JP6915469B2

JP6915469B2 - 車両用制御装置

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Publication number: JP6915469B2
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Inventors: 隆志小寺; 政之喜多
Original assignee: JTEKT Corp
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Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2021-08-04
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Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

従来、ステアリングホイールと転舵輪と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。車両の走行時、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とともに、転舵モータを通じて転舵輪を転舵させる。

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が機械的に分離されているため、転舵輪に作用する路面反力がステアリングホイールに伝わりにくい。したがって、運転者は路面状況を、ステアリングホイールを通じて手に感じる操舵反力（手応え）として感じにくい。

そこで、たとえば特許文献１に記載の制御装置は、操舵角に基づく理想的なラック軸力であるフィードフォワード軸力と、車両の状態量（横加速度、転舵電流、およびヨーレート）に基づく推定軸力であるフィードバック軸力とを演算する。フィードバック軸力は、車両の状態量ごとに個別に演算される軸力を所定の配分比率で合算されることにより得られるブレンド軸力に基づき演算される。制御装置は、フィードフォワード軸力とフィードバック軸力とを所定の配分比率で合算することにより最終的な軸力を演算し、この最終的な軸力に基づき反力モータを制御する。フィードバック軸力には路面状況（路面情報）が反映されるため、反力モータにより発生される操舵反力にも路面情報が反映される。したがって、運転者は、路面情報を操舵反力として感じることができる。

特開２０１４−１４８２９９号公報

推定軸力には、操舵装置の機械的な要素に起因する不要成分として、たとえば転舵モータなどの慣性に起因する慣性成分、および粘性に起因する粘性成分が含まれる。また、推定軸力には、制御装置の伝達特性（伝達関数の周波数特性）に起因する不要成分（雑音、ひずみ）も含まれる。さらに、推定軸力には、操舵装置の摩擦などによる影響を受けて生じる不要成分も重畳する。運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えるためには、より適切な推定軸力を演算することが求められていた。

本発明の目的は、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる車両用制御装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る車両用制御装置は、車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する車両用制御装置であって、少なくとも操舵トルクに応じて前記指令値の第１の成分を演算する第１の演算部と、転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の目標回転角を前記操舵トルクおよび前記第１の成分の総和である基本駆動トルクに基づき演算する第２の演算部と、前記回転体の実際の回転角を前記目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて前記指令値の第２の成分を演算する第３の演算部と、を備えている。前記第２の演算部は、前記モータの電流値に基づき前記転舵輪に作用する軸力を演算する推定軸力演算部を備えている。また、前記第２の演算部は、前記推定軸力演算部により演算される前記軸力に対する前記操舵機構の動特性による影響を補償する動特性補償部、および前記推定軸力演算部により演算される前記軸力に対する前記操舵機構の静特性による影響を補償する静特性補償部の少なくとも一を備えている。前記第２の演算部は、前記動特性補償部および前記静特性補償部の少なくとも一により補償された前記軸力を、前記基本駆動トルクに対する反力成分として前記基本駆動トルクに反映させたうえで、前記目標回転角を演算する。

転舵機構に付与される駆動力を発生するモータの電流値には、路面状態（路面反力）が反映される。このため、モータの電流値に応じた転舵輪に作用する軸力が反力成分として反映された基本駆動トルクに基づき演算される目標回転角、ひいては当該目標回転角に実際の回転角を一致させるフィードバック制御を通じて演算される前記指令値に対する第２の成分についても路面状態が反映されたものになる。

ここで、前記第２の演算部が動特性補償部を備えている場合、モータの電流値に応じた軸力に対する少なくとも操舵機構の動特性による影響が補償される。すなわち、モータの電流値に応じた軸力において、少なくとも操舵機構の動特性による影響が除去されることにより、路面状態に応じたより適切な軸力が演算される。この補償後の軸力を基本駆動トルクに対する反力成分として使用することにより、前記指令値に対する第２の成分は路面状態がより適切に反映されたものとなる。より適切な第２の成分が指令値に加味されることにより、モータにより発生される駆動力にも路面状態がより適切に反映される。運転者は、路面状態に応じたより適切な操舵反力を手応えとして得ることができる。

また、前記第２の演算部が静特性補償部を備えている場合、モータの電流値に応じた軸力に対する少なくとも操舵機構の静特性の影響が補償される。モータの電流値に応じた軸力において、少なくとも操舵機構の静特性の影響が除去されることにより、路面状態に応じたより適切な軸力が演算される。

さらに、前記第２の演算部が動特性補償部および静特性補償部の両方を備えている場合、モータの電流値に応じた軸力に対する操舵機構の動特性および静特性の双方の影響が補償される。モータの電流値に応じた軸力において、操舵機構の動特性および正特性の双方の影響が除去されることにより、路面状態に応じたより適切な軸力が演算される。

上記の車両用制御装置において、前記第２の演算部は、前記推定軸力演算部を有することを前提として、前記動特性補償部および前記静特性補償部のうち少なくとも前記動特性補償部を有していてもよい。この場合、前記動特性補償部は、前記モータの慣性、前記モータの粘性、および前記第３の演算部により実行されるフィードバック制御を含む制御要素の伝達関数のうち少なくとも一を前記動特性として補償することが好ましい。

上記の車両用制御装置において、前記動特性補償部は、フィルタであってもよい。前記フィルタの伝達関数は、前記モータの逆伝達関数および前記制御要素の逆伝達関数を乗算した値に基づき設定されることが好ましい。

上記の車両用制御装置において、前記動特性補償部は、前記モータの慣性を補償する慣性補償部、前記モータの粘性を補償する粘性補償部、および前記推定軸力演算部により演算される前記軸力の位相を補償する位相補償部を有していてもよい。

上記の車両用制御装置において、前記第２の演算部は、前記推定軸力演算部を有することを前提として、前記動特性補償部および前記静特性補償部のうち少なくとも前記静特性補償部を有していてもよい。この場合、前記静特性補償部は、前記操舵機構の摩擦による前記軸力への影響を補償する摩擦補償部と、前記操舵機構における正作動時の効率である正効率と逆作動時の効率である逆効率との切り替わりによる前記軸力への影響を補償する効率補償部と、車速による前記軸力への影響を補償する勾配補償部と、のうち少なくとも一を有していることが好ましい。

上記の車両用制御装置において、前記第２の演算部は、複数の軸力演算部と配分演算部とを有していることが好ましい。複数の軸力演算部は、前記推定軸力演算部に加えて、前記目標回転角に基づき理想的な軸力を演算する理想軸力演算部、および車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき前記軸力を演算する他の推定軸力演算部を含む。配分演算部は、前記推定軸力演算部を含む前記複数の軸力演算部により演算される軸力を、車両挙動、路面状態が反映される状態量、および操舵状態のうちのいずれかに応じて設定される分配比率で合算することにより最終的な軸力を演算する。

モータの電流値に基づき演算されえる軸力、目標回転角に基づき演算される理想的な軸力、および車両挙動などが反映される状態量に基づき演算される軸力を、車両挙動などが反映される状態量に応じた分配比率で合算することにより、車両挙動などをより細やかに反映した最終的な軸力が得られる。

上記の車両用制御装置において、前記第２の演算部は、前記軸力を増幅する軸力増幅部を有していてもよい。また、上記の車両用制御装置において、前記第２の演算部は、前記複数の軸力演算部により演算される軸力、または前記最終的な軸力を増幅する軸力増幅部を有していてもよい。

これらの構成によれば、増幅された軸力が基本駆動トルク、ひいてはモータにより発生される駆動力に反映される。運転者は、増幅された軸力が反映される操舵反力を手応えとして得ることにより、路面状態をより明確に把握することができる。したがって、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。

上記の車両用制御装置において、前記配分演算部は、前記理想軸力演算部により演算される理想的な軸力と、前記推定軸力演算部および前記他の推定軸力演算部により演算される複数の軸力を車両挙動または路面状態が反映される状態量に応じて設定される分配比率で合算した合算値との差に応じて、前記最終的な軸力を変更するようにしてもよい。

また、上記の車両用制御装置において、前記配分演算部は、前記理想軸力演算部により演算される理想的な軸力と、前記推定軸力演算部および前記他の推定軸力演算部により演算される複数の軸力のいずれか一との差に応じて、前記最終的な軸力を変更するようにしてもよい。

これらの構成によれば、理想軸力と推定軸力（前記合算値、あるいは複数の軸力のいずれか一）との差に応じて前記最終的な軸力が仮想的に変更される。この差に応じて変更された軸力が基本駆動トルクに反映されることによって、運転者は、路面状態がより反映された操舵反力を手応えとして得ることができる。したがって、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。

上記の車両用制御装置において、前記操舵機構は、ステアリングホイールとの間が機械的に分離される前記回転体としてのピニオンシャフトおよび前記ピニオンシャフトの回転に連動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含んでいてもよい。また、車両用制御装置の制御対象として、前記指令値に基づき前記ステアリングホイール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と、前記ピニオンシャフトまたは前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する転舵モータと、を含んでいてもよい。この場合、前記推定軸力演算部は、前記転舵モータの電流値に基づき前記軸力を演算することが好ましい。

上記の車両用制御装置において、前記操舵機構は、ステアリングホイールに連動する前記回転体としてのピニオンシャフトおよび前記ピニオンシャフトの回転に連動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含んでいてもよい。また、前記モータは、前記ステアリングホイール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。

上記の車両用制御装置において、前記ピニオンシャフトの実際の回転角を前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角に一致させるフィードバック制御を通じて前記転舵モータに対する指令値を演算する第４の演算部と、前記目標ピニオン角に対してフィルタリング処理を行うバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタによりフィルタリング処理が施された前記目標ピニオン角を前記指令値に換算する換算部と、前記換算部により換算された指令値と前記第４の演算部により演算される指令値とを加算することにより前記転舵モータに対する最終的な指令値を演算する加算器と、を有していてもよい。前記バンドパスフィルタは、車速あるいはタイヤの空気圧の影響による前記第４の演算部の周波数特性の変化を見越して、当該変化を打ち消すような周波数特性に設定されていることが好ましい。

この構成によれば、第４の演算部の周波数特性の変化が抑えられることにより、車速あるいはタイヤの空気圧の影響を受けながらも、第４の演算部のフィードバック制御性能がより適切に発揮される。

上記の車両用制御装置において、前記ピニオンシャフトの実際の回転角を前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角に一致させるフィードバック制御を通じて前記転舵モータに対する指令値を演算する第４の演算部と、前記目標ピニオン角に対してフィルタリング処理を行うバンドパスフィルタと、前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角と前記バンドパスフィルタによりフィルタリング処理が施された前記目標ピニオン角とを加算することにより最終的な目標ピニオン角を演算する加算器と、を有していてもよい。前記バンドパスフィルタは、前記第４の演算部と逆の周波数特性を有することが好ましい。

上記の車両用制御装置において、前記ピニオンシャフトの実際の回転角を前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角に一致させるフィードバック制御を通じて前記転舵モータに対する指令値を演算する第４の演算部を有していてもよい。前記第４の演算部は、制御パラメータである比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも一を、車速またはタイヤの空気圧に応じて変更することにより、車速またはタイヤの空気圧による前記転舵モータに対する指令値への影響を補償することが好ましい。

この構成によれば、車速またはタイヤの空気圧に応じて、第４の演算部の制御パラメータを変更するだけで、車速またはタイヤの空気圧による前記転舵モータに対する指令値への影響を補償することができる。

本発明によれば、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。

車両用制御装置の第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。第１の実施の形態にかかる電子制御装置の制御ブロック図。第１の実施の形態にかかる目標舵角演算部の制御ブロック図。第１の実施の形態にかかる車両モデル（推定軸力演算部）の制御ブロック図。第１の実施の形態にかかるヒステリシス切り替わり判定値演算部の制御ブロック図。第１の実施の形態にかかる軸力の時間変化を示すグラフ。第１の実施の形態にかかる摩擦補償部の制御ブロック図。第１の実施の形態にかかる推定軸力と摩擦補償量との関係を規定する摩擦補償マップ。第１の実施の形態にかかる車速と摩擦補償量との関係を示すグラフ。第１の実施の形態にかかる効率補償部の制御ブロック図。第１の実施の形態にかかるヒステリシス切り替わり判定値と効率補償ゲインとの関係を規定する効率補償マップ。第１の実施の形態にかかる勾配補償部の制御ブロック図。第１の実施の形態にかかる車速と勾配補償ゲインとの関係を規定する勾配補償ゲインマップ。第１の実施の形態にかかる実際の軸力と推定軸力との関係を示すグラフ（摩擦補償前）。第１の実施の形態にかかる実際の軸力と推定軸力との関係を示すグラフ（摩擦補償後）。第１の実施の形態にかかるピニオン角と軸力との関係を示すグラフ。（ａ）は、第１の実施の形態にかかる実際の軸力と推定軸力との関係を示すグラフ（効率補償後）、（ｂ）は、第１の実施の形態にかかる実際の軸力と推定軸力との関係を示すグラフ（勾配補償後）。第２の実施の形態にかかる車両モデル（推定軸力演算部）の制御ブロック図。第３の実施の形態にかかる車両モデル（推定軸力演算部）の制御ブロック図。第４の実施の形態にかかる車両モデルの制御ブロック図。第４の実施の形態にかかる軸力配分演算部の制御ブロック図。第５の実施の形態にかかるピニオン角フィードバック演算部の理想的な周波数特性を示すグラフ。第５の実施の形態にかかるピニオン角フィードバック演算部の実際の周波数特性を示すグラフ。（ａ）は、第５の実施の形態にかかるピニオン角フィードバック演算部の周辺部分の構成を示す制御ブロック図、（ｂ）は、第５の実施の形態の変形例にかかるピニオン角フィードバック演算部の周辺部分の構成を示す制御ブロック図。第５の実施の形態にかかるバンドパスフィルタの周波数特性を示すグラフ。第６の実施の形態にかかるピニオン角フィードバック演算部の周辺部分を示す制御ブロック図。第７の実施の形態にかかるピニオン角フィードバック演算部に供給される信号を示す制御ブロック図。第７の実施の形態にかかるピニオン角フィードバック演算部の制御ブロック図。第７の実施の形態にかかるタイヤ空気圧とフィードバック制御パラメータとの関係を示すグラフ。第７の実施の形態にかかる車速とフィードバック制御パラメータとの関係を示すグラフ。第８の実施の形態にかかる操舵装置（電動パワーステアリング装置）の構成図。第８の実施の形態にかかる電子制御装置の制御ブロック図。第９の実施の形態にかかる軸力配分演算部の制御ブロック図。第９の実施の形態にかかる舵角（操舵角）と軸力との関係を示すグラフ。第９の実施の形態にかかる舵角（操舵角）の変化に伴う操舵トルクの変化を示すグラフ。第９の実施の形態の変形例にかかる車両モデルの制御ブロック図。（ａ），（ｂ）は、第９の実施の形態の変形例にかかる補正演算部の周辺部分を示す制御ブロック図。第９の実施の形態の変形例にかかる車両モデル（推定軸力演算部）の制御ブロック図。第１０の実施の形態にかかる軸力配分演算部の制御ブロック図。第１０の実施の形態の変形例にかかる軸力配分演算部の制御ブロック図。

