JP7491325B2 - 車両操舵システム及び車両操舵方法 - Google Patents

Description

本開示は、車両操舵システム及び車両操舵方法に関する。

特許文献１は、ステアバイワイヤ式の車両用の操舵装置を対象とした操舵制御装置を開示している。この操舵制御装置は、反力アクチュエータによってステアリングホイールに付与される操舵反力を演算する反力制御部を備える。反力制御部は、路面情報に基づく第１推定軸力と、車両状態量に基づく第２推定軸力とに基づいてグリップ度を演算し、当該グリップ度に応じて操舵反力を可変する。

特開２０１９－１３１０１３号公報

特許文献１に記載の技術によれば、車輪（タイヤ）のグリップ度は、転舵輪のセルフアライニングトルクを転舵輪に作用する横力で除することにより演算される。このため、車両の直進状態における車輪のスリップの情報を、操舵反力を利用して運転者に伝達させることはできない。その結果、運転者は、直進状態からの操舵初期に、操舵反力を利用して路面状況を把握することが困難になる。

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、車両の直進状態からの操舵初期における運転者による路面状況の把握を容易にすることに資する車両操舵システム及び車両操舵方法を提供することを目的とする。

本開示に係る車両操舵システムは、少なくとも転舵輪を含む車輪を備える車両に適用され、操舵部材と、反力アクチュエータと、転舵装置と、電子制御ユニットと、を備える。操舵部材は、転舵輪から機械的に分離されている。反力アクチュエータは、操舵部材に操舵反力を付与する。転舵装置は、転舵輪を転舵する。電子制御ユニットは、操舵部材の操舵量に基づく目標転舵角に従って転舵装置を制御する。電子制御ユニットは、目標転舵角に応じた第１転舵軸力と、転舵装置の出力電流又は出力トルクに応じた第２転舵軸力とに基づく操舵反力が生成されるように反力アクチュエータを制御する。そして、電子制御ユニットは、車輪のスリップ率の絶対値の増加に伴い、操舵反力に配分される第１転舵軸力の第１比率を減少させ且つ操舵反力に配分される第２転舵軸力の第２比率を増加させる。
また、電子制御ユニットは、スリップ率の絶対値が閾値より大きいことを含む作動条件が成立する場合に車両安定化制御を実行する。そして、電子制御ユニットは、当該作動条件が成立している期間中に、当該作動条件の成立時点と比べて第１比率を減少させ且つ第２比率を増加させる。
さらに、第１比率と第２比率とをスリップ率に基づいて変更しつつ上記作動条件が成立している期間中に当該作動条件の成立時点と比べて第１比率を減少させ且つ第２比率を増加させる場合、電子制御ユニットは、スリップ率の絶対値の増加に伴って増加するように演算される第２比率と、当該作動条件の成立中に増加するように演算される第２比率とを調停し、調停後の第２比率及び当該調停後の第２比率から特定される第１比率に従って配分される第１転舵軸力及び第２転舵軸力に基づく操舵反力が生成されるように反力アクチュエータを制御する。

電子制御ユニットは、作動条件が成立している期間に続く所定期間において、作動条件が不成立となった時点の第１比率及び第２比率を保持してもよい。

上記スリップ率は、転舵輪のスリップ率であってもよい。

本開示に係る車両操舵方法は、少なくとも転舵輪を含む車輪を備える車両に適用される方法であって、転舵輪から機械的に分離された操舵部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵する転舵装置と、を制御する方法である。この車両操舵方法は、操舵部材の操舵量に基づく目標転舵角に従って転舵装置を制御することと、目標転舵角に応じた第１転舵軸力と、転舵装置の出力電流又は出力トルクに応じた第２転舵軸力とに基づく操舵反力が生成されるように反力アクチュエータを制御することと、車輪のスリップ率の絶対値の増加に伴い、操舵反力に配分される第１転舵軸力の第１比率を減少させ且つ操舵反力に配分される第２転舵軸力の第２比率を増加させることと、を含む。
また、車両操舵方法は、スリップ率の絶対値が閾値より大きいことを含む作動条件が成立する場合に車両安定化制御を実行することと、当該作動条件が成立している期間中に、当該作動条件の成立時点と比べて第１比率を減少させ且つ第２比率を増加させることと、を含む。
さらに、第１比率と第２比率とをスリップ率に基づいて変更しつつ上記作動条件が成立している期間中に当該作動条件の成立時点と比べて第１比率を減少させ且つ第２比率を増加させる場合、車両操舵方法は、スリップ率の絶対値の増加に伴って増加するように演算される第２比率と当該作動条件の成立中に増加するように演算される第２比率とを調停することと、調停後の第２比率及び当該調停後の第２比率から特定される第１比率に従って配分される第１転舵軸力及び第２転舵軸力に基づく操舵反力が生成されるように反力アクチュエータを制御することと、をさらに含む。

第１転舵軸力は、目標転舵角に基づく転舵軸力であるため、路面情報を反映しない。一方、第２転舵軸力は、転舵装置の出力電流又は出力トルクに基づく転舵軸力であるため、路面情報を反映する。本開示によれば、第１転舵軸力の第１比率と第２転舵軸力の第２比率とが、車輪のスリップ率に基づいて変更される。このような構成によれば、電子制御ユニットは、車両が直進状態にある時に取得されるスリップ率を利用して路面情報を取得できる。そして、電子制御ユニットは、直進状態において、スリップ率に応じた第１比率及び第２比率に変更しておくことができる。つまり、直進状態からの操舵に備えて、事前に第１比率及び第２比率を路面状況に応じて適切に変更しておくことが可能となる。このことは、車両の直進状態からの操舵初期における運転者による路面状況の把握を容易にすることにつながる。

