(57)【要約】  車両の車速Ｖｓが所定の代替車速であるとき、車両の旋回運動によって発生する物理量と、代替車速における物理量の推定値との差分の絶対値に応じて、目標操舵トルクＴｒｅｆを小さくする。
2020115973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力を補助するモータを駆動制御することにより、車両の操舵系をアシスト制御する車両用操向装置であって、
前記車両の車速が所定の代替車速であるとき、前記車両の旋回運動によって発生する物理量と、前記代替車速における前記物理量の推定値との差分の絶対値に応じて、目標操舵トルクを小さくする
車両用操向装置。
【請求項２】
操舵角に応じて、前記物理量の推定値を推定する車両運動推定部と、
前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値に応じて、前記目標操舵トルクに対するトルクゲインを設定するトルクゲイン設定部と、
を備える
請求項１に記載の車両用操向装置。
【請求項３】
前記トルクゲイン設定部は、
前記車速が前記代替車速であり、かつ、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が所定の閾値以上である場合に、前記トルクゲインを小さくする
請求項２に記載の車両用操向装置。
【請求項４】
前記トルクゲイン設定部は、
前記車速が前記代替車速でない場合、及び、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が所定の閾値未満である場合に、前記トルクゲインを１に設定し、
前記車速が前記代替車速であり、かつ、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が前記閾値以上である場合に、前記トルクゲインを１未満の値に設定する
請求項２に記載の車両用操向装置。
【請求項５】
前記トルクゲイン設定部は、
前記車速が前記代替車速であり、かつ、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が前記閾値以上である場合に、前記トルクゲインを前記設定した値まで徐々に小さくする
請求項４に記載の車両用操向装置。
【請求項６】
前記物理量はヨーレートであり、
前記車両運動推定部は、
前記操舵角に応じた推定ヨーレートを推定する
請求項２から５の何れか一項に記載の車両用操向装置。
【請求項７】
前記物理量は横加速度であり、
前記車両運動推定部は、
前記操舵角に応じた推定横加速度を推定する
請求項２から５の何れか一項に記載の車両用操向装置。
【請求項８】
前記物理量はセルフアライニングトルクであり、
前記車両運動推定部は、
前記操舵角に応じた推定セルフアライニングトルクを推定する
請求項２から５の何れか一項に記載の車両用操向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力（操舵補助力）を付与するものである。ＥＰＳは、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト又はラック軸にアシスト力として付与する。例えば、操舵トルク及び車速に基づいて生成する第１制御信号と、操舵角に基づき生成する規範操舵トルクと操舵トルクとの偏差が小さくなるように生成された第２制御信号とを、車両の挙動に応じて切り替えて、モータを駆動する構成が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車速に基づき制御を行う構成において、車速信号が正常に出力されなくなった場合、所定の代替車速を用いて制御を行う場合がある。この代替車速が、例えば１００［ｋｍ／ｈ］等の高速度である場合、低速域においてアシスト力が過大となり、運転者によるハンドル操作に違和感を与える場合がある。【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、低速域において過大な操舵トルクが発生することを防ぐことができる車両用操向装置を提供すること、を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る車両用操向装置は、操舵力を補助するモータを駆動制御することにより、車両の操舵系をアシスト制御する車両用操向装置であって、前記車両の車速が所定の代替車速であるとき、前記車両の旋回運動によって発生する物理量と、前記代替車速における前記物理量の推定値との差分の絶対値に応じて、目標操舵トルクを小さくする。【０００７】
上記構成によれば、低速域において過大な操舵トルクが発生することを防ぐことができる。【０００８】
車両用操向装置の望ましい態様として、操舵角に応じて、前記物理量の推定値を推定する車両運動推定部と、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値に応じて、前記目標操舵トルクに対するトルクゲインを設定するトルクゲイン設定部と、を備えることが好ましい。【０００９】
これにより、操舵角に応じた代替車速における物理量の推定値を推定することができる。また、物理量と物理量の推定値との差分の絶対値に応じたトルクゲインによって目標操舵トルクを設定することができる。【００１０】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記トルクゲイン設定部は、前記車速が前記代替車速であり、かつ、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が所定の閾値以上である場合に、前記トルクゲインを小さくすることが好ましい。【００１１】
これにより、車速が代替車速であるとき、実際の車速における理想的な目標操舵トルクとかけ離れた値に設定されることを防ぐことができる。【００１２】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記トルクゲイン設定部は、前記車速が前記代替車速でない場合、及び、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が所定の閾値未満である場合に、前記トルクゲインを１に設定し、前記車速が前記代替車速であり、かつ、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が前記閾値以上である場合に、前記トルクゲインを１未満の値に設定することが好ましい。【００１３】
これにより、車速が代替車速でない場合、又は、車速が代替車速であっても車両の旋回運動に伴う物理量が推定値とかけ離れていない場合に対し、車速が代替車速であり、かつ、車両の旋回運動に伴う物理量が推定値とかけ離れている場合の目標操舵トルクを小さくすることができる。これにより、車速が代替車速であるとき、実際の車速における理想的な目標操舵トルクとかけ離れた値に設定されることを防ぐことができる。【００１４】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記トルクゲイン設定部は、前記車速が前記代替車速であり、かつ、前記物理量と前記物理量の推定値との差分の絶対値が前記閾値以上である場合に、前記トルクゲインを前記設定した値まで徐々に小さくすることが好ましい。【００１５】
これにより、アシスト力が急変することによる違和感を抑制することができる。【００１６】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記物理量はヨーレートであり、前記車両運動推定部は、前記操舵角に応じた推定ヨーレートを推定することが好ましい。【００１７】
これにより、車両の旋回運動によって発生する物理量として、ヨーレートをパラメータとした制御を行うことができる。【００１８】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記物理量は横加速度であり、前記車両運動推定部は、前記操舵角に応じた推定横加速度を推定することが好ましい。【００１９】
これにより、車両の旋回運動によって発生する物理量として、横加速度をパラメータとした制御を行うことができる。【００２０】
車両用操向装置の望ましい態様として、前記物理量はセルフアライニングトルクであり、前記車両運動推定部は、前記操舵角に応じた推定セルフアライニングトルクを推定することが好ましい。【００２１】
これにより、車両の旋回運動によって発生する物理量として、セルフアライニングトルクをパラメータとした制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低速域において過大な操舵トルクが発生することを防ぐことができる車両用操向装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した図である。
【図２】図２は、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のハードウェア構成を示す模式図である。
【図３】図３は、比較例に係る電動パワーステアリング装置におけるコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、舵角センサの設置例を示す構造図である。
【図５】図５は、実施形態１に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、操舵方向の説明図である。
【図７】図７は、実施形態１に係るコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態１の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。
【図１０】図１０は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。
【図１１】図１１は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態１の車速失陥時処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施形態１の車両運動推定部が保持する推定ヨーレートマップの特性例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態１のトルクゲイン設定部における具体的な動作の説明図である。
【図１５】図１５は、実施形態１の車速失陥時処理部における処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、車速失陥時処理部から出力されるトルクゲインＡＧによる作用例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施形態１の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、実施形態２に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施形態２の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、ＳＡＴ情報補正部の一構成例を示すブロック図である。
【図２１】図２１は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を示すイメージ図である。
【図２２】図２２は、操舵トルク感応ゲインの特性例を示す図である。
【図２３】図２３は、車速感応ゲインの特性例を示す図である。
【図２４】図２４は、舵角感応ゲインの特性例を示す図である。
【図２５】図２５は、制限部におけるトルク信号の上限値及び下限値の設定例を示す図である。
【図２６】図２６は、実施形態２の車速失陥時処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図２７】図２７は、実施形態２の車両運動推定部が保持する推定ヨーレートマップの特性例を示す図である。
【図２８】図２８は、実施形態２のトルクゲイン設定部における具体的な動作の説明図である。
【図２９】図２９は、実施形態２の車速失陥時処理部における処理の一例を示すフローチャートである。
【図３０】図３０は、実施形態２の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。
【図３１】図３１は、ＳＢＷシステムの構成例を、図１に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。
【図３２】図３２は、実施形態３の構成を示すブロック図である。
【図３３】図３３は、目標転舵角生成部の構成例を示す図である。
【図３４】図３４は、転舵角制御部の構成例を示す図である。
