(57)【要約】【課題】物理モデルに基づいた制御系を構成し、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、トルク及び推力伝達機構の破損を抑制し、さらにラックエンド手前で保舵状態を継続した場合に発生する可能性があるモータの過熱を防止する電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、ラックエンド手前の所定角度の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとしたモデルフォローイング制御の構成とし、過熱防止のために粘弾性モデルへの入力又は出力にオフセットを与え、ラックエンド端当てを防止する。【選択図】図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
ラックエンド手前の所定角度の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとしたモデルフォローイング制御の構成とし、
過熱防止のために前記粘弾性モデルへの入力又は出力にオフセットを与え、トルク及び推力伝達機構の破損を抑制するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モデルフォローイング制御の構成がフィードバック制御部及びフィードフォワード制御部である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記規範モデルのパラメータをラック変位に基づいて可変する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値１を演算し、前記電流指令値１に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
前記電流指令値１をラック軸力若しくはコラム軸トルク１に変換する第１の変換部と、
前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、
前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、
前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク１、前記ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとしたラック軸力若しくはコラム軸トルク２を生成する粘弾性モデル追従制御部と、
前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク２を電流指令値２に変換する第２の変換部と、
前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク１又は前記粘弾性モデル追従制御部の粘弾性モデルの出力から減算するオフセットを車両状態情報に基づいて演算する過熱保護制御部とを具備し、
前記電流指令値２を前記電流指令値１に加算した電流指令値３に基づいて前記アシスト制御を行い、トルク及び推力伝達機構の破損を抑制するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク１に基づいてフィードフォワード制御してラック軸力若しくはコラム軸トルク３を出力するフィードフォワード制御部と、
前記ラック変位及び前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク１に基づいてフィードバック制御してラック軸力若しくはコラム軸トルク４を出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク３の出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、
前記切替信号により前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク４の出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、
前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク２を出力する加算部とで構成されている請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記粘弾性モデル追従制御部が、
前記ラック変位に基づいてフィードフォワード制御してラック軸力若しくはコラム軸トルク３を出力するフィードフォワード制御部と、
前記ラック変位及び前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク１に基づいてフィードバック制御してラック軸力若しくはコラム軸トルク４を出力するフィードバック制御部と、
前記切替信号により前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク３の出力をＯＮ／ＯＦＦする第１の切替部と、
前記切替信号により前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク４の出力をＯＮ／ＯＦＦする第２の切替部と、
前記第１及び第２の切替部の出力を加算して前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク２を出力する加算部とで構成されている請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記ラック変位によって、前記フィードバック制御部及びフィードフォワード制御部のパラメータを変更する請求項６又は７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記過熱保護制御部が、
ラックエンド手前の所定角度の範囲内において前記車両状態情報により保舵状態が継続していると判定した場合、前記オフセットを演算する請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記車両状態情報が少なくとも前記電流指令値３、前記操舵トルク及びモータ回転数若しくはラック変位速度からなり、
少なくとも前記電流指令値３が所定の電流指令値より大きく、前記操舵トルクが所定の操舵トルク値より大きく、且つ前記モータ回転数若しくはラック変位速度が所定の値より小さい状態が継続した場合、前記オフセットを演算する請求項９に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記オフセットの値が演算開始時点から徐々に大きくなるように更新される請求項９又は１０に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記オフセットの値が所定の上限値を超えた場合、前記所定の上限値を前記オフセットの値とする請求項１１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記電流指令値３が所定の下限値未満となった時点の前記オフセットの値を上限オフセットとして記憶し、前記電流指令値３が前記所定の下限値未満の間は前記上限オフセットを前記オフセットの値とする請求項１１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記操舵トルクが前記所定の操舵トルク値以下となった場合、或いは前記モータ回転数若しくはラック変位速度が前記所定の値以上となった場合、前記オフセットの更新を中断する請求項１１乃至１３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
