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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】
(24)【登録日】2022-03-28
(45)【発行日】2022-04-05
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20220329BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20220329BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20220329BHJP
B62D 111/00 20060101ALN20220329BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20220329BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20220329BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00 ZYW
B62D5/04
B62D101:00
B62D111:00
B62D113:00
B62D119:00
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018014082
(22)【出願日】2018-01-30
(65)【公開番号】P2019131014
(43)【公開日】2019-08-08
【審査請求日】2020-12-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】小寺 隆志
【審査官】飯島 尚郎
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／１１５２３４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１４９３５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２６４３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１０５１００（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００４６８３６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ６／００
Ｂ６２Ｄ ５／０４
Ｂ６２Ｄ １０１／００－１３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、複数種の状態量に基づき転舵シャフトに作用する軸力を複数演算する軸力演算部と、
複数の前記軸力に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより前記指令値に反映させる最終的な軸力を演算する配分演算部と、を備え、
前記軸力演算部は、
車両挙動または路面状態が反映されない状態量に基づき前記転舵シャフトに作用する理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、
車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき前記転舵シャフトに作用すると推定される推定軸力を演算する推定軸力演算部と、を有し、
前記配分演算部は、上位制御装置が操舵制御に介入する際に生成する配分指令に基づき、複数の前記軸力の分配比率を設定するように構成されており、
前記配分演算部は、
前記理想軸力に第１の分配比率を乗算することにより第１の軸力を演算する第１の演算部と、
前記理想軸力および前記推定軸力に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算した合算値に第２の分配比率を乗算することにより第２の軸力を演算する第２の演算部と、
前記第１の軸力と前記第２の軸力とを合算することにより前記最終的な軸力を演算する第３の演算部と、を有し、
前記第１の演算部は前記配分指令に基づき前記第１の分配比率を、前記第２の演算部は前記配分指令に基づき前記第２の分配比率を設定するように構成されており、
前記第１の分配比率および前記第２の分配比率は、ゼロから１の範囲の値に設定される操舵制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の操舵制御装置において、前記第１の演算部は前記上位制御装置が前記操舵制御への関与度合いを示す値として設定する前記配分指令としての自動運転率に基づき前記第１の分配比率を、前記第２の演算部は前記自動運転率に基づき前記第２の分配比率を設定するように構成されている操舵制御装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置において、前記配分演算部は、前記配分指令に基づいて、前記最終的な軸力に前記理想軸力のみが反映されるように前記理想軸力の分配比率、および前記推定軸力の分配比率を設定する操舵制御装置。
【請求項4】
請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置において、前記理想軸力演算部は、ステアリングホイールの操作に応じて回転する回転体の目標回転角に基づき前記理想軸力を演算し、
前記推定軸力演算部は、センサを通じて検出される横加速度、ヨーレート、および前記モータの電流値の少なくとも一に基づき前記推定軸力を演算する操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達を機械的に分離した、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置が知られている。この操舵装置は、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有している。車両が走行しているとき、操舵装置の制御装置は、反力モータを通じて操舵反力を発生させる反力制御を実行するとともに、転舵モータを通じて転舵輪を転舵させる転舵制御を実行する。
【0003】
ここで、ステアバイワイヤ方式の操舵装置においては、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達が機械的に分離されているため、転舵輪に作用する路面反力がステアリングホイールに伝わりにくい。したがって、運転者は路面状況を、ステアリングホイールを通じて手に感じる操舵反力（手応え）として感じにくい。
【0004】
そこで、たとえば特許文献１に記載の操舵制御装置は、操舵角に基づく理想的なラック軸力であるフィードフォワード軸力と、車両の状態量（横加速度、転舵電流、およびヨーレート）に基づく推定軸力であるフィードバック軸力とを演算する。操舵制御装置は、フィードフォワード軸力およびフィードバック軸力に所定の配分比率を乗算した値を合算することにより最終的な軸力を演算し、この最終的な軸力に基づき反力モータを制御する。フィードバック軸力には路面状態（路面情報）が反映されるため、反力モータにより発生される操舵反力にも路面状態が反映される。したがって、運転者は、路面状態を操舵反力として感じることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１４－１４８２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来、車両の安全性あるいは利便性をより向上させるための様々な運転支援機能を実現するための運転支援システムの開発が進められている。近年では、システムが運転を代替する自動運転機能を実現するための自動運転システムの開発も盛んに行われている。運転支援システムあるいは自動運転システムの制御装置（以下、「上位制御装置」という。）は、その時々の車両の状態に基づき最適な制御方法を求め、その求められる制御方法に応じて各車載システムの制御装置に対して個別の制御を指令する。操舵制御装置は、上位制御装置により生成される指令値に基づき反力モータおよび転舵モータの駆動を制御する。
【0007】
運転支援システムあるいは自動運転システムが車両に搭載される場合、つぎのようなことが懸念される。たとえば反力モータが発生する操舵反力は、ステアリングホイールの挙動にも影響を及ぼす。このため、運転者によって手動運転が行われるときと、運転支援あるいは自動運転が行われるときとで、操舵制御装置が実行する反力制御に対する要求が異なることがある。しかし、特許文献１の操舵制御装置では、たとえば手動運転時と上位制御装置による操舵介入時とで車両の状態量に基づくフィードバック軸力が同じように演算されるため、反力モータが発生する操舵反力にも常に同じように路面状態が反映される。したがって、上位制御装置による操舵介入時の要求に応じた操舵反力、ひいてはステアリングホイールの挙動が得られないおそれがある。
【0008】
本発明の目的は、上位制御装置による操舵介入に対して適切に対応することができる操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成し得る操舵制御装置は、車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する。操舵制御装置は、複数種の状態量に基づき転舵シャフトに作用する軸力を複数演算する軸力演算部と、複数の前記軸力に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより前記指令値に反映させる最終的な軸力を演算する配分演算部と、を備えている。前記配分演算部は、上位制御装置が操舵制御に介入する際に生成する配分指令に基づき、複数の前記軸力の分配比率を設定する。