【図３５】図３５は、実施形態３の動作例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】
【００２４】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２５】
（実施形態１）
図１は、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した図である。車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、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、減速機構３、ユニバーサルジョイント４ａ，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、トーションバーを有するコラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θｈを検出する舵角センサ１４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が減速機構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Ｔｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、モータ２０に供給する電流を制御する。
【００２６】
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等の車載ネットワークが接続されている。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。
【００２７】
コントロールユニット３０は、主としてＣＰＵ（ＭＣＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成される。図２は、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のハードウェア構成を示す模式図である。
【００２８】
コントロールユニット３０を構成する制御用コンピュータ１１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１００１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１００２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１００３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  ROM）１００４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１００５、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１００６、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）コントローラ１００７等を備え、これらがバスに接続されている。
【００２９】
ＣＰＵ１００１は、電動パワーステアリング装置の制御用コンピュータプログラム（以下、制御プログラムという）を実行して、電動パワーステアリング装置を制御する処理装置である。
【００３０】
ＲＯＭ１００２は、電動パワーステアリング装置を制御するための制御プログラムを格納する。また、ＲＡＭ１００３は、制御プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ１００４には、制御プログラムが入出力する制御データ等が格納されている。制御データは、コントロールユニット３０に電源が投入された後にＲＡＭ１００３に展開された制御用コンピュータプログラム上で使用され、所定のタイミングでＥＥＰＲＯＭ１００４に上書きされる。
【００３１】
ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００３、及びＥＥＰＲＯＭ１００４等は情報を格納する記憶装置であって、ＣＰＵ１００１が直接アクセスできる記憶装置（一次記憶装置）である。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器１００６は、操舵トルクＴｓ、モータ２０の電流検出値Ｉｍ、及び操舵角θｈの信号等を入力し、ディジタル信号に変換する。
【００３３】
インターフェース１００５は、ＣＡＮ４０に接続されている。インターフェース１００５は、車速センサ１２からの車速Ｖの信号（車速パルス）を受け付けるためのものである。
【００３４】
ＰＷＭコントローラ１００７は、モータ２０に対する電流指令値に基づいてＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。
【００３５】
図３は、比較例に係る電動パワーステアリング装置におけるコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓは、電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づき、予め記憶しているルックアップテーブル（アシストマップ等）を参照し、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。
【００３６】
補償信号生成部３４は、補償信号ＣＭを生成する。補償信号生成部３４は、収れん性推定部３４１、慣性推定部３４２、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ：Ｓｅｌｆ  Ａｌｉｇｎｉｎｇ  Ｔｏｒｑｕｅ）推定部３４３を備える。収れん性推定部３４１は、モータ２０の角速度に基づいて車両のヨーレートを推定し、ハンドル１が振れ回る動作を制動することで、車両のヨーの収れん性を改善する補償値を推定する。慣性推定部３４２は、モータ２０の角加速度に基づいて、モータ２０の慣性力を推定し、応答性を高めるためにモータ２０の慣性力を補償する補償値を推定する。ＳＡＴ推定部３４３は、操舵トルクＴｓ、アシストトルク、モータ２０の角速度及び角加速度に基づいてセルフアライニングトルクを推定し、そのセルフアライニングトルクを反力としてアシストトルクを補償する補償値を推定する。補償信号生成部３４は、収れん性推定部３４１、慣性推定部３４２、ＳＡＴ推定部３４３に加え、他の補償値を推定する推定部を備えてもよい。補償信号ＣＭは、加算部３４４において慣性推定部３４２の補償値と、ＳＡＴ推定部３４３の補償値とが加算され、この加算値と収れん性推定部３４１の補償値とが加算部３４５において加算された加算値である。
【００３７】
加算部３２Ａにおいて、補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算されており、補償信号ＣＭの加算によって、電流指令値Ｉｒｅｆ１に操舵システム系の特性補償がされ、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。そして、電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て、特性補償された電流指令値Ｉｒｅｆ２となり、電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３に入力されている。電流制限部３３において、電流指令値Ｉｒｅｆ２の最大電流が制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｍが生成される。電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ２０側からフィードバックされている電流検出値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が減算部３２Ｂで演算される。偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。そうすると、ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、さらにモータ駆動部としてのインバータ回路３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流検出値Ｉｍは、電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。また、インバータ回路３７は、駆動素子として電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：（以下、ＦＥＴという。））が用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
【００３８】
従来の電動パワーステアリング装置でのアシスト制御では、運転者の手入力にて加えられた操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとしてトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この方法で制御を行なう場合、路面の状態（例えば傾斜）の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。モータ出力特性の経年使用によるバラツキによっても、操舵トルクに影響を与えることがある。
【００３９】
図４は、舵角センサの設置例を示す構造図である。
【００４０】
コラム軸２には、トーションバー２Ａが備えられている。操向車輪８Ｌ，８Ｒには、路面反力Ｒｒ及び路面情報μが作用する。トーションバー２Ａを挟み、コラム軸２のハンドル側には、上側角度センサが設けられている。トーションバー２Ａを挟み、コラム軸２の操向車輪側には、下側角度センサが設けられている。上側角度センサは、ハンドル角θ１を検出し、下側角度センサは、コラム角θ２を検出する。操舵角θｈは、コラム軸２の上部に設けられた舵角センサで検出される。トーションバーの捩れ角Δθは、ハンドル角θ１及びコラム角θ２の偏差から、下記（１）式で表される。また、トーションバートルクＴｔは、（１）式で表されるトーションバーの捩れ角Δθ用いて、下記（２）式で表される。なお、Ｋｔは、トーションバー２Ａのバネ定数である。
【００４１】
Δθ＝θ２−θ１・・・（１）
【００４２】
Ｔｔ＝−Ｋｔ×Δθ・・・（２）
【００４３】
トーションバートルクＴｔは、トルクセンサを用いて検出することも可能である。本実施形態では、トーションバートルクＴｔを操舵トルクＴｓとしても扱うこととする。
【００４４】
図５は、実施形態１に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。
【００４５】
コントロールユニット３０は、内部ブロック構成として、目標操舵トルク生成部２００、捩れ角制御部３００、操舵方向判定部４００、及び変換部５００を備えている。
【００４６】
本実施形態において、運転者のハンドル操舵は、ＥＰＳ操舵系／車両系１００のモータ２０でアシスト制御される。ＥＰＳ操舵系／車両系１００は、モータ２０の他に、角度センサ、角速度演算部等を含む。
【００４７】
目標操舵トルク生成部２００は、本開示において車両の操舵系をアシスト制御する際の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する。変換部５００は、目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。捩れ角制御部３００は、モータ２０に供給する電流の制御目標値であるモータ電流指令値Ｉｒｅｆを生成する。
【００４８】
捩れ角制御部３００は、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。モータ２０は、モータ電流指令値Ｉｒｅｆにより駆動される。
【００４９】
操舵方向判定部４００は、ＥＰＳ操舵系／車両系１００から出力されるモータ角速度ωｍに基づき、操舵方向が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態信号ＳＴｓとして出力する。図６は、操舵方向の説明図である。
【００５０】
操舵方向が右切りか左切りかを示す操舵状態は、例えば図６に示すような操舵角θｈ及びモータ角速度ωｍの関係で求めることができる。すなわち、モータ角速度ωｍが正の値の場合は「右切り」と判定し、負の値の場合は「左切り」と判定する。なお、モータ角速度ωｍの代わりに、操舵角θｈ、ハンドル角θ１又はコラム角θ２に対して速度演算を行って算出される角速度を用いても良い。
