WO2024252630A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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WO2024252630A1
WO2024252630A1 PCT/JP2023/021405 JP2023021405W WO2024252630A1 WO 2024252630 A1 WO2024252630 A1 WO 2024252630A1 JP 2023021405 W JP2023021405 W JP 2023021405W WO 2024252630 A1 WO2024252630 A1 WO 2024252630A1
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WO
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command value
torque
steering
vehicle
torque command
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English (en)
French (fr)
Inventor
大輔 三木
真康 東
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JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • 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

  • This disclosure relates to a control device for an electric motor for steering angle control.
  • Patent Document 1 discloses a motor control device that includes an assist torque command value setting unit that generates an assist torque command value using a torsion bar torque, a manual steering command value generation unit that generates a manual steering command value using the torsion bar torque and the assist torque command value, an integrated angle command value calculation unit that adds the manual steering command value to the automatic steering command value to calculate an integrated angle command value, and a switching unit that switches between a first control that controls the electric motor based only on the assist torque command value and a second control that controls the electric motor based on the integrated angle command value based on a switching signal.
  • the objective of this disclosure is to provide a motor control device that can use a novel method to prevent the steering wheel from automatically rotating when the vehicle is stopped or the steering member is not being gripped and is in a hands-free state during driving assistance mode.
  • One embodiment of the present disclosure provides a motor control device for controlling the drive of an electric motor of a steering device, the motor control device including: a first torque command value generation unit that generates a first torque command value using a target torque corresponding to the distance between the vehicle and a specified object in a driving assistance mode; a determination unit that determines whether an assistance stop condition is satisfied, that is, the vehicle is in a stopped state or the steering member is in a hands-off state in which it is not gripped; and a control unit that, in the driving assistance mode, drives and controls the electric motor based on the first torque command value if the assistance stop condition is not satisfied, and that drives and controls the electric motor based on a second torque command value that does not include the first torque command value if the assistance stop condition is satisfied.
  • the steering wheel when in driving assistance mode, if the vehicle is stopped or the steering member is not being gripped and is in a hands-free state, the steering wheel can be prevented from being automatically rotated using a new method.
  • 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 disclosure is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the motor control ECU.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of setting the assist torque command value T as relative to the torsion bar torque T tb .
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a reference EPS model.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the manual steering command value calculation unit.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the angle control unit.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a physical model of an electric power steering system.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the disturbance torque estimating unit.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the torque control unit.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the target virtual spring reaction force setting process executed by the target virtual spring reaction force setting unit in the parking assist mode.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of setting the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d relative to the distance D obs to the noted obstacle.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining that the sign of the target virtual spring reaction force T tb,d (target driving assist force T pas ) is determined depending on the traveling direction of the vehicle and the position of the target obstacle.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the procedure of the switch control process executed by the host ECU in the parking assistance mode.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the target virtual spring reaction force setting process executed by the target virtual spring reaction force setting unit in the parking assist mode.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of setting the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d relative to
  • FIG. 14 is a block diagram showing a modified example of the motor control ECU.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the procedure of a target driving assist force setting process executed by the target driving assist force setting unit in the parking assist mode.
  • FIG. 16 is a flowchart showing the procedure of the second switch control process executed by the host ECU in the parking assistance mode.
  • One embodiment of the present disclosure provides a motor control device for driving and controlling an electric motor of a steering device, the motor control device including: a first torque command value generation unit that generates a first torque command value using a target torque corresponding to a distance between a vehicle and a specified object in a driving assistance mode; a determination unit that determines whether an assistance stop condition is satisfied, that is, the vehicle is in a stopped state or the steering member is in a let-go state where it is not being gripped; and a control unit that, in the driving assistance mode, drives and controls the electric motor based on the first torque command value if the assistance stop condition is not satisfied, and drives and controls the electric motor based on a second torque command value that does not include the first torque command value if the assistance stop condition is satisfied.
  • the steering wheel when in driving assistance mode, if the vehicle is stopped or the steering member is not being gripped and is in a hands-free state, the steering wheel can be prevented from being automatically rotated using a new method.
  • the first torque command value generation unit includes a manual steering command value calculation unit that calculates a manual steering command value using a torsion bar torque, and an angle control unit that calculates the first torque command value based on the manual steering command value
  • the manual steering command value calculation unit is configured to calculate the manual steering command value using an equation of motion of a reference model of the steering device
  • the manual steering command value calculation unit is configured to calculate the manual steering command value using the target torque as a virtual spring reaction force in the equation of motion
  • the second torque command value is an assist torque command value generated using a torsion bar torque.
  • the first torque command value is the target torque
  • the second torque command value is an assist torque command value that is generated using the torsion bar torque
  • the determination unit determines that the vehicle is stopped when the shift position is the parking position.
  • the determination unit determines that the vehicle is stopped when the vehicle speed is equal to or less than a predetermined first threshold.
  • the determination unit determines that the torsion bar is in a let-go state when the torsion bar torque is equal to or less than a predetermined second threshold value.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the general configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to one embodiment of the present disclosure is applied.
  • the electric power steering system 1 includes a steering wheel (handle) 2 as a steering member for steering the vehicle, a steering mechanism 4 that steers the steered wheels 3 in conjunction with the rotation of the steering wheel 2, and a steering assist mechanism 5 that assists the driver in steering.
  • the steering wheel 2 and the steering mechanism 4 are mechanically connected via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7.
  • the steering wheel 2 is an example of a "steering member" in this disclosure.
  • 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 capable of relative rotation.
  • a torque sensor 12 is disposed near the torsion bar 10.
  • the torque sensor 12 detects a torsion bar torque (steering torque) Ttb applied to the steering wheel 2 based on the amount of relative rotational displacement between the input shaft 8 and the output shaft 9.
  • the torsion bar torque Ttb detected by the torque sensor 12 is detected as a positive value for torque for steering to the right and a negative value for torque for steering to the left, for example, and the magnitude of the torsion bar torque Ttb increases as the absolute value increases .
  • the steering mechanism 4 is made up 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 the 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 in the left-right direction of the vehicle.
  • a rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed in the middle of the rack shaft 14 in the axial direction.
  • the pinion 16 and rack 17 convert the rotation of the pinion shaft 13 into axial movement of the rack shaft 14.
  • the steered wheels 3 can be steered by moving the rack shaft 14 in the axial direction.
  • the steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 for generating a steering assist force (assist torque), and a reducer 19 for amplifying the output torque of the electric motor 18 and transmitting it to the steering mechanism 4.
  • the reducer 19 is made up of a worm gear mechanism including a worm gear 20 and a worm wheel 21 that meshes with the worm gear 20.
  • the reducer 19 is housed in a gear housing 22 that serves as a transmission mechanism housing.
  • the reduction ratio (gear ratio) of the reducer 19 is represented as N.
  • the reduction ratio N is defined as the ratio ( ⁇ wg / ⁇ WW ) of the worm gear angle ⁇ wg , which is the rotation angle of the worm gear 20, to the worm wheel angle ⁇ ww , which is the rotation angle of the worm wheel 21.
  • the worm gear 20 is rotated by the electric motor 18.
  • the worm wheel 21 is connected to the output shaft 9 so that they can rotate together.
  • the worm gear 20 When the worm gear 20 is driven to rotate by the electric motor 18, the worm wheel 21 is driven to rotate, and motor torque is applied to the steering shaft 6, causing the steering shaft 6 (output shaft 9) to rotate. The rotation of the steering shaft 6 is then transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into axial movement of the rack shaft 14. This causes the steered wheels 3 to be steered. In other words, by driving the worm gear 20 to rotate by the electric motor 18, steering assistance by the electric motor 18 and steering of the steered wheels 3 are 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 the motor torque by the electric motor 18 and a disturbance torque Tlc other than the motor torque.
  • the disturbance torque Tlc other than the motor torque includes a torsion bar torque Ttb , a road reaction torque (road load torque) Trl , a friction torque Tf, etc.
  • the torsion bar torque Ttb is a torque applied to the output shaft 9 from the steering wheel 2 side due to a force applied to the steering wheel 2 by the driver, a force generated by steering inertia, or the like.
  • the road reaction torque Trl is a torque applied to the output shaft 9 from the steered wheels 3 via the rack shaft 14 due to the self-aligning torque generated in the tires, forces generated by the suspension and tire/wheel alignment, frictional forces of the rack and pinion mechanism, etc.
  • the vehicle is equipped with a CCD (Charge Coupled Device) camera 25 that photographs the road ahead in the direction of travel of the vehicle, a GPS (Global Positioning System) 26 for detecting the vehicle's position, a radar 27 for detecting road shapes and obstacles, an ultrasonic sensor 28 for measuring the distance from the vehicle to obstacles, a vehicle speed sensor 29 for detecting the vehicle speed V, etc.
  • CCD Charge Coupled Device
  • GPS Global Positioning System
  • the vehicle is further equipped with two mode switches 31, 32 for manually switching between driving modes.
  • the driving modes include a manual driving mode in which steering is performed manually, and a driving assistance mode in which driving assistance control is performed.
  • the CCD camera 25, GPS 26, radar 27, ultrasonic sensor 28, vehicle speed sensor 29, etc. are connected to a host ECU (Electronic Control Unit) 201 for driving assistance control. Based on the information obtained from the CCD camera 25, GPS 26, radar 27, ultrasonic sensor 28, vehicle speed sensor 29, etc., the host ECU 201 performs surrounding environment recognition, vehicle position estimation, route planning, etc., and determines control target values for steering and drive actuators.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the driving assistance control is parking assistance control that assists in parking. Therefore, in this embodiment, the driving modes include a "manual driving mode” in which steering is performed by manual driving, and a “parking assistance mode” in which parking assistance control is performed.
  • the host ECU 201 sets the driving mode based on the operation of the first mode switch 31 and the second mode switch 32. Specifically, when the first mode switch 31 is operated, the host ECU 201 sets the driving mode to the manual driving mode. When the second mode switch 32 is operated, the host ECU 201 sets the driving mode to the parking assistance mode.
  • the host ECU 201 sets a switch control signal SW cont for controlling the first switch 55 (see FIG. 2) and the second switch 56 provided on the motor control ECU 202 side.
  • the switch control signal SW cont takes a value of 0 or 1.
  • the host ECU 201 sets the switch control signal SW cont by performing a switch control process described later.
  • the host ECU 201 is an example of a "determination unit" in this disclosure.
  • the obstacle that is predicted to be most likely to cause a collision with the vehicle in parking assistance mode will be referred to as the "obstacle of interest.”
  • the host ECU 201 When the driving mode is the parking assistance mode, the host ECU 201 outputs a distance (absolute value) D obs from the vehicle to the noted obstacle, a traveling direction signal S dir indicating whether the vehicle is moving forward or backward, and an obstacle position signal P obs indicating whether the noted obstacle is on the right or left side of a straight line that includes the vehicle width center line as a part when viewed from the rear of the vehicle.
  • the heading signal S dir in this embodiment takes the value 0 or 1.
  • the obstacle position signal P obs takes a value of 0 or 1.
  • the switch control signal SW cont the distance D obs from the vehicle to the target obstacle, the traveling direction signal S dir , the obstacle position signal P obs and the vehicle speed V are provided to the motor control ECU 202 via the in-vehicle network.
  • the torsion bar 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 provided from the higher-level ECU 201.
  • the torsion bar torque T tb is also provided from the motor control ECU 202 to the higher-level control ECU 201 via the in-vehicle network.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the electrical configuration of the motor control ECU 202.
  • the motor control ECU 202 includes a microcomputer 50, a drive circuit (inverter circuit) 41 controlled by the microcomputer 50 and supplying power to the electric motor 18, and a current detection circuit 42 for detecting the current flowing through the electric motor 18 (hereinafter referred to as "motor current I m ").
  • the microcomputer 50 is equipped with a CPU and memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), and functions as multiple function processing units by executing a predetermined program.
