特許 7194340 モータ制御装置

(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】2022-12-14

(45)【発行日】2022-12-22

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20221215BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20221215BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20221215BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20221215BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D119:00

B62D113:00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020521133

(86)(22)【出願日】2019-04-25

(86)【国際出願番号】 JP2019017717

(87)【国際公開番号】W WO2019225289

(87)【国際公開日】2019-11-28

【審査請求日】2022-03-09

(31)【優先権主張番号】P 2018097395

(32)【優先日】2018-05-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2018182676

(32)【優先日】2018-09-27

(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】吉田 光子

(72)【発明者】

【氏名】小路 直紀

(72)【発明者】

【氏名】フックス ロバート

【審査官】川口 真一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０２４２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７７８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５６３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２９４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３９４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵トルクを検出するためのトルク検出器と、
実操舵角を検出するための操舵角検出器と、
自動操舵制御量を設定する自動操舵制御部と、
前記操舵トルクを用いてアシスト制御量を設定するアシスト制御部と、
前記自動操舵制御量と前記アシスト制御量とを加算することによって、統合制御量を演算する統合制御量演算部と、
前記統合制御量に基づいて舵角制御用の電動モータを制御する制御部と、を含むモータ制御装置であって、
前記操舵トルクおよび前記アシスト制御量のうちの少なくとも１つと前記実操舵角に基づいて、前記実操舵角に含まれる自動操舵制御による操舵角である実自動操舵角を演算する実自動操舵角演算部をさらに備え、
前記自動操舵制御部は、目標自動操舵角および前記実自動操舵角を用いて前記自動操舵制御量を設定するように構成されており、
前記実自動操舵角演算部は、
前記操舵トルクおよび前記アシスト制御量のうちの少なくとも１つに基づいて、前記実操舵角に含まれている、手動操舵およびアシスト制御による操舵角である実手動操舵角を演算する実手動操舵角演算部と、
前記実操舵角から前記実手動操舵角を減算することによって前記実自動操舵角を演算する減算部とを含む、モータ制御装置。

【請求項2】

前記実手動操舵角演算部は、前記電動モータを備えたステアリングシステムのリファレンスモデルを用いて、前記実手動操舵角を演算するように構成されている、請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記自動操舵制御部は、
前記自動操舵制御量および前記実自動操舵角を用いて、前記電動モータの駆動対象に作用するモータトルク以外の外乱トルクに含まれる自動操舵分の外乱トルクの推定値である自動外乱トルク推定値と、前記実自動操舵角の推定値とを演算する外乱トルク推定部と、
前記目標自動操舵角および前記実自動操舵角の推定値を用いて、目標基本トルクを演算する目標基本トルク演算部と、
前記目標基本トルクを前記自動外乱トルク推定値によって補正する外乱トルク補償部とを含む、請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記自動操舵制御部は、
前記自動操舵制御量および前記実自動操舵角を用いて、前記電動モータの駆動対象に作用するモータトルク以外の外乱トルクに含まれる自動操舵分の外乱トルクの推定値である自動外乱トルク推定値を演算する外乱トルク推定部と、
前記目標自動操舵角および前記実自動操舵角を用いて、目標基本トルクを演算する目標基本トルク演算部と、
前記目標基本トルクを前記自動外乱トルク推定値によって補正する外乱トルク補償部とを含む、請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

所定の第１の情報に応じて、前記自動操舵制御部によって設定される自動操舵制御量に対して重み付け処理を行う第１の重み付け部をさらに備え、
前記統合制御量演算部は、前記第１の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵制御量と前記アシスト制御量とを加算することによって、前記統合制御量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モータ制御装置。

【請求項6】

所定の第２の情報に応じて、前記トルク検出器によって検出される操舵トルクに対して重み付け処理を行う第２の重み付け部をさらに備え、
前記アシスト制御部は、前記第２の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクを用いて前記アシスト制御量を設定するように構成され、
前記実自動操舵角演算部は、前記第２の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクと、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量と、前記実操舵角に基づいて、前記実自動操舵角を演算するように構成され、
前記統合制御量演算部は、前記自動操舵制御量と、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量とを加算することによって、前記統合制御量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モータ制御装置。

【請求項7】

所定の第３の情報に応じて、前記アシスト制御部によって設定されるアシスト制御量に対して重み付け処理を行う第３の重み付け部と、
所定の第４の情報に応じて、前記実手動操舵角演算部によって演算される実手動操舵角に対して重み付け処理を行う第４の重み付け部とをさらに備え、
前記減算部は、前記実操舵角から、前記第４の重み付け部よる重み付け処理後の実手動操舵角を減算することによって前記実自動操舵角を演算するように構成されており、
前記統合制御量演算部は、前記自動操舵制御量と、前記第３の重み付け部による重み付け処理後のアシスト制御量とを加算することによって、前記統合制御量を演算するように構成されている、請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項8】

所定の第５の情報に応じて、前記自動操舵制御部によって設定される自動操舵制御量に対して重み付け処理を行う第５の重み付け部と、
所定の第６の情報に応じて、前記トルク検出器によって検出される操舵トルクに対して重み付け処理を行う第６の重み付け部をさらに備え、
前記アシスト制御部は、前記第６の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクを用いてアシスト制御量を設定するように構成されており、
前記実自動操舵角演算部は、前記第６の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクと、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量と、前記実操舵角に基づいて、前記実自動操舵角を演算するように構成されており、
前記統合制御量演算部は、前記第５の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵制御量と、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量とを加算することによって、前記統合制御量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モータ制御装置。

【請求項9】

所定の第７の情報に応じて、前記自動操舵制御部によって設定される自動操舵制御量に対して重み付け処理を行う第７の重み付け部と、
所定の第８の情報に応じて、前記アシスト制御部によって設定されるアシスト制御量に対して重み付け処理を行う第８の重み付け部と、
所定の第９の情報に応じて、前記実手動操舵角演算部によって演算される実手動操舵角に対して重み付け処理を行う第９の重み付け部とをさらに含み、
前記減算部は、前記実操舵角から、前記第９の重み付け部よる重み付け処理後の実手動操舵角を減算することによって前記実自動操舵角を演算するように構成されており、
前記統合制御量演算部は、前記第７の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵制御量と、前記第８の重み付け部による重み付け処理後のアシスト制御量とを加算することによって、前記統合制御量を演算するように構成されている、請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、舵角制御用の電動モータを制御するモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、アシスト制御演算部と、目標追従制御演算部と、介入検出部と、加算器と、モータ駆動回路を備えた電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ：electric power steering）が開示されている。アシスト制御演算部は、操舵トルク等に基づいて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成する。目標追従制御演算部は、モータ回転角（実角度）を目標角度に追従させるのに必要な自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成する。加算器は、アシスト指令と追従指令とを加算する。モータ駆動回路は、加算器の加算結果（アシスト指令と追従指令との加算値）に基づいて電動モータを駆動する。介入検出部は、操舵トルクに基づいて介入係数を算出して、目標追従制御演算部に与える。目標追従制御演算部は、介入係数に基づいて追従指令を制限する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２０６０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の目標追従制御演算部は、目標角度とモータ回転角との偏差に対してＰＩＤ演算（フィードバック制御）を行うことにより追従指令の基本値（積分対象値）を生成している。しかしながら、手動操舵が行われているときには、検出されたモータ回転角には、追従指令に基づく角度（自動操舵制御分の角度）の他、手動操舵に基づく角度（手動操舵およびアシスト制御分の角度）が含まれるため、適正な追従指令を生成することができない。このため、特許文献１のＥＰＳでは、手動操舵に応じたアシスト制御が行われているときには、適切な追従制御（自動操舵制御）を行うことができない。

【0005】

この発明の目的は、自動操舵制御と、手動操舵に応じたアシスト制御の共存が可能なモータ制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明の一実施形態は、操舵トルクを検出するためのトルク検出器（１２）と、実操舵角を検出するための操舵角検出器（２３，４５）と、自動操舵制御量を設定する自動操舵制御部（４２）と、前記操舵トルクを用いてアシスト制御量を設定するアシスト制御部（４１）と、前記自動操舵制御量と前記アシスト制御量とを加算することによって、統合制御量を演算する統合制御量演算部（４３）と、前記統合制御量に基づいて、前記電動モータを制御する制御部（４４）とを含む、モータ制御装置であって、前記操舵トルクおよび前記アシスト制御量のうちの少なくとも１つと前記実操舵角に基づいて、前記実操舵角に含まれている自動操舵分の操舵角である実自動操舵角を演算する実自動操舵角演算部（４６）をさらに備え、前記自動操舵制御部（４２）は、目標自動操舵角および前記実自動操舵角を用いて前記自動操舵制御量を設定するモータ制御装置を提供する。

