JP4948567B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に設けられ、モータによりドライバの操舵トルクを補助するためのアシストトルクを発生する車両用操舵装置に関する。

従来から、自動車等の車両のステアリング機構を、モータの回転力でアシスト（補助）する車両用操舵装置が知られている。このような車両用操舵装置は、モータの駆動力を、減速機構およびギアまたはベルト等の伝達機構を介して、ステアリング機構にアシストするように構成されている。

一般的に、車両用操舵装置では、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクＴｈｄｌと車速Ｖとに基づいて、アシストトルクＴａｓｓｉｓｔを設定する。具体的には、まず、操舵トルクＴｈｄｌおよび車速Ｖとモータへの電流指令値Ｉｒｅｆとの関係を定めるアシストマップがあらかじめ設定される。続いて、このアシストマップから操舵トルクＴｈｄｌおよび車速Ｖに応じた電流指令値Ｉｒｅｆが読み出され、この電流指令値Ｉｒｅｆに応じたアシストトルクＴａｓｓｉｓｔがモータから発生される。

ここで、従来の車両用操舵装置に設定されるアシストマップを図２２に例示する。図２２において、このアシストマップは、操舵トルクＴｈｄｌが大きくなるほど電流指令値Ｉｒｅｆが大きくなり、かつ勾配が大きくなるように設定されている。また、車速Ｖが大きくなるほど電流指令値Ｉｒｅｆが小さくなるように設定されている。

次に、ステアリング機構のステアリング軸に生じる力（ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎ）を図２３に示す。図２３において、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、操舵状態（切り込み、切り返し、切り戻し）に応じたヒステリシス特性を有する。これは、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎが、タイヤが路面から受ける路面反力トルクＴａｌｉｇｎとステアリング機構の摩擦トルクＴｆｒｐとの和であり、摩擦トルクＴｆｒｐの向きが操舵状態によって決定され、切り込み時には加算されて切り戻し時には減算されるためである。

すなわち、路面反力トルクＴａｌｉｇｎに、ステアリング機構の摩擦トルクＴｆｒｐに相当するヒステリシス特性を含むトルクが、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎとなる。なお、力学的には、操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔとの和が、このステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと等しくなる。

続いて、操舵トルクＴｈｄｌとステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎとの関係を図２４に示す。図２４において、図２２に示したアシストマップが２次関数的なので、操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔとの和であるステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎも２次関数成分を有する。

そのため、図２４に示すように、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎが有するヒステリシス幅（摩擦トルクＴｆｒｐの２倍に相当する）に対応する操舵トルクＴｈｄｌのヒステリシス幅は、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎの大きさによって異なる。具体的には、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎが大きくなるほど、操舵トルクＴｈｄｌのヒステリシス幅は小さくなる。すなわち、操舵角θｈｄｌが大きくなるほど操舵トルクＴｈｄｌのヒステリシス幅は小さくなる。

ここで、従来の車両用操舵装置における操舵角θｈｄｌと操舵トルクＴｈｄｌとのリサージュ波形を図２５に示す。従来の車両用操舵装置では、操舵状態に関わらず１つのアシストマップにより電流指令値Ｉｒｅｆを決定しているので、リサージュ波形は図２５のようになる。また、アシストマップは、切り込み時の操舵フィーリングおよび切り戻し時の操舵フィーリングの何れか一方の操舵フィーリングを優先して設定されている。

そのため、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングをともに良好にすることができないという問題があった。
また、上述したように、操舵角θｈｄｌが大きくなるほど操舵トルクＴｈｄｌのヒステリシス幅が小さくなるので、保舵状態を持続することが困難であり、操舵フィーリングが低下するという問題もあった。

そこで、上記の問題を解決するために、特許文献１に記載された車両用操舵装置は、操舵トルクおよび操舵回転数に基づいてステアリング系の戻り状態を検出する戻り検出手段と、操舵トルクに基づいて操舵時のアシストトルクを決定する操舵時制御信号決定手段および戻り時のアシストトルクを決定する戻り時制御信号決定手段と、戻り検出手段からの出力信号に基づいて操舵時制御信号決定手段または戻り時制御信号決定手段を選択する選択手段とを備えている。
そのため、切り込み時（操舵時）および切り戻し時（戻り時）のアシストトルクを別々に演算し、操舵状態に応じて何れかのアシストトルクを選択することにより、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングをともに良好にすることができる。

特許第１７５５８９６号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に記載された従来の車両用操舵装置では、操舵状態が切り込み状態から切り戻し状態に変化すると、モータへの電流指令値が操舵時制御信号から戻り時制御信号に急変する。
そのため、モータへのアシスト電流の発振が起こりやすく、操舵フィーリングが悪化するという問題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングをともに良好にするとともに、操舵状態が変化する際のアシスト電流の発振を防止して操舵フィーリングを良好に保つことができる車両用操舵装置を得ることを目的とする。

この発明に係る車両用操舵装置は、車両のドライバの操舵による操舵トルクをモータで補助する車両用操舵装置であって、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両のステアリングホイールの操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、操舵トルクおよび操舵角速度に基づいて、車両の操舵状態が切り込み状態、切り戻し状態および切り返し状態の何れの状態かを判定する操舵状態判定手段と、操舵トルクに基づいて、操舵状態が切り込み状態である場合の切り込み時電流指令値を演算する切り込み時電流演算手段と、操舵トルクに基づいて、操舵状態が切り戻し状態である場合の切り戻し時電流指令値を演算する切り戻し時電流演算手段と、操舵状態判定手段の判定結果、切り込み時電流指令値および切り戻し時電流指令値に基づいて、モータを駆動させるためのアシスト電流指令値を演算するアシスト電流指令値演算手段と、ステアリングホイールの操舵角加速度を検出する操舵角加速度検出手段とを備え、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り込み状態と判定した場合に、切り込み時電流指令値をアシスト電流指令値として出力し、操舵状態判定手段が操舵状態を切り戻し状態と判定した場合に、切り戻し時電流指令値をアシスト電流指令値として出力し、操舵状態判定手段が操舵状態を切り返し状態と判定した場合に、切り込み時電流指令値および切り戻し時電流指令値を用いて、前記操舵角速度および前記操舵角加速度に応じた演算を実行してアシスト電流指令値を決定するものである。

