JP6915480B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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

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。

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、前記目標回転角に基づき理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、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転舵輪に作用する軸力を推定軸力として演算する推定軸力演算部と、前記理想軸力および前記推定軸力に対して、それぞれ車両挙動、路面状態が反映される状態量または操舵状態に応じて個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより、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るための最終的な軸力を演算する配分演算部と、前記理想軸力と前記推定軸力との差である軸力偏差を演算する減算器と、を有している。前記第１の演算部は、前記軸力偏差に応じて前記指令値の第１の成分を変更する。

理想軸力と推定軸力との軸力偏差には路面状態が反映される。たとえば、車両が低摩擦路を走行しているとき、理想軸力と推定軸力との軸力偏差が発生しやすく、路面グリップが低下するほど軸力偏差はより大きな値となる。上記の構成によれば、軸力偏差に応じてモータに対する指令値の第１の成分が変更されることにより、路面状態がより適切に反映された指令値が演算される。このため、モータは路面状態がより適切に反映された駆動力を発生する。したがって、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。

上記の車両用制御装置において、前記第１の演算部は、操舵状態に応じて前記指令値の第１の成分の基礎成分である基本制御量を演算する基本制御量演算部と、操舵状態に応じて前記基礎成分に対する補償量を演算する補償量演算部と、前記基礎成分と前記補償量とを合算することにより前記指令値の第１の成分を演算する演算器と、を有していてもよい。この場合、前記基本制御量演算部によって前記基本制御量が前記軸力偏差に応じて変更されること、または前記補償量演算部によって前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更されることが好ましい。

上記の車両用制御装置において、前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とするとき、前記補償量演算部は、操舵状態に応じてシステムを安定化させるための安定化制御量を演算する安定化制御量演算部を含んでいてもよい。この場合、前記安定化制御量演算部によって前記安定化制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更されるようにしてもよい。

この構成によれば、軸力偏差に応じて安定化制御量が変更されることにより、路面状態に応じてシステムの安定性がより適切に確保される。
上記の車両用制御装置において、前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とするとき、前記補償量演算部は、操舵状態に応じて操舵時の摩擦によるヒステリシス特性を補償するためのヒステリシス制御量を演算するヒステリシス制御量演算部を含んでいてもよい。この場合、前記ヒステリシス制御量演算部によって前記ヒステリシス制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更されるようにしてもよい。

この構成によれば、軸力偏差に応じてヒステリシス制御量が変更されることにより、路面状態に応じた摩擦感が得られる。
上記の車両用制御装置において、前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とするとき、前記補償量演算部は、操舵状態に応じてハンドル戻り特性を補償するためのハンドル戻し制御量を演算するハンドル戻し制御量演算部を含んでいてもよい。この場合、前記ハンドル戻し制御量演算部によって前記ハンドル戻し制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更されるようにしてもよい。

この構成によれば、軸力偏差に応じてハンドル戻し制御量が変更されることにより、路面状態に応じたハンドル戻り特性が得られる。
上記の車両用制御装置において、前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とするとき、前記補償量演算部は、操舵状態に応じて前記操舵機構が有する粘性を補償するためのダンピング制御量を演算するダンピング制御量演算部を含んでいてもよい。この場合、前記ダンピング制御量演算部によって前記ダンピング制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更されるようにしてもよい。

この構成によれば、軸力偏差に応じてダンピング制御量が変更されることにより、路面状態に応じた粘性感が得られる。
上記の車両用制御装置において、前記操舵機構は、転舵モータにより発生される転舵力が付与されることにより前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含み、前記推定軸力は、ａ．前記転舵モータの電流値に基づき演算される第１の推定軸力、ｂ．車両に作用する横加速度に基づき演算される第２の推定軸力、ｃ．車両が旋回する速度であるヨーレートに基づき演算される第３の推定軸力、ｄ．前記第２の推定軸力および前記第３の推定軸力に対して、それぞれ車両挙動に応じて個別に設定される分配比率を乗算した値が合算されることにより得られる第４の推定軸力、ｅ．前記第１の推定軸力、前記第２の推定軸力および前記第３の推定軸力に対して、それぞれ車両挙動に応じて個別に設定される分配比率を乗算した値が合算されることにより得られる第５の推定軸力、のうちいずれか一であることが好ましい。

製品仕様などによって、軸力偏差の演算に使用する推定軸力は適宜変更される。
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前記モータとしての反力モータと、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。

