JP2010036720A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱発生時に、外乱に応じた補助トルクをステアリング機構に与えて車両挙動の安定化と操舵感の向上とを両立させた車両用操舵制御装置を得る。
【解決手段】外乱発生検出手段が外乱発生を検出した際に、モータへの外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を決定する外乱補償器３３を備えている。外乱が検出された際に、静的な状態量への影響を抑制するための第１のパラメータＰａ１（ｓ）と、動的な状態量への影響を抑制するための第２のパラメータＰａ２（ｓ）とをそれぞれ求め、第１のパラメータＰａ１（ｓ）と第２のパラメータＰａ２（ｓ）との加算値に基づいて外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を決定する。
【選択図】図５

Description

この発明は、車両（自動車など）に搭載された電動パワーステアリング装置などの車両用操舵制御装置に関し、特に、横風や轍（わだち）、カント（傾斜）などの外乱が加わったことを検出して、外乱発生時の影響を抑制することが可能な車両用操舵制御装置に関するものである。

一般的に、車両の直進走行時に強い横風や轍、カントのような外乱を受けると、外乱トルクによって「ハンドル取られ」が発生するので、車両の運転者が、直進走行を継続するためのハンドル修正操舵を行う場合や、外乱によって乱れた車両挙動を安定化するための操作を行うような場合が生じる。このような状況において、運転者の操舵負荷を低減するために、従来から、電動パワーステアリング装置の電動モータによって外乱補償トルクを付加する技術が提案されている。

上記のような外乱が発生した場合には、外乱の影響がステアリング軸や車両挙動に表れる。たとえば、ステアリング軸においては、操舵角、操舵角速度、操舵トルク、路面反力トルクなどの状態量が外乱の影響を受け、車両挙動においては、ヨーレート、横加速度、横滑り角などの状態量が外乱の影響を受ける。

また、ステアリング軸および車両挙動における上記状態量は、静的な状態量と動的な状態量との２種類に分類することができる。静的な状態量とは、運動を伴わない力の量であり、動的な状態量とは、運動の量のことである。すなわち、上記状態量のうち、操舵トルクや路面反力トルクが静的な状態量であり、操舵角、操舵角速度、ヨーレート、横加速度および横滑り角が動的な状態量である。
外乱が発生した場合には、静的な状態量と動的な状態量との両方に対する影響を軽減する必要がある。

従来の車両用操舵制御装置として、たとえば、外乱によって引き起こされる「ハンドル取られ」を、ステアリング軸の操舵角速度から検出し、かつ、車両の不整挙動を、車両のヨーレートまたは横加速度から検出し、操舵角速度と、ヨーレートまたは横加速度とに基づいて、外乱による乱れを減衰させるように外乱補償トルクを付加する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００−３３８７９号公報

従来の車両用操舵制御装置では、外乱が発生した場合に、静的な状態量および動的な状態量に対する影響を軽減する必要があるが、特許文献１に記載の技術では、操舵角速度やヨーレート、横加速度のような動的な状態量は考慮されているものの、操舵トルクのような静的な状態量が考慮されていないので、運転者の負荷を十分に低減することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、外乱による動的な状態量と静的な状態量との両方に対する影響を考慮することにより、最適な外乱補償トルクを発生して、運転者の負荷軽減と安定な操舵状態とを実現可能な車両用操舵制御装置を得ることを目的とする。

この発明による車両用操舵制御装置は、運転者による車両のステアリング軸への操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも操舵トルクに応じた補助トルクを発生するモータと、車両に対する外乱の発生を検出する外乱発生検出手段と、外乱発生検出手段が外乱の発生を検出した際に、モータへの外乱補償トルク指令値を決定する外乱補償器とを備え、外乱補償器は、ステアリング軸に発生する静的な状態量に基づく第１のパラメータと、ステアリング軸に発生するか、または、車両の挙動に表れる動的な状態量に基づく第２パラメータとを用いて、外乱補償トルク指令値を決定するものである。

この発明によれば、轍や横風、カントのような外乱が発生した場合に、動的な状態量と静的な状態量との両方に対する影響を軽減する外乱補償トルクを決定することができ、運転者の操舵負荷を軽減するとともに、安定した操舵状態を実現することができる。