この発明に係る車両用操舵装置によれば、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り込み状態と判定した場合に、操舵状態が切り込み状態である場合の切り込み時電流指令値をアシスト電流指令値として出力する。また、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り戻し状態と判定した場合に、操舵状態が切り戻し状態である場合の切り戻し時電流指令値をアシスト電流指令値として出力する。また、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り返し状態と判定した場合に、切り込み時電流指令値および切り戻し時電流指令値に基づいて、アシスト電流指令値を演算する。
そのため、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングをともに良好にするとともに、操舵状態が変化する際のアシスト電流の発振を防止して操舵フィーリングを良好に保つことができる車両用操舵装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置が取り付けられた車両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の切り込み時電流演算部および切り戻し時電流演算部が有する切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップを例示する説明図である。 図２の操舵状態判定部による操舵状態判定処理を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置における操舵角と操舵トルクとのリサージュ波形を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る別の車両用操舵装置が取り付けられた車両のステアリング機構を示す構成図である。 図６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。 この発明の実施の形態１に係るさらに別の車両用操舵装置が取り付けられた車両のステアリング機構を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置における操舵角と操舵トルクとの別のリサージュ波形を示す説明図である。 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。 図１０の操舵状態判定部による操舵状態判定処理を説明するための説明図である。 図１０の操舵状態判定部による別の操舵状態判定処理を説明するための説明図である。 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。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置における操舵状態とアシスト電流指令値との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置における制御系全体の開ループ周波数特性を例示する説明図である。 図１３の位相補償部の伝達関数の周波数特性を示す説明図である。 図１３の位相補償部による位相補償の効果を示す説明図である。 図１３の位相補償部の伝達関数の別の周波数特性を示す説明図である。 図１３の位相補償部による位相補償の別の効果を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置における操舵状態とアシスト電流指令値との別の関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置における操舵状態とアシスト電流指令値とのさらに別の関係を示す説明図である。 従来の車両用操舵装置に設定されるアシストマップを例示する説明図である。 従来の車両用操舵装置における操舵角とステアリング軸反力トルクとの関係を示す説明図である。 従来の車両用操舵装置における操舵トルクとステアリング軸反力トルクとの関係を示す説明図である。 従来の車両用操舵装置における操舵角と操舵トルクとのリサージュ波形を示す説明図である。

以下、この発明の車両用操舵装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、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に係る車両用操舵装置が取り付けられた車両のステアリング機構１０を示す構成図である。
図１において、ステアリング機構１０は、ステアリングホイール１と、ステアリング軸２と、ステアリングギアボックス３と、ラックアンドピニオン機構４と、タイヤ５（車輪）とを備えている。

車両用操舵装置は、ステアリングホイール１に取り付けられた操舵角検出器６と、ステアリング軸２に取り付けられたトルクセンサ７（操舵トルク検出手段）と、同じくステアリング軸２に取り付けられたアシストモータ８（モータ）と、車速を検出する車速検出器９と、アシストモータ８を制御するＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）制御ユニット２０（以下、「制御ユニット２０」と略称する）とを有している。

ここで、車両用操舵装置には、電源装置（図示せず）から電力が供給されている。
また、操舵角検出器６、トルクセンサ７、アシストモータ８および車速検出器９は、ケーブルを介して制御ユニット２０に電気的に接続されている。

自動車のドライバが操舵するステアリングホイール１は、ステアリング軸２の一端に連結されている。また、ステアリングホイール１には、操舵角θｈｄｌを検出して制御ユニット２０に出力する操舵角検出器６が取り付けられている。
ステアリング軸２には、ドライバの操舵による操舵トルクＴｈｄｌを検出して制御ユニット２０に出力するトルクセンサ７が取り付けられている。また、ステアリング軸２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８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２の他端には、操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔとを足し合わせて得られる合成トルクを数倍に増幅するステアリングギアボックス３が連結されている。
また、ステアリングギアボックス３には、回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構４を介して、タイヤ５が取り付けられている。

車速検出器９は、車両の車速Ｖｅｌを検出して制御ユニット２０に出力する。
制御ユニット２０には、操舵角θｈｄｌ、操舵トルクＴｈｄｌ、車速Ｖｅｌ、アシストモータ８のモータ検出電流Ｉａｃｔおよびアシストモータ８のモータ端子間電圧Ｖｍｔｒが入力される。
また、制御ユニット２０は、上記の入力に基づいてアシストモータ８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８にモータ駆動電流Ｉｄｒｖを出力する。

また、図１において、ステアリング軸２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２に換算された路面反力トルクである。また、図２３に示したように、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、タイヤ５が路面から受ける路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、アシストモータ８における摩擦トルクＴｍｆｒｉｃを除くステアリング機構１０の摩擦トルクＴｆｒｐとを加算した値である。

この車両用操舵装置は、ドライバがステアリングホイール１を操舵したときの操舵トルクＴｈｄｌをトルクセンサ７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。

図２は、図１の制御ユニット２０をアシストモータ８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２０は、車速検出部２１と、操舵トルク検出部２２と、位相補償部２３（位相補償手段）と、切り込み時電流演算部２４（切り込み時電流演算手段）と、切り戻し時電流演算部２５（切り戻し時電流演算手段）と、操舵角速度検出部２６（操舵角速度検出手段）と、操舵状態判定部２７（操舵状態判定手段）と、アシスト電流指令値演算部２８（アシスト電流指令値演算手段）と、モータ電流検出部２９と、減算器３０と、モータ駆動部３１とを有している。

