WO2023100369A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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WO2023100369A1
WO2023100369A1 PCT/JP2021/044533 JP2021044533W WO2023100369A1 WO 2023100369 A1 WO2023100369 A1 WO 2023100369A1 JP 2021044533 W JP2021044533 W JP 2021044533W WO 2023100369 A1 WO2023100369 A1 WO 2023100369A1
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WO
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steering
command value
torque
hands
value
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/044533
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English (en)
French (fr)
Inventor
直紀 小路
英則 板本
晴天 玉泉
宏昌 玉木
真吾 新田
シン 周
俊介 辻井
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ジェイテクト filed Critical 株式会社ジェイテクト
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device that controls an electric motor for steering angle control.
  • Patent Document 1 describes a manual steering command value calculation unit that calculates a manual steering command value using a steering torque, and an integrated angle command value that calculates an integrated angle command value by adding the manual steering command value to the automatic steering command value.
  • a motor control device includes a command value calculation unit and a control unit that controls the angle of an electric motor based on an integrated angle command value.
  • the manual steering command value calculation unit of Patent Document 1 uses the reference EPS model to calculate the manual steering command value. Specifically, the manual steering command value calculation section calculates the manual steering command value based on the equation of motion including the spring constant and the viscous damping coefficient for giving the virtual reaction force as coefficients.
  • the spring constant and viscous damping coefficient are considered to be designed so that an appropriate steering reaction force is generated when the driver intervenes in steering.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide a motor control device that can individually set reaction force characteristics during steering intervention and return characteristics after hand-off.
  • An embodiment of the present invention includes a manual steering command value generation unit that generates a manual steering command value, and adds the manual steering command value to an automatic steering command value given in an automatic operation mode to calculate an integrated angle command value.
  • an integrated angle command value calculation unit that performs integrated angle command value calculation, a control unit that performs angle control of an electric motor for steering angle control based on the integrated angle command value, and a gripping state in which the driver grips the steering wheel or whether the driver is a hands-on/off determination unit that determines whether the steering wheel is in a hands-free state
  • the manual steering command value generation unit is configured to generate the manual steering command value based on an equation of motion. and further comprising a coefficient value changing unit that changes the value of at least one of the coefficients included in the equation of motion according to the determination result of the hands-on/off determining unit.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to an embodiment of the invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the motor control ECU.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the manual steering command value generator.
  • FIG. 4 is a graph showing a setting example of the assist torque command value T * m,ad with respect to the steering torque Ttb .
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a reference EPS model used in the command value setting section.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the angle control section.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a physical model of the electric power steering system.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to an embodiment of the invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the motor control ECU.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the disturbance torque estimator.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the torque control section.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of coefficient value setting processing performed by the coefficient value setting unit.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of the return characteristic when the reaction force characteristic during steering intervention is used as it is as the return characteristic after the hand is released, and an example of the return characteristic when k2 is set smaller than k1 .
  • An embodiment of the present invention includes a manual steering command value generation unit that generates a manual steering command value, and adds the manual steering command value to an automatic steering command value given in an automatic operation mode to calculate an integrated angle command value.
  • an integrated angle command value calculation unit that performs integrated angle command value calculation, a control unit that performs angle control of an electric motor for steering angle control based on the integrated angle command value, and a gripping state in which the driver grips the steering wheel or whether the driver is a hands-on/off determination unit that determines whether the steering wheel is in a hands-free state
  • the manual steering command value generation unit is configured to generate the manual steering command value based on an equation of motion. and further comprising a coefficient value changing unit that changes the value of at least one of the coefficients included in the equation of motion according to the determination result of the hands-on/off determining unit.
  • the equation of motion includes inertia, a spring constant, and a viscous damping coefficient as coefficients
  • the coefficient value changing unit includes at least one of the inertia, the spring constant, and the viscous damping coefficient. The value is changed according to the determination result of the hands-on/off determination section.
  • the hands-on/off determination unit determines that the steering wheel is in a gripping state when the steering torque is equal to or greater than a predetermined threshold value, and when the state in which the steering torque is less than the threshold value continues for a predetermined time or longer. It is configured to determine that it is in a hands-free state.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • An electric power steering system 1 includes a steering wheel (handle) 2 as a steering member for steering a vehicle, a steering mechanism 4 for steering wheels 3 in conjunction with the rotation of the steering wheel 2, and a driver. and a steering assist mechanism 5 for assisting the steering of the vehicle.
  • the steering wheel 2 and steering mechanism 4 are mechanically connected via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7 .
  • the steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to the steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to the intermediate shaft 7.
  • the input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar 10 so as to be relatively rotatable.
  • a torque sensor 12 is arranged near the torsion bar 10 .
  • the torque sensor 12 detects a steering torque (torsion bar torque) Ttb applied to the steering wheel 2 based on relative rotational displacement amounts of the input shaft 8 and the output shaft 9 .
  • the steering torque Ttb detected by the torque sensor 12 is, for example, a positive value for torque for steering to the left and a negative value for torque for steering to the right.
  • the magnitude of the steering torque Ttb increases as the absolute value increases.
  • the steering mechanism 4 consists of a rack and pinion mechanism including a pinion shaft 13 and a rack shaft 14 as a steering shaft.
  • the steered wheels 3 are connected to each end of the rack shaft 14 via tie rods 15 and knuckle arms (not shown).
  • the pinion shaft 13 is connected to the intermediate shaft 7 .
  • the pinion shaft 13 rotates in conjunction with steering of the steering wheel 2 .
  • a pinion 16 is connected to the tip of the pinion shaft 13 .
  • the rack shaft 14 extends linearly along the lateral direction of the vehicle.
  • a rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed in the axially intermediate portion of the rack shaft 14 .
  • the pinion 16 and rack 17 convert the rotation of the pinion shaft 13 into axial movement of the rack shaft 14 .
  • the steerable wheels 3 can be steered.
  • the steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 for generating a steering assist force (assist torque) and a speed reducer 19 for amplifying the output torque of the electric motor 18 and transmitting it to the steering mechanism 4 .
  • the speed reducer 19 comprises a worm gear mechanism including a worm gear 20 and a worm wheel 21 meshing with the worm gear 20 .
  • the speed reducer 19 is accommodated in a gear housing 22 as a transmission mechanism housing.
  • the reduction ratio (gear ratio) of the speed reducer 19 may be represented by N.
  • the reduction ratio N is defined as the ratio ⁇ wg / ⁇ ww of the rotation angle ⁇ wg of the worm gear 20 to the rotation angle ⁇ ww of the worm wheel 21 .
  • the worm gear 20 is rotationally driven by the electric motor 18 . Also, the worm wheel 21 is connected to the output shaft 9 so as to be rotatable together.
  • the worm gear 20 When the worm gear 20 is rotationally driven by the electric motor 18, the worm wheel 21 is rotationally driven, motor torque is applied to the steering shaft 6, and the steering shaft 6 (output shaft 9) rotates. Rotation of the steering shaft 6 is transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7 . Rotation of the pinion shaft 13 is converted into axial movement of the rack shaft 14 . As a result, the steerable wheels 3 are steered. That is, by rotationally driving the worm gear 20 with the electric motor 18, the steering assistance with the electric motor 18 and the steering of the steerable wheels 3 become possible.
  • the electric motor 18 is provided with a rotation angle sensor 23 for detecting the rotation angle of the rotor of the electric motor 18 .
  • the torque applied to the output shaft 9 includes motor torque by the electric motor 18 and disturbance torque other than the motor torque.
  • the disturbance torque T lc other than the motor torque includes steering torque T tb , road load torque (road surface reaction torque) T rl , friction torque T f and the like.
  • the steering torque Ttb is torque applied to the output shaft 9 from the steering wheel 2 side due to force applied to the steering wheel 2 by the driver (driver torque), force generated by steering inertia, or the like.
  • the road load torque Trl is generated by the self-aligning torque generated in the tire, the force generated by the suspension and tire wheel alignment, the frictional force of the rack and pinion mechanism, and the like. is the torque applied to
  • the vehicle has a CCD (Charge Coupled Device) camera 25 that captures the road in front of the vehicle, a GPS (Global Positioning System) 26 that detects the position of the vehicle, and a radar that detects road shapes and obstacles. 27, a map information memory 28 storing map information and a vehicle speed sensor 29 for detecting vehicle speed V are mounted.
