JP2022123380A - 車両用操向システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵終端まで操舵した端当て状態において、反力アクチュエータでの消費電力の増加や発熱等を抑制可能な車両用操向システムの制御装置を提供する。【解決手段】操舵可能な限界となる操舵終端を有し、供給される電流を調節することにより反力アクチュエータを駆動制御し、操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置であって、操舵終端まで操舵した端当て状態であるかを判定する端当て判定部を備え、端当て判定部が端当て状態であると判定した場合、電流を減少させるために、電流を調節する基となる制御用情報を減少させる。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されているステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システム等の車両用操向システムの制御装置に関し、特に、操舵可能な限界となる操舵終端を有する操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置に関する。

車両用操向システムの１つとして、運転者が操作するハンドルを有する操舵機構と転舵輪を転舵する転舵機構とが機械的に分離されているステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムがある。ＳＢＷシステムでは、ハンドルの操作を電気信号によって転舵機構に伝えて転舵輪を転舵すると共に、運転者に適切な操舵感を与えるための操舵反力を操舵機構で生成する。操舵機構は反力用モータを備える反力アクチュエータにより操舵反力を生成し、転舵機構は転舵用モータを備える転舵アクチュエータにより転舵輪を転舵する。反力アクチュエータとハンドルはコラム軸を介して機械的に接続されており、反力アクチュエータが生成した反力（トルク）が、コラム軸とハンドルを介して運転者に伝達される。

ＳＢＷシステムにおいて、操舵機構に操舵可能な限界となる操舵終端を設け、ハンドルの操舵角に上限値を設定することがある。これは、ハンドルに種々の電気部品を設置し、車両に固定された制御器とそれらをケーブルで接続する場合のケーブルに起因する問題の回避等を目的としたものである。例えば、特開２０１６－３０５２１号公報（特許文献１）では、ステアリングシャフトの軸方向に凹む断面半円形状を有してステアリングシャフトの径方向に直線形状に形成されている第１の溝を有する第１プレートと、ステアリングシャフトの軸方向に凹む断面半円形状を有して平面視において螺旋形状に形成されている第２の溝を有する第２プレートを重ね合わせ、両方の溝に挟み込まれて移動可能なガイド球を有する回転制限機構を備える車両用操舵装置が提案されている。第１の溝に沿ってガイド球の両側には内径側規制部材と外形側規制部材が配置されている。第１プレートはステアリングシャフトと一体で回転し、第２プレートは回転しないようになっているので、操舵部品を回転し、第１プレートがステアリングシャフトと一体で回転すると、ガイド球は第２の溝に沿って移動するとともに、第１の溝に沿ってステアリングシャフトの径方向に移動する。そして、ガイド球が内径側規制部材の端部又は外形側規制部材の端部に接触すると、ガイド球の移動が制限され、操舵部品の回転も制限される。

また、上述のように、ＳＢＷシステムでの操舵機構は操舵反力を生成しており、操舵反力は、反力アクチュエータに電流を供給することにより生成される。そして、例えば、特許第５８６７６１２号公報（特許文献２）では、操舵反力を、転舵輪の転舵角等の転舵状態に応じて生成している。

特開２０１６－３０５２１号公報 特許第５８６７６１２号公報

しかしながら、操舵機構に操舵終端を設けられたＳＢＷシステムの場合、操舵終端まで操舵した状態（端当て状態）では、ハンドルの操作は操舵終端により抑制されている。換言すると、操舵終端から受ける反発力が、ハンドルに対する反力として作用するため、反力アクチュエータによる操舵反力は特に必要ではない。すなわち、操舵終端に達した後においても、反力アクチュエータにより反力を発生させ続けた場合、反力アクチュエータに不必要な負荷がかかり、消費電力は増加し、発熱等の不具合が発生するおそれがある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、操舵終端まで操舵した端当て状態において、反力アクチュエータでの消費電力の増加や発熱等を抑制可能な車両用操向システムの制御装置を提供することにある。

本発明は、操舵可能な限界となる操舵終端を有し、供給される電流を調節することにより反力アクチュエータを駆動制御し、操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記操舵終端まで操舵した端当て状態であるかを判定する端当て判定部を備え、前記端当て判定部が前記端当て状態であると判定した場合、前記電流を減少させるために、前記電流を調節する基となる制御用情報を減少させることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記端当て判定部が、操舵角の大きさが所定の操舵角閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定することにより、或いは、前記端当て判定部が、更に、舵角速度の大きさが所定の舵角速度閾値以下であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定することにより、或いは、前記端当て判定部が、更に、操舵トルクの大きさが所定の操舵トルク閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定することにより、或いは、前記端当て判定部が、操舵トルクの大きさが所定の操舵トルク閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定することにより、或いは、前記端当て判定部が、更に、舵角速度の大きさが所定の舵角速度閾値以下であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定することにより、或いは、前記端当て判定部が、更に、前記電流の大きさが所定の電流閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定することにより、或いは、前記端当て判定部が、前記各条件に対して設定された所定の時間だけ前記各条件を継続して満たす場合、前記端当て状態と判定することにより、或いは、前記端当て判定部が、前記端当て状態であるとの判定において経時的に小さくなるゲインを有し、前記ゲインを乗算することにより前記制御用情報を減少させることにより、或いは、目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、前記目標捩れ角に対して、前記操舵機構が有するトーションバーの捩れ角を追従させるような、前記電流の目標値である電流指令値を演算する捩れ角制御部とを更に備え、前記制御用情報として前記目標操舵トルクを使用し、前記端当て判定部が前記端当て状態であると判定した場合、前記目標操舵トルクを減少させることにより、或いは、目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、前記目標捩れ角に対して、前記操舵機構が有するトーションバーの捩れ角を追従させるような、前記電流の目標値である電流指令値を演算する捩れ角制御部とを更に備え、前記制御用情報として前記電流指令値を使用し、前記端当て判定部が前記端当て状態であると判定した場合、前記電流指令値を減少させることにより、より効果的に達成される。

または、本発明の上記目的は、操舵トルクの大きさが所定の操舵トルク閾値以上である状態を、所定の時間だけ継続した後に、前記電流を減少させることにより達成される。

本発明の車両用操向システムの制御装置によれば、端当て状態を判定し、端当て状態では反力アクチュエータに供給される電流を減少する手段を講じることにより、反力アクチュエータでの消費電力の増加や発熱等を抑制することができる。

