(57)【要約】【課題】路面負荷に応じた操舵感を提供しつつ、操舵系機械要素の摩擦の影響に対するロバスト性を向上させることができる電動パワーステアリング制御装置を提供する。【解決手段】目標操舵トルクＴｉｄを、推定負荷Ｔｘに基づいて決定した負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と、操舵角θに基づいて決定した舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２と、を重み付け割合αで重み付け加算して生成することで、両方の成分を、重み付け割合αに応じて定まる比率で含むように生成する。また、この重みづけ割合αは、車両が走行している路面の状態や、ドライバの操舵状態に応じて変更される。したがって、目標操舵トルクは、路面状態や操舵状態に応じた特性を備えるように調整することが出来、路面負荷に応じた操舵感を提供しつつ、操舵系機械要素の摩擦の影響に対するロバスト性を向上させることができる。【選択図】図５
2015205636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材（２）に対するドライバの操舵操作をアシストするためのアシストトルクを発生させるモータ（６）と、
前記操舵部材（２）に作用している操舵トルクを検出する操舵トルク検出部（４）と、
前記操舵部材の操作に伴い回転する部材の回転角である操舵角を検出する操舵角検出部（１１）と、を備えた電動パワーステアリングシステム（１）に設けられ、
前記モータを制御することにより前記アシストトルクを制御する電動パワーステアリング制御装置（１００）であって、
ドライバが所望する操舵を実現するために操舵系機械に印加されているトルクから路面負荷を推定する路面負荷を推定する負荷推定部（１１０）と、
前記負荷推定部が推定した路面負荷に基づいて、前記操舵トルクの第１の目標値である負荷基準目標操舵トルクを生成する負荷基準目標決定部（１２０）と、
前記操舵角検出部が検出した前記操舵角に基づいて、前記操舵トルクの第２の目標値である舵角基準目標操舵トルクを生成する舵角基準目標決定部（１３０）と、
前記負荷基準目標操舵トルクと前記舵角基準目標操舵トルクに基づいて前記操舵トルクの目標値である目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部（１４０）と、
前記モータの駆動を制御し、前記操舵トルクと前記目標操舵トルクとが一致するように前記アシストトルクを発生させるモータ制御部（１９０）と、を備え、
前記目標操舵トルク生成部は、
前記操舵部材に対してドライバが行った操舵操作に基づいて定まる操舵状態量及び前記路面負荷の少なくとも何れか一方に基づいて定まる操舵系状態指標値に応じて重み付け割合を決定する重み付け割合決定部（１５０）を備え、
前記負荷基準目標操舵トルクと前記舵角基準目標操舵トルクとを、前記重み付け割合決定部が決定した前記重み付け割合に基づいて重み付けして加算することによって、前記目標操舵トルクを生成することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記重み付け割合決定部は、前記操舵系状態指標値が、操舵輪（１０）と路面との間の摩擦力がドライバの操舵に対して不足していると想定される値となっている場合には、前記目標操舵トルクのうちの、前記負荷基準目標操舵トルクに由来する成分の割合が大きくなるように、前記重み付け割合を設定することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記重み付け割合決定部は、前記操舵系状態指標値が予め設定される閾値よりも大きい値になっている場合には、前記操舵系状態指標値が大きいほど、前記目標操舵トルクに占める前記舵角基準目標操舵トルクの比率が小さくなるように前記重み付け割合を設定することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、
前記操舵系状態指標値は、前記負荷推定部が推定している前記路面負荷に基づいて定まることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記重み付け割合決定部は、
前記負荷推定部が推定している前記路面負荷に基づいて自車両に作用している横方向の加速度を推定する負荷基準横加速度推定部（１５１）と、
前記操舵角検出部が検出している前記操舵角に基づいて自車両に作用している横方向の加速度を推定する舵角基準横加速度推定部（１５２）と、を備え、
前記負荷基準横加速度推定部が推定した前記横方向の加速度と、前記舵角基準横加速度推定部が推定した前記横方向の加速度との偏差を前記操舵系状態指標値とすることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記重み付け割合決定部は、
前記負荷推定部が推定している前記路面負荷と、前記操舵角検出部が検出している前記操舵角の積を前記操舵系状態指標値とすることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記操舵系状態指標値は、前記負荷推定部が推定している前記路面負荷の絶対値であることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項において、
前記重み付け割合決定部は、前記操舵系状態指標値が戻し状態と判定される値となっている場合には、前記目標操舵トルクのうちの、前記舵角基準目標操舵トルクに由来する成分の割合が大きくなるように、前記重み付け割合を設定することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記重み付け割合決定部は、
前記操舵トルク検出部が検出している前記操舵トルクと、前記操舵角の単位時間当りの変化量を示す操舵角速度の積を、前記操舵系状態指標値とすることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項において、
前記重み付け割合決定部は、前記操舵系状態指標値が、自車両がスピンをしていると想定される値となっている場合には、前記目標操舵トルクのうちの、前記舵角基準目標操舵トルクに由来する成分が０となるように前記重み付け割合を設定することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１項において、
前記負荷推定部は、前記モータが出力する前記アシストトルクと前記操舵トルク検出部が検出している前記操舵トルクの和に基づいて、前記路面負荷を推定することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライバが行う車両のハンドル操作をモータでアシストする電動パワーステアリングシステムに備えられて、このシステムを制御する電動パワーステアリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の電動パワーステアリング制御装置は、操舵トルクとアシストトルク指令値から、路面負荷を推定し、推定した路面負荷から目標操舵トルクを設定する。より具体的には、操舵トルクとアシストトルク指令値の和から、操舵系機械要素に印加されているトルクの和（総操舵トルクとする）を推定する。総操舵トルクは、路面負荷が大きいほど大きくなる傾向があるため、当該総操舵トルクを路面負荷に相当するものとして用いて目標操舵トルクを設定する。
【０００３】
そして、操舵トルクと目標操舵トルクの偏差から演算した当該アシストトルク指令値に基づいてモータの駆動を制御することで、モータに、操舵トルクが目標操舵トルクと一致するようにアシストトルクを発生させる。この特許文献１の構成によれば、目標操舵トルクは路面負荷に応じた値となるため、ドライバはハンドルの操舵する際に路面負荷に応じた手応えを感じることができる。
【０００４】
また、ハンドル角から目標操舵トルクを生成し、操舵トルクがその目標操舵トルクと一致するように、モータから出力させるアシストトルクを制御する電動パワーステアリング制御装置も提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５２７９３号公報
【特許文献２】特開２００４−２９９４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
制御対象である操舵系機械要素の摩擦力が増加すると、ドライバが所望する操舵を実現するために要するトルクもまた増加する。特許文献１の技術では、実際の路面負荷に操舵系機械要素の摩擦力の分が上乗せされた値が、路面負荷として推定されるため、操舵系機械要素の摩擦力が増えると推定負荷がより大きな値に推定される。この推定負荷は、目標操舵トルクの生成に用いているため、操舵系機械要素の摩擦力の影響を受けて推定負荷が増大すると、目標操舵トルク及びアシストトルク指令値のそれぞれもまた増大する。
【０００７】
この摩擦力の影響により、切り込み状況下では、操舵時の目標操舵トルクが大きくなってしまい、それに追従して操舵トルクも大きくなってしまう。また、戻し状況下では、摩擦力の影響により、ハンドル角が０度に戻る前に操舵トルクが０になってしまう。したがって、ハンドル角の復元性が悪化し、ハンドル角を０度まで戻すためには、ドライバがハンドルを切る必要が生じる。
【０００８】
特に、タイヤとの摩擦が小さい路面（以下、低μ路）では路面反力が小さくなるため、摩擦が小さくない路面（非低μ路とする）を走行している場合と比較すると、相対的に操舵系機械要素の摩擦力の影響が大きくなる。そのため、低μ路では、切り込み状況下での操舵トルクは相対的に摩擦力の影響が大きくなる。また、相対的に摩擦力の影響が大きくなることで、ハンドル角の復元性が特に悪化してしまう。
【０００９】
また、低速走行時は、高速走時行に比較してセルフアライニングトルクが小さくなるので、高速走行時に比較して、相対的に操舵系機械要素の摩擦力の影響が大きくなり、ハンドル角の復元性が悪化してしまう。
【００１０】
一方、特許文献２の電動パワーステアリング装置では、ハンドル角に応じて目標操舵トルクが定まるため、操舵系機械要素の摩擦の変化によって目標操舵トルクが変化することはない。したがって、操舵系機械要素の摩擦の変化は、ドライバがハンドル角を所定の値に操舵する際の操舵感には影響を与えない。
【００１１】
しかしながら、特許文献２の構成における目標操舵トルクは、路面負荷の変化に伴って変化しないため、ドライバはハンドルを操舵する際に路面負荷に応じた手応えを感じることができない。例えば、非低μ路を走行している場合も、低μ路を走行している場合もドライバにとっては同じ操舵感となってしまう。すなわち、操舵感からタイヤ路面間の摩擦係数や操舵輪のグリップの効き具合を感じ取ることができなくなり、特許文献１の構成に比べると操作性が低下してしまう。
【００１２】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、路面負荷に応じた操舵感を提供しつつ、操舵系機械要素の摩擦の影響に対するロバスト性を向上させることができる電動パワーステアリング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】
【００１３】
