JP5962586B2 - ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アシストトルクによって操舵時のフィールを調整するステアリング制御装置に関する。

従来、車両の操舵部材（ハンドル）に加わる操舵力を補助するステアリング制御装置の一つとして、操舵部材における操舵角と操舵トルクとの関係を規定する規範操舵モデルを利用して目標操舵トルクを生成し、アシストトルク（補助操舵トルク）を発生させる操舵補助用モータを、目標操舵トルクと操舵トルクの検出値との偏差に基づいて駆動するものが知られている。また、この装置では、規範操舵モデルを特徴づける機械インピーダンスを、車速や操舵角に応じて変化させることも行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開第４２３２４７１号公報

ところで、機械インピーダンスは、ハンドルを操作するドライバの力覚に影響を与えるものであり、例えば、ハンドルを軽くする場合、機械インピーダンス（特に剛性係数）を低下させる方向に調整することになる。しかし、この場合、ハンドルが軽くなるだけでなく、ハンドルを切ったときの手応えがなくなる（舵抜け）等、操舵時のフィールを劣化させてしまい、ドライバに違和感を与えてしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、機械インピーダンスの調整具合によらず、操舵状態に応じたフィールを実現することを目的とする。

本発明のステアリング制御装置は、基本トルク生成手段と、調整トルク生成手段と、補正トルク生成手段と、指令値生成手段とを備える。基本トルク生成手段は、アシストトルクに応じて発生させる操舵トルクの目標値である基本トルクを生成する。調整トルク生成手段は、操舵軸で検出される操舵トルクと操舵角の関係を規定する機械インピーダンスを調整するための操舵トルクの目標値である調整トルクを生成する。補正トルク生成手段は、操舵輪から操舵部材への振動伝達特性を調整するための操舵トルクの目標値である補正トルクを生成する。指令値生成手段は、基本トルクおよび調整トルク、補正トルクから、モータを制御するための指令値を生成する。但し、補正トルク生成手段は、調整トルク生成手段での機械インピーダンスの調整内容に応じて振動伝達特性を変化させる。

このような構成によれば、機械インピーダンスの調整に伴って生じる操舵時のフィール（特に手応え）の劣化やドライバに与える違和感を、機械インピーダンスに連動した補正トルク（ひいては振動伝達特性）の調整によって抑制することができる。なお、このような本発明の効果は、本発明者らが行った実験により発見された特性、すなわち、操舵部材に加わる振動がドライバの感覚（例えば剛性感）に影響を与えるという実験結果（図６参照）を利用することで初めて得られたものである。

特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、本発明は、前述したステアリング制御装置の他、ステアリング制御装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム、ステアリング制御方法など、種々の形態で実現することができる。

電動パワーステアリングシステムの概略構成を表す構成図である。 ＥＣＵの制御機構の概略構成を表す構成図である。 ベースアシスト部および補正部の構成を表す構成図である。 ゲイン調整マップの特性を例示するグラフである。 ゲイン調整マップに従って伝達制御ゲインを変化させることによって操舵トルクから操舵角までの伝達特性が変化する様子を示したボード線図である。 操舵部材に加わる振動が剛性の知覚に与える影響の実験結果を示すグラフである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
本実施形態の電動パワーステアリングシステム１は、図１に示すように、ドライバによるハンドル（操舵部材）２の操作をモータ６によってアシストするものである。ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト３からトルクセンサ４を経てインターミディエイトシャフト５に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。また、以下では、操舵軸の回転角を舵角、操舵軸の回転角速度を操舵速度、操舵軸の回転角加速度を操舵加速度ともいう。

トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

モータ６は、ハンドル２の操舵力をアシスト（補助）するものであり、減速機構６ａを介してその回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。すなわち、減速機構６ａは、モータ６の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト５に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面からの反力（路面反力）によってインターミディエイトシャフト５が回転すると、その回転が減速機構６ａを介してモータ６に伝達され、モータ６も回転することになる。

また、モータ６は、本実施形態ではブラシレスモータであり、内部にレゾルバ等の回転センサを備え、モータ６の回転状態を出力可能に構成されている。本実施形態のモータ６は、回転センサからの回転状態として、少なくともモータ速度ω（回転角速度を示す情報）を出力可能に構成されている。なお、モータ速度ωの代わりに、モータ速度ωに減速機構６ａのギア比を乗じることで求められる操舵速度を用いてもよい。

インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転（すなわちピニオンギアが回転）し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ１０の向きが変わる。

また、車両における所定の部位には、車速Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。
このような構成により、ドライバがハンドル２を回転（操舵）させると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、およびインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ１０が操舵される。

ＥＣＵ１５は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクＴｓ、モータ６のモータ速度ω、および車速センサ１１にて検出された車速Ｖに基づいて、アシストトルク指令Ｔａを演算する。そして、その演算結果に応じた駆動電圧Ｖｄをモータ６へ印加することにより、ドライバがハンドル２を回す力（ひいては両タイヤ１０を操舵する力）のアシスト量を制御するものである。

本実施形態ではモータ６がブラシレスモータであるため、ＥＣＵ１５からモータ６へ出力（印加）される駆動電圧Ｖｄは、詳しくは、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗである。ＥＣＵ１５からモータ６へこれら各相の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗを印加（各相の駆動電流を通電）することで、モータ６の回転トルクが制御される。ブラシレスモータを３相の駆動電圧で駆動（例えばＰＷＭ駆動）する方法やその３相の駆動電圧を生成する駆動回路（例えば３相インバータ）についてはよく知られているため、ここではその詳細説明は省略する。

ＥＣＵ１５は、直接的にはモータ６へ印加する駆動電圧Ｖｄを制御することによりモータ６を制御することによって操舵特性を制御するものであるが、モータ６を制御することで結果としてそのモータ６により駆動される操舵系メカ１００を制御するものであると言え、よってＥＣＵ１５の制御対象はこの操舵系メカ１００であると言える。なお、操舵系メカ１００は、図１に示したシステム構成図のうちＥＣＵ１５を除く機構全体、すなわちハンドル２から各タイヤ１０に至る、ハンドル２の操舵力が伝達される機構全体を示す。

＜ＥＣＵ＞
次に、ＥＣＵ１５の概略構成（制御機構）を図２のブロック図に示す。なお、図２に示したＥＣＵ１５の制御機構のうち、電流フィードバック（ＦＢ）部４２を除く各部、および電流ＦＢ部４２の機能の一部は、実際には、ＥＣＵ１５が備える図示しないＣＰＵが所定の制御プログラムを実行することによって実現されるものである。つまり、ＣＰＵによって実現される各種機能を機能ブロック毎に分けて図示したものが図２である。但し、これら各図に示した制御機構がソフトウェアにて実現されることはあくまでも一例であり、図２等に示した制御機構全体または一部を例えばロジック回路等のハードウェアにて実現するようにしてもよいことはいうまでもない。

ＥＣＵ１５は、図２に示すように、ベースアシスト指令Ｔｂ^＊を生成するベースアシスト部２０と、補正トルク指令Ｔｒを生成する補正部３０と、ベースアシスト指令Ｔｂ^＊と補正トルク指令Ｔｒを加算することによりアシストトルク指令Ｔａを生成する加算器４１と、アシストトルク指令Ｔａに基づいてモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加することによりモータ６を通電駆動する電流フィードバック（ＦＢ）部４２と、を備えている。

ベースアシスト部２０は、路面反力（路面負荷）に応じた操舵反力（操舵トルク）の特性の実現、すなわち路面負荷に対応した反応（反力）が準定常的にドライバへ伝達されるようにすることで車両の状態や路面の状態をドライバが把握しやすくなるようにすると共に、操舵状態に応じてドライバに与える手感（ハンドルからタイヤまでの感覚的硬さ，ねばり，重さ）を調整することで操舵時のフィールを向上させることを実現するためのブロックである。ベースアシスト部２０は、操舵トルクＴｓとモータ速度ωと車速Ｖに基づき、上述した路面負荷に応じた伝達感や操舵状態に応じたフィールが実現されるようにハンドル２の操作をアシストするための、ベースアシスト指令Ｔｂ^＊を生成する。

