JP2009126186A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両応答の悪化を抑制しつつ、操舵フィーリングの悪化をも防ぐ。
【解決手段】車両転舵制御装置（１０）は、ドライバの操舵入力に応じた操舵トルク及び操舵角の少なくとも一方に基づいて、操舵入力を補助するためのアシスト操舵力を算出する第１算出手段（３０）と、アシスト制御力を操舵入力における操舵トルクに付与する操舵力付与手段（１０）と、アシスト操舵力を付与された操舵トルクに対する車両挙動又は操舵入力における操舵角の特性が、(i)操舵入力における操舵周波数ｆが所定値以下となる範囲のうちの少なくとも一部において、操舵周波数ｆが所定値以下となる範囲のうちの他の一部における操舵トルクに対する車両挙動又は操舵角の特性よりも増大し、且つ、(ii)操舵周波数ｆが所定値以上となる範囲において、操舵周波数ｆが大きくなるほど低減するように、第１算出手段を制御する操舵力制御手段（３０）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両の電動パワーステアリング（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）装置を制御するための車両用操舵制御装置（電動パワーステアリング装置用制御装置）の技術分野に関する。

自動車などの車両において、ドライバ（乗員）のステアリング操作により加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動し、前輪を含むステアリング機構に補助アシストトルクを付与することによって操舵補助を行う電動パワーステアリング装置が使用されている。このような電動パワーステアリング装置においては、特許文献１に記載されているように操舵トルクの周波数に応じて、操舵トルクに対する車両挙動または操舵角の特性が低減するように電動パワーステアリング装置を制御する構成がある。この構成により、ドライバの操舵トルクを補助した上で、更に車両挙動の安定化を図ることが出来る。

特開２００６−３１５６３２号公報 特開２００３−３０６１５８号公報

しかしながら、一般的な電動パワーステアリング装置においては、車速が上昇するにつれ、操舵トルクに対する操舵角のゲインの周波数特性が変化することが知られている。典型的には、低速走行時に比して高速走行時には、ドライバのステアリング操作の高周波数の特定の範囲において、操舵トルクに対する操舵角のゲインが急激に増加し、操舵トルク入力に対する操舵角のダンピング（減衰）特性が悪化する。すなわち、ドライバの同一の操舵トルクによるステアリング操作に対して得られる操舵角のゲインが大きくなり、操舵フィーリングの悪化に繋がる。

上記を鑑み、文献１には、ドライバの操舵入力における操舵周波数が高くなるにつれ、操舵トルクに対する操舵角のゲインが低減されるように制御されたアシストトルクを付与する（すなわち、ダンピング制御を行う）技術が開示されている。他方で、ダンピング制御を大きくすると、ドライバによるステアリングの操舵感が逆に悪化する虞があり。より具体的には、操舵トルクに対する操舵角のゲインを低減することによって、ドライバの操舵入力に対して得られる操舵トルクが低減し、思い通りに車両が旋回しないという印象を与えたりしてしまう。

本発明は、例えば上述の問題点を鑑みて為されたものであり、車両応答の悪化を抑制しつつ、例えばトルク抜けなどによる操舵感の悪化を防ぐことで、ドライバにとって好印象な操舵感を与えることの出来る車両用操舵補助装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両転舵制御装置は、ドライバの操舵入力を補助するためのアシスト操舵力を算出する第１算出手段と、前記アシスト操舵力を前記操舵入力における操舵トルクに付与する操舵力付与手段と、前記アシスト操舵力を付与された前記操舵トルクに対する車両挙動又は前記操舵入力における操舵角の特性が、(i)前記操舵入力における操舵周波数が所定値以下となる範囲のうちの少なくとも一部において、前記操舵周波数が前記所定値以下となる範囲のうちの他の一部における前記操舵トルクに対する前記車両挙動又は前記操舵角の特性よりも増大し、且つ、(ii) 前記操舵周波数が前記所定値以上となる範囲において、前記操舵周波数が大きくなるほど低減するように、前記第１算出手段を制御する操舵力制御手段とを備える。

本発明の車両転舵制御装置によれば、例えば電動モータ等を含んで構成される操舵力付与手段の動作により、第１算出手段により算出されるアシスト操舵力がステアリング機構に付与される。アシスト操舵力は、典型的には、車両の乗員の操舵入力（つまり、ステアリング操作）に伴って検出される操舵トルクないしは操舵角に基づいて算出される操舵力（いわば、操舵入力を補助するためのベースとなる操舵力であって、後述する基本アシスト操舵力）である。或いは、後述するように、アシスト操舵力は、基本アシスト操舵力に対して、車両の前輪及び後輪の横力に基づいて算出される補正操舵力を加算することで得られる操舵力であってもよい。これにより、車両の乗員の操舵入力が補助される。つまり、いわゆる電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）の動作が制御される。

