WO2021065714A1

WO2021065714A1 - 操舵制御装置

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Publication number: WO2021065714A1
Application number: PCT/JP2020/036250
Authority: WO
Inventors: 倉垣　智
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2021-04-08
Also published as: JP7169957B2; JP2021059139A; US20220315105A1; DE112020004728T5; CN114401881A

Abstract

操舵輪とステアリングホイールの連動関係である実操舵比は、設定操舵比によって制御されている。そして、緊急回避運動により、実操舵比と設定操舵比の間に「ずれ」が生じると、「ずれ」が減少するように修正操舵比によって補正することで、運転者の操舵操作と操舵輪との連動関係の整合性を向上させ、ステアリングホイールの回転角と操舵輪の操舵角の関係を一致させて運転者が違和感を覚えるのを抑制する。

Description

操舵制御装置

　本発明は自動車に搭載される操舵制御装置に係り、特にステアリングシャフトと操舵機構が機械的に分離されている操舵制御装置に関するものである。

　自動車(以下、車両と表記する)の操舵制御装置においては、ステアリングシャフトを操舵機構から切り離し、ステアリングシャフトの回動角、及び回動方向等を検出し、これらの検出信号に基づいて操舵アクチュエータの動作量を制御して操舵軸を駆動する、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置が知られている。

　ステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置においては、ステアリングホイールの操舵操作量と操舵用電動アクチュエータの操舵量との対応関係が、機械的な制約を受けずに設定できることから、車両の車速の高低、旋回半径の長短、車両の加減速の有無等の車両の走行状態に応じた操舵特性の変更に柔軟に対応でき、設計自由度が向上するという利点を有している。更には、レーンキープ制御等の自動操舵システムへの展開が容易であるという利点を有する等、従来の操舵制御装置に比べて多くの利点を有している。

　尚、操舵機構から切り離されたステアリングシャフト側には、ステアリングホイールに操舵反力を付与するための反力用電動アクチュエータが取り付けてあり、ステアリングホイールに適度の操舵反力を加えることにより、ステアリングホイールと操舵機構とが、機械的に連結されたかの如き感覚で操舵操作を行うことができるように構成してある。

　ところで、運転者がステアリングホイールを握って走行する時に、車両の前方、或いは後方に障害物が存在することを運転者が気づかないことがあり、この場合は障害物と衝突を起こすことになる。このため、自動操舵システムを搭載した操舵制御装置においては、車載カメラや車載レーダ等によって障害物を検出すると、運転者が操作しているステアリングホイールとは無関係に、操舵機構によって操舵輪を大きく操舵させて衝突を回避する緊急回避動作を行うようにしている。

　一般的には操舵アクチュエータは操舵用電動モータから構成され、反力アクチュエータは反力用電動モータから構成されており、反力用電動モータと操舵用電動モータは、所定の「設定操舵比」に設定されて連動して動作するように制御されている。ここで、操舵比は、ステアリングホイールの回転角の変化分に対する操舵輪の操舵角の変化分の比を「操舵比」と定義しており、「操舵比＝操舵用電動モータ回転角／反力用電動モータ回転角」で表される。これによって、ステアリングホイールの回転角と操舵輪の操舵角の関係が決められている。

　したがって、自動操舵システムが緊急回避動作を行なうために、操舵用電動モータの回転角を大きくして操舵輪を大きく操舵すると、これに連動して設定操舵比に合せるように、反力用電動モータも回転角を大きくしてステアリングホイールを大きく回転させる。このため、運転者は、自ら握っているステアリングホイールが意図せず大きく異常に回転されるため、違和感や不快感を覚える。

　このような課題を解決するために、例えば特開２０１０－１４９６８７号公報(特許文献１)においては、自動操舵制御により発生した自動操舵指令値(衝突を回避するための操舵指令値)に対応する路面反力を推定し、実際の路面反力から推定した路面反力を差し引いた反力偏差相当の操舵反力をステアリングホイールに付与することが示されている。

　このように、自動操舵指令値により発生する路面反力を操舵反力として反力用電動モータに反映しないので、自動操舵指令値に基づく操舵反力がステアリングホイールに付与されず、ステアリングホイールの回転が抑制されて運転者に違和感や不快感を与えることがない。

特開２０１０－１４９６８７号公報

　ところで、特許文献１にあるような操舵制御装置においては、自動操舵した状態下で、自動操舵の影響を無くすように反力用電動モータに操舵反力を与えているので、操舵輪の操舵角に対してステアリングホイールの回転角が整合しない状態に陥ることがある。

　つまり、自動操舵制御が実行される前のステアリングホイールの回転角と操舵輪の操舵角は、予め設定された操舵比に基づいて定まるが、自動操舵制御が実行された後では、操舵輪の操舵角に対してステアリングホイールの回転角が、設定された操舵比と対応しないことになる。

　したがって、例えば、運転者がステアリングホイールを中立位置(直進状態)まで回転させても、設定操舵比にしたがって操舵用電動モータが回転されるので、操舵輪が中立位置(直進状態)に戻りきれなく、運転者は、ステアリングホイールの操舵操作と車両の操舵方向(走行方向)が一致しないことによって、違和感を覚えるようになる。

　本発明の目的は、自動操舵制御によるステアリングホイールの異常な回転を抑制すると共に、ステアリングホイールの操舵操作と車両の走行方向を一致させることができる新規な操舵制御装置を提供することにある。

　本発明の一実施形態に係る操舵制御装置は、
　ステアリングホイールの回転に伴って回転され、操舵輪と機械的に分離されている操舵操作軸と、
　前記操舵操作軸に対して操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
　前記操舵輪を操舵させる操舵力を発生する操舵アクチュエータと、
　前記操舵アクチュエータの操舵力を前記操舵輪に伝達し、前記操舵輪を操舵させる操舵部材と、
　前記操舵操作軸の操舵操作量を検出し、前記操舵操作量に関する信号である操舵操作量信号を出力する操舵操作量センサと、
　前記操舵輪の操舵状態を検出し、前記操舵状態に関する信号である操舵量信号を出力する操舵量センサと、
　少なくとも前記操舵操作量センサと前記操舵量センサの検出信号に基づいて、前記反力アクチュエータと前記操舵アクチュエータとを駆動、制御する制御装置とを備え、
　前記制御装置は、少なくとも、外部操舵指令値受信部と、設定操舵比生成部と、操舵指令値生成部と、反力指令値生成部と、設定操舵比補正部とを備え、
　前記外部操舵指令値受信部は、車両の運転状況に応じて生成された外部操舵指令値を受信し、
　前記設定操舵比生成部は、車両速度に基づき、前記操舵操作量の変化量に対する前記操舵量の変化量の比である設定操舵比を生成し、
　前記操舵指令値生成部は、
　前記外部操舵指令値と、
　前記操舵操作量に基づく基本操舵指令値と、
　前記設定操舵比に基づき、前記操舵アクチュエータを駆動、制御する操舵指令値と、を生成し、
　前記反力指令値生成部は、
　実際の前記操舵量に所定の減衰係数を乗算して求めた減衰操舵量から、或いは、実際の前記操舵量から、前記外部操舵指令値に対応する前記操舵量の変化分の一部又は前記外部操舵指令値に対応する前記操舵量の変化分の全部を差し引いて求めた減衰操舵量に基づき、
　前記反力モータを駆動、制御する反力指令値を生成し、
　前記設定操舵比補正部は、前記反力指令値生成部が前記反力指令値を生成する際に、前記操舵指令値と前記反力指令値とから求められた実操舵比と前記設定操舵比との間にずれが生じたとき、このずれを減少するように前記実操舵比に基づいて前記設定操舵比を修正操舵比に補正することを特徴とするものである。

　本発明の一実施形態によれば、自動操舵制御によって操舵輪が大きく操舵されるとき、この操舵輪の操舵量を反力用電動アクチュエータの操舵反力に反映しないことで、ステアリングホイールの異常な回転が抑制される。また、自動操舵制御によって実操舵比と設定操舵比の間に「ずれ」が生じると、この「ずれ」に基づいて設定操舵比を修正することにより運転者の操舵操作と車両の走行方向の整合性を向上させることができる。

本発明が適用されるステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置の構成を示す構成図である。図１に示す操舵機構の詳細な断面を示す断面図である。図１に示す制御装置の概略を示す構成図である。図３に示す制御装置の詳細な構成を示す構成図である。本発明の基本的な第１の実施形態を示す機能ブロック図である。図５に示す機能ブロックを制御フローに展開した基本的な制御フローチャートである。図６に示す基本的な制御フローを基礎にした第２の実施形態の要部を示す制御フローチャートである。図６に示す基本的な制御フローを基礎にした第３の実施形態の要部を示す制御フローチャートである。図６に示す基本的な制御フローを基礎にした第４の実施形態の要部を示す制御フローチャートである。図６に示す基本的な制御フローを基礎にした第５の実施形態の要部を示す制御フローチャートである。図６に示す基本的な制御フローを基礎にした第６の実施形態の要部を示す制御フローチャートである。

