(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
車両の車輪回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、
前記電動モータのモータ回転情報を検出するモータ回転情報検出手段と、
前記車輪回転速度検出手段で検出した前記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、
前記車輪回転速度検出手段で検出した前記車輪回転速度、前記操舵トルク検出手段が正常であるときに検出した操舵トルク及び前記モータ回転情報検出手段で検出した前記モータ回転情報の少なくとも一つに基づいて前記車輪回転速度の異常を検出する車輪回転速度異常検出手段と、
該車輪回転速度異常検出手段で前記車輪回転速度の異常を検出した場合、前記異常時切換手段で前記第２のトルク指令値を選択するときに、当該第２のトルク指令値を制限する異常時指令値制限手段と、を備え、
前記異常時指令値制限手段は、前記車輪回転速度の異常を検出した場合、前記第２のトルク指令値演算手段が選択されるときに、前記第２のトルク指令値を前記車輪回転速度検出手段で検出した左右車輪回転速度差に基づいて制限するように構成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。
【請求項２】
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を有し、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基づいて前記第２のトルク指令値を演算する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
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ていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
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、該ゲイン調整手段で演算した第２のトルク指令値を前記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算出した車速及び車速検出手段で検出した車速の一方とモータ角速度演算手段で算出したモータ角速度との少なくとも一方に基づいて制限するトルク制限手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
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、
車両の車輪回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、
前記電動モータのモータ回転情報を検出するモータ回転情報検出手段と、
前記車輪回転速度検出手段で検出した前記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、
前記車輪回転速度検出手段で検出した前記車輪回転速度、前記操舵トルク検出手段が正常であるときに検出した操舵トルク及び前記モータ回転情報検出手段で検出した前記モータ回転情報の少なくとも一つに基づいて前記車輪回転速度の異常を検出する車輪回転速度異常検出手段と、
該車輪回転速度異常検出手段で前記車輪回転速度の異常を検出した場合、前記異常時切換手段で前記第２のトルク指令値を選択するときに、当該第２のトルク指令値を制限する異常時指令値制限手段と、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、該ゲイン調整手段で演算した第２のトルク指令値を前記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算出した車速及び車速検出手段で検出した車速の一方とモータ角速度演算手段で算出したモータ角速度との少なくとも一方に基づいて制限するトルク制限手段とを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
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と前記セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルクとに基づいて切増し状態、切り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、操舵状態の判定結果に基づいて操舵状態感応ゲインを調整する操舵状態ゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記ゲイン調整手段は、前記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車速感応ゲインを調整する車速ゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
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と前記車輪回転速度検出手段で検出した車輪回転速度とに基づいて演算したセルフアライニングトルク演算値と前記セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルク推定値との偏差に基づいてセルフアライニングトルクゲインを調整するセルフアライニングトルクゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記ゲイン調整手段は、前記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駆動輪スリップ状態を推定し、推定した駆動輪スリップ状態に基づいて駆動輪スリップ感応ゲインを調整する駆動輪スリップゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項３〜８の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記車輪回転速度に基づいて車両横滑り角を推定する車両横滑り角推定手段を有し、該車両横滑り角推定手段で推定した車両横滑り角に基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴とする請求項２〜９の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記車両横滑り角推定手段は、前記車輪回転速度に基づいて車両横滑り角を推定し、推定した横滑り角を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補正するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記車輪回転速度とモータ回転情報検出手段で検出したモータ回転情報とに基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴とする請求項２〜９の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記異常時切換手段は、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する場合に、前記第１のトルク指令値から前記第２のトルク指令値に徐々に変化させることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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り、運転者に違和感を与えてしまう。しかも、路面状況を考慮しないで操舵トルクを推定しているので、路面摩擦係数が低い等、トルク推定モデルで考慮されていてい状態に陥ると、正しく操舵トルクを推定できなくなるという未解決の課題がある。
【０００５】
この未解決の課題を解決するために、車輪回転速度を用いて路面から実際に発生した路面反力すなわちセルフアライニングトルクを考慮することで適度な操舵補助力を発生し、セルフアライニングトルク推定とは別に車輪回転速度及びモータ回転角センサから得られたモータ角度よりセルフアライニングトルク計算することで、セルフアライニングトルク推定値とセルフアライニングトルク計算値との比較によりセルフアライニングトルクの誤推定を防ぎ、車輪回転速度より駆動輪スリップを推定することで駆動輪スリップ時におけるセルフステアを防ぎ、車速と前記モータ回転角センサから得られたモータ角速度に応じた制御出力制限を行うことにより、セルフステアや制御異常出力を確実に防ぎながら操舵補助制御を継続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２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３９０３３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、テンパタイヤ等の異径タイヤ装着により左右の車輪回転速度に誤差が発生したり、左右輪の一方が例えば乾燥路でなる高摩擦係数路面で他方が凍結路や雪路等の低摩擦係数路面である所謂スプリットμ路等を走行することにより、外乱によって左右の車輪回転速度に誤差が発生したりするとセルフアライニングトルクを誤推定してしまい、セルフステアや制御異常出力を正確に防止することができない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、車輪回転速度に異常が発生した場合でも、セルフステアの発生や制御異常出力を確実に防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、車両の車輪回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、前記電動モータのモータ回転情報を検出するモータ回転情報検出手段と、前記車輪回転速度検出手段で検出した前記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、前記車輪回転速度検出手段で検出した前記車輪回転速度、前記操舵トルク検出手段が正常であるときに検出した操舵トルク及び前記モータ回転情報検出手段で検出した前記モータ回転情報の少なくとも一つに基づいて前記車輪回転速度の異常を検出する車輪回転速度異常検出手段と、該車輪回転速度異常検出手段で前記車輪回転速度の異常を検出した場合、前記異常時切換手段で前記第２のトルク指令値を選択するときに、当該第２のトルク指令値を制限する異常時指令値制限手段とを備え、前記異常時指令値制限手段は、前記車輪回転速度の異常を検出した場合、前記第２のトルク指令値演算手段が選択されるときに、前記第２のトルク指令値を前記車輪回転速度検出手段で検出した左右車輪回転速度差に基づいて制限するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
この請求項１に係る発明では、第２のトルク指令値演算手段で、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トルク指令値を演算し、操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、異常時切換手段で第１のトルク指令値演算手段に代えて第２のトルク指令値演算手段を選択することにより、車輪回転速度に基づいて路面反力を考慮した正確なトルク検出値を求めることができる。また、アンチロックブレーキシステム等で使用されている車輪回転速度検出手段を利用することができ、部品点数を減少させることができる。
【００１０】
しかも、車輪回転速度、正常時の操舵トルク、モータ回転情報の少なくとも一つに基づいて第２のトルク検出値の異常を検出した場合、異常時切換手段によって、第２のトルク指令値演算手段の第２のトルク指令値が選択されたときに、第２のトルク指令値を制限するので、第２のトルク指令値によるセルフステアの発生や制御異常出力を確実に防止する。
また、車輪回転速度の異常を検出した場合に、第２のトルク指令値を車輪回転速度検出手段で検出した左右車輪回転速度差に基づいて制限するので、左右車輪回転速度差に応じて第２のトルク指令値を制限することにより、セルフステアの発生も制御異常出力を確実に防止できる。
【００１４】
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の発明において、前記第２のトルク指令値演算手段が、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を有し、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基づいて前記第２のトルク指令値を演算する構成とされていることを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、車輪回転速度に基づいてセルフアライニングトルクを推定するので、ステアリング機構の路面から伝達されるセルフアライニングトルクを正確に検出することができる。
【００１５】
