JP2023048867A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転支援モード時において、把持状態であるか手放し状態であるかを正確に判定できるようになるモータ制御装置を提供する。【解決手段】手動操舵指令値生成部は、操舵トルクと、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数とを用いて手動操舵指令値を生成するように構成されており、運転支援モード時において、ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、ばね定数および粘性減衰係数のうちの少なくとも一方の値を大きくする、路面負荷特性変更部を含む。【選択図】図２

Description

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。

特許文献１には、次のような運転支援技術が開示されている。すなわち、操舵制御部は、前方注視距離における目標通過点のＸ座標ｘｃと推定通過点のＸ座標ｘｅとを算出する。そして、操舵制御部は、これらのＸ座標ｘｃ、ｘｅの偏差（ｘｃ－ｘｅ）に第１の制御ゲインＧｌを乗算した演算項と、ヨー角θｃａに第２の制御ゲインＧｙを乗算した演算項とを加算して、モータの制御量（トルク指令値）Ｔｃを算出する。第１、第２の制御ゲインＧｌ、Ｇｙは、手放し時間が長いほど大きな値に設定され、手放し状態が検出されない場合には、覚醒度が低い、或いは、漫然度が高いほど小さな値に設定される。

特開２０１１－５７０３７号公報

レベル２相当での運転支援機能ではドライバがハンドルを把持していることが前提条件となっている。したがって、運転支援モードにおいて、手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続すると警告が出力され、警告後も手放し状態がさらに継続すると、運転支援モードが解除される。

このため、運転支援モードにおいては、把持状態であるか手放し状態であるかを正確に判定する必要がある。しかしながら、トルクセンサによって検出される操舵トルク（トーションバートルク）に基づいて把持状態であるか手放し状態であるかが判定される場合、直線走行などのドライバトルクの入力が少ない状況では、ドライバが把持しているにもかかわらず、手放し状態であると誤判定されるおそれがある。

この発明の一実施形態の目的は、運転支援モード時において、把持状態であるか手放し状態であるかを正確に判定できるようになる、モータ制御装置を提供することである。

本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部と、前記操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、運転支援モード時に与えられる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、舵角制御用の電動モータを角度制御する制御部と、ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記操舵トルクと、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数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おり、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも一方の値を変更する、路面負荷特性変更部をさらに含む、モータ制御装置を提供する。

この構成では、運転支援モード時において、把持状態であるか手放し状態であるかを正確に判定できるようになる。

本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部と、実操舵角を検出するための操舵角検出部と、運転支援モード時に与えられる自動操舵指令値に基づいて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、ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部と、前記操舵トルクと前記アシスト制御量とに基づく手動操舵分の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り、前記自動操舵制御量に基づく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とを含み、前記自動操舵制御部は、前記自動操舵角指令値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し、前記実手動操舵角演算部は、前記操舵トルクと、前記アシスト制御量と、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数と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おり、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも一方の値を変更する、路面負荷特性変更部をさらに含む、モータ制御装置を提供する。

この構成では、運転支援モード時において、把持状態であるか手放し状態であるかを正確に判定できるようになる。

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。 図２は、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は、手動操舵指令値生成部の構成を示すブロック図である。 図４は、操舵トルクＴ_ｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄの設定例を示すグラフである。 図５は、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６は、角度制御部の構成を示すブロック図である。 図７は、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８は、外乱トルク推定部の構成を示すブロック図である。 図９は、トルク制御部の構成を示す模式図である。 図１０は、路面負荷特性設定部によって行われるばね定数設定処理の手順を示すフローチャートである 図１１は、モータ制御用ＥＣＵの変形例の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図１２は、自動操舵制御部の構成を示すブロック図である。 図１３は、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１４は、外乱トルク推定部の構成を示すブロック図である。

［本発明の実施形態の説明］
本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部と、前記操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、運転支援モード時に与えられる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、舵角制御用の電動モータを角度制御する制御部と、ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、前記操舵トルクと、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数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おり、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも一方の値を変更する、路面負荷特性変更部をさらに含む、モータ制御装置を提供する。

この構成では、運転支援モード時において、把持状態であるか手放し状態であるかを正確に判定できるようになる。

本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部と、実操舵角を検出するための操舵角検出部と、運転支援モード時に与えられる自動操舵指令値に基づいて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、ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部と、前記操舵トルクと前記アシスト制御量とに基づく手動操舵分の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り、前記自動操舵制御量に基づく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とを含み、前記自動操舵制御部は、前記自動操舵角指令値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し、前記実手動操舵角演算部は、前記操舵トルクと、前記アシスト制御量と、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数と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おり、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも一方の値を変更する、路面負荷特性変更部をさらに含む、モータ制御装置を提供する。

この構成では、運転支援モード時において、把持状態であるか手放し状態であるかを正確に判定できるようになる。

本発明の一実施形態では、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうち、前記路面負荷特性変更部によってその値が変更されるものを路面負荷変数とすると、前記路面負荷特性変更部は、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間継続したときには、その時点から手放し状態であるとの判定結果が継続している間は、前記路面負荷変数の値を徐々に増加させ、前記路面負荷変数が所定の上限値に達すると、前記路面負荷変数の値を前記上限値に保持する。

本発明の一実施形態では、前記路面負荷特性変更部は、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続した後に、前記ハンズオンオフ判定部による判定結果が把持状態に変化したときには、その時点から把持状態であるとの判定結果が継続している間は、前記路面負荷変数の値を徐々に減少させ、前記路面負荷変数が所定の下限値に達すると、前記路面負荷変数を前記下限値に保持する。

