JP2015048057A - 操舵装置、及び、操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に与える操舵感を向上することができる操舵装置、及び、操舵制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】操舵装置の操舵制御装置は、操舵角速度係数Ｋ１とトルク係数Ｋ２とに基づいて補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部２４と、操舵角速度に応じて操舵角速度係数Ｋ１を設定し負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど操舵角速度係数Ｋ１を大きく設定する操舵角速度係数設定部２２と、操舵トルクに応じてトルク係数Ｋ２を設定し負帰還部のフィードバック量が大きくなるほどトルク係数Ｋ２を大きく設定するトルク係数設定部２３とを有する。そして、操舵制御装置は、操舵トルクが所定の高周波数領域である場合のトルク係数設定部２３のフィードバック量を、操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の操舵角速度係数設定部２２のフィードバック量より大きく設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵装置、及び、操舵制御装置に関する。

車両に搭載される従来の操舵装置、操舵制御装置として、例えば、特許文献１には、車線追従走行制御装置が開示されている。この車線追従走行制御装置は、走行車線と自車両の走行状態とに基づいて、少なくとも操舵系に加えられた外乱トルクを含む状態量を推定し、推定された状態量をフィードバックして指令トルクを算出し、当該指令トルクに応じた操舵トルクを発生させる。このとき、この車線追従走行制御装置は、外乱トルクを高周波成分と低周波成分とに分けて推定し、且つ、推定された外乱トルクの高周波成分のフィードバック分を、低周波成分のフィードバック分よりも小さくしている。

特開２００３−０６３４３７号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の車線追従走行制御装置は、例えば、高周波成分のフィードバック分を相対的に小さくすることで運転者の操舵入力が反映されやすいようにしているが、その背反で高周波成分の外乱によるトルク変動が大きくなり不安定になる傾向にあるなど、操舵感の向上の点で更なる改善の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、運転者に与える操舵感を向上することができる操舵装置、及び、操舵制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る操舵装置は、車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータと、前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出装置と、前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクを検出するトルク検出装置と、基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置とを備え、前記操舵制御装置は、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記操舵角速度に対する前記操舵角速度係数を大きく設定する操舵角速度係数設定部と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて前記トルク係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記トルクに対する前記トルク係数を大きく設定するトルク係数設定部とを有し、前記トルクが所定の高周波数領域である場合の前記トルク係数設定部のフィードバック量を、前記操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の前記操舵角速度係数設定部のフィードバック量より大きく設定することを特徴とする。

また、上記操舵装置では、前記操舵制御装置は、前記操舵角速度が所定の低周波数領域である場合の前記操舵角速度係数設定部のフィードバック量を、前記トルクが所定の低周波数領域である場合の前記トルク係数設定部のフィードバック量より大きく設定するものとすることができる。

また、上記操舵装置では、前記操舵角速度係数設定部は、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じた入力を増幅して出力する第１増幅器と、前記第１増幅器の出力の所定の高周波数成分を除去して前記操舵角速度係数として出力するローパスフィルタ処理を施す第１フィルタと、当該操舵角速度係数設定部の前記負帰還部を構成し前記第１フィルタの出力を所定のフィードバック量で前記第１増幅器の入力に負帰還させる第１負帰還回路とを有し、前記トルク係数設定部は、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じた入力を増幅して出力する第２増幅器と、前記第２増幅器の出力の所定の低周波数成分を除去して前記トルク係数として出力するハイパスフィルタ処理を施す第２フィルタと、当該トルク係数設定部の前記負帰還部を構成し前記第２フィルタの出力を所定のフィードバック量で前記第２増幅器の入力に負帰還させる第２負帰還回路とを有するものとすることができる。

また、上記操舵装置では、前記補正アシスト量算出部は、前記操舵角速度係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクと前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度とに基づいた第１操舵仕事率と、前記トルク係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクの微分値と前記操舵角検出装置によって検出された操舵角とに基づいた第２操舵仕事率とに基づいて、前記補正アシスト量を算出するものとすることができる。

また、上記操舵装置では、前記第１操舵仕事率は、前記操舵角速度係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクと前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度との積を前記トルク検出装置によって検出されたトルクの絶対値で除した値に応じた値であり、前記第２操舵仕事率は、前記トルク係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクの微分値と前記操舵角検出装置によって検出された操舵角との積を前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の絶対値で除した値に応じた値であるものとすることができる。

上記目的を達成するために、本発明に係る操舵装置は、車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータと、前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出装置と、前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクを検出するトルク検出装置と、基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置とを備え、前記操舵制御装置は、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定する操舵角速度係数設定部と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて前記トルク係数を設定するトルク係数設定部とを有し、前記トルクが所定の高周波数領域である場合の前記トルク係数を前記操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の前記操舵角速度係数より大きくすることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る操舵装置は、車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータと、前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出装置と、前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクを検出するトルク検出装置と、基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置とを備え、前記操舵制御装置は、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定する操舵角速度係数設定部と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて前記トルク係数を設定するトルク係数設定部とを有し、前記操舵角速度係数設定部は、前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じた入力を増幅して出力する第１増幅器と、前記第１増幅器の出力の所定の高周波数成分を除去して前記操舵角速度係数として出力するローパスフィルタ処理を施す第１フィルタと、前記第１フィルタの出力を前記第１増幅器の入力に負帰還させる第１負帰還回路とを有し、前記トルク係数設定部は、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じた入力を増幅して出力する第２増幅器と、前記第２増幅器の出力の所定の低周波数成分を除去して前記トルク係数として出力するハイパスフィルタ処理を施す第２フィルタと、前記第２フィルタの出力を前記第２増幅器の入力に負帰還させる第２負帰還回路とを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る操舵制御装置は、車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータとを備える操舵装置を制御するものであり、基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて前記アクチュエータを制御する操舵制御装置であって、前記操舵制御装置は、前記操舵部材の操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、前記操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記操舵角速度に対する前記操舵角速度係数を大きく設定する操舵角速度係数設定部と、前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクに応じて前記トルク係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記トルクに対する前記トルク係数を大きく設定するトルク係数設定部とを備え、前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクが所定の高周波数領域である場合の前記トルク係数設定部のフィードバック量を、前記操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の前記操舵角速度係数設定部におけるフィードバック量より大きく設定することを特徴とする。

本発明に係る操舵装置、及び、操舵制御装置は、運転者に与える操舵感を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る操舵装置の概略構成を表す概略構成図である。 図２は、実施形態に係るＥＰＳ制御ＥＣＵの概略構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係るＥＰＳ制御ＥＣＵのアシスト制御部の概略構成の一例を示すブロック図である。 図４は、Ｋ１設定部、Ｋ２設定部の出力の周波数特性の一例を表す線図である。 図５は、低周波数入力のときのＫ１設定部の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。 図６は、高周波数入力のときのＫ１設定部の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。 図７は、低周波数入力のときのＫ２設定部の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。 図８は、高周波数入力のときのＫ２設定部の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。 図９は、低周波数入力のときの補正量調整部の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。 図１０は、高周波数入力のときの補正量調整部の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る操舵装置の概略構成を表す概略構成図である。

図１に示す本実施形態の操舵装置１は、車両２に搭載され、車両２の操舵輪３を操舵するための装置である。本実施形態の操舵装置１は、典型的には、運転者が知覚する複数の信号、例えば、操舵トルクＭＴ（操舵トルク微分値ＭＴｄｏｔ）、操舵角ＭＡ（操舵角速度ＭＡｄｏｔ）等を複合入力とした操舵系を構成する。これにより、操舵装置１は、人の知覚特性（例えば、低周波数領域では操舵角ＭＡ入力をして、高周波数領域の外乱に対してはトルクで応答する、というような知覚特性）によりマッチした操舵感を付与し、運転者に与える操舵感を向上させている。