実施の形態１．
以下、添付図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。

図１において、制御ユニット（ＥＣＵ）８を主体とする車両用操舵制御装置は、車両のステアリング機構（操舵機構）１０に取り付けられている。ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）用の制御ユニット８は、ステアリング機構１０に電気的に組み合わせられている。

ステアリング機構１０は、ステアリングハンドル（以下、単に「ハンドル」という）１と、ステアリング軸２と、ステアリングギアボックス３と、ラックアンドピニオン機構６と、タイヤ７とにより構成されている。

車両用操舵制御装置は、ステアリング軸２に取り付けられたトルクセンサ４およびアシストモータ（以下、単に「モータ」という）５と、ハンドル１に取り付けられたハンドル角センサ９と、モータ５を制御する制御ユニット８と、各要素４、５、９を制御ユニット８に接続するケーブルとにより構成されている。

なお、車両用操舵制御装置は、当然ながら、各要素４、５、９および制御ユニット８への給電を行う電源装置（車載バッテリ）も含むが、自明なのでここでは省略する。
また、図１では図示を省略するが、後述するように、モータ５には、公知の制御回路が内蔵されている。

ハンドル１は、ステアリング軸２の上端に連結されており、車両の運転者により操舵される。ハンドル１には、運転者による操舵トルクＴｈが加えられ、この操舵トルクＴｈはステアリング軸２に伝達される。トルクセンサ４はステアリング軸２に結合され、操舵トルクＴｈに応じた操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）（検出信号）を発生する。
また、ハンドル１に取り付けられているハンドル角センサ９は、運転者の操舵によるハンドル１の回転角度をハンドル角θｈとして検出し、ハンドル角信号θｈ（ｓ）を出力する。

電動式のモータ５は、減速ギア（図示せず）を介してステアリング軸２に結合されており、制御ユニット８の制御下で駆動され、操舵トルクＴｈをアシストするための補助トルクＴｓをステアリング軸２に与える。
ステアリングギアボックス３は、ステアリング軸２の下端に設けられている。
ステアリング軸２に与えられる操舵トルクＴｈおよび補助トルクＴｓを加え合わせた合成トルクは、ステアリングギアボックス３を通じて数倍にされ、ラックアンドピニオン機構６を通じて、タイヤ７を操作する。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の全体的な動作について説明する。
制御ユニット８は、トルクセンサ４からの操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）と、ハンドル角センサ９からのハンドル角信号θｈ（ｓ）と、モータ５からのモータ駆動電流信号Ｉｍ（ｓ）（検出信号）およびモータ駆動電圧信号Ｖｍ（ｓ）（検出信号）とを入力情報とした演算処理に基づき、モータ５に対して、駆動目標電流に対応した制御信号Ｉｍ（ｔ）を供給する。

図１の車両用操舵制御装置は、トルクセンサ４により、運転者がハンドル１を操作したときの操舵トルクＴｈを操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）として検出し、制御ユニット８により、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）に応じて、操舵トルクＴｈを補助するための補助トルクＴｓを発生させることを主な機能とする。

すなわち、制御ユニット８は、モータ駆動電流信号Ｉｍ（ｓ）（モータ５の駆動電流Ｉｍの検出値）と、モータ駆動電圧信号Ｖｍ（ｓ）（モータ５の駆動電圧Ｖｍの検出値）と、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）とに基づき、補助トルクＴｓを発生するための制御信号Ｉｍ（ｔ）を演算し、制御信号Ｉｍ（ｔ）をモータ５に供給する。

力学的には、操舵トルクＴｈと補助トルクＴｓとの和は、ステアリング軸２に加わるステアリング軸反力トルクＴｔに抗して、ステアリング軸２を回転させる。
また、ハンドル１を回転させるときには、モータ５の慣性項も作用するので、ステアリング軸反力トルクＴｔは、モータ角速度ｗおよび慣性モーメントＪに基づくモータ５の慣性トルクＪ・ｄｗ／ｄｔを用いて、以下の式（１）で与えられる。

Ｔｔ＝Ｔｈ＋Ｔｓ−Ｊ・ｄｗ／ｄｔ ・・・（１）

また、モータ５による補助トルクＴｓは、モータ５とステアリング軸２との間の減速ギアの減速ギア比Ｇｒと、モータ５のトルク定数Ｋｔとを用いて、以下の式（２）で与えられる。