  • CCD Charge Coupled Device
  • GPS Global Positioning System
  • the CCD camera 25, GPS 26, radar 27, map information memory 28, and vehicle speed sensor 29 are connected to a host ECU (ECU: Electronic Control Unit) 201 for controlling automatic driving. Based on the information and map information obtained by the CCD camera 25, the GPS 26, the radar 27 and the vehicle speed sensor 29, the host ECU 201 recognizes the surrounding environment, estimates the position of the vehicle, plans routes, etc., and determines control target values for steering and drive actuators. make a decision.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the operation modes include a normal mode and an automatic operation mode.
  • the host ECU 201 sets an automatic steering command value ⁇ * c,ad for automatic driving (including driving assistance) in the automatic driving mode.
  • the automatic driving control is a control that causes the vehicle to travel along the target travel route.
  • the automatic steering command value ⁇ * c,ad is a target steering angle value for causing the vehicle to travel along the target travel route. Since the processing for setting the automatic steering command value ⁇ * c,ad is well known, detailed description thereof will be omitted here.
  • the host ECU 201 sets the automatic steering command value ⁇ * c,ad to zero.
  • the host ECU 201 also outputs a mode signal S mode indicating whether the operation mode is the normal mode or the automatic operation mode.
  • the mode signal S mode , the automatic steering command value ⁇ * c,ad set by the host ECU 201, and the vehicle speed V are given to the motor control ECU 202 via the vehicle-mounted network.
  • the steering torque T tb detected by the torque sensor 12 and the output signal of the rotation angle sensor 23 are input to the motor control ECU 202 .
  • the motor control ECU 202 controls the electric motor 18 based on these input signals and information given from the host ECU 201 .
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the motor control ECU 202. As shown in FIG.
  • the motor control ECU 202 includes a microcomputer 40, a drive circuit (inverter circuit) 31 that is controlled by the microcomputer 40 and supplies power to the electric motor 18, and a current that flows through the electric motor 18 (hereinafter referred to as "motor current Im, int ”).
  • the microcomputer 40 has a CPU and memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), and functions as a plurality of functional processing units by executing predetermined programs.
  • the plurality of functional processing units include a rotation angle calculation unit 41, a reduction ratio division unit 42, a hands-on/off determination unit 43, a coefficient value setting unit 44, a manual steering command value generation unit 45, an integrated angle command value A calculation unit 46, an angle control unit 47, and a torque control unit 48 are included.
  • the rotation angle calculator 41 calculates the rotor rotation angle ⁇ m,int of the electric motor 18 based on the output signal of the rotation angle sensor 23 .
  • a reduction ratio dividing unit 42 divides the rotor rotation angle ⁇ m ,int by the reduction ratio N to convert the rotor rotation angle ⁇ m ,int into the rotation angle (actual steering angle) ⁇ c,int of the output shaft 9. .
  • the hands-on/off determination unit 43 determines whether the driver is gripping the steering wheel 2 (hands-on) or the driver is not gripping the steering wheel 2 (hands-off).
  • the hands-on/off determining unit 43 estimates the driver torque, which is the torque applied to the steering wheel 2 by the driver, based on the steering torque Ttb and the actual steering angle ⁇ c,int or the rotor rotation angle ⁇ m,int , for example. If the driver torque is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined that the gripped state is present, and if the driver torque is less than the threshold value for a predetermined time or longer, it may be determined that the hand is released.
  • a hands-on/off determination unit 43 for example, A "steering wheel operation state determination unit" described in JP-A-2003-200053 or the like can be used.
  • the hands-on/off determination unit 43 determines that the gripping state is established. It may be determined that there is. In this case, after the steering torque Ttb changes from a state equal to or greater than the threshold value to less than the threshold value, it is determined to be in the gripping state until it is determined to be in the hands-off state.
  • the hands-on/off determination unit 43 performs hands-on when the steering torque Ttb is greater than or equal to a first threshold value (eg, 1 Nm), and hands-off when the steering torque Ttb is less than or equal to a second threshold value (eg, 0.5 Nm) different from the first threshold value. It may be a hands-on/off determination unit having a hysteresis characteristic such that it determines that
  • the coefficient value setting unit 44 sets the lower column inertia J c , the spring constant k, and the viscous damping coefficient c used by the manual steering command value generation unit 45 in the automatic operation mode based on the hands-on/off determination result of the hands-on/off determination unit 43. set.
  • the manual steering command value generator 45 is provided to set the steering angle corresponding to the steering wheel operation as manual steering command values ⁇ * c, md when the driver operates the steering wheel 2 .
  • a manual steering command value generator 45 uses the vehicle speed V and the steering torque Ttb detected by the torque sensor 12 to generate manual steering command values ⁇ * c, md . Details of the operation of the manual steering command value generator 45 will be described later.
  • the integrated angle command value calculation unit 46 adds the manual steering command value ⁇ *c, md to the automatic steering command value ⁇ * c,ad set by the host ECU 201 to calculate the integrated angle command value ⁇ * c,int . do.
  • the angle control unit 47 calculates a motor torque command value T * m ,int , which is a target value of the motor torque of the electric motor 18, based on the integrated angle command value ⁇ * c ,int .
  • the torque control unit 48 drives the drive circuit 31 so that the motor torque of the electric motor 18 approaches the motor torque command value T * m,int . That is, the control unit including the angle control unit 47 and the torque control unit 48 controls the actual steering angle ⁇ c,int (the rotation angle ⁇ c,int of the output shaft 9) to approach the integrated angle command value ⁇ * c,int. , drive and control the drive circuit 31 . Details of the operations of the angle control section 47 and the torque control section 48 will be described later.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the manual steering command value generator 45. As shown in FIG.
  • the manual steering command value generation unit 45 includes an assist torque command value setting unit 51 and a command value setting unit 52.
  • the assist torque command value setting unit 51 sets assist torque command values T * m and md, which are target values of assist torque required for manual operation.
  • the assist torque command value setting unit 51 sets assist torque command values T * m and md based on the vehicle speed V and the steering torque Ttb detected by the torque sensor 12 .
  • a setting example of the assist torque command values T * m, md with respect to the steering torque Ttb is shown in FIG.
  • the assist torque command values T * m, md are positive values when the electric motor 18 is to generate a steering assist force for left steering, and the electric motor 18 generates a steering assist force for right steering. Negative value when it should.
  • the assist torque command values T * m, md are positive for a positive value of the steering torque Ttb and negative for a negative value of the steering torque Ttb .
  • the assist torque command values T * m, md are set such that the absolute value thereof increases as the absolute value of the steering torque Ttb increases.
  • the assist torque command values T * m, md are set such that the higher the vehicle speed V, the smaller the absolute value thereof.
  • the assist torque command value setting unit 51 may calculate the assist torque command values T * m, md by multiplying the steering torque Ttb by a preset constant.
  • the command value setting unit 52 uses the reference EPS model to set the manual steering command value ⁇ * c. Set md .
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the reference EPS model used by the command value setting unit 52.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the reference EPS model used by the command value setting unit 52.
  • This reference EPS model is a single inertia model that includes a lower column.
  • a lower column corresponds to the output shaft 9 and the worm wheel 21 .
  • Jc is the inertia of the lower column
  • ⁇ c is the rotation angle of the lower column
  • Ttb is the steering torque.
  • This reference EPS model is based on the steering torque Ttb , the assist torque command values T * m, md, the output shaft torque command values NT * m, md acting on the output shaft 9 from the electric motor 18, and the road load torque
  • This is a model for generating (estimating) the rotation angle ⁇ c of the lower column when Trl is given to the lower column.
  • the road load torque Trl is expressed by the following equation (1) using a spring constant k and a viscous damping coefficient c.
  • T rl ⁇ k ⁇ c ⁇ c(d ⁇ c /dt) (1)
  • a motion equation of the reference EPS model is represented by the following equation (2).
  • the command value setting unit 52 substitutes the steering torque Ttb detected by the torque sensor 12 into Ttb , and substitutes the assist torque command values T*m, T * m, md set by the assist torque command value setting unit 51 into T * m and md. By substituting md and solving the differential equation of equation (2), the rotation angle ⁇ c of the lower column is calculated. Then, the command value setting unit 52 sets the obtained rotation angle ⁇ c of the lower column as the manual steering command value ⁇ * c,md .