＜第１の実施の形態＞
車両用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。ステアリングシャフト１２におけるステアリングホイール１１と反対側の端部には、ピニオンシャフト１３が設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、ピニオンシャフト１３に対して交わる方向へ延びる転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。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。これら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。すなわち、ステアリングホイール１１の回転操作に伴い転舵シャフト１４が直線運動することにより、転舵輪１６，１６の転舵角θｔが変更される。

＜クラッチ＞
また、操舵装置１０は、クラッチ２１を有している。クラッチ２１はステアリングシャフト１２に設けられている。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。クラッチ２１が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達経路が機械的に切断される。クラッチ２１が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１６，１６との間の動力伝達が機械的に連結される。

＜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。

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。

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θ_ａを検出する。反力モータ３１の回転角θ_ａは、舵角（操舵角）θ_ｓ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θ_ａ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θ_ｓ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θ_ａに基づき舵角θ_ｓを求めることができる。

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Ｔ_ｈ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。

＜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。

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。

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θ_ｂを検出する。
＜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、転舵モータ４１およびクラッチ２１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。

制御装置５０は、クラッチ接続条件の成否に基づきクラッチ２１の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ接続条件としては、たとえば車両の電源スイッチがオフされていることなどがある。制御装置５０は、クラッチ接続条件が成立しないとき、クラッチ２１の励磁コイルに通電することによってクラッチ２１を接続された状態から切断された状態へ切り替える。また、制御装置５０は、クラッチ接続条件が成立するとき、クラッチ２１の励磁コイルに対する通電を停止することによってクラッチ２１を切断された状態から接続された状態へ切り替える。

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Ｔ_ｈ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Ｔ_ｈおよび車速Ｖのうち少なくとも操舵トルクＴ_ｈ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Ｔ_ｈ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θ_ｓを目標操舵角に追従させるべく実行される舵角θ_ｓ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。

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θ_ｂ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θ_ｐを演算する。このピニオン角θ_ｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θｔを反映する値である。制御装置５０は、前述した目標操舵角を使用して目標ピニオン角を演算する。そして制御装置５０は、目標ピニオン角と実際のピニオン角θ_ｐ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。

＜制御装置の詳細構成＞
つぎに、制御装置５０について詳細に説明する。
図２に示すように、制御装置５０は、反力制御を実行する反力制御部５０ａ、および転舵制御を実行する転舵制御部５０ｂを有している。

＜反力制御部＞
反力制御部５０ａは、目標操舵反力演算部５１、目標舵角演算部５２、舵角演算部５３、舵角フィードバック制御部５４、加算器５５、および通電制御部５６を有している。

目標操舵反力演算部５１は、操舵トルクＴ_ｈに基づき目標操舵反力Ｔ_１ ^＊を演算する。なお、目標操舵反力演算部５１は、車速Ｖを加味して目標操舵反力Ｔ_１ ^＊を演算してもよい。

目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標舵角θ^＊を演算する。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈの総和を基本駆動トルク（入力トルク）とするとき、この基本駆動トルクに基づいて理想的な舵角を定める理想モデルを有している。この理想モデルは、基本駆動トルクに応じた理想的な転舵角に対応する舵角（操舵角）を予め実験などによりモデル化したものである。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊と操舵トルクＴ_ｈとを加算することにより基本駆動トルクを求め、この基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ^＊（目標操舵角）を演算する。

舵角演算部５３は、回転角センサ３３を通じて検出される反力モータ３１の回転角θ_ａに基づきステアリングホイール１１の実際の舵角θ_ｓを演算する。舵角フィードバック制御部５４は、実際の舵角θ_ｓを目標舵角θ^＊に追従させるべく舵角θ_ｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量Ｔ_２ ^＊を演算する。加算器５５は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊に舵角補正量Ｔ_２ ^＊を加算することにより操舵反力指令値Ｔ^＊を算出する。

通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ^＊に応じた電力を反力モータ３１へ供給する。具体的には、通電制御部５６は、操舵反力指令値Ｔ^＊に基づき反力モータ３１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部５６は、反力モータ３１に対する給電経路に設けられた電流センサ５７を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉ_ａを検出する。この電流値Ｉ_ａは、反力モータ３１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部５６は、電流指令値と実際の電流値Ｉ_ａ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Ｉ_ａ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。

＜転舵制御部＞
図２に示すように、転舵制御部５０ｂは、ピニオン角演算部６１、舵角比変更制御部６２、微分ステアリング制御部６３、ピニオン角フィードバック制御部６４、および通電制御部６５を有している。

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θ_ｂに基づきピニオンシャフト１３の実際の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。前述したように、転舵モータ４１とピニオンシャフト１３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θ_ｂとピニオン角θ_ｐ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θ_ｂからピニオン角θ_ｐを求めることができる。さらに、これも前述したように、ピニオンシャフト１３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θ_ｐ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θ_ｐは、転舵輪１６，１６の転舵角θｔを反映する値である。

舵角比変更制御部６２は、車両の走行状態（たとえば車速Ｖ）に応じて舵角θ_ｓに対する転舵角θｔの比である舵角比を設定し、この設定される舵角比に応じて目標ピニオン角を演算する。舵角比変更制御部６２は、車速Ｖが遅くなるほど舵角θ_ｓに対する転舵角θｔがより大きくなるように、また車速Ｖが速くなるほど舵角θ_ｓに対する転舵角θｔがより小さくなるように、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。舵角比変更制御部６２は、車両の走行状態に応じて設定される舵角比を実現するために、目標舵角θ^＊に対する補正角度を演算し、この演算される補正角度を目標舵角θ^＊に加算することにより舵角比に応じた目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。

微分ステアリング制御部６３は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を微分することにより目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の変化速度（転舵速度）を演算する。また、微分ステアリング制御部６３は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の変化速度にゲインを乗算することにより目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に対する補正角度を演算する。微分ステアリング制御部６３は、補正角度を目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に加算することにより最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。舵角比変更制御部６２により演算される目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の位相が進められることにより、転舵遅れが改善される。すなわち、転舵速度に応じて転舵応答性が確保される。

ピニオン角フィードバック制御部６４は、実際のピニオン角θ_ｐを、微分ステアリング制御部６３により演算される最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に追従させるべくピニオン角θ_ｐ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Ｔ_ｐ ^＊を演算する。

通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。具体的には、通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部６５は、転舵モータ４１に対する給電経路に設けられた電流センサ６６を通じて、当該給電経路に生じる実際の電流値Ｉ_ｂを検出する。この電流値Ｉ_ｂは、転舵モータ４１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部６５は、電流指令値と実際の電流値Ｉ_ｂ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Ｉ_ｂ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Ｔ_ｐ ^＊に応じた角度だけ回転する。

＜目標舵角演算部＞
つぎに、目標舵角演算部５２について詳細に説明する。
前述したように、目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈの総和である基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標舵角θ^＊を演算する。この理想モデルは、ステアリングシャフト１２に印加されるトルクとしての基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊が、次式（１）で表されることを利用したモデルである。

Ｔ_ｉｎ ^＊＝Ｊθ^＊′′＋Ｃθ^＊′＋Ｋθ^＊ …（１）
ただし、「Ｊ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２の慣性モーメント、「Ｃ」は転舵シャフト１４のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数（摩擦係数）、「Ｋ」はステアリングホイール１１およびステアリングシャフト１２をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。

式（１）から分かるように、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊は、目標舵角θ^＊の二階時間微分値θ^＊′′に慣性モーメントＪを乗じた値、目標舵角θ^＊の一階時間微分値θ^＊′に粘性係数Ｃを乗じた値、および目標舵角θ^＊にばね係数Ｋを乗じた値を加算することによって得られる。目標舵角演算部５２は、式（１）に基づく理想モデルに従って目標舵角θ^＊を演算する。

図３に示すように、式（１）に基づく理想モデルは、ステアリングモデル７１、および車両モデル７２に分けられる。
ステアリングモデル７１は、ステアリングシャフト１２および反力モータ３１など、操舵装置１０の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。ステアリングモデル７１は、加算器７３、減算器７４、慣性モデル７５、第１の積分器７６、第２の積分器７７および粘性モデル７８を有している。

加算器７３は、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊と操舵トルクＴ_ｈとを加算することにより基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊を演算する。
減算器７４は、加算器７３により算出される基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊から後述する粘性成分Ｔ_ｖｉ ^＊およびばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊をそれぞれ減算することにより、最終的な基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊を演算する。

慣性モデル７５は、式（１）の慣性項に対応する慣性制御演算部として機能する。慣性モデル７５は、減算器７４により算出される最終的な基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に慣性モーメントＪの逆数を乗ずることにより、舵角加速度α^＊を演算する。

第１の積分器７６は、慣性モデル７５により算出される舵角加速度α^＊を積分することにより、舵角速度ω^＊を演算する。
第２の積分器７７は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω^＊をさらに積分することにより、目標舵角θ^＊を演算する。目標舵角θ^＊は、ステアリングモデル７１に基づくステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の理想的な回転角である。

粘性モデル７８は、式（１）の粘性項に対応する粘性制御演算部として機能する。粘性モデル７８は、第１の積分器７６により算出される舵角速度ω^＊に粘性係数Ｃを乗ずることにより、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊の粘性成分Ｔ_ｖｉ ^＊を演算する。

車両モデル７２は、操舵装置１０が搭載される車両の特性に応じてチューニングされる。操舵特性に影響を与える車両側の特性は、たとえばサスペンションおよびホイールアライメントの仕様、および転舵輪１６，１６のグリップ力（摩擦力）などにより決まる。車両モデル７２は、式（１）のばね項に対応するばね特性制御演算部として機能する。車両モデル７２は、第２の積分器７７により算出される目標舵角θ^＊にばね係数Ｋを乗ずることにより、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊のばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊（ばね反力トルク）を演算する。

なお、車両モデル７２は、ばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊を演算するに際して、車速Ｖおよび電流センサ６６を通じて検出される転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂをそれぞれ加味する。また、車両モデル７２は、ピニオン角速度ω_ｐを取り込む。ピニオン角速度ω_ｐは、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θ_ｐが、制御装置５０に設けられる微分器７９により微分されることにより得られる。ピニオンシャフト１３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θ_ｐの変化速度（ピニオン角速度ω_ｐ）と転舵シャフト１４の移動速度（転舵速度）との間には相関関係がある。すなわち、ピニオン角速度ω_ｐは、転舵輪１６，１６の転舵速度を反映する値である。ピニオン角速度ω_ｐと転舵速度との相関関係を利用してピニオン角速度ω_ｐから転舵速度を求めることも可能である。

このように構成した目標舵角演算部５２によれば、ステアリングモデル７１の慣性モーメントＪおよび粘性係数Ｃ、ならびに車両モデル７２のばね係数Ｋをそれぞれ調整することによって、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊と目標舵角θ^＊との関係を直接的にチューニングすること、ひいては所望の操舵特性を実現することができる。

また、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊は、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊からステアリングモデル７１および車両モデル７２に基づき演算される目標舵角θ^＊が使用されて演算される。そして、実際のピニオン角θ_ｐが目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に一致するようにフィードバック制御される。前述したように、ピニオン角θ_ｐと転舵輪１６，１６の転舵角θ_ｔとの間には相関関係がある。このため、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に応じた転舵輪１６，１６の転舵動作もステアリングモデル７１および車両モデル７２により定まる。すなわち、車両の操舵感がステアリングモデル７１および車両モデル７２により決まる。したがって、ステアリングモデル７１および車両モデル７２を調整することにより所望の操舵感を実現することが可能となる。

しかし、運転者の操舵方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）である操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標舵角θ^＊に応じたものにしかならない。すなわち、路面状態（路面の滑りやすさなど）によって操舵反力が変わらない。このため、運転者は操舵反力を通じて路面状態を把握しにくい。そこで本例では、こうした懸念を解消する観点に基づき、車両モデル７２をつぎのように構成している。

＜車両モデル＞
図４に示すように、車両モデル７２は推定軸力演算部８０を有している。
推定軸力演算部８０は、軸力演算部８１、ヒステリシス切替わり判定部８２、摩擦補償部８３、効率補償部８４、フィルタ８５、勾配補償部８６を有している。

軸力演算部８１は、次式（２）に基づき、転舵シャフト１４（転舵輪１６，１６）に作用する実際の軸力Ｆ１（路面反力）を演算する。ここで、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂ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θ_ｐ ^＊と実際のピニオン角θ_ｐ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Ｉ_ｂ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Ｉ_ｂ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。

Ｆ１＝Ｉ_ｂ×Ｇ１ …（２）
ただし、「Ｉ_ｂ」は転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂである。「Ｇ１」はゲインであって、電流値を軸力（反力トルク）に変換する係数でもある。

図５に示すように、ヒステリシス切替わり判定部８２は、２つのローパスフィルタ８２ａ，８２ｂ、および判定値演算部８２ｃを有している。ローパスフィルタ８２ａは、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に含まれる雑音などの周波数成分を除去する。ローパスフィルタ８２ｂは、微分器７９により演算されるピニオン角速度ω_ｐに含まれる雑音などの周波数成分を除去する。判定値演算部８２ｃは、次式（３）に基づき、ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄを演算する。

Η_ｄ＝Ｆ１_ａ×ω_ｐａ…（３）
ただし、「Ｆ１_ａ」は、ローパスフィルタ８２ａによりフィルタリング処理が施された後の推定軸力である。「ω_ｐａ」は、ローパスフィルタ８２ｂによりフィルタリングされた後のピニオン角速度である。

ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄは、操舵装置１０の正作動時の正効率と逆作動時の逆効率との違いに起因する軸力の特性変化を判定するために使用される。
正効率とは、ピニオンシャフト４４と転舵シャフト１４との噛み合いを通じて、転舵モータ４１の回転運動が転舵シャフト１４の直線運動に変換される場合（以下、「正作動時」という。）の変換効率をいう。換言すれば、正効率は、転舵モータ４１の駆動に伴う転舵シャフト１４の移動方向と、転舵シャフト１４に実際に作用する軸力の方向とが同じであるときの変換効率である。

逆効率とは、ピニオンシャフト４４と転舵シャフト１４との噛み合いを通じて、転舵シャフト１４の直線運動が転舵モータ４１の回転運動に変換される場合（以下、「逆作動時」という。）の変換効率をいう。換言すれば、逆効率は、転舵モータ４１の駆動に伴う転舵シャフト１４の移動方向と、転舵シャフト１４に実際に作用する軸力の方向とが互いに反対であるときの変換効率である。ちなみに、逆作動する状況としては、たとえば車両の走行中において、路面の凹凸などに起因して転舵輪１６，１６が転舵されることにより転舵シャフト１４に軸力が働く状況が想定される。

