WO2022190594A1 - ステアバイワイヤ式のステアリング装置 - Google Patents

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WO2022190594A1
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steering
reaction force
steer
force actuator
deviation
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PCT/JP2021/049019
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English (en)
French (fr)
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敦士 平田
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/02—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed

Definitions

  • the present invention relates to a steer-by-wire steering device.
  • the vehicle steering system of Patent Document 1 mechanically separates a steering mechanism having a reaction motor for applying reaction torque to a steering wheel and a steering mechanism having a steering actuator for driving a steering shaft.
  • a steer-by-wire type vehicular steering system in which a connecting mechanism for connecting both is configured by an electrical interlocking mechanism, wherein the position of the steered shaft follows a target position determined based on the rotation angle of the steering wheel. and a steering shaft position control means for determining whether or not the driver's steering operation on the steering wheel should be restricted based on the output from the steering actuator for the steering shaft and the steering speed of the steering shaft. and steering restriction means for increasing the value of the reaction torque to restrict the steering operation when the restriction necessity determination means determines that the steering operation should be restricted. . Then, according to the vehicle steering system of Patent Document 1, when the steered wheels come into contact with a curbstone or the like, the state is appropriately communicated to the driver.
  • the present invention has been made in view of the conventional circumstances, and its object is to prevent the driver from suddenly moving the steering wheel even if the steering wheel collides with an obstacle when the vehicle speed is high. To provide a steer-by-wire steering device capable of suppressing impact.
  • a steer-by-wire steering device mounted on a vehicle, the steering input device comprising: a steering operation input member; a steering input device including a reaction force actuator that applies force; a steering device that includes a steering member; and a steering actuator that steers steered wheels via the steering member; a vehicle speed acquisition unit for acquiring vehicle speed information of the vehicle; a reaction force actuator control unit for controlling an output amount of the reaction force actuator; and a steering actuator for controlling the operation of the steering operation input member.
  • a steering actuator control unit a deviation recognition unit for recognizing a deviation between an operation amount of the steering operation input member and a steering amount of the steering member; and a reaction force actuator output amount reducing section that reduces the output amount of the reaction force actuator controlled by the reaction force actuator control section when the vehicle speed of the vehicle increases.
  • the present invention even if the steering wheel collides with an obstacle when the vehicle speed is high, it is possible to prevent the driver from receiving an impact due to sudden movement of the steering wheel.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a steer-by-wire steering device;
  • FIG. It is a functional block diagram of a steering control device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing more specifically the procedure for controlling the steering reaction torque and the procedure for controlling the steering angle; It is a block diagram which shows 1st Embodiment of a road surface reaction force arithmetic processing part. It is a block diagram which shows 2nd Embodiment of a road surface reaction force calculation process part.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the correlation between the threshold value for judging the increase of the angular deviation ⁇ in the conversion processing unit and the vehicle speed;
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing one aspect of a steer-by-wire steering device 200 attached to a vehicle 100, which is a four-wheeled vehicle.
  • the steer-by-wire steering device 200 is a steering system in which front wheels 101 and 102 (in other words, front tires) as steering wheels and a steering wheel 310 as a steering operation input member are mechanically separated.
  • the steering device 200 includes a steering input device 300 having a steering wheel 310 , a steering device 400 for steering the front wheels 101 and 102 , a steering input device 300 , and a steering control device 500 which is a control device for controlling the steering device 400 . have.
  • the steering input device 300 has a steering wheel 310 , a steering shaft 320 , a reaction force actuator 330 and an operation angle sensor 340 .
  • Steering shaft 320 rotates in conjunction with the rotation of steering wheel 310 , but is mechanically separated from front wheels 101 and 102 .
  • the reaction force actuator 330 is a device that applies an arbitrary steering reaction force to the steering wheel 310 using a motor 331, and includes the motor 331, a torque damper, an operation angle limiting mechanism, a speed reducer, and the like.
  • Motor 331 is, for example, a three-phase brushless motor.
  • the steering input device 300 includes the reaction force actuator 330 described above, so that the steering torque generated when the driver of the vehicle 100 steers the steering wheel 310 and the steering reaction force torque generated by the reaction force actuator 330 are combined. The difference causes the steering wheel 310 to rotate.
  • the operation angle sensor 340 detects the operation angle ⁇ [deg] of the steering wheel 310 from the rotation angle of the steering shaft 320, in other words, the operation amount of the steering operation input member. For example, when the steering wheel 310 is in the neutral position, the steering angle sensor 340 detects the steering angle .theta. is detected as the angle of
  • the steering device 400 includes a motor 411 such as a three-phase brushless motor, a steering actuator 410 having a speed reducer 412 and the like, a steering member 420 having a mechanism such as a rack and pinion for converting rotary motion into linear motion, and a steering member 420. It has a steering angle sensor 430 that detects the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102 (in other words, the turning angle of the front tires) from the position of (for example, rack bar). Steering actuator 410 steers front wheels 101 and 102 via steering member 420 , and steering angle sensor 430 detects a steering angle ⁇ [deg] corresponding to the steering amount of steering member 420 .
  • a motor 411 such as a three-phase brushless motor
  • a steering actuator 410 having a speed reducer 412 and the like
  • a steering member 420 having a mechanism such as a rack and pinion for converting rotary motion into linear motion
  • a steering member 420 It has a steering
  • Vehicle 100 also includes wheel speed sensors 621-624 that detect wheel speeds WS1-WS4, which are rotational speeds of wheels 101-104, respectively.
  • the steering control device 500 is an electronic control device mainly composed of a microcomputer 510 including an MPU (Microprocessor Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). Steering control device 500 acquires the detection signals output from operation angle sensor 340, steering angle sensor 430, and wheel speed sensors 621-624.
  • MPU Microprocessor Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the steering control device 500 determines the vehicle speed V [km/h] of the vehicle 100, that is, the vehicle speed It has a function as a vehicle speed acquisition unit that acquires information.
  • Steering control device 500 can obtain vehicle speed V from, for example, the rotation speed of the drive shaft of the drive wheels instead of acquiring vehicle speed V from the outputs of wheel speed sensors 621-624.
  • the microcomputer 510 of the steering control device 500 outputs a command signal for the steering reaction force torque Ts and a command signal for the steering angle ⁇ , in other words, a steering A target value of the reaction torque Ts and a target value of the steering angle ⁇ are obtained. Then, the microcomputer 510 of the steering control device 500 outputs a command signal for the steering reaction force torque Ts to the reaction force actuator 330, and outputs a command signal for the steering angle ⁇ to the steering actuator 410. and the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102 are controlled.
  • the vehicle 100 also includes a power source 710 such as a motor or an internal combustion engine and a braking device 730 such as a hydraulic brake. and device 740 .
  • a power source 710 such as a motor or an internal combustion engine
  • a braking device 730 such as a hydraulic brake. and device 740 .
  • the steering control device 500, the drive control device 720, and the braking control device 740 communicate with each other via the communication bus 800 of the in-vehicle network.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the steering control device 500.
  • the microcomputer 510 of the steering control device 500 has functions as a vehicle speed acquisition section 520 , a reaction force actuator control section 530 , a steering actuator control section 540 , a deviation recognition section 550 and a reaction force actuator output amount reduction section 560 .
  • Vehicle speed acquisition unit 520 acquires information on vehicle speed V of vehicle 100 based on the output signals of wheel speed sensors 621-624.
  • the reaction force actuator control unit 530 calculates a command value of the steering reaction torque Ts based on information such as the operation angle ⁇ and the vehicle speed V, and outputs a command signal of the steering reaction torque Ts to the reaction force actuator 330 to perform steering.
  • the reaction force torque Ts in other words, the output amount of the reaction force actuator 330 is controlled.
  • Steering actuator control section 540 outputs a command signal for steering angle ⁇ corresponding to steering angle ⁇ of steering wheel 310 to steering actuator 410 to control steering actuator 410 in response to the operation of steering wheel 310 .
  • the deviation recognizing unit 550 detects an angle deviation ⁇ [deg] between the operation angle ⁇ of the steering wheel 310 and the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102, which corresponds to the difference between the operation amount of the steering operation input member and the steering amount of the steering member.
