(57)【要約】【課題】転舵輪に適切な転舵動作を行わせ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、車両の転舵機構に付与される駆動力を発生する転舵モータを操舵状態に応じて演算されるピニオン角指令値に基づき制御する。制御装置は、操舵状態に応じて演算されるピニオン角の目標値である目標ピニオン角θｐ＊を演算し、この目標ピニオン角θｐ＊に実際のピニオン角を一致させるフィードバック制御を通じてピニオン角指令値を演算する。制御装置は、補償制御部６３を有している。補償制御部６３は、目標ピニオン角θｐ＊に基づき転舵機構における慣性成分、粘性成分、およびばね成分を補償するべくピニオン角指令値に反映させる補償量（θｐｂ，θｐｃ，θｐｄ）を演算し、この補償量を目標ピニオン角θｐ＊に加算することによりピニオン角指令値の演算に使用される最終的な目標ピニオン角θｐ＊を演算する。【選択図】図５
2019131073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵輪を転舵させるための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、
操舵状態に応じて演算される、転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の目標回転角に基づき前記機構における慣性成分、粘性成分、およびばね成分の少なくとも一つを補償するべく前記指令値に反映させる補償量を演算する補償制御部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、
前記回転体の目標回転角を操舵状態に基づき演算する第１の演算部と、
前記目標回転角に前記回転体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前記指令値を演算する第２の演算部と、を備え、
前記補償制御部は、前記第１の演算部により演算される目標回転角に基づき前記補償量を演算する補償量演算部と、
前記補償量演算部により演算される補償量を前記第１の演算部により演算される目標回転角に加算することにより前記指令値の演算に使用される最終的な目標回転角を演算する加算器と、を有している操舵制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置において、
前記モータは、前記機構を構成する転舵シャフトに駆動力を付与する転舵モータ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、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達を分離した、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置が知られている。この操舵装置は、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有している。車両が走行しているとき、操舵装置の制御装置（操舵制御装置）は、反力モータを通じて操舵反力を発生させる反力制御を実行するとともに、転舵モータを通じて転舵輪を転舵させる転舵制御を実行する。
【０００３】
たとえば特許文献１の操舵制御装置は、つぎのような転舵制御を実行する。すなわち、操舵制御装置は、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量、および操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量を演算し、これら定常ステア制御量と微分ステア制御量とを加算した値を転舵輪の目標転舵角として設定する。操舵制御装置は、実際の転舵角を目標転舵角に一致させるように転舵モータへの給電を制御する。操舵制御装置は、車両の走行モード（ノーマルモード、スポーツモードなど）に応じて微分ステア制御量を演算する。これにより、操舵角速度に対する転舵角の位相を走行モードに適合させること、ひいては目標の転舵応答を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５１８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、車両の高機能化あるいは高性能化に向けた様々な車載制御装置の開発が進められている。操舵制御装置についても、転舵応答を含めステアリングホイールの操作に対する転舵輪の動作について、更なる改善が検討されている。
【０００６】
本発明の目的は、転舵輪に適切な転舵動作を行わせ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】
【０００７】
上記目的を達成し得る操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるための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、操舵状態に応じて演算される、転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の目標回転角に基づき前記機構における慣性成分、粘性成分、およびばね成分の少なくとも一つを補償するべく前記指令値に反映させる補償量を演算する補償制御部を有している。
【０００８】
転舵輪を転舵させるための機構毎に、転舵輪の転舵動作に対する慣性成分、粘性成分、およびばね成分の影響の大きさが異なることが考えられる。このため、従来の微分ステアリング制御では必ずしも転舵輪の転舵動作に対する各成分（慣性、粘性、ばね）の影響を抑えることができないおそれがある。
【０００９】
この点、上記の操舵制御装置によれば、転舵輪を転舵させるための機構における慣性成分、粘性成分、およびばね成分の少なくとも一つを補償するための補償量が指令値に反映される。たとえば慣性成分が転舵輪の転舵動作に及ぼす影響は大きいものの、粘性成分およびばね成分は問題にならない機構の場合、慣性成分のみを補償すればよい。また、慣性成分およびばね成分が転舵輪の転舵動作に及ぼす影響は大きいものの、粘性成分は問題にならない機構の場合、慣性成分およびばね成分のみを補償すればよい。また、慣性成分、粘性成分、およびばね成分のすべてが転舵輪の転舵動作に影響を及ぼす機構の場合、慣性成分、粘性成分、およびばね成分のすべてを補償すればよい。このように、転舵輪を転舵させるための機構の特性に応じて、慣性成分、粘性成分およびばね成分を選択的に補償することにより、転舵輪の転舵動作に影響を及ぼす成分（慣性、粘性、ばね）を好適に抑えることができる。したがって、補償量が反映された指令値に基づきモータが制御されることにより、転舵輪は適切な転舵動作を行う。転舵輪の転舵応答性を確保することも可能である。
【００１０】
上記の操舵制御装置において、前記回転体の目標回転角を操舵状態に基づき演算する第１の演算部と、前記目標回転角に前記回転体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前記指令値を演算する第２の演算部と、を備えていることが好ましい。この場合、前記補償制御部は、前記第１の演算部により演算される目標回転角に基づき前記補償量を演算する補償量演算部と、前記補償量演算部により演算される補償量を前記第１の演算部により演算される目標回転角に加算することにより前記指令値の演算に使用される最終的な目標回転角を演算する加算器と、を有していることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、補償制御部により演算される補償量は、第１の演算部により演算される目標回転角に加算されることにより指令値に反映される。
上記の操舵制御装置において、前記モータは、前記機構を構成する転舵シャフトに駆動力を付与する転舵モータであることが好ましい。