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。

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操舵反力演算部の制御ブロック図。 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の制御ブロック図。 第１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１の実施の形態にかかる基本制御部の制御ブロック図。 第２の実施の形態にかかる基本制御部の制御ブロック図。 第２の実施の形態にかかる操舵トルクと基本制御量との関係を示すグラフ。 第２の実施の形態にかかるシステム安定化制御部の制御ブロック図。 第３の実施の形態にかかるヒステリシス制御部の制御ブロック図。 第３の実施の形態にかかる理想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ハンドル戻し制御部の制御ブロック図。 第５の実施の形態にかかるダンピング制御部の制御ブロック図。 第６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６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＞
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。

＜目標操舵反力演算部＞
つぎに、目標操舵反力演算部５１について詳細に説明する。
図３に示すように、目標操舵反力演算部５１は、基本制御部８１、システム安定化制御部８２、ヒステリシス制御部８３、ハンドル戻し制御部８４、ダンピング制御部８５、演算器８６および２つの微分器８７，８８を備えている。

微分器８７は、操舵トルクＴ_ｈを微分することにより操舵トルク微分値ｄＴ_ｈを演算する。微分器８８は、舵角θ_ｓ（操舵角）を微分することにより操舵速度ω_ｓを演算する。
基本制御部８１は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき基本制御量Ｉ_１ ^＊を演算する。基本制御量Ｉ_１ ^＊は、操舵トルクＴ_ｈおよび車速Ｖに応じた適切な大きさの目標操舵反力を発生させるための基礎成分（電流値）である。

システム安定化制御部８２は、操舵トルク微分値ｄＴ_ｈおよび車速Ｖに基づき、共振特性を抑えることによりシステムを安定化するための補償量である安定化制御量Ｉ_２ ^＊（電流値）を演算する。安定化制御量Ｉ_２ ^＊を使用して基本制御量Ｉ_１ ^＊を補正することにより、操舵装置１０の制御系全体の安定化が図られる。

ヒステリシス制御部８３は、目標操舵特性あるいは操舵感のチューニング幅を拡げるため、または操舵時の摩擦によるヒステリシス特性を最適化するための補償量であるヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊を演算する。ヒステリシス制御部８３は、舵角θ_ｓ（操舵角）および車速Ｖに基づきヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊を演算する。ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊は、舵角θ_ｓの変化に対してヒステリシス特性を有する。

ハンドル戻し制御部８４は、操舵トルクＴ_ｈ、車速Ｖ、舵角θ_ｓ（操舵角）および操舵速度ωｓに基づきステアリングホイール１１の戻り特性を補償するための補償量としてハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊（電流値）を演算する。ハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊を使用して基本制御量Ｉ_１ ^＊を補正することにより、路面反力によるセルフアライニングトルクの過不足が補償される。ハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊に応じてステアリングホイール１１を中立位置に戻す方向へ向けたトルクが発生されるからである。

ダンピング制御部８５は、操舵速度ωｓおよび車速Ｖに基づき操舵装置１０が有する粘性を補償するための補償量としてダンピング制御量Ｉ_５ ^＊（電流値）を演算する。ダンピング制御量Ｉ_５ ^＊を使用して基本制御量Ｉ_１ ^＊を補正することにより、たとえばステアリングホイール１１に伝わる小刻みな振動などが低減される。

演算器８６は、基本制御量Ｉ_１ ^＊に対する補正処理として、基本制御量Ｉ_１ ^＊に対して安定化制御量Ｉ_２ ^＊およびハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊を加算するとともに、ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊およびダンピング制御量Ｉ_５ ^＊を減算することにより、目標操舵反力Ｔ_１ ^＊（電流値）を演算する。

＜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４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５に示すように、車両モデル７２は、仮想ラックエンド軸力演算部９０、理想軸力演算部９１、推定軸力演算部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９０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９０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９０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９０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９０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９１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９１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９２は、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂ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。軸力Ｆ１は、電流値を軸力（反力トルク）に変換する係数であるゲインを転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに乗算することにより求められる。

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。

＜軸力配分演算部＞
つぎに、軸力配分演算部９５について詳細に説明する。
図６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９２，９３，９４により推定演算される軸力Ｆ１，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，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（２）に基づき横加速度差分値ΔＬＡを演算する。

ΔＬＡ＝ＹＲ×Ｖ−ＬＡ …（２）
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９１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９１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、車両挙動または路面状態が反映される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が、車両挙動、操舵状態または路面状態が反映される複数種の状態量に応じて設定される分配比率で合算される。これにより、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。

＜基本制御部＞
ここで、製品仕様などによっては、車両が低摩擦路などを走行している場合において、タイヤのグリップ限界領域における路面情報の伝達性能をより向上させることが求められる。そこで本例では基本制御部８１として、つぎの構成を採用している。