ここで、操舵力制御手段の動作により、操舵周波数の値に基づく操舵トルクに対する車両挙動又は操舵角の特性（以下、適宜目標特性と記載する）を満たすよう、上述したアシスト操舵力の算出動作の態様が制御される。より具体的には、操舵周波数が所定値以下となる範囲内の少なくとも一部において、操舵トルクに対する車両挙動又は操舵角の特性が、該範囲内の他の部分における特性よりも増大し、他方、操舵周波数が該所定値以上となる範囲においては、操舵周波数の増加に伴って低減するように設定された目標特性を満たすよう、アシスト操舵力の算出動作の態様が制御される。例えば、上述した特性の一例である操舵トルクに対する操舵角のゲインと、目標特性に示されるゲインとの差分を埋めるように、ドライバの操舵トルクに付与されるアシスト操舵力を増加、或いは低減させるような制御を行う。

ここに、操舵周波数の所定値とは、予め設定されるものであり、典型的には、人間が常用するとされる操舵周波数の上限に相当する値を指す。

また、操舵周波数が所定値以下の範囲内であるとしても、特性を増加させる制御は或る一通りに定められている必要はなく、同様に、操舵周波数が所定値以上の値であるとしても、特性を低減させる制御は或る一通りに定められている必要はない。すなわち、操舵周波数が所定値以下の範囲内の或る一の値或いは該或る一の値を含む範囲内である場合には、或る一の条件（典型的には数式などに表される）に従って特性を増加させ、操舵周波数が所定の範囲内の或る別の値、或いは該或る別の値を含む別の範囲内である場合には、或る一の条件とは別の条件に従って特性を増加させる又は一定であると言うように制御しても良い。すなわち、操舵周波数が所定の範囲内の少なくとも一部で特性を増加させる、という条件に合致している限り、特性を増加させる制御処理は様々な態様をとることが可能である。また、操舵周波数が所定の範囲外である場合の特性を低減させる制御処理についても同様である。

そして、操舵力付与手段の動作により、上述した操舵周波数に対応する目標特性を満たすように制御動作を施されたアシスト操舵力がステアリング機構に付与される。言い換えれば、ドライバの操舵入力における操舵トルク及び操舵角、並びに操舵周波数に基づく目標特性に基づいて算出されたアシスト操舵力がステアリング機構に付与される。

このように本発明によれば、操舵周波数が典型的に人間が常用する所定値以下の範囲において該範囲内の他の部分よりも増大し、他方で、操舵周波数が該所定値を超える時には操舵周波数の増加に伴って低減する目標特性を満たすように、例えばアシスト操舵力を増加、或いは低減させるなどその算出の態様が制御される。これによって、ダンピングの制御を行い、操舵周波数が高くなることで発生するダンピングの悪化を防ぐとともに、過度のダンピング制御を行わないことで、車両応答の悪化による、ドライバの操舵フィーリングの悪化（つまりトルク抜け）をも防ぐことが可能となる。

本発明の車両転舵制御装置の一の態様は、前記操舵力制御手段は、前記操舵力制御手段は、前記操舵トルクに対する前記車両挙動又は前記操舵角の特性が、(i) 前記操舵周波数が前記所定値以下となる範囲において、連続的に又は段階的に増加し、(ii) 前記操舵周波数が前記所定値以上となる範囲において、連続的に又は段階的に減少するように、前記第１算出手段を制御する。

この態様によれば、上述した目標特性は、操舵周波数が所定値以下の範囲にある場合には、操舵周波数が大きくなるにつれて連続的に、又は段階的に増加し、他方で、操舵周波数が所定値以上の場合には、操舵周波数が大きくなるにつれて連続的に、又は段階的に減少する。従って、上述した効果を好適に享受することができる。

本発明の車両転舵制御装置の他の態様は、前記第１算出手段は、車両の前輪及び後輪の夫々の横力を取得する取得手段と、前記操舵トルク及び前記操舵角の少なくとも一方に基づいて基本アシスト操舵力を算出する第２算出手段と、前記後輪の横力に基づいて前記基本アシスト操舵力を低減させる第１の補正操舵力を算出し、且つ前記前輪の横力に基づいて前記基本アシスト操舵力を増大させる第２の補正操舵力を算出する第２算出手段とを更に備え、前記操舵力制御手段は、前記基本アシスト操舵力に対して前記第１の補正操舵力及び前記第２の補正操舵力の夫々を加算することで得られる操舵力を前記アシスト操舵力として算出する。