【0010】
上位制御装置が操舵制御に介入するときとしないときとで、モータが発生する駆動力に対する要求が異なることがある。この点、上記の構成によれば、上位制御装置が生成する配分指令に基づき複数の軸力の分配比率が設定されることにより、上位制御装置が操舵制御に介入するときとしないときとで前記指令値に反映させる最終的な軸力の値が変わる。すなわち、上位制御装置が操舵制御に介入するとき、モータが発生する駆動力は配分指令に応じて変更される。したがって、上位制御装置による操舵制御への介入に対して適切に対応することができる。
【0011】
上記の操舵制御装置において、前記軸力演算部は、車両挙動または路面状態が反映されない状態量に基づき前記転舵シャフトに作用する理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき前記転舵シャフトに作用すると推定される推定軸力を演算する推定軸力演算部と、を有することが好ましい。
【0012】
上記の構成によれば、上位制御装置からの配分指令に基づき、理想軸力の分配比率と推定軸力の分配比率が設定される。このため、モータが発生する駆動力に車両挙動あるいは路面状態を配分指令に応じて反映させることができる。
【0013】
上記の操舵制御装置において、前記配分演算部は、前記理想軸力に第１の分配比率を乗算することにより第１の軸力を演算する第１の演算部と、前記理想軸力および前記推定軸力に対してそれぞれ個別に設定される分配比率を乗算した値を合算した合算値に第２の分配比率を乗算することにより第２の軸力を演算する第２の演算部と、前記第１の軸力と前記第２の軸力とを合算することにより前記最終的な軸力を演算する第３の演算部と、を有し、前記第１の演算部は前記配分指令に基づき前記第１の分配比率を、前記第２の演算部は前記配分指令に基づき前記第２の分配比率を設定することが好ましい。
【0014】
上記の操舵制御装置において、前記配分演算部は、前記配分指令に基づいて、前記最終的な軸力に前記理想軸力のみが反映されるように前記理想軸力の分配比率、および前記推定軸力の分配比率を設定することが好ましい。
【0015】
上位制御装置が操舵制御に介入するとき、モータが発生する駆動力に車両挙動あるいは路面状態を反映させないことが要求される場合がある。このような場合に、上記の操舵制御装置は好適である。すなわち、理想軸力には車両挙動あるいは路面状態が反映されないため、指令値に反映される最終的な軸力、ひいてはモータが発生する駆動力にも車両挙動あるいは路面状態が反映されない。
【0016】
上位制御装置が操舵制御に介入するとき、モータが発生する駆動力に車両挙動あるいは路面状態を反映させないことが要求される場合がある。このような場合、上記の構成が好適である。モータが発生する駆動力には理想軸力のみが反映されるため、車両挙動あるいは路面状態に応じてモータの駆動力が変化することがない。
【0017】
上記の操舵制御装置において、前記理想軸力演算部は、ステアリングホイールの操作に応じて回転する回転体の目標回転角に基づき前記理想軸力を演算し、前記推定軸力演算部は、センサを通じて検出される横加速度、ヨーレート、および前記モータの電流値の少なくとも一に基づき前記推定軸力を演算することが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、上位制御装置による操舵介入に対して適切に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】操舵制御装置の第１の実施の形態が搭載されるステアバイワイヤ方式の操舵装置の構成図。
【図2】第１の実施の形態における制御装置の制御ブロック図。
【図3】第１の実施の形態における目標舵角演算部の制御ブロック図。
【図4】第１の実施の形態における車両モデルの制御ブロック図。
【図5】第１および第２の実施の形態における軸力配分演算部の制御ブロック図。
【図6】電動パワーステアリング装置に適用される操舵制御装置の第３の実施の形態の制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
＜第１の実施の形態＞
操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第１の実施の形態を説明する。
操舵制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第１の実施の形態を説明する。
【0021】
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を有している。ステアリングシャフト１２は操舵機構を構成する。また、操舵装置１０は、車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びる転舵シャフト１４を有している。転舵シャフト１４の両端には、それぞれタイロッド１５，１５を介して左右の転舵輪１６，１６が連結されている。転舵シャフト１４が直線運動することにより、転舵輪１６，１６の転舵角θｔが変更される。
【0022】
＜操舵反力を発生させるための構成：反力ユニット＞
また、操舵装置１０は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、およびトルクセンサ３４を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）をいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
また、操舵装置１０は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ３１、減速機構３２、回転角センサ３３、およびトルクセンサ３４を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）をいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
【0023】
反力モータ３１は、操舵反力の発生源である。反力モータ３１としてはたとえば三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のブラシレスモータが採用される。反力モータ３１（正確には、その回転軸）は、減速機構３２を介して、ステアリングシャフト１２に連結されている。減速機構３２は、ステアリングシャフト１２におけるクラッチ２１よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。反力モータ３１のトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト１２に付与される。
【0024】
回転角センサ３３は反力モータ３１に設けられている。回転角センサ３３は、反力モータ３１の回転角θａを検出する。反力モータ３１の回転角θａは、舵角（操舵角）θｓの演算に使用される。反力モータ３１とステアリングシャフト１２とは減速機構３２を介して連動する。このため、反力モータ３１の回転角θａとステアリングシャフト１２の回転角、ひいてはステアリングホイール１１の回転角である舵角θｓとの間には相関がある。したがって、反力モータ３１の回転角θａに基づき舵角θｓを求めることができる。
【0025】
トルクセンサ３４は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２における減速機構３２よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。
【0026】
＜転舵力を発生させるための構成：転舵ユニット＞
また、操舵装置１０は、転舵輪１６，１６を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ４１、減速機構４２、および回転角センサ４３を有している。
また、操舵装置１０は、転舵輪１６，１６を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ４１、減速機構４２、および回転角センサ４３を有している。
【0027】
転舵モータ４１は転舵力の発生源である。転舵モータ４１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ４１（正確には、その回転軸）は、減速機構４２を介してピニオンシャフト４４に連結されている。ピニオンシャフト４４のピニオン歯４４ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ｂに噛み合わされている。転舵モータ４１のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト４４を介して転舵シャフト１４に付与される。転舵モータ４１の回転に応じて、転舵シャフト１４は車幅方向（図中の左右方向）に沿って移動する。
【0028】
回転角センサ４３は転舵モータ４１に設けられている。回転角センサ４３は転舵モータ４１の回転角θｂを検出する。
ちなみに、操舵装置１０は、ピニオンシャフト１３を有している。ピニオンシャフト１３は、転舵シャフト１４に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。ピニオンシャフト１３を設ける理由は、ピニオンシャフト４４と共に転舵シャフト１４をハウジング（図示略）の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる支持機構（図示略）によって、転舵シャフト１４は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト１３，４４へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト１４はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト１３を使用せずに転舵シャフト１４をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。
