JP5464292B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいてトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、ステアリング機構に与える操舵補助力を発生する電動モータと、前記トルク指令値に基づいて電動モータを制御するモータ制御手段とを備えた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。
この種の電動パワーステアリング装置では、搭載対象車両が大型化することにより、電動パワーステアリング装置の高出力化が進み、モータトルクが増大すると共に大電流化が加速している。

このように、電動パワーステアリング装置の高出力化が進むと、電動パワーステアリング装置を停止させた状態での手動操舵時に必要な操舵トルクが大きくなって、操舵が困難となる状況となっている。
従来、操舵トルクセンサ等の異常が発生した場合、電動パワーステアリング装置を停止させて安全を確保するようにしていたが、手動操舵に必要な操舵トルクが大きくなりすぎて操舵が困難となっているので、操舵トルクセンサ等の異常が発生した場合でも電動モータを駆動制御して操舵補助力の発生を継続することが望まれている。

このため、従来、操舵トルクセンサが故障した場合に、操舵トルク推定手段で車速信号と操舵角信号とに基づいて操舵トルクを推定し、推定した操舵トルクに基づいて電動機の駆動制御をするようにした電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３３９０３３３号公報（第１頁、図２）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、車速信号と操舵角信号とに基づいて操舵トルクを推定し、推定した操舵トルクに基づいて電動モータの駆動制御をするので、推定した操舵トルクで運転者の手放しなどの操舵状態を正しく認識することができず、ステアリングホイールが勝手に切込んでしまうなど運転者の意に反する操舵状態となって、ただでさえ操舵トルクセンサの故障により電動パワーステアリング装置の異常を表す警報ランプが点灯して運転者に不安感を与えている状態なので、運転者により大きな違和感を与えるという未解決の課題がある。

しかも、操舵トルクの推定に、路面からの反力を考慮していないため、路面摩擦係数が低い路面等のトルク推定モデルで考慮されていない状態に陥ると、正しくトルクを推定することができなくなるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、路面から実際に発生した反力を考慮して操舵補助力の発生を継続す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、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、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、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて第１のトルク指令値を演算する第1のトルク指令値演算手段と、前記ステアリング機構に与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルク検出手段の異常を検出するトルク検出部異常検出手段と、
車両の左右の車輪回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、
該車輪回転速度検出手段で検出した車輪回転速度に基づいて第２のトルク指令値を演算する第２のトルク指令値演算手段と、
前記トルク検出部異常検出手段で前記トルク検出手段の異常を検出したときに、前記第１のトルク指令値演算手段に代えて、前記第２のトルク指令値演算手段を選択して前記モータ制御手段に第２のトルク指令値を出力する異常時切換手段とを備え、
前記第２のトルク指令値演算手段は、前記車輪回転速度に基づいて前記ステアリング機構に路面側から伝達される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、該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にゲインを乗算して前記第２のトルク指令値を演算するゲイン調整手段とを備え、
前記セルフアライニング推定手段は、前記車輪回転速度検出手段で検出した前記左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて、車速に応じた左右の車輪回転速度差ΔＶｗを算出し、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗをもとに、セルフアライニングトルク算出マップを参照してセルフアライニングトルクＳＡＴｉを算出するものであり、
前記セルフアライニングトルク算出マップは、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが零である状態では、セルフアライニングトルクＳＡＴが“０”であり、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが正値となると、セルフアライニングトルクＳＡＴが増加し、その後前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが所定値ΔＶｗ１以上となると、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗの増加に応じてセルフアライニングトルクＳＡＴの増加率が徐々に低下する特性線に設定され、一方、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが負値となると、セルフアライニングトルクＳＡＴが“０”より左右の車輪回転速度差ΔＶｗが所定値−ΔＶｗ１となるまでは減少し、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが所定値−ΔＶｗ１を越えるとセルフアライニングトルクＳＡＴの減少率が徐々に減少する特性曲線に設定されている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、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗは、下記（１）式により求められることを特徴としている。
ΔＶｗ＝（ＶｗＬ−ＶｗＲ）／｛（ＶｗＬ＋ＶｗＲ）／２｝・・・（１）

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又は２に係る発明において、前記ゲイン調整手段は、モータ回転情報検出手段で検出したモータ回転情報に基づいて、前記車輪回転速度検出手段で検出した左右の車輪回転速度に基づいて算出した車速及び車速検出手段で検出した車速の一方に基づいて、モータ回転情報検出手段で検出したモータ回転情報と前記車輪回転速度検出手段で検出した左右の車輪回転速度と基づいて、あるいは前記車輪回転速度検出手段で検出した左右の車輪回転速度に基づいて調整ゲインを算出し、算出された前記調整ゲインを前記セルフアライニングトルクに乗算して前記第２のトルク指令値を演算することを特徴としている。

本発明によれば、第２のトルク指令値演算手段で、車輪回転速度に基づいてトルク指令値を演算するので、操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、路面状況を考慮した正確なトルク検出値を求めることができ、操舵トルク検出手段の故障後も操舵補助制御を運転者に違和感を与えることなく継続することができるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 本発明に係るコントローラの具体例を示すブロック図である。 コントローラを構成するセルフアライニングトルク推定部の具体的構成を示すブロック図である。 セルフアライニングトルク初期推定値算出マップを示す特性線図である。 マイクロコンピュータで実行するトルクセンサ異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。 マイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示すコントローラの具体例を示すブロック図である。 操舵状態感応ゲイン設定部の具体的構成を示すブロック図である。 操舵状態感応ゲイン設定部に適用する操舵状態感応ゲイン算出マップを示す特性線図である。 車速感応ゲイン設定部に適用する車速感応ゲイン算出マップを示す特性線図である。 セルフアライニングトルクゲイン設定部の具体的構成を示すブロック図である。 図１１のセルフアライニングトルク演算部の具体的構成を示すブロック図である。 図１１のゲイン算出部に適用するセルフアライニングトルクゲイン算出マップを示す特性線図である。 駆動輪スリップゲイン設定部の具体的構成を示すブロック図である。 駆動輪スリップゲイン設定部に適用する駆動輪スリップゲイン算出マップを示す特性線図である。 トルク制限値設定部に適用する車速制限値算出マップ及びモータ角速度制限値算出マップを示す特性線図である。 左側車輪のタイヤ径が大きい場合の車輪車両挙動を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態のマイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を示すセルフアライニングトルク推定部の具体的構成を示すブロック図である。 実際のセルフアライニングトルクに対するセルフアライニングトルク初期推定値のヒステリシス特性を示す特性線図である。 本発明の第４の実施形態を示すコントローラのブロック図である。 第４の実施形態におけるセルフアライニングトルク推定部の具体例を示すブロック図である。 車両横滑り角算出マップを示す特性線図である。 セルフアライニングトルク初期推定値算出マップを示す特性線図である。 第３の実施形態を第２の実施形態に適用した場合の全体構成図である。 第４の実施形態を第２の実施形態に適用した場合の全体構成図である。

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、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、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で車両幅方向の直進運動に変換されて左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。

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に連結した減速機構１１と、この減速機構１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての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、減速機構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内に操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ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、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出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、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、操舵トルクセンサ１４からのトルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速Ｖｓ、電動モータ１２に流れるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗ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θ及び車輪回転速度センサ１８Ｌ，１８Ｒで検出した車両の左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲも入力される。

コントローラ１５では操舵トルクセンサ１４が正常である状態では、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖｓに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる電流指令値としての第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を算出し、算出した操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１に対して回転角θに基づいて算出するモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいて各種補償処理を行ってから電動モータ１２を駆動制御する。また、操舵トルクセンサ１４が異常であるときには、左右の従動輪の車輪回転速度ＶｗＬ及ＶｗＲに基づいて第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、この第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２に基づいて電動モータ１２を駆動制御する。

すなわち、コントローラ１５は、図２に示すように、回転角センサ１７で検出したモータ回転角θに基づいてモータ角速度ω及びモータ角加速度αを演算する回転情報演算部２０と、操舵補助トルク指令値を演算する操舵補助トルク指令値演算部２１と、この操舵補助トルク指令値演算部２１で演算したトルク指令値Ｉｒｅｆを補償するトルク指令値補償部２２と、この指令値補償部２２で補償された補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′の最大電流を制限する電流制限部２３と、この電流制限部２３で電流制限された補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″に基づいてモータ電流を生成して電動モータ１２を駆動制御するモータ駆動回路２４とで構成されている。

回転情報演算部２０は、回転角センサ１７で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出するモータ角速度演算部２０１と、このモータ角速度演算部２０１で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出するモータ角加速度演算部２０２とを備えている。

操舵補助トルク指令値演算部２１は、操舵トルクセンサ１４から入力される操舵トルクＴと車速センサ１６から入力される車速Ｖｓとに基づいて第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を演算する第１の操舵補助トルク指令値演算部３１と、左右の車輪回転速度を検出する車輪回転速度センサ１８から入力される車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を演算する第２の操舵補助トルク指令値演算部３２と、操舵トルクセンサ１４の異常を検出するトルクセンサ異常検出部３３と、該トルクセンサ異常検出部３３から出力される異常検出信号に基づいて前記第１の操舵補助トルク指令値演算部３１及び第２の操舵補助トルク指令値演算部３２の何れかを選択する異常時切換手段としての指令値選択部３４と、指令値選択部３４で選択した指令値の急激な変化を抑制するレートリミット３５とを備えている。