  • the multiple function processing units include an assist torque command value setting unit 51, a target virtual spring reaction force setting unit 52, a manual steering command value calculation unit 53, an angle control unit 54, a first switch 55, a second switch 56, an adder 57, and a torque control unit (current control unit) 58.
  • the assist torque command value setting unit 51 sets an assist torque command value T as which is a target value of the assist torque required for manual operation.
  • the assist torque command value T as may be referred to as an “assist torque command value T as for manual operation.”
  • the assist torque command value setting unit 51 sets the assist torque command value T as based on the torsion bar torque T tb detected by the torque sensor 12.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of setting the assist torque command value T as relative to the torsion bar torque T tb .
  • the assist torque command value T as is set to a positive value when a steering assist force for steering in the right direction is to be generated from the electric motor 18, and is set to a negative value when a steering assist force for steering in the left direction is to be generated from the electric motor 18.
  • the assist torque command value T as is positive for a positive value of the torsion bar torque T tb , and is negative for a negative value of the torsion bar torque T tb .
  • the assist torque command value T as is set so that its absolute value increases as the absolute value of the torsion bar torque T tb increases, and is set so that its absolute value decreases as the vehicle speed V increases.
  • the assist torque command value setting unit 51 may calculate the assist torque command value T as by multiplying the torsion bar torque T tb by a preset constant.
  • the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets a target virtual spring reaction force T tb,d having a magnitude according to the distance Dobs from the vehicle to the noted obstacle, based on the distance Dobs from the vehicle to the noted obstacle, the traveling direction signal S dir, and the obstacle position signal Pobs provided by the upper ECU 201.
  • the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets the target virtual spring reaction force T tb,d by executing a target virtual spring reaction force setting process.
  • the target virtual spring reaction force setting process will be described in detail later.
  • the target virtual spring reaction force T tb,d is an example of a "target torque" in the present disclosure.
  • the manual steering command value calculation unit 53 is provided to set a steering angle (more precisely, a rotation angle ⁇ c of the output shaft 9) corresponding to the steering wheel operation as a manual steering command value ⁇ md when the driver operates the steering wheel 2 in the parking assist mode.
  • the manual steering command value calculation unit 53 generates the manual steering command value ⁇ md using the torsion bar torque T tb detected by the torque sensor 12 and the target virtual spring reaction force T tb,d set by the target virtual spring reaction force setting unit 52.
  • the manual steering command value ⁇ md is represented by the amount of rotation (rotation angle) from the neutral position of the output shaft 9, the amount of rotation from the neutral position in the right steering direction is represented as a positive value, and the amount of rotation from the neutral position in the left steering direction is represented as a negative value. Details of the manual steering command value calculation unit 53 will be described later.
  • the angle control unit 54 calculates a manual steering torque command value Tmd corresponding to the manual steering command value ⁇ md based on the manual steering command value ⁇ md .
  • the manual steering torque command value Tmd is an example of a "first torque command value” in the present disclosure.
  • the manual steering command value calculation unit 53 and the angle control unit 54 are an example of a "first torque command value generation unit” in the present disclosure. Details of the angle control unit 54 will be described later.
  • the motor torque command value T m,cmd which is the output of the adding unit 57 , is given to a torque control unit 58 .
  • the torque control unit 58 drives the drive circuit 41 so that the motor torque of the electric motor 18 approaches the motor torque command value Tm,cmd .
  • the torque control unit 58 will be described in detail later.
  • the first switch 55, the second switch 56, the adder 57, and the torque control unit 58 are an example of a "control unit" in this disclosure.
  • the manual steering command value calculation unit 53 will now be explained in detail.
  • the manual steering command value generating unit generates the manual steering command value ⁇ md by using the reference EPS model of Fig. 4.
  • the reference EPS model of Fig. 4 is an example of the "reference model of the steering device" of the present disclosure.
  • This reference EPS model is a single inertia model including a lower column.
  • the lower column corresponds to the output shaft 9 and the worm wheel 21.
  • this model is only an example, and an inertia model including a configuration other than the above (for example, a rack bar, etc.) may be used.
  • Jmd is the inertia of the lower column (hereinafter referred to as "column inertia")
  • ⁇ col is the rotation angle of the lower column
  • Ttb is the torsion bar torque.
  • the lower column is supplied with a torsion bar torque Ttb , a torque N ⁇ Tm acting on the output shaft 9 from the electric motor 18, and a road reaction torque (virtual reaction force) Trl .
  • the road surface reaction torque T rl is expressed by the following equation (1) using the spring constant kmd of the virtual spring and the viscous damping coefficient cmd of the virtual damper.
  • k md and the viscous damping coefficient c md are obtained in advance by experiment, analysis, etc.
  • k md ⁇ col may be referred to as a virtual spring reaction force
  • c md (d ⁇ col /dt) may be referred to as a virtual damper reaction force.
  • J md ⁇ d 2 ⁇ col /dt 2 is the moment of inertia acting on the lower column.
  • the manual steering command value generating unit substitutes the torsion bar torque Ttb detected by the torque sensor 12 into Ttb , substitutes the assist torque command value Tas set by the assist torque command value setting unit 51 into Tm , and calculates the rotation angle ⁇ col of the lower column by solving the differential equation of equation (2).Then, the manual steering command value generating unit generates the obtained rotation angle ⁇ col of the lower column as the manual steering command value ⁇ md.
  • the method of setting the manual steering command value ⁇ md in this manner is referred to as a comparison method.
  • the equation of motion of formula (2) is equivalent to an equation of motion in which T m is replaced with T as and ⁇ col is replaced with ⁇ md .
  • the manual steering command value calculation unit 53 calculates the manual steering command value ⁇ md by utilizing the equation of motion (2) of the reference EPS model described above. Specifically, in this embodiment, the manual steering command value calculation unit 53 calculates the manual steering command value ⁇ md based on an equation of motion obtained by modifying the equation of motion (2) of the reference EPS model described above.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the manual steering command value calculation unit 53.
  • Jmd is the column inertia
  • s is a differential operator
  • ⁇ md is a manual steering command value, which corresponds to the rotation angle ⁇ col of the lower column in the comparison method
  • cmd is a viscous damping coefficient of the virtual damper, which is obtained in advance by experiments, analyses, etc.
  • the manual steering command value calculation unit 53 includes an addition/subtraction unit 101, an inertia division unit 102, a first integration unit 103, a second integration unit 104, and a virtual damper reaction force calculation unit 105.
  • the addition/subtraction unit 101 receives as input the torsion bar torque T tb , the target virtual spring reaction force T tb,d , and the virtual damper reaction force c md ⁇ d ⁇ md /dt provided by a virtual damper reaction force calculation unit 105 .
  • the inertia division unit 102 divides the moment of inertia Jmd ⁇ d2 ⁇ md / dt2 calculated by the addition/subtraction unit 101 by the column inertia Jmd to calculate a second-order differential value d2 ⁇ md / dt2 of the manual steering command value ⁇ md .
  • the first integration unit 103 calculates a first-order differential value d ⁇ md /dt of the manual steering command value ⁇ md by integrating a second-order differential value d 2 ⁇ md /dt 2 of the manual steering command value ⁇ md .
  • the second integral unit 104 calculates the manual steering command value ⁇ md by integrating the first-order differential value d ⁇ md /dt of the manual steering command value ⁇ md .
  • This manual steering command value ⁇ md is output from the manual steering command value calculation unit 53.
  • the virtual damper reaction force calculation unit 105 calculates a virtual damper reaction force c md ⁇ d ⁇ md /dt by multiplying the first-order differential value d ⁇ md /dt of the manual steering command value ⁇ md calculated by the first integration unit 103 by a viscous damping coefficient c md .
  • This virtual damper reaction force c md ⁇ d ⁇ md / dt is fed back to the addition and subtraction unit 101.
  • the manual steering command value calculation unit 53 calculates the manual steering command value ⁇ md based on the equation of motion shown in the following equation (3).
  • J md ⁇ d 2 ⁇ md /dt 2 is the moment of inertia
  • c md ⁇ d ⁇ md /dt is the virtual damper reaction force
  • T tb,d is a target virtual spring reaction force having a magnitude according to the distance D obs from the vehicle to the obstacle of interest.
  • the manual steering command value calculation unit 53 may calculate N ⁇ T as by multiplying the assist torque command value T as by the reduction ratio N, and provide the obtained N ⁇ T as to the addition/subtraction unit 101.
  • the addition/subtraction unit 101 subtracts the virtual damper reaction force c md ⁇ d ⁇ md /dt and the target virtual spring reaction force T tb,d from a value obtained by adding N ⁇ T as to the torsion bar torque T tb .
  • the manual steering command value calculation unit 53 calculates the manual steering command value ⁇ md based on the equation of motion in which N ⁇ T as is added to the right side of the above formula (3).
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the angle control unit 54.
  • the angle control unit 54 calculates a manual steering torque command value Tmd based on the manual steering command value ⁇ md .
  • the angle control unit 54 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, a first reduction gear ratio division unit 67, a reduction gear ratio multiplication unit 68, a rotation angle calculation unit 69, and a second reduction gear ratio division unit 70.
  • LPF low-pass filter
  • the reduction ratio multiplication unit 68 multiplies the motor torque command value Tm,cmd calculated by the addition unit 57 (see FIG. 2) by the reduction ratio N of the reducer 19, thereby converting the motor torque command value Tm,cmd into an output shaft torque command value N ⁇ Tm,cmd acting on the output shaft 9 (worm wheel 21).
  • the rotation angle calculation unit 69 calculates a rotor rotation angle ⁇ m of the electric motor 18 based on the output signal of the rotation angle sensor 23.
  • the second reduction ratio division unit 70 converts the rotor rotation angle ⁇ m into a rotation angle (actual steering angle) ⁇ c of the output shaft 9 by dividing the rotor rotation angle ⁇ m calculated by the rotation angle calculation unit 69 by the reduction ratio N.
  • the steering angle ⁇ c is represented by the amount of rotation (rotation angle) from the neutral position of the output shaft 9, where the amount of rotation from the neutral position in the right steering direction is represented as a positive value, and the amount of rotation from the neutral position in the left steering direction is represented as a negative value.
  • the low-pass filter 61 performs low-pass filtering on the manual steering command value ⁇ md .
  • the manual steering command value ⁇ mdl after the low-pass filtering is provided to a feedback control unit 62 and a feedforward control unit 63.
  • the low-pass filter 61 does not necessarily have to be provided.
  • the feedback control unit 62 is provided to bring the steering angle estimated value ⁇ calculated by the disturbance torque estimation unit 64 closer to the manual steering command value ⁇ mdl after low-pass filter processing.
  • the feedback control unit 62 includes an angle deviation calculation unit 62A and a PD control unit 62B.
  • the angle deviation calculation unit 62A may calculate the deviation ( ⁇ mdl - ⁇ c ) between the manual steering command value ⁇ mdl and the steering angle ⁇ c calculated by the second reduction ratio division unit 70 as the angle deviation ⁇ .
  • the PD control unit 62B performs a PD calculation (proportional differential calculation) on the angle deviation ⁇ calculated by the angle deviation calculation unit 62A to calculate a feedback control torque Tfb .
  • the feedback control torque Tfb is provided to a torque addition unit 65.
  • the feedforward control unit 63 is provided to improve the control response by compensating for a delay in response due to the inertia of the electric power steering system 1.
  • the feedforward control unit 63 includes an angular acceleration calculation unit 63A and an inertia multiplication unit 63B.
  • the angular acceleration calculation unit 63A calculates a target angular acceleration d 2 ⁇ mdl /dt 2 by second-order differentiation of the manual steering command value ⁇ mdl .
  • 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 is provided to the torque addition unit 65 as an inertia compensation value.
  • the torque addition unit 65 calculates a basic torque command value ( Tfb + Tff ) by adding the feedforward control torque Tff to the feedback control torque Tfb .
