JP2023135041A - 転舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御量の制御に対する制約が解消することに起因して転舵輪が急変することを抑制できるようにした転舵制御装置を提供する。【解決手段】ＰＵ７２は、転舵角を目標転舵角にフィードバック制御する。ＰＵ７２は、転舵モータ６０の温度が所定温度以上となる場合、電流制限を実行する。ＰＵ７２は、電流制限を解除する場合、目標転舵角を転舵角から目標転舵角へと徐変する。【選択図】図１

Description

本発明は、転舵制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、転舵輪を制御対象とする転舵制御装置が記載されている。この制御装置は、転舵輪を転舵させるための転舵モータの過熱保護のために、転舵モータの出力を制限する処理を実行する。

特開２０２０－８３０５９号公報

上記の出力制限をする場合、制限が解除されるのに伴って転舵角を示す制御量が目標値へと急変するおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を備える車両に適用され、前記操舵角は、ステアリングホイールの回転角度であり、前記転舵角は、前記車両の転舵輪の切れ角であり、目標制御量算出処理、操作処理、判定処理、および徐変処理を実行するように構成され、前記目標制御量算出処理は、前記操舵系の制御量の目標値である目標制御量を算出する処理であり、前記制御量は、前記転舵輪の転舵角と相関を有する角度変数を示す量であり、前記操作処理は、前記制御量を前記目標制御量に制御するために前記操舵系を操作する処理であり、前記判定処理は、前記制御量の制御に制約が生じているか否かを判定する処理であり、前記徐変処理は、前記判定処理によって前記制約が生じていると判定される状態から前記制約が生じていないと判定される状態に切り替わる場合、前記操作処理の入力となる前記目標制御量を、前記制御量から前記目標制御量算出処理によって算出される前記目標制御量へと徐変させる処理である転舵制御装置である。

上記制約が生じている場合には、制御量と目標制御量との差の大きさが大きくなるおそれがある。制御量と目標制御量との差の大きさが大きい状態で制約が解消すると、制御量が目標制御量へと急激に変化するおそれがある。そこで、上記構成では、操作処理の入力となる目標制御量を制御量から目標制御量算出処理によって算出される値へと徐変させる。これにより、制約が解消することに起因して制御量が急変することを抑制できる。したがって、上記構成によれば、制約が解消することに起因して転舵輪が急変することを抑制できる。

２．前記操舵系は、前記転舵輪を転舵させるためのモータを備え、前記操舵系の温度が所定温度以上である場合に、前記モータの電流を制限する電流制限処理を含み、前記判定処理は、前記電流制限処理が実行されている場合に前記制約が生じていると判定する処理を含む上記１記載の転舵制御装置である。

上記構成では、操舵系の温度が高い場合にモータの電流を制限することにより、操舵系の温度が過度に高くなることを抑制できる。そして、電流の制限によって温度が低下すると、制約が解消する。そしてその場合に、徐変処理を利用することによって、制御量の急変を抑制できる。

３．前記判定処理は、舵角速度変数の値を取得する速度変数取得処理を含んで且つ、前記舵角速度変数の値の大きさが所定値以下であることと、前記制御量と前記目標制御量との差の大きさが差閾値以上であることとの論理積が真である場合、前記制約が生じていると判定する処理を含み、前記舵角速度変数は、前記転舵角の変化速度を示す変数である上記１または２記載の転舵制御装置である。

制御量と目標制御量との差の大きさが大きい場合、その差を解消するように制御がなされる。したがって、舵角速度変数の値の大きさが大きくなる傾向にある。そのため、上記差の大きさが大きいにもかかわらず、舵角速度変数の値の大きさが小さい場合には、転舵輪を転舵させる上で必要なトルクが過度に大きい等、制御量の制御に制約が生じている可能性がある。そこで上記構成では、そうした場合に、制約が生じていると判定する。

４．前記判定処理は、操舵トルクを取得する取得処理を含んで且つ、前記舵角速度変数の値の大きさが所定値以下であることと、前記制御量と前記目標制御量との差の大きさが差閾値以上であることと、前記操舵トルクの大きさが閾値以上であることとの論理積が真である場合、前記制約が生じていると判定する処理を含み、前記操舵トルクは、前記ステアリングホイールに入力されるトルクである上記３記載の転舵制御装置である。

操舵トルクが大きい場合には、運転者が転舵輪を転舵させることを意図している。それにもかかわらず、制御量と目標制御量との差の大きさが大きくて且つ舵角速度変数の値の大きさが小さい場合には、転舵輪を転舵させる上で必要なトルクが過度に大きい等、制御量の制御に制約が生じている可能性がある。そこで上記構成では、そうした場合に、制約が生じていると判定する。

５．前記操舵系は、前記転舵輪を転舵させるためのモータを備え、前記モータに印加される電圧を小さい側に制限する電圧制限処理を実行するように構成され、前記判定処理は、前記電圧制限処理が実行されている場合に前記制約が生じていると判定する処理を含む上記１～４のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。

上記電圧制限処理がなされると、モータを流れる電流の大きさが小さい側に制限される。そのため、モータの生成可能なトルクが小さい側に制限される。したがって、電圧制限処理がなされる場合には、制御量の制御に制約が生じている可能性がある。そのため、上記構成では、電圧制限処理がなされる場合に、制御量の制御に制約が生じていると判定する。

６．前記制御量は、前記転舵角を示す変数である転舵角変数である上記１～５のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。

第１の実施形態にかかる車両の構成を示す図である。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図である。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 同実施形態の作用を示すタイムチャートである。 第２の実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 第３の実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。