その目的を達成するための本発明は、操舵部材（２）に対するドライバの操舵操作をアシストするためのアシストトルクを発生させるモータ（６）と、操舵部材（２）に作用している操舵トルクを検出する操舵トルク検出部（４）と、操舵部材の操作に伴い回転する部材の回転角である操舵角を検出する操舵角検出部（１１）と、を備えた電動パワーステアリングシステム（１）に設けられ、モータを制御することによりアシストトルクを制御する電動パワーステアリング制御装置（１００）であって、路面負荷を推定する負荷推定部（１１０）と、負荷推定部が推定した路面負荷に基づいて、操舵トルクの第１の目標値である負荷基準目標操舵トルクを生成する負荷基準目標決定部（１２０）と、操舵角検出部が検出した操舵角に基づいて、操舵トルクの第２の目標値である舵角基準目標操舵トルクを生成する舵角基準目標決定部（１３０）と、負荷基準目標操舵トルクと舵角基準目標操舵トルクに基づいて操舵トルクの目標値である目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部（１４０）と、モータの駆動を制御し、操舵トルクと目標操舵トルクとが一致するようにアシストトルクを発生させるモータ制御部（１９０）と、を備え、目標操舵トルク生成部は、操舵部材に対してドライバが行った操舵操作に基づいて定まる操舵状態量及び路面負荷の少なくとも何れか一方に基づいて定まる操舵系状態指標値に応じて重み付け割合を決定する重み付け割合決定部（１５０）を備え、負荷基準目標操舵トルクと舵角基準目標操舵トルクとを、重み付け割合決定部が決定した重み付け割合に基づいて重み付けして加算することによって、目標操舵トルクを生成することを特徴とする。
【００１４】
以上の構成では、目標操舵トルク生成部は、負荷基準目標操舵トルクと舵角基準目標操舵トルクのそれぞれを、重み付け割合決定部が設定した重み付け割合を用いた重み付け加算することによって生成する。
【００１５】
ここで、負荷基準目標操舵トルクは、負荷推定部が推定した路面負荷に基づいて生成されるため、路面負荷の変化に伴って変化する。目標操舵トルクが、この負荷基準目標操舵トルクによる成分を含むことによって、目標操舵トルクもまた、路面負荷の変化に伴って変化する。したがって、この構成によれば、路面負荷に応じた操舵感をドライバに提供することができる。
【００１６】
また、舵角基準目標操舵トルクは、トルクセンサが検出した操舵トルクやアシストトルク指令値といった操舵系機械要素の摩擦の影響を受ける要素を用いずに生成されるため、操舵系機械要素の摩擦の影響は受けていない値となっている。したがって、目標操舵トルクが負荷基準目標操舵トルクだけではなく、舵角基準目標操舵トルクの成分を含むことによって、操舵系機械要素の影響を緩和することができ、操舵系機械要素の摩擦の影響に対するロバスト性を向上させることができる。
【００１７】
ここで、目標操舵トルクのうちの、負荷基準目標操舵トルクに由来する成分と舵角基準目標操舵トルクに由来する成分との比率は、重み付け割合決定部が設定する重み付け割合によって定まる。この重みづけ割合は、操舵部材に対してドライバが行った操舵操作に基づいて定まる操舵系状態指標値に応じて設定されるため、操舵系状態指標値の変化に応じて、目標操舵トルクのうちの、負荷基準目標操舵トルクに由来する成分と舵角基準目標操舵トルクに由来する成分との比率もまた、動的に変化させることができる。
【００１８】
すなわち、重み付け割合決定部が操舵系指標値から推定される操舵状態や路面状態に応じた重み付け割合を決定し、当該重み付け割合に基づいて目標操舵トルクのうちの、負荷基準目標操舵トルクに由来する成分と舵角基準目標操舵トルクに由来する成分との比率を変化させることで、路面負荷に応じた操舵感を提供しつつ、操舵系機械要素の摩擦の影響に対するロバスト性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る電動パワーステアリングシステム１の概略的な構成を表す図である。
【図２】本実施形態のＥＰＳＥＣＵ１００が備える構成要素を示すブロック図である。
【図３】図２の負荷基準目標操舵トルク生成部１２３が備える目標操舵トルク生成マップを例示する図である。
【図４】負荷基準構成における操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を例示する図である。
【図５】重み付け加算演算部１４０の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図６】実施形態における重み付け割合決定部１５０の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図７】換算係数の算出に用いたモデルを表す説明図である。
【図８】横加速度偏差と重みづけ割合の対応関係を示す重み付け割合生成マップの一例である。
【図９】実施形態及び負荷基準構成のそれぞれにおける操舵角と操舵トルクとの関係を表すリサージュ波形を比較して示す図である。
【図１０】実施形態において、車両のスピンに対してドライバがカウンタ操舵をしたときの操舵角θ、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１、重み付け加算後の目標操舵トルクＴｉｄの、それぞれの時間変化を示す図である。
【図１１】変形例１における重み付け割合決定部２５０の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】舵角−負荷乗算値と重みづけ割合の対応関係を示す重み付け割合生成マップの一例である。
【図１３】変形例１及び負荷基準構成のそれぞれにおける操舵角と操舵トルクとの関係を表すリサージュ波形を比較して示す図である。
【図１４】変形例１において、車両のスピンに対してドライバがカウンタ操舵をしたときの操舵角θ、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１、重み付け加算後の目標操舵トルクＴｉｄの、それぞれの時間変化を示す図である。
【図１５】変形例２における重み付け割合決定部３５０の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】舵速−操舵トルク乗算値と重みづけ割合の対応関係を示す重み付け割合生成マップの一例である。
【図１７】変形例２及び負荷基準構成のそれぞれにおける操舵角と操舵トルクとの関係を表すリサージュ波形を比較して示す図である。
【図１８】変形例３における重み付け割合決定部４５０の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】路面負荷Ｔｘと重みづけ割合の対応関係を示す重み付け割合生成マップの一例である。
【図２０】変形例３及び負荷基準構成のそれぞれにおける操舵角と操舵トルクとの関係を表すリサージュ波形を比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態＞
（全体の構成について）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す電動パワーステアリングシステム１は、ドライバによるハンドル２の操作をモータ６によってアシストするものである。
【００２１】
ハンドル２は、入力軸であるステアリングシャフト３の一端に固定されている。ハンドル２が請求項に記載の操舵部材に相当する。ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。
【００２２】
トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓを検出するためのセンサであり、請求項に記載の操舵トルク検出部に相当する。このトルクセンサ４は、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいて、そのトーションバーに加えられているトルクを検出する。
【００２３】
なお、トーションバーのねじれ角は、インターミディエイトシャフト５に対するステアリングシャフト３の回転角度差を表し、その値が正となる回転方向は、後述する舵角センサ１１が検出する操舵角θが正となる回転方向と同じであるとする。したがって、トルクセンサ４が検出する操舵トルクＴｓは、正または負の符号を備え、この符号によって操舵トルクＴｓが作用する回転方向が表される。
【００２４】
モータ６は、ハンドル２の操舵力をアシストするものであり、その回転軸の先端にウォームギアが設けられ、このウォームギアが、インターミディエイトシャフト５に設けられたウォームホイールと噛み合っている。これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面から入力されるトルクによってインターミディエイトシャフト５が回転されると、その回転がモータ６に伝達されてモータ６も回転する。
【００２５】
インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、図示しないラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪１０の向きが変わる。
【００２６】
また、ステアリングシャフト３には、ステアリングシャフト３の回転角を検出する舵角センサ１１が設けられている。この舵角センサ１１は請求項の操舵角検出部に相当する。
【００２７】
ステアリングシャフト３はハンドル２と一体に回転するため、舵角センサ１１が検出する角度は操舵角θを意味する。操舵角θは、車両が直進するときの角度を０度（これを中立位置とする）として、左右いずれか一方がプラス、他方がマイナスの値で表される。本実施形態では、一例として中立位置から右回り（時計回り）に回転している場合に為す角度をプラスで表すこととする。この操舵角θを示す信号はＥＰＳＥＣＵ１００に入力される。また、車両における所定の部位には、車速Ｖを検出するための車速センサ１２も設けられている。車速Ｖを示す信号もＥＰＳＥＣＵ１００に入力される。
【００２８】
このような構成により、ドライバがハンドル２を回転させると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、インターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の操舵輪１０が操舵される。
【００２９】
請求項に記載の電動パワーステアリング制御装置に相当するＥＰＳＥＣＵ１００は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作する。このＥＰＳＥＣＵ１００は、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクＴｓ、舵角センサ１１により検出された操舵角θ、および車速センサ１２にて検出された車速Ｖに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａ＊を演算する。そして、そのアシストトルク指令値Ｔａ＊に基づいてモータ６を駆動制御することにより、ドライバがハンドル２を回す力をアシストするアシストトルクを制御する。
【００３０】
図２にＥＰＳＥＣＵ１００が備える構成要素を示す。ＥＰＳＥＣＵ１００は、負荷推定部１１０、負荷基準目標決定部１２０、舵角基準目標決定部１３０、重み付け加算演算部１４０、減算部１７０、サーボコントローラ１８０、電流フィードバック部１９０を備えている。
【００３１】
負荷推定部１１０は、加算部１１１とローパスフィルタ１１２を備えた構成である。加算部１１１は、アシストトルク指令値Ｔａ＊と操舵トルクＴｓを加算する。加算した値はローパスフィルタ１１２にて高周波ノイズが除去される。ローパスフィルタ１１２から出力される値は、ハンドル２とモータ６によってインターミディエイトシャフト５に印加されるトルクを表している。
【００３２】