  • the disturbance torque estimating unit 64 is provided to estimate a nonlinear torque (disturbance torque: torque other than motor torque) that occurs as a disturbance in the plant (the control target of the electric motor 18).
  • the disturbance torque estimating unit 64 estimates the disturbance torque (disturbance load) T lc , the steering angle ⁇ , and the steering angle differential value (angular velocity) d ⁇ c /dt based on the output shaft torque command value N ⁇ T m,cmd and the steering angle ⁇ c .
  • the estimated values of the disturbance torque T lc , the steering angle ⁇ c, and the steering angle differential value (angular velocity) d ⁇ c /dt are represented by ⁇ T lc , ⁇ c, and d ⁇ c /dt, respectively.
  • the details of the disturbance torque estimating unit 64 will be described later.
  • the disturbance torque estimated value ⁇ Tlc calculated by the disturbance torque estimating section 64 is provided as a disturbance torque compensation value to a disturbance torque compensating section 66.
  • the steering angle estimated value ⁇ ⁇ c calculated by the disturbance torque estimating section 64 is provided to an angle deviation calculating section 62A.
  • the manual steering torque command value Tmdo is provided to a first reduction ratio division unit 67.
  • the first reduction ratio division unit 67 calculates a manual steering torque command value Tmd (torque command value for the electric motor 18) by dividing the manual steering torque command value Tmdo by the reduction ratio N.
  • This manual steering torque command value Tmd is provided to the first switch 55 (see FIG. 2).
  • the disturbance torque estimation unit 64 will be described in detail.
  • the disturbance torque estimation unit 64 is composed of a disturbance observer that estimates the disturbance torque T lc , the steering angle ⁇ c and the angular velocity d ⁇ c /dt using, for example, a physical model 300 of the electric power steering system 1 shown in FIG.
  • This physical model 300 includes a plant (an example of a motor-driven object) 301 including an output shaft 9 and a worm wheel 21 fixed to the output shaft 9.
  • a torsion bar torque Ttb is applied to the plant 301 from the steering wheel 2 via the torsion bar 10, and a road reaction torque Trl is applied from the steered wheels 3 side.
  • an output shaft torque command value N ⁇ T m,cmd is applied to the plant 301 via the worm gear 20 , and a friction torque T f is applied due to friction between the worm wheel 21 and the worm gear 20 .
  • Tlc indicates a disturbance torque other than the motor torque applied to the plant 301.
  • the disturbance torque Tlc is shown as the sum of the torsion bar torque Ttb , the road surface reaction torque Trl, and the friction torque Tf , but in reality, the disturbance torque Tlc includes torques other than these.
  • 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 a system matrix
  • B1 is a first input matrix
  • B2 is a second input matrix
  • C is an output matrix
  • D is a direct feedthrough matrix.
  • the state equation is expanded to a system including the unknown input vector u2 as one of the states.
  • the state equation of the expanded system (expanded state equation) is expressed by the following equation (6).
  • x e is a state variable vector of the extended system, and is expressed by the following formula (7).
  • a e is the system matrix of the extended system
  • B e is the known input matrix of the extended system
  • C e is the output matrix of the extended system.
  • ⁇ xe represents an estimated value of xe .
  • L is the observer gain.
  • ⁇ y represents an estimated value of y.
  • ⁇ xe is expressed by the following equation (9).
  • ⁇ c is an estimate of ⁇ c and ⁇ T lc is an estimate of T lc .
  • the disturbance torque estimation unit 64 calculates the state variable vector ⁇ x e based on the above equation (8).
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the disturbance torque estimation unit 64.
  • the disturbance torque estimation unit 64 includes an input vector input unit 81, an output matrix multiplication unit 82, a first adder unit 83, a gain multiplication unit 84, an input matrix multiplication unit 85, a system matrix multiplication unit 86, a second adder unit 87, an integrator unit 88, and a state variable vector output unit 89.
  • the output shaft torque command value N ⁇ T m,cmd calculated by the reduction ratio multiplication section 68 (see FIG. 6) is given to an input vector input section 81.
  • the input vector input section 81 outputs an input vector u1 .
  • the output of the integrator 88 becomes the state variable vector ⁇ x e (see equation (9) above).
  • an initial value is given as the state variable vector ⁇ x e .
  • the initial value of the state variable vector ⁇ x e is, for example, 0.
  • the system matrix multiplication unit 86 multiplies the state variable vector ⁇ xe by the system matrix A e .
  • the output matrix multiplication unit 82 multiplies the state variable vector ⁇ xe 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 equation (8) above).
  • the input matrix multiplication unit 85 multiplies the input vector u 1 output from the input vector input unit 81 by the input matrix B e .
  • the second adder 87 adds the output (B e ⁇ u 1 ) of the input matrix multiplication unit 85, the output (A e ⁇ ⁇ x e ) of the system matrix multiplication unit 86, and the output (L(y- ⁇ y)) of the gain multiplication unit 84 to calculate a differential value d ⁇ x e /dt of the state variable vector.
  • the integrator 88 integrates the output (d ⁇ x e /dt) of the second adder 87 to calculate the state variable vector ⁇ x e .
  • the state variable vector output unit 89 calculates a disturbance torque estimate value ⁇ T lc , a steering angle estimate value ⁇ c, and an angular velocity estimate value d ⁇ c /dt based on the state variable vector ⁇ x e .
  • a typical 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 (4) as described above. Therefore, the inverse model of the plant is expressed by the following equation (10).
  • the inputs to a general disturbance observer are J ⁇ d2 ⁇ c / dt2 and N ⁇ Tm ,cmd , and since the second-order differential value of the steering angle ⁇ c is used, it is significantly affected by noise from the rotation angle sensor 23.
  • the extended state observer of the above-mentioned embodiment estimates the disturbance torque in an integral manner, so that it is possible to reduce the influence of noise due to differentiation.
  • a general disturbance observer consisting of an inverse model of the plant and a low-pass filter may be used as the disturbance torque estimation unit 64.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the torque control unit 58.
  • the torque control unit 58 (see FIG. 2) includes a motor current command value calculation unit 91, a current deviation calculation unit 92, a PI control unit 93, and a PWM (Pulse Width Modulation) control unit 94.
  • the motor current command value calculation unit 91 calculates the motor current command value I m,cmd by dividing the motor torque command value T m,cmd calculated by the adder 57 (see FIG. 2) by the torque constant Kt of the electric motor 18 .
  • the PI control unit 93 performs a PI calculation (proportional integral calculation) on the current deviation ⁇ I calculated by the current deviation calculation unit 92 to generate a drive command value for guiding the motor current I m flowing through the electric motor 18 to the motor current command value I m,cmd .
  • the PWM control unit 94 generates a PWM control signal with a duty ratio corresponding to the drive command value, and supplies it to the drive circuit 41. As a result, power corresponding to the drive command value is supplied to the electric motor 18.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the steps of the target virtual spring reaction force setting process executed by the target virtual spring reaction force setting unit 52 in the parking assistance mode.
  • the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets a magnitude A (A ⁇ 0) of a target virtual spring reaction force T tb,d based on a distance D obs from the vehicle to a target obstacle provided by the host ECU 201 (step S1).
  • FIG. 11 is a graph showing an example of setting the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d versus the distance D obs from the vehicle to the obstacle of interest.
  • the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d is the maximum value A max .
  • the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d is 0.
  • the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d is set to decrease from the maximum value A max to 0 as the distance D obs increases.
  • the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d is set to the maximum value A max only when the distance D obs is 0.
  • the magnitude A of the target virtual spring reaction force T tb,d for a range of the distance D obs from 0 to a predetermined value greater than 0 may be set to the maximum value A max .
  • the threshold value Dth is set to a value that is considered to be unnecessary to generate a driving support force for avoiding a collision with the noted obstacle if the distance Dobs from the vehicle to the noted obstacle is equal to or greater than the threshold value Dth .
  • the threshold value Dth is set to a value that is considered to be unnecessary to generate a driving support force for avoiding a collision with the noted obstacle if the distance Dobs from the vehicle to the noted obstacle is less than the threshold value Dth .
  • the target virtual spring reaction force setting unit 52 determines whether or not the traveling direction signal S dir is 0 (step S2). If the traveling direction signal S dir is 0 (step S2: YES), that is, if the traveling direction is forward, the target virtual spring reaction force setting unit 52 determines whether or not the obstacle position signal P obs is 0 (step S3).
  • step S3 YES
  • the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets A set in step S1 as the target virtual spring reaction force T tb,d (step S4). That is, the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets the target virtual spring reaction force T tb,d to a positive value. Then, the target virtual spring reaction force setting unit 52 returns to step S1.
  • step S3 when it is determined that the obstacle position signal P obs is 1 (step S3: NO), that is, when the noted obstacle is present on the left side when viewed from the rear to the front of the vehicle (left side in the forward direction), the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets the value -A obtained by adding a negative sign to the value A set in step S1 as the target virtual spring reaction force T tb,d (step S5). In other words, the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets the value of the target virtual spring reaction force T tb,d to a negative value. Then, the target virtual spring reaction force setting unit 52 returns to step S1.
  • step S2 when it is determined that the traveling direction signal S_dir is 1 (step S2: NO), that is, when the traveling direction is reverse, the target virtual spring reaction force setting unit 52 determines whether or not the obstacle position signal P_obs is 0 (step S6).
  • step S6 When the obstacle position signal P obs is 0 (step S6: YES), that is, when the target obstacle is present on the right side (left side in the backward traveling direction) when viewed from the rear of the vehicle to the front, the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets A set in step S1 as the target virtual spring reaction force T tb,d (step S7). That is, the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets the target virtual spring reaction force T tb,d to a positive value. Then, the target virtual spring reaction force setting unit 52 returns to step S1.
  • step S6 when it is determined that the obstacle position signal P obs is 1 (step S6: NO), that is, when the noted obstacle is present on the left side when viewed from the rear to the front of the vehicle (the right side in the backward traveling direction), the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets the value -A obtained by adding a negative sign to the value A set in step S1 as the target virtual spring reaction force T tb,d (step S8). In other words, the target virtual spring reaction force setting unit 52 sets the value of the target virtual spring reaction force T tb,d to a negative value. Then, the target virtual spring reaction force setting unit 52 returns to step S1.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the steps of the switch control process executed by the host ECU 201 in parking assistance mode.
  • the host ECU 201 sets the switch control signal SW_cont to 0 (step S11). This turns off the first switch 55 and turns on the second switch 56. This causes the electric motor 18 to be driven and controlled based on the assist torque command value T_as .
  • the host ECU 201 obtains a distance D obs from the vehicle to the noted obstacle (step S12), and determines whether the obtained distance D obs is less than a predetermined threshold D th (D th >0) (step S13).
  • step S13 determines whether the assist force stop condition is met, that is, the vehicle is stopped or the steering member is not gripped and is in a let-go state (step S14).
  • the host ECU 201 determines that the support force stop condition is met when it is determined that the vehicle is stopped, when it is determined that the vehicle is in a hands-off state, or when it is determined that the vehicle is stopped and hands-off.
  • the host ECU 201 determines that the support force stop condition is not met when it is determined that the vehicle is not stopped and hands-off.
  • the determination of whether the vehicle is stopped may be made based on the shift position. Specifically, the vehicle may be determined to be stopped when the shift position is the parking position.
  • the determination of whether the vehicle is stopped may be made based on the vehicle speed V. Specifically, the vehicle may be determined to be stopped when the vehicle speed V is equal to or lower than a predetermined speed.
  • the determination of whether the vehicle is stopped may also be made based on the relative speed between the obstacle and the vehicle obtained by clearance sonar, radar, or image recognition. Specifically, the vehicle may be determined to be stopped when the relative speed between the obstacle and the vehicle is equal to or less than a predetermined relative speed. The determination of whether the vehicle is stopped may also be made by a known method other than these methods.
