车辆用控制装置的制作方法

本发明主张于2017年9月27日申请的日本申请编号2017-186607号的优先权，并在此引用其全部内容。

本发明涉及车辆用控制装置。

背景技术：

以往，已知有将方向盘与转向轮机械分离的所谓的线控转向方式的转向操纵装置。该转向操纵装置具有作为给予至转向传动轴的转向操纵反作用力的产生源的反作用力马达、以及作为使转向轮转向的转向力的产生源的转向马达。在车辆的行驶时，转向操纵装置的控制装置通过反作用力马达使转向操纵反作用力产生，并且通过转向马达使转向轮转向。

在线控转向方式的转向操纵装置中，由于方向盘与转向轮机械分离，所以作用于转向轮的路面反作用力不容易传到方向盘。因此，驾驶员不容易感受到路面状况作为通过方向盘由手感受到的转向操纵反作用力(手感)。

因此，例如日本特开2014－148299号公报所记载的控制装置对基于转向操纵角的理想的齿条轴向力亦即前馈轴向力、和基于车辆的状态变量(横向加速度、转向电流以及横摆率)的估计轴向力亦即反馈轴向力进行运算。基于通过按照规定的分配比率将按照车辆的每个状态变量独立地运算出的轴向力相加得到的混合轴向力来对反馈轴向力进行运算。控制装置通过按照规定的分配比率将前馈轴向力与反馈轴向力相加来对最终的轴向力进行运算，并基于该最终的轴向力控制反作用力马达。由于反馈轴向力反映了路面状况(路面信息)，所以通过反作用力马达产生的转向操纵反作用力也反映了路面信息。因此，驾驶员能够感受到路面信息作为转向操纵反作用力。

近年来，基于降低驾驶员的驾驶压力并提高舒适性的观点，而对转向操纵装置要求更优异的操作性。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供能够得到更优异的操作性的车辆用控制装置。

本发明的一方式的车辆用控制装置是基于根据转向操纵状态运算出的指令值控制作为给予至车辆的转向操纵机构的驱动力的产生源的马达的车辆用控制装置，具备：第一运算部，至少根据转向操纵转矩来对上述指令值的第一成分进行运算；第二运算部，基于作为上述转向操纵转矩以及上述第一成分的总和的基本驱动转矩对与转向轮的转向动作联动地旋转的旋转体的目标旋转角进行运算；以及第三运算部，通过使上述旋转体的实际的旋转角与上述目标旋转角一致的反馈控制来对上述指令值的第二成分进行运算。

上述第二运算部具有：理想轴向力运算部，基于上述目标旋转角对理想的轴向力亦即理想轴向力进行运算；估计轴向力运算部，基于反映了车辆举动或者路面状态的状态变量对作用于上述转向轮的轴向力进行运算来作为估计轴向力；分配运算部，通过将对上述理想轴向力以及上述估计轴向力分别乘以根据反映了车辆举动、路面状态的状态变量或者转向操纵状态独立地设定的分配比率后的值相加，来对用于作为针对上述基本驱动转矩的反作用力成分而反映于上述基本驱动转矩的最终的轴向力进行运算；以及减法器，对上述理想轴向力与上述估计轴向力之差亦即轴向力偏差进行运算。上述第二运算部根据上述轴向力偏差来变更上述目标旋转角。

根据该构成，理想轴向力与估计轴向力的轴向力偏差反映了路面状态。例如，在车辆在低摩擦路行驶时，容易产生理想轴向力与估计轴向力的轴向力偏差，路面抓地力越降低，轴向力偏差成为越大的值。根据上述的构成，根据轴向力偏差来变更目标旋转角。基于目标旋转角的指令值的第二成分也与轴向力偏差对应，从而运算出更适当地反映了路面状态的指令值。因此，马达产生更适当地反映了路面状态的驱动力。因此，驾驶员能够得到与路面状态对应的更适当的转向操纵反作用力作为手感。进而，驾驶员能够得到与路面状态对应的更适当的转向操纵触感。

本发明的其它方式是也可以在上述方式的车辆用控制装置中，具有为了设定转向轮的转向角与舵角之比亦即舵角比而对针对上述目标旋转角的第一修正角度进行运算的第四运算部。在该情况下，优选通过上述第四运算部根据上述轴向力偏差变更上述第一修正角度，来变更上述目标旋转角。根据该构成，能够得到与轴向力偏差对应的舵角比。因此，能够得到与路面状态对应的更适当的转向操纵触感。

本发明的另一其它方式是也可以在上述方式的车辆用控制装置中，上述第二运算部具有：惯性控制运算部，通过对上述基本驱动转矩乘以惯性力矩的倒数来对角加速度进行运算；第一积分器，通过对上述角加速度进行积分来对角速度进行运算；第二积分器，通过对上述角速度进行积分来对上述目标旋转角进行运算；以及粘性控制运算部，基于上述角速度对上述基本驱动转矩的粘性成分进行运算。在该情况下，优选通过上述惯性控制运算部根据上述轴向力偏差来变更上述角加速度以及上述粘性控制运算部根据上述轴向力偏差来变更上述粘性成分中的至少一方，来变更上述目标旋转角。根据该构成，能够得到与路面状态对应的更适当的转向操纵感(粘性感、惯性感)。

本发明的另一其它方式是也可以在上述方式的车辆用控制装置中，具有：第四运算部，为了设定转向轮的转向角与舵角之比亦即舵角比而对针对上述目标旋转角的第一修正角度进行运算；以及第五运算部，基于通过对反映了上述第一修正角度的上述目标旋转角进行微分而得到的上述目标旋转角的变化速度，来对针对反映了上述第一修正角度的目标旋转角的第二修正角度进行运算。在该情况下，优选通过上述第五运算部根据上述轴向力偏差变更上述第二修正角度，来变更上述目标旋转角。

根据该构成，反映了第一修正角度的目标旋转角根据该目标旋转角的变化速度以及轴向力偏差来变更。因此，确保与目标旋转角的变化速度对应的转向响应性。另外，由于轴向力偏差反映路面状态，所以能够相对于路面状态的变化得到更适当的转向响应性，进而得到更适当的横摆率响应。

本发明的另一其它方式是优选在上述方式的车辆用控制装置中，上述转向操纵机构包含通过被给予由转向马达产生的转向力而使上述转向轮转向的转向轴，上述估计轴向力是a.基于上述转向马达的电流值运算出的第一估计轴向力、b.基于作用于车辆的横向加速度运算出的第二估计轴向力、c.基于车辆旋转的速度亦即横摆率运算出的第三估计轴向力、d.通过将对上述第二估计轴向力以及上述第三估计轴向力分别乘以根据车辆举动独立地设定的分配比率后的值相加而得到的第四估计轴向力、以及e.通过将对上述第一估计轴向力、上述第二估计轴向力以及上述第三估计轴向力分别乘以根据车辆举动独立地设定的分配比率后的值相加而得到的第五估计轴向力中的任意一个。根据该构成，能够根据产品规格等，适当地变更轴向力偏差的运算所使用的估计轴向力。

本发明的另一其它方式是也可以在上述方式的车辆用控制装置中，包括：与方向盘之间机械分离的作为上述旋转体的小齿轮轴以及与上述小齿轮轴的旋转联动而使转向轮转向的转向轴；反作用力马达，是作为上述马达的反作用力马达，上述马达基于上述指令值产生与转向操纵方向相反方向的转矩亦即转向操纵反作用力来作为给予至上述方向盘的上述驱动力；以及转向马达，产生给予至上述小齿轮轴或者上述转向轴的用于使上述转向轮转向的转向力。

本发明的另一其它方式是也可以在上述方式的车辆用控制装置中，上述转向操纵机构包括与方向盘联动的作为上述旋转体的小齿轮轴以及与上述小齿轮轴的旋转联动而使转向轮转向的转向轴。上述马达是产生与转向操纵方向同方向的转矩亦即转向操纵辅助力来作为给予至上述小齿轮轴的上述驱动力的辅助马达。

