JP2021017153A - ステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両らしい反力提示が可能なステアリング制御装置を提供する。【解決手段】切り込み切り戻し判定部４１０は、切り込み状態と切り戻し状態とを判別する。手応えトルク指令演算部５７０は、基準角度θｒｅｆからのステアリングホイール角度相当値θｒの変位量に応じた切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）及び切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）を算出し、且つ、反力指令値に基づいて手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを算出する。基準角度演算部５６１は、変位量の絶対値が変位量閾値以下となるように、ステアリングホイール角度相当値θｒに応じて基準角度θｒｅｆを更新する。変位量に対する切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）の変化率は、基準角度θｒｅｆから離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されている。変位量に対する切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）の変化率は、基準角度θｒｅｆから離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されている。【選択図】図５

Description

本発明は、ステアリング制御装置に関する。

従来、ステアバイワイヤシステムのステアリング制御装置において、ドライバの運転しやすさや操舵フィーリングの確保を考慮した反力提示をする技術が提案されている。

例えば特許文献１に開示された車両用操舵装置では、ハンドル角度に応じて算出される角度分反力に不感帯が設定されている。また、特許文献２に開示されたステアバイワイヤ式ステアリング装置では、操舵角（θｓ）の変化の方向ごとに、操舵角に応じた暫定目標摩擦反力トルク（Ｔｔｈｐ）が演算される。すなわち、操舵角に応じた反力特性においてヒステリシス特性が設定されている。

特開第４１３５６００号公報 特許第４１８６９１３号公報

車両の転舵時の挙動には、タイヤが捩れてから路面を擦れながら動く場合のような非線形挙動が含まれる。ステアバイワイヤシステムにおけるドライバへの反力提示では、このような非線形挙動を反映した反力を提示することや、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスによる反力の違いを提示することが望まれる。しかし、車両らしい反力提示という観点から、特許文献１、２の従来技術は十分ではない。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ステアバイワイヤシステムの反力装置において、車両らしい反力提示が可能なステアリング制御装置を提供することにある。

本発明のステアリング制御装置は、反力装置（７０）と、転舵装置（８０）とを備えるステアバイワイヤシステム（９０）において、反力装置及び転舵装置を制御するステアリング制御装置である。反力装置は、反力用回転電機（７８）、及び、反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器（７７）を含み、ステアリングホイール（９１）と接続される。転舵装置は、転舵用回転電機（８８）、及び、転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器（８７）を含み、車輪（９９）を転舵する。ステアリング制御装置は、転舵装置の角度（θｔ）が反力装置の角度（θｒ）に一致するように反力装置及び転舵装置を制御する。

このステアリング制御装置は、反力制御部（５１０）と、基準角度演算部（５６１）と、切り込み切り戻し判定部（４１０）と、手応えトルク指令演算部（５７０）と、を有する。反力制御部は、転舵装置の出力トルクに相当する物理量（Ｔｔ、Ｔ^*ｔ、Ｉｔ、Ｉ^*ｔ）に基づいてステアリングトルク指令値（Ｔ^*ｓｔ）を算出する。

基準角度演算部は、ステアリングホイールの角度に相当するステアリングホイール角度相当値（θｒ、θｔ）の変化に応じて基準角度（θｒｅｆ）を演算する。切り込み切り戻し判定部は、ステアリングホイールが基準角度から離れる方向に切り込まれている「切り込み状態」と、ステアリングホイールが基準角度に向かって切り戻されている「切り戻し状態」とを判別する。

手応えトルク指令演算部は、基準角度からのステアリングホイール角度相当値の変位量（Δθ）に応じて、切り込み状態に対応する切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）、及び、切り戻し状態に対応する切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）を算出する。且つ、手応えトルク指令演算部は、少なくとも切り込み用反力指令値又は切り戻し用反力指令値に基づいて手応えトルク指令（Ｔｒｅｓｐ）を算出する。

基準角度演算部は、変位量の絶対値（｜Δθ｜）が所定の変位量閾値（Δθｔｈ）よりも大きいとき、変位量の絶対値が変位量閾値以下となるように、ステアリングホイール角度相当値に応じて基準角度を更新する。

手応えトルク指令演算部は、マップ又は数式を用いて切り込み用反力指令値及び切り戻し用反力指令値を算出する。このマップ又は数式において、変位量に対する切り込み用反力指令値の変化率は、基準角度から離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されている。変位量に対する切り戻し用反力指令値の変化率は、基準角度から離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されている。

本発明のステアリング制御装置は、操舵中の各位置でそれまでの角度変化に応じた基準角度を算出し、基準角度からの変位量に基づき反力指令値を算出する。また、切り込み時と切り戻し時とで、変位量に対する反力指令値の特性を異なるものにする。具体的に、切り込み時には基準角度からの切り始めの反力トルクの立ち上がりを大きくし、切り戻し時には基準角度への戻し始めの反力トルクの立ち下がりを大きくする。これにより、ステアバイワイヤシステムの反力装置において、タイヤの擦れ等の非線形挙動や、切り込み切り戻しのヒステリシス等を反映した車両らしい反力提示が可能となる。

各実施形態のステアリング制御装置が適用されるステアバイワイヤシステムの全体構成図。 二系統の反力装置及び転舵装置の概略構成図。 転舵装置制御部の概略構成を示すブロック図。 反力装置制御部の概略構成を示すブロック図。 第１実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。 第１実施形態の基準角度演算（第２実施形態の第１基準角度演算）のフローチャート。 第１実施形態の基準角度演算のタイムチャート。 図５の（ａ）切り込み用（第１）反力指令値マップ、（ｂ）切り戻し用（第１）反力指令値マップ。 推定路面負荷演算のフローチャート。 図５の（ａ）路面負荷ゲインマップ、（ｂ）車速感応ゲインマップ。 第１実施形態の変形例による切り込み切り戻し判定演算のブロック図。 切り込み／切り戻し用反力指令値の配分比演算のブロック図。 第２実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。 第２実施形態の第２基準角度演算のフローチャート。 第２実施形態の第１、第２基準角度演算のタイムチャート。 図１３の（ａ）切り込み用第２反力指令値マップ、（ｂ）切り戻し用第２反力指令値マップ。 第３実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。 図１７の（ａ）切り込み用電流制限値マップ、（ｂ）切り戻し用電流制限値マップ。 第４実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。 第４実施形態による基準角度演算のフローチャート。 （ａ）一つの基準角度を用いる場合、（ｂ）二つの基準角度を用いる場合の作用効果を説明する角度−トルク遷移図。

本明細書において「実施形態」とは本発明の実施形態を意味する。以下、本発明のステアリング制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。このステアリング制御装置は、ステアバイワイヤシステムにおいて反力装置及び転舵装置を制御する装置である。複数の実施形態で実質的に同一の構成、又は、フローチャートにおける実質的に同一のステップには同一の符号又はステップ番号を付して説明を省略する。以下の第１〜第４実施形態を包括して「本実施形態」という。

図１に、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されたステアバイワイヤシステム９０の全体構成を示す。図１において、車輪９９は片側のみを図示し、反対側の車輪の図示を省略する。ステアバイワイヤシステム９０は、反力装置７０、転舵装置８０、及び、トルクセンサ９４を備える。

反力装置７０は、反力用回転電機７８と、反力用回転電機７８を駆動する反力用電力変換器７７と、反力用回転電機７８の出力を減速する反力用減速機７９とを含み、ステアリングシャフト９２を介してステアリングホイール９１と接続される。ステアバイワイヤシステム９０では、ドライバは操舵に対する反力を直接感知することができない。そこで、反力回転電機７８は、操舵に対する反力を付与するようにステアリングホイール９１を回転させ、ドライバに適切な操舵フィーリングを与える。

