(57)【要約】【課題】運転者による転舵角の大きさを大きくしようとする力の大きさを小さい側に制限できるようにした転舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵操作量算出処理Ｍ１６により操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量としての操舵操作量Ｔｓ＊が算出される。操舵操作量Ｔｓ＊と操舵トルクＴｈとの和である軸力Ｔａｆを入力として規範モデル演算処理Ｍ２０において、ピニオン角指令値θｐ＊が算出される。規範モデル演算処理Ｍ２０では、ピニオン角指令値θｐ＊が最大値付近となる場合、軸力Ｔａｆから減算する反力Ｔｒｖを大きい値とする。これにより、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさがピニオン角θｐの大きさよりも小さくなり、角度操作量算出処理Ｍ５０によって、操舵角の大きさを小さくするように電動機が操作される。【選択図】図２
2020179830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とし、
運転者が入力する操舵トルクを目標操舵トルクにフィードバック制御すべく前記転舵輪を転舵させるための前記電動機の操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である操舵操作量を算出する操舵操作量算出処理と、
前記操舵操作量に応じて前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度の指令値である角度指令値を算出する角度指令値算出処理と、
前記換算可能角度を前記角度指令値にフィードバック制御する操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である角度操作量を算出する角度操作量算出処理と、
前記角度操作量に応じて前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する操作処理と、
前記転舵角の大きさが転舵角閾値以上である場合、前記転舵角の大きさがさらに大きくなる側へのステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与すべく、前記角度操作量算出処理よりも上流側のパラメータを補正する補正処理と、を実行する転舵制御装置。
【請求項２】
前記角度指令値算出処理は、前記転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなる弾性力を、前記角度指令値算出処理の入力となる前記操舵操作量から減算する処理と、該減算した値に基づき前記角度指令値を算出する処理と、を含み、
前記補正処理は、前記転舵角の大きさの増加に対する前記弾性力の増加量を、前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値以上となる場合に大きくする処理を含む請求項１記載の転舵制御装置。
【請求項３】
前記角度指令値算出処理は、前記転舵角の変化速度である転舵角速度の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなる粘性力を、前記角度指令値算出処理の入力となる前記操舵操作量から減算する処理と、該減算した値に基づき前記角度指令値を算出する処理と、を含み、
前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値以下であるとき、前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値に近い場合に遠い場合よりも前記粘性力を大きくする粘性調整処理を実行する請求項１または２記載の転舵制御装置。
【請求項４】
前記補正処理は、前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値以上となる場合に前記角度指令値算出処理に入力される前記操舵操作量の大きさを小さくする処理を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の転舵制御装置。
【請求項５】
前記ステアリングホイールには、前記転舵輪と前記ステアリングホイールとの動力の伝達が遮断された状態において前記ステアリングホイールの操作に抗する力である抗力を前記ステアリングホイールに付与する抗力アクチュエータが取り付けられており、
当該転舵制御装置は、前記転舵アクチュエータに加えて前記抗力アクチュエータを操作対象とし、
前記角度指令値に応じて前記抗力アクチュエータを操作する抗力操作処理を実行し、
前記補正処理は、前記ステアリングホイールの回転角である操舵角の大きさが操舵角閾値以上であることと、前記転舵角が前記転舵角閾値以上であることとの少なくとも一方が成立する場合、前記抗力アクチュエータによって前記操舵角の大きさがさらに大きくなる側への前記ステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与すべく、前記角度操作量算出処理よりも上流側のパラメータを補正する処理である請求項１〜４のいずれか１項に記載の転舵制御装置。
【請求項６】
前記操作処理は、前記操舵操作量によらずに前記角度操作量に基づき前記電動機のトルクを制御すべく前記駆動回路を操作する処理である請求項１〜５のいずれか１項に記載の転舵制御装置。
【請求項７】
前記操舵操作量と前記操舵トルクとを同一の物体に働く力に換算した量同士の和に基づき、前記目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出処理を実行する請求項１〜６のいずれか１項に記載の転舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とする転舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、目標操舵トルクと実際の操舵トルクとの差に基づくフィードバック制御の操作量と、目標転舵角と転舵角との差に基づくフィードバック制御の操作量とに基づき、転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータに内蔵された電動機を操作する装置が記載されている。
【０００３】
ところで、電動パワーステアリング装置（操舵アシスト装置）においては、一般に、タイヤ角が一定以上転舵することが阻止されることが周知である。具体的には、たとえばラックアンドピニオン式のものにあっては、ラック軸の端部がラックハウジングに当たるいわゆるエンド当てが生じることで、タイヤ角のそれ以上の転舵が阻止されることが周知である。これに対し、下記特許文献２には、ラック軸の端部がラックハウジングに近づいたときに電動機の電流指令値を徐々に下げる制限を加える装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７５９４０号公報
【特許文献２】特開２００７−０４５３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の装置において、ラック軸の端部がラックハウジングに近づいたときに電動機の電流指令値を徐々に下げる制御では、運転者がラック軸の端部がラックハウジングに接触するまで操舵角の大きさをそれ以上大きくできない最大値に近いことを感知できないおそれがある。そして感知できない場合、運転者がステアリングホイールに入力するトルクが大きい状態が継続され、ラック軸の端部がラックハウジングに大きな力で接触するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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．電動機が内蔵されて且つ転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを操作対象とし、運転者が入力する操舵トルクを目標操舵トルクにフィードバック制御すべく前記転舵輪を転舵させるための前記電動機の操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である操舵操作量を算出する操舵操作量算出処理と、前記操舵操作量に応じて前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度の指令値である角度指令値を算出する角度指令値算出処理と、前記換算可能角度を前記角度指令値にフィードバック制御する操作量であって前記電動機に要求されるトルクに換算可能な操作量である角度操作量を算出する角度操作量算出処理と、前記角度操作量に応じて前記電動機のトルクを制御すべく前記電動機の駆動回路を操作する操作処理と、前記転舵角の大きさが転舵角閾値以上である場合、前記転舵角の大きさがさらに大きくなる側へのステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与すべく、前記角度操作量算出処理よりも上流側のパラメータを補正する補正処理と、を実行する転舵制御装置である。
