JP4398486B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に対する外乱の発生を検出する外乱発生検出手段を備えた車両用操舵制御装置に関する。

一般的に、直進走行中の車両が強い横風を受けたり、轍路面やカント路面に進入したりすると、車両に対する外乱（外乱トルク）によってハンドルが取られ、操舵安定感が損なわれる可能性がある。
そこで、例えば電動モータによって操舵トルクを補助し、車両の安定化制御を行うために、外乱の発生を正確に検出する必要がある。

外乱の発生を検出するために、従来の電動パワーステアリング装置は、ステアリング系の操舵トルクを検出して操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、ステアリング系の操舵角を検出して操舵角信号を出力する操舵角検出手段と、ステアリング系の操舵回転速度を検出して操舵回転速度信号を出力する操舵回転速度検出手段と、操舵角信号と操舵回転速度信号との符号（方向）が一致し、かつ操舵トルク信号の符号（方向）が一致しない場合に、外乱操舵状態と判定する外乱操舵判定手段とを備え、外乱を抑制するように操舵トルクを補正している（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の電動パワーステアリング装置は、舵角変化量演算手段によって求められた舵角の変化量と、操舵トルク変化量演算手段によって求められた操舵トルクの変化量との比である舵角変化対操舵トルク変化比を求める手段と、求められた舵角変化対操舵トルク変化比が所定値以上であるときに、車両に対して外乱が発生したものと判定する外乱発生判定手段と、外乱発生判定手段によって外乱が発生したものと判定されたことに応答して、外乱の影響を打ち消す方向への操舵補助力が増加するように電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備えている（例えば、特許文献２参照）。

また、従来の車両用操舵装置は、ヨーレートセンサおよび横加速度センサの少なくとも一方を含み、ヨーレートまたは横加速度に応じて車両に対する外乱を検出する車両挙動検出手段を備え、車両挙動検出手段からの検出値に基づいて、外乱を抑制する方向に補助反力トルクを発生させている（例えば、特許文献３参照）。

特開平８−２６８３０９号公報 特開２００２−２６４８３２号公報 特開２０００−２５６３０号公報

上記特許文献１に記載された従来の電動パワーステアリング装置では、操舵角信号と操舵回転速度信号との符号が一致し、かつ操舵トルク信号の符号が一致しない場合に、車両に対する外乱の発生を検出している。また、上記特許文献２に記載された従来の電動パワーステアリング装置では、舵角および操舵トルクの変化量に基づいて、外乱の発生を検出している。
しかしながら、操舵トルクには、ステアリング系に発生する摩擦トルクが含まれているので、操舵トルクが小さい領域では、外乱の発生を正確に検出することができないという問題点があった。

また、上記特許文献３に記載された従来の車両用操舵装置では、外乱の発生を検出するために、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、または横加速度を検出する横加速度センサが必要となる。
しかしながら、外乱の発生によって車両挙動が乱れる車両には、ホイルベースの短い軽自動車や小型車が多いので、コスト面でセンサを追加することが困難であるという問題点があった。また、センサを追加することにより、装置の構成が複雑になるという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、操舵トルクが小さい領域においても、安価かつ簡素な構成で外乱の発生を正確に検出することができるとともに、外乱を抑制して車両の安定化制御を行うことができる車両用操舵制御装置を提供することにある。

この発明に係る車両用操舵制御装置は、車両の運転者による操舵トルクを補助するためのアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、車両の車輪が路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両のハンドルのハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、車速およびハンドル角に基づいて目標路面反力トルクを演算する目標路面反力トルク演算手段と、実路面反力トルクと目標路面反力トルクとの符号を比較して、車両に対する外乱の発生を検出し、外乱状態信号を出力する外乱発生検出手段と、を備え、アシストトルク演算手段は、アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する粘性補償手段および反力補償手段の少なくとも一方を含み、粘性補償手段および反力補償手段の少なくとも一方は、外乱状態信号に基づいて、外乱を抑制するように補償トルクを演算するものである。

この発明の車両用操舵制御装置によれば、外乱発生検出手段は、摩擦トルクを含まない実路面反力トルクと目標路面反力トルクとの符号を比較して、車両に対する外乱の発生を検出する。また、アシストトルク演算手段は、アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する粘性補償手段および反力補償手段の少なくとも一方を含み、粘性補償手段および反力補償手段の少なくとも一方は、外乱状態信号に基づいて、外乱を抑制するように補償トルクを演算する。
そのため、操舵トルクが小さい領域においても、安価かつ簡素な構成で外乱の発生を正確に検出することができるとともに、外乱を抑制して車両の安定化制御を行うことができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、この車両用操舵装置が自動車に搭載されている場合について説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置のステアリング機構１を示す構成図である。
図１において、ステアリング機構１は、ハンドル２と、ステアリング軸３と、ステアリングギアボックス４と、ハンドル角検出器５（ハンドル角検出手段）と、トルクセンサ６と、アシストモータ７（モータ）と、ラックアンドピニオン機構８と、タイヤ９（車輪）と、ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）制御ユニット１００（以下、「制御ユニット１００」と略称する）と、車速検出器１０（車速検出手段）と、モータ速度検出器１１（モータ速度検出手段）と、路面反力トルク検出器１２（路面反力トルク検出手段）とを備えている。

ここで、ステアリング機構１には、電源装置（図示せず）から電力が供給されている。
また、ハンドル角検出器５、トルクセンサ６、アシストモータ７、車速検出器１０、モータ速度検出器１１および路面反力トルク検出器１２は、それぞれケーブルを介して制御ユニット１００に電気的に接続されている。

自動車の運転者が操舵するハンドル２は、ステアリング軸３の一端に連結されている。また、ハンドル２には、ハンドル角Ｔｈｅｔａを検出して制御ユニット１００に出力するハンドル角検出器５が取り付けられている。
ステアリング軸３には、運転者の操舵による操舵トルクＴｈｄｌを検出して制御ユニット１００に出力するトルクセンサ６が取り付けられている。また、ステアリング軸３には、操舵トルクＴｈｄｌを補助するためのアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生する電動のアシストモータ７が、減速ギア（図示せず）を介して取り付けられている。

ステアリング軸３の他端には、合成トルク（操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔとを足しあわせたトルク）を数倍に増幅するステアリングギアボックス４が連結されている。
また、ステアリングギアボックス４には、回転運動を往復運動に変換するラックアンドピニオン機構８を介して、タイヤ９が取り付けられている。

