JPWO2018190036A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物理モデルに基づいた制御系を構成し、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、運転者に操舵違和感を与えずに端当て時の異音の発生を抑制し、衝撃力を減衰すると共に、旋回半径を悪化させずに異音を抑制することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ラックエンド手前の所定の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとし、前記電流指令値を補正する制御量を出力する粘弾性モデル追従制御部と、操舵位置情報に基づいてラックエンド手前の所定の範囲にあることを判定するラックエンド接近判定部とを具備し、少なくとも操舵位置情報、操舵速度及び操舵状態に基づいて制御量を調整し、調整された制御量で電流指令値を補正する。【選択図】図１９

Description

本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値によってモータを駆動し、車両の操舵系にアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に粘弾性モデルを規範モデルとし、ラックエンド近傍で電流指令値の大きさを低減することによりアシストトルクを減少させ、端当て時の勢いを減衰して衝撃エネルギーを低くし、運転者が不快に感じる打音（異音）を抑制し、操舵フィーリングを向上した電動パワーステアリング装置に関する。

車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力として付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、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ＰＷＭ（パルス幅変調）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の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０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）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Ｔｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいて、アシストマップを用いてアシスト指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御値Ｖｒｅｆによってモータ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Ｖｅｌ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。

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３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ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３０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Ｔｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは電流指令値を演算するトルク制御部３１に入力され、演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。減算部３２Ｂでの減算結果である偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆ１−Ｉｍ）はＰＩ制御等の電流制御部３５で制御され、電流制御された電圧制御値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、ＰＷＭ信号でインバータ３７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３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。モータ２０にはレゾルバ等の回転角センサ２１が連結されており、回転角θｒが検出されて出力される。

このような電動パワーステアリング装置では、操舵系の最大舵角（ラックエンド）の近傍で大きなアシストトルクがモータにより付加されると、操舵系が最大舵角に至った時点で大きな衝撃が生じ、打音（異音）が発生して、運転者が不快に感じる可能性がある。

このような問題点に対して、本出願人は、国際公開第２０１６／１０４５６８号（特許文献１）にて、物理モデルに基づいた制御系を構成し、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、運転者に操舵違和感を与えずに端当て時の異音の発生を抑制し、衝撃力を減衰する電動パワーステアリング装置を提案している。特許文献１の電動パワーステアリング装置では、物理モデルに基づいた制御系を構成しているので、定数設計に見通しが立て易くなる。また、規範モデルに制御対象の出力が追従するようなモデルフォローイング制御を構成しているので、負荷状態（外乱）や制御対象の変動にロバスト（頑健）な端当て抑制制御が可能となる。

しかし、特許文献１の電動パワーステアリング装置では、仮想ラックエンドがあるように、即ち、運転者がハンドルを切り込もうとしてもラックエンドであるかのようにハンドルが進まないようにするために、運転者の手入力とタイヤ側からの反力との和に釣り合うようにアシスト力を出力している。このとき、運転者の操舵方向と逆方向にアシストすることになるので、その最大値を制限しておく等の安全方策が必要となる場合がある。運転者の操舵方向と同じ方向へのアシストにおいても、同様に安全方策が必要となる場合がある。

その安全方策として、本出願人は、国際公開第２０１６／１０４５７１号（特許文献２）にて、アシスト力の最大値を制限するために、モデルフォローイング制御を構成する粘弾性モデル追従制御部からの出力を制限する電動パワーステアリング装置を提案している。出力の制限は制御量制限部にて行われ、固定の制限値、ラック軸力若しくはコラム軸トルクに応じた制限値等を用いて制限を行っている。また、操舵速度が速いときは仮想ラックエンドになるように強く制御し、遅いときは制御量の制限を強くして安全性を高める等、より柔軟な対応を取ることが可能となるように、操舵速度により制限値を変更する装置も提案している。

国際公開第２０１６／１０４５６８号 国際公開第２０１６／１０４５７１号

しかしながら、アシスト力の最大値を制限する特許文献２の電動パワーステアリング装置でも、ラックエンドに当たるときの異音を抑制するために、ラックエンド手前に仮想ラックエンドを形成するように制御量を生成しているので、仮想ラックエンドが実際のラックエンドと離れた位置に形成された場合、その位置が離れていればいるほど、車両の旋回半径が大きくなり、取り回しが悪化する可能性がある。操舵速度のみで制限値を変更するようにしても、この可能性を小さくするのは難しい。

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、物理モデルに基づいた制御系を構成し、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、運転者に操舵違和感を与えずに端当て時の異音の発生を抑制し、衝撃力を減衰すると共に、旋回半径を悪化させずに異音を抑制することが可能な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、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御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、ラックエンド手前の所定の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとし、前記電流指令値を補正する制御量を出力する粘弾性モデル追従制御部と、操舵位置情報に基づいて前記ラックエンド手前の所定の範囲にあることを判定するラックエンド接近判定部とを具備し、少なくとも前記操舵位置情報、操舵速度及び操舵状態に基づいて前記制御量を調整し、調整された前記制御量で前記電流指令値を補正することにより達成される。

また、少なくとも操舵トルクに基づいて第１の電流指令値を演算し、前記第１の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御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、操舵位置情報に基づいてラックエンド手前の所定の範囲であるラックエンド近接領域にあることを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、前記第１の電流指令値に第１の変換を行って求められる第１の軸力及び前記ラック変位の内の少なくとも１つ並びに前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２の軸力を生成する粘弾性モデル追従制御部と、少なくとも前記操舵位置情報、操舵速度及び切増し又は切戻しを示す操舵状態信号に基づいて前記第２の軸力に対して制限値を設定し、前記第２の軸力を制限する制御量調整部とを具備し、前記制限された第２の軸力に第２の変換を行って求められる第２の電流指令値で前記第１の電流指令値を補正して前記アシスト制御を行うことにより達成される。

また、少なくとも操舵トルクに基づいて第１の電流指令値を演算し、前記第１の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御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、操舵位置情報に基づいてラックエンド手前の所定の範囲にあることを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、前記第１の電流指令値に第１の変換を行って求められる第１の軸力及び前記ラック変位の内の少なくとも１つ並びに前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２の軸力を生成する粘弾性モデル追従制御部と、少なくとも前記操舵位置情報、操舵速度及び切増し又は切戻しを示す操舵状態信号に基づいて前記ラックエンドへの接近状態を判定し、判定信号を出力する状態判定部と、前記判定信号に基づいて前記第２の軸力を調整する制御量調整部とを具備し、前記調整された第２の軸力に第２の変換を行って求められる第２の電流指令値で前記第１の電流指令値を補正して前記アシスト制御を行うことにより達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、物理モデルに基づいた制御系を構成しているので、定数設計に見通しが立て易くなる。また、規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成しているので、負荷状態（外乱）や制御対象の変動にロバスト（頑健）な端当て抑制制御が可能となる。更に、操舵位置情報、操舵速度、操舵状態等に基づいて制御量を調整しているので、運転者はラックエンドまで切り込むことが可能となり、異音抑制と快適な操舵力を同時に達成することができる。ラックエンドまで操作できることにより、最小旋回半径に対しての影響も軽減できる。

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。 ラックエンド手前の所定角度内における操舵角と反力の変化例を示す図である。 基盤形態の構成例を示すブロック図である。 ラック位置変換部の特性例を示す図である。 粘弾性モデル追従制御部の構成例（基盤形態１）を示すブロック図である。 粘弾性モデル追従制御部の構成例（基盤形態２）を示すブロック図である。 基盤形態の動作例（全体）を示すフローチャートである。 粘弾性モデル追従制御の動作例（基盤形態）を示すフローチャートである。 粘弾性モデルの模式図である。 粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。 粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。 粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。 粘弾性モデル追従制御部の詳細原理を説明するためのブロック図である。 粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（基盤形態３）を示すブロック図である。 粘弾性モデル追従制御部の詳細な構成例（基盤形態４）を示すブロック図である。 ラック変位によって規範モデルのパラメータを変更する例を示す図である。 粘弾性モデル追従制御部の動作例（基盤形態４）を示すフローチャートである。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 ラックエンド近接領域内の領域例を示す図である。 操舵速度の大きさに対する調整値の特性例を示す図である。 制限値の変化例を示す図である。 操舵状態及び操舵方向の判定条件を示す図である。 制御量調整部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 本発明の全体の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 粘弾性モデル追従制御の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 制御量制限の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 ラックエンド接近時の各データの時間的変化の例を示す図である。 ラックエンド近接領域内の他の領域例を示す図である。 制御量調整部の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 調整値設定部の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。 調整値の変化を簡素化した場合の操舵速度の大きさに対する調整値の特性例を示す図である。 ラック変位に対する閾値の設定例を示す図である。 ラックエンド接近判定部の動作例（第４実施形態）を示すフローチャートである。 本発明の構成例（第５実施形態）を示すブロック図である。 操舵状態の判定条件を示す図である。 制御量調整部の構成例（第５実施形態）を示すブロック図である。 本発明の全体の動作例（第５実施形態）を示すフローチャートである。 粘弾性モデル追従制御の動作例（第５実施形態）を示すフローチャートである。 制御量調整の動作例（第５実施形態）を示すフローチャートである。 制御量調整部の構成例（第６実施形態）を示すブロック図である。 本発明の構成例（第７実施形態）を示すブロック図である。 操舵角によってバネ定数を変更する例を示す図である。 制御量調整部の構成例（第７実施形態）を示すブロック図である。 制御量調整部の動作例（第７実施形態）を示すフローチャートである。 本発明の構成例（第８実施形態）を示すブロック図である。 ラック変位制限部の動作例を示すフローチャートである。 操舵角によって増加率を変更する例を示す図である。

本発明は、ラックエンド近傍の物理モデルに基づいた制御系を構成し、粘弾性モデル（バネ定数、粘性摩擦係数）を規範モデルとし、その規範モデルに制御対象の出力（ラックエンドまでの距離）が追従するようなモデルフォローイング制御を構成し、運転者に操舵違和感を与えずに端当て時の異音の発生を抑制し、衝撃力を減衰する電動パワーステアリング装置である。

モデルフォローイング制御は粘弾性モデル追従制御部で構成し、粘弾性モデル追従制御部をフィードフォワード制御部若しくはフィードバック制御部或いはその両者で構成し、ラックエンド手前の所定の範囲外では通常のアシスト制御を行い、ラックエンド手前の所定の範囲内でモデルフォローイング制御を行い、ラックエンドに当たることを抑制する。

また、本発明は、操舵角（ハンドル角度、コラム軸角度）等のように操舵位置を示す情報（操舵位置情報）、操舵速度及び操舵状態（切増し、切戻し）等に基づいてモデルフォローイング制御での制御量を調整する機能（以下、「制御量調整機能」とする）を有する。

モデルフォローイング制御では、仮想ラックエンドがあるように、即ち、運転者がハンドルを切り込もうとしてもラックエンドであるかのようにハンドルが進まないようにするために、運転者の手入力とタイヤ側からの反力との和に釣り合うようにアシスト力を出力する（タイヤと路面の摩擦が極低い場合は、運転者の手入力分だけとなる）。しかし、この場合、運転者の操舵方向と逆方向にアシストすることになる。本発明の１つでは、安全性を考慮して、アシスト力の最大値を制限する。運転者の操舵方向と同じ方向へのアシストにおいても、同様に、アシスト力の最大値を制限する。更に、仮想ラックエンドが実際のラックエンドと離れた位置に形成されることにより、車両の旋回半径が大きくなり、取り回しが悪化する可能性を小さくするために、アシスト力の最大値の制限において、ラックエンドに近接した領域でのラック変位の位置、操舵速度及び操舵状態に基づいた制限値を設定する。なお、ラック変位の代わりに、操舵位置情報である操舵角や後述の判定用ラック位置を使用しても良い。

ラックエンド手前の所定角度内においては、操舵角θの大きさ（絶対値）｜θ｜が大きくなるに従い、図３に示すように、タイヤ側からの反力（セルフアライニングトルク（ＳＡＴ））も大きくなり、ある大きさθｄからは反力が急激に大きくなる。本発明の別の１つでは、急激に大きくなる領域で運転者が容易に操舵できるように、反力の上昇分を考慮した処理を行う。具体的には、θｄの近傍に閾値θｚを設定し、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚを超えた領域において、操舵速度及び操舵状態を判定材料として、反力の上昇分を補償するようなアシスト力（以下、「補償アシスト力」とする）を付加する。なお、操舵角の代わりに、操舵位置情報であるラック変位や後述の判定用ラック位置を使用しても良い。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

