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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】2022-07-21
(45)【発行日】2022-07-29
(54)【発明の名称】操舵装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20220722BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20220722BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20220722BHJP
B62D 111/00 20060101ALN20220722BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20220722BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20220722BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00 ZYW
B62D5/04
B62D101:00
B62D111:00
B62D113:00
B62D119:00
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2018092490
(22)【出願日】2018-05-11
(65)【公開番号】P2019014468
(43)【公開日】2019-01-31
【審査請求日】2021-04-13
(31)【優先権主張番号】P 2017134070
(32)【優先日】2017-07-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】110002310
【氏名又は名称】特許業務法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】モレヨン マキシム
(72)【発明者】
【氏名】田村 勉
(72)【発明者】
【氏名】フックス ロバート
(72)【発明者】
【氏名】小路 直紀
【審査官】鈴木 貴晴
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１１４３２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２７７９４４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０００－１０３３４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３０８１３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１５４９４７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ １／００－ １／２８，
５／００－ ５／３２，
６／００－ ６／１０
Ｂ６０Ｗ ３０／００－６０／００
Ｇ０８Ｇ １／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両を操舵するためのハンドルが連結された第１軸と、前記第１軸にトーションバーを介して連結された第２軸と、
前記トーションバーに加えられているトーションバートルクを検出するためのトルク検出手段と、
運転者によって前記ハンドルに加えられるドライバトルクを推定するドライバトルク推定手段とを含み、
前記ドライバトルク推定手段は、
前記ハンドルの回転角を演算するハンドル回転角演算手段と、
前記トーションバートルクと、前記ハンドル回転角の２階微分値とハンドル慣性モーメントとの積であるハンドル慣性トルク補償値と、前記ハンドルの重心に作用する重力によって前記第１軸に与えられる重力トルクの補償値とを加算した加算値を含む値を、ドライバトルクとして演算するドライバトルク演算手段とを含 み、
前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記第１軸および前記ハンドルに作用するクーロン摩擦トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されており、
前記クーロン摩擦トルクの補償値は、所定のクーロン摩擦トルク変化勾配と前記ハンドル回転角の１階微分値との積の双曲線正接値と、所定のクーロン摩擦トルク係数との積である、 操舵装置。
【請求項2】
前記第２軸の回転角を検出するための回転角検出手段をさらに含み、前記ハンドル回転角演算手段は、前記第２軸の回転角および前記トーションバートルクを用いて前記ハンドルの回転角を演算するように構成されている、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項3】
前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記第１軸および前記ハンドルに作用する粘性摩擦トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されており、粘性摩擦トルクの補償値は、前記ハンドル回転角の１階微分値と所定の粘性摩擦トルク係数との積である、請求項１または２に記載の操舵装置。
【請求項4】
前記ハンドルが車両に搭載された状態で、前記ハンドルの回転中心位置を通る鉛直線が前記ハンドルの回転平面となす角をハンドル傾き角とし、前記ハンドル回転角は、車両の向きが直進方向となるハンドル位置を中立位置として、中立位置からの回転量および回転方向に応じた角度であり、
前記重力トルクの補償値は、前記ハンドルの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ハンドルの質量と、前記ハンドル回転角の正弦値と、前記ハンドル傾き角の余弦値との積である、請求項１～３のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項5】
前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度を演算する手段をさらに含み、前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度によって前記第１軸に与えられる横加速度トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項6】
前記横加速度トルクの補償値は、前記ハンドルの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ハンドルの質量と、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度と、前記ハンドル回転角の余弦値との積である、請求項５に記載の操舵装置。
【請求項7】
車両を操舵するためのハンドルが連結された第１軸と、
前記第１軸にトーションバーを介して連結された第２軸と、
前記トーションバーに加えられているトーションバートルクを検出するためのトルク検出手段と、
運転者によって前記ハンドルに加えられるドライバトルクを推定するドライバトルク推定手段と、
前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度を演算する手段とを含み、
前記ドライバトルク推定手段は、
前記ハンドルの回転角を演算するハンドル回転角演算手段と、
前記トーションバートルクと、前記ハンドル回転角の２階微分値とハンドル慣性モーメントとの積であるハンドル慣性トルク補償値と、前記ハンドルの重心に作用する重力によって前記第１軸に与えられる重力トルクの補償値とを加算した加算値を含む値を、ドライバトルクとして演算するドライバトルク演算手段とを含み、
前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度によって前記第１軸に与えられる横加速度トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されており、
前記横加速度トルクの補償値は、前記ハンドルの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ハンドルの質量と、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度と、前記ハンドル回転角の余弦値との積である、操舵装置。
【請求項8】
前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクに基づいて、ハンズオン状態であるかハンズオフ状態であるかを判定するハンズオン／オフ判定手段をさらに含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の操舵装置である。
【請求項9】
舵角制御用の電動モータと、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部とを含み、
前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、前記請求項１～７のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項10】
前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項９に記載の操舵装置。
【請求項11】
車両を操舵するためのハンドルが連結された第１軸と、
前記第１軸にトーションバーを介して連結された第２軸と、
前記トーションバーに加えられているトーションバートルクを検出するためのトルク検出手段と、
運転者によって前記ハンドルに加えられるドライバトルクを推定するドライバトルク推定手段と、
舵角制御用の電動モータと、
手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部とを含み、
前記ドライバトルク推定手段は、
前記ハンドルの回転角を演算するハンドル回転角演算手段と、
前記トーションバートルクと、前記ハンドル回転角の２階微分値とハンドル慣性モーメントとの積であるハンドル慣性トルク補償値と、前記ハンドルの重心に作用する重力によって前記第１軸に与えられる重力トルクの補償値とを加算した加算値を含む値を、ドライバトルクとして演算するドライバトルク演算手段とを含み、
前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクの絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、操舵装置。
【請求項12】
前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクの絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項１１に記載の操舵装置。
【請求項13】
車両を操舵するためのハンドルが連結された第１軸と、
前記第１軸にトーションバーを介して連結された第２軸と、
前記トーションバーに加えられているトーションバートルクを検出するためのトルク検出手段と、
運転者によって前記ハンドルに加えられるドライバトルクを推定するドライバトルク推定手段と、
前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクに基づいて、ハンズオン状態であるかハンズオフ状態であるかを判定するハンズオン／オフ判定手段と、
舵角制御用の電動モータと、
手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部とを含み、
前記ドライバトルク推定手段は、
前記ハンドルの回転角を演算するハンドル回転角演算手段と、
前記トーションバートルクと、前記ハンドル回転角の２階微分値とハンドル慣性モーメントとの積であるハンドル慣性トルク補償値と、前記ハンドルの重心に作用する重力によって前記第１軸に与えられる重力トルクの補償値とを加算した加算値を含む値を、ドライバトルクとして演算するドライバトルク演算手段とを含み、
前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定手段によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、操舵装置。
【請求項14】
前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定手段によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている、請求項１３に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、運転者によってハンドルに加えられるドライバトルクを推定することが可能な操舵装置に関する。
【背景技術】
【0002】
下記特許文献１には、トーションバーのねじれを検出する操舵トルクセンサと、コラムシャフトの回転角（操舵角）を検出する操舵角センサと、操舵トルクセンサによって得られる操舵トルク検出値および操舵角センサによって得られる操舵角検出値に基づいてハンドル端トルク（ドライバトルク）を演算するトルク生成部とを含むステアリングシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－１５１３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この発明の目的は、高精度にドライバトルクを推定できる操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一実施形態は、車両を操舵するためのハンドル（２）が連結された第１軸（８）と、前記第１軸にトーションバー（１０）を介して連結された第２軸（９）と、前記トーションバーに加えられているトーションバートルクを検出するためのトルク検出手段（１１）と、運転者によって前記ハンドルに加えられるドライバトルクを推定するドライバトルク推定手段（５１）とを含み、前記ドライバトルク推定手段は、前記ハンドルの回転角を演算するハンドル回転角演算手段（６３，６４）と、前記トーションバートルクと、前記ハンドル回転角の２階微分値とハンドル慣性モーメントとの積であるハンドル慣性トルク補償値と、前記ハンドルの重心に作用する重力によって前記第１軸に与えられる重力トルクの補償値とを加算した加算値を含む値を、ドライバトルクとして演算するドライバトルク演算手段（６５～６７，７１，７２，７６）とを含む、操舵装置を提供する。
