(57)【要約】【課題】操舵感を向上することができる車両用操向装置を提供すること。【解決手段】車両用操向装置は、車両の運転モードとして、ドライブモード（第１モード）と低速運転モード（第２モード）とを有する。ハンドルの操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜がゼロ以上となる所定領域において、低速運転モード（第２モード）における目標操舵トルクＴｒｅｆの変化率がドライブモード（第１モード）以上となり、所定領域以外の領域において、低速運転モード（第２モード）における目標操舵トルクＴｒｅｆの変化率がドライブモード（第１モード）よりも小さい。【選択図】図１４
2020192927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力を補助するモータを駆動制御することにより、車両の操舵系をアシスト制御する車両用操向装置であって、
前記車両の運転モードとして、
第１モードと、
前記第１モードとは異なる第２モードと、
を有し、
ハンドルの操舵角の絶対値がゼロ以上となる所定領域において、前記第２モードにおける前記モータの目標操舵トルクの変化率が前記第１モード以上となり、前記所定領域以外の領域において、前記第２モードにおける前記目標操舵トルクの変化率が前記第１モードよりも小さい
車両用操向装置。
【請求項２】
予め定められた所定の操作を検知した場合に、前記第２モードと判定する判定部と、
ハンドルの操舵角の絶対値の増加に伴い徐々に変化率が小さくなる曲線に沿って増加する第１トルク信号を生成し、当該第１トルク信号に基づき生成された第２トルク信号に補正ゲインを乗じて第３トルク信号を生成し、当該第３トルク信号に対し、第４トルク信号を加算して、前記目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
を備え、
前記目標操舵トルク生成部は、
前記第２モードにおいて、１未満の正の前記補正ゲインを生成すると共に、前記操舵角の絶対値がゼロのときの傾きが前記第１トルク信号よりも大きい前記第４トルク信号を生成する
請求項１に記載の車両用操向装置。
【請求項３】
前記第２モードにおける第４トルク信号は、前記操舵角が所定値以上の領域において一定値となる
請求項２に記載の車両用操向装置。
【請求項４】
前記目標操舵トルク生成部は、
前記第１モードにおいて、前記補正ゲインを１とし、前記第４トルク信号をゼロとする
請求項２又は３に記載の車両用操向装置。
【請求項５】
前記第２モードにおける目標操舵トルクが前記第１モードにおける目標操舵トルクよりも小さい
請求項１から４の何れか一項に記載の車両用操向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力（操舵補助力）を付与するものである。ＥＰＳは、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト又はラック軸にアシスト力として付与する。
【０００３】
例えば、車庫入れ操作などの低速運転時に操舵補助力を通常時によりも徐々に増加させ、車庫入れが終了すると増加させた操舵補助力を徐々に通常時の操舵補助力に戻すパワーステアリング装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８９１２７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、低速運転時には操舵補助力を下げる制御が行われる。しかしながら、低速運転時に操舵補助力を一律に下げた場合、舵角がゼロ付近となる操舵角を運転者が認識し辛くなる。特に、パーキングエリア等に車両を駐車するために車両を後進（バック）させている場合等、運転者が車両の背後の安全確認を目視で行う際の操舵感覚が掴み難くなる。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、操舵感を向上することができる車両用操向装置を提供すること、を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る車両用操向装置は、操舵力を補助するモータを駆動制御することにより、車両の操舵系をアシスト制御する車両用操向装置であって、前記車両の運転モードとして、第１モードと、前記第１モードとは異なる第２モードと、を有し、ハンドルの操舵角の絶対値がゼロ以上となる所定領域において、前記第２モードにおける前記モータの目標操舵トルクの変化率が前記第１モード以上となり、前記所定領域以外の領域において、前記第２モードにおける前記目標操舵トルクの変化率が前記第１モードよりも小さい。
【０００８】
車両用操向装置の望ましい態様として、予め定められた所定の操作を検知した場合に、前記第２モードと判定する判定部と、ハンドルの操舵角の絶対値の増加に伴い徐々に変化率が小さくなる曲線に沿って増加する第１トルク信号を生成し、当該第１トルク信号に基づき生成された第２トルク信号に補正ゲインを乗じて第３トルク信号を生成し、当該第３トルク信号に対し、第４トルク信号を加算して、前記目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、を備え、前記目標操舵トルク生成部は、前記第２モードにおいて、１未満の正の補正ゲインを生成すると共に、前記操舵角の絶対値がゼロのときの傾きが前記第１トルク信号よりも大きい第４トルク信号を生成することが好ましい。
【０００９】
上記構成によれば、第２モードにおける運転者の負担を軽減することができ、操舵感を向上することができる。
【００１０】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記第２モードにおける第４トルク信号は、前記操舵角が所定値以上の領域において一定値となることが好ましい。
【００１１】
これにより、第２モードにおける目標操舵トルクを小さくすることができ、ハンドルの操作を軽くすることができる。
【００１２】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記目標操舵トルク生成部は、前記第１モードにおいて、前記補正ゲインを１とし、前記第４トルク信号をゼロとすることが好ましい。
【００１３】
これにより、第１モードに適した目標操舵トルクが得られる。
【００１４】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記第２モードにおける目標操舵トルクが前記第１モードにおける目標操舵トルクよりも小さい。
【００１５】
これにより、ハンドルの操作を軽くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、操舵感を向上することができる車両用操向装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した図である。
【図２】図２は、電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニットのハードウェア構成を示す模式図である。
【図３】図３は、電動パワーステアリング装置におけるコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、舵角センサの設置例を示す構造図である。
【図５】図５は、実施形態１に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、操舵方向の説明図である。
【図７】図７は、実施形態１に係るコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態１の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。
【図１０】図１０は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。
【図１１】図１１は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。
【図１２】図１２は、操舵反力補正部の一構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、補正トルクマップの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、目標操舵トルク生成部から出力される目標操舵トルクの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態１の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、実施形態２に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施形態２の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、ＳＡＴ情報補正部の一構成例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を示すイメージ図である。
【図２０】図２０は、操舵トルク感応ゲインの特性例を示す図である。
【図２１】図２１は、車速感応ゲインの特性例を示す図である。
【図２２】図２２は、舵角感応ゲインの特性例を示す図である。
【図２３】図２３は、制限部におけるトルク信号の上限値及び下限値の設定例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施形態２の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。
【図２５】図２５は、ＳＢＷシステムの構成例を、図１に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。
【図２６】図２６は、実施形態３に係るコントロールユニットの内部ブロック構成を示すブロック図である。
【図２７】図２７は、目標転舵角生成部の構成例を示す図である。
【図２８】図２８は、転舵角制御部の構成例を示す図である。
【図２９】図２９は、実施形態３の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１９】
（実施形態１）
図１は、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した図である。車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２、減速機構３、ユニバーサルジョイント４ａ，４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、トーションバーを有するコラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θｈを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速機構３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、モータ２０に供給する電流を制御する。
【００２０】
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller  Area  Network）４０等の車載ネットワークが接続されている。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。
【００２１】
コントロールユニット３０は、主としてＣＰＵ（ＭＣＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成される。図２は、電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニットのハードウェア構成を示す模式図である。
