JP2024172162A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モードの種類によらず、操舵系を安定化させる上で適切な位相補償ができるようにした操舵制御装置を提供する。
【解決手段】位相遅れ補償処理Ｍ６０は、操舵トルクＴｈを入力として位相遅れ補償をした操舵トルクＴｈｒを出力する。基本アシスト量設定処理Ｍ６６は、操舵トルクＴｈｒを入力として基本アシスト量Ｔａｂを設定する。基本アシスト量Ｔａｂに応じたアシスト量Ｔａから軸力を減算した値によって反力モータのトルクが制御される。位相遅れ補償処理Ｍ６０は、フィルタ係数設定処理Ｍ６４を備える。フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、走行モードに応じてフィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２を設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、電動パワーステアリング装置を制御対象とする制御装置が記載されている。この制御装置は、アシスト力を生成するモータのトルクを位相補償処理を利用しつつ設定する。これは、操舵系の安定化等を狙った設定である。

特開２０１７－１４４８８７号公報

ところで、車両の走行モードによって操舵系を安定化させるために適切な位相補償の仕方が異なり得る。特に、ステアリング軸と転舵輪との動力伝達が遮断された状態の操舵系の場合、ステアリングが転舵輪側からの抵抗を受けないことから、系が不安定化しやすい。そのため、系の安定性が走行モードに敏感に影響されやすい。

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．ステアリング軸に操舵反力を付与する反力モータと、転舵輪を転舵させる転舵モータとを備える操舵系を制御対象とし、反力設定処理、位相補償処理、および反力付与処理を実行するように構成され、前記反力設定処理は、前記位相補償処理を利用して前記操舵反力を設定する処理であり、前記反力付与処理は、前記反力設定処理によって設定された反力となるように前記反力モータを操作する処理であり、前記位相補償処理は、車両の走行モードが異なる場合に異なる仕方で前記操舵反力の位相補償をする処理である操舵制御装置。

上記構成では、走行モードが異なる場合に異なる仕方で位相補償をすることにより、走行モードの種類によらず、操舵系を安定化させる上で適切な位相補償をすることができる。

２．前記位相補償の仕方が異なる前記走行モードには、異常がある旨の診断がなされているモードと、正常時のモードとが含まれる上記１記載の操舵制御装置。
異常がある旨診断されているモードと正常時のモードとでは、操舵系を含めた車両の制御が異なる傾向がある。そのため、操舵系を安定させるうえで適切な位相補償の仕方が異常の有無に応じて異なるおそれがある。そこで上記構成では、異常がある旨の診断がなされているモードと正常時のモードとで位相補償の仕方を変更する。これにより、異常がある旨の診断の有無にかかわらず、操舵系を安定化させる上で適切な位相補償をすることができる。

３．前記位相補償処理は、位相補償規定変数の値に応じて前記操舵反力の位相補償をする処理であって且つ、変数変更処理を含み、前記位相補償規定変数は、前記位相補償の仕方を定める変数であり、前記変数変更処理は、車速に応じて前記位相補償規定変数の値を変更する処理を含み、前記異常がある旨の診断がなされるモードは、車速の検出値に異常がある旨の診断がなされているモードを含み、前記位相補償処理は、前記車速の検出値に異常がある旨の診断がなされているモードにおいて、前記位相補償規定変数の値を前記異常用の値として前記位相補償を実行する処理を含む上記２記載の操舵制御装置。

上記構成では、車速に応じて適切な位相補償がなされる。ただし、車速の検出値に異常がある場合には、異常がない場合に実行される車速に応じた位相補償を適切に実行できない。そこで上記構成では、車速の検出値に異常がある場合、異常時専用の位相補償を実行する。これにより、車速の検出値に異常がある場合であっても、位相補償処理によって操舵系を安定化させることができる。

４．前記位相補償の仕方が異なる前記走行モードには、介入モードと非介入モードとが含まれ、前記介入モードは、車両と前記車両の外部との関係情報に応じて前記転舵輪の転舵に制御が介入するモードであり、前記非介入モードは、前記介入を行わないモードであり、前記位相補償処理は、位相補償規定変数の値に応じて前記操舵反力の位相補償をする処理であり、前記位相補償規定変数は、前記位相補償の仕方を定める変数であり、前記位相補償処理は、前記介入モードと前記非介入モードとで互いに異なる前記位相補償規定変数の値に応じて前記位相補償を実行する処理を含む上記１～３のいずれか１つに記載の操舵制御装置。

制御により転舵輪の転舵に介入する場合には、人による操舵のみの場合とは、操舵系を安定に保つうえで必要な条件が異なり得る。そこで、上記構成では、介入モードと非介入モードとで、位相補償の仕方を変更する。これにより、介入モードであるか否かにかかわらず、操舵系を安定化させることができる。

５．前記反力設定処理は、アシスト量設定処理と、軸力設定処理と、を含み、前記軸力設定処理は、運転者による前記ステアリング軸の回転操作に抗する力である軸力を設定する処理であり、前記アシスト量設定処理は、操舵トルクの検出値に応じてアシスト量を設定する処理であり、前記アシスト量は、運転者が前記ステアリング軸を回転させるのをアシストする量であり、前記操舵反力は、前記アシスト量を前記軸力から減算した値に応じて定まる量であり、前記位相補償処理は、位相遅れ補償処理を含み、前記位相遅れ補償処理は、遅れ規定変数に従って、前記アシスト量の設定に用いる前記検出値の位相を遅らせる処理であり、前記遅れ規定変数は、前記位相遅れ補償処理を規定する変数であって且つ、前記走行モードが異なる場合に異なる値となる上記１～４のいずれか１つに記載の操舵制御装置である。

