JP7180558B2 - 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、車両のステアリング装置における出力制限に関する技術が知られている。例えば特許文献１に開示された操舵制御装置は、電動パワーステアリングシステムにおいてアシストモータへの通電電流が制限されたとき、車両の制動力を制御することによって旋回目標値を達成する。

また、従来、ステアバイワイヤシステムのステアリング制御装置において、操舵手段の操作量に応じた目標値と、駆動手段による実値との偏差に関する技術が知られている。例えば特許文献２に開示された操舵装置は、フィードバック制御における目標値と実値との間に生ずる定常偏差に応じて操作手段に反力を付与する。

特開２００８－８７６４４号公報 特許第３８９４８８６号公報

電動パワーステアリングシステムと異なりステアバイワイヤシステムの反力装置では、過熱等により転舵装置の出力トルクが制限された場合であっても、出力トルクが制限された状態であることをドライバが認知できないという課題がある。

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、転舵装置が出力制限状態であることをドライバに認知させる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）、及び、反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器（７７）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）、及び、転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器（８７）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。

このステアリング制御装置は、角度制御部（３６０）と、転舵装置電流制限判定部（４５）と、電流制限提示制御部（４６、４７）と、反力制御部（５１０）と、ステアリングホイールトルク制御部（６２０）と、エンド制御部（５８０）と、反力装置電流制御部（６８０）と、を有する。

角度制御部は、転舵装置の角度（θｔ）が反力装置の角度（θｒ）に一致するように制御する。なお、転舵装置の角度及び反力装置の角度は、適宜、換算係数を乗除した値が用いられるものとする。舵装置電流制限判定部は、転舵装置が出力制限状態であることを判定する。電流制限提示制御部は、転舵装置電流制限判定部により転舵装置が出力制限状態であると判定されたことをドライバに伝えるように、電流制限提示指令値（Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２）を算出する。

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）に基づいてステアリングトルク指令値（Ｔ^*ｓｔ）を算出する。ステアリングホイールトルク制御部は、トルクセンサの検出値がステアリングトルク指令値に基づく目標値（Ｔ^**ｓｔ）に追従するよう、反力トルク指令値の基本値である基本反力トルク指令値（Ｔ^*ｒ＿ｂ）を算出する。エンド制御部は、反力装置の角度が回転限界であるエンドに近づいたこと、又はエンドに達したことをドライバに提示するエンド提示指令値（Ｔｅｎｄ）を算出する。

反力装置電流制御部は、基本反力トルク指令値及びエンド提示指令値に基づき反力用回転電機に流す電流を制御する。転舵装置が出力制限状態のとき、電流制限提示制御部は、電流制限提示指令値の絶対値を増加させる。特に本発明の第１の態様では、電流制限提示制御部は、反力装置の角度と転舵装置の角度との偏差の絶対値（｜Δθ _ｒ－ｔ ｜）が大きいほど電流制限提示指令値の絶対値を増加させる。

本発明のステアリング制御装置は、転舵装置において過熱や電力制限のため転舵用回転電機に流す電流が制限されているとき、電流制限提示制御部が電流制限提示指令値を算出する。電流制限提示指令値が反力トルク指令値に反映されることで、転舵装置が出力制限状態であることをドライバに認知させることができる。

一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。 転舵装置制御部の基本構成を示すブロック図。 反力装置制御部の基本構成を示すブロック図。 一実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。 図５の（ａ）反力制御、（ｂ）粘性制御、（ｃ）慣性制御のマップの例。 ステアリングホイールトルク制御部のＰＩＤ制御器の制御ブロック図。 転舵装置電流制限判定演算における各ＦｌｇのＯＮ／ＯＦＦ切り替え処理のフローチャート。 第１電流制限提示制御演算のフローチャート。 第２電流制限提示制御演算のフローチャート。 制御停止判定演算のフローチャート。 （ａ）Ｆｌｇ４ＯＮ時の処理を示すフローチャート、（ｂ）Ｆｌｇ５ＯＮ時の処理を示すフローチャート。 Ｆｌｇ６ＯＮ時の処理を示すフローチャート。 反力装置電流制限判定演算における各ＦｌｇのＯＮ／ＯＦＦ切り替え処理のフローチャート。 （ａ）Ｆｌｇ７ＯＮ時の処理を示すフローチャート、（ｂ）Ｆｌｇ８ＯＮ時の処理を示すフローチャート。 Ｆｌｇ９ＯＮ時の処理を示すフローチャート。

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。

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、反力用回転電機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９８５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の基本構成を説明する。この基本構成の説明では、図５に示す本実施形態の特有の制御構成の説明に先立ち、ステアバイワイヤシステム９０における反力装置７０及び転舵装置８０の概略的な制御の理解を目的とする。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の基本構成を示す。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に入力される。角度比制御部３２０では、角度θｒや車速Ｖに応じた反力装置７０と転舵装置８０との角度比が演算される。

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。要するに、反力装置７０の回転動作と転舵装置８０の回転動作とが適正に同調しているか否かを判別することが要点であって、その判別において、適宜、換算係数を乗除した値を用いて対比することは通常になし得る事項である。そのような前提で、「角度制御部３６０は、転舵装置の角度θｔが反力装置の角度θｒに一致するように制御する」ものと解釈する。

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、反力トルク指令値の基本値である基本反力トルク指令値Ｔ^*ｒ＿ｂを算出する。

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」に基づく反力制御により反力装置の反力指令値を算出し、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。

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」に基づく粘性制御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、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算出部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」に基づく慣性制御により反力装置の慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔを算出する。図には、「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に基づき、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を算出する。ＰＩＤ制御器６２２は、トルク偏差ΔＴ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、サーボ制御により基本反力トルク指令値Ｔ^*ｒ＿ｂを算出する。