ちなみに、操舵装置１０は、ピニオンシャフト１３を有している。ピニオンシャフト１３は、転舵シャフト１４に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。ピニオンシャフト１３を設ける理由は、ピニオンシャフト４４と共に転舵シャフト１４をハウジング（図示略）の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置１０に設けられる支持機構（図示略）によって、転舵シャフト１４は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト１３，４４へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト１４はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト１３を使用せずに転舵シャフト１４をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。
【0029】
＜制御装置＞
また、操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ３１、および転舵モータ４１を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ３３、トルクセンサ３４および回転角センサ４３に加えて、車速センサ５０１がある。車速センサ５０１は、車両に設けられて車両の走行速度である車速Ｖを検出する。
また、操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ３１、および転舵モータ４１を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ３３、トルクセンサ３４および回転角センサ４３に加えて、車速センサ５０１がある。車速センサ５０１は、車両に設けられて車両の走行速度である車速Ｖを検出する。
【0030】
制御装置５０は、反力モータ３１の駆動制御を通じて操舵トルクＴｈに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。制御装置５０は操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標操舵角を演算する。制御装置５０は、実際の舵角θｓを目標操舵角に追従させるべく実行される舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量を演算し、この演算される舵角補正量を目標操舵反力に加算することにより操舵反力指令値を演算する。制御装置５０は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ３１へ供給する。
【0031】
制御装置５０は、転舵モータ４１の駆動制御を通じて転舵輪１６，１６を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置５０は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。このピニオン角θｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θｔを反映する値である。制御装置５０は、前述した目標操舵角を使用して目標ピニオン角を演算する。そして制御装置５０は、目標ピニオン角と実際のピニオン角θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。
【0032】
ここで、車両には、安全でより良い運転を実現するために運転者の運転操作を支援する運転支援システム、あるいはシステムが運転を代替する自動運転機能を実現する自動運転システムが搭載されることがある。この場合、車両においては、制御装置５０と他の車載システムの制御装置との協調制御が行われる。協調制御とは、複数種の車載システムの制御装置が互いに連携して車両の動きを制御する技術をいう。車両には、たとえば各種の車載システムの制御装置を統括制御する上位制御装置１００が搭載される。上位制御装置１００は、その時々の車両の状態に基づき最適な制御方法を求め、その求められる制御方法に応じて各種の車載制御装置に対して個別の制御を指令する。
【0033】
上位制御装置１００は、制御装置５０による操舵制御に介入する。上位制御装置１００は、運転席などに設けられる図示しないスイッチの操作を通じて、自己の運転支援制御機能あるいは自動運転制御機能をオン（有効）とオフ（無効）との間で切り替える。
【0034】
上位制御装置１００は、たとえば車両に目標車線上を走行させるための指令値Ｓ＊として付加角度指令値を演算する。付加角度指令値は、その時々の車両の走行状態に応じて、車両を車線に沿って走行させるために必要とされる操舵角の目標値（現在の操舵角に付加すべき角度）である。制御装置５０は、上位制御装置１００により演算される指令値Ｓ＊を使用して反力モータ３１および転舵モータ４１を制御する。
【0035】
また、上位制御装置１００は、制御装置５０に対する配分指令Ｓｒとしてフラグを生成する。フラグは、運転支援制御機能あるいは自動運転制御機能がオンであるかオフであるかを示す情報である。上位制御装置１００は、運転支援制御機能あるいは自動運転制御機能がオンであるときにはフラグの値を「１」に、運転支援制御機能あるいは自動運転制御機能がオフであるときにはフラグの値を「０」にセットする。
【0036】
【0037】
＜反力制御部＞
反力制御部５０ａは、目標操舵反力演算部５１、目標舵角演算部５２、舵角演算部５３、舵角フィードバック制御部５４、加算器５５、および通電制御部５６を有している。
反力制御部５０ａは、目標操舵反力演算部５１、目標舵角演算部５２、舵角演算部５３、舵角フィードバック制御部５４、加算器５５、および通電制御部５６を有している。
【0038】
目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき目標操舵反力Ｔ１
＊を演算する。
目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算する。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈの総和を入力トルクとするとき、この入力トルクに基づいて理想的な舵角を定める理想モデルを有している。この理想モデルは、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間が機械的に連結されている操舵装置を前提として、入力トルクに応じた理想的な転舵角に対応する舵角（操舵角）を予め実験などによりモデル化したものである。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより入力トルクを求め、この入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊（目標操舵角）を演算する。
目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算する。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈの総和を入力トルクとするとき、この入力トルクに基づいて理想的な舵角を定める理想モデルを有している。この理想モデルは、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間が機械的に連結されている操舵装置を前提として、入力トルクに応じた理想的な転舵角に対応する舵角（操舵角）を予め実験などによりモデル化したものである。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより入力トルクを求め、この入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊（目標操舵角）を演算する。
【0039】
舵角演算部５３は、回転角センサ３３を通じて検出される反力モータ３１の回転角θａに基づきステアリングホイール１１の実際の舵角θｓを演算する。舵角フィードバック制御部５４は、実際の舵角θｓを目標舵角θ＊に追従させるべく舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量Ｔ２
＊を演算する。加算器５５は、目標操舵反力Ｔ１
＊に舵角補正量Ｔ２
＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ＊を算出する。
【0040】
通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ＊に応じた電力を反力モータ３１へ供給する。具体的には、通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部５６は、反力モータ３１に対する給電経路に設けられた電流センサ５７を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉａを検出する。この電流値Ｉａは、反力モータ３１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部５６は、電流指令値と実際の電流値Ｉａとの偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ３１に対する給電を制御する（電流Ｉａのフィードバック制御）。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。
