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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】2023-05-10
(45)【発行日】2023-05-18
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20230511BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20230511BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20230511BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20230511BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D5/04
B62D101:00
B62D119:00
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019065769
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2020163991
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2022-02-07
(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】久保田 信也
(56)【参考文献】
【文献】再公表特許第２０１６／１６２９０２（ＪＰ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－２４０４５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３２１６８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１６５３０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３６８５３０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ６／００
Ｂ６２Ｄ ５／０４
Ｂ６２Ｄ １０１／００
Ｂ６２Ｄ １１９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含む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、前記転舵輪の転舵動作に応じて回転するシャフトの回転角に基づき前記指令値に反映させるべき前記転舵シャフトに作用する第１の軸力を演算する第１の軸力演算部と、
前記第１の軸力を実際の軸力に近づけるために前記第１の軸力に反映させるべき第２の軸力をステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて演算する第２の軸力演算部と、を有し、
前記第２の軸力演算部は、前記ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるとき、前記第２の軸力として、前記転舵輪の転舵動作に伴い発生する車体持ち上げトルクに応じた軸力を演算する一方、前記ステアリングホイールが切り戻し操舵状態であるとき、前記車体持ち上げトルクに応じた軸力である前記第２の軸力を強制的に０に設定する操舵制御装置。
【請求項2】
前記第２の軸力演算部は、前記転舵輪の転舵動作に応じて回転する前記シャフトの回転角速度と前記転舵シャフトに作用する軸力が反映される状態変数との積に基づき、前記ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかを判定する請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項3】
前記操舵機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するとともに、前記転舵シャフトとの間の動力伝達が分離されたステアリングシャフトを備え、前記モータは、前記ステアリングシャフトに付与される前記駆動力として操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータである請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項4】
前記操舵機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するとともに、前記ステアリングホイールと前記転舵シャフトとの間の動力伝達経路として機能するシャフトを備え、前記モータは、前記シャフトまたは前記転舵シャフトに付与される前記駆動力として操舵方向と同方向のトルクである操舵補助力を発生させるアシストモータである請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置。
【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、運転者は路面状態を、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に記載の制御装置は、車速および操舵角に基づきラック軸に発生している基準ラック軸力を推定演算するとともに、転舵モータの電流値に基づきラック軸に実際に発生している軸力である実ラック軸力を演算する。制御装置は、基準ラック軸力および実ラック軸力に基づき、走行時に転舵輪に発生するタイヤ横力の発生率を演算し、この演算されるタイヤ横力発生率の縮小に応じて操舵反力が減少するように反力モータを制御する。
【0005】
制御装置は、転舵輪の転舵に伴い発生する車体の上下方向の変位による車体持ち上げトルク、転舵輪と路面との間に発生する摩擦によるねじりトルク、およびセルフアライニングトルクを操舵角に基づき演算し、これら３つのトルクを使用して基準ラック軸力を推定する。制御装置は、より精度の高い基準ラック軸力が得られるため、より適切な操舵反力の制御を行うことができる。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】
【0006】
【文献】特開２０１３－４３５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
運転者は、ステアリングホイールを通じて明確な路面情報が手応えとして伝わることにより、より速く正確に操舵することが可能となる。また、運転の安心感も高められる。このため、運転者に路面状態を操舵反力（手応え）としてより適切に伝えるためのさらなる改善が望まれている。ちなみに、このことは、車両の操舵機構に対してモータのトルクをアシスト力として付与するＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）についても同様のことがいえる。
【0008】
本発明の目的は、操舵機構に対してより適切な駆動力を付与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、転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含む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。この操舵制御装置は、前記転舵輪の転舵動作に応じて回転するシャフトの回転角に基づき前記指令値に反映させるべき前記転舵シャフトに作用する第１の軸力を演算する第１の軸力演算部と、前記第１の軸力を実際の軸力に近づけるために前記第１の軸力に反映させるべき第２の軸力をステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて演算する第２の軸力演算部と、を有している。
【0010】
転舵シャフトに作用する実際の軸力は、ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかによって異なる。これに対し、第１の軸力演算部によって演算される第１の軸力は、転舵輪の転舵動作に応じて回転するシャフトの回転角に基づき演算されるものであるため、当該シャフトの回転角に応じた値にしかならず、実際の軸力と異なるおそれがある。
