JP2009143369A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両のステア状態がオーバーステアであるときの操舵の切り過ぎを防止すると共に、オーバーステアにおけるカウンターステア操作を容易にし、車両挙動の安定性を向上させる。
【解決手段】タイヤのグリップが失われた度合を表すグリップロス度をグリップロス度検出手段２３で検出すると共に、車両のステア状態をステア状態検出部２４で検出し、さらにヨーレートをヨーレート検出手段４２で検出し、検出したヨーレート、ステア状態及びグリップロス度に基づいて補償値補正手段２５で操舵補助電流指令値に対するステアリング特性補償値を補正する。
【選択図】 図２
【解決手段】タイヤのグリップが失われた度合を表すグリップロス度をグリップロス度検出手段２３で検出すると共に、車両のステア状態をステア状態検出部２４で検出し、さらにヨーレートをヨーレート検出手段４２で検出し、検出したヨーレート、ステア状態及びグリップロス度に基づいて補償値補正手段２５で操舵補助電流指令値に対するステアリング特性補償値を補正する。
【選択図】 図２
Description
本発明は、転舵輪を転舵するステアリング機構に対し、電動モータにより操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に、タイヤのグリップ力が失われた場合であっても、車両挙動を安定させることの可能な電動パワーステアリング装置に関する。
従来、ステアリング装置として、運転者がステアリングホイールを操舵する際に発生する操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより、ステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が普及している。
また、このような電動パワーステアリング装置において、操舵性能の向上やコーナリング時の車両の挙動を安定させるために、車両に取り付けられた車輪を中立に戻そうとするトルクであるセルフアライニングトルクを求めて操舵制御に用いたもの、さらにタイヤのグリップ状態を考慮して操舵制御を行うようにしたもの等も提案されている。
また、このような電動パワーステアリング装置において、操舵性能の向上やコーナリング時の車両の挙動を安定させるために、車両に取り付けられた車輪を中立に戻そうとするトルクであるセルフアライニングトルクを求めて操舵制御に用いたもの、さらにタイヤのグリップ状態を考慮して操舵制御を行うようにしたもの等も提案されている。
このタイヤのグリップ状態を算出する方法としては、例えば規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差をタイヤのグリップ状態相当の値として用いた反力装置の制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、アンダーステア時にヨーレートの変化率に応じて操舵力を重くさせる車両の操舵反力制御装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−２６４３９２号公報
特許第２８９４００６号公報
しかしながら、上述のように、規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差をグリップ状態相当の値として用いた場合、これらヨーレートの偏差は、グリップ状態を表すものの、実際のグリップ状態との誤差は比較的大きく、正確なタイヤのグリップ力を検出することはできず、例えば急激な切り増し・切り戻しを行う場合やＵターン等の低速で大旋回する場合に、タイヤのグリップ力が十分であるのにもかかわらず、補正制御がオン状態になってしまい、運転者に違和感を与えてしまうという未解決の課題がある。
また、オーバーステア時に操舵力を重くさせる場合、オーバーステア初期時に操舵の切り過ぎを防止してオーバーステア初期挙動を抑制することに対して効果はあるが、オーバーステア発生後にセルフアライニングトルク及び運転者によってオーバーステア挙動を安定させるために操作される所謂カウンターステア時においても、操舵力を重くして操舵反力を感じさせてしまうこととなり、カウンターステア操作を困難にさせてしまうという未解決の課題がある。
そこで、本発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、車両のステア状態がオーバーステアであるときの操舵の切り過ぎを防止すると共に、オーバーステアにおけるカウンターステア操作を容易にし、車両挙動の安定性を向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、転舵輪を転舵するステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記ステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、前記操舵トルクに基づいて操舵補助電流指令値を演算し、演算した操舵補助電流指令値に基づいて前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動パワーステアリング装置であって、
車両のステア状態を検出するステア状態検出手段と、タイヤのグリップ力が失われた度合を表すグリップロス度を検出するグリップロス度検出手段と、前記操舵補助電流指令値に対してステアリング特性を補償する指令値補償手段と、前記ステア状態検出手段で検出したステア状態と前記グリップロス度検出手段で検出したグリップロス度とに基づいて前記指令値補償手段のステアリング特性補償値を補正する補償値補正手段とを備えたことを特徴としている。
車両のステア状態を検出するステア状態検出手段と、タイヤのグリップ力が失われた度合を表すグリップロス度を検出するグリップロス度検出手段と、前記操舵補助電流指令値に対してステアリング特性を補償する指令値補償手段と、前記ステア状態検出手段で検出したステア状態と前記グリップロス度検出手段で検出したグリップロス度とに基づいて前記指令値補償手段のステアリング特性補償値を補正する補償値補正手段とを備えたことを特徴としている。
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じてステアリング特性補償値を補正するように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記指令値補償手段は、前記転舵輪側に発生するセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、該セルフアライニングトルク検出手段で検出したセルフアライニングトルク検出値に基づいて前記操舵補助電流指令値に対してセルフアライニングトルク補償を行うセルフアライニングトルク補償手段とを少なくとも有し、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じて前記セルフアライニングトルク補償手段のセルフアライニングトルク補償値を補正するように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記指令値補償手段は、前記転舵輪側に発生するセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、該セルフアライニングトルク検出手段で検出したセルフアライニングトルク検出値に基づいて前記操舵補助電流指令値に対してセルフアライニングトルク補償を行うセルフアライニングトルク補償手段とを少なくとも有し、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じて前記セルフアライニングトルク補償手段のセルフアライニングトルク補償値を補正するように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記指令値補償手段は、車両のヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償手段を少なくとも有し、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じて前記収斂性補償手段の収斂性補償値を補正するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記指令値補償手段は、車両のヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償手段と、前記転舵輪側に発生するセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、該セルフアライニングトルク検出手段で検出したセルフアライニングトルク検出値に基づいて前記操舵補助電流指令値に対してセルフアライニングトルク補償を行うセルフアライニングトルク補償手段とを少なくとも有し、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じて前記収斂性補償手段の収斂性補償値を補正すると共に、前記セルフアライニングトルク補償手段のセルフアライニングトルク補償値を補正するように構成されていることを特徴としている。
また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至５の何れか１つに係る発明において、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を備え、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレートの変化率に基づいて前記ステアリング特性補償値の補正態様を変更するように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至６の何れか１つに係る発明において、前記転舵輪側に発生するセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の横力を検出する横力検出手段と、該横力検出手段で検出した横力に基づいてセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段とを備え、前記グリップロス度検出手段は、前記セルフアライニングトルク検出手段で検出したセルフアライニングトルク検出値と、前記セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルク推定値とに基づいてグリップロス度を検出するように構成されていることを特徴としている。
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、操舵トルクに基づき算出した電動モータの電流指令値に対してステアリング特性を補償する指令値補償手段のステアリング特性補償値を、車両のステア状態及びタイヤのグリップロス度に基づいて補正し、補正して得た操舵補助電流指令値に基づいて電動モータを駆動制御するので、車両のステア状態が例えばオーバーステア状態であり、且つグリップロス度が所定値以上であるときに、操舵の切り過ぎを抑制すると共に、カウンターステア操作を容易に行うことができるという効果が得られる。
ここで、指令値補償手段のステアリング特性補償値としては、セルフアライニングトルクを補償するセルフアライニングトルク補償値やヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償値が挙げられ、セルフアライニングトルク補償値をグリップロス度に応じて補正することにより、オーバーステア時の操舵の切り過ぎを抑制すると共にカウンターステア操作を容易に行えるようにし、収斂性補償値をグリップロス度に応じて補正することにより、カウンターステア操作時の操作過多を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
