JP7378703B2 - 車両用操向装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両における操舵関連情報の反力をハンドルに発生させることが可能な車両用操向装置に関し、特にハンドルのコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）若しくはステアバイワイヤ（ＳＢＷ）の反力装置に備えられている弾性体（例えばトーションバーや捩れコイルバネ）の捩れ角又は弾性体に発生するトルク（実操舵トルク）の操舵関連情報が、操舵角に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現し、路面の状態に影響されず、操舵角に対して同等の操舵トルクを実現する車両用操向装置に関する。
モータ制御装置を搭載した装置として例えば電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力（操舵補助力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構を介して、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト力を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック（ＦＢ）制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にパルス幅変調（PWM:Pulse Width Modulation）制御のデューティの調整で行っている。
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構（ウォームとウォームホイールの噛み合い機構で減速比＝Ｎ）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、トーションバーを有するコラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θｈ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が減速機構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）３０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３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ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、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。
コントロールユニット３０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３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（Central Processing Unit）（ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等も含む）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、図２のようになる。
図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの電流偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）が演算され、その電流偏差ΔＩが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。
加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、測定若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４－３と慣性３４－２を加算部３４－４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４－１を加算部３４－５で加算し、加算部３４－５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。
このように従来のアシスト制御では、運転者の手入力にて加えた操舵トルク（トーションバーの捻れトルク）をトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この手法では、路面の状態（例えば傾斜）の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。また、モータ出力特性の経年、製品によるバラツキにもより、異なる操舵特性になってしまう。
かかる問題を解決する車両制御装置として、例えば特許第５２０８８９４号公報（特許文献１）に示されるものがある。特許文献１の装置は、運転者の触覚特性に基づく適切な操舵トルクを与えることができるように、操舵角検出手段と、目標設定手段と、目標設定手段によって設定された操舵トルクの目標値が実現されるように制御する制御手段とを具備している。
特許第５２０８８９４号公報
しかしながら、特許文献１の装置では、操舵角と操舵トルクとの対応関係を、操舵角又は操舵トルクと手応え量との関係に基づいて予め求めておく必要があり、その対応関係から操舵角に対応する操舵トルクを目標値として設定しなければならない煩雑さがある。また、特許文献１の装置は、操舵トルクの目標値と検出される操舵トルクとの偏差に対してＰＩ制御を用いているため、検出される操舵トルクが、操舵トルクの目標値に対して、遅れて追従する場合がある。つまり、ＰＩ制御のみを用いているため、実トルクの追従性が悪い。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、弾性体の捩れ角又は弾性体に発生するトルク（実操舵トルク）の操舵関連情報を、操舵角に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現し、路面の状態に影響されず、操舵角に対して同等の操舵トルクを実現する車両用操向装置を提供することにある。ＰＩ制御にフィードフォワード（ＦＦ）制御を付加することにより、実操舵トルクの追従性が向上する。
本発明は、車両のハンドルのコラム軸に弾性体を備え、前記コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置に関し、本発明の上記目的は、操舵角、車速及びモータ角速度に基づいて目標捩れ角を算出する目標捩れ角算出部と、前記目標捩れ角及び前記弾性体の捩れ角に基づいて前記電流指令値を算出する捩れ角制御部とを備え、前記捩れ角制御部は前記目標捩れ角をフィードフォワード補償して追従性を向上するフィードフォワード補償部を有しており、前記捩れ角を前記目標捩れ角に追従するように制御することにより、或いは操舵角、車速及びモータ角速度に基づいて目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、前記目標操舵トルク及び前記弾性体の実操舵トルクに基づいて前記電流指令値を算出するトルク制御部とを備え、前記トルク制御部は前記目標操舵トルクをフィードフォワード補償して追従性を向上するフィードフォワード補償部を有しており、前記実操舵トルクを前記目標操舵トルクに追従するように制御することにより達成される。
また、本発明は、第１の電流指令値により駆動される反力用モータを備えて、車両のハンドルの、弾性体を有するコラム軸に接続された反力装置と、第２の電流指令値により駆動される駆動用モータを備えて、前記駆動用モータにより操向車輪を転舵する駆動装置と、前記反力装置及び前記駆動装置を制御する制御部とを具備し、前記車両の操舵系を、前記駆動装置を介してアシスト制御するステアバイワイヤの車両用操向装置に関し、本発明の上記目的は、前記ハンドルの操舵角、車速及び前記反力用モータのモータ角速度に基づいて目標捩れ角を算出する目標捩れ角算出部と、前記目標捩れ角及び前記弾性体の捩れ角に基づいて前記第１の電流指令値を算出する捩れ角制御部とを備え、前記捩れ角制御部は前記目標捩れ角をフィードフォワード補償して追従性を向上するフィードフォワード補償部を有しており、前記捩れ角を前記目標捩れ角に追従するように制御することにより、或いは前記ハンドルの操舵角、車速及び前記反力用モータのモータ角速度に基づいて目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、前記目標操舵トルク及び前記弾性体の実操舵トルクに基づいて前記第１の電流指令値を算出するトルク制御部とを備え、前記トルク制御部は前記目標操舵トルクをフィードフォワード補償して追従性を向上するフィードフォワード補償部を有しており、前記実操舵トルクを前記目標操舵トルクに追従するように制御することにより達成される。
本発明の車両用操向装置によれば、捩れ角制御部若しくはトルク制御部内に、目標捩れ角若しくは目標操舵トルクをフィードフォワード（ＦＦ）補償するＦＦ補償部が設けられているので、目標捩れ角に捩れ角が追従する動作若しくは目標操舵トルクに実操舵トルクが追従する動作を一層向上させることができる。