本実施形態の操舵装置１は、車両２の操舵力を電動機等の動力により補助するいわゆる電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）である。操舵装置１は、運転者から操舵部材としてのステアリングホイール（以下、特に断りのない限り「ステアリング」と略記する。）４に加えられた操舵力に応じた操舵補助力を得られるように電動機等を駆動することにより、運転者のステアリング操作（操舵操作）を補助する。

以下、図１を参照して操舵装置１の各構成を具体的に説明する。操舵装置１は、図１に示すように、ステアリング４と、操舵軸部としてのステアリングシャフト（以下、特に断りのない限り「シャフト」と略記する。）５と、Ｒ＆Ｐギヤ機構（以下、特に断りのない限り「ギヤ機構」と略記する。）６と、左右一対のタイロッド７とを備える。さらに、操舵装置１は、アクチュエータとしてのＥＰＳ装置８と、操舵角検出装置としての操舵角センサ９と、トルク検出装置としてのトルクセンサ１０と、回転角センサ１１と、操舵制御装置としてのＥＰＳ制御ＥＣＵ１２とを備える。

ステアリング４は、回転軸線Ｘ１周り方向に回転操作可能な部材であり、車両２の運転席に設けられる。運転者は、回転軸線Ｘ１を回転中心としてこのステアリング４を回転操作することでステアリング操作（操舵操作）を行うことができる。

シャフト５は、ステアリング４の回転軸部をなすものである。シャフト５は、一端がステアリング４と連結され、他端がギヤ機構６と連結される。ステアリング４は、このシャフト５を介してギヤ機構６に接続される。シャフト５は、運転者によるステアリング４の回転操作に伴って、ステアリング４と共に中心軸線周り方向に回転可能である。シャフト５は、例えば、アッパシャフト、インタミシャフト、ロアシャフトなどの複数の部材に分割されていてもよい。

ギヤ機構６は、シャフト５と一対のタイロッド７とを機械的に連結するものである。ギヤ機構６は、例えば、いわゆるラックアンドピニオン方式の歯車機構を有する。ギヤ機構６は、シャフト５の中心軸線周り方向の回転運動を一対のタイロッド７の左右方向（典型的には車両２の車幅方向に相当）の直線的な運動に変換する。

一対のタイロッド７は、それぞれ基端部がギヤ機構６に連結され、先端部をなすタイロッドエンドがナックルアームを介して各操舵輪３に連結される。ステアリング４は、シャフト５、ギヤ機構６及び各タイロッド７等を介して各操舵輪３に連結される。

ＥＰＳ装置８は、運転者によるステアリング４に対するステアリング操作をアシストするものであり、当該ステアリング操作を補助するためのトルクを発生させる。ＥＰＳ装置８は、運転者によりステアリング４に入力される操舵力（トルク）を補助する操舵補助力（アシストトルク）を出力する。ＥＰＳ装置８は、アシストトルクをシャフト５に作用させることで運転者のステアリング操作をアシストする。ここで、操舵補助力としてのアシストトルクは、運転者によりステアリング４に入力される操舵力に相当するトルクを補助するトルクである。

ＥＰＳ装置８は、電動機としてのモータ８ａと、減速機８ｂとを有する。本実施形態のＥＰＳ装置８は、例えば、インタミシャフトなどのシャフト５にモータ８ａが設けられたコラムＥＰＳ装置であり、すなわち、いわゆるコラムアシスト式のアシスト機構であるがこれに限らない。

モータ８ａは、電力が供給されることで回転動力（モータトルク）を発生させるコラムアシスト用電動モータであり、例えば、操舵補助力としてアシストトルクを発生するものである。モータ８ａは、減速機８ｂ等を介してシャフト５に動力伝達可能に接続され、減速機８ｂ等を介してシャフト５に操舵補助力を付与する。

ＥＰＳ装置８は、モータ８ａが回転駆動することにより、モータ８ａが発生させた回転動力（トルク）が減速機８ｂを介してシャフト５に伝達され、これにより操舵アシストを行う。このとき、モータ８ａが発生させた回転動力は、減速機８ｂにて減速されトルクが増大されてシャフト５に伝達される。ＥＰＳ装置８は、後述のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２に電気的に接続され、モータ８ａの駆動が制御される。

操舵角センサ９は、ステアリング４の回転角度である操舵角（ハンドル操舵角）を検出するものである。ここでは、操舵角センサ９は、絶対角として操舵角を検出する。操舵角センサ９が検出する操舵角は、例えば、ステアリング４の中立位置を基準として左回り側が正の値、右回り側が負の値として検出されるが、この逆でもよい。なお、ステアリング４の中立位置とは、操舵角の基準となる位置であり、典型的には、車両２が直進走行する際のステアリング４の位置である。操舵角センサ９が検出する操舵角は、ステアリング４の中立位置では０°となる。操舵角センサ９は、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２と電気的に接続されており、検出した操舵角に応じた検出信号をＥＰＳ制御ＥＣＵ１２に出力する。

なお、操舵装置１の操舵角検出装置は、操舵角センサ９に限らず、例えば、モータ８ａのロータ軸の回転角を検出する回転角センサ１１、ギヤ機構６のラックストローク又はピニオン回転角を検出するセンサ（不図示）等を用いることもできる。この場合、操舵角検出装置は、例えば、回転角センサ１１など、相対角として操舵角を検出するセンサである場合には、ステアリング４の絶対角を取得可能な機能を別途で有していればよい。

トルクセンサ１０は、シャフト５に作用するトルクを検出するものである。トルクセンサ１０は、例えば、ＥＰＳ装置８の一部を構成する捩れ部材であるトーションバー（不図示）に作用するトルクを検出する。トルクセンサ１０により検出されたトルク（以下、特に断りのない限り「操舵トルク」という。）は、典型的には、運転者からステアリング４に入力される操舵力に応じてシャフト５に作用するドライバ操舵トルクや操舵輪３への路面外乱入力等に応じて操舵輪３側からタイロッドエンドを介してシャフト５に入力される外乱トルクなどが反映されたトルクである。トルクセンサ１０が検出する操舵トルクは、例えば、左回り側が正の値、右回り側が負の値として検出されるが、この逆でもよい。トルクセンサ１０は、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２と電気的に接続されており、検出した操舵トルクに応じた検出信号をＥＰＳ制御ＥＣＵ１２に出力する。

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、操舵装置１の各部を制御するものである。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、例えば、上述のトルクセンサ１０、操舵角センサ９、回転角センサ１１等の種々のセンサやＥＰＳ装置８が電気的に接続される。回転角センサ１１が検出した回転角は、例えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２によるモータ８ａへの電流制御（出力制御）に用いられる。ここでは、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、さらに、車速センサ１３等が電気的に接続される。車速センサ１３は、車両２の走行速度である車速を検出するものである。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、種々のセンサから検出結果に対応した電気信号（検出信号）が入力され、入力された検出結果に応じてＥＰＳ装置８に駆動信号を出力しその駆動を制御する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、検出された操舵操作物理量に基づいて、ＥＰＳ装置８が発生させるトルクを調節する制御を実行可能である。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、例えば、モータ８ａへの供給電流であるモータ供給電流を調節することでモータ８ａの出力トルクを調節し、アシストトルク等を調節する。ここでモータ供給電流は、ＥＰＳ装置８が要求される所定のトルクを発生させることができる大きさの電流である。このとき、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、例えば、回転角センサ１１により検出された回転角等に基づいて、モータ８ａへのモータ供給電流を制御するようにしてもよい。なお、このＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、例えば、操舵装置１を搭載する車両２の各部を制御するＥＣＵと電気的に接続され、このＥＣＵを介して相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成としてもよいし、このＥＣＵと一体で構成されてもよい。