Ｔｓ＝Ｇｒ・Ｋｔ・Ｉｍ ・・・（２）

ステアリング軸反力トルクＴｔは、実際の路面反力トルクＴａと、ステアリング機構１０内の摩擦トルクＴｆｒとの和であり、また、モータ５における摩擦トルクＴｆｍと、ステアリング機構１０の摩擦トルクＴｆｐとを用いて、以下の式（３）で与えられる。

Ｔｔ＝Ｔａ＋Ｔｆｒ
＝Ｔａ＋（Ｇｒ・Ｔｆｍ＋Ｔｆｐ） ・・・（３）

式（３）において、ステアリング機構１０の摩擦トルクＴｆｐ（＝Ｔｆｒ−Ｔｆｍ・Ｇｒ）は、モータ５における摩擦トルクＴｆｍを除く値である。

制御ユニット８は、モータ５の駆動電流Ｉｍに対する目標値を演算して、制御信号Ｉｍ（ｔ）を発生し、モータ５の実際の駆動電流Ｉｍは、制御信号Ｉｍ（ｔ）と一致するように制御される。
この結果、モータ５は、上記式（２）のように、駆動電流Ｉｍの値にトルク定数Ｋｔとギア比Ｇｒ（モータ５とステアリング軸２との間のギア比）とを乗算した所定の補助トルクＴｓを発生し、運転者が操舵するときの操舵トルクＴｈをアシストする。

図２は制御ユニット８の機能構成を示すブロック図であり、モータ５内の制御回路および各種センサ手段とともに示している。
図２において、制御ユニット８は、車速検出器１１と、操舵トルク検出器１２と、モータ角速度検出器１３と、モータ角加速度検出器１４と、ハンドル角検出器１５と、操舵トルク変化率演算手段１６と、ハンドル角変化率演算手段１７と、補助トルク決定ブロック１８と、モータ電流決定器１９と、減算器からなるモータ電流比較器２０と、モータ駆動器２１と、モータ電流検出器２２と、外乱発生検出手段２３とを備えている。

車速検出器１１は、車両の車速Ｖを受けて車速信号Ｖ（ｓ）を出力する。
トルクセンサ４（図１）を含む操舵トルク検出器１２は、操舵トルクＴｈを受けて操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）を出力する。
モータ５内の制御回路と協働するモータ角速度検出器１３は、モータ５のモータ角速度ｗを受けてモータ角速度信号ｗ（ｓ）を出力する。

モータ角加速度検出器１４は、モータ角速度信号ｗ（ｓ）を微分して、モータ角加速度信号Ａｍ（ｓ）を出力する。
ハンドル角センサ９（図１）を含むハンドル角検出器１５は、ハンドル角θｈを受けてハンドル角信号θｈ（ｓ）を出力する。
操舵トルク変化率演算手段１６は、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）を受けて操舵トルク変化率信号ｄＴｈ（ｓ）を出力する。
ハンドル角速度演算手段１７は、ハンドル角信号θｈ（ｓ）を微分して、ハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）を出力する。

外乱発生検出手段２３は、操舵トルク変化率信号ｄＴｈ（ｓ）およびハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）を受けて外乱発生を検出し、外乱トルク検出信号Ｄ＿ｆｌａｇ（ｓ）を出力する。外乱発生検出手段２３の具体的構成は、公知の技術（たとえば、特開２００２−２６４８３２号公報参照）により実現可能である。

補助トルク決定ブロック１８は、車速信号Ｖ（ｓ）と、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）と、モータ角速度信号ｗ（ｓ）と、モータ加速度信号Ａｍ（ｓ）と、外乱トルク検出信号Ｄ＿ｆｌａｇ（ｓ）とを受けて、モータ５が発生する補助トルクＴｓに対応する補助トルク信号Ｔｓ（ｓ）を発生する。
モータ電流決定器１９は、補助トルク信号Ｔｓ（ｓ）を受けて、実際に補助トルクＴｓを発生させるための、モータ５の駆動電流Ｉｍに対する電流目標値Ｉｒ（ｓ）を出力する。

モータ電流比較器２０、モータ駆動器２１およびモータ電流検出器２２は、モータ５を駆動するために設けられている。
モータ電流検出器２２は、モータ５の実際の駆動電流Ｉｍに相当するモータ駆動電流信号Ｉｍ（ｓ）を出力する。

