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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6194630
(24)【登録日】2017年8月25日
(45)【発行日】2017年9月13日
(54)【発明の名称】車両用操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20170904BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20170904BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20170904BHJP
B62D 107/00 20060101ALN20170904BHJP
B62D 109/00 20060101ALN20170904BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20170904BHJP
B62D 117/00 20060101ALN20170904BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20170904BHJP
B62D 121/00 20060101ALN20170904BHJP
B62D 137/00 20060101ALN20170904BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D5/04
B62D101:00
B62D107:00
B62D109:00
B62D113:00
B62D117:00
B62D119:00
B62D121:00
B62D137:00
【請求項の数】11
【全頁数】50
(21)【出願番号】特願2013-101451(P2013-101451)
(22)【出願日】2013年5月13日
(65)【公開番号】特開2014-221588(P2014-221588A)
(43)【公開日】2014年11月27日
【審査請求日】2016年3月28日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(72)【発明者】
【氏名】塩澤 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 拓
(72)【発明者】
【氏名】森 浩孝
【審査官】
岡▲さき▼ 潤
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００３−０７２５７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６２Ｄ６／００−６／１０
Ｂ６２Ｄ５／００−５／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を連結するユニバーサルジョイントと、運転者の操舵操作に応じて前記転舵輪の転舵を補助するためのトルクであるアシストトルクを出力するアクチュエータと、を備える車両用操舵制御装置であって、
車両の運転者が操舵操作する前記ステアリングホイールから前記トルク伝達経路を介して前記転舵輪側に伝達するトルクであるピニオン側トルクを検出するピニオン側トルク検出部と、
前記ユニバーサルジョイントに入力された操舵角と、前記入力された操舵角に基づき前記ユニバーサルジョイントから出力される出力角と、の比に基づく入出力トルク比を演算するトルク比演算部と、
前記ピニオン側トルク検出部が検出したピニオン側トルク及び前記トルク比演算部が演算した入出力トルク比に基づいて、前記ピニオン側トルク検出部が検出したピニオン側トルクを前記ステアリングホイールで発生するトルクに変換したハンドル端トルクを算出する第一ハンドル端トルク算出部と、
前記第一ハンドル端トルク算出部が算出したハンドル端トルクに応じたハンドル端アシストトルクを算出し、前記ハンドル端アシストトルク及び前記入出力トルク比に基づいて前記アシストトルクの指令値を算出するアシストトルク算出部と、を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
車両の運転者が操舵操作する前記ステアリングホイールから前記トルク伝達経路を介して前記転舵輪側に伝達するトルクであるピニオン側トルクを検出するピニオン側トルク検出部と、
前記ユニバーサルジョイントに入力された操舵角と、前記入力された操舵角に基づき前記ユニバーサルジョイントから出力される出力角と、の比に基づく入出力トルク比を演算するトルク比演算部と、
前記ピニオン側トルク検出部が検出したピニオン側トルク及び前記トルク比演算部が演算した入出力トルク比に基づいて、前記ピニオン側トルク検出部が検出したピニオン側トルクを前記ステアリングホイールで発生するトルクに変換したハンドル端トルクを算出する第一ハンドル端トルク算出部と、
前記第一ハンドル端トルク算出部が算出したハンドル端トルクに応じたハンドル端アシストトルクを算出し、前記ハンドル端アシストトルク及び前記入出力トルク比に基づいて前記アシストトルクの指令値を算出するアシストトルク算出部と、を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項2】
前記ステアリングホイールの操舵角に応じた操舵角速度を算出する操舵角速度算出部を備え、
前記アシストトルク算出部は、前記操舵角速度算出部が算出した操舵角速度の増加を抑制するために前記ステアリングホイールへ付加するトルクに応じた前記アシストトルクの指令値を算出する操舵系摩擦制御部と、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と前記操舵系摩擦制御部が算出した指令値を合算して前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記操舵角速度算出部が算出した操舵角速度の増加を抑制するために前記ステアリングホイールへ付加するトルクに応じた前記アシストトルクの指令値を算出する操舵系摩擦制御部と、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と前記操舵系摩擦制御部が算出した指令値を合算して前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項3】
前記転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータの回転角である転舵回転角に応じたピニオン角速度を算出するピニオン角速度算出部を備え、
前記アシストトルク算出部は、前記ピニオン角速度算出部が算出したピニオン角速度に基づいて前記トルク伝達経路を通じて伝達される慣性モーメントの推定値を算出する慣性モーメント推定部と、当該慣性モーメント推定部が算出した慣性モーメントの推定値に基づき、前記転舵輪側から前記トルク伝達経路を通じて前記ステアリングホイールへ伝達される慣性モーメントを補償するための慣性モーメント補償トルクに応じた前記アシストトルクの指令値を算出する慣性補償制御部と、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と前記慣性補償制御部が算出した指令値を合算して前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記ピニオン角速度算出部が算出したピニオン角速度に基づいて前記トルク伝達経路を通じて伝達される慣性モーメントの推定値を算出する慣性モーメント推定部と、当該慣性モーメント推定部が算出した慣性モーメントの推定値に基づき、前記転舵輪側から前記トルク伝達経路を通じて前記ステアリングホイールへ伝達される慣性モーメントを補償するための慣性モーメント補償トルクに応じた前記アシストトルクの指令値を算出する慣性補償制御部と、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と前記慣性補償制御部が算出した指令値を合算して前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項4】
前記転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータの回転角である転舵回転角に応じたピニオン角速度を算出するピニオン角速度算出部を備え、
前記アシストトルク算出部は、前記ピニオン角速度算出部が算出したピニオン角速度の増加を抑制するために前記トルク伝達経路へ付加するトルクに応じた前記アシストトルクの指令値を算出する直進安定制御部と、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と前記直進安定制御部が算出した指令値を合算して前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記ピニオン角速度算出部が算出したピニオン角速度の増加を抑制するために前記トルク伝達経路へ付加するトルクに応じた前記アシストトルクの指令値を算出する直進安定制御部と、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と前記直進安定制御部が算出した指令値を合算して前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項5】
前記アシストトルクを出力するアクチュエータを、前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側に配置した転舵側アクチュエータとし、
前記アシストトルク算出部は、前記転舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように、前記アシストトルク算出部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第一ピニオン端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記転舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように、前記アシストトルク算出部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第一ピニオン端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項6】
前記アシストトルクを出力するアクチュエータを、前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側に配置した転舵側アクチュエータとし、
前記アシストトルク算出部は、前記転舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように、前記操舵系摩擦制御部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第二ピニオン端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項２に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記転舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように、前記操舵系摩擦制御部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第二ピニオン端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項２に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項7】
前記アシストトルクを出力するアクチュエータを、前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側に配置した転舵側アクチュエータとし、
前記アシストトルク算出部は、前記転舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように、前記慣性補償制御部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第三ピニオン端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項３に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記転舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように、前記慣性補償制御部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第三ピニオン端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項３に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項8】
前記アシストトルクを出力するアクチュエータを、前記ユニバーサルジョイントよりも前記ステアリングホイール側に配置した操舵側アクチュエータとし、
前記アシストトルク算出部は、前記操舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記トルク伝達経路のうち前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側で発生するトルクに応じた値となるように、前記直進安定制御部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第二ハンドル端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項４に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記操舵側アクチュエータが出力するアシストトルクが前記トルク伝達経路のうち前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側で発生するトルクに応じた値となるように、前記直進安定制御部が算出した指令値を前記入出力トルク比に換算して変換する第二ハンドル端トルク変換部を備えることを特徴とする請求項４に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項9】
前記アシストトルクを出力するアクチュエータを、前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側に配置した転舵側アクチュエータとし、
前記アシストトルク算出部は、前記アシストトルク算出部が算出した指令値を、前記アシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換した第一ピニオン側変換指令値と、前記操舵角に応じた操舵角速度の増加を抑制するために前記ステアリングホイールへ付加するトルクに応じて算出した前記指令値を、前記アシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換した第二ピニオン側変換指令値、前記転舵輪側から前記トルク伝達経路を通じて前記ステアリングホイールへ伝達される慣性モーメントを補償するための慣性モーメント補償トルクに応じて算出した前記指令値を、前記アシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換した第三ピニオン側変換指令値、及び前記転舵側アクチュエータの回転角に応じたピニオン角速度の増加を抑制するために前記トルク伝達経路へ付加するトルクに応じて算出した前記指令値のうち少なくとも一つと、を合算して、前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記アシストトルク算出部が算出した指令値を、前記アシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換した第一ピニオン側変換指令値と、前記操舵角に応じた操舵角速度の増加を抑制するために前記ステアリングホイールへ付加するトルクに応じて算出した前記指令値を、前記アシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換した第二ピニオン側変換指令値、前記転舵輪側から前記トルク伝達経路を通じて前記ステアリングホイールへ伝達される慣性モーメントを補償するための慣性モーメント補償トルクに応じて算出した前記指令値を、前記アシストトルクが前記ステアリングホイールで発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換した第三ピニオン側変換指令値、及び前記転舵側アクチュエータの回転角に応じたピニオン角速度の増加を抑制するために前記トルク伝達経路へ付加するトルクに応じて算出した前記指令値のうち少なくとも一つと、を合算して、前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項10】
前記アシストトルクを出力するアクチュエータを、前記ユニバーサルジョイントよりも前記ステアリングホイール側に配置した操舵側アクチュエータとし、
前記アシストトルク算出部は、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と、前記操舵角に応じた操舵角速度の増加を抑制するために前記ステアリングホイールへ付加するトルクに応じて算出した前記指令値、前記転舵輪側から前記トルク伝達経路を通じて前記ステアリングホイールへ伝達される慣性モーメントを補償するための慣性モーメント補償トルクに応じて算出した前記指令値、及び前記操舵側アクチュエータの回転角に応じたピニオン角速度の増加を抑制するために前記トルク伝達経路へ付加するトルクに応じて算出した前記指令値を、前記アシストトルクが前記トルク伝達経路のうち前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側で発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換したハンドル側変換指令値のうち少なくとも一つと、を合算して、前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両用操舵制御装置。
前記アシストトルク算出部は、前記アシストトルク算出部が算出した指令値と、前記操舵角に応じた操舵角速度の増加を抑制するために前記ステアリングホイールへ付加するトルクに応じて算出した前記指令値、前記転舵輪側から前記トルク伝達経路を通じて前記ステアリングホイールへ伝達される慣性モーメントを補償するための慣性モーメント補償トルクに応じて算出した前記指令値、及び前記操舵側アクチュエータの回転角に応じたピニオン角速度の増加を抑制するために前記トルク伝達経路へ付加するトルクに応じて算出した前記指令値を、前記アシストトルクが前記トルク伝達経路のうち前記ユニバーサルジョイントよりも前記転舵輪側で発生するトルクに応じた値となるように前記入出力トルク比に換算して変換したハンドル側変換指令値のうち少なくとも一つと、を合算して、前記アシストトルクの最終指令値を算出する指令値合算部を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両用操舵制御装置。
【請求項11】
前記アシストトルク算出部は、前記ピニオン側トルク検出部が検出したピニオン側トルクを前記トルク比演算部が演算した入出力トルク比により補正して、前記アシストトルクの指令値を算出することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載した車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に連結した状態で、ステアリングホイールの操舵操作に応じて転舵モータ等のアクチュエータによりアシストする、車両用操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載のＳＢＷシステムでは、転舵輪の実際の転舵角（以降の説明では、「実転舵角」と記載する場合がある）を検出するセンサ（ロータリーエンコーダ等）を備えない構成を実現するとともに、転舵輪の転舵角を算出することを目的としている。このため、ステアリングホイールの操舵角度範囲内の絶対角度と、転舵輪の転舵角度範囲内の角度を複数の周期に亘って検出した転舵絶対角度との偏差との和と、転舵角度範囲内の角度を複数の周期で検出した初期値との差をオフセット量として求める。そして、転舵輪の転舵角度範囲内の角度を複数の周期に亘って検出した転舵絶対角度とオフセット量の和を、相対的な転舵輪の転舵角として算出し、転舵輪の転舵角を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１‐００５９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１に記載されている技術も含め、従来のＳＢＷシステムでは、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を、ユニバーサルジョイントを備えた構成とする場合がある。これは、ステアリングホイールと転舵輪との間における各種構成部品のレイアウト等に応じて構成する。しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、ステアリングホイールにより入力された操舵角の、トルク伝達経路でユニバーサルジョイントにより伝達される変化を考慮することなく、相対的な転舵輪の転舵角を算出して、転舵輪の転舵角を算出する。
【0005】
したがって、ＳＢＷシステムの一部に異常が発生した場合等、トルク伝達経路を機械的に連結した状態において、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との対応関係を適切に検出することが困難となる状態が発生する。これにより、トルク伝達経路を機械的に連結した状態において、運転者の操舵操作に応じて転舵輪の転舵を補助するためのアシストトルクを出力するアクチュエータの制御を、適切に行なうことが困難となるという問題がある。本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、アクチュエータを適切に制御することが可能な、車両用操舵制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明は、運転者の操舵操作に応じてアクチュエータから出力する、転舵輪の転舵を補助するためのアシストトルクの指令値を、入出力トルク比及びハンドル端アシストトルクに基づいて算出する。ここで、入出力トルク比は、ユニバーサルジョイントに入力された操舵角と、この入力された操舵角に基づきユニバーサルジョイントから出力される出力角との比に基づくトルク比である。また、ハンドル端アシストトルクは、ハンドル端トルクに応じて算出するトルクである。ハンドル端トルクは、ステアリングホイールからトルク伝達経路を介して転舵輪側に伝達するトルクであるピニオン側トルクを、入出力トルク比に基づいて、ステアリングホイールで発生するトルクに変換したトルクである。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、トルク変動に応じた入出力トルク比と、ハンドル端トルクに基づいて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。このため、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、運転者の操舵操作に対してアクチュエータを適切に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の第一実施形態の車両用操舵制御装置を備えた車両の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の第一実施形態の車両用操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】ＳＢＷシステムのステアリング構造を示す図である。
