JP7136029B2 - ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング制御装置に関する。

従来、車両の操舵状態について、切り込み状態であるか、又は切り戻し状態であるかを判別する技術が知られている。

例えば特許文献１に開示されたステアリング制御装置は、電動パワーステアリングシステムにおいて操舵トルクの検出値に基づき、切り込み状態又は切り戻し状態の操舵状態を示す指標である操舵状態量を演算する。また、このステアリング制御装置は、操舵状態量に応じて、すなわち、切り込み状態と切り戻し状態とで調整トルク演算の制御定数を変更する。

特開２０１７－９５０７６号公報

電動パワーステアリングシステムのアシスト制御では、ドライバの操舵トルク、モータトルク及び路面反力の３入力が用いられるのに対し、ステアバイワイヤシステムの反力装置は、ドライバの操舵トルク及びモータトルクの２入力で制御される。したがって、特許文献１の考え方がそのまま適用されるわけではない。また、現実にはギヤやモータでロストルクが発生するが、特許文献１にはロストルクに関して何ら言及されていない。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ステアバイワイヤシステムの反力装置において、ギヤやモータのロストルクを利用して切り込み状態及び切り戻し状態を判別可能なステアリング制御装置を提供することにある。

本発明のステアリング制御装置は、反力装置（７０）と、転舵装置（８０）と、トルクセンサ（９４）と、を備えるステアバイワイヤシステム（９０）において、反力装置及び転舵装置を制御するステアリング制御装置である。

反力装置は、反力用回転電機（７８）、反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器（７７）、及び、反力用回転電機の出力を減速する反力用減速機（７９）を含み、ステアリングホイール（９１）と接続される。転舵装置は、転舵用回転電機（８８）、転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器（８７）、及び、転舵用回転電機の出力を減速する転舵用減速機（８９）を含み、車輪（９９）を転舵する。トルクセンサ（９４）はドライバの操舵入力を検出する。反力用回転電機のトルク指令値（Ｔ^*ｒｍ）に反力用減速機の減速比（ρ）を乗算して得られる反力装置の出力トルク指令値を反力トルク指令値（Ｔ^*ｒ）とする。

このステアリング制御装置は、反力制御部（５１０）と、粘性制御部（５２０）と、戻し制御部（５４０）と、ステアリングホイールトルク制御部（６２０）と、反力装置電流制御部（６８０）と、切り込み切り戻し判定部（４１０）と、を有する。

反力制御部は、転舵装置の出力トルクに相当する物理量（Ｔｔ、Ｔ^*ｔ、Ｉｔ、Ｉ^*ｔ）に基づく反力量演算により反力装置の反力指令値（Ｔｒｆ）を算出し、さらに反力指令値に基づいてステアリングトルク指令値（Ｔ^*ｓｔ）を算出する。粘性制御部は、反力装置の回転角速度（ωｒ）に相当する物理量に基づく粘性量演算により反力装置の粘性指令値（Ｔｖｉｓｃ）を算出する。戻し制御部は、反力装置の角度（θｒ）に相当する物理量、及び、車速（Ｖ）に相当する物理量に基づく戻し量演算により反力装置の戻し指令値（Ｔｒｅｔ）を算出する。

ステアリングホイールトルク制御部（６２０）は、トルクセンサの検出値（Ｔ＿ｓｎｓ）が、ステアリングトルク指令値に少なくとも粘性指令値及び戻し指令値を加算した目標値（Ｔ^**ｓｔ）に追従するよう反力トルク指令値を算出する。反力装置電流制御部は、反力トルク指令値に基づき反力用回転電機に流す電流を制御する。

切り込み切り戻し判定部は、反力装置の出力トルクに相当する物理量とトルクセンサの検出値とを比較し、ステアリングホイールがドライバにより切り込まれている「切り込み状態」と、ステアリングホイールが反力用回転電機により切り戻されている「切り戻し状態」とを判別する。反力制御部、粘性制御部又は戻し制御部のうち一つ以上は、対応する反力量演算、粘性量演算又は戻し量演算のうちいずれかの特性を、切り込み状態と切り戻し状態とで異なるものにする。

本発明では、ステアバイワイヤシステムの反力装置において、ドライバの操舵トルク及びモータトルクの２入力であること、及び、ギヤやモータのロストルクがあることを利用し、反力装置の出力トルクに相当する物理量とトルクセンサの検出値とに基づいて、切り込み状態及び切り戻し状態を判別することができる。これにより、トルクだけで判定するため、速度を使う場合に対して実際に角度変化が生じる前に切込みと切り戻しの判別が可能である。そして、反力量演算、粘性量演算又は戻し量演算のうちいずれか一つ以上の特性を、切り込み状態と切り戻し状態とで異なるものにすることで、操舵フィーリングを適切に調整することができる。

各実施形態のステアリング制御装置が適用されるステアバイワイヤシステムの全体構成図。 二系統の反力装置及び転舵装置の概略構成図。 転舵装置制御部の概略構成を示すブロック図。 反力装置制御部の概略構成を示すブロック図。 第１、第２実施形態のステアリング制御装置のブロック図。 切り込み状態／切り戻し状態における反力装置のトルク（Ｔｒ）とトルクセンサ値（Ｔ＿ｓｎｓ）との関係を説明する図。 第１実施形態による切り込み切り戻し判定演算のフローチャート。 制御切り替え判定演算のフローチャート。 図５の（ａ）反力指令値マップ、（ｂ）車速ゲインマップ。 図５の（ａ）粘性指令値マップ、（ｂ）慣性指令値マップ。 第１実施形態の戻し制御部による戻し制御演算のブロック図。 図１１の（ａ）一次戻し指令値マップ、（ｂ）車速ゲインマップ、（ｃ）角速度ゲインマップ。 第２実施形態による切り込み切り戻し判定演算のブロック図。 第２実施形態の戻し制御部による戻し制御演算のブロック図。 第３実施形態のステアリング制御装置のブロック図。 図１５の（ａ）第１（第２、第４）補正演算マップ、（ｂ）第３補正演算マップ。 図１５の反力指令値マップ。 図１５の（ａ）粘性指令値マップ、（ｂ）慣性指令値マップ。

本明細書において「実施形態」とは本発明の実施形態を意味する。以下、本発明のステアリング制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。このステアリング制御装置は、ステアバイワイヤシステムにおいて反力装置及び転舵装置を制御する装置である。複数の実施形態で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。以下の第１～第３実施形態を包括して「本実施形態」という。

図１に、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されたステアバイワイヤシステム９０の全体構成を示す。図１において、車輪９９は片側のみを図示し、反対側の車輪の図示を省略する。ステアバイワイヤシステム９０は、反力装置７０、転舵装置８０、及び、トルクセンサ９４を備える。

反力装置７０は、反力用回転電機７８と、反力用回転電機７８を駆動する反力用電力変換器７７と、反力用回転電機７８の出力を減速する反力用減速機７９とを含み、ステアリングシャフト９２を介してステアリングホイール９１と接続される。ステアバイワイヤシステム９０では、ドライバは操舵に対する反力を直接感知することができない。そこで、反力回転電機７８は、操舵に対する反力を付与するようにステアリングホイール９１を回転させ、ドライバに適切な操舵フィーリングを与える。

転舵装置８０は、転舵用回転電機８８と、転舵用回転電機８８を駆動する転舵用電力変換器８７と、転舵用回転電機８８の出力を減速する転舵用減速機８９とを含む。転舵用回転電機８８の回転は、転舵用減速機８９からピニオンギア９６、ラック軸９７、タイロッド９８、ナックルアーム９８５を介して車輪９９に伝達される。詳しくは、ピニオンギア９６の回転運動はラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の両端に設けられたタイロッド９８がナックルアーム９９を往復移動させることで、車輪９９が転舵される。

