(57)【要約】【課題】ドライバトルクを高精度に推定できるドライバトルク推定装置を提供する。【解決手段】ドライバトルク推定部は、伝達比可変装置の入力軸の回転角を用いて、伝達比可変装置の入力軸側に位置する第１ＥＰＳ構成部材によって、ハンドルおよび／またはハンドルと伝達比可変装置との間の回転軸に作用する第１外乱の推定値を演算する第１外乱推定値演算手段と、伝達比可変装置の出力軸の回転角を用いて、伝達比可変装置出力軸側に位置する第２ＥＰＳ構成部材によって、伝達比可変装置とトーションバーとの間の回転軸に作用する第２外乱の推定値を演算する第２外乱推定値演算手段と、トーションバートルクと第１外乱の推定値と第２外乱の推定値とに基づいて、ドライバトルクの推定値を演算するドライバトルク推定値演算手段とを含む。【選択図】図９
2020059362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと転舵機構との間のトルク伝達経路上に設けられた伝達比可変装置およびトーションバーと、前記転舵機構に操舵補助力を与えるための電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置におけるドライバトルク推定装置であって、
前記トーションバーに加えられているトーションバートルクを取得するトーションバートルク取得手段と、
前記伝達比可変装置の入力軸の回転角を取得する入力軸回転角取得手段と、
前記伝達比可変装置の出力軸の回転角を取得する出力軸回転角取得手段と、
前記入力軸の回転角を用いて、前記伝達比可変装置の入力軸側に位置する第１ＥＰＳ構成部材によって、前記ハンドルおよび／または前記ハンドルと前記伝達比可変装置との間の回転軸に作用する第１外乱の推定値を演算する第１外乱推定値演算手段と、
前記出力軸の回転角を用いて、前記伝達比可変装置の出力軸側に位置する第２ＥＰＳ構成部材によって、前記伝達比可変装置と前記トーションバーとの間の回転軸に作用する第２外乱の推定値を演算する第２外乱推定値演算手段と、
前記トーションバートルクと前記第１外乱の推定値と前記第２外乱の推定値とに基づいて、ドライバトルクの推定値を演算するドライバトルク推定値演算手段とを含む、ドライバトルク推定装置。
【請求項２】
前記第１外乱推定値演算手段は、前記第１ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク、粘性摩擦トルク、クーロン摩擦トルク、回転アンバランストルクおよびスパイラルケーブルトルクのうちの少なくとも１つを推定するように構成されている、請求項１に記載のドライバトルク推定装置。
【請求項３】
前記第２外乱推定値演算手段は、前記第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク、粘性摩擦トルク、クーロン摩擦トルクおよびスパイラルケーブルトルクのうちの少なくとも１つを推定するように構成されている、請求項１または２に記載のドライバトルク推定装置。
【請求項４】
前記出力軸回転角取得手段は、前記電動モータの回転角および前記トーションバートルクを用いて、前記出力軸の回転角を取得するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のドライバトルク推定装置。
【請求項５】
前記入力回転角取得手段は、前記電動モータの回転角、前記トーションバートルクおよび前記入力軸と前記出力軸との回転角度差とを用いて、前記入力軸の回転角を取得するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のドライバトルク推定装置。
【請求項６】
前記ハンドルの回転角を検出するための回転角センサをさらに含んでおり、
前記入力回転角取得手段は、前記回転角センサの出力信号に基づいて前記入力軸の回転角を取得するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のドライバトルク推定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記ドライバトルク推定装置によって推定されたドライバトルクに基づいて、ハンズオン状態であるかハンズオフ状態であるかを判定するハンズオン／オフ判定手段をさらに含む、電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、運転者によってハンドルに加えられるドライバトルクを推定することが可能なドライバトルク推定装置およびそれを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、トーションバーのねじれを検出する操舵トルクセンサと、コラムシャフトの回転角（操舵角）を検出する操舵角センサと、操舵トルクセンサによって得られる操舵トルク検出値および操舵角センサによって得られる操舵角検出値に基づいてハンドル端トルク（ドライバトルク）を演算するトルク生成部とを含むステアリングシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５１３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の目的は、高精度にドライバトルクを推定できるドライバトルク推定装置およびそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、ハンドル（２）と転舵機構（４）との間のトルク伝達経路上に設けられた伝達比可変装置（７）およびトーションバー（１７Ｂ）と、前記転舵機構に操舵補助力を与えるための電動モータ（２３）とを備えた電動パワーステアリング装置（１）におけるドライバトルク推定装置（７１）であって、前記トーションバーに加えられているトーションバートルクを取得するトーションバートルク取得手段（４２）と、前記伝達比可変装置の入力軸の回転角を取得する入力軸回転角取得手段（８１，８２，８３，８４；４１）と、前記伝達比可変装置の出力軸の回転角を取得する出力軸回転角取得手段（８１，８２，８３）と、前記入力軸の回転角を用いて、前記伝達比可変装置の入力軸側に位置する第１ＥＰＳ構成部材によって、前記ハンドルおよび／または前記ハンドルと前記伝達比可変装置との間の回転軸に作用する第１外乱の推定値を演算する第１外乱推定値演算手段（８５〜９１）と、前記出力軸の回転角を用いて、前記伝達比可変装置の出力軸側に位置する第２ＥＰＳ構成部材によって、前記伝達比可変装置と前記トーションバーとの間の回転軸に作用する第２外乱の推定値を演算する第２外乱推定値演算手段（９２〜９６）と、前記トーションバートルクと前記第１外乱の推定値と前記第２外乱の推定値とに基づいて、ドライバトルクの推定値を演算するドライバトルク推定値演算手段（９７）とを含む、ドライバトルク推定装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００６】
この構成では、トーションバートルクの他に、伝達比可変装置の入力軸側に位置する第１ＥＰＳ構成部材によってハンドルに作用する第１外乱の推定値および伝達比可変装置の出力軸側に位置する第２ＥＰＳ構成部材によってハンドルに作用する第２外乱の推定値を考慮して、ドライバトルクが演算されるため、高精度にドライバトルクを推定できる。
請求項２に記載の発明は、前記第１外乱推定値演算手段は、前記第１ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク、粘性摩擦トルク、クーロン摩擦トルク、回転アンバランストルクおよびスパイラルケーブルトルクのうちの少なくとも１つを推定するように構成されている、請求項１に記載のドライバトルク推定装置である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、前記第２外乱推定値演算手段は、前記第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク、粘性摩擦トルク、クーロン摩擦トルクおよびスパイラルケーブルトルクのうちの少なくとも１つを推定するように構成されている、請求項１または２に記載のドライバトルク推定装置である。
請求項４に記載の発明は、前記出力軸回転角取得手段は、前記電動モータの回転角および前記トーションバートルクを用いて、前記出力軸の回転角を取得するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のドライバトルク推定装置である。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、前記入力回転角取得手段は、前記電動モータの回転角、前記トーションバートルクおよび前記入力軸と前記出力軸との回転角度差とを用いて、前記入力軸の回転角を取得するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のドライバトルク推定装置である。