本発明は、特許文献１で提案されている電動パワーステアリング装置に対して、制御量調整機能を追加したものである。そこで、先ず、制御量調整機能を追加していない実施形態（以下、「基盤形態」とする）について説明し、その後、基盤形態を基にした本発明の実施形態について説明する。

図４は基盤形態の一例を図２に対応させて示しており、電流指令値Ｉｒｅｆ１は変換部１０１でラック軸力ｆに変換され、ラック軸力ｆは粘弾性モデル追従制御部１２０に入力される。ラック軸力ｆはコラム軸トルクと等価であるが、以下の説明では便宜的にラック軸力として説明する。なお、ラック軸力及びコラム軸トルクの総称が軸力である。また、ラックエンド接近を算出するために用いるラック位置、或いはラック変位はコラム軸角度（ハンドル角度）と等価であるが、以下の説明ではラック位置、或いはラック変位として説明する。コラム軸角度（ハンドル角度）によりラックエンドへの接近を判定するようにしても良い。なお、図２に示される構成と同一構成には同一符号を付して説明は省略する。

電流指令値Ｉｒｅｆ１からラック軸力ｆへの変換は、下記数１に従って行われる。

ここで、Ｋｔをトルク定数［Ｎｍ／Ａ］、Ｇｒを減速比、Ｃｆを比ストローク［ｍ／ｒｅｖ．］として、Ｇ１＝Ｋｔ×Ｇｒ×（２π／Ｃｆ）である。

回転角センサ２１からの回転角θｒはラック位置変換部１００に入力され、判定用ラック位置Ｒｘに変換される。判定用ラック位置Ｒｘはラックエンド接近判定部１１０に入力される。ラックエンド接近判定部１１０は図５に示すように、判定用ラック位置Ｒｘがラックエンド手前の所定位置ｘ_０以内（ラックエンド近接領域）にあると判定したときに端当て抑制制御機能を働かせ、ラック変位ｘを出力すると共に切替信号ＳＷＳを出力する。図５においては、原点に対し右側のラックエンド近接領域のみを示しているが、左側のラックエンド近接領域は原点対称に設定される。また、右側のラックエンド近接領域内では、ラック変位ｘは正の値として出力され、左側のラックエンド近接領域内では、ラック変位ｘは負の値として出力され、ラックエンド近接領域外のときはゼロである。切替信号ＳＷＳは、ラックエンド近接領域内のときにＯＮであり、領域外のときにＯＦＦである。切替信号ＳＷＳ及びラック変位ｘは、ラック軸力ｆと共に粘弾性モデル追従制御部１２０へ入力される。粘弾性モデル追従制御部１２０で制御演算されたラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換され、電流指令値Ｉｒｅｆ２は加算部１０３で電流指令値Ｉｒｅｆ１と加算されて電流指令値Ｉｒｅｆ３となる。電流指令値Ｉｒｅｆ３に基づいて、上述したアシスト制御が行われる。

なお、図５に示すラックエンド近接領域を設定する所定位置ｘ_０は、適宜な位置に設定可能であり、左右で異なる値としても良い。また、回転角θｒをモータに連結された回転角センサ２１から得ているが、舵角センサから取得するようにしても良い。

変換部１０２でのラック軸力ｆｆから電流指令値Ｉｒｅｆ２への変換は、下記数２に従って行われる。

粘弾性モデル追従制御部１２０の詳細を、図６又は図７に示す。

図６の基盤形態１では、ラック軸力ｆはフィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック変位ｘはフィードバック制御部１４０に入力される。フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦは切替部１２１に入力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢは切替部１２２に入力される。切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＮ／ＯＦＦされ、切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされているときは、各出力ｕ_１及びｕ_２はゼロである。切替信号ＳＷＳによって切替部１２１及び１２２がＯＮされたとき、切替部１２１から、ラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ_１として出力され、切替部１２２から、ラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ_２として出力される。切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ_１及びｕ_２が加算部１２３で加算され、加算値のラック軸力ｆｆが粘弾性モデル追従制御部１２０から出力される。ラック軸力ｆｆは、変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される。

また、図７の基盤形態２では、ラック変位ｘはフィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック軸力ｆはフィードバック制御部１４０に入力される。以下は図６の基盤形態１と同様に、フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦは切替部１２１に入力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢは切替部１２２入力される。切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＮ／ＯＦＦされ、切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされているときは、各出力ｕ_１及びｕ_２はゼロである。切替信号ＳＷＳによって切替部１２１及び１２２がＯＮされたとき、切替部１２１から、ラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ_１として出力され、切替部１２２から、ラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ_２として出力される。切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ_１及びｕ_２が加算部１２３で加算され、加算値のラック軸力ｆｆが粘弾性モデル追従制御部１２０から出力される。ラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される。

このような構成において、先ず基盤形態の動作例全体を図８のフローチャートを参照して、次いで粘弾性モデル追従制御（基盤形態１及び２）の動作例を図９のフローチャートを参照して説明する。

スタート段階においては、切替部１２１及び１２２は切替信号ＳＷＳによってＯＦＦされている。そして、動作がスタートすると先ず、トルク制御部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する（ステップＳ１０）。ラック位置変換部１００は回転角センサ２１からの回転角θｒを判定用ラック位置Ｒｘに変換する（ステップＳ１１）。ラックエンド接近判定部１１０は判定用ラック位置Ｒｘに基づいてラックエンド接近か否かを判定する（ステップＳ１２）。ラックエンド接近でない場合には、粘弾性モデル追従制御部１２０からラック軸力ｆｆは出力されず、電流指令値Ｉｒｅｆ１に基づく通常の操舵制御が実行され（ステップＳ１３）、終了となるまで継続される（ステップＳ１４）。

一方、ラックエンド接近判定部１１０でラックエンド接近が判定された場合には、粘弾性モデル追従制御部１２０による粘弾性モデル追従制御が実行される（ステップＳ２０）。即ち、図９に示すように、ラックエンド接近判定部１１０から切替信号ＳＷＳが出力されると共に（ステップＳ２０１）、ラック変位ｘが出力される（ステップＳ２０２）。また、変換部１０１は、前記数１に従って電流指令値Ｉｒｅｆ１をラック軸力ｆに変換する（ステップＳ２０３）。図６の基盤形態１では、フィードフォワード制御部１３０はラック軸力ｆに基づいてフィードフォワード制御を行い（ステップＳ２０４）、フィードバック制御部１４０はラック変位ｘ及びラック軸力ｆに基づいてフィードバック制御を行う（ステップＳ２０５）。また、図７の基盤形態２では、フィードフォワード制御部１３０はラック変位ｘに基づいてフィードフォワード制御を行い（ステップＳ２０４）、フィードバック制御部１４０はラック変位ｘ及びラック軸力ｆに基づいてフィードバック制御を行う（ステップＳ２０５）。なお、いずれの場合も、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の順番は、逆であっても良い。

ラックエンド接近判定部１１０からの切替信号ＳＷＳは切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２がＯＮされる（ステップＳ２０６）。切替部１２１及び１２２がＯＮされると、フィードフォワード制御部１３０からのラック軸力ＦＦがラック軸力ｕ_１として出力され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢがラック軸力ｕ_２として出力される。ラック軸力ｕ_１及びｕ_２は加算部１２３で加算され（ステップＳ２０７）、加算結果としてのラック軸力ｆｆが変換部１０２で、前記数２に従って電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される（ステップＳ２０８）。なお、本基盤形態では、２つの切替部１２１及び切替部１２２でラック軸力ＦＦ及びラック軸力ＦＢをそれぞれ切り替え、加算部１２３で加算する構成となっているが、ラック軸力ＦＦとラック軸力ＦＢを加算した後に、１つの切替部で出力を切り替えても良い。

ここで、粘弾性モデル追従制御部１２０は、ラックエンド近辺の物理モデルに基づいた制御系となっており、ラックエンド手前の所定角度以内で粘弾性モデル（バネ定数ｋ_０［Ｎ／ｍ］、粘性摩擦係数μ［Ｎ／（ｍ／ｓ）］）を規範モデル（入力：力、出力：変位で記述された物理モデル）としたモデルフォローイング制御を構成し、ラックエンドに当たることを抑制している。

図１０はラックエンド近傍の模式図を示しており、質量ｍと力Ｆ_０，Ｆ_１の関係は数３である。粘弾性モデルの方程式の算出は、例えば関西大学理工学会誌「理工学と技術」Ｖｏｌ．１７（２０１０）の「弾性膜と粘弾性の力学の基礎」（大場謙吉）に示されている。

そして、ラック変位ｘ_１、ｘ_２に対して、ｋ_０、ｋ_１をバネ定数とすると、数４〜数６が成立する。

従って、上記数３に上記数４〜数６を代入して数７となる。

上記数７を微分すると、下記数８となり、μ_１／ｋ_１を両辺に乗算すると数９となる。

そして、数７と数９を加算すると、数１０となる。

数１０に上記数４及び数６を代入すると、下記数１１となる。

ここで、μ_１／ｋ_１＝τ_ｅ，ｋ_０＝Ｅ_ｒ，μ_１（１／ｋ_０＋１／ｋ_１）＝τ_δとすると、上記数１１は数１２となり、ラプラス変換すると数１３が成立する。

上記数１３をＸ（ｓ）／Ｆ（ｓ）で整理すると、下記数１４となる。

数１４は入力力ｆから出力変位ｘまでの特性を示す３次の物理モデル（伝達関数）となり、バネ定数ｋ_１＝∞のバネとするとτ_ｅ→０であり、τ_δ＝μ_１・１／ｋ_０であるので、２次関数の下記数１５が導かれる。

本基盤形態では、数１５で表される２次関数を規範モデルＧｍとして説明する。即ち、数１６を規範モデルＧｍとしている。ここで、μ_１＝μとしている。

次に、電動パワーステアリング装置の実プラント１４６を下記数１７で表わされるＰとし、本基盤形態の規範モデル追従型制御を２自由度制御系で設計すると、Ｐｎ及びＰｄを実際のモデルとして図１１の構成となる。ブロック１４３（Ｃｄ）は制御要素部を示している。（例えば朝倉書店発行の前田肇、杉江俊治著「アドバンスト制御のためのシステム制御理論」参照）

実プラントＰを安定な有理関数の比で表わすために、Ｎ及びＤを下記数１８で表わす。Ｎの分子はＰの分子、Ｄの分子はＰの分母となる。ただし、αは（ｓ＋α）＝０の極が任意に選択できる。

図１１の構成を規範モデルＧｍに適用すると、ｘ／ｆ＝Ｇｍとなるためには、１／Ｆを下記数１９のように設定する必要がある。なお、数１９は、数１６及び数１８より導かれる。

フィードバック制御部のブロックＮ／Ｆは下記数２０である。

フィードフォワード制御部のブロックＤ／Ｆは下記数２１である。

２自由度制御系の一例を示す図１１において、実プラントＰへの入力（ラック軸力若しくはコラム軸トルクに対応する電流指令値）ｕは、下記数２２で表される。

また、実プラントＰの出力（ラック変位）ｘは下記数２３である。

数２３を整理し、出力ｘの項を左辺に、ｆの項を右辺に揃えると、数２４が導かれる。

数２４を入力ｆに対する出力ｘの伝達関数として表わすと、数２５となる。ここで、３項目以降ではＰ＝Ｐｎ／Ｐｄとして表現している。

実プラントＰを正確に表現できたとすれば、Ｐｎ＝Ｎ、Ｐｄ＝Ｄとすることができ、入力ｆに対する出力ｘの特性は、Ｐｎ／Ｆ（＝Ｎ／Ｆ）として表わされるので、数２６が成立する。

入力ｆに対して出力ｘの特性（規範モデル（伝達関数））を、下記数２７のようにすると考えるとき、

１／Ｆを下記数２８のようにすることで達成できる。

図１１において、フィードフォワード制御系をフィードフォワード要素１４４→実プラントＰの経路で考えると、図１２となる。ここで、Ｐ＝Ｎ／Ｄとすると、図１２（Ａ）は図１２（Ｂ）となり、数２０より図１２（Ｃ）が得られる。図１２（Ｃ）より、ｆ＝（ｍ・ｓ^２＋μ・ｓ＋ｋ０）ｘとなるので、これを逆ラプラス変換すると、下記数２９が得られる。

一方、図１３に示すようなフィードフォワード制御系の伝達関数ブロックを考えると、下記数３０が入力ｆ及び出力ｘにおいて成立する。

数３０を整理すると下記３１となり、数３１を入力ｆについて整理すると、数３２が得られる。

数３２を逆ラプラス変換すると上記数２９となり、結果的に図１４に示すように２つのフィードフォワード制御部Ａ及びＢは等価である。

上記前提を踏まえ、以下に基盤形態の具体的な構成例を図１５及び図１６に示して説明する。図１５の基盤形態３は図６の基盤形態１に対応し、ラック軸力ｆがフィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４（数２１で示されるＤ／Ｆ）及びフィードバック制御部１４０に入力され、ラック変位ｘがフィードバック制御部１４０に入力される。また、図１６の基盤形態４は図７の基盤形態２に対応し、ラック変位ｘがフィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２に入力され、ラック軸力ｆがフィードバック制御部１４０に入力される。