＜第１の実施形態＞
以下、転舵制御装置の第１実施形態を図面に従って説明する。
「前提構成」
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置１０は、反力アクチュエータＡｒと、転舵アクチュエータＡｔとを備えている。本実施形態の操舵装置１０は、ステアリングホイール１２と、転舵輪４４との間の動力伝達路が機械的に遮断された構造を有している。

ステアリングホイール１２には、ステアリングシャフト１４が連結されている。反力アクチュエータＡｒは、ステアリングホイール１２に操舵反力を付与するためのアクチュエータである。操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１２の操作方向と反対方向へ向けて作用する力をいう。操舵反力をステアリングホイール１２に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。反力アクチュエータＡｒは、減速機構１６、反力モータ２０、および反力用インバータ２２を備えている。

反力モータ２０は、３相のブラシレスモータである。反力モータ２０の回転軸は、減速機構１６を介して、ステアリングシャフト１４に連結されている。反力用インバータ２２は、直流電圧源としてのバッテリ２４の電圧を交流電圧に変換して反力モータ２０に印加する電力変換回路である。

一方、転舵シャフト４０は、図１中の左右方向である車幅方向に沿って延びる。転舵シャフト４０の両端には、それぞれタイロッド４２を介して左右の転舵輪４４が連結されている。転舵シャフト４０が直線運動することにより、転舵輪４４の転舵角が変更される。

転舵アクチュエータＡｔは、減速機構５６、転舵モータ６０、および転舵用インバータ６２を備えている。転舵モータ６０は、３相のブラシレスモータである。転舵モータ６０の回転軸は、減速機構５６を介してピニオンシャフト５２に連結されている。ピニオンシャフト５２のピニオン歯は、転舵シャフト４０のラック歯５４に噛み合わされている。ピニオンシャフト５２とラック歯５４が設けられた転舵シャフト４０とによって、ラックアンドピニオン機構５０が構成されている。転舵モータ６０のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト５２を介して転舵シャフト４０に付与される。転舵モータ６０の回転に応じて、転舵シャフト４０は図１中の左右方向である車幅方向に沿って移動する。

操舵装置１０は、転舵ＥＣＵ７０を備えている。
転舵ＥＣＵ７０は、ステアリングホイール１２を制御対象とする。転舵ＥＣＵ７０は、制御対象の制御量としての操舵反力を制御すべく、反力アクチュエータＡｒを操作する。図１には、反力用インバータ２２への操作信号ＭＳｓを記載している。また、転舵ＥＣＵ７０は、転舵輪４４を制御対象とする。転舵ＥＣＵ７０は、制御対象の制御量としての転舵輪４４の転舵角を制御すべく、転舵アクチュエータＡｔを操作する。図１には、転舵用インバータ６２への操作信号ＭＳｔを記載している。

転舵ＥＣＵ７０は、制御量を制御すべく、トルクセンサ８０によって検出される、ステアリングシャフト１４への入力トルクである操舵トルクＴｈを参照する。また、転舵ＥＣＵ７０は、回転角センサ８２によって検出される反力モータ２０の回転軸の回転角θａを参照する。また、転舵ＥＣＵ７０は、反力モータ２０に流れる電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１を参照する。電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１は、反力用インバータ２２の各レッグに設けられたシャント抵抗の電圧降下量として定量化されている。転舵ＥＣＵ７０は、制御量を制御すべく、回転角センサ８４によって検出される転舵モータ６０の回転軸の回転角θｂを参照する。また、転舵ＥＣＵ７０は、転舵モータ６０に流れる電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２を参照する。電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２は、転舵用インバータ６２の各レッグに設けられたシャント抵抗の電圧降下量として定量化されている。

転舵ＥＣＵ７０は、電圧センサ８６によって検出されるバッテリ２４の端子電圧Ｖｂを参照する。また、転舵ＥＣＵ７０は、電流センサ８８によって検出されるバッテリ２４の充放電電流Ｉｂを参照する。また、転舵ＥＣＵ７０は、外気温センサ９０によって検出される車両の周囲の温度である外気温ＴＯを参照する。また、転舵ＥＣＵ７０は、車速センサ９２によって検出される車速Ｖを参照する。

転舵ＥＣＵ７０は、ＰＵ７２、記憶装置７４および周辺回路７６を備えている。ＰＵ７２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、およびＴＰＵ等のソフトウェア処理装置である。ここで、周辺回路７６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、およびリセット回路等を含む。転舵ＥＣＵ７０は、記憶装置７４に記憶されたプログラムをＰＵ７２が実行することにより制御量を制御する。

「制御」
図２に、転舵ＥＣＵ７０によって実行される処理の一部を示す。
操舵角算出処理Ｍ１０は、回転角θａを入力として、ステアリングホイール１２の回転角である操舵角θｈを算出する処理である。操舵角算出処理Ｍ１０は、回転角θａを、たとえば、車両が直進しているときのステアリングホイール１２の位置であるステアリング中立位置からの反力モータ２０の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む積算角に換算する処理を含む。操舵角算出処理Ｍ１０は、換算して得られた積算角に減速機構１６の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、操舵角θｈを演算する処理を含む。なお、操舵角θｈは、たとえば、ステアリング中立位置よりも右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。

