JP2017149373A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の操作状態をより的確に検出する操舵制御装置を提供する。【解決手段】転舵角指令値演算部５４は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊および補償成分（ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊）の和である第１のアシスト成分Ｔａ１＊、および操舵トルクを加算することにより転舵角指令値θｔ＊を演算する。転舵角フィードバック制御部５５は、転舵角指令値θｔ＊に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、第２のアシスト成分Ｔａ２＊を演算する。補償制御部５２は、手放し判定部８０により生成される手放し状態あるか否かを示す判定フラグに基づいて、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊を生成する。手放し判定部８０は、操舵角演算部７０により演算される操舵角θｓ、およびその微分値である操舵角速度、および操舵角加速度の符号に基づいて、手放し状態にあるか否かを判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両の操舵機構にモータの動力を付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。たとえば、特許文献１に記載のＥＰＳは、操舵トルクに応じた適切なアシスト力を発生させるために、モータ電流のフィードバック制御を行っている。すなわち、ＥＰＳは、操舵トルクに基づき演算されるアシスト電流指令値とモータの実電流値との差が小さくなるようにモータに印加される電圧を調節している。

ところで、近年のＥＰＳには、ステアリングホイールの操作性向上のために、操舵角速度に応じてステアリングホイールの戻り速度の調整や操舵角の急変を抑制するためにダンピング制御を行うものがある。また、操舵角の変化に対してヒステリシス特性を有するアシスト力を与えるヒステリシス制御を行うものもある。ＥＰＳの操舵制御装置は、ヒステリシス制御およびダンピング制御によって演算される補償値を用いて、操舵角の指令値を補償することにより、運転者が感じる操舵感がより好ましいものとなるように制御している。

特開２０１４−４０１７８号公報

ところで、従来のダンピング制御では、操舵角速度の値に応じてダンピング制御量が演算されていたため、ステアリングホイールの切り戻し時と手放し時とで同様の補償演算が行われていた。この点、切り戻し時と手放し時とで運転者にとって好ましい操舵感は異なる。このため、ダンピング制御を行っても、的確に操舵感を調整することが困難であった。

また、ヒステリシス制御などの補償制御も同様に、切り戻し時と手放し時とでその補償特性が異なるため、的確に操舵感を調整することが困難であった。
このため、これらの補償制御を適切に実行するために、運転者の保舵状態を始めとする運転者のステアリングホイールの操作状態をより的確に検出する方法が求められていた。

本発明の目的は、運転者の操作状態をより的確に検出する操舵制御装置を提供することにある。

上記目的を達成しうる操舵制御装置は、モータを駆動源として操舵機構に動力を付与する動力伝達装置を、前記動力の目標値となる指令値に基づいて制御する操舵制御装置において、前記操舵機構の操舵シャフトに付与される操舵トルクに基づいて、前記指令値の基礎成分を演算する基本アシスト制御部と、前記操舵機構の操舵シャフトの回転角である操舵角または前記操舵角に換算可能な回転体の回転角に基づき、前記基礎成分に対する第１の補償成分を演算する補償制御部と、前記操舵角および前記操舵角の単位時間当たりの変化量である操舵角速度に基づき、運転者の操舵状態が手放し状態にあるか否かを判定する判定部と、を備えている。

この構成によれば、判定部は、操舵角および操舵角速度に基づいて、運転者が操舵輪を手放ししているか否かをより的確に判定できる。すなわち、操舵角および操舵角速度を用いることにより、操舵輪などの有するエネルギーが収束方向なのか、発散方向なのかを把握することができるため、手放し状態にあるか否かをより的確に判定できる。

上記目的を達成しうる操舵制御装置は、前記操舵トルク、前記基礎成分、および前記第１の補償成分に基づき、前記指令値の基本となる転舵角指令値を演算して、前記転舵角指令値に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、前記基礎成分に対する第２の補償成分を演算する転舵角フィードバック制御部と、前記基礎成分および前記第１の補償成分に基づき演算される値に前記第２の補償成分を加算することにより前記指令値を演算する加算器と、を備えることが好ましい。

この構成によれば、転舵角フィードバック制御を通じて得られる第２の補償成分が指令値に含まれているため、指令値に基づく動力が操舵機構に付与されると、実際の転舵角が転舵角指令値に追従する。この転舵角フィードバック制御により、実転舵角が転舵角指令値に追従するように操舵機構に動力が付与される。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記操舵角および前記操舵角速度に加え、前記操舵角速度の単位時間当たりの変化量である操舵角加速度に基づいて、手放し状態にある旨判定することが好ましい。

この構成によれば、判定部は、操舵角および操舵角速度に加えて、操舵角加速度も用いることにより、手放し状態にあるか否かをより的確に判定できる。
上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが等しい場合、手放し状態にない旨判定することが好ましい。

この構成によれば、判定部は、操舵角の符号および操舵角速度の符号に基づいて、手放し状態にない場合を判定できる。これは、操舵角と操舵角速度とが同じ操舵方向を向いているとき、運転者が操舵したと考えられるためである。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記操舵角速度の符号と前記操舵角速度の単位時間当たりの変化量である操舵角加速度の符号とが異なる場合、手放し状態にある旨判定することが好ましい。

この構成によれば、判定部は、操舵角速度の符号および操舵角加速度の符号に基づいて、手放し状態にある場合を判定できる。これは、操舵角速度と操舵角加速度とが異なる操舵方向を向いているとき、運転者が手放し状態にあるために、操舵角速度が減少している過程にあると考えられるためである。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが等しい場合、切り込み操舵状態にある旨判定し、前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが異なり、かつ前記操舵角速度の符号と前記操舵角速度の変化量である操舵角加速度の符号とが等しい場合、切り戻し操舵状態にある旨判定し、前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが異なり、かつ前記操舵角速度の符号と前記操舵角加速度の符号とが異なる場合、手放し状態にある旨判定することが好ましい。

この構成によれば、判定部は、操舵角、操舵角速度、および操舵角加速度に基づいて、操舵輪などの有するエネルギーの変化を把握できるため、切り込み操舵状態、切り戻し操舵状態、および手放し状態にある場合を判定できる。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記操舵角速度に基づいて演算される前記操舵輪の運動エネルギーと、前記操舵角に基づいて演算される前記操舵輪の位置エネルギーとの総和である総和エネルギーを演算し、前記総和エネルギーに基づいて、手放し状態か否かを判定することが好ましい。

この構成によれば、判定部は、運動エネルギーと位置エネルギーの総和である総和エネルギーの値やその変化に基づいて手放し状態にあるか否かを判定できる。すなわち、手放し状態にある場合、総和エネルギーは減少するため、総和エネルギーを演算することにより、手放し状態にあるか否かを判定することが可能である。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記操舵角速度に基づいて演算される前記操舵輪の運動エネルギーと、前記操舵角に基づいて演算される前記操舵輪の位置エネルギーとの総和である総和エネルギーを演算し、エネルギー総和が閾値よりも大きい場合、手放し状態にない旨判定することが好ましい。

この構成によれば、判定部は、総和エネルギーが閾値よりも大きい場合、運転者が操舵をしているために総和エネルギーが閾値よりも大きいと考えられるため、手放し状態にないことを判定できる。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、前記操舵角速度に基づいて演算される前記操舵輪の運動エネルギーと、前記操舵角に基づいて演算される前記操舵輪の位置エネルギーとの総和である総和エネルギーを演算し、前記総和エネルギーの時間に対する変化量が負のとき、手放し状態である旨判定することが好ましい。