【図4】指令演算部の構成を示すブロック図である。
【図5】クラッチ角偏差算出部がクラッチ角偏差を算出する処理を示すブロック図である。
【図6】波形マップを示す図である。
【図7】転舵角算出部が転舵輪の転舵角を算出する処理を示すブロック図である。
【図8】ＥＰＳ制御ブロックの構成を示すブロック図である。
【図9】入出力トルク比マップを示す図である。
【図10】アシストトルク算出部の構成を示すブロック図である。
【図11】単体のユニバーサルジョイントが有する回転軸と、回転軸周りの回転運動との関係を示す図である。
【図12】ユニバーサルジョイントにおける入力側の軸と出力側の軸との関係を示す図である。
【図13】ユニバーサルジョイントにおける入力側の軸及び出力側の軸と、位相角との関係を示す図である。
【図14】車両の出荷前に行なう処理を示すフローチャートである。
【図15】出荷後の車両に対して行なう処理のうち、クラッチ角偏差を算出・記憶する処理を示すフローチャートである。
【図16】出荷後の車両に対して行なう処理のうち、転舵輪の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理を示すフローチャートである。
【図17】トルク比演算部が入出力トルク比を演算する処理を示すフローチャートである。
【図18】アシストトルク算出部がアシストトルク指令値を算出する処理を示すフローチャートである。
【図19】本発明の第一実施形態の車両用操舵制御装置を用いた車両の動作を示すタイムチャートである。
【図20】アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータとした場合に、アシストトルク算出部がアシストトルク指令値を算出する処理を示すフローチャートである。
【図21】トルク比演算部が入出力トルク比を演算する処理の変形例を示すフローチャートである。
【図22】トルク比演算部が入出力トルク比を演算する処理の変形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】
【0009】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本実施形態の車両用操舵制御装置１を備えた車両の概略構成を示す図である。また、図２は、本実施形態の車両用操舵制御装置１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の車両用操舵制御装置１を備えた車両は、ＳＢＷシステムを適用した車両である。なお、ＳＢＷシステムとは、一般的に、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ：Ｓｔｅｅｒ Ｂｙ Ｗｉｒｅ、以降の説明では、「ＳＢＷ」と記載する場合がある）と呼称するシステムである。したがって、車両用操舵制御装置１は、ＳＢＷシステムを形成する装置である。
【0010】
ここで、ＳＢＷシステムでは、車両の運転者によるステアリングホイール（操舵輪）の操舵操作に応じてアクチュエータ（例えば、転舵モータ）を駆動制御して、転舵輪を転舵する制御を行うことにより、車両の進行方向を変化させる。転舵モータの駆動制御は、ステアリングホイールと転舵輪との間に介装するクラッチを、通常状態である開放状態に切り替えて、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で行う。
【0011】
そして、例えば、断線等、ＳＢＷシステムの一部に異常が発生した場合には、開放状態のクラッチを締結状態に切り替えて、トルク伝達経路を機械的に接続することにより、運転者がステアリングホイールに加える力を用いて、転舵輪の転舵を継続する。これに加え、運転者によるステアリングホイールの操作状態（操舵量、操舵トルク、操舵速度等）に応じて、転舵モータからアシストトルクを出力するＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）制御を行なう。なお、車両の構成を、例えば、車室内に配置した制御切り替えスイッチを備える構成として、運転者が制御切り替えスイッチを操作することにより、ＳＢＷシステムによる制御からＥＰＳ制御への切り替えを、運転者により任意に行なうことが可能な構成としてもよい。
【0012】
図１及び図２中に示すように、本実施形態の車両用操舵制御装置１は、転舵モータ２と、転舵モータ制御部４と、クラッチ６と、反力モータ８と、反力モータ制御部１０を備える。転舵モータ２は、転舵モータ制御部４が出力する転舵モータ駆動電流に応じて駆動する電動モータであり、上述した目標転舵角に応じて回転して、転舵輪を転舵制御する転舵アクチュエータを形成する。また、転舵モータ２は、転舵モータ駆動電流に応じて駆動することにより、転舵輪を転舵させるための転舵トルクを出力する。なお、転舵アクチュエータとしては、電動モータ以外に、動力シリンダーや、ソレノイドを備えた油圧回路等を用いることが可能である。
また、転舵モータ２は、回転可能な転舵モータ出力軸１２を有する。
【0013】
転舵モータ出力軸１２の先端側には、ピニオンギヤを用いて形成した転舵出力歯車１２ａを設けてある。転舵出力歯車１２ａは、ステアリングラック１４に挿通させたラック軸１８の両端部間に設けたラックギヤ１８ａと噛合する。
また、転舵モータ２には、転舵モータ角度センサ１６と、転舵モータトルクセンサ２ｔを設ける。
転舵モータ角度センサ１６は、転舵モータ２の回転角である転舵モータ回転角を検出し、この検出した転舵モータ回転角を含む情報信号を、転舵モータ制御部４を介して、反力モータ制御部１０へ出力する。
【0014】
転舵モータトルクセンサ２ｔは、転舵モータ２が駆動時に発生させるトルクである転舵モータトルクを検出する。そして、転舵モータトルクセンサ２ｔは、検出した転舵モータトルクを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。なお、以降の説明では、転舵モータトルクを、「トルクセンサ値Ｖｔｍ」と記載する場合がある。また、転舵モータトルクセンサ２ｔが検出した転舵モータトルクは、操舵トルクに変換してもよい。なお、本実施形態では、転舵モータトルクセンサ２ｔが検出した転舵モータトルクを、運転者がステアリングホイール３２に加えているトルクである操舵トルクに変換する。そして、この変換した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する場合について説明する。
【0015】
ステアリングラック１４は、円筒形状に形成してあり、転舵モータ出力軸１２の回転、すなわち、転舵出力歯車１２ａの回転に応じて車幅方向へ変位するラック軸１８を挿通させる。また、ステアリングラック１４の内部には、ラック軸１８の外径面を全周から覆うストッパ部１４ａを二つ設ける。二つのストッパ部１４ａは、それぞれ、ステアリングラック１４の内部において、転舵出力歯車１２ａよりも車幅方向右側及び左側に設ける。なお、図１中では、二つのストッパ部１４ａのうち、転舵出力歯車１２ａよりも車幅方向右側に設けたストッパ部１４ａの図示を省略する。
【0016】
ラック軸１８の、ステアリングラック１４に挿通させて内部に配置した部分のうち、ストッパ部１４ａよりも車幅方向右側及び左側の部分には、それぞれ、ストッパ部１４ａとラック軸１８の軸方向で対向する端当て部材１８ｂを設ける。なお、図１中では、二つの端当て部材１８ｂのうち、ストッパ部１４ａよりも車幅方向右側に設けた端当て部材１８ｂの図示を省略する。ラック軸１８の両端は、それぞれ、タイロッド２０及びナックルアーム２２を介して、転舵輪２４に連結する。また、ラック軸１８とタイロッド２０との間には、タイヤ軸力センサ２６を設ける。
タイヤ軸力センサ２６は、ラック軸１８の軸方向（車幅方向）に作用する軸力を検出し、この検出した軸力（以降の説明では、「タイヤ軸力」と記載する場合がある）を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。
【0017】
転舵輪２４は、車両の前輪（左右前輪）であり、転舵モータ出力軸１２の回転に応じてラック軸１８が車幅方向へ変位すると、タイロッド２０及びナックルアーム２２を介して転舵し、車両の進行方向を変化させる。なお、本実施形態では、転舵輪２４を、左右前輪で形成した場合を説明する。これに伴い、図１中では、左前輪で形成した転舵輪２４を、転舵輪２４Ｌと示し、右前輪で形成した転舵輪２４を、転舵輪２４Ｒと示す。転舵モータ制御部４は、反力モータ制御部１０と、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ライン２８を介して、情報信号の入出力を行う。
また、転舵モータ制御部４は、転舵位置サーボ制御部３０と、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡを有する。
【0018】
転舵位置サーボ制御部３０は、転舵モータ２を駆動させるための転舵モータ駆動電流を演算し、この演算した転舵モータ駆動電流を、転舵モータ２へ出力する。ここで、転舵モータ駆動電流は、上述した転舵トルクを制御して、ステアリングホイールの操作に応じた目標転舵角を算出し、この算出した目標転舵角に応じて転舵モータ２を駆動制御するための電流である。
転舵モータ駆動電流の演算は、反力モータ制御部１０が出力する転舵モータ電流指令と、実際に転舵モータ２へ通電している電流（転舵モータ実電流）の指令値（以降の説明では、「転舵モータ実電流指令Ｉｔ」と記載する場合がある）に基づいて行う。具体的には、転舵モータ実電流指令Ｉｔを用いて転舵モータ電流指令を補正し、転舵モータ駆動電流を演算する。
【0019】
また、転舵位置サーボ制御部３０は、転舵モータ実電流指令Ｉｔを計測し、この計測した転舵モータ実電流指令Ｉｔに基づいて、転舵モータ２の温度Ｔｔを推定する。そして、推定した転舵モータ２の温度Ｔｔを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。これは、電流の通電による抵抗発熱に起因するモータ類（転舵モータ２、反力モータ８）の過熱を推定するためである。なお、転舵モータ実電流指令Ｉｔは、例えば、転舵モータ２に基板温度センサ（図示せず）を内蔵し、この内蔵した基板温度センサを用いて計測する。
【0020】
ここで、転舵モータ実電流指令Ｉｔに基づいて転舵モータ２の温度Ｔｔを推定する方法としては、例えば、大電流域では、計測した実際の電流値を用いて転舵モータ実電流指令Ｉｔを求める。具体的には、計測した実際の電流値と予め記憶している電流閾値とを比較し、計測した実際の電流値が電流閾値よりも大きい場合は、計測した実際の電流値を、転舵モータ実電流指令Ｉｔとして採用する。一方、小電流域では、転舵モータ２の回転数とトルクとの関係を定めたモータＮＴ特性を用い、転舵モータ２の回転数に基づいて、転舵モータ実電流指令Ｉｔを推定する。具体的には、計測した実際の電流値を転舵モータ実電流指令Ｉｔとして採用せず、モータＮＴ特性を用い、転舵モータ２の回転数に基づいて推定した電流値を、転舵モータ実電流指令Ｉｔとして採用する。
【0021】
そして、上記のように採用した転舵モータ実電流指令Ｉｔを用いて、転舵モータ２の温度Ｔｔを推定する。なお、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡに関する説明は、後述する。
クラッチ６は、運転者が操作するステアリングホイール３２と転舵輪２４との間に介装し、反力モータ制御部１０が出力するクラッチ駆動電流に応じて、開放状態または締結状態に切り替わる。なお、クラッチ６は、通常状態では、開放状態である。
【0022】
ここで、クラッチ６の状態が開放状態に切り替わると、ステアリングホイール３２と転舵輪２４との間のトルク伝達経路を機械的に分離させて、ステアリングホイール３２の操舵操作が転舵輪２４へ伝達されない状態とする。一方、クラッチ６の状態が締結状態に切り替わると、ステアリングホイール３２と転舵輪２４との間のトルク伝達経路を機械的に連結させて、ステアリングホイール３２の操舵操作が転舵輪２４へ伝達される状態とする。また、ステアリングホイール３２とクラッチ６との間には、操舵角センサ３４と、操舵トルクセンサ３６と、反力モータ８と、反力モータ角度センサ３８を配置する。
【0023】
操舵角センサ３４は、例えば、ステアリングホイール３２を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。また、操舵角センサ３４は、ステアリングホイール３２の現在の回転角（操舵角）である現在操舵角を検出する。そして、操舵角センサ３４は、検出したステアリングホイール３２の現在操舵角を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。なお、以降の説明では、現在操舵角を、「現在操舵角θＨ」と記載する場合がある。
ここで、近年の車両は、ステアリングホイール３２の操舵角を検出可能なセンサを、標準的に備えている場合が多い。このため、本実施形態では、操舵角センサ３４として、車両に既存のセンサである、ステアリングホイール３２の操舵角を検出可能なセンサを用いた場合について説明する。
【0024】
操舵トルクセンサ３６は、操舵角センサ３４と同様、例えば、ステアリングホイール３２を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。また、操舵トルクセンサ３６は、運転者がステアリングホイール３２に加えているトルクである操舵トルクを検出する。そして、操舵トルクセンサ３６は、検出した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。なお、以降の説明では、操舵トルクを、「トルクセンサ値Ｖｔｓ」と記載する場合がある。
なお、反力モータ８及び反力モータ角度センサ３８に関する説明は、後述する。
【0025】
また、クラッチ６は、開放状態で互いに離間し、締結状態で互いに噛合する一対のクラッチ板４０を有する。なお、図１中及び以降の説明では、一対のクラッチ板４０のうち、ステアリングホイール３２側に配置するクラッチ板４０を、「操舵輪側クラッチ板４０ａ」とし、転舵輪２４側に配置するクラッチ板４０を、「転舵輪側クラッチ板４０ｂ」とする。操舵輪側クラッチ板４０ａは、ステアリングホイール３２と共に回転するステアリングシャフト４２に取り付けてあり、ステアリングシャフト４２と共に回転する。
転舵輪側クラッチ板４０ｂは、ピニオン軸４４の一端に取り付けてあり、ピニオン軸４４と共に回転する。
ピニオン軸４４の他端は、ピニオン４６内に配置してある。
ピニオン４６には、ラックギヤ１８ａと噛合するステアリングギヤ（図示せず）を内蔵する。これに加え、ピニオン４６には、ピニオン軸トルクセンサ４６ｔを設ける。
【0026】
ピニオン軸トルクセンサ４６ｔは、ピニオン軸４４に加わるトルクであるピニオン軸トルクを検出する。そして、ピニオン軸トルクセンサ４６ｔは、検出したピニオン軸トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。なお、以降の説明では、ピニオン軸トルクを、「トルクセンサ値Ｖｔｐ」と記載する場合がある。なお、本実施形態では、ピニオン軸トルクセンサ４６ｔが検出したピニオン軸トルクを、運転者がステアリングホイール３２に加えているトルクである操舵トルクに変換する。そして、この変換した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する場合について説明する。
ステアリングギヤは、ピニオン軸４４と共に回転する。すなわち、ステアリングギヤは、ピニオン軸４４を介して、転舵輪側クラッチ板４０ｂと共に回転する。
【0027】
反力モータ８は、反力モータ制御部１０が出力する反力モータ駆動電流に応じて駆動する電動モータであり、ステアリングホイール３２へ操舵反力を出力可能な反力アクチュエータを形成する。なお。操舵反力の出力は、ステアリングホイール３２と共に回転するステアリングシャフト４２を回転させて行なう。ここで、反力モータ８がステアリングホイール３２へ出力する操舵反力は、転舵輪２４に作用しているタイヤ軸力やステアリングホイール３２の操舵状態に応じて演算する。この演算は、クラッチ６を開放状態に切り替えて、ステアリングホイール３２と転舵輪２４との間のトルク伝達経路を機械的に分離させている状態で行なう。これにより、ステアリングホイール３２を操舵する運転者へ、適切な操舵反力を伝達する。すなわち、反力モータ８がステアリングホイール３２へ出力する操舵反力は、運転者がステアリングホイール３２を操舵する操作方向とは反対方向へ作用する反力である。なお、反力アクチュエータとしては、電動モータ以外に、動力シリンダーや、ソレノイドを備えた油圧回路等を用いることが可能である。
【0028】
反力モータ角度センサ３８は、反力モータ８に設けるセンサである。また、反力モータ角度センサ３８は、反力モータ８の回転角を検出し、この検出した回転角（以降の説明では、「反力モータ回転角」と記載する場合がある）を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。
反力モータ制御部１０は、転舵モータ制御部４と、通信ライン２８を介して、情報信号の入出力を行う。これに加え、反力モータ制御部１０は、通信ライン２８を介して、車速センサ５０及びエンジンコントローラ５２が出力する情報信号の入力を受ける。
また、反力モータ制御部１０は、通信ライン２８を介して入力を受けた情報信号や、各種センサから入力を受けた情報信号に基づき、反力モータ８を駆動制御する。
【0029】
車速センサ５０は、例えば、公知の車速センサであり、車両の車速を検出し、この検出した車速を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。エンジンコントローラ５２（エンジンＥＣＵ）は、エンジン（図示せず）の状態（エンジン駆動、または、エンジン停止）を含む情報信号を、反力モータ制御部１０へ出力する。
また、反力モータ制御部１０は、指令演算部５４と、反力サーボ制御部５６と、クラッチ制御部５８と、反力側前回処理内容記憶部ＭＢを有する。
【0030】
指令演算部５４は、車速センサ５０、操舵角センサ３４、エンジンコントローラ５２、操舵トルクセンサ３６、反力モータ角度センサ３８、タイヤ軸力センサ２６及び転舵モータ角度センサ１６が出力した情報信号の入力を受ける。なお、指令演算部５４の詳細な構成についての説明は、後述する。
反力サーボ制御部５６は、反力モータ８を駆動させるための反力モータ駆動電流を反力モータ８へ出力する。
また、反力サーボ制御部５６は、実際に反力モータ８へ通電している電流（反力モータ実電流）の値（以降の説明では、「反力モータ電流値Ｉｈ」と記載する場合がある）を計測する。
【0031】
ここで、反力モータ駆動電流の演算は、指令演算部５４が出力する反力モータ電流指令（後述）と、反力モータ電流値Ｉｈに基づいて行う。具体的には、反力モータ電流値Ｉｈを用いて反力モータ電流指令を補正し、反力モータ駆動電流を演算する。また、反力サーボ制御部５６は、計測した反力モータ電流値Ｉｈに基づいて、反力モータ８の温度Ｔｈを推定する。なお、反力モータ８の温度Ｔｈの推定は、例えば、転舵位置サーボ制御部３０が行う転舵モータ２の温度Ｔｔの推定と、同様の手順で行う。
クラッチ制御部５８は、指令演算部５４が出力するクラッチ電流指令（後述）に基づいて、開放状態のクラッチ６を締結状態へ切り替えるために必要な電流を、クラッチ駆動電流として演算する。そして、演算したクラッチ駆動電流を、クラッチ６へ出力する。
なお、反力側前回処理内容記憶部ＭＢに関する説明は、後述する。
【0032】
次に、図１及び図２を参照しつつ、図３を用いて、詳細なステアリング構造について説明する。図３は、ＳＢＷシステムのステアリング構造を示す図である。
ステアリングホイール３２は、ステアリングシャフト４２の一端に連結してある。
ステアリングシャフト４２は、ステアリングコラム５によって回転自在に保持されている。
また、ステアリングシャフト４２の他端は、ユニバーサルジョイント７を介して操舵側中間シャフト９の一端に連結している。
ステアリングコラム５には、ステアリングシャフト４２に連結した反力モータ８を設けている。
【0033】
反力モータ８は、転舵角に応じて転舵輪側からステアリングホイール方向へ伝達される路面反力に応じた反力トルクをステアリングシャフト４２へ付与する。これにより、クラッチ６が解放されているときであっても、運転者は、転舵状態に応じた路面反力を把握できる。操舵側中間シャフト９の他端は、ユニバーサルジョイント１１を介してクラッチ入力軸１３の一端に連結してある。
クラッチ入力軸１３の他端は、クラッチ６を介してクラッチ出力シャフト１７の一端に同軸で対向しており、クラッチ６は、クラッチ入力軸１３とクラッチ出力シャフト１７との断続（締結及び遮断）を行う。
【0034】
クラッチ出力シャフト１７の他端は、ユニバーサルジョイント１９を介して転舵側中間シャフト２１の一端に連結してある。転舵側中間シャフト２１の他端は、ユニバーサルジョイント２３を介してピニオンシャフト２５の一端に連結してあり、ピニオンシャフト２５の他端は、ラック＆ピニオン式のステアリングギヤ２７に連結してある。なお、図示は省略するが、ステアリングギヤ２７の出力側となるラックの両端は、夫々、左右のタイロッドの一端に連結してあり、タイロッドの他端は、車輪に連結してある。以上により、トルク伝達経路は、複数のユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）で連結されている。
【0035】