図７に示すように、基本制御部８１は、操舵トルクＴ_ｈ、車速Ｖ、および軸力偏差ΔＦを取り込む。軸力偏差ΔＦは、軸力配分演算部９５（図６参照）により演算される理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの差である。基本制御部８１は、２つのゲイン演算部１２１，１２２、および２つの乗算器１２３，１２４を有している。

ゲイン演算部１２１は、操舵トルクＴ_ｈとゲインＧ１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Ｇ１を演算する。ゲインＧ１は、操舵トルクＴ_ｈが増大するほど、より大きな値に設定される。ゲイン演算部１２２は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ２との関係を規定するマップを使用してゲインＧ２を演算する。ゲインＧ２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。なお、ゲイン演算部１２２は操舵トルクＴ_ｈを考慮してゲインＧ２を演算してもよい。乗算器１２３は、ゲインＧ１とゲインＧ２とを乗算することによりゲインＧ３を演算する。乗算器１２４は、操舵トルクＴ_ｈとゲインＧ３とを乗算することにより、基本制御量Ｉ_１ ^＊を演算する。

ゲインＧ３には、軸力偏差ΔＦに応じたゲインＧ２が反映されている。このため、操舵トルクＴ_ｈとゲインＧ３とが乗算されることにより得られる基本制御量Ｉ_１ ^＊、ひいては基本制御量Ｉ_１ ^＊に基づく目標操舵反力Ｔ_１ ^＊にも軸力偏差ΔＦが反映される。

＜基本制御部の作用および効果＞
つぎに、基本制御部８１の作用および効果を説明する。
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、本例によるように、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦに応じて基本制御量Ｉ_１ ^＊が変更されることにより、路面状態がより適切に反映された目標操舵反力Ｔ_１ ^＊が演算される。したがって、路面グリップ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。

たとえばタイヤの路面グリップの低下に伴って軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、ゲインＧ２はより小さな値に設定される。このため、基本制御量Ｉ_１ ^＊、ひいては目標操舵反力Ｔ_１ ^＊は、より小さな値となる。すなわち、ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊の減算分だけ、ステアリングシャフト１２に付与される操舵反力が減少する。そして操舵反力が減少する分だけ、ステアリングホイール１１の操作に必要とされる操舵トルクＴ_ｈが減少する。運転者は、タイヤの路面グリップが低下している状況であることを手応えとして感じることができる。

＜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。
製品仕様などによっては、車両が低摩擦路などを走行している場合、タイヤのグリップ限界領域における操舵装置１０のシステムの安定性を確保することが要求される。そこで本例では目標操舵反力演算部５１として、つぎの構成を採用している。

図８に示すように、基本制御部８１は、ゲイン演算部１２１、乗算器１２４および勾配演算部１２５を有している。乗算器１２４は、操舵トルクＴ_ｈとゲインＧ１とを乗算することにより、基本制御量Ｉ_１ ^＊を演算する。勾配演算部１２５は、基本制御量Ｉ_１ ^＊および操舵トルクＴ_ｈに基づき、操舵トルクＴ_ｈに対する基本制御量Ｉ_１ ^＊の変化率である勾配Ｒを演算する。

図９のグラフに示すように、たとえば操舵トルクＴ_ｈが操舵トルクＴ_ｈ１から操舵トルクＴ_ｈ２へ変化した場合、基本制御量Ｉ_１ ^＊が基本制御量Ｉ_１−１ ^＊から基本制御量Ｉ_１−２ ^＊へ変化するとき、勾配Ｒは次式（３）により求められる。

Ｒ＝（Ｉ_１−２ ^＊−Ｉ_１−１ ^＊）／（Ｔ_ｈ２−Ｔ_ｈ１） …（３）
図１０に示すように、システム安定化制御部８２は、操舵トルクＴ_ｈ、車速Ｖ、勾配Ｒおよび軸力偏差ΔＦを取り込む。軸力偏差ΔＦは、軸力配分演算部９５（図６参照）により演算される理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの差である。システム安定化制御部８２は、微分器１３１、２つのゲイン演算部１３２，１３３、および２つの乗算器１３４，１３５を有している。

微分器１３１は、操舵トルクＴ_ｈを微分することにより、操舵トルク微分値ｄＴ_ｈを演算する。ゲイン演算部１３２は、勾配ＲとゲインＧ４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Ｇ４を演算する。ゲインＧ４は、勾配Ｒが増大するほど、より小さな値に設定される。ゲイン演算部１３３は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ５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Ｇ５を演算する。ゲインＧ５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１３４は、ゲインＧ４とゲインＧ５とを乗算することによりゲインＧ６を演算する。乗算器１３５は、操舵トルク微分値ｄＴ_ｈとゲインＧ６とを乗算することにより、安定化制御量Ｉ_２ ^＊を演算する。