図１５の基盤形態３ではフィードフォワード要素１４４からのラック軸力ＦＦは切替部１２１のｂ１接点に入力される。また、図１６の基盤形態４では、フィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２の出力を減算部１３３で減算し、減算部１３３の減算結果であるラック軸力ＦＦが切替部１２１のｂ１接点に入力される。切替部１２１のａ１接点には、固定部１２５から固定値「０」が入力されている。

図１５の基盤形態３及び図１６の基盤形態４のいずれにおいても、フィードバック制御部１４０はフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１、減算部１４２、制御要素部１４３で構成され、フィードバック制御部１４０からのラック軸力ＦＢ、つまり制御要素部１４３の出力は切替部１２２のｂ２接点に入力される。切替部１２２のａ２接点には、固定部１２６から固定値「０」が入力されている。

図１５の基盤形態３では、ラック軸力ｆはフィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４に入力されると共に、フィードバック制御部１４０のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。ラック変位ｘはフィードバック制御部１４０の減算部１４２に減算入力されると共に、パラメータ設定部１２４に入力される。パラメータ設定部１２４はラック変位ｘに対して、例えば図１７に示すような特性のバネ定数ｋ_０及び粘性摩擦係数μを出力し、バネ定数ｋ_０及び粘性摩擦係数μは、フィードフォワード制御部１３０内のフィードフォワード要素１４４及びフィードバック制御部１４０内のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。なお、バネ定数ｋ_０及び粘性摩擦係数μの特性を、ラック変位ではなく、他の操舵位置情報である操舵角や判定用ラック位置に対する特性としても良い。

図１６の基盤形態４では、ラック変位ｘはフィードフォワード制御部１３０内のバネ定数項１３１及び粘性摩擦係数項１３２に入力されると共に、フィードバック制御部１４０の減算部１４２に入力され、更にパラメータ設定部１２４に入力される。ラック軸力ｆはフィードバック制御部１４０のフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。パラメータ設定部１２４はラック変位ｘに対して、上述と同様なバネ定数ｋ_０及び粘性摩擦係数μを出力し、バネ定数ｋ_０はバネ定数項１３１及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、粘性摩擦係数μは粘性摩擦係数項１３２及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力される。

また、切替信号ＳＷＳは、基盤形態３及び４においていずれも切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２の接点は通常時（切替信号ＳＷＳ＝ＯＦＦ）はそれぞれ接点ａ１及びａ２に接続されており、切替信号ＳＷＳがＯＮになったときにそれぞれ接点ｂ１及びｂ２に切替えられるようになっている。

このような構成において、図１６の基盤形態４の動作例を図１８のフローチャートを参照して説明する。

ラックエンド接近判定部１１０から切替信号ＳＷＳが出力されると共に（ステップＳ２１）、ラック変位ｘが出力される（ステップＳ２２）。ラック変位ｘはバネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２、パラメータ設定部１２４及び減算部１４２に入力される。パラメータ設定部１２４は、ラック変位ｘに応じて図１７の特性に従って求められたバネ定数ｋ_０及び粘性摩擦係数μを、バネ定数項１３１、粘性摩擦係数項１３２及びフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に設定する（ステップＳ２３）。また、変換部１０１は電流指令値Ｉｒｅｆ１をラック軸力ｆに変換し（ステップＳ２３Ａ）、ラック軸力ｆはフィードバック要素（Ｎ／Ｆ）１４１に入力され、Ｎ／Ｆ演算される（ステップＳ２４）。Ｎ／Ｆ演算値は減算部１４２に加算入力され、ラック変位ｘが減算され（ステップＳ２４Ａ）、その減算値が制御要素部１４３でＣｄ演算される（ステップＳ２４Ｂ）。制御要素部１４３から、演算されたラック軸力ＦＢが出力されて切替部１２２の接点ｂ２に入力される。

フィードフォワード制御部１３０内の粘性摩擦係数項１３２は、粘性摩擦係数μに基づいて“（μ−η）・ｓ・ｘ”の演算を行う（ステップＳ２５）。バネ定数項１３１はバネ定数ｋ_０を設定する（ステップＳ２５Ａ）。減算部で“ｋ_０・ｘ”及び“（μ−η）・ｓ・ｘ”の減算を行い（ステップＳ２５Ｂ）、演算結果としてラック軸力ＦＦを出力する。ラック軸力ＦＦは切替部１２１の接点ｂ１に入力される。なお、“ｓ・ｘ”はｘの時間微分として演算する。また、フィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０の演算の順番は、逆であっても良い。

ラックエンド接近判定部１１０からの切替信号ＳＷＳは切替部１２１及び１２２に入力され、切替部１２１及び１２２の各接点がａ１からｂ１へ、ａ２からｂ２へ切替えられる。切替部１２１及び１２２からのラック軸力ｕ_１及びｕ_２が加算部１２３で加算され（ステップＳ２６）、加算結果としてのラック軸力ｆｆが変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換される（ステップＳ２６Ａ）。電流指令値Ｉｒｅｆ２は加算部１０３に入力され、電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算され（ステップＳ２７）、操舵制御が実行され、ステップＳ１４へとつながる。

なお、制御要素部１４３（Ｃｄ）は任意のＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御の構成のいずれでも良い。また、図１５の基盤形態３の動作も、ラック軸力ｆ及びラック変位ｘが入力する部分（要素）が異なるだけで、同様である。さらに、図１５の基盤形態３及び図１６の基盤形態４では、フィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０の両方の制御演算を実行しているが、フィードフォワード制御部１３０のみの構成でも良く、フィードバック制御部１４０のみの構成でも良い。電流指令値Ｉｒｅｆ１は変換部１０１でラック軸力ｆに変換され、ラック軸力ｆｆは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換されているが、変換部１０１での変換係数であるＧ１及び変換部１０２での変換係数である１／Ｇ１を、フィードフォワード制御部１３０及びフィードバック制御部１４０のパラメータに乗算することにより、変換部１０１及び１０２の機能を粘弾性モデル追従制御部１２０に盛り込み、変換部１０１及び１０２をなくすようにしても良い。また、制御要素部１４３（Ｃｄ）の制御パラメータ（制御ゲイン：比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン）を操舵位置情報に基づいて変更しても良い。例えば、所定位置ｘ_０の近辺では、制御ゲインを小さくし、ラックエンド付近では、制御ゲインを大きくする。これにより、所定位置ｘ_０の近辺では制御量の急変が起きず、ラックエンド付近では衝撃抑制を大きくすることができる。

次に、基盤形態を基にした本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、ラック軸力（及びコラム軸トルク）は、ハンドルが右に切られている状態（以下、「右切操舵」とする）のときは正の値に、ハンドルが左に切られている状態（以下、「左切操舵」とする）のときは負の値になるように設定されているとする。また、車両の前進方向に向かって右側のラックエンドに対するラック変位を正の値、左側のラックエンドに対するラック変位を負の値とし、右側のラックエンド方向への操舵のときの操舵速度を正の値、左側のラックエンド方向への操舵のときの操舵速度を負の値とする。

先ず、アシスト力の最大値を制限する実施形態（第１〜第４実施形態）について説明する。

図１９は第１実施形態の構成例を図４に対応させて示しており、図４に示される構成例に対して、操舵速度演算部１５０、操舵情報抽出部１６０及び制御量調整部１７０が追加されており、これらにより制御量調整機能が実現されている。

第１実施形態では、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されるラック軸力ｆｆ（制御量）の最大値及び最小値を制限する。制限するために制限値として上限値及び下限値を設定し、更に、右切操舵の場合の制限値（この場合の上限値を「右切上限値」、下限値を「右切下限値」とする）と左切操舵の場合の制限値（この場合の上限値を「左切上限値」、下限値を「左切下限値」とする）をそれぞれ設定する。そして、電流指令値Ｉｒｅｆ１から変換されるラック軸力ｆに基づいて制限値を設定する。即ち、右切上限値ＲＵは下記数３３のようにラック軸力ｆの符号を反転した値に調整値Ｖｆを加算した値とし、右切下限値ＲＬは下記数３４のようにラック軸力ｆの符号を反転した値に調整値Ｖａを加算した値とする。右切上限値ＲＵが予め定められた境界値ＶＦを超えた場合、右切上限値ＲＵは境界値ＶＦとし、右切下限値ＲＬがゼロを超えた場合、右切下限値ＲＬはゼロとする。

左切上限値ＬＵ及び左切下限値ＬＬは、右切上限値ＲＵ及び右切下限値ＲＬを入れ替えた、下記数３５及び数３６のような値とするが、左切下限値ＬＬが境界値ＶＦの符号を反転した値（−ＶＦ）未満の場合、左切下限値ＬＬは−ＶＦとし、左切上限値ＬＵがゼロ未満の場合、左切上限値ＬＵはゼロにする。

更に、調整値Ｖｆは所定の値（例えば２Ｎｍ）とするが、調整値Ｖａは、操舵速度、ラック変位及び操舵状態（切増し、切戻し）に基づいて設定される値とする。その設定方法について説明する。

先ず、例えば、図５に示されるラックエンド近接領域内に所定の位置（以下、「閾値位置」とする）ｘ_ａ（このときのラック変位ｘをｘ_ｆとする）を設定する。図２０に示されるように、操舵状態が切増しのとき、即ちラック変位ｘがラックエンドの方向に移動しているとき、所定位置ｘ_０（ラック変位ｘ＝０）から閾値位置ｘ_ａ（ラック変位ｘ＝ｘ_ｆ）までの領域を「切増し領域１」、閾値位置ｘ_ａからラックエンドまでの領域を「切増し領域２」とし、操舵状態が切戻しのとき、即ちラック変位ｘが所定位置ｘ_０の方向に移動しているときのラックエンド近接領域全体を「切戻し領域」とする。なお、図２０では、原点に対し右側のみを示しているが、左側に対しても同様に設定される。

調整値Ｖａは操舵速度ωの大きさ（絶対値）｜ω｜に対して可変とし、操舵速度ωの大きさが小さいときは制御量が弱くなるように調整値Ｖａを大きくし、操舵速度ωの大きさが大きくなるにつれ、制御量が強くなるように調整値Ｖａを小さくする。本実施形態では、図２１（Ａ）に示されるように、調整値Ｖａの最大値（以下、「最大調整値」とする）をＶａｈ、最小値（以下、「最小調整値」とする）をＶａｌにし、操舵速度ωの大きさがゼロの時に最大調整値Ｖａｈにし、操舵速度ωの大きさが大きくなると最小調整値Ｖａｌとなるようにする。更に上記３つの領域に応じて調整値Ｖａの変化量を変えるようにする。即ち、切増し領域１では、図２１（Ｂ）に示されるように、操舵速度ωが遅くなっても調整値Ｖａが最大調整値Ｖａｈの方向に変化するのを強く抑制し、操舵速度ωが速いときには調整値Ｖａが最小調整値Ｖａｌの方向に変化するのが十分に速いようにする。切戻し領域では、切増し領域１と同様に調整値Ｖａを変化させる。切増し領域２では、切増し領域１の場合とは反対に、図２１（Ｃ）に示されるように、最大調整値Ｖａｈへの変化はある程度速く追従するようにし、最小調整値Ｖａｌへの変化は強く抑制されるようにする。調整値Ｖａをこのように変化させることにより、切増し領域１では、調整値Ｖａが最小調整値Ｖａｌに近い値となり、ラックエンドに向かう方向において仮想ラックエンドになるように強く制御することができる。一方、切増し領域２では、調整値Ｖａが最大調整値Ｖａｈに徐々に近付き、ラックエンドに向かう方向のアシスト力が徐々に回復するので、運転者はラックエンドに切り込むことができるようになる。切戻し領域では、調整値Ｖａが最小調整値Ｖａｌの方向に速く変化するので、再度切増しとなったとき、速やかに仮想ラックエンドが形成できるように強く制御することができる。