［本発明の実施形態の詳細な説明］
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

［１］電動パワーステアリングシステムの概略構成
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。

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、ドライバ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。

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。

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、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルク（トーションバートルク）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操舵トルク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操舵トルクＴ_ｔｂの大きさが大きくなるものとする。

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。

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。

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。

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の回転角θ_ｗｗに対するウォームギヤ２０の回転角θ_ｗｇの比θ_ｗｇ／θ_ｗｗとして定義される。

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。

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。

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、操舵トルクＴ_ｔｂ、路面負荷トルク（路面反力トルク）Ｔ_ｒｌ、摩擦トルクＴ_ｆ等が含まれる。

操舵トルクＴ_ｔｂは、ドライバによってステアリングホイール２に加えられる力（ドライバトルク）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。

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。

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、地図情報を記憶した地図情報メモリ２８および車速Ｖを検出するため車速センサ２９が搭載されている。

ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７、地図情報メモリ２８および車速センサ２９は、運転支援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、レーダー２７および車速センサ２９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。

この実施形態では、運転モードとして、通常モードと運転支援モードとがある。上位ＥＣＵ２０１は、運転支援モード時には、運転支援のための自動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ａｄを設定する。この実施形態では、運転支援は、車両位置を車線中央（レーンセンタ）に維持するためのレーンセンタリングアシスト（ＬＣＡ）である。自動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ａｄは、車両を車線の中央に沿って走行させるための操舵角の目標値である。自動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ａｄは、例えば、車速、目標走行ラインに対する横偏差および目標走行ラインに対する車両のヨー偏差に基づいて、設定される。このような自動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ａｄ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。なお、通常モード時には、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ａｄを零に設定する。

また、上位ＥＣＵ２０１は、運転モードが通常モードであるか運転支援モードであるかを示すモード信号Ｓ_ｍｏｄｅを出力する。モード信号Ｓ_ｍｏｄｅ、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ａｄおよび車速Ｖ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操舵トルク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。

［２］モータ制御用ＥＣＵ２０２
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。

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_{ｍ，ｉｎｔ}」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。

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、回転角演算部４１と、減速比除算部４２と、ハンズオンオフ判定部４３と、路面負荷特性設定部４４と、手動操舵指令値生成部４５と、統合角度指令値演算部４６と、角度制御部４７と、トルク制御部４８とが含まれる。

回転角演算部４１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，ｉｎｔ}を演算する。減速比除算部４２は、ロータ回転角θ_{ｍ，ｉｎｔ}を減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θ_{ｍ，ｉｎｔ}を出力軸９の回転角（実操舵角）θ_{ｃ，ｉｎｔ}に変換する。

ハンズオンオフ判定部４３は、ドライバがステアリングホイール２を把持している把持状態（ハンズオン）であるか、ドライバがステアリングホイール２を把持していない手放し状態（ハンズオフ）であるかを判定する。ハンズオンオフ判定部４３は、例えば、操舵トルクＴ_ｔｂと、実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}またはロータ回転角θ_{ｍ，ｉｎｔ}とに基づいて、ドライバがステアリングホイール２に加えたトルクであるドライバトルクを推定し、ドライバトルクが所定の閾値以上であれば把持状態と判定し、ドライバトルクが閾値未満である状態が所定時間以上継続しているときに手放し状態であると判定するものであってもよい。この場合、ドライバトルクが閾値以上の状態から閾値未満に変化した後、手放し状態であると判定されるまでの間は、把持状態と判定される。このようなハンズオンオフ判定部４３としては、例えば、特開２０１７－１１４３２４号公報、特開２０１８－１６５１５６号公報、特開２０２０－１４２７０３号公報、特開２０２０－５９３６１号公報、特開２０２０－５９３６２号公報等に記載されている「ハンドル操作状態判定部」を用いることができる。

ハンズオンオフ判定部４３は、例えば、操舵トルクＴ_ｔｂが所定の閾値以上であれば把持状態と判定し、操舵トルクＴ_ｔｂが閾値未満である状態が所定時間以上継続しているときに手放し状態であると判定するものであってもよい。この場合、操舵トルクＴ_ｔｂが閾値以上の状態から閾値未満に変化した後、手放し状態であると判定されるまでの間は、把持状態と判定される。

路面負荷特性設定部４４は、運転支援モード時に、手動操舵指令値生成部４５によって用いられるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを、ハンズオンオフ判定部４３のハンズオンオフ判定結果に基づいて設定する。

手動操舵指令値生成部４５は、ドライバがステアリングホイール２を操作した場合に、当該ステアリングホイール操作に応じた操舵角を手動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ｍｄ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４５は、車速Ｖとトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴ_ｔｂを用いて手動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ｍｄを生成する。手動操舵指令値生成部４５の動作の詳細については、後述する。

統合角度指令値演算部４６は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θθ^＊ _ｃ，ａｄに手動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ｍｄを加算して、統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}を演算する。

角度制御部４７は、統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}に基づいて、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Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}を演算する。トルク制御部４８は、電動モータ１８のモータトルクがモータトルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}に近づくように駆動回路３１を駆動する。つまり、角度制御部４７およびトルク制御部４８からなる制御部は、実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}（出力軸９の回転角θ_{ｃ，ｉｎｔ}）が統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}に近づくように、駆動回路３１を駆動制御する。角度制御部４７およびトルク制御部４８の動作の詳細については、後述する。