第１の操舵補助トルク指令値演算部３１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｓをもとに図２中に示す操舵補助トルク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トルク指令値Ｉｒｅｆｂを算出するトルク指令値算出部３１１と、このトルク指令値算出部３１１から出力される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂの位相補償を行って位相補償値Ｉｒｅｆｂ′を算出する位相補償部３１２と、操舵トルクセンサ１４から入力される操舵トルクＴに基づいてステアリング中立付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現するように、操舵トルクＴを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出するセンタ応答性改善部３１３と、位相補償部３１２の位相補償出力とセンタ応答性改善部３１３のセンタ応答性改善指令値Ｉｒとを加算して第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を算出する加算器３１４とを備えている。

ここで、トルク指令値算出部３１１で参照する操舵補助トルク指令値算出マップは、図２中に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂをとると共に、車速Ｖｓ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ている。
第２のトルク指令値演算部３２は、ステアリング機構に路面から伝達される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してのセルフアライニングトルク推定部３２Ａと、このセルフアライニングトルク推定部３２１で推定したセルフアライニングトルクＳＡＴに“１”未満のゲインで増幅して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出するゲイン調整手段としての増幅部３２Ｂとで構成されている。

セルフアライニングトルク推定部３２Ａは、図３に示すように、車輪回転速度センサ１８Ｌ及び１８Ｒから入力される車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいてセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを推定するセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）初期推定部３２１と、このセルフアライニングトルク推定部３２１で推定したセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉのノイズを除去するローパスフィルタ３２２と、車輪回転速度センサ１８Ｌ及び１８Ｒから入力される車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲを加算する加算器３２３と、車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲの加算値の１／２を算出して車速相当値Ｖｓ′を算出する平均値算出部３２４と、この平均値算出部３２４で算出した車速相当値Ｖｓ′に基づいてローパスフィルタ３２２から出力されるノイズ除去されたセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴ′の位相補正を行ってセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを算出する位相補正部３２５とを備えている。

ここで、セルフアライニングトルク初期推定部３２１では、車輪回転速度センサ１８Ｌ及び１８Ｒで検出された車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて下記（１）式の演算を行って、車速に応じた左右の車輪回転速度差ΔＶｗを算出する。
ΔＶｗ＝（ＶｗＬ−ＶｗＲ）／｛（ＶｗＬ＋ＶｗＲ）／２｝ …………（１）
次いで、左右の車輪回転速度差ΔＶｗをもとに、図４に示すセルフアライニングトルク算出マップを参照してセルフアライニングトルクＳＡＴｉを算出する。

このセルフアライニングトルク算出マップは、図４に示すように、左右車輪回転速度差ΔＶｗが零である状態即ち直進走行状態では、セルフアライニングトルクＳＡＴが“０”であり、これより左右の車輪回転速度差ΔＶｗが正値即ち右旋回状態となると、セルフアライニングトルクＳＡＴが増加し、その後左右の車輪回転速度差ΔＶｗが所定値ΔＶｗ１以上となると、左右車輪回転速度差ΔＶの増加に応じてセルフアライニングトルクＳＡＴの増加率が徐々に低下する特性線に設定され、同様に、左右の車輪回転速度差ΔＶｗが負値になると、セルフアライニングトルクＳＡＴが“０”より左右車輪回転速度差ΔＶｗが所定値−ΔＶｗ１となるまでは減少し、左右車輪回転速度差ΔＶｗが所定値−ΔＶｗ１を越えるとセルフアライニングトルクＳＡＴの減少率が徐々に減少する特性曲線に設定されている。

また、トルクセンサ異常検出部３３は、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴが入力され、この操舵トルクＴが車両の走行時に所定時間以上変化しない状態が継続した場合、操舵トルクＴが予め設定した天絡による異常設定値を超えた状態が所定時間以上継続した場合、操舵トルクＴが予め設定した地絡による異常閾値未満の状態を所定時間以上継続した場合等の操舵トルクセンサ異常検出条件を満足した場合に、異常検出信号Ｓａを例えば論理値“１”に設定し、上記操舵トルクセンサ異常検出条件を満足していないときに異常検出信号Ｓａを論理値“０”に設定する。

さらに、指令値選択部３４は、トルクセンサ異常検出部３３から出力される異常検出信号Ｓａが論理値“０”であるときに、前述した第１のトルク指令値演算部３１で演算した第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を選択し、異常検出信号Ｓａが論理値“１”であるときに、前述した第２のトルク指令値演算部３２で演算した第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を選択し、選択した第１のトルク指令値Ｉｒｅｆ１又は第２のトルク指令値Ｉｒｅｆ２をトルク指令値Ｉｒｅｆとしてレートリミッタ３５でトルク指令値Ｉｒｅｆの急激な変化を抑制してから後述する加算器４６に出力する。

指令値補償部２２は、回転情報演算部２０のモータ角速度演算部２０１で演算されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部４３と、回転情報演算部２０のモータ角加速度演算部２０２で演算されたモータ角加速度α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４４とを少なくとも有する。

ここで、収斂性補償部４３は、モータ角速度演算部２０１で算出されたモータ角速度ω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ωに収斂性制御ゲインＫｃを乗じて収斂性補償値Ｉｃを算出する。
そして、慣性補償部４４で算出された慣性補償値Ｉｉと収斂性補償部４３で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器４５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が加算器４６で前述した操舵補助トルク指令値演算部２１から出力される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆに加算されて補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′が算出され、この補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′が電流制限部２３に出力される。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、操舵トルクセンサ１４が正常状態であるものとすると、トルク指令値演算部２１に設けられたトルクセンサ異常検出部３３において操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴがトルクセンサ異常検出条件を満足しないことにより、論理値“０”の異常検出信号Ｓａが指令値選択部３４に出力される。このため、指令値選択部３４で第１の操舵補助トルク指令値演算部３１が選択されて、この第１の操舵補助トルク指令値演算部３１から出力される第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１が操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして加算器４６に出力される。

このとき、車両がステアリングホイール１を直進状態の中立位置として停車しているものとする。この状態でステアリングホイール１が操舵されていない場合には、操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴが“０”であり、車速Ｖｓも“０”であるので、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１のトルク指令値算出部３１１で操舵トルクＴ及び車速Ｖｓをもとに操舵補助トルク指令値算出マップを参照したときに操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂが“０”となり、第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１も“０”となる。

このとき、電動モータ１２も停止しているため、回転情報演算部２０のモータ角速度演算部２０１で演算されるモータ角速度ω及びモータ角加速度演算部２０２で演算されるモータ角加速度αが共に“０”であるので、収斂性補償部４３で算出される収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償部４４で算出される慣性補償値Ｉｉも“０”となるため、指令補償値Ｉｃｏｍも“０”となり、加算器４６から出力される補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′も“０”となる。

このため、電流制限部２３から出力される補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″も“０”となり、モータ駆動回路２４から出力されるモータ駆動電流も“０”を継続して電動モータ１２が停止状態を継続する。
この車両の停車状態で、ステアリングホイール１を操舵して所謂据え切りを行うと、これに応じて操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴが比較的大きな値となることにより、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１が操舵トルクＴに応じて急増する。

この状態でも電動モータ１２が停止しているので、モータ角速度ω及びモータ角加速度αも“０”を継続し、指令値補償部２２の収斂性補償部４３で算出される収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償部４４で算出される慣性補償値Ｉｉも“０”を維持し、指令補償値Ｉｃｏｍも“０”となる。
このため、加算器４６から操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆがそのまま電流制限部２３に供給され、この電流制限部２３から最大値が制限された補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″がモータ駆動回路２４に出力される。

したがって、モータ駆動回路２４から補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″に応じたモータ駆動電流が電動モータ１２に出力されて、この電動モータ１２が回転駆動され、操舵トルクＴに応じた操舵補助力を発生する。
この電動モータ１２で発生された操舵補助力は、減速機構１１を介してステアリングホイール１からの操舵力が伝達されたステアリングシャフト２に伝達されることにより、操舵力及び操舵補助力がステアリングギヤ機構８で車幅方向の直線運動に変換されてタイロッド９を介して左右の転舵輪ＷＬ，ＷＲが転舵されて、軽い操舵トルクで転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵することができる。

そして、電動モータ１２が駆動制御されることにより、回転情報演算部２０のモータ角速度演算部２０１で演算されるモータ角速度ω及びモータ角加速度演算部２０２で演算されるモータ角加速度αが増加する。これにより、指令値補償部２２で収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償値Ｉｉが算出され、これらが加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、これが加算器４６に供給されることにより、操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆに指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′が算出される。このように、指令値補償部２２で指令値補償処理が行われると共に、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１のセンタ応答性改善部３１３で、操舵トルクＴを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行い、位相補償部３１２で第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１に対して位相補償を行う。