  • the determination as to whether or not the hand is released is performed based on the torsion bar torque Tth . Specifically, when the torsion bar torque Tth is equal to or less than a predetermined value, the hand is released.
  • the determination as to whether or not the hand is released may be performed by a known method other than this method.
  • step S14 NO
  • the host ECU 201 sets the switch control signal SW cont to 1 (step S15).
  • the first switch 55 is turned on and the second switch 56 is turned off.
  • the electric motor 18 is controlled to be driven based on the manual steering torque command value T md .
  • a driving assist force (driving assist force for avoiding a collision with the noted obstacle) based on the target virtual spring reaction force Ttb,d set by the target virtual spring reaction force setting unit 52 is applied.
  • This driving assist force causes the vehicle to be steered in a direction away from the noted obstacle.
  • step S13 If it is determined in step S13 that the distance D obs is equal to or greater than a predetermined threshold value D th (step S13: NO) or if it is determined in step S14 that the assist force stop condition is satisfied (step S14: YES), the host ECU 201 sets the switch control signal SW cont to 0 (step S16). This turns off the first switch 55 and turns on the second switch 56. This causes the electric motor 18 to be driven and controlled based on the assist torque command value T as .
  • the driving assistance force based on the target virtual spring reaction force T tb,d does not act.
  • the driving assistance force based on the target virtual spring reaction force T tb,d does not act.
  • the steering wheel 2 can be prevented from being automatically rotated.
  • step S16 the host ECU 201 returns to step S12.
  • the switch control signal SW cont is set to 0, so that the first switch 55 is turned off and the second switch 56 is turned on. As a result, the electric motor 18 is controlled to be driven based on the assist torque command value T as .
  • FIG. 14 is a block diagram showing a modified example of the motor control ECU.
  • the parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 2.
  • the switch control signal SW cont the distance Dobs from the vehicle to the noted obstacle, the obstacle position signal Pobs , the traveling direction signal Sdir , and the vehicle speed V are transmitted from the host ECU 201 to the motor control ECU 202A.
  • the host ECU 201 also performs a switch control process (hereinafter referred to as "second switch control process") for controlling the on/off of the switch 55A in Fig. 14.
  • the second switch control process will be described in detail later.
  • the microcomputer 50 in the motor control ECU 202A includes, as multiple functional processing units, an assist torque command value setting unit 51, a target driving assist force setting unit 52A, a switch 55A, an adder 57A, and a torque control unit (current control unit) 58.
  • the assist torque command value setting unit 51 and the torque control unit 58 are similar to the assist torque command value setting unit 51 and the torque control unit 58 in FIG. 2, respectively, and therefore will not be described.
  • the assist torque command value T as set by the assist torque command value setting section 51 is provided to an adding section 57A.
  • the target driving support force setting unit 52A sets a target driving support force Tpas for parking support control based on a distance Dobs from the vehicle to the target obstacle, an obstacle position signal Pobs , and a traveling direction signal Sdir provided from the upper ECU 201 during the parking support mode.
  • the target driving support force setting unit 52A executes a target driving support force setting process for setting the target driving support force Tpas .
  • the target driving support force Tpas is an example of a "target torque” and a "first torque command value" in the present disclosure.
  • the target driving support force setting unit 52A is an example of a "first torque command value generating unit" in the present disclosure. The target driving support force setting process will be described in detail later.
  • the target driving assist force Tpas set by the target driving assist force setting unit 52A is applied to the switch 55A.
  • the host ECU 201 sets the switch control signal SW cont to 0.
  • the driving mode is the parking assistance mode
  • the host ECU 201 sets the switch control signal SW cont by a second switch control process described later.
  • the motor torque command value T m,cmd which is the output of the adding section 57A, is given to a torque control section 58 .
  • Switch 55A, adder 57A, and torque control unit 58 are an example of a “control unit" in this disclosure.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the steps of the target driving assist force processing executed by the target driving assist force setting unit 52A in the parking assist mode.
  • the target driving assist force setting unit 52A sets the magnitude A (A ⁇ 0) of the target driving assist force T pas based on the distance D obs from the vehicle to the noted obstacle provided by the host ECU 201 (step S31).
  • An example of setting the magnitude A of the target driving assist force Tpas relative to the distance Dobs from the vehicle to the noted obstacle is similar to the example of setting the magnitude A of the target virtual spring reaction force Ttb,d described using FIG.
  • the magnitude A of the target driving assist force T pas is the maximum value A max . If a predetermined value greater than 0 is set as a threshold D th , when the distance D obs is equal to or greater than the threshold D th , the magnitude A of the target driving assist force T pas is 0. When the distance D obs is in the range of 0 or more and equal to or less than the threshold D th , the magnitude A of the target driving assist force T pas is set to decrease from the maximum value A max to 0 as the distance D obs increases.
  • the magnitude A of the target driving assistance force T pas is set to the maximum value A max only when the distance D obs is 0.
  • the magnitude A of the target driving assistance force T pas for a range of the distance D obs from 0 to a predetermined value greater than 0 may be set to the maximum value A max .
  • the target driving assist force setting unit 52A determines whether or not the traveling direction signal S dir is 0 (step S32). If the traveling direction signal S dir is 0 (step S32: YES), that is, if the traveling direction is forward, the target driving assist force setting unit 52A determines whether or not the obstacle position signal P obs is 0 (step S33).
  • step S33 YES
  • the target driving support force setting unit 52A sets the value ⁇ A obtained by adding a negative sign to A set in step S31 as the target driving support force T pas (step S34). That is, the target driving support force setting unit 52A sets the value of the target driving support force T pas to a negative value. Then, the target driving support force setting unit 52A returns to step S31.
  • step S33 when it is determined that the obstacle position signal P obs is 1 (step S33: NO), that is, when the noted obstacle is present on the left side when viewed from the rear to the front of the vehicle (left side in the forward direction), the target driving support force setting unit 52A sets A set in step S31 as the target driving support force T pas (step S35). In other words, the target driving support force setting unit 52A sets the target driving support force T pas to a positive value. Then, the target driving support force setting unit 52A returns to step S31.
  • step S32 when it is determined that the traveling direction signal S_dir is 1 (step S32: NO), that is, when the traveling direction is reverse, the target driving support force setting unit 52A determines whether or not the obstacle position signal P_obs is 0 (step S36).
  • step S36 When the obstacle position signal P obs is 0 (step S36: YES), that is, when the noted obstacle is present on the right side (left side in the reverse direction) when viewed from the rear of the vehicle to the front, the target driving support force setting unit 52A sets the value ⁇ A obtained by adding a negative sign to A set in step S31 as the target driving support force T pas (step S37). That is, the target driving support force setting unit 52A sets the value of the target driving support force T pas to a negative value. Then, the target driving support force setting unit 52A returns to step S31.
  • step S36 when it is determined that the obstacle position signal P obs is 1 (step S36: NO), that is, when the noted obstacle is present on the left side (right side in the reverse direction) when viewed from the rear of the vehicle to the front, the target driving support force setting unit 52A sets A set in step S31 as the target driving support force T pas (step S38). In other words, the target driving support force setting unit 52A sets the value of the target driving support force T pas to a positive value. Then, the target driving support force setting unit 52A returns to step S31.
  • the target driving assist force setting unit 52A sets the target driving assist force Tpas to a negative value (see step S34).
  • the target driving assist force setting unit 52A sets the target driving assist force Tpas to a positive value (see step S35).
  • the target driving assist force setting unit 52A sets the target driving assist force Tpas to a negative value (see step S37).
  • the target driving assist force setting unit 52A sets the target driving assist force Tpas to a positive value (see step S38).
  • FIG. 16 is a flowchart showing the steps of the second switch control process executed by the host ECU 201 in the parking assistance mode.
  • the host ECU 201 sets the switch control signal SW_cont to 0 (step S41), which turns off the switch 55A. This causes the electric motor 18 to be driven and controlled based on the assist torque command value T_as .
  • the host ECU 201 obtains a distance D obs from the vehicle to the noted obstacle (step S42), and determines whether the obtained distance D obs is less than a predetermined threshold D th (D th >0) (step S43).
  • step S43 determines whether the assist force stop condition is met, that is, the vehicle is stopped or the steering member is not gripped and is in a let-go state (step S44).
  • step S44 NO
  • the host ECU 201 sets the switch control signal SW cont to 1 (step S45). This turns on the switch 55A.
  • the electric motor 18 is controlled to be driven based on the sum (T pas +T as ) of the target driving assist force T pas and the assist torque command value T as .
  • the target driving support force Tpas (driving support force for avoiding a collision with the noted obstacle) set by the target driving support force setting unit 52A is applied.
  • the target driving support force Tpas causes the vehicle to be steered in a direction away from the noted obstacle.
  • step S43 If it is determined in step S43 that the distance D obs is equal to or greater than the predetermined threshold value D th (step S43: NO) or if it is determined in step S44 that the assist force stop condition is satisfied (step S44: YES), the host ECU 201 sets the switch control signal SW cont to 0 (step S46). This turns off the switch 55A. This causes the electric motor 18 to be driven and controlled based on the assist torque command value T as .
  • the target driving assist force T pas does not act.
  • the target driving assist force T pas does not act.
  • the steering wheel 2 can be prevented from being automatically rotated.
  • step S46 the host ECU 201 returns to step S42.
  • the switch control signal SW cont is set to 0, and the electric motor 18 is controlled to be driven based on the assist torque command value T as .
  • the angle control unit 54 (see FIG. 6) includes the feedforward control unit 63, but the feedforward control unit 63 may be omitted.
  • the feedback control torque Tfb calculated by the feedback control unit 62 becomes the basic target torque.