本发明的另一其它方式的车辆用控制装置是基于根据转向操纵状态运算出的指令值控制作为给予至车辆的转向操纵机构的驱动力的产生源的马达的车辆用控制装置，具备：第一运算部，至少根据转向操纵转矩来对上述指令值的第一成分进行运算；第二运算部，基于作为上述转向操纵转矩以及上述第一成分的总和的基本驱动转矩对与转向轮的转向动作联动地旋转的旋转体的目标旋转角进行运算；第三运算部，通过使上述旋转体的实际的旋转角与上述目标旋转角一致的反馈控制来对上述指令值的第二成分进行运算；第四运算部，为了根据车速设定转向轮的转向角与舵角之比亦即舵角比而对针对上述目标旋转角的第一修正角度进行运算；以及第五运算部，基于通过对反映了上述第一修正角度的目标旋转角进行微分而得到的上述目标旋转角的变化速度，来对针对反映了上述第一修正角度的目标旋转角的第二修正角度进行运算。上述第五运算部根据通过上述第二运算部运算出的目标旋转角或者反映了上述第一修正角度的目标旋转角来变更上述第二修正角度。

根据该构成，反映了第一修正角度的目标旋转角根据该目标旋转角的变化速度以及目标旋转角而变更。因此，能够得到与目标旋转角的变化速度以及目标旋转角对应的更适当的转向响应性，进而能够得到更适当的横摆率响应。驾驶员能够通过身体得到与目标旋转角的变化速度以及目标旋转角对应的旋转感，所以也容易进行转向操纵。

附图说明

根据参照附图进行的下述详细记述，本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。其中，

图1是安装第一实施方式的车辆用控制装置的线控转向方式的转向操纵装置的构成图。

图2是第一实施方式所涉及的电子控制装置的控制框图。

图3是第一实施方式所涉及的目标舵角运算电路的控制框图。

图4是第一实施方式所涉及的车辆模型的控制框图。

图5是第一实施方式所涉及的轴向力分配运算电路的控制框图。

图6是第一实施方式所涉及的舵角比变更控制电路的控制框图。

图7是第二实施方式所涉及的转向模型的控制框图。

图8是第三实施方式所涉及的微分转向控制电路的控制框图。

图9是第四实施方式所涉及的微分转向控制电路的控制框图。

图10是第五实施方式所涉及的转向操纵装置(电动动力转向装置)的构成图。

图11是第五实施方式所涉及的电子控制装置的控制框图。

具体实施方式

以下，对将本发明的车辆用控制装置应用于线控转向方式的转向操纵装置的第一实施方式进行说明。

如图1所示，车辆的转向操纵装置10具有与方向盘11连结的转向传动轴12。在转向传动轴12的与方向盘11相反侧的端部设置有小齿轮轴13。小齿轮轴13的小齿轮齿13a与向与小齿轮轴13相交的方向延伸的转向轴14的齿条齿14a啮合。在转向轴14的两端分别经由转向横拉杆15、15连结有左右的转向轮16、16。这些转向传动轴12、小齿轮轴13以及转向轴14作为方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递路径发挥作用。即，伴随着方向盘11的旋转操作而转向轴14进行直线运动，从而转向轮16、16的转向角θt变更。

另外，转向操纵装置10具有离合器21。离合器21设置于转向传动轴12。作为离合器21，采用通过对励磁线圈的通电的断续来进行动力的断续的电磁离合器。在切断离合器21时，在机械上切断方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递路径。在离合器21连接时，在机械上连结方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递路径。

接下来对用于使转向操纵反作用力产生的构成亦即反作用力单元进行说明。另外，转向操纵装置10具有反作用力马达31、减速机构32、旋转角传感器33以及转矩传感器34，作为用于生成转向操纵反作用力的构成。另外，转向操纵反作用力是指朝向与驾驶员对方向盘11的操作方向相反方向进行作用的力(转矩)。通过给予方向盘11转向操纵反作用力，能够给予驾驶员适度的手感。

反作用力马达31是转向操纵反作用力的产生源。作为反作用力马达31例如采用三相(u，v，w)的无刷马达。反作用力马达31(正确而言，是其旋转轴)经由减速机构32与转向传动轴12连结。减速机构32设置在转向传动轴12上的与离合器21相比靠方向盘11侧的部分。反作用力马达31的转矩作为转向操纵反作用力给予至转向传动轴12。

旋转角传感器33设置于反作用力马达31。旋转角传感器33检测反作用力马达31的旋转角θa。反作用力马达31的旋转角θa使用于舵角(转向操纵角)θs的运算。反作用力马达31与转向传动轴12经由减速机构32联动。因此，反作用力马达31的旋转角θa与转向传动轴12的旋转角之前有相关关系，进而与方向盘11的旋转角亦即舵角θs之间有相关关系。因此，能够基于反作用力马达31的旋转角θa求出舵角θs。

转矩传感器34检测通过方向盘11的旋转操作施加给转向传动轴12的转向操纵转矩th。转矩传感器34设置在转向传动轴12上的与减速机构32相比靠方向盘11侧的部分。

接下来对用于使转向力产生的构成亦即转向单元进行说明。转向操纵装置10具有转向马达41、减速机构42以及旋转角传感器43，作为用于生成用于使转向轮16、16转向的动力亦即转向力的构成。

转向马达41是转向力的产生源。作为转向马达41，例如采用三相的无刷马达。转向马达41(正确而言，是其旋转轴)经由减速机构42与小齿轮轴44连结。小齿轮轴44的小齿轮齿44a与转向轴14的齿条齿14b啮合。转向马达41的转矩作为转向力经由小齿轮轴44给予至转向轴14。与转向马达41的旋转对应地，转向轴14沿着车宽方向(图中的左右方向)移动。旋转角传感器43设置于转向马达41。旋转角传感器43检测转向马达41的旋转角θb。

另外，转向操纵装置10具有控制装置50。控制装置50基于各种传感器的检测结果控制反作用力马达31、转向马达41以及离合器21。作为传感器，除了上述的旋转角传感器33、转矩传感器34以及旋转角传感器43之外，还有车速传感器501。车速传感器501设置于车辆并检测车辆的行驶速度亦即车速v。

控制装置50执行基于离合器连接条件的成立与否来切换离合器21的断续的断续控制。作为离合器连接条件，例如有车辆的电源开关断开等。控制装置50在离合器连接条件不成立时，通过对离合器21的励磁线圈进行通电来将离合器21从连接的状态切换为切断的状态。另外，控制装置50在离合器连接条件成立时，通过停止对离合器21的励磁线圈的通电来将离合器21从切断的状态切换为连接的状态。

控制装置50执行通过反作用力马达31的驱动控制使与转向操纵转矩th对应的转向操纵反作用力产生的反作用力控制。控制装置50至少基于转向操纵转矩th以及车速v中的转向操纵转矩th对目标转向操纵反作用力进行运算，并基于该运算出的目标转向操纵反作用力、转向操纵转矩th以及车速v对方向盘11的目标转向操纵角进行运算。控制装置50通过为了使实际的舵角θs追随目标转向操纵角而执行的舵角θs的反馈控制对舵角修正量进行运算，并通过将该运算出的舵角修正量与目标转向操纵反作用力相加来对转向操纵反作用力指令值进行运算。控制装置50向反作用力马达31供给为了使与转向操纵反作用力指令值对应的转向操纵反作用力产生而需要的电流。

控制装置50执行通过转向马达41的驱动控制使转向轮16、16与转向操纵状态对应地转向的转向控制。控制装置50基于通过旋转角传感器43检测出的转向马达41的旋转角θb对小齿轮轴44的实际的旋转角亦即小齿轮角θp进行运算。该小齿轮角θp是反映转向轮16、16的转向角θt的值。控制装置50使用上述的目标转向操纵角对目标小齿轮角进行运算。然后控制装置50求出目标小齿轮角与实际的小齿轮角θp的偏差，并控制对转向马达41的供电以消除该偏差。

接下来，对控制装置50的构成进行详细说明。如图2所示，控制装置50具有执行反作用力控制的反作用力控制电路50a以及执行转向控制的转向控制电路50b。

反作用力控制电路50a具有目标转向操纵反作用力运算电路51、目标舵角运算电路52、舵角运算电路53、舵角反馈控制电路54、加法器55以及通电控制电路56。

目标转向操纵反作用力运算电路51基于转向操纵转矩th对目标转向操纵反作用力t1^＊进行运算。此外，目标转向操纵反作用力运算电路51也可以进一步考虑车速v来对目标转向操纵反作用力t1^＊进行运算。