ここで、制御ユニット２０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２０を構成する各ブロックは、メモリにソフトウェアとして記憶されている。
以下、上記構成の制御ユニット２０の各部位の機能について説明する。

車速検出部２１は、車速検出器９からの車速Ｖｅｌを受けて、車速信号Ｖｅｌ（ｓ）を出力する。操舵トルク検出部２２は、トルクセンサ７からの操舵トルクＴｈｄｌを受けて、操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）を出力する。位相補償部２３は、操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）を位相補償して出力する。

切り込み時電流演算部２４は、操舵トルクＴｈｄｌおよび車速Ｖｅｌと、切り込み時電流指令値Ｉｕｐとの関係が記された切り込み時用電流指令値マップを有している。また、切り込み時電流演算部２４は、車速検出部２１からの車速信号Ｖｅｌ（ｓ）と、位相補償部２３からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）とに基づいて、この切り込み時用電流指令値マップから、切り込み時電流指令値信号Ｉｕｐ（ｓ）を演算する。

切り戻し時電流演算部２５は、操舵トルクＴｈｄｌおよび車速Ｖｅｌと、切り戻し時電流指令値Ｉｄｏｗｎとの関係が記された切り戻し時用電流指令値マップを有している。また、切り戻し時電流演算部２５は、車速検出部２１からの車速信号Ｖｅｌ（ｓ）と、位相補償部２３からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）とに基づいて、この切り戻し時用電流指令値マップから、切り戻し時電流指令値信号Ｉｄｏｗｎ（ｓ）を演算する。

ここで、切り込み時電流演算部２４および切り戻し時電流演算部２５が有する切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップを図３に例示する。図３において、切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップは、同値の操舵トルクＴｈｄｌが入力された場合に、切り戻し時の電流指令値の方が、切り込み時の電流指令値よりも大きくなるような関係であらかじめ設定されている。また、切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップは、上記の関係を保ちつつ、車速に応じてそれぞれ複数設けられている。

操舵角速度検出部２６は、操舵角検出器６からの操舵角θｈｄｌを受けて操舵角θｈｄｌを微分し、操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）を出力する。
操舵状態判定部２７は、操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）と、操舵角速度検出部２６からの操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）とに基づいて、操舵状態（切り込み、切り返し、切り戻し）を判定する。また、操舵状態判定部２７は、操舵状態に応じた操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を出力する。

具体的には、操舵状態判定部２７は、図４に示すような操舵トルクＴｈｄｌと操舵角速度ωｈｄｌとの関係に基づいて操舵状態を判定する。
図４より、操舵状態判定部２７は、操舵角速度ωｈｄｌの絶対値があらかじめ設定された所定値Ｐ以上で、かつ操舵トルクＴｈｄｌと操舵角速度ωｈｄｌとの符号が同一の場合（すなわち、ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜≧Ｐの場合）に、操舵状態を切り込み状態と判定し、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を１で出力する。

また、操舵状態判定部２７は、操舵角速度ωｈｄｌの絶対値が所定値Ｐ以上で、かつ操舵トルクＴｈｄｌと操舵角速度ωｈｄｌとの符号が同一でない場合（すなわち、ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜≦−Ｐの場合）に、操舵状態を切り戻し状態と判定し、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を０で出力する。

また、操舵状態判定部２７は、操舵角速度ωｈｄｌの絶対値が所定値Ｐ以下の場合（すなわち、−Ｐ≦ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜≦Ｐの場合）に、操舵状態を切り返し状態と判定し、ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜の値に応じた操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を０〜１の範囲で出力する。
これにより、操舵状態が切り込み状態から切り戻し状態（切り戻し状態から切り込み状態）に変化する切り返し状態においても、操舵状態を適切に判定することができる。

図２に戻って、アシスト電流指令値演算部２８には、切り込み時電流演算部２４からの切り込み時電流指令値信号Ｉｕｐ（ｓ）、切り戻し時電流演算部２５からの切り戻し時電流指令値信号Ｉｄｏｗｎ（ｓ）および操舵状態判定部２７からの操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が入力される。アシスト電流指令値演算部２８は、上記の入力に基づいて、操舵状態に応じたアシスト電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、アシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）を出力する。

具体的には、アシスト電流指令値演算部２８は、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が１（切り込み状態）の場合には、切り込み時電流指令値信号Ｉｕｐ（ｓ）をアシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）として出力する。
また、アシスト電流指令値演算部２８は、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０（切り戻し状態）の場合には、切り戻し時電流指令値信号Ｉｄｏｗｎ（ｓ）をアシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）として出力する。

また、アシスト電流指令値演算部２８は、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０〜１（切り返し状態）の場合には、次式（１）のようにアシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）を演算して出力する。

Ｉｒｅｆ（ｓ）＝Ｉｕｐ（ｓ）・Ｓｄｒｖ（ｓ）＋Ｉｄｏｗｎ（ｓ）・（１−Ｓｄｒｖ（ｓ））・・・（１）

これにより、操舵状態が切り込み状態および切り戻し状態にある場合には、それぞれの操舵状態に応じたアシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）を出力することができ、かつ操舵状態が切り返し状態にある場合においても、アシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）の急変を防止することができる。

図２に戻って、モータ電流検出部２９は、アシストモータ８に流れるモータ検出電流Ｉａｃｔを受けて、モータ検出電流信号Ｉａｃｔ（ｓ）を出力する。減算器３０は、アシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）とモータ検出電流信号Ｉａｃｔ（ｓ）との偏差を出力する。
モータ駆動部３１は、アシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）とモータ検出電流信号Ｉａｃｔ（ｓ）との偏差を０にするように、モータ駆動電流Ｉｄｒｖを出力する。