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the angle control section 47. As shown in FIG.
  • the angle control unit 47 calculates a motor torque command value T * m , int based on the integrated angle command value ⁇ * c , int .
  • the angle control unit 47 includes a low-pass filter (LPF) 61, a feedback control unit 62, a feedforward control unit 63, a disturbance torque estimation unit 64, a torque addition unit 65, a disturbance torque compensation unit 66, and a reduction ratio division.
  • LPF low-pass filter
  • a section 67 and a speed reduction ratio multiplication section 68 are included.
  • the low-pass filter 61 performs low-pass filter processing on the integrated angle command value ⁇ * c,int .
  • the integrated angle command value ⁇ * c, intf after low-pass filtering is given to the feedback control section 62 and the feedforward control section 63 .
  • the feedback control unit 62 is provided to bring the actual steering angle ⁇ c,int calculated by the reduction ratio dividing unit 42 (see FIG. 2) closer to the integrated angle command value ⁇ * c,intf after low-pass filtering.
  • the feedback control section 62 includes an angular deviation calculation section 62A and a PD control section 62B.
  • the angle deviation calculation unit 62A calculates the deviation ( ⁇ * c , intf - ⁇ c,int ) may be calculated as the angular deviation ⁇ c,int .
  • the PD control section 62B calculates the feedback control torque T fb ,int by performing a PD calculation (proportional differential calculation) on the angular deviation ⁇ c, int calculated by the angular deviation calculating section 62A.
  • the feedback control torque T fb,int is applied to the torque adder 65 .
  • the feedforward control unit 63 is provided to compensate for delay in response due to inertia of the electric power steering system 1 and improve control response.
  • Feedforward control section 63 includes an angular acceleration calculation section 63A and an inertia multiplication section 63B.
  • the angular acceleration calculator 63A calculates a target angular acceleration d 2 ⁇ * c,intf /dt 2 by second-order differentiating the integrated angle command value ⁇ * c, intf.
  • the inertia J is obtained, for example, from a physical model (see FIG. 7) of the electric power steering system 1, which will be described later.
  • the feedforward control torque Tff ,int is given to the torque adder 65 as an inertia compensation value.
  • the torque adder 65 calculates a basic torque command value (T fb,int +T ff, int ) by adding the feedforward control torque T ff,int to the feedback control torque T fb,int .
  • the disturbance torque estimator 64 is provided for estimating nonlinear torque (disturbance torque: torque other than motor torque) generated as a disturbance in the plant (controlled object of the electric motor 18).
  • the disturbance torque estimation value ⁇ T lc calculated by the disturbance torque estimator 64 is given to the disturbance torque compensator 66 as a disturbance torque compensation value.
  • the output shaft torque command value T * c,int is given to the reduction ratio dividing section 67 .
  • a reduction ratio division unit 67 divides the output shaft torque command value T * c,int by the reduction ratio N to calculate a motor torque command value T * m,int .
  • This motor torque command value T * m,int is given to the torque control section 48 (see FIG. 2).
  • the disturbance torque estimator 64 will be described in detail.
  • the disturbance torque estimator 64 uses, for example, the physical model 101 of the electric power steering system 1 shown in FIG. Consists of observers.
  • This physical model 101 includes a plant (an example of a motor driven object) 102 including an output shaft 9 and a worm wheel 21 fixed to the output shaft 9 .
  • the plant 102 is provided with a steering torque Ttb from the steering wheel 2 through the torsion bar 10 and a road load torque Trl from the steered wheels 3 side.
  • Tlc indicates disturbance torque other than the motor torque applied to the plant 102 .
  • the disturbance torque Tlc is shown as the sum of the steering torque Ttb , the road load torque Trl , and the friction torque Tf . contains.
  • the state equation for the physical model 101 in FIG. 7 is expressed by the following formula (4).
  • x is a state variable vector
  • u1 is a known input vector
  • u2 is an unknown input vector
  • y is an output vector (measured value).
  • A is the system matrix
  • B1 is the first input matrix
  • B2 is the second input matrix
  • C is the output matrix
  • D is the feedthrough matrix.
  • x e is a state variable vector of the extended system and is expressed by the following equation (6).
  • a e is a system matrix of the extended system
  • B e is a known input matrix of the extended system
  • C e is an output matrix of the extended system.
  • a disturbance observer (extended state observer) represented by the following equation (7) is constructed from the extended state equation of equation (5) above.
  • ⁇ x e represents the estimated value of x e .
  • L is an observer gain.
  • ⁇ y represents the estimated value of y.
  • ⁇ x e is represented by the following equation (8).
  • ⁇ c ,int is the estimated value of ⁇ c ,int
  • ⁇ Tlc is the estimated value of Tlc .
  • the disturbance torque estimator 64 calculates the state variable vector ⁇ xe based on the equation (7).
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the disturbance torque estimator 64. As shown in FIG. 8
  • the disturbance torque estimation unit 64 includes an input vector input unit 81, an output matrix multiplication unit 82, a first addition unit 83, a gain multiplication unit 84, an input matrix multiplication unit 85, a system matrix multiplication unit 86, a second It includes an addition section 87 , an integration section 88 and a state variable vector output section 89 .
  • the input vector input unit 81 outputs an input vector u1 .
  • the output of the integrator 88 is the state variable vector ⁇ x e (see equation (8) above).
  • an initial value is given as the state variable vector ⁇ xe .
  • the initial value of the state variable vector ⁇ x e is 0, for example.
  • a system matrix multiplier 86 multiplies the state variable vector ⁇ x e by the system matrix A e .
  • the output matrix multiplier 82 multiplies the state variable vector ⁇ x e by the output matrix C e .
  • the gain multiplier 84 multiplies the output (y ⁇ y) of the first adder 83 by the observer gain L (see the above equation (7)).
  • the input matrix multiplication unit 85 multiplies the input vector u1 output from the input vector input unit 81 by the input matrix Be .
  • the second adder 87 outputs the output (Be ⁇ u 1 ) of the input matrix multiplier 85, the output (A e ⁇ x e ) of the system matrix multiplier 86, and the output of the gain multiplier 84 (L(y ⁇ ⁇ y)) is added to calculate the differential value d ⁇ x e /dt of the state variable vector.
  • the integrator 88 calculates the state variable vector ⁇ x e by integrating the output (d ⁇ x e /dt) of the second adder 87 .
  • a state variable vector output unit 89 calculates an estimated disturbance torque value ⁇ T lc , an estimated steering angle value ⁇ c,int, and an estimated angular velocity value d ⁇ c,int /dt based on the state variable vector ⁇ x e . .
  • a general disturbance observer consists of an inverse model of the plant and a low-pass filter.
  • the equation of motion of the plant is expressed by Equation (3) as described above. Therefore, the inverse model of the plant becomes the following equation (9).
  • Inputs to a general disturbance observer are J ⁇ d 2 ⁇ c,int /dt 2 and N ⁇ T * m, int . 23 noise.
  • the noise effect due to differentiation can be reduced.
  • the disturbance torque estimator 64 a general disturbance observer composed of an inverse model of the plant and a low-pass filter may be used.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the electrical configuration of the torque control section 48.
  • Torque control unit 48 includes motor current command value calculation unit 91 , current deviation calculation unit 92 , PI control unit 93 , and PWM (Pulse Width Modulation) control unit 94 .
  • the motor current command value calculation unit 91 divides the motor torque command value T * m,int calculated by the angle control unit 47 by the torque constant Kt of the electric motor 18 to obtain the motor current command value I * m,int. to calculate
  • the PI control unit 93 performs PI calculation (proportional-integral calculation) on the current deviation ⁇ I m,int calculated by the current deviation calculation unit 92, thereby converting the motor current Im, int flowing through the electric motor 18 into the motor current command value. Generate a drive command value for leading to I * m,int .
  • the PWM control section 94 generates a PWM control signal having a duty ratio corresponding to the drive command value, and supplies it to the drive circuit 31 . As a result, electric power corresponding to the drive command value is supplied to the electric motor 18 .