ゲインＧ６には、軸力偏差ΔＦに応じたゲインＧ５が反映されている。このため、操舵トルク微分値ｄＴ_ｈとゲインＧ６とが乗算されることにより得られる安定化制御量Ｉ_２ ^＊にも軸力偏差ΔＦが反映される。

したがって、本例によれば、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦに応じて安定化制御量Ｉ_２ ^＊が変更（増大あるいは減少）されることにより、路面状態に応じたより適切な安定化制御量Ｉ_２ ^＊が得られる。このため、操舵装置１０におけるシステムの安定性を路面状態に応じてより適切に確保することができる。車両が低摩擦路などを走行している場合において、タイヤのグリップ限界領域におけるシステムの安定性も確保される。

＜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。
製品仕様などによっては、車両が低摩擦路などを走行している場合、タイヤのグリップ限界領域における操舵装置１０の摩擦感を低減させることが要求される。そこで本例では目標操舵反力演算部５１として、つぎの構成を採用している。

図１１に示すように、ヒステリシス制御部８３は、制御量演算部１４１、ゲイン演算部１４２および乗算器１４３を有している。
制御量演算部１４１は、舵角θ_ｓ（操舵角）とヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊との関係を規定するマップを使用してヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊を演算する。ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊は、舵角θ_ｓに対してヒステリシス特性を有する。このマップのヒステリシス特性は、操舵装置１０の機械伝達系の摩擦によるヒステリシス特性を最適化する観点に基づき設定される。なお、制御量演算部１４１は車速Ｖを考慮してヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊を演算してもよい。

ゲイン演算部１４２は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ７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Ｇ７を演算する。ゲインＧ７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。

乗算器１４３は、制御量演算部１４１により演算されるヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊とゲインＧ７とを乗算することにより、最終的なヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊を演算する。
ゲインＧ７には、軸力偏差ΔＦが反映されているため、最終的なヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊にも軸力偏差ΔＦが反映される。

したがって、本例によれば、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦに応じてヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊が変更されることにより、路面状態に応じたより適切なヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊（最終）が得られる。このため、路面状態が反映されたヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊に応じた操舵感（ここでは、摩擦感）を運転者に与えることができる。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、路面状態に応じた摩擦感をより的確に把握することができる。

たとえばタイヤの路面グリップの低下に伴って軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、最終的なヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊は、より大きな値となる。これは、軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、より大きな値のゲインＧ７が演算されるからである。このため、基本制御量Ｉ_１ ^＊から減算されるヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊の分だけ目標操舵反力Ｔ_１ ^＊は減少する。すなわち、ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊の減算分だけ、ステアリングシャフト１２に付与される操舵反力が減少する。このため、ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊に応じた操舵感（ここでは、摩擦感）を運転者に与えることが可能となる。運転者は、操舵感として摩擦感が低減したこと、ひいてはタイヤの路面グリップが低下している状況であることを手応えとして感じることができる。

また本例において、理想軸力演算部９１として、つぎの構成を採用してもよい。
図１２に示すように、理想軸力演算部９１は、絶対値演算部１４４、軸力演算部１４５、符号演算部１４６、ヒステリシス演算部１４７、乗算器１４８および加算器１４９を有している。

絶対値演算部１４４は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値│θ_ｐ ^＊│を演算する。軸力演算部１４５は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊の絶対値│θ_ｐ ^＊│と理想軸力Ｆ_ｉとの関係を車速Ｖに応じて規定する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 ^＊の絶対値│θ_ｐ ^＊│が増大するほど、より大きな値に設定される。

符号演算部１４６は、目標ピニオン角θ_ｐ ^＊に基づき符号Ｓを演算する。具体的には、つぎの（Ａ１）〜（Ａ３）に記載の通りである。
（Ａ１）「θ_ｐ ^＊＞０」である場合、符号Ｓは「１」となる。

（Ａ２）「θ_ｐ ^＊＝０」である場合、符号Ｓは「０」となる。
（Ａ３）「θ_ｐ ^＊＜０」である場合、符号Ｓは「−１」となる。
ヒステリシス演算部１４７は、先の図１１に示されるヒステリシス制御部８３と同様の演算機能を有している。すなわち、ヒステリシス演算部１４７は、舵角θ_ｓ（操舵角）、車速Ｖおよび軸力偏差ΔＦに基づき、ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊（最終）を演算する。

乗算器１４８は軸力演算部１４５により演算される理想軸力Ｆ_ｉと、符号演算部１４６により演算される符号Ｓとを乗算する。
加算器１４９は、符号Ｓが乗算された理想軸力Ｆ_ｉと、ヒステリシス演算部１４７により演算されるヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊とを加算することにより、最終的な理想軸力Ｆ_ｉを演算する。