従来の電動パワーステアリング装置（上流型）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コントロールユニット（ＥＣＵ）内の制御構成例を示すブロック図である。 本発明の基本構成（第１実施形態）を示すブロック図である。 ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例（捩れ角制御）を示す構造図である。 本発明の基本的な動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 目標操舵トルク生成部の構成例を示すブロック図である。 基本マップの特性例を示す線図である。 車速感応ダンパゲインマップの特性例を示す線図である。 操舵の切増し／切戻しを説明するための線図である。 ヒステリシス補正部の特性例を示す線図である。 目標操舵トルク生成部の動作例を示すフローチャートである。 捩れ角制御部の構成例（実施例１（捩れ角））を示すブロック図である。 捩れ角制御部（実施例１（捩れ角））の動作例を示すフローチャートである。 本発明の効果を説明するための特性図（ボード線図）である。 捩れ角制御部の構成例（実施例２（捩れ角））を示すブロック図である。 捩れ角制御部（実施例２（捩れ角））の動作例を示すフローチャートである。 捩れ角制御部の構成例（実施例３（捩れ角））を示すブロック図である。 捩れ角制御部（実施例３（捩れ角））の動作例を示すフローチャートである。 従来の電動パワーステアリング装置（下流型）の概要を示す構成図である。 従来の電動パワーステアリング装置（下流型）の概要を示す構成図である。 従来の電動パワーステアリング装置（下流型）の概要を示す構成図である。 従来の電動パワーステアリング装置（下流型）の概要を示す構成図である。 従来の電動パワーステアリング装置（下流型）の概要を示す構成図である。 捩れ角制御のＳＢＷシステムの概要を示す構成図（第２実施形態）である。 捩れ角制御のＳＢＷシステムの構成例（第２実施形態）を示す機構図である。 本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 目標転舵角生成部の構成例を示すブロック図である。 転舵角制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。 本発明の基本構成（第３実施形態）を示すブロック図である。 ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例（トルク制御）を示す構造図である。 本発明の基本的な動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである。 トルク制御部の構成例（実施例１（トルク））を示すブロック図である。 トルク制御部（実施例１（トルク））の動作例を示すフローチャートである。 トルク制御部の構成例（実施例２（トルク））を示すブロック図である。 トルク制御部（実施例２（トルク））の動作例を示すフローチャートである。 トルク制御部の構成例（実施例３（トルク））を示すブロック図である。 トルク制御部（実施例３（トルク））の動作例を示すフローチャートである。 トルク制御のＳＢＷシステムの概要を示す構成図（第４実施形態）である。 トルク制御のＳＢＷシステムの構成例（第４実施形態）を示す機構図である。
本発明は、路面の状態に影響されず、操舵角に対して同等の操舵トルクを実現するための車両用操向装置であり、車両のハンドルのコラム軸若しくはステアバイワイヤ（ＳＢＷ）の反力装置に備えられている弾性体（トーションバー、捩れコイルバネなど）の捩れ角又は弾性体に発生するトルク（実操舵トルク）といった操舵関連情報が、操舵角に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現している。捩れ角制御部若しくはトルク制御部内に、目標捩れ角若しくは目標操舵トルクをフィードフォワード（ＦＦ）補償するＦＦ補償部を設けているので、目標捩れ角に捩れ角が追従する動作若しくは目標操舵トルクに実操舵トルクが追従する動作を一層向上させることができる。
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、操舵関連情報が、弾性体の捩れ角である場合について説明する。
図３は本発明の基本構成を、コラム型電動パワーステアリング装置について示すブロック図（第１実施形態）であり、運転者のハンドル操舵はＥＰＳプラント（操舵系＋車両系）１００内のモータでアシスト制御される。車両運転情報として操舵角θｈ、車速Ｖｓ、モータ角速度ωｍが目標操舵トルク生成部１２０に入力され、目標操舵トルク生成部１２０で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆは、弾性体としてのトーションバー２Ａのバネ定数をＫｔとして、“１／Ｋｔ”の特性を有する変換部１０１で目標捩れ角Δθｒｅｆに変換され、目標捩れ角Δθｒｅｆは捩れ角制御部１５０に入力される。捩れ角制御部１５０には追従性を向上するフィードフォワード（ＦＦ）補償部が設けられており、捩れ角制御部１５０には変換部１０１から目標捩れ角Δθｒｅｆが入力されると共に、検出されたトーションバーの捩れ角ΔθがＥＰＳプラント１００から入力されており、捩れ角制御部１５０で捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｒｅｆｓが演算され、電流指令値ＩｒｅｆｓによりＥＰＳプラント１００内のモータが駆動される。
なお、目標操舵トルク生成部１２０と変換部１０１とで、目標捩れ角Δθｒｅｆを算出する目標捩れ角算出部を構成している。
ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例は図４に示すようになっており、ハンドル１のコラム軸２には弾性体としてのトーションバー２Ａが備えられている。トーションバー２Ａに代えて、捩れコイルバネでも良い。操向車輪８Ｌ,８Ｒには路面反力Ｆｒ及び路面情報μが作用し、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２のハンドル１側には上側角度センサ（角度θ１０）が設けられ、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２の操向車輪側には下側角度センサ（角度θ１１）が設けられている。操舵角θｈはコラム軸２の上部に設けられた舵角センサで検出され、上側角度センサの角度θ１０及び下側角度センサの角度θ１１の偏差から、下記数１及び数２によってトーションバー捩れ角Δθ及びトーションバートルクＴｔを求めることができる。なお、Ｋｔはトーションバー２Ａのバネ定数である。
（数１）
θ１０－θ１１＝Δθ
（数２）
Ｋｔ・Δθ＝Ｋｔ・（θ１０－θ１１）＝Ｔｔ

なお、トーションバートルクＴｔは、トーションバー上下の角度差を検出する方法に代えて、磁歪式、光学式、圧電式、静電容量式など、公知のトルクセンサを用いて検出することができる。
このような構成において、本発明の動作例（第１実施形態）を図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、操舵角θｈ、車速Ｖｓ及びモータ角速度ωｍが目標操舵トルク生成部１２０に入力され（ステップＳ１）、目標操舵トルク生成部１２０は目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する（ステップＳ１０）。目標操舵トルクＴｒｅｆは変換部１０１に入力され、変換部１０１でバネ定数Ｋｔの逆数“１／Ｋｔ”を乗算されて目標捩れ角Δθｒｅｆに変換される（ステップＳ３０）。変換部１０１からの目標捩れ角Δθｒｅｆ、ＥＰＳプラント１００からの捩れ角Δθがそれぞれ捩れ角制御部１５０に入力され（ステップＳ３１）、捩れ角制御部１５０は後述するような捩れ角制御により、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような電流指令値Ｉｒｅｆｓを演算し（ステップＳ４０）、電流指令値Ｉｒｅｆｓに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される（ステップＳ９０）。
なお、図５におけるデータの入力順番は適宜変更可能である。
図６は目標操舵トルク生成部１２０の構成を一例として示しており、操舵角θｈは基本マップ１２１及び微分部１２２に入力されると共に、後述する切増し／切戻し判定部１３０及びヒステリシス補正部１３１に入力される。基本マップ１２１は図７に示すような構成であり、操舵角θｈは車速Ｖｓをパラメータとするマップ１２１Ａに入力されると共に、符号部１２１Ｂに入力される。マップ１２１Ａからは車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号Ｔｒｅｆａが出力され、符号部１２１Ｂからは判定された正又は負の符号ＳＧＮが出力される。トルク信号Ｔｒｅｆａは乗算部１２１Ｃで符号ＳＧＮと乗算され、乗算結果であるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ（＝ＳＧＮ・Ｔｒｅｆａ）が出力される。図７では操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜でマップを構成しているが、正負の符号を判定し、符号を乗算した操舵角θｈに応じてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを出力するようにしても良い。トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは加算部１２３に入力される。
また、微分部１２２からは、操舵角θｈを微分して得られる舵角速度ωｈが出力され、舵角速度ωｈは乗算部１２５に入力される。乗算部１２５には車速感応ダンパゲインマップ１２４から車速感応ダンパゲインＤＧが入力されており、乗算結果（＝ＤＧ・ωｈ）であるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂは加算部１２６に入力される。車速感応ダンパゲインＤＧは車速感応ダンパゲインマップ１２４から車速Ｖｓに応じて出力され、例えば図８に示すように、車速Ｖｓが高くなるに従って徐々に大きくなる特性である。
切増し／切戻し判定部１３０は例えば図９に示すように、操舵角θｈ及びモータ角速度ωｍの正負関係で切増し／切戻し操舵の判定を行い、判定結果である操舵状態ＳＴｓをヒステリシス補正部１３１に入力する。また、操舵トルクＴｓの符号と操舵トルク変化率の符号とが同一で、かつ操舵トルク変化率の絶対値が所定値以上のときに切増しと判定し、操舵トルクＴｓの符号と操舵トルク変化率の符号とが異符号で、かつ操舵トルク変化率の絶対値が所定値以上のときに切戻しと判定するようにしても良い。更に、操舵トルクＴｓとモータ回転速度の符号が同一の場合に切増しと判定し、異符号の場合に切戻しと判定するようにしても良い。
ヒステリシス補正部１３１には操舵状態ＳＴｓ及び操舵角θｈが入力されており、ヒステリシス補正部１３１は操舵角θｈ及び操舵状態ＳＴｓに基づき、下記数３に従ってトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを演算する。ただし、ｘ＝θｈ、ｙ＝Ｔｒｅｆ＿ｃとしている。トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは加算部１２６に入力される。
Figure 0007378703000001
切増し操舵から切戻し操舵へ切り替える際、若しくは切戻し操舵から切増し操舵へ切り替える際に、最終座標（ｘ１，ｙ１）の値に基づき、切り替え後の数３の“ｂ”に以下の数４を代入する。これにより、切り替え前後の連続性が保たれる。
Figure 0007378703000002
数３及び数４においてＡｈｙｓ＝１[Nm]、ａ＝０．３と設定し、０[deg]から開始し、＋５０[deg]、－５０[deg]の操舵をした場合の、ヒステリシス補正されたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの線図例を図１０に示す。即ち、ヒステリシス補正部１３１からのトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは、０の原点→ａ（細線）→ｂ（破線）→ｃ（太線）のようなヒステリシス特性である。
