最新の演算周期での制御舵角θsと左側のラックエンド位置での制御舵角θsとの間の差分、及び最新の演算周期での制御舵角θsと右側のラックエンド位置での制御舵角θsとの間の差分を演算する。そして、エンド離間角演算部８１は、演算した差分のうちの小さい方の絶対値をエンド離間角Δθとして角度制限成分演算部８２及び超過角速度演算部８３に出力する。

角度制限成分演算部８２には、エンド離間角Δθ及び車速ＳＰＤが入力される。角度制限成分演算部８２は、エンド離間角Δθ及び車速ＳＰＤと角度制限成分Ｉgaとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりエンド離間角Δθ及び車速ＳＰＤに応じた角度制限成分Ｉgaを演算する。このマップでは、角度制限成分Ｉgaは、エンド離間角Δθがゼロの場合に最も大きくなり、エンド離間角Δθの増大に比例して減少する。また、角度制限成分Ｉgaは、エンド離間角Δθが所定角度θ1よりも大きくなると（制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneよりも大きくなると）ゼロになるように設定されている。また、このマップは、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下の領域では、車速ＳＰＤの増大に基づいて、角度制限成分Ｉgaが小さくなるように設定されている。このように演算された角度制限成分Ｉgaは、減算器８５に出力される。

超過角速度演算部８３には、エンド離間角Δθ及び制御舵角θsを微分することにより得られる制御角速度ωsが入力される。超過角速度演算部８３は、エンド離間角Δθが入力される上限角速度演算部９１を備えている。上限角速度演算部９１は、エンド離間角Δθと上限角速度ωlimとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりエンド離間角Δθに応じた上限角速度ωlimを演算する。このマップでは、上限角速度ωlimは、エンド離間角Δθがゼロの場合に上限角速度ωlimが最も小さくなり、エンド離間角Δθの増大に比例して上限角速度ωlimが大きくなるように設定されている。また、上限角速度ωlimは、エンド離間角Δθが所定角度θ1よりも大きくなると、モータ２１のが回転可能な最大の角速度として予め設定された値で一定となるように設定されている。

超過角速度演算部８３は、制御角速度ωsの絶対値が上限角速度演算部９１において演算された上限角速度ωlimよりも大きい場合には、制御角速度ωsの上限角速度ωlimに対する超過分を超過角速度ωoとして速度制限成分演算部８４に出力する。一方、超過角速度演算部８３は、制御角速度ωsの絶対値が上限角速度ωlim以下の場合には、ゼロを示す超過角速度ωoを速度制限成分演算部８４に出力する。具体的には、超過角速度演算部８３は、上限角速度ωlim及び制御角速度ωsが入力される最小値選択部９２を備えている。最小値選択部９２は、上限角速度ωlim及び制御角速度ωsの絶対値のうちの小さい方を選択して減算器９３に出力する。そして、超過角速度演算部８３は、減算器９３において、制御角速度ωsの絶対値から最小値選択部９２の出力値を差し引くことで超過角速度ωoを演算する。このように最小値選択部９２において上限角速度ωlim及び制御角速度ωsの絶対値のうちの小さい方を選択することで、制御角速度ωsが上限角速度ωlim以下の場合には、減算器９３において制御角速度ωsから制御角速度ωsが差し引かれることとなり、超過角速度ωoがゼロとなる。一方、制御角速度ωsが上限角速度ωlimよりも大きい場合には、減算器９３において制御角速度ωsの絶対値から上限角速度ωlimが差し引かれることとなり、超過角速度ωoが制御角速度ωsの上限角速度ωlimに対する超過分となる。

速度制限成分演算部８４には、超過角速度ωo及び車速ＳＰＤが入力される。速度制限成分演算部８４は、超過角速度ωo及び車速ＳＰＤと速度制限成分Ｉgsとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより超過角速度ωo及び車速ＳＰＤに応じた速度制限成分Ｉgsを演算する。このマップでは、速度制限成分Ｉgsは、超過角速度ωoがゼロの場合に速度制限成分Ｉgsが最も小さくなり、超過角速度ωoの増大に比例して速度制限成分Ｉgsが大きくなるように設定されている。また、このマップは、車速ＳＰＤの増大に基づいて、速度制限成分Ｉgsが小さくなるように設定されている。このように演算された速度制限成分Ｉgsは、減算器８６に出力される。