このように、符号Ｓが乗算された理想軸力Ｆ_ｉに対して軸力偏差ΔＦに応じたヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊を加算することにより、最終的な理想軸力Ｆ_ｉは実際の軸力（推定軸力）により近づいた値となる。軸力配分演算部９５により演算される最終的な軸力Ｆ_ｓｐには、理想軸力Ｆ_ｉよりも推定軸力がより優位に反映される。

＜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。
製品仕様などによっては、車両が低摩擦路などを走行している場合、タイヤのグリップ限界領域におけるハンドル戻り性能をより向上させることが要求される。そこで本例では目標操舵反力演算部５１として、つぎの構成を採用している。

図１３に示すように、ハンドル戻し制御部８４は、目標速度演算部１５１、４つのゲイン演算部１５２，１５６，１５７，１５８、４つの乗算器１５３，１５９，１６０，１６１、減算器１５４、および制御量演算部１５５を有している。

目標速度演算部１５１は、舵角θ_ｓ（操舵角）と目標速度ωｓ^＊との関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して目標速度ωｓ^＊を演算する。目標速度ωｓ^＊とは、ステアリングホイール１１を中立位置へ戻すときの速度の目標値である。目標速度ωｓ^＊は、舵角θ_ｓ（絶対値）が増大するほど、より大きな値に設定される。

ゲイン演算部１５２は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ８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Ｇ８を演算する。ゲインＧ８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。

乗算器１５３は、目標速度ωｓ^＊とゲインＧ８とを乗算することにより、最終的な目標速度ωｓ^＊を演算する。ゲインＧ８には、軸力偏差ΔＦが反映されているため、最終的な目標速度ωｓ^＊にも軸力偏差ΔＦが反映される。

減算器１５４は、最終的な目標速度ωｓ^＊から操舵速度ωｓを減算することにより速度偏差Δωｓを演算する。
制御量演算部１５５は、速度偏差Δωｓとハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊との関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用してハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊を演算する。ハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊は、速度偏差Δωｓが増大するほど、より大きな値に設定される。

ゲイン演算部１５６は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ９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Ｇ９を演算する。ゲインＧ９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。

ゲイン演算部１５７は、操舵トルクＴ_ｈとゲインＧ１０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Ｇ１０を演算する。ゲインＧ１０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。

ゲイン演算部１５８は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ１１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Ｇ１１を演算する。ゲインＧ１１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。

乗算器１５９は、ハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊とゲインＧ９とを乗算する。ゲインＧ９には軸力偏差ΔＦが反映されているため、ゲインＧ９が乗算された後のハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊は軸力偏差ΔＦに応じた値になる。

乗算器１６０は、ゲインＧ１０とゲインＧ１１とを乗算することによりゲインＧ１２を演算する。すなわち、操舵トルクＴ_ｈに応じたゲインＧ１０が軸力偏差ΔＦに応じて変更される。

乗算器１６１は、ゲインＧ９が乗算された後のハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊とゲインＧ１２とを乗算することにより、最終的なハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊を演算する。
したがって、本実施の形態によれば、軸力偏差ΔＦに応じてハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊が変更されることにより、路面状態に応じたより適切なハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊が得られる。たとえばタイヤの路面グリップの低下に起因して軸力偏差ΔＦが増大するほど、より大きな値のハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊が演算される。このため、タイヤのグリップ限界領域におけるハンドル戻り性能を向上させることができる。

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。
・ハンドル戻し制御部８４として、制御量演算部１５５、ゲイン演算部１５６および乗算器１５９のみを有する構成を採用してもよい。すなわち、図１３に示されるハンドル戻し制御部８４において、目標速度演算部１５１、ゲイン演算部１５２，１５７，１５８、乗算器１５３，１６０，１６１、および減算器１５４は割愛されている。そのうえで、制御量演算部１５５は、舵角θ_ｓ（操舵角）とハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊との関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用してハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊を演算する。乗算器１５９は、制御量演算部１５５により演算されるハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊と、ゲイン演算部１５６により演算されるゲインＧ９とを乗算することにより、最終的なハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊を演算する。

＜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。
製品仕様などによっては、車両が低摩擦路などを走行している場合、タイヤのグリップ限界領域における操舵装置１０の粘性感を低減させることが要求される。そこで本例では目標操舵反力演算部５１として、つぎの構成を採用している。

図１４に示すように、ダンピング制御部８５は、制御量演算部１７１、５つのゲイン演算部１７２，１７３，１７４，１７５，１７６、４つの乗算器１７７，１７８，１７９，１８０を有している。

