(57)【要約】【課題】ステアリングホイールが仮想的な操舵範囲の限界位置に至ったとき、仮想的な操舵範囲の限界において車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を運転者に与えることができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、たとえばステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用される。制御装置は、転舵シャフトを含む車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源である反力モータを操舵状態に応じて演算される操舵反力指令値に基づき制御する。制御装置は、車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき操舵反力指令値に反映させる転舵シャフトの軸力を演算する車両モデルと、軸力の演算に使用される状態量（横加速度ＬＡ）に基づきステアリングホイールの操作範囲を仮想的な操作範囲に制限すべく操舵反力指令値に反映させる補正量として仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊を演算する仮想ラックエンド制御部８３と、を有している。【選択図】図５
2019127185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転舵シャフトを含む車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、
車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき前記指令値に反映させる前記転舵シャフトに作用する軸力を演算する第１の演算部と、
前記軸力の演算に使用される状態量に基づきステアリングホイールの操作範囲を仮想的な操作範囲に制限すべく前記指令値に反映させる補正量を演算する第２の演算部と、を有している操舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵制御装置において、
少なくとも操舵トルクに応じて前記指令値の第１の成分を演算する第３の演算部と、
前記ステアリングホイールの操作に応じて回転する回転体の目標回転角を前記操舵トルクおよび前記第１の成分の総和である基本駆動トルクに基づき演算する第４の演算部と、
前記回転体の実際の回転角を前記目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて前記指令値の第２の成分を演算する第５の演算部と、を有し、
前記軸力は前記基本駆動トルクに、前記補正量は前記第１の成分または前記軸力に反映される操舵制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵制御装置において、
前記第２の演算部は、
前記目標回転角を前記軸力の演算に使用される前記状態量に換算する第１の換算部と、
前記第１の換算部により換算された前記状態量を前記補正量に換算する第２の換算部と、を有する操舵制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の操舵制御装置において、
前記第１の演算部は、複数の前記状態量に基づき前記軸力を演算し、
前記第２の演算部は、前記目標回転角を複数の前記状態量に換算する第１の換算部と、
前記第１の換算部により換算される複数の前記状態量に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより最終的な状態量を演算する配分演算部と、
前記配分演算部により演算される前記最終的な状態量を前記補正量に換算する第２の換算部と、を有する操舵制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
前記状態量は、センサを通じて検出される横加速度、ヨーレート、前記転舵シャフトに作用する軸力、および前記モータの電流値の少なくとも一である操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば特許文献１に記載されるように、車両の操舵機構にモータのトルクをアシスト力として付与するＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）が存在する。操舵機構としては、ラックアンドピニオン機構が採用されている。ラックアンドピニオン機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するピニオン軸、およびピニオン軸に噛み合うラック軸を有している。ラック軸はハウジングに収容されている。ステアリングホイールの操作に伴うピニオン軸の回転がラック軸の直線運動に変換されることにより転舵輪の向きが変更される。
【０００３】
ＥＰＳの制御装置は、操舵状態に応じて演算されるアシスト指令値に基づきモータへの給電を制御する。制御装置は、操舵トルクに応じてアシスト指令値の第１の成分を演算する。また、制御装置は、操舵トルクおよび基本アシスト成分の総和である基本駆動トルクに基づきピニオン軸の目標回転角を演算し、当該目標回転角にピニオン軸の実際の回転角を一致させるフィードバック制御を通じてアシスト指令値の第２の成分を演算する。制御装置は、第１の成分に第２の成分を加算することによりアシスト指令値を演算する。
【０００４】
ここで、操舵機構としてラックアンドピニオン機構が採用される場合、ラック軸がその可動範囲の限界に達するとき、ラック軸の端部がハウジングに突き当たる、いわゆる「端当て」が生じることによって、ラック軸の移動範囲が物理的に規制される。しかし、端当てが発生したとき、過大な衝撃が操舵機構に作用するおそれがある。このため、特許文献１のＥＰＳでは、つぎのようにして端当ての発生を抑制している。
【０００５】
すなわち、制御装置は、ピニオン軸の目標回転角が、ラック軸の物理的な可動範囲よりも狭く設定された仮想的な可動範囲の限界に対応する角度しきい値に達したとき、操舵反力を急激に増大させるべくモータを制御する。具体的には、制御装置はピニオン軸の目標回転角に基づき基本駆動トルクのばね成分（弾性成分）を演算し、当該ばね成分を基本駆動トルクから減算したうえで第２の成分を演算する。また、制御装置は、ピニオン軸の目標回転角が角度しきい値に達したとき、目標回転角に基づいてばね成分に対する補正量（ばね反力トルク）を発生させるとともに、当該補正量を急激に増大させる。補正量はばね成分に加算されるため、ピニオン軸の目標回転角が角度しきい値に達した以降、基本駆動トルクの値は急激に減少する。その結果、アシスト指令値、ひいてはモータへ供給される電流が急激に減少することにより、操舵反力が急激に増大する。このため、運転者は操舵角の絶対値が大きくなる方向へ向けてステアリングホイールを操作することが難しくなる。したがって、ステアリングホイールの操作範囲、ひいてはラック軸の可動範囲を仮想的につくることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−５８２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、運転者に車両挙動あるいは路面状態を操舵反力（手応え）として適切に伝えるなど、操舵感触を改善する観点に基づき、ばね成分をピニオン軸の目標回転角のみならず、車両挙動あるいは路面状態が反映される状態量を使用して演算することが検討されている。しかし、操舵反力を急激に増大させるための補正量は、ピニオン軸の目標回転角に応じたものにしかならない。このため、ステアリングホイールが仮想的な操作範囲の限界位置に至ったとき、運転者に対して車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を付与できないことが懸念される。
【０００８】
本発明の目的は、ステアリングホイールが仮想的な操舵範囲の限界位置に至ったとき、車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を運転者に与えることができる操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成し得る操舵制御装置は、転舵シャフトを含む車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する。操舵制御装置は、車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき前記指令値に反映させる前記転舵シャフトに作用する軸力を演算する第１の演算部と、前記軸力の演算に使用される状態量に基づきステアリングホイールの操作範囲を仮想的な操作範囲に制限すべく前記指令値に反映させる補正量を演算する第２の演算部と、を有している。
【００１０】