ここで、転舵モータ４１に対して供給される同一の電流に対する転舵モータ４１の出力トルクは、転舵モータ４１が転舵輪１６，１６を路面反力に抗して動かそうとする正作動時と、転舵モータ４１が転舵輪１６，１６からの反力によって動かされる逆作動時との間で異なる。このため、目標舵角θ^＊と実際の舵角θ_ｓとの制御偏差が正作動時と逆作動時との間で異なる。すなわち、正作動時と逆作動時との間において、転舵モータ４１の追従性に違いが生じる。また、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂ、ひいては転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づき演算される軸力Ｆ１についても、正作動時と逆作動時との間で違いが生じる。正作動と逆作動との間の切り替わりの影響を受けて、正作動時に演算される軸力Ｆ１と逆作動時に演算される軸力Ｆ１との間には、これら軸力の差に起因するヒステリシスが生じる。

たとえば図６のグラフに示すように、操舵装置１０の正作動時（正効率）、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１の絶対値は実際の軸力に対して、より大きな値となる傾向にある。操舵装置１０の逆作動時（逆効率）、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１の絶対値は実際の軸力に対してより小さな値となる傾向にある。

図７に示すように、摩擦補償部８３は、摩擦補償量演算部８３ａ、上下限ガード処理部８３ｂ、および減算器８３ｃを有している。
摩擦補償量演算部８３ａは、摩擦補償マップを使用してフィルタ後の軸力Ｆ１_ａおよび車速Ｖに基づき摩擦補償量Ｆ_ｆを演算する。

図８に示すように、摩擦補償マップＭ１は、フィルタ後の軸力Ｆ１_ａと摩擦補償量Ｆ_ｆとの関係を車速Ｖに応じて規定する三次元マップであって、つぎのような特性を有する。すなわち、フィルタ後の軸力Ｆ１_ａが正の値であるとき、摩擦補償量Ｆ_ｆは正の値となる。フィルタ後の軸力Ｆ１_ａが負の値であるとき、摩擦補償量Ｆ_ｆは負の値となる。フィルタ後の軸力Ｆ１_ａが正の値である場合であって「０」の近傍値であるとき、軸力Ｆ１_ａの絶対値が大きくなるほど、摩擦補償量Ｆ_ｆは正の方向へ増大する。フィルタ後の軸力Ｆ１_ａが負の値である場合であって「０」の近傍値であるとき、軸力Ｆ１_ａの絶対値が大きくなるほど、摩擦補償量Ｆ_ｆは負の方向へ増大する。フィルタ後の軸力Ｆ１_ａの絶対値が所定値以上であるとき、摩擦補償量Ｆ_ｆの絶対値は軸力Ｆ１_ａには依存せず、一定の値となる。

また、摩擦補償量Ｆ_ｆと車速Ｖとの間にはつぎの関係がある。
図９に示すように、車速Ｖが「０」を基準とする所定値Ｖ１未満であるとき、車速Ｖが速くなるほど摩擦補償量Ｆ_ｆは、より小さな値になる。所定値Ｖ１以上であるとき、車速Ｖが速くなるほど摩擦補償量Ｆ_ｆは、より大きな値になる。

上下限ガード処理部８３ｂは、制御装置５０の記憶装置に格納された制限値（上限値および下限値）に基づき、摩擦補償量演算部８３ａにより演算される摩擦補償量Ｆ_ｆに対する制限処理を実行する。すなわち、上下限ガード処理部８３ｂは、摩擦補償量Ｆ_ｆが上限値を超える場合には摩擦補償量Ｆ_ｆを上限値に制限し、下限値を下回る場合には摩擦補償量Ｆ_ｆを下限値に制限する。ただし、摩擦補償部８３として、上下限ガード処理部８３ｂを割愛した構成を採用してもよい。

減算器８３ｃは、次式（４）に示されるように、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆから、上下限ガード処理部８３ｂによる制限処理が施された摩擦補償量Ｆ_ｆを減算することによって、摩擦補償後の軸力Ｆ１_ｂを演算する。

Ｆ１_ｂ＝Ｆ１−Ｆ_ｆ …（４）
図１０に示すように、効率補償部８４は、効率補償ゲイン演算部８４ａ、上下限ガード処理部８４ｂ、および乗算器８４ｃを有している。

効率補償ゲイン演算部８４ａは、効率補償マップを使用してヒステリシス切替わり判定値Η_ｄおよび車速Ｖに基づき効率補償ゲインＧ_ｅを演算する。
図１１に示すように、効率補償マップＭ２は、ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄと効率補償ゲインＧ_ｅとの関係を車速Ｖに応じて規定する三次元マップであって、つぎのような特性を有する。すなわち、効率補償ゲインＧ_ｅはヒステリシス切替わり判定値Η_ｄの符号（正負）に関わらず常に正の値となる。ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄが正の値であるとき、効率補償ゲインＧ_ｅはヒステリシス切替わり判定値Η_ｄには依存せず、一定の値となる。ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄが負の値である場合であって「０」の近傍値であるとき、ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄの絶対値が増大するほど、効率補償ゲインＧ_ｅはより大きな値となる。ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄが負の値である場合であって、ヒステリシス切替わり判定値Η_ｄの絶対値が所定値以上であるとき、効率補償ゲインＧ_ｅはヒステリシス切替わり判定値Η_ｄには依存せず、一定の値となる。

上下限ガード処理部８４ｂは、制御装置５０の記憶装置に格納された制限値（上限値および下限値）に基づき、効率補償ゲイン演算部８４ａにより演算される効率補償ゲインＧ_ｅに対する制限処理を実行する。すなわち、上下限ガード処理部８４ｂは、効率補償ゲインＧ_ｅが上限値を超える場合には効率補償ゲインＧ_ｅを上限値に制限し、下限値を下回る場合には効率補償ゲインＧ_ｅを下限値に制限する。ただし、効率補償部８４として、上下限ガード処理部８４ｂを割愛した構成を採用してもよい。

乗算器８４ｃは、次式（５）に示されるように、上下限ガード処理部８４ｂによる制限処理が施された効率補償ゲインＧ_ｅを摩擦補償後の軸力Ｆ１_ｂに乗算することによって、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃを演算する。

Ｆ１_ｃ＝Ｆ１_ｂ×Ｇ_ｅ …（５）
フィルタ８５は、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに重畳する不要成分を除去する。ここで不要成分としては、操舵装置１０（主に転舵モータ４１）の動特性による影響を受けて発生するものを想定する。操舵装置１０の動特性は、転舵モータ４１の慣性および粘性などで表される。また、ここでは不要成分として、制御装置５０（主に転舵制御部５０ｂ）の伝達特性の影響を受けて発生するものも想定する。

すなわち、軸力Ｆ１_ｃ（より正確には、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１）に重畳する不要成分には、転舵モータ４１の粘性および慣性などに起因する成分、ならびに転舵制御部５０ｂの伝達特性（伝達関数の周波数特性）に起因する成分が含まれる。これら不要成分を打ち消す観点に基づき、フィルタ８５の伝達関数が設定される。

フィルタ８５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、次式（６）で表される。
Ｇ（ｓ）＝Ｔｓ+１／（Ｌｓ+１）×（Ｊｓ^２+Ｃｓ+Ｋ） …（６）
式（６）は、次式（６−１），（６−２），（６−３）で表される微分ステアリング制御部６３の逆伝達関数Ｍ_１（ｓ）、ピニオン角フィードバック制御部６４の逆伝達関数Ｍ_２（ｓ）、および転舵モータ４１の逆伝達関数Ｍ_３（ｓ）を乗算することにより得られる。なお、逆伝達関数とは伝達関数の逆数をいう。

Ｍ_１（ｓ）＝１／（Ｌｓ+１） …（６−１）
Ｍ_２（ｓ）＝Ｔｓ+１ …（６−２）
Ｍ_３（ｓ）＝１／（Ｊｓ^２+Ｃｓ+Ｋ） …（６−３）
ただし、「Ｌ」は微分ステアリング制御定数からなる時定数である。「Ｔ」はピニオン角フィードバック制御定数からなる時定数である。また、「Ｊ」は慣性、「Ｃ」は粘性、「Ｋ」はばね性（弾性）である。

このため、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに対してフィルタ８５によりフィルタリング処理が施されることにより、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに重畳する粘性、慣性および各制御部の伝達関数に起因する不要成分が打ち消される。すなわち、フィルタ８５は、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に対する操舵装置１０の動特性による影響を補償する動特性補償部として機能する。

図１２に示すように、勾配補償部８６は、勾配補償ゲイン演算部８６ａ、上下限ガード処理部８６ｂ、乗算器８６ｃ、および上下限ガード処理部８６ｄを有している。
勾配補償ゲイン演算部８６ａは、勾配補償ゲインマップを使用して、フィルタ８５によりフィルタリング処理が施された軸力Ｆ１_ｄおよび車速Ｖに基づき勾配補償ゲインＧ_ｃを演算する。

図１３に示すように、勾配補償ゲインマップＭ３は、フィルタ８５によりフィルタリング処理が施された軸力Ｆ１_ｄと車速Ｖとの関係を規定する二次元マップであって、つぎのような特性を有する。車速Ｖが「０」を基準とする所定値Ｖ２未満であるとき、車速Ｖが速くなるほど勾配補償ゲインＧ_ｃは、より小さな値になる。車速Ｖが所定値Ｖ２以上であるとき、車速Ｖが速くなるほど勾配補償ゲインＶ_ｃは、より大きな値になる。ちなみに、所定値Ｖ２はいわゆる中速域の車速である。

上下限ガード処理部８６ｂは、制御装置５０の記憶装置に格納された制限値（上限値および下限値）に基づき、勾配補償ゲイン演算部８６ａにより演算される勾配補償ゲインＧ_ｃに対する制限処理を実行する。すなわち、上下限ガード処理部８６ｂは、勾配補償ゲインＧ_ｃが上限値を超える場合には勾配補償ゲインＧ_ｃを上限値に制限し、下限値を下回る場合には勾配補償ゲインＧ_ｃを下限値に制限する。ただし、勾配補償部８６として、上下限ガード処理部８６ｂを割愛した構成を採用してもよい。

乗算器８６ｃは、次式（７）に示されるように、フィルタ８５によりフィルタリング処理が施された軸力Ｆ１_ｄと、上下限ガード処理部８６ｂによる制限処理が施された勾配補償ゲインＧ_ｃとを乗算することによって、勾配補償後の軸力Ｆ１_ｅを演算する。

Ｆ１_ｅ＝Ｆ１_ｄ×Ｇ_ｃ …（７）
上下限ガード処理部８６ｄは、制御装置５０の記憶装置に格納された制限値（上限値および下限値）に基づき、勾配補償後の軸力Ｆ１_ｅに対する制限処理を実行する。すなわち、上下限ガード処理部８６ｄは、勾配補償後の軸力Ｆ１_ｅが上限値を超える場合には当該軸力Ｆ１_ｅを上限値に制限し、下限値を下回る場合には当該軸力Ｆ１_ｅを下限値に制限する。

ちなみに、摩擦補償部８３、効率補償部８４および勾配補償部８６は、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に対する操舵装置１０（転舵ユニット）の静特性による影響を補償する静特性補償部として機能する。

車両モデル７２は、上下限ガード処理部８６ｄによる制限処理が施された軸力Ｆ１_ｅをトルク（ばね反力トルク）に変換することにより、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊のばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊を得る。

＜推定軸力演算部の作用および効果＞
つぎに、推定軸力演算部８０の作用および効果を説明する。
図１４のグラフに二点鎖線で示されるように、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１（推定軸力）と実際の軸力とが１対１で対応することが理想的である。すなわち、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１と実際の軸力との理想的な関係を示す特性線Ｌ１は、原点を通る傾きが「１」の直線となる。

しかし、推定演算される軸力Ｆ１には、操舵装置１０の静特性（摩擦など）による影響を受けて生じる不要成分、および操舵装置１０の動特性（慣性など）の影響を受けて生じる不要成分が重畳している。このため、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１と実際の軸力とは一致しない。すなわち、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１と実際の軸力との間には差が発生する。したがって、図１４のグラフに実線で示されるように、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１と実際の軸力との関係を示すループ状の特性線Ｌ２は、理想的な特性線Ｌ１に対して、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１と実際の軸力との差に応じたヒステリシスを有する。

本例では、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に対する各種の補償制御の実行を通じて、軸力Ｆ１と実際の軸力との差であるヒステリシスをより少なくすることにより、特性線Ｌ２を理想的な特性線Ｌ１に近づける。具体的にはつぎの通りである。

すなわちまず、摩擦補償部８３による摩擦補償制御の実行を通じて、実際の軸力がステアリングホイール１１の中立位置（直進位置）に対応する「０（原点）」を含む近傍値であるときのヒステリシス幅が狭められる。

図１５のグラフに示されるように、理想的には、実際の軸力が「０」であるとき、摩擦補償後の推定軸力である軸力Ｆ１_ｂも「０」となる。ただし、摩擦補償後の推定軸力である軸力Ｆ１_ｂには、正効率と逆効率との違いによるヒステリシスが含まれている。この正効率と逆効率との違いに起因するヒステリシスは、軸力演算部８１において、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づき転舵シャフト１４に作用する実際の軸力Ｆ１が演算されることによって生じる。

このため、特性線Ｌ２で示されるヒステリシス特性（ヒステリシスループの形状）は、たとえばステアリングホイール１１の中立位置（直進位置）に対応する「０（原点）」でヒステリシス幅が「０」となる、いわゆる蝶型となる。摩擦補償後の軸力Ｆ１_ｂのヒステリシス特性を示す特性線Ｌ２は、原点を通って傾きの異なる２つの特性線Ｌ３，Ｌ４を含む。ここでは、特性線Ｌ３の傾きは理想的な特性線Ｌ１よりも大きく、特性線Ｌ４の傾きは理想的な特性線Ｌ１よりも小さい。

つぎに、効率補償部８４による効率補償制御の実行を通じて、摩擦補償後の軸力Ｆ１_ｂに含まれるヒステリシスが除去される。これにより、図１７（ａ）に実線で示されるように、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃ（推定軸力）と実際の軸力との関係を示す特性線Ｌ５は、原点を通るたとえば傾き「０．８」〜「１．０」の直線となる。特性線Ｌ５の傾きは、車速Ｖによって若干異なるものの、理想的な特性線Ｌ１に対してほぼ一致する。

つぎに、フィルタ８５によるフィルタリング処理を通じて、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに含まれる不要成分が除去される。ここでの不要成分には、たとえば転舵モータ４１の慣性などに起因する不要成分、および転舵制御にかかる各制御部（６３，６４）の伝達関数に起因する不要成分が含まれている。

フィルタ８５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、次式（８−１），（８−２），（８−３）で表される微分ステアリング制御部６３の伝達関数Ｇ_１（ｓ）、ピニオン角フィードバック制御部６４の伝達関数Ｇ_２（ｓ）、および転舵モータ４１の伝達関数Ｇ_３（ｓ）を打ち消す観点で設定されている。