  • to recognize Reaction force actuator output amount reduction unit 560 reduces steering reaction force torque when angle deviation ⁇ recognized by deviation recognition unit 550 increases and vehicle speed V of vehicle 100 increases, as will be described later in detail. Ts, in other words, the amount of output of the reaction force actuator 330 is decreased.
  • the reaction force actuator output amount reducing section 560 increases the steering reaction force torque Ts, in other words, , decreases the amount of output of the reaction force actuator 330 .
  • the reaction force actuator output amount reduction unit 560 obtains the steering angular velocity ⁇ by differentiating the steering angle ⁇ with respect to time.
  • FIG. 3 is a block diagram showing control processing of the steering reaction torque Ts and control processing of the steering angle ⁇ in the steering control device 500.
  • the steering actuator control section 540 has an angle detection section 541 , a position control processing section 542 and a motor control processing section 543 and drives and controls the motor 411 of the steering actuator 410 .
  • the angle detection unit 541 detects the steering angle ⁇ (in other words, steering amount) of the front wheels 101 and 102 based on the output signal of the steering angle sensor 430 .
  • the position control processing unit 542 acquires a signal of the steering angle ⁇ from the angle detection unit 541, and also acquires a signal of the operation angle ⁇ of the steering wheel 310 from the angle/angular velocity detection unit 531, which will be described later.
  • the position control processing unit 542 calculates the target steering angle ⁇ tg based on the detected value of the steering angle ⁇ of the steering wheel 310 and the set value of the steering gear ratio Kg. , the torque command value of the motor 411 is calculated.
  • the motor control processing unit 543 controls energization of the motor 411 based on the torque command value acquired from the position control processing unit 542 .
  • the motor control processing unit 543 compares, for example, a target current corresponding to the torque command value and an actual motor current, and PWM-controls the energization of the motor 411 .
  • the reaction force actuator control unit 530 has an angle/angular velocity detection unit 531, a steering reaction force calculation processing unit 532, a motor control processing unit 533, a road reaction force calculation processing unit 534, and an addition unit 535. drive and control the motor 331 of .
  • the angle/angular velocity detection unit 531 detects the operation angle ⁇ (operation amount) of the steering wheel 310 based on the output signal of the operation angle sensor 340, and further time-differentiates the information on the operation angle ⁇ to obtain the operation angular velocity ⁇ (operation velocity).
  • the steering reaction force calculation processing unit 532 acquires the signal of the operation angle ⁇ and the operation angular velocity ⁇ from the angle/angular velocity detection unit 521 and acquires the signal of the vehicle speed V of the vehicle 100 . Then, the steering reaction force calculation processing section 532 calculates and outputs the basic steering reaction force torque Tb [Nm] based on the acquired signals. For example, the steering reaction force calculation processing unit 532 sets the basic steering reaction force torque Tb to a larger value as the operation angle ⁇ increases, and sets the basic steering reaction force torque Tb to a larger value as the operation angular velocity ⁇ increases. Further, the lower the vehicle speed V, the smaller the basic steering reaction torque Tb is set.
  • the steering control device 500 acquires the steering angle ⁇ and the steering angle ⁇ as values that indicate the direction of operation by means of signs.
  • the distinction of the operation direction by the sign is omitted, and the operation angle ⁇ , the operation angular velocity ⁇ , the steering angle ⁇ , the steering angular velocity
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 has functions as a deviation recognition unit 550 and a reaction force actuator output amount reduction unit 560, as will be described later.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 acquires information on the operation angle ⁇ of the steering wheel 310 (in other words, the amount of operation of the steering wheel 310), the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102, and the vehicle speed V of the vehicle 100. .
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 obtains the angular deviation ⁇ between the steering angle ⁇ of the steering wheel 310 and the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102 . Further, the road surface reaction force calculation processing unit 534 calculates a correction torque ⁇ Ts (in other words, kickback torque) is calculated.
  • the addition unit 535 adds the basic steering reaction force torque Tb acquired from the steering reaction force calculation processing unit 532 and the correction torque ⁇ Ts acquired from the road reaction force calculation processing unit 534, and uses the addition result as the final steering reaction torque. It is output to the motor control processing unit 533 as the force torque Ts. Then, the motor control processing unit 523 controls energization of the motor 331 of the reaction force actuator 330 based on the signal of the steering reaction torque Ts (in other words, the command value of the steering reaction torque) acquired from the addition unit 535. . The motor control processing unit 523 compares, for example, a target current according to the torque command value and an actual motor current, and PWM-controls the energization of the motor 331 .
  • FIG. 4 is a block diagram showing the details of the road surface reaction force calculation processing unit 534.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 includes a conversion processing unit 561, a gain 562, a first multiplication unit 563, a first differentiation unit 564, a first filter unit 565, a first gain setting unit 566, a second gain setting unit 567, a It has a squaring section 568 and a subtraction section 573 functioning as the deviation recognition section 550, and outputs a signal of correction torque ⁇ Ts (in other words, kickback torque).
  • ⁇ Ts in other words, kickback torque
  • the subtraction unit 573 calculates an angle deviation ⁇ [deg], which is the deviation between the operation angle ⁇ and the steering angle ⁇ . It should be noted that the subtraction unit 573 calculates the angular deviation ⁇ as zero when the steering angle ⁇ matches the steering angle ⁇ .
  • the conversion processing unit 561 converts the signal of the angular deviation ⁇ acquired from the deviation recognition unit 550 into a corrected torque control value Tc (Tc ⁇ 0) and outputs it.
  • the conversion processing unit 561 sets the correction torque control value Tc to zero when the angular deviation ⁇ is equal to or less than the predetermined value ⁇ 1 (in other words, when it is within the range of the dead zone).
  • the predetermined value ⁇ 1 is a value that defines a dead zone for correcting an increase in the steering reaction torque Ts according to the angular deviation ⁇ , in other words, a threshold value for judging an increase in the angular deviation ⁇ .
  • correction torque ⁇ Ts1 is a value that increases when deviation ⁇ increases. For example, when deviation ⁇ increases due to front wheels 101 and 102 coming into contact with an obstacle, correction torque ⁇ Ts1 increases.
  • the first differentiating section 564 differentiates the signal of the steering angle ⁇ to obtain the steering angular velocity ⁇ , which is the steering speed.
  • the first filter unit 565 acquires the signal of the steering angular velocity ⁇ from the first differentiating unit 564 and performs low-pass filter processing to pass low-frequency components of the signal of the steering angular velocity ⁇ .
  • a first gain setting unit 566 acquires the signal of the steering angular velocity ⁇ that has passed through the first filter unit 565, and sets a first gain G1 (G1 ⁇ 0) based on the signal of the steering angular velocity ⁇ .
  • the first gain setting unit 566 sets the first gain G1 to zero when the steering angular velocity ⁇ is equal to or greater than the first threshold ⁇ 1, and sets the second threshold ⁇ 2 ( ⁇ 1 > ⁇ 2) or more, the first gain G1 is gradually increased as the steering angular velocity ⁇ decreases. 1.0).
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 obtains information on the steering speed used for setting the first gain G1 from the wheel speed, more specifically, the wheel speed difference between the left and right, instead of obtaining the information on the steering speed from the displacement speed of the steering member 420. can be detected based on In other words, when the vehicle 100 is turning, the left and right tires have different turning radii, resulting in a wheel speed difference between the left and right wheels.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 can calculate the left-right wheel speed difference, differentiate the left-right wheel speed difference to obtain the steering speed, and use it to set the first gain G1.
  • Second gain setting unit 567 acquires the signal of vehicle speed V of vehicle 100 and sets second gain G2 (G2 ⁇ 0) based on the signal of vehicle speed V.
  • the second gain setting unit 567 sets the second gain G2 to zero when the vehicle speed V is equal to or greater than the first threshold value V1, and sets the second threshold value V2 (V1>V2) when the vehicle speed V is less than the first threshold value V1.
  • the second gain G2 is gradually increased as the vehicle speed V decreases, and when the vehicle speed V is equal to or greater than zero and less than the second threshold value V2, the second gain G2 is set to a constant value (eg, 1.0).