また、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記第２のトルク指令値演算手段が、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ていることを特徴としている。
この第３に係る発明では、セルフアライニングトルク推定値にゲインを乗算して第２のトルク指令値を演算するので、車両の操舵状態や走行状態に応じてゲインを設定することにより、第２のトルク指令値を適正化することができる。
【００１６】
さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記第２のトルク指令値演算手段が、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、該ゲイン調整手段で演算した第２のトルク指令値を前記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算出した車速及び車速検出手段で検出した車速の一方とモータ角速度演算手段で算出したモータ角速度との少なくとも一方に基づいて制限するトルク制限手段とを備えていることを特徴としている。
この請求項４に係る発明では、ゲイン調整後の第２のトルク指令値を車速及びモータ角速度の少なくとも一方に基づいて制限することにより、高車速領域や高モータ角速度領域での制御出力異常を抑制することができる。
【００１７】
また、請求項５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、車両の車輪回転速度を検出する車輪回転速度検出手段と、前記電動モータのモータ回転情報を検出するモータ回転情報検出手段と、前記車輪回転速度検出手段で検出した前記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、前記車輪回転速度検出手段で検出した前記車輪回転速度、前記操舵トルク検出手段が正常であるときに検出した操舵トルク及び前記モータ回転情報検出手段で検出した前記モータ回転情報の少なくとも一つに基づいて前記車輪回転速度の異常を検出する車輪回転速度異常検出手段と、該車輪回転速度異常検出手段で前記車輪回転速度の異常を検出した場合、前記異常時切換手段で前記第２のトルク指令値を選択するときに、当該第２のトルク指令値を制限する異常時指令値制限手段と、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、該ゲイン調整手段で演算した第２のトルク指令値を前記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算出した車速及び車速検出手段で検出した車速の一方とモータ角速度演算手段で算出したモータ角速度との少なくとも一方に基づいて制限するトルク制限手段とを備えていることを特徴としている。
この請求項５に係る発明では、第２のトルク指令値演算手段で、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トルク指令値を演算し、操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、異常時切換手段で第１のトルク指令値演算手段に代えて第２のトルク指令値演算手段を選択することにより、車輪回転速度に基づいて路面反力を考慮した正確なトルク検出値を求めることができる。また、アンチロックブレーキシステム等で使用されている車輪回転速度検出手段を利用することができ、部品点数を減少させることができる。
しかも、車輪回転速度、正常時の操舵トルク、モータ回転情報の少なくとも一つに基づいて第２のトルク検出値の異常を検出した場合、異常時切換手段によって、第２のトルク指令値演算手段の第２のトルク指令値が選択されたときに、第２のトルク指令値を制限するので、第２のトルク指令値によるセルフステアの発生や制御異常出力を確実に防止する。
また、ゲイン調整後の第２のトルク指令値を車速及びモータ角速度の少なくとも一方に基づいて制限することにより、高車速領域や高モータ角速度領域での制御出力異常を抑制することができる。
なおさらに、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、請求項３〜５の何れか１つに係る発明において、前記ゲイン調整手段が、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とに基づいて切増し状態、切り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、操舵状態の判定結果に基づいて操舵状態感応ゲインを調整する操舵状態ゲイン調整手段を有することを特徴としている。
この請求項６に係る発明では、操舵状態に応じた最適な操舵状態感応ゲインを調整することができ、操舵状態に応じて最適な第２のトルク指令値を算出することができる。
【００１８】
また、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、請求項３〜６の何れか１つに係る発明において、前記ゲイン調整手段が、前記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車速感応ゲインを調整する車速ゲイン調整手段を有することを特徴としている。
この請求項７に係る発明では、車速に応じて車速感応ゲインを調整することができるので、車両の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００１９】
さらに、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、請求項３〜７の何れか１つに係る発明において、前記ゲイン調整手段が、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車輪回転速度とに基づいて演算したセルフアライニングトルク演算値と前記セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルク推定値との偏差に基づいてセルフアライニングトルクゲインを調整するセルフアライニングトルクゲイン調整手段を有することを特徴としている。
【００２０】
この請求項８に係る発明では、セルフアライニングトルク設定手段で、モータ回転情報と車輪回転速度とに基づいて算出したセルフアライニングトルク演算値とセルフアライニングトルク推定値との偏差に基づいてセルフアライニングトルクゲインを設定するので、車輪回転速度に基づいて算出されるセルフアライニングトルク推定値に誤差を生じた場合に、その誤差を抑制することができる。
【００２１】
さらにまた、請求項９に係る電動パワーステアリング装置は、請求項３〜８の何れか１つに係る発明において、前記ゲイン調整手段が、前記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駆動輪スリップ状態を推定し、推定した駆動輪スリップ状態に基づいて駆動輪スリップ感応ゲインを調整する駆動輪スリップゲイン調整手段を有することを特徴としている。
この請求項９に係る発明では、駆動輪スリップがセルフアライニングトルク推定値に影響を与える場合に、この駆動輪スリップの影響を抑制することができる。
【００２２】
なおさらに、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２〜９の何れか１つに係る発明において、前記セルフアライニングトルク推定手段が、前記車輪回転速度に基づいて車両横滑り角を推定する車両横滑り角推定手段を有し、該車両横滑り角推定手段で推定した車両横滑り角に基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴としている。
この請求項１０に係る発明では、車輪回転速度に基づいて車両の車両横滑り角を推定し、推定した車両横滑り角に基づいてセルフアライニングトルクを推定するので、車両の走行状態を加味してより正確なセルフアライニングトルクを推定することができる。
【００２３】
さらに、請求項１１に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１０に係る発明において、前記車両横滑り角推定手段が、前記車輪回転速度に基づいて車両横滑り角を推定し、推定した横滑り角を前記モータ回転情報に基づいて補正するように構成されていることを特徴としている。
この請求項１１に係る発明では、車両の車輪回転速度に基づいて車両の横滑り角を推定し、推定した横滑り角をモータ回転情報に基づいて補正するので、車両の操舵状況に基づいてより正確な横滑り角を推定することができる。
【００２４】
さらにまた、請求項１２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２〜９の何れか１つに係る発明において、前記セルフアライニングトルク推定手段が、前記車輪回転速度と前記モータ回転情報とに基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴としている。
この請求項１２に係る発明では、車両の左右の車輪回転速度とモータ回転情報とに基づいてセルフアライニングトルクを推定するので、車両の操舵状況に応じたより正確なセルフアライニングトルクを推定することができる。
【００２５】
なおさらに、請求項１３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１〜１２の何か１つに係る発明において、前記異常時切換手段が、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する場合に、前記第１のトルク指令値から前記第２のトルク指令値に徐々に変化させることを特徴としている。
この請求項１３に係る発明では、第１のトルク指令値から第２のトルク指令値への切換え時にトルク指令値を徐々に変化させるので、電動モータで発生させる操舵補助力の急変を防止して、安定した操舵補助状態を継続することができる。
【発明の効果】
【００２６】
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、しかも車輪回転速度に異常が発生した場合に、第２のトルク指令値を制限するので、セルフステアの発生や制御異常出力を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】横滑り角算出マップを示す特性線図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】操舵状態ゲイン設定部の具体的構成を示すブロック図である。
【図８】操舵状態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。
【図９】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。
【図１０】セルフアライニングトルクゲイン計算部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０のセルフアライニングトルクゲイン計算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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】制御出力制限値計算部の具体的構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４の車輪回転速度異常検出部で実行する車輪回転速度異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１４の車輪回転速度制限値演算部で実行する車輪回転速度制限値演算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１６で使用する車輪回転速度制限値算出マップを示す特性線図である。
【図１８】図１４の車速制限値演算部で使用する車速制限値算出マップを示す特性線図である。
【図１９】図１４のモータ角速度制限値演算部で使用するモータ角速度制限値算出用マップを示す特性線図である。
【図２０】図２のトルクセンサ異常検出部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。
【図２１】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。
【図２２】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。
【図２３】図２２の制御出力制限値計算部の具体的構成を示すブロック図である。
【図２４】図２３の車輪回転速度制限値演算部で実行する車輪回転速度制限値演算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２５】図２４で使用する車輪回転速度制限値算出マップを示す特性線図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態におけるセルフアライニングトルク推定部で実行するセルフアライニングトルク選択処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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モータ回転角センサ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。