トルクセンサ９４は、トーションバーの捩れ変位に基づき、ステアリングシャフト９２に加わるドライバの操舵入力を検出する。トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓはステアリング制御装置２００に入力される。

ステアリングホイール９１の操舵角は、ステアリングホイール９１の中立位置に対する回転方向に応じて、例えば図１のＣＷ方向が正、ＣＣＷ方向が負と定義される。これに対応して車輪９９の転舵角の正負が定義される。角速度は、角度と同じ符号で定義される。また、ドライバがステアリングホイール９１をＣＷ方向に回すときのトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓは正である。

さらに、反力装置７０でステアリングホイール９１をＣＷ方向に回すときの反力装置７０の出力トルクも正である。反力装置７０の出力トルクがＣＷ方向に作用しているとき、ドライバがステアリングホイール９１を保舵すると、ドライバはＣＣＷ方向にトルクを加えるため、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓは負となる。

ステアリング制御装置２００は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ステアリング制御装置２００の各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

図１に示すように、本実施形態では、反力装置制御部２７０と転舵装置制御部２８０とが物理的に離れた状態で設けられている。二つの制御部２７０、２８０は、ＣＡＮ通信等の車両ネットワークや専用の通信ラインを経由して互いに情報を通信することで、協働してステアリング制御装置２００として機能する。

例えば二点鎖線で示すように、反力装置７０は、反力装置制御部２７０と反力用電力変換器７７と反力用回転電機７８とが一体に構成される。同様に転舵装置８０は、転舵装置制御部２８０と転舵用電力変換器８７と転舵用回転電機８８とが一体に構成される。このような、いわゆる「機電一体式」のモータ構造は、電動パワーステアリング装置の分野において周知である。

次に図２を参照し、反力装置７０及び転舵装置８０における電力変換器７７、８７及び回転電機７８、８８の具体的な構成形態について説明する。反力装置７０と転舵装置８０とは同様の構成であるため、図中の符号を併記する。以下の説明では、「反力用」、「転舵用」の記載を省略しつつ、代表として反力装置７０の構成要素の符号を用いて説明する。転舵装置８０については、符号を読み替えて解釈するものとする。

本実施形態の回転電機７８は二系統の三相ブラシレスモータであり、電力変換器７７は二系統の三相インバータである。回転電機７８は、二系統の巻線として第１系統巻線７８１及び第２系統巻線７８２を有する。二系統の巻線７８１、７８２は、例えば位相を電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。回転電機７８が出力するトルクＴｍは、第１系統巻線７８１への通電により生成される第１系統トルクＴｍ１と、第２系統巻線７８２への通電により生成される第２系統トルクＴｍ２との合算値となる。

電力変換器７７は、第１系統巻線７８１に通電する第１系統電力変換器７７１、及び、第２系統巻線７８２に通電する第２系統電力変換器７７２を含む。図２の例では、二系統の電力変換器７７１、７７２は、共通のバッテリ１１から供給された直流電力をそれぞれ三相交流電力に変換する。他の例では、各電力変換器７７１、７７２は、個別のバッテリに接続されてもよい。

次に図３、図４を参照し、反力装置制御部２７０及び転舵装置制御部２８０の概略構成を説明する。この部分では、図５、図１５に示す各実施形態の詳細な制御構成の説明に先立ち、各実施形態に共通する反力装置７０及び転舵装置８０の基本構成や特有の構成について説明する。反力装置７０の出力に関するパラメータの記号には「ｒ」、転舵装置８０の出力に関するパラメータの記号には「ｔ」を付す。以下、反力装置７０及び転舵装置８０の符号「７０」、「８０」の記載を適宜省略する。

図３、図４において、反力装置の角度θｒ及び角速度ωｒ、転舵装置の角度θｔ等の値は、回転電機７８、８８の回転角度に減速機７９、８９の減速比を乗除した換算後の値とする。まず図３に転舵装置制御部２８０の概略構成を示す。反力装置の角度θｒはバンドパスフィルタ（図中「ＢＰＦ」）３１を介して角度比制御部３２０及び乗算器３３に入力される。角度比制御部３２０は、舵角感応マップ３２１、車速感応マップ３２２及び加算器３２３を含み、反力装置の角度θｒや車速Ｖに応じて「反力装置の角度θｒに対する転舵装置の角度θｔの角度比ＲＡ」を算出する。

舵角感応マップ３２１は、反力装置の角度θｒに応じた舵角感応項ＲＡ（θ）を算出する。角度の絶対値｜θｒ｜が０を含む比較的小さい領域では角度比ＲＡ（θ）は最小値１に設定され、角度の絶対値｜θｒ｜が比較的大きい領域では角度比ＲＡ（θ）は一定の最大値に設定される。所定の角度領域＋Ｚ、－Ｚにおいて、角度比ＲＡ（θ）は、反力装置の角度θｒに応じて最小値から最大値まで変化する。以下、正負の角度領域＋Ｚ、－Ｚをまとめて「±Ｚ」と記載する。

車速感応マップ３２２は、車速Ｖに応じた車速感応項ＲＡ（Ｖ）を演算する。車速感応マップ３２２の具体的な構成やマップの例については説明を省略する。舵角感応マップ３２１が算出した舵角感応項ＲＡ（θ）、及び、車速感応マップ３２２が算出した車速感応項ＲＡ（Ｖ）は加算器３２３で加算される。

加算器３２３で加算された角度比ＲＡは、乗算器３３に入力されると共に、図５に示す制御切り替え判定部４２や、図１５に示す各補正演算部４３１～４３４等に通知される。或いは、二点鎖線で示すように、車速感応項ＲＡ（Ｖ）が加算される前の舵角感応項ＲＡ（θ）のみが切り替え判定部４２や各補正演算部４３１～４３４等に通知されてもよい。また、角度比ＲＡに代えて、反力装置の角度θｒから換算された角度比相当量が通知されてもよい。

さらに反力装置の角度θｒは角度微分制御部３４０に入力される。角度微分制御部３４０の疑似微分器３４１は角度θｒの時間変化率に基づき角速度ωｒを算出する。角速度－角度マップ３４２は、角速度ωｒと正の相関を有する角度θｒの補正値を算出する。算出された角度θｒの補正値は、加算器３５にて、乗算器３３の出力に加算される。

角度制御部３６０の偏差算出部３６１は、反力装置の角度θｒに角度比を乗じた値と転舵装置の角度θｔとの角度偏差Δθ_r-tを算出する。ＰＩＤ制御器３６２は、角度偏差Δθ_r-tを０に近づけるように、転舵トルク指令値Ｔ^*ｔ、又は、転舵トルク指令値Ｔ^*ｔに対応する転舵用回転電機８８の電流指令値Ｉ^*ｔを演算する。転舵装置電流制御部３８０は偏差算出器３８１とＰＩ制御器３８２とを含み、転舵トルクＴｔ又は電流Ｉｔのフィードバック制御により、転舵用回転電機８８に流す電流を制御する。

ところで、偏差算出部３６１で算出される角度偏差Δθは、正確には「反力装置の角度θｒに角度比ＲＡを乗じた値」と転舵装置の角度θｔとの差分である。ただし本明細書では、「反力装置の角度θｒに角度比ＲＡを乗じた値」を「反力装置の角度θｒ」とみなし、「反力装置の角度θｒと転舵装置の角度θｔとの偏差」を「角度偏差Δθ_r-t」と記す。

