JP5293088B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドル操作部と車輪を転舵する転舵部とを機械的に切り離したステアリングバイワイヤ方式の操舵装置に関する。

従来から、この種の車両の操舵装置は、運転者によって操作される操舵ハンドルと、操舵ハンドルの操作に対して操舵反力トルクを付与する反力付与装置と、操舵ハンドルの操作に応じて転舵輪を転舵する転舵輪駆動装置とを備えている。

反力付与装置は、ハンドル操作に対して適度な手応えを与えるために、操舵ハンドルを中立位置に戻す力となるバネ反力トルク成分、ステアリング機構の摩擦抵抗を模擬的に与える摩擦反力トルク成分、操舵ハンドルの回動操作に伴い発生する粘性抵抗を模擬的に与える粘性反力トルク成分などの複数の反力トルク成分を加算して目標操舵反力トルクを算出し、操舵反力用モータを駆動制御して目標操舵反力トルクを操舵ハンドルに付与する。

また、転舵輪駆動装置は、操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて目標転舵角を算出し、転舵角センサにより検出される転舵角が目標転舵角となるように転舵用モータを駆動して転舵輪を転舵する。

例えば、特許文献１に提案されたステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、操舵ハンドルの中立位置近傍における中立剛性を高めるために、操舵反力用モータとは別に、クラッチを介してステアリングシャフトと連結される回生モータを備えている。そして、中立位置近傍となる操舵角範囲においては、操舵反力用モータを停止させるとともに、クラッチをつないでステアリングシャフトからの逆入力により回生モータを回転させて発電機として作動させ、そこで発生した電力を車載バッテリに回生させる構成を採用している。
特開２００３−２３７６１２号

こうしたステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、速い操舵操作が行われたときには、転舵用モータと操舵反力用モータとの両方が大きな電力を必要とする。しかし、車載電源から供給される電力が不足する場合には、転舵が追従できなくなるとともに操舵反力が不足して速い操舵操作を制限できなくなる。このため、操舵操作と車輪転舵とにずれが生じ、運転者に違和感を与えてしまう。

上述した特許文献１に提案された装置においては、操舵反力用モータとは別に回生モータを備えているものの、この回生モータは、操舵ハンドルの中立位置付近における剛性を高めるものであって、操舵操作時において操舵反力用モータにて発生させる反力トルクを補うものではない。従って、速い操舵操作が行われたときには、上述した課題が残る。

電動モータを大電力で駆動する場合には、車載電源からモータ駆動回路への電源供給路に昇圧回路を設けるとよい。転舵用モータに関しては、通常の操舵操作時においても大電力を消費するためモータ駆動回路の前段に昇圧回路を設けることは得策であるが、操舵反力用モータに関しては、速い操舵操作が行われたときにのみ大電力を必要とするものであって普段はあまり大電力を必要としない。従って、操舵反力用モータの駆動回路の前段に昇圧回路を設けることは、コスト面から考えた場合好ましくない。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、大幅なコストアップを招くことなく、操舵反力用モータを適切に駆動して所望の操舵反力が得られるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、転舵輪を転舵するための転舵用モータと、前記転舵用モータを駆動する転舵用モータ駆動回路と、車載電源から前記転舵用モータ駆動回路への電源供給路に設けられ、前記車載電源の出力電圧を昇圧して前記転舵用モータ駆動回路に電源供給する昇圧回路と、操舵ハンドルの操舵操作に応じて前記転舵用モータ駆動回路を制御して前記転舵用モータへの通電を制御する転舵制御手段と、操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵反力トルクを付与するための操舵反力用モータと、前記車載電源から昇圧回路を介さずに電源供給されて前記操舵反力用モータを駆動する操舵反力用モータ駆動回路と、前記操舵ハンドルの操舵操作に応じて前記操舵反力用モータ駆動回路を制御して前記操舵反力用モータへの通電を制御する操舵反力制御手段と、前記昇圧回路から前記転舵用モータ駆動回路への電源供給路に並列に接続され、前記昇圧回路の出力により充電され、前記転舵用モータ駆動回路への放電が許容されないキャパシタと、前記キャパシタが前記昇圧回路に接続されて充電可能となる充電可能モードと、前記キャパシタが前記操舵反力用モータ駆動回路に接続されて前記操舵反力用モータ駆動回路に放電可能となる放電可能モードとを切り替える充放電切替回路と、前記操舵ハンドルの操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度が設定速度を越えたときに、前記充放電切替回路を制御して前記充電可能モードから前記放電可能モードに切り替える充放電切替回路制御手段とを備えたことにある。

本発明においては、車載電源と転舵用モータ駆動回路とのあいだの電源供給路に昇圧回路が設けられ、この昇圧回路により車載電源の出力電圧が昇圧されて転舵用モータ駆動回路に電源供給される。従って、転舵用モータ駆動回路は、昇圧された電源が供給されるため、転舵用モータに大電流を流して転舵輪を良好に転舵することができる。昇圧回路から転舵用モータ駆動回路への電源供給路（昇圧された電源の供給路）にはキャパシタが転舵用モータ駆動回路と並列に接続される。従って、キャパシタは昇圧回路の出力により充電される。一方、操舵反力用モータ駆動回路は、昇圧回路を介することなく車載電源から電源供給される。

充放電切替回路は、充電可能モードと放電可能モードとを切り替えるように構成される。充電可能モードにおいては、キャパシタと昇圧回路の出力部とが接続される。従って、キャパシタは、昇圧回路の出力により良好に充電される。また、放電可能モードにおいては、キャパシタと操舵反力用モータ駆動回路の電源入力部とが接続される。従って、操舵反力用モータ駆動回路は、車載電源とキャパシタとの両方から電源供給される。

この結果、本発明によれば、操舵反力用モータの駆動に大電力を必要としない通常時においては、昇圧回路の出力によりキャパシタを充電しておき、操舵反力用モータで大電力が必要となるときには、充放電切替回路により充電可能モードから放電可能モードに切り替えて、キャパシタに蓄電した電荷を操舵反力用モータ駆動回路に供給することができる。これにより、操舵反力用モータ駆動回路の前段に昇圧回路を設けなくても操舵反力用モータへの通電量不足を抑制することができる。従って、大幅なコストアップを招くことなく適切な操舵反力が得られるようになる。
また、本発明においては、操舵速度検出手段が操舵ハンドルの操舵速度を検出し、検出された操舵速度が設定速度を越えたときに、充放電切替回路制御手段が充放切替回路を制御して充電可能モードから放電可能モードに切り替える。操舵ハンドルに付加すべき操舵反力は、操舵速度が速くなるにしたがって大きくすることが望ましい。そこで、本発明においては、操舵速度が設定速度より小さい状況であれば、充電可能モードに設定してキャパシタを充電して待機し、操舵速度が設定速度を越えたときに、充放電切替回路を制御して放電可能モードにする。従って、速い操舵操作が行われたときには、キャパシタに蓄電した電荷を操舵反力用モータの駆動電源として利用することができる。このため、速い操舵操作が行われた場合であっても、適切な操舵反力トルクを付与することができ、操舵操作と車輪の転舵とのずれの発生を抑制することができる。

尚、充放電切替回路は、例えば、昇圧回路から転舵用モータ駆動回路への電源供給路に接続される充電路と、車載電源から操舵反力モータ用駆動回路への電源供給路に接続される放電路と、キャパシタの接続先を充電路と放電路とに選択的に切り替える切替スイッチにて構成することができる。

本発明の他の特徴は、前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しを検出する切り戻し検出手段を備え、前記充放電切替回路制御手段は、前記切り戻し検出手段により、前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しが検出されているときには、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度にかかわらず、前記充電可能モードに維持することにある。

操舵ハンドルの速い切り込み操作、切り返し操作が繰り返されることを想定すると、大容量のキャパシタが必要となってしまう。そこで、本発明においては、セルフアライニングトルクにより転舵用モータが回転して発電する可能性のある場合には、転舵用モータで発生した電力をキャパシタに回生して充電する。

転舵輪が切り戻されているときには、セルフアライニングトルクにより転舵用モータから発電電力が得られる場合が多い。そこで、切り戻し検出手段は、操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、転舵輪の切り戻しを検出する。そして、充放電切替回路制御手段は、操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、転舵輪の切り戻しが検出されているときには、操舵速度にかかわらず充電可能モードに維持する。従って、キャパシタと転舵用モータ駆動回路とが接続されて、転舵用モータの発電電力をキャパシタに回生して充電することができる。この結果、キャパシタの大容量化を図る必要がなく、低コストにて実施することができる。