【００５１】
変換部５００は、上記（２）式の関係を用いて、目標操舵トルク生成部２００で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。
【００５２】
次に、実施形態１のコントロールユニットにおける基本的な動作例について説明する。図７は、実施形態１に係るコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。
【００５３】
操舵方向判定部４００は、ＥＰＳ操舵系／車両系１００から出力されるモータ角速度ωｍの符号に基づき、操舵方向が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態信号ＳＴｓとして、目標操舵トルク生成部２００に出力する（ステップＳ１０）。
【００５４】
目標操舵トルク生成部２００は、車速Ｖｓ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、操舵状態信号ＳＴｓ、操舵角θｈ、及び実ヨーレートγｒｅに基づき、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する（ステップＳ２０）。
【００５５】
変換部５００は、目標操舵トルク生成部２００で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する（ステップＳ２０）。目標捩れ角Δθｒｅｆは、捩れ角制御部３００に出力される。
【００５６】
捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ、操舵角θｈ、捩れ角Δθ、及びモータ角速度ωｍに基づき、モータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算する（ステップＳ３０）。
【００５７】
そして、捩れ角制御部３００から出力されたモータ電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて電流制御が実施され、モータ２０が駆動される（ステップＳ４０）。
【００５８】
図８は、実施形態１の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。図８に示すように、目標操舵トルク生成部２００は、基本マップ部２１０、乗算部２１１、微分部２２０、ダンパゲインマップ部２３０、ヒステリシス補正部２４０、ＳＡＴ情報補正部２５０、乗算部２６０、加算部２６１，２６２，２６３、及び車速失陥時処理部２８０を備える。図９は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。図１０は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。
【００５９】
基本マップ部２１０には、操舵角θｈ及び車速Ｖｓが入力される。基本マップ部２１０は、図９に示す基本マップを用いて、車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０を出力する。すなわち、基本マップ部２１０は、車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０を出力する。
【００６０】
図９に示すように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０は、操舵角θｈの大きさ（絶対値）｜θｈ｜の増加に伴い増加する特性を有する。また、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは、車速Ｖｓの増加に伴い増加する特性を有する。なお、図９では操舵角θｈの大きさ｜θｈ｜でマップを構成しているが、正負の操舵角θｈに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θｈが正の場合と負の場合とで変化の態様を変えても良い。
【００６１】
微分部２２０には、操舵角θｈが入力される。微分部２２０は、操舵角θｈを微分して、角速度情報である舵角速度ωｈを算出する。微分部２２０は、算出した舵角速度ωｈを乗算部２６０に出力する。
【００６２】
ダンパゲインマップ部２３０には、車速Ｖｓが入力される。ダンパゲインマップ部２３０は、図１０に示す車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Ｖｓに応じたダンパゲインＤＧを出力する。
【００６３】
図１０に示すように、ダンパゲインＤＧは、車速Ｖｓが高くなるに従い徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインＤＧは、操舵角θｈに応じて可変する態様としても良い。
【００６４】
乗算部２６０は、微分部２２０から出力される舵角速度ωｈに対して、ダンパゲインマップ部２３０から出力されるダンパゲインＤＧを乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂとして加算部２６２に出力する。
【００６５】
操舵方向判定部４００は、例えば図６に示すような判定を行う。ヒステリシス補正部２４０には、操舵角θｈ、車速Ｖｓ、及び、図６に示す判定結果である操舵状態信号ＳＴｓが入力される。ヒステリシス補正部２４０は、操舵角θｈ及び操舵状態信号ＳＴｓに基づき、下記（３）式及び（４）式を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを演算する。なお、下記（３）式及び（４）式において、ｘは操舵角θｈ、ｙＲ＝Ｔｒｅｆ＿ｃ及びｙＬ＝Ｔｒｅｆ＿ｃはトルク信号（第４トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃとする。また、係数ａは１よりも大きい値であり、係数ｃは０よりも大きい値である。係数Ａｈｙｓは、ヒステリシス特性の出力幅を示し、係数ｃは、ヒステリシス特性の丸みを表す係数である。
【００６６】
ｙＲ＝Ａｈｙｓ｛１−ａ−ｃ（ｘ−ｂ）｝・・・（３）
【００６７】
ｙＬ＝−Ａｈｙｓ｛１−ａｃ（ｘ−ｂ’）｝・・・（４）
【００６８】
右切り操舵の際には、上記（３）式を用いて、トルク信号（第４トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃ（ｙＲ）を算出する。左切り操舵の際には、上記（４）式を用いて、トルク信号（第４トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃ（ｙＬ）を算出する。なお、右切り操舵から左切り操舵へ切り替える際、又は、左切り操舵から右切り操舵へ切り替える際には、操舵角θｈ及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの前回値であるの最終座標（ｘ１，ｙ１）の値に基づき、操舵切り替え後の上記（３）式及び（４）式に対し、下記（５）式又は（６）式に示す係数ｂ又はｂ’を代入する。これにより、操舵切り替え前後の連続性が保たれる。
【００６９】
ｂ＝ｘ１＋（１／ｃ）ｌｏｇａ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（５）
【００７０】
ｂ’＝ｘ１−（１／ｃ）ｌｏｇａ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（６）
【００７１】
上記（５）式及び（６）式は、上記（３）式及び（４）式において、ｘにｘ１を代入し、ｙＲ及びｙＬにｙ１を代入することにより導出することができる。
【００７２】
係数ａとして、例えば、ネイピア数ｅを用いた場合、上記（３）式、（４）式、（５）式、（６）式は、それぞれ下記（７）式、（８）式、（９）式、（１０）式で表せる。
【００７３】
ｙＲ＝Ａｈｙｓ［１−ｅｘｐ｛−ｃ（ｘ−ｂ）｝］・・・（７）
【００７４】
ｙＬ＝−Ａｈｙｓ［｛１−ｅｘｐ｛ｃ（ｘ−ｂ’）｝］・・・（８）
【００７５】
ｂ＝ｘ１＋（１／ｃ）ｌｏｇｅ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（９）
【００７６】
ｂ’＝ｘ１−（１／ｃ）ｌｏｇｅ｛１−（ｙ１／Ａｈｙｓ）｝・・・（１０）
【００７７】
図１１は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。図１１に示す例では、上記（９）式及び（１０）式において、Ａｈｙｓ＝１［Ｎｍ］、ｃ＝０．３と設定し、０［ｄｅｇ］から開始し、＋５０［ｄｅｇ］、−５０［ｄｅｇ］の操舵をした場合の、ヒステリシス補正されたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの特性例を示している。図１１に示すように、ヒステリシス補正部２４０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは、０の原点→Ｌ１（細線）→Ｌ２（破線）→Ｌ３（太線）のようなヒステリシス特性を有している。
【００７８】
なお、ヒステリシス特性の出力幅を表す係数であるＡｈｙｓ及び丸みを表す係数であるｃを、車速Ｖｓ及び操舵角θｈの一方又は双方に応じて可変としても良い。
【００７９】
また、舵角速度ωｈは、操舵角θｈに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を実施している。また、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦの処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωｈは、操舵角θｈではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ１又は下側角度センサが検出するコラム角θ２に対して微分演算とＬＰＦの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωｈの代わりにモータ角速度ωｍを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部２２０は不要となる。
【００８０】
図１２に示すように、車速失陥時処理部２８０には、操舵角θｈ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、及び、自車両に設けられたヨーレートセンサ１５（図１参照）によって検出される実ヨーレートγｒｅが入力される。
【００８１】
車速センサ１２（図１参照）は、例えば車速に応じたパルス信号を車速信号として出力する。車速センサ１２が失陥し、車速信号（車速に応じたパルス信号）が正常に出力されなくなると、車速Ｖｓに基づく制御ができなくなる。このため、車速信号が正常に出力されなくなった場合には、所定の代替車速を用いた制御が行われる。
【００８２】
車速判定信号Ｖｆａｉｌは、車速センサ１２から車速信号が正常に出力されているか否かを示す信号である。また、車速信号が正常に出力されていない場合、車速失陥時処理部２８０には、所定の代替車速が車速Ｖｓとして入力される。換言すれば、車速判定信号Ｖｆａｉｌは、車速Ｖｓが代替車速であるか否かを示す信号である。本実施形態において、代替車速は、例えば１００［ｋｍ／ｈ］に設定される。なお、車速判定信号Ｖｆａｉｌ及び代替車速を出力する構成部は、例えば、コントロールユニット３０の外部にある回路で構成されていても良い。
【００８３】
本実施形態では、車両の旋回運動によって発生する物理量として、ヨーレートセンサ１５によって検出される実ヨーレートγｒｅが入力される例を示している。実ヨーレートγｒｅに代えて、車両の旋回運動によって発生する物理量として、自車両に設けられた横加速度センサ１６（図１参照）によって検出される実横加速度が入力される態様であっても良い。
【００８４】
図１２は、実施形態１の車速失陥時処理部の一構成例を示すブロック図である。実施形態１の車速失陥時処理部２８０は、車両運動推定部２８１と、トルクゲイン設定部２８２と、を含む。
【００８５】
車両運動推定部２８１には、操舵角θｈが入力される。車両運動推定部２８１は、代替速度（例えば、１００［ｋｍ／ｈ］）における操舵角θｈとヨーレートγとの関係を示す推定ヨーレートマップを保持している。図１３は、実施形態１の車両運動推定部が保持する推定ヨーレートマップの特性例を示す図である。なお、操舵角θｈとヨーレートγとの関係は、例えばＳｉｎｇｌｅ−ｔｒａｃｋ  Ｍｏｄｅｌと呼ばれる車両モデルに基づいた数式を用いても良い。
【００８６】
車両運動推定部２８１は、図１３に示す推定ヨーレートマップ（又は、代替速度における操舵角θｈとヨーレートγとの関係を示す数式）を用いて、操舵角θｈに応じた推定ヨーレートγｅｓｔを出力する。
