JP6958183B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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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
近年では、運転者の運転ストレスを軽減し快適性を向上させる観点に基づき、より優れた操作性が求められている。
本発明の目的は、より優れた操作性を得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２の演算部は、前記軸力偏差に応じて前記目標回転角を変更する。
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、軸力偏差に応じて目標回転角が変更される。目標回転角に基づく指令値の第２の成分についても軸力偏差に応じたものとなることにより、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。ひいては、運転者は、路面状態に応じたより適切な操舵感触を得ることができる。
上記の車両用制御装置において、舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を設定するために前記目標回転角に対する第１の補正角度を演算する第４の演算部を有していてもよい。この場合、前記第４の演算部が前記軸力偏差に応じて前記第１の補正角度を変更することにより、前記目標回転角が変更されることが好ましい。
この構成によれば、軸力偏差に応じた舵角比が得られる。このため、路面状態に応じたより適切な操舵感触を得ることができる。
上記の車両用制御装置において、前記第２の演算部は、前記基本駆動トルクに慣性モーメントの逆数を乗算することにより角加速度を演算する慣性制御演算部と、前記角加速度を積分することにより角速度を演算する第１の積分器と、前記角速度を積分することにより前記目標回転角を演算する第２の積分器と、前記角速度に基づき前記基本駆動トルクの粘性成分を演算する粘性制御演算部と、を有していてもよい。この場合、前記慣性制御演算部が前記軸力偏差に応じて前記角加速度を変更すること、および前記粘性制御演算部が前記軸力偏差に応じて前記粘性成分を変更することの少なくとも一方によって、前記目標回転角が変更されることが好ましい。
この構成によれば、路面状態に応じたより適切な操舵感（粘性感、慣性感）が得られる。
上記の車両用制御装置において、舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を設定するために前記目標回転角に対する第１の補正角度を演算する第４の演算部と、前記第１の補正角度が反映された前記目標回転角を微分することにより得られる前記目標回転角の変化速度に基づき前記第１の補正角度が反映された目標回転角に対する第２の補正角度を演算する第５の演算部と、を有していてもよい。この場合、前記第５の演算部が前記軸力偏差に応じて前記第２の補正角度を変更することにより、前記目標回転角が変更されることが好ましい。
この構成によれば、第１の補正角度が反映された目標回転角が、当該目標回転角の変化速度、および軸力偏差に応じて変更される。このため、目標回転角の変化速度に応じた転舵応答性が確保される。また、軸力偏差は路面状態を反映するものであるから、路面状態の変化に対してより適切な転舵応答性、ひいてはヨーレートレスポンスが得られる。
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、舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を車速に応じて設定するために前記目標回転角に対する第１の補正角度を演算する第４の演算部と、前記第１の補正角度が反映された目標回転角を微分することにより得られる前記目標回転角の変化速度に基づき前記第１の補正角度が反映された目標回転角に対する第２の補正角度を演算する第５の演算部と、を有している。前記第５の演算部は、前記第２の演算部により演算される目標回転角、または前記第１の補正角度が反映された目標回転角に応じて前記第２の補正角度を変更する。
この構成によれば、第１の補正角度が反映された目標回転角が、当該目標回転角の変化速度、および目標回転角に応じて変更される。このため、目標回転角の変化速度および目標回転角に応じたより適切な転舵応答性、ひいてはヨーレートレスポンスが得られる。運転者は目標回転角の変化速度および目標回転角に応じた旋回感を、身体を通じて得ることができるので、操舵も行いやすくなる。
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。
本発明の車両用制御装置によれば、より優れた操作性を得ることができる。
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舵角比変更制御部の制御ブロック図。 第２の実施の形態にかかるステアリングモデルの制御ブロック図。 第３の実施の形態にかかる微分ステアリング制御部の制御ブロック図。 第４の実施の形態にかかる微分ステアリング制御部の制御ブロック図。 第５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５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θａを検出する。反力モータ３１の回転角θａは、舵角（操舵角）θｓの演算に使用される。反力モータ３１とステアリングシャフト１２とは減速機構３２を介して連動する。このため、反力モータ３１の回転角θａとステアリングシャフト１２の回転角、ひいてはステアリングホイール１１の回転角である舵角θｓとの間には相関がある。したがって、反力モータ３１の回転角θａに基づき舵角θｓを求めることができる。
トルクセンサ３４は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１２に加わる操舵トルクＴｈを検出する。トルクセンサ３４は、ステアリングシャフト１２における減速機構３２よりもステアリングホイール１１側の部分に設けられている。
＜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θｂ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Ｔｈに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。制御装置５０は操舵トルクＴｈおよび車速Ｖのうち少なくとも操舵トルクＴｈに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標操舵角を演算する。制御装置５０は、実際の舵角θｓを目標操舵角に追従させるべく実行される舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量を演算し、この演算される舵角補正量を目標操舵反力に加算することにより操舵反力指令値を演算する。制御装置５０は、操舵反力指令値に応じた操舵反力を発生させるために必要とされる電流を反力モータ３１へ供給する。
制御装置５０は、転舵モータ４１の駆動制御を通じて転舵輪１６，１６を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置５０は、回転角センサ４３を通じて検出される転舵モータ４１の回転角θｂに基づきピニオンシャフト４４の実際の回転角であるピニオン角θｐを演算する。このピニオン角θｐは、転舵輪１６，１６の転舵角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θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する。
