JP7526643B2 - 操舵力制御装置、ステアリング制御装置及びステアバイワイヤシステム - Google Patents

Description

本発明はステアリングの操舵力制御装置、ステアリング制御装置及びステアバイワイヤシステムに関する。

従来、電動モータの回転によりステアリング操作をアシストするステアリング装置が知られている。例えば特許文献１では、電動パワーステアリングの制御量算出において、運転手の操舵に基づいて算出された基本目標電流制御量に対して、種々の操舵状態量や車両状態量に基づいて算出されたラック軸力を加算することで、操舵フィーリングを良好にする技術が開示されている。

特開２０１５－１８６９４２号公報

ここで、本願発明の発明者等は、車両を操縦している運転手が車両の加速度の変化に基づく車両挙動を感知しており、当該車両挙動の感知に基づいて操舵を行っていることを突き止めた。そして、本願発明の発明者等は、当該車両挙動の感知に基づいて操舵を行った場合、運転手の感じる車両挙動に対して、運転手の思ったような操舵感覚を実現することができずに、車両との一体感が損なわれることを突き止めた。

このように、従来のステアリング装置には、車両のドライバリビティの向上させる観点から改善の余地が残されている。

本発明の一態様は、操舵力制御装置において、車両との一体感を感じやすく、車両のドライバリビティの向上に寄与する操舵力を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る操舵力制御装置は、運転手の操舵状態量及び車両の運動状態量の少なくとも何れか一方に基づいて基本操舵力成分を算出する基本操舵力成分算出部と、前記車両の横加速度に基づいて第１の補正成分を算出する第１の補正成分算出部と、前記基本操舵力成分を前記第１の補正成分によって補正することにより、最終操舵力成分を算出する最終操舵力成分算出部とを備えている。

本発明の一態様によれば、車両との一体感を感じやすく、車両のドライバリビティの向上に寄与する操舵力を実現することができる。

本発明の実施形態１における車両の構成の一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態１に係るＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態４に係る操舵装置の要部構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態４に係る反力生成部の構成例を示すブロック図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。

［車両の構成］
図１は、本実施形態に係る車両９００の構成の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、車両９００は、懸架装置（サスペンション）１００、車体２００、車輪３００、タイヤ３１０、操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、エンジン５００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（制御装置、制御部）６００、発電装置７００及びバッテリ８００を備えている。なお、車両９００は、図１に示すように、ラック軸４８０に転舵力を印加する転舵力印加部４９０を更に備える構成としてもよい。ここで、懸架装置１００及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係るサスペンション装置を構成する。また、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係る転舵装置を構成する。

また、操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置を構成する。また、ＥＣＵ６００は、電動パワーステアリング装置による車両９００のステアリング装置を制御する電動パワーステアリング制御装置を含んで構成される。

タイヤ３１０が装着された車輪３００は、懸架装置１００によって車体２００に懸架されている。車両９００は、４輪車であるため、懸架装置１００、車輪３００及びタイヤ３１０は、４輪のそれぞれに設けられている。

なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪及び右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ３１０Ａ及び車輪３００Ａ、タイヤ３１０Ｂ及び車輪３００Ｂ、タイヤ３１０Ｃ及び車輪３００Ｃ、並びに、タイヤ３１０Ｄ及び車輪３００Ｄとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪及び右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」及び「Ｄ」を付して表現することがある。

懸架装置１００は、油圧緩衝装置（アブソーバ）、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、一例として、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体（磁性流体）を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。

エンジン５００には、発電装置７００が付設されており、発電装置７００によって生成された電力がバッテリ８００に蓄積される。

運転者の操作する操舵部材４１０は、ステアリングシャフト４２０の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０の他端は、ラックピニオン機構４７０に接続されている。

ラックピニオン機構４７０は、ステアリングシャフト４２０の軸周りの回転を、ラック軸４８０の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸４８０が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪３００Ａ及び車輪３００Ｂが転舵される。

トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材４１０に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をＥＣＵ６００に提供する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ４３０として、ホールＩＣ、ＭＲ素子、磁歪式トルクセンサ等の周知のセンサを用いてもよい。

舵角センサ４４０は、操舵部材４１０の舵角を検出し、検出結果をＥＣＵ６００に提供する。

トルク印加部４６０は、ＥＣＵ６００から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト４２０に印加する。トルク印加部４６０は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクをモータトルクとして発生させるモータと、当該モータが発生させたモータトルクをステアリングシャフト４２０に伝達するトルク伝達機構とを備えている。

なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指す。例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。

ＥＣＵ６００は、車両９００が備える各種の電子機器を統括制御する。例えば、ＥＣＵ６００は、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト４２０に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。

また、ＥＣＵ６００は、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ＥＣＵ６００からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。

また、車両９００は、車輪３００毎に設けられ各車輪３００の車輪速を検出する車輪速センサ３２０、車両９００の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３３０、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３４０、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０、車両９００のロールレートを検出するロールレートセンサ３６０、車両９００のピッチレートを検出するピッチレートセンサ３７０、エンジン５００が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ５１０、エンジン５００の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２０、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ５３０を備えている。これらの各種センサによる検出結果は、ＥＣＵ６００に供給される。

なお、図示は省略するが、車両９００は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるＡＢＳ（Antilock Brake System）、加速時等における車輪の空転を抑制するＴＣＳ（Traction Control System）、及び、旋回時のヨーモーメント制御又はブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御可能なブレーキ装置を備えている。

ここで、ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ３２０によって検出された車輪速とを比較し、これら２つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、このような処理を通じて、車両９００の走行状態に応じて最適なブレーキ制御又はトラクション制御を行うことにより、車両９００の挙動の安定化を図るものである。

また、上述した各種のセンサによる検出結果のＥＣＵ６００への供給、及び、ＥＣＵ６００から各部への制御信号の伝達は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３８０を介して行われる。

ＣＡＮ３８０を介してＥＣＵ６００へ供給される信号は、例えば、以下の信号を含んでいる（括弧書きは取得元を示す）。

・４輪の車輪速（車輪速センサ３２０Ａ～Ｄ）
・ピッチレート（ピッチレートセンサ３７０）
・ロールレート（ロールレートセンサ３６０）
・ヨーレート（ヨーレートセンサ３５０）
・前後Ｇ（前後Ｇセンサ３４０）
・横Ｇ（横Ｇセンサ３３０）
・ブレーキ圧（ブレーキ圧センサ５３０）
・エンジントルク（エンジントルクセンサ５１０）
・エンジン回転数（エンジン回転数センサ５２０）
・舵角（舵角センサ４４０）
・操舵トルク（トルクセンサ４３０）
・車両９００周辺の画像（カメラ５５０）

（ＥＣＵ６００）
以下では、参照する図面を替えて、ＥＣＵ６００について具体的に説明する。図２は、ＥＣＵ６００の概略構成を示す図である。

図２に示すように、ＥＣＵ６００は、ステアリング制御部６１０を備えている。

ステアリング制御部６１０は、ＣＡＮ３８０に含まれる各種のセンサ検出結果を参照し、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量の大きさを設定する。ステアリング制御部６１０は、設定したステアリング制御量をトルク印加部４６０に供給する。

なお、本明細書において「～を参照して」との表現には、「～を用いて」「～を考慮して」「～に依存して」などの意味が含まれ得る。

また、「制御量の大きさを設定する」との処理には、制御量の大きさをゼロに設定する、すなわち、制御量を供給しない場合も含まれる。

（ステアリング制御部）
続いて、図３を参照して、ステアリング制御部６１０についてより具体的に説明する。ここで、本実施形態のステアリング制御部６１０は、特許請求の範囲に記載のステアリング制御装置の一例である。図３は、ステアリング制御部６１０の構成例を示すブロック図である。