この構成によれば、車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき演算される転舵シャフトに作用する軸力が指令値に反映されることにより、モータは車両挙動あるいは路面状態が反映された駆動力を発生する。したがって、運転者はステアリングホイールを介して車両挙動あるいは路面状態に応じた手応えを得ることができる。また、軸力の演算に使用される状態量に基づき演算されるステアリングホイールの操作範囲を仮想的な操作範囲に制限するための補正量が指令値に反映されることにより、運転者はステアリングホイールの仮想的な操作範囲の限界位置において車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を得ることができる。
【００１１】
上記の操舵制御装置において、少なくとも操舵トルクに応じて前記指令値の第１の成分を演算する第３の演算部と、前記ステアリングホイールの操作に応じて回転する回転体の目標回転角を前記操舵トルクおよび前記第１の成分の総和である基本駆動トルクに基づき演算する第４の演算部と、前記回転体の実際の回転角を前記目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて前記指令値の第２の成分を演算する第５の演算部と、を有し、前記軸力は前記基本駆動トルクに、前記補正量は前記第１の成分または前記軸力に反映されることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１の演算部により演算される軸力が基本駆動トルクに反映されることによって、第５の演算部により演算される第２の成分、ひいては指令値に車両挙動あるいは路面状態が反映される。また、第２の演算部により演算される補正量が第３の演算部により演算される第１の成分、または第１の演算部により演算される軸力に反映されることにより、ステアリングホイールの操作範囲を仮想的な操作範囲に制限することができる。
【００１３】
ちなみに、補正量は軸力の演算に使用される状態量に基づき演算されることにより、当該補正量の次元は軸力の次元と同じになる。このため、補正量を軸力に適切に反映させることができる。
【００１４】
上記の操舵制御装置において、前記第２の演算部は、前記目標回転角を前記軸力の演算に使用される前記状態量に換算する第１の換算部と、前記第１の換算部により換算された前記状態量を前記補正量に換算する第２の換算部と、を有することが好ましい。
【００１５】
上記の操舵制御装置において、前記第１の演算部は、複数の前記状態量に基づき前記軸力を演算してもよい。この場合、前記第２の演算部は、前記目標回転角を複数の前記状態量に換算する第１の換算部と、前記第１の換算部により換算される複数の前記状態量に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより最終的な状態量を演算する配分演算部と、前記配分演算部により演算される前記最終的な状態量を前記補正量に換算する第２の換算部と、を有することが好ましい。
【００１６】
上記の操舵制御装置において、前記状態量は、センサを通じて検出される横加速度、ヨーレート、前記転舵シャフトに作用する軸力、および前記モータの電流値の少なくとも一であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ステアリングホイールが仮想的な操舵範囲の限界位置に至ったとき、仮想的な操舵範囲の限界において車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を運転者に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】操舵制御装置の第１の実施の形態が搭載されるステアバイワイヤ方式の操舵装置の構成図。
【図２】第１の実施の形態における操舵制御装置の制御ブロック図。
【図３】第１の実施の形態における目標操舵反力演算部の制御ブロック図。
【図４】第１の実施の形態および第２の実施の形態における目標舵角演算部の制御ブロック図。
【図５】第１の実施の形態における目標舵角演算部の制御ブロック図。
【図６】第３の実施の形態における仮想ラックエンド制御部の制御ブロック図。
【図７】電動パワーステアリング装置に適用される操舵制御装置の第２の実施の形態の制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第１の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を有している。ステアリングシャフト１２におけるステアリングホイール１１と反対側の端部には、ピニオンシャフト１３が設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、ピニオンシャフト１３に対して交わる方向へ延びる転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。転舵シャフト１４の両端には、それぞれタイロッド１５，１５を介して左右の転舵輪１６，１６が連結されている。これらステアリングシャフト１２、ピニオンシャフト１３および転舵シャフト１４は、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達経路として機能する操舵機構を構成する。
【００２１】
＜クラッチ＞
また、操舵装置１０は、クラッチ２１を有している。クラッチ２１はステアリングシャフト１２に設けられている。クラッチ２１としては、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。クラッチ２１が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達経路が機械的に切断される。クラッチ２１が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達が機械的に連結される。したがって、クラッチ２１が接続された状態である場合、ステアリングホイール１１の回転操作に伴い転舵シャフト１４が直線運動することにより、転舵輪１６，１６の転舵角θｔが変更される。
【００２２】
＜操舵反力を発生させるための構成：反力ユニット＞
また、操舵装置１０は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、およびトルクセンサ３４を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）をいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
【００２３】
反力モータ３１は、操舵反力の発生源である。反力モータ３１としてはたとえば三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のブラシレスモータが採用される。反力モータ３１（正確には、その回転軸）は、減速機構３２を介して、ステアリングシャフト１２に連結されている。減速機構３２は、ステアリングシャフト１２におけるクラッチ２１よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。反力モータ３１のトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト１２に付与される。
【００２４】
回転角センサ３３は反力モータ３１に設けられている。回転角センサ３３は、反力モータ３１の回転角θａを検出する。反力モータ３１の回転角θａは、舵角（操舵角）θｓの演算に使用される。反力モータ３１とステアリングシャフト１２とは減速機構３２を介して連動する。このため、反力モータ３１の回転角θａとステアリングシャフト１２の回転角、ひいてはステアリングホイール１１の回転角である舵角θｓとの間には相関がある。したがって、反力モータ３１の回転角θａに基づき舵角θｓを求めることができる。
【００２５】
トルクセンサ３４は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２における減速機構３２よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。
【００２６】
＜転舵力を発生させるための構成：転舵ユニット＞
また、操舵装置１０は、転舵輪１６，１６を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ４１、減速機構４２、および回転角センサ４３を有している。
【００２７】
転舵モータ４１は転舵力の発生源である。転舵モータ４１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ４１（正確には、その回転軸）は、減速機構４２を介してピニオンシャフト４４に連結されている。ピニオンシャフト４４のピニオン歯４４ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ｂに噛み合わされている。転舵モータ４１のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト４４を介して転舵シャフト１４に付与される。転舵モータ４１の回転に応じて、転舵シャフト１４は車幅方向（図中の左右方向）に沿って移動する。