請求項６に記載の発明は、前記ハンドルの回転角を検出するための回転角センサ（４１）をさらに含んでおり、前記入力回転角取得手段は、前記回転角センサの出力信号に基づいて前記入力軸の回転角を取得するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のドライバトルク推定装置である。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記ドライバトルク推定装置によって推定されたドライバトルクに基づいて、ハンズオン状態であるかハンズオフ状態であるかを判定するハンズオン／オフ判定手段（７３）をさらに含む、電動パワーステアリング装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るドライバトルク推定装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ハンドル操作状態判定部の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔと第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１との関係の一例を示すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、ハンドルの重心位置と第１シャフトの中心軸線とを示す図解的な正面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの図解的な側面図である。
【図６】図６は、ハンドル角度推定値θｓｗと回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕとの関係の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔと第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１との関係の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔと第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１との関係の他の例を示すグラフである。
【図９】図９は、ドライバトルク推定部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、ハンズオン／オフ判定部の動作を説明するための状態遷移図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態におけるドライバトルク推定部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る操舵装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
この電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）１は、ステアリング軸に連結された第１ピニオン軸と、ステアリング軸に連結されない第２ピニオン軸とを有し、第２ピニオン軸に対して操舵補助機構が設けられるデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置（以下、「デュアルピニオン式ＥＰＳ」という）である。
【００１２】
デュアルピニオン式ＥＰＳ１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール（以下、「ハンドル」という）２と、このハンドル２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。
ハンドル２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６、伝達比可変装置７、第１ユニバーサルジョイント８、中間軸９および第２ユニバーサルジョイント１０を介して機械的に連結されている。
【００１３】
ステアリングシャフト６は、伝達比可変装置７の入力軸である第１シャフト１１と、伝達比可変装置７の出力軸である第２シャフト１２とを含んでいる。第１シャフト１１の一端にハンドル２が連結されている。第１シャフト１１の他端と第２シャフト１２の一端とは、伝達比可変装置７を介して差動回転可能に連結されている。第２シャフト１２の他端は、第１ユニバーサルジョイント８を介して中間軸９に連結されている。
【００１４】
ハンドル２には、各種のスイッチを含む電子部品１３が搭載されている。
第１シャフト１１には、スパイラルケーブル装置３０が連結されている。スパイラルケーブル装置３０は、ステータ３１と、ロテータ３２と、スパイラルケーブル３３とを備えている。ステータ３１は車体側に固定されている。ステータ３１は、図示しない第１コネクタを有している。ロテータ３２は、ステータ３１に対して相対的に回転自在に取り付けられている。ロテータ３２は、第１軸８と一体的に回転するようにハンドル２または第１軸８に固定されている。ロテータ３２は、図示しない第２コネクタを有している。
【００１５】
スパイラルケーブル３３は、ステータ３１とロテータ３２とによって区画された空間に収容されている。スパイラルケーブル３３の一端は、ロテータ３２の第２コネクタに接続されている。第２コネクタは、図示しない接続ケーブルを介してハンドル２に搭載された電子部品１３に電気的に接続されている。スパイラルケーブル３３の他端は、ステータ３１の第１コネクタに接続されている。第１コネクタは、図示しない接続ケーブルを介して車体側の装置（例えば各種スイッチに対応する装置）に電気的に接続されている。
【００１６】
第１シャフト１１の周囲には、第１シャフト１１の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ４１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ４１は、第１シャフト１１の中立位置からの第１シャフト１１の正逆方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から左方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から右方向への回転量を例えば負の値として出力する。
【００１７】
伝達比可変装置７は、第１シャフト１１の回転角（操舵角θｈに対応する）に対する第２シャフト１２の回転角θｒの比を変更するためのものである。伝達比可変装置７は、第１シャフト１１および第２シャフト１２を差動回転可能に連結する差動機構１４と、差動機構１４を駆動する電動モータ１５と、電動モータ１５のロータの回転角θｖを検出するための回転角センサ１６とを有している。この実施形態では、電動モータ１５は、三相ブラシレスモータからなる。以下において、電動モータ１５をＶＧＲモータ１５という場合がある。伝達比可変装置７は、後述のＥＣＵ５０により制御される。
【００１８】
転舵機構４は、第１ピニオン軸１７と、転舵軸としてのラック軸１８とを含むラック＆ピニオン機構からなる。ラック軸１８の各端部には、タイロッド１９およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。
第１ピニオン軸１７は、第２ユニバーサルジョイント１０を介して中間軸９に連結された入力軸１７Ａと、第１ピニオン２１が連結された出力軸１７Ｃと、入力軸１７Ａと出力軸１７Ｃとを連結するトーションバー１７Ｂとを含む。
【００１９】
第１ピニオン軸１７の周囲には、トルクセンサ４２が設けられている。トルクセンサ４２は、入力軸１７Ａと出力軸１７Ｃとの相対回転変位量、つまり、トーションバー１７Ｂの捩じれ角に基づいて、トーションバー１７Ｂに加えられているトーションバートルクＴｔｂを検出する。
ラック軸１８は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１８の軸方向の第１端部側には、第１ピニオン２１に噛み合う第１ラック２２が形成されている。
【００２０】
ハンドル２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸９を介して、第１ピニオン軸１７に伝達される。そして、第１ピニオン軸１７の回転は、第１ピニオン２１および第１ラック２２によって、ラック軸１８の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、電動モータ２３と、減速機２４と、第２ピニオン軸２５と、第２ピニオン２６と、第２ラック２７とを含む。この実施形態では、電動モータ２３は、三相ブラシレスモータからなる。以下において、電動モータ２３をＥＰＳモータ２３という場合がある。
【００２１】
第２ピニオン軸２５は、ステアリングシャフト６とは分離して配置されている。したがって、第２ピニオン軸２５は、ステアリングシャフト６に直接には連結されていない。減速機２４は、ＥＰＳモータ２３の出力軸に一体的に回転可能に連結されたウォーム軸（図示略）と、このウォーム軸と噛み合い、第２ピニオン軸２５に一体的に回転可能に連結されたウォームホイール（図示略）とを含むウォームギヤ機構からなる。
【００２２】
第２ピニオン２６は、第２ピニオン軸２５の先端に連結されている。第２ラック２７は、ラック軸１８の軸方向の第２端部側に設けられている。第２ピニオン２６は、第２ラック２７に噛み合っている。以下において、減速機２４の減速比（ギヤ比）をｒｗｇで表す場合がある。減速比ｒｗｇは、ウォームホイールの角速度ωｗｗに対するウォームギヤの角速度ωｗｇの比ωｗｇ／ωｗｗとして定義される。
【００２３】