図３に示すように、ステアリング制御部６１０は、基本制御量算出部６１１、ラック軸力算出部６１２、及び加算部６１３を備えている。ステアリング制御部６１０は、基本制御量算出部６１１が算出した基本制御量と、ラック軸力算出部６１２が算出したラック軸力とに基づきステアリング制御量を算出する。ここで、ラック軸力算出部６１２は、特許請求の範囲に記載の操舵力制御装置の一例である。

基本制御量算出部６１１は、トルクセンサ４３０から供給される操舵トルクと車輪速センサ３２０から供給される車輪速から算出される車速とに基づき、運転手の操舵に応じた、アシストトルク又は反力トルクの大きさを制御するための基本制御量を算出する。基本制御量算出部６１１によって算出された基本制御量は、加算部６１３に供給される。

なお、車両９００の車速の取得方法について、車輪速センサ３２０から供給される車輪速から車速を算出する構成について例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではない。例えば、車両９００が車速センサを更に備え、基本制御量算出部６１１は、この車速センサから車速を取得する構成であってもよい。

ラック軸力算出部６１２は、運転手の操舵状態量及び車両の運動状態量に基づいてラック軸力を算出する。ラック軸力算出部６１２によって算出されたラック軸力は、加算部６１３に供給される。ここで、ラック軸力は、運転手の操舵力を演出する成分である操舵力成分の一例である。ラック軸力算出部６１２の具体的な構成については後述する。

加算部６１３は、基本制御量算出部６１１から供給された基本制御量と、ラック軸力算出部６１２から供給されたラック軸力とを加算することによってステアリング制御量を算出する。加算部６１３は、算出したステアリング制御量をトルク印加部４６０に供給する。

＜ラック軸力算出部＞
ラック軸力算出部６１２は、基本ラック軸力算出部６１４、第１の補正成分算出部６１５及び最終ラック軸力算出部６１６を備えている。ここで、基本ラック軸力算出部６１４は、特許請求の範囲に記載の基本操舵力成分算出部の一例である。また、最終ラック軸力算出部６１６は、特許請求の範囲に記載の最終操舵力成分算出部の一例である。

基本ラック軸力算出部６１４は、モータトルク算出部６１７及び加算部６１８を備えている。基本ラック軸力算出部６１４は、運転手の操舵状態量及び車両の運動状態量の少なくとも何れか一方に基づき、基本操舵力成分として基本ラック軸力を算出する。ここで、運転手の操舵状態量として、例えば操舵トルクが挙げられる。また、車両の運動状態量として、例えば上述したトルク印加部４６０が備えるモータを制御するためのモータ電流が挙げられる。

モータトルク算出部６１７は、トルク印加部４６０が備えるモータにおいて発生させるモータトルクを算出する。具体的には、トルク印加部４６０は、供給されたステアリング制御量に基づき、モータ電流を決定する。モータトルク算出部６１７は、トルク印加部４６０からモータ電流を取得する。モータトルク算出部６１７は、取得したモータ電流に基づき、モータトルクを算出する。モータトルク算出部６１７は、算出したモータトルクを加算部６１８に供給する。

加算部６１８は、トルクセンサ４３０から供給される操舵トルクとモータトルク算出部６１７から供給されるモータトルクとを加算することで、基本ラック軸力を算出する。加算部６１８は、算出した基本ラック軸力を最終ラック軸力算出部６１６に供給する。

なお、本実施形態において、基本ラック軸力算出部６１４が操舵トルク及びモータトルクを加算して基本ラック軸力を算出する構成を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではない。例えば、上述した転舵装置がラック軸力を推定するラック軸力センサを更に備え、基本ラック軸力算出部６１４は、このラック軸力センサから取得した推定ラック軸力に基づき基本ラック軸力を算出する構成であってもよい。