上記構成では、異なる走行モードの場合に位相遅れ補償処理による位相補償の仕方を変更する。そのため、走行モードに応じて適切な位相遅れ補償を実現できる。
６．前記反力設定処理は、アシスト量設定処理と、軸力設定処理と、を含み、前記軸力設定処理は、運転者による前記ステアリング軸の回転操作に抗する力である軸力を設定する処理であり、前記アシスト量設定処理は、アシスト量を設定する処理であって且つ、前記位相補償処理および基本アシスト量設定処理を含み、前記アシスト量は、運転者が前記ステアリング軸を回転させるのをアシストする量であり、前記基本アシスト量設定処理は、前記ステアリング軸に入力される操舵トルクの検出値に応じて基本アシスト量を設定する処理であり、前記位相補償処理は、位相進み補償処理を含み、前記位相進み補償処理は、前記検出値を入力として前記アシスト量設定処理が前記基本アシスト量から前記アシスト量を設定するための前記基本アシスト量の進み補正量を、進み規定変数に従って算出する処理であり、前記操舵反力は、前記アシスト量を前記軸力から減算した値に応じて定まる量であり、前記位相進み規定変数は、前記位相進み補償処理を規定する変数であって且つ、前記走行モードが異なる場合に異なる値となる上記１～５のいずれか１つに記載の操舵制御装置。

上記構成では、異なる走行モードの場合に位相進み補償処理による位相補償の仕方を変更する。そのため、走行モードに応じて適切な位相進み補償を実現できる。

第１の実施形態にかかる操舵システムの構成を示す図である。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を示すブロック図である。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を示すブロック図である。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 第２の実施形態にかかる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、第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
「前提構成」
図１に示す車両の操舵装置１０は、ステアバイワイヤ式の装置である。操舵装置１０は、ステアリングホイール１２と、ステアリング軸１４と、反力アクチュエータ２０と、転舵アクチュエータ３０と、を備えている。ステアリング軸１４は、ステアリングホイール１２に連結されている。反力アクチュエータ２０は、運転者がステアリングホイール１２を操作する力に抗する力を付与するアクチュエータである。反力アクチュエータ２０は、反力モータ２２と、反力用インバータ２４と、反力用減速機構２６とを有している。反力モータ２２は、ステアリング軸１４を介してステアリングホイール１２に操舵に抗する力である操舵反力を付与する。反力モータ２２は、反力用減速機構２６を介してステアリング軸１４に連結されている。反力モータ２２には、一例として、３相の同期電動機が採用されている。反力用減速機構２６は、たとえば、ウォームアンドホイールからなる。

転舵アクチュエータ３０は、運転者によるステアリングホイール１２の操作が示す運転者の操舵の意思に応じて転舵輪３４を転舵させる用途を有したアクチュエータである。転舵アクチュエータ３０は、ラック軸３２と、転舵モータ４２と、転舵用インバータ４４と、転舵伝達機構４６と、変換機構４８とを備えている。転舵モータ４２には、一例として、３相の表面磁石同期電動機（ＳＰＭ）が採用されている。転舵伝達機構４６は、ベルト伝達機構からなる。転舵伝達機構４６によって、転舵モータ４２の回転動力が変換機構４８に伝達される。変換機構４８は、伝達された回転動力を、ラック軸３２の軸方向の変位動力に変換する。ラック軸３２の軸方向への変位によって、転舵輪３４が転舵される。

操舵制御装置５０は、ステアリングホイール１２および転舵輪３４を制御対象とする。すなわち、操舵制御装置５０は、制御対象としてのステアリングホイール１２の制御量である、運転者の操舵に抗する操舵反力を制御する。また、操舵制御装置５０は、制御対象としての転舵輪３４の制御量である転舵角を制御する。転舵角は、転舵輪３４としてのタイヤの切れ角である。

操舵制御装置５０は、制御量の制御のために、トルクセンサ６０によって検出される操舵トルクＴｈを参照する。操舵トルクＴｈは、運転者がステアリングホイール１２の操作を通じてステアリング軸１４に付与したトルクである。操舵制御装置５０は、制御量の制御のために、操舵側回転角センサ６２によって検出される、反力モータ２２の回転軸の角度である回転角θａを参照する。また、操舵制御装置５０は、制御量の制御のために、反力モータ２２を流れる電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓを参照する。電流ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓは、たとえば反力用インバータ２４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検出されるものであってもよい。操舵制御装置５０は、制御量の制御のために、転舵側回転角センサ６４によって検出される、転舵モータ４２の回転軸の角度である回転角θｂを参照する。また、操舵制御装置５０は、制御量の制御のために、転舵モータ４２を流れる電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔを参照する。電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔは、たとえば転舵用インバータ４４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検出されるものであってもよい。

