JP5061768B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。

従来、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置として、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳアクチュエータ）を備えた車両用操舵装置がある。そして、その多くは、操舵速度に基づくダンパ補償制御の実行により、ステアリング特性の向上（主として高速走行時における過剰舵角の抑制）を図る構成となっている。
特開２００５−２９７７１９号公報

ところで、低μ路走行時等、車両安定性の低い状況では、車両のヨーモーメントと反対方向の舵角を与えるステアリング操作、即ち素早くカウンタ操舵を行うことにより、車両姿勢の安定化が図られる。

しかしながら、上記のダンパ補償制御は、操舵速度を減衰させる、即ち素早いステアリングの動きにブレーキをかける制御である。つまり、カウンタ操舵を行う際の素早いステアリング操作もまた、当該ダンパ補償制御の制約を受けることになる。そして、特に、特許文献１に記載の車両用操舵装置のような伝達比可変装置を備えるものにおいては、上記ダンパ補償制御による減衰作用に当該伝達比可変装置の作動に伴う反力トルクが加わることで運転者に違和感を与えるおそれがあり、これが適切なカウンタ操舵の実行を妨げる一因となるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、良好な操舵フィーリングを確保するとともに、車両の安定性に応じた適切なカウンタ操舵の実行を可能とする車両用操舵装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、基本アシスト成分に、操舵速度に基づくダンパ補償成分を重畳することにより、前記操舵力補助装置に発生させるべき目標アシスト力を演算する車両用操舵装置であって、車両安定性を判定する判定手段を備え、前記制御手段は、前記車両安定性の低い場合には、前記ダンパ補償成分を低減するように構成され、ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりステアリングと前記転舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置を備え、前記伝達比可変装置は、車両がオーバーステア状態にある場合には、ヨーモーメントと逆方向に前記第２の舵角を変更すべく作動するものであって、前記制御手段は、前記ヨーモーメントと逆方向に前記第２の舵角を変更すべく伝達比可変装置が作動するオーバーステア制御時において、前記ダンパ補償成分の低減を実行するとともに、前記オーバーステア制御が収束局面にある場合には、前記ダンパ補償成分を増大させること、を要旨とする。

即ち、車両安定性の低い状態においては、速やかに運転者によるカウンタ操舵が行われることが望ましい。その点、上記構成のように、操舵速度を減衰するダンパ補償制御を弱めることで、素早いカウンタ操舵の実行が容易になる。その結果、運転者による適切なカウンタ操舵の実行を促して、速やかに車両姿勢を安定化させることができるようになる。

また、ダンパ補償制御による減衰作用にオーバーステア制御時のモータ反力が加わることにより生ずる違和感の発生を抑えて、良好な操舵フィーリングを実現することができる。また、オーバーステア制御の実行によるカウンタ方向の舵角発生により車両姿勢が安定化している状況においては、運転者による過剰なカウンタ操舵は、かえって車両姿勢の不安定化を招くおそれがある。しかしながら、上記構成によれば、操舵速度を減衰するためのダンパ補償を強化することにより、こうした過剰なカウンタ操舵の発生を抑制することができる。その結果、当該過剰なカウンタ操舵に起因する車両姿勢の不安定化を防止することが可能になるとともに、速やかにそのオーバーステア制御を収束させて、いち早く通常制御に復帰させることができる。
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記収束局面が初期段階であるほど、より大きく前記ダンパ補償成分を増大させること、を要旨とする。
即ち、過剰なカウンタ操舵の影響は、そのカウンタ方向の舵角、即ちモータ駆動に基づく第２の舵角がより多く残存するオーバーステア制御収束局面の初期段階ほど大となる。その点、上記構成によれば、過剰なカウンタ操舵の影響が大きい場合ほど、より効果的に、当該過剰なカウンタ操舵の発生を抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、車両がオーバーステア状態にある場合において、当該オーバーステア状態の進行速度が速いと推定される場合ほど、前記車両安定性が低いと判定すること、を要旨とする。

即ち、オーバーステア状態の進行速度が速いときほど、その車輌姿勢は所謂スピンモードに入りやすくなる。従って、上記構成により、車輌安定性の的確な判定が可能になる。
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記車両安定性が低いほど、より大きく前記ダンパ補償成分を低減すること、を要旨とする。

即ち、より車両安定性が低い場合ほど、運転者によるカウンタ操舵の重要性が高くなる。その点、上記構成によれば、その重要性が高い場合ほど、素早いカウンタ操舵の実行が容易になる。その結果、効果的に適切なカウンタ操舵の実行を促して、より速やかに車両姿勢を安定化させることができるようになる。

本発明によれば、良好な操舵フィーリングを確保するとともに、車両の安定性に応じた適切なカウンタ操舵の実行を可能とする車両用操舵装置を提供することができる。

以下、本発明を伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の車両用操舵装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング（ハンドル）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラック＆ピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラック＆ピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により転舵輪６の舵角、即ち転舵角が可変することにより、車両の進行方向が変更される。

本実施形態の車両用操舵装置１は、ステアリング２の舵角（操舵角）に対する転舵輪６の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ７と、該ギヤ比可変アクチュエータ７の作動を制御するＩＦＳＥＣＵ８とを備えている。

詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト９とラック＆ピニオン機構４に連結される第２シャフト１０とからなり、ギヤ比可変アクチュエータ７は、第１シャフト９及び第２シャフト１０を連結する差動機構１１と、該差動機構１１を駆動するモータ１２とを備えている。そして、ギヤ比可変アクチュエータ７は、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト１０に伝達することにより、ラック＆ピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）する。

つまり、図２及び図３に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ７は、ステアリング操作に基づく転舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく転舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する転舵輪６の転舵角θtの比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させる。そして、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ１２に対する駆動電力の供給を通じてギヤ比可変アクチュエータ７の制御を制御し、これにより操舵角θsと転舵角θtとの間の伝達比（ギヤ比）を制御する（ギヤ比可変制御）。

尚、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsに対する転舵角θtのギヤ比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／転舵角θt）で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる（転舵角θt大、図２参照）。そして、逆方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる（転舵角θt小、図３参照）。そして、本実施形態では、ステア転舵角θtsが第１の舵角を構成し、ＡＣＴ角θtaが第２の舵角を構成する。

また、図１に示すように、車両用操舵装置１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１７と、該ＥＰＳアクチュエータ１７の作動を制御する制御手段としてのＥＰＳＥＣＵ１８とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１７は、その駆動源であるモータ２２がラック５に設けられた所謂ラックアシスト型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ２２が発生するアシストトルクは、ボール螺子機構（図示略）を介してラック５に伝達される。そして、ＥＰＳＥＣＵ１８は、このモータ２２が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。

本実施形態では、上記のギヤ比可変アクチュエータ７を制御するＩＦＳＥＣＵ８、及びＥＰＳアクチュエータ１７を制御するＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク（CAN：Controller Area Network）２３を介して接続されており、該車内ネットワーク２３には、車両状態量を検出するための複数のセンサが接続されている。具体的には、車内ネットワーク２３には、操舵角センサ２４、トルクセンサ２５、車輪速センサ２６ａ，２６ｂ、横Ｇセンサ２８、車速センサ２９、ブレーキセンサ３０、及びヨーレイトセンサ３１が接続されている。そして、上記各センサにより検出される複数の車両状態量、即ち操舵角θs、操舵トルクτ、車輪速Ｖtr，Ｖtl、転舵角θt、スリップ角θsp、車速Ｖ、ブレーキ信号Ｓbk、及びヨーレイトＲyは、車内ネットワーク２３を介してＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８に入力される。

尚、本実施形態では、転舵角θtは、操舵角θsにラック＆ピニオン機構４のベースギヤ比を乗じた値、即ちステア転舵角θtsにＡＣＴ角θtaを加算することにより求められ、スリップ角θspは、横Ｇセンサ２８により検出される横方向加速度及びヨーレイトＲyに基づいて求められる。また、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク２３を介した相互通信により、制御信号の送受信を行う。そして、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク２３を介して入力された上記各車両状態量及び制御信号に基づいて、上記のギヤ比可変制御及びパワーアシスト制御を統合的に実行する。

次に、本実施形態のステアリング装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
図４は、本実施形態の車両用操舵装置１の制御ブロック図、図５は、ＩＦＳＥＣＵ側の演算処理手順を示すフローチャート、そして、図６は、ＥＰＳＥＣＵ側の演算処理手順を示すフローチャートである。尚、図４中の各制御ブロックは、ＩＦＳＥＣＵ側及びＥＰＳＥＣＵ側にそれぞれ設けられた情報処理装置（マイコン）が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。

図４に示すように、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ制御信号を出力するマイコン３３と、モータ制御信号に基づいてモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路３４とを備えている。
本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ７の駆動源であるモータ１２には、ブラシレスモータが採用されている。そして、駆動回路３４は、マイコン３３から入力されるモータ制御信号に基づいて、モータ１２に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する構成となっている。

詳述すると、本実施形態のマイコン３３は、ＩＦＳ制御演算部３５、ギヤ比可変制御演算部３６、及びＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７を備えており、各制御演算部は、それぞれ入力される車両状態量に基づいて、その目的に応じたＡＣＴ角θtaの制御成分（及び制御信号）を演算する。そして、マイコン３３は、その演算された各制御成分に基づいて、モータ１２、即ちギヤ比可変アクチュエータ７の作動を制御するためのモータ制御信号を生成する。

ＩＦＳ制御演算部３５には、操舵角θs、転舵角θt、車速Ｖ、車輪速Ｖtr，Ｖtl、ブレーキ信号Ｓbk、ヨーレイトＲy及びスリップ角θspが入力される。そして、ＩＦＳ制御演算部３５は、これらの車両状態量に基づいて、所謂アクティブステア機能、即ち車両モデルに基づき車両のヨーモーメントを制御するためのＡＣＴ角θtaの制御成分の演算、並びに関連する制御信号の演算を行う（ＩＦＳ制御演算）。

具体的には、ＩＦＳ制御演算部３５は、入力される上記各状態量に基づいて、車両のステアリング特性（ステア特性）を判定する。そして、そのステア特性に応じたアクティブステア機能を実現するためのＡＣＴ角θtaの制御成分として、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、及びＵＳ制御ゲインＫusを演算する。

ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*は、主として車両のステア特性がオーバーステア（ＯＳ）である場合に対応する制御成分であり、このＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*に基づいて、ヨーモーメントの方向と逆方向の舵角（カウンタステア）を与えるべくＡＣＴ角θtaを変更するオーバーステア制御が実行される。また、ＵＳ制御ゲインＫusは、ステア特性がアンダーステア（ＵＳ）である場合に、切り込み操作に対する転舵角θtの変化量を小さくする、即ち転舵輪６の切れ角を小さくするための制御ゲインであり、当該ＵＳ制御ゲインＫusは、上記ギヤ比可変制御演算部３６へと出力される。そして、このＵＳ制御ゲインＫusにより、ギヤ比可変制御演算部３６の演算する制御成分（の絶対値）が低減されることにより、上記のようなアンダーステア制御が実行される。

尚、本実施形態では、上記ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*及びＵＳ制御ゲインＫusは、ステア特性判定の判定結果を示すＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_st、及び同じくＩＦＳ制御演算部３５において生成されるドライバ操舵状態Ｓt_dsとともに、制御信号としてＥＰＳＥＣＵ１８に出力される（図１参照）。ここで、ドライバ操舵状態Ｓt_dsは、ステアリング２の操作方向及び操作量に応じて連続的に変化するアナログ値により表現され、その操作方向（「切り込み」又は「切り戻し」）は符号（正／負）に、その操作量は、大きさ（絶対値）に示されている。そして、これらの各制御信号に基づいて、ＥＰＳＥＣＵ１８が、上記のようなアクティブステア制御と協調したパワーアシスト制御を実行する構成となっている。

一方、ギヤ比可変制御演算部３６には、操舵角θs、転舵角θt及び車速Ｖが入力される。そして、ギヤ比可変制御演算部３６は、これらの車両状態量（及び制御信号）に基づいて、車速Ｖに応じてギヤ比を可変させるための制御成分としてギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算する（ギヤ比可変制御演算）。

また、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。尚、操舵速度ωsは、操舵角θsを微分することにより演算される（以下同様）。そして、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７は、これら車速Ｖ及び操舵速度ωsに基づいて操舵速度に応じて、車両の応答性を向上させるための制御成分としてＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*を演算する（ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算）。

ＩＦＳ制御演算部３５、ギヤ比可変制御演算部３６及びＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７は、上記各演算により演算された各制御成分、即ちＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及びＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*を加算器３８ａに出力する。そして、この加算器３８ａにおいて、これらＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及びＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*が重畳されることによりＡＣＴ角θtaの制御目標となるＡＣＴ指令角θta*が演算される。

加算器３８ａにて演算されたＡＣＴ指令角θta*は、Ｆ／Ｆ制御演算部３９及びＦ／Ｂ制御演算部４０に入力される。また、Ｆ／Ｂ制御演算部４０には、モータ１２に設けられた回転角センサ４１により検出されるＡＣＴ角θtaが入力される。そして、Ｆ／Ｆ制御演算部３９は、入力されたＡＣＴ指令角θta*に基づくフィードフォワード演算により制御量εffを演算し、Ｆ／Ｂ制御演算部４０は、ＡＣＴ指令角θta*及びＡＣＴ角θtaに基づくフィードバック演算により制御量εfbを演算する。

Ｆ／Ｆ制御演算部３９及びＦ／Ｂ制御演算部４０は、演算された制御量εff及び制御量εfbを加算器３８ｂに出力する。そして、同加算器３８ｂにおいて、これら制御量εff及び制御量εfbが重畳されることにより電流指令が演算され、当該電流指令は、モータ制御信号出力部４２へと出力される。そして、モータ制御信号出力部４２は、その入力された電流指令に基づいてモータ制御信号を生成し駆動回路３４に出力する。

即ち、図５のフローチャートに示すように、マイコン３３は、車両状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ１０１）、先ずＩＦＳ制御演算を行い（ステップ１０２）、続いてギヤ比可変制御演算（ステップ１０３）、及びＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算を行う（ステップ１０４）。そして、マイコン３３は、上記ステップ１０２〜ステップ１０４の各演算処理を実行することにより演算されたＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及びＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*を重畳し、これによりＡＣＴ角θtaの制御目標となるＡＣＴ指令角θta*を演算する。

次に、マイコン３３は、この演算されたＡＣＴ指令角θta*に基づいてフィードフォワード演算（ステップ１０５）及びフィードバック演算（ステップ１０６）を行うことにより電流指令を演算し、その電流指令に基づいてモータ制御信号の出力を行う（ステップ１０７）。そして、車内ネットワーク２３を介して、その他の上記各種制御信号、即ちＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ＵＳ制御ゲインＫus、ＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_st、及びドライバ操舵状態Ｓt_dsをＥＰＳＥＣＵ１８に出力する（ステップ１０８）。

一方、ＥＰＳＥＣＵ１８もまた、上記ＩＦＳＥＣＵ８と同様に、マイコン４３と、駆動回路４４とを備えている。尚、本実施形態では、ＥＰＳアクチュエータ１７の駆動源であるモータ２２もまた、ブラシレスモータが採用されている。そして、駆動回路４４は、マイコン４３から入力されるモータ制御信号に基づいて、モータ２２に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する構成となっている。

詳述すると、マイコン４３は、アシスト制御部４５、トルク慣性補償制御部４６、ステアリング戻し制御部４７、及びダンパ補償制御部４８を備え、これら各制御部は、それぞれ入力される車両状態量に基づいてモータ２２が発生するアシストトルクの制御成分を演算する。