補正部３０は、路面の状態（ロードインフォメーション）が的確にハンドルに伝達されるようにすると共に、ベースアシスト部２０だけでは調整しきれない操舵時のフィールを補償するためのブロックである。補正部３０は、操舵トルクＴｓとベースアシスト部２０から供給される機械インピーダンス調整値（ここでは剛性相当係数Ｋ）に基づき上述した補正トルク指令Ｔｒを生成する。

加算器４１は、ベースアシスト部２０で生成されたベースアシスト指令Ｔｂ^＊と補正部３０で生成された補正トルク指令Ｔｒとを加算することにより、アシストトルク指令Ｔａを生成する。

電流ＦＢ部４２は、アシストトルク指令Ｔａに基づき、そのアシストトルク指令Ｔａに対応したアシストトルク（アシスト操舵力）が操舵軸（特にトルクセンサ４よりもタイヤ１０側）に付与されるようにモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加する。具体的には、アシストトルク指令Ｔａに基づいて、モータ６の各相へ通電すべき目標電流（相毎の目標電流）を設定する。そして、各相の通電電流Ｉｍを検出・フィードバックして、その検出値（各相の通電電流Ｉｍ）がそれぞれ目標電流と一致するように駆動電圧Ｖｄを制御（通電電流を制御）することで、操舵軸に対して所望のアシストトルクを発生させる。

なお、このような電流ＦＢ部４２は公知の技術（例えば、特開２０１３−５２７９３号公報参照）であるため、ここでは説明を省略し、以下では、本発明の主要部に関わるベースアシスト部２０および補正部３０について詳述する。

＜ベースアシスト部＞
ベースアシスト部２０は、図３に示すように、負荷推定器２１と、基本負荷量演算部２２と、ドライバ仕事率演算部２３と、剛性調整量演算部２４と、粘性調整量演算部２５と、慣性調整量演算部２６と、微分器２６１と、目標演算器２７と、偏差演算器２８と、コントローラ部２９とを備えている。

負荷推定器２１は、ベースアシスト指令Ｔｂ^＊（アシストトルクに相当）と操舵トルクＴｓとに基づいて路面負荷を推定する。基本負荷量演算部２２は、負荷推定器２１にて推定された路面負荷（推定負荷Ｔｘ）と自車両の走行速度（車速Ｖ）とに基づいて、操舵トルクの目標値の基本成分である基本トルクＴｆ^＊を生成する。

ドライバ仕事率演算部２３は、モータ速度ωに減速機構６ａのギア比を乗じることで求めた操舵速度に、操舵トルクＴｓを乗じることでドライバ仕事率Ｗを算出する。但し、操舵トルクＴｓおよびモータ速度ω（ひいては操舵速度）は、いずれもハンドル２を右回転させた場合と、左回転させた場合とで逆極性の値となる。また、操舵トルクＴｓは、Ｔｓ＝０となるハンドル２の位置を中立位置として、中立位置から右回転させた場合と左回転させた場合とで逆極性の値となる。中立位置は、タイヤがグリップしている通常走行時には、車両を直進させる位置が中立位置となり、オーバステアによるスピン発生時にはタイヤが横滑りしている方向が中立位置となる。ここでは、左回転時に正、右回転時に負となるものとする。

従って、操舵トルクＴｓとモータ速度ωの極性が同じでありドライバ仕事率Ｗが正極性となる場合は、ハンドルを切り込む操作によって生じた値であること、操舵トルクＴｓとモータ速度ωの極性が異なっておりドライバ仕事率Ｗが負極性となる場合は、ハンドルを切り戻す操作によって生じた値であること、ドライバ仕事率Ｗがゼロであれば保舵の状態であることを表す。

つまり、ハンドルを中立位置から左右どちらかに切り込んだ場合、操舵トルクＴｓ、モータ速度ωの極性は同じであるため、ドライバ仕事率Ｗは正極性の値となる。ハンドルを切った状態で保持すると（保舵の状態）、モータ速度ωは０であるため、ドライバ仕事率は０となる。この保舵の状態から、ハンドルを切り戻した場合、切り込んだときとはモータ速度ωの極性が反転し、操舵トルクＴｓとモータ速度ωの極性が互いに異なったものとなるため、ドライバ仕事率Ｗは負極性の値となる。なお、操舵トルクＴｓは、タイヤの向きが車両の進行方向から外れるほど大きな値となり、また、モータ速度ωが急な操舵を行うほど大きな値となり、これらの操作の度合い（操作量）に応じて、ドライバ仕事率Ｗの絶対値は大きな値をとる。