実施の形態１に係る車両操舵システムの構成の一例を示す図である。 車両操舵システムにおいて実行される制御の概要を表したブロック図である。 実施の形態１に係るスリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更に関する各種の例を表した図である。 実施の形態１に係る配分比率αの変更に関する処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るスリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更の一例を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態２に係る配分比率αの変更に関する処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２の変形例に係るスリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更の一例を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態２の変形例に係る配分比率αの変更に関する処理の一例を示すフローチャートである。 他の実施の形態に係る目標操舵反力Ｔｒｔの演算に関する電子制御ユニットの機能ブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術思想が限定されるものではない。

１．実施の形態１
１－１．車両操舵システムの構成例
図１は、実施の形態１に係る車両操舵システム１０の構成の一例を示す図である。車両操舵システム１０は、車両１に適用されている。車両１は、４つの車輪２を備える。以下の説明では、前輪をまとめて２Ｆと称し、後輪をまとめて２Ｒと称する場合もある。一例として、車両１は、駆動装置（例えば、電動機）３によって前輪２Ｆが駆動される前輪駆動方式の車両である。ただし、本開示に係る「車両操舵システム」が適用される「車両」は、例えば、後輪駆動方式又は４輪駆動方式の車両であってもよい。また、本開示に係る「車両」の転舵輪は、前輪に限られず、４輪であってもよい。

車両操舵システム１０は、操舵部材１２と、反力アクチュエータ１４と、転舵装置２０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０と、を備える。

操舵部材１２は、運転者によって操作される。操舵部材１２は、一例としてステアリングホイールであるが、ジョイスティック等の他の操舵部材であってもよい。車両操舵システム１０は、ステアバイワイヤ方式であり、操舵部材１２は、転舵輪である前輪２Ｆから機械的に分離されている。

操舵部材（ステアリングホイール）１２は、ステアリングシャフト１６を介して反力アクチュエータ１４と連結されている。反力アクチュエータ１４は、例えば、反力モータである。反力アクチュエータ１４は、操舵部材１２に操舵反力Ｔｒを付与する。より詳細には、ステアリングホイールである操舵部材１２の例では、操舵反力Ｔｒは操舵反力トルクである。

転舵装置２０は、前輪（以下、「転舵輪」とも称する）２Ｆを転舵する。転舵装置２０は、転舵アクチュエータ２２、転舵軸（ラック軸）２４、及びタイロッド２６を備えている。転舵アクチュエータ２２は、例えば、転舵モータであり、転舵軸２４に取り付けられている。転舵輪２Ｆは、タイロッド２６を介して転舵軸２４に連結されている。転舵アクチュエータ２２を駆動して転舵軸２４をその軸方向に直線運動させることにより、タイロッド２６を介して転舵輪２Ｆの転舵角（実転舵角）δが変更される。

ＥＣＵ３０は、反力アクチュエータ１４と転舵装置２０（転舵アクチュエータ２２）とを制御する。具体的には、ＥＣＵ３０は、プロセッサ３２、記憶装置３４、及び入出力インターフェースを備えている。入出力インターフェースは、車両１に取り付けられたセンサ類３６からセンサ信号を取り込むとともに、反力アクチュエータ１４及び転舵アクチュエータ２２に対して操作信号を出力する。プロセッサ３２は、反力アクチュエータ１４及び転舵アクチュエータ２２の制御に関する各種処理を実行する。記憶装置３４は、プロセッサ３２による処理に用いられる各種プログラム及び各種データ（マップを含む）が記憶されている。プロセッサ３２が記憶装置３４から制御プログラムを読み出して実行することにより、ＥＣＵ３０による処理が実現される。なお、ＥＣＵ３０は複数であってもよい。具体的には、ＥＣＵ３０として、例えば、反力アクチュエータ１４を制御するＥＣＵと、転舵アクチュエータ２２を制御するＥＣＵとが個別に備えられていてもよい。

センサ類３６は、例えば、車輪速度センサ、操舵角センサ、転舵角センサ、転舵電流センサ、及び横加速度センサを含む。車輪速度センサは、各車輪２に対応して配置されており、車輪速度Ｖｗを検出する。ステアリングホイールである操舵部材１２の例では、操舵部材１２の操舵量は、ステアリングホイールの回転角度、すなわち、操舵角（実操舵角）θである。操舵角センサは、ステアリングシャフト１６に取り付けられ、操舵角θを検出する。転舵アクチュエータ２２の回転角と転舵輪２Ｆの転舵角δとの間には、常に一意に定まる相関関係がある。このため、転舵角センサは、転舵アクチュエータ２２に取り付けられ、転舵輪２Ｆの転舵角δを検出する。転舵電流センサは、転舵アクチュエータ２２の出力電流（駆動電流）Ｉｍを検出する。横加速度センサは、車両１の横加速度Ｇｙを検出する。

付け加えると、上述した車両操舵システム１０は、一例として車両１に搭載されている。このため、操舵部材１２は、車両１に搭乗している運転者によって操作される。このような例に代え、車両１の運転は、車両１を遠隔運転する遠隔運転者によって行われてもよい。したがって、遠隔運転者による車両１の遠隔運転のために、車両操舵システム１０の一部は、例えば、無線通信ネットワークを介して車両１と通信可能な遠隔運転センタに配置されていてもよい。具体的には、車両操舵システム１０のうちの少なくとも操舵部材１２及び反力アクチュエータ１４は、遠隔運転センタにおいて遠隔運転者が車両１を遠隔操作するための遠隔運転端末に設けられていてもよい。