　以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

　本発明の具体的な実施形態を説明する前に、ステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置の構成について説明する。

　先ず、ステアリングシャフトを操舵軸から切り離し、ステアリングシャフトの回動角や外乱トルク等を回転角センサや電流センサ等で検出し、これらの検出信号に基づいて操舵アクチュエータの動作量を制御して操舵軸を駆動する、ステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置について説明する。尚、操舵機構の構成は後述する。

　図１において、操舵輪１０はタイロッド１１によって操舵される構成となっており、このタイロッド１１は、後述する操舵軸１７に連結されている。そして、ステアリングホイール１２はステアリングシャフト(請求項でいう操舵操作軸に相当する)１３に連結されており、ステアリングシャフト１３には、必要に応じて操舵操作角センサ等を設けることができる。

　ステアリングシャフト１３は、操舵機構１６の操舵軸(ラックバーということもある)１７に連携されておらず、ステアリングシャフト１３の先端には反力用電動モータ(請求項でいう反力アクチュエータに相当する)１８が設けられている。つまり、ステアリングシャフト１３は操舵機構１６と機械的に連結されていない構成とされ、結果的にステアリングシャフト１３と操舵機構１６とは分離される形態となっている。反力用電動モータ１８はコントローラ１９によって駆動される。以下では、反力用電動モータ１８は反力モータ１８と記載する。

　反力モータ１８には、反力モータ回転角センサ(請求項でいう操舵操作量センサに相当する)１４が設けられており、反力モータ１８の回転角(請求項でいう操舵操作量信号に相当する)を検出している。操舵操作量センサは、反力モータ１８の回転角を検出するものであるが、ステアリングシャフトの操舵操作角を検出する操舵操作角センサであっても良く、また、これら以外のステアリングシャフト１３の回転を検出可能なセンサは、操舵操作量センサの範疇である。

　また、反力モータ１８には、電流センサ１５が設けられており、反力モータ１８のコイルに流れる電流を検出している。この電流は、例えばステアリングホイール１２を操作するトルクを推定する場合に使用される。

　操舵軸１７を含む操舵機構１６には、操舵用電動モータ機構(請求項でいう操舵アクチュエータに相当する)２１が設けられており、この操舵用電動モータ機構２１は操舵軸１７の操舵動作を制御する。尚、操舵アクチュエータとして電動モータを使用しているが、これ以外の形式の電動アクチュエータであっても良いことはいうまでもない。

　そして、ステアリングホイール１２の回転角を反力モータ１８の反力モータ回転角センサ１４によって検出し、また電流センサ１５によってコイルに流れる電流を検出し、これらの検出信号は制御装置(以下、コントローラと表記する)１９に入力される。尚、コントローラ１９には、これ以外に外部センサ２０から種々の検出信号が入力されている。

　コントローラ１９は、入力された回転角信号や電流信号に基づいて操舵用電動モータ機構２１の制御量を演算し、更には操舵用電動モータ機構２１を駆動する。尚、操舵用電動モータ機構２１の制御量は、回転角信号や電流信号以外のパラメータも使用することができる。

　操舵用電動モータ機構２１の回転は、入力側プーリ(図示せず)からベルト(図示せず)を介して、操舵機構１６の出力側プーリ(図示せず)を回転させ、更に操舵ナット(図示せず)によって、操舵軸１６を軸方向にストローク動作して操舵輪１０を操舵する。これらについては後述する。

　また、コントローラ１９は、入力された回転角信号や電流信号に基づいて反力モータ１８の制御量を演算し、更に反力モータ１８を駆動する。尚、反力モータ１８の制御量は、回転角信号や電流信号以外のパラメータも使用することができる。

　ここで、図１ではコントローラ１９は１つの機能ブロックで示されているが、反力アクチュエータコントローラと、操舵アクチュエータコントローラに分離して設けられており、両者は通信線で接続されている。反力アクチュエータコントローラは反力モータ１８に設けられ、操舵アクチュエータコントローラは操舵用電動モータ機構２１に設けられている。

　操舵機構１６にはラック位置センサ(請求項でいう操舵量センサに相当する)２２が設けられており、このラック位置センサ２２は、操舵輪１０の実際の操舵量(操舵角)を検出して操舵量信号を出力する。ラック位置センサ２２は操舵軸１７の軸方向の移動量を検出している。操舵量センサとしては、操舵軸１７のストローク量を検出するラック位置センサ２２を示しているが、これ以外に操舵軸１７に操舵力を付与する操舵用電動モータに設けた回転角センサであっても良く、また、これら以外の操舵軸１７の位置(操舵量)を検出可能なセンサは、操舵量センサの範疇である。

　尚、操舵機構１６には、操舵軸１７、操舵用電動モータ、減速機構等が含まれるが、操舵用電動モータから操舵輪１９へ操舵力を伝達する機構は、これらに限られるものではない。

　次に操舵機構１６の構成について説明する。図２は操舵機構１６の軸方向の断面を示している。

　操舵機構１６の各構成要素は、操舵軸１７を軸方向に移動可能に収容する操舵軸収容部３０と、操舵軸収容部３０の軸方向中間部に配置され操舵軸１７を包囲するように形成された減速機収容部３１とから構成されるハウジング３２内に収容されている。減速機収容部３１には、後述する減速機構３３が収容されている。

　操舵用電動モータ機構２１は、操舵用電動モータ３５と、操舵用電動モータ３５を駆動する操舵アクチュエータコントローラ４４と、操舵用電動モータ３５の出力を操舵軸１７に伝達するねじ機構３６とを有している。操舵用電動モータ３５は、運転者によりステアリングホイール１２に入力された操舵操作量に応じて、操舵アクチュエータコントローラ４４により回転量、回転速度等が制御されている。以下では、操舵用電動モータ３５は操舵モータ３５と記載する。

　ねじ機構３６は、操舵ナット３７と出力プーリ３８とを有している。出力プーリ３８の形状は円筒状の部材であって、操舵ナット３７に一体的に回転可能に固定されている。操舵モータ３５の駆動軸には、円筒状の入力プーリ３９が一体的に回転するように固定されている。出力プーリ３８と入力プーリ３９との間にはベルト４０が巻回されている。入力プーリ３９、出力プーリ３８およびベルト４０によって減速機構３３が構成されている。

　操舵ナット３７は、操舵軸１７を包囲するように環状に形成され、操舵軸１７に対し回転自在に設けられている。操舵ナット３７の内周には、螺旋状に溝が形成されており、この溝がナット側ボールねじ溝を構成している。操舵軸１７の外周にも螺旋状の溝が形成されており、この溝が操舵軸側ボールねじ溝１７ａ、１７ｂを構成している。

　操舵軸１７に操舵ナット３７を挿入した状態で、ナット側ボールねじ溝と操舵軸側ボールねじ溝１７ａ、１７ｂとによってボール循環溝を形成している。ボール循環溝内には金属製の複数のボールが充填されており、操舵ナット３７が回転するとボール循環溝内をボールが移動することにより、操舵ナット３７に対して操舵軸１７が長手方向にストローク動作して移動する。

　このように、操舵アクチュエータコントローラ４４によって操舵モータ３５の回転量、回転方向、回転速度等を制御して、ステアリングホイール１２の操舵操作に合せて操舵軸１７を動作させることで、車両を操縦することができる。

　尚、図２に示す操舵機構１６は、車両の前輪だけに搭載した形態を示しているが、車両の後輪側にも搭載することができる。したがって、車両の前輪だけではなく、後輪も操舵モータ３５によって操舵することができる。

　次に図３は、反力モータ１８と操舵モータ３５の制御回路の概略の構成を示している。尚、このコントローラ１９は、反力アクチュエータコントローラと操舵アクチュエータコントローラの両方を示している。

　ステアリングシャフト１３に接続された反力モータ１８には、反力モータ回転角センサ１４、及び電流センサ１５が設けられ、反力モータ１８は、ステアリングシャフト１３を介してステアリングホイール１２と機械的に接続されている。反力モータ回転角センサ１４は、反力モータ１８の回転角を検出するセンサであり、電流センサ１５は反力モータ１８のコイルに流れる電流を検出するセンサである。