路面から操舵輪１０に加えられる反力（すなわち路面負荷）が大きいほど、ドライバが所望する操舵を実現するために要するトルクもまた増加する。このため、インターミディエイトシャフト５に印加されるトルク、すなわち、負荷推定部１１０が出力する値もまた、路面負荷が大きいほど大きくなる。このように負荷推定部１１０が出力する値と路面負荷とは対応関係を有するため、負荷推定部１１０が出力する値から、路面負荷の大きさを推定することができる。したがって以降では、負荷推定部１１０が出力する値を推定負荷Ｔｘという。なお、路面負荷は、セルフアライニングトルクとも、路面反力とも呼ばれるトルクである。
【００３３】
通常、ドライバは主に１０Ｈｚ以下の操舵反力情報を頼りに運転をしていることが知られている。そのため、ローパスフィルタ１１２は、たとえば、１０Ｈｚ以下の周波数成分を通過するようになっている。
【００３４】
負荷基準目標決定部１２０は、絶対値生成部１２１、符号生成部１２２、負荷基準目標操舵トルク生成部１２３、乗算部１２４を備える。
【００３５】
負荷推定部１１０が出力した推定負荷Ｔｘは、絶対値生成部１２１、符号生成部１２２に入力される。絶対値生成部１２１は、推定負荷Ｔｘの絶対値を生成する。一方、符号生成部１２２は符号関数を備えており、入力された推定負荷Ｔｘが正の値であれば１を生成し、推定負荷Ｔｘが負であれば−１を生成する。
【００３６】
絶対値生成部１２１が生成した推定負荷Ｔｘの絶対値は、負荷基準目標操舵トルク生成部１２３に入力される。また、負荷基準目標操舵トルク生成部１２３には車速Ｖも入力される。
【００３７】
負荷基準目標操舵トルク生成部１２３は、図３に例示する負荷基準目標生成マップを備え、当該負荷基準目標生成マップと、車速Ｖと、推定負荷Ｔｘの絶対値とから、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の絶対値を求める。負荷基準目標生成マップは、推定負荷Ｔｘの絶対値に対応する目標操舵トルクＴｉｄの絶対値を、予め設定された複数種類の車速毎にマップ化したデータである。ここでは一例として、２０Ｋｍ／ｈ毎に、推定負荷Ｔｘと負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の絶対値との対応関係を表すマップとする。
【００３８】
いずれの車速Ｖにおいても、推定負荷Ｔｘと負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の絶対値との関係は、推定負荷Ｔｘの上昇に対して対数的に負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の絶対値は増加する。負荷基準目標操舵トルク生成部１２３は、図３のマップを、入力された車速Ｖ、推定負荷Ｔｘをもとに線形補間することで、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の絶対値を求める。
【００３９】
乗算部１２４は、負荷基準目標操舵トルク生成部１２３が求めた負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の絶対値に、符号生成部１２２が生成した１または−１の値を乗算する。乗算後の値が負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１である。
【００４０】
以上のようにして算出された負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１は、逐次重み付け加算演算部１４０に出力される。重み付け加算演算部１４０は、この負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に基づいて、最終的な目標操舵トルクＴｉｄを決定する。
【００４１】
なお、特許文献１に記載されているように、最終的な目標操舵トルクＴｉｄを、推定負荷Ｔｘに基づいて決定することで、車両状態や路面負荷を表す情報をドライバに伝達できる。
【００４２】
具体的には、路面とタイヤとの間に生じる摩擦力が大きいほど、路面負荷（≒推定負荷Ｔｘ）は大きくなり、これに伴って負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１は大きくなる。従って、同じ操舵角θ、同じ車速Ｖとなっている場合であっても、路面とタイヤとの摩擦力が大きい場合には、摩擦力が小さい場合に比べて推定負荷Ｔｘ及び負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１が大きくなり、これに伴ってドライバが操舵に必要なトルクも大きくなる。一方、路面とタイヤとの摩擦力が小さい場合には、同じ操舵角θ、同じ車速Ｖとなっている場合であっても、相対的に路面負荷Ｔｘ及び目標操舵トルクＴｉｄが小さくなり、ドライバがハンドル２から感じるトルクも小さくなる。
【００４３】
つまり、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１は、路面とタイヤ間の摩擦力の大きさなど、路面の状態を示す情報を含んでおり、この負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に基づいた目標操舵トルクＴｉｄをするようにモータ６の駆動を制御することによって、路面の状態をドライバに伝えることができる。すなわち、ドライバは、操舵に必要なトルクとなる目標操舵トルクＴｉｄから、車両の状態や路面の状態を把握しやすくなり、ドライバの操作感を向上させることができる。
【００４４】
舵角基準目標決定部１３０は、絶対値生成部１３１、符号生成部１３２、舵角基準目標操舵トルク生成部１３３、乗算部１３４を備える。絶対値生成部１３１には、舵角センサ１１が検出した操舵角θが入力され、その操舵角θの絶対値を生成する。符号生成部１３２にも、舵角センサ１１が検出した操舵角θが入力される。符号生成部１３２は符号関数を備えており、入力された操舵角θが正の値であれば１を生成し、負の値であれば−１を生成する。
【００４５】
舵角基準目標操舵トルク生成部１３３は、舵角基準目標生成マップを備えている。この舵角基準目標生成マップは、操舵角θと舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の絶対値との関係を表したマップである。舵角基準目標生成マップは、入力値が図３の負荷基準目標生成マップとは異なっているが、入力値に対する出力値の傾向は同じである。すなわち、舵角基準目標生成マップは、操舵角θが大きくなるほど、絶対値として大きい舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２を出力するマップである。また、操舵角θと舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の絶対値が定まる関係を複数の車速Ｖに対して記憶しており、車速Ｖが高くなるほど、舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の絶対値が大きくなる点も、負荷基準目標生成マップと同じである。舵角基準目標操舵トルク生成部１３３は、舵角基準目標生成マップを、車速Ｖ、操舵角θをもとに線形補間することで、舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の絶対値を求める。
【００４６】
乗算部１３４は、舵角基準目標操舵トルク生成部１３３が決定した舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の絶対値に、符号生成部１３２が生成した１または−１の値を乗算する。乗算後の値が舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２である。以上のようにして算出された舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２は、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と同様に、逐次重み付け加算演算部１４０に出力される。
【００４７】
重み付け加算演算部１４０は、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と、舵角基準目標操舵トルクＴｉ２とのそれぞれを、所定の重み付け割合αに基づいて重み付けして加算して、最終的な目標操舵トルクＴｉｄを生成する。したがって、この重み付け加算演算部１４０が請求項に記載の目標操舵トルク生成部に相当する。
【００４８】
重み付け割合αは、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と、舵角基準目標操舵トルクＴｉ２のそれぞれが目標操舵トルクＴｉｄに寄与する量を定めるものであって、後述する重み付け割合決定部１５０によって決定される。本実施形態において重み付け割合αは、０≦α≦１の関係を満たし、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１を１−α倍した値と、舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２をα倍した値との和を、目標操舵トルクＴｉｄとする。この重み付け加算演算部１４０の詳細については、別途後述する。
【００４９】
重み付け加算演算部１４０で生成された目標操舵トルクＴｉｄは、減算部１７０に入力される。減算部１７０は、目標操舵トルクＴｉｄから操舵トルクＴｓを減算する。すなわち、減算部１７０では目標操舵トルクＴｉｄと操舵トルクＴｓとの偏差であるトルク偏差ΔＴが演算される。このトルク偏差ΔＴがサーボコントローラ１８０に入力される。サーボコントローラ１８０は、トルク偏差ΔＴがゼロになるように、すなわち、操舵トルクＴｓが目標操舵トルクＴｉｄになるように、アシストトルク指令値Ｔａ＊を演算する。アシストトルク指令値Ｔａ＊は、モータ６に出力させるアシストトルクの目標値を示す。
【００５０】
そのサーボコントローラ１８０は、比例器１８１、積分器１８２、微分器１８３、加算部１８４を備える。比例器１８１はトルク偏差ΔＴをゲインＫｐ倍する。積分器１８２はトルク偏差ΔＴを積分定数Ｋｉで積分演算する。微分器１８３は微分定数Ｋｄでトルク偏差ΔＴを微分演算する。なお、ｓはラプラス演算子、τは時定数である。
【００５１】
アシストトルク指令値Ｔａ＊は、電流フィードバック部１９０、および、前述した加算部１１１に入力される。電流フィードバック部１９０は、アシストトルク指令値Ｔａ＊に基づき、そのアシストトルク指令値Ｔａ＊に対応したアシストトルクがトルクセンサ４よりも操舵輪１０側に付与されるようにモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加する。具体的には、アシストトルク指令値Ｔａ＊に基づいて、モータ６の各相へ通電すべき目標電流を設定する。そして、各相の通電電流値Ｉｍを検出し、検出した各相の通電電流値Ｉｍがそれぞれ目標電流と一致するように駆動電圧Ｖｄを制御することで、所望のアシストトルクを発生させる。この電流フィードバック部１９０が請求項に記載のモータ制御部に相当する。
【００５２】
（比較構成について）
重み付け加算演算部１４０の具体的な構成について説明する前に、本実施形態に対する比較構成としての負荷基準構成について述べる。負荷基準構成は、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１をそのまま最終的な目標操舵トルクとして減算部１７０に入力し、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と操舵トルクＴｓとの差分をサーボコントローラ１８０に入力する構成である。
【００５３】
