JP7199644B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモード、操舵系を自動操舵するために車両から随時与えられる目標操舵角に応じてモータを制御する自動モード等の制御モードを複数有する電動パワーステアリング装置に関し、特に制御モードを切り替えるために、運転者がハンドルを把持しているか否かの判定を自動的に行う電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１に接続されたコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は、減速機構としての減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｒを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θｓを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、操舵角θｓを検出する舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良い。

コントロールユニット１００には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network)４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット１００には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／デジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。

このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等を含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。

図２を参照してコントロールユニット１００の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｒ及び車速センサ１２からの車速Ｖｓは電流指令値演算部１０１に入力され、電流指令値演算部１０１は操舵トルクＴｒ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部１０２Ａで、特性を改善するための補償部１１０からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部１０３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部１０２Ｂに入力され、モータ電流値Ｉｍを減算される。

減算部１０２Ｂでの減算結果である偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）はＰＩ（比例積分）制御部１０５でＰＩ制御等の電流制御をされ、電流制御された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ（パルス幅変調）制御部１０６に入力されてＤｕｔｙを演算され、Ｄｕｔｙに基づいたＰＷＭ信号でインバータ１０７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器１０８で検出され、減算部１０２Ｂに減算入力されてフィードバックされる。また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサ２０Ａから、モータ２０の電気角θｅを取得する。

補償部１１０は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）１１３を加算部１１４で慣性補償値１１２と加算し、その加算結果に更に加算部１１５で収れん性制御値１１１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部１０２Ａに入力し、特性改善を実施する。

このような電動パワーステアリング装置を応用したシステムのうち、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driver Assistance System）は、車載向けアプリケーションの中で最も急速な成長を遂げている分野の一つである。ＡＤＡＳは車社会の将来を考えて、安全性と利便性を向上させるために開発されたシステムで、見通しの悪い状況や、わき見運転などによって事故が起こる危険性を検知し、事故を未然に防止又は軽減するためのものとなる。車両を運転するためには「認知」、「判断」、「操作」といった動作が必要になるが、その一連の動作に対して安全を確保するということに重点をおいて、ＡＤＡＳが運転者の支援を行う。将来の自動運転技術に繋がる技術として、運転者がハンドルを把持しているかの手入力の判断、つまりハンドＯＮ／ＯＦＦの検出技術があり、その検出精度の向上が益々重要になってきている。ここで、ハンドルを両手又は片手で把持した場合をハンドＯＮ（手入力有り）とし、ハンドルを把持していない場合をハンドＯＦＦ（手入力無し）としている。ハンドＯＮ／ＯＦＦの検出技術は、電動パワーステアリング装置が操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、自動運転等において操舵系を自動操舵するためにモータを制御する自動モードや駐車（バック駐車、縦列駐車等）時に操舵系を主導して操舵するためにモータを制御する駐車支援モードとの切り替え等において活用される。

従来のハンドＯＮ／ＯＦＦの検出技術として、例えば特開平８－３３７１８１号公報（特許文献１）及び特開平１１－２０８４９８号公報（特許文献２）に開示されたものがある。

特許文献１に開示された自動操舵装置では、自動操舵入力点とハンドルとの間にかかる捩れトルクが所定値Ｔ_０以上であるときに自動操舵を解除しようとする。しかし、捩れトルクは運転者の手入力だけではなく、ハンドルの慣性力によっても生じるので、それにより誤って自動操舵を解除しないように、慣性力による捩れトルクはハンドルの回転角加速度に応じて大きくなることに着目して、捩れトルクが所定値Ｔ_０以上であっても、回転角加速度が所定値Ａより大きいときには、自動操舵を解除しないようにしている。

特許文献２に開示された自動操舵装置では、運転者の操舵により回転角加速度が大きくなる場合等では特許文献１に開示された自動操舵装置では自動操舵が解除されないので、自動操舵中の運転者による手動操舵を正確に検出して自動操舵を確実に解除するため、捩れトルクと、ハンドルの慣性モーメントを操舵角加速度（回転角加速度）まで回転加速するために要するトルクとの差に基づいて、自動操舵を解除するかを判定している。

特許文献２に開示された自動操舵装置の原理を、図３に示すモデル図を参照して説明する。図３はハンドル１及びコラム軸２をモデル化して示した図である。ハンドル１が開放され、モータ２０によりコラム軸２の入力側コラム軸（ＩＳ）２Ａが減速ギア３側から角度θ_Oだけ回転駆動されたとき、ハンドル１が慣性力に打ち勝って角度θｈだけ回転したとすると、入力側コラム軸２Ａの捩れ剛性（バネ定数）をＫｈ、ハンドル１の慣性モーメントをＩｈとすると、下記数１が成立する。

θｈ”は、ハンドル角度θｈの二階微分値である回転角加速度である。また、この場合に、入力側コラム軸２Ａにかかる捩れトルクＴｔは、下記数２で表わされる。

上記数１及び数２より、下記数３が成立する。

ハンドル１が解放状態にある場合は、自動操舵によってハンドル１を回転加速するために要するトルクＴｉは捩れトルクＴｔと等しいので、数３で表されるように、捩れトルクＴｔはハンドル１の回転角加速度θｈ”を検出することにより推定できることになる。一方、自動操舵が行われているときに、運転者が自動操舵力に抗してハンドル１を回転させた場合の捩れトルクＴｔは、ハンドル１の慣性モーメントＩｈを回転角加速度θｈ”まで加速するために要するトルクＴｉ（＝Ｉｈ×θｈ”）と、運転者による手動操舵トルクＴｄとの和になるので、下記数４が成立する。

上記数４から明らかなように、捩れトルクＴｔと、ハンドル１を回転加速するために要するトルクＴｉとの差（Ｔｔ－Ｔｉ）は、運転者による手動操舵トルクＴｄに等しいので、下記数５が成立する。

従って、上記トルク差（Ｔｔ－Ｔｉ）を求めることによって、自動操舵中における運転者の手動操舵（手入力）の有無を判断することができる。

このように、特許文献２に開示された自動操舵装置では、入力側コラム軸２Ａに発生する捩れトルクＴｔを検出し、回転角加速度θｈ”とハンドル１の慣性モーメントＩｈからトルクＴｉを求めて、比較（Ｔｔ－Ｔｉ）を実施する。その後、必要に応じてステアリングの自動操舵運転の解除又は設定を行う。従って、慣性モーメントＩｈ及び回転角加速度θｈ”は、アシスト力を付加される側より上流側の情報であるから、バネ定数Ｋｈ等による自由振動系に絡むノイズの影響を受け易くなる問題が生じる。また、回転角加速度θｈ”を求めるためには２階微分が必要であり、非常にノイズが多くなる問題がある。操舵の変化点で微分すれば、特にノイズが大きくなる。これらの問題は、特許文献１に開示された自動操舵装置でも生じる。