【００２２】
コントロールユニット３０を構成する制御用コンピュータ１１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１００１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１００２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１００３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  ROM）１００４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１００５、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１００６、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）コントローラ１００７等を備え、これらがバスに接続されている。
【００２３】
ＣＰＵ１００１は、電動パワーステアリング装置の制御用コンピュータプログラム（以下、制御プログラムという）を実行して、電動パワーステアリング装置を制御する処理装置である。
【００２４】
ＲＯＭ１００２は、電動パワーステアリング装置を制御するための制御プログラムを格納する。また、ＲＡＭ１００３は、制御プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ１００４には、制御プログラムが入出力する制御データ等が格納されている。制御データは、コントロールユニット３０に電源が投入された後にＲＡＭ１００３に展開された制御用コンピュータプログラム上で使用され、所定のタイミングでＥＥＰＲＯＭ１００４に上書きされる。
【００２５】
ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００３、及びＥＥＰＲＯＭ１００４等は情報を格納する記憶装置であって、ＣＰＵ１００１が直接アクセスできる記憶装置（一次記憶装置）である。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器１００６は、操舵トルクＴｓ、モータ２０の電流検出値Ｉｍ、及び操舵角θｈの信号等を入力し、ディジタル信号に変換する。
【００２７】
インターフェース１００５は、ＣＡＮ４０に接続されている。インターフェース１００５は、車速センサ１２からの車速Ｖの信号（車速パルス）を受け付けるためのものである。
【００２８】
ＰＷＭコントローラ１００７は、モータ２０に対する電流指令値に基づいてＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。
【００２９】
図３は、電動パワーステアリング装置におけるコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓは、電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づき、予め記憶しているルックアップテーブル（アシストマップ等）を参照し、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。
【００３０】
補償信号生成部３４は、補償信号ＣＭを生成する。補償信号生成部３４は、収れん性推定部３４１、慣性推定部３４２、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ：Ｓｅｌｆ  Ａｌｉｇｎｉｎｇ  Ｔｏｒｑｕｅ）推定部３４３を備える。収れん性推定部３４１は、モータ２０の角速度に基づいて車両のヨーレートを推定し、ハンドル１が振れ回る動作を制動することで、車両のヨーの収れん性を改善する補償値を推定する。慣性推定部３４２は、モータ２０の角加速度に基づいて、モータ２０の慣性力を推定し、応答性を高めるためにモータ２０の慣性力を補償する補償値を推定する。ＳＡＴ推定部３４３は、操舵トルクＴｓ、アシストトルク、モータ２０の角速度及び角加速度に基づいてセルフアライニングトルクＴＳＡＴを推定し、そのセルフアライニングトルクを反力としてアシストトルクを補償する補償値を推定する。補償信号生成部３４は、収れん性推定部３４１、慣性推定部３４２、ＳＡＴ推定部３４３に加え、他の補償値を推定する推定部を備えてもよい。補償信号ＣＭは、加算部３４４において慣性推定部３４２の補償値と、ＳＡＴ推定部３４３の補償値とが加算され、この加算値と収れん性推定部３４１の補償値とが加算部３４５において加算された加算値である。なお、本開示において、ＳＡＴ推定部３４３によって推定されるセルフアライニングトルクＴＳＡＴは、後述する目標操舵トルク生成部２００にも出力される。
【００３１】
加算部３２Ａにおいて、補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算されており、補償信号ＣＭの加算によって、電流指令値Ｉｒｅｆ１に操舵システム系の特性補償がされ、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。そして、電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て、特性補償された電流指令値Ｉｒｅｆ２となり、電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３に入力されている。電流制限部３３において、電流指令値Ｉｒｅｆ２の最大電流が制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｍが生成される。電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ２０側からフィードバックされている電流検出値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が減算部３２Ｂで演算される。偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。そうすると、ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、さらにモータ駆動部としてのインバータ回路３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流検出値Ｉｍは、電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。また、インバータ回路３７は、駆動素子として電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：（以下、ＦＥＴという。））が用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
【００３２】
従来の電動パワーステアリング装置でのアシスト制御では、運転者の手入力にて加えられた操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとしてトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この方法で制御を行なう場合、路面の状態（例えば傾斜）の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。モータ出力特性の経年使用によるバラツキによっても、操舵トルクに影響を与えることがある。
【００３３】
図４は、舵角センサの設置例を示す構造図である。
【００３４】
コラム軸２には、トーションバー２Ａが備えられている。操向車輪８Ｌ，８Ｒには、路面反力Ｒｒ及び路面情報（路面の摩擦抵抗μ）が作用する。トーションバー２Ａを挟み、コラム軸２のハンドル側には、上側角度センサが設けられている。トーションバー２Ａを挟み、コラム軸２の操向車輪側には、下側角度センサが設けられている。上側角度センサは、ハンドル角θ１を検出し、下側角度センサは、コラム角θ２を検出する。操舵角θｈは、コラム軸２の上部に設けられた舵角センサで検出される。トーションバーの捩れ角Δθは、ハンドル角θ１及びコラム角θ２の偏差から、下記（１）式で表される。また、トーションバートルクＴｔは、（１）式で表されるトーションバーの捩れ角Δθ用いて、下記（２）式で表される。なお、Ｋｔは、トーションバー２Ａのバネ定数である。
【００３５】
Δθ＝θ２−θ１・・・（１）
【００３６】
Ｔｔ＝−Ｋｔ×Δθ・・・（２）
【００３７】
トーションバートルクＴｔは、トルクセンサを用いて検出することも可能である。本実施形態では、トーションバートルクＴｔを操舵トルクＴｓとしても扱うこととする。
【００３８】
図５は、実施形態１に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【００３９】
コントロールユニット３０は、内部ブロック構成として、目標操舵トルク生成部２００、捩れ角制御部３００、操舵方向判定部４００、及び変換部５００を備えている。
【００４０】
本実施形態において、運転者のハンドル操舵は、ＥＰＳ操舵系／車両系１００のモータ２０でアシスト制御される。ＥＰＳ操舵系／車両系１００は、モータ２０の他に、角度センサ、角速度演算部等を含む。
【００４１】
目標操舵トルク生成部２００は、本開示において車両の操舵系をアシスト制御する際の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する。変換部５００は、目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。捩れ角制御部３００は、モータ２０に供給する電流の制御目標値であるモータ電流指令値Ｉｒｅｆを生成する。
【００４２】
捩れ角制御部３００は、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。モータ２０は、モータ電流指令値Ｉｒｅｆにより駆動される。
【００４３】
操舵方向判定部４００は、ＥＰＳ操舵系／車両系１００から出力されるモータ角速度ωｍに基づき、操舵方向が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態信号ＳＴｓとして出力する。図６は、操舵方向の説明図である。
【００４４】
操舵方向が右切りか左切りかを示す操舵状態は、例えば図６に示すような操舵角θｈ及びモータ角速度ωｍの関係で求めることができる。すなわち、モータ角速度ωｍが正の値の場合は「右切り」と判定し、負の値の場合は「左切り」と判定する。なお、モータ角速度ωｍの代わりに、操舵角θｈ、ハンドル角θ１又はコラム角θ２に対して速度演算を行って算出される角速度を用いても良い。
【００４５】
変換部５００は、上記（２）式の関係を用いて、目標操舵トルク生成部２００で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。
【００４６】
次に、実施形態１のコントロールユニットにおける基本的な動作例について説明する。図７は、実施形態１に係るコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。
【００４７】
操舵方向判定部４００は、ＥＰＳ操舵系／車両系１００から出力されるモータ角速度ωｍの符号に基づき、操舵方向が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態信号ＳＴｓとして、目標操舵トルク生成部２００に出力する（ステップＳ１０）。
【００４８】
目標操舵トルク生成部２００は、車速Ｖｓ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、操舵状態信号ＳＴｓ、操舵角θｈ、及び実ヨーレートγｒｅに基づき、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する（ステップＳ２０）。