本発明に係る制御装置を備えるＳＢＷシステムの概要の例を示す構成図である。 コラム軸への各種センサの配設例を示す構造図である。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 目標操舵トルク生成部の構成例を示すブロック図である。 基本マップ部の構成例及び基本マップの特性例を示す図である。 ダンパゲインマップの特性例を示す線図である。 端当て判定部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 端当て状態となる場合の操舵角及びモータ電流値の時間変化のイメージを示す図である。 捩れ角制御部の構成例を示すブロック図である。 目標転舵角生成部の構成例を示すブロック図である。 制限部での上下限値の設定例を示す線図である。 本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 目標操舵トルク生成部の動作例を示すフローチャートである。 端当て判定部の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 目標転舵角生成部の動作例を示すフローチャートである。 端当て判定部の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 端当て判定部の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。 端当て判定部の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。 操舵状態判定部の動作例（第５実施形態）を示すフローチャートである。 反力制御系の構成例（第６実施形態）を示すブロック図である。 反力制御系の動作例（第６実施形態）の一部を示すフローチャートである。

本発明は、操舵可能な限界となる操舵終端まで操舵した状態（端当て状態）を自動的に判定し、端当て状態において、反力アクチュエータに供給される電流を減少させるために、その電流値を決定するまでに演算される、電流を調節する基となる中間データ（制御用情報）を減少する。これにより、供給される電流が減少するので、端当て状態における反力アクチュエータでの消費電力の増加や発熱等を抑制することができる。消費電力の削減は、環境負荷低減による気候変動対策や、地球環境負荷の低減に繋がるものである。制御用情報として、目標操舵トルク等を使用することができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

まず、本発明に係る制御装置を備えるＳＢＷシステムの構成例について説明する。

図１はＳＢＷシステムの構成例を示した図である。ＳＢＷシステムは、運転者が操作するハンドルを有する操舵機構を構成する反力装置３０、転舵輪を転舵する転舵機構を構成する転舵装置４０、及び両装置の制御を行う制御装置５０を備える。ＳＢＷシステムには、一般的な電動パワーステアリング装置が備える、コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、運転者によるハンドル１の操作を電気信号によって、具体的には反力装置３０から出力される操舵角θｈを電気信号として伝える。

反力装置３０は、反力用モータ３１及び反力用モータ３１の回転速度を減速する減速機構３２を備え、転舵輪５Ｌ，５Ｒから伝わる車両の運動状態を、反力用モータ３１により生成される反力（トルク）として運転者に伝達する。反力装置３０は、コラム軸２に設けられる舵角センサ３３及び角度センサ３４を更に備えている。コラム軸２への舵角センサ３３及び角度センサ３４の配設は、具体的には図２のようになっている。即ち、舵角センサ３３はコラム軸２の上部に設けられ、操舵角θｈを検出する。コラム軸２にはトーションバー２Ａが介挿されており、角度センサ３４として、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２のハンドル１側に上側角度センサ３４Ａが設けられ、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２のハンドル１の反対側に下側角度センサ３４Ｂが設けられており、上側角度センサ３４Ａはハンドル角θ_１を検出し、下側角度センサ３４Ｂはコラム角θ_２を検出する。ハンドル角θ_１及びコラム角θ_２は捩れ角演算部３６に入力され、捩れ角演算部３６は下記数１によってトーションバーの捩れ角Δθを求める。

なお、磁歪式や光学式等の公知のセンサを用いて、捩れ角Δθを直接求めても良い。

コラム軸２は、操舵可能な限界となる操舵終端を物理的に設定するストッパ３５を備える。操舵終端まで操舵した端当て状態での操舵角θｈが、操舵角θｈの大きさ（絶対値）の限界値（以下、「終端角度」とする）となる。ストッパ３５として、例えば特許文献１に記載の回転制限機構等を使用する。なお、反力アクチュエータは反力用モータ３１、減速機構３２等により構成されるが、反力用モータ３１のみを反力アクチュエータと呼ぶこともある。

転舵装置４０は、転舵用モータ４１、転舵用モータ４１の回転速度を減速する減速機構４２及び回転運動を直線運動に変換するピニオンラック機構４４を備える。操舵角θｈの変化に合わせて、転舵用モータ４１を駆動し、その駆動力を、減速機構４２を介してピニオンラック機構４４に付与し、タイロッド３ａ，３ｂを経て、転舵輪５Ｌ，５Ｒを転舵する。ピニオンラック機構４４の近傍には角度センサ４３が配置されており、転舵輪５Ｌ，５Ｒの転舵角θｔを検出する。転舵角θｔとして、転舵用モータ４１のモータ角やラックの位置等を使用しても良い。

制御装置５０は、反力装置３０及び転舵装置４０を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θｈや転舵角θｔ等の情報に加え、車速センサ１０で検出される車速Ｖｓ等を基に、反力用モータ３１を駆動制御するための電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１及び転舵用モータ４１を駆動制御するための電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。制御装置５０には、バッテリ１２から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。また、制御装置５０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）２０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ２０から受信することも可能である。更に、制御装置５０には、ＣＡＮ２０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ２１も接続可能である。

制御装置５０はＣＰＵ（ＭＣＵ、ＭＰＵ等も含む）を有し、反力装置３０及び転舵装置４０の協調制御は、主としてＣＰＵ内部においてプログラムで実行される。その制御を行うための構成例（第１実施形態）を図３に示す。図３において、反力用モータ３１、舵角センサ３３、角度センサ３４、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御部３７、インバータ３８及びモータ電流検出器３９を反力装置３０が具備し、転舵用モータ４１、角度センサ４３、ＰＷＭ制御部４７、インバータ４８及びモータ電流検出器４９を転舵装置４０が具備し、その他の構成要素が制御装置５０で実現される。なお、制御装置５０の構成要素の一部又は全部をハードウェアで実現しても良い。制御装置５０は、データやプログラム等を格納するために、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等を搭載しても良い。また、制御装置５０がＰＷＭ制御部３７、インバータ３８、モータ電流検出器３９、ＰＷＭ制御部４７、インバータ４８及びモータ電流検出器４９を具備しても良い。

制御装置５０は、反力装置３０の制御を行う構成（以下、「反力制御系」とする）と、転舵装置４０の制御を行う構成（以下、「転舵制御系」とする）を有し、反力制御系６０と転舵制御系７０が協調して、反力装置３０及び転舵装置４０を制御する。

