JP2002160653A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】路面の反力が小さい場合や、大きい場合におい
て、ステアリングホイールから伝わってくる路面反力情
報が失われることなく、かつ路面の反力の変化に応じて
走行安定性に優れた操舵フィーリングを得ることができ
る電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。 【解決手段】制御装置２０の中央処理装置（ＣＰＵ）２
１の路面μ推定部１００は、操舵角θ、車速Ｖ、操舵ト
ルクＴｈ、モータ電流Ｉｍに基づいて右操舵評価関数比
αｒ、左操舵評価関数比αｌを設定する。目標操舵トル
ク設定部３２は、操舵角θ、車速Ｖ、右操舵評価関数比
αｒ、左操舵評価関数比αｌに基づいて目標操舵トルク
Ｔｈ＊を設定する。電流指令値演算部３１は操舵トルク
Ｔｈ、目標操舵トルクＴｈ＊、車速Ｖ、モータ電流Ｉ
ｍ、に基づいてアシスト電流指令値Ｉを演算する。ＣＰ
Ｕ２１は、アシスト電流指令値Ｉに基づいてモータ６を
駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や車両の操
舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワース
テアリング装置の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は、従来の自動車等に使用される
電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略を示
す。

【０００３】ステアリングホイール４１に連結したステ
アリングシャフト４２には、トーションバー４３が設け
られている。このトーションバー４３には、トルクセン
サ４４が装着されている。そして、ステアリングシャフ
ト４２が回転してトーションバー４３に力が加わると、
加わった力に応じてトーションバー４３が捩れ、その捩
れをトルクセンサ４４が検出している。

【０００４】又、ステアリングシャフト４２には減速機
４５が固着されている。この減速機４５には、モータ４
６の回転軸に取着したギア４７が噛合されている。さら
に、減速機４５にはピニオンシャフト４８が固着されて
いる。ピニオンシャフト４８の先端には、ピニオン４９
が固着されるとともに、このピニオン４９はラック５１
と噛合している。

【０００５】ラック５１の両先端には、タイロッド５２
が固設されている。このタイロッド５２の両端には、ナ
ックル５３が回動可能に連結されている。このナックル
５３には、前輪５４が固着されている。又、ナックル５
３は、クロスメンバ５５に回動可能に連結されている。

【０００６】従って、モータ４６が回転すると、その回
転数は減速機４５によって減少されてピニオンシャフト
４８に伝達され、ラック＆ピニオン機構５０を介してラ
ック５１に伝達される。そして、ラック５１に固設され
たタイロッド５２に連結されたナックル５３は、モータ
４６の回転方向に応じて右方向又は左方向に移動する。
なお、前輪５４には車速センサ５６が設けられている。

【０００７】そして、前記モータ４６の回転数及び回転
方向は、モータ駆動装置５７から供給される正負のアシ
スト電流によって決定されている。このモータ駆動装置
５７がモータ４６に供給するアシスト電流は、モータ駆
動装置５７を制御するアシスト電流決定手段５８によっ
て演算されている。アシスト電流決定手段５８は、トル
クセンサ４４からの検出信号ＶＴからその時々のステア
リングホイール４１の操舵トルクＴｈを演算するととも
に、車速センサ５６からの検出信号からその時々の車速
Ｖを演算する。

【０００８】そして、アシスト電流決定手段５８は、こ
の演算した操舵トルクＴｈと車速Ｖに基づいてアシスト
電流（アシスト電流指令値）を算出する。この算出は、
アシスト電流決定手段５８内のメモリに予め記憶したア
シストマップから求められる。そして、アシスト電流決
定手段５８はアシストトルクを発生させるモータ４６の
電流を前記アシスト電流（アシスト電流指令値）となる
ように制御する。

【０００９】しかし、前記アシストマップはある特定の
路面反力状況（例えば平坦アスファルト路）で設定した
値であって、路面反力状況が変わってしまう、すなわ
ち、雪路等の低μ路やタイヤの空気圧低下、タイヤの諸
元（摩耗、タイヤ種類等）が変わると、路面反力が変わ
り、そのため操舵力が変化してしまい、フィーリングの
悪化を招いていた。

【００１０】又、操舵角θに対する操舵トルクＴｈの立
ち上がり（ビルドアップ感）を操舵フィーリングの判定
の指標としているが、前記制御装置においては、操舵ト
ルクＴｈと車速Ｖに対しアシスト電流を決定しているた
め、操舵角θに対し所定の操舵トルクＴｈを出す（すな
わち、ビルドアップ感を出す）ためのマップデータを設
定することが非常に難しい問題があった。

【００１１】又、早い操舵等をしてモータや減速機等に
よる慣性、粘性による外乱トルクが発生すると、アシス
ト電流決定手段ではこの外乱トルクを打ち消すことがで
きないため、別途慣性、粘性を打ち消す制御が必要であ
った。

【００１２】又、左右に操舵した時の操舵トルクＴｈの
ヒステリシスのコントロールが自由に設定できず、理想
の操舵フィーリングを実現するための自由度が低い問題
があった。

【００１３】そこで、これらのような不具合を解決する
ために、本出願人は、操舵角θ、車速Ｖに応じて目標操
舵トルクＴｈ＊を設定し、操舵トルクＴｈと目標操舵ト
ルクＴｈ＊及びモータ電流Ｉｍによりアシスト電流指令
値を決定してモータを制御（以下、ＭＡ−ＭＴ制御とい
う。）する装置を提案している。

【００１４】すなわち、ステアリングシャフト４２の操
舵角θを検出する操舵角センサ５９（図１７においては
２点鎖線で示す）を設け、この装置のアシスト電流決定
手段５８は、操舵角センサ５９からの操舵角θと車速Ｖ
に基づいて目標操舵トルクＴｈ＊を設定する。

【００１５】さらに、操舵トルクＴｈ、前記目標操舵ト
ルクＴｈ＊、及びモータのモータ電流Ｉｍとに基づいて
アシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。この
結果、車速Ｖと操舵角θに対する目標操舵トルクＴｈ＊
を自由に設定でき、操舵角θに対する操舵トルクＴｈの
傾きが容易に設定可能となり、ビルドアップ感の適合が
容易に行われる。又、路面反力が低下したり、モータ６
やモータに接続される減速機等による粘性や慣性により
実操舵トルクが減少したり、増加したりしても、操舵ト
ルクＴｈが目標操舵トルクＴｈ＊となるようにアシスト
電流（アシスト電流指令値）を調整する作用が働き、安
定した操作フィーリングの提供が可能となる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にＭＡ−ＭＴ制御を行う制御装置においては、操舵角セ
ンサで検出した操舵角θと車速Ｖとに応じて目標操舵ト
ルクＴｈ＊を設定している。しかし、路面反力が変化し
ても、目標操舵トルクＴｈ＊は車速Ｖと操舵角θに対し
て一義的に決まって制御されるため、例えば路面反力が
低い凍結路を走行しても乾燥アスファルト路を走行して
いる場合と同じような操舵フィーリングとなる。

【００１７】又、バンクを走行している場合に、例えば
右上から左下に傾斜しているバンクを走行すると、通常
油圧パワーステアリング装置等では、右操舵すると重
く、左操舵すると、軽くなるが、ＭＡ−ＭＴ制御では左
右とも同一の操舵フィーリングとなる。

【００１８】このようにＭＡ−ＭＴ制御を行うと、路面
情報（路面μ、路面の傾斜等）が運転者に伝わらない
（伝わりにくい）ため、不自然な操舵フィーリングとな
る問題があった。

【００１９】従って、本発明は、前述した事情に鑑みて
なされたものであって、その目的は路面の反力が小さい
場合や、大きい場合において、ステアリングホイールか
ら運転者に伝わってくる路面反力情報が失われることな
く、かつ路面の反力の変化に応じて走行安定性に優れた
操舵フィーリングを得ることができる電動パワーステア
リング装置の制御装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、アシスト電流指令値に基
づいてモータを駆動制御する制御手段を備えた電動パワ
ーステアリング装置の制御装置において、モータ電流値
に基づいて、あるいはモータ電流値と操舵トルクに基づ
いて路面の反力を推定する推定手段と、入力した操舵
角、車速、及び路面の反力に基づいて目標操舵トルクを
設定する目標操舵トルク設定手段と、操舵トルク、前記
目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流値とに基
づいてアシスト電流指令値を演算するアシスト電流演算
手段と、を備えたことを要旨とする。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１において、前
記推定手段は、右操舵と左操舵に応じて、路面摩擦係数
をそれぞれ推定し、その路面摩擦係数を介して路面の反
力を推定するものであることを要旨とする。