また、車両を発進させた場合には、車速センサ１６で検出する車速Ｖｓの増加に応じて、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１におけるトルク指令値算出部３１１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂが減少することにより、車両の走行状態に応じた最適な操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１が設定されて、車両の走行状態に応じた最適な操舵補助制御が行われる。

ところが、車両の走行中に、操舵トルクセンサ１４が異常状態となって、トルクセンサ異常検出部３３で、操舵トルクＴが操舵トルクセンサ異常検出条件を満足する状態となると、このトルクセンサ異常検出部３３から論理値“１”の異常検出信号Ｓａが指令値選択部３４に出力されることにより、この指令値選択部３４で上述した第１の操舵補助トルク指令値演算部３１に代えて第２の操舵補助トルク指令値演算部３２が選択される。

このとき、第２の操舵補助トルク指令値演算部３２では、左右の車輪ＷＬ及びＷＲの車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲを車輪回転速度センサ１８Ｌ及び１８Ｒで検出し、検出した車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲがセルフアライニングトルク推定部３２Ａに供給される。このため、セルフアライニングトルク推定部３２Ａの平均値算出部３２４で車速相当値Ｖｓ′が算出されるとともに、セルフアライニングトルク初期推定部３２１で、左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて前記（１）式の演算を行なって車輪回転速度差ΔＶｗを算出し、算出した車輪回転速度差ΔＶｗをもとに図４のセルフアライニングトルク算出マップを参照してセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを推定する。

そして、推定したセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉに対してローパスフィルタ３２２でローパスフィルタ処理されることにより、ノイズが除去されたセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉ′が得られ、このセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉ′に位相補正部３２５で車速相当値Ｖｓ′によって位相補正を行なうことにより、セルフアライニングトルク推定値を演算し、さらにゲインＫを乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。
この車両の走行中で、直進走行状態にあるときには、前記（１）式で算出される車輪回転速度差ΔＶｗが“０”であることからセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉも“０”となって、電動モータ１２は停止状態を維持する。

しかしながら、直進走行状態からステアリングホイール１を操舵して旋回走行状態に移行すると、その旋回走行状態の旋回半径に応じて左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに差を生じる。このため、車輪回転速度差ΔＶｗは、車速Ｖｓが低い状態では、分子となる左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲの差が極めて小さいことから比較的小さな値となって、セルフアライニングトルク初期推定部３２１で図４のセルフアライニングトルク初期推定値算出マップを参照して算出されるセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉが比較的小さい値となる。このセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉがローパスフィルタ３２２でローパス処理され、位相補正部３２５で車速相当値Ｖｓ′による位相補正が行なわれることにより、車両走行時にステアリングギヤ機構８のラック軸に路面から入力されるセルフアライニングトルクＳＡＴを正確に推定することができる。

そして、この推定されたセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを増幅部３２Ｂで増幅することにより、セルフアライニングトルクＳＡＴを考慮した第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、これが指令値選択部３４を介し、レートリミッタ３５を介して加算器４６に供給されるので、この加算器４６で指令補償値Ｉｃｏｍを加算した補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′を電流制限部２３に供給し、この最大電流が制限された補償後補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″をモータ駆動回路２４に供給することにより、このモータ駆動回路２４でセルフアライニングトルクＳＡＴを考慮した操舵補助力を発生させ、操舵補助制御を継続することができる。

また、車両の車速Ｖｓが速い場合には、左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲの差が大きな値となることから、前記（１）式で算出される車輪回転速度差ΔＶｗが大きな値となり、これに応じて、セルフアライニングトルク初期推定部３２１で図４のセルフアライニングトルク初期推定値算出マップを参照して算出されるセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉが比較的大きい値となる。このセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉがローパスフィルタ３２２でローパス処理され、位相補正部３２５で車速相当値Ｖｓ′による位相補正が行なわれることにより、車両走行時にステアリングギヤ機構８のラック軸に路面から入力されるセルフアライニングトルクＳＡＴを正確に推定することができる。

そして、この推定されたセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを増幅部３２Ｂで増幅することにより、セルフアライニングトルクＳＡＴを考慮した第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、これが指令値選択部３４を介し、レートリミッタ３５を介して加算器４６に供給される。したがって、モータ駆動回路２４で、セルフアライニングトルクＳＡＴを考慮した操舵補助力を発生させ、操舵補助制御を継続することができる。

このように上記実施形態によると、操舵トルクセンサ１４が異常状態となったときに、セルフアライニングトルク推定部３２Ａで路面からの反力を推定して、反力に応じて必要な第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、この第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２に基づいて電動モータ１２を駆動制御するので、電動モータ１２で路面からの反力に応じた操舵補助力を発生することができ、操舵トルクセンサ１４が異常となった後も操舵に必要な操舵補助制御を継続することができる。したがって、路面からの反力を考慮しているので、路面摩擦係数が低い降雨路、凍結路、積雪路等を走行する場合でも、操舵角φの変化に応じて最適な操舵補助力を発生させることができる。

また、他のアンチロックブレーキシステムに使用される車輪回転速度センサ１８Ｌ及び１８Ｒを使用してセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを算出するので、部品点数の増加を抑制して、コストを低減することができる。
さらにまた、上記第１の実施形態においては、コントローラ１５をハードウェアで構成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、マイクロコンピュータを適用して、回転情報演算部２０、操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、電流制限部２３、モータ駆動回路の機能をソフトウェアで処理することもできる。この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図５に示す操舵トルクセンサ異常検出処理及び図６に示す操舵補助制御処理を実行するようにすればよい。

ここで、操舵トルクセンサ異常検出処理は、図５に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴを読込み、次いでステップＳ２に移行して、読込んだ操舵トルクＴが前述したトルクセンサ異常検出部３３に設定されたトルクセンサ異常検出条件を満足するか否かを判定し、トルクセンサ異常検出条件を満足しない場合には、操舵トルクセンサ１４が正常であると判断してステップＳ３に移行し、トルクセンサ異常フラグＦａを操舵トルクセンサ１４が正常であることを表す“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了し、トルクセンサ異常検出条件を満足した場合には、操舵トルクセンサ１４が異常であると判断してステップＳ４に移行し、トルクセンサ異常フラグＦａを操舵トルクセンサ１４が異常であることを表す“１”にセットしてからタイマ割込処理を終了する。

また、操舵補助制御処理は、図６に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１１で、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、車輪回転速度センサ１８Ｌ，１８Ｒ等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ１２に移行して、図５のトルクセンサ異常検出処理で設定されたセンサ異常フラグＦａが“１”にセットされているか否かを判定し、センサ異常フラグＦａが“０”にリセットされているときにはステップＳ１３に移行する。このステップＳ１３では、操舵トルクＴをもとに前述した操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂを算出してからステップＳ１４に移行する。

このステップＳ１４では、算出した操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂに対して位相補償処理を行って位相補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂ′を算出し、次いでステップＳ１５に移行して、操舵トルクＴを微分してセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出し、次いでステップＳ１６に移行して、位相補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂ′にセンタ応答性改善指令値Ｉｒを加算して第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１（＝Ｉｒｅｆｂ′＋Ｉｒ）を算出し、これを操舵補助トルク指令値ＩｒｅｆとしてＲＡＭ等の記憶装置のトルク指令値記憶領域に更新記憶してから後述するステップＳ１９に移行する。

一方、前記ステップＳ１２の判定結果が、センサ異常フラグＦａが“１”にセットされているときには、操舵トルクセンサ１４が異常であると判断してステップＳ１７に移行し、車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて前記（１）式の車輪回転速度差ΔＶｗを算出する。そして、算出した車輪回転速度差ΔＶｗに基づいて図４に示すセルフアライニングトルク算出マップを参照して、セルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを算出し、このセルフアライニングトルク初推定値ＳＡＴｉをローパスフィルタ処理及び位相補正処理してセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを算出する。次いで、ステップＳ１８に移行して、算出したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴに“１”未満のゲインＫを乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、これを操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして前述したＲＡＭ等の記憶装置のトルク指令値記憶領域に更新記憶してからステップＳ１９に移行する。

また、ステップＳ１９では、モータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ２０に移行して、モータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出し、次いでステップＳ２１に移行して、収斂性補償部４３と同様にモータ角速度ωに車速Ｖｓに応じて設定された補償係数Ｋｃを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ２２に移行する。

このステップＳ２２では、慣性補償部４４と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ２３に移行して、ＲＡＭ等の記憶装置のトルク指令値記憶領域に記憶された操舵補助トルク指令値ＩｒｅｆにステップＳ２１及びＳ２２で算出した収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償値Ｉｉを加算して補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′を算出してからステップＳ２４に移行する。

このステップＳ２４では、算出した補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′に対して最大値制限処理を行なって制限後トルク補助指令値Ｉｒｅｆ″を算出し、次いでステップＳ２５に移行して、算出した制限後トルク補助指令値Ｉｒｅｆ″をモータ駆動回路２４に出力して、電動モータ１２を駆動する。
この図５の処理がトルク検出部異常検出手段に対応し、図６の処理において、ステップＳ１２の処理が異常時切換手段に対応し、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理が第１のトルク指令値演算手段に対応し、ステップＳ１７及びＳ１８の処理が第２のトルク指令値演算手段に対応し、ステップＳ１９〜Ｓ２５の処理がモータ制御手段に対応している。