前記ラックエンド手前の所定角度の範囲外となった場合、前記オフセットの値をゼロにリセットする請求項９乃至１４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値によってモータを駆動し、車両の操舵系にアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に粘弾性モデルを規範モデルとし、ラックエンド近傍で電流指令値を絞ることによりアシストトルクを減少させ、端当て時の勢いを減衰して衝撃エネルギーを低くし、トルク及び推力伝達機構の破損を抑制し、操舵フィーリングを向上した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力で減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいて、アシストマップを用いてアシスト指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller  Area  Network）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。  
【０００５】
このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。
【０００６】
図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは電流指令値を演算するトルク制御部３１に入力され、演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。減算部３２Ｂでの減算結果である偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆ１−Ｉｍ）はＰＩ制御等の電流制御部３５で制御され、電流制御された電圧制御値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、ＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。モータ２０にはレゾルバ等の回転角センサ２１が連結されており、回転角θが検出されて出力される。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置では、操舵系の最大舵角（ラックエンド）の近傍で大きなアシストトルクがモータにより付加されると、操舵系が最大舵角に至った時点で大きな衝撃が生じ、トルク及び推力伝達機構に過大な負荷がかかり、耐久性を劣化させる可能性がある。
【０００８】
そのため、特公平６−４４１７号公報（特許文献１）には、操舵系の操舵角が最大操舵角より所定値手前になったことを判定する操舵角判定手段を備えると共に、操舵角が最大操舵角より所定値手前になったときにモータへ供給する電力を減少させて、アシストトルクを減少させる補正手段を備えた電動式パワーステアリング装置が開示されている。
【０００９】
また、特許第４１１５１５６号公報（特許文献２）には、調節機構が端位置に近づいているかどうかを決定し、調節機構が端位置に近づいていることがわかった場合、ステアリング補助を減少するように駆動手段を制御し、調節機構が端位置に近付く速度を決定するため、位置センサによって決定された調節速度が評価される電動パワーステアリング装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平６−４４１７号公報
【特許文献２】特許第４１１５１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された電動式パワーステアリング装置では、操舵角が最大操舵角より所定値手前になったことで電力を減少させており、操舵速度等を全く考慮していないので、微細な電流低減制御ができない。また、モータのアシストトルクを減少させる特性が全く示されておらず、具体的な構成となっていない。
【００１２】
また、特許文献２に開示された電動パワーステアリング装置では、アシスト量が終端に向かうに従って減少していくが、終端に近づく速度に応じてアシスト量低減の速さを調整し、終端での速度を十分に落とすようにしている。しかし、特許文献２では、速度に応じて低減する特性を変化させることのみを示しており、物理的なモデルには基づいていない。また、フィードバック制御していないため、路面状況（負荷状態）によっては特性或いは結果が変化する恐れがある。
【００１３】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、物理モデルに基づいた制御系を構成し、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、トルク及び推力伝達機構の破損を抑制する電動パワーステアリング装置を提供することにある。さらに、ラックエンド手前で保舵状態を継続した場合に発生する可能性があるＥＣＵやモータの過熱を防止する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、ラックエンド手前の所定角度の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとしたモデルフォローイング制御の構成とし、過熱防止のために前記粘弾性モデルへの入力又は出力にオフセットを与え、ラックエンド端当てを防止することにより達成される。
【００１５】
また、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値１を演算し、前記電流指令値１に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記電流指令値１をラック軸力若しくはコラム軸トルク１に変換する第１の変換部と、前記モータの回転角から判定用ラック位置に変換するラック位置変換部と、前記判定用ラック位置に基づいてラックエンドに接近したことを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク１、前記ラック変位及び前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとしたラック軸力若しくはコラム軸トルク２を生成する粘弾性モデル追従制御部と、前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク２を電流指令値２に変換する第２の変換部と、前記ラック軸力若しくはコラム軸トルク１又は前記粘弾性モデル追従制御部の粘弾性モデルの出力から減算するオフセットを車両状態情報に基づいて演算する過熱保護制御部とを具備し、前記電流指令値２を前記電流指令値１に加算した電流指令値３に基づいて前記アシスト制御を行い、ラックエンド端当てを防止することにより達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、物理モデルに基づいた制御系を構成しているので、定数設計に見通しが立て易くなり、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成しているので、負荷状態（外乱）や制御対象の変動にロバスト（頑健）なトルク及び推力伝達機構の保護が可能となる利点がある。
【００１７】
また、粘弾性モデルへの入力又は出力にオフセットを与えているので、モータに流れる電流を小さくすることができ、ＥＣＵやモータの過熱を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の構成例を示すブロック図である。
【図４】ラック位置変換部の特性例を示す図である。
【図５】粘弾性モデル追従制御部の構成例（実施形態１）を示すブロック図である。
【図６】粘弾性モデル追従制御部の構成例（実施形態２）を示すブロック図である。
【図７】本発明の動作例（全体）を示すフローチャートである。
【図８】粘弾性モデル追従制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図９】粘弾性モデルの模式図である。
【図１０】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１１】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１２】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１３】粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。