【0007】

この構成では、実自動操舵角演算部によって、実操舵角に含まれる自動操舵制御による操舵角である実自動操舵角が演算される。自動操舵制御量を設定する際に用いられる実自動操舵角に手動操舵に基づく操舵角（手動操舵およびアシスト制御による操舵角）が含まれていないので、自動操舵制御中に手動操舵が行われる場合であっても、適正な自動操舵制御量が設定され、適切な自動操舵制御を行うことができる。

【0008】

また、自動操舵制御量にアシスト制御量を加算して演算された統合制御量に基づいて電動モータを制御することにより、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵に応じたアシスト制御を実現できる。これにより、自動操舵制御と、手動操舵に応じたアシスト制御との共存が可能となり、双方間での移行をシームレスに行うことができる。

【0009】

この発明の一実施形態では、前記実自動操舵角演算部は、前記操舵トルクおよび前記アシスト制御量のうちの少なくとも１つに基づいて、前記実操舵角に含まれている、手動操舵およびアシスト制御による操舵角である実手動操舵角を演算する実手動操舵角演算部（４６Ａ）と、前記実操舵角から前記実手動操舵角を減算することによって前記実自動操舵角を演算する減算部（４６Ｂ）とを含む。

【0010】

この発明の一実施形態では、前記実手動操舵角演算部は、前記電動モータを備えたステアリングシステム（１）のリファレンスモデルを用いて、前記実手動操舵角を演算するように構成されている。

【0011】

この発明の一実施形態では、前記自動操舵制御部は、前記自動操舵制御量および前記実自動操舵角を用いて、前記電動モータの駆動対象に作用するモータトルク以外の外乱トルクに含まれる自動操舵分の外乱トルクの推定値である自動外乱トルク推定値と、前記実自動操舵角の推定値とを演算する外乱トルク推定部（６４）と、前記目標自動操舵角および前記実自動操舵角の推定値を用いて、目標基本トルクを演算する目標基本トルク演算部（６１～６５）と、前記目標基本トルクを前記自動外乱トルク推定値によって補正する外乱トルク補償部（６５）とを含む。

【0012】

この構成では、外乱トルク推定部は、自動操舵制御量および実自動操舵角に基づいて、自動外乱トルク推定値を演算する。そして、外乱トルク補償部は、この自動外乱トルク推定値を用いて、目標基本トルクを補正する。つまり、自動操舵制御部は、自動操舵分の外乱トルクを補償するが、手動操舵分の操舵角を発生させるトルクは補償しない。これにより、自動操舵制御中においても手動操舵に応じたアシスト制御を行うことが可能となる。

【0013】

この発明の一実施形態では、前記自動操舵制御部は、前記自動操舵制御量および前記実自動操舵角を用いて、前記電動モータの駆動対象に作用するモータトルク以外の外乱トルクに含まれる自動操舵分の外乱トルクの推定値である自動外乱トルク推定値を演算する外乱トルク推定部（６４）と、前記目標自動操舵角および前記実自動操舵角を用いて、目標基本トルクを演算する目標基本トルク演算部（６１～６５）と、前記目標基本トルクを前記自動外乱トルク推定値によって補正する外乱トルク補償部（６６）とを含む。

【0014】

この構成では、自動操舵制御中においても手動操舵に応じたアシスト制御を行うことが可能となる。

【0015】

この発明の一実施形態では、所定の第１の情報に応じて、前記自動操舵制御部によって設定される自動操舵制御量に対して重み付け処理を行う第１の重み付け部(１１１)をさらに備え、前記統合制御量演算部は、前記第１の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵制御量と前記アシスト制御量とを加算することによって、統合制御量を演算するように構成されている。

【0016】

この発明の一実施形態では、所定の第２の情報に応じて、前記トルク検出器によって検出される操舵トルクに対して重み付け処理を行う第２の重み付け部（１１７）をさらに備え、前記アシスト制御部は、前記第２の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクを用いてアシスト制御量を設定するように構成され、前記実自動操舵角演算部は、前記第２の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクと、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量と、前記実操舵角に基づいて、前記実自動操舵角を演算するように構成され、前記統合制御量演算部は、前記自動操舵制御量と、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量とを加算することによって、統合制御量を演算するように構成されている。

【0017】

この発明の一実施形態では、所定の第３の情報に応じて、前記アシスト制御部によって設定されるアシスト制御量に対して重み付け処理を行う第３の重み付け部（１１８）と、所定の第４の情報に応じて、前記実手動操舵角演算部によって演算される実手動操舵角に対して重み付け処理を行う第４の重み付け部（１１９）とさらに備え、前記減算部は、前記実操舵角から、前記第４の重み付け部よる重み付け処理後の実手動操舵角を減算することによって前記実自動操舵角を演算するように構成されており、前記統合制御量演算部は、前記自動操舵制御量と、前記第３の重み付け部による重み付け処理後のアシスト制御量とを加算することによって、統合制御量を演算するように構成されている。

【0018】

この発明の一実施形態では、所定の第５の情報に応じて、前記自動操舵制御部によって設定される自動操舵制御量に対して重み付け処理を行う第５の重み付け部（１１２）と、所定の第６の情報に応じて、前記トルク検出器によって検出される操舵トルクに対して重み付け処理を行う第６の重み付け部（１１３）をさらに備え、前記アシスト制御部は、前記第６の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクを用いてアシスト制御量を設定するように構成されており、前記実自動操舵角演算部は、前記第６の重み付け部による重み付け処理後の操舵トルクと、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量と、前記実操舵角に基づいて、前記実自動操舵角を演算するように構成されており、前記統合制御量演算部は、前記第５の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵制御量と、前記アシスト制御部によって演算されるアシスト制御量とを加算することによって、統合制御量を演算するように構成されている。

【0019】

この発明の一実施形態では、所定の第７の情報に応じて、前記自動操舵制御部によって設定される自動操舵制御量に対して重み付け処理を行う第７の重み付け部（１１４）と、所定の第８の情報に応じて、前記アシスト制御部によって設定されるアシスト制御量に対して重み付け処理を行う第８の重み付け部（１１５）と、所定の第９の情報に応じて、前記実手動操舵角演算部によって演算される実手動操舵角に対して重み付け処理を行う第９の重み付け部（１１６）とをさらに含み、前記減算部は、前記実操舵角から、前記第９の重み付け部よる重み付け処理後の実手動操舵角を減算することによって前記実自動操舵角を演算するように構成されており、前記統合制御量演算部は、前記第７の重み付け部による重み付け処理後の自動操舵制御量と、前記第８の重み付け部による重み付け処理後のアシスト制御量とを加算することによって、統合制御量を演算するように構成されている。

【0020】

本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一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2】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3】トーションバートルクＴ_ｔｂに対する目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｃの設定例を示すグラフである。

【図4】実手動操舵角演算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5】自動操舵制御部の構成を示すブロック図である。

【図6】電動パワーステアリングシステムの物理モデルの構成例を示す模式図である。

【図7】外乱トルク推定部の構成を示すブロック図である。

【図8】トルク制御部の構成を示すブロック図である。

【図9】モータ制御用ＥＣＵの第１変形例を示すブロック図である。

【図10】実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに対する重みＷ_ａｄの設定例を示すグラフである。

【図11】モータ制御用ＥＣＵの第２変形例を示すブロック図である。

【図12】各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が入力されたときに設定される第１重みＷ_ａｄの設定例を示すグラフである。

【図13】各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が入力されたときに設定される第２～４重みＷ_ｍｄの設定例を示すグラフである。

【図14】モータ制御用ＥＣＵの第３変形例を示すブロック図である。

【図15】モータ制御用ＥＣＵの第４変形例を示すブロック図である。

【図16】モータ制御用ＥＣＵの第５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、本発明の一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。

【0023】

電動パワーステアリングシステム１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（ハンドル）２と、このステアリングホイール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。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７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、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸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。