第１の補正成分算出部６１５は、横Ｇセンサ３３０から供給される車両９００の横加速度に基づき、基本操舵力成分の補正を行う第１の補正成分を算出する。第１の補正成分算出部６１５は、横加速度が小さいほど、基本操舵力成分を大きくするように第１の補正成分を算出し、横加速度が大きいほど、基本操舵力成分を小さくするような第１の補正成分を算出する。より具体的には、第１の補正成分算出部６１５は、横加速度が小さいほど、絶対値の大きい第１の補正成分を算出し、横加速度が大きいほど、絶対値の小さい第１の補正成分を算出する。

最終ラック軸力算出部６１６は、基本ラック軸力算出部６１４から供給される基本ラック軸力を第１の補正成分算出部６１５から供給される第１の補正成分によって補正することにより、最終操舵力成分としてラック軸力を算出する。最終ラック軸力算出部６１６は、算出したラック軸力を加算部６１３に供給する。

ここで、最終ラック軸力算出部６１６における基本操舵力成分の補正方法としては、横加速度に応じてゲインを設定して、基本操舵力成分にゲインを乗算するゲイン補正が挙げられる。より具体的には、最終ラック軸力算出部６１６は、第１の補正成分算出部６１５から供給される第１の補正成分に応じたゲインを設定する。最終ラック軸力算出部６１６は、設定したゲインを基本ラック軸力算出部６１４から供給される基本操舵力成分に乗算することによって最終操舵力成分を算出する。この算出処理をゲイン補正とも呼ぶ。

なお、本実施形態において、最終ラック軸力算出部６１６における基本操舵力成分の補正方法としてゲイン補正が用いる構成について例を挙げたが、本実施形態はこれに限定するものではない。例えば、基本操舵力成分に第１の補正成分を加算する加算補正であってもよい。また、基本操舵力成分にフィルターを作用させる構成とし、第１の補正成分に基づきこのフィルターの係数を補正するフィルター補正であってもよい。

また、本実施形態において、ラック軸力算出部６１２において算出したラック軸力を、基本制御量算出部６１１において算出した基本制御量に加算し補正する構成について例を挙げたが、本実施形態はこれに限定するものではない。例えば、ラック軸力算出部６１２が算出したラック軸力を目標操舵トルク値として、実際の操舵トルクとのフィードバック制御を行う構成であってもよい。

ここで、車両運動と運転手の操舵感覚との関係性に関するメカニズムを説明すれば以下の通りである。

車両は横加速度と車両の質量との積が車両に働く横荷重と、タイヤの発揮するコーナリング性能とのバランスで旋回挙動が決まる。横荷重（車の旋回外側方向に働く）とタイヤのコーナリングフォース（タイヤの旋回内側方向に働く）との関係で、横荷重がコーナリングフォースの最大値を超えると、車両が旋回円の外側に飛び出すドリフトアウトの状態となる。

ここで、横加速度が小さいほど、横荷重の値がタイヤのコーナリングフォースと比べて小さく、かつ、横荷重の値とコーナリングフォースの値との差が大きくなる傾向にある。当該傾向では、運転手はハンドルを切った際に抜け感を感じる。より具体的には、運転手は体があまり旋回外側に引っ張られていないのに、旋回内側にハンドルが引っ張られてしまうような操舵感覚を感じる。また、横加速度が大きいほど、横荷重の値がタイヤのコーナリングフォースと比べて大きく、かつ、横荷重の値とコーナリングフォースの値との差が大きくなる傾向にある。当該傾向では、運転手はよりハンドルを切り込みたいと感じる。より具体的には、運転手は体が旋回外側に引っ張られているのに、旋回内側にハンドルが切り込めないような操舵感覚を感じる。

本実施形態に係るラック軸力算出部６１２は、車両の横加速度に基づいて第１の補正成分を算出することにより、横荷重の値とコーナリングフォースの値との差を小さくする。より具体的には、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２は、横加速度が小さいほど、基本操舵力成分の値を大きくするように（操舵反力を大きくするように）制御し、横加速度が大きいほど、基本操舵力成分の値を小さくするように（操舵反力を小さくするように）制御する。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２は、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティを向上させることができる。