＜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Ｔｈに基づき目標操舵反力Ｔ１ ＊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Ｔ１ ＊を演算してもよい。
目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づきステアリングホイール１１の目標舵角θ＊を演算する。目標舵角演算部５２は、目標操舵反力Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈ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Ｔ１ ＊と操舵トルクＴｈ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θａに基づきステアリングホイール１１の実際の舵角θｓを演算する。舵角フィードバック制御部５４は、実際の舵角θｓを目標舵角θ＊に追従させるべく舵角θｓのフィードバック制御を通じて舵角補正量Ｔ２ ＊を演算する。加算器５５は、目標操舵反力Ｔ１ ＊に舵角補正量Ｔ２ ＊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Ｉａを検出する。この電流値Ｉａは、反力モータ３１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部５６は、電流指令値と実際の電流値Ｉａとの偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ３１に対する給電を制御する（電流Ｉａのフィードバック制御）。これにより、反力モータ３１は操舵反力指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。
＜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θｂ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θｐ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θｂとピニオン角θｐとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して転舵モータ４１の回転角θｂからピニオン角θｐを求めることができる。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θｐと転舵シャフト１４の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θｐは、転舵輪１６，１６の転舵角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θｓ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θｓ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θｓ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θｐ ＊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θｐ ＊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θｐ ＊を微分することにより目標ピニオン角θｐ ＊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θｐ ＊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θｐ ＊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θｐ ＊に加算することにより最終的な目標ピニオン角θｐ ＊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θｐ ＊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θｐ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θｐ ＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を通じてピニオン角指令値Ｔｐ ＊を演算する。
通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔｐ ＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。具体的には、通電制御部６５は、ピニオン角指令値Ｔｐ ＊に基づき転舵モータ４１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部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Ｉｂを検出する。この電流値Ｉｂは、転舵モータ４１に供給される実際の電流の値である。そして通電制御部６５は、電流指令値と実際の電流値Ｉｂとの偏差を求め、当該偏差を無くすように転舵モータ４１に対する給電を制御する（電流Ｉｂのフィードバック制御）。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔｐ ＊に応じた角度だけ回転する。
＜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Ｔ１ ＊および操舵トルクＴｈ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Ｔｉｎ ＊が、次式（１）で表されることを利用したモデルである。
Ｔｉｎ ＊＝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Ｔｉｎ ＊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Ｔ１ ＊と操舵トルクＴｈとを加算することにより基本駆動トルクＴｉｎ ＊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Ｔｉｎ ＊から後述する粘性成分Ｔｖｉ ＊およびばね成分Ｔｓｐ ＊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Ｔｉｎ ＊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Ｔｉｎ ＊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Ｔｉｎ ＊の粘性成分Ｔｖｉ ＊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Ｔｉｎ ＊のばね成分Ｔｓｐ ＊（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Ｔｓｐ ＊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Ｉｂ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ωｐを取り込む。