【0025】

トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１２が配置されている。トルクセンサ１２は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１０に加えられるトーションバートルク（操舵トルク）Ｔ_ｔｂを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｔｂは、例えば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、右方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほどトーションバートルクＴ_ｔｂの大きさが大きくなるものとする。

【0026】

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、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。

【0027】

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。

【0028】

ステアリングホイール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。

【0029】

操舵補助機構５は、操舵補助力（アシストトルク）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。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、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング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Ｎで表す場合がある。減速比Ｎは、ウォームホイール２１の角速度ω_ｗｗに対するウォームギヤ２０の角速度ω_ｗｇの比ωｗ_ｇ／ω_ｗｗとして定義される。

【0030】

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。また、ウォームホイール２１は、出力軸９に一体回転可能に連結されている。

【0031】

電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動されると、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（出力軸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による操舵補助や転舵輪３の転舵が可能となる。電動モータ１８には、電動モータ１８のロータの回転角を検出するための回転角センサ２３が設けられている。

【0032】

出力軸９（電動モータ１８の駆動対象の一例）に加えられるトルクとしては、電動モータ１８によるモータトルクと、モータトルク以外の外乱トルクとがある。モータトルク以外の外乱トルクＴ_ｌｃには、トーションバートルクＴ_ｔｂ、路面負荷トルク（路面反力トルク）Ｔ_ｒｌ、減速機１９に発生する摩擦トルクＴ_ｆ等が含まれる。

【0033】

トーションバートルクＴ_ｔｂは、運転者によってステアリングホイール２に加えられる力や、ステアリング慣性によって発生する力等によって、ステアリングホイール２側から出力軸９に加えられるトルクである。

【0034】

路面負荷トルクＴ_ｒｌは、タイヤに発生するセルフアライニングトルク、サスペンションやタイヤホイールアライメントによって発生する力、ラックアンドピニオン機構の摩擦力等によって、転舵輪３側からラック軸１４を介して出力軸９に加えられるトルクである。

【0035】

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２５、自車位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）２６、道路形状や障害物を検出するためのレーダー２７および地図情報を記憶した地図情報メモリ２８が搭載されている。

【0036】

ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７および地図情報メモリ２８は、運転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２５、ＧＰＳ２６およびレーダー２７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。

【0037】

この実施形態では、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵のための目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}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。目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}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。このような目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}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。

【0038】

上位ＥＣＵ２０１によって設定される目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}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。トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｔｂ、回転角センサ２３の出力信号は、モータ制御用ＥＣＵ２０２に入力される。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらの入力信号および上位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。

【0039】

図２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。

【0040】

モータ制御用ＥＣＵ２０２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（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Ｉ」という）を検出するための電流検出回路３２とを備えている。

【0041】

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、アシスト制御部４１と、自動操舵制御部４２と、統合トルク演算部（統合制御量演算部）４３と、トルク制御部（制御部）４４と、実操舵角演算部４５と、実自動操舵角演算部４６とを含む。

【0042】

アシスト制御部４１は、手動操舵に必要なアシストトルクの目標値である目標アシストトルク（アシスト制御量）Ｔ_ｍ，ｍｄを設定する。アシスト制御部４１は、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｔｂに基づいて、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄを設定する。トーションバートルクＴ_ｔｂに対する目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄの設定例は、図３に示されている。

【0043】

目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ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。目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄは、トーションバートルクＴ_ｔｂの正の値に対しては正をとり、トーションバートルクＴ_ｔｂの負の値に対しては負をとる。そして、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄは、トーションバートルクＴ_ｔｂ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。

【0044】

なお、アシスト制御部４１は、トーションバートルクＴ_ｔｂに予め設定された定数を乗算することによって、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄを演算してもよい。

【0045】

図２に戻り、自動操舵制御部４２は、上位ＥＣＵ２０１から与えられる目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}と後述する実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとを用いて、自動操舵に必要な目標自動操舵トルク（自動操舵制御量）Ｔ_ｍ，ａｄを設定する。自動操舵制御部４２の詳細については後述する。

【0046】

統合トルク演算部４３は、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄに目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄを加算することによって、目標統合トルク（統合制御量）Ｔ_ｍ，ｍａを演算する。

【0047】

トルク制御部４４は、電動モータ１８のモータトルクが目標統合トルクＴ_ｍ，ｍａに近づくように駆動回路３１を駆動する。トルク制御部４４の詳細については後述する。

【0048】

実操舵角演算部４５は、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、出力軸９の回転角θ_ｃ，ｍａを演算する。具体的には、実操舵角演算部４５は、回転角演算部４５Ａと減速比除算部４５Ｂとを含む。回転角演算部４５Ａは、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータ回転角θ_ｍ，ｍａを演算する。減速比除算部４５Ｂは、回転角演算部４５Ａによって演算されるロータ回転角θ_ｍ，ｍａを減速機１９の減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θ_ｍ，ｍａを出力軸９の回転角（実操舵角）θ_ｃ，ｍａに換算する。

【0049】

実操舵角θ_ｃ，ｍａは、トーションバートルクＴ_ｔｂおよび目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄに基づく手動操舵分の操舵角（以下、実手動操舵角θ_{ｃ，ｍｄと}いう）と、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに基づく自動操舵分の操舵角（以下、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄという）とを含んでいる。

【0050】

実自動操舵角演算部４６は、トーションバートルクＴ_ｔｂと目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄと実操舵角θ_ｃ，ｍａとに基づいて、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄを演算する。具体的には、実自動操舵角演算部４６は、実手動操舵角演算部４６Ａと減算部４６Ｂとを含む。実手動操舵角演算部４６Ａは、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算する。実手動操舵角演算部４６Ａは、この実施形態では、電動パワーステアリングシステム１のリファレンスモデル（リファレンスＥＰＳモデル）を用いて、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算する。

【0051】

図４は、実手動操舵角演算部４６Ａ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。

【0052】

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、出力軸９およびウォームホイール２１に対応する。図４において、Ｊ_ｃは、ロアコラムの慣性であり、θ_ｃはロアコラムの回転角であり、Ｔ_ｔｂは、トーションバートルクである。このリファレンスＥＰＳモデルは、トーションバートルクＴ_ｔｂと、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄに基づき電動モータ１８から出力軸９に作用するトルクＮ・Ｔ_ｍ，ｍｄと、路面負荷トルクＴ_ｒｌとがロアコラムに与えられたときのロアコラムの回転角θ_ｃを生成（推定）するためのモデルである。路面負荷トルクＴ_ｒｌは、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを用いて、次式（１）で表される。

【0053】

Ｔ_ｒｌ＝－ｋ・θ_ｃ－ｃ（ｄθ_ｃ／ｄｔ） …（１）
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。

【0054】

リファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、次式（２）で表される。

【0055】

Ｊ_ｃ・ｄ^２θ_ｃ／ｄｔ^２＝Ｔ_ｔｂ＋Ｎ・Ｔ_ｍ，ｍｄ－ｋ・θ_ｃ－ｃ（ｄθ_ｃ／ｄｔ）…（２）
実手動操舵角演算部４６Ａは、式（２）の微分方程式を解くことにより、ロアコラムの回転角θ_ｃを演算し、得られた回転角θ_ｃを実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄとして設定する。

【0056】

図２に戻り、減算部４６Ｂは、実操舵角演算部４５によって演算される実操舵角θ_ｃ，ｍａから実手動操舵角演算部４６Ａによって演算される実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを減算することによって、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄを演算する。この実自動操舵角θ_ｃ，ａｄが、自動操舵制御部４２に与えられる。

【0057】

以下、自動操舵制御部４２およびトルク制御部４４について詳しく説明する。まず、自動操舵制御部４２について説明する。

【0058】

図５は、自動操舵制御部４２の構成を示すブロック図である。

【0059】

自動操舵制御部４２は、目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}と実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとを用いて、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄを演算する。自動操舵制御部４２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６１と、フィードバック制御部６２と、フィードフォワード制御部６３と、外乱トルク推定部６４と、トルク加算部６５と、外乱トルク補償部６６と、第１減速比除算部６７と、減速比乗算部６８とを含む。

【0060】

減速比乗算部６８は、第１減速比除算部６７によって演算される目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに減速機１９の減速比Ｎを乗算することにより、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄを、出力軸９（ウォームホイール２１）に作用する目標自動出力軸トルクＮ・Ｔ_ｍ，ａｄに換算する。