ピニオン角算出処理Ｍ１２は、回転角θｂを入力として、ピニオンシャフト５２の回転角度であるピニオン角θｐを算出する処理である。ピニオン角算出処理Ｍ１２は、たとえば、車両が直進しているときの転舵シャフト４０の位置であるラック中立位置からの転舵モータ６０の回転数をカウントすることにより、３６０°を超える範囲を含む積算角に換算する処理を含む。ピニオン角算出処理Ｍ１２は、換算して得られた積算角に減速機構５６の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、ピニオンシャフト５２の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する処理を含む。なお、ピニオン角θｐは、たとえば、ラック中立位置よりも右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。転舵モータ６０と、ピニオンシャフト５２とは、減速機構５６を介して連動する。このため、転舵モータ６０の回転角θｂと、ピニオン角θｐとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して転舵モータ６０の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。また、ピニオンシャフト５２は、転舵シャフト４０に噛合されている。このため、ピニオン角θｐと転舵シャフト４０の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θｐは、転舵輪４４の転舵角を反映する値である。

目標反力算出処理Ｍ１４は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、ピニオン角θｐ、およびｑ軸電流ｉｑｔを入力として、ステアリングホイール１２に加えるべき操舵反力に応じた、目標反力Ｔｒ＊を算出する処理である。ここで、ｑ軸電流ｉｑｔは、転舵モータ６０に流れるｑ軸電流である。ｑ軸電流ｉｑｔは、ＰＵ７２によって、電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２および回転角θｂに基づき算出される。目標反力算出処理Ｍ１４は、ｑ軸電流ｉｑｔに基づき、転舵輪４４に加えられるトルクに応じて目標反力Ｔｒ＊を算出する処理を含む。詳しくは、目標反力算出処理Ｍ１４は、転舵輪４４に加えられるトルクの大きさが大きいほど目標反力Ｔｒ＊の大きさを大きい値に算出する処理を含む。ここで、ｑ軸電流ｉｑｔは、転舵モータ６０のトルクを示す変数として利用されている。目標反力Ｔｒ＊は、実際には反力モータ２０に対する指令値である。目標反力Ｔｒ＊に減速機構１６による減速比に応じた係数を乗算した値が、操舵反力となる。

反力操作処理Ｍ１６は、目標反力Ｔｒ＊、電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１、および回転角θａを入力として、反力用インバータ２２に対する操作信号ＭＳｓを出力する処理である。反力操作処理Ｍ１６は、目標反力Ｔｒ＊に基づきｄｑ軸の電流指令値を算出する処理を含む。また、反力操作処理Ｍ１６は、電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１および回転角θａに基づき、ｄｑ軸の電流を算出する処理を含む。そして、反力操作処理Ｍ１６は、ｄｑ軸の電流が指令値となるように、反力用インバータ２２を操作すべく操作信号ＭＳｓを算出する処理を含む。

目標ピニオン角算出処理Ｍ１８は、操舵角θｈおよび車速Ｖを入力として、目標ピニオン角θｐ＊０を算出する処理である。目標ピニオン角θｐ＊０は、運転者によるステアリングホイール１２の操作に応じたピニオン角θｐの目標値である。

オフセット量算出処理Ｍ２０は、操舵角θｈおよび車速Ｖを入力として、目標ピニオン角θｐ＊０のオフセット量Δθｐを算出する処理である。
オフセット補正処理Ｍ２２は、目標ピニオン角θｐ＊０からオフセット量Δθｐを減算することによって、目標ピニオン角θｐ＊を算出する処理である。

ピニオン角フィードバック処理Ｍ２４は、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊にフィードバック制御すべく、転舵モータ６０のトルクの指令値である転舵トルク指令値Ｔｔ＊を算出する処理である。

転舵操作処理Ｍ２６は、転舵トルク指令値Ｔｔ＊、電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２、およびピニオン角θｐを入力として、転舵用インバータ６２に対する操作信号ＭＳｔを出力する処理である。転舵操作処理Ｍ２６は、転舵トルク指令値Ｔｔ＊に基づきｄｑ軸の電流指令値を算出する処理を含む。また、転舵操作処理Ｍ２６は、電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２および回転角θｂに基づき、ｄｑ軸の電流を算出する処理を含む。そして、転舵操作処理Ｍ２６は、ｄｑ軸の電流が指令値となるように、転舵用インバータ６２を操作すべく操作信号ＭＳｔを算出する処理を含む。

「電流制限処理」
転舵操作処理Ｍ２６は、原則、転舵モータ６０のトルクを転舵トルク指令値Ｔｔ＊に制御する処理である。ただし、バッテリ２４の出力等に制限がある場合には、転舵モータ６０に流れる電流の上限値が制限される。

図３に、電流制限処理の実行の可否に関する処理の手順を示す。図３に示す処理は、記憶装置７４に記憶されたプログラムをＰＵ７２がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって各処理のステップ番号を付与する。

図３に示す一連の処理において、ＰＵ７２は、まず外気温ＴＯおよびｑ軸電流ｉｑｔを取得する（Ｓ１０）。次にＰＵ７２は、外気温ＴＯおよびｑ軸電流ｉｑｔに基づき、転舵モータ６０の温度であるモータ温度Ｔｍを算出する（Ｓ１２）。ここで、ＰＵ７２は、モータ温度Ｔｍの前回値に所定の更新量を加算することによって、モータ温度Ｔｍを更新する。ＰＵ７２は、ｑ軸電流ｉｑｔに応じて更新量を算出する。ＰＵ７２は、ｑ軸電流ｉｑｔの大きさが大きい場合の更新量を小さい場合の更新量以上とする。特にＰＵ７２は、ｑ軸電流ｉｑｔの大きさが所定値以上の場合、更新量を正とする。すなわち、モータ温度Ｔｍを上昇させる。また、ＰＵ７２は、上記所定値を、外気温ＴＯに応じて算出する。ここで、ＰＵ７２は、外気温ＴＯが高い場合の所定値を、低い場合の所定値以下とする。