上記のように構成される操舵装置１は、運転者からステアリング４に入力されたトルクと共に、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２の制御によってＥＰＳ装置８が発生させるトルク等がシャフト５に作用する。そして、操舵装置１は、シャフト５からギヤ機構６を介してタイロッド７に操舵力、操舵補助力が作用すると、このタイロッド７が運転者によるドライバ操舵トルクとＥＰＳ装置８が発生させるトルクとに応じた大きさの軸力によって左右方向に変位し操舵輪３が転舵される。この結果、操舵装置１は、運転者からステアリング４に入力される操舵力と、ＥＰＳ装置８が発生させる操舵補助力とによって操舵輪３を転舵することができ、これにより、運転者によるステアリング操作を補助することができ、ステアリング操作に際して運転者の負担を軽減することができる。なお、操舵装置１では、ステアリング４に対する作用力は、主として運転者による操舵力である。一方、ステアリング４に対する反作用力は、路面反力の関係で回転方向の運動（静的＝保舵も含む）が決まっており、高周波成分は、主に路面反力に起因し、これは保舵力が大きくても発生する傾向にある。

本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、例えば、上述した種々のセンサによる検出結果に基づいてＥＰＳ装置８を制御し、アシスト制御に加えて、ダンピング制御、目標戻し制御等、種々の操舵制御を実行可能である。これらの制御は、ＥＰＳ装置８が発生させるトルクを調節することで行われる。アシスト制御は、上述したように、ＥＰＳ装置８によって運転者によるステアリング４に対する操舵操作を補助するアシスト力を発生させる制御である。ダンピング制御は、ＥＰＳ装置８によって操舵装置１の粘性特性に対応した減衰を模擬するダンピング力を発生させる制御である。操舵装置１は、ダンピング制御によりステアリング４の操舵速度を抑制する方向へ作用するダンピング力が付与されることで、ステアリング４の操舵速度が抑制される傾向となり、収斂性確保や操舵時の手ごたえを付与することができる。目標戻し制御は、ステアリング４の中立位置側への切り戻し操舵操作を補助する戻し制御である。より詳細には、目標戻し制御は、目標とする操舵速度に応じてＥＰＳ装置８によってステアリング４の中立位置方向にハンドル戻し力（ハンドル戻しトルク）を付与することで、ステアリング４を滑らかに中立位置側に戻す制御である。

図２は、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２の概略構成の一例を示すブロック図である。本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、例えば、機能概念的に、アシスト制御部２０、ダンピング制御部３０、目標戻し制御部４０、加算器５０等を含んで構成される。

アシスト制御部２０は、アシスト制御におけるアシスト量を算出するものである。アシスト制御部２０は、車速センサ１３から車速Ｖに応じた検出信号が入力され、トルクセンサ１０から操舵トルクＭＴに応じた検出信号が入力される。さらに、アシスト制御部２０は、操舵角センサ９から操舵角ＭＡに応じた検出信号、及び、操舵角ＭＡに基づいた操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じた検出信号が入力される。アシスト制御部２０は、入力された検出信号に基づいて、種々の手法により、アシスト量として、目標のアシストトルクを演算する。アシスト制御部２０は、演算した当該アシスト量に応じた信号を加算器５０に出力する。

ダンピング制御部３０は、ダンピング制御におけるダンピング量を算出するものである。ダンピング制御部３０は、車速センサ１３から車速Ｖに応じた検出信号が入力され、操舵角センサ９から操舵角ＭＡに基づいた操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じた検出信号が入力される。ダンピング制御部３０は、入力された検出信号に基づいて、種々の手法により、ダンピング量として、目標のダンピング力に応じたトルクを演算する。ダンピング制御部３０は、演算した当該ダンピング量に応じた信号を加算器５０に出力する。

目標戻し制御部４０は、目標戻し制御における目標戻し量を算出するものである。目標戻し制御部４０は、車速センサ１３から車速Ｖに応じた検出信号が入力され、トルクセンサ１０から操舵トルクＭＴに応じた検出信号が入力される。さらに、目標戻し制御部４０は、操舵角センサ９から操舵角ＭＡに応じた検出信号、及び、操舵角ＭＡに基づいた操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じた検出信号が入力される。さらに、目標戻し制御部４０は、回転角センサ１１からモータ８ａのロータ軸の回転角に基づいたモータ角速度ωに応じた検出信号が入力される。目標戻し制御部４０は、入力された検出信号に基づいて、種々の手法により、目標戻し量として、目標とする操舵速度に応じたハンドル戻しトルクを演算する。目標戻し制御部４０は、演算した当該目標戻し量に応じた信号を加算器５０に出力する。

加算器５０は、アシスト制御部２０からアシスト量に応じた信号が入力され、ダンピング制御部３０からダンピング量に応じた信号が入力され、目標戻し制御部４０から目標戻し量に応じた信号が入力される。加算器５０は、入力された信号に基づいて、アシスト量とダンピング量と目標戻し量とを加算した目標の操舵量（最終的な目標トルクに相当）を演算する。加算器５０は、演算した当該目標の操舵量に応じた信号をＥＰＳアシスト指令としてＥＰＳ装置８に出力し、ＥＰＳ装置８のモータ８ａを制御する。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、上記のようなアシスト制御、ダンピング制御、及び、目標戻し制御を実現する。

ここでさらに、本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、運転者による操舵を表す物理量として、操舵角センサ９が検出した操舵角に関するパラメータとトルクセンサ１０が検出した操舵トルクに関するパラメータとの積に応じた操舵仕事率を用いて、上記のような各種操舵制御を行うことができる。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、運転者の操作意思を反映した操作として、ステアリング４に対する能動操作と、ステアリング４に対する受動操作とを区別して、各種操舵制御を実現することが可能となる。

本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、操舵仕事率を用いて上記アシスト制御を行う。より詳細には、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、操舵仕事率に基づいて上記アシスト制御での目標のアシスト量を算出し、これに基づいてアシスト制御を行う。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、運転者の意思を反映させたアシスト制御を実現することができる。

なお、ステアリング４に対する能動操作とは、典型的には、運転者の操作意思が相対的に強く反映された操作である。一方、ステアリング４に対する受動操作とは、典型的には、運転者の操作意思が相対的に弱く反映された操作、例えば、外乱や安定性補償のために対応する消極的な操作である。さらに具体的に言えば、ステアリング４に対する能動操作は、例えば、運転者が車両２を目標位置に移動させようとする積極的な操舵操作を含んでもよい。能動操作は、典型的には、能動的に仕事をしている状態、いわゆる筋電が発生している状態、脳から能動的に指令が出ている状態等における操作であり、例えば、ステアリング４をにぎって力を入れて操舵し車両２を直進状態から旋回状態に移行させるような操作である。一方、ステアリング４に対する受動操作は、例えば、運転者が外乱に対して車両２を目標位置に維持しようとする操舵操作、ステアリング４から手を放した手放し操作、又は、車両２の進行方向を一定に維持すべくステアリング４を保持する保舵操作等を含んでもよい。受動操作は、例えば、ステアリング４に手を添えて路面外乱等に対応するような操作である。

ここで、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２による制御に用いられる操舵仕事率についてより詳細に説明する。操舵仕事率とは、ステアリング４に対する運転者の操舵操作における仕事率を表す指標であり、単位時間当たりに使われているエネルギを表す物理量である。操舵仕事率Ｐは、時間を「ｔ」とした場合、操舵仕事量Ｗを用いて下記の数式（１）で表すことができる。ここで、操舵仕事量Ｗとは、ステアリング４に対する運転者の操舵操作における仕事を表す指標であり、使われたエネルギを表す物理量である。

