JP7243045B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、車両用の操舵装置としてモータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が広く採用されており、こうしたＥＰＳを制御対象とする操舵制御装置では、操舵フィーリングの向上を図るべく種々の補償制御を実行することがある。例えば特許文献１には、タイヤのグリップ状態（例えばタイヤのグリップが失われた度合いを示すグリップロス度）を検出し、グリップロス度に応じて、アシスト力を可変するものが開示されている。なお、グリップロス度は、操舵トルクに基づいて算出されたアシストトルク、アシストトルクを付与するモータの慣性、及び摩擦力に基づいて算出された第１のセルフアライニングトルク（ＳＡＴａ）と、タイヤに働く横力とトレールとの積から得られる第２のセルフアライニングトルク（ＳＡＴｂ）との差を算出することにより得られる。

さて、近年、開発が進んでいるステアバイワイヤ式の操舵装置では、転舵輪とステアリングホイールとの間の動力伝達が分離されている。そのため、転舵輪が受ける路面反力等が機械的にはステアリングホイールに伝達されないことから、同形式の操舵装置を制御対象とする操舵制御装置では、ステアリングホイールに対して路面情報を考慮した操舵反力を操舵側アクチュエータ（操舵側モータ）によって付与している。例えば特許文献２には、転舵輪に連結される転舵軸に作用する軸力に着目し、ステアリングホイールの目標操舵角に応じた目標転舵角から算出される理想軸力と、転舵側アクチュエータの駆動源である転舵側モータの駆動電流から算出される路面軸力とを所定配分比率で配分した配分軸力を考慮して操舵反力を決定する操舵制御装置が開示されている。

特開２００９－４０３４１号公報 特開２０１７－１６５２１９号公報

ところで、ステアバイワイヤ式の操舵装置を制御対象とする操舵制御装置においては、より優れた操舵フィーリングの実現が求められている。そこで、上記特許文献２の構成において、路面軸力と理想軸力との差分からグリップ状態の検出を行い、その検出結果に基づいて付与すべき操舵反力を補償することで、例えば低μ路によるグリップロス等の影響を運転者に伝えることが考えられる。

ここで、同構成において、路面軸力は路面情報を反映した成分であるが、理想軸力は目標転舵角に基づいて演算される理想状況下での軸力である。そのため、理想軸力は、例えば車両の挙動が変化する場合等において、実際に転舵軸に作用している軸力に対する乖離が大きくなる。その結果、路面軸力と理想軸力との差分でグリップ状態の判定を行うと、正確なグリップ状態を判定できないおそれがあり、操舵反力を適切に補償できないことが考えられる。

なお、上記特許文献１に記載のグリップ状態の検出方法は、グリップロス度の検出に使用するパラメータに、例えばアシストトルク等を使用しているため、ステアバイワイヤ式の操舵装置には、採用できない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、グリップ状態に応じた適切な操舵反力を付与できる操舵制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部とが機械的に分離した構造又は機械的に断接可能な構造を有する操舵装置を制御対象とし、前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力を与える操舵側モータの作動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角に関連する値に基づく理想軸力を演算する理想軸力演算部と、路面情報に基づく路面軸力を演算する路面軸力演算部と、車両の走行状態に応じて変化する車両状態量に基づく車両状態量軸力を演算する車両状態量軸力演算部と、前記理想軸力、前記路面軸力及び前記車両状態量軸力に基づいて複数のグリップ成分を演算し、該複数のグリップ成分を所定配分比率で合算させることによりグリップ状態量を演算するグリップ状態量演算部とを備え、前記グリップ状態量を考慮して前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算するものであって、前記グリップ状態量演算部は、車両の走行状態を示す走行状態量が停止状態を含む低速状態であることを示す場合には、前記理想軸力及び前記路面軸力に基づく第１グリップ成分が含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算し、前記走行状態量が前記停止状態よりも速い中高速状態であることを示す場合には、少なくとも前記車両状態量軸力に基づく第２グリップ成分が含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算する。

転舵軸に作用している軸力は、車両の挙動に応じても変化するため、車両状態量に基づく車両状態量軸力を用いることで、転舵軸に実際に作用している軸力を、理想軸力と比べて正確に推定できる。しかし、この車両状態量は、車両の走行状態が停止状態を含む低速状態である場合には、その値が小さくなるため、車両状態量を検出するセンサの出力値に対するノイズの大きさが相対的に大きくなる。この場合、車両状態量では、回転軸の回転角に関連する値と比べて軸力を精度良く検出できない。この点、上記構成によれば、走行状態量が低速状態であり、車両状態量軸力の精度を確保できない場合には、理想軸力及び路面軸力に基づく第１グリップ成分が含まれる配分比率でグリップ状態量を演算する。そして、走行状態量が中高速状態であり、車両状態量軸力の精度を確保できる場合には、少なくとも車両状態量軸力に基づく第２グリップ成分が含まれる配分比率でグリップ状態量を演算する。したがって、適切なグリップ状態量を演算でき、グリップ状態量を考慮して操舵反力を適切に補償できる。

上記操舵制御装置において、前記グリップ状態量演算部は、前記走行状態量が前記低速状態から前記中高速状態に近づくほど、前記第２グリップ成分の配分比率が大きくなるように前記グリップ状態量を演算することが好ましい。

上記構成によれば、走行状態量が低速状態から中高速状態に近づくほど、第２グリップ成分の配分比率が大きくなるため、より適切にグリップ状態量を演算できる。
上記操舵制御装置において、前記グリップ状態量演算部は、前記走行状態量が前記低速状態であることを示す場合には、前記第１グリップ成分のみが含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算することが好ましい。

上記構成によれば、走行状態量が低速状態であることを示す場合には、第１グリップ成分のみが含まれる、すなわち車両状態量軸力に基づく第２グリップ成分を用いずにグリップ状態量を演算する。第１グリップ成分は、車両の低速状態で精度の良い理想軸力に基づく値であり、車両の中高速状態で精度が低下する車両状態量軸力に基づかないため、上記構成では、より適切にグリップ状態量を演算できる。

上記操舵制御装置において、前記グリップ状態量演算部は、前記走行状態量が前記中高速状態であることを示す場合には、前記第２グリップ成分のみが含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算することが好ましい。

上記構成によれば、走行状態量が中高速状態であることを示す場合には、第２グリップ成分のみが含まれる、すなわち理想軸力及び路面軸力に基づく第１グリップ成分を用いずにグリップ状態量を演算する。第２グリップ成分は、車両の中高速状態で精度の良い車両状態量軸力に基づく値であり、車両の中高速状態で精度が低下する理想軸力に基づかないため、上記構成では、より適切にグリップ状態量を演算できる。

上記操舵制御装置において、前記走行状態量は、横加速度及び車速の少なくとも一方を含むことが好ましい。
上記構成によれば、適切な走行状態量に基づいて車両の走行状態を判断し、グリップ状態量を演算できる。

本発明によれば、グリップ状態に応じて適切な操舵反力を付与できる。

第１実施形態のステアバイワイヤ式の操舵装置の概略構成図。 第１実施形態の操舵制御装置のブロック図。 第１実施形態の目標操舵角演算部のブロック図。 第１実施形態のグリップ状態量演算部のブロック図。 着力点に作用する横力、セルフアライニングトルク、及びニューマチックトレールの関係を示す模式図。 スリップ角の変化に対する理想軸力、横力（車両状態両軸力）、セルフアライニングトルク（路面軸力）、及びニューマチックトレールの変化を示すグラフ。 第１実施形態の調整ゲイン演算部のブロック図。 第２実施形態のグリップ状態量演算部のブロック図。 第３実施形態の目標操舵角演算部のブロック図。 第４実施形態の操舵制御装置のブロック図。 第４実施形態の目標転舵対応角演算部のブロック図。 第５実施形態の目標転舵対応角演算部のブロック図。 変形例のステアバイワイヤ式の操舵装置の概略構成図。

（第１実施形態）
以下、操舵制御装置の第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、操舵制御装置１の制御対象となるステアバイワイヤ式の操舵装置２は、運転者により操舵される操舵部３と、運転者による操舵部３の操舵に応じて転舵輪４を転舵させる転舵部５とを備えている。