反力制御系６０は、目標操舵トルク生成部１００、端当て判定部２００、変換部３００、捩れ角制御部４００、電流制御部５００、乗算部５１０及び減算部５２０を備え、トーションバー２Ａの捩れ角が目標捩れ角に追従するような制御を行う。目標操舵トルク生成部１００にて操舵角θｈ及び車速Ｖｓに基づいて目標操舵トルクＴｒｅｆＡが生成され、端当て判定部２００にて端当て状態であるかの判定結果に基づいて端当て判定ゲインＧｅが求められ、目標操舵トルクＴｒｅｆＡに端当て判定ゲインＧｅを乗算した結果である目標操舵トルクＴｒｅｆが変換部３００にて目標捩れ角Δθｒｅｆに変換される。目標捩れ角Δθｒｅｆは捩れ角Δθと共に捩れ角制御部４００に入力され、捩れ角制御部４００にて、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｍｃが演算される。そして、電流指令値Ｉｍｃとモータ電流検出器３９で検出される反力用モータ４１の電流値（モータ電流値）Ｉｍｒの偏差Ｉ１（＝Ｉｍｃ－Ｉｍｒ）が減算部５２０で算出され、偏差Ｉ１に基づいて電流制御部５００にて電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１が求められる。反力装置３０では、電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１に基づいて、ＰＷＭ制御部３７及びインバータ３８を介して反力用モータ３１が駆動制御される。

目標操舵トルク生成部１００の構成例を図４に示す。目標操舵トルク生成部１００は、基本マップ部１１０、微分部１２０、ダンパゲイン部１３０、乗算部１４０及び加算部１５０を備える。操舵角θｈは基本マップ部１１０及び微分部１２０に入力され、車速Ｖｓは基本マップ部１１０及びダンパゲイン部１３０に入力される。

基本マップ部１１０は、基本マップを有し、基本マップを用いて、車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを出力する。トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは、基本となる反力を生成するために使用される。基本マップはチューニングにより調整されており、例えば、図５（Ａ）に示されるように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが、操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が増加するにつれて増加し、車速Ｖｓが増加するにつれても増加するようになっている。つまり、操舵角θｈの大きさが大きくなるにつれ、また、車速Ｖｓが速くなるにつれ、反力が大きくなる。なお、図５（Ａ）において、符号部１１１は操舵角θｈの符号（＋１、－１）を乗算部１１２に出力しており、操舵角θｈの大きさからマップによりトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａの大きさを求め、これに操舵角θｈの符号を乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを求める構成となっている。または、図５（Ｂ）に示されるように、正負の操舵角θｈに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θｈが正の場合と負の場合とで変化の態様を変えても良い。また、図５に示される基本マップは車速感応であるが、車速感応でなくても良い。

微分部１２０は、操舵角θｈを微分して舵角速度ωｈ１を算出し、舵角速度ωｈ１は乗算部１４０に入力される。なお、舵角速度ωｈ１の算出において、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を実施しても良く、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦ処理を実施しても良い。また、舵角速度ωｈ１は、操舵角θｈではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ_１又は下側角度センサが検出するコラム角θ_２に対して微分演算とＬＰＦの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωｈ１の代わりに転舵用モータ４１のモータ角速度を使用しても良い。この場合、微分部１２０は不要となる。

ダンパゲイン部１３０は、舵角速度ωｈ１に乗算されるダンパゲインＤ_Ｇを出力する。乗算部１４０にてダンパゲインＤ_Ｇを乗算された舵角速度ωｈ１は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂとして加算部１５０に入力される。ダンパゲインＤ_Ｇは、ダンパゲイン部１３０が有する車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Ｖｓに応じて求められる。ダンパゲインマップは、例えば、図６に示されるように、車速Ｖｓが速くなるに従って徐々に大きくなる特性を有する。このようなダンパゲインＤ_Ｇを舵角速度ωｈ１に乗算して舵角速度ωｈ１に比例した目標操舵トルクの補償を行うことにより、フィーリングとしての粘性感を持たせることができ、また、ステアリングを切った状態から手放しの状態にした場合、ハンドルが発振することなく収れん性を持たせられ、システム安定性の向上を図れる。ダンパゲインマップは操舵角θｈに応じて可変としても良い。

トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ及びＴｒｅｆ＿ｂは、加算部１５０で加算され、加算結果は目標操舵トルクＴｒｅｆＡとして出力される。

端当て判定部２００は、操舵角θｈを用いて端当て状態であるか判定し、判定結果に基づいて端当て判定ゲインＧｅを決定する。端当て判定ゲインＧｅを目標操舵トルクＴｒｅｆＡに乗算して求められる目標操舵トルクＴｒｅｆに基づいて、反力用モータ４１のモータ電流値Ｉｍｒが調節されるので、端当て状態において端当て判定ゲインＧｅを小さくすることにより、目標操舵トルクＴｒｅｆの大きさも小さくなり、最終的にモータ電流値Ｉｍｒを減少させることができる。

端当て判定部２００の構成例を図７に示す。端当て判定部２００は、操舵状態判定部２１０及びゲイン演算部２２０を備える。操舵角θｈは操舵状態判定部２１０に入力される。

操舵状態判定部２１０は、操舵角θｈを用いて、操舵状態が端当て状態であるか否かの判定（以下、「端当て判定」とする）を行う。操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が予め設定された所定の閾値（操舵角閾値）θｔｈ以上の場合、端当て状態であると判定し、そうではない場合、端当て状態ではないと判定する。操舵角閾値θｔｈとして、終端角度より若干手前の角度、例えば終端角度より１０ｄｅｇ手前の角度を使用する。終端角度より手前に操舵角閾値θｔｈを設定することにより、操舵終端に達してからモータ電流値Ｉｍｒが減少し始めるまでに生じる可能性があるタイムラグを吸収することができる。操舵角閾値θｔｈとして終端角度を使用しても良い。操舵状態判定部２１０は、操舵状態が端当て状態と判定した場合、判定結果Ｒｊを「到達」とし、端当て状態ではないと判定した場合、判定結果Ｒｊを「未到達」として出力する。

ゲイン演算部２２０は、判定結果Ｒｊに基づいて端当て判定ゲインＧｅを決定する。判定結果Ｒｊが「未到達」の場合、端当て状態ではないとの判定なので、目標操舵トルクの大きさを小さくする必要がなく、端当て判定ゲインＧｅを１とする。判定結果Ｒｊが「到達」の場合、端当て状態との判定なので、端当て判定ゲインＧｅを経時的に小さくする。具体的には、端当て状態になってから端当て判定ゲインＧｅを１から一定の割合で漸次小さくするために、直前の端当て判定ゲインＧｅ（以下、「直前端当て判定ゲインＧｅｐ」とする）から一定の値ＦＲ（例えば、０．２）を差し引いた値を新たな端当て判定ゲインＧｅとする。即ち、Ｇｅ＝Ｇｅｐ－ＦＲとして新たな端当て判定ゲインＧｅを求めると共に、直前端当て判定ゲインＧｅｐを新たに求めた端当て判定ゲインＧｅに更新する。差し引いた値が０以下となったら、端当て判定ゲインＧｅは０とする。