操舵制御装置５０は、制動ＥＣＵ７０と通信可能となっている。制動ＥＣＵ７０は、車両の制動装置を制御対象とする。制動ＥＣＵ７０は、車輪速センサ７２によって検出される４つの車輪のそれぞれの速度である車輪速度ωｗ１～ωｗ４を取得する。制動ＥＣＵ７０は、車輪速度ωｗ１～ωｗ４に異常がない場合、これを操舵制御装置５０に送信する。制動ＥＣＵ７０は、車輪速度ωｗ１～ωｗ４に異常がある場合、その旨を操舵制御装置５０に通知する。

操舵制御装置５０は、上位ＥＣＵ８０と通信可能である。上位ＥＣＵ８０は、ステアリングホイール１２の操作による操舵の指示とは独立に、車両の操舵に介入するための指令を生成する処理を実行する。上位ＥＣＵ８０は、操舵に介入する処理を実行するために、カメラ８２によって撮影された車両の周囲の画像データを取得する。また、上位ＥＣＵ８０は、インターフェース８４を介して運転者によって入力された操舵への介入の可否の意思表示等を把握する。

操舵制御装置５０は、ＰＵ５２、および記憶装置５４を備えている。ＰＵ５２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、およびＴＰＵ等のソフトウェア処理装置である。記憶装置５４は、電気的に書き換え不可能な不揮発性メモリであってもよい。また記憶装置５４は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、およびディスク媒体等の記憶媒体であってもよい。

「制御の概要」
図２に、操舵制御装置５０が実行する処理を示す。図２に示す処理は、記憶装置５４に記憶されたプログラムをＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

操舵角算出処理Ｍ１０は、回転角θａを、例えば、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２２の回転数をカウントすることにより、３６０度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反力用減速機構２６の回転速度比に基づき換算係数を乗算することで、操舵角θｓを算出する処理を含む。

転舵相当角算出処理Ｍ１２は、回転角θｂを、例えば、車両が直進しているときのラック軸３２の位置であるラック中立位置からの転舵モータ４２の回転数をカウントすることにより、３６０度を超える範囲を含む積算角に換算する処理を含む。転舵相当角算出処理Ｍ１２は、換算して得られた積算角に転舵伝達機構４６の減速比および変換機構４８のリード等に応じた換算係数を乗算することで、転舵輪３４の転舵角に応じた転舵相当角θｐを算出する処理を含む。転舵相当角θｐは、転舵角と比例関係にある量である。なお、転舵相当角θｐは、一例として、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。

目標転舵相当角算出処理Ｍ４０は、操舵角θｓと、車速Ｖとに応じて、目標転舵相当角θｐ＊を算出する処理である。
アシスト量設定処理Ｍ２０は、操舵トルクＴｈ、および車速Ｖを入力として、アシスト量Ｔａを算出する処理である。アシスト量Ｔａは、運転者の操舵方向と同一方向の量となっている。アシスト量Ｔａの大きさは、運転者による操舵をアシストする力を大きくする場合に大きい値に設定される。

軸力設定処理Ｍ２２は、車速Ｖ、転舵モータ４２のｑ軸電流ｉｑｔ、および目標転舵相当角θｐ＊を入力として、転舵輪３４を通じてラック軸３２に作用する軸力Ｆを算出する処理である。軸力Ｆは、転舵輪３４を通じてラック軸３２に作用する力を制御によって表現する値である。ただし、軸力Ｆは、ラック軸３２に作用する力を高精度に推定することを意図している必要はない。軸力Ｆは、たとえばラック軸３２に作用する力を仮想的に定めたものであってもよい。軸力Ｆは、ステアリング軸１４に加わるトルクに換算されている。すなわち、転舵輪３４とステアリング軸１４との動力伝達が可能な状態と仮定した場合にステアリング軸１４に加わるトルクに換算されている。軸力Ｆは、運転者の操舵方向とは反対方向に作用する量である。軸力設定処理Ｍ２２は、目標転舵相当角θｐ＊の絶対値が大きくなるほど、軸力Ｆの絶対値が大きくなるように軸力Ｆを算出する処理としてもよい。またたとえば、軸力設定処理Ｍ２２は、車速Ｖが大きくなるにつれて軸力Ｆの絶対値が大きくなるように軸力Ｆを算出する処理としてもよい。また、軸力設定処理Ｍ２２は、ｑ軸電流ｉｑｔの絶対値が大きくなるほど、軸力Ｆの絶対値が大きくなるように軸力Ｆを算出する処理としてもよい。ここで、ｑ軸電流ｉｑｔは、ＰＵ５２によって、転舵相当角θｐと、電流ｉｕｔ，ｉｖｔ，ｉｗｔとに応じて算出される。

減算処理Ｍ２４は、アシスト量Ｔａから軸力Ｆを減算した値を、目標反力トルクＴｓ１に代入する処理である。目標反力トルクＴｓ１は、反力モータ２２がステアリング軸１４に加えるトルクの目標値である。