操舵部３は、ステアリングホイール１１が固定されるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータ１３とを備えている。操舵側アクチュエータ１３は、駆動源となる操舵側モータ１４と、操舵側モータ１４の回転を減速してステアリングシャフト１２に伝達する操舵側減速機１５とを備えている。

転舵部５は、転舵輪４の転舵角に換算可能な回転軸としての第１ピニオン軸２１と、第１ピニオン軸２１に連結された転舵軸としてのラック軸２２と、ラック軸２２を往復動可能に収容するラックハウジング２３とを備えている。第１ピニオン軸２１とラック軸２２とは、所定の交差角をもって配置されており、第１ピニオン軸２１に形成された第１ピニオン歯２１ａとラック軸２２に形成された第１ラック歯２２ａとを噛合することによって第１ラックアンドピニオン機構２４が構成されている。なお、ラック軸２２は、第１ラックアンドピニオン機構２４によりその軸方向一端側が往復動可能に支持されている。ラック軸２２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド２５を介してタイロッド２６が連結されており、タイロッド２６の先端は、転舵輪４が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。

また、転舵部５には、ラック軸２２に転舵輪４を転舵させる転舵力を付与する転舵側アクチュエータ３１が第２ピニオン軸３２を介して設けられている。転舵側アクチュエータ３１は、駆動源となる転舵側モータ３３と、転舵側モータ３３の回転を減速して第２ピニオン軸３２に伝達する転舵側減速機３４とを備えている。第２ピニオン軸３２とラック軸２２とは、所定の交差角をもって配置されており、第２ピニオン軸３２に形成された第２ピニオン歯３２ａとラック軸２２に形成された第２ラック歯２２ｂとを噛合することによって第２ラックアンドピニオン機構３５が構成されている。なお、ラック軸２２は、第２ラックアンドピニオン機構３５によりその軸方向他端側が往復動可能に支持されている。

このように構成された操舵装置２では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵側アクチュエータ３１により第２ピニオン軸３２が回転駆動され、この回転が第２ラックアンドピニオン機構３５によりラック軸２２の軸方向移動に変換されることで、転舵輪４の転舵角が変更される。このとき、操舵側アクチュエータ１３からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。

次に、本実施形態の電気的構成について説明する。
操舵制御装置１は、操舵側アクチュエータ１３（操舵側モータ１４）及び転舵側アクチュエータ３１（転舵側モータ３３）に接続されており、これらの作動を制御する。なお、操舵制御装置１は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、各種制御が実行される。

操舵制御装置１には、車両の車速Ｖを検出する車速センサ４１、及びステアリングシャフト１２に付与された操舵トルクＴhを検出するトルクセンサ４２が接続されている。なお、トルクセンサ４２は、ステアリングシャフト１２における操舵側アクチュエータ１３（操舵側減速機１５）との連結部分よりもステアリングホイール１１側に設けられている。また、操舵制御装置１には、操舵部３の操舵量を示す検出値として操舵側モータ１４の回転角θsを３６０°の範囲内の相対角で検出する操舵側回転センサ４３、及び転舵部５の転舵量を示す検出値として転舵側モータ３３の回転角θtを相対角で検出する転舵側回転センサ４４が接続されている。また、操舵制御装置１には、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ４５、及び車両の横加速度ＬＡを検出する横加速度センサ４６が接続されている。なお、操舵トルクＴh及び回転角θs，θtは、一方向（本実施形態では、右）に操舵した場合に正の値、他方向（本実施形態では、左）に操舵した場合に負の値として検出する。そして、操舵制御装置１は、これらの各種状態量に基づいて操舵側モータ１４及び転舵側モータ３３の作動を制御する。

以下、操舵制御装置１の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、操舵制御装置１は、操舵側モータ制御信号Ｍsを出力する制御部としての操舵側制御部５１と、操舵側モータ制御信号Ｍsに基づいて操舵側モータ１４に駆動電力を供給する操舵側駆動回路５２とを備えている。操舵側制御部５１には、操舵側駆動回路５２と操舵側モータ１４の各相のモータコイルとの間の接続線５３を流れる操舵側モータ１４の各相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉwsを検出する電流センサ５４が接続されている。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線５３及び各相の電流センサ５４をそれぞれ１つにまとめて図示している。

また、操舵制御装置１は、転舵側モータ制御信号Ｍtを出力する転舵側制御部５５と、転舵側モータ制御信号Ｍtに基づいて転舵側モータ３３に駆動電力を供給する転舵側駆動回路５６とを備えている。転舵側制御部５５には、転舵側駆動回路５６と転舵側モータ３３の各相のモータコイルとの間の接続線５７を流れる転舵側モータ３３の各相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtを検出する電流センサ５８が接続されている。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線５７及び各相の電流センサ５８をそれぞれ１つにまとめて図示している。本実施形態の操舵側駆動回路５２及び転舵側駆動回路５６には、複数のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）を有する周知のＰＷＭインバータがそれぞれ採用されている。そして、操舵側モータ制御信号Ｍs及び転舵側モータ制御信号Ｍtは、それぞれ各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号となっている。

操舵制御装置１は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、操舵側モータ制御信号Ｍs及び転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する。そして、操舵側モータ制御信号Ｍs及び転舵側モータ制御信号Ｍtが操舵側駆動回路５２及び転舵側駆動回路５６に出力されることにより、各スイッチング素子がオンオフし、操舵側モータ１４及び転舵側モータ３３に駆動電力がそれぞれ供給される。これにより、操舵側アクチュエータ１３及び転舵側アクチュエータ３１の作動が制御される。

先ず、操舵側制御部５１の構成について説明する。
操舵側制御部５１には、上記車速Ｖ、操舵トルクＴh、回転角θs、横加速度ＬＡ、ヨーレートγ、各相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉws及びｑ軸電流値Ｉqtが入力される。そして、操舵側制御部５１は、これら各状態量に基づいて操舵側モータ制御信号Ｍsを生成して出力する。

詳しくは、操舵側制御部５１は、操舵側モータ１４の回転角θsに基づいてステアリングホイール１１の操舵角θhを演算する操舵角演算部６１と、操舵トルクＴhに基づいて目標操舵角θh*を生成する目標操舵角演算部６４とを備えている。また、操舵側制御部５１は、操舵角θh及び目標操舵角θh*に基づいて目標反力トルクＴs*を演算する目標反力トルク演算部６５と、目標反力トルクＴs*に基づいて操舵側モータ制御信号Ｍsを生成する操舵側モータ制御信号生成部６６とを備えている。さらに、操舵側制御部５１は、グリップ状態量Ｇｒを演算するグリップ状態量演算部６７と、グリップ状態量Ｇｒに応じて第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４を変更する調整ゲイン演算部６８とを備えている。

操舵角演算部６１は、入力される回転角θsを、例えばステアリング中立位置からの操舵側モータ１４の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲の絶対角に換算して取得する。そして、操舵角演算部６１は、絶対角に換算された回転角に操舵側減速機１５の回転速度比に基づく換算係数Ｋｓを乗算することで、操舵角θhを演算する。

目標操舵角演算部６４には、車速Ｖ、操舵トルクＴh、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４及び転舵側モータ３３のｑ軸電流値Ｉqtが入力される。そして、目標操舵角演算部６４は、後述するようにこれらの状態量に基づいて目標操舵角θh*を演算し、減算器６９及び転舵側制御部５５に出力する。

目標反力トルク演算部６５には、後述する目標操舵角演算部６４から出力される入力トルク基礎成分Ｔb*に加え、減算器６９において目標操舵角θh*から操舵角θhが差し引かれた角度偏差Δθsが入力される。そして、目標反力トルク演算部６５は、角度偏差Δθsに基づき、操舵角θhを目標操舵角θh*にフィードバック制御するための制御量として操舵側モータ１４が付与する操舵反力の基礎となる基礎反力トルクを演算し、該基礎反力トルクに入力トルク基礎成分Ｔb*を加算して目標反力トルクＴs*を演算する。具体的には、目標反力トルク演算部６５は、角度偏差Δθsを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、基礎反力トルクとして演算する。

