JP6380693B2 - 車両用ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ステアリング制御装置に関する。

乗用車やトラック等の所謂自動車における車両の操舵力を軽減するため、操舵補助モータによって操舵を補助する、いわゆる電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）装置がある。ＥＰＳ装置では、操舵補助モータの駆動力を、減速機を介してギヤまたはベルト等の伝送機構により、ステアリングシャフトまたはラック軸に補助力を付与するようになっている。このようなＥＰＳ装置において、ステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との比である舵角比を可変に制御可能とし、車両周辺の物体に対する衝突リスクを下げることを目的として、物体との距離、相対速度、物体に到達するまでの距離に応じて舵角比を変化させる技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−０５６３９９号公報

近年、ＥＰＳ装置は、車両の操舵力を軽減する操舵アシストに用いるだけでなく、例えば車両の衝突回避等を目的として、自動操舵を行わせるようになっている。すなわち、例えば車両に搭載されたセンサによって障害物を検知したとき、ＥＰＳ装置によって操舵輪を制御して障害物との衝突を回避する緊急回避操舵が行われる。この緊急回避操舵を含む自動操舵は、ステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角とが規則性を持たず実施される。このため、自動操舵からの復帰時にステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との間にずれを生じて運転者に違和感や不安感を与える要因となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＥＰＳ装置を用いた自動操舵によって生じるステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との不整合による違和感を軽減することが可能な車両用ステアリング制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、車両用ステアリング制御装置は、ステアリングホイールと、操舵輪を操舵駆動するラックアンドピニオンとの間が差動機構を介して接続され、前記ラックアンドピニオンと前記操舵輪との間に減速機構が設けられたステアリング機構において、前記減速機構を制御する第１制御手段と、前記ステアリング機構において、前記差動機構を制御する第２制御手段と、を備え、前記第１制御手段及び前記第２制御手段の動作モードとして、運転者の操舵を補助する第１操舵アシストモードと、運転者の操舵とは独立して操舵を行う第２操舵アシストモードと、を有し、前記第１操舵アシストモードにおいて、前記差動機構の前記ラックアンドピニオン側の位相に対応する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の基準位相に対する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相の相対的なずれを抑制する位相ずれ抑制制御を行う。

上記構成により、第１操舵アシストモード時における操舵角変位抑制制御によって生じるステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との不整合による違和感を軽減することができる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記差動機構の前記ラックアンドピニオン側の位相に対応する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の基準位相を定義した基準相関関係及び前記基準位相に対する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相の相関関係許容領域が規定され、前記第１操舵アシストモードにおいて、前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が前記相関関係許容領域内となるように、前記位相ずれ抑制制御を行うのが好ましい。

上記構成により、操舵角変位抑制制御によって生じる差動機構のステアリングホイール側の位相の基準位相に対する相対的なずれを抑制することができる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が前記相関関係許容領域から逸脱している場合に、前記位相ずれ抑制制御を行うのが好ましい。

上記構成により、差動機構のステアリングホイール側の位相が相関関係許容領域から逸脱している場合に、第１操舵アシストモード時における操舵角変位抑制制御によって生じるステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との不整合による違和感を軽減することができる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記基準位相を、前記位相ずれ抑制制御における目標位相とするのが好ましい。

上記構成により、差動機構のステアリングホイール側の位相を基準位相と一致させることができる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が前記目標位相に至るまでの前記位相ずれ抑制制御における制御量に応じた角速度で、前記差動機構を制御するのが好ましい。

上記構成により、運転者の意図的なステアリングホイールの操舵への影響を考慮した制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記制御量が大きいほど前記角速度を小さく、前記制御量が小さいほど前記角速度を大きくするのが好ましい。

上記構成により、位相ずれ抑制制御における制御量が大きい場合に、ステアリングホイールの急回転を抑制することができ、運転者の意図的なステアリングホイールの操舵への影響を小さくすることができる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相の変化方向に応じて、前記位相ずれ抑制制御における目標位相を変更するのが好ましい。

上記構成により、運転者によるステアリングホイールの操舵方向を考慮した制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相の変化方向に一致した所定位相を、前記位相ずれ抑制制御における目標位相とするのが好ましい。

上記構成により、運転者によるステアリングホイールの操舵方向と、位相ずれ抑制制御による差動機構のステアリングホイール側の位相の変化方向とを一致させることができる。

また、望ましい態様として、前記第２制御手段は、前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が変化しているときに前記位相ずれ抑制制御を行うのが好ましい。

上記構成により、運転者がステアリングホイールを操舵しているときのみ、運転者によるステアリングホイールの操舵方向と、位相ずれ抑制制御による差動機構のステアリングホイール側の位相の変化方向とを一致させた位相ずれ抑制制御を実行することができ、運転者の意図的なステアリングホイールの操舵に与える影響を小さくすることができる。

また、外部からの指令に基づき、前記第１操舵アシストモードと前記第２操舵アシストモードとが切り替え可能な構成であっても良い。

本発明によれば、ＥＰＳ装置を用いた自動操舵によって生じるステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との不整合による違和感を軽減することが可能な車両用ステアリング制御装置を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の一構成例を示す図である。 図２は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置のＥＰＳ制御手段の内部機能構成の一例を示す図である。 図３は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の差動機構制御手段の内部機能構成の一例を示す図である。 図４は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の第２操舵アシストモードにおいて操舵軸に作用するトルクの一例を示す図である。 図５は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの関係を示す図である。 図６は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの基準相関関係、相関関係許容領域、及び相関関係逸脱領域の一例を示す図である。 図７は、第２操舵アシストモードから第１操舵アシストモードへの移行時にピニオン角θｐの位相に対してステアリング角θｓの位相がずれた状態例を示す図である。 図８は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置における位相ずれ抑制制御の動作例を示す図である。 図９は、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置の差動機構制御手段の内部機能構成の一例を示す図である。 図１０は、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置における位相ずれ抑制制御の動作概念を示す図である。 図１１は、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置の位相ずれ抑制制御における差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊との関係の一例を示す図である。 図１２は、実施形態３に係る車両用ステアリング制御装置における位相ずれ抑制制御の動作例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の一構成例を示す図である。図１に示す例において、車両１は、左右の転舵輪となる左操舵輪２ＦＬ及び右操舵輪２ＦＲが、運転者によるステアリングホイール１１の操舵及び車両用ステアリング制御装置３による制御によって転舵される。ステアリングホイール１１と左操舵輪２ＦＬ及び右操舵輪２ＦＲとの間は、操舵軸１２と、ラックアンドピニオン１８と、タイロッド１９とを介して連結され、ステアリング機構１００が構成されている。

ラックアンドピニオン１８は、ピニオン１８ａ及びラック１８ｂで構成され、ラック１８ｂの両端に、それぞれタイロッド１９を介して連結された左操舵輪２ＦＬ及び右操舵輪２ＦＲを操舵駆動する。

操舵軸１２は、ステアリングホイール１１側のステアリングシャフト１２ａと、ラックアンドピニオン１８側のピニオンシャフト１２ｂとで構成され、ステアリングシャフト１２ａとピニオンシャフト１２ｂとが、後述する差動機構３１を介して機械的に接続されている。なお、ステアリングシャフト１２ａ及びピニオンシャフト１２ｂは、それぞれ複数のトーションバーがユニバーサルジョイントを介して連結されて構成されていてもよい。