  • 1...electric power steering device 3...steered wheels, 4...steered mechanism, 18...electric motor, 51...assist torque command value setting unit, 52...target virtual spring reaction force setting unit, 52A...target driving support force setting unit, 53...manual steering command value calculation unit, 54...angle control unit, 55...first switch, 55A...switch, 56...second switch, 57...addition unit, 58...torque control unit, 201...host ECU, 202, 202A...motor control ECU

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

モータ制御装置は、運転支援モードにおいて、車両と所定の対象物との間の距離に応じた目標トルクを用いて第１トルク指令値を生成する第１トルク指令値生成部と、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態であるという支援停止条件を満たしている否かを判定する判定部と、運転支援モード時において、支援停止条件が満たされていない場合には、第１トルク指令値に基づいて電動モータを駆動制御し、支援停止条件が満たされている場合には、第１トルク指令値を含まない第２トルク指令値に基づいて電動モータを駆動制御する制御部とを備えている。

Description

モータ制御装置
　本開示は、舵角制御用の電動モータの制御装置に関する。
　下記特許文献１には、トーションバートルクを用いてアシストトルク指令値を生成するアシストトルク指令値設定部と、トーションバートルクおよびアシストトルク指令値を用いて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、アシストトルク指令値のみに基づいて電動モータを制御する第１制御と、統合角度指令値に基づいて電動モータを制御する第２制御とを、切替信号に基づいて切り替える切替部とを備えたモータ制御装置が開示されている。
国際公開第２０２３／２８６１６９号
　本開示の目的は、運転支援モード時において、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態である場合に、ステアリングホイールが自動で回転されるのを、新規な方法によって抑制することができる、モータ制御装置を提供することである。
　本開示の一実施形態は、操舵装置の電動モータを駆動制御するためのモータ制御装置であって、運転支援モードにおいて、車両と所定の対象物との間の距離に応じた目標トルクを用いて第１トルク指令値を生成する第１トルク指令値生成部と、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態であるという支援停止条件を満たしている否かを判定する判定部と、前記運転支援モード時において、前記支援停止条件が満たされていない場合には、前記第１トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御し、前記支援停止条件が満たされている場合には、前記第１トルク指令値を含まない第２トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御する制御部とを備えている、モータ制御装置を提供する。
　この構成では、運転支援モード時において、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態である場合に、ステアリングホイールが自動で回転されるのを、新規な方法によって抑制することができる。
　本開示における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、本開示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、トーションバートルクＴｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔａｓの設定例を示すグラフである。 図４は、リファレンスＥＰＳモデルの一例を示す模式図である。 図５は、手動操舵指令値演算部の構成を示すブロック図である。 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、駐車支援モード時に、目標仮想ばね反力設定部によって実行される目標仮想ばね反力設定処理の手順を示すフローチャートである。 図１１は、注目障害物までの距離Ｄｏｂｓに対する目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡの設定例を示すグラフである。 図１２は、車両の進行方向と注目障害物の位置によって、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄ（目標運転支援力Ｔｐａｓ）の符号が決定されることを説明するための模式図である。 図１３は、駐車支援モード時に、上位ＥＣＵによって実行されるスイッチ制御処理の手順を示すフローチャートである。 図１４は、モータ制御用ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。 図１５は、駐車支援モード時に、目標運転支援力設定部によって実行される、目標運転支援力設定処理の手順を示すフローチャートである。 図１６は、駐車支援モード時に、上位ＥＣＵによって実行される第２スイッチ制御処理の手順を示すフローチャートである。
　［本開示の実施形態の説明］
　本開示の一実施形態は、操舵装置の電動モータを駆動制御するためのモータ制御装置であって、運転支援モードにおいて、車両と所定の対象物との間の距離に応じた目標トルクを用いて第１トルク指令値を生成する第１トルク指令値生成部と、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態であるという支援停止条件を満たしている否かを判定する判定部と、前記運転支援モード時において、前記支援停止条件が満たされていない場合には、前記第１トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御し、前記支援停止条件が満たされている場合には、前記第１トルク指令値を含まない第２トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御する制御部とを備えている、モータ制御装置を提供する。
　この構成では、運転支援モード時において、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態である場合に、ステアリングホイールが自動で回転されるのを、新規な方法によって抑制することができる。
　本開示の一実施形態では、前記第１トルク指令値生成部は、トーションバー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、前記手動操舵指令値に基づいて、前記第１トルク指令値を演算する角度制御部とを備えており、前記手動操舵指令値演算部は、前記操舵装置のリファレンスモデルの運動方程式を利用して前記手動操舵指令値を演算するように構成されており、前記手動操舵指令値演算部は、前記運動方程式における仮想ばね反力として、前記目標トルクを用いて、前記手動操舵指令値を演算するように構成されており、前記第２トルク指令値が、トーションバートルクを用いて生成されるアシストトルク指令値である。
　本開示の一実施形態では、前記第１トルク指令値が、前記目標トルクであり、前記第２トルク指令値が、トーションバートルクを用いて生成されるアシストトルク指令値である。
　本開示の一実施形態では、前記判定部は、シフトポジションがパーキング・ポジションである場合に、車両が停止状態であると判定する。
　本開示の一実施形態では、前記判定部は、車速が所定の第１閾値以下である場合に、車両が停止状態であると判定する。
　本開示の一実施形態では、前記判定部は、前記トーションバートルクが所定の第２閾値以下である場合に、手放状態であると判定する。
　［本開示の実施形態の詳細な説明］
　以下では、本開示の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本開示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、運転者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。ステアリングホイール２は、本開示における「操舵部材」の一例である。
　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に与えられたトーションバートルク（操舵トルク）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トーションバートルクＴｔｂは、例えば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左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トーションバートルク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。減速比Ｎは、ウォームホイール２１の回転角であるウォームホイール角θｗｗに対するウォームギヤ２０の回転角であるウォームギヤ角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Ｔｌｃとがある。モータトルク以外の外乱トルクＴｌｃには、トーションバートルクＴｔｂ、路面反力トルク（路面負荷トルク）Ｔｒｌ、摩擦トルクＴｆ等が含まれる。
　トーションバートルクＴｔｂは、運転者によってステアリングホイール２に加えられる力や、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。
　路面反力トルク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、車両から障害物までの距離を測定するための超音波センサ２８、車速Ｖを検出するための車速センサ２９等が搭載されている。
　車両には、さらに、運転モードを手動で切り替えるための２つのモードスイッチ３１，３２が搭載されている。運転モードには、手動運転によって操舵が行われる手動運転モードと、運転支援制御が行われる運転支援モードとがある。
　ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７、超音波センサ２８、車速センサ２９等は、運転支援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、超音波センサ２８、車速センサ２９等によって得られる情報を元に、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、運転支援制御は、駐車を支援する駐車支援制御である。したがって、この実施形態では、運転モードには、手動運転によって操舵が行われる「手動運転モード」と、駐車支援制御が行われる「駐車支援モード」とがある。
　上位ＥＣＵ２０１は、第１モードスイッチ３１および第２モードスイッチ３２の操作に基づいて、運転モードを設定する。具体的には、第１モードスイッチ３１が操作された場合には、上位ＥＣＵ２０１は、運転モードを手動運転モードに設定する。第２モードスイッチ３２が操作された場合には、上位ＥＣＵ２０１は、運転モードを駐車支援モードに設定する。
　上位ＥＣＵ２０１は、モータ制御用ＥＣＵ２０２側に設けられた第１スイッチ５５（図２参照）および第２スイッチ５６を制御するためのスイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを設定する。スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔは、この実施形態では、０または１の値をとる。ＳＷｃｏｎｔ＝０は、第１スイッチ５５をオフにし、第２スイッチ５６をオンとするための制御信号である。ＳＷｃｏｎｔ＝１は、第１スイッチ５５をオンにし、第２スイッチ５６をオフとするための制御信号である。
　運転モードが手動運転モードである場合には、上位ＥＣＵ２０１は、ＳＷｃｏｎｔ＝０のスイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを設定する。運転モードが駐車支援モードである場合には、上位ＥＣＵ２０１は、後述するスイッチ制御処理を行うことにより、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを設定する。上位ＥＣＵ２０１は、本開示における「判定部」の一例である。
　以下において、駐車支援モードにおいて、車両が衝突する可能性が最も高いと予測される障害物を、「注目障害物」ということにする。
　上位ＥＣＵ２０１は、運転モードが駐車支援モードである場合には、車両から注目障害物までの距離（絶対値）Ｄｏｂｓと、車両が前進しているか後退しているかを表す進行方向信号Ｓｄｉｒと、車両後方から前方を見て、注目障害物が、車両幅中央線を一部として含む直線の右側に存在するか左側に存在するかを表す障害物位置信号Ｐｏｂｓとを出力する。
　進行方向信号Ｓｄｉｒは、この実施形態では、０または１の値をとる。Ｓｄｉｒ＝０は、車両が前進していることを表す。Ｓｄｉｒ＝１は、車両が後退していることを表す。
　障害物位置信号Ｐｏｂｓは、この実施形態では、０または１の値をとる。Ｐｏｂｓ＝０は、車両後方から前方を見て、注目障害物が、車両幅中央線を一部として含む直線の右側に存在することを表す。Ｐｏｂｓ＝１は、車両後方から前方を見て、注目障害物が、車両幅中央線をを一部として含む直線の左側に存在することを表す。
　スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔ、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓ、進行方向信号Ｓｄｉｒ、障害物位置信号Ｐｏｂｓ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トーションバートルク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。この実施形態では、トーションバートルクＴｔｂは、車載ネットワークを介して、モータ制御用ＥＣＵ２０２から上位制御用ＥＣＵ２０１にも与えられる。
　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５０と、マイクロコンピュータ５０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）４１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉｍ」という）を検出するための電流検出回路４２とを備えている。
　マイクロコンピュータ５０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。複数の機能処理部は、アシストトルク指令値設定部５１と、目標仮想ばね反力設定部５２と、手動操舵指令値演算部５３と、角度制御部５４と、第１スイッチ５５と、第２スイッチ５６と、加算部５７と、トルク制御部（電流制御部）５８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Ｔａｓを設定する。アシストトルク指令値Ｔａｓは、「手動操作用アシストトルク指令値Ｔａｓ」と称されてもよい。アシストトルク指令値設定部５１は、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａｓを設定する。
　図３は、トーションバートルクＴｔｂに対するアシストトルク指令値Ｔａｓの設定例を示すグラフである。
　アシストトルク指令値Ｔａｓは、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正の値とされ、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負の値とされる。アシストトルク指令値Ｔａｓは、トーションバートルクＴｔｂの正の値に対しては正をとり、トーションバートルクＴｔｂの負の値に対しては負をとる。
　アシストトルク指令値Ｔａｓは、トーションバートルク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とともに、車速Ｖが大きくなるほど、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、トーションバートルク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Ｔａｓを演算してもよい。
　目標仮想ばね反力設定部５２は、駐車支援モード時において、上位ＥＣＵ２０１から与えられる車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓ、進行方向信号Ｓｄｉｒおよび障害物位置信号Ｐｏｂｓに基づいて、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓに応じた大きさを有する目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを設定する。目標仮想ばね反力設定部５２は、駐車支援モード時に、目標仮想ばね反力設定処理を実行することにより、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを設定する。目標仮想ばね反力設定処理の詳細については、後述する。目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄは、本開示における「目標トルク」の一例である。