【0011】
この点、上記の操舵制御装置によれば、第１の軸力演算部により演算される第１の軸力に対して第２の軸力演算部により演算される第２の軸力が反映されることにより、最終的な第１の軸力は実際の軸力に近似したものとなる。これは、第２の軸力は、第１の軸力を実際の軸力に近づけるために第１の軸力に反映させるべき軸力として、ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて演算される軸力だからである。このため、実際の軸力に近似した値の第１の軸力が指令値に反映されることにより、実際の軸力に応じたより適切な駆動力が操舵機構に付与される。
【0012】
上記の操舵制御装置において、前記第２の軸力演算部は、前記ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるとき、前記第１の軸力に反映させるべき前記第２の軸力として、前記転舵輪の転舵動作に伴い発生する車体持ち上げトルクに応じた軸力を演算することが好ましい。また、前記第２の軸力演算部は、前記ステアリングホイールが切り戻し操舵状態であるとき、前記車体持ち上げトルクに応じた軸力である前記第２の軸力を強制的に０に設定することが好ましい。
【0013】
転舵シャフトに作用する実際の軸力は、ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるときと切り戻し操舵状態であるときとで異なる。これは、たとえばステアリングホイールが切り込み操舵状態であるとき、転舵輪の転舵に伴い発生する車体持ち上げトルクの影響が一因として考えられる。このため、ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるとき、第２の軸力演算部により演算される車体持ち上げトルクに応じた軸力が第１の軸力に加算されることにより、最終的な第１の軸力は実際の軸力に近似したものとなる。また、ステアリングホイールが切り戻し操舵状態であるとき、車体持ち上げトルクに応じた軸力である第２の軸力が強制的に０に設定されることにより、最終的な第１の軸力は実際の軸力に近似したものとなる。
【0014】
上記の操舵制御装置において、前記第２の軸力演算部は、前記転舵輪の転舵動作に応じて回転する前記シャフトの回転角速度と前記転舵シャフトに作用する軸力が反映される状態変数との積に基づき、前記ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかを判定することが可能である。
【0015】
上記の操舵制御装置において、前記操舵機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するとともに、前記転舵シャフトとの間の動力伝達が分離されたステアリングシャフトを備え、前記モータは、前記ステアリングシャフトに付与される前記駆動力として操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータであってもよい。
【0016】
上記の操舵制御装置において、前記操舵機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するとともに、前記ステアリングホイールと前記転舵シャフトとの間の動力伝達経路として機能するシャフトを備え、前記モータは、前記シャフトまたは前記転舵シャフトに付与される前記駆動力として操舵方向と同方向のトルクである操舵補助力を発生させるアシストモータであってもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明の操舵制御装置によれば、操舵機構に対してより適切な駆動力を付与できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【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】操舵制御装置の第１の実施の形態の制御ブロック図。
【図3】第１の実施の形態における操舵反力指令値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軸力演算部の制御ブロック図。
【図5】第１の実施の形態における理想軸力演算部の制御ブロック図。
【図6】第１の実施の形態における車体持ち上げトルク演算部の制御ブロック図。
【図7】第１の実施の形態における目標ピニオン角と軸力との関係を示すグラフ。
【図8】電動パワーステアリング装置に搭載される操舵制御装置の第２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】
【0019】
以下、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。
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。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θｗが変更される。ステアリングシャフト１２および転舵シャフト１４は操舵機構を構成する。
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。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θｗが変更される。ステアリングシャフト１２および転舵シャフト１４は操舵機構を構成する。
【0020】
＜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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
＜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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
＜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。
【0028】
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。
【0029】
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θｗ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。
【0030】
【0031】
＜反力制御部＞
反力制御部５０ａは、舵角演算部５１、操舵反力指令値演算部５２、および通電制御部５３を有している。
反力制御部５０ａは、舵角演算部５１、操舵反力指令値演算部５２、および通電制御部５３を有している。
【0032】
舵角演算部５１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の舵角θｓを演算する。
操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖおよび舵角θｓに基づき操舵反力指令値Ｔ＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値Ｔ＊を演算する。ちなみに、操舵反力指令値演算部５２は、操舵反力指令値Ｔ＊を演算する過程でステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２については、後に詳述する。
操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖおよび舵角θｓに基づき操舵反力指令値Ｔ＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値Ｔ＊を演算する。ちなみに、操舵反力指令値演算部５２は、操舵反力指令値Ｔ＊を演算する過程でステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算する。操舵反力指令値演算部５２については、後に詳述する。
【0033】