【0006】
この構成では、トーションバートルクおよびハンドル慣性トルクの他に、ハンドルの重心に作用する重力によって第１軸に与えられる重力トルクを考慮して、ドライバトルクが演算されるため、高精度にドライバトルクを推定できる。
本発明の一実施形態では、前記第２軸の回転角を検出するための回転角検出手段（２３，６１，６２）をさらに含み、前記ハンドル回転角演算手段は、前記第２軸の回転角および前記トーションバートルクを用いて前記ハンドルの回転角を演算するように構成されている。
本発明の一実施形態では、前記第２軸の回転角を検出するための回転角検出手段（２３，６１，６２）をさらに含み、前記ハンドル回転角演算手段は、前記第２軸の回転角および前記トーションバートルクを用いて前記ハンドルの回転角を演算するように構成されている。
【0007】
本発明の一実施形態では、前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記第１軸および前記ハンドルに作用する粘性摩擦トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されており、粘性摩擦トルクの補償値は、前記ハンドル回転角の１階微分値と所定の粘性摩擦トルク係数との積である。
【0008】
この構成では、第１軸およびハンドルに作用する粘性摩擦トルクをも考慮して、ドライバトルクが演算されるため、より高精度にドライバトルクを推定できる。
本発明の一実施形態では、前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記第１軸および前記ハンドルに作用するクーロン摩擦トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されており、前記クーロン摩擦トルクの補償値は、所定のクーロン摩擦トルク変化勾配と前記ハンドル回転角の１階微分値との積の双曲線正接値と、所定のクーロン摩擦トルク係数との積である。
本発明の一実施形態では、前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記第１軸および前記ハンドルに作用するクーロン摩擦トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されており、前記クーロン摩擦トルクの補償値は、所定のクーロン摩擦トルク変化勾配と前記ハンドル回転角の１階微分値との積の双曲線正接値と、所定のクーロン摩擦トルク係数との積である。
【0009】
この構成では、前記第１軸および前記ハンドルに作用するクーロン摩擦トルクをも考慮して、ドライバトルクが演算されるため、より高精度にドライバトルクを推定できる。
本発明の一実施形態では、前記ハンドルが車両に搭載された状態で、前記ハンドルの回転中心位置を通る鉛直線が前記ハンドルの回転平面となす角をハンドル傾き角とし、前記ハンドル回転角は、車両の向きが直進方向となるハンドル位置を中立位置として、中立位置からの回転量および回転方向に応じた角度であり、前記重力トルクの補償値は、前記ハンドルの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ハンドルの質量と、前記ハンドル回転角の正弦値と、前記ハンドル傾き角の余弦値との積である。
本発明の一実施形態では、前記ハンドルが車両に搭載された状態で、前記ハンドルの回転中心位置を通る鉛直線が前記ハンドルの回転平面となす角をハンドル傾き角とし、前記ハンドル回転角は、車両の向きが直進方向となるハンドル位置を中立位置として、中立位置からの回転量および回転方向に応じた角度であり、前記重力トルクの補償値は、前記ハンドルの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ハンドルの質量と、前記ハンドル回転角の正弦値と、前記ハンドル傾き角の余弦値との積である。
【0010】
本発明の一実施形態では、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度を演算する手段をさらに含み、前記ドライバトルク演算手段は、前記加算値に、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度によって前記第１軸に与えられる横加速度トルクの補償値を加算して前記ドライバトルクを演算するように構成されている。
【0011】
この構成では、ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度によって第１軸に与えられる横加速度トルクをも考慮して、ドライバトルクが演算されるため、より高精度にドライバトルクを推定できる。
本発明の一実施形態では、前記横加速度トルクの補償値は、前記ハンドルの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ハンドルの質量と、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度と、前記ハンドル回転角の余弦値との積である。
本発明の一実施形態では、前記横加速度トルクの補償値は、前記ハンドルの重心位置と回転中心位置との間の距離と、前記ハンドルの質量と、前記ハンドルの重心に作用する車両横方向の加速度と、前記ハンドル回転角の余弦値との積である。
【0012】
本発明の一実施形態では、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクに基づいて、ハンズオン状態であるかハンズオフ状態であるかを判定するハンズオン／オフ判定手段をさらに含む。
本発明の一実施形態では、舵角制御用の電動モータ（１８）と、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（１４１）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（１４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（１４３）とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段（５１）によって推定されたドライバトルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
本発明の一実施形態では、舵角制御用の電動モータ（１８）と、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（１４１）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（１４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（１４３）とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段（５１）によって推定されたドライバトルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
【0013】
この構成では、自動操舵指令値に手動操舵指令値が加算されて、統合角度指令値が演算され、この統合角度指令値に基づいて電動モータが制御される。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
【0014】
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない可能性が高い場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
本発明の一実施形態では、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部（１５１）を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
本発明の一実施形態では、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部（１５１）を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
【0015】
本発明の一実施形態では、舵角制御用の電動モータ（１８）と、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（１４１Ａ）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（１４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（１４３）とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段（５１）によって推定されたドライバトルクの絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
【0016】
この構成では、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
【0017】
本発明の一実施形態では、前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部（１５１）を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ドライバトルク推定手段によって推定されたドライバトルクの絶対値が所定値以上の場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
【0018】
本発明の一実施形態では、舵角制御用の電動モータ（１８）と、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部（１４１Ｂ）と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部（１４２）と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部（１４３）とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定手段（４２）によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
【0019】
この構成では、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
また、この構成では、運転者がハンドルを操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値が設定されるのを抑制することができる。
【0020】
本発明の一実施形態では、前記手動操舵指令値生成部は、前記トルク検出手段によって検出されるトーションバートルクに基づいて、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部（１５１）を含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記ハンズオン／オフ判定手段によってハンズオン状態であると判定されている場合にのみ、前記トーションバートルクと前記アシストトルク指令値とを用いて、前記手動操舵指令値を生成するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第１実施形態に係る操舵装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図3】ハンドル操作状態判定部の電気的構成を示すブロック図である。
【図4】ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔと粘性摩擦トルク補償値Ｔｃとの関係の一例を示すグラフである。
【図5A】ハンドルの重心位置と第１軸の中心軸線とを示す図解的な正面図である。
【図6】ハンドル角度推定値θｓｗと重力トルク補償値Ｔｇとの関係の一例を示すグラフである。
【図7】ハンドル角度推定値θｓｗと横加速度トルク補償値Ｔｌａｔとの関係の一例を示すグラフである。
【図8】ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔとクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆとの関係の一例を示すグラフである。
【図9】ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔとクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆとの関係の他の例を示すグラフである。
【図10】ドライバトルク推定部の構成を示すブロック図である。
【図11】ハンズオン／オフ判定部の動作を説明するための状態遷移図である。
【図12】本発明の第２実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。
【図13】モータ制御用ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図15】ドライバトルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例を示すグラフである。
【図16】指令値設定部で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。
【図17】手動操舵指令値生成部の変形例を示すブロック図である。
【図18】モータ制御用ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図１は、本発明の第１実施形態に係る操舵装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