【０００７】
上記構成では、転舵角の大きさが転舵角閾値以上である場合、転舵角の大きさがさらに大きくなる側へのステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与することにより、運転者が転舵角の大きさを大きくする側に大きな力が加わるように操作したとしても、転舵角の大きさを大きくしようとする力の大きさを小さい側に制限することができる。しかも、ステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与すべく、角度操作量算出処理よりも上流側のパラメータが補正される。そのため、角度操作量算出処理の出力が補正される場合と比較すると、転舵角を目標転舵角にフィードバック制御する制御の制御性の低下を抑制できる。
【０００８】
２．前記角度指令値算出処理は、前記転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなる弾性力を、前記角度指令値算出処理の入力となる前記操舵操作量から減算する処理と、該減算した値に基づき前記角度指令値を算出する処理と、を含み、前記補正処理は、前記転舵角の大きさの増加に対する前記弾性力の増加量を、前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値以上となる場合に大きくする処理を含む上記１記載の転舵制御装置である。
【０００９】
上記構成では、転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなる弾性力を角度指令値算出処理の入力となる操舵操作量から減算し、これに基づき角度指令値を算出することから、転舵角の大きさが大きい場合に小さい場合よりも転舵角を転舵させるうえで必要なトルクが大きくなることを表現できる。しかも、弾性力の増加量を、転舵角の大きさが転舵角閾値以上となる場合に大きくすることによって、転舵角が転舵角閾値以上である場合に、転舵角の大きさがさらに大きくなる側へのステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与することができる。
【００１０】
３．前記角度指令値算出処理は、前記転舵角の変化速度である転舵角速度の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなる粘性力を、前記角度指令値算出処理の入力となる前記操舵操作量から減算する処理と、該減算した値に基づき前記角度指令値を算出する処理と、を含み、前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値以下であるとき、前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値に近い場合に遠い場合よりも前記粘性力を大きくする粘性調整処理を実行する上記１または２記載の転舵制御装置である。
【００１１】
転舵角が転舵角閾値以上である場合に転舵角の大きさがさらに大きくなる側へのステアリングホイールの操作に抗する抗力が付与されると、転舵角が転舵角閾値に達する際の転舵角の変化速度が大きい場合には、転舵角の大きさを大きくしようとする力と上記抗力との互いに反対方向の力がぶつかり合うことによる衝撃が大きくなるおそれがある。そこで上記構成では、転舵角の大きさが転舵角閾値に近い場合に遠い場合よりも粘性力を大きくすることにより、転舵角閾値付近では粘性力が大きくなりやすいため転舵角の変化速度が大きくなることを抑制できる。そのため、転舵角が転舵角閾値に達する際の転舵角の大きさの増加速度が過度に大きくなることを抑制でき、ひいては上記衝撃を抑制できる。
【００１２】
４．前記補正処理は、前記転舵角の大きさが前記転舵角閾値以上となる場合に前記角度指令値算出処理に入力される前記操舵操作量の大きさを小さくする処理を含む上記１〜３のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。
【００１３】
上記構成では、転舵角の大きさが転舵角閾値以上となる場合に操舵操作量の大きさを小さくすることから、転舵角の大きさが転舵角閾値以上となる場合に、角度指令値算出処理の入力の大きさを小さくすることができる。そのため、角度指令値算出処理では、操舵トルクの大きさの割に角度指令値の大きさを小さい値に算出することから、換算可能角度の大きさが角度指令値の大きさよりも大きくなる傾向となる。そしてその場合、角度操作量算出処理によって算出された角度操作量は、転舵角の大きさを小さくする側の量となることから、転舵角の大きさがさらに大きくなる側へのステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与できる。
【００１４】
５．前記ステアリングホイールには、前記転舵輪と前記ステアリングホイールとの動力の伝達が遮断された状態において前記ステアリングホイールの操作に抗する力である抗力を前記ステアリングホイールに付与する抗力アクチュエータが取り付けられており、当該転舵制御装置は、前記転舵アクチュエータに加えて前記抗力アクチュエータを操作対象とし、前記角度指令値に応じて前記抗力アクチュエータを操作する抗力操作処理を実行し、前記補正処理は、前記ステアリングホイールの回転角である操舵角の大きさが操舵角閾値以上であることと、前記転舵角が前記転舵角閾値以上であることとの少なくとも一方が成立する場合、前記抗力アクチュエータによって前記操舵角の大きさがさらに大きくなる側への前記ステアリングホイールの操作に抗する抗力を付与すべく、前記角度操作量算出処理よりも上流側のパラメータを補正する処理である上記１〜４のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。
【００１５】
上記構成では、操舵角が操舵角閾値に達することと転舵角が転舵角閾値に達することとの論理和が真となる場合、操舵角の大きさがさらに大きくなる側へのステアリングホイールの操作に抗する抗力が付与される。このため、転舵角の大きさが上限値を超えようとするステアリングの操作と操舵角の大きさが上限値を超えようとするステアリングの操作とがなされる事態を抑制できる。
【００１６】
６．前記操作処理は、前記操舵操作量によらずに前記角度操作量に基づき前記電動機のトルクを制御すべく前記駆動回路を操作する処理である上記１〜５のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。
【００１７】
７．前記操舵操作量と前記操舵トルクとを同一の物体に働く力に換算した量同士の和に基づき、前記目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出処理を実行する上記１〜６のいずれか１つに記載の転舵制御装置である。
【００１８】
操舵操作量は、電動機に要求されるトルクに換算可能であることから、操舵操作量と操舵トルクとによって、転舵輪を転舵させるために車両側から加える力が定まり、この力は、横力に換算できる。一方、運転者による操舵フィーリングを良好とする上で要求される目標操舵トルクは、横力に応じて定まる傾向がある。このため、上記構成では、上記和に基づき目標操舵トルクを定めることにより、目標操舵トルク算出処理の設計が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態にかかる電動パワーステアリング装置を示す図。
【図２】同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかる反力算出処理の手順を示す流れ図。
【図４】第２の実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。
【図５】同実施形態にかかる反力算出処理の手順を示す流れ図。
【図６】第３の実施形態にかかる電動パワーステアリング装置を示す図。
【図７】同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理を示すブロック図。
