JP2001341658A - 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】走行時において、路面の反力を推定することが
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。 【解決手段】トルクセンサ４はステアリングホイールの
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の操舵角θを示す信号を
出力する。車速センサ１６はその時の車速Ｖを前輪の回
転数に相対する検出信号を制御装置２０へ出力する。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）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る。ＣＰＵ２１はに
は、モータ電流Ｉｍと操舵トルクＴｈに基づいて路面反
力を推定するべく、すなわち、路面摩擦係数μを推定す
る路面μ推定部３７を備える。

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１６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。更
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。
尚、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】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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
動パワーステアリング装置の制御装置は、自動車が積雪
路やアイスバーン路を走行する場合、路面反力が小さい
ため、モータ４６によるアシストトルクが過剰となる。
これは、前記アシストマップが、乾いたドライ路走行を
基準として作られているためである。すなわち、ドライ
路では、高い摩擦係数を有した高μ路であるため路面反
力が大きく、そのために、前記アシストマップは、その
反力に応じたアシスト力が得られるように設定されてい
るからである。

【００１０】また、従来の電動パワーステアリング装置
の制御装置では、上記アシスト制御以外にも、ハンドル
戻し制御、ダンパ制御等の補助的な制御も行われてい
る。しかし、これらの制御においても、ドライ路におい
て得た基準値に基づいて制御指令値を得るようにしてい
る。このため、自動車が積雪路やアイスバーン路を走行
する場合では、これらの補助的な制御にも路面反力が小
さいことから、操安性に欠ける問題があった。

【００１１】本発明の目的は、上記のような問題点を解
消するためになされたものであり、簡単な構成により、
走行時において、路面摩擦係数を推定することができる
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。

【００１２】又、他の目的は、推定した路面摩擦係数を
使用して、電動モータの制御を行うことにより、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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、ステアリングホイール
の操舵トルクに基づいて演算されたアシスト電流指令値
と、モータのモータ電流値とから演算したアシスト電流
制御値に基づいてアシスト力を出力するモータを備えた
電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記
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を備え
た電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とする
ものである。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記推定手段は、その推定する際に入力した車速及
び操舵角に応じて、その車速及び操舵角に対応して予め
記憶している基準値と比較することにより、路面摩擦係
数を推定する電動パワーステアリング装置の制御装置を
要旨とするものである。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２において、前記推定手段は、所定範囲内の車速、
ステアリングホイールの操舵角のそれぞれの所定範囲内
において、路面摩擦係数を推定する電導パワーステアリ
ング装置の制御装置を要旨とするものである。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のうちいずれか１項において、前記推定した摩擦
係数に基づいて、前記モータの制御を行う制御手段を備
えた電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とす
るものである。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のうちいずれか１項において、前記推定手段は、
路面摩擦係数を推定するに当たり、過去に推定した摩擦
係数を加味したなまし処理を行う電動パワーステアリン
グ装置の制御装置を要旨とするものである。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項４又は請
求項５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を備えた電動パ
ワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものであ
る。

【００１９】請求項７に記載の発明は、請求項６におい
て、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電動パ
ワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものであ
る。

【００２０】請求項８の発明は、請求項４乃至請求項７
のうちいずれか１項において、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するこ
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
を要旨とするものである。

【００２１】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
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。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１の作用に加え
て、推定手段はその推定する際に入力した車速及び操舵
角に応じて、その車速及び操舵角に対応して予め記憶し
ている基準値と比較することにより、路面摩擦係数を推
定する。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の作用に加えて、推定手段は、所定範囲内の車速、ステ
アリングホイールの操舵角のそれぞれの所定範囲内にお
いて、路面摩擦係数を推定する。

【００２４】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項の作用に加えて、制御手段は、推定
した摩擦係数に基づいて、モータの制御を行う。請求項
５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項
の作用に加えて、推定手段は、路面摩擦係数を推定する
に当たり、過去に推定した摩擦係数を加味したなまし処
理を行う。

【００２５】請求項６の発明は、請求項４又は請求項５
の作用に加えて、異常検出手段は、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。請求項７の発
明は、請求項６の作用に加えて、異常検出手段が、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、推定手段は、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。

【００２６】請求項８の発明は、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する。

【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及び
その制御装置２０の概略を示す。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１を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、即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１３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、この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
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２
０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Ｉ
ｍ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。このＲＯＭ２２
には、ＣＰＵ２１により実行される路面μ推定制御、路
面μ感応アシスト制御、路面μ感応ハンドル戻し制御、
路面感応ダンパ制御、路面感応トルク慣性補償制御等の
各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３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。