図１は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって左右の転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ機構８は、ギヤハウジング８ａ内に、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ｂとこのピニオン８ｂに噛合するラック軸８ｃとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ｂに伝達された回転運動をラック軸８ｃで車幅方向の直進運動に変換して、タイロッド９に伝達する。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって左右の転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ機構８は、ギヤハウジング８ａ内に、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ｂとこのピニオン８ｂに噛合するラック軸８ｃとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ｂに伝達された回転運動をラック軸８ｃで車幅方向の直進運動に変換して、タイロッド９に伝達する。
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ等の減速機１１と、この減速機１１に連結された操舵補助力を発生する例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
また、減速機１１のステアリングホイール１側に連接されたハウジング１３内に操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気変化や抵抗変化として検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
また、減速機１１のステアリングホイール１側に連接されたハウジング１３内に操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気変化や抵抗変化として検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
そして、操舵トルクセンサ１４から出力される操舵トルク検出値Ｔは、図２に示すように、例えばマイクロコンピュータで構成されるコントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖｘ、電動モータ１２に流れるモータ電流Ｉａ〜Ｉｃ及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ１７で検出した電動モータ１２の回転角θｍも入力されている。
このコントローラ１５では、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖｘに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出し、算出した操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに対して回転角θｍに基づいて算出するモータ角速度ωｍ及びモータ角加速度αｍに基づいて収斂性補償、慣性補償、セルフアライニングトルク補償等各種補償処理を行ってからｄ−ｑ軸指令値に変換し、これらｄ−ｑ軸指令値を２相／３相変換してモータ電流指令値Ｉａｒｅｆ〜Ｉｃｒｅｆを算出し、算出したモータ電流指令値Ｉａｒｅｆ〜Ｉｃｒｅｆに基づいて電動モータ１２に流れる電流Ｉａ〜Ｉｃをフィードバック制御し、電動モータ１２を駆動制御する。
すなわち、コントローラ１５は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｘに基づいて操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを演算する操舵補助電流指令値演算部２１と、この操舵補助電流指令値演算部２１で算出した操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを補償する指令値補償部２２と、タイヤのグリップが失われた度合を表すグリップロス度を検出するグリップロス度検出手段としてのグリップロス度検出部２３と、車両のステア状態を検出するステア状態検出部２４と、グリップロス度検出部２３で検出したグリップロス度及びステア状態検出部２４で検出したステア状態に基づいて指令値補償部２２の補償値を補正する補償値補正手段としての補償値補正部２５と、指令値補償部２２で補償した補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出するｄ−ｑ軸電流指令値演算部２６と、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２６から出力されるｄ−ｑ軸指令値を２相／３相変換してモータ電流指令値Ｉａｒｅｆ〜Ｉｃｒｅｆを算出する２相／３相変換部２７と、この２相／３相変換部２７から出力されるモータ電流指令値Ｉａｒｅｆ〜Ｉｃｒｅｆに基づいてモータ電流Ｉａ〜Ｉｃを生成するモータ電流制御部２８とで構成されている。
操舵補助電流指令値演算部２１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｘをもとに図３に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
この操舵補助電流指令値算出マップは、図３に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆをとると共に、車速Ｖｘをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが"０"からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが"０"を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
この操舵補助電流指令値算出マップは、図３に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆをとると共に、車速Ｖｘをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが"０"からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが"０"を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
指令値補償部２２は、回転角センサ１７で検出されるモータ回転角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出する角速度演算部３１と、この角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωｍを微分してモータ角加速度αｍを算出する角加速度演算部３２と、角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωｍに基づいてヨーレートの収斂性を補償してステアリングホイール１が振れ回る動作に対してブレーキをかける収斂性補償部３３と、角加速度演算部３２で算出されたモータ角加速度αｍに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部３４と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を検出するＳＡＴ検出部３５と、このＳＡＴ検出部３５で検出したセルフアライニングトルクに基づいてセルフアライニングトルク補償を行うセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃを算出するＳＡＴ補償部３６とを備えている。
ここで、収斂性補償部３３は、車速センサ１６で検出した車速Ｖｘ及び角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωｍが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωｍに車速Ｖｘに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖを乗じて収斂性補償値Ｉｄを算出する。
また、ＳＡＴ検出部３５は、操舵トルクＴ、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ及び操舵補助電流指令値演算部２１で算出した操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを演算する。
このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図４に示して説明する。すなわち、ドライバがステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ１２がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。また、その際、電動モータ１２の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
J・αｍ+ Fr・sign(ωｍ) + SAT = Tm + T …（１）
J・αｍ+ Fr・sign(ωｍ) + SAT = Tm + T …（１）
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
SAT(s) = Tm(s) + T(s) − J・αｍ(s) − Fr・sign(ωｍ(s)) …（２）
上記（２）式から分かるように、電動モータ１２の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを検出することができ、このセルフアライニングトルク検出値をＳＡＴｄとする。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを適用する。
SAT(s) = Tm(s) + T(s) − J・αｍ(s) − Fr・sign(ωｍ(s)) …（２）
上記（２）式から分かるように、電動モータ１２の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを検出することができ、このセルフアライニングトルク検出値をＳＡＴｄとする。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを適用する。
そして、慣性補償部３４で算出された慣性補償値ＩｉからＳＡＴ補償部３６で算出されたセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃを後述する補償値補正部２５で補正した補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′が減算器３７で減算され、この減算器３７の減算出力と収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｄを後述する補償値補正部２５で補正した補正収斂性補償値Ｉｄ′とが加算器３８で加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助電流指令値演算部２１から出力される操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに加算器３９で加算されて補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′が算出され、この補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部２６に出力される。
また、グリップロス度検出部２３は、前述した指令値補償部２２のＳＡＴ検出部３５から入力されるセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとセルフアライニングトルクを推定するＳＡＴ推定部４１から入力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとに基づいてタイヤのグリップが失われた度合を表すグリップロス度を算出する。
ここで、ＳＡＴ推定部４１でセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを推定する原理は、以下の通りである。
タイヤが横滑りしながら転動する車両運動の様子をモデル化したものを、図５及び図６に示す。
ここで、ＳＡＴ推定部４１でセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを推定する原理は、以下の通りである。