１－２．車両操舵システムの制御
図２は、車両操舵システム１０において実行される制御の概要を表したブロック図である。車両操舵システム１０の制御は、「転舵制御」と「操舵反力制御」とを含む。また、図２に示す例のように、車両操舵システム１０の制御は「可変ギヤ比制御」を含んでいてもよい。

１－２－１．転舵制御
転舵制御において、ＥＣＵ３０は、転舵輪２Ｆの（実）転舵角δが目標転舵角δｔに近づくように転舵アクチュエータ２２を制御する。ＥＣＵ３０は、基本的には、操舵角センサによって検出される操舵部材１２の操舵角θに応じた目標転舵角δｔを演算する。操舵角θに対する目標転舵角δｔの特性は、一定であってもよいが、例えば可変ギヤ比制御によって可変とされてもよい。なお、図１に示す車両操舵システム１０では、上述のように、転舵装置２０は操舵部材１２から機械的に分離されている。このため、車両操舵システム１０における可変ギヤ比制御は、操舵角θに対する転舵角δの仮想的なギヤ比（角度比）を可変とするものである。当該仮想的なギヤ比は、例えば、車速Ｖ等のパラメータに応じて可変される。

転舵制御において、ＥＣＵ３０は、演算した目標転舵角δｔと、転舵角センサにより検出される転舵角δとの偏差に基づいて、転舵アクチュエータ２２の目標出力トルクＴｍｔを演算する。目標出力トルクＴｍｔは、当該偏差を小さくするための出力トルクＴｍの目標値である。転舵装置２０では、ＥＣＵ３０からの目標出力トルクＴｍｔに応じた出力トルクＴｍを転舵アクチュエータ２２が生成するように、転舵アクチュエータ２２の出力電流（駆動電流）Ｉｍを制御する。その結果、転舵アクチュエータ２２（転舵装置２０）によって転舵輪２Ｆが転舵される。

１－２－２．操舵反力制御
操舵反力制御において、ＥＣＵ３０は、反力アクチュエータ１４を制御することによって、操舵部材１２に付与される操舵反力（操舵反力トルク）Ｔｒを制御する。具体的には、操舵反力制御に関し、ＥＣＵ３０は、角度軸力演算部４０と、電流軸力演算部４２と、操舵反力演算部４４とを含む。

角度軸力Ｔ１及び電流軸力Ｔ２は、共に、転舵輪２Ｆに連結される転舵軸２４に作用する軸力（転舵輪２Ｆに伝達される伝達力）に相当するものである。なお、操舵反力Ｔｒが操舵反力トルクである操舵部材（ステアリングホイール）１２の例では、これらの軸力Ｔ１及びＴ２も、トルクの次元（Ｎ・ｍ）で演算される。

角度軸力演算部４０は、目標転舵角δｔに基づいて角度軸力Ｔ１（第１転舵軸力）を演算する。例えば、角度軸力Ｔ１は、目標転舵角δｔの絶対値が大きいほど大きな絶対値を有するように演算される。このように、角度軸力Ｔ１は、運転者による操舵部材１２の操作に基づく目標転舵角δｔに応じた軸力であり、路面情報が反映されない理想軸力に相当する。付け加えると、角度軸力Ｔ１は、目標転舵角δｔに加え、例えば車速（車体速度）Ｖに基づいて演算されてもよい。例えば、角度軸力Ｔ１は、車速Ｖが高いほど大きな絶対値を有するように演算されてもよい。

電流軸力演算部４２は、転舵アクチュエータ２２（転舵装置２０）の出力電流Ｉｍに基づいて電流軸力Ｔ２（第２転舵軸力）を演算する。電流軸力Ｔ２は、このように出力電流Ｉｍに基づくため、路面情報が反映される軸力の推定値に相当する。具体的には、電流軸力Ｔ２は、転舵輪２Ｆに対して路面から加えられる力に基づく軸力である。例えば、電流軸力Ｔ２は、転舵アクチュエータ２２によって転舵軸２４に加えられるトルクと、転舵輪２Ｆ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ものとして、出力電流Ｉｍの絶対値が大きくなるほど大きな絶対値を有するように演算される。なお、電流軸力Ｔ２は、出力電流Ｉｍに代え、出力トルクＴｍに基づいて演算されてもよい。

操舵反力演算部４４は、上述のように演算される角度軸力Ｔ１と電流軸力Ｔ２とに基づく操舵反力Ｔｒの目標値である目標操舵反力Ｔｒｔを演算する。目標操舵反力Ｔｒｔは、例えば、次の式（１）により表される。
Ｔｒｔ＝α×Ｔ２＋（１－α）×Ｔ１ ・・・（１）

式（１）において、αは、目標操舵反力Ｔｒｔに配分（反映）される電流軸力Ｔ２（第２転舵軸力）の比率（第２比率）に相当し、以下、「配分比率α」と称される。配分比率αは、０以上１以下の値をとる。また、式（１）を用いる例では、目標操舵反力Ｔｒｔに配分（反映）される角度軸力Ｔ１（第１転舵軸力）の比率は、１から配分比率αを引いて得られる値（＝１－α）として設定されている。したがって、この例では、電流軸力Ｔ２の配分比率αが増えると、角度軸力Ｔ１の配分比率（１－α）は減少する。例えば、配分比率αが０．３であると、電流軸力Ｔ２の３０％の値と角度軸力Ｔ１の７０％の値との和が目標操舵反力Ｔｒｔとして算出される。

