WO2020261530A1 - 操舵制御方法及び操舵制御装置 - Google Patents

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WO2020261530A1
WO2020261530A1 PCT/JP2019/025806 JP2019025806W WO2020261530A1 WO 2020261530 A1 WO2020261530 A1 WO 2020261530A1 JP 2019025806 W JP2019025806 W JP 2019025806W WO 2020261530 A1 WO2020261530 A1 WO 2020261530A1
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steering
reaction force
emergency
angle
wheel
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PCT/JP2019/025806
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Inventor
拓 鈴木
Original Assignee
日産自動車株式会社
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input

Definitions

  • the present invention relates to a steering control method and a steering control device.
  • the steering reaction force control device for a vehicle described in Patent Document 1 is an emergency steering wheel operation necessity determining means for determining whether or not an emergency steering wheel operation (emergency steering operation) for urgently avoiding an obstacle is required. And, a steering reaction force reducing means for reducing the steering reaction force when an emergency steering wheel operation is required is provided.
  • An object of the present invention is to improve the operability of the steering wheel while reducing the discomfort due to the steering reaction force when the driver performs an emergency steering operation of the steering wheel.
  • the steering reaction force obtained by adding the first steering reaction force according to the steering angle of the steering wheel and the second steering reaction force according to the steering angle acceleration of the steering wheel is steered. If it is given to the wheel, it is determined that the driver may perform an emergency steering operation of the steering wheel, and if it is determined that an emergency steering operation may be performed, an emergency steering operation may be performed.
  • the second steering reaction force is made smaller than when it is not determined.
  • the operability of the steering wheel is improved while reducing the discomfort due to the steering reaction force when the driver performs an emergency steering operation of the steering wheel.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a steering system of a vehicle (hereinafter, referred to as “own vehicle”) equipped with the steering control device according to the present embodiment.
  • the own vehicle includes a steering unit 31, a steering unit 32, and a backup clutch 33.
  • the own vehicle also includes a controller 11 and an external sensor 16.
  • the steering unit 31 that receives the driver's steering input and the steering unit 32 that steers the left and right front wheels 34FL and 34FR, which are the steering wheels, are mechanically separated.
  • the steer-by-wire (SBW) system is adopted.
  • the left and right front wheels 34FL and 34FR may be referred to as "steering wheels 34".
  • the steering unit 31 includes a steering wheel 31a, a column shaft 31b, a current sensor 31c, a reaction force actuator 12, a first drive circuit 13, and a steering angle sensor 19.
  • the steering portion 32 includes a pinion shaft 32a, a steering gear 32b, a rack gear 32c, a steering rack 32d, a steering actuator 14, a second drive circuit 15, and a steering angle sensor 35.
  • the steering wheel 31a of the steering unit 31 is subjected to reaction torque by the reaction actuator 12, and rotates in response to the input of steering torque applied by the driver.
  • the reaction force torque applied to the steering wheel by the actuator may be referred to as "steering reaction force torque”.
  • the column shaft 31b rotates integrally with the steering wheel 31a.
  • the steering gear 32b of the steering portion 32 meshes with the rack gear 32c and steers the steering wheel 34 according to the rotation of the pinion shaft 32a.
  • the steering gear 32b for example, a rack and pinion type steering gear or the like may be adopted.
  • the backup clutch 33 is provided between the column shaft 31b and the pinion shaft 32a. Then, when the backup clutch 33 is in the released state, the steering unit 31 and the steering unit 32 are mechanically disconnected, and when the engagement state is reached, the steering unit 31 and the steering unit 32 are mechanically connected.
  • the external sensor 16 is a sensor that detects the surrounding environment of the own vehicle, for example, an object around the own vehicle.
  • the external sensor 16 may include, for example, a camera and a ranging device.
  • Cameras and distance measuring devices are objects that exist around the vehicle (for example, other vehicles, pedestrians, white lines such as lane boundaries and lane dividing lines, traffic lights on or around roads, stop lines, and signs. , Buildings, electric poles, pedestrian crossings, pedestrian crossings, etc.), the relative position of the object with respect to the own vehicle, the relative distance between the own vehicle and the object, and the surrounding environment of the own vehicle.
  • the camera may be, for example, a stereo camera.
  • the camera may be a monocular camera, or the same object may be photographed from a plurality of viewpoints by the monocular camera and the distance to the object may be calculated. Further, the distance to the object may be calculated based on the ground contact position of the object detected from the image captured by the monocular camera.
  • the range finder may be, for example, a laser range finder (LRF), a radar unit, or a laser scanner unit.
  • the steering angle sensor 19 detects the column shaft rotation angle, that is, the actual steering angle ⁇ s (steering wheel angle) of the steering wheel.
  • the steering angle sensor 35 detects the steering angle (actual steering angle) ⁇ t of the steering wheel 34.
  • the controller 11 is an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) that controls the steering of the steering wheel and the reaction force of the steering wheel.
  • the “reaction force control” refers to the control of the steering reaction force torque applied to the steering wheel 31a by an actuator such as the reaction force actuator 12.
  • the controller 11 includes a processor 20 and peripheral components such as a storage device 21.
  • the processor 20 may be, for example, a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro-Processing Unit).
  • the storage device 21 may include a semiconductor storage device, a magnetic storage device, and an optical storage device.
  • the storage device 21 may include a memory such as a register, a cache memory, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) used as the main storage device.
  • the controller 11 may be realized by a functional logic circuit set in a general-purpose semiconductor integrated circuit.
  • the controller 11 may have a programmable logic device (PLD: Programmable Logic Device) such as a field-programmable gate array (FPGA).
  • PLD Programmable Logic Device
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration example of the controller 11.
  • the controller 11 includes a steering control unit 36, a reaction force control unit 37, and an emergency steering determination unit 38.
  • the functions of the steering control unit 36, the reaction force control unit 37, and the emergency steering determination unit 38 may be realized, for example, by the processor 20 executing a computer program stored in the storage device 21 of the controller 11.
  • the steering control unit 36 determines the command steering angle, which is the command value of the steering angle of the steering wheel 34, according to the actual steering angle ⁇ s of the steering wheel 31a.
  • the steering control unit 36 outputs the calculated command steering angle to the second drive circuit 15, and drives the steering actuator 14 so that the actual steering angle ⁇ t becomes the command steering angle.
  • the steering actuator 14 may be an electric motor such as a brushless motor.
  • the output shaft of the steering actuator 14 is connected to the rack gear 32c via a speed reducer.
  • the steering actuator 14 outputs a steering torque for steering the steering wheel 34 to the steering rack 32d according to a command current output from the second drive circuit 15.
  • the steering angle sensor 35 detects the rotation angle of the output shaft of the steering actuator 14, and detects the steering angle of the steering wheel 34 based on the detected rotation angle.
  • the second drive circuit 15 is a steering actuator so that the actual steering angle detected by the steering angle sensor 35 and the command steering angle indicated by the control signal from the steering control unit 36 are matched by servo control.
  • the command current to 14 is controlled.
  • the emergency steering determination unit 38 determines whether or not there is a possibility that the driver will perform an emergency steering operation of the steering wheel 31a.
  • the emergency steering operation of the steering wheel 31a by the driver may be simply referred to as "emergency steering operation".
  • the emergency steering operation is different from the steering operation during normal driving such as driving along a lane, and means a steep steering operation such as when a sudden change in the traveling direction of the vehicle is required, and an example thereof. Is an emergency steering to avoid obstacles around the vehicle.