タイヤが横滑りしながら転動する車両運動の様子をモデル化したものを、図５及び図６に示す。
図５では、タイヤが接地面全体において発生する横力はトレッド部の横方向への変形面積（斜線部）となり、セルフアライニングトルクＳＡＴがスリップ角を減少させる方向に働く様子を示している。また、図６は、横力の着力点（接地面の中心点）がタイヤの中心線より後方にあることを示している。そして、ニューマチックトレールとキャスタトレールとの加算値がトレールとなる。
図５及び図６より、セルフアライニングトルクＳＡＴは横力Ｆｙとトレールとの積（横力Ｆｙ×トレール）であることがわかる。すなわち、トレールをεｎとすると、セルフアライニングトルクＳＡＴは次式（３）で算出することができる。なお、この（３）式で算出されるセルフアライニングトルクを、セルフアライニングトルクの推定値ＳＡＴｐとする。
ＳＡＴｐ＝εｎ・Ｆｙ ……（３）
ＳＡＴｐ＝εｎ・Ｆｙ ……（３）
なお、重心から後輪までの距離をＬ２（固定値）、車両重量をｍ、横加速度をＧｙ、車両慣性モーメントをＭｏ、ヨーレートγの微分値をｄγ／ｄｔ、ホイールベースをＬとしたとき、横力Ｆｙは次式（４）により算出することができる。
Ｆｙ＝（Ｌ２・ｍ・Ｇｙ＋Ｍｏ・ｄγ／ｄｔ）／Ｌ ……（４）
Ｆｙ＝（Ｌ２・ｍ・Ｇｙ＋Ｍｏ・ｄγ／ｄｔ）／Ｌ ……（４）
一方、図７は横力ＦｙとセルフアライニングトルクＳＡＴの特性をスリップ角に対して示す特性図であり、横力ＦｙとＳＡＴとはスリップ角に対して非線形な特性となっている。そして、ＳＡＴは横力Ｆｙ×トレールεｎであり、キャスタトレールは固定値であることから、セルフアライニングトルクＳＡＴの横力Ｆｙに対する非線形特性はニューマチックトレールの変化を直接表すことになる。また、セルフアライニングトルクＳＡＴの横力に対する特性は、図６における滑り域が増大し、ニューマチックトレールが減少することによって生じる。
さらに、セルフアライニングトルクＳＡＴは横力Ｆｙとトレールεｎとの積であり、線形領域では滑り域は増加せず、ニューマチックトレールは一定値であることから、線形領域でのニューマチックトレールとキャスタトレールとの和、つまりトレールεｎで横力ＦｙをセルフアライニングトルクＳＡＴの次元に合わせてセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとして図示すると図８のようになる。
ここで、ニューマチックトレールが一定であれば、セルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとは同じ軌跡を辿るが、滑り域が増大してニューマチックトレールが減少するとセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとに差が生じる。この差はグリップが失われた度合を表し、これを本発明では「グリップロス度」とする。上記（２）式で算出されたセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄと、上記（３）式で算出されたセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとを次式（５）により比較する。
ｇ＝ＳＡＴｐ−ＳＡＴｄ ……（５）
ｇ＝ＳＡＴｐ−ＳＡＴｄ ……（５）
この（５）式で算出されるｇがグリップロス度であり、このグリップロス度ｇにより車両におけるタイヤのグリップ力が失われた度合を推定することができる。
図８は、セルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐ（トレールεｎ×横力Ｆｙ）とを比較して示す特性図であり、スリップ角が大きくなるにしたがって、セルフアライニングトルクＳＡＴが失われる様子を示しており、上記（５）式から算出されるセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとの差をグリップロス度ｇ（図中網かけ部）として示している。
図８は、セルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐ（トレールεｎ×横力Ｆｙ）とを比較して示す特性図であり、スリップ角が大きくなるにしたがって、セルフアライニングトルクＳＡＴが失われる様子を示しており、上記（５）式から算出されるセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとの差をグリップロス度ｇ（図中網かけ部）として示している。
このため、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ４２と車両の横加速度を検出する横加速度センサ４３とを設け、これらヨーレートセンサ４２で検出したヨーレートγと横加速度センサ４３で検出した横加速度Ｇｙとを横力検出部４４へ入力し、この横力検出部４４で前記（４）式の演算を行って横力Ｆｙを算出し、算出した横力ＦｙをＳＡＴ推定部４１に入力して、このＳＡＴ推定部４１で前記（３）式の演算を行うことにより、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを算出する。
そして、ＳＡＴ検出部３５で検出したセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄとＳＡＴ推定部４１で推定したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとをグリップロス度検出部２３に入力し、このグリップロス度検出部２３で前記（５）式の演算を行うことにより、タイヤのグリップが失われた度合を表すグリップロス度ｇを算出し、算出したグリップロス度ｇを補償値補正手段としての補償値補正部２５に入力する。
また、ステア状態検出部２４は、ステアリング機構ＳＭの操舵角δを検出する操舵角センサ４５から出力される操舵角δ、前述したヨーレートセンサ４２で検出したヨーレートγ及び車速センサ１６で検出した車速Ｖｘが入力され、これらに基づいて車両のステア状態がアンダーステアであるかオーバーステアであるかを判定する。
このステア状態の判定は、以下のようにして行う。先ず、車両の規範ヨーレートγ0は下記（６）式で表すことができる。
このステア状態の判定は、以下のようにして行う。先ず、車両の規範ヨーレートγ0は下記（６）式で表すことができる。
γ0＝｛１／(１＋Ｔｓ)｝｛１／（１＋Ａ・Ｖｘ2）｝（Ｖｘδ／Ｌα） ……（６）
ここで、δは操舵角、Ｖｘは車速、Ｌはホイールベース、Ｔは時定数、ｓはラプラス演算子、Ａはスタビリティファクタ、αはステアリングレシオである。
また、スタビリティファクタＡは、下記（７）式で表される。
Ａ＝（ｍ／２Ｌ2）｛（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｋｆ・Ｋｒ｝ …………（７）
ここで、ｍは車両重量、Ｌｆは車両重心点と前輪車軸との間の距離、Ｌｒは車両重心点と後輪車軸との間の距離、Ｋｆは前輪タイヤのコーナリングパワー、Ｋｒは後輪タイヤのコーナリングパワーである。
ここで、δは操舵角、Ｖｘは車速、Ｌはホイールベース、Ｔは時定数、ｓはラプラス演算子、Ａはスタビリティファクタ、αはステアリングレシオである。
また、スタビリティファクタＡは、下記（７）式で表される。
Ａ＝（ｍ／２Ｌ2）｛（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｋｆ・Ｋｒ｝ …………（７）
ここで、ｍは車両重量、Ｌｆは車両重心点と前輪車軸との間の距離、Ｌｒは車両重心点と後輪車軸との間の距離、Ｋｆは前輪タイヤのコーナリングパワー、Ｋｒは後輪タイヤのコーナリングパワーである。
そして、規範ヨーレートγ0とヨーレートセンサ４２で検出した実ヨーレートγとを比較することにより、下記のように車両のステア状態を判定することができる。
｜γ｜−｜γ0｜＞０ ：オーバーステア
｜γ｜−｜γ0｜＜０ ：アンダーステア
この車両のステア状態がオーバーステアであるときには論理値“１”、アンダーステアであるときには論理値“０”のステア状態信号ＳＳを補償値補正部２５に出力する。
｜γ｜−｜γ0｜＞０ ：オーバーステア
｜γ｜−｜γ0｜＜０ ：アンダーステア
この車両のステア状態がオーバーステアであるときには論理値“１”、アンダーステアであるときには論理値“０”のステア状態信号ＳＳを補償値補正部２５に出力する。
補償値補正部２５は、グリップロス度検出部２３で検出したグリップロス度ｇとステア状態検出部２４で検出したステア状態に応じたステア状態信号ＳＳとヨーレートセンサ４２で検出したヨーレートγが入力されて、これらに基づいて指令値補償部２２のＳＡＴ補償部３６から出力されるセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃを補正する補償ゲインＫｓを演算すると共に、指令値補償部２２の収斂性補償部３３から出力される収斂性補償値Ｉｄを補正する補償ゲインＫｄを演算する補償ゲイン演算部５１と、この補償ゲイン演算部５１で演算された補償ゲインＫｓをＳＡＴ補償部３６で算出されたセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに乗算する乗算器５２と、補償ゲイン演算部５１で演算された補償ゲインＫｄを収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｄに乗算する乗算器５３とを備えている。
ここで、補償ゲイン演算部５１は、図９に示すＳＡＴ補償ゲイン演算処理及び図１０に示す収斂性補償ゲイン演算処理を実行する。
ＳＡＴ補償ゲイン演算処理は、図９に示すように、先ず、ステップＳ１で、ヨーレートγ、ステア状態信号ＳＳ及びグリップロス度ｇを読込み、次いでステップＳ２に移行して、ヨーレートγを微分してヨーレート変化率Δγを算出してからステップＳ３に移行する。
ＳＡＴ補償ゲイン演算処理は、図９に示すように、先ず、ステップＳ１で、ヨーレートγ、ステア状態信号ＳＳ及びグリップロス度ｇを読込み、次いでステップＳ２に移行して、ヨーレートγを微分してヨーレート変化率Δγを算出してからステップＳ３に移行する。
このステップＳ３では、グリップロス度ｇが予め設定したグリップ限界を表す所定値ｇ１以上であるか否かを判定し、ｇ＜ｇ１であるときにはタイヤのグリップ力がグリップ限界に達していない通常操舵状態であるものと判断してステップＳ４に移行してＳＡＴ補償ゲインＫｓを“１”に設定し、設定したＳＡＴ補償ゲインＫｓを乗算器５２に出力してから前記ステップＳ１に戻る。
また、ステップＳ３の判定結果が、ｇ≧ｇ１であるときには、ステップＳ５に移行して、ステップＳ１で読込んだステア状態信号ＳＳが論理値“１”でオーバーステアを表しているか否かを判定し、ステア状態信号ＳＳが論理値“０”でアンダーステア又はニュートラルステアを表しオーバーステアを表さないときには前記ステップＳ４に移行し、論理値“１”でオーバーステアを表すときには、補償値の補正を開始するものと判断してステップＳ６に移行する。
このステップＳ６では、ステップＳ２で算出した現在のヨーレート変化率Δγを補正開始時ヨーレート変化率Δγ１としてその符号をＲＡＭ等の所定記憶領域に記憶すると共に、ステップＳ１で読込んだ現在のヨーレートγを補正開始時ヨーレートγ１としてその符号をＲＡＭ等の所定記憶領域に記憶する。
次いで、ステップＳ７に移行して、図１１に示すＳＡＴ補償ゲイン算出マップの傾きの大きい特性線Ｌ１を選択して、グリップロス度ｇをもとに特性線Ｌ１に従った関数Ｆｓ１（ｇ）で表されるＳＡＴ補償ゲインＫｓを算出し、算出したＳＡＴ補償ゲインＫｓを乗算器５２に出力してからステップＳ８に移行する。
このステップＳ８では、ヨーレートセンサ４２で検出したヨーレートγを補正開始後ヨーレートγ２として読込み、次いでステップＳ９に移行して、読込んだ補正開始後ヨーレートγ２を微分して補正開始後ヨーレート変化率Δγ２を算出してからステップＳ１０に移行する。
このステップＳ１０では、補正開始時ヨーレート変化率Δγ１と補正開始後ヨーレート変化率Δγ２との符号を比較して両者が異符号であるか否かを判定し、両者が同符号であるときには切増し操舵中であると判断してステップＳ１１に移行する。
このステップＳ１０では、補正開始時ヨーレート変化率Δγ１と補正開始後ヨーレート変化率Δγ２との符号を比較して両者が異符号であるか否かを判定し、両者が同符号であるときには切増し操舵中であると判断してステップＳ１１に移行する。