【００２２】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
において、前記推定手段は、路面摩擦係数を推定するに
当たり、過去に推定した路面摩擦係数を加味したなまし
処理を行うことを要旨とする。

【００２３】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のうちいずれか１項において、前記推定手段が推定した
路面摩擦係数が異常値か否かを検出する異常検出手段
と、前記異常検出手段が異常検出する以前の正常な路面
摩擦係数を記憶する記憶手段を備え、前記異常検出手段
が、前記推定手段の推定した路面摩擦係数を異常値であ
ると検出したとき、前記推定手段は、前記記憶手段に記
憶した正常な路面摩擦係数を推定した値と置き換えるこ
とを要旨とする。 （作用）従って、請求項１に記載の発明においては、制
御手段は、アシスト電流指令値に基づいてモータを駆動
制御する。推定手段は、モータ電流値に基づいて、ある
いはモータ電流値と操舵トルクに基づいて路面の反力を
推定する。目標操舵トルク設定手段は、入力した操舵
角、車速、及び路面の反力に基づいて目標操舵トルクを
設定する。アシスト電流演算手段は、操舵トルク、前記
目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流値とに基
づいてアシスト電流指令値を演算する。そのため、路面
の反力が小さければ路面反力情報が失われない程度に目
標操舵トルクを小さく設定し、路面の反力が大きければ
目標操舵トルクを大きく設定する。

【００２４】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の作用に加えて、前記推定手段は、右操舵と左
操舵に応じて、路面摩擦係数をそれぞれ推定し、その路
面摩擦係数を介して路面の反力を推定する。

【００２５】請求項３に記載の発明においては、請求項
１又は請求項２に記載の作用に加えて、前記推定手段
は、路面摩擦係数を推定するに当たり、過去に推定した
路面摩擦係数を加味したなまし処理を行う。

【００２６】請求項４に記載の発明においては、請求項
１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の作用に加え
て、異常検出手段は、前記推定手段が推定した路面摩擦
係数が異常値か否かを検出する。記憶手段は、前記異常
検出手段が異常検出する以前の正常な路面摩擦係数を記
憶する。前記異常検出手段が、前記推定手段の推定した
路面摩擦係数を異常値であると検出したとき、前記推定
手段は、前記記憶手段に記憶した正常な路面摩擦係数を
推定した値と置き換える。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明
を、自動車に搭載したラックアシスト型の電動パワース
テアリング装置の制御装置に具体化した実施形態を図１
〜図１３に従って説明する。

【００２８】図１は、電動パワーステアリング装置の概
略を示す。ハンドルとしてのステアリングホイール１に
連結したステアリングシャフト２には、トーションバー
３が設けられている。なお、説明の便宜上、ステアリン
グホイールを以下、ハンドルということがある。このト
ーションバー３には、トルクセンサ４が装着されてい
る。そして、ステアリングシャフト２が回転してトーシ
ョンバー３に力が加わると、加わった力に応じてトーシ
ョンバー３が捩れ、その捩れ、すなわちステアリングホ
イール１にかかる操舵トルクＴｈをトルクセンサ４が検
出している。又、ステアリングシャフト２にはステアリ
ングシャフト２の操舵角θを検出する操舵角センサ１７
が装着されている。これらのセンサ出力は制御装置２０
へ供給される。

【００２９】又、ステアリングシャフト２にはピニオン
シャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先
端には、ピニオン９が固着されるとともに、このピニオ
ン９はラック１０と噛合している。前記ラック１０とピ
ニオン９とによりラック＆ピニオン機構１１が構成され
ている。前記ラック１０の両端には、タイロッド１２が
固設されており、そのタイロッド１２の先端部にはナッ
クル１３が回動可能に連結されている。このナックル１
３には、タイヤとしての前輪１４が固着されている。
又、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可
能に連結されている。

【００３０】又、ラック１０と同軸的に配置された電動
モータ（以下、モータという）６は、モータ６が発生し
た補助操舵力をボールナット機構６ａを介してラック１
０に伝達する。

【００３１】従って、モータ６が回転すると、その回転
数はボールナット機構６ａによって減少されてラック１
０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１
２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを
変更して車両の進行方向を変えることができる。

【００３２】前輪１４には、車速センサ１６が設けられ
ている。次に、前記電動パワーステアリング装置の制御
装置２０の電気的構成を図１に示す。

【００３３】トルクセンサ４は、ステアリングホイール
１の操舵トルクＴｈを示す信号を出力している。操舵角
センサ１７はステアリングシャフト２の操舵角θを示す
操舵角信号を出力している。車速センサ１６は、その時
の車速Ｖを前輪１４の回転数に相対する検出信号を制御
装置２０へ出力する。又、制御装置２０には、モータ６
に流れる駆動電流（モータ電流Ｉｍ、モータ電流値に相
当）を検出するモータ駆動電流センサ１８が電気的に接
続されており、モータ駆動電流センサ１８からのモータ
電流Ｉｍを示す信号が供給されている。

【００３４】制御装置２０は、制御手段としての中央処
理装置（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
２２及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専
用メモリ（ＲＡＭ）２３を備えている。

【００３５】このＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１により実
行される各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ
２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結
果等を一時記憶する。ＲＡＭ２３は記憶手段に相当す
る。

【００３６】前記ＣＰＵ２１は、制御手段、推定手段、
目標操舵トルク設定手段、異常検出手段、アシスト電流
演算手段に相当する。 （路面摩擦係数μの推定）ここで、本実施形態における
路面摩擦係数μ（以下、路面μという）の推定方法につ
いて説明する。

【００３７】ある車速Ｖ、ある操舵角θにおける路面の
反力（以下、路面反力という）は、路面μにより変化す
ることが知られている。従って、基準となる路面μにお
けるある車速Ｖ、ある操舵角θに対する路面反力を予め
記憶しておき、演算で算出した路面反力と比較すること
により、路面μが推定できる。

【００３８】路面反力はラック推力Ｆと等しく、ラック
アシスト型の電動パワーステアリング装置の場合、次式
でラック推力Ｆを表すことができる。 Ｆ ＝ Ｆｍ ＋ Ｆｈ ……（Ａ） ここで、Ｆｍはモータ６がアシストする推力、Ｆｈはハ
ンドル操舵による推力であり、下記の式でそれぞれ求め
ることができる。

【００３９】 Ｆｍ＝２π・Ｔｍ・ηｂ／Ｌ ……（Ｂ） Ｆｈ＝２π・Ｔｈ・ηｐ／Ｓｔ ……（Ｃ） なお、Ｔｍはモータトルク、ηｂはボールナット機構６
ａのボールねじ効率、Ｌはそのボールねじリードであ
る。Ｔｈは操舵トルク、ηｐは前記ラック＆ピニオン機
構１１のラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストロ
ーク比である。

【００４０】従って、ラック推力Ｆは、下記の式とな
る。 Ｆ＝（Ｔｍ・ηｂ・Ｓｔ／Ｌ ＋ Ｔｈ・ηｐ）・２π
／Ｓｔ ここで、ηｂとηｐとは、経験上その効率がほぼ等しい
と考えることができるから、 Ｇ（減速比）＝Ｓｔ／Ｌ より、 Ｆ∝（Ｔｍ・Ｇ＋Ｔｈ）＝ｆ となる。

【００４１】すなわち、路面反力（＝ラック推力Ｆ）は
ｆに比例する。この結果、路面反力を表す評価関数とし
てｆ＝Ｔｍ・Ｇ＋Ｔｈを導入し、予め記憶しておいた基
準路面（本実施の形態では、アスファルト路としてい
る）における基準値としての基準路評価関数ｆ０との評
価関数比α（＝ｆ／ｆ０）を算出する。この評価関数比
αは路面μに比例した値であり、評価関数比αを算出す
ることは、路面μを推定することに相当する。

【００４２】次に、図２〜図８を参照して、アシスト制
御を説明する。なお、以下のＣＰＵ２１内部の機能の説
明では、「車速Ｖ」、「操舵トルクＴｈ」、「操舵角
θ」等の各種パラメータは、説明の便宜上、それらの対
応する信号の意味として使用するものとする。

【００４３】図２は、ＣＰＵ２１の制御ブロック図であ
る。この実施形態ではＣＰＵ２１内部においてプログラ
ムで実行される機能を示している。例えば、位相補償器
３０は独立したハードウエアではなく、ＣＰＵ２１内部
で実行される位相補償機能を示している。同じく図６及
び図７は、ＣＰＵ２１内部の構成はＣＰＵ２１がプログ
ラムによって実行する処理機能を制御ブロック図で示し
ており、実際のハード構成を意味するものではない。

