(57)【要約】【課題】  操舵トルクの入力方向の正確な判定と、操舵トルクの入力方向に応じた最適な操舵力アシストを実現できるパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  ハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'とに基づいて、検出された入力トルクがハンドル側からの入力か路面側からの入力かを判定する入力判定部１３ｈと、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、運転者の操舵の周波数領域でアシストトルクのゲインを高め、入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、路面からの外乱入力の周波数領域でアシストトルクのゲインを低下させるように、アシストトルクの周波数特性を補正する周波数特性補正手段（入力判定部１３ｈ，人間入力補正部１３ｉ，路面入力補正部１３ｊ，目標操舵トルク補正部１３ｋ）とを備える。【選択図】      図２
2006168649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと舵取機構とを連結する操舵軸への入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、
前記舵取機構に前記入力トルクを補助するアシストトルクを出力するアシストアクチュエータと、
前記入力トルクに応じて前記アシストアクチュエータを駆動制御するアシスト制御手段と、
を有するパワーステアリング装置において、
前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵状態量を検出するハンドル側操舵状態量検出手段と、
前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵状態量を検出する操向輪側操舵状態量検出手段と、
前記ハンドル側操舵状態量と操向輪側操舵状態量とに基づいて、検出された入力トルクがハンドル側からの入力か路面側からの入力かを判定する入力判定手段と、
前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、予め設定された運転者の操舵の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを高め、前記入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、予め設定された路面からの外乱入力の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを低下させるように、前記アシストトルクの周波数特性を補正する周波数特性補正手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記周波数特性補正手段は、前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、前記アシストトルクの所定の周波数を超える高周波成分のゲインを高め、前記入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、前記アシストトルクの前記所定の周波数以下である低周波成分のゲインを低下させることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記周波数特性補正手段は、前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、車速の変化に応じて、前記アシストトルクの周波数特性を補正する周波数領域を変化させることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパワーステアリング装置において、
前記周波数特性補正手段は、車速が所定の低車速しきい値以下となる低速走行時、運転者の操舵の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項３ないし請求項４に記載のパワーステアリング装置において、
前記周波数特性補正手段は、車速が所定の高車速しきい値を超える高速走行時、運転者の操舵の周波数領域以下で前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記周波数特性補正手段は、車速が前記低車速しきい値と前記高車速しきい値との間の車速領域にあるとき、車速が高くなるほど、運転者の操舵の周波数領域で、前記アシストトルクの高周波成分のゲインを低下させ、低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記ハンドルが所定角度で一定時間保持された保舵状態を検出する保舵検出手段を備え、
前記周波数特性補正手段は、保舵状態が検出されたとき、前記アシストトルクの極低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
走行路の路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、
前記周波数特性補正手段は、検出された路面摩擦係数が所定の低μ路しきい値よりも小さいとき、前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高め、高周波成分のゲインを低下させることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記ハンドル側操舵状態量の変化速度であるハンドル側操舵状態量変化速度と前記操向輪側操舵状態量の変化速度である操向輪側操舵状態量変化速度とを比較する操舵状態量変化速度比較演算手段を備え、