【図１４】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（実施形態３）を示すブロック図である。
【図１５】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（実施形態４）を示すブロック図である。
【図１６】ラック位置によって規範モデルのパラメータを変更する例を示す図である。
【図１７】粘弾性モデル追従制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の構成例を示すブロック図である。
【図１９】粘弾性モデル追従制御部の構成例（実施例１）を示すブロック図である。
【図２０】粘弾性モデル追従制御部の構成例（実施例２）を示すブロック図である。
【図２１】本発明の動作例（全体）を示すフローチャートである。
【図２２】粘弾性モデル追従制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図２３】過熱保護制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図２４】粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（実施例２）を示すブロック図である。
【図２５】粘弾性モデル追従制御部の動作例（実施例２）を示すフローチャートである。
【図２６】オフセット付与によるデータの変化例を示すイメージ図である。
【図２７】過熱保護制御部の他の動作例（実施例３）を示すフローチャートである。
【図２８】粘弾性モデル追従制御部の他の詳細な構成例（実施例４）を示すブロック図である。
【図２９】本発明の他の構成例（実施例５）を示すブロック図である。
【図３０】本発明の他の動作例（全体）（実施例５）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、ラックエンド近傍の物理モデルに基づいた制御系を構成し、粘弾性モデル（バネ定数、粘性摩擦係数）を規範モデルとし、その規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、トルク及び推力伝達機構の破損を抑制する電動パワーステアリング装置である。
【００２０】
モデルフォローイング制御は粘弾性モデル追従制御部で構成し、粘弾性モデル追従制御部をフィードバック制御部又はフィードフォワード制御部及びフィードバック制御部で構成し、ラックエンド手前の所定角度外では通常のアシスト制御を行い、ラックエンド手前の所定角度内でモデルフォローイング制御を行い、ラックエンドに当たることを防止する。
【００２１】
また、粘弾性モデル追従制御部での粘弾性モデルの入力又は出力にオフセットを与えることにより、モータ電流を小さくし、ラックエンド手前で保舵状態を継続した場合に発生する可能性があるＥＣＵやモータの過熱を防止する。具体的には、粘弾性モデル追従制御部に入力されるラック軸力若しくはコラム軸トルク、又は粘弾性モデルから出力される目標ラック変位（目標舵角）からオフセットを減算する。これにより、粘弾性モデル追従制御部から出力されるラック軸力若しくはコラム軸トルクが抑制され、その抑制が電流指令値にフィードバックされ、モータ電流が小さくなる。オフセットは過熱保護制御部で演算される。過熱保護制御部は、ラックエンド手前の所定角度内において、車両状態情報である電流指令値、操舵トルク、モータ回転数若しくはラック変位速度等に基づいて保舵状態で大きいモータ電流が流れていることを判定（以下、この判定に使用する条件を「オフセット算出条件」とする）し、その状態が継続したらオフセットを算出する。そして、オフセットの値を徐々に大きくすることにより、断続的にモータ電流を小さくするが、保舵状態判定の条件の一部が不成立となったら、オフセットの値を大きくすることを中断し、ラックエンド手前の所定角度外となったら、オフセットをゼロにリセットし、オフセットを与えないようにする。また、オフセットに上限値を設定することにより、モータ電流が過度に小さくならないようにする。オフセットの上限値の代わりに電流指令値の下限値を設定し、電流指令値が下限値となったときのオフセットの値を上限オフセットとして記憶し、電流指令値が下限値未満の間はオフセットの値は上限オフセットのままとすることにより、モータ電流が過度に小さくならないようにしても良い。
【００２２】
ラックエンド手前の所定角度内においてモデルフォローイング制御と粘弾性モデルの入出力へのオフセット付与を統合して実行することにより、トルク及び推力伝達機構の破損を防ぎながら過熱保護を行えるようにすると共に、両機能を個別に起動することにより電流値がハンチング（変動）を起こし、運転者に違和感を与える可能性を小さくすることができる。
【００２３】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２４】
図３は本発明の実施形態の一例を図２に対応させて示しており、電流指令値Ｉｒｅｆ１は変換部１０１でラック軸力ｆに変換され、ラック軸力ｆは粘弾性モデル追従制御部１２０に入力される。ラック軸力ｆはコラム軸トルクと等価であるが、以下の説明では便宜的にラック軸力として説明する。なお、図２に示される構成と同一構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００２５】
電流指令値Ｉｒｅｆ１からラック軸力ｆへの変換は、下記数１に従って行われる。
【００２６】
【数１】
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ここで、Ｋｔをトルク定数［Ｎｍ／Ａ］、Ｇｒを減速比、Ｃｆを比ストローク［ｍ／ｒｅｖ．］として、Ｇ１＝Ｋｔ×Ｇｒ×（２π／Ｃｆ）である。
【００２７】
回転角センサ２１からの回転角θはラック位置変換部１００に入力され、判定用ラック位置Ｒｘに変換される。判定用ラック位置Ｒｘはラックエンド接近判定部１１０に入力され、ラックエンド接近判定部１１０は図４に示すように、判定用ラック位置Ｒｘがラックエンド手前の所定位置ｘ０以内にあると判定したときに端当て抑制制御機能を働かせ、ラック変位ｘを出力すると共に切替信号ＳＷＳを出力する。切替信号ＳＷＳ及びラック変位ｘは、ラック軸力ｆと共に粘弾性モデル追従制御部１２０へ入力され、粘弾性モデル追従制御部１２０で制御演算されたラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換され、電流指令値Ｉｒｅｆ２は加算部１０３で電流指令値Ｉｒｅｆ１と加算されて電流指令値Ｉｒｅｆ３となる。電流指令値Ｉｒｅｆ３に基づいて、上述したアシスト制御が行われる。
【００２８】
なお、図４に示すラックエンド近接領域を設定する所定位置ｘ０は、適宜な位置に設定可能である。また、回転角θをモータに連結された回転角センサ２１から得ているが、舵角センサから取得するようにしても良い。
【００２９】
変換部１０２でのラック軸力ｆｆから電流指令値Ｉｒｅｆ２への変換は、下記数２に従って行われる。
【００３０】
【数２】
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粘弾性モデル追従制御部１２０の詳細を、図５又は図６に示す。
【００３１】