ピニオンシャフト１２ｂには、第１角度センサ１４が設けられている。第１角度センサ１４は、ピニオンシャフト１２ｂの機械角であるピニオン角θｐを検出する。第１角度センサ１４は、例えば絶対角センサや相対角センサあるいはレゾルバ等で構成することができる。なお、第１角度センサ１４を相対角センサあるいはレゾルバ等で構成する場合には、後段で絶対角に変換してピニオン角θｐを得る必要がある。

ステアリングシャフト１２ａには、第２角度センサ１５が設けられている。第２角度センサ１５は、ステアリングシャフト１２ａの機械角であるステアリング角θｓを検出する。第２角度センサ１５は、例えば絶対角センサや相対角センサあるいはレゾルバ等で構成することができる。なお、第２角度センサ１５を相対角センサあるいはレゾルバ等で構成する場合には、後段で絶対角に変換してステアリング角θｓを得る必要がある。

また、ステアリングシャフト１２ａには、トルクセンサ１３が設けられている。トルクセンサ１３は、ステアリングシャフト１２ａに与えられる操舵トルクＴｓを検出する。

図１に示すように、実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）装置２０と、差動装置３０とを含み構成される。本実施形態において、車両用ステアリング制御装置３は、動作モードとして、車両１の通常操舵時において運転者の操舵を補助する第１操舵アシストモードと、例えば車両１と障害物との衝突を回避する緊急回避操舵時等において運転者の操舵とは独立して自動操舵を行う第２操舵アシストモードとを有している。車両用ステアリング制御装置３は、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されることにより、第１操舵アシストモードから第２操舵アシストモードに切り替わる。なお、車両用ステアリング制御装置３は、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から、目標ピニオン角θｐ＊の他に、第１操舵アシストモードと第２操舵アシストモードとを切り替えるための信号が入力される構成であっても良い。また、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０は、例えば図示しない障害物検知センサ等の各種センサからの情報に基づき、第１操舵アシストモードと第２操舵アシストモードとをシームレスに切替可能であるものとする。例えば、障害物センサが車両１の進行方向の障害物を検知した場合に、第２操舵アシストモードをＯＮとする。

図１に示す例において、ＥＰＳ装置２０は、ラック１８ｂに補助力を与える、所謂ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置である。ＥＰＳ装置２０は、減速機構２１と、ＥＰＳモータ２２と、ＥＰＳ制御ユニット２３と、を含み構成される。減速機構２１とＥＰＳモータ２２とは、ＥＰＳアクチュエータ２００を構成する。なお、減速機構２１の構成及びＥＰＳモータ２２の構成により本発明が限定されるものではない。

ＥＰＳ制御ユニット２３は、減速機構２１を制御するＥＰＳ制御手段２４（第１制御手段）を内包している。ＥＰＳ制御手段２４は、第１操舵アシストモードにおいて、操舵軸１２に対して所望のアシストトルクを与えるための電流制御を行い、ＥＰＳモータ２２にＥＰＳモータ電流Ｉｍを与える。また、ＥＰＳ制御ユニット２３は、第２操舵アシストモードにおいて、上位制御ユニット５０からの目標ピニオン角θｐ＊とトルクセンサ１３により検出される操舵トルクＴｓとに基づき電流制御を行い、ＥＰＳモータ２２にＥＰＳモータ電流Ｉｍを与える。このとき、ピニオンシャフト１２ｂには、ＥＰＳモータ２２の角加速度に応じた角変位（以下、「ＥＰＳアクチュエータ角」という）θｅｐｓが生じる。

差動装置３０は、差動機構３１と、差動機構モータ３２と、差動機構制御ユニット３３と、を含み構成される。差動機構３１と差動機構モータ３２とは、差動機構アクチュエータ３００を構成する。差動機構３１は、例えばＶＧＲＳ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅａｒ Ｒａｔｉｏ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）であっても良いし、トルクリミッタや電磁クラッチ等の構造を有する構成であっても良い。この差動機構３１や差動機構モータ３２の構成により本発明が限定されるものではない。

差動機構制御ユニット３３は、差動機構制御手段３４（第２制御手段）を内包している。差動機構制御手段３４は、差動機構モータ３２を電流制御することにより、ピニオンシャフト１２ｂとステアリングシャフト１２ａとの間に設けられた差動機構３１によって角度差（以下、「差動機構アクチュエータ角」という）θｄｍが生じる。この差動機構制御手段３４については後述する。

図２は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置のＥＰＳ制御手段の内部機能構成の一例を示す図である。

ＥＰＳ制御手段２４は、ＥＰＳアシスト制御部２５と、ＥＰＳモータ角制御部２６と、ＥＰＳモータ電流指令値切替部２７と、ＥＰＳモータ電流制御部２８と、を含み構成される。ＥＰＳ制御手段２４には、車速センサ１６により検出された車速Ｖｔ、第１角度センサ１４により検出されたピニオン角θｐ、トルクセンサ１３により検出された操舵トルクＴｓ、ＥＰＳモータ２２からのＥＰＳモータ角θｍ、及び自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０からの目標ピニオン角θｐ＊が入力される。

ＥＰＳアシスト制御部２５は、ＥＰＳモータアシストトルク演算部２５１と、第１ＥＰＳモータ電流指令値演算部２５２と、を備えている。

ＥＰＳモータアシストトルク演算部２５１は、第１操舵アシストモードにおいて、車速Ｖｔと操舵トルクＴｓとに基づき、ＥＰＳアクチュエータ２００としてのアシストトルクＴａを求め、第１ＥＰＳモータ電流指令値演算部２５２に出力する。

第１ＥＰＳモータ電流指令値演算部２５２は、アシストトルクＴａを得るために必要なＥＰＳモータ２２の電流指令値（第１ＥＰＳモータ電流指令値）Ｉｍ１＊を求め、ＥＰＳモータ電流指令値切替部２７に出力する。

ＥＰＳモータ角制御部２６は、ＥＰＳモータ目標角演算部２６１と、加算器２６２と、第２ＥＰＳモータ電流指令値演算部２６３と、を備えている。

ＥＰＳモータ目標角演算部２６１は、第２操舵アシストモードにおいて、目標ピニオン角θｐ＊及びピニオン角θｐに基づき、第２操舵アシストモードにおいて必要なＥＰＳモータ目標角θｍ＊を求める。より具体的には、ＥＰＳモータ目標角演算部２６１は、目標ピニオン角θｐ＊に対するピニオン角θｐの角度偏差を求め、その角度偏差を相殺するために必要なＥＰＳアクチュエータ目標角θｅｐｓ＊を求める。そして、ＥＰＳモータ目標角演算部２６１は、求めたＥＰＳアクチュエータ目標角θｅｐｓ＊に対応するＥＰＳモータ目標角θｍ＊を求め、加算器２６２に出力する。

加算器２６２は、ＥＰＳモータ目標角θｍ＊とＥＰＳモータ角θｍとの角度偏差Δθｍを求め、第２ＥＰＳモータ電流指令値演算部２６３に出力する。

第２ＥＰＳモータ電流指令値演算部２６３は、ＥＰＳモータ目標角θｍ＊とＥＰＳモータ角θｍとの角度偏差Δθｍを相殺するために必要なＥＰＳモータ２２の電流指令値（第２ＥＰＳモータ電流指令値）Ｉｍ２＊を求め、ＥＰＳモータ電流指令値切替部２７に出力する。