次に、ＰＵ７２は、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１４）。フラグＦは、「１」である場合に、電流制限処理を実行していることを示す。また、フラグＦは、「０」である場合に、電流制限処理を実行していないことを示す。

ＰＵ７２は、フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１４：ＮＯ）、モータ温度Ｔｍが制限下限値ＴｔｈＨ以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。制限下限値ＴｔｈＨは、たとえば転舵モータ６０の永久磁石の磁束密度が低下するほど転舵モータ６０の温度が高くなる下限値に応じて設定すればよい。ＰＵ７２は、制限下限値ＴｔｈＨ以上であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、フラグＦに「１」を代入する（Ｓ１８）。そして、ＰＵ７２は、電流制限処理を実行する（Ｓ２０）。

一方、ＰＵ７２は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、モータ温度Ｔｍが解除上限値ＴｔｈＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ２２）。解除上限値ＴｔｈＬは、制限下限値ＴｔｈＨよりも小さい値に設定されている。ＰＵ７２は、解除上限値ＴｔｈＬ以下であると判定する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、フラグＦに「０」を代入する（Ｓ２４）。そしてＰＵ７２は、電流制限を解除する（Ｓ２６）。

なお、ＰＵ７２は、Ｓ２０，Ｓ２６の処理を完了する場合と、Ｓ１６，Ｓ２２の処理において否定判定する場合と、には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
図４に、オフセット量算出処理Ｍ２０の手順を示す。図４に示す処理は、記憶装置７４に記憶されたプログラムをＰＵ７２がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。

図４に示す一連の処理において、ＰＵ７２は、まず、操舵角速度ωｈおよび車速Ｖを取得する（Ｓ３０）。操舵角速度ωｈは、操舵角θｈの１階の時間微分値である。操舵角速度ωｈは、ＰＵ７２によって、操舵角θｈに基づき算出される。そしてＰＵ７２は、フラグＦが「１」から「０」に切り替わったタイミングであるか否かを判定する（Ｓ３２）。ＰＵ７２は、図４に示す一連の処理の前回の実行時にフラグＦが「１」であって且つ、今回の実行時にフラグＦが「０」である場合に、切り替わったタイミングであると判定する。ＰＵ７２は、切り替わったタイミングであると判定する場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、目標ピニオン角θｐ＊０およびピニオン角θｐを取得する（Ｓ３４）。そして、ＰＵ７２は、目標ピニオン角θｐ＊からピニオン角θｐを減算した値をオフセット量初期値Δθｐｂに代入して且つ、オフセット量Δθｐにオフセット量初期値Δθｐｂを代入する（Ｓ３６）。

ＰＵ７２は、Ｓ３６の処理を完了する場合と、Ｓ３２の処理において否定判定する場合と、には、減少量ベース値Δ０を算出する（Ｓ３８）。ＰＵ７２は、操舵角速度ωｈの大きさが大きい場合の減少量ベース値Δ０を、小さい場合の減少量ベース値Δ０以上とする。この処理は、たとえば、記憶装置７４にマップデータが記憶された状態でＰＵ７２によって減少量ベース値Δ０をマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータは、操舵角速度ωｈの絶対値を入力変数として且つ、減少量ベース値Δ０を出力変数とするデータである。

なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とする処理とすればよい。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。また、これに代えて、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値のうちの最も近い値に対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とする処理としてもよい。

次にＰＵ７２は、車速Ｖに応じてゲインＧを算出する（Ｓ４０）。ＰＵ７２は、車速Ｖが大きい場合のゲインＧを、小さい場合のゲインＧ以上とする。この処理は、たとえば、記憶装置７４にマップデータが記憶された状態でＰＵ７２によってゲインＧをマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータは、車速Ｖを入力変数として且つ、ゲインＧを出力変数とするデータである。

次に、ＰＵ７２は、減少量ベース値Δ０にゲインＧを乗算した値を、オフセット減少量Δ１に代入する（Ｓ４２）。そして、ＰＵ７２は、オフセット減少量Δ１が、下限値ΔＬよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４４）。ＰＵ７２は、車速Ｖに応じて下限値ΔＬを算出する。ＰＵ７２は、車速Ｖが大きい場合の下限値ΔＬを、小さい場合の下限値ΔＬ以上とする。この処理は、たとえば、記憶装置７４にマップデータが記憶された状態でＰＵ７２によって下限値ΔＬをマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータは、車速Ｖを入力変数として且つ、下限値ΔＬを出力変数とするデータである。

ＰＵ７２は、下限値ΔＬよりも小さいと判定する場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、オフセット減少量Δ１に下限値ΔＬを代入する（Ｓ４６）。ＰＵ７２は、Ｓ４６の処理を完了する場合と、Ｓ４４の処理において否定判定する場合と、には、オフセット量初期値Δθｐｂが正であるか否かを判定する（Ｓ４８）。ＰＵ７２は、正であると判定する場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、オフセット量Δθｐからオフセット減少量Δ１を減算した値とゼロとのうちの大きい方を、オフセット量Δθｐに代入する（Ｓ５２）。一方、ＰＵ７２は、オフセット量初期値Δθｐｂがゼロ以下であると判定する場合（Ｓ４８：ＮＯ）、オフセット量Δθｐにオフセット減少量Δ１を加算した値とゼロとのうちの小さい方を、オフセット量Δθｐに代入する（Ｓ５０）。