【００３２】
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。
【００３３】
すなわち、コントローラ１５は、図２に示すように、モータ回転角センサ１７で検出したモータ角度θに基づいてモータ角速度ω及びモータ角加速度αを演算するモータ回転情報演算部２０と、操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ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を補償する指令補償値Ｉｃｏｍを算出するトルク指令値補償部２２と、操舵補助トルク指令値演算部２１で演算した操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとトルク指令値補償部２２で算出した指令補償値Ｉｃｏｍとを加算して補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′を算出する加算器２３と、この加算器２３から出力される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。
【００３４】
回転情報演算部２０は、モータ回転角センサ１７で検出されるモータ回転角検出信号に基づいてモータ角度θを演算するモータ角度信号センサ２００と、このモータ角度信号センサ２００で演算されるモータ角度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。
【００３５】
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タ３５とを備えている。
【００３６】
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。
【００３７】
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３２Ｂと、ゲイン調整部３２Ｂ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異常時指令値制限手段としてのトルク制限部３２Ｃとで構成されている。
【００３８】
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、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３２１と、モータ角度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３２２と、この角度変化量演算部３２２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３２３と、この増幅器３２３で算出した滑り角補正値Ａｓｌｐを横滑り角推定部３２１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３２４と、この加算器３２４の加算出力に基づいてセルフアライニングトルク初期推定値を演算するセルフアライニングトルク演算部３２５と、このセルフアライニングトルク演算部３２５で演算した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ためにモータ角速度ωを増幅してヒステリシス補正値Ａｈｙｓを算出する増幅器３２６と、この増幅器３２６で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値ＳＡＴｉに加算する加算器３２７と、この加算器３２７の加算出力からノイズを除去するローパスフィルタ３２８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３２９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３３０と、この平均値算出部３３０で算出した車速相当値Ｖｓ′に基づいてローパスフィルタ３２８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ＳＡＴｉ′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３３１とを備えている。
ここで、車両横滑り角推定部３２１は、駆動輪となる後輪の車輪回転速度センサ１８ＲＬ及び１８ＲＲで検出された車輪回転速度ＶｗＲＬ及びＶｗＲＲ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ΔＶｗＲを算出する。
ΔＶｗＲ＝（ＶｗＲＬ−ＶｗＲＲ）／｛（ＶｗＲＬ＋ＶｗＲＲ）／２｝  ………（１）
【００３９】
次いで、算出した車輪回転速度差ΔＶｗをもとに図４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４に示すように、横軸に車輪回転速度差ΔＶｗＲ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。
【００４０】
一方、セルフアライニングトルク演算部３２５では、車両横滑り角βをもとに図５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を算出する。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５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。
【００４１】
このセルフアライニングトルク演算部３２５で算出するセルフアライニングトルク初期推定値ＳＡＴｉと、実際に車両に生じるセルフアライニングトルクＳＡＴとの関係は、図６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、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に加算することにより、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６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。
【００４２】
また、位相補正部３３１は、平均値算出部３３０から出力される車速相当値Ｖｓ′に基づいてローパスフィルタ３２６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推定値ＳＡＴ′の位相を補正するものであり、定常ゲイン＝１の一時遅れフィルタ（１／Ｔ１ｓ＋１）で構成されている。ここで、ｓはラプラス演算子、Ｔ１は時定数であって、この時定数Ｔ１は車速相当値Ｖｓ′に応じて設定される。
【００４３】
一方、ゲイン調整部３２Ｂ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指令値Ｉｒｅｆ２１を出力するゲイン乗算部３６Ｂとで構成されている。
【００４４】
ここで、操舵状態ゲイン設定部３６Ａの具体的構成は、図７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。
【００４５】
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の符号とモータ角速度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。
【００４６】
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８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。操舵ゲイン算出マップは、図８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。
【００４７】
また、車速ゲイン調整部３７は、車速感応ゲインＫ１を算出する車速感応ゲイン算出部３７Ａと、この車速感応ゲイン算出部３７Ａで算出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指令値Ｉｒｅｆ２１に車速感応ゲインＫ１を乗算してゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２２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９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９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。
【００４８】
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計算部３８Ａと、このセルフアライニングトルクゲイン計算部３８Ａで設定されたセルフアライニングトルクゲインＫ２をゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２２に乗算するゲイン乗算部３８Ｂとで構成されている。
【００４９】
セルフアライニングトルクゲイン計算部３８Ａは、図１０に示すように、４輪車輪回転速度センサ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１１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。
【００５０】
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Ｖｓ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。
【００５１】
【数１】
0005429142.tif 000002
【００５２】
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
【００５３】
【数２】
0005429142.tif 000003
【００５４】
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１１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１１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。
【００５５】
駆動輪スリップゲイン調整部３９は、車輪回転速度センサ１８で検出された車輪回転速度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推定部３９Ａと、この駆動輪スリップ推定部３９Ａで設定された駆動輪スリップゲインＫ３をゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２３に乗算するゲイン乗算部３９Ｂとで構成されている。
駆動輪スリップ推定部３９Ａは、図１２に示すように、車輪回転速度センサ１８で検出された前輪の左右車輪回転速度ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲと後輪の左右車輪回転速度ＶｗＲＬ及びＶｗＲＲが入力され、前輪の左右車輪回転速度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、後輪の左右車輪回転速度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から乗算器３９４から出力される後輪平均値ＶｗＲを減算して駆動輪車輪回転速度偏差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回転速度偏差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回転速度偏差の絶対値｜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。
【００５６】
ここで、ゲイン算出部３９７は、入力される駆動輪車輪回転速度偏差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１３に示すように、駆動輪車輪回転速度偏差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折れ線状の特性線Ｌｗが設定されている。
【００５７】
また、トルク制限部３２Ｃは、制御出力制限値計算部４０と、この制御出力制限値計算部４０で計算された出力制限値Ｌｉｍでゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４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。
制御出力制限値計算部４０は、車速Ｖｓ、操舵トルクＴ、モータ角速度ω及び４輪車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが入力され、図１４に示すように、車輪回転速度異常検出部４０ａ、車輪回転速度制限値演算部４０ｂ、車速制限値演算部４０ｃ及びモータ角速度制限値演算部４０ｄを備えている。
【００５８】