なお、操舵速度はモータ速度ωに比例した値であるため、モータ速度ωを操舵速度と見なして、モータ速度ωに操舵トルクＴｓを乗じたものをドライバ仕事率Ｗとして用いてもよい。

微分器２６１は、操舵速度に相当するモータ速度ωを微分することで操舵加速度に相当するモータ加速度αを生成する。
剛性調整量演算部２４は、ドライバ仕事率Ｗと推定負荷Ｔｘと車速Ｖに基づいて、目標操舵トルクＴｓ^＊に含まれる調整成分（調整トルク）の一つであり、操舵時にドライバに与える操舵系メカ１００の剛性感を調整するための剛性調整トルクＴｋ^＊を生成する。具体的には、剛性調整量演算部２４は、剛性係数演算部２４ａと乗算器２４ｂを備える。剛性係数演算部２４ａは、ドライバ仕事率Ｗおよび車速Ｖに応じて、ハンドル操作時にドライバに与える剛性感（ばね感）を調整するためのゲインである剛性相当係数Ｋ（機械インピーダンスの剛性係数に相当する値）を、予め用意された剛性調整マップを用いて生成する。乗算器２４ｂは、剛性相当係数Ｋに推定負荷Ｔｘを乗じることで剛性調整トルクＴｋ^＊を生成する。つまり、剛性相当係数Ｋは、路面負荷（推定負荷Ｔｘ）に対する調整ゲインといえる。また、剛性相当係数Ｋは、機械インピーダンス調整量として、補正部３０に供給される。

粘性調整量演算部２５は、ドライバ仕事率Ｗとモータ速度ωと車速Ｖに基づいて、目標操舵トルクＴｓ^＊に含まれる調整成分の一つであり、操舵時にドライバに与える操舵系メカ１００の粘性感を調整するための粘性調整トルクＴｃ^＊を生成する。具体的には、粘性調整量演算部２５は、粘性係数演算部２５ａと乗算器２５ｂを備える。粘性係数演算部２５ａは、ドライバ仕事率Ｗおよび車速Ｖに応じて、ハンドル操作時にドライバに与える粘性感を調整するために使用する粘性係数Ｃを、予め用意された粘性調整マップを用いて生成する。乗算器２５ｂは、粘性係数Ｃにモータ速度ω（操舵速度に相当する）を乗じることで粘性調整トルクＴｃ^＊を生成する。つまり、粘性係数Ｃは、モータ速度ω（ひいては操舵速度）に対する調整ゲインといえる。

慣性調整量演算部２６は、ドライバ仕事率Ｗとモータ加速度αに基づいて、目標操舵トルクＴｓ^＊に含まれる調整成分の一つであり、操舵時にドライバに与える操舵系メカ１００の慣性感を調整するための慣性調整トルクＴｉ^＊を生成する。具体的には、慣性調整量演算部２６は、慣性係数演算部２６ａと乗算器２６ｂを備える。慣性係数演算部２６ａは、ドライバ仕事率Ｗに応じて、ハンドル操作時にドライバに与える慣性感を調整するための慣性係数Ｉを、予め用意された慣性調整マップを用いて生成する。乗算器２６ｂは、微分器２６１によって生成されたモータ加速度αに慣性係数Ｉを乗じることで慣性調整トルクＴｉ^＊を演算する。つまり、慣性係数は、モータ加速度α（ひいては操舵加速度）に対する調整ゲインといえる。ここでは、慣性係数Ｉを変化させるパラメータとしてドライバ仕事率Ｗを用いているが、剛性相当係数Ｋ，粘性係数Ｃと同様に、ドライバ仕事率Ｗに加えて車速Ｖを用いてもよい。

目標演算器２７は、基本トルクＴｆ^＊、剛性調整トルクＴｋ^＊、粘性調整トルクＴｃ^＊、慣性調整トルクＴｉ^＊を加算して目標操舵トルクＴｓ^＊を演算する。偏差演算器２８は、操舵トルクＴｓと目標操舵トルクＴｓ^＊との差であるトルク偏差を演算する。コントローラ部２９は、微分器や積分器等を備えており、ハンドル操作時にドライバに与える路面負荷に応じた伝達感や操舵状態量に応じたフィールを調整するための出力を生成する。