この電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）１は、コラム部に電動モータと減速機とが配置されているコラムアシスト式電動パワーステアリング装置（以下、「コラム式ＥＰＳ」という）である。
この電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）１は、コラム部に電動モータと減速機とが配置されているコラムアシスト式電動パワーステアリング装置（以下、「コラム式ＥＰＳ」という）である。
【0023】
コラム式ＥＰＳ１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール（以下、「ハンドル」という）２と、このハンドル２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ハンドル２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６、第１ユニバーサルジョイント２８、中間軸７および第２ユニバーサルジョイント２９を介して機械的に連結されている。
【0024】
ステアリングシャフト６は、ハンドル２に連結された第１軸８と、第１ユニバーサルジョイント２８を介して中間軸７に連結された第２軸９とを含む。第１軸８と第２軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ１１が設けられている。トルクセンサ１１は、第１軸８および第２軸９の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１０に加えられているトーションバートルクＴｔｂを検出する。トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。
ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ１１が設けられている。トルクセンサ１１は、第１軸８および第２軸９の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１０に加えられているトーションバートルクＴｔｂを検出する。トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。
【0025】
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、第２ユニバーサルジョイント２９を介して中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。
【0026】
ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
【0027】
ハンドル２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助力を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。この実施形態では、電動モータ１８は、三相ブラシレスモータである。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機１９は、ギヤハウジング２２内に収容されている。以下において、減速機１９の減速比（ギヤ比）をｒｗｇで表す場合がある。減速比ｒｗｇは、ウォームホイール２１の角速度ωｗｗに対するウォームギヤ２０の角速度ωｗｇの比ωｗｇ／ωｗｗとして定義される。
操舵補助機構５は、操舵補助力を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。この実施形態では、電動モータ１８は、三相ブラシレスモータである。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機１９は、ギヤハウジング２２内に収容されている。以下において、減速機１９の減速比（ギヤ比）をｒｗｇで表す場合がある。減速比ｒｗｇは、ウォームホイール２１の角速度ωｗｗに対するウォームギヤ２０の角速度ωｗｇの比ωｗｇ／ωｗｗとして定義される。
【0028】
ウォームギヤ２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。ウォームホイール２１は、第２軸９に一体回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォームギヤ２０によって回転駆動される。
電動モータ１８は運転者の操舵状態に応じて駆動され、電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動される。これにより、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６にモータトルクが付与されるとともにステアリングシャフト６（第２軸９）が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助が可能となっている。
電動モータ１８は運転者の操舵状態に応じて駆動され、電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動される。これにより、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６にモータトルクが付与されるとともにステアリングシャフト６（第２軸９）が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助が可能となっている。
【0029】
電動モータ１８のロータの回転角（以下、「ロータ回転角」という）は、レゾルバ等の回転角センサ２３によって検出される。また、車速Ｖは車速センサ２４によって検出される。また、車体加速度（車両加速度）ａは、車体加速度センサ２５によって検出される。また、車体回転角速度（車両回転角速度）ωは、ヨーレートセンサ２６によって検出される。回転角センサ２３の出力信号、車速センサ２４によって検出される車速Ｖ、車体加速度センサ２５によって検出される車体加速度ａおよびヨーレートセンサ２６によって検出される車体回転角速度ωは、ＥＣＵ１２に入力される。電動モータ１８は、ＥＣＵ１２によって制御される。
【0030】
図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（３相インバータ回路）３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流」という）を検出するための電流検出部３２とを備えている。
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（３相インバータ回路）３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流」という）を検出するための電流検出部３２とを備えている。
【0031】
マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、モータ制御部４１と、ハンドル操作状態判定部４２とが含まれる。
モータ制御部４１は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖ、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂ、回転角センサ２３の出力に基づいて演算されるロータ回転角および電流検出部３２によって検出されるモータ電流に基づいて、駆動回路３１を駆動制御することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ制御部４１は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖ、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂ、回転角センサ２３の出力に基づいて演算されるロータ回転角および電流検出部３２によって検出されるモータ電流に基づいて、駆動回路３１を駆動制御することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。
【0032】
具体的には、モータ制御部４１は、トーションバートルクＴｔｂおよび車速Ｖに基づいて、電動モータ１８に流れるモータ電流の目標値である電流指令値を設定する。電流指令値は、操舵状況に応じた操舵補助力（アシストトルク）の目標値に対応している。そして、モータ制御部４１は、電流検出部３２によって検出されるモータ電流が電流指令値に近づくように、駆動回路３１を駆動制御する。
【0033】
ハンドル操作状態判定部４２は、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂ、回転角センサ２３の出力に基づいて演算されるロータ回転角、車体加速度センサ２５によって検出される車体加速度ａおよびヨーレートセンサ２６によって検出される車体回転角速度ωに基づいて、運転者がハンドルを握っているハンズオン状態であるか運転者がハンドルを握っていないハンズオフ状態（手放し状態）であるかを判定する。
【0034】
図３は、ハンドル操作状態判定部４２の電気的構成を示すブロック図である。
ハンドル操作状態判定部４２は、ドライバトルク推定部５１と、ローパスフィルタ５２と、ハンズオン／オフ判定部５３とを含む。ドライバトルク推定部５１は、回転角センサ２３の出力信号と、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂと、車体加速度センサ２５によって検出される車体加速度ａと、ヨーレートセンサ２６によって検出される車体回転角速度ωとに基づいて、ドライバトルクＴｄを推定する。
ハンドル操作状態判定部４２は、ドライバトルク推定部５１と、ローパスフィルタ５２と、ハンズオン／オフ判定部５３とを含む。ドライバトルク推定部５１は、回転角センサ２３の出力信号と、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂと、車体加速度センサ２５によって検出される車体加速度ａと、ヨーレートセンサ２６によって検出される車体回転角速度ωとに基づいて、ドライバトルクＴｄを推定する。
【0035】
ローパスフィルタ５２は、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄに対してローパスフィルタ処理を行う。ハンズオン／オフ判定部５３は、ローパスフィルタ５２によるローパスフィルタ処理後のドライバトルクＴｄ’に基づいて、ハンズオン状態かハンズオフ状態かを判定する。以下、これらについて説明する。
ドライバトルク推定部５１は、この実施形態では、次式（１）に基づいて、ドライバトルクＴｄを演算する。
ドライバトルク推定部５１は、この実施形態では、次式（１）に基づいて、ドライバトルクＴｄを演算する。
【0036】
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｇ＋Tｌａｔ＋Ｔｆ …（１）
Ｊｓｗ：ハンドル慣性モーメント
θｓｗ：ハンドル角度推定値（ハンドル回転角）
ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ハンドル角加速度（ハンドル角度推定値の２階微分値）
Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ハンドル慣性トルク補償値｛＝－（ハンドル慣性トルク推定値）｝
Ｔｔｂ：トーションバートルク（この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルク）
Ｔｃ：粘性摩擦トルク補償値｛＝－（粘性摩擦トルク推定値）｝
Ｔｇ：重力トルク補償値｛＝－（重力トルク推定値）｝
Tｌａｔ：横加速度トルク補償値｛＝－（横加速度トルク推定値）｝
Ｔｆ：クーロン摩擦トルク補償値｛＝－（クーロン摩擦トルク推定値）｝
トーションバートルクＴｔｂおよびドライバトルクＴｄの符号は、この実施形態では、左操舵方向のトルクの場合には正となり、右操舵方向のトルクの場合には負となるものとする。ハンドル角度推定値θｓｗは、ハンドルの中立位置からの正逆回転量を表し、この実施形態では、中立位置から左方向への回転量が正の値となり、中立位置から右方向への回転量が負の値となるものとする。
Ｊｓｗ：ハンドル慣性モーメント
θｓｗ：ハンドル角度推定値（ハンドル回転角）
ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ハンドル角加速度（ハンドル角度推定値の２階微分値）
Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２：ハンドル慣性トルク補償値｛＝－（ハンドル慣性トルク推定値）｝
Ｔｔｂ：トーションバートルク（この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルク）
Ｔｃ：粘性摩擦トルク補償値｛＝－（粘性摩擦トルク推定値）｝
Ｔｇ：重力トルク補償値｛＝－（重力トルク推定値）｝
Tｌａｔ：横加速度トルク補償値｛＝－（横加速度トルク推定値）｝
Ｔｆ：クーロン摩擦トルク補償値｛＝－（クーロン摩擦トルク推定値）｝
トーションバートルクＴｔｂおよびドライバトルクＴｄの符号は、この実施形態では、左操舵方向のトルクの場合には正となり、右操舵方向のトルクの場合には負となるものとする。ハンドル角度推定値θｓｗは、ハンドルの中立位置からの正逆回転量を表し、この実施形態では、中立位置から左方向への回転量が正の値となり、中立位置から右方向への回転量が負の値となるものとする。
【0037】
ハンドル慣性トルク推定値（－Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２）、粘性摩擦トルク推定値（－Ｔｃ）およびクーロン摩擦トルク推定値（－Ｔｆ）は、ドライバトルクＴｄの方向とは反対方向に作用する。このため、粘性摩擦トルク推定値（－Ｔｃ）およびクーロン摩擦トルク推定値（－Ｔｆ）の符号は、ドライバトルクＴｄの符号とは反対となる。したがって、ハンドル慣性トルク補償値Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２、粘性摩擦トルク補償値Ｔｃおよびクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆの符号は、ドライバトルクＴｄの符号と同じとなる。