操舵側モータ制御信号生成部６６には、目標反力トルクＴs*に加え、回転角θs及び相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉwsが入力される。本実施形態の操舵側モータ制御信号生成部６６は、目標反力トルクＴs*に基づいて、ｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上のｑ軸目標電流値Ｉqs*を演算する。なお、本実施形態では、ｄ軸上のｄ軸目標電流値Ｉds*はゼロに設定される。

操舵側モータ制御信号生成部６６は、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記操舵側駆動回路５２に出力する操舵側モータ制御信号Ｍsを生成（演算）する。具体的には、操舵側モータ制御信号生成部６６は、回転角θsに基づいて相電流値Ｉus，Ｉvs，Ｉwsをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系における操舵側モータ１４の実電流値であるｄ軸電流値Ｉds及びｑ軸電流値Ｉqsを演算する。そして、操舵側モータ制御信号生成部６６は、ｄ軸電流値Ｉdsをｄ軸目標電流値Ｉds*に追従させるべく、またｑ軸電流値Ｉqsをｑ軸目標電流値Ｉqs*に追従させるべく、ｄ軸及びｑ軸上の各電流偏差に基づいて電圧指令値を演算し、該電圧指令値に基づくデューティ比を有する操舵側モータ制御信号Ｍsを生成する。このように演算された操舵側モータ制御信号Ｍsが上記操舵側駆動回路５２に出力されることにより、操舵側モータ制御信号Ｍsに応じた駆動電力が操舵側モータ１４に出力され、その作動が制御される。

次に、転舵側制御部５５について説明する。
転舵側制御部５５には、上記回転角θt、目標操舵角θh*及び転舵側モータ３３の各相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtが入力される。そして、転舵側制御部５５は、これら各状態量に基づいて転舵側モータ制御信号Ｍtを生成して出力する。

詳しくは、転舵側制御部５５は、転舵輪４の転舵角に換算可能な回転軸である第１ピニオン軸２１の回転角（ピニオン角）に相当する転舵対応角θpを演算する転舵対応角演算部７１を備えている。また、転舵側制御部５５は、転舵対応角θp及び目標操舵角θh*に基づいて目標転舵トルクＴt*を演算する目標転舵トルク演算部７２と、目標転舵トルクＴt*に基づいて転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する転舵側モータ制御信号生成部７３とを備えている。なお、本実施形態の操舵装置２では、操舵角θhと転舵対応角θpとの比である舵角比が一定に設定されており、目標転舵対応角は、目標操舵角θh*と等しい。

転舵対応角演算部７１は、入力される回転角θtを、例えば車両が直進する中立位置からの転舵側モータ３３の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲の絶対角に換算して取得する。そして、転舵対応角演算部７１は、絶対角に換算された回転角に転舵側減速機３４の回転速度比、第１及び第２ラックアンドピニオン機構２４，３５の回転速度比に基づく換算係数Ｋｔを乗算して転舵対応角θpを演算する。つまり、転舵対応角θpは、第１ピニオン軸２１がステアリングシャフト１２に連結されていると仮定した場合におけるステアリングホイール１１の操舵角θhに相当する。

目標転舵トルク演算部７２には、減算器７４において目標操舵角θh*（目標転舵対応角）から転舵対応角θpが差し引かれた角度偏差Δθpが入力される。そして、目標転舵トルク演算部７２は、角度偏差Δθpに基づき、転舵対応角θpを目標操舵角θh*にフィードバック制御するための制御量として、転舵側モータ３３が付与する転舵力の目標値となる目標転舵トルクＴt*を演算する。具体的には、目標転舵トルク演算部７２は、角度偏差Δθpを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、目標転舵トルクＴt*として演算する。

転舵側モータ制御信号生成部７３には、目標転舵トルクＴt*に加え、回転角θt及び相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtが入力される。そして、転舵側モータ制御信号生成部７３は、目標転舵トルクＴt*に基づいて、ｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上のｑ軸目標電流値Ｉqt*を演算する。なお、本実施形態では、ｄ軸上のｄ軸目標電流値Ｉdt*はゼロに設定される。

転舵側モータ制御信号生成部７３は、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記転舵側駆動回路５６に出力する転舵側モータ制御信号Ｍtを生成（演算）する。具体的には、転舵側モータ制御信号生成部７３は、回転角θtに基づいて相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwtをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系における転舵側モータ３３の実電流値であるｄ軸電流値Ｉdt及びｑ軸電流値Ｉqtを演算する。そして、転舵側モータ制御信号生成部７３は、ｄ軸電流値Ｉdtをｄ軸目標電流値Ｉdt*に追従させるべく、またｑ軸電流値Ｉqtをｑ軸目標電流値Ｉqt*に追従させるべく、ｄ軸及びｑ軸上の電流偏差に基づいて電圧指令値を演算し、該電圧指令値に基づくデューティ比を有する転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する。このように演算された転舵側モータ制御信号Ｍtが上記転舵側駆動回路５６に出力されることにより、転舵側モータ制御信号Ｍtに応じた駆動電力が転舵側モータ３３に出力され、その作動が制御される。なお、転舵側モータ制御信号Ｍtを生成する過程で演算したｑ軸電流値Ｉqtは、上記目標操舵角演算部６４に出力される。

次に、目標操舵角演算部６４の構成について説明する。
図３に示すように、目標操舵角演算部６４は、ステアリングホイール１１を回転させる力である入力トルク基礎成分Ｔb*を演算する入力トルク基礎成分演算部８１と、ステアリングホイール１１の回転に抗する力である反力成分Ｆirを演算する反力成分演算部８２とを備えている。また、目標操舵角演算部６４は、操舵トルクＴh、入力トルク基礎成分Ｔb*及び反力成分Ｆirに基づいて目標操舵角θh*を演算する目標角演算処理部８３を備えている。

入力トルク基礎成分演算部８１には、操舵トルクＴhが入力される。入力トルク基礎成分演算部８１は、操舵トルクＴhの絶対値が大きいほど、大きな絶対値を有する入力トルク基礎成分（反力基礎成分）Ｔb*を演算し、乗算器８４及び上記目標反力トルク演算部６５に出力する。乗算器８４は、入力トルク基礎成分Ｔb*に後述する調整ゲイン演算部６８から出力される第１調整ゲインＫ１を乗算して入力トルク基礎成分Ｔb*’を演算する。入力トルク基礎成分Ｔb*’は、操舵トルクＴhとともに加算器８５に入力される。加算器８５は、入力トルク基礎成分Ｔb*’に操舵トルクＴhを加算することで駆動トルクＴcを演算し、減算器８６に出力する。減算器８６には、駆動トルクＴcに加え、後述する反力成分演算部８２において演算される反力成分Ｆirが入力される。そして、減算器８６において、駆動トルクＴcから反力成分Ｆirが差し引かれることで入力トルクＴin*が演算される。

目標角演算処理部８３には、入力トルクＴin*、車速Ｖ、第２及び第３調整ゲインＫ２，Ｋ３が入力される。本実施形態の目標角演算処理部８３は、入力トルクＴin*と目標操舵角θh*とを関係づける下記（１）のモデル（ステアリングモデル）式を利用して、目標操舵角θh*を演算する。

Ｔin*＝Ｋ３・Ｃ・θh*’＋（Ｊ／Ｋ２）・θh*’’…（１）
このモデル式は、ステアリングホイール１１（操舵部３）と転舵輪４（転舵部５）とが機械的に連結されたものにおいて、ステアリングホイール１１の回転に伴って回転する回転軸のトルクと回転角との関係を定めて表したものである。そして、このモデル式は、操舵装置２の摩擦等をモデル化した粘性係数Ｃ、操舵装置２の慣性をモデル化した慣性係数Ｊを用いて表される。なお、粘性係数Ｃ及び慣性係数Ｊは、車速Ｖに応じて可変設定される。また、第２及び第３調整ゲインＫ２，Ｋ３は、後述する調整ゲイン演算部６８からそれぞれ出力されるものである。そして、このようにモデル式を用いて演算された目標操舵角θh*は、上記減算器６９及び転舵側制御部５５（図２参照）に加え、反力成分演算部８２に出力される。