Ｇ_１（ｓ）＝Ｌｓ+１ …（８−１）
Ｇ_２（ｓ）＝１／（Ｔｓ+１） …（８−２）
Ｇ_３（ｓ）＝Ｊｓ^２+Ｃｓ+Ｋ …（８−３）
すなわち、フィルタ８５の伝達関数は、先の式（６）で表されるように、微分ステアリング制御部６３の逆伝達関数Ｍ_１（ｓ）、ピニオン角フィードバック制御部６４の逆伝達関数Ｍ_２（ｓ）、および転舵モータ４１の逆伝達関数Ｍ_３（ｓ）が乗算されてなる。

したがって、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに対してフィルタ８５によるフィルタリング処理が施されることにより、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに重畳する転舵モータ４１の粘性および慣性などに起因する不要成分、ならびに各制御部（６３，６４）の伝達関数の周波数特性に起因する不要成分が打ち消される。

ここで、ピニオン角θ_ｐと軸力との関係を説明する。
図１６のグラフに示されるように、横軸にピニオン角θ_ｐを、縦軸に軸力をプロットしたとき、ピニオン角θｐに対して軸力はヒステリシス特性を有する。図１６のグラフにループ状の特性線Ｌ５で示されるように、ピニオン角θ_ｐと軸力との間の理想的な関係である場合、ピニオン角θ_ｐが転舵角θｔの中立位置に対応する「０（原点）」であるときの軸力は一定範囲ΔＨに収まる。また、ここではピニオン角θ_ｐと軸力との関係が理想的である場合、ピニオン角θ_ｐに対する軸力のヒステリシス幅は一定（ΔＨ）である。

しかし実際には、転舵モータ４１の粘性および慣性などの影響を受けて、ピニオン角θ_ｐに対する軸力のヒステリシス特性は理想的なものにはならない。
図１６のグラフに一点鎖線で示されるように、転舵モータ４１の粘性は、ピニオン角θ_ｐに対する軸力を増大させる方向に作用する。ピニオン角θ_ｐが原点に近づくほど粘性の影響がより強く作用するため、軸力はより大きな値になる。

また、図１６のグラフに二点鎖線で示されるように、転舵モータ４１の慣性は、ピニオン角θ_ｐの増大に対する軸力の変化度合いをより減少させるように作用する。概念的に説明すると、慣性は理想的なループ状の特性線Ｌ５を、図１６のグラフにおける原点を中心として回転させる方向に作用する。

効率補償後の軸力Ｆ１_ｃには、転舵モータ４１の慣性および粘性などに起因する不要成分が重畳されている。フィルタ８５によるフィルタリングを通じて転舵モータ４１の伝達関数Ｇ_３（ｓ）が打ち消される。これにより、転舵モータ４１の慣性などに起因する不要成分が効率補償後の軸力Ｆ１_ｃから除去される。このため、ピニオン角θ_ｐと軸力との関係において、ピニオン角θ_ｐに対する軸力Ｆ１_ｃのヒステリシス特性は図１６のグラフに示される理想的なヒステリシスループである特性線Ｌ５に近づく。

また、フィルタ８５によるフィルタリングを通じて微分ステアリング制御部６３の伝達関数Ｇ_１（ｓ）、およびピニオン角フィードバック制御部６４の伝達関数Ｇ_２（ｓ）が打ち消される。これにより、これら伝達関数Ｇ_１（ｓ），Ｇ_２（ｓ）に起因する不要成分が効率補償後の軸力Ｆ１_ｃから除去される。また、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃの位相（一次遅れ要素の伝達関数の周波数に対する位相のずれ）も補償される。このため、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃの位相が安定する。

ここで、フィルタ８５によるフィルタリング処理を通じて、粘性補償、慣性補償、微分ステアリング制御補償、ピニオン角フィードバック制御補償、および位相補償が行われることにより得られるフィルタ後の軸力Ｆ１_ｄは、理想的には実際の軸力と一致する。

しかし、車速Ｖなどの影響によって、フィルタ後の軸力Ｆ１_ｄと実際の軸力とが一致しないこともある。たとえば、図１７（ｂ）の特性線Ｌ６で示されるように、推定軸力（ここではフィルタ後の軸力Ｆ１_ｄ）の絶対値が実際の軸力の絶対値よりも大きくなることがある。また、図１７（ｂ）の特性線Ｌ７で示されるように、推定軸力の絶対値が実際の軸力の絶対値よりも小さくなることもある。

そこで、勾配補償部８６による勾配補償制御の実行を通じて、特性線Ｌ６，Ｌ７がさらに理想的な特性線Ｌ１に近づけられる。すなわち、図１７（ｂ）に矢印α１，α２で示されるように、特性線Ｌ６，Ｌ７の傾きは、より「１」に近づき、理想的には２つの特性線Ｌ６，Ｌ７は理想的な特性線Ｌ１にほぼ一致する。勾配補償部８６による勾配補償制御の実行を通じて得られる軸力Ｆ１_ｅは、実際の軸力に対してほぼ１対１で対応する。

したがって、本実施の形態によれば、つぎの効果を得ることができる。
軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に対する各種の補償制御およびフィルタ処理を通じて、軸力Ｆ１に重畳する不要成分（摩擦および効率などの静特性によるもの、ならびに粘性、慣性および制御の伝達関数によるもの）が除去される。このため、路面状態がより適切に反映された軸力Ｆ１_ｅを演算することができる。この適切な軸力Ｆ１_ｅが基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊のばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊として使用されることによって、目標舵角θ^＊、ひいては舵角フィードバック制御部５４により演算される舵角補正量Ｔ_２ ^＊には、路面状態（路面摩擦抵抗など）がより適切に反映される。したがって、路面状態に応じたより適切な操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。運転者は、ステアリングホイール１１に付与される操舵反力を手応えとして感じることにより、路面状態をより的確に把握することができる。また、ステアリングホイール１１に対するコントローラビリティ（操作性）および操舵感触をより向上させることもできる。

なお、第１の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・図５に二点鎖線で示されるように、ヒステリシス切替り判定部８２には、さらにローパスフィルタ８２ｄを設けてもよい。ローパスフィルタ８２ｄは、判定値演算部８２ｃにより演算されるヒステリシス切替わり判定値Η_ｄに含まれる雑音などの周波数成分を除去する。

・本例では、摩擦補償部８３は、操舵装置１０の摩擦を補償するために、その摩擦分に相当する摩擦補償量Ｆ_ｆをフィルタ処理後の軸力Ｆ１_ａから減算した。しかし、あえて摩擦を付与すべく摩擦分に相当する摩擦補償量Ｆ_ｆをフィルタ処理後の軸力Ｆ１_ａに加算してもよい。この場合、減算器８３ｃはそのままに、摩擦補償量Ｆ_ｆの符号（正負）を本来の符号と逆の符号にしてもよい。

・効率補償部８４および勾配補償部８６を統合してもよい。たとえば、効率補償部８４に勾配補償部８６を組み合わせたとき、乗算器８４ｃは、効率補償ゲインＧ_ｅおよび勾配補償ゲインＧ_ｃを摩擦補償後の軸力Ｆ１_ｂに乗算する。フィルタ８５は、効率補償および勾配補償が施された軸力に対してフィルタリング処理を施す。フィルタ８５によるフィルタリング処理後の軸力が基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊のばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊に換算される。

・勾配補償ゲイン演算部８６ａは、車速Ｖに応じて勾配補償ゲインＧ_ｃを演算したが、勾配補償ゲインＧ_ｃを定数としてもよい。この場合、勾配補償ゲインＧ_ｃは、各補償部（８３，８４，８５）を経た軸力Ｆ１を、より実際の軸力に近づける観点で設定してもよい。また、より大きな手応え（操舵反力）を得るために、あえてより大きな値の軸力Ｆ１を演算する観点に基づき、勾配補償ゲインＧ_ｃをより大きな値に設定してもよい。逆に、操舵トルクＴ_ｈ（操舵力）をより小さくするために、あえてより小さな値の軸力Ｆ１を演算する観点に基づき、勾配補償ゲインＧ_ｃをより小さな値に設定してもよい。

・推定軸力演算部８０は、動特性補償部として機能するフィルタ８５、ならびに静特性補償部として機能する摩擦補償部８３、効率補償部８４および勾配補償部８６を有していたが、動特性補償部（８５）および静特性補償部（８３，８４，８６）のいずれか一を有していてもよい。このようにしても、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に対する、操舵装置１０（転舵ユニット）の動特性および静特性のいずれか一による影響が補償される。

・動特性補償部としてのフィルタ８５は、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に重畳する不要成分として、操舵装置１０の粘性に起因する第１の成分、操舵装置１０の慣性に起因する第２の成分、ならびに転舵制御部５０ｂの伝達特性に起因する第３の成分のうち一または二を除去するようにしてもよい。

・推定軸力演算部８０は、静特性補償部として、摩擦補償部８３、効率補償部８４および勾配補償部８６を有していたが、推定軸力演算部８０として、これら補償部のうちの一または二を有する構成を採用してもよい。

＜第２の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第２の実施の形態を説明する。
図１８に示すように、推定軸力演算部８０は、第１の実施の形態と同様に、軸力演算部８１，ヒステリシス切替わり判定部８２、摩擦補償部８３、効率補償部８４、フィルタ８５、および勾配補償部８６を有している。

ただし、フィルタ８５の伝達関数Ｇ（ｓ）が第１の実施の形態と異なる。具体的には、フィルタ８５の伝達関数Ｇ（ｓ）では、先の式（８−１）で表される微分ステアリング制御部６３の伝達関数Ｇ_１（ｓ）、および先の式（８−２）で表されるピニオン角フィードバック制御部６４の伝達関数Ｇ_２（ｓ）を考慮せず、先の式（８−３）で表される転舵モータ４１の伝達関数Ｇ_３（ｓ）を打ち消す観点に基づき設定されている。

したがって、フィルタ８５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、次式（９）で表される。
Ｇ（ｓ）＝１／（Ｊｓ^２+Ｃｓ+Ｋ） …（９）
ただし、「Ｊ」は慣性、「Ｃ」は粘性、「Ｋ」はばね性（弾性）である。

このようにしても、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに対してフィルタ８５によるフィルタリング処理が施されることにより、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに重畳する転舵モータ４１の粘性および慣性などに起因する不要成分を打ち消すことができる。また、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃの位相を補償することもできる。

＜第３の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第３の実施の形態を説明する。本例は推定軸力演算部の構成の点で第２の実施の形態と異なる。第２の実施の形態では、単一のフィルタ８５により効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに対して粘性補償、慣性補償および位相補償を行うようにしたが、本例ではこれら３つの補償制御を個別に行う。

図１９に示すように、推定軸力演算部８０は、先のフィルタ８５（図１８参照）に代えて、粘性補償部８５ａ、慣性補償部８５ｂ、位相補償部８５ｃおよび微分器８５ｄを有している。

粘性補償部８５ａは、転舵モータ４１の粘性を補償する。粘性補償部８５ａは、効率補償後の軸力、微分器７９（図３を参照）により演算されるピニオン角速度ω_ｐ、および車速Ｖを取り込む。粘性補償部８５ａは、ピニオン角速度ω_ｐに粘性補償係数を乗算することにより粘性補償量を演算し、当該演算される粘性補償量を効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに加算することにより粘性補償後の軸力Ｆ１_αを演算する。粘性摩擦係数は、車速Ｖに応じて変化する。

微分器８５ｄは、微分器７９（図３を参照）により演算されるピニオン角速度ω_ｐを微分することによりピニオン角加速度α_ｐを演算する。
慣性補償部８５ｂは、転舵モータ４１の慣性を補償する。慣性補償部８５ｂは、粘性補償後の軸力Ｆ１_α、微分器８５ｄにより演算されるピニオン角加速度α_ｐ、および車速Ｖを取り込む。慣性補償部８５ｂは、ピニオン角加速度α_ｐに慣性補償係数を乗算することにより慣性補償量を演算し、当該演算される慣性補償量を粘性補償後の軸力Ｆ１_αに加算することにより慣性補償後の軸力Ｆ１_βを演算する。慣性補償係数は車速Ｖに応じて変化する。

位相補償部８５ｃは、慣性補償後の軸力Ｆ１_βの位相を補償する。位相補償部８５ｃは、慣性補償後の軸力Ｆ１_β、および車速Ｖを取り込む。位相補償部８５ｃは、慣性補償後の軸力Ｆ１_βに位相補償係数を乗算することにより位相補償量を演算し、当該演算される位相補償量を慣性補償後の軸力Ｆ１_βに加算することにより位相補償後の軸力Ｆ１_γを演算する。位相補償後の軸力Ｆ１_γは、勾配補償部８６において勾配補償が施される。

このようにしても、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃに重畳する転舵モータ４１の粘性および慣性などに起因する不要成分を除去することができる。また、効率補償後の軸力Ｆ１_ｃの位相を補償することもできる。

なお、推定軸力演算部８０は、動特性補償部として、粘性補償部８５ａ、慣性補償部８５ｂおよび位相補償部８５ｃを有していたが、推定軸力演算部８０として、これら補償部のうちの一または二を有する構成を採用してもよい。

＜第４の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第４の実施の形態を説明する。本例は推定軸力演算部の構成の点で第１の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態は、先の第２の実施の形態、および第３の実施の形態に適用することも可能である。

図２０に示すように、車両モデル７２は、先の推定軸力演算部８０に加えて、仮想ラックエンド軸力演算部９１、理想軸力演算部９２、推定軸力演算部９３、推定軸力演算部９４、および軸力配分演算部９５を有している。

仮想ラックエンド軸力演算部９１は、ステアリングホイール１１の操作位置が物理的な操作範囲の限界位置に近づいたとき、ステアリングホイール１１の操作範囲を本来の物理的な最大操舵範囲よりも狭い範囲に仮想的に制限するため、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に対する補正量として仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄは、反力モータ３１に発生させる操舵方向と反対方向のトルク（操舵反力トルク）を急激に増大させる観点に基づき演算される。

ちなみに、ステアリングホイール１１の物理的な操作範囲の限界位置とは、転舵シャフト１４がその可動範囲の限界に達するときの位置でもある。転舵シャフト１４がその可動範囲の限界に達するとき、転舵シャフト１４の端部（ラックエンド）がハウジングに突き当たる、いわゆる「エンド当て」が生じ、ラック軸の移動範囲が物理的に規制される。これにより、ステアリングホイールの操作範囲も規制される。

仮想ラックエンド軸力演算部９１は、目標舵角θ^＊および舵角比変更制御部６２（図２を参照）により演算される目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を取り込む。仮想ラックエンド軸力演算部９１は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に所定の換算係数を乗算することにより目標転舵角を演算する。仮想ラックエンド軸力演算部９１は、目標転舵角と目標舵角θ^＊とを比較して、絶対値の大きい方を仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄとして使用する。

仮想ラックエンド軸力演算部９１は、仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄがエンド判定しきい値に達したとき、制御装置５０の図示しない記憶装置に格納された仮想ラックエンドマップを使用して、仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄを演算する。エンド判定しきい値は、ステアリングホイール１１の物理的な最大操舵範囲の近傍値、あるいは転舵シャフト１４の最大可動範囲の近傍値に基づき設定される。仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄは、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に対する補正量であって、仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄの符号（正負）と同符号に設定される。仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄがエンド判定しきい値に達した以降、仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄは、仮想ラックエンド角θ_ｅｎｄの絶対値が増大するほど、より大きな値に設定される。