アシストモータ８は、モータ駆動電流Ｉｄｒｖにトルク定数と、アシストモータ８とステアリング軸２との間に設けられた減速ギアのギア比とを乗じたアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生し、ドライバが操舵するときの操舵トルクＴｈｄｌをアシストする。

このように、アシスト電流指令値演算部２８は、車両の操舵状態が切り込み状態または切り戻し状態の場合には、それぞれ切り込み時電流指令値信号Ｉｕｐ（ｓ）および切り戻し時電流指令値信号Ｉｄｏｗｎ（ｓ）をアシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）として出力する。このときの操舵角θｈｄｌと操舵トルクＴｈｄｌとのリサージュ波形を図５に示す。図５より、切り込み時の手応え感を保ちながら切り戻し時の戻され感を軽減し、ヒステリシス幅の変化を抑えて保舵状態を維持しやすい良好な操舵フィーリングを実現することができる。

また、アシスト電流指令値演算部２８は、車両の操舵状態が切り込み状態から切り戻し状態（切り戻し状態から切り込み状態）に変化する切り返し状態の場合には、切り込み時電流指令値信号Ｉｕｐ（ｓ）および切り戻し時電流指令値信号Ｉｄｏｗｎ（ｓ）に基づいて、上記式（１）からアシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）を演算する。
そのため、操舵状態の変化によるアシスト電流指令値信号Ｉｒｅｆ（ｓ）の急変を防止することができ、操舵状態が変化する際のアシスト電流の発振を防止して操舵フィーリングを良好に保つことができる。

以上のように、実施の形態１によれば、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り込み状態と判定した場合に、操舵状態が切り込み状態である場合の切り込み時電流指令値をアシスト電流指令値として出力する。また、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り戻し状態と判定した場合に、操舵状態が切り戻し状態である場合の切り戻し時電流指令値をアシスト電流指令値として出力する。また、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り返し状態と判定した場合に、切り込み時電流指令値および切り戻し時電流指令値に基づいて、アシスト電流指令値を演算する。
そのため、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングをともに良好にするとともに、操舵状態が変化する際のアシスト電流の発振を防止して操舵フィーリングを良好に保つことができる車両用操舵装置を得ることができる。

なお、上記実施の形態１において、操舵角速度検出部２６は、操舵角検出器６からの操舵角θｈｄｌを微分して、操舵角速度信号ωｈｄｌ（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、操舵角速度検出部は、操舵角θｈｄｌではなく、モータ検出電流Ｉａｃｔおよびモータ端子間電圧Ｖｍｔｒに基づいて、操舵角速度ωｈｄｌを検出してもよい。
このとき、車両用操舵装置は、図１に示した操舵角検出器６を有しない、図６に示すような構成となる。図６において、この車両用操舵装置は、図１に示した制御ユニット２０に代えて、制御ユニット２０Ａを有している。

図７は、図６の制御ユニット２０Ａをアシストモータ８とともに示すブロック図である。
図７において、制御ユニット２０Ａは、図２に示した制御ユニット２０に加えて、モータ端子間電圧検出部３２を有している。また、制御ユニット２０Ａは、図２に示した操舵角速度検出部２６に代えて、操舵角速度検出部２６Ａを有している。なお、その他の構成については、図２と同様であり、その説明は省略する。

モータ端子間電圧検出部３２は、アシストモータ８に印加されるモータ端子間電圧Ｖｍｔｒを受けて、モータ端子間電圧信号Ｖｍｔｒ（ｓ）を出力する。
操舵角速度検出部２６Ａは、モータ電流検出部２９からのモータ検出電流信号Ｉａｃｔ（ｓ）およびモータ端子間電圧検出部３２からのモータ端子間電圧信号Ｖｍｔｒ（ｓ）を受けて、モータ検出電流信号Ｉａｃｔ（ｓ）とモータ端子間電圧信号Ｖｍｔｒ（ｓ）とから操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）を推定して出力する。

また、操舵角速度検出部は、操舵角θｈｄｌではなく、モータ回転角θｍｔｒに基づいて、操舵角速度ωｈｄｌを検出してもよい。
このとき、車両用操舵装置は、図１に示した操舵角検出器６を有さず、アシストモータ８に取り付けられたレゾルバ１１を有する、図８に示すような構成となる。ここで、アシストモータ８は、ブラシレスモータとする。図８において、この車両用操舵装置は、図１に示した制御ユニット２０に代えて、制御ユニット２０Ｂを有している。

レゾルバ１１は、アシストモータ８の回転位置を検出して、モータ回転角θｍｔｒを制御ユニット２０Ｂに出力する。
また、制御ユニット２０Ｂは、図２に示した操舵角速度検出部２６に代えて、操舵角速度検出部２６Ｂを有している。なお、制御ユニット２０Ｂのその他の構成については、図２と同様であり、その説明は省略する。

操舵角速度検出部２６Ｂは、レゾルバ１１からのモータ回転角θｍｔｒを受けてモータ回転角θｍｔｒを微分し、モータギア比で除算することにより操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）を算出して出力する。
このことは、以下の実施の形態においても同様に適用することができる。

また、上記実施の形態１において、切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップは、同値の操舵トルクＴｈｄｌが入力された場合に、切り戻し時の電流指令値の方が、切り込み時の電流指令値よりも大きくなるように設定されていると説明した。しかしながら、これに限定されず、上記とは反対に、同値の操舵トルクＴｈｄｌが入力された場合に、切り込み時の電流指令値の方が、切り戻し時の電流指令値よりも大きくなるように設定されてもよい。