この態様によれば、取得手段の動作により、車両の前輪及び後輪の夫々の横力が取得される。ここでは、典型的には、前輪及び後輪の横力の値が適当な周期でサンプリングされることで、前輪及び後輪の夫々の横力が取得される。尚、本発明における「前輪」とは、車両の進行方向に対して相対的に前方側に位置する車輪を示す趣旨であり、本発明における「後輪」とは、車両の進行方向に対して相対的に後方側に位置する車輪を示す趣旨である。典型的には、前輪が、アシスト操舵力が付与されることで転舵される転舵輪となるが、後輪が転舵輪となってもよい。

その後、第３算出手段の動作により、取得手段により取得された後輪の横力（例えば、後に詳述するように、後輪の横力の比例値及び後輪の横力の微分値）に基づいて、第１の補正操舵力が算出される。同様に、第３算出手段の動作により、取得手段により取得された前輪の横力（例えば、後に詳述するように、前輪の横力の比例値）に基づいて、第２の補正操舵力が算出される。第１の補正操舵力は、主として、第２算出手段により算出される基本アシスト操舵力を低減させるように作用する操舵力である。特に、後に詳述するように、第１の補正操舵力は、主として、例えば車両が旋回状態にある場合（特に、過渡旋回状態にある場合）において、車両のヨー振動を収束させる方向に転舵輪を転舵させるように作用する操舵力であることが好ましい。他方、第２の補正操舵力は、主として、第２算出手段により算出される基本アシスト操舵力を増大させるように作用する操舵力である。特に、後に詳述するように、主として、第２の補正操舵力は、例えば車両が旋回状態にある場合（特に、定常旋回状態にある場合）において、第１補正操舵力による基本アシスト操舵力の低減を補うために基本アシスト操舵力を増大させるように作用する操舵力であることが好ましい。そして、操舵力制御手段の動作により、基本アシスト操舵力に対して前述した操舵周波数に基づく演算処理を行うにあたって、第１の補正操舵力及び第２の補正操舵力の夫々の加算をも行うことで得られたアシスト操舵力がステアリング機構に付与される。言い換えれば、第１の補正操舵力及び第２の補正操舵力に基づく補正ないしは調整が基本アシスト操舵力に対して施された後に、補正ないしは調整された基本アシスト操舵力（つまり、アシスト操舵力）が実際にステアリング機構に付与される。

このように、本発明によれば、第１の補正操舵力及び第２の補正操舵力が基本アシスト操舵力に加算されることで得られるアシスト操舵力が付与される。このため、特に基本アシスト操舵力を低減させる第１の補正操舵力が基本アシスト操舵力に加算されることで、ステアリングの振動と車両のヨー振動との連成を好適に抑制することができる。つまり、上述したように、単に操舵トルクや操舵角に応じて算出される基本アシスト操舵力を付与しただけでは、特に過渡旋回状態において車両がヨー振動を起こしかねないところ、本発明ではこのような不都合が生ずることを好適に抑制することができる。従って、前輪の振動を好適に収束させることができ、その結果、車両の収束性を向上させることができる。加えて、本発明では、ダンピング制御を過度に大きくすることなく、第１の補正操舵力及び第２の補正操舵力により、ステアリングの振動と車両のヨー振動との連成を好適に抑制している。従って、ダンピング制御が過度に大きくなることに起因した操舵感の悪化が生ずる不都合を好適に抑制することができる。つまり、本発明によれば、上述の如く車両の収束性を向上させながらも、ステアリングの収束性をも向上させることができる。

他方で、例えば車両が定常旋回状態にある場合には、車両の挙動が安定しているため、ステアリングの振動と車両のヨー振動との連成が発生する可能性は低い。一方で、車両が定常旋回状態にある場合においても、ステアリングの振動と車両のヨー振動との連成を抑制するための（言い換えれば、基本アシスト操舵力を低減させる）第１の補正操舵力が加算されている。このため、単に第１の補正操舵力の加算によってステアリングの振動と車両のヨー振動との連成を抑制することのみを重視すれば、例えば車両が定常旋回状態にある場合には、操舵入力が重いと乗員が認識しかねない。しかるに、本発明によれば、第１の補正操舵力及び第２の補正操舵力（このうち、特に、基本アシスト操舵力を増大させる第２の補正操舵力）が基本アシスト操舵力に加算されることで得られるアシスト操舵力が付与される。このため、例えば車両が定常旋回状態にある場合において、操舵入力を補助するために付与されるアシスト操舵力の低下を好適に抑制することができる。従って、例えば車両が定常旋回状態にある場合においても、乗員に操舵入力の違和感を認識させることは殆どない。

このように、本発明によれば、特に過渡旋回時において発生しやすいステアリングの振動と車両のヨー振動との連成の発生を好適に抑制しつつも（言い換えれば、車両の収束性及びステアリングの収束性を向上させつつも）、特に定常旋回時において発生しやすい操舵力の不足を好適に補うことができる。