【００４９】
変換部５００は、目標操舵トルク生成部２００で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する（ステップＳ２０）。目標捩れ角Δθｒｅｆは、捩れ角制御部３００に出力される。
【００５０】
捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ、操舵角θｈ、捩れ角Δθ、及びモータ角速度ωｍに基づき、モータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算する（ステップＳ３０）。
【００５１】
そして、捩れ角制御部３００から出力されたモータ電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて電流制御が実施され、モータ２０が駆動される（ステップＳ４０）。
【００５２】
図８は、実施形態１の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。図８に示すように、目標操舵トルク生成部２００は、基本マップ部２１０、乗算部２１１、符号抽出部２１３、微分部２２０、ダンパゲインマップ部２３０、ヒステリシス補正部２４０、ＳＡＴ情報補正部２５０、乗算部２６０，２６４、加算部２６１，２６２，２６５、及び操舵反力補正部２８０を備える。図９は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。図１０は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。
【００５３】
基本マップ部２１０には、操舵角θｈ及び車速Ｖｓが入力される。基本マップ部２１０は、図９に示す基本マップを用いて、車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０を出力する。すなわち、基本マップ部２１０は、車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０を出力する。
【００５４】
図９に示すように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０は、操舵角θｈの大きさ（絶対値）｜θｈ｜の増加に伴い増加する特性を有する。また、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは、車速Ｖｓの増加に伴い増加する特性を有する。なお、図９では操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜に応じたマップを構成しているが、正負の操舵角θｈに応じたマップを構成しても良い。この場合は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０の値は、正負の値を取り、後述する符号計算は不要である。
【００５５】
符号抽出部２１３は、操舵角θｈの符号を抽出する。具体的には、例えば、操舵角θｈの値を、操舵角θｈの絶対値で除算する。これにより、符号抽出部２１３は、操舵角θｈの符号が「＋」の場合には「１」を出力し、操舵角θｈの符号が「−」の場合には「−１」を出力する。
【００５６】
微分部２２０には、操舵角θｈが入力される。微分部２２０は、操舵角θｈを微分して、角速度情報である舵角速度ωｈを算出する。微分部２２０は、算出した舵角速度ωｈを乗算部２６０に出力する。
【００５７】
ダンパゲインマップ部２３０には、車速Ｖｓが入力される。ダンパゲインマップ部２３０は、図１０に示す車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Ｖｓに応じたダンパゲインＤＧを出力する。
【００５８】
図１０に示すように、ダンパゲインＤＧは、車速Ｖｓが高くなるに従い徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインＤＧは、操舵角θｈに応じて可変する態様としても良い。
【００５９】
乗算部２６０は、微分部２２０から出力される舵角速度ωｈに対して、ダンパゲインマップ部２３０から出力されるダンパゲインＤＧを乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂとして加算部２６２に出力する。
【００６０】
操舵方向判定部４００は、例えば図６に示すような判定を行う。ヒステリシス補正部２４０には、操舵角θｈ、車速Ｖｓ、及び、図６に示す判定結果である操舵状態信号ＳＴｓが入力される。ヒステリシス補正部２４０は、操舵角θｈ及び操舵状態信号ＳＴｓに基づき、下記（３）式及び（４）式を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを演算する。なお、下記（３）式及び（４）式において、ｘは操舵角θｈ、ｙＲ＝Ｔｒｅｆ＿ｃ及びｙＬ＝Ｔｒｅｆ＿ｃはトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃとする。また、係数ａは１よりも大きい値であり、係数ｃは０よりも大きい値である。係数Ａｈｙｓは、ヒステリシス特性の出力幅を示し、係数ｃは、ヒステリシス特性の丸みを表す係数である。
【００６１】
ｙＲ＝Ａｈｙｓ｛１−ａ−ｃ（ｘ−ｂ）｝・・・（３）
【００６２】
ｙＬ＝−Ａｈｙｓ｛１−ａｃ（ｘ−ｂ’）｝・・・（４）
【００６３】
右切り操舵の際には、上記（３）式を用いて、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃ（ｙＲ）を算出する。左切り操舵の際には、上記（４）式を用いて、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃ（ｙＬ）を算出する。なお、右切り操舵から左切り操舵へ切り替える際、又は、左切り操舵から右切り操舵へ切り替える際には、操舵角θｈ及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの前回値であるの最終座標（ｘ１，ｙ１）の値に基づき、操舵切り替え後の上記（３）式及び（４）式に対し、下記（５）式又は（６）式に示す係数ｂ又はｂ’を代入する。これにより、操舵切り替え前後の連続性が保たれる。
【００６４】
ｂ＝ｘ１＋（１／ｃ）ｌｏｇａ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（５）
【００６５】
ｂ’＝ｘ１−（１／ｃ）ｌｏｇａ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（６）
【００６６】
上記（５）式及び（６）式は、上記（３）式及び（４）式において、ｘにｘ１を代入し、ｙＲ及びｙＬにｙ１を代入することにより導出することができる。
【００６７】
係数ａとして、例えば、ネイピア数ｅを用いた場合、上記（３）式、（４）式、（５）式、（６）式は、それぞれ下記（７）式、（８）式、（９）式、（１０）式で表せる。
【００６８】
ｙＲ＝Ａｈｙｓ［１−ｅｘｐ｛−ｃ（ｘ−ｂ）｝］・・・（７）
【００６９】
ｙＬ＝−Ａｈｙｓ［｛１−ｅｘｐ｛ｃ（ｘ−ｂ’）｝］・・・（８）
【００７０】
ｂ＝ｘ１＋（１／ｃ）ｌｏｇｅ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（９）
【００７１】
ｂ’＝ｘ１−（１／ｃ）ｌｏｇｅ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（１０）
【００７２】
図１１は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。図１１に示す例では、上記（９）式及び（１０）式において、Ａｈｙｓ＝１［Ｎｍ］、ｃ＝０．３と設定し、０［ｄｅｇ］から開始し、＋５０［ｄｅｇ］、−５０［ｄｅｇ］の操舵をした場合の、ヒステリシス補正されたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの特性例を示している。図１１に示すように、ヒステリシス補正部２４０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは、０の原点→Ｌ１（細線）→Ｌ２（破線）→Ｌ３（太線）のようなヒステリシス特性を有している。
【００７３】
なお、ヒステリシス特性の出力幅を表す係数であるＡｈｙｓ及び丸みを表す係数であるｃを、車速Ｖｓ及び操舵角θｈの一方又は双方に応じて可変としても良い。
【００７４】
また、舵角速度ωｈは、操舵角θｈに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を実施している。また、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦの処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωｈは、操舵角θｈではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ１又は下側角度センサが検出するコラム角θ２に対して微分演算とＬＰＦの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωｈの代わりにモータ角速度ωｍを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部２２０は不要となる。
【００７５】
図８に戻り、乗算部２１１は、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０に対して、符号抽出部２１３から出力される操舵角θｈの符号を乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａとして加算部２６１に出力する。これにより、正負の操舵角θｈに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが得られる。
【００７６】
上述のように求められたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ、及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは、加算部２６１，２６２で加算され、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅが得られる。
【００７７】
本実施形態におけるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが、本開示の「第１トルク信号」に対応する。また、本実施形態におけるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅが、本開示の「第２トルク信号」に対応する。
【００７８】
図１２は、操舵反力補正部の一構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、操舵反力補正部２８０は、補正ゲイン生成部２８１、補正トルクマップ２８２、符号抽出部２８３、及び乗算部２８４を備えている。
【００７９】
操舵反力補正部２８０には、操舵角θｈ及び低速運転モード検知部１５（図１参照）から出力される低速運転モード信号Ｐｆが入力される。
【００８０】
ここで、「低速運転モード（第２モード）」について説明する。本実施形態において、「低速運転モード（第２モード）」とは、例えば、車両を駐車場に駐車する場合等、車両を所定の停車位置に移動させる際や、進入した袋小路から戻るために後退移動させる等、運転者が予め定められた所定の低速運転モード移行操作を行ったときに選択される運転モードである。つまり、本実施形態における低速運転モード（第２モード）は、上述したような所定の低速運転モード移行操作が行われた際に、車両を低速で移動させるための運転モードである。