【００３５】前記ＣＰＵ２１は路面摩擦係数を推定する
推定手段に相当する。前記ＣＰＵ２１には、後述する電
流制御部３８を備え、電流制御部３８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。

【００３６】（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】（第１実施形態の作用）次に、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の作用についてＣＰＵ２１の処理動作を図３及び図４
のフローチャートに従って説明する。

【００４３】図３及び図４（ａ）のフローチャートは、
路面μ推定制御プログラムのフローチャートを示してお
り、定時割り込みで実行される。先ず、ＣＰＵ２１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１８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１７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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】次のＳ９では、瞬時評価関数ｆを算出す
る。この瞬時評価関数ｆとは、この制御サイクル時に得
られる評価関数のことである。瞬時評価関数ｆは下記の
式で得られる。

【００５２】ｆ＝Ｔｍ・Ｇ＋Ｔｈ Ｇは前記したように減速比（定数）である。次のＳ１０
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５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。

【００５３】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。

【００５４】次のＳ１１では、瞬時評価関数ｆと、基準
路評価関数ｆ０とに基づいて評価関数比（以下、暫定評
価関数比という。）αｘ（＝ｆ／ｆ０）を算出する。す
なわち、Ｓ１１では、暫定評価関数比αｘの算出は、瞬
時路面μの演算が行われたことに相当する。

【００５５】続く、Ｓ１２では、前記算出した暫定評価
関数比αｘのなまし処理を行う。図４（ｂ）はなまし処
理の詳細を示すフローチャートである。まず、Ｓ２０に
おいて、加重平均回数値Ｎ２をインクリメントする。続
く、Ｓ２１において、積算値Σαを演算する。Σαの算
出は、前回の制御サイクル時に算出した積算値Σαに対
して、今回求めた暫定評価関数比αｘを加算するもので
ある。

【００５６】従って、積算値Σα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、Ｓ２２においては、積算回数チェッ
クを行う。すなわち、Ｓ２０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。

【００５７】Ｓ２２において、加重平均回数値Ｎ２がＮ
１以下であれば、Ｓ２３において、Ｓ２１で算出した積
算値Σα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にかかる評価関数比
αを算出し、このフローを抜け出る。

【００５８】前記Ｓ２２において、加重平均回数値Ｎ２
がＮ１を越えていれば、Ｓ２４において、加重平均処理
を行う。すなわち、Ｓ２１で算出した積算値Σαから、
前回の制御サイクル時に記憶した評価関数比αを減算し
たものを今回制御サイクル時の積算値Σαとし、ＲＡＭ
２３に記憶する。

【００５９】さらに、Ｓ２４においては、前記算出した
今回制御サイクル時の積算値Σα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にかかる評価関数
比αを算出した上で、ＲＡＭ２３に記憶する。又、Ｓ２
４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Ｓ２２の処理が終了する
と、このフローを抜け出る。

【００６０】前記Ｓ２３、Ｓ２４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にかかる評価関数比αを算出する。
この評価関数比αの演算は、図２においては、路面μ推
定部（路面μ推定手段）３７で実行される。

【００６１】前記Ｓ３乃至Ｓ７は、路面μを推定するに
適切か否かを判定する路面条件判定手段に相当する。Ｓ
３はそのうち車速条件判定手段、Ｓ４は操舵角判定手
段、Ｓ５は操舵角判定手段、Ｓ６は操舵方向判定手段、
Ｓ７は操舵トルクの大きさを判定する操舵トルク判定手
段に相当する。

【００６２】（応用例）次に、図２、図６乃至図１２を
参照して、路面μに比例する評価関数比αを使用した路
面μ感応アシスト制御、路面μ感応トルク慣性補償制
御、路面μ感応ハンドル戻し制御、及び路面μ感応ダン
パ制御を説明する。

【００６３】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。

【００６４】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５乃
至図１２は、ＣＰＵ２１内部の構成はＣＰＵ２１がプロ
グラムによって実行され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。

【００６５】以下、ＣＰＵ２１の機能と動作を説明す
る。（路面μ感応アシスト制御）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３
１に入力される。また、車速センサ１６で検出された車
速Ｖも電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値
演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、評
価関数比αに基づいて、モータ６に供給する電流の制御
目標値である路面μ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）Ｉを決定する。