転舵装置８０は、転舵用回転電機８８と、転舵用回転電機８８を駆動する転舵用電力変換器８７と、転舵用回転電機８８の出力を減速する転舵用減速機８９とを含む。転舵用回転電機８８の回転は、転舵用減速機８９からピニオンギア９６、ラック軸９７、タイロッド９８、ナックルアーム９８５を介して車輪９９に伝達される。詳しくは、ピニオンギア９６の回転運動はラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の両端に設けられたタイロッド９８がナックルアーム９９を往復移動させることで、車輪９９が転舵される。

トルクセンサ９４は、トーションバーの捩れ変位に基づき、ステアリングシャフト９２に加わるドライバの操舵入力を検出する。トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓはステアリング制御装置２００に入力される。

ステアリングホイール９１の操舵角は、ステアリングホイール９１の中立位置に対する回転方向に応じて、例えば図１のＣＷ方向が正、ＣＣＷ方向が負と定義される。これに対応して車輪９９の転舵角の正負が定義される。角速度は、角度と同じ符号で定義される。また、ドライバがステアリングホイール９１をＣＷ方向に回すときのトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓは正である。

さらに、反力装置７０でステアリングホイール９１をＣＷ方向に回すときの反力装置７０の出力トルクも正である。反力装置７０の出力トルクがＣＷ方向に作用しているとき、ドライバがステアリングホイール９１を保舵すると、ドライバはＣＣＷ方向にトルクを加えるため、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓは負となる。

ステアリング制御装置２００は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ステアリング制御装置２００の各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

図１に示すように、本実施形態では、反力装置制御部２７０と転舵装置制御部２８０とが物理的に離れた状態で設けられている。二つの制御部２７０、２８０は、ＣＡＮ通信等の車両ネットワークや専用の通信ラインを経由して互いに情報を通信することで、協働してステアリング制御装置２００として機能する。

例えば二点鎖線で示すように、反力装置７０は、反力装置制御部２７０と反力用電力変換器７７と反力用回転電機７８とが一体に構成される。同様に転舵装置８０は、転舵装置制御部２８０と転舵用電力変換器８７と転舵用回転電機８８とが一体に構成される。このような、いわゆる「機電一体式」のモータ構造は、電動パワーステアリング装置の分野において周知である。

次に図２を参照し、反力装置７０及び転舵装置８０における電力変換器７７、８７及び回転電機７８、８８の具体的な構成形態について説明する。反力装置７０と転舵装置８０とは同様の構成であるため、図中の符号を併記する。以下の説明では、「反力用」、「転舵用」の記載を省略しつつ、代表として反力装置７０の構成要素の符号を用いて説明する。転舵装置８０については、符号を読み替えて解釈するものとする。

本実施形態の回転電機７８は二系統の三相ブラシレスモータであり、電力変換器７７は二系統の三相インバータである。回転電機７８は、二系統の巻線として第１系統巻線７８１及び第２系統巻線７８２を有する。二系統の巻線７８１、７８２は、例えば位相を電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。回転電機７８が出力するトルクＴｍは、第１系統巻線７８１への通電により生成される第１系統トルクＴｍ１と、第２系統巻線７８２への通電により生成される第２系統トルクＴｍ２との合算値となる。

電力変換器７７は、第１系統巻線７８１に通電する第１系統電力変換器７７１、及び、第２系統巻線７８２に通電する第２系統電力変換器７７２を含む。図２の例では、二系統の電力変換器７７１、７７２は、共通のバッテリ１１から供給された直流電力をそれぞれ三相交流電力に変換する。他の例では、各電力変換器７７１、７７２は、個別のバッテリに接続されてもよい。

次に図３、図４を参照し、反力装置制御部２７０及び転舵装置制御部２８０の概略構成を説明する。この部分では、各実施形態の詳細な制御構成の説明に先立ち、各実施形態に共通する反力装置７０及び転舵装置８０の基本構成や特有の構成について説明する。反力装置７０の出力に関するパラメータの記号には「ｒ」、転舵装置８０の出力に関するパラメータの記号には「ｔ」を付す。以下、反力装置７０及び転舵装置８０の符号「７０」、「８０」の記載を適宜省略する。

図３、図４において、反力装置の角度θｒ及び角速度ωｒ、転舵装置の角度θｔ等の値は、回転電機７８、８８の回転角度に減速機７９、８９の減速比を乗除した換算後の値とする。まず図３に転舵装置制御部２８０の基本構成を示す。反力装置の角度θｒはバンドパスフィルタ（図中「ＢＰＦ」）３１を介して角度比制御部３２０に入力される。角度比制御部３２０では、角度θｒや車速Ｖに応じた反力装置７０と転舵装置８０との角度比が演算される。

角度制御部３６０の偏差算出部３６１は、反力装置の角度θｒに角度比を乗じた値と転舵装置の角度θｔとの角度偏差Δθ_r-tを算出する。ＰＩＤ制御器３６２は、角度偏差Δθ_r-tを０に近づけるように、転舵トルク指令値Ｔ^*ｔ、又は、転舵トルク指令値Ｔ^*ｔに対応する転舵用回転電機８８の電流指令値Ｉ^*ｔを演算する。転舵装置電流制御部３８０は偏差算出器３８１とＰＩ制御器３８２とを含み、転舵トルクＴｔ又は電流Ｉｔのフィードバック制御により、転舵用回転電機８８に流す電流を制御する。

ところで、偏差算出部３６１で算出される角度偏差Δθは、正確には「反力装置の角度θｒに角度比を乗じた値」と転舵装置の角度θｔとの差分である。ただし本明細書では、「反力装置の角度θｒに角度比を乗じた値」を「反力装置の角度θｒ」とみなし、「反力装置の角度θｒと転舵装置の角度θｔとの偏差」を「角度偏差Δθ_r-t」と記す。要するに、適宜、換算係数を乗除した値を用いて反力装置の角度θｒと転舵装置の角度θｔとを対比することは通常になし得る事項である。そのような前提で、「ステアリング制御装置２００は、転舵装置の角度θｔが反力装置の角度θｒに一致するように反力装置７０及び転舵装置８０を制御する」ものと解釈する。

図４に反力装置制御部２７０の基本構成を示す。反力制御部５１０は、「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」及び車速Ｖに基づきステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔを算出する。「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」には、転舵トルクＴｔ、転舵トルク指令値Ｔ^*ｔ、転舵用回転電機８８に流れる電流Ｉｔ又は電流指令値Ｉ^*ｔが該当する。以下、「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」を略して「転舵トルク相当量」とも記す。

加算器５５６では、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔの符号反転値（−Ｔ^*ｓｔ）に手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが加算される。なお、一般にステアバイワイヤシステム９０の反力装置７０では、それ以外に粘性指令値、慣性指令値、戻し指令値、エンド指令値等がステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔの符号反転値（−Ｔ^*ｓｔ）に加算されてもよい。本明細書では、他の指令値に関する説明は省略する。

加算器５５６による加算後の値は、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔに基づく目標値Ｔ^**ｓｔとしてステアリングホイールトルク制御部６２０に入力される。ステアリングホイールトルク制御部６２０は、目標値Ｔ^**ｓｔに基づき、すなわち、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔ及び手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐに基づき、反力装置のトルク指令値（以下「反力トルク指令値」）Ｔ^*ｒを算出する。

ステアリングホイールトルク制御部６２０の偏差算出部６２１は、目標値Ｔ^**ｓｔとトルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓとのトルク偏差ΔＴを算出する。ＰＩＤ制御器６２２は、トルク偏差ΔＴを０に近づけるようにＰＩＤ制御する。こうしてステアリングホイールトルク制御部６２０は、トルクセンサ９４の検出値Ｔ＿ｓｎｓが目標値Ｔ^**ｓｔに追従するよう、サーボ制御により反力トルク指令値Ｔ^*ｒを算出する。反力装置電流制御部６８０は偏差算出器６８１とＰＩ制御器６８２とを含む。反力装置電流制御部６８０は、反力トルクＴｒ又は電流Ｉｒのフィードバック制御により、反力トルク指令値Ｔ^*ｒに基づき、反力用回転電機７８に流す電流を制御する。