本発明の車両転舵制御装置の他の態様は、前記第１算出手段は、前記アシスト操舵力の演算に要する時間を考慮した遅れ補償を前記アシスト操舵力に対して施し、前記操舵力付与手段は、前記遅れ補償が施された前記アシスト操舵力を付与する。

一般的には、アシスト操舵力の演算動作を開始してから、操舵周波数に基づくアシスト操舵力が付与されるまでには一定の時間を必要とする。従って、アシスト操舵力が付与された時点での車両の挙動が、演算動作を開始した時点における車両の挙動と比較して変動してしまう虞があり、その結果、操舵入力の違和感を引き起こしかねない。然るに、この態様によれば、アシスト操舵力を演算するために要する時間を考慮した遅れ補償が施されるため、遅れによる操舵入力の違和感が生ずる不都合を相応に抑制することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

（１） 基本構成例
初めに、図１を参照しながら、本発明の車両転舵制御装置に係る実施形態の基本的な構成例について説明する。ここに、図１は、本発明の車両転舵制御装置に係る実施形態を採用した車両の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。

図１に示すように、車両１は、前輪５及び６、並びに後輪７及び８を備えている。前輪及び後輪の少なくとも一方がエンジンの駆動力を得ることにより駆動すると共に、前輪が操舵されることで、車両１は所望の方向に進行することができる。

操舵輪である前輪５及び６は、ドライバによるステアリングホイール１１の操舵に応じて駆動される電動式パワーステアリング装置１０により操舵される。具体的には、電動式パワーステアリング装置１０は、例えばラックアンドピニオン式の電動式パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール１１に一方の端部が接続されるステアリングシャフト１２と、該ステアリングシャフト１２の他方の端部に接続されるラックピニオン機構１６と、ステアリングホイール１２の回転角度である操舵角θを検出する舵角センサ１３と、ステアリングホイール１１の操舵によってステアリングシャフト１２に加えられる操舵トルクＭＴを検出するトルクセンサ１４と、ドライバの操舵負担を軽減する補助操舵力を発生させると共に不図示の減速ギアを介してステアリングシャフト１２に補助操舵力を与える電動モータ１５とを備えている。

このような電動式パワーステアリング装置１０においては、ＥＣＵ３０により、舵角センサ１３から出力される操舵角θ、トルクセンサ１４から出力される操舵トルクＭＴ及び車速センサ４１から出力される車速Ｖに基づいて、電動モータ１５が付与するアシスト操舵力の一例である目標アシストトルクＴが算出される。

目標アシストトルクＴはＥＣＵ３０から電動モータ１５に出力され、目標アシストトルクＴに応じた電流が電動モータ１５に供給されることで、電動モータ１５が駆動される。これにより、電動モータ１５からステアリングシャフト１２にアシスト操舵力が加えられ、その結果、ドライバの操舵負担が軽減される。また、ラックピニオン機構１６により、ステアリングシャフト１２の回転方向の力が、ラックバー１７の往復動方向の力に変換される。ラックバー１７の両端は、タイロッド１８を介して前輪５及び６に連結されており、ラックバー１７の往復運動に応じて、前輪５及び６の向きが変わる。

（２） 基本動作例
続いて、図２を参照して、本実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１０の基本的な動作例についてより詳細に説明する。ここに、図２は、電動式パワーステアリング装置１０の動作全体を概念的に示すフローチャートである。

図２に示すように、まず、ＥＣＵ３０により、操舵周波数ｆが取得される（ステップＳ１０）。ここで、例えば、操舵周波数ｆは、典型的には、舵角センサ１３において一定の時間間隔で取得されたステアリングホイール１１の操舵角θの経時変化から推定される、などの処理によって取得される。

次に、取得された操舵周波数ｆに基づいて、ＥＣＵ３０の動作により、目標アシストトルクＴの算出の態様が制御される（ステップＳ１１）。典型的には、操舵周波数ｆに応じた操舵トルクＭＴに対する車両挙動又は操舵入力における操舵角の目標特性を満たすように、目標アシストトルクＴがその算出の工程において、増加或いは低減されるなどの制御を受ける。

ここに、図３は高車速時における本来の操舵トルクＭＴに対する車両挙動又は操舵角の特性（破線部）、及び操舵周波数ｆに基づく目標特性（実線部）を示す特性図である。

一般的には、車速が高くなるにつれて高操舵周波数域における本来の特性は増加し（つまり、ダンピングの悪化が起こる）、破線部に示されるピークがより高くなる。ここでは、上述したダンピングを向上させるよう、典型的には、図３に示す特性図、或いは所定のテーブルなどにより目標特性の一例である操舵トルクＭＴに対する操舵角のゲインが設定されている。