したがって、クラッチ６を締結した状態では、ステアリングホイール３２を回転させると、ピニオン４６及びピニオンシャフト２５が回転する。ここで、ピニオン４６及びピニオンシャフト２５は、ステアリングシャフト４２、操舵側中間シャフト９、クラッチ入力軸１３、クラッチ出力シャフト１７及び転舵側中間シャフト２１を介して回転する。ピニオンシャフト２５の回転運動は、ステアリングギヤ２７によってラックの進退運動となり、ラックの進退に応じてタイロッドを押したり引いたりすることで、車輪が転舵される。ステアリングシャフト４２には、反力モータ８を連結してあり、クラッチ６を遮断した状態で、反力モータ８を駆動すると、ステアリングシャフト４２に反力トルクが付与される。したがって、車輪を転舵したときに路面から受ける反力を検出又は推定し、検出又は推定した反力に応じて反力モータ８を駆動制御することで、運転者のステアリング操作に対して操作反力が付与される。
【0036】
通常は、クラッチ６を遮断した状態で、転舵モータ３１を駆動制御すると共に、反力モータ８を駆動制御することで、ステア・バイ・ワイヤを実行し、所望のステアリング特性や旋回挙動特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。一方、システムに異常が生じた場合には、ステア・バイ・ワイヤを中止し、フェールセーフとしてクラッチ６を締結状態に戻すことで、機械的なバックアップを確保する。ステアリングコラム５は、チルトピボット４１を介して揺動可能な状態で車体に支持してある。車体横方向から見て、ステアリングシャフト４２及び操舵側中間シャフト９間のユニバーサルジョイント７の中心位置と、チルトピボット４１の中心位置とは相違させたレイアウトとしている。
【0037】
操舵側中間シャフト９、及び転舵側中間シャフト２１は、夫々、軸方向に伸縮可能に構成してある。クラッチ６は、ブラケット４３を介してダッシュパネル４５に固定してある。
以上により、ユニバーサルジョイント７及びユニバーサルジョイント１１は、ステアリングホイール３２とクラッチ６との間を機械的に連結する操舵側ユニバーサルジョイントを形成する。また、ユニバーサルジョイント１９及びユニバーサルジョイント２３は、転舵輪２４とクラッチ６との間を機械的に連結する転舵側ユニバーサルジョイントを形成する。すなわち、トルク伝達経路は、ステアリングホイール３２とクラッチ６との間を機械的に連結する操舵側ユニバーサルジョイントと、転舵輪２４とクラッチ６との間を機械的に連結する転舵側ユニバーサルジョイントを備える。
【0038】
（指令演算部５４の詳細な構成）次に、図１から図３を参照しつつ、図４を用いて、指令演算部５４の詳細な構成について説明する。
図４は、指令演算部５４の構成を示すブロック図である。
図４中に示すように、指令演算部５４は、中立位置記憶部６０と、転舵モータ電流指令演算部６２と、クラッチ状態切り替え部６４を備える。これに加え、指令演算部５４は、操舵側クラッチ角算出部６６と、転舵側クラッチ角算出部６８と、クラッチ角偏差算出部７０と、クラッチ角偏差記憶部７２と、転舵角記憶部７４と、転舵角算出部７６と、ＥＰＳ制御ブロック７８を備える。
【0039】
中立位置記憶部６０は、例えば、車両の製造時や、車両の出荷前に行なう調整工程等において、ステアリングホイール３２の操舵角と転舵輪２４の実転舵角を共に中立位置：０［°］へ調整した状態における、操舵角と転舵モータ回転角との関係を記憶する。なお、ステアリングホイール３２の操舵角と転舵輪２４の実転舵角を共に中立位置へ調整した状態における、操舵角と転舵モータ回転角との関係とは、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差（偏差角［ｄｅｇ］）である。本実施形態では、一例として、ステアリングホイール３２の操舵角と転舵輪２４の実転舵角を共に中立位置へ調整した状態における、操舵角と転舵モータ回転角との関係を、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差が０［°］とした場合を説明する。
【0040】
また、中立位置記憶部６０は、転舵角算出部７６が算出した転舵輪２４の転舵角に応じて、記憶している操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正（上書き）する処理を行う。この処理は、例えば、転舵角算出部７６が算出した転舵輪２４の転舵角が、右回り（車両を右旋回させる方向）へ１０［°］である場合、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差を、左回りへ１０［°］に補正（上書き）する処理である。転舵モータ電流指令演算部６２は、中立位置記憶部６０が記憶している操舵角と転舵モータ回転角との関係と、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角θＨと、車速センサ５０が検出した車速に基づき、転舵モータ電流指令を演算する。そして、演算した転舵モータ電流指令を含む情報信号を、転舵位置サーボ制御部３０へ出力する。
クラッチ状態切り替え部６４は、エンジンコントローラ５２からエンジンの状態を含む情報信号の入力を受ける。
【0041】
そして、クラッチ状態切り替え部６４は、エンジンの状態を含む情報信号が、エンジン駆動の状態を含む場合、車両のイグニッションスイッチがオン状態であると判定し、クラッチ６を開放状態に切り替えるためのクラッチ電流指令を生成する。そして、生成したクラッチ電流指令を含む情報信号を、クラッチ角偏差算出部７０と、クラッチ角偏差記憶部７２及びクラッチ制御部５８へ出力する。なお、車両のイグニッションスイッチがオン状態であるとの判定は、エンジンの状態を含む情報信号がエンジン駆動の状態を含む場合に限定するものではない。この場合、運転者等によりイグニッションスイッチが操作されたことを検出すると、エンジンが停止していても、車両のイグニッションスイッチがオン状態であると判定してもよい。これは、以降の説明においても同様である。また、エンジンが停止していても、車両のイグニッションスイッチがオン状態であるとは、例えば、イグニッションスイッチの操作位置が、ＡＣＣ（アクセサリーポジション）となっている場合である。
【0042】
また、クラッチ状態切り替え部６４は、エンジンの状態を含む情報信号が、エンジン停止の状態を含む場合、車両のイグニッションスイッチがオフ状態であると判定し、クラッチ６を連結状態に切り替えるためのクラッチ電流指令を生成する。そして、生成したクラッチ電流指令を含む情報信号を、操舵側クラッチ角算出部６６と、転舵側クラッチ角算出部６８と、クラッチ角偏差算出部７０と、クラッチ角偏差記憶部７２及びクラッチ制御部５８へ出力する。操舵側クラッチ角算出部６６は、クラッチ状態切り替え部６４から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、操舵側クラッチ角算出部６６は、操舵角センサ３４から、ステアリングホイール３２の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。さらに、操舵側クラッチ角算出部６６は、操舵トルクセンサ３６から、トルクセンサ値Ｖｔｓを含む情報信号の入力を受ける。
【0043】
そして、操舵側クラッチ角算出部６６は、クラッチ６を連結状態へ切り替えると、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角θＨに基づいて、トルク伝達経路のステアリングホイール３２側における回転角である操舵側クラッチ角を算出する。さらに、算出した操舵側クラッチ角を含む情報信号を、クラッチ角偏差算出部７０へ出力する。ここで、本実施形態の操舵側クラッチ角算出部６６は、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角が、操舵側ユニバーサルジョイントを介してクラッチ６へ伝達された回転角である操舵側出力角に基づいて、操舵側クラッチ角を算出する。なお、操舵側クラッチ角算出部６６が操舵側クラッチ角を算出する処理については、後述する。
【0044】
転舵側クラッチ角算出部６８は、クラッチ状態切り替え部６４から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵側クラッチ角算出部６８は、転舵モータ角度センサ１６から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。さらに、転舵側クラッチ角算出部６８は、操舵トルクセンサ３６から、トルクセンサ値Ｖｔｓを含む情報信号の入力を受ける。そして、転舵側クラッチ角算出部６８は、クラッチ６を連結状態へ切り替えると、転舵モータ角度センサ１６が検出した転舵モータ回転角に基づいて、トルク伝達経路の転舵輪２４側における回転角である転舵側クラッチ角を算出する。さらに、算出した転舵側クラッチ角を含む情報信号を、クラッチ角偏差算出部７０へ出力する。なお、転舵側クラッチ角算出部６８が転舵側クラッチ角を算出する処理については、後述する。
【0045】
ここで、本実施形態の転舵側クラッチ角算出部６８は、転舵モータ角度センサ１６が検出した転舵モータ回転角が、転舵側ユニバーサルジョイントを介してクラッチ６へ伝達された回転角である転舵側逆出力角に基づいて、操舵側クラッチ角を算出する。なお、操舵側クラッチ角算出部６６が操舵側クラッチ角を算出する処理については、後述する。クラッチ角偏差算出部７０は、クラッチ状態切り替え部６４から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、クラッチ角偏差算出部７０は、操舵側クラッチ角算出部６６から、操舵側クラッチ角を含む情報信号の入力を受ける。さらに、クラッチ角偏差算出部７０は、転舵側クラッチ角算出部６８から、転舵側クラッチ角を含む情報信号の入力を受ける。
【0046】
そして、クラッチ角偏差算出部７０は、操舵側クラッチ角と転舵側クラッチ角との偏差であるクラッチ角偏差を算出し、この算出したクラッチ角偏差を含む情報信号を、クラッチ角偏差記憶部７２及び転舵角算出部７６へ出力する。なお、クラッチ角偏差算出部７０がクラッチ角偏差を算出する具体的な処理については、後述する。クラッチ角偏差記憶部７２は、クラッチ状態切り替え部６４から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、クラッチ角偏差記憶部７２は、クラッチ角偏差算出部７０から、クラッチ角偏差を含む情報信号の入力を受ける。
そして、クラッチ角偏差記憶部７２は、クラッチ６を連結状態へ切り替えた時点の、クラッチ角偏差を記憶する。また、クラッチ角偏差記憶部７２は、記憶しているクラッチ角偏差を更新（上書き）すると、クラッチ角偏差を更新した内容を含む情報信号を、トルク比マップ記憶部８４へ出力する。
【0047】
転舵角記憶部７４は、クラッチ状態切り替え部６４から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵角記憶部７４は、転舵モータ角度センサ１６から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。そして、転舵角記憶部７４は、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点の、転舵輪２４の転舵角を記憶する。
転舵角算出部７６は、クラッチ状態切り替え部６４から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵角算出部７６は、クラッチ角偏差算出部７０から、クラッチ角偏差を含む情報信号の入力を受ける。また、転舵角算出部７６は、操舵トルクセンサ３６から、トルクセンサ値Ｖｔｓを含む情報信号の入力を受ける。
【0048】
そして、転舵角算出部７６は、イグニッションスイッチがオン状態となると、クラッチ６を開放状態へ切り替える前に、クラッチ角偏差算出部７０が算出したクラッチ角偏差とユニバーサルジョイント変化角に基づいて、転舵輪２４の転舵角を算出する。さらに、算出した転舵輪２４の転舵角を含む情報信号を、転舵位置サーボ制御部３０へ出力する。ここで、上記のユニバーサルジョイント変化角とは、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角に基づき、トルク伝達経路上で、予め転舵角算出部７６が記憶したモデルを用いて算出した角度である。なお、転舵角算出部７６が転舵輪２４の転舵角を算出する処理と、転舵角算出部７６が記憶したモデルについては、後述する。
【0049】
ここで、本実施形態では、一例として、転舵角算出部７６の構成を、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角が変化しない場合、転舵角記憶部７４が記憶した転舵角を、転舵輪２４の転舵角として算出する構成とする。なお、転舵角記憶部７４が記憶した転舵角は、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角が変化しない場合に、転舵角記憶部７４から取得する。ＥＰＳ制御ブロック７８は、操舵角センサ３４から、ステアリングホイール３２の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。また、ＥＰＳ制御ブロック７８は、転舵モータ角度センサ１６から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、ＥＰＳ制御ブロック７８は、車速センサ５０から、車速を含む情報信号の入力を受ける。さらに、ＥＰＳ制御ブロック７８は、ピニオン軸トルクセンサ４６ｔから、トルクセンサ値Ｖｔｐを含む情報信号の入力を受ける。
【0050】
そして、ＥＰＳ制御ブロック７８は、上述したＥＰＳ制御を行なう際に、開放状態のクラッチ６を連結状態へ切り替えると、入力を受けた各情報信号に基づいて、アシストトルクに応じた転舵モータ電流指令を演算する。そして、演算した転舵モータ電流指令を含む情報信号を、転舵位置サーボ制御部３０へ出力する。ここで、転舵モータ電流指令の演算は、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角θＨと、転舵モータ角度センサ１６が検出した転舵モータ回転角と、車速センサ５０が検出した車速と、転舵モータトルクセンサ２ｔが検出したトルクセンサ値Ｖｔｍに基づいて行なう。
なお、ＥＰＳ制御ブロック７８の詳細な構成については、後述する。
【0051】
（クラッチ角偏差算出部７０がクラッチ角偏差を算出する処理）以下、図１から図４を参照しつつ、図５及び図６を用いて、クラッチ角偏差算出部７０がクラッチ角偏差を算出する具体的な処理について説明する。
図５は、クラッチ角偏差算出部７０がクラッチ角偏差を算出する処理を示すブロック図である。
クラッチ角偏差を算出する処理では、操舵側クラッチ角算出部６６により操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを算出し、転舵側クラッチ角算出部６８により転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出する。そして、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔから操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを減算した値を、クラッチ角偏差ｄθＣＬとして算出（図５中に示す「ｄθＣＬ＝θｃｌ＿ｏｕｔ−θｃｌ＿ｉｎ」）する。
【0052】
以下、操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを算出する処理と、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出する処理を具体的に説明する。・操舵側クラッチ角算出部６６が操舵側クラッチ角を算出する処理
操舵側クラッチ角算出部６６が操舵側クラッチ角を算出する処理では、まず、操舵トルクセンサ３６から入力を受けたトルクセンサ値Ｖｔｓを含む情報信号を参照する。そして、トルクセンサ値Ｖｔｓが、予め設定した操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する。ここで、操舵側クラッチ角算出用トルク閾値は、操舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクとなる値に設定し、操舵側クラッチ角算出部６６に記憶する。したがって、トルクセンサ値Ｖｔｓが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であれば、運転者がステアリングホイール３２に加えている操舵トルクが、操舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクである。
【0053】
そして、トルクセンサ値Ｖｔｓが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であると判定すると、以下の処理を行う。イグニッションスイッチがオフ状態となると、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角を、ユニバーサルジョイント７の入力角ｔａｎθＩｎとして以下の式（１）に入力し、ユニバーサルジョイント７の出力角θｏｕｔを算出する。なお、以下の式（１）は、各ユニバーサルジョイントの出力角を算出するためのモデルとして用いることが可能な、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを示す式である。また、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する原理については、後述する。
ここで、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、操舵側クラッチ角算出部６６及び転舵角算出部７６に記憶させておく。
【0054】
【数1】
【0055】
ここで、上記の式（１）中に示す「α」は、予め設定した平面（例えば、上下方向及び車両前後方向に平行な平面）への平面視における、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）の入力側の軸と出力側の軸がなす角度である。したがって、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、操舵輪側入力角と転舵輪側出力角の関係を示すモデル式となる。ここで、操舵輪側入力角は、ユニバーサルジョイントへステアリングホイール３２側から入力した角度であり、転舵輪側出力角は、ユニバーサルジョイントを介して操舵輪側入力角を転舵輪２４側へ出力した角度である。
【0056】
すなわち、ユニバーサルジョイント７の出力角θｏｕｔを算出する際には、上記の式（１）中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント７の入力側の軸（ステアリングシャフト４２）とユニバーサルジョイント７の出力側の軸（操舵側中間シャフト９）がなす角度となる。なお、以降の説明では、ステアリングシャフト４２と操舵側中間シャフト９とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント７のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α１」と記載する場合がある。ジョイント角α１は、例えば、現在操舵角θＨと、予め生成した波形マップを用いて、車両の出荷前に行なう調整工程等において算出し、操舵側クラッチ角算出部６６、転舵側クラッチ角算出部６８及び転舵角算出部７６に記憶する。なお、ジョイント角α１の算出及び記憶は、車両の出荷後は、例えば、整備工場等において行なってもよい。
【0057】
また、ジョイント角α１の算出は、ステアリングホイール３２の現在操舵角と転舵輪２４の実転舵角とを、互いに対応する角度に調整した状態（例えば、現在操舵角及び実転舵角を、共に中立位置：０［°］に調整した状態）で行なう。ここで、波形マップは、図６中に示すマップであり、例えば、クラッチ角偏差算出部７０に記憶させておく。なお、図６は、波形マップを示す図であり、車両の諸元等に因らず、数式等により規定されるマップである。
また、図６中では、横軸に操舵角（図中では、「操舵角［ｄｅｇ］」と記載する）を示し、縦軸にピニオン４６の角度（ピニオン角）と操舵角との偏差（図中では、「偏差角［ｄｅｇ］」と記載する）を示す。
【0058】
ここで、各ユニバーサルジョイントには不等速性が有るため、図６中に示すように、例えば、操舵角が０［ｄｅｇ］の状態等を除き、操舵角とピニオン角との関係は一定の関係とはならず、ピニオン角と操舵角との偏差は、操舵角に応じて変化する。そして、ジョイント角α１を算出する際には、例えば、ステアリングホイール３２の操舵角を変化させて、波形マップ中の偏差角［ｄｅｇ］を変化させる。この場合、操舵角を変化させて偏差角［ｄｅｇ］の上限値及び下限値を検出し、これらの検出した上限値及び下限値に基づいて、ジョイント角α１を算出する。
また、上記の式（１）中に示す「θｏｆｆｓｅｔ」は、トルク伝達経路における、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）の、入力側の軸に対する出力側の軸のねじれ角を示す位相角である。
【0059】
すなわち、ユニバーサルジョイント７の位相角θｏｆｆｓｅｔを算出する際には、上記の式（１）中に示す「θｏｆｆｓｅｔ」が、ステアリングシャフト４２に対する操舵側中間シャフト９のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、ステアリングシャフト４２に対する操舵側中間シャフト９のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント７の位相角θｏｆｆｓｅｔと規定し、「位相角θｏｆｆｓｅｔ１」と記載する場合がある。位相角θｏｆｆｓｅｔは、車両の設計事項であるため、例えば、車両の製造時等において、操舵側クラッチ角算出部６６、転舵側クラッチ角算出部６８及び転舵角算出部７６に記憶する。なお、位相角θｏｆｆｓｅｔは、例えば、車両の出荷前に検出及び記憶してもよい。また、位相角θｏｆｆｓｅｔの検出及び記憶は、車両の出荷後は、例えば、整備工場等において行なってもよい。
【0060】
また、位相角θｏｆｆｓｅｔを検出する際には、ステアリングホイール３２の現在操舵角と転舵輪２４の実転舵角とを、互いに対応する角度に調整した状態（例えば、現在操舵角及び実転舵角を、共に中立位置：０［°］に調整した状態）とする。次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント７の出力角θｏｕｔを、ユニバーサルジョイント１１の入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（１）に入力し、ユニバーサルジョイント１１の出力角θｏｕｔを算出する。そして、ユニバーサルジョイント１１の出力角θｏｕｔを、操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎとして算出する。
【0061】