【００６６】電流指令値演算部３１は、車速感応アシス
トトルク演算部１００、路面μ車速感応アシストトルク
演算部１１０、路面μ感応アシストゲイン演算部１２０
とから構成されている。

【００６７】図６に示すようにＣＰＵ２１の車速感応ア
シストトルク演算部１００は操舵トルクＴｈ、車速Ｖを
入力し、これらのパラメータに基づいて基本アシスト電
流Ｉｄを算出する。

【００６８】具体的には、図７（ａ）に示すように操舵
トルクＴｈは高速アシストマップ１０１に供給されて高
速アシスト電流（高速アシスト量）が読み出され、又は
低速アシストマップ１０２に供給されて低速アシスト電
流（低速アシスト量）が読み出される。読み出された高
速アシスト電流は乗算器１０４に供給され、低速アシス
ト電流は乗算器１０５に供給される。

【００６９】一方、車速Ｖはアシスト車速ゲインマップ
１０３に供給されて、車速Ｖに基づいてアシスト車速ゲ
インマップ１０３からアシスト車速ゲインｋ１が読み出
され、乗算器１０５、及び加算器１０７に供給される。
加算器１０７に供給されたアシスト車速ゲインｋ１はそ
の符号が反転された上で「１」が加算されて、（１−ｋ
１）として乗算器１０４に供給される。乗算器１０４
は、供給された（１−ｋ１）を高速アシスト電流に乗算
した後、その出力値を加算器１０６に供給する。又、乗
算器１０５は供給されたアシスト車速ゲインｋ１を低速
アシスト電流に乗算した後、その出力値を加算器１０６
に供給する。加算器１０６は乗算器１０４，１０５で乗
算して得た各値を加算して得た基本アシスト電流Ｉｄを
路面μ車速感応アシストトルク演算部１１０に供給す
る。

【００７０】一方、評価関数比αは路面μ感応アシスト
ゲイン演算部１２０に供給される。路面μ感応アシスト
ゲイン演算部１２０では、路面μ感応アシストゲインマ
ップが用意されている。路面μ感応アシストゲインマッ
プは、図７（ｂ）に示すように評価関数比αと、路面μ
感応アシストゲインとが対応した２次元マップからなっ
ている。路面μ感応アシストゲイン演算部１２０は、評
価関数比αが入力されると、路面μ感応アシストゲイン
マップから路面μ感応アシストゲインＧ１を求め、その
路面μ感応アシストゲインＧ１を路面μ車速感応アシス
トトルク演算部１１０に供給する。路面μ車速感応アシ
ストトルク演算部１１０は基本アシスト電流Ｉｄと、路
面μ感応アシストゲインＧ１とを乗算することにより、
路面μ車速感応アシスト指令値Ｉを演算し、その路面μ
車速感応アシスト指令値（アシスト電流）Ｉを図２に示
す加算器３９に出力する。

【００７１】加算器３９はこの路面μ車速感応アシスト
指令値Ｉと他の部（後記する）からの出力値を加算し、
減算器４０に出力する。減算器４０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３８に出力する。

【００７２】電流制御部３８では、減算器４０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
モータ駆動装置２４に供給する。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、
路面の状態に応じてモータ６による適正なアシスト力が
得られる。

【００７３】すなわち、自動車が路面反力が小さくなる
積雪路やアイスバーン路を走行する場合においても、路
面μに対応したアシスト力をモータ６に発生させるた
め、路面反力とは関係なくモータ６によるアシスト力が
大きくなることはなく、操安性を向上することができ
る。

【００７４】（路面μ感応ハンドル戻し制御）次に路面
感応ハンドル戻し制御について説明する。なお、ここで
はハンドル戻し制御部３３でのハンドル戻しトルク演算
のみの説明を行い、ハンドル戻し制御部３３における他
の機能、すなわち、ハンドル戻しの時期決定等について
は、公知の方法で行うためその説明は省略する。

【００７５】ハンドル戻し制御はモータ６にハンドル戻
し電流を流してハンドル戻しを行い、自動車が直進する
中立位置の近くにステアリングホイール１が戻ると、ハ
ンドル戻し電流を０にするためのものである。

【００７６】図２に示すように、ハンドル戻し制御部３
３は、操舵角θ、車速Ｖ、及び評価関数比αに基づきハ
ンドル戻し時において、路面μ車速感応ハンドル戻しト
ルクを算出する。