この場合の操舵角θｈｄｌと操舵トルクＴｈｄｌとのリサージュ波形を図９に示す。図９より、切り戻し時の戻し力を増大させることができるので、戻し力が小さい車両においても適度な戻し力を設定でき、良好な操舵フィーリングを実現することができる。
また、切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップの特性が互いに異なるものであれば、上記以外の設定にしてもよく、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングを所望の特性に設定することもできる。
このことは、以下の実施の形態においても同様に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、操舵状態判定部２７が、操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）と、操舵角速度検出部２６からの操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）とに基づいて、操舵状態を判定すると説明した。しかしながら、これに限定されず、さらに操舵角加速度信号に基づいて操舵状態を判定してもよい。

図１０は、この発明の実施の形態２に係る車両用操舵装置の制御ユニット２０Ｃをアシストモータ８とともに示すブロック図である。
図１０において、制御ユニット２０Ｃは、図２に示した制御ユニット２０に加えて、操舵角加速度検出部３３（操舵角加速度検出手段）を有している。また、制御ユニット２０Ｃは、図２に示した操舵状態判定部２７に代えて、操舵状態判定部２７Ｃ（操舵状態判定手段）を有している。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

以下、上記構成の制御ユニット２０Ｃの各部位の機能について説明する。なお、実施の形態１と同様の機能については、説明を省略する。
操舵角加速度検出部３３は、操舵角速度検出部２６からの操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）を受けて操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）を微分し、操舵角加速度信号ｄωｈｄｌ（ｓ）を出力する。

操舵状態判定部２７Ｃは、操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）、操舵角速度検出部２６からの操舵角速度信号ωｈｄｌ（ｓ）および操舵角加速度検出部３３からの操舵角加速度信号ｄωｈｄｌ（ｓ）に基づいて、操舵状態（切り込み、切り返し、切り戻し）を判定する。また、操舵状態判定部２７Ｃは、操舵状態に応じた操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を出力する。

具体的には、操舵状態判定部２７Ｃは、図１１に示すような操舵トルクＴｈｄｌと操舵角速度ωｈｄｌと操舵角加速度ｄωｈｄｌとの関係に基づいて操舵状態を判定する。
図１１より、操舵状態判定部２７Ｃは、操舵角速度ωｈｄｌの絶対値がある値Ω以上で、かつ操舵トルクＴｈｄｌと操舵角速度ωｈｄｌとの符号が同一の場合（すなわち、ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜≧Ωの場合）に、操舵状態を切り込み状態と判定し、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を１で出力する。

また、操舵状態判定部２７Ｃは、操舵角速度ωｈｄｌの絶対値がある値Ω以上で、かつ操舵トルクＴｈｄｌと操舵角速度ωｈｄｌとの符号が同一でない場合（すなわち、ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜≦−Ωの場合）に、操舵状態を切り戻し状態と判定し、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を０で出力する。

また、操舵状態判定部２７Ｃは、操舵角速度ωｈｄｌの絶対値がある値Ω以下の場合（すなわち、−Ω≦ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜≦Ωの場合）に、操舵状態を切り返し状態と判定し、ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜の値に応じた操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を０〜１の範囲で出力する。

ここで、ある値Ωは、操舵角加速度ｄωｈｄｌに応じて決定され、例えばΩ＝ｋ・｜ｄωｈｄｌ｜のように（ｋは任意の正の定数）、操舵角加速度ｄωｈｄｌの絶対値が大きくなるほどΩが大きくなるように設定されている。
これにより、操舵パターンによらずに、操舵状態が切り込み状態から切り戻し状態（切り戻し状態から切り込み状態）に変化する切り返し状態においても、操舵状態を適切に判定することができる。

以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り込み状態と判定した場合に、操舵状態が切り込み状態である場合の切り込み時電流指令値をアシスト電流指令値として出力する。また、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り戻し状態と判定した場合に、操舵状態が切り戻し状態である場合の切り戻し時電流指令値をアシスト電流指令値として出力する。
そのため、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングをともに良好にすることができる。

また、アシスト電流指令値演算手段は、操舵状態判定手段が操舵状態を切り返し状態と判定した場合に、切り込み時電流指令値および切り戻し時電流指令値に基づいて、アシスト電流指令値を演算する。ここで、操舵状態判定手段は、操舵トルク、操舵角速度および操舵角加速度に基づいて、操舵状態を判定するので、より適切な操舵状態を、操舵パターンによらず判定することができる。
そのため、操舵状態が切り込み状態から切り戻し状態（切り戻し状態から切り込み状態）に変化する切り返し状態において、操舵状態の変化に伴うアシスト電流指令値の急変をより防止することができ、操舵状態が変化する際のアシスト電流の発振を防止して操舵フィーリングをさらに良好に保つことができる。

なお、上記実施の形態２において、ある値Ωは、Ω＝ｋ・｜ｄωｈｄｌ｜と設定されると説明したが、これに限定されない。ある値Ωは、操舵角加速度ｄωｈｄｌの関数として設定されるのであれば、任意に設定されてよい。
これにより、所望の操舵状態の判定結果を得ることができる。

また、上記実施の形態２において、操舵状態判定部２７Ｃは、操舵トルクＴｈｄｌと操舵角速度ωｈｄｌと操舵角加速度ｄωｈｄｌとの関係に基づいて操舵状態を判定すると説明したが、これに限定されない。操舵状態判定部２７Ｃは、上述したステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの関係に基づいて操舵状態を判定してもよい。

このとき、車両用操舵装置には、操舵トルクＴｈｄｌおよび操舵角加速度ｄωｈｄｌに基づいて、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎを検出するステアリング軸反力トルク検出手段（図示せず）と、操舵角速度ωｈｄｌに基づいて、路面反力トルクＴａｌｉｇｎを検出する路面反力トルク検出手段（図示せず）とが設けられている。