制御量演算部１７１は、操舵速度ωｓとダンピング制御量Ｉ_５ ^＊との関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用してダンピング制御量Ｉ_５ ^＊を演算する。ダンピング制御量Ｉ_５ ^＊は、操舵速度ωｓが増大するほど、より大きな値に設定される。

ゲイン演算部１７２は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ１３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Ｇ１３を演算する。ゲインＧ１３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。

ゲイン演算部１７３は、舵角θ_ｓとゲインＧ１４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Ｇ１４を演算する。ゲインＧ１４は、舵角θ_ｓ（絶対値）が増大するほど、より小さな値に設定される。

ゲイン演算部１７４は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ１５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Ｇ１５を演算する。ゲインＧ１５は、軸力偏差ΔＦが増大するほど、より大きな値を演算する。

ゲイン演算部１７５は、操舵トルクＴ_ｈとゲインＧ１６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Ｇ１６を演算する。ゲインＧ１６は、操舵トルクＴ_ｈ（絶対値）が増大するほど、より小さな値に設定される。

ゲイン演算部１７６は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ１７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Ｇ１７を演算する。ゲインＧ１７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。

乗算器１７７は、制御量演算部１７１により演算されるダンピング制御量Ｉ_５ ^＊と、ゲイン演算部１７２により演算されるゲインＧ１３とを乗算する。乗算器１７８は、ゲインＧ１４とゲインＧ１５とを乗算することによりゲインＧ１８を演算する。乗算器１７９は、ゲインＧ１６とゲインＧ１７とを乗算することによりゲインＧ１９を演算する。乗算器１８０は、ゲインＧ１３が乗算された後のダンピング制御量Ｉ_５ ^＊、ゲインＧ１８、およびゲインＧ１９を乗算することにより、最終的なダンピング制御量Ｉ_５ ^＊を演算する。

したがって、本実施の形態によれば、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦに応じてダンピング制御量Ｉ_５ ^＊が変更されることにより、路面状態に応じたより適切なダンピング制御量Ｉ_５ ^＊（最終）が得られる。このため、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。

たとえばタイヤの路面グリップの低下に伴って軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、最終的なダンピング制御量Ｉ_５ ^＊は、より大きな値となる。これは、軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、より大きな値のゲインＧ１３が演算されるからである。このため、基本制御量Ｉ_１ ^＊から減算されるダンピング制御量Ｉ_５ ^＊が増大する分だけ目標操舵反力Ｔ_１ ^＊は減少する。すなわち、ダンピング制御量Ｉ_５ ^＊の増大分だけ、ステアリングシャフト１２に付与される操舵反力が減少する。
このため、ダンピング制御量Ｉ_５ ^＊に応じた操舵感（ここでは、粘性感）を運転者に与えることが可能となる。運転者は、操舵感として粘性感が低減したこと、ひいてはタイヤの路面グリップが低下している状況であることを手応えとして感じることができる。

また、ダンピング制御量Ｉ_５ ^＊は、舵角θ_ｓ（操舵角）に基づくゲインＧ１４および操舵トルクＴ_ｈに基づくゲインＧ１６が乗算されることにより調整されるところ、これらゲインＧ１４，Ｇ１６についても軸力偏差ΔＦに応じて変更される。このため、路面状態に応じたより適切なダンピング制御量Ｉ_５ ^＊が得られる。

＜第６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６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１５に示すように、ＥＰＳ１９０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、ＥＰＳ１９０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１９１、減速機構１９２、トルクセンサ３４、回転角センサ１９３および制御装置１９４を有している。回転角センサ１９３はアシストモータ１９１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１９１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１９１は、減速機構１９２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１９１の回転は減速機構１９２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１９４は、アシストモータ１９１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１９４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１９３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１９１に対する給電を制御する。

図１６に示すように、制御装置１９４は、ピニオン角演算部２０１、基本アシスト成分演算部２０２、目標ピニオン角演算部２０３、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）２０４、加算器２０５、および通電制御部２０６を備えている。

ピニオン角演算部２０１は、アシストモータ１９１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２０２は、基本的には先の図３に示される目標操舵反力演算部５１と同様の構成を有している。すなわち、基本アシスト成分演算部２０２は、基本制御部８１、システム安定化制御部８２、ヒステリシス制御部８３、ハンドル戻し制御部８４、ダンピング制御部８５および演算器８６を備えている。演算器８６は、基本制御量Ｉ_１ ^＊に対して安定化制御量Ｉ_２ ^＊およびハンドル戻し制御量Ｉ_４ ^＊を加算するとともに、ヒステリシス制御量Ｉ_３ ^＊およびダンピング制御量Ｉ_５ ^＊を減算することにより、基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊（電流値）を演算する。