本発明の他の特徴は、前記転舵用モータで発生した電力を前記車載電源に回生可能な回生可能モードと、回生不能な回生不能モードとに切り替える回生切替回路と、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段により検出された車速が設定車速未満となったときに、前記回生切替回路を制御して前記回生不能モードから前記回生可能モードに切り替える回生切替回路制御手段とを備えたことにある。

本発明においては、回生切替回路と車速検出手段と回生切替回路制御手段とを備え、車速が設定車速未満となったときに、回生切替回路制御手段が回生切替回路を制御して回生不能モードから回生可能モードに切り替える。つまり、車速が設定車速未満であれば回生可能モードに設定し、車速が設定車速を越えていれば回生不能モードに設定する。回生可能モードにおいては、路面からの逆入力により転舵用モータが回転して発電した電力を車載電源に回生することができる。この電力回生にあたっては、車速検出手段により検出された車速が設定車速未満となっているときに行うため、安全に実行することができる。

本発明の他の特徴は、前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しを検出する切り戻し検出手段を備え、回生切替回路制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が前記設定車速未満であって、かつ、前記切り戻し検出手段により、前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しが検出された場合に、前記回生切替回路を制御して前記回生不能モードから前記回生可能モードに切り替えることにある。

本発明においては、車速が設定車速未満であって、かつ、セルフアライニングトルクにより転舵用モータから発電電力が得られやすい転舵輪の切り戻し時（操舵ハンドルの切り戻し時でもある）に回生可能モードに設定されるため、回生可能モードの期間を一層適切なものにすることができる。

本発明の他の特徴は、前記回生切替回路は、前記転舵用モータ駆動回路の電源入力部に接続される回生路を備え、前記回生可能モードにおいては前記車載電源と前記昇圧回路との接続を遮断するとともに前記車載電源と前記回生路とを接続し、前記回生不能モードにおいては前記車載電源と前記回生路との接続を遮断するとともに前記車載電源と前記昇圧回路とを接続することにある。

転舵用モータで発電した電力は、昇圧回路を介して車載電源に回生することができないため、回生可能モードにおいては、車載電源と転舵用モータ駆動回路の電源入力部とを回生路にて接続する。従って、転舵用モータで発電した電力を回生路を介して車載電源に回生することができる。この回生可能モードにおいては、転舵用モータで電力供給を必要としている場合であっても、車載電源から電源供給可能となる。また、回生不能モードにおいては、車載電源の出力電圧を昇圧して転舵用モータ駆動回路に電源供給するため、切り込み時であっても転舵用モータを適正に駆動することができる。

以下、本発明の実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。まず、第１実施形態の車両の操舵装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両の操舵装置の概略システム構成を表し、図２は、その電源供給系統を表す。

この車両の操舵装置は、運転者によって操舵操作される操舵操作装置１０と、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を運転者の操舵操作に応じて転舵する転舵装置２０とを機械的に分離して備えたステアバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置１０は、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２の下端には減速機構を内蔵した操舵反力発生用の操舵反力用モータ１３が組み付けられている。操舵反力用モータ１３としては、例えば、３相ブラシレスモータが使用される。

転舵装置２０は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸２１を備えている。この転舵軸２１の両端部には、タイロッド２２ａ，２２ｂおよびナックルアーム２３ａ，２３ｂを介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、転舵軸２１の軸線方向の変位により左右に転舵される。転舵軸２１の外周上には、図示しないハウジングに組み付けられた転舵用モータ２４が設けられている。転舵用モータ２４の回転は、それぞれねじ送り機構２６により減速されるとともに転舵軸２１の軸線方向の変位に変換される。転舵用モータ２４も操舵反力用モータ１３と同様に、例えば、３相ブラシレスモータが使用される。

次に、操舵反力用モータ１３、転舵用モータ２４の回転を制御する電気制御装置３０について説明する。電気制御装置３０は、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２を備えている。操舵角センサ３１は、操舵入力軸１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の基準点からの回転角を検出して操舵角θを表す信号を出力する。以下、この操舵角センサ３１により検出される操舵角θを実操舵角θと呼ぶ。実操舵角θは、基準点を中立位置「０」とし、左方向の角度を正の値で表し、右方向の角度を負の値で表す。

転舵角センサ３２は、転舵軸２１の基準点からの軸線方向の変位量を検出して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δを表す信号を出力する。この転舵角センサ３２としては、転舵用モータ２４のロータの基準位置に対する回転角度を検出する回転角度センサが用いられる。転舵用モータ２４のロータの回転角度は、転舵軸２１の軸線方向の移動量、つまり、転舵角の変化量に対応した値をとる。従って、転舵角センサ３２は、転舵用モータ２４の基準位置に対する回転角度から転舵角δを検出する。以下、この転舵角センサ３２により検出される転舵角δを実転舵角δと呼ぶ。実転舵角δは、基準点を中立位置「０」とし、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左方向の転舵に対応した転舵軸２１の変位を正の値で表し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の右方向の転舵に対応した転舵軸２１の変位を負の値で表す。

また、電気制御装置３０は、相互に通信可能に接続された操舵反力用電子制御ユニット（以下、操舵反力用ＥＣＵという）３５、転舵用電子制御ユニット（以下、転舵用ＥＣＵという）３６を備えている。操舵反力用ＥＣＵ３５には、操舵角センサ３１が接続されている。また、転舵用ＥＣＵ３６には、操舵角センサ３１および転舵角センサ３２が接続されている。

この操舵反力用ＥＣＵ３５、転舵用ＥＣＵ３６は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とする。操舵反力用ＥＣＵ３５は、図２に示すように、操舵反力用モータ駆動回路３７を介して操舵反力用モータ１３を駆動制御する操舵反力制御部３５ａと、後述する切替スイッチ６０の制御によりキャパシタ７０の充放電を制御する充放電制御部３５ｂとを備えている。転舵用ＥＣＵ３６は、転舵用モータ駆動回路３８を介して転舵用モータ２４を駆動制御する。

操舵反力用モータ駆動回路３７，転舵用モータ駆動回路３８は、それぞれ３相インバータ回路で構成され、操舵反力用ＥＣＵ３５，転舵用ＥＣＵ３６から出力されるＰＷＭ制御信号により、内部のアーム回路を構成する複数のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）のデューティ比が制御され、デューティ比に応じた通電量で操舵反力用モータ１３，転舵用モータ２４へ通電する。また、操舵反力用モータ駆動回路３７内には操舵反力用モータ１３の各相に流れる駆動電流を検出する電流センサ３３が設けられ、転舵用モータ駆動回路３８内には転舵用モータ２４の各相に流れる駆動電流を検出する電流センサ３４が設けられている。電流センサ３３，３４によって検出された駆動電流値信号は操舵反力用ＥＣＵ３５，転舵用ＥＣＵ３６にそれぞれ供給される。

次に、操舵反力用モータ１３，転舵用モータ２４を駆動するための電源供給系統について図２を用いて説明する。車両の操舵装置は、車載バッテリ１００から電源供給される。車載バッテリ１００は、一般的な１２Ｖの蓄電池であって、図示しないオルタネータにより充電される。車載バッテリ１００は、操舵装置だけでなく、他の車載電気負荷への電源供給を行うもので、本発明の車載電源に相当する。

車載バッテリ１００のプラス端子には主電源供給ライン１１０が接続される。主電源供給ライン１１０は、途中で操舵反力用電源供給ライン１１１と転舵用電源供給ライン１１２とに分岐する。操舵反力用電源供給ライン１１１は、操舵反力用モータ駆動回路３７の電源入力部に接続される。操舵反力用モータ駆動回路３７においては、３相インバータ回路を構成する上アームと下アームとの間からモータ駆動ライン１１３が引き出される。このモータ駆動ライン１１３は、操舵反力用モータ１３の電源入力端子に接続される。

転舵用電源供給ライン１１２は、昇圧回路５０の入力部に接続される。昇圧回路５０は、汎用のＤＣ−ＤＣコンバータで構成され、入力した電源電圧を、例えば、４２Ｖにまで昇圧する。昇圧回路５０の出力部には昇圧電源供給ライン１１４の一端が接続される。昇圧電源供給ライン１１４の他端は、転舵用モータ駆動回路３８の電源入力部に接続される。転舵用モータ駆動回路３８においては、３相インバータ回路を構成する上アームと下アームとの間からモータ駆動ライン１２４が引き出される。このモータ駆動ライン１２４は、転舵用モータ２４の電源入力端子に接続される。