かかる問題を解決すべく、本出願人は、国際公開第２０１８／１５１２９１号（特許文献３）にて、ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を、トルク系ではなく、微分を用いない角度系で行う手法を提案している。具体的には、トルクセンサより下流にあるＥＰＳのアシストモータの角度情報を利用し、手放し時の周波数応答に合わせて設計された共振フィルタによりハンドル角度を推定し、推定されたハンドル角度と、コラム軸に関する角度情報又は捩れトルク及びモータの電気角から算出される実ハンドル角度との偏差角度に基づき、角度閾値及び時間閾値との２段階の比較を行うことでハンドルＯＮ／ＯＦＦの判定、つまり手入力の判定を行う。偏差角度の大きさが角度閾値以上となる状態が時間閾値Ｔ１以上継続したときにハンドＯＮを判定し、偏差角度の大きさが角度閾値より小さい状態が時間閾値Ｔ２以上継続したときにハンドＯＦＦを判定している。これにより、ハンドルの共振を含めた自由振動系に絡むノイズの影響を受けることなく、精度の良い手入力の判定を行うことができると共に、二階微分を行わないので、判定が簡易であり、ノイズの影響も受け難いようにしている。

特開平８－３３７１８１号公報 特開平１１－２０８４９８号公報 国際公開第２０１８／１５１２９１号

しかしながら、特許文献３に開示されたＥＰＳでは、車両が直進走行している場合、運転者がハンドルを把持していても手動操舵トルクが入力されにくいので、偏差角度の大きさが角度閾値以上となる程に大きくならず、ハンドルを把持しているにも関わらず、ハンドＯＦＦと誤判定する可能性がある。誤判定の可能性を小さくすべく、角度閾値を調整しようとすると、背反が大きくなるおそれがある。時間閾値を調整して誤判定率を下げようとすると、検出速度が遅くなってしまうおそれがある。

本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、運転者がハンドルを把持している状態において、直進走行時等のように運転者による手入力が小さい場合でも、検出速度に遅延が生じることなく、精度良くハンドＯＮ／ＯＦＦを判定することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、ハンドルに接続されたコラム軸を備え、車両の操舵系にアシスト力を付与するモータを制御すると共に、制御モードを切り替える機能を有する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記コラム軸の出力側に関連する出力側角度から、共振フィルタを用いて、手放し状態の推定ハンドル角度を求めるハンドル角度推定部と、実ハンドル角度と前記推定ハンドル角度との偏差角度から求められる偏差変化量を累積して、変化量累積値を生成し出力する変化量情報生成部と、ハンドＯＮの状態において、前記偏差角度の大きさが第１所定角度より小さい状態が継続している時間である第１判定時間が第１所定時間より長く、且つ、前記変化量累積値が第１所定累積値より小さいとき、ハンドＯＦＦを判定するハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部とを備えることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記変化量情報生成部が前記偏差変化量も出力し、前記ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部が、前記ハンドＯＦＦの状態において、前記偏差角度の大きさが第２所定角度より大きい状態が継続している時間である第２判定時間が第２所定時間より長いとき、又は、前記変化量累積値が第２所定累積値より大きく、且つ、前記偏差変化量が第１所定変化量より大きいとき、前記ハンドＯＮを判定することにより、或いは、前記ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部が、前記第１判定時間を計測しているとき、前記変化量累積値が第３所定累積値より大きく、且つ、前記偏差変化量が第２所定変化量より大きくなったら、前記第１判定時間をリセットすることにより、或いは、前記変化量情報生成部が、前記偏差角度の高周波成分を低減するフィルタ部と、前記フィルタ部の出力を微分して微分値を求める微分部と、前記微分値の大きさを前記偏差変化量とする絶対値化部と、前記偏差変化量の一定時間の累積値を前記変化量累積値とする累積部とを具備することにより、或いは、前記フィルタ部が、急峻な遮断特性を有するローパスフィルタで構成されることにより、或いは、前記コラム軸がトーションバーを備え、前記トーションバーの捩れトルクに基づいて、前記トーションバーの捩れ角を求める捩れ角変換部と、前記捩れ角及び前記出力側角度に基づいて、前記実ハンドル角度を求める実ハンドル角度算出部とを更に備えることにより、或いは、前記コラム軸がトーションバーを備え、前記コラム軸に関するコラム角度情報に基づいて、前記トーションバーの捩れ角を算出する捩れ角算出部と、前記捩れ角及び前記出力側角度に基づいて、前記実ハンドル角度を求める実ハンドル角度算出部とを更に備えることにより、或いは、前記モータの電気角に基づいて、前記出力側角度を算出する相対角度生成部を更に備えることにより、或いは、前記共振フィルタが、実機で前記コラム軸の出力側から前記コラム軸が回されたときの前記ハンドルの共振を再現し、前記出力側角度を入力して得られる前記推定ハンドル角度が前記実ハンドル角度と略同一となる特性を有することにより、より効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、手放し状態の推定ハンドル角度と実ハンドル角度との偏差角度に基づくハンドＯＮ／ＯＦＦの判定に対して、偏差角度の変化量を累積した判定を加えているので、ハンドルの共振を含めた自由振動系に絡むノイズの影響を受けることない精度の良い手入力の判定の効果に加えて、直進走行時等のように運転者による手入力が小さい場合でも、精度良くハンドＯＦＦを判定することができる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 ハンドル及びコラム軸をモデル化した模式図である。 電動パワーステアリング装置に磁歪式トルクセンサを取り付けた構成例を示す図である。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 共振フィルタの特性例を示すボード線図である。 変化量情報生成部（第１実施形態）の構成例を示すブロック図である。 フィルタ部を構成するローパスフィルタ（ＬＰＦ）の特性例を示すボード線図である。 ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 本発明の効果を確認するシミュレーションにおいて、従来の方法でハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行った場合の結果を示すグラフである。 本発明の効果を確認するシミュレーションにおいて、本発明の方法でハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行った場合の結果を示すグラフである。 本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 変化量情報生成部（第２実施形態）の構成例を示すブロック図である。 ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 本発明の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。 ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。 ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部の動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである。 センサの装着例を示す図である。 本発明の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。

本発明では、運転者がハンドルを把持しているかを判定するハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を、運転者がハンドルを手放した状態を推定したハンドル角度（推定ハンドル角度）と、実際に検出又は算出されるハンドル角度（実ハンドル角度）との偏差である偏差角度に基づく判定（以下、「偏差角度判定」とする）に対して、偏差角度の変化量の累積に基づく判定（以下、「累積値判定」とする）を加えて行う。ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモード、自動運転や前方車両への自動追尾等において操舵系を自動操舵するためにモータを制御する自動モード、バック駐車や縦列駐車等の駐車時に操舵系を主導して操舵するためにモータを制御する駐車支援モード等の制御モードの切り替え等において実施される。例えば、アシストモードと自動モードの切り替え、アシストモードと駐車支援モードの切り替えにおいて実施される。なお、運転者がハンドルを両手又は片手で把持した場合をハンドＯＮ（手入力有り）とし、ハンドルを把持していない場合をハンドＯＦＦ（手入力無し）とする。

