(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】電動パワーステアリング装置１は、第１軸８にトーションバー１０を介して連結された第２軸９と、トーションバートルクと第２軸９の回転角とに基づいて、外乱オブザーバによって基本ドライバトルクを推定する基本ドライバトルク推定部（拡張状態オブザーバ）６２と、ステアリングホイール２の回転角を用いて、ステアリングホイール２の重心に作用する重力によって第１軸８に与えられる重力トルクを演算する重力トルク演算部６３と、基本ドライバトルク推定部６２によって推定される基本ドライバトルクと、重力トルク演算部６３によって演算される重力トルクとを用いて、ドライバトルクを推定するドライバトルク推定部５１とを含む。【選択図】図３
2019182393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を操舵するためのステアリングホイールが連結された第１軸と、
前記第１軸にトーションバーを介して連結された第２軸と、
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検出するためのトルク検出部と、
前記第２軸の回転角を取得する回転角取得部と、
前記トーションバートルクと前記第２軸の回転角とに基づいて、外乱オブザーバによって基本ドライバトルクを推定する基本ドライバトルク推定部と、
前記ステアリングホイールの回転角を用いて、前記ステアリングホイールの重心に作用する重力によって前記第１軸に与えられる重力トルクを演算する重力トルク演算部と、
前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記基本ドライバトルクと、前記重力トルク演算部によって演算される前記重力トルクとを用いて、ドライバトルクを推定するドライバトルク推定部とを含む、ドライバトルク推定装置。
【請求項２】
前記基本ドライバトルク推定部は、前記基本ドライバトルクを推定するとともに、前記ステアリングホイールの回転角を推定するように構成されており、
前記重力トルク演算部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記ステアリングホイールの回転角を用いて、前記重力トルクを演算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】
前記ステアリングホイールの角速度を用いて、前記ステアリングホイールおよび前記第１軸に作用するクーロン摩擦トルクを演算する摩擦トルク演算部をさらに含み、
前記ドライバトルク推定部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記基本ドライバトルクと、前記重力トルク演算部によって演算される前記重力トルクと、前記摩擦トルク演算部によって演算される前記クーロン摩擦トルクとを用いて、ドライバトルク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４】
前記基本ドライバトルク推定部は、前記基本ドライバトルクを推定するとともに、前記ステアリングホイールの回転角および前記ステアリングホイールの角速度を推定するように構成されており、
前記重力トルク演算部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記ステアリングホイールの回転角を用いて、前記重力トルクを演算するように構成されており、
前記摩擦トルク演算部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記ステアリングホイールの角速度を用いて、前記クーロン摩擦トルクを演算するように構成されている、請求項３に記載のドライバトルク推定装置。
【請求項５】
前記ステアリングホイールの回転中心位置を通る鉛直線が前記ステアリングホイールの回転平面となす角をステアリングホイール傾き角とし、前記車両の向きが直進方向となるステアリングホイール位置を中立位置として当該中立位置からの前記ステアリングホイールの回転量および回転方向に応じた角度をステアリングホイール回転角とすると、
前記重力トルク演算部は、前記ステアリングホイールの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ステアリングホイールの質量と、前記ステアリングホイール回転角の正弦値と、前記ステアリングホイール傾き角の余弦値との積を、前記重力トルクとして演算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】
舵角制御用の電動モータと、
手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部とを含み、
前記手動操舵指令値生成部は、請求項１〜５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を用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、操舵装置。
【請求項７】
前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定部によって推定されたドライバトルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部を含み、
前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項６に記載の操舵装置。
【請求項８】
舵角制御用の電動モータと、
手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部とを含み、
前記手動操舵指令値生成部は、請求項１〜５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の絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トルク検出部によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、操舵装置。
【請求項９】
前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出部によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部を含み、
前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定部によって推定されたドライバトルクの絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項８に記載の操舵装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記ドライバトルク推定装置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／オフ判定部と、
舵角制御用の電動モータと、
手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部とを含み、
前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定部によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トルク検出部によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、操舵装置。
【請求項１１】
前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出部によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部を含み、
前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定部によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項１０に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、運転者によってステアリングホイー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操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ステアリングホイールが連結された入力軸と、入力軸にトーションバーを介して連結された出力軸と、出力軸に減速機を介して連結された電動モータとを含む車両用操舵装置におけるハンドル操作状態判定装置が開示されている。