なお、ＰＵ７２は、Ｓ５０，Ｓ５２の処理を完了する場合、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
「本実施形態の作用および効果」
図５に、目標ピニオン角θｐ＊およびピニオン角θｐの推移を例示する。図５に示すように、時刻ｔ１以前は、フラグＦが「０」である。すなわち、時刻ｔ１以前には電流制限処理が実行されていない。そのため、目標ピニオン角θｐ＊の上昇に追従してピニオン角θｐが上昇する。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においては、電流制限処理が実行される。そのため、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に制御するための転舵トルク指令値Ｔｔ＊に対して転舵モータ６０が生成する実際のトルクが不足する。そのため、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊から乖離する。

その後、時刻ｔ２に、電流制限処理が解除される場合、ＰＵ７２は、まず目標ピニオン角θｐ＊をピニオン角θｐとする。そしてＰＵ７２は、目標ピニオン角θｐ＊を、目標ピニオン角算出処理Ｍ１８が出力する目標ピニオン角θｐ＊０へと漸増させる。これにより、電流制限処理が解除されることによって、ピニオン角θｐが急変することを抑制できる。

これに対し、目標ピニオン角θｐ＊を目標ピニオン角θｐ＊０に対してオフセット量Δθｐだけずらす処理を実行しない場合のピニオン角θｐの挙動を、２点鎖線にて示す。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記実施形態では、電流制限処理によって、目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの間に乖離が生じた後、乖離を解消できる状況になった際に目標ピニオン角θｐ＊を目標ピニオン角θｐ＊０に対してずらした。しかし、目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの間に乖離が生じる状況としては、これに限らない。たとえば、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させる上で要求される転舵モータ６０のトルクの大きさが過度に大きくなる状況もある。これは、たとえば車両が縁石に乗り上げる場合等に生じる。

そこで本実施形態では、上記状況が解消されることを検知して、目標ピニオン角θｐ＊を目標ピニオン角θｐ＊０に対してずらす処理を実行する。
図６に、上記状況の検知に関する処理の手順を示す。図６に示す処理は、記憶装置７４に記憶されたプログラムをＰＵ７２がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。

図６に示す一連の処理において、ＰＵ７２は、まず、操舵角速度ωｈ、車速Ｖ、操舵トルクＴｈ、目標ピニオン角θｐ＊、およびピニオン角θｐを取得する（Ｓ６０）。次に、ＰＵ７２は、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ６２）。フラグＦは、「１」である場合に、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させる上で要求される転舵モータ６０のトルクの大きさが過度に大きくなる状況であることを示す。フラグＦは、「０」である場合に、上記状況ではないことを示す。このように、本実施形態にかかるフラグＦは、図３に示したものとは相違する。ただし、このフラグＦは、図４のＳ３２の処理において利用される。

ＰＵ７２は、フラグＦが「１」ではないと判定する場合（Ｓ６２：ＮＯ）、以下の条件（Ａ）～（Ｄ）の論理積が真であるか否か判定する（Ｓ６４）。
条件（Ａ）：操舵角速度ωｈの絶対値が所定速度ωｔｈ以下である旨の条件である。所定速度ωｔｈは、目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの差の絶対値が大きい場合に、ピニオン角フィードバック処理Ｍ２４によるフィードバック制御によって実現される操舵角速度ωｈの最小値未満に設定されている。

条件（Ｂ）：車速Ｖが所定車速Ｖｔｈ以下である旨の条件である。
条件（Ｃ）：操舵トルクＴｈの大きさが所定トルクＴｔｈ以上である旨の条件である。所定トルクＴｔｈは、運転者が転舵輪４４を大きく転舵させることを意図している場合に生じる値に設定されている。

条件（Ｄ）：目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの差の絶対値が閾値Δｔｈ以上である旨の条件である。閾値Δｔｈは、たとえば、ピニオン角フィードバック処理Ｍ２４によるフィードバック制御が正常になされている場合に生じうる目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの差の最大値以上に設定してもよい。

ＰＵ７２は、論理積が真であると判定する場合（Ｓ６４：ＹＥＳ）、フラグＦに「１」を代入する（Ｓ６６）。
一方、ＰＵ７２は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、上記条件（Ａ）～（Ｄ）の論理積が偽であるか否かを判定する（Ｓ６８）。そしてＰＵ７２は、論理積が偽であると判定する場合（Ｓ６８：ＹＥＳ）、フラグＦに「０」を代入する（Ｓ７０）。

なお、ＰＵ７２は、Ｓ６６，Ｓ７０の処理を完了する場合と、Ｓ６４，Ｓ６８の処理において否定判定する場合と、には、図６に示す一連の処理を一旦終了する。
「第２の実施形態の作用および効果」
ＰＵ７２は、上記の条件（Ａ）～（Ｄ）の論理積が真であると判定する場合、フラグＦに「１」を代入する。ここで、条件（Ｄ）が成立する場合、ピニオン角フィードバック処理Ｍ２４によるフィードバック制御によって、目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの差の大きさが減少するはずである。しかし、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させる上で要求される転舵モータ６０のトルクの大きさが過度に大きい場合、条件（Ｄ）が成立する状態が継続する。その場合、転舵モータ６０のトルクの大きさが大きくなる。一方、図２に示した目標反力算出処理Ｍ１４は、転舵輪４４に加えられるトルクに応じて目標反力Ｔｒ＊を算出する処理を含む。そのため、転舵モータ６０のトルクの大きさが大きい場合には、目標反力Ｔｒ＊も大きい値とされる。そのため、操舵角θｈを変位させにくくなる。これにより、条件（Ａ）が成立する。したがって、上記条件（Ａ）および条件（Ｄ）が成立する場合、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させる上で要求される転舵モータ６０のトルクの大きさが過度に大きくなる状況にあると考えられる。