ＥＰＳモータ２３が回転駆動されると、ＥＰＳモータ２３の回転が減速機２４を介して第２ピニオン軸２５に伝達される。第２ピニオン軸２５の回転は、第２ピニオン２６および第２ラック２７によって、ラック軸１８の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、ＥＰＳモータ２３によって第２ピニオン軸２５を回転駆動することによって、ハンドル２の操舵によるラック軸１８の軸方向移動および転舵輪３の転舵に対して、ＥＰＳモータ２３による操舵補助が可能となっている。
【００２４】
ＥＰＳモータ２３のロータの回転角（以下、「ロータ回転角θｍ」という）は、レゾルバ等の回転角センサ４３によって検出される。また、車速Ｖは車速センサ４４によって検出される。
舵角センサ４１によって検出される操舵角θｈ、トルクセンサ４２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂ、車速センサ４４によって検出される車速Ｖおよび回転角センサ１６，４３の出力信号は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）５０に入力される。ＶＧＲモータ１５およびＥＰＳモータ２３は、ＥＣＵ５０によって制御される。
【００２５】
図２は、ＥＣＵ５０の電気的構成を示す概略図である。
ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータ５１と、ＶＧＲモータ１５に電力を供給する駆動回路５２と、ＶＧＲモータ１５に流れる電流を検出するための電流検出部５３と、ＥＰＳモータ２３に電力を供給する駆動回路５４と、ＥＰＳモータ２３に流れる電流を検出するための電流検出部５５とを備えている。
【００２６】
マイクロコンピュータ５１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、ＶＧＲモータ制御部６１と、ＥＰＳモータ制御部６２と、ハンドル操作状態判定部６３とが含まれる。
ＶＧＲモータ制御部６１は、例えば、車速センサ４４によって検出される車速Ｖ、舵角センサ４１によって検出される操舵角θｈ、回転角センサ１６によって検出されるＶＧＲモータ１５のロータの回転角θｖおよび電流検出部５３によって検出されるモータ電流に基づいて駆動回路５２を制御する。
【００２７】
具体的には、ＶＧＲモータ制御部６１は、車速Ｖおよび操舵角θｈに基づいて目標ａｃｔ角θact＊を演算する。例えば、ＶＧＲモータ制御部６１は、車速が低いほど目標ａｃｔ角θact＊が大きく、かつ操舵角の絶対値が小さいほど第１シャフト１１の回転角θｈに対する第２シャフト１２の回転角θｒの比θｒ／θｈが大きくなるように、目標ａｃｔ角θact＊を演算する。そして、ＶＧＲモータ制御部６１は、ロータの回転角θｖに基づいて演算される実ａｃｔ角θactが目標ａｃｔ角θact＊に等しくなるように、駆動回路５２を駆動制御する。実ａｃｔ角θactは、第２シャフト１２の回転角θｒと第１シャフト１１の回転角θｈとの差（θｒ−θｈ）に応じた角度である。
【００２８】
ＥＰＳモータ制御部６２は、例えば、車速センサ４４によって検出される車速Ｖ、トルクセンサ４２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂ、回転角センサ４３の出力に基づいて演算されるＥＰＳモータ２３のロータ回転角および電流検出部５５によって検出されるモータ電流に基づいて、駆動回路５４を駆動制御する。
具体的には、ＥＰＳモータ制御部６２は、トーションバートルクＴｔｂおよび車速Ｖに基づいてＥＰＳモータ２３に流れるモータ電流の目標値である電流指令値を設定する。電流指令値は、操舵状況に応じた操舵補助力（アシストトルク）の目標値に対応している。そして、ＥＰＳモータ制御部６２は、電流検出部５５によって検出されるモータ電流が電流指令値に近づくように、駆動回路５４を駆動制御する。これにより、操舵状況に応じた適切な操舵補助が実現される。
【００２９】
ハンドル操作状態判定部６３は、トルクセンサ４２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂ、回転角センサ４３の出力に基づいて演算されるＥＰＳモータ２３のロータ回転角θｍおよび回転角センサ１６の出力に基づいて演算される実ａｃｔ角θact（＝（θｒ−θｈ））に基づいて、運転者がハンドルを握っているハンズオン状態であるか運転者がハンドルを握っていないハンズオフ状態（手放し状態）であるかを判定する。
【００３０】
図３は、ハンドル操作状態判定部６３の電気的構成を示すブロック図である。
ハンドル操作状態判定部６３は、ドライバトルク推定部７１と、ローパスフィルタ７２と、ハンズオン／オフ判定部７３とを含む。ドライバトルク推定部７１は、回転角センサ１６,４３の出力信号と、トルクセンサ４２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂとに基づいて、ドライバトルクＴｄを推定する。
【００３１】
ローパスフィルタ７２は、ドライバトルク推定部７１によって推定されたドライバトルクＴｄに対してローパスフィルタ処理を行う。ハンズオン／オフ判定部７３は、ローパスフィルタ７２によるローパスフィルタ処理後のドライバトルクＴｄ’に基づいて、ハンズオン状態かハンズオフ状態かを判定する。以下、これらについて説明する。
以下において、伝達比可変装置７の第１シャフト（入力軸）１１側に位置するＥＰＳ１の構成部材を「第１ＥＰＳ構成部材」といい、伝達比可変装置７の第２シャフト（出力軸）１２側に位置するＥＰＳ１の構成部材を「第２ＥＰＳ構成部材」という。ただし、この実施形態では、第２ＥＰＳ構成部材は、トーションバー２０と伝達比可変装置７との間に存在するＥＰＳ１の構成部材をいうものとする。
【００３２】
この実施形態では、第１ＥＰＳ構成部材は、第１シャフト１１、スパイラルケーブル装置３０、ハンドル２等を含む。
この実施形態では、第２ＥＰＳ構成部材は、第２シャフト１２、第１および第２ユニバーサルジョイント８，１０、中間軸９、第１ピニオン軸１７の入力軸１７Ａ等を含む。
ドライバトルク推定部７１は、この実施形態では、次式（１）に基づいて、ドライバトルクＴｄを演算する。この第１実施形態では、伝達比可変装置７の回転角比θｒ／θｈは１であるとする。
Ｔｄ＝Ｔｔｂ＋Ｔｄｉｓ１＋Ｔｄｉｓ２            （１）
Ｔｄｉｓ１＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｃ１＋Ｔｒｕ＋Ｔｆｒ１＋Ｔｓｃ１
Ｔｄｉｓ２＝Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２＋Ｔｃ２＋Ｔｆｒ２＋Ｔｓｃ２
Ｔｔｂ：トーションバートルク（この実施形態では、トルクセンサ４２によって検出されるトーションバートルク）
Ｔｄｉｓ１：第１ＥＰＳ構成部材によって、ハンドル２および／またはハンドル２と伝達比可変装置７との間の回転軸（第１シャフト１１）に作用する第１外乱の補償値｛＝−（第１外乱推定値）｝
Ｔｄｉｓ２：第２ＥＰＳ構成部材によって、伝達比可変装置７とトーションバー１７Ｂとの間の回転軸（第２シャフト１２、中間軸９、入力軸１７Ａ）に作用する第２外乱の補償値｛＝−（第２外乱推定値）｝
Ｊｓｗ：ハンドル２の慣性モーメント（第１ＥＰＳ構成部材の慣性モーメントの一例）
θｓｗ：ハンドル角度推定値（ハンドル回転角）
ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ハンドル角加速度推定値（θｓｗの２階微分値）
Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ハンドル慣性トルク補償値｛＝−（ハンドル慣性トルク推定値）｝
ハンドル慣性トルク推定値（−Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：）は、第１ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルクの一例である。
【００３３】
Ｔｃ１：第１ＥＰＳ構成部材に基づく粘性摩擦トルク補償値（以下、第１粘性摩擦トルク補償値という）
第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１＝−（第１粘性摩擦トルク推定値）
Ｔｒｕ：回転アンバランストルク補償値｛＝−（回転アンバランストルク推定値）｝
Ｔｆｒ１：第１ＥＰＳ構成部材に基づくクーロン摩擦トルク補償値（以下、第１クーロン摩擦トルク補償値という）
第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１＝−（第１クーロン摩擦トルク推定値）
Ｔｓｃ１：第１スパイラルケーブルトルク補償値｛＝−（第１スパイラルケーブルトルク推定値）｝
第１スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ１は、前述のスパイラルケーブル３３によって発生するトルクに対する補償値である。
【００３４】
Ｊｖｄ：第２ＥＰＳ構成部材の慣性モーメント
θｒ：第２シャフト１２の回転角（第２シャフト１２の回転角推定値）
ｄ２θｒ／ｄｔ２：第２シャフト１２の角加速度推定値（θｒの２階微分値）
Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２：第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク補償値｛＝−（第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク推定値）｝