次に、反力成分演算部８２の構成について説明する。
反力成分演算部８２には、車速Ｖ、目標操舵角θh*、転舵側モータ３３の実電流値である相電流値Ｉut，Ｉvt，Ｉwt及び第４調整ゲインＫ４が入力される。反力成分演算部８２は、これらの状態量に基づいてラック軸２２に作用する軸力に応じた反力成分Ｆir（ベース反力）を演算し、上記減算器８６に出力する。

反力成分演算部８２は、路面軸力Ｆerを演算する路面軸力演算部９１と、理想軸力Ｆibを演算する理想軸力演算部９２とを備えている。なお、路面軸力Ｆer及び理想軸力Ｆibは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。また、反力成分演算部８２は、転舵輪４に対して路面から加えられる軸力（路面から伝達される路面情報）が反映されるように、理想軸力Ｆib及び路面軸力Ｆerを所定割合で配分した配分軸力Ｆdを演算する配分軸力演算部９３を備えている。

理想軸力演算部９２には、目標操舵角θh*（目標転舵対応角）及び車速Ｖが入力される。理想軸力演算部９２は、転舵輪４に作用する軸力（転舵輪４に伝達される伝達力）の理想値であって、路面情報が反映されない理想軸力Ｆibを目標操舵角θh*に基づいて演算する。具体的には、理想軸力演算部９２は、目標操舵角θh*の絶対値が大きくなるにつれて理想軸力Ｆibの絶対値が大きくなるように演算する。また、理想軸力演算部９２は、車速Ｖが大きくなるにつれて理想軸力Ｆibの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された理想軸力Ｆibは、乗算器９４及び後述するグリップ状態量演算部６７に出力される。

路面軸力演算部９１には、転舵側モータ３３のｑ軸電流値Ｉqtが入力される。路面軸力演算部９１は、転舵輪４に作用する軸力（転舵輪４に伝達される伝達力）の推定値であって、路面情報が反映された路面軸力Ｆerをｑ軸電流値Ｉqtに基づいて演算する。具体的には、路面軸力演算部９１は、転舵側モータ３３によってラック軸２２に加えられるトルクと、転舵輪４に対して路面から加えられる力に応じたトルクとが釣り合うとして、ｑ軸電流値Ｉqtの絶対値が大きくなるほど、路面軸力Ｆerの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された路面軸力Ｆerは、乗算器９５及び後述するグリップ状態量演算部６７に出力される。

配分軸力演算部９３には、車速Ｖに加え、路面軸力Ｆer及び理想軸力Ｆibが入力される。配分軸力演算部９３は、車速Ｖに基づいて理想軸力Ｆibと路面軸力Ｆerとを配分するためのそれぞれの配分割合である配分ゲインＧib、配分ゲインＧerを演算する配分ゲイン演算部９６を備えている。本実施形態の配分ゲイン演算部９６は、車速Ｖと配分ゲインＧib，Ｇerとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより車速Ｖに応じた配分ゲインＧib，Ｇerを演算する。配分ゲインＧibは、車速Ｖが大きい場合に小さい場合よりも値が小さくなり、配分ゲインＧerは車速Ｖが大きい場合に小さい場合よりも値が大きくなる。なお、本実施形態では、配分ゲインＧib，Ｇerの和が「１」となるように値が設定されている。このように演算された配分ゲインＧibは乗算器９４に出力され、配分ゲインＧerは乗算器９５に出力される。

配分軸力演算部９３は、乗算器９４において理想軸力Ｆibに配分ゲインＧibを乗算するとともに、乗算器９５において路面軸力Ｆerに配分ゲインＧerを乗算し、加算器９７においてこれらの値を足し合わせて配分軸力Ｆdを演算する。そして、反力成分演算部８２は、乗算器９８において配分軸力Ｆdに後述する第４調整ゲインＫ４を乗算した値を反力成分Ｆirとして演算し、上記減算器８６に出力する。

次に、グリップ状態量演算部６７について説明する。
図２に示すように、グリップ状態量演算部６７には、理想軸力Ｆib、路面軸力Ｆer、車速Ｖ、ヨーレートγ及び横加速度ＬＡが入力される。グリップ状態量演算部６７は、これらの各状態量に基づいてグリップ状態量Ｇｒを演算する。

詳しくは、図４に示すように、グリップ状態量演算部６７は、車両状態量軸力Ｆyrを演算する車両状態量軸力演算部１０１を備えている。なお、車両状態量軸力Ｆyrは、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。車両状態量軸力演算部１０１には、車両状態量としてのヨーレートγ及び横加速度ＬＡが入力される。車両状態量軸力演算部１０１は、下記（２）式にヨーレートγ及び横加速度ＬＡを入力することにより横力Ｆｙを演算する。

横力Ｆｙ＝Ｋla×横加速度ＬＡ＋Ｋγ×γ’…（２）
なお、「γ’」は、ヨーレートγの微分値を示し、「Ｋla」及び「Ｋγ」は、試験等により予め設定された係数を示す。そして、車両状態量軸力演算部１０１は、このように演算される横力Ｆyが近似的にラック軸２２に作用する軸力とみなすことができることを踏まえ、該横力Ｆyを車両状態量軸力Ｆyrとして出力する。

ここで、転舵輪のスリップ角βと該転舵輪に作用する力との関係について、図５及び図６を参照して説明する。
図５は、スリップ角βが付いている転舵輪の接地面を上から見た図である。転舵輪の向きに向かう中心線ｘが元々の転舵輪の向きを示しており、転舵輪の進行方向はこれに対して線αで示している。同図において、Ａ点が転舵輪の接地開始点で、Ｂ点が接地終了点とすると、スリップ角β分だけ、トレッド面が路面に引きずられて中心線ｘから線αのラインに沿ってずれて撓む。なお、図５において、トレッド面がずれて撓んだ領域をハッチングで示す。この撓んだ領域のうち、Ａ点側の領域が粘着域であり、Ｂ点側の領域が滑り域である。そして、このようなスリップ角βで旋回したときの転舵輪の接地面の着力点には、横力Ｆｙが働き、鉛直軸周りのモーメントがセルフアライニングトルクＳＡＴとなる。なお、転舵輪の接地中心と着力点間の距離がニューマチックトレールであり、ニューマチックトレールとキャスタトレールの和がトレールである。

図６は、スリップ角βの変化に対する、理想軸力Ｆib、横力Ｆy（車両状態量軸力Ｆyr）、セルフアライニングトルクＳＡＴ（路面軸力Ｆer）、及びニューマチックトレールの変化を示している。同図に示すように旋回中の転舵輪において、スリップ角βが小さい領域では、スリップ角βの増大に従って理想軸力Ｆib、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＳＡＴがそれぞれ略線形（リニア）に増大し、これらの各値の差は小さい。一方、スリップ角βがある程度大きな領域では、スリップ角βの増大に従って、理想軸力Ｆibは引き続き略線形に増大するものの、横力Ｆyは増大を続けた後に略一定又はやや減少傾向を示す。また、セルフアライニングトルクＳＡＴは、スリップ角βの増大に従って、しばらくは増大を続けるが、ニューマチックトレールの減少に伴って大きく減少する傾向を示す。このように各値が略線形に変化し、これらの差が小さい領域を通常領域とし、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＳＡＴが非線形に変化し、これらの差が大きくなる領域を限界領域とする。なお、図６に示す通常領域と限界領域との区切りは便宜上のものである。

ここで、旋回時の軸力をセルフアライニングトルクＳＡＴと捉えると、セルフアライニングトルクＳＡＴと横力Ｆｙの関係は、図５に示すように、転舵輪と路面との接地中心から横力の着力点までのニューマチックトレールに相当するパラメータを用いた下記（３）式で表現できる。

セルフアライニングトルクＳＡＴ＝横力Ｆｙ×ニューマチックトレール…（３）
そして、セルフアライニングトルクＳＡＴを「軸力≒路面からの反力」と考えると、転舵側モータ３３の駆動電流（すなわち、ｑ軸電流値Ｉqt）に基づく路面軸力ＦerがセルフアライニングトルクＳＡＴを近似的に表現しているといえる。