この構成によれば、判定部は、総和エネルギーの変化量が負である場合、手放し状態にあるため総和エネルギーが減少していると考えられるため、手放し状態にあることを判定できる。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、操舵トルクが閾値よりも大きい場合、手放し状態にない旨判定し、前記操舵トルクが閾値よりも小さい場合、手放し状態にある旨判定することが好ましい。

この構成によれば、操舵トルクが閾値よりも大きい場合、運転者が操舵したために操舵トルクが発生したと考えられるため、手放し状態にある旨判定できる。また、操舵トルクを用いた手放し判定も行うことにより、手放し状態をより的確に判定することができる。

上記の操舵制御装置において、前記判定部の手放し状態の判定結果に基づいて、前記補償制御部により演算される前記第１の補償成分を補償することが好ましい。
この構成によれば、手放し状態の判定結果に基づいて第１の補償成分が補償されるため、手放し状態に応じた指令値を演算できる。これにより、手放し状態と手放し状態でないときとで、第１の補償成分を変更することができ、より運転者の操作状態に合った補償制御を実行することが可能である。

上記の操舵制御装置において、前記補償制御部は、前記第１の補償成分の一つとして、前記操舵角に対してヒステリシス特性を有するヒステリシス補償量を演算するヒステリシス制御部を備えていることが好ましい。前記判定部が手放し状態にある旨判定したとき、前記ヒステリシス補償量を低減する。

この構成によれば、手放し状態の判定結果に応じて、手放し状態と手放し状態でないときとで、ヒステリシス制御を切り分けることができる。これにより、手放し状態のときには、ヒステリシス補償量を低減することによって、ヒステリシス制御により生じる実際の操舵角の中立位置と操舵制御装置の考える中立位置とのずれを小さくできる。

上記の操舵制御装置において、前記補償制御部は、前記第１の補償成分の一つとして、前記操舵角の急変を抑えるべく、前記操舵角速度に基づいて演算されるダンピング補償量を演算するダンピング制御部を備えていることが好ましい。前記判定部が手放し状態にある旨判定したとき、前記ダンピング補償量を変更する。

この構成によれば、手放し状態の判定結果に応じて、手放し状態と手放し状態でないときとで、ダンピング制御を切り分けることができる。これにより、より運転者の状況に応じたダンピング制御を実行できる。これにより、手放し状態のときには、ダンピング補償量の指令値への影響を変更できる。

本発明の操舵制御装置によれば、運転者のステアリングホイールの操作状態をより的確に検出できる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 本実施形態のＥＰＳにおける制御ブロック図。 基本アシスト制御演算の概要を示す説明図。 転舵角指令値演算部の概略構成図。 補償制御部の概略構成図。 操舵角とヒステリシス制御量との関係を示すグラフ。 操舵角とダンピング制御量との関係を示すグラフ。 手放し判定部の概略構成図。 操舵角、操舵角速度、および操舵角加速度と、手放し状態との関係を示す概念図。 手放し判定の方法を示すフローチャート。 第２実施形態における手放し判定部の概略構成図。 第２実施形態における手放し判定の方法を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、操舵制御装置をステアリング装置に適用した第１実施形態について説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１は運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３、およびアシスト機構３を制御するＥＣＵ（電子制御装置）４０を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０およびステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａ、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂ、およびインターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部はラックアンドピニオン機構１３を介して転舵シャフトであるラックシャフト１２に連結されている。したがって、操舵機構２では、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃの先端に設けられたピニオンギヤと、ラックシャフト１２に設けられたラックからなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動は、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角θｔが変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構３は、ステアリングシャフト１１にアシスト力を付与するモータ２０を備えている。モータ２０の回転軸２１は、減速機構２２を介してコラムシャフト１１ａに連結されている。減速機構２２はモータ２０の回転を減速し、当該減速した回転力をコラムシャフト１１ａに伝達する。すなわち、ステアリングシャフト１１にモータ２０の回転力（モータトルク）がアシスト力として付与されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。モータ２０としては、たとえば、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する３相ブラシレスモータが採用されている。

ＥＣＵ４０は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づいてモータ２０を制御する。各種のセンサとしては、たとえばトルクセンサ３０、回転角センサ３１、および車速センサ３２がある。コラムシャフト１１ａには、トーションバー１６が設けられている。トルクセンサ３０はコラムシャフト１１ａに設けられ、回転角センサ３１はモータ２０に設けられている。トルクセンサ３０は、運転者のステアリング操作に伴って生じる、コラムシャフト１１ａにおけるトーションバー１６の上側の部分とコラムシャフト１１ａにおけるトーションバー１６の下側の部分との捩れに基づいて、ステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクＴｈを検出する。回転角センサ３１は、回転軸２１の回転角θｍを検出する。車速センサ３２は、車両の走行速度である車速Ｓを検出する。ＥＣＵ４０は各センサの出力に基づいて、目標のアシスト力を設定し、実際のアシスト力が目標のアシスト力となるように、モータ２０に供給される電流を制御する。

次に、ＥＣＵ４０の構成を詳細に説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ４０は、モータ制御信号を生成するマイコン（マイクロコンピュータ）４１と、そのモータ制御信号に基づいてモータ２０に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えている。

なお、以下に示す制御ブロックは、マイコン４１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、マイコン４１は、所定のサンプリング周期で各種の状態量を検出し、所定の周期ごとに以下の各制御ブロックに示される演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

詳述すると、マイコン４１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｓに基づいて、モータ２０に発生させるべきアシストトルク、すなわち目標アシスト力（動力）に対応したアシスト指令値Ｔａ＊を演算するアシスト指令値演算部４３と、アシスト指令値Ｔａ＊に対応した電流指令値Ｉ＊を演算する電流指令値演算部４４とを備えている。また、マイコン４１は、電流指令値Ｉ＊に実電流値Ｉを追従させるべく、電流偏差ｄＩに基づく電流フィードバック制御を実行することにより、駆動回路４２に出力されるモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４５を有している。

電流指令値演算部４４は、電流指令値Ｉ＊としてｄ／ｑ座標系のｑ軸電流指令値を演算する（ｄ軸電流指令値はゼロ）。モータ制御信号生成部４５は、電流指令値Ｉ＊とともに、電流センサ４６により実電流値Ｉとして検出される三相の相電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）、および回転角センサ３１により検出される回転角θｍを取り込む。そして、電流指令値演算部４４は、その各相電流値を回転角θｍに従う回転座標としてのｄ／ｑ座標に写像し、このｄ／ｑ座標系において電流フィードバック制御を実行することにより、そのモータ制御信号を生成する。

つぎに、アシスト指令値演算部について詳細に説明する。
アシスト指令値演算部４３は、アシスト指令値Ｔａ＊の基礎成分として基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する基本アシスト制御部５１を備えている。また、アシスト指令値演算部４３は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の第１の補償成分であるヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊を演算する補償制御部５２を有している。また、アシスト指令値演算部４３は、加算器５３、転舵角指令値演算部５４、および転舵角フィードバック制御部５５を有している。

図３に示すように、基本アシスト制御部５１は、入力される操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｓが小さいほど、より大きな絶対値を有する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。

加算器５３は、基本アシスト制御部５１が演算する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊および補償制御部５２が演算する各種の補償量（ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊）を加算することにより、第１のアシスト成分Ｔａ１＊を演算する。

転舵角指令値演算部５４は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊の他、操舵トルクＴｈを取り込む。転舵角指令値演算部５４は、これら第１のアシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈに基づいて、転舵角指令値θｔ＊を演算する。転舵角指令値θｔ＊は転舵角θｔの目標値に対応する。