目标舵角运算电路52基于目标转向操纵反作用力t1^＊、转向操纵转矩th以及车速v来对方向盘11的目标舵角θ^＊进行运算。目标舵角运算电路52具有在将目标转向操纵反作用力t1^＊以及转向操纵转矩th的总和作为基本驱动转矩(输入转矩)时，基于该基本驱动转矩决定理想的舵角的理想模型。该理想模型是预先通过实验等将与基本驱动转矩对应的理想的转向角所对应的舵角(转向操纵角)模型化后的模型。目标舵角运算电路52通过将目标转向操纵反作用力t1^＊与转向操纵转矩th相加求出基本驱动转矩，根据该基本驱动转矩并基于理想模型对目标舵角θ^＊(目标转向操纵角)进行运算。

舵角运算电路53基于通过旋转角传感器33检测出的反作用力马达31的旋转角θa来对方向盘11的实际的舵角θs进行运算。舵角反馈控制电路54通过为了使实际的舵角θs追随目标舵角θ^＊的舵角θs的反馈控制对舵角修正量t2^＊进行运算。加法器55通过对目标转向操纵反作用力t1^＊加上舵角修正量t2^＊来计算转向操纵反作用力指令值t^＊。

通电控制电路56向反作用力马达31供给与转向操纵反作用力指令值t^＊对应的电力。具体而言，通电控制电路56基于转向操纵反作用力指令值t^＊对针对反作用力马达31的电流指令值进行运算。另外，通电控制电路56通过设置在对反作用力马达31的供电路径上的电流传感器57，检测在该供电路径产生的实际的电流值ia。该电流值ia是供给到反作用力马达31的实际的电流的值。然后，通电控制电路56求出电流指令值与实际的电流值ia的偏差，并控制对反作用力马达31的供电以消除该偏差(电流ia的反馈控制)。由此，反作用力马达31产生与转向操纵反作用力指令值t^＊对应的转矩。能够给予驾驶员与路面反作用力对应的适度的手感。

如图2所示，转向控制电路50b具有小齿轮角运算电路61、舵角比变更控制电路62、微分转向控制电路63、小齿轮角反馈控制电路64以及通电控制电路65。

小齿轮角运算电路61基于通过旋转角传感器43检测出的转向马达41的旋转角θb对小齿轮轴13的实际的旋转角亦即小齿轮角θp进行运算。如上述那样，转向马达41与小齿轮轴13经由减速机构42联动。因此，在转向马达41的旋转角θb与小齿轮角θp之间有相关关系。利用该相关关系，能够根据转向马达41的旋转角θb求出小齿轮角θp。并且，也如上述那样，小齿轮轴13与转向轴14啮合。因此，在小齿轮角θp与转向轴14的移动量之间也有相关关系。即，小齿轮角θp是反映转向轮16、16的转向角θt的值。

舵角比变更控制电路62根据车辆的行驶状态(例如车速v)设定转向角θt相对于舵角θs的比亦即舵角比，并根据该设定的舵角比对目标小齿轮角进行运算。舵角比变更控制电路62以车速v越慢转向角θt相对于舵角θs越大的方式，另外车速v越快转向角θt相对于舵角θs越小的方式，对目标小齿轮角θp^＊进行运算。舵角比变更控制电路62为了实现根据车辆的行驶状态设定的舵角比，通过对针对目标舵角θ^＊的修正角度进行运算，并将该运算出的修正角度与目标舵角θ^＊相加来对与舵角比对应的目标小齿轮角θp^＊进行运算。

微分转向控制电路63通过对目标小齿轮角θp^＊进行微分来对目标小齿轮角θp^＊的变化速度(转向速度)进行运算。另外，微分转向控制电路63通过对目标小齿轮角θp^＊的变化速度乘以增益来对针对目标小齿轮角θp^＊的修正角度进行运算。微分转向控制电路63通过将修正角度与目标小齿轮角θp^＊相加来对最终的目标小齿轮角θp^＊进行运算。通过使通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp^＊的相位提前，能够改善转向延迟。即，能够根据转向速度确保转向响应性。

小齿轮角反馈控制电路64通过为了使实际的小齿轮角θp追随微分转向控制电路63运算出的最终的目标小齿轮角θp^＊的小齿轮角θp的反馈控制(pid控制)对小齿轮角指令值tp^＊进行运算。

通电控制电路65向转向马达41供给与小齿轮角指令值tp^＊对应的电力。具体而言，通电控制电路65基于小齿轮角指令值tp^＊对针对转向马达41的电流指令值进行运算。另外，通电控制电路65通过设置在针对转向马达41的供电路径上的电流传感器66，检测在该供电路径产生的实际的电流值ib。该电流值ib是供给到转向马达41的实际的电流的值。然后通电控制电路65求出电流指令值与实际的电流值ib的偏差，并控制对转向马达41的供电以消除该偏差(电流ib的反馈控制)。由此，转向马达41旋转与小齿轮角指令值tp^＊对应的角度。

接下来，对目标舵角运算电路52进行详细说明。如上述那样，目标舵角运算电路52根据目标转向操纵反作用力t1^＊以及转向操纵转矩th的总和亦即基本驱动转矩并基于理想模型对目标舵角θ^＊进行运算。该理想模型是利用了以下式(1)表示作为施加给转向传动轴12的转矩的基本驱动转矩tin^＊的模型。

tin^＊＝jθ^＊″+cθ^＊′+kθ^＊(1)

其中，j是方向盘11以及转向传动轴12的惯性力矩，c是与针对转向轴14的壳体的摩擦等对应的粘性系数(摩擦系数)，k是分别将方向盘11以及转向传动轴12视为弹簧时的弹簧系数。

根据式(1)可知，能够通过将对目标舵角θ^＊的二阶时间微分值θ^＊″乘以惯性力矩j后的值、对目标舵角θ^＊的一阶时间微分值θ^＊′乘以粘性系数c后的值、以及对目标舵角θ^＊乘以弹簧系数k后的值相加来得到基本驱动转矩tin^＊。目标舵角运算电路52根据基于式(1)的理想模型来对目标舵角θ^＊进行运算。

如图3所示，基于式(1)的理想模型分为转向模型71以及车辆模型72。转向模型71根据转向传动轴12以及反作用力马达31等转向操纵装置10的各构成要素的特性进行调整。转向模型71具有加法器73、减法器74、惯性模型75、第一积分器76、第二积分器77以及粘性模型78。

加法器73通过将目标转向操纵反作用力t1^＊与转向操纵转矩th相加来对基本驱动转矩tin^＊进行运算。减法器74通过从通过加法器73计算出的基本驱动转矩tin^＊分别减去后述的粘性成分tvi^＊以及弹簧成分tsp^＊，来对最终的基本驱动转矩tin^＊进行运算。

惯性模型75作为与式(1)的惯性项对应的惯性控制运算电路发挥作用。惯性模型75通过对通过减法器74计算出的最终的基本驱动转矩tin^＊乘以惯性力矩j的倒数，来对舵角加速度α^＊进行运算。

第一积分器76通过对通过惯性模型75计算出的舵角加速度α^＊进行积分，来对舵角速度ω^＊进行运算。第二积分器77通过进一步对通过第一积分器76计算出的舵角速度ω^＊进行积分，来对目标舵角θ^＊进行运算。目标舵角θ^＊是基于转向模型71的方向盘11(转向传动轴12)的理想的旋转角。

粘性模型78作为与式(1)的粘性项对应的粘性控制运算电路发挥作用。粘性模型78通过对通过第一积分器76计算出的舵角速度ω^＊乘以粘性系数c，来对基本驱动转矩tin^＊的粘性成分tvi^＊进行运算。

车辆模型72根据搭载转向操纵装置10的车辆的特性进行调整。例如根据悬架以及车轮校正的规格以及转向轮16、16的抓地力(摩擦力)等决定给予转向操纵特性影响的车辆侧的特性。车辆模型72作为与式(1)的弹簧项对应的弹簧特性控制运算电路发挥作用。车辆模型72通过对通过第二积分器77计算出的目标舵角θ^＊乘以弹簧系数k，来对基本驱动转矩tin^＊的弹簧成分tsp^＊(弹簧反作用力转矩)进行运算。