上記角度制限成分Ｉgaが入力される減算器８５には、定格電流Ｉrが入力される。舵角制限値演算部７１は、減算器８５において定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉgaを差し引いた値を、速度制限成分Ｉgsが入力される減算器８６に出力する。そして、舵角制限値演算部７１は、減算器８６において、減算器８５の出力値から速度制限成分Ｉgsを差し引いた値、すなわち定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsを差し引いた値を舵角制限値Ｉenとして上記最小値選択部７３に出力する。

次に、舵角制限値Ｉenが制限値Ｉgとして設定されることによるエンド当ての衝撃緩和について説明する。
図４にモータ２１が出力するモータトルクＴm（ｑ軸電流指令値Ｉq*）と回転数Ｎ（制御角速度ωs）との関係（Ｎ－Ｔ特性）の一例を示す。同図に示すように、モータトルクＴmは、回転数Ｎが大きくなると誘起電圧が高くなってモータ２１に電流を供給できなくなることに起因して、回転数Ｎの増大に比例して減少する。例えば電源電圧Ｖbが低下しておらず、制御舵角θsがステアリング中立位置付近にあって制限値Ｉgが定格電流Ｉrと等しい場合（ｑ軸電流指令値Ｉq*が制限されない場合）には、同図において実線で示す範囲に囲まれた領域内の関係で示されるモータトルクＴm及び回転数Ｎがモータ２１から出力可能である。

ここで、ラックエンド近傍まで操舵が行われることで、上限角速度ωlimが所定上限角速度ωlim1となり、制限値Ｉgが定格電流Ｉrよりも小さな舵角制限値Ｉenに設定された場合を想定する。上記のように舵角制限値Ｉenは、定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsを差し引いた値であり、モータトルクＴmは、エンド離間角Δθの大きさに応じて角度制限成分Ｉgaだけ制限されるとともに、制御角速度ωsの所定上限角速度ωlim1に対する超過量に応じて速度制限成分Ｉgsだけ制限される。これにより、モータ２１からは、二点鎖線で示す範囲に囲まれた領域内の関係で示されるモータトルクＴm及び回転数Ｎのみが出力可能となる。その結果、運転者が付与する操舵トルクＴsに応じた基本電流指令値Ｉas*が二点鎖線で示す範囲に囲まれた領域外にある場合には、モータ２１が付与するアシスト力が不足することになり、運転者の操舵が妨げられることで、エンド当ての衝撃が緩和される。したがって、本実施形態では、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下になった場合にさらにエンド離間角Δθが小さくなることを制限するだけでなく、エンド離間角Δθが所定角度θ1以下になった場合の制御角速度ωsも制限してエンド当ての衝撃が緩和される。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）舵角制限値Ｉenは、制御舵角θsの絶対値がエンド近傍舵角θneを超える状況になる場合に小さくなるように演算され、ｑ軸電流指令値Ｉq*は、舵角制限値Ｉen以下の値に設定される制限値Ｉg以下に制限される。このように本実施形態では、制限値Ｉgに応じてｑ軸電流指令値Ｉq*の絶対値が小さくなるのみである。そのため、仮に誤った制御舵角θs及び制御角速度ωsに基づいて舵角制限値Ｉenが演算され、該舵角制限値Ｉenが制限値Ｉgとして設定されても、制御舵角θsがエンド近傍舵角θneを超えない状況でモータ２１から例えば人の力ではそれ以上の切り込み操舵ができないような操舵反力が付与されて操舵が妨げられることを抑制できる。

また、舵角制限値Ｉenは、制御舵角θsの絶対値及び制御角速度ωsの絶対値に基づいて演算されるため、モータトルクＴmが制限値Ｉg以下に制限されることで、制御舵角θsがエンド近傍舵角θneを超えた場合にさらに増大することが制限されるだけでなく、制御舵角θsがエンド近傍舵角θneを超えた場合の制御角速度ωsも制限される。そのため、エンド近傍まで操舵した際にモータトルクＴmが制限されることで、制御舵角θsとともに制御角速度ωsが制限され、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