端当て判定部２００から出力される端当て判定ゲインＧｅは、乗算部５１０にて目標操舵トルクＴｒｅｆＡに乗算され、乗算結果が目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。このようにして目標操舵トルクＴｒｅｆを求めることにより、端当て状態においてモータ電流値Ｉｍｒを減少させることができる。例えば、図８は、時点ｔ１からハンドル１を中立位置から切り始め、時点ｔ２において端当て状態となり、そのまま維持した場合の操舵角θｈとモータ電流値Ｉｍｒの時間変化のイメージを示した図であるが、端当て判定ゲインＧｅの乗算を行わない場合、図８（Ａ）に示されるように、時点ｔ２以降、操舵角θｈは終端角度のままであり、モータ電流値Ｉｍｒも時点ｔ２での値のままとなる。なお、図８（Ａ）において、説明の便宜上、操舵角θｈとモータ電流値Ｉｍｒは重なるように表示されている。それに対して、端当て判定ゲインＧｅの乗算を行う場合は、図８（Ｂ）に示されるように、時点ｔ２以降、操舵角θｈは破線で示されるように終端角度のままであるが、モータ電流値Ｉｍｒは、目標操舵トルクＴｒｅｆの大きさが小さくなるので、実線で示されるように徐々に減少し、時点ｔ３において０となる。

なお、端当て判定ゲインＧｅの最小値は０としているが、任意の小さな値を最小値としても良い。また、端当て状態において端当て判定ゲインＧｅを一定の割合で直線的に小さくしているが、端当て判定ゲインＧｅを単調に小さくするのであれば変化の形状は任意で良く、例えば曲線的に小さくしても良い。更には、端当て状態になったと判定した時点で、端当て判定ゲインＧｅを０又は任意の小さな値にしても良い。この場合、目標操舵トルクＴｒｅｆＡに端当て判定ゲインＧｅを乗算するのではなく、判定結果Ｒｊに応じて、目標操舵トルクＴｒｅｆＡと０又は任意の小さな値をスイッチで切り替えて、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力するようにしても良い。端当て判定ゲインＧｅを乗算する構成においてもスイッチによる切替を行うようにしても良い。つまり、判定結果Ｒｊに応じて切り替わるスイッチを変換部３００の前に設け、端当て状態ではない場合、目標操舵トルク生成部１００と変換部３００を接続し、目標操舵トルクＴｒｅｆＡが変換部３００に入力されるようにし、端当て状態の場合、乗算部５１０と変換部３００を接続し、目標操舵トルクＴｒｅｆが変換部３００に入力されるようにする。

変換部３００は、トーションバー２Ａのバネ定数Ｋｔの逆数“１／Ｋｔ”の特性を有しており、目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。

捩れ角制御部４００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθを入力し、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｍｃを演算する。捩れ角Δθを操舵角θｈに応じた値に追従するように制御することにより、所望の操舵反力を実現する。

図９は捩れ角制御部４００の構成例を示すブロック図であり、捩れ角制御部４００は、ゲイン部４２０、４４０及び４７０、積分部４５０、微分部４６０、減算部４１０及び４８０並びに加算部４３０を備え、微分先行型ＰＩＤ（比例積分微分）制御（ＰＩ－Ｄ制御）により、目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθを用いて、電流指令値Ｉｍｃを演算する。目標捩れ角Δθｒｅｆは減算部４１０に加算入力され、捩れ角Δθは減算部４１０に減算入力されると共に、微分部４６０に入力される。

減算部４１０にて目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの角度偏差ｄΔθが算出され、角度偏差ｄΔθはゲイン部４２０及び４４０に入力される。ゲイン部４２０では比例ゲインＫｐが角度偏差ｄΔθに乗算され、乗算結果が電流指令値Ｉｍｃ１として加算部４３０に入力される。ゲイン部４４０では積分ゲインＫｉが角度偏差ｄΔθに乗算され、乗算結果は積分部４５０に入力されて積分（１／ｓ）され、積分結果が電流指令値Ｉｍｃ２として加算部４３０に入力される。加算部４３０では電流指令値Ｉｍｃ１及びＩｍｃ２が加算され、加算結果である電流指令値Ｉｍｃ３は、減算部４８０に加算入力される。捩れ角Δθを入力した微分部４６０は捩れ角Δθを微分（ｓ）し、微分結果はゲイン部４７０に入力されて微分ゲインＫｄが乗算され、乗算結果は電流指令値Ｉｍｃ４として減算部４８０に減算入力される。減算部４８０では、電流指令値Ｉｍｃ３から電流指令値Ｉｍｃ４が減算され、減算結果が電流指令値Ｉｍｃとして出力される。

なお、捩れ角制御部４００での制御はＰＩ－Ｄ制御に限られず、目標捩れ角Δθｒｅｆに対して捩れ角Δθが追従するように制御するものであれば良く、ＰＩ（比例積分）制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ制御、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられる制御でも良い。また、捩れ角制御部４００の後段に、電流指令値Ｉｍｃの最大値を制限するリミッタを設けても良い。

電流指令値Ｉｍｃは減算部５２０に加算入力され、減算部５２０にて、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍｒとの偏差Ｉ１が演算される。電流制御部５００は偏差Ｉ１を入力し、ＰＩ制御等により電流制御を行い、電流制御された電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１を出力する。

電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１は反力装置３０に送られ、ＰＷＭ制御部３７に入力されてデューティが演算され、ＰＷＭ制御部３７からのＰＷＭ信号により、インバータ３８を介して反力用モータ３１がＰＷＭ駆動される。反力用モータ３１のモータ電流値Ｉｍｒはモータ電流検出器３９で検出され、反力制御系６０の減算部５２０にフィードバックされる。

転舵制御系７０は、目標転舵角生成部６００、転舵角制御部７００、電流制御部８００及び減算部８１０を備え、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆに追従するような制御を行う。目標転舵角生成部６００にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成され、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角θｔと共に転舵角制御部７００に入力され、転舵角制御部７００にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。そして、電流指令値Ｉｍｃｔとモータ電流検出器４９で検出される転舵用モータ４１の電流値（モータ電流値）Ｉｍｄの偏差Ｉ２（＝Ｉｍｃｔ－Ｉｍｄ）が減算部８２０で算出され、偏差Ｉ２に基づいて電流制御部８００にて電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２が求められる。転舵装置４０では、電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２に基づいて、ＰＷＭ制御部４７及びインバータ４８を介して転舵用モータ４１が駆動制御される。