また、横力Ｆｙは、転舵輪４に発生している力であり、「横力Ｆy≒車両横向きに発生している力」と置き換えて、横力Ｆｙを横加速度ＬＡによって近似的に表現することができる。なお、横加速度ＬＡだけでは、実際の軸力に対し、動き出し時の応答性が不足するため、応答性を改善するためにヨーレートγの微分を加算して、上記式（２）が得られる。

また、上記（３）式により、転舵輪４がどの程度グリップしているかを示すグリップ度からなるグリップ状態量Ｇｒは、下記（４）式のように表わすことができる。
グリップ状態量Ｇｒ＝セルフアライニングトルクＳＡＴ／横力Ｆｙ…（４）
そして、路面軸力ＦerがセルフアライニングトルクＳＡＴを近似的に表現でき、車両状態量軸力Ｆyrが横力を近似的に表現できることを踏まえると、グリップ状態量Ｇｒは、下記（５）式のように表すことができる。

グリップ状態量Ｇｒ＝（Ｋer×路面軸力）／（Ｋy×車両状態量軸力）…（５）
なお、「Ｋer」及び「Ｋy」は、試験等により予め設定された係数を示す。
ここで、車両状態はその走行状態に応じて変化するため、ヨーレートγ及び横加速度ＬＡに基づく車両状態量軸力Ｆyrを用いることで、車両の挙動が大きく変化する場合においてラック軸２２に実際に作用している軸力を、理想軸力Ｆibと比べて正確に推定できる。しかし、ヨーレートγ及び横加速度ＬＡは、車両が停止状態を含む低速状態である場合には、その値が小さくなるため、ヨーレートセンサ４５及び横加速度センサ４６の出力値に対するノイズの大きさが相対的に大きくなる。この場合、ヨーレートγ及び横加速度ＬＡでは、目標操舵角θh*と比べて軸力を精度良く検出できない。

この点を踏まえ、図４に示すように、本実施形態のグリップ状態量演算部６７は、理想軸力Ｆib及び路面軸力Ｆerに基づく第１グリップ成分Ｇｒ1を演算する第１グリップ成分演算部１０２と、車両状態量軸力Ｆyr及び路面軸力Ｆerに基づく第２グリップ成分Ｇｒ2を演算する第２グリップ成分演算部１０３とを備えている。そして、グリップ状態量演算部６７は、車両の走行状態を示す走行状態量としての車速Ｖ及び横加速度ＬＡが低速状態であることを示す場合には、第１グリップ成分Ｇｒ1が含まれる配分比率でグリップ状態量Ｇｒを演算する。一方、グリップ状態量演算部６７は、車速Ｖ及び横加速度ＬＡが中高速状態であることを示す場合には、第２グリップ成分Ｇｒ2が含まれる配分比率でグリップ状態量を演算する。

詳しくは、第１グリップ成分演算部１０２には、路面軸力Ｆer及び理想軸力Ｆibが入力される。第１グリップ成分演算部１０２は、路面軸力Ｆerを理想軸力Ｆibにより除算することで第１グリップ成分Ｇｒ1を演算し、乗算器１０４に出力する。本実施形態の第１グリップ成分演算部１０２は、理想軸力Ｆibの絶対値がゼロ閾値Ｆ０以下の場合には、路面軸力Ｆerを理想軸力Ｆibによって除算せず、第１グリップ成分Ｇｒ1を「０」として出力する。つまり、第１グリップ成分演算部１０２は、路面軸力Ｆerをゼロで除算することにより第１グリップ成分Ｇｒ1が発散することを防止するゼロ割防止機能を有している。なお、ゼロ閾値Ｆ０は、ゼロに近い極小さな値に設定されている。第２グリップ成分演算部１０３には、路面軸力Ｆer及び車両状態量軸力Ｆyrが入力される。第２グリップ成分演算部１０３は、路面軸力Ｆerを車両状態量軸力Ｆyrで除算することで第２グリップ成分Ｇｒ2を演算し、乗算器１０５に出力する。本実施形態の第２グリップ成分演算部１０３は、ゼロ割防止機能を有しており、車両状態量軸力Ｆyrの絶対値がゼロ閾値Ｆ０以下の場合には除算を行わず、第２グリップ成分Ｇｒ2を「０」として出力する。

グリップ状態量演算部６７は、第１グリップ成分Ｇｒ1と第２グリップ成分Ｇｒ2との配分比率Ｇgrを設定する配分比率設定部１０６を備えている。配分比率設定部１０６には、車速Ｖ及び横加速度ＬＡが入力される。配分比率設定部１０６は、図４に示すようなマップを備えており、同マップを参照することにより配分比率Ｇgrを設定する。このマップは、車速Ｖ及び横加速度ＬＡが低速状態を示す値から中高速状態を示す値に近づくほど、第２グリップ成分Ｇｒ2の含まれる比率が大きくなるように配分比率Ｇgrが設定されている。

具体的には、配分比率Ｇgrは、横加速度ＬＡが横加速度閾値ＬＡth以下の領域では、配分比率Ｇgrが「０」となり、横加速度ＬＡが横加速度閾値ＬＡthよりも大きくなると、該横加速度ＬＡの増大に応じて配分比率Ｇgrが大きくなり、その後、配分比率Ｇgrが一定となるように設定されている。また、配分比率Ｇgrは、車速Ｖが車速閾値Ｖth以下の領域では、配分比率Ｇgrが「０」となり、車速Ｖが車速閾値Ｖthよりも大きくなると、該車速Ｖの増大に応じて配分比率Ｇgrが大きくなるように設定されている。なお、配分比率Ｇgrの最大値は「１」に設定されている。また、横加速度閾値ＬＡth及び車速閾値Ｖthは、それぞれノイズに対して検出値が大きく、センサの精度を確保できる値であり、予め実験等により設定されている。そして、横加速度ＬＡが横加速度閾値ＬＡth以下である場合には、当該横加速度ＬＡの値は車両の走行状態が低速状態であることを示し、横加速度ＬＡが横加速度閾値ＬＡthよりも大きい場合には、当該横加速度ＬＡの値は車両の走行状態が中高速であることを示す。同様に、車速Ｖが車速閾値Ｖth以下である場合には、当該車速Ｖの値は車両の走行状態が低速状態であることを示し、車速Ｖが車速閾値Ｖthよりも大きい場合には、当該車速Ｖの値は車両の走行状態が中高速であることを示す。

このように設定された配分比率Ｇgrは、減算器１０７及び乗算器１０５に出力される。減算器１０７には、配分比率Ｇgrに加え、定数「１」が常に入力され、該定数「１」から配分比率Ｇgrを減算した値を乗算器１０４に出力する。つまり、第１グリップ成分Ｇｒ1の配分比率と第２グリップ成分Ｇｒ2の配分比率との和は、「１」となるように設定されている。

グリップ状態量演算部６７は、乗算器１０４において第１グリップ成分Ｇｒ1に減算器１０７からの出力値（１－配分比率Ｇgr）を乗算した値を第１グリップ配分量Ａgr1としてグリップ演算処理部１０８に出力する。また、グリップ状態量演算部６７は、乗算器１０５において第２グリップ成分Ｇｒ2に配分比率Ｇgrを乗算した値を第２グリップ配分量Ａgr2としてグリップ演算処理部１０８に出力する。そして、グリップ演算処理部１０８は、第１グリップ配分量Ａgr1と第２グリップ配分量Ａgr2とを足し合わせた値をグリップ状態量Ｇｒとして出力する。

次に、調整ゲイン演算部６８の構成について説明する。
図２に示すように、上記のように演算されたグリップ状態量Ｇｒは、調整ゲイン演算部６８に入力される。図７に示すように、調整ゲイン演算部６８は、第１～第４調整ゲイン演算部１１１～１１４を備えており、グリップ状態量Ｇｒは、第１～第４調整ゲイン演算部１１１～１１４のそれぞれに入力される。