車速検出器１０は、車両の車速Ｖを検出して制御ユニット１００に出力する。モータ速度検出器１１は、アシストモータ７のモータ速度（回転速度）Ｓｍｔｒを検出して制御ユニット１００に出力する。また、路面反力トルク検出器１２は、タイヤ９が路面から受ける実路面反力トルクＴａｌｉｇｎを検出して制御ユニット１００に出力する。
制御ユニット１００には、ハンドル角Ｔｈｅｔａ、操舵トルクＴｈｄｌ、車速Ｖ、モータ速度Ｓｍｔｒ、実路面反力トルクＴａｌｉｇｎ、アシストモータ７のモータ検出電流Ｉｍｔｒ、およびアシストモータ７のモータ検出電圧Ｖｍｔｒが入力される。
また、制御ユニット１００は、上記の入力に基づいてアシストモータ７にアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させるための目標電流値を演算し、アシストモータ７にモータ駆動電流Ｉｄｒｉｖｅを出力する。

ここで、ステアリング軸３に生じるステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、ステアリング軸３に換算された路面反力トルクである。また、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、実路面反力トルクＴａｌｉｇｎと全体摩擦トルクＴｆｒｉｃ（図示せず）とを加算した値である。
なお、全体摩擦トルクＴｆｒｉｃは、アシストモータ７を含むステアリング機構１全体に発生する摩擦トルクである。
すなわち、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、次式（１）で表される。

Ｔｔｒａｎ＝Ｔａｌｉｇｎ＋Ｔｆｒｉｃ・・・（１）

また、全体摩擦トルクＴｆｒｉｃは、アシストモータ７とステアリング軸３との間に設けられた減速ギアのギア比Ｇｇｅａｒをモータ摩擦トルクＴｍｆｒｉｃに乗じた値と、軸摩擦トルクＴｆｒｐとを加算した値である。
なお、モータ摩擦トルクＴｍｆｒｉｃは、アシストモータ７のみに発生する摩擦トルクであり、軸摩擦トルクＴｆｒｐは、アシストモータ７を考慮しない状態でステアリング機構１に発生する摩擦トルクである。
これらの摩擦トルクの関係は、次式（２）で表される。

Ｔｆｒｉｃ＝Ｔｍｆｒｉｃ・Ｇｇｅａｒ＋Ｔｆｒｐ・・・（２）

この車両用操舵制御装置は、運転者がハンドル２を操舵したときの操舵トルクＴｈｄｌをトルクセンサ６で検出し、その操舵トルクＴｈｄｌに応じたアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させることを主な機能とする。

また、力学的には、操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔとの和が、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎに抗してステアリング軸３を回転させる。また、ハンドル２を操舵する際には、アシストモータ７の慣性によって生じる慣性トルクも作用する。
そのため、アシストモータ７の慣性トルクをＪ・ｄω／ｄｔとすると、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、次式（３）で表される。

Ｔｔｒａｎ＝Ｔｈｄｌ＋Ｔａｓｓｉｓｔ−Ｊ・ｄω／ｄｔ・・・（３）

また、アシストモータ７によるアシストトルクＴａｓｓｉｓｔは、アシストモータ７のトルク定数をＫｔとすると、上記減速ギアのギア比Ｇｇｅａｒおよびモータ検出電流Ｉｍｔｒを用いて、次式（４）で表される。

Ｔａｓｓｉｓｔ＝Ｇｇｅａｒ・Ｋｔ・Ｉｍｔｒ・・・（４）

また、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、上記式（２）を用いて上記式（１）を変形することにより、次式（５）で表される。

Ｔｔｒａｎ＝Ｔａｌｉｇｎ＋（Ｔｍｆｒｉｃ・Ｇｇｅａｒ＋Ｔｆｒｐ）・・・（５）

制御ユニット１００は、演算した目標電流値と、モータ検出電流Ｉｍｔｒとが一致するように電流制御し、モータ駆動電流Ｉｄｒｉｖｅを出力する。
アシストモータ７は、モータ駆動電流Ｉｄｒｉｖｅにトルク定数Ｋｔと減速ギアのギア比Ｇｇｅａｒとを乗じたトルクを発生し、運転者による操舵トルクＴｈｄｌを補助する。

図２は、図１の制御ユニット１００をアシストモータ７とともに示すブロック図である。
図２において、制御ユニット１００は、車速検出部１３と、操舵トルク検出部１４と、モータ速度検出部１５と、モータ加速度検出部１６と、ハンドル角検出部１７と、路面反力トルク検出部１８と、目標路面反力トルク演算部１９（目標路面反力トルク演算手段）と、外乱発生検出部２０（外乱発生検出手段）と、アシストトルク演算部２１（アシストトルク演算手段）と、モータ電流演算部２２と、モータ電流検出部２３と、比較部２４と、モータ駆動部２５とを有している。
ここで、制御ユニット１００は、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、制御ユニット１００を構成する各ブロックは、メモリ内にソフトウェアとして記憶されている。

車速検出部１３は、車速検出器１０が出力した車速Ｖを受けて車速信号Ｖ（ｓ）を出力する。操舵トルク検出部１４は、トルクセンサ６が出力した操舵トルクＴｈｄｌを受けて操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）を出力する。
モータ速度検出部１５は、モータ速度検出器１１が出力したモータ速度Ｓｍｔｒを受けてモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を出力する。モータ加速度検出部１６は、モータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を微分してモータ加速度信号Ａｍｔｒ（ｓ）を出力する。
なお、モータ速度検出部１５は、モータ電流検出部２３が出力したモータ検出電流信号Ｉｍｔｒ（ｓ）と、モータ電圧検出部（図示せず）が出力したモータ検出電圧信号Ｖｍｔｒ（ｓ）とに基づいて、モータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を出力してもよい。

ハンドル角検出部１７は、ハンドル角検出器５が出力したハンドル角Ｔｈｅｔａを受けてハンドル角信号Ｔｈｅｔａ（ｓ）を出力する。路面反力トルク検出部１８は、路面反力トルク検出器１２が出力した実路面反力トルクＴａｌｉｇｎを受けて実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を出力する。
実路面反力トルクＴａｌｉｇｎを検出する路面反力トルク検出器１２は、例えばタイヤ９に取り付けられたロードセル（図示せず）であり、ロードセルに設けられた歪みゲージの変形を実路面反力トルクＴａｌｉｇｎとして出力する。