【0041】
ちなみに、上位制御装置１００による運転支援制御または自動運転制御の実行を通じて、指令値Ｓ＊として付加角度指令値が演算される場合、指令値Ｓ＊は目標舵角演算部５２により演算される目標舵角θ＊に加算される。
【0042】
＜転舵制御部＞
図２に示すように、転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、舵角比変更制御部６２、微分ステアリング制御部６３、ピニオン角フィードバック制御部６４、および通電制御部６５を有している。
図２に示すように、転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、舵角比変更制御部６２、微分ステアリング制御部６３、ピニオン角フィードバック制御部６４、および通電制御部６５を有している。
【0043】
ピニオン角演算部６１は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θｂに基づきピニオンシャフト１３の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。前述したように、転舵モータ４１とピニオンシャフト４４とは減速機構４２を介して連動する。このため、転舵モータ４１の回転角θｂとピニオン角θｐとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して転舵モータ４１の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。さらに、これも前述したように、ピニオンシャフト４４は、転舵シャフト１４に噛合されている。このため、ピニオン角θｐと転舵シャフト１４の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θｔを反映する値である。
【0044】
舵角比変更制御部６２は、車両の走行状態（たとえば車速Ｖ）に応じて舵角θｓに対する転舵角θｔの比である舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて目標ピニオン角を演算する。舵角比変更制御部６２は、車速Ｖが遅くなるほど舵角θｓに対する転舵角θｔがより大きくなるように、また車速Ｖが速くなるほど舵角θｓに対する転舵角θｔがより小さくなるように、目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。舵角比変更制御部６２は、車両の走行状態に応じて設定される舵角比を実現するために、目標舵角θ＊に対する補正角度を演算し、この演算される補正角度を目標舵角θ＊に加算することにより舵角比に応じた目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。
【0045】
微分ステアリング制御部６３は、目標ピニオン角θｐ
＊を微分することにより目標ピニオン角θｐ
＊の変化速度（転舵速度）を演算する。また、微分ステアリング制御部６３は、目標ピニオン角θｐ
＊の変化速度にゲインを乗算することにより目標ピニオン角θｐ
＊に対する補正角度を演算する。微分ステアリング制御部６３は、補正角度を目標ピニオン角θｐ
＊に加算することにより最終的な目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。舵角比変更制御部６２により演算される目標ピニオン角θｐ
＊の位相が進められることにより、転舵遅れが改善される。すなわち、転舵速度に応じて転舵応答性が確保される。
【0046】
ピニオン角フィードバック制御部６４は、実際のピニオン角θｐを、微分ステアリング制御部６３により演算される最終的な目標ピニオン角θｐ
＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を通じてピニオン角指令値Ｔｐ
＊を演算する。
【0047】
通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔｐ
＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。具体的には、通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔｐ
＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部６５は、転舵モータ４１に対する給電経路に設けられた電流センサ６６を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉｂを検出する。この電流値Ｉｂは、転舵モータ４１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部６５は、電流指令値と実際の電流値Ｉｂとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する（電流Ｉｂのフィードバック制御）。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔｐ
＊に応じた角度だけ回転する。
【0048】
＜目標舵角演算部＞
つぎに、目標舵角演算部５２について詳細に説明する。
前述したように、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈの総和である入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての入力トルクＴｉｎ ＊が、次式（Ａ）で表されることを利用したモデルである。
つぎに、目標舵角演算部５２について詳細に説明する。
前述したように、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈの総和である入力トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ＊を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての入力トルクＴｉｎ ＊が、次式（Ａ）で表されることを利用したモデルである。
【0049】
Ｔｉｎ
＊＝Ｊθ＊′′＋Ｃθ＊′＋Ｋθ＊ …（Ａ）
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。
【0050】
式（Ａ）から分かるように、入力トルクＴｉｎ
＊は、目標舵角θ＊の二階時間微分値θ＊′′に慣性モーメントＪを乗じた値、目標舵角θ＊の一階時間微分値θ＊′に粘性係数Ｃを乗じた値、および目標舵角θ＊にばね係数Ｋを乗じた値を加算することによって得られる。目標舵角演算部５２は、式（Ａ）に基づく理想モデルに従って目標舵角θ＊を演算する。
【0051】
図３に示すように、式（Ａ）に基づく理想モデルは、ステアリングモデル７１、および車両モデル７２に分けられる。
ステアリングモデル７１は、ステアリングシャフト１２および反力モータ３１など、操舵装置１０の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル７１は、加算器７３、減算器７４、慣性モデル７５、第１の積分器７６、第２の積分器７７および粘性モデル７８を有している。
ステアリングモデル７１は、ステアリングシャフト１２および反力モータ３１など、操舵装置１０の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル７１は、加算器７３、減算器７４、慣性モデル７５、第１の積分器７６、第２の積分器７７および粘性モデル７８を有している。
【0052】
加算器７３は、目標操舵反力Ｔ１
＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより入力トルクＴｉｎ
＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される入力トルクＴｉｎ ＊から後述する粘性成分Ｔｖｉ ＊およびばね成分Ｔｓｐ ＊をそれぞれ減算することにより、最終的な入力トルクＴｉｎ ＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される入力トルクＴｉｎ ＊から後述する粘性成分Ｔｖｉ ＊およびばね成分Ｔｓｐ ＊をそれぞれ減算することにより、最終的な入力トルクＴｉｎ ＊を演算する。
【0053】
慣性モデル７５は、式（Ａ）の慣性項に対応する慣性制御演算部として機能する。慣性モデル７５は、減算器７４により算出される最終的な入力トルクＴｉｎ
＊に慣性モーメントＪの逆数を乗ずることにより、舵角加速度α＊を演算する。
【0054】
第１の積分器７６は、慣性モデル７５により算出される舵角加速度α＊を積分することにより、舵角速度ω＊を演算する。
第２の積分器７７は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊をさらに積分することにより、目標舵角θ＊を演算する。目標舵角θ＊は、ステアリングモデル７１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。
第２の積分器７７は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊をさらに積分することにより、目標舵角θ＊を演算する。目標舵角θ＊は、ステアリングモデル７１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。
【0055】