【００８７】
トルクゲイン設定部２８２には、車両運動推定部２８１から出力された推定ヨーレートγｅｓｔ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、及び実ヨーレートγｒｅが入力される。トルクゲイン設定部２８２は、推定ヨーレートγｅｓｔ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、及び実ヨーレートγｒｅに基づき、トルクゲインＡＧを生成する。
【００８８】
具体的に、トルクゲイン設定部２８２は、車速判定信号Ｖｆａｉｌに基づき、車速Ｖｓが正常に検出されたか否か、すなわち、車速Ｖｓが代替車速であるか否かを判定する。トルクゲイン設定部２８２は、車速Ｖｓが代替車速である場合に、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜に応じたトルクゲインＡＧを生成する。本実施形態において、トルクゲイン設定部２８２は、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜に対する所定の閾値Ｂを保持しているものとする。
【００８９】
図１４は、実施形態１のトルクゲイン設定部における具体的な動作の説明図である。図１４に示す例において、実線は、推定ヨーレートγｅｓｔの絶対値｜γｅｓｔ｜を示している。また、図１４に示す例において、破線は、推定ヨーレートγｅｓｔの絶対値｜γｅｓｔ｜に対し、所定の閾値Ｂだけ小さい値を示している。
【００９０】
トルクゲイン設定部２８２は、車速Ｖｓが代替車速であり、かつ、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜が閾値Ｂ以上であるとき、トルクゲインＡＧを小さくする。
【００９１】
図１４に示す例では、操舵角θｈの絶対値が｜θｈ１｜であり、実ヨーレートγｒｅの絶対値が｜γｒｅ１｜である点Ｅｘを示している。図１４では、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜が閾値Ｂ以上（｜γｅｓｔ−γｒｅ｜≧Ｂ）となる例を示している。
【００９２】
実施形態１のトルクゲインＡＧは、下記（１１）式で表される。下記（１１）式において、係数Ａは、１以上の実数値である。
【００９３】
ＡＧ＝１／Ａ・・・（１１）
【００９４】
トルクゲイン設定部２８２は、車速Ｖｓが代替車速であり、かつ、｜γｅｓｔ−γｒｅ｜≧Ｂを満たす場合には、トルクゲインＡＧを１未満に設定する。換言すれば、上記（１１）式に示す係数Ａを１よりも大きい値に設定する。
【００９５】
なお、トルクゲイン設定部２８２は、車速Ｖｓが正常に検出されている場合、すなわち、車速判定信号Ｖｆａｉｌが、車速Ｖｓが正常であることを示している場合には、トルクゲインＡＧを１に設定する。また、トルクゲイン設定部２８２は、車速Ｖｓが代替車速であるときの推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜が閾値Ｂ未満（｜γｅｓｔ−γｒｅ｜＜Ｂ）である場合にも、トルクゲインＡＧを１に設定する。換言すれば、上記（１１）式に示す係数Ａを１に設定する。
【００９６】
図１５は、実施形態１の車速失陥時処理部における処理の一例を示すフローチャートである。
【００９７】
トルクゲイン設定部２８２は、車速判定信号Ｖｆａｉｌに基づき、車速Ｖｓが代替車速であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００９８】
車速Ｖｓが代替車速でない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）すなわち、車速Ｖｓが正常に検出されている場合、トルクゲイン設定部２８２は、トルクゲインＡＧ＝１／Ａにおける係数Ａを１に設定し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。
【００９９】
車速Ｖｓが代替車速である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、車両運動推定部２８１は、例えば図１３に示す推定ヨーレートマップを用いて、操舵角θｈに応じた推定ヨーレートγｅｓｔを出力する（ステップＳ１０２）。
【０１００】
トルクゲイン設定部２８２は、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜を算出する（ステップＳ１０４）。
【０１０１】
続いて、トルクゲイン設定部２８２は、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜が所定の閾値Ｂ以上（｜γｅｓｔ−γｒｅ｜≧Ｂ）であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【０１０２】
推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜が閾値Ｂ未満（｜γｅｓｔ−γｒｅ｜＜Ｂ）である場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、トルクゲイン設定部２８２は、トルクゲインＡＧ＝１／Ａにおける係数Ａを１に設定し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。
【０１０３】
推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜が閾値Ｂ以上（｜γｅｓｔ−γｒｅ｜≧Ｂ）である場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、トルクゲイン設定部２８２は、トルクゲインＡＧ＝１／Ａにおける係数Ａを１よりも大きい所定値に設定し（ステップＳ１０６）、処理を終了する。
【０１０４】
図８に戻り、乗算部２１１は、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０に対して、車速失陥時処理部２８０から出力されるトルクゲインＡＧを乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａとして加算部２６１に出力する。
【０１０５】
図１６は、車速失陥時処理部から出力されるトルクゲインＡＧによる作用例を示す図である。車速Ｖｓが代替車速である場合、基本マップ部２１０には、車速Ｖｓとして所定の代替車速（例えば、１００［ｋｍ／ｈ］）が入力される。このとき、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０の値は、代替速度（ここでは、１００［ｋｍ／ｈ］）に応じた値となる。
【０１０６】
実施形態１の車速失陥時処理部２８０を適用しない構成では、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０がトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａとして出力される。
【０１０７】
上述のように求められたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ、Ｔｒｅｆ＿ｂ、及びＴｒｅｆ＿ｃは、加算部２６１，２６２で加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。
【０１０８】
実施形態１の車速失陥時処理部２８０を適用しない構成において、例えば、車速センサ１２が失陥し、代替車速（例えば、１００［ｋｍ／ｈ］）が車速Ｖｓとして出力されている状態で、運転者が車両の停車前にハンドル１を大きく操作し、例えば操舵角θｈが１００［ｄｅｇ］となった状態で停車した場合、目標操舵トルクＴｒｅｆが代替車速に応じた大きな値となる。この状態で運転者がハンドル１から手を離すと、アシスト制御によって操舵角θｈが小さくなるように制御される。このため、例えば、交差点で右折あるいは左折するために、運転者がハンドル１を操作して右切りあるいは左切りの状態で停車した場合、運転者がハンドル１を保持しておく必要がある。すなわち、所謂セルフステアと呼ばれる、運転者の意図とは異なる異常挙動が生じることとなる。
【０１０９】
実施形態１の車速失陥時処理部２８０を適用することで、上述したような異常挙動を防止することができる。図１６に示す例では、トルクゲイン設定部２８２から出力されるトルクゲインＡＧを０．０４（換言すれば、トルクゲインＡＧ＝１／Ａにおける係数Ａを２５）とした例を示している。つまり、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０の値Ｃに対し、乗算部２１１においてトルクゲインＡＧ（＝０．０４）を乗算したトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａの値は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０の値の１／２５、すなわちＣ／２５となる。これにより、車速センサ１２が失陥し、代替車速（例えば、１００［ｋｍ／ｈ］）が車速Ｖｓとして出力されている状態で、アシスト制御によって停車中にセルフステアが発生するような過大な操舵トルクが発生することを防ぐことができる。
【０１１０】
なお、乗算部２１１を設ける位置は、図８に示すような基本マップ部２１０の後段に限るものではなく、例えば、加算部２６１，２６２の後段に設けることも可能である。
【０１１１】
また、トルクゲイン設定部２８２は、車速Ｖｓが代替車速であり、かつ、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜が閾値Ｂ以上であるとき、トルクゲインＡＧの値を１から段階的に徐々に小さくする態様であっても良いし、推定ヨーレートγｅｓｔと実ヨーレートγｒｅとの差分の絶対値｜γｅｓｔ−γｒｅ｜の大きさに応じてトルクゲインＡＧを可変する態様であっても良い。これにより、アシスト力が急変することによる違和感を抑制することができる。
【０１１２】
また、実ヨーレートγｒｅを検出するヨーレートセンサ１５は、例えば操舵角θｈが数［ｄｅｇ］変化したときに検出値を出力する態様であれば良く、特段に高精度である必要はない。このため、比較的安価なヨーレートセンサ１５を用いることができる。
【０１１３】
また、ヨーレートセンサ１５の検出値は、ＣＡＮ４０を介さず直接コントロールユニット３０に入力される態様であることが望ましい。これにより、ＣＡＮ４０が失陥したことにより車速Ｖｓとして代替車速が入力された場合でも、上述したような異常挙動を防止することができる。
【０１１４】
また、ヨーレートセンサ１５は、自己診断機能を有する構成であることが望ましい。これにより、アシスト機能が失陥することなく、例えば、ワーニングランプを設けて運転者に異常を通知することができる。
【０１１５】
以下、実施形態１の捩れ角制御部３００（図５参照）について、図１７を参照して説明する。
【０１１６】
図１７は、実施形態１の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角Δθ、操舵角θｈ及びモータ角速度ωｍに基づいてモータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。捩れ角制御部３００は、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部３１０、速度制御部３３０、安定化補償部３４０、出力制限部３５０、舵角外乱補償部３６０、減算部３６１、加算部３６３、及び減速比部３７０を備えている。
【０１１７】
変換部５００から出力される目標捩れ角Δθｒｅｆは、減算部３６１に加算入力される。捩れ角Δθは、減算部３６１に減算入力される。操舵角θｈは、舵角外乱補償部３６０に入力される。モータ角速度ωｍは、安定化補償部３４０に入力される。
【０１１８】
捩れ角ＦＢ補償部３１０は、減算部３６１で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標コラム角速度ωｒｅｆ１を出力する。目標コラム角速度ωｒｅｆ１は、加算部３６３に加算出力される。補償値ＣＦＢは、単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。
【０１１９】
舵角外乱補償部３６０は、操舵角θｈに対して補償値Ｃｈ（伝達関数）を乗算し、目標コラム角速度ωｒｅｆ２を出力する。目標コラム角速度ωｒｅｆ２は、加算部３６３に加算出力される。
【０１２０】