目標路面反力トルク演算部１９は、車速Ｖおよびハンドル角Ｔｈｅｔａと、目標路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆとの関係が記された車速・ハンドル角−目標路面反力トルクマップを有している。
目標路面反力トルク演算部１９は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）と、ハンドル角検出部１７からのハンドル角信号Ｔｈｅｔａ（ｓ）とに基づいて、この車速・ハンドル角−目標路面反力トルクマップから目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）を演算する。

外乱発生検出部２０は、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）とに基づいて、車両に対する外乱の発生の有無を検出し、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。
外乱発生検出部２０は、符号比較部２６と、比率演算部２７と、補正部２８（補正手段）とを含んでいる。

符号比較部２６は、路面反力トルク検出部１８からの実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク演算部１９からの目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号を比較し、外乱の発生の有無を検出して、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を出力する。

すなわち、符号比較部２６は、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号が一致しない場合に、外乱が発生したとして外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を「１」で出力する。また、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号が一致する場合に、外乱が発生していない（通常操舵状態）として外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を「０」で出力する。

比率演算部２７は、路面反力トルク検出部１８からの実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク演算部１９からの目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率を演算し、符号比較部２６からの外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）とともに、外乱の発生度合い（外乱の状態）を示す外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を出力する。

なお、車両に対する外乱の影響は、車両の種類や車速Ｖによってそれぞれ異なる。そのため、外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を補正する必要がある。
補正部２８は、車速Ｖと、外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を補正するための比率補正ゲインとの関係が記された車速−比率補正ゲインマップを有している。この車速−比率補正ゲインマップは、車両の種類に応じて設定されている。また、比率補正ゲインは、車速Ｖに応じて上下限値が設定されてもよい。
補正部２８は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）に基づいて、この車速−比率補正ゲインマップから比率補正ゲインを演算し、比率演算部２７からの外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）に比率補正ゲインを乗算して、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。

アシストトルク演算部２１には、車速信号Ｖ（ｓ）、操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）、モータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）、モータ加速度信号Ａｍｔｒ（ｓ）、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）が入力される。
アシストトルク演算部２１は、上記の入力に基づいて、操舵トルクＴｈｄｌを補助するためのアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを演算し、アシストモータ７にアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させるためのアシストトルク信号Ｔａｓｓｉｓｔ（ｓ）を出力する。

モータ電流演算部２２は、アシストトルク信号Ｔａｓｓｉｓｔ（ｓ）に基づいて、アシストモータ７にアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させるための目標電流値を演算し、目標電流信号Ｉｄｒｉｖｅ（ｓ）を出力する。
モータ電流検出部２３は、アシストモータ７に流れるモータ検出電流Ｉｍｔｒを受けて、モータ検出電流信号Ｉｍｔｒ（ｓ）を出力する。比較部２４は、目標電流信号Ｉｄｒｉｖｅ（ｓ）とモータ検出電流信号Ｉｍｔｒ（ｓ）との偏差を出力する。
モータ駆動部２５は、目標電流信号Ｉｄｒｉｖｅ（ｓ）とモータ検出電流信号Ｉｍｔｒ（ｓ）との偏差を零とするように、モータ駆動電流Ｉｄｒｉｖｅを出力する。

図３は、図２のアシストトルク演算部２１を詳細に示すブロック図である。
図３において、アシストトルク演算部２１は、外乱種類検出部２９（外乱種類検出手段）と、アシストマップ補償部３０と、慣性補償部３１と、粘性補償部３２（粘性補償手段）と、反力補償部３３（反力補償手段）と、加算部３４とを有している。

発生周波数に応じて外乱の種類を検出する外乱種類検出部２９は、車両に対する外乱が、あらかじめ設定された所定周波数よりも高い周波数成分からなる高周波外乱であることを検出するハイパスフィルタ３５（高周波外乱検出手段、以下、「ＨＰＦ３５」と称する）を含んでいる。

外乱種類検出部２９は、外乱発生検出部２０からの外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を受けて、高周波外乱の発生度合いを示す高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）を出力する。
ここで、高周波外乱とは、時間的変化の大きな外乱であり、ＨＰＦ３５に外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を通した結果出力される信号が、高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）となる。

アシストマップ補償部３０は、車速Ｖおよび操舵トルクＴｈｄｌと、操舵トルクＴｈｄｌを補助するためのアシストマップ補償トルクｍａｐとの関係が記された車速・操舵トルク−アシストマップ補償トルクマップを有している。
アシストマップ補償部３０は、車速検出部１３がからの車速信号Ｖ（ｓ）と操舵トルク検出部１４からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）とに基づいて、アシストマップ補償トルク信号ｍａｐ（ｓ）を出力する。

慣性補償部３１は、車速Ｖおよびモータ加速度Ａｍｔｒと、ステアリング系全体の慣性感を減ずるための慣性補償トルクｉｎｅｒとの関係が記された車速・モータ加速度−慣性補償トルクマップを有している。
慣性補償部３１は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）とモータ加速度検出部１６からのモータ加速度信号Ａｍｔｒ（ｓ）とに基づいて、慣性補償トルク信号ｉｎｅｒ（ｓ）を出力する。

粘性補償部３２は、車速Ｖ、モータ速度Ｓｍｔｒおよび外乱種類検出部２９で検出された高周波外乱と、ハンドル２の振動を抑制するための粘性補償トルクｄａｍｐ（補償トルク）との関係が記された車速・モータ速度・高周波外乱−粘性補償トルクマップを有している。
粘性補償部３２は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）、モータ速度検出部１５からのモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）および外乱種類検出部２９からの高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に基づいて、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力する。

反力補償部３３は、車速Ｖおよび実路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、運転者の反操舵方向に働く反力補償トルクｒｅｔとの関係が記された車速・実路面反力トルク−反力補償トルクマップを有している。
反力補償部３３は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）と路面反力トルク検出部１８からの実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）とに基づいて、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）を出力する。

加算部３４には、アシストマップ補償トルク信号ｍａｐ（ｓ）、慣性補償トルク信号ｉｎｅｒ（ｓ）、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）および反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）が入力される。加算部３４は、上記の入力を加算して、アシストトルク信号Ｔａｓｓｉｓｔ（ｓ）を出力する。

