JP5011757B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の操舵負担を軽減する操舵力補助制御を行う車両用操舵装置の技術分野に属する。

従来の車両用操舵装置として、横風や路面カント、悪路走行といったあらゆる入力を動的外乱として推定し、推定した外乱分をすべて補償するように操舵補助力を制御するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１９２３号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、車両の片流れにはサスペンションジオメトリの左右差やタイヤコニシティの左右差等が原因で発生する車両起因の定常的な外乱と、横風などの外乱とによるものがあるにもかかわらず、これらを混同して解決しようとしているため、システムが複雑化してしまう。
そこで、本発明は、システムの簡易化と、車両起因による片流れの安定した抑制との両立を図ることを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用操舵装置は、
操舵入力手段から操向輪に至る操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与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、
車両の直進走行状態を検出する直進走行状態検出手段と、
前記操舵入力手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
直進走行状態を維持するための操舵角を算出する直進維持操舵角算出手段と、
運転者の保舵状態を検出する保舵状態検出手段と、
運転者が前記操舵入力手段を所定値以上の力で保舵している場合には、直進走行状態を維持する操舵角での操舵トルクの履歴に基づいて、直進走行状態を維持する操舵角での操舵トルクをゼロまたはゼロに近づくように片流れ抑制操舵補助力を制御し、運転者が前記操舵入力手段を所定値未満の力で軽保舵している場合、または前記操舵入力手段から手を離している場合には、操舵トルクがゼロ近傍の所定値以下であったときの操舵角履歴の平均値が、直進走行状態を維持するための操舵角に近づく方向へ片流れ抑制操舵補助力を制御する２つのロジックを用いて前記片流れ抑制操舵補助力を制御する片流れ抑制制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両用操舵装置によれば、車両の直進走行状態における操舵トルクの履歴に基づいて、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向へ片流れ抑制操舵補助力を付与する。このように、瞬間毎に動的な補正を行うのではなく、長期的な履歴を用いて車両の特性自体を定常的に操舵力補助制御することで、システムの簡易化と車両起因による片流れの安定した抑制とを両立できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜１３に基づいて説明する。
（実施例１）
（構成）
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用操舵装置の構成を示す図である。実施例１の車両用操舵装置は、運転者に操作されるハンドル（操舵入力手段）１と、ハンドル１の操作量に応じて前輪（操向輪）２，２を転舵する舵取り機構３とを備えている。

ハンドル１と一体結合されたステアリングシャフト（ステアリングコラム）４は、そのシャフト上にトルクセンサ５と減速器６を有し、この減速器６を介して、モータ７が接続されている。ステアリングシャフト４の先端にはラック・アンド・ピニオン機構のピニオン８が連結され、ピニオン８に噛合して車幅方向に往復運動し得るラック９の両端に、タイロッド１０，１０を介して左右の前輪２，２のナックルアームが連結されている。

コントローラ（片流れ抑制制御手段）１１は、トルクセンサ５と車速センサ１３からの情報に基づいて、運転者の操舵力を補助する操舵補助力を生成し、操舵補助力に応じた指令値によりモータ７を駆動する操舵力補助制御を実施する。
また、コントローラ１１は、直進走行状態検出器１２、車速センサ１３からの情報に基づいて、車両が直進しているとき、トルクセンサ５で計測した操舵トルクをメモリに保存し、メモリの履歴の平均値を算出し、算出した値を片流れ抑制に必要なトルクとして操舵補助力の指令値に加える片流れ抑制制御を実施する。

（作用）
次に、作用を説明する。
［片流れ抑制制御処理］
図２は、実施例１のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、走行中（車速センサ１３が速度≠０を検出したとき）、所定の制御周期で繰り返し実行される。
ステップＳ１０１では、コントローラ１１は、車両挙動情報（例えばヨーレイトなど）を基に、直進走行状態検出器１２で車両が直進状態であるか否かを判定する（直進走行状態検出手段に相当）。ＹＥＳの場合には、ステップＳ１０２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ１０１を繰り返す。

ステップＳ１０２では、コントローラ１１は、トルクセンサ５で計測した操舵トルクをメモリに記録し、ステップＳ１０３へ移行する。
ステップＳ１０３では、コントローラ１１は、メモリに記憶された操舵トルクの履歴の平均値を算出し、ステップＳ１０４へ移行する。ただし、ここで算出する履歴の平均値は、外乱などによる瞬間的な入力の影響が相対的に無視できるほど十分に長い時間の履歴データを用いる。

ステップＳ１０４では、コントローラ１１は、ステップＳ１０３で算出した履歴の平均値を、片流れ抑制に必要なトルク（片流れ抑制操舵補助力）としてモータ７を駆動し、ステップＳ１０１へ移行する。なお、算出値は、操舵力補助制御で生成される操舵補助力とは独立して算出され、操舵力補助制御による指令値がある場合には、その指令値の上に定常的なオフセットとして常に加算される。

すなわち、実施例１では、直進走行状態検出器１２で車両の直進状態を判断し、直進中であるとしたときの操舵トルクをトルクセンサ５で計測してメモリに記録する。コントローラ１１は、操舵トルクの履歴の平均値を算出し、これを片流れ抑制に必要なトルクとしてモータ７を駆動する。
このように、直進状態での操舵トルクの平均値を片流れ抑制トルクとして操舵補助力をオフセットさせることで、図３に示すように、定常的な片流れが発生する車両において、操舵力補助制御と干渉することなく、片流れにより発生するトルクのみを抑制することが可能となる。

（実施例１の効果）
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
（１）操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（トルクセンサ５）と、車両の直進走行状態を検出する直進走行状態検出手段（ステップＳ１０１）と、車両の直進走行状態における操舵トルクの履歴に基づいて、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向へ片流れ抑制操舵補助力を付与するコントローラ１１と、を備える。よって、瞬間毎に動的な補正を行うのではなく、長期的な履歴を用いて車両の特性自体を定常的に操舵力補助制御することで、システムの簡易化と車両起因による片流れの安定した抑制とを両立できる。

（２）コントローラ１１は、他の操舵力補助制御とは独立して片流れ抑制操舵補助力を制御し、片流れ抑制に必要なトルク（片流れ抑制操舵補助力）が定常的に操舵補助力に上乗せ加算(または減算)される。よって、複数の制御を行った場合でも制御干渉が生じることなく、誤アシストや操舵感の悪化を招くことなく車両起因による片流れを抑制できる。
（３）操舵トルク検出手段として、ステアリングコラム上で運転者の入力操舵トルクを計測するトルクセンサ５を用いるため、既存の一般的な操舵力補助制御機能を有する車両用操舵装置であれば、そのまま本発明によるシステムを適用することができる。

（４）車両の直進走行状態における操舵トルクの履歴に基づいて、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向へ片流れ抑制操舵補助力を付与する。したがって、瞬間毎に動的な補正を行うのではなく、長期的な履歴を用いて車両の特性自体を定常的に操舵力補助制御することで、システムの簡易化と車両起因による片流れの安定した抑制とを両立できる。

（５）車両の直進走行状態における操舵トルクの履歴に基づいて、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向へ片流れ抑制操舵補助力を付与する自動車とする。したがって、瞬間毎に動的な補正を行うのではなく、長期的な履歴を用いて車両の特性自体を定常的に操舵力補助制御することで、システムの簡易化と車両起因による片流れの安定した抑制との両立が可能な自動車とすることができる。

（６）車両の直進走行状態における操舵トルクの履歴に基づいて、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向へ片流れ抑制操舵補助力を付与するので、瞬間毎に動的な補正を行うのではなく、長期的な履歴を用いて車両の特性自体を定常的に操舵力補助制御することで、システムの簡易化と車両起因による片流れの安定した抑制とを両立できる。