図４に反力装置制御部２７０の基本構成を示す。ステアリングホイールトルク制御部６２０は、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０、戻し制御部５４０でそれぞれ算出されたトルク指令値に基づき反力トルク指令値Ｔ^*ｒを算出する。ここで、反力トルク指令値Ｔ^*ｒは、反力用回転電機７８のトルク指令値Ｔ^*ｒｍに反力用減速機７９の減速比ρを乗算して得られる「反力装置７０の出力トルク指令値」である。

反力制御部５１０は、「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」に基づく反力量演算により反力装置の反力指令値Ｔｒｆを算出し、さらに、車速Ｖに応じた車速ゲインを反力指令値Ｔｒｆに乗じてステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔを算出する。「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」には、転舵トルクＴｔ、転舵トルク指令値Ｔ^*ｔ、転舵用回転電機８８に流れる電流Ｉｔ又は電流指令値Ｉ^*ｔ等が該当する。以下、「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」を略して「転舵トルク相当量」とも記す。図５、図１５には、転舵トルク相当量の入力として「Ｔｔ」の記号のみを記す。

粘性制御部５２０は、「反力装置の回転角速度ωｒに相当する物理量」に基づく粘性量演算により反力装置の粘性指令値Ｔｖｉｓｃを算出する。図には、「反力装置の回転角速度ωｒに相当する物理量」の代表として「ωｒ」の記号のみを記す。明細書中「回転角速度ωｒ」を単に「角速度ωｒ」とも記す。

慣性制御部５３０は、図５に示すように、回転角速度ωｒの変化率から回転角加速度αｒを算出する疑似微分部５３１、及び、回転角加速度αｒに基づく慣性指令値マップ５３２を含む。慣性制御部５３０は、「反力装置の回転角加速度αｒに相当する物理量」に基づく慣性量演算により反力装置の慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔを算出する。図５には、「反力装置の回転角加速度αｒに相当する物理量」の代表として「αｒ」の記号のみを記す。

戻し制御部５４０は、反力装置の角度θｒ、角速度ωｒ、車速Ｖ、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓに基づく戻し量演算により、ステアリングホイール９１を中立位置に戻す方向に作用する戻し指令値Ｔｒｅｔを算出する。

加算器５５２、５５３、５５４では、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔの符号反転値（－Ｔ^*ｓｔ）に対し、粘性指令値Ｔｖｉｓｃ、慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔ及び戻し指令値Ｔｒｅｔが順に加算される。加算器５５４による加算後の値が「ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔに基づく目標値Ｔ^**ｓｔ」としてステアリングホイールトルク制御部６２０に入力される。

ステアリングホイールトルク制御部６２０の偏差算出部６２１は、目標値Ｔ^**ｓｔとトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓとのトルク偏差ΔＴ_FBを算出する。なお、図６、図１３等のトルク差分ΔＴ_LTとの区別のため、「フィードバック制御でのトルク偏差」の意味で記号をΔＴ_FBと記す。ＰＩＤ制御器６２２は、トルク偏差ΔＴ_FBを０に近づけるようにＰＩＤ制御する。こうしてステアリングホイールトルク制御部６２０は、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓが目標値Ｔ^**ｓｔに追従するよう、サーボ制御により反力トルク指令値Ｔ^*ｒを算出する。

本実施形態では主に切り込み及び切り戻し操舵中の動作に注目するため、切り込み限界に関するエンド制御部５８０については参考として二点鎖線で示す。エンド制御部５８０は、反力装置の角度θｒ及び角速度ωｒに基づきエンド提示指令値Ｔｅｎｄを算出する。エンド提示指令値Ｔｅｎｄは、加算器６４で反力トルク指令値Ｔ^*ｒに加算される。

反力装置電流制御部６８０は偏差算出器６８１とＰＩ制御器６８２とを含む。反力装置電流制御部６８０は、反力トルクＴｒ又は電流Ｉｒのフィードバック制御により、反力トルク指令値Ｔ^*ｒに基づき、反力用回転電機７８に流す電流を制御する。

また、反力トルク指令値Ｔ^*ｒの演算過程に反力装置電流制限部６７が設けられる。反力装置電流制限部６７は、反力装置７０の過熱保護、電力制限、電源低下防止等のため、反力装置電流Ｉｒを電流制限値以下に制限する。反力装置電流制限部６７による制限前の反力トルク指令値をＴ^*ｒ、反力装置電流指令値をＩ^*ｒと記し、制限後の反力トルク指令値をＴ^*ｒ＃、反力装置電流指令値をＩ^*ｒ＃と記す。制限前の反力装置電流指令値の絶対値｜Ｉ^*ｒ｜が電流制限値を上回る場合、反力装置７０の出力が制限される。

反力装置電流制限部６７で電流制限が実施されると、ステアリングホイールトルク制御部６２０のＰＩＤ制御器６２２にも通知され、制御が停止される。「制御が停止される」とは、例えばＰＩＤ制御器２２の最終段に設けられた積分演算器による積分演算が停止されることを意味する。

さらに、本実施形態のステアリング制御装置２００の反力装置制御部２７０は、特有の構成として切り込み切り戻し判定部４１０を備える。切り込み切り戻し判定部４１０は、反力トルク指令値Ｔ^*ｒ（もしくは反力装置電流指令値Ｉ^*ｒ）、及びトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓを取得する。反力トルク指令値Ｔ^*ｒに代えて、「反力装置の出力トルクに相当する物理量」として反力装置の実トルクＴｒが取得されてもよい。また、上記に加え、切り込み切り戻し判定部４１０は、反力装置の角速度ωｒを取得してもよい。以下では、「反力装置の出力トルクに相当する物理量」の代表として反力トルク指令値Ｔ^*ｒを用いる例を説明する。

切り込み切り戻し判定部４１０は、反力トルク指令値Ｔ^*ｒとトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓとを比較し、「切り込み状態」と「切り戻し状態」とを判別する。「切り込み状態」は、ステアリングホイール９１がドライバにより切り込まれている状態である。「切り戻し状態」は、ステアリングホイール９１が反力用回転電機７８により切り戻されている状態である。

切り込み切り戻し判定部４１０による判定結果は、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０に出力される。各制御部５１０、５２０、５３０、５４０は、対応する反力量演算、粘性量演算、慣性量演算及び戻し量演算の特性を、切り込み状態と切り戻し状態とで異なるものにする。「異なるものにする」には「二値を切り替える」制御に加え、「二値の中間の値を含めて連続的又は段階的に変化させる」制御が含まれる。

本実施形態では、切り込み状態と切り戻し状態とで、四つの制御部５１０、５２０、５３０、５４０の特性をいずれも異なるものにする例を説明する。ただし、他の実施形態では、切り込み状態と切り戻し状態とで、四つの制御部５１０、５２０、５３０、５４０のうちいずれか一つから三つの特性を異なるものにしてもよい。

（第１実施形態）
続いて各実施形態の説明に移る。第１～第３実施形態のステアリング制御装置の符号を、それぞれ「２０１」～「２０３」とする。まず図５～図１２を参照し、第１実施形態について説明する。図５のブロック図は、第１実施形態のステアリング制御装置２０１及び第２実施形態のステアリング制御装置２０２にほぼ共通する。詳細には、切り込み切り戻し判定部４１０から制御切り替え判定部４２へ出力される信号に関し、第１実施形態では判定結果のみが出力されるのに対し、第２実施形態では、後述する状態量σが出力される点が異なる。