ただし、本例において、基本制御部８１のゲイン演算部１２２（図７参照）において使用されるマップの増減特性は、先の第１の実施の形態と逆特性に設定されている。すなわち、ゲイン演算部１２２は、軸力偏差ΔＦが増大するほど、より大きな値のゲインＧ２を演算する。

目標ピニオン角演算部２０３は、基本アシスト成分演算部２０２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２０３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２０３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２０３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１９１に対する給電経路に設けられた電流センサ２０７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１９１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２０４は、目標ピニオン角演算部２０３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２０１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２０４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２０４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２０５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１９１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２０６は、アシスト指令値Ｔ_ａ ^＊に応じた電力をアシストモータ１９１へ供給する。具体的には、通電制御部２０６は、アシスト指令値Ｔ_ａ ^＊に基づきアシストモータ１９１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部２０６は電流センサ２０７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２０６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１９１に対する給電を制御する。これにより、アシストモータ１９１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ＥＰＳ１９０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２０３に持たせている。
目標ピニオン角演算部２０３は、先の図４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２０３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２０３は、アシストモータ１９１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２０３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２０３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２０３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。

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、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの軸力偏差ΔＦに応じて基本制御量Ｉ_１ ^＊が変更されることにより、路面状態（路面摩擦抵抗など）がより適切に反映された基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊が演算される。したがって、路面状態に応じた、より適切なアシスト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を介した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。

たとえばタイヤの路面グリップの低下に伴って軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、ゲイン演算部１２２（図７参照）により演算されるゲインＧ２はより大きな値に設定される。このため、基本制御量Ｉ_１ ^＊、ひいては基本アシスト成分Ｔ_ａ１ ^＊は、より大きな値となる。したがって、タイヤの路面グリップに応じたより適切な（より強い）アシスト力がステアリングホイール１１に付与される。運転者は、アシスト力の増大に伴う操舵トルクＴ_ｈの減少を通じて、タイヤの路面グリップが低下している状況であることを手応えとして感じることができる。

なお、第６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、先の第２〜第５の実施の形態における目標操舵反力演算部５１の演算機能を基本アシスト成分演算部２０２に持たせてもよい。このようにしても、第２〜第５の実施の形態に準じた効果を得ることができる。

・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）１９０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１５に二点鎖線で示すように、アシストモータ１９１は、減速機構１９２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１９４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１６に括弧書きで示されるように、ピニオン角演算部２０１は、アシストモータ１９１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２０３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４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１９４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２０４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。

＜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６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１〜第５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１〜第５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１〜第５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１〜第６の実施の形態において、基本制御部８１は操舵トルクＴ_ｈとゲインＧ１とを乗算することにより基本制御量Ｉ_１ ^＊を演算するようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、基本制御部８１は、操舵トルクＴ_ｈと基本制御量Ｉ_１ ^＊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、基本制御量Ｉ_１ ^＊を演算する。基本制御部８１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、基本制御量Ｉ_１ ^＊の絶対値をより大きな値に設定する。

・第１〜第６の実施の形態において、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９２により推定演算される軸力Ｆ１（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〜第６の実施の形態において、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１〜第６の実施の形態において、製品仕様によっては、軸力偏差ΔＦに応じたゲインを演算するゲイン演算部１２２，１３３，１４２，１５２，１５６，１５８，１７２，１７４，１７６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。

・第１〜第６の実施の形態では、ゲイン演算部１２２，１３３，１４２，１５２，１５６，１５８，１７２，１７４，１７６は、理想軸力Ｆ_ｉと推定軸力Ｆ_ｅとの差である軸力偏差ΔＦを使用してゲインを演算するようにしたが、つぎの（Ｂ１）〜（Ｂ４）のいずれか一の軸力と理想軸力Ｆ_ｉとの差を軸力偏差ΔＦとして使用してもよい。

（Ｂ１）推定軸力演算部９２により演算される軸力Ｆ１。この軸力Ｆ１は、転舵モータ４１の電流値Ｉ_ｂに基づくものである。
（Ｂ２）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。

（Ｂ３）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。
（Ｂ４）軸力配分演算部９５の乗算器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６に示される減算器１０７が、推定軸力Ｆ_ｅに代えて、軸力Ｆ１、軸力Ｆ２，軸力Ｆ３または軸力Ｆ_ｃを取り込むようにしてもよい。また、先の図６に二点鎖線で示すように、軸力配分演算部９５に減算器１０７ａを追加するかたちで設け、その追加される減算器１７ａにより理想軸力Ｆ_ｉと軸力Ｆ１、軸力Ｆ２，軸力Ｆ３、または軸力Ｆ_ｃとの差を演算するようにしてもよい。ただし図６では、追加される減算器１０７ａが軸力Ｆ１を取り込む形態を一例として示している。