調整値Ｖａの変化量の変更は、具体的には変化量を制限するレートリミット処理により行う。例えば、前回の調整値との差分の絶対値を調整値Ｖａの変化量ΔＶａとし、変化量ΔＶａに対して上限値ΔＶａｍａｘを設定し、変化量ΔＶａが上限値ΔＶａｍａｘを超えた場合、変化量ΔＶａが上限値ΔＶａｍａｘになるように調整値Ｖａを加減算する。そして、切増し領域１及び切戻し領域では、最大調整値Ｖａｈの方向に変化する（以下、この変化を「調整値アップ」とする）ときは、変化量ΔＶａが小さくなるように、上限値ΔＶａｍａｘを小さくし、最小調整値Ｖａｌの方向に変化する（以下、この変化を「調整値ダウン」とする）ときは、変化量ΔＶａが大きくなるように、上限値ΔＶａｍａｘを大きくする、或いは上限値を設定しない。切増し領域２では、逆に、調整値アップのときは、変化量ΔＶａが大きくなるように、上限値ΔＶａｍａｘを大きくする、或いは上限値を設定せず、調整値ダウンのときは、変化量ΔＶａが小さくなるように、上限値ΔＶａｍａｘを小さくする。

このように制限値を設定すると、例えば、ラック軸力ｆが操舵角に対して図２２の一点鎖線で示されるように変化する場合、右切上限値ＲＵ及び左切下限値ＬＬは実線で示されるように変化し、右切下限値ＲＬの最大値及び最小値並びに左切上限値ＬＵの最大値及び最小値は破線で示されるように変化する。

なお、レートリミット処理において、差分の絶対値ではなく、差分そのもの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い。また、調整値Ｖａの変化量ではなく、調整値Ｖａの変化率（前回の調整値から増加又は減少した量の割合）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い。

図１９に示される構成例の説明に戻ると、操舵速度演算部１５０は、ラックエンド接近判定部１１０から出力されるラック変位ｘを入力し、その変化量から操舵速度ωを算出する。操舵速度ωは操舵情報抽出部１６０及び制御量調整部１７０に入力される。なお、操舵速度ωは操舵角θ等から算出しても良い。

操舵情報抽出部１６０は、ラック変位ｘ及び操舵速度ωを用いて、操舵状態（切増し、切戻し）及び操舵方向（右切、左切）を判定する。即ち、図２３に示されるように、ラック変位ｘと操舵速度ωの符号が一致しているときは「切増し」、一致していないときは「切戻し」と判定し、ラック変位ｘが正の値のときは「右切」、負の値のときは「左切」と判定する。操舵状態の判定結果は操舵状態信号Ｓｃとして出力され、操舵方向の判定結果は操舵方向信号Ｓｄとして出力される。なお、ラック変位ｘの代わりに、操舵角θ等を用いても良い。

制御量調整部１７０は、ラック軸力ｆ、ラック変位ｘ、操舵速度ω、操舵状態信号Ｓｃ及び操舵方向信号Ｓｄに基づいて制限値を設定し、設定された制限値を用いてラック軸力ｆｆに制限をかける。制御量調整部１７０の構成例を図２４に示す。制御量調整部１７０は調整値設定部１７１及び制御量制限部１７２を備える。調整値設定部１７１は、ラック変位ｘ、操舵速度ω及び操舵状態信号Ｓｃに基づいて調整値Ｖａを決定する。即ち、ラック変位ｘがｘ_ｆ以下で且つ操舵状態信号Ｓｃが「切増し」の場合は、切増し領域１で操舵していると判断し、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する。ラック変位ｘがｘ_ｆを超え且つ操舵状態信号Ｓｃが「切増し」の場合は、切増し領域２で操舵していると判断し、図２１（Ａ）及び（Ｃ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する。操舵状態信号Ｓｃが「切戻し」の場合は、切戻し領域で操舵していると判断し、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する。制御量制限部１７２は、調整値Ｖａと共に、ラック軸力ｆ及びｆｆ並びに操舵方向信号Ｓｄを入力する。そして、操舵方向信号Ｓｄが「右切」の場合、数３３及び３４を用いて、ラック軸力ｆ、調整値Ｖａ及び予め設定されている調整値Ｖｆより右切上限値ＲＵ及び右切下限値ＲＬを算出し、それらを用いてラック軸力ｆｆに制限をかける。操舵方向信号Ｓｄが「左切」の場合は、数３５及び３６を用いて、ラック軸力ｆ、調整値Ｖａ及びＶｆより左切上限値ＬＵ及び左切下限値ＬＬを算出し、それらを用いてラック軸力ｆｆに制限をかける。制限されたラック軸力ｆｆは、ラック軸力ｆｆｍとして変換部１０２に出力される。

このような構成において、第１実施形態の動作例を、図２５〜図２７のフローチャートを参照して説明する。

図２５に全体の動作例をフローチャートで示しており、図８のフローチャートと比べると、粘弾性モデル追従制御に制御量調整機能による処理が加わるので、ステップＳ２０がステップＳ２０Ａに変更されている。

粘弾性モデル追従制御（ステップＳ２０Ａ）での動作例を図２６のフローチャートで示す。図９のフローチャートと比べると、ステップＳ２０７Ａが追加され、ステップＳ２０８がステップＳ２０８Ａに変更されている。ステップＳ２０７Ａでは、操舵速度演算部１５０、操舵情報抽出部１６０及び制御量調整部１７０により制御量調整機能を実行し、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されたラック軸力ｆｆに制限がかけられる。図２７にステップＳ２０７Ａの詳細な動作例を示す。操舵速度演算部１５０は、ラックエンド接近判定部１１０から出力されたラック変位ｘから操舵速度ωを算出する（ステップＳ２０７Ｂ）。操舵情報抽出部１６０は、ラック変位ｘ及び操舵速度ωを入力し、図２３に示されるような条件判定により、操舵状態が「切増し」か「切戻し」かを判定し（ステップＳ２０７Ｃ）、判定結果を操舵状態信号Ｓｃとして出力する。同時に、操舵方向が「右切」か「左切」かを判定し（ステップＳ２０７Ｄ）、判定結果を操舵方向信号Ｓｄとして出力する。操舵状態信号Ｓｃ及び操舵方向信号Ｓｄは制御量調整部１７０に入力される。制御量調整部１７０は、調整値設定部１７１において、操舵状態信号Ｓｃの値を確認し（ステップＳ２０７Ｅ）、操舵状態信号Ｓｃが「切増し」の場合、ラック変位ｘがｘ_ｆ以下ならば（ステップＳ２０７Ｆ）、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する（ステップＳ２０７Ｇ）。ラック変位ｘがｘ_ｆを超えているならば（ステップＳ２０７Ｆ）、図２１（Ａ）及び（Ｃ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する（ステップＳ２０７Ｈ）。操舵状態信号Ｓｃが「切戻し」の場合、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する（ステップＳ２０７Ｇ）。調整値Ｖａは制御量制限部１７２に入力される。制御量制限部１７２は、操舵方向信号Ｓｄの値を確認し（ステップＳ２０７Ｉ）、操舵方向信号Ｓｄが「右切」の場合、数３３及び３４を用いて、ラック軸力ｆ、調整値Ｖａ及び調整値Ｖｆより右切上限値ＲＵ及び右切下限値ＲＬを算出する（ステップＳ２０７Ｊ）。ラック軸力ｆｆが右切上限値ＲＵ以上ならば（ステップＳ２０７Ｋ）、ラック軸力ｆｆの値を右切上限値ＲＵとし（ステップＳ２０７Ｌ）、ラック軸力ｆｆが右切下限値ＲＬ以下ならば（ステップＳ２０７Ｍ）、ラック軸力ｆｆの値を右切下限値ＲＬとし（ステップＳ２０７Ｎ）、それ以外ならばラック軸力ｆｆの値は変更しない。操舵方向信号Ｓｄが「左切」の場合（ステップＳ２０７Ｉ）、数３５及び３６を用いて、ラック軸力ｆ、調整値Ｖａ及び調整値Ｖｆより左切上限値ＬＵ及び左切下限値ＬＬを算出する（ステップＳ２０７Ｏ）。ラック軸力ｆｆが左切上限値ＬＵ以上ならば（ステップＳ２０７Ｐ）、ラック軸力ｆｆの値を左切上限値ＬＵとし（ステップＳ２０７Ｑ）、ラック軸力ｆｆが左切下限値ＬＬ以下ならば（ステップＳ２０７Ｒ）、ラック軸力ｆｆの値を左切下限値ＬＬとし（ステップＳ２０７Ｓ）、それ以外ならばラック軸力ｆｆの値は変更しない。制限されたラック軸力ｆｆはラック軸力ｆｆｍとして出力される（ステップＳ２０７Ｔ）。ラック軸力ｆｆｍは変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換され（ステップＳ２０８Ａ）、加算部１０３で電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算される。

ここで、ラックエンドに接近して操舵した場合の各データ（信号）の変化例について説明する。

図２８は右側のラックエンド方向に操舵した場合の変化の様子を示しており、図２８（Ａ）は電流指令値Ｉｒｅｆ１、Ｉｒｅｆ２及びＩｒｅｆ３並びに操舵トルクＴｈの変化の様子を、図２８（Ｂ）は判定用ラック位置Ｒｘ及び操舵速度ωの変化を示している。図２８（Ａ）において、横軸は時間ｔ、縦軸は電流指令値及び操舵トルクである。図２８（Ｂ）において、横軸は時間ｔ、縦軸は判定用ラック位置及び操舵速度であるが、目盛としては判定用ラック位置のみを記載しており、対応するラック変位を括弧書きで示している。また、図２８において、最大調整値Ｖａｈは電流指令値Ｉｒｅｆ１の最大値に対応する値にしているとする。

右側のラックエンド方向に操舵していき、時点ｔ１で判定用ラック位置Ｒｘが所定位置ｘ_０を越えると、電流指令値Ｉｅｒｆ２が出力されるので、操舵トルクＴｈが大きくなり、操舵速度ωは小さくなっていく。更にラックエンド方向に操舵し、時点ｔ２で判定用ラック位置Ｒｘが閾値位置ｘ_ａを越えて（ラック変位ｘがｘ_ｆを超えて）切増し領域２に入り、操舵速度ωの大きさがゼロに近くなってくると、調整値Ｖａは最大調整値Ｖａｈに向かって徐々に変化していく。切増し領域２において操舵速度ωが変動しても、切増し領域２では最大調整値Ｖａｈへの変化（調整値アップ）は最小調整値Ｖａｌへの変化（調整値ダウン）より大きくなるように設定されているので、調整値Ｖａは略一方向に徐々に変化する。その結果、電流指令値Ｉｒｅｆ２も略一方向で略一定の割合で徐々に変化する。そして、電流指令値Ｉｒｅｆ１とＩｒｅｆ２の加算結果であり、最終的なアシスト力を指示する電流指令値Ｉｒｅｆ３は徐々に大きくなるので、ラックエンド方向に操舵可能となる。また、電流指令値Ｉｒｅｆ２が略一方向で略一定の割合で徐々に変化するので、急激なアシスト力の変化がなく、運転者は違和感なくラックエンド方向に操舵できる。

なお、本実施形態では、調整値Ｖａに対してレートリミット処理を行っているが、右切下限値ＲＬや左切上限値ＬＵに対してレートリミット処理を行っても良い。この場合、レートリミット処理は制御量制限部１７２で行うことになる。調整値Ｖｆは所定の値としているが、調整値Ｖａと同様に、操舵速度、ラック変位及び操舵状態に基づいて設定される値としても良い。左切上限値及び左切下限値は右切上限値及び右切下限値を入れ替えた値としているが、入れ替えた値にしなくても良く、右切操舵の場合と左切操舵の場合で同じ制限値を使用しても良く、その場合は、操舵方向信号Ｓｄは不要となるので、操舵情報抽出部１６０での操舵方向の判定及び制御量制限部１７２での操舵方向信号Ｓｄによる動作の切替えも不要となる。

また、ラックエンド近接領域を、操舵状態が切増しのときに２つの領域に分けているが、複数の閾値位置を設定する等で３つ以上の領域に分けて、各領域において調整値の変化量を変えるようにしても良い。また、操舵状態が切戻しのときも複数の領域に分けて、調整値の変化量を変えるようにしても良い。例えば、図２９に示されるように、閾値位置ｘ_ａの他に閾値位置ｘ_ｂ（このときのラック変位ｘをｘ_ｆｆとする）を設定し、ラックエンド近接領域を３つの領域に分け、操舵状態が切戻しのときも３つの領域で区別するようにし、「切増し領域１」、「切増し領域２」及び「切増し領域３」、並びに「切戻し領域１」、「切戻し領域２」及び「切戻し領域３」の合計６つの領域を設定する。そして、レートリミット処理で使用する調整値Ｖａの変化量ΔＶａに対する上限値を、下記表１に示されるように、６つの領域毎で、更に調整値アップのときと調整値ダウンのときとで異なる値を設定する。