ＥＰＳモータ電流指令値切替部２７は、目標ピニオン角θｐ＊に応じて、ＥＰＳアシスト制御部２５から出力される第１ＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ１＊とＥＰＳモータ角制御部２６から出力される第２ＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ２＊とを切り替え、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ＊として出力する。より具体的には、ＥＰＳモータ電流指令値切替部２７は、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されていなければ、第１操舵アシストモードであるものとして、第１ＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ１＊をＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ＊としてＥＰＳモータ電流制御部２８に出力する。また、ＥＰＳモータ電流指令値切替部２７は、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されていれば、第２操舵アシストモードであるものとして、第２ＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ２＊をＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ＊としてＥＰＳモータ電流制御部２８に出力する。

ＥＰＳモータ電流制御部２８は、ＥＰＳモータ電流指令値切替部２７から出力されたＥＰＳモータ電流指令値Ｉｍ＊に応じたＥＰＳモータ電流Ｉｍを生成してＥＰＳモータ２２に与える。

すなわち、ＥＰＳ制御手段２４は、第１操舵アシストモードにおいて、車速Ｖｔにおける操舵トルクＴｓに応じたアシストトルクＴａが得られるように、ＥＰＳモータ２２を電流制御することで、ＥＰＳアクチュエータ２００のトルク制御を行う。また、ＥＰＳ制御手段２４は、第２操舵アシストモードにおいて、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から入力される目標ピニオン角θｐ＊に追随するように、ＥＰＳモータ２２を電流制御することで、ＥＰＳアクチュエータ２００の角度制御を行う。

図３は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の差動機構制御手段の内部機能構成の一例を示す図である。

差動機構制御手段３４は、差動機構アクチュエータ指令値生成部３５と、加算器３６，３７と、差動機構アクチュエータ位置制御部３８と、差動機構モータ電流制御部３９と、を含み構成される。

差動機構アクチュエータ指令値生成部３５は、相関関係判定部３５１と、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２と、を含み構成される。差動機構アクチュエータ指令値生成部３５には、第１角度センサ１４により検出されたピニオン角θｐ、第２角度センサ１５により検出されたステアリング角θｓ、車速センサ１６により検出された車速Ｖｔ、及び自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０からの目標ピニオン角θｐ＊が入力される。

本実施形態における差動機構制御手段３４は、第２操舵アシストモードでは、差動機構アクチュエータ３００が角度制御されることによってステアリング角θｓに生じる角変位を抑制する操舵角変位抑制制御を実現し、第１操舵アシストモードでは、操舵角変位抑制制御によって生じるピニオン角θｐの位相におけるステアリング角θｓの位相の相対的なずれを抑制する位相ずれ抑制制御を実現する。

相関関係判定部３５１は、第１操舵アシストモード時、つまり、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されていないとき、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が所定の基準相関関係を満たすか否かを判定する。ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係及び基準相関関係については後述する。

差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２は、第１操舵アシストモードにおいて、相関関係判定部３５１によってピニオン角θｐとステアリング角θｓとが、所定の相関関係を満たしていないと判定された場合に、車速Ｖｔと、ピニオン角θｐと、ステアリング角θｓとに基づき、差動機構アクチュエータ３００における角度指令、すなわち、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２における差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊を求め、加算器３７に出力する。

また、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２は、第２操舵アシストモードにおいて、ステアリング角θｓに基づき、差動機構アクチュエータ３００における差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊を求め、加算器３７に出力する。

加算器３６は、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相対差を求め、加算器３７に出力する。このピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相対差が、差動機構アクチュエータ３００における差動機構アクチュエータ角θｄｍとなる。

加算器３７は、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２から出力された差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と、加算器３６から出力された差動機構アクチュエータ角θｄｍとの角度偏差Δθｄｍを求め、差動機構アクチュエータ位置制御部３８に出力する。

差動機構アクチュエータ位置制御部３８は、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ角θｄｍとの角度偏差Δθｄｍに基づき、差動機構アクチュエータ３００の位置を制御する。すなわち、差動機構アクチュエータ位置制御部３８は、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ角θｄｍとの角度偏差Δθｄｍを相殺するために必要な差動機構モータ３２の電流指令値（差動機構モータ電流指令値）Ｉａ＊を求め、差動機構モータ電流制御部３９に出力する。

差動機構モータ電流制御部３９は、差動機構アクチュエータ位置制御部３８から出力された差動機構モータ電流指令値Ｉａ＊に応じた差動機構モータ電流Ｉａを生成して差動機構モータ３２に与える。

ここで、差動機構制御手段３４における操舵角変位抑制制御の概念について説明する。

図４は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の第２操舵アシストモードにおいて操舵軸に作用するトルクの一例を示す図である。図４に示すように、操舵軸１２には、操舵トルクＴｓ、差動機構アクチュエータ３００によって生じる差動機構アクチュエータトルクＴｄｍ、第２操舵アシストモード時において角度制御されるＥＰＳ装置２０が与える慣性に比例した加速度が変換されたＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓ、及び走行中の車両１に働くセルフアライニングトルクＴｓａの各トルクが作用する。

操舵トルクＴｓ、差動機構アクチュエータトルクＴｄｍ、ＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓ、及びセルフアライニングトルクＴｓａとは、下記（１）式で表される。

Ｔｓ＋Ｔｄｍ＝Ｔｅｐｓ＋Ｔｓａ ・・・（１）

上記（１）式を操舵トルクＴｓの式として変形すると、下記（２）式が得られる。

Ｔｓ＝（Ｔｅｐｓ＋Ｔｓａ）−Ｔｄｍ ・・・（２）

上記（２）式から明らかであるように、第２操舵アシストモード時においてＥＰＳ装置２０によって生じるＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓとセルフアライニングトルクＴｓａとを加算したトルク（Ｔｅｐｓ＋Ｔｓａ）は、差動機構アクチュエータ３００によって生じ得る差動機構アクチュエータトルクＴｄｍで相殺することで、運転者に伝達するトルクを抑制することができる。

また、ステアリングホイール１１には、操舵軸１２に生じる操舵トルクＴｓ、差動機構アクチュエータトルクＴｄｍ、ＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓ、セルフアライニングトルクＴｓａを含む各トルクに起因した角変位θｈが生じる。このとき、ステアリングホイール１１まわりの運動方程式は、下記（３）式で与えられる。

Ｔｓ＋Ｔｄｍ−（Ｔｅｐｓ＋Ｔｓａ）＝Ｊｈ×ｄ２θｈ／ｄｔ ・・・（３）

上記（３）式を角変位θｈの式として変形すると、下記（４）式が得られる。

θｈ＝∫∫｛Ｔｓ＋Ｔｄｍ−（Ｔｅｐｓ＋Ｔｓａ）｝／Ｊｈ ・・・（４）

上記（４）式から明らかであるように、ステアリングホイール１１には、操舵軸１２に生じる操舵トルクＴｓ、差動機構アクチュエータトルクＴｄｍ、ＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓ、セルフアライニングトルクＴｓａを含む各トルクに起因した角変位θｈが生じることとなる。また、上記（４）式における角変位θｈをステアリング角θｓに置き換えると、ステアリング角θｓは、第２操舵アシストモード時においてＥＰＳ装置２０によって生じるＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓとセルフアライニングトルクＴｓａとを加算したトルク（Ｔｅｐｓ＋Ｔｓａ）を差動機構アクチュエータ３００によって生じ得る差動機構アクチュエータトルクＴｄｍで相殺することで抑制することができる。換言すれば、差動機構アクチュエータトルクＴｄｍを用いて、第２操舵アシストモード時におけるステアリング角θｓを抑制することができる。