粘性モデル７８は、式（Ａ）の粘性項に対応する粘性制御演算部として機能する。粘性モデル７８は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω＊に粘性係数Ｃを乗ずることにより、入力トルクＴｉｎ
＊の粘性成分Ｔｖｉ
＊を演算する。
【0056】
車両モデル７２は、操舵装置１０が搭載される車両の特性に応じてチューニングされる。操舵特性に影響を与える車両側の特性は、たとえばサスペンションおよびホイールアライメントの仕様、および転舵輪１６，１６のグリップ力（摩擦力）などにより決まる。車両モデル７２は、式（Ａ）のばね項に対応するばね特性制御演算部として機能する。車両モデル７２は、第２の積分器７７により算出される目標舵角θ＊にばね係数Ｋを乗ずることにより、入力トルクＴｉｎ
＊のばね成分Ｔｓｐ
＊（トルク）を演算する。
【0057】
このように構成した目標舵角演算部５２によれば、ステアリングモデル７１の慣性モーメントＪおよび粘性係数Ｃ、ならびに車両モデル７２のばね係数Ｋをそれぞれ調整することによって、入力トルクＴｉｎ
＊と目標舵角θ＊との関係を直接的にチューニングすること、ひいては所望の操舵特性を実現することができる。
【0058】
また、目標ピニオン角θｐ
＊は、入力トルクＴｉｎ
＊からステアリングモデル７１および車両モデル７２に基づき演算される目標舵角θ＊が使用されて演算される。そして、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ
＊に一致するようにフィードバック制御される。前述したように、ピニオン角θｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｔとの間には相関関係がある。このため、入力トルクＴｉｎ
＊に応じた転舵輪１６，１６の転舵動作もステアリングモデル７１および車両モデル７２により定まる。すなわち、車両の操舵感がステアリングモデル７１および車両モデル７２により決まる。したがって、ステアリングモデル７１および車両モデル７２を調整することにより所望の操舵感を実現することが可能となる。
【0059】
しかし、運転者の操舵方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）である操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標舵角θ＊に応じたものにしかならない。すなわち、車両挙動あるいは路面状態（路面の滑りやすさなど）によって操舵反力が変わらない。このため、運転者は操舵反力を通じて車両挙動あるいは路面状態を把握しにくい。そこで本例では、こうした懸念を解消する観点に基づき、車両モデル７２をつぎのように構成している。
【0060】
＜車両モデル＞
図４に示すように、車両モデル７２は、仮想ラックエンド軸力演算部９０、理想軸力演算部９１、推定軸力演算部９２、推定軸力演算部９３、推定軸力演算部９４、軸力配分演算部９５および換算部９６を有している。
図４に示すように、車両モデル７２は、仮想ラックエンド軸力演算部９０、理想軸力演算部９１、推定軸力演算部９２、推定軸力演算部９３、推定軸力演算部９４、軸力配分演算部９５および換算部９６を有している。
【0061】
仮想ラックエンド軸力演算部９０は、目標舵角θ＊に基づき、ステアリングホイール１１の操作範囲を仮想的に制限するための仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄは、反力モータ３１に発生させる操舵方向と反対方向のトルク（操舵反力トルク）を急激に増大させる観点に基づき演算される。仮想ラックエンド軸力演算部９０は、制御装置５０の図示しない記憶装置に格納された仮想ラックエンドマップを使用して仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄは、目標舵角θ＊が角度しきい値に達した以降に発生するとともに、目標舵角θ＊の増加に対して急激に増大する。
【0062】
理想軸力演算部９１は、目標ピニオン角θｐ
＊に基づき、転舵輪１６，１６を通じて転舵シャフト１４に作用する軸力の理想値である理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力演算部９１は、制御装置５０の図示しない記憶装置に格納された理想軸力マップを使用して理想軸力Ｆ１を演算する。理想軸力Ｆ１は、目標ピニオン角θｐ
＊（あるいは目標ピニオン角θｐ
＊に所定の換算係数を乗算することにより得られる目標転舵角）の絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値に設定される。なお、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
【0063】
推定軸力演算部９２は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ２（路面反力）を演算する。ここで、転舵モータ４１の電流値Ｉｂは、路面状態（路面摩擦抵抗）に応じた外乱が転舵輪１６に作用することに起因して目標ピニオン角θｐ
＊と実際のピニオン角θｐとの間の差が発生することによって変化する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉｂには、転舵輪１６，１６に作用する実際の路面反力が反映される。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。推定軸力Ｆ２は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを転舵モータ４１の電流値Ｉｂに乗算することにより求められる。
【0064】
推定軸力演算部９３は、車両に設けられる横加速度センサ５０２を通じて検出される横加速度ＬＡに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ３を演算する。推定軸力Ｆ３は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを横加速度ＬＡに乗算することにより求められる。横加速度ＬＡには路面摩擦抵抗などの路面状態が反映される。このため、横加速度ＬＡに基づき演算される推定軸力Ｆ３は実際の路面状態が反映されたものとなる。
【0065】
推定軸力演算部９４は、車両に設けられるヨーレートセンサ５０３を通じて検出されるヨーレートＹＲに基づき、転舵シャフト１４に作用する推定軸力Ｆ４を演算する。推定軸力Ｆ４は、ヨーレートＹＲを微分した値であるヨーレート微分値に、車速Ｖに応じた係数である車速ゲインを乗算することにより求められる。車速ゲインは、車速Ｖが速くなるほどより大きな値に設定される。ヨーレートＹＲには路面摩擦抵抗などの路面状態が反映される。このため、ヨーレートＹＲに基づき演算される推定軸力Ｆ４は実際の路面状態が反映されたものとなる。
【0066】
軸力配分演算部９５は、仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄ、理想軸力Ｆ１、推定軸力Ｆ２、推定軸力Ｆ３、および推定軸力Ｆ４に対してそれぞれ個別に設定される分配比率（ゲイン）を乗算した値を合算することにより、入力トルクＴｉｎ
＊に対するばね成分Ｔｓｐ
＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆｓｐを演算する。分配比率は、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態が反映される各種の状態量に応じて設定される。
【0067】
換算部９６は、軸力配分演算部９５により演算される最終的な軸力Ｆｓｐに基づき入力トルクＴｉｎ
＊に対するばね成分Ｔｓｐ
＊を演算（換算）する。この最終的な軸力Ｆｓｐに基づくばね成分Ｔｓｐ
＊が入力トルクＴｉｎ
＊に反映されることによって、車両挙動あるいは路面状態に応じた操舵反力をステアリングホイール１１に付与することが可能となる。
【0068】
ここで、運転支援システムあるいは自動運転システムが車両に搭載される場合、つぎのようなことが懸念される。たとえば、反力モータ３１が発生する操舵反力は、ステアリングホイール１１の挙動にも影響を及ぼす。このため、運転者によって手動運転が行われるときと、運転支援あるいは自動運転が行われるときとで、制御装置５０が実行する反力制御に対する要求が異なることがある。
【0069】
たとえば、手動運転が行われるときには反力モータ３１により発生される操舵反力に車両挙動あるいは路面状態が反映されることが好ましい。これは、運転者が車両挙動あるいは路面状態を操舵反力として感じることにより、運転者はより速く正確に操舵することが可能となるからである。これに対して、運転支援あるいは自動運転が行われる場合、すなわちステアリングホイール１１の操作の実行主体が運転者ではなく運転支援システムあるいは自動運転システムの上位制御装置１００となるとき、反力モータ３１により発生される操舵反力に必ずしも車両挙動あるいは路面状態を正確に反映させる必要がない。また、運転支援あるいは自動運転が行われている場合、たとえば車両が凹凸路を走行しているとき、操舵反力に路面状態を反映させることによって、路面状態に応じてステアリングホイール１１が回転するおそれがある。製品仕様によっては、運転支援あるいは自動運転が行われているとき、ステアリングホイール１１の無駄な動作を抑えることが要求される。
【0070】
そこで、本実施の形態では、軸力配分演算部９５として、つぎの構成を採用している。
＜軸力配分演算部＞
図５に示すように、軸力配分演算部９５は、６つの演算部１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６、および２つの加算器１０７，１０８を有している。
＜軸力配分演算部＞
図５に示すように、軸力配分演算部９５は、６つの演算部１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６、および２つの加算器１０７，１０８を有している。