特許文献１に記載のハンドル操作状態判定装置は、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と出力軸の回転角とに基づいて、外乱オブザーバによって、ドライバトルクを推定するドライバトルク推定部を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１４３２４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操舵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、車両を操舵するためのステアリングホイール（２）が連結された第１軸（８）と、前記第１軸にトーションバー（１０）を介して連結された第２軸（９）と、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検出するためのトルク検出部（１１）と、前記第２軸の回転角を取得する回転角取得部（２５）と、前記トーションバートルクと前記第２軸の回転角とに基づいて、外乱オブザーバによって基本ドライバトルクを推定する基本ドライバトルク推定部（６２）と、前記ステアリングホイールの回転角を用いて、前記ステアリングホイールの重心に作用する重力によって前記第１軸に与えられる重力トルクを演算する重力トルク演算部（６３）と、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記基本ドライバトルクと、前記重力トルク演算部によって演算される前記重力トルクとを用いて、ドライバトルクを推定するドライバトルク推定部（５１）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、ステアリングホイールの重心に作用する重力によって第１軸に与えられる重力トルクを考慮して、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、前記基本ドライバトルク推定部は、前記基本ドライバトルクを推定するとともに、前記ステアリングホイールの回転角を推定するように構成されており、前記重力トルク演算部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記ステアリングホイールの回転角を用いて、前記重力トルクを演算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、前記ステアリングホイールの角速度を用いて、前記ステアリングホイールおよび前記第１軸に作用するクーロン摩擦トルクを演算する摩擦トルク演算部（６４）をさらに含み、前記ドライバトルク推定部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記基本ドライバトルクと、前記重力トルク演算部によって演算される前記重力トルクと、前記摩擦トルク演算部によって演算される前記クーロン摩擦トルクとを用いて、ドライバトルク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。
【０００８】
この構成では、ステアリングホイールの重心に作用する重力によって第１軸に与えられる重力トルクの他、第１軸およびステアリングホイールに作用するクーロン摩擦トルクをも考慮して、ドライバトルクが演算されるため、より高精度にドライバトルクを推定できる。
請求項４に記載の発明は、前記基本ドライバトルク推定部は、前記基本ドライバトルクを推定するとともに、前記ステアリングホイールの回転角および前記ステアリングホイールの角速度を推定するように構成されており、前記重力トルク演算部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記ステアリングホイールの回転角を用いて、前記重力トルクを演算するように構成されており、前記摩擦トルク演算部は、前記基本ドライバトルク推定部によって推定される前記ステアリングホイールの角速度を用いて、前記クーロン摩擦トルクを演算するように構成されている、請求項３に記載のドライバトルク推定装置である。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、前記ステアリングホイールの回転中心位置を通る鉛直線が前記ステアリングホイールの回転平面となす角をステアリングホイール傾き角とし、前記車両の向きが直進方向となるステアリングホイール位置を中立位置として当該中立位置からの前記ステアリングホイールの回転量および回転方向に応じた角度をステアリングホイール回転角とすると、前記重力トルク演算部は、前記ステアリングホイールの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ステアリングホイールの質量と、前記ステアリングホイール回転角の正弦値と、前記ステアリングホイール傾き角の余弦値との積を、前記重力トルクとして演算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。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、舵角制御用の電動モータ（１８）と、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（１４１）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（１４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（１４３）とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記ドライバトルク推定手段（５１）によって推定されたドライバトルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、操舵装置である。
【００１１】
この構成では、自動操舵指令値に手動操舵指令値が加算されて、統合角度指令値が演算され、この統合角度指令値に基づいて電動モータが制御される。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
【００１２】
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない可能性が高い場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
請求項７に記載の発明は、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部（１５１）を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項６に記載の操舵装置である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、舵角制御用の電動モータ（１８）と、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（１４１Ａ）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（１４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（１４３）とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記ドライバトルク推定手段（５１）によって推定されたドライバトルクの絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、操舵装置である。
【００１４】
この構成では、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部（１５１Ａ）を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクの絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項８に記載の操舵装置である。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記ドライバトルク推定装置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／オフ判定部（５２）と、舵角制御用の電動モータ（１８）と、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（１４１Ｂ）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（１４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（１４３）とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定手段（４２）によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている操舵装置である。
【００１７】
この構成では、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部（１５１Ｂ）を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定手段によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項１０に記載の操舵装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一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】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】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】コラム式ＥＰＳの物理モデルの構成を示す模式図である。
【図５】拡張状態オブザーバの構成を示すブロック図である。
【図６Ａ】ステアリングホイールの重心位置と第１軸の中心軸線とを示す図解的な正面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの図解的な側面図である。
【図７】ステアリングホイール回転角θｓｗと重力トルクＴｇとの関係の一例を示すグラフである。
【図８】フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）とクーロン摩擦トルクＴｆとの関係の一例を示すグラフである。
【図９】フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）とクーロン摩擦トルクＴｆとの関係の他の例を示すグラフである。
【図１０】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】本発明の一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システムの概略構成を示す模式図である。