ピニオン角速度ωｐは、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐ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θｐの変化速度（ピニオン角速度ωｐ）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ωｐ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ωｐと転舵速度との相関関係を利用してピニオン角速度ωｐ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Ｔｉｎ ＊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θｐ ＊は、基本駆動トルクＴｉｎ ＊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θｐが目標ピニオン角θｐ ＊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θｐ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Ｔｉｎ ＊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、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Ｔｉｎ ＊に対する補正量として仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄ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θｐ ＊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θｐ ＊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θｅｎｄ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θｅｎｄ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Ｆｅｎｄ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Ｆｅｎｄは、基本駆動トルクＴｉｎ ＊に対する補正量であって、仮想ラックエンド角θｅｎｄの符号（正負）と同符号に設定される。仮想ラックエンド角θｅｎｄ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Ｆｅｎｄは、仮想ラックエンド角θｅｎｄ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Ｆｉ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Ｆｉを演算する。理想軸力Ｆｉは、目標ピニオン角θｐ ＊に所定の換算係数を乗算することにより得られる目標転舵角の絶対値が増大するほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値に設定される。なお、理想軸力Ｆｉ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Ｉｂ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Ｉｂは、路面状態（路面摩擦抵抗）に応じた外乱が転舵輪１６に作用することに起因して目標ピニオン角θｐ ＊と実際のピニオン角θｐとの間の差が発生することによって変化する。すなわち、転舵モータ４１の電流値Ｉｂには、転舵輪１６，１６に作用する実際の路面反力が反映される。このため、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づき路面状態の影響を反映した軸力を演算することが可能である。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Ｉｂ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θｐ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ωｐ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αｐ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Ｆｅｎｄ、理想軸力Ｆｉ、軸力Ｆ１ｅ、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Ｔｉｎ ＊に対するばね成分Ｔｓｐ ＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆｓｐを演算する。車両モデル７２は、この軸力Ｆｓｐに基づき基本駆動トルクＴｉｎ ＊に対するばね成分Ｔｓｐ ＊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５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Ｆｅ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Ｄａを演算する。分配比率Ｄａ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Ｄａ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Ｄｂを演算する。分配比率Ｄｂ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Ｄｂを、加算器１０２により演算される軸力Ｆｂに乗算することにより軸力Ｆｃ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Ｄｂを減算することにより分配比率Ｄｃを演算する。乗算器１０５は、転舵モータ４１の電流値Ｉｂに基づく軸力Ｆ１ｅに分配比率Ｄｃを乗算することにより軸力Ｆｄを演算する。
加算器１０６は、乗算器１０５により演算される軸力Ｆｄと、乗算器１０３により演算される軸力Ｆｃとを加算することにより、最終的な推定軸力Ｆｅ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Ｆｅ、および理想軸力演算部９１により演算される理想軸力Ｆｉ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Ｔｉｎ ＊に対するばね成分Ｔｓｐ ＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆｓｐ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θｐ ＊に基づく理想軸力Ｆｉ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Ｆｅ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Ｄｃを演算する。分配比率Ｄｃ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Ｆｅｎｄに応じて分配比率Ｄｄを演算する。分配比演算部１１０は、ピニオン角速度ωｐ（転舵速度に換算してもよい。）