このような構成において、目標操舵トルク生成部１２０の動作例（図５のステップＳ１０）を、図１１のフローチャートを参照して説明する。
先ず、操舵角θｈ、モータ角速度ωｍ及び車速Ｖｓが入力され（ステップＳ１１）、基本マップ１２１は図７の構成及び特性に従い、操舵角θｈ及び車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを生成して出力し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを加算部１２３に入力する（ステップＳ１２）。操舵角θｈは微分部１２２、切増し／切戻し判定部１３０及びヒステリシス補正部１３１にも入力され、微分部１２２は操舵角θｈを微分して舵角速度ωｈを出力し（ステップＳ１３）、車速感応ダンパゲインマップ１２４は車速Ｖｓに応じた車速感応ダンパゲインＤＧを演算して出力し（ステップＳ１４）、乗算部１２５は舵角速度ωｈ及び車速感応ダンパゲインＤＧを乗算してトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂを演算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂを加算部１２６に入力する（ステップＳ１５）。
また、切増し／切戻し判定部１３０は操舵の切増し／切戻しを図９の特性に従って判定し、判定結果である操舵状態ＳＴｓをヒステリシス補正部１３１に入力する（ステップＳ１６）。ヒステリシス補正部１３１は、操舵角θｈ及び操舵状態ＳＴｓに応じて数３及び数４の演算を行ってヒステリシス補正を実施し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを生成する（ステップＳ１７）。トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは加算部１２６に入力される。
上述のようにして得られたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは、出力部を構成する加算部１２３及び１２６で加算され（ステップＳ１８）、加算結果である目標操舵トルクＴｒｅｆが出力される（ステップＳ１９）。即ち、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃが加算部１２６で加算され、その加算結果にトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが加算部１２３で加算され、その加算結果が目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。
なお、図１１の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、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ及びトルク信号トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃによる目標操舵トルクの修正は必ずしも必要ではなく、適宜採用しても良い。
次に、捩れ角制御部１５０について説明する。
図１２は、捩れ角制御部１５０の構成例（実施例１）を示すブロック図であり、目標捩れ角Δθｒｅｆは、追従性（目標値追従性）を向上させるためのフィードフォワード（ＦＦ）補償部（ＣＦＦ）１５１に入力され、ＦＦ補償された補償後目標捩れ角Δθｒｅｆ’は減算部１５２に加算入力される。ＦＦ補償部１５１はＣＦＦ＝Ｋｆ（単純なゲイン）で良く、１次フィルタ、２次フィルタ、４次フィルタ若しくはそれ以上の次数のフィルタでも良い。単純なゲインＫｆで設定する場合には、例えば補償後目標捩れ角Δθｒｅｆ’に対する捩れ角Δθの低周波域における目標値追従性が０［ｄＢ］にならない場合に、０［ｄＢ］に調整する際の簡易的な手段として利用することができる。つまり、目標捩れ角Δθｒｅｆに対する捩れ角Δθの目標値追従性ゲインの大小のみの調整に用いる。また、１次フィルタ、２次フィルタ、４次フィルタのフィルタで設定する場合には、目標値追従性のゲインの大小のみに限らず、周波数特性の調整を行う際に用いる。
ＥＰＳプラント１００からの捩れ角Δθは、減算部１５２に減算入力されると共に微分部１５３に入力され、補償後目標捩れ角Δθｒｅｆ’との角度偏差Δθ０（＝Δθｒｅｆ’－Δθ）が減算部１５２で算出され、角度偏差Δθ０は補償値ＣＦＢ（伝達関数）の捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部１７０に入力される。捩れ角ＦＢ補償部１７０は角度偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωｒｅｆｔを出力する。目標捩れ角速度ωｒｅｆｔは、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）の速度制御部１６０に入力される。
また、捩れ角Δθは微分部１５３に入力されて微分され、微分により得られた捩れ角速度ωｃが速度制御部１６０に入力される。速度制御部１６０は、目標捩れ角速度ωｒｅｆｔと捩れ角速度ωｃの角速度偏差Δωｔ（＝ωｒｅｆｔ―ωｃ）を求める減算部１６１と、角速度偏差Δωｔを積分処理（Ｋｖｉ／ｓ）する積分部１６２と、捩れ角速度ωｃを比例処理（Ｋｖｐ）する比例部１６３と、積分部１６２の出力及び比例部１６３の出力の偏差である電流指令値Ｉｒｅｆｖを求める減算部１６４とで構成されている。Ｉ－Ｐ制御の速度制御部１６０は、目標捩れ角速度ωｒｅｆｔに捩れ角速度ωｃが追従するような電流指令値Ｉｒｅｆｖを算出する。速度制御部１６０の後段にリミッタ１５４が設けられており、電流指令値Ｉｒｅｆｖの上下限値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｓが出力される。
本発明の捩れ角制御では、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部１７０と速度制御部１６０があれば、基本的には目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθを追従させて所望の操舵トルクを実現することが可能である。捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部１７０は伝達関数ＣＦＢ＝Ｋｐｐ（単純ゲイン）としても機能するし、ＰＩ補償器、その他一般的に用いられている補償器でも実現可能である。また、積分部１６２の積分演算は、過去値に入力を積算する方式でも良いし、１次遅れフィルタによる擬似的な積分でも良い。微分部１５３における微分演算は、過去値と入力（現在値）の差分に基づくものでも良いし、１次のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）による擬似的な微分でも良い。本発明の捩れ角制御では、更にフィードフォワード（ＦＦ）補償部１５１が設けられているので、目標捩れ角Δθｒｅｆに対する捩れ角Δθの追従性（目標値追従性）を一層向上させることができる。
このような構成において、捩れ角制御部１５０（実施例１）の動作例を、図１３のフローチャートを参照して説明する。
先ず目標捩れ角Δθｒｅｆが入力され（ステップＳ３１）、ＦＦ補償部１５１でＦＦ補償が実施され（ステップＳ３２）、次いで捩れ角Δθが入力され（ステップＳ３３）、減算部１５２で、目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの角度偏差Δθ０が算出される（ステップＳ３４）。角度偏差Δθ０は捩れ角ＦＢ補償部１７０に入力されて捩れ角ＦＢ補償され（ステップＳ３５）、ＦＢ補償された目標捩れ角速度ωｒｅｆｔが速度制御部１６０内の減算部１６１に加算入力される。また、ＥＰＳプラント１００からの捩れ角Δθは微分部１５３に入力されて捩れ角速度ωｃが演算され、捩れ角速度ωｃは減算部１６１及び比例部１６３に入力される（ステップＳ３６）。減算部１６１で、目標捩れ角速度ωｒｅｆｔと捩れ角速度ωｃの角速度偏差Δωｔが算出され（ステップＳ４０）、角速度偏差Δωｔが積分部１６２で積分処理された積分出力が減算部１６４に加算入力される（ステップＳ４１）。また、捩れ角速度ωｃを比例処理した比例部１６３からの比例出力は、減算部１６４に減算入力され（ステップＳ４２）、減算部１６４で、積分出力から比例出力を減算して電流指令値Ｉｒｅｆｖが演算される（ステップＳ４３）。速度制御部１６０の減算部１６４からの電流指令値Ｉｒｅｆｖはリミッタ１５４で上下限値を制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｓが出力される（ステップＳ４４）。
なお、図１３のデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。
以下に示す方法で、ＦＦ補償部１５１を設定することにより、目標捩れ角Δθｒｅｆに対する捩れ角Δθの伝達特性（つまり、目標値追従性）を所望の伝達関数に近づけることができる。先ず、上記の捩れ角制御部１５０、ＥＰＳプラント１００を考慮した数値計算により、操舵角θｈを０[ｄｅｇ]に固定し、なおかつＦＦ補償部１５１をスルー設定（ゲイン“１．０”の設定）とした状態で、目標捩れ角Δθｒｅｆから捩れ角Δθへの伝達特性をスイープ入力により求める。ＦＦ補償部１５１をスルー設定とした場合には、例えば図１４に示すような太線の周波数特性（伝達特性）が得られる。この太線の周波数特性（伝達特性）は、ＦＦ補償部１５１を適用する前の目標値追従性（伝達特性）と考えることができる。次に、太線の周波数特性（伝達特性）を伝達関数（２次の連続系）にフィッティングする。次に、所望の伝達関数Ｇｍを下記数５に設定する。最後に、伝達関数（フィッティング結果）を所望の伝達関数Ｇｍにするために、ＦＦ補償部１５１の伝達関数（連続系）を下記数６のＣＦＦ＝Ｇｍ／Ｇｒｅｆに基づいて設定する。今回の事例では、設定したＦＦ補償部１５１の伝達関数（連続系）は２次の伝達関数である。
Figure 0007378703000003
Figure 0007378703000004
上記捩れ角制御部１５０、ＥＰＳプラント１００を考慮した数値計算において、操舵角θｈを０[ｄｅｇ]に固定した状態で、ＦＦ補償部１５１を上記数６で設定した状態において、目標捩れ角Δθｒｅｆから捩れ角Δθへの伝達特性をスイープ入力により求めると、図１４の“*”に示すような特性が得られる。この伝達特性は、ＦＦ補償部１５１を適用した後の目標値追従性（伝達特性）と考えることができる。即ち、ＦＦ補償部１５１を適用する前の目標値追従性（伝達特性）と比較して、ＦＦ補償部１５１を適用した後の目標値追従性（伝達特性）を改善することができる。
また、捩れ角制御部１５０の構成は、図１５（実施例２）に示すように目標捩れ角Δθｒｅｆを分岐して、ＦＦ補償部１５１Ａ及び減算部１５２に入力しても良い。この構成によっても、目標捩れ角Δθｒｅｆへの追従性を一層向上させることができる。