【0071】
演算部１０１は、理想軸力演算部９１により演算される理想軸力Ｆ１に分配比率ＤＲ１を乗算することにより、分配比率ＤＲ１に応じた値の理想軸力Ｆ１ａを演算する。演算部１０２は、推定軸力演算部９２により演算される推定軸力Ｆ２に分配比率ＤＲ２を乗算することにより、分配比率ＤＲ２に応じた値の推定軸力Ｆ２ａを演算する。演算部１０３は、推定軸力演算部９３により演算される推定軸力Ｆ３に分配比率ＤＲ３を乗算することにより、分配比率ＤＲ３に応じた値の推定軸力Ｆ３ａを演算する。演算部１０４は、推定軸力演算部９２により演算される推定軸力Ｆ４に分配比率ＤＲ４を乗算することにより、分配比率ＤＲ４に応じた値の推定軸力Ｆ４ａを演算する。ちなみに、分配比率ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４は、車両挙動、路面状態あるいは操舵状態が反映される状態量に応じて都度設定される。
【0072】
加算器１０７は、演算部１０１により演算される理想軸力Ｆ１ａ、および演算部１０２～１０４により演算される推定軸力Ｆ２ａ，Ｆ３ａ，Ｆ４ａを合算することにより、混合軸力Ｆ５を演算する。
【0073】
演算部１０５は、演算部１０１により演算される理想軸力Ｆ１、および上位制御装置１００により演算される配分指令Ｓｒを取り込む。演算部１０５は、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値を次式（Ｂ）に適用することによって、理想軸力Ｆ１の分配比率ＤＲａを演算する。
【0074】
ＤＲａ＝Ｓｒ …（Ｂ）
したがって、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「１」であるとき、分配比率ＤＲａの値は「１」になる。配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「０」であるとき、分配比率ＤＲａの値は「０」になる。
したがって、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「１」であるとき、分配比率ＤＲａの値は「１」になる。配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「０」であるとき、分配比率ＤＲａの値は「０」になる。
【0075】
演算部１０５は、次式（Ｃ）で表されるように、分配比率ＤＲａを理想軸力Ｆ１に乗算することにより、分配比率ＤＲａに応じた値の理想軸力Ｆ１ａを演算する。
Ｆ１ａ＝ＤＲａ・Ｆ１ …（Ｃ）
したがって、分配比率ＤＲａの値が「１（１００％）」であるとき、演算部１０１により演算される理想軸力Ｆ１がそのまま理想軸力Ｆ１ａとなる。分配比率ＤＲａの値が「０（０％）」であるとき、理想軸力Ｆ１ａの値は「０」となる。
Ｆ１ａ＝ＤＲａ・Ｆ１ …（Ｃ）
したがって、分配比率ＤＲａの値が「１（１００％）」であるとき、演算部１０１により演算される理想軸力Ｆ１がそのまま理想軸力Ｆ１ａとなる。分配比率ＤＲａの値が「０（０％）」であるとき、理想軸力Ｆ１ａの値は「０」となる。
【0076】
演算部１０６は、加算器１０７により演算される混合軸力Ｆ５、および上位制御装置１００により演算される配分指令Ｓｒを取り込む。演算部１０６は、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値を次式（Ｄ）に適用することによって、混合軸力Ｆ５の分配比率ＤＲｍを演算する。
【0077】
ＤＲｍ＝１－Ｓｒ …（Ｄ）
したがって、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「１」であるとき、分配比率ＤＲｍの値は「０」になる。配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「０」であるとき、分配比率ＤＲｍの値は「１」になる。
したがって、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「１」であるとき、分配比率ＤＲｍの値は「０」になる。配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「０」であるとき、分配比率ＤＲｍの値は「１」になる。
【0078】
演算部１０６は、次式（Ｅ）で表されるように、分配比率ＤＲｍを混合軸力Ｆ５に乗算することにより、分配比率ＤＲｍに応じた値の混合軸力Ｆ５ｍを演算する。
Ｆ５ｍ＝ＤＲｍ・Ｓｒ …（Ｅ）
したがって、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「１（１００％）」であるとき、加算器１０７により演算される混合軸力Ｆ５がそのまま式（Ｅ）の演算結果である混合軸力Ｆ５ｍとなる。配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「０（０％）」であるとき、混合軸力Ｆ５ｍの値は「０」となる。
Ｆ５ｍ＝ＤＲｍ・Ｓｒ …（Ｅ）
したがって、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「１（１００％）」であるとき、加算器１０７により演算される混合軸力Ｆ５がそのまま式（Ｅ）の演算結果である混合軸力Ｆ５ｍとなる。配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「０（０％）」であるとき、混合軸力Ｆ５ｍの値は「０」となる。
【0079】
加算器１０８は、演算部１０５により演算される理想軸力Ｆ１ａと、演算部１０６により演算される混合軸力Ｆ５ｍとを合算することにより、ばね成分Ｔｓｐ
＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆｓｐを演算する。
【0080】
＜実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
（１）上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき（指令値Ｓ＊が演算されるとき）と、上位制御装置１００が操舵制御に介入しないとき（指令値Ｓ＊が演算されないとき）とで、反力モータ３１が発生する操舵反力（駆動力）に対する要求が異なることがある。たとえば、上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき、反力モータ３１が発生する操舵反力に車両挙動あるいは路面状態を反映させないことが要求される場合がある。これは、ステアリングホイール１１の操作の実行主体が上位制御装置１００となる場合、反力モータ３１が発生する操舵反力に必ずしも車両挙動あるいは路面状態を反映させる必要がないという観点に基づく。
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
（１）上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき（指令値Ｓ＊が演算されるとき）と、上位制御装置１００が操舵制御に介入しないとき（指令値Ｓ＊が演算されないとき）とで、反力モータ３１が発生する操舵反力（駆動力）に対する要求が異なることがある。たとえば、上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき、反力モータ３１が発生する操舵反力に車両挙動あるいは路面状態を反映させないことが要求される場合がある。これは、ステアリングホイール１１の操作の実行主体が上位制御装置１００となる場合、反力モータ３１が発生する操舵反力に必ずしも車両挙動あるいは路面状態を反映させる必要がないという観点に基づく。
【0081】
この点、操舵装置１０の制御装置５０によれば、上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき、配分指令Ｓｒに基づき、入力トルクＴｉｎ
＊、ひいては操舵反力指令値Ｔ＊に反映させる軸力が、推定軸力Ｆ２ａ，Ｆ３ａ，Ｆ４ａを含む混合軸力Ｆ５から理想軸力Ｆ１へ切り替えられる。この理想軸力Ｆ１には車両挙動あるいは路面状態が反映されないため、入力トルクＴｉｎ
＊、ひいては反力モータ３１が発生する操舵反力に車両挙動あるいは路面状態が反映されることもない。このため、たとえば車両が凹凸路を走行している場合であれ、路面状態に応じてステアリングホイール１１が無駄に回転することがない。したがって、上位制御装置１００による操舵介入に対して適切に対応することができる。
【0082】
【0083】
本実施の形態では、上位制御装置１００は配分指令Ｓｒとして、フラグ（「０」または「１」）ではなく、自動運転率を制御装置５０へ供給する。自動運転率とは、車両の運転に対するシステムの関与の度合いを示す値をいう。技術レベルの高度化に応じて運転支援システムが複合化あるいは高度化されるにつれて、システムの運転への関与度合いが高まる。たとえば、自動運転率が１００％であるとき、システムが完全に運転を代替する。逆に、自動運転率が０％であるとき、走行環境の認識、危険判断、および車両の運転操作（操舵、加減速など）を運転者がすべて行う。ここでは、上位制御装置１００は、自動運転率として「０（０％）～１（１００％）」の範囲の値を設定する。
【0084】
この場合においても、軸力配分演算部９５の演算部１０５は、式（Ｂ），（Ｃ）を使用して、理想軸力Ｆ１の分配比率ＤＲａ、および分配比率ＤＲａに応じた値の理想軸力Ｆ１ａを演算する。また、演算部１０６は、式（Ｄ），（Ｅ）を使用して、混合軸力Ｆ５の分配比率ＤＲｍ、および分配比率ＤＲｍに応じた値の混合軸力Ｆ５ｍを演算する。
【0085】