【0061】

ローパスフィルタ６１は、目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}に対してローパスフィルタ処理を行う。ローパスフィルタ処理後の目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄ}は、フィードバック制御部６２およびフィードフォワード制御部６３に与えられる。

【0062】

フィードバック制御部６２は、外乱トルク推定部６４によって演算される実自動操舵角推定値^θ_ｃ，ａｄを、ローパスフィルタ処理後の目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄ}に近づけるために設けられている。フィードバック制御部６２は、角度偏差演算部６２ＡとＰＤ制御部６２Ｂとを含む。角度偏差演算部６２Ａは、目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄ}と実自動操舵角推定値^θ_ｃ，ａｄとの偏差Δθｃ（＝θ_{ｃ，ｃｍｄ}－^θ_ｃ，ａｄ）を演算する。なお、角度偏差演算部６２Ａは、目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄ}と、実自動操舵角演算部４６（図２参照）によって演算される実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとの偏差（θ_{ｃ，ｃｍｄ}－θ_ｃ，ａｄ）を、角度偏差Δθ_ｃとして演算してもよい。

【0063】

ＰＤ制御部６２Ｂは、角度偏差演算部６２Ａによって演算される角度偏差Δθ_ｃに対してＰＤ演算（比例微分演算）を行うことにより、フィードバック制御トルクＴ_ｆｂを演算する。フィードバック制御トルクＴ_ｆｂは、トルク加算部６５に与えられる。

【0064】

フィードフォワード制御部６３は、電動パワーステアリングシステム１の慣性による応答性の遅れを補償して、制御の応答性を向上させるために設けられている。フィードフォワード制御部６３は、角加速度演算部６３Ａと慣性乗算部６３Ｂとを含む。角加速度演算部６３Ａは、目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄ}を２階微分することにより、目標角加速度ｄ^２θ_{ｃ，ｃｍｄ}／ｄｔ^２を演算する。

【0065】

慣性乗算部６３Ｂは、角加速度演算部６３Ａによって演算された目標角加速度ｄ^２θ_{ｃ，ｃｍｄ}／ｄｔ^２に、電動パワーステアリングシステム１の慣性Ｊを乗算することにより、フィードフォワード制御トルクＴ_ｆｆ（＝Ｊ・ｄ^２θ_{ｃ，ｃｍｄ}／ｄｔ^２）を演算する。慣性Ｊは、例えば、後述する電動パワーステアリングシステム１の物理モデル（図６参照）から求められる。フィードフォワード制御トルクＴ_ｆｆは、慣性補償値として、トルク加算部６５に与えられる。

【0066】

トルク加算部６５は、フィードバック制御トルクＴ_ｆｂにフィードフォワード制御トルクＴ_ｆｆを加算することにより、目標基本トルク（Ｔ_ｆｂ＋Ｔ_ｆｆ）を演算する。

【0067】

外乱トルク推定部６４は、主として、電動モータ１８の駆動対象に作用するモータトルク以外の外乱トルクＴ_ｌｃに含まれる自動操舵分の外乱トルクＴ_{ｌｃ，ａｄ}の推定値である自動外乱トルク推定値^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}を演算するために設けられている。自動操舵分の外乱トルクＴｌ_ｃ，ａｄとは、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに基づく自動操舵制御のみが行われていると仮定した場合に、電動モータ１８の駆動対象（プラント）に外乱として発生するモータトルク以外のトルクをいう。

【0068】

目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに基づく自動操舵制御のみが行われていると仮定した場合には、プラントの目標値は目標自動出力軸トルクＮ・Ｔ_ｍ，ａｄ（＝Ｔ_ｃ，ａｄ）となり、プラントの出力は実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとなる。そこで、外乱トルク推定部６４は、目標自動出力軸トルクＮ・Ｔ_ｍ，ａｄ（＝Ｔ_ｃ，ａｄ）と実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとに基づいて、自動外乱トルクＴｌ_ｃ，ａｄと、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄと、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄの微分値（角速度）ｄθ_ｃ，ａｄ／ｄｔとを推定する。以下において、Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}、θ_ｃおよびｄθ_ｃ，ａｄ／ｄｔの推定値を、それぞれ^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}、^θ_ｃ，ａｄおよび^ｄθ_ｃ，ａｄ／ｄｔで表すことにする。外乱トルク推定部６４の詳細については、後述する。

【0069】

外乱トルク推定部６４によって演算された自動外乱トルク推定値^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}は、自動外乱トルク補償値として外乱トルク補償部６６に与えられる。外乱トルク推定部６４によって演算された実自動操舵角推定値^θ_ｃ，ａｄは、角度偏差演算部６２Ａに与えられる。

【0070】

外乱トルク補償部６６は、目標基本トルク（Ｔ_ｆｂ＋Ｔ_ｆｆ）から自動外乱トルク推定値^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}を減算することにより、目標自動出力軸トルクＴ_ｃ，ａｄ（＝Ｔ_ｆｂ＋Ｔ_ｆｆ－^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}）を演算する。これにより、自動外乱トルクが補償された目標自動出力軸トルクＴ_ｃ，ａｄ（出力軸９に対する目標トルク）が得られる。

【0071】

目標自動出力軸トルクＴ_ｃ，ａｄは、第１減速比除算部６７に与えられる。第１減速比除算部６７は、目標自動出力軸トルクＴ_ｃ，ａｄを減速比Ｎで除算することにより、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄ（電動モータ１８に対する目標トルク）を演算する。この目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄが、統合トルク演算部４３（図２参照）に与えられる。

【0072】

外乱トルク推定部６４について詳しく説明する。外乱トルク推定部６４は、例えば、図６に示す電動パワーステアリングシステム１の物理モデル１０１を使用して、自動外乱トルク推定値^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}、実自動操舵角推定値^θ_ｃ，ａｄおよび角速度推定値^ｄθ_ｃ，ａｄ／ｄｔを演算する、外乱オブザーバから構成されている。ただし、図６は、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに基づく自動操舵制御のみが行われていると仮定した場合の物理モデルを示している。

【0073】

この物理モデル１０１は、出力軸９および出力軸９に固定されたウォームホイール２１を含むプラント（モータ駆動対象の一例）１０２を含む。プラント１０２には、トーションバー１０の捩じれトルクであるトーションバートルクＴ_ｔｂが与えられるとともに、転舵輪３側から路面負荷トルクＴ_{ｒｌ，ａｄ}が与えられる。さらに、プラント１０２には、ウォームギヤ２０を介してモータから目標自動出力軸トルクＮ・Ｔ_ｍ，ａｄが与えられるとともに、ウォームホイール２１とウォームギヤ２０との間の摩擦によって摩擦トルクＴ_ｆ，ａｄが与えられる。

【0074】

プラント１０２の慣性をＪとすると、物理モデル１０１の慣性についての運動方程式は、次式（３）で表される。

【0075】

【数1】

【0076】

ｄ^２θ_ｃ，ａｄ／ｄｔ^２は、プラント１０２の角加速度である。Ｎは、減速機１９の減速比である。Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}は、プラント１０２に与えられる自動外乱トルクを示している。この実施形態では、自動外乱トルクＴ_{ｌｃ，ａｄ}は、トーションバートルクＴ_ｔｂと路面負荷トルクＴ_{ｒｌ，ａｄ}と摩擦トルクＴ_ｆ，ａｄとの和として示されているが、実際には、自動外乱トルクＴ_{ｌｃ，ａｄ}はこれら以外のトルクを含んでいる。

【0077】

図６の物理モデル１０１に対する状態方程式は、次式（４）で表わされる。

【0078】

【数2】

【0079】

前記式（４）において、ｘは、状態変数ベクトルである。前記式（４）において、ｕ１は、既知入力ベクトルである。前記式（４）において、ｕ２は、未知入力ベクトルである。前記式（４）において、ｙは、出力ベクトルである。前記式（４）において、Ａは、システム行列である。前記式（４）において、Ｂ１は、第１入力行列である。前記式（４）において、Ｂ２は、第２入力行列である。前記式（４）において、Ｃは、出力行列である。前記式（４）において、Ｄは、直達行列である。