第１調整ゲイン演算部１１１は、グリップ状態量Ｇｒと第１調整ゲインＫ１との関係を定めたマップを備えている。第２調整ゲイン演算部１１２は、グリップ状態量Ｇｒと第２調整ゲインＫ２との関係を定めたマップを備えている。第３調整ゲイン演算部１１３は、グリップ状態量Ｇｒと第３調整ゲインＫ３との関係を定めたマップを備えている。第４調整ゲイン演算部１１４は、グリップ状態量Ｇｒと第４調整ゲインＫ４との関係を定めたマップを備えている。

図７に示す例では、各マップは、グリップ状態量Ｇｒが小さい場合は、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４がそれぞれ大きく、グリップ状態量Ｇｒが大きくなると第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４がそれぞれ小さくなるように設定されているが、この関係に限定するものではない。例えばグリップ状態量Ｇｒが小さい場合に第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４がそれぞれ小さく、グリップ状態量Ｇｒが大きくなると、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４がそれぞれ大きくなるように設定してもよい。また、各マップの示す傾向が相互に異なっていてもよく、例えばグリップ状態量Ｇｒが小さい場合に、第１調整ゲインＫ１及び第４調整ゲインＫ４がそれぞれ小さく、第２及び第３調整ゲインＫ２，Ｋ３がそれぞれ大きくなるように設定してもよい。

図３に示すように、このように演算された第１調整ゲインＫ１は、乗算器８４に出力され、入力トルク基礎成分Ｔb*に乗算される。これにより、第１調整ゲインＫ１に応じて入力トルク基礎成分Ｔb*’が変化する。第２調整ゲインＫ２は、目標角演算処理部８３に出力され、慣性係数Ｊの逆数に乗算される。これにより、第２調整ゲインＫ２に応じて慣性項が変化する。第３調整ゲインＫ３は、目標角演算処理部８３に出力され、粘性係数Ｃに乗算される。これにより、第３調整ゲインＫ３に応じて粘性項が変化する。第４調整ゲインＫ４は、乗算器９８に出力され、配分軸力Ｆdに乗算される。これにより、第４調整ゲインＫ４に応じて反力成分Ｆirが変化する。そして、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４が変化することで、目標操舵角θh*が変化し、ひいては目標反力トルクＴs*が変化する。

次に、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４の変化に伴う操舵フィーリングの変化について説明する。
例えば車両が低μ路面を走行し、スリップ角βが大きくなりやすい状況下において、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４の各値が、グリップ状態量Ｇｒを考慮しない場合に比べ、最終的に目標反力トルクＴs*を小さくするように設定された場合を想定する。この場合、例えばスリップ角βが大きくなって限界領域に入る前の段階から、通常よりも操舵側モータ１４からステアリングホイール１１に付与される操舵反力を小さくでき、所謂抜け感が生じることで、低μ路であるといった路面情報を運転者が認識しやすくなる。

一方、同状況下において、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４の各値が、グリップ状態量Ｇｒを考慮しない場合に比べ、最終的に目標反力トルクＴs*を大きくするように設定された場合を想定する。この場合、例えばスリップ角βが大きくなった状態でも、操舵側モータ１４からステアリングホイール１１に付与される操舵反力を大きくでき、運転者が違和感なく操舵を継続できる。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）グリップ状態量演算部６７は、横加速度ＬＡ及び車速Ｖが低速状態であることを示し、車両状態量軸力Ｆyrの精度を確保できない場合には、理想軸力Ｆib及び路面軸力Ｆerに基づく第１グリップ成分Ｇｒ1が含まれる配分比率でグリップ状態量Ｇｒを演算する。そして、横加速度ＬＡ及び車速Ｖが中高速状態であることを示し、車両状態量軸力Ｆyrの精度を確保できる場合には、車両状態量軸力Ｆyr及び路面軸力Ｆerに基づく第２グリップ成分Ｇｒ2が含まれる配分比率でグリップ状態量Ｇｒを演算する。したがって、適切なグリップ状態量Ｇｒを演算でき、グリップ状態量Ｇｒを考慮して操舵反力を適切に補償できる。

（２）グリップ状態量演算部６７は、横加速度ＬＡ及び車速Ｖが低速状態を示す状態から中高速状態を示す状態に近づくほど、第２グリップ成分Ｇｒ2の配分比率が大きくなるようにグリップ状態量Ｇｒを演算するため、より適切にグリップ状態量Ｇｒを演算できる。

（３）配分比率設定部１０６は、横加速度ＬＡ及び車速Ｖに基づいて配分比率を設定したため、適切な走行状態量に基づいて車両の走行状態を判断し、グリップ状態量Ｇｒを演算できる。

（第２実施形態）
次に、操舵制御装置の第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の配分比率設定部１０６は、同図に示すマップを参照することにより、車速Ｖ及び横加速度ＬＡの少なくとも一方が車両の低速状態であることを示す場合には、第１グリップ成分Ｇｒ1のみが含まれる配分比率Ｇgrでグリップ状態量Ｇｒを演算する。また、配分比率設定部１０６は、車速Ｖ及び横加速度ＬＡの双方が車両の中高速状態であることを示す場合には、第２グリップ成分Ｇｒ2のみが含まれる配分比率Ｇgrでグリップ状態量Ｇｒが演算する。具体的には、同図に示すマップは、横加速度ＬＡが横加速度閾値ＬＡth以下である場合、又は車速Ｖが車速閾値Ｖth以下である場合に配分比率Ｇgrが「０」となり、横加速度ＬＡが横加速度閾値ＬＡthよりも大きく、かつ車速Ｖが車速閾値Ｖthよりも大きい場合に配分比率Ｇgrが「１」に設定されている。

このように演算されたグリップ状態量Ｇｒは、上記第１実施形態と同様に、調整ゲイン演算部６８に入力され、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４のそれぞれを変更することで、グリップ状態に応じて目標反力トルクＴs*が変更される。

次に、本実施形態の作用及び効果について記載する。なお、本実施形態では、上記第１実施形態の（１），（３）の作用及び効果に加えて以下の効果を有する。
（４）グリップ状態量演算部６７は、横加速度ＬＡ及び車速Ｖの少なくとも一方が車両の低速状態であることを示す場合には、理想軸力Ｆibに基づく第１グリップ成分Ｇｒ1のみが含まれる、すなわち車両状態量軸力Ｆyrに基づく第２グリップ成分Ｇｒ2を用いずにグリップ状態量Ｇｒを演算する。上記のように第１グリップ成分Ｇｒ1は、車両の低速状態で精度の良い理想軸力Ｆibに基づく値であり、車両の中高速状態で精度が低下する車両状態量軸力Ｆyrに基づかないため、本実施形態のグリップ状態量演算部６７では、より適切にグリップ状態量を演算できる。

（５）グリップ状態量演算部６７は、横加速度ＬＡ及び車速Ｖの双方が車両の中高速状態であることを示す場合には、車両状態量軸力Ｆyrに基づく第２グリップ成分Ｇｒ2のみが含まれる、すなわち理想軸力Ｆibに基づく第１グリップ成分Ｇｒ1を用いずにグリップ状態量Ｇｒを演算する。上記のように第２グリップ成分Ｇｒ2は、車両の中高速状態で精度の良い車両状態量軸力Ｆyrに基づく値であり、車両の中高速状態で精度が低下する理想軸力Ｆibに基づかないため、本実施形態のグリップ状態量演算部６７では、より適切にグリップ状態量Ｇｒを演算できる。

（第３実施形態）
次に、操舵制御装置の第３実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態の入力トルク基礎成分演算部８１は、駆動トルクＴcに対して運転者が入力すべき操舵トルクＴhの目標値であるトルク指令値Ｔh*を演算するトルク指令値演算部１２１と、トルクフィードバック演算を行うトルクフィードバック制御部（以下、トルクＦ／Ｂ制御部）１２２とを備えている。

詳しくは、トルク指令値演算部１２１には、加算器１２３において操舵トルクＴhに入力トルク基礎成分Ｔb*が足し合わされた駆動トルクＴcが入力される。トルク指令値演算部１２１は、駆動トルクＴcの絶対値が大きいほど、より大きな絶対値となるトルク指令値Ｔh*を演算する。