通電制御部５３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５３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５３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５４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５３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。
【0034】
＜転舵制御部＞
転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、ピニオン角フィードバック制御部６２、通電制御部６３を有している。
転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、ピニオン角フィードバック制御部６２、通電制御部６３を有している。
【0035】
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４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。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。また、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θｗを反映する値である。
【0036】
ピニオン角フィードバック制御部６２は、操舵反力指令値演算部５２により演算される目標舵角θ＊を目標ピニオン角θｐ
＊として取り込む。また、ピニオン角フィードバック制御部６２は、ピニオン角演算部６１により演算される実際のピニオン角θｐを取り込む。ピニオン角フィードバック制御部６２は、実際のピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ
＊（ここでは、目標舵角θ＊に等しい。）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。
【0037】
通電制御部６３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６３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６３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６４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６３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（電流値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。
【0038】
＜操舵反力指令値演算部＞
つぎに、操舵反力指令値演算部５２について詳細に説明する。
図３に示すように、操舵反力指令値演算部５２は、加算器７０、目標操舵トルク演算部７１、トルクフィードバック制御部７２、軸力演算部７３、目標舵角演算部７４、舵角フィードバック制御部７５、および加算器７６を有している。
つぎに、操舵反力指令値演算部５２について詳細に説明する。
図３に示すように、操舵反力指令値演算部５２は、加算器７０、目標操舵トルク演算部７１、トルクフィードバック制御部７２、軸力演算部７３、目標舵角演算部７４、舵角フィードバック制御部７５、および加算器７６を有している。
【0039】
加算器７０は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈとトルクフィードバック制御部７２により演算される第１の操舵反力指令値Ｔ１
＊とを加算することにより、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
＊を演算する。
【0040】
目標操舵トルク演算部７１は、加算器７０により演算される入力トルクＴｉｎ
＊に基づき目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。目標操舵トルクＴｈ
＊とは、ステアリングホイール１１に印加すべき操舵トルクＴｈの目標値をいう。目標操舵トルク演算部７１は、入力トルクＴｉｎ
＊の絶対値が大きいほど、より大きな絶対値の目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。
【0041】
トルクフィードバック制御部７２は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および目標操舵トルク演算部７１により演算される目標操舵トルクＴｈ
＊を取り込む。トルクフィードバック制御部７２は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ
＊に追従させるべく操舵トルクＴｈのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を通じて第１の操舵反力指令値Ｔ１
＊を演算する。
【0042】
軸力演算部７３は、目標舵角演算部７４により演算される目標舵角θ＊を目標ピニオン角θｐ
＊として取り込む。また、軸力演算部７３は、電流センサ６４を通じて検出される転舵モータ４１の電流値Ｉｂ、および車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖを取り込む。軸力演算部７３は、目標ピニオン角θｐ
＊、転舵モータ４１の電流値Ｉｂ、および車速Ｖ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Ｆａｘを演算する。軸力演算部７３については、後に詳述する。
【0043】
目標舵角演算部７４は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１の操舵反力指令値Ｔ１
＊、軸力演算部７３により演算される軸力Ｆａｘ、および車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖを取り込む。目標舵角演算部７４は、これら取り込まれる操舵トルクＴｈ、第１の操舵反力指令値Ｔ１
＊、軸力Ｆａｘ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。具体的には、つぎの通りである。
【0044】
目標舵角演算部７４は、第１の操舵反力指令値Ｔ１
＊および操舵トルクＴｈの総和である入力トルクＴｉｎ
＊から軸力Ｆａｘをトルクに換算したトルク換算値（軸力に応じた操舵反力）を減算することにより、ステアリングホイール１１に対する最終的な入力トルクＴｉｎ
＊を求める。目標舵角演算部７４は、最終的な入力トルクＴｉｎ
＊から次式（Ａ）で表される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。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Ｔｉｎ
＊に応じた理想的な転舵角に対応するステアリングホイール１１の舵角（操舵角）を予め実験などによりモデル化したものである。
【0045】
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の慣性モーメントに対応する慣性係数、「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。粘性係数Ｃおよび慣性係数Ｊは、車速Ｖに応じた値となる。また、「θ＊′′」は目標舵角θ＊の二階時間微分値、「θ＊′」は目標舵角θ＊の一階時間微分値である。
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の慣性モーメントに対応する慣性係数、「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。粘性係数Ｃおよび慣性係数Ｊは、車速Ｖに応じた値となる。また、「θ＊′′」は目標舵角θ＊の二階時間微分値、「θ＊′」は目標舵角θ＊の一階時間微分値である。
【0046】
舵角フィードバック制御部７５は、舵角演算部５１により演算される舵角θｓ、および目標舵角演算部７４により演算される目標舵角θ＊を取り込む。舵角フィードバック制御部７５は、舵角演算部５１により演算される実際の舵角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第２の操舵反力指令値Ｔ２