詳述すると、アシスト制御部４５には、操舵トルクτ及び車速Ｖが入力されるようになっており、同アシスト制御部４５は、これら操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、アシスト力の基礎的な制御成分として基本アシスト電流指令Ｉas*を演算する。具体的には、操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど大きな基本アシスト電流指令Ｉas*が演算される。

また、トルク慣性補償制御部４６には、操舵トルクτの微分値である操舵トルク微分値dτ及び車速Ｖが入力される。そして、トルク慣性補償制御部４６は、ＥＰＳの慣性による影響を補償するための制御成分として慣性補償電流指令Ｉti*を演算する。

尚、「トルク慣性補償制御」は、モータやアクチュエータ等の慣性により発生するステアリング操作における「切り始め」時の「引っ掛かり感（追従遅れ）」、及び「切り終わり」時の「流れ感（オーバーシュート）」を抑制するための制御である。そして、このトルク慣性補償制御には、操舵系に生じた振動を抑制する効果がある。

ステアリング戻し制御部４７には、車速Ｖ、操舵トルクτ、及び転舵角θtが入力され、同ステアリング戻し制御部４７は、これら各状態量に基づいて、ステアリング２の戻り特性を改善するための制御成分であるステアリング戻し電流指令Ｉsb*を演算する。

また、ダンパ補償制御部４８には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。そして、ダンパ補償制御部４８は、これら操舵速度ωs及び車速Ｖ）に基づいて、操舵速度ωs減衰させる補償成分であるダンパ補償電流指令Ｉdp*を演算する。尚、こうしたダンパ補償成分には、ステアリング特性の改善（主として高速走行時における過剰舵角の抑制）を図る効果がある。

具体的には、図７に示すように、本実施形態のダンパ補償制御部４８は、操舵速度ωsと基礎補償量εdpとが関連付けられたマップ４８ａ、及び車速Ｖと車速ゲインＫvとが関連付けられたマップ４８ｂを備えている。マップ４８ａにおいて、基礎補償量εdpは、入力される操舵速度ωsの絶対値が大きいほど、より大きく当該操舵速度ωsを減衰するような値となるように設定されている。同様に、マップ４８ｂにおいて、車速ゲインＫvは、車速Ｖが大きくなるほど大きな値となるように設定されている。そして、ダンパ補償制御部４８は、これらの各マップ４８ａ，４８ｂを参照することにより求められた基礎補償量εdp及び車速ゲインＫvを乗ずることによりダンパ補償電流指令Ｉdp*を演算する。

また、マイコン４３は、上記各制御部に加え、上述のアクティブステア制御時の操舵フィーリングを改善すべく、当該アクティブステア制御と協調したパワーアシスト制御を実行するためのＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを演算するＩＦＳトルク補償制御部４９を備えている。

本実施形態では、ＩＦＳトルク補償制御部４９には、操舵角θs及び操舵速度ωsとともに、車内ネットワーク２３を介してＩＦＳＥＣＵ８側から出力された上記の各種制御信号、即ちＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ＵＳ制御ゲインＫus、ＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_st、及びドライバ操舵状態Ｓt_ds、が入力される。そして、ＩＦＳトルク補償制御部４９は、これら入力される各状態量、及び制御信号に制御信号に基づいてＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを演算する。

具体的には、ＩＦＳトルク補償制御部４９は、オーバーステア時には、運転者にカウンタ操舵を促すアシスト力付与が実行されるようなＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを演算し、アンダーステア時には、それ以上の操舵角の発生を抑制するアシスト力付与が実行されるようなＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを演算する。

本実施形態では、ＩＦＳトルク補償制御部４９において演算されたＩＦＳトルク補償ゲインＫifsは、アシスト制御部４５において演算された基本アシスト電流指令Ｉas*とともに乗算器５０に入力される。

乗算器５０においてＩＦＳトルク補償ゲインＫifsが乗ぜられることにより補正された補正後の基本アシスト電流指令Ｉas**は、その他の各種補償成分、即ち慣性補償電流指令Ｉti*、ステアリング戻し電流指令Ｉsb*、及びダンパ補償電流指令Ｉdp*（Ｉdp**）とともに、加算器５１に入力される。そして、同加算器５１において、これら各制御成分が基本アシスト電流指令Ｉas**に重畳されることにより、モータ２２が発生するアシストトルクの制御目標である電流指令が演算される。

加算器５１において演算された電流指令は、モータ制御信号出力部５２に入力される。また、モータ制御信号出力部５２には、電流センサ５３により検出される実電流及び回転センサ５４により検出される回転角が入力される。そして、モータ制御信号出力部５２は、これら電流指令、実電流及び回転角に基づいてフィードバック制御を行うことによりモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路４４に出力する。

即ち、図６のフローチャートに示すように、マイコン４３は、車両状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ２０１）、先ずアシスト制御演算を行う（ステップ２０２）。次に、トルク慣性補償制御演算（ステップ２０３）、ハンドル戻し制御演算（ステップ２０４）、及びダンパ補償制御演算を行い（ステップ２０５）、続いてＩＦＳトルク補償制御演算（ステップ２０６）を行う。