【００１２】
この構成によるように、ステアリングホイールと離れている箇所である転舵シャフトに駆動力を付与する場合、上述のように慣性成分、粘性成分、およびばね成分の少なくとも一つを補償することが、転舵輪に適切な転舵動作を行わせるうえで効果的である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、転舵輪に適切な転舵動作を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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舵角演算部の制御ブロック図。
【図４】第１の実施の形態における車両モデルの制御ブロック図。
【図５】第１の実施の形態における補償制御部の制御ブロック図。
【図６】第１の実施の形態における目標転舵角および実際の転舵角の時間に対する変化を示すグラフ。
【図７】第２の実施の形態における補償制御部の要部を示す制御ブロック図。
【図８】第３の実施の形態における制御装置の要部を示す制御ブロック図。
【図９】第３の実施の形態における転舵角および転舵状態判定値の時間に対する変化を示すグラフ。
【図１０】操舵制御装置の第４の実施の形態が搭載される電動パワーステアリング装置の構成図。
【図１１】第４の実施の形態における操舵制御装置の制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。また、操舵装置１０は、車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びる転舵シャフト１４を有している。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。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θｗが変更される。
【００１７】
＜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。
【００１８】
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におけるステアリングホイール１１と反対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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
＜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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
ちなみに、操舵装置１０は、ピニオンシャフト１３を有している。ピニオンシャフト１３は、転舵シャフト１４に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。ピニオンシャフト１３を設ける理由は、ピニオンシャフト４４と共に転舵シャフト１４をハウジング（図示略）の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる支持機構（図示略）によって、転舵シャフト１４は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト１３，４４へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト１４はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト１３を使用せずに転舵シャフト１４をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。
【００２４】
なお、ピニオンシャフト４４は、転舵シャフト１４と共に転舵輪１６，１６を転舵させるための機構である転舵機構を構成する。
＜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、および転舵モータ４１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。
【００２５】
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。
【００２６】
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θｗ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。
【００２７】
＜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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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の総和を入力トルクとするとき、この入力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、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連結された操舵装置を前提として、入力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入力トルクを求め、この入力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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
＜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、補償制御部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。
【００３３】
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４４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θｗを反映する値である。
【００３４】
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θｗ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θｗ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θｗ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。
【００３５】
補償制御部６３は、たとえばステアリングホイール１１の操作に対する転舵輪１６，１６の応答性（以下、「転舵応答性」という。）を向上させるための制御を実行する。補償制御部６３は、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＊に基づき、操舵装置１０の転舵機構の慣性成分、粘性成分、およびばね成分を補償するための補償量を演算する。補償制御部６３は、補償量を舵角比変更制御部６２により演算される目標ピニオン角θｐ＊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。補償制御部６３については、後に詳述する。
【００３６】
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、補償制御部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。
【００３７】
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。