＊を演算する。
【0047】
加算器７６は、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１の操舵反力指令値Ｔ１
＊、および舵角フィードバック制御部７５により演算される第２の操舵反力指令値Ｔ２
＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ＊を演算する。
【0048】
【0049】
理想軸力演算部８１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。ただし、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
【0050】
推定軸力演算部８２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。
【0051】
配分演算部８３は、理想軸力Ｆ１に対する配分比率（ゲイン）、および推定軸力Ｆ２に対する配分比率をそれぞれ個別に設定する。配分演算部８３は、理想軸力Ｆ１および推定軸力Ｆ２に対してそれぞれ個別に設定される配分比率を乗算した値を合算することにより、軸力Ｆａｘを演算する。配分比率は、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変数に応じて設定される。
【0052】
＜理想軸力演算部＞
つぎに、理想軸力演算部８１について詳細に説明する。
図５に示すように、理想軸力演算部８１は、第１の演算部９１、第２の演算部９２、第３の演算部９３および加算器９４を有している。第１の演算部９１、第２の演算部９２および第３の演算部９３は、それぞれ目標舵角演算部７４により演算される目標舵角θ＊を目標ピニオン角θｐ ＊として取り込む。また、第１の演算部９１、第２の演算部９２および第３の演算部９３は、それぞれ車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖを取り込む。
つぎに、理想軸力演算部８１について詳細に説明する。
図５に示すように、理想軸力演算部８１は、第１の演算部９１、第２の演算部９２、第３の演算部９３および加算器９４を有している。第１の演算部９１、第２の演算部９２および第３の演算部９３は、それぞれ目標舵角演算部７４により演算される目標舵角θ＊を目標ピニオン角θｐ ＊として取り込む。また、第１の演算部９１、第２の演算部９２および第３の演算部９３は、それぞれ車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖを取り込む。
【0053】
第１の演算部９１は、目標ピニオン角θｐ
＊および車速Ｖに基づき、ばね反力トルクＴａを演算する。ばね反力トルクＴａは、車両のサスペンションあるいはホールアライメントの仕様、または転舵輪１６，１６のグリップ力（摩擦力）などによって決まるトルクである。第１の演算部９１は、たとえば目標ピニオン角θｐ
＊とばね反力トルクＴａとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、ばね反力トルクＴａを演算する。第１の演算部９１は、目標ピニオン角θｐ
＊の絶対値が増加するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値のばね反力トルクＴａを演算する。ただし、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
【0054】
第２の演算部９２は、目標ピニオン角θｐ
＊および車速Ｖに基づき、粘性摩擦トルクＴｂを演算する。粘性摩擦トルクＴｂは、転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などによって決まるトルクである。粘性摩擦トルクＴｂは、目標ピニオン角θｐ
＊の変化に対してヒステリシス特性を有する。第２の演算部９２は、たとえば目標ピニオン角θｐ
＊と粘性摩擦トルクＴｂとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、粘性摩擦トルクＴｂを演算する。ただし、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
【0055】
第３の演算部９３は、目標ピニオン角θｐ
＊および車速Ｖに基づき、車体持ち上げトルクＴｃを演算する。車体持ち上げトルクＴｃは、転舵輪１６，１６の転舵動作に伴う車体の上下方向の変位に基づくトルクである。第３の演算部９３は、たとえば目標ピニオン角θｐ
＊と車体持ち上げトルクＴｃとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、車体持ち上げトルクＴｃを演算する。ただし、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
【0056】
加算器９４は、第１の演算部９１により演算されるばね反力トルクＴａ、第２の演算部９２により演算される粘性摩擦トルクＴｂ、および第３の演算部９３により演算される車体持ち上げトルクＴｃを合算し、この合算したトルクを軸力に変換した軸力変換値を理想軸力Ｆ１として演算する。
【0057】
ちなみに、第１の演算部９１として、目標ピニオン角θｐ
＊に応じたばね反力トルクＴａ分の軸力Ｆａを演算する構成を採用してもよい。また、第２の演算部９２として、目標ピニオン角θｐ
＊に応じた粘性摩擦トルクＴｂ分の軸力Ｆｂを演算する構成を採用してもよい。また、第３の演算部９３として、車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃを演算する構成を採用してもよい。これらの構成が採用される場合、加算器９４は、次式（Ｂ）で表されるように、また先の図５に括弧書きの符号で示されるように、３つの軸力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを単純に合算することにより理想軸力Ｆ１を演算する。
【0058】
Ｆ１＝Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ …（Ｂ）
＜第３の演算部＞
つぎに、理想軸力演算部８１の第３の演算部９３について詳細に説明する。
＜第３の演算部＞
つぎに、理想軸力演算部８１の第３の演算部９３について詳細に説明する。
【0059】
図６に示すように、第３の演算部９３は、車体持ち上げトルク演算部１０１、微分器１０２、乗算器１０３、ゲイン演算部１０４および乗算器１０５を有している。
車体持ち上げトルク演算部１０１は、目標ピニオン角θｐ ＊および車速Ｖに基づき、車体持ち上げトルクＴｃを演算する。車体持ち上げトルク演算部１０１は、たとえば目標ピニオン角θｐ ＊と車体持ち上げトルクＴｃとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、車体持ち上げトルクＴｃを演算する。車体持ち上げトルク演算部１０１は、目標ピニオン角θｐ ＊の絶対値が増加するほど、より大きな絶対値の車体持ち上げトルクＴｃを演算する。ただし、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
車体持ち上げトルク演算部１０１は、目標ピニオン角θｐ ＊および車速Ｖに基づき、車体持ち上げトルクＴｃを演算する。車体持ち上げトルク演算部１０１は、たとえば目標ピニオン角θｐ ＊と車体持ち上げトルクＴｃとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、車体持ち上げトルクＴｃを演算する。車体持ち上げトルク演算部１０１は、目標ピニオン角θｐ ＊の絶対値が増加するほど、より大きな絶対値の車体持ち上げトルクＴｃを演算する。ただし、車速Ｖは必ずしも考慮しなくてもよい。
【0060】
微分器１０２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速度ωｐ
＊を演算する。