Ｔｃ２：第２ＥＰＳ構成部材に基づく粘性摩擦トルク補償値（以下、第２粘性摩擦トルク補償値という）
第２粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ２＝−（第２粘性摩擦トルク推定値）
Ｔｆｒ２：第１ＥＰＳ構成部材に基づくクーロン摩擦トルク補償値（以下、第２クーロン摩擦トルク補償値という）
第２クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ２＝−（第２クーロン摩擦トルク推定値）
Ｔｓｃ２：第２スパイラルケーブルトルク補償値｛＝−（第２スパイラルケーブルトルク推定値）｝
第２スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ２は、伝達比可変装置７へ電力を供給するために設けられたスパイラルケーブル（図示略）によって発生するトルクに対する補償値である。このスパイラルケーブルの詳細については、後述する。
【００３５】
トーションバートルクＴｔｂおよびドライバトルクＴｄの符号は、この実施形態では、左操舵方向のトルクの場合には正となり、右操舵方向のトルクの場合には負となるものとする。ハンドル角度推定値θｓｗ、第２シャフト１２の回転角θｒおよび第１ピニオン軸１７の出力軸１７Ｃの回転角θｐは、ハンドルの中立位置からの正逆回転量を表し、この実施形態では、中立位置から左方向への回転量が正の値となり、中立位置から右方向への回転量が負の値となるものとする。
【００３６】
ハンドル慣性トルク推定値（−Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２）、第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク推定値（−Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２）、第１および第２粘性摩擦トルク推定値（−Ｔｃ１，−Ｔｃ２）、第１および第２クーロン摩擦トルク推定値（−Ｔｆｒ１，−Ｔｆｒ２）ならびに第１および第２スパイラルケーブルトルク推定値（−Ｔｓｃ１，−Ｔｓｃ２）は、ドライバトルクＴｄの方向とは反対方向に作用する。このため、これらの推定値（−Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２），（−Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２），（−Ｔｃ１，−Ｔｃ２），（−Ｔｆｒ１，−Ｔｆｒ２），（−Ｔｓｃ１，−Ｔｓｃ２）の符号は、ドライバトルクＴｄの符号とは反対となる。
【００３７】
したがって、ハンドル慣性トルク補償値Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２、第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク補償値（−Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２）、第１および第２粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１，Ｔｃ２、第１および第２クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１，Ｔｆｒ２および第１および第２スパイラルケーブルトルク補償値−Ｔｓｃ１，−Ｔｓｃ２の符号は、ドライバトルクＴｄの符号と同じとなる。
【００３８】
回転アンバランストルク推定値（−Ｔｒｕ）の符号は、ハンドル角度推定値θｓｗによって、ドライバトルクＴｄの方向と同じになる場合と反対になる場合とがある。したがって、回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕの符号は、ハンドル角度推定値θｓｗによって、ドライバトルクＴｄの方向と同じになる場合と反対になる場合とがある。
［第２シャフトの回転角θｒの演算方法］
この実施形態では、第２シャフト１２の回転角θｒは、次式（２−１），（２−２）によって表される。
【００３９】
θｒ＝（Ｔｔｂ／ｋｔｂ）＋θｐ      …（２−１）
θｐ＝（θｍ／ｒｗｇ）・（Ｇ２／Ｇ１）…（２−２）
ｋｔｂ：トーションバー１７Ｂの剛性
θｐ：第１ピニオン軸１７の出力軸１７Ｃの回転角
θｍ：ＥＰＳモータ２３のロータ角
ｒｗｇ：減速機２４の減速比
Ｇ１：第１ピニオン２１と第１ラック２２からなるラック＆ピニオン機構のラックゲイン
Ｇ２：第２ピニオン２６と第２ラック２７からなるラック＆ピニオン機構のラックゲイン
ただし、ラック＆ピニオン機構の「ラックゲイン」とは、ピニオンの１回転当たりのラックの直線変位量［mm/rev］をいう。
［ハンドル角度推定値θｓｗの演算方法］
この実施形態では、ハンドル角度推定値θｓｗは、次式（３）によって表される。
【００４０】
θｓｗ＝θｒ−θact      …（３）
θact：実ａｃｔ角
［第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１の演算方法］
第１粘性摩擦トルク推定値（−Ｔｃ１）は、第１ＥＰＳ構成部材によって、第１シャフト１１およびハンドル２に作用する粘性摩擦トルクの推定値である。第１粘性摩擦トルクは、第１シャフト１１を支持する軸受やハンドル２に接続されるスパイラルケーブル３３等の摺動に起因して発生する。
【００４１】
第１粘性摩擦トルク推定値（−Ｔｃ１）は、次式（４−１）に基づいて演算される。
−Ｔｃ1＝−Ｇｃ１・ｄθｓｗ／ｄｔ      …（４−１）
Ｇｃ１：第１粘性摩擦トルク係数
ｄθｓｗ／ｄｔ：ハンドル角速度推定値（θｓｗの１階微分値）
したがって、第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１は、次式（４−２）に基づいて演算される。
【００４２】
Ｔｃ１＝Ｇｃ１・ｄθｓｗ／ｄｔ      …（４−２）
第１粘性摩擦トルク係数Ｇｃ１は、次のようにして求めることができる。手放し状態で、ＥＰＳモータ２３を駆動し、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔをパラメータとして定常状態におけるトーションバートルクＴｔｂを測定する。定常状態とは、ハンドル２に回転角加速度が発生していない状態、つまり、ハンドル角加速度推定値ｄ２θｓｗ／ｄｔ２が０である状態をいう。そして、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔに対するトーションバートルクＴｔｂの変化率（勾配）を第１粘性摩擦トルク係数Ｇｃ１として求める。この際、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔとトーションバートルクＴｔｂとの関係が線形でない場合には、それらの関係を任意の多項式にて近似してもよい。
【００４３】
ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔと第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１との関係の一例を図４に示す。第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１の絶対値は、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が大きくなるほど大きくなる。
［回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕの演算方法］
回転アンバランストルク推定値（−Ｔｒｕ）について説明する。図５Ａに示すように、ハンドル２の回転平面における重心位置Ｇと、回転中心Ｃ（ハンドル２の回転平面と第１シャフト１１の中心軸線との交点）とは一致しない。ハンドル２の回転平面における重心位置Ｇと回転中心位置Ｃとの間の距離をオフセット距離ｄｃｇということにする。また、ハンドル２の質量をｍとし、重力加速度をｇｃｇとする。さらに、図５Ｂに示すように、ハンドル２が車両に搭載された状態で、ハンドル２の回転中心位置Ｃを通る鉛直線がハンドル２の回転平面となす角をハンドル傾き角δとする。
【００４４】
回転アンバランストルク推定値（−Ｔｒｕ）は、ハンドル２の重心Ｇに作用する重力ｍ・ｇｃｇによって第１シャフト１１に与えられるトルクの推定値である。具体的には、回転アンバランストルク推定値（−Ｔｒｕ）は、次式（５−１）に基づいて演算される。
【００４５】
−Ｔｒｕ＝−Ｇｇｒ・ｓｉｎ（θｓｗ）       …（５−１）
Ｇｇｒは、重力トルク係数であり、ハンドル２の質量ｍと重力加速度ｇｃｇとオフセット距離ｄｃｇとハンドル傾き角δの余弦値ｃｏｓ（δ）との積ｍ・ｇｃｇ・ｄｃｇ・ｃｏｓ（δ）に応じた値である。ｓｉｎ（θｓｗ）は、ハンドル角度推定値θｓｗの正弦値である。
【００４６】
したがって、回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕは、次式（５−２）に基づいて演算される。
Ｔｒｕ＝Ｇｇｒ・ｓｉｎ（θｓｗ）       …（５−２）