  • the correction torque ⁇ Ts, and subsequently the steering reaction torque Ts is calculated by the multiplication processing in the second multiplication section 568 using the second gain G2.
  • the vehicle speed is high, for example, the front wheels 101 and 102 collide with an obstacle such as a curb on the shoulder of the road, causing the angle deviation ⁇ to increase. If the force is applied to the steering wheel 310, the steering wheel 310 may move suddenly and the driver may be impacted.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 applies the correction torque ⁇ Ts (in other words, the angle The increase correction of the steering reaction force torque Ts due to the deviation ⁇ ) is canceled to prevent the driver from receiving an impact due to sudden movement of the steering wheel 310 .
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 decreases the steering reaction torque Ts when the angular deviation ⁇ increases and the vehicle speed V increases.
  • the steering reaction torque Ts prevents the steering wheel 310 from suddenly moving and impacting the driver.
  • the increase correction of the torque Ts is enabled, and the road surface condition is communicated to the driver through the kickback torque.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 gradually changes the second gain G2 in a region where the vehicle speed V is less than the first threshold value V1 and is equal to or greater than the second threshold value V2. Sudden change due to change is suppressed.
  • an increase in the angular deviation ⁇ occurs due to a response delay of the steering angle ⁇ with respect to the steering angle ⁇ even when the driver intentionally turns the steering wheel 310 abruptly and greatly.
  • applying a kickback torque to the steering wheel 310 gives the driver a sense of discomfort.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 is in a state in which the steering angle ⁇ follows the intentional operation of the steering wheel 310 by the driver, or
  • the steering reaction torque Ts is controlled by determining whether the front wheels 101 and 102 are in contact with an obstacle. Specifically, when the steering angular velocity ⁇ is greater than or equal to the first threshold ⁇ 1, the road surface reaction force calculation processing unit 534 determines that the steering angle ⁇ follows the operation of the steering wheel 310 .
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 calculates the steering reaction force torque Ts by the correction torque ⁇ Ts (in other words, the angle deviation ⁇ ). is canceled by setting the first gain G1 to zero to prevent the driver from feeling uncomfortable.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 reduces the steering reaction torque Ts when the angular deviation ⁇ increases and the steering angular velocity ⁇ increases. , to prevent the driver from feeling uncomfortable when the driver intends to turn the steering wheel 310 abruptly and greatly.
  • the increase correction of the force torque Ts is made effective, and the road surface condition is communicated to the driver through the kickback torque.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 gradually changes the first gain G1 so that the steering reaction force torque Ts is equal to or exceeds the steering angular velocity. Sudden change with change in ⁇ is suppressed.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the road surface reaction force calculation processing section 534 in the second embodiment. 5, the same reference numerals are given to the same elements as in FIG. 4, and detailed description of the same elements as in FIG. 4 will be omitted.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 of FIG. 566 a second gain setting section 567 , a second multiplication section 568 , a second differentiation section 569 , a second filter section 570 , and a third gain setting section 571 .
  • the second differentiation unit 569 differentiates the signal of the operation angle ⁇ to obtain the operation angular velocity ⁇ , in other words, the operation speed of the steering wheel 310 .
  • the second filter unit 570 acquires the signal of the operation angular velocity ⁇ from the second differentiating unit 569 and performs low-pass filtering to pass the low-frequency component of the signal of the steering angular velocity ⁇ .
  • the third gain setting section 571 acquires the signal of the operation angular velocity ⁇ that has passed through the second filter section 570, and sets the third gain G3 (G3 ⁇ 0) based on the signal of the operation angular velocity ⁇ .
  • the third gain setting unit 571 sets the third gain G3 to zero when the operation angular velocity ⁇ is greater than or equal to the first threshold ⁇ 1, and sets the second threshold ⁇ 2 ( ⁇ 1 > ⁇ 2) or more, the third gain G3 is gradually increased as the operation angular velocity ⁇ decreases. 1.0).
  • the first multiplier 563 cancels the process of changing the correction torque ⁇ Ts2 according to the operation angular velocity ⁇ and corrects
  • the state in which the operation angular velocity ⁇ is equal to or greater than the first threshold value ⁇ 1 is a state in which the driver intentionally operates the steering wheel 310, and the response delay of the steering angle ⁇ with respect to the operation of the steering wheel 310 by the driver causes the angle A deviation ⁇ occurs. Therefore, when the operation angular velocity ⁇ is equal to or greater than the first threshold ⁇ 1 and it is estimated that the driver is intentionally operating the steering wheel 310, the road surface reaction force calculation processing unit 534 sets the third gain G3 to zero. , the correction torque .DELTA.Ts is set to zero to cancel the increase correction of the steering reaction force torque Ts according to the angular deviation .alpha., thereby preventing the driver from feeling uncomfortable due to the application of the kickback torque.
  • the correction is made effective, and the kickback torque is used to allow the road surface condition to be communicated to the driver.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 gradually changes the third gain G3 so that the steering reaction force torque Ts is equal to or exceeds the operation angular velocity. It suppresses a sudden change accompanying a change in ⁇ .
  • the predetermined value ⁇ 1 which is the threshold value for determining the increase of the angular deviation ⁇ in the conversion processing unit 561, in other words, the size of the dead zone in the correction of the steering reaction force torque Ts according to the angular deviation ⁇ , is the vehicle speed V of the vehicle 100.
  • FIG. 6 is a diagram showing changes in the predetermined value ⁇ 1 with respect to the vehicle speed V, that is, changes in the dead zone.
  • the correction torque control value Tc is set to zero when the angular deviation ⁇ is less than or equal to a predetermined value ⁇ 1, and the steering reaction torque Ts is corrected according to the angular deviation ⁇ in the range where the angular deviation ⁇ is less than or equal to the predetermined value ⁇ 1. Control, in other words, becomes a dead zone in setting the kickback torque.
  • the angular deviation ⁇ exceeds the predetermined value ⁇ 1, correction control of the steering reaction torque Ts corresponding to the angular deviation ⁇ is performed. increased.
  • the conversion processing unit 561 increases the predetermined value ⁇ 1 as the vehicle speed V increases, and widens the dead zone as the vehicle speed V increases.
  • the conversion processing unit 561 widens the dead zone by increasing the predetermined value ⁇ 1 as the vehicle speed V increases, thereby reducing the amount of increase in the steering reaction force torque Ts with respect to the angular deviation ⁇ . 310 is prevented from swinging due to the application of the steering reaction torque Ts.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 gradually decreases the first gain G1 with an increase in the steering angular velocity ⁇ , gradually decreases the second gain G2 with an increase in the vehicle speed V,
  • the 3-gain G3 is gradually decreased as the operation angular velocity ⁇ increases.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 changes the first gain G1 in steps around the threshold of the steering angular velocity ⁇ , and changes the second gain G2 in steps around the threshold of the vehicle speed V.
  • the third gain G3 can be step-changed with the threshold value of the operation angular velocity ⁇ as a boundary.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 can set the first gain G1 to 0 when the steering angular velocity ⁇ is equal to or greater than the threshold ⁇ th, and to a constant value (for example, 1.0) when the steering angular velocity ⁇ is less than the threshold ⁇ th.
  • the process of switching the gain between 1 and 0 corresponds to the process of selectively outputting one of the correction torque ⁇ Ts1 or the correction torque ⁇ Ts2 and zero. It is not limited to multiplication operations.
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 mixes gains that gradually decrease with increases in the vehicle speed V, the steering angular velocity ⁇ , and the operation angular velocity ⁇ , and gains that vary stepwise with increases in state quantities such as the steering angular velocity ⁇ .
  • the road surface reaction force calculation processing unit 534 reduces the gains G1, G2, and G3 to zero with respect to an increase in the state quantity such as the steering angular velocity ⁇ . It is sufficient to decrease the gain with respect to the increase of , and the configuration is not limited to the configuration in which the gain is decreased to zero.
  • a steer-by-wire steering device in one aspect thereof, is a steer-by-wire steering device attached to a vehicle, which is a steering input device comprising a steering operation input member and an arbitrary steering input member for the steering operation input member.