加算部３６３は、目標コラム角速度ωｒｅｆ１と目標コラム角速度ωｒｅｆ２とを加算し、目標コラム角速度ωｒｅｆとして速度制御部３３０に出力する。これにより、運転者から入力される操舵角θｈの変化による、トーションバー捩れ角Δθへの影響を抑制し、急操舵に対する目標捩れ角Δθｒｅｆへの捩れ角Δθの追従性を向上することができる。
【０１２１】
運転者の操舵により操舵角θｈが変化すると、操舵角θｈの変化が外乱として捩れ角Δθに影響してしまい、目標捩れ角Δθｒｅｆに対してずれが発生する。特に、急な操舵に対しては、操舵角θｈの変化による目標捩れ角Δθｒｅｆに対するずれが顕著に出てしまう。舵角外乱補償部３６０の基本的な目的は、この外乱としての操舵角θｈの影響を低減させることである。
【０１２２】
速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標コラム角速度ωｒｅｆにコラム角速度ωｃが追従するようなモータ電流指令値Ｉｓを算出する。コラム角速度ωｃは、図１７のように、モータ角速度ωｍに減速機構である減速比部３７０の減速比１／Ｎを乗算した値としても良い。
【０１２３】
減算部３３３は、目標コラム角速度ωｒｅｆとコラム角速度ωｃとの差分（ωｒｅｆ−ωｃ）を算出する。積分部３３１は、目標コラム角速度ωｒｅｆとコラム角速度ωｃとの差分（ωｒｅｆ−ωｃ）を積分し、積分結果を減算部３３４に加算入力する。
【０１２４】
捩れ角速度ωｔは、比例部３３２にも出力される。比例部３３２は、コラム角速度ωｃに対してゲインＫｖｐによる比例処理を行い、比例処理結果を減算部３３４に減算入力する。減算部３３４での減算結果は、モータ電流指令値Ｉｓとして出力される。なお、速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ−Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Ｉｓを算出しても良い。
【０１２５】
出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｓに対する上限値及び下限値が予め設定されている。モータ電流指令値Ｉｓの上下限値を制限して、モータ電流指令値Ｉｒｅｆを出力する。
【０１２６】
なお、本実施形態における捩れ角制御部３００の構成は一例であり、図１７に示す構成とは異なる態様であっても良い。例えば、捩れ角制御部３００は、舵角外乱補償部３６０及び加算部３６３や、減速比部３７０を具備しない構成であっても良い。
【０１２７】
（実施形態２）
図１８は、実施形態２に係るコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。なお、上述した実施形態１で説明した構成と同じ構成部には同一の符号を付して重複する説明は省略する。実施形態２に係るコントロールユニット（ＥＣＵ）３０ａは、目標操舵トルク生成部２００ａ及び捩れ角制御部３００ａの構成が実施形態１とは異なる。
【０１２８】
目標操舵トルク生成部２００ａには、操舵角θｈ、車速Ｖｓ、車速判定信号Ｖｆａｉｌに加え、操舵トルクＴｓ及びモータ角θｍが入力される。
【０１２９】
捩れ角制御部３００ａは、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃを演算する。モータ２０は、モータ電流指令値Ｉｍｃにより駆動される。
【０１３０】
図１９は、実施形態２の目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。図１９に示すように、実施形態２の目標操舵トルク生成部２００ａは、実施形態１において説明した構成に加え、ＳＡＴ情報補正部２５０及び加算部２６３を備える。また、目標操舵トルク生成部２００ａは、車速失陥時処理部２８０ａの構成が実施形態１とは異なる。
【０１３１】
ＳＡＴ情報補正部２５０には、操舵角θｈ、車速Ｖｓ、操舵トルクＴｓ、モータ角θｍ及びモータ電流指令値Ｉｍｃが入力される。ＳＡＴ情報補正部２５０は、操舵トルクＴｓ、モータ角θｍ及びモータ電流指令値Ｉｍｃに基づいてセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を算出し、更にフィルタ処理、ゲイン乗算及び制限処理を施して、トルク信号（第１トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｄを演算する。
【０１３２】
図２０は、ＳＡＴ情報補正部の一構成例を示すブロック図である。ＳＡＴ情報補正部２５０は、ＳＡＴ算出部２５１、フィルタ部２５２、操舵トルク感応ゲイン部２５３、車速感応ゲイン部２５４、舵角感応ゲイン部２５５、及び制限部２５６を備える。
【０１３３】
ここで、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子について、図２１を参照して説明する。図２１は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を示すイメージ図である。
【０１３４】
運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｓが発生し、その操舵トルクＴｓに従ってモータ２０がアシストトルク（モータトルク）Ｔｍを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＴＳＡＴが発生する。その際、コラム軸換算慣性（モータ２０（のロータ）、減速機構等によりコラム軸に作用する慣性）Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。更に、モータ２０の回転速度により、ダンパ項（ダンパ係数ＤＭ）として表現される物理的なトルク（粘性トルク）が発生する。これらの力の釣り合いから、下記（１２）式に示す運動方程式が得られる。
【０１３５】
Ｊ×αＭ＋Ｆｒ×ｓｉｇｎ（ωＭ）＋ＤＭ×ωＭ＝Ｔｍ＋Ｔｓ+ＴＳＡＴ・・・（１２）
【０１３６】
上記（１２）式において、ωＭはコラム軸換算（コラム軸に対する値に変換）されたモータ角速度であり、αＭはコラム軸換算されたモータ角加速度である。そして、上記（１２）式をＴＳＡＴについて解くと、下記（１３）式が得られる。
【０１３７】
ＴＳＡＴ＝−Ｔｍ−Ｔｓ＋Ｊ×αＭ＋Ｆｒ×ｓｉｇｎ（ωＭ）＋ＤＭ×ωＭ・・・（１３）
【０１３８】
上記（１３）式からわかるように、コラム軸換算慣性Ｊ、静摩擦Ｆｒ及びダンパ係数ＤＭを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ωＭ、モータ角加速度αＭ、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴｓよりセルフアライニングトルクＴＳＡＴを算出することができる。なお、コラム軸換算慣性Ｊは、簡易的にモータ慣性と減速比の関係式を用いてコラム軸に換算した値でも良い。
【０１３９】
ＳＡＴ算出部２５１には、操舵トルクＴｓ、モータ角θｍ、及びモータ電流指令値Ｉｍｃが入力される。ＳＡＴ算出部２５１は、上記（１３）式を用いて、セルフアライニングトルクＴＳＡＴを算出する。ＳＡＴ算出部２５１は、換算部２５１Ａ、角速度演算部２５１Ｂ、角加速度演算部２５１Ｃ、ブロック２５１Ｄ、ブロック２５１Ｅ、ブロック２５１Ｆ、ブロック２５１Ｇ、及び加算器２５１Ｈ，２５１Ｉ，２５１Ｊを備える。
【０１４０】
換算部２５１Ａには、モータ電流指令値Ｉｍｃが入力される。換算部２５１Ａは、予め定められたギア比及びトルク定数を乗算することにより、コラム軸換算されたアシストトルクＴｍを算出する。
【０１４１】
角速度演算部２５１Ｂには、モータ角θｍが入力される。角速度演算部２５１Ｂは、微分処理及びギア比の乗算により、コラム軸換算されたモータ角速度ωＭが算出される。
【０１４２】
角加速度演算部２５１Ｃには、モータ角速度ωＭが入力される。角加速度演算部２５１Ｃは、モータ角速度ωＭを微分し、コラム軸換算されたモータ角加速度αＭを算出する。
【０１４３】
そして、入力された操舵トルクＴｓ並びに算出された上記アシストトルクＴｍ、モータ角速度ωＭ及びモータ角加速度αＭを用いて、ブロック２５１Ｄ、ブロック２５１Ｅ、ブロック２５１Ｆ、ブロック２５１Ｇ、及び加算器２５１Ｈ，２５１Ｉ，２５１Ｊにより、数８に基づいて、図２１に示されるような構成によりセルフアライニングトルクＴＳＡＴが算出される。
【０１４４】
ブロック２５１Ｄには、角速度演算部２５１Ｂから出力されたモータ角速度ωＭが入力される。ブロック２５１Ｄは、符号関数として機能し、入力データの符号を出力する。
【０１４５】
ブロック２５１Ｅには、角速度演算部２５１Ｂから出力されたモータ角速度ωＭが入力される。ブロック２５１Ｅは、入力データにダンパ係数ＤＭを乗算して出力する。
【０１４６】
ブロック２５１Ｆは、ブロック２５１Ｄからの入力データに静摩擦Ｆｒを乗算して出力する。
【０１４７】
ブロック２５１Ｇには、角加速度演算部２５１Ｃから出力されたモータ角加速度αＭが入力される。ブロック２５１Ｇは、入力データにコラム軸換算慣性Ｊを乗算して出力する。
【０１４８】
加算器２５１Ｈは、操舵トルクＴｓと換算部２５１Ａから出力されるアシストトルクＴｍとを加算する。
【０１４９】
加算器２５１Ｉは、加算器２５１Ｈの出力からブロック２５１Ｇの出力を減算する。
【０１５０】
加算器２５１Ｊは、ブロック２５１Ｅの出力とブロック２５１Ｆの出力とを加算し、加算器２５１Ｉの出力を減算する。
【０１５１】
上記構成により、上記（１３）式を実現することができる。すなわち、図２１に示すＳＡＴ算出部２５１の構成により、セルフアライニングトルクＴＳＡＴが算出される。
【０１５２】
なお、コラム角が直接検出可能な場合は、モータ角θｍの代わりにコラム角を角度情報として使用しても良い。この場合、コラム軸換算は不要となる。また、モータ角θｍではなく、ＥＰＳ操舵系／車両系１００からのモータ角速度ωｍをコラム軸換算した信号をモータ角速度ωＭとして入力し、モータ角θｍに対する微分処理を省略しても良い。更に、セルフアライニングトルクＴＳＡＴは、上記以外の方法で算出しても良く、算出値ではなく、測定値を使用しても良い。
【０１５３】
ＳＡＴ算出部２５１にて算出されたセルフアライニングトルクＴＳＡＴを活用し運転者に操舵感として適切に伝えるために、フィルタ部２５２により、伝えたい情報をセルフアライニングトルクＴＳＡＴから抽出し、操舵トルク感応ゲイン部２５３、車速感応ゲイン部２５４及び舵角感応ゲイン部２５５により伝える量を調整し、更に、制限部２５６により上下限値を調整する。
【０１５４】
フィルタ部２５２には、ＳＡＴ算出部２５１からセルフアライニングトルクＴＳＡＴが入力される。フィルタ部２５２は、例えばバンドバスフィルタにより、セルフアライニングトルクＴＳＡＴに対してフィルタ処理を行い、ＳＡＴ情報ＴＳＴ１を出力する。
【０１５５】
操舵トルク感応ゲイン部２５３には、フィルタ部２５２から出力されるＳＡＴ情報ＴＳＴ１及び操舵トルクＴｓが入力される。操舵トルク感応ゲイン部２５３は、操舵トルク感応ゲインを設定する。
【０１５６】
図２２は、操舵トルク感応ゲインの特性例を示す図である。図２２に示されるように、操舵トルク感応ゲイン部２５３は、直進走行状態であるオンセンタ近辺で感度が高くなるように、操舵トルク感応ゲインを設定する。操舵トルク感応ゲイン部２５３は、操舵トルクＴｓに応じて設定される操舵トルク感応ゲインをＳＡＴ情報ＴＳＴ１に乗算し、ＳＡＴ情報ＴＳＴ２を出力する。
【０１５７】
図２２において、操舵トルク感応ゲインは、操舵トルクＴｓがＴｓ１（例えば２Ｎｍ）以下では１．０で固定とし、操舵トルクＴｓがＴｓ２（＞Ｔｓ１）（例えば４Ｎｍ）以上では１．０より小さい値で固定とし、操舵トルクＴｓがＴｓ１とＴｓ２の間では一定の割合で減少するように設定した例を示している。
【０１５８】
車速感応ゲイン部２５４には、操舵トルク感応ゲイン部２５３から出力されるＳＡＴ情報ＴＳＴ２及び車速Ｖｓが入力される。車速感応ゲイン部２５４は、車速感応ゲインを設定する。
【０１５９】
図２３は、車速感応ゲインの特性例を示す図である。図２３に示されるように、車速感応ゲイン部２５４は、高速走行時の感度が高くなるように、車速感応ゲインを設定する。車速感応ゲイン部２５４は、車速Ｖｓに応じて設定される車速感応ゲインをＳＡＴ情報ＴＳＴ２に乗算し、ＳＡＴ情報ＴＳＴ３を出力する。
【０１６０】
図２３において、車速感応ゲインは、車速ＶｓがＶｓ２（例えば７０ｋｍ／ｈ）以上では１．０で固定とし、車速ＶｓがＶｓ１（＜Ｖｓ２）（例えば５０ｋｍ／ｈ）以下では１．０より小さい値で固定とし、車速ＶｓがＶｓ１とＶｓ２の間では一定の割合で増加するように設定した例を示している。
【０１６１】
舵角感応ゲイン部２５５には、車速感応ゲイン部２５４から出力されるＳＡＴ情報ＴＳＴ３及び操舵角θｈが入力される。舵角感応ゲイン部２５５は、舵角感応ゲインを設定する。
【０１６２】