【0080】

前記状態方程式を、未知入力ベクトルｕ２を状態の１つとして含めた系に拡張する。拡張系の状態方程式（拡張状態方程式）は、次式（５）で表される。

【0081】

【数3】

【0082】

前記式（５）において、ｘ_ｅは、拡張系の状態変数ベクトルであり、次式（６）で表される。

【0083】

【数4】

【0084】

前記式（５）において、Ａ_ｅは、拡張系のシステム行列である。前記式（５）において、Ｂ_ｅは、拡張系の既知入力行列である。前記式（５）において、Ｃ_ｅは、拡張系の出力行列である。

【0085】

前記式（５）の拡張状態方程式から、次式（７）の方程式で表される外乱オブザーバ（拡張状態オブザーバ）が構築される。

【0086】

【数5】

【0087】

式（７）において、^ｘ_ｅはｘ_ｅの推定値を表している。また、Ｌはオブザーバゲインである。また、^ｙはｙの推定値を表している。^ｘ_ｅは、次式（８）で表される。

【0088】

【数6】

【0089】

式（８）において、^θ_ｃ，ａｄは実自動操舵角θ_ｃ，ａｄの推定値であり、^ｄθ_ｃ，ａｄ／ｄｔは角速度ｄθ_ｃ，ａｄ／ｄｔの推定値であり、^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}は自動外乱トルクＴ_{ｌｃ，ａｄ}の推定値である。

【0090】

外乱トルク推定部６４は、前記式（７）の方程式に基づいて状態変数ベクトル^ｘ_ｅを演算する。

【0091】

図７は、外乱トルク推定部６４の構成を示すブロック図である。

【0092】

外乱トルク推定部６４は、入力ベクトル入力部８１と、出力行列乗算部８２と、第１加算部８３と、ゲイン乗算部８４と、入力行列乗算部８５と、システム行列乗算部８６と、第２加算部８７と、積分部８８と、状態変数ベクトル出力部８９とを含む。

【0093】

減速比乗算部６８（図５参照）によって演算される目標自動出力軸トルクＮ・Ｔ_ｍ，ａｄ（＝Ｔ_ｃ，ａｄ）は、入力ベクトル入力部８１に与えられる。入力ベクトル入力部８１は、入力ベクトルｕ１を出力する。

【0094】

積分部８８の出力が状態変数ベクトル^ｘ_ｅ（前記式（８）参照）となる。演算開始時には、状態変数ベクトル^ｘ_ｅとして初期値が与えられる。状態変数ベクトル^ｘ_ｅの初期値は、たとえば０である。

【0095】

システム行列乗算部８６は、状態変数ベクトル^ｘ_ｅにシステム行列Ａ_ｅを乗算する。出力行列乗算部８２は、状態変数ベクトル^ｘ_ｅに出力行列Ｃ_ｅを乗算する。

【0096】

第１加算部８３は、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄである出力ベクトルｙから、出力行列乗算部８２の出力(Ｃ_ｅ・^ｘ_ｅ)を減算する。つまり、第１加算部８３は、出力ベクトルｙと出力ベクトル推定値^ｙ(＝Ｃ_ｅ・^ｘ_ｅ）との差（ｙ－＾ｙ）を演算する。ゲイン乗算部８４は、第１加算部８３の出力（ｙ－＾ｙ）にオブザーバゲインＬ（前記式（７）参照）を乗算する。

【0097】

入力行列乗算部８５は、入力ベクトル入力部８１から出力される入力ベクトルｕ１に入力行列Ｂ_ｅを乗算する。第２加算部８７は、入力行列乗算部８５の出力（Ｂ_ｅ・ｕ１）と、システム行列乗算部８６の出力（Ａ_ｅ・^ｘ_ｅ）と、ゲイン乗算部８４の出力（Ｌ（ｙ－＾ｙ））とを加算することにより、状態変数ベクトルの微分値ｄ^ｘ_ｅ／ｄｔを演算する。積分部８８は、第２加算部８７の出力（ｄ^ｘ_ｅ／ｄｔ）を積分することにより、状態変数ベクトル^ｘ_ｅを演算する。状態変数ベクトル出力部８９は、状態変数ベクトル^ｘ_ｅに基づいて、自動外乱トルク推定値^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}、実自動操舵角推定値^θ_ｃ，ａｄおよび角速度推定値ｄ^θ_ｃ，ａｄ／ｄｔを演算する。

【0098】

前述の拡張状態オブザーバの代わりに、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される外乱オブザーバを用いてもよい。この場合、プラントの運動方程式は、前述のように式（３）で表される。

【0099】

したがって、プラントの逆モデルは、次式（９）となる。

【0100】

【数7】

【0101】

プラントの逆モデルを用いた外乱オブザーバへの入力は、Ｊ・ｄ^２θ_ｃ，ａｄ／ｄｔ^２およびＮ・Ｔ_ｍ，ａｄであり、実操舵角θの２階微分値を用いるため、回転角センサ２３のノイズの影響を大きく受ける。これに対して、前述の拡張状態オブザーバでは、積分型で外乱トルクを推定するため、微分によるノイズ影響を低減できるという利点がある。

【0102】

次に、トルク制御部４４について説明する。

【0103】

図８は、トルク制御部４４の構成を示すブロック図である。

【0104】

トルク制御部４４（図２参照）は、目標モータ電流演算部９１と、電流偏差演算部９２と、ＰＩ制御部９３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部９４とを含む。

【0105】

目標モータ電流演算部９１は、統合トルク演算部４３（図２参照）によって演算された目標統合トルクＴ_ｍ，ｍａを電動モータ１８のトルク定数Ｋ_ｔで除算することにより、目標モータ電流Ｉ_ｃｍｄを演算する。

【0106】

電流偏差演算部９２は、目標モータ電流演算部９１によって得られた目標モータ電流Ｉ_ｃｍｄと電流検出回路３２によって検出されたモータ電流Ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉ_ｃｍｄ－Ｉ）を演算する。

【0107】

ＰＩ制御部９３は、電流偏差演算部９２によって演算された電流偏差ΔＩに対するＰＩ演算（比例積分演算）を行うことにより、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉを目標モータ電流Ｉ_ｃｍｄに導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部９４は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３１に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給される。

【0108】

前述の実施形態では、実自動操舵角演算部４６によって、実操舵角θ_ｃ，ｍａに含まれる自動操舵制御による操舵角である実自動操舵角θ_ｃ，ａｄが演算される。目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄ（自動操舵制御量）を設定する際に用いられる実自動操舵角θ_ｃ，ａｄに手動操舵に基づく操舵角（手動操舵およびアシスト制御による操舵角）が含まれていないので、自動操舵制御中に手動操舵が行われる場合であっても、適正な自動操舵制御量が設定され、適切な自動操舵制御を行うことができる。

【0109】

また、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄを加算して演算された目標統合トルクＴ_ｍ，ｍａに基づいて電動モータ１８を制御することにより、自動操舵制御主体での操舵制御を行いながら手動操舵に応じたアシスト制御を実現できる。これにより、自動操舵制御と、手動操舵に応じたアシスト制御御との共存が可能となり、双方間での移行をシームレスに行うことができる。

【0110】

また、前述の実施形態では、外乱トルク推定部６４は、目標自動出力軸トルクＴ_ｃ，ａｄ（Ｎ・Ｔ_ｍ，ａｄ）と実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとに基づいて、自動外乱トルクＴ_{ｌｃ，ａｄ}の推定値^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}を演算している。そして、外乱トルク補償部６６は、この推定値^Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}を用いて、目標基本トルク（Ｔ_ｆｂ＋Ｔ_ｆｆ）を補正している。つまり、自動操舵制御部４２は、自動操舵分の外乱トルクを補償するが、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを発生させるトルクは補償しない。これにより、自動操舵制御中においても手動操舵に応じたアシスト制御を行うことが可能となる。

【0111】

以上のように、前述の実施形態では、手動操舵に応じたアシスト制御と自動操舵制御とが、お互いの安定性や動作に影響を及ぼすことなく、同じシステムにおいて同時に動作できるようになる。

【0112】

図９は、モータ制御用ＥＣＵの第１変形例を示すブロック図である。図９において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。

【0113】

以下において、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄのみに基づいて電動モータ１８が制御される操舵モードを自動操舵モードといい、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄのみに基づいて電動モータ１８が制御される操舵モードを手動操舵モードということにする。

【0114】

図９のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、自動操舵制御部４２によって設定される目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに対して重み付け処理を行う重み付け部１１１が設けられている点が、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と異なっている。重み付け部１１１は、「本発明の第１の重み付け部」の一例である。