さらに、本実施形態のステアリング制御装置２００の反力装置制御部２７０は、特有の構成として、切り込み切り戻し判定部４１０、基準角度演算部５６１及び手応えトルク指令演算部５７０を有する。その構成の説明の前に、「ステアリングホイール角度相当値」及び「ステアリングホイール角速度相当値」の用語について説明する。

本明細書では、ステアリングホイール９１の操舵角と相関する「反力装置の角度θｒ」や「転舵装置の角度θｔ」を含めて「ステアリングホイール角度相当値」と記す。上述のように、反力装置の角度θｒや転舵装置の角度θｔは、基本的に減速機７９、８９の減速比を乗除した換算後の値であるが、特にステアリングホイール９１の角度を基準として換算された角度が「ステアリングホイール角度相当値」として扱われる。以下の文中では、ステアリングホイール角度相当値の記号の代表として「θｒ」を用い、「ステアリングホイール角度相当値θｒ」のように記す。図中では、「θｒ（ｏｒθｔ）」のように記す。

また、本明細書では、ステアリングホイール９１の操舵角速度と相関する「反力装置の角速度ωｒ」や「転舵装置の角速度ωｔ」を含めて、ステアリングホイール角度相当値の時間微分値である「ステアリングホイール角速度相当値」と記す。以下の文中では、ステアリングホイール角速度相当値の記号の代表として「ωｒ」を用い、「ステアリングホイール角速度相当値ωｒ」のように記す。図中では、「ωｒ（ｏｒωｔ）」のように記す。
なお、ステアリングホイール角速度相当値」は、角速度［ｄｅｇ／ｓ］の単位で表されてもよく、回転数［ｒｐｍ］の単位で表されてもよい。

図４の構成の説明に戻る。基準角度演算部５６１は、「ステアリングホイール角度相当値」の変化に応じて基準角度θｒｅｆを演算する。本実施形態では、ステアバイワイヤシステム９０において、タイヤが捩れてから路面を擦れながら動く場合や、ゴムブッシュ、サスペンション等が弾性的に作用する場合等の非線形挙動を反映した反力をドライバに提示するために「基準角度θｒｅｆ」の概念が用いられる。基準角度演算部５６１による基準角度演算の詳細については後述する。

手応えトルク指令演算部５７０は、基準角度θｒｅｆ及びステアリングホイール角度相当値θｒを取得する。以下、基準角度θｒｅｆからのステアリングホイール角度相当値θｒの変位量を「変位量Δθ（＝θｒ−θｒｅｆ）」と定義する。手応えトルク指令演算部５７０は、変位量Δθに基づいて、切り込み状態に対応する「切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）」、及び、切り戻し状態に対応する「切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）」を算出する。

また、手応えトルク指令演算部５７０は、少なくとも切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）又は切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）に基づいて、「手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ」を算出する。本実施形態では、反力指令値の算出に用いられる基準角度が固定されておらず、ステアリングホイール角度相当値θｒの変化に応じて演算された基準角度θｒｅｆが用いられることで、現実の車両挙動を反映した反力提示の実現が図られる。

切り込み切り戻し判定部４１０は、ステアリングホイール９１が基準角度θｒｅｆから離れる方向に切り込まれている「切り込み状態」と、ステアリングホイール９１が基準角度θｒｅｆに向かって切り戻されている「切り戻し状態」とを判別する。例えば図１１に示す構成では、切り込み切り戻し判定部４１０は、基準角度θｒｅｆからのステアリングホイール角度相当値θｒの変位量Δθ、及びステアリングホイール角速度相当値ωｒに基づいて切り込み切り戻し判定演算を行う。

これに従い、図４には、ステアリングホイール角度相当値θｒ、基準角度θｒｅｆ、及び、ステアリングホイール角速度相当値ωｒが切り込み切り戻し判定部４１０に取得される構成を示す。ただし、この構成に限らず、操舵角、操舵角速度、操舵トルクの符号の組み合わせ等により、切り込み状態と切り戻し状態とが判別されてもよい。

手応えトルク指令演算部５７０は、切り込み切り戻し判定部４１０による判定結果に基づき、変位量Δθに対する反力指令値の特性を、切り込み状態と切り戻し状態とで異なるものにする。これにより、ステアバイワイヤシステム９０において、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスによる反力の違いをドライバに提示することが図られる。なお、反力指令値の特性を「異なるものにする」には「二値を切り替える」制御に加え、「二値の中間の値を含めて連続的又は段階的に変化させる」制御が含まれる。その詳細に関しては後述する。

続いて各実施形態の説明に移る。第１〜第４実施形態のステアリング制御装置の符号を、それぞれ「２０１」〜「２０４」とする。各実施形態のブロック図では、反力装置制御部２７０のうち、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが加算器５５６に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値Ｔ^**ｓｔが算出されるところまでを図示する。ステアリングホイールトルク制御部６２０から先の制御構成は図４に準ずるものとする。

（第１実施形態）
まず図５〜図１０を参照し、第１実施形態のステアリング制御装置２０１について説明する。図５に示すように、第１実施形態のステアリング制御装置２０１は、反力装置制御部２７０の構成として、基準角度演算部５６１、手応えトルク指令演算部５７０、及び切り込み切り戻し判定部４１０を有する。第２実施形態では二つの基準角度θｒｅｆ１、θｒｅｆ２を用いるのに対し、第１実施形態では一つの基準角度θｒｅｆを用いる。

基準角度演算部５６１による基準角度演算について、図６のフローチャート及び図７のタイムチャートを参照して説明する。以下のフローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。なお、図６は、第２実施形態の「第１基準角度演算」のフローチャートとして共通に参照され、その場合、各ステップにおける「θｒｅｆ」、「Δθｔｈ」の記号が「θｒｅｆ１」、「Δθｔｈ１」に置き換わる。第１実施形態の「基準角度演算」の場合を括弧外に記し、第２実施形態の「第１基準角度演算」の場合を括弧内に記す。

基準角度θｒｅｆの初期値は０、もしくは起動時のステアリングホイール角度相当値θｒである。以下、基準角度θｒｅｆからのステアリングホイール角度相当値θｒの変位量Δθについて、変位量の絶対値｜Δθ｜の上限となる閾値を変位量閾値Δθｔｈとする。図６のＳ１１では、ステアリングホイール角度相当値θｒが基準角度θｒｅｆに変位量閾値Δθｔｈを加えた値より大きいか、すなわち式（１．１）が成立するか判断される。
θｒ＞θｒｅｆ＋Δθｔｈ ・・・（１・１）

Ｓ１１でＹＥＳの場合、Ｓ１３で基準角度演算部５６１は、基準角度θｒｅｆを、ステアリングホイール角度相当値θｒから変位量閾値Δθｔｈを減じた値、すなわち「θｒ−Δθｔｈ」に更新する。Ｓ１１でＮＯの場合、Ｓ１２に移行する。Ｓ１２では、ステアリングホイール角度相当値θｒが基準角度θｒｅｆから変位量閾値Δθｔｈを減じた値より大きいか、すなわち式（１．２）が成立するか判断される。
θｒ＜θｒｅｆ−Δθｔｈ ・・・（１・２）

Ｓ１２でＹＥＳの場合、Ｓ１４で基準角度演算部５６１は、基準角度θｒｅｆを、ステアリングホイール角度相当値θｒに変位量閾値Δθｔｈを加えた値、すなわち「θｒ＋Δθｔｈ」に更新する。Ｓ１２でＮＯの場合、Ｓ１５で基準角度θｒｅｆは前回値に維持される。

式（１．１）、（１．２）をまとめると式（１．３）のように表される。つまり、基準角度演算部５６１は、変位量の絶対値｜Δθ｜が変位量閾値Δθｔｈより大きいとき、変位量の絶対値｜Δθ｜が変位量閾値Δθｔｈ以下となるように、ステアリングホイール角度相当値θｒに応じて基準角度θｒｅｆを更新する。
｜Δθ｜＝｜θｒ−θｒｅｆ｜＞Δθｔｈ