  • the emergency steering determination unit 38 determines whether or not an emergency steering operation may be performed based on the ambient environment information which is the information of the ambient environment detected by the external sensor 16. For example, the emergency steering determination unit 38 calculates the risk for obstacles around the own vehicle, determines that an emergency steering operation may be performed when the calculated risk is equal to or greater than the threshold value, and determines that the risk is less than the threshold value. It is not determined that an emergency steering operation may be performed. Alternatively, it is determined that there is no possibility that an emergency steering operation will be performed when the risk is less than the threshold value.
  • the emergency steering determination unit 38 may calculate the collision margin time (TTC: Time To Collision) for an obstacle as the above risk.
  • TTC Time To Collision
  • the emergency steering determination unit 38 may determine that the risk is equal to or greater than a predetermined threshold value when the collision margin time TTC is equal to or less than a predetermined value.
  • the emergency steering determination unit 38 may calculate the inter-vehicle time (THW: Time-Headway) with respect to another vehicle at the top of the own vehicle as the risk.
  • the emergency steering determination unit 38 may determine that the risk is equal to or greater than the threshold value when the inter-vehicle time THW is equal to or less than a predetermined predetermined value.
  • the emergency steering determination unit 38 outputs an emergency steering flag indicating a determination result as to whether or not an emergency steering operation may be performed.
  • the reaction force control unit 37 applies to the steering wheel according to the detection result of the actual steering angle ⁇ s by the steering angle sensor 19, the detection result of the actual steering angle ⁇ t by the steering angle sensor 35, and the emergency steering flag.
  • the command reaction force torque Tr which is a command value of the steering reaction force torque (rotation torque applied to the steering wheel 31a, also referred to as reaction force torque below), is calculated.
  • the reaction force control unit 37 outputs a control signal for generating a command reaction force torque Tr to the reaction force actuator 12 to the first drive circuit 13, and drives the reaction force actuator 12 to steer the calculated steering reaction force torque. Give to the wheel.
  • the reaction force actuator 12 may be, for example, an electric motor.
  • the reaction force actuator 12 has an output shaft arranged coaxially with the column shaft 31b.
  • the reaction actuator 12 outputs the rotational torque applied to the steering wheel 31a to the column shaft 31b in response to the command current output from the first drive circuit 13. By applying the rotational torque, the steering reaction force torque is generated in the steering wheel 31a.
  • the first drive circuit 13 has an actual steering reaction torque estimated from the drive current of the reaction actuator 12 detected by the current sensor 31c and a command reaction torque Tr indicated by a control signal output from the reaction control unit 37.
  • the command current output to the reaction force actuator 12 is controlled by the torque feedback that matches with.
  • the command current output to the reaction actuator 12 may be controlled by the current feedback that matches the drive current of the reaction actuator 12 detected by the current sensor 31c with the drive current corresponding to the command reaction torque Tr.
  • the reaction force actuator 12, the first drive circuit 13, and the controller 11 form a steering control device.
  • the reaction force control unit 37 includes a first steering reaction force torque calculation unit 40, a second steering reaction force torque calculation unit 41, a third steering reaction force torque calculation unit 42, and an adder 43.
  • the first steering reaction force torque calculation unit 40 calculates the first steering reaction force torque Tr1 according to the actual steering angle ⁇ s.
  • FIG. 4 shows an example of the first steering reaction force torque Tr1.
  • the first steering reaction force torque calculation unit 40 calculates the reaction force torque in the direction in which the steering wheel 31a is to be returned to the neutral position as the first steering reaction force torque Tr1.
  • the first steering reaction force torque Tr1 increases as the deviation between the neutral position of the steering wheel 31a and the actual steering angle ⁇ s increases.
  • the first steering reaction force torque calculation unit 40 outputs the first steering reaction force torque Tr1 to the adder 43.
  • the second steering reaction force torque calculation unit 41 calculates the second steering reaction force torque Tr 2 according to the steering angular acceleration d 2 ⁇ s / dt 2 of the actual steering angle ⁇ s of the steering wheel 31a. Further, the second steering reaction force torque calculation unit 41 controls the second steering reaction force torque Tr2 based on the emergency steering flag.
  • the emergency steering determination unit 38 determines that the emergency steering operation may be performed, it is determined that the emergency steering operation may not be performed (or the emergency steering operation is unlikely to be performed).
  • the second steering reaction force torque Tr2 is made smaller than that in the case of
  • the second steering reaction force torque Tr2 corresponding to the steering angular acceleration d 2 ⁇ s / dt 2 has a torque component proportional to the force (steering torque) applied by the driver to the steering wheel 31a. Therefore, by making the second steering reaction force torque Tr2 smaller, when the driver applies a large force (steering torque) to the steering wheel 31a in an attempt to steer quickly during an emergency steering operation, the initial stage is increased in response to this large force. It is possible to reduce the steering reaction force generated in. Therefore, the emergency steering operation becomes easy and the operability of the steering wheel 31a is improved.
  • the second steering reaction force torque calculation unit 41 includes a torsion reaction force calculation unit 44, a virtual steering angle calculation unit 45, a pseudo torsion reaction force calculation unit 46, and a switching unit 47.
  • the switching unit is referred to as “SW”.
  • the torsional reaction force calculation unit 44 calculates the torsional reaction force torque Trt that increases according to the delay in the change in the actual steering angle ⁇ t with respect to the change in the actual steering angle ⁇ s.
  • the torsional reaction force calculation unit 44 calculates the torsional reaction force torque Trt according to the difference between the actual steering angle ⁇ s and the actual steering angle ⁇ t of the steering wheel 34.
  • the torsional reaction force calculation unit 44 calculates the pinion angle (rotation angle of the pinion shaft 32a) corresponding to the actual steering angle ⁇ t, and the torsional reaction proportional to the angle difference between the actual steering angle ⁇ s and the pinion angle. Calculate the force torque Trt.
  • the angle difference between the actual steering angle ⁇ s and the pinion angle changes according to the force (torque) applied to the steering wheel 31a. Therefore, the torsional reaction force torque Trt becomes larger as the steering angular acceleration d 2 ⁇ s / dt 2 of the steering wheel 31a is larger.
  • the torsional reaction force torque Trt changes according to the actual steering angle ⁇ t, it changes depending on the wasted time from the change in the actual steering angle ⁇ s to the start of movement of the steering wheel 34. Further, when the response delay of the actual steering angle ⁇ t (that is, the difference between the rate of change of the actual steering angle ⁇ s and the rate of change of the actual steering angle ⁇ t) changes according to the difference in the road surface load, the torsional reaction torque Trt also becomes this. It changes according to.
  • the response guarantee is provided in the servo control of the second drive circuit 15 that controls the steering of the steering wheel 34, and waste time and response delay are generated.
  • the steering wheel 34 is driven so as to realize a behavior model suppressed to a predetermined design value or less. While the driver is operating the steering wheel 31a relatively gently, the actual steering angle ⁇ t changes within the range of the response guarantee of the servo control by the second drive circuit 15. Therefore, the wasted time and the response delay can be suppressed to the predetermined design values or less.
  • FIG. 5A shows an example of a pinion angle and an actual steering angle ⁇ s corresponding to the actual steering angle ⁇ t.
  • the solid line 50 indicates the actual steering angle ⁇ s, and the solid line 51 indicates the pinion angle.
  • 5B and 5C show the deviation angular velocity and the deviation angular acceleration between the pinion angle of FIG. 5A and the actual steering angle ⁇ s.
  • the pinion angle After the actual steering angle ⁇ s changes at time t0, the pinion angle starts changing at time t1.
  • the period from time t0 to time t1 is wasted time. Further, a response delay occurs in the period from time t1 to time t2.