【００２８】
回転角センサ４３は転舵モータ４１に設けられている。回転角センサ４３は転舵モータ４１の回転角θｂを検出する。
＜制御装置＞
また、操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ３１、転舵モータ４１およびクラッチ２１を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ３３、トルクセンサ３４および回転角センサ４３に加えて、車速センサ５０１および横加速度センサ５０２がある。車速センサ５０１は、車両に設けられて車両の走行速度である車速Ｖを検出する。横加速度センサ５０２は、車両に作用する横加速度ＬＡを検出する。
【００２９】
制御装置５０は、クラッチ接続条件の成否に基づきクラッチ２１の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ接続条件としては、たとえば車両の電源スイッチがオフされていることなどがある。制御装置５０は、クラッチ接続条件が成立しないとき、クラッチ２１の励磁コイルに通電することによってクラッチ２１を接続された状態から切断された状態へ切り替える。また、制御装置５０は、クラッチ接続条件が成立するとき、クラッチ２１の励磁コイルに対する通電を停止することによってクラッチ２１を切断された状態から接続された状態へ切り替える。
【００３０】
制御装置５０は、反力モータ３１の駆動制御を通じて操舵トルクＴｈに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。制御装置５０は操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標操舵角を演算する。制御装置５０は、実際の舵角θｓを目標操舵角に追従させるべく実行される舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量を演算し、この演算される舵角補正量を目標操舵反力に加算することにより操舵反力指令値を演算する。制御装置５０は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ３１へ供給する。
【００３１】
制御装置５０は、転舵モータ４１の駆動制御を通じて転舵輪１６，１６を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置５０は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。このピニオン角θｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θｔを反映する値である。制御装置５０は、前述した目標操舵角を使用して目標ピニオン角を演算する。そして制御装置５０は、目標ピニオン角と実際のピニオン角θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。
【００３２】
＜制御装置の詳細構成＞
つぎに、制御装置５０について詳細に説明する。
図２に示すように、制御装置５０は、反力制御を実行する反力制御部５０ａ、および転舵制御を実行する転舵制御部５０ｂを有している。
【００３３】
＜反力制御部＞
反力制御部５０ａは、目標操舵反力演算部５１、目標舵角演算部５２、舵角演算部５３、舵角フィードバック制御部５４、加算器５５、および通電制御部５６を有している。
【００３４】
目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力Ｔ１＊を演算する。
目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１＊、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算する。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１＊および操舵トルクＴｈの総和を基本駆動トルク（入力トルク）とするとき、この基本駆動トルクに基づいて理想的な舵角を定める理想モデルを有している。この理想モデルは、基本駆動トルクに応じた理想的な転舵角に対応する舵角（操舵角）を予め実験などによりモデル化したものである。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより基本駆動トルクを求め、この基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊（目標操舵角）を演算する。
【００３５】
舵角演算部５３は、回転角センサ３３を通じて検出される反力モータ３１の回転角θａに基づきステアリングホイール１１の実際の舵角θｓを演算する。舵角フィードバック制御部５４は、実際の舵角θｓを目標舵角θ＊に追従させるべく舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量Ｔ２＊を演算する。加算器５５は、目標操舵反力Ｔ１＊に舵角補正量Ｔ２＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ＊を算出する。
【００３６】
通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ＊に応じた電力を反力モータ３１へ供給する。具体的には、通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部５６は、反力モータ３１に対する給電経路に設けられた電流センサ５７を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉａを検出する。この電流値Ｉａは、反力モータ３１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部５６は、電流指令値と実際の電流値Ｉａとの偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ３１に対する給電を制御する（電流Ｉａのフィードバック制御）。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。
【００３７】
＜転舵制御部＞
図２に示すように、転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、舵角比変更制御部６２、微分ステアリング制御部６３、ピニオン角フィードバック制御部６４、および通電制御部６５を有している。
【００３８】
ピニオン角演算部６１は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θｂに基づきピニオンシャフト１３の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。前述したように、転舵モータ４１とピニオンシャフト４４とは減速機構４２を介して連動する。このため、転舵モータ４１の回転角θｂとピニオン角θｐとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して転舵モータ４１の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。さらに、これも前述したように、ピニオンシャフト４４は、転舵シャフト１４に噛合されている。このため、ピニオン角θｐと転舵シャフト１４の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θｔを反映する値である。
【００３９】
舵角比変更制御部６２は、車両の走行状態（たとえば車速Ｖ）に応じて舵角θｓに対する転舵角θｔの比である舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて目標ピニオン角を演算する。舵角比変更制御部６２は、車速Ｖが遅くなるほど舵角θｓに対する転舵角θｔがより大きくなるように、また車速Ｖが速くなるほど舵角θｓに対する転舵角θｔがより小さくなるように、目標ピニオン角θｐ＊を演算する。舵角比変更制御部６２は、車両の走行状態に応じて設定される舵角比を実現するために、目標舵角θ＊に対する補正角度を演算し、この演算される補正角度を目標舵角θ＊に加算することにより舵角比に応じた目標ピニオン角θｐ＊を演算する。
【００４０】
微分ステアリング制御部６３は、目標ピニオン角θｐ＊を微分することにより目標ピニオン角θｐ＊の変化速度（転舵速度）を演算する。また、微分ステアリング制御部６３は、目標ピニオン角θｐ＊の変化速度にゲインを乗算することにより目標ピニオン角θｐ＊に対する補正角度を演算する。微分ステアリング制御部６３は、補正角度を目標ピニオン角θｐ＊に加算することにより最終的な目標ピニオン角θｐ＊を演算する。舵角比変更制御部６２により演算される目標ピニオン角θｐ＊の位相が進められることにより、転舵遅れが改善される。すなわち、転舵速度に応じて転舵応答性が確保される。