図４は、負荷基準構成において車速を一定に維持しつつ、操舵角θの時間変化がｓｉｎ波形となるように操舵した場合の、操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を示す図である。
【００５４】
図４中の実線は通常時の操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を、及び一点鎖線は、通常時よりも操舵系機械要素の摩擦が増大した時の操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を、それぞれ示す。また、破線は、通常時よりも操舵系機械要素の摩擦が増大し、かつ、路面と操舵輪１０との摩擦係数μが相対的に小さい値（ここではμ＝０．２）となっている時の操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を示す。以降では、路面と操舵輪１０との摩擦係数μが相対的に小さい路面を走行している状態を、低μ路走行時と称する。
【００５５】
なお、操舵系機械要素とは、ステアリングシャフト３から操舵輪１０に至るまでのトルク伝達経路を構成する機械部品を意味する。操舵系機械要素の摩擦が増大する要因としては、操舵系機械要素を構成する部品の経年劣化や、車両が走行する外気温の影響などがある。例えば氷点下など、温度が極端に低い環境においては、ラックとピニオンギアからなるギア機構などの摩擦が増加してしまう。
【００５６】
図４のグラフは、原点を中心にして、ほぼ点対称のグラフであるので、以下、操舵角θが正の値であるときを例にして説明する。なお、各グラフにおいて図中の矢印Ａ１で示す方向で示す経路は、それぞれの状況において操舵角θを大きくするハンドル操作（すなわち切り込み操作）に対応する操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を示している。
【００５７】
図４のグラフの第１象限において、通常時（実線）と摩擦増大時（一点鎖線）とを比較すると分かるように、操舵系機械要素の摩擦が増大することにより、切り込み操作における操舵トルクＴｓが増大していることが分かる。
【００５８】
これは、操舵系機械要素の摩擦が大きいほど、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１もまた大きく設定されるためである。より具体的には、制御対象である操舵系機械要素の摩擦力が増加すると、実際の路面負荷に操舵系機械要素の摩擦力の影響分が上乗せされた値が、負荷推定部１１０で路面負荷として推定される。このため、操舵系機械要素の摩擦力が増えると推定負荷Ｔｘがより大きな値に推定される。負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１は推定負荷Ｔｘが大きいほど大きい値となるように設定されている為、操舵系機械要素の摩擦力の影響を受けて推定負荷Ｔｘが増大すると、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１もまた増加する。
【００５９】
また、ハンドルを戻していく時、すなわち操舵角θが小さくなっていくとき（図中の矢印Ａ２の経路）、実線で示される通常時には、操舵トルクＴｓが０になるのは操舵角θが約４度であるのに対して、破線で示される摩擦増大時には、約１０度で操舵トルクＴｓが０になっている。そして、通常時の波形よりも摩擦増大時の波形は、第４象限において下側に膨らんだ形状となっている。
【００６０】
ここで、操舵角θが正、操舵トルクＴｓが負である第４象限に存在する部分は、操舵角θが０度に戻す操作において、戻す方向に対抗する操舵トルクＴｓが発生していることを示している。つまり、ドライバはハンドル２を中立位置まで戻すために、ハンドル２を中立位置に戻す方向に操舵トルクＴｓを加える必要があることを示している。
【００６１】
したがって、図４は、操舵系機械要素の摩擦が増大すると、ハンドル２が中立位置に戻ろうとする特性（復元性とする）が悪くなり、操舵角θを０度に戻すためには、中立位置に戻すための操舵トルクＴｓをドライバが印加する必要があることを示している。
【００６２】
操舵系機械要素の摩擦が増大すると、ハンドル２の復元性が悪化する理由は、路面と操舵輪１０との間に生じる摩擦が操舵輪１０及びハンドル２を中立位置に戻そうとする力（すなわちセルフアライニングトルク）が、操舵系機械要素の摩擦によって相殺されるためである。
【００６３】
また図４に示すように、操舵系機械要素の摩擦が増大し、かつ、低μ路走行時の場合である破線の波形は、摩擦が増大しているだけの一点鎖線の波形よりも、さらに第４象限において下側に膨らんだ形状となる。よって、さらにハンドルの復元性が悪くなることが分かる。これは、低μ路走行時にはセルフアライニングトルクが小さくなるため、操舵系機械要素の摩擦の影響が相対的に大きくなるためである。
【００６４】
以上、図４を用いて説明したように負荷基準構成では、操舵系機械要素の摩擦が増大したり、路面μが低下することによって操舵トルクＴｓが変化することから、操舵感もまた変化してしまうことになる。また、図４には示していないが、低速走行時におけるセルフアライニングトルクは、同一ハンドル角に対する高速走行時のセルフアライニングトルクに比べて小さくなるため、操舵系機械要素の摩擦が増大した時はその影響をより強く受けて、操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係は変化してしまう。しかし、ドライバにとっては操舵系機械要素の摩擦力が増加して操舵感が変化することは好ましくない。
【００６５】
一方、特許文献２に開示されるように、舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２を最終的な目標操舵トルクとし、舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２と操舵トルクＴｓとの差分を、サーボコントローラ１８０に入力する構成（便宜上、舵角基準構成と称する）も考えられる。
【００６６】
舵角基準構成とは、トルクセンサが検出した操舵トルクやアシストトルク指令値といった操舵系機械要素の摩擦の影響を受ける要素を用いずに目標操舵トルクを決定する構成と言える。このような構成とすれば、目標操舵トルクＴｉｄや、モータ６に出力させるアシストトルクから操舵系機械要素の摩擦の影響を取り除くことはできる。
【００６７】
また、操舵角θに基づいて目標操舵トルクＴｉｄが定まるため、ハンドル２の切り戻し時（矢印Ａ２で示す方向の操作）において、戻す方向に対抗する操舵トルクＴｓが発生しないように制御することができる。
【００６８】
しかしながら、操舵角θから目標操舵トルクＴｉｄを決定するため、路面と操舵輪１０との摩擦係数の変化に伴う目標操舵トルクＴｉｄの変化が生じなくなり、ドライバにとっては路面の状態に関係なく、常に同じ手応えになってしまう。
【００６９】
すなわち、操舵トルクＴｓを介して、路面と操舵輪１０との摩擦係数を表す情報がドライバに伝達されなくなり、操舵感に違和感が生じたり、スピンなどの車両状態を把握しづらくなり操作性にも悪影響を及ぼす。
【００７０】
ところで、路面反力は、基本的には操舵輪１０の切れ角、すなわち操舵角θの増加に伴って増加するが、操舵角θの値が大きくなるにつれて操舵角θの変化量に対する路面反力の増加量は小さくなる傾向がある。例えば図４の実線で示すグラフにおいて、操舵角θが５°以上となっている領域では、グラフの傾きが小さくなっているのも、これが１つの要因となっている。
【００７１】
また、ドライバの操舵に対して、操舵輪１０と路面との摩擦力（すなわちグリップ力）が不足していると、操舵輪１０が路面に対して滑ってしまい、操舵輪１０に作用する路面反力が一定の値に収束する場合がある。なお、操舵輪１０のグリップ力が不足する状況は、例えば低μ路を走行しているなどに生じやすい。
【００７２】
路面反力が一定の値へと収束した（或いは収束しつつある）状態となると、負荷推定部１１０が推定する推定負荷Ｔｘもまた、一定の値へと収束した（或いは収束しつつある）状態となる。このように操舵角θが増加しても路面反力や推定負荷Ｔｘが一定の値を維持する、又はその増加量が微量である状態を、路面反力が飽和している、と称する。
【００７３】
図４の第１象限に示すように、ハンドルの切り込み状況下、かつ、操舵角θ＝５°以上となる範囲において、摩擦が増大し、かつ、低μ路走行時の場合（破線）の傾きが通常時（実線）や摩擦増大時（一点鎖線）の傾きよりも小さくなっているのは、グリップ力が不足し、路面反力及び推定負荷Ｔｘが収束しつつあるためである。
【００７４】
負荷基準構成において推定負荷Ｔｘが飽和している場合、この推定負荷Ｔｘに応じて定まり、最終的な目標操舵トルクとして用いる負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１もまた、飽和した状態となる。ある操舵角θにおいて負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１が飽和している場合、ドライバがさらにハンドル２を切り混む操作をする場合にも、同じトルクで操舵することになる。
【００７５】
したがって、負荷基準構成ではドライバは、操舵に要するトルクが飽和したか否かから、路面反力が飽和しているか否かなどの操舵輪１０のグリップの効き具合も感じることができる。
【００７６】
しかしながら、舵角基準構成においては、最終的な目標操舵トルクとして、操舵角θに応じて定まる舵角基準目標操舵トルクＴｉｄを用いるため、操舵角θが大きくなるほど目標操舵トルクＴｉｄも増大し、目標操舵トルクが飽和することはない。実際には路面反力が飽和していても、操舵角θの増加に伴って目標操舵トルクＴｉｄは増加するため、ドライバは操舵感に違和感を覚えてしまう恐れがある。
【００７７】
（重み付け加算演算部１４０について）
以上で述べたように、負荷基準構成及び舵角基準構成にはそれぞれ長所と短所を併せ持つ。そこで本実施形態では、重み付け加算演算部１４０が、ドライバの操舵操作や路面の状態に応じた重み付け割合αを設定し、その重み付け割合αを用いて負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２とを重み付け加算した値を目標操舵トルクＴｉｄとする。以下、重み付け加算演算部１４０の構成の一例について述べる。
【００７８】
重み付け加算演算部１４０は、図５に示すように負荷基準量調整部１４１、舵角基準量調整部１４２、加算部１４３、及び重み付け割合決定部１５０を備える。負荷基準量調整部１４１は、負荷基準目標決定部１２０が出力する負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１を取得し、当該負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１を１−α倍した値を加算部１４３に入力する。
【００７９】
舵角基準量調整部１４２は、舵角基準目標決定部１３０が出力する舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２を取得し、当該舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２をα倍した値を加算部１４３に入力する。そして、加算部１４３は、１−α倍された負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と、α倍された舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２を加算して、目標操舵トルクＴｉｄを生成する。すなわち、目標操舵トルクＴｉｄは、次の（１）式で表される。生成された目標操舵トルクＴｉｄは、減算部１７０に入力される。