此外，车辆模型72在对弹簧成分tsp^＊进行运算时，分别进一步考虑车速v以及通过电流传感器66检测出的转向马达41的电流值ib。另外，车辆模型72获取小齿轮角速度ωp。通过利用设置在控制装置50的微分器79对通过小齿轮角运算电路61运算出的小齿轮角θp进行微分来得到小齿轮角速度ωp。小齿轮轴13与转向轴14啮合。因此，在小齿轮角θp的变化速度(小齿轮角速度ωp)与转向轴14的移动速度(转向速度)之间有相关关系。即，小齿轮角速度ωp是反映转向轮16、16的转向速度的值。也能够利用小齿轮角速度ωp与转向速度的相关关系来根据小齿轮角速度ωp求出转向速度。

根据这样构成的目标舵角运算电路52，通过分别调整转向模型71的惯性力矩j以及粘性系数c、以及车辆模型72的弹簧系数k，能够直接调整基本驱动转矩tin^＊与目标舵角θ^＊的关系，进而能够实现所希望的转向操纵特性。

另外，使用根据基本驱动转矩tin^＊并基于转向模型71以及车辆模型72运算出的目标舵角θ^＊对目标小齿轮角θp^＊进行运算。然后，进行反馈控制以使实际的小齿轮角θp与目标小齿轮角θp^＊一致。如上述那样，在小齿轮角θp与转向轮16、16的转向角θt之间有相关关系。因此，与基本驱动转矩tin^＊对应的转向轮16、16的转向动作也根据转向模型71以及车辆模型72决定。即，根据转向模型71以及车辆模型72决定车辆的转向操纵感。因此，能够通过调整转向模型71以及车辆模型72来实现所希望的转向操纵感。

但是，作为朝向与驾驶员的转向操纵方向相反方向作用的力(转矩)的转向操纵反作用力(通过方向盘感受到的手感)只与目标舵角θ^＊对应。即，转向操纵反作用力并不根据路面状态(路面的易滑度等)而改变。因此，驾驶员不容易通过转向操纵反作用力把握路面状态。因此在本例中，基于消除这样的担心的观点，如以下那样构成车辆模型72。

如图4所示，车辆模型72具有虚拟齿条端轴向力运算电路90、理想轴向力运算电路91、估计轴向力运算电路92、估计轴向力运算电路93、估计轴向力运算电路94以及轴向力分配运算电路95。

虚拟齿条端轴向力运算电路90在方向盘11的操作位置接近了物理的操作范围的极限位置时，为了将方向盘11的操作范围虚拟地限制在比本来的物理的最大转向操纵范围窄的范围，而对虚拟齿条端轴向力fend进行运算作为针对基本驱动转矩tin^＊的修正量。基于使反作用力马达31产生的与转向操纵方向相反方向的转矩(转向操纵反作用力转矩)急剧地增大的观点来对虚拟齿条端轴向力fend进行运算。

另外，方向盘11的物理的操作范围的极限位置也是转向轴14到达其可动范围的极限时的位置。在转向轴14到达其可动范围的极限时，产生转向轴14的端部(齿条端)与壳体抵接的所谓的端接，在物理上限制齿条轴的移动范围。由此，也限制方向盘的操作范围。

虚拟齿条端轴向力运算电路90获取目标舵角θ^＊以及通过舵角比变更控制电路62(参照图2)运算出的目标小齿轮角θp^＊。虚拟齿条端轴向力运算电路90通过对目标小齿轮角θp^＊乘以规定的换算系数来对目标转向角进行运算。虚拟齿条端轴向力运算电路90对目标转向角与目标舵角θ^＊进行比较，并使用绝对值较大的一方作为虚拟齿条端角θend。

虚拟齿条端轴向力运算电路90在虚拟齿条端角θend达到端判定阈值时，使用控制装置50的未图示的存储装置所储存的虚拟齿条端映射，对虚拟齿条端轴向力fend进行运算。基于方向盘11的物理的最大转向操纵范围的附近值或者转向轴14的最大可动范围的附近值设定端判定阈值。虚拟齿条端轴向力fend是针对基本驱动转矩tin^＊的修正量，设定为与虚拟齿条端角θend的符号(正负)同符号。在虚拟齿条端角θend达到端判定阈值以后，虚拟齿条端角θend的绝对值越增大，虚拟齿条端轴向力fend被设定为越大的值。

理想轴向力运算电路91对通过转向轮16、16作用于转向轴14的轴向力的理想值亦即理想轴向力fi进行运算。理想轴向力运算电路91使用控制装置50的未图示的存储装置所储存的理想轴向力映射来对理想轴向力fi进行运算。通过对目标小齿轮角θp^＊乘以规定的换算系数而得到的目标转向角的绝对值越增大，另外车速v越慢，理想轴向力fi被设定为越大的绝对值。此外，也可以不考虑车速v而仅基于目标转向角来对理想轴向力fi进行运算。

估计轴向力运算电路92基于转向马达41的电流值ib，对作用于转向轴14(转向轮16、16)的实际的轴向力f1(路面反作用力)进行运算。这里，由于与路面状态(路面摩擦阻力)对应的干扰作用于转向轮16而产生目标小齿轮角θp^＊与实际的小齿轮角θp之间的差，因而转向马达41的电流值ib变化。即，在转向马达41的电流值ib反映了作用于转向轮16、16的实际的路面反作用力。因此，能够基于转向马达41的电流值ib对反映了路面状态的影响的轴向力进行运算。通过对转向马达41的电流值ib乘以作为将电流值转换为轴向力(反作用力转矩)的系数的增益来求出轴向力f1。

估计轴向力运算电路93基于通过设置于车辆的横向加速度传感器502检测出的横向加速度la，对作用于转向轴14的轴向力f2进行估计运算。通过对横向加速度la乘以作为与车速v对应的系数的增益来求出轴向力f2。在横向加速度la反映了路面摩擦阻力等路面状态。因此，基于横向加速度la运算出的轴向力f2反映了实际的路面状态。

估计轴向力运算电路94基于通过设置于车辆的横摆率传感器503检测出的横摆率yr，对作用于转向轴14的轴向力f3进行估计运算。通过将对横摆率yr进行微分后的值亦即横摆率微分值乘以作为与车速v对应的系数的车速增益，来求出轴向力f3。车速v越快，车速增益被设定为越大的值。在横摆率yr反映了路面摩擦阻力等路面状态。因此，基于横摆率yr运算出的轴向力f3反映了实际的路面状态。

另外，也可以如以下那样对轴向力f3进行运算。即，估计轴向力运算电路94通过在对横摆率微分值乘以车速增益而得到的值上加上与转向角θt对应的修正轴向力、与转向速度对应的修正轴向力以及与转向角加速度对应的修正轴向力中的至少一个来求出轴向力f3。另外，通过对小齿轮角θp乘以规定的换算系数得到转向角θt。转向速度既可以通过对转向角θt进行微分得到，也可以通过对小齿轮角速度ωp进行换算得到。转向角加速度既可以通过对转向速度进行微分来得到，也可以通过对小齿轮角加速度αp进行换算得到。

轴向力分配运算电路95通过以基于反映了车辆的行驶状态或者转向操纵状态的各种状态变量的规定的分配比率将虚拟齿条端轴向力fend、理想轴向力fi、轴向力f1、轴向力f2以及轴向力f3相加，来对相对于基本驱动转矩tin^＊的弹簧成分tsp^＊的运算所使用的最终的轴向力fsp进行运算。车辆模型72基于该轴向力fsp对相对于基本驱动转矩tin^＊的弹簧成分tsp^＊进行运算(换算)。

接下来，对轴向力分配运算电路95进行详细说明。

如图5所示，轴向力分配运算电路95具有第一运算电路95a以及第二运算电路95b。

第一运算电路95a通过按照规定的分配比率将通过估计轴向力运算电路92、93、94估计运算出的轴向力f1、f2、f3相加，来对更适当的估计轴向力fe进行运算。

第一运算电路95a获取轴向力f1、f2、f3、横摆率yr以及横向加速度差值δla。通过设置在车辆模型72的差值运算电路96对横向加速度差值δla进行运算。差值运算电路96基于下式(2)对横向加速度差值δla进行运算。

δla＝yr×v－la(2)

其中，yr是通过横摆率传感器503检测出的横摆率。v是通过车速传感器501检测出的车速。la是通过横向加速度传感器502检测出的横向加速度。

第一运算电路95a具有绝对值运算电路97、分配比运算电路98、99、乘法器101、103、105、加法器102、106以及减法器104。绝对值运算电路97对通过差值运算电路96运算出的横向加速度差值δla的绝对值│δla│进行运算。分配比运算电路98根据横向加速度差值δla的绝对值│δla│对分配比率da进行运算。横向加速度差值δla的绝对值│δla│越增大，另外车速v越快，分配比率da被设定为越大的值。乘法器101通过对基于横摆率yr的轴向力f3乘以分配比率da，对分配后的轴向力fa进行运算。加法器102通过将基于横向加速度la的轴向力f2与通过乘法器101运算出的轴向力fa相加，对轴向力fb进行运算。