前記入力判定手段は、前記ハンドル側操舵状態量変化速度が前記操向輪側操舵状態量変化速度よりも大きいとき、前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力判定手段は、前記ハンドル側操舵状態量変化速度と前記操向輪側操舵状態量変化速度とが等しいとき、入力方向判定不能とし、
前記周波数特性補正手段は、入力方向判定不能のとき、運転者の操舵の周波数以下の領域で前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力判定手段は、前記ハンドル側操舵状態量変化速度と前記操向輪側操舵状態量変化速度が共に極小値で両者の偏差が僅かであるとき、修正操舵であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、修正操舵であると判定されたとき、前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力トルク検出手段は、前記ハンドル側操舵状態量と前記操向輪側操舵状態量とに基づいて、前記入力トルクを推定することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記ハンドル側操舵状態量を入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定操向輪側操舵状態量を出力とする操向輪側操舵状態量推定手段を備え、
前記入力判定手段は、検出された操向輪側操舵状態量と推定操向輪側操舵状態量とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、前記偏差に応じて前記アシストトルクの周波数特性を変化させることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記操向輪側操舵状態量を入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ハンドル側操舵状態量を出力とするハンドル側操舵状態量推定手段を備え、
前記入力判定手段は、検出されたハンドル側操舵状態量と推定ハンドル側操舵状態量とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、前記偏差に応じて前記アシストトルクの周波数特性を変化させることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記ハンドル側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵軸の回転角であるハンドル角を検出するハンドル角センサであり、
前記操向輪側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵軸の回転角であるピニオン角を検出するピニオン角センサであることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記ハンドル側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵軸への入力トルクであるハンドルトルクを検出するハンドルトルクセンサであり、
前記操向輪側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵軸への入力トルクであるピニオントルクを検出するピニオントルクセンサであることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のパワーステアリング装置において、
前記ハンドルトルクを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での第１推定車両挙動を出力とする第１車両挙動推定手段と、
前記ピニオントルクを入力とし、車両モデルを用いて運転者の操舵入力を考慮しない場合での第２推定車両挙動を出力する第２車両挙動推定手段と、
を備え、
前記入力判定手段は、前記第１推定車両挙動と前記第２推定車両挙動とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、前記偏差に応じて前記アシストトルクの周波数特性を変化させることを特徴とする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、車両の操舵系に接続されたモータ等のアシストアクチュエータにより運転者の操舵をアシストするパワーステアリング装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワーステアリング装置では、操舵軸に加わる操舵トルクをモータの出力トルクにて補助するように構成されている。すなわち、操舵軸に運転者が加える操舵トルクの検出信号の増幅度を、車速や道路状況などの検出信号に応じて可変することによりモータの出力トルクを増減させ、所望の操舵トルクを得るものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭５０−３３５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のパワーステアリング装置にあっては、操舵軸に対し路面からの外乱入力があった場合でも、検出した入力トルクに応じてアシストトルクを発生させるため、運転者にとっては逆方向へのアシストトルクが発生し、操舵感の悪化を招くという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵トルクの入力方向の正確な判定と、操舵トルクの入力方向に応じた最適な操舵力アシストを実現できるパワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