図４に示すように、転舵角指令値演算部５４は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊、操舵トルクＴｈを取り込む。転舵角指令値演算部５４は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈの加算値をトルク指令値Ｔ＊とするとき、トルク指令値Ｔ＊に応じた基本転舵角指令値θｔｓ＊の演算をモデル化した理想モデルを有している。

転舵角指令値演算部５４は、トルク指令値演算部６０および基本転舵角指令値演算部６２を有している。
トルク指令値演算部６０は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈに基づいて、ステアリングシャフト１１に伝達される入力トルクに対応したトルク指令値Ｔ＊を演算する。トルク指令値演算部６０には、第１のアシスト成分Ｔａ１＊および操舵トルクＴｈを加算することにより、トルク指令値Ｔ＊を演算する加算器６１が設けられている。

基本転舵角指令値演算部６２は、トルク指令値Ｔ＊に基づいて、転舵輪１５の転舵角θｔの回転角指令値である転舵角指令値θｔ＊を演算する。基本転舵角指令値演算部６２は、トルク指令値Ｔ＊に示された入力トルクに応じて回転するステアリングシャフト１１の理想モデル（入力・回転角モデル）に基づいて、転舵角指令値θｔ＊を演算する。この入力・回転角モデルは、ステアリングシャフト１１の回転角に基づくバネ項、ステアリングシャフト１１の回転角速度に基づく粘性項、およびバネ項及び粘性項の各制御出力であるバネ成分及び粘性成分を入力トルク（トルク指令値Ｔ＊）から減じた値に基づく慣性項により表される。基本転舵角指令値演算部６２は、これら各次元（角度、速度、および角速度）の指令値に基づいて各種の補償値を演算し、これら各種の補償値に基づいて補償された転舵角指令値θｔ＊を演算する。

図２に示すように、マイコン４１には、回転角θｍに基づいて転舵角θｔを演算する転舵角演算部５６が設けられている。ところで、図１に示すように、モータ２０が減速機構２２を介してステアリングシャフト１１（コラムシャフト１１ａ）に機械的に連結されているため、回転角θｍとステアリングシャフト１１の回転角（操舵角θｓ）との間には相関関係がある。従って、回転角θｍと転舵角θｔとの間にも相関関係がある。このため、図２に示すように、転舵角演算部５６は、回転角θｍに基づいて回転角θｍから転舵輪１５の実際の転舵角θｔを演算できる。転舵角演算部５６は、演算した転舵角θｔを転舵角フィードバック制御部５５に出力する。

転舵角フィードバック制御部５５は、転舵角θｔを転舵角指令値θｔ＊に追従させるべく、それらの偏差に基づく転舵角フィードバック制御を実行することにより第２の補償成分である第２のアシスト成分Ｔａ２＊を演算する。なお、フィードバック制御としては、たとえば比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）が行われる。転舵角フィードバック制御部５５は、演算した第２のアシスト成分Ｔａ２＊を加算器５７に出力する。

加算器５７は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊および第２のアシスト成分Ｔａ２＊を加算することにより、アシスト指令値Ｔａ＊（Ｔａ＊＝Ｔａ１＊＋Ｔａ２＊）を演算する。
また、補償制御部５２は、回転角θｍに基づいてステアリングホイール１０の実際の操舵角θｓを演算する操舵角演算部７０を有している。操舵角演算部７０は、回転角θｍとステアリングシャフト１１の回転角との相対関係を利用して、操舵角θｓを演算する（図１参照）。

補償制御部５２は、操舵角θｓおよび操舵トルクＴｈに基づいて、運転者がステアリングホイール１０の手放し状態にない（切り戻し操舵などを含む保舵状態にある）か、あるいはステアリングホイール１０の手放し状態にあるかを判定する手放し判定部８０を有している。手放し判定部８０は、ステアリングホイール１０が手放し状態にある旨示す判定フラグ、またはステアリングホイール１０が手放し状態にない（操舵状態や保舵状態にある）旨示す判定フラグを生成する。

補償制御部５２は、操舵角θｓに基づいてヒステリシス制御量Ｔｈ＊を演算するヒステリシス制御部９０、および操舵角θｓを用いてダンピング制御量Ｔｄ＊を演算するダンピング制御部１００を有している。補償制御部５２は、演算したヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊を加算器５３に出力する。なお、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊は、正負の両方の値を有する。そして、加算器５３は、第１のアシスト成分Ｔａ１＊に、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊を加算する。第１のアシスト成分Ｔａ１＊に、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊が加算されると、その分だけアシスト指令値Ｔａ＊が変化するため、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊に応じた操舵感を運転者に与えることができる。

ところで、運転者の操舵感は、ステアリングホイール１０に対して切り込み操作を行う際と、切り戻し操作を行う際とで相違する。このため、補償制御部５２では、切り戻し操作に対応する補償成分と、切り込み操作に対応する補償成分とを共に考慮して、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊を演算する。

図５に示すように、ヒステリシス制御部９０は、操舵角演算部７０により演算される操舵角θｓおよび車速センサを通じて検出される車速Ｓをそれぞれ取り込む。ヒステリシス制御部９０は、運転者がステアリング操作する際の操舵感をより好ましいものとするために、ヒステリシス特性を有した操舵感を与えるヒステリシス制御を実行する。ヒステリシス制御部９０は、基本ヒステリシス制御量演算部９１、ヒステリシスゲイン演算部９２、および乗算器９３を有している。

基本ヒステリシス制御量演算部９１は、操舵角θｓに基づいてヒステリシス制御量Ｔｈ＊の基礎成分である基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊を演算する。具体的には、基本ヒステリシス制御量演算部９１は、操舵角演算部７０により演算される操舵角θｓに基づいて、操舵方向を特定する。そして、基本ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０が切り戻し状態にあるか、切り込み状態にあるかを判定する。また、基本ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０の切り戻し操作に対応した切り戻しマップと、ステアリングホイール１０の切り込み操作に対応した切り込みマップと、を有している。これらの切り戻しマップと切り込みマップとは、操舵角θｓと基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊との関係を表している。基本ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０が切り戻し状態にある場合、切り戻しマップを用いて、操舵角θｓに基づいた基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊を演算する。また、基本ヒステリシス制御量演算部９１は、ステアリングホイール１０が切り込み状態にある場合、切り込みマップを用いて、操舵角θｓに基づいた基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊を演算する。

図６のグラフに示すように、基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊は、ステアリングホイール１０の中立位置（θｓ＝０）を基準とする切り込み操舵時には操舵角θｓと同方向へ向けて増加する。これに対し、基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊は、切り戻し操舵時には操舵角θｓと反対方向へ向けて増加する。なお、基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊は、運転者に滑らかな操舵感を与えるために、運転者の操舵に適したヒステリシス特性を有する操舵反力を与える観点に基づき算出される。

また、図５に示すように、ヒステリシスゲイン演算部９２は、車速Ｓに基づいてヒステリシスゲインＧｈを演算する。
乗算器９３は、基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊およびヒステリシスゲインＧｈを乗算することにより、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊を演算する。ヒステリシス制御量Ｔｈ＊は、操舵角θｓの変化に対してヒステリシス特性を有する補償成分である。乗算器９３は、演算されたヒステリシス制御量Ｔｈ＊を加算器５３へと出力する。