図３は、手動操舵指令値生成部４５の構成を示すブロック図である。

手動操舵指令値生成部４５は、アシストトルク指令値設定部５１と、指令値設定部５２とを含む。

アシストトルク指令値設定部５１は、手動操作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Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄを設定する。アシストトルク指令値設定部５１は、車速Ｖとトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴ_ｔｂに基づいて、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄを設定する。操舵トルクＴ_ｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄの設定例は、図４に示されている。

アシストトルク指令値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。アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄは、操舵トルクＴ_ｔｂの正の値に対しては正をとり、操舵トルクＴ_ｔｂ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Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄは、操舵トルク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。アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄは、車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さ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５１は、操舵トルクＴ_ｔｂに予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄを演算してもよい。

指令値設定部５２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θ^＊ _ｃ．ｍｄを設定する。

図５は、指令値設定部５２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、出力軸９およびウォームホイール２１に対応する。図５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、操舵トルクである。このリファレンスＥＰＳモデルは、操舵トルクＴ_ｔｂと、アシストトルク指令値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。

Ｔ_ｒｌ＝－ｋ・θ_ｃ－ｃ（ｄθ_ｃ／ｄｔ） …(1)
ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃは、路面負荷特性設定部４４によって設定される。路面負荷特性設定部４４の動作の詳細については、後述する。

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。

Ｊ_ｃ・ｄ^２θ_ｃ／ｄｔ^２＝Ｔ_ｔｂ＋Ｎ・Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄ－ｋ・θ_ｃ－ｃ（ｄθ_ｃ／ｄｔ） …(2)
指令値設定部５２は、Ｔ_ｔｂにトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴ_ｔｂを代入し、Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄにアシストトルク指令値設定部５１によって設定されるアシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄを代入して、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を演算する。そして、指令値設定部５２は、得られたロアコラムの回転角θ_ｃを手動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ｍｄとして設定する。

図６は、角度制御部４７の構成を示すブロック図である。

角度制御部４７は、統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}に基づいてモータトルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}を演算する。角度制御部４７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、減速比除算部６７と、減速比乗算部６８とを含む。

減速比乗算部６８は、減速比除算部６７によって演算されるモータトルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}に減速機１９の減速比Ｎを乗算することにより、モータトルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}を出力軸９に作用する出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}（＝Ｎ・Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}）に換算する。

ローパスフィルタ６１は、統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}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統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}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。

フィードバック制御部６２は、減速比除算部４２によって演算される実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}を、ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}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、統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}と、減速比除算部４２（図２参照）によって演算される実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}との偏差Δθ_{ｃ，ｉｎｔ}（＝θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}－θ_{ｃ，ｉｎｔ}）を演算する。なお、角度偏差演算部６２Ａは、統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}と、外乱トルク推定部６４によって演算される操舵角推定値^θ_{ｃ，ｉｎｔ}との偏差（θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}－＾θ_{ｃ，ｉｎｔ}）を、角度偏差Δθ_{ｃ，ｉｎｔ}として演算するようにしてもよい。

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，ｉｎｔ}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，ｉｎｔ}を演算する。フィードバック制御トルクＴ_{ｆｂ，ｉｎｔ}は、トルク加算部６５に与えられる。

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、統合角度指令値θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}を２階微分することにより、目標角加速度ｄ^２θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}／ｄｔ^２を演算する。

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，ｉｎｔｆ}／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，ｉｎｔ}（＝Ｊ・ｄ^２θ^＊ _{ｃ，ｉｎｔｆ}／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７参照）から求められる。フィードフォワード制御トルクＴ_{ｆｆ，ｉｎｔ}は、慣性補償値として、トルク加算部６５に与えられる。

トルク加算部６５は、フィードバック制御トルクＴ_{ｆｂ，ｉｎｔ}にフィードフォワード制御トルクＴ_{ｆｆ，ｉｎｔ}を加算することにより、基本トルク指令値（Ｔ_{ｆｂ，ｉｎｔ}＋Ｔ_{ｆｆ，ｉｎｔ}）を演算する。

外乱トルク推定部６４は、プラント（電動モータ１８の制御対象）に外乱として発生する非線形なトルク（外乱トルク：モータトルク以外のトルク）を推定するために設けられている。外乱トルク推定部６４は、プラントへの入力値である操舵トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}（＝Ｎ・Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}）と、プラントの出力である実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}とに基づいて、外乱トルク（外乱負荷）Ｔ_ｌｃ、操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}および操舵角微分値（角速度）ｄθ_{ｃ，ｉｎｔ}／ｄｔを推定する。外乱トルクＴ_ｌｃ、操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}および操舵角微分値（角速度）ｄθ_{ｃ，ｉｎｔ}／ｄｔの推定値を、それぞれ^Ｔ_ｌｃ、^θ_{ｃ，ｉｎｔ}およびｄ^θ_{ｃ，ｉｎｔ}／ｄｔで表す。外乱トルク推定部６４の詳細については、後述する。

外乱トルク推定部６４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔ_ｌｃは、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。

外乱トルク補償部６６は、基本トルク指令値（Ｔ_{ｆｂ，ｉｎｔ}＋Ｔ_{ｆｆ，ｉｎｔ}）から外乱トルク推定値^Ｔ_ｌｃを減算することにより、出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}（＝Ｔ_{ｆｂ，ｉｎｔ}＋Ｔ_{ｆｆ，ｉｎｔ}－^Ｔ_ｌｃ）を演算する。これにより、外乱トルクが補償された出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}（出力軸９に対するトルク指令値）が得られる。

出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}は、減速比除算部６７に与えられる。減速比除算部６７は、出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}を減速比Ｎで除算することにより、モータトルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}を演算する。このモータトルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}が、トルク制御部４８（図２参照）に与えられる。