【００４４】以下、ＣＰＵ２１の機能と動作を説明す
る。ＣＰＵ２１は、図２に示すように位相補償器３０，
３５、アシスト電流演算手段として電流指令値演算部３
１、目標操舵トルク設定手段として目標操舵トルク設定
部３２、減算器３３、電流制御部３４、推定手段として
の路面μ推定部１００等の機能を備えている。前記ＣＰ
Ｕ２１には、後述する電流制御部３４を備え、電流制御
部３４では、モータ電流がアシスト指令電流値となるよ
うにモータ６をＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づ
いて駆動するようにされている。

【００４５】（操舵角θの検出処理）操舵角センサ１７
が出力した操舵角信号を、位相補償器３５にて位相を進
ませる位相補償した後の値を操舵角θとして、目標操舵
トルク設定部３２及び路面μ推定部１００に出力する。

【００４６】詳しく説明すると、位相補償器３５は図３
に示すように微分器３６とゲイン乗算部３７と、加算器
３８とから構成されている。微分器３６では、操舵角セ
ンサ１７からの操舵角信号を微分して操舵角速度θＶを
求め、ゲイン乗算部３７では、その操舵角速度θＶに予
め設定したゲインＴを乗算した値θＶ・Ｔを加算器３８
に出力する。前記ゲインＴは、操舵角信号の位相遅れに
より、操舵角信号に対する操舵トルク（実操舵トルク）
が狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致しない現象が生じ
ないように予め試験等よって得られた値に基づいて定め
られている。加算器３８は、操舵角信号に対してθＶ・
Ｔを加算して位相を進ませた値（本実施形態では、これ
を操舵角θという。）とし、目標操舵トルク設定部３２
及び路面μ推定部１００に出力する。

【００４７】（路面μの推定処理）図２に示すように前
記路面μ推定部１００は、位相補償器３５から操舵角
θ、車速センサ１６から車速Ｖ、トルクセンサ４から操
舵トルクＴｈ、モータ駆動電流センサ１８からモータ電
流Ｉｍを入力し、右操舵評価関数比（右操舵路面反力情
報）αｒ、左操舵評価関数比（左操舵路面反力情報）α
ｌの設定を行う。

【００４８】具体的に、右操舵評価関数比αｒ、左操舵
評価関数比αｌの設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する
路面μ推定制御プログラムのフローチャート（図５，６
参照）に従って説明する。

【００４９】この路面μ推定制御プログラムのフローチ
ャートは、定時割り込みで実行される。まず、ＣＰＵ２
１は、ステップ（以下、ステップをＳという）１におい
て、車両の走行中その時々において、車速センサ１６か
らの検出信号，トルクセンサ４からの検出信号、操舵角
センサ１７からの検出信号及びモータ駆動電流センサ１
８からの検出信号をＲＡＭ２３に読み込む。次に、Ｓ２
において、車速センサ１６からの検出信号に基づいてそ
の時々の車速Ｖを演算するとともに、トルクセンサ４か
らの検出信号に基づいてステアリングホイール１のその
時々の操舵トルクＴｈを演算する。又、操舵角センサ１
７からの検出信号に基づいて操舵角θを演算する。又、
操舵角θを微分して操舵角速度θＶを演算する。

【００５０】Ｓ３では、Ｓ２で算出した車速Ｖが判定車
速下限値Ｖ１と判定車速上限値Ｖ２（＞Ｖ１）の範囲内
にあるか否かを判定する。この判定は路面μを推定する
のに適切な車速範囲内か否かを判定するためのものであ
る。Ｓ３で判定車速下限値Ｖ１と判定車速上限値Ｖ２と
の間にあれば、Ｓ４に移行し、そうでない場合にはこの
処理ルーチンを一旦終了する。

【００５１】Ｓ４では、Ｓ２で算出した操舵角θの絶対
値が判定操舵角下限値θ１と判定操舵角上限値θ２（＞
θ１）の範囲内にあるか否かを判定する。操舵角θは右
回転操舵と、左回転操舵があるため、右回転操舵を正、
左回転操舵を負とする。この判定は路面μを推定するの
に適切な操舵角範囲内か否かを判定するためのものであ
る。Ｓ４で操舵角θが判定操舵角下限値θ１と判定操舵
角上限値θ２との間にあれば、Ｓ５に移行し、そうでな
い場合にはこの処理ルーチンを一旦終了する。

【００５２】Ｓ５では、Ｓ２で算出した操舵角速度θＶ
の絶対値が判定操舵角速度下限値θＶ１と判定操舵角速
度上限値θＶ２（＞θＶ１）との範囲内にあるか否かを
判定する。操舵角速度θＶは右回転の場合の角速度と、
左回転の場合の角速度があるため、右回転の場合を正、
左回転の場合を負とする。この判定は適切な操舵角速度
範囲内か否かを判定するためのものである。Ｓ５で操舵
角速度θＶが判定操舵角速度下限値θＶ１と判定操舵角
速度上限値θＶ２との間にあれば、Ｓ６に移行し、そう
でない場合にはこの処理ルーチンを一旦終了する。

【００５３】次のＳ６では、操舵角θと操舵角速度θＶ
の正負の符号が同じか否かを判定する。例えば、走行が
直進状態であるときの中立位置からステアリングホイー
ル１を左右いずれかの方向に操舵したときは、操舵角θ
と操舵角速度θＶの符号は同じであり、ステアリングホ
イール１を一旦操舵してから、戻し（ハンドル戻し）の
場合は、操舵角θと操舵角速度θＶとは符号が互いに反
対となる。

【００５４】従って、操舵角θと操舵角速度θＶの両者
の符号が同じときは、ステアリングホイール１（ハンド
ル）を切っているものとしてＳ７に移行し、符号が不一
致の場合には、この処理ルーチンを一旦終了する。

【００５５】Ｓ７では、Ｓ２で演算した操舵トルクＴｈ
の絶対値が判定操舵トルク下限値Ｔｈ１と判定操舵トル
ク上限値Ｔｈ２の範囲内か否かを判定する。ここでの判
定は、車輪が縁石に当たったり、車輪が溝等に脱輪した
場合等の異常な状態の操舵トルクか否かを判定するので
ある。操舵トルクＴｈがこの範囲以内である場合には、
Ｓ８に移行し、範囲外である、すなわち、異常であると
判定すると、この処理ルーチンを一旦終了する。

【００５６】次のＳ８では、モータ電流Ｉｍに基づいて
モータトルクＴｍを演算する。このモータトルクＴｍは
下記の式で算出する。 Ｔｍ＝Ｋｔ・Ｉｍ なお、Ｋｔはモータ６のトルク定数である。

【００５７】Ｓ８のモータトルクＴｍ演算の処理の後、
Ｓ９においては右操舵か否かを判定する。操舵角θ≧０
の場合には、右操舵であるとしてＳ１０に移行し、操舵
角θ＜０の場合には左操舵であるとして、Ｓ２０に移行
する。

【００５８】ここでＳ１０〜Ｓ１６は右操舵評価関数比
αｒの算出処理ルーチンであり、又、Ｓ２０〜Ｓ２６は
左操舵評価関数比αｌの算出処理ルーチンである。右操
舵評価関数比αｒの算出ルーチンについて説明すると、
Ｓ１０では、右操舵瞬時評価関数ｆｒを算出する。すな
わち、右操舵瞬時評価関数ｆｒは、この制御サイクル時
に得られる右操舵瞬時評価関数のことであり、同右操舵
瞬時評価関数ｆｒは下記の式で得られる。

【００５９】ｆｒ＝Ｔｍ・Ｇ＋Ｔｈ Ｇは前記したように減速比（定数）である。次のＳ１１
では、基準路評価関数ｆ０を割り出す。基準路評価関数
ｆ０は図８に示すマップを参照して求める。このマップ
は横軸に操舵角θ、縦軸に基準路評価関数ｆ０の値を備
え、複数の車速Ｖに応じた基準路評価関数ｆ０を割り出
すことができるようになった３次元マップである。すな
わち、このマップは、ＲＯＭ２２に予め記憶されてお
り、車速Ｖと、操舵角θとが決定されれば、基準路評価
関数ｆ０の値が選択できる。

【００６０】同図に示すように、操舵角θが大きくなる
ほど、基準路評価関数ｆ０の値がリニアに大きくなり、
又、車速Ｖが大きくなるほど、操舵角θが同じであれ
ば、基準路評価関数ｆ０の値を大きくしている。