ここで、ユニバーサルジョイント１１の出力角θｏｕｔを算出する際には、上記の式（１）中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント１１の入力側の軸（操舵側中間シャフト９）とユニバーサルジョイント１１の出力側の軸（クラッチ入力軸１３）がなす角度となる。なお、以降の説明では、操舵側中間シャフト９とクラッチ入力軸１３とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント１１のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α２」と記載する場合がある。また、ユニバーサルジョイント１１の出力角θｏｕｔを算出する際には、上記の式（１）中に示す「θｏｆｆｓｅｔ」が、操舵側中間シャフト９に対するクラッチ入力軸１３のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、操舵側中間シャフト９に対するクラッチ入力軸１３のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント１１の位相角θｏｆｆｓｅｔと規定し、「位相角θｏｆｆｓｅｔ２」と記載する場合がある。
【0062】
以上により、操舵側クラッチ角算出部６６は、予め設定した操舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角を入力して、操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを算出する。ここで、操舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、以下に示す二つのモデル式（Ｅ１、Ｅ２）である。
Ｅ１．上記の式（１）に、「α」としてジョイント角α１を入力し、「θｏｆｆｓｅｔ」として位相角θｏｆｆｓｅｔ１を入力したモデル式
Ｅ２．上記の式（１）に、「α」としてジョイント角α２を入力し、「θｏｆｆｓｅｔ」として位相角θｏｆｆｓｅｔ２を入力したモデル式
【0063】
・転舵側クラッチ角算出部６８が転舵側クラッチ角を算出する処理転舵側クラッチ角算出部６８が転舵側クラッチ角を算出する処理では、まず、操舵トルクセンサ３６から入力を受けたトルクセンサ値Ｖｔｓを含む情報信号を参照する。そして、トルクセンサ値Ｖｔｓが、予め設定した転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する。ここで、転舵側クラッチ角算出用トルク閾値は、転舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクとなる値に設定し、転舵側クラッチ角算出部６８に記憶する。したがって、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であれば、運転者がステアリングホイール３２に加えている操舵トルクが、転舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクである。
【0064】
そして、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であると判定すると、以下の処理を行う。イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角を、ユニバーサルジョイント２３の逆入力角ｔａｎθＩｎとして以下の式（２）に入力し、ユニバーサルジョイント２３の逆出力角θｏｕｔを算出する。なお、以下の式（２）は、各ユニバーサルジョイントの逆出力角を算出するためのモデルとして用いることが可能な、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルを示す式である。
ここで、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、転舵側クラッチ角算出部６８に記憶させておく。
【0065】
【数2】
【0066】
ここで、ユニバーサルジョイント２３の逆出力角θｏｕｔを算出する際には、上記の式（２）中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント２３の入力側の軸（転舵側中間シャフト２１）とユニバーサルジョイント２３の出力側の軸（ピニオンシャフト２５）がなす角度となる。なお、以降の説明では、転舵側中間シャフト２１とピニオンシャフト２５とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント２３のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α４」と記載する場合がある。したがって、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルは、転舵輪側逆入力角と操舵輪側逆出力角の関係を示すモデル式となる。ここで、転舵輪側逆入力角は、転舵側ユニバーサルジョイントへ転舵輪２４側から入力した角度であり、操舵輪側逆出力角は、転舵側ユニバーサルジョイントを介して転舵輪側逆入力角をステアリングホイール３２側へ出力した角度である。
【0067】
また、ユニバーサルジョイント２３の逆出力角θｏｕｔを算出する際には、上記の式（２）中に示す「θｏｆｆｓｅｔ」が、転舵側中間シャフト２１に対するピニオンシャフト２５のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、転舵側中間シャフト２１に対するピニオンシャフト２５のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント２３の位相角θｏｆｆｓｅｔと規定し、「位相角θｏｆｆｓｅｔ４」と記載する場合がある。次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント２３の逆出力角θｏｕｔを、ユニバーサルジョイント１９の逆入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（２）に入力し、ユニバーサルジョイント１９の逆出力角θｏｕｔを算出する。そして、ユニバーサルジョイント１９の逆出力角θｏｕｔを、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔとして算出する。
【0068】
ここで、ユニバーサルジョイント１９の逆出力角θｏｕｔを算出する際には、上記の式（２）中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント１９の入力側の軸とユニバーサルジョイント１９の出力側の軸がなす角度となる。ここで、ユニバーサルジョイント１９の入力側の軸は、クラッチ出力シャフト１７であり、ユニバーサルジョイント１９の出力側の軸は、転舵側中間シャフト２１である。なお、以降の説明では、クラッチ出力シャフト１７と転舵側中間シャフト２１とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント１９のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α３」と記載する場合がある。また、ユニバーサルジョイント１９の逆出力角θｏｕｔを算出する際には、上記の式（２）中に示す「θｏｆｆｓｅｔ」が、クラッチ出力シャフト１７に対する転舵側中間シャフト２１のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、クラッチ出力シャフト１７に対する転舵側中間シャフト２１のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント１９の位相角θｏｆｆｓｅｔと規定し、「位相角θｏｆｆｓｅｔ３」と記載する場合がある。
【0069】
以上により、転舵側クラッチ角算出部６８は、予め設定したユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルに、転舵モータ角度センサ１６が検出した転舵モータ回転角を入力して、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出する。なお、上記の説明では、式（１）及び（２）を用いて処理を行ったが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、現在操舵角と操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎとの関係を示すマップと、転舵モータ回転角と転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔとの関係を示すマップを用いて処理を行ってもよい。
【0070】
（転舵角算出部７６が転舵輪２４の転舵角を算出する処理）以下、図１から図６を参照しつつ、図７を用いて、転舵角算出部７６が転舵輪２４の転舵角を算出する具体的な処理について説明する。
図７は、転舵角算出部７６が転舵輪２４の転舵角を算出する処理を示すブロック図である。
転舵輪２４の転舵角を算出する処理では、まず、操舵トルクセンサ３６から入力を受けたトルクセンサ値Ｖｔｓを含む情報信号を参照する。そして、トルクセンサ値Ｖｔｓが、予め設定した転舵角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する。ここで、転舵角算出用トルク閾値は、転舵角を算出する処理を行うために適切なトルクとなる値に設定し、転舵角算出部７６に記憶する。したがって、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵角算出用トルク閾値の範囲内であれば、運転者がステアリングホイール３２に加えている操舵トルクが、転舵角を算出する処理を行うために適切なトルクである。
【0071】
そして、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵角算出用トルク閾値の範囲内であると判定すると、以下の処理を行う。イグニッションスイッチをオン状態とした時点において操舵角センサ３４が検出した現在操舵角を、ユニバーサルジョイント７の入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（１）に入力する。これにより、ユニバーサルジョイント７の出力角θｏｕｔを算出する。
次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント７の出力角θｏｕｔを、ユニバーサルジョイント１１の入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（１）に入力し、ユニバーサルジョイント１１の出力角θｏｕｔを算出する。そして、ユニバーサルジョイント１１の出力角θｏｕｔを、操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎとして算出する。
【0072】
ここで、転舵輪２４の転舵角を算出する処理では、クラッチ角偏差記憶部７２が記憶しているクラッチ角偏差ｄθＣＬに、上記のように算出した操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを加算する。これにより、転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔを算出（図７中に示す「Ｐθｃｌ＿ｏｕｔ＝θｃｌ＿ｉｎ＋ｄθＣＬ」）する。すなわち、転舵角算出部７６は、転舵輪２４の転舵角を算出する際に、クラッチ角偏差記憶部７２から記憶しているクラッチ角偏差ｄθＣＬの情報を取得する。そして、上記のように算出した転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔを、ユニバーサルジョイント１９の入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（１）に入力し、ユニバーサルジョイント１９の出力角θｏｕｔを算出する。
【0073】
次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント１９の出力角θｏｕｔを、ユニバーサルジョイント２３の入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（１）に入力し、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔを算出する。ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔを算出した後、この算出したユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔから、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）のオフセット成分を減算する。これにより、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔから各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）のオフセット成分による影響を除去して、転舵輪２４の転舵角を算出する。
【0074】
ここで、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）のオフセット成分は、以下の式（３）で示される。なお、以下の式（３）は、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分を算出するためのモデルとして用いることが可能な、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルを示す式である。また、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する原理については、後述する。ここで、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、転舵角算出部７６に記憶させておく。
【0075】
【数3】
【0076】
したがって、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルは、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）の入力軸に対する出力軸のねじれ角を示す位相角を示すモデル式となる。これに加え、転舵輪２４の転舵角を算出する処理では、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）のオフセット成分を除算したユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔを、上述したトルクセンサ値Ｖｔｐに基づいて補正する。
ここで、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔの補正には、トルクセンサ値Ｖｔｐに基づく各シャフト及び各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）のねじれ角を用いる。なお、各シャフトとは、ステアリングシャフト４２、操舵側中間シャフト９、クラッチ出力シャフト１７、転舵側中間シャフト２１、ピニオンシャフト２５である。
【0077】
また、各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじれ角は、以下の式（４）で示される。なお、以下の式（４）は、転舵輪２４の転舵角を算出する際に、各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじれ角による補正を行うためのモデルとして用いることが可能な、トルクセンサモデルを示す式である。ねじれ角＝トルクセンサ値Ｖｔｐ［Ｎｍ］／各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじり剛性［Ｎｍ／ｒａｄ］ … （４）
したがって、トルクセンサモデルは、ピニオン軸トルクセンサ４６ｔが検出したピニオン軸トルクに基づく操舵トルクと、各ユニバーサルジョイントのねじり剛性と、各ユニバーサルジョイントの入力軸及び出力軸のねじり剛性との関係を示すモデル式となる。
【0078】
ここで、トルクセンサモデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、転舵角算出部７６に記憶させておく。なお、本実施形態では、一例として、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔを、各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじれ角を用いて補正する際に、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔにねじれ角を加算する場合を説明する。
以上により、転舵角算出部７６は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔが転舵側ユニバーサルジョイントを介して変化した変化角に基づいて、転舵輪２４の転舵角を算出する。
また、本実施形態の転舵角算出部７６は、予め設定した転舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔを入力した値に基づいて、転舵輪２４の転舵角を算出する。
【0079】
ここで、転舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、以下に示す二つのモデル式（Ｅ３、Ｅ４）である。Ｅ３．上記の式（１）に、「α」としてジョイント角α３を入力し、「θｏｆｆｓｅｔ」として位相角θｏｆｆｓｅｔ３を入力したモデル式
Ｅ４．上記の式（１）に、「α」としてジョイント角α４を入力し、「θｏｆｆｓｅｔ」として位相角θｏｆｆｓｅｔ４を入力したモデル式
したがって、操舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルと、転舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、上記の式（１）で示すユニバーサルジョイント出力角算出モデルに基づくモデル式である。
【0080】
また、本実施形態の転舵角算出部７６は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔが転舵側ユニバーサルジョイントを介して変化した変化角から、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分を減算した値に基づいて、転舵輪２４の転舵角を算出する。また、本実施形態の転舵角算出部７６は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔが転舵側ユニバーサルジョイントを介して変化した変化角を、トルクセンサモデルを用いて算出したトルク伝達経路のねじれ角を用いて補正する。そして、この補正した値に基づいて、転舵輪２４の転舵角を算出する。
【0081】
（ＥＰＳ制御ブロック７８の詳細な構成）以下、図１から図７を参照しつつ、図８及び図９を用いて、ＥＰＳ制御ブロック７８の詳細な構成について説明する。
図８中に示すように、ＥＰＳ制御ブロック７８は、トルク比演算部８０と、トルク比マップ生成部８２と、トルク比マップ記憶部８４と、入出力トルク比記憶部８６と、アシストトルク算出部８８を備える。なお、図８は、ＥＰＳ制御ブロック７８の構成を示すブロック図である。
トルク比演算部８０は、ステアリングホイール３２の現在操舵角を含む情報信号と、転舵モータ回転角を含む情報信号と、トルクセンサ値Ｖｔｐを含む情報信号の入力を受ける。
【0082】
そして、トルク比演算部８０は、入力を受けた各情報信号に基づいて、トルク伝達経路に入力された操舵角と、入力された操舵角に基づきトルク伝達経路から出力される出力角との比に基づくパラメータである入出力トルク比を演算する。そして、演算した入出力トルク比を含む情報信号を、トルク比マップ生成部８２と、入出力トルク比記憶部８６及びアシストトルク算出部８８へ出力する。なお、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理については、後述する。トルク比マップ生成部８２は、ステアリングホイール３２の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、トルク比マップ生成部８２は、トルク比演算部８０から、入出力トルク比を含む情報信号の入力を受ける。
【0083】
そして、トルク比マップ生成部８２は、トルク伝達経路に入力された現在操舵角と、現在操舵角に対応する入出力トルク比との関係を示す入出力トルク比マップを生成する。具体的には、現在操舵角が０［°］〜１８０［°］まで変化する間、すなわち、現在操舵角が１８０度の変化幅で変化する間における、現在操舵角に対応する入出力トルク比を検出する。そして、現在操舵角が０［°］〜１８０［°］まで変化する間における入出力トルク比の変動を算出し、この算出した入出力トルク比の変動と現在操舵角とを対応させて、入出力トルク比マップを生成する。
ここで、入出力トルク比マップは、図９中に示すように、横軸に現在操舵角（図中では、「操舵角」と記載する）を示し、縦軸に入出力トルク比（図中では、「トルク比」と記載する）を示すマップである。なお、図９は、入出力トルク比マップを示す図である。
【0084】
また、図９中に示すように、入出力トルク比マップは、現在操舵角が０［°］〜１８０［°］まで変化する間で、入出力トルク比の変化が一周期となるマップである。すなわち、現在操舵角に対する入出力トルク比は、現在操舵角が０［°］〜１８０［°］まで変化する間で一周期分の変動を生じる。また、入出力トルク比マップの生成は、例えば、車両の出荷前に行なう処理や、車両の出荷後に行なう処理で行う。
トルク比マップ記憶部８４は、トルク比マップ生成部８２から、入出力トルク比マップを含む情報信号の入力を受ける。これに加え、トルク比マップ記憶部８４は、クラッチ角偏差記憶部７２から、クラッチ角偏差を更新した内容を含む情報信号の入力を受ける。
【0085】
そして、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程時等、入出力トルク比マップを記憶していない状態では、トルク比マップ生成部８２から入力を受けた情報信号に基づいて、入出力トルク比マップを記憶する。また、トルク比マップ記憶部８４は、クラッチ角偏差を更新した内容を含む情報信号の入力を受けると、トルク比マップ生成部８２から入力を受けた情報信号に基づいて、記憶している入出力トルク比マップを更新する。
すなわち、トルク比マップ記憶部８４は、クラッチ角偏差算出部７０が算出したクラッチ角偏差ｄθＣＬが変化すると、記憶しているトルク比マップを、変化したクラッチ角偏差ｄθＣＬに対応する入出力トルク比マップに変更する。
入出力トルク比記憶部８６は、トルク比演算部８０から、入出力トルク比を含む情報信号の入力を受け、トルク比演算部８０が演算した入出力トルク比を記憶する。
【0086】