操舵反力制御において、ＥＣＵ３０は、上述のように演算される目標操舵反力Ｔｒｔに応じた操舵反力Ｔｒが生成されるように反力アクチュエータ１４を制御する。

なお、遠隔運転者が車両を遠隔運転する遠隔運転システムの例では、図２に示す転舵制御、操舵反力制御、及び可変ギヤ比制御に関するＥＣＵ３０の処理のうちの少なくとも一部は、遠隔運転センタに配置されたＥＣＵによって実行されてもよい。換言すると、遠隔運転システムの例では、図２中に矢印によって示される信号の流れの少なくとも一部が、無線通信ネットワークを介して実現される。

１－２－２－１．車輪のスリップ率に基づく配分比率の変更
実施の形態１の操舵反力制御では、ＥＣＵ３０は、車輪２（タイヤ）のスリップ率Ｓに基づいて配分比率αを変更（制御）する。

各車輪２のスリップ率Ｓは、車輪速度センサにより検出される車輪速度Ｖｗと、車体速度Ｖとに基づいて、次の式（２）により表される。スリップ率Ｓの算出自体は、各車輪２を対象として、基本的に車両１の走行中に常時行われている。
Ｓ＝（Ｖｗ－Ｖ）／Ｖ ・・・（２）

前輪駆動式の車両１では、例えば、転動輪に相当する２つの後輪２Ｒの車輪速度Ｖｗの平均値又は大きい方の値が車体速度Ｖとして用いられる。このことは、後輪駆動方式の車両についても同様である。また、４輪駆動方式の車両の例では、例えば、４つの車輪の車輪速度Ｖｗのうちで２番目に低い車輪速度Ｖｗの値が車体速度Ｖとして用いられる。付け加えると、加速時に駆動輪にスリップが生じた場合には、生じたスリップが大きいほど、スリップ率Ｓは正側に大きくなる。一方、制動時に車輪にスリップが生じた場合には、生じたスリップが大きいほど、スリップ率Ｓは負側に大きくなる。

より具体的には、実施の形態１では、スリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更は、スリップ率Ｓの絶対値の増加に伴い、電流軸力Ｔ２の配分比率α（第２比率）が高くなるように実行される。これに伴い、角度軸力Ｔ１の第１比率（配分比率（１－α））は、スリップ率Ｓの絶対値の増加に伴って減少する。

図３（Ａ）～３（Ｃ）は、実施の形態１に係るスリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更に関する各種の例を表した図である。図３（Ａ）～３（Ｃ）に例示されるようにスリップ率Ｓの絶対値の増加に伴って配分比率αが増加するように構成されていれば、配分比率αの最小値、最大値、変曲点、及び変化形状は特に限定されない。

付け加えると、図３（Ａ）及び３（Ｃ）に示すように、配分比率αの最小値は０であってもよく、したがって、配分比率（１－α）の最大値は１であってもよい。或いは、図３（Ｂ）に示すように、配分比率αの最小値は０より大きい値であってもよく、したがって、配分比率（１－α）の最大値は１より小さい値であってもよい。

また、図３（Ｂ）及び３（Ｃ）に示すように、配分比率αの最大値は１であってもよく、したがって、配分比率（１－α）の最小値は０であってもよい。或いは、図３（Ａ）に示すように、配分比率αの最大値は１より小さい値であってもよく、したがって、配分比率（１－α）の最小値は０より大きい値であってもよい。

さらに、スリップ率Ｓの絶対値に対する配分比率αの関数の変曲点の数は、図３（Ａ）～３（Ｃ）に示す２つの例に限られず、０、１つ、又は３つ以上であってもよい。また、スリップ率Ｓの絶対値に対し、配分比率αは、例えば、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように直線的に増加してもよいし、又は図３（Ｃ）に示すように曲線的に（例えば、指数関数的に）増加してもよい。

さらに、実施の形態１では、配分比率αを変更するために、転舵輪（前輪）２Ｆのスリップ率Ｓが用いられる。しかしながら、配分比率αの変更のために、転舵輪でない車輪（車両１の例では、後輪２Ｒ）のスリップ率Ｓが、転舵輪２Ｆのスリップ率Ｓとともに或いはそれに代えて用いられてもよい。

図４は、実施の形態１に係る配分比率αの変更に関する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、車両１の走行中に繰り返し実行される。より詳細には、図４に示す処理は、操舵反力演算部４４（図２参照）の処理に含まれる。

ステップＳ１００において、ＥＣＵ３０（プロセッサ３２）は、転舵輪２Ｆのスリップ率Ｓを取得する。より詳細には、ステップＳ１００において取得されるスリップ率Ｓは、例えば、２つの転舵輪２Ｆのスリップ率Ｓの平均値である。或いは、２つの転舵輪２Ｆのスリップ率Ｓのうちで絶対値が大きい方の値が取得されてもよい。

次に、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ３０は、スリップ率Ｓに基づいて配分比率αを変更する。具体的には、ＥＣＵ３０の記憶装置３４は、図３（Ａ）～３（Ｃ）に例示されるような配分比率αとスリップ率Ｓの絶対値との関係をマップ又は関係式として記憶している。ＥＣＵ３０は、そのようなマップ等の関係から、ステップＳ１００にて取得されたスリップ率Ｓの絶対値に応じた配分比率αを演算する。