【００３８】
＜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。
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の総和である入力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入力トルクＴｉｎ＊が、次式（Ａ）で表されることを利用したモデルである。
【００３９】
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。
【００４０】
式（Ａ）から分かるように、入力トルク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。
【００４１】
図３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。
【００４２】
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入力トルクＴｉｎ＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される入力トルク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、最終的な入力トルクＴｉｎ＊を演算する。
【００４３】
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入力トルク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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、入力トルクＴｉｎ＊の粘性成分Ｔｖｉ＊を演算する。
【００４６】
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、入力トルクＴｉｎ＊のばね成分Ｔｓｐ＊（トルク）を演算する。
【００４７】
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、入力トルク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。
【００４８】
また、目標ピニオン角θｐ＊は、入力トルク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。前述したように、ピニオン角θｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｗとの間には相関関係がある。このため、入力トルク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。
【００４９】
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て車両挙動あるいは路面状態を把握しにくい。そこで本例では、こうした懸念を解消する観点に基づき、車両モデル７２をつぎのように構成している。
【００５０】
＜車両モデル＞
図４に示すように、車両モデル７２は、仮想ラックエンド軸力演算部９０、理想軸力演算部９１、推定軸力演算部９２、推定軸力演算部９３、推定軸力演算部９４、軸力配分演算部９５および換算部９６を有している。
【００５１】
仮想ラックエンド軸力演算部９０は、目標舵角θ＊に基づき、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軸力Ｆｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄは、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。仮想ラックエンド軸力演算部９０は、制御装置５０の図示しない記憶装置に格納された仮想ラックエンドマップを使用して仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄは、目標舵角θ＊が角度しきい値に達した以降に発生するとともに、目標舵角θ＊の増加に対して急激に増大する。
【００５２】
理想軸力演算部９１は、目標ピニオン角θｐ＊に基づき、転舵輪１６，１６を通じて転舵シャフト１４に作用する軸力の理想値である理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力演算部９１は、制御装置５０の図示しない記憶装置に格納された理想軸力マップを使用して理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力Ｆ１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）の絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値に設定される。なお、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
【００５３】
推定軸力演算部９２は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ２（路面反力）を演算する。ここで、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。推定軸力Ｆ２は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを転舵モータ４１の電流値Ｉｂに乗算することにより求められる。
【００５４】
推定軸力演算部９３は、車両に設けられる横加速度センサ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に作用する推定軸力Ｆ３を演算する。推定軸力Ｆ３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Ｆ３は実際の路面状態が反映されたものとなる。
【００５５】
推定軸力演算部９４は、車両に設けられるヨーレートセンサ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に作用する推定軸力Ｆ４を演算する。推定軸力Ｆ４は、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。車速ゲインは、車速Ｖが速くなるほどより大きな値に設定される。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。このため、ヨーレートＹＲに基づき演算される推定軸力Ｆ４は実際の路面状態が反映されたものとなる。
【００５６】
軸力配分演算部９５は、仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄ、理想軸力Ｆ１、推定軸力Ｆ２、推定軸力Ｆ３、および推定軸力Ｆ４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、入力トルクＴｉｎ＊に対するばね成分Ｔｓｐ＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆｓｐを演算する。分配比率は、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態が反映される各種の状態量に応じて設定される。
【００５７】
換算部９６は、軸力配分演算部９５により演算される最終的な軸力Ｆｓｐに基づき入力トルクＴｉｎ＊に対するばね成分Ｔｓｐ＊を演算（換算）する。この最終的な軸力Ｆｓｐに基づくばね成分Ｔｓｐ＊が入力トルク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。
【００５８】
＜補償制御部＞