また、操舵状態判定部２７Ｃは、図１２に示すようなステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの関係に基づいて操舵状態を判定する。
図１２より、操舵状態判定部２７Ｃは、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの差の絶対値があらかじめ設定された所定値Ｔ以上で、かつステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの符号が同一の場合（すなわち、（Ｔｔｒａｎ−Ｔａｌｉｇｎ）・Ｔｔｒａｎ／｜Ｔｔｒａｎ｜≧Ｔの場合）に、操舵状態を切り込み状態と判定し、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を１で出力する。ここで、所定値Ｔは、ステアリング機構１０の摩擦トルクＴｆｒｐ相当に設定することが望ましい。

また、操舵状態判定部２７Ｃは、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの差の絶対値が所定値Ｔ以上で、かつステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの符号が同一でない場合（すなわち、（Ｔｔｒａｎ−Ｔａｌｉｇｎ）・Ｔｔｒａｎ／｜Ｔｔｒａｎ｜≦−Ｔの場合）に、操舵状態を切り戻し状態と判定し、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を０で出力する。

また、操舵状態判定部２７Ｃは、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの差の絶対値が所定値Ｔ以下の場合（すなわち、−Ｔ≦（Ｔｔｒａｎ−Ｔａｌｉｇｎ）・Ｔｔｒａｎ／｜Ｔｔｒａｎ｜≦Ｔの場合）に、操舵状態を切り返し状態と判定し、ωｈｄｌ・Ｔｈｄｌ／｜Ｔｈｄｌ｜の値に応じた操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）を０〜１の範囲で出力する。

なお、操舵状態判定部２７Ｃは、切り返し状態については、上述したように操舵角速度ωｈｄｌ、または操舵角速度ωｈｄｌおよび操舵角加速度ｄωｈｄｌに基づいて操舵状態を判定し、切り込み時および切り戻し時については、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎおよび路面反力トルクＴａｌｉｇｎに基づいて操舵状態を判定してもよい。

実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、位相補償部２３が、操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）を位相補償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、操舵状態判定部２７、２７Ｃからの操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）に基づいて、位相補償特性を変更してもよい。

図１３は、この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置の制御ユニット２０Ｄをアシストモータ８とともに示すブロック図である。
図１３において、制御ユニット２０Ｄは、図１０に示した位相補償部２３に代えて、位相補償部２３Ｄ（位相補償手段）を有している。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
また、この位相補償部２３Ｄを、図２に示した制御ユニット２０に適用してもよい。

以下、上記構成の制御ユニット２０Ｄの各部位の機能について説明する。なお、実施の形態２と同様の機能については、説明を省略する。
位相補償部２３Ｄは、操舵状態判定部２７Ｃからの操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）に基づいて位相補償特性を変更し、この位相補償特性により操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｈｄｌ（ｓ）を位相補償して出力する。

ここで、切り込み時電流演算部２４および切り戻し時電流演算部２５が有する切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップは、図３に示すように、同値の操舵トルクＴｈｄｌが入力された場合に、切り戻し時の電流指令値の方が、切り込み時の電流指令値よりも大きくなるような関係であらかじめ設定されている。

このとき、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配は、操舵状態に応じて、図１４に示すように推移する。図１４より、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配の大きさは、切り返し状態＞切り戻し状態＞切り込み状態となる傾向がある。

次に、制御ユニット２０Ｄおよびステアリング機構１０を含む制御系全体の一般的な開ループ周波数特性を図１５に示す。図１５より、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きくなるほど、ゲイン交差周波数における位相が−１８０度に近づき、位相余裕が減少して制御の安定性が低下する。すなわち、切り込み状態よりも切り戻し状態で位相余裕が減少し、切り戻し状態よりも切り返し状態で位相余裕が減少する。

ここで、この実施の形態３の位相補償部２３Ｄは、位相進み補償を実行し、その伝達関数Ｇは、次式（２）で表される。式（２）において、ｓはラプラス演算子、ｔは係数、ｙは１よりも大きな係数である。

式（２）の係数ｙは、操舵状態に応じてあらかじめ設定された値が適用される。具体的には、１＜α＜β＜γとなる関係の定数があらかじめ設定されており、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が１（切り込み状態）の場合には、係数ｙとしてαが適用される。また、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０（切り戻し状態）の場合には、係数ｙとしてβが適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０〜１（切り返し状態）の場合には、係数ｙとしてγが適用される。すなわち、操舵状態に応じて、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きくなるほど係数ｙが大きく設定されるように、係数ｙの値が選択される。

続いて、上記式（２）において、係数ｙがそれぞれα、βおよびγに設定された場合の位相補償部２３Ｄの伝達関数Ｇの周波数特性を図１６に示す。図１６より、係数ｙが大きな値に設定されるほど、位相の進み量が増加する。すなわち、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きな操舵状態のときほど、位相補償部２３Ｄによる位相進み量が増加する。

したがって、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きくなるほど制御の安定性が低下するのに対して、勾配が大きい場合に係数ｙを大きな値に設定することにより、図１７に示すように、制御系全体の開ループ周波数特性における位相余裕を増加させることができ、制御の安定性を向上させることができる。

以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１、２と同様に、切り込み時および切り戻し時の両方の操舵フィーリングをともに良好にするとともに、操舵状態が変化する際のアシスト電流の発振を防止して操舵フィーリングを良好に保つことができる車両用操舵装置を得ることができる。

さらに、位相補償手段は、切り込み状態、切り戻し状態および切り返し状態のそれぞれに応じた位相補償特性を有し、操舵状態判定手段の判定結果に基づいて位相補償手段の位相補償特性を選択する。
そのため、制御系全体の開ループ周波数特性における位相余裕を増加させることができ、制御の安定性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態３において、位相補償部２３Ｄは、操舵状態に応じて上記式（２）の係数ｙを選択すると説明した。しかしながら、これに限定されず、位相補償部２３Ｄは、操舵状態に応じて上記式（２）の係数ｔを選択して位相補償特性を変更してもよい。