乗算器１０３は、微分器１０２により演算される目標ピニオン角速度ωｐ ＊と、第１の演算部９１により演算されるばね反力トルクＴａとを乗算することにより判定値Ｈｓを演算する。判定値Ｈｓは、ステアリングホイール１１の操舵状態、すなわちステアリングホイール１１が切り込み操舵状態であるのか切り戻し操舵状態であるのかを示す値である。たとえば、判定値Ｈｓが正の値であるとき、ステアリングホイール１１は切り込み操舵状態である。判定値Ｈｓが負の値であるとき、ステアリングホイール１１は切り戻し操舵状態である。判定値Ｈｓが「０」であるとき、ステアリングホイール１１は保舵された状態である。
乗算器１０３は、微分器１０２により演算される目標ピニオン角速度ωｐ ＊と、第１の演算部９１により演算されるばね反力トルクＴａとを乗算することにより判定値Ｈｓを演算する。判定値Ｈｓは、ステアリングホイール１１の操舵状態、すなわちステアリングホイール１１が切り込み操舵状態であるのか切り戻し操舵状態であるのかを示す値である。たとえば、判定値Ｈｓが正の値であるとき、ステアリングホイール１１は切り込み操舵状態である。判定値Ｈｓが負の値であるとき、ステアリングホイール１１は切り戻し操舵状態である。判定値Ｈｓが「０」であるとき、ステアリングホイール１１は保舵された状態である。
【0061】
ゲイン演算部１０４は、乗算器１０３により演算される判定値Ｈｓが正の値であるとき、判定値Ｈｓの値にかかわらず、ゲインＧｄの値を「１」に設定する。ゲイン演算部１０４は、判定値Ｈｓが負の値であるとき、判定値Ｈｓの値にかかわらず、ゲインＧｄの値を「０」に設定する。ただし、判定値Ｈｓが負の値である場合、判定値Ｈｓが「０」の近傍値に設定される設定値Ｈｔｈに達するまでの期間、判定値Ｈｓが負の方向へ向けて増加するにつれて、ゲインＧｄの値は「０」へ向けて徐々に小さくなる。
【0062】
乗算器１０５は、車体持ち上げトルク演算部１０１により演算される車体持ち上げトルクＴｃとゲイン演算部１０４により演算されるゲインＧｄとを乗算することにより、最終的な車体持ち上げトルクＴｃを演算する。ゲインＧｄの値が「１」であるとき、すなわちステアリングホイール１１が切り込み操舵状態であるとき、車体持ち上げトルク演算部１０１により演算される車体持ち上げトルクＴｃがそのまま最終的な車体持ち上げトルクＴｃとして使用される。ゲインＧｄの値が「０」であるとき、すなわちステアリングホイール１１が切り戻し操舵状態であるとき、最終的な車体持ち上げトルクＴｃとして「０」が使用される。
【0063】
＜第１の実施の形態の作用＞
つぎに、理想軸力演算部８１として車体持ち上げトルクＴｃを演算する第３の演算部９３を有する構成を採用したことによる作用を説明する。
つぎに、理想軸力演算部８１として車体持ち上げトルクＴｃを演算する第３の演算部９３を有する構成を採用したことによる作用を説明する。
【0064】
図７のグラフに示すように、横軸に目標ピニオン角θｐ
＊を、縦軸に軸力Ｆをプロットしたとき、目標ピニオン角θｐ
＊の変化に対して転舵シャフト１４に作用する軸力Ｆはヒステリシス特性を有する。すなわち、図７のグラフに黒塗りの矢印で示されるように、転舵角θｗの中立位置に対応する「０（原点）」を基準とするステアリングホイール１１の切り込み操舵時、軸力Ｆは目標ピニオン角θｐ
＊と同方向へ向けて増加する。図７のグラフに白抜きの矢印で示されるように、転舵角θｗの中立位置に対応する「０（原点）」を基準とするステアリングホイール１１の切り戻し操舵時、軸力Ｆは目標ピニオン角θｐ
＊と反対方向へ向けて増加する。理想軸力演算部８１により演算される理想軸力Ｆ１と転舵シャフト１４に作用する実際の軸力Ｆｒとが一致することが理想的である。
【0065】
ここではまず、理想軸力演算部８１として第３の演算部９３を割愛した構成を採用した比較例について検討する。
図７のグラフに二点鎖線で示される比較例の理想軸力Ｆｅは、転舵角θｗの中立位置に対応する「０（原点）」を基準とする目標ピニオン角θｐ ＊の絶対値の変化（増減）に対してヒステリシス特性を有するところ、そのヒステリシス幅はたとえば目標ピニオン角θｐ ＊の絶対値の変化に対して一定である。
図７のグラフに二点鎖線で示される比較例の理想軸力Ｆｅは、転舵角θｗの中立位置に対応する「０（原点）」を基準とする目標ピニオン角θｐ ＊の絶対値の変化（増減）に対してヒステリシス特性を有するところ、そのヒステリシス幅はたとえば目標ピニオン角θｐ ＊の絶対値の変化に対して一定である。
【0066】
これに対して、図７のグラフに実線で示される実際の軸力Ｆｒのヒステリシス特性は、つぎの通りである。すなわち、ステアリングホイール１１が切り込み操舵状態であるとき、実際の軸力Ｆｒは目標ピニオン角θｐ
＊の絶対値が増加するほど、より大きな値となる。これは、ステアリングホイール１１が切り込み操舵状態であるとき、転舵輪１６，１６の転舵動作による転舵角θｗの増加に伴って車体持ち上げトルクが増加するところ、この車体持ち上げトルク分の軸力が実際の軸力Ｆｒに反映されることが一因として考えられる。また、ステアリングホイール１１が切り戻し操舵状態であるとき、実際の軸力Ｆｒは目標ピニオン角θｐ
＊の絶対値の変化に対して、ほぼ一定となる。これは、ステアリングホイール１１が切り戻し操舵状態であるとき、車体持ち上げトルクは単に開放されていくにすぎないことが一因として考えられる。
【0067】
このように、理想軸力演算部８１として第３の演算部９３を割愛した構成を採用した比較例においては、特にステアリングホイール１１が切り込み操舵状態であるとき、比較例の理想軸力Ｆｅのヒステリシス特性と、実際の軸力Ｆｒのヒステリシス特性とが互いに乖離するおそれがある。
【0068】
この点、本実施の形態では、理想軸力演算部８１として車体持ち上げトルクＴｃを演算する第３の演算部９３を有する構成を採用し、この第３の演算部９３により演算される車体持ち上げトルクＴｃを理想軸力Ｆ１に反映させている。すなわち、第３の演算部９３では、第１の演算部９１により演算されるばね反力トルクＴａ、および第２の演算部９２により演算される粘性摩擦トルクＴｂのみならず、第３の演算部９３により演算される車体持ち上げトルクＴｃについても合算されて、この合算された値に基づき理想軸力Ｆ１が演算される。
【0069】
ただし、第３の演算部９３は、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて、車体持ち上げトルクＴｃの値を目標ピニオン角θｐ
＊に応じた値と「０」との間で切り替える。すなわち、第３の演算部９３は、ステアリングホイール１１が切り込み操舵状態である場合には目標ピニオン角θｐ
＊に応じた値の車体持ち上げトルクＴｃを演算する一方、ステアリングホイール１１が切り戻し操舵状態である場合には車体持ち上げトルクＴｃの値を強制的に「０」に設定する。
【0070】
これにより、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であって実際に車体持ち上げトルクＴｃが発生する場合においてのみ、目標ピニオン角θｐ
＊に応じた車体持ち上げトルクＴｃが理想軸力Ｆ１に反映される。概念的には、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態である場合、図７に二点鎖線で示される比較例の理想軸力Ｆｅに車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃが付加される。また、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合、図７に二点鎖線で示される比較例の理想軸力Ｆｅに車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃが付加されることはない。
【0071】
その結果、目標ピニオン角θｐ
＊と軸力Ｆとの関係において、図７に破線で示される目標ピニオン角θｐ
＊に対する理想軸力Ｆ１のヒステリシス特性は、図７のグラフに実線で示される実際のヒステリシスループに近似したものとなる。
【0072】
仮に、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合、図７に二点鎖線で示される比較例の理想軸力Ｆｅに対して目標ピニオン角θｐ
＊に応じた車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃが付加されるとき、理想軸力Ｆ１の絶対値が実際の軸力Ｆｒの絶対値よりも大きな値になるおそれがある。すなわち、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合において、図７のグラフに破線で示される理想軸力Ｆ１のヒステリシス特性が、図７のグラフに実線で示される実際のヒステリシスループに対して乖離したものとなることが懸念される。