このステップＳ１１では、グリップロス度ｇが所定値ｇ１以上となり、且つ車両のステア状態がオーバーステアとなった時点から所定時間が経過した否かを判定し、所定時間を経過したときに前記ステップＳ４に移行し、所定時間を経過していないときにはステップＳ１２に移行して、補正開始時ヨーレートγ１と補正開始後ヨーレートγ２との符号が異符号（正と負のみならず、正と０、負と０を含む）であるか否かを判定し、両者が異符号であるときには前記ステップＳ４に移行し、両者が同符号であるときには前記ステップＳ７に戻る。
さらに、前記ステップＳ１０の判定結果が、補正開始時ヨーレート変化率Δγ１と補正開始後ヨーレート変化率Δγ２との符号が異符号であるときには、操舵の切り過ぎを抑制するオーバーステアの抑制が開始されるか又は運転者がカウンターステア操作を行ってオーパーステア挙動が安定化に向かったものと判断して、ステップＳ１３に移行する。
このステップＳ１３では、図１１に示すＳＡＴ補償ゲイン算出マップの傾きの小さい特性線Ｌ２を選択して、グリップロス度ｇをもとに特性線Ｌ２に従った関数Ｆｓ２（ｇ）で表されるＳＡＴ補償ゲインＫｓを算出し、算出したＳＡＴ補償ゲインＫｓを乗算器５２に出力してからステップＳ１４に移行する。
このステップＳ１３では、図１１に示すＳＡＴ補償ゲイン算出マップの傾きの小さい特性線Ｌ２を選択して、グリップロス度ｇをもとに特性線Ｌ２に従った関数Ｆｓ２（ｇ）で表されるＳＡＴ補償ゲインＫｓを算出し、算出したＳＡＴ補償ゲインＫｓを乗算器５２に出力してからステップＳ１４に移行する。
このステップＳ１４では、ヨーレートセンサ４２で検出したヨーレートγを再度補正開始後ヨーレートγ３として読込み、次いでステップＳ１５に移行して、グリップロス度ｇが所定値ｇ１以上となり、且つ車両のステア状態がオーバーステアとなった時点から所定時間が経過した否かを判定し、所定時間を経過したときに前記ステップＳ４に移行し、所定時間を経過していないときにはステップＳ１６に移行して、前述したステップＳ１２と同様に補正開始時ヨーレートγ１と補正開始後ヨーレートγ３との符号が異符号（正と負のみならず、正と０、負と０を含む）であるか否かを判定し、両者が異符号であるときには前記ステップＳ４に移行し、両者が同符号であるときには前記ステップＳ１３に戻る。
ここで、図１１のＳＡＴ補償ゲイン算出マップは、横軸にグリップロス度ｇをとり、縦軸にＳＡＴ補償ゲインＫｓをとって、グリップロス度ｇが所定値ｇ１未満であるときにはＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”に維持され、グリップロス度ｇが所定値ｇ１以上となると、特性線Ｌ１では、グリップロス度ｇの増加に伴って大きな変化率でＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”より増加し、特性線Ｌ２ではグリップロス度ｇの増加に伴って小さな変化率でＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”より増加するように設定されている。
また、収斂性補償ゲイン演算処理は、図１０に示すように、図９の処理がステップＳ１、Ｓ２及びＳ５を除いて下記のように変更されている。
すなわち、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理におけるステップＳ３が、グリップロス度ｇが予め設定したグリップ限界を表す所定値ｇ２以上であるか否かを判定するステップＳ３′に変更されている。このステップＳ３′の判定結果が、ｇ≧ｇ２であるときにはグリップ力がグリップ限界に達したものと判断して図９と同様のステップＳ５に移行し、ｇ＜ｇ２であるときにはタイヤのグリップ力がグリップ限界に達していない通常操舵状態であるものと判断してステップＳ４′に移行する。
すなわち、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理におけるステップＳ３が、グリップロス度ｇが予め設定したグリップ限界を表す所定値ｇ２以上であるか否かを判定するステップＳ３′に変更されている。このステップＳ３′の判定結果が、ｇ≧ｇ２であるときにはグリップ力がグリップ限界に達したものと判断して図９と同様のステップＳ５に移行し、ｇ＜ｇ２であるときにはタイヤのグリップ力がグリップ限界に達していない通常操舵状態であるものと判断してステップＳ４′に移行する。
このステップＳ４′では、ステップＳ４がＳＡＴ補償ゲインＫｓを“１”に設定するのに対し、収斂性補償ゲインＫｄを“１”に設定し、設定した収斂性補償ゲインＫｄを乗算器５３に出力するように変更されている。
さらに、ステップＳ６が補正開始時ヨーレート変化率Δγ４及び補正開始時ヨーレートγ４の符号を記憶するステップＳ６′に変更され、ステップＳ７が、図１２に示す収斂性補償ゲイン算出マップの傾きの小さい特性線Ｌ１１を選択して、グリップロス度ｇをもとに特性線Ｌ１１に従った関数Ｆｄ１（ｇ）で表される収斂性補償ゲインＫｄを算出し、算出した収斂性補償ゲインＫｄを乗算器５３に出力してからステップＳ８に移行する処理を行うステップＳ７′に変更されている。
さらに、ステップＳ６が補正開始時ヨーレート変化率Δγ４及び補正開始時ヨーレートγ４の符号を記憶するステップＳ６′に変更され、ステップＳ７が、図１２に示す収斂性補償ゲイン算出マップの傾きの小さい特性線Ｌ１１を選択して、グリップロス度ｇをもとに特性線Ｌ１１に従った関数Ｆｄ１（ｇ）で表される収斂性補償ゲインＫｄを算出し、算出した収斂性補償ゲインＫｄを乗算器５３に出力してからステップＳ８に移行する処理を行うステップＳ７′に変更されている。
さらにまた、ステップＳ８がヨーレートγを補正開始後ヨーレートγ５として読込むステップＳ８′に変更され、ステップＳ９がヨーレートγ５を微分して補正開始後ヨーレート変化率Δγ５を算出するステップＳ９′に変更され、ステップＳ１０が補正開始時ヨーレート変化率Δγ４と補正開始後ヨーレート変化率Δγ５との符号が異符号であるか否かを判定し、両者が同符号であるときにステップＳ１１′に移行し、両者が異符号であるときにステップＳ１３′に移行するステップＳ１０′に変更されている。
なおさらに、ステップＳ１１が、グリップロス度ｇが所定値ｇ２以上となり、且つ車両のステア状態がオーバーステアとなった時点から所定時間が経過した否かを判定し、所定時間を経過したときに前記ステップＳ４に移行し、所定時間を経過していないときにはステップＳ１２に移行するステップＳ１１′に変更され、ステップＳ１２が補正開始時ヨーレートγ４と補正開始後ヨーレートγ５との符号が異符号であるか否かを判定し、同符号であるときにステップＳ７′に戻り、異符号であるときにはステップＳ４′に移行するステップＳ１２′に変更されている。
また、ステップＳ１３が、図１２に示す収斂性補償ゲイン算出マップの傾きの大きい特性線Ｌ１２を選択して、グリップロス度ｇをもとに特性線Ｌ１２に従った関数Ｆｄ２（ｇ）で表される収斂性補償ゲインＫｄを算出し、算出した収斂性補償ゲインＫｄを乗算器５３に出力してからステップＳ１６′に移行する処理を行うステップＳ１３′に変更されている。また、ステップＳ１４がヨーレートγを補正開始後ヨーレートγ６として読込むステップＳ１４′に変更されている。
さらに、ステップＳ１５が、グリップロス度ｇが所定値ｇ２以上となり、且つ車両のステア状態がオーバーステアとなった時点から所定時間が経過した否かを判定し、所定時間を経過したときに前記ステップＳ４′に移行し、所定時間を経過していないときにはステップＳ１６′に移行する処理を行うステップＳ１５′に変更され、ステップＳ１６が補正開始時ヨーレートγ４と補正開始後ヨーレートγ６との符号が異符号であるか否かを判定し、同符号であるときにステップＳ１３′に戻り、異符号であるときにステップＳ４′に移行するステップＳ１６′に変更されている。
ここで、図１２の収斂性補償ゲイン算出マップは、横軸にグリップロス度ｇをとり、縦軸に収斂性補償ゲインＫｄをとって、グリップロス度ｇが所定値ｇ２未満であるときには収斂性補償ゲインＫｄが“１”に維持され、グリップロス度ｇが所定値ｇ２以上となると、特性線Ｌ１１では、グリップロス度ｇの増加に伴って小さな変化率で収斂性補償ゲインＫｄが“１”より増加し、特性線Ｌ１２ではグリップロス度ｇの増加に伴って大きな変化率で収斂性補償ゲインＫｄが“１”より増加するように設定されている。
さらに、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２６は、補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′とモータ角速度ωｍとに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出するｄ軸電流指令値算出部６１と、電気角変換部３０から入力される電気角θｅ及びモータ角速度ωｍに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部６２と、この誘起電圧モデル算出部６２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)とｄ軸電流指令値算出部６１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆと補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′とモータ角速度ωｍとに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出するｑ軸電流指令値算出部６３とを備えている。そして、ｄ軸電流指令値算出部６１で算出されたｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値算出部６３で算出されたｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆが２相／３相変換部２７に供給される。
この２相／３相変換部２７では、入力されるｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを電気角変換部３０から入力される電気角θｅに基づいて２相／３相変換して３相モータ電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆを算出し、算出したモータ電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆをモータ電流制御部２８に出力する。
モータ電流制御部２８は、電動モータ１２の３相コイルに供給されるモータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを検出するモータ電流検出部７０と、２相／３相変換部２７から入力されるモータ電流指令値Ｉａｒｅｆ，Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆからモータ電流検出部７０で検出したモータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを個別に減算して各相電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを求める減算器７１ａ、７１ｂ及び７１ｃと、求めた各相電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを算出する電流制御部７２と、この電流制御部７２から出力される電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃに基づいてデューティ演算を行って電動モータ１２の各相のデューティ比を算出してパルス幅変調（ＰＷＭ）信号でなるインバータ制御信号を形成するパルス幅変調部７３と、このパルス幅変調部７３から出力されるインバータ制御信号に基づいて３相モータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを形成して電動モータ１２に出力するインバータ７４とを備えている。
次に、コントローラ１５での動作をコントローラ１５で実行する図１３のフローチャートを参照して説明する。