モータ電流比較器２０は、電流目標値Ｉｒ（ｓ）とモータ駆動電流信号Ｉｍ（ｓ）とを比較し、両者の電流偏差（Ｉｒ（ｓ）−Ｉｍ（ｓ））を出力する。
モータ駆動器２１は、電流目標値Ｉｒ（ｓ）と駆動電流信号Ｉｍ（ｓ）との電流偏差を「０」とするように、モータ５を駆動する。

図３は図２内の補助トルク決定ブロック１８の機能構成を示すブロック図である。
図３において、補助トルク決定ブロック１８は、アシストマップ補償器３０と、慣性補償器３１と、粘性補償器３２と、外乱補償器３３と、加算器３４とを備えている。
補助トルク決定ブロック１８内の外乱補償器３３の詳細機能に関しては、この発明の主要件に相当するので後述する。

アシストマップ補償器３０は、車速信号Ｖ（ｓ）および操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）を受けて、アシストマップ補償トルク信号ｍａｐ（ｓ）を出力する。
慣性補償器３１は、車速信号Ｖ（ｓ）およびモータ角加速度信号Ａｍ（ｓ）を受けて、慣性補償トルク信号ｉｎｅｒ（ｓ）を出力する。
粘性補償器３２は、車速信号Ｖ（ｓ）およびモータ角速度信号ｗ（ｓ）を受けて、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力する。
外乱補償器３３は、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）とハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）と外乱トルク検出信号Ｄ＿ｆｌａｇ（ｓ）とを受けて、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。

なお、図１〜図３では、補助トルク決定ブロック１８の補償器機能として、アシストマップ補償器３０と、慣性補償器３１と、粘性補償器３２と、外乱補償器３３とに限定したが、この他に様々な補償器機能を備えていてもよい。
同様に、補助トルク決定ブロック１８への入力信号として、車速信号Ｖ（ｓ）と、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）と、モータ角加速度信号Ａｍ（ｓ）と、モータ角速度信号ｗ（ｓ）と、ハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）と外乱トルク検出信号Ｄ＿ｆｌａｇ（ｓ）とに限定したが、この他にも様々な入力信号を用いてもよい。

次に、図１〜図３とともに、図４のタイミングチャート（外乱補償器３３が無い場合）を参照しながら、補助トルク決定ブロック１８内の外乱補償器３３の必要性について詳細に説明する。
図４には、轍などによる外乱が発生した場合のステアリング軸２における動的な状態量（ハンドル角θｈ、ハンドル角速度ｄθｈ）と、静的な状態量（操舵トルクＴｈ）との相互関係が時間変化で示されている。

図４において、左側（ａ）には、運転者がハンドル１を弱く保持（保舵）した場合（たとえば、片手保舵状態や、ハンドル１に手を添えている状態など）の各状態量が示されており、右側（ｂ）には、運転者がハンドル１を強く保持（保舵）した場合の各状態量が示されている。

図４（ａ）、（ｂ）のいずれの場合にも、外乱トルクによる「ハンドル取られ」が発生しているが、その発生傾向に違いがある。
すなわち、図４（ａ）内の破線枠から分かるように、運転者がハンドル１を弱く保持しているときに外乱が発生した場合には、ハンドル１が多く回るので、動的な状態量への影響が大きくなる。一方、図４（ｂ）内の破線枠のように、運転者がハンドル１を強く保持している場合には、ハンドル１が回りにくいので、動的な状態量への影響は小さいが、静的な状態量への影響が大きくなる。

図４（ａ）、（ｂ）のように、運転者の保舵状況によって、静的な状態量および動的な状態量への影響度合いが変化するので、静的な状態量と動的な状態量との両方を適切に抑制する必要がある。
この発明の実施の形態１によれば、静的な状態量と動的な状態量とに基づき、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を決定することにより、両方の状態量への影響を低減することができる。

次に、図５を参照しながら、この発明の特徴である外乱補償器３３の具体的な動作について説明する。
図５は補助トルク決定ブロック１８内の外乱補償器３３（図３）の具体的な機能構成を示すブロック図である。
図５において、外乱補償器３３は、第１のゲインＧ１を有する乗算器４０と、第２のゲインＧ２を有する乗算器４１と、乗算器４０、４１の出力パラメータ値を加算する加算器４２と、加算器４２の出力値に上下限を設定する上下限設定手段４３と、外乱補償トルク決定手段４４とを備えている。