【００８１】
低速運転モード検知部１５は、運転者によって所定の低速運転モード移行操作が行われたことを検知して、低速運転モード信号Ｐｆを出力する構成部である。低速運転モード検知部１５は、例えば、車両のセンターコンソール等に具備される「パーキングボタン」が運転者によって押されたことを検知して、低速運転モード信号Ｐｆを出力する態様であっても良い。また、低速運転モード検知部１５は、例えば、車両のシフトノブを運転者が操作して、「リバース（後退）」、「パーキングＦ（前進）」、又は「パーキングＢ（後退）」のポジションが選択されたことを検知して、低速運転モード信号Ｐｆを出力する態様であっても良い。ここで、「パーキングＦ（前進）」は、低速運転モード（第２モード）において前進する際に選択するポジションを示し、「パーキングＢ（後退）」は、低速運転モード（第２モード）において後退する際に選択するポジションを示している。運転者による低速運転モード（第２モード）の選択手段としては、上記以外の態様であっても良く、運転者による低速運転モード（第２モード）の選択手段により本発明が限定されるものではない。なお、以下の説明では、低速運転モード（第２モード）非選択時における通常の運転モードを「ドライブモード（第１モード）」とも称する。すなわち、本開示において、低速運転モード検知部１５は、所定の低速運転モード移行操作を検知して、ドライブモード（第１モード）とは異なる低速運転モード（第２モード）と判定する「判定部」に対応する。
【００８２】
補正ゲイン生成部２８１は、低速運転モード（第２モード）において、低速運転モード信号Ｐｆに応じた補正ゲインＧ（Ｇは、１未満の正の値）を出力する。具体的に、補正ゲイン生成部２８１は、低速運転モード（第２モード）において、例えば、補正ゲインＧ＝０．３を出力する。また、補正ゲイン生成部２８１は、ドライブモード（第１モード）において、補正ゲインＧ＝１を出力する。低速運転モード（第２モード）における補正ゲインＧの値は一例であって、０．３に限るものではない。低速運転モード（第２モード）における補正ゲインＧの値は、１未満の正の所定値とすることができる。
【００８３】
補正トルクマップ２８２には、操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜に応じた補正トルクが設定されている。補正トルクマップ２８２は、操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜に応じた補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ０を出力する。
【００８４】
符号抽出部２８３は、操舵角θｈの符号を抽出する。具体的には、例えば、操舵角θｈの値を、操舵角θｈの絶対値で除算する。これにより、符号抽出部２８３は、操舵角θｈの符号が「＋」の場合には「１」を出力し、操舵角θｈの符号が「−」の場合には「−１」を出力する。
【００８５】
乗算部２８４は、補正トルクマップ２８２から出力される補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ０に対して、符号抽出部２８３から出力される操舵角θｈの符号を乗算し、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐとして出力する。これにより、正負の操舵角θｈに応じた補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐが得られる。
【００８６】
図１３は、補正トルクマップの一例を示す図である。図１３において、横軸は操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜を示し、縦軸はトルクを示している。
【００８７】
図１３では、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０の一例を破線で示し、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ０を実線で示している。なお、図１３では操舵角θｈの大きさ（絶対値）｜θｈ｜に応じたマップを構成しているが、正負の操舵角θｈに応じたマップを構成しても良い。この場合、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ０の値は、正負の値を取り得る。補正トルクマップ２８２は、例えば、コントロールユニット３０を構成する制御用コンピュータ１１００のＥＥＰＲＯＭ１００４等に記憶されていても良いし、操舵反力補正部２８０が保持する態様であっても良い。
【００８８】
図１３に示すように、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ０は、操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜が閾値θｈ＿ｔｈ未満となる領域において、操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜の増加に伴い徐々に変化率が小さくなる曲線に沿って増加する特性を有する。また、図１３に示すように、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ０は、操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜が閾値｜θｈ＿ｔｈ｜以上となる領域において一定値｜Ｔｃ｜となる。本実施形態において、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ０の操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜＝０における傾きＫ２は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０の操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜＝０における傾きＫ１よりも大きい値としている。閾値｜θｈ＿ｔｈ｜及び一定値｜Ｔｃ｜は任意の所定値とすることができる。
【００８９】
操舵反力補正部２８０は、低速運転モード信号Ｐｆに応じた補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐを出力する。操舵反力補正部２８０は、低速運転モード（第２モード）において、操舵角θｈに応じた補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐを出力する。また、操舵反力補正部２８０は、ドライブモード（第１モード）において、操舵角θｈに依らず、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ＝０を出力する。
【００９０】
図８に戻り、乗算部２６４は、加算部２６１から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅに対し、操舵反力補正部２８０から出力される補正ゲインＧを乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆとして加算部２６５に出力する。加算部２６５は、乗算部２６４から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆに対し、操舵反力補正部２８０から出力される補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐを加算して、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力する。すなわち、目標操舵トルクＴｒｅｆは、下記（１１）式で表せる。
【００９１】
Ｔｒｅｆ＝（Ｔｒｅｆ＿ｅ）×Ｇ＋Ｔｒｅｆ＿ｐ
＝Ｔｒｅｆ＿ｆ＋Ｔｒｅｆ＿ｐ      ・・・（１１）
【００９２】
本実施形態におけるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆが、本開示の「第３トルク信号」に対応する。また、本実施形態における補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐが、本開示の「第４トルク信号」に対応する。
【００９３】
図１４は、目標操舵トルク生成部から出力される目標操舵トルクの一例を示す図である。図１４において、横軸は操舵角θｈを示し、縦軸はトルクを示している。
【００９４】
図１４では、ドライブモードにおける目標操舵トルクの一例を破線で示し、低速運転モードにおける目標操舵トルクを実線で示している。
【００９５】
ドライブモード（第１モード）では、上述したように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）に対して、補正ゲインＧ＝１を乗じ、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ（第４トルク信号）＝０を加算する。これにより、目標操舵トルクＴｒｅｆ＝トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）となり、ドライブモード（第１モード）に適した目標操舵トルクＴｒｅｆを得ることができる。
【００９６】
低速運転モード（第２モード）では、上述したように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）に対し、１未満の正の補正ゲインＧ（例えば、Ｇ＝０．３）を乗じてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）を生成し、さらに、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）に対し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（第１トルク信号）よりも操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜＝０における傾きが大きい補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ（第４トルク信号）を加算して、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する。これにより、図１４に示すように、低速運転モード（第２モード）では、ドライブモード（第１モード）よりも目標操舵トルクＴｒｅｆを小さくすることができ、ハンドル１の操作を軽くすることができる。また、図１４に示すように、操舵角θｈが０前後の所定領域（図１４中において一点鎖線で示した領域）では、操舵角θｈの変化に対して操舵力の変化を大きくすることができる。換言すれば、ハンドル１の操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜がゼロ以上となる所定領域において、低速運転モード（第２モード）における目標操舵トルクＴｒｅｆの変化率がドライブモード（第１モード）以上となり、所定領域以外の領域において、低速運転モード（第２モード）における目標操舵トルクＴｒｅｆの変化率がドライブモード（第１モード）よりも小さくなる。これにより、運転者は、舵角ゼロを認識し易くなる。このため、運転者の負担を軽減することができ、操舵感を向上することができる。
【００９７】