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、反力装置７０の角度θｒが回転限界であるエンドに近づいたこと、又はエンドに達したことをドライバに提示する指令値である。エンド提示指令値Ｔｅｎｄは、加算器６４で基本反力トルク指令値Ｔ^*ｒ＿ｂ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、基本反力トルク指令値Ｔ^*ｒ＿ｂ及びエンド提示指令値Ｔｅｎｄに基づき、反力用回転電機７８に流す電流を制御する。

（一実施形態）
次に図５～図７を参照し、一実施形態のステアリング制御装置２００の制御構成について説明する。図５には、図３、図４に記した転舵装置制御部２８０、反力装置制御部２７０の基本構成に加え、本実施形態特有の構成が記される。一方、反力装置制御部２７０の基本構成のうち一部の図示を省略する。例えば、粘性制御部５２０及び慣性制御部５３０をスペースの都合上、一つのブロックで示し、戻し制御部５４０及びエンド制御部５８０の図示を省略する。

以下、本実施形態特有の構成要素を中心として説明する。以下の説明ではステアリング制御装置２００全体を一つの制御単位とみなし、転舵装置制御部２８０及び反力装置制御部２７０の制御分担に関しては言及しない。例えば転舵装置電流制限判定部４５は、転舵装置制御部２８０又は反力装置制御部２７０のいずれの側に設けられてもよい。

転舵トルク指令値Ｔ^*ｔの演算過程に転舵装置電流制限部３７が設けられる。転舵装置電流制限部３７は、転舵装置８０の過熱保護、電力制限、電源低下防止等のため、転舵装置電流Ｉｔを電流制限値Ｉｔ＿ｌｉｍ以下に制限する。転舵装置電流制限部３７による制限前の転舵トルク指令値をＴ^*ｔ、転舵装置電流指令値をＩ^*ｔと記し、制限後の転舵トルク指令値をＴ^*ｔ＃、転舵装置電流指令値をＩ^*ｔ＃と記す。制限前の転舵装置電流指令値の絶対値｜Ｉ^*ｔ｜が電流制限値Ｉｔ＿ｌｉｍを上回る場合、電流制限されることで、転舵装置８０が出力制限状態となる。ここで、図２に示すような二系統の構成では、二系統の電力変換器８７１、８７２の出力の合算値が制限状態にあるとき、転舵装置８０が出力制限状態にあると判断される。

転舵装置電流制限判定部４５は、転舵装置電流制限部３７への入力、及び、転舵装置電流制限部３７からの信号に基づき、転舵装置８０が出力制限状態であることを判定する。そして転舵装置電流制限判定部４５は、図８に示す転舵装置電流制限判定演算により第１フラグＦｌｇ１～第６フラグＦｌｇ６のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

第１フラグＦｌｇ１及び第２フラグＦｌｇ２は第１電流制限提示制御部４６に通知され、第３フラグＦｌｇ３は第２電流制限提示制御部４７に通知される。第４フラグＦｌｇ４は車両のメータに通知され、ウォーニングランプを点灯させる条件となる。第５フラグＦｌｇ５は、反力制御部５１０、粘性制御部５２０及び慣性制御部５３０に通知される。第６フラグＦｌｇ６は図示しない振動アクチュエータに通知される。

角度制御部３６０で算出された角度偏差Δθ_r-tは、第１電流制限提示制御部４６及び第２電流制限提示制御部４７に出力される。また、図示を省略するが、角度偏差Δθ_r-tは、第４フラグＦｌｇ４～第６フラグＦｌｇ６が通知される先の要素にも通知されるか、又は、転舵装置電流制限判定部４５に通知される。角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が所定値以上であるとき、転舵装置８０の出力トルクＴｔが制限されて正常な回転動作ができなくなり、反力装置の角度θｒと転舵装置の角度θｔとの間に不一致が生じている可能性が推測される。

第１電流制限提示制御部４６及び第２電流制限提示制御部４７は、転舵装置電流制限判定部３７により転舵装置８０が出力制限状態であると判定されたことをドライバに伝えるように、電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２を算出する。電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２は、トルク値で設定されてもよく、或いは、電流値で設定され、他のトルク値と比較される場合や加減算される場合にトルク値に変換されてもよい。

第１電流制限提示制御部４６は、反力制御部５１０が算出したステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔの符号反転値（－Ｔ^*ｓｔ）に加算される第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１を算出する。第２電流制限提示制御部４７は、ステアリングホイールトルク制御部６２０が算出した基本反力トルク指令値Ｔ^*ｒ＿ｂに加算される第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２を算出する。

第１電流制限提示制御部４６及び第２電流制限提示制御部４７には、角度偏差Δθ_r-t、及び、反力装置の角度θｒもしくは転舵装置の角度θｔが入力される。図１１、図１２を参照して後述するように、各電流制限提示制御部４６、４７は、反力装置の角度θｒもしくは転舵装置の角度θｔに基づき「エンド付近」信号のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

次に図６を参照し、反力制御部５１０の反力制御、粘性制御部５２０の粘性制御、及び慣性制御部５３０の慣性制御の特性切り替えについて説明する。図６（ａ）のマップに、反力制御部５１０における転舵装置８０のトルクＴｔと反力指令値との関係を示す。転舵装置８０の出力制限状態でない通常時、実線で示す特性となる。一方、第５フラグＦｌｇ５がＯＮであり、且つ、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が所定の角度偏差閾値Δθｔｈ以上であるとき、破線で示すように、反力指令値の絶対値が大さくなる方向に反力制御の定数が切り替えられる。つまり、ドライバのステアリングが重くなる側に反力制御の特性が切り替えられる。