オフセット距離ｄｃｇ、ハンドル２の質量ｍおよびハンドル傾き角δがわかっている場合には、重力トルク係数Ｇｇｒは、Ｇｇｒ＝ｍ・ｄｃｇ・ｇｃｇ・ｃｏｓ（δ）の式から求めることができる。
【００４７】
重力トルク係数Ｇｇｒは、次のようにして求めることもできる。すなわち、手放し状態でハンドル角度推定値θｓｗをパラメータとして定常状態におけるトーションバートルクＴｔｂを測定する。ハンドル角度推定値θｓｗが９０度のときのトーションバートルクＴｔｂの絶対値を、重力トルク係数Ｇｇｒとして求める。
ハンドル角度推定値θｓｗと回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕとの関係の一例を図６に示す。ハンドル２の重心に作用する重力ｍ・ｇｃｇは、鉛直方向の力であるため、回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕの絶対値は、ハンドル角度推定値θｓｗが±９０［ｄｅｇ］のときと、±２７０［ｄｅｇ］のときとに最大となり、これらの位置から±１８０［ｄｅｇ］毎ずれた角度位置でも最大となる。
［第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１の演算方法］
第１クーロン摩擦トルク推定値（−Ｔｆｒ１）は、第１ＥＰＳ構成部材によって、第１シャフト１１およびハンドル２に作用するクーロン摩擦トルクの推定値である。第１クーロン摩擦トルクは、第１シャフト１１を支持する軸受やハンドル２に接続されるスパイラルケーブル３３等で発生する。
【００４８】
第１クーロン摩擦トルク推定値（−Ｔｆｒ１）は、次式（６−１）に基づいて演算される。
（−Ｔｆｒ１）＝−Ｇｆ１・ｔａｎｈ（η１・ｄθｓｗ／ｄｔ）      …（６−１）
Ｇｆ１：第１クーロン摩擦トルク係数
η１：第１クーロン摩擦トルク変化勾配
したがって、第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１は、次式（６−２）に基づいて演算される。
【００４９】
Ｔｆｒ１＝Ｇｆ１・ｔａｎｈ（η１・ｄθｓｗ／ｄｔ）       …（６−２）
第１クーロン摩擦トルク係数Ｇｆｒ１は、次のようにして求めることができる。手放し状態で、ＥＰＳモータ２３により第２シャフト１２に付与されるモータトルクを徐々に大きくし、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値がゼロよりも大きくなった時点、即ち、ハンドル２が動き始めた時点でのトーションバートルクＴｔｂの絶対値を第１クーロン摩擦トルク係数Ｇｆ１として求める。第１クーロン摩擦トルク変化勾配η１については、チューニングによって決定する。
【００５０】
ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔと第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１との関係の一例を図７に示す。第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆ１の絶対値は、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が０から大きくなると、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が小さい範囲では比較的大きな変化率で大きくなり、その後、第１クーロン摩擦トルク係数Ｇｆ１の大きさに収束していく。ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が小さい範囲での、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔに対する第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１の変化率は、クーロン摩擦トルク変化勾配η１が大きいほど大きくなる。
【００５１】
なお、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔと第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１との関係を表すマップを予め作成し、このマップに基づいて第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆ１を演算するようにしてもよい。この場合、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔと第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１との関係は、図８に示すような関係であってもよい。この例では、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔが−Ａ以下の範囲では、第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１は−Ｇｆ１値をとる。ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔが＋Ａ以上の範囲では、第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒは＋Ｇｆ１の値をとる。ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔが−Ａから＋Ａまでの範囲では、第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１は、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔが大きくなるにしたがって、−Ｇｆ１から＋Ｇｆ２まで線形的に変化する。
［第１スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ１の演算方法］
第１スパイラルケーブルトルク推定値（−Ｔｓｃ１）は、スパイラルケーブル３３のばね特性によってハンドル２に作用するトルクである。
【００５２】
第１スパイラルケーブルトルク推定値（−Ｔｓｃ１）は、次式（７−１）に基づいて演算される。
（−Ｔｓｃ１）＝−ｋｓｃ１・θｓｗ      …（７−１）
ｋｓｃ１：スパイラルケーブル３３のばね定数
したがって、第１スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ１は、次式（７−２）に基づいて演算される。
【００５３】
Ｔｓｃ１＝ｋｓｃ１・θｓｗ      …（７−２）
［第２粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ２の演算方法］
第２粘性摩擦トルク推定値（−Ｔｃ２）は、第２ＥＰＳ構成部材によって、第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａに作用する粘性摩擦トルクの推定値である。第２粘性摩擦トルクは、第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａを支持する軸受等の摺動に起因して発生する。
【００５４】
第２粘性摩擦トルク推定値（−Ｔｃ２）は、次式（８−１）に基づいて演算される。
−Ｔｃ２＝−Ｇｃ２・ｄθｒ／ｄｔ      …（８−１）
Ｇｃ２：第２粘性摩擦トルク係数
ｄθｒ／ｄｔ：第２シャフト１２の角速度推定値（θｒの１階微分値）
したがって、第２粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ２は、次式（８−２）に基づいて演算される。
【００５５】
Ｔｃ２＝Ｇｃ２・ｄθｒ／ｄｔ      …（８−２）
第２粘性摩擦トルク係数Ｇｃ２は、実験等によって求められる。
［第２クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ２の演算方法］
第２クーロン摩擦トルク推定値（−Ｔｆｒ２）は、第２ＥＰＳ構成部材によって、第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａに作用するクーロン摩擦トルクの推定値である。第２クーロン摩擦トルクは、第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａを支持する軸受等で発生する。
【００５６】
第２クーロン摩擦トルク推定値（−Ｔｆｒ２）は、次式（９−１）に基づいて演算される。
（−Ｔｆｒ２）＝−Ｇｆ２・ｔａｎｈ（η２・ｄθｒ／ｄｔ）      …（９−１）
Ｇｆ２：第２クーロン摩擦トルク係数
η２：第２クーロン摩擦トルク変化勾配
したがって、第２クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ２は、次式（９−２）に基づいて演算される。
【００５７】
Ｔｆｒ２＝Ｇｆ２・ｔａｎｈ（η２・ｄθｒ／ｄｔ）       …（９−２）
第２クーロン摩擦トルク係数Ｇｆｒ２および第２クーロン摩擦トルク変化勾配η２は、実験等によって求められる。
［第２スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ２の演算方法］