  • a steering input device comprising a reaction force actuator that applies a reaction force
  • a steering device comprising: a steering member; and a steering actuator for steering a steered wheel via the steering member;
  • a device comprising: a vehicle speed acquisition unit that acquires vehicle speed information of the vehicle; a reaction force actuator control unit that controls an output amount of the reaction force actuator; and a steering actuator that controls the operation of the steering operation input member.
  • a steering actuator control unit for controlling the steering actuator, a deviation recognizing unit for recognizing a deviation between the operation amount of the steering operation input member and the steering amount of the steering member, and when the deviation recognized by the deviation recognizing unit increases, the reverse A road surface reaction force calculation process for increasing an output amount of the reaction force actuator controlled by the force actuator control unit, and decreasing an increase amount of the output amount of the reaction force actuator according to the deviation when the vehicle speed increases.
  • the control device comprising:
  • the road surface reaction force calculation processing unit further reduces the amount of increase in the output amount of the reaction force actuator according to the deviation when the steering speed of the steering device increases. Furthermore, in another preferred aspect, the road surface reaction force calculation processing unit further reduces the amount of increase in the output amount of the reaction force actuator according to the deviation when the operation speed of the steering operation input member increases. .

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Abstract

本発明に係るステアバイワイヤ式のステアリング装置は、操舵操作入力部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータを備える操舵入力装置と、操舵部材を介して操舵輪を操舵させる操舵アクチュエータを備える操舵装置と、制御装置であって、前記操舵操作入力部材の操作量と前記操舵部材の操舵量との偏差が増大し、かつ、車両の車速が増大するとき、前記反力アクチュエータの出力量を減少させる反力アクチュエータ出力量減少部と、を備える前記制御装置と、を備える。これにより、車速が速いときに操舵輪が障害物に衝突するなどしても、操舵操作入力部材が急に動くことを抑止できる。

Description

ステアバイワイヤ式のステアリング装置
　本発明は、ステアバイワイヤ式のステアリング装置に関する。
　特許文献１の車両用操舵装置は、ハンドルに反力トルクを付与する反力モータを有する操舵機構と、転舵軸を駆動する転舵アクチュエータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて構成したステアバイワイヤ式の車両用操舵装置であって、前記ハンドルの回転角に基づいて決定される目標位置に前記転舵軸の位置を追従させる転舵軸位置制御手段と、前記転舵軸に対する前記転舵アクチュエータからの出力と前記転舵軸の転舵速度に基づいて前記ハンドルに対する運転者の操舵操作を規制すべきか否かを判定する規制要否判定手段と、前記操舵操作を規制すべきと前記規制要否判定手段によって判定された際に、前記反力トルクの値を増大させて前記操舵操作を規制する操舵規制手段とを有する。
　そして、特許文献１の車両用操舵装置によると、転舵輪が縁石などに当接した場合に、その状態を運転者に適切に伝える。
特開２００６－２９８２２３号公報
　ところで、車両の車速が速いときに、たとえば、操舵輪（前輪）が路肩の縁石などの障害物に衝突すると、大きな操舵反力トルクがステアリングホイールに加わって（換言すれば、ステアリングキックバックが大きくなって）ステアリングホイールが急に動き、運転者が衝撃を受けるおそれがあった。
　本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の車速が速いときに操舵輪が障害物に衝突するなどしても、ステアリングホイールが急に動いて運転者が衝撃を受けることを抑止できる、ステアバイワイヤ式のステアリング装置を提供することにある。
　本発明によれば、その１つの態様において、車両に取り付けられたステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、操舵入力装置であって、操舵操作入力部材と、前記操舵操作入力部材に任意の操舵反力を付与する反力アクチュエータと、を備える前記操舵入力装置と、操舵装置であって、操舵部材と、前記操舵部材を介して操舵輪を操舵させる操舵アクチュエータと、を備える操舵装置と、制御装置であって、前記車両の車速情報を取得する車速取得部と、前記反力アクチュエータの出力量を制御する反力アクチュエータ制御部と、前記操舵操作入力部材の操作に対して前記操舵アクチュエータを制御する操舵アクチュエータ制御部と、前記操舵操作入力部材の操作量と前記操舵部材の操舵量との偏差を認識する偏差認識部と、前記偏差認識部によって認識された前記偏差が増大し、かつ、前記車両の車速が増大するとき、前記反力アクチュエータ制御部が制御する前記反力アクチュエータの出力量を減少させる反力アクチュエータ出力量減少部と、を備える前記制御装置と、を有する。
　本発明によれば、車両の車速が速いときに操舵輪が障害物に衝突するなどしても、ステアリングホイールが急に動いて運転者が衝撃を受けることを抑止できる。
ステアバイワイヤ式のステアリング装置のシステム構成図である。 操舵制御装置の機能ブロック図である。 操舵反力トルクの制御手順及び操舵角の制御手順をより具体的に示すブロック線図である。 路面反力演算処理部の第１実施形態を示すブロック線図である。 路面反力演算処理部の第２実施形態を示すブロック線図である。 変換処理部における角度偏差αの増大判定の閾値と車速との相関を説明するための線図である。
　以下、本発明に係るステアバイワイヤ式のステアリング装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