分配比运算电路99根据横摆率yr对分配比率db进行运算。横摆率yr越增大，另外车速v越快，分配比率db被设定为越大的值。乘法器103通过对通过加法器102运算出的轴向力fb乘以分配比率db来对轴向力fc进行运算。

减法器104通过从作为储存于控制装置50的存储装置的固定值的1减去通过分配比运算电路99运算出的分配比率db来对分配比率dc进行运算。乘法器105通过对基于转向马达41的电流值ib的轴向力f1乘以分配比率dc来对轴向力fd进行运算。

加法器106通过将通过乘法器105运算出的轴向力fd与通过乘法器103运算出的轴向力fc相加，来对最终的估计轴向力fe进行运算。第二运算电路95b通过以基于反映了车辆的行驶状态或者转向操纵状态的各种状态变量的规定的分配比率将通过第一运算电路95a运算出的估计轴向力fe以及通过理想轴向力运算电路91运算出的理想轴向力fi相加，来对针对基本驱动转矩tin^＊的弹簧成分tsp^＊的运算所使用的最终的轴向力fsp进行运算。

第二运算电路95b具有减法器107、117、分配比运算电路108～114、乘法器115、116、118、加法器119、120。减法器107通过从基于目标小齿轮角θp^＊的理想轴向力fi减去通过第一运算电路95a(加法器106)分配运算出的估计轴向力fe，来对轴向力偏差δf进行运算。

分配比运算电路108根据轴向力偏差δf对分配比率dcc进行运算。轴向力偏差δf越增大，分配比率dcc被设定为越大的值。另外，分配比运算电路109根据虚拟齿条端角θend对分配比率dd进行运算。分配比运算电路110根据小齿轮角速度ωp(也可以换算为转向速度。)对分配比率de进行运算。分配比运算电路111根据通过对舵角θs进行微分而得到的转向操纵速度ωs来对分配比率df进行运算。分配比运算电路112根据小齿轮角θp来对分配比率dg进行运算。分配比运算电路113根据舵角θs对分配比率dh进行运算。分配比运算电路114根据车速v对分配比率di进行运算。各分配比运算电路(109～114)获取的各状态变量(θend、ωp、ωs、θp、θs、v)越增大，这些分配比率dd、de、df、dg、dh、di被设定为越小的值。

乘法器115通过将各分配比率dcc、dd、de、df、dg、dh、di相乘，对通过第一运算电路95a运算出的最终的估计轴向力fe的分配比率dj进行运算。乘法器116通过对通过第一运算电路95a运算出的最终的估计轴向力fe乘以基于各状态变量的分配比率dj来对分配后的估计轴向力fg进行运算。

减法器117通过从作为储存于控制装置50的存储装置的固定值的1减去通过乘法器115运算出的分配比率dj来对理想轴向力fi的分配比率dk进行运算。乘法器118通过对通过理想轴向力运算电路91运算出的理想轴向力fi乘以分配比率dk来对分配后的理想轴向力fh进行运算。

加法器119通过将分配后的理想轴向力fh与分配后的估计轴向力fg相加，来对轴向力fpre进行运算。加法器120通过将通过加法器119运算出的轴向力fpre与虚拟齿条端轴向力fend相加，对针对基本驱动转矩tin^＊的弹簧成分tsp^＊的运算所使用的最终的轴向力fsp进行运算。在不运算虚拟齿条端轴向力fend时，使用通过加法器119运算出的轴向力fpre作为针对基本驱动转矩tin^＊的弹簧成分tsp^＊的运算所使用的最终的轴向力fsp。

因此，根据本例，以根据反映了车辆举动、转向操纵状态或者路面状态的多种状态变量设定的分配比率将基于反映了车辆举动或者路面状态的多种状态变量而估计运算出的轴向力f1、f2、f3、以及基于目标小齿轮角θp^＊(目标转向角)运算出的理想轴向力fi相加。由此，运算出更细致地反映了路面状态的轴向力fpre(fsp)。该轴向力fpre反映给基本驱动转矩tin^＊，从而给予方向盘11与路面状态对应的更细致的转向操纵反作用力。

这里，根据产品规格等，要求使对方向盘11的可控性(操作性)或者转向操纵触感进一步提高。例如要求根据路面状态变更操作性或者转向操纵触感。因此在本例中采用以下的构成作为舵角比变更控制电路62。

如图6所示，舵角比变更控制电路62具有舵角比运算电路121、增益运算电路122、运算器123、减法器124、两个乘法器125、126以及加法器127。

舵角比运算电路121使用规定车速v与舵角比γ的关系的映射来对舵角比γ(总转向传动比)进行运算。舵角比γ是指转向角θt与舵角θs(转向操纵角)之比。车速v越快，舵角比γ被设定为越大的值。舵角比γ越小，对方向盘11进行操作时的转向轮16、16的转向角θt越大越迅速(越敏捷)。舵角比γ越大，对方向盘11进行操作时的转向轮16、16的转向角θt越小越缓慢(越迟钝)。

增益运算电路122使用规定轴向力偏差δf与增益g1的关系的映射对增益g1进行运算。轴向力偏差δf越增大，增益g1被设定为越小的值。

运算器123用作为储存于控制装置50的存储装置的固定值的基准传动比γ0除以通过舵角比运算电路121运算出的舵角比γ。基准传动比γ0是指根据转向轴14中的齿条齿14b的齿数和小齿轮轴44中的小齿轮齿44a的齿数在机械上决定的传动比。

减法器124通过从运算器123的除算的结果减去作为储存于控制装置50的存储装置的固定值的1，对增速比ν进行运算。这里，在舵角比γ比基准传动比γ0小时(敏捷时)，增速比ν为正的值。在舵角比γ比基准传动比γ0大时(迟钝时)，增速比ν为负的值。

乘法器125通过将通过减法器124运算出的增速比ν与通过增益运算电路122运算出的增益g1相乘，来对修正后的增速比νc进行运算。轴向力偏差δf越大，修正后的增速比νc成为越小的值。这是因为轴向力偏差δf越大，增益g1被设定为越小的值。

乘法器126通过将通过目标舵角运算电路52运算出的目标舵角θ^＊与修正后的增速比νc相乘，来对针对目标舵角θ^＊的修正角度θc(第一修正角度)进行运算。

加法器127通过将目标舵角θ^＊与修正角度θc相加，对目标小齿轮角θp^＊进行运算。接下来，对舵角比变更控制电路62的作用以及效果进行说明。

例如在车辆在湿滑路面或者积雪路等低摩擦路行驶时，容易产生理想轴向力fi与估计轴向力fe的轴向力偏差δf。这是因为以下的理由。即，由于理想轴向力fi是基于目标小齿轮角θp^＊运算出的，所以在理想轴向力fi不容易反映路面状态。与此相对，由于估计轴向力fe是基于各种状态变量运算出的，所以在估计轴向力fe容易反映路面状态。因此，理想轴向力fi不管轮胎的抓地状态如何而仅成为与目标小齿轮角θp^＊对应的值，与此相对，估计轴向力fe与路面抓地力的降低对应地减少。因此，路面抓地力越降低，理想轴向力fi与估计轴向力fe之差越大。这样，在轴向力偏差δf反映了路面状态。

因此，根据本例，通过根据理想轴向力fi与估计轴向力fe的轴向力偏差δf来变更增速比ν，从而修正后的增速比νc成为与路面状态对应的更适当的值。因此，运算出更适当地反映了路面状态的目标小齿轮角θp^＊。例如在低摩擦路行驶的情况下，增速比ν被设定为越敏捷侧(越大的值)时，越难以操作方向盘11。对于这一点，根据本例，例如随着轮胎的路面抓地力的降低而使轴向力偏差δf越增大，增益g1被设定为越小的值。因此，修正后的增速比νc成为越小的值。即，根据轴向力偏差δf的增大程度向迟钝侧(更小的值)设定修正后的增速比νc。因此，方向盘11的操作性提高。在舵角比运算电路121中使用的映射的特性设定为整体上偏向敏捷的情况下，本例的构成特别合适。