図６（ｂ）のマップに、粘性制御部５２０における反力装置７０の回転角速度ωｒと粘性指令値Ｔｖｉｓｃとの関係を示す。転舵装置８０の出力制限状態でない通常時、実線で示す特性となる。一方、第５フラグＦｌｇ５がＯＮであり、且つ、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が所定の角度偏差閾値Δθｔｈ以上であるとき、破線で示すように、粘性指令値Ｔｖｉｓｃの絶対値が大きくなる方向に粘性制御の定数が切り替えられる。つまり、ドライバのステアリングが重くなる側に粘性制御の特性が切り替えられる。なお、ギヤやモータの粘性成分が大きく、通常は粘性制御部が粘性を小さくする側に動作する場合は、粘性指令値Ｔｖｉｓｃの絶対値が小さいかギヤの粘性を大きくする側に増加させる。

図６（ｃ）のマップに、慣性制御部５３０における反力装置７０の回転角加速度αｒと慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔとの関係を示す。転舵装置８０の出力制限状態でない通常時、実線で示す特性となる。一方、第５フラグＦｌｇ５がＯＮであり、且つ、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が所定の角度偏差閾値Δθｔｈ以上であるとき、破線で示すように、慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔの絶対値が大きくなる方向に慣性制御の定数が切り替えられる。つまり、ドライバのステアリングが重くなる側に慣性制御の特性が切り替えられる。なお、ギヤやモータの慣性成分が大きく、通常は慣性制御部が慣性を小さくする側に動作する場合は、慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔの絶対値が小さいか慣性を大きくする側に増加させる。

以上の反力制御、粘性制御及び慣性制御の特性の切り替えは、三つの制御の全てを対象とするとは限らず、いずれか一つ以上が対象となればよい。例えば慣性制御部５３０を有しないステアリング制御装置において、慣性制御の特性の切り替えが除外されてもよい。総じて言えば、第５フラグＦｌｇ５がＯＮであり、且つ、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が所定の角度偏差閾値Δθｔｈ以上であるとき、転舵装置電流制限判定部４５は、反力制御、粘性制御及び慣性制御のうちいずれか一つ以上の特性を、ステアリングが重くなる側に切り替えるように指令する。

図５に戻り、加算器５５１では、反力制御部５１０が算出したステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔの符号反転値に第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１が加算される。加算器５５２、５５３では、加算器５５１の出力にさらに粘性指令値Ｔｖｉｓｃ又は慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔが加算され、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は、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓを目標値Ｔ^**ｓｔに追従させるサーボ制御により基本反力トルク指令値Ｔ^*ｒ＿ｂを算出する。加算器６３では、基本反力トルク指令値Ｔ^*ｒ＿ｂに第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が加算される。加算器６４では、さらにエンド提示指令値Ｔｅｎｄが加算される。

ここで、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を目標値Ｔ^**ｓｔに追従させるべく動作するため、第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が０以外の値をとる時、ステアリングホイールトルク制御部６２０により第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が打ち消されてしまう。そこで、制御停止判定部４８は、第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２の大きさに応じてステアリングホイールトルク制御部６２０の制御停止を判定する。

制御停止判定部４８は、転舵トルクＴｔ相当量、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓ、及び第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２を取得する。或いは制御停止判定部４８は、破線で示すように、ステアリングホイールトルク制御部６２０の入力である目標値Ｔ^**ｓｔをさらに取得する。

例えば制御停止判定部４８は、第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜がトルクセンサ９４のオフセットばらつきよりも大きな略０の値、もしくはトルクセンサ９４の上限値等に相当する所定値よりも大きいとき、ステアリングホイールトルク制御部６２０の制御を停止する。また、目標値Ｔ^**ｓｔを取得する構成において、制御停止判定部４８は、第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜が目標値の絶対値｜Ｔ^**ｓｔ｜よりも大きいとき、ステアリングホイールトルク制御部６２０の制御を停止する。

図７を参照し、制御停止に関する具体的構成について補足する。図７に、ステアリングホイールトルク制御部６２０のＰＩＤ制御器６２２の構成例を示す。この構成は、特許第６２９９０８７号公報の図４、段落［００３４］、［００３５］に開示されたアシストコントローラの構成を応用したものである。ＰＩＤ制御器６２２は、微分演算器６２３、比例制御器６２４Ｐ、積分制御器６２４Ｉ、微分制御器６２４Ｄ、加算器６２５、及び、積分演算器６２６を有し、反力装置７０の出力トルクをフィードバック制御する。

微分演算器６２３は入力されたトルク偏差ΔＴを微分する。比例制御器６２４Ｐは比例ゲインＫｐを用いてＰ制御を行う、積分制御器６２４Ｉは積分ゲインＫｉを用いてＩ制御を行う。微分制御器６２４Ｄは微分ゲインＫｄを用いてＤ制御を行う。加算器６２５はＰ制御、Ｉ制御及びＤ制御の出力を加算する。

積分演算器６２６は、ステアリングホイールトルク制御部６２０の最終段に設けられ、加算器６２５による加算値を積分して出力する。この構成においてステアリングホイールトルク制御部６２０の制御が停止されるとき、積分演算器６２６による積分演算が停止される。積分演算の停止中も、各制御器６２４Ｐ、６２４Ｉ、６２４Ｄによるフィードバック制御演算は継続される。

再び図５に戻る。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Ｉｒ＿ｌｉｍ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Ｉｒ＿ｌｉｍを上回る場合、電流制限されることで反力装置７０が出力制限状態となる。ここで、図２に示すような二系統の構成では、二系統の電力変換器７７１、７７２の出力の合算値が制限状態にあるとき、反力装置７０が出力制限状態にあると判断される。

反力装置電流制限判定部６５は、反力装置電流制限部６７への入力、及び、反力装置電流制限部６７からの情報に基づき、反力装置７０が出力制限状態であることを判定する。そして反力装置電流制限判定部６５は、図１４に示す反力装置電流制限判定演算により第７フラグＦｌｇ７～第９フラグＦｌｇ９のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