以下、図１〜３とともに、図４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るアシストトルク演算部２１の粘性補償動作について説明する。
まず、アシストトルク演算部２１は、外乱発生検出部２０が出力した外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を読み込んで、メモリに記憶する（ステップＳ５１）。

続いて、外乱種類検出部２９は、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）から高周波外乱を検出し、高周波外乱の発生度合いを示す高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）を出力する（ステップＳ５２）。
次に、アシストトルク演算部２１は、車速検出部１３が出力した車速信号Ｖ（ｓ）を読み込んでメモリに記憶する（ステップＳ５３）とともに、モータ速度検出部１５が出力したモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を読み込んでメモリに記憶する（ステップＳ５４）。

続いて、粘性補償部３２は、高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）、車速信号Ｖ（ｓ）およびモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）に基づいて、粘性補償トルクｄａｍｐを演算し、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力する（ステップＳ５５）。
次に、加算部３４は、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）と、他の補償部（アシストマップ補償部３０、慣性補償部３１、反力補償部３３）からの補償トルク信号を加算して、アシストトルク信号Ｔａｓｓｉｓｔ（ｓ）を出力し（ステップＳ５６）、図４の処理を終了する。

ここで、粘性補償部３２は、車速信号Ｖ（ｓ）とモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）とに基づいて粘性補償トルクｄａｍｐを演算するが、粘性補償トルクｄａｍｐは、モータ速度Ｓｍｔｒが高くなるほど大きな値となる。
また、例えば轍路面等からの高周波外乱は、あらかじめ設定された所定周波数よりも高い周波数成分からなる外乱トルクであり、モータ速度Ｓｍｔｒに対して影響を与える。
そのため、外乱種類検出部２９によって高周波外乱が検出された場合に、高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に応じて、粘性補償トルクｄａｍｐが大きくなるように補正されることにより、高周波外乱による影響を抑制することができる。

以下、図５を参照しながら、アシストトルク演算部２１の粘性補償動作の効果について説明する。
図５は、直進走行をしている車両に高周波外乱（例えば、轍路面からの外乱）が発生した際に、粘性補償動作を実行した場合（外乱抑制制御）、および粘性補償動作を実行しない場合（通常制御）における時間とハンドル角および粘性補償トルクｄａｍｐとの関係をそれぞれ示す説明図である。

図５において、車両が轍路面に進入すると、轍路面からの高周波外乱が発生し、ハンドル２が取られてハンドル角Ｔｈｅｔａが変化する（破線の丸印参照）。
このとき、粘性補償部３２は、ハンドル２の振動を止めるために、粘性補償トルクｄａｍｐを増加させる。
これにより、粘性補償動作を実行しない場合と比較して、高周波外乱によるハンドル取られ角を低減し、ハンドル２の振動を抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置によれば、外乱発生検出部２０は、摩擦トルクを含まない実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号を比較して、車両に対する外乱の発生を検出し、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。また、アシストトルク演算部２１は、アシストトルクＴａｓｓｉｓｔを補償するための粘性補償トルクｄａｍｐを演算する粘性補償部３２を含み、粘性補償部３２は、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）に基づいて、外乱を抑制するように粘性補償トルクｄａｍｐを演算し、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力する。
そのため、操舵トルクＴｈｄｌが小さい領域においても、安価かつ簡素な構成で外乱の発生を正確に検出することができるとともに、外乱を抑制して車両の安定化制御を行うことができる。

すなわち、外乱発生検出部２０の符号比較部２６は、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号を比較し、外乱の発生の有無を検出して、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を出力する。
ここで、タイヤ９が路面から受ける実路面反力トルクＴａｌｉｇｎは、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎとは異なり摩擦トルクを含んでいない。
そのため、操舵トルクＴｈｄｌが小さい領域においても、外乱の発生を正確に検出することができる。また、外乱の発生度合いが小さい領域から車両の安定化制御を行うことができるので、運転者に制御介入時の違和感を与えることを防止することができる。
また、ヨーレートセンサや横加速度センサを必要としないので、安価かつ簡素な構成を実現することができる。
また、タイヤ９に発生する実路面反力トルクＴａｌｉｇｎに基づいて外乱の発生を検出するので、雪道等の滑りやすい路面を走行している場合であっても、外乱の発生を正確に検出することができる。

また、外乱発生検出部２０の比率演算部２７は、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率を演算し、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）とともに、外乱の発生度合いを示す外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を出力する。
そのため、外乱の発生度合いを正確に演算することができ、その結果、車両の安定化制御を適切に行うことができる。

また、外乱発生検出部２０の補正部２８は、車速信号Ｖ（ｓ）に基づいて比率演算ゲインを演算し、外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）に比率演算ゲインを乗算して、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。
そのため、車速Ｖに応じて車両の安定化制御をより適切に行うことができる。

また、アシストトルク演算部２１の外乱種類検出部２９は、車両に対する外乱が、あらかじめ設定された所定周波数よりも高い周波数成分からなる高周波外乱であることを検出するＨＰＦ３５を含み、外乱発生検出部２０からの外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を受けて、高周波外乱の発生度合いを示す高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）を出力する。
また、アシストトルク演算部２１の粘性補償部３２は、車速信号Ｖ（ｓ）、モータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）および高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に基づいて、ハンドル２の振動を抑制するための粘性補償トルクｄａｍｐを演算し、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力する。
そのため、安価かつ簡素な構成で外乱の種類を検出することができるとともに、外乱の発生周波数に応じて、車両の安定化制御をより適切に行うことができる。

なお、上記実施の形態１の粘性補償部３２は、車速・モータ速度・高周波外乱−粘性補償トルクマップを有し、車速信号Ｖ（ｓ）、モータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）および高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に基づいて、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力すると説明した。
しかしながら、これに限定されず、粘性補償部３２は、車速Ｖおよびモータ速度Ｓｍｔｒと、粘性補償トルクｄａｍｐとの関係が記された車速・モータ速度−粘性補償トルクマップ、並びに、高周波外乱と粘性補償トルクｄａｍｐを補正するためのトルク補正ゲインとの関係が記された高周波外乱−トルク補正ゲインマップを有していてもよい。
このとき、粘性補償部３２は、まず、車速信号Ｖ（ｓ）とモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）とに基づいて、粘性補償トルクｄａｍｐを演算する。続いて、粘性補償部３２は、高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に基づいて、トルク補正ゲインを演算する。次に、粘性補償部３２は、粘性補償トルクｄａｍｐにトルク補正ゲインを乗算して、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）として出力する。
この場合も、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の特徴を明確にするために、アシストトルク演算部２１における補償部を、アシストマップ補償部３０、慣性補償部３１、粘性補償部３２および反力補償部３３に限定し、アシストトルク演算部２１への入力信号も限定して示している。
しかしながら、実際のアシストトルク演算部２１は、これらの信号以外にも様々な信号を用いてアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを演算している。本実施の形態に係る車両用操舵装置は、何れの車両用操舵装置にも適用することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）から高周波外乱を検出し、高周波外乱による影響を低減したが、これに限定されず、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）から低周波外乱を検出し、低周波外乱による影響を低減してもよい。