【図１２】モータ制御用ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図１３】図１２の手動操舵指令値生成部の構成を示すブロック図である。
【図１４】ドライバトルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例を示すグラフである。
【図１５】指令値設定部で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。
【図１６】手動操舵指令値生成部の変形例を示すブロック図である。
【図１７】モータ制御用ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。
【図１８】図１７の手動操舵指令値生成部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の一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。
この電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）１は、コラム部に電動モータと減速機とが配置されているコラムアシスト式電動パワーステアリング装置（以下、「コラム式ＥＰＳ」という）である。
【００２１】
コラム式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（ハンドル）２と、このステアリングホイール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。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６、第１ユニバーサルジョイント２８、中間軸７および第２ユニバーサルジョイント２９を介して機械的に連結されている。
【００２２】
ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された第１軸８と、第１ユニバーサルジョイント２８を介して中間軸７に連結された第２軸９とを含む。第１軸８と第２軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ１１が設けられている。トルクセンサ１１は、第１軸８および第２軸９の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１０に加えられているトーションバートルクＴｔｂを検出する。トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。
【００２３】
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５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。ピニオン軸１３は、第２ユニバーサルジョイント２９を介して中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。
【００２４】
ラック軸１４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１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
【００２５】
ステアリングホイール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７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４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、操舵補助力を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。この実施形態では、電動モータ１８は、三相ブラシレスモータである。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機１９は、ギヤハウジング２２内に収容されている。以下において、減速機１９の減速比（ギヤ比）をＮで表す場合がある。減速比Ｎは、ウォームホイール２１の角速度ωｗｗに対するウォームギヤ２０の角速度ωｗｇの比ωｗｇ／ωｗｗとして定義される。
【００２６】
ウォームギヤ２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。ウォームホイール２１は、第２軸９に一体回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォームギヤ２０によって回転駆動される。
電動モータ１８は運転者の操舵状態に応じて駆動され、電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動される。これにより、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６にモータトルクが付与されるとともにステアリングシャフト６（第２軸９）が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４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、電動モータ１８によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助が可能となっている。
【００２７】
電動モータ１８のロータの回転角は、レゾルバ等の回転角センサ２５によって検出される。また、車速Ｖは車速センサ２６によって検出される。回転角センサ２５の出力信号および車速センサ２６によって検出される車速Ｖは、ＥＣＵ１２に入力される。電動モータ１８は、ＥＣＵ１２によって制御される。
図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。
【００２８】
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（３相インバータ回路）３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流」という）を検出するための電流検出部３２とを備えている。
マイクロコンピュータ４０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、モータ制御部４１と、ハンドル操作状態判定部４２とが含まれる。
【００２９】
モータ制御部４１は、車速センサ２６によって検出される車速Ｖ、トルクセンサ１１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２５の出力に基づいて演算されるロータ回転角および電流検出部３２によって検出されるモータ電流に基づいて、駆動回路３１を駆動制御することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。
具体的には、モータ制御部４１は、トーションバートルクＴｔｂおよび車速Ｖに基づいて、電動モータ１８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、モータ制御部４１は、電流検出部３２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３１を駆動制御する。
【００３０】
ハンドル操作状態判定部４２は、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂおよび回転角センサ２５の出力に基づいて演算されるロータ回転角に基づいて、運転者がステアリングホイール２を握っているハンズオン状態であるか運転者がステアリングホイール２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。
図３は、ハンドル操作状態判定部４２の電気的構成を示すブロック図である。
【００３１】
ハンドル操作状態判定部４２は、ドライバトルク推定部５１と、ハンズオン／オフ判定部５２とを含む。ドライバトルク推定部５１は、回転角センサ２５の出力信号と、トルクセンサ１１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。ハンズオン／オフ判定部５２は、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルク（推定ドライバトルク）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。
【００３２】
まず、ドライバトルク推定部５１について説明する。
トーションバートルクＴｔｂは、次式（１）によって表される。
Ｔｔｂ＝Ｔｄ−Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｃ＋Ｔｇ＋Ｔｆ…（１）
Ｊｓｗ：ステアリングホイール慣性
θｓｗ：ステアリングホイール回転角
ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ステアリングホイール角加速度
Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ステアリングホイール慣性トルク
Ｔｃ：ステアリングホイール２に作用する粘性摩擦トルク
Ｔｇ：ステアリングホイール２の重心に作用する重力によって第１軸８に与えられる重力トルク
Ｔｆ：第１軸８およびステアリングホイール２に作用するクーロン摩擦トルク
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。ステアリングホイール回転角θｓｗは、ステアリングホイール２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。
【００３３】