以下、図５に関する状態量σ以外の説明は第１実施形態及び第２実施形態に共通する。また、図５にはステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔに基づく目標値Ｔ^**ｓｔの算出までを図示し、ステアリングホイールトルク制御部６２０から先の制御構成は図４に準ずるものとする。

図４に示されていない制御構成として、ステアリング制御装置２０１、２０２は制御切り替え判定部４２を有する。制御切り替え判定部４２は、図３の角度比制御部３２０が算出した角度比ＲＡ又は角度比相当量を取得する。図８を参照して後述するように、制御切り替え判定部４２は、角度比ＲＡに基づいて切り込み状態と切り戻し状態との制御切り替えフラグを操作し、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０に指令する。

反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０は、それぞれ、入力に対する出力の特性を規定したマップを用いて反力指令値Ｔｒｆ、粘性指令値Ｔｖｉｓｃ、慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔ及び戻し指令値Ｔｒｅｔを算出する。

図５に示すように、反力制御部５１０は反力指令値マップ５１２及び車速ゲインマップ５１４を有する。粘性制御部５２０は粘性指令値マップ５２２を有し、慣性制御部５３０は慣性指令値マップ５３２を有する。各マップの具体例については図９、図１０を参照して後述する。制御切り替え判定部４２からの制御切り替えフラグに基づき、反力制御部５１０、粘性制御部５２０及び慣性制御部５３０は、切り込み状態と切り戻し状態とで指令値マップを異なるものにする。

戻し制御部５４０の詳細な制御構成については図１１、図１２を参照して後述する。戻し制御部５４０は、制御切り替え判定部４２からの制御切り替えフラグに基づき、反力制御部５１０等と同様に、戻し指令値マップ自体を異なるものにしてもよい。或いはマップにより算出された中間段階の指令値を操作することで最終的な戻し指令値Ｔｒｆを異なるものにしてもよい。

次に図６を参照し、本実施形態の着眼点について説明する。ステアバイワイヤシステム９０の反力装置７０において、モータ（反力用回転電機７８）の出力が反力用減速機７９を介して伝達される構成では、ギヤやモータでロストルクが発生する。また、本実施形態では、ステアバイワイヤシステム９０の反力装置７０の制御に関し、目標値Ｔ^**ｓｔに対してトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓが追従するようにフィードバック制御する制御構成を前提とする。トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓには、ドライバの操舵トルクが反映される。この部分の説明では、「トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓ」を「トルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓ」と省略する。

図６のトルクの図において、実線は反力装置のトルクＴｒを示し、長破線は反力装置のトルクの符号反転値「Ｔｒ×（－１）」を示す。また、一点鎖線はトルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓを示し、二点鎖線はトルクセンサ値の反転値「Ｔ＿ｓｎｓ×（－１）」を示す。同一の符号領域における実線の値と二点鎖線の値との差分、又は、一点鎖線の値と長破線の値との差分はロストルクを表す。現実のロストルクは常に一定とは限らないが、図６、図７では、ロストルクにほぼ等しいと推定されるトルク量を定数Ｃとして記す。

図６の左側には、反力装置の角度θｒが０から正の値まで増加する方向の切り込み時におけるトルクの関係を示す。この方向の切り込み時、反力装置のトルクＴｒは絶対値が相対的に小さい負の値となり、トルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓは絶対値が相対的に大きい正の値となる。そして、トルクセンサ値の絶対値｜Ｔ＿ｓｎｓ｜は、反力装置のトルクの絶対値｜Ｔｒ｜にロストルクを加えた値以上となる。すなわち、式（１．１）が成り立つ。
｜Ｔ＿ｓｎｓ｜≧｜Ｔｒ｜＋Ｃ ・・・（１．１）

式（１．１）を変形すると、式（１．２）が得られる。式（１．２）の左辺（｜Ｔｒ｜－｜Ｔ＿ｓｎｓ｜）を「トルク差分」と定義し、「ロストルクに起因するトルク差分」の意味で記号をΔＴ_LTと記す。
｜Ｔｒ｜－｜Ｔ＿ｓｎｓ｜（＝ΔＴ_LT）≦－Ｃ ・・・（１．２）

図６の右側には、反力装置の角度θｒが負の値から０まで増加する方向の切り戻し時におけるトルクの関係を示す。この方向の切り戻し時、反力装置のトルクＴｒは絶対値が相対的に大きい正の値となり、トルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓは絶対値が相対的に小さい負の値となる。そして、反力装置のトルクの絶対値｜Ｔｒ｜は、トルクセンサ値の絶対値｜Ｔ＿ｓｎｓ｜にロストルクを加えた値以上となる。すなわち、式（２．１）が成り立つ。
｜Ｔｒ｜≧｜Ｔ＿ｓｎｓ｜＋Ｃ ・・・（２．１）

式（２．１）を変形すると、式（２．２）が得られる
｜Ｔｒ｜－｜Ｔ＿ｓｎｓ｜（＝ΔＴ_LT）≧Ｃ ・・・（２．２）

このように、切り込み時と切り戻し時とでは、ロストルクに相当する定数Ｃを基準としたトルク差分ΔＴ_LTの値の範囲が異なる。したがって、反力装置のトルクＴｒとトルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓとの関係から、切り込み状態と切り戻し状態とを判別可能である。

なお、電動パワーステアリングシステムのアシスト制御では、ドライバの操舵トルク、モータトルク及び路面反力の３入力が用いられるのに対し、ステアバイワイヤシステムの反力装置は、ドライバの操舵トルク及びモータトルクの２入力で制御される。そのため、ドライバの操舵トルクに対応する「トルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓ」と、モータトルクに対応する「反力装置のトルクＴｒ」とを比較することで、切り込み状態と切り戻し状態とを判別可能である。

そして本実施形態では、切り込み状態と切り戻し状態とで反力量演算、粘性量演算、慣性量演算又は戻し量演算のうちいずれか一つ以上の特性を異なるものにすることで、操舵フィーリングを適切に調整することを図る。

次に図７のフローチャートを参照し、第１実施形態の切り込み切り戻し判定部４１０による切り込み切り戻し判定演算について説明する。フローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを示す。フローチャート中の反力トルク指令値Ｔ^*ｒに代えて、反力装置の実トルクＴｒをＬＰＦでフィルタ処理した値を用いてもよく、トルクの増減に応じたヒステリシスが設定されてもよい。ＬＰＦは、ステアリングホイールトルク制御、位置制御、電流制御よりも時定数の大きなフィルタが用いられる。

なお、実トルクＴｒのフィルタ値を用いる場合、変数が多くなり複雑化するため、フローチャートでは指令値Ｔ^*ｒを用いて説明する。また、反力トルク指令値Ｔ^*ｒに代えて、転舵装置のトルク指令値Ｔ^*ｔ又は転舵装置の実トルクＴｔを反力装置のトルク相当量に換算した値が用いられてもよい。

Ｓ１１では、反力装置の角速度ωｒ（＝ｄθｒ／ｄｔ）が正の角速度閾値ωｔｈより大きいか判断される。Ｓ１１でＹＥＳの場合、Ｓ１２に移行する。この場合、ステアリングホイール９１は図１のＣＷ方向に回っている。

Ｓ１２では、上述の式（２．１）に対応する式（３）が成立するか判断される。式中のトルク定数Ｃは、図６と同様にロストルクに相当する値である。
｜Ｔ^*ｒ｜≧｜Ｔ＿ｓｎｓ｜＋Ｃ ・・・（３）