  • wasted time becomes long and response delay increases.
  • the difference between the actual steering angle ⁇ s and the actual steering angle ⁇ t becomes large, so that the torsional reaction force torque Trt becomes large.
  • a virtual steering angle that changes according to the actual steering angle ⁇ s is calculated, and when there is a possibility that an emergency steering operation is performed, this virtual steering is performed.
  • the second steering reaction force torque Tr2 is calculated according to the difference between the steering angle and the actual steering angle ⁇ s.
  • the virtual steering angle calculation unit 45 calculates a virtual steering angle that changes according to the actual steering angle ⁇ s.
  • the virtual steering angle calculation unit 45 sets the virtual steering angle so that the virtual steering angle responds to a change in the actual steering angle ⁇ s earlier than the actual steering angle ⁇ t when there is steep steering. calculate. That is, when there is steep steering, the virtual steering is performed after the actual steering angle ⁇ s starts to change, rather than the delay time when the actual steering angle ⁇ t starts to change after the actual steering angle ⁇ s starts to change. The delay time at which the angle begins to change is shorter.
  • the virtual steering angle calculation unit 45 sets the wasted time and response delay of the virtual steering angle to satisfy the response guarantee of the servo control by the second drive circuit 15 (that is, the wasted time guaranteed by the response guarantee). Calculate the virtual steering angle (so that it is less than or equal to the design value of the response delay).
  • the pseudo torsional reaction force calculation unit 46 calculates the pseudo torsional reaction force torque Trp according to the difference between the virtual steering angle and the actual steering angle ⁇ s. Specifically, the pseudo torsional reaction force calculation unit 46 calculates a pseudo torsional reaction force torque Trp that is proportional to the angle difference between the pinion angle corresponding to the virtual steering angle and the actual steering angle ⁇ s. In this way, the pseudo torsional reaction force calculation unit 46 calculates the pseudo torsional reaction force torque Trp based on the virtually calculated virtual steering angle instead of the actual steering angle ⁇ t.
  • FIG. 6A shows an example of the pinion angle and the actual steering angle ⁇ s corresponding to the virtual steering angle.
  • the solid line 50 indicates the actual steering angle ⁇ s
  • the solid line 52 indicates the pinion angle.
  • 6B and 6C show the deviation angular velocity and the deviation angular acceleration between the pinion angle of FIG. 6A and the actual steering angle ⁇ s.
  • the pinion angle corresponding to the virtual steering angle is set small so that the wasted time from the change of the actual steering angle ⁇ s to the start of the change of the pinion angle satisfies the design value designed by the response guarantee. There is. Further, in the period from time t0 to time t3, the response delay of the pinion angle with respect to the actual steering angle ⁇ s occurs (that is, the rate of change of the pinion angle becomes smaller than the rate of change of the actual steering angle ⁇ s). The difference is set small to meet the design value designed for response guarantee. Therefore, even if there is steep steering, the difference between the actual steering angle ⁇ s and the virtual steering angle is maintained at a small value, so that the pseudo torsional reaction force torque Trp is smaller than the torsional reaction force torque Trt.
  • the switching unit 47 adds the pseudo torsion reaction torque Trp as the second steering reaction torque Tr2. Output to the device 43.
  • the twist reaction torque Trt is set as the second steering reaction torque Tr2 and the adder 43 Output to.
  • the second steering reaction force torque Tr2 can be made smaller when there is a possibility that an emergency steering operation is performed.
  • the third steering reaction force torque calculation unit 42 calculates the third steering reaction force torque Tr3 according to the steering angular velocity d ⁇ s / dt of the actual steering angle ⁇ s.
  • An example of the third steering reaction force torque Tr3 is shown in FIG.
  • the third steering reaction force torque calculation unit 42 calculates the steering torque opposite to the direction in which the actual steering angle ⁇ s changes as the third steering reaction force torque Tr3.
  • the third steering reaction force torque Tr3 increases as the steering angular velocity d ⁇ s / dt increases.
  • the third steering reaction force torque calculation unit 42 outputs the third steering reaction force torque Tr3 to the adder 43.
  • the adder 43 adds the first steering reaction force torque Tr1, the second steering reaction force torque Tr2, and the third steering reaction force torque Tr3 to calculate the command reaction force torque Tr, and obtains the command reaction force torque Tr.
  • the control signal generated in the reaction force actuator 12 is output to the first drive circuit 13.
  • the command reaction torque Tr3 is added to the first steering reaction torque Tr1 and the second steering reaction torque Tr2 by adding the third steering reaction torque Tr3 according to the steering angular speed d ⁇ s / dt.
  • the third steering reaction force torque Tr3 is a steering reaction force corresponding to the friction component and the viscous component, and is much higher than the first steering reaction force torque Tr1 and the second steering reaction force torque Tr2. It is a small value. Therefore, the value obtained by adding only the first steering reaction force torque Tr1 and the second steering reaction force torque Tr2 may be used as the command reaction force torque Tr, and the third steering reaction force torque Tr3 is not always required. However, in order to apply a more desirable steering reaction force, as described in this embodiment, the third steering reaction force torque Tr3 is added to the first steering reaction force torque Tr1 and the second steering reaction force torque Tr2. It is preferable to use the command reaction force torque Tr.
  • step S1 the first steering reaction force torque calculation unit 40 calculates the first steering reaction force torque Tr1 according to the actual steering angle ⁇ s.
  • step S2 the emergency steering determination unit 38 determines whether or not an emergency steering operation may be performed. When it is determined that the emergency steering operation may be performed (step S2: N), the process proceeds to step S3.
  • step S2 If it is determined that there is no possibility that the emergency steering operation will be performed or there is no possibility that the emergency steering operation will be performed (step S2: Y), the process proceeds to step S4.
  • step S3 the second steering reaction force torque calculation unit 41 calculates the second steering reaction force torque Tt2 according to the difference between the actual steering angle ⁇ s and the actual steering angle ⁇ t. After that, the process proceeds to step S5.
  • step S4 the second steering reaction force torque calculation unit 41 calculates the second steering reaction force torque Tt2 according to the difference between the actual steering angle ⁇ s and the virtual steering angle. After that, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the third steering reaction force torque calculation unit 42 calculates the third steering reaction force torque Tr3 according to the steering angular velocity d ⁇ s / dt of the actual steering angle ⁇ s.
  • step S6 the adder 43 adds the first steering reaction force torque Tr1, the second steering reaction force torque Tr2, and the third steering reaction force torque Tr3 to calculate the command reaction force torque Tr, and calculates the command reaction force torque Tr.
  • a control signal for generating the torque Tr in the reaction force actuator 12 is output to the first drive circuit 13.
  • the first drive circuit 13 drives the reaction force actuator 12 in response to the control signal.
  • the reaction force control unit 37, the first drive circuit 13, and the reaction force actuator 12 have a first steering reaction force Tr1 corresponding to the actual steering angle ⁇ s of the steering wheel 31a and a steering angle acceleration d 2 ⁇ s of the steering wheel 31a.
  • a steering reaction force obtained by adding the second steering reaction force Tr2 corresponding to / dt 2 is applied to the steering wheel 31a.
  • the emergency steering determination unit 38 determines the possibility that the driver will perform an emergency steering operation of the steering wheel 31a. When it is determined that the emergency steering operation may be performed, the reaction force control unit 37 reduces the second steering reaction force Tr2 as compared with the case where it is not determined that the emergency steering operation may be performed. ..