粘性摩擦トルクＴｃおよびクーロン摩擦トルクＴｆは、ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔの方向とは反対方向に作用する。このため、粘性摩擦トルクＴｃおよびクーロン摩擦トルクＴｆの符号は、ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔの符号とは反対となる。粘性摩擦トルクＴｃは、ステアリングホイール粘性をＣｓｗとすると、Ｔｃ＝−Ｃｓｗ・ｄθｓｗ／ｄｔと表せる。重力トルクＴｇの符号は、ステアリングホイール回転角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。
【００３４】
前記式（１）から、ドライバトルクＴｄは、次式（２）で表される。
Ｔｄ＝Ｔｔｂ＋Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２−Ｔｃ−Ｔｇ−Ｔｆ
＝Ｔｄｏ−Ｔｇ−Ｔｆ        …（２）
ただし、Ｔｄｏ＝Ｔｔｂ＋Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２−Ｔｃである。Ｔｄｏは、ステアリングホイール慣性トルクＪｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２および粘性摩擦トルクＴｃは考慮されているが、重力トルクＴｇおよびクーロン摩擦トルクＴｆが考慮されていないドライバトルクである。Ｔｄｏは、本願発明の基本ドライバトルクの一例である。この実施形態では、Ｔｄｏ＝Ｔｔｂ＋Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２−Ｔｃで表されるＴｄｏを、基本ドライバトルクという場合がある。
【００３５】
ドライバトルク推定部５１は、ウォームホイール回転角演算部６１と、拡張状態オブザーバ（外乱オブザーバ）６２と、重力トルク演算部６３と、摩擦トルク演算部６４と、推定ドライバトルク演算部６５とを含む。
ウォームホイール回転角演算部６１は、回転角センサ２５の出力信号に基づいて、電動モータ１８の出力軸の回転角（以下、「ロータ回転角θｍ」という。）を演算し、得られロータ回転角θｍに基づいて、ウォームホイール２１の回転角（以下、「ウォームホイール回転角θｗｗ」という。）を演算する。具体的には、ロータ回転角θｍを減速機１９の減速比Ｎで除算することにより、ウォームホイール回転角θｗｗを演算する。
【００３６】
拡張状態オブザーバ６２は、ウォームホイール回転角演算部６１によって演算されるウォームホイール回転角θｗｗと、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂとから、基本ドライバトルクＴｄｏ、ステアリングホイール回転角θｓｗおよびステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔを推定する。
拡張状態オブザーバ６２は、コラム式ＥＰＳの物理モデルを使用して、基本ドライバトルクＴｄｏ、ステアリングホイール回転角θｓｗおよびステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔを推定する。
【００３７】
図４は、コラム式ＥＰＳの物理モデルの構成を示す模式図である。図４の全体は、コラム式ＥＰＳの２慣性系モデルＭ２を表している。図４の鎖線で示される部分は、コラム式ＥＰＳの１慣性系モデルＭ１を表している
１慣性系モデルＭ１は、ステアリングホイールを含む。ステアリングホイールには、ドライバトルクＴｓｗが入力する。
【００３８】
２慣性系モデルＭ２は、ステアリングホイールとロアーコラムとを含む。ロアーコラムは、アシストモータ、ウォームギヤおよびウォームホイールを含む。ウォームギヤおよびウォームホイールによって減速機が構成されている。ステアリングホイールには、ドライバトルクＴｓｗが入力する。ロアーコラムには、モータトルクＴｍｓに減速機の減速比Ｎを乗算した値Ｎ・Ｔｍｓに相当するトルクと、転舵輪側からロアーコラムに加えられる負荷トルクＴｌｓとが入力する。
【００３９】
図４における各符号の意味は次の通りである。
Ｊｓｗ：ステアリングホイール慣性
Ｔｓｗ：ドライバトルク
Ｔｔｂ：トーションバートルク
ｋｔｂ：トーションバー剛性
ｃｓｗ：ステアリングホイール粘性
Ｎ：減速比
θｓｗ：ステアリングホイール回転角
ｄθｓｗ／ｄｔ：ステアリングホイール角速度
Ｊｅｇ：ロアコラム慣性
θｗｗ：ウォームホイール回転角
ｄθｗｗ／ｄｔ：ウォームホイール角速度
Ｔｌｓ：負荷トルク（逆入力トルク）
この実施形態では、拡張状態オブザーバ６２は、１慣性系モデルＭ１を使用し、拡張外乱状態オブザーバ（外乱オブザーバ）を用いてドライバトルクＴｓｗを推定する。拡張状態オブザーバ６２によって推定されるドライバトルクＴｓｗは、後述するように、前述した基本ドライバトルクＴｄｏに相当する。
【００４０】
１慣性系モデルＭ１のステアリングホイール慣性についての運動方程式は、次式(3)で表される。
【００４１】
【数１】
2019182393.tif 000003
ｄ２θｓｗ／ｄｔ２は、ステアリングホイールの角加速度である。
式（３）において、ｋｔｂ（θｓｗ−θｗｗ）は、前記式（１）のトーションバートルクＴｔｂに相当し、ｃｓｗ・（ｄθｓｗ／ｄｔ）は、前記式（１）の粘性摩擦トルクＴｃに相当するので、式（３）のドライバトルクＴｓｗは、前記式（２）のＴｄｏに相当する。
【００４２】
１慣性系モデルＭ１に対する状態方程式は、次式（４）で表わすことができる。
【００４３】
【数２】
2019182393.tif 000004
前記式（４）において、^ｘｅ（ハット付きのｘｅ）は、状態変数ベクトルであり、次式（５）で表される。
【００４４】
【数３】
2019182393.tif 000005
前記式（４）において、ｕ１は、入力ベクトルであり、次式（６）で表される。
【００４５】
【数４】
2019182393.tif 000006
前記式（４）において、ｙは、出力ベクトル（測定値）であり、次式（７）で表される。前記式（４）において、^ｙは、出力ベクトル推定値である。
【００４６】
【数５】
2019182393.tif 000007
前記式（４）において、Ａｅは、システム行列であり、次式（８）で表される。
【００４７】
【数６】
2019182393.tif 000008
前記式（４）において、Ｂｅは、入力行列であり、次式（９）で表される。
【００４８】
【数７】
2019182393.tif 000009
前記式（４）において、Ｌｅは、オブザーバゲイン行列であり、次式（１０）で表される。
【００４９】
【数８】
2019182393.tif 000010
前記（１０）において、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ第１、第２および第３オブザーバゲインであり、予め設定される。
前記式（４）において、Ｃｅは、出力行列であり、次式（１１）で表される。
【００５０】
【数９】
2019182393.tif 000011
前記式（４）において、Ｄｅは、直達行列であり、次式(１２)で表される。
【００５１】
【数１０】
2019182393.tif 000012
拡張状態オブザーバ６２は、前記式（４）で表される状態方程式に基づいて状態変数ベクトル^ｘｅを演算する。これにより、基本ドライバトルクＴｄｏ（＝Ｔｓｗ）が得られる。
【００５２】
図５は、拡張状態オブザーバ６２の構成を示すブロック図である。
拡張状態オブザーバ６２は、Ｄｅ乗算器７１と、Ｃｅ乗算器７２と、第１加算器７３と、Ｌ１乗算器７４と、Ｌ２乗算器７５と、Ｌ３乗算器７６と、Ｂｅ乗算器７７とを含む。拡張状態オブザーバ６２は、さらに、−ｋｔｂ／Ｊｓｗ乗算器７８と、−ｃｓｗ／Ｊｓｗ乗算器７９と、１／Ｊｓｗ乗算器８０と、第２加算器８１と、第３加算器８２と、第４加算器８３と、第１積分器８４と、第２積分器８５と、第３積分器８６とを含む。
【００５３】
ウォームホイール回転角演算部６１によって演算されるウォームホイール回転角θｗｗ（入力ベクトルｕ１に相当する）は、Ｄｅ乗算器７１に与えられるとともに、Ｂｅ乗算器７７に与えられる。
第１積分器８４、第２積分器８５および第３積分器８６の出力が、それぞれ状態変数ベクトル^ｘｅ（前記式（５）参照）に含まれるステアリングホイール回転角θｓｗ、ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔおよび基本ドライバトルクＴｓｗ（＝Ｔｄｏ）となる。演算開始時には、θｓｗ、ｄθｓｗ／ｄｔおよびＴｓｗとして初期値が与えられる。θｓｗ、ｄθｓｗ／ｄｔおよびＴｓｗの初期値は、たとえば０である。
【００５４】
−ｋｔｂ／Ｊｓｗ乗算器７８は、θｓｗに−ｋｔｂ／Ｊｓｗを乗算する。−ｃｓｗ／Ｊｓｗ乗算器７９は、ｄθｓｗ／ｄｔに−ｃｓｗ／Ｊｓｗを乗算する。１／Ｊｓｗ乗算器８０は、Ｔｄｏ（Ｔｓｗ）に１／Ｊｓｗを乗算する。第２加算器８１は、これらの３つの乗算器７８，７９，８０の乗算結果を加算する。
Ｃｅ乗算器７２は、θｓｗにｋｔｂを乗算する。つまり、Ｃｅ乗算器７２は、前記式（４）におけるＣｅ・^ｘｅを演算する。Ｄｅ乗算器７１は、ウォームホイール回転角演算部６１によって演算されるウォームホイール回転角θｗｗに−ｋｔｂを乗算する。つまり、Ｃｅ乗算器７２は、前記式（４）におけるＤｅ・ｕ１を演算する。
【００５５】
第１加算器７３は、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂである出力ベクトル（測定値）ｙから、Ｃｅ乗算器７２の出力(Ｃｅ・^ｘｅ)およびＤｅ乗算器７１の出力（Ｄｅ・ｕ１）を減算する。つまり、第１加算器７３は、出力ベクトルｙと出力ベクトル推定値^ｙ(＝Ｃｅ・^ｘｅ＋Ｄｅ・ｕ１）との差（ｙ−＾ｙ）を演算する。
【００５６】
Ｌ１乗算器７４は、第１加算器７３の出力（ｙ−＾ｙ）に第１オブザーバゲインＬ１（前記式（１０）参照）を乗算する。Ｌ２乗算器７５は、第１加算器７３の出力（ｙ−＾ｙ）に第２オブザーバゲインＬ２を乗算する。Ｌ３乗算器７６は、第１加算器７３の出力（ｙ−＾ｙ）に第３オブザーバゲインＬ３を乗算することにより、基本ドライバトルクＴｓｗ（＝Ｔｄｏ）の微分値を演算する。
【００５７】