ハンドルと舵取機構とを連結する操舵軸への入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、
前記舵取機構に前記入力トルクを補助するアシストトルクを出力するアシストアクチュエータと、
前記入力トルクに応じて前記アシストアクチュエータを駆動制御するアシスト制御手段と、
を有するパワーステアリング装置において、
前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵状態量を検出するハンドル側操舵状態量検出手段と、
前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵状態量を検出する操向輪側操舵状態量検出手段と、
前記ハンドル側操舵状態量と操向輪側操舵状態量とに基づいて、検出された入力トルクがハンドル側からの入力か路面側からの入力かを判定する入力判定手段と、
前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、予め設定された運転者の操舵の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを高め、前記入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、予め設定された路面からの外乱入力の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを低下させるように、前記アシストトルクの周波数特性を補正する周波数特性補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、アシストアクチュエータを挟んでハンドル側と操向輪側の２つの操舵状態量に基づいて操舵トルクの入力方向を判定するため、アシストアクチュエータの摩擦や慣性の影響を受けることなく、入力トルクがハンドル側または路面側であるのかを正確に判定できる。
【０００７】
そして、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定された場合には、運転者の操舵の周波数領域でアシストトルクのゲインを高めて操舵感を高め、入力トルクが操向輪側からの入力であると判定された場合には、路面からの外乱入力の周波数領域でアシストトルクのゲインを低下させて外乱作用時の車両のふらつきや運転者の操舵負担を低減する。
【０００８】
よって、本発明のパワーステアリング装置にあっては、操舵トルクの入力方向の正確な判定と、操舵トルクの入力方向に応じた最適な操舵力アシストを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のパワーステアリング装置を実施するための最良の形態を、実施例１〜９に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【００１１】
運転者の舵取り操作用のハンドル１は、ステアリングシャフト（操舵軸）２の上端部に設けられ、ステアリングシャフト２の下端部には、ピニオン５が設けられている。ステアリングシャフト２には、ハンドル１側から順に、ハンドル角センサ（ハンドル側操舵状態量検出手段）３、トルクセンサ（入力トルク検出手段）９、モータ（アシストアクチュエータ）１１、およびピニオン角センサ（操向輪側操舵状態量検出手段）４が設けられている。
【００１２】
ハンドル角センサ３は、ステアリングシャフト２の上端部、すなわちハンドル１側の回転角度を検出する。トルクセンサ９は、ステアリングシャフト２への入力トルクを検出する。ピニオン角センサ４は、ステアリングシャフト２の下端部、すなわちピニオン５の回転角度を検出する。
【００１３】
ピニオン５は、ラック軸６に形成された図外のラックとでラック&ピニオン式の舵取機構を構成している。ラック軸６は、車幅方向へ摺動可能に設けられ、その両端部には、タイロッド７，７を介して前輪（操向輪）８，８が連結されている。すなわち、ハンドル１に入力される運転者の操舵量に応じてラック軸６が左右へ摺動し、前輪８，８が転舵される。
【００１４】
モータ１１は、ステアリングシャフト２の回転トルクに変換する減速機１０を介して、発生トルクをステアリングシャフト２に出力し、運転者の操舵力を補助する。このモータ１１に供給されるモータ電流は、コントローラ（アシスト制御手段）１２により制御される。
【００１５】
コントローラ１２には、ハンドル角センサ３からのハンドル角と、トルクセンサ９からの操舵トルクと、ピニオン角センサ４からのピニオン角とに加え、ヨーレイトセンサ１５からのヨーレイトと、車速センサ（車速検出手段）１６からの車速が入力される。コントローラ１２は、各センサからの入力に基づいて、モータ１１の駆動電流を算出し、算出された駆動電流をモータ１１へ供給する。モータ１１へ供給される電源は、バッテリ１４により与えられる。
【００１６】
コントローラ１２は、角速度演算部１３Ａと、比較部１３Ｂと、操舵トルク演算部１３Ｃとを備えている。
角速度演算部１３Ａは、ハンドル角からハンドル角速度を演算すると共に、ピニオン角からピニオン角速度を演算する。
【００１７】
比較部１３Ｂは、角速度演算部１３Ａにより演算されたハンドル角速度とピニオン角速度とを比較し、入力トルクが運転者からの入力か路面からの入力かを判定する。操舵トルク演算部１３Ｃは、比較部１３Ｂの結果に基づいて補助操舵トルク、すなわちモータ１１の出力すべきアシストトルクを演算し、補助操舵トルクに応じてモータ１１の駆動電流を算出する。