  • the reaction force control unit 37, the first drive circuit 13, and the reaction force actuator 12 have a third steering reaction force Tr3, a first steering reaction force Tr1, and a first steering reaction force Tr1 according to the steering angle speed d ⁇ s / dt of the steering wheel 31a.
  • the steering reaction force Tr which is the sum of the steering reaction force Tr2, is applied to the steering wheel 31a.
  • the emergency steering determination unit 38 determines that the emergency steering operation may be performed when the risk to obstacles around the own vehicle is equal to or higher than the threshold value. This makes it possible to more accurately determine the possibility that the driver will perform an emergency steering operation of the steering wheel 31a.
  • the emergency steering determination unit 38 determines that the risk is equal to or greater than the threshold value when the collision margin time with respect to an obstacle is equal to or less than a predetermined value. This makes it possible to more accurately determine the possibility that the driver will perform an emergency steering operation of the steering wheel 31a.
  • the torsional reaction force calculation unit 44 obtains the first steering angle ⁇ t and the actual steering angle ⁇ s of the steering wheel 34 according to the difference. 2
  • the steering reaction force Tr2 is calculated.
  • the virtual steering angle calculation unit 45 determines that an emergency steering operation may be performed, the virtual steering angle calculation unit 45 is set to respond to a change in the steering angle earlier than the actual steering angle.
  • the second steering reaction force Tr2 is calculated according to the difference between the angle and the actual steering angle ⁇ s.
  • the feedback of the ground contact state of the steering wheel 34 to the road surface can be given to the driver as the second steering reaction force Tr2, and when it is determined that the emergency steering operation may be performed, the first steering operation is performed.
  • the steering reaction force Tr2 can be reduced to facilitate emergency steering operation and improve the operability of the steering wheel 31a.
  • the second steering reaction force torque calculation unit 41 may calculate the second steering reaction force torque Tr2 having the characteristics shown in FIG.
  • the second steering reaction force torque Tr2 increases as the steering angular acceleration d 2 ⁇ s / dt 2 of the steering wheel 31a increases.
  • the second steering reaction force torque calculation unit 41 may set the second steering reaction force torque Tr2 to 0 when it is determined that an emergency steering operation may be performed.
  • the reaction force torque component proportional to the force (torque) applied to the steering wheel 31a can be set to 0, and the operability of the steering wheel 31a is further improved.
  • the second steering reaction force torque calculation unit 41 determines that an emergency steering operation may be performed, the second steering reaction force torque calculation unit 41 reduces the inclination of the characteristic line shown in FIG. 9 or sets an upper limit value.
  • the steering reaction torque Tr2 may be reduced.
  • the steering unit 31 that receives the steering input of the driver and the steering unit 32 that steers the left and right front wheels 34FL and 34FR, which are steering wheels, are mechanically separated from each other.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to the case of adopting an electric power steering device.

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Abstract

操舵制御方法では、ステアリングホイール（３１ａ）の操舵角（θｓ）に応じた第１操舵反力（Ｔｒ１）と、ステアリングホイール（３１ａ）の操舵角加速度（ｄ２θｓ／ｄｔ２）に応じた第２操舵反力（Ｔｒ２）とを加算した操舵反力を、ステアリングホイール（３１ａ）に付与し（Ｓ６）、運転者によるステアリングホイール（３１ａ）の緊急操舵操作が行われる可能性を判定し（Ｓ２）、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合に比べて第２操舵反力（Ｔｒ２）をより小さくする（Ｓ２～Ｓ４）。

Description

操舵制御方法及び操舵制御装置
　本発明は、操舵制御方法及び操舵制御装置に関する。