伝達比可変装置７は、第１シャフト１１と第２シャフト１２との間に配置されている。第１シャフト１１は、電動モータ１５のロータ（図示せず）と、ハウジングに固定されるステータ（図示せず）とのうちの一方にギヤなどを介して機械的に連結され、第２シャフト１２は他方にギヤなどを介して機械的に連結されている。伝達比可変装置７は、電動モータ１５の回転により第１シャフト１１と第２シャフト１２との間の回転角比を変化させる。
【００５８】
電動モータ１５に電力を供給するための給電ケーブル（図示せず）の一端は、ＥＣＵ５０などの車両に対して固定された装置に接続され、他端は伝達比可変装置７に接続される。したがって、第１シャフト１１、第２シャフト１２および電動モータ１５の回転に伴って、電動モータ１５への給電ケーブルの伝達比可変装置７側が回転し、その車両側は回転しない。このため、電動モータ１５への給電ケーブルには、スパイラルケーブル（伝達比可変装置７用のスパイラルケーブル）が使用され、このスパイラルケーブルのトルクによりドライバトルクの推定値に誤差が生じる。そこで、この第１実施形態（後述の第２実施形態においても同様）では、伝達比可変装置７用のスパイラルケーブルトルクを補償している。
【００５９】
この実施形態では、第２スパイラルケーブルトルク推定値（−Ｔｓｃ２）は、伝達比可変装置７用のスパイラルケーブルのばね特性によって第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａに作用するトルクである。
第２スパイラルケーブルトルク推定値（−Ｔｓｃ２）は、次式（１０−１）に基づいて演算される。
【００６０】
（−Ｔｓｃ２）＝−ｋｓｃ２・θｒ      …（１０−１）
ｋｓｃ２：伝達比可変装置７用のスパイラルケーブルのばね定数
したがって、第２スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ２は、次式（１０−２）に基づいて演算される。
Ｔｓｃ２＝ｋｓｃ２・θｒ      …（１０−２）
図９は、ドライバトルク推定部７１の構成を示すブロック図である。
【００６１】
ドライバトルク推定部７１は、θｍ演算部８１と、θｐ演算部８２と、θｒ演算部８３と、第１加算部８４と、Ｔｓｃ１演算部８５と、Ｔｒｕ演算部８６と、第１微分演算部８７と、Ｔｆｒ１演算部８８と、Ｔｃ１演算部８９と、第２微分演算部９０と、Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２演算部９１と、Ｔｓｃ２演算部９２と、第３微分演算部９３と、Ｔｃ２演算部９４と、Ｔｆｒ２演算部９５と、第４微分演算部９６と、Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２演算部９７と、第２加算部９８とを含む。
【００６２】
θｍ演算部８１は、回転角センサ４３の出力信号に基づいて、ＥＰＳモータ２３の回転角（ロータ回転角）θｍを演算する。
θｐ演算部８２は、前記式（２−２）に基づいて、第１ピニオン軸１７の出力軸１７Ｃの回転角θｐを演算する。
θｒ演算部８３は、トーションバートルクＴｔｂと回転角θｐとを用い、前記式（２−１）に基づいて、第２シャフト１２の回転角θｒを演算する。
【００６３】
第１加算部８４は、第２シャフト１２の回転角θｒに実ａｃｔ角θａｃｔを加算することにより、ハンドル角度推定値θｓｗを演算する。
Ｔｓｃ１演算部８５は、第１加算部８４によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗを用い、前記式（７−２）に基づいて、第１スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ１を演算する。
【００６４】
Ｔｒｕ演算部８６は、第１加算部８４によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗを用い、前記式（５−２）に基づいて、回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕを演算する。
第１微分演算部８７は、第１加算部８４によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗを時間微分することにより、ハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔを演算する。
Ｔｆｒ１演算部８８は、第１微分演算部８７によって演算されたハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔを用い、前記式（６−２）に基づいて、第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１を演算する。
【００６５】
Ｔｃ１演算部８９は、第１微分演算部８７によって演算されたハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔを用い、前記式（４−２）に基づいて、第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１を演算する。
第２微分演算部９０は、第１微分演算部８７によって演算されたハンドル角速度推定値ｄθｓｗ／ｄｔを時間微分することにより、ハンドル角加速度推定値ｄ２θｓｗ／ｄｔ２を演算する。
【００６６】
Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２演算部９１は、第２微分演算部９０によって演算されたハンドル角加速度推定値ｄ２θｓｗ／ｄｔ２を用いて、ハンドル慣性トルク補償値Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２を演算する。
Ｔｓｃ２演算部９２は、θｒ演算部８３によって演算された第２シャフト１２の回転角θｒを用い、前記式（１０−２）に基づいて、第２スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ２を演算する。
【００６７】
第３微分演算部９３は、θｒ演算部８３によって演算された第２シャフト１２の回転角θｒを時間微分することにより、第２シャフト１２の角速度推定値ｄθｒ／ｄｔを演算する。
Ｔｃ２演算部９４は、第３微分演算部９３によって演算された第２シャフト１２の角速度推定値ｄθｒ／ｄｔを用い、前記式（８−２）に基づいて、第２粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ２を演算する。
【００６８】
Ｔｆｒ２演算部９５は、第３微分演算部９３によって演算された第２シャフト１２の角速度推定値ｄθｒ／ｄｔを用い、前記式（９−２）に基づいて、第２クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ２を演算する。
第４微分演算部９６は、第３微分演算部９３によって演算された第２シャフト１２の角速度推定値ｄθｒ／ｄｔを時間微分することにより、第２シャフト１２の角加速度推定値ｄ２θｒ／ｄｔ２を演算する。
【００６９】
Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２演算部９７は、第４微分演算部９６によって演算された第２シャフト１２の角加速度推定値ｄ２θｒ／ｄｔ２を用いて、第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク補償値Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２を演算する。
第２加算部９８は、トルクセンサ４２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに、Ｔｓｃ１演算部８５、Ｔｒｕ演算部８６、Ｔｆｒ１演算部８８、Ｔｃ１演算部８９、Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２演算部９１、Ｔｓｃ２演算部９２、Ｔｃ２演算部９４、Ｔｆｒ２演算部９５およびＪｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２演算部９７それぞれによって演算されたＴｓｃ１、Ｔｒｕ、Ｔｆｒ１、Ｔｃ１、Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２、Ｔｓｃ２、Ｔｃ２、Ｔｆｒ２およびＪｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２を加算することにより、ドライバトルク（推定値）Ｔｄを演算する。
【００７０】
この実施形態では、トーションバートルクＴｔｂの他に、第１ＥＰＳ構成部材によって、ハンドル２および／またはハンドル２と伝達比可変装置７との間の回転軸（第１シャフト１１）に作用する第１外乱推定値（−Ｔｄｉｓ１）と、第２ＥＰＳ構成部材によって、伝達比可変装置７とトーションバー１７Ｂとの間の回転軸（第２シャフト１２、中間軸９、入力軸１７Ａ）に作用する第２外乱推定値（−Ｔｄｉｓ２）をも考慮して、ドライバトルクＴｄが演算されているので、高精度にドライバトルクを推定できる。
【００７１】
図３に戻り、ローパスフィルタ７２は、ドライバトルク推定部７１によって演算されたドライバトルクＴｄのうち、所定のカットオフ周波数ｆｃより高い周波数成分を減衰させる。カットオフ周波数ｆｃは、例えば、３［Ｈｚ］以上７［Ｈｚ］以下の範囲内の値に設定される。ローパスフィルタ７２は、この実施形態では、２次のバターワースフィルタからなる。ローパスフィルタ７２によるローパスフィルタ処理後のドライバトルクＴｄ’は、ハンズオン／オフ判定部７３に与えられる。