そこで、ＰＵ７２は、そうした状況下、フラグＦに「１」を代入する。そしてそうした状況が解消される場合に、ＰＵ７２は、フラグＦに「０」を代入する。そうした状況が解消される場合には、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊へと追従する。ここでＰＵ７２は、目標ピニオン角θｐ＊をピニオン角θｐから目標ピニオン角θｐ＊０へと徐変させる。これにより、ピニオン角θｐの急変が抑制される。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
（２－１）ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させる上で要求される転舵モータ６０のトルクの大きさが過度に大きくなる状況であると判定する条件に、条件（Ｃ）を含めた。操舵トルクＴｈの大きさが大きい場合には、運転者が転舵輪４４を転舵させようとしていると考えられる。それにもかかわらず、条件（Ｄ）が成立する場合には、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させる上で要求される転舵モータ６０のトルクの大きさが過度に大きくなる状況である可能性が高い。そのため、上記条件（Ｃ）を含めることにより、上記状況をより高精度に判定できる。

（２－２）ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に追従させる上で要求される転舵モータ６０のトルクの大きさが過度に大きくなる状況は、通常、車速Ｖが小さい場合に生じる傾向がある。そのため、上記状況と判定する条件に、条件（Ｂ）を含めることにより、上記状況であるか否かをより高精度に判定することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、バッテリ２４の状態に応じて転舵用インバータ６２の出力電圧の大きさを小さい側に制限する電圧制限処理を実行する。電圧制限処理を実行する場合、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊に制御するための転舵トルク指令値Ｔｔ＊に対して転舵モータ６０が生成する実際のトルクが不足するおそれがある。実際のトルクが不足すると、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊から乖離する。その場合、電圧制限処理が解除されることにより、ピニオン角θｐが急変するおそれがある。

そこで、本実施形態では、電圧制限処理が解除される場合に目標ピニオン角θｐ＊を目標ピニオン角θｐ＊０に対してずらす処理を実行する。
図７に、電圧制限処理の実行の可否に関する処理の手順を示す。図７に示す処理は、記憶装置７４に記憶されたプログラムをＰＵ７２がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。

図７に示す一連の処理において、ＰＵ７２は、まず、端子電圧Ｖｂ、外気温ＴＯおよびバッテリ２４の充電率ＳＯＣを取得する（Ｓ８０）。次に、ＰＵ７２は、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ８２）。フラグＦは、「１」である場合に、電圧制限処理を実行していることを示す。フラグＦは、「０」である場合に、電圧制限処理を実行していないことを示す。このように、本実施形態にかかるフラグＦは、図３に示したものとは相違する。ただし、このフラグＦは、図４のＳ３２の処理において利用される。

ＰＵ７２は、フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ８２：ＮＯ）、以下の条件（Ｅ）～（Ｇ）の論理和が真であるか否かを判定する（Ｓ８４）。
条件（Ｅ）：端子電圧Ｖｂが規定電圧Ｖｔｈ以下である旨の条件である。規定電圧Ｖｔｈは、転舵モータ６０の生成可能なトルクが小さい側に制限されるときの端子電圧Ｖｂの上限値に応じて設定されている。

条件（Ｆ）：外気温ＴＯが所定温度ＴＯｔｈ以下である旨の条件である。所定温度ＴＯｔｈは、バッテリ２４の出力電力が小さい値に制限される外気温ＴＯの上限値に基づき設定されている。

条件（Ｇ）：バッテリ２４の充電率ＳＯＣが所定値ＳＯＣｔｈ以下である旨の条件である。所定値ＳＯＣｔｈは、バッテリ２４の出力電力を十分大きくすることができない充電率ＳＯＣの上限値に基づき設定されている。なお、充電率ＳＯＣは、ＰＵ７２によって、充放電電流Ｉｂの積算処理に基づき算出される。なお、充電率ＳＯＣの算出処理に、充放電電流Ｉｂの大きさが小さい時の端子電圧Ｖｂを開放端電圧と見なしてこれを入力に加えてもよい。

ＰＵ７２は、論理和が真であると判定する場合（Ｓ８４：ＹＥＳ）、フラグＦに「１」を代入する（Ｓ８６）。そしてＰＵ７２は、電圧制限処理を実行する（Ｓ８８）。
一方、ＰＵ７２は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ８２：ＹＥＳ）、上記論理和が偽であるか否かを判定する（Ｓ９０）。ＰＵ７２は、上記論理和が偽であると判定する場合（Ｓ９０：ＹＥＳ）、フラグＦに「０」を代入する（Ｓ９２）。そしてＰＵ７２は、電圧制限処理を解除する（Ｓ９４）。