　反力モータ１８は、コントローラ１９によって制御されるモータドライバ２３を介して、ステアリングシャフト１３に操舵反力を付与する電動モータであり、反力モータ回転角センサ１４の入力を監視し、定められた操舵反力をステアリングシャフ１３に与えている。

　また、コントローラ１９は、モータドライバ２４を介して操舵軸１７と機械的に接続された操舵モータ３５に、反力モータ回転角センサ１４や電流センサ１５等の検出信号に応じた駆動信号を与えている。

　コントローラ１９には、反力モータ回転角センサ１４から回転角信号が与えられ、電流センサ１５から電流信号が与えられ、更には、車速センサ２５やヨーレートセンサ２６等の走行状態センサから、操舵に影響する車両の走行状態検出信号が与えられている。また、コントローラ１９には、操舵軸１７を覆うハウジング３２の途中部分に取り付けられたラック位置センサ２２(図２参照)から、操舵軸１７の移動位置(操舵量に相当)の検出信号が与えられている。

　ここで、ラック位置センサ２２は操舵軸１７の位置を検出するものであるが、操舵軸１７はタイロッド１１に直接的に接続されていることから、ラック位置センサ２２の検出値によって、操舵輪１０の操舵角を検出することが可能となる。このように、ラック位置センサ２２は、操舵輪１０の操舵角検出器として機能する。

　尚、以下の説明でラック位置は、操舵軸１７のストローク量、或いは操舵量を意味し、また、操舵輪１０の操舵角を意味している。したがって、これらの用語を適宜使用するが、意味するところは同じである。

　また、コントローラ１９には、自動操舵システム(ＡＤＡＳシステム)２７からの外部操舵指令値が入力されている。外部操舵指令値は、自動操舵システム２７で演算された指令値であり、レーンキープ制御によって、車両が道路上の白線から逸脱した場合や障害物を回避する場合に、操舵機構１６によって操舵輪１０を操舵させるためのものである。尚、以下に説明する本実施形態では、自動操舵システムがレーンキープ制御を実行する実施形態である。

　コントローラ１９は、反力モータ回転角センサ１４、電流センサ１５、ラック位置センサ２２、走行状態センサ２５、２６、及び自動操舵システム２７から与えられる、回転角、電流、ラック位置、走行状態量の検出信号、及び外部操舵指令値等を所定のサンプリング周期で取り込み、取り込まれた検出信号や外部操舵指令値を適宜組み合せて、操舵軸１７に加えるべき操舵量を求め、この操舵量を得るために操舵モータ３５に通電すべきコイル電流を算出し、この算出結果に応じた制御信号をモータドライバ２４に与えている。

　同様に、コントローラ１９は、回転角、電流、ラック位置、走行状態量の検出信号、及び外部操舵指令値等を適宜組み合せて、ステアリングホイール１２に加えるべき操舵反力を求め、この操舵反力を得るために反力モータ１８に通電すべきコイル電流を算出し、この算出結果に応じた制御信号をモータドライバ２３に与えている。

　ここで、コントローラ１９には、操舵比可変システムが搭載されている。操舵比可変システムは、車両の走行状態情報を用いた操舵角制御の一形態に相当するものであり、操舵輪１０の操舵角とステアリングホイール１２の回転角の比である操舵比を、車速に応じて調整するものである。尚、上述した通り、ステアリングホイール１２の回転角の変化分に対する操舵輪１０の操舵角の変化分との比を「操舵比」と定義しており、操舵比は、「操舵比＝操舵モータ回転角／反力モータ回転角」で表される。

　次に、図４はコントローラ１９のハードウェア構成を示している。本実施形態では、反力アクチュエータコントローラ４２は、反力モータ１８に内蔵され、操舵アクチュエータコントローラ４４は、操舵モータ３５に内蔵されている。尚、反力アクチュエータコントローラ４２と、操舵アクチュエータコントローラ４４は、破線で示す共通のハウジング４５に共に内蔵して、別の構成部材に設けることもできる。

　反力アクチュエータコントローラ４２は、反力アクチュエータ用マイクロプロセッサ４６を主たる構成要素としており、更に通信回路４７を備えている。反力アクチュエータ用マイクロプロセッサ４６は、演算装置であるＣＰＵ４８、メモリであるＲＯＭ４９、ＲＡＭ５０、ＥＥＰＲＯＭ(フラッシュＲＯＭ)５１、Ａ／Ｄ変換器５２、バスライン５３等を備えている。

　ＣＰＵ４８は、ＲＯＭ４９に格納された各種プログラムを実行して反力モータ１８を制御する。したがって、プログラムによって実行される動作は、制御機能として捉えることができる。

　ＲＯＭ４９は、ＣＰＵ４８が実行する各種プログラムを格納する。具体的には、ＲＯＭ４９には、反力モータ１８を制御するモータ制御処理(反力制御処理)を実行するための制御プログラムが格納されている。更に、このＲＯＭ４９には、反力モータ１８の診断を実行する診断プログラムが格納されている。制御プログラム、診断プログラムは、ＣＰＵ４８によって、所定の制御機能、診断機能を実行するものである。

　ＲＡＭ５０は、ＣＰＵ４８が制御プログラムを実行する場合に、その作業領域として使用され、処理過程で必要とするデータや処理結果が一時的に記憶される。同様に診断プログラムを実行して、エラーコードとして診断結果が一時的に記憶される。

　ＥＥＰＲＯＭ５１は、電源遮断後においても記憶内容を保持可能なメモリであり、ハードウェア固有の補正値や、診断機能を実行した後のエラーコードが格納されている。また、Ａ／Ｄ変換器５２は、外部センサからのアナログ検出信号をデジタル信号に変換する機能を備えている。

　次に、操舵アクチュエータコントローラ４４は、操舵アクチュエータ用マイクロプロセッサ５４を主たる構成要素としており、更に通信回路５５を備えている。

　操舵アクチュエータ用マイクロプロセッサ５４は、演算装置であるＣＰＵ５６、メモリであるＲＯＭ５７、ＲＡＭ５８、ＥＥＰＲＯＭ(フラッシュＲＯＭ)５９、Ａ／Ｄ変換器６０、バスライン６１等を備えている。

　ＣＰＵ５６は、ＲＯＭ５７に格納された各種プログラムを実行して操舵モータ３５を制御する。したがって、プログラムによって実行される動作は、制御機能として捉えることができる。

　ＲＯＭ５７は、ＣＰＵ５６が実行する各種プログラムを格納する。具体的には、ＲＯＭ５７には、操舵モータ３５を制御するモータ制御処理(操舵制御処理)を実行するための制御プログラムが格納されている。更に、このＲＯＭ５７には、操舵モータ３５の診断を実行する診断プログラムが格納されている。制御プログラム、診断プログラムは、ＣＰＵ５６によって、所定の制御機能、診断機能を実行するものである。

　ＲＡＭ５８は、ＣＰＵ５６が制御プログラムを実行する場合に、その作業領域として使用され、処理過程で必要とするデータや処理結果が一時的に記憶される。同様に診断プログラムを実行して、エラーコードとして診断結果が一時的に記憶される。

　ＥＥＰＲＯＭ５９は、電源遮断後においても記憶内容を保持可能なメモリであり、ハードウェア固有の補正値や、診断機能を実行した後のエラーコードが格納されている。また、Ａ／Ｄ変換器６０は、外部センサからのアナログ検出信号をデジタル信号に変換する機能を備えている。

　また、反力アクチュエータ用マイクロプロセッサ４６、及び操舵アクチュエータ用マイクロプロセッサ５４には、反力モータ回転角センサ１４、電流センサ１５、ラック位置センサ２２、走行状態センサ２５、２６、及び自動操舵システム２７から与えられる、回転角、電流、ラック位置、走行状態量の検出信号、及び外部操舵指令値等が所定のサンプリング周期で取り込まれている。

　更に、通信回路４７と通信回路５５を介して、反力アクチュエータ用マイクロプロセッサ４６、及び操舵アクチュエータ用マイクロプロセッサ５４で演算された制御データ等が相互に交換されている。

　以上のようなコントローラ１９において、次に反力モータ１８と操舵モータ３５を制御する本実施形態の制御ブロックの構成と、この制御ブロックに対応した制御フローについて説明する。

　ここで、図５に示す制御ブロックと図６に示す制御フローは、反力アクチュエータコントローラ４２と操舵アクチュエータコントローラ４４を、１つのコントローラとして捉えたものである。

　図５において、本実施形態では少なくとも、車速信号を出力する車速センサ２５からの検出信号、反力モータ１８の回転角信号(操舵操作量)を出力する反力モータ回転角センサ１４からの検出信号、反力モータ１８のコイル電流を出力する反力モータ電流センサ１５からの検出信号、ラック位置信号(操舵量)を出力するラック位置センサ２２からの検出信号、及び自動操舵システム２７からの外部操舵指令値が入力されている。