図５の実施形態１では、ラック軸力ｆはフィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック変位ｘはフィードバック制御部１４０に入力される。フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦは切替部１２１に入力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢは切替部１２２に入力される。切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＮ／ＯＦＦされ、切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされているときは、各出力ｕ１及びｕ２はゼロである。切替信号ＳＷＳによって切替部１２１及び１２２がＯＮされたとき、切替部１２１からのラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ１として出力され、切替部１２２からのラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ２として出力される。切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ１及びｕ２が加算部１２３で加算され、加算値のラック軸力ｆｆが粘弾性モデル追従制御部１２０から出力される。ラック軸力ｆｆは、変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される。
【００３２】
また、図６の実施形態２では、ラック変位ｘはフィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック軸力ｆはフィードバック制御部１４０に入力される。以下は図５の実施形態１と同様に、フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦは切替部１２１に入力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢは切替部１２２入力される。切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＮ／ＯＦＦされ、切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされているときは、各出力ｕ１及びｕ２はゼロである。切替信号ＳＷＳによって切替部１２１及び１２２がＯＮされたとき、切替部１２１からのラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ１として出力され、切替部１２２からのラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ２として出力される。切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ１及びｕ２が加算部１２３で加算され、加算値のラック軸力ｆｆが粘弾性モデル追従制御部１２０から出力される。ラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される。
【００３３】
このような構成において、先ず本発明の動作例全体を図７のフローチャートを参照して、次いで粘弾性モデル追従制御（実施形態１及び２）の動作例を図８のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
スタート段階においては、切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされている。そして、動作がスタートすると先ず、トルク制御部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算し（ステップＳ１０）、ラック位置変換部１００は回転角センサ２１からの回転角θを判定用ラック位置Ｒｘに変換する（ステップＳ１１）。ラックエンド接近判定部１１０は判定用ラック位置Ｒｘに基づいてラックエンド接近か否かを判定し（ステップＳ１２）、ラックエンド接近でない場合には、粘弾性モデル追従制御部１２０からラック軸力ｆｆは出力されず、電流指令値Ｉｒｅｆ１に基づく通常の操舵制御が実行され（ステップＳ１３）、終了となるまで継続される（ステップＳ１４）。
【００３５】
一方、ラックエンド接近判定部１１０でラックエンド接近が判定された場合には、粘弾性モデル追従制御部１２０による粘弾性モデル追従制御が実行される（ステップＳ２０）。即ち、図８に示すように、ラックエンド接近判定部１１０から切替信号ＳＷＳが出力されると共に（ステップＳ２０１）、ラック変位ｘが出力される（ステップＳ２０２）。また、変換部１０１は、前記数１に従って電流指令値Ｉｒｅｆ１をラック軸力ｆに変換する（ステップＳ２０３）。図５の実施形態１では、フィードフォワード制御部１３０はラック軸力ｆに基づいてフィードフォワード制御を行い（ステップＳ２０４）、フィードバック制御部１４０はラック変位ｘ及びラック軸力ｆに基づいてフィードバック制御を行う（ステップＳ２０５）。また、図６の実施形態２では、フィードフォワード制御部１３０はラック変位ｘに基づいてフィードフォワード制御を行い（ステップＳ２０４）、フィードバック制御部１４０はラック変位ｘ及びラック軸力ｆに基づいてフィードバック制御を行う（ステップＳ２０５）。なお、いずれの場合も、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の順番は、逆であっても良い。
【００３６】
ラックエンド接近判定部１１０からの切替信号ＳＷＳは切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２がＯＮされる（ステップＳ２０６）。切替部１２１及び１２２がＯＮされると、フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ１として出力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ２として出力される。ラック軸力ｕ１及びｕ２は加算部１２３で加算され（ステップＳ２０７）、加算結果としてのラック軸力ｆｆが変換部１０２で、前記数２に従って電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される（ステップＳ２０８）。
【００３７】
ここで、本発明の粘弾性モデル追従制御部１２０は、ラックエンド近辺の物理モデルに基づいた制御系となっており、ラックエンド手前の所定角度以内で粘弾性モデル（バネ定数ｋ０［Ｎ／ｍ］、粘性摩擦係数μ［Ｎ／（ｍ／ｓ）］）を規範モデル（入力：力、出力：変位で記述された物理モデル）としたモデルフォローイング制御を構成し、ラックエンドに当たることを防止している。
【００３８】
図９はラックエンド近傍の模式図を示しており、質量ｍと力Ｆ０，Ｆ１の関係は数３である。粘弾性モデルの方程式の算出は、例えば関西大学理工学会誌「理工学と技術」Ｖｏｌ．１７（２０１０）の「弾性膜と粘弾性の力学の基礎」（大場謙吉）に示されている。
【００３９】
【数３】
2017171057.tif 000005
そして、ラック変位ｘ１、ｘ２に対して、ｋ０、ｋ１をバネ定数とすると、数４〜数６が成立する。
【００４０】
【数４】
2017171057.tif 000006
【００４１】
【数５】
2017171057.tif 000007
【００４２】
【数６】
2017171057.tif 000008
従って、上記数３に上記数４〜数６を代入して数７となる。
【００４３】
【数７】
2017171057.tif 000009
上記数７を微分すると、下記数８となり、μ１／ｋ１を両辺に乗算すると数９となる。
【００４４】
【数８】
2017171057.tif 000010
【００４５】
【数９】
2017171057.tif 000011
そして、数７と数９を加算すると、数１０となる。
【００４６】
【数１０】
2017171057.tif 000012
数１０に上記数４及び数６を代入すると、下記数１１となる。
【００４７】
【数１１】
2017171057.tif 000013
ここで、μ１／ｋ１＝τｅ，ｋ０＝Ｅｒ，μ１（１／ｋ０＋１／ｋ１）＝τδとすると、上記数１１は数１２となり、ラプラス変換すると数１３が成立する。
【００４８】
【数１２】
2017171057.tif 000014
【００４９】
【数１３】
2017171057.tif 000015
上記数１３をＸ（ｓ）／Ｆ（ｓ）で整理すると、下記数１４となる。
【００５０】
【数１４】
2017171057.tif 000016
数１４は入力力ｆから出力変位ｘまでの特性を示す３次の物理モデル（伝達関数）となり、バネ定数ｋ１＝∞のバネとするとτｅ→０であり、τδ＝μ１・１／ｋ０であるので、２次関数の下記数１５が導かれる。