【0073】
本実施の形態では、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合、概念的には図７に二点鎖線で示される比較例の理想軸力Ｆｅに対して車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃが付加されることがない。このため、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合においても、図７のグラフに破線で示される理想軸力Ｆ１のヒステリシス特性は、図７のグラフに実線で示される実際のヒステリシスループに対して近似したものとなる。したがって、目標ピニオン角θｐ
＊のとり得る全範囲において、図７に破線で示される目標ピニオン角θｐ
＊に対する理想軸力Ｆ１のヒステリシス特性は、図７のグラフに実線で示される実際のヒステリシスループに近似した理想的なものとなる。
【0074】
＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）転舵シャフト１４に作用する実際の軸力Ｆｒは、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるときと、切り戻し操舵状態であるときとで異なる。これは、たとえば転舵輪１６，１６の転舵に伴い発生する車体持ち上げトルクの影響が一因として考えられる。このため、理想軸力演算部８１は、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて、理想軸力Ｆ１に車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃを反映させる。すなわち、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態である場合、理想軸力Ｆ１には車体持ち上げトルクＴｃが反映される。これに対し、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合、理想軸力Ｆ１には車体持ち上げトルクＴｃが反映されない。これにより、実際の軸力Ｆｒに、より近似した値の理想軸力Ｆ１が得られる。また、実際の軸力Ｆｒに近似した、より精度の高い理想軸力Ｆ１が得られることにより、配分演算部８３により演算される最終的な軸力Ｆａｘの精度も高められる。また、実際の軸力Ｆｒに近似した理想軸力Ｆ１が使用されて操舵反力指令値Ｔ＊が演算されることによって、より自然で適切な操舵反力を操舵機構のステアリングシャフト１２に付与することができる。
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）転舵シャフト１４に作用する実際の軸力Ｆｒは、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるときと、切り戻し操舵状態であるときとで異なる。これは、たとえば転舵輪１６，１６の転舵に伴い発生する車体持ち上げトルクの影響が一因として考えられる。このため、理想軸力演算部８１は、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて、理想軸力Ｆ１に車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃを反映させる。すなわち、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態である場合、理想軸力Ｆ１には車体持ち上げトルクＴｃが反映される。これに対し、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合、理想軸力Ｆ１には車体持ち上げトルクＴｃが反映されない。これにより、実際の軸力Ｆｒに、より近似した値の理想軸力Ｆ１が得られる。また、実際の軸力Ｆｒに近似した、より精度の高い理想軸力Ｆ１が得られることにより、配分演算部８３により演算される最終的な軸力Ｆａｘの精度も高められる。また、実際の軸力Ｆｒに近似した理想軸力Ｆ１が使用されて操舵反力指令値Ｔ＊が演算されることによって、より自然で適切な操舵反力を操舵機構のステアリングシャフト１２に付与することができる。
【0075】
（２）ゲイン演算部１０４は、判定値Ｈｓが正の値であるとき、ゲインＧｄの値を「１」に設定する。ゲイン演算部１０４は、判定値Ｈｓが負の値であるとき、ゲインＧｄの値を「０」に設定する。ただし、判定値Ｈｓが負の値である場合、判定値Ｈｓが「０」の近傍値に設定される設定値Ｈｔｈに達するまでの期間、判定値Ｈｓが負の方向へ向けて増加するにつれて、ゲインＧｄの値は「０」へ向けて徐々に小さくなる。これにより、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態と切り戻し操舵状態との間で切り替わる際の軸力の急変を抑制することができる。また、ステアリングホイール１１が中立位置を基準とする微操舵領域において操作されているとき、ゲインＧｄの値が「１」と「０」との間で頻繁に切り替わることを抑えることができる。
【0076】
＜第２の実施の形態＞
つぎに、操舵制御装置をＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）の制御装置に具体化した第２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ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）の制御装置に具体化した第２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。
【0077】
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θｗ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。ただし、ここではアシストモータが図１に示される転舵モータ４１と同じ位置に設けられているものとする。アシストモータは、操舵補助力（アシスト力）を発生する。
【0078】
図８に示すように、ＥＰＳ２００の制御装置２０１は、アシストモータ２０２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２０１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２０２に設けられる回転角センサ２０３を通じて検出される回転角θｍに基づき、アシストモータ２０２に対する給電を制御する。
【0079】
制御装置２０１は、ピニオン角演算部２１１、アシスト指令値演算部２１２、および通電制御部２１３を有している。ピニオン角演算部２１１は、アシストモータ２０２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４４の回転角であるピニオン角θｐを演算する。アシスト指令値演算部２１２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきアシスト指令値Ｔａｓ
＊を演算する。アシスト指令値Ｔａｓ
＊は、アシストモータ２０２に発生させるべき回転力であるアシストトルクを示す指令値である。通電制御部２１３は、アシスト指令値Ｔａｓ
＊に応じた電力をアシストモータ２０２へ供給する。アシストモータ２０２に対する給電経路には、電流センサ２１４が設けられている。電流センサ２１４は、アシストモータ２０２へ供給される実際の電流の値である電流値Ｉｍを検出する。
【0080】
つぎに、アシスト指令値演算部２１２の構成を詳細に説明する。
アシスト指令値演算部２１２は、基本アシストトルク演算部２２１、軸力演算部２２２、目標ピニオン角演算部２２３、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）２２４、および加算器２２５を有している。
アシスト指令値演算部２１２は、基本アシストトルク演算部２２１、軸力演算部２２２、目標ピニオン角演算部２２３、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）２２４、および加算器２２５を有している。
【0081】