具体的には、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３となる関係の定数があらかじめ設定されており、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が１（切り込み状態）の場合には、係数ｔとしてｔ１が適用される。また、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０（切り戻し状態）の場合には、係数ｔとしてｔ２が適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０〜１（切り返し状態）の場合には、係数ｔとしてｔ３が適用される。すなわち、操舵状態に応じて、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きくなるほど係数ｔが小さく設定されるように、係数ｔの値が選択される。

続いて、上記式（２）において、係数ｔがそれぞれｔ１、ｔ２およびｔ３に設定された場合の位相補償部２３Ｄの伝達関数Ｇの周波数特性を図１８に示す。図１８より、係数ｔが小さな値に設定されるほど、位相補償される周波数帯域が高周波数側に移動する。すなわち、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きな操舵状態のときほど、位相補償部２３Ｄにより位相補償される周波数帯域が高周波数側に移動する。

したがって、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きくなるほど制御の安定性が低下するのに対して、勾配が大きい場合に係数ｔを小さな値に設定することにより、図１９に示すように、制御系全体の開ループ周波数特性における位相余裕を増加させることができ、制御の安定性を向上させることができる。また、係数ｙおよび係数ｔの両方の値を操舵状態に応じて選択して位相補償特性を変更してもよい。

また、上記実施の形態３において、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配は、操舵状態に応じて、図１４に示すように推移すると説明したが、図２０に示すように、切り返し状態の勾配の大きさが、切り込み状態の勾配よりも小さくなる場合もある。これは、アシストモータ８のトルク乗数やステアリング機構１０の摩擦トルクＴｆｒｐ、切り込み時用電流指令値マップや切り戻し時用電流指令値マップの設定等により、推移する経路（傾き）が異なるためである。

このような設定の場合には、上記式（２）の係数ｙは、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が１（切り込み状態）のときにβが適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０（切り戻し状態）のときにγが適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０〜１（切り返し状態）のときにαが適用されることが望ましい。

また、上記実施の形態３において、切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップは、同値の操舵トルクＴｈｄｌが入力された場合に、切り戻し時の電流指令値の方が、切り込み時の電流指令値よりも大きくなるように設定されていると説明した。しかしながら、これに限定されず、上述したように、同値の操舵トルクＴｈｄｌが入力された場合に、切り込み時の電流指令値の方が、切り戻し時の電流指令値よりも大きくなるように設定されてもよい。

このとき、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配は、操舵状態に応じて、図２１に示すように推移する。ここでは、切り返し状態の勾配の大きさとして、（ａ）および（ｂ）の代表的な２パターンを示している。

図２１より、パターン（ａ）では、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配の大きさは、切り返し状態＞切り込み状態＞切り戻し状態となる傾向がある。そのため、上記式（２）の係数ｙは、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が１（切り込み状態）のときにβが適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０（切り戻し状態）のときにαが適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０〜１（切り返し状態）のときにαが適用されることが望ましい。

また、図２１より、パターン（ｂ）では、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配の大きさは、切り込み状態＞切り戻し状態＞切り返し状態となる傾向がある。そのため、上記式（２）の係数ｙは、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が１（切り込み状態）のときにγが適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０（切り戻し状態）のときにβが適用され、操舵状態判定信号Ｓｄｒｖ（ｓ）が０〜１（切り返し状態）のときにαが適用されることが望ましい。

また、図示していないが、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配の大きさが、切り込み状態＞切り返し状態＞切り戻し状態、または切り戻し状態＞切り返し状態＞切り込み状態となる場合もある。このような設定の場合には、上述したものと同様に、操舵状態に応じて、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きくなるほど上記式（２）の係数ｙが大きく設定されるように、係数ｙの値が選択されることが望ましい。
また、上述した全ての場合において、操舵状態に応じて、操舵トルク−アシスト電流指令値の勾配が大きくなるほど上記式（２）の係数ｔが大きく設定されるように、係数ｔの値が選択されるようにしてもよい。

また、上記実施の形態３において、位相補償部２３Ｄは、位相進み補償を実行すると説明した。しかしながら、これに限定されず、位相補償部２３Ｄは、例えば位相進み遅れ補償や位相遅れ補償を実行してもよい。

また、上記実施の形態１〜３において、切り込み時用電流指令値マップは、操舵トルクＴｈｄｌおよび車速Ｖｅｌと、切り込み時電流指令値Ｉｕｐとの関係が記された３次元マップであると説明した。また、同様に、切り戻し時用電流指令値マップも、操舵トルクＴｈｄｌおよび車速Ｖｅｌと、切り戻し時電流指令値Ｉｄｏｗｎとの関係が記された３次元マップであると説明した。しかしながら、これに限定されず、切り込み時用電流指令値マップおよび切り戻し時用電流指令値マップは、必ずしも車速Ｖｅｌをマップの入力として使用しなくてもよい。車速Ｖｅｌを入力として使用しないことにより、マップを３次元マップから２次元マップに変更することができ、マップが使用するメモリ領域を縮小することができる。

１ ステアリングホイール、２ ステアリング軸、５ タイヤ（車輪）、７ トルクセンサ（操舵トルク検出手段）、８ アシストモータ（モータ）、２０、２０Ａ〜２０Ｄ 制御ユニット、２３、２３Ｄ 位相補償部（位相補償手段）、２４ 切り込み時電流演算部（切り込み時電流演算手段）、２５ 切り戻し時電流演算部（切り戻し時電流演算手段）、２６、２６Ａ、２６Ｂ 操舵角速度検出部（操舵角速度検出手段）、２７、２７Ｃ 操舵状態判定部（操舵状態判定手段）、２８ アシスト電流指令値演算部（アシスト電流指令値演算手段）、３３ 操舵角加速度検出部（操舵角加速度検出手段）。