【００１８】
図２は、実施例１のコントローラ１２のシステムブロック図である。
操舵トルク検出部１３ａでは、トルクセンサ９の検出値から操舵トルクＴinputを検出する。ハンドル角検出部１３ｂでは、ハンドル角センサ３の検出値から車両のハンドル角θhを検出する。ピニオン角検出部１３ｃでは、ピニオン角センサ４の検出値から車両のピニオン角θpを検出する。
【００１９】
目標操舵トルク演算部１３ｄでは、操舵トルク検出部１３ａで検出した操舵トルクＴinputおよび各センサ値（ヨーレイトセンサ１５、車速センサ１６）に基づき、目標補助操舵トルクＴiを決定する。このとき、トルクセンサ９からの検出結果を、実験的に求めたマップや式などに適応して目標補助操舵トルクＴiを算出する。
【００２０】
目標補助操舵トルクＴiの特性としては、例えば、据え切りや極低速では軽くハンドル１が切れるように目標補助目標補助操舵トルクＴiを大きく、高速ではハンドル１が重くどっしりとした操舵特性を実現するように目標補助操舵トルクＴiを小さくする。
【００２１】
ハンドル角速度演算部１３ｅでは、ハンドル角検出部１３ｂで検出したハンドル角に基づき、ハンドル角速度θh'を算出する。ピニオン角速度演算部１３ｆでは、ピニオン角検出部１３ｃで検出したピニオン角に基づき、ピニオン角速度θp'を算出する。ハンドル角速度演算部１３ｅとピニオン角速度演算部１３ｆとで、図１に示した角速度演算部１３Ａが構成される。
【００２２】
比較演算部（操舵状態量変化速度比較演算手段）１３ｇでは、ハンドル角速度演算部１３ｅにより算出されたハンドル角速度と、ピニオン角速度演算部１３ｆにより算出されたピニオン角速度とを比較する。
【００２３】
入力判定部（入力判定手段）１３ｈでは、比較演算部１３ｇの比較結果に基づき、入力トルクが人間からの入力が、路面からの入力かを判定する。このとき、ハンドル角速度がピニオン角速度よりも大きい場合には、人間からの入力と判断し、ハンドル角速度がピニオン角速度よりも小さい場合には、路面からの入力と判断する。また、ハンドル角速度がピニオン角速度と等しい場合には、入力方向判定不能とする。比較演算部１３ｇと入力判定部１３ｈとで、図１に示した比較部１３Ｂが構成される。
【００２４】
人間入力補正部１３ｉでは、入力判定部１３ｈの判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部１３ｊでは、入力判定部１３ｈの判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドル角θhよりハンドル角周波数ｆhを算出すると共に、ピニオン角θpよりピニオン角周波数ｆpを算出し、これらの周波数ｆh，ｆpに基づいて決定する。
【００２５】
目標操舵トルク補正部（周波数特性補正手段）１３ｋでは、操舵トルクＴinputに基づいて算出した目標補助操舵トルクＴiに対し、人間入力補正部１３ｉおよび路面入力補正部１３ｊで決定されたフィルタによるフィルタ処理を行い、補助操舵トルクＴMを算出する。
【００２６】
目標操舵トルク演算部１３ｄと目標操舵トルク補正部１３ｋとで、図１に示した操舵トルク演算部１３Ｃが構成される。また、入力判定部１３ｈと、人間入力補正部１３ｉと、路面入力補正部１３ｊと、目標操舵トルク補正部１３ｋとで、周波数特性補正手段が構成される。
【００２７】
制御電流算出部１３ｍでは、目標操舵トルク補正部１３ｋで決定した補助操舵トルクＴMをモータ１１に流す制御電流量ＩMに換算し、モータ１１に出力する。
【００２８】
次に、作用を説明する。
［アシスト制御処理］
図３は、実施例１のコントローラ１２で実行されるアシスト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。
【００２９】
ステップS1では、検出されたトルクセンサ９の値Ｔinputと、ハンドル角センサ３の値θhと、ピニオン角センサ４の値θpと、ヨーレイトセンサ１５の値γと、車速センサ１６の値Ｖとを読み込み、ステップS2へ移行する。
【００３０】
ステップS2では、ステップS1で読み込んだトルクセンサ９の値Ｔinputから、目標とする目標補助操舵トルクＴiを決定し、ステップS3へ移行する。
【００３１】
ステップS3では、ステップS1で読み込んだハンドル角センサ３の値θhと、ピニオン角センサ４の値θpとに基づき、ハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'とを算出し、ステップS4へ移行する。
【００３２】
ステップS4では、ステップS3で算出したハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'とから、|θh'|>|θp'|であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。
【００３３】
ステップS5では、人間入力と判定し、ステップS7へ移行する。
【００３４】
ステップS6では、路面（外乱）入力と判定し、ステップS7へ移行する。
【００３５】
ステップS7では、ステップS5またはステップS6での判定結果とハンドル角θhから求まるハンドル角周波数ｆhおよびピニオン角θpから求まるピニオン角周波数ｆpとに基づいて、フィルタ特性を決定する。続いて、目標補助操舵トルクＴiをフィルタ処理して補助操舵トルクＴMを算出し、ステップS8へ移行する。
【００３６】