即ち、目標捩れ角Δθｒｅｆは、伝達関数ＣＦＦＡのＦＦ補償部１５１Ａ及び減算部１５２に入力され、減算部１５２で求められた捩れ角Δθとの角度偏差Δθ１（＝Δθｒｅｆ－Δθ）が捩れ角ＦＢ補償部１７０に入力される。ＦＦ補償部１５１ＡからはＦＦ補償された補償後捩れ角速度ωｒｅｆｂが出力され、捩れ角ＦＢ補償部１７０からはＦＢ補償された補償後捩れ角速度ωｒｅｆａが出力され、補償後捩れ角速度ωｒｅｆａ及びωｒｅｆｂは加算部１５５に入力される。加算部１５５での加算結果である目標捩れ角速度ωｒｅｆｃは、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）の速度制御部１６０内の減算部１６１に加算入力される。また、捩れ角Δθは微分部１５３に入力されて微分され、微分により得られた捩れ角速度ωｃが速度制御部１６０内の減算部１６１に減算入力されると共に、比例部１６３に入力される。速度制御部１６０の構成は、上述した実施例１と同様である。
ここで、図１５におけるＦＦ補償部１５１Ａの伝達関数ＣＦＦＡの算出方法を説明する。以下に示す方法により、ＦＦ補償部１５１Ａの伝達関数ＣＦＦＡを設定することで、目標捩れ角Δθｒｅｆに対する捩れ角Δθの伝達特性（即ち、目標値追従性）を所望の伝達関数Ｇｍに近づけることができる。先ず、上記の捩れ角制御部１５０、ＥＰＳプラント１００を考慮した数値計算において、操舵角θｈを０[ｄｅｇ]に固定し、なおかつＦＦ補償部１５１Ａのゲインを“０”に設定した状態で、目標捩れ角Δθｒｅｆから捩れ角Δθへの周波数特性（伝達特性）を求める。ここで求めた周波数特性（伝達特性）は、ＦＦ補償部１５１Ａを適用する前の目標値追従性（伝達特性）と考えることができる。次に、求めた周波数特性（伝達特性）を伝達関数（２次の連続系）にフィッティングし、フィッティグした伝達関数をＧｒｅｆとする。最後に、ＦＦ補償部１５１Ａの伝達関数（連続系）ＣＦＦＡを下記数７に基づいて設定する。なお、数７の“ＣＦＢ”は捩れ角ＦＢ補償部１７０の伝達関数である。
Figure 0007378703000005
このような構成において、捩れ角制御部１５０（実施例２）の動作例を、図１６のフローチャートを参照して説明する。
先ず目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθが入力され（ステップＳ５０）、ＦＦ補償部１５１ＡでＦＦ補償が実施され（ステップＳ５１）、ＦＦ補償された補償後捩れ角速度ωｒｅｆｂは加算部１５５に入力される。また、減算部１５２で角度偏差Δθ１が算出され（ステップＳ５２）、角度偏差Δθ１は捩れ角ＦＢ補償部１７０に入力されて捩れ角ＦＢ補償され（ステップＳ５３）、ＦＢ補償された補償後捩れ角速度ωｒｅｆａが加算部１５５に入力される。そして、加算部１５５で補償後捩れ角速度ωｒｅｆａ及びωｒｅｆｂが加算され（ステップＳ５４）、加算結果である目標捩れ角速度ωｒｅｆｃが、速度制御部１６０内の減算部１６１に加算入力される。また、捩れ角Δθは微分部１５３に入力されて捩れ角速度ωｃが演算され、捩れ角速度ωｃは減算部１６１及び比例部１６３に入力される（ステップＳ５５）。速度制御部１６０内の減算部１６１で角速度偏差Δωｔが算出され（ステップＳ６０）、角速度偏差Δωｔが積分部１６２で積分処理された積分出力が減算部１６４に加算入力される（ステップＳ６１）。捩れ角速度ωｃを比例処理した比例部１６３からの比例出力は、減算部１６４に減算入力され（ステップＳ６２）、減算部１６４で、積分出力から比例出力が減算されて電流指令値Ｉｒｅｆｕが演算される（ステップＳ６３）。速度制御部１６０からの電流指令値Ｉｒｅｆｕはリミッタ１５４で上下限値を制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｓが出力される（ステップＳ６４）。
なお、図１６の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、本発明では速度制御部１６０を省略して、捩れ角ＦＢ補償部により直接電流指令値を演算する構成に、ＦＦ補償部１５１を適用しても良い。その構成例（実施例３）を図１７に示して説明する。
本実施例３では図１７に示すように、目標捩れ角Δθｒｅｆを入力するＦＦ補償部１５１と、ＦＦ補償部１５１からの補償後目標捩れ角Δθｒｅｆ’及び捩れ角Δθを入力する捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａと、捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａからの電流指令値Ｉｒｅｆｗの上下限値を制限して電流指令値Ｉｒｅｆｓを出力するリミッタ１５４とで構成されている。
捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａは、ＦＦ補償部１５１からの補償後目標捩れ角Δθｒｅｆ’と捩れ角Δθの角度偏差Δθ２を求める減算部１７１と、角度偏差Δθ２を積分処理（Ｋｉ／ｓ）する積分部１７２と、角度偏差Δθ２を比例処理（Ｋｐ）する比例部１７３と、積分部１７２及び比例部１７３の各出力を加算して電流指令値Ｉｒｅｆｓ１を出力する加算部１７４と、捩れ角Δθを微分する微分部１７６と、微分部１７６から出力される捩れ角速度Δθ’を比例処理して電流指令値Ｉｒｅｆｓ２を出力する比例部１７７と、電流指令値Ｉｒｅｆｓ１及び電流指令値Ｉｒｅｆｓ２の電流偏差である電流指令値Ｉｒｅｆｗを求める減算部１７５とで構成されている。捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａの後段にリミッタ１５４が設けられており、電流指令値Ｉｒｅｆｗの上下限値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｓが出力される。加算部１７４及び減算部１７５で出力部を構成している。
このような構成において、その動作例を図１８のフローチャートを参照して説明する。
先ず目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθが入力され（ステップＳ７０）、ＦＦ補償部１５１でＦＦ補償が実施され（ステップＳ７１）、ＦＦ補償された補償後目標捩れ角Δθｒｅｆ’は捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａ内の減算部１７１に加算入力される。捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａ内の減算部１７１で、補償後目標捩れ角Δθｒｅｆ’及び捩れ角Δθの角度偏差Δθ２が算出され（ステップＳ８０）、角度偏差Δθ２は積分部１７２及び比例部１７３に入力され、角度偏差Δθ２が積分部１７２で積分処理され、積分処理の結果が加算部１７４に入力され（ステップＳ８１）、比例部１７３で比例処理され、比例処理の結果が加算部１７４に入力される（ステップＳ８２）。加算部１７４は積分部１７２及び比例部１７３の各出力を加算し、加算結果である電流指令値Ｉｒｅｆｄを出力する（ステップＳ８３）。また、捩れ角Δθは捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａ内の微分部１７６で微分処理され（ステップＳ８４）、微分部１７６から出力される捩れ角速度Δθ’は比例部１７７に入力されて比例処理（Ｋｄ）される（ステップＳ８５）。比例部１７７で比例処理された電流指令値Ｉｒｅｆｅは減算部１７５に減算入力され、減算部１７５で電流指令値Ｉｒｅｆｄとの偏差である電流指令値Ｉｒｅｆｗ（＝Ｉｒｅｆｄ―Ｉｒｅｆｅ）が演算される（ステップＳ８６）。捩れ角ＦＢ補償部１７０Ａ内の減算部１７５からの電流指令値Ｉｒｅｆｗはリミッタ１５４で上下限値を制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｓが出力される（ステップＳ７３）。
なお、図１８の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、操舵角θｈは、トーションバー２Ａの下側角度のコラム角θｃ（下側角度センサθ１１）を入力し、算出するようにしても良い。即ち、捩れ角Δθ、操舵角θｈ及びコラム角θｃの関係は、下記数８となる。
（数８）
Δθ＝θｈ－θｃ
数８を操舵角θｈについて変形すると、下記数９となる。
（数９）
θｈ＝θｃ＋Δθ

よって、捩れ角Δθ及びコラム角θｃを加算部に入力し、加算部で数９を演算することによって操舵角θｈを得ることもできる。
また、基本マップ１２１及びヒステリシス補正部１３１は車速Ｖｓに感応したものでも良く、基本マップ１２１の後段若しくは前段に位相補償部を挿入しても良い。捩れ角制御部１５０の電流指令値Ｉｒｅｆに従来のアシスト制御の電流指令値、或いはＳＡＴ推定値の電流指令値、或いはハンドル振動抑制のための電流指令値を加算しても良い。
更に、上述の実施例では速度制御部をＩ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）で構成しているが、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ－Ｄ制御、モデルマッチング制御、モデル規範制御などの一般的に用いられるものでも良い。
上述の実施例では、舵角速度は、操舵角θｈに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にＬＰＦ処理を実施している。また、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦの処理を実施しても良い。
上述の実施例１～３での捩れ角制御部１５０は、直接的にモータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算しているが、それらモータ電流指令値Ｉｒｅｆを演算する前に、先ず出力したいモータトルク（若しくは目標モータトルク）を演算してから、モータ電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。
上述ではコラム型（上流型）電動パワーステアリング装置に適用した例（第１実施形態）を説明しているが、本発明はコラム型等の上流型に限られず、図１９に概略構成を示すシングルピニオン方式、図２０に概略を示すデュアルピニオン方式、図２１に概略構成を示すデュアルピニオン方式（変形例）、図２２に概略を示すラック同軸方式、図２３に概略を示すラックオフセット方式の下流型にも適用することができ、更に以下に説明するステアバイワイヤ（ＳＢＷ）反力装置にも適用可能である。以下に、本発明を、トーションバーを備えたステアバイワイヤ反力装置に適用した場合の実施形態（第２実施形態）について説明する。
先ずは、ステアバイワイヤ反力装置を含むステアバイワイヤシステム全体について説明する。図２４及び図２５はステアバイワイヤシステムの構成例を、図１に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示しており、図２５は図４に対応する機構図である。