Ｂｅ乗算器７７は、ウォームホイール回転角演算部６１によって演算されるウォームホイール回転角θｗｗにｋｔｂ／Ｊｓｗを乗算する。つまり、Ｂｅ乗算器７７は、前記式（４）におけるＢｅ・ｕ１を演算する。第３加算器８２は、Ｌ１乗算器７４の出力（Ｌ１・（ｙ−＾ｙ））にｄθｓｗ／ｄｔを加算することにより、ステアリングホイール回転角θｓｗの微分値を演算する。第１積分器８４は、θｓｗの微分値を積分することにより、ステアリングホイール回転角θｓｗを演算する。
【００５８】
第４加算器８３は、Ｌ２乗算器７５の出力（Ｌ２・（ｙ−＾ｙ））に、Ｂｅ乗算器７７の出力および第２加算器８１の出力を加算することにより、ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔの微分値を演算する。第２積分器８５は、ｄθｓｗ／ｄｔの微分値を積分することにより、ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔを演算する。
第３積分器８６は、Ｌ３乗算器７６の出力（Ｌ３・（ｙ−＾ｙ））を積分することにより、基本ドライバトルクＴｓｗ（＝Ｔｄｏ）を演算する。
【００５９】
図３に戻り、拡張状態オブザーバ６２によって演算されたステアリングホイール回転角θｓｗは、重力トルク演算部６３に与えられる。拡張状態オブザーバ６２によって演算されたステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔは、摩擦トルク演算部６４に与えられる。拡張状態オブザーバ６２によって演算された基本ドライバトルクＴｄｏは、推定ドライバトルク演算部６５に与えられる。
【００６０】
重力トルク演算部６３は、拡張状態オブザーバ６２によって推定されたステアリングホイール回転角θｓｗに基づいて、重力トルクＴｇを演算する。重力トルクＴｇは、ステアリングホイール２の重心に作用する重力によって第１軸８に与えられる重力トルクである。
図６Ａに示すように、ステアリングホイール２の回転平面における重心位置Ｇと、回転中心位置Ｃ（ステアリングホイール２の回転平面と第１軸８の中心軸線との交点）とは一致しない。ステアリングホイール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、ステアリングホイール２の質量をｍとし、重力加速度をｇｃｇとする。
【００６１】
図６Ａの一点鎖線は、ステアリングホイール２が中立位置から反時計方向にθｓｗだけ回転した状態を示している。この状態では、ステアリングホイール２の重心Ｇに重力トルクＴｇがかかり、本実施形態の場合、ステアリングホイール２は中立位置に戻ろうとする。したがって、ドライバトルク推定には、この重力トルクの影響を考慮しなければ、ドライバトルク推定値に誤差が生じることがわかる。
【００６２】
さらに、図６Ｂに示すように、ステアリングホイール２が車両に搭載された状態で、ステアリングホイール２の回転中心位置Ｃ（あるいは重心位置Ｇ）を通る鉛直線がステアリングホイール２の回転平面となす角をステアリングホイール傾き角δとする。重力トルクＴｇは、ステアリングホイール２の重心Ｇに作用する重力ｍ・ｇｃｇによって第１軸８に与えられるトルクである。
【００６３】
重力トルク演算部６３は、次式（１３）に基づいて重力トルクＴｇを演算する。
Ｔｇ＝−Ｇｇｒ・ｓｉｎ（θｓｗ）       …（１３）
Ｇｇｒは、重力トルク係数であり、ステアリングホイール２の質量ｍと重力加速度ｇｃｇとオフセット距離ｄｃｇとステアリングホイール傾き角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、ステアリングホイール回転角θｓｗの正弦値である。
【００６４】
オフセット距離ｄｃｇ、ステアリングホイール２の質量ｍおよびステアリングホイール傾き角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。
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、手放し状態でステアリングホイール回転角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。ステアリングホイール回転角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。
【００６５】
ステアリングホイール回転角θｓｗと重力トルクＴｇとの関係の一例を図７に示す。ステアリングホイール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、ステアリングホイール回転角θｓｗが±９０［ｄｅｇ］のときと、±２７０［ｄｅｇ］のときとに、その絶対値が最大となる。
図３に戻り、摩擦トルク演算部６４は、拡張状態オブザーバ６２によって推定されたステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔに基づいて、クーロン摩擦トルクＴｆを演算する。
【００６６】
クーロン摩擦トルクＴｆは、第１軸８およびステアリングホイール２に作用するクーロン摩擦トルクである。クーロン摩擦トルクＴｆは、第１軸８を支持する軸受等で発生する。
摩擦トルク演算部６４は、式（１４）に基づいてクーロン摩擦トルクＴｆを演算する。
Ｔｆ＝−Ｇｆ・ｔａｎｈ（η・ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ））      …（１４）
Ｇｆ：クーロン摩擦トルク係数
η：クーロン摩擦トルク変化勾配（絶対値）
ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）：ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔに対して１次遅れ系のフィルタ処理が施された値（以下、「フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）」という）
クーロン摩擦トルク係数Ｇｆは、次のようにして求めることができる。手放し状態で、電動モータ１８により第２軸９に付与されるモータトルクを徐々に大きくし、ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値がゼロよりも大きくなった時点、即ち、ステアリングホイール２が動き始めた時点でのトーションバートルクＴｔｂの絶対値をクーロン摩擦トルク係数Ｇｆとして求める。クーロン摩擦トルク変化勾配ηについては、チューニングによって決定する。
【００６７】
フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）とクーロン摩擦トルクＴｆとの関係の一例を図８に示す。クーロン摩擦トルクＴｆは、フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）が正のときに負の値をとり、フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）が負のときに正の値をとる。クーロン摩擦トルクＴｆの絶対値は、フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）の絶対値が０から大きくなると、ＬＰＦ（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、クーロン摩擦トルク係数Ｇｆの大きさに収束していく。フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）の絶対値が小さい範囲での、ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）に対するクーロン摩擦トルクＴｆの変化率は、クーロン摩擦トルク変化勾配ηが大きいほど大きくなる。
【００６８】
なお、フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）とクーロン摩擦トルクＴｆ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クーロン摩擦トルクＴｆを演算するようにしてもよい。この場合、フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）とクーロン摩擦トルクＴｆとの関係は、図９に示すような関係であってもよい。この例では、フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）が−Ａ以下の範囲では、クーロン摩擦トルクＴｆは＋Ｇｆの値をとる。フィルタ処理後のステアリングホイール角速度ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）が＋Ａ以上の範囲では、クーロン摩擦トルクＴｆは−Ｇｆの値をとる。ＬＰＦ（ｄθｓｗ／ｄｔ）が−Ａから＋Ａまでの範囲では、クーロン摩擦トルクＴｆは、ステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔが大きくなるにしたがって、＋Ｇｆから−Ｇｆまで線形的に変化する。
【００６９】
図３に戻り、推定ドライバトルク演算部６５は、拡張状態オブザーバ６２によって推定された基本ドライバトルクＴｄｏ（＝Ｔｓｗ）、重力トルク演算部６３によって演算された重力トルクＴｇおよび摩擦トルク演算部６４によって演算されたクーロン摩擦トルクＴｆを、前記式（２）に代入することにより、ドライバトルク（ドライバトルク推定値）Ｔｄを演算する。
【００７０】
次に、ハンズオン／オフ判定部５２について説明する。
図１０は、ハンズオン／オフ判定部５２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５２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。
【００７１】
「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。
【００７２】