ここで、第１操舵アシストモード時におけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの関係は、下記（５）式で表せる。

θｐ＝αθｓ ・・・（５）

上記（５）式において、αはステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率である。このステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αは、０より大きい任意の値に設定可能である。

図５は、車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの関係を示す図である。図５に示す例において、横軸はステアリング角θｓの位相を示し、縦軸はピニオン角θｐの位相を示している。また、図５に示す例では、右方向がステアリングホイール１１の右旋回方向を示し、左方向がステアリングホイール１１の左旋回方向を示している。また、図５に示す例では、上方向が操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの右転舵方向を示し、下方向が操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの左転舵方向を示している。

図５に示す例では、任意の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が、原点（θｐ＝０、θｓ＝０）を通り、且つ、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとがプラスの傾きを有する比例関係にある一次直線で表される例を示している。なお、図５に示す例では、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとがプラスの傾きを有する比例関係にある一次直線である例を示したが、常に０乃至プラスの傾きを有する三次曲線である構成であっても良い。

図５に示すように、ステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αを大きくすれば（α＝１→α＞１）、小さいステアリング角θｓで大きいピニオン角θｐを得ることができ、ステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αを小さくすれば（α＝１→α＜１）、大きいピニオン角θｐを得ようとすればより大きなステアリング角θｓが必要となる。一般に、前者は低速走行に向いており、後者は高速走行に適している。すなわち、第１操舵アシストモード時においては、車速Ｖｔに応じてステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αを変化させるようにするのが望ましい。

本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３では、差動機構アクチュエータ３００における差動機構アクチュエータ角θｄｍを重畳する。このとき、差動機構３１によって決まるステアリング角θｓとピニオン角θｐとの比をβとし、差動機構３１によって決まるステアリング角θｓと差動機構アクチュエータ角θｄｍとの比をγとすると、下記（６）式が得られる。

θｐ＝βθｓ＋γθｄｍ ・・・（６）

ここで、ステアリング角θｓとピニオン角θｐとの比β及びステアリング角θｓと差動機構アクチュエータ角θｄｍとの比γは、差動機構３１によって決まる定数値である。

上記（５）式及び（６）式からピニオン角θｐを消去し、差動機構アクチュエータ角θｄｍの式として変形すると、下記（７）式が得られる。

θｄｍ＝（α−β）×θｓ／γ ・・・（７）

上記（７）式における右辺が、本実施形態の第２操舵アシストモードにおける差動機構アクチュエータ３００に対する角度指令、すなわち、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２における差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊となる。上記（７）式が成り立つように差動機構アクチュエータ３００が制御されることで、上記（５）式及び上記（６）式が成立することとなる。

第１操舵アシストモード時においては、ステアリングシャフト１２ａが差動機構３１の入力軸となり、ピニオンシャフト１２ｂが差動機構３１の出力軸となる。すなわち、差動機構３１には、ステアリング角θｓが入力され、ピニオン角θｐが出力される。

一方、第２操舵アシストモード時においては、ＥＰＳアクチュエータ２００が角度制御されることによってピニオンシャフト１２ｂに角変位が生じる。このとき、上述したように、慣性に比例した加速度が変換されたＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓが発生し、このＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓがピニオンシャフト１２ｂ、差動機構３１、ステアリングシャフト１２ａを介してステアリングホイール１１に伝達する。このＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓが操舵トルクＴｓよりも大きい場合には、ステアリングホイール１１にＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓと操舵トルクＴｓとのトルク差に応じた角変位が生じることとなる。すなわち、第２操舵アシストモード時においては、ピニオンシャフト１２ｂが差動機構３１の入力軸となり、ステアリングシャフト１２ａが差動機構３１の出力軸となり得る。このとき、差動機構３１には、ピニオン角θｐが入力され、ステアリング角θｓが出力される。従って、上記（５）式及び（６）式をステアリング角θｓの式として変形すると、下記（８）式及び（９）式が得られる。

θｓ＝θｐ／α ・・・（８）

θｓ＝（θｐ−γθｄｍ）／β ・・・（９）

上記（８）式から明らかであるように、ステアリング角θｓは、ピニオン角θｐにステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αの逆数、すなわち、ピニオン角θｐに対するステアリング角θｓの比率である１／αを乗じた値となる。従って、第２操舵アシストモード時においては、ピニオン角θｐに対するステアリング角θｓの比１／αが小さくなるように、すなわち、ステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αを大きくすれば、ステアリングホイール１１に生じる角変位（操舵角変位）を抑制した操舵角変位抑制制御を実現することができる。

従って、本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３における第２操舵アシストモードにおいて、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２は、ステアリング角θｓの角変位がピニオン角θｐの角変位に対して小さくなるようなステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αを上記（７）式に適用して、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊を求める。

すなわち、第２操舵アシストモードでは、ステアリング角θｓの角変位がピニオン角θｐの角変位に対して小さくなるようなステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率αによって差動機構アクチュエータ３００が角度制御される。これにより、第２操舵アシストモードでは、ステアリング角θｓの角変位を目標ピニオン角θｐ＊の角変位に対して小さくする操舵角変位抑制制御を実現することができる。

このとき、差動機構アクチュエータ３００は、第２操舵アシストモードにおいてＥＰＳ装置２０によって与えられるＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓを打ち消す方向、すなわち、ＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓによって操舵軸１２に与えられるピニオン角θｐを打ち消すように、ＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓとは逆向きの差動機構アクチュエータ角θｄｍが与えられる。これにより、ＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓによって生じるピニオン角θｐとは逆向きの差動機構アクチュエータ角θｄｍが生じ、その結果として、ステアリング角θｓの角変位が抑制され、ＥＰＳ装置２０によって第２操舵アシストモードで発生するトルク（ＥＰＳアクチュエータトルクＴｅｐｓ）が運転者によるステアリングホイール１１の操舵に与える影響を抑制することができる。

次に、差動機構制御手段３４における位相ずれ抑制制御の概念について説明する。

図６は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの基準相関関係、相関関係許容領域、及び相関関係逸脱領域の一例を示す図である。

図６に示す例において、横軸はステアリング角θｓの位相を示し、縦軸はピニオン角θｐの位相を示している。また、図６に示す例では、右方向がステアリングホイール１１の右旋回方向を示し、左方向がステアリングホイール１１の左旋回方向を示している。また、図６に示す例では、上方向が操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの右転舵方向を示し、下方向が操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの左転舵方向を示している。

図６に示す例では、任意の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐの位相とステアリング角θｓの位相との基準相関関係Ｃｒｅｆを実線で示している。また、本実施形態では、ステアリング角θｓに対し、基準相関関係Ｃｒｅｆ上の基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）よりも小さいステアリング角下限値θｓ−と、基準相関関係Ｃｒｅｆ上の基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）よりも大きいステアリング角上限値θｓ＋を設けている（θｓ−＜θｓｒｅｆ＜θｓ＋）。以下、このθｓ−＜θｓｒｅｆ＜θｓ＋を満たす領域Ａｒｅを、「相関関係許容領域」という。また、相関関係許容範囲外の領域Ｄｒｅを、「相関関係逸脱領域」という。なお、基準相関関係Ｃｒｅｆ、相関関係許容領域Ａｒｅ、及び相関関係逸脱領域Ｄｒｅは、車速Ｖｔに応じて変化するようにしても良い。