第７フラグＦｌｇ７～第９フラグＦｌｇ９は、転舵装置電流制限判定部４５の第４フラグＦｌｇ４～第６フラグＦｌｇ６に対応する。すなわち、第７フラグＦｌｇ７は車両のメータに通知され、ウォーニングランプを点灯させる条件となる。第８フラグＦｌｇ８は、反力制御部５１０、粘性制御部５２０及び慣性制御部５３０に通知される。第９フラグＦｌｇ９は図示しない反力装置の振動演算部もしくは振動アクチュエータに通知される。

また、図示を省略するが、角度偏差Δθ_r-tは、第７フラグＦｌｇ７～第９フラグＦｌｇ９が通知される先の要素にも通知されるか、又は、反力装置電流制限判定部６５に通知される。角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が所定値以上であるとき、反力装置７０の出力トルクＴｒが制限されて正常な回転動作ができなくなり、反力装置の角度θｒと転舵装置の角度θｔとの間に不一致が生じている可能性が推測される。

図６（ａ）～（ｃ）に「Ｆｌｇ５（ｏｒＦｌｇ８）」と示すように、第８フラグＦｌｇ８による反力制御、粘性制御及び慣性制御の特性の切り替えは、第５フラグＦｌｇ５によるものと同様である。すなわち、第８フラグＦｌｇ８がＯＮであり、且つ、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が所定の角度偏差閾値Δθｔｈ以上であるとき、反力装置電流制限判定部６５は、反力制御、粘性制御及び慣性制御のうちいずれか一つ以上の特性を、ステアリングが重くなる側に切り替えるように指令する。

次に図８～図１３のフローチャートを参照し、転舵装置電流制限判定部４５、第１電流制限提示制御部４６、第２電流制限提示制御部４７、制御停止判定部４８による各演算について説明する。以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを示す。また、最下段に「リターン」と記載する演算は繰り返し実行され、前回ルーチンで演算された結果が今回のルーチンに反映される場合がある。

まず図８に、転舵装置電流制限判定部４５による転舵装置電流制限判定演算のうち、転舵装置電流制限値Ｉｔ＿ｌｉｍに基づく第１フラグＦｌｇ１～第６フラグＦｌｇ６のＯＮ／ＯＦＦ切り替え処理を示す。なお、電流制限値Ｉｔ＿ｌｉｍに代えて、転舵装置電流制限部３７による制限前後の電流差分の絶対値｜Ｉ^*ｔ－Ｉ^*ｔ＃｜が用いられてもよい。

Ｓ０１Ｊでは、転舵装置電流制限値Ｉｔ＿ｌｉｍが第１電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ１より小さいか判断される。ＹＥＳの場合、Ｓ０１Ｙで第１フラグＦｌｇ１がＯＮされ、ＮＯの場合、Ｓ０１Ｎで第１フラグＦｌｇ１がＯＦＦされる。Ｓ０２Ｊでは、転舵装置電流制限値Ｉｔ＿ｌｉｍが第２電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ２より小さいか判断される。ＹＥＳの場合、Ｓ０２Ｙで第２フラグＦｌｇ２がＯＮされ、ＮＯの場合、Ｓ０２Ｎで第２フラグＦｌｇ２がＯＦＦされる。ここで、第２電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ２は第１電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ１よりも小さい値に設定される。

第３フラグＦｌｇ３～第６フラグＦｌｇ６についても同様の処理が実行される。図中のＳ０３ＪからＳ０６Ｎまでのステップ番号については明細書中での記載を省略する。ここで、第３電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ３～第６電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ６は独立して設定されてよい。また、第１電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ１～第６電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ６について、第１電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ１と第２電流閾値Ｉｔ＿ｔｈ２との関係以外に大小関係の制約は無い。各フラグＦｌｇ１～Ｆｌｇ６がＯＮのとき、転舵装置８０が出力制限状態であることを示す。

図９に、第１電流制限提示制御部４６による第１電流制限提示制御演算を示す。Ｓ１１では、第１フラグＦｌｇ１がＯＮであるか、又は、前回ルーチンでの「エンド付近」信号がＯＮであるか判断される。Ｓ１１でＮＯの場合、Ｓ１２で、第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１が０に設定される。Ｓ１１でＹＥＳの場合、Ｓ１３で、さらに第２フラグＦｌｇ２がＯＮであるか判断される。

Ｓ１３でＮＯの場合、Ｓ１４で、角度偏差Δθ_r-tに応じて第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１が式（１．１）により算出される。Ｓ１３でＹＥＳの場合、Ｓ１５で、角度偏差Δθ_r-tに応じて第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１が式（１．２）により算出される。第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１の符号は、角度偏差Δθ_r-tの符号、すなわち、反力装置の角度θｒと転舵装置の角度θｔとの大小関係によって決定される。
Ｉａｄｄ１＝－（Ｋ₁₁＋Ｄ₁₁ｓ）×Δθ_r-t ・・・（１．１）
Ｉａｄｄ１＝－（Ｋ₁₂＋Ｄ₁₂ｓ）×Δθ_r-t ・・・（１．２）

このように、第１フラグＦｌｇ１がＯＦＦであっても、「エンド付近」信号がＯＮの場合、Ｓ１１でＹＥＳと判断され、第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１が算出される。そして、「エンド付近」信号がＯＦＦになるまで第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１の算出が繰り返される。つまり、反力装置の角度θｒがエンド付近であると判断されているとき、第１電流制限提示制御部４６は、転舵装置８０が出力制限状態でなくなっても、反力装置の角度θｒがエンドから離れていると判断されるまで、第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１の算出を継続する。

ここで、ｓは微分演算子であり、Ｋ₁₁、Ｋ₁₂は比例項の係数、Ｄ₁₁、Ｄ₁₂は微分項の係数である。係数Ｋ₁₁、Ｋ₁₂は一定値でもよく、第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１に応じて可変に設定されてもよい。例えば第１電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ１｜が小さいとき、係数Ｋ₁₁、Ｋ₁₂は略０に設定されてもよい。