此外，也可以如以下那样变更第一实施方式来实施。

在本例中，根据车速v对舵角比γ进行运算，并将该运算出的舵角比γ换算为增速比ν，但也可以如以下那样。即，作为舵角比变更控制电路62，采用省去了运算器123以及减法器124的构成。在此基础上，舵角比运算电路121使用规定车速v与增速比ν的关系的映射对增速比ν进行运算。乘法器125通过将通过舵角比运算电路121运算出的增速比ν与轴向力偏差δf相乘，对修正后的增速比νc进行运算。

在本例中，对增速比ν乘以与轴向力偏差δf对应的增益g1，但也可以对通过舵角比运算电路121运算出的舵角比γ乘以增益g1。这样一来，修正后的增速比νc也反映了路面状态。

也可以根据产品规格等，使由增益运算电路122使用的映射的增减特性相反。即，轴向力偏差δf越增大，增益g1被设定为越大的值。例如在驾驶熟练者中也存在在轮胎的路面抓地力降低时，感觉与成为迟钝侧相比，成为敏捷侧更容易重整车辆姿势的人。

接下来，对车辆用控制装置的第二实施方式进行说明。

根据产品规格等，在车辆在低摩擦路等行驶的情况下，要求使轮胎的抓地极限区域的转向操纵触感进一步提高。因此在本例中，作为转向模型71，采用以下的构成。

如图7所示，另外如上述那样，转向模型71具有加法器73、减法器74、惯性模型75、第一积分器76、第二积分器77以及粘性模型78。减法器74具备减法器74a以及减法器74b。减法器74a从通过加法器73运算出的基本驱动转矩tin^＊减去通过车辆模型72运算出的弹簧成分tsp^＊。

粘性模型78具有粘性运算电路131、增益运算电路132以及两个乘法器133、134。粘性运算电路131使用根据车速v规定通过第一积分器76运算出的舵角速度ω^＊与粘性系数(粘性项)c的关系的映射来对粘性系数c进行运算。舵角速度ω^＊越快，粘性系数c被设定为越小的值。

增益运算电路132使用规定轴向力偏差δf与增益g2的关系的映射来对增益g2进行运算。轴向力偏差δf越增大，增益g2被设定为越小的值。

乘法器133将通过粘性运算电路131运算出的粘性系数c与通过增益运算电路132运算出的增益g2相乘。即，与轴向力偏差δf(路面状态)对应地变更粘性系数c。乘法器134通过将乘以增益g2之后的粘性系数c与通过第一积分器76运算出的舵角速度ω^＊相乘，来对粘性成分tvi^＊进行运算。

减法器74b通过从通过减法器74a减去了弹簧成分tsp^＊之后的基本驱动转矩tin^＊减去通过乘法器134运算出的粘性成分tvi^＊，来对最终的基本驱动转矩tin^＊进行运算。

惯性模型75具有惯性运算电路135、增益运算电路136以及乘法器137。惯性运算电路135使用根据车速v规定最终的基本驱动转矩tin^＊与惯性力矩(惯性项)j的倒数1/j的关系的映射，来对惯性力矩j的倒数1/j进行运算。

增益运算电路136使用根据车速v规定轴向力偏差δf与增益g3的关系的映射来对增益g3进行运算。轴向力偏差δf越增大，增益g3被设定为越小的值。

乘法器137通过将通过减法器74b运算出的最终的基本驱动转矩tin^＊、通过惯性运算电路135运算出的惯性力矩j的倒数1/j、以及通过增益运算电路136运算出的增益g3相乘，来对舵角加速度α^＊进行运算。与轴向力偏差δf对应的增益g3反映路面状态。因此，舵角加速度α^＊成为与轴向力偏差δf(路面状态)对应的更适当的值。

第一积分器76通过对通过乘法器137运算出的舵角加速度α^＊进行积分，来对舵角速度ω^＊进行运算。第二积分器77通过对通过第一积分器76运算出的舵角速度ω^＊进一步进行积分，来对目标舵角θ^＊进行运算。

因此，根据本例，通过根据理想轴向力fi与估计轴向力fe的轴向力偏差δf变更粘性系数c以及惯性力矩j的倒数1/j，能够得到与路面状态对应的更适当的转向操纵感(粘性感、惯性感)。

例如，由于轮胎的路面抓地力越降低而轴向力偏差δf越增大，所以随之粘性系数c被设定为越小的值。因此，方向盘11的粘性感进一步变小。因此，能够得到粘性感更小的所谓的顺畅的转向操纵感。另外，由于轮胎的路面抓地力越降低而轴向力偏差δf越增大，所以随之惯性力矩j的倒数1/j被设定为越小的值。因此，方向盘11的惯性感进一步变小。

此外，也可以如以下那样变更第二实施方式来实施。根据产品规格等，也可以使增益运算电路132、136所使用的映射的增减特性相反。即，轴向力偏差δf越增大，增益g2、g3被设定为越大的值。

根据产品规格等，也可以作为控制装置50，采用省去了微分转向控制电路63以及舵角比变更控制电路62的构成。在该情况下，直接使用通过目标舵角运算电路52运算出的目标舵角θ^＊作为目标小齿轮角(θp^＊)。即，转向轮16、16与操作了方向盘11的量对应地进行转向。

接下来，对车辆用控制装置的第三实施方式进行说明。

根据产品规格等，要求在车辆在低摩擦路等行驶的情况下，使轮胎的抓地极限区域的针对转向操纵的横摆率的响应(响应性)成为与路面状态的变化对应的更适当的响应。因此在本例中，作为微分转向控制电路63，采用以下的构成。

如图8所示，微分转向控制电路63具有微分器141、两个增益运算电路142、143、两个乘法器144、145以及加法器146。微分器141通过对通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp^＊进行微分，来对目标小齿轮角θp^＊的变化速度亦即小齿轮角速度ωp进行运算。

增益运算电路142使用规定车速v与增益g4的关系的映射来对增益g4进行运算。增益g4在车速v小于规定的速度时，车速v越快被设定为越大的值。另外，增益g4在车速v在规定的速度以上时，不管车速v如何而设定为恒定的值。

增益运算电路143使用根据车速v规定轴向力偏差δf与增益g5的关系的映射来对增益g5进行运算。轴向力偏差δf越增大，增益g5被设定为越小的值。

乘法器144通过将通过微分器141运算出的小齿轮角速度ωp与增益g4相乘，对作为微分转向控制量的、针对目标小齿轮角θp^＊的修正角度θpc进行运算。

乘法器145通过将修正角度θpc与增益g5相乘，来对最终的修正角度θpc进行运算。加法器146通过将通过舵角比变更控制电路62(参照图2)运算出的目标小齿轮角θp^＊和通过乘法器145运算出的最终的修正角度θpc相加，来对最终的目标小齿轮角θp^＊进行运算。

因此，根据本例，通过根据理想轴向力fi与估计轴向力fe的轴向力偏差δf来变更作为微分转向控制量的修正角度θpc，能够得到与路面状态对应的更适当的修正角度θpc(最终)。另外，通过将基于小齿轮角速度ωp的修正角度θpc与通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp^＊相加，对最终的目标小齿轮角θp^＊进行运算。即，与小齿轮角速度ωp对应地变更通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp^＊。因此，确保与小齿轮角速度ωp对应的转向响应性。另外，与轴向力偏差δf对应地变更基于小齿轮角速度ωp的修正角度θpc。因此，也能够得到与轴向力偏差δf对应的转向响应性。由于轴向力偏差δf反映路面状态，所以相对于路面状态的变化，能够得到更适当的转向响应性，进而能够得到更适当的横摆率响应。另外，横摆率响应是指从伴随着方向盘11的操作变更转向轮16、16的转向角θt，到产生与转向角θt对应的横摆率为止的响应。

例如在低摩擦路行驶的情况下，横摆率响应越敏捷，越不容易操作方向盘11。对于这一点，根据本例，例如伴随着轮胎的路面抓地力的降低而轴向力偏差δf越增大，增益g5被设定为越小的值，进而作为微分转向控制量的最终的修正角度θpc被设定为越小的值。与最终的修正角度θpc被设定为越小的值的量相应地，转向响应性降低，进而横摆率响应降低。因此，在低摩擦路行驶的状态下，能够使方向盘11的操作性提高。另外，也能够抑制丧失轮胎的路面抓地力的所谓的抓地力丧失的产生。