なお、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２における制御を導入せずに、横加速度を意識しないで操舵力を生成した場合には、横加速度が増加しているにも関わらず操舵力が増加せず（操舵反力が増加せず）運転手は抜け感を感じてしまったり、逆に操舵力が過度に増加し（操舵反力が過度に増加し）、運転手にとって違和感に感じてしまったりする。このように、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２における制御を導入せずに、横加速度を意識しないで操舵力を生成した場合には、運転手の操舵と車両の挙動との一体感が無くドライバリビティが低いと感じる。

本実施形態に係るラック軸力算出部６１２は、運転手が横加速度の変化に応じた車両挙動を感知していることに基づき、横加速度を基に操舵力を補正するため、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。

〔実施形態２〕
以下、本発明の実施形態２について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図４は、ステアリング制御部６１０ａの構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部６１０ａは、実施形態１に係るステアリング制御部６１０において、第１の補正成分算出部６１５に代えて、第１の補正成分算出部６１５ａを備えている。

第１の補正成分算出部６１５ａは、横Ｇセンサ３３０から供給される車両９００の横加速度と前後Ｇセンサ３４０から供給される車両９００の前後加速度とに基づき、基本操舵力成分の補正を行う第１の補正成分を算出する。より具体的には、第１の補正成分算出部６１５ａは、横加速度と前後加速度とを加算することによって、第１の補正成分を算出する基となる値を生成する。第１の補正成分算出部６１５ａは、この基となる値第１の補正成分を算出する。

第１の補正成分算出部６１５ａは、前後加速度が小さいほど、基本操舵力成分を大きくするような第１の補正成分を算出する。より具体的には、第１の補正成分算出部６１５ａは、前後加速度が小さいほど、絶対値の大きい第１の補正成分を算出する。

ここで、車両運動と運転手の操舵感覚との関係性に関するメカニズムを説明すれば以下の通りである。

例えば、曲線路を旋回する場合、車両は減速して曲線路に侵入し、加速して曲線路から離脱する。車両を減速又は加速させることにより、車両に対して、制動力又は駆動力が発生した場合、タイヤに対する荷重が増加するため、コーナリングフォースが減少する。そのため、タイヤの旋回方向に対する力が小さくなる。この際に、タイヤの潰し感、グリップ力低下を感じたいにもかかわらず、これらを感じることができない場合に、運転手は操舵感覚に違和感を感じる。このように、曲線路において車両が旋回する場合、横加速度と前後加速度との両方の影響を考慮する必要がある。

本実施形態に係るラック軸力算出部６１２ａは、車両の横加速度に加え、車両の前後加速度に基づいて第１の補正成分を算出することにより、操舵力を増加させるように制御する。より具体的には、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２ａは、実施形態１に係るラック軸力算出部６１２の構成に加え、車両の前後加速度が小さいほど基本ラック軸力の値を大きくするように（反力を大きくするように）制御する。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２ａは、曲線路において車両を旋回する場合であっても、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。

〔実施形態３〕
以下、本発明の実施形態３について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図５は、ステアリング制御部６１０ｂの構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部６１０ｂは、実施形態２に係るステアリング制御部６１０ａにおいて、ラック軸力算出部６１２ａに代えて、ラック軸力算出部６１２ｂを備えている。

ラック軸力算出部６１２ｂは、基本ラック軸力算出部６１４、第１の補正成分算出部６１５ａ、最終ラック軸力算出部６１６ａ、及び第２の補正成分算出部６１９を備えている。

第２の補正成分算出部６１９は、ヨーレートセンサ３５０から供給される車両９００のヨーレートに基づき、基本操舵力成分の補正を行う第２の補正成分を算出する。第２の補正成分算出部６１９は、ヨーレートが小さいほど、基本操舵力成分を大きくするように第２の補正成分を算出し、ヨーレートが大きいほど、基本操舵力成分を小さくするような第２の補正成分を算出する。より具体的には、第２の補正成分算出部６１９は、ヨーレートが小さいほど、絶対値の大きい第２の補正成分を算出し、ヨーレートが大きいほど、絶対値の小さい第２の補正成分を算出する。