【００４１】
ピニオン角フィードバック制御部６４は、実際のピニオン角θｐを、微分ステアリング制御部６３により演算される最終的な目標ピニオン角θｐ＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を通じてピニオン角指令値Ｔｐ＊を演算する。
【００４２】
通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔｐ＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。具体的には、通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔｐ＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部６５は、転舵モータ４１に対する給電経路に設けられた電流センサ６６を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉｂを検出する。この電流値Ｉｂは、転舵モータ４１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部６５は、電流指令値と実際の電流値Ｉｂとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する（電流Ｉｂのフィードバック制御）。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔｐ＊に応じた角度だけ回転する。
【００４３】
＜目標操舵反力演算部＞
つぎに、目標操舵反力演算部５１について詳細に説明する。
図３に示すように、目標操舵反力演算部５１は、基本制御部８１、補償制御部８２、仮想ラックエンド制御部８３、および加算器８４を備えている。
【００４４】
基本制御部８１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき基本制御量Ｔｓ１＊を演算する。基本制御量Ｔｓ１＊は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに応じた適切な大きさの目標操舵反力を発生させるための基礎成分（トルク）である。
【００４５】
補償制御部８２は、より優れた操舵感触を実現するための補償制御量Ｔｓ２＊（トルク）を演算する。補償制御量Ｔｓ２＊としては、たとえば安定化制御量、ハンドル戻し制御量およびダンピング制御量がある。安定化制御量は、共振特性を抑えることによりシステムを安定化するためのものであって、操舵トルクＴｈの微分値および車速Ｖに基づき演算される。ハンドル戻し制御量は、ステアリングホイール１１の戻り特性を補償するためのものであって、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、舵角θｓおよび操舵速度（舵角θｓの微分値）に基づき演算される。ダンピング制御量は、操舵装置１０が有する粘性を補償するためのものであって、操舵速度および車速Ｖに基づき演算される。
【００４６】
仮想ラックエンド制御部８３は、ステアリングホイール１１の操作範囲を仮想的に制限するための仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊（トルク）を演算する。仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊は、ステアリングホイール１１の操作位置が仮想的な操作範囲の限界位置に近づいたとき、反力モータ３１に発生させる操舵方向と反対方向のトルク（操舵反力トルク）を急激に増大させる観点に基づき演算される。ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界位置は、たとえばステアリングホイール１１に設けられるスパイラルケーブルの長さから定まる操舵角の上限値、または転舵シャフト１４が物理的な可動範囲の限界に達するときの舵角θｓあるいはピニオン角θｐに基づき設定される。
【００４７】
加算器８４は、基本制御量Ｔｓ１＊、補償制御量Ｔｓ２＊および仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊を合算することにより、目標操舵反力Ｔ１＊を演算する。
＜目標舵角演算部＞
つぎに、目標舵角演算部５２について詳細に説明する。
【００４８】
前述したように、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１＊および操舵トルクＴｈの総和である基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての基本駆動トルクＴｉｎ＊が、次式（Ａ）で表されることを利用したモデルである。
【００４９】
Ｔｉｎ＊＝Ｊθ＊′′＋Ｃθ＊′＋Ｋθ＊  …（Ａ）
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。
【００５０】
式（Ａ）から分かるように、基本駆動トルクＴｉｎ＊は、目標舵角θ＊の二階時間微分値θ＊′′に慣性モーメントＪを乗じた値、目標舵角θ＊の一階時間微分値θ＊′に粘性係数Ｃを乗じた値、および目標舵角θ＊にばね係数Ｋを乗じた値を加算することによって得られる。目標舵角演算部５２は、式（Ａ）に基づく理想モデルに従って目標舵角θ＊を演算する。
【００５１】
図４に示すように、式（Ａ）に基づく理想モデルは、ステアリングモデル７１、および車両モデル７２に分けられる。
ステアリングモデル７１は、ステアリングシャフト１２および反力モータ３１など、操舵装置１０の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル７１は、加算器７３、減算器７４、慣性モデル７５、第１の積分器７６、第２の積分器７７および粘性モデル７８を有している。
【００５２】
加算器７３は、目標操舵反力Ｔ１＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより基本駆動トルクＴｉｎ＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される基本駆動トルクＴｉｎ＊から後述する粘性成分Ｔｖｉ＊およびばね成分Ｔｓｐ＊をそれぞれ減算することにより、最終的な基本駆動トルクＴｉｎ＊を演算する。
【００５３】
慣性モデル７５は、式（Ａ）の慣性項に対応する慣性制御演算部として機能する。慣性モデル７５は、減算器７４により算出される最終的な基本駆動トルクＴｉｎ＊に慣性モーメントＪの逆数を乗ずることにより、舵角加速度α＊を演算する。
【００５４】
第１の積分器７６は、慣性モデル７５により算出される舵角加速度α＊を積分することにより、舵角速度ω＊を演算する。
第２の積分器７７は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊をさらに積分することにより、目標舵角θ＊を演算する。目標舵角θ＊は、ステアリングモデル７１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。
【００５５】
粘性モデル７８は、式（Ａ）の粘性項に対応する粘性制御演算部として機能する。粘性モデル７８は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊に粘性係数Ｃを乗ずることにより、基本駆動トルクＴｉｎ＊の粘性成分Ｔｖｉ＊を演算する。
【００５６】
車両モデル７２は、操舵装置１０が搭載される車両の特性に応じてチューニングされる。操舵特性に影響を与える車両側の特性は、たとえばサスペンションおよびホイールアライメントの仕様、および転舵輪１６，１６のグリップ力（摩擦力）などにより決まる。車両モデル７２は、式（Ａ）のばね項に対応するばね特性制御演算部として機能する。車両モデル７２は、第２の積分器７７により算出される目標舵角θ＊にばね係数Ｋを乗ずることにより、基本駆動トルクＴｉｎ＊のばね成分Ｔｓｐ＊（トルク）を演算する。
【００５７】
このように構成した目標舵角演算部５２によれば、ステアリングモデル７１の慣性モーメントＪおよび粘性係数Ｃ、ならびに車両モデル７２のばね係数Ｋをそれぞれ調整することによって、基本駆動トルクＴｉｎ＊と目標舵角θ＊との関係を直接的にチューニングすること、ひいては所望の操舵特性を実現することができる。
【００５８】
また、目標ピニオン角θｐ＊は、基本駆動トルクＴｉｎ＊からステアリングモデル７１および車両モデル７２に基づき演算される目標舵角θ＊が使用されて演算される。そして、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊に一致するようにフィードバック制御される。ピニオン角θｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｔとの間には相関関係がある。このため、基本駆動トルクＴｉｎ＊に応じた転舵輪１６，１６の転舵動作もステアリングモデル７１および車両モデル７２により定まる。すなわち、車両の操舵感がステアリングモデル７１および車両モデル７２により決まる。したがって、ステアリングモデル７１および車両モデル７２を調整することにより所望の操舵感を実現することが可能となる。