まず、操舵トルクセンサ１４からの操舵トルクＴ、車速センサ１６からの車速Ｖｘ、回転角センサ１７からのモータ回転角θｍ、ヨーレートセンサ４２からのヨーレートγ、横加速度センサ４３からの横加速度Ｇｙ、操舵角センサ４５からの操舵角δを読込む（ステップＳ２１）。次いで、読込んだ操舵トルクＴ及び車速Ｖｘに基づき図３に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵トルクＴ及び車速Ｖｘに応じた操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出し（ステップＳ２２）、回転角センサ１７からのモータ回転角θｍを微分して電動モータ１２のモータ角速度ωｍを算出し、算出したモータ角速度ωｍを微分してモータ角加速度αｍを算出する（ステップＳ２３）。
まず、操舵トルクセンサ１４からの操舵トルクＴ、車速センサ１６からの車速Ｖｘ、回転角センサ１７からのモータ回転角θｍ、ヨーレートセンサ４２からのヨーレートγ、横加速度センサ４３からの横加速度Ｇｙ、操舵角センサ４５からの操舵角δを読込む（ステップＳ２１）。次いで、読込んだ操舵トルクＴ及び車速Ｖｘに基づき図３に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵トルクＴ及び車速Ｖｘに応じた操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出し（ステップＳ２２）、回転角センサ１７からのモータ回転角θｍを微分して電動モータ１２のモータ角速度ωｍを算出し、算出したモータ角速度ωｍを微分してモータ角加速度αｍを算出する（ステップＳ２３）。
次いで、操舵トルクＴ、操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ、モータ角速度ωｍ及びモータ角加速度αｍをもとに前記（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄを検出し（ステップＳ２４）、算出したセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄに基づいてセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃを算出する（ステップＳ２５）。さらに、ヨーレートγ、横加速度Ｇｙをもとに前記（４）式の演算を行って横力Ｆｙを算出し、算出した横力Ｆｙとトレールεｎとに基づいて前記（３）式の演算を行うことにより、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを算出する（ステップＳ２６）。
続いて、セルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄ及びセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐの偏差からグリップロス度ｇを検出し（ステップＳ２７）、次いで、車速Ｖｘ及び操舵角δに基づいて前記（６）式及び（７）式の演算を行って規範ヨーレートγ0を算出すると共に、算出した規範ヨーレートγ0と実ヨーレートγとを比較して車両のステア状態がオーバーステアであるかアンダーステアであるかを検出する（ステップＳ２８）。
次いで、ステップＳ２７で算出したグリップロス度ｇ、ステップＳ２８で検出したステア状態及びヨーレートγに基づき図９に示すＳＡＴ補償ゲイン演算処理及び図１０に示す収斂性補償ゲイン演算処理で算出したＳＡＴ補償ゲインＫｓ及び収斂性補償ゲインＫｄを読込み（ステップＳ２９）、読込んだＳＡＴ補償ゲインＫｓをセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに乗算して補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′を算出する（ステップＳ３０）。
次いで、モータ角速度ωｍに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償値Ｉｄを算出すると共に、モータ角加速度αｍに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償値Ｉｉを算出し（ステップＳ３１）、次いで、算出した収斂性補償値Ｉｄに前記ステップＳ２９で読込んだ収斂性補償ゲインＫｄを乗算して補正収斂性ゲインＫｄ′を算出する（ステップＳ３２）。
そして、補正斂性補償値Ｉｄ′及び慣性補償値Ｉｉを加算すると共に、補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′を減算して補償値Ｉｃｏｍを算出し（ステップＳ３３）、算出した補償値Ｉｃｏｍを操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに加算して補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′を算出する（ステップＳ３４）。
次いで、算出した補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出すると共に、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出し（ステップＳ３５）、次いでｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを電気角θｅに基づいて２相／３相変換して３相モータ電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆを算出する（ステップＳ３６）。
次いで、算出した補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出すると共に、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出し（ステップＳ３５）、次いでｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを電気角θｅに基づいて２相／３相変換して３相モータ電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆを算出する（ステップＳ３６）。
次いで、３相モータ電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆからモータ電流検出部７０で検出したモータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを減算して電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを算出し（ステップＳ３７）、ＰＩ電流制御部７２で算出した電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃに対してＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを算出し（ステップＳ３８）、算出した電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃをパルス幅変調してパルス幅変調信号を形成し、形成したパルス幅変調信号をインバータ７４に出力する（ステップＳ３９）。
これにより、インバータ７４から３相のモータ駆動電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃが電動モータ１２に出力され、電動モータ１２が駆動制御されることにより、操舵トルクＴ及び車速Ｖｘに応じた最適な操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速機１１を介してステアリングシャフト２に伝達される。
したがって、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理では、図１１に示すように、グリップロス度ｇが所定値ｇ１未満であるときには、通常操舵状態であると判断して、ステップＳ３からステップＳ４に移行し、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”に設定される。このため、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが乗算器５２でＳＡＴ補償部３６から出力されるセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに乗算されるので、セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃがそのまま補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′として減算器３７に入力される。
したがって、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理では、図１１に示すように、グリップロス度ｇが所定値ｇ１未満であるときには、通常操舵状態であると判断して、ステップＳ３からステップＳ４に移行し、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”に設定される。このため、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが乗算器５２でＳＡＴ補償部３６から出力されるセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに乗算されるので、セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃがそのまま補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′として減算器３７に入力される。
また、図１０の収斂性補償ゲイン演算処理では、図１２に示すように、グリップロス度ｇが所定値ｇ２未満であるときには、通常操舵状態であると判断して、ステップＳ３′からステップＳ４′に移行し、収斂性補償ゲインＫｄが“１”に設定される。このため、収斂性補償ゲインＫｄが乗算器５３で収斂性補償部３３から出力される収斂性補償値Ｉｄに乗算されるので、収斂性補償値Ｉｄがそのまま補正収斂性補償値Ｉｄ′として加算器３８に入力される。
このため、通常操舵状態では、指令値補償部２２で、通常の補正収斂性補償値Ｉｄ′、慣性補償値Ｉｉ及び補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′が算出されて、補正収斂性補償値Ｉｄ′及び慣性補償値Ｉｉが加算されると共に、補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′が減算されて補償値Ｉｃｏｍが算出され、この補償値Ｉｃｏｍが操舵補助電流指令値演算部２１で算出された操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに加算されて操舵状態に最適な指令値補償が行われ、運転者のステアリングホイール１の操舵操作を的確に補助することができる。
この通常操舵状態から、前輪（又は後輪）のグリップ力がグリップ限界を超えてアンダーステア（又はオーバーステア）となって、グリップロス度検出部２３で検出されるグリップロス度ｇが所定値ｇ１以上となると、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理で、ステップＳ３からステップＳ５に移行する。このとき、車両のステア状態がアンダーステアである場合には、ステア状態検出部２４で｜γ｜−｜γ0｜＜０となってアンダーステアと判定され、これに応じて論理値“０”のステア状態信号ＳＳが補償ゲイン演算部５１に出力される。
このため、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理でステップＳ５からステップＳ４に移行して、通常状態と同様にＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”に設定される。
一方、図１０の収斂性補償ゲイン演算処理でも、通常操舵状態から、前輪（又は後輪）のグリップ力がグリップ限界を超えてアンダーステア（又はオーバーステア）となって、グリップロス度検出部２３で検出されるグリップロス度ｇが所定値ｇ２以上となると、図１０のＳＡＴ補償ゲイン演算処理で、ステップＳ３′からステップＳ５に移行する。このとき、車両のステア状態がアンダーステアである場合には、ステア状態検出部２４で｜γ｜−｜γ0｜＜０となってアンダーステアと判定され、これに応じて論理値“０”のステア状態信号ＳＳが補償ゲイン演算部５１に出力される。