Ｓ１３又はＳ１４で基準角度θｒｅｆが更新された後、破線で示すようにそのまま終了してもよく、或いはＳ１６、Ｓ１７のステップがさらに実施されてもよい。Ｓ１６では、切り込み状態から切り戻し状態に移行したか判断される。Ｓ１６でＹＥＳの場合、Ｓ１７では、変位量閾値Δθｔｈが切り込み状態での値から小さく変更され、その変位量閾値Δθｔｈに基づいて基準角度θｒｅｆが更新される。

続いて図７のタイムチャートを参照する。太実線はステアリングホイール角度相当値θｒを示し、太破線は基準角度θｒｅｆを示す。太い一点鎖線は、変位量閾値Δθｔｈの参照用のマップ値θ_MAPを示す。説明中のステップ番号Ｓ１１〜Ｓ１４は図６に対応する。なお、図６のＳ１６、Ｓ１７は図７には反映されておらず、第２実施形態の図１５に反映されている。

ステアリングホイール角度相当値θｒは、上限位置と下限位置との間、すなわち正負のエンド間を略一定の速度で三角波状に往復する。マップ値θ_MAPは、上限値及び下限値で所定期間一定値を保ちつつ、台形波状に変化する。マップ値θ_MAPが０から上限値又は下限値に向かう期間、及び、上限値又は下限値で維持される期間が切り込み期間であり、マップ値θ_MAPが上限値又は下限値から０に戻る期間が切り戻し期間である。

初期ｔ０では、ステアリングホイール角度相当値θｒは０（すなわち中立位置）であり、基準角度θｒｅｆも０に設定される。初期ｔ０から、マップ値θ_MAPが上限到達する時刻ｔａまで基準角度θｒｅｆは０に維持される。時刻ｔａから、ステアリングホイール角度相当値θｒが上限エンドに到達する時刻ｔｂまでの切り込み期間にはマップ値θ_MAPは上限値で一定となる。この期間、Ｓ１１のＹＥＳ判断によるＳ１３の処理により、基準角度θｒｅｆはステアリングホイール角度相当値θｒに連れて漸増する。時刻ｔｂからマップ値θ_MAPは減少し始め、時刻ｔｃにゼロクロスし、時刻ｔｄに下限到達する。この期間、Ｓ１１、Ｓ１２のＮＯ判断によるＳ１５の処理により、基準角度θｒｅｆは一定値に維持される。

時刻ｔｄから、ステアリングホイール角度相当値θｒが下限エンドに到達する時刻ｔｅまでマップ値θ_MAPは下限値で一定となる。この期間、Ｓ１２のＹＥＳ判断によるＳ１４の処理により、基準角度θｒｅｆはステアリングホイール角度相当値θｒに連れて漸減する。時刻ｔｅからマップ値θ_MAPは増加し始め、時刻ｔｆにゼロクロスし、時刻ｔｇに上限到達する。この期間、Ｓ１１、Ｓ１２のＮＯ判断によるＳ１５の処理により、基準角度θｒｅｆは一定値に維持される。

時刻ｔｇから、ステアリングホイール角度相当値θｒが上限エンドに到達する時刻ｔｈまでマップ値θ_MAPは上限値で一定となる。この期間、Ｓ１１のＹＥＳ判断によるＳ１３の処理により、基準角度θｒｅｆはステアリングホイール角度相当値θｒに連れて漸増する。

図５に戻り、第１実施形態の手応えトルク指令演算部５７０における反力演算部５７１の構成について説明する。反力演算部５７１は、切り込み用反力演算器５７３Ｆ、切り戻し用反力演算器５７３Ｒ、及び、切り替え器５７６を有し、切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）及び切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）の二値を切り替える。ただし、切り込み状態と切り戻し状態との中間状態では、マップの平均値や、変形例として後述する「状態量σ」に応じた加算値をトルク指令とするとなお良い。この点は、以下の実施形態でも同様である。

切り込み用反力演算器５７３Ｆは、変位量Δθに対する切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）の関係を規定する切り込み用反力指令値マップを予め記憶している。切り戻し用反力演算器５７３Ｒは、変位量Δθに対する切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）の関係を規定する切り戻し用反力指令値マップを予め記憶している。各反力演算器５７３Ｆ、５７３Ｒは、これらのマップを用いて、反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）、Ｔｒｆ（Ｒ）を算出する。

図８（ａ）に示す切り込み用反力指令値マップにおいて、変位量Δθに対する切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）の変化率は、基準角度θｒｅｆから離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されている。したがって、切り込み時には基準角度θｒｅｆからの切り始めの反力トルクの立ち上がりが大きくなり、基準角度θｒｅｆから離れた位置では変化が小さくなる。

図８（ｂ）に示す切り戻し用反力指令値マップにおいて、変位量Δθに対する切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）の変化率は、基準角度θｒｅｆから離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されている。したがって、切り戻し時には基準角度θｒｅｆへの戻し始めの反力トルクの立ち下がりが大きくなり、基準角度θｒｅｆから離れた位置では変化が小さくなる。なお、図８（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態の第１反力指令部５７１の構成としても共通に参照される。その場合、図６と同様に、括弧内の記号が対応する。

切り替え器５７６は、切り込み切り戻し判定部４１０からの信号に基づき、切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）と切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）とを切り替えて出力する。反力演算部５７１の切り替え器５７６の出力は、そのまま加算器５５６に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値Ｔ^**ｓｔが算出されてもよい。ただし図５に示す構成では、反力演算部５７１の出力に、さらに路面負荷ゲインＫｒｓ及び車速ゲインＫｖが乗算されて最終的な手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが算出される。そのため、反力演算部５７１の出力を「一次手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｐ」と記して区別する。

図５に示す手応えトルク指令演算部５７０は、反力演算部５７１に加え、推定路面負荷演算部５９１、路面負荷ゲイン演算部５９２、車速感応ゲイン演算部５９３、第１乗算器５９４及び第２乗算器５９５を有する。推定路面負荷演算部５９１は、転舵トルク相当量に基づき、推定路面負荷を演算する。図９のフローチャートに路面負荷ゲイン演算部５９２による推定路面負荷演算を示す。ここでは、推定路面負荷を反映する物理量として平均電流Ｉａｖｅが用いられる。平均電流Ｉａｖｅの初期値は０、もしくは転舵装置８０の起動時の電流Ｉｔであり、「ａ」は０〜１の無次元数である。

Ｓ３１では、基準角度の絶対値｜θｒｅｆ｜が所定値Ａより大きいか判断される。Ｓ３１でＹＥＳの場合、Ｓ３２では、平均電流Ｉａｖｅの前回値、及び転舵装置の電流Ｉｔに基づき、式（２）により、平均電流Ｉａｖｅの今回値が更新される。Ｓ３１でＮＯの場合、平均電流Ｉａｖｅは前回値に維持される。
Ｉａｖｅ＝ａ×Ｉａｖｅ＋（１−ａ）×Ｉｔ ・・・（２）

路面負荷ゲイン演算部５９２は、平均電流Ｉａｖｅに応じて路面負荷ゲインＫｒｓを算出する。図１０（ａ）の路面負荷ゲインマップに示すように、路面負荷ゲインＫｒｓは、平均電流Ｉａｖｅに対する変化率の絶対値が平均電流Ｉａｖｅの絶対値の増加に従って小さくなるように設定されている。

車速感応ゲイン演算部５９３は、車速Ｖに応じて車速ゲインＫｖを算出する。図１０（ｂ）の車速ゲインマップに示すように、車速ゲインＫｖは、低速域では１で一定であり、中速域では車速Ｖの増加に伴い低下し、高速域では０になる。第１乗算器５９４及び第２乗算器５９５は、一次手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｐに路面負荷ゲインＫｒｓ及び車速ゲインＫｖを順次乗算し、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを算出する。