【００６１】そして、右操舵瞬時評価関数ｆｒと、基準
路評価関数ｆ０とに基づいて評価関数比（以下、右操舵
暫定評価関数比という。）αｒｘ（＝ｆｒ／ｆ０）を算
出する。すなわち、Ｓ１１では、右操舵暫定評価関数比
αｒｘの算出は、瞬時路面μの演算が行われたことに相
当する。

【００６２】続く、Ｓ１２では、なまし処理として加重
平均処理を行い、右操舵評価関数比αｒを算出する。図
７はなまし処理の詳細を示すフローチャートである。ま
ず、Ｓ３０において、加重平均回数値Ｎ２をインクリメ
ントする。続く、Ｓ３１において、積算値Σαｒを演算
する。Σαｒの算出は、前回の制御サイクル時に算出し
た積算値Σαｒに対して、今回求めた右操舵暫定評価関
数比αｒｘを加算するものである。

【００６３】従って、積算値Σαｒは、いくつかの過去
の制御サイクル時に求めた複数の評価関数比が加算され
たものである。続く、Ｓ３２においては、積算回数チェ
ックを行う。すなわち、Ｓ３０でインクリメントした加
重平均回数値Ｎ２が所定値Ｎ１（本実施形態では、３０
回）以下か否かを判定する。

【００６４】Ｓ３２において、加重平均回数値Ｎ２がＮ
１以下であれば、Ｓ３３において、Ｓ３１で算出した積
算値Σαｒを加重平均回数値Ｎ２（≦Ｎ１）で除して、
加重平均処理を行い、最終的に路面μにかかる右操舵評
価関数比αｒを算出し、このフローを抜け出る。

【００６５】前記Ｓ３２において、加重平均回数値Ｎ２
がＮ１を越えていれば、Ｓ３４において、加重平均処理
を行う。すなわち、Ｓ３１で算出した積算値Σαｒか
ら、前回の制御サイクル時に記憶した右操舵評価関数比
αｒを減算したものを今回制御サイクル時の積算値Σα
ｒとし、ＲＡＭ２３に記憶する。

【００６６】さらに、Ｓ３４においては、前記算出した
今回制御サイクル時の積算値Σαｒを所定値Ｎ１で除し
て加重平均処理を行い、最終的に路面μにかかる右操舵
評価関数比αｒを算出した上で、ＲＡＭ２３に記憶す
る。又、Ｓ３４において、前記所定値Ｎ１を加重平均回
数値Ｎ２としてＲＡＭ２３に記憶する。このＳ３２の処
理が終了すると、このフローを抜け出る。

【００６７】前記Ｓ３３、Ｓ３４の加重平均処理はなま
し処理に相当する。以上のようにして、Ｓ１２におい
て、最終的に路面μにかかる右操舵評価関数比αｒを算
出する。この右操舵評価関数比αｒの演算は、図２にお
いては、路面μ推定部（路面μ推定手段）１００で実行
される。

【００６８】話しは図６の路面μ推定制御プログラムの
フローチャートに戻るが、次のＳ１３では、右操舵評価
関数比αｒがαｒmin ≦αｒ≦αｒmax の範囲内か否か
を判定する。すなわち、この処理は、Ｓ１２で算出され
た右操舵評価関数比αｒが異常値ではないか否かを判定
するのである。なお、前記αｒmin ，αｒmax は実験等
で求められた値であり、予めＲＯＭ２２に格納されてい
る。

【００６９】αｒ＜αｒmin 又は、αｒ＞αｒmax の場
合には、異常値であるとしてＳ１７に移行する。αｒが
αｒmin ≦αｒ≦αｒmax であれば、Ｓ１４において、
αｒの変化量を算出する。すなわち、前回制御サイクル
時に算出したαｒとの差Δαｒを算出するのである。そ
して、Ｓ１５において、｜Δαｒ｜＜Δαｒmax である
か否かを判定する。すなわち、Ｓ１４で算出された差Δ
αｒが異常値ではないか否かを判定するのである。な
お、前記Δαｒmax は実験等で求められた値であり、予
めＲＯＭ２２に格納されている。

【００７０】｜Δαｒ｜≧Δαｒmax の場合には、異常
値であるとしてＳ１７に移行する。又、｜Δαｒ｜＜Δ
αｒmax である場合には、正常値であるとしてＳ１６に
移行し、ＲＡＭ２３の所定領域であるバッファ領域にバ
ッファ処理（格納）して、このルーチンを一旦終了す
る。

【００７１】前記Ｓ１３及びＳ１５から、Ｓ１７に移行
した場合には、ＲＡＭ２３のバッファ領域に以前の制御
サイクル時に格納した正常な値である右操舵評価関数比
αｒを読み出して、後に行われる各種制御補正値の計算
に供するために、所定の記憶領域に格納し、このルーチ
ンを一旦終了する。

【００７２】このＳ１７にて行う処理は、今回制御サイ
クル時に算出したαｒがαｒmin よりも小さい、又はα
ｒmax よりも大きい、あるいは、｜Δαｒ｜がΔαｒma
x 以上の大きさであり、異常な値であるため、後の各種
制御補正値計算では使用させないようにするためであ
る。

【００７３】次に、Ｓ９において、操舵角θ＜０の場
合、左操舵であるとして、Ｓ２０に移行する。左操舵評
価関数比αｌの算出ルーチンについては、右操舵評価関
数比αｒの算出ルーチンと同じ処理を行うため、右操舵
評価関数比αｒの算出ルーチンの各ステップに相当する
ステップには、１桁の末尾番号を共通とし、２０番台を
付している（Ｓ２０〜Ｓ２６参照）。

【００７４】従って、左操舵評価関数比αｌの算出ルー
チンは、上記の右操舵評価関数比αｒの算出ルーチンに
おける説明中、右操舵評価関数比αｒは左操舵評価関数
比αｌに、ｆｒはｆｌに、読み替えるものとする。又、
右操舵瞬時評価関数ｆｒは左操舵瞬時評価関数ｆｌに、
右操舵暫定評価関数比αｒｘ（＝ｆｒ／ｆ０）は左操舵
暫定評価関数比αｌｘ（＝ｆｌ／ｆ０）に、αｒmin は
αｌmin に、αｒmaxはαｌmax に、ΔαｒはΔαｌ
に、Δαｒmax はΔαｌmax に読み替える。

【００７５】又、左操舵評価関数比αｌの算出ルーチン
のＳ２２においての加重平均処理では、図７に示すＳ３
０〜Ｓ３４に相当する処理がなされるが、この各ステッ
プにおいて、右操舵評価関数比αｒは左操舵評価関数比
αｌに、読み替えるものとする。又、同じく積算値Σα
ｒは、積算値Σαｌに、右操舵暫定評価関数比αｒｘ
（＝ｆｒ／ｆ０）は左操舵暫定評価関数比αｌｘ（＝ｆ
ｌ／ｆ０）に読み替えることによって、その説明となる
ので、ここでは繰り返さない。

【００７６】（ＭＡ−ＭＴ制御） （目標操舵トルクＴｈ＊の設定）次に、ＭＡ−ＭＴ制御
を実行するための目標操舵トルクＴｈ＊の設定について
説明する。

【００７７】図２に示すように、目標操舵トルク設定部
３２は、車速センサ１６から車速Ｖ、操舵角センサ１７
から操舵角θ、路面μ推定部１００から右操舵評価関数
比αｒ、左操舵評価関数比αｌを入力し、目標操舵トル
クＴｈ＊の設定を行う。

【００７８】なお、目標操舵トルク設定部３２は、右操
舵及び左操舵に応じて右用及び左用目標操舵トルク設定
マップを備えている。図１１は右用目標操舵トルク設定
マップを示している。

【００７９】以下、右用目標操舵トルク設定マップにつ
いて説明する。右用目標操舵トルク設定マップ（以下、
右操舵路面反力情報マップという。）は、互いに異なる
複数の右操舵評価関数比αｒに対応して複数用意されて
いる。そして、その一つ一つの右操舵路面反力情報マッ
プには、互いに異なる複数の車速Ｖに対応して複数の目
標操舵トルク設定マップ（以下、右操舵車速対応マップ
という。）を備えている。右操舵車速対応マップは、車
速Ｖが大きくなるにつれて、車速Ｖが小さい場合に比し
て目標操舵トルクＴｈ＊の傾きが急になるように、すな
わち大きくなるように設定されている。

【００８０】なお、左用目標操舵トルク設定マップにつ
いては、右用目標操舵トルク設定マップの右操舵路面反
力情報マップ、及び右操舵車速対応マップと同様の左操
舵路面反力情報マップ、及び左操舵車速対応マップを備
えている。

【００８１】次に、具体的な目標操舵トルクＴｈ＊の設
定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵トルク設定
ルーチンのフローチャート（図９，１０参照）に従って
説明する。