このように、マイクロコンピュータで、図５のトルクセンサ異常検出処理及び図６の操舵補助制御処理を実行することにより、前述した実施形態と同様に操舵トルクセンサ１４が正常であるときには図６の操舵補助制御処理におけるステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を実行して、第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を算出する。また、操舵トルクセンサ１４が異常であるときには図６の操舵補助制御処理におけるステップＳ１７及びＳ１８の処理を実行して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出することにより、ステアリングギヤ機構８のラック軸に入力される路面からの反力でなるセルフアライニングトルクＳＡＴを推定し、推定したセルフアライニングトルクＳＡＴに“１”未満のゲインＫを乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。

このため、操舵トルクセンサ１４が正常である場合には第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１に基づいて電動モータ１２が駆動制御されて、正確な操舵補助制御を行い、操舵トルクセンサ１４に異常が発生した場合には、車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定し、推定したセルフアライニングトルクＳＡＴに“１”未満のゲインＫを乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。このため、操舵トルクセンサ１４が正常な状態から異常な状態となった場合にも、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２に基づいて路面反力を考慮した最適な操舵補助制御を継続することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図７〜図１３について説明する。
この第２の実施形態では、第２の操舵補助トルク指令値演算部３２のゲイン調整手段となる増幅器３２Ｂに代えて複数の調整部を有するゲイン調整部を適用するようにしたものである。 なお、この第２の実施形態では、回転センサ１７を含んで回転情報演算部２０が構成され、車輪回転速度センサ１８が前輪の左右輪の車輪速度ＶｗＦＬ，ＶｗＦＲ及び後輪の左右輪の車輪速度ＶｗＲＬ，ＶｗＲＲを検出し、左側の車輪速度ＶｗＦＬ及びＶｗＲＬの平均値を左側車輪速度ＶｗＬとし、右側の車輪速度ＶｗＦＲ及びＶｗＲＲの平均値を右側車輪速度ＶｗＲとしている。

この第２の実施形態では、図７に示すように、第２の操舵補助トルク指令値演算部３２が、上述した図３の構成を有するセルフアライニングトルク推定部３２Ａと、このセルフアライニングトルク推定部３２Ａで推定したセルフアライニングトルクＳＡＴにゲインを乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出するゲイン調整手段としてのゲイン調整部３２Ｃと、ゲイン調整部３２Ｃでゲイン調整されたセルフアライニングトルクを制限するトルク制限手段としてのトルク制限部３２Ｄとで構成されている。
ゲイン調整部３２Ｃは、操舵状態ゲイン調整部３６、車速ゲイン調整部３７、セルフアライニングトルクゲイン調整部３８、及び駆動輪スリップゲイン調整部３９を有する。

操舵状態ゲイン調整部３６は、セルフアライニングトルク推定部３２Ａから出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ及びモータ角速度演算部２０１で算出されたモータ角速度ωが入力されて、これらに基づいて切増し状態、切戻し状態及び保舵状態の何れの操舵状態かを検出し、検出した操舵状態に応じた操舵状態ゲインＫ０を設定する操舵状態ゲイン設定部３６Ａと、この操舵状態ゲイン設定部３６Ａで設定された操舵状態ゲインＫ０をセルフアライニングトルク推定部３２Ａから出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴに乗算してゲイン倍出力Ｉｒｅｆ３を出力するゲイン乗算部３６Ｂとで構成されている。

ここで、操舵状態ゲイン設定部３６Ａの具体的構成は、図８に示すように、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとモータ角速度ωとが入力されて、切増し状態、切戻し状態及び保舵状態を判定する操舵状態判定部３６１と、この操舵状態判定部３６１の判定結果とモータ角速度ωとに基づいて操舵状態ゲインＫ０を算出する操舵状態ゲイン算出部３６２とを有する。

操舵状態判定部３６１は、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴの符号とモータ角速度ωの符号が一致するときに切増し状態であると判定し、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴの符号とモータ加速度ωの符号が不一致であるときに切戻し状態であると判定し、モータ角速度ωの絶対値｜ω｜が設定値ωｔ以下であるときには保舵状態であると判定する。

操舵状態ゲイン算出部３６２は、入力される操舵状態及びモータ角速度ωに基づいて図９に示す操舵状態ゲイン算出マップを参照して操舵状態ゲインＫ０を算出する。操舵状態ゲイン算出マップは、図９に示すように、操舵状態が保舵状態であるときには、モータ角速度ωの値にかかわらず所定ゲインＫ０ｈを維持するように特性線Ｌｈが設定され、操舵状態が切増し状態であるときには、モータ角速度ωが零から所定値ω１迄の間で所定ゲインＫ０ｈより大きいな値の所定ゲインＫ０ｉを維持し、モータ角速度ωが所定値ω１を超えるとモータ角速度ωの増加に伴ってゲインが比較的大きな勾配で増加するように特性線Ｌｉが設定され、操舵状態が切戻し状態であるときには、モータ角速度ωが零から所定値ω１迄の間で所定ゲインＫ０ｈより小さな値の所定ゲインＫ０ｄを維持し、モータ角速度ωが所定値ω１を超えるとモータ角速度ωの増加に伴ってゲインが比較的小さな勾配で減少するように特性線Ｌｄが設定されている。

また、車速ゲイン調整部３７は、車速感応ゲインＫ１を算出する車速ゲイン算出部３７Ａと、この車速ゲイン設定値部３７Ａで設定された車速感応ゲインＫ１を操舵状態ゲイン調整部３６から出力されるゲイン倍出力Ｉｒｅｆ３に車速感応ゲインＫ１を乗算してゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４を出力するゲイン乗算部３７Ｂとで構成されている。
車速ゲイン算出部３７Ａは、入力される車速Ｖｓに基づいて図１０に示す車速感応ゲイン算出マップを参照して車速感応ゲインＫ１を算出する。ここで、車速感応ゲイン算出マップは、図１０に示すように、車速Ｖｓが零から所定値Ｖｓ１迄の間では所定値Ｋｖを維持し、車速Ｖｓが所定値Ｖｓ１を超えると、車速Ｖｓの増加に応じて比較的大きな勾配でゲインが減少し、車速Ｖｓが所定値Ｖｓ１より大きい所定値Ｖｓ２を超えると、車速Ｖｓの増加に応じて比較的小さな勾配でゲインが減少するように特性線Ｌｖが設定されている。

セルフアライニングトルクゲイン調整部３８は、セルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏを算出して補正ゲインＫ２を設定するセルフアライニングトルクゲイン設定部３８Ａと、このセルフアライニングトルクゲイン設定部３８Ａで設定されたセルフアライニングトルクゲインＫ２をゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４に乗算するゲイン乗算部３８Ｂとで構成されている。

セルフアライニングトルクゲイン設定部３８Ａは、図１１に示すように、４輪車輪速センサ１８から入力される４輪の車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲとモータ角度θとに基づいて車両モデルを用いてセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏを算出するセルフアライニングトルク演算部３８１と、前述したセルフアライニングトルク推定部３２で推定したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴからセルフアライニングトルク演算部３８１で算出したセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏを減算する減算器３８２と、この減算器３８２の減算出力を絶対値化してセルフアライニングトルク偏差ΔＳＡＴ（＝｜ＳＡＴ−ＳＡＴｏ｜）を算出する絶対値演算部３８３と、この絶対値演算部３８３で算出したセルフアライニングトルク偏差ΔＳＡＴに基づいて図１２に示すセルフアライニングトルクゲイン算出マップを参照してセルフアライニングトルクゲインＫ２を算出するゲイン算出部３８４とを備えている。

ここで、セルフアライニングトルク演算部３８１は、４輪の車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの平均値を車速Ｖとして算出すると共に、モータ角度θを推定操舵角θとして、車両諸元定数を下記（２）式で表される車両モデルとなる車両横方向の運動方程式（状態方程式）に代入し、下記（３）式で表されるセルフアライニングトルク演算値算出式（出力式）を用いることで、セルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏを算出する。

車両諸元定数
ｍ：車両質量
Ｉ：車両慣性モーメント
ｌｆ：車両重心点と前軸間の距離
ｌｒ：車両重心点と後軸間の距離
Ｋｆ：前輪タイヤのコーナリングパワー
Ｋｒ：後輪タイヤのコーナリングパワー
Ｖ：車速
Ｎ：オーバーオール舵角比
θ：推定操舵角
δｆ：実舵角（δｆ＝θ／Ｎ）
β：車両重心点の横滑り角
γ：ヨーレート
ε：トレール