ステップＳ１０２にて演算された配分比率αは、図２に示すように演算される角度軸力Ｔ１及び電流軸力Ｔ２に基づく目標操舵反力Ｔｒｔの演算に用いられる。

１－３．効果
以上説明したように、実施の形態１に係る操舵反力制御によれば、スリップ率Ｓに基づいて配分比率αが変更される。このように配分比率αの変更のためにスリップ率Ｓを用いることにより、ＥＣＵ３０は、車両１が直進状態にある時に取得されるスリップ率Ｓを利用して路面情報を取得できる。そして、ＥＣＵ３０は、直進状態において、スリップ率Ｓに応じた配分比率αに変更しておくことができる（ステップＳ１０２参照）。つまり、直進状態からの操舵に備えて、事前に配分比率αを路面状況に応じて適切に変更しておくことが可能となる。このことは、車両１の直進状態からの操舵初期における運転者による路面状況の把握を容易にすることにつながる。

より詳細には、実施の形態１に係る操舵反力制御によれば、スリップ率Ｓの増加に伴って配分比率αが増加される。したがって、角度軸力Ｔ１が減少されつつ電流軸力Ｔ２が増加される。

ここで、スリップ率Ｓの絶対値が大きくなる時（例えば、雪道等の低μ路の走行時又はハイドロプレーニング現象の発生時）には、転舵輪２Ｆを転舵しても、路面から受ける力は生じないか十分に小さくなる。その結果、出力電流Ｉｍが小さくなる（出力トルクＴｍも同様）ので、電流軸力Ｔ２が小さくなる。そして、電流軸力Ｔ２は、操舵部材１２による操舵操作が行われていない直進状態では発生せず、操舵操作に伴う転舵輪２Ｆの転舵に伴って生じる出力電流Ｉｍ（又は出力トルクＴｍ）に応じて発生するものである。このため、転舵輪２Ｆが実際に開始された後の出力電流Ｉｍ（又は出力トルクＴｍ）の大きさに基づいて配分比率αを増加させるという手法が仮に採用された場合、低μ路の走行時等において路面状況に応じた電流軸力Ｔ２を操舵反力Ｔｒに反映させるまでに時間を要することとなる。その結果、当該路面状況に応じた電流軸力Ｔ２が反映された操舵反力Ｔｒを利用して運転者が路面状況を把握するまでに時間を要してしまう。

これに対し、実施の形態１の操舵反力制御によれば、ＥＣＵ３０は、直進状態においてスリップ率Ｓに基づいて路面情報を取得し、操舵操作の開始前に配分比率αを増加させておくことができる。これにより、その後に実際に操舵操作がなされた際に生じる出力電流Ｉｍ（又は出力トルクＴｍ）に応じた電流軸力Ｔ２を、高い配分比率αで速やかに操舵反力Ｔｒに反映させることが可能となる。電流軸力Ｔ２の配分比率αが増えると、操舵反力Ｔｒは、路面状況の影響がより大きく反映されたものとなる。より詳細には、低μ路の走行時等であるために小さな値として演算される電流軸力Ｔ２の配分比率αが増加するため、操舵反力Ｔｒは小さくなる。このため、運転者は、直進状態からの操舵初期において、自身の操舵操作による操舵角θに対して小さいと感じられる操舵反力Ｔｒを操舵部材１２を介して速やかに受け取ることができる。このように、運転者は、当該操舵反力Ｔｒを利用して路面状況を速やかに把握できるようになる。

さらに、実施の形態１に係る操舵反力制御によれば、配分比率αの変更のためのスリップ率Ｓとして、転舵輪２Ｆのスリップ率Ｓが利用される。これにより、操舵部材１２による操舵の対象である転舵輪２Ｆのスリップ率Ｓの情報を利用して、配分比率αをより適切に変更することができる。

２．実施の形態２
実施の形態２においても、ＥＣＵ３０は、配分比率αをスリップ率Ｓに基づいて変更することにより、本開示に係る第１転舵軸力の「第１比率」と第２転舵軸力の「第２比率」とを「車輪のスリップ率」に基づいて変更する。実施の形態２は、スリップ率Ｓに基づいて配分比率αを変更する具体的な手法において、実施の形態１と相違している。

２－１．車輪のスリップ率に基づく配分比率の変更
具体的には、実施の形態２では、スリップ率Ｓの絶対値が閾値より大きいことを作動条件として含む「車両安定化制御Ａ」を実行する。車両安定化制御Ａは、例えば、トラクション制御（ＴＲＣ：Traction Control）である。ＴＲＣは、車両１の発進時又は加速時の駆動輪（前輪）２Ｆの空転を抑えるために実行される。ＴＲＣの作動条件は、駆動輪２Ｆのスリップ率Ｓ（正の値）が閾値ＴＨ１を上回る時に成立する。その結果、ＴＲＣが作動する（ＯＮとなる）。ＴＲＣは、スリップ率Ｓが閾値ＴＨ１を超えた駆動輪２Ｆ（制御対象輪）のスリップ率Ｓが目標スリップ率にまで低下するように、当該制御対象輪のトルクを制御する。このトルクの制御は、駆動装置３のトルクを下げたり、制御対象輪に制動力を付与したりすることによって行うことができる。これにより、制御対象輪の空転が抑制される。ＴＲＣは、制御対象輪のスリップ率Ｓが上記閾値ＴＨ１よりも小さい閾値ＴＨ２を下回る時に解除される（ＯＦＦとされる）。