つぎに、補償制御部６３について詳細に説明する。
図５に示すように、補償制御部６３は、４つの演算部１０１，１０２，１０３，１０４、２つの微分器１０５，１０６、および加算器１０７を有している。
【００５９】
演算部１０１は、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＊にゲインＧＡを乗算することにより演算値θｐａを演算する。ゲインＧＡは、たとえば次式（Ｂ）に基づき求められる。
【００６０】
ＧＡ＝１／ＫＧ  …（Ｂ）
ただし、「ＫＧ」は転舵機構のマウント剛性（車体に対する支持剛性）である。
微分器１０５は、演算部１０１により演算される演算値θｐａを微分することにより演算値θｐａ′を演算する。微分器１０６は、微分器１０５により演算される演算値θｐａ′をさらに微分することにより演算値θｐａ′′を演算する。
【００６１】
演算部１０２は、演算部１０１により演算される演算値θｐａにゲインＧＢを乗算することにより、転舵機構のばね成分（剛性成分）を補償するためのばね補償量（剛性補償量）θｐｂを演算する。ゲインＧＢは、たとえば次式（Ｃ）に基づき求められる。
【００６２】
ＧＢ＝２・Ｃｆｆ・ξ  …（Ｃ）
ただし、「Ｃｆｆ」はコーナリングフォース、「ξ」はトレールである。
演算部１０３は、微分器１０５により演算される演算値θｐａ′にゲインＧＣを乗算することにより、転舵機構の粘性成分を補償するための粘性補償量θｐｃを演算する。次式（Ｄ）で表されるように、ゲインＧＣは転舵機構の粘性Ｃｗに基づき設定される。
【００６３】
ＧＣ＝Ｃｗ  …（Ｄ）
演算部１０４は、微分器１０６により演算される演算値θｐａ′′にゲインＧＤを乗算することにより、転舵機構の慣性成分を補償するための慣性補償量θｐｄを演算する。次式（Ｅ）で表されるように、ゲインＧＤは転舵機構の慣性Ｊｗに基づき設定される。
【００６４】
ＧＤ＝Ｊｗ  …（Ｅ）
ばね補償量θｐｂ、粘性補償量θｐｃ、および慣性補償量θｐｄは、目標ピニオン角θｐ＊に対する補正角度である。
【００６５】
加算器１０７は、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＊に、ばね補償量θｐｂ、粘性補償量θｐｃおよび慣性補償量θｐｄを合算することにより、最終的な目標ピニオン角θｐ＊を演算する。
【００６６】
ピニオン角フィードバック制御部６４は、この最終的な目標ピニオン角θｐ＊に基づくピニオン角θｐのフィードバック制御を通じてピニオン角指令値Ｔｐ＊を演算する。これにより、操舵装置１０における転舵機構のマウント剛性およびコーナリングフォースなどによるばね成分、転舵機構（ピニオンシャフト４４および転舵シャフト１４など）の粘性およびキングピンの粘性などによる粘性成分、ならびに転舵機構の慣性および転舵輪１６の慣性などによる慣性成分が補償される。
【００６７】
ここで、目標ピニオン角θｐ＊（目標転舵角）、実際の転舵角θｗ、および比較例としての転舵角θｗｅｘの時間に対する変化の一例を説明する。転舵角θｗは、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ることができる。目標転舵角は、目標ピニオン角に所定の換算係数を乗算することにより得ることができる。比較例としての転舵角θｗｅｘは、制御装置５０として補償制御部６３を割愛した構成を採用した場合の転舵角である。
【００６８】
図６のグラフに矢印Ｐ１で示すように、転舵機構のばね成分が補償されることにより、実際の転舵角θｗは、比較例と比べて目標ピニオン角θｐ＊（目標転舵角）に対して、より近似した値となる。転舵機構のばね成分は、ピニオン角θｐに対する転舵シャフト１４の軸力をより減少させるように作用することに基づく。
【００６９】
また、図６のグラフに矢印Ｐ２で示すように、転舵機構の粘性成分が補償されることにより、実際の転舵角θｗの位相は、比較例と比べて目標ピニオン角θｐ＊（目標転舵角）の位相に対して、より近似するように進められる。これは、転舵機構の粘性成分は、ピニオン角θｐに対する転舵シャフト１４の軸力を増大させる方向に作用することに基づく。
【００７０】
また、図６のグラフに矢印Ｐ３で示すように、転舵機構の慣性成分が補償されることにより、実際の転舵角θｗの時間に対する変化量（傾き）は、比較例と比べて目標ピニオン角θｐ＊（目標転舵角）の時間に対する変化量に対して、より近似した値となる。転舵機構の慣性成分は、ピニオン角θｐの増大に対する転舵シャフト１４の軸力の変化度合いをより減少させるように作用することに基づく。
【００７１】
このように、転舵角θｗは、比較例と比べて目標ピニオン角θｐ＊（目標転舵角）に対して、より一致するかたちで変化する。
＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、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。
【００７２】
（１）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＊に対して、ばね補償量θｐｂ、粘性補償量θｐｃ、および慣性補償量θｐｄが加算される。これにより、操舵装置１０における転舵機構のマウント剛性およびコーナリングフォースなどによるばね成分、転舵機構の粘性およびキングピン粘性などによる粘性成分、ならびに転舵機構の慣性および転舵輪１６の慣性などによる慣性成分が補償される。このため、転舵遅れが改善、すなわち転舵応答性が向上する。また、転舵輪１６，１６は、目標ピニオン角θｐ＊に応じて適切に転舵動作を行う。ステアリングホイール１１と離れた箇所に設けられた転舵シャフト１４に駆動力を付与する場合、上述のように慣性成分、粘性成分、およびばね成分を補償することが転舵輪１６，１６に適切な転舵動作を行わせるうえで効果的である。
【００７３】
ここで、補償制御部６３に代えて従来の微分ステアリング制御部を設けた場合について検討する。微分ステアリング制御部は、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＊の変化速度（目標ピニオン角θｐ＊の微分値）にゲインを乗算することにより得られる補正角度を、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＊に加算する、いわゆる微分ステアリング制御を実行する。この微分ステアリング制御の実行を通じて目標ピニオン角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。
【００７４】
しかし、微分ステアリング制御は、転舵機構（ピニオンシャフト４４および転舵シャフト１４など）の粘性成分を補償するものであるといえる。このため、先の図６のグラフに矢印Ｐ２で示されるように、目標ピニオン角θｐ＊の位相を進めることにより、たしかに転舵遅れに対する改善効果はあるかもしれない。しかし、従来の微分ステアリング制御では、図６のグラフに矢印Ｐ１および矢印Ｐ３で示されるような転舵機構のばね成分および慣性成分の補償を行うことができない。これらばね成分および慣性成分が、ステアリングホイール１１の操作に対する転舵輪１６，１６の転舵応答性、あるいは適切な転舵動作に影響を及ぼすことも考えられる。この点、補償制御部６３によれば、転舵機構の粘性成分のみならず、ばね成分および慣性成分も補償される。したがって、転舵輪１６，１６の転舵応答性を向上させることができる。また、転舵輪１６，１６は、目標ピニオン角θｐ＊に応じて適切に転舵動作を行う。
【００７５】
＜第１の実施の形態の変形例＞
ちなみに、ゲインＧＡ，ＧＢ，ＧＣ，ＧＤは、つぎのようにして求めてもよい。
まず、ゲインＧＡはピニオンシャフト４４から転舵輪１６までの動力伝達経路におけるばね成分のうち少なくとも一以上を使用して求めればよい。すなわち、ゲインＧＡは２つ以上のばね成分に基づき求めてもよい。たとえば、次式（Ｂ１）で表されるように、転舵機構のマウント剛性ＫＧ、および転舵輪１６（タイヤホイール）の剛性ＫＷを使用してゲインＧＡを演算してもよい。