Ｐ＝ｄＷ／ｄｔ ・・・ （１）

操舵仕事率Ｐは、例えば、操舵角センサ９が検出した操舵角ＭＡに応じた操舵角速度（操舵角の微分値に相当）ＭＡｄｏｔとトルクセンサ１０が検出した操舵トルクＭＴとの積、又は、操舵角センサ９が検出した操舵角ＭＡとトルクセンサ１０が検出した操舵トルクＭＴに応じた操舵トルク微分値ＭＴｄｏｔとの積のいずれか一方又は両方に基づいて算出することができる。ここでは、操舵トルクＭＴと操舵角速度ＭＡｄｏｔとの積［ＭＴ・ＭＡｄｏｔ］に基づいた操舵仕事率を第１操舵仕事率Ｐ１、操舵トルク微分値ＭＴｄｏｔと操舵角ＭＡとの積［ＭＴｄｏｔ・ＭＡ］に基づいた操舵仕事率を第２操舵仕事率Ｐ２とする。本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、運転者操作についての能動／受動を表現する複合モデルとして、例えば、下記の数式（２）で表す複合モデルを用いることができる。

Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２
＝ＭＴ・ＭＡｄｏｔ＋ＭＴｄｏｔ・ＭＡ ・・・ （２）

数式（２）で求められる操舵仕事率Ｐ（言い換えればエネルギ項）は、「Ｐ＜０」であれば受動操作を表し、「Ｐ＞０」であれば能動操作を表すこととなる。例えば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、数式（２）で求められる操舵仕事率Ｐに基づいて、アシスト制御を行う場合、「Ｐ＜０」であれば運転者の操作が受動操作であるので、操舵仕事率Ｐに応じてアシスト量を相対的に小さくする。一方、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、「Ｐ＞０」であれば運転者の操作が能動操作であるので操舵仕事率Ｐに応じてアシスト量を相対的に大きくする。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、状況に応じて適切に能動操作と受動操作とを判定し、アシスト制御におけるアシスト量に運転者の意思を反映させることが可能となる。

ここではさらに、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、数式（２）の第１操舵仕事率Ｐ１項、第２操舵仕事率Ｐ２項において、それぞれを、操舵トルクＭＴの絶対値、操舵角ＭＡの絶対値で除した値を用いることもできる。すなわち、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、下記の数式（３）で求められる操舵仕事率Ｐに基づいて、アシスト制御を行うようにすることもできる。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、第１操舵仕事率Ｐ１項における操舵角速度ＭＡｄｏｔの寄与度を強調することができ、第２操舵仕事率Ｐ２項における操舵トルク微分値ＭＴｄｏｔの寄与度を強調することができる。

Ｐ＝［ＭＴ／｜ＭＴ｜］・ＭＡｄｏｔ＋ＭＴｄｏｔ・［ＭＡ／｜ＭＡ｜］ ・・・ （３）

そして、本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、上記の数式（３）において、さらに、周波数に応じた重み付け係数として、操舵角速度係数Ｋ１、トルク係数Ｋ２を適用して、アシスト制御における補正アシスト量を算出することで、運転者に与える操舵感のさらなる向上を図っている。

本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、数式（３）に、操舵角速度係数Ｋ１、トルク係数Ｋ２を加えた、下記の数式（４）を用いて、アシスト制御における補正アシスト量を算出する。数式（４）において、操舵角速度係数Ｋ１は、第１操舵仕事率Ｐ１項に対して設定される重み付け係数であり、トルク係数Ｋ２は、第２操舵仕事率Ｐ２項に対して設定される重み付け係数である。

補正アシスト量＝Ｋ１・［ＭＴ／｜ＭＴ｜］・ＭＡｄｏｔ＋Ｋ２・ＭＴｄｏｔ・［ＭＡ／｜ＭＡ｜］ ・・・ （４）

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２によって実行されるアシスト制御でのトータルのアシスト量は、基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて定まる。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、基本アシスト量と補正アシスト量とを加算したトータルのアシスト量に基づいて、ＥＰＳ装置８を制御してアシスト制御を実行する。本実施形態のＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、トータルのアシスト量のうちの上記補正アシスト量を、上記の数式（４）を用いて算出する。これにより、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、補正アシスト量に所定の周波数特性を持たせることができる。

図３は、アシスト制御部２０の概略構成の一例を示すブロック図である。本図を参照して、アシスト制御部２０の構成についてより詳細に説明する。

ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２のアシスト制御部２０は、例えば、機能概念的に、基本アシスト制御部２１、操舵角速度係数設定部としてのＫ１設定部２２、トルク係数設定部としてのＫ２設定部２３、補正アシスト量算出部２４、加算器２５等を含んで構成される。基本アシスト制御部２１は、基本アシスト量を算出するものである。Ｋ１設定部２２は、所定の周波数特性を有する操舵角速度係数Ｋ１を設定するものである。Ｋ２設定部２３は、所定の周波数特性を有するトルク係数Ｋ２を設定するものである。補正アシスト量算出部２４は、Ｋ１設定部２２が設定する操舵角速度係数Ｋ１と、Ｋ２設定部２３が設定するトルク係数Ｋ２とに基づいて補正アシスト量を算出するものである。加算器２５は、基本アシスト制御部２１が算出した基本アシスト量と、補正アシスト量算出部２４が算出した補正アシスト量とを加算してトータルのアシスト量を算出するものである。ここではさらに、アシスト制御部２０は、例えば、機能概念的に、微分部２６、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、補正量調整部２８等を含んで構成される。

具体的には、基本アシスト制御部２１は、車速センサ１３から車速Ｖに応じた検出信号が入力され、トルクセンサ１０から操舵トルクＭＴに応じた検出信号が入力される。基本アシスト制御部２１は、入力された検出信号に基づいて、基本アシスト量を算出し、当該基本アシスト量に応じた信号を加算器２５に出力する。基本アシスト制御部２１は、例えば、車速Ｖ、操舵トルクＭＴと基本アシスト量とを予め対応付けて作成されたマップを参照し、車速Ｖと操舵トルクＭＴとから基本アシスト量を算出する。基本アシスト制御部２１は、例えば、操舵トルクＭＴの増加にしたがって基本アシスト量を相対的に大きくし、車速Ｖの増加にしたがって基本アシスト量を相対的に小さくする。

Ｋ１設定部２２は、操舵角センサ９から操舵角ＭＡに基づいた操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じた検出信号が入力される。Ｋ１設定部２２は、入力された検出信号に基づいて、操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じて所定の周波数特性を有する操舵角速度係数Ｋ１を設定し、当該操舵角速度係数Ｋ１に応じた信号を補正アシスト量算出部２４に出力する。本実施形態のＫ１設定部２２は、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの操舵角速度ＭＡｄｏｔに対する操舵角速度係数Ｋ１を大きく設定するものである。