基本アシストトルク演算部２２１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシストトルクＴａｓ１
＊を演算する。基本アシストトルク演算部２２１は、加算器２３１、目標操舵トルク演算部２３２、およびトルクフィードバック制御部２３３を有している。加算器２３１は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈとトルクフィードバック制御部２３３により演算される基本アシストトルクＴａｓ１
＊とを加算することにより、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
＊を演算する。目標操舵トルク演算部２３２は、加算器２３１により演算される入力トルクＴｉｎ
＊に基づき目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。目標操舵トルク演算部２３２は、入力トルクＴｉｎ
＊の絶対値が大きいほど、より大きな絶対値の目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。トルクフィードバック制御部２３３は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および目標操舵トルク演算部２３２により演算される目標操舵トルクＴｈ
＊を取り込む。トルクフィードバック制御部２３３は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ
＊に追従させるべく操舵トルクＴｈのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を通じて基本アシストトルクＴａｓ１
＊を演算する。
【0082】
ちなみに、基本アシストトルク演算部２２１として、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、基本アシストトルク演算部２２１は、操舵トルクＴｈのフィードバック制御ではなく、操舵トルクＴｈと基本アシストトルクＴａｓ１
＊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、基本アシストトルクＴａｓ１
＊を演算する。基本アシストトルク演算部２２１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、基本アシストトルクＴａｓ１
＊の絶対値をより大きな値に設定する。
【0083】
軸力演算部２２２は、先の図４に示される第１の実施の形態の軸力演算部７３と同様の機能を有している。軸力演算部２２２は、電流センサ２１４を通じて検出されるアシストモータ２０２の電流値Ｉｍ、目標ピニオン角演算部２２３により演算される目標ピニオン角θｐ
＊、および車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖを取り込む。軸力演算部２２２は、これらアシストモータ２０２の電流値Ｉｍ、目標ピニオン角θｐ
＊、および車速Ｖに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力Ｆａｘを演算する。
【0084】
目標ピニオン角演算部２２３は、先の図３に示される第１の実施の形態の目標舵角演算部７４と同様の機能を有している。目標ピニオン角演算部２２３は、基本アシストトルク演算部２２１により演算される基本アシストトルクＴａｓ１
＊、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および軸力演算部２２２により演算される軸力Ｆａｘを使用して、先の式（Ａ）で表される理想モデルに基づき目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。
【0085】
ピニオン角フィードバック制御部２２４は、先の図３に示される第１の実施の形態の舵角フィードバック制御部７５と同様の機能を有している。ピニオン角フィードバック制御部２２４は、目標ピニオン角演算部２２３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２１１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２２４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θｐ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２２４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トルクＴａｓ１
＊に対する補正成分として補正アシストトルクＴａｓ２
＊を演算する。
【0086】
加算器２２５は、基本アシストトルク演算部２２１により演算される基本アシストトルクＴａｓ１
＊と、ピニオン角フィードバック制御部２２４により演算される目標ピニオン角θｐ
＊とを加算することにより、アシスト指令値Ｔａｓ
＊を演算する。
【0087】
通電制御部２１３は、アシスト指令値Ｔａｓ
＊に基づきアシストモータ２０２に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部２１３は電流センサ２１４を通じて検出される電流値Ｉｍを取り込む。そして通電制御部２１３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２０２に対する給電を制御する。これにより、アシストモータ２０２はアシスト指令値Ｔａｓ
＊に応じたトルクを発生する。すなわち、操舵状態に応じた操舵アシストが行われる。
【0088】
したがって、第２の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、軸力演算部２２２において、軸力Ｆａｘの演算に使用される理想軸力Ｆ１には、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて車体持ち上げトルクＴｃが反映される。このため、実際の軸力Ｆｒに近似した、より精度の高い理想軸力Ｆ１が得られる。また、実際の軸力Ｆｒに近似した理想軸力Ｆ１を使用してアシスト指令値Ｔａｓ
＊が演算されることによって、より自然で適切な操舵補助力（アシスト力）を操舵機構のステアリングシャフト１２に付与することができる。
【0089】
＜他の実施の形態＞
なお、前記両実施の形態は、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、先の図１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。
なお、前記両実施の形態は、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、先の図１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。
【0090】
・第１および第２の実施の形態において、軸力演算部７３，２２２により演算される推定軸力として、推定軸力Ｆ２に加え、あるいは推定軸力Ｆ２に代えて、つぎの（ａ１）～（ａ４）のうち少なくとも一の軸力を使用してもよい。
【0091】
（ａ１）横加速度およびヨーレートの少なくとも１つに基づき演算される推定軸力。
（ａ２）軸力センサを通じて検出される軸力。
（ａ３）タイヤ力センサを通じて検出されるタイヤ力、または当該タイヤ力に基づき演算されるタイヤ軸力。
（ａ２）軸力センサを通じて検出される軸力。
（ａ３）タイヤ力センサを通じて検出されるタイヤ力、または当該タイヤ力に基づき演算されるタイヤ軸力。
【0092】
（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。
・第１および第２の実施の形態において、最終的な軸力Ｆａｘとして、理想軸力Ｆ１、推定軸力Ｆ２、および先の（ａ１）～（ａ４）の力のうちいずれか１つを使用してもよい。この場合、軸力演算部７３，２２２として、配分演算部８３を割愛した構成を採用することができる。
・第１および第２の実施の形態において、最終的な軸力Ｆａｘとして、理想軸力Ｆ１、推定軸力Ｆ２、および先の（ａ１）～（ａ４）の力のうちいずれか１つを使用してもよい。この場合、軸力演算部７３，２２２として、配分演算部８３を割愛した構成を採用することができる。