このように、図５の構成の手応えトルク指令演算部５７０は、反力演算部５７１で反力指令値Ｔｒｆに基づいて算出された一次手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｐを路面負荷及び車速に応じて変更する。これにより、路面負荷や車速に応じた車両らしい反力提示が可能となる。第２〜第４実施形態の図１３、図１７、図１９には記載を省略するが、図５と同様に、路面負荷ゲインＫｒｓ及び車速ゲインＫｖにより手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを変更する構成を適宜組み合わせてもよい。

（第１実施形態の変形例）
次に図１１、図１２を参照し、第１実施形態の変形例による切り込み切り戻し判定演算について説明する。図５に示す切り替え器５７６は切り込み状態及び切り戻し状態の二状態を切り替えるため、操舵状態の切り替え時に特性が不連続に変化する。それに対し変形例では、切り込み状態から切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す「状態量σ」を用いることで、中間状態又は保舵状態を経由して特性を切り替える。

例えば状態量σを−１〜１の範囲で設定した場合、全範囲を演算装置の分解能レベルに区分するのが「連続的」を意味し、例えば０．１毎の２０段階に区分するのが「段階的」を意味する。厳密に言えば、分解能レベルであっても有限の数である以上、「段階的」とも言えるが、実用上の「段階的」に含まれる最大段階数は、当該技術分野の技術常識に照らして解釈されればよい。

図１１に示すように、変形例の切り込み切り戻し判定部４１０は、変位量感応量マップ４１１、角速度感応量マップ４１２及び乗算器４１３を含む。変位量感応量マップ４１１は、変位量Δθ（＝θｒ−θｒｅｆ）を引数とし、−１〜１の無次元数である変位量感応量σ_Δθを算出する。変位量Δθが負の領域では、変位量Δθが０に近づくに従って変位量感応量σ_Δθは−１から０まで漸増する。変位量Δθが正の領域では変位量Δθが０から増加するに従って変位量感応量σ_Δθは０から１まで漸増する。

角速度感応量マップ４１２は、「ステアリングホイール角速度相当値」である反力装置の角速度ωｒ、もしくは転舵装置の角速度ωｔを引数とし、−１〜１の無次元数である角速度感応量σωを算出する。以下の文中では角速度の符号として「ωｒ」のみを記す。角速度ωｒが負の領域では、角速度ωｒが０に近づくに従って角速度感応量σωは−１から０まで漸増する。角速度ωｒが正の領域では角速度ωｒが０から増加するに従って角速度感応量σωは０から１まで漸増する。乗算器４１３は、変位量感応量σ_Δθと角速度感応量σωとを乗算し、状態量σを算出する。状態量σは、σ＝１のとき切り込み状態であり、σ＝−１のとき切り戻し状態であることを示す。また、−１＜σ＜１のとき中間状態又は保舵状態であることを示す。

図１２に示すように、反力演算部５７１は、状態量σに基づく配分比演算により一次手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｐを算出する。図１２の反力演算部５７１は、図５に示す構成に対し、切り替え器５７６に代えて、状態量換算器５７４Ｓ、配分比乗算器５７４Ｆ、５７４Ｒ、及び、配分値加算器５７５を有する。それ以外の切り込み用反力演算器５７３Ｆ及び切り戻し用反力演算器５７３Ｒの構成は図５と同様であるため説明を省略する。

状態量換算器５７４Ｓは、切り込み配分値「（１＋σ）／２」、及び、切り戻し配分値「（１−σ）／２」を算出する。切り込み状態でσ＝１のとき、切り込み配分値は１、切り戻し配分値は０となる。切り戻し状態でσ＝−１のとき、切り込み配分値は０、切り戻し配分値は１となる。切り込み側の配分比乗算器５７４Ｆは、切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）に切り込み配分値を乗じる。切り戻し側の配分比乗算器５７４Ｒは、切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）に切り戻し配分値を乗じる。配分値加算器５７５は、切り込み側の配分比乗算器５７４Ｆの出力と切り戻し側の配分比乗算器５７４Ｒの出力とを加算し、一次手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｐを算出する。

このように、変形例の手応えトルク指令演算部５７０は、状態量σに応じて、切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）と切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）との配分比を変更する。状態量σが「σ＝１又はσ＝−１」の場合、図１２の構成は図５の構成と実質的に同一である。しかし、「−１＜σ＜１」の場合、中間状態又は保舵状態の配分比に応じて、一次手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｐが連続的又は段階的に変化する。したがって、操舵状態の切り替え時に手応えトルク指令演算の特性が不連続に変化することが回避される。

（第２実施形態）
次に図１３〜図１６を参照し、第２実施形態のステアリング制御装置２０２について説明する。図１３に示すように、第２実施形態のステアリング制御装置２０２は、ステアリングホイール角度相当値θｒの変化に応じて第１基準角度θｒｅｆ１を演算する第１基準角度演算部５６１、及び、ステアリングホイール角度相当値θｒの変化に応じて第１基準角度θｒｅｆ１とは異なる第２基準角度θｒｅｆ２を演算する第２基準角度演算部５６２を有する。第１基準角度演算部５６１は、第１実施形態の基準角度演算部５６１と実質的に同一である。

第１、第２基準角度演算部５６１、５６２による基準角度演算について、図１４のフローチャート及び図１５のタイムチャートを参照して説明する。第１基準角度θｒｅｆ１及び第２基準角度θｒｅｆ２の初期値はいずれも０、もしくは起動時のステアリングホイール角度相当値θｒである。ここで、第１基準角度演算に関しては、第１実施形態の基準角度θｒｅｆ、変位量閾値Δθｔｈ等の用語及び記号を「第１基準角度θｒｅｆ１」、「第１変位量閾値Δθｔｈ１」等に置き換えるのみである。

図６のフローチャートにおいて、各ステップの括弧内の式が第１基準角度演算の式に対応する。第１基準角度演算部５６１は、第１変位量の絶対値｜Δθ１｜が所定の第１変位量閾値Δθｔｈ１より大きいとき、第１変位量の絶対値｜Δθ１｜が第１変位量閾値Δθｔｈ１以下となるように、ステアリングホイール角度相当値θｒに応じて第１基準角度θｒｅｆ１を更新する。

図１４のフローチャートに第２基準角度演算の処理を示す。Ｓ２１〜Ｓ２５は、第１基準角度演算のＳ１１〜Ｓ１５と同様である。ただし、第２変位量閾値Δθｔｈ２は第１変位量閾Δθｔｈ１よりも大きく設定されている。第２基準角度演算部５６２は、第２変位量の絶対値｜Δθ２｜が第２変位量閾値Δθｔｈ２より大きいとき、第２変位量の絶対値｜Δθ２｜が第２変位量閾値Δθｔｈ２以下となるように、ステアリングホイール角度相当値θｒに応じて第２基準角度θｒｅｆ２を更新する。Ｓ２３又はＳ２４で第２基準角度θｒｅｆ２が更新された後、Ｓ２６では切り戻し中であるか判断される。Ｓ２６でＹＥＳの場合、Ｓ２７では、第２基準角度θｒｅｆ２が第１基準角度θｒｅｆ１と同じ値に更新される。

続いて図１５のタイムチャートを参照する。図１５の上側に図７と同様の第１基準角度演算を表し、図１５の下側に第２基準角度演算を表す。上下の図に共通の太実線はステアリングホイール角度相当値θｒを示す。上の図の太い長破線は第１基準角度θｒｅｆ１を示し、太い一点鎖線は、第１変位量閾値Δθｔｈ１の参照用のマップ値θ_MAP1を示す。下の図の太い短破線は第２基準角度θｒｅｆ２を示す。また、上の図における細い二点鎖線、及び、下の図における太い二点鎖線は、第２変位量閾値Δθｔｈ２の参照用のマップ値θ_MAP2を示す。二点鎖線は、図６のＳ１６、Ｓ１７を反映する。

時刻の記号のうち、上下の図に共通するｔ０、ｔｂ、ｔｃ、ｔｅ、ｔｆ、ｔｈは、図７に準ずる。また、第１基準角度演算のマップ値θ_MAP1が上限又は下限に到達する時刻ｔａ１、ｔｄ１、ｔｇ１は、図７の時刻ｔａ、ｔｄ、ｔｇと実質的に同一である。したがって、第１基準角度θｒｅｆ１は第１実施形態の基準角度θｒｅｆと同様に演算される。