【図８】同実施形態にかかる反力算出処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
以下、転舵制御装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、運転者のステアリングホイール２２の操作に基づいて転舵輪１２を転舵させる操舵機構２０、および転舵輪１２を電動で転舵させる転舵アクチュエータ３０を備えている。
【００２１】
操舵機構２０は、ステアリングホイール２２と、ステアリングホイール２２に固定されたステアリングシャフト２４と、ラックアンドピニオン機構２７と、を備えている。ステアリングシャフト２４は、ステアリングホイール２２と連結されたコラムシャフト２４ａと、コラムシャフト２４ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト２４ｂと、インターミディエイトシャフト２４ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト２４ｃとを有している。ピニオンシャフト２４ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構２７を介してラック軸２６に連結されている。ラック軸２６の両端には、タイロッド２８を介して、左右の転舵輪１２が連結されている。したがって、ステアリングホイール２２、すなわちステアリングシャフト２４の回転運動は、ピニオンシャフト２４ｃおよびラック軸２６からなるラックアンドピニオン機構２７を介してラック軸２６の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラック軸２６の両端にそれぞれ連結されたタイロッド２８を介して、転舵輪１２にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１２の転舵角が変化する。なお、ラック軸２６の軸方向への変位量の最大値は、ラックハウジング１６によって規定されている。
【００２２】
一方、転舵アクチュエータ３０は、ラック軸２６を操舵機構２０と共有し、また、電動機３２や、インバータ３３、ボールねじ機構３４、ベルト式減速機構３６を備えている。電動機３２は、転舵輪１２を転舵させるための動力の発生源であり、本実施形態では、電動機３２として、３相の表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を例示する。ボールねじ機構３４は、ラック軸２６の周囲に一体的に取り付けられており、ベルト式減速機構３６は、電動機３２の出力軸３２ａの回転力をボールねじ機構３４に伝達する。電動機３２の出力軸３２ａの回転力は、ベルト式減速機構３６およびボールねじ機構３４を介して、ラック軸２６を軸方向に往復直線運動させる力に変換される。このラック軸２６に付与される軸方向の力によって、転舵輪１２を転舵させることができる。
【００２３】
転舵制御装置４０は、転舵輪１２を制御対象とし、その制御量である転舵角を制御すべく、転舵アクチュエータ３０を操作する。転舵制御装置４０は、制御量の制御に際し、トルクセンサ５０によって検出される、運転者がステアリングホイール２２を介して入力するトルクである操舵トルクＴｈや、車速センサ５２によって検出される車速Ｖを参照する。また、転舵制御装置４０は、回転角度センサ５４によって検出される出力軸３２ａの回転角度θｍや、電動機３２を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを参照する。なお、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、インバータ３３の各レッグに設けられたシャント抵抗における電圧降下として検出されるものとすればよい。
【００２４】
転舵制御装置４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４および周辺回路４６を備え、それらが通信線４８を介して接続されているものである。なお、周辺回路４６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含む。
【００２５】
図２に、転舵制御装置４０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより実現される。
ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、後述する軸力Ｔａｆに基づき、ステアリングホイール２２を介して運転者がステアリングシャフト２４に入力すべき目標操舵トルクＴｈ＊のベース値であるベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理である。ここで、軸力Ｔａｆは、ラック軸２６に加わる軸方向の力である。軸力Ｔａｆは、転舵輪１２に作用する横力に応じた量となることから、軸力Ｔａｆによって横力を把握することができる。一方、ステアリングホイール２２を介して運転者がステアリングシャフト２４に入力すべきトルクは、横力に応じて定めることが望ましい。したがって、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆから把握される横力に応じてベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理となっている。
【００２６】
詳しくは、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０は、軸力Ｔａｆの大きさ（絶対値）が同一であっても車速Ｖが小さい場合に大きい場合よりも、ベース目標トルクＴｈｂ＊の大きさ（絶対値）をより小さい値に算出する処理である。これは、たとえば、軸力Ｔａｆまたは軸力Ｔａｆから把握される横加速度および車速Ｖを入力変数とし、ベース目標トルクＴｈｂ＊を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶された状態でＣＰＵ４２によりベース目標トルクＴｈｂ＊をマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータとは、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、たとえば、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のに対し、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。
【００２７】
ヒステリシス処理Ｍ１４は、転舵輪１２の転舵角に換算可能な換算可能角度であるピニオンシャフト２４ｃの回転角度（ピニオン角θｐ）に基づき、ベース目標トルクＴｈｂ＊を補正するヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを算出して出力する処理である。詳しくは、ヒステリシス処理Ｍ１４は、ピニオン角θｐの変化等に基づき、ステアリングホイール２２の切り込み時および切り戻し時を識別し、切り込み時において切り戻し時と比較して目標操舵トルクＴｈ＊の大きさがより大きくなるように、ヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを算出する処理を含む。詳しくは、ヒステリシス処理Ｍ１４は、車速Ｖに応じてヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを可変設定する処理を含む。
【００２８】
加算処理Ｍ１２は、ベース目標トルクＴｈｂ＊にヒステリシス補正量Ｔｈｙｓを加算することによって、目標操舵トルクＴｈ＊を算出する処理である。
操舵操作量算出処理Ｍ１６は、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量である操舵操作量Ｔｓ＊を算出する処理である。操舵操作量Ｔｓ＊は、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御するための操作量を含んだ量であるが、フィードフォワード項を含んでもよい。フィードバック制御のための操作量は、たとえば操舵トルクＴｈおよび目標操舵トルクＴｈ＊の符号がともに正の場合、操舵トルクＴｈが目標操舵トルクＴｈ＊よりも大きい場合に、電動機３２に対する要求トルクの大きさ（絶対値）を増加させるための量となる。なお、操舵操作量Ｔｓ＊は、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御するうえでの電動機３２に対する要求トルクＴｄに応じた量であるが、本実施形態では、操舵操作量Ｔｓ＊は、ステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算された量となっている。