  • the coefficient value setting unit 44 performs coefficient value setting processing for setting the lower column inertia J c , the spring constant k, and the viscous damping coefficient c during the automatic operation mode.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of coefficient value setting processing performed by the coefficient value setting unit 44.
  • FIG. The coefficient value setting process shown in FIG. 10 is started each time the automatic operation mode is started, and is repeatedly performed at predetermined calculation cycles until the automatic operation mode is canceled.
  • J c1 , k 1 and c 1 are the lower column inertia J c , spring constant k and viscous damping coefficient c, respectively, for designing reaction force characteristics during steering interventions.
  • J c2 , k 2 and c 2 are the lower column inertia J c , spring constant k and viscous damping coefficient c for designing return characteristics after hands off.
  • J c1 , k 1 and c 1 and J c2 , k 2 and c 2 are preset and stored in memory.
  • the coefficient value setting unit 44 sets J c1 , k 1 and c 1 as the lower column inertia J c , the spring constant k and the viscous damping coefficient c in the initial setting when the power is turned on.
  • the coefficient value setting unit 44 determines whether or not the determination result of the hands-on/off determination unit 43 is the hands-free state (step S1).
  • step S1 NO
  • the coefficient value setting unit 44 sets the lower column inertia J c and the spring constant k and a viscous damping coefficient c are set to J c1 , k 1 and c 1 (step S2). Then, the processing in the current calculation cycle ends.
  • the coefficient value setting unit 44 gradually brings J c2 , k 2 and c 2 closer to J c1 , k 1 and c 1 over a period of about 0.5 seconds to 1 second, respectively, until J c1 , k 1 and You may make it switch to c1 .
  • J c2 , k 2 and c 2 are switched to J c1 , k 1 and c 1 after a plurality of calculation cycles.
  • the hands-on/off determination unit 43 determines that if the steering torque Ttb is equal to or greater than the first threshold value (for example, 1 Nm) as described above, the hands-on state and the steering torque Ttb are different from the first threshold value.
  • the coefficient value setting unit 44 may switch the coefficient value as follows. That is, the coefficient value setting unit 44 gradually brings J c2 , k 2 and c 2 closer to J c1 , k 1 and c 1 from the time point when the steering torque T tb exceeds the second threshold.
  • the coefficient value setting unit 44 sets J c1 , k 1 and c 1 as the lower column inertia J c , the spring constant k and the viscous damping coefficient c.
  • step S1 if the determination result of the hands-on/off determination unit 43 is the hands-free state (for example, the state in which the steering torque Ttb is less than the threshold has continued for a predetermined time or longer) (step S1: YES), the lower column inertia J c2 , k 2 and c 2 are set as J c , spring constant k and viscous damping coefficient c, respectively (step S3). Then, the processing in the current calculation cycle ends.
  • the determination result of the hands-on/off determination unit 43 is the hands-free state (for example, the state in which the steering torque Ttb is less than the threshold has continued for a predetermined time or longer) (step S1: YES)
  • the lower column inertia J c2 , k 2 and c 2 are set as J c , spring constant k and viscous damping coefficient c, respectively (step S3).
  • the coefficient value setting unit 44 gradually brings J c1 , k 1 and c 1 closer to J c2 , k 2 and c 2 over a period of about 0.5 seconds to 1 second, respectively, until J c1 , k 1 and You may make it switch to c1 .
  • J c1 , k 1 and c 1 are switched to J c2 , k 2 and c 2 after a plurality of calculation cycles.
  • the hands-on/off determination unit 43 determines that if the steering torque Ttb is equal to or greater than the first threshold value (for example, 1 Nm) as described above, the hands-on state and the steering torque Ttb are different from the first threshold value.
  • the coefficient value setting unit 44 may switch the coefficient value as follows. That is, when the steering torque Ttb falls below the first threshold, the coefficient value setting unit 44 gradually brings J c1 , k 1 and c 1 closer to J c2 , k 2 and c 2 , respectively.
  • the coefficient value setting unit 44 sets J c2 , k 2 and c 2 as the lower column inertia J c , the spring constant k and the viscous damping coefficient c.
  • the coefficient value setting unit 44 sets J c1 , k 1 and c 1 as the lower column inertia J c , the spring constant k and the viscous damping coefficient c, respectively. That is, in the normal mode, the lower column inertia J c , spring constant k and viscous damping coefficient c are not changed.
  • J c2 , k 2 and c 2 are set as follows for J c1 , k 1 and c 1 , for example.
  • the reaction force characteristic during steering intervention is used as it is as the return characteristic after the hand is released (the characteristic that the manual steering command values ⁇ * c, md converge to zero)
  • the return characteristic after the hand is released is fast, and the vehicle is in good condition.
  • Jc2 is set larger than Jc1
  • k2 is set smaller than k1
  • c2 is set larger than c1 .
  • the dashed line Q1 in FIG. 11 indicates the return characteristic when the reaction force characteristic during steering intervention is used as it is as the return characteristic after the hand is released
  • the solid line Q2 in FIG. 11 indicates the return characteristic when k2 is set smaller than k1 . It shows return characteristics. If k2 is set smaller than k1 , the convergence of the manual steering command value ⁇ * c,md to zero is delayed.
  • the coefficient value setting unit 44 may change all of the lower column inertia J c , the spring constant k, and the viscous damping coefficient c based on the hands-on-off determination result. Either one of the spring constant k and the viscous damping coefficient c or any combination of the two may be changed. That is, the coefficient value setting unit 44 may change at least one of the lower column inertia J c , the spring constant k, and the viscous damping coefficient c based on the hands-on/off determination result.
  • At least one of the lower column inertia J c , the spring constant k, and the viscous damping coefficient c can be changed in automatic operation mode according to the determination result of the hands-on-off determination unit 43 . This makes it possible to individually set the reaction force characteristic during steering intervention and the return characteristic after hand-off.