に応じて分配比率Ｄｅを演算する。分配比演算部１１１は、舵角θｓを微分することにより得られる操舵速度ωｓに応じて分配比率Ｄｆを演算する。分配比演算部１１２は、ピニオン角θｐに応じて分配比率Ｄｇを演算する。分配比演算部１１３は、舵角θｓに応じて分配比率Ｄｈを演算する。分配比演算部１１４は、車速Ｖに応じて分配比率Ｄｉを演算する。これら分配比率Ｄｄ，Ｄｅ，Ｄｆ，Ｄｇ，Ｄｈ，Ｄｉは、各分配比演算部（１０９〜１１４）が取り込む各状態量（θｅｎｄ，ωｐ，ωｓ，θｐ，θｓ，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Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅ，Ｄｆ，Ｄｇ，Ｄｈ，Ｄｉ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Ｆｅの分配比率Ｄｊ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Ｆｅに、各状態量に基づく分配比率Ｄｊを乗算することにより配分後の推定軸力Ｆｇ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Ｄｊを減算することにより理想軸力Ｆｉの分配比率Ｄｋ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Ｆｉに、分配比率Ｄｋを乗算することにより配分後の理想軸力Ｆｈを演算する。
加算器１１９は、配分後の理想軸力Ｆｈと配分後の推定軸力Ｆｇとを合算することにより、軸力Ｆｐｒｅを演算する。加算器１２０は、加算器１１９により演算される軸力Ｆｐｒｅと仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄとを合算することにより、基本駆動トルクＴｉｎ ＊に対するばね成分Ｔｓｐ ＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆｓｐを演算する。仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄが演算されないとき、加算器１１９により演算される軸力Ｆｐｒｅが基本駆動トルクＴｉｎ ＊に対するばね成分Ｔｓｐ ＊の演算に使用される最終的な軸力Ｆｓｐとして使用される。
したがって、本例によれば、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Ｆ１ｅ，Ｆ２，Ｆ３、および目標ピニオン角θｐ ＊（目標転舵角）に基づき演算される理想軸力Ｆｉ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Ｆ１ｐｒｅ（Ｆｓｐ）が演算される。この軸力Ｆ１ｐｒｅが基本駆動トルクＴｉｎ ＊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。
＜舵角比変更制御部＞
ここで、製品仕様などによっては、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）あるいは操舵感触をより向上させることが求められる。たとえば路面状態に応じて操作性あるいは操舵感触を変更することが要求される。そこで本例では舵角比変更制御部６２として、つぎの構成を採用している。
図６に示すように、舵角比変更制御部６２は、舵角比演算部１２１、ゲイン演算部１２２、演算器１２３、減算器１２４、２つの乗算器１２５，１２６、および加算器１２７を有している。
舵角比演算部１２１は、車速Ｖと舵角比γとの関係を規定するマップを使用して舵角比γ（オーバーオールステアリングギヤ比）を演算する。舵角比γとは、舵角θｓ（操舵角）対する転舵角θｔの比をいう。舵角比γは、車速Ｖが速くなるほど、より大きな値に設定される。舵角比γが小さいほど、ステアリングホイール１１を操作したときの転舵輪１６，１６の転舵角θｔがより大きく機敏（クイック）になる。舵角比γが大きいほど、ステアリングホイール１１を操作したときの転舵輪１６，１６の転舵角θｔがより小さく緩慢（スロー）になる。
ゲイン演算部１２２は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ１との関係を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、軸力偏差ΔＦが増大するほど、より小さな値に設定される。
演算器１２３は、制御装置５０の記憶装置に格納された固定値であるベースギヤ比γ０を、舵角比演算部１２１により演算される舵角比γで除算する。ベースギヤ比γ０とは、転舵シャフト１４におけるラック歯１４ｂの歯数とピニオンシャフト４４におけるピニオン歯４４ａの歯数とから機械的に定まるギヤ比をいう。
減算器１２４は、演算器１２３による除算の結果から、制御装置５０の記憶装置に格納された固定値である「１」を減算することにより、増速比νを演算する。ここで、舵角比γがベースギヤ比γ０よりも小さいとき（クイックであるとき）、増速比νは正の値となる。舵角比γがベースギヤ比γ０よりも大きいとき（スローであるとき）、増速比νは負の値となる。
乗算器１２５は、減算器１２４により演算される増速比νと、ゲイン演算部１２２により演算されるゲインＧ１とを乗算することにより、補正後の増速比νｃを演算する。補正後の増速比νｃは、軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、より小さい値となる。これは、軸力偏差ΔＦが大きくなるほど、ゲインＧ１はより小さな値に設定されるからである。
乗算器１２６は、目標舵角演算部５２により演算される目標舵角θ＊と、補正後の増速比νｃとを乗算することにより、目標舵角θ＊に対する補正角度θｃ（第１の補正角度）を演算する。
加算器１２７は、目標舵角θ＊と補正角度θｃとを加算することにより、目標ピニオン角θｐ ＊を演算する。
＜舵角比変更制御部の作用および効果＞
つぎに、舵角比変更制御部６２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Ｆｉと推定軸力Ｆｅ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Ｆｉは目標ピニオン角θｐ ＊に基づき演算されるものであるため、理想軸力Ｆｉには路面状態が反映されにくい。これに対して、推定軸力Ｆｅ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Ｆｅには路面状態が反映されやすい。このため、理想軸力Ｆｉはタイヤのグリップ状態にかかわらず目標ピニオン角θｐ ＊に応じた値にしかならないのに対し、推定軸力Ｆｅ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Ｆｉと推定軸力Ｆｅ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、本例によれば、理想軸力Ｆｉと推定軸力Ｆｅとの軸力偏差ΔＦに応じて増速比νが変更されることにより、補正後の増速比νｃは路面状態に応じたより適切な値となる。このため、路面状態がより適切に反映された目標ピニオン角θｐ ＊が演算される。たとえば低摩擦路を走行している場合、増速比νがクイック側（より大きな値）に設定されるときほど、ステアリングホイール１１を操作しにくい。この点、本例によれば、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Ｇ１はより小さな値に設定される。このため、補正後の増速比νｃは、より小さな値となる。すなわち、軸力偏差ΔＦの増大度合いに応じて補正後の増速比νｃがスロー側（より小さな値）に設定される。このため、ステアリングホイール１１の操作性が向上する。舵角比演算部１２１において使用されるマップの特性が全体的にクイック寄りに設定されている場合、本例の構成は特に好適である。
