JP2023019704A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演算負荷を軽減することができる操舵制御装置を提供する。
【解決手段】操舵制御装置は、制限軸力を演算する制限軸力演算部８２を有している。制限軸力演算部８２は、操舵角保持部９１、基準角演算部９３、最終差分演算部９４およびプレ制限軸力演算部９５を有している。操舵角保持部９１は、転舵輪の転舵動作が制限されたときの操舵角を保持する。基準角演算部９３は、転舵輪の転舵動作が制限されている場合、操舵角保持部９１により保持された操舵角を仮想エンド角に制限する制限処理を実行することにより基準角を演算する。基準角演算部９３は、転舵輪の転舵動作が制限されていない場合、現在の操舵角を仮想エンド角に制限する制限処理を実行することにより基準角を演算する。最終差分演算部は、基準角と現在の操舵角との最終差分を演算する。プレ制限軸力演算部９５は、最終差分の値に応じてプレ制限軸力を演算する。
【選択図】図４

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達を分離したステアバイワイヤ方式の操舵装置が知られている。この操舵装置は、反力モータ、転舵モータおよび制御装置を有している。反力モータは、ステアリングシャフトに付与される操舵反力を発生する。転舵モータは、転舵輪を転舵させる転舵力を発生する。車両の走行時、制御装置は、反力モータの制御を通じて操舵反力を発生させるとともに、転舵モータの制御を通じて転舵輪を転舵させる。

たとえば特許文献１の操舵制御装置は、ステアリングホイールの操舵角、転舵輪の転舵角および車速に基づき通常反力を演算する。また、操舵制御装置は、操舵角および転舵角に基づき端当て反力を演算する。端当て反力は、操舵機構の端当て感を運転者に与えるための反力である。操舵制御装置は、通常反力と端当て反力とから最終的な操舵反力を求める。操舵制御装置は、反力モータが最終的な操舵反力を発生するように反力モータに対する通電を制御する。

ただし、操舵角または転舵角の絶対値が増加するにつれて増加する通常反力の方向が、転舵角の絶対値と上限しきい値との差の値が大きくなるにつれて増加する端当て反力の方向に対して逆向きになることに起因して振動が発生するおそれがある。そこで、特許文献１の操舵制御装置は、通常反力の方向が端当て反力の方向に対して逆向きである場合、通常反力の絶対値が相対的に減少する方向に、通常反力および端当て反力の少なくとも一方を補正する。これにより、通常反力の方向が端当て反力の方向と逆向きであったとしても、振動が発生することを抑制することができる。

特開２０１４－１３３５３４号公報

特許文献１の操舵制御装置では、通常反力と端当て反力とを個別に演算し、これら演算される反力の方向に応じて通常反力および端当て反力の少なくとも一方を補正する処理を行う。このように、複数の反力を演算すること、さらには複数の反力を調停する処理を行うことは、操舵制御装置の演算負荷の低減を阻害する一因となる。特許文献１を含め従来の操舵制御装置には、演算負荷の軽減が求められる。

上記課題を解決する操舵制御装置は、転舵輪を転舵させる転舵シャフトとの間の動力伝達が分離されたステアリングホイールに付与される操舵反力を発生する反力モータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置である。操舵制御装置は、基本軸力演算部と、制限軸力演算部と、最終軸力演算部とを有している。基本軸力演算部は、前記ステアリングホイールが定められた操作範囲内で操作される場合、少なくとも前記転舵輪を介して前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力を含む基本軸力を演算する。制限軸力演算部は、前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための軸力である制限軸力を演算する。最終軸力演算部は、前記基本軸力および前記制限軸力に基づき前記指令値に反映させるべき最終的な軸力である最終軸力を演算する。前記制限軸力演算部は、操舵角保持部と、基準角演算部と、最終差分演算部と、軸力演算部と、を有している。操舵角保持部は、前記転舵輪の転舵動作が制限された場合、その制限されたときの操舵角を保持する。基準角演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合には前記操舵角保持部により保持された操舵角を、前記転舵輪の転舵動作が制限されていない場合には現在の操舵角を、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界位置に対応する仮想エンド角に制限する制限処理を実行することにより基準角を演算する。最終差分演算部は、前記基準角と現在の操舵角との最終的な差である最終差分を演算する。軸力演算部は、前記最終差分の値に応じて前記制限軸力を演算する。

この構成によれば、転舵輪の転舵動作が制限されている場合には、そのときの操舵角と現在の操舵角との差に応じた制限軸力が演算される。この制限軸力が最終軸力、ひいては指令値に反映されることによって、ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための駆動力が車両の操舵機構に付与される。このため、運転者は、ステアリングホイールを介した手応えを通じて、転舵輪の転舵動作が制限されている状況を認識することができる。

また、転舵輪の転舵動作が制限されていない場合、ステアリングホイールが仮想エンド角を超えて操作されるとき、現在の操舵角と仮想エンド角との差に応じた制限軸力が演算される。この制限軸力が最終軸力、ひいては指令値に反映されることによって、ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための駆動力が車両の操舵機構に付与される。このため、運転者は、ステアリングホイールを介した手応えを通じて、ステアリングホイールをその仮想的な操作範囲の限界位置を超えて操作しようとしている状況を認識することができる。

ここで、転舵輪の転舵動作が制限されている場合にステアリングホイールのさらなる操作を制限するための制限軸力と、ステアリングホイールの仮想エンド角を超える操舵を制限するための制限軸力とを個別に演算することが考えられる。この場合、たとえば運転者に対して適切な操舵感触を付与する観点に基づき、２つの制限軸力の値を調停する処理が必要となることが懸念される。

この点、上記の構成によれば、転舵輪の転舵動作が制限されているかどうかに応じて演算される基準角と現在の操舵角との差に応じて、転舵輪の転舵動作が制限されている状況下でステアリングホイールのさらなる操作を制限するための制限軸力、およびステアリングホイールの仮想エンド角を超える操舵を制限するための制限軸力のうちいずれか一方が演算される。すなわち、転舵輪の転舵動作が制限されている状況下でステアリングホイールのさらなる操作を制限するための制限軸力、およびステアリングホイールの仮想エンド角を超える操舵を制限するための制限軸力を演算する部分が共用化されている。このため、２つの制限軸力を調停する処理も不要である。したがって、２つの制限軸力を個別に演算する場合に比べて、演算負荷が軽減される。