Ｓ１４、Ｓ１５により、転舵装置８０が出力制限状態のとき、第１電流制限提示制御部４６は、第１電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ１｜を増加させる。詳しくは、転舵装置８０が出力制限状態のとき、第１電流制限提示制御部４６は、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が大きいほど第１電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ１｜を増加させる。Ｓ１６では、反力装置の角度の絶対値｜θｒ｜、又は転舵装置の角度の絶対値｜θｔ｜が限界角度θｌｉｍ以上であるか判断される。Ｓ１６でＹＥＳの場合、Ｓ１７で「エンド付近」信号がＯＮされ、Ｓ１６でＮＯの場合、Ｓ１８で「エンド付近」信号がＯＦＦされる。

図１０に、第２電流制限提示制御部４７による第２電流制限提示制御演算を示す。Ｓ２１では、第３フラグＦｌｇ３がＯＮであるか、又は、前回ルーチンでの「エンド付近」信号がＯＮであるか判断される。Ｓ２１でＮＯの場合、Ｓ２２で、第２電流制限提示指令値ａｄｄ２が０に設定される。Ｓ２１でＹＥＳの場合、Ｓ２３で、角度偏差Δθ_r-tに応じて第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が式（２）により算出される。
Ｉａｄｄ２＝－（Ｋ₂＋Ｄ₂ｓ）×Δθ_r-t ・・・（２）

このように、第３フラグＦｌｇ３がＯＦＦであっても、「エンド付近」信号がＯＮの場合、Ｓ２１でＹＥＳと判断され、第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が算出される。そして、「エンド付近」信号がＯＦＦになるまで第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２の算出が繰り返される。つまり、反力装置の角度θｒがエンド付近であると判断されているとき、第２電流制限提示制御部４７は、転舵装置８０が出力制限状態でなくなっても、反力装置の角度θｒがエンドから離れていると判断されるまで、第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２の算出を継続する。

第１電流制限提示制御演算の式（１．１）、（１．２）と同様に、ｓは微分演算子であり、Ｋ₂は比例項の係数、Ｄ₂は微分項の係数である。係数Ｋ₂は一定値でもよく、第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２に応じて可変に設定されてもよい。例えば、第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜が小さいとき、係数Ｋ₂は略０に設定されてもよい。

Ｓ２３により、転舵装置８０が出力制限状態のとき、第２電流制限提示制御部４７は、第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜を増加させる。詳しくは、転舵装置８０が出力制限状態のとき、第２電流制限提示制御部４７は、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が大きいほど第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜を増加させる。

Ｓ２３の後、そのままＳ２６に移行してもよいし、破線で示すＳ２４、Ｓ２５が途中に実行されてもよい。第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜がステアリングホイールトルク制御部６２０に入力される目標値の絶対値｜Ｔ^**ｓｔ｜より小さい場合、Ｓ２４でＮＯと判断され、Ｓ２５で第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が０に設定される。Ｓ２６～Ｓ２８は、第１電流制限提示制御演算のＳ１６～Ｓ１８と同様である。

第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１及び第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２の算出に用いられる角度偏差Δθ_r-tは、ＬＰＦ等でフィルタ処理した値でもよい。電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ１｜、｜Ｉａｄｄ２｜を大きくするときと小さくするときとで、ＬＰＦの時定数を変えたり、フィルタ特性を変えたりしてもよい。

図１１に、制御停止判定部４８による制御停止判定演算を示す。Ｓ３１では、負の第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が負の所定値（－Ｉａｄｄ２＿ｌｉｍ）より小さいか判断される。負の所定値は、トルクセンサ９４のオフセットばらつきよりも大きな略０の値やトルクセンサ９４の下限値が設定される。或いは、負の第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２がステアリングホイールトルク制御部６２０に入力される負の目標値Ｔ^**ｓｔより小さいか判断される。言い換えれば、第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜が目標値の絶対値｜Ｔ^**ｓｔ｜より大きいか判断される。Ｓ３１でＹＥＳの場合、ステアリングホイール９１を右方向に切った状態に相当する。

この状態において転舵トルク相当量が０以下、且つ、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓが０以上の場合、Ｓ３２でＹＥＳ、Ｓ３３でＹＥＳと判断され、Ｓ３４に移行する。Ｓ３４で制御停止判定部４８は、ステアリングホイールトルク制御部６２０の制御、詳しくは積分を停止する。Ｓ３２又はＳ３３でＮＯの場合には制御を継続する。

Ｓ３１でＮＯの場合、Ｓ３５では、第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２が正の所定値Ｉａｄｄ２＿ｌｉｍより大きいか判断される。正の所定値は、トルクセンサ９４のオフセットばらつきよりも大きな略０の値やトルクセンサ９４の上限値が設定される。或いは、正の第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２がステアリングホイールトルク制御部６２０に入力される正の目標値Ｔ^**ｓｔより大きいか判断される。Ｓ３５でＹＥＳの場合、ステアリングホイール９１を左方向に切った状態に相当する。Ｓ３５でＮＯの場合、中間又は保舵状態であり、処理を終了する。

この状態において転舵トルク相当量が０以上、且つ、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓが０以下の場合、Ｓ３６でＹＥＳ、Ｓ３７でＹＥＳと判断され、Ｓ３８に移行する。Ｓ３８で制御停止判定部４８は、ステアリングホイールトルク制御部６２０の制御、詳しくは積分を停止する。Ｓ３６又はＳ３７でＮＯの場合には制御を継続する。