　手動操舵指令値演算部５３は、駐車支援モード時において、運転者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（より正確には出力軸９の回転角θｃ）を手動操舵指令値θｍｄとして設定するために設けられている。手動操舵指令値演算部５３は、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂと、目標仮想ばね反力設定部５２によって設定される目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄとを用いて手動操舵指令値θｍｄを生成する。
　この実施形態では、手動操舵指令値θｍｄは、出力軸９の中立位置からの回転量（回転角）で表され、中立位置から右操舵方向への回転量が正の値として表され、中立位置から左操舵方向への回転量が負の値として表される。手動操舵指令値演算部５３の詳細については、後述する。
　角度制御部５４は、手動操舵指令値θｍｄに基づいて、手動操舵指令値θｍｄに応じた手動操舵トルク指令値Ｔｍｄを演算する。手動操舵トルク指令値Ｔｍｄは、本開示における「第１トルク指令値」の一例である。手動操舵指令値演算部５３および角度制御部５４は、本開示における「第１トルク指令値生成部」の一例である。角度制御部５４の詳細については、後述する。
　第１スイッチ５５および第２スイッチ５６は、上位ＥＣＵ２０１から与えられるスイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔに基づいて、オンオフされる。具体的には、ＳＷｃｏｎｔ＝０である場合には、第１スイッチ５５がオフにされ、第２スイッチ５６がオンにされる。ＳＷｃｏｎｔ＝１であるの場合には、第１スイッチ５５がオンにされ、第２スイッチ５６がオフにされる。
　第１スイッチ５５がオフであり、第２スイッチ５６がオンである場合には、加算部５７は、アシストトルク指令値Ｔａｓを、モータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄ（＝Ｔａｓ）として出力する。一方、第１スイッチ５５がオンであり、第２スイッチ５６がオフである場合には、加算部５７は、角度制御部５４から出力される手動操舵トルク指令値Ｔｍｄをモータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄ（＝Ｔｍｄ）として出力する。
　加算部５７の出力であるモータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄは、トルク制御部５８に与えられる。
　トルク制御部５８は、電動モータ１８のモータトルクがモータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄに近づくように駆動回路４１を駆動する。トルク制御部５８の詳細については、後述する。
　第１スイッチ５５、第２スイッチ５６、加算部５７およびトルク制御部５８は、本開示における「制御部」の一例である。
　手動操舵指令値演算部５３について、詳しく説明する。
　まず、特許文献１に記載された手動操舵指令値生成部による手動操舵指令値θｍｄの設定方法について説明する。
　手動操舵指令値生成部は、図４のリファレンスＥＰＳモデルを用いて、手動操舵指令値θｍｄを生成する。図４のリファレンスＥＰＳモデルは、本開示の「操舵装置のリファレンスモデル」の一例である。
　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。ただし、このモデルは一例であり、上記以外の構成（例えばラックバーなど）を含む慣性モデルであってもよい。図４において、Ｊｍｄは、ロアコラムの慣性（以下、「コラム慣性」という。）であり、θｃｏｌはロアコラムの回転角であり、Ｔｔｂは、トーションバートルクである。ロアコラムには、トーションバートルクＴｔｂ、電動モータ１８から出力軸９に作用するトルクＮ・Ｔｍおよび路面反力トルク（仮想反力）Ｔｒｌが与えられる。
　路面反力トルクＴｒｌは、仮想ばねのばね定数ｋｍｄおよび仮想ダンパの粘性減衰係数ｃｍｄを用いて、次式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ばね定数ｋｍｄおよび粘性減衰係数ｃｍｄは、予め実験、解析等によって求められている。以下において、ｋｍｄ・θｃｏｌを仮想ばね反力といい、ｃｍｄ（ｄθｃｏｌ／ｄｔ）を仮想ダンパ反力という場合がある。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）において、Ｊｍｄ・ｄ２θｃｏｌ／ｄｔ２は、ロアコラムに作用する慣性モーメントである。
　手動操舵指令値生成部は、Ｔｔｂにトルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴｔｂを代入し、Ｔｍ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Ｔａｓ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θｃｏｌを演算する。そして、手動操舵指令値生成部は、得られたロアコラムの回転角θｃｏｌを手動操舵指令値θｍｄとして生成する。このようにして、手動操舵指令値θｍｄを設定する方法を比較方法ということにする。
　式（２）の運動方程式は、ＴｍをＴａｓに置き換えるとともに、θｃｏｌをθｍｄに置き換えた運動方程式と等価である。
　本実施形態では、手動操舵指令値演算部５３は、前述したリファレンスＥＰＳモデルの運動方程式（２）を利用して手動操舵指令値θｍｄを演算する。具体的には、本実施形態では、手動操舵指令値演算部５３は、前述したリファレンスＥＰＳモデルの運動方程式（２）を変形した運動方程式に基づいて手動操舵指令値θｍｄを演算する。
　図５は、手動操舵指令値演算部５３の構成を示すブロック図である。
　図５において、Ｊｍｄは、コラム慣性である。ｓは、微分演算子である。θｍｄは、手動操舵指令値であり、比較方法のロアコラムの回転角θｃｏｌに相当する。ｃｍｄは、仮想ダンパの粘性減衰係数であり、予め実験、解析等によって求められている。
　手動操舵指令値演算部５３は、加減算部１０１と、慣性除算部１０２と、第１積分部１０３と、第２積分部１０４と、仮想ダンパ反力演算部１０５とを含む。
　加減算部１０１には、トーションバートルクＴｔｂと、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄと、仮想ダンパ反力演算部１０５から与えられる仮想ダンパ反力ｃｍｄ・ｄθｍｄ／ｄｔとが入力する。
　加減算部１０１は、トーションバートルクＴｔｂから、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄおよび仮想ダンパ反力ｃｍｄ・ｄθｍｄ／ｄｔを減算する。これにより、加減算部１０１は、前記式（２）の左辺のＪｍｄ・ｄ２θｃｏｌ／ｄｔ２に相当する慣性モーメントＪｍｄ・ｄ２θｍｄ／ｄｔ２(＝Ｔｔｂ－ｃｍｄ・ｄθｍｄ／ｄｔ－Ｔｔｂ，ｄ）を演算する。
　慣性除算部１０２は、加減算部１０１によって演算された慣性モーメントＪｍｄ・ｄ２θｍｄ／ｄｔ２をコラム慣性Ｊｍｄで除算することにより、手動操舵指令値θｍｄの２階微分値ｄ２θｍｄ／ｄｔ２を演算する。
　第１積分部１０３は、手動操舵指令値θｍｄの２階微分値ｄ２θｍｄ／ｄｔ２を積分することにより、手動操舵指令値θｍｄの１階微分値ｄθｍｄ／ｄｔを演算する。
　第２積分部１０４は、手動操舵指令値θｍｄの１階微分値ｄθｍｄ／ｄｔを積分することにより、手動操舵指令値θｍｄを演算する。この手動操舵指令値θｍｄが、手動操舵指令値演算部５３から出力される。
　仮想ダンパ反力演算部１０５は、第１積分部１０３によって演算された手動操舵指令値θｍｄの１階微分値ｄθｍｄ／ｄｔに粘性減衰係数ｃｍｄを乗算することにより、仮想ダンパ反力ｃｍｄ・ｄθｍｄ／ｄｔを演算する。この仮想ダンパ反力ｃｍｄ・ｄθｍｄ／ｄｔが、加減算部１０１にフィードバックされる。
　つまり、手動操舵指令値演算部５３は、次式（３）で示される運動方程式に基づいて、手動操舵指令値θｍｄを演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）において、Ｊｍｄ・ｄ２θｍｄ／ｄｔ２は慣性モーメントである。ｃｍｄ・ｄθｍｄ／ｄｔは仮想ダンパ反力である。Ｔｔｂ，ｄは、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓに応じた大きさを有する目標仮想ばね反力である。
　この実施形態では、手動操舵指令値演算部５３は、前記式（２）の運動方程式におけるＮ・Ｔｍ（＝Ｎ・Ｔａｓ）を０とするとともに、前記式（２）の運動方程式における仮想ばね反力ｋ・θｍｄとして、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを用いて、手動操舵指令値θｍｄを演算する。
　なお、手動操舵指令値演算部５３は、アシストトルク指令値Ｔａｓに減速比Ｎを乗算することによりＮ・Ｔａｓを演算し、得られたＮ・Ｔａｓを加減算部１０１に与えるようにしてもよい。この場合、加減算部１０１は、トーションバートルクＴｔｂにＮ・Ｔａｓを加算した値から、仮想ダンパ反力ｃｍｄ・ｄθｍｄ／ｄｔおよび目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを減算する。この場合には、手動操舵指令値演算部５３は、前記式（３）の右辺にＮ・Ｔａｓが加算された運動方程式に基づいて、手動操舵指令値θｍｄを演算することになる。
　図６は、角度制御部５４の構成を示すブロック図である。
　角度制御部５４は、手動操舵指令値θｍｄに基づいて、手動操舵トルク指令値Ｔｍｄを演算する。角度制御部５４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、第１減速比除算部６７と、減速比乗算部６８と、回転角演算部６９と、第２減速比除算部７０とを含む。
　減速比乗算部６８は、加算部５７（図２参照）によって演算されるモータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄ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Ｔｍ，ｃｍｄを出力軸９（ウォームホイール２１）に作用する出力軸トルク指令値Ｎ・Ｔｍ，ｃｍｄに変換する。
　回転角演算部６９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を演算する。第２減速比除算部７０は、回転角演算部６９によって演算されるロータ回転角θｍを減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θｍを出力軸９の回転角（実操舵角）θｃに換算する。
　この実施形態では、操舵角θｃは、出力軸９の中立位置からの回転量（回転角）で表され、中立位置から右操舵方向への回転量が正の値として表され、中立位置から左操舵方向への回転量が負の値として表される。
　ローパスフィルタ６１は、手動操舵指令値θｍｄ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手動操舵指令値θｍｄｌ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。なお、ローパスフィルタ６１を設けなくてもよい。
　フィードバック制御部６２は、外乱トルク推定部６４によって演算される操舵角推定値^θを、ローパスフィルタ処理後の手動操舵指令値θｍｄｌ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、手動操舵指令値θｍｄｌと操舵角推定値^θｃとの偏差Δθ（＝θｍｄｌ－^θｃ）を演算する。なお、角度偏差演算部６２Ａは、手動操舵指令値θｍｄｌと、第２減速比除算部７０によって演算される操舵角θｃとの偏差（θｍｄｌ－θｃ）を、角度偏差Δθ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Δθ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を演算する。フィードバック制御トルクＴｆｂ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、手動操舵指令値θｍｄｌを２階微分することにより、目標角加速度ｄ２θｍｄｌ／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ｄ２θｍｄｌ／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（＝Ｊ・ｄ２θｍｄｌ／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にフィードフォワード制御トルクＴｆｆを加算することにより、基本トルク指令値（Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ）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、出力軸トルク指令値Ｎ・Ｔｍ，ｃｍｄと、操舵角θｃとに基づいて、外乱トルク（外乱負荷）Ｔｌｃ、操舵角θおよび操舵角微分値（角速度）ｄθｃ／ｄｔを推定する。外乱トルクＴｌｃ、操舵角θｃおよび操舵角微分値（角速度）ｄθｃ／ｄｔの推定値を、それぞれ^Ｔｌｃ、^θｃおよびｄ^θｃ／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。外乱トルク推定部６４によって演算された操舵角推定値^θｃは、角度偏差演算部６２Ａ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＋Ｔｆｆ）から外乱トルク推定値^Ｔｌｃを減算することにより、手動操舵トルク指令値Ｔｍｄｏ（＝Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ－^Ｔｌｃ）を演算する。これにより、外乱トルクが補償された手動操舵トルク指令値Ｔｍｄｏ（出力軸９に対するトルク指令値）が得られる。
　手動操舵トルク指令値Ｔｍｄｏは、第１減速比除算部６７に与えられる。第１減速比除算部６７は、手動操舵トルク指令値Ｔｍｄｏを減速比Ｎで除算することにより、手動操舵トルク指令値Ｔｍｄ（電動モータ１８に対するトルク指令値）を演算する。この手動操舵トルク指令値Ｔｍｄが、第１スイッチ５５（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３００を使用して、外乱トルクＴｌｃ、操舵角θｃおよび角速度ｄθｃ／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３００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）３０１を含む。プラント３０１には、ステアリングホイール２からトーションバー１０を介してトーションバートルクＴｔｂが与えられるとともに、転舵輪３側から路面反力トルクＴｒｌが与えられる。
　さらに、プラント３０１には、ウォームギヤ２０を介して出力軸トルク指令値Ｎ・Ｔｍ，ｃｍｄ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３０１の慣性をＪとすると、物理モデル３００の慣性についての運動方程式は、次式（４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ｄ２θｃ／ｄｔ２は、プラント３０１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３０１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、トーションバートルクＴｔｂと路面反力トルク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３００に対する状態方程式は、次式（５）で表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　前記式（５）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。また、前記式（５）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（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　前記式（６）において、ｘｅは、拡張系の状態変数ベクトルであり、次式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　前記式（６）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（６）の拡張状態方程式から、次式（８）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-M000008
　式（８）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（９）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　式（９）において、^θｃはθｃ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（８）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Ｎ・Ｔｍ，ｃｍｄ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（９）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、第２減速比除算部７０（図６参照）によって演算された操舵角θｃ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（８）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および角速度推定値ｄ^θｃ／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（４）で表される。したがって、プラントの逆モデルは、次式（１０）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　一般的な外乱オブザーバへの入力は、Ｊ・ｄ２θｃ／ｄｔ２およびＮ・Ｔｍ，ｃｍｄであり、操舵角θｃの２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５８の構成を示す模式図である。