以下、図６のフローチャートを参照しながら、図５に示した外乱補償器３３内の各ブロックの一連の動作について説明する。
図６において、動作ルーチンの開始（ＳＴＡＲＴ）から終了（ＥＮＤ）までの間には、ステップＳ１〜Ｓ９の処理が含まれている。

また、図５内に示すように、ステップＳ１は乗算器４０の処理に対応し、ステップＳ２は乗算器４１の処理に対応し、ステップＳ３は加算器４２の処理に対応する。さらに、ステップＳ４は上下限設定手段４３の処理に対応し、ステップＳ５〜Ｓ８は外乱補償トルク決定手段４４の処理に対応する。

まず、外乱補償器３３は、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）をメモリに読み込み、乗算器４０において、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）に第１のゲインＧ１を乗算して、第１のパラメータＰａ１（ｓ）を求める（ステップＳ１）。
また、ハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）をメモリに読み込み、乗算器４０において、ハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）に第２のゲインＧ２を乗算して、第２のパラメータＰａ２（ｓ）を求める（ステップＳ２）。

次に、加算器４２において、第１のパラメータＰａ１（ｓ）と第２のパラメータＰａ２（ｓ）とを加算して、加算パラメータ値Ｐａ＿ｓｕｍ（ｓ）を求める（ステップＳ３）。
この際、第１および第２のパラメータＰａ１（ｓ）、Ｐａ２（ｓ）に、それぞれ不感帯を設定してもよい。

続いて、上下限値設定手段４３において、加算パラメータ値Ｐａ＿ｓｕｍ（ｓ）があらかじめ設定されている上下限値を超えている場合は上下限クリップ処理を行う（ステップＳ４）。
このとき、あらかじめ設定されている上下限値は、車速信号Ｖ（ｓ）に応じて可変設定されてもよい。また、第１および第２のパラメータＰａ１（ｓ）、Ｐａ２（ｓ）のそれぞれに、上下限値を設定してもよい。

次に、外乱トルク検出信号Ｄ＿ｆｌａｇ（ｓ）をメモリに読み込み（ステップＳ５）、外乱補償トルク決定手段４４において、外乱トルク検出信号Ｄ＿ｆｌａｇ（ｓ）の有無または大小に基づいて、外乱発生状態であるか否かを判定する（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、外乱発生状態である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を、ステップＳ４の演算結果である制限補償値Ｐｒｅ＿ｄｉｓｔ（ｓ）として（ステップＳ７）、ステップＳ９に進む。
一方、ステップＳ６において、外乱発生状態でない（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を「０」として（ステップＳ８）、ステップＳ９に進む。

最後に、外乱補償トルク決定手段４４は、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を出力し（ステップＳ９）、図６の処理ルーチンを終了する。
以下、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）は、補助トルク決定ブロック１８内の加算器３４（図３）に入力され、アシストマップ補償トルク信号ｍａｐ（ｓ）、慣性補償トルク信号ｉｎｅｒ（ｓ）および粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）とともに加算されて、補助トルク信号Ｔｓ（ｓ）として補助トルク決定ブロック１８から出力される。

このように、静的な状態量である操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）と、動的な状態量であるハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）とに基づいて、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を決定することにより、結果として、静的な状態量への影響と動的な状態量への影響の両方を適切に抑制することが可能となる。

ここで、図７のタイミングチャート（外乱補償器３３が有る場合）を参照しながら、この発明の実施の形態１を適用した場合の効果について説明する。
図７においては、前述の図４と同様に、轍などによる外乱が発生した場合のステアリング軸２における動的な状態量（ハンドル角θｈ、ハンドル角速度ｄθｈ）と、静的な状態量（操舵トルクＴｈ）との時間変化が、保舵状況に応じて示されている。