【００７７】図８及び図９（ａ）は、ハンドル戻し制御
部３３におけるハンドル戻し演算を行う機能ブロック図
を示している。図８に示すようにハンドル戻し制御部３
３は、車速感応ハンドル戻しトルク演算部２００、路面
μ車速感応ハンドル戻しトルク演算部２１０、及び路面
μ感応ハンドル戻しゲイン演算部２２０を備えている。

【００７８】又、車速感応ハンドル戻しトルク演算部２
００は図９（ａ）に示すように、ハンドル戻し補償マッ
プ２０１、ハンドル戻し補償車速ゲインマップ２０２、
及び乗算器２０３を備えている。操舵角θは車速感応ハ
ンドル戻しトルク演算部２００のハンドル戻し補償マッ
プ２０１に供給されることにより、ハンドル戻しトルク
Ｉ２０が読み出され、そのハンドル戻しトルクＩ２０は
乗算器２０３に入力される。

【００７９】又、車速Ｖはハンドル戻し補償車速ゲイン
マップ２０２に供給されてハンドル戻し車速ゲインｋ２
が読み出され、乗算器２０３に供給される。乗算器２０
３は供給されたハンドル戻し車速ゲインｋ２をハンドル
戻しトルクＩ２０に乗算した後、乗算値Ｉ２１を路面μ
車速感応ハンドル戻しトルク演算部２１０に供給する。

【００８０】一方、評価関数比αは路面μ感応ハンドル
戻しゲイン演算部２２０に供給される。同ゲイン演算部
２２０では、路面μ感応ハンドル戻しゲインマップが用
意されている。同ゲインマップは、図９（ｂ）に示すよ
うに評価関数比αと、路面μ感応ハンドル戻しゲインと
が対応した２次元マップからなっている。路面μ感応ハ
ンドル戻しゲイン演算部２２０は、評価関数比αが入力
されると、路面μ感応ハンドル戻しゲインマップから路
面μ感応ハンドル戻しゲインＧ２を求め、その路面μ感
応ハンドル戻しゲインＧ２を路面μ車速感応ハンドル戻
しトルク演算部２１０に供給する。同トルク演算部２１
０は乗算器２０３からの乗算値Ｉ２１と路面μ感応ハン
ドル戻しゲインＧ２とを乗算することにより、路面μ車
速感応ハンドル戻しトルクＩ２２を算出し、加算器３９
に出力する。

【００８１】この後は、電流制御部３８等によって、モ
ータ６が駆動される。この結果、戻しハンドル制御時に
は、路面μに対応した戻しハンドルトルクがモータ６に
て得ることができる。

【００８２】（路面感応トルク慣性補償制御）次に路面
感応トルク慣性補償制御について説明する。慣性補償制
御は、電動パワーステアリング装置に含まれる機構（モ
ータ６も含む）の慣性モーメントの影響を補償するため
のものである。これは、直進走行時に僅かな操舵が行わ
れると、前記機構の慣性モーメントの影響により操舵方
向に対して反対方向の力が付加され、操舵感覚が悪化す
るのを防止するためである。例えば、モータ６のロータ
慣性があたかも小さくなったかのように制御するもの
で、急ハンドル時にモータ６がハンドルの回転に追従し
ないことにより生じる重さを解消したり、手放し時の戻
りスピードを速くしたりするようにする。

【００８３】図２に示すように微分器３４はトルクセン
サ４からの操舵トルクＴｈを微分して、その微分値ｄＴ
ｈ／ｄｔを慣性補償部３５に出力する。慣性補償部３５
は微分値ｄＴｈ／ｄｔ、車速Ｖ及び評価関数比αを入力
し、路面μ車速感応トルク慣性補償トルクＩ３２を算出
して加算器３９に出力する。

【００８４】具体的には、図１０に示すように慣性補償
部３５は、車速感応トルク慣性補償トルク演算部３０
０、路面μ車速感応トルク慣性補償トルク演算部３１０
及び路面μ感応トルク慣性補償ゲイン演算部３２０から
構成されている。又、車速感応トルク慣性補償トルク演
算部３００は、慣性補償マップ３０１、慣性補償車速ゲ
インマップ３０２、及び乗算器３０３を備えている。

【００８５】図１１（ａ）に示すように操舵トルク微分
値ｄＴｈ／ｄｔは慣性補償マップ３０１に供給されるこ
とにより、慣性補償トルクＩ３０が読み出され、その慣
性補償トルクＩ３０は乗算器３０３に入力される。