【0115】

重み付け部１１１は、自動操舵制御部４２と統合トルク演算部４３との間に設けられている。重み付け部１１１は、実手動操舵角演算部４６Ａによって演算される実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに応じて、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに対して重み付け処理を行う。

【0116】

具体的には、重み付け部１１１は、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに基づいて重みＷ_ａｄを設定した後、自動操舵制御部４２によって設定される目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに重みＷ_ａｄを乗算する。そして、重み付け部１１１は、乗算値Ｗ_ａｄ・Ｔ_ｍ，ａｄを、重み付け処理後の目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄ’として統合トルク演算部４３に与える。

【0117】

統合トルク演算部４３は、アシスト制御部４１によって設定される目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄに、重み付け部１１１による重み付け処理後の目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄ’を加算することにより、目標統合トルクＴ_ｍ，ｍａを演算する。

【0118】

重み付け部１１１によって設定される重みＷ_ａｄについて説明する。実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに対する重みＷ_ａｄの設定例は、図１０に示されている。重みＷ_ａｄは、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに応じて、０～１．０の範囲内の値に設定される。重みＷ_ａｄは、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄが零のときに１．０に設定される。また、重みＷ_ａｄは、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値が所定値Ｅ（ただし、Ｅ＞０）以上のときに零に設定される。そして、重みＷ_ａｄは、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値が０～Ｅの範囲内において、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値の増加に伴って非線形に漸減し、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値の低下に伴って非線形に漸増するように設定される。所定値Ｅは、予め実験・解析等により設定されている。

【0119】

なお、重みＷ_ａｄは、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値が０～Ｅの範囲内において、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値の増加に伴って線形に漸減し、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値の低下に伴って線形に漸増するように設定されてもよい。

【0120】

このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄが零であるときには、自動操舵制御部４２によって設定される目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄがそのまま統合トルク演算部４３に与えられる。実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄが零である場合には、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄはほぼ零であると考えられる。したがって、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄが零である場合には、実質的に目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄのみに基づいて電動モータ１８が制御されるので、操舵モードは自動操舵モードとなる。

【0121】

一方、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄの絶対値が所定値Ｅ以上であるときには、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄは零となる。この場合には、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄのみに基づいて電動モータ１８が制御されるので、操舵モードは手動操舵モードとなる。

【0122】

つまり、このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、操舵モードを、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄのみに基づいて電動モータ１８が制御される自動操舵モードに設定したり、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄのみに基づいて電動モータ１８が制御される手動操舵モードに設定したりすることが可能となる。自動操舵モードと手動操舵モードとの間の切り替えは、トーションバートルクＴ_ｔｂおよび目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄを用いて算出される実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに基づいて行われるので、運転者のステアリングホイール操作によってこれらの操舵モード間の切り替えを行うことが可能である。

【0123】

また、自動操舵モードから手動操舵モードへの切り替え時には目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄの絶対値が零まで漸減され、手動操舵モードから自動操舵モードへの切り替え時には目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄの絶対値が零から漸増される。このため、このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａでは、自動操舵モードと手動操舵モードとの間の切り替えを滑らかに行うことが可能となる。

【0124】

なお、第１変形例では、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに応じて、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに対して重み付け処理を行ったが、本発明はこのような実施態様に限定されない。例えば、トーションバートルクＴ_ｔｂに応じて、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに対して重み付け処理を行ってもよい。具体的には、トルクセンサ１２で検出されたトーションバートルクＴ_ｔｂを重み付け部１１１に入力し、図１０の横軸をトーションバートルクＴ_ｔｂとしたグラフから重みＷ_ａｄを設定すれば第１変形例と同様の効果を奏することができる。

【0125】

図１１は、モータ制御用ＥＣＵの第２変形例を示すブロック図である。図１１において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。

【0126】

図１１のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｂでは、第１、第２および第３モードスイッチ１３１，１３２，１３３からのモード設定信号が入力される点と、第１重み付け部１１２および第２重み付け部１１３が設けられている点とが、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と異なっている。

【0127】

第１重み付け部１１２は、「本発明の第５の重み付け部」の一例であり、第２重み付け部１１３は、「本発明の第６の重み付け部」の一例である。

【0128】

第１モードスイッチ１３１は、運転者によってオンされたときに、操舵モードを通常操舵モードに設定するための通常操舵モード設定信号Ｓ１を出力する。通常操舵モードとは、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と同様に、目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄおよび目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに基づいて電動モータ１８が制御されるモードである。

【0129】

第２モードスイッチ１３２は、運転者によってオンされたときに、操舵モードを自動操舵モードに設定するための自動操舵モード設定信号Ｓ２を出力する。

【0130】

第３モードスイッチ１３３は、運転者によってオンされたときに、操舵モードを手動操舵モードに設定するための手動操舵モード設定信号Ｓ３を出力する。

【0131】

各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、第１および第２重み付け部１１２，１１３に与えられる。

【0132】

第１重み付け部１１２は、自動操舵制御部４２と統合トルク演算部４３との間に設けられている。第１重み付け部１１２は、入力されるモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じて、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに対して重み付け処理を行う。

【0133】

具体的には、第１重み付け部１１２は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第１重みＷ_ａｄを設定する。次に、第１重み付け部１１２は、自動操舵制御部４２によって設定される目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄに第１重みＷ_ａｄを乗算する。そして、第１重み付け部１１２は、乗算値Ｗ_ａｄ・Ｔ_ｍ，ａｄを、重み付け処理後の目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄ’として統合トルク演算部４３に与える。

【0134】

第２重み付け部１１３は、入力されるモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じて、トルクセンサ１２によって検出されたトーションバートルクＴ_ｔｂに対して、重み付け処理を行う。

【0135】

具体的には、第２重み付け部１１３は、モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちのいずれかが入力されたときには、まず、現在の操舵モードおよび入力されたモード設定信号に応じて、第２重みＷ_ｍｄを設定する。次に、第２重み付け部１１３は、トルクセンサ１２によって検出されたトーションバートルクＴ_ｔｂに第２重みＷ_ｍｄを乗算する。そして、第２重み付け部１１３は、乗算値Ｗ_ｍｄ・Ｔ_ｔｂを、重み付け処理後のトーションバートルクＴ_ｔｂ’としてアシスト制御部４１および実手動操舵角演算部４６Ａに与える。

【0136】

この第２変形例では、アシスト制御部４１は、第２重み付け処理後のトーションバートルクＴ_ｔｂ’に基づいて目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄを設定する。また、実自動操舵角演算部４６は、第２重み付け処理後のトーションバートルクＴ_ｔｂ’と、アシスト制御部４１によって設定される目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄと、実操舵角θ_ｃ，ｍａとに基づいて、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄを演算する。また、自動操舵制御部４２は、目標自動操舵角θ_{ｃ，ｃｍｄａ}と、実自動操舵角演算部４６によって演算される実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとを用いて、目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄを設定する。

【0137】

統合トルク演算部４３は、アシスト制御部４１によって設定される目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄと、重み付け処理後の目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄとを加算して、目標統合トルクＴ_ｍ，ｍａを演算する。

【0138】

この第２変形例では、操舵モードが通常操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷ_ａｄおよび第２重みＷ_ｍｄは１．０となる。操舵モードが自動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷ_ａｄが１．０となり、第２重みＷ_ｍｄが零となる。操舵モードが手動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷ_ａｄが零となり、第２重みＷ_ｍｄが１．０となる。つまり、このモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｂでは、運転者によるモードスイッチ１３１，１３２，１３３の操作によって、通常操舵モードと自動操舵モードと手動操舵モードとの間で操舵モードの切り替えを行うことが可能となる。

【0139】

操舵モードの切り替えに伴う第１重みＷ_ａｄおよび第２重みＷ_ｍｄの設定例が、図１２および図１３にそれぞれ示されている。図１２では、各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の入力時（時点ｔ１）から所定時間Ｔが経過する時点ｔ２までに、第１重みＷ_ａｄが零から１．０まで漸増する状態が折れ線Ｌ１で示され、１．０から零まで漸減する状態が折れ線Ｌ２で示されている。また図１３では、時点ｔ１から時点ｔ２までに、第２重みＷ_ｍｄが零から１．０まで漸増する状態が折れ線Ｌ３で示され、１．０から零まで漸減する状態が折れ線Ｌ４で示されている。これにより、重み付け処理後の自動操舵指令値θ_ａｄａｃ’および重み付け処理後のトーションバートルクＴ_ｔｂ’のそれぞれの絶対値が漸増または漸減されることになり、操舵モード間の切り替えが滑らかに行われる。