たとえば自動運転率の値が「１（１００％）」であるとき、式（Ｂ）に基づき分配比率ＤＲａは「１」に設定されるとともに、式（Ｄ）に基づき分配比率ＤＲｍは「０」に設定される。また、自動運転率の値が「０．３（３０％）」であるとき、式（Ｂ）に基づき分配比率ＤＲａは「０．３」に設定されるとともに、式（Ｄ）に基づき分配比率ＤＲｍは「０．７」に設定される。
【0086】
＜実施の形態の効果＞
したがって、第２の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
（２）上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき、配分指令Ｓｒとしての自動運転率に基づき、理想軸力Ｆ１の分配比率ＤＲａ、および推定軸力Ｆ２ａ，Ｆ３ａ，Ｆ４ａを含む混合軸力Ｆ５の分配比率ＤＲｍが設定される。このため、入力トルクＴｉｎ ＊、ひいては操舵反力指令値Ｔ＊に対して車両挙動あるいは路面状態を反映させる度合いが自動運転率に応じて好適に設定される。したがって、上位制御装置１００による操舵制御への介入に対して適切に対応することができる。
したがって、第２の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
（２）上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき、配分指令Ｓｒとしての自動運転率に基づき、理想軸力Ｆ１の分配比率ＤＲａ、および推定軸力Ｆ２ａ，Ｆ３ａ，Ｆ４ａを含む混合軸力Ｆ５の分配比率ＤＲｍが設定される。このため、入力トルクＴｉｎ ＊、ひいては操舵反力指令値Ｔ＊に対して車両挙動あるいは路面状態を反映させる度合いが自動運転率に応じて好適に設定される。したがって、上位制御装置１００による操舵制御への介入に対して適切に対応することができる。
【0087】
＜第３の実施の形態＞
つぎに、操舵制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用した第３の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
つぎに、操舵制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用した第３の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
【0088】
ＥＰＳは、図１に示されるステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間が機械的に連結されている。すなわち、ステアリングシャフト１２、ピニオンシャフト１３および転舵シャフト１４は、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達経路として機能する。ステアリングホイール１１の回転操作に伴い転舵シャフト１４が直線運動することにより、転舵輪１６，１６の転舵角θｔが変更される。また、ＥＰＳは、図１に示される反力モータ３１および転舵モータ４１のいずれか一方と同じ位置に設けられるアシストモータを有している。アシストモータは、操舵補助力（アシスト力）を発生する。
【0089】
図６に示すように、ＥＰＳ１９０の制御装置１９１は、アシストモータ１９２に対する通電制御を通じて操舵トルクＴｈに応じた操舵補助力を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置１９１は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖ、アシストモータ１９２に設けられる回転角センサ１９３を通じて検出される回転角θｍに基づき、アシストモータ１９２に対する給電を制御する。
【0090】
制御装置１９１は、ピニオン角演算部２０１、基本アシスト成分演算部２０２、目標ピニオン角演算部２０３、ピニオン角フィードバック制御部（ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部）２０４、加算器２０５、および通電制御部２０６を備えている。
【0091】
ピニオン角演算部２０１は、アシストモータ１９２の回転角θｍを取り込み、この取り込まれる回転角θｍに基づきピニオンシャフト１３の回転角であるピニオン角θｐを演算する。
【0092】
基本アシスト成分演算部２０２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシスト成分Ｔａ１
＊を演算する。基本アシスト成分演算部２０２は、操舵トルクＴｈと基本アシスト成分Ｔａ１
＊との関係を車速Ｖに応じて規定する三次元マップを使用して、基本アシスト成分Ｔａ１
＊を演算する。基本アシスト成分演算部２０２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど、基本アシスト成分Ｔａ１
＊の絶対値をより大きな値に設定する。
【0093】
目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分演算部２０２により演算される基本アシスト成分Ｔａ１
＊、および操舵トルクＴｈを取り込む。目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分Ｔａ１
＊および操舵トルクＴｈの総和を入力トルクとするとき、入力トルクに基づいて理想的なピニオン角を定める理想モデルを有している。理想モデルは、入力トルクに応じた理想的な転舵角に対応するピニオン角を予め実験などによりモデル化したものである。目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分Ｔａ１
＊と操舵トルクＴｈとを加算して入力トルクを求め、この求められる入力トルクから理想モデルに基づいて目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。
【0094】
ピニオン角フィードバック制御部２０４は、目標ピニオン角演算部２０３により算出される目標ピニオン角θｐ
＊およびピニオン角演算部２０１により算出される実際のピニオン角θｐをそれぞれ取り込む。ピニオン角フィードバック制御部２０４は、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ
＊に追従するように、ピニオン角のフィードバック制御としてＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行う。すなわち、ピニオン角フィードバック制御部２０４は、目標ピニオン角θｐ
＊と実際のピニオン角θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように基本アシスト成分Ｔａ１
＊の補正成分Ｔａ２
＊を演算する。
【0095】
加算器２０５は、基本アシスト成分Ｔａ１
＊に補正成分Ｔａ２
＊を加算することによりアシスト指令値Ｔａ
＊を演算する。アシスト指令値Ｔａ
＊は、アシストモータ１９２に発生させるべき回転力（アシストトルク）を示す指令値である。
【0096】
通電制御部２０６は、アシスト指令値Ｔａ
＊に応じた電力をアシストモータ１９２へ供給する。具体的には、通電制御部２０６は、アシスト指令値Ｔａ
＊に基づきアシストモータ１９２に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部２０６は電流センサ２０７を通じて検出される電流値Ｉｍを取り込む。この電流値Ｉｍは、アシストモータ１９２に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部２０６は、電流指令値と実際の電流値Ｉｍとの偏差を求め、当該偏差を無くすようにアシストモータ１９２に対する給電を制御する。これにより、アシストモータ１９２はアシスト指令値Ｔａ
＊に応じたトルクを発生する。その結果、操舵状態に応じた操舵アシストが行われる。
【0097】
このＥＰＳ１９０によれば、入力トルク（基本アシスト成分Ｔａ１
＊および操舵トルクＴｈの総和）から理想モデルに基づいて目標ピニオン角θｐ
＊が設定され、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ
＊に一致するようにフィードバック制御される。ここで、ピニオン角θｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｔとの間には相関関係がある。このため、入力トルクに応じた転舵輪１６，１６の転舵動作も理想モデルにより定まる。すなわち、車両の操舵感が理想モデルにより決まる。したがって、理想モデルの調整により所望の操舵感を実現することが可能となる。
【0098】
また、実際の転舵角θｔが、目標ピニオン角θｐ
＊に応じた転舵角θｔに維持される。このため、路面状態あるいはブレーキングなどの外乱に起因して発生する逆入力振動の抑制効果も得られる。すなわち、転舵輪１６，１６を介してステアリングシャフト１２などの操舵機構に振動が伝達される場合であれ、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ
＊となるように補正成分Ｔａ２
＊が調節される。このため、実際の転舵角θｔは、理想モデルにより規定される目標ピニオン角θｐ
＊に応じた転舵角θｔに維持される。結果的にみれば、逆入力振動を打ち消す方向へ操舵補助が行われることにより、逆入力振動がステアリングホイール１１に伝わることが抑制される。
【0099】
しかし、運転者の操舵方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）である操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標ピニオン角θｐ
＊に応じたものにしかならない。すなわち、たとえば車両挙動あるいは路面状態によって操舵反力が変わらないため、運転者は手応えとして路面状態を把握しにくい。