　ここで、自動操舵システム２７からの外部操舵指令値は、レーンキープ制御における操舵指令値であり、車両が道路上の白線から逸脱した場合や障害物を回避する場合に出力される。

　車速信号は操舵比生成部６２に入力され、操舵比生成部６２は車速に対応した設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)を設定する。この設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)は、車速をパラメータとして操舵比設定マップに記憶されており、車速に対応して読み出されている。更に操舵比生成部６２は操舵比補正部６３を備えている。

　この操舵比補正部６３には、反力モータ回転角とラック位置が入力されて実際の操舵比(ＳＲａｃｔ)が求められ、実際の操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に「ずれ」が生じると、設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)を修正して修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)を求める機能を備えている。この修正操舵比(ＳＲｓｅｔ)によって、実際の操舵比(ＳＲａｃｔ)に設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)が近づくように修正されることで、「ずれ」を少なくすることができる。

　また、車速信号、反力モータ回転角信号、及び外部操舵指令値受信部６４に入力された外部操舵指令値は、操舵比調整方法選択部６５に入力されている。そして、操舵比調整方法選択部６５は、これらの１つ以上の入力情報によって、操舵比を修正する方法を選択する機能を備えている。

　操舵比は、上述したように反力モータ１８の回転角、或いは操舵モータ３５の回転角を変更することによって調整できるので、操舵比調整方法選択部６５は、走行状態によって反力モータ１８の回転角、或いは操舵モータ３５の回転角のどちらを制御するか選択する。選択信号は後述の操舵指令値生成部６６、或いは反力指令値生成部６７に送られる。

　また、外部操舵指令値受信部６４からの外部操舵指令値は操舵指令値生成部６６にも入力されている。操舵指令値生成部６６には、外部操舵指令値の他に、設定操舵比生成部６２からの設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)、或いは修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)、及び反力モータ回転角信号が入力され、操舵モータ３５に与える操舵トルク指令値を求めている。

　尚、基本的な操舵トルク指令値は、反力モータ回転角によって決められており、この基本的な操舵トルク指令値に対して、外部操舵指令値や操舵比(ＳＲｓｅｔ、ＳＲｃｏｒ)が反映されて最終的な操舵トルク指令値が求められている。例えば、衝突を避けるために自動操舵システム２７から外部操舵指令値が入力されると、外部操舵指令値、或いは基本操舵トルク指令値と外部操舵指令値とが加算された操舵トルク指令値が、最終操舵トルク指令値として求められる。

　最終操舵トルク指令値はプリドライバ６８に送られ、プリドライバ６８はインバータ６９のＭＯＳＥＦＴ等を制御して操舵モータ３５を駆動し、結果的に操舵軸１７をストローク動作させて操舵輪１０を操舵させる。

　一方、反力指令値生成部６７の外部操舵指令値/ラック位置変換部７０には、外部操舵指令値が入力されており、この外部操舵指令値/ラック位置変換部７０は外部操舵指令値に対応したラック位置(ラックストローク量)を求めている。そして、この外部操舵指令値に対応したラック位置をそのまま使用すると、反力モータ１８の回転角が大きくなるので、後段のラック位置減衰変換部７１でラック位置(ラックストローク量)を必要とする小さな減衰ラック位置に変換する。

　ラック位置減衰変換部７１においては、ラック位置センサ２２からの実際の実ラック位置(実ラックストローク量＝実操舵量)と外部操舵指令値に対応した外部操舵ラック位置(外部ラックストローク量＝外部操舵量)が入力されている。そして、実際のラック位置から外部操舵ラック位置が差し引かれて、実ラック位置が減衰された減衰ラック位置(減衰操舵量)が求められている。

　或いは、実際のラック位置(実ラックストローク量＝実操舵量)に所定の減衰係数(減衰ゲイン)を乗算して、実ラック位置が減衰された減衰ラック位置(減衰操舵量)が求められている。本実施形態では、後述する制御フローにあるように、減衰係数を乗算して実ラック位置を減衰する方法を採用している。

　減衰されたラック位置は反力指令値演算部７２に入力されるが、反力指令値演算部７２には反力モータ回転角も入力されており、これらの入力から反力モータ１８の操舵反力が求められている。反力モータ回転角はマップ検索で基本反力トルク指令値に変換され、減衰されたラック位置はマップ検索で補正反力トルク指令値に変換され、これらを加算した反力指令が、最終反力トルク指令値として求められる。

　最終反力トルク指令値はプリドライバ７３に送られ、プリドライバ７３はインバータ７４のＭＯＳＥＦＴ等を制御して反力モータ１８を駆動し、結果的にステアリングホイール１２に操舵反力を付与する。

　このように、反力指令値生成部６７は、実ラック位置に基づく実操舵量から、外部操舵指令値に基づく外部操舵量の変化分の一部または全部を差し引いた減衰操舵量、或いは実ラック位置に基づく実操舵量に減衰計数を乗算した減衰操舵量に基づき、反力トルク指令値を生成する。

　したがって、例えば、車両の緊急回避運動のため急激に操舵輪が操舵されるとき、この操舵輪の動きに合わせて反力モータ１８を制御せず、外部操舵指令値に基づく操舵輪の操舵角を反力モータ１８の制御に反映しない、或いは減衰して反映することで、急激なステアリングホイール１２の回転が抑制され、運転者の感じる操舵違和感を抑制することができる。

　一方、上述した車両の緊急回避運動のため急激に操舵輪が操舵された後では、操舵輪１０の操舵角とステアリングホイール１２の回転角が異なっているので、ステアリングホイール１２を中立位置の方に回転させる場合では、設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)のままだとステアリングホイール１２の回転角と操舵輪１０の関係が一致せず、運転者はステアリングホイール１２が中立位置であっても、車両は直進しないという違和感を覚える。

　このため、操舵比設定部６２からの修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)を入力して、ステアリングホイール１２の回転角と操舵輪１０の関係を一致させるようにしている。これについては図６の制御フローに基づき説明する。

　このように、操舵輪１０とステアリングホイール１２の連動関係である実操舵比は、設定操舵比によって制御されている。しかしながら、緊急回避動作により、実操舵比と設定操舵比の間に「ずれ」が生じる虞があるが、本実施形態では操舵比補正部６３により、この「ずれ」を補正することにより、運転者のステアリングホイール１２の操舵操作と操舵輪１０の操舵角との連動関係の整合性を向上させ、ステアリングホイール１２の回転角と操舵輪１０の関係を一致させて運転者が違和感を覚えるのを抑制している。

　次に、上述の制御ブロックに対応した制御フローを図６に基づき説明する。尚、この制御フローは本実施形態の技術的な考え方を説明するものであり、実際の制御演算等については、種々の方法があるので、ここでは大まかな説明に留めている。また、この制御フローは時間的な周期の起動タイミングで実行されており、例えば１０ｍｓの時間割り込みで起動されている。

　≪ステップＳ１０≫ステップＳ１０においては、各種センサによって操舵制御装置の動作状態を表す動作パラメータを検出する。本実施形態では、少なくとも、車速(Ｖｓ)、ラック位置(Ｒｐ)、反力モータ回転角(θｍ)、反力モータ電流(Ｉｍ)、及び外部操舵指令値(Ａｄａｓ)が検出されている。もちろん、必要であればこれら以外の動作パラメータを検出することもできる。必要な動作パラメータが検出されるとステップＳ１１に移行する。

　≪ステップＳ１１≫ステップＳ１１においては、後述する修正フラグに「１」が設定されているかを判断する。修正フラグに「１」が設定されている場合は、現時点で本実施形態の特徴である修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)が設定されていると判定している。この修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)は、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）が入力されて、操舵輪１０が大きく操舵された時に設定される操舵比である。これの設定理由は後述する。修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)が設定されていない場合はステップＳ１２に移行し、設定されている場合はステップＳ２３に移行する。≪ステップＳ１２≫ステップＳ１２においては、現時点では外部操舵指令値（Ａｄａｓ）が入力されていないので、車速(Ｖｓ)に対応した設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)を設定する。設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)は、車速(Ｖｓ)に対して望ましい操舵比が記憶された操舵比テーブル(検索マップの一種)から読み出されている。

　操舵比テーブルは、例えば車両速度が低、中速度の場合はステアリングホイール１２の回転角に対して操舵輪１０の操舵角を大きく(クイックレシオ)し、車両速度が高速度の場合はステアリングホイール１２の回転角に対して操舵輪１０の操舵角を小さく(スローレシオ)するような操舵比が記憶されている。設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)が設定されるとステップＳ１３に移行する。