【００８２】なお、このフローチャートは図２における
目標操舵トルク設定部３２の機能の説明に加えて、電流
指令値演算部３１、電流制御部３４の機能も説明する。
まず、Ｓ１０１において、操舵角θを読込み、今回の操
舵状態が右操舵（右方向への操舵）か否かを判断するた
めに、操舵角θを微分して操舵角速度θＶを算出する。
そして、θＶ＞０の際には今回右操舵であるとしＳ１０
２に移行し、そうでない場合には、Ｓ１０７に移行す
る。

【００８３】次のＳ１０２では、「前回の操舵状態」が
右か否かを判定する。この判定は、コンディションフラ
グが「１」又は「０」のいずれかになっているかによっ
て判定する。そして、Ｓ１０２において、「前回の操舵
状態」が右の場合（コンディションフラグが「１」の場
合）には、Ｓ１０３で、右操舵路面反力情報マップを選
択し、Ｓ１０４で「前回の操舵状態」を右の設定のまま
（コンディションフラグを「１」にセットする。）に
し、Ｓ１１３に移行する。

【００８４】一方、Ｓ１０２で、「前回の操舵状態」が
右でないと判定した際（コンディションフラグが「０」
の場合）には、Ｓ１０５に移行し、左操舵路面反力情報
マップを選択し、Ｓ１０６で「前回の操舵状態」を右に
設定し直し（コンディションフラグを「１」にセットす
る。）、Ｓ１１３に移行する。

【００８５】そして、Ｓ１１３では右操舵路面反力情報
マップを選択しているか否かを判定する。Ｓ１１３で右
操舵路面反力情報マップを選択していると判定した際に
は、Ｓ１１４において、右操舵評価関数比αｒ、車速
Ｖ、操舵角θに基づき目標操舵トルクＴｈ＊を求める以
下の処理を行う。

【００８６】右操舵評価関数比αｒに対し、予めＲＯＭ
２２に記憶されている複数の右操舵路面反力情報マップ
のうち、右操舵評価関数比αｒに近い右操舵路面反力情
報に係る右操舵路面反力情報マップを検索する。この右
操舵評価関数比αｒに近い、マップ側の右操舵評価関数
比をαｒ１，αｒ２とする（αｒ１≦αｒ＜αｒ２）。

【００８７】そして、車速Ｖに対し、予めＲＯＭ２２に
記憶されている右操舵評価関数比αｒ１における複数の
右操舵車速対応マップのうち、車速Ｖに近い車速に係る
右操舵車速対応マップを検策する。この車速Ｖに近い、
マップ側の車速をＶ１，Ｖ２とする（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ
２）。

【００８８】続いて、右操舵評価関数比αｒ１におけ
る、検索した車速Ｖ１，Ｖ２の右操舵車速対応マップか
ら、操舵角θに応じて仮目標操舵トルクＴｈ１＊，Ｔｈ
２＊をそれぞれ求める。

【００８９】そして、以下の線形補間の式で「車速Ｖで
の目標操舵トルクＴｈ１１＊」を求める。 Ｔｈ１１＊＝［（Ｔｈ２＊−Ｔｈ１＊）／（Ｖ２−Ｖ
１）］×（Ｖ−Ｖ１）＋Ｔｈ１＊ そして、右操舵評価関数比αｒ２においても、上記右操
舵評価関数比αｒ１と同様にして、車速Ｖでの目標操舵
トルクＴｈ１２＊を求める。

【００９０】次に、前記右操舵評価関数比αｒ、車速
Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊は右操舵評
価関数比αｒに対する以下の線形補間の式で求める。 Ｔｈ＊＝［（Ｔｈ１２＊−Ｔｈ１１＊）／（αｒ２−α
ｒ１）］×（αｒ−αｒ１）＋Ｔｈ１１＊ このようにして、Ｓ１１４では右操舵評価関数比αｒ、
車速Ｖ、操舵角θに基づき目標操舵トルクＴｈ＊を求め
ると、Ｓ１１６に移行する。

【００９１】一方、Ｓ１１３で右操舵路面反力情報マッ
プを選択していないと判定した際には、Ｓ１１５におい
て、左操舵評価関数比αｌ、車速Ｖ、操舵角θに基づき
目標操舵トルクＴｈ＊を求める処理を行う。このときの
目標操舵トルクＴｈ＊の求め方は、左操舵評価関数比α
ｌに対し、予めＲＯＭ２２に記憶されている複数の左操
舵路面反力情報マップのうち、左操舵評価関数比αｌに
近い左操舵路面反力情報に係る左操舵路面反力情報マッ
プを検索し、以下、検索した結果の左操舵路面反力情報
マップを基にして、Ｓ１１４と同様の処理を行う。

【００９２】従って、Ｓ１１５の処理においては、Ｓ１
１４の右操舵評価関数比αｒ，αｒ１，αｒ２を左操舵
評価関数比αｌ，αｌ１，αｌ２に、右操舵路面反力情
報マップを左操舵路面反力情報マップに、右操舵車速対
応マップを左操舵車速対応マップに読み替えることによ
って、その説明となるので、説明の便宜上ここでは繰り
返し説明しない。

【００９３】この結果、Ｓ１１５では左操舵評価関数比
αｌ、車速Ｖ、操舵角θに基づき目標操舵トルクＴｈ＊
を求め、Ｓ１１６に移行する。Ｓ１１６では、目標操舵
トルクＴｈ＊、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍに基づ
き、アシスト電流指令値Ｉを算出する。なお、このＳ１
１６は図２における電流指令値演算部３１に相当し、ア
シスト電流指令値Ｉの算出の仕方の詳しい説明は後述す
る。

【００９４】Ｓ１１６からＳ１１７に移行すると、アシ
スト電流指令値Ｉに基づきＰＩ制御を行い、モータ電流
Ｉｍがアシスト電流指令値Ｉに一致するように制御を行
い、このルーチンを終了する。

【００９５】一方、Ｓ１０１において、θＶ＞０でない
と判定した際には、Ｓ１０７に移行する。Ｓ１０７にお
いて、θＶ＜０の際には今回左操舵であるとしてＳ１０
８に移行し、そうでない場合には保舵していると判定
し、操舵路面反力情報マップ及び操舵状態（操舵の方
向）は前回の制御サイクル時のものを選択してＳ１１３
に移行する。

【００９６】次のＳ１０８では、「前回の操舵状態」が
左か否か（コンディションフラグが「０」か否か）を判
定し、「前回の操舵状態」が左の場合（コンディション
フラグが「０」の場合）には、Ｓ１０９で、左操舵路面
反力情報マップを選択し、Ｓ１１０で「前回の操舵状
態」を左の設定のまま（コンディションフラグを「０」
に設定）にし、Ｓ１１３に移行する。

【００９７】一方、Ｓ１０８で、「前回の操舵状態」が
左でないと判定した際には、Ｓ１１１に移行し、右操舵
路面反力情報マップを選択し、Ｓ１１２で「前回の操舵
状態」を左に設定し直し（コンディションフラグを
「０」に設定）、Ｓ１１３に移行する。

【００９８】上記のようにして目標操舵トルク設定ルー
チンのフローチャートは処理される。なお、Ｓ１０１〜
Ｓ１１５は図２における目標操舵トルク設定部３２にて
処理され、Ｓ１１６は図２における電流指令値演算部３
１で処理される。又、Ｓ１１７は図２における電流制御
部３４で処理される。

【００９９】この結果、右操舵を継続している場合に
は、車速Ｖ、操舵角θ、及び右操舵評価関数比αｒに基
づき、目標操舵トルクＴｈ＊を決定し、その目標操舵ト
ルクＴｈ＊に応じてアシスト電流指令値Ｉを設定する。
又、左操舵を継続している場合には、車速Ｖ、操舵角
θ、及び左操舵評価関数比αｌに基づき、目標操舵トル
クＴｈ＊を決定し、その目標操舵トルクＴｈ＊に応じて
アシスト電流指令値Ｉを設定する。

【０１００】次に電流指令値演算部３１について説明す
る。図２に示すように、トルクセンサ４から入力された
操舵トルクＴｈは、位相補償器３０で操舵系の安定を高
めるために位相補償され、電流指令値演算部３１に入力
される。又、車速センサ１６で検出された車速Ｖ、モー
タ駆動電流センサ１８で検出されたモータ電流Ｉｍ及び
目標操舵トルク設定部３２からの目標操舵トルクＴｈ＊
はそれぞれ電流指令値演算部３１に入力される。