本実施形態では、上述したように、第２操舵アシストモードにおいて、ステアリング角θｓの角変位がピニオン角θｐの角変位に対して小さくなるように差動機構アクチュエータ３００の角度制御を行う操舵角変位抑制制御を実施する。この操舵角変位抑制制御によって、ピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）に対するステアリング角θｓの位相の相対的なずれを生じ、ステアリング角θｓの位相が相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱する場合がある。ステアリング角θｓの位相が相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱した状態で、第２操舵アシストモードから第１操舵アシストモードに移行すると、ステアリングホイール１１の操舵角と操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの転舵角との間に不整合が生じる。以下、図７を参照して、第２操舵アシストモード時の操舵角変位抑制制御によって、ピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相に対するステアリング角θｓの位相の相対的なずれを生じ、第１操舵アシストモードへ移行した際にステアリングホイール１１の操舵角と操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの転舵角との間に不整合が生じた例について説明する。

図７は、第２操舵アシストモードから第１操舵アシストモードへの移行時にピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相に対し、ステアリング角θｓの位相がずれた状態例を示す図である。

図７に示す例において、Ａは第２操舵アシストモードに移行する前の第１操舵アシストモード時におけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係を示し、Ｂは第２操舵アシストモードにおける操舵角変位抑制制御によってピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相に対してステアリング角θｓの相対的なずれを生じたときのピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係を示し、Ｃはピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相に対してステアリング角θｓの相対的なずれを生じた状態でステアリングホイール１１をセンター位置（ステアリング角の位相が「０」）としたときのピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係を示し、Ｄはピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相に対してステアリング角θｓの相対的なずれを生じた状態で操舵輪２ＦＬ，２ＦＲを直進位置（ピニオン角の位相が「０」）としたときのピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係を示している。

図７に示す例では、第１操舵アシストモードにおいて、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が相関関係許容領域Ａｒｅ内のＡであるとき、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されて第２操舵アシストモードに移行して操舵角変位抑制制御が実行されると、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が、相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱して相関関係逸脱領域Ｄｒｅ内のＢとなった例を示している。この状態で第１操舵アシストモードに移行し、運転者がステアリングホイール１１を操舵してステアリングホイール１１をセンター位置とすると、ピニオン角θｐの位相がΔθｐずれることとなり、操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの転舵角にΔθｐのオフセット角が付いた状態となる。このとき、図７に示す例では、車両１が直進せず右方向にΔθｐに相当する角度の分だけ曲がって進むこととなる。また、車両１を直進させるべく、操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの転舵角を直進位置とすると、ステアリング角θｓの位相がΔθｓずれることとなり、ステアリングホイール１１にΔθｓのオフセット角が付いた状態となる。このとき、図７に示す例では、ステアリングホイール１１がΔθｓだけ左方向に切られた状態となる。

このため、本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３における位相ずれ抑制制御では、基準相関関係Ｃｒｅｆ上におけるピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相に対するステアリング角θｓの位相の相対的なずれを抑制する。換言すれば、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が所定の相関関係を満たすようにステアリング角θｓの位相を制御する。

図８は、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置における位相ずれ抑制制御の動作例を示す図である。

図８に示す例では、図７に示した例と同様に、第１操舵アシストモードにおいてピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が相関関係許容領域Ａｒｅ内のＡ（ステアリング角θｓ１）であるとき、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されて第２操舵アシストモードに移行して操舵角変位抑制制御が実行されると、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が、相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱して相関関係逸脱領域Ｄｒｅ内のＢ（ステアリング角θｓ２）となった例を示している。このとき、本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３では、第１操舵アシストモードに移行すると、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＥ（ステアリング角θｓｒｅｆ）となるように、位相ずれ抑制制御を実施する。これにより、第２操舵アシストモードにおける操舵角変位抑制制御によって、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱した場合でも、第１操舵アシストモードにおける位相ずれ抑制制御によって、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が所定の相関関係許容領域Ａｒｅを満たすように制御することができる。

以下、図１、図３、図６及び図８を参照して、第１操舵アシストモードにおける位相ずれ抑制制御の実現手法について説明する。

相関関係判定部３５１は、上述したように、第１操舵アシストモード時、つまり、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されていないとき、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとが、所定の相関関係を満たすか否かを判定する。より具体的には、相関関係判定部３５１は、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が任意の車速Ｖｔにおける相関関係許容領域Ａｒｅ（例えば、図６に示すθｓ−＜θｓｒｅｆ＜θｓ＋）内であるか否かを判定し、当該判定結果を差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２に出力する。なお、任意の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの基準相関関係Ｃｒｅｆ及び相関関係許容領域Ａｒｅについては、例えば、任意の車速Ｖｔ毎の基準相関関係Ｃｒｅｆを規定したテーブルや演算式、及び、相関関係許容領域Ａｒｅを規定したテーブルや演算式を相関関係判定部３５１が有する構成であっても良いし、これらのテーブルや演算式で規定された基準相関関係Ｃｒｅｆ及び相関関係許容領域Ａｒｅを図示しない外部の記憶部に保存しておき、相関関係判定部３５１が読み出す構成であっても良い。また、任意の車速Ｖｔ毎の基準相関関係Ｃｒｅｆ及び相関関係許容領域Ａｒｅを相関関係判定部３５１が複数有していても良いし、これら複数の基準相関関係Ｃｒｅｆ及び相関関係許容領域Ａｒｅを相関関係判定部３５１が外部の記憶部から読み出し可能な構成であっても良い。

相関関係判定部３５１によってピニオン角θｐとステアリング角θｓとが所定の相関関係を満たしていないと判定されると、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２は、車速Ｖｔとピニオン角θｐとステアリング角θｓとに基づき、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊を演算する。このとき、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２は、任意の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐの位相とステアリング角θｓの位相との基準相関関係Ｃｒｅｆに基づき、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊を求める。より具体的には、ピニオン角θｐの位相に対応する基準相関関係Ｃｒｅｆ上の基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）を、位相ずれ抑制制御における目標位相とし、その目標位相までの位相角Δθｓを、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊とする。なお、任意の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐとステアリング角θｓとの基準相関関係Ｃｒｅｆについては、例えば、任意の車速Ｖｔ毎の基準相関関係Ｃｒｅｆを規定したテーブルや演算式を差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２が有する構成であっても良いし、これらのテーブルや演算式で規定された基準相関関係Ｃｒｅｆを図示しない外部の記憶部に保存しておき、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２が読み出す構成であっても良い。また、任意の車速Ｖｔ毎の基準相関関係Ｃｒｅｆを相関関係判定部３５１が複数有していても良いし、これら複数の基準相関関係Ｃｒｅｆを相関関係判定部３５１が外部の記憶部から読み出し可能な構成であっても良い。