車輪回転速度異常検出部４０ａは、車速Ｖｓ、操舵トルクＴ、モータ角速度ω及び４輪車輪回転速度ＶｗＦＬ，ＶｗＦＲ，ＶｗＲＬ，ＶｗＲＲに基づいて４輪車輪回転速度センサ１８の異常を検出し、異常を検出したときに、“０”の異常制限値Ｌｉｍａを設定する。すなわち、車輪回転速度異常検出部４０ａでは、図１５に示す車輪回転速度異常検出処理を実行する。この車輪回転速度異常検出処理は、先ず、ステップＳ１で、後述するトルクセンサ異常検出処理で、操舵トルクセンサ１４の異常を表すトルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“１”にセットされているか否かを判定し、トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“１”にセットされているときには、車輪回転速度異常検出処理の信頼性が低いものと判断してそのまま処理を終了する。
【００５９】
一方、トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“０”にリセットされているときには、ステップＳ２に移行して、車速Ｖｓが車両直進状態を判定可能な速度に設定された閾値Ｖｓｓを超えているか否かを判定し、Ｖｓ≦Ｖｓｓであるときには異常判定ができないものと判断してステップＳ３に移行して、異常判定フラグＦｌｇａを車輪回転速度異常無しを表す“０”に設定するとともに、車輪回転速度制限値Ｌｉｍａをゲイン倍トルク指令値Ｉｒｅｆ２４を制限していな最大値Ｌｉｍａｍａｘに設定し、これを制限値選択部４０ｅに出力してから異常判定処理を終了し、Ｖｓ＞Ｖｓｓであるときには、直進状態の判定可能と判断してステップＳ４に移行する。
【００６０】
このステップＳ４では、操舵トルクＴの絶対値が車両直進状態を判断可能な閾値Ｔｓ未満であるか否かを判定し、Ｔ≧Ｔｓであるときには操舵トルクＴが大きく操舵状態又は保舵状態であり、異常判定ができないものと判断して前記ステップＳ３に移行し、Ｔ＜Ｔｓであるときには、車両が直進走行状態である可能性が高いものと判断してステップＳ５に移行する。
このステップＳ５では、モータ角速度ωの絶対値が車両直進走行を判断可能な閾値ωｓ未満であるか否かを判定し、ω≧ωｓであるときには異常判定ができないものと判断して前記ステップＳ２に移行し、ω＜ωｓであるときには、車両が直進走行状態であると判断してステップＳ６に移行する。
【００６１】
このステップＳ６では、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの内の前後における左右の回転速度差ΔＶｗＦ及びΔＶｗＲの絶対値が予め設定した閾値ΔＶｗｓを超えているか否かを判定し、ΔＶｗＦ≦ΔＶｗｓ且つΔＶｗＲ≦ΔＶｗｓであるときには、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断して前記ステップＳ３に移行し、ΔＶｗＦ＞ΔＶｗｓ又はΔＶｗＲ＞ΔＶｗｓであるときには４輪のうちの１つにテンパタイヤ等の異径タイヤが装着されているか又は車輪回転速度センサ自体が異常となっており、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの何れか１つが異常であるものと判断してステップＳ７に移行する。
【００６２】
このステップＳ７では、異常判定フラグＦｌｇａを車輪回転速度の異常を表す“１”に設定するとともに、車輪回転速度制限値Ｌｉｍａを“０”に設定し、これを制限値選択部４０ｅに出力してから車輪回転速度異常検出処理を終了する。
この図１５の処理において、ステップＳ２、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理が車輪回転速度異常検出手段に対応し、ステップＳ７の処理と制限値選択部４０ｅ及びリミッタ部４１が異常時指令値制限手段に対応している。
【００６３】
また、車輪回転速度制限値演算部４０ｂは、例えば後輪駆動車を対象として、モータ角速度ω及び車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに基づいて、左右の一方が雪路、凍結路等の低摩擦係数路面で、他方が乾燥路等の高摩擦係数路面である所謂スプリットμ路を走行する場合のように外乱による車輪回転速度の異常を検出するものであり、図１６に示す車輪回転速度制限値演算処理を実行する。
【００６４】
この車輪回転速度制限値演算処理は、図１６に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１１で、モータ角速度ωの絶対値がステアリングホイール１が操舵されている状態を判断可能な閾値ωｓ２未満であるか否かを判定し、｜ω｜≧ωｓ２であるときには、ステアリングホイール１が操舵されている状態であり、車輪回転速度の異常判定ができず車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であるものと判断してステップＳ１２に移行する。
このステップＳ１２では、車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを最大値Ｌｉｍｗｍａｘに設定してからステップＳ１３に移行して、設定された車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを制限値選択部４０ｅに出力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。
【００６５】
また、前記ステップＳ１１の判定結果が、モータ角速度ωの絶対値が閾値ωｓ２未満であるときにはステップＳ１４に移行して、従動輪である前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦが保舵状態を判断する閾値ΔＶｗＦｓ２未満であるか否かを判定し、｜ΔＶｗＦ｜≧ΔＶｗＦｓ２であるときには、ステアリングホイール１が内外輪回転速度差を有する保舵状態であると判断してステップＳ１５に移行する。
【００６６】
このステップＳ１５では、駆動輪となる後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が外乱による異常を判断する閾値ΔＶｗＲｓ２未満であるか否かを判定し、｜ΔＶｗＲ｜≧ΔＶｗＲ２であるときには、後輪側についても左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が大きく内外輪回転速度差を有する保舵状態であると判断し、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断して前記ステップＳ１２に移行する。
【００６７】
また、ステップＳ１５の判定結果が、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ２未満であるときには、後輪側の車輪回転速度ＶｗＲＬ及びＶｗＲＲの何れかが例えば前述したスプリットμ路を走行した場合のように外乱によって車輪回転速度が変化しているものと判断してステップＳ１６に移行する。
このステップＳ１６では、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲと閾値ΔＶｗＲｓ２又は、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦと閾値ΔＶｗＦｓ２との偏差ΔＶｗの絶対値に基づいて図１７に示す車輪回転速度制限値算出マップを参照して車輪回転速度制限値Ｌｉｎｗを算出してから前記ステップＳ１３に移行する。
【００６８】
ここで、車輪回転速度制限値算出マップは、図１７に示すように、横軸に左右車輪回転速度差ΔＶｗの絶対値をとり、縦軸に車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗをとった特性線図で構成され、左右車輪回転速度差ΔＶｗの絶対値が“０”から所定値ΔＶｗ１までの間は車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが制御出力を制限しない最大値Ｌｉｍｗｍａｘを維持し、左右車輪回転速度差ΔＶｗの絶対値が所定値ΔＶｗ１を超えると左右車輪回転速度差ΔＶｍの絶対値が増加するに応じて車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが最大値Ｌｉｍｗｍａｘから徐々に減少して最終的に車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが“０”となる折れ線状の特性線Ｌｗが設定されている。
【００６９】
また、前記ステップＳ１４の判定結果が、従動輪となる前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦの絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ２未満であるときには、直進走行状態であると判断してステップＳ１７に移行する。
このステップＳ１７では、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が外乱による異常を判断する閾値ΔＶｗＲｓ２を超えているか否かを判定し、左右車輪回転速度差ΔＶｗＦの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ２未満であるときには、外乱による車輪回転速度の変化がない正常状態であると判断して前記ステップＳ１２に移行する。
【００７０】
また、ステップＳ１７の判定結果が、駆動輪となる後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ２を超えているときには、後輪側の車輪回転速度ＶｗＲＬ及びＶｗＲＲの少なくとも一方に外乱の影響があるものと判断して前記ステップＳ１６に移行する。
この図１６の処理において、ステップＳ１１、Ｓ１４、Ｓ１５及びＳ１７の処理が車輪回転速度異常検出手段に対応し、ステップＳ１６の処理と制限値選択部４０ｅ及びリミッタ部４１とが異常時指令値制限手段に対応している。
【００７１】
車速制限値演算部４０ｃは、車速Ｖｓに基づいて図１８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。
ここで、車速制限値算出マップは、図１８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の増加に応じて徐々に車速制限値Ｌｉｍｖが減少し、さらに車速Ｖｓが所定値Ｖｓ４を超えるとより大きな減少量で減少する折れ線状の特性線Ｌｖ１が設定されている。
【００７２】
また、モータ角速度制限値演算部４０ｄは、モータ角速度ωに基づいて図１９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を算出する。
ここで、モータ角速度制限値算出マップは、図１９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。
【００７３】
さらに、制限値選択部４０ｅは、異常制限値Ｌｉｍａが入力されているときにはこの異常制限値Ｌｉｍａを制御出力制限値Ｌｉｍとしてリミッタ部４１に出力し、異常制限値Ｌｉｍａが入力されていないときには、車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗ、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御出力制限値Ｌｉｍとしてリミッタ部４１に出力する。
【００７４】
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に基づいて図２０に示すトルクセンサ異常検出処理を実行する。このトルクセンサ異常検出処理は、例えば所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ２１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Ｓ２２に移行して、ステップＳ２１で読込んだ操舵トルクＴが操舵トルクセンサ異常検出条件を満足するか否かを判定する。この操舵トルクセンサ異常検出条件としては、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が挙げられる。
【００７５】
そして、ステップＳ２２の判定結果が、トルクセンサ異常検出条件を満足していない場合すなわち操舵トルクセンサ１４が正常である場合には、ステップＳ２３に移行して、トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇを“０”にリセット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。
一方、ステップＳ２２の判定結果が、トルクセンサ異常検出条件を満足している場合すなわち操舵トルクセンサ１４が異常である場合には、ステップＳ２４に移行して、トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇを“１”にセット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。
【００７６】