　≪ステップＳ１３≫ステップＳ１３においては、自動操舵システム２７から外部操舵指令値(Ａｄａｓ)が入力されたかどうかが判断される。この外部操舵指令値（Ａｄａｓ）は、自動操舵システム２７の自動操舵制御によって車載カメラや車載レーダ等によって障害物を検出すると、運転者が操作しているステアリングホイール１２とは無関係に、操舵輪１０を大きく操舵させて衝突を回避する緊急回避動作を行うものである。尚、この外部操舵指令値（Ａｄａｓ）は衝突回避だけするのではなく、これ以外の操舵指令値の場合もあることはもちろんである。

　外部操舵指令値（Ａｄａｓ）の入力がない場合はステップＳ１４に移行し、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）の入力がある場合はステップＳ１６に移行する。

　≪ステップＳ１４≫ステップＳ１４においては、設定された設定操舵比（ＳＲｓｅｔ）に対応するように、操舵モータ３５の相舵角を求める。例えば、ステアリングホイール１２の回転と同期した反力モータ１８の回転角に対して、設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)になるように操舵モータ３５の相舵角を演算している。この演算は算術演算で行っても良く、またマップ検索演算で行うこともできる。そして、操舵角に基づいて操舵モータ３５の操舵トルク指令値を生成して操舵モータ３５を駆動する。

　そして、ステップＳ１４の処理が行なわれると同時、或いはステップＳ１４の処理が行なわれた後にステップ１５が実行される。

　≪ステップＳ１５≫ステップＳ１５においては、反力指令値を生成して反力モータ１８を駆動する。反力指令値は、反力モータ回転角(θｍ)、ラック位置(Ｒｐ)、車速(Ｖｓ)、設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)等を用いて所定の演算を実行して求められている。

　ここで、反力モータ回転角(θｍ)は基本反力を示しており、反力モータ回転角(θｍ)と基本反力がテーブル(検索マップの一種)に記憶されており、反力モータ回転角(θｍ)に対応した基本反力が読み出される。また、ラック位置(Ｒｐ/操舵量)は路面からの補正反力を示しており、ラック位置(Ｒｐ)と補正反力がテーブル(検索マップの一種)に記憶されており、ラック位置(Ｒｐ)に対応した補正反力が読み出される。また、これらのテーブルは車速(Ｖｓ)に対応して複数設けられており、車速(Ｖｓ)によって選択されたテーブルが使用されるように構成されている。

　そして、基本反力と補正反力が加算された反力に設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)が反映されて最終的な反力トルク指令値を生成して反力モータ１８を駆動する。ステップＳ１５が終了するとリターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。

　以上のステップＳ１１～ステップＳ１５は、運転者による通常の運転動作である。次に、自動操舵システム２７が動作した時の制御フローについて説明する。

　≪ステップＳ１６≫一方、ステップＳ１３で外部操舵指令値（Ａｄａｓ）に入力があると判断されると、ステップＳ１６が実行される。ステップＳ１６においては、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）が入力されているので、緊急回避動作を実行する。この緊急回避動作はステアリングホイール１２の操舵動作とは無関係に実行されており、この場合は、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）に対応した操舵量に基づいて操舵モータ３５の操舵トルク指令値が求められている。

　もちろん、ステアリングホイール１２の回転角(反力モータの回転角)に対応する操舵モータ３５の操舵トルク指令値を、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）に対応した操舵モータ３５の操舵トルク指令値に加算して、操舵モータ３５の最終操舵トルク指令値としても良い。

　ここで、ステップＳ１６の演算には操舵比が反映されていないが、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）により緊急回避動作を実行する場合は、とにかく操舵輪１０の操舵制御を実行することが優先されるので、ステップＳ１６において操舵比を使用しないで早急な演算を実行している。尚、時間的に余裕がある場合や必要に応じて操舵比を考慮することも可能である。操舵モータ３５を駆動して緊急回避動作を実行するとステップＳ１７に移行する。

　≪ステップＳ１７≫ステップＳ１７においては、操舵モータ３５の駆動によって操舵輪１０の操舵が実行された状態で、この操舵輪１０の操舵量がラック位置センサ２２で検出されている。そして、操舵軸１７のラック位置(Ｒｐ)の変化率が所定の変化値より大きいかどうかが判断されている。

　変化率が所定変化率より大きいと、操舵輪１０が大きく操舵されていることを意味し、変化率が所定変化率より小さいと操舵輪１０の操舵が減速、或いは停止されたことを意味している。変化率が所定変化率より大きいとステップＳ１８に移行し、変化率が所定変化率より小さいとステップＳ２０に移行する。

　≪ステップＳ１８≫ステップＳ１８においては、検出されたラック位置(Ｒｐ)に所定の減衰係数(減衰ゲイン)を乗算して、ラック位置(Ｒｐ)の変化が恰も少ないように減衰ラック位置(Ｒｓ)を求める。これは、操舵輪１０が大きく操舵された時に、これに対応してステアリングホイール１２が大きく回転されるのを抑制するために、敢えてラック位置(Ｒｐ)の変化を小さくしている。

　ここではラック位置(Ｒｐ)に減衰係数を乗算しているが、これ以外に、実際のラック位置(Ｒｐ)から外部操舵指令値（Ａｄａｓ）に対応するラック位置(操舵量換算)を差し引いても良いものであり、更には、所定の固定ラック位置を差し引いても良いものである。減衰ラック位置(Ｒｓ)が求まるとステップＳ１９に移行する。

　≪ステップＳ１９≫ステップＳ１９においては、反力モータ回転角(θｍ)、減衰ラック位置(Ｒｓ)、及び車速(Ｖｓ)等を用いて所定の演算を実行して反力モータ１８の反力トルク指令値が求められている。

　反力モータ回転角(θｍ)は基本反力を示しており、反力モータ回転角(θｍ)と基本反力がテーブル(検索マップの一種)に記憶されており、反力モータ回転角(θｍ)に対応した基本反力が読み出される。

　また、減衰ラック位置(Ｒｓ)は路面からの補正反力を示しており、ラック位置(Ｒｐ)と補正反力がテーブル(検索マップの一種)に記憶されており、減衰ラック位置(Ｒｓ)に対応した補正反力が読み出される。また、これらのテーブルは車速(Ｖｓ)に対応して複数設けられており、車速(Ｖｓ)によって選択されたテーブルが使用されるように構成されている。

　ここでも、ステップＳ１９の演算には操舵比が反映されていないが、ステップＳ１６に合せて操舵比を使用しないで早急な演算を実行している。また、ステップＳ１７の処理によって、ステアリングホイール１２回転角と操舵輪１０の操舵角の関係が崩れているので、操舵比を反映させないようにしている。

　そして、基本反力と補正反力が加算された最終的な反力トルク指令値を生成して反力モータ１８を駆動する。ステップＳ１９が終了するとリターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。

　以上のステップＳ１６～ステップＳ１９によれば、車両の緊急回避動作のため急激に操舵輪１０が操舵されるとき、この操舵輪１０の動きに合わせて反力モータ１８を制御せず、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）に基づく操舵輪１０の変化を反力モータ１８の制御に反映しないことで、急激なステアリングホイール１２の回転を抑制することができる。

　次に、自動操舵システム２７からの外部操舵指令値(Ａｄａｓ)に基づく動作によって操舵輪１０が操舵され、ステップＳ１８、Ｓ１９が実行された後の制御フローについて説明する。

　≪ステップＳ２０≫ステップＳ１７でラック位置(Ｒｐ)の変化率が所定変化率より小さいと判断され、操舵輪１０の操舵が減速、或いは停止されたことを判断すると、ステップ２０が実行される。尚、この時の反力モータ１８の回転角と操舵モータ３５の回転角は、ステップＳ１９の処理によって設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)とは異なっている可能性が大きい。

　このため、ステップＳ２０においては、現時点のラック位置(Ｒｐ)から求まる操舵モータ３５の回転角と反力モータ１８の回転角で定まる実際の実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)の差が所定値に比べて大きいかどうかを判断して、両者に「ずれ」が生じているかどうかを判断している。

　そして、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)の差が所定値より小さいと判断されるとリターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。一方、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)の差が所定値より大きいと、「ずれ」が生じていると判断してステップＳ２１に移行する。