ステアバイワイヤシステムは、ユニバーサルジョイント４ａにてコラム軸２と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル１の操作を電気信号によって操向車輪８Ｌ，８Ｒ等から成る転舵機構に伝えるシステムである。図２４及び図２５に示されるように、ステアバイワイヤシステムは反力装置２００及び駆動装置３００を備え、コントロールユニット（ＥＣＵ）５０が両装置の制御を行う。反力装置２００は、舵角センサ１４にて操舵角θｈの検出を行うと同時に、操向車輪８Ｌ，８Ｒから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ２０１により生成される。なお、ステアバイワイヤシステムの中には、反力装置内にトーションバーや捩れコイルバネを有さないタイプもあるが、本発明を適用するステアバイワイヤシステムはトーションバー等の弾性体を有するタイプであり、トルクセンサ１０にて操舵トルクＴｓを検出する。また、角度センサ２０２が、反力用モータ２０１のモータ角θｍを検出する。駆動装置３００は、運転者によるハンドル１の操舵に合わせて、駆動用モータ３０１を駆動し、その駆動力を、ギア３０２を介してピニオンラック機構５に付与し、タイロッド６ａ，６ｂを経て、操向車輪８Ｌ，８Ｒを転舵する。ピニオンラック機構５の近傍には角度センサ３０３が配置されており、操向車輪８Ｌ，８Ｒの転舵角θｔを検出する。コントロールユニット５０は、反力装置２００及び駆動装置３００を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θｈや転舵角θｔ等の情報に加え、車速センサ１２からの車速Ｖｓ等を基に、反力用モータ２０１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１及び駆動用モータ３０１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。
このようなステアバイワイヤシステムに、本発明の捩れ角制御を適用した第２実施形態の構成について説明する。
図２６は第２実施形態の構成を、図３に対応させて示すブロック図である。第２実施形態は、捩れ角Δθに対する制御（以下、「捩れ角制御」とする）と、転舵角θｔに対する制御（以下、「転舵角制御」とする）を行い、反力装置２００を上述した捩れ角制御（実施例１～３）で制御し、駆動装置３００を転舵角制御で制御する。即ち、捩れ角制御部は、目標捩れ角フィードフォワード補償するＦＦ補償部を備えている。なお、駆動装置３００は他の制御方法で制御しても良い。
捩れ角制御では、第１実施形態の実施例１～３と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θｈ等を用いて、目標操舵トルク生成部１２０及び変換部１０１で成る目標捩れ角算出部で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような制御を行う。モータ角θｍは、減速機構３を介して反力用モータ２０１に連結された角度センサ２０２で検出され、モータ角速度ωｍは、角速度演算部２０３にてモータ角θｍを微分することにより算出される。転舵角θｔは、ギア３０３を介して駆動用モータ３０１に連結された角度センサ３０３で検出される。また、第１実施形態では、ＥＰＳプラント１００内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部２１０は、図２に示される減算部３２Ｂ、ＰＩ制御部３５、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部１５０から出力される電流指令値Ｉｍｃ及びモータ電流検出器２１１で検出される反力用モータ２０１の電流値Ｉｍｒに基づいて、反力用モータ２０１を駆動して電流制御を行う。
転舵角制御では、目標転舵角生成部３１０にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成され、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角θｔと共に転舵角制御部３２０に入力され、転舵角制御部３２０にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。そして、電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器３４０で検出される駆動用モータ３０１の電流値Ｉｍｄに基づいて、電流制御部３３０が、電流制御部２１０と同様の構成及び動作により、駆動用モータ３０１を駆動して電流制御を行う。
目標転舵角生成部３１０の構成例を図２７に示す。目標転舵角生成部３１０は、制限部３１１、レート制限部３１２及び補正部３１３を備える。
制限部３１１は、操舵角θｈの上下限値を制限して、制限された操舵角θｈ１を出力する。捩れ角制御部１５０内のリミッタ１５４と同様に、操舵角θｈに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。
レート制限部３１２は、操舵角の急変の影響を回避するために、操舵角θｈ１の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θｈ２を出力する。例えば、１サンプリング前の操舵角θｈ１からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値（制限値）より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θｈ１を加減算し、操舵角θｈ２として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θｈ１をそのまま操舵角θｈ２として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。
補正部３１３は、レート制限部３１２からの操舵角θｈ２を補正して、補正された目標転舵角θｔｒｅｆを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部１２０内の基本マップ１２１のように、操舵角θｈ２の大きさ｜θｈ２｜に対する目標転舵角θｔｒｅｆの特性を定義したマップを用いて、操舵角θｈ２より目標転舵角θｔｒｅｆを求める。或いは、単純に、操舵角θｈ２に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θｔｒｅｆを求めるようにしても良い。
転舵角制御部３２０の構成例を図２８に示す。転舵角制御部３２０は、図１２に示される捩れ角制御部１５０の構成例においてＦＦ補償部１５１を除いた構成と同様の構成をしており、目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθの代わりにそれぞれ目標転舵角θｔｒｅｆ及び転舵角θｔを入力し、転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部３２１、転舵角速度演算部３２２、速度制御部３２３、出力制限部３２６及び減算部３２７が、それぞれ捩れ角ＦＢ補償部１７０、微分部１５３、速度制御部１６０、リミッタ１５４及び減算部１５２と同様の構成で、同様の動作を行い、電流指令値Ｉｍｃｔを出力する。
このような構成において、第２実施形態の動作例を図２９のフローチャートを参照して説明する。
動作を開始すると、角度センサ３０３は転舵角θｔを検出し、角度センサ２０２はモータ角θｍを検出し（ステップＳ１１０）、転舵角θｔは転舵角制御部３２０に、モータ角θｍは角速度演算部２０３にそれぞれ入力される。角速度演算部２０３はモータ角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出し、モータ角速度ωｍは目標操舵トルク生成部１２０に入力される（ステップＳ１２０）。その後、図５に示されるステップＳ１０～Ｓ９０と同様の動作を実行し、電流指令値Ｉｍｃにより反力用モータ２０１を駆動して電流制御（＃１）を実施する（ステップＳ１４０～Ｓ１７０）。
一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部３１０が操舵角θｈを入力し、操舵角θｈは制限部３１１に入力される。制限部３１１は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θｈの上下限値を制限し（ステップＳ１８０）、操舵角θｈ１としてレート制限部３１２に入力する。レート制限部３１２は、予め設定された制限値により操舵角θｈ１の変化量に対して制限をかけ（ステップＳ１９０）、レート制限された操舵角θｈ２を補正部３１３に入力する。補正部３１３は、操舵角θｈ２を補正して目標転舵角θｔｒｅｆを求め、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角制御部３２０に入力される（ステップＳ２００）。
転舵角θｔ及び目標転舵角θｔｒｅｆを入力した転舵角制御部３２０は、減算部３２７にて目標転舵角θｔｒｅｆから転舵角θｔを減算することにより、角度偏差Δθｔ０を算出する（ステップＳ２１０）。角度偏差Δθｔ０は転舵角ＦＢ補償部３２１に入力され、転舵角ＦＢ補償部３２１は、角度偏差Δθｔ０に補償値を乗算することにより角度偏差Δθｔ０を補償し、ＦＢ補償された目標転舵角速度ωｔｒｅｆは速度制御部３２３に入力される（ステップＳ２２０）。転舵角速度演算部３２２は転舵角θｔを入力し、転舵角θｔに対する微分演算により転舵角速度ωｔｔを算出し、転舵角速度ωｔｔは速度制御部３２３に入力される（ステップＳ２３０）。速度制御部３２３は、速度制御部１６０と同様にＩ－Ｐ制御により電流指令値Ｉｍｃｔａを算出し、電流指令値Ｉｍｃｔａが出力制限部３２６に入力される（ステップＳ２４０）。出力制限部３２６は、予め設定された上限値及び下限値により電流指令値Ｉｍｃｔａの上下限値を制限し（ステップＳ２５０）、上下限値を制限された電流指令値Ｉｍｃｔが出力される（ステップＳ２６０）。
電流指令値Ｉｍｃｔは電流制御部３３０に入力され、電流制御部３３０は、電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器３４０で検出された駆動用モータ３０１の電流値Ｉｍｄに基づいて駆動用モータ３０１を駆動し、電流制御（＃２）を実施する（ステップＳ２７０）。
なお、図２９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、転舵角制御部３２０内の速度制御部３２３は、捩れ角制御部１５０内の速度制御部１６０と同様に、Ｉ－Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ－Ｄ制御等により実現可能であり、Ｐ、Ｉ及びＤのいずれかの制御を用いていれば良い。