【００７２】
図１０は、ハンズオン／オフ判定部７３の動作を説明するための状態遷移図である。
ハンズオン／オフ判定部７３の動作説明においては、ローパスフィルタ７２によるローパスフィルタ処理後のドライバトルクＴｄを、単に「ドライバトルクＴｄ’」ということにする。
ハンズオン／オフ判定部７３は、ドライバのハンドル操作状態として、「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」と、「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」と、「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」と、「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」との４状態を識別する。ハンズオン／オフ判定部７３は、所定時間Ｔ［ｓｅｃ］毎にこれら４状態の識別を行う。
【００７３】
「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が所定の閾値α（＞０）より大きいハンズオン状態である。「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下であるハンズオン状態である。「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下であるハンズオフ状態である。「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αより大きいハンズオフ状態である。「閾値αは、たとえば、０．１［Ｎｍ］以上０．３［Ｎｍ］以下の範囲内の値に設定される。
【００７４】
上記４状態のいずれであるかが未定の判定開始時において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きいときには、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」であると判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部７３は、出力信号（ｏｕｔ）を“１”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。出力信号（ｏｕｔ）は、判定結果を表す信号であり、“１”は判定結果がハンズオンであることを表し、“０”は判定結果がハンズオフであることを表す。
【００７５】
「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下になると、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部７３は、出力信号（ｏｕｔ）を“１”に設定する。また、ハンズオン／オフ判定部７３は、「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」であると判定している場合には、所定時間Ｔ［ｓｅｃ］が経過する毎に、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを、現在値（ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒ）に所定値Ｔｓを加算した値に更新する。
【００７６】
「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」において、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒが所定のハンズオフ判定用閾値β（＞０）に達する前に、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きくなると、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」になったと判定し、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。
【００７７】
「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きくなることなく、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒがハンズオフ判定用閾値βに達すると、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部７３は、出力信号（ｏｕｔ）を“０”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。ハンズオフ判定用閾値βは、たとえば、０．５［ｓｅｃ］以上１．０［ｓｅｃ］以下の範囲内の値に設定される。
【００７８】
「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きくなると、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部７３は、出力信号（ｏｕｔ）を“０”に設定する。また、ハンズオン／オフ判定部７３は、「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」であると判定している場合には、所定時間Ｔ［ｓｅｃ］が経過する毎に、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを、現在値（ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒ）に所定値Ｔｓを加算した値に更新する。
【００７９】
「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」において、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒが所定のハンズオン判定用閾値γ（＞０）に達する前に、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下になると、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」になったと判定し、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。ハンズオン判定用閾値γは、たとえば、０．０５［ｓｅｃ］以上０．１［ｓｅｃ］以下の範囲内の値に設定される。
【００８０】
「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下になることなく、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒがハンズオン判定用閾値γに達すると、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部７３は、出力信号（ｏｕｔ）を“１”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。
【００８１】
なお、判定開始時において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下であるときには、ハンズオン／オフ判定部７３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」であると判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部７３は、出力信号（ｏｕｔ）を“０”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。
この実施形態では、ドライバトルク推定部７１によって高精度にドライバトルクＴｄが推定される。そして、推定されたドライバトルクＴｄの高周波数成分が除去される。この高周波数成分除去後のドライバトルクＴｄ’に基づき、トルク閾値αとタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒとを用いてハンズオン／オフ判定が行われる。このため、運転者がハンドルを握っているハンズオン状態であるか運転者がハンドルを握っていないハンズオフ状態であるかを高精度に判定できる。
【００８２】
ハンズオン／オフ判定結果は、たとえば、運転モードとして自動運転モードと手動運転モードとが用意されている車両において、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替える際に、ハンズオン状態であることを確認してから、手動運転モードに切り替えるといったモード切替制御に利用することができる。
次に、第２実施形態について説明する。前述の第１実施形態では、伝達比可変装置７の回転角比θｒ／θｈが１である場合の実施形態について説明した。第２実施形態では、伝達比可変装置７の回転角比θｒ／θｈが１以外の場合も含む。
【００８３】