最終ラック軸力算出部６１６ａは、基本ラック軸力算出部６１４から供給される基本ラック軸力を第１の補正成分算出部６１５ａから供給される第１の補正成分と第２の補正成分算出部６１９から供給される第２の補正成分とによって補正することにより、最終操舵力成分としてラック軸力を算出する。より具体的には、最終ラック軸力算出部６１６ａは、基本ラック軸力に対して、第１の補正成分及び第２の補正成分を加算することによってラック軸力を算出する。最終ラック軸力算出部６１６は、算出したラック軸力を加算部６１３に供給する。

なお、本実施形態において、第２の補正成分算出部６１９がヨーレートに基づいて第２の補正成分を算出する構成について説明したが、本実施形態はこれに限定するものではない。例えば、本実施形態の第２の補正成分算出部６１９は、ヨーレートセンサ３５０から供給される車両９００のヨーレート、ロールレートセンサ３６０から供給される車両９００のロールレート、及びピッチレートセンサ３７０から供給される車両９００のピッチレートの少なくとも何れかを参照して第２の補正成分を算出する構成であってもよい。このような構成の場合、第２の補正成分算出部６１９は、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが小さいほど、基本操舵力成分を大きくするように第２の補正成分を算出し、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが大きいほど、基本操舵力成分を小さくするような第２の補正成分を算出する。より具体的には、第２の補正成分算出部６１９は、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが小さいほど、絶対値の大きい第２の補正成分を算出し、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが大きいほど、絶対値の小さい第２の補正成分を算出する。

本実施形態に係るラック軸力算出部６１２ｂは、第１の補正成分に加え、ヨーレートに基づいた第２の補正成分で補正することにより、基本操舵力成分に対して車両の旋回挙動をより正確に反映した補正を行うことができる。

また、ヨーレート及びロールレートは横加速度に対応した車両状態量に関連性があるため、基本操舵力成分をヨーレート又はロールレートに基づいた第２の補正成分で補正することによって、横加速度に対応した車両状態を加味した最終操舵力成分を算出することができる。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２ｂは、運転手の操舵と車両の挙動との一体感をより感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。

また、ピッチレートは前後加速度に対応した車両状態量に関連性があるため、基本操舵力成分をピッチレートに基づいた第２の補正成分で補正することによって、前後加速度に対応した車両状態を加味した最終操舵力成分を算出することができる。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部６１２ｂは、運転手の操舵と車両の挙動との一体感をより感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。

〔実施形態４〕
以下、本発明の実施形態４について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図６は、ステアリング装置１の要部構成を模式的に示す模式図である。本実施形態では、実施形態１～３において説明した、操舵部材４１０からラック軸４８０までが常時機械的に接続されたステアリング装置に代えて、ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置１を備えている。

本実施形態に係るステアリング装置１は、操舵部１０、転舵部２０、操舵部材４１０、及びＥＣＵ６００を備えており、運転者による操舵部材４１０を介した操舵操作に応じて車輪３００を転舵するために用いられる。

本実施形態に係るステアリング装置１は、図６に示すように、操舵部材４１０と転舵部２０との間の機械的なトルク伝達経路を有しない一方で、操舵部材４１０を介した操舵操作に応じて車輪３００の転舵角を電気的に制御可能であるステア・バイ・ワイヤ方式の操舵装置である。

なお、操舵部材４１０として、図６に示すように、ホイール形状を有するステアリングホイールを例に挙げるが、これは本実施形態を限定するものではなく、運転者による操舵操作を受け付けることができるものであれば他の形状や機構を有するものであってもよい。

（操舵部１０）
操舵部１０は、運転者による操舵部材４１０を介した操舵操作を受け付ける機能と、操舵操作に対する反力を発生させ、当該反力を操舵部材４１０に伝達する機能とを併せ持っている。図６に示すように、操舵部１０は、トルク印加部４６１、ステアリングシャフト４２０、及び、トルクセンサ４３０を備えている。