【００２９】
軸力算出処理Ｍ１８は、操舵操作量Ｔｓ＊に操舵トルクＴｈを加算することによって、軸力Ｔａｆを算出する処理である。なお、操舵トルクＴｈは、ステアリングシャフト２４に加わるトルクのため、本実施形態において軸力Ｔａｆは、ラック軸２６の軸方向に加わる力を、ステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算した値となっている。
【００３０】
規範モデル演算処理Ｍ２０は、軸力Ｔａｆに基づき、ピニオン角θｐの指令値であるピニオン角指令値θｐ＊を算出する処理である。詳しくは、規範モデル演算処理Ｍ２０は、以下の式（ｃ１）にて表現されるモデル式を用いて、ピニオン角指令値θｐ＊を算出する処理である。
【００３１】
Ｔａｆ＝Ｋ・θｐ＊＋Ｃ・θｐ＊’＋Ｊ・θｐ＊’’  …（ｃ１）
上記の式（ｃ１）にて表現されるモデルは、軸力Ｔａｆと等しい量のトルクがステアリングシャフト２４に入力された場合にピニオン角θｐが示す値をモデル化したものである。上記の式（ｃ１）において、粘性係数Ｃは、電動パワーステアリング装置１０の摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Ｊは、電動パワーステアリング装置１０の慣性をモデル化したものであり、弾性係数Ｋは、電動パワーステアリング装置１０が搭載される車両のサスペンションやホイールアライメント等の仕様をモデル化したものである。このモデルは、実際の電動パワーステアリング装置１０や電動パワーステアリング装置１０が搭載される車両を正確に表現したモデルではなく、入力に対する転舵角の挙動を理想的な挙動とするために設計された規範モデルである。すなわち、本実施形態では、規範モデルの設計を通じて操舵フィーリングの調整を可能としている。
【００３２】
具体的には、減算処理Ｍ２１において、軸力Ｔａｆから、粘性項「Ｃ・θｐ＊’」、バネ項「Ｋ・θｐ＊」および反力Ｔｒｖが減算される。慣性係数除算処理Ｍ２２によって、減算処理Ｍ２１の出力が慣性係数Ｊにより除算され、ピニオン角加速度指令値αｐ＊（＝θｐ＊’’）が算出される。そして、ピニオン角加速度指令値αｐ＊を入力とし、積分処理Ｍ２３によって、ピニオン角速度指令値ωｐ＊（＝θｐ＊’）が算出される。また、ピニオン角速度指令値ωｐ＊を入力とし、積分処理Ｍ２４によって、ピニオン角指令値θｐ＊が算出される。
【００３３】
また、粘性係数乗算処理Ｍ２５は、ピニオン角速度指令値ωｐ＊に粘性係数Ｃを乗算して粘性項「Ｃ・θｐ＊’」を算出する処理である。また、弾性係数乗算処理Ｍ２６は、ピニオン角指令値θｐ＊に弾性係数Ｋを乗算することによって、バネ項「Ｋ・θｐ＊」を算出する処理である。
【００３４】
反力算出処理Ｍ３０は、ピニオン角指令値θｐ＊やピニオン角速度指令値ωｐ＊に基づき反力Ｔｒｖを算出する処理である。
積算処理Ｍ４０は、電動機３２の回転角度θｍの積算値Ｉｎθを算出する処理である。なお、本実施形態では、車両が直進するときの転舵輪１２の転舵角を「０」としており、転舵角が「０」であるときの積算値Ｉｎθを「０」とする。換算処理Ｍ４２は、積算値Ｉｎθを、ステアリングシャフト２４から電動機３２までの減速比Ｋｍで除算することによって、ピニオン角θｐを算出する処理である。ピニオン角θｐは、「０」である場合に直進方向であることを示し、正であるか負であるかに応じて、右旋回側の転舵角であるか左旋回側の転舵角であるかを示す。
【００３５】
角度操作量算出処理Ｍ５０は、ピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための操作量である角度操作量Ｔｔ＊を算出する処理である。角度操作量Ｔｔ＊は、ピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊にフィードバック制御するうえでの電動機３２に対する要求トルクＴｄに応じた量であるが、本実施形態では、ステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算された量となっている。
【００３６】
角度操作量算出処理Ｍ５０は、角度操作量Ｔｔ＊と操舵トルクＴｈ以外に、ピニオン角θｐに影響するトルクを外乱トルクとして推定し、これを推定外乱トルクＴｌｄｅとする外乱オブザーバＭ５２を含む。なお、本実施形態では、推定外乱トルクＴｌｄｅをステアリングシャフト２４に加わるトルクに換算している。
【００３７】
外乱オブザーバＭ５２は、慣性係数Ｊｐ、ピニオン角θｐの推定値θｐｅ、角度操作量Ｔｔ０＊およびオブザーバゲインｌ１，ｌ２，ｌ３を規定する３行１列の行列Ｌを用いて以下の式（ｃ２）にて、推定外乱トルクＴｌｄｅや推定値θｐｅを算出する。なお、慣性係数Ｊｐは、電動パワーステアリング装置１０の慣性をモデル化したものであり、慣性係数Ｊと比較して、実際の電動パワーステアリング装置１０の慣性を高精度に表現した値となっている。
【００３８】
【数１】
2020179830.tif 000003
微分演算処理Ｍ５４は、ピニオン角指令値θｐ＊の微分演算によってピニオン角速度指令値を算出する処理である。
【００３９】
フィードバック項算出処理Ｍ５６は、ピニオン角指令値θｐ＊と推定値θｐｅとの差に応じた比例項と、ピニオン角指令値θｐ＊の微分値と推定値θｐｅの微分値との差に応じた微分項との和であるフィードバック操作量Ｔｔｆｂを算出する処理である。
【００４０】
２階微分処理Ｍ５８は、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値を算出する処理である。フィードフォワード項算出処理Ｍ６０は、２階微分処理Ｍ５８の出力値に慣性係数Ｊｐを乗算することによってフィードフォワード操作量Ｔｔｆｆを算出する処理である。２自由度操作量算出処理Ｍ６２は、フィードバック操作量Ｔｔｆｂと、フィードフォワード操作量Ｔｔｆｆとの和から、推定外乱トルクＴｌｄｅを減算して、角度操作量Ｔｔ０＊を算出する処理である。
【００４１】
操舵トルク補償処理Ｍ７２は、角度操作量Ｔｔ０＊から操舵トルクＴｈを減算して角度操作量算出処理Ｍ５０の出力となる角度操作量Ｔｔ＊を算出する処理である。
加算処理Ｍ７４は、操舵操作量Ｔｓ＊と角度操作量Ｔｔ＊とを加算して、電動機３２に対する要求トルクＴｄを算出する処理である。
【００４２】
換算処理Ｍ７６は、要求トルクＴｄを減速比Ｋｍで除算することによって、要求トルクＴｄを、電動機３２に対するトルクの指令値であるトルク指令値Ｔｍ＊に換算する処理である。
【００４３】
操作信号生成処理Ｍ７８は、電動機３２のトルクをトルク指令値Ｔｍ＊に制御するためのインバータ３３の操作信号ＭＳｔを生成して出力する処理である。なお、操作信号ＭＳｔは、実際には、インバータ３３の各レッグの各アームの操作信号となる。
【００４４】
図３に、反力算出処理Ｍ３０の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２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。
【００４５】
図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず仮想反力Ｔｉｅｆを算出する（Ｓ１０）。仮想反力Ｔｉｅｆは、ラック軸２６の軸方向の変位量の大きさがラックハウジング１６によって定まる最大値となる直前から「０」よりも大きい値とされ、最大値へと変位することを規制するためのものである。
【００４６】
詳しくは、ＣＰＵ４２は、仮想反力Ｔｉｅｆを、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが閾値θｐｔｈ未満の場合に「０」とし、閾値θｐｔｈ以上となる場合、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが大きい場合に小さい場合よりも仮想反力Ｔｉｅｆの大きさ（絶対値）を大きい値とする。なお、閾値θｐｔｈは、ラック軸２６の軸方向の変位量の大きさがラックハウジング１６によって定まる最大値となる直前におけるピニオン角θｐに設定されている。Ｓ１０の処理は、詳しくは、ピニオン角θｐを入力変数とし仮想反力Ｔｉｅｆを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶された状態で、ＣＰＵ４２がピニオン角指令値θｐ＊に基づき仮想反力Ｔｉｅｆをマップ演算する。