表１の上限値に対して、例えば、切増し領域１、切戻し領域１及び切戻し領域３では調整値ダウンのときより調整値アップのときの方が変化量ΔＶａが小さくなるように（制限が強くなるように）する。切増し領域３では調整値ダウンのときより調整値アップのときの方が変化量ΔＶａが大きくなるように（制限が弱くなるように）する。切増し領域２及び切戻し領域２ではそれぞれ切増し領域１と切増し領域３の中間及び切戻し領域１と切戻し領域３の中間の変化（制限）となるように、下記数３７を満たすようにする。

切増し領域１、切増し領域２及び全ての切戻し領域では調整値ダウンのときより調整値アップのときの方が変化量ΔＶａが小さくなるように（制限が強くなるように）する。切増し領域３では調整値ダウンのときより調整値アップのときの方が変化量ΔＶａが大きくなるように（制限が弱くなるように）する場合は、上限値が下記数３８を満たすようにする。

切増し領域１及び全ての切戻し領域では調整値ダウンのときより調整値アップのときの方が変化量ΔＶａが小さくなるように（制限が強くなるように）する。切増し領域２及び切増し領域３では調整値ダウンのときより調整値アップのときの方が変化量ΔＶａが大きくなるように（制限が弱くなるように）する場合は、上限値が下記数３９を満たすようにする。

なお、図２９では、切増しのときと切戻しのときで領域が重なっているが、重ならないように設定しても良い。また、切増しのときと切戻しのときで設定する領域の数を変えても良く、例えば切増しのときは３つの領域、切戻しのときは１つ又は２つの領域としても良い。

本発明の第２実施形態について説明する。

第２実施形態では、切増し領域２の設定条件に、操舵トルクＴｈに対する条件を追加し、第１実施形態での切増し領域２の設定条件である、操舵状態が切増しで、閾値位置ｘ_ａからラックエンドまでの領域であることに加え、操舵トルクＴｈが所定の閾値（トルク閾値）Ｔｈｆ（例えば１０Ｎｍ）より大きい場合、第１実施形態における切増し領域２と同様の処理により調整値Ｖａを決定する。操舵トルクＴｈが所定の閾値Ｔｈｆ以下の場合は、第１実施形態における切増し領域１及び切戻し領域と同様の処理により調整値Ｖａを決定する。これにより、操舵トルクが大きいときだけ、ラックエンドに切り込むことができるようになる。

第２実施形態の構成例では、図１９及び図２４に示される第１実施形態の構成例と比べると、制御量調整部の調整値設定部に操舵トルクＴｈが入力されることになる。第２実施形態での制御量調整部の構成例を図３０に示す。制御量調整部２７０では、制御量制限部１７２は第１実施形態と同じであるが、調整値設定部２７１は、ラック変位ｘ、操舵速度ω及び操舵状態信号Ｓｃに加え、操舵トルクＴｈに基づいて調整値Ｖａを決定する。

第２実施形態の動作は、調整値設定部２７１の動作が第１実施形態の動作例と異なるだけで、他は同じである。調整値設定部２７１の動作例を図３１のフローチャートを参照して説明する。

図２７に示される操舵速度演算部１５０及び操舵情報抽出部１６０での動作（ステップＳ２０７Ｂ〜Ｓ２０７Ｄ）が実行された後、調整値設定部２７１は、操舵状態信号Ｓｃの値を確認し（ステップＳ２０７Ｅ）、操舵状態信号Ｓｃが「切増し」の場合、ラック変位ｘの値を確認する（ステップＳ２０７Ｆ）。ラック変位ｘがｘ_ｆを超えている場合、操舵トルクＴｈが閾値Ｔｈｆ以下ならば（ステップＳ２０７Ｆ１）、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する（ステップＳ２０７Ｇ）。操舵トルクＴｈが閾値Ｔｈｆより大きいならば（ステップＳ２０７Ｆ１）、図２１（Ａ）及び（Ｃ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する（ステップＳ２０７Ｈ）。ラック変位ｘがｘ_ｆ以下の場合は、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示される特性に従って、操舵速度ωの大きさ｜ω｜及びレートリミット処理により調整値Ｖａを決定する（ステップＳ２０７Ｇ）。操舵状態信号Ｓｃが「切戻し」の場合も、同様の処理により調整値Ｖａを決定する（ステップＳ２０７Ｇ）。調整値Ｖａは制御量制限部１７２に入力され、制御量制限部１７２は、第１実施形態と同様の動作（ステップＳ２０７Ｉ〜Ｓ２０７Ｔ）により、ラック軸力ｆｆｍを出力する。

本発明の第３実施形態について説明する。

第１実施形態では、切増し領域１、切増し領域２及び切戻し領域において、調整値Ｖａを図２１に示されるような特性で変化させているが、第３実施形態では、この変化を簡素化する。具体的には、切増し領域１及び切戻し領域においては、図３２（Ａ）に示すように、調整値アップでの変化量をゼロとし、調整値ダウンでの変化量をゼロではない所定の小さな値Ａ１とする。切増し領域２においては、図３２（Ｂ）に示すように、調整値ダウンでの変化量をゼロとし、調整値アップでの変化量をゼロではない所定の小さな値Ａ２とする。なお、Ａ１及びＡ２は同じ値でも違う値でも良い。このように簡素化することにより、調整値Ｖａを決定するための演算量やデータ量を削減することができる。

第３実施形態の構成例は、図１９及び図２４に示される第１実施形態の構成例と基本的に同じであるが、制御量調整部の調整値設定部での動作が異なる。即ち、調整値設定部は、切増し領域１及び切戻し領域では、調整値アップのときの変化量はゼロとし、調整値ダウンのときの変化量はＡ１とし、切増し領域２では、調整アップのときの変化量はＡ２とし、調整値ダウンのときの変化量はゼロとする。変化量がゼロの場合、調整値Ｖａは、操舵速度ωの大きさが小さいときは最大調整値Ｖａｈに近い値で一定となり、操舵速度ωの大きさが大きいときは最小調整値Ｖａｌに近い値で一定となる。

第３実施形態の動作は、上述のように調整値設定部での動作が第１実施形態の動作例と異なるだけで、他は同じである。

なお、第３実施形態における調整値Ｖａの変化の簡素化を、第２実施形態に適用しても良い。つまり、切増し領域１及び切戻し領域に加え、切増し領域２において操舵トルクＴｈが閾値Ｔｈｆ以下の場合も、調整値アップでの変化量をゼロとし、調整値ダウンでの変化量をＡ１とする。切増し領域２において操舵トルクＴｈが閾値Ｔｈｆより大きい場合のみ、調整値ダウンでの変化量をゼロとし、調整値アップでの変化量をＡ２とする。

本発明の第４実施形態について説明する。

第１〜第３実施形態に搭載の制御量調整機能によりラックエンドまで操舵できるようになるので、第４実施形態では、実際にラックエンドまで操舵したとき（正確には、ラックエンドまで操舵したと判定したとき）の舵角（ラック変位）を検知し、検知した舵角（ラック変位）を使用して仮想ラックエンドが実際のラックエンドに対して適切な範囲になるように、ラックエンド近接領域を補正する。

第４実施形態の構成例は、他の実施形態の構成例と基本的に同じであるが、ラックエンド接近判定部での動作が異なる。即ち、ラックエンド接近判定部は、ラックエンド近接領域の開始位置（設定値）である所定位置ｘ_０を原点としたラック変位ｘに基づいてラックエンドまで操舵したか否かを判定し、ラックエンドまで操舵したと判定した場合は、その地点でのラック変位ｘを用いて、所定位置ｘ_０を更新する。ラックエンドまで操舵したか否かの判定は、ラック変位ｘに対して閾値（仮想エンド閾値）を設定することにより行う。例えば、図３３に示すように、ラックエンド近辺に仮想エンド閾値として閾値ｘ_ｔを設定し、ラック変位ｘが閾値ｘ_ｔを越えたら、ラックエンドまで操舵したと判定する。なお、図３３では、原点に対し右側のみを示しているが、左側の仮想エンド閾値も同様に設定される。所定位置ｘ_０の更新は、ラック変位ｘが閾値ｘ_ｔを越えた長さ（以下、「超過長」とする）Ｅｘ（＝ｘ−ｘ_ｔ）を算出し、所定位置ｘ_０に超過長Ｅｘを加えることにより行う。また、所定位置ｘ_０の更新は、ラックエンドまで操舵したと判定した後、判定用ラック位置Ｒｘが所定位置ｘ_０以下、即ちラックエンド近接領域外と判定したときに行う。ラックエンド近接領域外と判定されるまでに、ラックエンドまで操舵したと複数回判定した場合は、各回で算出した超過長Ｅｘの中の最大値（以下、「最大超過長」とする）Ｅｘｍを使用して所定位置ｘ_０を更新する。なお、最大値ではなく、平均値等を使用しても良い。

第４実施形態の動作は、上述のようにラックエンド接近判定部での動作が他の実施形態の動作例と異なるだけで、他の動作は同じである。第４実施形態でのラックエンド接近判定部の動作例を、図３４のフローチャートを参照して説明する。なお、動作開始時、最大超過長Ｅｘｍにはゼロが設定される。

ラックエンド接近判定部は、ラック位置変換部１００から出力された判定用ラック位置Ｒｘを入力し、判定用ラック位置Ｒｘが所定位置ｘ_０を越えているか確認する（ステップＳ１２１）。判定用ラック位置Ｒｘが所定位置ｘ_０を越えていた場合、ラックエンド接近と判定し、切替信号ＳＷＳ及びラック変位ｘを出力する（ステップＳ１２２）。更に、ラック変位ｘが閾値ｘ_ｔを越えていた場合（ステップＳ１２３）、超過長Ｅｘを算出し（ステップＳ１２４）、超過長Ｅｘが最大超過長Ｅｘｍより大きい場合（ステップＳ１２５）、超過長Ｅｘを最大超過長Ｅｘｍとする（ステップＳ１２６）。超過長Ｅｘが最大超過長Ｅｘｍ以下の場合は最大超過長Ｅｘｍの更新は行わず、ラック変位ｘが閾値ｘ_ｔを越えていない場合は超過長Ｅｘの算出も含めて行わない。判定用ラック位置Ｒｘが所定位置ｘ_０を越えていない場合、最大超過長Ｅｘｍが更新されていたならば（ステップＳ１２７）、最大超過長Ｅｘｍを用いて所定位置ｘ_０を更新し（ステップＳ１２８）、最大超過長Ｅｘｍをクリアする（ステップＳ１２９）。最大超過長Ｅｘｍが更新されていないならば（ステップＳ１２７）、所定位置ｘ_０の更新及び最大超過長Ｅｘｍのクリアは行わない。

なお、閾値ｘ_ｔは固定値としているが、所定位置ｘ_０の更新の度に、例えば最大超過長Ｅｘｍより小さい値を減算する等により、閾値ｘ_ｔを変更しても良い。また、所定位置ｘ_０の更新は左右両方の方向でのラックエンド接近判定で行われるが、設定する閾値ｘ_ｔの大きさは左右で変えても良い。ラックエンドまで操舵したかの判定及び所定位置ｘ_０の更新を、ラック変位ｘではなく、判定用ラック位置Ｒｘに基づき、判定用ラック位置Ｒｘに対して閾値となる位置を設定して行っても良い。ラックエンドまで操舵したかの判定を、コラム軸角度（ハンドル角度）とコラム軸角度閾値θ_ｔ（閾値ｘ_ｔに相当する値）で行なっても良い。

第２〜第４実施形態においても、例えば図２９に示されるように、ラックエンド近接領域を３つ以上の領域に分けて、各領域において調整値の変化量を変えるようにしても良く、操舵状態が切戻しのときも複数の領域に分けて、調整値の変化量を変えるようにしても良い。この場合、ラックエンドから最も遠い領域（図２９では所定位置ｘ_０から閾値位置ｘ_ａまでの領域）はラックエンドから遠い領域に含まれ、ラックエンドに最も近い領域（図２９では閾値位置ｘ_ｂからラックエンドまでの領域）はラックエンドに近い領域に含まれることになる。

次に、反力の上昇分を考慮した処理を行う実施形態（第５〜第９実施形態）について説明する。

図３５は第５実施形態の構成例を図４に対応させて示しており、図４に示される構成例に対して、操舵速度演算部３５０、操舵状態抽出部３６０、状態判定部３７０及び制御量調整部３８０が追加されており、これらにより制御量調整機能が実現されている。