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Abstract

モータ制御装置は、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバがステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部とを含む。手動操舵指令値生成部は、運動方程式に基づいて手動操舵指令値を生成するように構成されている。モータ制御装置は、ハンズオンオフ判定部の判定結果に応じて、運動方程式に含まれる係数のうちの少なくとも１つの係数の値を変更する係数値変更部をさらに含む。

Description

モータ制御装置
　この発明は、舵角制御用の電動モータを制御するモータ制御装置に関する。
　下記特許文献１には、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を演算する手動操舵指令値演算部と、自動操舵指令値に手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、統合角度指令値に基づいて、電動モータを角度制御する制御部とを含むモータ制御装置が開示されている。
　特許文献１の手動操舵指令値演算部は、リファレンスＥＰＳモデルを用いて手動操舵指令値を演算している。具体的には、手動操舵指令値演算部は、仮想反力を与えるためのばね定数および粘性減衰係数を係数として含む運動方程式に基づいて、手動操舵指令値を演算している。ばね定数および粘性減衰係数は、ドライバが操舵介入した場合に適切な操舵反力が発生するように設計されると思われる。
特開２０１９－１９４０５９号公報
　特許文献１に記載のモータ制御装置では、ドライバが操舵介入した場合の反力特性を設計できるが、操舵介入後にドライバがハンドルから手を放して自動運転に戻る際の戻り特性（手動操舵指令値が零に収束する特性）は、成り行きになってしまう。言い換えれば、自動運転に戻る際には、操舵介入時の操舵反力のために設計した特性によって、手動操舵指令値が零に収束する。
　反対に戻り特性を優先して、ばね定数および粘性減衰係数を設計した場合、操舵介入中の反力特性は、成り行きになってしまう。
　この発明の一実施形態の目的は、操舵介入中の反力特性と、手放し後の戻り特性とを個別に設定できるようになる、モータ制御装置を提供することである。
　本発明の一実施形態は、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、自動運転モード時に与えられる自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記統合角度指令値に基づいて、舵角制御用の電動モータを角度制御する制御部と、ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、運動方程式に基づいて前記手動操舵指令値を生成するように構成されており、前記ハンズオンオフ判定部の判定結果に応じて、前記運動方程式に含まれる係数のうちの少なくとも１つの係数の値を変更する係数値変更部をさらに含む、モータ制御装置を提供する。
　この構成では、操舵介入中の反力特性と、手放し後の戻り特性とを個別に設定できるようになる。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。 図２は、モータ制御用ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図である。 図３は、手動操舵指令値生成部の構成を示すブロック図である。 図４は、操舵トルクＴｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ａｄの設定例を示すグラフである。 図５は、指令値設定部で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。 図６は、角度制御部の構成を示すブロック図である。 図７は、電動パワーステアリングシステムの物理モデルの構成例を示す模式図である。 図８は、外乱トルク推定部の構成を示すブロック図である。 図９は、トルク制御部の構成を示す模式図である。 図１０は、係数値設定部によって行われる係数値設定処理の手順を示すフローチャートである。 図１１は、操舵介入中の反力特性をそのまま手放し後の戻り特性として用いた場合の戻り特性およびｋ２をｋ１よりも小さく設定した場合の戻り特性の一例を示すグラフである。
　［本発明の実施形態の説明］
　本発明の一実施形態は、手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、自動運転モード時に与えられる自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記統合角度指令値に基づいて、舵角制御用の電動モータを角度制御する制御部と、ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部とを含み、前記手動操舵指令値生成部は、運動方程式に基づいて前記手動操舵指令値を生成するように構成されており、前記ハンズオンオフ判定部の判定結果に応じて、前記運動方程式に含まれる係数のうちの少なくとも１つの係数の値を変更する係数値変更部をさらに含む、モータ制御装置を提供する。
　この構成では、操舵介入中の反力特性と、手放し後の戻り特性とを個別に設定できるようになる。
　本発明の一実施形態では、前記運動方程式は、慣性、ばね定数および粘性減衰係数を係数として含み、前記係数値変更部は、前記慣性、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも１つの値を、前記ハンズオンオフ判定部の判定結果に応じて変更するように構成されている。
　本発明の一実施形態では、前記ハンズオンオフ判定部は、操舵トルクが所定の閾値以上であれば把持状態と判定し、前記操舵トルクが閾値未満である状態が所定時間以上継続しているときに手放し状態であると判定するように構成されている。
　［本発明の実施形態の詳細な説明］
　以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
［１］電動パワーステアリングシステムの概略構成
　図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。
　電動パワーステアリングシステム１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール（ハンドル）２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、ドライバの操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。
　ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
　トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１２が配置されている。トルクセンサ１２は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルク（トーションバートルク）Ｔｔｂを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｔｂは、例えば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、右方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクＴｔｂの大きさが大きくなるものとする。
　転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。
　ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
　ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
　操舵補助機構５は、操舵補助力（アシストトルク）を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。以下において、減速機１９の減速比（ギヤ比）をＮで表す場合がある。減速比Ｎは、ウォームホイール２１の回転角θｗｗに対するウォームギヤ２０の回転角θｗｇの比θｗｇ／θｗｗとして定義される。
　ウォームギヤ２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、出力軸９に一体回転可能に連結されている。
　電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６にモータトルクが付与されるとともにステアリングシャフト６（出力軸９）が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助や転舵輪３の転舵が可能となる。電動モータ１８には、電動モータ１８のロータの回転角を検出するための回転角センサ２３が設けられている。
　出力軸９（電動モータ１８の駆動対象の一例）に加えられるトルクとしては、電動モータ１８によるモータトルクと、モータトルク以外の外乱トルクとがある。モータトルク以外の外乱トルクＴｌｃには、操舵トルクＴｔｂ、路面負荷トルク（路面反力トルク）Ｔｒｌ、摩擦トルクＴｆ等が含まれる。
　操舵トルクＴｔｂは、ドライバによってステアリングホイール２に加えられる力（ドライバトルク）や、ステアリング慣性によって発生する力等によって、ステアリングホイール２側から出力軸９に加えられるトルクである。
　路面負荷トルクＴｒｌは、タイヤに発生するセルフアライニングトルク、サスペンションやタイヤホイールアライメントによって発生する力、ラックアンドピニオン機構の摩擦力等によって、転舵輪３側からラック軸１４を介して出力軸９に加えられるトルクである。
　車両には、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２５、自車位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）２６、道路形状や障害物を検出するためのレーダー２７、地図情報を記憶した地図情報メモリ２８および車速Ｖを検出するため車速センサ２９が搭載されている。
　ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７、地図情報メモリ２８および車速センサ２９は、自動運転制御を行うための上位ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）２０１に接続されている。上位ＥＣＵ２０１は、ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７および車速センサ２９によって得られる情報および地図情報を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。
　この実施形態では、運転モードとして、通常モードと自動運転モードとがある。上位ＥＣＵ２０１は、自動運転モード時には、自動運転（運転支援を含む）のための自動操舵指令値θ＊ ｃ，ａｄを設定する。この実施形態では、自動運転制御は、目標走行経路に沿って車両を走行される制御である。自動操舵指令値θ＊ ｃ，ａｄは、車両を目標走行経路に沿って走行させるための操舵角の目標値である。このような自動操舵指令値θ＊ ｃ，ａｄを設定する処理は、周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、通常モード時には、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵指令値θ＊ ｃ，ａｄを零に設定する。