理想軸力演算部９２は、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Ｆ_ｉを演算する。理想軸力演算部９２は、制御装置５０の図示しない記憶装置に格納された理想軸力マップを使用して理想軸力Ｆ_ｉを演算する。理想軸力Ｆ_ｉは、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に所定の換算係数を乗算することにより得られる目標転舵角の絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値に設定される。なお、理想軸力Ｆ_ｉは車速Ｖを考慮せず、目標転舵角のみに基づき演算してもよい。

推定軸力演算部９３は、車両に設けられる横加速度センサ５０２を通じて検出される横加速度ＬＡに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力Ｆ２を推定演算する。軸力Ｆ２は、車速Ｖに応じた係数であるゲインを横加速度ＬＡに乗算することにより求められる。横加速度ＬＡには路面摩擦抵抗などの路面状態が反映される。このため、横加速度ＬＡに基づき演算される軸力Ｆ２は実際の路面状態が反映されたものとなる。

推定軸力演算部９４は、車両に設けられるヨーレートセンサ５０３を通じて検出されるヨーレートＹＲに基づき、転舵シャフト１４に作用する軸力Ｆ３を推定演算する。軸力Ｆ３は、ヨーレートＹＲを微分した値であるヨーレート微分値に、車速Ｖに応じた係数である車速ゲインを乗算することにより求められる。車速ゲインは、車速Ｖが速くなるほどより大きな値に設定される。ヨーレートＹＲには路面摩擦抵抗などの路面状態が反映される。このため、ヨーレートＹＲに基づき演算される軸力Ｆ３は実際の路面状態が反映されたものとなる。

ちなみに、軸力Ｆ３は、つぎのようにして演算してもよい。すなわち、推定軸力演算部９４は、転舵角θｔに応じた補正軸力、転舵速度に応じた補正軸力、および転舵角加速度に応じた補正軸力の少なくとも一を、ヨーレート微分値に車速ゲインを乗算して得られる値に加算することによって軸力Ｆ３を求める。ちなみに、転舵角θｔはピニオン角θ_ｐに所定の換算係数を乗算することにより得られる。転舵速度は転舵角θｔを微分することによって得てもよいし、ピニオン角速度ω_ｐを換算することにより得てもよい。転舵角加速度は転舵速度を微分することにより得てもよいし、ピニオン角加速度α_ｐを換算することによって得てもよい。

軸力配分演算部９５は、仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄ、理想軸力Ｆ_ｉ、軸力Ｆ１_ｅ、軸力Ｆ２、および軸力Ｆ３を、車両の走行状態あるいは操舵状態が反映される各種の状態量に基づく所定の配分比率で合算することにより、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆ_ｓｐを演算する。車両モデル７２は、この軸力Ｆ_ｓｐに基づき基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊を演算（換算）する。

つぎに、軸力配分演算部９５について詳細に説明する。
図２１に示すように、軸力配分演算部９５は、第１の演算部９５ａおよび第２の演算部９５ｂを有している。

第１の演算部９５ａは、推定軸力演算部８０，９３，９４により推定演算される軸力Ｆ１_ｅ，Ｆ２，Ｆ３を所定の分配比率で合算することにより、より適切な推定軸力Ｆ_ｅを演算する。

第１の演算部９５ａは、軸力Ｆ１_ｅ，Ｆ２，Ｆ３、ヨーレートＹＲ、および横加速度差分値ΔＬＡを取り込む。横加速度差分値ΔＬＡは、車両モデル７２に設けられる差分値演算部９６により演算される。差分値演算部９６は、次式（１０）に基づき横加速度差分値ΔＬＡを演算する。

ΔＬＡ＝ＹＲ×Ｖ−ＬＡ …（１０）
ただし、「ＹＲ」はヨーレートセンサ５０３を通じて検出されるヨーレートである。「Ｖ」は車速センサ５０１を通じて検出される車速である。「ＬＡ」は横加速度センサ５０２を通じて検出される横加速度である。

第１の演算部９５ａは、絶対値演算部９７、分配比演算部９８，９９、乗算器１０１，１０３，１０５、加算器１０２，１０６および減算器１０４を有している。
絶対値演算部９７は、差分値演算部９６により演算される横加速度差分値ΔＬＡの絶対値│ΔＬＡ│を演算する。分配比演算部９８は、横加速度差分値ΔＬＡの絶対値│ΔＬＡ│に応じて分配比率Ｄ_ａを演算する。分配比率Ｄ_ａは横加速度差分値ΔＬＡの絶対値│ΔＬＡ│が増大するほど、また車速Ｖが速くなるほど、より大きな値に設定される。乗算器１０１は、分配比率Ｄ_ａを、ヨーレートＹＲに基づく軸力Ｆ３に乗算することにより、配分後の軸力Ｆａを演算する。加算器１０２は、横加速度ＬＡに基づく軸力Ｆ２と、乗算器１０１により演算される軸力Ｆａとを加算することにより、軸力Ｆｂを演算する。

分配比演算部９９は、ヨーレートＹＲに応じて分配比率Ｄ_ｂを演算する。分配比率Ｄ_ｂはヨーレートＹＲが増大するほど、また車速Ｖが速くなるほど、より大きな値に設定される。乗算器１０３は、分配比率Ｄ_ｂを、加算器１０２により演算される軸力Ｆ_ｂに乗算することにより軸力Ｆ_ｃを演算する。

減算器１０４は、制御装置５０の記憶装置に格納された固定値である「１」から、分配比演算部９９により演算される分配比率Ｄ_ｂを減算することにより分配比率Ｄ_ｃを演算する。乗算器１０５は、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づく軸力Ｆ１_ｅに分配比率Ｄ_ｃを乗算することにより軸力Ｆ_ｄを演算する。

加算器１０６は、乗算器１０５により演算される軸力Ｆ_ｄと、乗算器１０３により演算される軸力Ｆ_ｃとを加算することにより、最終的な推定軸力Ｆ_ｅを演算する。
第２の演算部９５ｂは、第１の演算部９５ａにより演算される推定軸力Ｆ_ｅ、および理想軸力演算部９２により演算される理想軸力Ｆ_ｉを、車両の走行状態あるいは操舵状態が反映される各種の状態量に基づく所定の配分比率で合算することにより、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆ_ｓｐを演算する。

第２の演算部９５ｂは、減算器１０７，１１７、分配比演算部１０８〜１１４、乗算器１１５，１１８、加算器１１９，１２０を有している。
減算器１０７は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に基づく理想軸力Ｆ_ｉから、第１の演算部９５ａ（加算器１０６）により配分演算される推定軸力Ｆ_ｅを減算することにより、軸力偏差ΔＦを演算する。

分配比演算部１０８は、軸力偏差ΔＦに応じて分配比率Ｄ_ｃを演算する。分配比率Ｄ_ｃは、軸力偏差ΔＦが増大するほど、より大きな値に設定される。また、分配比演算部１０９は、仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄに応じて分配比率Ｄ_ｄを演算する。分配比演算部１１０は、ピニオン角速度ω_ｐ（転舵速度に換算してもよい。）に応じて分配比率Ｄ_ｅを演算する。分配比演算部１１１は、舵角θ_ｓを微分することにより得られる操舵速度ω_ｓに応じて分配比率Ｄ_ｆを演算する。分配比演算部１１２は、ピニオン角θ_ｐに応じて分配比率Ｄ_ｇを演算する。分配比演算部１１３は、舵角θ_ｓに応じて分配比率Ｄ_ｈを演算する。分配比演算部１１４は、車速Ｖに応じて分配比率Ｄ_ｉを演算する。これら分配比率Ｄ_ｄ，Ｄ_ｅ，Ｄ_ｆ，Ｄ_ｇ，Ｄ_ｈ，Ｄ_ｉは、各分配比演算部（１０９〜１１４）が取り込む各状態量（θ_ｅｎｄ，ω_ｐ，ω_ｓ，θ_ｐ，θ_ｓ，Ｖ）が増大するほど、より小さな値に設定される。

乗算器１１５は、各分配比率Ｄ_ｃ，Ｄ_ｄ，Ｄ_ｅ，Ｄ_ｆ，Ｄ_ｇ，Ｄ_ｈ，Ｄ_ｉを乗算することにより、第１の演算部９５ａにより演算される最終的な推定軸力Ｆ_ｅの分配比率Ｄ_ｊを演算する。乗算器１１６は、第１の演算部９５ａにより演算される最終的な推定軸力Ｆ_ｅに、各状態量に基づく分配比率Ｄ_ｊを乗算することにより配分後の推定軸力Ｆ_ｇを演算する。

減算器１１７は、制御装置５０の記憶装置に格納された固定値である「１」から、乗算器１１５により演算される分配比率Ｄ_ｊを減算することにより理想軸力Ｆ_ｉの分配比率Ｄ_ｋを演算する。乗算器１１８は、理想軸力演算部９２により演算される理想軸力Ｆ_ｉに、分配比率Ｄ_ｋを乗算することにより配分後の理想軸力Ｆ_ｈを演算する。

加算器１１９は、配分後の理想軸力Ｆ_ｈと配分後の推定軸力Ｆ_ｇとを合算することにより、軸力Ｆ_ｐｒｅを演算する。加算器１２０は、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅと仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄとを合算することにより、基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆ_ｓｐを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄが演算されないとき、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅが基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に対するばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆ_ｓｐとして使用される。

したがって、本実施の形態によれば、複数種の状態量に基づき推定演算される軸力Ｆ１_ｅ，Ｆ２，Ｆ３、および目標ピニオン角θ_ｐ ^＊（目標転舵角）に基づき演算される理想軸力Ｆ_ｉを、各種の状態量に応じて配分することにより、路面状態がより細やかに反映された軸力Ｆ１_ｐｒｅ（Ｆ_ｓｐ）が演算される。この軸力Ｆ１_ｐｒｅが基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に反映されることによって、路面状態に応じた、より細やかな操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。

なお、第４の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本例において、車両モデル７２として、２つの推定軸力演算部９３，９４のうち少なくとも一を割愛した構成を採用してもよい。すなわち、少なくとも推定軸力演算部８０により推定演算される軸力Ｆ１_ｅ（推定軸力）、および理想軸力Ｆ_ｉを所定の配分比率で合算することにより軸力Ｆ_ｐｒｅを演算してもよい。軸力Ｆ_ｐｒｅと仮想ラックエンド軸力Ｆ_ｅｎｄとが合算されることにより、最終的な軸力Ｆ_ｓｐが演算される。

・また、第１の演算部９５ａにより演算される推定軸力Ｆ_ｅの分配比率Ｄ_ｊは、各分配比演算部（１０９〜１１４）により演算される各分配比率Ｄ_ｃ，Ｄ_ｄ，Ｄ_ｅ，Ｄ_ｆ，Ｄ_ｇ，Ｄ_ｈ，Ｄ_ｉの少なくとも一を使用して求めてもよい。各分配比率のいずれか一のみを使用する場合、当該一の分配比率がそのまま推定軸力Ｆ_ｅの分配比率Ｄ_ｊとして使用される。

＜第５の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第５の実施の形態を説明する。本例は、ピニオン角フィードバック制御部６４の周辺部分の構成が前記第１の実施の形態と異なる。なお、本例は、先の第２〜第４の実施の形態に適用することも可能である。

先の図４に示されるように、ピニオン角フィードバック制御部６４ではピニオン角θ_ｐ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Ｔ_ｐ ^＊を演算するところ、つぎのことが懸念される。すなわち、タイヤの空気圧の影響により、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御性能が十分に発揮できない周波数帯がある。

図２２のグラフに示すように、横軸に周波数ｆを、縦軸にゲインをそれぞれプロットしたとき、ピニオン角フィードバック制御部６４の周波数に対する理想的な周波数特性（伝達特性）は、つぎの通りである。すなわち、周波数ｆが特定の周波数ｆ_１に達するまでは、ゲインＧは一定値に維持される。ただし、周波数ｆが特定の周波数ｆ_１に達した以降、周波数ｆが増大するにつれてゲインＧは徐々に減少する。

しかし、図２３のグラフに実線で示されるように、タイヤの空気圧の影響によって、周波数ｆに対するゲインＧの値が、図２３に二点鎖線で示される本来値よりも小さくなる周波数領域Ａ_ｆが存在する。この周波数領域Ａ_ｆにおいては、ゲインＧの値が本来値よりも小さい分だけ応答性が低下するため、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御性能が十分に発揮できないおそれがある。

そこで本例では、転舵制御部５０ｂとして、つぎの構成を採用している。
図２４（ａ）に示すように、転舵制御部５０ｂは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２１、および加算器１２２を有している。

バンドパスフィルタ１２１の周波数特性は、先の図２３に示されるようなピニオン角フィードバック制御部６４における周波数ｆに対するゲインＧの落ち込みを打ち消す観点に基づき設定される。

図２５のグラフに実線で示されるように、バンドパスフィルタ１２１は、周波数領域Ａ_ｆにおいて、ピニオン角フィードバック制御部６４と逆の周波数特性を有している。すなわち、周波数ｆに対するゲインＧの値は、図２５に二点鎖線で示される本来値よりも大きな値に設定されている。周波数領域Ａ_ｆにおいて、周波数ｆに対するゲインＧの変化の度合いは、タイヤの空気圧などの影響によるゲインＧの低下度合いに対応している。すなわち、バンドパスフィルタ１２１には、タイヤの空気圧の影響によるゲインＧの低下度合い（変化傾向）を見越して、それを打ち消すような周波数特性が設定されている。

加算器１２２は、補正指令値Ｔ_ｃとピニオン角フィードバック制御部６４により演算されるピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊とを合算することにより、最終的なピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊を演算する。

したがって、本実施の形態によれば、制御装置５０（転舵制御部５０ｂ）に、フィードバック要素であるピニオン角フィードバック制御部６４に対するフィードフォワード要素としてバンドパスフィルタ１２１を設けることにより、ピニオン角フィードバック制御部６４およびバンドパスフィルタ１２１に対して目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が入力されてから、加算器１２２を通じて最終的なピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊が出力されるまでの伝達関数の周波数特性は、全体として先の図２２のグラフに示される理想的な特性となる。すなわち、タイヤの空気圧に起因する、周波数ｆに対するゲインＧの落ち込みが抑制される。このため、タイヤの空気圧の影響を受けながらも、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御性能、ひいては転舵制御性能が、より適切に発揮される。また、応答性が確保されるため、いわゆる転舵遅れも抑制される。