昇圧電源供給ライン１１４には、その途中で充電ライン１１５が分岐して設けられる。また、操舵反力用電源供給ライン１１１には、その途中で放電ライン１１６が分岐して設けられる。充電ライン１１５の他端は、切替スイッチ６０の選択ポートＡに接続され、放電ライン１１６の他端は、切替スイッチ６０の選択ポートＢに接続される。切替スイッチ６０は、操舵反力用ＥＣＵの充放電制御部３５ｂから出力される制御信号により、共通ポートＯと選択ポートＡとを電気的に接続する状態と、共通ポートＯと選択ポートＢとを電気的に接続する状態との２つの状態を切り替えるものである。切替スイッチ６０としては、電気信号により２位置の切り替え可能なものであれば、半導体素子にて構成してもよいし、機械的な電磁リレーにて構成してもよい。

切替スイッチ６０の共通ポートＯには、キャパシタ７０が接続される。キャパシタ７０は、電気二重層キャパシタと呼ばれる急速充放電可能な蓄電ディバイスであり、共通ポートＯとグランドとの間に設けられる。

充電ライン１１５には、ダイオード１１７が設けられる。このダイオード１１７は、カソードを切替スイッチ６０側に向け、アノードを昇圧電源供給ライン１１４に向けて設けられる。従って、充電ライン１１５においては、昇圧電源供給ライン１１４から切替スイッチ６０に向かう方向にのみ通電が許容される。また、放電ライン１１６にもダイオード１１８が設けられる。このダイオード１１８は、カソードを操舵反力用電源供給ライン１１１側に向け、アノードを切替スイッチ６０側に向けて設けられる。従って、放電ライン１１６においては、切替スイッチ６０から操舵反力用電源供給ライン１１１に向かう方向にのみ通電が許容される。また、操舵反力用電源供給ライン１１１には、放電ライン１１６との接続点よりも主電源供給ライン１１０側にダイオード１１９が設けられる。このダイオード１１９は、カソードを操舵反力用モータ駆動回路３７側に向け、アノードを主電源供給ライン１１０側に向けて設けられる。従って、放電ライン１１６を流れる電流は、主電源供給ライン１１０に向かわず操舵反力用モータ駆動回路３７側に流れるように構成されている。

このように構成された電源供給系統においては、車載バッテリ１００から操舵反力用モータ駆動回路３７と転舵用モータ駆動回路３８とに電源供給される。この場合、転舵用モータ駆動回路３８への電源供給路には途中に昇圧回路５０が設けられているため、転舵用モータ駆動回路３８へ供給される電源電圧は高圧となっている。従って、転舵用モータ駆動回路３８は、転舵用モータ２４に大電流を流すことができ、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するための大きな転舵トルクを発生させることができる。

切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとが接続されている状態においては、充電ライン１１５とキャパシタ７０とが接続される。従って、キャパシタ７０は、昇圧回路５０に対して転舵用モータ駆動回路３８と並列に接続され、昇圧回路７０の出力により充電される。この場合、昇圧された電源を使っているためキャパシタ７０の充電を良好に行うことができる。また、キャパシタ７０は、昇圧回路５０の出力電圧と同程度の電圧になるまで充電される。以下、共通ポートＯと選択ポートＡとが接続されている状態を充電可能モードと呼ぶ。尚、充電可能モードにおいては、路面からの逆入力により転舵用モータ２４が回転して発電した場合には、その発電電力がキャパシタ７０に回生される。

切替スイッチ６０が切り替えられて、共通ポートＯと選択ポートＢとが接続されている状態においては、キャパシタ７０と充電ライン１１５との接続が絶たれ、キャパシタ７０と放電ライン１１６とが接続される。従って、キャパシタ７０は、蓄電した電荷を電源とした補助電源として操舵反力用モータ駆動回路３７に接続されることになる。これにより、操舵反力用モータ駆動回路３７は、車載バッテリ１００とキャパシタ７０との２つの電源を備えた状態となる。以下、共通ポートＯと選択ポートＢとが接続されている状態を放電可能モードと呼ぶ。

キャパシタ７０は、満充電時における出力電圧が昇圧回路５０の出力電圧と同程度となっているため、放電可能モードに切り替えられたときには、操舵反力用モータ駆動回路３７に対して、車載バッテリ１００よりも高い電圧の電源を供給する。従って、キャパシタ７０から操舵反力用モータ１３に大電流を流すことができ、大きな操舵反力トルクを発生させることができる。また、キャパシタ７０から放電する電荷は、ダイオード１１９の働きにより車載バッテリ１００に戻されないため、操舵反力用モータ１３の駆動用に有効に使用することができる。

尚、この実施形態における切替スイッチ６０，充電ライン１１５，放電ライン１１６が本発明の充放電切替回路に相当する。

次に、転舵用ＥＣＵ３６により実施される転舵角制御について説明する。図３は、転舵角制御ルーチンを表すフローチャートである。転舵角制御ルーチンは、転舵用ＥＣＵ３６のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、イグニッションスイッチ（図示しない）の投入により開始され、所定の短い周期で繰り返される。

本制御ルーチンが起動すると、転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ１１において、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２によって検出された実操舵角θ、実転舵角δを読み込む。続いて、ステップＳ１２において、ＲＯＭ内に予め記憶された目標転舵角テーブルを参照して、実操舵角θに対応する目標転舵角δ＊を計算する。この目標転舵角テーブルは、操舵ハンドル１１の操舵角θと目標転舵角δ＊との対応関係を設定したもので、図４に示すように、操舵角θの増加に従って増加する目標転舵角δ＊を記憶している。

このステップＳ１２においては、実操舵角θを目標転舵角テーブルの操舵角θに代入して、その実操舵角θに対応する目標転舵角δ＊を求める。なお、目標転舵角テーブルを用いるのに代えて、操舵角θと目標転舵角δ＊との対応関係を予め定めた関数をＲＯＭ内に記憶しておいて、その関数を用いて実操舵角θに対応する目標転舵角δ＊を計算するようにしてもよい。

続いて、転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ１３において、目標転舵角δ＊から実転舵角δを減算した差分値（δ＊−δ）に比例した目標駆動電流値を演算し、目標駆動電流値に応じた制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）を転舵用モータ駆動回路３８に出力することで目標駆動電流を転舵用モータ２４に流す。この通電制御は、例えば、電流センサ３４によって検出された駆動電流をフィードバックすることにより行う。これにより、転舵用モータ２４は、差分値（δ＊−δ）が「０」となるように駆動制御され、その回転により、ねじ送り機構２６を介して転舵軸２１を軸線方向に駆動する。そして、転舵軸２１の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δ＊に転舵される。その結果、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、操舵ハンドル１１の回動操作に応じて転舵され、車両は左右に旋回される。こうして、転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ１３の処理を実行すると本転舵角制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の短い周期で本転舵角制御ルーチンを繰り返す。この転舵制御ルーチンを実行する転舵用ＥＣＵ３６が、本発明の転舵制御手段に相当する。

次に、操舵反力用ＥＣＵ３５の操舵反力制御部３５ａにより実施される操舵反力制御について説明する。図５は、操舵反力制御ルーチンを表すフローチャートである。操舵反力制御ルーチンは、操舵反力用ＥＣＵ３５のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、イグニッションスイッチ（図示しない）の投入により開始され、所定の短い周期で繰り返される。

本制御ルーチンが起動すると、操舵反力制御部３５ａは、まず、ステップＳ２１において、操舵角センサ３１により検出されている実操舵角θを読み込む。次に、ステップＳ２２において、バネ反力トルク成分Ｔａを算出する。このバネ反力トルク成分Ｔａは、操舵ハンドル１１に付与する操舵反力トルクのうち操舵ハンドル１１を中立位置に戻そうとするトルク成分であり、バネ反力トルクテーブルを参照して算出される。このバネ反力トルクテーブルは、図６に示すように、操舵ハンドル１１の操舵角θとバネ反力トルク成分Ｔａとの対応関係を操舵反力用ＥＣＵ３５のＲＯＭ内に記憶したものである。このテーブルから分かるように、バネ反力トルク成分Ｔａは、操舵角θの増加に従って増加するように設定されている。