【００７６】
ＧＡ＝１／（ＫＧ＋ＫＷ）  …（Ｂ１）
つぎに、ゲインＧＢは、次式（Ｃ１）で表されるようにトレールξを使用せずに求めてもよいし、次式（Ｃ２）で表されるようにコーナリングフォースＣｆｆを使用せずに求めてもよい。
【００７７】
ＧＢ＝２・Ｃｆｆ  …（Ｃ１）
ＧＢ＝２・ξ  ……（Ｃ２）
また、ゲインＧＢは、次式（Ｃ３）で表されるように、コーナリングフォースＣｆｆおよびトレールξに加えて、車両の重心から転舵輪１６の中心（前輪のタイヤ中心）までの距離Ｌｆを使用して求めてもよい。
【００７８】
ＧＢ＝２・Ｃｆｆ・ξ・Ｌｆ  ……（Ｃ３）
なお、式（Ｃ），（Ｃ１），（Ｃ３）におけるコーナリングフォースＣｆｆは、タイヤ力検出装置（図示略）を通じて検出されるタイヤ横力から推定してもよいし、定数であってもよい。また、式（Ｃ），（Ｃ２），（Ｃ３）におけるトレールξは、タイヤ力検出装置（図示略）通じて検出されるタイヤ横力および転舵輪１６の垂直軸周りのモーメントから推定してもよいし、定数であってもよい。
【００７９】
つぎに、ゲインＧＣはピニオンシャフト４４から転舵輪１６までの動力伝達経路における粘性成分のうち少なくとも一以上を使用して求めればよい。すなわち、ゲインＧＣは２つ以上の粘性成分に基づき求めてもよい。たとえば、次式（Ｄ１）で表されるように、転舵機構の粘性Ｃｗ、転舵輪１６におけるタイヤホイールの粘性Ｃｗｗ、および転舵輪１６におけるタイヤの粘性Ｃｗｔを合算することによりゲインＧＣを求めてもよい。
【００８０】
ＧＣ＝Ｃｗ＋Ｃｗｗ＋Ｃｗｔ  …（Ｄ１）
最後に、ゲインＧＤはピニオンシャフト４４から転舵輪１６までの動力伝達経路における慣性成分のうち少なくとも一以上を使用して求めればよい。すなわち、ゲインＧＤは２つ以上の慣性成分に基づき求めてもよい。たとえば、次式（Ｅ１）で表されるように、転舵機構の慣性Ｊｗ、転舵輪１６におけるタイヤホイールの慣性ＪＣｗｗ、および転舵輪１６におけるタイヤの慣性Ｊｗｔを合算することによりゲインＧＤを求めてもよい。
【００８１】
ＧＤ＝Ｊｗ＋Ｊｗｗ＋Ｊｗｔ  …（Ｅ１）
また、ゲインＧＢ，ＧＣ，ＧＤは、車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖ、あるいはタイヤ力検出装置（図示略）を通じて検出される荷重に応じて変化させてもよい。
【００８２】
＜第２の実施の形態＞
つぎに、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、基本的には図１〜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。
【００８３】
転舵輪１６，１６が切り込み方向へ転舵する場合と、転舵輪１６，１６が切り返し方向へ転舵する場合とでは、転舵シャフト１４における力の釣り合い方向、すなわち転舵輪１６，１６（タイヤ）に作用するトルクの符号が逆になる。このため、演算部１０２により演算されるばね補償量θｐｂの正負の符号は、転舵状態（転舵方向）に応じて反転させることが好ましい。
【００８４】
ちなみに、転舵輪１６，１６の切り込み方向とは、ステアリングホイール１１が切り込み方向へ操作された場合における転舵輪１６，１６の転舵方向をいう。また、転舵輪１６，１６の切り返し方向とは、ステアリングホイール１１が切り返し方向へ操作された場合における転舵輪１６，１６の転舵方向をいう。
【００８５】
転舵輪１６，１６の転舵状態は、たとえば次式（Ｆ）で表されるように、ピニオントルクＴｐとピニオン角速度（転舵速度）ωｐとを乗算した値である判定値Ｈｐに基づき判定することができる。ピニオントルクＴｐは、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき得られる。
【００８６】
Ｈｐ＝Ｔｐ・ωｐ  …（Ｆ）
たとえば判定値Ｈｐが正の値である場合、転舵輪１６は切り込み方向へ向けて転舵している切り込み動作状態である。また、判定値Ｈｐが負の値ある場合、転舵輪１６は切り返し方向へ向けて転舵している切り返し動作状態である。また、判定値Ｈｐが「０」である場合、転舵輪１６は転舵角θｗが一定値に維持されている状態である。このことを利用して、本実施の形態では、補償制御部６３をつぎのように構成している。
【００８７】
図７に示すように、補償制御部６３は図５に示される構成に加えて、さらに微分器１１１、乗算器１１２、ゲイン演算部１１３、および乗算器１１４を有している。
微分器１１１は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐを微分することにより、ピニオン角速度ωｐを演算する。
【００８８】
乗算器１１２は、ピニオントルクＴｐとピニオン角速度ωｐとを乗算することにより転舵状態の判定値Ｈｐを演算する。
ゲイン演算部１１３は、ゲインマップＭＧを使用して判定値Ｈｐに応じたゲインＧｈを演算する。ゲインマップＭＧは、判定値ＨｐとゲインＧｈとの関係を規定するマップであって、判定値Ｈｐが正の値である場合には正の値のゲインＧｈが、判定値Ｈｐが負の値である場合には負の値のゲインＧｈが演算されるように設定されている。ちなみに、ゲインＧｈの絶対値は「１」である。
【００８９】
乗算器１１４は、演算部１０２により演算されるばね補償量θｐｂとゲインＧｈとを乗算することにより最終的なばね補償量θｐｂを演算する。
判定値Ｈｐが正の値（「１」）であるとき、すなわち転舵輪１６が切り込み動作状態であるとき、最終的なばね補償量θｐｂは正の値となる。判定値Ｈｐが負の値（「−１」）であるとき、すなわち転舵輪１６が切り返し動作状態であるとき、最終的なばね補償量θｐｂは負の値となる。
【００９０】
＜第２の実施の形態の効果＞
したがって、第２の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（２）演算部１０２により演算されるばね補償量θｐｂの正負の符号を判定値Ｈｐに基づき反転させることによって、転舵輪１６が切り込み方向へ転舵する場合および転舵輪１６が切り返し方向へ転舵する場合の双方において、転舵機構のばね成分を適切に補償することができる。
【００９１】
＜第２の実施の形態の変形例＞
ちなみに、判定値Ｈｐは、次式（Ｆ１），（Ｆ２），（Ｆ３）のうちいずれか一に基づき演算してもよい。
【００９２】
Ｈｐ＝Ｔｐ・ωｐ・Ｇ１＋ｄＴｐ・θｐ・Ｇ２…（Ｆ１）
ただし、「ｄＴｐ」はピニオントルクＴｐの微分値、「θｐ」はピニオン角である。また、「Ｇ１」，「Ｇ２」は所定のゲインである。
【００９３】
Ｈｐ＝Ｔｈ・ωｓ  …（Ｆ２）
ただし、「Ｔｈ」は操舵トルク、「ωｓ」は操舵速度である。操舵速度は、舵角θｓを微分することにより得られる。
【００９４】
Ｈｐ＝Ｔｈ・ωｓ・Ｇ１＋ｄＴｐ・θｓ・Ｇ２…（Ｆ３）
なお、本実施の形態では、ゲインＧｈを演算部１０２により演算されるばね補償量θｐｂに乗算することにより最終的なばね補償量θｐｂの符号を決定したが、演算部１０２がゲインＧｈに基づきゲインＧＢの正負を反転するようにしてもよい。
【００９５】
＜第３の実施の形態＞
つぎに、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、基本的には図１〜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。
【００９６】
本実施の形態では、操舵装置１０における転舵側の様々な情報を使用して転舵状態を判定する。転舵状態を示す判定値Ｈｐは、次式（Ｇ１）または次式（Ｇ２）に基づき演算することができる。
【００９７】
Ｈｐ＝Ｘ１・Ｘ２  …（Ｇ１）
ただし、「Ｘ１」には、下記（ａ１）〜（ａ１３）のいずれか一の状態量、あるいは下記（ａ１）〜（ａ１３）のいずれか二以上の状態量の積が代入される。「Ｘ２」には、下記（ａ１）〜（ａ１３）の微分値のいずれか一つの状態量、あるいは下記（ａ１）〜（ａ１３）の微分値のいずれか二以上の状態量の積が代入される。下記（ａ１）〜（ａ１３）の状態量におけるすべての組み合わせが有効である。