　運転者の操舵操作に応じてステアリングホイールに付与する操舵反力を制御する技術が提案されている。
　例えば特許文献１に記載の車両用操舵反力制御装置は、緊急に障害物を回避するための緊急ハンドル操作（緊急操舵操作）が必要であるか否かを判定する緊急ハンドル操作要否判定手段と、緊急ハンドル操作が必要であるとき操舵反力を低減する操舵反力低減手段を備える。
特開２００９‐２４１７２５号公報
　しかしながら、運転者によるステアリングホイールの緊急操舵操作がされる場合に単純に操舵反力を低減すると、緊急操舵操作が不要な場合の操舵反力との差によって運転者に違和感を与えることがある。
　本発明は、運転者によるステアリングホイールの緊急操舵操作がされる場合において操舵反力に対する違和感を軽減しながら、ステアリングホイールの操作性を向上することを目的とする。
　本発明の一態様による操舵制御方法では、ステアリングホイールの操舵角に応じた第１操舵反力と、ステアリングホイールの操舵角加速度に応じた第２操舵反力とを加算した操舵反力を、ステアリングホイールに付与し、運転者によるステアリングホイールの緊急操舵操作が行われる可能性を判定し、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合に比べて第２操舵反力を小さくする。
　本発明の一態様によれば、運転者によるステアリングホイールの緊急操舵操作がされる場合において操舵反力に対する違和感を軽減しながら、ステアリングホイールの操作性が向上する。
　本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲に示した要素及びその組合せを用いて具現化され達成される。前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方は、単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲のように本発明を限定するものでないと解するべきである。
操舵制御装置を搭載した車両の操舵系の一例の概略構成図である。 図１のコントローラの機能構成例を示すブロック図である。 図２の反力制御部の機能構成例を示すブロック図である。 第１操舵反力トルクＴｒ１の一例の説明図である。 実転舵角に対応するピニオン角と実操舵角の一例の説明図である。 図５Ａのピニオン角と実操舵角との偏差角速度の説明図である。 図５Ａのピニオン角と実操舵角との偏差角加速度の説明図である。 仮想転舵角に対応するピニオン角と実操舵角の一例の説明図である。 図６Ａのピニオン角と実操舵角との偏差角速度の説明図である。 図６Ａのピニオン角と実操舵角との偏差角加速度の説明図である。 第３操舵反力トルクＴｒ３の一例の説明図である。 実施形態の操舵制御方法の一例のフローチャートである。 第２操舵反力トルクＴｒ２の一例の説明図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　（構成）
　図１は、本実施形態に係る操舵制御装置を搭載した車両（以下、「自車両」と表記する）の操舵系の一例の概略構成図である。
　図１に示すように、自車両は、操舵部３１と、転舵部３２と、バックアップクラッチ３３を備える。また自車両は、コントローラ１１と、外部センサ１６を備える。
　自車両は、バックアップクラッチ３３が解放状態になると、運転者の操舵入力を受け付ける操舵部３１と、操向輪である左右前輪３４ＦＬ、３４ＦＲを転舵する転舵部３２と、が機械的に分離されるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムを採用している。以下の説明において左右前輪３４ＦＬ、３４ＦＲを「操向輪３４」と表記することがある。
　操舵部３１は、ステアリングホイール３１ａと、コラムシャフト３１ｂと、電流センサ３１ｃと、反力アクチュエータ１２と、第１駆動回路１３と、操舵角センサ１９とを備える。
　一方で転舵部３２は、ピニオンシャフト３２ａと、ステアリングギア３２ｂと、ラックギア３２ｃと、ステアリングラック３２ｄと、転舵アクチュエータ１４と、第２駆動回路１５と、転舵角センサ３５を備える。
　操舵部３１のステアリングホイール３１ａは、反力アクチュエータ１２によって反力トルクが付与されると共に、運転者によって付与される操舵トルクの入力を受けて回転する。なお、本明細書においてアクチュエータによってステアリングホイールに付与される反力トルクを「操舵反力トルク」と表記することがある。
　コラムシャフト３１ｂは、ステアリングホイール３１ａと一体に回転する。
　一方で転舵部３２のステアリングギア３２ｂはラックギア３２ｃと歯合し、ピニオンシャフト３２ａの回転に応じて操向輪３４を転舵する。ステアリングギア３２ｂとして、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア等を採用してよい。
　バックアップクラッチ３３は、コラムシャフト３１ｂとピニオンシャフト３２ａとの間に設けられる。そして、バックアップクラッチ３３は、解放状態になると操舵部３１と転舵部３２とを機械的に切り離し、締結状態になると操舵部３１と転舵部３２とを機械的に接続する。
　外部センサ１６は、自車両の周囲環境、例えば自車両の周囲の物体を検出するセンサである。外部センサ１６は、例えばカメラと測距装置を含んでよい。
　カメラと測距装置は、自車両の周囲に存在する物体（例えば、他車両、歩行者、車線境界線や車線区分線などの白線、道路上又は道路周辺に設けられた信号機、停止線、標識、建物、電柱、縁石、横断歩道等の地物）、自車両に対する物体の相対位置、自車両と物体との間の相対距離等の自車両の周囲環境を検出する。
　カメラは、例えばステレオカメラであってよい。カメラは、単眼カメラであってもよく、単眼カメラにより複数の視点で同一の物体を撮影して、物体までの距離を計算してもよい。また、単眼カメラによる撮像画像から検出された物体の接地位置に基づいて、物体までの距離を計算してもよい。
　測距装置は、例えば、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ：Laser Range-Finder）、レーダユニット、レーザスキャナユニットであってよい。
　操舵角センサ１９は、コラムシャフト回転角、すなわち、ステアリングホイールの実操舵角θｓ（ハンドル角度）を検出する。
　転舵角センサ３５は、操向輪３４の転舵角（実転舵角）θｔを検出する。
　コントローラ１１は、操向輪の転舵制御とステアリングホイールの反力制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。本明細書において「反力制御」とは、反力アクチュエータ１２等のアクチュエータによりステアリングホイール３１ａに与える操舵反力トルクの制御をいう。コントローラ１１は、プロセッサ２０と記憶装置２１等の周辺部品とを含む。プロセッサ２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。
　記憶装置２１は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置を備えてよい。記憶装置２１は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。
　なお、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路でコントローラ１１を実現してもよい。例えば、コントローラ１１はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）等を有していてもよい。
　図２は、コントローラ１１の機能構成例を示すブロック図である。コントローラ１１は、転舵制御部３６と、反力制御部３７と、緊急操舵判定部３８と、を備える。
　転舵制御部３６、反力制御部３７及び緊急操舵判定部３８の機能は、例えばコントローラ１１の記憶装置２１に格納されたコンピュータプログラムを、プロセッサ２０が実行することによって実現されてよい。
　転舵制御部３６は、ステアリングホイール３１ａの実操舵角θｓに応じて、操向輪３４の転舵角の指令値である指令転舵角を決定する。
　転舵制御部３６は、算出した指令転舵角を第２駆動回路１５に出力し、実転舵角θｔが指令転舵角となるように転舵アクチュエータ１４を駆動する。
　図１を参照する。転舵アクチュエータ１４は、例えばブラシレスモータ等の電動モータであってよい。転舵アクチュエータ１４の出力軸は、減速機を介してラックギア３２ｃと接続される。
　転舵アクチュエータ１４は、第２駆動回路１５から出力される指令電流に応じて、操向輪３４を転舵するための転舵トルクをステアリングラック３２ｄに出力する。
　転舵角センサ３５は、転舵アクチュエータ１４の出力軸の回転角を検出し、検出した回転角に基づいて操向輪３４の転舵角を検出する。
　第２駆動回路１５は、サーボ制御により、転舵角センサ３５により検出される実際の転舵角と転舵制御部３６からの制御信号が示す指令転舵角とが一致するように転舵アクチュエータ１４への指令電流を制御する。