【0093】
・第１および第２の実施の形態では、目標ピニオン角速度ωｐ
＊とばね反力トルクＴａとを乗算することにより判定値Ｈｓを演算するようにしたが、つぎの（ｂ１）または（ｂ２）のいずれか一方の演算式を使用して判定値Ｈｓを求めてもよい。
【0094】
（ｂ１）Ｈｓ＝ωｐ
＊・Ｉｂ
（ｂ２）Ｈｓ＝ωｐ ＊・Ｆ２
ただし、演算式（ｂ１），（ｂ２）において、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに代えて、転舵モータ４１の目標電流値を使用してもよい。また、第１および第２の実施の形態を含め、目標ピニオン角速度ωｐ ＊に代えて、目標ピニオン角θｐ ＊、目標舵角θ＊（ここでは、目標ピニオン角θｐ ＊と同じ値。）、または舵角（操舵角）θｓを使用してもよい。
（ｂ２）Ｈｓ＝ωｐ ＊・Ｆ２
ただし、演算式（ｂ１），（ｂ２）において、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに代えて、転舵モータ４１の目標電流値を使用してもよい。また、第１および第２の実施の形態を含め、目標ピニオン角速度ωｐ ＊に代えて、目標ピニオン角θｐ ＊、目標舵角θ＊（ここでは、目標ピニオン角θｐ ＊と同じ値。）、または舵角（操舵角）θｓを使用してもよい。
【0095】
・第１および第２の実施の形態において、ゲイン演算部１０４に代えてスイッチを設けてもよい。このスイッチは、乗算器１０３により演算される判定値Ｈｓが正の値であるときには固定値である「１」を乗算器１０５へ供給する一方、判定値Ｈｓが負の値であるときには固定値である「０」を乗算器１０５へ供給する。
【0096】
・第１および第２の実施の形態において、理想軸力演算部８１として、先の図５に示される第２の演算部９２（粘性摩擦項）を割愛した構成を採用してもよい。この場合、先の図７に示される目標ピニオン角θｐ
＊の変化に対する軸力Ｆのヒステリシス特性は、原点を通る直線状となる。
【0097】
・転舵モータ４１の電流値Ｉｂには路面状態が反映される。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき演算される推定軸力Ｆ２の目標ピニオン角θｐ
＊に対するヒステリシス特性は、先の図７に実線で示される実際の軸力Ｆｒのヒステリシス特性に近似したものとなる。このため、推定軸力演算部８２として車体持ち上げトルクＴｃを推定軸力Ｆ２に反映させる構成（すなわち、車体持ち上げトルク項）を有している場合、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるとき、最終的な推定軸力Ｆ２の値が実際の軸力Ｆｒに対して車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃの分だけ大きな値になるおそれがある。
【0098】
そこで、第１および第２の実施の形態において、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づく推定軸力Ｆ２を演算する推定軸力演算部８２に、先の図６に示される第３の演算部９３と同様の構成を持たせてもよい。ただしこの場合、推定軸力演算部８２として、次式（Ｃ）で示される演算を行う構成を採用する。
【0099】
Ｆ２＝Ｆｐｒｅ－Ｆｃ …（Ｃ）
すなわち、推定軸力演算部８２は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき演算される純粋な推定軸力と、車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃとを単に加算することによって推定軸力Ｆ２ｐｒｅを演算する。このことを前提として、推定軸力演算部８２は、推定軸力Ｆ２ｐｒｅから第３の演算部９３に相当する構成により演算される車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃを減算することにより最終的な推定軸力Ｆ２を演算する。このようにすれば、最終的に得られる推定軸力Ｆ２の目標ピニオン角θｐ ＊に対するヒステリシス特性は、先の図７に実線で示される実際の軸力Ｆｒのヒステリシス特性に近似したものとなる。
すなわち、推定軸力演算部８２は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき演算される純粋な推定軸力と、車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃとを単に加算することによって推定軸力Ｆ２ｐｒｅを演算する。このことを前提として、推定軸力演算部８２は、推定軸力Ｆ２ｐｒｅから第３の演算部９３に相当する構成により演算される車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃを減算することにより最終的な推定軸力Ｆ２を演算する。このようにすれば、最終的に得られる推定軸力Ｆ２の目標ピニオン角θｐ ＊に対するヒステリシス特性は、先の図７に実線で示される実際の軸力Ｆｒのヒステリシス特性に近似したものとなる。
【0100】
また、制御装置５０が自動操舵制御機能と手動操舵制御機能とを有している場合、自動運転制御の実行時と手動操舵制御の実行時とでモータ（３１，２０２）の制御に使用する軸力を理想軸力Ｆ１と推定軸力Ｆ２との間で切り替えられることが考えられる。この点、推定軸力Ｆ２の目標ピニオン角θｐ
＊に対するヒステリシス特性は、理想軸力Ｆ１の目標ピニオン角θｐ
＊に対するヒステリシス特性に対して近似したものとなる。このため、自動運転制御の実行時と手動操舵制御の実行時とでモータ（３１，２０２）の制御に使用する軸力が理想軸力Ｆ１と推定軸力Ｆ２との間で切り替えられる場合であれ、これら軸力（Ｆ１，Ｆ２）の目標ピニオン角θｐ
＊に対するヒステリシス特性が同じであるため、モータ（３１，２０２）の制御に使用される軸力の急変、ひいてはモータ（３１，２０２）が発生するトルクの急変が抑制される。
【0101】
・第１および第２の実施の形態では、ステアリングホイール１１の操舵状態が切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて、軸力演算部７３，２２２により演算される理想軸力Ｆ１に車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃを反映させるようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、理想軸力Ｆ１を実際の軸力Ｆｒに近づけるために理想軸力Ｆ１に反映させるべき軸力として、車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃ以外の他の軸力を採用してもよい。他の軸力としては、たとえば車両状態あるいは操舵状態に応じて変化する軸力であって、車体持ち上げトルクＴｃ分の軸力Ｆｃのように、ステアリングホイール１１が切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて変化態様が異なる軸力を採用することが考えられる。この場合、他の軸力は、ばね反力トルクＴａ分の軸力Ｆａを第１の軸力とするとき、この第１の軸力を実際の軸力に近づけるために当該第１の軸力に反映（合算）させるべき第２の軸力に相当する。
【符号の説明】
【0102】
１０…操舵装置、１１…操舵機構を構成する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（シャフト）、１４…操舵機構を構成する転舵シャフト、１６…転舵輪、３１…反力モータ（モータ）、４１…転舵モータ、４４…ピニオンシャフト（シャフト）、５０，２００…制御装置（操舵制御装置）、８１…理想軸力演算部、９１…第１の演算部（第１の軸力演算部）、９３…第３の演算部（第２の軸力演算部）、Ｆｒ…実際の軸力、Ｆｃ…車体持ち上げトルク分の軸力（第２の軸力）、Ｈｓ…判定値、Ｆａ…ばね反力トルク分の軸力（第１の軸力）、Ｔａ…ばね反力トルク、Ｔ＊…操舵反力指令値（指令値）、Ｔａｓ
＊…アシスト指令値（指令値）、Ｔｃ…車体持ち上げトルク、ωｐ
＊…目標ピニオン角速度（回転角速度）、θｐ…ピニオン角、θｐ
＊…目標ピニオン角（状態変数）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