ダンピング制御部１００は、操舵角θｓの急変を抑えるべく操舵角速度ωｓに応じたダンピング制御を実行する。ダンピング制御により、操舵角速度ωｓに応じてステアリングホイールの戻り速度や操舵感が調整され、運転者がステアリング操作する際の操舵感をより好ましいものとできる。ダンピング制御部１００は、基本ダンピング制御量演算部１０１、微分器１０２、ダンピングゲイン演算部１０３、および乗算器１０４を有している。

基本ダンピング制御量演算部１０１は、微分器１０２によって操舵角θｓが微分された値である操舵角速度ωｓに基づいて、操舵角速度ωｓの発生方向とは反対方向の基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊を演算する。なお、基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊は、ダンピング制御量Ｔｄ＊の基礎成分である。

図７に示すように、基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊は、原点を基準として、操舵角速度ωｓが正の方向に増加するにつれて負の方向に増加し、操舵角速度ωｓが負の方向に増加するにつれて正の方向に増加する。すなわち、基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊は、操舵角速度ωｓに対して負の相関関係を有している。

図５に示すように、ダンピングゲイン演算部１０３は、操舵角θｓに基づいてダンピングゲインＧｄを演算する。
乗算器１０４は、基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊およびダンピングゲインＧｄを乗算することにより、ダンピング制御量Ｔｄ＊を演算する。乗算器１０４は、演算されたダンピング制御量Ｔｄ＊を加算器５３へと出力する。

アシスト指令値Ｔａ＊は、転舵角フィードバック制御の実行により得られる第２のアシスト成分Ｔａ２＊と、ステアリングホイール１０の操舵角θｓの変化に対してヒステリシス特性を有するヒステリシス制御量Ｔｈ＊と、ステアリングホイール１０の操舵角速度ωｓの変化に応じて演算されるダンピング制御量Ｔｄ＊とを考慮して演算される。

つぎに、手放し判定部８０について説明する。
図８に示すように、手放し判定部８０は、トルクセンサ３０から得られる操舵トルクＴｈおよび操舵角演算部７０から得られる操舵角θｓを取り込む。手放し判定部８０は、第１手放し判定部８１および第２手放し判定部８２を有している。第１手放し判定部８０は、操舵トルクＴｈを用いて運転者がステアリングホイール１０の手放し状態にあるか否かを判定する。第２手放し判定部８２は、操舵角θｓを用いて運転者がステアリングホイール１０の手放し状態にあるか否かを判定する。

第１手放し判定部８１は、取り込んだ操舵トルクＴｈが閾値よりも大きいか否かに基づいて手放し状態にあるか否かを示す判定フラグを生成する。すなわち、第１手放し判定部８１は、操舵トルクＴｈが閾値よりも大きい場合、手放し状態にない（操舵状態または保舵状態にある）旨示す判定フラグを生成する。また、第１手放し判定部８１は、操舵トルクＴｈが閾値よりも小さい場合、手放し状態にある旨示す判定フラグを生成する。なお、閾値は、予め実験などを行なうことにより、運転者が確実に操舵したと思われる操舵トルク程度に設定される。第１手放し判定部８１は、生成した判定フラグを第２手放し判定部８２、ヒステリシス制御部９０、およびダンピング制御部１００に出力する。

ここで、操舵トルクＴｈについて詳しく説明する。
操舵トルクＴｈは、より正確には、トーションバー１６の捩れにより検出される操舵トルク（トーションバートルクＴｓ）と、ステアリングホイール１０などの慣性および粘性によって生じる操舵トルクとにより表される。すなわち、操舵トルクＴｈは、ステアリングホイール１０などの慣性によって決定される慣性係数Ｊｈと、ステアリングホイール１０などの粘性によって決定される粘性係数Ｃｈと、微分演算子ｄとを用いて、次式（１）により表される。

Ｔｈ＝（Ｊｈ・ｄ＾２＋Ｃｈ・ｄ）θｓ＋Ｔｓ …（１）
また、トーションバートルクＴｓは、ステアリングシャフト１１におけるトーションバー１６の上側の部分（たとえばステアリングホイール１０の回転角θｓｗ）と、ステアリングシャフト１１におけるトーションバー１６の下側の部分（たとえばピニオンシャフト１１ｃのピニオン角度θｐ）との捩れに基づいて、次式（２）により表される。なお、トーションバー１６のばね定数は、ばね定数ｋｓである。

Ｔｓ＝ｋｓ・（θｓｗ−θｐ） …（２）
第１手放し判定部８１は、これらの各種の要因によって生じる操舵トルクＴｈを用いて、ステアリングホイール１０が手放し状態にあるか否かを判定する。

また、手放し判定部８０は、微分器８３および微分器８４を有している。微分器８３は、操舵角θｓを微分することにより、操舵角θｓの時間に関する微分値である操舵角速度ωｓを演算する。また、微分器８４は、操舵角速度ωｓを微分することにより、操舵角速度ωｓの時間に関する微分値である操舵角加速度αｓを演算する。なお、微分器８３および微分器８４は、それぞれ操舵角θｓの変化量および操舵角速度ωｓの変化量を演算する演算器であってもよい。

つぎに、第２手放し判定部８２について説明する。
第２手放し判定部８２は、第１手放し判定部８１から手放し状態にある旨示す判定フラグが取り込まれたとき、操舵角θｓに基づいた手放し判定を行わなくてもよい。すなわち、ヒステリシス制御部９０およびダンピング制御部１００は、第１手放し判定部８１から出力された手放し状態にある旨示す判定フラグを用いて制御を行えばよいためである。この場合、第２手放し判定部８２は手放し状態を判定することにより判定フラグを生成してもよいし、手放し状態を判定せずに判定フラグを生成しなくてもよい。

第２手放し判定部８２は、第１手放し判定部８１により生成される判定フラグ、操舵角θｓ、操舵角速度ωｓ、および操舵角加速度αｓを取り込む。第２手放し判定部８２は、第１手放し判定部８１から手放し状態にない旨示す判定フラグが取り込まれたとき、操舵角θｓに基づいた手放し判定を行う。

図９のグラフに示すように、第２手放し判定部８２は、操舵角θｓ、操舵角速度ωｓ、および操舵角加速度αｓを用いて手放し状態を判定する。図９のグラフは、横軸に操舵角θｓ、縦軸に操舵角速度ωｓを有している。なお、ここでは操舵角θｓが正の向きが右操舵方向、負の向きが左操舵方向とする。

図９において実線で表されるベクトルＶは、ある瞬間の操舵角θｓ、操舵角速度ωｓ、および操舵角加速度αｓを表したものである。ベクトルＶを操舵角θｓ方向に分解したものをθ方向に変化した成分として１点鎖線で表し、その基本となるベクトルＶに添え字の「ａ」を付して表す。また、ベクトルＶを操舵角速度ωｓ方向に分解したものをω方向に変化した成分として破線として表し、その基本となるベクトルＶに添え字の「ｂ」を付して表す。ベクトルＶの原点は、操舵角θｓおよび操舵角速度ωｓにより表されている。ベクトルＶのθｓ方向成分Ｖａは、操舵角θｓの単位時間当たりの変化量である操舵角速度ωｓを表している。また、ベクトルＶのωｓ方向成分Ｖｂは、操舵角速度ωｓの単位時間当たりの変化量である操舵角加速度αｓを表している。たとえば、運転者がステアリングホイール１０をサイン操舵（サイン波状に操舵角θｓを一定のペースで変化させる操舵）したとき、各瞬間に描かれるベクトルＶの原点は、縦軸および横軸の原点を中心とした基準円の同一の円周上に位置する。なお、運転者がステアリングホイール１０に与える力（ステアリングホイール１０などの有するエネルギーの総量）に応じて、基準円の半径は変化する。また、ステアリングホイール１０などの有するエネルギー（仕事）の総量は、摩擦等によりエネルギーの損失が生じる部分を除くと、その運動エネルギーと位置（ポテンシャル）エネルギーとが交換されている状態であるため、ほとんど一定である。ベクトルＶに表される操舵角θｓ、操舵角速度ωｓ、および操舵角加速度αｓによって、ステアリングホイール１０などの有するエネルギーの変化を把握できる。