上記の操舵制御装置において、前記最終差分演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合、演算される前記最終差分の値を減少させるように補正してもよい。
転舵輪の転舵動作が制限された状態でさらに転舵輪が転舵しようとするとき、タイヤの弾性変形に伴い反力が緩やかに増加する。上記の構成によれば、演算される最終差分の値が減少補正されることにより、操舵反力をより緩やかに増加させることが可能である。このため、ステアリングホイールに対して、転舵輪の転舵動作が制限された実際の状態により近似した操舵反力を付与することが可能である。

上記の操舵制御装置において、前記最終差分演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合、かつ前記ステアリングホイールの回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達している場合、前記転舵輪の転舵動作が制限されているとして演算される前記最終差分、および前記ステアリングホイールの回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達しているとして演算される前記最終差分のうち値の大きい方を使用するようにしてもよい。

この構成によれば、転舵輪の転舵動作が制限されているとして演算される最終差分、およびステアリングホイールの回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達しているとして演算される最終差分のうち値の大きい方の最終差分に応じた操舵反力をステアリングホイールに付与することができる。

上記の操舵制御装置において、前記最終差分演算部により演算される前記最終差分の値に応じて前記制限軸力に対するダンピング用のゲインを演算するゲイン演算部と、前記ゲイン演算部により演算される前記ゲインと操舵角速度とを乗算することにより前記制限軸力に反映させるダンピング用の軸力を演算する乗算器と、を有していてもよい。

最終差分に対する制限軸力の変化の勾配が大きくなるほど、最終差分の値の変化に対して制限軸力の値が振動的に変化するおそれがある。上記の構成によれば、制限軸力にダンピング用の軸力が反映されることにより、最終差分に対する制限軸力の値を安定させることが可能である。

上記の操舵制御装置において、前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合、前記転舵輪の転舵動作が制限されたときの前記転舵輪の転舵角と現在の転舵角との差を演算する差分演算部を有していてもよい。前記基準角演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限されているとき、前記操舵角保持部により保持された操舵角を前記差分演算部により演算される前記差の値に応じて補正し、この補正後の操舵角に対して前記制限処理を実行することにより前記基準角を演算するようにしてもよい。

転舵輪の転舵動作が制限されている状態であれ、転舵輪がわずかながらにも転舵するおそれがある。上記の構成によれば、操舵角保持部により保持された操舵角が転舵輪の転舵動作に連動するシャフトの回転量に応じて補正される。この補正された操舵角に基づき基準角が演算される。このため、転舵輪の転舵動作が制限されている状態で転舵輪が転舵した場合であれ、ステアリングホイールに対して、より適切な操舵反力を付与することができる。

本発明の操舵制御装置によれば、演算負荷を軽減することができる。

操舵制御装置の一実施の形態が搭載されるステアバイワイヤ方式の操舵装置の構成図である。 一実施の形態の制御装置のブロック図である。 一実施の形態の操舵反力指令値演算部のブロック図である。 一実施の形態の制限軸力演算部の制御ブロック図である。 一実施の形態の最終差分とプレ制限軸力との関係を示すグラフである。 一実施の形態の最終差分とゲインとの関係を示すグラフである。

以下、操舵制御装置の一実施の形態を説明する。
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を有している。また、操舵装置１０は、車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びる転舵シャフト１４を有している。転舵シャフト１４の両端には、それぞれタイロッド１５，１５を介して左右の転舵輪１６が連結されている。転舵シャフト１４が直線運動することにより、転舵輪１６の転舵角θ_ｗが変更される。ステアリングシャフト１２および転舵シャフト１４は車両の操舵機構を構成する。

操舵装置１０は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、およびトルクセンサ３４を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１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１１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。

反力モータ３１は、操舵反力の発生源である。反力モータ３１としてはたとえば三相のブラシレスモータが採用される。反力モータ３１の回転軸は、減速機構３２を介してステアリングシャフト１２に連結されている。反力モータ３１のトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト１２に付与される。反力モータ３１のトルクは、ステアリングシャフト１２に付与される駆動力である。

回転角センサ３３は反力モータ３１に設けられている。回転角センサ３３は、反力モータ３１の回転角θ_ａを検出する。反力モータ３１の回転角θ_ａは、操舵角θ_ｓの演算に使用される。反力モータ３１とステアリングシャフト１２とは減速機構３２を介して連動する。このため、反力モータ３１の回転角θ_ａとステアリングシャフト１２の回転角、ひいてはステアリングホイール１１の回転角である操舵角θ_ｓとの間には相関がある。したがって、反力モータ３１の回転角θ_ａに基づき操舵角θ_ｓを求めることができる。

トルクセンサ３４は、操舵トルクＴ_ｈを検出する。操舵トルクＴ_ｈは、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１２に加わるトルクである。トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２の途中に設けられるトーションバーの捻じれ量に基づきステアリングシャフト１２に印加される操舵トルクＴ_ｈを検出する。トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２における減速機構３２とステアリングホイール１１との間の部分に設けられている。

操舵装置１０は、転舵輪１６を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ４１、減速機構４２、および回転角センサ４３を有している。
転舵モータ４１は転舵力の発生源である。転舵モータ４１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ４１の回転軸は、減速機構４２を介してピニオンシャフト４４に連結されている。ピニオンシャフト４４のピニオン歯４４ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ｂに噛み合わされている。転舵モータ４１のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト４４を介して転舵シャフト１４に付与される。転舵モータ４１のトルクは、転舵シャフト１４に付与される駆動力である。転舵モータ４１の回転に応じて、転舵シャフト１４は図１中の左右方向である車幅方向に沿って移動する。

回転角センサ４３は転舵モータ４１に設けられている。回転角センサ４３は転舵モータ４１の回転角θ_ｂを検出する。
ちなみに、操舵装置１０は、ピニオンシャフト１３を有している。ピニオンシャフト１３は、転舵シャフト１４に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。ピニオンシャフト１３を設ける理由は、ピニオンシャフト４４と共に転舵シャフト１４を図示しないハウジングの内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる図示しない支持機構によって、転舵シャフト１４は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト１３，４４へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト１４はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト１３を使用せずに転舵シャフト１４をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。

操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、２）各種の処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の専用のハードウェア回路、３）それらの組み合わせ、を含む処理回路によって構成することができる。プロセッサは、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む。また、プロセッサは、ＲＡＭおよびＲＯＭなどのメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、すなわち非一時的なコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御装置５０は、操舵制御装置に相当する。

制御装置５０は、車載される各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ３１、および転舵モータ４１を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ３３、トルクセンサ３４および回転角センサ４３に加えて、車速センサ５０１が挙げられる。車速センサ５０１は、車速Ｖを検出する。