（実施例２）
（構成）
実施例２は、車両の直進状態を操舵角履歴の平均値に基づいて判断する例である。
まず、構成を説明する。
図４は、実施例２の車両用操舵装置の構成を示す図である。なお、図１に示した実施例１と同一の構成部分には同一の符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
実施例２の車両用操舵装置は、モータ７に操舵角を検出するエンコーダ（操舵角検出手段）１４が接続されている。コントローラ１１は、トルクセンサ５とエンコーダ１４と車速センサ１３からの情報に基づいてモータ７を駆動制御し、操舵力補助制御および片流れ抑制制御を実施する。

（作用）
次に、作用を説明する。
［片流れ抑制制御処理］
図５は、実施例２のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図３に示した実施例１と同一処理を行うステップには、同一のステップ番号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。
ステップＳ２０１では、コントローラ１１は、車両の直進状態を判定する所定操舵角を算出すると共に、エンコーダ１４で計測した操舵角が、所定操舵角であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、前記ステップＳ１０２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ２０１を繰り返す。

［所定操舵角算出制御処理］
図６は、図５のステップＳ２０１で実行される所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この制御処理は、直進走行状態を維持するための所定操舵角を算出する直進維持操舵角算出手段に相当する。
ステップＳ２０１−１では、コントローラ１１は、エンコーダ１４で計測した操舵角をメモリに記録し、ステップＳ２０１−２へ移行する。
ステップＳ２０１−２では、コントローラ１１は、メモリに記憶された操舵角履歴の平均値を算出し、ステップＳ２０１−３へ移行する。
ステップＳ２０１−３では、コントローラ１１は、ステップＳ２０１−２で算出した操舵角履歴の平均値を、所定操舵角として設定し、ステップＳ２０１−１へ移行する。

すなわち、実施例２では、操舵角の履歴の平均値を、車両を直進させるための操舵角（所定操舵角）として設定し、次に、走行中の操舵角が所定操舵角と一致しているかどうかを判定し、一致していた場合はそのときの操舵トルクをメモリに記録する。そして、履歴の平均値を車両が直進するために必要な片流れ抑制トルクとして設定する。
よって、実施例２の車両用操舵装置では、図７に示すように、ステアリング中立位置と中立トルクとが共にずれている場合においても、簡単に片流れの抑制を行うことができる。

（実施例２の効果）
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（７）ハンドルの操舵角を検出するエンコーダ１４と、直進走行状態を維持するための操舵角を算出する直進維持操舵角算出手段と、を備え、コントローラ１１は、直進走行状態を維持する所定操舵角での操舵トルクをゼロまたはゼロに近づくように片流れ抑制操舵補助力を制御する。よって、操舵トルク履歴に合わせて操舵角も見ることで、ステアリング中立位置ずれを考慮した中立トルクずれの補正を行うことが可能となる。
（８）直進維持操舵角算出手段は、操舵角の履歴の平均値を、直進を維持するための所定操舵角とするため、操舵角以外の情報を用いることなく、直進を維持するための所定操舵角を設定できる。

（実施例３）
（構成）
実施例３は、手放し時や軽保舵時に、車両が流れて行く方向を検出し、これを抑制する方向に操舵補助力を付与する例である。なお、構成については、図４に示した実施例２と同様である。
（作用）
次に、作用を説明する。
［片流れ抑制制御処理］
図８は、実施例３のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図３に示した実施例１と同一処理を行うステップには、同一のステップ番号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。

ステップＳ３０１では、コントローラ１１は、トルクセンサ５で計測した操舵トルクがゼロ近傍の所定値以下であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ３０２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ３０１を繰り返す。
ステップＳ３０２では、コントローラ１１は、エンコーダ１４で計測した操舵角をメモリに記録し、ステップＳ３０３へ移行する。

ステップＳ３０３では、コントローラ１１は、メモリに記憶された操舵角履歴の平均値を算出し、ステップＳ３０４へ移行する。
ステップＳ３０４では、コントローラ１１は、ステップＳ３０３で算出した操舵角履歴の平均値から、車両が左右にどの程度流れているかを判断し、偏向を抑制する方向に所定の操舵補助力を加算し、ステップＳ３０１へ移行する。

すなわち、実施例３では、手放し時や軽保舵時（操舵トルク≒０）に、車両が流れて行く方向を検出し、これを抑制する方向に所定の操舵補助トルクを与える。ただし、実施例３では、図９に示すように、片流れの抑制に必要な操舵補助トルクを直接求めるものではなく、アシストの方向のみを定め、徐々にアシスト量を調整して行くことで片流れを抑制するものである。
つまり、車両を直進させるときの操舵角と、操舵トルクが作用しないときの操舵角とにずれがあったとき、これを打ち消す方向に操舵補助力にオフセットが与えられるが、ずれが生じている間は、オフセット値が徐々に増加していき、釣り合った時点で増加が停止し、定常状態となる。

（実施例３の効果）
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（９）コントローラ１１は、操舵トルクがゼロ近傍の所定値以下であったときの操舵角履歴の平均値が、直進走行状態を維持するための所定操舵角に近づく方向へ片流れ抑制操舵補助力を制御する。よって、舵角の履歴を見ることで、手放し時や軽保舵時のような操舵トルクが入力されない場合においても、車両起因による片流れの安定した抑制を実現できる。

（実施例４）
（構成）
実施例４は、運転者もしくは車両整備者のスイッチ操舵により、操舵補助力の中立点を設定する例である。
まず、構成を説明する。
図１０は、実施例４の車両用操舵装置の構成を示す図である。なお、図１に示した実施例１と同一の構成部分には、同一の符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
実施例４の車両用操舵装置は、運転者または車両整備者が操作し、操舵補助力の中立点を設定するスイッチ１５を備えている。コントローラ１１は、トルクセンサ５とスイッチ１５からの情報に基づいて、モータ７を制御し、操舵補助力を生成する。

（作用）
次に、作用を説明する。
［片流れ抑制制御処理］
図１１は、実施例４のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップＳ４０１では、コントローラ１１は、車両が直進状態であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ４０２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ４０１を繰り返す。なお、このステップＳ４０１を省略し、直進状態の判定は、運転者または車両整備者が行うこともできる。

ステップＳ４０２では、コントローラ１１は、スイッチ１５が押されたか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ４０３へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ４０１へ移行する。
ステップＳ４０３では、コントローラ１１は、トルクセンサ５で計測した操舵トルクを、片流れ抑制トルクとして設定し、リターンへ移行する。
すなわち、実施例４では、走行中、横風などの突発的な外乱がなく、かつ車両が直進している場合にスイッチ１５が押されると、このとき操舵系にかかっているトルクを片流れ抑制トルクに設定し、片流れ抑制操舵補助力を定常的にモータ７に出力させる。

この結果、図１２に示すように、運転者はハンドル１に力を加えて直進していたところ、スイッチ１５を押した瞬間操舵トルクは全て操舵補助力で補ってくれるため、余計な力を出す必要がなくなる。また、車両の製造ラインや整備工場においてスイッチ１５による操舵補助力中立点の設定を行うことで、中立ずれ車両の修正工数削減に大きく貢献できる。

（実施例４の効果）
次に、効果を説明する。
実施例４の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（１０）運転者もしくは車両整備者が操作し、前記操舵補助力の中立点を設定するスイッチ１５を備え、コントローラ１１は、スイッチ１５が操作されたときの操舵トルクを片流れ抑制操舵補助力とする。よって、直進走行状態の検出を運転者、もしくは車両整備者に委ねることで、制御システムとしては最も簡単な構成で、車両起因による片流れの安定した抑制ができる。さらに、このシステムは操舵補助力機能がある全ての車種に適用可能であり、生産ラインでの調整時間短縮や、車両販売後に発生した車両特性のずれもすぐ補正することが可能である。