【００５１】
【数１５】
2017171057.tif 000017
本発明では、数１５で表される２次関数を規範モデルＧｍとして説明する。即ち、数１６を規範モデルＧｍとしている。ここで、μ１＝μとしている。
【００５２】
【数１６】
2017171057.tif 000018
次に、電動パワーステアリング装置の実プラント１４６を下記数１７で表わされるＰとし、本発明の規範モデル追従型制御を２自由度制御系で設計すると、Ｐｎ及びＰｄを実際のモデルとして図１０の構成となる。ブロック１４３（Ｃｄ）は制御要素部を示している。（例えば朝倉書店発行の前田肇、杉江俊治著「アドバンスト制御のためのシステム制御理論」参照）
【００５３】
【数１７】
2017171057.tif 000019
実プラントＰを安定な有理関数の比で表わすために、Ｎ及びＤを下記数１８で表わす。Ｎの分子はＰの分子、Ｄの分子はＰの分母となる。ただし、αは（ｓ＋α）＝０の極が任意に選択できる。
【００５４】
【数１８】
2017171057.tif 000020
図１０の構成を規範モデルＧｍに適用すると、ｘ／ｆ＝Ｇｍとなるためには、１／Ｆを下記数１９のように設定する必要がある。なお、数１９は、数１６及び数１８より導かれる。
【００５５】
【数１９】
2017171057.tif 000021
フィードバック制御部のブロックＮ／Ｆは下記数２０である。
【００５６】
【数２０】
2017171057.tif 000022
フィードフォワード制御部のブロックＤ／Ｆは下記数２１である。
【００５７】
【数２１】
2017171057.tif 000023
２自由度制御系の一例を示す図１０において、実プラントＰへの入力（ラック軸力若しくはコラム軸トルクに対応する電流指令値）ｕは、下記数２２で表される。
【００５８】
【数２２】
2017171057.tif 000024
また、実プラントＰの出力（ラック変位）ｘは下記数２３である。
【００５９】
【数２３】
2017171057.tif 000025
数２３を整理し、出力ｘの項を左辺に、ｆの項を右辺に揃えると、数２４が導かれる。
【００６０】
【数２４】
2017171057.tif 000026
数２４を入力ｆに対する出力ｘの伝達関数として表わすと、数２５となる。ここで、３項目以降ではＰ＝Ｐｎ／Ｐｄとして表現している。
【００６１】
【数２５】
2017171057.tif 000027
実プラントＰを正確に表現できたとすれば、Ｐｎ＝Ｎ、Ｐｄ＝Ｄとすることができ、入力ｆに対する出力ｘの特性は、Ｐｎ／Ｆ（＝Ｎ／Ｆ）として表わされるので、数２６が成立する。
【００６２】
【数２６】
2017171057.tif 000028
入力ｆに対して出力ｘの特性（規範モデル（伝達関数））を、下記数２７のようにすると考えるとき、
【００６３】
【数２７】
2017171057.tif 000029
１／Ｆを下記数２８のようにすることで達成できる。
【００６４】
【数２８】
2017171057.tif 000030
図１０において、フィードフォワード制御系をブロック１４４→実プラントＰの経路で考えると、図１１となる。ここで、Ｐ＝Ｎ／Ｄとすると、図１１（Ａ）は図１１（Ｂ）となり、数２０より図１１（Ｃ）が得られる。図１１（Ｃ）より、ｆ＝（ｍ・ｓ２＋μ・ｓ＋ｋ０）ｘとなるので、これを逆ラプラス変換すると、下記数２９が得られる。
【００６５】
【数２９】
2017171057.tif 000031
一方、図１２に示すようなフィードフォワード制御系の伝達関数ブロックを考えると、下記数３０が入力ｆ及び出力ｘにおいて成立する。
【００６６】
【数３０】
2017171057.tif 000032
数３０を整理すると下記３１となり、数３１を入力ｆについて整理すると、数３２が得られる。
【００６７】
【数３１】
2017171057.tif 000033
【００６８】
【数３２】
2017171057.tif 000034
数３２を逆ラプラス変換すると上記数２９となり、結果的に図１３に示すように２つのフィードフォワード制御部Ａ及びＢは等価である。
【００６９】
上記前提を踏まえ、以下に本発明の具体的な構成例を図１４及び図１５に示して説明する。図１４の実施形態３は図５の実施形態１に対応し、ラック軸力ｆがフィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４（数２１で示されるＤ／Ｆ）及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック変位ｘがフィードバック制御部１４０に入力される。また、図１５の実施形態４は図６の実施形態２に対応し、ラック変位ｘがフィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２に入力され、ラック軸力ｆがフィードバック制御部１４０に入力される。
【００７０】
図１４の実施形態３ではフィードフォワード要素１４４からのラック軸力ＦＦは切替部１２１のｂ１接点に入力される。また、図１５の実施形態４では、フィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２の出力を減算部１３３で減算し、減算部１３３の減算結果であるラック軸力ＦＦが切替部１２１のｂ１接点に入力される。切替部１２１のａ１接点には、固定部１２５から固定値「０」が入力されている。
【００７１】
図１４の実施形態３及び図１５の実施形態４のいずれにおいても、フィードバック制御部１４０はフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１、減算部１４２、制御要素部１４３で構成され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢ、つまり制御要素部１４３の出力は切替部１２２のｂ２接点に入力される。切替部１２２のａ２接点には、固定部１２６から固定値「０」が入力されている。フィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１が、前述のように規範モデルであり、粘弾性モデルに相当し、フィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１からの出力が目標ラック変位となる。
【００７２】
図１４の実施形態３では、ラック軸力ｆはフィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４に入力されると共に、フィードバック制御部１４０のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。ラック変位ｘはフィードバック制御部１４０の減算部１４２に減算入力されると共に、パラメータ設定部１２４に入力される。パラメータ設定部１２４はラック変位ｘに対して、例えば図１６に示すような特性のバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを出力し、バネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μは、フィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４及びフィードバック制御部１４０内のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。
【００７３】
図１５の実施形態４では、ラック変位ｘはフィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２に入力されると共に、フィードバック制御部１４０の減算部１４２に入力され、更にパラメータ設定部１２４に入力される。ラック軸力ｆはフィードバック制御部１４０のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。パラメータ設定部１２４はラック変位ｘに対して、上述と同様なバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを出力し、バネ定数ｋ０はバネ定数項１３１及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、粘性摩擦係数μは粘性摩擦係数項１３２及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。