Ｔｉｄ＝（１−α）・Ｔｉｄ１＋α・Ｔｉｄ２    （１）
【００８０】
重み付け割合決定部１５０は、重み付け割合αを決定して、負荷基準量調整部１４１や舵角基準量調整部１４２に出力する。この重み付け割合決定部１５０の概略的な構成の一例について、図６に示す。なお、重み付け割合決定部１５０の構成としてはこの図６に示すものに限らない。他の構成については、変形例として後述する。
【００８１】
本実施形態における重み付け割合決定部１５０は、図６に示すように、負荷基準横加速度推定部１５１、舵角基準横加速度推定部１５２、減算部１５３、絶対値生成部１５４、及び重み付け割合生成部１５５を備える。
【００８２】
負荷基準横加速度推定部１５１は、推定負荷Ｔｘに予め設定された負荷−横加速度換算係数Ｋｔｘｇを乗じることで、車両が受ける横方向の加速度である横加速度（いわゆる横Ｇ）Ｇｙ１を推定する。舵角基準横加速度推定部１５２は、操舵角θに予め設定された舵角−横加速度換算係数Ｋｔｈｇを乗じることで、車両が受ける横方向の加速度である横加速度Ｇｙ２を推定する。なお、ここでの横方向とは、車両の車幅方向を指す。
【００８３】
ここで、負荷基準横加速度推定部１５１で使用する負荷−横加速度換算係数Ｋｔｘｇ、及び、舵角基準横加速度推定部１５２で使用する舵角−横加速度換算係数Ｋｔｈｇの導出方法について説明する。
【００８４】
まず、負荷基準横加速度推定部１５１で使用する負荷−横加速度換算係数Ｋｔｘｇの導出方法について説明する。図７（ａ）は、前輪が操舵される車両を表す簡易的なモデルであり、このモデルから（２）（３）式が得られる。
【数１】
2015205636.tif 000003
【００８５】
但し、Ｉｚはヨー慣性モーメント、γはヨーレート、γ’はヨーレートを微分したヨー角加速度、Ｌｆは前輪と重心間の距離、Ｌｒは後輪と重心間の距離、ＦｙｆとＦｙｒは、それぞれタイヤスリップ角αｆとαｒで発生するタイヤ横力、Ｍは車両重量、Ｇｙ１は横加速度（横Ｇ）である。ホイールベースをＬ（＝Ｌｆ＋Ｌｒ）として、（２）（３）式からＦｙｒを消去すると（４）式が得られる。
【数２】
2015205636.tif 000004
【００８６】
図７（ｂ）は、ハンドル２の回転が操舵輪１０の転舵に至るまでの機械的な接続をモデル化したものである。ハンドル２とモータ６によってインターミディエイトシャフト５に加わるトルクは、負荷推定部１１０が推定負荷Ｔｘとして推定している。
【００８７】
このトルクＴｘがピニオン半径Ｎｐのピニオンを回転させる。これにより、トルクＴｘはラックとピニオンギアを備えるギア機構によってラック推力Ｆｒに変換され、操舵輪１０に伝達される。すなわち、トルクＴｘと、ピニオン半径Ｎｐ、ラック推力Ｆｒは（５）式で表す関係を満たす。なお、実際には、左右輪があるが、図では１輪にまとめて表現している。
【００８８】
ラック推力Ｆｒにより、操舵輪１０の転舵中心でタイヤを転舵させようとするトルクＦｒ・ａが発生し、一方、タイヤ横力Ｆｙｆは、操舵輪１０の接地面における作用力中心でタイヤの転舵を中立位置に復元させようというトルク（すなわちセルフアライニングトルク）Ｆｙｆ・ｂとなって表される。なお、ａは転舵中心からラック推力Ｆｒの作用点までの距離、ｂは転舵中心からタイヤ接地面までの距離を表す。
【００８９】
機械的な慣性や摩擦、距離ａ，ｂの変動を無視した近似式は、（５）（６）式で表される。
【数３】
2015205636.tif 000005
【００９０】
（４）〜（６）式より、横加速度Ｇｙ１を推定負荷Ｔｘで表すと（７）式が得られる。
【数４】
2015205636.tif 000006
【００９１】
（７）式の右辺第２項には、ヨー角加速度γ’という過渡項が含まれているので、静的にはこれを無視することができる。つまり、右辺第２項を無視した場合、横加速度Ｇｙ１と推定負荷Ｔｘには比例関係があることがわかる。この推定負荷Ｔｘから横加速度Ｇｙ１を算出するための比例係数を、負荷−横加速度換算係数Ｋｔｘｇとして使用する。すなわち、負荷−横加速度換算係数Ｋｔｘｇは（８）式で表される。
【数５】
2015205636.tif 000007
【００９２】
負荷−横加速度換算係数Ｋｔｘｇは、車両設計緒元から求めてもよいし、詳細な諸元が得られない場合は、走行試験によって推定負荷Ｔｘと横加速度Ｇｙ１の計測し、その計測結果を一次関数（直線グラフ）で近似したときのグラフの傾きから求めてもよい。
【００９３】
また、横加速度Ｇｙ２と操舵角θの関係は、細かなダイナミクスを無視して静的な状態で考えると、（９）式で表される。
【数６】
2015205636.tif 000008
【００９４】
但し、Ｖは車速、Ｋｓはスタビリティファクタ、Ｎはステアリングギア比、Ｌはホイールベースである。したがって、操舵角θから横加速度Ｇｙ２を算出するための舵角−横加速度換算係数Ｋｔｈｇは、次の（１０）式で表される。
【数７】
2015205636.tif 000009
【００９５】
舵角−横加速度換算係数Ｋｔｈｇも、負荷−横加速度換算係数Ｋｔｘｇと同様に、車両設計緒元から求めてもよいし、詳細な諸元が得られない場合は、走行試験によって得られる操舵角θ、車速Ｖと、横加速度Ｇｙ２の対応関係から近似式を導出して求めてもよい。
【００９６】
減算部１５３は、舵角基準横加速度推定部１５２が推定した横加速度Ｇｙ２から、負荷基準横加速度推定部１５１が推定した横加速度Ｇｙ１を減算した値（横加速度偏差とする）ΔＧｙを絶対値生成部１５４に入力する。
【００９７】
絶対値生成部１５４は、減算部１５３が算出した横加速度偏差ΔＧｙ、すなわち、横加速度Ｇｙ２と横加速度Ｇｙ１と差の絶対値｜Ｇｙ｜を求める。この横加速度偏差の絶対値が、請求項に記載の操舵系状態指標値の一例に相当し、舵角基準横加速度推定部１５２が横加速度Ｇｙ２を推定するために用いた操舵角θが請求項に記載の操舵状態量に相当する。
【００９８】
重み付け割合生成部１５５は、図８に例示する重み付け割合マップを備えており、車速センサ１２が検出する車速Ｖと、絶対値生成部１５４が生成した横加速度偏差の絶対値から、重み付け割合αを生成する。重み付け割合マップは、横加速度偏差の絶対値と、重み付け割合αとの関係を、予め設定された複数種類の車速毎にマップ化したデータを用いればよい。ここでは、車速Ｖが０ｋｍ／ｈ、５ｋｍ／ｈ、及び４０ｋｍ／ｈのそれぞれの場合における横加速度偏差の絶対値と、重み付け割合αとの対応関係を示すマップとする。
【００９９】
図８に示すように、車速Ｖが０よりも大きい車速において、横加速度偏差の絶対値が小さい領域（例えば０〜１．２ｍ／ｓｅｃ＾２の領域）では、重み付け割合αが相対的に大きく設定する。また、横加速度偏差が所定の値（ここでは１．２ｍ／ｓｅｃ＾２）よりも大きい領域においては、横加速度偏差の増大に伴って重み付け割合αが小さくなるように重み付け割合αを設定する。さらに、車速Ｖ＝５ｋｍ／ｈでの重み付け割合αを、車速Ｖ＝４０ｋｍ／ｈでの重み付け割合αよりも大きく設定する。
【０１００】
重み付け割合マップを設定する基本な方針としては、次の通りである。まず、操舵系機械要素の摩擦の影響を低減させ、ハンドル２の復元性を向上させるように、車速Ｖの影響を鑑みつつ、相対的に大きな値とする。具体的には、重み付け割合αを大きくするほど、最終的な目標操舵トルクＴｉｄのうちの舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２に由来する成分の比率が大きくなる為、舵角基準構成の作動に近づき、ハンドル２の復元性を向上させることができる。しかしながら、重み付け割合αを過剰に大きくすると、最終的な目標操舵トルクＴｉｄのうちの負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に由来する成分の比率が小さくなる為、操舵感が損なわれてしまう。したがって、操舵系機械要素の摩擦の影響を低減させつつ、操舵感を損なわない範囲において、重み付け割合αを相対的に大きな値とする。
【０１０１】
また、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合には、操舵輪１０が路面を滑って路面反力が収束しているはずであるため、目標操舵トルクＴｉｄもまた飽和することが好ましい。ここで仮に、操舵輪１０のグリップ力が不足していると想定される場合の重み付け割合αを、グリップ力が充足している場合と同じレベルの値に設定していると、目標操舵トルクＴｉｄのうち、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に由来する成分が相対的に抑制されているため、目標操舵トルクＴｉｄが飽和しにくくなってしまう。
【０１０２】
そこで、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合においては、重み付け割合αを小さくすることで、目標操舵トルクＴｉｄが飽和しやすくする。目標操舵トルクＴｉｄが飽和したことを受けて、ドライバは操舵輪１０のグリップ力が一定の値に収束したことを感じ取ることが出来、操舵感を向上させることができる。
【０１０３】
次に、横加速度偏差の絶対値と、操舵輪１０のグリップ力との対応関係について述べる。上述したように、ドライバの操舵に対して操舵輪１０のグリップ力が不足している場合には、操舵輪１０が路面に対して滑ってしまい、ドライバの所望する操舵が実現されない。なお、操舵輪１０のグリップ力が不足する状況は、例えば低μ路を走行しているなどに生じやすい。
【０１０４】
そして、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合には、操舵輪１０が路面を滑っていることから操舵輪１０に作用する路面反力が飽和するため、推定負荷Ｔｘもまた一定の値に収束する。したがって、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合には、推定負荷Ｔｘから推定される横加速度Ｇｙ１もまた一定の値に収束する。これに対し、操舵角θから推定される横加速度Ｇｙ２は、路面負荷の影響を受けないため、操舵角θに応じた値を出力する。
【０１０５】
グリップ力が不足していない状況においては、ドライバの所望する操舵が実現されるため、ドライバの操舵に対して期待される横加速度が発生し、横加速度偏差もまた相対的に小さい。しかしながら、グリップ力が不足し始めるとドライバの操舵に対して期待される横加速度が発生せず、負荷基準横加速度Ｇｙ１と舵角基準横加速度Ｇｙ２とが乖離し始め、横加速度偏差が大きくなる。すなわち、横加速度偏差が大きくなる領域とは、操舵輪１０のグリップ力が不足し、ドライバの操舵に対して期待される横加速度が発生していない状況を意味する。
【０１０６】
したがって、横加速度偏差が小さく、操舵輪１０のグリップ力が不足していないと想定される値の範囲では、操舵系機械要素の摩擦の影響を低減させつつ、操舵感を損なわないように、重み付け割合αを相対的に大きな値とする。一方、横加速度偏差が相対的に大きく、操舵輪１０のグリップ力が不足していると想定される領域においては、目標操舵トルクＴｉｄが飽和しやすいように重み付け割合αを相対的に小さい値に設定しておく。また、横加速度偏差が大きいほど、操舵輪１０のグリップ力が不足している度合いが大きいことを示すため、重み付け割合αをより小さく設定しておくことで目標操舵トルクＴｉｄが飽和しやすくする。
【０１０７】
なお、操舵輪１０のグリップ力が不足し始める状態（臨界状態とする）に相当する横加速度偏差の値は、種々の走行試験などによって求めればよい。本実施形態では、横加速度偏差が１．２ｍ／ｓｅｃ＾２となる状態を臨界状態と想定する。臨界状態を示す値が請求項に記載の閾値に相当する。