車両安定化制御Ａの他の例は、アンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ制御）である。ＡＢＳ制御は、車輪２のスリップ率Ｓ（負の値）の絶対値が閾値ＴＨ３を上回る時に成立する。その結果、ＡＢＳ制御が作動する（ＯＮとなる）。ＡＢＳ制御によれば、ロック傾向にある車輪２の実スリップ率Ｓを目標スリップ率に近づけるために、当該車輪２に付与される制動力が制御される。これにより、当該車輪２のロックが回避される。ＡＢＳ制御は、ロック傾向にある車輪２のスリップ率Ｓが上記閾値ＴＨ３より小さな閾値ＴＨ４を下回る時に解除される（ＯＦＦとされる）。

実施の形態２では、ＥＣＵ３０は、ＴＲＣ又はＡＢＳ制御等の車両安定化制御Ａの作動状態に応じて配分比率αを変更（制御）する。具体的には、ＥＣＵ３０は、車両安定化制御Ａの作動条件が成立している期間（図５に示す期間（ｔ１－ｔ２））中に、当該作動条件の成立時点ｔ１（図５参照）と比べて配分比率αを増加させる。すなわち、当該期間（ｔ１－ｔ２）中に、当該作動条件の成立時点ｔ１と比べて角度軸力Ｔ１の第１比率（配分比率（１－α））が減少され、電流軸力Ｔ２の第２比率（配分比率α）が増加される。

図５は、実施の形態２に係るスリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更の一例を説明するためのタイムチャートである。図５に示す例では、車両安定化制御Ａの作動条件が成立すると（時点ｔ１；制御ＯＮ）、ＥＣＵ３０は、最小値の一例である０から最大値の一例である１にまで配分比率αを時間経過とともに増加させる。配分比率αが最大値に到達した後に車両安定化制御Ａが継続的に作動している場合、ＥＣＵ３０は、配分比率αを最大値で保持する。車両安定化制御Ａの作動条件が不成立になると（時点ｔ２；制御ＯＦＦ）、ＥＣＵ３０は、例えば最小値に向けて配分比率αを時間経過とともに減少させる。なお、配分比率αの最小値、最大値、増加勾配、減少勾配、及び変化形状は、図５に示す例に示されるものに代え、任意に設定可能である。

図６は、実施の形態２に係る配分比率αの変更に関する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、車両１の走行中に繰り返し実行される。

ステップＳ２００において、ＥＣＵ３０は、車両安定化制御Ａの作動条件が成立したか否かを判定する。その結果、この判定結果がＹｅｓの場合（つまり、スリップ率Ｓの絶対値が閾値より大きいことを含む作動条件が成立する場合）、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、ＥＣＵ３０は、配分比率αが最大値（例えば、１）と等しいか否かを判定する。その結果、配分比率αが最大値に達していない場合には、ステップＳ２０４において、ＥＣＵ３０は、配分比率αを例えば所定量だけ増加させる。その後、処理はリターンに進む。

一方、ステップＳ２０２において配分比率αが最大値に達している場合には、ステップＳ２０６において、ＥＣＵ３０は、配分比率αを最大値で保持する。その後、処理はリターンに進む。

また、ステップＳ２００の判定結果がＮｏの場合（すなわち、車両安定化制御Ａの作動条件が不成立である場合）、処理はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、ＥＣＵ３０は、配分比率αが最小値と等しいか否かを判定する。

ステップＳ２０８において配分比率αが最小値と等しい場合には、処理はリターンに進む。一方、配分比率αが最小値と等しくない場合には、ステップＳ２１０において、ＥＣＵ３０は、配分比率αを例えば所定量だけ減少させる。その後、処理はリターンに進む。

２－２．効果
以上説明したように、実施の形態２に係る操舵反力制御によっても、スリップ率Ｓに基づいて配分比率αが変更されることになる。より具体的には、車両安定化制御Ａの作動条件が成立しているためにスリップ率Ｓの絶対値が閾値より大きい状況下において、配分比率αが増加される。これにより、低μ路の走行時等において車両安定化制御Ａが作動している期間（ｔ１－ｔ２）中に直進状態からの操舵がなされた際に、運転者は、電流軸力Ｔ２の配分比率αが高められた操舵反力Ｔｒを操舵部材１２を介して速やかに受け取ることができる。このため、運転者は、当該操舵反力Ｔｒを利用して路面状況を速やかに把握できるようになる。

２－３．変形例
図７は、実施の形態２の変形例に係るスリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更の一例を説明するためのタイムチャートである。図７に示す例では、ＥＣＵ３０は、車両安定化制御Ａの作動条件が成立している期間（ｔ１－ｔ２）に続く所定期間Δｔにおいて、車両安定化制御ＡがＯＦＦとなった時点ｔ２の値（例えば、最大値）で配分比率αを保持している。すなわち、当該所定期間Δｔにおいて、電流軸力Ｔ２の第２比率（配分比率α）及び角度軸力Ｔ１の第１比率（配分比率（１－α））が一定に保持される。

図８は、実施の形態２の変形例に係る配分比率αの変更に関する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ステップＳ３００及びＳ３０２の処理が追加されている点を除き、上述の図６に示すフローチャートの処理と同じである。

図８では、ステップＳ２００の判定結果がＮＯの場合（つまり、車両安定化制御ＡがＯＦＦである場合）、処理はステップＳ３００に進む。

ステップＳ３００において、ＥＣＵ３０は、車両安定化制御ＡがＯＦＦとされた時点（換言すると、作動条件が不成立となった時点）ｔ２からの所定期間Δｔ内であるか否かを判定する。その結果、所定期間Δｔ内である場合には処理はステップＳ３０２に進み、一方、所定期間Δｔの経過後である場合には処理はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ３０２において、ＥＣＵ３０は、車両安定化制御ＡがＯＦＦとされた時点の値で配分比率αを保持する。