図６は、この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置のアシストトルク演算部２１Ａを詳細に示すブロック図である。
図６において、アシストトルク演算部２１Ａは、図３に示した外乱種類検出部２９、粘性補償部３２および反力補償部３３に代えて、外乱種類検出部２９Ａ、粘性補償部３２Ａおよび反力補償部３３Ａを有している。

発生周波数に応じて外乱の種類を検出する外乱種類検出部２９Ａは、車両に対する外乱が、あらかじめ設定された所定周波数よりも低い周波数成分からなる低周波外乱であることを検出するローパスフィルタ３６（低周波外乱検出手段、以下、「ＬＰＦ３６」と称する）を含んでいる。

外乱種類検出部２９Ａは、外乱発生検出部２０からの外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を受けて、低周波外乱の発生度合いを示す低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）を出力する。
ここで、低周波外乱とは、時間的変化の小さな外乱であり、ＬＰＦ３６に外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を通した結果出力される信号が、低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）となる。

粘性補償部３２Ａは、車速Ｖおよびモータ速度Ｓｍｔｒと、粘性補償トルクｄａｍｐ（補償トルク）との関係が記された車速・モータ速度−粘性補償トルクマップを有している。
粘性補償部３２Ａは、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）とモータ速度検出部１５からのモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）とに基づいて、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力する。

反力補償部３３Ａは、車速Ｖ、実路面反力トルクＴａｌｉｇｎおよび外乱種類検出部２９Ａで検出された低周波外乱と、反力補償トルクｒｅｔとの関係が記された車速・実路面反力トルク・低周波外乱−反力補償トルクマップを有している。
反力補償部３３Ａは、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）、路面反力トルク検出部１８からの実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および外乱種類検出部２９Ａからの低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）に基づいて、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）を出力する。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

以下、図１、２、６とともに、図７のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２に係るアシストトルク演算部２１Ａの反力補償動作について説明する。
まず、アシストトルク演算部２１Ａは、外乱発生検出部２０が出力した外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を読み込んで、メモリに記憶する（ステップＳ６１）。

続いて、外乱種類検出部２９Ａは、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）から低周波外乱を検出し、低周波外乱の発生度合いを示す低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）を出力する（ステップＳ６２）。
次に、アシストトルク演算部２１Ａは、車速検出部１３が出力した車速信号Ｖ（ｓ）を読み込んでメモリに記憶する（ステップＳ６３）とともに、路面反力トルク検出部１８が出力した実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を読み込んでメモリに記憶する（ステップＳ６４）。

続いて、反力補償部３３Ａは、低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）、車速信号Ｖ（ｓ）および実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）に基づいて、反力補償トルクｒｅｔを演算し、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）を出力する（ステップＳ６５）。
次に、加算部３４は、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）と、他の補償部（アシストマップ補償部３０、慣性補償部３１、粘性補償部３２Ａ）からの補償トルク信号を加算して、アシストトルク信号Ｔａｓｓｉｓｔ（ｓ）を出力し（ステップＳ６６）、図７の処理を終了する。

ここで、反力補償部３３Ａは、車速信号Ｖ（ｓ）と実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）とに基づいて反力補償トルクｒｅｔを演算するが、反力補償トルクｒｅｔは、実路面反力トルクＴａｌｉｇｎが大きくなるほど大きな値となる。
また、例えばカント路面等からの低周波外乱は、あらかじめ設定された所定周波数よりも低い周波数成分からなる外乱トルクであり、実路面反力トルクＴａｌｉｇｎに対して影響を与える。
そのため、外乱種類検出部２９Ａによって低周波外乱が検出された場合に、低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）に応じて、反力補償トルクｒｅｔが大きくなるように補正されることにより、低周波外乱による影響を抑制することができる。

以下、図８を参照しながら、アシストトルク演算部２１Ａの反力補償動作の効果について説明する。
図８は、直進走行をしている車両に低周波外乱（例えば、カント路面からの外乱）が発生した際に、反力補償動作を実行した場合（外乱抑制制御）、および反力補償動作を実行しない場合（通常制御）における時間とハンドルトルクおよび反力補償トルクｒｅｔとの関係をそれぞれ示す説明図である。

図８において、車両がカント路面に進入すると、カント路面からの低周波外乱が発生し、ハンドルトルクが発生する（破線の丸印参照）。
このとき、反力補償部３３Ａは、ハンドルトルクを低減するために、反力補償トルクｒｅｔを増加させる。
これにより、反力補償動作を実行しない場合と比較して、低周波外乱によるハンドルトルクを低減することができる。

この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置によれば、アシストトルク演算部２１Ａの外乱種類検出部２９Ａは、車両に対する外乱が、あらかじめ設定された所定周波数よりも低い周波数成分からなる低周波外乱であることを検出するＬＰＦ３６を含み、外乱発生検出部２０からの外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を受けて、低周波外乱の発生度合いを示す低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）を出力する。
また、アシストトルク演算部２１Ａの反力補償部３３Ａは、車速信号Ｖ（ｓ）、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に基づいて、反力補償トルクｒｅｔを演算し、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）を出力する。
そのため、安価かつ簡素な構成で外乱の種類を検出することができるとともに、外乱の発生周波数に応じて、車両の安定化制御をより適切に行うことができる。

なお、上記実施の形態１の外乱種類検出部２９が、高周波外乱を検出するＨＰＦ３５を含み、上記実施の形態２の外乱種類検出部２９Ａが、低周波外乱を検出するＬＰＦ３６を含むと説明したが、これに限定されず、外乱種類検出部は、ＨＰＦおよびＬＰＦの両方を含んでいてもよい。
これにより、高周波外乱と低周波外乱とが複合された外乱が発生した場合であっても、高周波外乱に応じて粘性補償部３２が粘性補償トルクｄａｍｐを演算し、低周波外乱に応じて反力補償部３３Ａが反力補償トルクｒｅｔを演算することによって、車両の安定化制御をより適切に行うことができる。