第２実施形態では、図２４及び図２５に示されるように、１つのＥＣＵ５０で反力装置２００及び駆動装置３００の制御を行っているが、反力装置２００用のＥＣＵと駆動装置３００用のＥＣＵをそれぞれ別個に設けても良い。この場合、ＥＣＵ同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図２４及び図２５に示されるステアバイワイヤシステムは反力装置２００と駆動装置３００の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸２と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるステアバイワイヤシステムにも、本発明は適用可能である。このようなステアバイワイヤシステムでは、システム正常時はクラッチを遮断（オフ）して機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチを接続（オン）して機械的トルク伝達を可能状態とする。
上述の第１実施形態及び第２実施形態は、いずれも操舵関連情報が弾性体の捩れ角の場合であるが、次に操舵関連情報がトルクである場合について説明する。
図３０は、トルク制御の電動パワーステアリング装置について示すブロック図（第３実施形態）であり、第１実施形態と同様に運転者のハンドル操舵はＥＰＳプラント（操舵系＋車両系）１００内のモータでアシスト制御される。操舵角θｈ、車速Ｖｓ、モータ角速度ωｍが上述した構成の目標操舵トルク生成部１２０に入力され、目標操舵トルク生成部１２０で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆはトルク制御部１８０に入力される。トルク制御部１８０には追従性を向上するフィードフォワード（ＦＦ）補償部が設けられており、トルク制御部１８０には目標操舵トルクＴｒｅｆが入力されると共に、検出されたトーションバーの実操舵トルクＴａｃｔがＥＰＳプラント１００から入力されており、トルク制御部１８０で実操舵トルクＴａｃｔが目標操舵トルクＴｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｒｅｆｔが演算され、電流指令値ＩｒｅｆｔによりＥＰＳのモータが駆動される。
ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例は、図４に対応する図３１に示すようになっており、図４の上側角度センサ（角度θ１０）及び下側角度センサ（角度θ１１）に代えて、実操舵トルクＴａｃｔを検出するトルクセンサが設けられている。トルクセンサは、磁歪式、光学式、圧電式、静電容量式などの公知のトルクセンサを用いることができる。
このような構成において、その動作例を図３２のフローチャートを参照して説明する。
先ず、操舵角θｈ、車速Ｖｓ及びモータ角速度ωｍが目標操舵トルク生成部１２０に入力され（ステップＳ３００）、目標操舵トルク生成部１２０は目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する（ステップＳ３１０）。目標操舵トルクＴｒｅｆ、ＥＰＳプラント１００からの実操舵トルクＴａｃｔがそれぞれトルク制御部１８０に入力され（ステップＳ３３０）、トルク制御部１８０はトルク制御により、実操舵トルクＴａｃｔが目標操舵トルクＴｒｅｆに追従するような電流指令値Ｉｒｅｆｔを演算し（ステップＳ３４０）、電流指令値Ｉｒｅｆｔに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される（ステップＳ３５０）。
目標操舵トルク生成部１２０の構成は図６及び図７と同様であり、その動作も図１１と同様である。また、トルク制御部１８０の構成は、図１２に対応する図３３であり、目標操舵トルクＴｒｅｆは、追従性（目標値追従性）を向上させるためのフィードフォワード（ＦＦ）補償部（ＣＦＦ）１８１に入力され、ＦＦ補償された補償後目標操舵トルクＴｒｅｆ’は減算部１８２に加算入力される。ＦＦ補償部１８１は前述のＦＦ補償部１５１と同様であり、ＣＦＦ＝Ｋｆ（単純なゲイン）で良く、１次フィルタ、２次フィルタ、４次フィルタ若しくはそれ以上の次数のフィルタでも良い。単純なゲインＫｆで設定する場合には、例えば補償後目標操舵トルクＴｒｅｆ’に対する実操舵トルクＴａｃｔの低周波域における目標値追従性が０［ｄＢ］にならない場合に、０［ｄＢ］に調整する際の簡易的な手段として利用することができる。つまり、目標操舵トルクＴｒｅｆに対する実操舵トルクＴａｃｔの目標値追従性ゲインの大小のみの調整に用いる。また、１次フィルタ、２次フィルタ、４次フィルタのフィルタで設定する場合には、目標値追従性のゲインの大小のみに限らず、周波数特性の調整を行う際に用いる。
ＥＰＳプラント１００からの実操舵トルクＴａｃｔは、減算部１８２に減算入力されると共に微分部１８３に入力され、補償後目標操舵トルクＴｒｅｆ’とのトルク偏差ΔＴｒｅｆ（＝Ｔｒｅｆ’－ΔＴａｃｔ）が減算部１８２で算出され、トルク偏差ΔＴｒｅｆは補償値ＣＦＢ（伝達関数）のトルクフィードバック（ＦＢ）補償部１９０に入力される。トルクＦＢ補償部１９０は前述の捩れ角ＦＢ補償部１７０と同様の構成及び動作であり、トルクＦＢ補償部１９０はトルク偏差ΔＴｒｅｆに対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標操舵トルクＴｒｅｆに実操舵トルクＴａｃｔが追従するような目標操舵トルク速度ωｒｅｆａを出力する。目標操舵トルク速度ωｒｅｆａは、前述と同様なＩ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）の速度制御部１６０に入力される。
また、実操舵トルクＴａｃｔは微分部１８３に入力されて微分され、微分により得られた操舵トルク速度ωｃａが速度制御部１６０に入力される。速度制御部１６０は前述と同様な構成及び動作であり、入力される目標操舵トルク速度ωｒｅｆａ及び操舵トルク速度ωｃａから電流指令値Ｉｒｅｆａを算出し、速度制御部１６０の後段にリミッタ１５４が設けられており、電流指令値Ｉｒｅｆａの上下限値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｔが出力される。
このような構成において、トルク制御部１８０（実施例１）の動作例を、図３４のフローチャートを参照して説明する。
先ず目標操舵トルクＴｒｅｆが入力され（ステップＳ３４０－１Ａ）、ＦＦ補償部１８１でＦＦ補償が実施され（ステップＳ３４０－２Ａ）、次いで実操舵トルクＴａｃｔが入力され（ステップＳ３４０－３Ａ）、減算部１８２で、目標操舵トルクＴｒｅｆと実操舵トルクＴａｃｔのトルク偏差ΔＴｒｅｆ’が算出される（ステップＳ３４０－４Ａ）。トルク偏差ΔＴｒｅｆ’はトルクＦＢ補償部１９０に入力されてトルクＦＢ補償され（ステップＳ３４０－５Ａ）、ＦＢ補償された目標操舵トルク速度ωｒｅｆａが速度制御部１６０内の減算部１６１に加算入力される。また、ＥＰＳプラント１００からの実操舵トルクＴａｃｔは微分部１８３に入力されて操舵トルク速度ωｃａが演算され、操舵トルク速度ωｃａは減算部１６１及び比例部１６３に入力される（ステップＳ３４０－６Ａ）。減算部１６１で、目標操舵トルク速度ωｒｅｆａと操舵トルクＴ速度ωｃａの速度偏差Δωｔａが算出され（ステップＳ３４０－７Ａ）、速度偏差Δωｔａが積分部１６２で積分処理された積分出力が減算部１６４に加算入力される（ステップＳ３４０－８Ａ）。また、操舵トルク速度ωｃａを比例処理した比例部１６３からの比例出力は、減算部１６４に減算入力され（ステップＳ３４０－９Ａ）、減算部１６４で、積分出力から比例出力を減算して電流指令値Ｉｒｅｆａが演算される（ステップＳ３４０－１０Ａ）。速度制御部１６０の減算部１６４からの電流指令値Ｉｒｅｆａはリミッタ１５４で上下限値を制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｔが出力される（ステップＳ３４０－１１Ａ）。
なお、図３４の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、トルク制御部１８０の構成は、図１５に対応させて示す図３５（実施例２）に示すように、目標操舵トルクＴｒｅｆを分岐してＦＦ補償部１８１Ａ及び減算部１８２に入力するようにしても良い。この構成によっても、目標操舵トルクＴｒｅｆへの実操舵トルクの追従性を一層向上させることができる。
即ち、目標操舵トルクＴｒｅｆは、伝達関数ＣＦＦＡのＦＦ補償部１５１Ａ及び減算部１８２に入力され、減算部１８２で求められた実操舵トルクＴａｃｔとのトルク偏差ΔＴｒｅｆ’（＝Ｔｒｅｆ－Ｔａｃｔ）がトルクＦＢ補償部１９０に入力される。ＦＦ補償部１８１ＡからはＦＦ補償された補償後操舵トルク速度ωｒｅｆｃが出力され、トルクＦＢ補償部１９０からはＦＢ補償された補償後操舵トルク速度ωｒｅｆｄが出力され、補償後操舵トルク速度ωｒｅｆｃ及びωｒｅｆｄは加算部１８５に入力される。加算部１８５での加算結果である目標操舵トルク速度ωｒｅｆｂは、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）の速度制御部１６０内の減算部１６１に加算入力される。また、実操舵トルクＴａｃｔは微分部１８３に入力されて微分され、微分により得られた操舵トルク速度ωｃｂが速度制御部１６０内の減算部１６１に減算入力されると共に、比例部１６３に入力される。速度制御部１６０の構成は、上述した実施例１と同様である。
このような構成において、トルク制御部１８０（実施例２）の動作例を、図３６のフローチャートを参照して説明する。
先ず目標操舵トルクＴｒｅｆ及び実操舵トルクＴａｃｔが入力され（ステップＳ３４０－１Ｂ）、ＦＦ補償部１８１ＡでＦＦ補償が実施され（ステップＳ３４０－２Ｂ）、ＦＦ補償された補償後操舵トルク速度ωｒｅｆｃは加算部１８５に入力される。また、減算部１８２でトルク偏差ΔＴｒｅｆ’が算出され（ステップＳ３４０－３Ｂ）、トルク偏差ΔＴｒｅｆ’はトルクＦＢ補償部１９０に入力されてトルクＦＢ補償され（ステップＳ３４０－４Ｂ）、ＦＢ補償された補償後操舵トルク速度ωｒｅｆｄが加算部１８５に入力される。そして、加算部１８５で補償後操舵トルク速度ωｒｅｆｃ及びωｒｅｆｄが加算され（ステップＳ３４０－５Ｂ）、加算結果である目標操舵トルク速度ωｒｅｆｂが、速度制御部１６０内の減算部１６１に加算入力される。また、実操舵トルクＴａｃｔは微分部１８３に入力されて操舵トルク速度ωｃｂが演算され、操舵トルク速度ωｃｂは減算部１６１及び比例部１６３に入力される（ステップＳ３４０－６Ｂ）。速度制御部１６０内の減算部１６１で速度偏差Δωｔｂが算出され（ステップＳ３４０－７Ｂ）、速度偏差Δωｔｂが積分部１６２で積分処理された積分出力が減算部１６４に加算入力される（ステップＳ３４０－８Ｂ）。操舵トルク速度ωｃｂを比例処理した比例部１６３からの比例出力は、減算部１６４に減算入力され（ステップＳ３４０－９Ｂ）、減算部１６４で、積分出力から比例出力が減算されて電流指令値Ｉｒｅｆｂが演算される（ステップＳ３４０－１０Ｂ）。速度制御部１６０からの電流指令値Ｉｒｅｆｂはリミッタ１５４で上下限値を制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｔが出力される（ステップＳ３４０－１１Ｂ）。