次に、マイコン４３は、上記ステップ２０２のアシスト制御演算により算出された基本アシスト電流指令Ｉas*にステップ２０６において算出されたＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを乗ずることにより同基本アシスト電流指令Ｉas*を補正する。そして、この補正後の基本アシスト電流指令Ｉas**に上記ステップ２０３〜ステップ２０５の各演算処理により算出された慣性補償電流指令Ｉti*、ステアリング戻し電流指令Ｉsb*、及びダンパ補償電流指令Ｉdp*を重畳することにより制御目標となる電流指令を算出し、その電流指令に基づいてモータ制御信号の出力を行う（ステップ２０７）。

（可変ダンパ補償制御）
次に、本実施形態の車両用操舵装置における可変ダンパ補償制御の態様について説明する。

上述のように、操舵速度を減衰するダンパ補償制御は、運転者による素早いカウンタ操舵の阻害要因となりうる。そして、特に、アクティブステア制御時には、その減衰作用に伝達比可変装置（ギヤ比可変アクチュエータ７）の作動に伴う反力トルクが加わることで、運転者に違和感を与えるおそれがある。

この点を踏まえ、本実施形態の車両用操舵装置１では、車両安定性、及び上記アクティブステア制御の実行状況に基づいて、そのダンパ補償制御の強さを変更する可変ダンパ補償制御が実行される。具体的には、運手者によるカウンタ操舵が行われる蓋然性の高い車両不安定時には、そのダンパ補償制御を弱めることで当該カウンタ操舵の実行を容易なものとする。更に、そのアクティブステア制御として自動的にカウンタ方向の舵角（ＡＣＴ角θta）を与えるオーバーステア制御の実行時において、当該オーバーステア制御が収束局面にある場合、即ちカウンタ方向の舵角発生により車両姿勢が安定化した後には、当該ダンパ補償制御を強化することにより、必要量を超えるカウンタ操舵の発生を抑制する。そして、これにより、良好な操舵フィーリングを確保するとともに、車両の安定性に応じた適切なカウンタ操舵の実行を可能とする構成となっている。

図４に示すように、本実施形態では、ＥＰＳＥＣＵ１８側のマイコン３３に設けられたＩＦＳトルク補償制御部４９は、上述のＩＦＳトルク補償ゲインＫifsとともに、上記のような可変ダンパ補償制御を実現するためのダンパ補償ゲインＫdpを演算する。

本実施形態では、このＩＦＳトルク補償制御部４９により演算されたダンパ補償ゲインＫdpは、ダンパ補償制御部４８により演算されたダンパ補償電流指令Ｉdp*とともに乗算器５５に入力される。そして、このダンパ補償ゲインＫdpの乗ずることにより補正されたダンパ補償電流指令Ｉdp**が加算器５１に入力され、基本アシスト電流指令Ｉas**及びその他の補償成分に重畳されることにより、そのダンパ補償制御の強さが変更される構成となっている。

詳述すると、図８に示すように、本実施形態のＩＦＳトルク補償制御部４９は、ＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを演算するＩＦＳトルク補償ゲイン演算部６１に加えて、ダンパ補償ゲイン演算部６２を備えている。そして、ＩＦＳトルク補償制御部４９は、このダンパ補償ゲイン演算部６２により演算されるダンパ補償ゲインＫdpを乗算器５５へと出力する。

さらに詳述すると、本実施形態のダンパ補償ゲイン演算部６２は、実行中のオーバーステア制御（ＯＳ制御）の状態が、カウンタ方向のＡＣＴ角θtaを拡大させる局面にあるのか（ＯＳ制御拡大局面）、或いは当該カウンタ方向のＡＣＴ角θtaを収束させる局面にあるのか（ＯＳ制御収束局面）を判定するＯＳ制御状態判定部６３を備えている。そして、このＯＳ制御状態判定部６３における判定結果に基づいて、そのダンパ補償ゲインＫdpの演算を実行する。

本実施形態では、ＯＳ制御状態判定部６３には、ＯＳ制御により発生させるべきＡＣＴ角θtaの制御成分であるＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、及びその微分値であるＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角速度ωifs*が入力されるようになっている。そして、ＯＳ制御状態判定部６３は、これらＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、及びＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角速度ωifs*に基づいて、実行中のオーバーステア制御が、拡大局面にあるのか、或いは収束局面にあるのかを判定する。

具体的には、図９のフローチャートに示すように、本実施形態のＯＳ制御状態判定部６３は、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*の方向（符号）とＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角速度ωifs*の方向（符号）とが同一であるかを判定する（ステップ３０１）。そして、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*の方向とＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角速度ωifs*の方向とが同一である場合（ステップ３０１：ＹＥＳ）には、ＯＳ制御拡大局面にあると判定し（ステップ３０２）、両者（θifs*，ωifs*）の方向が相違する場合（ステップ３０１：ＮＯ）には、ＯＳ制御収束局面にあると判定する（ステップ３０３）。

即ち、本実施形態のＯＳ制御状態判定部６３は、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*（の絶対値）の増加・減少傾向を監視する。そして、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*の絶対値が増加傾向にある場合には、ＯＳ制御拡大局面にあると判定し、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*の絶対値が減少傾向にある場合には、ＯＳ制御収束局面にあると判定する。