制御装置５０は、反力モータ３１の制御を通じて操舵トルクＴ_ｈに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。制御装置５０は操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力に基づき操舵反力指令値を演算する。制御装置５０は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ３１へ供給する。

制御装置５０は、転舵モータ４１の制御を通じて転舵輪１６を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置５０は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θ_ｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。このピニオン角θ_ｐは、転舵輪１６の転舵角θ_ｗを反映する値である。また、制御装置５０は、回転角センサ３３を通じて検出される反力モータ３１の回転角θ_ａに基づき操舵角θ_ｓを演算し、この演算される操舵角θ_ｓに基づきピニオン角θ_ｐの目標値である目標ピニオン角を演算する。そして制御装置５０は、目標ピニオン角と実際のピニオン角θ_ｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。

＜制御装置の構成＞
つぎに、制御装置５０の構成を説明する。
図２に示すように、制御装置５０は、反力制御を実行する反力制御部５０ａ、および転舵制御を実行する転舵制御部５０ｂを有している。

反力制御部５０ａは、操舵角演算部５１、操舵反力指令値演算部５２、および通電制御部５３を有している。
操舵角演算部５１は、回転角センサ３３を通じて検出される反力モータ３１の回転角θ_ａに基づきステアリングホイール１１の操舵角θ_ｓを演算する。

操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき操舵反力指令値Ｔ^＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴ_ｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値Ｔ^＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２については、後に詳述する。

通電制御部５３は、操舵反力指令値Ｔ^＊に応じた電力を反力モータ３１へ供給する。具体的には、通電制御部５３は、操舵反力指令値Ｔ^＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部５３は、反力モータ３１に対する給電経路に設けられた電流センサ５４を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流Ｉ_ａの値を検出する。この電流Ｉ_ａの値は、反力モータ３１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部５３は、電流指令値と実際の電流Ｉ_ａの値との偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ３１に対する給電を制御する。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔ^＊に応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。

転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、目標ピニオン角演算部６２、ピニオン角フィードバック制御部６３、および通電制御部６４を有している。
ピニオン角演算部６１は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θ_ｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。転舵モータ４１とピニオンシャフト４４とは減速機構４２を介して連動する。このため、転舵モータ４１の回転角θ_ｂとピニオン角θ_ｐ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４１の回転角θ_ｂからピニオン角θ_ｐを求めることができる。また、ピニオンシャフト４４は、転舵シャフト１４に噛合されている。このため、ピニオン角θ_ｐと転舵シャフト１４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θ_ｐは、転舵輪１６の転舵角θ_ｗを反映する値である。

目標ピニオン角演算部６２は、操舵角演算部５１により演算される操舵角θ_ｓに基づき目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。本実施の形態において、目標ピニオン角演算部６２は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を操舵角θ_ｓと同じ値に設定する。すなわち、操舵角θ_ｓと転舵角θ_ｗとの比である舵角比は「１：１」である。

ちなみに、目標ピニオン角演算部６２は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を操舵角θ_ｓと異なる値に設定するようにしてもよい。すなわち、目標ピニオン角演算部６２は、たとえば車速Ｖなど、車両の走行状態に応じて操舵角θ_ｓに対する転舵角θ_ｗの比である舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、車速Ｖが遅くなるほど操舵角θ_ｓに対する転舵角θ_ｗがより大きくなるように、また車速Ｖが速くなるほど操舵角θ_ｓに対する転舵角θ_ｗがより小さくなるように、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。目標ピニオン角演算部６２は、車両の走行状態に応じて設定される舵角比を実現するために、操舵角θ_ｓに対する補正角度を演算し、この演算される補正角度を操舵角θ_ｓに加算することにより舵角比に応じた目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。

ピニオン角フィードバック制御部６３は、目標ピニオン角演算部６２により演算される目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、およびピニオン角演算部６１により演算される実際のピニオン角θ_ｐを取り込む。ピニオン角フィードバック制御部６３は、実際のピニオン角θ_ｐを目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に追従させるべくピニオン角θ_ｐのフィードバック制御を通じてピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊を演算する。

通電制御部６４は、ピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。具体的には、通電制御部６４は、ピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部６４は、転舵モータ４１に対する給電経路に設けられた電流センサ６５を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流Ｉ_ｂの値を検出する。この電流Ｉ_ｂの値は、転舵モータ４１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部６４は、電流指令値と実際の電流Ｉ_ｂの値との偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に応じた角度だけ回転する。

＜操舵反力指令値演算部の構成＞
つぎに、操舵反力指令値演算部５２の構成を説明する。
図３に示すように、操舵反力指令値演算部５２は、目標操舵反力演算部７１、軸力演算部７２、および減算器７３を有している。

目標操舵反力演算部７１は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力Ｔ１^＊を演算する。目標操舵反力Ｔ１^＊は、反力モータ３１を通じて発生させるべきステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用するトルクの目標値である。目標操舵反力演算部７１は、操舵トルクＴ_ｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値の目標操舵反力Ｔ１^＊を演算する。

軸力演算部７２は、ピニオン角θ_ｐ、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値、および車速Ｖに基づき転舵輪１６を通じて転舵シャフト１４に作用する軸力を演算し、この演算される軸力をトルクに換算したトルク換算値（軸力に応じた操舵反力）Ｔ２^＊を演算する。

減算器７３は、目標操舵反力演算部７１により演算される目標操舵反力Ｔ１^＊から軸力演算部７２により演算されるトルク換算値Ｔ２^＊を減算することにより、操舵反力指令値Ｔ^＊を演算する。

＜軸力演算部の構成＞
つぎに、軸力演算部７２の構成を詳細に説明する。
軸力演算部７２は、基本軸力演算部８１、制限軸力演算部８２、加算器８３、および換算器８４を有している。

基本軸力演算部８１は、転舵輪１６を介して転舵シャフト１４に作用する基本的な軸力である基本軸力Ｆ１を演算する。基本軸力Ｆ１は、つぎの３つの軸力（Ａ１）～（Ａ３）のうちいずれか１つである。

（Ａ１）角度軸力
角度軸力は、たとえばピニオン角θ_ｐに応じた軸力である。基本軸力演算部８１は、ピニオン角θ_ｐに基づき角度軸力を演算する。基本軸力演算部８１は、ピニオン角θ_ｐの絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きい値の角度軸力を演算する。ピニオン角θ_ｐの絶対値の増加に対して、角度軸力の絶対値は線形的に増加する。角度軸力は、ピニオン角θ_ｐの符号と同符号に設定される。角度軸力は、路面状態あるいは転舵輪１６を介して転舵シャフト１４に作用する力が反映されない軸力である。