（実施例５）
（構成）
実施例５は、操舵角履歴の頻度分布のピーク値を、車両を直進させるための所定操舵角として設定する点で実施例２と異なる。なお、構成については、実施例２と同様である。
（作用）
次に、作用を説明する。
［所定操舵角算出制御処理］
図１３は、実施例５の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図６に示した実施例２と同一処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。この制御処理は、直進走行状態を維持するための所定操舵角を算出する直進維持操舵角算出手段に相当する。

ステップＳ５０１では、コントローラ１１は、メモリに記憶された操舵角履歴を頻度分布として処理し、その頻度ピークを算出し、ステップＳ５０２へ移行する。
ステップＳ５０２では、コントローラ１１は、ステップＳ５０１で算出した頻度ピークとなる操舵角を、車両を直進させるための所定操舵角に設定し、ステップＳ２０１−１へ移行する。

例えば、右折の苦手な運転者や、走行経路に偏りがある（特定の道しか走らない車両）場合には、右折と左折の頻度差が顕著となり、操舵角履歴の平均値を所定操舵角とする実施例２の方法では、真値とのずれが生じるおそれがある。
これに対し、実施例５の車両用操舵装置では、図１４のように操舵角履歴を頻度分布として処理し、その頻度ピークとなる舵角を、車両を直進させるために必要な所定舵角とすることで、左折と右折の頻度が異なる場合であっても、車両を直進させるための操舵角を正確に設定できる。

（実施例５の効果）
次に、効果を説明する。
実施例５の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（１１）直進維持操舵角算出手段は、操舵角の履歴を頻度分布として処理し、その頻度ピーク時の操舵角を、直進を維持するための所定操舵角とするため、操舵角以外の情報を必要とせず、かつ運転者の癖や使用環境による影響を受けずに直進を維持するための所定操舵角を正確に設定できる。

（実施例６）
（構成）
実施例６は、ヨーレイトと横加速度が共にゼロまたはゼロ近傍の所定値のときの操舵角を、車両を直進させるための所定操舵角とする例である。
まず、構成を説明する。
図１５は、実施例６の車両用操舵装置の構成を示す図である。なお、図４に示した実施例２と同一の構成部分には、同一の符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
実施例６の車両用操舵装置は、車両のヨーレイトを計測するヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出手段）１６と、車両の横加速度を計測する横加車速センサ（横加速度検出手段）１７を備えている。
コントローラ１１は、トルクセンサ５、エンコーダ１４、ヨーレイトセンサ１６、横加車速センサ１７および車速センサ１３からの情報に基づいて、モータ７を制御し、操舵補助力を生成する。

（作用）
次に、作用を説明する。
［所定操舵角算出制御処理］
図１６は、実施例６の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップＳ６０１では、コントローラ１１は、ヨーレイトセンサ１６と横加車速センサ１７により、それぞれヨーレイトγと横加速度Ｇｙを計測し、両者の値が共にゼロもしくはゼロ近傍の所定値以下であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ６０２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ６０１を繰り返す。

ステップＳ６０２では、コントローラ１１は、エンコーダ１４で計測された操舵角を、車両を直進させるための所定操舵角に設定し、ステップＳ６０１へ移行する。
すなわち、実施例６では、ヨーレイトγと横加速度Ｇｙとから直進状態を判定し、このときの操舵角を、車両を直進させるために必要な所定操舵角とするため、より短時間で所定操舵角を設定できる。

（実施例６の効果）
次に、効果を説明する。
実施例６の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（１２）車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１６と、車両の横加速度を検出する横加速度センサ１７と、を備え、コントローラ１１は、ヨーレイトγと横加速度Ｇyが共にゼロ近傍の所定値以下のときの操舵角を、直進を維持するための所定操舵角とする。よって、操舵角または操舵トルクの履歴を用いる実施例１〜実施例３、実施例５の方法と比較して、片流れ抑制操舵補助力の決定にかかる時間を短縮することができる。

（実施例７）
（構成）
実施例７は、操舵角がゼロまたはゼロ近傍の所定値である時間が所定時間継続したときの操舵角を、車両を直進させるための所定操舵角とする例である。なお、構成については、図４に示した実施例２と同様である。
（作用）
次に、作用を説明する。
［所定操舵角算出制御処理］
図１７は、実施例７の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この制御処理は、直進走行状態を維持するための所定操舵角を算出する直進維持操舵角算出手段に相当する。

ステップＳ７０１では、コントローラ１１は、エンコーダ１４で操舵角θを計測すると共に、操舵角θの一回微分値を操舵角速度θ´として算出し、操舵角θと操舵角速度θ´が共にゼロもしくはゼロ近傍の所定値以下であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ７０２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ７０３へ移行する。
ステップＳ７０２では、コントローラ１１は、タイマーをカウントし、ステップＳ７０４へ移行する。

ステップＳ７０３では、コントローラ１１は、タイマーをクリア（＝０）し、ステップＳ７０１へ移行する。
ステップＳ７０４では、コントローラ１１は、操舵角θと操舵角速度θ´が共にゼロもしくはゼロ近傍の所定値以下である時間が所定時間経過したか否かを、タイマーのカウント値から判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ７０５へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ７０１へ移行する。

ステップＳ７０５では、コントローラ１１は、エンコーダ１４で計測された操舵角を、車両を直進させるための所定操舵角に設定し、ステップＳ７０１へ移行する。
すなわち、実施例７では、操舵角θがゼロ近傍の所定値以下の一定値を示している時間が所定時間継続したときの操舵角を、車両を直進させるために必要な所定操舵角とする。これにより、より短時間で所定操舵角を設定できる。

（実施例７の効果）
次に、効果を説明する。
実施例７の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（１３）直進維持操舵角算出手段は、操舵角がゼロ近傍の所定値以下である状態が所定時間継続したときの操舵角を、直進を維持するための操舵角とするため、操舵角以外の情報が不要であり、操舵角履歴の蓄積も不要であるため、片流れ抑制操舵補助力の決定にかかる時間を短縮することができる。

（実施例８）
（構成）
実施例８は、操舵状態に応じて２つの制御ロジックを使い分け、片流れを抑制するための操舵補助力をそれぞれに求め、２つの制御指令に重み付けを行った上で平均をとり、片流れを抑制するためのモータ指令値とする例である。なお、構成については、図４に示した実施例２と同様である。
（作用）
次に、作用を説明する。
［片流れ抑制制御処理］
図１８は、実施例８の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ８０１では、コントローラ１１は、トルクセンサ５で計測した操舵トルクが所定値以下であるか否かを判定する（保舵状態検出手段に相当）。ＹＥＳの場合には、ステップＳ８０２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ８０７へ移行する。
ステップＳ８０２では、コントローラ１１は、エンコーダ１４で計測された操舵角をメモリに記憶し、ステップＳ８０３へ移行する。

ステップＳ８０３では、コントローラ１１は、メモリに記憶された操舵角履歴を頻度分布として処理し、その頻度ピークを算出し、ステップＳ８０４へ移行する。
ステップＳ８０４では、コントローラ１１は、ステップＳ８０3で算出した操舵角履歴のピーク値から、車両が左右にどの程度流れているのかを判断し、偏向を抑制するアシスト方向を決定し、ステップＳ８０５へ移行する。

ステップＳ８０５では、コントローラ１１は、ステップＳ８０４で決定したアシスト方向へのモータ指令値Ｂを算出し、ステップＳ８０６へ移行する。
ステップＳ８０６では、コントローラ１１は、ステップＳ８０５で算出したモータ指令値Ｂを、操舵角履歴の分散に応じた重み付けにより補正し、ステップＳ８１２へ移行する。

ステップＳ８０７では、コントローラ１１は、車両の直進状態を判定する所定操舵角を算出すると共に、エンコーダ１４で計測した操舵角が、所定操舵角であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ８０８へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ８０７を繰り返す。ここで、所定操舵角の算出方法は、実施例２の方法を用いることとする。
ステップＳ８０８では、コントローラ１１は、トルクセンサ５で計測した操舵トルクをメモリに記録し、ステップＳ８０９へ移行する。