本実施形態における目標特性は、図３の特性図に示すように、操舵周波数ｆが所定値以下となる範囲の少なくとも一部においては、該範囲内の他の一部よりも増大し、且つ、操舵周波数ｆが所定値以上となる範囲においては、操舵周波数ｆが大きくなるほど低減するような性質を持つよう構成される。或いは、操舵周波数ｆが所定値以下となる範囲において、操舵周波数ｆが大きくなるほど増加するような性質を持つよう構成されていても構わない。

ここに、操舵周波数の所定値とは、典型的にはドライバが常用する操舵周波数の上限にあたる値であるように設定される。

そして、上述した目標特性を満たすように、目標アシストトルクＴの算出の態様が制御される。ここに、目標アシストトルクＴは、目標特性を満たすために、ドライバの操舵入力における操舵トルクＭＴに対し、該操舵トルクＭＴなどに基づいて算出される基本アシストトルクＡＴを加算することで演算されるものである。

ここで、図４を参照して、基本アシストトルクＡＴの算出動作の一具体例について説明する。ここに、図４は、基本アシストトルクＡＴを示すグラフである。

図４に示すように、基本アシストトルクＡＴは、例えば、操舵トルクＭＴと基本アシストトルクＡＴとの関係を示すグラフ（或いは、マッピング）に基づいて算出されてもよい。より具体的には、ステアリングホイール１１のあそびを確保するために、操舵トルクＭＴが相対的に小さい場合には基本アシストトルクＡＴを０として算出する。操舵トルクＭＴがある程度の大きさになった場合には、操舵トルクＭＴが大きくなるにつれてより大きい基本アシストトルクＡＴを算出する。操舵トルクＭＴが所定の値よりも大きくなった場合には、操舵トルクＭＴの大きさによっても変動しない一定値の基本アシストトルクＡＴを算出する。このとき、車速Ｖが速くなるほど、基本操舵トルクＭＴの値を小さくするように構成してもよい。

尚、ここで例示した基本アシストトルクＡＴの算出動作は、あくまで一例に過ぎず、他の方法を用いて算出してもよいことは言うまでもない。

そして、ＥＣＵ３０の制御のもと電動モータ１５の動作により、目標特性を満たすよう制御された目標アシストトルクＴが電動モータ１５に出力され、トルクの制御が実際に行われる（ステップＳ１２）。

よって、高操舵周波数域において、車速が高くなるにつれて操舵トルクＭＴに対する操舵角の特性が増加することに起因するダンピングの悪化を好適に抑えるとともに、高操舵周波数域において過度にダンピング制御を行わないことで車両応答の悪化をも防ぐ目標特性を実現するアシストが行われる。

また、上述のように目標アシストトルクＴの算出の態様を制御するかわりに、該制御と同時に算出を行うような態様を取っていても構わない。より具体的には、ドライバの操舵入力に際して、検出された操舵周波数ｆを用いてフィードバック的に目標アシストトルクＴの算出の態様を制御するのではなく、ドライバの操舵入力時の目標アシストトルクＴを算出する動作において、例えば、操舵トルクＭＴ及び操舵角に基づく算出動作時に、上述した制御を行うことで、算出された目標アシストトルクＴが目標特性を満たしているような態様となる。

このように構成すれば、操舵入力における操舵周波数ｆの検出を待つことなく、フィードフォワード的に目標アシストトルクＴの算出を制御することで、目標特性を実現することが出来る。

（３） 目標トルク演算の変形動作例
なお、上述した基本動作では、車両挙動の特性に応じて基本アシストトルクＡＴを算出しているが、以下に示すように、車両挙動の特性に応じて、基本アシストトルクＡＴに対して所定の補正操舵力を加算することで得られるアシストトルクを算出してもよい
続いて、図５を参照して、本実施形態の変形動作例に係る電動式パワーステアリング装置１０の動作についてより詳細に説明する。ここに、図５は、電動式パワーステアリング装置１０の動作全体を概念的に示すフローチャートである。

図５に示すように、ＥＣＵ３０の動作により、電動モータ１５から加えられるべき補助操舵力のベースとなる基本アシストトルクＡＴが算出される（ステップＳ２０）。基本アシストトルクＡＴを算出する場合には、まず、ＥＣＵ３０により、基本アシストトルクＡＴを算出するために必要な各種信号（例えば、車速Ｖや操舵トルクＭＴ等）が読み込まれる。続いて、読み込まれた各種信号に基づいて、基本アシストトルクＡＴが算出される。 続いて、ＥＣＵ３０の動作により、車速Ｖと操舵角θが取得される（ステップＳ２１）。具体的には、車速センサ４１において検出された車速Ｖ及び舵角センサ１３において検出された操舵角θが、ＥＣＵ３０へ出力される。

続いて、ＥＣＵ３０の動作により、ステップＳ２１において取得された車速Ｖ及び操舵角θの夫々に基づいて、車両１のヨーレートγ及びスリップ角βが推定（算出）される（ステップＳ２２）。係る推定動作は、車両１の平面方向における運動方程式に基づいて行われる。