偏差角度判定では、特許文献３と同様に、トルクセンサより下流に位置する、コラム軸の出力側に関連する角度情報である出力側角度に基づいて、ハンドルを手放したときの周波数応答に合わせて設計された共振フィルタにより、推定ハンドル角度を求める。そして、推定ハンドル角度と実ハンドル角度との偏差である偏差角度を用いてハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行う。具体的には、ハンドＯＮの状態において、偏差角度の大きさが所定角度（第１所定角度）Ｆａ１より小さい状態が継続している時間（第１判定時間）が所定時間（第１所定時間）Ｆｔ１より長いときに、ハンドＯＦＦを判定する（以下、ハンドＯＦＦを判定することを「ハンドＯＦＦ検出」とする）。また、ハンドＯＦＦの状態において、偏差角度の大きさが所定角度（第２所定角度）Ｆａ２より大きい状態が継続している時間（第２判定時間）が所定時間（第２所定時間）Ｆｔ２より長いときに、ハンドＯＮを判定する（以下、ハンドＯＮを判定することを「ハンドＯＮ検出」とする）。これは、操舵系を図１に示されるユニバーサルジョイント４ａから切り離した状態でコラム軸を出力側から回す（角度を与える）と、ハンドルを把持している場合と把持していない場合とで、コラム軸の入力側に現れる振動特性が異なり、それによりハンドル角度に差が生じることを基にした判定である。

累積値判定は、偏差角度の変化量の大きさ（偏差変化量）を一定時間累積した値（変化量累積値）を用いた判定であり、上記の偏差角度判定におけるハンドＯＦＦ検出又はハンドＯＦＦ検出及びハンドＯＮ検出両方に累積値判定を加える。ハンドＯＦＦ検出のみに累積値判定を加える場合は、ハンドＯＮ検出は偏差角度判定のみで行われることになる。累積値判定を加えたハンドＯＦＦ検出では、ハンドＯＮの状態において、偏差角度の大きさが所定角度Ｆａ１より小さい状態が継続している時間が所定時間Ｆｔ１より長く、且つ、変化量累積値が所定累積値（第１所定累積値）Ｆｃ１より小さいときに、ハンドＯＦＦを判定する。累積値判定を加えたハンドＯＮ検出では、ハンドＯＦＦの状態において、偏差角度の大きさが所定角度Ｆａ２より大きい状態が継続している時間が所定時間Ｆｔ２より長いとき、又は、変化量累積値が所定累積値（第２所定累積値）Ｆｃ２より大きく且つ偏差変化量が所定変化量（第１所定変化量）Ｆｖ１より大きいときに、ハンドＯＮを判定する。更に、累積値判定を加えたハンドＯＦＦ検出において、偏差角度の大きさが所定角度Ｆａ１より小さい時間を計測しているときに、変化量累積値が所定累積値（第３所定累積値）Ｆｃ３より大きく且つ偏差変化量が所定変化量（第２所定変化量）Ｆｖ２より大きくなったら、計測していた時間をリセットすることも可能である。なお、偏差角度の変化量として、偏差角度の微分値や差分値等が使用可能である。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

先ず、ハンドＯＦＦ検出に累積値判定を加えた実施形態（第１実施形態）について説明する。本実施形態では磁歪式のトルクセンサにて検出される捩れトルク及びモータの電気角を用いて実ハンドル角度を算出し、同電気角を用いて出力側角度を算出する。

図４は、電動パワーステアリング装置に磁歪式トルクセンサを取り付けた構成例であり、コラム軸２に捩れトルクＴｔを検出するためのトルクセンサ部２００が設けられている。トルクセンサ部２００内にトーションバー２０１が配置されており、トーションバー２０１を介した入力側コラム軸（ＩＳ）２Ａと出力側コラム軸（ＯＳ）２Ｂの捩れをスタブシャフト２０２及びアルミ製スリーブ２０３により検出する。トーションバー２０１が捩れるとスタブシャフト２０２も捩られ、アルミ製スリーブ２０３に設けられた穴（窓）とスタブシャフト２０２の表面に形成された山の位置関係にズレが生じ、アルミ製スリーブ２０３の表皮効果により磁束密度が変化し、アルミ製スリーブ２０３の外周面に巻回されているコイル２０４に誘起される電圧が変化するので、その変化を捩れトルクＴｔとして検出する。トーショッバー２０１に対してハンドル１側が入力側コラム軸（ＩＳ）２Ａであり、ピニオン側が出力側コラム軸（ＯＳ）２Ｂであり、出力側コラム軸２Ｂにウォーム及びウォームホイールで成る減速ギア（減速比１／Ｎ（Ｎ＞１．０））３が設けられている。出力側コラム軸２Ｂに取り付けられているウォームホイールは、モータ２０の出力軸に連結されているウォームにより減速比１／Ｎで駆動回転され、モータ２０はコントロールユニット（ＥＣＵ）１００で制御される。

本実施形態ではハンドＯＮ／ＯＦＦの判定をＥＣＵ１００にて行う。その構成例を図５に示す。なお、図５に示される構成は、ＥＣＵ１００を構成するＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等を含む）で実行されるプログラムで実現しても良いし、一部又は全部をハードウェアで実現しても良い。

本実施形態は、ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行うために、トルクセンサ部２００にて検出される捩れトルクＴｔからトーションバー２０１の捩れ角θｄを求める捩れ角変換部１２０と、回転センサ２０Ａからモータ２０の電気角θｅを入力して出力側角度θｔを出力する相対角度生成部１３０と、捩れ角θｄ及び出力側角度θｔを加算して実ハンドル角度θｈｒを出力する実ハンドル角度算出部としての加算部１７１と、出力側角度θｔを入力して手放し状態の推定ハンドル角度θｈｅを出力するハンドル角度推定部１４０と、実ハンドル角度θｈｒから推定ハンドル角度θｈｅを減算して偏差角度θｄｅを求める減算部１７２と、偏差角度θｄｅから変化量累積値θｓｍを算出する変化量情報生成部１５０と、偏差角度θｄｅ及び変化量累積値θｓｍに基づいてハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行うハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０を備える。

捩れ角変換部１２０は、下記数６に基づいて、捩れトルクＴｔを捩れ角θｄに変換する。

ここで、Ｋｈはトーションバー２０１のバネ定数である。

相対角度生成部１３０は、アンチロールオーバー処理により電気角θｅを相対電気角θｅｕにし、更に、下記数７に基づいて、相対電気角θｅｕから出力側角度θｔを算出する。

極対数はモータ２０の極対数、減速比は減速ギア３の減速比（１／Ｎ）である。アンチロールオーバー処理は、電気角θｅと前回（１サンプル前）の電気角θｅとの差分（以下、「角度差分」とする）に基づいて加算する角度（以下、「加算角度」とする）を決め、加算開始時点から累積された加算角度を電気角θｅに加算することにより行われる。具体的には、電気角θｅが電気角の範囲の最大値（以下、「角度最大値」とする）の１／２より減少した場合、即ち、角度差分が角度最大値の－１／２倍より小さい場合、加算角度は角度最大値とし、電気角θｅが角度最大値の１／２より増加した場合、即ち、角度差分が角度最大値の１／２倍より大きい場合、加算角度は角度最大値×（－１）とし、それ以外の場合、加算角度は０とする。なお、アンチロールオーバー処理については、上記以外の方法で行っても良い。