【００８６】又、車速Ｖは慣性補償車速ゲインマップ３
０２に供給されて慣性補償車速ゲインｋ３が読み出さ
れ、乗算器３０３に供給される。乗算器３０３は供給さ
れた慣性補償車速ゲインｋ３を慣性補償トルクＩ３０に
乗算した後、乗算値Ｉ３１を路面μ車速感応トルク慣性
補償トルク演算部３１０に供給する。

【００８７】一方、評価関数比αは路面μ感応トルク慣
性補償ゲイン演算部３２０に供給される。路面μ感応ト
ルク慣性補償ゲイン演算部３２０では、路面μ感応トル
ク慣性補償ゲインマップが用意されている。路面μ感応
トルク慣性補償ゲインマップは、図１１（ｂ）に示すよ
うに、評価関数比αと、路面μ感応トルク慣性補償ゲイ
ンとが対応した２次元マップからなっている。

【００８８】路面μ感応トルク慣性補償ゲイン演算部３
２０は、評価関数比αが入力されると、路面μ感応トル
ク慣性補償ゲインマップから路面μ感応トルク慣性補償
ゲインＧ３を求め、その慣性補償ゲインＧ３を路面μ車
速感応トルク慣性補償トルク演算部３１０に供給する。
路面μ車速感応トルク慣性補償トルク演算部３１０は乗
算器３０３からの乗算値Ｉ３１と路面μ感応トルク慣性
補償ゲインＧ３とを乗算することにより、路面μ車速感
応トルク慣性補償トルクＩ３２を算出し、加算器３９に
出力して、路面μ車速感応アシスト指令値（アシスト電
流）Ｉに加算する。

【００８９】この結果、慣性補償制御時においては、路
面μに応じた慣性補償制御を行うことができる。 （路面感応ダンパ制御）次にダンパ制御について説明す
る。

【００９０】ダンパ制御は、ハンドル戻しを行った際
に、モータ６の慣性により、ステアリングホイール１が
中立位置を越えてしまうことを抑制する、すなわち、特
に高速走行時においてハンドル戻した際の中立位置への
収斂性を向上するための制御である。

【００９１】図２に示すように、微分器３２が操舵角セ
ンサ１７からの操舵角θを微分して、操舵角速度θＶを
ダンパ制御部３６に入力する。ダンパ制御部３６は、操
舵角速度θＶ、車速Ｖ及び評価関数比αを入力し、路面
μ車速感応ダンパトルクＩ４２を算出して加算器３９に
出力する。

【００９２】具体的には、図１２に示すようにダンパ制
御部３６は、車速感応ダンパトルク演算部４００、路面
μ車速感応ダンパトルク演算部４１０及び路面μ感応ダ
ンパゲイン演算部４２０から構成されている。又、車速
感応ダンパトルク演算部４００は、図１３（ａ）に示す
ようにダンパ補償マップ４０１、ダンパ補償車速ゲイン
マップ４０２、及び乗算器３０３を備えている。

【００９３】同図に示すように操舵角速度θＶはダンパ
補償マップ４０１に供給されることにより、ダンパ補償
トルクＩ４０が読み出され、そのダンパ補償トルクＩ４
０は乗算器４０３に入力される。

【００９４】又、車速Ｖはダンパ補償車速ゲインマップ
４０２に供給されてダンパ補償車速ゲインｋ４が読み出
され、乗算器４０３に供給される。乗算器４０３は供給
されたダンパ補償車速ゲインｋ４をダンパ補償トルクＩ
４０に乗算した後、乗算値Ｉ４１を路面μ車速感応ダン
パトルク演算部４１０に供給する。

【００９５】一方、評価関数比αは路面μ感応ダンパゲ
イン演算部４２０に供給される。路面μ感応ダンパゲイ
ン演算部４２０では、路面μ感応ダンパゲインマップが
用意されている。路面μ感応ダンパゲインマップは、図
１３（ｂ）に示すように、評価関数比αと、路面μ感応
ダンパゲインとが対応した２次元マップからなってい
る。

【００９６】路面μ感応ダンパゲイン演算部４２０は、
評価関数比αが入力されると、路面μ感応ダンパゲイン
マップから路面μ感応ダンパゲインＧ４を求め、そのダ
ンパゲインＧ４を路面μ車速感応ダンパトルク演算部４
１０に供給する。同トルク演算部４１０は乗算器４０３
からの乗算値Ｉ４１と路面μ感応ダンパゲインＧ４とを
乗算することにより、路面μ車速感応ダンパトルクＩ４
２を算出し、加算器３９に出力して、路面μ車速感応ア
シスト指令値（アシスト電流）Ｉに加算する。