なお、ＰＵ７２は、Ｓ８８，Ｓ９４の処理を完了する場合と、Ｓ８４，Ｓ９０の処理において否定判定する場合と、には、図７に示す一連の処理を一旦終了する。
「第３の実施形態の作用および効果」
ＰＵ７２は、バッテリ２４の出力に制約が生じる状況において、電圧制限処理を実行する。これにより、バッテリ２４に対する要求電力が過度に大きくなることを抑制できる。ただし、その場合、転舵モータ６０の生成するトルクの大きさが小さい側に制限される。そのため、目標ピニオン角θｐ＊とピニオン角θｐとの差が大きくなりうる。そこで、ＰＵ７２は、電圧制限処理が解除される場合、目標ピニオン角θｐ＊を、ピニオン角θｐから目標ピニオン角θｐ＊０へと徐変させた。これにより、ピニオン角θｐが急変することを抑制できる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１，６］目標制御量算出処理は、目標ピニオン角算出処理Ｍ１８に対応する。制御量は、ピニオン角θｐに対応する。操作処理は、ピニオン角フィードバック処理Ｍ２４、および転舵操作処理Ｍ２６に対応する。徐変処理は、図２のオフセット量算出処理Ｍ２０の一部およびオフセット補正処理Ｍ２２に対応する。判定処理は、Ｓ１４～Ｓ２４の処理、Ｓ６２～Ｓ７０の処理、およびＳ８２～Ｓ９２の処理に対応する。［２］電流制限処理は、Ｓ２０の処理に対応する。［３，４］判定処理は、Ｓ６２～Ｓ７０の処理に対応する。［５］電圧制限処理は、Ｓ８８の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

「判定処理について」
・図６に示す処理では、上記条件（Ａ）～（Ｄ）の論理積が偽となることで、フラグＦを「１」から「０」に切り替えたが、これに限らない。たとえば、条件（Ａ）、条件（Ｃ）、および条件（Ｄ）の少なくとも１つが成立しなくなる場合に、フラグＦを「１」から「０」に切り替えてもよい。またたとえば、条件（Ａ）および条件（Ｄ）の少なくとも１つが成立しなくなる場合に、フラグＦを「１」から「０」に切り替えてもよい。

なお、上記条件（Ａ）の有効性は、目標反力算出処理Ｍ１４が、転舵モータ６０のトルクを示す変数を入力とする処理であることを前提としない。たとえば、「目標反力算出処理について」の欄に記載したように、目標反力算出処理Ｍ１４が操舵角θｈを入力する処理であっても、条件（Ａ）は、有効である。要は、転舵輪４４の転舵角の変化に応じて操舵角θｈが変化する制御がなされていればよい。

・舵角速度変数の値の大きさが所定値以下である旨の条件としては、条件（Ａ）に限らない。たとえばピニオン角θｐの変化速度の大きさが所定値以下である旨の条件であってもよい。

「目標反力算出処理について」
・図２においては、目標反力算出処理Ｍ１４を、ｑ軸電流ｉｑｔに基づき目標反力Ｔｒ＊を算出する処理としたが、これに限らない。転舵モータ６０のトルクを示す変数として、ｑ軸電流ｉｑｔに代えて、転舵モータ６０のトルクの推定値自体を入力とする処理であってもよい。またたとえば、操舵角θｈを入力する処理であってもよい。その場合、目標反力算出処理Ｍ１４を、操舵角θｈとピニオン角θｐとの整合性が崩れる方向への操舵角θｈの変位を妨げるように目標反力Ｔｒ＊を算出する処理としてもよい。

「徐変処理について」
・図４の処理を変更して、Ｓ３２の処理において肯定判定された時点においては、オフセット量算出処理Ｍ２０が出力するオフセット量Δθｐを、オフセット量初期値Δθｐｂとしてもよい。

・Ｓ４４，Ｓ４６の処理を設けなくてもよい。
・オフセット量Δθｐの漸減速度を操舵角速度および車速に応じて算出する処理としては、図４に例示した処理に限らない。たとえば操舵角速度および車速を入力変数とし、オフセット減少量Δ１を出力変数とするマップデータを用いてマップ演算をしてもよい。

・オフセット量Δθｐの漸減速度を、操舵角速度および車速に応じて算出することは必須ではない。たとえば、操舵角速度および車速の２つの変数に関しては、それらのうちのいずれか１つの変数のみに基づき漸減速度を算出してもよい。またたとえば、それら２つの変数に関しては、いずれにも依存することなく漸減速度を算出してもよい。

「制御量算出処理について」
・目標ピニオン角算出処理Ｍ１８を、車速Ｖに加えて、ヨーレートセンサの検出値に応じて舵角比を可変設定する処理としてもよい。

「操作処理について」
・上記実施形態では、ピニオン角フィードバック処理Ｍ２４が、ピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ＊にフィードバック制御するための操作量として転舵トルク指令値Ｔｔ＊を算出する処理としたが、これに限らない。たとえば、ピニオン角θｐの時間変化方向とは逆方向のトルクであるダンピングトルクを算出して、これを転舵トルク指令値Ｔｔ＊に加える処理を含めてもよい。この処理は、ピニオン角θｐの時間変化であるピニオン角速度と、目標ピニオン角θｐ＊の時間変化である目標ピニオン角速度との少なくとも１つをさらに入力とする処理とすればよい。さらに、車速Ｖを入力に含めることによって、車速Ｖに応じてダンピングトルクを可変設定してもよい。

・ピニオン角フィードバック処理Ｍ２４に代えて、転舵シャフト４０の移動量の検出値を目標値にフィードバック制御する処理を用いてもよい。この場合、上記実施形態に対して、ピニオン角θｐに関する制御量等は、転舵シャフト４０の移動量に関する制御量等に置き換えられることになる。