図２４は、舵角感応ゲインの特性例を示す図である。図２４に示されるように、舵角感応ゲイン部２５５は、所定の操舵角から作用し始め、操舵角が大きい時の感度が高くなるように、舵角感応ゲインを設定する。舵角感応ゲイン部２５５は、操舵角θｈに応じて設定される舵角感応ゲインをＳＡＴ情報ＴＳＴ３に乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０を出力する。
【０１６３】
図２４において、舵角感応ゲインは、操舵角θｈがθｈ１（例えば１０ｄｅｇ）以下では所定のゲイン値Ｇαで、操舵角θｈがθｈ２（例えば３０ｄｅｇ）以上では１．０で固定とし、操舵角θｈがθｈ１とθｈ２の間では一定の割合で増加するように設定した例を示している。操舵角θｈが大きいときの感度を高くしたい場合は、Ｇαを０≦Ｇα＜１の範囲に設定すれば良い。操舵角θｈが小さいときの感度を高くしたい場合は、図示していないが、Ｇαを１＜Ｇαの範囲に設定すれば良い。操舵角θｈによる感度を変えたくない場合は、Ｇα＝１として設定すれば良い。
【０１６４】
制限部２５６には、舵角感応ゲイン部２５５から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０が入力される。制限部２５６は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０の上限値及び下限値が設定されている。
【０１６５】
図２５は、制限部におけるトルク信号の上限値及び下限値の設定例を示す図である。図２５に示されるように、制限部２５６は、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０に対する上限値及び下限値が予め設定され、入力するトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０が、上限値以上の場合は上限値を、下限値以下の場合は下限値を、それ以外の場合はトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄ０を、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｄとして出力する。
【０１６６】
なお、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインは、図２２、図２３、及び図２４に示されるような直線的な特性ではなく、曲線的な特性でも良い。また、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインは、操舵フィーリングに応じて設定を適宜調整しても良い。また、トルク信号の大きさが増大するおそれがない場合や他の手段で抑制する場合等では、制限部２５６を削除しても良い。操舵トルク感応ゲイン部２５３、車速感応ゲイン部２５４、及び舵角感応ゲイン部２５５についても、適宜、省略可能である。また、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインの設置位置を入れ替えても良い。また、例えば、操舵トルク感応ゲイン、車速感応ゲイン、及び舵角感応ゲインを並列に求め、１つの構成部でＳＡＴ情報ＴＳＴ１に乗算する態様であっても良い。
【０１６７】
すなわち、本実施形態におけるＳＡＴ情報補正部２５０の構成は一例であり、図２０に示す構成とは異なる態様であっても良い。
【０１６８】
図２６は、実施形態２の車速失陥時処理部の一構成例を示すブロック図である。実施形態２の車速失陥時処理部２８０ａは、車両運動推定部２８１ａと、トルクゲイン設定部２８２ａと、を含む。
【０１６９】
本実施形態では、車両の旋回運動によって発生する物理量として、上述したＳＡＴ算出部２５１によって算出されたセルフアライニングトルクＴＳＡＴが入力される例を示している。
【０１７０】
車両運動推定部２８１ａには、操舵角θｈが入力される。車両運動推定部２８１ａは、代替速度（例えば、１００［ｋｍ／ｈ］）における操舵角θｈとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの関係を示す推定セルフアライニングトルクマップを保持している。図２７は、実施形態２の車両運動推定部が保持する推定セルフアライニングトルクマップの特性例を示す図である。なお、操舵角θｈとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの関係は、図２７に示す推定セルフアライニングトルクマップではなく、例えば代替速度における操舵角θｈとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの関係を示す数式を用いても良い。
【０１７１】
車両運動推定部２８１ａは、推定セルフアライニングトルクマップ（又は、代替速度における操舵角θｈとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの関係を示す数式）を用いて、操舵角θｈに応じた推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔを出力する。
【０１７２】
トルクゲイン設定部２８２ａには、車両運動推定部２８１ａから出力された推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、及びセルフアライニングトルクＴＳＡＴが入力される。トルクゲイン設定部２８２は、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、及びセルフアライニングトルクＴＳＡＴに基づき、トルクゲインＡＧを生成する。
【０１７３】
具体的に、トルクゲイン設定部２８２ａは、車速判定信号Ｖｆａｉｌに基づき、車速Ｖｓが正常に検出されたか否か、すなわち、車速Ｖｓが代替車速であるか否かを判定する。トルクゲイン設定部２８２ａは、車速Ｖｓが代替車速である場合に、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜に応じたトルクゲインＡＧを生成する。本実施形態において、トルクゲイン設定部２８２ａは、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜に対する所定の閾値Ｅを保持しているものとする。
【０１７４】
図２８は、実施形態２のトルクゲイン設定部における具体的な動作の説明図である。図２８に示す例において、実線は、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔの絶対値｜Ｔｅｓｔ｜を示している。また、図２８に示す例において、破線は、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔの絶対値｜Ｔｅｓｔ｜に対し、所定の閾値Ｅだけ小さい値を示している。
【０１７５】
トルクゲイン設定部２８２ａは、車速Ｖｓが代替車速であり、かつ、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜が閾値Ｅ以上であるとき、トルクゲインＡＧを小さくする。
【０１７６】
図２８に示す例では、操舵角θｈの絶対値が｜θｈ１｜であり、セルフアライニングトルクＴＳＡＴの絶対値が｜ＴＳＡＴ１｜である例を示している。図２８では、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜が閾値Ｅ以上（｜γｅｓｔ−γｒｅ｜≧Ｅ）となる例を示している。
【０１７７】
実施形態２のトルクゲインＡＧは、下記（１４）式で表される。下記（１４）式において、係数Ｄは、１以上の実数値である。
【０１７８】
ＡＧ＝１／Ｄ・・・（１４）
【０１７９】
トルクゲイン設定部２８２ａは、車速Ｖｓが代替車速であり、かつ、｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜≧Ｅを満たす場合には、トルクゲインＡＧを１未満に設定する。換言すれば、上記（１４）式に示す係数Ｄを１よりも大きい値に設定する。
【０１８０】
なお、トルクゲイン設定部２８２ａは、車速Ｖｓが正常に検出されている場合には、トルクゲインＡＧを１に設定する。また、トルクゲイン設定部２８２ａは、車速Ｖｓが代替車速であるときの推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜が閾値Ｅ未満（｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜＜Ｅ）である場合にも、トルクゲインＡＧを１に設定する。換言すれば、上記（１４）式に示す係数Ｄを１に設定する。
【０１８１】
図２９は、実施形態２の車速失陥時処理部における処理の一例を示す図である。
【０１８２】
トルクゲイン設定部２８２ａは、車速判定信号Ｖｆａｉｌに基づき、車速Ｖｓが代替車速であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【０１８３】
車速Ｖｓが代替車速でない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）すなわち、車速Ｖｓが正常に検出されている場合、トルクゲイン設定部２８２ａは、トルクゲインＡＧ＝１／Ｄにおける係数Ｄを１に設定し（ステップＳ２０３）、処理を終了する。
【０１８４】
車速Ｖｓが代替車速である場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、車両運動推定部２８１ａは、例えば図２７に示す推定セルフアライニングトルクマップを用いて、操舵角θｈに応じた推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔを出力する（ステップＳ２０２）。
【０１８５】
トルクゲイン設定部２８２ａは、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜を算出する（ステップＳ２０４）。
【０１８６】
続いて、トルクゲイン設定部２８２ａは、推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜が所定の閾値Ｅ以上（｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜≧Ｅ）であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【０１８７】
推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜が閾値Ｅ未満（｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜＜Ｅ）である場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、トルクゲイン設定部２８２ａは、トルクゲインＡＧ＝１／Ｄにおける係数Ｄを１に設定し（ステップＳ２０３）、処理を終了する。
【０１８８】
推定セルフアライニングトルクＴｅｓｔとセルフアライニングトルクＴＳＡＴとの差分の絶対値｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜が閾値Ｅ以上（｜Ｔｅｓｔ−ＴＳＡＴ｜≧Ｅ）である場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、トルクゲイン設定部２８２ａは、トルクゲインＡＧ＝１／Ｄにおける係数Ｄを１よりも大きい所定値に設定し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。
【０１８９】
乗算部２１１は、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ０に対して、車速失陥時処理部２８０ａから出力されるトルクゲインＡＧを乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａとして加算部２６１に出力する。
【０１９０】
上述のように求められたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ、Ｔｒｅｆ＿ｂ、Ｔｒｅｆ＿ｃ及びＴｒｅｆ＿ｄは、加算部２６１、２６２、２６３で加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。
【０１９１】
上述したように、車両の旋回運動によって発生する物理量として、実施形態１において説明したヨーレートに代えて、セルフアライニングトルクを適用した構成であっても、実施形態１と同様の効果が得られる。具体的には、実施形態２の車速失陥時処理部２８０ａを適用することで、車速センサ１２が失陥し、代替車速（例えば、１００［ｋｍ／ｈ］）が車速Ｖｓとして出力されている状態で、アシスト制御によって停車中にセルフステアが発生するような過大な操舵トルクが発生することを防ぐことができる。