なお、図３６の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、本発明では速度制御部１６０を省略して、トルクＦＢ補償部により直接電流指令値を演算する構成に、上述のトルクＦＦ補償部１９０を適用しても良い。その構成例（実施例３）を、図１７に対応させた図３７に示して説明する。
本実施例３では図３７に示すように、目標操舵トルクＴｒｅｆを入力するＦＦ補償部１８１と、ＦＦ補償部１８１からの補償後目標操舵トルクＴｒｅｆ’及び実操舵トルクＴａｃｔを入力するトルクＦＢ補償部１９０Ａと、トルクＦＢ補償部１９０Ａからの電流指令値Ｉｒｅｆｃの上下限値を制限して電流指令値Ｉｒｅｆｔを出力するリミッタ１５４とで構成されている。
トルクＦＢ補償部１９０Ａは、ＦＦ補償部１８１からの補償後目標操舵トルクＴｒｅｆ’と実操舵トルクＴａｃｔのトルク偏差ΔＴｃを求める減算部１９１と、トルク偏差ΔＴｃを積分処理（Ｋｉ／ｓ）する積分部１９２と、トルク偏差ΔＴｃを比例処理（Ｋｐ）する比例部１９３と、積分部１９２及び比例部１９３の各出力を加算して電流指令値Ｉｒｅｆｆを出力する加算部１９４と、実操舵トルクＴａｃｔを微分する微分部１９６と、微分部１９６から出力されるトルク速度ΔＴａｃｔを比例処理して電流指令値Ｉｒｅｆｇを出力する比例部１９７と、電流指令値Ｉｒｅｆｆ及び電流指令値Ｉｒｅｆｇの電流偏差である電流指令値Ｉｒｅｆｃを求める減算部１９５とで構成されている。トルクＦＢ補償部１９０Ａの後段にリミッタ１５４が設けられており、電流指令値Ｉｒｅｆｃの上下限値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｔが出力される。加算部１９４及び減算部１９５で出力部を構成している。
このような構成において、その動作例を図３８のフローチャートを参照して説明する。
先ず目標操舵トルクＴｒｅｆ及び実操舵トルクＴａｃｔが入力され（ステップＳ３４０－１Ｃ）、ＦＦ補償部１９１でＦＦ補償が実施され（ステップＳ３４０－２Ｃ）、ＦＦ補償された補償後目標操舵トルクＴｒｅｆ’はトルクＦＢ補償部１９０Ａ内の減算部１９１に加算入力される。トルクＦＢ補償部１９０Ａ内の減算部１９１で、補償後目標操舵トルクＴｒｅｆ’及び実操舵トルクＴａｃｔのトルク偏差ΔＴｃが算出され（ステップＳ３４０－３Ｃ）、トルク偏差ΔＴｃは積分部１９２及び比例部１９３に入力され、トルク偏差ΔＴｃが積分部１９２で積分処理され、積分処理の結果が加算部１９４に入力され（ステップＳ３４０－４Ｃ）、比例部１９３で比例処理され、比例処理の結果が加算部１９４に入力される（ステップＳ３４０－５Ｃ）。加算部１９４は積分部１９２及び比例部１９３の各出力を加算し、加算結果である電流指令値Ｉｒｅｆｆを出力する（ステップＳ３４０－６Ｃ）。また、実操舵トルクＴａｃｔはトルクＦＢ補償部１９０Ａ内の微分部１９６で微分処理され（ステップＳ３４０－７Ｃ）、微分部１９６から出力されるトルク速度ΔＴａｃｔは比例部１９７に入力されて比例処理（Ｋｄ）される（ステップＳ３４０－８Ｃ）。比例部１９７で比例処理された電流指令値Ｉｒｅｆｇは減算部１９５に減算入力され、減算部１９５で電流指令値Ｉｒｅｆｆとの偏差である電流指令値Ｉｒｅｆｃ（＝Ｉｒｅｆｆ―Ｉｒｅｆｇ）が演算される（ステップＳ３４０－９Ｃ）。トルクＦＢ補償部１９０Ａ内の減算部１９５からの電流指令値Ｉｒｅｆｃはリミッタ１５４で上下限値を制限され、電流指令値Ｉｒｅｆｔが出力される（ステップＳ３４０－１０Ｃ）。
トルク制御も捩れ角制御と同様に、図１９～図２３に示す下流アシスト制御の電動パワーステアリング装置にも適用でき、更に図１９及び図２０に示すステアバイワイヤ反力装置についても適用でき、本発明のトルク制御を、トーションバーを備えたステアバイワイヤ反力装置に適用した場合の実施形態（第４実施形態）について説明する。
図３９は第４実施形態の構成を、図２６に対応させて示すブロック図である。第４実施形態は、実操舵トルクＴａｃｔに対する制御（以下、「トルク制御」とする）と、転舵角θｔに対する転舵角制御とを行い、図２４に示す反力装置２００を上述したトルク制御（実施例１（トルク）～３（トルク））で制御し、駆動装置３００を転舵角制御で制御する。トルク制御では、第３実施形態の実施例１～３と同様の構成及び動作により、実操舵トルクＴａｃｔが、操舵角θｈ等を用いて、目標操舵トルク生成部１２０で算出される目標操舵トルクＴｒｅｆに追従するような制御を行う。転舵角制御では第２実施形態と同様に、目標転舵角生成部３１０にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成され、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角θｔと共に転舵角制御部３２０に入力され、転舵角制御部３２０にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。電流指令値Ｉｍｃｔ及び駆動用モータ３０１の電流値Ｉｍｄに基づいて、電流制御部３３０が、電流制御部２１０と同様の構成及び動作により、駆動用モータ３０１を駆動して電流制御を行う。
このような構成において、第４実施形態の動作例を図４０のフローチャートを参照して説明する。
動作を開始すると、角度センサ３０３は転舵角θｔを検出し、角度センサ２０２はモータ角θｍを検出し（ステップＳ４００）、転舵角θｔは転舵角制御部３２０に、モータ角θｍは角速度演算部２０３にそれぞれ入力され、角速度演算部２０３はモータ角速度ωｍを算出し、モータ角速度ωｍは目標操舵トルク生成部１２０に入力される（ステップＳ４０１）。目標操舵トルク生成部１２０は目標操舵トルクＴｒｅｆを生成し（ステップＳ４０２）、トルク制御部１８０でトルク制御を行い（ステップＳ４０３）、トルク制御部１８０からの電流指令値Ｉｒｅｆｔにより反力用モータ２０１に対して電流制御（＃３）を実施する（ステップＳ４０４）。
また、転舵角制御においては、目標転舵角生成部３１０に操舵角θｈが入力され、操舵角θｈは制限部３１１に入力され、予め設定された上下限値に操舵角θｈが制限され（ステップＳ４１０）、操舵角θｈ１としてレート制限部３１２に出力される。レート制限部３１２は、操舵角θｈ１の変化量に対して予め設定された制限をかけ（ステップＳ４１１）、操舵角θｈ２として補正部３１３に入力する。補正部３１３は、操舵角θｈ２を補正して目標転舵角θｔｒｅｆを求め、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角制御部３２０に入力される（ステップＳ４１２）。転舵角θｔ及び目標転舵角θｔｒｅｆを入力した転舵角制御部３２０は、減算部３２７にて角度偏差Δθｔ０を算出し、角度偏差Δθｔ０は転舵角ＦＢ補償部３２１に入力される（ステップＳ４１３）。転舵角ＦＢ補償部３２１は、角度偏差Δθｔ０に補償値を乗算して角度偏差Δθｔ０を補償し、目標転舵角速度ωｔｒｅｆを速度制御部３２３に入力する（ステップＳ４１４）。転舵角速度演算部３２２は転舵角θｔを入力し、転舵角θｔから転舵角速度ωｔｔを算出して速度制御部３２３に入力する（ステップＳ４１５）。速度制御部３２３は、Ｉ－Ｐ制御により電流指令値Ｉｍｃｔａを算出して出力制限部３２６に入力し（ステップＳ４１６）、出力制限部３２６は電流指令値Ｉｍｃｔａの上下限値を制限し（ステップＳ４１７）、電流指令値Ｉｍｃｔを出力する（ステップＳ４１８）。電流指令値Ｉｍｃｔは電流制御部３３０に入力され、電流制御部３３０は、電流指令値Ｉｍｃｔ及び駆動用モータ３０１の電流値Ｉｍｄに基づいて、駆動用モータ３０１を駆動して電流制御（＃４）を実施する（ステップＳ４１９）。
なお、図４０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。
なお、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、上述の実施例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。更に、ハンドルとモータの間に任意のバネ定数を有する機構であれば、トーションバーに限定しなくても良い。
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）
３ 減速機構
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１４ 舵角センサ
２０ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
１００ ＥＰＳプラント
１０１ 変換部
１２０ 目標操舵トルク生成部
１２１ 基本マップ
１２４ 車速感応ダンパゲインマップ
１３０ 切増し／切戻し判定部
１３１ ヒステリシス補正部
１５０ 捩れ角制御部
１５１、１５１Ａ、１８１、１８１Ａ フィードフォワード（ＦＦ）補償部
１６０ 速度制御部
１７０、１７０Ａ 捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部
１８０ トルク制御部
１９０、１９０Ａ トルクフィードバック（ＦＢ）補償部
２００ 反力装置
２０１ 反力用モータ
２０２、３０３ 角度センサ
２１０，３３０ 電流制御部
３００ 駆動装置
３０１ 駆動用モータ
３１０ 目標転舵角生成部

Claims (8)

  1. 車両のハンドルのコラム軸に弾性体を備え、前記コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
    操舵角、車速及びモータ角速度に基づいて目標捩れ角を算出する目標捩れ角算出部と、
    前記目標捩れ角及び前記弾性体の捩れ角に基づいて前記電流指令値を算出する捩れ角制御部と、
    を備え、
    前記捩れ角制御部が、
    前記目標捩れ角を入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標捩れ角を出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標捩れ角及び前記捩れ角の角度偏差に基づいて目標捩れ角速度を演算して出力する捩れ角フィードバック補償部と、
    前記捩れ角を微分して捩れ角速度を出力する微分部と、
    前記目標捩れ角速度及び前記捩れ角速度に基づいて速度制御を行って前記電流指令値を出力する速度制御部と、
    で構成されており、
    前記捩れ角を前記目標捩れ角に追従するように制御することを特徴とする車両用操向装置。