また、上記実施の形態２の反力補償部３３Ａは、車速・実路面反力トルク・低周波外乱−反力補償トルクマップを有し、車速信号Ｖ（ｓ）、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に基づいて、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）を出力すると説明した。
しかしながら、これに限定されず、反力補償部３３Ａは、車速Ｖおよび実路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、反力補償トルクｒｅｔとの関係が記された車速・実路面反力トルク−反力補償トルクマップ、並びに、低周波外乱と反力補償トルクｒｅｔを補正するためのトルク補正ゲインとの関係が記された低周波外乱−トルク補正ゲインマップを有していてもよい。
このとき、反力補償部３３Ａは、まず、車速信号Ｖ（ｓ）と実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）とに基づいて、反力補償トルクｒｅｔを演算する。続いて、反力補償部３３Ａは、低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）に基づいて、トルク補正ゲインを演算する。次に、反力補償部３３Ａは、反力補償トルクｒｅｔにトルク補正ゲインを乗算して、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）として出力する。
この場合も、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態２に係る車両用操舵制御装置の特徴を明確にするために、アシストトルク演算部２１Ａにおける補償部を、アシストマップ補償部３０、慣性補償部３１、粘性補償部３２Ａおよび反力補償部３３Ａに限定し、アシストトルク演算部２１Ａへの入力信号も限定して示している。
しかしながら、実際のアシストトルク演算部２１Ａは、これらの信号以外にも様々な信号を用いてアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを演算している。本実施の形態に係る車両用操舵装置は、何れの車両用操舵装置にも適用することができる。

また、上記実施の形態１および２の外乱発生検出部２０は、比率演算部２７を含み、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率を演算することにより、外乱の発生度合いを演算している。
しかしながら、これに限定されず、外乱発生検出部２０は、比率演算部２７の代わりに、偏差演算部を含んでいてもよい。偏差演算部は、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との偏差を演算し、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）とともに、外乱の発生度合いを示す外乱トルク偏差信号Ｄｉｓｔ＿ｄｅｖ（ｓ）を出力する。
この場合も、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、外乱発生検出部２０は、より簡単に外乱の発生の有無を検出して外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力するために、比率演算部２７および補正部２８を含まず、符号比較部２６のみを含んでいてもよい。
また、外乱発生検出部２０は、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率または偏差が、車両の種類に応じて設定される所定の閾値を超えた場合に、車両に対する外乱の発生を検出してもよい。
これらの場合、装置の構成をさらに簡素化することができる。

実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置の制御ユニット１００Ｂをアシストモータ７とともに示すブロック図である。
図９において、制御ユニット１００Ｂは、実路面反力トルクＴａｌｉｇｎの時間変化率である実路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔを演算し、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を出力する実路面反力トルク変化率演算部３７（実路面反力トルク変化率演算手段）を備えている。

また、制御ユニット１００Ｂは、図２に示した目標路面反力トルク演算部１９および外乱発生検出部２０に代えて、目標路面反力トルク変化率演算部３８（目標路面反力トルク変化率演算手段）および外乱発生検出部２０Ｂとを有している。
なお、アシストトルク演算部２１の構成は、前述した実施の形態１と同様なので、詳述を省略する。

目標路面反力トルク変化率演算部３８は、車速Ｖおよびモータ速度Ｓｍｔｒと、目標路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆとの関係が記された車速・モータ速度−目標路面反力トルク変化率マップを有している。
目標路面反力トルク変化率演算部３８は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）と、モータ速度検出部１５からのモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）とに基づいて、この車速・モータ速度−目標路面反力トルク変化率マップから目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）を演算する。

外乱発生検出部２０Ｂは、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）とに基づいて、車両に対する外乱の発生の有無を検出し、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。
外乱発生検出部２０Ｂは、符号比較部２６Ｂと、比率演算部２７Ｂと、補正部２８（補正手段）とを含んでいる。

符号比較部２６Ｂは、実路面反力トルク変化率演算部３７からの実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率演算部３８からの目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号を比較し、外乱の発生の有無を検出して、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を出力する。

すなわち、符号比較部２６Ｂは、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号が一致しない場合に、外乱が発生したとして外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を「１」で出力する。また、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号が一致する場合に、外乱が発生していない（通常操舵状態）として外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を「０」で出力する。

比率演算部２７Ｂは、実路面反力トルク変化率演算部３７からの実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率演算部３８からの目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率を演算し、符号比較部２６Ｂからの外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）とともに、外乱の発生度合い（外乱の状態）を示す外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を出力する。

なお、車両に対する外乱の影響は、車両の種類や車速Ｖによってそれぞれ異なる。そのため、外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を補正する必要がある。
補正部２８は、車速Ｖと、外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を補正するための比率補正ゲインとの関係が記された車速−比率補正ゲインマップを有している。この車速−比率補正ゲインマップは、車両の種類に応じて設定されている。また、比率補正ゲインは、車速Ｖに応じて上下限値が設定されてもよい。
補正部２８は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）に基づいて、この車速−比率補正ゲインマップから比率補正ゲインを演算し、比率演算部２７Ｂからの外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）に比率補正ゲインを乗算して、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。

アシストトルク演算部２１には、車速信号Ｖ（ｓ）、操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）、モータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）、モータ加速度信号Ａｍｔｒ（ｓ）、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）が入力される。
アシストトルク演算部２１は、上記の入力に基づいて、操舵トルクＴｈｄｌを補助するためのアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを演算し、アシストモータ７にアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させるためのアシストトルク信号Ｔａｓｓｉｓｔ（ｓ）を出力する。

アシストトルク演算部２１の外乱種類検出部２９は、外乱発生検出部２０Ｂからの外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を受けて、高周波外乱の発生度合いを示す高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）を出力する。また、粘性補償部３２は、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）、モータ速度検出部１５からのモータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）および外乱種類検出部２９からの高周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｈｉｇｈ（ｓ）に基づいて、粘性補償トルク信号ｄａｍｐ（ｓ）を出力する。
なお、具体的な動作は、前述した実施の形態１と同様なので、詳述を省略する。