（２）舵角制限値演算部７１は、定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsを差し引くことで舵角制限値Ｉenを演算するため、制御舵角θsがエンド近傍舵角θneを超えた場合にさらに増大することを制限できるとともに制御角速度ωsを制限できる舵角制限値Ｉenを容易に演算できる。

（３）角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsは、車速ＳＰＤの増大に基づいて小さくなるように演算されるため、車速ＳＰＤが大きい場合に舵角制限値Ｉenが小さくなり難くなる。これにより、例えば高速走行時に制限値Ｉgが小さくなることが抑制され、障害物を避けるための緊急操舵を行う場合にその操舵が妨げられることを抑制できる。

（４）制限値設定部５４は、電源電圧Ｖbに基づいて設定される電圧制限値Ｉvb及び舵角制限値Ｉenのうちの小さな方を制限値Ｉgとして設定するため、制御舵角θsがエンド近傍舵角θneを超える以外に、電源電圧Ｖbが低下した状況に応じて適切にモータトルクＴmを制限できる。なお、電圧制限値Ｉvb及び舵角制限値Ｉenのうちの小さな方を制限値Ｉgとして設定するため、制限値Ｉgの大きさが舵角制限値Ｉenを超えることはなく、エンド当ての衝撃を好適に緩和できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、制限値設定部５４が舵角制限値演算部７１及び電圧制限値演算部７２を有する構成としたが、これに限らず、マイコン４１が制限値設定部５４と舵角制限値演算部７１及び電圧制限値演算部７２とを並列的な機能として有してもよい。また、制限値設定部５４がガード処理部６２の機能を有する構成としてもよい。さらに、ガード処理部６２が制限値設定部５４や舵角制限値演算部７１及び電圧制限値演算部７２の機能を有する構成としてもよく、マイコン４１の各制御ブロックの構成は適宜変更可能である。

・上記実施形態では、基本電流指令値Ｉas*を制限値Ｉgに基づいてガード処理した値をｑ軸電流指令値Ｉq*としたが、これに限らず、例えば操舵トルクＴsの微分値に基づく補償量により補償した基本電流指令値Ｉas*を制限値Ｉgに基づいてガード処理した値をｑ軸電流指令値Ｉq*としてもよい。

・上記実施形態では、制限値設定部５４は、電源電圧Ｖbに基づいて電圧制限値Ｉvbを演算する電圧制限値演算部７２を備えたが、これに限らず、電圧制限値演算部７２に加えて又は代えて、他の状態量に基づく他の制限値を演算する他の演算部を備えてもよい。他の演算部としては、例えばモータ２１の温度の上昇に基づいて小さな過熱保護制限値を演算する過熱保護制限値演算部等を設けることができる。この場合、最小値選択部７３は、舵角制限値Ｉen、電圧制限値Ｉvb及び過熱保護制限値のうちの最も小さな値を制限値Ｉgとして設定する。

・上記実施形態において、制限値設定部５４が電圧制限値演算部７２を備えず、舵角制限値Ｉenをそのまま制限値Ｉgとして設定する構成としてもよい。
・上記実施形態において、角度制限成分Ｉgaを車速ＳＰＤにかかわらず一定としてもよい。また、速度制限成分Ｉgsを車速ＳＰＤに関わらず一定としてもよい。

・上記実施形態では、定格トルクに対応する定格電流Ｉrから角度制限成分Ｉga及び速度制限成分Ｉgsを減算した値を舵角制限値Ｉenとしたが、これに限らず、制御舵角θsの絶対値及び制御角速度ωsの絶対値の増大に基づいて小さくなるように演算されれば、舵角制限値Ｉenの演算態様は適宜変更可能である。

・上記実施形態において、舵角閾値をエンド近傍舵角θne以外の角度に設定してもよい。
・上記実施形態では、制御舵角演算部５３は、ラック軸１２がステアリング中立位置にある状態での制御舵角θsを原点としてモータ２１の回転数を積算し、この回転数及びモータ角θmに基づいて制御舵角θsを演算した。しかし、これに限らず、例えばラックエンド位置での制御舵角を原点とする回転数及びモータ角θmに基づいて制御舵角やエンド離間角を演算し、これらに基づいて制限値Ｉgを演算してもよい。なお、こうした制御舵角の原点は、例えば車両製造時に予め記憶させてもよく、また操舵を通じた学習により設定してもよい。