　また、上位ＥＣＵ２０１は、運転モードが通常モードであるか自動運転モードであるかを示すモード信号Ｓｍｏｄｅを出力する。モード信号Ｓｍｏｄｅ、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θ＊ ｃ，ａｄおよび車速Ｖは、車載ネットワークを介して、モータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられる。トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｔｂ、回転角センサ２３の出力信号は、モータ制御用ＥＣＵ２０２に入力される。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらの入力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、電動モータ１８を制御する。
［２］モータ制御用ＥＣＵ２０２
　図２は、モータ制御用ＥＣＵ２０２の電気的構成を説明するためのブロック図である。
　モータ制御用ＥＣＵ２０２は、マイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉｍ，ｉｎｔ」という）を検出するための電流検出回路３２とを備えている。
　マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、回転角演算部４１と、減速比除算部４２と、ハンズオンオフ判定部４３と、係数値設定部４４と、手動操舵指令値生成部４５と、統合角度指令値演算部４６と、角度制御部４７と、トルク制御部４８とが含まれる。
　回転角演算部４１は、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータ回転角θｍ，ｉｎｔを演算する。減速比除算部４２は、ロータ回転角θｍ，ｉｎｔを減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θｍ，ｉｎｔを出力軸９の回転角（実操舵角）θｃ，ｉｎｔに変換する。
　ハンズオンオフ判定部４３は、ドライバがステアリングホイール２を把持している把持状態（ハンズオン）であるか、ドライバがステアリングホイール２を把持していない手放し状態（ハンズオフ）であるかを判定する。ハンズオンオフ判定部４３は、例えば、操舵トルクＴｔｂと、実操舵角θｃ，ｉｎｔまたはロータ回転角θｍ，ｉｎｔとに基づいて、ドライバがステアリングホイール２に加えたトルクであるドライバトルクを推定し、ドライバトルクが所定の閾値以上であれば把持状態と判定し、ドライバトルクが閾値未満である状態が所定時間以上継続しているときに手放し状態であると判定するものであってもよい。この場合、ドライバトルクが閾値以上の状態から閾値未満に変化した後、手放し状態であると判定されるまでの間は、把持状態と判定される。このようなハンズオンオフ判定部４３としては、例えば、特開２０１７－１１４３２４号公報、特開２０１８－１６５１５６号公報、特開２０２０－１４２７０３号公報、特開２０２０－５９３６１号公報、特開２０２０－５９３６２号公報等に記載されている「ハンドル操作状態判定部」を用いることができる。
　ハンズオンオフ判定部４３は、例えば、操舵トルクＴｔｂが所定の閾値以上であれば把持状態と判定し、操舵トルクＴｔｂが閾値未満である状態が所定時間以上継続しているときに手放し状態であると判定するものであってもよい。この場合、操舵トルクＴｔｂが閾値以上の状態から閾値未満に変化した後、手放し状態であると判定されるまでの間は、把持状態と判定される。ハンズオンオフ判定部４３は、操舵トルクＴｔｂが第１閾値(例えば１Ｎｍ)以上になればハンズオン、操舵トルクＴｔｂが第１閾値とは異なる第２閾値(例えば０．５Ｎｍ)以下になればハンズオフと判定するような、ヒステリシス特性をもったハンズオンオフ判定部であってもよい。
　係数値設定部４４は、自動運転モード時に、手動操舵指令値生成部４５によって用いられるロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを、ハンズオンオフ判定部４３のハンズオンオフ判定結果に基づいて設定する。
　手動操舵指令値生成部４５は、ドライバがステアリングホイール２を操作した場合に、当該ステアリングホイール操作に応じた操舵角を手動操舵指令値θ＊ ｃ，ｍｄとして設定するために設けられている。手動操舵指令値生成部４５は、車速Ｖとトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｔｂを用いて手動操舵指令値θ＊ ｃ，ｍｄを生成する。手動操舵指令値生成部４５の動作の詳細については、後述する。
　統合角度指令値演算部４６は、上位ＥＣＵ２０１によって設定される自動操舵指令値θθ＊ ｃ，ａｄに手動操舵指令値θ＊ ｃ，ｍｄを加算して、統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔを演算する。
　角度制御部４７は、統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔに基づいて、電動モータ１８のモータトルクの目標値であるモータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔを演算する。トルク制御部４８は、電動モータ１８のモータトルクがモータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔに近づくように駆動回路３１を駆動する。つまり、角度制御部４７およびトルク制御部４８からなる制御部は、実操舵角θｃ，ｉｎｔ（出力軸９の回転角θｃ，ｉｎｔ）が統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔに近づくように、駆動回路３１を駆動制御する。角度制御部４７およびトルク制御部４８の動作の詳細については、後述する。
　図３は、手動操舵指令値生成部４５の構成を示すブロック図である。
　手動操舵指令値生成部４５は、アシストトルク指令値設定部５１と、指令値設定部５２とを含む。
　アシストトルク指令値設定部５１は、手動操作に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄを設定する。アシストトルク指令値設定部５１は、車速Ｖとトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｔｂに基づいて、アシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄを設定する。操舵トルクＴｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄの設定例は、図４に示されている。
　アシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄは、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。アシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄは、操舵トルクＴｔｂの正の値に対しては正をとり、操舵トルクＴｔｂの負の値に対しては負をとる。そして、アシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄは、操舵トルクＴｔｂの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。アシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄは、車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定される。
　なお、アシストトルク指令値設定部５１は、操舵トルクＴｔｂに予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄを演算してもよい。
　指令値設定部５２は、この実施形態では、リファレンスＥＰＳモデルを用いて、手動操舵指令値θ＊ ｃ．ｍｄを設定する。
　図５は、指令値設定部５２で用いられるリファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。
　このリファレンスＥＰＳモデルは、ロアコラムを含む単一慣性モデルである。ロアコラムは、出力軸９およびウォームホイール２１に対応する。図５において、Ｊｃは、ロアコラムの慣性であり、θｃはロアコラムの回転角であり、Ｔｔｂは、操舵トルクである。このリファレンスＥＰＳモデルは、操舵トルクＴｔｂと、アシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄに基づき電動モータ１８から出力軸９に作用する出力軸トルク指令値Ｎ・Ｔ＊ ｍ，ｍｄと、路面負荷トルクＴｒｌとがロアコラムに与えられたときのロアコラムの回転角θｃを生成（推定）するためのモデルである。路面負荷トルクＴｒｌは、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを用いて、次式（１）で表される。
　Ｔｒｌ＝－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ）　　…(1)
　リファレンスＥＰＳモデルの運動方程式は、次式(2)で表される。
　Ｊｃ・ｄ２θｃ／ｄｔ２＝Ｔｔｂ＋Ｎ・Ｔ＊ ｍ，ｍｄ－ｋ・θｃ－ｃ（ｄθｃ／ｄｔ）　　…(2)
　式(2)の運動方程式の係数である、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃの値は、係数値設定部４４によって設定される。係数値設定部４４の動作の詳細については、後述する。
　指令値設定部５２は、Ｔｔｂにトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴｔｂを代入し、Ｔ＊ ｍ，ｍｄにアシストトルク指令値設定部５１によって設定されるアシストトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｍｄを代入して、式(2)の微分方程式を解くことにより、ロアコラムの回転角θｃを演算する。そして、指令値設定部５２は、得られたロアコラムの回転角θｃを手動操舵指令値θ＊ ｃ，ｍｄとして設定する。
　図６は、角度制御部４７の構成を示すブロック図である。
　角度制御部４７は、統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔに基づいてモータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔを演算する。角度制御部４７は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６１と、フィードバック制御部６２と、フィードフォワード制御部６３と、外乱トルク推定部６４と、トルク加算部６５と、外乱トルク補償部６６と、減速比除算部６７と、減速比乗算部６８とを含む。
　減速比乗算部６８は、減速比除算部６７によって演算されるモータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔに減速機１９の減速比Ｎを乗算することにより、モータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔを出力軸９に作用する出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔ（＝Ｎ・Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔ）に換算する。
　ローパスフィルタ６１は、統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔに対してローパスフィルタ処理を行う。ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔｆは、フィードバック制御部６２およびフィードフォワード制御部６３に与えられる。