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。
・本例では、車速Ｖに応じて舵角比γを演算し、この演算される舵角比γを増速比νに換算したが、つぎのようにしてもよい。すなわち、舵角比変更制御部６２として、演算器１２３および減算器１２４が割愛された構成を採用する。そのうえで、舵角比演算部１２１は車速Ｖと増速比νとの関係を規定するマップを使用して増速比νを演算する。乗算器１２５は、舵角比演算部１２１により演算される増速比νと軸力偏差ΔＦとを乗算することにより、補正後の増速比νｃを演算する。
・本例では、増速比νに対して軸力偏差ΔＦに応じたゲインＧ１を乗算したが、舵角比演算部１２１により演算される舵角比γに対してゲインＧ１を乗算してもよい。このようにしても、補正後の増速比νｃには路面状態が反映される。
・製品仕様などによっては、ゲイン演算部１２２により使用されるマップの増減特性を逆にしてもよい。すなわち、ゲインＧ１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。たとえば運転上級者の中には、タイヤの路面グリップが低下したとき、スロー側になるよりも、よりクイック側になる方が車両姿勢を立て直しやすいと感じる者も存在する。
＜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感触をより向上させることが要求される。そこで本例ではステアリングモデル７１として、つぎの構成を採用している。
図７に示すように、また前述したように、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。減算器７４は、減算器７４ａおよび減算器７４ｂを備えている。減算器７４ａは、加算器７３により演算される基本駆動トルクＴｉｎ ＊から、車両モデル７２により演算されるばね成分Ｔｓｐ ＊を減算する。
粘性モデル７８は、粘性演算部１３１、ゲイン演算部１３２、および２つの乗算器１３３，１３４を有している。
粘性演算部１３１は、第１の積分器７６により演算される舵角速度ω＊と粘性係数（粘性項）Ｃとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して粘性係数Ｃを演算する。粘性係数Ｃは、舵角速度ω＊が速くなるほど、より小さな値に設定される。
ゲイン演算部１３２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。
乗算器１３３は、粘性演算部１３１により演算される粘性係数Ｃと、ゲイン演算部１３２により演算されるゲインＧ２とを乗算する。すなわち、粘性係数Ｃは軸力偏差ΔＦ（路面状態）に応じて変更される。乗算器１３４は、ゲインＧ２が乗算された後の粘性係数Ｃと、第１の積分器７６により演算される舵角速度ω＊とを乗算することにより、粘性成分Ｔｖｉ ＊を演算する。
減算器７４ｂは、減算器７４ａによってばね成分Ｔｓｐ ＊が減算された後の基本駆動トルクＴｉｎ ＊から、乗算器１３４により演算される粘性成分Ｔｖｉ ＊を減算することにより、最終的な基本駆動トルクＴｉｎ ＊を演算する。
慣性モデル７５は、慣性演算部１３５、ゲイン演算部１３６、および乗算器１３７を有している。
慣性演算部１３５は、最終的な基本駆動トルクＴｉｎ ＊と慣性モーメント（慣性項）Ｊの逆数１／Ｊとの関係を車速Ｖに応じて規定するマップを使用して、慣性モーメントＪの逆数１／Ｊを演算する。
ゲイン演算部１３６は、軸力偏差ΔＦとゲインＧ３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Ｇ３を演算する。ゲインＧ３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１３７は、減算器７４ｂにより演算される最終的な基本駆動トルクＴｉｎ ＊と、慣性演算部１３５により演算される慣性モーメントＪの逆数１／Ｊと、ゲイン演算部１３６により演算されるゲインＧ３とを乗算することにより、舵角加速度α＊を演算する。軸力偏差ΔＦに応じたゲインＧ３は、路面状態を反映するものである。このため、舵角加速度α＊は軸力偏差Δ（路面状態）に応じた、より適切な値となる。
第１の積分器７６は、乗算器１３７により演算される舵角加速度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により演算される舵角速度ω＊をさらに積分することにより、目標舵角θ＊を演算する。
したがって、本例によれば、理想軸力Ｆｉと推定軸力Ｆｅとの軸力偏差ΔＦに応じて粘性係数Ｃおよび慣性モーメントＪの逆数１／Ｊが変更されることにより、路面状態に応じたより適切な操舵感（粘性感、慣性感）が得られる。
たとえば、タイヤの路面グリップが低下するほど軸力偏差ΔＦは増大するため、これに伴い粘性係数Ｃはより小さな値に設定される。このため、ステアリングホイール１１の粘性感はより小さくなる。したがって、粘性感がより小さい、いわゆる「すっきり」した操舵感を得ることができる。また、タイヤの路面グリップが低下するほど軸力偏差ΔＦは増大するため、これに伴い慣性モーメントＪの逆数１／Ｊはより小さな値に設定される。このため、ステアリングホイール１１の慣性感はより小さくなる。
なお、第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・製品仕様などによっては、ゲイン演算部１３２，１３６により使用されるマップの増減特性を逆にしてもよい。すなわち、ゲインＧ２，Ｇ３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。
・製品仕様などによっては、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（θｐ ＊）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に対するヨーレートのレスポンス（応答性）を路面状態の変化に応じたより適切なものとすることが要求される。そこで本例では微分ステアリング制御部６３として、つぎの構成を採用している。
図８に示すように、微分ステアリング制御部６３は、微分器１４１、２つのゲイン演算部１４２，１４３、２つの乗算器１４４，１４５および加算器１４６を有している。
微分器１４１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θｐ ＊を微分することにより、目標ピニオン角θｐ ＊の変化速度であるピニオン角速度ωｐを演算する。
ゲイン演算部１４２は、車速ＶとゲインＧ４との関係を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、車速Ｖが所定の速度未満であるとき、車速Ｖが速くなるほどより大きな値に設定される。またゲインＧ４は、車速Ｖが所定の速度以上であるとき、車速Ｖにかかわらず一定の値に設定される。
ゲイン演算部１４３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１４４は、微分器１４１により演算されるピニオン角速度ωｐとゲインＧ４とを乗算することにより、微分ステアリング制御量としての、目標ピニオン角θｐ ＊に対する補正角度θｐｃを演算する。
乗算器１４５は、補正角度θｐｃとゲインＧ５とを乗算することにより、最終的な補正角度θｐｃを演算する。