続いて、操舵反力制御部３５ａは、ステップＳ２３において、摩擦反力トルク成分Ｔｂを算出する。この摩擦反力トルク成分Ｔｂは、操舵ハンドル１１に付与する操舵反力トルクのうち、ステアリング機構の摩擦抵抗を模擬的に与えるトルク成分である。摩擦反力トルク成分Ｔｂは、操舵角θを時間で微分した操舵速度ω（＝ｄθ／ｄｔ）の大きさに依存するとともにヒステリシス特性を有して計算されるため、操舵速度ωと摩擦反力トルク成分Ｔｂとの対応関係を記憶した図７に示す摩擦反力トルクテーブルを用いて計算される。この摩擦反力トルクテーブルは、操舵反力用ＥＣＵ３５のＲＯＭ内に記憶されている。

操舵速度ωは、本制御ルーチンが所定の短い周期で繰り返し実行されることから、操舵角センサ３１にて検出された実操舵角θの単位時間当たりの変化量を計算することで求められる。ステップＳ２３においては、この算出した実操舵速度ωを摩擦反力トルクテーブルの操舵速度ωに代入して、その実操舵速度ωに対応する目標摩擦反力トルク成分Ｔｂを求める。

続いて、操舵反力制御部３５ａは、ステップＳ２４において、粘性反力トルク成分Ｔｃを算出する。この粘性反力トルク成分Ｔｃは、操舵ハンドル１１に付与する操舵反力トルクのうち、操舵ハンドル１１の回動操作に伴い発生する粘性抵抗を模擬的に与えるトルク成分である。粘性反力トルク成分Ｔｃは、操舵速度ωを時間で微分した操舵加速度ｄω／ｄｔに比例して計算されるため、操舵加速度ｄω／ｄｔと粘性反力トルク成分Ｔｃとの対応関係を記憶した図８に示す粘性反力トルクテーブルを用いて計算される。この粘性反力トルクテーブルも、操舵反力用ＥＣＵ３５のＲＯＭ内に記憶されている。ステップＳ２４においては、実操舵速度ωの単位時間当たりの変化量を計算して求めた実操舵加速度ｄω／ｄｔを粘性反力トルクテーブルの操舵加速度ｄω／ｄｔに代入して、その実操舵加速度ｄω／ｄｔに対応する目標粘性反力トルク成分Ｔｃを求める。

尚、各反力トルク成分Ｔａ，ｔｂ，ｔｃを計算するに当たっては、必ずしもテーブルを用いる必要はなく、実操舵角θ等の各パラメータから反力トルク成分導き出す関数をＲＯＭに記憶しておいて、その関数を用いて計算するようにしてもよい。

次に、操舵反力制御部３５ａは、ステップＳ２５において、目標操舵反力トルクＴ＊を算出する。目標操舵反力トルクＴ＊は、ステップＳ２２〜Ｓ２４にて算出したバネ反力トルク成分Ｔａと摩擦反力トルク成分Ｔｂと粘性反力トルク成分Ｔｃとを合算して求められる。尚、本実施形態においては、この３つのトルク成分Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃから目標操舵反力トルクＴ＊を算出するが、他のトルク成分をも加味するようにしてもよいし、逆に、トルク成分の種類を減らしても良い。また、車速に応じて目標操舵反力トルクＴ＊を変化させるようにしてもよい。

こうして目標操舵反力トルクＴ＊が算出されると、操舵反力制御部３５ａは、ステップＳ２６において、目標操舵反力トルクＴ＊に応じた制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）を操舵反力用モータ駆動回路３７に出力することで、目標操舵反力トルクＴ＊に応じた駆動電流を操舵反力用モータ１３に流す。この通電制御は、例えば、電流センサ３３によって検出された駆動電流をフィードバックすることにより行う。そして、この操舵反力制御ルーチンを一旦終了する。

この操舵反力制御ルーチンは所定の短い周期で繰り返されるため、逐次計算した目標操舵反力トルクＴ＊に等しい操舵反力が操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に付与される。これにより、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して適切な反力トルクが付与され、運転者は、この操舵反力を感じながら操舵ハンドル１１を快適に回動操作できる。尚、操舵反力制御ルーチンを実行する操舵反力制御部３５ａが本発明の操舵反力制御手段に相当する。

このように転舵角制御ルーチンと操舵反力制御ルーチンとを並行して実行することにより、操舵操作装置１０と転舵装置２０とが機械的に切り離されている構成であっても、運転者の操舵操作に応じた方向に左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵されるとともに、操舵操作に応じた反力を感じることができる。こうした転舵角制御ルーチンの実行により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を目標転舵角δ＊に転舵する場合、特に、据え切り操作時においては、転舵用モータ２４に大電流を流す必要がある。そこで、本実施形態においては、転舵用モータ駆動回路３８の前段に昇圧回路５０を設けて、車載電源電圧を昇圧し、この昇圧した電源を転舵用モータ駆動回路３８に供給する構成を採用している。このため、転舵用モータ２４に大電流を流すことができ、所望の転舵トルクを得ることができる。

一方、操舵反力用モータ１３においては、普段は大電流で駆動する必要はないが、速い操舵操作が行われた場合に限って通電量が不足して所定の操舵反力が得られないことがある。この場合、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵よりも先行して操舵ハンドル１１が回ってしまい運転者に違和感を与えてしまう。操舵反力用電源供給ライン１１１に新たな昇圧回路を設ければ、操舵反力用モータ１３に大電流を流すことができ、こうした問題を解決できるが大幅なコストアップを招いてしまう。そこで、本実施形態においては、普段は昇圧回路５０の出力でキャパシタ７０を充電し、速い操舵操作が行われたときに、キャパシタ７０に蓄電しておいた電荷を放電させて操舵反力用モータ１３に大電流を流すようにしてコストアップを抑える。

以下、キャパシタ７０の充放電制御について説明する。キャパシタ７０の充放電制御は、図９に示す操舵速度フラグ設定ルーチンと図１０に示すスイッチ切替制御ルーチンとを並行して実行することにより行われる。操舵速度フラグ設定ルーチンおよびスイッチ切替制御ルーチンは、操舵反力用ＥＣＵ３５のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。操舵反力用ＥＣＵ３５の充放電制御部３５ｂは、イグニッションスイッチ（図示しない）の投入により、この２つのルーチンを開始する。各ルーチンは、タイマ割り込み処理により、所定の短い周期で繰り返される。

操舵速度フラグ設定ルーチンから説明する。操舵速度フラグ設定ルーチンが起動すると、充放電制御部３５ｂは、まず、ステップＳ３１において、操舵角センサ３１により検出される実操舵角θに基づいて実操舵速度ωを検出する。この実操舵速度ωは、実操舵角θの単位時間当たりの変化量、つまり、実操舵角θを時間で微分することにより求められる。実操舵速度ωは、左方向に回したときには正の値となり、右方向に回したときには負の値となるが、ここでは操作方向を区別する必要がなく操舵速度の大小を判断するためのパラメータとして用いられる。従って、実操舵速度ωの大きさを判断する場合には、その絶対値｜ω｜を使う。

続いて、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ３２において、実操舵速度｜ω｜が設定操舵速度ω１より大きいか否かを判断する。このステップＳ３２の処理は、右方向あるいは左方向に速い操舵操作が行われたか否かを判断するものである。この設定操舵速度ω１は、車載バッテリ１００だけでは操舵反力用モータ１３への通電量が不足するおそれのある状況となる速い操舵速度に設定されている。

操舵速度フラグ設定ルーチンの起動当初においては、まだ速い操舵操作が行われていない。従って、ステップＳ３２の判断は「Ｎｏ」となる。充放電制御部３５ｂは、この判断に基づいて、その処理をステップＳ３５に進め、操舵速度フラグＦωが「１」であるか否かを判断する。この操舵速度フラグＦωは、後述する処理からわかるように、速い操舵操作が行われている状況か否かを表すデータであり、速い操舵操作が行われている状況をＦω＝１で表し、速い操舵操作が行われていない状況をＦω＝０で表す。また、操舵速度フラグ設定ルーチンの起動時においては、Ｆω＝０に設定されている。従って、この場合、ステップＳ３５の判断は「Ｎｏ」となり、操舵速度フラグ設定ルーチンを一旦終了する。