ＴＲＣ又はＡＢＳ制御等の車両安定化制御Ａは、ＯＦＦとなった後に短時間で再びＯＮとなる場合がある。図８に示す処理によれば、このように車両安定化制御ＡのＯＮ及びＯＦＦが繰り返されることに起因して操舵反力Ｔｒにハンチングが生じることを抑制できる。付け加えると、所定期間Δｔは、当該ハンチングの抑制に必要な（適した）値に設定されている。

付け加えると、実施の形態２及びその変形例に関し、車両安定化制御ＡがＴＲＣの例では、ＴＲＣの作動に伴う配分比率αの変更は、前輪駆動方式の車両１のように駆動輪と転舵輪とが一致する車両においてのみ実行されてもよい。当該車両の例では、駆動輪のスリップ率Ｓの情報は、転舵輪のスリップ率Ｓの情報と等しくなる。このため、ＴＲＣの作動中に、操舵部材による操舵の対象である転舵輪のスリップ率Ｓの情報を利用して配分比率αをより適切に変更することができる。なお、駆動輪と転舵輪とが一致する車両の他の例は、四輪操舵を実行可能な四輪駆動方式の車両である。

また、実施の形態２及びその変形例に係るスリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更の対象となる車両安定化制御Ａは、スリップ率Ｓが閾値より大きいことを作動条件として含むものであれば、上述のＴＲＣ及びＡＢＳ制御に限られない。すなわち、例えば、車両の横滑り抑制制御（ＶＳＣ：Vehicle Stability Control）が作動条件として「スリップ率Ｓが閾値より大きいこと」を含む場合には、当該ＶＳＣを対象として、スリップ率Ｓに基づく配分比率αの変更が同様に行われてもよい。

３．他の実施の形態
３－１．目標操舵反力Ｔｒｔの演算の他の例
図９は、他の実施の形態に係る目標操舵反力Ｔｒｔの演算に関するＥＣＵ３０の機能ブロック図である。図９に示す例では、上述した実施の形態１又は２においてスリップ率Ｓに基づいて変更される配分比率αは、「第１の配分比率α１」と称される。図９中の第１の配分比率演算部５０は、実施の形態１又は２の手法に従ってスリップ率Ｓに基づく第１の配分比率α１を演算する機能ブロックに相当する。

図９に示す例では、第１の配分比率α１に加え、第２の配分比率演算部５２によって第２の配分比率α２が演算される。第２の配分比率α２も、第１の配分比率α１と同様に、電流軸力Ｔ２の配分比率に相当する。そして、第２の配分比率α２が用いられる場合の角度軸力Ｔ１の配分比率は「１－α２」である。したがって、第２の配分比率α２の例においても、第２の配分比率α２を大きくすることは、路面情報が反映される電流軸力Ｔ２の配分比率を大きくし、且つ、路面情報が反映されない角度軸力Ｔ１の配分比率を小さくすることに相当する。

第２の配分比率演算部５２は、旋回時に車両１に作用する横加速度Ｇｙに基づいて第２の配分比率α２を演算する。より詳細には、第２の配分比率演算部５２は、横加速度Ｇｙの増加に伴って増加するように第２の配分比率α２を演算する。横加速度Ｇｙと第２の配分比率α２との具体的な関係の例は、図３（Ａ）～３（Ｃ）の横軸をスリップ率Ｓの絶対値から横加速度Ｇｙに置き換えることによって得られる。なお、第２の配分比率α２を決定するための横加速度Ｇｙは、例えば、横加速度センサを用いて検出される。また、横加速度Ｇｙとして、例えば、転舵角δと車速Ｖとに基づく推定横加速度が用いられてもよい。

ここで、出力電流Ｉｍに基づく電流軸力Ｔ２は、転舵時に路面から転舵輪２Ｆに作用する反力であるセルフアライニングトルクを近似的に表現していると考える。また、転舵時に転舵輪２Ｆに作用する横力Ｆｙを車両横向きに発生している力にほぼ等しいとみなすことにより、横力Ｆｙを横加速度Ｇｙによって近似的に表現することができる。そして、旋回中の転舵輪２Ｆのスリップ角が小さい領域では、横力Ｆｙの増加に伴ってセルフアライニングトルクも増加することが知られている。したがって、第２の配分比率演算部５２によって横加速度Ｇｙの増加に伴って増加するように第２の配分比率α２を演算することにより、大きなセルフアライニングトルクが発生するときに電流軸力Ｔ２が操舵反力Ｔｒに大きく配分される操舵反力特性を、横力Ｆｙとセルフアライニングトルクとの関係を考慮して得ることができる。

配分比率調停部５４は、第１の配分比率α１と第２の配分比率α２とを調停し、調停後の配分比率αａｒｂを演算する。具体的には、配分比率αａｒｂは、例えば、第１の配分比率α１と第２の配分比率α２との平均値であってもよい。或いは、路面情報をより積極的に運転者に伝えられるようにするために、配分比率αａｒｂとして、第１の配分比率α１と第２の配分比率α２のうちの大きい方の値が選択されてもよい。

操舵反力演算部５６は、調停後の配分比率αａｒｂを用いて目標操舵反力Ｔｒｔを演算する。当該目標操舵反力Ｔｒｔは、例えば、次の式（３）により表される。
Ｔｒｔ＝αａｒｂ×Ｔ２＋（１－αａｒｂ）×Ｔ１ ・・・（３）