本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３では、任意の車速Ｖｔにおけるピニオン角θｐの位相に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）を定義した基準相関関係Ｃｒｅｆと、基準相関関係Ｃｒｅｆ上の基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）に対するステアリング角θｓの相関関係許容領域Ａｒｅを規定し、第２操舵アシストモードから第１操舵アシストモードに移行したとき、ピニオン角θｐの位相に対応する基準相関関係Ｃｒｅｆ上の基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）に対するステアリング角θｓの位相の相対的なずれを抑制する位相ずれ抑制制御を実施する。これにより、第１操舵アシストモード時における操舵角変位抑制制御によって生じるステアリングホイール１１の操舵角と操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの転舵角との不整合による違和感を軽減することが可能となる。

以上説明したように、実施形態１に係る車両用ステアリング制御装置３は、ステアリングホイール１１と、操舵輪２ＦＬ，２ＦＲを操舵駆動するラックアンドピニオン１８との間が差動機構３１を介して接続され、ラックアンドピニオン１８と操舵輪２ＦＬ，２ＦＲとの間に減速機構２１が設けられたステアリング機構１００において、減速機構２１を制御するＥＰＳ制御手段（第１制御手段）２４と、差動機構３１を制御する差動機構制御手段（第２制御手段）３４と、を備えている。

また、実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３は、ＥＰＳ制御手段（第１制御手段）２４及び差動機構制御手段（第２制御手段）３４の動作モードとして、運転者の操舵を補助する第１操舵アシストモードと、運転者の操舵とは独立して自動操舵を行う第２操舵アシストモードと、を有している。

上記構成において、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、第１操舵アシストモードにおいて、ピニオン角θｐの位相（差動機構３１のラックアンドピニオン１８側の位相）に対応する基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の基準位相）に対するステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）の相対的なずれを抑制する位相ずれ抑制制御を行う。

これにより、第１操舵アシストモード時における操舵角変位抑制制御によって生じるステアリングホイール１１の操舵角と操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの転舵角との不整合による違和感を軽減することができる。

また、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、ピニオン角θｐの位相（差動機構３１のラックアンドピニオン１８側の位相）に対応するステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）の基準ステアリング角θｓｒｅｆ（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相の基準位相）を定義した基準相関関係Ｃｒｅｆ及び基準位相に対する相関関係許容領域Ａｒｅが規定され、第１操舵アシストモードにおいて、ステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）が相関関係許容領域Ａｒｅ内となるように、位相ずれ抑制制御を行う。

これにより、操舵角変位抑制制御によって生じるステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）の基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の基準位相）に対する相対的なずれを抑制することができる。

また、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、ステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）が相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱している場合に、位相ずれ抑制制御を行う。

これにより、ステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）が相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱している場合に、第１操舵アシストモード時における操舵角変位抑制制御によって生じるステアリングホイール１１の操舵角と操舵輪２ＦＬ，２ＦＲの転舵角との不整合による違和感を軽減することができる。

また、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の基準位相）を、位相ずれ抑制制御における目標位相とする。

これにより、ステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）を、基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の基準位相）と一致させることができる。

（実施形態２）
図９は、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置の差動機構制御手段の内部機能構成の一例を示す図である。図１０は、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置における位相ずれ抑制制御の動作概念を示す図である。なお、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置、及びＥＰＳ制御手段の構成は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。

ここでは、まず、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置３における位相ずれ抑制制御の動作概念について説明する。

本実施形態における位相ずれ抑制制御によるステアリングホイール１１の挙動は、言うまでもなく運転者の意図とは異なる挙動を示すものである。図１０に示す例では、第１操舵アシストモードから第２操舵アシストモードへの移行によって、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が、相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱して相関関係逸脱領域Ｄｒｅ内のＧとなった例、及び、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係が、相関関係許容領域Ａｒｅから逸脱して相関関係逸脱領域Ｄｒｅ内のＨとなった例を示している。

図１０に示す例において、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＧである場合の差動機構アクチュエータ目標角を第１差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ１＊、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＨである場合の差動機構アクチュエータ目標角を第２差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ２＊としたとき、θｄｍ１＊＜θｄｍ２＊となる。このため、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＧである場合と、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＨである場合とで、差動機構アクチュエータ３００における角速度を等速とすると、特に、図１０に示すピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＨである場合のように、位相ずれ抑制制御における差動機構アクチュエータ３００の制御量（第２差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ２＊）が大きい場合には、ステアリングホイール１１が急回転することとなり、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵に影響を及ぼすこととなる。

本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３の差動機構制御手段３４ａでは、差動機構アクチュエータ指令値生成部３５ａが差動機構アクチュエータ目標角速度演算部３５３を含む構成としている。

差動機構アクチュエータ目標角速度演算部３５３は、第１操舵アシストモード時、つまり、自動操舵制御ユニット（上位制御ユニット）５０から目標ピニオン角θｐ＊が入力されていないとき、相関関係判定部３５１によってピニオン角θｐとステアリング角θｓとが所定の相関関係を満たしていないと判定されると、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２から出力される差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊に応じた目標角速度（差動機構アクチュエータ目標角速度）ωｄｍ＊を後段の差動機構アクチュエータ位置制御部３８ａに出力する。より具体的には、差動機構アクチュエータ目標角速度演算部３５３は、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊、すなわち、位相ずれ抑制制御における差動機構アクチュエータ３００の制御量が大きいほど、差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊を小さくする。また、差動機構アクチュエータ目標角速度演算部３５３は、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊、すなわち、位相ずれ抑制制御における差動機構アクチュエータ３００の制御量が小さいほど、差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊を大きくする。

図１１は、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置の位相ずれ抑制制御における差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊との関係の一例を示す図である。図１１に示す例において、横軸は差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊を示し、縦軸は差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊を示している。

図１１に示す例では、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊とがマイナスの傾きを有する比例関係にある一次直線で表される例を示している。なお、図１１に示す例では、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊とがマイナスの傾きを有する比例関係にある一次直線である例を示したが、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊とが反比例関係にある構成であっても良い。

また、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊に応じた差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊については、例えば、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊との関係を規定したテーブルや演算式を差動機構アクチュエータ目標角速度演算部３５３が有する構成であっても良いし、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊との関係を規定したテーブルや演算式を図示しない外部の記憶部に保存しておき、相関関係判定部３５１が読み出す構成であっても良い。

図９に戻り、差動機構アクチュエータ位置制御部３８ａは、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２から出力される差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ角θｄｍとの差分値Δθｄｍ、及び、差動機構アクチュエータ目標角速度演算部３５３から出力される差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊に基づき、差動機構アクチュエータ３００の位置を制御する。すなわち、差動機構アクチュエータ位置制御部３８ａは、差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊に応じて、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊と差動機構アクチュエータ角θｄｍとの角度偏差Δθｄｍを相殺するために必要な差動機構モータ３２の電流指令値（差動機構モータ電流指令値）Ｉａ＊を求め、差動機構モータ電流制御部３９に出力する。

以降の処理は、実施形態１と同一であるので、ここでは説明を省略する。

本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３では、第２操舵アシストモードから第１操舵アシストモードに移行したとき、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊に応じた差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊で、差動機構モータ３２を電流制御することで、差動機構アクチュエータ３００の角度制御を行う。より具体的には、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊が大きいほど、差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊を小さくする。また、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊が小さいほど、差動機構アクチュエータ目標角速度ωｄｍ＊を大きくする。これにより、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊が大きく、位相ずれ抑制制御における差動機構アクチュエータ３００の制御量が大きい場合に、ステアリングホイール１１の急回転を抑制することができ、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵への影響を小さくすることができる。