目標転舵角生成部６００の構成例を図１０に示す。目標転舵角生成部６００は、制限部６１０、レート制限部６２０及び補正部６３０を備える。

制限部６１０は、操舵角θｈの上下限値を制限して、操舵角θｈ１を出力する。操舵角θｈの上下限値を制限することにより、ハードウェアエラー等によるＲＡＭのデータ化けや通信異常等の影響で操舵角θｈが異常値となった場合に、異常な値の出力を抑える。図１１に示されるように、操舵角に対する上限値及び下限値を予め設定し、入力する操舵角θｈが、上限値以上の場合は上限値を、下限値以下の場合は下限値を、それ以外の場合は操舵角θｈを、操舵角θｈ１として出力する。なお、操舵角が異常値とならない場合や、他の手段で異常な値の出力を抑える場合等では制限部６１０は省略可能である。

レート制限部６２０は、非常に急激な操舵が行われた場合、又は、上記のように操舵角が異常値になった場合に、操舵角の急変を防止するために、操舵角θｈ１の変化量に対して制限値を設定して制限をかけて、操舵角θｈ２を出力する。例えば、１サンプル前の操舵角θｈ１からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値（制限値）より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θｈ１を加減算し、操舵角θｈ２として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θｈ１をそのまま操舵角θｈ２として出力する。操舵角θｈ１の変化量に対して制限をかけることにより、目標転舵角の急変を防止し、車両の不安定挙動を抑制する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。また、操舵角が急変しない場合や、他の手段で急変を回避する場合等ではレート制限部６２０は省略可能である。

補正部６３０は、操舵角θｈ２を補正して、目標転舵角θｔｒｅｆを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部１００内の基本マップ部１１０のように、操舵角θｈ２の大きさ｜θｈ２｜に対する目標転舵角θｔｒｅｆの特性を定義したマップを用いて、操舵角θｈ２より目標転舵角θｔｒｅｆを求める。或いは、単純に、操舵角θｈ２に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θｔｒｅｆを求めるようにしても良い。

転舵角制御部７００は、捩れ角制御部４００と同様の構成及び動作で、ＰＩ－Ｄ制御により、目標転舵角θｔｒｅｆ及び転舵角θｔを用いて、目標転舵角θｔｒｅｆに転舵角θｔが追従するような電流指令値Ｉｍｃｔを演算する。

減算部８１０、電流制御部８００、ＰＷＭ制御部４７、インバータ４８及びモータ電流検出器４９は、それぞれ減算部５２０、電流制御部５００、ＰＷＭ制御部３７、インバータ３８及びモータ電流検出器３９と同様な構成で同様な動作を行う。

このような構成において、本実施形態の動作例を図１２～図１５のフローチャートを参照して説明する。

動作を開始すると、操舵角θｈ、車速Ｖｓ、捩れ角Δθ及び転舵角θｔが検出又は算出され（ステップＳ１０）、操舵角θｈは目標操舵トルク生成部１００、端当て判定部２００及び目標転舵角生成部６００に、車速Ｖｓは目標操舵トルク生成部１００に、捩れ角Δθは捩れ角制御部４００に、転舵角θｔは転舵角制御部７００にそれぞれ入力される。

操舵角θｈ及び車速Ｖｓを入力した目標操舵トルク生成部１００は、目標操舵トルクＴｒｅｆＡを生成する（ステップＳ２０）。目標操舵トルク生成部１００の動作例については、図１３のフローチャートを参照して説明する。

目標操舵トルク生成部１００に入力された操舵角θｈは基本マップ部１１０及び微分部１２０に、車速Ｖｓは基本マップ部１１０及びダンパゲイン部１３０にそれぞれ入力される（ステップＳ２１）。

基本マップ部１１０は、図５（Ａ）又は（Ｂ）に示される基本マップを用いて、操舵角θｈ及び車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを生成して、加算部１５０に出力する（ステップＳ２２）。

微分部１２０は操舵角θｈを微分して舵角速度ωｈ１を出力し（ステップＳ２３）、ダンパゲイン部１３０は図６に示されるダンパゲインマップを用いて車速Ｖｓに応じたダンパゲインＤ_Ｇを出力し（ステップＳ２４）、乗算部１４０は舵角速度ωｈ１及びダンパゲインＤ_Ｇを乗算してトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂを演算し、加算部１５０に出力する（ステップＳ２５）。そして、加算部１５０にてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ及びＴｒｅｆ＿ｂが加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆＡが演算される（ステップＳ２６）。

操舵角θｈを入力した端当て判定部２００は、端当て判定ゲインＧｅを求める（ステップＳ３０）。端当て判定部２００の動作例については、図１４のフローチャートを参照して説明する。なお、ゲイン演算部２２０で使用する直前端当て判定ゲインＧｅｐには、予め初期値として１が設定されている。

端当て判定部２００に入力された操舵角θｈは操舵状態判定部２１０に入力される（ステップＳ３１）。

操舵状態判定部２１０は、操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ以上の場合（ステップＳ３２）、操舵状態が端当て状態と判定し、判定結果Ｒｊを「到達」とする（ステップＳ３３）。操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ未満の場合（ステップＳ３２）、操舵状態が端当て状態ではないと判定し、判定結果Ｒｊを「未到達」とする（ステップＳ３４）。判定結果Ｒｊはゲイン演算部２２０に入力される。

ゲイン演算部２２０は、判定結果Ｒｊが「未到達」の場合（ステップＳ３５）、端当て判定ゲインＧｅを１とする（ステップＳ３６）。判定結果Ｒｊが「到達」の場合（ステップＳ３５）、端当て判定ゲインＧｅを、直前端当て判定ゲインＧｅｐから一定の値ＦＲを差し引いた値とし（ステップＳ３７）、端当て判定ゲインＧｅが０以下ならば（ステップＳ３８）、端当て判定ゲインＧｅを０とする（ステップＳ３９）。そして、直前端当て判定ゲインＧｅｐを新たに求めた端当て判定ゲインＧｅに更新し（ステップＳ４０）、端当て判定ゲインＧｅを乗算部５１０に出力する（ステップＳ４１）。