さらに、指令値選択部３４は、トルクセンサ異常検出部３３で設定されるトルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“０”にリセットされているときに、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、トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“１”にセットされているときに、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、このトルク指令値Ｉｒｅｆをレートリミッタ３５に供給して、このレートリミッタ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。
【００７７】
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。
【００７８】
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２３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′がモータ駆動回路２４へ出力される。
【００７９】
次に、上記第１の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、操舵補助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、トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“０”にリセットされ、このトルクセンサ異常検出フラグＦｌｇ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がレートリミッタ３５で変化量が制限されて操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして加算器２３に出力される。
【００８０】
このとき、車両がステアリングホイール１を直進走行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。
【００８１】
このとき、電動モータ１２も停止しているため、モータ回転情報演算部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”となる。
【００８２】
このため、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。
【００８３】
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２３から操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆがそのまま補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′としてモータ駆動回路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Ｉｒｅｆ″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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
この最適な操舵補助制御が行われている最中に、制御出力制限値計算部４０の車輪回転速度異常検出部４０ａで４輪車輪回転速度センサ１８の異常検出を行っている。この車輪回転速度異常検出部４０ａでは、車速Ｖｓが閾値Ｖｓｓ以上であり、操舵トルクＴの絶対値が閾値Ｔｓ未満であり、モータ角速度ωの絶対値が閾値ωｓ未満である車両の直進走行条件が成立したときに、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの左右の回転速度差ΔＶｗＦ及びΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ及びΔＶｗＲｓを超えているか否かを判定し、｜ΔＶｗＦ｜＜ΔＶｗＦｓ及び｜ΔＶｗＲ｜＜ΔＶｗＲｓであるとき、すなわち各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲがＶｗＦＬ≒ＶｗＦＲ≒ＶｗＲＬ≒ＶｗＲＲであるときには、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断して車輪回転速度異常フラグＦｌｇｗを“０”にリセットする。
【００８８】
一方、この回転速度差ΔＶｗＦ（又はΔＶｗＲ）の絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ（又はΔＶｗＲｓ）を超えている場合には、左右の車輪の一方にテンパタイヤ等の異径タイヤが装着されていて回転速度差を生じているか、車輪回転速度センサ自体が異常となっており、検出された車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに信頼性がないものと判断して車輪回転速度異常フラグＦｌｇｗを“１”にセットする。
しかしながら、車輪回転速度異常フラグＦｌｇｗが“１”にセットされた場合でも、操舵トルクセンサ１４が正常である場合には、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲを使用してセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを演算する第２の操舵補助トルク指令値演算部３２が選択されることはないので、最適な操舵補助制御が継続される。
【００８９】
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でトルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“１”にセットされる。このため、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、制御出力制限値計算部４０の車輪回転速度異常検出部４０ａで、４輪車輪回転速度センサ１８から出力される車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であることが検出されているときには、この車輪回転速度異常検出部４０ａから出力される車輪回転速度異常制限値Ｌｉｍａが制御出力を制限しない最大値Ｌｉｍａｍａｘに設定される。
【００９０】
また、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、前輪左右の車輪回転速度ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲに基づいて前記（１）式の演算を行なって車輪回転速度差ΔＶｗＦを算出し、算出した車輪回転速度差ΔＶｗＦ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。
【００９１】
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３２８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３３１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ΔＶｗＦ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。
【００９２】
この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ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲに差を生じる。このため、車輪回転速度差ΔＶｗＦ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３２８でローパス処理され、位相補正部３３１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。
【００９３】
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をゲイン調整部３２Ｂでゲイン調整処理を行うとともに、トルク制限部３２Ｃでトルク制限処理を行うことにより、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２３に供給されるので、この加算器２３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。
【００９４】
また、車両の車速Ｖｓが速い場合には、左右の車輪回転速度ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲ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ΔＶｗＦ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の横滑り角算出マップを参照して算出される横滑り角βが大きな値となり、図５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も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３２８でローパス処理され、位相補正部３３１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。
【００９５】
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をゲイン調整部３２Ｂでゲイン調整するとともに、トルク制限部３２Ｃでトルク制限することにより、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２３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。
【００９６】
このように上記第１の実施形態によると、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１８ＲＬ及び１８ＲＲ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。
【００９７】
ところで、操舵トルクセンサ１４が正常な状態で、直進走行状態となっているときに、前述した制御出力制限値計算部４０における車輪回転速度異常検出部４０ａで、テンパタイヤなどの異径タイヤを装着したり、４輪車輪回転速度センサ１８を構成する各センサの少なくとも１つに異常が発生したりした場合には、４輪車輪回転速度センサ１８から出力される車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの少なくとも１つが異常値となる。このため、第２の操舵補助トルク指令値演算部３２で、これら車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲを使用してセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴを算出し、算出したセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴをゲイン調整部３２Ｂでゲイン調整して算出される第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２の信頼性も低下する。
【００９８】
このため、制御出力制限値計算部４０における車輪回転速度異常検出部４０ａで、車輪回転速度センサ１８の異常を検出したときに、車輪回転速度異常制限値Ｌｉｍｗが“０”に設定される。したがって、制限値選択部４０ｅで“０”の車輪回転速度異常制限値Ｌｉｍｗが選択されて制限値Ｌｉｍとしてリミッタ部４１に供給されることにより、このリミッタ部４１で、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が“０”に制限される。このため、モータ駆動回路２４には、それまでの電動モータ１２の駆動状態に応じたトルク指令値補償部２２からの指令補償値Ｉｃｏｍのみが供給され、電動モータ１２の回転速度が低下し、これに応じて指令補償値Ｉｃｏｍも減少するので、やがて電動モータ１２の駆動が停止され、操舵補助制御が停止される。
【００９９】
このように、制御出力制限値計算部４０の車輪回転速度異常検出部４０ａで、操舵トルクセンサ１４が正常な状態にあるときに、車両が直進走行状態となる毎に４輪車輪回転速度センサ１８で検出される車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの異常を検出するので、この車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの異常が検出されている状態で、トルクセンサ異常検出部３３で、操舵トルクセンサ１４の異常を検出したときには、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに基づいて算出される第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が“０”に制限されることにより、電動モータ１２の駆動が停止されて、操舵補助制御が停止される。