（Ａ２）電流軸力
電流軸力は、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値に応じた軸力である。基本軸力演算部８１は、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値に基づき電流軸力を演算する。転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値は、路面摩擦抵抗などの路面状態に応じた外乱が転舵輪１６に作用することに起因して目標ピニオン角θ_ｐ ^＊と実際のピニオン角θ_ｐとの間に発生する差によって変化する。すなわち、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値には、転舵輪１６に作用する実際の路面状態が反映される。このため、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値に基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。基本軸力演算部８１は、たとえば車速Ｖに応じた係数であるゲインを転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値に乗算することにより電流軸力を演算する。電流軸力は、路面状態あるいは転舵輪１６を介して転舵シャフト１４に作用する力が反映される軸力である。

（Ａ３）混合軸力
混合軸力は、角度軸力と電流軸力とが所定の比率で混合された軸力である。基本軸力演算部８１は、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態が反映される各種の状態変数に応じて、角度軸力および電流軸力に対する分配比率を個別に設定する。基本軸力演算部８１は、角度軸力および電流軸力に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより、混合軸力を演算する。

制限軸力演算部８２は、ステアリングホイール１１の操作範囲を仮想的に制限するための制限軸力Ｆ２を演算する。制限軸力Ｆ２は、つぎの２つの軸力（Ｂ１），（Ｂ２）のうち少なくとも１つである。

（Ｂ１）エンド軸力
エンド軸力は、ステアリングホイール１１の操作位置がその操作範囲の限界位置に近づいたとき、あるいは転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいたとき、反力モータ３１が発生する操舵方向と反対方向のトルクを急激に増大させる観点に基づき演算される。ステアリングホイール１１の操作範囲の限界位置は、たとえばステアリングホイール１１に設けられるスパイラルケーブルの長さによって決まる。また、転舵シャフト１４の物理的な可動範囲の限界位置とは、転舵シャフト１４の端部であるラックエンドが図示しないハウジングに突き当たる、いわゆるエンド当てが生じることによって、転舵シャフト１４の移動範囲が物理的に規制される位置をいう。制限軸力演算部８２は、たとえばピニオン角θ_ｐあるいは操舵角θ_ｓに基づきエンド軸力を演算する。

（Ｂ２）縁石軸力
縁石軸力は、たとえば車両が停車状態から発進する場合などにおいて、転舵輪１６が縁石などの障害物に当たっている状況を運転者に操舵反力を通じて伝えるための軸力である。縁石軸力は、転舵輪１６が障害物に当たっている状況下において、さらなる切り込み操舵あるいは切り返し操舵を制限するために、反力モータ３１が発生する操舵方向と反対方向のトルクを急激に増大させる観点に基づき演算される。制限軸力演算部８２は、転舵輪１６が縁石などの障害物に当たっているかどうかを判定する。制限軸力演算部８２は、転舵輪１６が縁石などの障害物に当たっている旨判定されるとき、たとえば操舵角θ_ｓに基づき縁石軸力を演算する。

加算器８３は、基本軸力演算部８１により演算される基本軸力Ｆ１と、制限軸力演算部８２により演算される制限軸力Ｆ２とを合算することにより最終軸力Ｆ３を演算する。最終軸力Ｆ３は、操舵反力指令値Ｔ^＊の演算に使用される最終的な軸力である。加算器８３は、最終軸力演算部に相当する。

換算器８４は、加算器８３により演算される最終軸力Ｆ３をトルクに換算することによりトルク換算値Ｔ２^＊を演算する。
ここで、制限軸力演算部８２として、エンド軸力としての制限軸力Ｆ２、および縁石軸力としての制限軸力Ｆ２の双方を個別に演算する構成を採用することが考えられる。しかし、この構成を採用する場合、エンド軸力と縁石軸力との調停処理が必要となるおそれがある。製品仕様などによるものの、たとえば過剰な値の最終軸力Ｆ３が演算されることを抑制するために、エンド軸力および縁石軸力のうち絶対値の大きい方の軸力を制限軸力Ｆ２として選択することが考えられる。また、より適切な操舵感触を運転者に付与するために、基本軸力Ｆ１および制限軸力Ｆ２のうち少なくとも一方の値を、操舵状態あるいは車両の走行状態に応じて調節することも考えられる。

ただし、制御装置５０には、演算負荷の軽減が求められる。この点、制限軸力演算部８２がエンド軸力および縁石軸力の双方を個別に演算すること、さらにはエンド軸力と縁石軸力との調停処理を実行することは、制限軸力演算部８２の演算負荷の低減を阻害する一因となる。制限軸力演算部８２の演算負荷が増大することも懸念される。

そこで、本実施の形態では、制限軸力演算部８２として、つぎの構成を採用している。
図４に示すように、制限軸力演算部８２は、判定部９０、操舵角保持部９１、差分演算部９２、基準角演算部９３、最終差分演算部９４、プレ制限軸力演算部９５、ゲイン演算部９６、微分器９７、乗算器９８、および加算器９９を有している。

判定部９０は、転舵輪１６が縁石などの障害物に当たっているかどうかを判定する。判定部９０は、たとえば、つぎの４つの判定条件（Ｃ１）～（Ｃ４）のすべてが成立するとき、転舵輪１６が縁石などの障害物に当たっている旨判定する。

（Ｃ１）│Δθ_ｐ（＝│θ_ｐ ^＊－θ_ｐ│）│＞θ_ｐｔｈ
（Ｃ２）│Ｉ_ｂ│＞Ｉ_ｔｈ
（Ｃ３）│ω_ｐ│＜ω_ｔｈ
（Ｃ４）│Ｖ│＜Ｖ_ｔｈ
判定条件Ｃ１において、「θ_ｐ ^＊」は、目標ピニオン角演算部６２により演算される目標ピニオン角である。「θ_ｐ」は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角である。「Δθ_ｐ」は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊から実際のピニオン角θ_ｐを減算することにより得られる角度差である。「θ_ｐｔｈ」は角度差しきい値である。角度差しきい値θ_ｐｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６が障害物に当たっている場合、転舵輪１６は切り増し側あるいは切り戻し側へ向けて転舵することが困難となる。この状態でステアリングホイール１１が切り増し側あるいは切り戻し側へ向けて操舵されるとき、その操舵に応じて目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が増大するのに対して、転舵角θ_ｗ、ひいてはピニオン角θ_ｐは一定の値に維持される。このため、転舵輪１６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪１６を転舵しようとするほど、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊とピニオン角θ_ｐとの差の値が増大する。このため、角度差Δθ_ｐの絶対値が大きいときほど、転舵輪１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、角度差Δθ_ｐは、転舵輪１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、角度差しきい値θ_ｐｔｈは、回転角センサ４３のノイズなどによる公差を考慮しつつ、実験あるいはシミュレーションにより設定される。