また、入出力トルク比記憶部８６は、トルク比演算部８０が行なう処理に応じて、記憶している入出力トルク比を、トルク比演算部８０が演算した入出力トルク比に変更する。なお、入出力トルク比記憶部８６が記憶している入出力トルク比を変更する処理については、後述する。アシストトルク算出部８８は、ステアリングホイール３２の現在操舵角を含む情報信号と、転舵モータ回転角を含む情報信号と、トルクセンサ値Ｖｔｐを含む情報信号と、車速を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、アシストトルク算出部８８は、トルク比演算部８０から、入出力トルク比を含む情報信号の入力を受ける。さらに、アシストトルク算出部８８は、トルク比マップ記憶部８４から、記憶している入出力トルク比マップを含む情報を取得する。また、アシストトルク算出部８８は、入出力トルク比記憶部８６から、記憶している入出力トルク比を含む情報を取得する。
【0087】
そして、アシストトルク算出部８８は、入力を受けた各情報信号と、トルク比マップ記憶部８４が記憶している入出力トルク比マップと、入出力トルク比記憶部８６が記憶している入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。そして、算出したアシストトルクの指令値を含む情報信号（図中では、「アシストトルク指令値」と示す）を、転舵モータ制御部４へ出力する。なお、アシストトルク算出部８８の詳細な構成と、アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理についての説明は、後述する。ここで、アシストトルクは、ＥＰＳ制御中に、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に応じて、転舵輪２４の転舵を転舵モータ２により補助（アシスト）するためのトルクである。
【0088】
また、アシストトルクの指令値を算出する際には、トルク比演算部８０から入力を受けた情報信号が含む入出力トルク比または入出力トルク比記憶部８６が記憶している入出力トルク比と、上述した入出力トルク比マップのうち、少なくとも一方を用いる。すなわち、アシストトルク算出部８８は、トルクセンサ値Ｖｔｐと、入出力トルク比と上述した入出力トルク比マップのうち少なくとも一方に基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
また、本実施形態のアシストトルク算出部８８は、トルクセンサ値Ｖｔｐをトルク比演算部８０が演算した入出力トルク比により補正して、アシストトルクの指令値を算出する。
【0089】
（アシストトルク算出部８８の詳細な構成）以下、図１から図９を参照しつつ、図１０を用いて、アシストトルク算出部８８の詳細な構成について説明する。
図１０は、アシストトルク算出部８８の構成を示すブロック図である。
図１０中に示すように、アシストトルク算出部８８は、第一ハンドル端トルク変換部９０と、ハンドル端アシストトルク算出部９２と、第一ピニオン端トルク変換部９４と、ハンドル側角速度変換部９６と、操舵系摩擦制御部９８を備える。これに加え、アシストトルク算出部８８は、第二ピニオン端トルク変換部１００と、ピニオン側角速度変換部１０２と、直進安定制御部１０４と、第二ハンドル端トルク変換部１０６を備える。さらに、アシストトルク算出部８８は、慣性モーメント推定部１０８と、第三ハンドル端トルク変換部１１０と、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２と、第三ピニオン端トルク変換部１１４と、指令値合算部１１６を備える。
【0090】
第一ハンドル端トルク変換部９０は、トルクセンサ値Ｖｔｐと入出力トルク比に基づき、トルクセンサ値Ｖｔｐを、運転者がステアリングホイール３２に加えているトルク（ハンドル端トルク）に変換する。そして、第一ハンドル端トルク変換部９０は、変換したハンドル端トルクを含む情報信号を、ハンドル端アシストトルク算出部９２へ出力する。ハンドル端アシストトルク算出部９２は、アシスト特性マップを記憶しており、ハンドル端トルクと車速をアシスト特性マップに入力して、ハンドル端トルクに応じたアシストトルク（ハンドル端アシストトルク）を算出する。そして、ハンドル端アシストトルク算出部９２は、算出したハンドル端アシストトルクを含む情報信号を、第一ピニオン端トルク変換部９４へ出力する。
【0091】
第一ピニオン端トルク変換部９４は、ハンドル端アシストトルクと入出力トルク比に基づき、ハンドル端アシストトルクをピニオン軸トルクに変換して、第一ピニオン端トルクを算出する。そして、第一ピニオン端トルク変換部９４は、算出した第一ピニオン端トルクを含む情報信号を、指令値合算部１１６へ出力する。これにより、転舵モータ２から出力するアシストトルクが、ステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、ハンドル端アシストトルクを入出力トルク比に換算して変換する。
【0092】
なお、第一ピニオン端トルク変換部９４は、本実施形態のように、アシストトルクを出力するアクチュエータを転舵モータ２（転舵側アクチュエータ）とした場合にのみ、上述した処理を行う。したがって、本実施形態と異なり、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８（操舵側アクチュエータ）とした場合には、上述した処理を行わない。すなわち、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合、第一ピニオン端トルク変換部９４は、ハンドル端アシストトルク算出部９２から入力を受けた情報信号を、変換せずに指令値合算部１１６へ出力する。ハンドル側角速度変換部９６は、現在操舵角θＨを操舵角速度に変換する。なお、現在操舵角θＨの操舵角速度への変換は、例えば、予め設定した時間内における現在操舵角θＨの変化量（変化角度）を参照して行なう。そして、ハンドル側角速度変換部９６は、変換した操舵角速度を含む情報信号を、操舵系摩擦制御部９８へ出力する。
【0093】
操舵系摩擦制御部９８は、操舵角速度に基づき、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に対して出力する操舵系摩擦成分を算出する。なお、操舵系摩擦成分とは、操舵角速度の増加を抑制するために、ステアリングホイール３２へ付加するトルクに応じた値である。そして、操舵系摩擦制御部９８は、算出した操舵系摩擦成分を含む情報信号を、第二ピニオン端トルク変換部１００へ出力する。第二ピニオン端トルク変換部１００は、操舵系摩擦成分と入出力トルク比に基づき、操舵系摩擦成分をピニオン軸トルクに変換して、第二ピニオン端トルクを算出する。そして、第二ピニオン端トルク変換部１００は、算出した第二ピニオン端トルクを含む情報信号を、指令値合算部１１６へ出力する。これにより、転舵モータ２から出力するアシストトルクが、ステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、操舵系摩擦成分を入出力トルク比に換算して変換する。
【0094】
なお、第二ピニオン端トルク変換部１００は、第一ピニオン端トルク変換部９４と同様、本実施形態のように、アシストトルクを出力するアクチュエータを転舵モータ２とした場合にのみ、上述した処理を行う。したがって、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合、第二ピニオン端トルク変換部１００は、操舵系摩擦制御部９８から入力を受けた情報信号を、変換せずに指令値合算部１１６へ出力する。ピニオン側角速度変換部１０２は、転舵モータ回転角をピニオン角速度に変換する。なお、転舵モータ回転角のピニオン角速度への変換は、例えば、予め設定した時間内における転舵モータ回転角の変化量（変化角度）を参照して行なう。そして、ピニオン側角速度変換部１０２は、変換したピニオン角速度を含む情報信号を、直進安定制御部１０４と慣性モーメント推定部１０８へ出力する。
【0095】
直進安定制御部１０４は、ピニオン角速度に基づき、ピニオン軸４４の回転に応じて出力する直進安定成分を算出する。なお、直進安定成分とは、ピニオン角速度の増加を抑制するために、ピニオン軸４４へ付加するトルクに応じた値である。そして、直進安定制御部１０４は、算出した直進安定成分を含む情報信号を、第二ハンドル端トルク変換部１０６へ出力する。第二ハンドル端トルク変換部１０６は、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合にのみ、以下に記載する処理を行う。したがって、本実施形態のように、アシストトルクを出力するアクチュエータを転舵モータ２とした場合、第二ハンドル端トルク変換部１０６は、直進安定制御部１０４から入力を受けた情報信号を、変換せずに指令値合算部１１６へ出力する。
【0096】
アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合、第二ハンドル端トルク変換部１０６は、直進安定成分と入出力トルク比に基づき、直進安定成分をハンドル端トルクに変換する。そして、第二ハンドル端トルク変換部１０６は、変換したハンドル端トルクを含む情報信号を、指令値合算部１１６へ出力する。これにより、反力モータ８から出力するアシストトルクが、トルク伝達経路のうちユニバーサルジョイントよりも転舵輪２４側で発生するトルクに応じた値となるように、直進安定成分を入出力トルク比に換算して変換する。慣性モーメント推定部１０８は、ピニオン角速度に基づき、トルク伝達経路を通じて伝達される慣性モーメントの推定値（慣性モーメント推定値）を算出する。そして、慣性モーメント推定部１０８は、算出した慣性モーメント推定値を含む情報信号を、第三ハンドル端トルク変換部１１０へ出力する。
【0097】
なお、本実施形態では、一例として、慣性モーメント推定値を算出する際に用いる入出力トルク比を、以下の手順で演算する。まず、上記の式（１）で示すユニバーサルジョイント出力角算出モデルに、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角θＨを入力した値に基づき、ユニバーサルジョイントのピニオン角を算出する。そして、算出したユニバーサルジョイントのピニオン角を機械角で４５［ｄｅｇ］位相変位させて位相補正値を算出し、この算出した位相補正値に基づいて、入出力トルク比を演算する。
具体的には、トルクセンサ値Ｖｔｐを、機械角で−４５［ｄｅｇ］位相変位（４５［ｄｅｇ］遅延）させて、上記の位相補正値を算出し、この算出した位相補正値に基づいて、入出力トルク比を演算する。
【0098】
ここで、上記のように、トルクセンサ値Ｖｔｐを−４５［ｄｅｇ］位相変位させる理由は、ピニオン角と操舵角との偏差である入出力角偏差と操舵トルクとの間には、操舵角（機械角）に換算して４５［ｄｅｇ］の位相遅れが発生するためである。第三ハンドル端トルク変換部１１０は、ピニオン角速度と、慣性モーメント推定値と、入出力トルク比に基づき、ステアリングホイール３２で発生する慣性モーメント推定値（ハンドル端慣性モーメント推定値）を算出する。なお、ハンドル端慣性モーメント推定値の算出は、例えば、ピニオン角速度と、慣性モーメント推定値と、入出力トルク比を乗算して行なう。そして、第三ハンドル端トルク変換部１１０は、算出したハンドル端慣性モーメント推定値を含む情報信号を、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２へ出力する。
【0099】
慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２は、ハンドル端慣性モーメント推定値に基づき、転舵輪２４側からトルク伝達経路を通じてステアリングホイール３２へ伝達される慣性モーメントを補償するための、慣性モーメント補償トルクを算出する。そして、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２は、算出した慣性モーメント補償トルクを含む情報信号を、第三ピニオン端トルク変換部１１４へ出力する。これにより、転舵モータ２から出力するアシストトルクを、運転者がステアリングホイール３２から伝達されるトルクとなるように変換する。すなわち、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２は、ピニオン側角速度変換部１０２がピニオン角速度に変換した転舵モータ回転角を用いたフィードフォワード制御（Ｆ／Ｆ制御）を用いて、ステアリングホイール３２へ伝達される慣性モーメントを補償する制御を行なう。
【0100】
第三ピニオン端トルク変換部１１４は、慣性モーメント補償トルクと入出力トルク比に基づき、慣性モーメント補償トルクをピニオン軸トルクに変換して、第三ピニオン端トルクを算出する。そして、第三ピニオン端トルク変換部１１４は、算出した第三ピニオン端トルクを含む情報信号を、指令値合算部１１６へ出力する。これにより、転舵モータ２から出力するアシストトルクが、ステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、慣性モーメント補償トルクを入出力トルク比に換算して変換する。なお、第三ピニオン端トルク変換部１１４は、第一ピニオン端トルク変換部９４と同様、本実施形態のように、アシストトルクを出力するアクチュエータを転舵モータ２とした場合にのみ、上述した処理を行う。したがって、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合、第三ピニオン端トルク変換部１１４は、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２から入力を受けた情報信号を、変換せずに指令値合算部１１６へ出力する。
【0101】
指令値合算部１１６は、第一ピニオン端トルクと、第二ピニオン端トルクと、第三ピニオン端トルクと、直進安定成分を合算して、アシストトルク算出部８８から転舵モータ制御部４へ最終的に出力するアシストトルク指令値である、最終指令値を算出する。すなわち、本実施形態の指令値合算部１１６は、以下の（Ａ１）から（Ｄ１）を合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する。
（Ａ１）転舵モータ２から出力するアシストトルクが、ステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、ハンドル端アシストトルクを入出力トルク比に換算して変換した指令値である第一ピニオン側変換指令値
【0102】
（Ｂ１）転舵モータ２から出力するアシストトルクが、ステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、操舵系摩擦成分を入出力トルク比に換算して変換した指令値である第二ピニオン側変換指令値（Ｃ１）転舵モータ２から出力するアシストトルクが、ステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、慣性モーメント補償トルクを入出力トルク比に換算して変換した指令値である第三ピニオン側変換指令値
（Ｄ１）ピニオン角速度の増加を抑制するために、トルク伝達経路のうちピニオン軸４４へ付加するトルクに応じて算出した指令値である直進安定成分
【0103】
（ユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する原理）以下、図１から図１０を参照しつつ、図１１から図１３を用いて、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する原理について説明する。
図１１は、単体のユニバーサルジョイントが有する回転軸と、回転軸周りの回転運動との関係を示す図である。なお、図１１中には、説明のために、ステアリングホイール３２を模式的に示している。すなわち、図１１中に示す単体のユニバーサルジョイントは、ユニバーサルジョイント７を示す。
図１１中に示すように、ユニバーサルジョイントは、三本の回転軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を有しており、各回転軸周りの回転行列Ｒは、それぞれ、以下の式（５）〜（７）で示される。なお、式（５）は、ｘ軸周りの回転行列Ｒ（ｘ，θ）を示す式であり、式（６）は、ｙ軸周りの回転行列Ｒ（ｙ，θ）を示す式であり、式（７）は、ｚ軸周りの回転行列Ｒ（ｚ，θ）を示す式である。
【0104】
【数4】
【0105】
そして、上記の式（５）〜（７）中に示す各回転軸周りの回転行列Ｒ（ｘ，θ）、Ｒ（ｙ，θ）、Ｒ（ｚ，θ）は、以下の式（８）に示すように、一つの回転行列Ｒに変換することが可能である。
【0106】
【数5】
【0107】
また、図１２中に示すように、入力側の軸の回転を図１１中に示すθ０から記号「φ」で置き換え、ｚ軸を基準とした出力側の軸の傾斜角を記号「θｚ」で規定し、出力側の軸の回転角（以降の説明では、「出力角」と記載する場合がある）を記号「Ψ」で規定する。これにより、ユニバーサルジョイントにおける姿勢角の定義は、以下の式（９）〜（１１）で示される。なお、図１２は、ユニバーサルジョイントにおける入力側の軸と出力側の軸との関係を示す図である。また、図１２中には、説明のために、入力側の軸から出力側の軸への力の流れを、直線の矢印で示している。
【0108】
【数6】
【0109】
ここで、上記の式（９）〜（１１）に、以下の式（１２）及び（１３）で示す拘束条件を追加すると、ユニバーサルジョイントへの入力角ｔａｎθ０と出力角Ψとの関係は、以下の式（１４）で示される。
【0110】
【数7】
【0111】
そして、上記の式（１４）において、出力角Ψをユニバーサルジョイントの出力角θｏｕｔに置き換え、入力角ｔａｎθ０をユニバーサルジョイントの入力角ｔａｎθＩｎに置き換えると、以下の式（１５）が成立する。
【0112】
【数8】
【0113】
ここで、上記の式（１５）は、ユニバーサルジョイントの位相角θｏｆｆｓｅｔが存在していない状態における、ユニバーサルジョイントの入力角ｔａｎθＩｎと出力角θｏｕｔとの関係を示す式となる。また、車両の構成としては、ステアリングホイール３２と転舵輪２４との間における各種構成部品のレイアウト等に応じて、各ユニバーサルジョイントの入力軸と出力軸を直列に配列することは少ない。このため、ユニバーサルジョイントの位相角θｏｆｆｓｅｔが存在する構成が一般的である。
【0114】
すなわち、図１３中に示すように、一般的な構成の車両では、ユニバーサルジョイントの入力角ｔａｎθＩｎと出力角θｏｕｔとの間に、位相角θｏｆｆｓｅｔが存在することとなる。なお、図１３は、ユニバーサルジョイントにおける入力側の軸及び出力側の軸と、位相角との関係を示す図である。また、図１３中には、説明のために、入力側の軸から出力側の軸への力の流れを、直線の矢印で示している。したがって、上記の式（１５）で示す、ユニバーサルジョイントの入力角ｔａｎθＩｎと出力角θｏｕｔとの関係に対して、入力角ｔａｎθＩｎに位相角θｏｆｆｓｅｔを加算すると、上記の式（１）で示されるユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する。
【0115】
（ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する原理）以下、図１から図１３を参照して、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する原理について説明する。
転舵輪２４の転舵角を算出する際には、上述したように、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔから、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分による影響を除去する。したがって、上記の式（１５）において、ユニバーサルジョイントの入力角ｔａｎθＩｎ及び出力角θｏｕｔを０［°］とすると、以下の式（１６）からオフセット成分を減算することにより、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分による影響を除去する。
【0116】
【数9】
【0117】
したがって、上記の式（１５）で示す、ユニバーサルジョイントの入力角ｔａｎθＩｎと出力角θｏｕｔとの関係から、ユニバーサルジョイントのオフセット成分を減算すると、上記の式（３）で示されるユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する。
【0118】
（転舵側前回処理内容記憶部ＭＡ、反力側前回処理内容記憶部ＭＢ）以下、図１から図１３を参照して、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡの構成と、反力側前回処理内容記憶部ＭＢの構成について説明する。
転舵側前回処理内容記憶部ＭＡは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ‐Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて形成する。
また、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡは、エンジンコントローラ５２から、エンジンの状態を含む情報信号の入力を受け、さらに、操舵角センサ３４から、ステアリングホイール３２の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡは、クラッチ角偏差算出部７０から、クラッチ角偏差を含む情報信号の入力を受け、さらに、転舵角算出部７６から、転舵輪２４の転舵角を含む情報信号の入力を受ける。
【0119】
そして、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡは、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における、現在操舵角と、クラッチ角偏差と、転舵輪２４の転舵角を記憶する。反力側前回処理内容記憶部ＭＢは、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡと同様、例えば、ＥＥＰＲＯＭを用いて形成する。
また、反力側前回処理内容記憶部ＭＢは、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡと同様、エンジンコントローラ５２、操舵角センサ３４、クラッチ角偏差算出部７０、転舵角算出部７６から、それぞれ、情報信号の入力を受ける。
そして、反力側前回処理内容記憶部ＭＢは、転舵側前回処理内容記憶部ＭＡと同様、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における、現在操舵角と、クラッチ角偏差と、転舵輪２４の転舵角を記憶する。
【0120】
（指令演算部５４が行なう処理）次に、図１から図１３を参照しつつ、図１４から図１６を用いて、指令演算部５４が行なう処理について説明する。
指令演算部５４が行なう処理としては、例えば、車両の出荷前に行なう処理と、出荷後の車両に対して行なう処理がある。
【0121】
・車両の出荷前に行なう処理図１４は、車両の出荷前に行なう処理を示すフローチャートである。