この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置によれば、外乱発生検出部２０Ｂの符号比較部２６Ｂは、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との符号を比較し、外乱の発生の有無を検出して、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）を出力する。
ここで、タイヤ９が路面から受ける実路面反力トルクＴａｌｉｇｎは、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎとは異なり摩擦トルクを含んでいない。
そのため、操舵トルクＴｈｄｌが小さい領域においても、外乱の発生を正確に検出することができる。また、外乱の発生度合いが小さい領域から車両の安定化制御を行うことができるので、運転者に制御介入時の違和感を与えることを防止することができる。

また、ヨーレートセンサや横加速度センサを必要としないので、安価かつ簡素な構成を実現することができる。
また、ハンドル角Ｔｈｅｔａを検出して制御ユニット１００Ｂに出力するハンドル角検出器５が不要になるので、装置の構成をさらに簡素化することができる。
また、路面反力トルクの変化率を用いることにより、より早期に外乱の発生を検出することができ、より早期に車両の安定化制御を行うことができる。

また、外乱発生検出部２０Ｂの比率演算部２７Ｂは、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率を演算し、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）とともに、外乱の発生度合いを示す外乱トルク比率信号Ｄｉｓｔ＿ｒａｔｉｏ（ｓ）を出力する。
そのため、外乱の発生度合いを正確に演算することができ、その結果、車両の安定化制御を適切に行うことができる。

実施の形態４．
上記実施の形態３では、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）から高周波外乱を検出し、高周波外乱による影響を低減したが、これに限定されず、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）から低周波外乱を検出し、低周波外乱による影響を低減してもよい。
以下に、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）から低周波外乱を検出し、低周波外乱による影響を低減する処理について説明する。

この発明の実施の形態４に係る車両用操舵制御装置の構成は、前述した実施の形態３と同様なので、詳述を省略する。なお、アシストトルク演算部については、前述した実施の形態２のアシストトルク演算部２１Ａと同様の構成である。
外乱発生検出部２０Ｂは、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）とに基づいて、車両に対する外乱の発生の有無を検出し、外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力する。

アシストトルク演算部２１Ａには、車速信号Ｖ（ｓ）、操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）、モータ速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）、モータ加速度信号Ａｍｔｒ（ｓ）、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）が入力される。
アシストトルク演算部２１Ａは、上記の入力に基づいて、操舵トルクＴｈｄｌを補助するためのアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを演算し、アシストモータ７にアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させるためのアシストトルク信号Ｔａｓｓｉｓｔ（ｓ）を出力する。

アシストトルク演算部２１Ａの外乱種類検出部２９Ａは、外乱発生検出部２０Ｂからの外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を受けて、低周波外乱の発生度合いを示す低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）を出力する。また、反力補償部３３Ａは、車速検出部１３からの車速信号Ｖ（ｓ）、路面反力トルク検出部１８からの実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および外乱種類検出部２９Ａからの低周波外乱状態信号Ｄｉｓｔ＿ｌｏｗ（ｓ）に基づいて、反力補償トルク信号ｒｅｔ（ｓ）を出力する。
なお、具体的な動作は、前述した実施の形態２と同様なので、詳述を省略する。

この発明の実施の形態４に係る車両用操舵制御装置によれば、上記実施の形態３と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態３の外乱種類検出部２９が、高周波外乱を検出し、上記実施の形態４の外乱種類検出部２９Ａが、低周波外乱を検出すると説明したが、これに限定されず、外乱種類検出部は、高周波外乱および低周波外乱の両方を検出してもよい。
これにより、高周波外乱と低周波外乱とが複合された外乱が発生した場合であっても、高周波外乱に応じて粘性補償部３２が粘性補償トルクｄａｍｐを演算し、低周波外乱に応じて反力補償部３３Ａが反力補償トルクｒｅｔを演算することによって、車両の安定化制御をより適切に行うことができる。

また、上記実施の形態３および４の外乱発生検出部２０Ｂは、実路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および目標路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）と、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）および目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）とを組み合わせて外乱の発生度合いを演算してもよい。
このとき、制御ユニット１００Ｂは、上記実施の形態１で示したハンドル角検出部１７および目標路面反力トルク演算部１９を含んでいる。
この場合も、上記実施の形態３および４と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態３および４の外乱発生検出部２０Ｂは、比率演算部２７Ｂを含み、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率を演算することにより、外乱の発生度合いを演算している。
しかしながら、これに限定されず、外乱発生検出部２０Ｂは、比率演算部２７Ｂの代わりに、偏差演算部を含んでいてもよい。偏差演算部は、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との偏差を演算し、外乱検出信号Ｄｉｓｔ＿ｓｇｎ（ｓ）とともに、外乱の発生度合いを示す外乱トルク偏差信号Ｄｉｓｔ＿ｄｅｖ（ｓ）を出力する。
この場合も、上記実施の形態３および４と同様の効果を奏することができる。

また、外乱発生検出部２０Ｂは、より簡単に外乱の発生の有無を検出して外乱状態信号Ｄｉｓｔ（ｓ）を出力するために、比率演算部２７Ｂおよび補正部２８を含まず、符号比較部２６Ｂのみを含んでいてもよい。
また、外乱発生検出部２０Ｂは、実路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）と、目標路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ（ｓ）との比率または偏差が、車両の種類に応じて設定される所定の閾値を超えた場合に、車両に対する外乱の発生を検出してもよい。
これらの場合、装置の構成をさらに簡素化することができる。

また、上記実施の形態１〜４の路面反力トルク検出器１２は、タイヤ９に取り付けられたロードセルであり、ロードセルに設けられた歪みゲージの変形を実路面反力トルクＴａｌｉｇｎとして出力すると説明した。
しかしながら、これに限定されず、路面反力トルク検出器は、例えば特開２００３−３１２５２１号公報に示された方法によって実路面反力トルクＴａｌｉｇｎを演算してもよい。
この場合、路面反力トルク検出器は、まず操舵トルクＴｈｄｌおよびモータ検出電流Ｉｍｔｒからステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎを演算する。続いて、このステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎをローパスフィルタに通して実路面反力トルクＴａｌｉｇｎを演算する。ローパスフィルタの時定数は、車速Ｖおよびモータ速度Ｓｍｔｒに応じて演算される。
この場合も、上記実施の形態１〜４と同様の効果を奏することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置のステアリング機構を示す構成図である。 図１の制御ユニットをアシストモータとともに示すブロック図である。 図２のアシストトルク演算部を詳細に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るアシストトルク演算部の粘性補償動作を示すフローチャートである。 直進走行をしている車両に高周波外乱が発生した際に、粘性補償動作を実行した場合、および粘性補償動作を実行しない場合における時間とハンドル角および粘性補償トルクとの関係をそれぞれ示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置のアシストトルク演算部を詳細に示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係るアシストトルク演算部の反力補償動作を示すフローチャートである。 直進走行をしている車両に低周波外乱が発生した際に、反力補償動作を実行した場合、および反力補償動作を実行しない場合における時間とハンドルトルクおよび反力補償トルクとの関係をそれぞれ示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置の制御ユニットをアシストモータとともに示すブロック図である。