また、ＯＳ制御状態判定部６３は、上記ＯＳ制御状態判定の結果に応じて、その各局面の進行の度合いを評価する指標を演算する。具体的には、ＯＳ制御状態判定部６３は、上記ＯＳ制御状態判定によりＯＳ制御拡大局面にあると判定した場合には（ステップ３０１：ＹＥＳ、ステップ３０２）、その時点における車両姿勢の不安定性さを示す指標として不安定指数Ｘを演算する（ステップ３０４）。そして、ＯＳ制御収束局面にあると判定した場合には（ステップ３０１：ＮＯ、ステップ３０３）、そのＯＳ制御の収束の程度を示す指標として制御未収束指数Ｙを演算する（ステップ３０５）。

ここで、本実施形態のＯＳ制御状態判定部６３は、次の（１）（２）式を用いて、上記不安定指数Ｘ、及び制御未収束指数Ｙを演算する。尚、各式中の「α1」「α2」「β1」「β2」は係数である。

Ｘ＝|α1×θifs*＋β1×ωifs*| ・・・（１）
Ｙ＝|α2×θifs*＋β2×ωifs*| ・・・（２）
即ち、ＯＳ制御拡大局面において、より大きなカウンタ方向のＡＣＴ角θtaを発生させるべきＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*が存在している場合ほど、及び、より速く当該ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*が増大する方向に変化している場合ほど、車両安定性は低いと判定することができる。つまり、車両がオーバーステア状態にある場合において、当該オーバーステア状態の進行速度が速いと推定される場合ほど、その車輌姿勢は所謂スピンモードに入りやすくなり、その抑制を図るオーバーステア制御の制御量、及びその変化速度も大となる。従って、その監視を行うことにより車輌安定性を的確に判定することができる。そして、ＯＳ制御収束局面においては、より多くのＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*が残っている場合ほど、当該ＯＳ制御の収束の程度は低いものと判定することができる。

つまり、本実施形態における不安定指数Ｘは、その値が大きいほど、車両姿勢が不安定な状態にあることを示している。そして、制御未収束指数Ｙは、その値が大きいほど、当該ＯＳ制御が未収束であることを示すものとなっている。

このように、本実施形態のＯＳ制御状態判定部６３は、車両安定性判定部、つまり車両安定性を判定する判定手段としての機能、及びＯＳ制御の収束度を判定する第２の判定手段としての機能を有している。そして、本実施形態のダンパ補償ゲイン演算部６２は、そのＯＳ制御状態判定の結果として演算される不安定指数Ｘ又は制御未収束指数Ｙに基づいて、ダンパ補償制御の強さを変更するためのダンパ補償ゲインＫdpを演算する。

図８に示すように、本実施形態のダンパ補償ゲイン演算部６２には、ＯＳ制御拡大局面及びＯＳ制御収束局面にそれぞれ対応する二つのマップ６４ａ，６４ｂを備えたマップ演算部６４が設けられており、上記ＯＳ制御状態判定部６３において演算される不安定指数Ｘ又は制御未収束指数Ｙは、このマップ演算部６４に入力されるようになっている。そして、マップ演算部６４は、その入力される不安定指数Ｘ又は制御未収束指数Ｙと、それに対応する何れかのマップ６４ａ，６４ｂを用いてマップ演算を実行することにより、ダンパ補償ゲインＫdpの基礎となる基礎ゲインＫdp_bを演算する。

具体的には、ＯＳ制御拡大局面に対応するマップ６４ａ（同図中上側）には、当該ＯＳ制御拡大局面時の基礎ゲインＫdp_bに相当する拡大局面時ゲインＫdp_xと不安定指数Ｘとが関連付けられており、同マップ６４ａにおいて、拡大局面時ゲインＫdp_xは、ダンパ補償電流指令Ｉdp*を低減する値、即ち「１」以下に設定されている。より具体的には、同マップ６４ａにおいて、拡大局面時ゲインＫdp_xは、不安定指数Ｘの値が大きいほど、即ち、より車両安定性が低いことを示す値であるほど、小さな値（「０」に近い値）となるように設定されている。そして、マップ演算部６４は、ダンパ補償ゲイン演算部６２から不安定指数Ｘが入力された場合には、このマップ６４ａを用いることにより、不安定指数Ｘが大きいほど、即ち車両安定性が低い場合ほど、より大きくダンパ補償電流指令Ｉdp*を低減する値を有する拡大局面時ゲインＫdp_xを演算する。

一方、ＯＳ制御収束局面に対応するマップ６４ｂ（同図中下側）には、当該ＯＳ制御収束局面時の基礎ゲインＫdp_bに相当する収束局面時ゲインＫdp_yと制御未収束指数Ｙとが関連付けられており、同マップ６４ｂにおいて、収束局面時ゲインＫdp_yは、ダンパ補償電流指令Ｉdp*を増大させる値、即ち「１」以上に設定されている。具体的には、同マップ６４ｂにおいて、収束局面時ゲインＫdp_yは、制御未収束指数Ｙの値が大きいほど、即ち、そのＯＳ制御収束局面がより初期段階であるほど、大きな値となるように設定されている。そして、マップ演算部６４は、ダンパ補償ゲイン演算部６２から制御未収束指数Ｙが入力された場合には、このマップ６４ｂを用いることにより、当該制御未収束指数Ｙが大きいほど、即ち、そのＯＳ制御収束局面が初期段階であるほど、より大きくダンパ補償電流指令Ｉdp*を増大させる値を有する収束局面時ゲインＫdp_yを演算する。