具体的には、Ｋ１設定部２２は、第１増幅器２２ａと、第１フィルタとしてのＬＰＦ（ローパスフィルタ）２２ｂと、第１負帰還回路２２ｃとを有し、操舵角速度ＭＡｄｏｔの信号を入力とした負帰還増幅回路を構成する。第１増幅器２２ａは、いわゆるオペアンプにより構成され、操舵角センサ９によって検出された操舵角ＭＡの速度である操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じた入力を所定のゲインＧ１で増幅して出力する。ＬＰＦ２２ｂは、第１増幅器２２ａからの出力信号が入力される。ＬＰＦ２２ｂは、第１増幅器２２ａの出力の所定の高周波数成分を除去して、操舵角速度係数Ｋ１として出力するローパスフィルタ処理を施す。ＬＰＦ２２ｂは、第１増幅器２２ａから出力される信号に対して、所定の低周波数成分以外の所定の高周波数成分をカットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行う。ここで、所定の低周波数成分は、例えば、０．１Ｈｚ以上０．３Ｈｚ未満の成分であり、所定の高周波数成分（カットオフ周波数）は、例えば、０．３Ｈｚ以上の成分である。つまり、ＬＰＦ２２ｂは、第１増幅器２２ａから出力される信号に対して、０．３Ｈｚ以上の高周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、０．３Ｈｚ未満の低周波数成分の信号を、ローパスフィルタ処理後の操舵角速度係数Ｋ１に応じた信号として、補正アシスト量算出部２４に出力する。第１負帰還回路２２ｃは、負帰還部を構成しＬＰＦ２２ｂの出力を、帰還率βに応じた所定のフィードバック量で第１増幅器２２ａの入力に負帰還（ネガティブフィードバック）させる。つまり、第１負帰還回路２２ｃは、ＬＰＦ２２ｂの出力の一部を、第１増幅器２２ａの入力側に戻し、減算器２２ｄにて入力から減算したものを第１増幅器２２ａの真の入力とする。ここで、Ｋ１設定部２２の負帰還部のフィードバック量とは、この第１負帰還回路２２ｃにおけるフィードバック信号、すなわち、第１増幅器２２ａの出力側から入力側にフィードバックされるフィードバック信号の物理量（例えば、フィードバック電圧）に相当する。なお、上記のゲインＧ１、帰還率βは、この操舵装置１が搭載される車両２に応じた適合値である。上記のようにＫ１設定部２２は、第１負帰還回路２２ｃによって、ＬＰＦ２２ｂによるローパスフィルタ処理後の出力信号を負帰還させることで、第１負帰還回路２２ｃにおけるフィードバック量、ひいては、第１増幅器２２ａにおける偏差に、所定の周波数特性を付与することができる。このＫ１設定部２２の動作については、後でより詳細に説明する。

Ｋ２設定部２３は、トルクセンサ１０から操舵トルクＭＴに応じた検出信号が入力される。Ｋ２設定部２３は、入力された検出信号に基づいて、操舵トルクＭＴに応じて所定の周波数特性を有するトルク係数Ｋ２を設定し、当該トルク係数Ｋ２に応じた信号を補正アシスト量算出部２４に出力する。本実施形態のＫ２設定部２３は、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの操舵トルクＭＴに対するトルク係数Ｋ２を大きく設定するものである。

具体的には、Ｋ２設定部２３は、第２増幅器２３ａと、第２フィルタとしてのＨＰＦ（ハイパスフィルタ）２３ｂと、第２負帰還回路２３ｃとを有し、操舵トルクＭＴの信号を入力とした負帰還増幅回路を構成する。第２増幅器２３ａは、いわゆるオペアンプにより構成され、トルクセンサ１０によって検出された操舵トルクＭＴに応じた入力を所定のゲインＧ２で増幅して出力する。ＨＰＦ２３ｂは、第２増幅器２３ａからの出力信号が入力される。ＨＰＦ２３ｂは、第２増幅器２３ａの出力の所定の低周波数成分を除去して、トルク係数Ｋ２として出力するハイパスフィルタ処理を施す。ＨＰＦ２３ｂは、第２増幅器２３ａから出力される信号に対して、所定の高周波数成分以外の所定の低周波数成分をカットオフ周波数としてハイパスフィルタ処理を行う。ここで、所定の高周波数成分は、例えば、０．３Ｈｚ以上の成分であり、所定の低周波数成分（カットオフ周波数）は、例えば、０．３Ｈｚ未満の成分である。つまり、ＨＰＦ２３ｂは、第２増幅器２３ａから出力される信号に対して、０．３Ｈｚ未満の低周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、０．３Ｈｚ以上の高周波数成分の信号を、ハイパスフィルタ処理後のトルク係数Ｋ２に応じた信号として、補正アシスト量算出部２４に出力する。なお、上記所定の高周波数成分の上限は、例えば、５０Ｈｚ程度であり、すなわち、上記所定の高周波数成分は、典型的には、０．３Ｈｚ以上の成分であり、かつ、最大５０Ｈｚ以下の成分である。第２負帰還回路２３ｃは、負帰還部を構成しＨＰＦ２３ｂの出力を、帰還率βに応じた所定のフィードバック量で第２増幅器２３ａの入力に負帰還させる。つまり、第２負帰還回路２３ｃは、ＨＰＦ２３ｂの出力の一部を、第２増幅器２３ａの入力側に戻し、減算器２３ｄにて入力から減算したものを第２増幅器２３ａの真の入力とする。ここで、Ｋ２設定部２３の負帰還部のフィードバック量とは、この第２負帰還回路２３ｃにおけるフィードバック信号、すなわち、第２増幅器２３ａの出力側から入力側にフィードバックされるフィードバック信号の物理量（例えば、フィードバック電圧）に相当する。なお、上記のゲインＧ２、帰還率βは、この操舵装置１が搭載される車両２に応じた適合値である。Ｋ１設定部２２の帰還率βと、Ｋ２設定部２３の帰還率βとは、ほぼ同等の大きさに設定される。上記のようにＫ２設定部２３は、第２負帰還回路２３ｃによって、ＨＰＦ２３ｂによるハイパスフィルタ処理後の出力信号を負帰還させることで、第２負帰還回路２３ｃにおけるフィードバック量、ひいては、第２増幅器２３ａにおける偏差に、所定の周波数特性を付与することができる。このＫ２設定部２３の動作については、後でより詳細に説明する。

補正アシスト量算出部２４は、Ｋ１設定部２２から操舵角速度係数Ｋ１に応じた信号が入力され、Ｋ２設定部２３からトルク係数Ｋ２に応じた信号が入力される。また、補正アシスト量算出部２４は、ＬＰＦ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄからローパスフィルタ処理後の信号が入力される。ここで、ＬＰＦ２７ａは、トルクセンサ１０から操舵トルクＭＴに応じた検出信号が入力され、入力された信号に対して、制御の安定化のためノイズ除去を目的として所定の低周波数成分以外の周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、処理後の信号を補正アシスト量算出部２４に出力する。ＬＰＦ２７ｂは、トルクセンサ１０から微分部２６に入力され、当該微分部２６にて演算された操舵トルク微分値ＭＴｄｏｔに応じた信号が入力される。そして、ＬＰＦ２７ｂは、入力された信号に対して、制御の安定化のためノイズ除去を目的として所定の低周波数成分以外の周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、処理後の信号を補正アシスト量算出部２４に出力する。ＬＰＦ２７ｃは、操舵角センサ９から操舵角ＭＡに応じた検出信号が入力され、入力された信号に対して、制御の安定化のためノイズ除去を目的として所定の低周波数成分以外の周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、処理後の信号を補正アシスト量算出部２４に出力する。ＬＰＦ２７ｄは、操舵角センサ９から操舵角ＭＡに基づいた操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じた検出信号が入力され、入力された信号に対して、制御の安定化のためノイズ除去を目的として所定の低周波数成分以外の周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、処理後の信号を補正アシスト量算出部２４に出力する。

そして、補正アシスト量算出部２４は、入力された信号に基づいて、補正アシスト量を算出し、当該補正アシスト量に応じた信号を補正量調整部２８に出力する。すなわち、補正アシスト量算出部２４は、操舵角速度ＭＡｄｏｔに応じて定まる操舵角速度係数Ｋ１と、操舵トルクＭＴに応じて定まるトルク係数Ｋ２とに基づいて補正アシスト量を算出する。ここでは、補正アシスト量算出部２４は、入力された信号に基づいて、上述した数式（４）を用いて補正アシスト量を算出する。つまり、補正アシスト量算出部２４は、操舵角速度係数Ｋ１と操舵トルクＭＴと操舵角速度ＭＡｄｏｔとに基づいた第１操舵仕事率Ｐ１と、トルク係数Ｋ２と操舵トルク微分値ＭＴｄｏｔと操舵角ＭＡとに基づいた第２操舵仕事率Ｐ２とに基づいて、補正アシスト量を算出する。ここでは、第１操舵仕事率Ｐ１は、操舵角速度係数Ｋ１と操舵トルクＭＴと操舵角速度ＭＡｄｏｔとの積を操舵トルクＭＴの絶対値で除した値に応じた値である。第２操舵仕事率Ｐ２は、トルク係数Ｋ２と操舵トルク微分値ＭＴｄｏｔと操舵角ＭＡとの積を操舵角ＭＡの絶対値で除した値に応じた値である。