指令演算部５４が車両の出荷前に行なう処理としては、ジョイント角αを算出及び記憶する処理と、位相角θｏｆｆｓｅｔを記憶する処理がある。
図１４中に示すように、車両の出荷前に行なう処理を開始（ＳＴＡＲＴ）すると、まず、ステップＳ１０の処理を行う。
ステップＳ１０では、例えば、整備工場等において、ステアリングホイール３２の操舵角と転舵輪２４の実転舵角を、共に中立位置へ調整（図中に示す「操舵角と実転舵角を中立位置に調整」）する。ステップＳ１０において、操舵角及び実転舵角を中立位置へ調整すると、車両の出荷前に指令演算部５４が行なう処理は、ステップＳ２０へ移行する。
【0122】
ステップＳ２０では、ジョイント角α１〜α4を算出し、操舵側クラッチ角算出部６６、転舵側クラッチ角算出部６８及び転舵角算出部７６に記憶（図中に示す「ジョイント角αを算出・記憶」）する。ステップＳ２０において、ジョイント角αを算出及び記憶すると、車両の出荷前に指令演算部５４が行なう処理は、ステップＳ３０へ移行する。ステップＳ３０では、位相角θｏｆｆｓｅｔ１〜θｏｆｆｓｅｔ4を、操舵側クラッチ角算出部６６、転舵側クラッチ角算出部６８及び転舵角算出部７６に記憶（図中に示す「位相角θｏｆｆｓｅｔを記憶」）する。ステップＳ３０において、位相角θｏｆｆｓｅｔを記憶すると、車両の出荷前に指令演算部５４が行なう処理は、ステップＳ４０へ移行する。
ステップＳ４０では、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差を、操舵角と転舵モータ回転角との関係として、中立位置記憶部６０に記憶（図中に示す「中立位置を記憶」）する。ステップＳ４０において、操舵角と転舵モータ回転角との関係を記憶すると、車両の出荷前に指令演算部５４が行なう処理は終了（ＥＮＤ）する。
【0123】
・出荷後の車両に対して行なう処理出荷後の車両に対して指令演算部５４が行なう処理としては、クラッチ角偏差を算出・記憶する処理と、転舵輪２４の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理がある。
図１５は、出荷後の車両に対して行なう処理のうち、クラッチ角偏差を算出・記憶する処理を示すフローチャートである。なお、指令演算部５４は、予め設定した周期（例えば、５［ｍｓ］）で、以下に説明する処理を行う。
図１５中に示すように、クラッチ角偏差を算出する処理を開始（ＳＴＡＲＴ）すると、まず、ステップＳ１００の処理を行う。
【0124】
ステップＳ１００では、イグニッションスイッチがオフ状態であるか否かを判定する処理（図中に示す「ＩＧＮ−ＯＦＦ？」）を行う。ステップＳ１００において、イグニッションスイッチがオフ状態である（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１１０へ移行する。
一方、ステップＳ１００において、イグニッションスイッチがオフ状態ではない（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１００の処理を繰り返す。
【0125】
ステップＳ１１０では、クラッチ状態切り替え部６４により、クラッチ６を連結状態に切り替えるためのクラッチ電流指令をクラッチ６へ出力する。これに加え、クラッチ６へ出力したクラッチ駆動電流を参照して、クラッチ６が締結状態（滑り締結状態を含まない完全締結状態）であるか否かを判定する処理（図中に示す「クラッチ締結？」）を行う。ステップＳ１１０において、クラッチ６が締結状態である（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１２０へ移行する。
一方、ステップＳ１１０において、クラッチ６が締結状態ではない（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１１０の処理を繰り返す。
【0126】
ステップＳ１２０では、トルクセンサ値Ｖｔｓが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する処理（図中に示す「Ｖｔｓが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内？」）を行う。ステップＳ１２０において、トルクセンサ値Ｖｔｓが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内である（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１３０へ移行する。
一方、ステップＳ１２０において、トルクセンサ値Ｖｔｓが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲外である（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１２０の処理を繰り返す。
【0127】
ステップＳ１３０では、操舵側クラッチ角算出部６６により、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを用いて、操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを算出（図中に示す「操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを算出」）する処理を行う。ステップＳ１３０において、操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを算出すると、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１４０へ移行する。ステップＳ１４０では、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する処理（図中に示す「Ｖｔｓが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内？」）を行う。
ステップＳ１４０において、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内である（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１５０へ移行する。
【0128】
一方、ステップＳ１４０において、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲外である（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１４０の処理を繰り返す。ステップＳ１５０では、転舵側クラッチ角算出部６８により、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルを用いて、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出（図中に示す「転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出」）する処理を行う。ステップＳ１５０において、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出すると、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１６０へ移行する。
【0129】
ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０で算出した転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔから、ステップＳ１３０で算出した操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎを減算する。これにより、ステップＳ１６０では、クラッチ角偏差算出部７０が、クラッチ角偏差ｄθＣＬを算出（図中に示す「クラッチ角偏差ｄθＣＬを算出」）する処理を行う。ステップＳ１６０において、クラッチ角偏差ｄθＣＬを算出すると、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップＳ１７０へ移行する。ステップＳ１７０では、クラッチ角偏差記憶部７２が、ステップＳ１６０で算出したクラッチ角偏差ｄθＣＬを記憶（図中に示す「クラッチ角偏差ｄθＣＬを記憶」）する処理を行う。ステップＳ１７０において、クラッチ角偏差ｄθＣＬを記憶すると、クラッチ角偏差を算出する処理は終了（ＥＮＤ）する。
【0130】
・転舵輪２４の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理図１６は、出荷後の車両に対して行なう処理のうち、転舵輪２４の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理を示すフローチャートである。
図１６中に示すフローチャートは、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態となると開始（ＳＴＡＲＴ）し、まず、ステップＳ２００の処理を行う。
ステップＳ２００では、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する処理（図中に示す「Ｖｔｓが転舵角算出用トルク閾値の範囲内？」）を行う。
【0131】
ステップＳ２００において、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵角算出用トルク閾値の範囲内である（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、転舵輪２４の転舵角を算出する処理は、ステップＳ２１０へ移行する。一方、ステップＳ２００において、トルクセンサ値Ｖｔｓが転舵角算出用トルク閾値の範囲外である（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、転舵輪２４の転舵角を算出する処理は、ステップＳ２００の処理を繰り返す。
【0132】
ステップＳ２１０では、イグニッションスイッチをオン状態とした時点の現在操舵角を、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して、ユニバーサルジョイント１１の出力角θｏｕｔを、操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎとして算出する。これにより、ステップＳ２１０では、操舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出（図中に示す「操舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出」）する処理を行う。ステップＳ２１０において、操舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出すると、転舵輪２４の転舵角を算出する処理は、ステップＳ２２０へ移行する。
【0133】
ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で算出した操舵側ユニバーサルジョイントの出力角である操舵側クラッチ角θｃｌ＿ｉｎに、ステップＳ１７０で記憶したクラッチ角偏差ｄθＣＬを加算する。これにより、ステップＳ２２０では、転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔを算出（図中に示す「転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔを算出」）する処理を行う。ステップＳ２２０において、転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔを算出すると、転舵輪２４の転舵角を算出する処理は、ステップＳ２３０へ移行する。
【0134】
ステップＳ２３０では、ステップＳ２２０で算出した転舵角算出用転舵側クラッチ角Ｐθｃｌ＿ｏｕｔを、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔを算出する。これにより、ステップＳ２３０では、転舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出（図中に示す「転舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出」）する処理を行う。ステップＳ２３０において、転舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出すると、転舵輪２４の転舵角を算出する処理は、ステップＳ２４０へ移行する。
【0135】
ステップＳ２４０では、ステップＳ２３０で算出したユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔから、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルに基づくオフセット成分を減算（図中に示す「オフセット成分を減算」）する処理を行う。これにより、ステップＳ２４０では、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔから各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）のオフセット成分による影響を除去する。ステップＳ２４０において、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔからオフセット成分を減算すると、転舵輪２４の転舵角を算出する処理は、ステップＳ２５０へ移行する。
【0136】
ステップＳ２５０では、ステップＳ２４０オフセット成分を減算したユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔを、トルクセンサモデルを用いて補正（図中に示す「トルクセンサモデルにより補正」）する処理を行う。ステップＳ２５０において、ユニバーサルジョイント２３の出力角θｏｕｔをトルクセンサモデルにより補正すると、転舵輪２４の転舵角を算出する処理は、ステップＳ２６０へ移行する。そして、転舵輪２４の転舵角を算出する処理から、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理へ移行する。ステップＳ２６０では、ステップＳ２１０で用いた現在操舵角とステップＳ２５０で補正した出力角θｏｕｔとの関係と、上述したステップＳ４０で中立位置記憶部６０に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を参照する。そして、ステップＳ２１０で用いた現在操舵角とステップＳ２５０で補正した出力角θｏｕｔとの偏差である出荷後偏差と、中立位置記憶部６０に記憶した偏差である出荷前偏差が異なるか否かを判定（図中に示す「出荷後偏差≠出荷前偏差？」）する処理を行う。
【0137】
ステップＳ２６０において、出荷後偏差と出荷前偏差が異なる（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップＳ２７０へ移行する。一方、ステップＳ２６０において、出荷後偏差と出荷前偏差が等しい（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップＳ２８０へ移行する。
ステップＳ２７０では、ステップＳ４０で中立位置記憶部６０に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を、ステップＳ２５０で補正した出荷後偏差に基づく関係に補正（図中に示す「中立位置を補正」）する処理を行う。ステップＳ２７０において、中立位置記憶部６０に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正すると、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップＳ２９０へ移行する。
【0138】
ステップＳ２８０では、ステップＳ４０で中立位置記憶部６０に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正せずに維持（図中に示す「中立位置を維持」）する処理を行う。ステップＳ２８０において、中立位置記憶部６０に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を維持すると、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップＳ２９０へ移行する。ステップＳ２９０では、クラッチ状態切り替え部６４により、クラッチ６を開放状態に切り替えるためのクラッチ電流指令をクラッチ６へ出力（図中に示す「クラッチ開放指令を出力」）を行う。ステップＳ２９０において、クラッチ６を開放状態に切り替えるためのクラッチ電流指令をクラッチ６へ出力すると、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は終了（ＥＮＤ）する。
【0139】
（トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理）以下、図１から図１６を参照しつつ、図１７を用いて、ＥＰＳ制御ブロック７８が行なう処理のうち、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理について説明する。
図１７は、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理を示すフローチャートである。
図１７中に示すフローチャートを開始（ＳＴＡＲＴ）すると、まず、ステップＳ３００の処理として、イグニッションスイッチをオン状態に維持しつつ、クラッチ６を締結状態（図中に示す「クラッチ締結」）とする処理を行う。なお、ステップＳ３００では、クラッチ６を、滑り締結状態を含まない完全締結状態とする処理を行う。ステップＳ３００において、クラッチ６を締結状態とすると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３１０へ移行する。
【0140】
ステップＳ３１０では、クラッチ角偏差記憶部７２が記憶しているクラッチ角偏差が、最新のクラッチ角偏差ｄθＣＬに更新されているか否かを判定する処理（図中に示す「クラッチ角偏差更新済み？」）を行う。ステップＳ３１０において、クラッチ角偏差ｄθＣＬが更新されていない（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３２０へ移行する。
一方、ステップＳ３１０において、クラッチ角偏差ｄθＣＬが更新されている（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３４０へ移行する。
【0141】
ステップＳ３２０では、クラッチ角偏差算出部７０によりクラッチ角偏差ｄθＣＬを算出（図中に示す「クラッチ角偏差算出」）する処理を行う。ステップＳ３２０において、クラッチ角偏差ｄθＣＬを算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３３０へ移行する。なお、クラッチ角偏差ｄθＣＬを算出する処理としては、例えば、イグニッションスイッチをオン状態としてクラッチ６を締結状態とした時点の現在操舵角及び転舵モータ回転角を用いる点を除き、上述したステップＳ１２０〜Ｓ１６０と同様の処理を用いる。
【0142】
ステップＳ３３０では、クラッチ角偏差記憶部７２に記憶しているクラッチ角偏差を、ステップＳ３２０で算出したクラッチ角偏差ｄθＣＬに更新（図中に示す「クラッチ角偏差更新」）する処理を行う。ステップＳ３３０において、クラッチ角偏差ｄθＣＬを更新すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３１０へ移行する。なお、クラッチ角偏差ｄθＣＬを更新する処理としては、例えば、上述したステップＳ１７０と同様の処理を用いる。ステップＳ３４０では、操舵角センサ３４により、クラッチ６を締結状態とした時点の現在操舵角θＨを検出（図中に示す「現在操舵角検出」）する処理を行う。ステップＳ３４０において、現在操舵角θＨを検出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３５０へ移行する。
【0143】
ステップＳ３５０では、転舵角算出部７６により、クラッチ６を締結状態とした時点における転舵輪２４の転舵角を、ピニオン角の現在の推定値として算出（図中に示す「現在ピニオン角推定」）する処理を行う。ステップＳ３５０において、ピニオン角の現在の推定値を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３６０へ移行する。なお、以降の説明では、ステップＳ３５０で算出したピニオン角の現在の推定値を、「現在ピニオン角ｆ（θＨ）」と示す場合がある。また、ピニオン角の現在の推定値を算出する処理としては、上述したステップＳ２００〜Ｓ２５０と同様の処理を用いる。
【0144】
ステップＳ３６０では、ユニバーサルジョイント７の出力角θｏｕｔを算出するためのユニバーサルジョイント出力角算出モデルに対し、現在操舵角θＨに仮想変位角ΔθＨを加算して、仮想操舵角を入力（図中に示す「仮想操舵角入力」）する処理を行う。ステップＳ３６０において、ユニバーサルジョイント７の出力角θｏｕｔを算出するためのユニバーサルジョイント出力角算出モデルに仮想操舵角を入力すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３７０へ移行する。なお、以降の説明では、ステップＳ３６０で入力した仮想操舵角を、「θＨ＋ΔθＨ」と示す場合がある。ここで、仮想変位角ΔθＨは、予め設定した微小時間Δｔ（例えば、５［ｍｓ］）の間における操舵角の変化量に対応するパラメータである。また、仮想変位角ΔθＨと微小時間Δｔとの関係は、微小時間Δｔの間における操舵角の角速度を「ωθＨ」と定義すると、以下の式（１７）で示される。
【0145】
【数10】
【0146】
ステップＳ３７０では、転舵角算出部７６により、仮想操舵角θＨ＋ΔθＨを入力したユニバーサルジョイント出力角算出モデルに基づく転舵輪２４の転舵角を、ピニオン角の仮想の推定値として算出（図中に示す「仮想ピニオン角推定」）する処理を行う。ステップＳ３７０において、ピニオン角の仮想の推定値を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３８０へ移行する。なお、以降の説明では、ステップＳ３７０で算出したピニオン角の仮想の推定値を、「仮想ピニオン角ｆ（θＨ＋ΔθＨ）」と示す場合がある。
【0147】