本実施形態では、操舵角の大きさ｜θ｜がθｄ以上である領域では操舵速度ωｚ［ｄｅｇ／ｓｅｃ］（例えば、５ｄｅｇ／ｓｅｃ）で操舵していると想定する（以下、操舵速度ωｚを「仮想操舵速度」と呼ぶ）。反力（ＳＡＴ）は、図３に示されるように、近似的に傾きＢｉで増加すると仮定する。そして、この場合の反力の増加率Ｆｔ［Ｎｍ／ｓｅｃ］は下記数４０で求められる。

よって、反力の上昇分を補償するためには、補償アシスト力も、上記Ｆｔの増加率で増加させていけば良い。また、補償アシスト力を増加させるのは、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚを超え、更に、操舵速度ω’の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚより小さく、操舵状態が切増しの場合（アシスト増加状態）である。操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚ以上の場合は、その操舵速度で操舵できるまで全体のアシスト力が回復しているので、それ以上はアシスト力を回復する必要がないからである。また、操舵状態が切戻しの場合は、戻す方向へのアシストが必要となり、補償アシスト力を減少させる必要があるからである。

操舵速度演算部３５０は、操舵角θから操舵速度ω’を算出する。なお、操舵速度ω’はラック変位ｘ等から算出しても良い。

操舵状態抽出部３６０は、操舵角θ及び操舵速度ω’を用いて、操舵状態（切増し、切戻し）を判定する。即ち、図３６に示されるように、操舵角θと操舵速度ω’の符号が一致しているときは「切増し」、一致していないときは「切戻し」と判定する。判定結果は操舵状態信号Ｓｃ’として出力される。なお、操舵角θの代わりに、ラック変位ｘ等を用いても良い。

状態判定部３７０は、操舵角θ、操舵速度ω’及び操舵状態信号Ｓｃ’を用いて、補償アシスト力の増減を決定するラックエンドへの接近状態を判定し、判定結果を判定信号Ｊｓとして出力する。具体的には、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚ以下の場合、Ｊｓ＝０とする。操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚより大きい場合、操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚより小さく、且つ、操舵状態信号Ｓｃ’が「切増し」ならば、Ｊｓ＝１とする。操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚ以上で、且つ、操舵状態信号Ｓｃ’が「切増し」ならば、Ｊｓ＝２とする。操舵状態信号Ｓｃ’が「切戻し」ならば、Ｊｓ＝３とする。また、判定信号Ｊｓを３として出力する場合、下記数４１で算出される時間（以下、「減少時間」とする）Ｔｒも出力する。

減少時間Ｔｒは、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚを超えた後に操舵状態が「切戻し」になった場合、その後は「切戻し」となった際の操舵速度で操舵を継続するとの想定において、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚになるまでの時間を表わす。制御量調整部３８０では、判定信号Ｊｓが３の場合、この減少時間Ｔｒから算出される減少率で補償アシスト力を減少させる。

制御量調整部３８０は、判定信号Ｊｓの値に基づいて、補償アシスト力の増減により、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されるラック軸力ｆｆを調整する。判定信号Ｊｓが０の場合は、反力の上昇分を補償する必要がない領域を操舵しているので、ラック軸力ｆｆに補償アシスト力を付加しない。判定信号Ｊｓが１の場合は、補償アシスト力を増加率Ｆｔで増加させて、ラック軸力ｆｆに付加する。判定信号Ｊｓが２の場合は、全体のアシスト力が回復しているので、補償アシスト力は増加させず、前回の制御周期での補償アシスト力をラック軸力ｆｆに付加する。判定信号Ｊｓが３の場合は、切戻しの状態なので、補償アシスト力を減少させて、ラック軸力ｆｆに付加する。

制御量調整部３８０の構成例を図３７に示す。制御量調整部３８０は軸力制限部３８１、補償アシスト力生成部３８２及び加算部３８３を備える。

軸力制限部３８１は判定信号Ｊｓに応じてラック軸力ｆｆに制限をかける。即ち、判定信号Ｊｓが０から１になったら、その時点のラック軸力ｆｆをラック軸力ｆｆｘとして記憶し、判定信号Ｊｓが０になるまで、ラック軸力ｆｆｘを制限値としてラック軸力ｆｆに制限をかけ、制限をかけられたラック軸力をラック軸力ｆｆｃとして出力する。判定信号Ｊｓが０の場合は、ラック軸力ｆｆをそのままラック軸力ｆｆｃとして出力する。

補償アシスト力生成部３８２は判定信号Ｊｓに応じた補償アシスト力ｆａを生成する。判定信号Ｊｓが０の場合は、補償アシスト力ｆａはゼロとする。判定信号Ｊｓが１の場合は、補償アシスト力ｆａを増加率Ｆｔで増加させる。即ち、補償アシスト力ｆａの初期値をゼロとし、補償アシスト力ｆａを増加率Ｆｔで時間に比例して増加させる。判定信号Ｊｓが２の場合は、補償アシスト力ｆａは増減せず、前回の値のままとする。判定信号Ｊｓが３の場合は、その時点の補償アシスト力ｆａを減少時間Ｔｒで除算した減少率（＝ｆａ／Ｔｒ）［Ｎｍ／ｓｅｃ］で補償アシスト力ｆａを減少させる。制御周期毎に減少率を演算し使用することにより、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚになった時に補償アシスト力ｆａがゼロとなる。

ラック軸力ｆｆｃ及び補償アシスト力ｆａは加算部３８３で加算され、ラック軸力ｆｆｍ’として出力される。

このように、アシスト増加状態になった時点から軸力制限部３８１でラック軸力に制限をかけ、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚを超えた領域では補償アシスト力生成部３８２でラック軸力に付加する補償アシスト力を調整するので、反力の上昇分を考慮した制御を行うことができる。反力上昇分を補償アシスト力が補うため、運転者はラックエンドまでの操舵が可能となり、旋回半径に悪影響を与えないようにできる。また、操舵速度が速いときは、アシスト力を上昇させないので、ラックエンドに速い速度で衝突する可能性を低くできる。

このような構成において、第５実施形態の動作例を、図３８〜図４０のフローチャートを参照して説明する。なお、補償アシスト力生成部３８２の補償アシスト力ｆａには初期値としてゼロが設定してあるとする。

図３８に全体の動作例をフローチャートで示しており、図８のフローチャートと比べると、粘弾性モデル追従制御に制御量調整機能による処理が加わるので、ステップＳ２０がステップＳ２０ａに変更されている。

粘弾性モデル追従制御（ステップＳ２０ａ）での動作例を図３９のフローチャートで示す。図９のフローチャートと比べると、ステップＳ２０７ａが追加され、ステップＳ２０８がステップＳ２０８ａに変更されている。ステップＳ２０７ａでは、操舵速度演算部３５０、操舵状態抽出部３６０、状態判定部３７０及び制御量調整部３８０により制御量調整機能を実行し、粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されたラック軸力ｆｆを調整する。図４０にステップＳ２０７ａの詳細な動作例を示す。操舵速度演算部３５０は、操舵角θを入力し、操舵角θから操舵速度ω’を算出する（ステップＳ２０７ｂ）。操舵速度ω’は操舵状態抽出部３６０及び状態判定部３７０に入力される。操舵状態抽出部３６０は操舵速度ω’と共に操舵角θを入力し、図３６に示されるような条件判定により、操舵状態が「切増し」か「切戻し」かを判定し（ステップＳ２０７ｃ）、判定結果を操舵状態信号Ｓｃ’として状態判定部３７０に出力する。状態判定部３７０は操舵角θ、操舵速度ω’及び操舵状態信号Ｓｃ’を入力し、ラックエンドへの接近状態を判定し、判定信号Ｊｓを出力する。具体的には、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚ以下の場合（ステップＳ２０７ｄ）、判定信号Ｊｓを０とする（ステップＳ２０７ｅ）。操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚより大きい場合（ステップＳ２０７ｄ）、操舵状態信号Ｓｃ’が「切戻し」ならば（ステップＳ２０７ｆ）、判定信号Ｊｓを３とし（ステップＳ２０７ｇ）、更に、数４１より減少時間Ｔｒを算出し（ステップＳ２０７ｈ）、制御量調整部３８０に出力する。操舵状態信号Ｓｃ’が「切増し」ならば（ステップＳ２０７ｆ）、操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚより小さいときは（ステップＳ２０７ｉ）、判定信号Ｊｓを１とする（ステップＳ２０７ｊ）。操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚ以上のときは（ステップＳ２０７ｉ）、判定信号Ｊｓを２とする（ステップＳ２０７ｋ）。判定信号Ｊｓは制御量調整部３８０に入力される。制御量調整部３８０では、軸力制限部３８１が判定信号Ｊｓの値を確認し、判定信号Ｊｓが０の場合（ステップＳ２０７ｌ）、ラック軸力ｆｆをそのままラック軸力ｆｆｃとして出力する（ステップＳ２０７ｍ）。判定信号Ｊｓが０以外の場合（ステップＳ２０７ｌ）、判定信号Ｊｓが０から１になった時ならば（ステップＳ２０７ｎ）、入力したラック軸力ｆｆをラック軸力ｆｆｘとして記憶し（ステップＳ２０７ｏ）、ラック軸力ｆｆｘをラック軸力ｆｆｃとして出力する。そうでなければ、ラック軸力ｆｆｘを制限値としてラック軸力ｆｆに制限をかけ（ステップＳ２０７ｐ）、ラック軸力ｆｆｃとして出力する。ラック軸力ｆｆｃは加算部３８３に入力される。補償アシスト力生成部３８２も判定信号Ｊｓの値を確認し（ステップＳ２０７ｑ）、判定信号Ｊｓが０の場合、補償アシスト力ｆａを０にして出力する（ステップＳ２０７ｒ）。判定信号Ｊｓが１の場合、補償アシスト力ｆａを増加率Ｆｔで増加させて出力する（ステップＳ２０７ｓ）。判定信号Ｊｓが２の場合、補償アシスト力ｆａを前回の値のままで出力する（ステップＳ２０７ｔ）。判定信号Ｊｓが３の場合、その時点の補償アシスト力ｆａを減少時間Ｔｒで除算して減少率を算出し（ステップＳ２０７ｕ）、算出した減少率で補償アシスト力ｆａを減少させて出力する（ステップＳ２０７ｖ）。補償アシスト力ｆａは加算部３８３に入力され、ラック軸力ｆｆｃに加算され（ステップＳ２０７ｗ）、加算結果がラック軸力ｆｆｍ’として出力される（ステップＳ２０７ｘ）。ラック軸力ｆｆｍ’は変換部１０２で電流指令値Ｉｒｅｆ２に変換され（ステップＳ２０８ａ）、加算部１０３で電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算される。なお、制御量調整部３８０での軸力制限部３８１及び補償アシスト力生成部３８２の動作は、順番が逆でも、並行して実行されても良い。

本発明の第６実施形態について説明する。

第５実施形態において、制御量調整部３８０内の軸力制限部３８１は、判定信号Ｊｓが０になるまでラック軸力ｆｆｘを制限値としてラック軸力ｆｆに制限をかけているが、判定信号Ｊｓが０になるまでラック軸力ｆｆｘをラック軸力ｆｆｃとして出力するようにしても良い。後者の場合、制御量調整部３８０とは異なる構成で後者の処理を実現することも可能である。その構成例（第６実施形態）を図４１に示す。第６実施形態の制御量調整部４８０は、軸力調整部４８１、補償アシスト力生成部３８２、切替部４８３、減算部４８４、加算部４８５及び４８６並びに固定部４８７を備える。

軸力調整部４８１は、判定信号Ｊｓが０から１になったら、その時点のラック軸力ｆｆをラック軸力ｆｆｘとして記憶し、判定信号Ｊｓが０になるまで、ラック軸力ｆｆｘをラック軸力ｆｆａとして出力する。判定信号Ｊｓが０の場合は、ラック軸力ｆｆをそのままラック軸力ｆｆａとして出力する。

切替部４８３では、接点ａには加算部４８５からの加算値ｆａｄが入力され、接点ｂには固定部４８７から出力される固定値「０」が入力されている。切替部４８３は判定信号Ｊｓの値に応じて接点を切り替える。即ち、判定信号Ｊｓが１、２又は３のときは接点ａに接続し、判定信号Ｊｓが０のときは接点ｂに接続する。

補償アシスト力生成部３８２は第５実施形態と同じである。

減算部４８４ではラック軸力ｆｆａとラック軸力ｆｆの差分Δｆ（＝ｆｆａ−ｆｆ）が算出され、加算部４８５では差分Δｆと補償アシスト力ｆａの加算値ｆａｄ（＝Δｆ＋ｆａ）が算出され、加算部４８６では切替部４８３からの出力とラック軸力ｆｆが加算され、ラック軸力ｆｆｍ’として出力される。

このように構成することにより、判定信号Ｊｓが１、２又は３の場合、切替部４８３は接点ａに接続するので、ラック軸力ｆｆｍ’は、下記数４２からわかるように、ラック軸力ｆｆａと補償アシスト力ｆａを加算した値となる。