次に図１２、図１３に、第４フラグＦｌｇ４～第６フラグＦｌｇ６に関する転舵装置電流制限判定演算を示す。図１２（ａ）を参照する。Ｓ４１で第４フラグＦｌｇ４がＯＮであり、且つ、Ｓ４２で角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が角度偏差閾値Δθｔｈ以上の場合、Ｓ４３に移行する。Ｓ４３で転舵装置電流制限判定部４５は、メータにウォーニングランプを点灯するように指令する。

図１２（ｂ）を参照する。Ｓ５１で第５フラグＦｌｇ５がＯＮであり、且つ、Ｓ５２で角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が角度偏差閾値Δθｔｈ以上の場合、Ｓ５３に移行する。Ｓ５３で転舵装置電流制限判定部４５は、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、又は慣性制御部５３０に対し、対応する反力制御、粘性制御又は慣性制御のうちいずれか一つ以上の定数をステアリングが重くなる側に切り替えるように指令する。

図１３を参照する。Ｓ６１で第６フラグＦｌｇ６がＯＮであり、且つ、Ｓ６２で角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が角度偏差閾値Δθｔｈ以上の場合、Ｓ６３に移行する。Ｓ６３で転舵装置電流制限判定部４５は、図示しない振動アクチュエータに対し、反力装置７０を振動させるように指令する。

次に図１４～図１６を参照し、反力装置電流制限判定部６５による反力装置電流制限判定演算について説明する。図１４～図１６は転舵装置電流制限判定演算の図８、図１２、図１３に対応しており、ほぼ同様の処理が実行される。

図１４に、第７フラグＦｌｇ７～第９フラグＦｌｇ９のＯＮ／ＯＦＦ切り替え処理を示す。Ｓ０７Ｊでは、反力装置電流制限値Ｉｒ＿ｌｉｍが第７電流閾値Ｉｒ＿ｔｈ７より小さいか判断される。ＹＥＳの場合、Ｓ０７Ｙで第７フラグＦｌｇ７がＯＮされ、ＮＯの場合、Ｓ０７Ｎで第７フラグＦｌｇ７がＯＦＦされる。第８フラグＦｌｇ８、第９フラグＦｌｇ９についても同様の処理が実行される。図中のＳ０８ＪからＳ０９Ｎまでのステップ番号については明細書中での記載を省略する。第７電流閾値Ｉｒ＿ｔｈ７～第９電流閾値Ｉｒ＿ｔｈ９は独立して設定されてよく、大小関係の制約は無い。各フラグＦｌｇ７～Ｆｌｇ９がＯＮのとき、反力装置７０が出力制限状態であることを示す。

図１５（ａ）を参照する。Ｓ７１で第７フラグＦｌｇ７がＯＮであり、且つ、Ｓ７２で角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が角度偏差閾値Δθｔｈ以上の場合、Ｓ７３に移行する。Ｓ７３で反力装置電流制限判定部６５は、メータにウォーニングランプを点灯するように指令する。

図１５（ｂ）を参照する。Ｓ８１で第８フラグＦｌｇ８がＯＮであり、且つ、Ｓ８２で角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が角度偏差閾値Δθｔｈ以上の場合、Ｓ８３に移行する。Ｓ８３で反力装置電流制限判定部６５は、反力制御部５１０、粘性制御部５２０、又は慣性制御部５３０に対し、対応する反力制御、粘性制御又は慣性制御のうちいずれか一つ以上の定数をステアリングが重くなる側に切り替えるように指令する。

図１６を参照する。Ｓ９１で第９フラグＦｌｇ９がＯＮであり、且つ、Ｓ９２で角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が角度偏差閾値Δθｔｈ以上の場合、Ｓ９３に移行する。Ｓ９３で反力装置電流制限判定部６５は、図示しない反力装置の振動演算部もしくは振動アクチュエータに対し、反力装置７０を振動させるように指令する。

［一実施形態の作用効果］
（１）本実施形態のステアリング制御装置２００は、転舵装置８０において過熱や電力制限のため転舵用回転電機８８に流す電流が制限されているとき、電流制限提示制御部４６、４７が電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２を算出する。電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２が反力トルク指令値Ｔ^*ｒに反映されることで、転舵装置８０が出力制限状態であることをドライバに認知させることができる。

（２）転舵装置８０が出力制限状態のとき、電流制限提示制御部４６、４７は、反力装置の角度θｒと転舵装置の角度θｔとの偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が大きいほど、電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ１｜、｜Ｉａｄｄ２｜を増加させる。これにより、転舵装置８０の出力制限による回転動作の失陥度合が大きいほど、ドライバへ強く提示することができる。

（３）本実施形態では、二つの電流制限提示制御部４６、４７により、トルクサーボ制御の指令値に加算される第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１、及び、トルクサーボ制御の出力に加算される第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２の二種類が用いられる。第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１は、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓが上限となるため高トルクは設定できないが、ドライバの感度が高い低トルク域での細かいトルク調整が可能である。一方、第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２により、ドライバの感度が低い高トルクの反力を付与することができる。このように二種類の電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２を用いることで、広いトルク域において適切な反力提示をすることができる。

（４）制御停止判定部４８は、第２電流制限提示指令値の絶対値｜Ｉａｄｄ２｜が所定値よりも大きいとき、又は、ステアリングホイールトルク制御部６２０に入力される目標値の絶対値｜Ｔ^**ｓｔ｜よりも大きいとき、ステアリングホイールトルク制御部６２０の制御（具体的には積分）を停止する。これにより、ステアリングホイールトルク制御部６２０により第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２の効果が打ち消される状態を回避することができる。

（５）反力装置の角度θｒがエンド付近であると判断されているとき、第１電流制限提示制御部４６もしくは第２電流制限提示制御部４７は、転舵装置８０が出力制限状態でなくなっても、反力装置の角度θｒがエンドから離れていると判断されるまで、第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１もしくは第２電流制限提示指令値Ｉａｄｄ２の算出を継続する。このように本実施形態では、エンド付近の判断と電流制限の提示とを組み合わせることで、ドライバへの反力提示をより適切に行うことができる。