加算器１４６は、舵角比変更制御部６２（図２参照）により演算される目標ピニオン角θｐ ＊と、乗算器１４５により演算される最終的な補正角度θｐｃとを加算することにより、最終的な目標ピニオン角θｐ ＊を演算する。
したがって、本例によれば、理想軸力Ｆｉと推定軸力Ｆｅとの軸力偏差ΔＦに応じて微分ステアリング制御量としての補正角度θｐｃが変更されることにより、路面状態に応じたより適切な補正角度θｐｃ（最終）が得られる。また、ピニオン角速度ωｐに基づく補正角度θｐｃが、舵角比変更制御部６２により演算される目標ピニオン角θｐ ＊に加算されることにより、最終的な目標ピニオン角θｐ ＊が演算される。すなわち、舵角比変更制御部６２により演算される目標ピニオン角θｐ ＊はピニオン角速度ωｐに応じて変更される。このため、ピニオン角速度ωｐに応じた転舵応答性が確保される。また、ピニオン角速度ωｐに基づく補正角度θｐｃは、軸力偏差ΔＦに応じて変更される。このため、軸力偏差ΔＦに応じた転舵応答性も得られる。軸力偏差ΔＦは路面状態を反映するものであるから、路面状態の変化に対して、より適切な転舵応答性、ひいてはより適切なヨーレートレスポンスが得られる。ちなみに、ヨーレートレスポンスとは、ステアリングホイール１１の操作に伴い転舵輪１６，１６の転舵角θｔが変更されてから、転舵角θｔに応じたヨーレートが発生するまでの応答をいう。
たとえば低摩擦路を走行している場合、ヨーレートレスポンスがクイックであるほど、ステアリングホイール１１を操作しにくい。この点、本例によれば、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Ｇ５、ひいては微分ステアリング制御量としての最終的な補正角度θｐｃは、より小さな値に設定される。最終的な補正角度θｐｃがより小さな値に設定される分だけ、転舵応答性、ひいてはヨーレートレスポンスは低下する。このため、低摩擦路を走行している状態において、ステアリングホイール１１の操作性を向上させることができる。また、タイヤの路面グリップが失われる、いわゆるグリップロスの発生を抑制することもできる。
＜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、操舵状態などに応じた、より自然なヨーレートレスポンスが要求される。そこで本例では微分ステアリング制御部６３として、つぎの構成を採用している。
図９に示すように、微分ステアリング制御部６３は、微分器１４１、ゲイン演算部１４２、２つの乗算器１４４，１４５および加算器１４６の他に、ゲイン演算部１４７を有している。
ゲイン演算部１４７は、舵角比変更制御部６２（図２参照）により演算される目標ピニオン角θｐ ＊とゲインＧ６との関係を車速に応じて規定するマップを使用してゲインＧ６を演算する。ゲインＧ６は、車速Ｖが所定の速度未満であるとき、車速Ｖが速くなるほどより大きな値に設定される。またゲインＧ６は、車速Ｖが所定の速度以上であるとき、車速Ｖにかかわらず一定の値に設定される。
したがって、本実施の形態によれば、舵角比変更制御部６２（図２参照）により演算される目標ピニオン角θｐ ＊に応じて微分ステアリング制御量としての、目標ピニオン角θｐ ＊に対する補正角度θｐｃを変更することによって、目標ピニオン角θｐ ＊に応じた転舵応答性、ひいてはヨーレートレスポンスが得られる。
たとえばステアリングホイール１１の中立位置（直進位置）を基準とした微小舵角の切り出し操作が行われるとき、ヨーレートレスポンスはより遅くなる。そして、目標ピニオン角θｐ ＊の増大に伴い、ヨーレートレスポンスはより速くなる。このように、実際の操舵量（転舵量）に応じた、より自然なヨーレートレスポンスが得られる。したがって、運転者は、実際の操舵量（転舵量）に応じた旋回感を、身体を通じて得ることができる。ステアリングホイール１１の操作も、より行いやすくなる。
ちなみに、ステアリングホイール１１の中立位置を基準とする微小舵角の切り出し操舵を行うときのヨーレートレスポンスと、微小舵角を超えて操舵するときのレスポンスとが同じである場合、たとえば実際の操舵量（転舵量）と、身体を通じて感じる旋回感との乖離などに起因して、運転者が違和感を覚えるおそれがある。
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。
・ゲイン演算部１４７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θｐ ＊に応じて微分ステアリング制御量としての補正角度θｐｃを変更するようにしたが、舵角θｓ、ピニオン角θｐ、あるいは目標舵角θ＊に応じて補正角度θｐｃを変更するようにしてもよい。
・車両モデル７２として、理想軸力演算部９１および推定軸力演算部９２，９３，９４のうちいずれか一のみを有する構成を採用してもよい。この場合、軸力配分演算部９５を割愛することができる。各軸力演算部（９１〜９４）により演算される軸力（Ｆ１〜Ｆ４）がそのまま最終的な軸力Ｆｓｐ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５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１０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θｍ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Ｔｈに応じた操舵補助力を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置１５４は、トルクセンサ３４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、車速センサ５０１を通じて検出される車速Ｖ、回転角センサ１５３を通じて検出される回転角θｍに基づき、アシストモータ１５１に対する給電を制御する。
図１１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θｍを取り込み、この取り込まれる回転角θｍに基づきピニオンシャフト１３の回転角であるピニオン角θｐを演算する。
基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシスト成分Ｔａ１ ＊を演算する。基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈと基本アシスト成分Ｔａ１ ＊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Ｔａ１ ＊を演算する。基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど、基本アシスト成分Ｔａ１ ＊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Ｔａ１ ＊、および操舵トルクＴｈ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Ｔａ１ ＊および操舵トルクＴｈ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Ｔａ１ ＊と操舵トルクＴｈ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θｐ ＊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θｐ ＊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Ｉｍを加味する。この電流値Ｉｍ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θｐ ＊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θｐをそれぞれ取り込む。ピニオン角フィードバック制御部１６４は、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ ＊に追従するように、ピニオン角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θｐ ＊と実際のピニオン角θｐとの偏差を求め、当該偏差を無くすように基本アシスト成分Ｔａ１ ＊の補正成分Ｔａ２ ＊を演算する。