具体的には、車両１の重心前軸間距離をＬ_ｆとし、車両１の重心後軸間距離をＬ_ｒとし、車両１のヨー軸周りの慣性モーメントをＩとし、車両１のフロントコーナリングパワーをＫ_ｆとし、車両１のリアコーナリングパワーをＫ_ｒとし、車両１の質量をｍとし、車両の舵角をδとすると、車両１の運動方程式は、数式１で示される。

ここで、車両１の重心前軸間距離Ｌ_ｆ、車両１の重心後軸間距離Ｌ_ｒ、車両１のヨー軸周りの慣性モーメントＩ、車両１のフロントコーナリングパワーＫ_ｆ、車両１のリアコーナリングパワーＫ_ｒ、及び車両１の質量ｍの夫々は、車両１に固有の値であるため、該固有の値（共通パラメータ）の具体例を数式１に入力することで、数式１は、車速Ｖ及び舵角δの関数となる。また、舵角δは、操舵角θと、電動式パワーステアリング装置１０が備える減速ギアのギア比等（言い換えれば、電動式パワーステアリング装置１０の仕様）とから求められる。このため、数式１より得られるヨーレートγ及びスリップ角βの夫々の微分値を積分することで、車速Ｖ及び操舵角θからヨーレートγ及びスリップ角βが推定される。

続いて、ＥＣＵ３０の動作により、ステップＳ２２において推定されたヨーレートγ及びスリップ角βの夫々に基づいて、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒが推定される（ステップＳ２３）。係る推定動作についても、車両１の平面方向における運動方程式に基づいて行われる。具体的には、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒは、数式２及び数式３を用いて推定される。

続いて、ＥＣＵ３０の動作により、ステップＳ２３において推定された前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒの夫々に基づいて、ステップＳ２０において算出された基本アシストトルクＡＴを補正するための補正トルクＦＢ_ｔｒｑが算出される（ステップＳ２４）。具体的には、補正ＦＢ_ｔｒｑトルクは、数式４により算出される。尚、数式４中において、車両１のトレールをＬ_ｔとし、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒが推定される周期（言い換えれば、図５に示す動作が行われる周期であって、サンプリング周期）をＴ_ｓｍｐとし、１ステップ前に推定された後輪７及び８の横力Ｆ_ｒを、Ｆ_ｒｚとしている。また、ｋ_０、ｋ_１及びｋ_２は、夫々、数式５から数式７により示される所定の係数である。尚、数式５から数式７中において、正規化された車両１のフロントコーナリングパワーをＣ_ｆとし、正規化された車両１のリアコーナリングパワーをＣ_ｒとする。

ここで、数式５から数式７に示す係数ｋ_０、ｋ_１及びｋ_２は、以下に示す補正トルクＦＢ_ｔｒｑが果たすべき作用を考慮しながら、数式８に示す車両１の平面方向における運動方程式を解くことで求められる。尚、数式８中において、キンピング軸まわりの慣性モーメントをＩ_ｓとし、キンピング軸まわりの減衰モーメント係数をＣ_ｓとする。

まず、数式８において、車両１のヨー振動を抑制する（言い換えれば、車両１の減衰を大きくする）ことを重視しながら目標アシストトルクＴを求めると、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒ及び該横力Ｆ_ｒの微分値に基づいて目標アシストトルクＴを設定すればよいことが判明する。具体的には、基本アシストトルクＡＴに対して、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに係数ｋ_１を掛け合わせた値と、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒの微分値Ｆ_ｒｓにある係数ｋ_２（より具体的には、ｋ_１×ｋ_２）を掛け合わせた値との和を加算することで得られるトルクを、目標アシストトルクＴとして算出すればよいことが判明する。この結果、基本アシストトルクＡＴを補正するための補正トルクＦＢ_ｔｒｑのうち、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分（つまり、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒの比例値（Ｆ_ｒ）に基づく補正トルク成分（ｋ_１Ｆ_ｒ）と、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒの微分値（Ｆ_ｒｓ）に基づく補正トルク成分（ｋ_１ｋ_２Ｆ_ｒｓ））を算出するための、係数ｋ_１及びｋ_２が求められる。

このような観点から求められる後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分は、主として、基本アシストトルクＡＴを低減するように作用するトルク成分である。言い換えれば、後輪の７及び８横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分は、例えば車両１が旋回状態にある場合（特に、過渡旋回状態にある場合）において、車両１のヨー振動を収束させる方向に前輪５及び６を転舵させるように主として作用するトルク成分である。