トルクＦ／Ｂ制御部１２２には、減算器１２４において操舵トルクＴhからトルク指令値Ｔh*が差し引かれたトルク偏差ΔＴが入力される。そして、トルクＦ／Ｂ制御部１２２は、トルク偏差ΔＴに基づき、操舵トルクＴhをトルク指令値Ｔh*にフィードバック制御するための制御量として入力トルク基礎成分Ｔb*を演算する。具体的には、トルクＦ／Ｂ制御部１２２は、トルク偏差ΔＴを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、入力トルク基礎成分Ｔb*として演算する。

このように演算された入力トルク基礎成分Ｔb*は、上記第１実施形態と同様に目標反力トルク演算部６５に出力されるとともに、乗算器８４に出力され、第１調整ゲインＫ１が乗算されることで、入力トルク基礎成分Ｔb*’が演算される。これにより、グリップ状態に応じて目標操舵角θh*が変更され、目標反力トルクＴs*が変更される。

以上、本実施形態では、上記第１実施形態の（１）～（３）の作用及び効果と同様の作用及び効果を有する。
（第４実施形態）
次に、操舵制御装置の第４実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態の操舵側制御部５１は、転舵輪４の転舵角に換算可能な転舵対応角θpの目標値である目標転舵対応角θp*を演算する目標転舵対応角演算部１３１を備えており、目標操舵角演算部６４を備えていない。図１１に示すように、目標転舵対応角演算部１３１は、上記第１実施形態の目標操舵角演算部６４が目標操舵角θh*を演算する際の演算処理と同様の演算処理によって目標転舵対応角θp*を演算する。なお、説明の便宜上、目標転舵対応角演算部１３１を構成する各ブロックについて、目標操舵角演算部６４を構成する各ブロック（図３参照）と同一の符号を付している。

図１０に示すように、目標転舵対応角演算部１３１において演算される目標転舵対応角θp*は、転舵側制御部５５に出力される。また、上記第１実施形態と同様に、グリップ状態量演算部６７には、理想軸力Ｆib及び路面軸力Ｆerが出力される。そして、目標転舵対応角演算部１３１から目標反力トルク演算部６５には、目標角演算処理部８３に入力される入力トルクＴin*が入力される。

本実施形態の目標反力トルク演算部６５は、入力トルクＴin*に基づいて操舵側モータ１４が付与する操舵反力の目標値である目標反力トルクＴs*を演算する。具体的には、目標反力トルク演算部６５は、入力トルクＴin*が大きいほど、より大きな絶対値を有する目標反力トルクＴs*を演算する。そして、入力トルクＴin*は、その基になる入力トルク基礎成分Ｔb*及び反力成分Ｆirがそれぞれ第１及び第４調整ゲインＫ１，Ｋ４により変更される。これにより、入力トルクＴin*に基づく目標反力トルクＴs*がグリップ状態に応じて変更される。

以上、本実施形態では、上記第１実施形態の（１）～（３）の作用及び効果と同様の作用及び効果を有する。
（第５実施形態）
次に、操舵制御装置の第５実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第４実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図１２に示すように、本実施形態の目標転舵対応角演算部１３１は、反力成分Ｆirを目標反力トルク演算部６５に出力し、入力トルクＴin*を出力しない。そして、目標反力トルク演算部６５（図１０参照）は、反力成分Ｆirの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが大きいほど、より大きな絶対値を有する目標反力トルクＴs*を演算する。そして、反力成分Ｆirは、上記のように第４調整ゲインＫ４により変更される。これにより、反力成分Ｆirに基づく目標反力トルクＴs*がグリップ状態に応じて変更される。

以上、本実施形態では、上記第１実施形態の（１）～（３）の作用及び効果と同様の作用及び効果を有する。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記第４及び第５実施形態では、目標転舵対応角θp*を入力トルクＴin*に基づいて演算したが、これに限らず、例えば操舵角θh等、他のパラメータに基づいて演算してもよい。

・上記第２実施形態において、車速Ｖ及び横加速度ＬＡが車両の中高速状態であることを示す場合には、第２グリップ成分Ｇｒ2のみに基づいてグリップ状態量Ｇｒを演算し、車速Ｖ及び横加速度ＬＡが車両の低速状態であることを示す場合に、第１及び第２グリップ成分Ｇｒ1，Ｇｒ2に基づいてグリップ状態量Ｇｒを演算してもよい。また、車速Ｖ及び横加速度ＬＡが車両の低速状態であることを示す場合には、第１グリップ成分Ｇｒ1のみに基づいてグリップ状態量Ｇｒを演算し、車速Ｖ及び横加速度ＬＡが車両の中高速状態であることを示す場合に、第１及び第２グリップ成分Ｇｒ1，Ｇｒ2に基づいてグリップ状態量Ｇｒを演算してもよい。

・上記各実施形態において、ゼロ割防止機能の実現態様は適宜変更可能である。例えば、車両状態量軸力Ｆyrの絶対値がゼロ閾値Ｆ０以下である場合には、車両状態量軸力Ｆyrを予め設定された下限値とすることができる。なお、第１グリップ成分演算部１０２及び第２グリップ成分演算部１０３がゼロ割防止機能を有していなくともよい。

・上記各実施形態では、配分比率設定部１０６は、走行状態量として横加速度ＬＡ及び車速Ｖを用いて配分比率Ｇgrを設定したが、これに限らず、例えば横加速度ＬＡ及び車速Ｖのいずれか一方のみを用いて配分比率Ｇgrを設定してもよい。また、例えばヨーレートγ等、他のパラメータを用いて配分比率Ｇgrを設定してもよい。

・上記各実施形態において、路面軸力Ｆerを理想軸力Ｆibにより除算したグリップ度を第１グリップ成分Ｇｒ1としたが、これに限らず、路面軸力Ｆerから理想軸力Ｆibを減算したグリップロス度（転舵輪４のグリップがどの程度失われたかを示す値）を第１グリップ成分Ｇｒ1としてもよい。同様に、路面軸力Ｆerから車両状態量軸力Ｆyrを減算したグリップロス度を第２グリップ成分Ｇｒ2としてもよい。

・上記各実施形態では、路面軸力Ｆer及び理想軸力Ｆibに基づく第１グリップ成分Ｇｒ1と、路面軸力Ｆer及び車両状態量軸力Ｆyrに基づく第２グリップ成分Ｇｒ2とを所定配分比率で合算させることによりグリップ状態量Ｇｒを演算した。しかし、これに限らず、例えば理想軸力Ｆib及び車両状態量軸力Ｆyrに基づく第３グリップ成分を演算し、これらの各グリップ成分を所定配分比率で合算させることによりグリップ状態量Ｇｒを演算してもよい。

・上記各実施形態では、路面軸力Ｆerをｑ軸電流値Ｉqtに基づいて演算したが、これに限らず、例えばラック軸２２に軸力を検出できる圧力センサ等を設け、その検出結果を路面軸力Ｆerとして用いてもよい。

・上記各実施形態では、理想軸力Ｆibを目標操舵角θh*（目標転舵対応角）及び車速Ｖに基づいて演算したが、これに限らず、目標操舵角θh*（目標転舵対応角）のみに基づいて演算してもよく、また、転舵対応角θpに基づいて演算してもよい。さらに、例えば操舵トルクＴhや車速Ｖ等、他のパラメータを加味する等、他の方法で演算してもよい。

・上記各実施形態では、グリップ状態量Ｇｒに応じたゲインとして、第１～第４調整ゲインＫ１～Ｋ４を採用したが、これに限らず、少なくともいずれか１つを採用してもよく、また、他の状態量に乗算等されるゲインを追加してもよい。

・上記各実施形態では、理想軸力Ｆibと路面軸力Ｆerとを所定割合で配分して配分軸力Ｆdを演算したが、これに限らず、例えば理想軸力Ｆibと車両状態両軸力Ｆyrとを所定割合で配分して配分軸力Ｆdを演算してもよく、配分軸力Ｆdの演算態様は適宜変更可能である。

・上記実施形態では、ヨーレートγ及び横加速度ＬＡに基づいて車両状態両軸力Ｆyrを演算したが、これに限らず、例えばヨーレートγ及び横加速度ＬＡのいずれか一方のみに基づいて車両状態両軸力Ｆyrを演算してもよい。