（６）本実施形態では、第４フラグＦｌｇ４がＯＮで、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が閾値Δθｔｈ以上のとき、メータのウォーニングランプを点灯させることで、転舵装置８０が出力制限状態であることをドライバに認知させることができる。

（７）本実施形態では、第５フラグＦｌｇ５がＯＮで、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が閾値Δθｔｈ以上のとき、反力制御、粘性制御又は慣性制御の特性が、ドライバのステアリングが重くなる側に切り替えられる。したがって、転舵装置８０が出力制限状態であることをドライバに認知させることができる。

（８）本実施形態では、第６フラグＦｌｇ６がＯＮで、角度偏差の絶対値｜Δθ_r-t｜が閾値Δθｔｈ以上のとき、反力装置７０を振動させることで、転舵装置８０が出力制限状態であることをドライバに認知させることができる。

（９）反力装置電流制限判定部６５は、反力装置７０が出力制限状態であることを判定し、第７フラグＦｌｇ７～第９フラグＦｌｇ９のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。転舵装置８０の出力制限状態のときと同様に、第７フラグＦｌｇ７～第９フラグＦｌｇ９を用いることで、反力装置７０が出力制限状態であることをドライバに認知させることができる。

（１０）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。

［補足：特開２００５－９６７２５号公報（以下「参考文献」）との対比］
参考文献の段落［０２０３］には、ステアバイワイヤシステムの車両用操舵制御装置において、「操舵反力装置用コントローラは、操舵反力用アクチュエータと転舵用アクチュエータのモータが共に過熱状態となったとき、ランプを点灯させて運転者に警告を発すること」、「操舵反力用コントローラおよび転舵装置用コントローラは、警告後に電流値低減制御を実施すること」が開示されている。本実施形態は、この参考文献に開示された技術と類似するようにも思われるが、以下のような点で相違する。

参考文献の図８のＳ２４、Ｓ３１、Ｓ３８によると、この車両用操舵制御装置は、転舵角の偏差が所定値以上、且つ、転舵側モータ電流が所定値以上のとき、縁石等の障害物に当たっていると判定し、反力を変更する。しかし、この技術では、電流制限値が所定値を下回ると、縁石等の障害物に当たっていることを判定できない。それに対し本実施形態では、転舵装置８０の電流が制限されているとき、反力装置の角度と転舵装置の角度との偏差に応じた反力を提示する。そのため、電流制限の影響により転舵角が追従しなくなった場合にだけ反力を提示することができる。

参考文献の図１３のＳ７０、Ｓ７８、Ｓ８１によると、モータの温度が高いとき、ゲインを少しずつ変えて目標値へ近づける制御が実行される。この技術では、目標値に達するまで反力を増やすため、反力が過大になるおそれがある。それに対し本実施形態では、転舵装置８０の電流が制限されているとき、反力装置の角度と転舵装置の角度との偏差に応じた反力を提示する。そのため、電流制限の範囲内で、できる限り角度偏差の絶対値が小さくなるように制御可能である。

（その他の実施形態）
（ａ）ステアバイワイヤシステム９０において、反力装置７０又は転舵装置８０は、図１に示す反力用減速機７９又は転舵用減速機８９を含まなくてもよい。

（ｂ）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。

（ｃ）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が設けられず、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔに慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔが加算されなくてもよい。その場合、第５フラグＦｌｇ５及び第８フラグＦｌｇ８による制御特性の切り替え対象から慣性制御が除外される。

（ｄ）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。

（ｅ）図５の例では、反力制御部５１０が出力したステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔの符号反転値に第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１が加算される。ただし、符号の定義によっては、ステアリングトルク指令値そのものに第１電流制限提示指令値Ｉａｄｄ１が加算されるようにしてもよい。また、加算器５５２、５５３において粘性指令値Ｔｖｉｓｃや慣性指令値Ｔｉｎｅｒｔが加算されなくてもよい。

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・・・ステアリング制御装置、
３６０・・・角度制御部、
４５ ・・・転舵装置電流制限判定部、
４６ ・・・（第１）電流制限提示制御部、
４７ ・・・（第２）電流制限提示制御部、
５１０・・・反力制御部、 ５８０・・・エンド制御部、
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、
８０・・・転舵装置、８７・・・転舵用電力変換器、８８・・・転舵用回転電機、
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 (11)