　図１は、４輪自動車である車両１００に取り付けられたステアバイワイヤ式のステアリング装置２００の一態様を示すシステム構成図である。
　ステアバイワイヤ式のステアリング装置２００は、操舵輪である前輪１０１，１０２（換言すれば、前タイヤ）と、操舵操作入力部材としてのステアリングホイール３１０とが機械的に分離した操舵システムである。
　そして、ステアリング装置２００は、ステアリングホイール３１０を備える操舵入力装置３００、前輪１０１，１０２を操舵する操舵装置４００、操舵入力装置３００、及び、操舵装置４００を制御する制御装置である操舵制御装置５００を有する。
　操舵入力装置３００は、ステアリングホイール３１０、ステアリングシャフト３２０、反力アクチュエータ３３０、操作角センサ３４０を有する。
　ステアリングシャフト３２０は、ステアリングホイール３１０の回転に連動して回転するが、前輪１０１，１０２とは機械的に分離している。
　反力アクチュエータ３３０は、モータ３３１を用いてステアリングホイール３１０に任意の操舵反力を付与するデバイスであり、モータ３３１の他、トルクダンパ、操作角制限機構、減速機などを備える。
　なお、モータ３３１は、たとえば、３相ブラシレスモータである。
　操舵入力装置３００は、上記の反力アクチュエータ３３０を備えることで、車両１００のドライバがステアリングホイール３１０を操舵操作することで発生する操作トルクと、反力アクチュエータ３３０が発生する操舵反力トルクとの差分によって、ステアリングホイール３１０が回転する。
　操作角センサ３４０は、ステアリングシャフト３２０の回転角から、ステアリングホイール３１０の操作角θ［deg］、換言すれば、操舵操作入力部材の操作量を検出する。
　操作角センサ３４０は、たとえば、ステアリングホイール３１０が中立位置であるときに操作角θを零として検出し、中立位置から右方向の操作角θをプラス、中立位置から左方向の操作角θをマイナスの角度として検出する。
　操舵装置４００は、３相ブラシレスモータなどであるモータ４１１や、減速機４１２などを有する操舵アクチュエータ４１０、回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオンなどの機構を有した操舵部材４２０、操舵部材４２０（たとえば、ラックバー）の位置から前輪１０１，１０２の操舵角δ（換言すれば、前タイヤの切れ角）を検出する操舵角センサ４３０を有する。
　そして、操舵アクチュエータ４１０は、操舵部材４２０を介して前輪１０１，１０２を操舵させ、操舵角センサ４３０は、操舵部材４２０の操舵量に相当する操舵角δ［deg］を検出する。
　なお、操舵角センサ４３０が、操舵部材４２０の位置から前輪１０１，１０２の操舵角δを検出する場合、操舵角センサ４３０が検出した操舵角δを時間微分して操舵角速度Δδを求めることは、操舵部材４２０の変位速度から操舵角速度Δδ（換言すれば、操舵速度）を求めることになる。
　また、車両１００は、車輪１０１－１０４それぞれの回転速度である車輪速ＷＳ１－ＷＳ４を検出する車輪速センサ６２１－６２４を備える。
　操舵制御装置５００は、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むマイクロコンピュータ５１０を主体とする電子制御装置である。
　操舵制御装置５００は、操作角センサ３４０、操舵角センサ４３０、車輪速センサ６２１－６２４が出力する検出信号をそれぞれ取得する。
　そして、操舵制御装置５００は、車輪速センサ６２１－６２４が出力する車輪１０１－１０４それぞれの車輪速ＷＳ１－ＷＳ４の情報に基づき、車両１００の車速Ｖ［km／h］、つまり、車両１００の車速情報を取得する車速取得部としての機能を備える。
　なお、操舵制御装置５００は、車輪速センサ６２１－６２４の出力から車速Ｖを取得する代わりに、たとえば、駆動輪のドライブシャフトの回転速度から車速Ｖを求めることができる。
　操舵制御装置５００のマイクロコンピュータ５１０は、操作角θ、操舵角δ、車速Ｖなどの情報に基づく演算処理によって、操舵反力トルクＴｓの指令信号及び操舵角δの指令信号、換言すれば、操舵反力トルクＴｓの目標値及び操舵角δの目標値を求める。
　そして、操舵制御装置５００のマイクロコンピュータ５１０は、操舵反力トルクＴｓの指令信号を反力アクチュエータ３３０に出力し、また、操舵角δの指令信号を操舵アクチュエータ４１０に出力することで、ステアリングホイール３１０に付与する操舵反力トルクＴｓ、及び、前輪１０１，１０２の操舵角δを制御する。
　また、車両１００は、モータや内燃機関などの動力源７１０と液圧式ブレーキなどの制動装置７３０とを備え、更に、動力源７１０を制御する駆動制御装置７２０と、制動装置７３０を制御する制動制御装置７４０とを有する。
　操舵制御装置５００、駆動制御装置７２０、及び、制動制御装置７４０は、車載ネットワークの通信バス８００を介して相互に通信を行う。
　図２は、操舵制御装置５００の機能ブロック図である。
　操舵制御装置５００のマイクロコンピュータ５１０は、車速取得部５２０、反力アクチュエータ制御部５３０、操舵アクチュエータ制御部５４０、偏差認識部５５０、及び、反力アクチュエータ出力量減少部５６０としての機能を備える。
　車速取得部５２０は、車輪速センサ６２１－６２４の出力信号に基づき、車両１００の車速Ｖの情報を取得する。
　反力アクチュエータ制御部５３０は、操作角θ、車速Ｖなどの情報に基づき操舵反力トルクＴｓの指令値を演算し、操舵反力トルクＴｓの指令信号を反力アクチュエータ３３０に出力して、操舵反力トルクＴｓ、換言すれば、反力アクチュエータ３３０の出力量を制御する。
　操舵アクチュエータ制御部５４０は、ステアリングホイール３１０の操作角θに応じた操舵角δの指令信号を操舵アクチュエータ４１０に出力して、ステアリングホイール３１０の操作に対して操舵アクチュエータ４１０を制御する。
　偏差認識部５５０は、操舵操作入力部材の操作量と操舵部材の操舵量との偏差に相当する、ステアリングホイール３１０の操作角θと前輪１０１，１０２の操舵角δとの角度偏差α［deg］を認識する。
　反力アクチュエータ出力量減少部５６０は、後で詳細に説明するように、偏差認識部５５０によって認識された角度偏差αが増大し、かつ、車両１００の車速Ｖが増大するとき、操舵反力トルクＴｓ、換言すれば、反力アクチュエータ３３０の出力量を減少させる。
　更に、反力アクチュエータ出力量減少部５６０は、角度偏差αが増大し、かつ、操舵角速度Δδ（換言すれば、操舵装置４００による操舵速度）が増大するとき、操舵反力トルクＴｓ、換言すれば、反力アクチュエータ３３０の出力量を減少させる。
　なお、反力アクチュエータ出力量減少部５６０は、操舵角δを時間微分して操舵角速度Δδを求める。
　図３は、操舵制御装置５００における、操舵反力トルクＴｓの制御処理及び操舵角δの制御処理を示すブロック線図である。
　操舵アクチュエータ制御部５４０は、角度検出部５４１、位置制御処理部５４２、及び、モータ制御処理部５４３を有し、操舵アクチュエータ４１０のモータ４１１を駆動制御する。
　角度検出部５４１は、操舵角センサ４３０の出力信号に基づき、前輪１０１，１０２の操舵角δ（換言すれば、操舵量）を検出する。
　位置制御処理部５４２は、角度検出部５４１から操舵角δの信号を取得し、また、後述する角度／角速度検出部５３１からステアリングホイール３１０の操作角θの信号を取得する。
　位置制御処理部５４２は、ステアリングホイール３１０の操作角θの検出値及びステアリングギア比Ｋｇの設定値に基づき目標操舵角δtgを算出し、操舵角δの検出値が目標操舵角δtgに近づくように、モータ４１１のトルク指令値を演算する。
　モータ制御処理部５４３は、位置制御処理部５４２から取得したトルク指令値に基づき、モータ４１１の通電を制御する。
　モータ制御処理部５４３は、たとえば、トルク指令値に応じた目標電流と実際のモータ電流とを比較してモータ４１１の通電をＰＷＭ制御する。
　一方、反力アクチュエータ制御部５３０は、角度／角速度検出部５３１、操舵反力演算処理部５３２、モータ制御処理部５３３、路面反力演算処理部５３４、加算部５３５を有し、反力アクチュエータ３３０のモータ３３１を駆動制御する。
　角度／角速度検出部５３１は、操作角センサ３４０の出力信号に基づき、ステアリングホイール３１０の操作角θ（操作量）を検出し、更に、操作角θの情報を時間微分して操作角速度Δθ（操作速度）を検出する。
　操舵反力演算処理部５３２は、角度／角速度検出部５２１から操作角θ及び操作角速度Δθの信号を取得し、また、車両１００の車速Ｖの信号を取得する。