捩れ角変換部１２０からの捩れ角θｄと相対角度生成部１３０からの出力側角度θｔとを加算部１７１で加算した結果が、実ハンドル角度θｈｒとなる。

ハンドル角度推定部１４０は、共振フィルタを使用して、出力側角度θｔから推定ハンドル角度θｈｅを求める。共振フィルタは、実機又は実車を模擬した装置等で、ユニバーサルジョイント４ａを切り離し、ハンドル１には触れずに、出力側コラム軸２Ｂを回して、ハンドル１の共振を再現し、実ハンドル角度θｈｒと出力側角度θｔから周波数応答を求め、それに合わせて設計されている。手放し状態のため、出力側角度θｔを入力としたフィルタ結果である推定ハンドル角度θｈｅは、理想的には実ハンドル角度θｈｒと一致するべきなので、共振を再現させるためには、２次のフィルタが必要になる。設計した共振フィルタは、推定ハンドル角度θｈｅを実機での実ハンドル角度θｈｒに合わせるように調整されており、その特性例を図６に示す。図６は共振フィルタの特性例を示すボード線図であり、実線で示される特性Ｂが共振フィルタの特性である。破線で示される特性Ａは一般的な２次のローパスフィルタ（ＬＰＦ）の特性である。共振フィルタの振幅（ゲイン）は３Ｈｚ近辺まで平坦で、１０Ｈｚ近辺で特性Ａよりも凸状に大きくなっており、約２０Ｈｚ以上で特性Ａより少し低下している。また、共振フィルタの位相は、約１０Ｈｚ以下で特性Ａよりも遅れが小さく、約１０Ｈｚ以上で特性Ａよりも遅れが大きくなっている。このように、推定ハンドル角度θｈｅにはハンドル１の共振が含まれることになる。なお、共振フィルタとして、２次のＬＰＦ以外のフィルタを使用しても良い。

減算部１７２では、実ハンドル角度θｈｒから推定ハンドル角度θｈｅを減算することにより、両角度の偏差である偏差角度θｄｅが算出される。偏差角度θｄｅは、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０で行われるハンドＯＮ／ＯＦＦの判定に使用される。上記のように、推定ハンドル角度θｈｅにはハンドル１の共振が含まれており、実ハンドル角度θｈｒはハンドル１の共振の影響を受けているので、減算部１７２での減算により、ハンドル１の手放し状態での共振分は相殺されることになる。そして、このようにハンドル１の手放し状態での共振の影響が低減された偏差角度θｄｅを用いてハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行うので、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０は、ハンドルの共振を含めた捩れ剛性等による自由振動系に絡むノイズの影響を受けずに判定を行うことができる。

変化量情報生成部１５０は、偏差角度θｄｅを用いて、ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定での累積値判定に使用する変化量累積値θｓｍを算出する。変化量情報生成部１５０の構成例を図７に示す。変化量情報生成部１５０は、偏差角度θｄｅをフィルタリングして偏差角度θｄｆを出力するフィルタ部１５１と、偏差角度θｄｆを微分して微分値θｄｄを出力する微分部１５２と、微分値θｄｄの絶対値｜θｄｄ｜を偏差変化量として出力する絶対値化部１５３と、偏差変化量｜θｄｄ｜を累積して、変化量累積値θｓｍを出力する累積部１５４を備える。

フィルタ部１５１はＬＰＦで構成され、偏差角度θｄｅに含まれる高周波ノイズを除去する。偏差角度θｄｅには、実ハンドル角度θｈｒと推定ハンドル角度θｈｅの減算では 除去しきれない、ブレーキジャダーや凸凹な路面の走行等により発生する高周波なノイズが重畳することがあるので、そのノイズをＬＰＦで除去する。高周波ノイズを除去された偏差角度θｄｆは、後段の微分部１５２で微分されるので、ノイズが残存していると、その影響が大きく出てしまうので、急峻な遮断特性を持つＬＰＦを使用する。一方、偏差角度θｄｆの微分値θｄｄは、その絶対値｜θｄｄ｜が累積部１５４で累積されて使用されることになるので、ＬＰＦの位相特性には多少の遅れがあっても許容される。これらのことより、ＬＰＦとして、例えば図８に示されるような周波数特性を有するものを使用する。図８（Ａ）は振幅特性、図８（Ｂ）は位相特性を示しており、２～３Ｈｚを遮断周波数とする２次の位相遅れ特性となっている。

累積部１５４は、一定時間の偏差変化量｜θｄｄ｜を累積し、累積した偏差変化量｜θｄｄ｜の総和を変化量累積値θｓｍとして出力する。過去一定時間の偏差変化量｜θｄｄ｜を累積するように、偏差変化量｜θｄｄ｜を、例えばリングバッファに累積し、リングバッファのデータ量や累積時間等が所定の閾値に到達したら、最も古いデータを捨て、新しいデータに置き換えるようにする。例えば、一定時間を１ｓｅｃとし、データのサンプル間隔を４ｍｓｅｃとした場合、過去１秒間のデータとして２５０個のデータが累積されることになる。累積部１５４は、偏差変化量｜θｄｄ｜が２５０個累積されるまで何も出力せず、２５０個累積されたら、累積された偏差変化量｜θｄｄ｜全てを加算し、加算結果を変化量累積値θｓｍとして出力する。その後、新しい偏差変化量｜θｄｄ｜が入力されたら、最も古い偏差変化量｜θｄｄ｜を破棄し、新しい偏差変化量｜θｄｄ｜を含めた２５０個の偏差変化量｜θｄｄ｜から変化量累積値θｓｍを算出する。累積された偏差変化量｜θｄｄ｜は、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０でのハンドＯＮ／ＯＦＦの判定にてハンドＯＮ又はハンドＯＦＦが判定されたら（ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定に変化があったら）、全て破棄（リセット）される。ハンドＯＮ又はハンドＯＦＦが判定されたこと（ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定に変化があったこと）は、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０からの判定結果ＤＳより検知する。なお、累積する偏差変化量｜θｄｄ｜の数は調整可能であり、一定時間は変えずに、リソース（主にメモリ領域）を削減するために累積するデータの数を減らしたい場合は、偏差変化量｜θｄｄ｜をダウンサンプリング、つまり間引いて累積する。また、リングバッファではなく、ＦＩＦＯ（First in First Out）バッファを使用し、ＦＩＦＯバッファのデータ量や累積時間等が所定の閾値に到達したら、ＦＩＦＯバッファからデータを１つ取り出し、新しいデータを格納するようにしても良い。