一方、図１０の収斂性補償ゲイン演算処理でも、通常操舵状態から、前輪（又は後輪）のグリップ力がグリップ限界を超えてアンダーステア（又はオーバーステア）となって、グリップロス度検出部２３で検出されるグリップロス度ｇが所定値ｇ２以上となると、図１０のＳＡＴ補償ゲイン演算処理で、ステップＳ３′からステップＳ５に移行する。このとき、車両のステア状態がアンダーステアである場合には、ステア状態検出部２４で｜γ｜−｜γ0｜＜０となってアンダーステアと判定され、これに応じて論理値“０”のステア状態信号ＳＳが補償ゲイン演算部５１に出力される。
このため、図１０のＳＡＴ補償ゲイン演算処理で、ステップＳ５からステップＳ４′に移行して、収斂性補償ゲインＫｄが“１”に設定されて、通常状態と同様の操舵補助制御が行われる。
ところが、車両が後輪のグリップ力がグリップ限界を超えてオーバーステアとなると、ステア状態検出部２４で｜γ｜−｜γ0｜≧０となってオーバーステアと判定され、これに応じて論理値“１”のステア状態信号ＳＳが補償ゲイン演算部５１に入力される。
ところが、車両が後輪のグリップ力がグリップ限界を超えてオーバーステアとなると、ステア状態検出部２４で｜γ｜−｜γ0｜≧０となってオーバーステアと判定され、これに応じて論理値“１”のステア状態信号ＳＳが補償ゲイン演算部５１に入力される。
このため、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理では、ステップＳ５からステップＳ６に移行して、オーバーステアとなった時点のステップＳ２で算出したヨーレート変化率Δγを補正開始時ヨーレート変化率Δγ１としてその符号をＲＡＭ等の所定記憶領域に記憶すると共に、ステップＳ１で読込んだヨーレートγを補正開始時ヨーレートγ１としてその符号をＲＡＭ等の所定の記憶領域に記憶する。
次いで、ステップＳ７に移行して、図１１に示すＳＡＴ補償ゲイン算出マップで大きな傾きの特性線Ｌ１を選択してグリップロス度ｇの増加に応じて“１”から始まって特性線２よりは大きな傾きの増加率で増加するＳＡＴ補償ゲインＫｓが算出され、算出したＳＡＴ補償ゲインＫｓが乗算器５２に出力される。
このため、乗算器５２で、ＳＡＴ補償部３６で算出されるセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに“１”より大きいＳＡＴ補償ゲインＫｓが乗算されるので、乗算器５２から出力される補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′がセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃより大きな値となり、通常時又はアンダーステア状態よりは操舵反力を大きくするセルフアライニングトルク補償が行われる。
このため、乗算器５２で、ＳＡＴ補償部３６で算出されるセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに“１”より大きいＳＡＴ補償ゲインＫｓが乗算されるので、乗算器５２から出力される補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′がセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃより大きな値となり、通常時又はアンダーステア状態よりは操舵反力を大きくするセルフアライニングトルク補償が行われる。
一方、図１０の収斂性補償ゲイン演算処理では、ステップＳ５からステップＳ６′を経てステップＳ７′に移行する。このステップＳ７′では、図１２に示す収斂性補償ゲイン算出マップで特性線１２に対して小さな傾きの特性線Ｌ１１を選択し、グリップロス度ｇの増加に応じて、“１”から始まって特性線１２よりは小さな傾きの増加率で増加する収斂性補償ゲインＫｄが算出され、算出した収斂性補償ゲインＫｄが乗算器５３に出力される。
このため、乗算器５３で、収斂性補償部３３で算出される収斂性補償値Ｉｄに“１”より大きい収斂性補償ゲインＫｄが乗算されるので、乗算器５３から出力される補正収斂性補償値Ｉｄ′が収斂性補償値Ｉｄより大きな値となり、ステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、通常時又はアンダーステア状態よりはやや強めのブレーキをかける収斂性補償が行われる。
そして、グリップロス度ｇが所定値ｇ１及びｇ２を超えている場合には、セルフアライニングトルク補償及び収斂性補償が同時に行われることになり、慣性補償値Ｉｉ及び補正収斂性補償値Ｉｄ′が加算されると共に、補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′が減算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、算出された指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助電流指令値演算部２１で算出された操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに加算されるので、オーバーステア状態となった初期状態で、補正セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ′による操舵反力の増加と、補正収斂性補償値Ｉｄ′によるステアリングホイール１の振れ回りに対するブレーキ分の増加とにより、運転者のステアリングホイールの切増し操舵を抑制させることができ、グリップ力が失われることにより車両挙動が不安定となることを抑制することができる。
その後、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理では、ステップＳ８に移行して、再度ヨーレートセンサ４２からヨーレートγを読込んで、これを補正開始後ヨーレートγ２とし、次いでステップＳ９に移行して補正開始後ヨーレートγ２を微分して補正開始後ヨーレート変化率Δγ２を算出する。
次いで、ステップＳ１０に移行して、所定記憶領域に記憶されている補正開始時ヨーレート変化率Δγ１及びステップＳ９で算出された補正開始後ヨーレート変化率Δγ２の符号を比較し、両者の符号が一致する場合には、車両のオーバーステアが収束方向に操舵しているものではなく、オーバーステアを強める方向に操舵されているものと判断してステップＳ１１に移行し、オーバーステアとなった時点から所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときにはステップＳ１２に移行する。このため、オーバーステアを継続している場合には、補正開始時ヨーレートγ１及び補正開始後ヨーレートγ２の符号が同符号となるので、ステップＳ７に戻って上記処理を繰り返し、切増し抑制状態を継続する。
次いで、ステップＳ１０に移行して、所定記憶領域に記憶されている補正開始時ヨーレート変化率Δγ１及びステップＳ９で算出された補正開始後ヨーレート変化率Δγ２の符号を比較し、両者の符号が一致する場合には、車両のオーバーステアが収束方向に操舵しているものではなく、オーバーステアを強める方向に操舵されているものと判断してステップＳ１１に移行し、オーバーステアとなった時点から所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときにはステップＳ１２に移行する。このため、オーバーステアを継続している場合には、補正開始時ヨーレートγ１及び補正開始後ヨーレートγ２の符号が同符号となるので、ステップＳ７に戻って上記処理を繰り返し、切増し抑制状態を継続する。
また、図１０の収斂性補償ゲイン演算処理でも、ステップＳ８′に移行して、再度ヨーレートセンサ４２からヨーレートγを読込んで、これを補正開始後ヨーレートγ５とし、次いでステップＳ９′に移行して補正開始後ヨーレートγ５を微分して補正開始後ヨーレート変化率Δγ５を算出する。
次いで、ステップＳ１０′に移行して、所定記憶領域に記憶されている補正開始時ヨーレート変化率Δγ４及びステップＳ９′で算出された補正開始後ヨーレート変化率Δγ５の符号を比較し、両者の符号が一致する場合には、車両のオーバーステアが収束方向に操舵しているものではなく、オーバーステアを強める方向に操舵されているものと判断してステップＳ１１′に移行し、オーバーステアとなった時点から所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときにはステップＳ１２′に移行する。このため、オーバーステアを継続している場合には、補正開始時ヨーレートγ４及び補正開始後ヨーレートγ５の符号が同符号となるので、ステップＳ７′に戻って上記処理を繰り返し、切増し抑制状態を継続する。
その後、グリップロス度ｇが所定値ｇ１（又はｇ２）を超え、且つオーバーステアとなった時点から所定時間が経過するか、又は補正開始時ヨーレートγ１（又はγ４）と補正開始後ヨーレートγ２（又はγ５）との符号が異符号となるまで、上記処理が継続され、所定時間が経過するか、又は補正開始時ヨーレートγ１（又はγ４）と補正開始後ヨーレートγ２（又はγ５）との符号が異符号となると、一旦、ＳＡＴ補償ゲインＫｓ及び収斂性補償ゲインＫｄが“１”に復帰されるが、その後もグリップロス度ｇが所定値ｇ１（又はｇ２）を超え、且つオーバーステアが継続する場合には、図９の処理（又は図１０の処理）で再度切増し抑制状態となる。
一方、グリップロス度ｇが所定値ｇ１（又はｇ２）を超え、且つオーバーステアとなった状態で、上記切増し抑制状態での切増し状態からヨーレートγの絶対値｜γ｜が減少する方向すなわちオーバーステアを解消する方向に操舵されるか、オーバーステアを抑制するカウンターステア操作を行うことにより、ヨーレートγの絶対値｜γ｜が減少する状態となると、ステップＳ７（又はＳ７′）で算出される補正開始後ヨーレート変化率Δγ２（又はΔγ５）の符号が反転して、補正開始時ヨーレート変化率Δγ１（又はΔγ４）の符号と異符号となる。
このため、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理でＨ、ステップＳ１０からステップＳ１３に移行して、図１１のＳＡＴ補償ゲイン算出マップで特性線Ｌ１より傾きの小さい特性線Ｌ２を選択し、この特性線Ｌ２に従ってグリップロス度ｇの増加に応じて特性線Ｌ１に対して増加率が小さくなるＳＡＴ補償ゲインＫｓを算出して、オーバーステア状態となった直後に対して操舵反力が小さくなるようなセルフアライニングトルク補償が行われる。
一方、図１０の収斂性補償ゲイン演算処理では、ステップＳ１３′に移行して、図１２の収斂性補償ゲイン算出マップで特性線Ｌ１１よりは傾きの大きい特性線Ｌ１２を選択し、この特性線Ｌ１２に従ってグリップロス度ｇの増加に応じて増加率が大きくなる収斂性補償ゲインＫｄが算出され、ステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、オーバーステア状態となった直後よりはより強くブレーキをかける収斂性補償が行われる。
このため、セルフアライニングトルク補償によって操舵反力が小さくなり、カウンターステア操作を容易に行うことができると共に、収斂性補償によってステアリングホイール１が振れ回る動作に対するブレーキ分が多くなって収斂性が高くなるので、カウンターステアの操作過多を抑制することができ、安定したカウンターステア操作を行ってオーバーステアを解消させることができる。
このとき、図１１のＳＡＴ補償ゲイン算出マップにおける特性線Ｌ２の傾きを横軸と一致させるとグリップロス度ｇが所定値ｇ１以上となってもＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”を継続することになり、操舵反力がより減少されて運転者のカウンターステア状態とするステアリングホイール１の操舵をより容易に行うことができる。
さらには、特性線Ｌ２の傾きを図１１で破線図示の特性線Ｌ３のように傾きを負とすることにより、グリップロス度ｇが所定値ｇ１を超える状態となると、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”未満の値となり、これを乗算器５２によりＳＡＴ補償部３６で算出されたセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに乗算することにより、セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃが減少補正されることになり、さらに操舵反力が減少されて運転者のカウンターステア状態とするステアリングホイール１の操舵をさらに容易に行うことができる。