　図２を参照する。緊急操舵判定部３８は、運転者によるステアリングホイール３１ａの緊急操舵操作が行われる可能性があるか否かを判定する。
　以下、運転者によるステアリングホイール３１ａの緊急操舵操作を単に「緊急操舵操作」と表記することがある。なお、緊急操舵操作とは、車線に沿った走行のような通常走行時の操舵操作とは異なり、車両の進行方向の急な変更を要する際のような急峻な操舵操作を意味し、その一例は、自車両周囲の障害物を回避するための緊急操舵である。
　例えば、緊急操舵判定部３８は、外部センサ１６が検出した周囲環境の情報である周囲環境情報に基づいて緊急操舵操作が行われる可能性があるか否かを判定する。
　例えば緊急操舵判定部３８は、自車両の周辺の障害物に対するリスクを算出し、算出したリスクが閾値以上の場合に緊急操舵操作が行われる可能性があると判定し、リスクが閾値未満の場合に緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない。又はリスクが閾値未満の場合に緊急操舵操作が行われる可能性がないと判定する。
　例えば緊急操舵判定部３８は、上記リスクとして障害物に対する衝突余裕時間（ＴＴＣ：Time To Collision）を算出してよい。緊急操舵判定部３８は、衝突余裕時間ＴＴＣが所定値以下である場合にリスクが予め定めた所定の閾値以上であると判定してよい。
　また例えば緊急操舵判定部３８は、上記リスクとして自車両首位の他車両に対する車間時間（ＴＨＷ：Time-Headway）を算出してよい。緊急操舵判定部３８は、車間時間ＴＨＷが予め定めた所定の所定値以下である場合にリスクが閾値以上であると判定してよい。
　あるいは、上述のように衝突余裕時間ＴＴＣや車間時間ＴＨＷに応じて、衝突余裕時間ＴＴＣもしくは車間時間ＴＨＷが短いほど高いリスクを算出し、算出したリスクが予め定めた所定の閾値以上であることを判定しても良い。
　更には、自車両進行方向の障害物の位置を検出して、障害物の自車両幅方向に対するラップ量あるいはオフセット量を算出し、衝突余裕時間ＴＴＣもしくは車間時間ＴＨＷが予め定めた所定値以下であって且つ、ラップ量が予め定めた所定値以上あるいはオフセット量が予め定めた所定値以下である場合にリスクが閾値以上であると判定してよい。
　緊急操舵判定部３８は、緊急操舵操作が行われる可能性があるか否かの判定結果を表す緊急操舵フラグを出力する。
　反力制御部３７は、操舵角センサ１９による実操舵角θｓの検出結果と、転舵角センサ３５による実転舵角θｔの検出結果と、緊急操舵フラグとに応じて、ステアリングホイールへ付与する操舵反力トルク（ステアリングホイール３１ａへ付与する回転トルクであり、以下では反力トルクとも言う）の指令値である指令反力トルクＴｒを算出する。
　反力制御部３７は、指令反力トルクＴｒを反力アクチュエータ１２に発生させる制御信号を第１駆動回路１３へ出力し、反力アクチュエータ１２を駆動することにより、算出した操舵反力トルクをステアリングホイールへ付与する。
　図１を参照する。反力アクチュエータ１２は、例えば電動モータであってよい。反力アクチュエータ１２は、コラムシャフト３１ｂと同軸上に配置された出力軸を有する。
　反力アクチュエータ１２は、第１駆動回路１３から出力される指令電流に応じて、ステアリングホイール３１ａに付与する回転トルクをコラムシャフト３１ｂに出力する。回転トルクを付与することによって、ステアリングホイール３１ａに操舵反力トルクを発生させる。
　第１駆動回路１３は、電流センサ３１ｃが検出した反力アクチュエータ１２の駆動電流から推定される実際の操舵反力トルクと、反力制御部３７から出力される制御信号が示す指令反力トルクＴｒとを一致させるトルクフィードバックにより、反力アクチュエータ１２へ出力する指令電流を制御する。あるいは、電流センサ３１ｃが検出した反力アクチュエータ１２の駆動電流と指令反力トルクＴｒに相当する駆動電流とを一致させる電流フィードバックによって、反力アクチュエータ１２へ出力する指令電流を制御しても良い。
　反力アクチュエータ１２と、第１駆動回路１３と、コントローラ１１は、操舵制御装置を形成する。
　次に、反力制御部３７により決定される指令反力トルクＴｒ（すなわち操舵反力トルク）について説明する。図３を参照する。
　反力制御部３７は、第１操舵反力トルク算出部４０と、第２操舵反力トルク算出部４１と、第３操舵反力トルク算出部４２と、加算器４３を備える。
　第１操舵反力トルク算出部４０は、実操舵角θｓに応じた第１操舵反力トルクＴｒ１を算出する。
　第１操舵反力トルクＴｒ１の一例を図４に示す。第１操舵反力トルク算出部４０は、ステアリングホイール３１ａを中立位置へ戻そうとする方向の反力トルクを第１操舵反力トルクＴｒ１として算出する。第１操舵反力トルクＴｒ１は、ステアリングホイール３１ａの中立位置と実操舵角θｓとの偏差が大きくなるほど増加する。第１操舵反力トルク算出部４０は、第１操舵反力トルクＴｒ１を加算器４３へ出力する。
　図３を参照する。第２操舵反力トルク算出部４１は、ステアリングホイール３１ａの実操舵角θｓの操舵角加速度ｄ２θｓ／ｄｔ２に応じた第２操舵反力トルクＴｒ２を算出する。
　さらに、第２操舵反力トルク算出部４１は、緊急操舵フラグに基づいて第２操舵反力トルクＴｒ２を制御する。緊急操舵操作が行われる可能性があると緊急操舵判定部３８が判定した場合は、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合（又は緊急操舵操作が行われる可能性がないと判定した場合）に比べて第２操舵反力トルクＴｒ２をより小さくする。
　ここで、操舵角加速度ｄ２θｓ／ｄｔ２に応じた第２操舵反力トルクＴｒ２は、運転者がステアリングホイール３１ａに加える力（操舵トルク）に比例するトルク成分を有する。
　したがって、第２操舵反力トルクＴｒ２をより小さくすることにより、緊急操舵操作時に運転者が速く操舵しようとして大きな力（操舵トルク）をステアリングホイール３１ａに加えた際に、この大きな力に応じて初期に発生する操舵反力を低減することができる。このため、緊急操舵操作が容易になりステアリングホイール３１ａの操作性が向上する。
　図３の実施形態では、第２操舵反力トルク算出部４１は、ねじれ反力算出部４４と、仮想転舵角算出部４５と、疑似ねじれ反力算出部４６と、切替部４７を備える。図３において切替部を「ＳＷ」と表記する。
　ねじれ反力算出部４４は、実操舵角θｓの変化に対する実転舵角θｔの変化の遅れに応じて増加するねじれ反力トルクＴｒｔを算出する。
　このようなねじれ反力トルクＴｒｔを操舵反力の一成分としてステアリングホイール３１ａに加えることにより、操向輪３４の路面への接地状態のフィードバックを運転者に与えることが可能となる。
　ねじれ反力算出部４４は、実操舵角θｓと操向輪３４の実転舵角θｔとの差に応じてねじれ反力トルクＴｒｔを算出する。
　具体的には、ねじれ反力算出部４４は、実転舵角θｔに対応するピニオン角（ピニオンシャフト３２ａの回転角）を算出し、実操舵角θｓとピニオン角の角度差に比例するねじれ反力トルクＴｒｔを算出する。
　実操舵角θｓとピニオン角の角度差は、ステアリングホイール３１ａに加わる力（トルク）に応じて変化する。このため、ねじれ反力トルクＴｒｔは、ステアリングホイール３１ａの操舵角加速度ｄ２θｓ／ｄｔ２が大きいほど大きな反力トルクとなる。
　ねじれ反力トルクＴｒｔは、実転舵角θｔに応じて変化するため、実操舵角θｓが変化してから操向輪３４が動き出すまでの無駄時間によって変化する。
　また、路面負荷の違いに応じて実転舵角θｔの応答遅れ（すなわち実操舵角θｓの変化率と実転舵角θｔの変化率との差分）が変化すると、ねじれ反力トルクＴｒｔもこれに応じて変化する。
　実操舵角θｓの変化に対する実転舵角θｔの応答速度については、操向輪３４の転舵を制御する第２駆動回路１５のサーボ制御において応答保証が設けられ、無駄時間と応答遅れとが所定の設計値以下に抑えられた挙動モデルを実現するように操向輪３４が駆動される。
　運転者がステアリングホイール３１ａを比較的緩やかに操作している間は、第２駆動回路１５によるサーボ制御の応答保証の範囲内で実転舵角θｔが変化する。このため無駄時間と応答遅れは所定の設計値以下に抑えられる。
　一方で、緊急操舵操作のように急峻な操舵が行われる場合には、サーボ制御の応答保証の範囲内で実転舵角θｔが追従できなくなる。この場合には、実操舵角θｓが変化してから操向輪３４が動き出すまでの無駄時間や応答遅れが大きくなる。このように、ねじれ反力トルクＴｒｔは走行シーンに応じて変化する。
　図５Ａは、実転舵角θｔに対応するピニオン角と実操舵角θｓの一例を示す。実線５０が実操舵角θｓを示し、実線５１がピニオン角を示す。
　図５Ｂ及び図５Ｃは、図５Ａのピニオン角と実操舵角θｓとの偏差角速度及び偏差角加速度を示す。
　時刻ｔ０にて実操舵角θｓが変化した後に時刻ｔ１でピニオン角が変化を開始する。この時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間が無駄時間となる。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では応答遅れが発生している。急峻な操舵が行われると無駄時間が長くなり応答遅れが増加する。