３－２．目標操舵反力Ｔｒｔの演算のさらなる他の例
また、実施の形態１に係る配分比率αの演算手法と、実施の形態２に係る配分比率αの演算手法とが組み合わされてもよい。具体的には、実施の形態１に係る演算手法に従ってスリップ率Ｓの絶対値の増加に伴って増加するように演算される配分比率αを、ここでは「配分比率αｅ１」と称する。実施の形態２に係る演算手法に従って車両安定化制御Ａの作動条件の成立中に増加するように演算される配分比率αを、ここでは「配分比率αｅ２」と称する。ＥＣＵ３０は、これらの配分比率αｅ１と配分比率αｅ２とを、例えば、図９に示す第１の配分比率α１と第２の配分比率α２との調停と同様の手法で調停して、調停後の配分比率αａｒｂ’を算出してもよい。そして、ＥＣＵ３０は、例えば調停後の配分比率αａｒｂを用いる例と同様の手法で、調停後の配分比率αａｒｂ’を用いて目標操舵反力Ｔｒｔを演算してもよい。さらには、ＥＣＵ３０による配分比率の調停は、３通りの配分比率、すなわち、配分比率αｅ１と配分比率αｅ２と第２の配分比率α２（図９参照）とを対象として同様に行われてもよい。

１ 車両
２ 車輪
２Ｆ 前輪（転舵輪；駆動輪）
２Ｒ 後輪（転動輪）
３ 駆動装置
１０ 車両操舵システム
１２ 操舵部材
１４ 反力アクチュエータ
１６ ステアリングシャフト
２０ 転舵装置
２２ 転舵アクチュエータ
２４ 転舵軸
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３２ プロセッサ
３４ 記憶装置
３６ センサ類

Claims (4)

1. 少なくとも転舵輪を含む車輪を備える車両に適用される車両操舵システムであって、
   前記転舵輪から機械的に分離された操舵部材と、
   前記操舵部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
   前記転舵輪を転舵する転舵装置と、
   電子制御ユニットと、
   を備え、
   前記電子制御ユニットは、
   前記操舵部材の操舵量に基づく目標転舵角に従って前記転舵装置を制御し、
   前記目標転舵角に応じた第１転舵軸力と、前記転舵装置の出力電流又は出力トルクに応じた第２転舵軸力とに基づく操舵反力が生成されるように前記反力アクチュエータを制御し、
   前記車輪のスリップ率の絶対値の増加に伴い、前記操舵反力に配分される前記第１転舵軸力の第１比率を減少させ且つ前記操舵反力に配分される前記第２転舵軸力の第２比率を増加させ、
   前記スリップ率の絶対値が閾値より大きいことを含む作動条件が成立する場合に車両安定化制御を実行し、
   前記作動条件が成立している期間中に、前記作動条件の成立時点と比べて前記第１比率を減少させ且つ前記第２比率を増加させるものであって、
   前記第１比率と前記第２比率とを前記スリップ率に基づいて変更しつつ前記作動条件が成立している前記期間中に前記作動条件の前記成立時点と比べて前記第１比率を減少させ且つ前記第２比率を増加させる場合、前記電子制御ユニットは、
   前記スリップ率の絶対値の増加に伴って増加するように演算される前記第２比率と、前記作動条件の成立中に増加するように演算される前記第２比率とを調停し、
   調停後の前記第２比率及び前記調停後の前記第２比率から特定される前記第１比率に従って配分される前記第１転舵軸力及び前記第２転舵軸力に基づく操舵反力が生成されるように前記反力アクチュエータを制御する
   車両操舵システム。
2. 請求項１に記載の車両操舵システムであって、
   前記電子制御ユニットは、前記作動条件が成立している前記期間に続く所定期間において、前記作動条件が不成立となった時点の前記第１比率及び前記第２比率を保持する
   車両操舵システム。
3. 請求項１又は２に記載の車両操舵システムであって、
   前記スリップ率は、前記転舵輪のスリップ率である
   車両操舵システム。
4. 少なくとも転舵輪を含む車輪を備える車両に適用され、前記転舵輪から機械的に分離された操舵部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、前記転舵輪を転舵する転舵装置と、を制御する車両操舵方法であって、
   前記操舵部材の操舵量に基づく目標転舵角に従って前記転舵装置を制御することと、
   前記目標転舵角に応じた第１転舵軸力と、前記転舵装置の出力電流又は出力トルクに応じた第２転舵軸力とに基づく操舵反力が生成されるように前記反力アクチュエータを制御することと、
   前記車輪のスリップ率の絶対値の増加に伴い、前記操舵反力に配分される前記第１転舵軸力の第１比率を減少させ且つ前記操舵反力に配分される前記第２転舵軸力の第２比率を増加させることと、
   前記スリップ率の絶対値が閾値より大きいことを含む作動条件が成立する場合に車両安定化制御を実行することと、
   前記作動条件が成立している期間中に、前記作動条件の成立時点と比べて前記第１比率を減少させ且つ前記第２比率を増加させることと、
   を含み、
   前記第１比率と前記第２比率とを前記スリップ率に基づいて変更しつつ前記作動条件が成立している前記期間中に前記作動条件の前記成立時点と比べて前記第１比率を減少させ且つ前記第２比率を増加させる場合、前記車両操舵方法は、
   前記スリップ率の絶対値の増加に伴って増加するように演算される前記第２比率と、前記作動条件の成立中に増加するように演算される前記第２比率とを調停することと、
   調停後の前記第２比率及び前記調停後の前記第２比率から特定される前記第１比率に従って配分される前記第１転舵軸力及び前記第２転舵軸力に基づく操舵反力が生成されるように前記反力アクチュエータを制御することと、
   をさらに含む
   車両操舵方法。

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