なお、図８に示す例では、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（第１トルク信号）、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ、及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを加算して得たトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）に対し、補正ゲインＧを乗じて、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）を生成する例を示したが、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（第１トルク信号）、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃのそれぞれに対して、それぞれ１未満の個別の補正ゲインＧを乗じた後に加算して、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）を生成する態様であっても良い。
【００９８】
以下、実施形態１の捩れ角制御部３００（図５参照）について、図１５を参照して説明する。
【００９９】
図１５は、実施形態１の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角Δθ、操舵角θｈ及びモータ角速度ωｍに基づいてモータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。捩れ角制御部３００は、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部３１０、速度制御部３３０、安定化補償部３４０、出力制限部３５０、舵角外乱補償部３６０、減算部３６１、加算部３６３、及び減速比部３７０を備えている。
【０１００】
変換部５００から出力される目標捩れ角Δθｒｅｆは、減算部３６１に加算入力される。捩れ角Δθは、減算部３６１に減算入力される。操舵角θｈは、舵角外乱補償部３６０に入力される。モータ角速度ωｍは、安定化補償部３４０に入力される。
【０１０１】
捩れ角ＦＢ補償部３１０は、減算部３６１で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標コラム角速度ωｒｅｆ１を出力する。目標コラム角速度ωｒｅｆ１は、加算部３６３に加算出力される。補償値ＣＦＢは、単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。
【０１０２】
舵角外乱補償部３６０は、操舵角θｈに対して補償値Ｃｈ（伝達関数）を乗算し、目標コラム角速度ωｒｅｆ２を出力する。目標コラム角速度ωｒｅｆ２は、加算部３６３に加算出力される。
【０１０３】
加算部３６３は、目標コラム角速度ωｒｅｆ１と目標コラム角速度ωｒｅｆ２とを加算し、目標コラム角速度ωｒｅｆとして速度制御部３３０に出力する。これにより、運転者から入力される操舵角θｈの変化による、トーションバー捩れ角Δθへの影響を抑制し、急操舵に対する目標捩れ角Δθｒｅｆへの捩れ角Δθの追従性を向上することができる。
【０１０４】
運転者の操舵により操舵角θｈが変化すると、操舵角θｈの変化が外乱として捩れ角Δθに影響してしまい、目標捩れ角Δθｒｅｆに対してずれが発生する。特に、急な操舵に対しては、操舵角θｈの変化による目標捩れ角Δθｒｅｆに対するずれが顕著に出てしまう。舵角外乱補償部３６０の基本的な目的は、この外乱としての操舵角θｈの影響を低減させることである。
【０１０５】
速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標コラム角速度ωｒｅｆにコラム角速度ωｃが追従するようなモータ電流指令値Ｉｓを算出する。コラム角速度ωｃは、図１５のように、モータ角速度ωｍに減速機構である減速比部３７０の減速比１／Ｎを乗算した値としても良い。
【０１０６】
減算部３３３は、目標コラム角速度ωｒｅｆとコラム角速度ωｃとの差分（ωｒｅｆ−ωｃ）を算出する。積分部３３１は、目標コラム角速度ωｒｅｆとコラム角速度ωｃとの差分（ωｒｅｆ−ωｃ）を積分し、積分結果を減算部３３４に加算入力する。
【０１０７】
捩れ角速度ωｔは、比例部３３２にも出力される。比例部３３２は、コラム角速度ωｃに対してゲインＫｖｐによる比例処理を行い、比例処理結果を減算部３３４に減算入力する。減算部３３４での減算結果は、モータ電流指令値Ｉｓとして出力される。なお、速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ−Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Ｉｓを算出しても良い。
【０１０８】
出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｓに対する上限値及び下限値が予め設定されている。モータ電流指令値Ｉｓの上下限値を制限して、モータ電流指令値Ｉｒｅｆを出力する。
【０１０９】
なお、本実施形態における捩れ角制御部３００の構成は一例であり、図１５に示す構成とは異なる態様であっても良い。例えば、捩れ角制御部３００は、舵角外乱補償部３６０及び加算部３６３や、減速比部３７０を具備しない構成であっても良い。
【０１１０】
（実施形態２）
図１６は、実施形態２に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。なお、上述した実施形態１で説明した構成と同じ構成部には同一の符号を付して重複する説明は省略する。実施形態２に係るコントロールユニット（ＥＣＵ）３０ａは、目標操舵トルク生成部２０１及び捩れ角制御部３００ａの構成が実施形態１とは異なる。
【０１１１】
目標操舵トルク生成部２０１には、操舵角θｈ、車速Ｖｓ、車速判定信号Ｖｆａｉｌに加え、操舵トルクＴｓ及びモータ角θｍが入力される。
【０１１２】
捩れ角制御部３００ａは、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃを演算する。モータ２０は、モータ電流指令値Ｉｍｃにより駆動される。
【０１１３】
図１７は、実施形態２の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。図１７に示すように、実施形態２の目標操舵トルク生成部２０１は、実施形態１において説明した構成に加え、ＳＡＴ情報補正部２５０及び加算部２６３を備える。
【０１１４】
ＳＡＴ情報補正部２５０には、操舵角θｈ、車速Ｖｓ、操舵トルクＴｓ、モータ角θｍ及びモータ電流指令値Ｉｍｃが入力される。ＳＡＴ情報補正部２５０は、操舵トルクＴｓ、モータ角θｍ及びモータ電流指令値Ｉｍｃに基づいてセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を算出し、更にフィルタ処理、ゲイン乗算及び制限処理を施して、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄを演算する。
【０１１５】
図１８は、ＳＡＴ情報補正部の一構成例を示すブロック図である。ＳＡＴ情報補正部２５０は、ＳＡＴ算出部２５１、フィルタ部２５２、操舵トルク感応ゲイン部２５３、車速感応ゲイン部２５４、舵角感応ゲイン部２５５、及び制限部２５６を備える。
【０１１６】
ここで、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子について、図１９を参照して説明する。図１９は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を示すイメージ図である。
【０１１７】
運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｓが発生し、その操舵トルクＴｓに従ってモータ２０がアシストトルク（モータトルク）Ｔｍを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＴＳＡＴが発生する。その際、コラム軸換算慣性（モータ２０（のロータ）、減速機構等によりコラム軸に作用する慣性）Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。更に、モータ２０の回転速度により、ダンパ項（ダンパ係数ＤＭ）として表現される物理的なトルク（粘性トルク）が発生する。これらの力の釣り合いから、下記（１２）式に示す運動方程式が得られる。
【０１１８】
Ｊ×αＭ＋Ｆｒ×ｓｉｇｎ（ωＭ）＋ＤＭ×ωＭ＝Ｔｍ＋Ｔｓ+ＴＳＡＴ・・・（１２）
【０１１９】
上記（１２）式において、ωＭはコラム軸換算（コラム軸に対する値に変換）されたモータ角速度であり、αＭはコラム軸換算されたモータ角加速度である。そして、上記（１２）式をＴＳＡＴについて解くと、下記（１３）式が得られる。
【０１２０】
ＴＳＡＴ＝−Ｔｍ−Ｔｓ＋Ｊ×αＭ＋Ｆｒ×ｓｉｇｎ（ωＭ）＋ＤＭ×ωＭ・・・（１３）
【０１２１】
上記（１３）式からわかるように、コラム軸換算慣性Ｊ、静摩擦Ｆｒ及びダンパ係数ＤＭを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ωＭ、モータ角加速度αＭ、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴｓよりセルフアライニングトルクＴＳＡＴを算出することができる。なお、コラム軸換算慣性Ｊは、簡易的にモータ慣性と減速比の関係式を用いてコラム軸に換算した値でも良い。
【０１２２】
ＳＡＴ算出部２５１には、操舵トルクＴｓ、モータ角θｍ、及びモータ電流指令値Ｉｍｃが入力される。ＳＡＴ算出部２５１は、上記（１３）式を用いて、セルフアライニングトルクＴＳＡＴを算出する。ＳＡＴ算出部２５１は、換算部２５１Ａ、角速度演算部２５１Ｂ、角加速度演算部２５１Ｃ、ブロック２５１Ｄ、ブロック２５１Ｅ、ブロック２５１Ｆ、ブロック２５１Ｇ、及び加算器２５１Ｈ，２５１Ｉ，２５１Ｊを備える。
【０１２３】
換算部２５１Ａには、モータ電流指令値Ｉｍｃが入力される。換算部２５１Ａは、予め定められたギア比及びトルク定数を乗算することにより、コラム軸換算されたアシストトルクＴｍを算出する。
【０１２４】
角速度演算部２５１Ｂには、モータ角θｍが入力される。角速度演算部２５１Ｂは、微分処理及びギア比の乗算により、コラム軸換算されたモータ角速度ωＭが算出される。
【０１２５】
角加速度演算部２５１Ｃには、モータ角速度ωＭが入力される。角加速度演算部２５１Ｃは、モータ角速度ωＭを微分し、コラム軸換算されたモータ角加速度αＭを算出する。
【０１２６】
そして、入力された操舵トルクＴｓ並びに算出された上記アシストトルクＴｍ、モータ角速度ωＭ及びモータ角加速度αＭを用いて、ブロック２５１Ｄ、ブロック２５１Ｅ、ブロック２５１Ｆ、ブロック２５１Ｇ、及び加算器２５１Ｈ，２５１Ｉ，２５１Ｊにより、数８に基づいて、図１８に示されるような構成によりセルフアライニングトルクＴＳＡＴが算出される。
【０１２７】
ブロック２５１Ｄには、角速度演算部２５１Ｂから出力されたモータ角速度ωＭが入力される。ブロック２５１Ｄは、符号関数として機能し、入力データの符号を出力する。
【０１２８】
ブロック２５１Ｅには、角速度演算部２５１Ｂから出力されたモータ角速度ωＭが入力される。ブロック２５１Ｅは、入力データにダンパ係数ＤＭを乗算して出力する。
【０１２９】
ブロック２５１Ｆは、ブロック２５１Ｄからの入力データに静摩擦Ｆｒを乗算して出力する。
【０１３０】
ブロック２５１Ｇには、角加速度演算部２５１Ｃから出力されたモータ角加速度αＭが入力される。ブロック２５１Ｇは、入力データにコラム軸換算慣性Ｊを乗算して出力する。
【０１３１】
加算器２５１Ｈは、操舵トルクＴｓと換算部２５１Ａから出力されるアシストトルクＴｍとを加算する。
【０１３２】
加算器２５１Ｉは、加算器２５１Ｈの出力からブロック２５１Ｇの出力を減算する。
【０１３３】
加算器２５１Ｊは、ブロック２５１Ｅの出力とブロック２５１Ｆの出力とを加算し、加算器２５１Ｉの出力を減算する。
【０１３４】