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７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、外乱トルクＴ_ｌｃ、操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}および角速度ｄθ_{ｃ，ｉｎｔ}／ｄｔを推定する外乱オブザーバから構成されている。

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、ステアリングホイール２からトーションバー１０を介して操舵トルク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を介して出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}（＝Ｎ・Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}）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が与えられる。

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。

ｄ^２θ_{ｃ，ｉｎｔ}／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は、プラント１０２に与えられるモータトルク以外の外乱トルクを示している。この実施形態では、外乱トルクＴ_ｌｃは、操舵トルクＴ_ｔｂと路面負荷トルクＴ_ｒｌと摩擦トルクＴ_ｆとの和として示されているが、実際には、外乱トルクＴ_ｌｃはこれら以外のトルクを含んでいる。

図７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。

前記式(4)において、ｘは状態変数ベクトル、ｕ_１は既知入力ベクトル、ｕ_２は未知入力ベクトル、ｙは出力ベクトル（測定値）である。前記式(4)において、Ａはシステム行列、Ｂ_１は第１入力行列、Ｂ_２は第２入力行列、Ｃは出力行列、Ｄは、直達行列である。

前記状態方程式を、未知入力ベクトルｕ_２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。

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。

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

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。

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。

式(8)において、^θ_{ｃ，ｉｎｔ}はθ_{ｃ，ｉｎｔ}の推定値であり、^Ｔ_ｌｃはＴ_ｌｃの推定値である。

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。

図８は、外乱トルク推定部６４の構成を示すブロック図である。

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。

減速比乗算部６８（図６参照）によって演算される操舵トルク指令値Ｔ^＊ _{ｃ，ｉｎｔ}（＝Ｎ・Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}）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ｕ_１を出力する。

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。

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。

第１加算部８３は、減速比除算部４２（図２参照）によって演算された実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}である出力ベクトル（測定値）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。

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ｕ_１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（Ｂｅ・ｕ_１）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、外乱トルク推定値^Ｔ_ｌｃ、操舵角推定値^θ_{ｃ，ｉｎｔ}および角速度推定値ｄ^θ_{ｃ，ｉｎｔ}／ｄｔを演算する。

一般的な外乱オブザーバは、前述の拡張状態オブザーバとは異なり、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。プラントの運動方程式は、前述のように式(3)で表される。したがって、プラントの逆モデルは、次式(9)となる。

一般的な外乱オブザーバへの入力は、Ｊ・ｄ^２θ_{ｃ，ｉｎｔ}／ｄｔ^２およびＮ・Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}であり、実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}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、前述の実施形態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。

なお、外乱トルク推定部６４として、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一般的な外乱オブザーバを用いてもよい。

図９は、トルク制御部４８の電気的構成を示すブロック図である。トルク制御部４８は、モータ電流指令値演算部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。

モータ電流指令値演算部９１は、角度制御部４７によって演算されたモータトルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}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、モータ電流指令値Ｉ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}を演算する。

電流偏差演算部９２は、モータ電流指令値演算部９１によって得られたモータ電流指令値Ｉ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}と電流検出回路３２によって検出されたモータ電流Ｉ_{ｍ，ｉｎｔ}との偏差ΔＩ_{ｍ，ｉｎｔ}（＝Ｉ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}－Ｉ_{ｍ，ｉｎｔ}）を演算する。

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_{ｍ，ｉｎｔ}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_{ｍ，ｉｎｔ}をモータ電流指令値Ｉ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}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に供給されることになる。

次に、路面負荷特性設定部４４の動作について詳しく説明する。路面負荷特性設定部４４は、運転支援モード時に、ばね定数ｋを設定するためのばね定数設定処理と、粘性減衰係数ｃを設定するための粘性減衰係数設定処理とを行う。以下、これらの処理について説明する。

図１０は、路面負荷特性設定部４４によって行われるばね定数設定処理の手順を示すフローチャートである。図１０に示されるばね定数設定処理は、運転支援モードが開始される毎に開始され、運転支援モードが解除されるまで、所定の演算周期毎に繰り返し行われる。

以下において、ΔＴは、１演算周期に相当する時間（サンプリングタイム）である。Ｔ_ｏｆｆは、手放し状態の継続時間である。ｋ_ｍｉｎは、予め設定されたばね定数最小値である。ばね定数ｋの通常値が、ばね定数最小値ｋ_ｍｉｎとして設定される。ｋ_ｍａｘは、予め設定されたばね定数最大値である。ｋ_{ｄｅｃｒｅａｓｅ}は、予め設定された１演算周期でのばね定数減少量である。ｋ_{ｉｎｃｒｅａｓｅ}は、予め設定された１演算周期でのばね定数増加量である。ｋの初期値は、ｋ_ｍｉｎである。Ｔ_ｏｆｆの初期値は、０である。

路面負荷特性設定部４４は、ハンズオンオフ判定部４３の判定結果が手放し状態であるか否かを判別する（ステップＳ１）。

ハンズオンオフ判定部４３の判定結果が把持状態であれば（ステップＳ１：ＮＯ）、路面負荷特性設定部４４は、手放し状態の継続時間Ｔ_ｏｆｆを零に設定する（ステップＳ２）。そして、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数ｋがばね定数最小値ｋ_ｍｉｎよりも大きいか否か判別する（ステップＳ３）。