ステップＳ８０９では、コントローラ１１は、メモリに記憶された操舵トルク履歴を頻度分布として処理し、その頻度ピークを算出し、ステップＳ８１０へ移行する。
ステップＳ８１０では、コントローラ１１は、ステップＳ８０９で算出した頻度ピーク値を、片流れ抑制トルクとするモータ指令値Ａを算出し、ステップＳ８１１へ移行する。
ステップＳ８１１では、コントローラ１１は、ステップＳ８１０で算出したモータ指令値Ａを、操舵トルク履歴の分散に応じた重み付けにより補正し、ステップＳ８１２へ移行する。

ステップＳ８１２では、コントローラ１１は、ステップＳ８０６とステップＳ８１１で補正されたモータ指令値Ａ，Ｂに対し、履歴データ数に応じた重み付けを行った後、両者の平均値を算出し、ステップＳ８１３へ移行する。例えば、操舵角の履歴データ数をＮθ、操舵トルクの履歴データ数をＮ_Tとすると、平均を算出する際、履歴データ数ＮθとＮ_Tの比に応じて重み付けを行う。

ステップＳ８１３では、コントローラ１１は、ステップＳ８１２で算出した値を片流れ抑制モータ指令値に設定し、リターンへ移行する。
すなわち、実施例８では、トルクセンサ５がゼロ近傍の所定値より大きな値を返したとき、操舵トルク履歴の頻度分布（図１９）のピーク値がモータ指令値Ａとして設定される。モータ指令値Ａは、これを生成する際に用いた操舵トルク履歴の頻度分布分散値に応じて重み付けが行われる。具体的には、図２０に示すように、分散が小さいときは指令値Ａをそのまま用い、分散が大きいときは指令値Ａより小さい値を返す。これは、分散によって用いる頻度ピークの信頼性を評価している。

逆に、トルクセンサ５がゼロ近傍の所定値より小さな値を返したときは、操舵角履歴の頻度分布のピーク値がモータ指令値Ｂとして設定される。モータ指令値Ｂは、指令値Ａと同様、操舵角履歴の分散に応じた重み付けが行われる。指令値Ａ，Ｂが算出されたら、両者に履歴データ数に応じた重み付けを行った後、両者の平均値を求め、この平均値を、片流れを抑制する操舵補助力に設定する。

（実施例８の効果）
次に、効果を説明する。
実施例８の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（１４）運転者の保舵状態を検出する保舵状態検出手段（ステップＳ８０１）を備え、コントローラ１１は、運転者がハンドル１を所定値以上の力で保舵している場合には、直進走行状態を維持する操舵角での操舵トルクをゼロまたはゼロに近づくように片流れ抑制操舵補助力を制御し、運転者がハンドル１を所定値未満の力で軽保舵している場合、またはハンドル１から手を離している場合には、操舵トルクがゼロ近傍の所定値以下であったときの操舵角履歴の平均値が、直進走行状態を維持するための操舵角に近づく方向へ片流れ抑制操舵補助力を制御する２つのロジックを用いて片流れ抑制操舵補助力を制御する。よって、２つのロジックを組み合わせて用いることで、システムエラーを低減させることができる。また、保舵時と軽保舵（または手放し）時の両方に対応でき、車両状態のデータ取得率が向上し、その結果、片流れ抑制操舵補助力の決定にかかる時間を短縮することができる。

（１５）コントローラ１１は、２つのロジックから算出される片流れ抑制操舵補助力に対し、それぞれのロジックで用いた履歴数に応じた重み付けを行った上で、両者の平均値を片流れ抑制操舵補助力とする。よって、２つのロジックの干渉による誤動作を防ぎ、かつシステム全体の信頼性も上げることができる。
（１６）コントローラ１１は、操舵トルクの履歴から片流れ抑制操舵補助力を算出する際、操舵トルクの履歴を頻度分布として処理し、この頻度ピークを片流れ抑制操舵補助力とするため、簡単なシステムでありながら、運転者の癖や使用環境による影響を受けずに片流れ抑制操舵補助力を短時間で設定できる。

（１７）コントローラ１１は、操舵トルクの履歴から片流れ抑制操舵補助力を算出する際、操舵トルクの履歴を頻度分布として処理し、この頻度分布の分散値に応じて片流れ抑制操舵補助力に重み付けを行うため、履歴から推定された片流れ抑制操舵補助力の信頼性をモータ７の制御量に反映させることができる。つまり、誤アシストを確実に減らすことができる。

（１８）コントローラ１１は、操舵角の履歴から片流れ抑制操舵補助力を算出する際、操舵角の履歴を頻度分布として処理し、この頻度分布の分散値に応じて片流れ抑制操舵補助力に重み付けを行うため、履歴から推定された片流れ抑制操舵補助力の信頼性をモータ７の制御量に反映させることができる。つまり、誤アシストを確実に減らすことができる。

（実施例９）
（構成）
実施例９は、ラック軸力に基づいて片流れトルクを算出する例である。
まず、構成を説明する。
図２１は、実施例９の車両用操舵装置の構成を示す図である。なお、図１に示した実施例１と同一の構成部分には、同一の符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
実施例９の車両用操舵装置は、ラック９に作用するラック軸力を測定するラック軸力センサ（操舵トルク検出手段）１８を備えている。コントローラ１１は、ラック軸力センサ１８、直進走行状態検出器１２、車速センサ１３からの情報に基づいて、モータ７を制御し、操舵補助力を生成する。

（作用）
次に、作用を説明する。
実施例９では、ラック軸力センサ１８から片流れトルクを算出することにより、ステアリング系のフリクションの影響を受ける前の路面反力を直に測定できるため、より正確な片流れ補正トルクを生成することが可能となる。
（実施例９の効果）
次に、効果を説明する。
実施例９の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる
（１９）操舵トルク検出手段として、路面反力によるトルクを計測するラック軸力センサ１８を用いるため、ステアリング系に存在する機械的フリクションの影響を受けず、精度良く片流れトルクを計測することができる。

（実施例１０）
（構成）
実施例１０は、路面反力と運転者からの入力とによる２つのトルクを別々に計測し、２重の操舵力補助制御を行う例である。
まず、構成を説明する。
図２２は、実施例１０の車両用操舵装置の構成を示す図であり、実施例１０の車両用操舵装置は、図２１に示した実施例９の構成に対し、トルクセンサ５を追加した点で異なる。
コントローラ１１は、ラック軸力センサ１８、トルクセンサ５、直進走行状態検出器１２、車速センサ１３からの情報に基づいて、モータ７を制御し、操舵補助力を生成する。

（作用）
次に、作用を説明する。
［片流れ抑制制御処理］
図２３は、実施例１０のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップＳ１００１では、コントローラ１１は、車両挙動情報を基に、直線走行状態検出器１２で車両が直進状態であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ１００２へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ１００３へ移行する。
ステップＳ１００２では、コントローラ１１は、ラック軸力センサ１８で計測したラック軸力トルクを路面からのトルクとしてメモリに記録し、ステップＳ１００４へ移行する。

ステップＳ１００３では、コントローラ１１は、フラグをＯＦＦ（＝０）し、ステップＳ１００１へ移行する。
ステップＳ１００４では、コントローラ１１は、メモリに記録された路面からのトルクの履歴の平均値を算出し、ステップＳ１００５へ移行する。
ステップＳ１００５では、コントローラ１１は、ステップＳ１００４で算出した履歴の平均値を、片流れ抑制に必要なトルクとしてモータ７を駆動し、ステップＳ１００６へ移行する。

ステップＳ１００６では、コントローラ１１は、フラグをＯＮ（＝１）し、ステップＳ１００１へ移行する。
ステップＳ１００７では、コントローラ１１は、フラグがＯＮであるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ１００８へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ１００７を繰り返す。