上記構成により、上記（１３）式を実現することができる。すなわち、図１８に示すＳＡＴ算出部２５１の構成により、セルフアライニングトルクＴＳＡＴが算出される。
【０１３５】
なお、コラム角が直接検出可能な場合は、モータ角θｍの代わりにコラム角を角度情報として使用しても良い。この場合、コラム軸換算は不要となる。また、モータ角θｍではなく、ＥＰＳ操舵系／車両系１００からのモータ角速度ωｍをコラム軸換算した信号をモータ角速度ωＭとして入力し、モータ角θｍに対する微分処理を省略しても良い。更に、セルフアライニングトルクＴＳＡＴは、上記以外の方法で算出しても良く、算出値ではなく、測定値を使用しても良い。
【０１３６】
ＳＡＴ算出部２５１にて算出されたセルフアライニングトルクＴＳＡＴを活用し運転者に操舵感として適切に伝えるために、フィルタ部２５２により、伝えたい情報をセルフアライニングトルクＴＳＡＴから抽出し、操舵トルク感応ゲイン部２５３、車速感応ゲイン部２５４及び舵角感応ゲイン部２５５により伝える量を調整し、更に、制限部２５６により上下限値を調整する。なお、本開示において、ＳＡＴ算出部２５１にて算出されるセルフアライニングトルクＴＳＡＴは、目標操舵トルク生成部２０１にも出力される。
【０１３７】
フィルタ部２５２には、ＳＡＴ算出部２５１からセルフアライニングトルクＴＳＡＴが入力される。フィルタ部２５２は、例えばバンドバスフィルタにより、セルフアライニングトルクＴＳＡＴに対してフィルタ処理を行い、ＳＡＴ情報ＴＳＴ１を出力する。
【０１３８】
操舵トルク感応ゲイン部２５３には、フィルタ部２５２から出力されるＳＡＴ情報ＴＳＴ１及び操舵トルクＴｓが入力される。操舵トルク感応ゲイン部２５３は、操舵トルク感応ゲインを設定する。
【０１３９】
図２０は、操舵トルク感応ゲインの特性例を示す図である。図２０に示されるように、操舵トルク感応ゲイン部２５３は、直進走行状態であるオンセンタ近辺で感度が高くなるように、操舵トルク感応ゲインを設定する。操舵トルク感応ゲイン部２５３は、操舵トルクＴｓに応じて設定される操舵トルク感応ゲインをＳＡＴ情報ＴＳＴ１に乗算し、ＳＡＴ情報ＴＳＴ２を出力する。
【０１４０】
図２０において、操舵トルク感応ゲインは、操舵トルクＴｓがＴｓ１（例えば２Ｎｍ）以下では１．０で固定とし、操舵トルクＴｓがＴｓ２（＞Ｔｓ１）（例えば４Ｎｍ）以上では１．０より小さい値で固定とし、操舵トルクＴｓがＴｓ１とＴｓ２の間では一定の割合で減少するように設定した例を示している。
【０１４１】
車速感応ゲイン部２５４には、操舵トルク感応ゲイン部２５３から出力されるＳＡＴ情報ＴＳＴ２及び車速Ｖｓが入力される。車速感応ゲイン部２５４は、車速感応ゲインを設定する。
【０１４２】
図２１は、車速感応ゲインの特性例を示す図である。図２１に示されるように、車速感応ゲイン部２５４は、高速走行時の感度が高くなるように、車速感応ゲインを設定する。車速感応ゲイン部２５４は、車速Ｖｓに応じて設定される車速感応ゲインをＳＡＴ情報ＴＳＴ２に乗算し、ＳＡＴ情報ＴＳＴ３を出力する。
【０１４３】
図２１において、車速感応ゲインは、車速ＶｓがＶｓ２（例えば７０ｋｍ／ｈ）以上では１．０で固定とし、車速ＶｓがＶｓ１（＜Ｖｓ２）（例えば５０ｋｍ／ｈ）以下では１．０より小さい値で固定とし、車速ＶｓがＶｓ１とＶｓ２の間では一定の割合で増加するように設定した例を示している。
【０１４４】
舵角感応ゲイン部２５５には、車速感応ゲイン部２５４から出力されるＳＡＴ情報ＴＳＴ３及び操舵角θｈが入力される。舵角感応ゲイン部２５５は、舵角感応ゲインを設定する。
【０１４５】
図２２は、舵角感応ゲインの特性例を示す図である。図２２に示されるように、舵角感応ゲイン部２５５は、所定の操舵角から作用し始め、操舵角が大きい時の感度が高くなるように、舵角感応ゲインを設定する。舵角感応ゲイン部２５５は、操舵角θｈに応じて設定される舵角感応ゲインをＳＡＴ情報ＴＳＴ３に乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０を出力する。
【０１４６】
図２２において、舵角感応ゲインは、操舵角θｈがθｈ１（例えば１０ｄｅｇ）以下では所定のゲイン値Ｇαで、操舵角θｈがθｈ２（例えば３０ｄｅｇ）以上では１．０で固定とし、操舵角θｈがθｈ１とθｈ２の間では一定の割合で増加するように設定した例を示している。操舵角θｈが大きいときの感度を高くしたい場合は、Ｇαを０≦Ｇα＜１の範囲に設定すれば良い。操舵角θｈが小さいときの感度を高くしたい場合は、図示していないが、Ｇαを１＜Ｇαの範囲に設定すれば良い。操舵角θｈによる感度を変えたくない場合は、Ｇα＝１として設定すれば良い。
【０１４７】
制限部２５６には、舵角感応ゲイン部２５５から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０が入力される。制限部２５６は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０の上限値及び下限値が設定されている。
【０１４８】
図２３は、制限部におけるトルク信号の上限値及び下限値の設定例を示す図である。図２３に示されるように、制限部２５６は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０に対する上限値及び下限値が予め設定され、入力するトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０が、上限値以上の場合は上限値を、下限値以下の場合は下限値を、それ以外の場合はトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０を、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄとして出力する。
【０１４９】
なお、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインは、図２０、図２１、及び図２２に示されるような直線的な特性ではなく、曲線的な特性でも良い。また、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインは、操舵フィーリングに応じて設定を適宜調整しても良い。また、トルク信号の大きさが増大するおそれがない場合や他の手段で抑制する場合等では、制限部２５６を削除しても良い。操舵トルク感応ゲイン部２５３、車速感応ゲイン部２５４、及び舵角感応ゲイン部２５５についても、適宜、省略可能である。また、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインの設置位置を入れ替えても良い。また、例えば、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインを並列に求め、１つの構成部でＳＡＴ情報ＴＳＴ１に乗算する態様であっても良い。
【０１５０】
すなわち、本実施形態におけるＳＡＴ情報補正部２５０の構成は一例であり、図１８に示す構成とは異なる態様であっても良い。
【０１５１】
本実施形態においても、上述した実施形態１において説明した操舵反力補正部２８０を目標操舵トルク生成部２０１に備えた構成とすることで、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１５２】
具体的に、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（第１トルク信号）、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃ、及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄは、加算部２６１，２６２，２６３で加算され、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）が得られる。
【０１５３】
また、乗算部２６４は、加算部２６１から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）に対し、操舵反力補正部２８０から出力される補正ゲインＧを乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）として加算部２６５に出力する。加算部２６５は、乗算部２６４から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）に対し、操舵反力補正部２８０から出力される補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ（第４トルク信号）を加算して、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力する。
【０１５４】
ドライブモード（第１モード）では、実施形態１と同様に、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）に対して、補正ゲインＧ＝１を乗じ、補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ（第４トルク信号）＝０を加算する。これにより、目標操舵トルクＴｒｅｆ＝トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）となり、ドライブモード（第１モード）に適した目標操舵トルクＴｒｅｆを得ることができる。
【０１５５】
低速運転モード（第２モード）では、実施形態１と同様に、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｅ（第２トルク信号）に対し、１未満の正の補正ゲインＧ（例えば、Ｇ＝０．３）を乗じてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）を生成し、さらに、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｆ（第３トルク信号）に対し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（第１トルク信号）よりも操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜＝０における傾きが大きい補正トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｐ（第４トルク信号）を加算して、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する。これにより、実施形態１と同様に、ドライブモード（第１モード）よりも目標操舵トルクＴｒｅｆを小さくすることができ、ハンドル１の操作を軽くすることができる。また、実施形態１と同様に、操舵角θｈが０前後の領域（図１４中において一点鎖線で示した領域）では、操舵角θｈの変化に対して操舵力の変化を大きくすることができ、舵角ゼロを認識し易くなる。これにより、運転者の負担を軽減することができ、操舵感を向上することができる。
【０１５６】
以下、実施形態２の捩れ角制御部３００ａについて、図２４を参照して説明する。
【０１５７】
図２４は、実施形態２の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。捩れ角制御部３００ａは、目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍに基づいてモータ電流指令値Ｉｍｃを演算する。捩れ角制御部３００ａは、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、安定化補償部３４０、出力制限部３５０、減算部３６１及び加算部３６２を備えている。
【０１５８】