ばね定数ｋがばね定数最小値ｋ_ｍｉｎよりも大きい場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数ｋからばね定数減少量ｋ_{ｄｅｃｒｅａｓｅ}を減算した値を、ばね定数ｋとして設定する（ステップＳ４）。ただし、ばね定数ｋからばね定数減少量ｋ_{ｄｅｃｒｅａｓｅ}を減算した値が、ばね定数最小値ｋ_ｍｉｎよりも小さい場合には、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数最小値ｋ_ｍｉｎをばね定数ｋとして設定する。そして、路面負荷特性設定部４４は、今回の演算周期での処理を終了する。

ステップＳ３において、ばね定数ｋがばね定数最小値ｋ_ｍｉｎ以下であると判別された場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数最小値ｋ_ｍｉｎをばね定数ｋとして設定する（ステップＳ５）。そして、路面負荷特性設定部４４は、今回の演算周期での処理を終了する。

ステップＳ１において、ハンズオンオフ判定部５５の判定結果が手放し状態であると判別された場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、路面負荷特性設定部４４は、手放し状態の継続時間Ｔ_ｏｆｆにΔＴを加算した値を、Ｔ_ｏｆｆに設定する（ステップＳ６）。つまり、手放し状態の継続時間Ｔ_ｏｆｆが更新される。

次に、路面負荷特性設定部４４は、手放し状態の継続時間Ｔ_ｏｆｆが所定時間Ｔ_ＬＣＡよりも長いか否かを判別する（ステップＳ７）。手放し状態の継続時間Ｔ_ｏｆｆが所定時間Ｔ_ＬＣＡ以下であれば、つまり、Ｔ_ｏｆｆ≦Ｔ_ＬＣＡであれば（ステップＳ７：ＮＯ）、路面負荷特性設定部４４は、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ７において、手放し状態の継続時間Ｔ_ｏｆｆが所定時間Ｔ_ＬＣＡよりも長いと判別された場合、つまり、Ｔ_ｏｆｆ＞Ｔ_ＬＣＡであると判別された場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数ｋがばね定数最大値ｋ_ｍａｘよりも小さいか否かを判別する（ステップＳ８）。ばね定数ｋがばね定数最大値ｋ_ｍａｘよりも小さい場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数ｋにばね定数増加量ｋ_{ｉｎｃｒｅａｓｅ}を加算した値を、ばね定数ｋとして設定する（ステップＳ９）。ただし、ばね定数ｋにばね定数増加量ｋ_{ｉｎｃｒｅａｓｅ}を加算した値が、ばね定数最大値ｋ_ｍａｘよりも大きい場合には、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数最大値ｋ_ｍａｘをばね定数ｋとして設定する。そして、路面負荷特性設定部４４は、今回の演算周期での処理を終了する。

ステップＳ８において、ばね定数ｋがばね定数最大値ｋ_ｍａｘ以上であると判別された場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数最大値ｋ_ｍａｘをばね定数ｋとして設定する（ステップＳ１０：ＮＯ）。そして、ゲイン設定部７３は、今回の演算周期での処理を終了する。

粘性減衰係数設定処理は、図１０のばね定数設定処理と同様である。ただし、粘性減衰係数設定処理においては、図１０のばね定数ｋ、ばね定数最小値ｋ_ｍｉｎ、ばね定数最大値ｋ_ｍａｘ、ばね定数減少量ｋ_{ｄｅｃｒｅａｓｅ}およびばね定数増加量ｋ_{ｉｎｃｒｅａｓｅ}は、それぞれ、粘性減衰係数ｃ、粘性減衰係数最小値ｃ_ｍｉｎ、粘性減衰係数最大値ｃ_ｍａｘ、粘性減衰係数減少量ｃ_{ｄｅｃｒｅａｓｅ}および粘性減衰係数増加量ｃ_{ｉｎｃｒｅａｓｅ}に置き換えられる。

運転モードが通常モードである場合には、路面負荷特性設定部４４は、ばね定数最小値ｋ_ｍｉｎをばね定数ｋとして設定するとともに、粘性減衰係数最小値ｃ_ｍｉｎを粘性減衰係数ｃとして設定する。つまり、通常モード時には、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃは変更されない。

前述の実施形態では、運転支援モードにおいて、ハンズオンオフ判定部５５による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、指令値設定部５２で用いられる路面負荷特性（ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃ）が大きくされる。路面負荷特性ｋ，ｃが大きくされると、ドライバトルク（ドライバ入力）に対する手動操舵指令値θ^＊ _ｃ，ｍｄが小さくなる。これにより、ドライバトルクに基づく出力軸９の回転量が小さくなるので、ドライバ操作によるステアリングホイール２の比較的小さな回転によっても、トーションバー１０が捻じれやすくなる。これにより、操舵トルクＴ_ｔｂおよびドライバトルクが大きくなるので、ハンズオンオフ判定部５５によるハンズオンオフ判定の精度が高くなる。これにより、直線走行などのドライバトルクの入力が少ない状況において、ドライバがステアリングホイール２を把持しているにもかかわらず手放し状態であるとの誤判定を防止または抑制することができる。

［３］モータ制御用ＥＣＵ２０２の変形例
図１１は、モータ制御用ＥＣＵ２０２の変形例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４０Ａと、マイクロコンピュータ４０Ａ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_{ｍ，ｉｎｔ}」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。

マイクロコンピュータ４０Ａ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１１１と、自動操舵制御部１１２と、統合トルク演算部（統合制御量演算部）１１３と、トルク制御部（制御部）１１４と、実操舵角演算部１１５と、ハンズオンオフ判定部１１６と、実自動操舵角演算部１１７と、路面負荷特性設定部１１８とを含む。