判定条件Ｃ２において、「Ｉ_ｂ」は、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値である。「Ｉ_ｔｈ」は、電流しきい値である。電流しきい値Ｉ_ｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６が障害物に当たっている状況で、さらに転舵輪１６を転舵しようとするほど、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの絶対値が増大する。このため、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの絶対値が大きいときほど、転舵輪１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、転舵モータ４１の電流Ｉ_ｂの値も、転舵輪１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、電流しきい値Ｉ_ｔｈは、実験あるいはシミュレーションにより設定される。

判定条件Ｃ３において、「ω_ｐ」はピニオン角速度であって、ピニオン角θ_ｐを微分することにより得られる。また、「ω_ｔｈ」は、角速度しきい値である。角速度しきい値ω_ｔｈは、つぎの観点に基づき設定される。すなわち、転舵輪１６が障害物に当たっている状況下においては、転舵輪１６を転舵させることが困難である。このため、転舵輪１６の転舵速度、ひいてはピニオン角速度ω_ｐの絶対値が小さいときほど、転舵輪１６が障害物に当たっている蓋然性が高いといえる。したがって、ピニオン角速度ω_ｐも、転舵輪１６が障害物に当たっている状況の確からしさの度合いを示す値である。この観点に基づき、角速度しきい値ω_ｔｈは、回転角センサ４３のノイズなどによる公差を考慮しつつ、実験あるいはシミュレーションにより設定される。

判定条件Ｃ４において、「Ｖ」は、車速センサ５０１を通じて検出される車速である。「Ｖ_ｔｈ」は、車両が低速で走行しているかどうかを判定する際の基準となる車速しきい値である。車速しきい値Ｖ_ｔｈは、低速域（０ｋｍ／ｈ～４０ｋｍ／ｈ未満）の車速Ｖを基準として設定されるものであって、たとえば「４０ｋｍ／ｈ」に設定される。車速しきい値Ｖ_ｔｈは、転舵輪１６が障害物に当たっているかどうかの判定を行うこと、ひいては操舵反力を急激に変化させることによって転舵輪１６が障害物に当たっていることを運転者に伝えることが妥当な走行状態であるかどうかという観点に基づき設定される。

判定部９０は、転舵輪１６が障害物に当たっているかどうかの判定結果に応じてフラグＦの値をセットする。判定部９０は、転舵輪１６が障害物に当たっていない旨判定されるとき、すなわち４つの判定条件Ｃ１～Ｃ４のうち少なくとも一つの条件が成立しないとき、フラグＦの値を「０」にセットする。また、判定部９０は、転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定されるとき、すなわち４つの判定条件Ｃ１～Ｃ４がすべて成立するとき、フラグＦの値を「１」にセットする。

操舵角保持部９１は、判定部９０によりセットされるフラグＦの値、および操舵角演算部５１により演算される操舵角θ_ｓを取り込む。操舵角保持部９１は、判定部９０により転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定されるとき、すなわち判定部９０によりセットされるフラグＦの値が「１」であるとき、次式（Ｄ１）に示されるように、その時点の操舵角θ_ｓを縁石判定時の操舵角θ_ｓ１として保持する。これは、縁石判定時の操舵角θ_ｓ１を縁石軸力の発生開始位置とし、その縁石判定時の操舵角θ_ｓ１を基準とする操舵角θ_ｓの変化量に応じた縁石軸力を発生させることを意図している。操舵角保持部９１は、判定部９０により転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定されないとき、すなわち判定部９０によりセットされるフラグＦの値が「０」であるとき、操舵角θ_ｓを保持しない。操舵角保持部９１は、その時々の操舵角θ_ｓを縁石非判定時の操舵角θ_ｓ１として基準角演算部９３へ供給する。すなわち、フラグＦの値が「０」であるとき、操舵角θ_ｓ１はその時々の操舵角θ_ｓと同じ値となる。

θ_ｓ１＝θ_ｓ …（Ｄ１）
差分演算部９２は、判定部９０によりセットされるフラグＦの値、およびピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θ_ｐを取り込む。ピニオン角θ_ｐは、転舵輪１６の転舵角θ_ｗを反映する値である。差分演算部９２は、判定部９０によりセットされるフラグＦの値が「１」であるとき、次式（Ｄ２）に示されるように、その時点の転舵角θ_ｗを縁石判定時の転舵角θ_ｗ１として保持する。ちなみに、差分演算部９２は、ピニオン角θ_ｐに基づき転舵角θ_ｗを演算することができる。

θ_ｗ１＝θ_ｗ …（Ｄ２）
差分演算部９２は、判定部９０によりセットされるフラグＦの値が「１」であるとき、次式（Ｄ３）に示されるように、縁石判定時の転舵角θ_ｗ１と現在の転舵角θ_ｗとの差分Δθ_ｗを演算する。これは、縁石判定時の転舵角θ_ｗ１を基準とする転舵角θ_ｗの変化量の分だけ縁石軸力の発生開始位置、すなわち縁石判定時の操舵角θ_ｓ１を更新することを意図している。

Δθ_ｗ＝θ_ｗ－θ_ｗ１ …（Ｄ３）
差分演算部９２は、判定部９０によりセットされるフラグＦの値が「０」であるとき、転舵角θ_ｗの値を保持しない。また、フラグＦの値が「０」であるとき、差分演算部９２は、先の式（Ｄ３）に基づく差分Δθ_ｗを演算しない。

基準角演算部９３は、操舵角保持部９１からの縁石判定時または縁石非判定時の操舵角θ_ｓ１、差分演算部９２により演算される差分Δθ_ｗ、および制御装置５０の記憶装置に格納されている仮想エンド角θ_ｅを取り込む。仮想エンド角θ_ｅとは、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界位置に対応する操舵角θ_ｓ、あるいは転舵シャフト１４の仮想的な可動範囲の限界位置に対応するピニオン角θ_ｐをいう。仮想エンド角θ_ｅは、ステアリングホイール１１の回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達するときの操舵角θ_ｓの近傍値、あるいは転舵シャフト１４がその可動範囲の限界位置に達するときのピニオン角θ_ｐの近傍値に基づき設定される。

なお、制限軸力演算部８２は、車速Ｖに応じて仮想エンド角θ_ｅを演算する演算部を有していてもよい。この演算部は、たとえば車速Ｖが速くなるほど、より小さい絶対値の仮想エンド角θ_ｅを演算する。