【０１０１】電流指令値演算部３１は、入力された操舵
トルクＴｈ、車速Ｖ、目標操舵トルクＴｈ＊、モータ電
流Ｉｍに基づいて、モータ６に供給する電流の制御目標
値である車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値
に相当する、以下、アシスト電流指令値という。）Ｉを
決定する。

【０１０２】電流指令値演算部３１は、図１２に示すよ
うに不感帯幅設定部２５、車速感応アシストトルク演算
部２６とを備えている。不感帯幅設定部２５は、車速Ｖ
に基づき、図１３に示すように、ＲＯＭ２２に予め格納
された不感帯幅マップＭＰを使用して、通電しない操舵
トルクの不感帯幅Ｔ０を求め、車速感応アシストトルク
演算部２６に供給する。なお、不感帯幅マップＭＰは、
車速Ｖと、不感帯幅Ｔ０からなる二次元マップからな
り、車速Ｖから、一義的に不感帯幅Ｔ０が求められる。

【０１０３】車速感応アシストトルク演算部２６は、図
４に示すように、目標操舵トルク設定部３２で求められ
た目標操舵トルクＴｈ＊が前記不感帯幅Ｔ０（すなわ
ち、図４では、不感帯幅Ｔ０は、−Ｔ０〜Ｔ０の間のこ
とである。）の中にある場合には、アシスト電流指令値
Ｉを０と決定し、この値を減算器３３に出力する。

【０１０４】目標操舵トルクＴｈ＊が不感帯幅Ｔ０の範
囲外の場合には、現時点での操舵トルクＴｈとモータ電
流Ｉｍで演算されるラック推力と、目標操舵トルクＴｈ
＊、アシスト電流指令値Ｉでのラック推力が釣り合うよ
うにアシスト電流指令値Ｉを設定する。

【０１０５】以下に、本実施形態のラックアシスト型の
電動パワーステアリング装置の制御装置の場合の、アシ
スト電流指令値Ｉの決定の仕方について説明する。ラッ
クアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍ
の時のラック推力Ｆは下記の（Ａ）式で求まる。

【０１０６】Ｆ ＝ Ｆｍ ＋ Ｆｈ ……（Ａ） ここで、Ｆｍはモータ６がアシストする推力、Ｆｈはハ
ンドル操舵による推力であり、下記の式でそれぞれ求め
ることができる。

【０１０７】 Ｆｍ＝２π・Ｔｍ・ηｂ／Ｌ ……（Ｂ） Ｆｈ＝２π・Ｔｈ・ηｐ／Ｓｔ ……（Ｃ） 上記（Ｂ）中、Ｔｍはモータトルクを表し、 Ｔｍ＝Ｋｔ×Ｉｍ ……（Ｄ） で求まる。

【０１０８】なお、Ｔｍはモータトルク、ηｂはボール
ナット機構６ａのボールねじ効率、Ｌはそのボールねじ
リードである。Ｔｈは操舵トルク、ηｐは前記ラック＆
ピニオン機構のラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはその
ストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数である。

【０１０９】従って、上記の（Ａ）式を用いて、車速
Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト
電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力を
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モー
タ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ
（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト
電流指令値Ｉを設定する。

【０１１０】Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、
上記（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を代入して、Ｉを求めれ
ば、下記の式となる。 Ｉ＝Ｉｍ＋ （Ｔｈ−Ｔｈ＊）Ｌ・ηｐ／（Ｓｔ・Ｋｔ
・ηｂ） このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器
３３に出力する。

【０１１１】なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵ト
ルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合
には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器
３３に出力する。

【０１１２】減算器３３は実際のモータ電流Ｉｍとの差
に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電
流制御部３４に出力する。電流制御部３４は本実施形態
では、公知のＰＩ制御を行うようにされており、減算器
３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信
号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動
装置２４に供給する。すなわち、電流制御部３４では、
モータ電流がアシスト指令電流値となるようにモータ６
をＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づいて駆動す
る。

【０１１３】この結果、モータ駆動装置２４を介してモ
ータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正
なアシスト力が得られる。上記実施形態の電動パワース
テアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果
を得ることができる。

【０１１４】（１）本実施形態においては、操舵角θ、
車速Ｖ、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍに応じて右操
舵評価関数比αｒ、左操舵評価関数比αｌを設定した。
そして、車速Ｖ、操舵角θ、右操舵評価関数比αｒ、左
操舵評価関数比αｌに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を設
定した。さらに、操舵トルクＴｈと目標操舵トルクＴｈ
＊及びモータ電流Ｉｍによりアシスト電流指令値Ｉを制
御（ＭＡ−ＭＴ制御）するようにした。

【０１１５】この結果、路面反力が小さければ路面反力
情報としての右操舵評価関数比αｒ、左操舵評価関数比
αｌが失われない程度に目標操舵トルクＴｈ＊を小さく
設定し、路面反力が大きければ目標操舵トルクＴｈ＊を
大きく設定できる。これにより、路面反力情報に応じて
補正された目標操舵トルクＴｈ＊をＭＡ−ＭＴ制御に用
いることができる。

【０１１６】従って、凍結路などのような路面反力が小
さい場合でも路面反力情報（右操舵評価関数比αｒ、左
操舵評価関数比αｌ）が失われることなく、かつ路面反
力の変化に応じて走行安定性に優れた操舵フィーリング
を得ることができる。

【０１１７】（２）本実施形態においては、右操舵して
いる場合には、車速Ｖ、操舵角θ、及び右操舵評価関数
比αｒに基づき、目標操舵トルクＴｈ＊を決定し、その
目標操舵トルクＴｈ＊に応じてアシスト電流指令値Ｉを
設定する。又、左操舵している場合には、車速Ｖ、操舵
角θ、及び左操舵評価関数比αｌに基づき、目標操舵ト
ルクＴｈ＊を決定し、その目標操舵トルクＴｈ＊に応じ
てアシスト電流指令値Ｉを設定する。

【０１１８】従って、バンク等を走行している場合でも
右操舵と左操舵との操舵感覚が異なることなく、かつ走
行安定性に優れた操舵フィーリングを得ることができ
る。 （３）本実施形態においては、ＣＰＵ２１（推定手段）
は、路面μを推定するに当たり、Ｓ１２において、過去
に推定した路面μを加味した加重平均処理（なまし処
理）を行うようにした。このため、加重平均処理によっ
て、ばらつきを減らし、より正確な値を推定できる。

【０１１９】例えば、路面の状態（悪路、砂利道等）に
より、車両がピッチング（上下に振動）する影響や、路
面の状態、タイヤの状態によって、瞬時に計算している
路面μの値にばらつきが生じ、正確な値を算出すること
が難しくなる。本実施形態では、数十回程度（Ｓ２４に
おいて３０回）の加重平均（サンプリング１０msとした
場合、数msの平均）によるなまし処理を行うことによ
り、ばらつきを抑えることができ、より正確な路面μを
算出できる。

【０１２０】（４）本実施形態においては、ＣＰＵ２１
は、異常検出手段として、右操舵のときに推定した路面
μが異常値か否かを検出するようにした。すなわち、Ｓ
１３においては、右操舵評価関数比αｒがαｒmin ≦α
ｒ≦αｒmax の範囲内か否かを判定して、Ｓ１２で算出
された右操舵評価関数比αｒが異常値ではないか否かを
判定するようにした。

【０１２１】又、Ｓ２３では、左操舵のときに推定した
路面μが異常値か否かを検出するようにした。すなわ
ち、Ｓ２３においては、左操舵評価関数比αｌがαｌmi
n ≦αｌ≦αｌmax の範囲内か否かを判定して、Ｓ２２
で算出された左操舵評価関数比αｌが異常値ではないか
否かを判定するようにした。

【０１２２】この結果、仮に異常検出が行われない場合
には、トルクセンサ４、モータ駆動電流センサ１８の検
出信号や、推定演算に異常があった場合、操舵フィーリ
ングに違和感が生じるだけでなく、ハンドル操舵が急に
軽くなり、切れすぎたり、逆に重くて切れなくなること
があるが、本実施形態では、このようなことがなくな
る。

【０１２３】（第２実施形態）次に第２実施形態を図１
４及び図１５を参照して説明する。前記第１実施形態で
は、路面μの推定を、モータ電流Ｉｍ、操舵トルクＴｈ
に基づいて推定したが、本実施形態ではモータ電流Ｉｍ
に基づいて路面μを推定している。

【０１２４】なお、第１実施形態と同一構成又は相当す
る構成については同一符号を付してその説明を省略す
る。又、本実施形態においても、電動パワーステアリン
グ装置は第１実施形態と同様のハード構成を備えている
ものとする。