　≪ステップＳ２１≫ステップＳ２１においては、実際の反力モータ１８の回転角(＝ステアリングホイールの回転角)、実際の操舵モータの回転角(操舵輪の操舵角)、車速(Ｖｓ)から、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)を設定する。この修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)は、現時点の実操舵比(ＳＲａｃｔ)であっても良いし、この実操舵比(ＳＲａｃｔ)に近い設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)であっても良い。本実施形態では、実操舵比(ＳＲａｃｔ)に近い設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)を設定している。尚、検出された車速(Ｖｓ)は、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)をテーブルから検索するために用いられている。

　繰り返すが、この修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)は、少なくともステアリングホイール１２が中立位置に戻った際に、ステアリングホイール１２の回転位置と操舵輪１０の操舵角の「ずれ」を解消させるためのものである。修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)が求まるとステップＳ２２に移行する。

　≪ステップＳ２２≫ステップＳ１１においては、ステアリングホイール１２を操舵操作して中立位置に戻す際に、操舵モータ３５と反力モータ１８の動作に修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)を反映させるため、修正フラグを利用している。このため、ステップＳ２２においては、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)が設定されると、修正フラグに「１」が設定される。修正フラグがセットされるとリターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。

　次に、外部操舵指令値(Ａｄａｓ)によって操舵輪１０が操舵された後に、運転者によってステアリングホイール１２を操作して、ステアリングホイール１２を中立位置に戻す場合の制御フローについて説明する。

　≪ステップＳ２３≫先に説明したステップＳ１１においては、ステップＳ２２で修正フラグに「１」が設定されているので、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）によって操舵輪１０が大きく操舵された後に、操舵比が修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)に変更されていると判断されている。

　そして、ステップＳ２３においては、自動操舵システム２７から再度の外部操舵指令値(Ａｄａｓ)が入力されたかどうかを判断している。外部操舵指令値(Ａｄａｓ)が入力されると、再びステップＳ１６以降の制御処理を実行する。一方、外部操舵指令値(Ａｄａｓ)の入力がないと判断されるとステップＳ２４に移行する。

　≪ステップＳ２４≫現時点でステアリングホイール１２が中立位置に戻されている過程にあるので、外部操舵指令値(Ａｄａｓ)による操舵輪１０の操舵角と、ステップＳ１８～ステップＳ１９で設定されたステアリングホイール１２の回転角の不整合を修正する必要がある。そうしないと、ステアリングホイール１２が中立位置に戻った時に、操舵輪１０が中立位置まで戻りきれない現象を生じる。

　このため、ステップＳ２４においては、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ）に基づいて、操舵モータ３５の回転角(操舵量)を求めている。例えば、ステアリングホイール１２と一体の反力モータ１８の反力モータ回転角(θｍ)に対して、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)になるように操舵モータ３５の回転角(操舵量)を演算している。この演算は算術演算で行っても良く、またマップ検索演算で行うこともできる。そして、演算された操舵量に基づいて操舵モータ３５の操舵トルク指令値を生成して操舵モータ３５を駆動する。

　そして、ステップＳ２４の処理が行なわれると同時、或いはステップＳ２４の処理が行なわれた後にステップ２５が実行される。

　≪ステップＳ２５≫ステップＳ２５においては、反力モータ１８の操舵反力(反力トルク)から反力トルク指令値を生成して反力モータ１８を駆動する。操舵反力は、反力モータ回転角(θｍ)、ラック位置(Ｒｐ)、車速(Ｖｓ)、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)等を用いて所定の演算を実行して求められている。

　反力モータ回転角(θｍ)は基本反力を示しており、テーブルに記憶された反力モータ回転角(θｍ)に対応した基本反力が読み出される。また、ラック位置(Ｒｐ)は路面からの補正反力を示しており、テーブルに記憶されたラック位置(Ｒｐ)に対応した補正反力が読み出される。また、これらのテーブルは車速(Ｖｓ)に対応して複数設けられており、車速(Ｖｓ)によって選択されたテーブルが使用されるように構成されている。

　そして、基本反力と補正反力が加算された反力に修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)が反映されて最終的な反力トルク指令値を生成して反力モータ１８を駆動する。ステップＳ２５が終了するとリターンに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。

　このように、操舵輪１０とステアリングホイール１２の連動関係である実操舵比(ＳＲａｃｔ)は、設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)によって制御されている。しかしながら、緊急回避動作により、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)の間に「ずれ」が生じる虞がある。しかしながら、本実施形態では修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)によってこの「ずれ」を補正することで、運転者の操舵操作と操舵輪１０との連動関係の整合性を向上させ、ステアリングホイール１２の回転角と操舵輪１０の操舵角の関係を一致させて運転者が違和感を覚えるのを抑制している。

　次に図６に示す基本的な制御制御フローを基礎にした第２の実施形態を説明する。この第２の実施形態は、運転者によってステアリングホイールが操舵操作されて操舵輪１０が中立位置に達した時、反力モータ回転角(θｍ)、ラック位置(Ｒｐ)に基づく実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に基づき、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)との間のずれが減少するように、反力トルク指令値を補正するものである。以下、図７に基づきこれの制御フローを説明する。

　≪ステップＳ２４≫、≪ステップＳ２５≫ステップＳ２４、及びステップＳ２５は、図６に示す制御ステップと同じなので、説明は省略する。運転者がステアリングホイール１２を操舵操作すると、このステップＳ２４、及びステップＳ２５が実行されることは先に述べた通りである。これらの制御ステップを実行するとステップＳ２６に移行する。

　≪ステップＳ２６≫ステップＳ２６においては、操舵輪１０が中立位置(直進状態)に達したかどうかが判断されている。中立位置に達していなければステップＳ２４に戻り、同様の動作を繰り返すことになる。一方、中立位置に達していればステップＳ２７に移行する。

　ここで操舵輪１０の中立位置とは、操舵輪１０が左右のどちら側にも操舵されておらず、車両が直進状態となる位置に操舵輪１０があることを意味している。尚、中立位置は、完全な中立位置だけでなく、実質的な中立位置であれば、操舵輪が左右に若干操舵された範囲も含むものである。

　≪ステップＳ２７≫操舵輪１０が中立位置(直進状態状)に達すると、ステアリングホイール１２の回転角と操舵輪１０の操舵角を設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に戻す必要がある。

　このため、ステップＳ２７においては、ラック位置(Ｒｐ)、反力モータ回転角(θｍ)から決まる実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵(ＳＲｓｅｔ)に基づき、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵(ＳＲｓｅｔ)の「ずれ」が減少するように、反力モータ１８のトルク指令値を補正する。この場合は設定操舵(ＳＲｓｅｔ)に近づくように、反力モータ１８のトルク指令値が補正される。

　ここで、操舵輪１０が中立位置にあって車両が直進中でありながら、ステアリングホイール１２が中立位置からずれているとき、ステアリングホイール１２の位置に合わせて操舵輪１０を操舵させると、車両が旋回を始めてしまい、運転者の操舵操作の意図と車両の挙動の間にずれが生じる虞がある。

　このようなときは、操舵輪１０の側ではなく、ステアリングホイール１２の側の回転位置を調整することで、運転者の意図に即した走行動作を行なうことができる。

　尚、「ずれ」を減少する場合は、設定操舵(ＳＲｓｅｔ)を実現する反力トルク指令値をステップ的に変更するのではなく、好ましくは時間の関数にしたがって徐々に変更していけば、運転者のステアリングホイール１２の操作違和感を更に少なくすることができる。

　次に図６に示す基本的な制御制御フローを基礎にした第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態は、運転者によってステアリングホイールが操舵操作されて操舵輪１０が中立位置に達した時、反力モータ回転角(θｍ)、ラック位置(Ｒｐ)に基づく実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に基づき、実操舵比と設定操舵比との間のずれが減少するように、操舵トルク指令値を補正するものである。以下、図８に基づきこれの制御フローを説明する。

　≪ステップＳ２４≫、≪ステップＳ２５≫、≪ステップＳ２６≫ステップＳ２４、ステップＳ２５、及びステップＳ２６は、図７に示す制御ステップと同じなので、説明は省略する。運転者がステアリングホイール１２を操舵操作すると、このステップＳ２４、ステップＳ２５、及びステップＳ２６が実行されることは先に述べた通りである。これらの制御ステップを実行するとステップＳ２８に移行する。

　≪ステップＳ２８≫操舵輪１０が中立位置(直進状態状)に達すると、ステアリングホイール１２の回転角と操舵輪１０の操舵角を設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に戻す必要がある。

　このため、ステップＳ２８においては、ラック位置(Ｒｐ)、反力モータ回転角(θｍ)から決まる実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵(ＳＲｓｅｔ)に基づき、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵(ＳＲｓｅｔ)の「ずれ」が減少するように、操舵モータ３５のトルク指令値を補正する。この場合は設定操舵(ＳＲｓｅｔ)に近づくように、操舵モータ３５のトルク指令値が補正される。