【０１０８】
したがって、図８において横加速度偏差が０〜１．２ｍ／ｓｅｃ＾２となる場合には操舵輪１０のグリップ力が不足していない状態であると想定し、上記方針に基づいて、本実施形態では一例として、車速Ｖが５ｋｍ／ｈとなっている場合の重み付け割合αを０．３付近の値とし、車速Ｖが４０ｋｍ／ｈとなっている場合の重み付け割合αを０．０８付近の値とする。
【０１０９】
また、横加速度偏差が所定の値（ここでは１．２ｍ／ｓｅｃ＾２）よりも大きい領域では、操舵輪１０のグリップ力が不足している状態であると想定して、横加速度偏差の増大に伴って重み付け割合αが小さくなるように重み付け割合αを設定する。
【０１１０】
さらに、一般的に、低速（例えば車速Ｖ＝５ｋｍ／ｈ）走行時には、セルフアライニングトルクは小さくなる。すなわち、低速走行時には、路面からの摩擦によって操舵輪１０が自然と中立位置に戻ろうとする力が弱い。ここで仮に、重み付け割合αを小さくしていると、目標操舵トルクＴｉｄにおける負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の量が大きくなってしまい、機械的な摩擦の影響がより強く出てしまう。そこで、車速Ｖが小さいほど重み付け割合αを大きくしておくことで、ハンドルの復元性を向上させることができる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、車速Ｖが０ｋｍ／ｈ、５ｋｍ／ｈ、及び４０ｋｍ／ｈでの横加速度偏差と重み付け割合αとの対応関係しか示していないが、他の車速においても適宜設定すればよい。例えば車速５ｋｍ／ｈよりも低い車速（例えば３ｋｍ／ｈ）の重み付け割合αは、車速Ｖ＝５ｋｍ／ｈでの重み付け割合よりも大きく設定し、車速５ｋｍ／ｈよりも大きい車速Ｖの重み付け割合αは、車速Ｖ＝５ｋｍ／ｈでの重み付け割合よりも小さく設定する。もちろん、車速４０ｋｍ／ｈよりも大きい車速Ｖの重み付け割合αは、車速Ｖ＝４０ｋｍ／ｈでの重み付け割合αよりも小さく設定する。マップ化された車速Ｖ以外の車速では、上記した規則に基づいてマップの値から補間して重み付け割合αを求めればよい。
【０１１２】
ここで、図９を用いて、本実施形態の効果について説明する。図９は、図４と同様に、操舵角θの時間変化がｓｉｎ波形となるように操舵した状況での操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を示す図である。図９の実線、長一点鎖線、長破線は、重み付け加算演算部１４０が生成した目標操舵トルクＴｉｄと操舵トルクＴｓとの差分をサーボコントローラ１８０に入力して制御を実行した場合のリサージュ波形を示す図である。
【０１１３】
より具体的には、実線は通常時の操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を、長一点鎖線は、通常時よりも操舵系機械要素の摩擦が増大した時の操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を、それぞれ示す。また、長破線は、通常時よりも操舵系機械要素の摩擦が増大し、かつ、路面と操舵輪１０との摩擦係数μが相対的に小さい値（ここではμ＝０．２）となっている時の操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を示す。
【０１１４】
また、図９の短一点鎖線、短破線はそれぞれ、負荷基準構成において、操舵角θの時間変化がｓｉｎ波形となるように操舵した状況での操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を示す図である。すなわち、図９の短一点鎖線、短破線は、それぞれ、図４における短一点鎖線、短破線と同じ形状である。
【０１１５】
なお、操舵角θと操舵トルクＴｓとの関係を示すリサージュ波形において、操舵角θが正、操舵トルクＴｓが負である第４象限や、操舵角θが負、操舵トルクＴｓが正である第２象限に存在する経路部分は、操舵角θが０度に戻す操作において、戻す方向に対抗する操舵トルクＴｓが発生していることを示している。すなわち、当該部分においては、ドライバはハンドル２を中立位置まで戻すために、ハンドル２を中立位置に戻す方向に操舵トルクＴｓを加える必要があることを示している。
【０１１６】
まず、短一点鎖線と長一点鎖線との比較から、操舵系機械要素の摩擦が増大した状況における、負荷基準構成に対する本実施形態の効果を説明する。負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２とを重み付け加算して生成した目標操舵トルクＴｉｄに基づいた制御を行うことで、ハンドル２を戻している状況下、すなわち、矢印Ａ２や矢印Ａ４で示すように、操舵角θが０度に向かう状況下での、戻す方向に対抗する操舵トルクＴｓが小さくなっていることが分かる。
【０１１７】
例えば、矢印Ａ２で示す方向のハンドル操作は、ハンドル２を右から中立位置に戻す左回転操作を表している。一般に、ハンドル２がスムーズに右位置から中立位置に戻るためには、ハンドル２が右位置から中立位置になるまでは、操舵トルクＴｓは０に近い値か若干の正の値になることが好ましい。
【０１１８】
しかし、短一点鎖線では、操舵角θが１２°以下となる領域では操舵トルクＴｓが負になっており、ハンドル２を操作する方向に対抗する操舵トルクＴｓが発生していることになる。すなわち、ドライバはハンドル２を操舵角θが１２°となる位置から中立位置まで戻すために、ハンドル２を中立位置に戻す方向に力を加える必要がある。
【０１１９】
これに対して、長一点鎖線で示すリサージュ波形は、第４象限を通る部分が少なくなっている。より具体的には、ハンドル２を右から中立位置に戻す操舵操作において、操舵トルクＴｓが負となるのは、操舵角θが６°以下の領域となっている。したがって、本実施形態のように、最終的な目標操舵トルクＴｉｄに、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１だけでなく、舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の成分を含ませる構成とすることで、機械的な摩擦による影響を低減し、ハンドル２を中立位置にスムーズに戻せることが分かる。
【０１２０】
また、長破線と短破線との比較から、操舵系機械要素な摩擦が増大し、かつ、低μ路走行時である状況でも、本実施形態の構成によれば、ハンドル２を右から中立位置に戻す操舵操作において、戻す方向に対抗する操舵トルクＴｓが小さくなっていることが分かる。
【０１２１】
さらに、矢印Ａ１で示す方向のハンドル操作、すなわち操舵角θが正となる方向にハンドル２を切り込む操作においては、短破線で示す負荷基準構成と同様に、長破線で示す本実施形態でも、操舵角θが４°以上となる領域において操舵トルクＴｓを飽和させることができている。したがって、本実施形態によれば、操舵に要するトルクが飽和したことから、路面反力が一定の値に収束した（収束しつつある）ことを感じ取ることができる。
【０１２２】
次に、車両のスピンの発生に対して、負荷基準構成、及び舵角基準構成のそれぞれにおいてドライバがカウンタ操舵する際の操舵感について述べ、本実施形態の効果について説明する。まず、舵角基準構成では、操舵角θに基づいて目標操舵トルク（＝舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２）を生成するため、常にハンドル２を中立位置に戻す方向のトルクが発生する。したがって、舵角基準構成では、スピンを抑制するために逆方向にハンドルを切るカウンタ操舵時において、ハンドル２を中立位置まで戻したのち、さらに中立位置から逆方向にハンドル２を切る過程においても、中立位置に戻す方向に引っ張られるトルクを反力としてドライバは感じてしまう。
【０１２３】
しかし、車両がスピンしている場合には、操舵輪１０には車両が流れていく方向に操舵輪１０が向くような方向のセルフアライニングトルクが印加されているため、中立位置から逆方向にハンドル２を切る過程においても、車両が流れていく方向（細かくはタイヤが流れていく方向）に引っ張られる反力をドライバは感じるはずである。
【０１２４】
したがって、舵角基準構成では、ドライバがスピンを抑制するために逆方向にハンドルを切るカウンタ操舵している際に本来感じるはずのないトルクを感じるため違和感が生じ、適切なカウンタ操舵ができなくなる恐れが生じてしまう。
【０１２５】
一方、負荷基準構成では、路面負荷Ｔｘに基づいて生成される負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１を最終的な目標操舵トルクとするため、車両が流されていく方向に操舵輪１０の向きが戻るようにトルクが発生する。この場合スピン時にも、ドライバは、スピンを抑制する方向へと自然にハンドル２を切ることができる。
【０１２６】
以上を鑑みると、本実施形態では、車両のスピンの発生に対して、ドライバがカウンタ操舵する際には、重み付け割合αが小さくなって、目標操舵トルクＴｉｄに含まれている負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の成分が大きくなることが好ましい。言い換えれば、車両のスピンの発生に対してドライバがカウンタ操舵する際には、目標操舵トルクＴｉｄと負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１との差が小さいほうが好ましい。
【０１２７】
図１０は、本実施形態の構成において、低μ路走行時において車両がスピンした場合に、ドライバがカウンタ操舵をしたときの試験データを示しており、図１０の上段は操舵角θの、下段は負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１及び重み付け加算後の目標操舵トルクＴｉｄの、それぞれの時間変化を示している。
【０１２８】
図１０に示すように、実施形態においては、目標操舵トルクＴｉｄが負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に追従して動作する。すなわち、実施形態では、ドライバは、車両のスピンに対して、違和感なくカウンタ操舵を行うことができる。
【０１２９】
これは次のように作動するためである。すなわち、スピン時には推定負荷Ｔｘが比較的小さい値で飽和しているため、推定負荷Ｔｘに基づいて生成される横加速度Ｇｙ１もまた、相対的に小さい値で収束している一方、操舵角θは相対的に大きな値が入力されるため、操舵角θに基づいて生成される横加速度Ｇｙ２は大きな値となり、横加速度偏差は、非スピン時よりも大きな値をとる。
【０１３０】
横加速度偏差が相対的に大きな値をとっているため、重み付け割合生成部１５５は、重み付け割合生成マップに基づいて、相対的に小さい重み付け割合αを出力する。すなわち、スピンに対するカウンタ操舵を実施している状況において、実施形態の構成の目標操舵トルクＴｉｄは、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に近い値を取るようになる（ここでは略一致）。
【０１３１】
したがって、重み付け割合生成マップを設定する際に、スピンが発生すると想定される領域（ここでは、横加速度偏差が相対的に大きい領域）において、重み付け割合αを相対的に小さく設定しておくことで、車両のスピンに対するカウンタ操舵を実施するドライバに与える違和感を低減することができる。
【０１３２】