基準角演算部９３は、次式（Ｄ４）に示されるように、縁石判定時の操舵角θ_ｓ１が取り込まれるとき、この取り込まれる操舵角θ_ｓ１に差分Δθ_ｗを加算することにより、基準角θ_ｈｏｌｄを演算する。基準角θ_ｈｏｌｄは、縁石判定時の操舵角θ_ｓ１が縁石判定時の転舵角θ_ｗ１を基準とする転舵角θ_ｗの変化量の分だけ更新された値である。

θ_ｈｏｌｄ＝θ_ｓ１+Δθ_ｗ …（Ｄ４）
ちなみに、基準角演算部９３は、縁石非判定時の操舵角θ_ｓ１が取り込まれるとき、この取り込まれる操舵角θ_ｓ１をそのまま基準角θ_ｈｏｌｄとして設定する。これは、転舵輪１６が障害物に当たっていない縁石非判定時には、先の式（Ｄ３）に基づく差分Δθ_ｗが演算されない、すなわち差分Δθ_ｗの値が「０」になるからである。

基準角演算部９３は、次式（Ｄ５）に示されるように、仮想エンド角θ_ｅに基づき基準角θ_ｈｏｌｄに対する制限処理を実行することによって、最終基準角θ_ｈｏｌｄ１を演算する。これは、ステアリングホイール１１の位置あるいは転舵シャフト１４の位置が仮想エンド角θ_ｅに達したときを起点として縁石軸力を発生させることを意図している。式（Ｄ５）中の「ＧＲＤ（）」は、制限処理を示す。

θ_ｈｏｌｄ１＝ＧＲＤ（θ_ｈｏｌｄ，θ_ｅ） …（Ｄ５）
基準角演算部９３は、基準角θ_ｈｏｌｄの値と仮想エンド角θ_ｅの値を比較する。基準角演算部９３は、基準角θ_ｈｏｌｄの値が仮想エンド角θ_ｅの値を超える場合、基準角θ_ｈｏｌｄの値を仮想エンド角θ_ｅの値に制限する。また、基準角演算部９３は、基準角θ_ｈｏｌｄの値が仮想エンド角θ_ｅの値以下である場合、式（Ｄ４）を使用して演算される基準角θ_ｈｏｌｄが、そのまま最終基準角θ_ｈｏｌｄ１として演算される。

最終差分演算部９４は、基準角演算部９３により演算される最終基準角θ_ｈｏｌｄ１、および操舵角演算部５１により演算される操舵角θ_ｓを取り込む。また、最終差分演算部９４は、制御装置５０の記憶装置に格納されている仮想エンド角θ_ｅ、および判定部９０によりセットされるフラグＦの値を取り込む。最終差分演算部９４は、次式（Ｄ６）に示されるように、最終基準角θ_ｈｏｌｄ１と現在の操舵角θ_ｓとの差分Δθを演算する。

Δθ＝θ_ｓ－θ_ｈｏｌｄ１ …（Ｄ６）
最終差分演算部９４は、たとえば、つぎの３つの状況（Ｅ１）～（Ｅ３）に応じて差分Δθの値を補正することにより、最終基準角θ_ｈｏｌｄ１と現在の操舵角θ_ｓとの最終的な差である最終差分Δθ１を演算する。

（Ｅ１）縁石判定無しの場合
最終差分演算部９４は、転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定されない場合、すなわちフラグＦの値が「０」である場合、次式（Ｄ７）に示されるように、先の式（Ｄ６）を使用して演算される差分Δθをそのまま最終差分Δθ１として設定する。

Δθ１＝Δθ …（Ｄ７）
（Ｅ２）縁石判定有りの場合
最終差分演算部９４は、転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定される場合、すなわちフラグＦの値が「１」である場合、先の式（Ｄ６）を使用して演算される差分Δθをより小さい値に補正する。最終差分演算部９４は、たとえば差分Δθの値を、たとえば「１／２」あるいは「１／３」の値に補正する。最終差分演算部９４は、次式（Ｄ８）に示されるように、補正後の差分Δθ２を最終差分Δθ１として設定する。これは、転舵輪１６が障害物に当たった状態でさらに転舵輪１６が転舵しようとするとき、タイヤの弾性変形に伴い反力が緩やかに増加することを再現することを意図している。

Δθ１＝Δθ２ …（Ｄ８）
（Ｅ３）縁石判定有り、かつエンド判定有りの場合
最終差分演算部９４は、たとえば仮想エンド角θ_ｅと操舵角θ_ｓとの比較を通じてステアリングホイール１１の回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達しているかどうかを判定するエンド判定を行う。

最終差分演算部９４は、転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定される場合、かつステアリングホイール１１の回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達している旨判定されるとき、つぎの処理を実行する。

すなわち、最終差分演算部９４は、先の式（Ｄ６）を使用して演算される差分Δθをより小さい値に補正する。最終差分演算部９４は、たとえば差分Δθの値を、たとえば「１／２」あるいは「１／３」の値に補正する。最終差分演算部９４は、次式（Ｄ９）に示されるように、補正後の差分Δθ２を１つ目の最終差分Δθ１として仮設定する。

Δθ１＝Δθ２ …（Ｄ９）
また、最終差分演算部９４は、次式（Ｄ１０）に示されるように、操舵角θ_ｓと仮想エンド角θ_ｅとの差を演算し、この演算される差の値を２つ目の最終差分Δθ１として仮設定する。

Δθ１＝θ_ｓ－θ_ｅ …（Ｄ１０）
最終差分演算部９４は、先の式（Ｄ９）を使用して演算される１つ目の最終差分Δθ１、および先の式（Ｄ１０）を使用して演算される２つ目の最終差分Δθ１のうち値の大きい方を選択する。

プレ制限軸力演算部９５は、最終差分演算部９４により演算される最終差分Δθ１に基づきプレ制限軸力Ｆ２１を演算する。プレ制限軸力演算部９５は、制御装置５０の記憶装置に格納された制限軸力マップを使用して、プレ制限軸力Ｆ２１を演算する。

図５のグラフに示すように、制限軸力マップＭ１は、横軸を最終差分Δθ１、縦軸をプレ制限軸力Ｆ２１とする二次元マップである。制限軸力マップＭ１は、つぎの特性を有する。すなわち、特性線Ｌ１に示されるように、最終差分Δθ１の値が増加するほど、プレ制限軸力Ｆ２１の値はより大きい値に設定される。ただし、最終差分Δθ１の値が増加するほど、最終差分Δθ１に対するプレ制限軸力Ｆ２１の変化の割合である傾きは徐々に大きくなる。すなわち、特性線Ｌ１は、正の逓増的な傾きを有する曲線である。