図７において、実線の挙動曲線は、外乱補償器３３が有る場合の挙動を示し、破線の挙動曲線は、外乱補償器３３が無い場合（図４）の挙動を示しており、外乱補償器３３の有無による差異を対比して示している。
外乱補償器３３は、上述したように、静的な状態量と動的な状態量との両方を考慮して外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を決定するので、図７に示すように、運転者の保舵状況によらず、静的な状態量および動的な状態量への影響を適切に抑制（白抜き矢印参照）することが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置は、運転者による車両のステアリング軸２への操舵トルクＴｈを検出する操舵トルク検出手段（トルクセンサ４、操舵トルク検出器１２）と、少なくとも操舵トルクＴｈに応じた補助トルクＴｓを発生するモータ５と、車両に対する外乱の発生を検出する外乱発生検出手段２３と、外乱発生検出手段２３が外乱の発生を検出した際に、モータ５への外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）（外乱補償トルク指令値）を決定する外乱補償器３３とを備えている。

外乱補償器３３は、ステアリング軸２に発生する静的な状態量に基づく第１のパラメータＰａ１（ｓ）と、ステアリング軸２に発生するか、または、車両の挙動に表れる動的な状態量に基づく第２パラメータＰａ２（ｓ）とを用いて、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を決定する。

具体的には、外乱補償器３３は、あらかじめ設定された第１のゲインＧ１と第２のゲインとを有する。第１のパラメータＰａ１（ｓ）は、外乱による静的な状態量への影響が小さくなるように、静的な状態量に第１のゲインＧ１を乗算した値であり、第２のパラメータＰａ２（ｓ）は、外乱による動的な状態量への影響が小さくなるように、動的な状態量に第２のゲインＧ２を乗算した値であり、外乱補償器３３は、第１のパラメータＰａ１（ｓ）と第２のパラメータＰａ２（ｓ）とを加算することにより外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を決定する。

これにより、轍や横風、カントのような外乱が発生した場合に、外乱による動的な状態量と静的な状態量との両方に対する影響を考慮して、外乱の影響を軽減するために最適な外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を発生して、運転者の負荷軽減と安定な操舵状態との両方を実現することができる。

静的な状態量は、操舵トルクＴｈまたは車両の車輪７が路面から受ける路面反力トルクＴａを含み、動的な状態量は、ステアリング軸２のハンドル角θｈおよびハンドル角速度ｄθｈ、車両のヨーレート、横加速度および横滑り角のうちの少なくとも１つを含む。

また、外乱補償器３３は、上下限設定手段４３を含み、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）に上限値および下限値を設定することにより、通常の動作範囲内で補助トルクＴｓを補正する。
さらに、必要であれば、外乱補償器３３は、第１および第２のパラメータＰａ１（ｓ）、Ｐａ２（ｓ）のそれぞれに不感帯を設定し、無駄なハンチング制御を回避する。

なお、上記実施の形態１では、第１のパラメータＰａ１（ｓ）を決定するために、操舵トルク信号Ｔｈ（ｓ）を用いたが、操舵トルクＴｈに基づいて決定されるアシストマップ補償トルク信号ｍａｐ（ｓ）のように、操舵トルクＴｈに相当する状態量や、操舵トルクＴｈに基づくモータ駆動電流信号Ｉｍ（ｓ）を使用しても同義である。

また、第２のパラメータＰａ２（ｓ）を決定するために、ハンドル角速度信号ｄθｈ（ｓ）を用いたが、ハンドル角速度ｄθｈに対して１／Ｇｒ倍の関係にあるモータ角速度信号ｗ（ｓ）を使用しても同義である。また、ハンドル角速度ｄθｈに代えて、単にハンドル角θｈを使用してもよい。

また、第１のパラメータＰａ１（ｓ）を決定するために、ステアリング軸２に発生する静的な状態量である路面反力トルクＴａを用いてもよく、操舵トルクＴｈおよび路面反力トルクＴａの両方を用いてもよい。
このように、路面反力トルクＴａを用いることにより、路面から発生する外乱トルクを高精度に検出することが可能となり、外乱による影響をさらに効果的に抑制することが可能となる。

なお、路面反力トルクＴａは、タイヤ７に検出器（ロードセルなど）を取り付けることによって求めることができる。または、公知（たとえば、特開２００３−３１２５２１号公報）のように、車両用操舵制御装置の制御ユニット８を構成するマイクロコンピュータにより、路面反力トルクＴａを演算で求めることもできる。