【００４７】
次にＣＰＵ４２は、オフセット量Δωｐ＊を算出する（Ｓ１２）。ＣＰＵ４２は、オフセット量Δωｐ＊の大きさ（絶対値）を、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きい値とし、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈに達する前に最大値Δ０とする。オフセット量Δωｐ＊は、ピニオン角指令値θｐ＊と同一の符号を有する。詳しくは、ピニオン角θｐを入力変数としオフセット量Δωｐ＊を出力変数とするマップデータがＲＯＭ４４に予め記憶された状態で、ＣＰＵ４２により、オフセット量Δωｐ＊をマップ演算する。
【００４８】
次に、ＣＰＵ４２は、ピニオン角速度指令値ωｐ＊にオフセット量Δωｐ＊を加算した値を、後述のＳ１６の処理における入力パラメータとしてのピニオン角速度指令値ωｐ＊に代入する（Ｓ１４）。
【００４９】
次に、ＣＰＵ４２は、Ｓ１４の処理において算出したピニオン角速度指令値ωｐ＊に基づき、粘性反力Ｔωｐ＊を算出する（Ｓ１６）。詳しくは、ＣＰＵ４２は、ピニオン角速度指令値ωｐ＊の大きさが速度閾値ωｐｔｈよりも小さい場合には粘性反力Ｔωｐ＊を「０」とし、速度閾値ωｐｔｈ以上の場合、ピニオン角速度指令値ωｐ＊の大きさが大きい場合に小さい場合よりも、粘性反力Ｔωｐ＊の大きさを大きい値に算出する。具体的には、角速度を入力変数とし粘性反力Ｔωｐ＊を出力変数とするマップデータがＲＯＭ４４に予め記憶された状態で、ＣＰＵ４２により粘性反力Ｔωｐ＊をマップ演算する。
【００５０】
次にＣＰＵ４２は、粘性反力Ｔωｐ＊にゲインＧを乗算した値を粘性反力Ｔωｐ＊に代入する（Ｓ１８）。ＣＰＵ４２は、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが小さい場合にゲインＧを「０」とし、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈに近づく場合、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが大きい場合に小さい場合よりもゲインＧを大きい値とする。ただしＣＰＵ４２は、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈに達する以前に、ゲインＧをその最大値とする。具体的には、ピニオン角θｐを入力変数とし、ゲインＧを出力変数とするマップデータがＲＯＭ４４に予め記憶された状態で、ＣＰＵ４２によりゲインＧをマップ演算する。
【００５１】
次にＣＰＵ４２は、仮想反力Ｔｉｅｆと粘性反力Ｔωｐ＊との和を、反力Ｔｒｖに代入する（Ｓ２０）。なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ２０の処理が完了する場合、図３に示す処理を一旦終了する。
【００５２】
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
運転者によってステアリングホイール２２が操作されると、ＣＰＵ４２は、これに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を算出し、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ＊にフィードバック制御する。また、ＣＰＵ４２は、フィードバック制御のための操作量としての操舵操作量Ｔｓ＊と操舵トルクＴｈとの和に基づき、ピニオン角指令値θｐ＊を算出する。そしてＣＰＵ４２は、ピニオン角θｐの推定値θｐｅをピニオン角指令値θｐ＊にフィードバック制御するための操作量である角度操作量Ｔｔ＊を算出する。そしてＣＰＵ４２は、操舵操作量Ｔｓ＊と角度操作量Ｔｔ＊との和に応じてトルク指令値Ｔｍ＊を定め、電動機３２のトルクをトルク指令値Ｔｍ＊に制御する。
【００５３】
ここで、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが閾値θｐｔｈ以上となる場合、ＣＰＵ４２は、仮想反力Ｔｉｅｆの大きさを「０」よりも大きい値に算出する。これにより、軸力Ｔａｆが同じであっても、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが閾値θｐｔｈ以上となる場合には閾値θｐｔｈ未満の場合と比較して、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが大きくなりにくくなる。そのため、推定値θｐｅの大きさがピニオン角指令値θｐ＊の大きさよりも小さくなりやすくなる。そして、推定値θｐｅの大きさがピニオン角指令値θｐ＊の大きさよりも小さくなると、電動機３２のトルクが、ピニオン角θｐの大きさを小さくする側のトルクを生成するようになることから、ステアリングホイール２２に、運転者によるピニオン角θｐの大きさがさらに大きくなる側への操作に抗する抗力が加わることとなる。そのため、ピニオン角θｐの大きさが閾値θｐｔｈよりも過度に大きくなる側のステアリングホイール２２の操作が抑制される。
【００５４】
しかも、ステアリングホイール２２に抗力を付与する処理を、本実施形態では、規範モデル演算処理Ｍ２０における反力Ｔｒｖを操作する処理によって実現した。規範モデル演算処理Ｍ２０は、操舵フィーリングを調整するために設計された規範モデルに基づきピニオン角指令値θｐ＊を算出する処理である。そのため、反力Ｔｒｖを追加することは、ピニオン角θｐの大きさが閾値θｐｔｈ付近となった際の規範モデルの変更に相当する。そして、角度操作量算出処理Ｍ５０がピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊に制御することから、規範モデルを変更したとしても、角度操作量算出処理Ｍ５０の制御性は維持される。
【００５５】
これに対し、たとえば角度操作量Ｔｔ＊を反力Ｔｒｖに応じて補正する処理とする場合には、推定外乱トルクＴｌｄｅの値がその影響を受けることから、反力Ｔｒｖによる補正がなされなくなった時点において、推定外乱トルクＴｌｄｅが不適切な値となり、ピニオン角θｐの制御性が低下する。
【００５６】
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用効果が得られる。
（１）反力Ｔｒｖに粘性反力Ｔωｐ＊を含めた。ここで、粘性反力Ｔωｐ＊は、ピニオン角速度指令値ωｐ＊の大きさが大きい場合に小さい場合よりも大きくなるのみならず、粘性項「Ｃ・ωｐ＊」と比較してピニオン角指令値θｐ＊の大きさが大きい場合に大きくなりやすいパラメータである。そのため、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈに近づく際にピニオン角速度指令値ωｐ＊が大きい値をとる場合、その大きさを減少させるための大きな値となる。そのため、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈに近づく際のピニオン角速度指令値ωｐ＊の大きさが過度に大きくなることを抑制できる。これに対し、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈを超えるときのピニオン角指令値θｐ＊の変化速度の大きさが大きい場合には、仮想反力Ｔｉｅｆに応じてステアリングホイール２２に付与される抗力とピニオン角指令値θｐ＊の大きさを大きくしようとする力とがぶつかり合うことによる衝撃が大きくなるおそれがある。
【００５７】
（２）規範モデル演算処理Ｍ２０によって、規範モデルを表現する上記の式（ｃ１）に基づいて、ピニオン角指令値θｐ＊を算出し、ピニオン角θｐをピニオン角指令値θｐ＊に制御した。これにより、操舵特性を規範モデルによって調整することができる。
【００５８】
（３）操舵操作量Ｔｓ＊と操舵トルクＴｈとの和に応じて、目標操舵トルクＴｈ＊を設定した。ここで、運転者による操舵フィーリングを良好とする上で要求される目標トルクは、横力に応じて定まる傾向がある。一方、操舵操作量Ｔｓ＊と操舵トルクＴｈとの和が車両の横力に換算可能であることから、上記和に基づき目標操舵トルクＴｈ＊を定めることにより、目標操舵トルクＴｈ＊の算出処理の設計が容易となる。
【００５９】
＜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。
【００６０】