符号の説明

２ ハンドル、５ ハンドル角検出器（ハンドル角検出手段）、７ アシストモータ（モータ）、９ タイヤ（車輪）、１０ 車速検出器（車速検出手段）、１１ モータ速度検出器（モータ速度検出手段）、１２ 路面反力トルク検出器（路面反力トルク検出手段）、１９ 目標路面反力トルク演算部（目標路面反力トルク演算手段）、２０、２０Ｂ 外乱発生検出部（外乱発生検出手段）、２１、２１Ａ アシストトルク演算部（アシストトルク演算手段）、２８ 補正部（補正手段）、２９、２９Ａ 外乱種類検出部（外乱種類検出手段）、３２、３２Ａ 粘性補償部（粘性補償手段）、３３、３３Ａ 反力補償部（反力補償手段）、３５ ハイパスフィルタ（高周波外乱検出手段）、３６ ローパスフィルタ（低周波外乱検出手段）、３７ 実路面反力トルク変化率演算部（実路面反力トルク変化率演算手段）、３８ 目標路面反力トルク変化率演算部（目標路面反力トルク変化率演算手段）、ｄａｍｐ 粘性補償トルク（補償トルク）、Ｄｉｓｔ（ｓ） 外乱状態信号、ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ 実路面反力トルク変化率、ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ 目標路面反力トルク変化率、ｒｅｔ 反力補償トルク（補償トルク）、Ｓｍｔｒ モータ速度、Ｔａｌｉｇｎ 実路面反力トルク、Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ 目標路面反力トルク、Ｔａｓｓｉｓｔ アシストトルク、Ｔｈｄｌ 操舵トルク、Ｔｈｅｔａ ハンドル角、Ｖ 車速。

Claims (11)

1. 車両の運転者による操舵トルクを補助するためのアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、
   前記車両の車輪が路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両のハンドルのハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
   前記車速および前記ハンドル角に基づいて目標路面反力トルクを演算する目標路面反力トルク演算手段と、
   前記実路面反力トルクと前記目標路面反力トルクとの符号を比較して、前記車両に対する外乱の発生を検出し、外乱状態信号を出力する外乱発生検出手段と、を備え、
   前記アシストトルク演算手段は、
   前記アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する粘性補償手段および反力補償手段の少なくとも一方を含み、
   前記粘性補償手段および前記反力補償手段の少なくとも一方は、前記外乱状態信号に基づいて、前記外乱を抑制するように前記補償トルクを演算することを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 前記粘性補償手段または前記反力補償手段は、前記実路面反力トルクと前記目標路面反力トルクとの偏差に応じて、前記補償トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵制御装置。
3. 前記粘性補償手段または前記反力補償手段は、前記実路面反力トルクと前記目標路面反力トルクとの比率に応じて、前記補償トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵制御装置。
4. 前記車速に基づいて、前記実路面反力トルクと前記目標路面反力トルクとの偏差または比率を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用操舵制御装置。
5. 車両の運転者による操舵トルクを補助するためのアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、
   前記車両の車輪が路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
   前記実路面反力トルクの時間変化率である実路面反力トルク変化率を演算する実路面反力トルク変化率演算手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記アシストトルクを発生するモータのモータ速度を検出するモータ速度検出手段と、
   前記車速および前記モータ速度に基づいて目標路面反力トルク変化率を演算する目標路面反力トルク変化率演算手段と、
   前記実路面反力トルク変化率と前記目標路面反力トルク変化率との符号を比較して、前記車両に対する外乱の発生を検出し、外乱状態信号を出力する外乱発生検出手段と、を備え、
   前記アシストトルク演算手段は、
   前記アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する粘性補償手段および反力補償手段の少なくとも一方を含み、
   前記粘性補償手段および前記反力補償手段の少なくとも一方は、前記外乱状態信号に基づいて、前記外乱を抑制するように前記補償トルクを演算することを特徴とする車両用操舵制御装置。
6. 前記粘性補償手段または前記反力補償手段は、前記実路面反力トルク変化率と前記目標路面反力トルク変化率との偏差に応じて、前記補償トルクを演算することを特徴とする請求項５に記載の車両用操舵制御装置。
7. 前記粘性補償手段または前記反力補償手段は、前記実路面反力トルク変化率と前記目標路面反力トルク変化率との比率に応じて、前記補償トルクを演算することを特徴とする請求項５に記載の車両用操舵制御装置。
8. 前記車速に基づいて、前記実路面反力トルク変化率と前記目標路面反力トルク変化率との偏差または比率を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の車両用操舵制御装置。
9. 発生周波数に応じて前記外乱の種類を検出する外乱種類検出手段を備え、
   前記外乱種類検出手段は、
   前記外乱が、所定周波数よりも高い周波数成分からなる高周波外乱であることを検出する高周波外乱検出手段と、
   前記外乱が、前記所定周波数よりも低い周波数成分からなる低周波外乱であることを検出する低周波外乱検出手段と、の少なくとも一方を含み、
   前記粘性補償手段は、前記外乱種類検出手段により前記高周波外乱が検出された場合に、前記補償トルクを演算し、
   前記反力補償手段は、前記外乱種類検出手段により前記低周波外乱が検出された場合に、前記補償トルクを演算することを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の車両用操舵制御装置。
10. 前記高周波外乱検出手段は、ハイパスフィルタを用いて前記高周波外乱を検出することを特徴とする請求項９に記載の車両用操舵制御装置。
11. 前記低周波外乱検出手段は、ローパスフィルタを用いて前記低周波外乱を検出することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の車両用操舵制御装置。

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