まず、第２手放し判定部８２は、第１象限および第３象限にベクトルＶ（ベクトルＶ１およびベクトルＶ３）が位置しているとき、手放し状態でない旨判定する。すなわち、第２手放し判定部８２は、ベクトルＶにおける操舵角θｓおよび操舵角速度ωｓが共に正または共に負であるとき、手放し状態にない旨判定する。この場合、操舵角θｓが正の方向に増加する（右方向に操舵される）のに伴って、操舵角θｓの変化率である操舵角速度ωｓが正の方向に増加しているので、運転者が右方向に切り込み操舵したと考えられる（図９のベクトルＶ１参照）。また、操舵角θｓが負の方向に増加する（左方向に操舵される）のに伴って、操舵角速度ωｓが負の方向に増加しているので、運転者が左方向に切り込み操舵したと考えられる（図９のベクトルＶ３参照）。

つぎに、第２手放し判定部８２は、第２象限および第４象限にベクトルＶ（ベクトルＶ２およびベクトルＶ４）が位置しているとき、そのベクトルＶのθ方向成分およびω方向成分に基づいて、手放し状態にあるか否かを判定する。第２手放し判定部８２は、ベクトルＶにおけるθ方向成分（操舵角速度ωｓ）およびω方向成分（操舵角加速度αｓ）が互いに同じ符号を有するとき、手放し状態にない旨判定する（図９のベクトルＶ２，Ｖ４）。これに対し、第２手放し判定部８２は、ベクトルＶにおけるθ方向成分およびω方向成分が互いに反対の符号を有するとき、手放し状態にある旨判定する（図９のベクトルＶ５，Ｖ６）。

具体的にベクトルＶ２について説明する。ベクトルＶ２は第２象限にあるため、操舵角θｓは負（左操舵状態）である。しかし、ベクトルＶ２におけるθ方向成分Ｖ２ａは正（右操舵方向）であり、ω方向成分Ｖ２ｂも正である。このため、運転者は操舵角θｓが左操舵方向に切れている状態から、右操舵方向へと切り戻し操舵していると考えられる。

また、ベクトルＶ４は、第４象限にあるため、操舵角θｓは正であり、右操舵状態にある。このとき、ベクトルＶ４におけるθ方向成分Ｖ４ａは負であり、ω方向成分Ｖ４ｂも負である。このため、運転者は操舵角θｓが右操舵方向に切れている状態から、左操舵方向へと切り戻し操舵していると考えられる。

これに対し、第２手放し判定部８２は、ベクトルＶ５およびベクトルＶ６の場合、手放し状態にある旨判定する。たとえばベクトルＶ５は、第２象限にあるため、操舵角θｓは負であり、左操舵状態にある。このとき、ベクトルＶ５におけるθ方向成分Ｖ５ａは正であるのに対し、ω方向成分Ｖ５ｂは負である。すなわち、操舵角速度ωｓが正であるため左操舵状態から右操舵状態へと向かっているが、操舵角加速度αｓが負であるため操舵角速度ωｓが減少している。これは、運転者がステアリングホイール１０を手放しした状態であるため、ステアリングホイール１０の中立位置（操舵角θｓが「０」）に向けてステアリングホイール１０が戻っていく状況を示している。これに伴い、操舵角速度ωｓは中立位置へ向けて「０」に収束する。ベクトルＶ６も同様に、右操舵状態からステアリングホイール１０の中立位置へ向けてステアリングホイール１０が戻っており、運転者が手放し状態にあると考えられる。

つぎに、手放し判定部で行われる手放し判定の判定手順について説明する。
図１０のフローチャートに示すように、手放し判定部８０（第１手放し判定部８１）は、操舵トルクＴｈが閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。

操舵トルクＴｈが閾値よりも大きい場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、手放し判定部８０（第１手放し判定部８１）は、手放し状態にない旨判定する（ステップＳ２）。運転者がステアリングホイール１０の操舵状態または保舵状態と考えられるためである。

操舵トルクＴｈが閾値よりも小さい場合（ステップＳ１のＮＯ）、手放し判定部８０（第２手放し判定部８２）は、操舵角θｓと操舵角速度ωｓとが同符号か否かを判定する（ステップＳ３）。

操舵角θｓと操舵角速度ωｓとが同符号である場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、手放し判定部８０（第２手放し判定部８２）は、手放し状態にない旨判定する（ステップＳ４）。この場合、切り込み操舵状態にあると考えられるためである。

操舵角θｓと操舵角速度ωｓとが異符号である場合（ステップＳ３のＮＯ）、手放し判定部８０（第２手放し判定部８２）は、操舵角速度ωｓと操舵角加速度αｓとが同符号か否かを判定する（ステップＳ５）。

操舵角速度ωｓと操舵角加速度αｓとが同符号である場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、手放し判定部８０（第２手放し判定部８２）は、手放し状態にない旨判定する（ステップＳ６）。この場合、切り戻し操舵状態にあると考えられるためである。

操舵角速度ωｓと操舵角加速度αｓとが異符号である場合（ステップＳ５のＮＯ）、手放し判定部８０（第２手放し判定部８２）は、手放し状態であると判定する（ステップＳ７）。

手放し判定部８０は、これらの手放し状態にあるか否かの判定結果に基づき、ヒステリシス制御部９０およびダンピング制御部１００に判定フラグを出力する。
つぎに、手放し判定による判定フラグに基づいたヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊の演算について説明する。

ヒステリシス制御部９０は、手放し判定による判定フラグも取り込む。ヒステリシス制御部９０は、判定フラグも加味してヒステリシス制御を実行する。すなわち、ヒステリシス制御部９０のヒステリシスゲイン演算部９２は、判定フラグを取り込んだとき、その判定フラグが手放し状態を示すものであるか否かに基づいて、値の異なるヒステリシスゲインＧｈを演算する。たとえば、ヒステリシスゲイン演算部９２は、手放し状態を示す判定フラグを受け取ったとき、通常時のヒステリシスゲインＧｈよりも絶対値の小さなヒステリシスゲインＧｈを演算する。この際、たとえば通常演算されるヒステリシスゲインＧｈから、より絶対値の小さなヒステリシスゲインＧｈへと徐々に変化（漸減）させるべく、デクリメント処理を行う。

また、ダンピング制御部１００は、手放し判定による判定フラグを取り込む。ダンピング制御部１００は、判定フラグも加味してダンピング制御を実行する。すなわち、ダンピング制御部１００のダンピングゲイン演算部１０３は、判定フラグを取り込んだとき、その判定フラグが手放し状態を示すものであるか否かに基づいて、値の異なるダンピングゲインＧｄを演算する。たとえば、ダンピングゲイン演算部１０３は、手放し状態を示す判定フラグを受け取ったとき、通常時のダンピングゲインＧｄよりも絶対値の大きなダンピングゲインＧｄを演算する。この際、たとえば通常演算されるダンピングゲインＧｄから、より絶対値の大きなダンピングゲインＧｄへと徐々に変化（漸増）させる。