乗算部５１０において目標操舵トルクＴｒｅｆＡに端当て判定ゲインＧｅが乗算され（ステップＳ５０）、乗算結果が目標操舵トルクＴｒｅｆとして変換部３００に出力される。

変換部３００は、目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換し（ステップＳ６０）、目標捩れ角Δθｒｅｆは捩れ角制御部４００に入力される。

捩れ角制御部４００は、目標捩れ角Δθｒｅｆと共に捩れ角Δθを入力し、図９に示される構成によりＰＩ－Ｄ制御を行い、電流指令値Ｉｍｃを演算する（ステップＳ７０）。

電流指令値Ｉｍｃは減算部５２０に加算入力され、モータ電流検出器３９で検出されたモータ電流値Ｉｍｒとの偏差Ｉ１が減算部５２０で算出される（ステップＳ８０）。偏差Ｉ１は電流制御部５００に入力され、電流制御部５００は電流制御により電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１を算出する（ステップＳ９０）。その後、電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１に基づいて、ＰＷＭ制御部３７及びインバータ３８を介して、反力用モータ３１が駆動制御される（ステップＳ１００）。

一方、操舵角θｈを入力した目標転舵角生成部６００は、目標転舵角θｔｒｅｆを生成する（ステップＳ１１０）。目標転舵角生成部６００の動作例については、図１５のフローチャートを参照して説明する。

目標転舵角生成部６００に入力された操舵角θｈは制限部６１０に入力される。制限部６１０は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θｈの上下限値を制限し（ステップＳ１１１）、操舵角θｈ１としてレート制限部６２０に出力する。レート制限部６２０は、予め設定された制限値により操舵角θｈ１の変化量に対して制限をかけ（ステップＳ１１２）、操舵角θｈ２として補正部６３０に出力する。補正部６３０は、操舵角θｈ２を補正して目標転舵角θｔｒｅｆを求める（ステップＳ１１３）。目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角制御部７００に入力される。

転舵角制御部７００は、目標転舵角θｔｒｅｆと共に転舵角θｔを入力し、ＰＩ－Ｄ制御により電流指令値Ｉｍｃｔを求める（ステップＳ１２０）。

電流指令値Ｉｍｃｔは減算部８１０に加算入力され、モータ電流検出器４９で検出されたモータ電流値Ｉｍｄとの偏差Ｉ２が減算部８１０で算出される（ステップＳ１３０）。偏差Ｉ２は電流制御部８００に入力され、電流制御部８００は電流制御により電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を算出する（ステップＳ１４０）。その後、電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２に基づいて、ＰＷＭ制御部４７及びインバータ４８を介して、転舵用モータ４１が駆動制御される（ステップＳ１５０）。

なお、図１２～図１５におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。

上述の実施形態において、目標操舵トルク生成部１００はダンパゲイン部１３０を備えるが、ダンパゲインによる効果を別の手段で実現する場合や、演算量削減を重視する場合等では、ダンパゲイン部１３０を削減しても良い。この場合、微分部１２０、乗算部１４０及び加算部１５０も削減可能となる。目標操舵トルク生成部１００に関しては、操舵角に基づいた構成であるならば、上述の構成に限られない。

また、上述の実施形態では、端当て状態において、目標操舵トルクに端当て判定ゲインを乗算することにより目標操舵トルクの大きさを小さくしているが、経時的に増加する量を減算していく等、他の方法で目標操舵トルクの大きさを小さくしても良い。

本発明の他の実施の形態について説明する。なお、以降の各実施形態において、既出の他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明の一部又は全てを省略する。

第１実施形態での端当て判定部２００内の操舵状態判定部２１０は、端当て判定を、操舵角を用いて行っているが、操舵角に加えて、舵角速度を用いて端当て判定を行うことができる。操舵終端での舵角速度は略０であり、操舵終端近辺での舵角速度も微小であるから、端当て判定に舵角速度を加えることにより、より実態に則した端当て判定を行うことができる。

上述に対応した端当て判定部の構成例（第２実施形態）を図１６に示す。第２実施形態での端当て判定部２００Ａでは、図７に示される第１実施形態での端当て判定部２００と比べると、操舵状態判定部２１０が操舵状態判定部２１０Ａに代わっており、操舵状態判定部２１０Ａには、操舵角θｈの他に、舵角速度ωｈ２が入力されている。

舵角速度ωｈ２は、反力制御系に新たに追加される微分部９００にて、操舵角θｈを微分することにより算出される。舵角速度ωｈ２の代わりに、目標操舵トルク生成部１００内の微分部１２０で算出される舵角速度ωｈ１を使用しても良い。この場合、微分部９００は不要となる。

操舵状態判定部２１０Ａは、操舵角θｈ及び舵角速度ωｈ２を用いて、端当て判定を行う。操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ以上で、且つ、舵角速度ωｈ２の大きさ｜ωｈ２｜が予め設定された所定の閾値（舵角速度閾値）ωｔｈ以下の場合、端当て状態であると判定し、そうではない場合、端当て状態ではないと判定する。操舵状態判定部２１０Ａは、操舵状態が端当て状態と判定した場合、判定結果Ｒｊを「到達」とし、端当て状態ではないと判定した場合、判定結果Ｒｊを「未到達」として出力する。

第２実施形態の動作は、第１実施形態の動作と比べると、微分部９００での舵角速度ωｈ２算出の動作が加わり、操舵状態判定部の動作が上述のように変わるだけで、他の動作は同じである。

操舵角及び舵角速度に加えて、操舵トルクを用いて、端当て判定を行うことができる。端当て状態で更に運転者がハンドルを切ろうとすると、操舵トルクが大きくなるので、端当て判定に操舵トルクを加えることにより、より的確に端当て状態を判定することができる。

上述に対応した端当て判定部の構成例（第３実施形態）を図１７に示す。第３実施形態での端当て判定部２００Ｂでは、図１６に示される第２実施形態での端当て判定部２００Ａと比べると、操舵状態判定部２１０Ａが操舵状態判定部２１０Ｂに代わっており、操舵状態判定部２１０Ｂには、操舵角θｈ及び舵角速度ωｈ２の他に、操舵トルクＴｈが入力されている。

操舵トルクＴｈは、コラム軸２にトルクセンサを設け、そのトルクセンサが検出するようにしても良いし、捩れ角Δθにトーションバー２Ａのバネ定数Ｋｔを乗算して求めても良い。