Ｓ１２でＹＥＳの場合、Ｓ１４で「操舵状態＝切り戻し」と判定される。図６（ｂ）に示すように、トルクセンサ９４が負のトルクＴ＿ｓｎｓを出力しており、反力装置７０が正のトルクＴｒを出力している場合、反力装置のトルクＴｒがトルクセンサ値の符号反転値「Ｔ＿ｓｎｓ×（－１）」とロストルクＣとの合計以上である。したがって、ステアリングホイール９１が回っていると考えられる。

Ｓ１２でＮＯの場合、Ｓ１３では、上述の式（１．１）に対応する式（４）が成立するか判断される。
｜Ｔ＿ｓｎｓ｜≧｜Ｔ^*ｒ｜＋Ｃ ・・・（４）

Ｓ１３でＹＥＳの場合、Ｓ１５で「操舵状態＝切り込み」と判定される。図６（ａ）に示すように、トルクセンサ９４が正のトルクＴ＿ｓｎｓを出力しており、反力装置７０が負のトルクＴｒを出力している場合、トルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓが反力装置のトルクの符号反転値「Ｔｒ×（－１）」とロストルクＣとの合計以上である。したがって、ステアリングホイール９１が回っていると考えられる。Ｓ１３でＮＯの場合、Ｓ１６で「操舵状態＝中間」と判定される。

Ｓ１１でＮＯの場合、Ｓ２１では、反力装置の角速度ωｒ（＝ｄθｒ／ｄｔ）が負の角速度閾値（－ωｔｈ）より小さいか判断される。Ｓ２１でＹＥＳの場合、Ｓ２２に移行する。この場合、ステアリングホイール９１は図１のＣＣＷ方向に回っている。Ｓ２２では、Ｓ１２と同じ式（３）が成立するか判断される。
｜Ｔ^*ｒ｜≧｜Ｔ＿ｓｎｓ｜＋Ｃ ・・・（３）

Ｓ２２でＹＥＳの場合、Ｓ２４で「操舵状態＝切り戻し」と判定される。図６（ｂ）を正負反転して解釈可能なように、トルクセンサ９４が正のトルクＴ＿ｓｎｓを出力しており、反力装置７０が負のトルクＴｒを出力している場合、反力装置のトルクの符号反転値「Ｔｒ×（－１）」がトルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓとロストルクとの合計以上である。したがって、ステアリングホイール９１が回っていると考えられる。Ｓ２２でＮＯの場合、Ｓ２３では、Ｓ１３と同じ式（４）が成立するか判断される。
｜Ｔ＿ｓｎｓ｜≧｜Ｔ^*ｒ｜＋Ｃ ・・・（４）

Ｓ２３でＹＥＳの場合、Ｓ２５で「操舵状態＝切り込み」と判定される。図６（ａ）を正負反転して解釈可能なように、トルクセンサ９４が負のトルクＴ＿ｓｎｓを出力しており、反力装置７０が正のトルクＴｒを出力している場合、トルクセンサ値の符号反転値「Ｔ＿ｓｎｓ×（－１）」が反力装置のトルクＴｒとロストルクとの合計以上である。したがって、ステアリングホイール９１が回っていると考えられる。Ｓ２３でＮＯの場合、Ｓ２６で「操舵状態＝中間」と判定される。

その他、Ｓ２１でＮＯの場合、すなわち角速度が０付近の場合、Ｓ２９で「操舵状態＝保舵」と判定される。最下段に「リターン」と示す通り、この切り込み切り戻し判定演算は繰り返し実行される。ここで、Ｓ１２～Ｓ１６のステップ群とＳ２２～Ｓ２６のステップ群とは同じ判断及び判定が繰り返される。したがって、操舵状態を判別する目的のみであれば、Ｓ１１、Ｓ２１の角速度の判断ステップは無くてもよい。

次に図８のフローチャートを参照し、制御切り替え判定部４２による制御切り替え判定演算について説明する。Ｓ３１で制御切り替え判定部４２は、取得した角度比ＲＡが所定の角度比閾値ＲＡ＿ｔｈ以上であるか判断する。Ｓ３１でＹＥＳの場合、Ｓ３２で制御切り替えフラグがＯＮされる。制御切り替えフラグは、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０に通知される。

第１実施形態では、制御切り替えフラグを受信した各制御部５１０、５２０、５３０、５４０は、切り込み状態と切り戻し状態とでマップを切り替え、対応する演算の特性を、切り込み状態と切り戻し状態とで異なるものにする。図９（ａ）、図１０（ａ）、（ｂ）を参照し、反力制御部５１０、粘性制御部５２０及び慣性制御部５３０におけるマップの切り替え例について説明する。

図９（ａ）に示すように、反力指令値マップ５１２は、転舵装置のトルクＴｔと反力指令値Ｔｒｆとの関係を規定する。反力指令値Ｔｒｆは転舵装置のトルクＴｔに対して正の相関を有しており、上下限がガードされる。切り込み状態では実線のマップが用いられ、切り戻し状態では破線のマップが用いられる。切り戻し状態の特性は、切り込み状態に対し反力指令値Ｔｒｆの絶対値が大きくなるように設定されている。

ここで、図５の車速ゲインマップ５１４についても一緒に説明する。図９（ｂ）に示すように、車速ゲインマップ５２４は車速Ｖと車速ゲインとの関係を規定する。車速ゲインは、低速域では相対的に高く、中速域では車速Ｖの増加に伴い低下し、高速域では０になる。車速ゲインマップ５１４の詳細な特性は、切り込み側と切り戻し側とで同じであってもよく、異なっていてもよい。

図１０（ａ）に示すように、粘性指令値マップ５２２は、反力装置の回転角速度ωｒと粘性指令値Ｔｖｉｓｃとの関係を規定する。切り込み状態では実線のマップが用いられ、切り戻し状態では破線のマップが用いられる。切り戻し状態の特性は、切り込み状態に対し粘性指令値Ｔｖｉｓｃの絶対値が小さくなるように設定されている。また切り込み状態では、ドライバに手応えを与えるために回転角速度ωｒにかかわらず一定のトルクを与えるロストルク相当のトルクが与えられるようマップが設定される。

詳しくは、切り込み状態における回転角速度ωｒに対する粘性指令値の特性は、第１の勾配、及び、第１の勾配よりも緩やかな第２の勾配の二段階の勾配を有する。第１の勾配は、回転角速度ωｒが０から増加し始める領域で、ドライバに手応えを与えるため、回転角速度ωｒにかかわらず、ロストルクに相当する所定の大きさの粘性指令値Ｔｖｉｓｃを規定する。第２の勾配は、回転角速度ωｒに応じた粘性指令値Ｔｖｉｓｃを規定する。図１０（ａ）には第１の勾配をある程度傾斜するように記載しているが、第１の勾配はほぼ垂直に設定されてもよい。

図１０（ｂ）に示すように、慣性指令値マップ５３２は、反力装置の回転角加速度αｒと慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔとの関係を規定する。慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔにより、反力装置の慣性感が低減される。切り込み状態では実線のマップが用いられ、切り戻し状態では破線のマップが用いられる。切り戻し状態の特性は、切り込み状態に対し慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔの絶対値が小さくなるように設定されている。