1. 反力用回転電機（７８）、及び、前記反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器（７７）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）、及び、前記転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器（８７）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、
   前記転舵装置の角度（θｔ）が前記反力装置の角度（θｒ）に一致するように制御する角度制御部（３６０）と、
   前記転舵装置が出力制限状態であることを判定する転舵装置電流制限判定部（４５）と、
   前記転舵装置電流制限判定部により前記転舵装置が出力制限状態であると判定されたことをドライバに伝えるように、電流制限提示指令値（Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２）を算出する電流制限提示制御部（４６、４７）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基づく目標値（Ｔ^＊＊ｓｔ）に追従するよう、反力トルク指令値の基本値である基本反力トルク指令値（Ｔ^＊ｒ＿ｂ）を算出するステアリングホイールトルク制御部（６２０）と、
   前記反力装置の角度が回転限界であるエンドに近づいたこと、又はエンドに達したことをドライバに提示するエンド提示指令値（Ｔｅｎｄ）を算出するエンド制御部（５８０）と、
   前記基本反力トルク指令値及び前記エンド提示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、
   を有し、
   前記転舵装置が出力制限状態のとき、前記電流制限提示制御部は、前記反力装置の角度と前記転舵装置の角度との偏差の絶対値（｜Δθ _ｒ－ｔ ｜）が大きいほど前記電流制限提示指令値の絶対値を増加させるステアリング制御装置。
2. 前記ステアリングホイールトルク制御部の制御停止を判定する制御停止判定部（４８）をさらに有し、
   前記電流制限提示制御部は、前記反力制御部が算出した前記ステアリングトルク指令値又はその符号反転値に加算される第１電流制限提示指令値（Ｉａｄｄ１）を算出する第１電流制限提示制御部（４６）、及び、前記ステアリングホイールトルク制御部が算出した前記基本反力トルク指令値に加算される第２電流制限提示指令値（Ｉａｄｄ２）を算出する第２電流制限提示制御部（４７）を含み、
   前記制御停止判定部は、前記第２電流制限提示指令値の絶対値が所定値よりも大きいとき、前記ステアリングホイールトルク制御部の制御を停止する請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 反力用回転電機（７８）、及び、前記反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器（７７）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）、及び、前記転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器（８７）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、
   前記転舵装置の角度（θｔ）が前記反力装置の角度（θｒ）に一致するように制御する角度制御部（３６０）と、
   前記転舵装置が出力制限状態であることを判定する転舵装置電流制限判定部（４５）と、
   前記転舵装置電流制限判定部により前記転舵装置が出力制限状態であると判定されたことをドライバに伝えるように、電流制限提示指令値（Ｉａｄｄ１、Ｉａｄｄ２）を算出する電流制限提示制御部（４６、４７）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基づく目標値（Ｔ^＊＊ｓｔ）に追従するよう、反力トルク指令値の基本値である基本反力トルク指令値（Ｔ^＊ｒ＿ｂ）を算出するステアリングホイールトルク制御部（６２０）と、
   前記ステアリングホイールトルク制御部の制御停止を判定する制御停止判定部（４８）と、
   前記反力装置の角度が回転限界であるエンドに近づいたこと、又はエンドに達したことをドライバに提示するエンド提示指令値（Ｔｅｎｄ）を算出するエンド制御部（５８０）と、
   前記基本反力トルク指令値及び前記エンド提示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、
   を有し、
   前記電流制限提示制御部は、前記反力制御部が算出した前記ステアリングトルク指令値又はその符号反転値に加算される第１電流制限提示指令値（Ｉａｄｄ１）を算出する第１電流制限提示制御部（４６）、及び、前記ステアリングホイールトルク制御部が算出した前記基本反力トルク指令値に加算される第２電流制限提示指令値（Ｉａｄｄ２）を算出する第２電流制限提示制御部（４７）を含み、
   前記転舵装置が出力制限状態のとき、前記電流制限提示制御部は、前記電流制限提示指令値の絶対値を増加させ、
   前記制御停止判定部は、前記第２電流制限提示指令値の絶対値が所定値よりも大きいとき、前記ステアリングホイールトルク制御部の制御を停止するステアリング制御装置。
4. 前記制御停止判定部は、前記第２電流制限提示指令値の絶対値が、前記ステアリングホイールトルク制御部に入力される前記目標値の絶対値よりも大きいとき、前記ステアリングホイールトルク制御部の制御を停止する請求項２または３に記載のステアリング制御装置。
5. 前記反力装置の角度がエンド付近であると判断されているとき、
   前記第１電流制限提示制御部もしくは前記第２電流制限提示制御部は、前記転舵装置が出力制限状態でなくなっても、前記反力装置の角度がエンドから離れていると判断されるまで、前記第１電流制限提示指令値もしくは前記第２電流制限提示指令値の算出を継続する請求項２～４のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
6. 前記転舵装置が出力制限状態（Ｆｌｇ５：ＯＮ）であり、且つ、前記反力装置の角度と前記転舵装置の角度との偏差の絶対値が所定の角度偏差閾値以上であるとき、
   前記転舵装置電流制限判定部は、
   前記転舵装置の出力トルクに相当する物理量に基づき前記反力装置の反力指令値を算出する反力制御、及び、前記反力装置の回転角速度（ωｒ）に相当する物理量に基づき前記反力装置の粘性指令値を算出する粘性制御、のうちいずれか一つ以上の特性を、ステアリングが重くなる側に切り替えるように指令する請求項１～５のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
7. 前記転舵装置が出力制限状態（Ｆｌｇ６：ＯＮ）であり、且つ、前記反力装置の角度と前記転舵装置の角度との偏差の絶対値が所定の角度偏差閾値以上であるとき、
   前記転舵装置電流制限判定部は、前記反力装置を振動させるように指令する請求項１～６のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
8. 前記反力装置が出力制限状態であることを判定する反力装置電流制限判定部（６５）をさらに有し、
   前記反力装置が出力制限状態（Ｆｌｇ８：ＯＮ）であり、且つ、前記反力装置の角度と前記転舵装置の角度との偏差の絶対値が所定の角度偏差閾値以上であるとき、
   前記反力装置電流制限判定部は、
   前記転舵装置の出力トルクに相当する物理量に基づき前記反力装置の反力指令値を算出する反力制御、及び、前記反力装置の回転角速度（ωｒ）に相当する物理量に基づき前記反力装置の粘性指令値を算出する粘性制御、のうちいずれか一つ以上の特性を、ステアリングが重くなる側に切り替えるように指令する請求項１～７のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
9. 前記反力装置が出力制限状態であることを判定する反力装置電流制限判定部（６５）をさらに有し、
   前記反力装置が出力制限状態（Ｆｌｇ９：ＯＮ）であり、且つ、前記反力装置の角度と前記転舵装置の角度との偏差の絶対値が所定の角度偏差閾値以上であるとき、
   前記反力装置電流制限判定部は、前記反力装置を振動させるように指令する請求項１～８のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
10. 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１～９のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
11. 前記二系統の電力変換器の出力の合算値が制限状態にあるとき、前記反力装置又は前記転舵装置が出力制限状態にあると判断される請求項１０に記載のステアリング制御装置。

Images