なお、第５の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本例では、ピニオン角フィードバック制御部６４は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に基づきピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊を演算したが、図２４（ｂ）に示すように、ピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊に基づき転舵モータ４１に発生させるべきトルクの目標値であるトルク指令値Ｔ_τ ^＊を演算するようにしてもよい。この場合、バンドパスフィルタ１２１と加算器１２２との間の演算経路に換算部１２３を設ける。換算部１２３は、バンドパスフィルタ１２１によりフィルタ処理が施された目標ピニオン角θ_ｐ ^＊にトルク換算係数Ｋ_τを乗算することによりトルク指令値Ｔ_τ ^＊に対する補正指令値Ｔ_ｃを演算する。加算器１２２は、トルク指令値Ｔ_τ ^＊と補正指令値Ｔ_ｃとを合算することにより、最終的なトルク指令値Ｔ_τ ^＊を演算する。通電制御部６５は、最終的なトルク指令値Ｔ_τ ^＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。

・また、バンドパスフィルタ１２１の特性を決めるパラメータおよびゲインの少なくとも一をタイヤの空気圧Ｐ_ｔに応じて変更してもよい。タイヤの空気圧Ｐ_ｔによってピニオン角フィードバック制御部６４における周波数ｆに対するゲインＧの落ち込み度合いが変化するからである。この場合、タイヤの空気圧Ｐ_ｔの異常が検出されるとき、バンドパスフィルタ１２１のパラメータおよびゲイン、または空気圧Ｐ_ｔを定められた一定値に固定してもよい。タイヤの空気圧Ｐ_ｔは、たとえば各タイヤに設けられる空気圧センサにより検出される。

・また、バンドパスフィルタ１２１の特性を決めるパラメータ（Ｒ，Ｌ，Ｃ）およびゲインの少なくとも一を車速Ｖに応じて変更してもよい。車速Ｖによってもピニオン角フィードバック制御部６４における周波数ｆに対するゲインＧの落ち込み度合いが変化するからである。この場合、車速Ｖの異常が検出されるとき、バンドパスフィルタ１２１のパラメータおよびゲイン、または車速Ｖを定められた一定値に固定してもよい。

＜第６の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第６の実施の形態を説明する。本例も、第５の実施の形態と同様に、タイヤの空気圧などに起因するピニオン角θ_ｐのフィードバック制御性能の低下を抑制することを目的としている。

本例では、転舵制御部５０ｂとして、つぎの構成を採用している。
図２６に示すように、ピニオン角フィードバック制御部６４の前段、すなわち微分ステアリング制御部６３とピニオン角フィードバック制御部６４との間の演算経路には、バンドパスフィルタ１３１および加算器１３２が設けられている。

バンドパスフィルタ１３１の周波数特性は、先の図２５のグラフに示されるバンドパスフィルタ１２１の周波数特性と同じである。加算器１３２は、微分ステアリング制御部６３を経た目標ピニオン角θ_ｐ ^＊と、バンドパスフィルタ１３１によりフィルタ処理が施された目標ピニオン角θ_ｐ ^＊とを合算することにより、最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。

ピニオン角フィードバック制御部６４は、実際のピニオン角θ_ｐを加算器１３２により演算される最終的な目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に追従させるべく、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御を通じてピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊を演算する。

したがって、本実施の形態によれば、制御装置５０（転舵制御部５０ｂ）にバンドパスフィルタ１３１を設けることにより、バンドパスフィルタ１３１および加算器１３２に対して目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が入力されてから、ピニオン角フィードバック制御部６４から最終的なピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊が出力されるまでの伝達関数の周波数特性は、全体として先の図２２のグラフに示される理想的な特性となる。このため、タイヤの空気圧などに起因する、周波数ｆに対するゲインＧの落ち込みが抑制される。したがって、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御性能、ひいては転舵制御性能が、より適切に発揮される。

なお、前記第５の実施の形態と同様に、バンドパスフィルタ１３１の特性を決めるパラメータおよびゲインの少なくとも一をタイヤの空気圧Ｐ_ｔまたは車速Ｖ応じて変更してもよい。この場合、タイヤの空気圧Ｐ_ｔまたは車速Ｖに異常が検出されるとき、バンドパスフィルタ１３１のパラメータおよびゲイン、または空気圧Ｐ_ｔを定められた一定値に固定する。

＜第７の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第７の実施の形態を説明する。本例も、第５の実施の形態と同様に、タイヤの空気圧などに起因するピニオン角θ_ｐのフィードバック制御性能の低下を抑制することを目的としている。

図２７に示すように、ピニオン角フィードバック制御部６４は、ピニオン角θ_ｐ、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、タイヤの空気圧Ｐｔ、および車速Ｖを取り込む。ここで、ピニオン角θ_ｐは、ピニオン角演算部６１により演算される。目標ピニオン角θ_ｐ ^＊は、微分ステアリング制御部６３を経たものである。タイヤの空気圧Ｐｔは、各タイヤに設けられる空気圧センサを通じて検出される。

図２８に示すように、ピニオン角フィードバック制御部６４は、減算器１４１、積分器１４２、微分器１４３、比例ゲイン乗算部１４４、積分ゲイン乗算部１４５、微分ゲイン乗算部１４６、および加算器１４７を有している。

減算器１４１は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊からピニオン角θ_ｐを減算することにより偏差εを演算する。積分器１４２は偏差εを積分する。微分器１４３は偏差εを微分する。比例ゲイン乗算部１４４は、偏差εに比例ゲインＫ_ｐを乗算する。積分ゲイン乗算部１４５は、積分器１４２により演算される偏差εの積分値に積分ゲインＫ_ｉを乗算する。微分ゲイン乗算部１４６は、微分器１４３により演算される偏差εの微分値に微分ゲインＫ_ｄを乗算する。加算器１４７は、比例ゲイン乗算部１４４の演算結果（Ｐ−ｔｅｒｍ）、積分ゲイン乗算部１４５の演算結果（Ｉ−ｔｅｒｍ）、および微分ゲイン乗算部１４６の演算結果（Ｄ−ｔｅｒｍ）を加算することにより、制御値としてピニオン角指令値Ｔ_ｐ ^＊を演算する。

ピニオン角フィードバック制御部６４により実行されるＰＩＤ制御の制御パラメータである比例ゲインＫ_ｐ、積分ゲインＫ_ｉ、および微分ゲインＫ_ｄは、タイヤの空気圧Ｐ_ｔおよび車速Ｖに応じて変更される。具体的には、比例ゲイン乗算部１４４、積分ゲイン乗算部１４５、および微分ゲイン乗算部１４６は、それぞれパラメータマップを使用して制御パラメータ（Ｋ_ｐ，Ｋ_ｉ，Ｋ_ｄ）を設定する。

図２９のグラフに示すように、第１のパラメータマップＭ４は、タイヤの空気圧Ｐ_ｔと制御パラメータ（Ｋ_ｐ，Ｋ_ｉ，Ｋ_ｄ）との関係を規定する二次元マップである。第１のパラメータマップＭ４は、先の図２３に示されるような、ピニオン角フィードバック制御部６４における周波数ｆに対するゲインＧの落ち込みを打ち消す観点に基づき設定される。第１のパラメータマップＭ４は、つぎのような特性を有する。すなわち、タイヤの空気圧Ｐ_ｔが増加するほど制御パラメータ（Ｋ_ｐ，Ｋ_ｉ，Ｋ_ｄ）は、より小さな値に設定される。

図３０のグラフに示すように、第２のパラメータマップＭ５は、車速Ｖと制御パラメータ（Ｋ_ｐ，Ｋ_ｉ，Ｋ_ｄ）との関係を規定する二次元マップである。第２のパラメータマップＭ５も、先の図２３に示されるような、ピニオン角フィードバック制御部６４における周波数ｆに対するゲインＧの落ち込みを打ち消す観点に基づき設定される。第２のパラメータマップＭ５は、つぎのような特性を有する。すなわち、車速Ｖが「０」を基準とする所定値Ｖ３未満であるとき、車速Ｖが速くなるほど制御パラメータは、より小さな値に設定される。車速Ｖが所定値Ｖ３以上であるとき、車速Ｖが速くなるほど制御パラメータは、より大きな値に設定される。ちなみに、所定値Ｖ３はいわゆる中速域の車速である。

なお、タイヤの空気圧Ｐ_ｔおよび車速Ｖの少なくとも一方に異常が検出されるとき、制御パラメータ（Ｋ_ｐ，Ｋ_ｉ，Ｋ_ｄ）を定められた一定値に固定してもよい。また、タイヤの空気圧Ｐ_ｔおよび車速Ｖのうち異常が検出された少なくとも一方の値を、定められた一定値に固定してもよい。

また、比例ゲイン乗算部１４４、積分ゲイン乗算部１４５、および微分ゲイン乗算部１４６は、タイヤの空気圧Ｐ_ｔおよび車速Ｖのいずれか一方に応じて制御パラメータを変更するようにしてもよい。

したがって、本実施の形態によれば、ピニオン角フィードバック制御部６４の制御パラメータ（Ｋ_ｐ，Ｋ_ｉ，Ｋ_ｄ）が、タイヤの空気圧Ｐ_ｔおよび車速Ｖの少なくとも一方に応じて変更されることにより、タイヤの空気圧Ｐ_ｔなどに起因する、周波数ｆに対するゲインＧの落ち込みが抑制される。このため、タイヤの空気圧Ｐ_ｔなどの影響を受けながらも、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御をより適切に実行することができる。すなわち、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御性能、ひいては転舵制御性能が、より適切に発揮される。

＜第８の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」と略記する。）に適用した第８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。

図３１に示すように、ＥＰＳ１５０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シャフト１２、ピニオンシャフト１３および転舵シャフト１４を有している。転舵シャフト１４の往復直線運動は、転舵シャフト１４の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１５を介して左右の転舵輪１６，１６に伝達される。

また、ＥＰＳ１５０は、操舵補助力（アシスト力）を生成する構成として、アシストモータ１５１、減速機構１５２、トルクセンサ３４、回転角センサ１５３および制御装置１５４を有している。回転角センサ１５３はアシストモータ１５１に設けられて、その回転角θ_ｍを検出する。

アシストモータ１５１は、操舵補助力の発生源であって、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。アシストモータ１５１は、減速機構１５２を介してピニオンシャフト１３に連結されている。アシストモータ１５１の回転は減速機構１５２によって減速されて、当該減速された回転力が操舵補助力としてピニオンシャフト１３に伝達される。

制御装置１５４は、アシストモータ１５１に対する通電制御を通じて操舵トルクＴ_ｈ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１５４は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴ_ｈ、車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖ、回転角センサ１５３を通じて検出される回転角θ_ｍに基づき、アシストモータ１５１に対する給電を制御する。

図３２に示すように、制御装置１５４は、ピニオン角演算部１６１、基本アシスト成分演算部１６２、目標ピニオン角演算部１６３、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）１６４、加算器１６５、および通電制御部１６６を備えている。

ピニオン角演算部１６１は、アシストモータ１５１の回転角θ_ｍを取り込み、この取り込まれる回転角θ_ｍに基づきピニオンシャフト１３の回転角であるピニオン角θ_ｐを演算する。

基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊を演算する。基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴ_ｈと基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊との関係を車速Ｖに応じて規定する三次元マップを使用して、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊を演算する。基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴ_ｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊の絶対値をより大きな値に設定する。

目標ピニオン角演算部１６３は、基本アシスト成分演算部１６２により演算される基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊、および操舵トルクＴ_ｈを取り込む。目標ピニオン角演算部１６３は、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈの総和を基本駆動トルク（入力トルク）とするとき、基本駆動トルクに基づいて理想的なピニオン角を定める理想モデルを有している。理想モデルは、基本駆動トルクに応じた理想的な転舵角に対応するピニオン角を予め実験などによりモデル化したものである。目標ピニオン角演算部１６３は、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊と操舵トルクＴ_ｈとを加算して基本駆動トルクを求め、この求められる基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。なお、目標ピニオン角演算部１６３は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算するに際しては車速Ｖ、およびアシストモータ１５１に対する給電経路に設けられた電流センサ１６７を通じて検出される電流値Ｉ_ｍを加味する。この電流値Ｉ_ｍは、アシストモータ１５１に供給される実際の電流の値である。

ピニオン角フィードバック制御部１６４は、目標ピニオン角演算部１６３により算出される目標ピニオン角θ_ｐ ^＊およびピニオン角演算部１６１により算出される実際のピニオン角θ_ｐをそれぞれ取り込む。ピニオン角フィードバック制御部１６４は、実際のピニオン角θ_ｐが目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に追従するように、ピニオン角のフィードバック制御としてＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行う。すなわち、ピニオン角フィードバック制御部１６４は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊と実際のピニオン角θ_ｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊の補正成分Ｔ_ａ２ ^＊を演算する。

加算器１６５は、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊に補正成分Ｔ_ａ２ ^＊を加算することによりアシスト指令値Ｔ_ａ ^＊を演算する。アシスト指令値Ｔ_ａ ^＊は、アシストモータ１５１に発生させるべき回転力（アシストトルク）を示す指令値である。

通電制御部１６６は、アシスト指令値Ｔ_ａ ^＊に応じた電力をアシストモータ１５１へ供給する。具体的には、通電制御部１６６は、アシスト指令値Ｔ_ａ ^＊に基づきアシストモータ１５１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部１６６は電流センサ１６７を通じて検出される電流値Ｉ_ｍを取り込む。そして通電制御部１６６は、電流指令値と実際の電流値Ｉ_ｍ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１５１に対する給電を制御する。これにより、アシストモータ１５１はアシスト指令値Ｔ_ａ ^＊に応じたトルクを発生する。その結果、操舵状態に応じた操舵アシストが行われる。

このＥＰＳ１５０によれば、基本駆動トルク（基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈの総和）から理想モデルに基づいて目標ピニオン角θ_ｐ ^＊が設定され、実際のピニオン角θ_ｐが目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に一致するようにフィードバック制御される。前述したように、ピニオン角θ_ｐと転舵輪１６，１６の転舵角θｔとの間には相関関係がある。このため、基本駆動トルクに応じた転舵輪１６，１６の転舵動作も理想モデルにより定まる。すなわち、車両の操舵感が理想モデルにより決まる。したがって、理想モデルの調整により所望の操舵感を実現することが可能となる。

また、実際の転舵角θｔが、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に応じた転舵角θｔに維持される。このため、路面状態あるいはブレーキングなどの外乱に起因して発生する逆入力振動の抑制効果も得られる。すなわち、転舵輪１６，１６を介してステアリングシャフト１２などの操舵機構に振動が伝達される場合であれ、ピニオン角θ_ｐが目標ピニオン角θ_ｐ ^＊となるように補正成分Ｔ_ａ２ ^＊が調節される。このため、実際の転舵角θｔは、理想モデルにより規定される目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に応じた転舵角θｔに維持される。結果的にみれば、逆入力振動を打ち消す方向へ操舵補助が行われることにより、逆入力振動がステアリングホイール１１に伝わることが抑制される。

しかし、運転者の操舵方向と反対方向へ向けて作用する力（トルク）である操舵反力（ステアリングを通じて感じる手応え）は目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に応じたものにしかならない。すなわち、たとえば乾燥路および低摩擦路などの路面状態によっては操舵反力が変わらないため、運転者は手応えとして路面状態を把握しにくい。