以上、説明した本実施形態によれば、減算部１７０、サーボコントローラ１８０において、目標操舵トルクＴｉｄと操舵トルクＴｓの偏差であるトルク偏差ΔＴから、アシストトルク指令値Ｔａ＊を決定している。そして、目標操舵トルクＴｉｄは、推定負荷Ｔｘに基づいて決定した負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と、操舵角θに基づいて決定した舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２と、重み付け割合αで重み付け加算して決定している。より具体的には、１−α倍した負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と、α倍した舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の和を最終的な目標操舵トルクＴｉｄとしている。
【０１３３】
操舵系機械要素に生じる摩擦力は、推定負荷Ｔｘを増加させ、結果として負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１及び操舵トルクＴｓを増加させる。
【０１３４】
機械的な摩擦の影響は、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に表れるが、目標操舵トルクＴｉｄは、機械的な摩擦の影響を受けない舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の成分を備えているため、機械的な摩擦による影響は緩和され、ハンドル２の復元力を向上させることができる。また、目標操舵トルクＴｉｄは、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の成分を備えている為、ドライバは、路面反力などの情報を操舵感から感じ取ることができる。すなわち、以上の構成によれば、ハンドル２の中立位置への復元性を向上させつつ、操舵感も維持することができる。
【０１３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【０１３６】
＜変形例１＞
上述した実施形態では、横加速度偏差ΔＧｙに基づいて重み付け割合αを決定する構成とした。変形例１の電動パワーステアリングシステム１は、実施形態で述べた重み付け割合決定部１５０に相当するものとして、操舵角θと推定負荷Ｔｘの積に基づいて、重み付け割合αを決定する重み付け割合決定部２５０を備える構成とする。
【０１３７】
なお、電動パワーステアリングシステム１が備える要素のうち、この重み付け割合決定部２５０以外の要素については、実施形態で述べたものと同様であるとする。また、この変形例１の重み付け割合決定部２５０が決定した重み付け割合αに基づいて、重み付け加算演算部１４０は、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１と舵角基準目標操舵トルクＴｉｄ２の重み付け加算を行って目標操舵トルクＴｉｄを生成する。
【０１３８】
変形例１の重み付け割合決定部２５０は、図１１に示すように、乗算部２５１及び重み付け割合生成部２５２を備える。乗算部２５１は、舵角センサ１１が検出した操舵角θと負荷推定部１１０が推定した推定負荷Ｔｘとを入力とし、操舵角θと推定負荷Ｔｘとを乗算した値（舵角−負荷乗算値とする）を重み付け割合生成部２５２に出力する。この舵角−負荷乗算値が請求項に記載の操舵系状態指標値の一例に相当し、この舵角−負荷乗算値を求めるために使われている操舵角θが請求項に記載の操舵状態量に相当する。なお、ここでは便宜上、操舵角θの単位をｄｅｇからｒａｄへと変換した値を用いて、舵角−負荷乗算値を求めている。したがって、舵角−負荷乗算値の単位はＮｍ・ｒａｄで表される。もちろん、操舵角θはｄｅｇの単位で表される値のまま用いてもよい。
【０１３９】
重み付け割合生成部２５２は、図１２に例示する重み付け割合マップを備えており、車速センサ１２が検出する車速Ｖと、乗算部２５１から入力される舵角−負荷乗算値から、重み付け割合αを生成する。重み付け割合マップは、舵角−負荷乗算値と、重み付け割合αとの関係を、予め設定された複数種類の車速毎にマップ化したデータである。ここでは、車速Ｖが０ｋｍ／ｈ、５ｋｍ／ｈ、及び４０ｋｍ／ｈのそれぞれの場合における舵角−負荷乗算値と、重み付け割合αとの対応付けたマップとする。
【０１４０】
図１２に示すように、車速Ｖが０よりも大きい車速において、舵角−負荷乗算値が正の領域のうち、相対的に小さい領域（例えば０〜８Ｎｍ・ｒａｄの領域）での重み付け割合αは、相対的に大きく設定する。また、舵角−負荷乗算値が所定の値（ここでは８Ｎｍ・ｒａｄ）以上となる領域においては、舵角−負荷乗算値の増大に伴って重み付け割合αが小さくなるように重み付け割合αを設定する。さらに、車速Ｖ＝５ｋｍ／ｈでの重み付け割合αを、実施形態と同様に、車速Ｖ＝４０ｋｍ／ｈでの重み付け割合αよりも大きく設定する。
【０１４１】
当該重み付けマップの設計の方針は、実施形態の重み付け割合生成部１５５が備える重み付け割合マップと同様である。すなわち、操舵系機械要素による摩擦の影響を低減しつつ、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合（例えば低μ路走行時）の操舵感を損なわないように、舵角−負荷乗算値に応じた重み付け割合αを設定する。
【０１４２】
より具体的には、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合には、通常時よりも操舵角θに応じた操舵反応が得られにくいため、ドライバは、より大きい操舵角θを入力することで所望の走行経路を実現する。なお、ここでの操舵反応とは、車両の進行方向が変化する際の操舵角θに対する進行方向の変化量を指す。また、より大きい操舵角θが入力されることで、より大きい路面反力が生じ、所定の値で飽和することとなる。路面反力が飽和している場合には、推定負荷Ｔｘもまた飽和している。
【０１４３】
すなわち、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合には、相対的に舵角−負荷乗算値は大きい値をとる。したがって、このように相対的に舵角−負荷乗算値は大きい値を取る領域においては、重み付け割合αを小さく設定しておくことで、目標操舵トルクＴｉｄが飽和しやすくする。目標操舵トルクＴｉｄが飽和したことを受けて、ドライバは、操舵輪１０のグリップ力が一定の値に収束したことを感じ取ることができ、操舵感を向上させることができる。
【０１４４】
操舵輪１０のグリップ力が不足し始める臨界状態に相当する舵角−負荷乗算値は、種々の走行試験などによって求めればよく、ここでは、舵角−負荷乗算値が８Ｎｍ・ｒａｄとなる状態を臨海状態と想定する。すなわち、舵角−負荷乗算値が０〜８Ｎｍ・ｒａｄとなっている場合には操舵輪１０のグリップ力が充足していると想定した重み付け割合αを設定し、舵角−負荷乗算値が８Ｎｍ・ｒａｄよりも大きくなっている場合には操舵輪１０のグリップ力が不足していると想定した重み付け割合αを設定する。また、舵角−負荷乗算値が大きいほど、ドライバの操舵に対して操舵輪１０のグリップ力が不足している度合いが大きいため、重み付け割合αをより小さく設定しておく。これによって、目標操舵トルクＴｉｄが飽和しやすくする。
【０１４５】
ここで、図１３を用いて、この変形例１の効果について説明する。図１３は、実施形態の説明に用いた図９に対応するものである。すなわち、図１３の実線、長一点鎖線、長破線は、変形例１の重み付け割合決定部２５０が生成した重み付け割合αに基づいて生成された目標操舵トルクＴｉｄを減算部１７０に入力して制御を実行した場合のリサージュ波形を示す図である。その他の要素については、図９と同様であるため、説明を省略する。
【０１４６】
まず、短一点鎖線と長一点鎖線との比較から、本変形例１の構成においても、ハンドル２を戻している状況下、すなわち、矢印Ａ２や矢印Ａ４で示すように、操舵角θが０度に向かう状況下での、戻す方向に対抗する操舵トルクＴｓが小さくなっていることが分かる。例えば、矢印Ａ２で示す方向のハンドル操作は、ハンドル２を右から中立位置に戻す左回転操作を表している。
【０１４７】
短一点鎖線では、操舵角θが１２°以下となる領域では操舵トルクＴｓが負になっており、ハンドル２を操作する方向に対抗する操舵トルクＴｓが発生していることになる。すなわち、ドライバはハンドル２を操舵角θが１２°となる位置から中立位置まで戻すためには、ハンドル２を中立位置に戻す方向に力を加える必要がある。
【０１４８】
これに対して、長一点鎖線で示すリサージュ波形は、第４象限を通る部分が少なくなっている。より具体的には、ハンドル２を右から中立位置に戻す操舵操作において、操舵トルクＴｓが負となるのは、操舵角θが６°以下の領域となっている。したがって、本変形例１もまた、実施形態と同様に、機械的な摩擦による影響を低減し、ハンドル２を中立位置によりスムーズに戻せることが分かる。
【０１４９】
また、長破線と短破線との比較から、操舵系機械要素な摩擦が増大し、かつ、低μ路である状況でも、本変形例１の構成によれば、ハンドル２を右から中立位置に戻す操舵操作において、戻す方向に対抗する操舵トルクＴｓが小さくなっていることが分かる。
【０１５０】
さらに、矢印Ａ１で示す方向のハンドル操作、すなわち操舵角θが正となる方向にハンドル２を切り込む操作においては、短破線で示す負荷基準構成と同様に、長破線で示す変形例１でも、操舵角θが４°以上となる領域において操舵トルクＴｓを飽和させることができている。したがって、本変形例１によれば、操舵に要するトルクが飽和したことから、路面反力が一定の値に収束した（収束しつつある）ことを感じ取ることができる。
【０１５１】
次に、変形例１の構成において、車両のスピンの発生に対してドライバがカウンタ操舵する際の操舵感に対する効果について述べる。前述のとおり、車両のスピンの発生に対してドライバがカウンタ操舵する際には、目標操舵トルクＴｉｄと負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１との差が小さいほうが好ましい。
【０１５２】
図１４は、実施形態の説明で用いた図１０に対応するものであって、変形例１の構成において、低μ路走行時において車両がスピンした場合に、ドライバがカウンタ操舵をしたときの試験データである。図１４に示すように、変形例１の構成においても目標操舵トルクＴｉｄが負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に追従して動作する。すなわち、本変形例１でも、ドライバは、車両のスピンに対して、違和感なくカウンタ操舵を行うことができる。
【０１５３】
これは、変形例１では次のように作動するからである。すなわち、スピン時には、操舵角θが入力されている方向（すなわち符号）と、推定負荷Ｔｘが印加されている方向（符号）とが、異なる状態となるため、舵角−負荷乗算値は負の値をとる。ここで、変形例１では図１２に示すように、舵角−負荷乗算値が負の領域における重み付け割合αを小さい値（ここでは０）に設定している為、スピンに対するカウンタ操舵を実施している状況において、変形例１の構成の目標操舵トルクＴｉｄは、負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１に近い値を取るようになる（ここでは略一致）。
【０１５４】
すなわち、重み付け割合生成マップを設定する際に、スピンが発生すると想定される領域（ここでは、舵角−負荷乗算値が負の領域）において、重み付け割合αを相対的に小さく設定しておくことで、車両のスピンに対するカウンタ操舵を実施するドライバに与える違和感を低減することができる。
【０１５５】