　それに応じて、実操舵角θｓと実転舵角θｔとの差が大きくなるためにねじれ反力トルクＴｒｔが大きくなる。
　そこで、本実施形態では、実転舵角θｔに代えて、実操舵角θｓに応じて変化する仮想転舵角を算出し、緊急操舵操作が行われる可能性がある場合には、この仮想転舵角と実操舵角θｓとの差に応じて第２操舵反力トルクＴｒ２を算出する。
　仮想転舵角算出部４５は、実操舵角θｓに応じて変化する仮想転舵角を算出する。
　仮想転舵角算出部４５は、急峻な操舵があった場合に、仮想転舵角が、実操舵角θｓの変化に対して実転舵角θｔより早期に応答するように仮想転舵角を算出する。すなわち、急峻な操舵があった場合、実操舵角θｓが変化を開始してから実転舵角θｔが変化を開始する遅延時間よりも、実操舵角θｓが変化を開始してから仮想転舵角が変化を開始する遅延時間の方が短い。
　例えば、仮想転舵角算出部４５は、仮想転舵角の無駄時間と応答遅れが、第２駆動回路１５によるサーボ制御の応答保証を満たすように（すなわち応答保証で保証されている無駄時間と応答遅れの設計値以下となるように）仮想転舵角を算出する。
　疑似ねじれ反力算出部４６は、仮想転舵角と実操舵角θｓとの差に応じて疑似ねじれ反力トルクＴｒｐを算出する。
　具体的には、疑似ねじれ反力算出部４６は、仮想転舵角に対応するピニオン角と実操舵角θｓの角度差に比例する疑似ねじれ反力トルクＴｒｐを算出する。
　このように、疑似ねじれ反力算出部４６は、実転舵角θｔの代わりに、仮想的に算出した仮想転舵角に基づいて疑似ねじれ反力トルクＴｒｐを算出する。
　このため、急峻な操舵があっても、仮想転舵角の無駄時間や応答遅れは変化せずに、比較的小さな値（例えば応答保証の設計値以下の予め定められた値）を保つ。これにより、仮想転舵角に発生する無駄時間や応答遅れが実転舵角θｔに発生する無駄時間や応答遅れよりも小さくなるため、疑似ねじれ反力トルクＴｒｐはねじれ反力トルクＴｒｔよりも小さくなる。
　図６Ａは、仮想転舵角に対応するピニオン角と実操舵角θｓの一例を示す。実線５０が実操舵角θｓを示し、実線５２がピニオン角を示す。
　図６Ｂ及び図６Ｃは、図６Ａのピニオン角と実操舵角θｓとの偏差角速度及び偏差角加速度を示す。
　仮想転舵角に対応するピニオン角は、実操舵角θｓが変化してからピニオン角の変化が開始するまでの無駄時間が、応答保証で設計されている設計値を満たすように小さく設定されている。
　また、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間では実操舵角θｓに対するピニオン角の応答遅れ（すなわち実操舵角θｓの変化率に対してピニオン角の変化率が小さくなること）が生じているが、その差分は、応答保証で設計されている設計値を満たすように小さく設定されている。
　このため、急峻な操舵があっても、実操舵角θｓと仮想転舵角との差は小さな値に維持されるので、疑似ねじれ反力トルクＴｒｐは、ねじれ反力トルクＴｒｔより小さくなる。
　図３を参照する。切替部４７は、緊急操舵フラグに基づいて、緊急操舵操作が行われる可能性があると緊急操舵判定部３８が判定した場合に、疑似ねじれ反力トルクＴｒｐを第２操舵反力トルクＴｒ２として加算器４３へ出力する。
　緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合（又は緊急操舵操作が行われる可能性がないと判定した場合）に、ねじれ反力トルクＴｒｔを第２操舵反力トルクＴｒ２として加算器４３へ出力する。
　この結果、緊急操舵操作が行われる可能性がある場合に、第２操舵反力トルクＴｒ２をより小さくできる。
　第３操舵反力トルク算出部４２は、実操舵角θｓの操舵角速度ｄθｓ／ｄｔに応じた第３操舵反力トルクＴｒ３を算出する。
　第３操舵反力トルクＴｒ３の一例を図７に示す。第３操舵反力トルク算出部４２は、実操舵角θｓが変化する方向と反対の操舵トルクを第３操舵反力トルクＴｒ３として算出する。第３操舵反力トルクＴｒ３は、操舵角速度ｄθｓ／ｄｔが大きくなるほど増加する。第３操舵反力トルクＴｒ３をステアリングホイール３１ａに加えることにより、摩擦成分と粘性成分に対応する操舵反力を付与することができる。第３操舵反力トルク算出部４２は、第３操舵反力トルクＴｒ３を加算器４３へ出力する。
　加算器４３は、第１操舵反力トルクＴｒ１と、第２操舵反力トルクＴｒ２と、第３操舵反力トルクＴｒ３を加算して、指令反力トルクＴｒを算出し、指令反力トルクＴｒを反力アクチュエータ１２に発生させる制御信号を第１駆動回路１３へ出力する。
　以上の構成により、緊急操舵操作が行われる可能性があると緊急操舵判定部３８が判定した場合には、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合（又は緊急操舵操作が行われる可能性がないと判定した場合）に比べて第２操舵反力トルクＴｒ２のみが小さくなる。
　このため、緊急操舵操作時に運転者が速く操舵しようとして大きな力をステアリングホイール３１ａに加えた際に、この大きな力に応じて初期に発生する操舵反力を低減することができる。このため、緊急操舵操作が容易になりステアリングホイール３１ａの操作性が向上する。
　一方で、第１操舵反力トルクＴｒ１と第３操舵反力トルクＴｒ３による適度な操舵反力が残るため、第２操舵反力トルクＴｒ２が小さくなっても操舵反力に対する違和感を軽減することができる。なお、本実施形態においては第１操舵反力トルクＴｒ１と第２操舵反力トルクＴｒ２に対して、操舵角速度ｄθｓ／ｄｔに応じた第３操舵反力トルクＴｒ３を加算して指令反力トルクＴｒとしているが、上述の通り第３操舵反力トルクＴｒ３は摩擦成分や粘性成分に対応する操舵反力であり、第１操舵反力トルクＴｒ１と第２操舵反力トルクＴｒ２に比較して非常に小さい値である。このため、第１操舵反力トルクＴｒ１と第２操舵反力トルクＴｒ２のみを加算した値を指令反力トルクＴｒとしても良く、第３操舵反力トルクＴｒ３は必ずしも必要としない。但し、より望ましい操舵反力を付与する為には本実施形態に記載の通り、第１操舵反力トルクＴｒ１と第２操舵反力トルクＴｒ２に対して第３操舵反力トルクＴｒ３を加算して指令反力トルクＴｒとすることが好ましい。
　（動作）
　次に、図８を参照して実施形態の操舵制御方法の一例を説明する。
　ステップＳ１において第１操舵反力トルク算出部４０は、実操舵角θｓに応じた第１操舵反力トルクＴｒ１を算出する。
　ステップＳ２において緊急操舵判定部３８は、緊急操舵操作が行われる可能性があるか否かを判定する。緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合（ステップＳ２：Ｎ）に処理はステップＳ３へ進む。
　緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しないか緊急操舵操作が行われる可能性がないと判定した場合（ステップＳ２：Ｙ）に処理はステップＳ４へ進む。
　ステップＳ３において第２操舵反力トルク算出部４１は、実操舵角θｓと実転舵角θｔとの差に応じて第２操舵反力トルクＴｔ２を算出する。その後に処理はステップＳ５へ進む。
　ステップＳ４で第２操舵反力トルク算出部４１は、実操舵角θｓと仮想転舵角との差に応じて第２操舵反力トルクＴｔ２を算出する。その後に処理はステップＳ５へ進む。
　ステップＳ５において第３操舵反力トルク算出部４２は、実操舵角θｓの操舵角速度ｄθｓ／ｄｔに応じた第３操舵反力トルクＴｒ３を算出する。
　ステップＳ６において加算器４３は、第１操舵反力トルクＴｒ１と、第２操舵反力トルクＴｒ２と、第３操舵反力トルクＴｒ３を加算して、指令反力トルクＴｒを算出し、指令反力トルクＴｒを反力アクチュエータ１２に発生させる制御信号を第１駆動回路１３へ出力する。第１駆動回路１３は、制御信号に応じて反力アクチュエータ１２を駆動する。
　（実施形態の効果）
　（１）反力制御部３７、第１駆動回路１３及び反力アクチュエータ１２は、ステアリングホイール３１ａの実操舵角θｓに応じた第１操舵反力Ｔｒ１と、ステアリングホイール３１ａの操舵角加速度ｄ２θｓ／ｄｔ２に応じた第２操舵反力Ｔｒ２とを加算した操舵反力を、ステアリングホイール３１ａに付与する。
　緊急操舵判定部３８は、運転者によるステアリングホイール３１ａの緊急操舵操作が行われる可能性を判定する。緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、反力制御部３７は、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合に比べて第２操舵反力Ｔｒ２を小さくする。
　これにより、緊急操舵操作時に運転者が速く操舵しようとして大きな力をステアリングホイール３１ａに加えた際に、この大きな力に応じて初期に発生する操舵反力を低減できる。このため、緊急操舵操作が容易になりステアリングホイール３１ａの操作性が向上する。
　一方で、第１操舵反力トルクＴｒ１による適度な操舵反力が残るため、第２操舵反力トルクＴｒ２が小さくなっても操舵反力に対する違和感を軽減することができる。