第２基準角度演算では、第２変位量Δθ２の絶対値の上限である第２変位量閾値Δθｔｈ２が第１変位量Δθ１の絶対値の上限である第１変位量閾値Δθｔｈ１よりも大きく設定されている。そのため、第２基準角度演算のマップ値θ_MAP2が上限又は下限に到達する時刻ｔａ２、ｔｄ２、ｔｇ２は、それぞれ、第１基準角度演算の時刻ｔａ１、ｔｄ１、ｔｇ１よりも少し後ろにずれる。

また、時刻ｔｂ、ｔｅに切り込み状態から切り戻し状態に移行したとき、第２基準角度演算部５６２は、マップ値θ_MAP2による第２変位量閾値Δθｔｈ２を小さく変更して第２基準角度θｒｅｆ２を更新する。これにより第２基準角度演算部５６２は、切り込み状態と切り戻し状態とで、同じステアリングホイール角度相当値θｒに対応する第２変位量Δθ２の値を異なるものにする。第２基準角度θｒｅｆ２が下降し始める時刻は、マップ値θ_MAP2の下限到達時刻ｔｄ２と同時である。一方、第２基準角度θｒｅｆ２が上昇し始める時刻ｔｇ＊２は、マップ値θ_MAP2の上限到達時刻ｔｇ２とは異なる。

図１３に戻り、第２実施形態の手応えトルク指令演算部５７０は、二つの基準角度θｒｅｆ１、θｒｅｆ２に対応する二つの反力演算部５７１、５７２を含む。第１反力演算部５７１は、図５に示す第１実施形態の反力演算部５７１と実質的に同一であるが、第１実施形態の構成に対し、構成要素の符号の数字末尾及び反力指令値の記号に「１」を加えて記す。

第１反力演算部５７１は、切り込み用第１反力演算器５７３１Ｆ、切り戻し用第１反力演算器５７３１Ｒ、及び、第１切り替え器５７６１を含む。切り込み用第１反力演算器５７３１Ｆは、図８（ａ）に示す切り込み用第１反力指令値マップを用いて切り込み用反力指令値Ｔｒｆ１（Ｆ）を算出する。切り戻し用第１反力演算器５７３１Ｒは、図８（ｂ）に示す切り戻し用第１反力指令値マップを用いて切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ１（Ｒ）を算出する。第１切り替え器５７６１は、切り込み切り戻し判定部４１０からの信号に基づき、切り込み用第１反力指令値Ｔｒｆ１（Ｆ）及び切り戻し用第１反力指令値Ｔｒｆ１（Ｒ）を切り替える。なお、第１切り替え器５７６１に代えて、第１実施形態の変形例に準じ、状態量σに基づく配分比演算の構成を採用してもよい。

同様に第２反力演算部５７２は、切り込み用第２反力演算器５７３２Ｆ、切り戻し用第２反力演算器５７３２Ｒ、及び、第２切り替え器５７６２を含む。切り込み用第２反力演算器５７３２Ｆは、第２変位量Δθ２に対する切り込み用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｆ）の関係を規定するマップを予め記憶している。切り戻し用第２反力演算器５７３２Ｒは、第２変位量Δθ２に対する切り戻し用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｒ）の関係を規定するマップを予め記憶している。

各第２反力演算器５７３２Ｆ、５７３２Ｒは、マップを用いて、切り込み用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｆ）及び切り戻し用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｒ）を算出する。第２切り替え器５７６２は、切り込み切り戻し判定部４１０からの信号に基づき、切り込み用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｆ）及び切り戻し用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｒ）を切り替える。なお、第２切り替え器５７６２に代えて、第１実施形態の変形例に準じ、状態量σに基づく配分比演算の構成を採用してもよい。

図１６（ａ）に示す切り込み用第２反力指令値マップにおいて、第２変位量Δθ２に対する切り込み用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｆ）の変化率は、第２変位量の絶対値｜Δθ２｜が第１変位量の絶対値｜Δθ１｜以上の領域で略一定に設定されている。なお、第２変位量の絶対値｜Δθ２｜が第１変位量の絶対値｜Δθ１｜未満の領域では、切り込み用第２反力指令値Ｔｒｆ２（Ｆ）は略０に設定されている。したがって、切り込み時には、第２変位量Δθ２に応じた反力トルクがさらに加算される。

図１６（ｂ）に示す切り戻し用第２反力指令値マップにおいて、切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ２（Ｒ）は、第２変位量Δθ２の全領域において略０に設定されている。したがって、切り戻し時には、第２変位量Δθ２に応じた反力トルクは加算されない。

（第３実施形態）
次に図１７、図１８を参照し、第３実施形態のステアリング制御装置２０３について説明する。図１７に示すように、第３実施形態のステアリング制御装置２０３は、第２実施形態と同様に二つの基準角度θｒｅｆ１、θｒｅｆ２を用いる構成において、粘性付加演算部５９７、電流制限演算部６１０及び制限部６１３をさらに有する。概念上、粘性付加演算部５９７は手応えトルク指令演算部５７０の内部に設けられ、電流制限演算部６１０及び制限部６１３は手応えトルク指令演算部５７０の外部に設けられるように図示されるが、厳密に区分されなくてもよい。

粘性付加演算部５９７は、ステアリングホイール角速度相当値ωｒに比例する粘性付加トルクＴｖａを「付加量」として演算する。また、第１反力指令部５７１の出力と第２反力指令部５７１の出力との加算器５７８による加算値を、「手応えトルク指令の基本値」の意味で基本手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｂと記す。基本手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｂは、切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）又は切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）に基づいて算出された指令である。加算器５９８は、基本手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｂに粘性付加トルクＴｖａを加算して手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを算出する。

電流制限演算部６１０は、変位量Δθに対し切り込み状態と切り戻し状態とで異なる特性を持つ電流制限値Ｉｌｉｍを演算する。詳しくは、電流制限演算部６１０は、切り込み用電流制限演算部６１１Ｆ、切り戻し用電流制限演算部６１１Ｒ及び切り替え器６１２を含む。

切り込み用電流制限演算部６１１Ｆ及び切り戻し用電流制限演算部６１１Ｒには、ステアリングホイール角度相当値θｒ、及び、より角度範囲が広い第２基準角度θｒｅｆ２が入力される。なお、図１６（ｂ）に示すように、切り戻し用第２反力指令値は略０であるため、切り戻し用電流制限演算部６１１Ｒには第１基準角度θｒｅｆ１が入力されてもよい。

切り込み用電流制限演算部６１１Ｆ及び切り戻し用電流制限演算部６１１Ｒは、第２変位量Δθ２に基づき、切り込み用電流制限値Ｉｌｉｍ（Ｆ）及び切り戻し用電流制限値Ｉｌｉｍ（Ｒ）を演算する。図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、切り込み用電流制限値マップ及び切り戻し用電流制限値マップは、それぞれ、図８（ａ）に示す切り込み用反力指令値マップ、図８（ｂ）に示す切り戻し用反力指令値マップと同様の特性を有する。

切り替え器６１２は、切り込み切り戻し判定部４１０からの信号に基づき、切り込み用電流制限値Ｉｌｉｍ（Ｆ）と切り戻し用電流制限値Ｉｌｉｍ（Ｒ）とを切り替え、電流制限値Ｉｌｉｍを出力する。なお、切り替え器６１２に代えて、第１実施形態の変形例に準じ、状態量σに基づく配分比演算の構成を採用してもよい。

制限部６１３は、電流制限値Ｉｌｉｍにより手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを制限する。制限部６１３による制限後の手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｌｉｍが加算器５５６に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値Ｔ^**ｓｔが算出される。なお、制限部６１３は、電流制限に代えてトルク制限を行うことにより手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを制限してもよい。電流制限することで粘性付加演算によるトルクが大きい時には基本手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｂを相対的に減らして手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを大きくしすぎない効果がある。