【０１９２】
なお、実施形態２の車速失陥時処理部２８０ａに代えて、実施形態１の車速失陥時処理部２８０を具備した構成であっても良い。この場合には、車両の旋回運動によって発生する物理量として、セルフアライニングトルクに代えて、ヨーレートや横加速度を適用することで実現できる。
【０１９３】
以下、実施形態２の捩れ角制御部３００ａについて、図３０を参照して説明する。
【０１９４】
図３０は、実施形態２の捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。捩れ角制御部３００ａは、目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍに基づいてモータ電流指令値Ｉｍｃを演算する。捩れ角制御部３００ａは、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、安定化補償部３４０、出力制限部３５０、減算部３６１及び加算部３６２を備えている。
【０１９５】
変換部５００から出力される目標捩れ角Δθｒｅｆは、減算部３６１に加算入力される。捩れ角Δθは、減算部３６１に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部３２０に入力される。モータ角速度ωｍは、安定化補償部３４０に入力される。
【０１９６】
捩れ角ＦＢ補償部３１０は、減算部３６１で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωｒｅｆを出力する。補償値ＣＦＢは、単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。
【０１９７】
目標捩れ角速度ωｒｅｆは、速度制御部３３０に入力される。捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０により、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。
【０１９８】
捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角Δθに対して微分演算処理を行い、捩れ角速度ωｔを算出する。捩れ角速度ωｔは、速度制御部３３０に出力される。捩れ角速度演算部３２０は、微分演算として、ＨＰＦとゲインによる擬似微分を行なっても良い。また、捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角速度ωｔを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部３３０に出力するようにしても良い。
【０１９９】
速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標捩れ角速度ωｒｅｆに捩れ角速度ωｔが追従するようなモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出する。
【０２００】
減算部３３３は、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ−ωｔ）を算出する。積分部３３１は、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ−ωｔ）を積分し、積分結果を減算部３３４に加算入力する。
【０２０１】
捩れ角速度ωｔは、比例部３３２にも出力される。比例部３３２は、捩れ角速度ωｔに対してゲインＫｖｐによる比例処理を行い、比例処理結果を減算部３３４に減算入力する。減算部３３４での減算結果は、モータ電流指令値Ｉｍｃａ１として出力される。なお、速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ−Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出しても良い。
【０２０２】
安定化補償部３４０は、補償値Ｃｓ（伝達関数）を有しており、モータ角速度ωｍからモータ電流指令値Ｉｍｃａ２を算出する。追従性及び外乱特性を向上させるために、捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０のゲインを上げると、高域の制御的な発振現象が発生してしまう。この対策として、モータ角速度ωｍに対し、安定化するために必要な伝達関数（Ｃｓ）を安定化補償部３４０に設定する。これにより、ＥＰＳ制御システム全体の安定化を実現することができる。
【０２０３】
加算部３６２は、速度制御部３３０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ１と安定化補償部３４０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ２とを加算し、モータ電流指令値Ｉｍｃｂとして出力する。
【０２０４】
出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂに対する上限値及び下限値が予め設定されている。出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂの上下限値を制限して、モータ電流指令値Ｉｍｃを出力する。
【０２０５】
なお、本実施形態における捩れ角制御部３００ａの構成は一例であり、図３０に示す構成とは異なる態様であっても良い。例えば、捩れ角制御部３００ａは、安定化補償部３４０を具備しない構成であっても良い。
【０２０６】
（実施形態３）
実施形態１，２では、車両用操向装置の１つとして、本開示をコラム型ＥＰＳに適用しているが、本開示はコラム型等の上流型に限られず、ラック＆ピニオン等の下流型ＥＰＳにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー（バネ定数任意）及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）反力装置等にも適用可能である。本開示を、トーションバーを備えたＳＢＷ反力装置に適用した場合の実施形態（実施形態３）について説明する。
【０２０７】
まずは、ＳＢＷ反力装置を含むＳＢＷシステム全体について説明する。図３１は、ＳＢＷシステムの構成例を、図１に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。なお、上述した実施形態１，２で説明した構成と同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０２０８】
ＳＢＷシステムは、図１におけるユニバーサルジョイント４ａにてコラム軸２と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル１の操作を電気信号によって操向車輪８Ｌ，８Ｒ等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図３１に示されるように、ＳＢＷシステムは反力装置６０及び駆動装置７０を備え、コントロールユニット（ＥＣＵ）５０が両装置の制御を行う。反力装置６０は、舵角センサ１４にて操舵角θｈの検出を行うと同時に、操向車輪８Ｌ，８Ｒから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ６１により生成される。なお、ＳＢＷシステムの中には反力装置内にトーションバーを有さないタイプもあるが、本開示を適用するＳＢＷシステムはトーションバーを有するタイプであり、トルクセンサ１０にて操舵トルクＴｓを検出する。また、角度センサ７４が、反力用モータ６１のモータ角θｍを検出する。駆動装置７０は、運転者によるハンドル１の操舵に合わせて、駆動用モータ７１を駆動し、その駆動力を、ギア７２を介してピニオンラック機構５に付与し、タイロッド６ａ，６ｂを経て、操向車輪８Ｌ，８Ｒを転舵する。ピニオンラック機構５の近傍には角度センサ７３が配置されており、操向車輪８Ｌ，８Ｒの転舵角θｔを検出する。ＥＣＵ５０は、反力装置６０及び駆動装置７０を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θｈや転舵角θｔ等の情報に加え、車速センサ１２からの車速Ｖｓ等を基に、反力用モータ６１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１及び駆動用モータ７１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。
【０２０９】
このようなＳＢＷシステムに本開示を適用した実施形態３の構成について説明する。
【０２１０】
図３２は、実施形態３の構成を示すブロック図である。実施形態３は、捩れ角Δθに対する制御（以下、「捩れ角制御」とする）と、転舵角θｔに対する制御（以下、「転舵角制御」とする）を行い、反力装置を捩れ角制御で制御し、駆動装置を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置は他の制御方法で制御しても良い。
【０２１１】
目標操舵トルク生成部２００ｂは、車速Ｖｓ、車速判定信号Ｖｆａｉｌ、操舵角θｈ、及び実ヨーレートγｒｅに基づき、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する。変換部５００は、目標操舵トルク生成部２００ｂで生成された目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。目標捩れ角Δθｒｅｆは、捩れ角制御部３００に出力される。捩れ角制御では、実施形態２と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θｈ等を用いて目標操舵トルク生成部２００ｂ及び変換部５００を経て算出される目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような制御を行う。モータ角θｍは角度センサ７４で検出され、モータ角速度ωｍは、角速度演算部９５１にてモータ角θｍを微分することにより算出される。転舵角θｔは角度センサ７３で検出される。また、実施形態１ではＥＰＳ操舵系／車両系１００内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部１３０は、図３に示される減算部３２Ｂ、ＰＩ制御部３５、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部３００ａから出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃ及びモータ電流検出器１４０で検出される反力用モータ６１の電流値Ｉｍｒに基づいて、反力用モータ６１を駆動して、電流制御を行う。
【０２１２】
転舵角制御では、目標転舵角生成部９１０にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成され、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角θｔと共に転舵角制御部９２０に入力され、転舵角制御部９２０にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。そして、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出される駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、電流制御部９３０が、電流制御部１３０と同様の構成及び動作により、駆動用モータ７１を駆動して、電流制御を行う。
【０２１３】
図３３は、目標転舵角生成部の構成例示す図である。目標転舵角生成部９１０は、制限部９３１、レート制限部９３２及び補正部９３３を備える。
【０２１４】
制限部９３１は、操舵角θｈの上下限値を制限して、操舵角θｈ１を出力する。図３０に示す捩れ角制御部３００ａ内の出力制限部３５０と同様に、操舵角θｈに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。
【０２１５】