　フィードバック制御部６２は、減速比除算部４２（図２参照）によって演算される実操舵角θｃ，ｉｎｔを、ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔｆに近づけるために設けられている。フィードバック制御部６２は、角度偏差演算部６２Ａと、ＰＤ制御部６２Ｂとを含む。角度偏差演算部６２Ａは、統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔｆと、減速比除算部４２によって演算される実操舵角θｃ，ｉｎｔとの偏差Δθｃ，ｉｎｔ（＝θ＊ ｃ，ｉｎｔｆ－θｃ，ｉｎｔ）を演算する。なお、角度偏差演算部６２Ａは、統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔｆと、外乱トルク推定部６４によって演算される操舵角推定値^θｃ，ｉｎｔとの偏差（θ＊ ｃ，ｉｎｔｆ－＾θｃ，ｉｎｔ）を、角度偏差Δθｃ，ｉｎｔとして演算するようにしてもよい。
　ＰＤ制御部６２Ｂは、角度偏差演算部６２Ａによって演算される角度偏差Δθｃ，ｉｎｔに対してＰＤ演算（比例微分演算）を行うことにより、フィードバック制御トルクＴｆｂ，ｉｎｔを演算する。フィードバック制御トルクＴｆｂ，ｉｎｔは、トルク加算部６５に与えられる。
　フィードフォワード制御部６３は、電動パワーステアリングシステム１の慣性による応答性の遅れを補償して、制御の応答性を向上させるために設けられている。フィードフォワード制御部６３は、角加速度演算部６３Ａと慣性乗算部６３Ｂとを含む。角加速度演算部６３Ａは、統合角度指令値θ＊ ｃ，ｉｎｔｆを二階微分することにより、目標角加速度ｄ２θ＊ ｃ，ｉｎｔｆ／ｄｔ２を演算する。
　慣性乗算部６３Ｂは、角加速度演算部６３Ａによって演算された目標角加速度ｄ２θ＊ ｃ，ｉｎｔｆ／ｄｔ２に、電動パワーステアリングシステム１の慣性Ｊを乗算することにより、フィードフォワード制御トルクＴｆｆ，ｉｎｔ（＝Ｊ・ｄ２θ＊ ｃ，ｉｎｔｆ／ｄｔ２）を演算する。慣性Ｊは、例えば、後述する電動パワーステアリングシステム１の物理モデル（図７参照）から求められる。フィードフォワード制御トルクＴｆｆ，ｉｎｔは、慣性補償値として、トルク加算部６５に与えられる。
　トルク加算部６５は、フィードバック制御トルクＴｆｂ，ｉｎｔにフィードフォワード制御トルクＴｆｆ，ｉｎｔを加算することにより、基本トルク指令値（Ｔｆｂ，ｉｎｔ＋Ｔｆｆ，ｉｎｔ）を演算する。
　外乱トルク推定部６４は、プラント（電動モータ１８の制御対象）に外乱として発生する非線形なトルク（外乱トルク：モータトルク以外のトルク）を推定するために設けられている。外乱トルク推定部６４は、プラントへの入力値である出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔ（＝Ｎ・Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔ）と、プラントの出力である実操舵角θｃ，ｉｎｔとに基づいて、外乱トルク（外乱負荷）Ｔｌｃ、操舵角θｃ，ｉｎｔおよび操舵角微分値（角速度）ｄθｃ，ｉｎｔ／ｄｔを推定する。外乱トルクＴｌｃ、操舵角θｃ，ｉｎｔおよび操舵角微分値（角速度）ｄθｃ，ｉｎｔ／ｄｔの推定値を、それぞれ^Ｔｌｃ、^θｃ，ｉｎｔおよびｄ^θｃ，ｉｎｔ／ｄｔで表す。外乱トルク推定部６４の詳細については、後述する。
　外乱トルク推定部６４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔｌｃは、外乱トルク補償値として外乱トルク補償部６６に与えられる。
　外乱トルク補償部６６は、基本トルク指令値（Ｔｆｂ，ｉｎｔ＋Ｔｆｆ，ｉｎｔ）から外乱トルク推定値^Ｔｌｃを減算することにより、出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔ（＝Ｔｆｂ，ｉｎｔ＋Ｔｆｆ，ｉｎｔ－^Ｔｌｃ）を演算する。これにより、外乱トルクが補償された出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔ（出力軸９に対するトルク指令値）が得られる。
　出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔは、減速比除算部６７に与えられる。減速比除算部６７は、出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔを減速比Ｎで除算することにより、モータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔを演算する。このモータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔが、トルク制御部４８（図２参照）に与えられる。
　外乱トルク推定部６４について詳しく説明する。外乱トルク推定部６４は、例えば、図７に示す電動パワーステアリングシステム１の物理モデル１０１を使用して、外乱トルクＴｌｃ、操舵角θｃ，ｉｎｔおよび角速度ｄθｃ，ｉｎｔ／ｄｔを推定する外乱オブザーバから構成されている。
　この物理モデル１０１は、出力軸９および出力軸９に固定されたウォームホイール２１を含むプラント（モータ駆動対象の一例）１０２を含む。プラント１０２には、ステアリングホイール２からトーションバー１０を介して操舵トルクＴｔｂが与えられるとともに、転舵輪３側から路面負荷トルクＴｒｌが与えられる。
　さらに、プラント１０２には、ウォームギヤ２０を介して出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔ（＝Ｎ・Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔ）が与えられるとともに、ウォームホイール２１とウォームギヤ２０との間の摩擦によって摩擦トルクＴｆが与えられる。
　プラント１０２の慣性をＪとすると、物理モデル１０１の慣性についての運動方程式は、次式(3)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ｄ２θｃ，ｉｎｔ／ｄｔ２は、プラント１０２の角加速度である。Ｎは、減速機１９の減速比である。Ｔｌｃは、プラント１０２に与えられるモータトルク以外の外乱トルクを示している。この実施形態では、外乱トルクＴｌｃは、操舵トルクＴｔｂと路面負荷トルクＴｒｌと摩擦トルクＴｆとの和として示されているが、実際には、外乱トルクＴｌｃはこれら以外のトルクを含んでいる。
　図７の物理モデル１０１に対する状態方程式は、次式(4)で表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　前記式(4)において、ｘは状態変数ベクトル、ｕ１は既知入力ベクトル、ｕ２は未知入力ベクトル、ｙは出力ベクトル（測定値）である。前記式(4)において、Ａはシステム行列、Ｂ１は第１入力行列、Ｂ２は第２入力行列、Ｃは出力行列、Ｄは、直達行列である。
　前記状態方程式を、未知入力ベクトルｕ２を状態の１つとして含めた系に拡張する。拡張系の状態方程式（拡張状態方程式）は、次式(5)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　前記式(5)において、ｘｅは、拡張系の状態変数ベクトルであり、次式(6)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　前記式(5)において、Ａｅは拡張系のシステム行列、Ｂｅは拡張系の既知入力行列、Ｃｅは拡張系の出力行列である。
　前記式（5）の拡張状態方程式から、次式（7）の方程式で表される外乱オブザーバ（拡張状態オブザーバ）が構築される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式(7)において、^ｘｅはｘｅの推定値を表している。また、Ｌはオブザーバゲインである。また、^ｙはｙの推定値を表している。^ｘｅは、次式（8）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式(8)において、^θｃ，ｉｎｔはθｃ，ｉｎｔの推定値であり、^ＴｌｃはＴｌｃの推定値である。
　外乱トルク推定部６４は、前記式(7)の方程式に基づいて状態変数ベクトル^ｘｅを演算する。
　図８は、外乱トルク推定部６４の構成を示すブロック図である。
　外乱トルク推定部６４は、入力ベクトル入力部８１と、出力行列乗算部８２と、第１加算部８３と、ゲイン乗算部８４と、入力行列乗算部８５と、システム行列乗算部８６と、第２加算部８７と、積分部８８と、状態変数ベクトル出力部８９とを含む。
　減速比乗算部６８（図６参照）によって演算される出力軸トルク指令値Ｔ＊ ｃ，ｉｎｔ（＝Ｎ・Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔ）は、入力ベクトル入力部８１に与えられる。入力ベクトル入力部８１は、入力ベクトルｕ１を出力する。
　積分部８８の出力が状態変数ベクトル^ｘｅ（前記式(8)参照）となる。演算開始時には、状態変数ベクトル^ｘｅとして初期値が与えられる。状態変数ベクトル^ｘｅの初期値は、たとえば０である。
　システム行列乗算部８６は、状態変数ベクトル^ｘｅにシステム行列Ａｅを乗算する。出力行列乗算部８２は、状態変数ベクトル^ｘｅに出力行列Ｃｅを乗算する。
　第１加算部８３は、減速比除算部４２（図２参照）によって演算された実操舵角θｃ，ｉｎｔである出力ベクトル（測定値）ｙから、出力行列乗算部８２の出力(Ｃｅ・^ｘｅ)を減算する。つまり、第１加算部８３は、出力ベクトルｙと出力ベクトル推定値^ｙ(＝Ｃｅ・^ｘｅ）との差（ｙ－＾ｙ）を演算する。ゲイン乗算部８４は、第１加算部８３の出力（ｙ－＾ｙ）にオブザーバゲインＬ（前記式(7)参照）を乗算する。
　入力行列乗算部８５は、入力ベクトル入力部８１から出力される入力ベクトルｕ１に入力行列Ｂｅを乗算する。第２加算部８７は、入力行列乗算部８５の出力（Ｂｅ・ｕ１）と、システム行列乗算部８６の出力（Ａｅ・^ｘｅ）と、ゲイン乗算部８４の出力（Ｌ（ｙ－＾ｙ））とを加算することにより、状態変数ベクトルの微分値ｄ^ｘｅ／ｄｔを演算する。積分部８８は、第２加算部８７の出力（ｄ^ｘｅ／ｄｔ）を積分することにより、状態変数ベクトル^ｘｅを演算する。状態変数ベクトル出力部８９は、状態変数ベクトル^ｘｅに基づいて、外乱トルク推定値^Ｔｌｃ、操舵角推定値^θｃ，ｉｎｔおよび角速度推定値ｄ^θｃ，ｉｎｔ／ｄｔを演算する。
　一般的な外乱オブザーバは、前述の拡張状態オブザーバとは異なり、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される。プラントの運動方程式は、前述のように式(3)で表される。したがって、プラントの逆モデルは、次式(9)となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　一般的な外乱オブザーバへの入力は、Ｊ・ｄ２θｃ，ｉｎｔ／ｄｔ２およびＮ・Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔであり、実操舵角θｃ，ｉｎｔの二階微分値を用いるため、回転角センサ２３のノイズの影響を大きく受ける。これに対して、前述の実施形態の拡張状態オブザーバでは、積分型で外乱トルクを推定するため、微分によるノイズ影響を低減できる。
　なお、外乱トルク推定部６４として、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される一般的な外乱オブザーバを用いてもよい。
　図９は、トルク制御部４８の電気的構成を示すブロック図である。トルク制御部４８は、モータ電流指令値演算部９１と、電流偏差演算部９２と、ＰＩ制御部９３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部９４とを含む。
　モータ電流指令値演算部９１は、角度制御部４７によって演算されたモータトルク指令値Ｔ＊ ｍ，ｉｎｔを電動モータ１８のトルク定数Ｋｔで除算することにより、モータ電流指令値Ｉ＊ ｍ，ｉｎｔを演算する。
　電流偏差演算部９２は、モータ電流指令値演算部９１によって得られたモータ電流指令値Ｉ＊ ｍ，ｉｎｔと電流検出回路３２によって検出されたモータ電流Ｉｍ，ｉｎｔとの偏差ΔＩｍ，ｉｎｔ（＝Ｉ＊ ｍ，ｉｎｔ－Ｉｍ，ｉｎｔ）を演算する。