Claims (12)

1. 車両のドライバの操舵による操舵トルクをモータで補助する車両用操舵装置であって、
   前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記車両のステアリングホイールの操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
   前記操舵トルクおよび前記操舵角速度に基づいて、前記車両の操舵状態が切り込み状態、切り戻し状態および切り返し状態の何れの状態かを判定する操舵状態判定手段と、
   前記操舵トルクに基づいて、前記操舵状態が前記切り込み状態である場合の切り込み時電流指令値を演算する切り込み時電流演算手段と、
   前記操舵トルクに基づいて、前記操舵状態が前記切り戻し状態である場合の切り戻し時電流指令値を演算する切り戻し時電流演算手段と、
   前記操舵状態判定手段の判定結果、前記切り込み時電流指令値および前記切り戻し時電流指令値に基づいて、前記モータを駆動させるためのアシスト電流指令値を演算するアシスト電流指令値演算手段と、
   前記ステアリングホイールの操舵角加速度を検出する操舵角加速度検出手段と、を備え、
   前記アシスト電流指令値演算手段は、
   前記操舵状態判定手段が前記操舵状態を前記切り込み状態と判定した場合に、前記切り込み時電流指令値を前記アシスト電流指令値として出力し、
   前記操舵状態判定手段が前記操舵状態を前記切り戻し状態と判定した場合に、前記切り戻し時電流指令値を前記アシスト電流指令値として出力し、
   前記操舵状態判定手段が前記操舵状態を前記切り返し状態と判定した場合に、前記切り込み時電流指令値および前記切り戻し時電流指令値を用いて、前記操舵角速度および前記操舵角加速度に応じた演算を実行して前記アシスト電流指令値を決定する
   ことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記操舵状態判定手段は、前記操舵トルク、前記操舵角速度および前記操舵角加速度に基づいて、前記操舵状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記操舵トルクおよび前記操舵角加速度に基づいて、前記車両のステアリング軸に生じるステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出手段と、
   前記操舵角速度に基づいて、前記車両の車輪が路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、をさらに備え、
   前記操舵状態判定手段は、前記ステアリング軸反力トルクおよび前記路面反力トルクに基づいて、前記操舵状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
4. 前記操舵トルクおよび前記操舵角加速度に基づいて、前記車両のステアリング軸に生じるステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出手段と、
   前記操舵角速度に基づいて、前記車両の車輪が路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、をさらに備え、
   前記操舵状態判定手段は、前記ステアリング軸反力トルク、前記路面反力トルクおよび前記操舵角速度に基づいて、前記操舵状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
5. 前記操舵状態判定手段は、前記操舵角加速度が大きくなるほど前記切り返し状態と判定する領域を拡大し、前記操舵角加速度が小さくなるほど前記切り返し状態と判定する領域を縮小することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
6. 前記切り込み時電流演算手段および前記切り戻し時電流演算手段は、同値の前記操舵トルクが入力された場合に、前記切り戻し時電流指令値を、前記切り込み時電流指令値よりも大きな値に設定することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の車両用操舵装置。
7. 前記切り込み時電流演算手段および前記切り戻し時電流演算手段は、同値の前記操舵トルクが入力された場合に、前記切り込み時電流指令値を、前記切り戻し時電流指令値よりも大きな値に設定することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の車両用操舵装置。
8. 前記操舵トルクの検出信号の位相補償を実行する位相補償手段をさらに備え、
   前記位相補償手段は、前記切り込み状態、前記切り戻し状態および前記切り返し状態のそれぞれに応じた位相補償特性を有し、前記操舵状態判定手段の判定結果に基づいて前記位相補償特性を選択することを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の車両用操舵装置。
9. 前記操舵トルクの検出信号の位相補償を実行する位相補償手段をさらに備え、
   前記位相補償手段は、前記切り込み状態、前記切り戻し状態および前記切り返し状態のそれぞれに応じた位相補償特性を有し、
   前記位相補償特性は、前記操舵トルクの周波数特性において、位相進み量が、前記切り込み状態よりも前記切り戻し状態の方が増加し、前記切り戻し状態よりも前記切り返し状態の方が増加する特性であることを特徴とする請求項６に記載の車両用操舵装置。
10. 前記操舵トルクの検出信号の位相補償を実行する位相補償手段をさらに備え、
    前記位相補償手段は、前記切り込み状態、前記切り戻し状態および前記切り返し状態のそれぞれに応じた位相補償特性を有し、
    前記位相補償特性は、前記操舵トルクの周波数特性において、位相進み量が、前記切り返し状態よりも前記切り込み状態の方が増加し、前記切り込み状態よりも前記切り戻し状態の方が増加する特性であることを特徴とする請求項６に記載の車両用操舵装置。
11. 前記操舵トルクの検出信号の位相補償を実行する位相補償手段をさらに備え、
    前記位相補償手段は、前記切り込み状態、前記切り戻し状態および前記切り返し状態のそれぞれに応じた位相補償特性を有し、
    前記位相補償特性は、前記操舵トルクの周波数特性において、位相進み量が、前記切り戻し状態よりも前記切り込み状態の方が増加し、前記切り込み状態よりも前記切り返し状態の方が増加する特性であることを特徴とする請求項７に記載の車両用操舵装置。
12. 前記操舵トルクの検出信号の位相補償を実行する位相補償手段をさらに備え、
    前記位相補償手段は、前記切り込み状態、前記切り戻し状態および前記切り返し状態のそれぞれに応じた位相補償特性を有し、
    前記位相補償特性は、前記操舵トルクの周波数特性において、位相進み量が、前記切り返し状態よりも前記切り戻し状態の方が増加し、前記切り戻し状態よりも前記切り込み状態の方が増加する特性であることを特徴とする請求項７に記載の車両用操舵装置。

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