以上、説明した本変形例１によれば、前述の実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、以上の構成によれば、ハンドル２の中立位置への復元性を向上させつつ、ドライバの操舵感に違和感を与える恐れを低減することができる。
【０１５６】
＜変形例２＞
また、電動パワーステアリングシステム１は、この変形例２で述べるように、重み付け割合決定部１５０に相当するものとして、舵角センサ１１が検出した操舵角θを時間微分して求まる操舵角速度ωと、トルクセンサ４が検出した操舵トルクＴｓの積に基づいて、重み付け割合αを決定する重み付け割合決定部３５０を備えてもよい。
【０１５７】
変形例２の重み付け割合決定部３５０は、図１５に示すように、乗算部３５１及び重み付け割合生成部３５２を備える。乗算部３５１は、舵角センサ１１が検出した操舵角θを時間微分して求まる操舵角速度ωと、トルクセンサ４が検出した操舵トルクＴｓとを入力とし、操舵角速度ωと操舵トルクＴｓとを乗算した値（舵速−操舵トルク乗算値とする）を重み付け割合生成部３５２に出力する。この舵速−操舵トルク乗算値が請求項に記載の操舵系状態指標値の一例に相当し、操舵角速度及び操舵トルクのそれぞれが請求項に記載の操舵状態量に相当する。
【０１５８】
変形例２の重み付け割合生成部３５２は、図１６に例示する重み付け割合マップを備えており、車速センサ１２が検出する車速Ｖと、乗算部３５１から入力される舵速−操舵トルク乗算値から、重み付け割合αを生成する。重み付け割合マップは、舵速−操舵トルク乗算値と、重み付け割合αとの関係を、予め設定された複数種類の車速毎にマップ化したデータである。ここでは、車速Ｖが０ｋｍ／ｈ、５ｋｍ／ｈ、及び４０ｋｍ／ｈのそれぞれの場合における舵速−操舵トルク乗算値と、重み付け割合αとの対応付けたマップとする。
【０１５９】
図１６に示すように、車速Ｖが０よりも大きい車速での、舵角−負荷乗算値と重み付け割合αとの関係は、舵速−操舵トルク乗算値が正の値となる領域での重み付け割合αに比べて、舵速−操舵トルク乗算値が負の値となる領域での重み付け割合αが大きくなるように設定する。
【０１６０】
この変形例２では、ハンドル２の復元性が問題となるハンドル２の切り戻し操作を、舵速−操舵トルク乗算値の符号に基づいて、区別することができる点にある。例えば、ハンドル２を中立位置から右側に切り込む操作時には、操舵角θが正の値で増加するため、操舵角速度ωも正の値を取る。また、ハンドル２を中立位置から右側に切り込む操作時には、操舵トルクＴｓも正の値を出力するため、舵速−操舵トルク乗算値は、正の値となる。
【０１６１】
一方、右側に切り込む操作を終了し、当該切り込み終了位置から中立位置に戻すための切り戻し操作を始めた状況においては、操舵トルクＴｓは正の値を保持する一方、操舵角θは減少していくため、負の値を取る。したがって、当該切り込み終了位置から中立位置に戻る過程において、操舵トルクＴｓが正の値を保持している間は、舵速−操舵トルク乗算値は、負の値となる。
【０１６２】
したがって、重み付け割合マップにおいて舵速−操舵トルク乗算値が負となっている領域の重み付け割合αを大きくしておくことで、切り戻し時において設定される目標操舵トルクＴｉｄに含まれる負荷基準目標操舵トルクＴｉｄ１の量は低減され、操舵系機械要素の摩擦の影響を抑制することができる。すなわち、切り戻し時におけるハンドル２の復元性を向上させることができる。
【０１６３】
なお、以上ではハンドル２を中立位置から右側に切り込んだ後、左回転させて中立位置に戻す操作を例にとって説明したが、中立位置から左側に切り込んだ後、右回転させて中立位置に戻す操作であっても同様の作動及び効果となる。請求項に記載の、ドライバが操舵部材（すなわちハンドル２）に対して操舵角θの絶対値が小さくなる方向の操作とは、切り戻し操作を指す。
【０１６４】
また、重み付け割合マップにおいて車速Ｖ＝５ｋｍ／ｈでの重み付け割合αを、車速Ｖ＝４０ｋｍ／ｈでの重み付け割合αよりも大きく設定している理由は、実施形態で述べた通りである。
【０１６５】
ここで、図１７を用いて、この変形例２の効果について説明する。図１７は、実施形態の説明に用いた図９に対応するものである。すなわち、図１７の実線、長一点鎖線、長破線は、変形例２の重み付け割合決定部３５０が生成した重み付け割合αに基づいて生成された目標操舵トルクＴｉｄを減算部１７０に入力して制御を実行した場合のリサージュ波形を示す図である。
【０１６６】
図１７を見れば分かるように、本変形例２によっても、これまでに述べた実施形態や変形例１と同様の効果を奏する。なお、請求項に記載の戻し状態とは、例えば切り戻し操作などの、セルフアライニングトルクが印加されている方向にハンドルを回す操作を実施している状態を指す。また、戻し状態は、切り戻し操作時の他、スピン時において車両が流れていく方向にタイヤが向くようにドライバがハンドル２を回転させている状態を含んでも良い。
【０１６７】
また、変形例２の構成においても、種々の試験結果などに基づいて、重み付け割合マップを設計することによって、上述の効果を奏するとともに、車両のスピンに対するカウンタ操舵を実施するドライバに与える違和感を低減することができる。
【０１６８】
＜変形例３＞
また、電動パワーステアリングシステム１は、この変形例３で述べるように、重み付け割合決定部１５０に相当するものとして、推定負荷Ｔｘに基づいて、重み付け割合αを決定する重み付け割合決定部４５０を備えてもよい。
【０１６９】
変形例３の重み付け割合決定部４５０は、図１８に示すように、絶対値生成部４５１及び重み付け割合生成部４５２を備える。絶対値生成部４５１は、負荷推定部１１０が生成した推定負荷Ｔｘを入力とし、当該推定負荷Ｔｘの絶対値を生成して、重み付け割合生成部４５２に出力する。この推定負荷Ｔｘの絶対値が請求項に記載の操舵系状態指標値の一例に相当する。
【０１７０】
変形例３の重み付け割合生成部４５２は、図１９に例示する重み付け割合マップを備えており、車速センサ１２が検出する車速Ｖと、絶対値生成部４５１から入力される推定負荷Ｔｘの絶対値とから、重み付け割合αを生成する。重み付け割合マップは、推定負荷Ｔｘの絶対値と、重み付け割合αとの関係を、予め設定された複数種類の車速毎にマップ化したデータである。ここでは、車速Ｖが０ｋｍ／ｈ、５ｋｍ／ｈ、及び４０ｋｍ／ｈのそれぞれの場合における推定負荷Ｔｘの絶対値と、重み付け割合αとの対応付けたマップとする。
【０１７１】
図１９に示すように、車速Ｖが０よりも大きい車速での、推定負荷Ｔｘの絶対値と重み付け割合αとの関係は、推定負荷Ｔｘの絶対値が所定の値（ここでは５Ｎｍ）以上となる領域においては、推定負荷Ｔｘの絶対値の増大に伴って重み付け割合αが小さくなるように重み付け割合αを設定する。また、推定負荷Ｔｘの絶対値が相対的に小さい領域（例えば０〜５Ｎｍとなる領域）での重み付け割合αが相対的に大きく設定する。
【０１７２】
当該重み付けマップの設計の方針は、実施形態の重み付け割合生成部１５５が備えるお重み付け割合マップと同様である。すなわち、操舵系機械要素による摩擦の影響を低減しつつ、操舵輪１０のグリップ力が不足している場合（例えば低μ路走行時）の操舵感を損なわないように、路面負荷Ｔｘの絶対値に応じた重み付け割合αを設定する。
【０１７３】
すなわち、操舵輪１０のグリップ力が不足し、に推定負荷Ｔｘが飽和し始める領域を走行試験等によって求め、当該領域における重み付け割合αを相対的に小さく設定しておくことで、操舵トルクＴｓの飽和が生じるようにする。ここでは、推定負荷Ｔｘの絶対値が５Ｎｍ付近から、推定負荷Ｔｘが飽和し始めると想定して設計している（図１９参照）。この閾値（ここで５Ｎｍ）が請求項に記載の閾値に相当する。
【０１７４】
また、重み付け割合マップにおいて車速Ｖ＝５ｋｍ／ｈでの重み付け割合αを、車速Ｖ＝４０ｋｍ／ｈでの重み付け割合αよりも大きく設定している理由は、実施形態で述べた通りである。
【０１７５】
ここで、図２０を用いて、この変形例３の効果について説明する。図２０は、実施形態の説明に用いた図９に対応するものである。すなわち、図２０の実線、長一点鎖線、長破線は、変形例３の重み付け割合決定部４５０が生成した重み付け割合αに基づいて生成された目標操舵トルクＴｉｄを減算部１７０に入力して制御を実行した場合のリサージュ波形を示す図である。
【０１７６】
図２０を見れば分かるように、本変形例３によっても、これまでに述べた実施形態や変形例１と同様の効果を奏する。また、変形例３の構成においても、種々の試験結果などに基づいて、重み付け割合マップを設計することによって、上述の効果を奏するとともに、車両のスピンに対するカウンタ操舵を実施するドライバに与える違和感を低減することができる。
【０１７７】
＜その他の変形例＞
以上では、ハンドル２の操作に伴い回転する部材の回転角である操舵角θとして、ステアリングシャフト３の回転角を用いていたが、操舵角θを検出する部材はステアリングシャフト３にかぎられない。たとえば、インターミディエイトシャフト５の回転角、モータ６の回転角、操舵輪１０の回転角に基づいて操舵角θを検出してもよい。また、ここでは、操舵角θは、ハンドル２の回転角度を表すものとしたが、車両の前後方向に対する操舵輪１０の切れ角としてもよい。
【０１７８】
また、変形例２では、操舵角θを擬似微分して操舵角速度ωを算出していたが、これに限られない。たとえば、モータ６の回転速度を検出して操舵角速度ωとしてもよい。
【０１７９】
さらに、以上では、電動パワーステアリングシステムの方式として、インターミディエイトシャフト５の回転をモータ６でアシストする、いわゆるシャフトアシスト式の構成を例に挙げて説明した。しかし、これもあくまでも一例である。例えばタイロッド８の往復運動、即ちステアリングギアボックス７内のラックの往復運動をモータでアシストする、いわゆるラックアシスト式のものにも適用できるなど、種々のアシスト方式の電動パワーステアリングシステムに対して本発明を適用することが可能である。
【０１８０】
なお、以上では、実施形態と種々の変形例１〜３を別々に採用する構成を例示したが、これに限らない。例えば実施形態と変形例２を組み合わせた構成としてもよい。そのような構成において、横加速度偏差の絶対値が操舵輪１０のグリップ力が不足していると想定される領域となっている場合には、横加速度偏差に基づいて決定される重み付け割合αを採用し、舵速−操舵トルク乗算値が、切り戻し操作を実施していると想定される領域となっている場合には、舵速−操舵トルク乗算値に基づいて決定される重み付け割合αを採用すればよい。その他の場合には、どちらか一方の方式によって定まる重み付け割合αを採用してもよいし、それらの平均値を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１８１】
１  電動パワーステアリングシステム、４  トルクセンサ（操舵トルク検出部）、１１  舵角センサ（操舵角検出部）、１００  ＥＰＳＥＣＵ、１１０  負荷推定部、１２０  負荷基準目標決定部、１２１  絶対値生成部、１２２  符号生成部、１２３  負荷基準目標操舵トルク生成部、１２４  乗算部、１３０  舵角基準目標決定部、１４０  重み付け加算演算部（目標操舵トルク生成部）、１５０，２５０，３５０，４５０  重み付け割合決定部、１７０  減算部、Ｉｍ  通電電流値、１８０  サーボコントローラ、Ｔｉｄ  目標操舵トルク、Ｔｉｄ１  負荷基準目標操舵トルク、Ｔｉｄ２  舵角基準目標操舵トルク、Ｔｓ  操舵トルク、Ｔｘ  推定負荷、Ｖ  車速、θ  操舵角、ω  操舵角速度、α  重み付け割合
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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