加算器１６５は、基本アシスト成分Ｔａ１ ＊に補正成分Ｔａ２ ＊を加算することによりアシスト指令値Ｔａ ＊を演算する。アシスト指令値Ｔａ ＊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Ｔａ ＊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Ｔａ ＊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Ｉｍ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Ｉｍとの偏差を求め、当該偏差を無くすようにアシストモータ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Ｔａ ＊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Ｔａ１ ＊および操舵トルクＴｈの総和）から理想モデルに基づいて目標ピニオン角θｐ ＊が設定され、実際のピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ ＊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θｐ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θｐ ＊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θｐが目標ピニオン角θｐ ＊となるように補正成分Ｔａ２ ＊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θｐ ＊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θｐ ＊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Ｔ１ ＊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Ｔａ１ ＊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Ｉｂ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Ｉｍを取り込む。目標ピニオン角演算部１６３が操舵トルクＴｈ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θｐ ＊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。
ここで、図１０に二点鎖線で示されるように、ＥＰＳ１５０には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θｓ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θｓｇは、次式（３）で表される。
θｓｇ＝θｓ+θｇ …（３）
ただし、「θｓ」は操舵角、「θｇ」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θｇ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１１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θｇ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θｓｇの目標値を演算する。また、当該目標舵角演算部としての目標ピニオン角演算部１６３は、回転角θｓｇ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θｓｇの目標値と実際の回転角θｓｇ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Ｔａ１ ＊の補正成分Ｔａ２ ＊を演算する。
ＶＧＲ機構１７０を有するＥＰＳ１５０の制御装置１５４には、ＶＧＲモータ１７１を制御する部分として、舵角比変更制御部および微分ステアリング制御部が設けられる。舵角比変更制御部は、たとえば舵角θｓ（操舵角）および車速Ｖに基づきＶＧＲモータ１７１の目標回転角を演算する。微分ステアリング制御部は、操舵速度ωｓおよび車速Ｖに基づきＶＧＲモータ１７１の目標回転角を補正することにより、最終的な目標回転角を演算する。ＶＧＲモータ１７１の実際の回転角を目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて、ＶＧＲモータ１７１への給電が制御される。
このＶＧＲモータ１７１を制御する部分としての舵角比変更制御部に先の図６に示される舵角比変更制御部６２に準じた演算機能を持たせてもよい。また、ＶＧＲモータ１７１を制御する部分としての微分ステアリング制御部に先の図８および図９に示される微分ステアリング制御部６３に準じた演算機能を持たせてもよい。また、ＶＧＲ機構１７０を有するかどうかにかかわらず、先の図７に示されるステアリングモデル７１の演算機能を本例の目標ピニオン角演算部１６３に持たせてもよい。このようにすれば、ＥＰＳ１５０の制御装置１５４として、先の第１〜第４の実施の形態に準じた効果を得ることができる。
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、基本アシスト成分演算部１６２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づいて基本アシスト成分Ｔａ１ ＊を求めるようにしたが、操舵トルクＴｈのみに基づいて基本アシスト成分Ｔａ１ ＊を求めるようにしてもよい。
・また、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１０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θｐのフィードバック制御ではなく、舵角θｓのフィードバック制御を実行する。
すなわち、図１１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Ｉｍに基づき舵角θｓ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Ｔｈ、車速Ｖ、基本アシスト成分Ｔａ１ ＊および電流値Ｉｍに基づき舵角θｓ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θｓを微分することにより操舵速度ωｓ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θｓ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Ｔａ１ ＊の補正成分Ｔａ２ ＊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４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Ｔｈ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、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Ｆｉを所定の配分比率で合算することにより軸力Ｆｐｒｅを演算してもよい。軸力Ｆｐｒｅと仮想ラックエンド軸力Ｆｅｎｄとが合算されることにより、最終的な軸力Ｆｓｐが演算される。