このため、異常となった車輪回転速度に基づいて第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が算出されることによる、セルフステアリングの発生や制御異常出力を確実に防止することができる。
【０１００】
また、４輪車輪回転速度センサ１８が正常な状態であっても、前述したスプリットμ路を走行する状態となったり、アンチロックブレーキシステムが作動して車輪回転速度が制限された状態となったりすることにより、外乱によって車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが一時的に変化した場合にも、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２に影響を与えることになる。
【０１０１】
この場合には、制御出力制限値計算部４０における車輪回転速度制限値演算部４０ｂで、図１６に示す車輪回転速度制限処理を常時実行している。このとき、直進走行状態である場合及び定常円旋回状態である場合には、モータ角速度ωの絶対値が閾値ωｓ２未満となる。このため、図１６の車輪回転速度制限処理において、ステップＳ１１からステップＳ１４に移行し、従動輪となる前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦの絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ２未満であるか否かを判定する。
【０１０２】
ここで、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦの絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ２以上であるときには、保舵状態で定常円旋回をしているものと判断してステップＳ１５に移行して、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲが閾値ΔＶｗＲｓ２以上であるときには、前輪側及び後輪側がともに閾値以上の左右車輪回転速度差を生じており、定常円旋回を行っている保舵状態であって、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断してステップＳ１２に移行する。このため、車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗとして制御出力を制限しない最大値Ｌｉｍｗｍａｘを設定し、この車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを制限値選択部４０ｅに出力する。したがって、車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗによってゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４が制限されることはなく、リミッタ部４１からゲイン倍指令値ｉｒｅｆ２４がそのまま第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２として出力される。
【０１０３】
ところが、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦの絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ２以上であって、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ２未満である状態では、従動輪となる前輪側では内外輪差を有する保舵状態を表し、駆動輪となる後輪側では直進走行状態を表すことになるので、例えば後輪側の内輪側となる車輪が低摩擦係数路面を走行し、外輪側となる車輪が高摩擦係数路面を走行して、低摩擦係数路面を走行する内輪側駆動輪に車輪スリップを生じて該当する車輪の車輪回転速度ＶｗＲＬ又はＶｗＲＲが変化しているものと判断することができる。
【０１０４】
したがって、ステップＳ１５からステップＳ１６に移行して、後輪の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値と閾値ΔＶｗＲ２との偏差ΔＶｗの絶対値に基づいて図１７の車輪回転速度制限値算出マップを参照して車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを算出する。このとき、後輪の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ２に近い値であって所定値ΔＶｗ１未満であるときには車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗがゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４を制限しない最大値Ｌｉｍｗｍａｘに設定される。しかしながら、後輪の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値と閾値ΔＶｗＲｓ２との偏差ΔＶｗの絶対値が所定値ΔＶｗ１を超えると、そのときの偏差ΔＶｗの絶対値に応じて最大値Ｌｉｍｗｍａｘより小さい車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが算出される。この車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが制限値選択部４０ｅに供給される。この制限値選択部４０ｅでは、車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが車速制限値Ｌｉｍｖより小さいときに、この車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが制限値Ｌｉｍとして選択されて、リミッタ部４１に供給される。
【０１０５】
したがって、リミッタ部４１から車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗによってゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４を制限した第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が出力される。これによって、外乱による車輪回転速度の変化の影響を軽減して、セルフステアリングや制御異常出力を確実に防止することができる。
また、従動輪となる前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦが閾値ΔＶｗＦｓ２より小さく、直進走行状態と判断された状態で、駆動輪となる後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ３以下であるときには、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断される。
【０１０６】
一方、従動輪となる前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦが閾値ΔＶｗＦｓ２より地いたく、直進走行状態と判断された状態で、駆動輪となる後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ３を超えている場合には、後輪の旋回内輪側（又は外輪側）の車輪が低摩擦係数路面を走行し、外輪側（又は内輪側）の車輪が高摩擦係数路面を走行することにより、低摩擦係数路面側の車輪で車輪スリップが生じて該当する車輪回転速度が増加しているものと判断してステップＳ１６に移行する。
このため、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値と閾値ΔＶｗＲｓ３との偏差ΔＶｗの絶対値に基づいて図１７の車輪回転速度制限値算出マップを参照して車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを算出し、算出した車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを制限値選択部４０ｅに出力する。
【０１０７】
したがって、車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが一番小さい値であるときに、この車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗが選択されて、出力制限値Ｌｉｍとしてリミッタ部４１に出力される。これによって、リミッタ部４１からゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４が車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗによって制限された値が第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２として出力され、指令値選択部３４を介してモータ駆動回路２４に出力される。このため、外乱によって車輪回転速度に異常が生じても、電動モータ１２が車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗで制限された第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２で回転駆動されて、セルフステア及び制御異常出力を確実に防止しながら操舵補助制御を継続することができる。
【０１０８】
なお、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、コントローラ１５として、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の機能を全て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２１に示す操舵補助制御処理を実行するようにすればよい。
【０１０９】
ここで、操舵補助制御処理は、図２１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１８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、前述した図１６に示す車輪回転速度センサ異常検出処理を実行し、次いでステップＳ３３に移行して、前述した図２０に示すトルクセンサ異常検出処理で設定されたトルクセンサ異常検出フラグＦｌｇを読込み、このトルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“１”にセットされているか否かを判定する。
【０１１０】
トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“０”にリセットされている場合には、ステップＳ３４に移行して、トルクセンサ異常検出フラグＦｌｇが“１”にセットされているときにはステップＳ４５に移行する。
ステップＳ３４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Ｓ３５に移行する。
【０１１１】
このステップＳ３５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Ｓ３６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Ｓ３７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Ｉｒｅｆ１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ステップＳ３８に移行する。
【０１１２】
このステップＳ３８では、モータ角度θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ３９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Ｓ４０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Ｓ４１に移行する。
【０１１３】
このステップＳ４１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Ｓ４２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Ｓ４０及びＳ４１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Ｓ４３に移行する。
このステップＳ４３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操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″を算出し、次いでステップＳ４４に移行して、算出した制限後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ″をモータ駆動回路２４に出力して、電動モータ１２を駆動する。
【０１１４】