ステップＳ１００８では、コントローラ１１は、トルクセンサ５で計測した操舵トルクをメモリに記録し、ステップＳ１００９へ移行する。
ステップＳ１００９では、コントローラ１１は、メモリに記憶された操舵トルクの履歴の平均値を算出し、ステップＳ１０１０へ移行する。
ステップＳ１０１０では、コントローラ１１は、ステップＳ１００９で算出した履歴の平均値を、片流れ抑制に必要なトルクとしてモータ７を駆動し、ステップＳ１００７へ移行する。

すなわち、実施例１０では、直進走行中のラック軸力センサ１８の履歴の平均値を片流れ抑制に必要なトルクとして操舵補助力をオフセットする。これにより、正常に片流れの補正が行われた場合には、直進時におけるトルクセンサ５の出力はゼロになるはずである。しかし、もし直進時におけるトルクセンサ５の出力がゼロでなかった場合は、トルクセンサ５を用いて実施例１と同等の制御を行い、前述したオフセット値に対し、トルクセンサの履歴の平均値をさらに加算する。
このように、路面反力と運転者からの入力とによる２つのトルクを別々に計測することにより、２重の操舵力補助制御をかけることが可能となり、常に制御の妥当性を確認しながら補正量の修正をかけることが可能となる。

（実施例１０の効果）
次に、効果を説明する。
実施例１０の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（２０）操舵トルク検出手段として、ステアリングシャフト４上で運転者の入力操舵トルクを計測するトルクセンサ５と、路面反力によるトルクを計測するラック軸力センサ１８の両方を用いるため、上記センサを組み合わせることにより、路面から受ける片流れトルクと、運転者に伝わる操舵反力トルクの比較が可能となり、この比較結果より操舵補助力の補正を行うことも可能となる。
（２１）コントローラ１１は、片流れ抑制操舵補助力の妥当性を確認し、妥当でない場合には、片流れ抑制操舵補助力を修正するため、誤アシストを減らし、また理想的な状態への収束を早め、かつ片流れ抑制操舵補助力が発散するのを防止できる。

（実施例１１）
（構成）
実施例１１は、実施例２の片流れ抑制制御を適用した後、その制御が妥当であるか否かを確認する例である。なお、構成については、図４に示した実施例２と同様である。
（作用）
次に、作用を説明する。
［操舵補助力修正制御処理］
図２４は、実施例１１のコントローラ１１で実行される操舵補助力修正制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、トルクセンサ５と車速センサ１３により、車両が軽保舵（もしくは手放し）かつ低速で走行中であると判断できる場合に実行される。

ステップＳ１１０１では、コントローラ１１は、片流れ抑制のための操舵補助力をゼロとし、ステップＳ１１０２へ移行する。
ステップＳ１１０２では、コントローラ１１は、エンコーダ１４等から車両状態を検出し、モータ５のアシスト方向と逆方向に片流れが発生しているか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ１１０３へ移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ１１０４へ移行する。
ステップＳ１１０３では、コントローラ１１は、片流れ抑制のための操舵補助力を発生させ、リターンへ移行する。
ステップＳ１１０４では、コントローラ１１は、メモリに蓄積された履歴データをリセットし、ステップＳ１１０１へ移行する。

すなわち、実施例１１では、車両が軽保舵（もしくは手放し）かつ低速で走行中であると判断できるとき、一時的に片流れ抑制のための操舵補助力をゼロにして、エンコーダ１１４もしくは他の車両走行状態検出手段より車両の運動を観察する。このとき、操舵補助力と反対方向に片流れが発生したら、制御は有効に働いていたと判断し、操舵補助力と同じ方向に片流れが発生、もしくは片流れが検知できない場合は制御が有効に働いていなかったと判断し、これまでの履歴データをリセットして再度補正をかけ直す。

（実施例１１の効果）
次に、効果を説明する。
実施例１１の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（２２）コントローラ１１は、片流れ抑制操舵補助力を一時的に増減させたときの車両挙動変化に基づいて、片流れ抑制操舵補助力の妥当性を判定するため、制御量を意図的に増減させたときの車両挙動変化を観察することで、補正量の妥当性が確認できる。

（２３）コントローラ１１は、手放し時など保舵力が小さく、かつ車両走行速度が低いとき、片流れ抑制操舵補助力の妥当性を確認するため、運転者の操舵負担（身体的、精神的負担）を軽減できる(保舵力が小さいので、緊急操舵に迫られている状態ではないと判断できる。)。また、低速状態で行うことにより、車両挙動の安定性を向上することができ、かつ運転者の操舵負担を小さくできる。

（実施例１２）
（構成）
実施例１２は、直進走行状態における操舵トルクの履歴に基づいて、車両に入力される外乱を推定し、その外乱の大きさに応じて片流れ抑制操舵補助力を付与する例であり、さらに、上記片流れ抑制操舵補助力を操舵トルクの大きさに応じて変更するようにしたものである。
図２５は、実施例１２の車両用操舵装置の構成を示す図である。なお、図４に示した実施例２と同一の構成部分には、同一の符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
実施例１２の車両用操舵装置は、車両のヨーレイトを計測するヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出手段）１６を備えている。そして、コントローラ１１は、トルクセンサ５、エンコーダ１４、ヨーレイトセンサ１６および車速センサ１３からの情報に基づいて、モータ７を制御し、片流れ抑制操舵補助力を生成する。

（作用）
次に、作用を説明する。
図２６は、実施例１２のコントローラ１１で実行される処理の流れを示すブロック図である。
この制御ブロックは、目標トルク演算部１０１と、目標電流演算部１０２と、制御電圧演算部１０３と、駆動電流制御部１０４と、片流れ抑制制御部１０５とから構成されている。
目標トルク演算部１０１では、コントローラ１１は、トルクセンサ５からの操舵トルク及び車速センサ１３からの車速が入力され、予め格納されたアシスト制御マップを参照して必要アシスト量に相当する基本トルク指令値を算出する。

なお、図示しないが、この目標トルク演算部１０１は、操舵トルクに略比例したアシストを発生させて運転者の操舵負荷を低減させる静アシスト部と、モータの慣性補償をする慣性補償アシスト部と、操舵系のダンピングを確保するダンピングアシスト部と、ハンドルの戻りを改善するハンドル戻りアシスト部とから構成されて、前記基本トルク指令値を算出するようになっている。

目標電流演算部１０２では、コントローラ１１は、目標トルク演算部１０１で算出された基本トルク指令値に後述する片流れ抑制制御部１０５で算出された外乱補正量を加算した目標トルクを、モータ７の駆動電流指令値であるモータ電流指令値に換算する。
制御電圧演算部１０３では、コントローラ１１は、目標電流演算部１０２で算出されたモータ電流指令値に基づいて、モータＰＷＭ制御におけるモータ印加電圧指令値を算出する。

駆動電流制御部１０４では、コントローラ１１は、制御電圧演算部１０３で算出されたモータ印加電圧指令値に基づいて、モータ７の駆動回路におけるＦＥＴ等のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、モータ７の駆動電流を制御する。ここで、モータ７の駆動電流は、モータ電流センサ７ａにより検知される電流信号が電流サーボへフィードバックされることで、安定して制御されるようになっている。

［片流れ抑制制御処理］
片流れ抑制制御部１０５では、以下に示す手順で片流れ抑制制御処理を実行する。
先ず、直進走行状態検出部１０５Ａで、コントローラ１１は、車両が直進状態であるか否かを判定する。具体的には、エンコーダ１４で計測した操舵角の絶対値｜θ｜が所定値Ａより小さく、且つヨーレイトセンサ１６で計測したヨーレイトの絶対値｜γ｜が所定値Ｂより小さいか否かを判定する。