さらには、特性線Ｌ２の傾きを図１１で破線図示の特性線Ｌ３のように傾きを負とすることにより、グリップロス度ｇが所定値ｇ１を超える状態となると、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”未満の値となり、これを乗算器５２によりＳＡＴ補償部３６で算出されたセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃに乗算することにより、セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃが減少補正されることになり、さらに操舵反力が減少されて運転者のカウンターステア状態とするステアリングホイール１の操舵をさらに容易に行うことができる。
同様に、図１２の収斂性補償ゲイン算出マップにおける特性線Ｌ１１の傾きを横軸と一致させるとグリップロス度ｇが所定値ｇ２以上となっても収斂性補償ゲインＫｄが“１”を継続することになり、オーバーステア状態でも通常状態と同様の収斂性を確保することができる。
さらには、特性線Ｌ１１の傾きを図１２で破線図示の特性線Ｌ１３のように傾きを負とすることにより、グリップロス度ｇが所定値ｇ２を超える状態となると、収斂性補償ゲインＫｄが“１”未満の値となり、これを乗算器５３によって収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｄに乗算することにより、収斂性補償値Ｉｄが減少補正されることになり、この分操舵補助電流指令値演算部２１で算出される操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが減少されることになり、電動モータ１２で発生する操舵補助力が減少してカウンターステア操作を容易に行うことができる。
さらには、特性線Ｌ１１の傾きを図１２で破線図示の特性線Ｌ１３のように傾きを負とすることにより、グリップロス度ｇが所定値ｇ２を超える状態となると、収斂性補償ゲインＫｄが“１”未満の値となり、これを乗算器５３によって収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｄに乗算することにより、収斂性補償値Ｉｄが減少補正されることになり、この分操舵補助電流指令値演算部２１で算出される操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが減少されることになり、電動モータ１２で発生する操舵補助力が減少してカウンターステア操作を容易に行うことができる。
そして、上記図９（又は図１０）の処理が、所定時間が経過するか、又は補正開始時ヨーレートγ１とステップＳ１４（又はＳ１４′）で読込んだ補正開始後ヨーレートγ３（又はγ６）との符号が異符号となるまで継続され、所定時間が経過するか又は補正開始時ヨーレートγ１とステップＳ１４（又はＳ１４′）で読込んだ補正開始後ヨーレートγ３（又はγ６）との符号が異符号となると、図９のＳＡＴ補償ゲイン演算処理でステップＳ４（又は図１０の収斂性補償ゲイン演算処理でステップＳ４′）に移行して、ＳＡＴ補償ゲインＫｓ（又は収斂性補償ゲインＫｄ）が“１”に復帰される。
なお、上記説明では、グリップロス度ｇが所定値ｇ１及びｇ２を共に超えてセルフアライニングトルク補償及び収斂性補償が同時に行われる場合について説明したが、グリップロス度ｇが所定値ｇ１及びｇ２の何れか一方を超え、他方を超えていない場合には、グリップロス度ｇが所定値ｇ１（又はｇ２）を下回っている図９（又は図１０）処理でステップＳ４（又はＳ４′）に移行してＳＡＴ補償ゲインＫｓ（又は収斂性補償ゲインＫｄ）を“１”に設定して、通常補償状態を維持する。
また、上記実施形態では、操舵トルクＴ、アシストトルクＴｍ、電動モータ１２の角速度ωｍ及び角加速度αｍに基づいて検出したセルフアライニングトルク検出値ＳＡＴｄと、車両に発生する横力Ｆｙに基づくセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐとの偏差からグリップロス度ｇを算出している。ここで、タイヤのグリップ力が失われた場合、これに対するセルフアライニングトルクの応答性は、グリップ力が失われたことに対するヨーレートの応答性に比較して速い。
したがって、セルフアライニングトルクを用いてグリップロス度を算出することによって、ヨーレートを用いてグリップロス度を算出する場合に比較してより早い段階で、グリップロス度の変化を検出することができる。よって、セルフアライニングトルクを用いてグリップロス度を算出することにより、グリップ状況をより高精度に検出することができ、このようにして検出したグリップ状況にしたがって操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを補正し、操舵補助力を低減することによって、より的確に操舵補助力を発生させることができ、グリップロス度に応じて切り増しし過ぎることを回避し、グリップ力が失われることにより車両挙動が不安定となることを確実に回避することができ、車両走行安定性を向上させることができる。
また、セルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃを補正することにより、操舵補助電流指令値を直接補正する場合に比較して、運転者にリニアな反力感を伝えることができる。
また、上述のようにグリップロス度ｇが所定値ｇ１未満である場合には、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”に設定されてセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃの補正は行わないと共に、グリップロス度ｇが所定値ｇ２未満である場合には、収斂性補償ゲインＫｄが“１”に設定されて収斂性補償値Ｉｄの補正は行わないので、グリップロスが発生していないか比較的グリップロスが小さく悪影響を及ぼすことのない状況であるにも関わらず操舵補助力が抑制され、十分な操舵補助力を発生されないことに起因して運転者に違和感を与えることを抑制することができる。
また、上述のようにグリップロス度ｇが所定値ｇ１未満である場合には、ＳＡＴ補償ゲインＫｓが“１”に設定されてセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃの補正は行わないと共に、グリップロス度ｇが所定値ｇ２未満である場合には、収斂性補償ゲインＫｄが“１”に設定されて収斂性補償値Ｉｄの補正は行わないので、グリップロスが発生していないか比較的グリップロスが小さく悪影響を及ぼすことのない状況であるにも関わらず操舵補助力が抑制され、十分な操舵補助力を発生されないことに起因して運転者に違和感を与えることを抑制することができる。
ここで、操舵トルクセンサ１４が操舵トルク検出手段に対応し、図１２の処理が制御手段に対応し、このうちステップＳ２２の処理が電流指令値演算部に対応し、ステップＳ２４の処理がＳＡＴ検出部３５（セルフアライニングトルク検出手段）に対応し、ステップＳ２５の処理がＳＡＴ補償部３６（セルフアライニングトルク補償手段）に対応し、ステップＳ２６の処理がＳＡＴ推定部４１に対応し、ステップＳ２７の処理がグリップロス度検出部（グリップロス度検出手段）に対応し、ステップＳ２８の処理がステア状態検出部２４（ステア状態検出手段）に対応し、ステップＳ２９、Ｓ３０及びＳ３２の処理が補償値補正部（補償値補正手段）に対応し、ステップＳ２４、Ｓ２５、Ｓ３１、Ｓ３３及びＳ３４の処理が指令値補償部２２に対応し、ステップＳ３５の処理がｄ−ｑ軸電流指令値演算部２６に対応し、ステップＳ３６の処理が２相／３相変換部２７に対応し、ステップＳ３７の処理が減算器７１ａ〜７１ｃに対応し、ステップＳ３８の処理がＰＩ電流制御部７２に対応し、ステップＳ３９の処理がパルス幅変調部７３に対応している。
なお、上記実施形態においては、ＳＡＴ補償ゲイン算出マップにおける所定値ｇ１及び収斂性補償ゲイン算出マップにおける所定値ｇ２が異なる値である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、所定値ｇ１及びｇ２を同一の値に設定しても良く、また特性線Ｌ１，Ｌ２及びＬ１１，Ｌ１２は線形に限らず非線形に設定することもできる。さらに、特性線Ｌ２及びＬ１１はグリップロス度ｇが所定値ｇ１及びｇ２を超えたときにＳＡＴ補償ゲインＫｓ及び収斂性補償ゲインＫｄをグリップロス度ｇの増加に応じて増加させるのではなく、ＳＡＴ補償ゲインＫｓ及び収斂性補償ゲインＫｄを“１”に維持したり、図１１及び図１２で破線図示の特性線Ｌ３及びＬ１３で示すように、ＳＡＴ補償ゲインＫｓ及び収斂性補償ゲインＫｄをグリップロス度ｇの増加に応じて“１”より減少させたりしてもよい。
また、上記実施形態においては、補償ゲイン演算部５１で、ヨーレートγ、グリップロス度ｇ及びステア状態信号ＳＳに基づいてＳＡＴ補償ゲインＫｓ及び収斂性補償ゲインＫｄを演算する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＳＡＴ補償ゲインＫｓ及び収斂性補償ゲインＫｄの何れか一方を省略するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、補償ゲイン演算部５１で算出した補償ゲインでセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ及び収斂性補償値Ｉｄを補正する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、補償ゲイン演算部５１で算出した補償ゲインで操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを直接補償するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、補償ゲイン演算部５１で算出した補償ゲインでセルフアライニングトルク補償値ＳＡＴｃ及び収斂性補償値Ｉｄを補正する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、補償ゲイン演算部５１で算出した補償ゲインで操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを直接補償するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、車両の横加速度Ｇｙを横加速度センサ４３で検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリング機構ＳＭの操舵角と車速Ｖｘとに基づいて横加速度Ｇｙを推定するようにしてもよい。
なおさらに、上記実施形態においては、ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ及び車両運動モデルに基づいて横力Ｆｙを推定し、この横力Ｆｙに基づいて実際に車両に作用するセルフアライニングトルクを推定する場合について説明したが、ハブ等に横力センサを設け、この横力センサで直接横力を検出し、これを用いてセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを算出してもよい。
なおさらに、上記実施形態においては、ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ及び車両運動モデルに基づいて横力Ｆｙを推定し、この横力Ｆｙに基づいて実際に車両に作用するセルフアライニングトルクを推定する場合について説明したが、ハブ等に横力センサを設け、この横力センサで直接横力を検出し、これを用いてセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを算出してもよい。
また、横力Ｆｙを用いずに、水平面における車両運動モデルと、車速Ｖｘ及び操舵角δとを用いてセルフアライニングトルクを推定してもよい。
つまり、ヨーレートγとスリップ角βと車速Ｖｘと操舵角δとの関係は、次式（８）及び（９）で表すことができる。
ｍＶｘ・(ｄβ／ｄｔ)
＝−[ｍＶｘ＋[(Ｋｆ・Ｌｆ−Ｋｒ・Ｌｒ)/Ｖｘ]]・γ−(Ｋｆ＋Ｋｒ)・β＋Ｋｆ・δ/ｎ
……（８）
Ｉ・(ｄγ／ｄｔ)
＝−[(Ｋｆ・Ｌｆ2＋Ｋｒ・Ｌｒ2)/Ｖｘ]・γ＋(−Ｋｆ・Ｌｆ＋Ｋｒ・Ｌｒ)・β
＋Ｋｆ・Ｌｆ・δ/ｎ