そして、判定信号Ｊｓが１、２又は３の場合、ラック軸力ｆｆａは記憶されたラック軸力ｆｆｘで一定であるから、補償アシスト力ｆａの増減によりラック軸力ｆｆｍ’が調整されることになる。判定信号Ｊｓが０の場合は、切替部４８３は接点ｂに接続し、ラック軸力ｆｆには「０」が加算されることになるので、ラック軸力ｆｆがそのままラック軸力ｆｆｍ’として出力されることになる。

第６実施形態の動作は、上述の制御量調整部４８０の動作が第５実施形態と異なるだけで、他の動作は第５実施形態と同じである。

なお、判定信号Ｊｓが０の場合、ラック軸力ｆｆａ及び補償アシスト力ｆａは使用されないので、軸力調整部４８１及び補償アシスト力生成部３８２は何も出力しないという動作でも良い。

本発明の第７実施形態について説明する。

第５実施形態では、制御量調整部３８０内の軸力制限部３８１にてラック軸力ｆｆに制限をかけることにより、ラック軸力ｆｆｍ’の調整を補償アシスト力ｆａの増減で行えるようにしているが、第７実施形態では、粘弾性モデル追従制御部のパラメータを調整することにより、ラック軸力ｆｆに制限をかけることと同等の効果を得るようにする。

第７実施形態の構成例を図４２に示す。図３５に示される第５実施形態の構成例と比べると、粘弾性モデル追従制御部及び制御量調整部が変わっており、粘弾性モデル追従制御部５２０には、ラック変位ｘ、切替信号ＳＷＳ及びラック軸力ｆの他に、操舵角θが入力されている。

第７実施形態では、粘弾性モデル追従制御部のパラメータ中のバネ定数ｋ_０を調整する。図１５に示される基盤形態３の構成例及び図１６に示される基盤形態４の構成例では、バネ定数ｋ_０の特性はラック変位ｘに対する特性としてパラメータ設定部１２４において定義されており、第７実施形態でもパラメータ設定部でバネ定数ｋ_０の特性を定義するが、ラック変位ｘではなく、操舵角θに対する特性として定義する。よって、粘弾性モデル追従制御部５２０に入力される操舵角θは、パラメータ設定部に入力されることになる。

バネ定数ｋ_０の特性は、例えば図４３に示されるような特性とする。図４３において、θ_０はラックエンド手前の所定位置ｘ_０に対応する操舵角であり、ラック変位ｘに対応する操舵角、つまりθ_０を原点とした操舵角を操舵角変位としている。バネ定数ｋ_０の特性は、操舵角θ（正確には操舵角θの大きさ｜θ｜であるが、混同が生じない範囲では大きさも含めて操舵角θとする）が閾値θｚを超えない領域では、基盤形態３及び４の場合と同様に、操舵角θ（基盤形態３及び４ではラック変位ｘ）が増加するにつれ、バネ定数ｋ_０も大きくなる。しかし、操舵角θが閾値θｚを超えた領域では、操舵角θｚでのバネ定数ｋ_０の値がｋ１の場合、操舵角θｚでのバネ力と操舵角変位β（θｚ―θ_０）（β＞１）でのバネ力が同程度になるように、操舵角変位β（θｚ―θ_０）でのバネ定数ｋ_０の値がｋ１／βとなるようにする。これにより、操舵角θが閾値θｚを超えた領域においては、粘弾性モデル追従制御部５２０から出力されるラック軸力ｆｆが大きくならないような制限がかかることになる。更に、上記の設定を調整することにより、操舵感を変えることができる。即ち、操舵角変位β（θｚ―θ_０）でのバネ定数ｋ_０を上記の設定より低めにすると、操舵角変位β（θｚ―θ_０）での抗力（バネ力）は操舵角θｚでの抗力より小さくなるので、操舵がより容易になる。逆に、操舵角変位β（θｚ―θ_０）でのバネ定数ｋ_０を上記の設定より高めにすると、操舵角変位β（θｚ―θ_０）での抗力は操舵角θｚでの抗力より大きくなるので、ラックエンドに進む抗力を感じながら操舵できることになる。

第７実施形態での制御量調整部５８０の構成例を図４４に示す。図３７に示される制御量調整部３８０の構成例と比べると、軸力制限部が変わっている。第５実施形態での軸力制限部３８１は判定信号Ｊｓに応じてラック軸力ｆｆに制限をかけているが、第７実施形態での軸力制限部５８１は、異常発生等によりラック軸力ｆｆが極端に大きくなるのを防止することを目的として使用され、予め定められた固定値の制限値によりラック軸力ｆｆに制限をかける。よって、軸力制限部５８１では判定信号Ｊｓは使用しないので、入力されていない。なお、ラック軸力ｆｆが極端に大きくなることがないような場合等では、軸力制限部５８１はなくても良い。

第７実施形態の動作は、第５実施形態と比べると、粘弾性モデル追従制御部５２０でのバネ定数ｋ_０の設定と制御量調整部５８０での軸力制限部５８１の動作が異なるのみで、他の動作は第５実施形態と同じである。

粘弾性モデル追従制御部５２０では、図３９に示されるフローチャート中でのラック変位ｘが出力されるステップＳ２０２と電流指令値Ｉｒｅｆ１がラック軸力ｆに変換されるステップＳ２０３の間に実行されるパラメータ設定部でのパラメータ設定（図１８に示されるフローチャートでのステップＳ２３に相当）において、バネ定数ｋ_０は操舵角θに応じて図４３に示される特性に従って求められる。

制御量調整部５８０の動作例を、図４５に示されるフローチャートを参照して説明すると、ラック軸力ｆｆを入力した軸力制限部５８１は、ラック軸力ｆｆが予め定められた制限値（固定値）以下の場合（ステップＳ２０７ｌ１）、ラック軸力ｆｆをそのままラック軸力ｆｆｃとして出力する（ステップＳ２０７ｍ）。ラック軸力ｆｆが制限値より大きい場合（ステップＳ２０７ｌ１）、制限値をラック軸力ｆｆｃとして出力する（ステップＳ２０７ｐ１）。それ以降は第５実施形態の制御量調整部３８０と同じ動作である（ステップＳ２０７ｑ〜）。

なお、第７実施形態ではバネ定数ｋ_０のみを調整しているが、操舵角θに応じて粘性摩擦係数μも調整してラック軸力ｆｆに制限をかけるようにしても良い。この場合、粘性摩擦係数μの特性を、操舵角θが閾値θｚを超えた領域では操舵角θｚでの粘性摩擦係数μの値を保持するような特性とするのが望ましい。また、パラメータの特性を、操舵角θに対する特性ではなく、基盤形態３及び４の場合と同様に、ラック変位ｘに対する特性として定義しても良く、判定用ラック位置Ｒｘに対する特性として定義しても良い。

本発明の第８実施形態について説明する。

第７実施形態では、粘弾性モデル追従制御部のパラメータを調整することにより、ラック軸力ｆｆに制限をかけることと同等の効果を得るようにしているが、第８実施形態では、ラック変位ｘに制限をかけることにより、ラック軸力ｆｆに制限をかけることと同等の効果を得るようにする。

第８実施形態の構成例を図４６に示す。図３５に示される第５実施形態の構成例と比べると、ラックエンド接近判定部１１０と粘弾性モデル追従制御部１２０との間にラック変位制限部６９０が挿入され、制御量調整部として第７実施形態での制御量調整部５８０が使用されている。

ラック変位制限部６９０はラック変位ｘ及び判定信号Ｊｓを入力し、判定信号Ｊｓに応じてラック変位ｘに制限をかける。即ち、判定信号Ｊｓが０から１になったら、その時点のラック変位ｘをラック変位ｘｆとして記憶し、判定信号Ｊｓが０になるまで、ラック変位ｘｆを制限値としてラック変位ｘに制限をかけ、制限をかけられたラック変位をラック変位ｘｍとして出力する。判定信号Ｊｓが０の場合は、ラック変位ｘをそのままラック変位ｘｍとして出力する。このような制限をかけられたラック変位ｘｍを粘弾性モデル追従制御部１２０に入力することにより、結果的に粘弾性モデル追従制御部１２０から出力されるラック軸力ｆｆに制限がかかることになる。また、ラック変位制限部６９０で制限をかけるので、制御量調整部として、第７実施形態と同じ制御量調整部５８０を使用する。

第８実施形態の動作は、第５実施形態と比べると、ラック変位制限部６９０の動作が加わり、制御量調整部の動作が第７実施形態の制御量調整部５８０の動作となる。

ラック変位制限部６９０の動作は、図３９に示されるフローチャート中でのラック変位ｘが出力されるステップＳ２０２の後に加わる。即ち、ラック変位制限部６９０の動作例を、図４７のフローチャートを参照して説明すると、ラック変位ｘは、判定信号Ｊｓと共にラック変位制限部６９０に入力される。ラック変位制限部６９０は、判定信号Ｊｓの値を確認し、判定信号Ｊｓが０の場合（ステップＳ２０２Ａ）、ラック変位ｘをそのままラック変位ｘｍとして出力する（ステップＳ２０２Ｂ）。判定信号Ｊｓが０以外の場合（ステップＳ２０２Ａ）、判定信号Ｊｓが０から１になった時ならば（ステップＳ２０２Ｃ）、入力したラック変位ｘをラック変位ｘｆとして記憶し（ステップＳ２０２Ｄ）、ラック変位ｘｆをラック変位ｘｍとして出力し、そうでなければ、ラック変位ｘｆを制限値としてラック変位ｘに制限をかけ（ステップＳ２０２Ｅ）、ラック変位ｘｍとして出力する。ラック変位ｘｍは粘弾性モデル追従制御部１２０に入力される。その後は、ステップＳ２０３へと続く。

なお、ラック変位制限部６９０は、判定信号Ｊｓが０になるまでラック変位ｘｆを制限値としてラック変位ｘに制限をかけるのではなく、判定信号Ｊｓが０になるまでラック変位ｘｆをラック変位ｘｍとして出力しても良い。また、ラック変位ｘではなく、判定用ラック位置Ｒｘに制限をかけるようにしても良い。

第５〜第８実施形態を採用することにより、反力が大きくなる舵角範囲でアシスト力が上昇する。これにより、運転者は実際のラックエンドまで操舵が可能となる。よって、これらの実施形態に対して、第４実施形態にて搭載された機能を搭載しても良い。即ち、実際にラックエンドまで操舵したとき（正確には、ラックエンドまで操舵したと判定したとき）の舵角（ラック変位）を検知し、検知した舵角（ラック変位）を使用して仮想ラックエンドが実際のラックエンドに対して適切な範囲になるように、ラックエンド近接領域を補正する。この場合の構成例（第９実施形態）は第５〜第８実施形態の構成例と基本的に同じであるが、ラックエンド接近判定部の動作が第４実施形態でのラックエンド接近判定部の動作となる。

第５〜第９実施形態において、アシスト増加状態ではラック軸力ｆｆｍ’の増加が継続し、例えば操舵速度ω’がゼロの保舵状態においてもラック軸力ｆｆｍ’が増加し続けることになるので、増加に歯止めをかけても良い。例えば、制御量調整部の後段にリミッタを設け、ゼロを制限値として、ラック軸力ｆｆｍ’に制限をかける。或いは、制御量調整部内の補償アシスト力生成部の後段にリミッタを設け、補償アシスト力ｆａに制限をかける。補償アシスト力ｆａに制限をかける場合の制限値としては、例えば、軸力制限部又は軸力調整部からの出力（ラック軸力ｆｆｃ又はｆｆａ）の絶対値から所定値Ｍｘを減算した値を使用する。Ｍｘ＝０とした場合、ゼロを制限値としてラック軸力ｆｆｍ’を制限した場合と同じになる。

また、補償アシスト力生成部は、一定の増加率Ｆｔで時間に比例して補償アシスト力ｆａを増加させているが、比例ではなく、曲線的に増加させるようにしても良い。更に、操舵速度の大きさ｜ω’｜に応じて増加率Ｆｔを変えるようにしても良い。例えば、図４８に示されるように、操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚまでは増加率Ｆｔは所定の値Ｆｚで一定で、仮想操舵速度ωｚを超えてからは操舵速度の大きさ｜ω’｜が大きくなるにつれ増加率Ｆｔは小さくなり、ωｚ＋Ｌｗ（Ｌｗは固定値）において増加率Ｆｔがゼロとなるようにしても良い。補償アシスト力ｆａを減少させるときも曲線的に減少させても良く、減少率を固定値や他の計算式で算出した値としても良い。