演算開始時において、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５２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５２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。
【００７３】
「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５２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５２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５２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Ｔｓ１［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Ｔｓ１を加算した値に更新する。
【００７４】
「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５２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。
【００７５】
「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５２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５２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。
【００７６】
「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５２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５２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５２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Ｔｓ２［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Ｔｓ２を加算した値に更新する。Ｔｓ２は、前述のＴｓ１と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００７７】
「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５２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。
【００７８】
「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５２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５２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。
【００７９】
なお、演算開始時において、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５２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５２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。
前述の実施形態では、ステアリングホイール２の重心Ｇに作用する重力によって第１軸８に与えられる重力トルクＴｇを考慮して、ドライバトルクＴｄ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。また、この構成では、重力トルクＴｇの他、第１軸８およびステアリングホイール２に作用するクーロン摩擦トルクＴｆをも考慮して、ドライバトルクＴｄが演算されるため、より高精度にドライバトルクを推定できる。
【００８０】
また、前述の実施形態では、ドライバトルク推定部５１によって推定された高精度のドライバトルク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、運転者がステアリングホイール２を握っているハンズオン状態であるか運転者がステアリングホイール２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。
【００８１】
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。
以上、本発明の第１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、重力トルク演算部６３による重力トルクＴｇの演算に用いられるステアリングホイール回転角としては、拡張状態オブザーバ６２によって推定されたステアリングホイール回転角θｓｗが用いられている。また、摩擦トルク演算部６４によるクーロン摩擦トルクＴｆの演算に用いられるステアリングホイール角速度としては、拡張状態オブザーバ６２によって推定されたステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔが用いられている。しかしながら、ステアリングホイール２の回転角を検出する舵角センサを設けて、この舵角センサによって検出されるステアリングホイール回転角θｓｗを、重力トルク演算部６３による重力トルクＴｇの演算に用いるようにしてもよい。また、舵角センサによって検出されるステアリングホイール回転角θｓｗを時間微分することによって得られるステアリングホイール角速度ｄθｓｗ／ｄｔを、摩擦トルク演算部６４によるクーロン摩擦トルクＴｆの演算に用いるようにしてもよい。
【００８２】
また、前述の実施形態では、電動モータ１８は三相ブラシレスモータであったが、電動モータ１８はブラシ付き直流モータであってもよい。
前述の実施形態では、この発明をコラム式ＥＰＳに適用した場合につい説明したが、この発明は、アシスト用の電動モータ１８が減速機を介してピニオン軸１３に連結されたピニオンアシスト式ＥＰＳにも適用することができる。この場合にも、図４のモデルを使用できるので、ドライバトルクＴｄを前述の実施形態と同様な方法によって推定することができる。
【００８３】
ピニオンアシスト式ＥＰＳでは、電動モータ、減速機、トルクセンサおよびトーションバーが、ピニオン軸に設けられる。減速機は、例えば、電動モータによって回転されるウォームギヤと、ピニオン軸に設けられ、ウォームギヤと噛み合うウォームホイールとからなる。トーションバーは、ピニオン軸におけるウォームホイールよりもステアリングホイール側の部分に設けられる。電動モータのロータ回転角を検出する回転角センサの信号からウォームホイール回転角（ピニオン軸の回転角）が演算される。ピニオン軸のトーションバーに対してウォームホイール側にピニオン軸の回転角を検出するピニオン軸回転角センサを設け、ピニオン軸回転角センサの信号からピニオン軸の回転角を演算してもよい。ステアリングシャフトには、トーションバーや減速機は設けられない。
【００８４】
このような構成を有するピニオンアシスト式ＥＰＳの場合は、電動モータの個数や減速機の構成（ウォームギヤ機構、ボールネジ機構、減速ベルト機構等）に関わらず、その物理モデルは図４で表すことができる。なぜなら、一般的にトーションバーよりステアリングホイール側に設けられる中間軸、ユニバーサルジョイント、ステアリングシャフトの剛性は、図４中のトーションバー剛性と比べて十分に高いからである。したがって、このような構成を有するピニオンアシスト式ＥＰＳのでは、前述の実施形態と同様にして高精度にドライバトルクを推定することができる。
【００８５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図１１は、本発明の一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。図１１において、前述の図１の各部に対応する部分には同じ符号を付して示す。
図１１の電動パワーステアリング装置１Ａの機械的構成は、前述の図１の電動パワーステアリング装置１の機械的構成と同様なので、その説明を省略する。
【００８６】
車両には、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１２５、自車位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）１２６、道路形状や障害物を検出するためのレーダー１２７および地図情報を記憶した地図情報メモリ１２８が搭載されている。
ＣＣＤカメラ１２５、ＧＰＳ１２６、レーダー１２７および地図情報メモリ１２８は、自動支援制御や自動運転制御を行うための上位ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）２０１に接続されている。上位ＥＣＵ２０１は、ＣＣＤカメラ１２５、ＧＰＳ１２６およびレーダー１２７によって得られる情報および地図情報を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。
【００８７】
この実施形態では、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵のための自動操舵指令値θａｄａｃを設定する。この実施形態では、自動操舵制御は、例えば、目標軌道に沿って車両を走行させるための制御である。自動操舵指令値θａｄａｃは、車両を目標軌道に沿って自動走行させるための操舵角の目標値である。このような自動操舵指令θａｄａｃを設定する処理は、周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８８】
上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令θａｄａｃは、車載ネットワークを介して、モータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられる。モータ制御用ＥＣＵ２０２には、上位ＥＣＵ２０１の他、トルクセンサ１１、回転角センサ２５等が接続されている。