そして、｜θ｜＜Ａ、且つ｜γ｜＜Ｂであるときには、ステアリングが中立付近にあり且つヨーレイトがほぼ０であるため、車両が直進状態であると判断して記録フラグ“１”を出力する。一方、｜θ｜≧Ａ、又は｜γ｜≧Ｂであるときには、車両が直進状態ではないと判断して記録フラグ“０”を出力する。
なお、本実施形態では、操舵角及びヨーレイトを用いて直進状態判断を行う場合について説明したが、その他車両挙動である横加速度や車体スリップ、各輪の車輪速度差等を用いることもできる。

次に記録部１０５Ｂで、コントローラ１１は、記録フラグ＝１であるとき、即ち車両が直進状態であるとき、トルクセンサ５で計測した操舵トルクをメモリに記録する。
平均値算出部１０５Ｃでは、コントローラ１１は、メモリに記録された操舵トルクの履歴の平均値を算出し、これを車両の片流れ現象を引き起こす定常外乱の推定値として出力する。

なお、本実施形態では、定常外乱推定値を操舵トルクの履歴の平均値としているが、操舵トルクの履歴の中央値とすることもできる。また、外乱オブザーバ等を用いて定常外乱推定値を求めることもできる。
また、トルク補償量算出部１０５Ｄで、コントローラ１１は、トルクセンサ５で計測された操舵トルクに基づいて、予め格納されたトルク補償量算出マップを参照し、トルク補償量Ｃ１を算出する。

このトルク補償量算出マップは、直進付近で使う操舵トルクの範囲、即ち操舵トルク０付近ではトルク補償量Ｃ１が０に算出され、操舵トルクが正方向へ増加するにつれてトルク補償量Ｃ１は略比例して正方向へ増加し、操舵トルクが負方向へ増加するにつれてトルク補償量Ｃ１は略比例して負方向へ増加するように設定されている。
トルク補償部１０５Ｅでは、コントローラ１１は、平均値算出部１０５Ｃで算出した定常外乱推定値からトルク補償量算出部１０５Ｄで算出したトルク補償量を減算し、その結果を外乱補償部１０５Ｆに出力する。

外乱補償部１０５Ｆでは、コントローラ１１は、トルク補償部１０５Ｅから入力された値にゲインＬ１を積算し、これを外乱補正量（片流れ抑制操舵補助力）として出力する。
ここで、ゲインＬ１は、車速センサ１３で計測された車速に基づいて、予め格納されたゲイン算出マップを参照して算出される。ゲイン算出マップは、停車付近の車速ではゲインＬ１が０に算出され、車速が上がるにつれてゲインＬ１が比例的に１まで増加するように設定されている。これにより、車両走行速度が低いほど、片流れ抑制操舵補助力が小さく設定されることになる。
すなわち、実施例１２では、直進状態での操舵トルクの平均値を車両の片流れ現象を引き起こす定常外乱値とし、操舵補助力を、直進状態での操舵トルクを打ち消す方向へ定常外乱分オフセットする。このとき、操舵トルクの絶対値が大きいほど、上記オフセット量を低下する。

（動作）
次に、実施例１２の動作について説明する。
図２７は、操舵トルクの大きさに応じて上記オフセット量を変更しない場合の操舵トルクに対するモータ電流（アシスト電流）を示す図である。この図２７において、破線は外乱補償前の特性、実線は外乱補償後の特性を示している。また、図２８は、操舵トルクの大きさに応じて上記オフセット量を変更しない場合のタイムチャートであり、（ａ）は操舵トルクの時系列変化、（ｂ）はアシスト電流の時系列変化、（ｃ）はモータ温度の時系列変化である。

図２７に示すように、操舵トルクの大きさにかかわらず操舵補助力を定常外乱分オフセットした場合には、定常外乱による片流れの抑制方向と同一方向へ高トルクの操舵が行われるとき、例えば、外乱補償方向と同一方向へカーブするような走行シーンでの消費電力が大きくなり、燃費が悪化することが懸念される。また、このとき、図２８（ｃ）に示すようにモータ温度も上昇してしまう。その結果、ＥＰＳのモータやコントローラの熱問題から設定されている上限温度により早く達してしまい、アシスト量が低下してしまう。

図２９は、本実施例における操舵トルクに対するモータ電流（アシスト電流）を示す図である。図２９において、破線ａは目標トルク演算部１０１で算出される基本トルク、二点鎖線ｂは平均値算出部１０５ｃで算出される定常外乱値、一点鎖線ｃはトルク補償量算出部１０５Ｄで算出されるトルク補償量Ｃ１である。なお、トルク補償量Ｃ１は外乱補償部１０５Ｆで減算するため、図２９では極性を反転させている。そして、実線ｄは、これら３つの値を加算した最終的なアシスト電流である。

このように、実施例１２では、操舵補助力を直進状態での操舵トルクを打ち消す方向へ定常外乱分オフセットすると共に、操舵トルクの絶対値が大きいほど当該オフセット量を低下するので、操舵トルクとアシスト電流との関係を示すアシスト特性は図３０の実線に示すようになる。したがって、ステアリング中立付近では、定常外乱分の補償を行うような操舵補助力が付加されることにより、直進走行時の車両片流れを抑制することができると共に、高トルクの操舵が行われるほど操舵補助力の増加が抑えられるので、高負荷域での消費電流を抑制することができる。
図３１は、横加速度と操舵トルクとの関係を示す図である。本実施例では、操舵トルクの絶対値が大きいほど上記オフセット量を低下させるので、図３１に示すように、ステアリングの右切りと左切りとで操舵力の差をなくすことができる。

（実施例１２の効果）
次に、効果を説明する。
実施例１２の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（２４）操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクが、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向に大きいほど、片流れ抑制操舵補助力を小さくする。
したがって、車両に片流れ現象を引き起こす定常外乱が入力されている場合で、この定常外乱を抑制する方向に片流れ抑制操舵補助力を付与している場合には、直進走行時の車両片流れを抑制して運転者の違和感を抑制しつつ、定常外乱の抑制方向と同じ方向へ高トルクまで操舵するような場合に、消費電流を抑制して、燃費を向上することができる。また、熱保護回路の頻繁な作動を抑制することができるので、温度上昇を抑制することができる。

（２５）操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクの絶対値が大きいほど、片流れ抑制操舵補助力を小さくするので、操舵角に対する操舵力の左右差をなくすことができ、自然な操舵力特性を得ることができる。
（２６）車両走行速度が低いほど、片流れ抑制操舵補助力を小さくするので、片流れの発生しやすい走行時に当該片流れを抑制する制御を実行することができる。また、車両挙動が発生せず外乱推定が困難である停車時には、片流れ抑制操舵補助力を零に設定することで、誤動作に伴う運転者の違和感を防止することができる。

（実施例１３）
（構成）
実施例１３は、保舵状態から操舵状態となったとき、操舵方向が片流れ抑制操舵補助力の付与方向と一致しているか否かに応じて、当該片流れ抑制操舵補助力を変化させる例である。なお、構成については、図２５に示した実施例１２と同様である。
（作用）
次に、作用を説明する。
図３２は、実施例１３のコントローラ１１で実行される処理の流れを示すブロック図である。なお、図２６に示した実施例１２と同一の処理部分には、同一の符号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。

［片流れ抑制制御処理］
片流れ抑制制御部１０５の操舵角速度算出部１０５Ｇでは、エンコーダ１４で計測された操舵角θを微分して、操舵角速度ｄθを算出する。
保舵状態判断部１０５Ｈでは、コントローラ１１は、操舵角速度算出部１０５Ｇで算出された操舵角速度ｄθに基づいて、運転者によるハンドル１の操作状態が保舵から保舵までの間であるか否かを判断する。この保舵状態判断部１０５Ｈは、先ず、処理部ａで操舵角速度の絶対値｜ｄθ｜が所定値Ｃより小さい保舵状態であるか否かを判断し、次に処理部ｂで処理部ａの処理結果をもとに操舵から保舵へ変わったか否かを判断する。そして、操舵から保舵へ変わった場合に判断フラグを“１”に設定する。