【００５９】
しかし、運転者の操舵方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）である操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標舵角θ＊に応じたものにしかならない。すなわち、車両挙動あるいは路面状態（路面の滑りやすさなど）によって操舵反力が変わらない。このため、運転者は操舵反力を通じた手応えとして車両挙動あるいは路面状態を把握しにくい。そこで本実施の形態では、車両モデル７２をつぎのように構成している。
【００６０】
すなわち、車両モデル７２は、目標ピニオン角θｐ＊を使用して転舵シャフト１４に作用する軸力の理想値である理想軸力を演算する。車両モデル７２は、目標ピニオン角θｐ＊（あるいは目標ピニオン角θｐ＊に所定の換算係数を乗算することにより得られる目標転舵角）と横加速度ＬＡとの関係を規定するマップを使用して、目標ピニオン角θｐ＊に応じた横加速度ＬＡを演算する。そして、車両モデル７２は、横加速度ＬＡと理想軸力との関係を規定するマップを使用して、横加速度ＬＡに応じた理想軸力を演算する。
【００６１】
また、車両モデル７２は、横加速度センサ５０２を通じて検出される横加速度ＬＡに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力の推定値である推定軸力を演算する。この推定軸力は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを横加速度ＬＡに乗算することにより求められる。横加速度ＬＡには路面摩擦抵抗などの路面状態が反映される。このため、横加速度ＬＡに基づき演算される推定軸力は実際の路面状態が反映されたものとなる。ちなみに、推定軸力は車速Ｖを考慮せずに求めてもよい。
【００６２】
また、車両モデル７２は、目標ピニオン角θｐ＊に応じた横加速度ＬＡに基づく理想軸力、および横加速度センサ５０２を通じて検出される横加速度ＬＡに基づく推定軸力に対してそれぞれ個別に設定される分配比率（ゲイン）を乗算した値を合算することにより、基本駆動トルクＴｉｎ＊に反映させるための最終的な軸力を演算する。分配比率は、たとえば車両挙動あるいは路面状態が反映される各種の状態量に応じて設定される。この最終的な軸力は、車両挙動あるいは路面状態が反映されたものとなる。車両モデル７２は、最終的な軸力に基づき基本駆動トルクＴｉｎ＊に対するばね成分Ｔｓｐ＊を演算（換算）する。最終的な軸力に基づくばね成分Ｔｓｐ＊が基本駆動トルクＴｉｎ＊に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。
【００６３】
ここで、横加速度ＬＡに基づきばね成分Ｔｓｐ＊を演算することにより、つぎのようなことが懸念される。
すなわち、目標舵角演算部５２が横加速度ＬＡを考慮して目標舵角θ＊を演算することにより、車両挙動あるいは路面状態が反映された適切な操舵反力が発生されるのに対し、仮想ラックエンド制御部８３により演算される仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊は目標舵角θ＊に応じたものにしかならない。すなわち、運転者によるステアリングホイール１１の操作範囲を制限するための仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊に基づき発生される操舵反力には、車両挙動あるいは路面状態が反映されない。
【００６４】
そこで、本実施の形態では、仮想ラックエンド制御部８３として、つぎの構成を採用している。
図５に示すように、仮想ラックエンド制御部８３は、第１の換算部９１、および第２の換算部９２を有している。
【００６５】
第１の換算部９１は、換算マップＭ１を使用して目標舵角θ＊を横加速度ＬＡに換算する。換算マップＭ１は、目標舵角θ＊（絶対値）と横加速度ＬＡ（絶対値）との関係を規定する。換算マップＭ１の特性は、つぎの通りである。すなわち、目標舵角θ＊の絶対値が０（零）を基準として増加するにつれて横加速度ＬＡの絶対値は直線的に増加する。目標舵角θ＊の絶対値が角度しきい値θｔｈに達した以降、目標舵角θ＊の絶対値の増加に対する横加速度ＬＡの増加割合（特性線の傾き）は、目標舵角θ＊の絶対値が角度しきい値θｔｈに達する前の増加割合よりも大きくなる。すなわち、目標舵角θ＊の絶対値の増加に対する横加速度ＬＡの増加勾配は、目標舵角θ＊の絶対値が角度しきい値θｔｈに達する前の増加勾配よりも急になる。
【００６６】
ちなみに、角度しきい値θｔｈは、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界近傍の値であって、たとえばスパイラルケーブルの長さから定まる舵角（操舵角）θｓの上限値よりも小さな値に設定される。また、角度しきい値θｔｈは、転舵シャフト１４の端当てを抑制する観点に基づき、転舵シャフト１４が物理的な可動範囲の限界に達するときの舵角θｓを考慮して設定してもよい。
【００６７】
第２の換算部９２は、換算マップＭ２を使用して横加速度ＬＡを仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊に換算する。換算マップＭ２は、横加速度ＬＡ（絶対値）と仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の関係を規定する。換算マップＭ２の特性は、つぎの通りである。すなわち、横加速度ＬＡの絶対値が０（零）から横加速度しきい値ＬＡｔｈの近傍値ＬＡｎ（ＬＡｎ＜ＬＡｔｈ）までの範囲内の値であるとき、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値は０（零）に維持される。横加速度ＬＡの絶対値が近傍値ＬＡｎに達した以降、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値は横加速度ＬＡの絶対値の増加に伴い徐々に増加する。さらに、横加速度ＬＡの絶対値が横加速度しきい値ＬＡｔｈに達した以降、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値は横加速度ＬＡの絶対値の増加に対して急激に増大する。
【００６８】
このように、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊を目標舵角θ＊に応じた横加速度ＬＡに基づき演算することにより、運転者がステアリングホイール１１を仮想的な可動範囲の限界近傍の位置まで操作したとき、運転者に対して車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を付与することが可能となる。横加速度ＬＡには、車両挙動あるいは路面状態が反映されるからである。
【００６９】
＜第１の実施の形態の効果＞
第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）横加速度ＬＡに基づくばね成分Ｔｓｐ＊が基本駆動トルクＴｉｎ＊に反映されることにより、車両挙動あるいは路面状態が反映された目標舵角θ＊、ひいては目標操舵反力Ｔ１＊が得られる。このため、車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。運転者は、ステアリングホイール１１に付与される操舵反力を手応えとして感じることにより、車両挙動あるいは路面状態をより的確に把握することができる。
【００７０】
（２）また、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の増大は、ステアリングホイール１１を介して運転者に操舵反力として伝達されるところ、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊は目標舵角θ＊に応じた横加速度ＬＡに基づき演算される。このため、運転者は、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界において車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を得ることができる。また、ステアリングホイール１１が仮想的な可動範囲の限界を超えて操作されることが抑制されることにより、スパイラルケーブルを保護すること、あるいは転舵シャフト１４の端当ての発生を抑えることができる。
【００７１】
＜第２の実施の形態＞
操舵制御装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、制御装置５０における仮想ラックエンド制御部８３の配置の点で第１の実施の形態と異なる。