以下の説明において、「上端」とは、操舵部材４１０に近い側の端部のことを指し、「下端」とは、操舵部材４１０から遠い側の端部のことを指す。

ステアリングシャフト４２０の上端は、操舵部材４１０に対してトルク伝達可能に接続されており、操舵部材４１０とステアリングシャフト４２０とは一体的に回転する。ステアリングシャフト４２０の下端とトルク印加部４６１とはトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０において生じる捩れをトルクセンサ４３０によって検出する。

トルク印加部４６１は、ＥＣＵ６００から供給されるトルク制御信号に従い、トルクを発生する。

（転舵部２０）
転舵部２０は、操舵部１０が受け付けた運転者の操舵操作に応じて、車輪３００を転舵させるための構成である。図６に示すように、転舵部２０は、ラック軸４８０、タイロッド４８１、ナックルアーム４８２、及び、転舵力印加部４９０を備えている。

転舵力印加部４９０は、ＥＣＵ６００からの転舵力制御信号に従って転舵力を発生させ、ラック軸４８０を軸方向に変位させる。ラック軸４８０が軸方向に変位することにより、ラック軸４８０の両端に設けられたタイロッド４８１、及び、タイロッド４８１に連結されたナックルアーム４８２を介して、車輪３００が転舵される。

（ＥＣＵ６００）
本実施形態に係るＥＣＵ６００は、運転者による操舵操作に応じて、転舵力印加部４９０が発生させる転舵力及びトルク印加部４６１が発生させるトルクを制御する。

より具体的には、ＥＣＵ６００は、トルクセンサ４３０から供給されるトルクセンサ信号を参照して、トルク印加部４６１が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号と、転舵力印加部４９０が発生させる転舵力を制御するための転舵力制御信号とを生成し、それぞれ、トルク印加部４６１と転舵力印加部４９０とに供給する。

ＥＣＵ６００は、操舵部材４１０の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号及び転舵力制御信号を生成する構成としてもよい。

ＥＣＵ６００は、操舵部材４１０を介して入力された運転者の操舵トルクとは逆向きの反力トルクがステアリングシャフト４２０に伝達されるようにトルク印加部４６１を制御する。これにより、運転者は、操舵操作に対する操作感を得ることができる。

本実施形態に係るＥＣＵ６００は、実施形態１～３において説明したステアリング制御部に代えて、ステアリング制御部６１０Ｃを備えている。

図７は、ステアリング制御部６１０ｃの構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部６１０ｃは、実施形態３に係るステアリング制御部６１０ｂにおいて、反力制御量算出部６２０を更に備えている。

本実施形態に係るステアリング制御部（反力生成部）６１０ｃは、転舵部２０に供給するステアリング制御量の大きさを制御するステアリング制御部としての機能と、操舵部１０に供給する反力制御量の大きさを制御する反力生成部としての機能とを併せ持っている。ここで、ステアリング制御部６１０ｃは、特許請求の範囲に記載の反力生成装置の一例である。

ステアリング制御部６１０ｃは、基本制御量算出部６１１から供給された基本制御量と、ラック軸力算出部６１２から供給されたラック軸力とを、加算部６１３において加算することによってステアリング制御量を算出する。

ステアリング制御部６１０ｃは、加算部６１３において算出したステアリング制御量を転舵部２０に供給する。また、ステアリング制御部６１０ｃは、加算部６１３において算出したステアリング制御量を反力制御量算出部６２０に供給する。

反力制御量算出部６２０は、取得したステアリング制御量に基づき、トルク印加部４６１において発生させる反力トルクを制御するための反力制御量を算出する。反力制御量算出部６２０は、算出した反力制御量を操舵部１０に供給する。

このように、本実施形態に係るステアリング制御部６１０ｃは、ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置の構成であっても、実施形態１～３に係るステアリング制御部と同様に、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。より具体的には、本実施形態に係るステアリング制御部６１０ｃは、運転手が横加速度の変化に応じた車両挙動を感知していることに基づき、横加速度を基に操舵力を補正するため、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。