また、処理部ｃで操舵角速度の絶対値｜ｄθ｜が所定値Ｄより小さい保舵状態であるか否かを判断し、処理部ｄで、処理部ｃで保舵状態であると判断され且つ処理部ｂで判断フラグ“１”が出力されているときに“１”、それ以外のときに“０”を出力する。次に、処理部ｅでは、処理部ｄの出力が“０”から“１”に変わったか否かを判断し、“０”から“１”に変わった場合に前記判断フラグを“０”にリセットし、それ以外の場合は“１”を保持する。

処理部ｆでは、処理部ｂ及び処理部ｅの処理結果をもとに、最終的な判断フラグを出力する。つまり、保舵状態判断部１０５Ｈから出力される判断フラグは、運転者によるハンドル操作状態が保舵から保舵までの間であるときに“１”、それ以外では“０”となる。
操舵方向判断部１０５Ｉでは、コントローラ１１は、運転者による操舵方向と外乱入力方向とが一致しているか否かを判断し、一致している場合には１、それ以外では０を出力する。具体的には、トルクセンサ５で計測された操舵トルクの極性（正の場合に１、負の場合に−１）と、外乱推定値の極性（正の場合に１、負の場合に−１）との積をとり、その結果が１、即ち操舵トルクの極性と外乱推定値の極性とが一致している場合に“１”、それ以外の場合に“０”を出力する。

応答性補償判断部１０５Ｊでは、コントローラ１１は、保舵状態判断部１０５Ｈと操舵方向判断部１０５Ｉとの出力結果の積を出力する。つまり、この応答性補償判断部１０５Ｊからは、保舵から保舵までの間に、運転者により外乱補償方向（片流れ抑制操舵補助力の付与方向）とは逆方向の操舵が行われた場合に“１”、それ以外の場合に“０”が出力される。

応答性補償量算出部１０５Ｋでは、応答性補償判断部１０５Ｊの出力結果が１である場合に、所定の一定値を応答性補償量として出力する。
すなわち、実施例１３では、直進状態での操舵トルクの平均値を車両の片流れ現象を引き起こす定常外乱値とし、操舵補助力を、直進状態での操舵トルクを打ち消す方向へ定常外乱分オフセットする。このとき、保舵から保舵までの間に、運転者により直進状態での操舵トルクを打ち消す方向とは逆方向の操舵が行われた場合には、外乱補償量を所定量（応答性補償量）低下させる。

（動作）
次に、実施例１３の動作について説明する。
図３３は、操舵状態変化に伴うアシストトルク変化を示すタイムチャートである。ここで、（ａ）は応答性補償を行わない場合のタイムチャート、（ｂ）は本実施例の応答性補償を行った場合のタイムチャートである。
定常外乱による片流れを抑制する制御が行われている状態において、ステアリングを中立位置に保持した保舵状態から、運転者が時刻ｔ１で外乱補正量の付加方向と同じ方向へ操舵したものとする。この場合には、図３３（ａ）のａ部及び図３３（ｂ）のｂ部に示すように、アシスト電流が流れると同時にアシストトルクが発生し、操舵応答性の良い自然な操舵特性が得られる。

ところで、定常外乱による片流れを抑制する制御が行われているとき、モータのトルクは、常時、定常外乱を抑制する方向に発生している。このとき、減速機は所定の方向へ力を発生するように押し付けられた状態となっている。一般に、減速機には所定のガタ、所謂バックラッシが存在するため、一定方向に所定の力が加えられている状態から反対方向へ力が加えられると、力の伝達がされない時間が存在してしまう。

したがって、時刻ｔ２で外乱補正量の付加方向とは異なる方向へ操舵されたとき、応答性補償を行わない場合には、図３３（ａ）のｃ部に示すように、アシスト電流が流れても減速機のガタ分動いてからアシストトルクが発生することになり、操舵アシストが遅れてしまう。その結果、ステアリングの右切りと左切りとで操舵応答性に差がついてしまうことになる。

これに対して、実施例１３では、保舵状態から外乱補正量の付加方向とは異なる方向へ操舵されたときに、所定の応答性補正量で外乱補正量を補正する。
したがって、時刻ｔ２で外乱補正量の付加方向とは異なる方向へ操舵された場合には、片流れ抑制制御のためのアシスト電流が所定量小さくされて、図３３（ｂ）のｄ部に示すように、操舵応答性を向上することができる。その結果、操舵応答性を左右で平準化することができる。
なお、本実施例においては、保舵状態判断部１０５Ｈが保舵状態検出手段を構成している。

（実施例１３の効果）
次に、効果を説明する。
実施例１３の車両用操舵装置にあっては、以下の効果が得られる。
（２７）保舵状態から直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向とは逆方向への操舵入力があったとき、片流れ抑制操舵補助力を、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向への操舵入力があったときより小さくするので、減速機のガタが存在することに起因する操舵応答性の遅れを改善して、操舵応答性が左右で平準化された自然な操舵特性とすることができる。

（応用例）
なお、上記実施例１３においては、応答性補正量を操舵トルクの微分値に基づいて算出することもできる。
図３４は、応答性補正量を操舵トルクの微分値に基づいて算出する場合のコントローラ１１で実行される処理の流れを示すブロック図である。なお、図３２に示した実施例１３と同一の処理部分には、同一の符号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。
操舵方向判断部１０５Ｌでは、運転者による操舵方向と外乱入力方向とが一致しているか否かを判断し、一致している場合には１、それ以外では−１を出力する。具体的には、トルクセンサ５で計測された操舵トルクの極性（正の場合に１、負の場合に−１）と、外乱推定値の極性（正の場合に１、負の場合に−１）との積をとり、その結果を出力する。

トルク変化速度算出部１０５Ｍでは、トルクセンサ５で計測された操舵トルクを微分して、操舵トルクの変化速度を算出する。
応答性補正量算出部１０５Ｎでは、操舵トルクの微分値と操舵方向判断部１０５Ｌの出力結果との積を、応答性補正量として出力する。
この場合にも、保舵から保舵までの間に外乱補償方向とは逆方向に操舵されたとき、操舵トルク微分値がアシスト電流に加算されるので、操舵トルク微分値に応じてアシストトルクが急激に立ち上がり、上述した実施例１３と同様に、操舵応答性を改善することができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜１３に基づいて説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
実施例１では、直進走行状態検出器１２が直進中であると判断したときの操舵トルクの履歴を計測することとしたが、直進走行状態検出器１２を用いず、常に操舵トルクの履歴を計測し、その履歴データを頻度分布として処理したときの頻度ピークを車両起因により発生する片流れトルクと判断することもできる。

実施例２において、車両特性としてステアリングを中立位置に固定することで確実に直進することが確認されている車両(つまり、片流れによるトルクは発生しても、操舵角度の中立ずれはない車両)の場合には、所定操舵角の算出過程を省略し、操舵角ゼロのときの操舵トルク履歴の平均値を、片流れの抑制に必要な補正トルクとすることもできる。

また、実施例２では、「所定操舵角時の操舵トルクを計測する」としたが、これを「ある一定時間、所定操舵角が継続した時の操舵トルクを計測する」とすることで、旋回中に瞬間的に舵角が一致した場合などを除去できるため、履歴データの信頼性を上げることができる。
実施例２では、操舵角の平均値から車両の直進状態を判断したが、操舵角に代えて、ヨーレイトなど他の物理量を用いることも可能である。