【００７２】
図４に二点鎖線で示すように、仮想ラックエンド制御部８３は、目標舵角演算部５２に設けられている。仮想ラックエンド制御部８３は、図５に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。また、目標舵角演算部５２は加算器７９を有している。加算器７９は、仮想ラックエンド制御部８３により演算される仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊を、車両モデル７２により演算されるばね成分Ｔｓｐ＊に加算する。
【００７３】
このように構成した目標舵角演算部５２によれば、目標舵角θ＊に応じた横加速度ＬＡの絶対値が横加速度しきい値ＬＡｔｈに達した以降、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値が急激に増大される。仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊は、加算器７９によって、車両モデル７２により演算されるばね成分Ｔｓｐ＊に加算される。このため、減算器７４においては、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の分だけ大きな値のばね成分Ｔｓｐ＊が基本駆動トルクＴｉｎ＊から減算される。すなわち、減算器７４により演算される最終的な基本駆動トルクＴｉｎ＊は、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の分だけ小さな値となる。
【００７４】
仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値は、換算マップＭ２に規定された勾配に従って目標舵角θ＊に応じた横加速度ＬＡの値が増大するほど大きくなる。仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値が増大することにより、減算器７４により演算される最終的な基本駆動トルクＴｉｎ＊、ひいては当該最終的な基本駆動トルクＴｉｎ＊に基づく目標舵角θ＊の値が増大することが抑制される。このため、目標舵角θ＊が、舵角θｓの仮想的な限界値（ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界位置に対応する操舵角）を超えることが抑制される。したがって、実際の舵角θｓが仮想的な限界値に達することがなく、横加速度しきい値ＬＡｔｈに対応する角度しきい値θｔｈがステアリングホイール１１の実質的な操作範囲の限界となる。
【００７５】
また、目標舵角θ＊の増大が抑制されることにより、目標舵角θ＊は本来の値（仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値が０であるときの目標舵角θ＊）よりも小さくなる。ここで、舵角フィードバック制御部５４は、実際の舵角θｓを目標舵角θ＊に一致させるために舵角補正量Ｔ２＊を演算するところ、この舵角補正量Ｔ２＊が反映される操舵反力指令値Ｔ＊は実際の舵角θｓを目標舵角θ＊に一致させるためのものとなる。このため、反力モータ３１には通電制御部５６を通じて操舵反力を増大させる方向の電流が供給される。したがって、目標舵角θ＊に応じた横加速度ＬＡに基づく仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の増大は、ステアリングホイール１１を介して運転者に操舵反力として伝達される。ステアリングホイール１１が仮想的な操作範囲の限界位置に至ったとき、運転者は、換算マップＭ２に基づく横加速度ＬＡに応じた操舵反力を通じて突き当たり感を得る。これにより、ステアリングホイール１１の操作範囲が、スパイラルケーブルの長さなどに基づき設定される仮想的な操作範囲に制限される。
【００７６】
＜第２の実施の形態の効果＞
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態における（１），（２）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
【００７７】
（３）たとえば目標舵角θ＊と仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊との関係を規定するマップを使用して、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊を演算することも考えられる。しかしこの場合、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の次元が、ばね成分Ｔｓｐ＊の次元と異なる。この場合、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲が製品仕様などに応じて要求される適切な範囲とならないこと、ひいては運転者に対して適切な突き当り感が適切なタイミングで付与されないことが懸念される。
【００７８】
この点、本実施の形態では、目標舵角θ＊を横加速度ＬＡに換算し、この換算される横加速度ＬＡに応じて仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊を演算する。これにより、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の次元は、ばね成分Ｔｓｐ＊の次元と同じになる。したがって、仮想ラックエンド制御部８３を目標舵角演算部５２に設ける場合であれ、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界位置において、ステアリングホイール１１の操作を制限するための適切な操舵反力を付与することができる。
【００７９】
＜第３の実施の形態＞
操舵制御装置の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は、車両モデル７２において使用される状態量の点で第２の実施の形態と異なる。ただし、本実施の形態は、第１の実施の形態にも適用することもできる。
【００８０】
図４に二点鎖線で示すように、製品仕様などによって、車両モデル７２は、車両挙動あるいは路面状態が反映される状態量として横加速度ＬＡ以外の状態量を使用することがある。横加速度ＬＡ以外の状態量としては、たとえばヨーレートセンサ５０３（図１参照）を通じて検出されるヨーレートＹＲ、電流センサ６６を通じて検出される転舵モータ４１の電流値Ｉｂ、および軸力センサ５０４（図１参照）を通じて検出される軸力Ｆｓがある。
【００８１】
車両モデル７２は、ヨーレートセンサ５０３を通じて検出されるヨーレートＹＲに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算する。この軸力は、たとえばヨーレートＹＲを微分した値であるヨーレート微分値に、車速Ｖに応じた係数である車速ゲインを乗算することにより求められる。ヨーレートＹＲには路面摩擦抵抗などの路面状態が反映されるため、ヨーレートＹＲに基づき演算される軸力は実際の路面状態が反映されたものとなる。
【００８２】
車両モデル７２は、電流センサ６６を通じて検出される転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力を推定演算する。この軸力は、たとえば電流値Ｉｂに車速Ｖに応じた係数である車速ゲインを乗算することにより求められる。転舵モータ４１の電流値Ｉｂは、路面状態（路面摩擦抵抗）に応じた外乱が転舵輪１６に作用することに起因して目標ピニオン角θｐ＊と実際のピニオン角θｐとの間の差が発生することによって変化する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉｂには、転舵輪１６，１６に作用する実際の路面反力が反映される。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。
【００８３】
車両モデル７２は、これら横加速度ＬＡ、ヨーレートＹＲ、および転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づく３つの推定軸力および軸力Ｆｓの少なくとも一、ならびに目標ピニオン角θｐ＊に応じた横加速度ＬＡに基づく理想軸力に対して個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより、基本駆動トルクＴｉｎ＊に反映させるための最終的な軸力を演算する。車両モデル７２は、最終的な軸力に基づき基本駆動トルクＴｉｎ＊に対するばね成分Ｔｓｐ＊を演算（換算）する。
【００８４】
複数種の推定軸力を使用する場合、車両挙動あるいは路面状態がより細やかに反映された軸力が演算される。この軸力が基本駆動トルクＴｉｎ＊に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた、より細やかな操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。