アシスト制御部１１１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（アシスト制御量）Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄを設定する。アシスト制御部１１は、車速Ｖとトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴ_ｔｂに基づいて、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄを設定する。アシスト制御部１１１は、図２のアシストトルク指令値設定部５１と同様な方法で、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄを設定する。

自動操舵制御部１１２は、上位ＥＣＵ２０１から与えられる自動操舵角指令値θ^＊ _ｃ，ａｄと後述する実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとを用いて、自動操舵に必要な自動操舵トルク指令値（自動操舵制御量）Ｔ^＊ _ｍ，ａｄを設定する。自動操舵制御部１１２の詳細については後述する。

統合トルク演算部１１３は、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄに自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄを加算することによって、統合トルク指令値（統合制御量）Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}を演算する。

トルク制御部１１４は、電動モータ１８のモータトルクが統合トルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}に近づくように駆動回路３１を駆動する。トルク制御部１１４の構成は、前述の図９に示されるトルク制御部４８の構成と同じなので、その説明を省略する。

実操舵角演算部１１５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，ｉｎｔ}を演算する。具体的には、実操舵角演算部１１５は、回転角演算部１１５Ａと減速比除算部１１５Ｂとを含む。回転角演算部１１５Ａ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，ｉｎｔ}を演算する。減速比除算部１１５Ｂは、回転角演算部１１５Ａによって演算されるロータ回転角θ_{ｍ，ｉｎｔ}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，ｉｎｔ}を出力軸９の回転角（実操舵角）θ_{ｃ，ｉｎｔ}に換算する。

実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}は、操舵トルクＴ_ｔｂおよびアシストトルク指令値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、自動操舵トルク指令値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。

ハンズオンオフ判定部１１６は、図２のハンズオンオフ判定部４２と同様な方法により、把持状態であるか、手放し状態であるかを判定する。

実自動操舵角演算部１１７は、実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}に含まれている実自動操舵角θ_ｃ，ａｄを演算する。具体的には、実自動操舵角演算部１１７は、実手動操舵角演算部１１７Ａと減算部１１７Ｂとを含む。実手動操舵角演算部１１７Ａは、操舵トルクＴ_ｔｂ、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄならびに路面負荷特性設定部１１８によって設定されるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃに基づいて、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算する。減算部１１７Ｂは、実操舵角演算部１１５によって演算される実操舵角θ_{ｃ，ｉｎｔ}から実手動操舵角演算部１１７Ａ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１１２に与えられる。

実手動操舵角演算部１１７Ａ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。

実手動操舵角演算部１１７Ａは、例えば、前述の図５で示されるリファレンスＥＰＳモデルを用いて、実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄを演算する。

図５を参照して、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、前述の式(1)で表される。

ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃは、路面負荷特性設定部１１８によって設定される。路面負荷特性設定部１１８は、運転支援モード時に、ハンズオンオフ判定部１１６のハンズオンオフ判定結果に基づいて、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを設定する。路面負荷特性設定部１１８によるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃの設定方法は、前述の図２の路面負荷特性設定部４４によるばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃの設定方法と同じなので、その説明を省略する。

図５のリファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、前述の式(2)で表される。実手動操舵角演算部１１６Ａ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。

以下、自動操舵制御部１１２について詳しく説明する。

図１２は、自動操舵制御部１１２の構成を示すブロック図である。

自動操舵制御部１１２は、自動操舵角指令値θ^＊ _ｃ，ａｄと実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとを用いて、自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄを演算する。自動操舵制御部１１２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６１と、フィードバック制御部１６２と、フィードフォワード制御部１６３と、外乱トルク推定部１６４と、トルク加算部１６５と、外乱トルク補償部１６６と、減速比除算部１６７と、減速比乗算部１６８とを含む。

減速比乗算部１６８は、減速比除算部１６７によって演算される自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄに減速機１９の減速比Ｎを乗算することにより、自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄを、出力軸９（ウォームホイール２１）に作用する自動出力軸トルク指令値Ｎ・Ｔ^＊ _ｍ，ａｄ（＝Ｔ^＊ _ｃ，ａｄ）に換算する。

ローパスフィルタ１６１は、自動操舵角指令値θ^＊ _ｃ，ａｄ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自動操舵角指令値θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}は、フィードバック制御部１６２およびフィードフォワード制御部１６３に与えられる。

フィードバック制御部１６２は、実自動操舵角演算部１１７（図１１参照）によって演算される実自動操舵角θ_ｃ，ａｄを、ローパスフィルタ処理後の自動操舵角指令値θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}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１６２は、角度偏差演算部１６２ＡとＰＤ制御部１６２Ｂとを含む。角度偏差演算部１６２Ａは、自動操舵角指令値θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}と実自動操舵角θ_ｃ，ａｄとの偏差Δθ_ｃ，ａｄ（＝θ^＊ _{ｃ，ａｄｆｄ}－θ_ｃ，ａｄ）を演算する。なお、角度偏差演算部１６２Ａは、自動操舵角指令値θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}と、外乱トルク推定部１６４によって演算される実自動操舵角推定値^θ_ｃ，ａｄとの偏差（θ^＊ _{ｃ，ａｄｆｄ}－^θ_ｃ，ａｄ）を、角度偏差Δθ_ｃ，ａｄとして演算してもよい。

ＰＤ制御部１６２Ｂは、角度偏差演算部１６２Ａによって演算される角度偏差Δθ_ｃ，ａｄ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，ａｄ}を演算する。フィードバック制御トルクＴ_{ｆｂ，ａｄ}は、トルク加算部１６５に与えられる。