操舵速度フラグ設定ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、速い操舵操作が行われないあいだは、上述した処理が繰り返される。そして、速い操舵操作が行われて実操舵速度｜ω｜が設定操舵速度ω１を越えると（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、充放電制御部３５ｂは、その処理をステップＳ３３に進め、操舵速度フラグＦωが「０」であるか否かについて判断する。操舵速度フラグＦωは、この時点では「０」に設定されているため、ステップＳ３３の判断は「Ｙｅｓ」となる。この場合、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ３４において、操舵速度フラグＦωを「１」に設定して、操舵速度フラグ設定ルーチンを一旦終了する。

操舵速度フラグ設定ルーチンは、所定の短い周期で繰り返されるが、実操舵速度｜ω｜が設定操舵速度ω１を越えているあいだは（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３３において、操舵速度フラグＦωの状態が確認される。この場合、操舵速度フラグＦωは、既に「１」に設定されているため、充放電制御部３５ｂは、フラグ設定を行うことなく、そのまま操舵速度フラグ設定ルーチンを一旦終了する。

こうした処理が繰り返され、実操舵速度｜ω｜が設定操舵速度ω１以下にまで低下すると、ステップＳ３２の判断は「Ｎｏ」となる。この場合、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ３５において、操舵速度フラグＦωが「１」であるか否かについて判断する。操舵速度フラグＦωは「１」に設定されているため、ステップＳ３５の判断は「Ｙｅｓ」となり、その処理がステップＳ３６に進められる。充放電制御部３５ｂは、ステップＳ３６において、実操舵速度｜ω｜が設定操舵速度ω２を下回ったか否かについて判断する。この設定操舵速度ω２は、設定操舵速度ω１よりも小さな値に設定され、速い操舵操作が終了したか否かを判定するための閾値である。従って、操舵操作の速さを判定する不感帯（ω２〜ω１）が設けられるため、判定結果が頻繁に反転してしまうことがない。

充放電制御部３５ｂは、実操舵速度｜ω｜が設定操舵速度ω２を下回っていなければ（Ｓ３６：Ｎｏ）、そのまま操舵速度フラグ設定ルーチンを終了する。従って、操舵速度フラグＦωは、「１」に維持される。そして、実操舵速度｜ω｜が更に低下して設定操舵速度ω２を下回ると（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ３７において操舵速度フラグＦωを「０」に設定して操舵速度フラグ設定ルーチンを終了する。

充放電制御部３５ｂは、このように設定した操舵速度フラグＦωに基づいて、図１０に示すスイッチ切替制御ルーチンを実行することにより、切替スイッチ６０を切り替えてキャパシタ７０の充放電を制御する。

このスイッチ切替制御ルーチンにおいて、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ４１で、操舵速度フラグＦωが「１」であるか否か、つまり、速い操舵操作が行われている状況か否かについて判断する。この判断は、上述した操舵速度フラグ設定ルーチンで設定されている操舵速度フラグＦωを読み込んで行われる。充放電制御部３５ｂは、操舵速度フラグＦωが「０」であれば（Ｓ４１：Ｎｏ）、ステップＳ４２において、切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する状態にして、充電可能モードに設定する。一方、操舵速度フラグＦωが「１」であれば（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４３において、切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＢとを接続する状態にして、放電可能モードに設定する。

充放電制御部３５ｂは、例えば、ステップＳ４２において切替スイッチ６０に信号Ａを出力し、ステップＳ４３において切替スイッチ６０に信号Ｂを出力する。そして、切替スイッチ６０は、信号Ａを入力したときに、共通ポートＯと選択ポートＡとが接続状態であればその状態を維持し、そうでない場合には、共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する。また、信号Ｂを入力したときに、共通ポートＯと選択ポートＢとが接続状態であればその状態を維持し、そうでない場合には、共通ポートＯと選択ポートＢとを接続する。

スイッチ切替制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、速い操舵操作が行われないあいだは、充電可能モードが設定されて、キャパシタ７０が昇圧回路５０の出力により充電される。そして、速い操舵操作が行われると、放電可能モードに切り替わり、キャパシタ７０と充電ライン１１５との接続が絶たれ、キャパシタ７０と放電ライン１１６とが接続される。従って、キャパシタ７０は、補助電源として操舵反力用モータ駆動回路３７に接続されることになる。キャパシタの出力電圧は、満充電時においては、昇圧回路５０の出力電圧と同じ高電圧となっている。従って、キャパシタ７０からの放電により操舵反力用モータ１３に大電流を流すことができ、操舵ハンドル１１に大きな反力トルクを付与することができる。

この結果、速い操舵操作が行われた場合であっても、操舵ハンドル１１の操舵速度の増大を制限して、操舵操作と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵とのずれの発生を抑制することができる。また、操舵反力用モータ駆動回路３７の前段に昇圧回路を設けなくても操舵反力用モータ１３への通電量不足を抑制することができるため、低コストにて実施することができる。また、操舵操作の速さを判定するにあたり、判定閾値に不感帯（ω２〜ω１）を設けているため、その判定結果が頻繁に反転してしまうことがなく、切替スイッチ６０の切替制御を安定して行うことができる。尚、操舵速度フラグ設定ルーチンを実行する充放電制御部３５ｂの機能部が本発明の操舵速度検出手段に相当し、スイッチ切替制御ルーチンを実行する充放電制御部３５ｂの機能部が本発明の充放電切替回路制御手段に相当する。

次に、第２実施形態に係る車両の操舵装置について説明する。第２実施形態の車両の操舵装置は、第１実施形態の操舵装置に対してキャパシタ７０の充放電制御のみが相違する。従って、ここでは、キャパシタ７０の充放電制御について説明する。尚、キャパシタ７０の充放電制御を行うにあたっては、図１，図２に破線にて示すように、転舵角センサ３２の検出信号が操舵反力用ＥＣＵ３５にも入力されるように構成されている。

キャパシタ７０の充放電制御は、図９に示す操舵速度フラグ設定ルーチンと、図１１に示す切り戻しフラグ設定ルーチンと、図１２に示すスイッチ切替制御ルーチンとを並行して実行することにより行われる。各ルーチンは、操舵反力用ＥＣＵ３５のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。操舵反力用ＥＣＵ３５の充放電制御部３５ｂは、イグニッションスイッチ（図示しない）の投入により、この３つのルーチンを開始する。各ルーチンは、タイマ割り込み処理により、所定の短い周期で繰り返される。尚、操舵速度フラグ設定ルーチンについては、第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

操舵ハンドル１１の速い切り込み操作、切り返し操作が繰り返されることを想定すると、キャパシタ７０の容量を大きくする必要があるがコスト面から好ましくない。そこで、第２実施形態においては、セルフアライニングトルクにより転舵用モータ２４が回転して発電する可能性のある場合には、操舵速度よりも優先して充電可能モードを維持し、転舵用モータ２４で発生した電力をキャパシタ７０に回生して充電する。

セルフアライニングトルクは、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されているときに発生する。従って、図１１に示す切り戻しフラグ設定ルーチンにおいては、セルフアライニングトルクが発生している状況を実転舵角δの変化から推定し、その推定に基づいてスイッチ切替制御に使用するフラグ（切り戻しフラグ）を設定する。以下、切り戻しフラグ設定ルーチンについて説明する。

切り戻しフラグ設定ルーチンが起動すると、充放電制御部３５ｂは、まず、ステップＳ５１において、転舵角センサ３２から出力される検出信号を読み込んで実転舵角δを検出する。続いて、ステップＳ５２において、実転舵角δの変化量から左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されているのか否かについて判断する。実転舵角δの変化量は、今回のステップＳ５１にて検出した実転舵角δをδnとし、直前回（１制御周期前）に検出した実転舵角δをδn-1とすると、（｜δn｜−｜δn-1｜）として表すことができる。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が中立位置側に切り戻されている場合には、実転舵角δの大きさ（絶対値）が減少するため、実転舵角δの変化量は負の値をとる。従って、ステップＳ５２においては、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜）が設定値−Δδよりも小さいか否かを判断する。この設定値−Δδは予め設定した負の値である。実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜）が設定値−Δδよりも小さければ左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されていると判断する。尚、切り戻しフラグ設定ルーチンの起動直後においては、δn-1は検出できないので、δn-1＝δnとして処理される。