コントローラ部２９は、トルク偏差（操舵トルクＴｓと目標操舵トルクＴｓ^＊との差）に基づき、トルク偏差が０になるよう、すなわち操舵トルクＴｓが目標操舵トルクＴｓ^＊に追従するように制御することで、路面負荷に応じた伝達感や操舵状態量に応じたフィールを実現するアシストトルク（アシスト量とも言う）を発生させるためのベースアシスト指令Ｔｂ^＊を生成する。

ところで、機械インピーダンス（剛性係数，粘性係数，慣性係数）は、物体に加わる力Ｆと、物体の変位量ｘとの関係を規定するものであり、（１）式の関係式によって表される。特に回転運動の場合では、Ｆは物体に加わるトルク、ｘは物体の回転量と見なす。

ここでは、ｘは操舵角（モータの回転角）、その１回微分値は操舵速度（モータ速度ω）、その２回微分は操舵加速度（モータ加速度α）を表す。つまり、剛性調整量演算部２４，粘性調整量演算部２５，慣性調整量演算部２６は、（１）式に従ってハンドル操作時にドライバに与えるフィールの調整に必要なトルクを求めるものである。但し、本実施形態では、剛性調整トルクＴｋ^＊の算出に、操舵角ｘではなく推定負荷Ｔｘを使用しているため、剛性係数の代わりに剛性係数に相当する剛性相当係数Ｋが用いられている。なお、操舵角ｘと剛性相当係数Ｋの関係は、操舵系メカ１００の特性を表す関係式から簡単に求めることができる。

＜補正部＞
補正部３０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３１と、フィルタゲイン演算部３２と、補正トルク演算器３３とを備えている。

ＢＰＦ３１は、操舵トルクＴｓから路面の状態（ロードインフォメーション）を表す振動が発生する領域である特定帯域（本実施形態では１０〜４０Ｈｚ）の信号成分を抽出する。フィルタゲイン演算部３２は、剛性相当係数Ｋに応じて、ＢＰＦ３１の出力に乗じる伝達制御ゲインＧを、予め用意されたゲイン調整マップを用いて生成する。補正トルク演算器３３は、ＢＰＦ３１の出力（特定帯域の信号成分）に、フィルタゲイン演算部３２の出力（伝達制御ゲインＧ）を乗じることで補正トルク指令Ｔｒを生成する。つまり、伝達制御ゲインＧによって、タイヤからハンドルへのトルク（ひいては振動）の伝達特性を調整するように構成されている。

ところで、操舵時におけるドライバの剛性知覚は、図６に示すように、ハンドルに印加される振動の有無や振動の周波数によって変化する。特に、実際の剛性値（実剛性値）が小さいときに振動が印加されると、ドライバが感じる剛性値（知覚剛性値）は実剛性値より大きく感じる傾向にある。しかも、このような作用を生じさせる振動の周波数帯は、ロードインフォメーションを表す振動が発生する領域と重なっている。つまり、この領域の伝達特性を調整することで、例えば、ハンドルを切り込んでいったときの手応え等、操舵時の剛性感を変化させることが可能であることがわかる。

なお、図６は、モータ駆動軸にハンドルを直結させた実験装置（反力装置）を用いて、操舵時の剛性値および印加する振動周波数をモータ制御によって各々変化させたときに、操作者が主観的に感じる剛性値（剛性の大きさ）を調査した結果である。但し、剛性値は４種類（２，３，４，５［Ｎｍ／ｒａｄ］）、振動周波数は６種類（０（振動なし）、１０，２０，３０，４０，５０［Ｈｚ］）を用い、振動振幅は操舵角に比例した大きさに変化させた。