接下来，对车辆用控制装置的第四实施方式进行说明。

根据产品规格等，要求与转向操纵状态等对应的更自然的横摆率响应。因此在本例中，作为微分转向控制电路63，采用以下的构成。

如图9所示，微分转向控制电路63除了具有微分器141、增益运算电路142、两个乘法器144、145以及加法器146之外，还具有增益运算电路147。

增益运算电路147使用根据车速规定通过舵角比变更控制电路62(参照图2)运算出的目标小齿轮角θp^＊与增益g6的关系的映射来对增益g6进行运算。增益g6在车速v小于规定的速度时，车速v越快而被设定为越大的值。另外增益g6在车速v在规定的速度以上时，不管车速v如何而被设定为恒定的值。

因此，根据本实施方式，通过根据通过舵角比变更控制电路62(参照图2)运算出的目标小齿轮角θp^＊来变更作为微分转向控制量的、针对目标小齿轮角θp^＊的修正角度θpc，能够得到与目标小齿轮角θp^＊对应的转向响应性，进而得到与目标小齿轮角θp^＊对应的横摆率响应。

例如在进行以方向盘11的中立位置(直行位置)为基准的微小舵角的打方向盘操作时，横摆率响应变慢。而且，伴随着目标小齿轮角θp^＊的增大，横摆率响应变快。这样，能够得到与实际的转向操纵量(转向量)对应的更自然的横摆率响应。因此，驾驶员能够通过身体得到与实际的转向操纵量(转向量)对应的旋转感。也更容易进行方向盘11的操作。

另外，在进行以方向盘11的中立位置为基准的微小舵角的打方向盘转向操纵时的横摆率响应与超过微小舵角进行转向操纵时的响应相同的情况下，例如有由于实际的转向操纵量(转向量)与通过身体感受到的旋转感的分歧等，而驾驶员感到不协调感的担心。

此外，也可以如以下那样变更第四实施方式来实施。

增益运算电路147根据通过舵角比变更控制电路62运算出的目标小齿轮角θp^＊变更作为微分转向控制量的修正角度θpc，但也可以根据舵角θs、小齿轮角θp或者目标舵角θ^＊来变更修正角度θpc。

也可以作为车辆模型72，采用仅具有理想轴向力运算电路91以及估计轴向力运算电路92、93、94中任意一个的构成。在该情况下，能够省去轴向力分配运算电路95。直接使用通过各轴向力运算电路(91～94)运算出的轴向力(f1～f4)作为最终的轴向力fsp。

接下来，对将车辆用控制装置应用于电动动力转向装置(以下，简写为eps。)的第五实施方式进行说明。此外，对与第一实施方式相同的部件附加相同的附图标记，并省去其详细的说明。

如图10所示，eps150具有作为方向盘11与转向轮16、16之间的动力传递路径发挥作用的转向传动轴12、小齿轮轴13以及转向轴14。转向轴14的往复直线运动经由分别与转向轴14的两端连结的转向横拉杆15传递到左右的转向轮16、16。

另外，eps150具有辅助马达151、减速机构152、转矩传感器34、旋转角传感器153以及控制装置154，作为生成转向操纵辅助力(协助力)的构成。旋转角传感器153设置于辅助马达151，并检测其旋转角θm。

辅助马达151是转向操纵辅助力的产生源，例如采用三相的无刷马达。辅助马达151经由减速机构152与小齿轮轴13连结。辅助马达151的旋转被减速机构152减速，该减速后的旋转力作为转向操纵辅助力传递到小齿轮轴13。

控制装置154执行通过对辅助马达1511的通电控制使与转向操纵转矩th对应的转向操纵辅助力产生的辅助控制。控制装置154基于通过转矩传感器34检测到的转向操纵转矩th、通过车速传感器501检测到的车速v、通过旋转角传感器153检测到的旋转角θm，控制对辅助马达151的供电。

如图11所示，控制装置154具备小齿轮角运算电路161、基本辅助成分运算电路162、目标小齿轮角运算电路163、小齿轮角反馈控制电路(小齿轮角f/b控制电路)164、加法器165以及通电控制电路166。

小齿轮角运算电路161获取辅助马达151的旋转角θm，并基于该获取的旋转角θm对小齿轮轴13的旋转角亦即小齿轮角θp进行运算。

基本辅助成分运算电路162基于转向操纵转矩th以及车速v对基本辅助成分ta1^＊进行运算。基本辅助成分运算电路162使用根据车速v规定转向操纵转矩th与基本辅助成分ta1^＊的关系的三维映射，对基本辅助成分ta1^＊进行运算。对于基本辅助成分运算电路162来说，转向操纵转矩th的绝对值越大，另外车速v越慢，将基本辅助成分ta1^＊的绝对值设定为越大的值。

目标小齿轮角运算电路163获取通过基本辅助成分运算电路162运算出的基本辅助成分ta1^＊以及转向操纵转矩th。目标小齿轮角运算电路163具有在将基本辅助成分ta1^＊以及转向操纵转矩th的总和作为基本驱动转矩(输入转矩)时，基于基本驱动转矩决定理想的小齿轮角的理想模型。理想模型是预先通过实验等将与基本驱动转矩对应的理想的转向角所对应的小齿轮角模型化后的模型。目标小齿轮角运算电路163将基本辅助成分ta1^＊与转向操纵转矩th相加求出基本驱动转矩，根据该求出的基本驱动转矩并基于理想模型来对目标小齿轮角θp^＊进行运算。此外，目标小齿轮角运算电路163在对目标小齿轮角θp^＊进行运算时进一步考虑车速v、以及通过设置在针对辅助马达151的供电路径上的电流传感器167检测到的电流值im。该电流值im是供给至辅助马达151的实际的电流的值。

小齿轮角反馈控制电路164分别获取通过目标小齿轮角运算电路163计算出的目标小齿轮角θp^＊以及通过小齿轮角运算电路161计算出的实际的小齿轮角θp。小齿轮角反馈控制电路164进行pid(比例、积分、微分)控制作为小齿轮角的反馈控制，以使实际的小齿轮角θp追随目标小齿轮角θp^＊。即，小齿轮角反馈控制电路164求出目标小齿轮角θp^＊与实际的小齿轮角θp的偏差，并对基本辅助成分ta1^＊的修正成分ta2^＊进行运算以消除该偏差。

加法器165通过将基本辅助成分ta1^＊与修正成分ta2^＊相加来对辅助指令值ta^＊进行运算。辅助指令值ta^＊是表示应该使辅助马达151产生的旋转力(辅助转矩)的指令值。

通电控制电路166向辅助马达151供给与辅助指令值ta^＊对应的电力。具体而言，通电控制电路166基于辅助指令值ta^＊对针对辅助马达151的电流指令值进行运算。另外，通电控制电路166获取通过电流传感器167检测出的电流值im。然后通电控制电路166求出电流指令值与实际的电流值im的偏差，并控制对辅助马达151的供电以消除该偏差。由此，辅助马达151产生与辅助指令值ta^＊对应的转矩。其结果是，进行与转向操纵状态对应的转向操纵辅助。

根据该eps150，根据基本驱动转矩(基本辅助成分ta1^＊以及转向操纵转矩th的总和)并基于理想模型设定目标小齿轮角θp^＊，并进行反馈控制以使实际的小齿轮角θp与目标小齿轮角θp^＊一致。如上述那样，在小齿轮角θp与转向轮16、16的转向角θt之间有相关关系。因此，也根据理想模型决定与基本驱动转矩对应的转向轮16、16的转向动作。即，根据理想模型决定车辆的转向操纵感。因此，能够通过理想模型的调整实现所希望的转向操纵感。

另外，实际的转向角θt维持为与目标小齿轮角θp^＊对应的转向角θt。因此，也能够得到由路面状态或者制动等的干扰引起而产生的逆输入振动的抑制效果。即，在振动经由转向轮16、16传递到转向传动轴12等转向操纵机构的情况下，能够以小齿轮角θp成为目标小齿轮角θp^＊的方式调节修正成分ta2^＊。因此，实际的转向角θt维持为与根据理想模型规定的目标小齿轮角θp^＊对应的转向角θt。从结果来看，通过向抵消逆输入振动的方向进行转向操纵辅助，能够抑制逆输入振动传到方向盘11。