【0038】
重力トルク推定値（－Ｔｇ）および横加速度トルク推定値（－Ｔｌａｔ）の符号は、ハンドル角度推定値θｓｗによって、ドライバトルクＴｄの方向と同じになる場合と反対になる場合とがある。したがって、重力トルク補償値Ｔｇおよび横加速度トルク補償値Ｔｌａｔの符号は、ハンドル角度推定値θｓｗによって、ドライバトルクＴｄの方向と同じになる場合と反対になる場合とがある。
［ハンドル角度推定値θｓｗの演算方法］
ハンドル角度推定値θｓｗは、車両（車体）の向きが直進方向となるハンドル位置を中立位置として、中立位置からの回転量および回転方向に応じた角度を表す。この実施形態では、ハンドル角度推定値θｓｗは、中立位置から反時計方向の回転量を表す場合には正の値となり、中立位置から時計方向の回転量を表す場合には負の値となる。
［ハンドル角度推定値θｓｗの演算方法］
ハンドル角度推定値θｓｗは、車両（車体）の向きが直進方向となるハンドル位置を中立位置として、中立位置からの回転量および回転方向に応じた角度を表す。この実施形態では、ハンドル角度推定値θｓｗは、中立位置から反時計方向の回転量を表す場合には正の値となり、中立位置から時計方向の回転量を表す場合には負の値となる。
【0039】
ハンドル角度推定値θｓｗは、次式（２）によって表される。
θｓｗ＝（Ｔｔｂ／ｋｔｂ）＋θｗｗ …（２）
ｋｔｂ：トーションバー１０の剛性
θｗｗ：第２軸９の回転角度（第２軸回転角）
第２軸回転角θｗｗは、次式（３．１）に基づいて演算される。
θｓｗ＝（Ｔｔｂ／ｋｔｂ）＋θｗｗ …（２）
ｋｔｂ：トーションバー１０の剛性
θｗｗ：第２軸９の回転角度（第２軸回転角）
第２軸回転角θｗｗは、次式（３．１）に基づいて演算される。
【0040】
θｗｗ＝（θｍ／ｒｗｇ）＋（Ｔｍ／ｋｇｅａｒ） …（３．１）
θｍ：電動モータ１８の回転角（この実施形態では、回転角センサ２３によって検出されるロータ回転角）
Ｔｍ：モータトルク推定値
ｋｇｅａｒ：ウォームギヤとウォームホイール間の剛性
モータトルク推定値Ｔｍは、例えば、電流検出部３２（図２参照）によって検出されるモータ電流に電動モータ１８のトルク定数を乗算することによって演算することができる。
θｍ：電動モータ１８の回転角（この実施形態では、回転角センサ２３によって検出されるロータ回転角）
Ｔｍ：モータトルク推定値
ｋｇｅａｒ：ウォームギヤとウォームホイール間の剛性
モータトルク推定値Ｔｍは、例えば、電流検出部３２（図２参照）によって検出されるモータ電流に電動モータ１８のトルク定数を乗算することによって演算することができる。
【0041】
第２軸回転角θｗｗは、次式（３．２）に基づいて演算されてもよい。
θｗｗ＝θｍ／ｒｗｇ …（３．２）
式（３．１）からわかるように、ｋｇｅａｒが大きい場合には（Ｔｍ／ｋｇｅａｒ）の値は小さな値となるが、ｋｇｅａｒが小さい場合には（Ｔｍ／ｋｇｅａｒ）の値は大きな値となる。したがって、ｋｇｅａｒが大きい場合には、式（３．２）に基づいて第２軸回転角θｗｗを演算してもよいが、ｋｇｅａｒが小さい場合には、式（３．１）に基づいて第２軸回転角θｗｗを演算することが好ましい。
［粘性摩擦トルク補償値Ｔｃの演算方法］
粘性摩擦トルク推定値（－Ｔｃ）は、第１軸８およびハンドル２に作用する粘性摩擦トルクの推定値である。粘性摩擦トルクは、第１軸８を支持する軸受やハンドル２に接続されるスパイラルケーブル等の摺動に起因して発生する。
θｗｗ＝θｍ／ｒｗｇ …（３．２）
式（３．１）からわかるように、ｋｇｅａｒが大きい場合には（Ｔｍ／ｋｇｅａｒ）の値は小さな値となるが、ｋｇｅａｒが小さい場合には（Ｔｍ／ｋｇｅａｒ）の値は大きな値となる。したがって、ｋｇｅａｒが大きい場合には、式（３．２）に基づいて第２軸回転角θｗｗを演算してもよいが、ｋｇｅａｒが小さい場合には、式（３．１）に基づいて第２軸回転角θｗｗを演算することが好ましい。
［粘性摩擦トルク補償値Ｔｃの演算方法］
粘性摩擦トルク推定値（－Ｔｃ）は、第１軸８およびハンドル２に作用する粘性摩擦トルクの推定値である。粘性摩擦トルクは、第１軸８を支持する軸受やハンドル２に接続されるスパイラルケーブル等の摺動に起因して発生する。
【0042】
粘性摩擦トルク推定値（－Ｔｃ）は、次式（４－１）に基づいて演算される。
－Ｔｃ＝－Ｇｃ・ｄθｓｗ／ｄｔ …（４－１）
Ｇｃ：粘性摩擦トルク係数
ｄθｓｗ／ｄｔ：ハンドル角速度（θｓｗの１階微分値）
したがって、粘性摩擦トルク補償値Ｔｃは、次式（４－２）に基づいて演算される。
－Ｔｃ＝－Ｇｃ・ｄθｓｗ／ｄｔ …（４－１）
Ｇｃ：粘性摩擦トルク係数
ｄθｓｗ／ｄｔ：ハンドル角速度（θｓｗの１階微分値）
したがって、粘性摩擦トルク補償値Ｔｃは、次式（４－２）に基づいて演算される。
【0043】
Ｔｃ＝Ｇｃ・ｄθｓｗ／ｄｔ …（４－２）
粘性摩擦トルク係数Ｇｃは、次のようにして求めることができる。手放し状態で、電動モータ１８を駆動し、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔをパラメータとして定常状態におけるトーションバートルクＴｔｂを測定する。定常状態とは、ハンドル２に回転角加速度が発生していない状態、つまり、ハンドル角加速度ｄ２θｓｗ／ｄｔ２が０である状態をいう。そして、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔに対するトーションバートルクＴｔｂの変化率（勾配）を粘性摩擦トルク係数Ｇｃとして求める。この際、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔとトーションバートルクＴｔｂとの関係が線形でない場合には、それらの関係を任意の多項式にて近似してもよい。
粘性摩擦トルク係数Ｇｃは、次のようにして求めることができる。手放し状態で、電動モータ１８を駆動し、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔをパラメータとして定常状態におけるトーションバートルクＴｔｂを測定する。定常状態とは、ハンドル２に回転角加速度が発生していない状態、つまり、ハンドル角加速度ｄ２θｓｗ／ｄｔ２が０である状態をいう。そして、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔに対するトーションバートルクＴｔｂの変化率（勾配）を粘性摩擦トルク係数Ｇｃとして求める。この際、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔとトーションバートルクＴｔｂとの関係が線形でない場合には、それらの関係を任意の多項式にて近似してもよい。
【0044】
ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔと粘性摩擦トルク補償値Ｔｃとの関係の一例を図４に示す。粘性摩擦トルク補償値Ｔｃの絶対値は、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が大きくなるほど大きくなる。
［重力トルク補償値Ｔｇの演算方法］
重力トルク推定値（－Ｔｇ）について説明する。図５Ａに示すように、ハンドル２の回転平面における重心位置Ｇと、回転中心Ｃ（ハンドル２の回転平面と第１軸８の中心軸線との交点）とは一致しない。ハンドル２の回転平面における重心位置Ｇと回転中心位置Ｃとの間の距離をオフセット距離ｄｃｇということにする。また、ハンドル２の質量をｍとし、重力加速度をｇｃｇとする。さらに、図５Ｂに示すように、ハンドル２が車両に搭載された状態で、ハンドル２の回転中心位置Ｃを通る鉛直線がハンドル２の回転平面となす角をハンドル傾き角δとする。
［重力トルク補償値Ｔｇの演算方法］
重力トルク推定値（－Ｔｇ）について説明する。図５Ａに示すように、ハンドル２の回転平面における重心位置Ｇと、回転中心Ｃ（ハンドル２の回転平面と第１軸８の中心軸線との交点）とは一致しない。ハンドル２の回転平面における重心位置Ｇと回転中心位置Ｃとの間の距離をオフセット距離ｄｃｇということにする。また、ハンドル２の質量をｍとし、重力加速度をｇｃｇとする。さらに、図５Ｂに示すように、ハンドル２が車両に搭載された状態で、ハンドル２の回転中心位置Ｃを通る鉛直線がハンドル２の回転平面となす角をハンドル傾き角δとする。
【0045】
重力トルク推定値（－Ｔｇ）は、ハンドル２の重心Ｇに作用する重力ｍ・ｇｃｇによって第１軸８に与えられるトルクの推定値である。具体的には、重力トルク推定値（－Ｔｇ）は、次式（５－１）に基づいて演算される。
－Ｔｇ＝－Ｇｇｒ・ｓｉｎ（θｓｗ） …（５－１）
Ｇｇｒは、重力トルク係数であり、ハンドル２の質量ｍと重力加速度ｇｃｇとオフセット距離ｄｃｇとハンドル傾き角δの余弦値ｃｏｓ（δ）との積ｍ・ｇｃｇ・ｄｃｇ・ｃｏｓ（δ）に応じた値である。ｓｉｎ（θｓｗ）は、ハンドル角度推定値θｓｗの正弦値である。
－Ｔｇ＝－Ｇｇｒ・ｓｉｎ（θｓｗ） …（５－１）
Ｇｇｒは、重力トルク係数であり、ハンドル２の質量ｍと重力加速度ｇｃｇとオフセット距離ｄｃｇとハンドル傾き角δの余弦値ｃｏｓ（δ）との積ｍ・ｇｃｇ・ｄｃｇ・ｃｏｓ（δ）に応じた値である。ｓｉｎ（θｓｗ）は、ハンドル角度推定値θｓｗの正弦値である。
【0046】
したがって、重力トルク補償値Ｔｇは、次式（５－２）に基づいて演算される。
Ｔｇ＝Ｇｇｒ・ｓｉｎ（θｓｗ） …（５－２）
オフセット距離ｄｃｇ、ハンドル２の質量ｍおよびハンドル傾き角δがわかっている場合には、重力トルク係数Ｇｇｒは、Ｇｇｒ＝ｍ・ｄｃｇ・ｇｃｇ・ｃｏｓ（δ）の式から求めることができる。
Ｔｇ＝Ｇｇｒ・ｓｉｎ（θｓｗ） …（５－２）
オフセット距離ｄｃｇ、ハンドル２の質量ｍおよびハンドル傾き角δがわかっている場合には、重力トルク係数Ｇｇｒは、Ｇｇｒ＝ｍ・ｄｃｇ・ｇｃｇ・ｃｏｓ（δ）の式から求めることができる。
【0047】
重力トルク係数Ｇｇｒは、次のようにして求めることもできる。すなわち、手放し状態でハンドル角度推定値θｓｗをパラメータとして定常状態におけるトーションバートルクＴｔｂを測定する。ハンドル角度推定値θｓｗが９０度のときのトーションバートルクＴｔｂの絶対値を、重力トルク係数Ｇｇｒとして求める。
ハンドル角度推定値θｓｗと重力トルク補償値Ｔｇとの関係の一例を図６に示す。ハンドル２の重心に作用する重力ｍ・ｇｃｇは、鉛直方向の力であるため、重力トルク補償値Ｔｇの絶対値は、ハンドル角度推定値θｓｗが±９０［ｄｅｇ］のときと、±２７０［ｄｅｇ］のときとに最大となる。
［横加速度トルク補償値Ｔｌａｔの演算方法］
横加速度トルク推定値（－Ｔｌａｔ）は、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔ（より詳しくは、車体横方向の加速度ａｌａｔとハンドル重量ｍとの積ｍ・ａｌａｔ（図５Ａ参照））によって、第１軸８に与えられるトルクの推定値である。具体的には、横加速度トルク推定値（－Ｔｌａｔ）は、次式（６－１）に基づいて演算される。
ハンドル角度推定値θｓｗと重力トルク補償値Ｔｇとの関係の一例を図６に示す。ハンドル２の重心に作用する重力ｍ・ｇｃｇは、鉛直方向の力であるため、重力トルク補償値Ｔｇの絶対値は、ハンドル角度推定値θｓｗが±９０［ｄｅｇ］のときと、±２７０［ｄｅｇ］のときとに最大となる。
［横加速度トルク補償値Ｔｌａｔの演算方法］
横加速度トルク推定値（－Ｔｌａｔ）は、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔ（より詳しくは、車体横方向の加速度ａｌａｔとハンドル重量ｍとの積ｍ・ａｌａｔ（図５Ａ参照））によって、第１軸８に与えられるトルクの推定値である。具体的には、横加速度トルク推定値（－Ｔｌａｔ）は、次式（６－１）に基づいて演算される。
【0048】
－Ｔｌａｔ＝－Ｇｌａｔ・ｃｏｓ（θｓｗ） …（６－１）
Ｇｌａｔは、横加速度トルク係数であり、ハンドル２の質量ｍと、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔと、オフセット距離ｄｃｇとの積ｍ・ａｌａｔ・ｄｃｇに応じた値である。ｃｏｓ（θｓｗ）は、ハンドル角度推定値θｓｗの余弦値である。
Ｇｌａｔは、横加速度トルク係数であり、ハンドル２の質量ｍと、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔと、オフセット距離ｄｃｇとの積ｍ・ａｌａｔ・ｄｃｇに応じた値である。ｃｏｓ（θｓｗ）は、ハンドル角度推定値θｓｗの余弦値である。
【0049】
したがって、横加速度トルク補償値Ｔｌａｔは、次式（６－２）に基づいて演算される。
Ｔｌａｔ＝Ｇｌａｔ・ｃｏｓ（θｓｗ） …（６－２）
横加速度トルク係数Ｇｌａｔは、例えば、次のようにして求められる。すなわち、車体加速度センサ２５によって計測される車体加速度の車体横方向成分をａｌａｔ１として求める。ヨーレートセンサ２６によって計測される車体回転角速度ωの２乗とオフセット距離ｄｃｇとの積である遠心加速度の車体横方向成分をａｌａｔ２として求める。車体加速度の車体横方向成分ａｌａｔ１と、遠心加速度の車体横方向成分ａｌａｔ２との和（ａｌａｔ１＋ａｌａｔ２）を、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔとして求める。そして、Ｇｌａｔ＝ｍ・ａｌａｔ・ｄｃｇの式から、横加速度トルク係数Ｇｌａｔを求める。横加速度トルク係数Ｇｌａｔは、車両の走行状態に応じて変化する。
Ｔｌａｔ＝Ｇｌａｔ・ｃｏｓ（θｓｗ） …（６－２）
横加速度トルク係数Ｇｌａｔは、例えば、次のようにして求められる。すなわち、車体加速度センサ２５によって計測される車体加速度の車体横方向成分をａｌａｔ１として求める。ヨーレートセンサ２６によって計測される車体回転角速度ωの２乗とオフセット距離ｄｃｇとの積である遠心加速度の車体横方向成分をａｌａｔ２として求める。車体加速度の車体横方向成分ａｌａｔ１と、遠心加速度の車体横方向成分ａｌａｔ２との和（ａｌａｔ１＋ａｌａｔ２）を、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔとして求める。そして、Ｇｌａｔ＝ｍ・ａｌａｔ・ｄｃｇの式から、横加速度トルク係数Ｇｌａｔを求める。横加速度トルク係数Ｇｌａｔは、車両の走行状態に応じて変化する。
【0050】
ハンドル角度推定値θｓｗと横加速度トルク補償値Ｔｌａｔとの関係の一例を図７に示す。ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔは、横方向の力であるため、横加速度トルク補償値Ｔｌａｔの絶対値は、ハンドル角度推定値θｓｗが０［ｄｅｇ］のときと１８０［ｄｅｇ］の時に最大となる。
［クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆの演算方法］
クーロン摩擦トルク推定値（－Ｔｆ）は、第１軸８およびハンドル２に作用するクーロン摩擦トルクの推定値である。クーロン摩擦トルクは、第１軸８を支持する軸受やハンドル２に接続されるスパイラルケーブル等で発生する。
［クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆの演算方法］
クーロン摩擦トルク推定値（－Ｔｆ）は、第１軸８およびハンドル２に作用するクーロン摩擦トルクの推定値である。クーロン摩擦トルクは、第１軸８を支持する軸受やハンドル２に接続されるスパイラルケーブル等で発生する。
【0051】
クーロン摩擦トルク推定値（－Ｔｆ）は、次式（７－１）に基づいて演算される。
（－Ｔｆ）＝－Ｇｆ・ｔａｎｈ（η・ｄθｓｗ／ｄｔ） …（７－１）
Ｇｆ：クーロン摩擦トルク係数
η：クーロン摩擦トルク変化勾配
したがって、クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆは、次式（７－２）に基づいて演算される。
（－Ｔｆ）＝－Ｇｆ・ｔａｎｈ（η・ｄθｓｗ／ｄｔ） …（７－１）
Ｇｆ：クーロン摩擦トルク係数
η：クーロン摩擦トルク変化勾配
したがって、クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆは、次式（７－２）に基づいて演算される。
【0052】
Ｔｆ＝Ｇｆ・ｔａｎｈ（η・ｄθｓｗ／ｄｔ） …（７－２）
クーロン摩擦トルク係数Ｇｆは、次のようにして求めることができる。手放し状態で、電動モータ１８により第２軸９に付与されるモータトルクを徐々に大きくし、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値がゼロよりも大きくなった時点、即ち、ハンドル２が動き始めた時点でのトーションバートルクＴｔｂの絶対値をクーロン摩擦トルク係数Ｇｆとして求める。クーロン摩擦トルク変化勾配ηについては、チューニングによって決定する。
クーロン摩擦トルク係数Ｇｆは、次のようにして求めることができる。手放し状態で、電動モータ１８により第２軸９に付与されるモータトルクを徐々に大きくし、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値がゼロよりも大きくなった時点、即ち、ハンドル２が動き始めた時点でのトーションバートルクＴｔｂの絶対値をクーロン摩擦トルク係数Ｇｆとして求める。クーロン摩擦トルク変化勾配ηについては、チューニングによって決定する。
【0053】
ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔとクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆとの関係の一例を図８に示す。クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆの絶対値は、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が０から大きくなると、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が小さい範囲では比較的大きな変化率で大きくなり、その後、クーロン摩擦トルク係数Ｇｆの大きさに収束していく。ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔの絶対値が小さい範囲での、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔに対するクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆの変化率は、クーロン摩擦トルク変化勾配ηが大きいほど大きくなる。
【0054】
なお、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔとクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆとの関係を表すマップを予め作成し、このマップに基づいてクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆを演算するようにしてもよい。この場合、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔとクーロン摩擦トルク補償値Ｔｆとの関係は、図９に示すような関係であってもよい。この例では、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔが－Ａ以下の範囲では、クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆは－Ｇｆの値をとる。ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔが＋Ａ以上の範囲では、クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆは＋Ｇｆの値をとる。ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔが－Ａから＋Ａまでの範囲では、クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆは、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔが大きくなるにしたがって、－Ｇｆから＋Ｇｆまで線形的に変化する。
【0055】
図１０は、ドライバトルク推定部５１の構成を示すブロック図である。
ドライバトルク推定部５１は、ロータ回転角演算部６１と、第２軸回転角演算部（θｗｗ演算部）６２と、第１乗算部６３と、第１加算部６４と、第１微分演算部６５と、第２微分演算部６６と、第２乗算部６７とを含む。ドライバトルク推定部５１は、さらに、第３乗算部６８と、ｔａｎｈ演算部６９と、第４乗算部７０と、ｓｉｎ演算部７１と、第５乗算部７２と、ｃｏｓ演算部７３と、加速度トルク係数演算部（Ｇｌａｔ演算部）７４と、第６乗算部７５と、第２加算部７６とを含む。
ドライバトルク推定部５１は、ロータ回転角演算部６１と、第２軸回転角演算部（θｗｗ演算部）６２と、第１乗算部６３と、第１加算部６４と、第１微分演算部６５と、第２微分演算部６６と、第２乗算部６７とを含む。ドライバトルク推定部５１は、さらに、第３乗算部６８と、ｔａｎｈ演算部６９と、第４乗算部７０と、ｓｉｎ演算部７１と、第５乗算部７２と、ｃｏｓ演算部７３と、加速度トルク係数演算部（Ｇｌａｔ演算部）７４と、第６乗算部７５と、第２加算部７６とを含む。
【0056】
ロータ回転角演算部６１は、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、電動モータ１８の回転角（ロータ回転角）θｍを演算する。第２軸回転角演算部（θｗｗ演算部）６２は、前記式（３．１）に基づいて、第２軸回転角θｗｗを演算する。第２軸回転角演算部（θｗｗ演算部）６２は、前記式（３．２）に基づいて、第２軸回転角θｗｗを演算するものであってもよい。
【0057】
第１乗算部６３は、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに、トーションバー１０の剛性ｋｔｂの逆数を乗算する。第１加算部６４は、第１乗算部６３の乗算結果Ｔｔｂ／ｋｔｂに、第２軸回転角演算部６２によって演算された第２軸回転角θｗｗを加算することにより、ハンドル角度推定値θｓｗを演算する（前記式（２）参照）。
【0058】
第１微分演算部６５は、第１加算部６４によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗを時間微分することにより、ハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔを演算する。第２微分演算部６６は、第１微分演算部６５によって演算されたハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔを時間微分することにより、ハンドル角加速度ｄ２θｓｗ／ｄｔ２を演算する。
第２乗算部６７は、第２微分演算部６６によって演算されたハンドル角加速度ｄ２θｓｗ／ｄｔ２に、ハンドル慣性モーメントＪｓｗを乗算することにより、ハンドル慣性トルク補償値Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２を演算する。
第２乗算部６７は、第２微分演算部６６によって演算されたハンドル角加速度ｄ２θｓｗ／ｄｔ２に、ハンドル慣性モーメントＪｓｗを乗算することにより、ハンドル慣性トルク補償値Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２を演算する。
【0059】
第３乗算部６８は、第１微分演算部６５によって演算されたハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔに、粘性摩擦トルク係数Ｇｃを乗算することにより、粘性摩擦トルク補償値Ｔｃを演算する（前記式（４－２）参照）。
ｔａｎｈ演算部６９は、第１微分演算部６５によって演算されたハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔと、クーロン摩擦トルク変化勾配ηとを用いて、ｔａｎｈ（η・ｄθｓｗ／ｄｔ）を演算する。第４乗算部７０は、ｔａｎｈ演算部６９によって演算されたｔａｎｈ（η・ｄθｓｗ／ｄｔ）に、クーロン摩擦トルク係数Ｇｆを乗算することにより、クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆを演算する（前記式（７－２）参照）。
ｔａｎｈ演算部６９は、第１微分演算部６５によって演算されたハンドル角速度ｄθｓｗ／ｄｔと、クーロン摩擦トルク変化勾配ηとを用いて、ｔａｎｈ（η・ｄθｓｗ／ｄｔ）を演算する。第４乗算部７０は、ｔａｎｈ演算部６９によって演算されたｔａｎｈ（η・ｄθｓｗ／ｄｔ）に、クーロン摩擦トルク係数Ｇｆを乗算することにより、クーロン摩擦トルク補償値Ｔｆを演算する（前記式（７－２）参照）。
【0060】
ｓｉｎ演算部７１は、第１加算部６４によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗの正弦値ｓｉｎ（θｓｗ）を演算する。第５乗算部７２は、ｓｉｎ演算部７１によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗの正弦値ｓｉｎθｓｗに、重力トルク係数Ｇｇｒを乗算することにより、重力トルク補償値Ｔｇを演算する（前記式（５－２）参照）。
ｃｏｓ演算部７３は、第１加算部６４によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗの余弦値ｃｏｓ（θｓｗ）を演算する。加速度トルク係数演算部（Ｇｌａｔ演算部）７４は、前述したように、車体加速度センサ２５によって計測される車体加速度ａおよびヨーレートセンサ２６によって計測される車体回転角速度ωに基づいて、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔを求める。そして、加速度トルク係数演算部７４は、Ｇｌａｔ＝ｍ・ａｌａｔ・ｄｃｇの式から、横加速度トルク係数Ｇｌａｔを求める。
ｃｏｓ演算部７３は、第１加算部６４によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗの余弦値ｃｏｓ（θｓｗ）を演算する。加速度トルク係数演算部（Ｇｌａｔ演算部）７４は、前述したように、車体加速度センサ２５によって計測される車体加速度ａおよびヨーレートセンサ２６によって計測される車体回転角速度ωに基づいて、ハンドル２の重心Ｇに作用する車体横方向の加速度ａｌａｔを求める。そして、加速度トルク係数演算部７４は、Ｇｌａｔ＝ｍ・ａｌａｔ・ｄｃｇの式から、横加速度トルク係数Ｇｌａｔを求める。
【0061】
第６乗算部７５は、加速度トルク係数演算部７４によって演算された横加速度トルク係数Ｇｌａｔに、ｃｏｓ演算部７３によって演算されたハンドル角度推定値θｓｗの余弦値ｃｏｓ（θｓｗ）を乗算することにより、横加速度トルク補償値Ｔｌａｔを演算する（前記式（６－２）参照）。
第２加算部７６は、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに、第２、第３、第４、第５および第６乗算部６７、６８、７０、７２および７５それぞれによって演算されたＪｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２、Ｔｃ、Ｔｆ、ＴｇおよびＴｌａｔを加算することにより、ドライバトルク（推定値）Ｔｄを演算する。
第２加算部７６は、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに、第２、第３、第４、第５および第６乗算部６７、６８、７０、７２および７５それぞれによって演算されたＪｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２、Ｔｃ、Ｔｆ、ＴｇおよびＴｌａｔを加算することにより、ドライバトルク（推定値）Ｔｄを演算する。
【0062】
この実施形態では、ハンドル慣性トルク推定値（－Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ）およびトーションバートルクＴｔｂの他に、粘性摩擦トルク推定値（－Ｔｃ）、重力トルク推定値（－Ｔｇ）、クーロン摩擦トルク推定値（－Ｔｆ）および横加速度トルク推定値（－Ｔｌａｔ）をも考慮して、ドライバトルクＴｄが演算されているので、高精度にドライバトルクを推定できる。
【0063】
図３に戻り、ローパスフィルタ５２は、ドライバトルク推定部５１によって演算されたドライバトルクＴｄのうち、所定のカットオフ周波数ｆｃより高い周波数成分を減衰させる。カットオフ周波数ｆｃは、例えば、３［Ｈｚ］以上７［Ｈｚ］以下の範囲内の値に設定される。ローパスフィルタ５２は、この実施形態では、２次のバターワースフィルタからなる。ローパスフィルタ５２によるローパスフィルタ処理後のドライバトルクＴｄ’は、ハンズオン／オフ判定部５３に与えられる。