上記の剛性、振動周波数の任意の組合せ（例えば、剛性値：３［Ｎｍ／ｒａｄ］、振動周波数３０Ｈｚなど）について、被験者に±２０ｄｅｇの範囲で所定回数往復操舵させた後に、主観的に感じた剛性の大きさを、ＶＡＳ（Ｖｉｓｕａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｓｃａｌｅ）を用いて回答させた。ここでは、被験者７名に、上記剛性値と振動周波数のすべての組合せを、ランダムな順序で所定回数ずつ操舵させ、その回答結果を、平均することによって、図６に示す知覚剛性値を求めた。

ゲイン調整マップは、図４に示すように、剛性相当係数Ｋが大きいほど、伝達制御ゲインＧが小さくなる、ほぼ反比例の関係を有するように設定されている。但し、伝達制御ゲインＧの上限値は１に設定されており、ここでは、剛性相当係数Ｋ≦１では、Ｇ＝１となるように設定されている。

つまり、剛性相当係数Ｋが小さいとき、すなわち、ベースアシスト部２０にて機械インピーダンスの剛性係数が小さくなるような調整が行われたときには、伝達制御ゲインＧが大きな値に設定される。これにより、ハンドルが軽くなっても、ハンドルを切ったときの手応えが補償される。逆に、剛性相当係数Ｋが大きいとき、すなわち、ベースアシスト部２０にて機械インピーダンスの剛性係数が大きくなるような調整が行われたときには、伝達制御ゲインＧが小さな値に設定される。これにより、タイヤからハンドルへの特定帯域の信号成分の伝達が抑制される。

なお、図４に示した、ゲイン調整マップは、一例に過ぎず、所望の特性を実現できるように適宜設定すればよい。
＜効果＞
以上説明したように、電動パワーステアリングシステム１では、機械インピーダンスの調整内容に連動して、特定帯域の信号成分の伝達特性を調整するように構成されており、剛性係数が減少したときには伝達制御ゲインＧを増大させ、剛性係数が増大したときには伝達制御ゲインＧを減少させている。

従って、電動パワーステアリングシステム１によれば、アシスト量が増大する等して機械インピーダンスの剛性係数が低下したときでも、ハンドルを切ったときの手応えを補償することができ、操舵時のフィールの劣化やドライバに違和感（舵抜け等）を与えてしまうことを抑制することができる。また、機械インピーダンスの剛性係数が増大したときには、過剰な振動（トルク変動）がハンドルに加わることがないため、ドライバに不快感を与えてしまうことを抑制することができる。

つまり、機械インピーダンスを制御する信号成分（１０Ｈｚ以下）は主に力覚に作用し、操舵感の中でも基本的な重さや手応えを作り出すものである。これに対し、路面の状態（ロードインフォメーション）を伝達する信号成分（１０〜４０Ｈｚ）は主に皮膚の感覚受容器に作用するものである。但し、皮膚への刺激は、手応えなど力覚にも作用する（錯覚を生じさせる）ことが本発明者らの実験により明らかにされている。このことを利用して、力覚に作用する成分が低下したときに、触覚に作用する成分を使って力覚を補償することにより、所望のフィールを実現しているとも言える。

図５は、路面負荷（推定負荷Ｔｘ）から操舵角までのトルク伝達特性をシミュレーションによって求めたボード線図である。具体的には、伝達制御ゲインＧを、図４中のＧ０，Ｇ１，Ｇ２に設定しそれぞれについて求めた。図５からは、伝達制御のゲインＧが大きいほど、ロードインフォメーション領域の一部である１０〜２０Ｈｚ帯のゲインが増加していること、つまり、路面からハンドルへ伝わってくるトルク変動（振動）がより顕著に感じられるようになることがわかる。

また、機械インピーダンスが低下すると、路面反力を打ち消す方向にアシストが働き、路面の状態が伝達されにくい状態となるが、剛性係数の補償に使用する特定周波数はロードインフォメーション領域と重なっているため、ロードインフォメーションを表す信号成分もハンドルに伝達されることになり、路面の状態をドライバに知覚させることができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。

上記実施形態では、機械インピーダンスを変化させるパラメータとして、操舵トルクＴｓと操舵速度（モータ速度ω）の積からなるドライバ仕事率Ｗと車速Ｖを用いているが、これに限るものではなく、例えば、ドライバ仕事率Ｗの代わりに操舵角等を用いてもよい。