　そして、操舵反力演算処理部５３２は、取得した各信号に基づき基本操舵反力トルクＴｂ［Nm］を演算して出力する。
　たとえば、操舵反力演算処理部５３２は、操作角θが大きいときほど基本操舵反力トルクＴｂを大きな値に設定し、かつ、操作角速度Δθが大きいときほど基本操舵反力トルクＴｂを大きな値に設定し、更に、車速Ｖが低いときほど基本操舵反力トルクＴｂを小さな値に設定する。
　なお、操舵制御装置５００は、操作角θ及び操舵角δを、符合によって操作方向を示す値として取得する。
　但し、操舵反力トルクの制御の説明においては、符合による操作方向の区別を省略し、操作角θ、操作角速度Δθ、操舵角δ、操舵角速度Δδ、更に、操舵反力トルクＴｓを、操作方向とは無関係にプラスの値（換言すれば、絶対値）として、説明を簡略化する。
　路面反力演算処理部５３４は、後述するように、偏差認識部５５０及び反力アクチュエータ出力量減少部５６０としての機能を備える。
　路面反力演算処理部５３４は、ステアリングホイール３１０の操作角θ（換言すれば、ステアリングホイール３１０の操作量）、前輪１０１，１０２の操舵角δ、及び、車両１００の車速Ｖの情報を取得する。
　そして、路面反力演算処理部５３４は、ステアリングホイール３１０の操作角θと前輪１０１，１０２の操舵角δとの角度偏差αを求める。
　また、路面反力演算処理部５３４は、角度偏差α、車速Ｖ、及び、操舵角δから求めた操舵角速度Δδに基づいて、基本操舵反力トルクＴｂを補正するための補正トルクΔＴｓ（換言すれば、キックバックトルク）を演算する。
　加算部５３５は、操舵反力演算処理部５３２から取得した基本操舵反力トルクＴｂと、路面反力演算処理部５３４から取得した補正トルクΔＴｓとを加算し、当該加算結果を最終的な操舵反力トルクＴｓとしてモータ制御処理部５３３に出力する。
　そして、モータ制御処理部５２３は、加算部５３５から取得した操舵反力トルクＴｓの信号（換言すれば、操舵反力トルクの指令値）に基づき、反力アクチュエータ３３０のモータ３３１の通電を制御する。
　モータ制御処理部５２３は、たとえば、トルク指令値に応じた目標電流と実際のモータ電流とを比較してモータ３３１の通電をＰＷＭ制御する。
　図４は、路面反力演算処理部５３４を詳細に示すブロック線図である。
　路面反力演算処理部５３４は、変換処理部５６１、ゲイン５６２、第１乗算部５６３、第１微分部５６４、第１フィルタ部５６５、第１ゲイン設定部５６６、第２ゲイン設定部５６７、第２乗算部５６８、更に、偏差認識部５５０として機能する減算部５７３を有し、補正トルクΔＴｓ（換言すれば、キックバックトルク）の信号を出力する。
　減算部５７３（偏差認識部５５０）は、操作角θと操舵角δとの偏差である角度偏差α［deg］を算出する。
　なお、減算部５７３は、操作角θに見合う操舵角δになっているときに角度偏差αを零として算出するものとする。
　変換処理部５６１は、偏差認識部５５０から取得した角度偏差αの信号を補正トルク制御値Ｔｃ（Ｔｃ≧０）に変換して出力する。
　ここで、変換処理部５６１は、角度偏差αが所定値α１以下であるとき（換言すれば、不感帯の範囲内であるとき）、補正トルク制御値Ｔｃを零とすることで、角度偏差αに応じた操舵反力トルクＴｓの増大補正（換言すれば、キックバックトルクの付与）が実施されないようにし、角度偏差αが所定値α1を超える領域では、角度偏差αの増大に比例して補正トルク制御値Ｔｃを増大さる。
　所定値α1は、角度偏差αに応じた操舵反力トルクＴｓの増大補正の不感帯を規定する値、換言すれば、角度偏差αの増大判定における閾値である。
　ゲイン５６２は、変換処理部５６１から補正トルク制御値Ｔｃを取得し、ゲイン定数Ｋに基づき補正トルク制御値ＴｃをＫ倍して補正トルクΔＴｓ１の信号として出力する。
　つまり、補正トルクΔＴｓ１は、偏差αが増大するときに増大される値であり、たとえば、前輪１０１，１０２が障害物に当接したことによって偏差αが増大すると、補正トルクΔＴｓ１は増大する。
　第１微分部５６４は、操舵角δの信号を微分することで、操舵速度である操舵角速度Δδを求める。
　第１フィルタ部５６５は、第１微分部５６４から操舵角速度Δδの信号を取得し、操舵角速度Δδの信号の低周波成分を通過させるローパスフィルタ処理を実施する。
　第１ゲイン設定部５６６は、第１フィルタ部５６５を通過した操舵角速度Δδの信号を取得し、操舵角速度Δδの信号に基づき第１ゲインＧ１（Ｇ１≧０）を設定する。
　ここで、第１ゲイン設定部５６６は、操舵角速度Δδが第１閾値Δδ１以上であるとき、第１ゲインＧ１を零に設定し、操舵角速度Δδが第１閾値Δδ１未満で第２閾値Δδ２（Δδ１＞Δδ２）以上の間で、第１ゲインＧ１を操舵角速度Δδの減少に応じて漸増させ、操舵角速度Δδが零以上かつ第２閾値Δδ２未満のときは、第１ゲインＧ１を一定値（たとえば、1.0）に設定する。
　第１乗算部５６３は、ゲイン５６２から取得した補正トルクΔＴｓ１に、第１ゲイン設定部５６６から取得した第１ゲインＧ１を乗算し、乗算結果を、補正トルクΔＴｓ２（ΔＴｓ２＝ΔＴｓ１×Ｇ１）として出力する。
　ここで、操舵角速度Δδが第１閾値Δδ１以上であって第１ゲインＧ１が零に設定されるとき、第１乗算部５６３は、補正トルクΔＴｓ２を零として出力する（ΔＴｓ２＝ΔＴｓ１×０＝０）。
　また、操舵角速度Δδが第２閾値Δδ２未満であって第１ゲインＧ１が1.0に設定されるとき、第１乗算部５６３は、補正トルクΔＴｓ１をそのまま補正トルクΔＴｓ２として出力する（ΔＴｓ２＝ΔＴｓ１×１＝ΔＴｓ１）。
　つまり、操舵角速度Δδに応じた第１ゲインＧ１を用いた第１乗算部５６３での乗算処理は、操舵角速度Δδに応じて、補正トルクΔＴｓ２を零とするか、補正トルクΔＴｓ２＝補正トルクΔＴｓ１とするかを切り換える処理である。
　そして、第１ゲインＧ１を用いた第１乗算部５６３での乗算処理によって、角度偏差αが増大し、かつ、操舵角速度Δδが増大するとき、補正トルクΔＴｓ、引いては、操舵反力トルクＴｓを減少させることになる。
　なお、路面反力演算処理部５３４は、第１ゲインＧ１の設定に用いる操舵速度の情報を、操舵部材４２０の変位速度から求める代わりに、車輪速、詳細には、左右間での車輪速差に基づき検出することができる。
　つまり、車両１００が旋回しているとき、左右のタイヤで旋回半径が異なるため、左右間で車輪速差が生じる。
　ここで、車輪速の左右差は、タイヤの切れ角（たとえば、ラックポジション）に依存するから、車輪速の左右差の微分値は、ラックバーの変位速度に依存することになる。
　したがって、路面反力演算処理部５３４は、車輪速の左右差を算出し、車輪速の左右差を微分することで操舵速度を求め、第１ゲインＧ１の設定に用いることができる。
　第２ゲイン設定部５６７は、車両１００の車速Ｖの信号を取得し、車速Ｖの信号に基づき第２ゲインＧ２（Ｇ２≧０）を設定する。
　ここで、第２ゲイン設定部５６７は、車速Ｖが第１閾値Ｖ１以上であるとき、第２ゲインＧ２を零に設定し、車速Ｖが第１閾値Ｖ１未満で第２閾値Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）以上の間で、第２ゲインＧ２を車速Ｖの減少に応じて漸増させ、車速Ｖが零以上かつ第２閾値Ｖ２未満のときは第２ゲインＧ２を一定値（たとえば、1.0）に設定する。
　第２乗算部５６８は、第１乗算部５６３から取得した補正トルクΔＴｓ２に、第２ゲイン設定部５６７から取得した第２ゲインＧ２を乗算し、乗算結果を、最終的な補正トルクΔＴｓ（ΔＴｓ＝ΔＴｓ２×Ｇ２＝ΔＴｓ１×Ｇ１×Ｇ２）として出力する。
　したがって、第１乗算部５６３が演算した補正トルクΔＴｓ２が、零を超える値（ΔＴｓ２＞０）であっても、車速Ｖが第１閾値Ｖ１以上であって第２ゲインＧ２が零に設定されるとき、最終的な補正トルクΔＴｓが零に設定される（ΔＴｓ＝ΔＴｓ２×０＝０）。
　また、車速Ｖが第２閾値Ｖ２未満であって第２ゲインＧ２が1.0に設定されるとき、第２乗算部５６８は、補正トルクΔＴｓ２をそのまま最終的な補正トルクΔＴｓとして出力する（ΔＴｓ＝ΔＴｓ２×１＝ΔＴｓ２）。
　つまり、車速Ｖに応じた第２ゲインＧ２を用いた第２乗算部５６８での乗算処理は、車速Ｖに応じて、補正トルクΔＴｓを零とするか、補正トルクΔＴｓ＝補正トルクΔＴｓ２とするかを切り換える処理である。
　そして、第２ゲインＧ２を用いた第２乗算部５６８での乗算処理によって、角度偏差αが増大し、かつ、車速Ｖが増大するとき、補正トルクΔＴｓ、引いては、操舵反力トルクＴｓを減少させることになる。