但是，朝向与驾驶员的转向操纵方向相反方向进行作用的力(转矩)亦即转向操纵反作用力(通过方向盘感受到的手感)仅与目标小齿轮角θp^＊对应。即，例如转向操纵反作用力不根据干燥路以及低摩擦路等路面状态而改变，所以作为手感，驾驶员不容易把握路面状态。

因此在本例中，例如使目标小齿轮角运算电路163具有先前的第一实施方式中的目标舵角运算电路52的运算功能。目标小齿轮角运算电路163具有与先前的图3所示的目标舵角运算电路52相同的功能构成。先前的目标舵角运算电路52获取目标转向操纵反作用力t1^＊，与此相对，本例的目标小齿轮角运算电路163获取基本辅助成分ta1^＊。另外，先前的目标舵角运算电路52获取供给到转向马达41的电流的电流值ib，与此相对，本例的目标小齿轮角运算电路163获取供给到辅助马达151的电流的电流值im。目标小齿轮角运算电路163与先前的目标舵角运算电路52相同地获取转向操纵转矩th以及车速v。另外，先前的目标舵角运算电路52对目标舵角θ^＊进行运算，与此相对，本例的目标小齿轮角运算电路163对目标小齿轮角θp^＊进行运算。仅获取的信号的一部分以及生成的信号不同之外，目标小齿轮角运算电路163的内部的运算处理的内容与先前的目标舵角运算电路52相同。

这里，如图10双点划线所示，也有在eps150设置有vgr机构(variable-gear-ratio/可变传动比机构)170的情况。vgr机构170以转向操纵性的提高为目的，在转向传动轴12(方向盘11与转矩传感器34之间的部分)设置vgr马达171，并使用该vgr马达171使舵角θs与转向角θt的比率(传动比)变化。vgr马达171的定子171a与转向传动轴12的作为方向盘11侧的部分的输入轴12a连结。vgr马达171的转子171b与转向传动轴12中的作为小齿轮轴13侧的部分的输出轴12b连结。

在使方向盘11旋转时，vgr马达171的定子171a旋转与方向盘11相同的量。另外，控制装置154根据方向盘11的旋转以及车速v使vgr马达171的转子171b旋转。因此，由下式(3)表示相对于输入轴12a的输出轴12b的相对的旋转角θsg。

θsg＝θs+θg(3)

其中，θs是转向操纵角，θg是vgr马达的旋转角。

因此，通过控制vgr马达171的旋转角θg，能够实现任意的传动比。

如图11括号所示，作为目标舵角运算电路的目标小齿轮角运算电路163对舵角θs以及vgr马达171的旋转角θg的合计值、即相对于输入轴12a的输出轴12b的相对的旋转角θsg的目标值进行运算。另外，作为该目标舵角运算电路的目标小齿轮角运算电路163在对旋转角θsg的目标值进行运算时，使用转向操纵速度ωs以及vgr马达171的旋转速度的合计值。作为舵角反馈控制电路的小齿轮角反馈控制电路164求出旋转角θsg的目标值与实际的旋转角θsg的偏差，并对基本辅助成分ta1^＊的修正成分ta2^＊进行运算以消除该偏差。

在具有vgr机构170的eps150的控制装置154设置有舵角比变更控制电路以及微分转向控制电路，作为控制vgr马达171的部分。舵角比变更控制电路例如基于舵角θs(转向操纵角)以及车速v对vgr马达171的目标旋转角进行运算。微分转向控制电路基于转向操纵速度ωs以及车速v对vgr马达171的目标旋转角进行修正，从而对最终的目标旋转角进行运算。通过使vgr马达171的实际的旋转角与目标旋转角一致的反馈控制，控制对vgr马达171的供电。

也可以使作为控制该vgr马达171的部分的舵角比变更控制电路具有依照先前的图6所示的舵角比变更控制电路62的运算功能。另外，也可以使作为控制vgr马达171的部分的微分转向控制电路具有依照先前的图8以及图9所示的微分转向控制电路63的运算功能。另外，也可以不管是否具有vgr机构170，而使本例的目标小齿轮角运算电路163具有先前的图7所示的转向模型71的运算功能。这样一来，作为eps150的控制装置154，能够得到依照先前的第一～第四实施方式的效果。

此外，也可以如以下那样变更第五实施方式来实施。

在本例中，基本辅助成分运算电路162基于转向操纵转矩th以及车速v求出基本辅助成分ta1^＊，但也可以仅基于转向操纵转矩th来求出基本辅助成分ta1^＊。

另外，在本例中，例举了对转向轴14给予转向操纵辅助力的eps(电动动力转向装置)150，但也可以是对转向传动轴给予转向操纵辅助力的类型的eps。具体而言，如以下那样。

如图10双点划线所示，辅助马达151经由减速机构152不与转向轴14连结而与转向传动轴12连结。能够省去小齿轮轴44。在该情况下，控制装置154不执行小齿轮角θp的反馈控制，而执行舵角θs的反馈控制。

即，如图11括号所示，小齿轮角运算电路161作为基于辅助马达151的电流值im对舵角θs进行运算的舵角运算电路发挥作用。目标小齿轮角运算电路163作为基于转向操纵转矩th、车速v、基本辅助成分ta1^＊以及电流值im对舵角θs的目标值亦即目标舵角进行运算的目标舵角运算电路发挥作用。目标舵角运算电路与先前的图3所示的目标舵角运算电路52具有基本相同的构成。另外，设置于控制装置154的微分器79通过对舵角θs进行微分来对转向操纵速度ωs进行运算。小齿轮角反馈控制电路164作为求出目标舵角与实际的舵角θs的偏差，并对基本辅助成分ta1^＊的修正成分ta2^＊进行运算以消除该偏差的舵角反馈控制电路发挥作用。

此外，也可以如以下那样变更各实施方式来实施。

在第一～第四实施方式中，也可以采用省去了离合器21的构成，作为线控转向方式的转向操纵装置10。

在第一～第五实施方式中，将转矩传感器34设置于转向传动轴12，但也可以设置于小齿轮轴13。只要能够检测转向操纵转矩th，则不管转矩传感器34的设置位置。

在第一～第五实施方式中，作为车辆模型72，也可以采用省去了两个估计轴向力运算电路93、94中至少一个的构成。即，也可以通过以规定的分配比率至少将通过估计轴向力运算电路92估计运算出的轴向力f1(估计轴向力)与理想轴向力fi相加来对轴向力fpre进行运算。通过将轴向力fpre与虚拟齿条端轴向力fend相加，来对最终的轴向力fsp进行运算。

另外，在第一～第五实施方式中，也可以使用通过各分配比运算电路(108～114)运算出的各分配比率dc、dd、de、df、dg、dh、di中的至少一，来求出通过第一运算电路95a运算出的估计轴向力fe的分配比率dj。在仅使用各分配比率中的任意一个的情况下，直接使用该一个分配比率作为估计轴向力fe的分配比率dj。

在第一～第五实施方式中，根据产品规格，也可以对与轴向力偏差δf对应的增益进行运算的增益运算电路122、132、136、143所使用的映射不是考虑了车速v的映射。

在第一～第五实施方式中，增益运算电路122、132、136、143使用理想轴向力fi与估计轴向力fe之差亦即轴向力偏差δf对增益进行运算，但也可以使用以下的(a1)～(a4)中的任意一个轴向力与理想轴向力fi之差作为轴向力偏差δf。

(a1)通过估计轴向力运算电路92运算出的轴向力f1。该轴向力f1基于转向马达41的电流值ib。

(a2)通过估计轴向力运算电路93估计运算出的轴向力f2。该轴向力f2基于横向加速度la。

(a3)通过估计轴向力运算电路94估计运算出的轴向力f3。该轴向力f3基于横摆率yr。

(a4)通过轴向力分配运算电路95的乘法器103运算出的轴向力fc。该轴向力fc是以规定的分配比率将轴向力f2、f3相加后的值。

在该情况下，图5所示的减法器107也可以代替估计轴向力fe，而获取轴向力f1、轴向力f2、轴向力f3或者轴向力fc。另外，也可以如先前的图5的左下双点划线所示，设置为在轴向力分配运算电路95追加减法器107a的形式，通过该追加的减法器107a对理想轴向力fi与轴向力f1、轴向力f2、轴向力f3或者轴向力fc之差进行运算。另外在图5中，作为一个例子，示出追加的减法器107a获取轴向力f1的方式。