なお、偏差変化量として微分値θｄｄの絶対値ではなく、微分値θｄｄの二乗値等、微分値θｄｄの符号に依存しない値を使用しても良い。また、変化量累積値として、偏差変化量の総和ではなく、平均値等を使用しても良い。

ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０は、偏差角度θｄｅ及び変化量累積値θｓｍを用いて、ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行う。ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０の構成例を図９に示す。ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０は、偏差角度θｄｅの大きさ（絶対値）｜θｄｅ｜を求める絶対値化部１６１と、ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定での偏差角度判定に使用する判定時間Ｔｊを計測する判定時間計測部１６２と、判定時間Ｔｊ及び変化量累積値θｓｍからハンドＯＦＦ検出及びハンドＯＮ検出を行う判定部１６３を備える。

判定時間計測部１６２は、ハンドＯＮの状態では、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ１より小さい状態が継続している時間を計測し、ハンドＯＦＦの状態では、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ２より大きい状態が継続している時間を計測し、計測した時間を判定時間Ｔｊとして出力する。具体的には、例えばカウンタを使用し、入力した偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が条件を満たす場合はカウンタの値を１つ増やし、条件を満たさない場合はカウンタをリセット（値ゼロ）し、カウンタの値を判定時間Ｔｊとして出力する。ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定にてハンドＯＮ又はハンドＯＦＦを判定された場合（ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定が変化した場合）、カウンタはリセットされる。ハンドＯＮ又はハンドＯＦＦが判定されたこと（ハンドＯＮ／ＯＦＦの判定が変化したこと）は、判定部１６３からの判定結果ＤＳより検知する。また、ハンドルの状態がハンドＯＮであるかハンドＯＦＦであるかは、例えば、ハンドルの状態を示すフラグ等を用意し、状態が変わる度にフラグの内容を変え、フラグの内容を確認することにより判断する。なお、所定角度Ｆａ１及び所定角度Ｆａ２は、同じ値でも、違う値でも良い。また、上記では、偏差角度θｄｅの絶対値を所定角度Ｆａ１及びＦａ２と比較しているが、正負の所定角度±Ｆａ１及び±Ｆａ２を設定し、これらと偏差角度θｄｅ自体を比較するようにしても良い。この場合、正負の所定角度の大きさを変えても良い。

判定部１６３は、判定時間Ｔｊ及び変化量累積値θｓｍを用いて、偏差角度判定及び累積値判定によりハンドＯＦＦ検出を行い、偏差角度判定によりハンドＯＮ検出を行う。即ち、ハンドＯＮの状態において、判定時間Ｔｊが所定時間Ｆｔ１より長く、且つ、変化量累積値θｓｍが所定累積値Ｆｃ１より小さい場合、ハンドＯＦＦを判定し、ハンドＯＦＦの状態において、判定時間Ｔｊが所定時間Ｆｔ２より長い場合、ハンドＯＮを判定する。ハンドＯＦＦ検出において、偏差角度判定だけでは、運転者がハンドルを把持していても、直進走行時等のように運転者による手入力が殆どない場合、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ１より小さい時間が所定時間Ｆｔ１より長く継続してしまうことがあり、その場合、ハンドＯＦＦと誤判定してしまう。しかし、「運転者がハンドルを把持していれば、ハンドルに微量な変動が生じるはずである」との観点から、微量な変動を累積した量に相当する変化量累積値θｓｍを用いた累積値判定を加え、偏差角度判定でハンドＯＦＦと判定しても、変化量累積値θｓｍが所定累積値Ｆｃ１より小さくなければ、運転者がハンドルを把持していると判断して、ハンドＯＦＦを判定しない。これにより、ハンドＯＦＦとの誤判定を軽減することができる。ハンドＯＮ又はハンドＯＦＦを判定した場合、判定結果ＤＳを出力する。なお、所定時間Ｆｔ１及び所定時間Ｆｔ２は、同じ値でも、違う値でも良い。

このような構成において、その動作例を図１０及び図１１のフローチャートを参照して説明する。なお、動作開始時、ハンドルの状態（ハンドＯＮ及びハンドＯＦＦ）には予め初期値が設定されているとする。

先ず、トルクセンサ部２００で検出された捩れトルクＴｔが捩れ角変換部１２０に入力され（ステップＳ１０）、捩れ角変換部１２０は、数６に基づいて、捩れ角θｄを算出する（ステップＳ２０）。捩れ角θｄは加算部１７１に入力される。

また、回転センサ２０Ａで検出されたモータ２０の電気角θｅは相対角度生成部１３０に入力され（ステップＳ３０）、相対角度生成部１３０は、アンチロールオーバー処理及び数７に基づく演算により、出力側角度θｔを算出する（ステップＳ４０）。出力側角度θｔは加算部１７１及びハンドル角度推定部１４０に入力される。

加算部１７１は、捩れ角θｄ及び出力側角度θｔを加算して、実ハンドル角度θｈｒを算出する（ステップＳ５０）。ハンドル角度推定部１４０は、共振フィルタを使用して、出力側角度θｔから推定ハンドル角度θｈｅを求める（ステップＳ６０）。実ハンドル角度θｈｒ及び推定ハンドル角度θｈｅは減算部１７２に入力され、実ハンドル角度θｈｒから推定ハンドル角度θｈｅを減算して、偏差角度θｄｅを算出する（ステップＳ７０）。偏差角度θｄｅは変化量情報生成部１５０及びハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０に入力される。

変化量情報生成部１５０では、フィルタ部１５１が偏差角度θｄｅを入力し、図８に示されるような特性のＬＰＦにより偏差角度θｄｅをフィルタリングして、偏差角度θｄｆを求める（ステップＳ８０）。偏差角度θｄｆは微分部１５２にて微分され（ステップＳ９０）、微分値θｄｄの絶対値｜θｄｄ｜が絶対値化部１５３にて求められ（ステップＳ１００）、偏差変化量｜θｄｄ｜として累積部１５４に入力される。累積部１５４は、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０からの判定結果ＤＳに変化があるときは（ステップＳ１１０にてＹｅｓ）、リングバッファをリセットした（ステップＳ１２０）後に、偏差変化量｜θｄｄ｜をリングバッファに格納する（ステップＳ１３０）。判定結果ＤＳに変化がないときは（ステップＳ１１０にてＮｏ）、リセットせずに、偏差変化量｜θｄｄ｜をリングバッファに格納する（ステップＳ１３０）。そして、リングバッファのデータ量や累積時間等が所定の閾値に到達したら（ステップＳ１４０）、リングバッファに累積された偏差変化量｜θｄｄ｜全てを加算し、加算結果を変化量累積値θｓｍとして、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０に出力する（ステップＳ１５０）。リングバッファのデータ量や累積時間等が所定の閾値に未到達ならば、変化量累積値θｓｍは出力せず、ステップＳ１０に戻る。