次に図１１、図１２を参照し、第１実施形態の戻し制御部５４０による二値切り替え式の戻し制御演算について説明する。戻し制御部５４０は、切り込み側演算部５４０Ｆ及び切り戻し側演算部５４０Ｒを含む。切り込み側演算部５４０Ｆ及び切り戻し側演算部５４０Ｒは、それぞれ、一次戻し指令値マップ５４１Ｆ、５４１Ｒ、車速ゲインマップ５４２Ｆ、５４２Ｒ、及び、乗算器５４３Ｆ、５４３Ｒを有する。

図１２（ａ）に示すように、一次戻し指令値マップ５４１Ｆ、５４１Ｒは、反力装置の角度θｒと一次戻し指令値Ｔｒｅｔ１との関係を規定する。一次戻し指令値Ｔｒｅｔ１は角度θｒに対して正の相関を有しており、上下限がガードされる。一次戻し指令値マップ５４１Ｆ、５４１Ｒの詳細な特性は、切り込み側と切り戻し側とで同じであってもよく、異なっていてもよい。異なる場合は切り戻し側を切り込み側より大きくする。

図１２（ｂ）に示すように、車速ゲインマップ５４２Ｆ、５４２Ｒは車速Ｖと車速ゲインとの関係を規定する。車速ゲインは、低速域では相対的に高く、中速域では車速Ｖの増加に伴い低下し、高速域では０になる。車速ゲインマップ５４２Ｆ、５４２Ｒの詳細な特性は、切り込み側と切り戻し側とで同じであってもよく、異なっていてもよい。

乗算器５４３Ｆ、５４３Ｒは、一次戻し指令値マップ５４１Ｆ、５４１Ｒにより算出された一次戻し指令値Ｔｒｅｔ１（Ｆ）、Ｔｒｅｔ１（Ｒ）に車速ゲインを乗じて、二次戻し指令値Ｔｒｅｔ２（Ｆ）、Ｔｒｅｔ２（Ｒ）を算出し、切り替え器５４６に出力する。切り替え器５４６は、切り込み切り戻し判定部４１０及び制御切り替え判定部４２の判定結果に基づき、切り込み側又は切り戻し側の二次戻し指令値Ｔｒｅｔ２（Ｆ）、Ｔｒｅｔ２（Ｒ）のうちいずれか一方を選択し、三次戻し指令値Ｔｒｅｔ３として出力する。

図１２（ｃ）に示すように、角速度ゲインマップ５４７は、反力装置の角速度ωｒと、角速度ゲインとの関係を規定する。角速度ωｒが０付近のとき角速度ゲインは０であり、角速度ωｒが所定値以上になると、角速度ゲインは負方向に減少する。乗算器５４８は、三次戻し指令値Ｔｒｅｔ３に角速度ゲインを乗じ、最終的な戻し指令値Ｔｒｅｔを出力する。

（第２実施形態）
次に図１３、図１４を参照し、第２実施形態の切り込み切り戻し判定演算について説明する。第１実施形態では切り込み状態及び切り戻し状態の二状態を切り替えるため、操舵状態の切り替え時に特性が不連続に変化する。それに対し第２実施形態では、切り込み状態から切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す「状態量σ」を用いることで、中間状態又は保舵状態を経由して特性を切り替える。

例えば状態量σを０～１の範囲で設定した場合、全範囲を演算装置の分解能レベルに区分するのが「連続的」を意味し、例えば０．１毎の１０段階に区分するのが「段階的」を意味する。厳密に言えば、分解能レベルであっても有限の数である以上、「段階的」とも言えるが、実用上の「段階的」に含まれる最大段階数は、当該技術分野の技術常識に照らして解釈されればよい。

図１３に示すように、第２実施形態の切り込み切り戻し判定部４１０は、トルク差分感応量マップ４１１、角速度感応量マップ４１２及び乗算器４１３を含む。トルク差分感応量マップ４１１は、トルク差分ΔＴ_LT（＝｜Ｔ^*ｒ｜－｜Ｔ＿ｓｎｓ｜）を引数とし、０～１の無次元数であるトルク差分感応量σ_ΔTを算出する。トルク差分ΔＴ_LTが負の臨界値（－Ｃ０）以下の範囲ではトルク差分感応量σ_ΔTは０であり、トルク差分ΔＴ_LTが正の臨界値Ｃ１以上の範囲ではトルク差分感応量σ_ΔTは１である。トルク差分ΔＴ_LTが負の臨界値（－Ｃ０）から正の臨界値Ｃ１までの範囲では、トルク差分感応量σ_ΔTは０から１まで漸増する。トルク差分感応量σ_ΔTの特性は、実線で示すように、ΔＴ_LT＝０の点を中心として漸増してもよい。或いは破線で示すように、切り戻し側にずれた点を中心として漸増することで、切り戻し状態になりにくくしてもよい。

角速度感応量マップ４１２は、反力装置の角速度ωｒを引数とし、０～１の無次元数である角速度感応量σωを算出する。角速度ωｒが０のとき角速度感応量σωは０である。角速度ωｒの絶対値が増加するに従って角速度感応量σωは増加し、１に収束する。

乗算器４１３は、トルク差分感応量σ_ΔTと角速度感応量σωとを乗算し、状態量σを算出する。状態量σは、σ＝０のとき切り込み状態であり、σ＝１のとき切り戻し状態であることを示す。また、０＜σ＜１のとき中間状態又は保舵状態であることを示す。図７のフローチャートのように中間状態と保舵状態とは区別されない。

図５に示すように、状態量σは、切り込み切り戻し判定部４１０から制御切り替え判定部４２を介して反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０に出力される。各制御部５１０、５２０、５３０、５４０は、対応するマップを、状態量σに応じて切り込み状態から切り戻し状態まで、或いは、切り戻し状態から切り込み状態まで中間状態又は保舵状態を経由して遷移させる。

状態量σに基づく切り込み状態から切り戻し状態への遷移は、例えば配分比演算により実現される。図１４を参照し、第２実施形態の戻し制御部５４０による配分比演算式の戻し制御演算について説明する。第２実施形態の戻し制御部５４０は、図１１に示す第１実施形態の構成に対し、切り替え器５４７に代えて、状態量反転器５４４Ｓ、配分比乗算器５４４Ｆ、５４４Ｒ、及び、配分値加算器５４５を有する。それ以外の構成は図１１と同様であるため説明を省略する。

状態量反転器５４４Ｓは、「１」から状態量σを減じた状態量反転値（１－σ）を算出する。状態量反転値（１－σ）は、（１－σ）＝０のとき切り戻し状態であり、（１－σ）＝１のとき切り込み状態であることを示す。切り込み側の配分比乗算器５４４Ｆは、二次戻し指令値Ｔｒｅｔ２（Ｆ）に状態量反転値（１－σ）を乗じる。切り戻し側の配分比乗算器５４４Ｒは、二次戻し指令値Ｔｒｅｔ２（Ｒ）に状態量σを乗じる。

配分値加算器５４５は、切り込み側の配分比乗算器５４４Ｆの出力と、切り戻し側の配分比乗算器５４４Ｒの出力とを加算し、三次戻し指令値Ｔｒｅｔ３を算出する。状態量σがσ＝０又はσ＝１の場合、図１４の構成は、図１１の構成と実質的に同一である。しかし、０＜σ＜１の場合、中間状態又は保舵状態の配分比に応じて、三次戻し指令値Ｔｒｅｔ３が連続的又は段階的に変化する。したがって、操舵状態の切り替え時に戻し量演算の特性が不連続に変化することが回避される。