そして、乗算器９３により、基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊が通常時より絶対値の小さなヒステリシスゲインＧｈと乗算されることにより、通常時よりも絶対値の小さなヒステリシス制御量Ｔｈ＊が演算される。また、乗算器１０４により、基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊が通常時より絶対値の大きなダンピングゲインＧｄと乗算されることにより、通常時よりも絶対値の大きなダンピング制御量Ｔｄ＊が演算される。これにより、手放し状態にあるか否かに応じて演算されるヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊に基づいて、第１のアシスト成分Ｔａ１＊が変化する。

本実施形態の効果を説明する。
（１）第２手放し判定部８２は、操舵角θｓ、操舵角速度ωｓ、および操舵角加速度αｓに基づいて、手放し状態にあるか否かを判定できる。すなわち、第２手放し判定部８２は、操舵角θｓと操舵角速度ωｓとが異符号、かつ操舵角速度ωｓと操舵角加速度αｓとが異符号であるとき、手放し状態である旨判定できる。この際、第２手放し判定部８２は、操舵角θｓのみで手放し状態にあるか否かを判定できる。また、この場合、運転者がステアリングホイール１０に加えた仕事だけでなく、アシストトルクによってステアリングホイール１０に加わった仕事も考慮される。すなわち、操舵角θｓ、操舵角速度ωｓ、および操舵角加速度αｓの各符号の関係に基づいて、ステアリングホイール１０などの有するエネルギーが収束しつつあるのか、発散しつつあるのかを把握することができるため、運転者のステアリングホイール１０の操作状態（手放し状態にあるか否か）をより的確に判定できる。

（２）第２手放し判定部８２は、操舵角θｓと操舵角速度ωｓとが同符号か否かを判定することにより、切り込み操舵状態にあるか、手放し状態および切り戻し操舵状態にあるかを判定できる。すなわち、第２手放し判定部８２は、操舵角θｓと操舵角速度ωｓとが同符号である場合、切り込み操舵状態にある旨判定できる。

また、第２手放し判定部８２は、操舵角速度ωｓと操舵角加速度αｓとが同符号にあるか否かを判定することにより、切り戻し状態にあるか、手放し状態にあるかを判定できる。すなわち、第２手放し判定部８２は、操舵角速度ωｓと操舵角加速度αｓとが同符号である場合、切り戻し操舵状態にある旨判定できる。また、第２手放し判定部８２は、操舵角速度ωｓと操舵角加速度αｓとが異符号である場合、手放し状態にある旨判定できる。

このため、第２手放し判定部８２は、操舵状態の中でも、切り込み操舵状態にあるか、切り戻し操舵状態にあるかを判定できる。
（３）第１手放し判定部８１は、操舵トルクＴｈが閾値よりも大きいか否かに基づいて、手放し状態にあるか否かを判定できる。すなわち、第１手放し判定部８１は、操舵トルクＴｈが閾値よりも大きい場合、手放し状態にない（操舵状態または保舵状態にある）旨判定できる。第１手放し判定部８１と第２手放し判定部８２とを併用することにより、より検出精度を高めた状態で手放し状態にあるか否かを判定できる。また、第１手放し判定部８１において、手放し状態にない旨判定された場合、第２手放し判定部８２における判定を行わないことも選択できるようになり、操舵トルクＴｈと閾値との比較のみのより簡単な判定処理で手放し状態にあるか否かを判定できる。

（４）手放し判定部８０により手放し状態を判定することにより、手放し状態と手放し状態でないときとで、ダンピング制御を切り分けることができる。これにより、より運転者の状況に応じたダンピング制御を実行できる。たとえば、手放し状態（手はステアリングホイール１０に掛かっているが運転者がほとんどトルクをかけていない状態）にあるとき、運転者の操舵感をほとんど考慮する必要がないため、ダンピング制御部を停止することや、ダンピング制御部から出力されるダンピング制御量を小さくする事によりアシストトルクへの影響を小さくできる。

（５）手放し判定部８０により手放し状態を判定することにより、手放し状態と手放し状態でないときとで、ヒステリシス制御を切り分けることができる。
ヒステリシス制御では、切り込み操舵時と切り戻し操舵時の変化点でそれぞれヒステリシス特性の中点が設定されたが、その中点を基準としてヒステリシス特性を有したアシストトルクが付与されるため、実際のステアリングホイール１０の中立地点と必ずしも一致しない。これに伴って、従来であれば手放し状態であっても、ヒステリシス制御によって実際のステアリングホイール１０の中立地点とＥＣＵ４０の考える中立地点とが一致せず、両者の操舵角の差である残留角が発生していた。

この点、本実施形態では、手放し判定部８０により手放し状態を判定することにより、ヒステリシス制御部９０により演算される第１の補償成分を小さくできるため、ヒステリシス制御により生じる残留角を小さくできる。

（６）従来であれば、操舵角θｓ、操舵角速度ωｓ、および操舵トルクＴｈに基づいて、手放し状態を判定していたが、この場合は操舵角θｓが微小な領域（「０」付近の領域）において、手放し状態にないと判断されるおそれがあった。この点、本実施形態では、操舵角θｓが「０」付近であっても、操舵角速度ωｓおよび操舵角加速度αｓに基づいて手放し状態を判定することにより、操舵角θｓが微小な領域であってもより正確に手放し状態を判定できる。

＜第２実施形態＞
つぎに、ステアリング装置の第２実施形態を説明する。本実施形態は、手放し判定部８０における手放し判定の方法の点で第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態との相違点である手放し判定方法についてのみ説明する。本実施形態は、単独で実施してもよいし、第１実施形態と組み合わせて実施することにより、より正確に手放し状態を判定できるようにしてもよい。

図１１に示すように、手放し判定部８０は、運動エネルギー演算部１１０、位置エネルギー演算部１１１、加算器１１２、微分器１１３，１１４、および第３手放し判定部１１５を有している。なお、手放し判定部８０が操舵トルクＴｈを取り込むことにより、第１手放し判定部８１と同等の手放し判定を行ってもよいが、説明を簡単にするために割愛する。

運動エネルギー演算部１１０は、微分器１１３により演算される操舵角速度ωｓに基づいて、ステアリングホイール１０などの運動エネルギーＫを演算する。なお、運動エネルギーＫには、ステアリングホイール１０を始めとして、ステアリングホイール１０に連結されるステアリングシャフト１１におけるトーションバー１６よりも上側の部分の運動エネルギーも含まれる。なお、微分器１１３は取り込まれた操舵角θｓを微分することにより、操舵角速度ωｓを演算する。ここで、ステアリングホイール１０などの有する慣性の一例として式（１）で用いられた慣性係数Ｊｈを用いると、運動エネルギーＫは次式（３）により表される。

Ｋ＝（１／２）・Ｊｈ・ωｓ＾２ …（３）
位置エネルギー演算部１１１は、操舵角θｓに基づいて、ステアリングホイール１０などの位置エネルギーＰを演算する。なお、位置エネルギーＰも同様に、ステアリングホイール１０を始めとして、ステアリングホイール１０に連結されるステアリングシャフト１１におけるトーションバー１６よりも上側の部分の位置エネルギーが含まれる。位置エネルギーは、たとえばステアリングホイール１０を操舵限界まで操舵した状態で手放し状態へと切り替えた際に、ステアリングホイール１０が中立位置へ戻るために使われるエネルギーである。ここで、ステアリングホイール１０などの有する粘性の一例として式（１）で用いられた粘性係数Ｃｈを用いると、位置エネルギーＰは次式（４）により表される。