目標操舵角設定処理Ｍ２６は、目標反力トルクＴｓ１および操舵トルクＴｈを入力として目標操舵角θｓ＊を設定する処理である。目標操舵角設定処理Ｍ２６は、モデルを用いて目標操舵角θｓ＊を設定する処理である。モデルは、目標反力トルクＴｓ１および操舵トルクＴｈの和を入力として、目標操舵角θｓ＊を定める。モデルは、ステアリングホイール１２と転舵輪３４との間が機械的に連結されている操舵装置を前提として、入力トルクに応じた理想的な転舵角に対応する舵角を予め実験などによりモデル化したものであってもよい。目標操舵角設定処理Ｍ２６は、目標反力トルクＴｓ１と操舵トルクＴｈとを加算することにより入力トルクを求めた後、この入力トルクからモデルに基づいて目標操舵角θｓ＊を算出する処理である。

舵角フィードバック処理Ｍ２８は、操舵角θｓおよび目標操舵角θｓ＊を入力することによって、フィードバック補正量Ｔｆｂを算出する処理である。フィードバック補正量Ｔｆｂは、操舵角θｓが制御量であって且つ目標操舵角θｓ＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量である。

重畳処理Ｍ３０は、目標反力トルクＴｓ１に、フィードバック補正量Ｔｆｂを加算した値を目標反力トルクＴｓに代入する処理である。ただし、上位ＥＣＵ８０から、介入トルクＴｉｎが入力されている場合には、重畳処理Ｍ３０は、目標反力トルクＴｓ１に、フィードバック補正量Ｔｆｂおよび介入トルクＴｉｎを加算した値を目標反力トルクＴｓに代入する処理となる。介入トルクＴｉｎは、上位ＥＣＵ８０が操舵に介入するために利用する目標反力トルクＴｓ１の補正量である。

反力用操作信号生成処理Ｍ３２は、ステアリング軸１４に加えるトルクが目標反力トルクＴｓとなるように、反力モータ２２のトルクを制御すべく、反力用インバータ２４に対する操作信号ＭＳｓを生成する処理である。詳しくは、反力用操作信号生成処理Ｍ３２は、目標反力トルクＴｓを反力モータ２２の目標トルクに換算する処理を含む。また、反力用操作信号生成処理Ｍ３２は、電流のフィードバック制御によって、反力モータ２２を流れる電流を目標反力トルクＴｓから定まる電流に近づけるべく、反力用インバータ２４に対する操作信号ＭＳｓを算出する処理を含む。なお、操作信号ＭＳｓは、実際には、反力用インバータ２４の６つのスイッチング素子のそれぞれに対する操作信号となっている。反力モータ２２のトルクが目標反力トルクＴｓとされることにより、ステアリングホイール１２を回転させようとする力に抗する操舵反力は、「（－１）・Ｔｓ」となる。

目標転舵相当角算出処理Ｍ４０は、操舵角θｓと、車速Ｖとに応じて、目標転舵相当角θｐ＊を算出する処理である。
転舵フィードバック処理Ｍ４２は、転舵相当角θｐを制御量として且つ目標転舵相当角θｐ＊を制御量の目標値とするフィードバック制御の操作量を、目標転舵トルクＴｔに代入する処理である。目標転舵トルクＴｔは、転舵モータ４２のトルクと一定の比率を有する。

転舵用操作信号生成処理Ｍ４４は、転舵モータ４２のトルクが目標転舵トルクＴｔと一定の比率を有した値となるように、転舵モータ４２のトルクを制御すべく、転舵用インバータ４４に対する操作信号ＭＳｔを生成する処理である。詳しくは、転舵用操作信号生成処理Ｍ４４は、目標転舵トルクＴｔを転舵モータ４２の目標トルクに換算する処理を含む。また、転舵用操作信号生成処理Ｍ４４は、電流のフィードバック制御によって、転舵モータ４２を流れる電流を目標トルクから定まる電流に近づけるべく、転舵用インバータ４４に対する操作信号ＭＳｔを算出する処理を含む。なお、操作信号ＭＳｔは、実際には、転舵用インバータ４４の６つのスイッチング素子のそれぞれに対する操作信号となっている。

「アシスト量設定処理」
図３に、アシスト量設定処理Ｍ２０の詳細を示す。
位相遅れ補償処理Ｍ６０は、操舵トルクＴｈの位相を遅らせる処理である。これは、たとえば、トルクセンサ６０が備えるトーションバーの両側の位相差の周波数特性を調整すべく、操舵トルクＴｈに位相補償をすることを目的とする処理であってもよい。位相遅れ補償処理Ｍ６０の出力値である位相補償後の操舵トルクＴｈが、操舵トルクＴｈｒである。位相遅れ補償処理Ｍ６０は、フィルタ処理Ｍ６２およびフィルタ係数設定処理Ｍ６４を含む。

フィルタ処理Ｍ６２は、位相遅れフィルタと、ローパスフィルタとを含む。位相遅れフィルタの伝達関数は、「（１＋α・Ｔ１・ｓ）／（１＋Ｔ１・ｓ）」である。ローパスフィルタの伝達関数は、「１／（１＋Ｔ２・ｓ）」である。操舵トルクＴｈに、位相遅れフィルタおよびローパスフィルタによる処理が施された値が操舵トルクＴｈｒである。

フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、位相遅れフィルタのフィルタ係数α，Ｔ１およびローパスフィルタのフィルタ係数Ｔ２を設定する。フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、アシスト勾配Ｒ、および車速Ｖに応じて、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２を設定する。詳しくは、フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、一例として、記憶装置５４にマップデータが記憶された状態でＰＵ５２によって、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２をマップ演算する処理である。マップデータは、以下の３種類のデータである。１つは、アシスト勾配Ｒおよび車速Ｖを入力変数として且つフィルタ係数αを出力変数とするデータである。もう１つは、アシスト勾配Ｒおよび車速Ｖを入力変数として且つフィルタ係数Ｔ１を出力変数とするデータである。もう１つは、アシスト勾配Ｒおよび車速Ｖを入力変数として且つフィルタ係数Ｔ２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入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。

基本アシスト量設定処理Ｍ６６は、操舵トルクＴｈｒおよび車速Ｖを入力として基本アシスト量Ｔａｂを設定する処理である。基本アシスト量設定処理Ｍ６６は、基本アシスト量Ｔａｂを、操舵トルクＴｈｒと正の相関を有する値に設定する。この処理は、たとえば、記憶装置５４にマップデータが予め記憶された状態において、ＰＵ５２によって基本アシスト量Ｔａｂをマップ演算する処理としてもよい。マップデータは、操舵トルクＴｈｒおよび車速Ｖを入力変数として且つ、基本アシスト量Ｔａｂを出力変数とするデータである。

基本アシスト量設定処理Ｍ６６は、アシスト勾配Ｒを算出して出力する処理を含む。アシスト勾配Ｒは、操舵トルクＴｈｒの変化に対する基本アシスト量Ｔａｂの変化の比を示す。

位相進み補償処理Ｍ７０は、アシスト量Ｔａの位相を進ませる処理である。これは、たとえば、操舵トルクＴｈの変化に対するステアリングホイール１２の変化の応答遅れを調整すべく、アシスト量Ｔａに位相補償を施すことを目的としてもよい。位相進み補償処理Ｍ７０は、微分演算Ｍ７２、ゲイン設定処理Ｍ７４および乗算処理Ｍ７６を含む。

微分演算Ｍ７２は、操舵トルクＴｈの１階の時間微分値ｄＴｈを算出する処理である。ゲイン設定処理Ｍ７４は、アシスト勾配Ｒおよび車速Ｖを入力としてゲインＧａｄを設定する処理である。ゲイン設定処理Ｍ７４は、一例として、記憶装置５４にマップデータが予め記憶された状態においてゲインＧａｄをマップ演算する処理である。このマップデータは、アシスト勾配Ｒおよび車速Ｖを入力変数として且つ、ゲインＧａｄを出力変数とするデータである。

乗算処理Ｍ７６は、時間微分値ｄＴｈにゲインＧａｄを乗算する処理である。時間微分値ｄＴｈとゲインＧａｄとの積が、位相進み補償処理Ｍ７０の出力としての進み補償量Ｔａｄである。

合成処理Ｍ８０は、基本アシスト量Ｔａｂに、進み補償量Ｔａｄを加算する処理である。こうして算出された値が、アシスト量Ｔａである。
「モード別の位相補償処理」
図４に、位相遅れ補償処理Ｍ６０および位相進み補償処理Ｍ７０による位相補償をモードによって切り替える処理の手順を示す。図４に示す処理は、記憶装置５４に記憶されたプログラムをＰＵ５２がたとえば所定周期で繰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表現する。

図４に示す一連の処理において、ＰＵ５２は、制動ＥＣＵ７０から、車輪速度ωｗ１～ωｗ４の検出に異常が生じた旨の通知がなされたか否かを判定する（Ｓ１０）。この処理は、車速の検出値に異常が生じているモードであるか否かを判定する処理である。

ＰＵ５２は、通知がなされていないと判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、正常モードであることから、制動ＥＣＵ７０を介して車輪速度ωｗ１～ωｗ４を取得する（Ｓ１２）。そして、ＰＵ５２は、車輪速度ωｗ１～ωｗ４から車速Ｖを算出する（Ｓ１４）。車速Ｖは、たとえば車輪速度ωｗ１～ωｗ４のうちの所定数番目に大きい値であってもよい。また、車速Ｖは、たとえば、車輪速度ωｗ１～ωｗ４の平均値であってもよい。

そして、ＰＵ５２は、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄのそれぞれをマップ演算するためのマップを特定するマップ特定変数Ｖｍに正常モード用変数値Ｖｍｎを代入する（Ｓ１６）。これにより、フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、記憶装置５４に記憶された正常モード用のマップデータと異常モード用のマップデータとのうちの正常モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。また、ゲイン設定処理Ｍ７４は、記憶装置５４に記憶された正常モード用のマップデータと異常モード用のマップデータとのうちの正常モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。

一方、ＰＵ５２は、通知がなされていると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、マップ特定変数Ｖｍに、異常モード用変数値Ｖｍｉを代入する（Ｓ１８）。これにより、フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、記憶装置５４に記憶された正常モード用のマップデータと異常モード用のマップデータとのうちの異常モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。ここで、マップデータは、車速Ｖを入力変数としなくてもよい。また、ゲイン設定処理Ｍ７４は、記憶装置５４に記憶された正常モード用のマップデータと異常モード用のマップデータとのうちの異常モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。ここで、マップデータは、車速Ｖを入力変数としなくてもよい。