上記演算を行うために、セルフアライニングトルク演算部３８１の具体的構成は、図１２に示すように構成されている。
すなわち、推定操舵角としてのモータ角度θが１／Ｎを乗算する乗算器３８１ａに入力されて実舵角δｆを算出する。この乗算器３８１ａから出力される実舵角δｆが、前述した（２）式の係数ｂ₁₁を乗算する乗算器３８１ｂに供給され、この乗算器３８１ｂの出力が加算器３８１ｃに供給される。この加算器３８１ｃの加算出力は積分器３８１ｄに入力されて積分されることにより、車両重心点の横滑り角βを算出し、算出された車両重心点の横滑り角βが前記（３）式の係数Ｃ₁₁を乗算する乗算器３８１ｅに供給されるとともに、前記（２）式の係数ａ₁₁を乗算する乗算器３８１ｆ及び前記（２）式の係数ａ₂₁を乗算する乗算器３８１ｇに供給される。そして、乗算器３８１ｆ及び後述する乗算器３８１ｎの乗算出力が加算器３８１ｃに供給されて、乗算器３８１ｂの乗算出力に加算されることにより、横滑り角速度β′が算出される。この横滑り角速度β′が積分器３８１ｄで積分されて横滑り角度βが算出される。

一方、乗算器３８１ａから出力される実舵角δｆが、前記（２）式の係数ｂ₂₁を乗算する乗算器３８１ｈに供給され、この乗算器３８１ｈから出力される乗算出力が加算器３８１ｉに供給され、この加算器３８１ｉの加算出力が積分器３８１ｊに供給されて積分されることにより、ヨーレートγが算出される。そして、算出されたヨーレートγが前記（３）式の係数ｃ₁₂を乗算する乗算器３８１ｋに供給されるとともに、前記（２）式の係数ａ₂₂を乗算する乗算器３８１ｍ及び前記（２）式の係数ａ₁₂を乗算する乗算器３８１ｎに供給される。
そして、乗算器３８１ｍの乗算出力及び前述した乗算器３８１ｇの乗算出力が加算器３８１ｉに供給されて、乗算器３８１ｈの乗算出力に加算されてヨー角加速度γ′が算出され、このヨー角加速度γ′が積分器３８１ｊで積分されてヨーレートγが算出される。

さらに、乗算器３８１ａから出力される実舵角δｆが、前記（３）式の係数ｄ₁₁を乗算する乗算器３８１ｏに供給され、この乗算器３８１ｏから出力される乗算出力と、前述した乗算器３８１ｅ及び３８１ｋから出力される乗算出力とが加算器３８１ｐで加算されてセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏが算出される。
また、ゲイン算出部３８４では、絶対値演算部３８３から出力されるセルフアライニングトルク偏差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜をもとに図１３に示すセルフアライニングトルクゲイン算出マップを参照してセルフアライニングトルクゲインＫ２を算出する。

ここで、セルフアライニングトルクゲイン算出マップは、図１３に示すように、セルフアライニングトルク偏差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が０から設定値ΔＳＡＴ１迄の間ではセルフアライニングトルク偏差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜の増加に応じて比較的緩やかな勾配でセルフアライニングトルクゲインＫ２が減少し、セルフアライニングトルク偏差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴ１を超えて設定値ΔＳＡＴ２に達するまでの間は比較的急な勾配でセルフアライニングトルクゲインＫ２が減少し、設定値ＳＡＴ２を超えると、セルフアライニングトルク偏差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜の増加に応じて比較的緩やかな勾配でセルフアライニングトルクゲインＫ２が減少するように特性線Ｌｓが設定されている。

駆動輪スリップゲイン調整部３９は、車輪速センサ１８で検出された車輪速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて駆動輪スリップゲインＫ３を設定する駆動輪スリップゲイン設定部３９Ａと、この駆動輪スリップゲイン設定部３９Ａで設定された駆動輪スリップゲインＫ３をゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５に乗算するゲイン乗算部３９Ｂとで構成されている。

駆動輪スリップゲイン設定部３９Ａは、図１４に示すように、車輪速センサ１８で検出された前輪の左右車輪速度ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲと後輪の左右車輪速度ＶｗＲＬ及びＶｗＲＲが入力され、前輪の左右車輪速度ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲを加算する加算部３９１と、この加算部３９１の加算出力に２分の１を乗算して前輪平均値ＶｗＦを算出する乗算器３９２と、後輪の左右車輪速度ＶｗＲＬ及びＶｗＲＲを加算する加算部３９３と、この加算部３９３の加算出力に２分の１を乗算して後輪平均値ＶｗＲを算出する乗算器３９４と、乗算器３９２から出力される前輪平均値ＶｗＦから乗算部３９４から出力される後輪平均値ＶｗＲを減算して駆動輪車輪速偏差ΔＶｗを算出する減算部３９５と、この減算部３９５から出力される駆動輪車輪速偏差ΔＶｗを絶対値化する絶対値回路３９６と、この絶対値回路３９６から出力される駆動輪車輪速偏差の絶対値｜ΔＶｗ｜に基づいて駆動輪スリップ感応ゲインＫ４を算出するゲイン算出部３９７とを備えている。

ここで、ゲイン算出部３９７は、入力される駆動輪車輪速偏差ΔＶｗの絶対値｜ΔＶｗ｜に基づいて図１３に示す駆動輪スリップ感応ゲイン算出マップを参照して駆動輪スリップ感応ゲインＫ３を算出する。この駆動輪スリップ感応ゲイン算出マップは、図１５に示すように、駆動輪車輪速偏差ΔＶｗの絶対値｜ΔＶｗ｜が０から増加するに応じて駆動輪スリップゲインＫ３が徐々に減少するように二次曲線でなる特性線Ｌｗが設定されている。

また、トルク制限部３２Ｄは、トルク制限値設定部４０と、このトルク制限値設定部４０で設定されたトルク制限値Ｔｌｉｍでゲイン倍出力Ｉｒｅｆ６を制限して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を出力するリミッタ部４１とを備えている。
トルク制限値設定部４０は、車速Ｖｓ及びモータ角速度ωが入力され、車速Ｖｓに基づいて図１６（ａ）に示す車速制限値算出マップを参照して車速制限値Ｌｉｍｖを算出すると共に、モータ角速度ωに基づいて図１６（ｂ）に示すモータ角速度制限値算出マップを参照してモータ角速度制限値Ｌｉｍｍを算出し、車速制限値Ｌｉｍｖ及びモータ角速度制限値Ｌｉｍｍを比較して何れか小さい値を制限値Ｌｉｍとしてリミッタ部４１に出力する。

ここで、車速制限値算出マップは、図１６（ａ）に示すように、車速Ｖｓが零から所定値Ｖｓ３に達するまでの間は最大制限値Ｌｉｍｍａｘを維持し、車速Ｖｓが所定値Ｖｓ３を超えると車速Ｖｓの増加に応じて緩やかな円弧を描きながら車速制限値Ｌｉｍｖが減少する特性線Ｌｖ１が設定されている。
また、モータ角速度制限値算出マップは、図１６（ｂ）に示すように、モータ角速度ωが零から運転者の操舵又は路面反力によって発生する設定角速度ω２に達する迄の間は最大制限値Ｌｉｍｍａｘを維持し、モータ角速度ωが設定角速度ω２を超えると、モータ角速度ωの増加に伴って比較的大きな勾配でモータ角速度制限値Ｌｉｍｍが減少する特性線Ｌωが設定されている。

次に、上記第２の実施形態の動作を説明する。
操舵トルクセンサ１４が正常である場合には、前述した第１の実施形態と同様に、トルクセンサ異常検出部３３で論理値“０”の異常検出信号Ｓａが指令値選択部３４に出力される。このため、指令値選択部３４で第１の操舵補助トルク指令値演算部３１が選択されて、この第１の操舵補助トルク指令値演算部３１から出力される第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１が操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして加算器４６に出力される。このため、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴに応じた操舵補助制御が行われて、電動モータ１２から操舵トルクＴに応じた操舵補助力が発生され、これが減速機構１１を介してステアリングホイール１からの操舵力が伝達されたステアリングシャフト２に伝達されることにより、操舵力及び操舵補助力がステアリングギヤ機構８で車幅方向の直線運動に変換されてタイロッド９を介して左右の転舵輪ＷＬ，ＷＲが転舵されて、軽い操舵トルクで転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵することができる。

一方、車両の走行中に、操舵トルクセンサ１４が異常状態となって、トルクセンサ異常検出部３３で、操舵トルクＴが操舵トルクセンサ異常検出条件を満足する状態となると、このトルクセンサ異常検出部３３から論理値“１”の異常検出信号Ｓａが指令値選択部３４に出力されることにより、この指令値選択部３４で上述した第１の操舵補助トルク指令値演算部３１に代えて第２の操舵補助トルク指令値演算部３２が選択される。

この第２の操舵補助トルク指令値演算部３２では、セルフアライニングトルク推定部３２で、前述した第１の実施形態と同様に、車輪速センサ１８から出力される左右の車輪速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいてセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが算出される。そして、算出されたセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴに対して、ゲイン調整部３２Ｃで各種ゲイン調整が行われる。

すなわち、操舵状態ゲイン調整部３６では、ステアリングホイール１の操舵状態が切増し状態、切戻し状態及び保舵状態の何れであるかを判定する。この場合の判定は、セルフアライニングトルク推定地ＳＡＴの符号とモータ角速度ωの符号とが一致するか否かで切増し状態であるか切戻し状態であるかを判定し、モータ角速度ωの絶対値｜ω｜が設定角速度ωｔ以下であるときに保舵状態であると判定する。