そこで本例では、たとえば先の第１の実施の形態における目標舵角演算部５２の演算機能を目標ピニオン角演算部１６３に持たせている。
目標ピニオン角演算部１６３は、先の図３に示される目標舵角演算部５２と同様の機能的な構成を有している。先の目標舵角演算部５２が目標操舵反力Ｔ_１ ^＊を取り込むのに対し、本例の目標ピニオン角演算部１６３は、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊を取り込む。また、先の目標舵角演算部５２が転舵モータ４１に供給される電流の電流値Ｉ_ｂを取り込むのに対し、本例の目標ピニオン角演算部１６３は、アシストモータ１５１に供給される電流の電流値Ｉ_ｍを取り込む。目標ピニオン角演算部１６３が操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖを取り込むことについては、先の目標舵角演算部５２と同じである。また、先の目標舵角演算部５２が目標舵角θ^＊を演算することに対し、本例の目標ピニオン角演算部１６３は目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を演算する。取り込む信号の一部、および生成する信号が異なるだけであって、目標ピニオン角演算部１６３の内部的な演算処理の内容は、先の目標舵角演算部５２と同じである。ただし、車両モデル７２における推定軸力演算部８０（図４を参照）は、軸力演算部８１により演算される軸力Ｆ１に操舵トルクＴ_ｈを加算した値に対して各種の補償処理およびフィルタ処理を施す。

したがって、本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８１により演算される軸力Ｆ１に対する各種の補償処理（摩擦補償、効率補償、勾配補償）およびフィルタ８５によるフィルタ処理を通じて、軸力Ｆ１に重畳する不要成分（摩擦、効率、粘性、慣性、制御の伝達関数）が除去される。このため、転舵輪１６，１６を介して路面状態がより適切に反映された軸力Ｆ１_ｅを演算することができる。この適切な軸力Ｆ１_ｅが基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊のばね成分Ｔ_ｓｐ ^＊として使用されることによって、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊、ひいてはピニオン角フィードバック制御部１６４により演算される補正成分Ｔ_ａ２ ^＊は路面状態（路面摩擦抵抗など）をより反映したものとなる。したがって、路面状態に応じた、より適切な操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。運転者は、ステアリングホイール１１に付与される操舵反力を手応えとして感じることにより、路面状態をより的確に把握することができる。

なお、第８の実施の形態はつぎのように変更して実施してもよい。
・本例では、基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊を求めるようにしたが、操舵トルクＴ_ｈのみに基づいて基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊を求めるようにしてもよい。

・また、本例において、先の第２〜第４の実施の形態における目標舵角演算部５２の演算機能を目標ピニオン角演算部１６３に持たせてもよい。このようにしても、第２〜第４の実施の形態に準じた効果を得ることができる。

・また、本例に対して先の第５〜第７の実施の形態を適用してもよい。この場合、図３２に示されるピニオン角フィードバック制御部１６４の周辺構成は、先の図２４（ａ），（ｂ）、図２６、図２７および図２８に示される構成に準じたものとなる。すなわち、図２４（ａ），（ｂ）、図２６、図２７および図２８におけるピニオン角フィードバック制御部６４を本例のピニオン角フィードバック制御部６４に置き換えたうえで、図３２に組み込めばよい。

このようにすれば、タイヤの空気圧または車速Ｖに起因する、ピニオン角フィードバック制御部１６４の周波数ｆに対するゲインＧの落ち込みが抑制される。このため、タイヤの空気圧などの影響を受けながらも、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御がより適切に実行される。また、ステアリングホイール１１の操作に対する応答性が確保されるため、いわゆるアシスト遅れも抑制される。

・さらに、本例では、転舵シャフト１４に操舵補助力を付与するＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）１５０を例に挙げたが、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するタイプのＥＰＳであってもよい。具体的には、つぎの通りである。

図３１に二点鎖線で示すように、アシストモータ１５１は、減速機構１５２を介して転舵シャフト１４ではなくステアリングシャフト１２に連結されている。ピニオンシャフト４４は割愛することができる。この場合、制御装置１５４は、ピニオン角θ_ｐのフィードバック制御ではなく、舵角θ_ｓのフィードバック制御を実行する。

すなわち、図３２に括弧書きで示されるように、ピニオン角演算部１６１は、アシストモータ１５１の電流値Ｉ_ｍに基づき舵角θ_ｓを演算する舵角演算部として機能する。目標ピニオン角演算部１６３は、操舵トルクＴ_ｈ、車速Ｖ、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊および電流値Ｉ_ｍに基づき舵角θ_ｓの目標値である目標舵角を演算する目標舵角演算部として機能する。目標舵角演算部は、先の図３に示される目標舵角演算部５２と基本的には同様の構成を有している。ただし、制御装置１５４に設けられる微分器７９は舵角θ_ｓを微分することにより操舵速度ω_ｓを演算する。ピニオン角フィードバック制御部１６４は、目標舵角と実際の舵角θ_ｓとの偏差を求め、当該偏差を無くすように基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊の補正成分Ｔ_ａ２ ^＊を演算する舵角フィードバック制御部として機能する。

・また、図３１に二点鎖線で示されるように、ステアリングシャフト１２に操舵補助力を付与するタイプのＥＰＳ１５０において、ＶＧＲ機構（Variable-Gear-Ratio／可変ギヤ比機構）１７０が設けられることもある。ＶＧＲ機構１７０は、操舵性の向上を目的として、ステアリングシャフト１２（ステアリングホイール１１とトルクセンサ３４との間の部分）にＶＧＲモータ１７１を設け、当該ＶＧＲモータ１７１を使用して舵角θ_ｓと転舵角θｔとの比率（ギヤ比）を変化させる。ＶＧＲモータ１７１のステータ１７１ａは、ステアリングシャフト１２のステアリングホイール１１側の部分である入力シャフト１２ａに連結されている。ＶＧＲモータ１７１のロータ１７１ｂは、ステアリングシャフト１２におけるピニオンシャフト１３側の部分である出力シャフト１２ｂに連結されている。

ステアリングホイール１１を回転させるとき、ＶＧＲモータ１７１のステータ１７１ａはステアリングホイール１１と同じ量だけ回転する。また、制御装置１５４は、ステアリングホイール１１の回転および車速Ｖに応じてＶＧＲモータ１７１のロータ１７１ｂを回転させる。このため、入力シャフト１２ａに対する出力シャフト１２ｂの相対的な回転角θ_ｓｇは、次式（１１）で表される。

θ_ｓｇ＝θ_ｓ+θ_ｇ …（１１）
ただし、「θ_ｓ」は操舵角、「θ_ｇ」はＶＧＲモータの回転角である。
したがって、ＶＧＲモータ１７１の回転角θ_ｇを制御することにより、任意のギヤ比を実現することができる。

図３２に括弧書きで示されるように、目標舵角演算部としての目標ピニオン角演算部１６３は、舵角θｓおよびＶＧＲモータ１７１の回転角θ_ｇの合計値、すなわち入力シャフト１２ａに対する出力シャフト１２ｂの相対的な回転角θ_ｓｇの目標値を演算する。また、当該目標舵角演算部は、回転角θ_ｓｇの目標値を演算するとき、操舵速度ωｓおよびＶＧＲモータ１７１の回転速度の合計値を使用する。舵角フィードバック制御部としてのピニオン角フィードバック制御部１６４は、回転角θ_ｓｇの目標値と実際の回転角θ_ｓｇとの偏差を求め、当該偏差を無くすように基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊の補正成分Ｔ_ａ２ ^＊を演算する機能する。

＜第９の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第９の実施の形態を説明する。本例は軸力配分演算部の構成の点で第４の実施の形態と異なる。

図３３に示すように、軸力配分演算部９５は、軸力増幅部１８１を有している。軸力増幅部１８１は、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅにゲインＧｆを乗算することにより、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅する。ただし、ゲインＧｆは「１」よりも大きな値に設定される。軸力Ｆ_ｐｒｅには路面状態が反映されるところ、増幅された軸力Ｆ_ｐｒｅが基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に反映されることによって、路面状態に応じた操舵反力が増幅されるかたちでステアリングホイール１１に付与される。したがって、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。

図３４のグラフに一点鎖線で示すように、横軸を舵角θ_ｓ（操舵角）、縦軸をステアリングシャフト１２回りのトルクとするとき、操舵トルクＴ_ｈは舵角θ_ｓ（絶対値）の増大に伴い緩やかに増大する。また、図３４のグラフに二点鎖線で示すように、加算器１１９により演算される本来の軸力Ｆ_ｐｒｅと舵角θ_ｓとは比例関係にある。すなわち、本来の軸力Ｆ_ｐｒｅは、舵角θ_ｓが増大するほど、より大きな値となる。

操舵装置１０は、操舵トルクＴ_ｈと反力モータ３１による反力トルク（操舵方向と反対方向のトルク）との合算値が、転舵シャフト１４に作用する軸力と釣り合いながら運動する。軸力が変化すると、操舵トルクＴ_ｈと反力トルクとの合算値も変化する。この合算値の変化が路面情報として運転者に伝わる。たとえば車両が低摩擦路を走行する場合、タイヤの路面グリップの低下に伴い軸力が減少する。この軸力の減少に応じて、操舵トルクＴ_ｈと反力トルクとの合算値も減少する。この路面状態（タイヤの路面グリップ）に応じた合算値の減少が、運転者に手応えとして伝わる。

本例では、軸力Ｆ_ｐｒｅ（Ｆ_ｓｐ）にゲインＧｆが乗算される。これにより、たとえば軸力Ｆ_ｐｒｅは、図３４のグラフに二点鎖線で示される本来の値から、図３４のグラフに実線で示される値へ増幅される。また、ここでは、図３４のグラフに一点鎖線で示されるように、舵角θ_ｓ（操舵角）の変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化傾向は、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅しない場合と同じである。このため、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅する場合、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅しないときよりも大きな値の反力トルクが必要とされる。反力トルクを軸力Ｆ_ｐｒｅの増大に応じたより大きな値とすることにより、舵角θ_ｓの変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化傾向はそのままに、操舵トルクＴ_ｈと反力トルクとの合算値が仮想的に増大させた軸力Ｆ_ｐｒｅと釣り合う。

つぎに、軸力の変化量と合算値（操舵トルクＴ_ｈ＋反力トルク）の変化量との関係を説明する。ここでは、ゲインＧｆはたとえば「１．４」に設定されているものとする。
図３４のグラフに二点鎖線で示されるように、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅しない場合、舵角θ_ｓ（絶対値）が舵角θ２から舵角θ１へ減少することに起因して、本来の軸力Ｆ_ｐｒｅが１Ｎｍだけ低下したとき、操舵トルクＴ_ｈと反力トルクとの合算値も１Ｎｍだけ減少する。

これに対し、図３４のグラフに実線で示されるように、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅する場合、舵角θ_ｓが舵角θ２から舵角θ１へ減少することに起因して、本来の軸力Ｆ_ｐｒｅが１Ｎｍだけ低下したとき、増幅後の軸力Ｆ_ｐｒｅは１，４Ｎｍだけ低下する。このため、操舵トルクＴ_ｈと反力トルクとの合算値も１．４Ｎｍだけ減少する。

このことは、車両が低摩擦路を走行している場合において、タイヤの路面グリップが低下することに起因する軸力Ｆ_ｐｒｅの変化量と合算値（操舵トルクＴ_ｈ＋反力トルク）の変化量との関係についても同じといえる。したがって、路面状態（タイヤの路面グリップの低下）に応じた合算値（操舵トルクＴ_ｈ＋反力トルク）の減少が、より増幅されるかたちで運転者に手応えとして伝わる。

つぎに、タイヤの路面グリップが失われた状態（グリップロス）における舵角θ_ｓと操舵トルクＴ_ｈとの関係を図３５のグラフに基づき説明する。ここでは、車両がたとえば一定の車速（たとえば４０ｋｍ／ｈ）で走行しつつ、ステアリングホイール１１を、中立位置を基準として角度θ３（たとえば２００度）だけ切り込み操作を行った場合を想定する。

なお、舵角θ_ｓの変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化傾向は、全体としてみれば、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅する場合と軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅しない場合とで、ほぼ同じである。図３５のグラフでは軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅する場合における操舵トルクＴ_ｈの変化を実線で、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅しない場合における操舵トルクＴ_ｈの変化傾向を一点鎖線で示す。

図３５のグラフに示すように、切り込み操作の開始に伴い舵角θ_ｓが増大するにつれて操舵トルクＴ_ｈは増大する。さらに舵角θ_ｓが増大すると、今後は舵角θ_ｓの増大に対して操舵トルクＴ_ｈは減少に転じ、やがて舵角θ_ｓの増大に対して操舵トルクＴ_ｈがほぼ一定となる定常状態に至る。これは、タイヤの路面グリップの低下に起因すると考えられる。そして、この定常状態においては、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅する場合における操舵トルクＴ_ｈの方が、軸力Ｆ_ｐｒｅを増幅しない場合における操舵トルクＴ_ｈよりも小さな値になる。運転者は、操舵トルクＴ_ｈがより小さくなることによって、より軽い操舵感が得られる。これにより、運転者はタイヤの路面グリップが低下していることを、手応えとして、より明確に感じることができる。

なお、第９の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・軸力増幅部１８１を加算器１１９と加算器１２０との間の演算経路ではなく、図３３に二点鎖線で示すように、たとえば軸力配分演算部９５における理想軸力Ｆ_ｉおよび推定演算される軸力Ｆ１_ｅ，Ｆ２，Ｆ３を取り込む４つの経路にそれぞれ軸力増幅部１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄを設けてもよい。また、図３６に示すように、車両モデル７２における４つの軸力演算部（９２，８０，９３，９４）と軸力配分演算部９５との間の演算経路にそれぞれ軸力増幅部１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄを設けてもよい。ただし、これら軸力増幅部１８１ａ〜１８１ｄで使用されるゲインＧｆは、すべて同じ値に設定することが好ましい。

・図３７（ａ）に示すように、軸力配分演算部９５として、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅを車速Ｖに応じて補正する補正演算部１８２を有する構成を採用してもよい。補正演算部１８２は、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅと、補正後の軸力Ｆ_ｐｒｅとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、補正後の軸力Ｆ_ｐｒｅを演算する。この場合、軸力増幅部１８１は補正演算部１８２と加算器１２０との間の演算経路に設けられる。

・また、図３７（ｂ）に示すように、軸力配分演算部９５が補正演算部１８２を有する場合、補正後の軸力Ｆ_ｐｒｅがすでに本来の補正後の軸力Ｆ_ｐｒｅのゲインＧｆ倍された値となるように補正演算部１８２で使用するマップを設定してもよい。たとえば、図３７（ａ）に示される補正演算部１８２により演算される補正後の軸力Ｆ_ｐｒｅを軸力Ｘ１、図３７（ｂ）に示される補正演算部１８２により演算される補正後の軸力Ｆ_ｐｒｅを軸力Ｘ２と置き換えるとき、これら軸力Ｘ１，Ｘ２の関係は次式（１２）で表される。このようにすれば、軸力配分演算部９５として、軸力増幅部１８１を割愛した構成を採用することができる。