そして、マップ演算部６４は、そのＯＳ制御状態判定部６３からの入力に応じて、これら拡大局面時ゲインＫdp_x、又は収束局面時ゲインＫdp_yの何れかを基礎ゲインＫdp_bとして出力する構成となっている。

即ち、車両姿勢が不安定なＯＳ制御拡大局面においては、そのオーバーステア制御と併せて、速やかに運転者によるカウンタ操舵が行われることが望ましく、そのカウンタ操舵の重要性は、その車両安定性が低い場合ほど高くなる。この点を踏まえ、本実施形態では、車両安定性が低い場合ほどダンパ補償電流指令Ｉdp*を低減する。そして、素早いカウンタ操舵を行いやすくすることにより、運転者による適切なカウンタ操舵の実行を促す構成となっている。

一方、カウンタ方向の舵角発生により車両姿勢が安定化した後のＯＳ制御収束局面においては、運転者による過剰なカウンタ操舵は、かえって車両姿勢の不安定化を招くおそれがある。そして、こうした過剰なカウンタ操舵の影響は、そのカウンタ方向の舵角（ＡＣＴ角θta）がより多く残存するＯＳ制御収束局面の初期段階ほど大となる。この点を踏まえ、本実施形態では、そのＯＳ制御収束局面が初期段階であるほど、より大きくダンパ補償電流指令Ｉdp*を増大させる。そして、これにより、過剰なカウンタ操舵の発生を抑えて、車両姿勢が不安定化することを防止するとともに、速やかにそのＯＳ制御を収束させる構成となっている。

本実施形態では、このようにして演算された基礎ゲインＫdp_bは、マップ演算部６４からフィルタ処理部６５へと出力されるようになっており、ダンパ補償ゲイン演算部６２は、フィルタ処理部６５においてフィルタ処理（ローパスフィルタ）が施された後の基礎ゲインＫdp_bをダンパ補償ゲインＫdpとして出力する。そして、このダンパ補償ゲインＫdpがＩＦＳトルク補償制御部４９から乗算器５５へと出力され（図４参照）、上記のようにダンパ補償電流指令Ｉdp*に乗ぜられることにより、同ダンパ補償電流指令Ｉdp*（Ｉdp**）が増減される構成となっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ＥＰＳＥＣＵ１８側のマイコン３３は、車両安定性を判定する判定手段としての機能を有するＯＳ制御状態判定部６３を備える。そして、車両安定性の低いＯＳ制御拡大局面においては、その操舵速度ωsを減衰するためのダンパ補償成分であるダンパ補償電流指令Ｉdp*（Ｉdp**）を低減する。

即ち、車両姿勢が不安定なＯＳ制御拡大局面においては、そのオーバーステア制御と併せて、速やかに運転者によるカウンタ操舵が行われることが望ましい。その点、上記構成のように、操舵速度ωsを減衰するダンパ補償制御を弱めることで、素早いカウンタ操舵の実行が容易になる。そして、その結果、運転者による適切なカウンタ操舵の実行を促して、速やかに車両姿勢を安定化させることができるようになる。加えて、ダンパ補償制御による減衰作用にオーバーステア制御時のモータ反力が加わることにより生ずる違和感の発生を抑えて、良好な操舵フィーリングを実現することができるようになる。

（２）マイコン３３は、車両安定性がより低い場合ほど、より大きくダンパ補償電流指令Ｉdp*（Ｉdp**）を低減する。
即ち、より車両安定性が低い場合ほど、運転者によるカウンタ操舵の重要性が高くなる。その点、上記構成によれば、その重要性が高い場合ほど、素早いカウンタ操舵の実行が容易になる。その結果、効果的に適切なカウンタ操舵の実行を促して、より速やかに車両姿勢を安定化させることができるようになる。

（３）マイコン３３は、ＯＳ制御収束局面においては、ダンパ補償電流指令Ｉdp*（Ｉdp**）を増大させる。
即ち、カウンタ方向の舵角発生により車両姿勢が安定化した後のＯＳ制御収束局面においては、運転者による過剰なカウンタ操舵は、かえって車両姿勢の不安定化を招くおそれがある。しかしながら、上記構成によれば、操舵速度ωsを減衰するためのダンパ補償を強化することにより、こうした過剰なカウンタ操舵の発生を抑制することができる。その結果、当該過剰なカウンタ操舵に起因する車両姿勢の不安定化を防止することが可能になるとともに、速やかにそのオーバーステア制御を収束させて、いち早く通常制御に復帰させることができる。

（４）マイコン３３は、ＯＳ制御収束局面が初期段階であるほどダンパ補償電流指令Ｉdp*を増大させる。
即ち、過剰なカウンタ操舵の影響は、そのカウンタ方向の舵角（ＡＣＴ角θta）がより多く残存するＯＳ制御収束局面の初期段階ほど大となる。その点、上記構成によれば、過剰なカウンタ操舵の影響が大きい場合ほど、より効果的に、当該過剰なカウンタ操舵の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ７を備えた車両用操舵装置１に具体化した。しかし、これに限らず、車両安定性の低い状況においてダンパ補償成分を低減する構成については、伝達比可変装置を備えていない通常の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に適用してもよい。このような構成としても、車両安定性の低い状況における適切なカウンタ操舵を促すことが可能である。