図４に、本実施形態にかかる転舵制御装置４０が実行する処理の一部を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより実現される。なお、図４において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
【００６１】
本実施形態では、操舵操作量算出処理Ｍ１６が出力した操舵操作量Ｔｓ＊が反力付与処理Ｍ８０に取り込まれる。そして反力付与処理Ｍ８０によって補正が施された操舵操作量Ｔｓ＊が、軸力算出処理Ｍ１８に入力されるとともに、加算処理Ｍ７４に入力される。なお、本実施形態では、規範モデル演算処理Ｍ２０には、反力算出処理Ｍ３０が含まれない。
【００６２】
図５に、反力付与処理Ｍ８０の手順を示す。図５に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実行される。
【００６３】
図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず、ピニオン角θｐを取得する（Ｓ３０）。次にＣＰＵ４２は、操舵操作量算出処理Ｍ１６が出力した操舵操作量Ｔｓ＊にゲインＧｉｅｆを乗算した値を、操舵操作量Ｔｓ＊に代入する（Ｓ３２）。ここで、ＣＰＵ４２は、ゲインＧｉｅｆを、ピニオン角θｐの大きさが小さい場合には「１」に固定し、ピニオン角θｐが閾値θｐｔｈに近づくと、ピニオン角θｐの大きさが大きい場合に小さい場合よりも小さい値に設定する。ゲインＧｉｅｆは、「０」以上「１」以下の値を有する。
【００６４】
なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ３２の処理が完了する場合には、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態にかかる作用および効果について記載する。
【００６５】
ＣＰＵ４２は、ピニオン角θｐの大きさが閾値θｐｔｈに近づく場合、ゲインＧｉｅｆを「１」よりも小さい値に設定することにより、軸力Ｔａｆの算出処理に用いる操舵操作量Ｔｓ＊の大きさを減少補正する。これにより、操舵操作量算出処理Ｍ１６が算出する操舵操作量Ｔｓ＊が同じであっても、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈ以上となる場合には閾値θｐｔｈ未満の場合と比較して、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが大きくなりにくくなる。そのため、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが推定値θｐｅの大きさよりも小さくなりやすくなる。そして、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが推定値θｐｅの大きさよりも小さくなると、電動機３２のトルクが、ピニオン角θｐの大きさを小さくする側のトルクを生成するようになることから、ステアリングホイール２２に、運転者による操作とは逆方向の力が加わることとなる。そのため、ピニオン角θｐの大きさが閾値θｐｔｈよりも過度に大きくなる側へのステアリングホイール２２の操作が抑制される。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６７】
図６に、本実施形態にかかる電動パワーステアリング装置１０の構成を示す。なお、図６に示す部材のうち図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
【００６８】
本実施形態では、ピニオンシャフト２４ｃには、ステアリングホイール２２との間の動力の伝達を遮断可能なクラッチ６０が設けられている。すなわち、クラッチ６０の一方には、ピニオンシャフト２４ｃが連結されており、クラッチ６０の他方には、ステアリングホイール２２と連結されている入力軸２４ｄが連結されている。本実施形態では、入力軸２４ｄおよびピニオンシャフト２４ｃを、ステアリングシャフト２４と称する。
【００６９】
入力軸２４ｄには、減速機７０を介して電動機７２の動力が付与される。電動機７２の各端子には、インバータ７４の電圧が印加される。なお、入力軸２４ｄ、減速機７０、電動機７２およびインバータ７４によって、抗力アクチュエータ８０が構成されている。なお、本実施形態では、転舵制御装置４０は、舵角センサ８２によって検出されるステアリングホイール２２の回転角度（操舵角θｈ）を参照する。
【００７０】
図７に、本実施形態にかかる転舵制御装置４０が実行する処理の一部を示す。図７に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより実現される。なお、図７において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
【００７１】
図７に示すように、本実施形態では、規範モデル演算処理Ｍ２０において、ピニオン角指令値θｐ＊、ピニオン角速度指令値ωｐ＊およびピニオン角加速度指令値αｐ＊に代えて、操舵角の指令値（操舵角指令値θｈ＊）、操舵角速度指令値ωｈ＊および操舵角加速度指令値αｈ＊が算出される。一方、舵角比可変処理Ｍ８２は、操舵角指令値θｈ＊に対する転舵角の目標値（ピニオン角指令値θｐ＊）の比率である舵角比を可変とするための調整量Δａを、車速Ｖに応じて可変設定する処理である。詳しくは、車速Ｖが小さい場合に高い場合よりも、操舵角の変化に対する転舵角の変化を大きくするように、調整量Δａを設定する。加算処理Ｍ８４は、操舵角指令値θｈ＊に調整量Δａを加算することによって、ピニオン角指令値θｐ＊を設定する。
【００７２】
抗力算出処理Ｍ８６は、操舵角θｈを操舵角指令値θｈ＊にフィードバック制御するための操作量として、電動機７２のトルク指令値Ｔｒ＊を算出する処理である。操作信号生成処理Ｍ８８では、電動機７２のトルクをトルク指令値Ｔｒ＊に制御すべく、インバータ７４に操作信号ＭＳｓを出力してインバータ７４を操作する処理である。
【００７３】
なお、本実施形態では、操舵トルク補償処理Ｍ７２を備えず、角度操作量算出処理Ｍ５０の出力が角度操作量Ｔｔ０＊となっている。また、本実施形態では、角度操作量算出処理Ｍ５０が出力する角度操作量Ｔｔ０＊が要求トルクＴｄとなっている。すなわち、本実施形態では、角度操作量Ｔｔ０＊のみからトルク指令値Ｔｍ＊が算出される。
【００７４】
図８に、本実施形態にかかる反力算出処理Ｍ３０の手順を示す。図８に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されているプログラムをＣＰＵ４２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。
【００７５】
図８に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓを算出する（Ｓ４０）。ここで、ＣＰＵ４２は、操舵角θｈの大きさが閾値θｈｔｈ未満の場合には操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓを「０」とし、操舵角θｈの大きさが閾値θｈｔｈ以上の場合、操舵角θｈの大きさが大きい場合に小さい場合よりも操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓの大きさを大きい値に算出する。詳しくは、操舵角θｈを入力変数とし操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓを出力変数とするマップデータがＲＯＭ４４に予め記憶されている状態で、ＣＰＵ４２により、操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓをマップ演算する。
【００７６】
次にＣＰＵ４２は、角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔを算出する（Ｓ４２）。詳しくは、ＣＰＵ４２は、角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔを、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが閾値θｐｔｈ未満の場合に「０」とし、閾値θｐｔｈ以上である場合、ピニオン角指令値θｐ＊の大きさが大きい場合に小さい場合よりも角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔを大きい値とする。なお、閾値θｐｔｈは、ラック軸２６の軸方向の変位量の大きさがラックハウジング１６によって定まる最大値となる直前におけるピニオン角θｐに設定されている。詳しくは、ピニオン角θｐを入力変数とし角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶されている状態で、ＣＰＵ４２がピニオン角指令値θｐ＊に基づき角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔをマップ演算する。