なお、ＰＵ５２は、Ｓ１６，Ｓ１８の処理が完了する場合、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」
ＰＵ５２は、アシスト量Ｔａから軸力Ｆを減算することによって目標反力トルクＴｓを設定する。そして、反力モータ２２のトルクを目標反力トルクＴｓに応じて制御する。ＰＵ５２は、位相遅れ補償処理Ｍ６０および位相進み補償処理Ｍ７０を利用してアシスト量Ｔａを設定する。位相遅れ補償処理Ｍ６０におけるフィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２と、位相進み補償処理Ｍ７０におけるゲインＧａｄとは、車速Ｖに応じて設定される。これにより、車速Ｖに応じて操舵系を安定に保つことができる適切な位相補償を行うことができる。

ただし、車輪速度ωｗ１～ωｗ４の検出に異常が生じると、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄを適切な値に設定するうえで信頼性の高い車速Ｖを利用することができない。そこで、ＰＵ６２は、上記異常時には、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄを異常時用の値に設定する。これにより、正確な車速をＰＵ５２が把握できなくても、操舵系を安定化させるうえで適切な、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄを設定できる。換言すれば、実際の車速の大きさにかかわらず、操舵系を安定化させるうえで適切な、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄを設定できる。ここで、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄは、たとえば、実際の車速として取り得る値の範囲内で操舵系を安定化させることができる値に設定すればよい。

ちなみに、正常時には、車速Ｖに応じてフィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄを変更することから、操舵系を安定化させることができる範囲で、最適な位相補償を実現できる。

＜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。

本実施形態では、上位ＥＣＵ８０による車線の逸脱防止のための操舵に介入するモードと、介入しないモードとに応じて位相補償の仕方を変更する。
図５に、位相遅れ補償処理Ｍ６０および位相進み補償処理Ｍ７０による位相補償をモードによって切り替える処理の手順を示す。図５に示す処理は、記憶装置５４に記憶されたプログラムをＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

図５に示す一連の処理において、ＰＵ５２は、まず逸脱防止処理モードであるか否かを判定する（Ｓ２０）。逸脱防止処理モードは、上位ＥＣＵ８０が上記画像データに基づき車線を逸脱することを抑制するための制御を実行するモードである。ＰＵ５２は、逸脱防止処理モードではないと判定する場合（Ｓ２０：ＮＯ）、マップ特定変数Ｖｍに、手動運転モード用変数値Ｖｍｍを代入する（Ｓ２２）。これにより、フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、記憶装置５４に記憶された手動運転モード用のマップデータと逸脱防止モード用のマップデータとのうちの手動運転モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。また、ゲイン設定処理Ｍ７４は、記憶装置５４に記憶された手動運転モード用のマップデータと逸脱防止モード用のマップデータとのうちの手動運転モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。

一方、ＰＵ５２は、逸脱防止処理モードであると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、マップ特定変数Ｖｍに、逸脱防止モード用変数値Ｖｍａを代入する（Ｓ２４）。これにより、フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、記憶装置５４に記憶された手動運転モード用のマップデータと逸脱防止モード用のマップデータとのうちの逸脱防止モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。また、ゲイン設定処理Ｍ７４は、記憶装置５４に記憶された手動運転モード用のマップデータと逸脱防止モード用のマップデータとのうちの逸脱防止モード用のマップデータを用いてマップ演算を行う処理となる。

なお、ＰＵ５２は、Ｓ２２，Ｓ２４の処理を完了する場合、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
＜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。［１，５，６］反力設定処理は、アシスト量設定処理Ｍ２０、軸力設定処理Ｍ２２、減算処理Ｍ２４、目標操舵角設定処理Ｍ２６、舵角フィードバック処理Ｍ２８、および重畳処理Ｍ３０に対応する。反力付与処理は、反力用操作信号生成処理Ｍ３２に対応する。位相補償処理は、位相遅れ補償処理Ｍ６０および進み補償処理Ｍ７０に対応する。走行モードは、車速に異常がある旨の判定がなされていないモードとなされているモードとに対応する。また、走行モードは、逸脱防止処理モードと、手動運転モードとに対応する。［２，３］位相補償規定変数は、フィルタ係数α、Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄに対応する。変数変更処理は、フィルタ係数設定処理Ｍ６４およびゲイン設定処理Ｍ７４に対応する。異常用の値は、異常モード用変数値Ｖｍｉに対応するマップを用いて設定されるフィルタ係数α、Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄに対応する。［４］介入モードは、逸脱防止処理モードに対応する。非介入モードは、手動運転モードに対応する。介入モードにおける位相補償変数の値は、逸脱防止モード用変数値Ｖｍａに対応するマップを用いて設定されるフィルタ係数α、Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄに対応する。非介入モードにおける位相補償変数の値は、手動運転モード用変数値Ｖｍｍに対応するマップを用いて設定されるフィルタ係数α、Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄ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。

「位相遅れ補償処理について」
・フィルタ係数設定処理Ｍ６４は、車速Ｖ、アシスト勾配Ｒおよびマップ特定変数Ｖｍを入力とする処理に限らない。たとえば、フィルタ係数設定処理Ｍ６４の入力を、アシスト勾配Ｒおよびマップ特定変数Ｖｍとしてもよい。またたとえば、フィルタ係数設定処理Ｍ６４の入力を、車速Ｖおよびマップ特定変数Ｖｍとしてもよい。