・本実施形態では、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、及びその微分値であるＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角速度ωifs*を用いてＯＳ制御状態判定を行うことにより、併せて車両安定性判定を行う構成とした。しかし、これに限らず、ＯＳ制御状態判定の他に、独立して車両安定性判定を行う構成としてもよい。その場合には、例えば、車両がオーバーステア状態にある場合において、当該オーバーステア状態の進行速度が速いと推定される場合ほど、車両安定性が低いと判定する構成とすればよい。

・また、ＯＳ制御状態判定（車両安定性判定）に用いる状態量は、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*及びＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角速度ωifs*以外にも、ＡＣＴ指令角θta*及びその微分値、或いはＡＣＴ角θta及びその微分値を用いてもよい。

・更に、ヨーレイトＲy及びその微分値、或いはスリップ角θsp及びその微分値を用いて車両安定性判定を行う構成としてもよい。尚、この場合、例えば、本実施形態と同様、ヨーレイトＲy（スリップ角θsp）の増加・減少傾向を監視する。そして、増加傾向にある場合には、車両安定性の低い状態にあると判定する構成とするとよい。

・本実施形態では、上記（１）（２）式により、それぞれ不安定指数Ｘ、及び制御未収束指数Ｙを演算することとした。しかし、これに限らず、車両安定性（不安定性）の程度、及びＯＳ制御収束の程度を判定する構成については、その他の構成により行うこととしてもよい。

・本実施形態では、ダンパ補償電流指令Ｉdp*にダンパ補償ゲインＫdpを乗ずることにより、補正後のダンパ補償電流指令Ｉdp**を増減することとしたが、その演算マップを切り替える等して、ダンパ補償電流指令Ｉdp*自体を増減する構成としてもよい。

・本実施形態では、基本アシスト成分としての基本アシスト電流指令Ｉas*（Ｉas**）に対して、ダンパ補償成分としてのダンパ補償電流指令Ｉdp*（Ｉdp**）以外にも、慣性補償電流指令Ｉti*、及びステアリング戻し電流指令Ｉsb*といったその他の補償成分が重畳されることとした。しかし、操舵速度ωsを減衰させるダンパ補償成分を重畳するものであれば、その他の補償成分は、どのようなものであってもよい。

・本実施形態では、ダンパ補償ゲイン演算部６２は、フィルタ処理部６５においてフィルタ処理（ローパスフィルタ）が施された後の基礎ゲインＫdp_bをダンパ補償ゲインＫdpとして出力することとしたが、このようなフィルタ処理は必ずしも行わなくともよい。

車両用操舵装置の概略構成図。 ギヤ比可変制御の説明図。 ギヤ比可変制御の説明図。 車両用操舵装置の制御ブロック図。 ＩＦＳＥＣＵにおける演算処理の処理手順を示すフローチャート。 ＥＰＳＥＣＵにおける演算処理の処理手順を示すフローチャート。 ダンパ補償制御部の概略構成を示す制御ブロック図。 ＩＦＳトルク補償制御部の概略構成を示す制御ブロック図。 ＯＳ制御状態判定の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…ステアリング、６…転舵輪、７…ギヤ比可変アクチュエータ、８…ＩＦＳＥＣＵ、１７…ＥＰＳアクチュエータ、１８…ＥＰＳＥＣＵ、４３…マイコン、４５…アシスト制御部、４８…ダンパ慣性補償制御部、４９…ＩＦＳトルク補償制御部、５１…加算器、５５…乗算器、６２…ダンパ補償ゲイン演算部、６３…ＯＳ制御状態判定部、６４…マップ演算部、６４ａ，６４ｂ…マップ、θs…操舵角、ωs…操舵速度、θt…転舵角、θts…ステア転舵角、θta…ＡＣＴ角、θta*…ＡＣＴ指令角、θifs*…ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角、ωifs*…ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角速度、Ｉas*，Ｉas**…基本アシスト電流指令、Ｉdp*，Ｉdp**…ダンパ補償電流指令、Ｋdp…ダンパ補償ゲイン、Ｋdp_b…基礎ゲイン、Ｋdp_x…拡大局面時ゲイン、Ｋdp_y…収束局面時ゲイン、Ｘ…不安定指数、Ｙ…制御未収束指数。

Claims (4)

1. ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、基本アシスト成分に、操舵速度に基づくダンパ補償成分を重畳することにより、前記操舵力補助装置に発生させるべき目標アシスト力を演算する車両用操舵装置であって、
   車両安定性を判定する判定手段を備え、
   前記制御手段は、前記車両安定性の低い場合には、前記ダンパ補償成分を低減するように構成され、
   ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりステアリングと前記転舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置を備え、前記伝達比可変装置は、車両がオーバーステア状態にある場合には、ヨーモーメントと逆方向に前記第２の舵角を変更すべく作動するものであって、
   前記制御手段は、前記ヨーモーメントと逆方向に前記第２の舵角を変更すべく伝達比可変装置が作動するオーバーステア制御時において、前記ダンパ補償成分の低減を実行するとともに、前記オーバーステア制御が収束局面にある場合には、前記ダンパ補償成分を増大させること、を特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記収束局面が初期段階であるほど、より大きく前記ダンパ補償成分を増大させること、を特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、車両がオーバーステア状態にある場合において、当該オーバーステア状態の進行速度が速いと推定される場合ほど、前記車両安定性が低いと判定すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記車両安定性が低いほど、より大きく前記ダンパ補償成分を低減すること、を特徴とする車両用操舵装置。

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