　トルク制御部５８（図２参照）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、加算部５７（図２参照）によって演算されたモータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄ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Ｉｍ，ｃｍｄ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Ｉｍ，ｃｍｄと電流検出回路４２によって検出されたモータ電流Ｉｍとの偏差ΔＩ（＝Ｉｍ，ｃｍｄ－Ｉｍ）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ΔＩ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をモータ電流指令値Ｉｍ，ｃｍｄ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４１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。
　図１０は、駐車支援モード時に、目標仮想ばね反力設定部５２によって実行される目標仮想ばね反力設定処理の手順を示すフローチャートである。
　まず、目標仮想ばね反力設定部５２は、上位ＥＣＵ２０１から与えられる車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓに基づいて、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡ（Ａ≧０）を設定する（ステップＳ１）。
　図１１は、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓに対する目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡの設定例を示すグラフである。
　車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓが０である場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡは、最大値Ａｍａｘとなる。距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ（Ｄｔｈ＞０）以上である場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡは、０となる。距離Ｄｏｂｓが０以上で閾値Ｄｔｈ以下の範囲では、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡは、最大値Ａｍａｘから０まで、距離Ｄｏｂｓが大きくなるほど小さくなるように設定される。
　図１１では、距離Ｄｏｂｓが０である場合にのみ目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡが最大値Ａｍａｘに設定されているが、例えば、距離Ｄｏｂｓが０から０よりも大きな所定値までの範囲に対する目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡを、最大値Ａｍａｘに設定してもよい。
　閾値Ｄｔｈは、例えば、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓが閾値Ｄｔｈ以上であれば、注目障害物への衝突を回避のための運転支援力を発生させる必要がないと考えられるような値に設定される。言い換えれば、閾値Ｄｔｈは、例えば、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓが閾値Ｄｔｈ未満であれば、注目障害物への衝突を回避のための運転支援力を発生させる必要があると考えられるような値に設定される。
　次に、目標仮想ばね反力設定部５２は、進行方向信号Ｓｄｉｒが０であるか否かを判別する（ステップＳ２）。進行方向信号Ｓｄｉｒが０である場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、つまり、進行方向が前進である場合には、目標仮想ばね反力設定部５２は、障害物位置信号Ｐｏｂｓが０であるか否かを判別する（ステップＳ３）。
　障害物位置信号Ｐｏｂｓが０である場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て右側（前進方向に対して右側）に存在している場合には、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１で設定されたＡを目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄとして設定する（ステップＳ４）。つまり、目標仮想ばね反力設定部５２は、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを正の値に設定する。そして、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１に戻る。
　ステップＳ３において、障害物位置信号Ｐｏｂｓが１であると判別された場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て左側（前進方向に対して左側）に存在している場合には、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１で設定されたＡに負の符号を付した値－Ａを目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄとして設定する（ステップＳ５）。つまり、目標仮想ばね反力設定部５２は、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの値を負の値に設定する。そして、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１に戻る。
　前記ステップＳ２において、進行方向信号Ｓｄｉｒが１であると判別された場合には（ステップＳ２：Ｎ０）、つまり、進行方向が後進である場合には、目標仮想ばね反力設定部５２は、障害物位置信号Ｐｏｂｓが０であるか否かを判別する（ステップＳ６）。
　障害物位置信号Ｐｏｂｓが０である場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て右側（後進方向に対して左側）に存在している場合には、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１で設定されたＡを目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄとして設定する（ステップＳ７）。つまり、目標仮想ばね反力設定部５２は、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを正の値に設定する。そして、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１に戻る。
　ステップＳ６において、障害物位置信号Ｐｏｂｓが１であると判別された場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て左側（後進方向に対して右側）に存在している場合には、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１で設定されたＡに負の符号を付した値－Ａを目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄとして設定する（ステップＳ８）。つまり、目標仮想ばね反力設定部５２は、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの値を負の値に設定する。そして、目標仮想ばね反力設定部５２は、ステップＳ１に戻る。
　図１２（Ａ）を参照して、車両４０１が前進している場合において、４０２Ａで示すように注目障害物が車両４０１の後方から前方に見て右側に存在する場合、注目障害物４０２Ａを避けるためには、左操舵方向（この実施形態では負の操舵方向）の運転支援力を発生させる必要がある。前記式（３）によれば、出力軸９（ロアコラム）には、－Ｔｔｂ，ｄのトルク（運転支援力）が作用する。したがって、Ｔｔｂ，ｄが正の値であれば、出力軸９に対して左操舵方向のトルクが作用することになる。そのため、このような場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを正の値に設定している（ステップＳ４参照）。
　図１２（Ａ）を参照して、車両４０１が前進している場合において、４０２Ｂで示すように注目障害物が車両の後方から前方に見て左側に存在する場合、注目障害物４０２Ｂを避けるためには、右操舵方向（この実施形態では正の操舵方向）の運転支援力を発生させる必要がある。前記式（３）によれば、出力軸９には、－Ｔｔｂ，ｄのトルク（運転支援力）が作用する。したがって、Ｔｔｂ，ｄが負の値であれば、出力軸９に対して右操舵方向のトルクが作用することになる。そのため、このような場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを負の値に設定している（ステップＳ５参照）。
　図１２（Ｂ）を参照して、車両４０１が後退している場合において、４０２Ａで示すように注目障害物が車両４０１の後方から前方に見て右側に存在する場合、注目障害物４０２Ａを避けるためには、左操舵方向（この実施形態では負の操舵方向）の運転支援力を発生させる必要がある。前記式（３）によれば、出力軸９には、－Ｔｔｂ，ｄのトルク（運転支援力）が作用する。したがって、Ｔｔｂ，ｄが正の値であれば、出力軸９に対して左操舵方向のトルクが作用することになる。そのため、このような場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを正の値に設定している（ステップＳ７参照）。
　図１２（Ｂ）を参照して、車両４０１が後退している場合において、４０２Ｂで示すように注目障害物が車両４０１の後方から前方に見て左側に存在する場合、注目障害物４０２Ｂを避けるためには、右操舵方向（この実施形態では正の操舵方向）の運転支援力を発生させる必要がある。前記式（３）によれば、出力軸９（ロアコラム）には、－Ｔｔｂ，ｄのトルク（運転支援力）が作用する。したがって、Ｔｔｂ，ｄが負の値であれば、出力軸９に対して右操舵方向のトルクが作用することになる。そのため、このような場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄを負の値に設定している（ステップＳ８参照）。
　図１３は、駐車支援モード時に、上位ＥＣＵ２０１によって実行されるスイッチ制御処理の手順を示すフローチャートである。
　上位ＥＣＵ２０１は、まず、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを０に設定する（ステップＳ１１）。これにより、第１スイッチ５５がオフにされ、第２スイッチ５６がオンにされる。これより、電動モータ１８は、アシストトルク指令値Ｔａｓに基づいて駆動制御される。
　次に、上位ＥＣＵ２０１は、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓを取得する（ステップＳ１２）。そして、取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ（Ｄｔｈ＞０）未満であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。
　取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ未満である場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、上位ＥＣＵ２０１は、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態であるという支援力停止条件を満たしている否かを判定する（ステップＳ１４）。
　上位ＥＣＵ２０１は、車両が停止状態であると判定された場合、手放状態であると判定された場合、または、車両が停止状態でかつ手放状態であると判定された場合に、支援力停止条件を満たしていると判定する。上位ＥＣＵ２０１は、車両が停止状態でないと判定されかつ手放状態でないと判定された場合に、支援力停止条件を満たしていないと判定する。
　車両が停止状態であるか否かの判定は、シフトポジションに基づいて行われてもよい。具体的には、シフトポジションがパーキング・ポジションである場合に、車両が停止状態であると判定されてもよい。
　また、車両が停止状態であるか否かの判定は、車速Ｖに基づいて行われてもよい。具体的には、車速Ｖが所定速度以下である場合に、車両が停止状態であると判定されてもよい。
　また、車両が停止状態であるか否かの判定は、クリアランスソナー、レーダーまたは画像認識によって取得される障害物と車両との相対速度に基づいて行われてもよい。具体的には、障害物と車両との相対速度が所定相対速度以下である場合に、車両が停止状態であると判定されてもよい。車両が停止状態であるか否かの判定は、これらの方法とは別の公知の方法によって行われてもよい。
　手放状態であるか否かの判定は、この実施形態では、トーションバートルクＴｔｈに基づいて行われている。具体的には、トーションバートルクＴｔｈが所定値以下である場合に、手放状態であると判定される。手放状態であるか否かの判定は、この方法とは別の公知の方法によって行われてもよい。
　支援力停止条件を満たしていない場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、上位ＥＣＵ２０１は、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを１に設定する（ステップＳ１５）。これにより、第１スイッチ５５がオンにされ、第２スイッチ５６がオフにされる。これより、電動モータ１８は、手動操舵トルク指令値Ｔｍｄに基づいて駆動制御される。
　これにより、目標仮想ばね反力設定部５２によって設定された目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄに基づく運転支援力（注目障害物への衝突を回避のための運転支援力）が作用することになる。この運転支援力により、車両は、注目障害物から遠ざかる方向に操舵されることになる。ステップＳ１５の処理の後、上位ＥＣＵ２０１は、ステップＳ１２に戻る。
　ステップＳ１３において取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ以上であると判別された場合（ステップＳ１３：ＮＯ）またはステップＳ１４において支援力停止条件を満たしていると判定された場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）には、上位ＥＣＵ２０１は、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを０に設定する（ステップＳ１６）。これにより、第１スイッチ５５がオフにされ、第２スイッチ５６がオンにされる。これより、電動モータ１８は、アシストトルク指令値Ｔａｓに基づいて駆動制御される。
　これにより、駐車支援モード時において、取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ以上である場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄに基づく運転支援力は作用しなくなる。また、駐車支援モード時において、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態である場合には、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄに基づく運転支援力は作用しなくなる。これにより、駐車支援モード時において、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態である場合に、ステアリングホイール２が自動で回転されるのを抑制することができる。
　ステップＳ１６の処理の後、上位ＥＣＵ２０１は、ステップＳ１２に戻る。
　なお、運転モードが手動運転モードである場合には、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔが０に設定されるので、第１スイッチ５５がオフにされ、第２スイッチ５６がオンにされる。これより、電動モータ１８は、アシストトルク指令値Ｔａｓに基づいて駆動制御される。
　図１４は、モータ制御用ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。図１４において、前述の図２に対応する各部には、図２と同じ符号を付して示す。
　この変形例が適用される場合においても、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔ、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓ、障害物位置信号Ｐｏｂｓ、進行方向信号Ｓｄｉｒおよび車速Ｖが、上位ＥＣＵ２０１からモータ制御用ＥＣＵ２０２Ａに送信される。また、上位ＥＣＵ２０１は、図１４のスイッチ５５Ａのオンオフを制御するためのスイッチ制御処理（以下、「第２スイッチ制御処理」という。）を行う。第２スイッチ制御処理の詳細については、後述する。
　モータ制御用ＥＣＵ２０２Ａ内のマイクロコンピュータ５０は、複数の機能処理部として、アシストトルク指令値設定部５１と、目標運転支援力設定部５２Ａと、スイッチ５５Ａと、加算部５７Ａと、トルク制御部（電流制御部）５８とを含む。