トルクセンサ１１は、第１軸８および第２軸９の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１０に加えられているトーションバートルクＴｔｂを検出する。回転角センサ２５は、電動モータ１８のロータの回転角（以下、「ロータ回転角」という）を検出する。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらのセンサの出力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、電動モータ１８を制御する。
【００８９】
図１２は、モータ制御用ＥＣＵ２０２の電気的構成を説明するためのブロック図である。
モータ制御用ＥＣＵ２０２は、マイクロコンピュータ１４０と、マイクロコンピュータ１４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）１３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉ」という）を検出するための電流検出回路１３２とを備えている。
【００９０】
マイクロコンピュータ１４０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、ドライバトルク推定部５１と、手動操舵指令値生成部１４１と、統合角度指令値演算部１４２と、制御部１４３とを含む。
【００９１】
ドライバトルク推定部５１は、回転角センサ２５の出力信号と、トルクセンサ１１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。ドライバトルク推定部５１の構成は、前述した図３のドライバトルク推定部５１と同様なので、その詳細な説明を省略する。
手動操舵指令値生成部１４１は、運転者がハンドル２を操作した場合に、当該ハンドル操作に応じた操舵角（より正確には第２軸９の回転角θ）を手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定するために設けられている。手動操舵指令値生成部１４１は、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを生成する。手動操舵指令値生成部１４１の詳細については後述する。
【００９２】
統合角度指令値演算部１４２は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θａｄａｃに手動操舵指令値θｍｄａｃを加算して、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
制御部１４３は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて、電動モータ１８を角度制御する。より具体的には、制御部１４３は、操舵角θ（第２軸９の回転角θ）が統合角度指令値θａｃｍｄに近づくように、駆動回路１３１を駆動制御する。
【００９３】
制御部１４３は、例えば、角度制御部１４４とトルク制御部（電流制御部）１４５とを含む。角度制御部１４４は、統合角度指令値θａｃｍｄと、回転角センサ２５の出力信号に基づいて演算される操舵角θとの偏差に対するＰＤ（比例微分）演算を行うことにより、電動モータ１８のモータトルクの目標値であるモータトルク指令値Ｔｍｃを演算する。
トルク制御部１４５は、例えば、まず、モータトルク指令値Ｔｍｃを電動モータ１８のトルク定数Ｋｔで徐算することにより、電流指令値Ｉｃｍｄを演算する。そして、トルク制御部１４５は、電流検出回路１３２によって検出されるモータ電流Ｉが電流指令値Ｉｃｍｄに近づくように駆動回路１３１を駆動する。
【００９４】
図１３は、手動操舵指令値生成部１４１の構成を示すブロック図である。
手動操舵指令値生成部１４１は、アシストトルク指令値設定部１５１と、指令値設定部１５２とを含む。
アシストトルク指令値設定部１５１は、手動操舵に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。アシストトルク指令値設定部１５１は、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。ドライバトルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例は、図１４に示されている。ドライバトルクＴｄは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、アシストトルク指令値Ｔａｃは、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
【００９５】
アシストトルク指令値Ｔａｃは、ドライバトルクＴｄの正の値に対しては正をとり、ドライバトルクＴｄの負の値に対しては負をとる。そして、アシストトルク指令値Ｔａｃは、ドライバトルクＴｄの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。
なお、アシストトルク指令値設定部１５１は、ドライバトルクＴｄに予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Ｔａｃを演算してもよい。
【００９６】
指令値設定部１５２は、この実施形態では、リファレンスＥＰＳモデルを用いて、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定する。
図１５は、指令値設定部１５２で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。
このリファレンスＥＰＳモデルは、ロアコラムを含む単一慣性モデルである。ロアコラムは、第２軸９およびウォームホイール２１に対応する。図１５において、Ｊｃは、ロアコラムの慣性であり、θｃはロアコラムの回転角であり、Ｔｔｂは、トーションバートルクである。ロアコラムには、トーションバートルクＴｔｂ、電動モータ１８から第２軸９に作用するトルクＮ・Ｔｍｃおよび路面負荷トルクＴｒｌが与えられる。路面負荷トルクＴｒｌは、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを用いて、次式（１５）で表される。
【００９７】
Ｔｒｌ＝−ｋ・θｃ−ｃ（ｄθｃ／ｄｔ）    …（１５）
この実施形態におけるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃは、予め実験・解析等で求められた所定値が設定されている。
リファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、次式（１６）で表される。
Ｊｃ・ｄ２θｃ／ｄｔ２＝Ｔｔｂ＋Ｎ・Ｔｍｃ−ｋ・θｃ−ｃ（ｄθｃ／ｄｔ）…（１６）
指令値設定部１５２は、この式（１６）を利用して、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定する。その際、Ｎ・Ｔｍｃとしては、アシストトルク指令値設定部１５１（図１３参照）によって設定されるアシストトルク指令値Ｔａｃが用いられる。
【００９８】
式（１６）のＴｔｂにトルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂを代入して、式（１６）の微分方程式を解くことによってコラム角度θｃを演算し、得られたコラム角度θｃを手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定することが考えられる。しかしながら、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂには、運転者によってハンドル２に実際に加えられたドライバトルク以外の外乱も含まれている。このため、式（１６）のＴｔｂにトーションバートルクＴｔｂを代入して手動操舵指令値θｍｄａｃを演算した場合には、運転者がハンドル２を操作していないときであっても、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるおそれがある。
【００９９】
そこで、この実施形態では、指令値設定部１５２は、前記式（１６）のＴｔｂに、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを代入して、式（１６）の微分方程式を解くことによってコラム角度θｃを演算する。そして、指令値設定部１５２は、得られたコラム角度θｃを手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定する。これにより、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。
【０１００】
図１１の電動パワーステアリング装置１Ａでは、自動操舵指令値に手動操舵指令値が加算されて、統合角度指令値が演算され、この統合角度指令値に基づいて電動モータ１８が制御される。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
【０１０１】
また、図１１の電動パワーステアリング装置１Ａでは、前述したように、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。
図１６は、図１３の手動操舵指令値生成部の変形例を示すブロック図である。
手動操舵指令値生成部１４１Ａは、アシストトルク指令値設定部１５１Ａおよび指令値設定部１５２Ａを含んでいる。指令値設定部１５２Ａには、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値設定部１５１Ａによって設定されたアシストトルク指令値Ｔａｃが入力する。アシストトルク指令値設定部１５１Ａは、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。トーションバートルクＴｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例は、図１４の横軸をドライバトルクＴｄからトーションバートルクＴｔｂに置き換えたものを用いることができる。また、指令値設定部１５２Ａには、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄが与えられる。