補正量調整部２８は、補正アシスト量算出部２４から補正アシスト量に応じた信号が入力される。補正量調整部２８は、当該入力された信号に対して、補正アシスト量の急変を抑制するため所定の上下限値に基づいてガード処理を施して、最終的な補正アシスト量を演算する。そして、補正量調整部２８は、当該補正アシスト量（ガード処理後の最終的な補正アシスト量）に応じた信号を加算器２５に出力する。

加算器２５は、基本アシスト制御部２１から基本アシスト量に応じた信号が入力され、補正量調整部２８から補正アシスト量に応じた信号が入力される。加算器２５は、入力された信号に基づいて、基本アシスト量と補正アシスト量とを加算したトータルのアシスト量を算出し、当該トータルのアシスト量に応じた信号を加算器５０に出力する。そして、加算器５０は、当該アシスト量とダンピング量と目標戻し量とを加算した目標の操舵量（最終的な目標トルクに相当）を演算し、演算した当該目標の操舵量に応じた信号をＥＰＳアシスト指令としてＥＰＳ装置８に出力し、ＥＰＳ装置８のモータ８ａを制御する。

この結果、本実施形態のアシスト制御部２０は、上記の構成により、操舵トルクＭＴが所定の高周波数領域（例えば、０．３Ｈｚ以上でかつ、最大５０Ｈｚ以下）である場合のＫ２設定部２３のフィードバック量を、操舵角速度ＭＡｄｏｔが所定の高周波数領域である場合のＫ１設定部２２のフィードバック量より大きく設定する構成を実現することができる。さらに、アシスト制御部２０は、上記の構成により、操舵角速度ＭＡｄｏｔが所定の低周波数領域（例えば、０．１Ｈｚ以上０．３Ｈｚ未満）である場合のＫ１設定部２２のフィードバック量を、操舵トルクＭＴが所定の低周波数領域である場合のＫ２設定部２３のフィードバック量より大きく設定する構成を実現することができる。

以下、図４から図１０を参照してこのアシスト制御部２０の動作についてより詳しく説明する。図４は、Ｋ１設定部２２、Ｋ２設定部２３の出力の周波数特性の一例を表す線図である。図５は、低周波数入力（例えば、０．２Ｈｚ入力）のときのＫ１設定部２２の出力のＦＦＴ（高速フーリエ変換）結果の一例を表す線図である。図６は、高周波数入力（例えば、１０Ｈｚ入力）のときのＫ１設定部２２の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。図７は、低周波数入力（例えば、０．２Ｈｚ入力）のときのＫ２設定部２３の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。図８は、高周波数入力（例えば、１０Ｈｚ入力）のときのＫ２設定部２３の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。図９は、低周波数入力（例えば、０．２Ｈｚ入力）のときの補正量調整部２８の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。図１０は、高周波数入力（例えば、１０Ｈｚ入力）のときの補正量調整部２８の出力のＦＦＴ結果の一例を表す線図である。図４から図１０では、横軸を周波数、縦軸を出力としている。

上述のアシスト制御部２０は、Ｋ１設定部２２、Ｋ２設定部２３がそれぞれ第１増幅器２２ａ、第１負帰還回路２２ｃ、第２増幅器２３ａ、第２負帰還回路２３ｃによって負帰還増幅回路を構成する。これにより、Ｋ１設定部２２、Ｋ２設定部２３は、第１増幅器２２ａ、第２増幅器２３ａの裸利得（ゲインＧ１、Ｇ２）のバラツキを抑えることができると共に、回路全体において利得一定で増幅可能な周波数領域を相対的に広くすることができる。

すなわち、仮にＫ１設定部２２、Ｋ２設定部２３に対してひずみのない（すなわち、外乱のない）同等の大きさの信号を入力した場合、図４に示すように、Ｋ１設定部２２、Ｋ２設定部２３の出力信号、言い換えれば、操舵角速度係数Ｋ１、トルク係数Ｋ２の周波数特性は、ほぼフラットになる。そして、操舵角速度係数Ｋ１とトルク係数Ｋ２とを合成したＫ１＋Ｋ２の周波数特性も同様にほぼフラットになる。

そして、Ｋ１設定部２２は、負帰還増幅回路を構成した上で、第１負帰還回路２２ｃによって、ＬＰＦ２２ｂによるローパスフィルタ処理後の出力信号を負帰還させる。これにより、Ｋ１設定部２２は、周波数にかかわらず同等の利得（ゲイン）とした上で、第１負帰還回路２２ｃにおけるフィードバック量、ひいては、第１増幅器２２ａにおける偏差に、ＬＰＦ２２ｂに応じた周波数特性を付与することができる。

図５は、低周波数入力のときのＫ１設定部２２の出力信号のＳＮ比（シグナル／ノイズ比）の一例を表し、図６は、高周波数入力のときのＫ１設定部２２の出力信号のＳＮ比の一例を表している。Ｋ１設定部２２は、低周波数領域の入力に対しては第１負帰還回路２２ｃにおけるフィードバック量が相対的に大きくなる。この結果、Ｋ１設定部２２は、第１増幅器２２ａにおける偏差が相対的に小さくなり、図５に示すように、出力信号においてノイズフロアが相対的に低下し、低周波数領域の入力に対する出力の応答が敏感（応答性、追従性が高い）で高精度になる。これにより、Ｋ１設定部２２は、低周波数領域の入力に対しては相対的に小さな入力変化（偏差）に対しても、出力がこの変化に応答して追従し相対的に大きくなる。一方、Ｋ１設定部２２は、高周波数領域の入力に対しては第１負帰還回路２２ｃにおけるフィードバック量が相対的に小さくなる。この結果、Ｋ１設定部２２は、第１増幅器２２ａにおける偏差が相対的に大きくなり、図６に示すように、出力信号においてノイズフロアが相対的に上昇し、高周波数領域の入力に対する出力の応答が鈍感（応答性、追従性が低い）で低精度になる。これにより、Ｋ１設定部２２は、高周波数領域の入力に対しては相対的に小さな入力変化（偏差）では出力が応答（追従）せず、相対的に小さなまま（典型的にはノイズフロア相当の出力のまま）となる。

この結果、Ｋ１設定部２２は、ＬＰＦ２２ｂに応じた周波数特性を有する操舵角速度係数Ｋ１を設定することができる。すなわち、Ｋ１設定部２２は、同等の大きさの操舵角速度入力に対して、低周波数領域ではフィードバック量が大きくなり、出力の応答が敏感となることで出力が相対的に大きくなり、操舵角速度係数Ｋ１が相対的に大きな値に設定される。一方、Ｋ１設定部２２は、同等の大きさの操舵角速度入力に対して、高周波数領域ではフィードバック量が小さくなり、出力の応答が鈍感となることで出力が相対的に小さなままとなり、操舵角速度係数Ｋ１が相対的に小さな値に設定される。

一方、Ｋ２設定部２３は、負帰還増幅回路を構成した上で、第２負帰還回路２３ｃによって、ＨＰＦ２３ｂによるハイパスフィルタ処理後の出力信号を負帰還させる。これにより、Ｋ２設定部２３は、周波数にかかわらず同等の利得（ゲイン）とした上で、第２負帰還回路２３ｃにおけるフィードバック量、ひいては、第２増幅器２３ａにおける偏差に、ＨＰＦ２３ｂに応じた周波数特性を付与することができる。