偏差角度θｄｅ及び変化量累積値θｓｍを入力したハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０は、それらを用いてハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行う（ステップＳ１６０）。ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０の動作例については、図１１のフローチャートを参照して説明する。

入力された偏差角度θｄｅの絶対値｜θｄｅ｜が絶対値化部１６１で求められ（ステップＳ１６１）、判定時間計測部１６２に出力される。入力された変化量累積値θｓｍは判定部１６３に入力される。

判定時間計測部１６２は、先ず、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０から判定結果ＤＳが変化しているかを確認する（ステップＳ１６２）。判定結果ＤＳが変化していたら、カウンタをリセットし（ステップＳ１６３）、変化していなかったら、カウンタはそのままとする。そして、ハンドルの状態がハンドＯＮの場合（ステップＳ１６４）、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ１より小さいならば（ステップＳ１６５）、カウンタの値を１つ増やし（ステップＳ１６６）、そうでなければ（ステップＳ１６５）、カウンタをリセットする（ステップＳ１６７）。ハンドルの状態がハンドＯＦＦの場合（ステップＳ１６４）、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ２より大きいならば（ステップＳ１６８）、カウンタの値を１つ増やし（ステップＳ１６９）、そうでなければ（ステップＳ１６８）、カウンタをリセットする（ステップＳ１７０）。判定時間計測部１６２は、カウンタの値を判定時間Ｔｊとして判定部１６３に出力する（ステップＳ１７１）。

判定時間Ｔｊ及び変化量累積値θｓｍを入力した判定部１６３は、ハンドルの状態がハンドＯＮの場合（ステップＳ１７２）、判定時間Ｔｊが所定時間Ｆｔ１より長く、且つ、変化量累積値θｓｍが所定累積値Ｆｃ１より小さいならば（ステップＳ１７３にてＹｅｓ）、ハンドＯＦＦを判定し（ステップＳ１７４）、判定結果ＤＳに「ハンドＯＦＦ」を設定し、出力する（ステップＳ１７５）。そうでなければ（ステップＳ１７３にてＮｏ）、判定結果ＤＳは変化させない。ハンドルの状態がハンドＯＦＦの場合（ステップＳ１７２）、判定時間Ｔｊが所定時間Ｆｔ２より長いならば（ステップＳ１７６にてＹｅｓ）、ハンドＯＮを判定し（ステップＳ１７７）、判定結果ＤＳに「ハンドＯＮ」を設定し、出力する（ステップＳ１７８）。そうでなければ（ステップＳ１７６にてＮｏ）、判定結果ＤＳは変化させない。出力された判定結果ＤＳは、電動パワーステアリング装置での制御モードの切り替え等のために使用されると共に、変化量情報生成部１５０の累積部１５４及び判定時間計測部１６２に入力される。

以上の動作（ステップＳ１０～Ｓ１７８）が、一定の時間間隔で繰り返される。

なお、図１０及び図１１におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、いくつかの構成要素を適宜統合し、それらの構成要素の動作を統合しても良い。例えば、判定時間計測部１６２及び判定部１６３を統合し、ハンドルの状態（ハンドＯＮ及びハンドＯＦＦ）毎の動作を統合して実行しても良い。更に、上記では、ハンドルの状態に応じて、ハンドＯＮ検出及びハンドＯＦＦ検出のどちらかを行っているが、ハンドルの状態に関わらず、両方の検出を同時に行っても良い。この場合、判定時間Ｔｊ及びカウンタは、ハンドＯＮ検出用及びハンドＯＦＦ検出用として別々に用意する。ステップＳ１４０において、リングバッファのデータ量や累積時間等が所定の閾値に未到達の場合、ステップＳ１０に戻っているが、変化量累積値θｓｍがなくてもハンドＯＮ検出は可能なので、ステップＳ１０に戻らずに、ハンドＯＮ検出のみを行うようにしても良い。

ハンドＯＦＦ検出に累積値判定を加えた効果について、シミュレーション結果を基に説明する。

シミュレーションでは、ハンドルの状態（ハンドＯＮ及びハンドＯＦＦ）の正解を与えるために、運転者がハンドルを把持せずに手放しているときに押すスイッチを用意し、スイッチがＯＮのときをハンドＯＦＦ、スイッチがＯＦＦのときをハンドＯＮとしている。

図１２は、ハンドＯＦＦ検出に累積値判定を加えず、偏差角度判定のみでハンドＯＦＦ検出を行った場合のシミュレーション結果である。所定角度Ｆａ１を０．２６［ｄｅｇ］、Ｆａ２を０．１３［ｄｅｇ］に設定し、約３００秒間のシミュレーション結果である。図１２（Ａ）は判定結果ＤＳの時間変化、図１２（Ｂ）は偏差角度θｄｅの時間変化、図１２（Ｃ）は運転者の手入力によるトルク（手入力トルク）の時間変化を示している。また、図１２（Ａ）において、実線がスイッチのシミュレーション結果（即ち、ハンドルの状態の正解）を示し、破線がハンドＯＮ／ＯＦＦの判定結果を示しており、値０がハンドＯＮ、値１がハンドＯＦＦである。図１２（Ａ）から、丸で囲った箇所において、ハンドルを把持している状態でハンドＯＦＦと誤判定していることがわかる。これは、運転者がハンドルを把持しているが、図１２（Ｃ）に示されるように、手入力トルクが小さく、その結果、偏差角度θｄｅが、図１２（Ｂ）に示されるように、所定角度Ｆａ１より小さい状態が継続したために、ハンドＯＦＦと誤判定してしまったのである。

これに対して、ハンドＯＦＦ検出に累積値判定を加えた本実施形態によるシミュレーション結果を図１３に示す。図１３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図１２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）と同じデータの時間変化をそれぞれ示しており、図１３（Ｄ）は判定時間Ｔｊの時間変化、図１３（Ｅ）は変化量累積値θｓｍの時間変化を示している。図１２（Ａ）の丸で囲った箇所に対応する判定結果を見ると（図１３（Ａ）の丸で囲った箇所参照）、ハンドＯＦＦと誤判定していないことがわかる。これは、偏差角度θｄｅが所定角度Ｆａ１より小さい状態が継続したために、図１３（Ｄ）に示されるように、判定時間Ｔｊが所定時間Ｆｔ１より長くなったが、変化量累積値θｓｍは、図１３（Ｅ）に示されるように、所定累積値Ｆｃ１より大きいために、ハンドＯＦＦを判定されなかったのである。このように、ハンドＯＦＦ検出に累積値判定を加えることにより、ハンドＯＦＦの誤判定を軽減することができる。