また、第２のパラメータＰａ２（ｓ）を決定するために、車両挙動に表れる動的な状態量（ヨーレート、横加速度、横滑り角、のいずれか）を用いることや、ステアリング軸２および車両に表れる動的な状態量を複数用いてもよい。
このように、車両挙動を表す動的な状態量に基づいて第２のパラメータＰａ２（ｓ）を決定することにより、外乱による車両挙動への影響を効果的に抑制可能となる。この結果、第１のパラメータＰａ１（ｓ）により得られる操舵感の向上と、第２のパラメータＰａ２（ｓ）により得られる安定した車両挙動との両立が可能となる。
なお、ヨーレートはヨーレートセンサ、横加速度は横加速度センサ、横滑り角は横滑り角センサを取り付ける構成とすることで検出することができる。

さらに、外乱補償器３３は、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）の決定において、車速信号Ｖ（ｓ）を使用しなかったが、車両の車速Ｖに応じて外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を補正してもよい。
すなわち、あらかじめ設定された車速信号Ｖ（ｓ）のマップにより、外乱補償トルク信号ｄｉｓｔ（ｓ）を補正してもよく、第１および第２のゲインＧ１、Ｇ２を車速信号Ｖ（ｓ）に応じて補正してもよい。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 図１内の制御ユニットの機能構成を具体的に示すブロック図である。 図２内の補助トルク決定ブロックの機能構成を具体的に示すブロック図である。 外乱（轍）によるハンドル取られ状態を説明するためのタイミングチャートである。 図３内の外乱補償器の機能構成を具体的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による外乱補償器の一連動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による外乱補償器の効果を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１ ハンドル、２ ステアリング軸、４ トルクセンサ、５ モータ、７ タイヤ、８ 制御ユニット（ＥＣＵ）、９ ハンドル角センサ、１０ ステアリング機構、１１ 車速検出器、１２ 操舵トルク検出器、１３ モータ角速度検出器、１４ モータ角加速度検出器、１５ ハンドル角検出器、１６ 操舵トルク変化率演算手段、１７ ハンドル角速度演算手段、１８ 補助トルク決定ブロック、１９ モータ電流決定器、２０ モータ電流比較器（減算器）、２１ モータ駆動器、２２ モータ電流検出器、２３ 外乱発生検出手段、３０ アシストマップ補償器、３１ 慣性補償器、３２ 粘性補償器、３３ 外乱補償器、４０、４１ 乗算器、４２ 加算器、４３ 上下限設定手段、４４ 外乱補償トルク決定手段、ｄｉｓｔ（ｓ） 外乱補償トルク信号（外乱補償トルク指令値）、Ｇ１ 第１のゲイン、Ｇ２ 第２のゲイン、Ｐａ１（ｓ） 第１のパラメータ、Ｐａ２（ｓ） 第２のパラメータ。

Claims (6)

1. 運転者による車両のステアリング軸への操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   少なくとも前記操舵トルクに応じた補助トルクを発生するモータと、
   前記車両に対する外乱の発生を検出する外乱発生検出手段と、
   前記外乱発生検出手段が外乱の発生を検出した際に、前記モータへの外乱補償トルク指令値を決定する外乱補償器とを備え、
   前記外乱補償器は、
   前記ステアリング軸に発生する静的な状態量に基づく第１のパラメータと、
   前記ステアリング軸に発生するか、または、前記車両の挙動に表れる動的な状態量に基づく第２パラメータとを用いて、
   前記外乱補償トルク指令値を決定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 前記外乱補償器は、あらかじめ設定された第１のゲインと第２のゲインとを有し、
   前記第１のパラメータは、前記外乱による前記静的な状態量への影響が小さくなるように、前記静的な状態量に前記第１のゲインを乗算した値であり、
   前記第２のパラメータは、前記外乱による前記動的な状態量への影響が小さくなるように、前記動的な状態量に前記第２のゲインを乗算した値であり、
   前記外乱補償器は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとを加算することにより前記外乱補償トルク指令値を決定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵制御装置。
3. 前記静的な状態量は、前記操舵トルクまたは前記車両の車輪が路面から受ける路面反力トルクを含み、
   前記動的な状態量は、前記ステアリング軸のハンドル角およびハンドル角速度、前記車両のヨーレート、横加速度および横滑り角のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用操舵制御装置。
4. 前記外乱補償器は、前記車両の車速に応じて前記外乱補償トルク指令値を補正することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。
5. 前記外乱補償器は、前記外乱補償トルク指令値に、上限値および下限値を設定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。
6. 前記外乱補償器は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとに、それぞれ不感帯を設定することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。

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