　ここで、操舵輪１０が中立位置にあって車両が直進中でありながら、ステアリングホイール１２が中立位置からずれているとき、運転者の操舵操作と車両の挙動の間にずれが生じる虞がある。このようなときは、操舵輪１０の側の操舵角を調整することで、運転者の意図に即した走行動作を行なうことができる。つまり、運転者が操作するステアリングホイール１２の操作に合せて操舵輪１０が制御される。

　尚、この場合も「ずれ」を減少する場合は、設定操舵(ＳＲｓｅｔ)を実現する操舵トルク指令値をステップ的に変更するのではなく、好ましくは時間の関数にしたがって徐々に変更していけば、運転者のステアリングホイール１２の操作違和感を更に少なくすることができる。

　次に図８に示す制御制御フローを基礎にした第４の実施形態を説明する。この第４の実施形態は第３の実施形態の変形例であり、ステアリングホイール１２の回転方向と、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）による操舵輪１０の操舵方向が異なる逆位相の場合の例である。この例では反力モータ１８には反力トルク指令値を付与しない制御になっている。以下、図９に基づきこれの制御フローを説明する。

　≪ステップＳ２９≫ステップＳ２９においては、反力モータ１８の回転方向と操舵輪１０の操舵方向が同方向か、或いは逆方向かの判断を実行している。このような判断を行なうのは、自動操舵システム２７からの外部操舵指令値（Ａｄａｓ）が、ステアリングホイール１２の回転方向と異なる場合が想定されるからである。

　ステップ２９で、反力モータの回転方向と操舵輪１０の操舵方向が同方向と判断されるとステップＳ２４に移行し、反力モータの回転方向と操舵輪１０の操舵方向が逆方向と判断されるとステップＳ３０に移行する。

　≪ステップＳ２４≫、≪ステップＳ２５≫ステップＳ２４、ステップ２５は図８に示す制御ステップと同じなので、説明は省略する。

　≪ステップＳ２６≫、≪ステップＳ２８≫ステップＳ２６、ステップ２８も図８に示す制御ステップと同じなので、説明は省略する。

　≪ステップＳ３０≫ステップＳ３０においては、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)に基づいて、操舵モータ３５の回転角(相舵量)を求めている。例えば、ステアリングホイール１２と一体の反力モータ１８の回転角に対して、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)になるように操舵モータ３５の回転角(操舵量)を演算している。そして、演算された操舵量に基づいて操舵モータ３５の操舵トルク指令値を生成して操舵モータ３５を駆動する。これはステップＳ２４と同じ処理である。この処理が終了するとステップＳ３１に移行する。

　≪ステップＳ３１≫ステップＳ２６においては、操舵輪１０が中立位置(直進状態)に達したかどうかが判断されている。中立位置に達していなければステップＳ３１に戻り、同様の動作を繰り返すことになる。一方、中立位置に達していればステップＳ３２に移行する。

　≪ステップＳ３２≫操舵輪１０が中立位置(直進状態状)に達すると、ステアリングホイール１２の回転角と操舵輪１０の操舵角を設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に戻す必要がある。

　このため、ステップＳ３２においては、ラック位置(Ｒｐ)、反力モータ回転角(θｍ)から決まる実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵(ＳＲｓｅｔ)に基づき、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵(ＳＲｓｅｔ)の「ずれ」が減少するように、操舵モータ３５のトルク指令値を補正する。

　ステアリングホイール１２の回転方向と操舵輪１０の操舵方向が逆向きになる逆位相のときに、操舵輪１０の操舵角に合わせるようにステアリングホイール１２の位置を調整すると、ステアリングホイール１２は、中立位置を跨いで反対側まで回転することになるため、運転者の操舵違和感が大きくなる。

　そこで、本変形例のように逆位相のときは、操舵輪１２の側の操舵角を操舵モータ３５によって調整することで、運転者の操舵違和感を抑制することができる。

　また、本実施形態では図８の実施形態の変形例であるが、図７の実施形態の変形例としても良い。この場合は、図９の「ＮＯ」判定された後の制御ステップが図７の制御ステップに置き換えられる。この場合、操舵輪１０とステアリングホイール１２の動作方向が同方向のときは、反力モータ１８の反力トルク指令値を調整することで、操舵輪１０の操舵角にステアリングホイール１２の回転角を合わせ、操舵輪１０とステアリングホイール１２の動作方向が逆方向のときは、操舵モータ３５の操舵トルク指令値を調整することで、ステアリングホイール１２の回転角に操舵輪１０の操舵角を合わせることができる。

　したがって、車両の走行状況に適した調整方法を選択することで、運転者の操舵操作の意図に反した走行動作の発生や、操舵操作感の悪化を抑制することができる。尚、車両の走行状況を判断するパラメータとしては、車両速度、操舵操作量、ラック位置、操舵操作軸の操舵操作方向、操舵輪の操舵方向、操舵操作軸の操舵方向と操舵輪の操舵方向との関係(同方向、或いは逆方向)等を考慮することができる。

　次に図６に示す制御制御フローを基礎にした第５の実施形態を説明する。この第５の実施形態は、ステアリングホイール１２の回転方向と操舵輪１０の操舵方向が同じ向きである同位相の場合は、操舵比を修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)から設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に戻すことを特徴している。以下、図１０に基づきこれの制御フローを説明する。

　≪ステップＳ２０≫、≪ステップＳ２１≫ステップＳ２０、ステップ２１は図６に示す制御ステップと同じなので、説明は省略する。

　≪ステップＳ３３≫ステップＳ３３においては、反力モータ１８の回転方向と操舵輪１０の操舵方向が同方向か、或いは逆方向かの判断を実行している。ステップ３３で、反力モータの回転方向と操舵輪１０の操舵方向が同方向と判断されるとステップＳ３４に移行し、反力モータの回転方向と操舵輪１０の操舵方向が逆方向と判断されるとステップＳ２２に移行して修正フラグに「１」を設定する。

　≪ステップＳ３４≫ステップＳ３４においては、ステップＳ２１で設定された修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)を、車速(Ｖｓ)に基づいた設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に置き換える処理を実行する。操舵比が設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に置き換えられると、ステップＳ２２に移行して修正フラグに「１」を設定する。

　したがって、これに続く次の起動タイミングにおけるステップＳ２４、及びステップＳ２５による操舵モータ３５のトルク指令値、及び反力モータ１８のトルク指令値は、ステップＳ３４で置き換えられた設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)が反映されることになる。

　このように、本実施形態では、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)との間のずれの発生に伴い、設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)から修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)に補正したとき、ステアリングホイール１２の操舵操作方向と操舵輪１０の操舵方向が同じ向きである場合は、設定操舵比を、修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)から設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に戻す構成としている。

　例えば、車両の緊急回避動作を実行したために変更された修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)は、本来の走行状況に適した設定操舵比ではない可能性がある。そこで、操舵比を修正操舵比(ＳＲｃｏｒ)から設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に戻すことにより、走行状況に適した操舵比で操舵制御を行うことができる。

　このように、操舵比を再度変更すると、運転者の操舵違和感を生じさせる虞があるが、ステアリングホイール１２の操舵操作方向と操舵輪１０の操舵方向が同じ向きであるとき、操舵比を設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)に戻すように変更する。よって、設定操舵比変更のために、ステアリングホイール１２、及び/または操舵輪１２を調整しても、運転者の操舵違和感を抑制することができる。

　次に図６に示す制御制御フローを基礎にした第６の実施形態を説明する。この第６の実施形態は、自動操舵制御としてレーンキープ制御を実行している場合は、外部操舵指令値(Ａｄａｓ)を反力モータ１８に反映させないことを特徴している。以下、図１１に基づきこれの制御フローを説明する。

　≪ステップＳ３５≫ステップＳ３５においては、外部操舵システム２７の制御情報から、現時点でレーンキープ制御が実行されているかどうかを判断する。レーンキープ制御が実行されていると判断されるとステップＳ３６に移行し、レーンキープ制御が実行されていないと判断されるとステップＳ１６に移行する。≪ステップＳ１６≫～≪ステップＳ１９≫≪ステップＳ１６≫～≪ステップＳ１９≫は、図６に示す制御ステップと同じなので説明は省略する。

　≪ステップＳ３６≫ステップＳ３５でレーンキーップ制御が実行されていると判断されると、ステップＳ３６においては、レーンキープ制御によって外部操舵指令値(Ａｄａｓ)が入力されているので、このレーンキープ制御に必要な操舵動作を実行する。この操舵動作はステアリングホイール１２の操舵動作とは無関係に実行されており、この場合は、外部操舵指令値(Ａｄａｓ)に対応した操舵量に基づいて操舵モータ３５の操舵トルク指令値が求められている。