Ｐ＝（１／２）・Ｃｈ・θｓ＾２ …（４）
加算器１１２は、運動エネルギー演算部１１０が演算する運動エネルギーＫおよび位置エネルギーＰを加算することにより、総和エネルギーＥを演算する。

微分器１１４は、加算器１１２が演算する総和エネルギーＥを時間に対して微分することにより、総和エネルギー変化量ｄＥを演算する。
第３手放し判定部１１５は、総和エネルギーＥおよび総和エネルギー変化量ｄＥに基づいて、手放し状態にあるか否かを示す判定フラグを生成する。第３手放し判定部１１５が行う手放し判定方法を、フローチャートを用いて説明する。

図１２のフローチャートに示すように、まず、手放し判定部８０（第３手放し判定部１１５）は、総和エネルギー変化量ｄＥが「０」以上か否かを判定する（ステップＳ１１）。

総和エネルギー変化量ｄＥが「０」以上の場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、手放し判定部８０（第３手放し判定部１１５）は、手放し状態にない旨判定する（ステップＳ１２）。運転者がステアリングホイール１０の操舵した状態または保舵した状態と考えられるためである。

総和エネルギー変化量ｄＥが「０」より小さい場合（ステップＳ１１のＮＯ）、手放し判定部８０（第３手放し判定部１１５）は、総和エネルギー変化量ｄＥが第１の閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。第１の閾値は、外力として運転者の操舵があったと考えられる総和エネルギーＥの変化量程度に設定される。なお、総和エネルギー変化量ｄＥが「０」より小さい（負の）場合、運転者が手放し状態であるために、総和エネルギーＥが減少している過程にあると考えられる。これに対し、総和エネルギー変化量ｄＥが「０」より大きい（正の）場合、運転者が操舵しているために、総和エネルギーＥが増加ないし維持されていると考えられる。

総和エネルギー変化量ｄＥが第１の閾値よりも大きい場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、手放し判定部８０（第３手放し判定部１１５）は、手放し状態にない旨判定する（ステップＳ１２）。

総和エネルギー変化量ｄＥが第１の閾値よりも小さい場合（ステップＳ１３のＮＯ）、手放し判定部８０（第３手放し判定部１１５）は、総和エネルギーＥの絶対値が第２の閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。第２の閾値は、総和エネルギーＥが十分に大きいと考えられる程度の値に設定される。なお、総和エネルギーＥが十分に大きい状態で維持されているのは、運転者が操舵しているためだと考えられるためである。

そして、総和エネルギーＥの絶対値が第２の閾値よりも大きい場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、手放し判定部８０（第３手放し判定部１１５）は、手放し状態にない旨判定する（ステップＳ１２）。

総和エネルギーＥの絶対値が第２の閾値よりも小さい場合（ステップＳ１４のＮＯ）、手放し判定部８０（第３手放し判定部１１５）は、手放し状態にある旨判定する（ステップＳ１５）。この場合、運転者が手放し状態にあるために、総和エネルギーＥが減少し、総和エネルギーＥの平衡点であるゼロ点に向かって変化していると考えられる。

第３手放し判定部１１５は、これらの手放し状態にあるか否かの判定結果に基づき、ヒステリシス制御部９０およびダンピング制御部１００に判定フラグを出力する。
本実施形態の効果を説明する。

（１）第３手放し判定部１１５は、総和エネルギーＥおよび総和エネルギー変化量ｄＥに基づいて、手放し状態にあるか否かを判定できる。すなわち、第３手放し判定部１１５は、総和エネルギー変化量ｄＥが負、かつ総和エネルギー変化量ｄＥが第１の閾値以下、かつ総和エネルギーＥの絶対値が第２の閾値以下であるとき、手放し状態である旨判定できる。この際、第３手放し判定部１１５は、操舵角θｓのみで手放し状態にあるか否かを判定できる。

なお、各実施形態は次のように変更してもよい。以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・各実施形態では、転舵輪１５の転舵角θｔを用いてフィードバック制御をすることにより、第２のアシスト成分を演算したが、これに限らない。たとえば、転舵輪１５の舵角に換算可能な回転軸の回転角として、ピニオンシャフト１１ｃの回転角であるピニオン角を用いてもよいし、インターミディエイトシャフト１１ｂやモータ２０の回転軸２１の回転角を用いてもよい。

・各実施形態では、補償制御部５２は、ヒステリシス制御およびダンピング制御を実行したが、これに限らない。すなわち、ヒステリシス制御およびダンピング制御の少なくとも一方を実行するようにしてもよい。

・各実施形態では、基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊は操舵角速度ωｓの増加に対して負の方向に線形的にその絶対値が増加する関係を有していたが、これに限らない。すなわち、基本ダンピング制御量Ｔｄ＊＊と操舵角速度ωｓとの関係は線型的なものに限らず、非線型的なものであってもよい。

・第１実施形態では、手放し判定部８０に第１手放し判定部８１が設けられたが、設けなくてもよい。すなわち、手放し判定部８０に第２手放し判定部８２のみが設けられればよい。また、第２実施形態では、手放し判定部８０に第３手放し判定部１１５が設けられたが、これに限らない。すなわち、手放し判定部８０に第３手放し判定部１１５に加えて、第１手放し判定部８１を設けてもよいし、さらに第２手放し判定部８２を設けてもよい。

・第１実施形態では、第２手放し判定部８２は、第１手放し判定部８１により手放し状態にある旨示す判定フラグが取り込まれたとき、操舵角θｓに基づいた手放し判定を行わなかったが（図１０参照）、行ってもよい。すなわち、第１手放し判定部８１により手放し判定を行ったのちに、第２手放し判定部８２による手放し判定を行うことにより、より正確に手放し状態を判定できる。

・各実施形態では、手放し状態にある旨示す判定フラグが生成されたとき、ヒステリシスゲインＧｈを低減することにより、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊を低減したが、これに限らない。たとえば、基本ヒステリシス制御量演算部９１が基本ヒステリシス制御量Ｔｈ＊＊を演算するためのマップを複数備え、判定フラグに基づいてこれらのマップを切り替えることにより、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊を低減してもよい。また、ダンピング制御についても同様に、ダンピングゲインＧｄを低減することにより、ダンピング制御量Ｔｄ＊を低減したが、これに限らない。

・各実施形態では、操舵角θｓを微分することにより操舵角速度ωｓを演算したが、これに限らない。たとえば、操舵角θｓの単位時間あたりの変化を演算することにより、操舵角θｓを微分することなく操舵角θｓの変化量である操舵角速度ωｓを演算してもよい。また、操舵角加速度αｓも同様に、操舵角速度ωｓを微分することなく操舵角速度ωｓの変化量である操舵角加速度αｓを演算してもよい。

・各実施形態では、ヒステリシスゲインＧｈおよびダンピングゲインＧｄを漸減または漸増させたが、これに限らない。すなわち、急激にヒステリシスゲインＧｈおよびダンピングゲインＧｄを変化させることが問題とならないのであれば、漸減または漸増させなくてもよい。

・各実施形態では、転舵角演算部５６は、回転角センサ３１により検出されるモータ２０の回転角θｍに基づいて、転舵角θｔを検出したが、これに限らない。たとえば、転舵角θｔを実測するセンサを設けて、転舵角θｔを実測してもよい。

・各実施形態では、アシスト指令値演算部４３に加算器５３が設けられたが、減算器であってもよい。なお、加算器５３の代わりに減算器が設けられる場合、ヒステリシス制御量Ｔｈ＊およびダンピング制御量Ｔｄ＊の正負の符号が反転する。