（第３実施形態）
次に図１５～図１８を参照し、第３実施形態のステアリング制御装置２０３について説明する。図１５に示すように、第３実施形態のステアリング制御装置２０３は、図５に示す第１、第２実施形態のステアリング制御装置２０１に対し、制御切り替え判定部４２に代えて、第１補正演算部４３１～第４補正演算部４３４を有する。また、図１３に示す、切り込み切り戻し判定部４１０が状態量σを算出する構成が共通に用いられる。

第１補正演算部４３１～第４補正演算部４３４は、角度比ＲＡ、及び、切り込み切り戻し判定部４１０が算出した状態量σに基づき、それぞれ、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０に対応する第１補正係数ｋ１～第４補正係数ｋ４を算出する。また、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０は、それぞれ補正係数乗算器５１３、５２３、５３３、５４９を有する。

反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０の補正係数乗算器５１３、５２３、５３３は、各マップ５１２、５２２、５３２が算出した補正前の反力指令値Ｔｒｆ、粘性指令値Ｔｖｉｓｃ及び慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔに、それぞれ第１補正係数ｋ１～第３補正係数ｋ３を乗算する。戻し制御部５４０については，補正係数乗算器５４９を除く部分をあらためて「戻し指令値演算部５４１０」と記す。図１１又は図１４の戻し制御部５４０が、そのまま戻し指令値演算部５４１０に該当する。補正係数乗算器５４９は、戻し指令値演算部５４１０が算出した補正前の戻し指令値Ｔｒｅｔに第４補正係数ｋ４を乗算する。

図１６（ａ）に、反力制御部５１０に対応する第１補正演算のマップを示す。二点鎖線は、図３に示す角度比制御部３２０の舵角感応マップ３２１であり、補正前、すなわち制御切り替え前の角度比特性を示す。実線は補正後、すなわち制御切り替え後の角度比特性を示す。補正前後のマップにおいて、角度ＲＡが最小値の１から最大値まで増加する所定の角度領域（±Ｚ）は共通する。

ここで、第１補正係数ｋ１は、所定の角度領域（±Ｚ）における補正前後の角度比ＲＡの変化率の比により決定される。例えば補正前の特性が切り込み状態に対応し、補正後の特性が切り戻し状態に対応する場合、補正後の角度比変化率は、補正前の角度比変化率より大きく設定される。したがって、第１補正係数ｋ１は１より大きい値となる。なお、粘性制御部５２０に対応する第２補正演算及び戻し制御部５４０に対応する第４補正演算にも同様のマップが用いられる。第１補正演算と第２補正演算と第４補正演算とでは、補正前後の角度比変化率の比が異なってもよい。

図１６（ｂ）に、慣性制御部５３０に対応する第３補正演算のマップを示す。上記と同様に、二点鎖線は、図３に示す角度比制御部３２０の角度比マップであり、補正前、すなわち、切り込み切り戻し制御切り替えの特性を示す。実線は補正後の特性を示す。補正前後のマップにおいて、角度比が１から最大値まで増加する所定の角度領域（±Ｚ）は共通する。

ここで、第３補正係数ｋ３は、所定の角度領域（±Ｚ）における補正前後の角度比ＲＡの変化率の比により決定される。例えば補正前の特性が切り込み状態に対応し、補正後の特性が切り戻し状態に対応する場合、補正後の角度比変化率は、補正前の角度比変化率より小さく設定される。したがって、第３補正係数ｋ３は１より小さい値となる。

図１７の反力指令値マップ、図１８（ａ）の粘性指令値マップ、図１８（ｂ）の慣性指令値マップは、それぞれ図９（ａ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）のマップに対応し、縦軸は、補正前の反力指令値Ｔｒｆ、粘性指令値Ｔｖｉｓｃ、慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔを示す。例えば補正前の特性が切り込み状態に対応する場合、図１７、図１８（ｂ）のマップは、それぞれ図９（ａ）、図１０（ｂ）のマップの実線に相当する。なお、粘性指令値Ｔｖｉｓｃについては、図１０（ａ）のマップの実線が二段階の勾配を有するのものであるのに対し、図１８（ａ）のマップは二段階の勾配を有していないが、図１０（ａ）のように二段階の勾配を有するものにしてもよい。

［本実施形態の作用効果］
（１）本実施形態では、ステアバイワイヤシステム９０の反力装置７０において、ドライバの操舵トルク及びモータトルクの２入力であること、及び、ギヤやモータのロストルクがあることを利用し、反力トルク指令値Ｔ^*ｒとトルクセンサの検出値Ｔ＿ｓｎｓとに基づいて、切り込み状態及び切り戻し状態を判別することができる。これにより、トルクだけで判定するため、速度を使う場合に対して実際に角度変化が生じる前に切込みと切り戻しの判別が可能である。

また、回転電機の力行／回生により切り込み状態及び切り戻し状態を判別する場合に比べ、電気的な損失の影響を回避することができる。そして、反力量演算、粘性量演算、慣性量演算及び戻し量演算の特性を、切り込み状態と切り戻し状態とで異なるものにすることで、操舵フィーリングを適切に調整することができる。具体的には、切り込むときは、手応えを作るロストルクや粘性などのパラメータを大きくし、切り戻すときは路面からの反力やＳＡＴを強調するための戻し制御の量を大きくする。

（２）反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０は、それぞれ、入力に対する出力の特性を規定したマップを用いて反力指令値Ｔｒｆ、粘性指令値Ｔｖｉｓｃ、慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔ及び戻し指令値Ｔｒｅｔを算出する。各制御部５１０、５２０、５３０、５４０は、例えば数式により指令値を算出してもよいが、マップを用いることで演算処理の負荷を低減することができる。

（３）第２、第３実施形態では、切り込み切り戻し判定部４１０は、反力トルク指令値Ｔ^*ｒ及びトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓに基づき、「切り込み状態から切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す状態量σ」を算出する。そして、第２実施形態では、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０は、対応するマップを状態量σに応じて遷移させる。これにより、操舵状態の切り替え時に特性が連続的又は段階的に変化するため、滑らかな操舵フィーリングが得られる。

（４）切り込み状態における回転角速度ωｒに対する粘性指令値の特性は、第１の勾配、及び、第１の勾配よりも緩やかな第２の勾配の二段階の勾配を有する。第１の勾配は、回転角速度ωｒが０から増加し始める領域で、ドライバに手応えを与えるため、回転角速度ωｒにかかわらずロストルクに相当する所定の大きさの粘性指令値Ｔｖｉｓｃを規定する。これにより、切り込み時に粘性感を増やすような操舵フィーリングを作り出すことができる。

（５）第３実施形態では、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、慣性制御部５３０及び戻し制御部５４０は、状態量σに応じて算出される補正係数ｋ１～ｋ４を乗じて対応する特性を変化させる。これにより、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、マップを固定した上で補正係数ｋ１～ｋ４を用いることで、マップの切り替えによる処理負荷を低減することができる。

（６）角度比制御部３２０は、反力装置の角度θｒについての所定の角度領域±Ｚにおいて、「反力装置の角度θｒに対する転舵装置θｔの角度の角度比ＲＡ」を反力装置の角度θｒに応じて変化させる。そして、第３実施形態の補正係数ｋ１～ｋ４は、所定の角度領域±Ｚにおける補正前後の「角度比ＲＡの変化率の比」により決定される。これにより、角度比ＲＡに基づき補正係数ｋ１～ｋ４を合理的に決定することができる。

（７）図２に示すように、本実施形態では反力装置７０及び転舵装置８０が二系統で冗長的に構成されているため、仮に一系統が故障した場合でも、他の正常な一系統で駆動を継続することができる。したがって、信頼性が向上する。