一方、前記ステップＳ２３の判定結果が、センサ異常検出フラグＦｌｇ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Ｓ４５に移行して、図１５の車輪回転速度異常検出処理で設定された車輪回転速度異常フラグＦｌｇｗを読込み、この車輪回転速度異常フラグＦｌｇｗが“１”であるときには、４輪車輪回転速度センサ１８が異常であると判断してステップＳ４６に移行し、操舵補助制御を停止させてから操舵補助制御処理を終了する。
【０１１５】
また、前記ステップＳ４５の判定結果が、車輪回転速度異常フラグＦｌｇｗが“０”にリセットされているときには、４輪車輪回転速度センサ１８が正常であると判断してステップＳ４７に移行し、従動輪となる前輪の車輪回転速度ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲに基づいて前記（１）式の車輪回転速度差ΔＶｗＦを算出する。そして、算出した車輪回転速度差ΔＶｗＦに基づいて図４に示す横滑り角算出マップを参照して、車両の横滑り角βを算出し、算出した横滑り角βに基づいて図５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期推定値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。
【０１１６】
次いで、ステップＳ４８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８の操舵状態感応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。
次いで、ステップＳ４９に移行して、算出した操舵状態ゲイン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指令値Ｉｒｅｆ２１（＝ＳＡＴ＊Ｋ０）を算出する。
【０１１７】
次いで、ステップＳ５０に移行して、４輪車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの平均値又は車速Ｖｓに基づいて図９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Ｓ５１に移行して、算出した車速感応ゲインＫ１をゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２１に乗算してゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２２（＝Ｉｒｅｆ２１＊Ｋ１）を算出する。
【０１１８】
次いで、ステップＳ５２に移行して、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Ｓ４７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１１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。
【０１１９】
次いで、ステップＳ５３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をゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２２に乗算してゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２３（＝Ｉｒｅｆ２２＊Ｋ２）を算出する。
次いで、ステップＳ５４に移行して、４輪の車輪回転速度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１３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。
【０１２０】
次いで、ステップＳ５５に移行して、算出した駆動輪スリップゲインＫ３をゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２３に乗算してゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４（＝Ｉｒｅｆ２３＊Ｋ３）を算出する。
次いで、ステップＳ５６に移行して、車速Ｖｓに基づいて図１８に示す車速制限値算出マップを参照して車速制限値Ｌｉｍｖを算出し、次いでステップＳ５７に移行して、モータ角速度ωに基づいて図１９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を算出する。
【０１２１】
次いで、ステップＳ５８に移行して、４輪車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲとモータ角度θとに基づいて前述した図１６に示す車輪回転速度制限値算出処理を行って車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを算出する。
次いで、ステップＳ５９に移行して、車速制限値Ｌｉｍｖ、モータ角速度制限値Ｌｉｍｍ及び車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗの最小値を出力制限値Ｌｉｍとして決定し、次いでステップＳ６０に移行して、決定された出力制限値Ｌｉｍでゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４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前記ステップＳ３８に移行する。
【０１２２】
この図２１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Ｓ３４〜Ｓ３７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Ｓ４７〜Ｓ６０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Ｓ３８〜Ｓ４４の処理がモータ制御部に対応し、ステップＳ４８〜Ｓ５５の処理がゲイン調整手段に対応し、ステップＳ４５，Ｓ４６及びＳ５８〜Ｓ６０の処理が異常時指令値制限手段に対応している。
【０１２３】
このように、マイクロコンピュータで、図２１の操舵補助制御処理を実行することにより、前述した第１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２１の操舵補助制御処理におけるステップＳ３４〜Ｓ３７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、４輪車輪回転速度センサ１８が正常であるときには、ステップＳ４７〜Ｓ５９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、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに基づいて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にゲイン調整を行うとともにトルク制限を行って第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。
【０１２４】
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、車輪回転速度センサ１８が正常である場合には、車輪回転速度ＶｗＦＬ及びＶｗＦＲ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に対してゲイン調整及びトルク制限を行って第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。
【０１２５】
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。
また、操舵トルクセンサ１４が異常な状態となった場合に、車輪回転速度センサ１８が異常であるときには操舵補助制御を停止する。
さらに、アンチロックブレーキシステムが作動した場合にも、４輪の車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに影響を与える。
【０１２６】
この場合には、図１６の車輪回転速度異常検出処理で、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦの絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ２未満であるか否かの状態と、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ２未満であるか否かの状態とが一致した場合に、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断し、両者の状態が不一致である場合に、アンチロックブレーキシステムの作動による車輪回転速度が変化して外乱による車輪回転速度変化が生じているものと判断することができ、この外乱による車輪回転速度変化が生じている場合に、アンチロックブレーキシステムの制動指令値を読込むことにより、制動状態にある車輪を特定することができ、この車輪を含む前輪又は後輪の車輪回転速度差の絶対値と閾値との偏差の絶対値に基づいて図１７に示す車輪回転速度制限値算出マップを参照して車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗを算出するようにすればよい。
【０１２７】
なお、上記第１の実施形態においては、後輪駆動車を対象とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前輪駆動車や４輪駆動車にも本発明を適用することができる。ここで、前輪駆動車に本発明を適用する場合には、前輪を駆動輪とし、後輪を従動輪として扱えば良く、４輪駆動車に本発明を適用する場合には、図１６の処理で、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦの絶対値が閾値ΔＶｗＦｓ２未満であるか否かの状態と、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲの絶対値が閾値ΔＶｗＲｓ２未満であるか否かの状態とが一致したときに車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断し、両者の状態が不一致であるときに、前輪側の車輪回転速度ＶｗＦＬ又はＶｗＦＲ若しくは後輪側の車輪回転速度ＶｗＲＬ又はＶｗＲＲが外乱による異常であると判断することができる。
【０１２８】
また、上記第１の実施形態においては、車速制限値演算部４０ｃで車速制限値Ｌｉｍｖを演算する際に、車速センサ１６で検出した車速Ｖｓを用い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、車輪回転速度センサ１８で検出した車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに基づいて演算した車速を適用することもできる。
【０１２９】
次に、本発明の第２の実施形態を図２２〜図２４について説明する。
この第２の実施形態では、トルク制限部３２Ｃの制御出力制限値計算部４０における車輪回転速度制限値演算部４０ｂにモータ角度信号センサ２００で検出したモータ角度θも供給するようにし、このモータ角度θを使用して車輪回転速度制限値を演算するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図２２に示すように、制御出力制限値計算部４０にモータ角度θが供給され、このモータ角度θが図２３に示すように、車輪回転速度制限値演算部４０ｂに入力されている。
【０１３０】
そして、車輪回転速度制限値演算部４０ｂでは、前述した第１の実施形態と同様に、モータ角速度ωに基づいて図１６に示す車輪回転速度制限値演算処理を実行するとともに、図２４に示す車輪回転速度制限値演算処理を実行する。
図２４の車輪回転速度制限値演算処理は、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ７１で、モータ角度θ(n)及び４輪の車輪回転角度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲを読込んで、これらをＲＡＭ等のメモリに個別に形成した所定のｍ段数のシフトレジスタの初段に書込み、次いでステップＳ７２に移行して、シフトレジスタに格納されているモータ角度θ(n)〜θ(n-m-1)読込み、モータ角度が変化していないか否かを判定する。この判定は、モータ角度θ(n)〜θ(n-m-1)の最大値から最小値を減算した変動幅θｗが予め設定したモータ角度が殆ど変化していないと判断可能な閾値θｗｓ以下であるか否かを判定する。
【０１３１】
このステップＳ７２の判定結果が、モータ角度変化が生じているものであるときには、そのまま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し、モータ角度変化が生じていないときにはステップＳ７３に移行する。
このステップＳ７３では、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦ(n)〜ΔＶｗＦ(n-m-1)が略一定値であるか否かを判定する。この場合の判定も、左右車輪回転速度差ΔＶｗＦ(n)〜ΔＶｗＦ(n-m-1)の最大値から最小値を減算した変動幅Ｗｆが左右車輪回転速度差ΔＶｗＦを一定と見做せる閾値Ｗｆｓ以下であるか否かを判定することにより行う。