次に、ハンドＯＦＦ検出だけではなく、ハンドＯＮ検出にも累積値判定を加えた実施形態（第２実施形態）について説明する。

偏差角度判定のみでハンドＯＮ検出を行う場合、運転者がハンドルを把持し、大きな手入力トルクが入力されても、その入力が継続（所定時間Ｆｔ２より長い時間）しなければ、ハンドＯＮを判定されない。よって、例えば、直進→操舵→直進のような状況において、誤判定が起こる可能性がある。そこで、ハンドＯＮ検出に累積値判定を加え、ハンドＯＦＦの状態において、変化量累積値が所定累積値Ｆｃ２より大きく、且つ、偏差変化量が所定変化量Ｆｖ１より大きいときは、「明確にハンドＯＮである」として、偏差角度の大きさが所定角度Ｆａ２より大きい時間が所定時間Ｆｔ２より長く継続していなくても、ハンドＯＮを判定するようにする。変化量累積値が所定累積値Ｆｃ２より大きいという条件を付けているのは、偏差変化量が所定変化量Ｆｖ１より大きいという条件だけでは、例えば、ハンドＯＦＦの状態において、車両が縁石等に乗り上げたときに、偏差変化量が所定変化量Ｆｖ１より大きくなり、ハンドＯＮと誤判定することが起こり得るためである。

第２実施形態の構成例を図１４に示す。図５に示される第１実施形態の構成例と比べると、第２実施形態では、変化量情報生成部２５０から変化量累積値θｓｍに加えて、偏差変化量｜θｄｄ｜も出力され、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部２６０に入力されている。他の構成は第１実施形態と同じである。なお、第１実施形態と同一構成には同一符号を付して、説明は省略する。以降の実施形態でも同様である。

変化量情報生成部２５０の構成例を図１５に示す。図７に示される第１実施形態での変化量情報生成部１５０の構成例と比べると、絶対値化部１５３から出力される偏差変化量｜θｄｄ｜が、累積部１５４の他に、外部、具体的にはハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部２６０にも出力されている。

ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部２６０の構成例を図１６に示す。図９に示される第１実施形態でのハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０の構成例と比べると、判定部１６３が判定部２６３に置き換わっており、判定部２６３には、判定時間Ｔｊ及び変化量累積値θｓｍに加えて、偏差変化量｜θｄｄ｜が入力されている。

判定部２６３では、ハンドＯＦＦ検出は第１実施形態での判定部１６３と同様に、偏差角度判定及び累積値判定により行うが、ハンドＯＮ検出も偏差角度判定及び累積値判定により行う。具体的には、ハンドＯＦＦの状態において、判定時間Ｔｊが所定時間Ｆｔ２より長い場合、又は、変化量累積値θｓｍが所定累積値Ｆｃ２より大きく、且つ、偏差変化量｜θｄｄ｜が所定変化量Ｆｖ１より大きい場合、ハンドＯＮを判定する。なお、所定累積値Ｆｃ２の値は、所定累積値Ｆｃ１と同じ値でも違う値でも良い。また、偏差変化量｜θｄｄ｜ではなく、微分値θｄｄに対して正負の所定変化量±Ｆｖ１を設定し、これらと微分値θｄｄを比較するようにしても良い。この場合、正負の所定変化量の大きさを変えても良い。

第２実施形態の動作例は、第１実施形態の動作例と比べると、上述のように、変化量情報生成部２５０の絶対値化部１５３から出力された偏差変化量｜θｄｄ｜がハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部２６０の判定部２６３にも入力される動作と、判定部２６３でのハンドＯＮ検出の動作が異なるのみで、他は第１実施形態の動作例と同じである。

ハンドＯＦＦ検出に使用する判定時間Ｔｊの計測において、第２実施形態でのハンドＯＮ検出に付加した累積値判定を利用する実施形態（第３実施形態）について説明する。

第１及び第２実施形態では、ハンドＯＮの状態において、１サンプルでも偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ１より小さくなると、ハンドＯＦＦ検出に使用する判定時間Ｔｊを計測するためのカウンタが動作し始める。よって、例えば、運転者がハンドルを大きく操舵した場合でも、ハンドルがセンター（中立位置）を跨ぐことにより手入力トルクがゼロに近づき、カウンタが動作してしまうことがある。そこで、ハンドＯＮの状態において判定時間Ｔｊを計測する際に、第２実施形態のハンドＯＮ検出での累積値判定と同様に、変化量累積値が所定累積値Ｆｃ３より大きく、且つ、偏差変化量が所定変化量Ｆｖ２より大きいときは、「明確にハンドＯＮである」として、ハンドＯＮを判定した状態に戻すべく、カウンタをリセットする。

第３実施形態の構成例を図１７に示す。図５に示される第１実施形態の構成例と比べると、第３実施形態では、第２実施形態の場合と同様に、変化量情報生成部２５０から偏差変化量｜θｄｄ｜が出力され、ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部３６０に入力されている。他の構成は第１実施形態と同じである。

ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部３６０の構成例を図１８に示す。図９に示される第１実施形態でのハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０の構成例と比べると、判定時間計測部１６２が判定時間計測部３６２に置き換わっており、判定時間計測部３６２には、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜及び判定結果ＤＳに加えて、変化量累積値θｓｍ及び偏差変化量｜θｄｄ｜が入力されている。

判定時間計測部３６２は、ハンドＯＦＦの状態では、第１実施形態の判定時間計測部１６２と同様の動作により、判定時間Ｔｊを計測するが、ハンドＯＮの状態では、判定時間計測部１６２での動作に加えて、ハンドＯＮ検出での累積値判定を利用して、判定時間Ｔｊを計測する。具体的には、ハンドＯＮの状態において、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ１より小さくても、変化量累積値θｓｍが所定累積値Ｆｃ３より大きく、且つ、偏差変化量｜θｄｄ｜が所定変化量Ｆｖ２より大きい場合は、カウンタをリセットする。なお、所定累積値Ｆｃ３の値は、所定累積値Ｆｃ１又はＦｃ２と同じ値でも違う値でも良く、所定変化量Ｆｖ２は、所定変化量Ｆｖ１と同じ値でも違う値でも良い。

第３実施形態の動作例は、第１実施形態の動作例と比べると、上述のように、変化量情報生成部２５０の絶対値化部１５３から出力された偏差変化量｜θｄｄ｜がハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部３６０の判定時間計測部３６２にも入力される動作と、判定時間計測部３６２でのハンドＯＮの状態における判定時間Ｔｊの計測の動作が異なるのみで、他は第１実施形態の動作例と同じである。

ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部３６０の動作例のフローチャートを図１９に示す。図１１に示される第１実施形態でのハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０の動作例と比べると、ハンドルの状態がハンドＯＮの場合に（ステップＳ１６４）、偏差角度の絶対値｜θｄｅ｜が所定角度Ｆａ１より小さいならば（ステップＳ１６５）、カウンタをアップするが（ステップＳ１６６）、変化量累積値θｓｍが所定累積値Ｆｃ３より大きく、且つ、偏差変化量｜θｄｄ｜が所定変化量Ｆｖ２より大きい場合（ステップＳ１６６Ａ）、カウンタをリセットする（ステップＳ１６６Ｂ）。そうでなければ（ステップＳ１６６Ａ）、カウンタはリセットしない。他は、第１実施形態でのハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１６０の動作例と同じである。なお、図１９におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。