【００７４】
また、切替信号ＳＷＳは、実施形態３及び４においていずれも切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２の接点は通常時はそれぞれ接点ａ１及びａ２に接続されており、切替信号ＳＷＳによってそれぞれ接点ｂ１及びｂ２に切替えられるようになっている。
【００７５】
このような構成において、図１５の実施形態４の動作例を図１７のフローチャートを参照して説明する。
【００７６】
ラックエンド接近判定部１１０から切替信号ＳＷＳが出力されると共に（ステップＳ２１）、ラック変位ｘが出力される（ステップＳ２２）。ラック変位ｘはバネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２、パラメータ設定部１２４及び減算部１４２に入力される。パラメータ設定部１２４は、ラック変位ｘに応じて図１６の特性に従って求められたバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを、バネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に設定する（ステップＳ２３）。また、変換部１０１は電流指令値Ｉｒｅｆ１をラック軸力ｆに変換し（ステップＳ２３Ａ）、ラック軸力ｆはフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、Ｎ／Ｆ演算される（ステップＳ２４）。Ｎ／Ｆ演算値は減算部１４２に加算入力され、ラック変位ｘが減算され（ステップＳ２４Ａ）、その減算値が制御要素部１４３でＣｄ演算される（ステップＳ２４Ｂ）。制御要素部１４３から、演算されたラック軸力ＦＢが出力されて切替部１２２の接点ｂ２に入力される。
【００７７】
フィードフォワード制御部１３０内の粘性摩擦係数項１３２は、粘性摩擦係数μに基づいて“（μ−η）・ｓ”の演算を行い（ステップＳ２５）、バネ定数項１３１にバネ定数ｋ０を設定し（ステップＳ２５Ａ）、減算部でバネ定数ｋ０及び“（μ−η）・ｓ”の減算を行い（ステップＳ２５Ｂ）、演算結果としてラック軸力ＦＦを出力する。ラック軸力ＦＦは切替部１２１の接点ｂ１に入力される。なお、フィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０の演算の順番は、逆であっても良い。
【００７８】
ラックエンド接近判定部１１０からの切替信号ＳＷＳは切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２の各接点がａ１からｂ１へ、ａ２からｂ２へ切替えられ、切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ１及びｕ２が加算部１２３で加算され（ステップＳ２６）、加算結果としてのラック軸力ｆｆが変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される（ステップＳ２６Ａ）。電流指令値Ｉｒｅｆ２は加算部１０３に入力され、電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算され（ステップＳ２７）、操舵制御が実行され、ステップＳ１４へとつながる。
【００７９】
なお、制御要素部１４３（Ｃｄ）は任意のＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御の構成のいずれでも良い。また、図１４の実施形態３の動作も、ラック軸力ｆ及びラック変位ｘが入力する部分（要素）が異なるだけで、同様である。さらに、図１４の実施形態３及び図１５の実施形態４では、フィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０の両方の制御演算を実行しているが、フィードバック制御部１４０のみの構成でも良い。
【００８０】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００８１】
図１８は本発明の実施例を図３に対応させて示しており、図３に示される実施形態に対してラック変位速度演算部１５０及び過熱保護制御部１６０が追加されている。ラックエンド接近判定部１１０から出力されるラック変位ｘ及び切替信号ＳＷＳは、粘弾性モデル追従制御部２２０の他に、ラック変位速度演算部１５０にラック変位ｘが、過熱保護制御部１６０に切替信号ＳＷＳがそれぞれ入力される。ラック変位速度演算部１５０はラック変位ｘよりラック変位速度Ｒｖを算出し、過熱保護制御部１６０に出力する。過熱保護制御部１６０は、切替信号ＳＷＳ及びラック変位速度Ｒｖの他に、操舵トルクＴｈ、車速Ｖｅｌ及び後述の電流指令値Ｉｒｅｆ３を入力し、オフセットｏｆを算出する。オフセットｏｆは、ラック軸力ｆ、切替信号ＳＷＳ及びラック変位ｘと共に粘弾性モデル追従制御部２２０に入力され、粘弾性モデル追従制御部２２０で制御演算されたラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される。他の構成は図３に示される実施形態と同じであるから、説明は省略する。
【００８２】
粘弾性モデル追従制御部２２０の詳細を、図５に対応させて図１９（実施例１）に、図６に対応させて図２０（実施例２）にそれぞれ示す。
【００８３】
過熱保護制御部１６０から出力されるオフセットｏｆはフィードバック制御部２４０に入力される。その他は、図５の実施形態１又は図６の実施形態２と同じ構成である。
【００８４】
このような構成において、全体の動作例及び粘弾性モデル追従制御の動作例を、図２１、図２２及び図２３のフローチャートを参照して説明する。
【００８５】
図２１に全体の動作例をフローチャートで示しており、図７のフローチャートと比べると、ステップＳ１２Ａが追加されており、粘弾性モデル追従制御の動作が、後述のように変更されている（ステップＳ２０Ａ）。その他の動作は実施形態１又は実施形態２と同じである。
【００８６】
ステップＳ１２Ａでは、ラックエンド接近判定部１１０が判定用ラック位置Ｒｘに基づいてラックエンド接近か否かを判定した結果がラックエンド接近でない場合、過熱保護制御部１６０でのオフセットｏｆの値をゼロにリセットする動作が実行される。
【００８７】
ラックエンド接近判定部１１０でラックエンド接近が判定された場合には、過熱保護制御部１６０及び粘弾性モデル追従制御部２２０による粘弾性モデル追従制御が実行される（ステップＳ２０Ａ）。
【００８８】
図２２に粘弾性モデル追従制御の動作例をフローチャートで示しており、図８のフローチャートと比べると、ステップＳ２０３Ａ及びＳ２０３Ｂが追加され、フィードバック制御の動作に変更が加わっており（ステップＳ２０５からＳ２０５Ａに変更）、その他は実施形態１又は実施形態２の動作と同じである。なお、ステップＳ２０５Ａのフィードバック制御はフィードバック制御部２４０で実行されるが、その動作については、後述の粘弾性モデル追従制御部２２０の詳細説明のところで説明する。
【００８９】
ステップＳ２０３Ａでは、ラックエンド接近判定部１１０から出力されたラック変位ｘをラック変位速度演算部１５０が入力し、ラック変位ｘよりラック変位速度Ｒｖを算出する動作が実行される。そして、ステップＳ２０３Ｂでは、過熱保護制御部１６０が、切替信号ＳＷＳによりラックエンド接近を検知し、操舵トルクＴｈ、車速Ｖｅｌ、ラック変位速度Ｒｖ及び電流指令値Ｉｒｅｆ３に基づいてオフセットｏｆを算出する。
【００９０】
過熱保護制御部１６０でのオフセットｏｆの算出は、図２３に示されるような手順で実行される。
【００９１】
オフセットｏｆはオフセット算出条件が所定時間だけ成立したときに更新されるが、所定時間だけ成立したか否かをＯＮ／ＯＦＦで示すフラグ（以下、「所定時間経過フラグ」とする）が設けられており、スタート段階ではＯＦＦとなっている。オフセットｏｆの値は、スタート段階ではゼロとなっている。