図７は、低周波数入力のときのＫ２設定部２３の出力信号のＳＮ比の一例を表し、図８は、高周波数入力のときのＫ２設定部２３の出力信号のＳＮ比の一例を表している。Ｋ２設定部２３は、高周波数領域の入力に対しては第２負帰還回路２３ｃにおけるフィードバック量が相対的に大きくなる。この結果、Ｋ２設定部２３は、第２増幅器２３ａにおける偏差が相対的に小さくなり、図８に示すように、出力信号においてノイズフロアが相対的に低下し、高周波数領域の入力に対する出力の応答が敏感（応答性、追従性が高い）で高精度になる。これにより、Ｋ２設定部２３は、高周波数領域の入力に対しては相対的に小さな入力変化（偏差）に対しても、出力がこの変化に応答して追従し相対的に大きくなる。一方、Ｋ２設定部２３は、低周波数領域の入力に対しては第２負帰還回路２３ｃにおけるフィードバック量が相対的に小さくなる。この結果、Ｋ２設定部２３は、第２増幅器２３ａにおける偏差が相対的に大きくなり、図７に示すように、出力信号においてノイズフロアが相対的に上昇し、低周波数領域の入力に対する出力の応答が鈍感（応答性、追従性が低い）で低精度になる。これにより、Ｋ２設定部２３は、低周波数領域の入力に対しては相対的に小さな入力変化（偏差）では出力が応答（追従）せず、相対的に小さなまま（典型的にはノイズフロア相当の出力のまま）となる。

この結果、Ｋ２設定部２３は、ＨＰＦ２３ｂに応じた周波数特性を有するトルク係数Ｋ２を設定することができる。すなわち、Ｋ２設定部２３は、同等の大きさの操舵トルク入力に対して、高周波数領域ではフィードバック量が大きくなり、出力の応答が敏感となることで出力が相対的に大きくなり、トルク係数Ｋ２が相対的に大きな値に設定される。一方、Ｋ２設定部２３は、同等の大きさの操舵トルク入力に対して、低周波数領域ではフィードバック量が小さくなり、出力の応答が鈍感となることで出力が相対的に小さなままとなり、トルク係数Ｋ２が相対的に小さな値に設定される。

以上の構成により、アシスト制御部２０は、操舵トルクＭＴが所定の高周波数領域である場合のＫ２設定部２３のフィードバック量を、操舵角速度ＭＡｄｏｔが所定の高周波数領域である場合のＫ１設定部２２のフィードバック量より大きく設定することができる。そしてこれにより、アシスト制御部２０は、操舵トルクＭＴが所定の高周波数領域である場合のトルク係数Ｋ２を、操舵角速度ＭＡｄｏｔが所定の高周波数領域である場合の操舵角速度係数Ｋ１より大きくすることができる。さらに、アシスト制御部２０は、操舵角速度ＭＡｄｏｔが所定の低周波数領域である場合のＫ１設定部２２のフィードバック量を、操舵トルクＭＴが所定の低周波数領域である場合のＫ２設定部２３のフィードバック量より大きく設定することができる。そしてこれにより、アシスト制御部２０は、操舵角速度ＭＡｄｏｔが所定の低周波数領域である場合の操舵角速度係数Ｋ１を、操舵トルクＭＴが所定の低周波数領域である場合のトルク係数Ｋ２より大きくすることができる。

この結果、補正アシスト量算出部２４によって算出される補正アシスト量は、高周波数領域の入力に対しては、トルク係数Ｋ２を含む第２操舵仕事率Ｐ２項成分の補正量が相対的に多くなり、操舵角速度係数Ｋ１を含む第１操舵仕事率Ｐ１項成分の補正量が相対的に少なくなる。一方、補正アシスト量算出部２４によって算出される補正アシスト量は、低周波数領域の入力に対しては、第１操舵仕事率Ｐ１項成分の補正量が相対的に多くなり、第２操舵仕事率Ｐ２項成分の補正量が相対的に少なくなる。なお、図９は、低周波数入力のときの補正量調整部２８の出力信号のＳＮ比の一例を表し、図１０は、高周波数入力のときの補正量調整部２８の出力信号のＳＮ比の一例を表している。

したがって、この操舵装置１は、高周波数領域の入力に対しては、トルク係数Ｋ２を含む第２操舵仕事率Ｐ２項成分の補正アシスト量が相対的に多くなり、操舵角速度係数Ｋ１を含む第１操舵仕事率Ｐ１項成分の補正アシスト量が相対的に少なくなることによりアシスト制御においてトルクフィードバックの性格が強まる。これにより、操舵装置１は、例えば、保舵しているとき等に、逆入力で高周波トルクが発生した場合、その逆入力に抗し、当該逆入力を運転者側に伝達させない様に作用する。より詳細には、操舵装置１は、高周波数領域の入力に対しては、第２操舵仕事率Ｐ２項成分の補正アシスト量が相対的に多くなることで、高次のトルク変動を抑制することができ、高周波数領域の外乱によるトルク変動を抑制することができる。この結果、操舵装置１は、路面からの逆入力に対する遮断性を高くすることができ、トルク外乱に対して強くすることができ、高周波数領域の入力に対して安定化させることができるので、操舵感を向上することができる。また、操舵装置１は、高周波数領域の入力に対しては、第１操舵仕事率Ｐ１項成分の補正アシスト量が相対的に少なくなることで、微小振幅での制御性低下を回避することができ、運転者の無意識の操舵入力を低減することができ、この点でも操舵感を向上することができる。

一方、この操舵装置１は、低周波数領域の入力に対しては、操舵角速度係数Ｋ１を含む第１操舵仕事率Ｐ１項成分の補正アシスト量が相対的に多くなり、トルク係数Ｋ２を含む第２操舵仕事率Ｐ２項成分の補正アシスト量が相対的に少なくなることによりアシスト制御において操舵角速度フィードバックの性格が強まる。これにより、操舵装置１は、例えば、低μ路走行時等でトルクに関連する信号が微小になって信頼性が低い場合に、トルクに関連する信号の影響を弱め、操舵角速度に関連する信号の影響を強めてアシスト制御を行うようになる。より詳細には、操舵装置１は、低周波数領域の入力に対しては、第１操舵仕事率Ｐ１項成分の補正アシスト量が相対的に多くなることで、低次の操舵角変動を抑制することができ、低周波数領域の運転者操舵入力が反映されやすくすることができるので、操舵感を向上することができる。また、操舵装置１は、路面外乱による操舵角変動を抑制することができ、操舵角外乱に対して強くすることができる。さらに、操舵装置１は、低周波数領域の入力に対しては、第２操舵仕事率Ｐ２項成分の補正アシスト量が相対的に少なくなることで、路面側からの逆入力が伝達されやすくすることができるので、運転者に伝達されるロードインフォメーションを増加することができる。これにより、操舵装置１は、低周波数領域の入力に対しては、路面側から運転者側に伝達されるインフォメーション（情報伝達）を適正に確保することができ、この点でも操舵感を向上することができる。

以上で説明した操舵装置１によれば、ステアリング４と、ＥＰＳ装置８と、操舵角センサ９と、トルクセンサ１０と、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２とを備える。ステアリング４は、車両２の操舵輪３を操舵可能である。ＥＰＳ装置８は、ステアリング４に対する操作をアシストする。操舵角センサ９は、ステアリング４の操舵角を検出する。トルクセンサ１０は、ステアリング４と共に回転するシャフト５に作用するトルクを検出する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて、ＥＰＳ装置８を制御する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、補正アシスト量算出部２４と、Ｋ１設定部２２と、Ｋ２設定部２３とを有する。補正アシスト量算出部２４は、操舵角センサ９によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数Ｋ１と、トルクセンサ１０によって検出されたトルクに応じて定まるトルク係数Ｋ２とに基づいて補正アシスト量を算出する。Ｋ１設定部２２は、操舵角センサ９によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて操舵角速度係数Ｋ１を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの操舵角速度に対する操舵角速度係数Ｋ１を大きく設定する。Ｋ２設定部２３は、トルクセンサ１０によって検出されたトルクに応じてトルク係数Ｋ２を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさのトルクに対するトルク係数Ｋ２を大きく設定する。そして、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、トルクが所定の高周波数領域である場合のＫ２設定部２３のフィードバック量を、操舵角速度が所定の高周波数領域である場合のＫ１設定部２２のフィードバック量より大きく設定する。言い換えれば、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、トルクが所定の高周波数領域である場合のトルク係数Ｋ２を操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の操舵角速度係数Ｋ１より大きくする。