第３実施形態での判定時間Ｔｊの計測方法を、第２実施形態での判定時間Ｔｊの計測に適用しても良い。

上述の実施形態では、磁歪式のトルクセンサを使用しているが、角度センサを用いたトルクセンサを使用して本発明を実施することも可能である。この場合の実施形態（第４実施形態）について説明する。

図２０は、各種角度センサの装着例を示す図である。

トーションバー２３を備えたコラム軸２のハンドル１側の入力側コラム軸２Ａには、角度センサとしてのホールＩＣセンサ２１及びトルクセンサ入力側ロータの２０°ロータセンサ２２が装着されている。ホールＩＣセンサ２１は２９６°周期のＡＳ＿ＩＳ角度θｎを出力する。トーションバー２３よりもハンドル１側に装着された２０°ロータセンサ２２は、２０°周期のＴＳ＿ＩＳ角度θｈ１を出力し、ＴＳ＿ＩＳ角度θｈ１は角度演算部５０に入力される。また、コラム軸２の出力側コラム軸２Ｂには、トルクセンサ出力側ロータの４０°ロータセンサ２４が装着されており、４０°ロータセンサ２４からＴＳ＿ＯＳ角度θｃ１が出力され、ＴＳ＿ＯＳ角度θｃ１は角度演算部５０に入力される。ＴＳ＿ＩＳ角度θｈ１及びＴＳ＿ＯＳ角度θｃ１は共に角度演算部５０で絶対角度に変換され、コラム角度情報である入力側コラム角度θｔｈ及び出力側コラム角度θｔｃが出力される。

捩れトルクＴｔは、トーションバー２３のバネ定数をＫｈとすると、入力側コラム角度θｔｈ及び出力側コラム角度θｔｃから下記数８より求めることができる。

数８で求められる捩れトルクＴｔを、図５で示される第１実施形態等での捩れ角変換部１２０に入力しても良いが、捩れ角変換部１２０はバネ定数Ｋｈを使用して捩れトルクＴｔから捩れ角θｄを求めているので、入力側コラム角度θｔｈ及び出力側コラム角度θｔｃから捩れ角θｄを求めても良い。即ち、下記数９より捩れ角θｄを求める。

第４実施形態の構成例を図２１に示す。図５に示される第１実施形態の構成例と比べると、第４実施形態では、捩れ角変換部１２０が捩れ角算出部４２０に置き換わっている。他の構成は第１実施形態と同じである。

捩れ角算出部４２０は、角度演算部５０から出力される入力側コラム角度θｔｈ及び出力側コラム角度θｔｃを入力し、上記数９に基づいて、捩れ角θｄを求める。

第４実施形態の動作例は、第１実施形態の動作例と比べると、上述のように、捩れ角変換部１２０に代わって、捩れ角算出部４２０が捩れ角θｄを算出することになるだけで、他は第１実施形態の動作例と同じである。

なお、第４実施形態において、出力側角度θｔを、相対角度生成部１３０にて電気角θｅから求めるのではなく、出力側コラム角度θｔｃを用いて求めるようにしても良い。また、実ハンドル角度θｈｒを、捩れ角θｄと出力側角度θｔの加算で求めるのではなく、入力側コラム角度θｔｈを用いて求めるようにしても良い。

上述で使用した図は、本発明に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
２Ａ 入力側コラム軸（ＩＳ）
２Ｂ 出力側コラム軸（ＯＳ）
２０ モータ
２０Ａ 回転センサ
２３、２０１ トーションバー
５０ 角度演算部
１００ コントロールユニット（ＥＣＵ）
１２０ 捩れ角変換部
１３０ 相対角度生成部
１４０ ハンドル角度推定部
１５０、２５０ 変化量情報生成部
１５１ フィルタ部
１５２ 微分部
１５３、１６１ 絶対値化部
１５４ 累積部
１６０、２６０、３６０ ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部
１６２、３６２ 判定時間計測部
１６３、２６３ 判定部
２００ トルクセンサ部
４２０ 捩れ角算出部

Claims (9)

1. ハンドルに接続されたコラム軸を備え、車両の操舵系にアシスト力を付与するモータを制御すると共に、制御モードを切り替える機能を有する電動パワーステアリング装置において、
   前記コラム軸の出力側に関連する出力側角度から、共振フィルタを用いて、手放し状態の推定ハンドル角度を求めるハンドル角度推定部と、
   実ハンドル角度と前記推定ハンドル角度との偏差角度から求められる偏差変化量を累積して、変化量累積値を生成し出力する変化量情報生成部と、
   ハンドＯＮの状態において、前記偏差角度の大きさが第１所定角度より小さい状態が継続している時間である第１判定時間が第１所定時間より長く、且つ、前記変化量累積値が第１所定累積値より小さいとき、ハンドＯＦＦを判定するハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記変化量情報生成部が前記偏差変化量も出力し、
   前記ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部が、前記ハンドＯＦＦの状態において、前記偏差角度の大きさが第２所定角度より大きい状態が継続している時間である第２判定時間が第２所定時間より長いとき、又は、前記変化量累積値が第２所定累積値より大きく、且つ、前記偏差変化量が第１所定変化量より大きいとき、前記ハンドＯＮを判定する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部が、前記第１判定時間を計測しているとき、前記変化量累積値が第３所定累積値より大きく、且つ、前記偏差変化量が第２所定変化量より大きくなったら、前記第１判定時間をリセットする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記変化量情報生成部が、
   前記偏差角度の高周波成分を低減するフィルタ部と、
   前記フィルタ部の出力を微分して微分値を求める微分部と、
   前記微分値の大きさを前記偏差変化量とする絶対値化部と、
   前記偏差変化量の一定時間の累積値を前記変化量累積値とする累積部とを具備する請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記フィルタ部が、急峻な遮断特性を有するローパスフィルタで構成される請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記コラム軸がトーションバーを備え、
   前記トーションバーの捩れトルクに基づいて、前記トーションバーの捩れ角を求める捩れ角変換部と、
   前記捩れ角及び前記出力側角度に基づいて、前記実ハンドル角度を求める実ハンドル角度算出部とを更に備える請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記コラム軸がトーションバーを備え、
   前記コラム軸に関するコラム角度情報に基づいて、前記トーションバーの捩れ角を算出する捩れ角算出部と、
   前記捩れ角及び前記出力側角度に基づいて、前記実ハンドル角度を求める実ハンドル角度算出部とを更に備える請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記モータの電気角に基づいて、前記出力側角度を算出する相対角度生成部を更に備える請求項１乃至７のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記共振フィルタが、
   実機で前記コラム軸の出力側から前記コラム軸が回されたときの前記ハンドルの共振を再現し、前記出力側角度を入力して得られる前記推定ハンドル角度が前記実ハンドル角度と略同一となる特性を有する請求項１乃至８のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

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