操舵状態判定部２１０Ｂは、操舵角θｈ、舵角速度ωｈ２及び操舵トルクＴｈを用いて、端当て判定を行う。操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ以上で、且つ、舵角速度ωｈ２の大きさ｜ωｈ２｜が舵角速度閾値ωｔｈ以下で、且つ、操舵トルクＴｈの大きさ｜Ｔｈ｜が予め設定された所定の閾値（操舵トルク閾値）Ｔｔｈ以上の場合、端当て状態であると判定し、そうではない場合、端当て状態ではないと判定する。操舵状態判定部２１０Ｂは、操舵状態が端当て状態と判定した場合、判定結果Ｒｊを「到達」とし、端当て状態ではないと判定した場合、判定結果Ｒｊを「未到達」として出力する。

第３実施形態の動作は、第２実施形態の動作と比べると、操舵トルクＴｈの検出又は算出の動作が加わり、操舵状態判定部の動作が上述のように変わるだけで、他の動作は同じである。

操舵角、舵角速度及び操舵トルクに加えて、モータ電流値Ｉｍｒを用いて、端当て判定を行うことができる。端当て状態において最終的に減少させたい反力用モータ４１のモータ電流値Ｉｍｒを判定に用いることにより、効果に直結した、より適切な端当て判定を行うことができる。

上述に対応した端当て判定部の構成例（第４実施形態）を図１８に示す。第４実施形態での端当て判定部２００Ｃでは、図１７に示される第３実施形態での端当て判定部２００Ｂと比べると、操舵状態判定部２１０Ｂが操舵状態判定部２１０Ｃに代わっており、操舵状態判定部２１０Ｃには、操舵角θｈ、舵角速度ωｈ２及び操舵トルクＴｈの他に、モータ電流値Ｉｍｒが入力されている。

モータ電流検出器３９で検出されるモータ電流値Ｉｍｒは、減算部５２０に減算入力されると共に、操舵状態判定部２１０Ｃに入力される。

操舵状態判定部２１０Ｂは、操舵角θｈ、舵角速度ωｈ２、操舵トルクＴｈ及びモータ電流値Ｉｍｒを用いて、端当て判定を行う。操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ以上で、且つ、舵角速度ωｈ２の大きさ｜ωｈ２｜が舵角速度閾値ωｔｈ以下で、且つ、操舵トルクＴｈの大きさ｜Ｔｈ｜が操舵トルク閾値Ｔｔｈ以上で、且つ、モータ電流値Ｉｍｒが予め設定された所定の閾値（電流閾値）Ｉｔｈ以上の場合、端当て状態であると判定し、そうではない場合、端当て状態ではないと判定する。操舵状態判定部２１０Ｃは、操舵状態が端当て状態と判定した場合、判定結果Ｒｊを「到達」とし、端当て状態ではないと判定した場合、判定結果Ｒｊを「未到達」として出力する。

第４実施形態の動作は、第３実施形態の動作と比べると、操舵状態判定部の動作が上述のように変わるだけで、他の動作は同じである。

上述の実施形態（第１～第４実施形態）では、それぞれ「操舵角」、「操舵角、舵角速度」、「操舵角、舵角速度、操舵トルク」、「操舵角、舵角速度、操舵トルク、モータ電流値」の組み合わせで端当て判定を行っているが、その他の組み合わせで端当て判定を行っても良い。例えば、「操舵トルク」、「操舵角、操舵トルク」、「操舵トルク、舵角速度」、或いは、これらに「モータ電流値」を加えた組み合わせで端当て判定を行っても良い。

上述の実施形態での端当て判定に対して、経過時間を条件に加えることもできる。例えば、第１実施形態では、操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ以上の場合に端当て状態であると判定しているが、操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ以上である状態が予め設定された所定の時間だけ継続したとき、初めて端当て状態であると判定する。所定の時間が経過する前に操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ未満となった場合は端当て状態とは判定しない。経過時間を条件に加えることにより、単発的で急激な値の変動や閾値前後での値の変動等による不安定な動作の抑制を図ることができる。所定の時間だけ継続したか否かの判断は、カウンタ等を使用して行うことができる。

第１実施形態での端当て判定に対して経過時間を条件に加える場合の動作例（第５実施形態）を、図１９のフローチャートを参照して説明する。第５実施形態の動作は、第１実施形態の動作と比べると、操舵状態判定部の動作が異なるだけであるから、図１９には操舵状態判定部の動作のみを示しており、その動作を説明する。なお、操舵状態判定部が使用するカウンタには、予め初期値として０が設定されている。

図１４に示されるフローチャート中のステップＳ３１に続いて、操舵状態判定部は、入力した操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ以上の場合（ステップＳ３２）、カウンタを１つ増加させる（ステップＳ３２Ａ）。そして、カウンタが予め設定された所定の値以上の場合（ステップＳ３２Ｂ）、操舵状態が端当て状態と判定し、判定結果Ｒｊを「到達」とする（ステップＳ３３）。カウンタが所定の値未満の場合（ステップＳ３２Ｂ）、操舵状態が端当て状態ではないと判定し、判定結果Ｒｊを「未到達」とする（ステップＳ３２Ｃ）。操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜が操舵角閾値θｔｈ未満の場合も（ステップＳ３２）、操舵状態が端当て状態ではないと判定し、判定結果Ｒｊを「未到達」とし（ステップＳ３４）、更にカウンタを０にリセットする（ステップＳ３４Ａ）。その後、ステップＳ３５へと続く。

第２～第４実施形態での端当て判定に対しても経過時間を条件に加えることができる。この場合、舵角速度ωｈ２、操舵トルクＴｈ及びモータ電流値Ｉｍｒの各条件において予め設定される所定の時間は、操舵角θｈの条件において設定される所定の時間と同じでも良く、各条件で異なっても良い。

上述の実施形態（第１～第５実施形態）では、制御用情報として目標操舵トルクを使用し、目標操舵トルクの大きさを小さくすることにより、モータ電流値を減少させているが、モータ電流値を決定するまでに演算される他のデータを制御用情報として使用することもできる。例えば、電流指令値を制御用情報として使用することができる。

図２０は、第１実施形態に対して、電流指令値Ｉｍｃを制御用情報として使用する場合の反力制御系の構成例（第６実施形態）を示すブロック図である。第６実施形態での反力制御系６０Ｄでは、図３に示される第１実施形態での反力制御系６０と比べると、乗算部５１０が目標操舵トルク生成部１００の後ではなく、捩れ角制御部４００の後に設置され、目標操舵トルク生成部１００から出力される目標操舵トルクＴｒｅｆＡは変換部３００に入力され、端当て判定部２００から出力される端当て判定ゲインＧｅは捩れ角制御部４００から出力される電流指令値Ｉｍｃに乗算部５１０にて乗算され、乗算結果が電流指令値ＩｍｃＤとして減算部５２０に加算入力されている。