　アシストトルク指令値設定部５１およびトルク制御部５８は、それぞれ図２のアシストトルク指令値設定部５１およびトルク制御部５８と同様なので、その説明を省略する。
　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Ｔａｓは、加算部５７Ａに与えられる。
　目標運転支援力設定部５２Ａは、駐車支援モード時において、上位ＥＣＵ２０１から与えられる車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓ、障害物位置信号Ｐｏｂｓおよび進行方向信号Ｓｄｉｒに基づいて、駐車支援制御のための目標運転支援力Ｔｐａｓを設定する。目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓを設定するための目標運転支援力設定処理を実行する。目標運転支援力Ｔｐａｓは、本開示における「目標トルク」および「第１トルク指令値」の一例である。目標運転支援力設定部５２Ａは、本開示における「第１トルク指令値生成部」の一例である。目標運転支援力設定処理の詳細については、後述する。
　目標運転支援力設定部５２Ａによって設定される目標運転支援力Ｔｐａｓは、スイッチ５５Ａに与えられる。
　スイッチ５５Ａは、上位ＥＣＵ２０１から与えられるスイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔに応じて、オンオフされる。具体的には、ＳＷｃｏｎｔ＝０である場合には、スイッチ５５Ａがオフにされる。ＳＷｃｏｎｔ＝１である場合には、スイッチ５５Ａがオンにされる。運転モードが手動運転モードである場合には、上位ＥＣＵ２０１は、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを０に設定する。運転モードが駐車支援モードである場合には、上位ＥＣＵ２０１は、後述する第２スイッチ制御処理によってスイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを設定する。
　スイッチ５５Ａがオフである場合には、加算部５７Ａは、アシストトルク指令値Ｔａｓを、モータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄ（＝Ｔａｓ）として出力する。一方、スイッチ５５Ａがオンである場合には、加算部５７Ａは、目標運転支援力設定部５２Ａによって設定される目標運転支援力Ｔｐａｓとアシストトルク指令値Ｔａｓとの加算値をモータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄ（＝Ｔｐａｓ＋Ｔａｓ）として出力する。
　加算部５７Ａの出力であるモータトルク指令値Ｔｍ，ｃｍｄは、トルク制御部５８に与えられる。
　スイッチ５５Ａ、加算部５７Ａおよびトルク制御部５８は、本開示における「制御部」の一例である。
　図１５は、駐車支援モード時に、目標運転支援力設定部５２Ａによって実行される、目標運転支援力処理の手順を示すフローチャートである。
　まず、目標運転支援力設定部５２Ａは、上位ＥＣＵ２０１から与えられる車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓに基づいて、目標運転支援力Ｔｐａｓの大きさＡ（Ａ≧０）を設定する（ステップＳ３１）。
　車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓに対する目標運転支援力Ｔｐａｓの大きさＡの設定例は、図１１を用いて説明した、目標仮想ばね反力Ｔｔｂ，ｄの大きさＡの設定例と同様である。
　図１１を参照して、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓが０である場合には、目標運転支援力Ｔｐａｓの大きさＡは、最大値Ａｍａｘとなる。０よりも大きな所定値を閾値Ｄｔｈとすると、距離Ｄｏｂｓが閾値Ｄｔｈ以上である場合には、目標運転支援力Ｔｐａｓの大きさＡは、０となる。距離Ｄｏｂｓが０以上で閾値Ｄｔｈ以下の範囲では、目標運転支援力Ｔｐａｓの大きさＡは、最大値Ａｍａｘから０まで、距離Ｄｏｂｓが大きくなるほど小さくなるように設定される。
　図１１では、距離Ｄｏｂｓが０である場合にのみ目標運転支援力Ｔｐａｓの大きさＡが最大値Ａｍａｘに設定されているが、例えば、距離Ｄｏｂｓが０から０よりも大きな所定値までの範囲に対する目標運転支援力Ｔｐａｓの大きさＡを、最大値Ａｍａｘに設定してもよい。
　次に、目標運転支援力設定部５２Ａは、進行方向信号Ｓｄｉｒが０であるか否かを判別する（ステップＳ３２）。進行方向信号Ｓｄｉｒが０である場合には（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、つまり、進行方向が前進である場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、障害物位置信号Ｐｏｂｓが０であるか否かを判別する（ステップＳ３３）。
　障害物位置信号Ｐｏｂｓが０である場合には（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て（前進方向に対して右側）に存在している場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１で設定されたＡに負の符号を付した値－Ａを目標運転支援力Ｔｐａｓとして設定する（ステップＳ３４）。つまり、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓの値を負の値に設定する。そして、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１に戻る。
　ステップＳ３３において、障害物位置信号Ｐｏｂｓが１であると判別された場合には（ステップＳ３３：ＮＯ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て左側（前進方向に対して左側）に存在している場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１で設定されたＡを目標運転支援力Ｔｐａｓとして設定する（ステップＳ３５）。つまり、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓを正の値に設定する。そして、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１に戻る。
　前記ステップＳ３２において、進行方向信号Ｓｄｉｒが１であると判別された場合には（ステップＳ３２：Ｎ０）、つまり、進行方向が後進である場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、障害物位置信号Ｐｏｂｓが０であるか否かを判別する（ステップＳ３６）。
　障害物位置信号Ｐｏｂｓが０である場合には（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て右側（後進方向に対して左側）に存在している場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１で設定されたＡに負の符号を付した値－Ａを目標運転支援力Ｔｐａｓとして設定する（ステップＳ３７）。つまり、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓの値を負の値に設定する。そして、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１に戻る。
　ステップＳ３６において、障害物位置信号Ｐｏｂｓが１であると判別された場合には（ステップＳ３６：ＮＯ）、つまり、注目障害物が車両の後方から前方に見て左側（後進方向に対して右側）に存在している場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１で設定されたＡを目標運転支援力Ｔｐａｓとして設定する（ステップＳ３８）。つまり、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓの値を正の値に設定する。そして、目標運転支援力設定部５２Ａは、ステップＳ３１に戻る。
　図１２（Ａ）を参照して、車両４０１が前進している場合において、４０２Ａで示すように注目障害物が車両４０１の後方から前方に見て右側に存在する場合、注目障害物４０２Ａを避けるためには、左操舵方向（この実施形態では負の操舵方向）の運転支援力を発生させる必要がある。そこで、このような場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓを負の値に設定している（ステップＳ３４参照）。
　図１２（Ａ）を参照して、車両４０１が前進している場合において、４０２Ｂで示すように注目障害物が車両の後方から前方に見て左側に存在する場合、注目障害物４０２Ｂを避けるためには、右操舵方向（この実施形態では正の操舵方向）の運転支援力を発生させる必要がある。そこで、このような場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓを正の値に設定している（ステップＳ３５参照）。
　図１２（Ｂ）を参照して、車両４０１が後退している場合において、４０２Ａで示すように注目障害物が車両４０１の後方から前方に見て右側に存在する場合、注目障害物４０２Ａを避けるために、左操舵方向（この実施形態では負の操舵方向）の運転支援力を発生させることが好ましい。そこで、このような場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓを負の値に設定している（ステップＳ３７参照）。
　図１２（Ｂ）を参照して、車両４０１が後退している場合において、４０２Ｂで示すように注目障害物が車両４０１の後方から前方に見て左側に存在する場合、注目障害物４０２Ｂを避けるためには、右操舵方向（この実施形態では正の操舵方向）の運転支援力を発生させる必要がある。そこで、このような場合には、目標運転支援力設定部５２Ａは、目標運転支援力Ｔｐａｓを正の値に設定している（ステップＳ３８参照）。
　図１６は、駐車支援モード時に、上位ＥＣＵ２０１によって実行される第２スイッチ制御処理の手順を示すフローチャートである。
　前述したように、この変形例では、ＳＷｃｏｎｔ＝０である場合には、スイッチ５５Ａがオフにされる。ＳＷｃｏｎｔ＝１であるの場合には、スイッチ５５Ａがオンにされる。
　上位ＥＣＵ２０１は、まず、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを０に設定する（ステップＳ４１）。これにより、スイッチ５５Ａがオフにされる。これより、電動モータ１８は、アシストトルク指令値Ｔａｓに基づいて駆動制御される。
　次に、上位ＥＣＵ２０１は、車両から注目障害物までの距離Ｄｏｂｓを取得する（ステップＳ４２）。そして、取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ（Ｄｔｈ＞０）未満であるか否かを判別する（ステップＳ４３）。
　取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ未満である場合には（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、上位ＥＣＵ２０１は、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態であるという支援力停止条件を満たしている否かを判定する（ステップＳ４４）。
　支援力停止条件を満たしていない場合には（ステップＳ４４：ＮＯ）、上位ＥＣＵ２０１は、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを１に設定する（ステップＳ４５）。これにより、スイッチ５５Ａがオンにされる。これより、電動モータ１８は、目標運転支援力Ｔｐａｓとアシストトルク指令値Ｔａｓとの加算値（Ｔｐａｓ＋Ｔａｓ）に基づいて駆動制御される。
　これにより、目標運転支援力設定部５２Ａによって設定された目標運転支援力Ｔｐａｓ（注目障害物への衝突を回避のための運転支援力）が作用することになる。この目標運転支援力Ｔｐａｓにより、車両は、注目障害物から遠ざかる方向に操舵されることになる。ステップＳ４５の処理の後、上位ＥＣＵ２０１は、ステップＳ４２に戻る。
　ステップＳ４３において取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ以上であると判別された場合（ステップＳ４３：ＮＯ）またはステップＳ４４において支援力停止条件を満たしていると判定された場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）には、上位ＥＣＵ２０１は、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔを０に設定する（ステップＳ４６）。これにより、スイッチ５５Ａがオフにされる。これより、電動モータ１８は、アシストトルク指令値Ｔａｓに基づいて駆動制御される。
　これにより、駐車支援モード時において、取得した距離Ｄｏｂｓが所定の閾値Ｄｔｈ以上である場合には、目標運転支援力Ｔｐａｓは作用しなくなる。また、駐車支援モード時において、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態である場合には、目標運転支援力Ｔｐａｓは作用しなくなる。これにより、駐車支援モード時において、車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態である場合に、ステアリングホイール２が自動で回転されるのを抑制することができる。
　ステップＳ４６の処理の後、上位ＥＣＵ２０１は、ステップＳ４２に戻る。
　なお、運転モードが手動運転モードである場合には、スイッチ制御信号ＳＷｃｏｎｔが０に設定されるので、電動モータ１８は、アシストトルク指令値Ｔａｓに基づいて駆動制御される。
　前述の実施形態では、角度制御部５４（図６参照）は、フィードフォワード制御部６３を備えているが、フィードフォワード制御部６３を省略してもよい。この場合には、フィードバック制御部６２によって演算されるフィードバック制御トルクＴｆｂが基本目標トルクとなる。
　また、前述の実施形態では、本開示をコラムタイプＥＰＳのモータ制御に適用した場合の例を示したが、本開示は、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。また、本開示は、ステアバイワイヤシステムの転舵角制御用の電動モータの制御にも適用することができる。
　本開示の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本開示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、本開示はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本開示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、５１…アシストトルク指令値設定部、５２…目標仮想ばね反力設定部、５２Ａ…目標運転支援力設定部、５３…手動操舵指令値演算部、５４…角度制御部、５５…第１スイッチ、５５Ａ…スイッチ、５６…第２スイッチ、５７…加算部、５８…トルク制御部、２０１…上位ＥＣＵ、２０２，２０２Ａ…モータ制御用ＥＣＵ

Claims (6)

  1. 　操舵装置の電動モータを駆動制御するためのモータ制御装置であって、
    　運転支援モードにおいて、車両と所定の対象物との間の距離に応じた目標トルクを用いて第１トルク指令値を生成する第１トルク指令値生成部と、
    　車両が停止状態であるかまたは操舵部材が把持されていない手放状態であるという支援停止条件を満たしている否かを判定する判定部と、
    　前記運転支援モード時において、前記支援停止条件が満たされていない場合には、前記第１トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御し、前記支援停止条件が満たされている場合には、前記第１トルク指令値を含まない第２トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御する制御部とを備えている、モータ制御装置。
  2. 　前記第１トルク指令値生成部は、トーションバー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、前記手動操舵指令値に基づいて、前記第１トルク指令値を演算する角度制御部とを備えており、
    　前記手動操舵指令値演算部は、前記操舵装置のリファレンスモデルの運動方程式を利用して前記手動操舵指令値を演算するように構成されており、
    　前記手動操舵指令値演算部は、前記運動方程式における仮想ばね反力として、前記目標トルクを用いて、前記手動操舵指令値を演算するように構成されており、
    　前記第２トルク指令値が、トーションバートルクを用いて生成されるアシストトルク指令値である、請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記第１トルク指令値が、前記目標トルクであり、
    　前記第２トルク指令値が、トーションバートルクを用いて生成されるアシストトルク指令値である、請求項１に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記判定部は、シフトポジションがパーキング・ポジションである場合に、車両が停止状態であると判定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  5. 　前記判定部は、車速が所定の第１閾値以下である場合に、車両が停止状態であると判定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
  6. 　前記判定部は、前記トーションバートルクが所定の第２閾値以下である場合に、手放状態であると判定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
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