・また、第１〜第５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Ｆｅの分配比率Ｄｊは、各分配比演算部（１０９〜１１４）により演算される各分配比率Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅ，Ｄｆ，Ｄｇ，Ｄｈ，Ｄｉ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Ｆｅの分配比率Ｄｊとして使用される。
・第１〜第５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１２２，１３２，１３６，１４３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５の実施の形態では、ゲイン演算部１２２，１３２，１３６，１４３は、理想軸力Ｆｉと推定軸力Ｆｅ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（Ａ１）〜（Ａ４）のいずれか一の軸力と理想軸力Ｆｉとの差を軸力偏差ΔＦとして使用してもよい。
（Ａ１）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Ｉｂに基づくものである。
（Ａ２）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。
（Ａ３）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。
（Ａ４）軸力配分演算部９５の乗算器１０３により演算される軸力Ｆｃ。この軸力Ｆｃ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５に示される減算器１０７が、推定軸力Ｆｅに代えて、軸力Ｆ１、軸力Ｆ２，軸力Ｆ３または軸力Ｆｃを取り込むようにしてもよい。また、先の図５の左下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Ｆｉと軸力Ｆ１、軸力Ｆ２，軸力Ｆ３、または軸力Ｆｃとの差を演算するようにしてもよい。ただし図５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）、６２…舵角比変更制御部（第４の演算部）、６３…微分ステアリング制御部（第５の演算部）、７２…車両モデル、７５…慣性モデル（慣性制御演算部）、７６…第１の積分器、７７…第２の積分器、７８…粘性モデル（粘性制御演算部）、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）、Ｆｉ…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）、Ｆｃ…軸力（第４の推定軸力）、Ｆｅ…推定軸力（第５の推定軸力）、ΔＦ…軸力偏差、Ｉｂ…転舵モータの電流値、Ｉｍ…アシストモータの電流値、Ｔ＊…操舵反力指令値（指令値）、Ｔ１ ＊…目標操舵反力（操舵反力指令値の第１の成分）、Ｔ２ ＊…舵角補正量（操舵反力指令値の第２の成分）、Ｔａ ＊…アシスト指令値、Ｔａ１ ＊…基本アシスト成分（アシスト指令値の第１の成分）、Ｔａ２ ＊…補正成分（アシスト指令値の第２の成分）、Ｔｈ…操舵トルク、Ｔｉｎ ＊…基本駆動トルク、θ＊…目標舵角（目標回転角）、θｃ…補正角度（第１の補正角度）、θｐ…ピニオン角（実際の回転角）、θｐ ＊…目標ピニオン角（目標回転角）。

Claims (7)

  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、
    舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を設定するために前記目標回転角に対する第１の補正角度を演算する第４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４の演算部が前記軸力偏差に応じて前記第１の補正角度を変更することにより、前記目標回転角が変更される車両用制御装置。
  2. 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、
    前記基本駆動トルクに慣性モーメントの逆数を乗算することにより角加速度を演算する慣性制御演算部と、
    前記角加速度を積分することにより角速度を演算する第１の積分器と、
    前記角速度を積分することにより前記目標回転角を演算する第２の積分器と、
    前記角速度に基づき前記基本駆動トルクの粘性成分を演算する粘性制御演算部と、を有し、
    前記慣性制御演算部が前記軸力偏差に応じて前記角加速度を変更すること、および前記粘性制御演算部が前記軸力偏差に応じて前記粘性成分を変更することの少なくとも一方によって、前記目標回転角が変更される車両用制御装置。
  3. 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、
    舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を設定するために前記目標回転角に対する第１の補正角度を演算する第４の演算部と、
    前記第１の補正角度が反映された前記目標回転角を微分することにより得られる前記目標回転角の変化速度に基づき前記第１の補正角度が反映された目標回転角に対する第２の補正角度を演算する第５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５の演算部が前記軸力偏差に応じて前記第２の補正角度を変更することにより、前記目標回転角が変更される車両用制御装置。
  4. 請求項１〜請求項３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。
  5. 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、
    舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を車速に応じて設定するために前記目標回転角に対する第１の補正角度を演算する第４の演算部と、
    前記第１の補正角度が反映された目標回転角を微分することにより得られる前記目標回転角の変化速度に基づき前記第１の補正角度が反映された目標回転角に対する第２の補正角度を演算する第５の演算部と、を有し、
    前記第５の演算部は、前記第２の演算部により演算される目標回転角、または前記第１の補正角度が反映された目標回転角に応じて前記第２の補正角度を変更する車両用制御装置。
  6. 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。
  7. 請求項１〜請求項５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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