【０１３２】
このステップＳ７３の判定結果が、前輪の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦが一定であるときには、ステップＳ７４に移行して、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲ(n)〜ΔＶｗＲ(n-m-1) が変動しているか否かを判定し、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲ(n)〜ΔＶｗＲ(n-m-1)が変動しているときには後輪側の車輪回転速度ＶｗＲＬ又はＶｗＲＲに異常があるものと半端してステップＳ７５に移行する。
【０１３３】
このステップＳ７５では、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲ(n)〜ΔＶｗＲ(n-m-1)の最大値から最小値を減算した変動幅Ｗに基づいて図２５に示す車輪回転速度制限値算出マップを参照して車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗ２を算出する。次いで、ステップＳ７６に移行して、算出した車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗ２と図１６で算出した車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗとの何れか小さい値を車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗとして決定し、制限値選択部４０ｅに出力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。
【０１３４】
また、前記ステップＳ７４の判定結果が、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲが変動していないときには、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断してステップＳ７７に移行し、車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗ２として制御出力すなわちゲイン倍指令値Ｉｒｅｆ２４を制限しない最大値Ｌｉｍｗ２ｍａｘを設定してから前記ステップＳ７６に移行する。
【０１３５】
さらに、前記ステップＳ７３の判定結果が、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦが略一定ではなく変動している場合には、ステップＳ７８に移行して、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲ(n)〜ΔＶｗＲ(n-m-1)が略一定であるか否かを判定し、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲが変動している場合には、各車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲが正常であると判断して前記ステップＳ７７に移行し、後輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＲが略一定であるときには、前輪側の車輪回転速度ＶｗＦＬ又はＶｗＦＲが異常であると判断してステップＳ７９に移行する。
【０１３６】
このステップＳ７９では、前輪側の左右車輪回転速度差ΔＶｗＦ(n)〜ΔＶｗＦ(n-m-1)の最大値から最小値を減算した変動幅Ｗに基づいて図２５に示す車輪回転速度制限値算出マップを参照して車輪回転速度制限値Ｌｉｍｗ２を算出してから前記ステップＳ７６に移行する。
このように、上記第２の実施形態によると、前述した第１の実施形態の作用効果に加えて、モータ角度θに基づいて車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの異常を検出するので、より精度良く車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの異常を検出することができる。
【０１３７】
なお、上記第２の実施形態においては、モータ角度θとしてモータ角度信号センサ２００で検出したモータ角度を使用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、モータ角速度センサを設けて、このモータ角速度センサで検出したモータ角速度ωを積分してモータ角度θを算出したり、電動モータ１２のモータ逆起電圧を検出して、検出したモータ逆起電圧に基づいてモータ角速度を算出し、算出したモータ角速度を積分してモータ角度θを算出したりするようにしてもよい。
また、上記第２の実施形態では、制御出力制限値計算部４０にモータ角度θが入力されているので、このモータ角度θの単位時間当たりのモータ角度変化量Δθを算出し、このモータ角度変化量Δθを前述した図１５及び図１６の演算処理でモータ角速度ωに代えて使用するようにしてもよい。
【０１３８】
次に、本発明の第３の実施形態を図２６について説明する。
この第３の実施形態では、４輪車輪回転速度とモータ角度とに基づいてセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴの推定精度を向上させるようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、システム構成としては前述した第２の実施形態と同様の構成を有するが、セルフアライニングトルク推定部３２Ａで図２６に示すセルフアライニングトルク推定値選択処理を行うようにしている。
【０１３９】
このセルフアライニングトルク推定値選択処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ８１で、位相補正部３３１から出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n)及びモータ角度信号センサ２００で検出したモータ角度θ(n)を読込み、次いでステップＳ８２に移行して、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが急変しているか否かを判定する。この判定は、今回読込んだセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n)から前回処理時に読込んだセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n-1)を減算してセルフアライニングトルク変化量ΔＳＡＴを求め、求めたセルフアライニングトルク変化量ΔＳＡＴの絶対値が予め設定されたセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴの急変を判断する閾値ΔＳＡＴｓを超えているか否かを判定する。
このステップＳ８２の判定結果が、｜ΔＳＡＴ｜≦ΔＳＡＴｓであるときには、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n)が急変していないものと判断してステップＳ８３に移行し、位相補正部３３１から出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n)をそのままセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとしてゲイン調整部３２Ｂに出力する。
【０１４０】
一方、ステップＳ８２の判定結果が、｜ΔＳＡＴ｜＞ΔＳＡＴｓであるときには、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n)が急変したものと判断してステップＳ８４に移行して、ステップＳ８１で読込んだモータ角度θ(n)から前回の処理時に読込んだモータ角度θ(n-1)を減算してモータ角度変化量Δθを算出し、算出したモータ角度変化量Δθが予め設定した閾値Δθｓを超えているか否かを判定する。
【０１４１】
このステップＳ８４の判定結果が、｜Δθ｜≦Δθｓであるときには、モータ角度変化量Δθが小さく車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの異常によるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴの急変ではないものと判断して前記ステップＳ８３に移行し、｜Δθ｜＞Δθｓであるときには、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが急変し、且つモータ角度変化量Δθも大きく、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの何れかに異常が発生しているものと判断して、ステップＳ８５に移行する。
【０１４２】
このステップＳ８５では、位相補正部３３１から出力されたセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n)に代えて前回処理時のセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n-1)をセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴとしてゲイン調整部３２Ｂに出力する。
この第３の実施形態によると、セルフアライニングトルク推定部３２Ａの位相補正部３３１から出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが急変したときに、この間のモータ角度変化量Δθの絶対値が閾値Δθｓ小さい場合には、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲに異常が発生していないものと判断して位相補正部３３１から出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴをそのままゲイン調整部３２Ｂに出力して、セルフアライニングトルク推定値ＳＡＴによる第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２の算出を継続する。
【０１４３】
しかしながら、セルフアライニングトルク推定部３２Ａの位相補正部３３１から出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴが急変したときに、この間のモータ角度変化量Δθの絶対値が閾値Δθｓより大きい場合には、車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの何れかに異常が発生しているものと判断して、位相補正部３３１から出力されるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n)に代えて前回処理時に読込んだセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴ(n-1)をゲイン調整部３２Ｂに出力することにより、電動モータ１２の回転速度が車輪回転速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの何れかに異常が発生したことによる影響を受けないように制御することができる。
【０１４４】
このため、セルフアライニングトルク推定部３２Ａによるセルフアライニングトルク推定値ＳＡＴの誤推定によって制御異常となることを確実に防止することができ、セルフアライニングトルク推定精度を向上させることができる。
なお、上記第３の実施形態においても、モータ角度θは、レゾルバ等のモータ角度センサで検出されたモータ角度θを用いる場合に限らず、モータ角速度又はモータ逆起電圧から算出されるモータ角速度を積分した値を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
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、１７…回転角センサ、１８、１８ＲＬ，１８ＲＲ…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…ゲイン調整部、３２Ｃ…トルク制限部、３２１…車両横滑り角推定部、３２２…角度変化量算出部、３２３…増幅器、３２４…加算器、３２５…セルフアライニングトルク演算部、３２６…増幅器、３２７…加算器、３２８…ローバスフィルタ、３２９…加算器、３３０…平均値算出部、３３１…位相補正部、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、３９…駆動輪スリップゲイン調整部、４０…制御出力制限値計算部、４０ａ…車輪回転速度異常検出部、４０ｂ…車輪回転速度制御値演算部、４０ｃ…車速制限値演算部、４０ｄ…モータ角速度制限値演算部、４０ｅ…制限値選択部、４１…リミッタ部、４３…収斂性補償部、４４…慣性補償部、４５，４６…加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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