したがって、この操舵装置１、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、高周波数領域の入力に対するトルク変動の抑制、運転者の無意識の操舵入力の低減、低周波数領域の入力に対する運転者操舵入力の反映、操舵角変動の抑制、ロードインフォメーションの増加等を適切に両立することができるので、運転者に与える操舵感を向上することができる。例えば、操舵装置１、ＥＰＳ制御ＥＣＵ１２は、基本となる入出力特性に影響を与えずに、低周波数領域の入力に対しては運転者の意図、すなわち、運転者の操舵入力が反映されやすくすることができ、その上で、高周波数領域の入力に対しては安定化されやすくすることができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係る操舵装置、及び、操舵制御装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

以上の説明では、操舵装置は、コラムアシスト式のコラムＥＰＳ装置を示したがこれに限らず、例えば、ピニオンアシスト式、ラックアシスト式のいずれの方式にも適用可能である。

１ 操舵装置
３ 操舵輪
４ ステアリング（操舵部材）
５ シャフト（操舵軸部）
８ ＥＰＳ装置（アクチュエータ）
９ 操舵角センサ（操舵角検出装置）
１０ トルクセンサ（トルク検出装置）
１２ ＥＰＳ制御ＥＣＵ（操舵制御装置）
２０ アシスト制御部
２１ 基本アシスト制御部
２２ Ｋ１設定部（操舵角速度係数設定部）
２２ａ 第１増幅器
２２ｂ ＬＰＦ（第１フィルタ）
２２ｃ 第１負帰還回路
２２ｄ、２３ｄ 減算器
２３ Ｋ２設定部（トルク係数設定部）
２３ａ 第２増幅器
２３ｂ ＨＰＦ（第２フィルタ）
２３ｃ 第２負帰還回路
２４ 補正アシスト量算出部

Claims (8)

1. 車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、
   前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータと、
   前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出装置と、
   前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクを検出するトルク検出装置と、
   基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置とを備え、
   前記操舵制御装置は、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記操舵角速度に対する前記操舵角速度係数を大きく設定する操舵角速度係数設定部と、
   前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて前記トルク係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記トルクに対する前記トルク係数を大きく設定するトルク係数設定部とを有し、
   前記トルクが所定の高周波数領域である場合の前記トルク係数設定部のフィードバック量を、前記操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の前記操舵角速度係数設定部のフィードバック量より大きく設定することを特徴とする、
   操舵装置。
2. 前記操舵制御装置は、前記操舵角速度が所定の低周波数領域である場合の前記操舵角速度係数設定部のフィードバック量を、前記トルクが所定の低周波数領域である場合の前記トルク係数設定部のフィードバック量より大きく設定する、
   請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記操舵角速度係数設定部は、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じた入力を増幅して出力する第１増幅器と、
   前記第１増幅器の出力の所定の高周波数成分を除去して前記操舵角速度係数として出力するローパスフィルタ処理を施す第１フィルタと、
   当該操舵角速度係数設定部の前記負帰還部を構成し前記第１フィルタの出力を所定のフィードバック量で前記第１増幅器の入力に負帰還させる第１負帰還回路とを有し、
   前記トルク係数設定部は、
   前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じた入力を増幅して出力する第２増幅器と、
   前記第２増幅器の出力の所定の低周波数成分を除去して前記トルク係数として出力するハイパスフィルタ処理を施す第２フィルタと、
   当該トルク係数設定部の前記負帰還部を構成し前記第２フィルタの出力を所定のフィードバック量で前記第２増幅器の入力に負帰還させる第２負帰還回路とを有する、
   請求項１又は請求項２に記載の操舵装置。
4. 前記補正アシスト量算出部は、前記操舵角速度係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクと前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度とに基づいた第１操舵仕事率と、前記トルク係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクの微分値と前記操舵角検出装置によって検出された操舵角とに基づいた第２操舵仕事率とに基づいて、前記補正アシスト量を算出する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の操舵装置。
5. 前記第１操舵仕事率は、前記操舵角速度係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクと前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度との積を前記トルク検出装置によって検出されたトルクの絶対値で除した値に応じた値であり、
   前記第２操舵仕事率は、前記トルク係数と前記トルク検出装置によって検出されたトルクの微分値と前記操舵角検出装置によって検出された操舵角との積を前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の絶対値で除した値に応じた値である、
   請求項４に記載の操舵装置。
6. 車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、
   前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータと、
   前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出装置と、
   前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクを検出するトルク検出装置と、
   基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置とを備え、
   前記操舵制御装置は、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定する操舵角速度係数設定部と、
   前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて前記トルク係数を設定するトルク係数設定部とを有し、
   前記トルクが所定の高周波数領域である場合の前記トルク係数を前記操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の前記操舵角速度係数より大きくすることを特徴とする、
   操舵装置。
7. 車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、
   前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータと、
   前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出装置と、
   前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクを検出するトルク検出装置と、
   基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置とを備え、
   前記操舵制御装置は、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定する操舵角速度係数設定部と、
   前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じて前記トルク係数を設定するトルク係数設定部とを有し、
   前記操舵角速度係数設定部は、
   前記操舵角検出装置によって検出された操舵角の速度である操舵角速度に応じた入力を増幅して出力する第１増幅器と、
   前記第１増幅器の出力の所定の高周波数成分を除去して前記操舵角速度係数として出力するローパスフィルタ処理を施す第１フィルタと、
   前記第１フィルタの出力を前記第１増幅器の入力に負帰還させる第１負帰還回路とを有し、
   前記トルク係数設定部は、
   前記トルク検出装置によって検出されたトルクに応じた入力を増幅して出力する第２増幅器と、
   前記第２増幅器の出力の所定の低周波数成分を除去して前記トルク係数として出力するハイパスフィルタ処理を施す第２フィルタと、
   前記第２フィルタの出力を前記第２増幅器の入力に負帰還させる第２負帰還回路とを有することを特徴とする、
   操舵装置。
8. 車両の操舵輪を操舵可能である操舵部材と、前記操舵部材に対する操作をアシストするアクチュエータとを備える操舵装置を制御するものであり、基本となるアシスト量である基本アシスト量と、当該基本アシスト量を補正する補正アシスト量とに基づいて前記アクチュエータを制御する操舵制御装置であって、
   前記操舵制御装置は、前記操舵部材の操舵角の速度である操舵角速度に応じて定まる操舵角速度係数と、前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクに応じて定まるトルク係数とに基づいて前記補正アシスト量を算出する補正アシスト量算出部と、
   前記操舵角速度に応じて前記操舵角速度係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記操舵角速度に対する前記操舵角速度係数を大きく設定する操舵角速度係数設定部と、
   前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクに応じて前記トルク係数を設定するものであり、負帰還部を有し当該負帰還部のフィードバック量が大きくなるほど同等の大きさの前記トルクに対する前記トルク係数を大きく設定するトルク係数設定部とを備え、
   前記操舵部材と共に回転する操舵軸部に作用するトルクが所定の高周波数領域である場合の前記トルク係数設定部のフィードバック量を、前記操舵角速度が所定の高周波数領域である場合の前記操舵角速度係数設定部におけるフィードバック量より大きく設定することを特徴とする、
   操舵制御装置。

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