　もちろん、この場合もステアリングホイール１２の回転角(反力モータ回転角)に対応する操舵モータ３５の操舵トルク指令値を、外部操舵指令値(Ａｄａｓ)に対応した操舵モータ３５の操舵トルク指令値に加算して、操舵モータ３５の最終操舵トルク指令値としても良いことはいうまでもない。操舵モータ３５を駆動してレーンキープ制御を実行するとステップＳ３７に移行する。

　≪ステップＳ３７≫ステップＳ３７においては、反力モータ１８の操舵反力(反力トルク)から反力トルク指令値を生成して反力モータ１８を駆動する。反力トルクは、反力モータ回転角(θｍ)、ラック位置(Ｒｐ)、車速(Ｖｓ)等を用いて所定の演算を実行して求められている。

　ここでも、反力モータ回転角(θｍ)は基本反力を示しており、回転角と基本反力がテーブルに記憶されており、回転角に対応した基本反力が読み出される。また、ラック位置(Ｒｐ)は路面からの補正反力を示しており、ラック位置(Ｒｐ)と補正反力がテーブルに記憶されており、ラック位置(Ｒｐ)に対応した補正反力が読み出される。また、これらのテーブルは車速(Ｖｓ)に対応して複数設けられており、車速(Ｖｓ)によって選択されたテーブルが使用されるように構成されている。

　ここで、ステップＳ１９においては、ラック位置(Ｒｐ)に対して減衰係数が乗算されたり、或いは外部操舵指令値(Ａｄａｓ)が差し引かれたりして、ラック位置(Ｒｐ)が減衰されていたが、本実施形態のステップＳ３７においては、減衰係数が乗算されたり、外部操舵指令値（Ａｄａｓ）が差し引かれたりされず、ラック位置(Ｒｐ)がそのまま使用されている。

　このように、本実施形態では車両が走行車線を逸脱しないようにレーンキープ制御を行うための外部操舵指令値(Ａｄａｓ)を受信すると、少なくともラック位置(Ｒｐ)に基づき反力トルク指令値を生成する構成としている。

　レーンキープ制御中、車両は車線に沿った緩やかな操舵を行うため、反力トルク指令値を生成する際に、減衰係数や外部操舵指令値(Ａｄａｓ)に基づくラック位置(Ｒｐ)の変化分を差し引く必要性が低い。このため、実操舵比(ＳＲａｃｔ)と設定操舵比(ＳＲｓｅｔ)との間の「ずれ」が少なくなり、運転者の操舵操作と操舵輪１０との連動関係の整合性を向上させて運転者が違和感を覚えるのを抑制している。

　尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０１９年１０月３日付出願の日本国特許出願第２０１９－１８２８５５号に基づく優先権を主張する。２０１９年１０月３日付出願の日本国特許出願第２０１９－１８２８５５号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　１０…操舵輪、１２…ステアリングホイール、１３…ステアリングシャフト、１４…反力モータ回転角センサ(操舵操作量せんさ)、１５…反力モータ電流センサ、１７…操舵軸、１８…反力用電動モータ、１９…制御装置、２２…ラック位置センサ(操舵量センサ)、２７…自動操舵システム、３５…操舵用電動モータ、６２…操舵比生成部、６３…操舵比補正部、６５…操舵比調整方法選択部、６６…操舵指令値生成部、６７…反力指令値生成部。

Claims

　操舵制御装置であって、該操舵制御装置は、
　ステアリングホイールの回転に伴って回転され、操舵輪と機械的に分離されている操舵操作軸と、
　前記操舵操作軸に対して操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
　前記操舵輪を操舵させる操舵力を発生する操舵アクチュエータと、
　前記操舵アクチュエータの操舵力を前記操舵輪に伝達し、前記操舵輪を操舵させる操舵部材と、
　前記操舵操作軸の操舵操作量を検出し、前記操舵操作量に関する信号である操舵操作量信号を出力する操舵操作量センサと、
　前記操舵輪の操舵状態を検出し、前記操舵状態に関する信号である操舵量信号を出力する操舵量センサと、
　少なくとも前記操舵操作量センサと前記操舵量センサの検出信号に基づいて、前記反力アクチュエータと前記操舵アクチュエータとを駆動、制御する制御装置とを備え、
　前記制御装置は、少なくとも、外部操舵指令値受信部と、設定操舵比生成部と、操舵指令値生成部と、反力指令値生成部と、設定操舵比補正部とを備え、
　前記外部操舵指令値受信部は、車両の運転状況に応じて生成された外部操舵指令値を受信し、
　前記設定操舵比生成部は、車両速度に基づき、前記操舵操作量の変化量に対する前記操舵量の変化量の比である設定操舵比を生成し、
　前記操舵指令値生成部は、
　前記外部操舵指令値と、
　前記操舵操作量に基づく基本操舵指令値と、
　前記設定操舵比に基づき、前記操舵アクチュエータを駆動、制御する操舵指令値と、を生成し、
　前記反力指令値生成部は、
　実際の前記操舵量に所定の減衰係数を乗算して求めた減衰操舵量から、或いは、実際の前記操舵量から、前記外部操舵指令値に対応する前記操舵量の変化分の一部又は、前記外部操舵指令値に対応する前記操舵量の変化分の全部を、差し引いて求めた減衰操舵量に基づき、
　前記反力アクチュエータを駆動、制御する反力指令値を生成し、
　前記設定操舵比補正部は、前記反力指令値生成部が前記反力指令値を生成する際に、前記操舵指令値と前記反力指令値とから求められた実操舵比と前記設定操舵比との間にずれが生じたとき、このずれを減少するように前記実操舵比に基づいて前記設定操舵比を修正操舵比に補正することを特徴とする操舵制御装置。
　請求項１に記載の操舵制御装置であって、
　前記反力指令値生成部は、前記操舵輪が中立位置にあるとき、前記実操舵比と前記設定操舵比との間のずれが減少するように、前記反力指令値を補正することを特徴とする操舵制御装置。
　請求項１に記載の操舵制御装置であって、
　前記操舵指令値生成部は、前記操舵輪が中立位置にあるとき、前記実操舵比と前記設定操舵比との間のずれが減少するように、前記操舵指令値を補正することを特徴とする操舵制御装置。
　請求項３に記載の操舵制御装置であって、
　前記操舵指令値生成部は、前記操舵操作軸の操舵操作方向と、前記操舵輪の操舵方向が逆向きである逆位相のとき、前記実操舵比と前記設定操舵比との間のずれが減少するように、前記操舵指令値を補正することを特徴とする操舵制御装置。
　請求項１に記載の操舵制御装置であって、
　前記反力指令値生成部または前記操舵指令値生成部は、前記実操舵比と前記設定操舵比との間のずれが徐々に減少するように、前記反力指令値または前記操舵指令値を補正することを特徴とする操舵制御装置。
　請求項１に記載の操舵制御装置であって、
　前記制御装置は、更に、実操舵比調整方法選択部を備え、
　前記実操舵比調整方法選択部は、前記実操舵比と前記設定操舵比の間のずれを減少させるとき、前記反力指令値と前記操舵指令値のどちらを補正するかを車両の走行状況に応じて選択することを特徴とする操舵制御装置。
　請求項１に記載の操舵制御装置であって、
　前記操舵操作軸の前記操舵操作量と前記操舵輪の前記操舵量の関係である前記実操舵比と前記設定操舵比との間のずれの発生に伴い、前記実操舵比に対応して、操舵比を前記設定操舵比から前記修正操舵比に補正したとき、前記操舵操作軸の操舵操作方向と、前記操舵輪の操舵方向が同じ向きである場合は、
　前記設定操舵比補正部は、操舵比を、前記修正操舵比から前記設定操舵比に戻す処理を行なうことを特徴とする操舵制御装置。
　請求項１に記載の操舵制御装置であって、
　前記車両が障害物との衝突を回避するための前記外部操舵指令値を前記外部操舵指令値受信部が受信するとき、前記設定操舵比補正部は、前記実操舵比と前記設定操舵比との間に発生するずれを減少するように、前記設定操舵比を前記修正操舵比に補正することを特徴とする操舵制御装置。
　請求項１に記載の操舵制御装置であって、
　前記車両が走行車線を逸脱しないようにレーンキープ制御を行うための前記外部操舵指令値を前記外部操舵指令値受信部が受信するとき、前記反力指令値生成部は、前記操舵量に基づき、前記反力指令値を生成することを特徴とする操舵制御装置。