・上記各実施形態において、配分軸力演算部９３が車速Ｖ以外のパラメータを加味して配分ゲインＧib，Ｇerを演算してもよい。例えば車載のエンジン等の制御パターンの設定状態を示すドライブモードを複数の中から選択可能な車両において、該ドライブモードを配分ゲインＧib，Ｇerを設定するためのパラメータとしてもよい。この場合、配分軸力演算部９３がドライブモード毎に車速Ｖに対する傾向が異なる複数のマップを備え、同マップを参照することにより、配分ゲインＧib，Ｇerを演算する構成を採用できる。

・上記各実施形態では、反力成分演算部８２は、ラック軸２２に作用する軸力に応じたベース反力を反力成分Ｆirとして演算したが、これに限らず、例えばベース反力に他の反力を加味した値を反力成分として演算してもよい。こうした反力として、例えばステアリングホイール１１の操舵角θhの絶対値が舵角閾値に近づく場合に、更なる切り込み操舵が行われるのに抗する反力であるエンド反力を採用することができる。なお、舵角閾値としては、例えばラックエンド２５がラックハウジング２３に当接することでラック軸２２の軸方向移動が規制される機械的なラックエンド位置よりも中立位置側に設定された仮想ラックエンド位置に対し、さらに所定角度だけ中立位置側に位置する仮想ラックエンド近傍位置での転舵対応角θpを用いることができる。また、舵角閾値としてステアリングホイール１１の回転エンド位置での操舵角θhを用いることもできる。

・上記各実施形態では、目標操舵角演算部６４が操舵トルクＴh及び車速Ｖに基づいて目標操舵角θh*を設定したが、これに限らず、少なくとも操舵トルクＴhに基づいて設定されれば、例えば車速Ｖを用いずともよい。

・上記各実施形態では、操舵角θhと転舵対応角θpとの舵角比を一定としたが、これに限らず、これらが車速等に応じて可変としてもよい。なお、この場合には、目標操舵角θh*と目標転舵対応角とが異なる値になる。

・上記各実施形態において、目標操舵角演算部６４がサスペンションやホイールアライメント等の仕様によって決定されるバネ係数Ｋを用いた、所謂バネ項を追加してモデル化したモデル式を利用して目標操舵角θh*を演算してもよい。

・上記第１～第３実施形態では、目標反力トルク演算部６５が基礎反力トルクに入力トルク基礎成分Ｔb*を加算して目標反力トルクＴs*を演算したが、これに限らず、例えば入力トルク基礎成分Ｔb*を加算せず、基礎反力トルクをそのまま目標反力トルクＴs*として演算してもよい。

・上記各実施形態において、第１ラックアンドピニオン機構２４に代えて、例えばブッシュ等によりラック軸２２を支持してもよい。
・上記各実施形態において、転舵側アクチュエータ３１として、例えばラック軸２２の同軸上に転舵側モータ３３を配置するものや、ラック軸２２と平行に転舵側モータ３３を配置するもの等を用いてもよい。

・上記各実施形態では、操舵制御装置１の制御対象となる操舵装置２を、操舵部３と転舵部５とを機械的に分離したリンクレスのステアバイワイヤ式操舵装置としたが、これに限らず、クラッチにより操舵部３と転舵部５とを機械的に断接可能なステアバイワイヤ式操舵装置としてもよい。

例えば図１３に示す例では、操舵部３と転舵部５との間には、クラッチ３０１が設けられている。クラッチ３０１は、その入力側要素に固定された入力側中間軸３０２を介してステアリングシャフト１２に連結されるとともに、その出力側要素に固定された出力側中間軸３０３を介して第１ピニオン軸２１に連結されている。そして、操舵制御装置１からの制御信号によりクラッチ３０１が解放状態となることで、操舵装置２はステアバイワイヤモードとなり、クラッチ３０１が締結状態となることで、操舵装置２は電動パワーステアリングモードとなる。

１…操舵制御装置、２…操舵装置、３…操舵部、４…転舵輪、５…転舵部、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…操舵側アクチュエータ、１４…操舵側モータ、５１…操舵側制御部（制御部）、６４…目標操舵角演算部、６５…目標反力トルク演算部、６７…グリップ状態量演算部、６８…調整ゲイン演算部、８１…入力トルク基礎成分演算部、８２…反力成分演算部、９１…路面軸力演算部、９２…理想軸力演算部、９３…配分軸力演算部、１０１…車両状態量軸力演算部、１０２…第１グリップ成分演算部、１０３…第２グリップ成分演算部、１０６…配分比率設定部、１１１…第１調整ゲイン演算部、１１２…第２調整ゲイン演算部、１１３…第３調整ゲイン演算部、１１４…第４調整ゲイン演算部、１２１…トルク指令値演算部、１２２…トルクＦ／Ｂ制御部、１３１…目標転舵対応角演算部、Ａgr1…第１グリップ配分量、Ａgr2…第２グリップ配分量、Ｆd…配分軸力、Ｆer…路面軸力、Ｆib…理想軸力、Ｆir…反力成分、Ｆyr…車両状態量軸力、Ｇｒ…グリップ状態量、Ｇｒ1…第１グリップ成分、Ｇｒ2…第２グリップ成分、Ｋ１…第１調整ゲイン、Ｋ２…第２調整ゲイン、Ｋ３…第３調整ゲイン、Ｋ４…第４調整ゲイン、ＬＡ…横加速度、Ｔb*…入力トルク基礎成分、Ｔc…駆動トルク、Ｔh…操舵トルク、Ｔh*…トルク指令値、Ｔin*…入力トルク、Ｔs*…目標反力トルク、Ｔt*…目標転舵トルク、Ｖ…車速、γ…ヨーレート、θh…操舵角、θp…転舵対応角、θh*…目標操舵角、θp*…目標転舵対応角。

Claims (4)

1. 操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部とが機械的に分離した構造又は機械的に断接可能な構造を有する操舵装置を制御対象とし、
   前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力を与える操舵側モータの作動を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角に関連する値に基づく理想軸力を演算する理想軸力演算部と、
   路面情報に基づく路面軸力を演算する路面軸力演算部と、
   車両の走行状態に応じて変化する車両状態量に基づく車両状態量軸力を演算する車両状態量軸力演算部と、
   前記理想軸力、前記路面軸力及び前記車両状態量軸力に基づいて複数のグリップ成分を演算し、該複数のグリップ成分を所定配分比率で合算させることによりグリップ状態量を演算するグリップ状態量演算部とを備え、
   前記グリップ状態量を考慮して前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算するものであって、
   前記車両状態量は、車両に設けられたセンサによって検出される横加速度を含む値であって、車両の走行状態を示す走行状態量が停止状態を含む低速状態であることを示す場合には、前記走行状態量が前記低速状態よりも速い中高速状態であることを示す場合と比べて値が小さくなる特性を有し、
   前記グリップ状態量演算部は、前記走行状態量が前記低速状態であることを示すことによって、前記走行状態量が前記中高速状態であることを示す場合と比べて、前記車両状態量の値が小さくなることに起因して当該車両状態量の精度が低下する場合には、前記理想軸力及び前記路面軸力に基づく第１グリップ成分が含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算し、前記走行状態量が前記中高速状態であることを示すことによって、前記走行状態量が前記低速状態であることを示す場合と比べて、前記車両状態量の値が大きくなることに起因して当該車両状態量の精度が向上する場合には、少なくとも前記車両状態量軸力に基づく第２グリップ成分が含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算するように構成されており、
   前記グリップ状態量演算部は、前記走行状態量が前記中高速状態の場合に前記低速状態の場合よりも前記第２グリップ成分の配分比率が大きくなるように前記グリップ状態量を演算する操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記グリップ状態量演算部は、前記走行状態量が前記低速状態であることを示す場合には、前記第１グリップ成分のみが含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算する操舵制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の操舵制御装置において、
   前記グリップ状態量演算部は、前記走行状態量が前記中高速状態であることを示す場合には、前記第２グリップ成分のみが含まれる配分比率で前記グリップ状態量を演算する操舵制御装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記走行状態量は、横加速度及び車速の少なくとも一方を含む操舵制御装置。

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