・フィルタ処理Ｍ６２が備える位相遅れフィルタは、分母および分子のラプラス演算子の次数がともに１の上述したフィルタに限らない。
・フィルタ処理Ｍ６２が位相遅れフィルタとローパスフィルタとを含むことは必須ではない。たとえば、位相遅れフィルタのみであってもよい。

・上記実施形態では、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２をフィルタ係数設定処理Ｍ６４による変更対象としたが、これに限らない。たとえば、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２の３つのうちの２つに限って変更対象としてもよい。またたとえば、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２の３つのうちの１つに限って変更対象としてもよい。

「位相進み補償処理について」
・ゲイン設定処理Ｍ７４は、車速Ｖ、アシスト勾配Ｒおよびマップ特定変数Ｖｍを入力とする処理に限らない。たとえば、ゲイン設定処理Ｍ７４の入力を、アシスト勾配Ｒおよびマップ特定変数Ｖｍとしてもよい。またたとえば、ゲイン設定処理Ｍ７４の入力を、車速Ｖおよびマップ特定変数Ｖｍとしてもよい。

・微分演算Ｍ７２と乗算処理Ｍ７６との間に、ローパスフィルタを設けてもよい。その場合、ローパスフィルタのフィルタ係数を走行モードに応じて変更してもよい。
・乗算処理Ｍ７６において時間微分値ｄＴｈにゲインＧａｄを乗算する代わりに、時間微分値ｄＴｈを入力として進み補償量Ｔａｄを出力とするマップデータを備えてもよい。このマップデータの入力変数に、時間微分値ｄＴｈに加えて、走行モードを示す変数を含めてもよい。また、このマップデータの入力変数に、時間微分値ｄＴｈに加えて、車速Ｖを示す変数を含めてもよい。

・位相進み補償処理が、時間微分値ｄＴｈを算出する処理を含むことは必須ではない。たとえば、時間微分値ｄＴｈを算出する代わりに、操舵トルクＴｈを位相進み補償フィルタの入力とする処理を含んでもよい。

「位相補償処理について」
・位相補償処理が、位相遅れ補償処理Ｍ６０および位相進み補償処理Ｍ７０からなることは必須ではない。たとえば、位相遅れ補償処理Ｍ６０および位相進み補償処理Ｍ７０の２つの処理のうちのいずれか１つのみを含んでもよい。また、たとえば位相遅れ補償処理Ｍ６０および位相進み補償処理Ｍ７０の２つの処理以外の処理をさらに含んでもよい。

「軸力設定処理について」
・軸力設定処理の入力が、ｑ軸電流ｉｑｔ、車速Ｖおよび目標転舵相当角θｐ＊であることは必須ではない。たとえば、操舵系の角度変数としては、目標転舵相当角θｐ＊に限らず、転舵相当角θｐであってもよい。またたとえば、操舵系の角度変数は、操舵角θｓであってもよい。軸力設定処理の入力は、ｑ軸電流ｉｑｔ、車速Ｖおよび操舵系の角度変数の３つに関しては、そのうちのいずれか２つのみであってもよい。また、軸力設定処理の入力は、上記３つに関しては、そのうちのいずれか１つのみであってもよい。

「異なるモードにおいて値が異なる位相補償規定変数について」
・上記実施形態では、位相遅れ補償処理Ｍ６０のフィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２の全てを、マップ特定変数Ｖｍを入力として変更したが、これに限らない。たとえば、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２の３つのうちの２つに限って、マップ特定変数Ｖｍを入力として変更してもよい。また、たとえば、フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２の３つのうちの１つに限って、マップ特定変数Ｖｍを入力として変更してもよい。

・位相遅れ補償処理Ｍ６０および位相進み補償処理Ｍ７０の双方を実行する場合において、それら双方について位相補償の仕方をモードに応じて変更することは必須ではない。たとえばそれら２つのうちのいずれか１つのみを変更してもよい。

「位相補償の仕方が異なるモードについて」
・異常がある旨の診断がなされているモードと、正常時のモードとしては、車速Ｖの検出値に関する異常の有無に応じたモードに限らない。たとえば、トルクセンサ６０の異常の有無に応じたモードであってもよい。またたとえば、操舵制御装置５０がＰＵ５２を複数有する冗長系において、それらのいずれか１つに異常があるか否かに応じたモードであってもよい。またたとえば、操舵制御装置５０がＰＵ５２を複数有する冗長系において、それらの間の通信の異常の有無に応じたモードであってもよい。

・介入モードと非介入モードとしては、逸脱防止処理モードと手動運転モードとに限らない。たとえば、介入モードを、運転者がステアリングホイール１２に触れない状態において、上位ＥＣＵ８０が転舵輪３４を転舵させる処理を実行するモードとしてもよい。その場合であっても、たとえば、重畳処理Ｍ３０に介入トルクＴｉｎを入力する代わりに、操舵トルクＴｈの入力箇所に介入トルクＴｉｎを入力する場合には、モードに応じて上記フィルタ係数α，Ｔ１，Ｔ２およびゲインＧａｄを変更することが有効である。