【0100】
そこで本実施の形態では、目標ピニオン角演算部２０３に第１の実施の形態における目標舵角演算部５２と同様の演算機能を持たせている。
目標ピニオン角演算部２０３は、図３に示される目標舵角演算部５２と同様の構成を有している。ただし、先の目標舵角演算部５２が目標操舵反力Ｔ１ ＊を取り込むのに対し、目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分Ｔａ１ ＊を取り込む。目標ピニオン角演算部２０３が操舵トルクＴｈおよび車速Ｖを取り込むことについては、先の目標舵角演算部５２と同じである。また、目標舵角演算部５２が目標舵角θ＊を演算することに対し、目標ピニオン角演算部２０３は目標ピニオン角θｐ ＊を演算する。取り込む信号の一部、および生成する信号が異なるだけであって、目標ピニオン角演算部２０３の内部的な演算処理の内容は、目標舵角演算部５２と同じである。
目標ピニオン角演算部２０３は、図３に示される目標舵角演算部５２と同様の構成を有している。ただし、先の目標舵角演算部５２が目標操舵反力Ｔ１ ＊を取り込むのに対し、目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分Ｔａ１ ＊を取り込む。目標ピニオン角演算部２０３が操舵トルクＴｈおよび車速Ｖを取り込むことについては、先の目標舵角演算部５２と同じである。また、目標舵角演算部５２が目標舵角θ＊を演算することに対し、目標ピニオン角演算部２０３は目標ピニオン角θｐ ＊を演算する。取り込む信号の一部、および生成する信号が異なるだけであって、目標ピニオン角演算部２０３の内部的な演算処理の内容は、目標舵角演算部５２と同じである。
【0101】
このように構成した目標ピニオン角演算部２０３によれば、軸力配分演算部９５により演算される最終的な軸力Ｆｓｐ（図４参照）が入力トルクＴｉｎ
＊に反映されることにより、車両挙動あるいは路面状態が反映された目標ピニオン角θｐ
＊、ひいてはアシスト指令値Ｔａ
＊が得られる。このため、車両挙動あるいは路面状態に応じた、より適切なアシスト力がステアリングホイール１１に付与される。運転者は、ステアリングホイール１１を介した操舵反力を手応えとして感じることにより、車両挙動あるいは路面状態をより的確に把握することができる。
【0102】
ここで、運転支援システムあるいは自動運転システムが車両に搭載される場合、第１の実施の形態と同様のことが懸念される。すなわち、運転者によって手動運転が行われるときと、運転支援あるいは自動運転が行われるときとで、制御装置１９１が実行するアシスト制御に対する要求が異なることがある。
【0103】
この点、目標ピニオン角演算部２０３は、図４に示される車両モデル７２、ひいては図５に示される軸力配分演算部９５と同様の構成を有している。したがって、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１），（２）と同様の効果を得ることができる。
【0104】
すなわち、上位制御装置１００が操舵制御に介入するとき、配分指令Ｓｒに基づき、入力トルクＴｉｎ
＊、ひいては操舵反力指令値Ｔ＊に反映させる軸力が、推定軸力Ｆ２ａ，Ｆ３ａ，Ｆ４ａを含む混合軸力Ｆ５から理想軸力Ｆ１へ切り替えられる（図５参照）。このため、入力トルクＴｉｎ
＊、ひいてはアシストモータ１９２が発生する操舵補助力に車両挙動あるいは路面状態が反映されることがない。また、路面状態に応じてステアリングホイール１１が無駄に回転することも抑えられる。したがって、車両に運転支援システムあるいは自動運転システムが搭載される場合であれ、上位制御装置１００による操舵制御への介入に対して適切に対応することができる。また、本実施の形態には第２の実施の形態を適用することもできるところ、この場合には第２の実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【0105】
＜他の実施の形態＞
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１および第２の実施の形態における目標操舵反力演算部５１、および第３の実施の形態における基本アシスト成分演算部２０２は、車速Ｖを使用しなくてもよい。
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１および第２の実施の形態における目標操舵反力演算部５１、および第３の実施の形態における基本アシスト成分演算部２０２は、車速Ｖを使用しなくてもよい。
【0106】
・第１～第３の実施の形態において、車両モデル７２（図４参照）は、３つの推定軸力演算部９２，９３，９４のうち少なくとも一を有していればよい。推定軸力演算部９２，９３，９４のいずれか一により演算される推定軸力が入力トルクＴｉｎ
＊に反映されることにより、操舵反力に車両挙動あるいは路面状態を反映させることができる。
【0107】
・第１～第３の実施の形態において、入力トルクＴｉｎ
＊に反映させる推定軸力として、推定軸力Ｆ２～Ｆ４に加え、あるいは推定軸力Ｆ２～Ｆ４に代えて、つぎの（ａ１）～（ａ６）のうち少なくとも一の軸力を使用してもよい。
【0108】
（ａ１）横加速度ＬＡおよびヨーレート微分値に基づき演算される推定軸力。
（ａ２）推定軸力Ｆ２および推定軸力Ｆ３に対して個別に設定される所定の分配比率を乗算した値を合算することにより得られる推定軸力。
（ａ２）推定軸力Ｆ２および推定軸力Ｆ３に対して個別に設定される所定の分配比率を乗算した値を合算することにより得られる推定軸力。
【0109】
（ａ３）推定軸力Ｆ２および推定軸力Ｆ４に対して個別に設定される所定の分配比率を乗算した値を合算することにより得られる推定軸力。
（ａ４）推定軸力Ｆ２、推定軸力Ｆ３および推定軸力Ｆ４に対して個別に設定される所定の分配比率を乗算した値を合算することにより得られる推定軸力。
（ａ４）推定軸力Ｆ２、推定軸力Ｆ３および推定軸力Ｆ４に対して個別に設定される所定の分配比率を乗算した値を合算することにより得られる推定軸力。
【0110】
（ａ５）推定軸力Ｆ２および前記（ａ１）の推定軸力に対して個別に設定される所定の分配比率を乗算した値を合算することにより得られる推定軸力。
・第１～第３の実施の形態において、制御装置５０，１９１は、配分指令Ｓｒに対して時間に対する徐変処理（徐々に変化させるための処理）を施すローパスフィルタなどを有していてもよい。このようにすれば、上位制御装置１００が操舵制御に介入する場合、最終的な軸力Ｆｓｐの急激な変化を抑えることができる。
・第１～第３の実施の形態において、制御装置５０，１９１は、配分指令Ｓｒに対して時間に対する徐変処理（徐々に変化させるための処理）を施すローパスフィルタなどを有していてもよい。このようにすれば、上位制御装置１００が操舵制御に介入する場合、最終的な軸力Ｆｓｐの急激な変化を抑えることができる。
【0111】
・第１および第２の実施の形態において、操舵装置１０にクラッチを設けてもよい。この場合、図２に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１３とをクラッチ２１を介して連結する。クラッチ２１としては、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。制御装置５０は、クラッチ２１の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ２１が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達経路が機械的に切断される。クラッチ２１が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達が機械的に連結される。
【0112】
・第１の実施の形態において、軸力配分演算部９５は、配分指令Ｓｒに応じて演算部１０１～１０４の分配比率ＤＲ１～ＤＲ４を調整することにより、最終的な軸力Ｆｓｐを演算するようにしてもよい。たとえば、第１の実施の形態において、配分指令Ｓｒとしてのフラグの値が「１」であるとき、理想軸力Ｆ１を演算する演算部１０１は分配比率ＤＲ１の値を「１」に設定し、推定軸力Ｆ２～Ｆ４を演算する演算部１０２～１０４は分配比率ＤＲ２～ＤＲ４の値を「０」に設定する。このようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、第１の実施の形態において、軸力配分演算部９５として演算部１０５，１０６を割愛した構成を採用することが可能となる。第２の実施の形態、および第３の実施の形態についても同様である。
【符号の説明】
【0113】
１０…操舵装置、１１…ステアリングホイール、１２…操舵機構を構成するステアリングシャフト、１４…転舵シャフト、３１…反力モータ、４４…ピニオンシャフト（回転体）、５０，１９１…制御装置（操舵制御装置）、９１…理想軸力演算部、９２…推定軸力演算部、９３…推定軸力演算部、９４…推定軸力演算部、９５…軸力配分演算部（配分演算部）、１９０…電動パワーステアリング装置、１９２…アシストモータ、１００…上位制御装置、１０５…演算部（第１の演算部）、１０６…演算部（第２の演算部）、１０８…加算器（第３の演算部）、ＤＲａ…分配比率（第１の分配比率）、ＤＲｍ…分配比率（第２の分配比率）、Ｆ１…理想軸力、Ｆ１ａ…理想軸力（第１の軸力）、Ｆ２…推定軸力、Ｆ３…推定軸力、Ｆ４…推定軸力、Ｆ５…混合軸力（合算値）、Ｆ５ｍ…混合軸力（第２の軸力）、Ｆｓｐ…最終的な軸力、Ｉｂ…転舵モータの電流値、ＬＡ…横加速度、Ｓｒ…配分指令、Ｔ＊…操舵反力指令値（指令値）、Ｔａ
＊…アシスト指令値（指令値）、ＹＲ…ヨーレート、θ＊…目標舵角（目標回転角）、θｐ
＊…目標ピニオン角（目標回転角）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