　車両の車速が速いときに、たとえば前輪１０１，１０２が路肩の縁石などの障害物に衝突するなどして角度偏差αが大きくなり、これによって、補正トルクΔＴｓが増大されて大きな操舵反力トルクＴｓがステアリングホイール３１０に加わると、ステアリングホイール３１０が急に動き、運転者が衝撃を受けるおそれがある。
　そこで、路面反力演算処理部５３４は、操舵反力トルクＴｓの増大によってステアリングホイール３１０が急に動き、運転者が衝撃を受けるおそれがある中高車速域において、補正トルクΔＴｓ（換言すれば、角度偏差α）による操舵反力トルクＴｓの増大補正をキャンセルし、ステアリングホイール３１０が急に動いて運転者が衝撃を受けることを抑止する。
　ここで、操舵反力トルクＴｓの変化に着目すると、路面反力演算処理部５３４は、角度偏差αが増大し、かつ、車速Ｖが増大するとき、操舵反力トルクＴｓを減少させることで、中高車速域において前輪１０１，１０２が路肩の縁石などの障害物に衝突するなどしたときに、操舵反力トルクＴｓによってステアリングホイール３１０が急に動いて運転者が衝撃を受けることを抑止する。
　一方、路面反力演算処理部５３４は、車速Ｖが零以上かつ第２閾値Ｖ２未満のときは、第２ゲインＧ２＞０（たとえば、第２ゲインＧ２＝1.0）として補正トルクΔＴｓによる操舵反力トルクＴｓの増大補正を有効とし、キックバックトルクを通じて路面状況を運転者に伝える。
　また、路面反力演算処理部５３４は、車速Ｖが第１閾値Ｖ１未満で第２閾値Ｖ２以上の領域では、第２ゲインＧ２を徐々に変化させることで、操舵反力トルクＴｓが車速Ｖの変化に伴って急変することを抑止する。
　一方、角度偏差αの増大は、運転者がステアリングホイール３１０を意図して急に大きく回転させたときにも、操作角θに対する操舵角δの応答遅れによって発生する。
　そして、運転者がステアリングホイール３１０を意図して急に大きく回転させたときに、ステアリングホイール３１０にキックバックトルクを与えることは、運転者に違和感を与えることになる。
　そこで、路面反力演算処理部５３４は、操舵角速度Δδに基づき、運転者によるステアリングホイール３１０の意図的な操作に対して操作に対して操舵角δが追従している状態であるか、または、前輪１０１，１０２が障害物に当接した状態であるかを切り分けて、操舵反力トルクＴｓを制御する。
　詳細には、路面反力演算処理部５３４は、操舵角速度Δδが第１閾値Δδ１以上であるとき、ステアリングホイール３１０の操作に対して操舵角δが追従している状態であると判断する。
　そして、ステアリングホイール３１０の操作に対して操舵角δが追従している状態であれば、路面反力演算処理部５３４は、補正トルクΔＴｓ（換言すれば、角度偏差α）による操舵反力トルクＴｓの増大補正、換言すれば、キックバックトルクの付与を、第１ゲインＧ１を零とすることでキャンセルし、運転者に違和感を与えることを抑止する。
　ここで、操舵反力トルクＴｓの変化に着目すると、路面反力演算処理部５３４は、角度偏差αが増大し、かつ、操舵角速度Δδが増大するとき、操舵反力トルクＴｓを減少させることで、運転者がステアリングホイール３１０を意図して急に大きく回転させたときに、運転者に違和感を与えることを抑止する。
　また、路面反力演算処理部５３４は、操舵角速度Δδが零以上かつ第２閾値Δδ２未満のときは、第１ゲインＧ１＞０（たとえば、第１ゲインＧ１＝1.0）として補正トルクΔＴｓによる操舵反力トルクＴｓの増大補正を有効とし、キックバックトルクを通じて路面状況を運転者に伝える。
　また、路面反力演算処理部５３４は、操舵角速度Δδが第１閾値Δδ１未満で第２閾値Δδ２以上の領域では、第１ゲインＧ１を徐々に変化させることで、操舵反力トルクＴｓが操舵角速度Δδの変化に伴って急変することを抑止する。
　次に、路面反力演算処理部５３４に、操作角速度Δθ、つまり、操舵操作入力部材の操作速度に応じて補正トルクΔＴｓを減少させる機能を付加した、第２実施形態を説明する。
　図５は、第２実施形態における路面反力演算処理部５３４を示すブロック線図である。
　なお、図５において、図４と同一要素には同一の符合を付してあり、図４と同一要素についての詳細な説明は省略する。
　図５の路面反力演算処理部５３４は、前述した、減算部５７３、変換処理部５６１、ゲイン５６２、第１乗算部５６３、第１微分部５６４、第１フィルタ部５６５、第１ゲイン設定部５６６、第２ゲイン設定部５６７、第２乗算部５６８に加え、第２微分部５６９、第２フィルタ部５７０、及び、第３ゲイン設定部５７１を有する。
　第２微分部５６９は、操作角θの信号を微分することで、操作角速度Δ、換言すれば、ステアリングホイール３１０の操作速度を求める。
　第２フィルタ部５７０は、第２微分部５６９から操作角速度Δθの信号を取得し、操舵角速度Δθの信号の低周波成分を通過させるローパスフィルタ処理を実施する。
　第３ゲイン設定部５７１は、第２フィルタ部５７０を通過した操作角速度Δθの信号を取得し、操作角速度Δθの信号に基づき第３ゲインＧ３（Ｇ３≧０）を設定する。
　ここで、第３ゲイン設定部５７１は、操作角速度Δθが第１閾値Δθ１以上であるとき、第３ゲインＧ３を零に設定し、操作角速度Δθが第１閾値Δθ１未満で第２閾値Δθ２（Δθ１＞Δθ２）以上の間で、第３ゲインＧ３を操作角速度Δθの減少に応じて漸増させ、操作角速度Δθが零以上かつ第２閾値Δθ２未満のときは、第３ゲインＧ３を一定値（たとえば、1.0）に設定する。
　そして、第１乗算部５６３は、ゲイン５６２から取得した補正トルクΔＴｓ１に、第１ゲイン設定部５６６から取得した第１ゲインＧ１、及び、第３ゲイン設定部５７１から取得した第３ゲインＧ３を乗算し、乗算結果を、補正トルクΔＴｓ２（ΔＴｓ２＝ΔＴｓ１×Ｇ１×Ｇ３）として出力する。
　ここで、操作角速度Δθが第１閾値Δθ１以上であって第３ゲインＧ３が零に設定されるとき、第１乗算部５６３は、補正トルクΔＴｓ２を零として出力することになる（ΔＴｓ２＝ΔＴｓ１×Ｇ１×０＝０）。
　また、操作角速度Δθが第２閾値Δθ未満であって第３ゲインＧ３が1.0に設定されるとき、第１乗算部５６３は、操作角速度Δθに応じた補正トルクΔＴｓ２の変更処理をキャンセルし、補正トルクΔＴｓ２は、角度偏差α及び操舵角速度Δδに依存して設定されることになる。
　つまり、操作角速度Δθに応じた第３ゲインＧ３を用いた第１乗算部５６３での乗算処理は、操作角速度Δθに応じて補正トルクΔＴｓ２を零とするか、補正トルクΔＴｓ２＝ΔＴｓ１×Ｇ１とするかを切り換える処理である。
　そして、第３ゲインＧ３を用いた第１乗算部５６３での乗算処理によって、角度偏差αが増大し、かつ、操作角速度Δθが増大するとき、補正トルクΔＴｓ、引いては、操舵反力トルクＴｓを減少させることになる。
　操作角速度Δθが第１閾値Δθ１以上である状態とは、運転者が意図してステアリングホイール３１０を操作している状態であり、運転者によるステアリングホイール３１０の操作に対する操舵角δの応答遅れによって角度偏差αが生じる。
　そこで、路面反力演算処理部５３４は、操作角速度Δθが第１閾値Δθ１以上であって運転者が意図してステアリングホイール３１０を操作していると推定されるときに、第３ゲインＧ３を零に設定することで補正トルクΔＴｓを零として、角度偏差αに応じた操舵反力トルクＴｓの増大補正をキャンセルして、キックバックトルクの付与によって運転者に違和感を与えることを抑止する。
　一方、操作角速度Δθが第２閾値Δθ２未満である場合は、路面反力演算処理部５３４は、第３ゲインＧ３＞０（たとえば、Ｇ３＝1.0）として補正トルクΔＴｓによる操舵反力トルクＴｓの増大補正を有効とし、キックバックトルクを通じて路面状況を運転者に伝えることを許容する。
　また、路面反力演算処理部５３４は、操作角速度Δθが第１閾値Δθ１未満で第２閾値Δθ２以上の領域では、第３ゲインＧ３を徐々に変化させることで、操舵反力トルクＴｓが操作角速度Δθの変化に伴って急変することを抑止する。
　ところで、変換処理部５６１における角度偏差αの増大判定の閾値である所定値α１、換言すれば、角度偏差αに応じた操舵反力トルクＴｓの補正における不感帯の大きさを、車両１００の車速Ｖに応じて変化させることができる。
　図６は、車速Ｖに対する所定値α１、つまり、不感帯の変化を示す図である。
　図６において、角度偏差αが所定値α１以下のとき補正トルク制御値Ｔｃは零に設定され、角度偏差αが所定値α１以下の範囲は、角度偏差αに応じた操舵反力トルクＴｓの補正制御、換言すれば、キックバックトルクの設定における不感帯となる。
　そして、角度偏差αが所定値α１を超えることで、角度偏差αに応じた操舵反力トルクＴｓの補正制御が実施され、角度偏差αが所定値α１を超えた状態が実質的に角度偏差αの増大状態とされる。