一方で、例えば車両１が定常旋回状態にある場合には、車両１の挙動が安定しているため、車両１にヨー振動が生ずる可能性は低い。他方、車両１が定常旋回状態にある場合においても、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分が基本アシストトルクＡＴに加算されている。このため、単に後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分を基本アシストトルクＡＴに加算するのみでは、例えば車両１が定常旋回状態にある場合において、操舵入力が重いとドライバが認識しかねない。このため、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分による基本アシストトルクＡＴの低減（特に、例えば車両１が旋回状態にある場合（特に、定常旋回状態にある場合）における低減）を打ち消すためのトルク成分が、基本アシストトルクＡＴに更に加算されることが好ましい。

係る点を鑑みると、本実施形態においては、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づいて、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分による基本アシストトルクＡＴの低減（特に、例えば車両１が旋回状態にある場合（特に、定常旋回状態にある場合）における低減）を打ち消すためのトルク成分が、基本アシストトルクＡＴに更に加算されればよいことが判明する。つまり、特に車両１が定常旋回状態にある場合において、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分と後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分との和がゼロになることが好ましい。その結果、補正トルクＦＢ_ｔｒｑのうち前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分（−ｋ_０Ｆ_ｆＬ_ｔの項）を算出するための係数ｋ_０が求められる。

このような観点から求められる前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分は、主として、基本アシストトルクＡＴを増大するように主として作用するトルク成分である。特に、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分は、特に車両１が定常旋回状態にある場合において、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分による基本アシストトルクＡＴの低減を打ち消すためのトルク成分である。

再び図５において、このようにして補正トルクＦＢ_ｔｒｑが算出された後、ＥＣＵ３０の動作により、補正トルクＦＢ_ｔｒｑに対して遅れ補償が施される（ステップＳ２５）。ここで施される遅れ補償は、ステップＳ２１からステップＳ２５までの動作に要した時間（つまり、車速Ｖ及び操舵角θを取得してから、補正トルクＦＢ_ｔｒｑを算出し終わるまでに要した時間）の遅延を補償する。具体的には、数式９で示すような演算が行われる。その結果、遅れ補償後補正トルクＦＢ_ｏｕｔ（つまり、補正トルクに対して遅れ補償を施すことで得られる結果）が算出される。尚、数式９中において、補償前補正トルクをＦＢ_ｉｎとし、補償後補正トルクをＦＢ_ｏｕｔとし、１ステップ前の補償前補正トルクをＦＢ_ｉｎＺとし、１ステップ前の補償後補正トルクをＦＢ_ｏｕｔＺとし、遅れ補償時間をＴ１とし、遅れ補償時間の分母をＴ２とする。

その後、ＥＣＵ３０の動作により、ステップＳ２０において算出された基本アシストトルクＡＴに対して、ステップＳ２５において遅れ補償が行われた補正トルクＦＢ_ｔｒｑ（つまり、遅れ補償後補正トルクＦＢ_ｏｕｔ）が加算されることで得られるトルクが、目標アシストトルクＴに設定される（ステップＳ２６）。

以上説明したように、本実施形態によれば、後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分（つまり、基本アシストトルクＡＴを低減させる補正トルク成分）が基本アシストトルクＡＴに加算されることで、ステアリングの振動と車両１のヨー振動との連成を好適に抑制することができる。従って、前輪５及び６の振動を好適に収束させることができ、その結果、車両１の収束性を向上させることができる。加えて、本実施形態では、ダンピング制御を過度に大きくすることなく、補正トルクＦＢ_ｔｒｑにより、ステアリングの振動と車両１のヨー振動との連成を好適に抑制している。従って、上述の如く車両１の収束性を向上させながらも、ステアリングの収束性をも向上させることができる。

他方で、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分（つまり、基本アシストトルクＡＴを増大させる補正トルク成分）が基本アシストトルクＡＴに加算されるため、例えば車両１が定常旋回状態にある場合において、操舵入力を補助するために付与される目標アシストトルクＴの低下を好適に抑制することができる。従って、本実施形態によれば、例えば車両１が定常旋回状態にある場合においても、乗員に操舵入力の違和感を認識させることは殆どないという効果を享受することができる。つまり、操舵フィーリングの向上を図ることができる。

このように、本実施形態によれば、特に過渡旋回時において発生しやすいステアリングの振動と車両１のヨー振動との連成の発生を好適に抑制しつつも（言い換えれば、車両１の収束性及びステアリングの収束性を向上させつつも）、特に定常旋回時において発生しやすい操舵力の不足を好適に補うことができる。

加えて、本実施形態では、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒを予め推定した後に補正トルクＦＢ_ｔｒｑを算出する、いわゆるフィードフォワード制御を行っている。このため、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒを実際に検出した後に補正トルクＦＢ_ｔｒｑを算出する、いわゆるフィードバック制御と比較して、遅れによる操舵入力の違和感が生ずる不都合を相応に抑制することができる。