ステップＳ３８０では、ピニオン角の偏差であるピニオン角偏差を算出（図中に示す「ピニオン角偏差算出」）する処理を行う。ここで、ピニオン角偏差は、ステップＳ３７０で算出した仮想ピニオン角ｆ（θＨ＋ΔθＨ）から、ステップＳ３５０で算出した現在ピニオン角ｆ（θＨ）を減算して算出する。ステップＳ３８０において、ピニオン角偏差を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３９０へ移行する。なお、以降の説明では、ステップＳ３８０で算出したピニオン角偏差を、「ΔθＰ」と示す場合がある。ここで、ピニオン角偏差ΔθＰは、予め設定した微小時間Δｔの間におけるピニオン角の変化量に対応するパラメータである。また、ピニオン角偏差ΔθＰと微小時間Δｔとの関係は、微小時間Δｔの間におけるピニオン角の角速度を「ωθＰ」と定義すると、以下の式（１８）で示される。
【0148】
【数11】
【0149】
ステップＳ３９０では、仮想変位角ΔθＨとピニオン角偏差ΔθＰとの偏差比である入出力偏差比を算出（図中に示す「入出力偏差比算出」）する処理を行う。ここで、入出力偏差比は、ステップＳ３８０で算出したピニオン角偏差ΔθＰを、ステップＳ３６０の処理で用いた仮想変位角ΔθＨにより除算して算出する。ステップＳ３９０において、入出力偏差比を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ４００へ移行する。なお、以降の説明では、ステップＳ３９０で算出した入出力偏差比を、「ΔθＰ／ΔθＨ」と示す場合がある。ここで、入出力偏差比ΔθＰ／ΔθＨは、以下の式（１９）に示すように、微小時間Δｔの間における操舵角の角速度ωθＨとピニオン角の角速度ωθＰとの速度比に応じたパラメータである。このため、上述したステップＳ３６０で仮想変位角ΔθＨを用いることにより、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを用いて、角速度ωθＨと角速度ωθＰとの速度比を算出することが可能となる。
【0150】
【数12】
【0151】
すなわち、仮想操舵角θＨ＋ΔθＨをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して、仮想ピニオン角ｆ（θＨ＋ΔθＨ）を算出することが可能である。これは、現在操舵角θＨをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して現在ピニオン角ｆ（θＨ）を算出する処理に対応する。したがって、仮想操舵角θＨ＋ΔθＨから現在操舵角θＨを減算して仮想変位角ΔθＨを算出する処理は、仮想ピニオン角ｆ（θＨ＋ΔθＨ）から現在ピニオン角ｆ（θＨ）を減算してピニオン角偏差ΔθＰを算出する処理に対応する。
【0152】
ステップＳ４００では、ステップＳ３９０で算出した入出力偏差比ΔθＰ／ΔθＨの逆数を演算して、入出力偏差比ΔθＰ／ΔθＨを入出力トルク比に変換（図中に示す「入出力トルク比に変換」）する処理を行う。すなわち、ステップＳ４００では、以下の式（２０）により、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを算出する。ステップＳ４００において、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを算出すると、入出力トルク比を演算する処理は終了（ＥＮＤ）する。Ｔｒａｔｉｏ＝１／（ΔθＰ／ΔθＨ） … （２０）
ここで、角速度ωθＨと角速度ωθＰとの速度比は、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏの逆数となるため、入出力偏差比ΔθＰ／ΔθＨに基づいて算出した入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを用いて、トルク伝達経路におけるトルクの増幅率を推定することが可能となる。
【0153】
（アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理）以下、図１から図１７を参照しつつ、図１８を用いて、本実施形態のアシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理について説明する。
図１８は、アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理を示すフローチャートである。なお、アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理は、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算した状態で開始する。
図１８中に示すフローチャートを開始（ＳＴＡＲＴ）すると、ステップＳ５００において、第一ハンドル端トルク変換部９０により、トルクセンサ値Ｖｔｐをハンドル端トルクに変換（図中に示す「トルクセンサ値をハンドル端トルクに変換」）する処理を行う。ステップＳ５００において、トルクセンサ値Ｖｔｐをハンドル端トルクに変換すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５１０へ移行する。
【0154】
ステップＳ５１０では、ハンドル端アシストトルク算出部９２によりハンドル端アシストトルクを算出（図中に示す「ハンドル端アシストトルク算出」）する処理を行う。ステップＳ５１０において、ハンドル端アシストトルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５２０へ移行する。ステップＳ５２０では、第一ピニオン端トルク変換部９４により、ハンドル端アシストトルクをピニオン軸トルクに変換して、第一ピニオン端トルクを算出（図中に示す「第一ピニオン端トルクに変換」）する処理を行う。ステップＳ５２０において、第一ピニオン端トルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５３０へ移行する。
【0155】
ステップＳ５３０では、ピニオン側角速度変換部１０２により、転舵モータ回転角をピニオン角速度に変換して、ピニオン角速度を検出（図中に示す「ピニオン角速度検出」）する処理を行う。ステップＳ５３０において、ピニオン角速度を検出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５４０へ移行する。ステップＳ５４０では、直進安定制御部１０４により、直進安定成分を算出して、ピニオン角速度の増加を抑制するためにピニオン軸４４へ付加するトルクを算出（図中に示す「ピニオン角速度抑制トルク算出」）する処理を行う。ステップＳ５４０において、ピニオン角速度の増加を抑制するためにピニオン軸４４へ付加するトルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５５０へ移行する。
【0156】
ステップＳ５５０では、ハンドル側角速度変換部９６により、現在操舵角θＨを操舵角速度に変換して、操舵角速度を検出（図中に示す「ハンドル角速度検出」）する処理を行う。ステップＳ５５０において、操舵角速度を検出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５６０へ移行する。ステップＳ５６０では、操舵系摩擦制御部９８により、操舵系摩擦成分を算出して、操舵角速度の増加を抑制するために、ステアリングホイール３２へ付加するトルクを算出（図中に示す「ハンドル角速度抑制トルク算出」）する処理を行う。ステップＳ５６０において、操舵角速度の増加を抑制するために、ステアリングホイール３２へ付加するトルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５７０へ移行する。
【0157】
ステップＳ５７０では、第二ピニオン端トルク変換部１００により、操舵系摩擦成分をピニオン軸トルクに変換して、第二ピニオン端トルクを算出（図中に示す「第二ピニオン端トルクに変換」）する処理を行う。ステップＳ５７０において、第二ピニオン端トルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５８０へ移行する。ステップＳ５８０では、慣性モーメント推定部１０８と第三ハンドル端トルク変換部１１０により、ハンドル端慣性モーメント推定値を算出（図中に示す「ハンドル端慣性モーメント推定値算出」）する処理を行う。ステップＳ５８０において、ハンドル端慣性モーメント推定値を算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ５９０へ移行する。
【0158】
ステップＳ５９０では、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２により、慣性モーメント補償トルクを算出（図中に示す「慣性モーメント補償トルク算出」）する処理を行う。ステップＳ５９０において、慣性モーメント補償トルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ６００へ移行する。ステップＳ６００では、第三ピニオン端トルク変換部１１４により、慣性モーメント補償トルクをピニオン軸トルクに変換して、第三ピニオン端トルクを算出（図中に示す「第三ピニオン端トルクに変換」）する処理を行う。ステップＳ６００において、第三ピニオン端トルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ６１０へ移行する。
【0159】
ステップＳ６１０では、指令値合算部１１６により、第一ピニオン端トルク、第二ピニオン端トルク、直進安定成分、第三ピニオン端トルクを合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する。さらに、算出したアシストトルクの最終指令値を、転舵モータ制御部４へ出力（図中に示す「アシストトルク最終指令値出力」）する処理を行う。ステップＳ６１０において、アシストトルクの最終指令値を、転舵モータ制御部４へ出力すると、アシストトルク指令値を算出する処理は終了（ＥＮＤ）する。
【0160】
（動作）次に、図１から図１８を参照しつつ、図１９を用いて、本実施形態の車両用操舵制御装置１を用いて行なう動作の一例を説明する。なお、図１９は、本実施形態の車両用操舵制御装置１を用いた車両の動作を示すタイムチャートである。
図１９中に示すタイムチャートは、車両の走行中等、イグニッションスイッチがオン状態であり、トルク伝達経路を機械的に分離させて、ＳＢＷシステムの制御を実施している状態（図中に示す「ＳＢＷシステム制御中」）からスタートする。なお、ＳＢＷシステムの制御とは、例えば、高速走行時には低速走行時よりも操舵角に対する転舵角の変化度合いを減少させる制御（可変ギヤ制御）等、車速に応じた転舵角の制御である。また、ＳＢＷシステムの制御は、中立位置記憶部６０に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係と、操舵角センサ３４が検出した現在操舵角θＨと、車速センサ５０が検出した車速を用いて行なう。
【0161】
そして、例えば、運転者が制御切り替えスイッチを操作して、ＳＢＷシステムによる制御からＥＰＳ制御へ切り替えた時点ｔ１で、ＳＢＷシステムの制御を終了し、ＥＰＳ制御の開始時における処理（図中に示す「ＥＰＳ制御開始時の処理」）を行う。時点ｔ１で行なう処理は、クラッチ６を連結状態（図中に示す「クラッチ締結」）に切り替えてトルク伝達経路を機械的に連結し、さらに、クラッチ角偏差ｄθＣＬを算出・記憶する処理である。これに加え、時点ｔ１では、入出力トルク比を演算する処理を行なう。
そして、演算した入出力トルク比に基づいて算出したアシストトルクの指令値を用いて、ＥＰＳ制御を実施する。
ＥＰＳ制御を実施している状態（図中に示す「ＥＰＳシステム制御中」）から、ＥＰＳ制御からＳＢＷシステムによる制御へ切り替えた時点ｔ２で、ＳＢＷシステム制御の起動時における処理（図中に示す「ＳＢＷシステム起動時の処理」）を行う。
【0162】
なお、ＥＰＳ制御からＳＢＷシステムによる制御へ切り替えは、例えば、運転者が制御切り替えスイッチを操作すると行なう。時点ｔ２で行なう処理は、クラッチ６を開放状態（図中に示す「クラッチ開放」）に切り替える前に行なう処理であり、転舵輪２４の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正または維持する処理である。
そして、転舵輪２４の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正または維持する処理を終了すると、連結状態のクラッチ６を開放状態に切り替え、ＳＢＷシステムの制御を開始（図中に示す「ＳＢＷシステム制御中」）する。
【0163】
ここで、本実施形態の車両用操舵制御装置１では、ＥＰＳ制御時に、ハンドル端トルクと、トルク比演算部８０が演算した入出力トルク比に基づいて、ハンドル端トルクに応じたアシストトルクの指令値を算出する。すなわち、ＥＰＳ制御時に、ピニオン軸トルクセンサ４６ｔが検出したピニオン側トルクをステアリングホイール３２で発生するトルクに変換したハンドル端トルクと、入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。さらに、算出したアシストトルクの指令値に基づいて、ＥＰＳ制御を実施する。
したがって、ユニバーサルジョイントの不等速性によりトルク伝達経路に発生するトルク変動に応じた入出力トルク比と、ハンドル端トルクに基づいて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。このため、ＥＰＳ制御において、運転者の操舵操作に対して転舵角を適切に制御することが可能となる。
【0164】
なお、上述したピニオン軸トルクセンサ４６ｔは、ピニオン側トルク検出部に対応する。また、上述した第一ハンドル端トルク変換部９０は、第一ハンドル端トルク算出部に対応する。
また、上述したハンドル側角速度変換部９６は、操舵角速度算出部に対応する。
また、上述したピニオン側角速度変換部１０２は、ピニオン角速度算出部に対応する。
また、上述した慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２は、慣性補償制御部に対応する。
また、上述したように、本実施形態の車両用操舵制御装置１の動作で実施する車両用操舵制御方法は、ハンドル端トルクと入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出する方法である。
【0165】
（第一実施形態の効果）本実施形態では、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
（１）ハンドル端アシストトルク算出部９２が、第一ハンドル端トルク変換部９０が算出したハンドル端トルクと、トルク比演算部８０が演算した入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
このため、トルク伝達経路に発生したトルク変動に応じた入出力トルク比と、ハンドル端トルクに基づいて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。
その結果、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、ＥＰＳ制御において、運転者の操舵操作に対して転舵モータ２を適切に制御することが可能となる。
【0166】
なお、トルク伝達経路に発生するトルク変動は、以下の要因により発生する。ユニバーサルジョイントを用いて連結した二つのシャフトには、ユニバーサルジョイントの不等速性により、回転角の位相が互いに異なる状態となるため、回転時に互いの角速度が異なる状態が発生する。これにより、ユニバーサルジョイントを用いて連結した二つのシャフトには、ユニバーサルジョイントの不等速性によって、予測が困難なトルク変動が発生する。このため、トルク伝達経路を伝達するトルクは、トルク伝達経路へ入力する操舵角の変化に伴って変動することとなる。
【0167】
（２）操舵系摩擦制御部９８が、ハンドル側角速度変換部９６が算出した操舵角速度の増加を抑制するためにステアリングホイール３２へ付加するトルクに応じた、アシストトルクの指令値を算出する。このため、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に対し、操舵角速度の増加を抑制するように、転舵モータ２からアシストトルクを出力することが可能となる。
その結果、ＥＰＳ制御において、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に対し、操舵角を保持するために必要な力（保舵力）を低減させて、操舵操作の安定性を向上させることが可能となる。
【0168】
（３）慣性モーメント推定部１０８が、ピニオン角速度に基づき、トルク伝達経路を通じて伝達される慣性モーメントの推定値を算出する。これに加え、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２が、慣性モーメント補償トルクに応じたアシストトルクの指令値を算出する。このため、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に対し、転舵輪２４側からトルク伝達経路を通じてステアリングホイール３２へ伝達される慣性モーメントを補償するように、転舵モータ２からアシストトルクを出力することが可能となる。
その結果、ＥＰＳ制御において、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に対し、大きな慣性モーメントが発生した場合であっても、小さい操舵力でステアリングホイール３２の操舵操作を行なうことが可能となる。
【0169】
（４）直進安定制御部１０４が、ピニオン側角速度変換部１０２が算出したピニオン角速度の増加を抑制するためにトルク伝達経路へ付加するトルクに応じて、アシストトルクの指令値を算出する。このため、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に対し、ピニオン角速度の増加を抑制するように、転舵モータ２からアシストトルクを出力することが可能となる。
その結果、ＥＰＳ制御において、運転者によるステアリングホイール３２の操舵操作に応じ、転舵輪２４の転舵角が変化する速度の増加を抑制して、車両の直進安定性を向上させることが可能となる。
【0170】
（５）第一ピニオン端トルク変換部９４が、ハンドル端アシストトルク算出部９２が算出したアシストトルクの指令値を、入出力トルク比に換算して変換する。この変換は、転舵モータ２が出力するアシストトルクがステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように行なう。その結果、ＥＰＳ制御において、ステアリングホイール３２を操舵操作する運転者に伝達するトルクを、トルク伝達経路に発生したトルク変動に応じた入出力トルク比に換算して変換することが可能となる。
【0171】
（６）第二ピニオン端トルク変換部１００が、転舵モータ２が出力するアシストトルクがステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、操舵系摩擦制御部９８が算出した指令値である操舵系摩擦成分を、入出力トルク比に換算して変換する。その結果、ＥＰＳ制御において、ステアリングホイール３２を操舵操作する運転者に伝達して、保舵力を低減させるトルクを、トルク伝達経路に発生したトルク変動に応じた入出力トルク比に換算して変換することが可能となる。
【0172】
（７）第三ピニオン端トルク変換部１１４が、転舵モータ２が出力するアシストトルクがステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように、慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２が算出した指令値を、入出力トルク比に換算して変換する。その結果、ＥＰＳ制御において、ステアリングホイール３２を操舵操作する運転者に伝達して、慣性モーメントを補償するトルクを、トルク伝達経路に発生したトルク変動に応じた入出力トルク比に換算して変換することが可能となる。
【0173】
（８）指令値合算部１１６が、第一ピニオン端トルク、第二ピニオン端トルク、直進安定成分、第三ピニオン端トルクを合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する。その結果、アシストトルクを、入出力トルク比に換算して変換したハンドル端アシストトルク、保舵力を低減させるトルク、車両の直進安定性を向上させるトルク、慣性モーメントを補償するトルクに応じて補正することが可能となる。これに加え、アシストトルクを、ステアリングホイール３２で発生するトルクに応じた値となるように補正することが可能となる。
【0174】
（９）アシストトルク算出部８８が、ピニオン軸トルクセンサ４６ｔが検出したトルクセンサ値Ｖｔｐをトルク比演算部８０が演算した入出力トルク比により補正して、アシストトルクの指令値を算出する。このため、運転者がステアリングホイール３２に加えているトルクをトルク伝達経路に発生したトルク変動に応じて補正し、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。
その結果、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、運転者がステアリングホイール３２に加えているトルク及びトルク変動に応じて、運転者の操舵操作に対して転舵モータ２を適切に制御することが可能となる。
【0175】
（１０）本実施形態の車両用操舵制御方法では、ハンドル端トルクと入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。このため、トルク伝達経路に発生したトルク変動に応じた入出力トルク比と、ハンドル端トルクに基づいて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。
その結果、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、ＥＰＳ制御において、運転者の操舵操作に対して転舵モータ２を適切に制御することが可能となる。
【0176】
（変形例）（１）本実施形態では、アシストトルクを出力するアクチュエータを転舵モータ２としたが、アシストトルクを出力するアクチュエータは、転舵モータ２に限定するものではなく、反力モータ８としてもよい。
この場合、第二ハンドル端トルク変換部１０６が、反力モータ８から出力するアシストトルクが、トルク伝達経路のうちユニバーサルジョイントよりも転舵輪２４側で発生するトルクに応じた値となるように、直進安定成分を入出力トルク比に換算して変換する。
その結果、ＥＰＳ制御において、ステアリングホイール３２を操舵操作する運転者に伝達して、車両の直進安定性を向上させるトルクを、トルク伝達経路に発生したトルク変動に応じた入出力トルク比に換算して変換することが可能となる。
【0177】