　ここで、変換処理部５６１は、車速Ｖが高くなるほど所定値α１を大きくして、車速Ｖが高くなるほど不感帯を広げる。
　車速Ｖが高いときに、角度偏差αによる操舵反力トルクＴｓの増大補正が実施され、ステアリングホイール３１０が操舵反力トルクＴｓの付与によって振れると、走行安定性が損なわれる可能性がある。
　そこで、変換処理部５６１は、車速Ｖが高くなるほど所定値α１を大きくして不感帯を広げることで、角度偏差αに対する操舵反力トルクＴｓの増大代を低下させ、車速Ｖが高い状態でステアリングホイール３１０が操舵反力トルクＴｓの付与によって振れることを抑止する。
　上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
　また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
　たとえば、上記実施形態において、路面反力演算処理部５３４は、第１ゲインＧ１を操舵角速度Δδの増大に対して漸減させ、第２ゲインＧ２を車速Ｖの増大に対して漸減させ、更に、第３ゲインＧ３を操作角速度Δθの増大に対して漸減させる。
　しかし、係る構成に限定されず、路面反力演算処理部５３４は、第１ゲインＧ１を操舵角速度Δδの閾値を境にステップ変化させ、第２ゲインＧ２を車速Ｖの閾値を境にステップ変化させ、第３ゲインＧ３を操作角速度Δθの閾値を境にステップ変化させることができる。
　つまり、路面反力演算処理部５３４は、たとえば、第１ゲインＧ１を、操舵角速度Δδが閾値Δδth以上では零とし、操舵角速度Δδが閾値Δδth未満では一定値（たとえば、1.0）とすることができる。
　ここで、ゲインを１と零とに切り替える処理は、補正トルクΔＴｓ１或いは補正トルクΔＴｓ２と、零とのいずれか一方を選択的に出力する処理に相当し、補正トルクΔＴｓの演算処理を、ゲインによる乗算演算に限定するものではない。
　更に、路面反力演算処理部５３４は、車速Ｖ、操舵角速度Δδ、操作角速度Δθの増大に対して漸減させるゲインと、操舵角速度Δδなどの状態量の増大に対してステップ変化させるゲインとを混在して用いることができる。
　また、上記実施形態では、路面反力演算処理部５３４は、各ゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ３を操舵角速度Δδなどの状態量の増大に対して零にまで減少させるが、操舵角速度Δδなどの状態量の増大に対してゲインを減少変化させればよく、ゲインを零にまで減少させる構成に限定するものではない。
　ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
　ステアバイワイヤ式のステアリング装置は、その一態様において、車両に取り付けられたステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、操舵入力装置であって、操舵操作入力部材と、前記操舵操作入力部材に任意の操舵反力を付与する反力アクチュエータと、を備える前記操舵入力装置と、操舵装置であって、操舵部材と、前記操舵部材を介して操舵輪を操舵させる操舵アクチュエータと、を備える操舵装置と、制御装置であって、前記車両の車速情報を取得する車速取得部と、前記反力アクチュエータの出力量を制御する反力アクチュエータ制御部と、前記操舵操作入力部材の操作に対して前記操舵アクチュエータを制御する操舵アクチュエータ制御部と、前記操舵操作入力部材の操作量と前記操舵部材の操舵量との偏差を認識する偏差認識部と、前記偏差認識部によって認識された前記偏差が増大するとき、前記反力アクチュエータ制御部が制御する前記反力アクチュエータの出力量を増大させ、前記車両の車速が増大するとき、前記偏差に応じた前記反力アクチュエータの出力量の増大量を減少させる路面反力演算処理部と、を備える前記制御装置と、を有する。
　別の好ましい態様では、前記路面反力演算処理部は、更に、前記操舵装置による操舵速度が増大するとき、前記偏差に応じた前記反力アクチュエータの出力量の増大量を減少させる。
　更に、別の好ましい態様では、前記路面反力演算処理部は、更に、前記操舵操作入力部材の操作速度が増大するとき、前記偏差に応じた前記反力アクチュエータの出力量の増大量を減少させる。
　１００…車両、１０１－１０４…車輪（タイヤ）、２００…ステアバイワイヤ式のステアリング装置、３００…操舵入力装置、３１０…ステアリングホイール（操舵操作入力部材）、３３０…反力アクチュエータ、３３１…モータ、３４０…操作角センサ、４００…操舵装置、４１０…操舵アクチュエータ、４１１…モータ、４２０…操舵部材、４３０…操舵角センサ、５００…操舵制御装置（制御装置）、５２０…車速取得部、５３０…反力アクチュエータ制御部、５４０…操舵アクチュエータ制御部、５５０…偏差認識部、５６０…反力アクチュエータ出力量減少部

Claims (6)

  1. 　車両に取り付けられたステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　操舵入力装置であって、
    　操舵操作入力部材と、
    　前記操舵操作入力部材に任意の操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
    　を備える前記操舵入力装置と、
    　操舵装置であって、
    　操舵部材と、
    　前記操舵部材を介して操舵輪を操舵させる操舵アクチュエータと、
    　を備える操舵装置と、
    　制御装置であって、
    　前記車両の車速情報を取得する車速取得部と、
    　前記反力アクチュエータの出力量を制御する反力アクチュエータ制御部と、
    　前記操舵操作入力部材の操作に対して前記操舵アクチュエータを制御する操舵アクチュエータ制御部と、
    　前記操舵操作入力部材の操作量と前記操舵部材の操舵量との偏差を認識する偏差認識部と、
    　前記偏差認識部によって認識された前記偏差が増大し、かつ、前記車両の車速が増大するとき、前記反力アクチュエータ制御部が制御する前記反力アクチュエータの出力量を減少させる反力アクチュエータ出力量減少部と、
    　を備える前記制御装置と、
    　を有するステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  2. 　請求項１記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ出力量減少部は、更に、前記偏差認識部によって認識された前記偏差が増大し、かつ、前記操舵装置による操舵速度が増大するとき、前記反力アクチュエータ制御部が制御する前記反力アクチュエータの出力量を減少させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  3. 　請求項１記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ出力量減少部は、更に、前記偏差認識部によって認識された前記偏差が増大し、かつ、前記操舵操作入力部材の操作速度が増大するとき、前記反力アクチュエータ制御部が制御する前記反力アクチュエータの出力量を減少させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  4. 　請求項２記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ出力量減少部は、前記操舵装置による操舵速度を、前記操舵部材の変位速度に基づき検出する、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  5. 　請求項２記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ出力量減少部は、前記操舵装置による操舵速度を、前記操舵輪の左右間での車輪速差に基づき検出する、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  6. 　請求項１記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ出力量減少部は、前記偏差の増大判定の閾値を、前記車両の車速に応じて変化させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
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