【００９７】このため、ダンパ制御時においては、路面
μに応じたダンパ制御を行うことができる。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。

【００９８】（１）本実施形態においては、モータ電流
Ｉｍ（モータ電流値）と操舵トルクＴｈに基づいて路面
反力を推定するＣＰＵ２１（推定手段）を備えた。すな
わち、ＣＰＵ２１は路面摩擦係数μを推定する路面μ推
定部３７を備えるようにした。

【００９９】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。
又、モータ電流Ｉｍ（モータ電流値）と操舵トルクＴｈ
に基づいて路面μを推定するため、パラメータを少なく
して、路面μが推定できるため、推定のためのパラメー
タが少なくなることにより、演算時間も比較的短くて済
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。

【０１００】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。

【０１０１】（２）本実施形態においては、ＣＰＵ２１
は路面μに関連する評価関数比αを算出（推定）する際
に、入力した車速Ｖ及び操舵角θに応じて、その車速Ｖ
及び操舵角θに対応して予め記憶している基準路評価関
数ｆ０（基準値）と比較することにより、路面μを推定
するようにした。すなわち、車速Ｖと、操舵角θに応じ
た路面μの推定が行えるため、車速Ｖ、操舵角θを一定
した基準路評価関数ｆ０を使用するよりも、より走行状
況に応じた路面μの推定を行うことができる。

【０１０２】（３）本実施形態では、路面μ推定制御プ
ログラムの実行時には、車速Ｖ、操舵角θのそれぞれの
所定範囲内において、路面μを推定するようにした。こ
のため、路面μを推定する際に、最も適当な車速Ｖ及び
操舵角θにおいて、路面μの推定を行うことができる。

【０１０３】（４）本実施形態では、推定した路面μに
基づいて、路面μ感応アシスト制御、路面μ感応ハンド
ル戻し制御、路面感応ダンパ制御、路面感応トルク慣性
補償制御を行うようにした。このため、これらの制御に
おいて、走行中の路面μに応じた制御を的確に行うこと
ができる。

【０１０４】（５）本実施形態では、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。

【０１０５】例えば、路面の状態（悪路、砂利道等）に
より、タイヤがピッチング（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１００ms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。

【０１０６】（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。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。

【０１０７】図１４は、本実施形態の制御装置２０の電
気的構成を示し、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、Ｃ
ＰＵ２１内部で実行される路面μ推定処理を示してい
る。

【０１０８】ＣＰＵ２１は、路面μ推定手段６０、ハン
ドル戻し量補償手段７０、及び電流指令決定手段８０を
備えている。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７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θ
Ｚ、車速Ｖの所定条件を満たした際に、モータ電流Ｉｍ
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７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。

【０１０９】ハンドル戻し量補償手段７０は、絶対舵角
検出手段７からの絶対舵角θＺと、路面μ推定手段６０
からの路面μと車速センサ１６からの車速Ｖに基づい
て、ハンドル戻し量を決定し、電流指令決定手段８０に
その戻し量を出力する。

【０１１０】電流指令決定手段８０は、トルクセンサ４
からの操舵トルクＴｈ、車速センサ１６からの車速Ｖ、
路面μ推定手段６０からの路面μに基づいて、モータ６
のアシスト制御行う。又、電流指令決定手段８０はハン
ドル戻し量補償手段７０からのハンドル戻し量を入力す
ると、この値を加味した値の電流指令値をモータ駆動装
置２４に出力する。

【０１１１】（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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】 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、電流指令決定手段８０及びハンドル戻
し量補償手段７０に供される。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】（第３実施形態）次に第３実施形態を図１
７を参照して説明する。本実施形態のハード構成は第１
実施形態の図１と同様に構成されており、ソフトウエア
の構成が一部異なっている。従って、前記第１実施形態
の構成中、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詳細な説明を省略し、異なるところ
を中心に説明する。

【０１２０】なお、本実施形態のＲＡＭ２３は、記憶手
段に相当する。本実施形態の路面μ推定制御プログラム
は、前記第１実施形態の制御フローチャートのうち、Ｓ
８までは同一の処理が行われ、この後の処理が異なって
いる。

【０１２１】Ｓ８のモータトルクＴｍ演算の処理の後、
Ｓ３０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Ｓ３１に移行し、操
舵角θ＜０の場合には左操舵であるとして、Ｓ４１に移
行する。