上記実施形態では、伝達制御ゲインＧを、剛性相当係数Ｋに従って変化させているが、粘性係数Ｃや慣性係数Ｉに従って変化させたり、Ｋ，Ｃ，Ｉのうちいずれか二つまたは三つ全部に従って変化させたりしてもよい。

上記実施形態では、負荷推定器２１において、ベースアシスト指令Ｔｂ^＊と操舵トルクＴｓから推定負荷Ｔｘを生成しているが、ベースアシスト指令Ｔｂ^＊の代わりに電流ＦＢ部４２で検出される通電電流Ｉｍを用いてもよい。

上記実施形態では、基本トルクＴｆ^＊を、推定負荷Ｔｘから生成しているが、操舵角から生成するように構成してもよい。
上記実施形態では、基本トルクＴｆ^＊と、機械インピーダンス調整用のトルクＴｋ^＊，Ｔｃ^＊，Ｔｉ^＊を別々に求めた後、これらを加算して目標操舵トルクＴｓ^＊を生成しているが、特許文献１に記載されているように、機械インピーダンスを反映した規範操舵モデルを用いて操舵角から目標操舵トルクＴｓ^＊を求めるように構成されたシステムに本発明を適用してもよい。この場合、規範操舵モデル中で使用される機械インピーダンスに従って、伝達制御ゲインＧを変化させるように構成すればよい。

１…電動パワーステアリングシステム ２０…ベースアシスト部 ２１…負荷推定器 ２２…基本負荷量演算部 ２３…ドライバ仕事率演算部 ２４…剛性調整量演算部 ２４ａ…剛性係数演算部 ２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ…乗算器 ２５…粘性調整量演算部 ２５ａ…粘性係数演算部 ２６…慣性調整量演算部 ２６ａ…慣性係数演算部 ２７…目標演算器 ２８…偏差演算器 ２９…コントローラ部 ３０…補正部 ３１…バンドパスフィルタ ３２…フィルタゲイン演算部 ３３…補正トルク演算器 ４１…加算器 ４２…電流フィードバック（ＦＢ）部、１００…操舵系メカ ２６１…微分器

Claims (7)

1. 操舵部材（２）に連結された操舵軸（３．５）に加わる操舵トルクに応じたアシストトルクをモータ（６）によって出力することで操舵特性を制御するステアリング制御装置（１５）であって、
   前記アシストトルクに応じて発生させる前記操舵トルクの目標値である基本トルクを生成する基本トルク生成手段（２１，２２）と、
   前記操舵軸で検出される操舵トルクと操舵角の関係を規定する機械インピーダンスを調整するための前記操舵トルクの目標値である調整トルクを生成する調整トルク生成手段（２３，２４）と、
   操舵輪から前記操舵部材への振動伝達特性を調整するための前記操舵トルクの目標値である補正トルクを生成する補正トルク生成手段（３０）と、
   前記基本トルクおよび前記調整トルク、前記補正トルクから、前記モータを制御するための指令値を生成する指令値生成手段（２７，２８，２９，４１，４２）と、
   を備え、
   前記補正トルク生成手段は、前記調整トルク生成手段での前記機械インピーダンスの調整内容に応じて前記振動伝達特性を変化させることを特徴とするステアリング制御装置。
2. 前記調整トルク生成手段は、前記操舵部材に加わる操作を表す操舵状態量に従って、前記調整トルクを生成することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記指令値生成手段は、前記基本トルクおよび前記調整トルク、前記補正トルクから目標操舵トルクを生成し、前記指令値は、前記目標操舵トルクに前記操舵トルクを追従させるためのものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記補正トルク生成手段は、
   前記操舵トルクから予め設定された特定帯域の信号成分を抽出するフィルタ（３１）と、
   前記フィルタの出力に前記機械インピーダンスの大きさに応じて設定される調整ゲインを乗じたものを前記補正トルクとして出力するゲイン調整手段（３２，３３）と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。
5. 前記特定帯域は１０〜４０Ｈｚであることを特徴とする請求項４に記載のステアリング制御装置。
6. 前記ゲイン調整手段は、前記機械インピーダンスが減少したときに前記調整ゲインを増加させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のステアリング制御装置。
7. 前記機械インピーダンスとして、剛性係数、粘性係数、慣性係数のうち少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。