・Ｓ２０の処理では、逸脱防止処理モードであるか否かを判定したが、これに代えて、たとえば、上位ＥＣＵ８０から介入トルクＴｉｎが入力されているか否かを判定してもよい。

「操舵制御装置について」
・操舵制御装置としては、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実行される処理の少なくとも一部を実行するたとえば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、操舵制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成を備える処理回路を含んでいればよい。（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処理回路。（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処理回路。（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処理回路。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。

「そのほか」
・転舵モータ４２が同期機であることは必須ではない。たとえば、誘導機であってもよい。

・上記各実施形態は、操舵装置１０を、ステアリングホイール１２と転舵輪３４との間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、クラッチによりステアリングホイール１２と転舵輪３４との間が機械的に分離可能な構造としてもよい。

１０…操舵装置
１２…ステアリングホイール
１４…ステアリング軸
２０…反力アクチュエータ
２２…反力モータ
２４…反力用インバータ
３０…転舵アクチュエータ
３２…ラック軸
３４…転舵輪
４２…転舵モータ
４４…転舵用インバータ
５０…操舵制御装置

Claims (6)

1. ステアリング軸に操舵反力を付与する反力モータと、転舵輪を転舵させる転舵モータとを備える操舵系を制御対象とし、
   反力設定処理、位相補償処理、および反力付与処理を実行するように構成され、
   前記反力設定処理は、前記位相補償処理を利用して前記操舵反力を設定する処理であり、
   前記反力付与処理は、前記反力設定処理によって設定された反力となるように前記反力モータを操作する処理であり、
   前記位相補償処理は、車両の走行モードが異なる場合に異なる仕方で前記操舵反力の位相補償をする処理である操舵制御装置。
2. 前記位相補償の仕方が異なる前記走行モードには、異常がある旨の診断がなされているモードと、正常時のモードとが含まれる請求項１記載の操舵制御装置。
3. 前記位相補償処理は、位相補償規定変数の値に応じて前記操舵反力の位相補償をする処理であって且つ、変数変更処理を含み、
   前記位相補償規定変数は、前記位相補償の仕方を定める変数であり、
   前記変数変更処理は、車速に応じて前記位相補償規定変数の値を変更する処理を含み、
   前記異常がある旨の診断がなされるモードは、車速の検出値に異常がある旨の診断がなされているモードを含み、
   前記位相補償処理は、前記車速の検出値に異常がある旨の診断がなされているモードにおいて、前記位相補償規定変数の値を前記異常用の値として前記位相補償を実行する処理を含む請求項２記載の操舵制御装置。
4. 前記位相補償の仕方が異なる前記走行モードには、介入モードと非介入モードとが含まれ、
   前記介入モードは、車両と前記車両の外部との関係情報に応じて前記転舵輪の転舵に制御が介入するモードであり、
   前記非介入モードは、前記介入を行わないモードであり、
   前記位相補償処理は、位相補償規定変数の値に応じて前記操舵反力の位相補償をする処理であり、
   前記位相補償規定変数は、前記位相補償の仕方を定める変数であり、
   前記位相補償処理は、前記介入モードと前記非介入モードとで互いに異なる前記位相補償規定変数の値に応じて前記位相補償を実行する処理を含む請求項１記載の操舵制御装置。
5. 前記反力設定処理は、アシスト量設定処理と、軸力設定処理と、を含み、
   前記軸力設定処理は、運転者による前記ステアリング軸の回転操作に抗する力である軸力を設定する処理であり、
   前記アシスト量設定処理は、操舵トルクの検出値に応じてアシスト量を設定する処理であり、
   前記アシスト量は、運転者が前記ステアリング軸を回転させるのをアシストする量であり、
   前記操舵反力は、前記アシスト量を前記軸力から減算した値に応じて定まる量であり、
   前記位相補償処理は、位相遅れ補償処理を含み、
   前記位相遅れ補償処理は、遅れ規定変数に従って、前記アシスト量の設定に用いる前記検出値の位相を遅らせる処理であり、
   前記遅れ規定変数は、前記位相遅れ補償処理を規定する変数であって且つ、前記走行モードが異なる場合に異なる値となる請求項１記載の操舵制御装置。
6. 前記反力設定処理は、アシスト量設定処理と、軸力設定処理と、を含み、
   前記軸力設定処理は、運転者による前記ステアリング軸の回転操作に抗する力である軸力を設定する処理であり、
   前記アシスト量設定処理は、アシスト量を設定する処理であって且つ、前記位相補償処理および基本アシスト量設定処理を含み、
   前記アシスト量は、運転者が前記ステアリング軸を回転させるのをアシストする量であり、
   前記基本アシスト量設定処理は、前記ステアリング軸に入力される操舵トルクの検出値に応じて基本アシスト量を設定する処理であり、
   前記位相補償処理は、位相進み補償処理を含み、
   前記位相進み補償処理は、前記検出値を入力として前記アシスト量設定処理が前記基本アシスト量から前記アシスト量を設定するための前記基本アシスト量の進み補正量を、進み規定変数に従って算出する処理であり、
   前記操舵反力は、前記アシスト量を前記軸力から減算した値に応じて定まる量であり、
   前記位相進み規定変数は、前記位相進み補償処理を規定する変数であって且つ、前記走行モードが異なる場合に異なる値となる請求項１記載の操舵制御装置。

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