【００９８】
Ｈｐ＝Ｙ１＋Ｙ２  …（Ｇ２）
ただし、「Ｙ１」には、下記（ａ１）〜（ａ１３）のいずれか一の状態量と所定のゲインとの積、あるいは下記（ａ１）〜（ａ１３）のいずれか二以上の状態量にそれぞれ所定のゲインを乗算した値の積が代入される。「Ｙ２」には、下記（ａ１）〜（ａ１３）のいずれか一の状態量の微分値と所定のゲインとの積、あるいは下記（ａ１）〜（ａ１３）のいずれか二以上の状態量の微分値にそれぞれ所定のゲインを乗算した値の積が代入される。下記（ａ１）〜（ａ１３）の状態量におけるすべての組み合わせが有効である。
【００９９】
（ａ１）目標ピニオン角θｐ＊（あるいは目標転舵角）。
（ａ２）ピニオン角θｐ（あるいは転舵角）
（ａ３）ピニオン角指令値Ｔｐ＊（あるいは電流指令値）
（ａ４）転舵モータ４１の電流値Ｉｂ
（ａ５）推定軸力Ｆ２
（ａ６）横加速度ＬＡ
（ａ７）推定軸力Ｆ３
（ａ８）ヨーレートＹＲ
（ａ９）推定軸力Ｆ４
（ａ１０）横加速度ＬＡの微分値とヨーレートＹＲの微分値に基づく推定軸力
（ａ１１）理想軸力Ｆ１
（ａ１２）転舵輪１６の横力
（ａ１３）転舵輪１６のセルフアライニングトルク（検出値または推定値）
ここで、操舵装置１０の制御装置５０は、操舵状態に応じて反力制御および転舵制御を実行するところ、製品仕様などによっては転舵状態を考慮して反力制御および転舵制御を実行することが要求される。
【０１００】
そこで、本実施の形態では、転舵状態（切り込み動作状態、切り返し動作状態）に応じた判定値Ｈｐを使用して、反力制御および転舵制御を実行する際の制御パラメータを演算する。
【０１０１】
ここでは、目標操舵反力演算部５１により演算される制御パラメータである目標操舵反力Ｔ１＊に転舵状態を反映させる場合について説明する。ただし、判定値Ｈｐとしては、（ａ４）の状態量である転舵モータ４１の電流値Ｉｂ、および（ａ２）の状態量であるピニオン角θｐの微分値（ピニオン角速度ωｐ）を先の式（Ｇ１）に適用して得られるものを使用する。
【０１０２】
この場合、ピニオン角θｐおよび判定値Ｈｐの時間に対する変化の一例は、図９のグラフに示される通りである。
図９のグラフに矢印Ｐ４で示すように、転舵輪１６が切り込み動作状態であるとき、すなわちピニオン角θｐの転舵中立位置に対応する０度を基準とする絶対値が大きくなるとき、判定値Ｈｐは正の値となる。また、図９のグラフに矢印Ｐ５で示すように、転舵輪１６が切り返し動作状態であるとき、すなわちピニオン角θｐが０度に向かっていくとき、判定値Ｈｐは負の値となる。ピニオン角θｐが（転舵輪１６，１６の転舵位置）が保持されているとき、あるいはピニオン角θｐが車両の直進状態に対応する角度であるとき、判定値Ｈｐは「０」となる。
【０１０３】
さて、制御装置５０の構成を説明する。
図８に示すように、制御装置５０（反力制御部５０ａ）は、微分器１２１、乗算器１２２、ゲイン演算部１２３、および乗算器１２４を有している。
【０１０４】
微分器１２１は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐを微分することにより、ピニオン角速度ωｐを演算する。
乗算器１２２は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂとピニオン角速度ωｐとを乗算することにより転舵状態（転舵方向）の判定値Ｈｐを演算する。
【０１０５】
ゲイン演算部１２３は、ゲインマップＭＧ２を使用して判定値Ｈｐに応じたゲインＧｈ２を演算する。ゲインマップＭＧ２は、判定値ＨｐとゲインＧｈ２との関係を規定するマップであって、判定値Ｈｐが正の値である場合にはゲインＧｈ２１が、判定値Ｈｐが負の値である場合にはゲインＧｈ２２が演算されるように設定されている。ゲインＧｈ２１，Ｇｈ２２はいずれも正の値であって、ゲインＧｈ２１はゲインＧｈ２２よりも小さい値に設定されている。
【０１０６】
乗算器１２４は、目標操舵反力演算部５１により演算される目標操舵反力Ｔ１＊とゲインＧｈ２とを乗算することにより最終的な目標操舵反力Ｔ１＊を演算する。
制御装置５０は、乗算器１２４により演算される最終的な目標操舵反力Ｔ１＊を使用することにより、転舵状態に応じた適切な反力制御および転舵制御を実行することができる。
【０１０７】
＜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。
（３）制御装置５０は、転舵状態（転舵輪１６，１６が切り込み動作状態であるのか切り返し動作状態であるのか）を推定し、この推定される転舵状態に応じたゲインＧｈ２を制御パラメータ（ここでは、目標操舵反力Ｔ１＊）に乗算する。制御装置５０は、転舵状態に応じた制御パラメータを使用することにより、転舵状態に応じた適切な転舵制御、および転舵状態に応じた適切な反力制御を実行することができる。また、転舵状態によらず一律に同じ制御パラメータを使用して転舵制御および反力制御を実行する場合と異なり、転舵制御および反力制御の双方の制御性能を改善することができる。
【０１０８】
ちなみに、判定値Ｈｐを演算するための構成（乗算器１２２に相当する構成）、およびゲインＧｈ２を演算するための構成（ゲイン演算部１２３に相当する構成）は、製品仕様などに応じて、制御装置５０における少なくとも一の演算部または制御部に対応して設ければよい。すなわち、判定値Ｈｐを演算するための構成、およびゲインＧｈ２を演算するための構成は、制御装置５０における目標操舵反力演算部５１以外の１つの演算部または制御部に設けてもよいし、制御装置５０のすべての演算部および制御部（図２の例では全部で１０個）、またはすべてではない複数の演算部および制御部に対応して設けてもよい。
【０１０９】
＜第４の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」と略記する。）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。
【０１１０】
図１０に示すように、ＥＰＳ１５０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を有している。転舵シャフト１４の往復直線運動は、転舵シャフト１４の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１５を介して左右の転舵輪１６，１６に伝達される。
【０１１１】
また、ＥＰＳ１５０は、操舵補助力（アシスト力）を生成する構成として、アシストモータ１５１、減速機構１５２、トルクセンサ３４、回転角センサ１５３および制御装置１５４を有している。回転角センサ１５３はアシストモータ１５１に設けられて、その回転角θｍを検出する。
【０１１２】
アシストモータ１５１は、操舵補助力の発生源であって、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。アシストモータ１５１は、減速機構１５２を介してピニオンシャフト４４に連結されている。アシストモータ１５１の回転は減速機構１５２によって減速されて、当該減速された回転力が操舵補助力としてピニオンシャフト４４から転舵シャフト１４を介してピニオンシャフト１３に伝達される。
【０１１３】
制御装置１５４は、アシストモータ１５１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１５４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、回転角センサ１５３を通じて検出される回転角θｍに基づき、アシストモータ１５１に対する給電を制御する。
【０１１４】
図１１に示すように、制御装置１５４は、ピニオン角演算部１６１、基本アシスト成分演算部１６２、目標ピニオン角演算部１６３、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）１６４、加算器１６５、および通電制御部１６６を備えている。