【０１２２】ここでＳ３１〜Ｓ３７は右操舵評価関数比
αｒの算出処理ルーチンであり、又、Ｓ４１〜Ｓ４７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、
Ｓ３１では、右操舵瞬時評価関数ｆｒの演算を行う。こ
の演算は、前記第１実施形態のＳ９と同様の演算処理で
ある。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。

【０１２３】ｆｒ＝Ｔｍ・Ｇ＋Ｔｈ Ｇは減速比（定数）である。次のＳ３２では、前記Ｓ１
０及びＳ１１に相当する処理を行う。すなわち、基準路
評価関数ｆ０を割り出し、右操舵瞬時評価関数ｆｒと、
基準路評価関数ｆ０とに基づいて右操舵暫定評価関数比
αｒｘ（＝ｆｒ／ｆ０）を算出する。

【０１２４】続く、Ｓ３３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。な
お、Ｓ３３の処理は、前記Ｓ１２と同様の処理である。
次のＳ３４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、Ｓ３３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。

【０１２５】αｒ＜αｒmin 又は、αｒ＞αｒmax の場
合には、異常値であるとしてＳ３８に移行する。αｒが
αｒmin ≦αｒ≦αｒmax であれば、Ｓ３６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、Ｓ３６において、|Δαｒ|＜Δαｒmax であるか
否かを判定する。すなわち、Ｓ３５で算出された差Δα
ｒ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Ｒ
ＯＭ２２に格納されている。

【０１２６】|Δαｒ|≧Δαｒmaxの場合には、異常値
であるとしてＳ３８に移行する。又、|Δαｒ|＜Δαｒ
maxである場合には、正常値であるとしてＳ３７に移行
し、ＲＡＭ２３の所定領域に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。

【０１２７】前記Ｓ３４及びＳ３６から、Ｓ３８に以降
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。

【０１２８】このＳ３８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、或いは、|Δαｒ|がΔαｒmax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。

【０１２９】次に、Ｓ３０において、操舵角θ＜０の場
合、左操舵であるとして、Ｓ４１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、４０番台を
付している。

【０１３０】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α
ｌmin に、αｒmaxはαｌmaxに、ΔαｒはΔαｌに、Δ
αｒmaxはΔαｌmax 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、ここでは繰り返さな
い。

【０１３１】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２０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、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、Ｓ３４において
は、右操舵評価関数比αｒが αｒmin ≦αｒ≦αｒma
x の範囲内か否かを判定して、Ｓ３３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。

【０１３２】又、Ｓ４４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、Ｓ４４においては、左操舵評価関数比αｌが αｌ
min ≦αｌ≦αｌmax の範囲内か否かを判定して、Ｓ４
３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。

【０１３３】この結果、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。

【０１３４】（２）本実施形態においては、ＲＡＭ２３
は、バッファ領域を備えており、ＣＰＵ２１が推定した
路面μが正常である場合に、その推定した路面μを前記
バッファ領域に記憶するようにした。そして、ＣＰＵ２
１が推定した路面摩擦係数を異常値であると検出したと
き、ＣＰＵ２１はＲＡＭ２３のバッファ領域に記憶した
正常な路面μを、そのときに推定した値と置き換えるよ
うにした。

【０１３５】この結果、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、このようなことを確実になく
することができる。

【０１３６】（３）本実施形態においては、右操舵，及
び左操舵において、それぞれ独立に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。

【０１３７】尚、本発明の実施形態は以下のように変更
してもよい。 ○第２実施形態では、車速Ｖが０のときに路面μを推定
するようにしたが、車速Ｖが０ときに限定されるもので
はなく、自動車が走行している際の所定車速において、
路面μを推定するようにしてもよい。

【０１３８】○第１実施形態では、制御装置２０は、路
面μ感応アシスト制御、路面μ感応ハンドル戻し制御、
路面感応ダンパ制御、路面感応トルク慣性補償制御にお
いて、路面μを反映させたが、いずれか１つの制御にの
み反映させたり、上記制御のいずれかの組み合わせの制
御にのみ反映してもよい。

【０１３９】○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３７、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。

【０１４０】前記タイヤ（前輪１４）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。

【０１４１】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、基準評価関数との評価関数比αを算出し、この
評価関数比α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。

【０１４２】○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。

【０１４３】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
評価関数比αを算出し、この評価関数比α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。

【０１４４】○前記第１実施形態、第３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。

【０１４５】○前記第３実施形態においては、路面μが
異常であるか否かを、右操舵、左操舵のときにそれぞれ
行うようにしたが、第１実施形態において、或いは第２
実施形態において、推定した路面μが異常か否かを判定
するようにしてもよい。