変換部５００から出力される目標捩れ角Δθｒｅｆは、減算部３６１に加算入力される。捩れ角Δθは、減算部３６１に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部３２０に入力される。モータ角速度ωｍは、安定化補償部３４０に入力される。
【０１５９】
捩れ角ＦＢ補償部３１０は、減算部３６１で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωｒｅｆを出力する。補償値ＣＦＢは、単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。
【０１６０】
目標捩れ角速度ωｒｅｆは、速度制御部３３０に入力される。捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０により、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。
【０１６１】
捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角Δθに対して微分演算処理を行い、捩れ角速度ωｔを算出する。捩れ角速度ωｔは、速度制御部３３０に出力される。捩れ角速度演算部３２０は、微分演算として、ＨＰＦとゲインによる擬似微分を行なっても良い。また、捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角速度ωｔを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部３３０に出力するようにしても良い。
【０１６２】
速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標捩れ角速度ωｒｅｆに捩れ角速度ωｔが追従するようなモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出する。
【０１６３】
減算部３３３は、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ−ωｔ）を算出する。積分部３３１は、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ−ωｔ）を積分し、積分結果を減算部３３４に加算入力する。
【０１６４】
捩れ角速度ωｔは、比例部３３２にも出力される。比例部３３２は、捩れ角速度ωｔに対してゲインＫｖｐによる比例処理を行い、比例処理結果を減算部３３４に減算入力する。減算部３３４での減算結果は、モータ電流指令値Ｉｍｃａ１として出力される。なお、速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ−Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出しても良い。
【０１６５】
安定化補償部３４０は、補償値Ｃｓ（伝達関数）を有しており、モータ角速度ωｍからモータ電流指令値Ｉｍｃａ２を算出する。追従性及び外乱特性を向上させるために、捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０のゲインを上げると、高域の制御的な発振現象が発生してしまう。この対策として、モータ角速度ωｍに対し、安定化するために必要な伝達関数（Ｃｓ）を安定化補償部３４０に設定する。これにより、ＥＰＳ制御システム全体の安定化を実現することができる。
【０１６６】
加算部３６２は、速度制御部３３０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ１と安定化補償部３４０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ２とを加算し、モータ電流指令値Ｉｍｃｂとして出力する。
【０１６７】
出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂに対する上限値及び下限値が予め設定されている。出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂの上下限値を制限して、モータ電流指令値Ｉｍｃを出力する。
【０１６８】
なお、本実施形態における捩れ角制御部３００ａの構成は一例であり、図２４に示す構成とは異なる態様であっても良い。例えば、捩れ角制御部３００ａは、安定化補償部３４０を具備しない構成であっても良い。
【０１６９】
（実施形態３）
実施形態１，２では、車両用操向装置の１つとして、本開示をコラム型ＥＰＳに適用しているが、本開示はコラム型等の上流型に限られず、ラック＆ピニオン等の下流型ＥＰＳにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー（バネ定数任意）及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）反力装置等にも適用可能である。本開示を、トーションバーを備えたＳＢＷ反力装置に適用した場合の実施形態（実施形態３）について説明する。
【０１７０】
まずは、ＳＢＷ反力装置を含むＳＢＷシステム全体について説明する。図２５は、ＳＢＷシステムの構成例を、図１に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。なお、上述した実施形態１，２で説明した構成と同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１７１】
ＳＢＷシステムは、図１におけるユニバーサルジョイント４ａにてコラム軸２と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル１の操作を電気信号によって操向車輪８Ｌ，８Ｒ等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図２５に示されるように、ＳＢＷシステムは反力装置６０及び駆動装置７０を備え、コントロールユニット（ＥＣＵ）５０が両装置の制御を行う。反力装置６０は、舵角センサ１４にて操舵角θｈの検出を行うと同時に、操向車輪８Ｌ，８Ｒから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ６１により生成される。なお、本開示では、トルクセンサ１０にて操舵トルクＴｓを検出するが、これに限定されない。また、角度センサ７４が、反力用モータ６１のモータ角θｍを検出する。駆動装置７０は、運転者によるハンドル１の操舵に合わせて、駆動用モータ７１を駆動し、その駆動力を、ギア７２を介してピニオンラック機構５に付与し、タイロッド６ａ，６ｂを経て、操向車輪８Ｌ，８Ｒを転舵する。ピニオンラック機構５の近傍には角度センサ７３が配置されており、操向車輪８Ｌ，８Ｒの転舵角θｔを検出する。ＥＣＵ５０は、反力装置６０及び駆動装置７０を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θｈや転舵角θｔ等の情報に加え、車速センサ１２からの車速Ｖｓ等を基に、反力用モータ６１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１及び駆動用モータ７１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。
【０１７２】
このようなＳＢＷシステムに本開示を適用した実施形態３の構成について説明する。
【０１７３】
図２６は、実施形態３の構成を示すブロック図である。実施形態３は、捩れ角Δθに対する制御（以下、「捩れ角制御」とする）と、転舵角θｔに対する制御（以下、「転舵角制御」とする）を行い、反力装置を捩れ角制御で制御し、駆動装置を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置は他の制御方法で制御しても良い。
【０１７４】
捩れ角制御では、実施形態２と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θｈ等を用いて目標操舵トルク生成部２０２及び変換部５００を経て算出される目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような制御を行う。モータ角θｍは角度センサ７４で検出され、モータ角速度ωｍは、角速度演算部９５１にてモータ角θｍを微分することにより算出される。転舵角θｔは角度センサ７３で検出される。また、実施形態１ではＥＰＳ操舵系／車両系１００内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部１３０は、図３に示される減算部３２Ｂ、ＰＩ制御部３５、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ回路３７と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部３００ａから出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃ及びモータ電流検出器１４０で検出される反力用モータ６１の電流値Ｉｍｒに基づいて、反力用モータ６１を駆動して、電流制御を行う。
【０１７５】
転舵角制御では、目標転舵角生成部９１０にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成され、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角θｔと共に転舵角制御部９２０に入力され、転舵角制御部９２０にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。そして、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出される駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、電流制御部９３０が、電流制御部１３０と同様の構成及び動作により、駆動用モータ７１を駆動して、電流制御を行う。なお、本開示において、転舵角制御部９２０にて算出されるモータ電流指令値Ｉｍｃｔは、目標操舵トルク生成部２０２にも出力される。
【０１７６】
図２７は、目標転舵角生成部の構成例示す図である。目標転舵角生成部９１０は、制限部９３１、レート制限部９３２及び補正部９３３を備える。
【０１７７】
制限部９３１は、操舵角θｈの上下限値を制限して、操舵角θｈ１を出力する。図２４に示す捩れ角制御部３００ａ内の出力制限部３５０と同様に、操舵角θｈに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。
【０１７８】
レート制限部９３２は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θｈ１の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θｈ２を出力する。例えば、１サンプル前の操舵角θｈ１からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値（制限値）より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θｈ１を加減算し、操舵角θｈ２として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θｈ１をそのまま操舵角θｈ２として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。
【０１７９】
補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して、目標転舵角θｔｒｅｆを出力する。例えば、操舵角θｈ２の大きさ｜θｈ２｜に対する目標転舵角θｔｒｅｆの特性を定義したマップを用いて、操舵角θｈ２より目標転舵角θｔｒｅｆを求める。或いは、単純に、操舵角θｈ２に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θｔｒｅｆを求めるようにしても良い。