【００９２】
過熱保護制御部１６０は、切替信号ＳＷＳの出力によりラックエンド接近を検知したら、車両状態情報である電流指令値Ｉｒｅｆ３、操舵トルクＴｈ、ラック変位速度Ｒｖ及び車速Ｖｅｌを読み取り（ステップＳ３０１）、所定時間経過フラグを確認する（ステップＳ３０２）。
【００９３】
所定時間経過フラグがＯＦＦの場合、オフセット算出条件が所定時間だけ成立しているかを確認する（ステップＳ３０３）。オフセット算出条件は、「車速Ｖｅｌが所定の車速値より小さく」且つ「操舵トルクＴｈが所定の操舵トルク値より大きく」且つ「ラック変位速度Ｒｖが所定の速度値より小さく」且つ「電流指令値Ｉｒｅｆ３が所定の電流指令値より大きい」であり、オフセット算出条件が成立している時間は時間カウンタを使用して計測する。オフセット算出条件が所定時間だけ成立している場合は、所定時間経過フラグをＯＮにして（ステップＳ３０４）、オフセットｏｆを出力する（ステップＳ３０５）。オフセット算出条件が所定時間だけ成立していない場合は、所定時間経過フラグはそのままにして、オフセットｏｆを出力する（ステップＳ３０５）。
【００９４】
所定時間経過フラグがＯＮの場合、保舵状態判定の条件の一部が不成立となっていないか確認する（ステップＳ３０６）。即ち、「車速Ｖｅｌが所定の車速値より小さい」、「操舵トルクＴｈが所定の操舵トルク値より大きい」又は「ラック変位速度Ｒｖが所定の速度値より小さい」の３つの条件のうちの少なくとも１つの条件が不成立となっていないか確認する。３条件とも成立している場合、オフセットｏｆに所定の値を加算することにより、オフセットｏｆを更新する（ステップＳ３０７）。そして、更新されたオフセットｏｆが所定の上限値を超えているか確認し（ステップＳ３０８）、超えていた場合、所定の上限値をオフセットｏｆの値とし（ステップＳ３０９）、超えていない場合は、オフセットｏｆの値は変更せず、オフセットｏｆを出力する（ステップＳ３０５）。上記の３つの条件のうちの少なくとも１つの条件が不成立の場合、所定時間経過フラグをＯＦＦにして（ステップＳ３１０）、オフセットｏｆは更新せずに出力する（ステップＳ３０５）。所定時間経過フラグをＯＦＦにする際に、ステップＳ３０３で使用する時間カウンタをゼロクリアする。
【００９５】
ラックエンド手前の所定角度外となり、ラックエンド接近でないと判定されたら、上述のように、オフセットｏｆの値はゼロにリセットされる（ステップＳ１２Ａ）。
【００９６】
以上により算出されたオフセットｏｆは粘弾性モデル追従制御部２２０のフィードバック制御部２４０に入力される。
【００９７】
なお、オフセット算出条件において、車速Ｖｅｌに関する条件はなくても良く、他の条件を付加しても良い。また、ラック変位速度Ｒｖの代わりにモータ回転数を使用し、「モータ回転数が所定の回転数より小さくなる」という条件に代えても良い。この場合、モータ回転数は回転角センサ２１から出力される回転角θより算出する。さらに、オフセットｏｆの更新は所定の値を加算することにより行っているが、オフセットｏｆが徐々に大きくなるように更新されるのであれば、これ以外の方法、例えば指数関数的に大きくなるように更新しても良い。
【００９８】
ここで、粘弾性モデル追従制御部２２０について、さらに詳細を、図２４及び図２５を用いて説明する。
【００９９】
図２０の実施例２での粘弾性モデル追従制御部２２０の具体的な構成例を図２４に示す。これは、図１５に示される実施形態４に対応しており、フィードバック制御部１４０がフィードバック制御部２４０に代わっている。その他の構成は実施形態４と同じであるから、説明は省略する。
【０１００】
フィードバック制御部２４０はフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１、制御要素部１４３、減算部１４２及び減算部１４５で構成され、過熱保護制御部１６０からのオフセットｏｆは減算部１４５に減算入力される。
【０１０１】
フィードバック制御部２４０に入力されるラック軸力ｆは減算部１４５に加算入力され、減算部１４５に減算入力されたオフセットｏｆが減算され、ラック軸力ｆ’としてフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。
【０１０２】
このような構成における動作例が図２５のフローチャートで示されている。
【０１０３】
まず、図１７に示される実施形態４での動作と同様に、ラックエンド接近判定部１１０から切替信号ＳＷＳ及びラック変位ｘが出力され（ステップＳ２１、Ｓ２２）、ラック変位ｘはバネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２、パラメータ設定部１２４及び減算部１４２に入力される。パラメータ設定部１２４はバネ定数ｋ０及び粘性摩擦係数μを、バネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に設定し（ステップＳ２３）、変換部１０１は電流指令値Ｉｒｅｆ１をラック軸力ｆに変換する（ステップＳ２３Ａ）。ラック軸力ｆは減算部１４５に加算入力される。ラック変位速度演算部１５０はラック変位ｘよりラック変位速度Ｒｖを算出し（ステップＳ２３Ｂ）、ラック変位速度Ｒｖは、切替信号ＳＷＳ、操舵トルクＴｈ、車速Ｖｅｌ及び電流指令値Ｉｒｅｆ３と共に過熱保護制御部１６０に入力され、過熱保護制御部１６０にてオフセットｏｆが算出される（ステップＳ２３Ｃ）。オフセットｏｆは減算部１４５に減算入力され、オフセットｏｆを減算されたラック軸力ｆ’がフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、Ｎ／Ｆ演算される（ステップＳ２４）。
【０１０４】
その後は、実施形態４でのステップＳ２４Ａ〜Ｓ２７と同様の動作が実行され、ステップＳ１４へとつながる。
【０１０５】
なお、図１４に示される実施形態３においてフィードバック制御部１４０を図２４の実施例２でのフィードバック制御部２４０に置き換えた構成を、図１９の実施例１での粘弾性モデル追従制御部２２０の具体的な構成例とすることができる。その構成例の動作は、ラック軸力ｆ及びラック変位ｘが入力する部分（要素）が異なるだけで、実施例２での動作と同様である。
【０１０６】
ここで、オフセット付与による各データ（信号）の変化のイメージを図２６に示す。図２６において、横軸は時間で、縦軸は各データの大きさであるが、ここでは変化の様子を示すことを目的としているので、各データの大きさは実際とは異なっている。また、各データが変化するタイミングには、実際にはズレが生じることがあるが、ズレはないとし、粘弾性モデル追従制御部２２０に入力されるラック軸力ｆ及びラック変位ｘは一定とする。
【０１０７】
ラックエンド手前の所定角度内において、時点ｔ１でオフセット算出条件が所定時間だけ成立したとすると、オフセットｏｆの値が徐々に増加し、その分だけラック軸力ｆ’は減少していく。その結果、粘弾性モデルからの出力であるＮ／Ｆ演算値も減少し、減算部１４２で算出されるラック変位ｘとの偏差は大きくなり、その偏差を入力とする制御要素部（Ｃｄ）１４３の出力であるラック軸力ＦＢは減少する。そのラック軸力ＦＢの減少を受け、電流指令値も減少する。
【０１０８】
オフセット付与の機能がなかった場合、各データは、図２６の点線で示されるように一定のままとなり、その結果、モータ電流が低減されず、ＥＣＵやモータが過熱するおそれがあるので、本機能が有効に作用することがわかる。
【０１０９】
時点ｔ２でオフセットｏｆが上限値に達したとすると、時点ｔ２以降、オフセットｏｆは上限値で一定となり、他のデータも時点ｔ２での値で一定となる。これにより、電流指令値が下がり過ぎるのを防ぐことができる。
【０１１０】
上述のように、上記の実施例（実施例１、実施例２）では、オフセットに上限値を設定することにより、モータ電流が過度に小さくならないようにしているが、オフセットの上限値の代わりに電流指令値の下限値を設定し、電流指令値が下限値となったときのオフセットの値を上限オフセットとして記憶し、電流指令値が下限値未満の間はオフセットの値は上限オフセットのままとすることにより、モータ電流が過度に小さくならないようにすることも可能である。