【０１４６】○前記第３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（Ｓ３４，
Ｓ４４参照）、並びに右操舵評価関数比αｒの増減を表
す｜Δαｒ｜、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。

【０１４７】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。

【０１４８】又、第１実施形態において、瞬時評価関数
ｆがあり得ない異常値であるか否かを判定したり、予め
設定した値の範囲内か否か、評価関数比αの増減を表す
｜Δα｜が予め設定した範囲内か否かによって判定して
もよい。

【０１４９】次に、前記実施形態から把握できる請求項
に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効
果と共に以下に記載する。 （１） ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて
演算されたアシスト電流指令値と、モータのモータ電流
値とから演算したアシスト電流制御値に基づいてアシス
ト力を出力するモータ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、前記モータ電流値に基づい
て、路面の反力を推定する推定手段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。こうす
ると、モータ電流値のみに基づいて路面反力を推定して
いるため、路面反力推定のための演算時間も短くて済
み、使用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。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。

【０１５０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１乃至４に
記載の発明によれば、簡単な構成により、走行時におい
て、路面反力を推定することができる。

【０１５１】又、推定した路面反力を使用して、電動モ
ータの制御を行うことにより、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。

【０１５２】請求項５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。

【０１５３】請求項６に記載の発明においては、例えば
異常検出が行われないと、トルクセンサ等のセンサの検
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、本発明によれは、このようなことがなくな
る。

【０１５４】請求項７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。

【０１５５】請求項８に記載の発明によれば、右操舵、
及び左操舵において、それぞれ独立に路面摩擦係数を推
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明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】 路面μ推定制御プログラムのフローチャー
ト。

【図４】 （ａ）は同じく路面μ推定制御プログラムの
フローチャート、（ｂ）は加重平均処理のフローチャー
ト。

【図５】 基準路評価関数ｆ０を求めるためのマップ。

【図６】 電流指令値演算部の制御ブロック図。

【図７】（ａ）は車速感応アシストトルク演算部の制御
ブロック図、（ｂ）は路面μ感応アシストゲインマッ
プ。

【図８】 車速感応ハンドル戻し制御部の制御ブロック
図。

【図９】（ａ）は車速感応ハンドル戻しトルク演算部の
制御ブロック図、（ｂ）は路面μ感応ハンドル戻しゲイ
ンマップ。

【図１０】慣性補償部の制御ブロック図。

【図１１】（ａ）は車速感応トルク慣性補償トルク演算
部の制御ブロック図、（ｂ）は路面μ感応トルク慣性補
償ゲインマップ。

【図１２】ダンパ制御部の制御ブロック図。

【図１３】（ａ）は車速感応ダンパトルク演算部の制御
ブロック図、（ｂ）は路面μ感応ダンパゲインマップ。

【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】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】第３実施形態の路面μ推定制御プログラムの
フローチャート。

【符号の説明】

１…ステアリングホイール、４…トルクセンサ、６…モ
ータ、２１…ＣＰＵ（推定手段、制御手段、異常検出手
段、目標値生成手段）、２３…ＲＡＭ（記憶手段）、３
７…路面μ推定部（推定手段）、６０…路面μ推定手段
（推定手段）。

───────────────────────────────────────────────────── 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 鈴木 弘恒 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 鈴木 浩 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (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 DA03 DA15 DA24 DA64 DA82 DC03 DC17 EB12 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA20 CA21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの操舵トルクに基
   づいて演算されたアシスト電流指令値と、モータのモー
   タ電流値とから演算したアシスト電流制御値に基づいて
   アシスト力を出力するモータ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、 前記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、その推定する際に入力
   した車速及び操舵角に応じて、その車速及び操舵角に対
   応して予め記憶している基準値と比較することにより、
   路面摩擦係数を推定す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、所定範囲内の車速、ス
   テアリングホイールの操舵角のそれぞれの所定範囲内に
   おいて、路面摩擦係数を推定する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】 前記推定した摩擦係数に基づいて、前記
   モータの制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする
   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。
5. 【請求項５】 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乃至請求項４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。
6. 【請求項６】 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を備えたことを特
   徴とする請求項４又は請求項５に記載の電動パワーステ
   アリング装置の制御装置。
7. 【請求項７】 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６に記載の電動
   パワーステアリング装置の制御装置。
8. 【請求項８】 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するものであることを
   特徴とする請求項４乃至請求項７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。