（第４実施形態）
次に図１９、図２０を参照し、第４実施形態のステアリング制御装置２０４について説明する。図１９に示すように、第４実施形態のステアリング制御装置２０４は、一つの基準角度θｒｅｆを用いる構成において、粘性付加トルクＴｖａが加算された後の手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが基準角度演算部５６１にフィードバックされる。また、第３実施形態と同様に、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐは、電流制限演算部６１０が演算した電流制限値Ｉｌｉｍにより、制限部６１３で制限される。制限後の手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｌｉｍが加算器５５６に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値Ｔ^**ｓｔが算出される。

図２０のフローチャートに、第４実施形態の基準角度演算を示す。Ｓ１１〜Ｓ１４は図６と実質的に同一である。「（θｒｅｆ−Δθｔｈ）≦θｒ≦（θｒｅｆ＋Δθｔｈ）」であり、Ｓ１１、Ｓ１２でＮＯと判定されたとき、Ｓ４１に移行する。

Ｓ４１では、変位量Δθが正、すなわち「θｒ＞θｒｅｆ」であり、且つ、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが０より小さいか判断される。Ｓ４１でＹＥＳの場合、Ｓ４３で基準角度演算部５６１は、基準角度θｒｅｆ１をステアリングホイール角度相当値θｒに更新する。Ｓ４１でＮＯの場合、Ｓ４２に移行する。

Ｓ４２では、変位量Δθが負、すなわち「θｒ＜θｒｅｆ」であり、且つ、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが０より大きいか判断される。Ｓ４２でＹＥＳの場合、Ｓ４４で基準角度演算部５６１は、基準角度θｒｅｆ１をステアリングホイール角度相当値θｒに更新する。Ｓ４２でＮＯの場合、Ｓ４５で基準角度θｒｅｆは前回値に維持される。

第４実施形態では、例えば粘性付加トルクＴｖａが加算された影響によって手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐがゼロクロスした場合、その位置を基準角度θｒｅｆとする。つまり、基準角度演算部５６１は、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐに基づいて切り込みと切り戻しを判定することになり、粘性付加演算によるトルクが大きい時でも連続的な反力を発生することができる。

［本実施形態の作用効果］
（１）本実施形態のステアリング制御装置２００（２０１〜２０４）は、操舵中の各位置でそれまでの角度変化に応じた基準角度θｒｅｆを算出し、基準角度θｒｅｆからの変位量Δθに基づき反力指令値Ｔｒｆを算出する。また、切り込み時と切り戻し時とで、変位量Δθに対する反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）、Ｔｒｆ（Ｒ）の特性を異なるものにする。これにより、ステアバイワイヤシステム９０の反力装置７０において、タイヤの擦れ等の非線形挙動や、切り込み切り戻しのヒステリシス等を反映した車両らしい反力提示が可能となる。

ここで図２１を参照し、本実施形態による作用効果を説明する。図２１の横軸は操舵角度であり、縦軸は反力トルクである。図２１（ａ）は一つの基準角度θｒｅｆを用いる第１実施形態等に対応し、図２１（ｂ）は二つの基準角度θｒｅｆ１、θｒｅｆ２を用いる第２実施形態等に対応する。切り込み、切り戻しの矢印で示すように、各位置における角度及びトルクはヒステリシスを伴って遷移する。図２１（ａ）、（ｂ）において、［１］部は中立位置から切り込みを開始する時の特性を示し、［２］部は切り込み状態から切り戻し状態に切り替わる時の特性を示す。

本実施形態では、変位量Δθに対する切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）の変化率は、基準角度θｒｅｆから離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されており、変位量Δθに対する切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）の変化率は、基準角度θｒｅｆから離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されている。したがって、切り込み時には基準角度θｒｅｆからの切り始めの反力トルクの立ち上がりを大きくし、切り戻し時には基準角度θｒｅｆへの戻し始めの反力トルクの立ち下がりを大きくするような作用効果が得られる。

（２）第４実施形態では、基準角度演算部５６１は、変位量Δθが正であり、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが０より小さいとき、又は、変位量Δθが負であり、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐが０より大きいとき、基準角度θｒｅｆをステアリングホイール角度相当値θｒに更新する。これにより粘性付加演算の影響で手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐがゼロクロスした場合、ハンチングすることなく連続的な反力を提示できる。

（３）第３、第４実施形態の手応えトルク指令演算部５７０は、反力指令値Ｔｒｆに基づいて算出された基本手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐ＿ｂに、ステアリングホイール角速度相当値ωｒに比例する粘性付加トルクＴｖａを加算して手応えトルク指令値Ｔｒｅｓｐを算出する。これにより、粘性を反映した車両らしい反力提示が可能となる。

（４）第３、第４実施形態の制限部６１３は、変位量Δθに対し切り込み状態と切り戻し状態とで異なる特性を持つ電流制限値Ｉｌｉｍにより手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを制限する。これにより、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスを反映しつつ、ヒステリシス分以外の反力があった場合でも連続的な反力を提示することができる。

（５）本実施形態の手応えトルク指令演算部５７０は、反力演算部５７１、５７２において切り込み用反力指令値マップ及び切り戻し用反力指令値マップを予め記憶している。これにより、数式により反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）、Ｔｒｆ（Ｒ）を算出する構成に比べ、演算負荷を低減することができる。

（６）第１実施形態の変形例による切り込み切り戻し判定部４１０は、少なくともステアリングホイール角速度相当値ωｒに基づいて、切り込み状態から切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す状態量σを算出する。手応えトルク指令演算部５７０は、状態量σに応じて、手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐにおける切り込み用反力指令値Ｔｒｆ（Ｆ）及び切り戻し用反力指令値Ｔｒｆ（Ｒ）の配分比を変更する。これにより、操舵状態の切り替え時に特性が連続的又は段階的に変化するため、滑らかな操舵フィーリングが得られる。

（７）図６のＳ１６、Ｓ１７、及び図１５に示される制御では、切り込み状態から切り戻し状態に移行したとき、基準角度演算部５６１は、変位量閾値Δθｔｈを切り込み状態での値から小さくして基準角度θｒｅｆを更新する。そして、基準角度演算部５６１は、切り込み状態と切り戻し状態とで、同じステアリングホイール角度相当値θｒに対応する変位量Δθの値を異なるものにする。これにより、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスを反映した車両らしい反力提示が可能となる。

（８）第２、第３実施形態では、二つの基準角度θｒｅｆ１、θｒｅｆ２を用いて手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐを算出する。第１変位量の絶対値｜Δθ１｜は、所定の第１変位量閾値Δθｔｈ１以下となるように更新され、第２変位量の絶対値｜Δθ２｜は、第１変位量閾値Δθｔｈ１よりも大きく設定された第２変位量閾値Δθｔｈ２以下となるように更新される。切り込み用第２反力指令値マップ及び切り戻し用第２反力指令値マップは、図１６（ａ）、（ｂ）に示すような特性を有している。これにより、タイヤに加え、サスペンション等の要素による多重の非線形挙動を反映した車両らしい反力提示が可能となる。

（その他の実施形態）
（ａ）ステアバイワイヤシステム９０において、反力装置７０又は転舵装置８０は、図１に示す反力用減速機７９又は転舵用減速機８９を含まなくてもよい。また、ステアバイワイヤシステム９０はトルクセンサ９４を備えなくてもよい。

（ｂ）ステアリング制御装置２００は、図１に示すような機電一体式の構成に限らず、制御部２７０、２８０及び電力変換器７７、８７が回転電機７８、８８と分離して配置されてもよい。その場合、二つの制御部２７０、２８０が物理的に分離せず、一体のステアリング制御装置２００として構成されてもよい。或いは、反力装置７０又は転舵装置８０の一方が、統括的な制御部を含む機電一体式で構成され、他方の装置に対して信号を送受信する構成としてもよい。