  2. 車両のハンドルのコラム軸に弾性体を備え、前記コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
    操舵角、車速及びモータ角速度に基づいて目標捩れ角を算出する目標捩れ角算出部と、
    前記目標捩れ角及び前記弾性体の捩れ角に基づいて前記電流指令値を算出する捩れ角制御部と、
    を備え、
    前記捩れ角制御部が、
    前記目標捩れ角を入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標捩れ角を出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標捩れ角及び前記捩れ角の角度偏差に基づいて前記電流指令値を演算して出力する捩れ角フィードバック補償部と、
    で構成されており、
    前記捩れ角フィードバック補償部が、
    前記角度偏差に基づいて積分処理する積分部と、
    前記角度偏差を比例処理する比例部と、
    前記捩れ角を微分して捩れ角速度を出力する微分部と、
    前記積分部の出力及び前記比例部の出力の加算結果から前記捩れ角速度を減算して前記電流指令値を出力する出力部と、
    で構成されており、
    前記捩れ角を前記目標捩れ角に追従するように制御することを特徴とする車両用操向装置。
  3. 第１の電流指令値により駆動される反力用モータを備えて、車両のハンドルの、弾性体を有するコラム軸に接続された反力装置と、第２の電流指令値により駆動される駆動用モータを備えて、前記駆動用モータにより操向車輪を転舵する駆動装置と、前記反力装置及び前記駆動装置を制御する制御部とを具備し、前記車両の操舵系を、前記駆動装置を介してアシスト制御するステアバイワイヤの車両用操向装置において、
    前記ハンドルの操舵角、車速及び前記反力用モータのモータ角速度に基づいて目標捩れ角を算出する目標捩れ角算出部と、
    前記目標捩れ角及び前記弾性体の捩れ角に基づいて前記第１の電流指令値を算出する捩れ角制御部と、
    を備え、
    前記捩れ角制御部が、
    前記目標捩れ角を入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標捩れ角を出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標捩れ角及び前記捩れ角の角度偏差に基づいて目標捩れ角速度を演算して出力する捩れ角フィードバック補償部と、
    前記捩れ角を微分して捩れ角速度を出力する微分部と、
    前記目標捩れ角速度及び前記捩れ角速度に基づいて速度制御を行って前記第１の電流指令値を出力する速度制御部と、
    で構成されており、
    前記捩れ角を前記目標捩れ角に追従するように制御することを特徴とするステアバイワイヤの車両用操向装置。
  4. 第１の電流指令値により駆動される反力用モータを備えて、車両のハンドルの、弾性体を有するコラム軸に接続された反力装置と、第２の電流指令値により駆動される駆動用モータを備えて、前記駆動用モータにより操向車輪を転舵する駆動装置と、前記反力装置及び前記駆動装置を制御する制御部とを具備し、前記車両の操舵系を、前記駆動装置を介してアシスト制御するステアバイワイヤの車両用操向装置において、
    前記ハンドルの操舵角、車速及び前記反力用モータのモータ角速度に基づいて目標捩れ角を算出する目標捩れ角算出部と、
    前記目標捩れ角及び前記弾性体の捩れ角に基づいて前記第１の電流指令値を算出する捩れ角制御部と、
    を備え、
    前記捩れ角制御部が、
    前記目標捩れ角を入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標捩れ角を出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標捩れ角及び前記捩れ角の角度偏差に基づいて前記第１の電流指令値を演算して出力する捩れ角フィードバック補償部と、
    で構成されており、
    前記捩れ角フィードバック補償部が、
    前記角度偏差に基づいて積分処理する積分部と、
    前記角度偏差を比例処理する比例部と、
    前記捩れ角を微分して捩れ角速度を出力する微分部と、
    前記積分部の出力及び前記比例部の出力の加算結果から前記捩れ角速度を減算して前記第１の電流指令値を出力する出力部と、
    で構成されており、
    前記捩れ角を前記目標捩れ角に追従するように制御することを特徴とするステアバイワイヤの車両用操向装置。
  5. 車両のハンドルのコラム軸に弾性体を備え、前記コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
    操舵角、車速及びモータ角速度に基づいて目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、
    前記目標操舵トルク及び前記弾性体の実操舵トルクに基づいて前記電流指令値を算出するトルク制御部と、
    を備え、
    前記トルク制御部が、
    前記目標操舵トルクを入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標操舵トルクを出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標操舵トルク及び前記実操舵トルクの角度偏差に基づいて目標操舵トルク速度を演算して出力するトルクフィードバック補償部と、
    前記実操舵トルクを微分して操舵トルク速度を出力する微分部と、
    前記目標操舵トルク速度及び前記操舵トルク速度に基づいて速度制御を行って前記電流指令値を出力する速度制御部と、
    で構成されており、
    前記実操舵トルクを前記目標操舵トルクに追従するように制御することを特徴とするステアバイワイヤの車両用操向装置。
  6. 車両のハンドルのコラム軸に弾性体を備え、前記コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
    操舵角、車速及びモータ角速度に基づいて目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、
    前記目標操舵トルク及び前記弾性体の実操舵トルクに基づいて前記電流指令値を算出するトルク制御部と、
    を備え、
    前記トルク制御部が、
    前記目標操舵トルクを入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標操舵トルクを出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標操舵トルク及び前記実操舵トルクの角度偏差に基づいて前記電流指令値を演算して出力するトルクフィードバック補償部と、
    で構成されており、
    前記トルクフィードバック補償部が、
    前記角度偏差に基づいて積分処理する積分部と、
    前記角度偏差を比例処理する比例部と、
    前記実操舵トルクを微分して操舵トルク速度を出力する微分部と、
    前記積分部の出力及び前記比例部の出力の加算結果から前記操舵トルク速度を減算して前記電流指令値を出力する出力部と、
    で構成されており、
    前記実操舵トルクを前記目標操舵トルクに追従するように制御することを特徴とするステアバイワイヤの車両用操向装置。
  7. 第１の電流指令値により駆動される反力用モータを備えて、車両のハンドルの、弾性体を有するコラム軸に接続された反力装置と、第２の電流指令値により駆動される駆動用モータを備えて、前記駆動用モータにより操向車輪を転舵する駆動装置と、前記反力装置及び前記駆動装置を制御する制御部とを具備し、前記車両の操舵系を、前記駆動装置を介してアシスト制御するステアバイワイヤの車両用操向装置において、
    前記ハンドルの操舵角、車速及び前記反力用モータのモータ角速度に基づいて目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、
    前記目標操舵トルク及び前記弾性体の実操舵トルクに基づいて前記第１の電流指令値を算出するトルク制御部と、
    を備え、
    前記トルク制御部が、
    前記目標操舵トルクを入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標操舵トルクを出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標操舵トルク及び前記実操舵トルクの角度偏差に基づいて目標操舵トルク速度を演算して出力するトルクフィードバック補償部と、
    前記実操舵トルクを微分して操舵トルク速度を出力する微分部と、
    前記目標操舵トルク速度及び前記操舵トルク速度に基づいて速度制御を行って前記第１の電流指令値を出力する速度制御部と、
    で構成されており、
    前記実操舵トルクを前記目標操舵トルクに追従するように制御することを特徴とするステアバイワイヤの車両用操向装置。
  8. 第１の電流指令値により駆動される反力用モータを備えて、車両のハンドルの、弾性体を有するコラム軸に接続された反力装置と、第２の電流指令値により駆動される駆動用モータを備えて、前記駆動用モータにより操向車輪を転舵する駆動装置と、前記反力装置及び前記駆動装置を制御する制御部とを具備し、前記車両の操舵系を、前記駆動装置を介してアシスト制御するステアバイワイヤの車両用操向装置において、
    前記ハンドルの操舵角、車速及び前記反力用モータのモータ角速度に基づいて目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、
    前記目標操舵トルク及び前記弾性体の実操舵トルクに基づいて前記第１の電流指令値を算出するトルク制御部と、
    を備え、
    前記トルク制御部が、
    前記目標操舵トルクを入力してフィードフォワード制御してフィードフォワード補償後目標操舵トルクを出力するフィードフォワード補償部と、
    前記フィードフォワード補償後目標操舵トルク及び前記実操舵トルクの角度偏差に基づいて前記第１の電流指令値を演算して出力するトルクフィードバック補償部と、
    で構成されており、
    前記トルクフィードバック補償部が、
    前記角度偏差に基づいて積分処理する積分部と、
    前記角度偏差を比例処理する比例部と、
    前記実操舵トルクを微分して操舵トルク速度を出力する微分部と、
    前記積分部の出力及び前記比例部の出力の加算結果から前記操舵トルク速度を減算して前記第１の電流指令値を出力する出力部と、
    で構成されており、
    前記実操舵トルクを前記目標操舵トルクに追従するように制御することを特徴とするステアバイワイヤの車両用操向装置。
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