切り戻しフラグ設定ルーチンの起動当初においては、まだ左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は切り戻されていない。従って、ステップＳ５２判断は「Ｎｏ」となる。充放電制御部３５ｂは、この判断に基づいて、その処理をステップＳ５６に進め、切り戻しフラグＦδが「１」であるか否かを判断する。この切り戻しフラグＦδは、後述する処理からわかるように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されている状況か否かを表すデータであり、切り戻されている状況をＦδ＝１で表し、切り戻されていない状況をＦδ＝０で表す。また、切り戻しフラグ設定ルーチンの起動時においては、Ｆδ＝０に設定されている。従って、この場合、ステップＳ５６の判断は「Ｎｏ」となる。充放電制御部３５ｂは、この判断に基づいて、その処理をステップＳ５５に進め、実転舵角δnを直前回の実転舵角δn-1としてＲＡＭに記憶して、切り戻しフラグ設定ルーチンを一旦終了する。

切り戻しフラグ設定ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、ステップＳ５５において記憶したδn-1が、次の制御周期におけるステップＳ５２における計算に使用される。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されないあいだは上述した処理が繰り返される。そして、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されて、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜）が設定値−Δδより小さくなると（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、充放電制御部３５ｂは、その処理をステップＳ５３に進め、切り戻しフラグＦδが「０」であるか否かについて判断する。切り戻しフラグＦδは、この時点では「０」に設定されているため、ステップＳ５３の判断は「Ｙｅｓ」となる。この場合、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ５４において、切り戻しフラグＦδを「１」に設定して、ステップＳ５５の処理を経て、切り戻しフラグ設定ルーチンを一旦終了する。

切り戻しフラグ設定ルーチンは、所定の短い周期で繰り返されるが、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜）が設定値−Δδより小さいあいだは（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、ステップＳ５３において、切り戻しフラグＦδの状態が確認される。この場合、切り戻しフラグＦδは、既に「１」に設定されているため、充放電制御部３５ｂは、フラグ設定を行うことなく、ステップＳ５５の処理を経て、切り戻しフラグ設定ルーチンを一旦終了する。

こうした処理が繰り返され、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の切り戻し度合いが減少して、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜）が設定値−Δδ以上となるまで増加すると、ステップＳ５２の判断は「Ｎｏ」となる。この場合、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ５６において、切り戻しフラグＦδが「１」であるか否かについて判断する。切り戻しフラグＦδは「１」に設定されているため、ステップＳ５６の判断は「Ｙｅｓ」となり、その処理がステップＳ５７に進められる。充放電制御部３５ｂは、ステップＳ５７において、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜）が設定値０（ゼロ）を上回ったか否かについて判断する。このステップＳ５７は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の切り戻しの終了を判断する処理である。従って、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜と比較する設定値は、−Δδより大きな値であれば任意の値を設定することができる。また、設定値−Δδ〜０の間が、切り戻し判定処理の不感帯となっている。

充放電制御部３５ｂは、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜）が０を上回っていなければ（Ｓ５７：Ｎｏ）、ステップＳ５５の処理を経て、切り戻しフラグ設定ルーチンを一旦終了する。従って、切り戻しフラグＦδは、そのまま「１」に維持される。そして、実転舵角変化量（｜δn｜−｜δn-1｜が更に増加して０を上回ると（Ｓ５７：Ｙｅｓ）、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ５８において切り戻しフラグＦδを「０」に設定しステップＳ５５の処理を経て、切り戻しフラグ設定ルーチンを一旦終了する。

充放電制御部３５ｂは、このように設定した切り戻しフラグＦδと、第１実施形態で説明した操舵速度フラグＦωとに基づいて、図１２に示すスイッチ切替制御ルーチンを実行することにより、切替スイッチ６０を切り替えてキャパシタ７０の充放電を制御する。

このスイッチ切替制御ルーチンにおいて、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ６１で、切り戻しフラグＦδが「１」であるか否か、つまり、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されている状況か否かについて判断する。この判断は、上述した切り戻しフラグ設定ルーチンで設定されている切り戻しフラグＦδを読み込んで行われる。充放電制御部３５ｂは、切り戻しフラグＦδが「１」であれば（Ｓ６１：Ｙｅｓ）、ステップＳ６２において、切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する状態にして充電可能モードに設定する。

一方、切り戻しフラグＦδが「０」であれば（Ｓ６１：Ｎｏ）、ステップＳ６３において、操舵速度フラグＦωが「１」であるか否かを判断する。この判断は、上述した操舵速度フラグ設定ルーチンで設定されている操舵速度フラグＦωを読み込んで行われる。充放電制御部３５ｂは、操舵速度フラグＦωが「０」であれば（Ｓ６３：Ｎｏ）、上述したステップＳ６２より切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する状態にして充電可能モードに設定し、操舵速度フラグＦωが「１」であれば（Ｓ６３：Ｙｅｓ）、ステップＳ６４において、切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＢとを接続する状態にして放電可能モードに設定する。

スイッチ切替制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されている状況であれば、優先して充電モードが設定される。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されているときには、セルフアライニングトルクにより転舵用モータ２４から発電電力が得られる場合が多い。このため、転舵用モータ２４の発電電力をキャパシタ７０に回生して充電することができる。

また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されていない状況であれば、操舵操作の速さに応じて切替スイッチ６０を切り替える。速い操舵操作が行われないあいだは、充電可能モードが設定されて、キャパシタ７０が昇圧回路５０の出力により充電される。そして、速い操舵操作（切り込み操作）が行われると放電可能モードに切り替わり、キャパシタ７０が補助電源として操舵反力用モータ駆動回路３７に接続される。従って、キャパシタ７０からの放電により操舵反力用モータ１３に大電流を流すことができ、操舵ハンドル１１に大きな反力トルクを付与することができる。尚、切り戻し操作時においては放電可能モードに設定されないが、切り戻し操作時における目標操舵反力は切り込み操作時に比べて小さくてすむため問題ない。

この結果、第２実施形態の操舵装置によれば、第１実施形態に効果に加えて、キャパシタ７０の充電を一層効果的に行うことができ、キャパシタ７０の大容量化を図る必要がなく、低コストにて実施することができる。尚、切り戻しフラグ設定ルーチンを実行する充放電制御部３５ｂの機能部が本発明の切り戻し検出手段に相当し、スイッチ切替制御ルーチンを実行する充放電制御部３５ｂの機能部が本発明の充放電切替回路制御手段に相当する。

尚、第２実施形態においては、切り戻し検出手段として、転舵角δの変化により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻される状態を検出したが、転舵角δと操舵角θとは上述した転舵制御ルーチンの実行により一対一の関係にあるため、転舵角δに代えて操舵角θを使って操舵ハンドル１１の切り戻し状態を検出するようにしてもよい。この場合、切り戻しフラグ設定ルーチンは、図１６に示すようになる。

ここで、ステップＳ５２’は、実操舵角変化量｜θn｜−｜θn-1｜が設定値−Δθ（負の値）より小さいか否かに基づいて切り戻し操作されているか否かを判断する処理であり、ステップＳ５７’は、実操舵角変化量｜θn｜−｜θn-1｜が設定値０を上回るまで上昇したか否か基づいて切り戻し操作が終了したか否かを判断する処理である。

次に、第３実施形態に係る車両の操舵装置について説明する。この第３実施形態は、車速が設定車速未満になっているときに、セルフアライニングトルクにより転舵用モータ２４で発生した電力を車載バッテリ１００に回生できるようにしたものである。第３実施形態の車両の操舵装置は、図１３に示すように、転舵用電源供給ライン１１２の途中に切替スイッチ６２を備えている。以下、第１，第２実施形態で用いた切替スイッチ６０を第１切替スイッチ６０と呼び、切替スイッチ６２を第２切替スイッチ６２と呼ぶ。

第２切替スイッチ６２は、共通ポートＯ、選択ポートＣ、選択ポートＤを備える。共通ポートＯは転舵用電源供給ライン１１２の車載バッテリ１００側に接続され、選択ポートＣは転舵用電源供給ライン１１２の昇圧回路５０側に接続される。充電ライン１１５には、ダイオード１１７のアノード側において車載バッテリ回生ライン１２０が分岐して設けられる。車載バッテリ回生ライン１２０の終端は、第２切替スイッチ６２の選択ポートＤに接続される。