【０１２５】図１４は、本実施形態の制御装置２０の電
気的構成の一部である路面μ推定手段６０を示してお
り、同図において、ＣＰＵ２１内部構成はプログラムで
実行される機能を示している。例えば、路面μ推定手段
６０は独立したハードウエアではなく、ＣＰＵ２１内部
で実行される路面μ推定処理を示している。

【０１２６】なお、同図においては、第１実施形態の構
成中、位相補償器３０、電流指令値演算部３１、目標操
舵トルク設定部３２、減算器３３、電流制御部３４、位
相補償器３５は説明の便宜上省略されているが、本実施
形態においても、ＣＰＵ２１はこれらの機能（構成）を
備えている。

【０１２７】路面μ推定手段６０には、車速センサ１
６、モータ駆動電流センサ１８、絶対舵角検出手段９０
が電気的に接続され、車速Ｖ、モータ電流Ｉｍ、絶対操
舵角（以下、絶対舵角という）θＺを入力し、絶対舵角
θＺ、車速Ｖの所定条件を満たした際に、モータ電流Ｉ
ｍに基づいて路面反力の推定を行うべく、すなわち、路
面μの推定を行う。絶対舵角検出手段９０は、ステアリ
ングホイール１の操舵時の絶対舵角θＺを検出するため
のものであり、絶対角度センサ等にて構成されている。
絶対舵角は、予め設定された基準位置からの角度をい
う。

【０１２８】（第２実施形態の作用）さて、上記のよう
に構成された電動パワーステアリング装置の制御装置２
０において、路面μ推定制御プログラムを実行したとき
の作用を説明する。この制御プログラムは、車速Ｖが０
のとき、すなわち、自動車が停止した状態で、据え切り
を行った際に、路面反力の推定を行うべく、路面μを推
定するものである。

【０１２９】なお、この路面μ推定制御プログラムは第
１実施形態と同様にＲＯＭ２２に格納されており、定時
割り込みで実行される。Ｓ５０では、ＲＯＭ２２から基
準路面μ、基準モータ電流Ｉｍ０を読込みするととも
に、絶対舵角θＺを入力する。基準路面μは、本実施形
態ではドライ路（乾燥路）であるアスファルト路の路面
摩擦係数であり、車速Ｖが０のときに、絶対舵角θＺが
所定の舵角（基準舵角）に操舵したときの値を採用して
いる。なお、基準舵角θ０は、ある所定の範囲を持つ。
基準モータ電流Ｉｍ０は前記基準路面μを決定した際の
モータ電流であり、これらは予め測定され、ＲＯＭ２２
に記憶されている。

【０１３０】Ｓ５１では、入力した絶対舵角（入力舵
角）θＺが基準舵角θ０の範囲内か否か判定し、基準舵
角θ０の範囲内でなければ、このフローチャートを一旦
終了する。又、基準舵角θ０の範囲内であれば、Ｓ５２
で車速Ｖを入力し、Ｓ５３に移行するＳ５３では、車速
Ｖが０であるか否かを判定する。車速Ｖが０でなけれ
ば、すなわち自動車が停止していなければ、このフロー
チャートを一旦終了し、そうでなければ、Ｓ５４でモー
タ電流Ｉｍを入力する。

【０１３１】Ｓ５５では下記の式でモータ電流比較演算
を行い、モータ電流比Ｉｒを算出する。 Ｉｒ＝ Ｉｍ／Ｉｍ０ ……（１） そして、次のＳ５６で、下記の式に基づいて路面μ演算
を行った後、このフローチャートを一旦終了する。

【０１３２】 路面μ＝基準路面μ × Ｉｒ ……（２） 本実施形態では、Ｓ５０〜Ｓ５６のステップは路面μ推
定手段６０に相当する。そして、このように算出して得
られた路面μは、目標操舵トルク設定部３２に供され
る。

【０１３３】本実施形態での目標操舵トルク設定部３２
は、共通目標操舵トルク設定マップを備えている。共通
目標操舵トルク設定マップは、路面μ、車速Ｖ、操舵角
θ、目標操舵トルクＴｈ＊からなるマップから構成され
ており、路面μ、車速Ｖ、操舵角θが入力されると、一
義的に、目標操舵トルクＴｈ＊が割り出されるようにさ
れている。すなわち、目標操舵トルクＴｈ＊は、路面
μ、車速Ｖ、操舵角θをそれぞれ変えた値の元で行った
実験によって得られた値がマップ化されて、予めＲＯＭ
２２に格納されている。

【０１３４】従って、目標操舵トルク設定部３２は、車
速Ｖ、操舵角θ、路面μに応じて目標操舵トルクＴｈ＊
を設定する。以下、第１実施形態と同様に、操舵トルク
Ｔｈと目標操舵トルクＴｈ＊及びモータ電流Ｉｍにより
アシスト電流指令値Ｉを制御（ＭＡ−ＭＴ制御）する。

【０１３５】こうすると、路面反力が小さければ路面反
力情報としての路面μの情報が失われない程度に目標操
舵トルクＴｈ＊を小さく設定し、路面反力が大きければ
目標操舵トルクＴｈ＊を大きく設定できる。

【０１３６】従って、この場合においても、凍結路など
のような路面反力が小さい場合でも路面反力情報（路面
μの情報）が失われることなく、走行安定性に優れた操
舵フィーリングを得ることができる。

【０１３７】上記実施形態の電動パワーステアリング装
置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることが
できる。 （１）本実施形態においては、モータ電流Ｉｍ（モータ
電流値）に基づいて路面反力の推定を行うべく、路面μ
を推定するＣＰＵ２１（推定手段）を備えた。すなわ
ち、ＣＰＵ２１は路面μ推定手段６０を備えるようにし
た。

【０１３８】従って、自動車が積雪路やアイスバーン路
を走行する場合にも操安性を向上することができる。本
実施形態では、第１実施形態よりもさらにパラメータ数
を少なくして、モータ電流Ｉｍ（モータ電流値）のみに
基づいて路面μを推定しているため、第１実施形態より
もさらに演算時間も短くて済み、使用するＣＰＵ２１を
構成するマイコンは高性能が要求されることはなく、安
価なものでも構成することができる。

【０１３９】しかも、パラメータが少ないと、検出時に
おけるノイズが入る確率も少なくなるため、ノイズの影
響をそれだけ少なくて済み、路面μの推定を精確に行う
ことができる。

【０１４０】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ○前記第１実施形態では、ラックアシスト型の電動パワ
ーステアリング装置の制御装置において、ＭＡ−ＭＴ制
御を行うように構成したが、図１６に示すようにコラム
及びピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置
の制御装置に具体化してもよい。

【０１４１】なお、図１６において、ステアリングシャ
フト２には減速機５が固着されている。この減速機５に
はモータ６の回転軸に取着したギア７が噛合されてい
る。さらに、減速機５にはピニオンシャフト８が固着さ
れている。他の構成は、第１実施形態と同様の構成を備
えているため詳細な説明は省略する。

【０１４２】又、この態様においては、第１実施形態の
電気的構成と同様の構成を採用し、アシスト電流指令値
Ｉの決定の仕方についてのみ、第１実施形態と異なるた
め、このアシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について以
下説明する。

【０１４３】コラム及びピニオンアシスト型の場合、操
舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは次
式（Ｅ）で求まる。 Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）＝２π（Ｔｈ＋Ｋｔ・Ｉｍ・Ｇ・ηｇ）・ηｐ／Ｓｔ…（Ｅ） なお、Ｔｈは操舵トルク、ηｐはラック＆ピニオンギヤ
効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトル
ク定数、Ｇは減速機５の減速比、ηｇは減速機５の減速
機効率である。

【０１４４】従って、上記式（Ｅ）を用いて、車速Ｖ、
操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流
指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ
（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ
電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ
（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト
電流指令値Ｉを設定する。

【０１４５】Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、
上記（Ｅ）式を代入して、Ｉを求めれば、下記の式とな
る。 Ｉ＝Ｉｍ＋（Ｔｈ−Ｔｈ＊）／（Ｋｔ・Ｇ・ηｇ） このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器
３３に出力する。

【０１４６】なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵ト
ルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合
には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器
３３に出力する。

【０１４７】なお、他の処理は第１実施形態と同様に処
理する。又、このような変更を第２実施形態に具体化し
てもよい。 ○ 第１実施形態では、右操舵、左操舵に応じて、右操
舵評価関数比αｒ、左操舵評価関数比αｌを介して各操
舵における路面μを推定するようにし、各操舵に応じた
目標操舵トルクを設定して、ＭＡ−ＭＴ制御を行った。
これに代えて、右操舵、左操舵に関わりなく、共通の評
価関数比αを求めてもよい。