・各実施形態では、ＥＣＵ４０に位相補償制御部を設けなかったが、設けてもよい。この場合、基本アシスト制御部５１には、補償された操舵トルクが入力される。
・各実施形態では、転舵角フィードバック制御部５５により第２のアシスト成分Ｔａ２＊が演算されたが、第２のアシスト成分Ｔａ２＊は演算されなくてもよい。この場合、転舵角指令値演算部５４および転舵角フィードバック制御部５５を設けなくてよく、第１のアシスト成分Ｔａ１＊がアシスト指令値Ｔａ＊と等しくなる。

・各実施形態では、コラムアシスト型のＥＰＳ１に具体化したが、これに限らない。たとえば、ピニオンアシスト型のＥＰＳやラックアシスト型のＥＰＳであってもよい。また、ステアリング操作に連動するラックシャフト１２の直線運動を、モータ２０の回転力を利用して補助する電動パワーステアリング装置を例に挙げたが、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）に具体化してもよいし、後輪操舵装置あるいは４輪操舵装置に具体化してもよい。

１…ＥＰＳ、２…操舵機構、３…アシスト機構（動力伝達装置）、１０…ステアリングホイール（操舵輪）、１１…ステアリングシャフト（操舵シャフト）、１１ａ…コラムシャフト、１１ｂ…インターミディエイトシャフト、１１ｃ…ピニオンシャフト、１２…ラックシャフト、１３…ラックアンドピニオン機構、１４…タイロッド、１５…転舵輪、１６…トーションバー、２０…モータ、２１…回転軸、２２…減速機構、３０…トルクセンサ、３１…回転角センサ、３２…車速センサ、４０…ＥＣＵ、４１…マイコン、４２…駆動回路、４３…アシスト指令値演算部、４４…電流指令値演算部、４５…モータ制御信号生成部、４６…電流センサ、５１…基本アシスト制御部、５２…補償制御部、５３…加算器、５４…転舵角指令値演算部、５５…転舵角フィードバック制御部、５６…転舵角演算部、５７…加算器、６０…トルク指令値演算部、６１…加算器、６２…基本転舵角指令値演算部、６３…加算器、７０…操舵角演算部、８０…手放し判定部（判定部）、９０…ヒステリシス制御部、９１…基本ヒステリシス制御量演算部、９２…ヒステリシスゲイン演算部、９３…乗算器、１００…ダンピング制御部、１０１…基本ダンピング制御量演算部、１０２…微分器、１０３…ダンピングゲイン演算部、１０４…乗算器、Ｔｈ…操舵トルク、Ｓ…車速、Ｉ…実電流値、Ｉ＊…電流指令値、ｄＩ…電流偏差、Ｇｈ…ヒステリシスゲイン、Ｇｄ…ダンピングゲイン、Ｔａｓ＊…基本アシスト制御量、Ｔ＊…トルク指令値、Ｔａ１＊…第１のアシスト成分、Ｔａ２＊…第２のアシスト成分（第２の補償成分）、Ｔａ＊…アシスト指令値（指令値）、Ｔｈ＊…ヒステリシス制御量（第１の補償成分）、Ｔｄ＊…ダンピング制御量（第１の補償成分）、Ｔｈ＊＊…基本ヒステリシス制御量、Ｔｄ＊＊…基本ダンピング制御量、θｍ…回転角、θｓ…操舵角、θｔｓ＊…基本転舵角指令値、θｔ＊…転舵角指令値、θｔ…転舵角、ωｓ…操舵角速度。

Claims (13)

1. モータを駆動源として操舵機構に動力を付与する動力伝達装置を、前記動力の目標値となる指令値に基づいて制御する操舵制御装置において、
   前記操舵機構の操舵シャフトに付与される操舵トルクに基づいて、前記指令値の基礎成分を演算する基本アシスト制御部と、
   前記操舵機構の操舵シャフトの回転角である操舵角または前記操舵角に換算可能な回転体の回転角に基づき、前記基礎成分に対する第１の補償成分を演算する補償制御部と、
   前記操舵角および前記操舵角の単位時間当たりの変化量である操舵角速度に基づき、運転者の操舵状態が手放し状態にあるか否かを判定する判定部と、を備える操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記操舵トルク、前記基礎成分、および前記第１の補償成分に基づき、前記指令値の基本となる転舵角指令値を演算して、前記転舵角指令値に基づく角度フィードバック制御を実行することにより、前記基礎成分に対する第２の補償成分を演算する転舵角フィードバック制御部と、
   前記基礎成分および前記第１の補償成分に基づき演算される値に前記第２の補償成分を加算することにより前記指令値を演算する加算器と、を備える操舵制御装置。
3. 請求項１または２に記載の操舵制御装置において、
   前記判定部は、前記操舵角および前記操舵角速度に加え、前記操舵角速度の単位時間当たりの変化量である操舵角加速度に基づいて、手放し状態にある旨判定する操舵制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記判定部は、前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが等しい場合、手放し状態にない旨判定する操舵制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記判定部は、前記操舵角速度の符号と前記操舵角速度の単位時間当たりの変化量である操舵角加速度の符号とが異なる場合、手放し状態にある旨判定する操舵制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記判定部は、前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが等しい場合、切り込み操舵状態にある旨判定し、
   前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが異なり、かつ前記操舵角速度の符号と前記操舵角速度の変化量である操舵角加速度の符号とが等しい場合、切り戻し操舵状態にある旨判定し、
   前記操舵角の符号と前記操舵角速度の符号とが異なり、かつ前記操舵角速度の符号と前記操舵角加速度の符号とが異なる場合、手放し状態にある旨判定する操舵制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記判定部は、前記操舵角速度に基づいて演算される操舵輪の運動エネルギーと、前記操舵角に基づいて演算される前記操舵輪の位置エネルギーとの総和である総和エネルギーを演算し、前記総和エネルギーに基づいて、手放し状態か否かを判定する操舵制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記判定部は、前記操舵角速度に基づいて演算される操舵輪の運動エネルギーと、前記操舵角に基づいて演算される前記操舵輪の位置エネルギーとの総和である総和エネルギーを演算し、エネルギー総和が閾値よりも大きい場合、手放し状態にない旨判定する操舵制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記判定部は、前記操舵角速度に基づいて演算される操舵輪の運動エネルギーと、前記操舵角に基づいて演算される前記操舵輪の位置エネルギーとの総和である総和エネルギーを演算し、前記総和エネルギーの時間に対する変化量が負のとき、手放し状態である旨判定する操舵制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
    前記判定部は、前記操舵トルクが閾値よりも大きい場合、手放し状態にない旨判定し、前記操舵トルクが閾値よりも小さい場合、手放し状態にある旨判定する操舵制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
    前記判定部の手放し状態の判定結果に基づいて、前記補償制御部により演算される前記第１の補償成分を補償する操舵制御装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
    前記補償制御部は、前記第１の補償成分の一つとして、前記操舵角に対してヒステリシス特性を有するヒステリシス補償量を演算するヒステリシス制御部を備え、
    前記判定部が手放し状態にある旨判定したとき、前記ヒステリシス補償量を低減する操舵制御装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
    前記補償制御部は、前記第１の補償成分の一つとして、前記操舵角の急変を抑えるべく、前記操舵角速度に基づいて演算されるダンピング補償量を演算するダンピング制御部を備え、
    前記判定部が手放し状態にある旨判定したとき、前記ダンピング補償量を変更する操舵制御装置。

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