更に、本実施形態では、遅れ補償を施しているため、補正トルクＦＢ_ｔｒｑの算出動作を開始してから、実際に目標アシストトルクＴが付与されるまでに要する時間の遅延による操舵入力の違和感ないしは収束性の悪化を防止することができる。

尚、上述の説明では、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分と後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分とが打ち消し合う態様について説明している。しかしながら、定常旋回時における操舵フィーリングの向上という観点からは、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分と後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分とが完全に打ち消し合っていなくともよい。言い換えれば、少なくとも操舵フィーリングの向上を図ることができるかぎりは、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆに基づく補正トルク成分と後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づく補正トルク成分との和がゼロでなくともよい。

また、係数ｋ_０、ｋ_１及びｋ_２についても、上述の具体的な数式（数式５から数式７）はあくまで一具体例であり、車両１の特性や仕様、電動式パワーステアリング装置１０の特性や仕様等を含む車両条件を考慮しながら、好適な係数が設定されることが好ましい。

また、特に過渡旋回時において発生しやすいステアリングの振動と車両１のヨー振動との連成の発生を好適に抑制しつつも、特に定常旋回時において発生しやすい操舵力の不足を好適に補うという観点からは、必ずしもフィードフォワード制御を行なう必要はない。つまり、前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒを直接的に検出し、該検出された前輪５及び６の横力Ｆ_ｆ並びに後輪７及び８の横力Ｆ_ｒに基づいて、補正トルクを算出するフィードバック制御を行うように構成してもよい。この場合であっても、特に過渡旋回時において発生しやすいステアリングの振動と車両１のヨー振動との連成の発生を好適に抑制しつつも、特に定常旋回時において発生しやすい操舵力の不足を好適に補うことができる。但し、フィードバック制御による遅れを好適に補償することが好ましい。

本発明の車両転舵制御装置に係る実施形態の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。 本発明の車両転舵制御装置に係る電動パワーステアリング装置の基本動作を概念的に示すフローチャートである。 本発明の車両転舵制御装置に係る基本アシストトルク及び目標アシストトルクの周波数特性を示すグラフである。 本発明の車両転舵制御装置に係る基本アシストトルクを示すグラフである。 本発明の車両転舵制御装置に係る電動パワーステアリング装置の変形動作例における動作の流れを概念的に示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両
５、６ 前輪
７、８ 後輪
１０ 電動式パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１３ 舵角センサ
１４ トルクセンサ
１５ 電動モータ
３０ ＥＣＵ
４１ 車速センサ

Claims (4)

1. ドライバの操舵入力を補助するためのアシスト操舵力を算出する第１算出手段と、
   前記アシスト操舵力を前記操舵入力における操舵トルクに付与する操舵力付与手段と、
   前記アシスト操舵力を付与された前記操舵トルクに対する車両挙動又は前記操舵入力における操舵角の特性が、(i) 前記操舵入力における操舵周波数が所定値以下となる範囲のうちの少なくとも一部において、前記操舵周波数が前記所定値以下となる範囲のうちの他の一部における前記操舵トルクに対する前記車両挙動又は前記操舵角の特性よりも増大し、且つ、(ii) 前記操舵周波数が前記所定値以上となる範囲において、前記操舵周波数が大きくなるほど低減するように、前記第１算出手段を制御する操舵力制御手段と
   を備えることを特徴とする車両転舵制御装置。
2. 前記操舵力制御手段は、前記操舵トルクに対する前記車両挙動又は前記操舵角の特性が、(i) 前記操舵周波数が前記所定値以下となる範囲において、連続的に又は段階的に増加し、(ii) 前記操舵周波数が前記所定値以上となる範囲において、連続的に又は段階的に減少するように、前記第１算出手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両転舵制御装置。
3. 前記第１算出手段は、
   車両の前輪及び後輪の夫々の横力を取得する取得手段と、
   前記操舵トルク及び前記操舵角の少なくとも一方に基づいて基本アシスト操舵力を算出する第２算出手段と、
   前記後輪の横力に基づいて前記基本アシスト操舵力を低減させる第１の補正操舵力を算出し、且つ前記前輪の横力に基づいて前記基本アシスト操舵力を増大させる第２の補正操舵力を算出する第３算出手段と
   を更に備え、
   前記基本アシスト操舵力に対して前記第１の補正操舵力及び前記第２の補正操舵力の夫々を加算することで得られる操舵力を、前記アシスト操舵力として算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両転舵制御装置。
4. 前記第１算出手段は、前記アシスト操舵力の演算に要する時間を考慮した遅れ補償を前記アシスト操舵力に対して施し、
   前記操舵力付与手段は、前記遅れ補償が施された前記アシスト操舵力を付与することを特徴とする請求項１に記載の車両転舵制御装置。

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