そして、判定された操舵状態に応じて図９の特性線Ｌｉ、Ｌｄ及びＬｈの何れかが選択され、選択された特性線に基づいてモータ角速度ωから操舵状態感応ゲインＫ０が設定される。このため、ステアリングホイール１の操舵状態が保舵状態であるときには操舵状態感応ゲインＫ０が所定値Ｋ０ｈを維持することにより、保舵状態に応じた中立値の操舵状態ゲインＫ０を設定することができる。このため、操舵状態ゲインＫ０がセルフアライニングトルク推定部３２Ａから出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴに操舵状態ゲインＫＯを乗算して保舵状態に最適なゲイン倍出力Ｉｒｅｆ３を得ることができる。

一方、上記操舵状態での車速Ｖｓに基づいて車速感応ゲイン設定部３７Ａで図１０に示す車速感応ゲイン設定マップを参照して車速感応ゲインＫ１が設定され、設定された車速感応ゲインＫ１がゲイン乗算部３７Ｂでゲイン倍出力Ｉｒｅｆ３に乗算されてゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４（＝Ｉｒｅｆ３＊Ｋ１）が算出され、このゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４が出力される。
すなわち、車速Ｖｓが設定車速Ｖｓ１より小さい場合には、比較的大きな車速感応ゲインＫ１が設定されることにより、据え切り時等の大きな操舵補助力を発生する第２の操舵補助力を発生させる第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出することができる。

また、車速Ｖｓが設定車速Ｖｓ１を超えている場合には、車速Ｖｓの増加に応じて車速感応ゲインＫ１が比較的大きな減少率で減少することになり、車速Ｖｓが設定車速Ｖｓ２を超える場合には、車速Ｖｓの増加に応じて比較的小さな減少率で減少することになり、車速Ｖｓに応じてセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが最適化されて第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が算出され、操舵フィーリング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ゲイン設定部３８Ａでは、セルフアライニングトルク演算部３８１で、モータ角度θ及び４輪の車輪速ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに基づいて車両モデルを利用してセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏを算出する。そして、減算器３８２で、算出したセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏとセルフアライニングトルク推定部３２Ａで推定したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとの偏差ΔＳＡＴを算出し、算出した偏差ΔＳＡＴを絶対値演算部３８３で絶対値化して絶対値｜ΔＳＡＴ｜を算出する。そして、ゲイン算出部３８４で、算出した絶対値｜ΔＳＡＴ｜に基づいて図１３に示すセルフアライニングトルクゲイン算出マップを参照してセルフアライニングトルクゲインＫ２を算出する。

そして、算出したセルフアライニングトルクゲインＫ２がゲイン乗算部３８Ｂでゲイン乗算部３７Ｂから出力されるゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４に乗算されてゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５（＝Ｉｒｅｆ４＊Ｋ２）を算出し、このゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５が出力される。
このため、何れかのタイヤがパンクして応急タイヤを装着したり、タイヤの空気圧のバラツキが生じたり、左右輪の摩耗度合いが異なることにより、左右輪でタイヤ外径が異なる場合や、左右の一方側が雪路、凍結路、轍、水溜まり等の低摩擦係数路面となり、他方側が乾燥路面等の高摩擦係数路面となる所謂スプリットμ路を走行する場合では車両の左右で車輪速度差を生じることになる。

このように、車両の左右で車輪速度差を生じた場合、例えば図１７に示すように、車両の左輪側のタイヤ外径が右輪側のタイヤ外径より大きい場合には、車両に矢印Ａで示すように時計方向のヨー運動を生じることから、車両を直進走行させるには、ステアリングホイール１を矢印Ｂで示すように、左操舵して保舵トルクを与える必要がある。
しかしながら、車両左側の車輪速度ＶｗＬが右側の車輪速度ＶｗＲに比較して速いので、セルフアライニングトルク推定部３２Ａでは、右旋回状態と誤判断することになり、右旋回走行を補助するようなセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが算出される。このため、このセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２とした場合には、電動モータ１２で、右操舵を補助する逆方向の操舵補助力が発生される制御異常状態となってしまう。

このとき、セルフアライニングトルクゲイン設定部３８Ａでは、モータ角度θ及び４輪の車輪速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに基づいて車両モデルを利用してセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏを算出する。このセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏはモータ角θが“０”であるので、図１２に示すセルフアライニングトルク演算部３８１の乗算器３８１ａで算出される実舵角δｆも“０”となる。このように実舵角Δｆが“０”となるため、セルフアライニングトルク演算部３８１で算出されるセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏも“０”となり、減算器３８２から出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとの間の偏差ΔＳＡＴが増加し、絶対値演算部３８３で演算される絶対値｜ΔＳＡＴ｜が増加することになる。このため、図１３を参照して算出されるセルフアライニングトルクゲインＫ２が偏差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜の増加に応じて減少する。

したがって、ゲイン乗算部３８Ｂで、ゲイン乗算部３７Ｂから出力されるゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４にセルフアライニングトルクゲインＫ２が乗算されるので、ゲイン乗算部３８Ｂから出力されるゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５が減少することになり、結果的に第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が減少し、電動モータ１２で発生する逆方向の操舵補助力が抑制される。

一方、例えば左輪側が、低摩擦係数路面で、右輪側が高摩擦係数路面であるスプリットμ路を走行する場合には、上記タイヤ外径が異なる場合と同様に、左輪側の駆動輪の車輪速度が増加することにより、左輪の車輪速度ＶｗＬが右輪の車輪速度ＶｗＲに比較して速くなる。しかしながら、このスプリットμ路の走行状態では、右輪側の駆動輪のグリップ力が左輪側の駆動輪のグリップ力に比べて大きくなるので、車両に反時計方向のヨー運動が発生する。このため、車両を直進走行させるには、運転者がステアリングホイール１を右操舵して保舵トルクを発生させることになる。

このとき、セルフアライニングトルク推定部３２Ａで推定されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴは、左輪の車輪速度ＶｗＬが右輪の車輪速度ＶｗＲよりも速いので、右旋回状態と判断されて、運転者の保舵トルクを補助する方向となる。
このため、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを抑制する必要はないことになるが、左輪側の駆動輪が低摩擦係数路面を走行するので、車輪速度が急増することになり、左右の車輪速度差ΔＶｗが急増して、この分セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴも実際のセルフアライニングトルクより大きな値となる。したがって、そのままでは第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が大きな値となって、電動モータ１２で発生する操舵補助力が過多となるセルフステア状態となる。

この場合には、セルフアライニングトルクゲイン算出部３８Ａで算出されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏとの偏差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜が大きな値となる。この結果、ゲイン算出部３８４で、図１３を参照して算出されるセルフアライニングトルクゲインＫ２がより小さい値となって、このセルフアライニングトルクゲインＫ２がゲイン乗算部３８Ｂでゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４に乗算されてゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５（＝Ｉｒｅｆ４＊Ｋ２）が算出される。これによって、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が減少されて、保舵トルクに見合う値に調整される。この結果、電動モータ１２で発生する操舵補助力がセルフステアを抑制して適正値に制御される。したがって、運転者に違和感を与えることなく、適正な操舵補助制御を行うことができる。

また、発進時に、駆動輪スリップを生じると、駆動輪の車輪速度が増加することにより、左右の車輪速度ＶｗＬ，ＶｗＲも増加する。このため、前述した（１）式で算出される左右の車輪回転速度差ΔＶｗが実際の車輪回転速度差より大きくなって、図４に示すセルフアライニングトルク算出マップを参照して算出されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが実際のセルフアライニングトルクより大きな値に設定されることがある。この場合には、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２も増加することから、電動モータ１２で運転者の意図しない操舵補助力を発生するセルフステア状態となる。

このため、駆動輪スリップゲイン設定部３９Ａで、駆動輪スリップ率を算出し、算出した駆動輪スリップ率に基づいて図１５に示す駆動輪スリップゲイン算出マップを参照することにより、駆動輪スリップ率が増加するにつれて減少する駆動輪スリップゲインＫ３を算出し、算出した駆動輪スリップゲインＫ３をゲイン乗算器３９Ｂでゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５に乗算することによりゲイン倍出力Ｉｒｅｆ６（＝Ｉｒｅｆ５＊Ｋ３）を算出することにより、駆動輪スリップによるセルフステア状態を抑制する。

さらに、車速Ｖｓ及びモータ角速度ωがトルク制限部３２Ｄのトルク制限値設定部４０に入力されることにより、車速Ｖｓに基づいて図１６（ａ）の車速制限値算出マップを参照して車速Ｖｓが高い領域でセルフステアによる制御出力や制御異常出力の出力を制限する車速制限値Ｌｉｍｖを算出すると共に、モータ角速度ωに基づいて図１６（ｂ）のモータ角速度制限値算出マップを参照してモータ角速度ωが運転者の操舵又は路面反力よって発生する速度以上となったときに、セルフステアによる制御出力や制御異常出力の出力を制限するモータ角速度制限値Ｌｉｍｍを算出する。