【０１１５】
ピニオン角演算部１６１は、アシストモータ１５１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４４の回転角であるピニオン角θｐを演算する。
【０１１６】
基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシスト成分Ｔａ１＊を演算する。基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈと基本アシスト成分Ｔａ１＊との関係を車速Ｖに応じて規定する三次元マップを使用して、基本アシスト成分Ｔａ１＊を演算する。基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど、基本アシスト成分Ｔａ１＊の絶対値をより大きな値に設定する。
【０１１７】
目標ピニオン角演算部１６３は、基本アシスト成分演算部１６２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１６３は、基本アシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈの総和を入力トルクとするとき、入力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、入力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１６３は、基本アシスト成分Ｔａ１＊と操舵トルクＴｈとを加算して入力トルクを求め、この求められる入力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。なお、目標ピニオン角演算部１６３は、目標ピニオン角θｐ＊を演算するに際しては車速Ｖ、およびアシストモータ１５１に対する給電経路に設けられた電流センサ１６７を通じて検出される電流値Ｉｍを加味する。この電流値Ｉｍは、アシストモータ１５１に供給される実際の電流の値である。
【０１１８】
ピニオン角フィードバック制御部１６４は、目標ピニオン角演算部１６３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１６１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１６４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１６４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。
【０１１９】
加算器１６５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１５１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。
【０１２０】
通電制御部１６６は、アシスト指令値Ｔａ＊に応じた電力をアシストモータ１５１へ供給する。具体的には、通電制御部１６６は、アシスト指令値Ｔａ＊に基づきアシストモータ１５１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部１６６は電流センサ１６７を通じて検出される電流値Ｉｍを取り込む。そして通電制御部１６６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１５１に対する給電を制御する。これにより、アシストモータ１５１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。
【０１２１】
このＥＰＳ１５０によれば、入力トルク（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。前述したように、ピニオン角θｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｗとの間には相関関係がある。このため、入力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。
【０１２２】
また、実際の転舵角θｗが、目標ピニオン角θｐ＊に応じた転舵角θｗ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θｗ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θｗ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。
【０１２３】
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、たとえば乾燥路および低摩擦路などの路面状態によっては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。
【０１２４】
そこで本例では、たとえば先の第１の実施の形態における目標舵角演算部５２の演算機能を目標ピニオン角演算部１６３に持たせている。
目標ピニオン角演算部１６３は、先の図３に示される目標舵角演算部５２と同様の機能的な構成を有している。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、本例の目標ピニオン角演算部１６３は、基本アシスト成分Ｔａ１＊を取り込む。また、先の目標舵角演算部５２が転舵モータ４１に供給される電流の電流値Ｉｂを取り込むのに対し、本例の目標ピニオン角演算部１６３は、アシストモータ１５１に供給される電流の電流値Ｉｍを取り込む。目標ピニオン角演算部１６３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、先の目標舵角演算部５２が目標舵角θ＊を演算することに対し、本例の目標ピニオン角演算部１６３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１６３の内部的な演算処理の内容は、先の目標舵角演算部５２と同じである。
【０１２５】
ここで、図１０に二点鎖線で示されるように、ＥＰＳ１５０にはＶＧＲ機構（Variable-Gear-Ratio／可変ギヤ比機構）１７０が設けられることもある。ＶＧＲ機構１７０は、操舵性の向上を目的として、ステアリングシャフト１２（ステアリングホイール１１とトルクセンサ３４との間の部分）にＶＧＲモータ１７１を設け、当該ＶＧＲモータ１７１を使用して舵角θｓと転舵角θｗとの比率（ギヤ比）を変化させる。ＶＧＲモータ１７１のステータ１７１ａは、ステアリングシャフト１２のステアリングホイール１１側の部分である入力シャフト１２ａに連結されている。ＶＧＲモータ１７１のロータ１７１ｂは、ステアリングシャフト１２におけるピニオンシャフト１３側の部分である出力シャフト１２ｂに連結されている。
【０１２６】
ステアリングホイール１１を回転させるとき、ＶＧＲモータ１７１のステータ１７１ａはステアリングホイール１１と同じ量だけ回転する。また、制御装置１５４は、ステアリングホイール１１の回転および車速Ｖに応じてＶＧＲモータ１７１のロータ１７１ｂを回転させる。このため、入力シャフト１２ａに対する出力シャフト１２ｂの相対的な回転角θｓｇは、次式（Ｈ）で表される。
【０１２７】
θｓｇ＝θｓ+θｇ  …（Ｈ）
ただし、「θｓ」は操舵角、「θｇ」はＶＧＲモータの回転角である。
したがって、ＶＧＲモータ１７１の回転角θｇを制御することにより、任意のギヤ比を実現することができる。
【０１２８】