（その他の実施形態）
（ａ）ステアリング制御装置２００は、図１に示すような機電一体式の構成に限らず、制御部２７０、２８０及び電力変換器７７、８７が回転電機７８、８８と分離して配置されてもよい。その場合、二つの制御部２７０、２８０が物理的に分離せず、一体のステアリング制御装置２００として構成されてもよい。或いは、反力装置７０又は転舵装置８０の一方が、統括的な制御部を含む機電一体式で構成され、他方の装置に対して信号を送受信する構成としてもよい。

（ｂ）ステアリング制御装置２００の反力装置制御部２７０に慣性制御部５３０が設けられなくてもよい。その場合、図４、図５、図１５における加算器５５３は不要であり、ステアリングホイールトルク制御部６２０の目標値Ｔ^**ｒ＿ｓｔは、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔに粘性指令値Ｔｖｉｓｃ及び戻し指令値Ｔｒｅｔを加算した値となる。また、図１５の第３補正演算部４３３も不要となる。

（ｃ）本実施形態において各量の算出に用いられる「Ｘに相当する物理量」には、代表的に示される物理量Ｘの他、係数の乗除や微積分演算により一意的にＸに変換可能な各種物理量が含まれる。例えば「反力装置の回転角速度ωｒ（［ｄｅｇ／ｓ］」に相当する物理量には、反力用回転電機７８の回転数［ｒｐｍ］や、反力用回転電機７８の出力軸に減速機７９等を介して接続される各部の回転数等が含まれる。

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

２００（２０１～２０３）・・・ステアリング制御装置、
４１０・・・切り込み切り戻し判定部、
５１０・・・反力制御部、 ５２０・・・粘性制御部、 ５４０・・・戻し制御部、
６２０・・・ステアリングホイールトルク制御部、
６８０・・・反力装置電流制御部、
７０・・・反力装置、７７・・・反力用電力変換器、７８・・・反力用回転電機、
７９・・・反力用減速機、
８０・・・転舵装置、８７・・・転舵用電力変換器、８８・・・転舵用回転電機、
８９・・・転舵用減速機、
９０・・・ステアバイワイヤシステム、
９１・・・ステアリングホイール、 ９４・・・トルクセンサ、 ９９・・・車輪。

Claims (7)

1. 反力用回転電機（７８）、前記反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器（７７）、及び、前記反力用回転電機の出力を減速する反力用減速機（７９）を含み、ステアリングホイール（９１）と接続される反力装置（７０）と、
   転舵用回転電機（８８）、前記転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器（８７）、及び、前記転舵用回転電機の出力を減速する転舵用減速機（８９）を含み、車輪（９９）を転舵する転舵装置（８０）と、
   ドライバの操舵入力を検出するトルクセンサ（９４）と、
   を備えるステアバイワイヤシステム（９０）において、前記反力装置及び前記転舵装置を制御するステアリング制御装置であって、
   前記反力用回転電機のトルク指令値（Ｔ^*ｒｍ）に前記反力用減速機の減速比（ρ）を乗算して得られる前記反力装置の出力トルク指令値を反力トルク指令値（Ｔ^*ｒ）とすると、
   前記転舵装置の出力トルクに相当する物理量（Ｔｔ、Ｔ^*ｔ、Ｉｔ、Ｉ^*ｔ）に基づく反力量演算により前記反力装置の反力指令値（Ｔｒｆ）を算出し、さらに前記反力指令値に基づいてステアリングトルク指令値（Ｔ^*ｓｔ）を算出する反力制御部（５１０）と、
   前記反力装置の回転角速度（ωｒ）に相当する物理量に基づく粘性量演算により前記反力装置の粘性指令値（Ｔｖｉｓｃ）を算出する粘性制御部（５２０）と、
   前記反力装置の角度（θｒ）に相当する物理量、及び、車速（Ｖ）に相当する物理量に基づく戻し量演算により前記反力装置の戻し指令値（Ｔｒｅｔ）を算出する戻し制御部（５４０）と、
   前記トルクセンサの検出値（Ｔ＿ｓｎｓ）が、前記ステアリングトルク指令値に少なくとも前記粘性指令値及び前記戻し指令値を加算した目標値（Ｔ^**ｓｔ）に追従するよう前記反力トルク指令値を算出するステアリングホイールトルク制御部（６２０）と、
   前記反力トルク指令値に基づき前記反力用回転電機に流す電流を制御する反力装置電流制御部（６８０）と、
   前記反力装置の出力トルクに相当する物理量（Ｔｒ、Ｔ^*ｒ）と前記トルクセンサの検出値とを比較し、前記ステアリングホイールがドライバにより切り込まれている切り込み状態と、前記ステアリングホイールが前記反力用回転電機により切り戻されている切り戻し状態とを判別する切り込み切り戻し判定部（４１０）と、
   を有し、
   前記反力制御部、前記粘性制御部又は前記戻し制御部のうち一つ以上は、対応する前記反力量演算、前記粘性量演算又は前記戻し量演算のうちいずれかの特性を、前記切り込み状態と前記切り戻し状態とで異なるものにするステアリング制御装置。
2. 前記反力制御部、前記粘性制御部及び前記戻し制御部は、それぞれ、入力に対する出力の特性を規定したマップを用いて前記反力指令値、前記粘性指令値及び前記戻し指令値を算出する請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記切り込み切り戻し判定部は、前記反力装置の出力トルクに相当する物理量及び前記トルクセンサの検出値に基づき、前記切り込み状態から前記切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す状態量を算出し、
   前記反力制御部、前記粘性制御部又は前記戻し制御部のうち一つ以上は、対応するマップを前記状態量に応じて遷移させる請求項２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記反力装置の回転角速度に相当する物理量に対する前記粘性指令値の特性は、
   前記反力装置の回転角速度に相当する物理量が０から増加し始める領域で、ドライバに手応えを与えるため、前記反力装置の回転角速度に相当する物理量にかかわらず所定の大きさの前記粘性指令値を規定する第１の勾配と、
   前記反力装置の回転角速度に相当する物理量に応じた前記粘性指令値を規定するための前記第１の勾配よりも緩やかな第２の勾配と、
   を有する請求項２または３に記載のステアリング制御装置。
5. 前記切り込み切り戻し判定部は、前記反力装置の出力トルクに相当する物理量及び前記トルクセンサの検出値に基づき、前記切り込み状態から前記切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す状態量を算出し、
   前記反力制御部、前記粘性制御部又は前記戻し制御部のうち一つ以上は、前記状態量に応じて算出される補正係数を乗じて前記反力量演算、前記粘性量演算又は前記戻し量演算のうち対応する特性を変化させる請求項１に記載のステアリング制御装置。
6. 前記反力装置の角度（θｒ）についての所定の角度領域において、前記反力装置の角度に対する前記転舵装置の角度の角度比（ＲＡ）を前記反力装置の角度に応じて変化させる角度比制御部（３２０）をさらに有し、
   前記補正係数は、前記所定の角度領域における補正前後の前記角度比の変化率の比により決定される請求項５に記載のステアリング制御装置。
7. 前記反力装置又は前記転舵装置の少なくとも一方は、
   二系統の巻線（７８１、７８２、８８１、８８２）を有し、二系統のトルクを合算したトルクを出力する、前記反力用回転電機又は前記転舵用回転電機としての回転電機と、
   二系統の巻線にそれぞれ通電する、前記反力用電力変換器又は前記転舵用電力変換器としての二系統の電力変換器（７７１、７７２、８７１、８７２）と、
   を含む請求項１～６のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。

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