このような構成の第６実施形態の反力制御系６０Ｄの動作例を図２１のフローチャートを参照して説明する。図２１には、図１２に示される第１実施形態の動作例のうち、動作の流れが異なる箇所のみを示している。

図１２に示されるフローチャート中のステップＳ２０で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆＡは変換部３００に入力され、ステップＳ３０で求められた端当て判定ゲインＧｅは乗算部５１０に入力される。

変換部３００は、目標操舵トルクＴｒｅｆＡを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換し（ステップＳ６０）、目標捩れ角Δθｒｅｆは捩れ角制御部４００に入力される。

捩れ角制御部４００は、第１実施形態の場合と同様に、目標捩れ角Δθｒｅｆと共に捩れ角Δθを入力し、ＰＩ－Ｄ制御を行い、電流指令値Ｉｍｃを演算する（ステップＳ７０）。

電流指令値Ｉｍｃは乗算部５１０に入力され、乗算部５１０において電流指令値Ｉｍｃに端当て判定ゲインＧｅが乗算され（ステップＳ７０Ａ）、乗算結果が電流指令値ＩｍｃＤとして出力される。

電流指令値ＩｍｃＤは減算部５２０に加算入力され、モータ電流検出器３９で検出されたモータ電流値Ｉｍｒとの偏差Ｉ１が減算部５２０で算出される（ステップＳ８０）。その後、ステップＳ９０へと続く。

第２～第５実施形態に対しても、制御用情報として、目標操舵トルクではなく、電流指令値を使用することができる。また、制御用情報として、目標操舵トルクや電流指令値の他に、目標捩れ角等を使用しても良い。

上述の実施形態（第１～第６実施形態）では、反力制御系は捩れ角が目標捩れ角に追従するような制御を行っているが、反力制御系での制御はそれに限られず、操舵角が目標操舵角に追従するような制御等を行っても良い。

また、上述の実施形態では１つの制御装置が反力制御系及び転舵制御系を有しているが、反力制御系のみを有する制御装置と転舵制御系のみを有する制御装置をそれぞれ設けても良い。この場合、制御装置同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。図１に示されるＳＢＷシステムは反力装置３０と転舵装置４０の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸２と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるＳＢＷシステムにも、本発明は適用可能である。このようなＳＢＷシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。更に、反力装置３０はトーションバーを備えているが、ハンドル１と反力用モータ３１の間に任意のバネ定数を有する機構であればトーションバーに限定しなくても良い。

上述の実施形態での捩れ角制御部は直接的に電流指令値を演算しているが、電流指令値を演算する前に、先ず出力したいモータトルク（目標トルク）を演算してから、電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクから電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。

なお、上述で使用した図は、本発明に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
２Ａ トーションバー
１０ 車速センサ
３０ 反力装置
３１ 反力用モータ
３２、４２ 減速機構
３３ 舵角センサ
３４、４３ 角度センサ
３５ ストッパ
３６ 捩れ角演算部
３７、４７ ＰＷＭ制御部
３８、４８ インバータ
３９、４９ モータ電流検出器
４０ 転舵装置
４１ 転舵用モータ
５０ 制御装置
６０、６０Ｄ 反力制御系
７０ 転舵制御系
１００ 目標操舵トルク生成部
１１０ 基本マップ部
１３０ ダンパゲイン部
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ 端当て判定部
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ 操舵状態判定部
２２０ ゲイン演算部
３００ 変換部
４００ 捩れ角制御部
５００、８００ 電流制御部
６００ 目標転舵角生成部
６１０ 制限部
６２０ レート制限部
６３０ 補正部
７００ 転舵角制御部

Claims (12)

1. 操舵可能な限界となる操舵終端を有し、供給される電流を調節することにより反力アクチュエータを駆動制御し、操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置であって、
   前記操舵終端まで操舵した端当て状態であるかを判定する端当て判定部を備え、
   前記端当て判定部が前記端当て状態であると判定した場合、前記電流を減少させるために、前記電流を調節する基となる制御用情報を減少させることを特徴とする車両用操向システムの制御装置。
2. 前記端当て判定部が、操舵角の大きさが所定の操舵角閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定する請求項１に記載の車両用操向システムの制御装置。
3. 前記端当て判定部が、更に、舵角速度の大きさが所定の舵角速度閾値以下であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定する請求項２に記載の車両用操向システムの制御装置。
4. 前記端当て判定部が、更に、操舵トルクの大きさが所定の操舵トルク閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定する請求項２又は３に記載の車両用操向システムの制御装置。
5. 前記端当て判定部が、操舵トルクの大きさが所定の操舵トルク閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定する請求項１に記載の車両用操向システムの制御装置。
6. 前記端当て判定部が、更に、舵角速度の大きさが所定の舵角速度閾値以下であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定する請求項５に記載の車両用操向システムの制御装置。
7. 前記端当て判定部が、更に、前記電流の大きさが所定の電流閾値以上であるとの条件を満たす場合、前記端当て状態と判定する請求項２乃至６のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
8. 前記端当て判定部が、前記各条件に対して設定された所定の時間だけ前記各条件を継続して満たす場合、前記端当て状態と判定する請求項２乃至７のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
9. 前記端当て判定部が、前記端当て状態であるとの判定において経時的に小さくなるゲインを有し、
   前記ゲインを乗算することにより前記制御用情報を減少させる請求項１乃至８のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
10. 目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
    前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、
    前記目標捩れ角に対して、前記操舵機構が有するトーションバーの捩れ角を追従させるような、前記電流の目標値である電流指令値を演算する捩れ角制御部とを更に備え、
    前記制御用情報として前記目標操舵トルクを使用し、前記端当て判定部が前記端当て状態であると判定した場合、前記目標操舵トルクを減少させる請求項１乃至９のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
11. 目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
    前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、
    前記目標捩れ角に対して、前記操舵機構が有するトーションバーの捩れ角を追従させるような、前記電流の目標値である電流指令値を演算する捩れ角制御部とを更に備え、
    前記制御用情報として前記電流指令値を使用し、前記端当て判定部が前記端当て状態であると判定した場合、前記電流指令値を減少させる請求項１乃至９のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
12. 操舵可能な限界となる操舵終端を有し、供給される電流を調節することにより反力アクチュエータを駆動制御し、操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置であって、
    操舵トルクの大きさが所定の操舵トルク閾値以上である状態を、所定の時間だけ継続した後に、前記電流を減少させることを特徴とする車両用操向システムの制御装置。
    

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