　ＰＩ制御部９３は、電流偏差演算部９２によって演算された電流偏差ΔＩｍ，ｉｎｔに対するＰＩ演算（比例積分演算）を行うことにより、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉｍ，ｉｎｔをモータ電流指令値Ｉ＊ ｍ，ｉｎｔに導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部９４は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３１に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給されることになる。
　次に、係数値設定部４４の動作について詳しく説明する。係数値設定部４４は、自動運転モード時に、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃを設定するための係数値設定処理を行う。
　図１０は、係数値設定部４４によって行われる係数値設定処理の手順を示すフローチャートである。図１０に示される係数値設定処理は、自動運転モードが開始される毎に開始され、自動運転モードが解除されるまで、所定の演算周期毎に繰り返し行われる。
　以下において、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１は、それぞれ、操舵介入中の反力特性を設計するための、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃである。Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２は、それぞれ、手放し後の戻り特性を設計するための、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃである。Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１ならびにＪｃ２、ｋ２およびｃ２は、予め設定されてメモリに記憶されている。
　電源オン時の初期設定において、係数値設定部４４は、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、それぞれ、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１を設定しているものとする。
　係数値設定部４４は、ハンズオンオフ判定部４３の判定結果が手放し状態であるか否かを判別する（ステップＳ１）。
　ハンズオンオフ判定部４３の判定結果が把持状態（一例として、操舵トルクＴｔｂが所定の閾値以上）であれば（ステップＳ１：ＮＯ）、係数値設定部４４は、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、それぞれ、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１を設定する（ステップＳ２）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。
　なお、ステップＳ２に移行してきた時点で、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、それぞれ、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２が設定されている場合には、係数値設定部４４は、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２を、それぞれ、０．５秒～１秒程度の時間をかけて、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１に徐々に近づけていって、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１に切り替えるようにしてもよい。この場合には、複数の演算周期を経て、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２がＪｃ１、ｋ１およびｃ１に切り替えられる。
　また経過時間に限らない方法として、ハンズオンオフ判定部４３が、前述したように、操舵トルクＴｔｂが第１閾値(例えば１Ｎｍ)以上になればハンズオン、操舵トルクＴｔｂが第１閾値とは異なる第２閾値(例えば０．５Ｎｍ)以下になればハンズオフと判定するようなハンズオンオフ判定部である場合、係数値設定部４４は、次のように係数値を切り替えてもよい。すなわち、操舵トルクＴｔｂが第２閾値を超えた時点から、係数値設定部４４は、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２を、それぞれ、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１に徐々に近づけていく。その後、操舵トルクＴｔｂが第１閾値に到達した時点で、係数値設定部４４は、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１を設定する。
　ステップＳ１において、ハンズオンオフ判定部４３の判定結果が手放し状態（一例として、操舵トルクＴｔｂが閾値未満である状態が所定時間以上継続している）であれば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、それぞれ、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２を設定する（ステップＳ３）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。
　なお、ステップＳ３に移行してきた時点で、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、それぞれ、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１が設定されている場合には、係数値設定部４４は、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１を、それぞれ、０．５秒～１秒程度の時間をかけて、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２に徐々に近づけていって、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１に切り替えるようにしてもよい。この場合には、複数の演算周期を経て、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１がＪｃ２、ｋ２およびｃ２に切り替えられる。
　また経過時間に限らない方法として、ハンズオンオフ判定部４３が、前述したように、操舵トルクＴｔｂが第１閾値(例えば１Ｎｍ)以上になればハンズオン、操舵トルクＴｔｂが第１閾値とは異なる第２閾値(例えば０．５Ｎｍ)以下になればハンズオフと判定するようなハンズオンオフ判定部である場合、係数値設定部４４は、次のように係数値を切り替えてもよい。すなわち、操舵トルクＴｔｂが第１閾値を下回った時点から、係数値設定部４４は、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１を、それぞれ、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２に徐々に近づけていく。その後、操舵トルクＴｔｂが第２閾値に到達した時点で、係数値設定部４４は、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２を設定する。
　運転モードが通常モードである場合には、係数値設定部４４は、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃとして、それぞれ、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１を設定する。つまり、通常モード時には、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃは変更されない。
　Ｊｃ２、ｋ２およびｃ２は、例えば、Ｊｃ１、ｋ１およびｃ１に対して次のように設定される。例えば、操舵介入中の反力特性をそのまま手放し後の戻り特性（手動操舵指令値θ＊ ｃ，ｍｄが零に収束する特性）として用いた場合には、手放し後の戻り特性が速く、車両に不要な横加速度が発生してしまい、ドライバに不安感を与えてしまうような場合を想定する。このような場合には、Ｊｃ２がＪｃ１よりも大きく設定されたり、ｋ２がｋ１よりも小さく設定されたり、ｃ２がｃ１よりも大きく設定されたりする。
　図１１の破線Ｑ１は、操舵介入中の反力特性をそのまま手放し後の戻り特性として用いた場合の戻り特性を示し、図１１の実線Ｑ２は、ｋ２をｋ１よりも小さく設定した場合の戻り特性を示している。ｋ２をｋ１よりも小さく設定した場合には、手動操舵指令値θ＊ ｃ，ｍｄの零への収束が遅くなる。
　自動運転モードにおいて、係数値設定部４４は、ハンズオンオフ判定結果に基づいて、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃの全てを変更するようにしてもよいし、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃのうちのいずれか１つまたは任意の２つの組合せを変更するようにしてもよい。つまり、係数値設定部４４は、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃのうちの少なくとも１つを、ハンズオンオフ判定結果に基づいて、変更すればよい。
　前述の実施形態では、自動運転モードにおいて、ハンズオンオフ判定部４３の判定結果に応じて、ロアコラム慣性Ｊｃ、ばね定数ｋおよび粘性減衰係数ｃのうちの少なくとも１つの値を変更することができる。これにより、操舵介入中の反力特性と、手放し後の戻り特性とを個別に設定できるようになる。
　前述の実施形態では、この発明をコラムタイプＥＰＳのモータ制御に適用した場合の例を示したが、この発明は、コラムタイプ以外のＥＰＳのモータ制御にも適用することができる。
　本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
　１…電動パワーステアリング装置、３…転舵輪、４…転舵機構、１８…電動モータ、４３…ハンズオンオフ判定部、４４…係数値設定部、４５…手動操舵指令値生成部、４６…統合角度指令値演算部、４７…角度制御部、４８…トルク制御部、５１…アシストトルク指令値設定部、５２…指令値設定部、２０１…上位ＥＣＵ、２０２…モータ制御用ＥＣＵ

Claims (3)

  1. 　手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
    　自動運転モード時に与えられる自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
    　前記統合角度指令値に基づいて、舵角制御用の電動モータを角度制御する制御部と、
    　ドライバがステアリングホイールを把持している把持状態であるか、ドライバが前記ステアリングホイールを把持していない手放し状態であるかを判定するハンズオンオフ判定部とを含み、
    　前記手動操舵指令値生成部は、運動方程式に基づいて前記手動操舵指令値を生成するように構成されており、
    　前記ハンズオンオフ判定部の判定結果に応じて、前記運動方程式に含まれる係数のうちの少なくとも１つの係数の値を変更する係数値変更部をさらに含む、モータ制御装置。
  2. 　前記運動方程式は、慣性、ばね定数および粘性減衰係数を係数として含み、
    　前記係数値変更部は、前記慣性、前記ばね定数および前記粘性減衰係数のうちの少なくとも１つの値を、前記ハンズオンオフ判定部の判定結果に応じて変更するように構成されている、請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記ハンズオンオフ判定部は、操舵トルクが所定の閾値以上であれば把持状態と判定し、前記操舵トルクが閾値未満である状態が所定時間以上継続しているときに手放し状態であると判定するように構成されている、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
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