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、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、８１…基本制御部（基本制御量演算部）、８２…システム安定化制御部（補償量演算部）、８３…ヒステリシス制御部（補償量演算部）、８４…ハンドル戻し制御部（補償量演算部）、８５…ダンピング制御部（補償量演算部）、８６…演算器、９１…理想軸力演算部、９２，９３，９４…推定軸力演算部、９５…軸力配分演算部（配分演算部）、１０７，１０７ａ…減算器、１９１…アシストモータ（制御対象）、２０２…基本アシスト成分演算部（第１の演算部）、２０３…目標ピニオン角演算部（第２の演算部）、２０４…ピニオン角フィードバック制御部（第３の演算部）、Ｆ_ｉ…理想軸力、Ｆ１…軸力（第１の推定軸力）、Ｆ２…軸力（第２の推定軸力）、Ｆ３…軸力（第３の推定軸力）、Ｆ_ｃ…軸力（第４の推定軸力）、Ｆ_ｅ…推定軸力（第５の推定軸力）、ΔＦ…軸力偏差、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）、θ_ｐ ^＊…目標ピニオン角（目標回転角）。

Claims (9)

1. 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、前記目標回転角に基づき理想的な軸力である理想軸力を演算する理想軸力演算部と、
   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転舵輪に作用する軸力を推定軸力として演算する推定軸力演算部と、
   前記理想軸力および前記推定軸力に対して、それぞれ車両挙動、路面状態が反映される状態量または操舵状態に応じて個別に設定される分配比率を乗算した値を合算することにより、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るための最終的な軸力を演算する配分演算部と、
   前記理想軸力と前記推定軸力との差である軸力偏差を演算する減算器と、を有し、
   前記第１の演算部は、前記軸力偏差に応じて前記指令値の第１の成分を変更する車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記第１の演算部は、操舵状態に応じて前記指令値の第１の成分の基礎成分である基本制御量を演算する基本制御量演算部と、
   操舵状態に応じて前記基礎成分に対する補償量を演算する補償量演算部と、
   前記基礎成分と前記補償量とを合算することにより前記指令値の第１の成分を演算する演算器と、を有し、
   前記基本制御量演算部によって前記基本制御量が前記軸力偏差に応じて変更されること、または前記補償量演算部によって前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更される車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とし、
   前記補償量演算部は、操舵状態に応じてシステムを安定化させるための安定化制御量を演算する安定化制御量演算部を含み、
   前記安定化制御量演算部によって前記安定化制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更される車両用制御装置。
4. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とし、
   前記補償量演算部は、操舵状態に応じて操舵時の摩擦によるヒステリシス特性を補償するためのヒステリシス制御量を演算するヒステリシス制御量演算部を含み、
   前記ヒステリシス制御量演算部によって前記ヒステリシス制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更される車両用制御装置。
5. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とし、
   前記補償量演算部は、操舵状態に応じてハンドル戻り特性を補償するためのハンドル戻し制御量を演算するハンドル戻し制御量演算部を含み、
   前記ハンドル戻し制御量演算部によって前記ハンドル戻し制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更される車両用制御装置。
6. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記補償量演算部により前記補償量が前記軸力偏差に応じて変更されることを前提とし、
   前記補償量演算部は、操舵状態に応じて前記操舵機構が有する粘性を補償するためのダンピング制御量を演算するダンピング制御量演算部を含み、
   前記ダンピング制御量演算部によって前記ダンピング制御量が前記軸力偏差に応じて変更されることにより、前記指令値の第１の成分が変更される車両用制御装置。
7. 請求項１〜請求項６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、転舵モータにより発生される転舵力が付与されることにより前記転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含み、
   前記推定軸力は、
   ａ．前記転舵モータの電流値に基づき演算される第１の推定軸力、
   ｂ．車両に作用する横加速度に基づき演算される第２の推定軸力、
   ｃ．車両が旋回する速度であるヨーレートに基づき演算される第３の推定軸力、
   ｄ．前記第２の推定軸力および前記第３の推定軸力に対して、それぞれ車両挙動に応じて個別に設定される分配比率を乗算した値が合算されることにより得られる第４の推定軸力、
   ｅ．前記第１の推定軸力、前記第２の推定軸力および前記第３の推定軸力に対して、それぞれ車両挙動に応じて個別に設定される分配比率を乗算した値が合算されることにより得られる第５の推定軸力、
   のうちいずれか一である車両用制御装置。
8. 請求項１〜請求項７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前記モータとしての反力モータと、
   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、を含む車両用制御装置。
9. 請求項１〜請求項７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。

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