【0140】

第１重みＷ_ａｄおよび第２重みＷ_ｍｄを零と１．０との間で切り替えるのに要する時間Ｔ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。また、第１重みＷ_ａｄおよび第２重みＷ_ｍｄとで、零と１．０との間で切り替えるのに要する時間Ｔが異なるように設定してもよい。また、第１重みＷ_ａｄおよび第２重みＷ_ｍｄは、線形ではなく、非線形に漸増・漸減するように設定されてもよい。

【0141】

この第２変形例（後述する第３変形例においも同じ）においては、操舵モードの変更を伴わないモードスイッチ１３１，１３２，１３３の操作が行われても、その操作は無効とされるものとする。また、この第２変形例（後述する第３変形例においも同じ）においては、各モードスイッチ１３１，１３２，１３３が操作されてから所定時間Ｔが経過するまでに、いずれかのモードスイッチ１３１，１３２，１３３が操作されたとしても、その操作は無効とされるものとする。

【0142】

なお、運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかに応じて、自動操舵モード設定信号Ｓ２または手動操舵モード設定信号Ｓ３を発生させるようにしてもよい。具体的には、図１１に二点鎖線で示すように、運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定するためのハンズオンオフ判定部１２１を設ける。ハンズオンオフ判定部１２１としては、ステアリングホイール２に設けられたタッチセンサ（図示せず）の出力信号に基づいて運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定するもの、車内に設けられたカメラ（図示せず）の撮像画像に基づいて運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定するもの等を用いることができる。なお、ハンズオンオフ判定部１２１としては、運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかを判定できるものであれば、前述の構成以外のものを用いることができる。

【0143】

ハンズオンオフ判定部１２１は、運転者がステアリングホイール２を把持していない状態（解放状態）から把持した状態（把持状態）に変化したときには、手動操舵モード設定信号Ｓ３を出力する。一方、ハンズオンオフ判定部１２１は、把持状態から解放状態に変化したときには、自動操舵モード設定信号Ｓ２を出力する。

【0144】

なお、このようなハンズオンオフ判定部１２１を設ける場合には、自動操舵モードと手動操舵モードとの切り替えが、ハンズオンオフ判定部１２１に基づき行われる動作モードと、第２、第３モードスイッチ１３２，１３３に基づき行われる動作モードとを運転者が切り替えられるようにすることが好ましい。

【0145】

図１４は、モータ制御用ＥＣＵの第３変形例を示すブロック図である。図１４において、前述の図１１の各部に対応する部分には、図１１と同じ符号を付して重複する説明を省略する。

【0146】

図１４のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｃでは、第２重み付け部１１３の代わりに第３および第４重み付け部１１５，１１６が設けられている点が、図１１のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｂと異なっており、各モード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、第１，第３，第４重み付け部１１２，１１５，１１６のそれぞれに与えられる。

【0147】

第１重み付け部１１２は、「本発明の第７の重み付け部」の一例であり、第３重み付け部１１５は、「本発明の第８の重み付け部」の一例であり、第４重み付け部１１６は、「本発明の第９の重み付け部」の一例である。

【0148】

第３重み付け部１１５は、アシスト制御部４１と統合トルク演算部４３との間に設けられている。第３重み付け部１１５は、入力されるモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じて、アシスト制御部４１によって設定される目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄに対して重み付け処理を行う。

【0149】

具体的には、第３重み付け部１１５は、まず、入力されたモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じて、第３重みＷ_ａｄｘを設定する。次に、第３重み付け部１１５は、アシスト制御部４１によって設定される目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄに第３重みＷ_ａｄｘを乗算する。そして、第３重み付け部１１５は、乗算値Ｗ_ａｄｘ・Ｔ_ｍ，ｍｄを重み付け処理後の目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ’として統合トルク演算部４３に与える。

【0150】

第４重み付け部１１６は、実手動操舵角演算部４６Ａと減算部４６Ｂとの間に設けられている。第４重み付け部１１６は、入力されるモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じて、実手動操舵角演算部４６Ａによって演算される実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに対して重み付け処理を行う。

【0151】

具体的には、第４重み付け部１１６は、まず、入力されたモード設定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じて、第４重みＷ_ａｄｙを設定する。次に、第４重み付け部１１６は、実手動操舵角演算部４６Ａによって演算される実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに第４重みＷ_ａｄｙを乗算する。そして、第４重み付け部１１６は、乗算値Ｗ_ａｄｙ・θ_ｃ，ｍｄを重み付け処理後の実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄ’として減算部４６Ｂに与える。

【0152】

この第３変形例では、減算部４６Ｂは、実操舵角θ_ｃ，ｍａから重み付け処理後の実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄ’を減算することによって、実自動操舵角θ_ｃ，ａｄを演算する。また、統合トルク演算部４３は、重み付け処理後の自動操舵指令値θ_ａｄａｃ’と重み付け処理後の目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ’とを加算することによって、目標統合トルクＴ_ｍ，ｍａを演算する。

【0153】

この第３変形例では、第４重みＷ_ａｄｙは第３重みＷ_ａｄｘと同じ値に設定されるので、以下においては、第３重みＷ_ａｄｘおよび第４重みＷ_ａｄｙを、Ｗ_ａｄで表すことにする。

【0154】

この第３変形例では、操舵モードが通常操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷ_ａｄならびに第３および第４重みＷ_ｍｄは１．０となる。操舵モードが自動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷ_ａｄが１．０となり、第３および第４重みＷ_ｍｄが零となる。操舵モードが手動操舵モードに設定されている場合には、第１重みＷ_ａｄが零となり、第３および第４重みＷ_ｍｄが１．０となる。したがって、モータ制御用ＥＣＵ２０２Ｃでは、第２変形例と同様に、運転者によるモードスイッチ１３１，１３２，１３３の操作によって、通常操舵モードと自動操舵モードと手動操舵モードとの間で操舵モードの切り替えを行うことが可能となる。なお、操舵モードの切り替えに伴う第３および第４重みＷ_ｍｄの設定は、図１３に示された第２重みＷ_ｍｄの設定例と同様に実施することが好ましい。

【0155】

これにより、重み付け処理後の目標自動操舵トルクＴ_ｍ，ａｄ’ の絶対値、重み付け処理後の目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ’の絶対値および重み付け処理後の実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄ’ の絶対値のそれぞれが漸増または漸減されることになるため、操舵モード間の切り替えが滑らかに行われる。

【0156】

なお、第２変形例と同様に、運転者がステアリングホイール２を把持したか解放したかに応じて、自動操舵モード設定信号Ｓ２または手動操舵モード設定信号Ｓ３を発生させるようにしてもよい。具体的には、図１４に二点鎖線で示すように、図１１で説明したと同様のハンズオンオフ判定部１２１を設ければよい。

【0157】

図１５は、モータ制御用ＥＣＵの第４変形例を示すブロック図である。図１５において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して重複する説明を省略する。

【0158】

図１５のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｄでは、運転可否判定部１４２と重み付け部１１７が設けられている点が、図２のモータ制御用ＥＣＵ２０２と異なっている。重み付け部１１７は、「本発明の第２の重み付け部」の一例である。

【0159】

運転可否判定部１４２は、例えば、車内に設けられた車載カメラ１４１によって撮像される運転者の映像に基づいて、運転者が運転を行ってはいけない状態であるか否かを判定する。例えば、運転可否判定部１４２は、運転者が居眠りをしている可能性が高いと判定したときに、運転者が運転を行ってはいけない状態であると判定する。

【0160】

運転可否判定部１４２は、運転者が運転を行ってはいけない状態であると判定したときには、運転禁止信号Ｓ４を出力する。運転禁止信号Ｓ４は、重み付け部１１７に与えられる。

【0161】

重み付け部１１７は、運転可否判定部１４２から与えられる運転禁止信号Ｓ４に応じて、トルクセンサ１２によって検出されたトーションバートルクＴ_ｔｂに対して、重み付け処理を行う。