フィードフォワード制御部１６３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１６３は、角加速度演算部１６３Ａと慣性乗算部１６３Ｂとを含む。角加速度演算部１６３Ａは、自動操舵角指令値θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}を２階微分することにより、目標角加速度ｄ^２θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}／ｄｔ^２を演算する。

慣性乗算部１６３Ｂは、角加速度演算部１６３Ａによって演算された目標角加速度ｄ^２θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}／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，ａｄ}（＝Ｊ・ｄ^２θ^＊ _{ｃ，ａｄｆ}／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１３参照）から求められる。フィードフォワード制御トルクＴ_{ｆｆ，ａｄ}は、慣性補償値として、トルク加算部１６５に与えられる。

トルク加算部１６５は、フィードバック制御トルクＴ_{ｆｂ，ａｄ}にフィードフォワード制御トルクＴ_{ｆｆ，ａｄ}を加算することにより、基本トルク指令値（Ｔ_{ｆｂ，ａｄ}＋Ｔ_{ｆｆ，ａｄ}）を演算する。

外乱トルク推定部１６４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Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}とは、自動操舵トルク指令値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。

自動操舵トルク指令値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自動出力軸トルク指令値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１６４は、自動出力軸トルク指令値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Ｔ_{ｌｃ，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（実自動角速度）ｄθ_ｃ，ａｄ／ｄｔとを推定する。以下において、Ｔ_{ｌｃ，ａｄ}、θ_ｃ，ａｄ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１６４の詳細については、後述する。

外乱トルク推定部１６４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１６６に与えられる。

外乱トルク補償部１６６は、基本トルク指令値（Ｔ_{ｆｂ，ａｄ}＋Ｔ_{ｆｆ，ａｄ}）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、自動出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _ｃ，ａｄ（＝Ｔ_{ｆｂ，ａｄ}＋Ｔ_{ｆｆ，ａｄ}－^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自動出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _ｃ，ａｄ（出力軸９に対する目標トルク）が得られる。

自動出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _ｃ，ａｄは、減速比除算部１６７に与えられる。減速比除算部１６７は、自動出力軸トルク指令値Ｔ^＊ _ｃ，ａｄを減速比Ｎで除算することにより、自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄ（電動モータ１８に対する目標トルク）を演算する。この自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄが、統合トルク演算部１１３（図１１参照）に与えられる。

外乱トルク推定部１６４について詳しく説明する。外乱トルク推定部１６４は、例えば、図１３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１０１Ａ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および実自動角速度推定値^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１３は、自動操舵トルク指令値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。

この物理モデル１０１Ａ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）１０２Ａを含む。プラント１０２Ａには、トーションバー１０の捩じれトルクである操舵トルク（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１０２Ａには、ウォームギヤ２０を介してモータから自動出力軸トルク指令値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。

プラント１０２Ａの慣性をＪとすると、物理モデル１０１Ａの慣性についての運動方程式は、次式(10)で表される。

ｄ^２θ_ｃ，ａｄ／ｄｔ^２は、プラント１０２Ａ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１０２Ａ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、操舵トルク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。

図１３の物理モデル１０１Ａに対する状態方程式は、次式(11)で表わされる。

前記式(11)において、ｘは状態変数ベクトル、ｕ１は既知入力ベクトル、ｕ２は未知入力ベクトル、ｙは出力ベクトルである。前記式(11)において、Ａはシステム行列、Ｂ１は第１入力行列、Ｂ２は第２入力行列、Ｃは出力行列、Ｄは直達行列である。

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(12)で表される。

前記式(12)において、ｘ_ｅは、拡張系の状態変数ベクトルであり、次式(13)で表される。

前記式(12)において、Ａ_ｅは拡張系のシステム行列、Ｂ_ｅは拡張系の既知入力行列、Ｃ_ｅは拡張系の出力行列である。

前記式(12)の拡張状態方程式から、次式(14)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。

式(14)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(15)で表される。

式(15)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。

外乱トルク推定部１６４は、前記式(14)の方程式に基づいて状態変数ベクトル^ｘ_ｅを演算する。

図１４は、外乱トルク推定部１６４の構成を示すブロック図である。

外乱トルク推定部１６４は、入力ベクトル入力部１８１と、出力行列乗算部１８２と、第１加算部１８３と、ゲイン乗算部１８４と、入力行列乗算部１８５と、システム行列乗算部１８６と、第２加算部１８７と、積分部１８８と、状態変数ベクトル出力部１８９とを含む。

減速比乗算部１６８（図１２参照）によって演算される自動出力軸トルク指令値Ｎ・Ｔ^＊ _ｍ，ａｄ（＝Ｔ^＊ _ｃ，ａｄ）は、入力ベクトル入力部１８１に与えられる。入力ベクトル入力部１８１は、入力ベクトルｕ_１を出力する。

積分部１８８の出力が状態変数ベクトル^ｘ_ｅ（前記式（15）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。

システム行列乗算部１８６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１８２は、状態変数ベクトル^ｘ_ｅに出力行列Ｃ_ｅを乗算する。

第１加算部１８３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１８２の出力(Ｃ_ｅ・^ｘ_ｅ)を減算する。つまり、第１加算部１８３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１８４は、第１加算部１８３の出力（ｙ－＾ｙ）にオブザーバゲインＬ（前記式(14)参照）を乗算する。

入力行列乗算部１８５は、入力ベクトル入力部１８１から出力される入力ベクトルｕ_１に入力行列Ｂ_ｅを乗算する。第２加算部１８７は、入力行列乗算部１８５の出力（Ｂ_ｅ・ｕ_１）と、システム行列乗算部１８６の出力（Ａ_ｅ・^ｘ_ｅ）と、ゲイン乗算部１８４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１８８は、第２加算部１８７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１８９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および実自動角速度推定値ｄ^θ_ｃ，ａｄ／ｄｔを演算する。