【００８５】
ここで、車両モデル７２が横加速度ＬＡ以外の状態量Ｓｘ（ＹＲ，Ｉｂ，Ｆｓ）に基づく推定軸力を使用する場合、仮想ラックエンド制御部８３はつぎのように構成することが好ましい。仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の次元を、車両モデル７２により演算されるばね成分Ｔｓｐ＊の次元と同じにするためである。ここでは、車両モデル７２が横加速度ＬＡ以外の状態量Ｓｘを１つだけ使用する場合を想定する。
【００８６】
図６に示すように、仮想ラックエンド制御部８３は、第１の演算部として２つの換算部１０１，１０２、配分演算部１０３、および第２の換算部として換算部１０４を有している。
【００８７】
換算部１０１は第１の実施の形態における第１の換算部９１と同様の演算機能を有している。すなわち、換算部１０１は換算マップＭ１１を使用して目標舵角θ＊を横加速度ＬＡに換算する。換算マップＭ１１の特性は、第１の実施の形態における換算マップＭ１と同じである。すなわち、目標舵角θ＊の絶対値が角度しきい値θｔｈに達した以降、横加速度ＬＡの絶対値は目標舵角θ＊の絶対値の増加に対して急激に増大する。
【００８８】
換算部１０２は、換算マップＭ１２を使用して目標舵角θ＊を状態量Ｓｘに換算する。換算マップＭ１２は、目標舵角θ＊と状態量Ｓｘとの関係を規定する。換算マップＭ１２の特性は、第１の実施の形態における換算マップＭ１と同じである。すなわち、目標舵角θ＊の絶対値が角度しきい値θｔｈに達した以降、状態量Ｓｘの絶対値は目標舵角θ＊の絶対値の増加に対して急激に増大する。
【００８９】
配分演算部１０３は、換算部１０１により演算される横加速度ＬＡと、換算部１０２により演算される状態量Ｓｘとに対してそれぞれ個別に設定される分配比率（ゲイン）を乗算した値を合算することにより、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の演算に使用する最終的な状態量Ｓｑを演算する。分配比率は、車両挙動あるいは路面状態が反映される各種の状態量に応じて設定される変数であってもよいし、製品仕様などに応じて設定される固定値であってもよい。分配比率は、「０（０％）」〜「１（１００％）」までの値に設定される。
【００９０】
換算部１０４は、換算マップＭ１３を使用して、配分演算部１０３により演算される最終的な状態量Ｓｑを仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊に換算する。換算マップＭ１３は、最終的な状態量Ｓｑと仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊との関係を規定する。換算マップＭ１３の特性は、第１の実施の形態における換算マップＭ２と同じである。すなわち、最終的な状態量Ｓｑの絶対値が状態量しきい値Ｓｔｈに達した以降、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の値は最終的な状態量Ｓｑの絶対値の増加に対して急激に増大する。
【００９１】
ちなみに、車両モデル７２が複数種の状態量Ｓｘを使用して状態量Ｓｘごとに個別に推定軸力を演算する場合、使用する状態量ごとに換算部１０２に相当する複数の換算部を設ければよい。
【００９２】
＜第３の実施の形態の効果＞
したがって、第３の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（４）車両モデル７２が横加速度ＬＡ以外の状態量に基づく推定軸力を使用してばね成分Ｔｓｐ＊を演算する場合であれ、仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊の次元をばね成分Ｔｓｐ＊の次元と同じにすることができる。したがって、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界位置において、ステアリングホイール１１の操作を制限するための適切な操舵反力を付与することができる。
【００９３】
＜第４の実施の形態＞
操舵制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用した第４の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
【００９４】
ＥＰＳは、図１に示されるステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間が機械的に連結されている。すなわち、ステアリングシャフト１２、ピニオンシャフト１３および転舵シャフト１４は、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達経路として機能する。また、ＥＰＳは、図１に示される反力モータ３１および転舵モータ４１のいずれか一方と同じ位置に設けられるアシストモータを有している。アシストモータは、操舵補助力（アシスト力）を発生する。
【００９５】
図７に示すように、ＥＰＳ１９０の制御装置１９１は、アシストモータ１９２に対する通電制御を通じて操舵トルクＴｈに応じた操舵補助力を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置１９１は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖ、アシストモータ１９２に設けられる回転角センサ１９３を通じて検出される回転角θｍに基づき、アシストモータ１９２に対する給電を制御する。
【００９６】
制御装置１９１は、ピニオン角演算部２０１、基本アシスト成分演算部２０２、目標ピニオン角演算部２０３、ピニオン角フィードバック制御部（ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部）２０４、加算器２０５、および通電制御部２０６を備えている。
【００９７】
ピニオン角演算部２０１は、アシストモータ１９２の回転角θｍを取り込み、この取り込まれる回転角θｍに基づきピニオンシャフト１３の回転角であるピニオン角θｐを演算する。
【００９８】
基本アシスト成分演算部２０２は、基本的には先の図３に示される目標操舵反力演算部５１と同様の構成を有している。すなわち、基本アシスト成分演算部２０２は、基本制御部８１、補償制御部８２、仮想ラックエンド制御部８３、および加算器８４を備えている。基本制御量Ｔｓ１＊、補償制御量Ｔｓ２＊および仮想ラックエンド制御量Ｔｅｎｄ＊を合算することにより、基本アシスト成分Ｔａ１＊を演算する。
【００９９】
目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分演算部２０２により演算される基本アシスト成分Ｔａ１＊、および操舵トルクＴｈを取り込む。目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈの総和を基本駆動トルク（入力トルク）とするとき、基本駆動トルクに基づいて理想的なピニオン角を定める理想モデルを有している。理想モデルは、基本駆動トルクに応じた理想的な転舵角に対応するピニオン角を予め実験などによりモデル化したものである。目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分Ｔａ１＊と操舵トルクＴｈとを加算して基本駆動トルクを求め、この求められる基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標ピニオン角θｐ＊を演算する。
【０１００】
ピニオン角フィードバック制御部２０４は、目標ピニオン角演算部２０３により算出される目標ピニオン角θｐ＊およびピニオン角演算部２０１により算出される実際のピニオン角θｐをそれぞれ取り込む。ピニオン角フィードバック制御部２０４は、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊に追従するように、ピニオン角のフィードバック制御としてＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行う。すなわち、ピニオン角フィードバック制御部２０４は、目標ピニオン角θｐ＊と実際のピニオン角θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように基本アシスト成分Ｔａ１＊の補正成分Ｔａ２＊を演算する。
【０１０１】
加算器２０５は、基本アシスト成分Ｔａ１＊に補正成分Ｔａ２＊を加算することによりアシスト指令値Ｔａ＊を演算する。アシスト指令値Ｔａ＊は、アシストモータ１９２に発生させるべき回転力（アシストトルク）を示す指令値である。
【０１０２】