したがって、車速Ｖｓが高い領域では車速制限値Ｌｉｍｖが小さい値となることにより、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が車速制限値Ｌｉｍｖに制限され、電動モータ１２で発生する操舵補助力も小さい値に制限される。同様に、モータ角速度ωが運転者の操舵や路面反力によって発生する速度ω２以上となるとモータ角速度制限値Ｌｉｍｍがモータ角速度ωの増加に応じて徐々に小さい値となることにより、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２がモータ角速度制限値Ｌｉｍｍに制限され、電動モータ１２で発生する操舵補助力が制限される。この結果、高車速領域やモータ角速度ωが速い領域では制御異常出力状態である可能性が高いので第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を制限することにより、制御出力異常を抑制することができる。

なお、上記第２の実施形態においては、コントローラ１５をハードウェアで構成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、マイクロコンピュータを適用して、回転情報演算部２０、操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、電流制限部２３、モータ駆動回路の機能をソフトウェアで処理することもできる。この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図５に示す操舵トルクセンサ異常検出処理及び図１８に示す操舵補助制御処理を実行するようにすればよい。

ここで、操舵補助制御処理は、図１８に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ３１で、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、車輪回転速度センサ１８Ｌ，１８Ｒ等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ３２に移行して、モータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ３３に移行して、モータ角速度ωを微分してモータ角速度αを算出してからステップＳ３４に移行する。

このステップＳ３４では、図５のトルクセンサ異常検出処理で設定されたセンサ異常フラグＦａが“１”にセットされているか否かを判定し、センサ異常フラグＦａが“０”にリセットされているときにはステップＳ３５〜Ｓ３８に移行する。
これらステップＳ３５〜ステップＳ３８では、前述した第１の実施形態における図６のステップＳ１３〜ステップＳ１６と同様の処理を行って第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を算出し、算出した第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして所定の指令値記憶領域に更新記憶してからステップＳ５０に移行する。

また、上記ステップＳ３４の判定結果が、センサ異常フラグＦａが“１”にセットされているときには、操舵トルクセンサ１４が異常であると判断してステップＳ３９に移行し、前述した第１の実施形態におけるステップＳ１７と同様の処理を行ってセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを算出する。
次いで、ステップＳ４０に移行して、算出したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとモータ角速度ωとに基づいて切増し状態、切戻し状態及び保舵状態の何れの操舵状態であるかを判定し、判定された操舵状態に応じて図９の操舵状態感応ゲイン算出マップを参照して操舵状態感応ゲインＫ０を算出する。

次いで、ステップＳ４１に移行して、算出した操舵状態感応ゲインＫ０を前記ステップＳ３９で算出したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴに乗算してゲイン倍出力Ｉｒｅｆ３（＝ＳＡＴ＊Ｋ０）を算出する。
次いで、ステップＳ４２に移行して、車速Ｖｓに基づいて図１０に示す車速感応ゲイン算出マップを参照して車速感応ゲインＫ１を算出し、次いでステップＳ４３に移行して、算出した車速感応ゲインＫ１をゲイン倍出力Ｉｒｅｆ３に乗算してゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４（＝Ｉｒｅｆ３＊Ｋ１）を算出する。

次いで、ステップＳ４４に移行して、４輪の車輪速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲとモータ角度θとに基づいて車両モデルを利用して前述した（２）及び（３）式の演算を行ってセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏを算出し、算出したセルフアライニングトルク演算値ＳＡＴｏと前記ステップＳ３９で算出したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとの偏差ΔＳＡＴを算出し、算出した偏差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜に基づいて図１３に示すセルフアライニングトルクゲイン算出マップを参照してセルフアライニングトルクゲインＫ２を算出する。

次いで、ステップＳ４５に移行して、算出したセルフアライニングトルクゲインＫ２をゲイン倍出力Ｉｒｅｆ４に乗算してゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５（＝Ｉｒｅｆ４＊Ｋ２）を算出する。
次いで、ステップＳ４６に移行して、４輪車輪速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに基づいて前述した駆動輪スリップ率ΔＶｗを算出し、その絶対値｜ΔＶｗ｜に基づいて図１５の駆動輪スリップゲイン算出マップを参照して駆動輪スリップゲインＫ３を算出する。

次いで、ステップＳ４７に移行して、算出した駆動輪スリップゲインＫ３をゲイン倍出力Ｉｒｅｆ５に乗算してゲイン倍出力Ｉｒｅｆ６（＝Ｉｒｅｆ５＊Ｋ３）を算出する。
次いで、ステップＳ４８に移行して、車速Ｖｓに基づいて図１６（ａ）に示す車速制限値算出マップを参照して車速制限値Ｌｉｍｖを算出すると共に、モータ角速度ωに基づいて図１６（ｂ）に示すモータ角速度制限値算出マップを参照してモータ角速度制限値Ｌｉｍｍを算出し、算出した車速制限値Ｌｉｍｖ及びモータ角速度制限値Ｌｉｍｍのうち何れか小さい値を制限値Ｌｉｍとして設定する。

次いで、ステップＳ４９に移行して、設定された制限値Ｌｉｍでゲイン倍出力Ｉｒｅｆ６を制限して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、算出した第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして所定の指令値記憶領域に更新記憶してからステップＳ５０に移行する。
このステップＳ５０では、モータ角速度ωに収斂性ゲインＫｃを乗算して収斂性補償値Ｉｃ（＝Ｋｃ＊ω）を算出し、次いでステップＳ５１に移行して、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｔｉを算出する。

次いで、ステップＳ５２に移行して、指令値記憶領域に記憶されている操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆに収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償値Ｉｉを加算して補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′を算出する。
次いで、ステップＳ５３に移行して、算出した補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′を最大電流制限処理して、制限後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″を算出し、次いでステップＳ５４に移行して、算出した制限後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″をモータ愚答回路２４に出力して、電動モータ１２を駆動してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

この図６の処理において、ステップＳ３４の処理が異常時切換手段に対応し、ステップＳ３５〜Ｓ３８の処理が第１のトルク指令値演算手段に対応し、ステップＳ３９〜Ｓ４９の処理が第２のトルク指令値演算手段に対応し、このうちステップＳ４０〜Ｓ４９の処理がゲイン調整手段に対応し、Ｓ５０〜Ｓ５４の処理がモータ制御手段に対応している。

このように、マイクロコンピュータで、図５のトルクセンサ異常検出処理及び図１８の操舵補助制御処理を実行することにより、前述した第２の実施形態と同様に操舵トルクセンサ１４が正常であるときには図１８の操舵補助制御処理におけるステップＳ３５〜Ｓ３８の処理を実行して、第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を算出する。また、操舵トルクセンサ１４が異常であるときには図１８の操舵補助制御処理におけるステップＳ３９〜Ｓ４９の処理を実行して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出することにより、ステアリングギヤ機構８のラック軸に入力される路面からの反力でなるセルフアライニングトルクＳＡＴを推定し、推定したセルフアライニングトルクＳＡＴに種々のゲイン調整を行って第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。

このため、操舵トルクセンサ１４が正常である場合には第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１に基づいて電動モータ１２が駆動制御されて、正確な操舵補助制御を行い、操舵トルクセンサ１４に異常が発生した場合には、車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定し、推定したセルフアライニングトルクＳＡＴにゲイン調整を行って第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。このため、操舵トルクセンサ１４が正常な状態から異常な状態となった場合にも、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２に基づいて路面反力を考慮し、さらに車両の操舵状態や走行状態に応じたゲイン調整を行ってより最適な操舵補助制御を継続することができる。

また、上記第２の実施形態においては、車速ゲイン調整、操舵状態ゲイン調整、セルフアライニングトルクゲイン調整及び駆動輪スリップゲイン調整を行う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、必要に応じて上記各調整の何れか１つを選択するか又は複数を選択して組み合わせるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、車速感応ゲイン調整部３７で車速Ｖｓに基づいて車速感応ゲインＫ１を算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、４輪の車輪速ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの平均値又は従動輪の車輪速の平均値を車速として適用するようにしても良い。

次に、本発明の第３の実施形態を図１９及び図２０について説明する。
この第３の実施形態では、前述した第１及び第２の実施形態におけるセルフアライニングトルク初期推定部３２１で推定したセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉに対してモータ角速度ωに基づく角速度補正値で補正するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、回転情報演算部２０で演算されたモータ角速度ωを角速度ゲインＫｈｙｓが設定された増幅器３２６に供給してヒステリシス補正値Ａｈｙｓを算出し、算出したヒステリシス補正値Ａｈｙｓをセルフアライニングトルク初期推定部３２１及びローパスフィルタ３２２間に介装した加算器３２７に供給して、セルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉのヒステリシス特性を補正する。

前述した第１及び第２の実施形態では、実際に車両に生じるセルフアライニングトルクＳＡＴとセルフアライニングトルク初期推定部３２１で推定したセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉとの関係は、図２０で破線図示のように、比較的大きなヒステリシス特性を有することになる。このため、上記第２の実施形態では、モータ角速度ωに基づいてヒステリシス補正値Ａｈｙｓを算出し、このヒステリシス補正値Ａｈｙｓをセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉに加算するので、ヒステリシス特性がモータ角速度すなわち舵角速度に応じて補正されることにより、図２０で実線図示のようにヒステリシス特性の幅を狭くしてより正確なセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを算出することができる。