以上説明したように、実施形態２に係る車両用ステアリング制御装置３において、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、ステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）が目標位相に至るまでの位相ずれ抑制制御における制御量に応じた角速度で、差動機構３１を制御する。

これにより、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵への影響を考慮した制御が可能となる。

また、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、位相ずれ抑制制御における制御量が大きいほど角速度を小さく、位相ずれ抑制制御における制御量が小さいほど角速度を大きくする。

これにより、位相ずれ抑制制御における制御量が大きい場合に、ステアリングホイール１１の急回転を抑制することができ、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵への影響を小さくすることができる。

（実施形態３）
図１２は、実施形態３に係る車両用ステアリング制御装置における位相ずれ抑制制御の動作例を示す図である。図１２に示す例では、基準相関関係Ｃｒｅｆ上における基準位相点がｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕの順で変化した場合における動作例を示している。なお、実施形態３に係る車両用ステアリング制御装置、ＥＰＳ制御手段、及び差動機構制御手段の構成は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。

実施形態１，２では、ピニオン角θｐに対応する基準相関関係Ｃｒｅｆ上の基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相（基準位相）を位相ずれ抑制制御における目標位相とし、その目標位相までの位相角Δθｓを、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊とする例について説明したが、本実施形態では、運転者によるステアリングホイール１１の操舵方向、すなわち、ステアリング角θｓの位相の変化方向に応じて、位相ずれ抑制制御における目標位相を変更する例について説明する。

実施形態１，２では、位相ずれ抑制制御を行う際に、基準ステアリング角θｓｒｅｆが変化しないことを前提としていたが、位相ずれ抑制制御を実施しているときに運転者がステアリングホイール１１を操作して基準ステアリング角θｓｒｅｆがずれる可能性がある。また、実施形態１，２では、運転者がステアリングホイール１１を操作する際のステアリング角θｓの位相の変化方向と、位相ずれ抑制制御によるステアリング角θｓの位相の変化方向とが、必ずしも一致しないため、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵に多大な影響を及ぼす場合がある。すなわち、運転者によるステアリングホイール１１の操舵方向と、位相ずれ抑制制御によるステアリング角θｓの制御方向とが逆向きとなると、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵に与える影響が大きくなり、運転者の違和感や不安感を増大させる要因となる。

本実施形態では、上述したように、ステアリング角θｓの位相の変化方向に応じて、位相ずれ抑制制御における目標位相を変更する。より具体的には、ステアリング角θｓの位相が図中の左方向、すなわち、ステアリング角θｓの位相が小さくなる方向に変化しているとき、ステアリング角θｓの位相が小さくなる方向に所定のΔθｓだけずれた位相を位相ずれ抑制制御における目標位相とし、その目標位相までの位相角Δθｓを、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊とする。また、ステアリング角θｓの位相が図中の右方向、すなわち、ステアリング角θｓの位相が大きくなる方向に変化しているとき、ステアリング角θｓの位相が大きくなる方向に所定のΔθｓだけずれた位相を位相ずれ抑制制御における目標位相とし、その目標位相までの位相角Δθｓを、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊とする。以下、図１２を参照して、実施形態３に係る車両用ステアリング制御装置３における位相ずれ抑制制御について説明する。

図１２に示すように、基準相関関係Ｃｒｅｆ上における基準位相点がｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕの順で変化するとき、基準相関関係Ｃｒｅｆ上における基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相は、θｓｐ，θｓｑ，θｓｒ，θｓｓ，θｓｔ，θｓｕの順で変化する。このとき、基準相関関係Ｃｒｅｆ上における基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相θｓｐ，θｓｑ，θｓｒ，θｓｓ，θｓｔ，θｓｕの変化方向は、図中の矢示方向となる。

まず、第２操舵アシストモードから第１操舵アシストモードへの移行後において、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＰであるとき、基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相θｓｐが小さくなる方向に変化しているため、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２は、相関関係Ｐにおけるステアリング角θｓの位相が小さくなる方向にΔθｓだけずれた位相を目標位相とし、その目標位相までの位相角Δθｓを、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊とする。これにより、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＱとなる。

続いて、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＱであるとき、基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相θｓｑが大きくなる方向に変化しているため、差動機構アクチュエータ目標角演算部３５２は、相関関係Ｑにおけるステアリング角θｓの位相が大きくなる方向にΔθｓだけずれた位相を目標位相とし、その目標位相までの位相角Δθｓを、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊とする。これにより、ピニオン角θｐとステアリング角θｓとの相関関係がＲとなる。

以下、相関関係Ｖが相関関係許容領域Ａｒｅ内となるまで、位相ずれ抑制制御が繰り返し実行される。

本実施形態に係る車両用ステアリング制御装置３では、第２操舵アシストモードから第１操舵アシストモードに移行したとき、基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相の変化方向に応じて、位相ずれ抑制制御における目標位相を変更する。より具体的には、基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相が図中の左方向、すなわち、基準ステアリング角θｓｒｅｆの位相が変化している方向に所定のΔθｓだけずれた位相を目標位相とし、その目標位相までの位相角Δθｓを、差動機構アクチュエータ目標角θｄｍ＊とする。これにより、運転者によるステアリングホイール１１の操舵方向、すなわち、運転者によるステアリングホイール１１の操舵方向と、位相ずれ抑制制御によるステアリング角θｓの位相の変化方向とを一致させることができる。

なお、上述した例では、ステアリング角θｓの位相が変化していることを前提として説明したが、本実施形態では、ステアリング角θｓの位相が変化していないときには、位相ずれ抑制制御を実行しないものとする。すなわち、運転者がステアリングホイール１１を操舵しているときのみ、位相ずれ抑制制御を実行する。これにより、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵に与える影響を小さくすることができる。

以上説明したように、実施形態３に係る車両用ステアリング制御装置３において、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、ステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）の変化方向に応じて、位相ずれ抑制制御における目標位相を変更する。

これにより、運転者によるステアリングホイール１１の操舵方向を考慮した制御が可能となる。

また、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、ステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）の変化方向に一致した所定位相を、位相ずれ抑制制御における目標位相とする。

これにより、運転者によるステアリングホイール１１の操舵方向と、位相ずれ抑制制御によるステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）の変化方向とを一致させることができる。

また、差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、スタリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）が変化しているときに位相ずれ抑制制御を行う。

これにより、運転者がステアリングホイール１１を操舵しているときのみ、運転者によるステアリングホイール１１の操舵方向と、位相ずれ抑制制御によるステアリング角θｓの位相（差動機構３１のステアリングホイール１１側の位相）の変化方向とを一致させた位相ずれ抑制制御を実行することができ、運転者の意図的なステアリングホイール１１の操舵に与える影響を小さくすることができる。

なお、上述した実施形態では、ＥＰＳ制御ユニット２３内にＥＰＳ制御手段（第１制御手段）２４が内包され、差動機構制御ユニット３３内に差動機構制御手段（第２制御手段）３４が内包される例を示したが、ＥＰＳ制御手段（第１制御手段）２４及び差動機構制御手段（第２制御手段）３４は、同一の制御ユニットに内包される構成であっても良いし、ＥＰＳ制御ユニット２３及び差動機構制御ユニット３３が１つの制御ユニットとして構成されていても良い。これら制御ユニットの構成や、ＥＰＳ制御手段（第１制御手段）２４及び差動機構制御手段（第２制御手段）３４の物理的な構成により本発明が限定されるものではない。