【０１８０】
図２８は、転舵角制御部の構成例を示す図である。転舵角制御部９２０は、図２４に示される捩れ角制御部３００ａの構成例において安定化補償部３４０及び加算部３６２を除いた構成と同様の構成をしており、目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθの代わりに目標転舵角θｔｒｅｆ及び転舵角θｔを入力し、転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部９２１、転舵角速度演算部９２２、速度制御部９２３、出力制限部９２６及び減算部９２７が、それぞれ捩れ角ＦＢ補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、出力制限部３５０及び減算部３６１と同様の構成で同様の動作を行う。
【０１８１】
このような構成において、実施形態３の動作例を、図２９のフローチャートを参照して説明する。図２９は、実施形態３の動作例を示すフローチャートである。
【０１８２】
動作を開始すると、角度センサ７３は転舵角θｔを検出し、角度センサ７４はモータ角θｍを検出し（ステップＳ１１０）、転舵角θｔは転舵角制御部９２０に、モータ角θｍは角速度演算部９５１にそれぞれ入力される。
【０１８３】
角速度演算部９５１は、モータ角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出し、捩れ角制御部３００ａに出力する（ステップＳ１２０）。
【０１８４】
その後、目標操舵トルク生成部２０２において、図７に示されるステップＳ１０〜Ｓ４０と同様の動作を実行し、反力用モータ６１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ１３０〜Ｓ１６０）。
【０１８５】
一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部９１０が操舵角θｈを入力し、操舵角θｈは制限部９３１に入力される。制限部９３１は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θｈの上下限値を制限し（ステップＳ１７０）、操舵角θｈ１としてレート制限部９３２に出力する。レート制限部９３２は、予め設定された制限値により操舵角θｈ１の変化量に対して制限をかけ（ステップＳ１８０）、操舵角θｈ２として補正部９３３に出力する。補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して目標転舵角θｔｒｅｆを求め（ステップＳ１９０）、転舵角制御部９２０に出力する。
【０１８６】
転舵角θｔ及び目標転舵角θｔｒｅｆを入力した転舵角制御部９２０は、減算部９２７にて目標転舵角θｔｒｅｆから転舵角θｔを減算することにより、偏差Δθｔ０を算出する（ステップＳ２００）。偏差Δθｔ０は転舵角ＦＢ補償部９２１に入力され、転舵角ＦＢ補償部９２１は、偏差Δθｔ０に補償値を乗算することにより偏差Δθｔ０を補償し（ステップＳ２１０）、目標転舵角速度ωｔｒｅｆを速度制御部９２３に出力する。転舵角速度演算部９２２は転舵角θｔを入力し、転舵角θｔに対する微分演算により転舵角速度ωｔｔを算出し（ステップＳ２２０）、速度制御部９２３に出力する。速度制御部９２３は、速度制御部３３０と同様にＩ−Ｐ制御によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａを算出し（ステップＳ２３０）、出力制限部９２６に出力する。出力制限部９２６は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａの上下限値を制限し（ステップＳ２４０）、モータ電流指令値Ｉｍｃｔとして出力する（ステップＳ２５０）。
【０１８７】
モータ電流指令値Ｉｍｃｔは電流制御部９３０に入力され、電流制御部９３０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出された駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、駆動用モータ７１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ２６０）。
【０１８８】
なお、図２９におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、転舵角制御部９２０内の速度制御部９２３は、捩れ角制御部３００ａ内の速度制御部３３０と同様に、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ−Ｄ制御等、実現可能で、Ｐ、Ｉ及びＤのいずれかの制御を用いていれば良く、更に、転舵角制御部９２０及び捩れ角制御部３００ａでの追従制御は、一般的に用いられている制御構造で行っても良い。転舵角制御部９２０については、目標角度（ここでは目標転舵角θｔｒｅｆ）に対して実角度（ここでは転舵角θｔ）が追従する制御構成であれば、車両用装置に用いられている制御構成に限定されず、例えば、産業用位置決め装置や産業用ロボット等に用いられている制御構成を適用しても良い。
【０１８９】
実施形態３では、図２５に示されるように、１つのＥＣＵ５０で反力装置６０及び駆動装置７０の制御を行っているが、反力装置６０用のＥＣＵと駆動装置７０用のＥＣＵをそれぞれ設けても良い。この場合、ＥＣＵ同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図２５に示されるＳＢＷシステムは反力装置６０と駆動装置７０の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸２と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるＳＢＷシステムにも、本開示は適用可能である。このようなＳＢＷシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。
【０１９０】
上述の実施形態１から３での捩れ角制御部３００，３００ａは、直接的にモータ電流指令値Ｉｍｃ及びアシスト電流指令値Ｉａｃを演算しているが、それらを演算する前に、先ず出力したいモータトルク（目標トルク）を演算してから、モータ電流指令値及びアシスト電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値及びアシスト電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。
【０１９１】
本実施形態においても、上述した実施形態１において説明した操舵反力補正部２８０を目標操舵トルク生成部２０２に備えた構成とすることで、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１９２】
なお、上述で使用した図は、本開示に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本開示の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。また、ハンドルと、モータ又は反力モータの間に任意のバネ定数を有する機構であれば、トーションバーに限定しなくても良い。
【符号の説明】
【０１９３】
１  ハンドル
２  コラム軸
２Ａ  トーションバー
３  減速機構
４ａ、４ｂ  ユニバーサルジョイント
５  ピニオンラック機構
６ａ，６ｂ  タイロッド
７ａ，７ｂ  ハブユニット
８Ｌ，８Ｒ  操向車輪
１０  トルクセンサ
１１  イグニションキー
１２  車速センサ
１３  バッテリ
１４  舵角センサ
１５  低速運転モード検知部（判定部）
２０  モータ
３０，３０ａ，５０  コントロールユニット（ＥＣＵ）
６０  反力装置
６１  反力用モータ
７０  駆動装置
７１  駆動用モータ
７２  ギア
７３  角度センサ
１００  ＥＰＳ操舵系／車両系
１３０  電流制御部
１４０  モータ電流検出器
２００，２０１，２０２  目標操舵トルク生成部
２１０  基本マップ部
２１１  乗算部
２１３  符号抽出部
２２０  微分部
２３０  ダンパゲインマップ部
２４０  ヒステリシス補正部
２５０  ＳＡＴ情報補正部
２５１  ＳＡＴ算出部
２５１Ａ  換算部
２５１Ｂ  角速度演算部
２５１Ｃ  角加速度演算部
２５１Ｄ，２５１Ｅ，２５１Ｆ  ブロック
２５１Ｈ  ，２５１Ｉ，２５１Ｊ  加算器
２５２  フィルタ部
２５３  操舵トルク感応ゲイン部
２５４  車速感応ゲイン部
２５５  舵角感応ゲイン部
２５６  制限部
２６０，２６４  乗算部
２６１，２６２，２６５  加算部
２８０  操舵反力補正部
２８１  補正ゲイン生成部
２８２  補正トルクマップ
２８３  符号抽出部
２８４  乗算部
３００，３００ａ  捩れ角制御部
３１０  捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部
３２０  捩れ角速度演算部
３３０  速度制御部
３３１  積分部
３３２  比例部
３３３，３３４  減算部
３４０  安定化補償部
３５０  出力制限部
３６０  舵角外乱補償部
３６１  減算部
３６２，３６３  加算部
３７０  減速比部
４００  操舵方向判定部
５００  変換部
９１０  目標転舵角生成部
９２０  転舵角制御部
９２１  転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部
９２２  転舵角速度演算部
９２３  速度制御部
９２６  出力制限部
９２７  減算部
９３０  電流制御部
９３１  制限部
９３３  補正部
９３２  レート制限部
９４０  モータ電流検出器
１００１  ＣＰＵ
１００５  インターフェース
１００６  Ａ／Ｄ変換器
１００７  ＰＷＭコントローラ
１１００  制御用コンピュータ（ＭＣＵ）
【図１】
2020192927.tif 000003
【図２】
2020192927.tif 000004
【図３】
2020192927.tif 000005
【図４】
2020192927.tif 000006
【図５】
2020192927.tif 000007
【図６】
2020192927.tif 000008
【図７】
2020192927.tif 000009
【図８】
2020192927.tif 000010
【図９】
2020192927.tif 000011
【図１０】
2020192927.tif 000012
【図１１】
2020192927.tif 000013
【図１２】
2020192927.tif 000014
【図１３】
2020192927.tif 000015
【図１４】
2020192927.tif 000016
【図１５】
2020192927.tif 000017
【図１６】
2020192927.tif 000018
【図１７】
2020192927.tif 000019
【図１８】
2020192927.tif 000020
【図１９】
2020192927.tif 000021
【図２０】
2020192927.tif 000022
【図２１】
2020192927.tif 000023
【図２２】
2020192927.tif 000024
【図２３】
2020192927.tif 000025
【図２４】
2020192927.tif 000026
【図２５】
2020192927.tif 000027
【図２６】
2020192927.tif 000028
【図２７】
2020192927.tif 000029
【図２８】
2020192927.tif 000030
【図２９】
2020192927.tif 000031