なお、本実施形態では、操舵部材４１０からラック軸４８０までのトルク伝達経路の一部が常時機械的に分離される構成を例に挙げて説明したが、これは本実施形態を限定するものではない。本実施形態に係るステアリング装置は、操舵部材４１０からラック軸４８０までのトルク伝達経路の一部が選択的に分離される構成であってもよい。

また、本実施形態に係るステアリング制御部６１０ｃの説明において、実施形態３に係るステアリング制御部６１０ｂを変更した構成を例に挙げて説明したが、これは本実施形態を限定するものではない。本実施形態に係るステアリング制御部６１０ｃは、実施形態１に係るステアリング制御部６１０又は実施形態２に係るステアリング制御部６１０ａにおいて、反力制御量算出部６２０を更に備える構成であってもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
ＥＣＵ６００の制御ブロック（ステアリング制御部６１０、６１０ａ、６１０ｂ）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、ＥＣＵ６００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

６１０、６１０ａ、６１０ｂ ステアリング制御部
６１０ｃ ステアリング制御部（反力生成部）
６１１ 基本制御量算出部
６１２、６１２ａ、６１２ｂ ラック軸力算出部（操舵力制御装置）
６１３、６１８ 加算部
６１４ 基本ラック軸力算出部（基本操舵力成分算出部）
６１５、６１５ａ 第１の補正成分算出部
６１６、６１６ａ 最終ラック軸力算出部（最終操舵力成分算出部）
６１７ モータトルク算出部
６１９ 第２の補正成分算出部
６２０ 反力制御量算出部

Claims (11)

1. 運転手の操舵状態量及び車両の運動状態量の少なくとも何れか一方に基づいて基本操舵力成分を算出する基本操舵力成分算出部と、
   前記車両の横加速度に基づいて第１の補正成分を算出する第１の補正成分算出部と、
   ロールレート及びピッチレートの少なくとも何れかを参照して前記基本操舵力成分の補正を行う第２の補正成分を算出する第２の補正成分算出部と、
   前記基本操舵力成分を前記第１の補正成分及び前記第２の補正成分によって補正することにより、最終操舵力成分を算出する最終操舵力成分算出部と
   を備えている操舵力制御装置。
2. 前記第１の補正成分算出部は、前記横加速度が小さいほど、前記基本操舵力成分を大きくするような前記第１の補正成分を算出する請求項１に記載の操舵力制御装置。
3. 前記第１の補正成分算出部は、前記横加速度が大きいほど、前記基本操舵力成分を小さくするような前記第１の補正成分を算出する請求項１又は２に記載の操舵力制御装置。
4. 前記第１の補正成分算出部は、前記横加速度に加え、前記車両の前後加速度に基づいて前記第１の補正成分を算出する請求項１から３の何れか１項に記載の操舵力制御装置。
5. 前記第１の補正成分算出部は、前記前後加速度が小さいほど、前記基本操舵力成分を大きくするような前記第１の補正成分を算出する請求項４に記載の操舵力制御装置。
6. 前記第２の補正成分算出部は、前記ロールレート、又は前記ピッチレートが大きいほど、前記基本操舵力成分を小さくするような前記第２の補正成分を算出する請求項１から５の何れか１項に記載の操舵力制御装置。
7. 前記第２の補正成分算出部は、前記ロールレート、又は前記ピッチレートが小さいほど、前記基本操舵力成分を大きくするような前記第２の補正成分を算出する請求項６に記載の操舵力制御装置。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の操舵力制御装置を備えているステアリング制御装置。
9. 請求項８に記載のステアリング制御装置を備えている電動パワーステアリング装置。
10. 請求項１から７の何れか１項に記載の操舵力制御装置を備えている反力生成装置。
11. 請求項１０に記載の反力生成装置を有するステアバイワイヤシステム。

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