１ 車両
２ＦＬ 左操舵輪
２ＦＲ 右操舵輪
３ 車両用ステアリング制御装置
１１ ステアリングホイール
１２ 操舵軸
１２ａ ステアリングシャフト
１２ｂ ピニオンシャフト
１３ トルクセンサ
１４ 第１角度センサ
１５ 第２角度センサ
１６ 車速センサ
１８ ラックアンドピニオン
１８ａ ピニオン
１８ｂ ラック
１９ タイロッド
２０ ＥＰＳ装置
２１ 減速機構
２２ ＥＰＳモータ
２３ ＥＰＳ制御ユニット
２４ ＥＰＳ制御手段（第１制御手段）
２５ ＥＰＳアシスト制御部
２６ ＥＰＳモータ角制御部
２７ ＥＰＳモータ電流指令値切替部
２８ ＥＰＳモータ電流制御部
３０ 差動装置
３１ 差動機構
３２ 差動機構モータ
３３ 差動機構制御ユニット
３４，３４ａ 差動機構制御手段（第２制御手段）
３５，３５ａ 差動機構アクチュエータ指令値生成部
３６ 加算器
３７ 加算器
３８，３８ａ 差動機構アクチュエータ位置制御部
３９ 差動機構モータ電流制御部
５０ 上位制御ユニット（自動操舵制御ユニット）
１００ ステアリング機構
２００ ＥＰＳアクチュエータ
２５１ ＥＰＳモータアシストトルク演算部
２５２ 第１ＥＰＳモータ電流指令値演算部
２６１ ＥＰＳモータ目標角演算部
２６２ 加算器
２６３ 第２ＥＰＳモータ電流指令値演算部
３００ 差動機構アクチュエータ
３５１ 相関関係判定部
３５２ 差動機構アクチュエータ目標角演算部
３５３ 差動機構アクチュエータ目標角速度演算部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ 相関関係
Ａｒｅ 相関関係許容領域
Ｃｒｅｆ 基準相関関係
Ｄｒｅ 相関関係逸脱領域
Ｉａ 差動機構モータ電流
Ｉａ＊ 差動機構モータ電流指令値
Ｉｍ ＥＰＳモータ電流
Ｉｍ＊ ＥＰＳモータ電流指令値
Ｉｍ１＊ 第１ＥＰＳモータ電流指令値
Ｉｍ２＊ 第２ＥＰＳモータ電流指令値
ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ，ｖ 基準位相点
Ｔａ アシストトルク
Ｔｄｍ 差動機構アクチュエータトルク
Ｔｅｐｓ ＥＰＳアクチュエータトルク
Ｔｓ 操舵トルク
Ｔｓａ セルフアライニングトルク
α ステアリング角θｓに対するピニオン角θｐの比率
θｄｍ 差動機構アクチュエータ角
θｄｍ＊ 差動機構アクチュエータ目標角
θｄｍ１＊ 第１差動機構アクチュエータ目標角
θｄｍ２＊ 第２差動機構アクチュエータ目標角
θｅｐｓ ＥＰＳアクチュエータ角
θｅｐｓ＊ ＥＰＳアクチュエータ目標角
θｈ 角変位
θｍ ＥＰＳモータ角
θｍ＊ ＥＰＳモータ目標角
θｓ ステアリング角
θｓｐ，θｓｑ，θｓｒ，θｓｓ，θｓｔ，θｓｕ，θｓｖ 基準ステアリング角
θｓｒｅｆ 基準ステアリング角
θｓ− ステアリング角下限値
θｓ＋ ステアリング角上限値
θｐ ピニオン角
θｐ＊ 目標ピニオン角
Δθｄｍ 角度偏差（差動機構アクチュエータ）
Δθｍ 角度偏差（ＥＰＳモータ）

Claims (7)

1. ステアリングホイールと、操舵輪を操舵駆動するラックアンドピニオンとの間が差動機構を介して接続され、前記ラックアンドピニオンのラックに減速機構が設けられたステアリング機構において、前記減速機構を制御する第１制御手段と、
   前記ステアリング機構において、前記差動機構を制御する第２制御手段と、
   を備え、
   前記第１制御手段及び前記第２制御手段の動作モードとして、
   運転者の操舵を補助する第１操舵アシストモードと、
   運転者の操舵とは独立して操舵を行う第２操舵アシストモードと、
   を有し、
   前記第２制御手段は、
   前記差動機構の前記ラックアンドピニオン側の位相に対応する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の基準位相を定義した基準相関関係及び前記基準位相に対する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相の相関関係許容領域が規定され、
   前記第１操舵アシストモードにおいて、
   前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が前記相関関係許容領域から逸脱している場合に、
   前記差動機構の前記ラックアンドピニオン側の位相に対応する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の前記基準位相を目標位相とし、
   前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が前記目標位相に至るまでの位相角を目標角として、前記差動機構の制御量に応じた角速度で、前記差動機構を制御する
   車両用ステアリング制御装置。
2. 前記第２制御手段は、
   前記制御量が大きいほど前記角速度を小さく、前記制御量が小さいほど前記角速度を大きくする
   請求項１に記載の車両用ステアリング制御装置。
3. 外部からの指令に基づき、前記第１操舵アシストモードと前記第２操舵アシストモードとが切り替えられる
   請求項１又は請求項２に記載の車両用ステアリング制御装置。
4. ステアリングホイールと、操舵輪を操舵駆動するラックアンドピニオンとの間が差動機構を介して接続され、前記ラックアンドピニオンのラックに減速機構が設けられたステアリング機構において、前記減速機構を制御する第１制御手段と、
   前記ステアリング機構において、前記差動機構を制御する第２制御手段と、
   を備え、
   前記第１制御手段及び前記第２制御手段の動作モードとして、
   運転者の操舵を補助する第１操舵アシストモードと、
   運転者の操舵とは独立して操舵を行う第２操舵アシストモードと、
   を有し、
   前記第２制御手段は、
   前記差動機構の前記ラックアンドピニオン側の位相に対応する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の基準位相を定義した基準相関関係及び前記基準位相に対する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相の相関関係許容領域が規定され、
   前記第１操舵アシストモードにおいて、
   前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が前記相関関係許容領域から逸脱している場合に、
   前記差動機構の前記ラックアンドピニオン側の位相に対応する前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相の変化方向に所定位相だけずれた位相を目標位相とし、
   前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が前記目標位相に至るまでの位相角を目標角として、前記差動機構を制御する
   車両用ステアリング制御装置。
5. 前記第２制御手段は、
   前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が小さくなる方向に変化しているとき、当該方向に前記所定位相だけずれた位相を前記目標位相とする
   請求項４に記載の車両用ステアリング制御装置。
6. 前記第２制御手段は、
   前記差動機構の前記ステアリングホイール側の位相が大きくなる方向に変化しているとき、当該方向に前記所定位相だけずれた位相を前記目標位相とする
   請求項４に記載の車両用ステアリング制御装置。
7. 外部からの指令に基づき、前記第１操舵アシストモードと前記第２操舵アシストモードとが切り替えられる
   請求項４から請求項６の何れか一項に記載の車両用ステアリング制御装置。

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