Ｘ２＝Ｘ１×Ｇｆ …（１２）
・本実施の形態は、先の第１〜第３の実施の形態に適用してもよい。たとえば本実施の形態を第１の実施の形態に適用する場合、図３８に示すように、推定軸力演算部８０において、勾配補償部８６により演算される勾配補償後の軸力Ｆ１_ｅの出力経路に軸力増幅部１８１を設ける。本実施の形態を第２および第３の実施の形態に適用する場合についても同様である。

＜第１０の実施の形態＞
つぎに、車両用制御装置の第１０の実施の形態を説明する。本例は軸力配分演算部の構成の点で第４の実施の形態と異なる。

図３９に示すように、軸力配分演算部９５は、ゲイン演算部１９１および乗算器１９２を有している。
ゲイン演算部１９１は、車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖ、および減算器１０７により演算される軸力偏差ΔＦを取り込む。軸力偏差ΔＦは、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に基づく理想軸力Ｆ_ｉと加算器１０６により演算される推定軸力Ｆ_ｅとの差である。ゲイン演算部１９１は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ_ｄとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、ゲインＧ_ｄを演算する。ゲインＧ_ｄは、軸力偏差ΔＦが増大するほど、より小さな値に設定される。

乗算器１９２は、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅに、ゲイン演算部１９１により演算されるゲインＧ_ｄを乗算することにより、最終的な軸力Ｆ_ｐｒｅを演算する。
ここで、たとえば車両がウェット路面あるいは積雪路などの低摩擦路を走行しているとき、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦが発生しやすい。これは、つぎの理由による。すなわち、理想軸力Ｆ_ｉは目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に基づき演算されるものであるため、理想軸力Ｆ_ｉには路面状態が反映されにくい。これに対して、推定軸力Ｆ_ｅは各種の状態量に基づき演算されるものであるため、推定軸力Ｆ_ｅには路面状態が反映されやすい。このため、理想軸力Ｆ_ｉはタイヤのグリップ状態にかかわらず目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に応じた値にしかならないのに対し、推定軸力Ｆ_ｅは路面グリップの低下に応じて減少する。したがって、路面グリップが低下するほど、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの差は、より大きくなる。このように、軸力偏差ΔＦには、路面状態が反映される。

したがって、本実施の形態によれば、つぎの効果を得ることができる。すなわち、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦに応じて軸力Ｆ_ｐｒｅが仮想的に変更される。たとえば軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、配分演算される軸力Ｆ_ｐｒｅは、より小さな値に変更される。この軸力偏差ΔＦに応じて変更された軸力Ｆ_ｐｒｅが基本駆動トルクＴ_ｉｎ ^＊に反映されることによって、路面状態をより反映した操舵反力がステアリングホイール１１に付与される。路面状態（路面情報）の伝達性能がより向上することにより、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。

なお、第１０の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本実施の形態では、ゲイン演算部１９１は、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦを使用してゲインＧ_ｄを演算するようにしたが、推定軸力Ｆ_ｅに代えて、つぎの（Ａ）〜（Ｄ）のいずれか一を使用してもよい。

（Ａ）推定軸力演算部８０により演算される勾配補償後の軸力Ｆ１_ｅ。この軸力Ｆ１_ｅは、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づくものである。
（Ｂ）推定軸力演算部９３により推定演算される軸力Ｆ２。この軸力Ｆ２は、横加速度ＬＡに基づくものである。

（Ｃ）推定軸力演算部９４により推定演算される軸力Ｆ３。この軸力Ｆ３は、ヨーレートＹＲに基づくものである。
（Ｄ）乗算器１０３により演算される軸力Ｆ_ｃ。この軸力Ｆ_ｃは、軸力Ｆ２，Ｆ３が所定の分配比率で合算されたものである。

この場合、図４０に示すように、軸力配分演算部９５には、さらに減算器１９３を設ける。そして、たとえば勾配補償後の軸力Ｆ１_ｅを使用する場合、減算器１９３は、理想軸力Ｆ_ｉから勾配補償後の軸力Ｆ１_ｅを減算することにより、軸力偏差ΔＦを演算する。軸力Ｆ２、軸力Ｆ３、または軸力Ｆ_ｃを使用する場合についても同様である。

・製品仕様によっては、ゲイン演算部１９１で使用されるマップにおける軸力偏差ΔＦに対するゲインＧ_ｄの増減特性を逆にしてもよい。すなわち、ゲイン演算部１９１は、軸力偏差ΔＦが増大するほど、より大きな値のゲインＧ_ｄを演算する。

・製品仕様によっては、ゲイン演算部１９１で使用されるマップは、車速Ｖを考慮したものでなくてもよい。
・図３７（ａ），（ｂ）に示すように、軸力配分演算部９５として、加算器１１９により演算される軸力Ｆ_ｐｒｅを車速Ｖに応じて補正する補正演算部１８２を有する構成を採用してもよい。また、この構成を採用する場合、ゲイン演算部１９１で使用されるマップと補正演算部１８２で使用されるマップを統合してもよい。

＜他の実施の形態＞
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１〜第８の実施の形態では、トルクセンサ３４をステアリングシャフト１２に設けたが、ピニオンシャフト１３に設けてもよい。操舵トルクＴ_ｈが検出できるのであれば、トルクセンサ３４の設置箇所は問わない。第９および第１０の実施の形態についても同様である。

・第１〜第７の実施の形態において、ステアバイワイヤ方式の操舵装置１０として、クラッチ２１を割愛した構成を採用してもよい。第９および第１０の実施の形態についても同様である。

・第１〜第４の実施の形態において、制御装置５０として、微分ステアリング制御部６３を割愛した構成を採用してもよい。この場合、ピニオン角フィードバック制御部６４は、舵角比変更制御部６２により演算される目標ピニオン角θ_ｐ ^＊を取り込み、当該取り込まれる目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に実際のピニオン角θ_ｐを追従させるべくピニオン角θ_ｐのフィードバック制御を実行する。第９および第１０の実施の形態についても同様である。

・第１〜第４の実施の形態において、制御装置５０として、微分ステアリング制御部６３および舵角比変更制御部６２の双方を割愛した構成を採用してもよい。この場合、目標舵角演算部５２により演算される目標舵角θ_＊がそのまま目標ピニオン角（θ_ｐ ^＊）として使用される。すなわち、ステアリングホイール１１が操作された分だけ転舵輪１６，１６は転舵する。第９および第１０の実施の形態についても同様である。

１１…ステアリングホイール、１３…転舵機構を構成するピニオンシャフト（回転体）、１４…転舵機構を構成する転舵シャフト、１６…転舵輪、３１…反力モータ（制御対象）、５０，１５４…制御装置（車両用制御装置）、４１…転舵モータ（制御対象）、５１…目標操舵反力演算部（第１の演算部）、５２…目標舵角演算部（第２の演算部）、５４…舵角フィードバック制御部（第３の演算部）、６４…目標ピニオン角フィードバック制御部（第４の演算部）、７２…車両モデル、８０…推定軸力演算部、８１…軸力演算部、８２…ヒステリシス切替わり判定部、８３…摩擦補償部（静特性補償部）、８４…効率補償部（静特性補償部）、８５…フィルタ（動特性補償部）、８５ａ…粘性補償部、８５ｂ…慣性補償部、８５ｃ…位相補償部、８６…勾配補償部（静特性補償部）、９２…理想軸力演算部、９３…推定軸力演算部、９４…推定軸力演算部、９５…軸力配分演算部、１２１，１３１…バンドパスフィルタ、１２２…加算器、１２３…換算部、１５１…アシストモータ（制御対象）、１６２…基本アシスト成分演算部（第１の演算部）、１６３…目標ピニオン角演算部（第２の演算部）、１６４…ピニオン角フィードバック制御部（第３の演算部）、１８１，１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄ…軸力増幅部、Ｉ_ｂ…転舵モータの電流値、Ｉ_ｍ…アシストモータの電流値、Ｔ^＊…操舵反力指令値、Ｔ_１ ^＊…目標操舵反力（操舵反力指令値の第１の成分）、Ｔ_２ ^＊…舵角補正量（操舵反力指令値の第２の成分）、Ｔ_ａ ^＊…アシスト指令値、Ｔ_ａ１ ^＊…基本アシスト成分（アシスト指令値の第１の成分）、Ｔ_ａ２ ^＊…補正成分（アシスト指令値の第２の成分）、Ｔ_ｈ…操舵トルク、Ｔ_ｉｎ ^＊…基本駆動トルク、θ^＊…目標舵角（目標回転角）、θ_ｐ…ピニオン角（実際の回転角）。

Claims

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車両用制御装置であって、
少なくとも操舵トルクに応じて前記指令値の第１の成分を演算する第１の演算部と、
転舵輪の転舵動作に連動して回転する回転体の目標回転角を前記操舵トルクおよび前記第１の成分の総和である基本駆動トルクに基づき演算する第２の演算部と、
前記回転体の実際の回転角を前記目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて前記指令値の第２の成分を演算する第３の演算部と、を備え、
前記第２の演算部は、前記モータの電流値に基づき前記転舵輪に作用する軸力を演算する推定軸力演算部と、
前記推定軸力演算部により演算される前記軸力に対する前記操舵機構の動特性による影響を補償する動特性補償部、および前記推定軸力演算部により演算される前記軸力に対する前記操舵機構の静特性による影響を補償する静特性補償部の少なくとも一と、を備え、
前記第２の演算部は、前記動特性補償部および前記静特性補償部の少なくとも一により補償された前記軸力を、前記基本駆動トルクに対する反力成分として前記基本駆動トルクに反映させたうえで、前記目標回転角を演算する車両用制御装置。
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記第２の演算部は、前記推定軸力演算部を有することを前提として、前記動特性補償部および前記静特性補償部のうち少なくとも前記動特性補償部を有し、
前記動特性補償部は、前記モータの慣性、前記モータの粘性、および前記第３の演算部により実行されるフィードバック制御を含む制御要素の伝達関数のうち少なくとも一を前記動特性として補償する車両用制御装置。
請求項２に記載の車両用制御装置において、
前記動特性補償部は、フィルタであって、
前記フィルタの伝達関数は、前記モータの逆伝達関数および前記制御要素の逆伝達関数を乗算した値に基づき設定される車両用制御装置。
請求項２に記載の車両用制御装置において、
前記動特性補償部は、前記モータの慣性を補償する慣性補償部、前記モータの粘性を補償する粘性補償部、および前記推定軸力演算部により演算される前記軸力の位相を補償する位相補償部を有している車両用制御装置。
請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用制御装置において、
前記第２の演算部は、前記推定軸力演算部を有することを前提として、前記動特性補償部および前記静特性補償部のうち少なくとも前記静特性補償部を有し、
前記静特性補償部は、
前記操舵機構の摩擦による前記軸力への影響を補償する摩擦補償部と、
前記操舵機構における正作動時の効率である正効率と逆作動時の効率である逆効率との切り替わりによる前記軸力への影響を補償する効率補償部と、
車速による前記軸力への影響を補償する勾配補償部と、のうち少なくとも一を有している車両用制御装置。
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用制御装置において、
前記第２の演算部は、前記推定軸力演算部、前記目標回転角に基づき理想的な軸力を演算する理想軸力演算部、および車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づき前記軸力を演算する他の推定軸力演算部を含む複数の軸力演算部と、
前記推定軸力演算部を含む前記複数の軸力演算部により演算される軸力を、車両挙動、路面状態が反映される状態量、および操舵状態のうちのいずれかに応じて設定される分配比率で合算することにより最終的な軸力を演算する配分演算部と、を有している車両用制御装置。
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用制御装置において、
前記第２の演算部は、前記軸力を増幅する軸力増幅部を有している車両用制御装置。
請求項６に記載の車両用制御装置において、
前記第２の演算部は、前記複数の軸力演算部により演算される軸力、または前記最終的な軸力を増幅する軸力増幅部を有している車両用制御装置。
請求項６に記載の車両用制御装置において、
前記配分演算部は、前記理想軸力演算部により演算される理想的な軸力と、前記推定軸力演算部および前記他の推定軸力演算部により演算される複数の軸力を車両挙動または路面状態が反映される状態量に応じて設定される分配比率で合算した合算値との差に応じて、前記最終的な軸力を変更する車両用制御装置。
請求項６に記載の車両用制御装置において、
前記配分演算部は、前記理想軸力演算部により演算される理想的な軸力と、前記推定軸力演算部および前記他の推定軸力演算部により演算される複数の軸力のいずれか一との差に応じて、前記最終的な軸力を変更する車両用制御装置。
請求項１〜請求項１０のうちいずれか一項に記載の車両用制御装置において、
前記操舵機構は、ステアリングホイールとの間が機械的に分離される前記回転体としてのピニオンシャフトおよび前記ピニオンシャフトの回転に連動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含み、
制御対象として、前記指令値に基づき前記ステアリングホイール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と、
前記ピニオンシャフトまたは前記転舵シャフトに付与される前記転舵輪を転舵させるための転舵力を発生する転舵モータと、を含み、
前記推定軸力演算部は、前記転舵モータの電流値に基づき前記軸力を演算する車両用制御装置。
請求項１〜請求項１０のうちいずれか一項に記載の車両用制御装置において、
前記操舵機構は、ステアリングホイールに連動する前記回転体としてのピニオンシャフトおよび前記ピニオンシャフトの回転に連動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含み、
前記モータは、前記ステアリングホイール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車両用制御装置。
請求項１１に記載の車両用制御装置において、
前記ピニオンシャフトの実際の回転角を前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角に一致させるフィードバック制御を通じて前記転舵モータに対する指令値を演算する第４の演算部と、
前記目標ピニオン角に対してフィルタリング処理を行うバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタによりフィルタリング処理が施された前記目標ピニオン角を前記指令値に換算する換算部と、
前記換算部により換算された指令値と前記第４の演算部により演算される指令値とを加算することにより前記転舵モータに対する最終的な指令値を演算する加算器と、を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記第４の演算部と逆の周波数特性を有する車両用制御装置。
請求項１１に記載の車両用制御装置において、
前記ピニオンシャフトの実際の回転角を前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角に一致させるフィードバック制御を通じて前記転舵モータに対する指令値を演算する第４の演算部と、
前記目標ピニオン角に対してフィルタリング処理を行うバンドパスフィルタと、
前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角と前記バンドパスフィルタによりフィルタリング処理が施された前記目標ピニオン角とを加算することにより最終的な目標ピニオン角を演算する加算器と、を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記第４の演算部と逆の周波数特性を有する車両用制御装置。
請求項１１に記載の車両用制御装置において、
前記ピニオンシャフトの実際の回転角を前記目標回転角に基づき演算される目標ピニオン角に一致させるフィードバック制御を通じて前記転舵モータに対する指令値を演算する第４の演算部を有し、
前記第４の演算部は、制御パラメータである比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも一を、車速またはタイヤの空気圧に応じて変更することにより、車速またはタイヤの空気圧による前記転舵モータに対する指令値への影響を補償する車両用制御装置。