レート制限部９３２は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θｈ１の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θｈ２を出力する。例えば、１サンプル前の操舵角θｈ１からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値（制限値）より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θｈ１を加減算し、操舵角θｈ２として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θｈ１をそのまま操舵角θｈ２として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。
【０２１６】
補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して、目標転舵角θｔｒｅｆを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部２００ｂ内の基本マップ部２１０のように、操舵角θｈ２の大きさ｜θｈ２｜に対する目標転舵角θｔｒｅｆの特性を定義したマップを用いて、操舵角θｈ２より目標転舵角θｔｒｅｆを求める。或いは、単純に、操舵角θｈ２に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θｔｒｅｆを求めるようにしても良い。
【０２１７】
図３４は、転舵角制御部の構成例を示す図である。転舵角制御部９２０は、図３０に示される捩れ角制御部３００ａの構成例において安定化補償部３４０及び加算部３６２を除いた構成と同様の構成をしており、目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθの代わりに目標転舵角θｔｒｅｆ及び転舵角θｔを入力し、転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部９２１、転舵角速度演算部９２２、速度制御部９２３、出力制限部９２６及び減算部９２７が、それぞれ捩れ角ＦＢ補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、出力制限部３５０及び減算部３６１と同様の構成で同様の動作を行う。
【０２１８】
このような構成において、実施形態３の動作例を、図３５のフローチャートを参照して説明する。図３５は、実施形態３の動作例を示すフローチャートである。
【０２１９】
動作を開始すると、角度センサ７３は転舵角θｔを検出し、角度センサ７４はモータ角θｍを検出し（ステップＳ１１０）、転舵角θｔは転舵角制御部９２０に、モータ角θｍは角速度演算部９５１にそれぞれ入力される。
【０２２０】
角速度演算部９５１は、モータ角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出し、捩れ角制御部３００ａに出力する（ステップＳ１２０）。
【０２２１】
その後、目標操舵トルク生成部２００ｂにおいて、図７に示されるステップＳ１０〜Ｓ４０と同様の動作を実行し、反力用モータ６１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ１３０〜Ｓ１６０）。
【０２２２】
一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部９１０が操舵角θｈを入力し、操舵角θｈは制限部９３１に入力される。制限部９３１は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θｈの上下限値を制限し（ステップＳ１７０）、操舵角θｈ１としてレート制限部９３２に出力する。レート制限部９３２は、予め設定された制限値により操舵角θｈ１の変化量に対して制限をかけ（ステップＳ１８０）、操舵角θｈ２として補正部９３３に出力する。補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して目標転舵角θｔｒｅｆを求め（ステップＳ１９０）、転舵角制御部９２０に出力する。
【０２２３】
転舵角θｔ及び目標転舵角θｔｒｅｆを入力した転舵角制御部９２０は、減算部９２７にて目標転舵角θｔｒｅｆから転舵角θｔを減算することにより、偏差Δθｔ０を算出する（ステップＳ２００）。偏差Δθｔ０は転舵角ＦＢ補償部９２１に入力され、転舵角ＦＢ補償部９２１は、偏差Δθｔ０に補償値を乗算することにより偏差Δθｔ０を補償し（ステップＳ２１０）、目標転舵角速度ωｔｒｅｆを速度制御部９２３に出力する。転舵角速度演算部９２２は転舵角θｔを入力し、転舵角θｔに対する微分演算により転舵角速度ωｔｔを算出し（ステップＳ２２０）、速度制御部９２３に出力する。速度制御部９２３は、速度制御部３３０と同様にＩ−Ｐ制御によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａを算出し（ステップＳ２３０）、出力制限部９２６に出力する。出力制限部９２６は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａの上下限値を制限し（ステップＳ２４０）、モータ電流指令値Ｉｍｃｔとして出力する（ステップＳ２５０）。
【０２２４】
モータ電流指令値Ｉｍｃｔは電流制御部９３０に入力され、電流制御部９３０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出された駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、駆動用モータ７１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ２６０）。
【０２２５】
なお、図３５におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、転舵角制御部９２０内の速度制御部９２３は、捩れ角制御部３００ａ内の速度制御部３３０と同様に、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ−Ｄ制御等、実現可能で、Ｐ、Ｉ及びＤのいずれかの制御を用いていれば良く、更に、転舵角制御部９２０及び捩れ角制御部３００ａでの追従制御は、一般的に用いられている制御構造で行っても良い。転舵角制御部９２０については、目標角度（ここでは目標転舵角θｔｒｅｆ）に対して実角度（ここでは転舵角θｔ）が追従する制御構成であれば、車両用装置に用いられている制御構成に限定されず、例えば、産業用位置決め装置や産業用ロボット等に用いられている制御構成を適用しても良い。
【０２２６】
実施形態３では、図３１に示されるように、１つのＥＣＵ５０で反力装置６０及び駆動装置７０の制御を行っているが、反力装置６０用のＥＣＵと駆動装置７０用のＥＣＵをそれぞれ設けても良い。この場合、ＥＣＵ同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図３１に示されるＳＢＷシステムは反力装置６０と駆動装置７０の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸２と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるＳＢＷシステムにも、本開示は適用可能である。このようなＳＢＷシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。
【０２２７】
上述の実施形態１から３での捩れ角制御部３００，３００ａは、直接的にモータ電流指令値Ｉｍｃ及びアシスト電流指令値Ｉａｃを演算しているが、それらを演算する前に、先ず出力したいモータトルク（目標トルク）を演算してから、モータ電流指令値及びアシスト電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値及びアシスト電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。
【０２２８】
なお、上述で使用した図は、本開示に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本開示の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。また、ハンドルと、モータ又は反力モータの間に任意のバネ定数を有する機構であれば、トーションバーに限定しなくても良い。
【符号の説明】
【０２２９】
１  ハンドル
２  コラム軸
２Ａ  トーションバー
３  減速機構
４ａ，４ｂ  ユニバーサルジョイント
５  ピニオンラック機構
６ａ，６ｂ  タイロッド
７ａ，７ｂ  ハブユニット
８Ｌ，８Ｒ  操向車輪
１０  トルクセンサ
１１  イグニションキー
１２  車速センサ
１３  バッテリ
１４  舵角センサ
１５  ヨーレートセンサ
１６  横加速度センサ
２０  モータ
３０，５０  コントロールユニット（ＥＣＵ）
６０  反力装置
６１  反力用モータ
７０  駆動装置
７１  駆動用モータ
７２  ギア
７３  角度センサ
１００  ＥＰＳ操舵系／車両系
１３０  電流制御部
１４０  モータ電流検出器
２００，２００ａ  目標操舵トルク生成部
２１０  基本マップ部
２１１  乗算部
２２０  微分部
２３０  ダンパゲインマップ部
２４０  ヒステリシス補正部
２５０  ＳＡＴ情報補正部
２５１  ＳＡＴ算出部
２５１Ａ  換算部
２５１Ｂ  角速度演算部
２５１Ｃ  角加速度演算部
２５１Ｄ，２５１Ｅ，２５１Ｆ  ブロック
２５１Ｈ，２５１Ｉ，２５１Ｊ  加算器
２５２  フィルタ部
２５３  操舵トルク感応ゲイン部
２５４  車速感応ゲイン部
２５５  舵角感応ゲイン部
２５６  制限部
２６０  乗算部
２６１，２６２，２６３  加算部
２８０，２８０ａ  車速失陥時処理部
２８１，２８１ａ  車両運動推定部
２８２，２８２ａ  トルクゲイン設定部
３００，３００ａ  捩れ角制御部
３１０  捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部
３２０  捩れ角速度演算部
３３０  速度制御部
３３１  積分部
３３２  比例部
３３３，３３４  減算部
３４０  安定化補償部
３５０  出力制限部
３６０  舵角外乱補償部
３６１  減算部
３６２，３６３  加算部
３７０  減速比部
４００  操舵方向判定部
５００  変換部
９１０  目標転舵角生成部
９２０  転舵角制御部
９２１  転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部
９２２  転舵角速度演算部
９２３  速度制御部
９２６  出力制限部
９２７  減算部
９３０  電流制御部
９３１  制限部
９３３  補正部
９３２  レート制限部
９４０  モータ電流検出器
１００１  ＣＰＵ
１００５  インターフェース
１００６  Ａ／Ｄ変換器
１００７  ＰＷＭコントローラ
１１００  制御用コンピュータ（ＭＣＵ）
【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】
2020115973.tif 000009
【図８】
2020115973.tif 000010
【図９】
2020115973.tif 000011
【図１０】
2020115973.tif 000012
【図１１】
2020115973.tif 000013
【図１２】
2020115973.tif 000014
【図１３】
2020115973.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020115973.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2020115973.tif 000021
【図２０】
2020115973.tif 000022
【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】
2020115973.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
2020115973.tif 000029
【図２８】
2020115973.tif 000030
【図２９】
2020115973.tif 000031
【図３０】
2020115973.tif 000032
【図３１】
2020115973.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2020115973.tif 000036
【図３５】
2020115973.tif 000037
【国際調査報告】
2020115973.tif 000038
2020115973.tif 000039
2020115973.tif 000040
2020115973.tif 000041