ちなみに、転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定される場合（状況Ｅ２，Ｅ３）、式（Ｄ６）を使用して演算される差分Δθは、より小さい値に補正される。このときの最終差分Δθ１とプレ制限軸力Ｆ２１との関係のイメージは、特性線Ｌ２で示される通りである。特性線Ｌ２は、先の式（Ｄ６）を使用して演算される差分Δθの値が減少補正されないと仮定した場合の最終差分Δθ１とプレ制限軸力Ｆ２１との関係を示す。特性線Ｌ２は、正の逓増的な傾きを有する曲線である。ただし、特性線Ｌ２の傾きは、全体的に特性線Ｌ１の傾きよりも小さい。すなわち、プレ制限軸力演算部９５は、転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定される場合、特性線Ｌ１を横軸に沿って引き延ばすことによって特性線の勾配をより緩やかにした制限軸力マップＭ１を使用してプレ制限軸力Ｆ２１を演算するイメージである。

なお、プレ制限軸力演算部９５は、最終差分Δθ１の値に応じてステアリングホイール１１の操作を仮想的に制限するための制限軸力（プレ制限軸力Ｆ２１）を演算する軸力演算部に相当する。

ゲイン演算部９６は、最終差分演算部９４により演算される最終差分Δθ１に応じてダンピング用のゲインＧを演算する。ゲイン演算部９６は、制御装置５０の記憶装置に格納されたゲインマップＭ２を使用してゲインＧを演算する。

図６のグラフに示すように、ゲインマップＭ２は、横軸を最終差分Δθ１、縦軸をゲインＧとするマップである。ゲインマップＭ２は、つぎの特性を有する。すなわち、最終差分Δθ１の値が増加するほど、プレ制限軸力Ｆ２１の値はより大きい値に設定される。ただし、最終差分Δθ１の値が増加するほど、最終差分Δθ１に対するゲインＧの変化の割合である傾きは徐々に大きくなる。

微分器９７は、操舵角演算部５１により演算される操舵角θ_ｓを取り込み、この取り込まれる操舵角θ_ｓを微分することにより操舵角速度ω_ｓを演算する。
乗算器９８は、ゲイン演算部９６により演算されるゲインＧと、微分器９７により演算される操舵角速度ω_ｓとを乗算することにより、ダンピング用の軸力Ｆ２２を演算する。ダンピング用の軸力を演算する理由は、つぎの通りである。すなわち、最終差分Δθ１に対するプレ制限軸力Ｆ２１の変化の勾配が大きくなるほど、最終差分Δθ１の値の変化に対してプレ制限軸力Ｆ２１の値が振動的に変化するおそれがある。このため、最終差分Δθ１に対するプレ制限軸力Ｆ２１の値を安定化するために、ダンピング用の軸力Ｆ２２を演算する。

加算器９９は、プレ制限軸力演算部９５により演算されるプレ制限軸力Ｆ２１と、乗算器９８により演算されるダンピング用の軸力Ｆ２２とを加算することによって、最終的な制限軸力Ｆ２を演算する。

＜実施の形態の作用＞
つぎに、本実施の形態の作用を説明する。
ステアリングホイール１１の操作位置がその操作範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、あるいは転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置の近傍位置に達していないとき、制限軸力演算部８２は基本的には制限軸力Ｆ２を演算しない。また、制限軸力演算部８２は、転舵輪１６が障害物に当たっている旨判定されないとき、制限軸力演算部８２は基本的には制限軸力Ｆ２を演算しない。このため、基本軸力演算部８１により演算される基本軸力Ｆ１が最終軸力Ｆ３となる。この場合、この最終軸力Ｆ３をトルクに換算したトルク換算値Ｔ２^＊が操舵反力指令値Ｔ^＊に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。運転者は、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を手応えとして感じることにより車両挙動あるいは路面状態を把握することが可能となる。

ステアリングホイール１１の操作位置がその操作範囲の限界位置に達したとき、あるいは転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置に達したとき、制限軸力演算部８２は最終差分Δθ１に応じたエンド軸力としての制限軸力Ｆ２を演算する。このため、基本軸力Ｆ１にエンド軸力としての制限軸力Ｆ２が加算された値が最終軸力Ｆ３となる。この場合、最終軸力Ｆ３をトルクに換算したトルク換算値Ｔ２^＊が操舵反力指令値Ｔ^＊に反映されることによって操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は操舵角θ_ｓの絶対値が大きくなる方向へ向けてステアリングホイール１１を操作することが難しくなる。したがって、運転者は操舵反力（手応え）として突き当り感を感じることによって、ステアリングホイール１１が仮想的な操作範囲の限界位置に至ったこと、あるいは転舵シャフト１４がその物理的な可動範囲の限界位置に近づいたことを認識することが可能となる。

転舵輪１６が障害物に当たっている状況下において、さらなる切り込み操舵あるいは切り返し操舵が行われるとき、制限軸力演算部８２は最終差分Δθ１に応じた縁石軸力としての制限軸力Ｆ２を演算する。このため、基本軸力Ｆ１に縁石軸力としての制限軸力Ｆ２が加算された値が最終軸力Ｆ３となる。この場合、最終軸力Ｆ３をトルクに換算したトルク換算値Ｔ２^＊が操舵反力指令値Ｔ^＊に反映されることによって操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は、さらなる切り込み操舵あるいは切り返し操舵を行うことが難しくなる。したがって、運転者は操舵反力として突き当り感を感じることによって、転舵輪１６が縁石などの障害物に当たっている状況であることを認識することが可能となる。ちなみに、縁石軸力としての制限軸力Ｆ２は、エンド軸力としての制限軸力Ｆ２に比べて、最終差分Δθ１の増加に対して緩やかに増加する。このため、運転者は、転舵輪１６が障害物に当たった状態でさらに転舵輪１６を転舵させようとする実際の状況により近い手応えを、ステアリングホイール１１を介して感じることができる。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）転舵輪１６の転舵動作が制限されているかどうかに応じて演算される基準角θ_ｈｏｌｄと現在の操舵角θ_ｓとの差に応じて、縁石軸力としての制限軸力Ｆ２、およびエンド軸力としての制限軸力Ｆ２のうちいずれか一方が演算される。縁石軸力としての制限軸力Ｆ２は、転舵輪１６の転舵動作が制限されている状況下でステアリングホイール１１のさらなる操作を制限するための軸力である。エンド軸力は、ステアリングホイール１１の仮想エンド角を超える操舵を制限するための軸力である。すなわち、縁石軸力としての制限軸力Ｆ２、およびエンド軸力としての制限軸力Ｆ２を演算する部分が共用化されている。このため、縁石軸力とエンド軸力とを調停する処理も不要である。したがって、縁石軸力およびエンド軸力を個別に演算する場合に比べて、演算負荷が軽減される。