【0064】
図１１は、ハンズオン／オフ判定部５３の動作を説明するための状態遷移図である。
ハンズオン／オフ判定部５３の動作説明においては、ローパスフィルタ５２によるローパスフィルタ処理後のドライバトルクＴｄを、単に「ドライバトルクＴｄ’」ということにする。
ハンズオン／オフ判定部５３は、ドライバのハンドル操作状態として、「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」と、「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」と、「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」と、「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」との４状態を識別する。
ハンズオン／オフ判定部５３の動作説明においては、ローパスフィルタ５２によるローパスフィルタ処理後のドライバトルクＴｄを、単に「ドライバトルクＴｄ’」ということにする。
ハンズオン／オフ判定部５３は、ドライバのハンドル操作状態として、「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」と、「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」と、「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」と、「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」との４状態を識別する。
【0065】
「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が所定の閾値α（＞０）より大きいハンズオン状態である。「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下であるハンズオン状態である。「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下であるハンズオフ状態である。「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」は、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αより大きいハンズオフ状態である。「閾値αは、たとえば、０．１［Ｎｍ］以上０．３［Ｎｍ］以下の範囲内の値に設定される。
【0066】
演算開始時において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きいときには、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」であると判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部５３は、出力信号（ｏｕｔ）を“１”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。出力信号（ｏｕｔ）は、判定結果を表す信号であり、“１”は判定結果がハンズオンであることを表し、“０”は判定結果がハンズオフであることを表す。
【0067】
「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下になると、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部５３は、出力信号（ｏｕｔ）を“１”に設定する。また、ハンズオン／オフ判定部５３は、「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」であると判定している場合には、所定時間Ｔｓ［ｓｅｃ］が経過する毎に、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを、現在値（ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒ）にＴｓを加算した値に更新する。
【0068】
「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」において、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒが所定のハンズオフ判定用閾値β（＞０）に達する前に、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きくなると、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」になったと判定し、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。
【0069】
「閾値以下のハンズオン状態（ＳＴ２）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きくなることなく、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒがハンズオフ判定用閾値βに達すると、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部５３は、出力信号（ｏｕｔ）を“０”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。ハンズオフ判定用閾値βは、たとえば、０．５［ｓｅｃ］以上１．０［ｓｅｃ］以下の範囲内の値に設定される。
【0070】
「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値αよりも大きくなると、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部５３は、出力信号（ｏｕｔ）を“０”に設定する。また、ハンズオン／オフ判定部５３は、「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」であると判定している場合には、所定時間Ｔｓ［ｓｅｃ］が経過する毎に、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを、現在値（ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒ）にＴｓを加算した値に更新する。
【0071】
「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」において、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒが所定のハンズオン判定用閾値γ（＞０）に達する前に、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下になると、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」になったと判定し、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。ハンズオン判定用閾値γは、たとえば、０．０５［ｓｅｃ］以上０．１［ｓｅｃ］以下の範囲内の値に設定される。
【0072】
「閾値より上のハンズオフ状態（ＳＴ４）」において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下になることなく、タイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒがハンズオン判定用閾値γに達すると、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値より上のハンズオン状態（ＳＴ１）」になったと判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部５３は、出力信号（ｏｕｔ）を“１”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。
【0073】
なお、演算開始時において、ドライバトルクＴｄ’の絶対値が閾値α以下であるときには、ハンズオン／オフ判定部５３は、ハンドル操作状態が「閾値以下のハンズオフ状態（ＳＴ３）」であると判定する。そして、ハンズオン／オフ判定部５３は、出力信号（ｏｕｔ）を“０”に設定するとともにタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒを０に設定する。
この第１実施形態では、ドライバトルク推定部５１によって高精度にドライバトルクＴｄが推定される。そして、推定されたドライバトルクＴｄの高周波数成分が除去される。この高周波数成分除去後のドライバトルクＴｄ’に基づき、トルク閾値αとタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒとを用いてハンズオン／オフ判定が行われる。このため、運転者がハンドルを握っているハンズオン状態であるか運転者がハンドルを握っていないハンズオフ状態であるかを高精度に判定できる。
この第１実施形態では、ドライバトルク推定部５１によって高精度にドライバトルクＴｄが推定される。そして、推定されたドライバトルクＴｄの高周波数成分が除去される。この高周波数成分除去後のドライバトルクＴｄ’に基づき、トルク閾値αとタイムカウンタ値ｈｏｄ_ｔｉｍｅｒとを用いてハンズオン／オフ判定が行われる。このため、運転者がハンドルを握っているハンズオン状態であるか運転者がハンドルを握っていないハンズオフ状態であるかを高精度に判定できる。
【0074】
ハンズオン／オフ判定結果は、たとえば、運転モードとして自動運転モードと手動運転モードとが用意されている車両において、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替える際に、ハンズオン状態であることを確認してから、手動運転モードに切り替えるといったモード切替制御に利用することができる。
以上、この発明の第１実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の第１実施形態では、ドライバトルク推定部５１は、前記式（１）に基づいて、ドライバトルクＴｄを演算しているが、ドライバトルク推定部５１は、次式（８）、（９）、（１０）または（１１）に基づいて、ドライバトルクＴｄを演算してもよい。
以上、この発明の第１実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の第１実施形態では、ドライバトルク推定部５１は、前記式（１）に基づいて、ドライバトルクＴｄを演算しているが、ドライバトルク推定部５１は、次式（８）、（９）、（１０）または（１１）に基づいて、ドライバトルクＴｄを演算してもよい。
【0075】
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｇ …（８）
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｇ …（９）
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｇ＋Ｔｆ …（１０）
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｇ＋Tｌａｔ …（１１）
また、前述の第１実施形態では、トーションバートルクＴｔｂおよび第２軸回転角θｗｗを用いて演算されたハンドル角度推定値θｓｗをハンドル２の回転角としてドライバトルクＴｄを演算しているが、第２軸回転角θｗｗをハンドル２の回転角としてドライバトルクＴｄを演算してもよい。また、ハンドル２の回転角を検出する舵角センサを第１軸８に設け、舵角センサが検出するハンドル２の回転角に基づいてドライバトルクＴｄを演算してもよい。
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｇ …（９）
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｇ＋Ｔｆ …（１０）
Ｔｄ＝Ｊｓｗ・ｄ２θｓｗ／ｄｔ２＋Ｔｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｇ＋Tｌａｔ …（１１）
また、前述の第１実施形態では、トーションバートルクＴｔｂおよび第２軸回転角θｗｗを用いて演算されたハンドル角度推定値θｓｗをハンドル２の回転角としてドライバトルクＴｄを演算しているが、第２軸回転角θｗｗをハンドル２の回転角としてドライバトルクＴｄを演算してもよい。また、ハンドル２の回転角を検出する舵角センサを第１軸８に設け、舵角センサが検出するハンドル２の回転角に基づいてドライバトルクＴｄを演算してもよい。
【0076】
また、前述の第１実施形態では、ハンドル操作状態判定部４２（図３参照）内のローパスフィルタ５２は、ドライバトルク推定部５１の後段項に設けられているが、ドライバトルク推定部５１の前段に設けるようにしてもよい。
また、前述の第１実施形態では、電動モータ１８は三相ブラシレスモータであったが、電動モータ１８はブラシ付き直流モータであってもよい。
また、前述の第１実施形態では、電動モータ１８は三相ブラシレスモータであったが、電動モータ１８はブラシ付き直流モータであってもよい。
【0077】
図１２は、本発明の第２実施形態に係る操舵装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１２において、前述の図１の各部に対応する部分には同じ符号を付して示す。
図１２の電動パワーステアリング装置１Ａの機械的構成は、前述の図１の電動パワーステアリング装置１の機械的構成と同様なので、その説明を省略する。この第２実施形態では、減速機１９の減速比をＮで表すことにする。
図１２の電動パワーステアリング装置１Ａの機械的構成は、前述の図１の電動パワーステアリング装置１の機械的構成と同様なので、その説明を省略する。この第２実施形態では、減速機１９の減速比をＮで表すことにする。