（２）本実施形態では、指令値合算部１１６が、上述した（Ａ１）から（Ｄ１）、すなわち、第一ピニオン端トルク、第二ピニオン端トルク、直進安定成分、第三ピニオン端トルクを合算して、アシストトルクの最終指令値を算出したが、これに限定するものではない。すなわち、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合、指令値合算部１１６の構成を、以下の（Ａ２）から（Ｄ２）を合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する構成とする。ここで、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合、アシストトルクの最終指令値は、アシストトルク算出部８８から反力モータ制御部１０へ最終的に出力するアシストトルク指令値である。
【0178】
（Ａ２）ハンドル端アシストトルク算出部９２が算出した指令値であるハンドル端アシストトルク（Ｂ２）操舵系摩擦制御部９８が、操舵角速度の増加を抑制するためにステアリングホイール３２へ付加するトルクに応じて算出した指令値である操舵系摩擦成分
（Ｃ２）慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２が、転舵輪２４側からトルク伝達経路を通じてステアリングホイール３２へ伝達される慣性モーメントを補償するための慣性モーメント補償トルクに応じて算出した指令値
（Ｄ２）反力モータ８から出力するアシストトルクがトルク伝達経路のうちユニバーサルジョイントよりも転舵輪２４側で発生するトルクに応じた値となるように、直進安定成分を入出力トルク比に換算して変換したハンドル側変換指令値
【0179】
この場合、アシストトルクを、ハンドル端アシストトルク、保舵力を低減させるトルク、車両の直進安定性を向上させるトルク、慣性モーメントを補償するトルクに応じて補正することが可能となる。これに加え、反力モータ８から出力するアシストトルクを、トルク伝達経路のうちユニバーサルジョイントよりも転舵輪２４側で発生するトルクに応じた値となるように補正することが可能となる。ここで、図１から図１７を参照しつつ、図２０を用いて、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合に、アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理を説明する。なお、アシストトルクを出力するアクチュエータを転舵モータ２とした場合に、アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理を同様の処理については、その説明を省略する場合がある。
【0180】
図２０は、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合に、アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理を示すフローチャートである。なお、アシストトルク算出部８８がアシストトルク指令値を算出する処理は、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算した状態で開始する。図２０中に示すフローチャートを開始（ＳＴＡＲＴ）すると、ステップＳ７００において、上述したステップＳ５００と同様の処理を行い、ステップＳ７１０へ移行する。
ステップＳ７１０では、上述したステップＳ５１０と同様の処理を行い、ステップＳ７２０へ移行する。ステップＳ７２０では、上述したステップＳ５３０と同様の処理を行い、ステップＳ７３０へ移行する。ステップＳ７３０では、上述したステップＳ５４０と同様の処理を行い、ステップＳ７４０へ移行する。
【0181】
ステップＳ７４０では、第二ハンドル端トルク変換部１０６により、直進安定成分をハンドル端トルクに変換して、ハンドル端トルクを算出（図中に示す「ハンドル端トルクに変換」）する処理を行う。ステップＳ７４０において、ハンドル端トルクを算出すると、アシストトルク指令値を算出する処理は、ステップＳ７５０へ移行する。ステップＳ７５０では、上述したステップＳ５５０と同様の処理を行い、ステップＳ７６０へ移行する。ステップＳ７６０では、上述したステップＳ５６０と同様の処理を行い、ステップＳ７７０へ移行する。ステップＳ７７０では、上述したステップＳ５８０と同様の処理を行い、ステップＳ７８０へ移行する。
ステップＳ７８０では、上述したステップＳ５９０と同様の処理を行い、ステップＳ７９０へ移行する。ステップＳ７９０では、上述したステップＳ６１０と同様の処理を行い、アシストトルク指令値を算出する処理を終了（ＥＮＤ）する。
【0182】
（３）本実施形態では、トルク比演算部８０が、仮想操舵角θＨ＋ΔθＨを用いて入出力トルク比を演算したが、トルク比演算部８０の構成は、これに限定するものではない。すなわち、例えば、図２１中に示すように、トルク比演算部８０の構成を、操舵角速度ωθＨを用いて入出力トルク比を演算する構成としてもよい。なお、図２１は、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理の変形例を示すフローチャートである。
図２１中に示すフローチャートのうち、ステップＳ３００からＳ３５０の処理は、本実施形態のトルク比演算部８０が行なう処理と同様であるため、その説明を省略する。
【0183】
ステップＳ３５０から移行したステップＳ８００では、予め設定した角速度算出時間Δｔ（例えば、１００［ｍｓ］）と仮想変位角ΔθＨを、上記の式（１７）へ入力する。これにより、ステップＳ８００では、角速度算出時間Δｔ内における操舵角の変化量に基づく操舵角速度を算出（図中に示す「操舵角速度算出」）する処理を行う。ステップＳ８００において、操舵角速度を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ８１０へ移行する。
【0184】
ステップＳ８１０では、ステップＳ８００で算出した操舵角速度ωθＨを、以下の式（２１）に入力し、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）における出力角速度を算出（図中に示す「出力角速度算出」）する処理を行う。ステップＳ８１０において、出力角速度を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ８２０へ移行する。なお、以下の式（２１）は、各ユニバーサルジョイントの出力角速度を算出するためのモデルとして用いることが可能な、ユニバーサルジョイント出力角速度算出モデルを示す式である。
【0185】
【数13】
【0186】
ここで、出力角速度ωθＰは、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）に入力して、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）を介して転舵輪２４側へ出力した角度の、角速度算出時間Δｔ内における変化量に基づく速度である。したがって、ユニバーサルジョイント出力角速度算出モデルは、操舵角速度ωθＨと出力角速度ωθＰの関係を示すモデル式である。
ステップＳ８２０では、ステップＳ８１０で用いた操舵角速度ωθＨと各出力角速度ωθＰを用いて、各ユニバーサルジョイント（７、１１、１９、２３）における速度比を積算（図中に示す「各速度比を積算」）する処理を行う。ステップＳ８２０において、各ユニバーサルジョイントにおける速度比を積算すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ８３０へ移行する。なお、以降の説明では、ステップＳ８２０で積算した速度比を、「積算速度比ωθＰｉｎｔ／ωθＨ」と示す場合がある。
【0187】
ステップＳ８３０では、ステップＳ８２０で算出した積算速度比ωθＰｉｎｔ／ωθＨの逆数を演算して、積算速度比ωθＰｉｎｔ／ωθＨを入出力トルク比に変換（図中に示す「入出力トルク比に変換」）する処理を行う。すなわち、ステップＳ８３０では、以下の式（２２）により、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを算出する。ステップＳ８３０において、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを算出すると、入出力トルク比を演算する処理は終了（ＥＮＤ）する。Ｔｒａｔｉｏ＝１／（ωθＰｉｎｔ／ωθＨ） … （２２）
ここで、操舵角速度ωθＨと出力角速度ωθＰとの速度比は、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏの逆数となる。このため、積算速度比ωθＰｉｎｔ／ωθＨに基づいて算出した入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを用いて、トルク伝達経路におけるトルクの増幅率を推定することが可能となる。
【0188】
また、例えば、図２２中に示すように、トルク比演算部８０の構成を、入出力速度比ωθＰ／ωθＨに対してカットオフ周波数以上の周波数を減衰させる処理を行って、入出力トルク比を演算する構成としてもよい。なお、図２２は、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理の変形例を示すフローチャートである。図２２中に示すフローチャートのうち、ステップＳ３００からＳ３５０の処理は、本実施形態のトルク比演算部８０が行なう処理と同様であるため、その説明を省略する。
ステップＳ３５０から移行したステップＳ９００では、予め設定した角速度算出時間Δｔ（例えば、１００［ｍｓ］）と仮想変位角ΔθＨを、上記の式（１７）へ入力する。これにより、ステップＳ９００では、角速度算出時間Δｔ内における操舵角の変化量に基づく操舵角速度を算出（図中に示す「操舵角速度算出」）する処理を行う。ステップＳ９００において、操舵角速度を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ９１０へ移行する。
【0189】
ステップＳ９１０では、上述した角速度算出時間Δｔ内におけるピニオン角の変化量に基づき、角速度算出時間Δｔ内における転舵角の変化量に基づく出力角速度を算出（図中に示す「出力角速度算出」）する処理を行う。ここで、出力角速度の算出は、ステップＳ３５０で算出したピニオン角の現在の推定値ｆ（θＨ）と、角速度算出時間Δｔに基づいて行なう。これは、例えば、角速度算出時間Δｔ内におけるピニオン角の現在の推定値ｆ（θＨ）の変化量を、角速度算出時間Δｔで除算して行なう。ステップＳ９１０において、出力角速度を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ９２０へ移行する。ステップＳ９２０では、ステップＳ９００で算出した操舵角速度ωθＨが、予め設定した角速度閾値以下であるか否かを判定する処理（図中に示す「操舵角速度が角速度閾値以下？」）を行う。
【0190】
ここで、角速度閾値は、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理において、演算精度が保持可能な値であり、例えば、車両の諸元に応じて設定して、トルク比演算部８０に記憶しておく。ステップＳ９２０において、操舵角速度ωθＨが角速度閾値以下である（図中に示す「Ｙｅｓ」）と判定した場合、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ９３０へ移行する。
一方、ステップＳ９２０において、操舵角速度ωθＨが角速度閾値を超えている（図中に示す「Ｎｏ」）と判定した場合、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ９４０へ移行する。
【0191】
ステップＳ９３０では、入出力トルク比記憶部８６に記憶している、前回行なった処理で演算した入出力トルク比を、変更せずに維持（図中に示す「前回の入出力トルク比を維持」）する処理を行う。ステップＳ９３０において、前回の入出力トルク比を維持する処理を行うと、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ９２０へ移行する。ステップＳ９４０では、ステップＳ９００で算出した操舵角速度ωθＨと、ステップＳ３７０で算出した出力角速度ωθＰを用いて、操舵角速度ωθＨと出力角速度ωθＰとの比である入出力速度比を算出（図中に示す「入出力速度比算出」）する処理を行う。この処理は、例えば、出力角速度ωθＰを操舵角速度ωθＨで除算して行なう。ステップＳ９４０において、入出力速度比を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ９５０へ移行する。なお、以降の説明では、ステップＳ９４０で算出した入出力速度比を、「入出力速度比ωθＰ／ωθＨ」と示す場合がある。
【0192】
ステップＳ９５０では、ステップＳ９４０で算出した入出力速度比ωθＰ／ωθＨに対し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ‐Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、予め設定したカットオフ周波数以上の周波数を減衰させる処理（図中に示す「ＬＰＦ処理」）を行う。ステップＳ９５０において、入出力速度比ωθＰ／ωθＨに対してカットオフ周波数以上の周波数を減衰させる処理を行うと、入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ９６０へ移行する。
【0193】
ステップＳ９６０では、ステップＳ９４０で算出した入出力速度比ωθＰ／ωθＨの逆数を演算して、入出力速度比ωθＰ／ωθＨを入出力トルク比に変換（図中に示す「入出力トルク比に変換」）する処理を行う。すなわち、ステップＳ９６０では、以下の式（２３）により、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを算出する。ステップＳ９６０において、入出力トルク比Ｔｒａｔｉｏを算出すると、入出力トルク比を演算する処理は終了（ＥＮＤ）する。Ｔｒａｔｉｏ＝１／（ωθＰ／ωθＨ） … （２３）
【0194】
（４）本実施形態では、指令値合算部１１６が、上述した（Ａ１）から（Ｄ１）を合算して、アシストトルクの最終指令値を算出したが、これに限定するものではない。すなわち、アシストトルクを出力するアクチュエータを転舵モータ２とした場合、指令値合算部１１６の構成を、例えば、上述した（Ａ１）と、（Ｂ１）から（Ｄ１）のうち少なくとも一つとを合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する構成としてもよい。この構成は、（Ｂ１）から（Ｄ１）のうち演算が行なわれた値のみを（Ａ１）に合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する構成を含む。同様に、アシストトルクを出力するアクチュエータを反力モータ８とした場合、指令値合算部１１６の構成を、例えば、上述した（Ａ２）と、（Ｂ２）から（Ｄ２）のうち少なくとも一つとを合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する構成としてもよい。この構成は、（Ｂ２）から（Ｄ２）のうち演算が行なわれた値のみを（Ａ２）に合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する構成を含む。
【0195】
（５）本実施形態では、アシストトルク算出部８８の構成を、第一ピニオン端トルク変換部９４、第二ピニオン端トルク変換部１００、第二ハンドル端トルク変換部１０６及び第三ピニオン端トルク変換部１１４を備える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、ハンドル端アシストトルク算出部９２、操舵系摩擦制御部９８、直進安定制御部１０４及び慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２が算出した指令値を指令値合算部１１６により合算して、アシストトルクの最終指令値を算出する構成としてもよい。この構成は、操舵系摩擦制御部９８、直進安定制御部１０４及び慣性補償Ｆ／Ｆ制御部１１２が算出した指令値のうち算出された値のみをハンドル端アシストトルク算出部９２が算出した指令値に合算する構成を含む。
【0196】
（６）本実施形態では、トルク伝達経路が四つのユニバーサルジョイント（７，１１，１９，２３）を備える構成としたが、これに限定するものではなく、ユニバーサルジョイントの数は、例えば、車両のレイアウト等に応じた数であればよい。この場合、例えば、操舵側ユニバーサルジョイントと転舵側ユニバーサルジョイントを、共に一つのユニバーサルジョイントのみで形成した場合、転舵輪２４の転舵角は、以下の式（２４）を用いて算出する。
【0197】
【数14】
【0198】
（７）本実施形態では、車両に、操舵側クラッチ角算出部６６、転舵側クラッチ角算出部６８、クラッチ角偏差算出部７０を備える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、車両の出荷後に、整備工場において、現在操舵角及び実転舵角を共に中立位置に調整した状態で、車外の設備を用いて、操舵側クラッチ角、転舵側クラッチ角及びクラッチ角偏差を算出してもよい。これに加え、算出したクラッチ角偏差を、ケーブル接続等によりクラッチ角偏差記憶部７２へ入力してもよく、また、不揮発性メモリ（Ｎｏｎ‐ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体を介してクラッチ角偏差記憶部７２に記憶させてもよい。
【0199】
（８）本実施形態では、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出する処理において、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角を、ユニバーサルジョイント２３の逆入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（２）に入力した。しかしながら、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出する処理は、これに限定するものではない。すなわち、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角に、転舵側ユニバーサルジョイント（１９、２３）のオフセット成分を加算した値を、ユニバーサルジョイント２３の逆入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（２）に入力してもよい。
【0200】
（９）本実施形態では、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出する処理において、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角を、ユニバーサルジョイント２３の逆入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（２）に入力した。しかしながら、転舵側クラッチ角θｃｌ＿ｏｕｔを算出する処理は、これに限定するものではない。すなわち、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角から、トルクセンサ値Ｖｔｐ及びトルクセンサモデルに基づき、転舵側シャフト及び転舵側ユニバーサルジョイント（１９、２３）のねじれ角を減算した値を算出する。そしてこの算出した値を、ユニバーサルジョイント２３の逆入力角ｔａｎθＩｎとして上記の式（２）に入力してもよい。なお、上記の転舵側シャフトとは、クラッチ出力シャフト１７、転舵側中間シャフト２１、ピニオンシャフト２５である。
【0201】
（１０）本実施形態では、車両用操舵制御装置１を備えた車両を、ＳＢＷシステムを適用した車両としたが、これに限定するものではない。すなわち、車両の構成を、ＳＢＷシステムを適用しておらず、クラッチ６を備えずに、トルク伝達経路が常にユニバーサルジョイントにより機械的に連結されている構成としてもよい。この場合、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理は、ステップＳ３００からステップＳ３３０の処理を行なわない（図１７、２１、２２参照）。すなわち、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理を開始すると、ステップＳ３４０の処理を行う。
【0202】
（１１）本実施形態では、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理において、クラッチ６を締結状態とした時点における転舵輪２４の転舵角を、ピニオン角の現在の推定値として算出する処理を行った（図１７のステップＳ３５０を参照）。しかしながら、トルク比演算部８０が入出力トルク比を演算する処理は、これに限定するものではない。すなわち、クラッチ６を締結状態とした時点における転舵輪２４の転舵角を、ピニオン角の現在の検出値として算出する処理を行ってもよい。この場合、ピニオン角の現在の検出値は、転舵モータ角度センサ１６が検出した転舵モータ回転角に基づいて算出する。もっとも、本実施形態のように、ピニオン角の現在の推定値として算出する処理を行うことにより、ピニオン角の現在の検出値として算出する処理を行う場合と比較して、算出誤差の影響を減少させることが可能となる。
【符号の説明】
【0203】
１ 車両用操舵制御装置２ 転舵モータ（転舵アクチュエータ）
２ｔ 転舵モータトルクセンサ
４ 転舵モータ制御部
６ クラッチ
７，１１ ユニバーサルジョイント（操舵側ユニバーサルジョイント）
１９，２３ ユニバーサルジョイント（転舵側ユニバーサルジョイント）
８ 反力モータ（反力アクチュエータ）
１０ 反力モータ制御部
１６ 転舵モータ角度センサ
２４ 転舵輪
３２ ステアリングホイール
３４ 操舵角センサ
４０ クラッチ板
４２ ステアリングシャフト
４４ ピニオン軸
４６ ピニオン
４６ｔ ピニオン軸トルクセンサ
５０ 車速センサ
５２ エンジンコントローラ
５４ 指令演算部
５６ 反力サーボ制御部
５８ クラッチ制御部
６０ 中立位置記憶部
６２ 転舵モータ電流指令演算部
６４ クラッチ状態切り替え部
６６ 操舵側クラッチ角算出部
６８ 転舵側クラッチ角算出部
７０ クラッチ角偏差算出部
７２ クラッチ角偏差記憶部
７４ 転舵角記憶部
７６ 転舵角算出部
７８ ＥＰＳ制御ブロック
８０ トルク比演算部
８２ トルク比マップ生成部
８４ トルク比マップ記憶部
８６ 入出力トルク比記憶部
８８ アシストトルク算出部
９０ 第一ハンドル端トルク変換部
９２ ハンドル端アシストトルク算出部
９４ 第一ピニオン端トルク変換部
９６ ハンドル側角速度変換部
９８ 操舵系摩擦制御部
１００ 第二ピニオン端トルク変換部
１０２ ピニオン側角速度変換部
１０４ 直進安定制御部
１０６ 第二ハンドル端トルク変換部
１０８ 慣性モーメント推定部
１１０ 第三ハンドル端トルク変換部
１１２ 慣性補償Ｆ／Ｆ制御部
１１４ 第三ピニオン端トルク変換部
１１６ 指令値合算部
ＭＡ 転舵側前回処理内容記憶部
ＭＢ 反力側前回処理内容記憶部