第２切替スイッチ６２は、共通ポートＯと選択ポートＣとが接続されている状態と、共通ポートＯと選択ポートＤとが接続されている状態とに切り替え可能に構成され、操舵反力用ＥＣＵ３５の充放電制御部３５ｂからの信号により切替制御される。共通ポートＯと選択ポートＣとが接続されている状態においては、車載バッテリ１００から昇圧回路５０を介して転舵用モータ駆動回路３８に電源供給される。つまり、第１，第２実施形態と同様の回路構成となる。

一方、第２切替スイッチ６２が切り替えられて、共通ポートＯと選択ポートＤとが接続されている状態では、車載バッテリ１００と転舵用モータ駆動回路３８とが昇圧回路５０を介さずに直接接続される。この状態では、車載バッテリ１００から転舵用モータ駆動回路３８への電源供給が可能であり、かつ、逆入力により転舵用モータ２４が発電した場合には、その発電電力を車載バッテリ１００に回生できる。

尚、昇圧回路５０は、逆方向に電流を流すことができないため、転舵用モータ２４が発電状態となった場合でも、その電力を昇圧回路５０を経由して車載バッテリ１００に回生することはできない。従って、以下、第２切替スイッチ６２により共通ポートＯと選択ポートＣとが接続されている状態を回生不能モードと呼び、共通ポートＯと選択ポートＤとが接続されている状態を回生可能モードと呼ぶ。この第２切替スイッチ６２および車載バッテリ回生ライン１２０が本発明の回生切替回路に相当する。

第３実施形態の操舵装置は、図１に破線にて示すように、車速センサ３９を備える。車速センサ３９は、車速Ｖを表す検出信号を操舵反力用ＥＣＵ３５に出力する。操舵反力用ＥＣＵ３５の充放電制御部３５ｂは、図９に示す操舵速度フラグ設定ルーチンと、図１１に示す切り戻しフラグ設定ルーチンと、図１４に示す車速フラグ設定ルーチンと、図１５に示すスイッチ切替制御ルーチンとを並行して実行することにより、キャパシタ７０の充放電制御と車載バッテリ１００の回生制御とを行う。尚、他の構成については、第１，第２実施形態と同様であるため、以下、相違する構成について説明する。

操舵速度フラグ設定ルーチンおよび切り戻しフラグ設定ルーチンについては、第２実施形態と同一であるため説明を省略し、図１４に示す車速フラグ設定ルーチンから説明する。車速フラグ設定ルーチンも、他のルーチンと同様に、イグニッションスイッチ（図示しない）の投入により開始され、タイマ割り込み処理により所定の短い周期で繰り返される。

車速フラグ設定ルーチンが起動すると、充放電制御部３５ｂは、まず、ステップＳ７１において、車速センサ３９の検出信号を読み込んで車速Ｖを検出する。続いて、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ７２において、車速Ｖが設定車速Ｖ１より大きい否かを判断する。車速フラグ設定ルーチンの起動当初においては、まだ車速が設定車速Ｖ１以下となっている。従って、ステップＳ７２の判断は「Ｎｏ」となる。充放電制御部３５ｂは、この判断に基づいて、その処理をステップＳ７５に進め、車速フラグＦｖが「１」であるか否かを判断する。この車速フラグＦｖは、後述する処理からわかるように、車両が設定車速Ｖ１を上回る速度で走行している状況か否かを表すデータであり、設定車速Ｖ１を上回る速度で走行している状況をＦｖ＝１で表し、停車中あるいは設定車速Ｖ１以下で走行している状況をＦｖ＝０で表す。この車速フラグＦｖは、車速フラグ設定ルーチンの起動時においては、Ｆｖ＝０に設定されている。従って、この場合、ステップＳ７５の判断は「Ｎｏ」となり、車速フラグ設定ルーチンを一旦終了する。

車速フラグ設定ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、車速Ｖが設定車速Ｖ１を上回らないあいだは、上述した処理が繰り返される。そして、車速Ｖが設定車速Ｖ１を越えると（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、充放電制御部３５ｂは、その処理をステップＳ７３に進め、車速フラグＦｖが「０」であるか否かについて判断する。車速フラグＦｖは、この時点では「０」に設定されているため、ステップＳ７３の判断は「Ｙｅｓ」となる。この場合、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ７４において、車速フラグＦｖを「１」に設定して、車速フラグ設定ルーチンを一旦終了する。

車速フラグ設定ルーチンは、所定の短い周期で繰り返されるが、車速Ｖが設定車速Ｖ１を越えているあいだは（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、ステップＳ７３において、車速フラグＦｖの状態が確認される。この場合、車速フラグＦｖは、既に「１」に設定されているため、充放電制御部３５ｂは、フラグ設定を行うことなく、そのまま車速設定フラグ設定ルーチンを一旦終了する。

こうした処理が繰り返され、車速Ｖが設定車速Ｖ１以下にまで低下すると、ステップＳ７２の判断は「Ｎｏ」となる。この場合、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ７５において、車速フラグＦｖが「１」であるか否かについて判断する。車速フラグＦｖは「１」に設定されているため、ステップＳ７５の判断は「Ｙｅｓ」となり、その処理がステップＳ７６に進められる。充放電制御部３５ｂは、ステップＳ７６において、車速Ｖが設定車速Ｖ２を下回ったか否かについて判断する。この設定車速Ｖ２は、設定車速Ｖ１よりも小さな値に設定され、車速を判定する不感帯（Ｖ２〜Ｖ１）を設けたものである。

充放電制御部３５ｂは、車速Ｖが設定車速Ｖ２を下回っていなければ（Ｓ７６：Ｎｏ）、そのまま車速フラグ設定ルーチンを終了する。従って、車速フラグＦｖは、そのまま「１」に維持される。そして、車速Ｖが更に低下して設定車速Ｖ２を下回ると（Ｓ７６：Ｙｅｓ）、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ７７において車速フラグＦｖを「１」に設定して操舵速度フラグ設定ルーチンを終了する。

充放電制御部３５ｂは、このように設定した車速フラグＦｖ、および、上述した操舵速度フラグＦω、切り戻しフラグＦδに基づいて、図１５に示すスイッチ切替制御ルーチンを実行することにより、第１切替スイッチ６０と第２切替スイッチ６２とを切り替えて、キャパシタ７０の充放電と車載バッテリ１００への回生とを制御する。

このスイッチ切替制御ルーチンにおいて、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ８１で、車速フラグＦｖが「１」であるか否かについて判断する。この判断は、上述した車速フラグ設定ルーチンで設定されている車速フラグＦｖを読み込んで行われる。充放電制御部３５ｂは、車速フラグＦｖが「０」であれば（Ｓ８１：Ｎｏ）、ステップＳ８２において、切り戻しフラグＦδが「１」であるか否かについて判断する。この判断は、上述した切り戻しフラグ設定ルーチンで設定されている切り戻しフラグＦδを読み込んで行われる。

充放電制御部３５ｂは、切り戻しフラグＦδが「１」であれば（Ｓ８２：Ｙｅｓ）、ステップＳ８３において、第１切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する状態にして充電可能モードに設定し、第２切替スイッチ６２の共通ポートＯと選択ポートＤとを接続して回生可能モードに設定する。一方、切り戻しフラグＦδが「０」であれば（Ｓ８２：Ｎｏ）、ステップＳ８４において、第１切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する状態にして充電可能モードに設定し、第２切替スイッチ６２の共通ポートＯと選択ポートＣとを接続して回生不能モードに設定する。

また、車速フラグＦｖが「１」である場合には（Ｓ８１：Ｙｅｓ）、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ８５において、切り戻しフラグＦδが「１」であるか否かについて判断する。充放電制御部３５ｂは、切り戻しフラグＦδが「１」であれば（Ｓ８５：Ｙｅｓ）、ステップＳ８４において、第１切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する状態にして充電可能モードに設定し、第２切替スイッチ６２の共通ポートＯと選択ポートＣとを接続して回生不能モードに設定する。

一方、切り戻しフラグＦδが「０」であれば（Ｓ８５：Ｎｏ）、充放電制御部３５ｂは、ステップＳ８６において、操舵速度フラグＦωが「１」であるか否かについて判断する。充放電制御部３５ｂは、操舵速度フラグＦωが「０」であれば（Ｓ８６：Ｎｏ）、ステップＳ８４において、第１切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＡとを接続する状態にして充電可能モードに設定し、第２切替スイッチ６２の共通ポートＯと選択ポートＣとを接続して回生不能モードに設定する。また、操舵速度フラグＦωが「１」であれば（Ｓ８６：Ｙｅｓ）、ステップＳ８７において、第１切替スイッチ６０の共通ポートＯと選択ポートＢとを接続する状態にして放電可能モードに設定し、第２切替スイッチ６２の共通ポートＯと選択ポートＣとを接続して回生不能モードに設定する。