通電制御部２０６は、アシスト指令値Ｔａ＊に応じた電力をアシストモータ１９２へ供給する。具体的には、通電制御部２０６は、アシスト指令値Ｔａ＊に基づきアシストモータ１９２に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部２０６は電流センサ２０７を通じて検出される電流値Ｉｍを取り込む。この電流値Ｉｍは、アシストモータ１９２に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部２０６は、電流指令値と実際の電流値Ｉｍとの偏差を求め、当該偏差を無くすようにアシストモータ１９２に対する給電を制御する。これにより、アシストモータ１９２はアシスト指令値Ｔａ＊に応じたトルクを発生する。その結果、操舵状態に応じた操舵アシストが行われる。
【０１０３】
このＥＰＳ１９０によれば、基本駆動トルク（基本アシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈの総和）から理想モデルに基づいて目標ピニオン角θｐ＊が設定され、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊に一致するようにフィードバック制御される。ここで、ピニオン角θｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｔとの間には相関関係がある。このため、基本駆動トルクに応じた転舵輪１６，１６の転舵動作も理想モデルにより定まる。すなわち、車両の操舵感が理想モデルにより決まる。したがって、理想モデルの調整により所望の操舵感を実現することが可能となる。
【０１０４】
また、実際の転舵角θｔが、目標ピニオン角θｐ＊に応じた転舵角θｔに維持される。このため、路面状態あるいはブレーキングなどの外乱に起因して発生する逆入力振動の抑制効果も得られる。すなわち、転舵輪１６，１６を介してステアリングシャフト１２などの操舵機構に振動が伝達される場合であれ、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊となるように補正成分Ｔａ２＊が調節される。このため、実際の転舵角θｔは、理想モデルにより規定される目標ピニオン角θｐ＊に応じた転舵角θｔに維持される。結果的にみれば、逆入力振動を打ち消す方向へ操舵補助が行われることにより、逆入力振動がステアリングホイール１１に伝わることが抑制される。
【０１０５】
しかし、運転者の操舵方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）である操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標ピニオン角θｐ＊に応じたものにしかならない。すなわち、たとえば車両挙動あるいは路面状態によって操舵反力が変わらないため、運転者は手応えとして路面状態を把握しにくい。
【０１０６】
そこで本実施の形態では、目標ピニオン角演算部２０３に第１の実施の形態における目標舵角演算部５２と同様の演算機能を持たせている。
目標ピニオン角演算部２０３は、図４に示される目標舵角演算部５２と同様の構成を有している。ただし、ここでは目標ピニオン角演算部２０３として、図４に二点鎖線で示される仮想ラックエンド制御部８３が割愛された構成が採用される。先の目標舵角演算部５２が目標操舵反力Ｔ１＊を取り込むのに対し、目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分Ｔａ１＊を取り込む。目標ピニオン角演算部２０３が操舵トルクＴｈおよび車速Ｖを取り込むことについては、先の目標舵角演算部５２と同じである。また、目標舵角演算部５２が目標舵角θ＊を演算することに対し、目標ピニオン角演算部２０３は目標ピニオン角θｐ＊を演算する。取り込む信号の一部、および生成する信号が異なるだけであって、目標ピニオン角演算部２０３の内部的な演算処理の内容は、目標舵角演算部５２と同じである。
【０１０７】
したがって、本実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、横加速度ＬＡに基づくばね成分Ｔｓｐ＊が基本駆動トルクＴｉｎ＊に反映されることにより、車両挙動あるいは路面状態が反映された目標ピニオン角θｐ＊、ひいてはアシスト指令値Ｔａ＊が得られる。このため、車両挙動あるいは路面状態に応じた、より適切なアシスト力がステアリングホイール１１に付与される。運転者は、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を手応えとして感じることにより、車両挙動あるいは路面状態をより的確に把握することができる。また、運転者は、ステアリングホイール１１の仮想的な操作範囲の限界において車両挙動あるいは路面状態に応じた適切な突き当り感を得ることができる。
【０１０８】
ちなみに、目標ピニオン角演算部２０３に第２の実施の形態における目標舵角演算部５２と同様の演算機能を持たせてもよい。この場合、目標ピニオン角演算部２０３として、図４に二点鎖線で示される仮想ラックエンド制御部８３を有する構成が採用される。この構成を採用する場合、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
＜他の実施の形態＞
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１〜第３の実施の形態における目標操舵反力演算部５１、および第４の実施の形態における基本アシスト成分演算部２０２は、車速Ｖを使用しなくてもよい。
【０１１０】
・第１および第２の実施の形態において、図５に括弧書きの符号で示すように、第１の換算部９１は、目標ピニオン角θｐ＊、ピニオン角θｐ、あるいは舵角θｓを横加速度ＬＡに換算するようにしてもよい。この場合、換算マップＭ１として、目標ピニオン角θｐ＊、ピニオン角θｐ、あるいは舵角θｓと横加速度ＬＡとの関係を規定するものを採用する。
【０１１１】
・第３の実施の形態において、図６に括弧書きの符号で示すように、換算部１０１は目標ピニオン角θｐ＊、ピニオン角θｐあるいは舵角θｓを横加速度ＬＡに換算するようにしてもよい。この場合、換算マップＭ１１として、目標ピニオン角θｐ＊、ピニオン角θｐあるいは舵角θｓと横加速度ＬＡとの関係を規定するものを採用する。また、換算部１０２は目標ピニオン角θｐ＊、ピニオン角θｐあるいは舵角θｓを状態量Ｓｘに換算するようにしてもよい。この場合、換算マップＭ１２として、目標ピニオン角θｐ＊、ピニオン角θｐあるいは舵角θｓと状態量Ｓｘとの関係を規定するものを採用する。
【０１１２】
・第１〜第３の実施の形態において、ステアバイワイヤ方式の操舵装置として、クラッチ２１を割愛した構成を採用してもよい。
・第１〜第４の実施の形態において、仮想ラックエンド制御部８３は個別の演算部として設けてもよい。たとえば、第１の実施の形態において、仮想ラックエンド制御部８３は目標操舵反力演算部５１とは別個の演算部として設ける。また、第２の実施の形態において、仮想ラックエンド制御部８３は目標舵角演算部５２とは別個の演算部として設ける。
【０１１３】
・第１〜第３の実施の形態において、車両モデル７２は目標舵角演算部５２とは別個の演算部として設けてもよい。また、第４の実施の形態において、車両モデル７２は目標ピニオン角演算部２０３とは別個の演算部として設けてもよい。
【０１１４】
・第１〜第３の実施の形態において、反力モータ３１を制御する第１の制御装置と、転舵モータ４１を制御する第２の制御装置を互いに独立して設けてもよい。この場合、第１の制御装置および第２の制御装置として、図７に示される制御装置１９１と同様の構成を採用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…操舵装置、１１…ステアリングホイール、１３，４４…ピニオンシャフト（回転体）、１４…転舵シャフト、３１…反力モータ、５０，１９１…制御装置（操舵制御装置）、５１…目標操舵反力演算部（第３の演算部）、５２…目標舵角演算部（第４の演算部）、５４…舵角フィードバック制御部（第５の演算部）、７２…車両モデル（第１の演算部）、８３…仮想ラックエンド制御部（第２の演算部）、９１…第１の換算部、９２…第２の換算部、１０１，１０２…換算部（第１の換算部）、１０４…換算部（第２の換算部）、１０３…配分演算部、１９２…アシストモータ、２０２…基本アシスト成分演算部（第３の演算部）、２０３…目標ピニオン角演算部（第４の演算部）、２０４…ピニオン角フィードバック制御部（第５の演算部）、Ｆｓ…軸力、ＬＡ…横加速度、Ｉｂ…転舵モータの電流値、Ｔｅｎｄ＊…仮想ラックエンド制御量（補正量）、Ｓｘ…状態量（ＹＲ，Ｉｂ，Ｆｓ）、Ｓｑ…最終的な状態量、Ｔｈ…操舵トルク、Ｔ＊…操舵反力指令値（指令値）、Ｔ１＊…目標操舵反力（第１の成分）、Ｔ２＊…舵角補正量（第２の成分）、Ｔｉｎ＊…基本駆動トルク、ＹＲ…ヨーレート、θ＊…目標舵角（目標回転角）、θｐ…ピニオン角（実際の回転角）、θｐ＊…目標ピニオン角（目標回転角）。
【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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