【０１０２】
ドライバトルクＴｄの絶対値｜Ｔｄ｜が所定の閾値ψ（ψ＞０）以上である場合には、指令値設定部１５２Ａは、前記式（１６）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ指令値設定部１５２Ａに入力されたトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値Ｔａｃを代入して、式（１６）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）を設定する。一方、ドライバトルクＴｄの絶対値｜Ｔｄ｜が閾値ψ未満である場合には、前記式（１６）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ零を代入して、式（１６）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）を設定する。
【０１０３】
この手動操舵指令値生成部１４１Ａでは、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているが、ドライバトルクＴｄの絶対値｜Ｔｄ｜が閾値ψ未満である場合には手動操舵指令値生成部１４１Ａに入力されるトーションバートルクＴｔｂが実質的に零にされる。これにより、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。また、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているので、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを用いる場合に比べて、運転者のハンドル操作に対する手動操舵指令値θｍｄａｃの時間遅れを小さくできる。
【０１０４】
図１７は、図１２のモータ制御用ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。図１７において、前述の図１２の各部に対応する部分には、図１２と同じ符号を付して示す。
モータ制御用ＥＣＵ２０２Ａは、図１２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と比べて、マイクロコンピュータ１４０Ａ内のＣＰＵによって実現される機能処理部の構成が異なっている。マイクロコンピュータ１４０Ａは、機能処理部として、ハンドル操作状態判定部４２と、手動操舵指令値生成部１４１Ｂと、統合角度指令値演算部１４２と、制御部１４３とを含む。
【０１０５】
ハンドル操作状態判定部４２は、回転角センサ２５の出力信号およびトーションバートルクＴｔｂ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であるかを判定する。ハンドル操作状態判定部４２の構成は、前述した図２および図３のハンドル操作状態判定部４２と同様なので、その詳細な説明を省略する。ハンドル操作状態判定部４２は、ハンドル操作状態がハンズオン状態であると判定したときにはハンズオン状態信号を出力し、ハンドル操作状態がハンズオフ状態であると判定したときにはハンズオフ状態信号を出力するものとする。
【０１０６】
手動操舵指令値生成部１４１Ｂは、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号（ハンズオン／オフ状態信号）と、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂとを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを生成する。手動操舵指令値生成部１４１Ｂの詳細については後述する。
統合角度指令値演算部１４２は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θａｄａｃに手動操舵指令値θｍｄａｃを加算して、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
【０１０７】
制御部１４３は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて、電動モータ１８を角度制御する。制御部１４３の構成は、図１２の制御部１４３と同様なので、その詳細な説明を省略する。
図１８は、手動操舵指令値生成部１４１Ｂの構成を示すブロック図である。
手動操舵指令値生成部１４１Ｂは、アシストトルク指令値設定部１５１Ａと、指令値設定部１５２Ｂとを含む。
【０１０８】
アシストトルク指令値設定部１５１Ａは、手動操舵に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。アシストトルク指令値設定部１５１Ａの動作は、図１６のアシストトルク指令値設定部１５１Ａの動作と同様なので、その詳細な説明を省略する。
指令値設定部１５２Ｂには、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値設定部１５１Ａによって設定されたアシストトルク指令値Ｔａｃが入力する。また、指令値設定部１５２Ｂには、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号（ハンズオン／オフ状態信号）が与えられる。
【０１０９】
ハンドル操作状態判定部４２の出力信号がハンズオン状態信号である場合には、指令値設定部１５２Ｂは、前記式（１６）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ指令値設定部１５４Ｂに入力されたトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値Ｔａｃを代入して、式（１６）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）を設定する。一方、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号がハンズオフ状態信号である場合には、指令値設定部１５２Ｂは、前記式（１６）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ零を代入して、式（１６）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）をに設定する。
【０１１０】
この手動操舵指令値生成部１４１Ｂでは、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているが、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号がハンズオフ状態信号である場合には手動操舵指令値生成部１４１Ｂに入力されるトーションバートルクＴｔｂが実質的に零にされる。これにより、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。また、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているので、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを用いる場合に比べて、運転者のハンドル操作に対する手動操舵指令値θｍｄａｃの時間遅れを小さくできる。
【０１１１】
以上、本発明の第２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、指令値設定部１５２、１５２Ａ、１５２Ｂ（図１３、図１６、図１８参照）は、リファレンスＥＰＳモデルに基づいて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているが、指令値設定部１５２、１５２Ａ、１５２Ｂは他の方法によって手動操舵指令値θｍｄａｃを設定してもよい。
【０１１２】
例えば、指令値設定部１５２、１５２Ａ、１５２Ｂは、ドライバトルクＴｄ（図１３の場合）またはトーションバートルクＴｔｂ（図１６または図１８の場合）と手動操舵指令値θｍｄａｃとの関係を記憶したマップを用いて、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定してもよい。
また、前述第２実施形態では、この発明をコラムタイプＥＰＳに適用した場合の例を示したが、この発明は、コラムタイプ以外のＥＰＳにも適用することができる。また、この発明は、ステアバイワイヤシステムにも適用することができる。
【０１１３】
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】
【０１１４】
１，１Ａ…コラム式ＥＰＳ、８…第１軸、９…第２軸、１０…トーションバー、１１…トルクセンサ、１２…ＥＣＵ、１８…電動モータ、１９…減速機、２０…ウォームギヤ、２１…ウォームホイール、２５…回転角センサ、２６…車速センサ、４２…ハンドル操作状態判定部、５１…ドライバトルク推定部、５２…ハンズオン／オフ判定部、６１…ウォームホイール回転角演算部、６２…拡張状態オブザーバ（外乱オブザーバ）、６３…重力トルク演算部、６４…摩擦トルク演算部、６５…推定ドライバトルク演算部、１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ…手動操舵指令値生成部、１４２…統合角度指令値演算部、１４３…制御部、１５１，１５１Ａ…アシストトルク指令値設定部、１５２，１５２Ａ，１５２Ｂ…指令値設定部、２０１…上位ＥＣＵ、２０２…モータ制御用ＥＣＵ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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