・上記実施形態では、モータ２１のモータ角θmに基づいて制御舵角θsを演算したが、これに限らず、例えば転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸であるステアリングシャフト１１の回転角を絶対角で検出するセンサを設け、該センサの検出値に基づいて制限値Ｉgを演算してもよい。

・上記実施形態では、操舵制御装置６は、ＥＰＳアクチュエータ５がコラム軸１４にモータトルクＴmを付与する形式のＥＰＳ１を制御対象としたが、これに限らず、例えばボール螺子ナットを介してラック軸１２にモータトルクＴmを付与する形式の操舵装置を制御対象としてもよい。また、ＥＰＳに限らず、運転者による操作される操舵部と、転舵輪を転舵させる転舵部とか機械的に分離されたステアバイワイヤ式の操舵装置を制御対象とし、転舵部に設けられる転舵アクチュエータのモータのトルク指令値（ｑ軸電流指令値）について、本実施形態のように制限値Ｉg以下に制限してもよい。

次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記他の制限値は、電源電圧に基づいて演算される電圧制限値を含む操舵制御装置。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ)、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、４…操舵機構、５…ＥＰＳアクチュエータ（アクチュエータ）、６…操舵制御装置、１１…ステアリングシャフト（回転軸）、１２…ラック軸（転舵角）、２１…モータ、４１…マイコン、４３…車載電源、５１…電流指令値演算部（トルク指令値演算部）、５３…制御舵角演算部、５４…制限値設定部、６２…ガード処理部、７１…舵角制限値演算部、７２…電圧制限値演算部、７３…最小値選択部、８２…角度制限成分演算部、８３…超過角速度演算部、８４…速度制限成分演算部、Δθ…エンド離間角、θs…制御舵角（回転角）、ωo…超過角速度、ωs…制御角速度（角速度）、ωlim…上限角速度、Ｉg…制限値、Ｉr…定格電流、Ｉen…舵角制限値、Ｉga…角度制限成分、Ｉgs…速度制限成分、Ｉq*…ｑ軸電流指令値（トルク指令値）、Ｉvb…電圧制限値、ＳＰＤ…車速、Ｔm…モータトルク、Ｖb…電源電圧。

Claims (3)

1. モータを駆動源とするアクチュエータにより転舵輪に連結される転舵軸を往復動させるモータトルクが付与される操舵装置を制御対象とし、
   前記モータが出力するモータトルクの目標値となるトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、
   前記トルク指令値の絶対値の上限となる制限値を設定する制限値設定部と、
   前記トルク指令値の絶対値を前記制限値以下に制限するガード処理部とを備え、
   前記ガード処理部により制限された前記トルク指令値に前記モータトルクが追従するように前記モータの駆動を制御する操舵制御装置であって、
   前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角の絶対値が前記操舵装置に応じた舵角閾値を超える状況になる場合に、前記回転角の絶対値及び前記回転軸の角速度の絶対値の増大に基づいて小さくなる舵角制限値を演算する舵角制限値演算部をさらに備え、
   前記制限値設定部は、前記舵角制限値以下の値に前記制限値を設定するものであり、
   前記舵角制限値演算部は、前記モータが出力可能なモータトルクとして予め設定された定格トルクに基づく値から角度制限成分及び速度制限成分を減算した値に基づいて前記舵角制限値を演算するものであり、
   前記角度制限成分は、前記回転角の絶対値が前記舵角閾値を超える状況になる場合に該回転角の絶対値の増大に基づいて大きくなるように演算され、
   前記速度制限成分は、前記回転角の絶対値に応じた上限角速度に対する前記角速度の超過分の増大に基づいて大きくなるように演算される操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記角度制限成分及び前記速度制限成分の少なくとも一方は、車速の増大に基づいて小さくなるように演算される操舵制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の操舵制御装置において、
   前記制限値設定部は、前記回転角及び前記角速度以外の状態量に基づいて設定される他の制限値及び前記舵角制限値のうちの最も小さな値を前記制限値として設定する操舵制御装置。

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