（ｃ）切り込み／切り戻し用反力指令値等は、マップでなく数式により算出されてもよい。図示した各マップは、いずれも数式による演算値のグラフとして解釈されてもよい。また、マップや数式による反力指令値等の具体的な特性は、図示したものに限らない。結果的に上記実施形態と同様の作用効果が得られるものであれば、どのような特性のマップや数式が用いられてもよい。

（ｄ）反力装置７０の駆動構成は、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔと手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐとの加算値を目標値Ｔ^**ｓｔとしてステアリングホイールトルク制御部６２０によるサーボ制御を行う構成に限らない。例えば、ステアリングトルク指令値Ｔ^*ｓｔと手応えトルク指令Ｔｒｅｓｐとの加算値をそのまま電流制御の指令値とする構成やトルク定数分の変換をして電流制御の指令値とする構成としてもよい。

（ｅ）第１実施形態では推定路面負荷を反映する物理量として平均電流Ｉａｖｅを用いたが、加速度に比例する慣性成分で補正してもよい。また、基準角度の絶対値｜θｒｅｆ｜が所定値Ａより大きい場合に平均電流Ｉａｖｅを更新するとしたが、基準角度の絶対値｜θｒｅｆ｜に加えて、切り込み時のみ、又は所定回転数範囲の時に平均電流Ｉａｖｅを更新することとしてもよい。

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

２００（２０１〜２０４）・・・ステアリング制御装置、
４１０・・・切り込み切り戻し判定部、 ５１０・・・反力制御部、
５６１・・・（第１）基準角度演算部、 ５６２・・・第２基準角度演算部、
５７０・・・手応えトルク指令演算部、
７０・・・反力装置、７７・・・反力用電力変換器、７８・・・反力用回転電機、
８０・・・転舵装置、８７・・・転舵用電力変換器、８８・・・転舵用回転電機、
９０・・・ステアバイワイヤシステム、
９１・・・ステアリングホイール、 ９９・・・車輪。

Claims (10)

1. 反力用回転電機（７８）、及び、前記反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器（７７）を含み、ステアリングホイール（９１）と接続される反力装置（７０）と、
   転舵用回転電機（８８）、及び、前記転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器（８７）を含み、車輪（９９）を転舵する転舵装置（８０）と、
   を備えるステアバイワイヤシステム（９０）において、前記転舵装置の角度（θｔ）が前記反力装置の角度（θｒ）に一致するように前記反力装置及び前記転舵装置を制御するステアリング制御装置であって、
   前記転舵装置の出力トルクに相当する物理量（Ｔｔ、Ｔ^*ｔ、Ｉｔ、Ｉ^*ｔ）に基づいてステアリングトルク指令値（Ｔ^*ｓｔ）を算出する反力制御部（５１０）と、
   前記ステアリングホイールの角度に相当するステアリングホイール角度相当値（θｒ、θｔ）の変化に応じて基準角度（θｒｅｆ）を演算する基準角度演算部（５６１）と、
   前記ステアリングホイールが前記基準角度から離れる方向に切り込まれている切り込み状態と、前記ステアリングホイールが前記基準角度に向かって切り戻されている切り戻し状態とを判別する切り込み切り戻し判定部（４１０）と、
   前記基準角度からの前記ステアリングホイール角度相当値の変位量（Δθ）に応じて、前記切り込み状態に対応する切り込み用反力指令値（Ｔｒｆ（Ｆ））、及び、前記切り戻し状態に対応する切り戻し用反力指令値（Ｔｒｆ（Ｒ））を算出し、且つ、少なくとも前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて手応えトルク指令（Ｔｒｅｓｐ）を算出する手応えトルク指令演算部（５７０）と、
   を有し、
   前記基準角度演算部は、前記変位量の絶対値（｜Δθ｜）が所定の変位量閾値（Δθｔｈ）よりも大きいとき、前記変位量の絶対値が前記変位量閾値以下となるように、前記ステアリングホイール角度相当値に応じて前記基準角度を更新し、
   前記手応えトルク指令演算部は、マップ又は数式を用いて前記切り込み用反力指令値及び前記切り戻し用反力指令値を算出し、当該マップ又は数式において、
   前記変位量に対する前記切り込み用反力指令値の変化率は、前記基準角度から離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されており、
   前記変位量に対する前記切り戻し用反力指令値の変化率は、前記基準角度から離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されているステアリング制御装置。
2. 前記基準角度演算部は、
   前記変位量が正であり、前記手応えトルク指令が０より小さいとき、又は、
   前記変位量が負であり、前記手応えトルク指令が０より大きいとき、
   前記基準角度を前記ステアリングホイール角度相当値に更新する請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記手応えトルク指令演算部は、
   前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて算出された前記手応えトルク指令の基本値（Ｔｒｅｓｐ＿ｂ）に、前記ステアリングホイールの角速度に相当するステアリングホイール角速度相当値（ωｒ、ωｔ）に比例する付加量（Ｔｖａ）を加算して前記手応えトルク指令を算出する請求項１または２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記変位量に対し前記切り込み状態と前記切り戻し状態とで異なる特性を持つ制限値により前記手応えトルク指令を制限する制限部（６１３）を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
5. 前記手応えトルク指令演算部は、
   前記変位量に対する前記切り込み用反力指令値の関係を規定する切り込み用反力指令値マップ、及び、前記変位量に対する前記切り戻し用反力指令値の関係を規定する切り戻し用反力指令値マップを予め記憶している請求項１〜４のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
6. 前記切り込み切り戻し判定部は、少なくとも前記ステアリングホイールの角速度に相当するステアリングホイール角速度相当値（ωｒ、ωｔ）に基づいて、前記切り込み状態から前記切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す状態量を算出し、
   前記手応えトルク指令演算部は、前記状態量に応じて、前記切り込み用反力指令値と前記切り戻し用反力指令値との配分比を変更する請求項１〜５のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
7. 前記切り込み状態から前記切り戻し状態に移行したとき、
   前記基準角度演算部は、前記変位量閾値を前記切り込み状態での値から小さくして前記基準角度を更新し、
   前記切り込み状態と前記切り戻し状態とで、同じ前記ステアリングホイール角度相当値に対応する前記変位量の値を異なるものにする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
8. 前記基準角度を第１基準角度（θｒｅｆ１）とし、前記基準角度演算部を第１基準角度演算部とすると、前記ステアリングホイール角度相当値の変化に応じて前記第１基準角度とは異なる第２基準角度（θｒｅｆ２）を演算する第２基準角度演算部（５６２）をさらに有し、
   前記手応えトルク指令演算部は、
   前記第１基準角度からの前記ステアリングホイール角度相当値の変位量である第１変位量（Δθ１）に基づいて算出した切り込み用第１反力指令値及び切り戻し用第１反力指令値、並びに、前記第２基準角度からの前記ステアリングホイール角度相当値の変位量である第２変位量（Δθ２）に基づいて算出した切り込み用第２反力指令値及び切り戻し用第２反力指令値に基づいて前記手応えトルク指令を算出し、
   前記第１変位量の絶対値は、所定の第１変位量閾値（Δθｔｈ１）以下となるように更新され、前記第２変位量の絶対値は、前記第１変位量閾値よりも大きく設定された第２変位量閾値（Δθｔｈ２）以下となるように更新され、
   前記切り込み用第２反力指令値及び前記切り戻し用第２反力指令値の算出に用いられるマップ又は数式において、
   前記第２変位量に対する前記切り込み用第２反力指令値の変化率は、前記第２変位量の絶対値が前記第１変位量の絶対値以上の領域で一定に設定されており、
   前記切り戻し用第２反力指令値は、前記第２変位量の全領域において０に設定されている請求項１〜７のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
9. 前記手応えトルク指令演算部は、
   前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて算出された前記手応えトルク指令を、路面負荷に応じて変更する請求項１〜８のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
10. 前記手応えトルク指令演算部は、
    前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて算出された前記手応えトルク指令を、車速に応じて変更する請求項１〜９のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。

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