スイッチ切替制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。これにより、車速Ｖが設定車速（Ｖ１又はＶ２）よりも速いときには（Ｓ８１：Ｙｅｓ）、常に、第２切替スイッチ６２により回生不能モードが設定される。従って、昇圧回路５０から転舵用モータ駆動回路３６に電源供給するため、転舵用モータ２４の駆動に必要な電力を確実に供給することができる。また、車速Ｖが設定車速（Ｖ１またはＶ２）よりも低下しているときには（Ｓ８１：Ｎｏ）、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されている場合にのみ（Ｓ８２：Ｙｅｓ）回生可能モードに設定される。従って、セルフアライニングトルクにより転舵用モータ２４にて発生した電力を車載バッテリ１００に回生することができるようになる。これにより、車載バッテリ１００の消耗を抑制することができる。また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の切り戻し時においては、仮に回生状態とならなくても、転舵用モータ２４の駆動に必要な電力が少なくてすむため、昇圧回路５０を介さなくても車載バッテリ１００から十分な電力を供給することができる。

また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されている状態であれば、第１切替スイッチ６０により充電可能モードに設定され、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が切り戻されてない状態であって、かつ、速い操舵操作（切り込み操作）が行われているときにのみ（Ｓ８６：Ｙｅｓ）放電可能モードに設定される。従って、操舵反力用モータ１３に大電流を流す必要が生じていないときには、キャパシタ７０を昇圧回路５０の出力にて充電し、操舵反力用モータ１３に大電流を流す必要が生じる速い切り込み操作が行われたときには、キャパシタ７０から操舵反力用モータ駆動回路３７に電源供給できるため、操舵ハンドル１１に大きな反力トルクを付与することができる。

この結果、第３実施形態の操舵装置によれば、第２実施形態に効果に加えて、車載バッテリ１００の消耗を抑制することができる。しかも、車速が設定車速を下回っているときに回生可能モードに設定するため安全性が高い。

尚、第３実施形態における車速センサ３９および車速フラグ設定ルーチンを実行する充放電制御部３５ｂの機能部が本発明の車速検出手段に相当し、スイッチ切替制御ルーチンを実行する充放電制御部３５ｂの機能部が本発明の回生切替回路制御手段に相当する。

また、この第３実施形態の変形例として、ステップＳ８２の処理を省略して、車速フラグＦｖが「０」である場合には（Ｓ８１：Ｎｏ）、常に、ステップＳ８３の処理を行うようにしてもよい。これによれば、車速が設定車速を下回ったときには、切り戻しの有無に関係なく第２切替スイッチ６２により回生不能モードから回生可能モードに切り替えられる。

以上、本実施形態の車両の操舵装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、設定操舵速度、切り戻しの判定用設定値、設定車速において不感帯を設けているが、必ずしも不感帯を設ける必要はない。また、本実施形態においては、切替スイッチ６０，６２を制御する充放電制御部３５ｂを操舵反力用ＥＣＵ３５内に設けたが、転舵用ＥＣＵ３６内に設けてよいし、また、これらのＥＣＵ３５，３６とは別に単独して設けても良い。

本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の全体システム構成図である。 第１〜第２実施形態に係る電源供給系統図である。 実施形態に係る転舵角制御ルーチンを表すフローチャートである。 実施形態に係る目標転舵角テーブルを表すグラフである。 実施形態に係る操舵反力用ＥＣＵによって実行される操舵反力制御ルーチンを表すフローチャートである。 実施形態に係るバネ反力トルクテーブルを表すグラフである。 実施形態に係る摩擦反力トルクテーブルを表すグラフである。 実施形態に係る粘性反力トルクテーブルを表すグラフである。 第１〜第３実施形態に係る操舵速度フラグ設定ルーチンを表すフローチャートである。 第１実施形態に係るスイッチ切替制御ルーチンを表すフローチャートである。 第２〜第３実施形態に係る切り戻しフラグ設定ルーチンを表すフローチャートである。 第２実施形態に係るスイッチ切替制御ルーチンを表すフローチャートである。 第３実施形態に係る電源供給系統図である。 第３実施形態に係る車速フラグ設定ルーチンを表すフローチャートである。 第３実施形態に係るスイッチ切替制御ルーチンを表すフローチャートである。 変形例に係る切り戻しフラグ設定ルーチンを表すフローチャートである。

符号の説明

１０…操舵操作装置、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…操舵反力用モータ、２０…転舵装置、２１…転舵軸、２４…転舵用モータ、３０…電気制御装置、３１…操舵角センサ、３２…転舵角センサ、３３、３４…電流センサ、３５…操舵反力用ＥＣＵ、３６…転舵用ＥＣＵ、３７…操舵反力用モータ駆動回路、３８…転舵用モータ駆動回路、５０…昇圧回路、６０…切替スイッチ（第１切替スイッチ）、６２…第２切替スイッチ、７０…キャパシタ、１００…車載バッテリ、１１５…充電ライン、１１６…放電ライン、１２０…車載バッテリ回生ライン。

Claims (5)

1. 転舵輪を転舵するための転舵用モータと、
   前記転舵用モータを駆動する転舵用モータ駆動回路と、
   車載電源から前記転舵用モータ駆動回路への電源供給路に設けられ、前記車載電源の出力電圧を昇圧して前記転舵用モータ駆動回路に電源供給する昇圧回路と、
   操舵ハンドルの操舵操作に応じて前記転舵用モータ駆動回路を制御して前記転舵用モータへの通電を制御する転舵制御手段と、
   操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵反力トルクを付与するための操舵反力用モータと、
   前記車載電源から昇圧回路を介さずに電源供給されて前記操舵反力用モータを駆動する操舵反力用モータ駆動回路と、
   前記操舵ハンドルの操舵操作に応じて前記操舵反力用モータ駆動回路を制御して前記操舵反力用モータへの通電を制御する操舵反力制御手段と、
   前記昇圧回路から前記転舵用モータ駆動回路への電源供給路に並列に接続され、前記昇圧回路の出力により充電され、前記転舵用モータ駆動回路への放電が許容されないキャパシタと、
   前記キャパシタが前記昇圧回路に接続されて充電可能となる充電可能モードと、前記キャパシタが前記操舵反力用モータ駆動回路に接続されて前記操舵反力用モータ駆動回路に放電可能となる放電可能モードとを切り替える充放電切替回路と、
   前記操舵ハンドルの操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
   前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度が設定速度を越えたときに、前記充放電切替回路を制御して前記充電可能モードから前記放電可能モードに切り替える充放電切替回路制御手段と
   を備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
2. 前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しを検出する切り戻し検出手段を備え、
   前記充放電切替回路制御手段は、
   前記切り戻し検出手段により、前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しが検出されているときには、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度にかかわらず、前記充電可能モードに維持することを特徴とする請求項１記載の車両の操舵装置。
3. 前記転舵用モータで発生した電力を前記車載電源に回生可能な回生可能モードと、回生不能な回生不能モードとに切り替える回生切替回路と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記車速検出手段により検出された車速が設定車速未満となったときに、前記回生切替回路を制御して前記回生不能モードから前記回生可能モードに切り替える回生切替回路制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の車両の操舵装置。
4. 前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しを検出する切り戻し検出手段を備え、
   回生切替回路制御手段は、
   前記車速検出手段により検出された車速が前記設定車速未満であって、かつ、前記切り戻し検出手段により、前記操舵ハンドルの切り戻し、あるいは、前記転舵輪の切り戻しが検出された場合に、前記回生切替回路を制御して前記回生不能モードから前記回生可能モードに切り替えることを特徴とする請求項３記載の車両の操舵装置。
5. 前記回生切替回路は、
   前記転舵用モータ駆動回路の電源入力部に接続される回生路を備え、
   前記回生可能モードにおいては前記車載電源と前記昇圧回路との接続を遮断するとともに前記車載電源と前記回生路とを接続し、
   前記回生不能モードにおいては前記車載電源と前記回生路との接続を遮断するとともに前記車載電源と前記昇圧回路とを接続することを特徴とする請求項３または４記載の車両の操舵装置。

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