・操作処理が、ピニオン角θｐ等の転舵角を示す制御量をフィードバック制御するための操作量を算出する処理を含むことは必須ではない。たとえば、転舵角を示す制御量を目標値へと開ループ制御するための操作量を算出する処理を含んでもよい。またたとえば、開ループ制御のための操作量とフィードバック制御のための操作量との和を算出する処理を含んでもよい。

・転舵モータ６０の制御手法としては、ｄｑ軸の電流フィードバック処理に限らない。たとえば、転舵モータ６０として直流モータを採用して且つ、駆動回路をＨブリッジ回路とする場合、単に転舵モータ６０を流れる電流を制御すればよい。

「目標制御量について」
・「操作処理について」の欄に記載したように、転舵シャフト４０の移動量をフィードバック制御する場合、移動量の目標値を目標制御量とすればよい。

「操舵系の温度について」
・上記実施形態では、ｑ軸電流ｉｑｔを入力としてモータ温度Ｔｍを算出する例を示したが、これに限らない。たとえばｄ軸電流とｑ軸電流との２乗和の平方根を入力としてもよい。この平方根は、電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２の振幅に比例する。

なお、モータ温度Ｔｍとしては、推定値に限らない。たとえば転舵モータ６０にサーミスタ等の温度センサを設けてその温度を利用してもよい。
・操舵系の温度としては、転舵モータ６０の温度に限らない。たとえば転舵用インバータ６２の温度であってもよい。

「転舵制御装置について」
・転舵制御装置としては、転舵アクチュエータＡｔを操作する装置と反力アクチュエータＡｒを操作する装置とが一体となった装置に限らない。たとえば、転舵アクチュエータＡｔを操作する装置と反力アクチュエータＡｒを操作する装置とを互いに通信可能な各別の筐体に収容された装置としてもよい。

・転舵制御装置としては、ＰＵ７２と記憶装置７４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶する記憶装置等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置は、複数であってもよい。また、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

「転舵アクチュエータについて」
・転舵アクチュエータＡｔとして、たとえば、転舵シャフト４０の同軸上に転舵モータ６０を配置するものを採用してもよい。またたとえば、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介して転舵シャフト４０に連結するものを採用してもよい。

「操舵系について」
・操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系としては、ステアリングホイール１２と転舵輪４４との動力の伝達が遮断された操舵系に限らない。たとえば、ステアリングホイール１２と転舵輪４４との動力伝達を可能とするギアを、可変ギアとすることによって、操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を構成してもよい。

１０…操舵装置
１２…ステアリングホイール
１４…ステアリングシャフト
１６…減速機構
２０…反力モータ
２２…反力用インバータ
２４…バッテリ
４０…転舵シャフト
４２…タイロッド
４４…転舵輪
５０…ラックアンドピニオン機構
５２…ピニオンシャフト
５４…ラック歯
５６…減速機構
６０…転舵モータ
６２…転舵用インバータ
７０…転舵ＥＣＵ

Claims (6)

1. 操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を備える車両に適用され、
   前記操舵角は、ステアリングホイールの回転角度であり、
   前記転舵角は、前記車両の転舵輪の切れ角であり、
   目標制御量算出処理、操作処理、判定処理、および徐変処理を実行するように構成され、
   前記目標制御量算出処理は、前記操舵系の制御量の目標値である目標制御量を算出する処理であり、
   前記制御量は、前記転舵輪の転舵角と相関を有する角度変数を示す量であり、
   前記操作処理は、前記制御量を前記目標制御量に制御するために前記操舵系を操作する処理であり、
   前記判定処理は、前記制御量の制御に制約が生じているか否かを判定する処理であり、
   前記徐変処理は、前記判定処理によって前記制約が生じていると判定される状態から前記制約が生じていないと判定される状態に切り替わる場合、前記操作処理の入力となる前記目標制御量を、前記制御量から前記目標制御量算出処理によって算出される前記目標制御量へと徐変させる処理である転舵制御装置。
2. 前記操舵系は、前記転舵輪を転舵させるためのモータを備え、
   前記操舵系の温度が所定温度以上である場合に、前記モータの電流を制限する電流制限処理を含み、
   前記判定処理は、前記電流制限処理が実行されている場合に前記制約が生じていると判定する処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。
3. 前記判定処理は、舵角速度変数の値を取得する速度変数取得処理を含んで且つ、前記舵角速度変数の値の大きさが所定値以下であることと、前記制御量と前記目標制御量との差の大きさが差閾値以上であることとの論理積が真である場合、前記制約が生じていると判定する処理を含み、
   前記舵角速度変数は、前記転舵角の変化速度を示す変数である請求項１または２記載の転舵制御装置。
4. 前記判定処理は、操舵トルクを取得する取得処理を含んで且つ、前記舵角速度変数の値の大きさが所定値以下であることと、前記制御量と前記目標制御量との差の大きさが差閾値以上であることと、前記操舵トルクの大きさが閾値以上であることとの論理積が真である場合、前記制約が生じていると判定する処理を含み、
   前記操舵トルクは、前記ステアリングホイールに入力されるトルクである請求項３記載の転舵制御装置。
5. 前記操舵系は、前記転舵輪を転舵させるためのモータを備え、
   前記モータに印加される電圧を小さい側に制限する電圧制限処理を実行するように構成され、
   前記判定処理は、前記電圧制限処理が実行されている場合に前記制約が生じていると判定する処理を含む請求項１～４のいずれか１項に記載の転舵制御装置。
6. 前記制御量は、前記転舵角を示す変数である転舵角変数である請求項１～５のいずれか１項に記載の転舵制御装置。

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