……（９）
つまり、ヨーレートγとスリップ角βと車速Ｖｘと操舵角δとの関係は、次式（８）及び（９）で表すことができる。
ｍＶｘ・(ｄβ／ｄｔ)
＝−[ｍＶｘ＋[(Ｋｆ・Ｌｆ−Ｋｒ・Ｌｒ)/Ｖｘ]]・γ−(Ｋｆ＋Ｋｒ)・β＋Ｋｆ・δ/ｎ
……（８）
Ｉ・(ｄγ／ｄｔ)
＝−[(Ｋｆ・Ｌｆ2＋Ｋｒ・Ｌｒ2)/Ｖｘ]・γ＋(−Ｋｆ・Ｌｆ＋Ｋｒ・Ｌｒ)・β
＋Ｋｆ・Ｌｆ・δ/ｎ
……（９）
なお、（８）及び（９）式中の、ｍは車両重量、Ｉは車両重心を通るＺ軸回りの慣性モーメント、Ｌはホイールベース（Ｌ＝Ｌｆ＋Ｌｒ）、Ｌｆ，Ｌｒは、前，後車軸から重心までの水平距離、Ｋｆ，Ｋｒは、前，後タイヤのコーナリングパワー、ｎはオーバーオールステアリングギア比、δ／ｎは前輪実舵角、βは車体重心のスリップ角、Ｖｘは車速、γはヨーレートである。
セルフアライニングトルクはヨーレートγとスリップ角βの関数として表すことができることから、ヨーレートγとスリップ角βとを車速Ｖｘと操舵角δとの関数として整理すれば、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを求めることができる。車速Ｖｘと操舵角δよりセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを求めると、図１４に示すようになる。この特性は実験によって車両毎の特性値を測定してから、車両運動モデルを用いてシミュレーションによって作成してもよい。
したがって、この場合には、図１５に示すように、車速センサ（車速検出手段）２１で検出した車速Ｖｘと、図示しない操舵角センサ（操舵角検出手段）で検出した操舵角δとをＳＡＴ推定部４１に入力し、このＳＡＴ推定部４１で、図１４の特性図にしたがってセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴｐを算出すればよい。
さらに、上記実施形態においては、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ、操舵トルクＴ及び操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに代えて、モータ電流検出部７０で検出したモータ電流Ｉａ〜Ｉｃを３相／２相変換してｑ軸電流Ｉｑを算出し、このｑ軸電流Ｉｑとモータ角加速度αｍとに基づいて下記（１０）式の演算を行って算出したモータアシストトルクＴｍａを適用するようにしてもよい。
Ｔｍａ= Ｋｔ・Ｉｑ−Ｊｍ・α ｍ ……（１０）
ここで、Ｋｔはモータのトルク定数、Ｊｍはモータのロータ部の慣性モーメントである。
さらに、上記実施形態においては、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ、操舵トルクＴ及び操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆに代えて、モータ電流検出部７０で検出したモータ電流Ｉａ〜Ｉｃを３相／２相変換してｑ軸電流Ｉｑを算出し、このｑ軸電流Ｉｑとモータ角加速度αｍとに基づいて下記（１０）式の演算を行って算出したモータアシストトルクＴｍａを適用するようにしてもよい。
Ｔｍａ= Ｋｔ・Ｉｑ−Ｊｍ・α ｍ ……（１０）
ここで、Ｋｔはモータのトルク定数、Ｊｍはモータのロータ部の慣性モーメントである。
この他、電動モータ１２の出力軸、減速機１１の入出力軸等のトルク伝達軸に磁歪式トルクセンサなどのトルクセンサを配設し、このトルクセンサで検出したモータアシストトルクＴｍａを適用するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、ステアリングシャフト２に減速機１１を介して電動モータ１２を連結したコラム形式の電動パワーステアリング装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングギヤ機構８に減速機を介して電動モータを連結するピニオン形式の電動パワーステアリング装置やラック軸に減速機を介して電動モータを連結するラック形式の電動パワーステアリング装置にも本発明を適用することができる。
なおさらに、上記実施形態においては、本発明をブラシレスモータに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータに適用する場合には、図１６に示すように、角速度演算部３１でモータ電流検出部７０から出力されるモータ電流検出値Ｉｍ及び端子電圧検出部９０から出力されるモータ端子電圧Ｖｍに基づいて下記（１１）式の演算を行ってモータ角速度ωｍを算出すると共に、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２６を省略して補償後操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ′を直接モータ電流制御部２８に供給し、さらにモータ電流制御部２８を夫々１つの減算部７１、電流制御部７２、パルス幅変調部７３とインバータ７４に代えたＨブリッジ回路９１で構成すればよい。
ωｍ＝（Ｖｍ−Ｉｍ・Ｒｍ）／Ｋ0 …………（１１）
ここで、Ｒｍはモータ巻線抵抗、Ｋ0はモータの起電力定数である。
ここで、Ｒｍはモータ巻線抵抗、Ｋ0はモータの起電力定数である。
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
１２ 電動モータ
１４ 操舵トルクセンサ
１５ コントローラ
１６ 車速センサ
１７ 回転角センサ
２１ 操舵補助電流指令値演算部
２２ 指令値補償部
２３ グリップロス検出部
２４ ステア状態検出部
２５ 補償値補正部
２６ ｄ−ｑ軸電流指令値演算部
２７ モータ電流制御部
３３ 収斂性補償部
３４ 慣性補償部
３５ ＳＡＴ検出部
３６ ＳＡＴ補償部
４1 ＳＡＴ推定部
４２ ヨーレートセンサ
４３ 横加速度センサ
４４ 横力検出部
４５ 操舵角センサ
５１ 補償ゲイン演算部
５２ 乗算器
５３ 乗算器
２ ステアリングシャフト
１２ 電動モータ
１４ 操舵トルクセンサ
１５ コントローラ
１６ 車速センサ
１７ 回転角センサ
２１ 操舵補助電流指令値演算部
２２ 指令値補償部
２３ グリップロス検出部
２４ ステア状態検出部
２５ 補償値補正部
２６ ｄ−ｑ軸電流指令値演算部
２７ モータ電流制御部
３３ 収斂性補償部
３４ 慣性補償部
３５ ＳＡＴ検出部
３６ ＳＡＴ補償部
４1 ＳＡＴ推定部
４２ ヨーレートセンサ
４３ 横加速度センサ
４４ 横力検出部
４５ 操舵角センサ
５１ 補償ゲイン演算部
５２ 乗算器
５３ 乗算器
Claims (7)
- 転舵輪を転舵するステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記ステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、前記操舵トルクに基づいて操舵補助電流指令値を演算し、演算した操舵補助電流指令値に基づいて前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動パワーステアリング装置であって、
車両のステア状態を検出するステア状態検出手段と、タイヤのグリップ力が失われた度合を表すグリップロス度を検出するグリップロス度検出手段と、前記操舵補助電流指令値に対してステアリング特性を補償する指令値補償手段と、前記ステア状態検出手段で検出したステア状態と前記グリップロス度検出手段で検出したグリップロス度とに基づいて前記指令値補償手段のステアリング特性補償値を補正する補償値補正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。 - 前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じてステアリング特性補償値を補正するように構成されてい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。
- 前記指令値補償手段は、前記転舵輪側に発生するセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、該セルフアライニングトルク検出手段で検出したセルフアライニングトルク検出値に基づいて前記操舵補助電流指令値に対してセルフアライニングトルク補償を行うセルフアライニングトルク補償手段とを少なくとも有し、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じて前記セルフアライニングトルク補償手段のセルフアライニングトルク補償値を補正するように構成されてい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。
- 前記指令値補償手段は、車両のヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償手段を少なくとも有し、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じて前記収斂性補償手段の収斂性補償値を補正するように構成されてい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。
- 前記指令値補償手段は、車両のヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償手段と、前記転舵輪側に発生するセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、該セルフアライニングトルク検出手段で検出したセルフアライニングトルク検出値に基づいて前記操舵補助電流指令値に対してセルフアライニングトルク補償を行うセルフアライニングトルク補償手段とを少なくとも有し、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、グリップロス度に応じて前記収斂性補償手段の収斂性補償値を補正すると共に、前記セルフアライニングトルク補償手段のセルフアライニングトルク補償値を補正するように構成されてい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。
- 車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を備え、前記補償値補正手段は、前記ステア状態がオーバーステアであって且つ前記グリップロス度が所定値以上であるときに、前記ヨーレート検出手段で検出したヨーレートの変化率に基づいて前記ステアリング特性補償値の補正態様を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記転舵輪側に発生するセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の横力を検出する横力検出手段と、該横力検出手段で検出した横力に基づいてセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段とを備え、前記グリップロス度検出手段は、前記セルフアライニングトルク検出手段で検出したセルフアライニングトルク検出値と、前記セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルク推定値とに基づいてグリップロス度を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
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| JP2007322232A JP5092726B2 (ja) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | 電動パワーステアリング装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2004001590A (ja) * | 2002-05-27 | 2004-01-08 | Toyoda Mach Works Ltd | 操舵装置 |
| JP2005088648A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Toyoda Mach Works Ltd | 車両用操舵装置 |
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