【0078】
車両には、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１２５、自車位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）１２６、道路形状や障害物を検出するためのレーダー１２７および地図情報を記憶した地図情報メモリ１２８が搭載されている。
ＣＣＤカメラ１２５、ＧＰＳ１２６、レーダー１２７および地図情報メモリ１２８は、自動支援制御や自動運転制御を行うための上位ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）２０１に接続されている。上位ＥＣＵ２０１は、ＣＣＤカメラ１２５、ＧＰＳ１２６およびレーダー１２７によって得られる情報および地図情報を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。
ＣＣＤカメラ１２５、ＧＰＳ１２６、レーダー１２７および地図情報メモリ１２８は、自動支援制御や自動運転制御を行うための上位ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）２０１に接続されている。上位ＥＣＵ２０１は、ＣＣＤカメラ１２５、ＧＰＳ１２６およびレーダー１２７によって得られる情報および地図情報を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。
【0079】
この実施形態では、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵のための自動操舵指令値θａｄａｃを設定する。この実施形態では、自動操舵制御は、例えば、目標軌道に沿って車両を走行させるための制御である。自動操舵指令値θａｄａｃは、車両を目標軌道に沿って自動走行させるための操舵角の目標値である。このような自動操舵指令θａｄａｃを設定する処理は、周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0080】
上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令θａｄａｃは、車載ネットワークを介して、モータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられる。モータ制御用ＥＣＵ２０２には、上位ＥＣＵ２０１の他、トルクセンサ１１、回転角センサ２３、車体加速度センサ２５、ヨーレートセンサ２６等が接続されている。
トルクセンサ１１は、第１軸８および第２軸９の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１０に加えられているトーションバートルクＴｔｂを検出する。回転角センサ２３は、電動モータ１８のロータの回転角（以下、「ロータ回転角」という）を検出する。車体加速度センサ２５は、車体加速度（車両加速度）ａを検出する。ヨーレートセンサ２６は、車体回転角速度（車両回転角速度）ωを検出する。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらのセンサの出力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、電動モータ１８を制御する。
トルクセンサ１１は、第１軸８および第２軸９の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１０に加えられているトーションバートルクＴｔｂを検出する。回転角センサ２３は、電動モータ１８のロータの回転角（以下、「ロータ回転角」という）を検出する。車体加速度センサ２５は、車体加速度（車両加速度）ａを検出する。ヨーレートセンサ２６は、車体回転角速度（車両回転角速度）ωを検出する。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらのセンサの出力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、電動モータ１８を制御する。
【0081】
図１３は、モータ制御用ＥＣＵ２０２の電気的構成を説明するためのブロック図である。
モータ制御用ＥＣＵ２０２は、マイクロコンピュータ１４０と、マイクロコンピュータ１４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）１３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉ」という）を検出するための電流検出回路１３２とを備えている。
モータ制御用ＥＣＵ２０２は、マイクロコンピュータ１４０と、マイクロコンピュータ１４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）１３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉ」という）を検出するための電流検出回路１３２とを備えている。
【0082】
マイクロコンピュータ１４０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、ドライバトルク推定部５１と、手動操舵指令値生成部１４１と、統合角度指令値演算部１４２と、制御部１４３とを含む。
【0083】
ドライバトルク推定部５１は、回転角センサ２３の出力信号と、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂと、車体加速度センサ２５によって検出される車体加速度ａと、ヨーレートセンサ２６によって検出される車体回転角速度ωとに基づいて、ドライバトルクＴｄを推定する。ドライバトルク推定部５１の構成は、前述した図３のドライバトルク推定部５１と同様なので、その詳細な説明を省略する。
【0084】
手動操舵指令値生成部１４１は、運転者がハンドル２を操作した場合に、当該ハンドル操作に応じた操舵角（より正確には第２軸９の回転角θ）を手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定するために設けられている。手動操舵指令値生成部１４１は、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを生成する。手動操舵指令値生成部１４１の詳細については後述する。
【0085】
統合角度指令値演算部１４２は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θａｄａｃに手動操舵指令値θｍｄａｃを加算して、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
制御部１４３は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて、電動モータ１８を角度制御する。より具体的には、制御部１４３は、操舵角θ（第２軸９の回転角θ）が統合角度指令値θａｃｍｄに近づくように、駆動回路１３１を駆動制御する。
制御部１４３は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて、電動モータ１８を角度制御する。より具体的には、制御部１４３は、操舵角θ（第２軸９の回転角θ）が統合角度指令値θａｃｍｄに近づくように、駆動回路１３１を駆動制御する。
【0086】
制御部１４３は、例えば、角度制御部１４４とトルク制御部（電流制御部）１４５とを含む。角度制御部１４４は、統合角度指令値θａｃｍｄと、回転角センサ２３の出力信号に基づいて演算される実操舵角θとの偏差に対するＰＤ（比例微分）演算を行うことにより、電動モータ１８のモータトルクの目標値であるモータトルク指令値Ｔｍｃを演算する。
【0087】
トルク制御部１４５は、例えば、まず、モータトルク指令値Ｔｍｃを電動モータ１８のトルク定数Ｋｔで徐算することにより、電流指令値Ｉｃｍｄを演算する。そして、トルク制御部１４５は、電流検出回路１３２によって検出されるモータ電流Ｉが電流指令値Ｉｃｍｄに近づくように駆動回路１３１を駆動する。
図１４は、手動操舵指令値生成部１４１の構成を示すブロック図である。
図１４は、手動操舵指令値生成部１４１の構成を示すブロック図である。
【0088】
手動操舵指令値生成部１４１は、アシストトルク指令値設定部１５１と、指令値設定部１５２とを含む。
アシストトルク指令値設定部１５１は、手動操舵に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。アシストトルク指令値設定部１５１は、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。ドライバトルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例は、図１５に示されている。ドライバトルクＴｄは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、アシストトルク指令値Ｔａｃは、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
アシストトルク指令値設定部１５１は、手動操舵に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。アシストトルク指令値設定部１５１は、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。ドライバトルクＴｄに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例は、図１５に示されている。ドライバトルクＴｄは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、アシストトルク指令値Ｔａｃは、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
【0089】
アシストトルク指令値Ｔａｃは、ドライバトルクＴｄの正の値に対しては正をとり、ドライバトルクＴｄの負の値に対しては負をとる。そして、アシストトルク指令値Ｔａｃは、ドライバトルクＴｄの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。
なお、アシストトルク指令値設定部１５１は、ドライバトルクＴｄに予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Ｔａｃを演算してもよい。
なお、アシストトルク指令値設定部１５１は、ドライバトルクＴｄに予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Ｔａｃを演算してもよい。
【0090】
指令値設定部１５２は、この実施形態では、リファレンスＥＰＳモデルを用いて、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定する。
図１６は、指令値設定部１５２で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。
このリファレンスＥＰＳモデルは、ロアコラムを含む単一慣性モデルである。ロアコラムは、第２軸９およびウォームホイール２１に対応する。図１６において、Ｊｃは、ロアコラムの慣性であり、θｃはロアコラムの回転角であり、Ｔｔｂは、トーションバートルクである。ロアコラムには、トーションバートルクＴｔｂ、電動モータ１８から第２軸９に作用するトルクＮ・Ｔｍｃおよび路面負荷トルクＴｒｌが与えられる。路面負荷トルクＴｒｌは、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを用いて、次式（１２）で表される。
図１６は、指令値設定部１５２で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。
このリファレンスＥＰＳモデルは、ロアコラムを含む単一慣性モデルである。ロアコラムは、第２軸９およびウォームホイール２１に対応する。図１６において、Ｊｃは、ロアコラムの慣性であり、θｃはロアコラムの回転角であり、Ｔｔｂは、トーションバートルクである。ロアコラムには、トーションバートルクＴｔｂ、電動モータ１８から第２軸９に作用するトルクＮ・Ｔｍｃおよび路面負荷トルクＴｒｌが与えられる。路面負荷トルクＴｒｌは、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを用いて、次式（１２）で表される。
【0091】
Ｔｒｌ＝－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ） …（１２）
この実施形態におけるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃは、予め実験・解析等で求められた所定値が設定されている。
リファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、次式（１３）で表される。
Ｊｃ・ｄ２θｃ／ｄｔ２＝Ｔｔｂ＋Ｎ・Ｔｍｃ－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ）…（１３）
指令値設定部１５２は、この式（１３）を利用して、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定する。その際、Ｎ・Ｔｍｃとしては、アシストトルク指令値設定部１５１（図１４参照）によって設定されるアシストトルク指令値Ｔａｃが用いられる。
この実施形態におけるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃは、予め実験・解析等で求められた所定値が設定されている。
リファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、次式（１３）で表される。
Ｊｃ・ｄ２θｃ／ｄｔ２＝Ｔｔｂ＋Ｎ・Ｔｍｃ－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ）…（１３）
指令値設定部１５２は、この式（１３）を利用して、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定する。その際、Ｎ・Ｔｍｃとしては、アシストトルク指令値設定部１５１（図１４参照）によって設定されるアシストトルク指令値Ｔａｃが用いられる。