【０１１１】
この場合の実施例（実施例３）の構成は上記の実施例と同様であるが、過熱保護制御部１６０でのオフセットｏｆの算出の動作に違いがある。
【０１１２】
図２７は実施例３での過熱保護制御部１６０でのオフセットｏｆの算出の動作例を示したフローチャートであり、図２３に示されるフローチャートと比べると、車両状態情報である電流指令値Ｉｒｅｆ３、操舵トルクＴｈ、ラック変位速度Ｒｖ及び車速Ｖｅｌの読み取り（ステップＳ３０１）の後に、ステップＳ３０１Ａ〜Ｓ３０１Ｄが加わっており、オフセットｏｆの更新（ステップＳ３０７）後の処理がステップＳ３０８及びＳ３０９からステップＳ３０８Ａ及びＳ３０９Ａに代わっている。また、本実施例では、電流指令値が下限値になったか否かをＯＮ／ＯＦＦで示すフラグ（以下、「制限フラグ」とする）が設けられており、スタート段階ではＯＦＦとなっている。
【０１１３】
過熱保護制御部１６０は読み取った電流指令値Ｉｒｅｆ３が所定の下限値より小さいか確認し（ステップＳ３０１Ａ）、小さい場合、その時点のオフセットｏｆの値を上限オフセットとして記憶し（ステップＳ３０１Ｂ）、制限フラグをＯＮにする（ステップＳ３０１Ｃ）。電流指令値Ｉｒｅｆ３が下限値より小さくない場合は、制限フラグをＯＦＦにする（ステップＳ３０１Ｄ）。
【０１１４】
オフセットｏｆを更新した（ステップＳ３０７）後は、制限フラグを確認し（ステップＳ３０８Ａ）、制限フラグがＯＮの場合、上限オフセットをオフセットｏｆの値とし（ステップＳ３０９Ａ）、ＯＦＦの場合はオフセットｏｆの値は変更しない。
【０１１５】
このように、ＥＣＵやモータの過熱に直接関わる電流指令値の大きさでオフセットに制限をかけるので、効果的に過熱を防止することができる。
【０１１６】
オフセットの減算を、粘弾性モデルであるフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力されるラック軸力ｆに対してではなく、フィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１から出力されるＮ／Ｆ演算値に対して行うことも可能である。
【０１１７】
図２８は、図２４に示される実施例２での粘弾性モデル追従制御部の構成例に対して、オフセットｏｆの減算をフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１から出力されるＮ／Ｆ演算値に対して行うようにした場合の構成例（実施例４）を示している。
【０１１８】
フィードバック制御部２５０以外の構成は図２４の実施例２の構成と同じで、フィードバック制御部２５０においても構成要素は同じであるが、構成要素の接続が異なる。ラック軸力ｆは減算部１４５ではなく、フィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、フィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１から出力されるＮ／Ｆ演算値は減算部１４２ではなく、減算部１４５に加算入力される。減算部１４５では、Ｎ／Ｆ演算値からオフセットｏｆが減算され、減算値が減算部１４２に加算入力され、ラック変位ｘが減算され、制御要素部１４３に入力される。
【０１１９】
フィードバック制御部におけるラック軸力の流れは、実施例４と上記の他の実施例とでは同じであり、その同じ流れの中でオフセットを与えているので、実施例４でも他の実施例と同等の効果を得ることができる。
【０１２０】
なお、実施例１での粘弾性モデル追従制御部の構成例に対しても、オフセットｏｆの減算をフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１から出力されるＮ／Ｆ演算値に対して行うようにすることが可能である。
【０１２１】
上記の実施例（実施例１〜実施例４）においてラック変位ｘを用いて実行している処理は、ラック変位ｘの代わりにモータの回転角θの変位（以下、「回転角変位」とする）θｄを用いても実行可能である。上記の実施例でのラック位置変換部１００において回転角θが判定用ラック位置Ｒｘに変換されているように、ラック位置と回転角は連動しているので、ラックエンド手前の所定位置又は角度を基点としたラック変位及び回転角変位の間で代用が可能である。
【０１２２】
図１８に対応させて、ラック変位ｘの代わりに回転角変位θｄを用いた場合の実施例（実施例５）を図２９に示す。
【０１２３】
実施例５では、ラック位置を求める必要がないので、ラック位置変換部１００が不要となっており、ラックエンド接近判定部１１０がラックエンド接近判定部２１０に代わり、ラック変位速度演算部１５０の代わりにモータ回転数演算部２５０が設けられ、過熱保護制御部１６０が過熱保護制御部２６０に代わり、粘弾性モデル追従制御部２２０が粘弾性モデル追従制御部３２０に代わっている。回転センサ２１からの回転角θはラックエンド接近判定部２１０に入力され、ラックエンド接近判定部２１０は、回転角θがラックエンドに対応する回転角とラックエンド手前の所定位置に対応する回転角θ０との間にあると判定したときに抑制制御機能を働かせ、回転角θと回転角θ０の偏差である回転角変位θｄを出力すると共に切替信号ＳＷＳを出力する。回転角変位θｄは粘弾性モデル追従制御部３２０及びモータ回転数演算部２５０に入力され、切替信号ＳＷＳは粘弾性モデル追従制御部３２０及び過熱保護制御部２６０に入力される。モータ回転数演算部２５０は回転角変位θｄよりモータ回転数ωを算出し、過熱保護制御部２６０に出力する。過熱保護制御部２６０は、ラック変位速度Ｒｖの代わりにモータ回転数ωを使用してオフセットｏｆを算出する。粘弾性モデル追従制御部３２０は、ラック変位ｘの代わりに回転角変位θｄを使用してラック軸力ｆｆを演算する。
【０１２４】
実施例５の全体の動作例は図３０のようになり、図２１に示される動作例と比較すると、回転角θを判定用ラック位置Ｒｘに変換するラック位置変換の処理（ステップＳ１１）が不要となっている。その他の処理においては、ラック変位ｘの代わりに回転角変位θｄが算出及び使用され、ラック変位速度Ｒｖの代わりにモータ回転数ωが算出及び使用される点が違うだけで、動作は同じである。
【０１２５】
ラック変位ｘの代わりに回転角変位θｄを用いることにより、回転角を直接使用することができるので、処理量及び演算誤差の低減を図ることができる。
【０１２６】
なお、上記の実施例では、フィードフォワード制御部及びフィードバック制御部の両方の制御演算を実行しているが、フィードバック制御部のみの構成でも良い。
【符号の説明】
【０１２７】
１                ハンドル
２                コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０              トルクセンサ
１２              車速センサ
１３              バッテリ
１４              舵角センサ
２０              モータ
２１              回転角センサ
３０              コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１              トルク制御部
３５              電流制御部
３６              ＰＷＭ制御部
１００            ラック位置変換部
１１０、２１０    ラックエンド接近判定部
１２０、２２０、３２０    粘弾性モデル追従制御部
１２１、１２２    切替部
１２４            パラメータ設定部
１３０            フィードフォワード制御部
１４０、２４０    フィードバック制御部
１５０            ラック変位速度演算部
１６０、２６０    過熱保護制御部
２５０            モータ回転数演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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