【００７７】
次にＣＰＵ４２は、操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓの大きさが角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔの大きさよりも大きいか否かを判定する（Ｓ４４）。そしてＣＰＵ４２は、操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓの大きさの方が大きいと判定する場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、反力Ｔｒｖに操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓを代入する（Ｓ４６）。これに対しＣＰＵ４２は、操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓの大きさが角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔの大きさ以下であると判定する場合（Ｓ４４：ＮＯ）、反力Ｔｒｖに、角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔを代入する（Ｓ４８）。
【００７８】
なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ４６，Ｓ４８の処理が完了する場合、図７に示す一連の処理を一旦終了する。
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に準じた効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
【００７９】
（４）反力Ｔｒｖに操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓを含めた。これにより、操舵角θｈの大きさが閾値θｈｔｈよりも大きくなる場合に、操舵角θｈの大きさがさらに大きくなるようにステアリングホイール２２が操作されることを抑制できる。このため、操舵角θｈの最大値が構造等によって規定されている場合に、最大値となる際の操舵トルクＴｈの大きさや操舵角速度の大きさが過度に大きくなることを抑制できる。最大値を規定する要因としては、たとえばステアリングホイール２２に電子機器が設けられ、電子機器にスパイラルケーブルを介して電力が供給されるものにおいてスパイラルケーブルによって定まるものがある。すなわち操舵角の大きさを最大値よりも大きくしようとすると、スパイラルケーブルに過度に大きな力が加わるおそれがあることから、スパイラルケーブルの保護の観点から操舵角θｈの大きさの最大値が規定される。
【００８０】
＜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］角度指令値算出処理は、図２や図４の規範モデル演算処理Ｍ２０や、図７の規範モデル演算処理Ｍ２０、舵角比可変処理Ｍ８２および加算処理Ｍ８４に対応する。換算可能角度は、ピニオン角θｐに対応する。操作処理は、加算処理Ｍ７４、換算処理Ｍ７６および操作信号生成処理Ｍ７８に対応する。補正処理は、Ｓ１０の処理に応じた反力Ｔｒｖを減算処理Ｍ２１において軸力Ｔａｆから減算する処理や、Ｓ３２の処理、図７の減算処理Ｍ２１において反力Ｔｒｖを軸力Ｔａｆから減算する処理に対応する。駆動回路は、インバータ３３に対応する。［２］弾性力は、弾性項「Ｋ・θｐ＊」と仮想反力Ｔｉｅｆとの和に対応する。［３］粘性力は、粘性項「Ｃ・θｐ＊´」と粘性反力Ｔωｐ＊との和に対応する。粘性調整処理は、Ｓ１２〜Ｓ１８の処理に対応する。［４］Ｓ３２の処理に対応する。［５］図７および図８の処理に対応する。［６］図７の処理に対応する。［７］目標操舵トルク算出処理は、ベース目標トルク算出処理Ｍ１０、加算処理Ｍ１２、およびヒステリシス処理Ｍ１４に対応する。
【００８１】
＜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。
【００８２】
・「補正処理について」
たとえば、Ｓ１０の処理において、ピニオン角指令値θｐ＊に代えて、ピニオン角θｐに基づき仮想反力Ｔｉｅｆを算出したり、推定値θｐｅに基づき仮想反力Ｔｉｅｆを算出したりしてもよい。またたとえば、Ｓ３２の処理において、ピニオン角θｐに代えて、推定値θｐｅに基づきゲインＧｉｅｆを算出したり、ピニオン角指令値θｐ＊に基づきゲインＧｉｅｆを算出したりしてもよい。
【００８３】
またたとえば、Ｓ４２の処理において、ピニオン角指令値θｐ＊に代えて、ピニオン角θｐに基づき角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔを算出したり、推定値θｐｅに基づき角度側仮想反力Ｔｉｅｆｔを算出したりしてもよい。またたとえば、Ｓ４０の処理において、操舵角指令値θｈ＊に代えて、操舵角θｈに基づき操舵側仮想反力Ｔｉｅｆｓを算出してもよい。
【００８４】
なお、たとえば、閾値θｈｔｈを、Ｓ４０の処理における閾値θｈｔｈと、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈに達する際の操舵角指令値θｈ＊とのうちの小さい方の値に代えることにより、Ｓ４０の処理のみを実行してＳ４２の処理を削除してもよい。その場合、操舵角指令値θｈ＊が閾値θｈｔｈ以上である場合に仮想反力Ｔｉｅｆの大きさを「０」よりも大きい値とするロジックとなるが、Ｓ４２の処理と同様、ピニオン角指令値θｐ＊が閾値θｐｔｈ以上となるときにも仮想反力Ｔｉｅｆの大きさを「０」よりも大きくする処理となる。なお、この処理は、閾値θｈｔｈを、舵角比に応じて可変設定することが望ましい。ただし、可変設定することは必須ではない。またたとえば、閾値θｐｔｈを、Ｓ４２の処理における閾値θｐｔｈと、操舵角指令値θｈ＊が閾値θｈｔｈに達する際のピニオン角指令値θｐ＊とのうちの小さい方の値に代えることにより、Ｓ４２の処理のみを実行してＳ４０の処理を削除してもよい。その場合、閾値θｐｔｈを、舵角比に応じて可変設定することが望ましい。ただし、可変設定することは必須ではない。
【００８５】
図４の処理では、反力付与処理Ｍ８０が操舵操作量Ｔｓ＊の大きさを減少補正したが、これに限らない。たとえば、操舵操作量算出処理Ｍ１６内において、操舵操作量Ｔｓ＊の大きさが小さくなるような補正処理を施してもよい。これによれば、たとえば操舵操作量算出処理Ｍ１６が積分要素を用いて操舵操作量Ｔｓ＊を算出する場合であっても、トルクフィードバック制御の制御性の低下を抑制することも可能となる。もっとも、これに限らず、操舵操作量Ｔｓ＊の算出に積分要素を用いる場合、たとえば反力付与処理Ｍ８０において操舵操作量Ｔｓ＊を減少補正した補正量に応じて積分要素が保持する値を減少補正してもよい。
【００８６】
・「粘性調整処理について」
たとえば、図３の処理においてＳ１８の処理を削除し、Ｓ２０の処理において、Ｓ１６の処理によって算出された粘性反力Ｔωｐ＊を、仮想反力Ｔｉｅｆに加算してもよい。またたとえば、図３の処理においてＳ１２，Ｓ１４の処理を削除してもよい。
【００８７】
図４の処理においては、ピニオン角指令値θｐ＊の算出処理に粘性反力Ｔωｐ＊を用いなかったが、用いてもよい。
図８の処理において、ピニオン角指令値θｐ＊の算出処理に粘性反力Ｔωｐ＊を用いなかったが、用いてもよい。ここで、粘性反力は、たとえばピニオン角指令値θｐ＊の時間微分値のみに応じて算出してもよく、またたとえば操舵角指令値θｈ＊の時間微分値のみに応じて算出してもよい。また、たとえばピニオン角指令値θｐ＊の時間微分値と操舵角指令値θｈ＊の時間微分値との双方に応じて算出してもよい。これは、たとえばピニオン角指令値θｐ＊の時間微分値と操舵角指令値θｈ＊の時間微分値とのうちの大きさが小さくない方に基づき粘性反力を算出することにより実現できる。
【００８８】
なお、粘性反力の算出に用いる角速度である転舵角の角速度を示す物理量としては、指令値に限らず、たとえば、ピニオン角θｐの時間微分値や、推定値θｐｅの時間微分値、操舵角θｈの時間微分値であってもよい。