（２）転舵輪１６の転舵動作が制限された状態でさらに転舵輪１６が転舵しようとするとき、タイヤの弾性変形に伴い反力が緩やかに増加する。転舵輪１６の転舵動作が制限されている場合、最終差分演算部９４により演算される最終差分Δθ１の値が減少補正される。これにより、操舵反力をより緩やかに増加させることが可能である。このため、ステアリングホイール１１に対して、転舵輪１６の転舵動作が制限された実際の状態により近似した操舵反力を付与することが可能である。

（３）最終差分演算部９４は、転舵輪１６の転舵動作が制限されている場合、かつステアリングホイール１１の回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達している場合、それぞれの場合ごとに演算される２つの最終差分Δθ１のうち値の大きい方の最終差分Δθ１を使用する。このため、より値の大きい方の最終差分Δθ１に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することができる。

（４）最終差分Δθ１に対する制限軸力Ｆ２の変化の勾配が大きくなるほど、最終差分Δθ１の値の変化に対してプレ制限軸力Ｆ２１、ひいては制限軸力Ｆ２の値が振動的に変化するおそれがある。この点、プレ制限軸力Ｆ２１にダンピング用の軸力Ｆ２２が反映されることにより、最終差分Δθ１に対するプレ制限軸力Ｆ２１、ひいては最終的な制限軸力Ｆ２の値を安定させることが可能である。

（５）転舵輪１６の転舵動作が制限されている状態であれ、転舵輪１６がわずかながらにも転舵するおそれがある。この点、操舵角保持部９１により保持された操舵角θ_ｓが転舵輪１６の転舵量に応じて補正される。この補正された操舵角θ_ｓに基づき基準角θ_ｈｏｌｄが演算される。このため、転舵輪１６の転舵動作が制限されている状態で転舵輪１６が転舵した場合であれ、ステアリングホイール１１に対して、より適切な操舵反力を付与することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・制限軸力演算部８２として、差分演算部９２を割愛した構成を採用してもよい。この場合、基準角演算部９３は、縁石判定時の操舵角θ_ｓ１がそのまま基準角θ_ｈｏｌｄとなる。

・制限軸力演算部８２として、ゲイン演算部９６、微分器９７、乗算器９８および加算器９９を割愛した構成を採用してもよい。この場合、プレ制限軸力演算部９５により演算されるプレ制限軸力Ｆ２１がそのまま最終的な制限軸力Ｆ２となる。プレ制限軸力演算部９５は、最終差分Δθ１の値に応じて最終的な制限軸力Ｆ２としてのプレ制限軸力Ｆ２１を演算する軸力演算部に相当する。

・最終差分演算部９４は、縁石判定時、基準角θ_ｈｏｌｄと現在の操舵角θ_ｓとの差分Δθの値を減少させる補正を行わなくてもよい。
・操舵装置１０にクラッチを設けてもよい。この場合、図１に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１３とをクラッチ２１を介して連結する。クラッチ２１としては、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。制御装置５０は、クラッチ２１の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ２１が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６との間の動力伝達が機械的に切断される。クラッチ２１が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６との間の動力伝達が機械的に連結される。

・左右の転舵輪１６は、互いに独立して転舵可能であってもよい。この場合、制御装置５０は、各転舵輪１６に設けられる各転舵モータの制御を通じて転舵輪１６を転舵させる。

１１…ステアリングホイール
１２…操舵機構を構成するステアリングシャフト
１４…操舵機構を構成する転舵シャフト
１６…転舵輪
３１…反力モータ
４１…転舵モータ
５０…制御装置（操舵制御装置）
８１…基本軸力演算部
８２…制限軸力演算部
８３…加算器（最終軸力演算部）
９１…操舵角保持部
９２…差分演算部
９３…基準角演算部
９４…最終差分演算部
９５…プレ制限軸力演算部（軸力演算部）
９６…ゲイン演算部
９８…乗算器

Claims (5)

1. 転舵輪を転舵させる転舵シャフトとの間の動力伝達が分離されたステアリングホイールに付与される操舵反力を発生する反力モータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、
   前記ステアリングホイールが定められた操作範囲内で操作される場合、少なくとも前記転舵輪を介して前記転舵シャフトに作用する力が反映される軸力を含む基本軸力を演算する基本軸力演算部と、
   前記ステアリングホイールの操作を仮想的に制限するための軸力である制限軸力を演算する制限軸力演算部と、
   前記基本軸力および前記制限軸力に基づき前記指令値に反映させるべき最終的な軸力である最終軸力を演算する最終軸力演算部と、を有し、
   前記制限軸力演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限された場合、その制限されたときの操舵角を保持する操舵角保持部と、
   前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合には前記操舵角保持部により保持された操舵角を、前記転舵輪の転舵動作が制限されていない場合には現在の操舵角を、前記ステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界位置に対応する仮想エンド角に制限する制限処理を実行することにより基準角を演算する基準角演算部と、
   前記基準角と現在の操舵角との最終的な差である最終差分を演算する最終差分演算部と、
   前記最終差分の値に応じて前記制限軸力を演算する軸力演算部と、を有している操舵制御装置。
2. 前記最終差分演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合、演算される前記最終差分の値を減少させるように補正する請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記最終差分演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合、かつ前記ステアリングホイールの回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達している場合、前記転舵輪の転舵動作が制限されているとして演算される前記最終差分、および前記ステアリングホイールの回転位置がその仮想的な操作範囲の限界位置に達しているとして演算される前記最終差分のうち値の大きい方を使用する請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記最終差分演算部により演算される前記最終差分の値に応じて前記制限軸力に対するダンピング用のゲインを演算するゲイン演算部と、
   前記ゲイン演算部により演算される前記ゲインと操舵角速度とを乗算することにより前記制限軸力に反映させるダンピング用の軸力を演算する乗算器と、を有している請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
5. 前記転舵輪の転舵動作が制限されている場合、前記転舵輪の転舵動作が制限されたときの前記転舵輪の転舵角と現在の転舵角との差を演算する差分演算部を有し、
   前記基準角演算部は、前記転舵輪の転舵動作が制限されているとき、前記操舵角保持部により保持された操舵角を前記差分演算部により演算される前記差の値に応じて補正し、この補正後の操舵角に対して前記制限処理を実行することにより前記基準角を演算する請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

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