【０１４８】すなわち、操舵角θ、車速Ｖ、操舵トルク
Ｔｈ、モータ電流Ｉｍに応じて操舵評価関数比αを設定
し、車速Ｖ、操舵角θ、操舵評価関数比αに応じて目標
操舵トルクＴｈ＊を設定する。さらに、操舵トルクＴｈ
と目標操舵トルクＴｈ＊及びモータ電流Ｉｍによりアシ
スト電流指令値Ｉを制御（ＭＡ−ＭＴ制御）する。

【０１４９】こうすると、路面反力が小さければ路面反
力情報としての操舵評価関数比αが失われない程度に目
標操舵トルクＴｈ＊を小さく設定し、路面反力が大きけ
れば目標操舵トルクＴｈ＊を大きく設定できる。

【０１５０】従って、この場合においても、凍結路など
のような路面反力が小さい場合でも路面反力情報（操舵
評価関数比α）が失われることなく、かつ路面反力の変
化に応じて走行安定性に優れた操舵フィーリングを得る
ことができる。

【０１５１】○第１、第２実施形態では路面反力に反映
されるものとして路面μ（路面側の状況）に着目し、推
定手段として路面μ推定部１００、路面μ推定手段６０
を用いたが、路面側の状況ではなくタイヤ（前輪１４）
側の状況を推定して各制御に反映させるようにしても良
い。

【０１５２】なお、本明細書では、路面側の状況、タイ
ヤ側の状況をはじめ、路面反力に反映される状況を総称
して路面反力情報と定義している。前記タイヤ（前輪１
４）側の状況とは、夏季用タイヤ、冬季用タイヤといっ
たタイヤ種別、タイヤ空気圧、タイヤの摩耗具合等であ
る。夏季用タイヤの方が冬季用タイヤよりも接地抵抗が
小さくされており、タイヤ空気圧が大きいほど接地面積
が小さくなるので接地抵抗も小さくなり、タイヤの摩耗
が大きいほど接地抵抗が小さくなる。

【０１５３】そこで、基準となるタイヤ種別におけるあ
る車速Ｖ、ある操舵角θに対する路面反力を予め記憶し
ておき、演算で算出した路面反力と比較することによ
り、タイヤ種別が推定できる。そして、先の各実施形態
と同様、基準評価関数との右操舵評価関数比αｒ、左操
舵評価関数比αｌを算出し、この右操舵評価関数比α
ｒ、左操舵評価関数比αｌとゲインとが対応した２次元
マップを用いて各制御を行うことができる。タイヤ空気
圧、タイヤ摩耗についても同様である。

【０１５４】○さらにいえば、路面反力には、車両の重
心位置も反映される。すなわち、前輪操舵車両であれ
ば、上り坂なら車両の重心は後方へ移動して前輪１４の
接地抵抗は小さく、下り坂ならば前輪１４の接地抵抗は
大きい。又、車両後部の積載荷重が大きければ、重心は
後方へ移動して前輪１４の接地抵抗は小さく、前部の積
載荷重が大きければ前輪１４の接地抵抗は大きい。又、
加減速時にも、同様の重心移動が発生する。

【０１５５】そこで、各実施形態、前記別例と同様の手
段によって車両の重心位置を推定し、基準評価関数との
右操舵評価関数比αｒ、左操舵評価関数比αｌを算出
し、この右操舵評価関数比αｒ、左操舵評価関数比αｌ
とゲインとが対応した２次元マップを用いて各制御を行
うことができる。

【０１５６】○前記第１実施形態では、なまし処理とし
て加重平均処理を行ったが、なまし処理としてローパス
フィルタを使用したり、移動平均処理を行っても良い。 ○前記第１実施形態では、路面μが異常であるか否か
を、右操舵評価関数比αｒ、及び左操舵評価関数比αｌ
が予め設定した値の範囲内か否か（Ｓ１３，Ｓ２３参
照）、並びに右操舵評価関数比αｒの増減を表す｜Δα
ｒ｜、及び左操舵評価関数比αｌの増減を表す｜Δαｌ
｜が予め設定した範囲内か否かによって判定した。

【０１５７】これに代えて、右操舵評価関数比αｒ、及
び左操舵評価関数比αｌがあり得ない値を示した場合
に、異常と判定してもよい。又、右操舵瞬時評価関数ｆ
ｒや左操舵瞬時評価関数ｆｌがあり得ない異常値である
か否かを判定するようにしてもよい。

【０１５８】

【発明の効果】請求項１〜４に記載の発明によれば、凍
結路などのような路面の反力が小さい場合でも路面反力
情報が失われることなく、かつ路面の反力の変化に応じ
て走行安定性に優れた操舵フィーリングを得ることがで
きる。

【０１５９】請求項２に記載の発明によれば、右操舵、
及び左操舵において、それぞれ独立して路面摩擦係数を
推定しているため、左右のそれぞれの操舵で、路面摩擦
係数に起因した路面の反力が異なる状況においても、正
しくその状況を認識することができる。

【０１６０】請求項３に記載の発明によれば、路面摩擦
係数を推定するに当たり、過去に推定した路面摩擦係数
を加味したなまし処理を行うため、なまし処理によっ
て、路面摩擦係数のばらつきを減らし、より正確な値を
推定できる。

【０１６１】請求項４に記載の発明によれば、推定した
路面摩擦係数が異常値の際には、正常な路面摩擦係数と
置き換えるため、操舵フィーリングに違和感が生じるこ
とがなく、ハンドル操舵が急に軽くなったり、切れすぎ
たり、逆に重くて切れなくなることはなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態における電動パワーステアリング
装置の制御装置の概略図。

【図２】 同じく制御装置のブロック図。

【図３】 同じく位相補償器の機能ブロック図。

【図４】 同じく不感帯の説明図。

【図５】 路面μ推定制御プログラムのフローチャー
ト。

【図６】 路面μ推定制御プログラムのフローチャー
ト。

【図７】 加重平均処理のフローチャート。

【図８】 基準路評価関数ｆ０を求めるためのマップ。

【図９】 目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャー
ト。

【図１０】 目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャ
ート。

【図１１】 目標操舵トルク設定マップの説明。

【図１２】 電流指令値演算部のブロック図。

【図１３】 不感帯幅の算出の説明図。

【図１４】 第２実施形態の制御装置のブロック図。

【図１５】 同じく路面μ推定制御プログラムのフロー
チャート。

【図１６】 他の実施形態の電動パワーステアリング装
置に係る制御装置の概略図。

【図１７】 従来の電動パワーステアリング装置に係る
制御装置の概略図。

【符号の説明】

６…モータ、２１…ＣＰＵ（制御手段、目標操舵トルク
設定手段、異常検出手段、アシスト電流演算手段、推定
手段）、２３…ＲＡＭ（記憶手段）、Ｉ…アシスト電流
指令値、Ｉｍ…モータ電流値としてのモータ電流、θ…
操舵角、Ｖ…車速、Ｔｈ…操舵トルク、Ｔｈ＊…目標操
舵トルク、μ…路面摩擦係数。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 137:00 Ｂ６２Ｄ 137:00 (72)発明者 加藤 博章 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC05 CC08 CC10 DA03 DA15 DA23 DA64 DC17 DD02 DD17 EA01 EB04 EC23 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA20 CA21

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アシスト電流指令値に基づいてモータを
   駆動制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング
   装置の制御装置において、 モータ電流値に基づいて、あるいはモータ電流値と操舵
   トルクに基づいて路面の反力を推定する推定手段と、 入力した操舵角、車速、及び路面の反力に基づいて目標
   操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、 操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモ
   ータ電流値とに基づいてアシスト電流指令値を演算する
   アシスト電流演算手段と、を備えたことを特徴とする電
   動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 【請求項２】 前記推定手段は、右操舵と左操舵に応じ
   て、路面摩擦係数をそれぞれ推定し、その路面摩擦係数
   を介して路面の反力を推定するものであることを特徴と
   する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記推定手段は、路面摩擦係数を推定す
   るに当たり、過去に推定した路面摩擦係数を加味したな
   まし処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 【請求項４】 前記推定手段が推定した路面摩擦係数が
   異常値か否かを検出する異常検出手段と、 前記異常検出手段が異常検出する以前の正常な路面摩擦
   係数を記憶する記憶手段を備え、 前記異常検出手段が、前記推定手段の推定した路面摩擦
   係数を異常値であると検出したとき、前記推定手段は、
   前記記憶手段に記憶した正常な路面摩擦係数を推定した
   値と置き換えることを特徴とする請求項１乃至請求項３
   のうちいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装
   置の制御装置。