【００８９】
・「要求トルクＴｄについて」
図２、および図４では、角度操作量Ｔｔ＊および操舵操作量Ｔｓ＊の和を要求トルクＴｄとしたが、これに限らない。たとえば、角度操作量Ｔｔ＊を要求トルクとしてもよい。
【００９０】
図７の処理では、角度操作量Ｔｔ＊を要求トルクＴｄとしたが、これに限らない。たとえば、角度操作量Ｔｔ＊と操舵操作量Ｔｓ＊との和を要求トルクＴｄとしてもよい。
「角度指令値算出処理について」
上記実施形態では、軸力Ｔａｆを入力として、ピニオン角指令値θｐ＊や操舵角指令値θｈ＊を算出したが、これに限らず、たとえば、操舵操作量Ｔｓ＊を入力としてもよい。上記実施形態では、軸力Ｔａｆを入力とし、上記の式（ｃ１）等に基づきピニオン角指令値θｐ＊や操舵角指令値θｈ＊を算出したが、ピニオン角指令値θｐ＊や操舵角指令値θｈ＊を算出するためのロジック（モデル）としては、これに限らない。
【００９１】
さらに、たとえば図６の処理において、舵角比可変処理Ｍ８２および加算処理Ｍ８４を削除し、規範モデル演算処理Ｍ２０の出力を、操舵角指令値θｈ＊兼ピニオン角指令値θｐ＊としてもよい。
【００９２】
・「外乱オブザーバについて」
上記実施形態では、転舵輪１２に作用するトルクが転舵角の角加速度に比例するトルクと釣り合うという簡易なモデルにて外乱オブザーバを構成したが、これに限らない。たとえば、転舵輪１２に作用するトルクが、転舵角の角加速度に比例するトルクと転舵角の角速度に比例するトルクとの和と釣り合うというモデルを用いて外乱オブザーバを構成してもよい。
【００９３】
推定外乱トルクＴｌｄｅの算出手法としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば図２の処理において、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値、またはピニオン角θｐの２階時間微分値に慣性係数Ｊｐを乗算した値から角度操作量Ｔｔ＊、操舵操作量Ｔｓ＊および操舵トルクＴｈを減算することによって算出してもよい。
【００９４】
・「角度操作量算出処理について」
上記実施形態では、フィードフォワード操作量Ｔｔｆｆを、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値に基づき算出したが、これに限らず、たとえばピニオン角θｐの２階時間微分値に基づき算出したり、推定値θｐｅの２階時間微分値に基づき算出したりしてもよい。
【００９５】
上記実施形態では、電動パワーステアリング装置１０を、転舵輪１２に作用するトルクが転舵角の角加速度に比例するトルクと釣り合うという簡易なモデルにてモデル化することによって、フィードフォワード項を算出したが、これに限らない。たとえば、転舵輪１２に作用するトルクが、転舵角の角加速度に比例するトルクと転舵角の角速度に比例するトルクとの和と釣り合うというモデルを用いてフィードフォワード項を算出してもよい。これは、たとえば、ピニオン角指令値θｐ＊の２階時間微分値に上記慣性係数Ｊｐを乗算した値と、ピニオン角指令値θｐ＊の１階時間微分値に粘性係数Ｃｐを乗算した値との和をフィードフォワード操作量Ｔｔｆｆとすることによって実現できる。ここで、角速度の比例係数である粘性係数Ｃｐは、規範モデル演算処理Ｍ２０において用いる粘性係数Ｃとはその狙いとするところが相違し、実際の電動パワーステアリング装置１０の挙動を極力高精度にモデル化したものとすることが望ましい。
【００９６】
フィードバック項算出処理Ｍ５６の入力のうちのフィードバック制御量としては推定値θｐｅやその１階時間微分値に限らない。たとえば、推定値θｐｅやその１階時間微分値に代えて、ピニオン角θｐやその時間微分値自体としてもよい。
【００９７】
フィードバック項算出処理Ｍ５６としては、比例要素および微分要素の各出力値の和を出力する処理に限らない。たとえば比例要素の出力値を出力するものとしてもよく、またたとえば微分要素の出力値を出力するものとしてもよい。さらにたとえば、比例要素の出力値および微分要素の出力値の少なくとも一方と、積分要素の出力値との和を出力する処理としてもよい。なお、積分要素の出力値を用いる場合には、外乱オブザーバを削除することが望ましい。もっとも、積分要素の出力値を用いない場合において、外乱オブザーバを用いること自体必須ではない。
【００９８】
・「換算可能角について」
上記実施形態では、換算可能角度として、ピニオン角θｐを用いたが、これに限らない。たとえば、転舵輪の転舵角自体としてもよい。
【００９９】
・「操舵操作量について」
上記実施形態では、操舵操作量Ｔｓ＊を、ステアリングシャフト２４のトルクに換算したが、これに限らない。たとえば、電動機３２のトルクとしてもよい。ただし、その場合、たとえば操舵トルクＴｈを減速比Ｋｍで除算した値と操舵操作量Ｔｓ＊との和を軸力Ｔａｆとしたり、操舵操作量Ｔｓ＊に減速比Ｋｍを乗算した値と操舵トルクＴｈとの和を軸力Ｔａｆとしたりする。
【０１００】
・「角度操作量について」
上記実施形態では、角度操作量Ｔｔ＊をステアリングシャフト２４のトルクに換算したが、これに限らない。たとえば、電動機３２のトルクとしてもよい。ただし、たとえば操舵操作量Ｔｓ＊がステアリングシャフト２４のトルクに換算されている場合、要求トルクＴｄを、角度操作量Ｔｔ＊に減速比Ｋｍを乗算した値と操舵操作量Ｔｓ＊との和等とする。
【０１０１】
・「目標トルク算出処理について」
ベース目標トルク算出処理としては、軸力Ｔａｆと車速Ｖとに応じてベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理に限らない。たとえば軸力Ｔａｆのみに基づきベース目標トルクＴｈｂ＊を算出する処理であってもよい。
【０１０２】
ベース目標トルクＴｈｂ＊をヒステリシス補正量Ｔｈｙｓで補正すること自体必須ではない。
・「転舵制御装置について」
転舵制御装置としては、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とを備えてソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、転舵制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
【０１０３】
・「電動機、駆動回路について」
電動機としては、ＳＰＭＳＭに限らず、ＩＰＭＳＭ等であってもよい。また、同期機に限らず誘導機であってもよい。さらに、たとえばブラシ付きの直流電動機であってもよい。その場合、駆動回路としては、Ｈブリッジ回路を採用すればよい。
【０１０４】
・「転舵アクチュエータについて」
転舵アクチュエータとしては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、ピニオンシャフト２４ｃとは別に、電動機３２の動力をラック軸２６に伝達させるための第２のピニオンシャフトを備えるいわゆるデュアルピニオン型のものであってもよい。またたとえば、ステアリングシャフト２４に電動機３２の出力軸３２ａが機械的に連結された構成であってもよい。その場合、転舵アクチュエータは、ステアリングシャフト２４やラックアンドピニオン機構２７を操舵機構と共有する。
【０１０５】
・「そのほか」
たとえば図６において、クラッチ６０を削除し、代わりに、ギア比を可変とするギア比可変機構を介して入力軸２４ｄをピニオンシャフト２４ｃに機械的に連結してもよい。その場合であっても、ステアバイワイヤの場合において例示した処理と同様の処理を実現できる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…電動パワーステアリング装置、１２…転舵輪、１６…ラックハウジング、２０…操舵機構、２２…ステアリングホイール、２４…ステアリングシャフト、２４ａ…コラムシャフト、２４ｂ…インターミディエイトシャフト、２４ｃ…ピニオンシャフト、２４ｄ…入力軸、２６…ラック軸、２７…ラックアンドピニオン機構、２８…タイロッド、３０…転舵アクチュエータ、３２…電動機、３２ａ…出力軸、３３…インバータ、３４…ボールねじ機構、３６…ベルト式減速機構、４０…転舵制御装置、４２…ＣＰＵ、４４…ＲＯＭ、４６…周辺回路、４８…通信線、５０…トルクセンサ、５２…車速センサ、５４…回転角度センサ、６０…クラッチ、７０…減速機、７２…電動機、７４…インバータ、８０…抗力アクチュエータ、８２…舵角センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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