【0092】
式（１３）のＴｔｂにトルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂを代入して、式（１３）の微分方程式を解くことによってコラム角度θｃを演算し、得られたコラム角度θｃを手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定することが考えられる。しかしながら、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂには、運転者によってハンドル２に実際に加えられたドライバトルク以外の外乱も含まれている。このため、式（１３）のＴｔｂにトーションバートルクＴｔｂを代入して手動操舵指令値θｍｄａｃを演算した場合には、運転者がハンドル２を操作していないときであっても、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるおそれがある。
【0093】
そこで、この実施形態では、指令値設定部１５２は、前記式（１３）のＴｔｂに、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを代入して、式（１３）の微分方程式を解くことによってコラム角度θｃを演算する。そして、指令値設定部１５２は、得られたコラム角度θｃを手動操舵指令値θｍｄａｃとして設定する。これにより、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。
【0094】
図１２の電動パワーステアリング装置１Ａでは、自動操舵指令値に手動操舵指令値が加算されて、統合角度指令値が演算され、この統合角度指令値に基づいて電動モータ１８が制御される。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間で切り替えを行うことなく、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵が可能な協調制御を実現できる。これにより、手動操舵制御と自動操舵制御との間での移行をシームレスに行うことができるので、運転者の違和感を低減することができる。
【0095】
また、図１２の電動パワーステアリング装置１Ａでは、前述したように、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。
図１７は、図１４の手動操舵指令値生成部の変形例を示すブロック図である。図１７において、前述の図１４の各部に対応する部分には、図１４と同じ符号を付して示す。
図１７は、図１４の手動操舵指令値生成部の変形例を示すブロック図である。図１７において、前述の図１４の各部に対応する部分には、図１４と同じ符号を付して示す。
【0096】
手動操舵指令値生成部１４１Ａは、アシストトルク指令値設定部１５１Ａおよび指令値設定部１５２Ａを含んでいる。指令値設定部１５２Ａには、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値設定部１５１Ａによって設定されたアシストトルク指令値Ｔａｃが入力する。アシストトルク指令値設定部１５１Ａは、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。トーションバートルクＴｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔａｃの設定例は、図１５の横軸をドライバトルクＴｄからトーションバートルクＴｔｂに置き換えたものを用いることができる。また、指令値設定部１５２Ａには、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄが与えられる。
【0097】
ドライバトルクＴｄの絶対値｜Ｔｄ｜が所定の閾値ψ（ψ＞０）以上である場合には、指令値設定部１５２Ａは、前記式（１３）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ指令値設定部１５２Ａに入力されたトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値Ｔａｃを代入して、式（１３）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）を設定する。一方、ドライバトルクＴｄの絶対値｜Ｔｄ｜が閾値ψ未満である場合には、前記式（１３）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ零を代入して、式（１３）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）を設定する。
【0098】
この手動操舵指令値生成部１４１Ａでは、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているが、ドライバトルクＴｄの絶対値｜Ｔｄ｜が閾値ψ未満である場合には手動操舵指令値生成部１４１Ａに入力されるトーションバートルクＴｔｂが実質的に零にされる。これにより、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。また、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているので、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを用いる場合に比べて、運転者のハンドル操作に対する手動操舵指令値θｍｄａｃの時間遅れを小さくできる。
【0099】
図１８は、図１３のモータ制御用ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。図１８において、前述の図１３の各部に対応する部分には、図１３と同じ符号を付して示す。
モータ制御用ＥＣＵ２０２Ａは、図１３のモータ制御用ＥＣＵ２０２と比べて、マイクロコンピュータ１４０Ａ内のＣＰＵによって実現される機能処理部の構成が異なっている。マイクロコンピュータ１４０Ａは、機能処理部として、ハンドル操作状態判定部４２と、手動操舵指令値生成部１４１Ｂと、統合角度指令値演算部１４２と、制御部１４３とを含む。
モータ制御用ＥＣＵ２０２Ａは、図１３のモータ制御用ＥＣＵ２０２と比べて、マイクロコンピュータ１４０Ａ内のＣＰＵによって実現される機能処理部の構成が異なっている。マイクロコンピュータ１４０Ａは、機能処理部として、ハンドル操作状態判定部４２と、手動操舵指令値生成部１４１Ｂと、統合角度指令値演算部１４２と、制御部１４３とを含む。
【0100】
ハンドル操作状態判定部４２は、回転角センサ２３の出力信号、トーションバートルクＴｔｂ、車体加速度ａおよび車体回転角速度ωに基づいて、運転者がハンドルを握っているハンズオン状態であるか運転者がハンドルを握っていないハンズオフ状態であるかを判定する。ハンドル操作状態判定部４２の構成は、前述した図２および図３のハンドル操作状態判定部４２と同様なので、その詳細な説明を省略する。ハンドル操作状態判定部４２は、ハンドル操作状態がハンズオン状態であると判定したときにはハンズオン状態信号を出力し、ハンドル操作状態がハンズオフ状態であると判定したときにはハンズオフ状態信号を出力するものとする。
【0101】
手動操舵指令値生成部１４１Ｂは、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号（ハンズオン／オフ状態信号）と、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂとを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを生成する。手動操舵指令値生成部１４１Ｂの詳細については後述する。
統合角度指令値演算部１４２は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θａｄａｃに手動操舵指令値θｍｄａｃを加算して、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
統合角度指令値演算部１４２は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θａｄａｃに手動操舵指令値θｍｄａｃを加算して、統合角度指令値θａｃｍｄを演算する。
【0102】
制御部１４３は、統合角度指令値θａｃｍｄに基づいて、電動モータ１８を角度制御する。制御部１４３の構成は、図１３の制御部１４３と同様なので、その詳細な説明を省略する。
図１９は、手動操舵指令値生成部１４１Ｂの構成を示すブロック図である。
手動操舵指令値生成部１４１Ｂは、アシストトルク指令値設定部１５１Ａと、指令値設定部１５２Ｂとを含む。
図１９は、手動操舵指令値生成部１４１Ｂの構成を示すブロック図である。
手動操舵指令値生成部１４１Ｂは、アシストトルク指令値設定部１５１Ａと、指令値設定部１５２Ｂとを含む。
【0103】
アシストトルク指令値設定部１５１Ａは、手動操舵に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔａｃを設定する。アシストトルク指令値設定部１５１Ａの動作は、図１７のアシストトルク指令値設定部１５１Ａの動作と同様なので、その詳細な説明を省略する。
指令値設定部１５２Ｂには、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値設定部１５１Ａによって設定されたアシストトルク指令値Ｔａｃが入力する。また、指令値設定部１５２Ｂには、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号（ハンズオン／オフ状態信号）が与えられる。
指令値設定部１５２Ｂには、トルクセンサ１１によって検出されるトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値設定部１５１Ａによって設定されたアシストトルク指令値Ｔａｃが入力する。また、指令値設定部１５２Ｂには、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号（ハンズオン／オフ状態信号）が与えられる。
【0104】
ハンドル操作状態判定部４２の出力信号がハンズオン状態信号である場合には、指令値設定部１５２Ｂは、前記式（１３）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ指令値設定部１５４Ｂに入力されたトーションバートルクＴｔｂおよびアシストトルク指令値Ｔａｃを代入して、式（１３）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）を設定する。一方、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号がハンズオフ状態信号である場合には、指令値設定部１５２Ｂは、前記式（１３）のＴｔｂおよびＮ・Ｔｍｃに、それぞれ零を代入して、式（１３）の微分方程式を解くことによって、手動操舵指令値θｍｄａｃ（＝θｃ）をに設定する。
【0105】
この手動操舵指令値生成部１４１Ｂでは、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているが、ハンドル操作状態判定部４２の出力信号がハンズオフ状態信号である場合には手動操舵指令値生成部１４１Ｂに入力されるトーションバートルクＴｔｂが実質的に零にされる。これにより、運転者がハンドル２を操作していない場合に、ドライバトルク以外の外乱に基づいて、手動操舵指令値θｍｄａｃが設定されるのを抑制することができる。また、トーションバートルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているので、ドライバトルク推定部５１によって推定されたドライバトルクＴｄを用いる場合に比べて、運転者のハンドル操作に対する手動操舵指令値θｍｄａｃの時間遅れを小さくできる。
【0106】
以上、この発明の第２実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の第２実施形態では、指令値設定部１５２、１５２Ａ、１５２Ｂ（図１４、図１７、図１９参照）は、リファレンスＥＰＳモデルに基づいて手動操舵指令値θｍｄａｃを設定しているが、指令値設定部１５２、１５２Ａ、１５２Ｂは他の方法によって手動操舵指令値θｍｄａｃを設定してもよい。
【0107】
例えば、指令値設定部１５２、１５２Ａ、１５２Ｂは、ドライバトルクＴｄ（図１４の場合）またはトーションバートルクＴｔｂ（図１７または図１９の場合）と手動操舵指令値θｍｄａｃとの関係を記憶したマップを用いて、手動操舵指令値θｍｄａｃを設定してもよい。
また、前述のおよび第２実施形態では、この発明をコラムタイプＥＰＳに適用した場合の例を示したが、この発明は、コラムタイプ以外のＥＰＳにも適用することができる。また、この発明は、ステアバイワイヤシステムにも適用することができる。
また、前述のおよび第２実施形態では、この発明をコラムタイプＥＰＳに適用した場合の例を示したが、この発明は、コラムタイプ以外のＥＰＳにも適用することができる。また、この発明は、ステアバイワイヤシステムにも適用することができる。
【0108】
その他、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【0109】
１，１Ａ…コラム式ＥＰＳ、８…第１軸、９…第２軸、１０…トーションバー、１１…トルクセンサ、１２…ＥＣＵ、１８…電動モータ、１９…減速機、２０…ウォームギヤ、２１…ウォームホイール、２３…回転角センサ、２５…車体加速度センサ、２６…ヨーレートセンサ、４２…ハンドル操作状態判定部、５１…ドライバトルク推定部、５２…ローパスフィルタ、５３…ハンズオン／オフ判定部、１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ…手動操舵指令値生成部、１４２…統合角度指令値演算部、１４３…制御部、１５１，１５１Ａ…アシストトルク指令値設定部、１５２，１５２Ａ，１５２Ｂ…指令値設定部、２０１…上位ＥＣＵ、２０２…モータ制御用ＥＣＵ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】