次に、本発明の第４の実施形態を図２１〜図２４に基づいて説明する。
この第４の実施形態では、セルフアライニングトルク推定値を車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲから直接的に算出する場合に代えて、車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて車両横滑り角βを推定し、推定した車両横滑り角βに基づいてセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを算出するようにしたものである。
すなわち、第４の実施形態では、図２１に示すように、セルフアライニングトルク推定部３２Ａに車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲの他にモータ回転角θ及びモータ角速度ωが供給されている。そして、セルフアライニングトルク推定値部３２Ａが図２２に示す構成を有する。

このセルフアライニングトルク推定部３２Ａは、左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて車両横滑り角βを推定する横滑り角推定部３２８と、モータ回転角θが入力されて角度変化量Δθを算出する角度変化量演算部３２９と、この角度変化量演算部３２９で演算された角度変化量Δθが入力される滑り角補正ゲインＫｓｌｐが設定された増幅器３３０と、この増幅器３３０で算出した滑り角補正値Ａｓｌｐを横滑り角推定部３２８で推定した横滑り角βに加算してタイヤ捩じり量による補正を行なう加算器３３１と、前述した第２の実施形態と同様の増幅器３２６及び加算器３２７とを備えている。

ここで、横滑り角推定部３２８は、第１の実施形態で前述した（１）式の演算を行なって車輪回転速度差ΔＶｗを算出し、算出した車輪回転速度差ΔＶｗをもとに図２３に示す車両横滑り角算出マップを参照して車両横滑り角βを推定する。車両横滑り角算出マップは、図２３に示すように、横軸に車輪回転速度差ΔＶｗをとり、縦軸に車両横滑り角βをとった実車の測定値から求められる特性線図で表され、車輪回転速度差ΔＶｗがゼロ近傍であるときには、比較的緩やかな勾配となり、これより車輪回転速度差ΔＶｗが大きくなると比較的急峻な勾配となる特性曲線Ｌが設定されている。

一方、セルフアライニングトルク初期推定部３２１では車両横滑り角βをもとに図２４に示すセルフアライニングトルク初期推定値算出マップを参照してセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを推定する。このセルフアライニングトルク初期推定値算出マップは、図２４に示すように、横軸に車両横滑り角βをとり、縦軸にセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉをとった実車の測定値から求められる特性線図で表され、車速相当値Ｖｓ′をパラメータとして車速相当値Ｖｓ′が大きな値となるに応じて傾斜角が大きくなる線形区間Ｌｓとこの線形区間Ｌｓの両端から延長する飽和区間Ｌａとでなる特性線が設定されている。

この第３の実施形態によると、第２の操舵補助トルク指令値演算部３２を構成するセルフアライニングトルク推定部３２Ａで、従動輪の左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲの車輪回転速度差ΔＶｗをもとに、図２３に示す車両横滑り角算出マップを参照して、車両横滑り角βを算出し、算出した車両横滑り角βを、モータ回転角θの角度変化量Δθに基づく滑り角補正値Ａｓｌｐで補正することにより、タイヤの捩じり量による誤差分を補正して車両横滑り角βの推定精度を高めることができる。

そして、セルフアライニングトルク初期推定部３２１で、推定した横滑り角βをもとに図２４に示すセルフアライニングトルク初期推定値算出マップを参照してセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを推定し、このとき車速相当値Ｖｓ′に応じた傾きの特性線を選択することにより、車速相当値Ｖｓ′に応じた最適なセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを推定することができる。

そして、推定したセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを前述した第３の実施形態と同様にモータ角速度ωに基づくヒステリシス補正値Ａｈｙｓで補正することにより、ヒステリシス特性を補正してより正確なセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉを推定することができ、このセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉに“１”以下のゲインＫを乗じて第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出するので、高精度の補助操舵トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出することができる。
なお、上記第４の実施形態においては、セルフアライニングトルク初期推定部３２１に車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて算出した車速相当値Ｖｓ′を供給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、車速センサ１６で検出した車速Ｖｓをセルフアライニングトルク初期推定部３２１に供給するようにしてもよい。

同様に、上記第１〜第４の実施形態においては、セルフアライニングトルク推定部３２Ａを構成する位相補正部３２５に車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて算出した車速相当値Ｖｓ′を供給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、車速センサ１６で検出した車速Ｖｓを供給するようにしてもよい。
また、上記第３の実施形態及び第４の実施形態を前述した第２の実施形態に適用した場合の全体構成図は、図２５及び図２６に示すようになり、セルフアライニングトルク推定部３２Ａの入力を変更すれば良いものである。

ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…出力軸、３…ステアリングコラム、４，６…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、８…ステアリングギヤ機構、９…タイロッド、ＷＬ，ＷＲ…転舵輪、１０…操舵補助機構、１１…減速機構、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１６…回転角センサ、１８Ｌ，１８Ｒ…車輪回転速度センサ、２０…回転情報演算部、２０１…モータ角速度演算部、２１２…モータ角加速度演算部、２１…操舵補助トルク指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…電流制限部、２４…モータ駆動回路、３１…第１の操舵補助トルク指令値演算部、３１１…トルク指令値算出部、３１２…位相補償部、３１３…センタ応答性改善部、３１４…加算器、３２…第２の操舵補助トルク指令値演算部、３２Ａ…セルフアライニングトルク推定部、３２Ｂ…増幅部、３２Ｃ…ゲイン調整部、３２Ｄ…トルク制限部、３２１…セルフアライニングトルク初期推定部、３２２…ローバスフィルタ、３２４…平均値演算部、３２５…位相補正部、３２６…増幅器、３２７…加算器、３２８…横滑り角推定部、３２９…角度変化量演算部、３３０…増幅器、３３…トルクセンサ異常検出部、３４…指令値選択部、３６…操舵状態ゲイン調整部、３７…車速感応ゲイン調整部、３８…セルフアライニングトルクゲイン調整部、３８Ａ…セルフアライニングトルクゲイン設定部、３８Ｂ…ゲイン乗算部、３８１…セルフアライニングトルク演算部、３８２…減算器、３８３…絶対値演算部、３８４…ゲイン算出部、３９…駆動輪スリップゲイン調整部、４０…トルク制限値設定部、４１…リミッタ部、４３…収斂性補償部、４４…慣性補償部、４５，４６…加算器

Claims (3)

1. 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、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて第１のトルク指令値を演算する第1のトルク指令値演算手段と、前記ステアリング機構に与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記トルク指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記操舵トルク検出手段の異常を検出するトルク検出部異常検出手段と、
   車両の左右の車輪回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、
   該車輪回転速度検出手段で検出した車輪回転速度に基づいて第２のトルク指令値を演算する第２のトルク指令値演算手段と、
   前記トルク検出部異常検出手段で前記トルク検出手段の異常を検出したときに、前記第１のトルク指令値演算手段に代えて、前記第２のトルク指令値演算手段を選択して前記モータ制御手段に第２のトルク指令値を出力する異常時切換手段とを備え、
   前記第２のトルク指令値演算手段は、前記車輪回転速度に基づいて前記ステアリング機構に路面側から伝達される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、該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にゲインを乗算して前記第２のトルク指令値を演算するゲイン調整手段とを備え、
   前記セルフアライニング推定手段は、前記車輪回転速度検出手段で検出した前記左右の車輪回転速度ＶｗＬ及びＶｗＲに基づいて、車速に応じた左右の車輪回転速度差ΔＶｗを算出し、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗをもとに、セルフアライニングトルク算出マップを参照してセルフアライニングトルクＳＡＴｉを算出するものであり、
   前記セルフアライニングトルク算出マップは、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが零である状態では、セルフアライニングトルクＳＡＴが“０”であり、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが正値となると、セルフアライニングトルクＳＡＴが増加し、その後前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが所定値ΔＶｗ１以上となると、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗの増加に応じてセルフアライニングトルクＳＡＴの増加率が徐々に低下する特性線に設定され、一方、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが負値となると、セルフアライニングトルクＳＡＴが“０”より左右の車輪回転速度差ΔＶｗが所定値−ΔＶｗ１となるまでは減少し、前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗが所定値−ΔＶｗ１を越えるとセルフアライニングトルクＳＡＴの減少率が徐々に減少する特性曲線に設定されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記左右の車輪回転速度差ΔＶｗは、下記（１）式により求められ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。
   ΔＶｗ＝（ＶｗＬ−ＶｗＲ）／｛（ＶｗＬ＋ＶｗＲ）／２｝・・・（１）
3. 前記ゲイン調整手段は、モータ回転情報検出手段で検出したモータ回転情報に基づいて、前記車輪回転速度検出手段で検出した左右の車輪回転速度に基づいて算出した車速及び車速検出手段で検出した車速の一方に基づいて、モータ回転情報検出手段で検出したモータ回転情報と前記車輪回転速度検出手段で検出した左右の車輪回転速度と基づいて、あるいは前記車輪回転速度検出手段で検出した左右の車輪回転速度に基づいて調整ゲインを算出し、算出された前記調整ゲインを前記セルフアライニングトルクに乗算して前記第２のトルク指令値を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。

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