前述した第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク推定値（−Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２）、第２粘性摩擦トルク推定値（−Ｔｃ２）、第２クーロン摩擦トルク推定値（−Ｔｆｒ２）および第２スパイラルケーブルトルク推定値（−Ｔｓｃ２）は、第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａに作用するトルク推定値である。また、トーションバートルクＴｔｂは、入力軸１７Ａに加えられるトルクである。
【００８４】
伝達比可変装置７の回転角比θｒ／θｈが１である場合には、第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａに作用するトルクは、ハンドル２（第１シャフト１１）に作用するトルクと等しくなるが、伝達比可変装置７の回転角比θｒ／θｈが１以外である場合には、両者は等しくならない。
したがって、伝達比可変装置７の回転角比θｒ／θｈが１以外である場合に、正確なドライバトルクを推定するためには、第２シャフト１２、中間軸９および入力軸１７Ａに作用するトルク（トルク推定値）を、それらに回転角比Ｇｒｏｔ（＝θｒ／θｈ）を乗算することにより、ハンドル２（第１シャフト１１）に作用するトルク（トルク推定値）に変換する必要がある。そして、変換後のトルク（トルク推定値）からトルク補償値やハンドル２に加えられるトーションバートルクを求める必要がある。
【００８５】
そこで、第２実施形態では、ドライバトルク推定部７１（図３参照）は、前述の式（１）の代わりに次式（１１）を用いて、ドライバトルクＴｄが演算される。
Ｔｄ＝Ｔｄｉｓ１＋Ｇｒｏｔ・（Ｔｔｂ＋Ｔｄｉｓ２）    …（１１）
Ｇｒｏｔ＝θｒ／θｈ
Ｇｒｏｔは、伝達比可変装置７の回転角比θｒ／θｈである。Ｔｄｉｓ１、ＴｔｂおよびＴｄｉｓ２は、それぞれ前述の第１実施形態における第１外乱の補償値Ｔｄｉｓ１、トーションバートルクＴｔｂおよび第２外乱の補償値Ｔｄｉｓ２と同じであるため、それらの説明を省略する。
【００８６】
通常、回転角比Ｇｒｏｔは１に近い値であるため、回転角比Ｇｒｏｔが１以外の値をとる場合であっても、第１実施形態と同様な方法によってドライバトルクＴｄを演算してもよい。
ただし、そのようにすると、回転角比Ｇｒｏｔが１から大きく外れる場合には、ドライバトルクＴｄの演算結果に誤差が生じるおそれがある。
【００８７】
第２実施形態では、ハンドル側からみた第２外乱の大きさが回転角比Ｇｒｏｔに応じて増減する点を考慮できるため、ドライバトルクＴｄの演算精度が向上する。なお、回転角比Ｇｒｏｔは、伝達比可変装置７を制御するＥＣＵ５０が設定するものであるから、ドライバトルク推定部７１（図３参照）は、回転角比ＧｒｏｔをＥＣＵ５０から取得できる。なお、回転角比Ｇｒｏｔは、舵角センサ４１および回転角センサ１６の検出値から演算されてもよい。
【００８８】
図１１は、第２実施形態におけるドライバトルク推定部７１の具体的な構成例を示すブロック図である。図１１において、前述の図９の各部に対応する部分には、図９と同じ符号を付し、その説明を省略する。
図９との相違点の１つ目は、トルクセンサ４２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに対して回転角比Ｇｒｏｔを乗算する回転角比乗算部１０１が設けられていることである。図９との相違点の２つ目は、Ｔｓｃ２演算部９２、Ｔｃ２演算部９４、Ｔｆｒ２演算部９５およびＪｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２演算部９７の後段それぞれに、Ｔｓｃ２、Ｔｃ２、Ｔｆｒ２およびＪｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２に対して回転角比Ｇｒｏｔを乗算する回転角比乗算部１０２、１０３、１０４および１０５が設けられている点である。
【００８９】
つまり、図１１のドライバトルク推定部７１では、トーションバートルクＴｔｂそのものではなく、トーションバートルクＴｔｂに対して回転角比Ｇｒｏｔが乗算された値が、第２加算器９８に与えられる点が図９と異なっている。また、図１１のドライバトルク推定部７１では、第２ＥＰＳ構成部材による各外乱の補償値Ｔｓｃ２、Ｔｃ２、Ｔｆｒ２およびＪｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２そのものではなく、それらの各補償値Ｔｓｃ２、Ｔｃ２、Ｔｆｒ２およびＪｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２に対して回転角比Ｇｒｏｔが乗算された値が、第２加算器９８に与えられる点が図９と異なっている。
【００９０】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、第１外乱の補償値Ｔｄｉｓ１は、ハンドル慣性トルク補償値Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２、第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１、回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕ、第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１および第１スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ１を含んでいる。しかし、第１外乱の補償値Ｔｄｉｓ１は、ハンドル慣性トルク補償値Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２、第１粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ１、回転アンバランストルク補償値Ｔｒｕ、第１クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ１および第１スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ１のうちの少なくとも一つを含んでいればよい。
【００９１】
また、前述の実施形態では、第２外乱の補償値Ｔｄｉｓ２は、第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク補償値Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２、第２粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ２、第２クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ２および第２スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ２を含んでいる。しかし、第２外乱の補償値Ｔｄｉｓ２は、第２ＥＰＳ構成部材に基づく慣性トルク補償値Ｊｖｄ・ｄ２θｒ／ｄｔ２、第２粘性摩擦トルク補償値Ｔｃ２、第２クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆｒ２および第２スパイラルケーブルトルク補償値Ｔｓｃ２のうちの少なくとも一つを含んでいればよい。
【００９２】
また、前述の実施形態では、トーションバートルクＴｔｂおよび第１ピニオン軸１７の出力軸１７Ｃの回転角θｐに基づいて第２シャフト１２の回転角θｒを演算し、第２シャフト１２の回転角θｒおよび実ａｃｔ角θactに基づいてハンドル角度推定値θｓｗを演算している。しかし、舵角センサ４１によって検出される第１シャフト１１の回転角θｈをハンドル角度推定値θｓｗとして用いてもよい。
【００９３】
また、前述の実施形態では、ハンドル操作状態判定部６３（図３参照）内のローパスフィルタ７２は、ドライバトルク推定部７１の後段に設けられているが、ドライバトルク推定部７１の前段に設けるようにしてもよい。また、ローパスフィルタ７２を省略してもよい。
また、前述の実施形態では、ＶＧＲモータ１５およびＥＰＳモータ２３は三相ブラシレスモータであったが、これらのモータ１５，２３はブラシ付き直流モータであってもよい。
【００９４】
また、前述の実施形態では、この発明をデュアルピニオン式ＥＰＳに適用した場合の例を示したが、この発明は、ラックアシスト式ＥＰＳ等のコラムアシスト式ＥＰＳ以外のＥＰＳにも適用することができる。
その他、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１…デュアルピニオン式ＥＰＳ、７…伝達比可変装置、１１…第１シャフト（入力軸）、１２…第２シャフト（出力軸）、１５…ＶＧＲモータ、１６…回転角センサ、１７Ｂ…トーションバー、２３…ＥＰＳモータ、２４…減速機、３３…スパイラルケーブル、４２…トルクセンサ、４３…回転角センサ、５０…ＥＣＵ、５１…マイクロコンピュータ、６３…ハンドル操作状態判定部、７１…ドライバトルク推定部、７２…ローパスフィルタ、７３…ハンズオン／オフ判定部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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