図１１に括弧書きで示されるように、目標舵角演算部としての目標ピニオン角演算部１６３は、舵角θｓおよびＶＧＲモータ１７１の回転角θｇの合計値、すなわち入力シャフト１２ａに対する出力シャフト１２ｂの相対的な回転角θｓｇの目標値を演算する。また、当該目標舵角演算部としての目標ピニオン角演算部１６３は、回転角θｓｇの目標値を演算するとき、操舵速度ωｓおよびＶＧＲモータ１７１の回転速度の合計値を使用する。舵角フィードバック制御部としてのピニオン角フィードバック制御部１６４は、回転角θｓｇの目標値と実際の回転角θｓｇ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。
【０１２９】
ＶＧＲ機構１７０を有するＥＰＳ１５０の制御装置１５４には、ＶＧＲモータ１７１を制御する部分として、舵角比変更制御部および微分ステアリング制御部が設けられる。舵角比変更制御部は、たとえば舵角θｓ（操舵角）および車速Ｖに基づきＶＧＲモータ１７１の目標回転角を演算する。微分ステアリング制御部は、操舵速度ωｓおよび車速Ｖに基づきＶＧＲモータ１７１の目標回転角を補正することにより、最終的な目標回転角を演算する。ＶＧＲモータ１７１の実際の回転角を目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて、ＶＧＲモータ１７１への給電が制御される。
【０１３０】
ここで、ＶＧＲモータ１７１を制御する部分としての微分ステアリング制御部に代えて、先の図５または図７に示される補償制御部６３に準じた演算機能を持たせてもよい。また、ＶＧＲ機構１７０を有するかどうかにかかわらず、先の図８に示される制御装置５０の演算機能（転舵状態を示す判定値Ｈｐを演算する部分である乗算器１２２、およびゲインＧｈ２を演算する部分であるゲイン演算部１２３）をＥＰＳ１５０の制御装置１５４に持たせてもよい。このようにすれば、ＥＰＳ１５０の制御装置１５４として、先の第１〜第３の実施の形態に準じた効果を得ることができる。
【０１３１】
なお、第４の実施の形態はつぎのように変更して実施してもよい。
すなわち、本実施の形態では、転舵シャフト１４に操舵補助力を付与するＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）１５０を例に挙げたが、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するタイプのＥＰＳであってもよい。具体的には、つぎの通りである。
【０１３２】
図１０に二点鎖線で示すように、アシストモータ１５１は、減速機構１５２を介して転舵シャフト１４ではなくステアリングシャフト１２に連結されている。ピニオンシャフト４４は割愛することができる。この場合、制御装置１５４は、ピニオン角θｐのフィードバック制御ではなく、舵角θｓのフィードバック制御を実行する。
【０１３３】
すなわち、図１１に括弧書きで示されるように、ピニオン角演算部１６１は、アシストモータ１５１の電流値Ｉｍに基づき舵角θｓを演算する舵角演算部として機能する。目標ピニオン角演算部１６３は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、基本アシスト成分Ｔａ１＊および電流値Ｉｍに基づき舵角θｓの目標値である目標舵角を演算する目標舵角演算部として機能する。目標舵角演算部は、先の図３に示される目標舵角演算部５２と基本的には同様の構成を有している。ただし、制御装置１５４に設けられる微分器７９は舵角θｓを微分することにより操舵速度ωｓを演算する。ピニオン角フィードバック制御部１６４は、目標舵角と実際の舵角θｓ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＊を演算する舵角フィードバック制御部として機能する。
【０１３４】
＜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は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて目標操舵反力Ｔ１＊を求めるようにしたが、操舵トルクＴｈのみに基づいて目標操舵反力Ｔ１＊を求めるようにしてもよい。また、第４の実施の形態における基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシスト成分Ｔａ１＊を求めるようにしたが、操舵トルクＴｈのみに基づいて基本アシスト成分Ｔａ１＊を求めるようにしてもよい。
【０１３５】
・第１〜第４の実施の形態において、車両モデル７２（図４参照）は、３つの推定軸力演算部９２，９３，９４のうち少なくとも一を有していればよい。推定軸力演算部９２，９３，９４のいずれか一により演算される推定軸力が入力トルクＴｉｎ＊に反映されることにより、操舵反力に車両挙動あるいは路面状態を反映させることができる。
【０１３６】
・第１〜第３の実施の形態において、操舵装置１０にクラッチを設けてもよい。この場合、図１に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１３とをクラッチ２１を介して連結する。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。制御装置５０は、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。
【０１３７】
・第１〜第３の実施の形態では、転舵機構のばね成分、粘性成分、および慣性成分のすべてを補償するようにしたが、製品仕様などに応じて、ばね成分、粘性成分および慣性成分の少なくとも一つを補償するようにしてもよい。たとえば慣性成分が転舵輪１６，１６の転舵動作に及ぼす影響は大きいものの、粘性成分およびばね成分は問題にならない場合、慣性成分のみを補償すればよい。また、慣性成分およびばね成分が転舵輪１６，１６の転舵動作に及ぼす影響は大きいものの、粘性成分は問題にならない場合、慣性成分およびばね成分のみを補償すればよい。このように、転舵機構の特性に応じて、慣性成分、粘性成分およびばね成分を選択的に補償することにより、転舵輪１６，１６の転舵動作に影響を及ぼす成分（慣性、粘性、ばね）を好適に抑えることができる。転舵機構ごとの特性に柔軟に対応することが可能である。
【０１３８】
＜他の技術的な思想＞
つぎに、各実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）転舵輪の転舵状態（切り込み動作／切り返し動作）に応じてゲインを演算し、当該演算されるゲインを補償制御部により演算される補償量に乗算すること。
【０１３９】
（ロ）転舵輪の転舵状態に応じてゲインを演算し、当該演算されるゲインを前記指令値の演算過程で使用される制御パラメータに乗算すること。
【符号の説明】
【０１４０】
１０，１５０…操舵装置、１２…ステアリングシャフト、１４…転舵機構を構成する転舵シャフト、１６…転舵輪、４１…転舵モータ、４４…転舵機構を構成するピニオンシャフト（回転体）、５０，１５４…制御装置（操舵制御装置）、５２…第１の演算部を構成する目標舵角演算部、６２…第１の演算部を構成する舵角比変更制御部、６３…補償制御部、６４…ピニオン角フィードバック制御部（第２の演算部）、１０２，１０３，１０４…演算部（補償量演算部）、１０７…加算器、１５１…アシストモータ、１６３…第１の演算部を構成する目標ピニオン角演算部、Ｔｐ＊…ピニオン角指令値、Ｔａ＊…アシスト指令値、θp…ピニオン角、θ＊…目標舵角（目標回転角）、θｐ＊…目標ピニオン角（目標回転角）、θｐｂ…ばね補償量、θｐｃ…粘性補償量、θｐｄ…慣性補償量。
【図１】
2019131073.tif 000003
【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】
2019131073.tif 000009
【図８】
2019131073.tif 000010
【図９】
2019131073.tif 000011
【図１０】
2019131073.tif 000012
【図１１】
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