　このため、運転者によるステアリングホイール３１ａの緊急操舵操作がされる場合において操舵反力に対する違和感を軽減しながら、ステアリングホイール３１ａの操作性が向上する。
　（２）反力制御部３７、第１駆動回路１３及び反力アクチュエータ１２は、ステアリングホイール３１ａの操舵角速度ｄθｓ／ｄｔに応じた第３操舵反力Ｔｒ３と、第１操舵反力Ｔｒ１と、第２操舵反力Ｔｒ２とを加算した操舵反力Ｔｒを、ステアリングホイール３１ａに付与する。
　操舵角速度ｄθｓ／ｄｔに応じた第３操舵反力Ｔｒ３を加えることにより、摩擦成分と粘性成分に対応する操舵反力を付与することができ、操舵反力に対する違和感を軽減することができる。
　（３）緊急操舵判定部３８は、自車両の周辺の障害物に対するリスクが閾値以上である場合に緊急操舵操作が行われる可能性が有ると判定する。これにより、運転者によるステアリングホイール３１ａの緊急操舵操作が行われる可能性をより正確に判定できる。
　（４）緊急操舵判定部３８は、障害物に対する衝突余裕時間が所定値以下である場合にリスクが閾値以上であると判定する。これにより、運転者によるステアリングホイール３１ａの緊急操舵操作が行われる可能性をより正確に判定できる。
　（５）ねじれ反力算出部４４は、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合には、操向輪３４の実転舵角θｔと実操舵角θｓとの差に応じて第２操舵反力Ｔｒ２を算出する。仮想転舵角算出部４５は、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、操舵角の変化に対して実転舵角より早期に応答するように設定された仮想転舵角と実操舵角θｓとの差に応じて第２操舵反力Ｔｒ２を算出する。
　これにより、操向輪３４の路面への接地状態のフィードバックを第２操舵反力Ｔｒ２として運転者に与えることができるとともに、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、第２操舵反力Ｔｒ２を小さくして緊急操舵操作を容易にし、ステアリングホイール３１ａの操作性を向上できる。
　（変形例）
　（１）上記の実施形態において第２操舵反力トルク算出部４１は、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、疑似ねじれ反力トルクＴｒｐを第２操舵反力トルクＴｒ２として算出した。また、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合（又は緊急操舵操作が行われる可能性がないと判定した場合）に、ねじれ反力トルクＴｒｔを第２操舵反力トルクＴｒ２として算出した。
　ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な方法によって第２操舵反力トルクＴｒ２を算出してもよい。
　例えば、第２操舵反力トルク算出部４１は、図９に示すような特性を有する第２操舵反力トルクＴｒ２を算出してもよい。第２操舵反力トルクＴｒ２は、ステアリングホイール３１ａの操舵角加速度ｄ２θｓ／ｄｔ２が大きくなるほど増加する。
　第２操舵反力トルク算出部４１は、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合に第２操舵反力トルクＴｒ２を０に設定してもよい。これにより、ステアリングホイール３１ａに加える力（トルク）に比例する反力トルク成分を０にすることができ、ステアリングホイール３１ａの操作性がより向上する。
　また、第２操舵反力トルク算出部４１は、緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合に、図９に示す特性線の傾斜を小さくしたり、上限値を設けることによって第２操舵反力トルクＴｒ２を小さくしてもよい。
　（２）上記の実施形態において、運転者の操舵入力を受け付ける操舵部３１と、操向輪である左右前輪３４ＦＬ、３４ＦＲを転舵する転舵部３２と、が機械的に分離されるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムを採用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動パワーステアリング装置を採用する場合にも適用することができる。
　ここに記載されている全ての例及び条件的な用語は、読者が、本発明と技術の進展のために発明者により与えられる概念とを理解する際の助けとなるように、教育的な目的を意図したものであり、具体的に記載されている上記の例及び条件、並びに本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する本明細書における例の構成に限定されることなく解釈されるべきものである。本発明の実施例は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であると解すべきである。
　１１…コントローラ，１２…反力アクチュエータ，１３…第１駆動回路，１４…転舵アクチュエータ，１５…第２駆動回路，１６…外部センサ，１９…操舵角センサ，２０…プロセッサ，２１…記憶装置，３１…操舵部，３１ａ…ステアリングホイール，３１ｂ…コラムシャフト，３１ｃ…電流センサ，３２…転舵部，３２ａ…ピニオンシャフト，３２ｂ…ステアリングギア，３２ｃ…ラックギア，３２ｄ…ステアリングラック，３３…バックアップクラッチ，３４…操向輪，３４ＦＬ…左前輪，３４ＦＲ…右前輪，３５…転舵角センサ，３６…転舵制御部，３７…反力制御部，３８…緊急操舵判定部，４０…第１操舵反力トルク算出部，４１…第２操舵反力トルク算出部，４２…第３操舵反力トルク算出部，４３…加算器，４４…反力算出部，４５…仮想転舵角算出部，４６…反力算出部，４７…切替部

Claims (7)

  1. 　ステアリングホイールの操舵角に応じた第１操舵反力と、前記ステアリングホイールの操舵角加速度に応じた第２操舵反力とを加算した操舵反力を、前記ステアリングホイールに付与し、
    　運転者による前記ステアリングホイールの緊急操舵操作が行われる可能性を判定し、
    　前記緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、前記緊急操舵操作が行われる可能性が有ると判定しない場合に比べて前記第２操舵反力を小さくする、
    　ことを特徴とする操舵制御方法。
  2. 　前記緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には前記第２操舵反力を０にすることを特徴とする請求項１に記載の操舵制御方法。
  3. 　前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた第３操舵反力と、前記第１操舵反力と、前記第２操舵反力とを加算した操舵反力を、前記ステアリングホイールに付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵制御方法。
  4. 　自車両の周辺の障害物に対するリスクが閾値以上である場合に前記緊急操舵操作が行われる可能性が有ると判定することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の操舵制御方法。
  5. 　前記障害物に対する衝突余裕時間が所定値以下である場合に前記リスクが閾値以上であると判定することを特徴とする請求項４に記載の操舵制御方法。
  6. 　前記緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合には、操向輪の実転舵角と前記操舵角との差に応じて前記第２操舵反力を算出し、
    　前記緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、前記操舵角の変化に対して前記実転舵角より早期に応答するように設定された仮想転舵角と前記操舵角との差に応じて前記第２操舵反力を算出する、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の操舵制御方法。
  7. 　ステアリングホイールに操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
    　前記反力アクチュエータを駆動する駆動回路と、
    　前記ステアリングホイールの操舵角に応じた第１操舵反力と前記ステアリングホイールの操舵角加速度に応じた第２操舵反力とを加算した操舵反力を前記反力アクチュエータに発生させる制御信号を、前記駆動回路へ出力するコントローラと、を備え、
    　前記コントローラは、運転者による前記ステアリングホイールの緊急操舵操作が行われる可能性を判定し、前記緊急操舵操作が行われる可能性があると判定した場合には、前記緊急操舵操作が行われる可能性があると判定しない場合に比べて前記第２操舵反力を小さくする、ことを特徴とする操舵制御装置。
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