状態判定部では、操舵角θ及び操舵速度ω’の大きさ（絶対値）で判定を行っているが、正負の閾値及び仮想操舵速度を設定し、操舵角θ及び操舵速度ω’をそのまま使用して判定を行っても良い。この場合、正の場合と負の場合で閾値及び仮想操舵速度の大きさを変えても良い。

更に、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚより大きい場合、操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚより小さく、且つ、操舵状態信号Ｓｃ’が「切増し」ならば、判定信号Ｊｓ＝１としているが、これに操舵トルクの条件をつけることもできる。運転者がラックエンドまで操舵しようと操舵しているときには、操舵トルクは大きな値（例えば１０Ｎｍ）となっていると考えられる。よって、操舵トルクＴｈに閾値Ｔｈｆ（例えば１０Ｎｍ）を設定し、操舵角の大きさ｜θ｜が閾値θｚより大きい場合、操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚより小さく、操舵トルクＴｈが閾値Ｔｈｆよりも大きく、且つ、操舵状態信号Ｓｃ’が「切増し」ならば、判定信号Ｊｓ＝１とする。図４０に示される制御量調整の動作例では、ステップＳ２０７ｉでの判定が、「操舵速度の大きさ｜ω’｜が仮想操舵速度ωｚより小さく、且つ、操舵トルクの大きさ｜Ｔｈ｜がＴｈｆより大きい」となる。このようにすることで、切増しの条件をより良く判定することができるようになる。

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）
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 舵角センサ
２０ モータ
２１ 回転角センサ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１ トルク制御部
３５ 電流制御部
３６ ＰＷＭ制御部
１００ ラック位置変換部
１０１、１０２ 変換部
１１０ ラックエンド接近判定部
１２０、５２０ 粘弾性モデル追従制御部
１２１、１２２ 切替部
１２４ パラメータ設定部
１３０ フィードフォワード制御部
１４０ フィードバック制御部
１５０、３５０ 操舵速度演算部
１６０ 操舵情報抽出部
１７０、２７０、３８０、４８０、５８０ 制御量調整部
１７１、２７１ 調整値設定部
１７２ 制御量制限部
３６０ 操舵状態抽出部
３７０ 状態判定部
３８１、５８１ 軸力制限部
３８２ 補償アシスト力生成部
４８１ 軸力調整部
６９０ ラック変位制限部

Claims (31)

1. 少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
   ラックエンド手前の所定の範囲内で粘弾性モデルを規範モデルとし、前記電流指令値を補正する制御量を出力する粘弾性モデル追従制御部と、
   操舵位置情報に基づいて前記ラックエンド手前の所定の範囲にあることを判定するラックエンド接近判定部とを具備し、
   少なくとも前記操舵位置情報、操舵速度及び操舵状態に基づいて前記制御量を調整し、調整された前記制御量で前記電流指令値を補正するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記制御量の調整は、少なくとも前記操舵位置情報、前記操舵速度及び前記操舵状態に基づいて設定される制限値を用いて前記制御量の範囲を制限することにより行われる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ラックエンド手前の所定の範囲内においてラックエンドに近付く際に、前記操舵位置情報の大きさが所定の閾値を超え、且つ、前記操舵速度が所定の大きさより小さい場合、前記制御量を予め設定された増加率で増加するように調整する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記粘弾性モデル追従制御部が、フィードバック制御部及びフィードフォワード制御部の少なくとも１つで構成されている請求項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. 前記粘弾性モデル追従制御部のパラメータを前記操舵位置情報に基づいて可変する請求項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。
6. 少なくとも操舵トルクに基づいて第１の電流指令値を演算し、前記第１の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
   操舵位置情報に基づいてラックエンド手前の所定の範囲であるラックエンド近接領域にあることを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、
   前記第１の電流指令値に第１の変換を行って求められる第１の軸力及び前記ラック変位の内の少なくとも１つ並びに前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２の軸力を生成する粘弾性モデル追従制御部と、
   少なくとも前記操舵位置情報、操舵速度及び切増し又は切戻しを示す操舵状態信号に基づいて前記第２の軸力に対して制限値を設定し、前記第２の軸力を制限する制御量調整部と、
   を具備し、前記制限された第２の軸力に第２の変換を行って求められる第２の電流指令値で前記第１の電流指令値を補正して前記アシスト制御を行うようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 前記操舵位置情報によって、前記粘弾性モデル追従制御部のパラメータを変更する請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記第１の変換及び前記第２の変換の少なくとも１つを行わず、
   前記行わない変換での変換係数を前記粘弾性モデル追従制御部のパラメータに組み込んでいる請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記制御量調整部が、
   前記操舵速度が遅い場合、前記制限値として前記第２の軸力としての制御量が弱くなるような第１制限値を設定し、
   前記操舵速度が速い場合、前記制限値として前記制御量が強くなるような第２制限値を設定する請求項６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。
10. 前記制御量調整部が、
    前記操舵状態信号に応じて前記制限値の変化の態様を変更する請求項９に記載の電動パワーステアリング装置。
11. 前記制御量調整部が、
    前記操舵位置情報に対して閾値を設定することにより、前記ラックエンド近接領域を、操舵状態が切増しのときに２つの領域に分割し、操舵状態が切戻しのときに１つの領域とし、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドから遠い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、又は、前記操舵状態信号が切戻しの場合、前記操舵速度に対応して前記制限値が前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さが、前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さよりも速く、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドに近い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、前記操舵速度に対応して前記制限値が前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さが、前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さよりも速くなるように、前記制限値を設定する請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
12. 前記制御量調整部が、
    前記操舵位置情報に対して閾値を設定することにより、前記ラックエンド近接領域を複数の領域に分割し、
    前記領域が前記ラックエンドから遠い領域と前記ラックエンドに近い領域とに設定され、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドから遠い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、又は、前記操舵状態信号が切戻しの場合、前記操舵速度に対応して前記制限値が前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さが、前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さよりも速く、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドに近い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、前記操舵速度に対応して前記制限値が前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さが、前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さよりも速くなるように、前記制限値を設定する請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
13. 前記制御量調整部が、
    前記操舵位置情報に対して閾値を設定することにより、前記ラックエンド近接領域を複数の領域に分割し、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドから最も遠い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、又は、前記操舵状態信号が切戻しの場合、前記操舵速度に対応して前記制限値が前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さが、前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さよりも速く、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドに最も近い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、前記操舵速度に対応して前記制限値が前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さが、前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さよりも速く、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドから最も遠い領域と前記ラックエンドに最も近い領域の中間の領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、前記ラックエンドから最も遠い領域での前記移行する速さと前記ラックエンドに最も近い領域での前記移行する速さの中間の速さとなるように、前記制限値を設定する請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
14. 前記制御量調整部が、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドから遠い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、又は、前記操舵状態信号が切戻しの場合、前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さは第１の所定の値で、前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さはゼロであり、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドに近い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、前記第２制限値から前記第１制限値に移行する速さは第２の所定の値で、前記第１制限値から前記第２制限値に移行する速さはゼロであるように、前記制限値を設定する請求項１１乃至１３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
15. 前記制御量調整部が、
    前記制限値の設定を、前記操舵速度、前記操舵状態信号、前記操舵位置情報及び前記操舵トルクに基づいて行い、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンドに近い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合でも、前記操舵トルクが所定のトルク閾値以下ならば、前記移行する速さの設定を、前記操舵位置情報が前記ラックエンドから遠い領域に位置し且つ前記操舵状態信号が切増しの場合及び前記操舵状態信号が切戻しの場合と同様に行う請求項１１乃至１４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
16. 前記制御量調整部が、
    前記操舵速度がゼロを含む低速で且つ前記操舵状態信号が切増しの場合、前記補正された第１の電流指令値が略一定の割合で大きくなるように、前記制限値を徐々に変化させる請求項１０乃至１５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
17. 前記制御量調整部が、前記制限値を操舵方向に応じて設定する請求項６乃至１６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
18. 前記制御量調整部が、前記制限値を前記第１の軸力に基づいて設定する請求項６乃至１７のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
19. 少なくとも操舵トルクに基づいて第１の電流指令値を演算し、前記第１の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
    操舵位置情報に基づいてラックエンド手前の所定の範囲にあることを判定し、ラック変位及び切替信号を出力するラックエンド接近判定部と、
    前記第１の電流指令値に第１の変換を行って求められる第１の軸力及び前記ラック変位の内の少なくとも１つ並びに前記切替信号に基づいて、粘弾性モデルを規範モデルとした第２の軸力を生成する粘弾性モデル追従制御部と、
    少なくとも前記操舵位置情報、操舵速度及び切増し又は切戻しを示す操舵状態信号に基づいて前記ラックエンドへの接近状態を判定し、判定信号を出力する状態判定部と、
    前記判定信号に基づいて前記第２の軸力を調整する制御量調整部と、
    を具備し、前記調整された第２の軸力に第２の変換を行って求められる第２の電流指令値で前記第１の電流指令値を補正して前記アシスト制御を行うようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
20. 前記操舵位置情報によって、前記粘弾性モデル追従制御部のパラメータを変更する請求項１９に記載の電動パワーステアリング装置。
21. 前記第１の変換及び前記第２の変換の少なくとも１つを行わず、
    前記行わない変換での変換係数を前記粘弾性モデル追従制御部のパラメータに組み込んでいる請求項１９に記載の電動パワーステアリング装置。
22. 前記制御量調整部が、
    前記判定信号より、前記接近状態が、前記操舵位置情報の大きさが所定の閾値を超え、前記操舵速度が所定の大きさより小さく、且つ、前記操舵状態信号が切増しであるアシスト増加状態と判断した場合、前記第２の軸力を予め設定された増加率で増加させる請求項１９乃至２１のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
23. 前記制御量調整部が、
    前記判定信号より、前記接近状態が、前記操舵位置情報の大きさが所定の閾値を超え、前記操舵速度が所定の大きさより小さく、前記操舵トルクが所定の値よりも大きく、且つ、前記操舵状態信号が切増しであるアシスト増加状態と判断した場合、前記第２の軸力を予め設定された増加率で増加させる請求項１９乃至２１のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
24. 前記制御量調整部が、
    前記アシスト増加状態になった時に記憶された前記第２の軸力を基に前記第２の軸力を増加させる請求項２２又は２３に記載の電動パワーステアリング装置。
25. 前記制御量調整部が、
    前記判定信号より、前記接近状態が、前記操舵位置情報の大きさが所定の閾値を超え、前記操舵速度が所定の大きさより小さく、且つ、前記操舵状態信号が切増しであるアシスト増加状態と判断した場合、前記第２の軸力を予め設定された増加率で増加させ、
    前記粘弾性モデル追従制御部から出力される前記第２の軸力が、前記操舵位置情報の大きさが前記所定の閾値を超えた範囲では略同じになるように、前記粘弾性モデル追従制御部のパラメータが設定されている請求項２０に記載の電動パワーステアリング装置。
26. 前記制御量調整部が、
    前記判定信号より、前記接近状態が、前記操舵位置情報の大きさが所定の閾値を超え、前記操舵速度が所定の大きさより小さく、前記操舵トルクが所定の値よりも大きく、且つ、前記操舵状態信号が切増しであるアシスト増加状態と判断した場合、前記第２の軸力を予め設定された増加率で増加させ、
    前記粘弾性モデル追従制御部から出力される前記第２の軸力が、前記操舵位置情報の大きさが前記所定の閾値を超えた範囲では略同じになるように、前記粘弾性モデル追従制御部のパラメータが設定されている請求項２０に記載の電動パワーステアリング装置。
27. 前記アシスト増加状態になった時の前記操舵位置情報を記憶し、少なくとも前記アシスト増加状態では記憶した前記操舵位置情報を用いて前記粘弾性モデル追従制御部に入力する前記ラック変位を制限するラック変位制限部を更に具備する請求項２２又は２３に記載の電動パワーステアリング装置。
28. 前記ラックエンド接近判定部が、
    前記ラックエンドまで操舵したと判定した場合、前記ラックエンド手前の所定の範囲を決定する設定値を更新する請求項１、６又は１９に記載の電動パワーステアリング装置。
29. 前記ラックエンド接近判定部が、
    前記操舵位置情報が前記ラックエンド近辺に設定された仮想エンド閾値を越えた場合、前記ラックエンドまで操舵したと判定し、前記仮想エンド閾値を越えた操舵位置情報に基づいて前記設定値を更新する請求項２８に記載の電動パワーステアリング装置。
30. 前記操舵位置情報が、少なくとも操舵角、ラック位置及び前記ラック変位のいずれかである請求項１及び５乃至２９のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
31. 前記ラック変位はコラム軸角度と等価である請求項６乃至３０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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