実施例７では、操舵角と操舵角速度が共にゼロまたはゼロ近傍の所定値である時間が所定時間継続したときの操舵角を、車両を直進させるための所定操舵角とする例を示したが、操舵角がゼロまたはゼロ近傍の所定値である時間が所定時間継続したときの操舵角を、所定操舵角とすることもできる。
実施例１〜１３では、ＥＰＳ(電動パワーステアリング)による前輪の操舵アシスト例を示したが、制駆動力を用いたＤＹＣや各輪左右独立制御、後輪操舵など、車両の操舵が可能な他のシステムにおいても応用可能である。

実施例１の車両用操舵装置の構成を示す図である。 実施例１のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の片流れ抑制作用を示す操舵角−操舵トルク関係図である。 実施例２の車両用操舵装置の構成を示す図である。 実施例２のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。 図５のステップＳ２０１で実行される所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の片流れ抑制作用を示す操舵角−操舵トルク関係図である。 実施例３のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３の片流れ抑制作用を示す操舵角−操舵トルク関係図である。 実施例４の車両用操舵装置の構成を示す図である。 実施例４のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例４の片流れ抑制作用を示す操舵角−操舵トルク関係図である。 実施例５の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートである。 操舵角履歴の頻度分布を示す図である。 実施例６の車両用操舵装置の構成を示す図である。 実施例６の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例７の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例８の所定操舵角算出制御処理の流れを示すフローチャートである。 操舵トルク履歴の頻度分布を示す図である。 操舵トルク履歴の頻度分布を示す図である。 実施例９の車両用操舵装置の構成を示す図である。 実施例１０の車両用操舵装置の構成を示す図である。 実施例１０のコントローラ１１で実行される片流れ抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１１のコントローラ１１で実行される操舵補助力修正制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１２の車両用操舵装置の構成を示す図である。 実施例１２のコントローラ１１で実行される処理の流れを示すブロック図である。 操舵トルクの大きさに応じてオフセット量を変更しない場合の操舵トルク−アシスト電流関係図である。 操舵トルクの大きさに応じてオフセット量を変更しない場合のタイムチャートである。 実施例１２の片流れ抑制作用を示す操舵トルク−アシスト電流関係図である。 実施例１２の片流れ抑制作用を示す操舵トルク−アシスト電流関係図である。 実施例１２の横加速度−操舵トルク関係図である。 実施例１３のコントローラ１１で実行される処理の流れを示すブロック図である。 実施例１３の片流れ抑制作用を示すタイムチャートである。 実施例１３のコントローラ１１で実行される処理の他の例を示すブロック図である。

符号の説明

１ ハンドル
２ 前輪
３ 舵取り機構
４ ステアリングシャフト
５ トルクセンサ
６ 減速器
７ モータ
８ ピニオン
９ ラック
１０ タイロッド
１１ コントローラ
１２ 直進走行状態検出器
１３ 車速センサ
１４ エンコーダ
１５ スイッチ
１６ ヨーレイトセンサ
１７ 横加速度センサ
１８ ラック軸力センサ

Claims (19)

1. 操舵入力手段から操向輪に至る操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与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、
   車両の直進走行状態を検出する直進走行状態検出手段と、
   前記操舵入力手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   直進走行状態を維持するための操舵角を算出する直進維持操舵角算出手段と、
   運転者の保舵状態を検出する保舵状態検出手段と、
   運転者が前記操舵入力手段を所定値以上の力で保舵している場合には、直進走行状態を維持する操舵角での操舵トルクの履歴に基づいて、直進走行状態を維持する操舵角での操舵トルクをゼロまたはゼロに近づくように片流れ抑制操舵補助力を制御し、運転者が前記操舵入力手段を所定値未満の力で軽保舵している場合、または前記操舵入力手段から手を離している場合には、操舵トルクがゼロ近傍の所定値以下であったときの操舵角履歴の平均値が、直進走行状態を維持するための操舵角に近づく方向へ片流れ抑制操舵補助力を制御する２つのロジックを用いて前記片流れ抑制操舵補助力を制御する片流れ抑制制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記直進維持操舵角算出手段は、操舵角の履歴の平均値を、前記直進を維持するための操舵角とすることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記直進維持操舵角算出手段は、操舵角の履歴を頻度分布として処理し、その頻度ピーク時の操舵角を、前記直進を維持するための操舵角とすることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
   車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   を備え、
   前記直進維持操舵角算出手段は、ヨーレイトと横加速度が共にゼロ近傍の所定値以下のときの操舵角を、前記直進を維持するための操舵角とすることを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記直進維持操舵角算出手段は、操舵角がゼロ近傍の所定値以下である状態が所定時間継続したときの操舵角を、前記直進を維持するための操舵角とすることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   運転者もしくは車両整備者が操作し、前記操舵補助力の中立点を設定するスイッチを備え、
   前記片流れ抑制制御手段は、前記スイッチが操作されたときの操舵トルクを前記片流れ抑制操舵補助力とすることを特徴とする車両用操舵装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記片流れ抑制制御手段は、他の操舵力補助制御とはソフトウェア的に独立して前記片流れ抑制操舵補助力を制御することを特徴とする車両用操舵装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記片流れ抑制制御手段は、２つのロジックから算出される片流れ抑制操舵補助力に対し、それぞれのロジックで用いた履歴数に応じた重み付けを行った上で、両者の平均値を片流れ抑制操舵補助力とすることを特徴とする車両用操舵装置。
9. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記片流れ抑制制御手段は、操舵トルクの履歴から前記片流れ抑制操舵補助力を算出する際、操舵トルクの履歴を頻度分布として処理し、この頻度ピークを前記片流れ抑制操舵補助力とすることを特徴とする車両用操舵装置。
10. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、操舵トルクの履歴から前記片流れ抑制操舵補助力を算出する際、操舵トルクの履歴を頻度分布として処理し、この頻度分布の分散値に応じて前記片流れ抑制操舵補助力に重み付けを行うことを特徴とする車両用操舵装置。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、操舵角の履歴から前記片流れ抑制操舵補助力を算出する際、操舵角の履歴を頻度分布として処理し、この頻度分布の分散値に応じて前記片流れ抑制操舵補助力に重み付けを行うことを特徴とする車両用操舵装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記操舵トルク検出手段として、ステアリングコラム上で運転者の入力操舵トルクを計測するセンサと、路面反力によるトルクを計測するセンサの少なくとも一方を用いることを特徴とする車両用操舵装置。
13. 請求項１２に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、前記操舵トルクとして前記路面反力によるトルクを用いて算出した前記片流れ抑制操舵補助力を付与したときの前記運転者の入力操舵トルクに基づいて、前記片流れ抑制操舵補助力の妥当性を確認し、妥当でない場合には、片流れ抑制操舵補助力を修正することを特徴とする車両用操舵装置。
14. 請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、前記片流れ抑制操舵補助力を一時的に増減させたときの車両挙動変化に基づいて、片流れ抑制操舵補助力の妥当性を判定し、妥当でない場合には、片流れ抑制操舵補助力を修正することを特徴とする車両用操舵装置。
15. 請求項１４に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、軽操舵時もしくは手放し時で、かつ車両走行速度が低いとき、前記片流れ抑制操舵補助力の妥当性を確認することを特徴とする車両用操舵装置。
16. 請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクが、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向へ大きいほど、当該片流れ抑制操舵補助力を小さくすることを特徴とする車両用操舵装置。
17. 請求項１６に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクの絶対値が大きいほど、前記片流れ抑制操舵補助力を小さくすることを特徴とする車両用操舵装置。
18. 請求項１〜請求項１７の何れか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、保舵状態から直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向とは逆方向への操舵入力があったとき、前記片流れ抑制操舵補助力を、直進走行時の操舵トルクを打ち消す方向への操舵入力があったときより小さくすることを特徴とする車両用操舵装置。
19. 請求項１〜請求項１８のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記片流れ抑制制御手段は、車両走行速度が低いほど、前記片流れ抑制操舵補助力を小さくすることを特徴とする車両用操舵装置。

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