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(10)で表される。

したがって、プラントの逆モデルは、次式(16)となる。

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_ｃ，ａｄ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。

この変形例では、フィードバック制御トルクＴ_{ｆｂ，ａｄ}等に基づいて演算される自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄと、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄとの和である統合トルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}に基づいて電動モータ１８が駆動される。したがって、運転支援モード時において、通常時は、自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄに基づいて出力軸９が回転されるとともに、ドライバトルクに基づき発生する、操舵トルクＴ_ｔｂおよびアシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄに基づいて出力軸９が回転される。

運転支援モード時において、ハンズオンオフ判定部１１６による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、実手動操舵角演算部１１７Ａで用いられる路面負荷特性（ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃ）が大きくされる。路面負荷特性ｋ，ｃが大きくされると、ドライバトルクに対する実手動操舵角θ_ｃ，ｍｄ、すなわち、運転支援に対してドライバの操舵が許容される角度、の絶対値が通常時よりも小さくなる。

その結果、フィードバック制御に用いられる実自動操舵角θ_ｃ，ａｄの値が通常時より大きくなり、フィードバック制御トルクＴ_{ｆｂ，ａｄ}、自動操舵トルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ａｄを順に介して、モータのトルク指示値に反映される。

その結果、図２の実施形態と同様に、ドライバトルクに基づく出力軸９の回転量が小さくなる。これにより、ステアリングホイール２を回転させてもその回転が伝わりにくくなるため、トーションバー１０が捻じれやすくなる。これにより、操舵トルクＴ_ｔｂおよびドライバトルクが大きくなるので、ハンズオンオフ判定部１１６によるハンズオンオフ判定の精度が高くなる。これにより、直線走行などのドライバトルクの入力が少ない状況において、ドライバがステアリングホイール２を把持しているにもかかわらず手放し状態であるとの誤判定を防止または抑制することができる。

なお、通常モード時においては、アシスト制御部１１１によって設定されるアシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄが、統合トルク指令値Ｔ^＊ _{ｍ，ｉｎｔ}としてトルク制御部１１４に与えられる。したがって、通常モード時においては、アシストトルク指令値Ｔ^＊ _ｍ，ｍｄのみに基づいて、駆動回路３１が駆動される。

前述の実施形態では、運転支援モード時において、路面負荷特性設定部４４，１１８は、ハンズオンオフ判定結果に基づいて、ばね係数ｋおよび粘性減衰係数ｃの両方を変更しているが、ばね係数ｋおよび粘性減衰係数ｃの内のいずれか一方のみを変更するようにしてもよい。

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。

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。

１…電動パワーステアリング装置、３…転舵輪、４…転舵機構、１８…電動モータ、４３…ハンズオンオフ判定部、４４…路面負荷特性設定部、４５…手動操舵指令値生成部、４６…統合角度指令値演算部、４７…角度制御部、４８…トルク制御部、５１…アシストトルク指令値設定部、５２…指令値設定部、１１１…アシスト制御部、１１２…自動操舵制御部、１１３…統合トルク演算部（統合制御量演算部）、１１４…トルク制御部（制御部）、１１５…実操舵角演算部、１１６…ハンズオンオフ判定部、１１７…実自動操舵角演算部
１１７Ａ…実手動操舵角演算部、１１７Ｂ…減算部、１１８…路面負荷特性設定部、２０１…上位ＥＣＵ２０１、２０２…モータ制御用ＥＣＵ

Claims (4)

1. 操舵トルクを検出するためのトルク検出部と、
   前記操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
   運転支援モード時に与えられる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、舵角制御用の電動モータを角度制御する制御部と、
   ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部とを含み、
   前記手動操舵指令値生成部は、前記操舵トルクと、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数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おり、
   前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも一方の値を変更する、路面負荷特性変更部をさらに含む、モータ制御装置。
2. 操舵トルクを検出するためのトルク検出部と、実操舵角を検出するための操舵角検出部と、運転支援モード時に与えられる自動操舵指令値に基づいて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、
   ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部と、
   前記操舵トルクと前記アシスト制御量とに基づく手動操舵分の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り、前記自動操舵制御量に基づく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とを含み、
   前記自動操舵制御部は、前記自動操舵指令値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し、
   前記実手動操舵角演算部は、前記操舵トルクと、前記アシスト制御量と、路面負荷トルクを生成するためのばね定数および粘性減衰係数と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おり、
   前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続したときに、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも一方の値を変更する、路面負荷特性変更部をさらに含む、モータ制御装置。
3. 前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうち、前記路面負荷特性変更部によってその値が変更されるものを路面負荷変数とすると、
   前記路面負荷特性変更部は、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間継続したときには、その時点から手放し状態であるとの判定結果が継続している間は、前記路面負荷変数の値を徐々に増加させ、前記路面負荷変数が所定の上限値に達すると、前記路面負荷変数の値を前記上限値に保持する、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記路面負荷特性変更部は、前記運転支援モード時において、前記ハンズオンオフ判定部による手放し状態であるとの判定結果が所定時間以上継続した後に、前記ハンズオンオフ判定部による判定結果が把持状態に変化したときには、その時点から把持状態であるとの判定結果が継続している間は、前記路面負荷変数の値を徐々に減少させ、前記路面負荷変数が所定の下限値に達すると、前記路面負荷変数を前記下限値に保持する、請求項３に記載のモータ制御装置。

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