【0162】

具体的には、重み付け部１１７は、運転禁止信号Ｓ４が入力されると、まず重みＷ_ｍｄを設定する。次に、重み付け部１１７は、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｔｂに重みＷ_ｍｄを乗算する。そして、重み付け部１１７は、乗算値Ｗ_ｍｄ・Ｔ_ｔｂを、重み付け処理後のトーションバートルクＴ_ｔｂ’としてアシスト制御部４１および実手動操舵角演算部４６Ａに与える。

【0163】

重みＷ_ｍｄは、例えば、前述の図１３の折れ線Ｌ４に示す特性に従って設定される。つまり、運転禁止信号Ｓ４が入力された時点ｔ１から所定時間Ｔが経過する時点ｔ２まで、重みＷ_ｍｄは１．０から零まで漸減する。そして、時点ｔ２以降においては、重みＷ_ｍｄは零を維持する。

【0164】

したがって、運転可否判定部１４２からの運転禁止信号Ｓ４が重み付け部１１７に入力されたときには、重み付け処理後のトーションバートルクＴ_ｔｂ’の絶対値が漸減し、所定時間Ｔの経過後には零となる。そして、それ以降においては、重み付け処理後のトーションバートルクＴ_ｔｂ’は零を維持する。これにより、操舵モードが自動操舵モードとなるので、その後において、運転者がステアリング操作を行ったとしても、当該ステアリング操作はモータ制御に反映されなくなる。これにより、運転者が運転を行っていけない状態にあるときに、運転者のステアリング操作に基づいて電動モータ１８が制御されるのを回避することができる。

【0165】

なお、この第４変形例において、自動操舵モードを通常操舵モードに戻すためのモードスイッチを設けることが好ましい。

【0166】

図１６は、モータ制御用ＥＣＵの第５変形例を示すブロック図である。図１６において、前述の図１５の各部に対応する部分には、図１５と同じ符号を付して重複する説明を省略する。

【0167】

図１６のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｅでは、重み付け部１１７に代わって、第５重み付け部１１８および第６重み付け部１１９が設けられている点が、図１５のモータ制御用ＥＣＵ２０２Ｄと異なっている。なお、運転可否判定部１４２が出力する運転禁止信号Ｓ４は、第５および第６重み付け部１１８，１１９に与えられる。

【0168】

第５重み付け部１１８は、「本発明の第３の重み付け部」の一例であり、第６重み付け部１１９は、「本発明の第４の重み付け部」の一例である。

【0169】

第５重み付け部１１８は、アシスト制御部４１と統合トルク演算部４３との間に設けられている。第５重み付け部１１８は、運転禁止信号Ｓ４が入力されると、まず、第５重みＷ_ｍｄｘを設定する。次に、第５重み付け部１１８は、アシスト制御部４１によって設定される目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄに第５重みＷ_ｍｄｘを乗算する。そして、第５重み付け部１１８は、乗算値Ｗ_ｍｄｘ・Ｔ_ｍ，ｍｄを、重み付け処理後の目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ’として統合トルク演算部４３に与える。

【0170】

第６重み付け部１１９は、実手動操舵角演算部４６Ａと減算部４６Ｂとの間に設けられている。第６重み付け部１１９は、運転禁止信号Ｓ４が入力されると、まず、第６重みＷ_ｍｄｙを設定する。次に、第６重み付け部１１９は、実手動操舵角演算部４６Ａによって演算される実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄに第６重みＷ_ｍｄｙを乗算する。そして、第６重み付け部１１９は、乗算値Ｗ_ｍｄｙ・θ_ｃ，ｍｄを、重み付け処理後の実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄ’として減算部４６Ｂに与える。

【0171】

この実施形態では、第６重みＷ_ｍｄｙは第５重みＷ_ｍｄｘと同じ値に設定されるので、以下においては、第５重みＷ_ｍｄｘおよび第６重みＷ_ｍｄｙをＷ_ｍｄで表すことにする。重みＷ_ｍｄは、第４変形例と同様に、例えば、前述の図１３の折れ線Ｌ４に示す特性に従って設定される。

【0172】

したがって、運転可否判定部１３２からの運転禁止信号Ｓ４が重み付け部１１７に入力されたときには、重み付け処理後の目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ’ の絶対値および重み付け処理後の実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄ’ の絶対値が漸減し、所定時間Ｔの経過後には零となる。そして、それ以降においては、重み付け処理後の目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ’ および重み付け処理後の実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄ’は零を維持する。

【0173】

これにより、操舵モードが自動操舵モードとなるので、その後において、運転者がステアリング操作を行ったとしても、当該ステアリング操作はモータ制御に反映されなくなる。これにより、運転者が運転を行っていけない状態にあるときに、運転者のステアリング操作に基づいて電動モータ１８が制御されるのを回避することができる。

【0174】

以上、この発明の一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。

【0175】

例えば、前述の実施形態では、実手動操舵角演算部（リファレンスＥＰＳモデル）４６Ａへの入力を、操舵トルク（トーションバートルクＴ_ｔｂ）と、アシスト制御量（目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄ）としている。しかし、実手動操舵角演算部４６Ａへの入力は、操舵トルクおよびアシスト制御量のうちの少なくとも１つであればよい。

【0176】

例えば、実手動操舵角演算部４６Ａが、操舵補助機構を有していないステアリングシステムに対応したリファレンスモデルを用いて実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算する場合には、実手動操舵角演算部４６Ａは、操舵トルクに基づいて、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算することになる。

【0177】

実手動操舵角演算部４６ＡがリファレンスＥＰＳモデルを用いて実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算する場合であっても、アシスト制御量は操舵トルクから推定可能（演算可能）であるため、実手動操舵角演算部４６Ａは、操舵トルクに基づいて実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算できる。また、アシスト制御量の絶対値は、操舵トルクの絶対値に比べて大きいので、実手動操舵角演算部４６Ａは、操舵トルクを用いずにアシスト制御量に基づいて実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算することも可能である。

【0178】

また、実手動操舵角演算部４６Ａに入力される操舵トルクは、トーションバートルクＴ_ｔｂ（トルクセンサ検出値）に限定されず、ドライバによってハンドルに加えられるドライバトルク（推定値）であってもよい。

【0179】

また、例えば、前述の実施形態では、実手動操舵角演算部４６Ａ（図２参照）は、リファレンスＥＰＳモデルに基づいて実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算しているが、実手動操舵角演算部４６Ａは他の方法によって実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算してもよい。

【0180】

例えば、実手動操舵角演算部４６Ａは、トーションバートルクＴ_ｔｂおよび目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄの組み合わせ毎に、当該組み合わせと実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄとの関係を記憶したマップを用いて、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを設定してもよい。より具体的には、実手動操舵角演算部４６Ａは、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｔｂとアシスト制御部４１によって設定される目標アシストトルクＴ_ｍ，ｍｄとの組み合わせに対応した実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを、前記マップから取得する。

【0181】

また、前述の実施形態では、自動操舵制御部４２（図５参照）は、フィードフォワード制御部６３を備えているが、フィードフォワード制御部６３を省略してもよい。この場合には、フィードバック制御部６２によって演算されるフィードバック制御トルクＴ_ｆｂが目標基本トルクとなる。

【0182】

また、前述の実施形態では、この発明をコラムタイプＥＰＳのモータ制御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のモータ制御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の転舵角制御用の電動モータの制御にも適用することができる。

【0183】

本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。

【0184】

この出願は、２０１８年５月２１日に日本国特許庁に提出された特願２０１８－０９７３９５号および２０１８年９月２７日に日本国特許庁に提出された特願２０１８－１８２６７６号に対応しており、その出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。

【符号の説明】

【0185】

１…電動パワーステアリングシステム、３…転舵輪、４…転舵機構、１８…電動モータ、４１…アシスト制御部、４２…自動操舵制御部、４３…統合トルク演算部（統合制御量演算部）、４４…トルク制御部（制御部）、４５…実操舵角演算部、４５Ａ…回転角演算部、４５Ｂ…減速比除算部、４６…実自動操舵角演算部、４６Ａ…実手動操舵角演算部、４６Ｂ…減算部、６１…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６２…フィードバック制御部、６３…フィードフォワード制御部、６４…外乱トルク推定部（外乱オブザーバ）、６５…トルク加算部、６６…外乱トルク補償部、１１１～１１３，１１５～１１９…重み付け部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】