ここで、目標補助操舵トルクＴiのフィルタ処理は、上記ハンドル角周波数ｆhおよびピニオン角周波数ｆpに基づくフィルタ以外に、路面摩擦係数μに応じたフィルタと、車速Ｖに応じたフィルタと、操舵状態に応じたフィルタを用いて行う。なお、路面摩擦係数の算出方法は、車輪速と車体速との差から推定する方法や、道路インフラの情報を参照する方法等、任意の方法を用いて良い（路面摩擦係数検出手段に相当）。
【００３７】
ステップS8では、ステップS7で補正した補助操舵トルクＴMから、モータ１１の出力する制御電流量ＩMを決定し、ステップS9へ移行する。
【００３８】
ステップS9では、モータ１１に対しステップS8で決定した制御電流量ＩMを供給してモータ１１にアシストトルクを出力させ、リターンへ移行する。
【００３９】
次に、ステップS7におけるフィルタの周波数特性の決定方法について説明する。
［トルク入力方向に応じたフィルタ処理］
ステップS5で人間入力と判定された場合には、図４に示すフィルタを用い、ステップS6で路面入力と判定された場合には、図５に示すフィルタを用いる。
【００４０】
図４のフィルタのGain1は、ハンドル角周波数ｆh付近のゲインを高めるような周波数特性に設定され、図５のフィルタのGain2は、ピニオン角周波数ｆp付近のゲインを下げるような周波数特性に設定されている。これにより、操舵入力時における操舵感度向上と、外乱入力抑制による車両安定性の確保を図る。
【００４１】
ここで、人間入力と判定された場合、図４のフィルタに代えて図６に示すフィルタを用い、路面入力と判定された場合、図５のフィルタに代えて図７のフィルタを用いても良い。
【００４２】
図６のフィルタのゲインGain3は、高周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定され、図７のフィルタのGain4は、低周波成分のゲインを下げるような周波数特性に設定されている。これにより、高速転舵時の人間操舵補償量を増やして操舵感の向上を図り、外乱入力を抑制することで車両安定性を確保する。
【００４３】
［路面摩擦係数に応じたフィルタ処理］
ステップS7において、路面摩擦係数がある特定の低μ路しきい値μ0よりも小さい場合には、図８に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain5は、低周波成分のゲインを高め、高周波成分のゲインを下げるような周波数特性に設定されている。これにより、低μ路走行中における車両の安定性を確保する。
【００４４】
［ハンドル角速度とピニオン角速度が共に極小値のときのフィルタ処理］
ステップS7において、ハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'が共に極小値で両者の偏差が僅かである場合には、修正操舵の可能性が高いため、図９に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain6は、低周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。これにより、修正操舵に対する運転者の操舵負担を軽くし、操舵感の向上を確保する。
【００４５】
［車速に応じたフィルタ処理］
ステップS7において、人間入力であると判定された場合には、車速Ｖに応じたフィルタ処理を行う。例えば、０≦Ｖ≦10（低車速しきい値）[km/h]となる低速走行時には、図１０に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain7は、ハンドル角周波数ｆh付近のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。
【００４６】
80（高車速しきい値）<Ｖ[km/h]となる高速走行時には、図１１に示すようなフィルタを用いる。このフィルタのGain8は、ハンドル角周波数ｆh以下の低周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。
【００４７】
10<Ｖ≦80[km/h]となる中速走行時には、図１２に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain9は、基本的にはハンドル角周波数ｆh付近のゲインを高めるような周波数特性に設定されているが、車速Ｖが高くなるほど図１１に示した高速走行時の周波数特性に近づくように設定されている。
【００４８】
ここで、人間の車両操作時のハンドル転舵周波数は、一般に０[Hz]〜10[Hz]と言われており、特に駐車時や低速走行時では、大舵角の操舵を行うことが多く、高速転舵が要求される。そのため、極低速〜低速走行時には、例えば２[Hz]以上10[Hz]以下のゲインを高めることで、運転者のハンドル操作負担を低減し、操舵感の向上を図る。
【００４９】
また、高速の場合の操舵は、主に車両の方向等の修正のための微少な操舵であることが多く、操舵角度は小さくかつ低速転舵となる。従って、高速走行時には、０[Hz]〜1[Hz]のGainを上げることで、車両の安定性の向上を図る。
【００５０】
また、中速走行時には、車速Ｖが高くなるほど高速走行時の周波数特性とすることで、運転者の操舵感の向上と車両の安定性向上との両立を図る。
【００５１】
［保舵状態に応じたフィルタ処理］
中程度の操舵角度（10[deg]〜40[deg]）を一定時間以上、例えば、15[deg]を２[s]以上保持するような保舵状態の場合には、車両旋回のための保舵の場合が考えられる。そのため、ステップS7では、図１３に示すフィルタを用い、０[Hz]を含む極低周波のゲインを上げることで、旋回時等の保舵の負荷を低減し、車両の安定性向上を図る。
【００５２】
ここで、保舵状態の検出は、ハンドル角センサ３の出力であるハンドル角θhと、ハンドル角速度θh'により行う。具体的には、ハンドル角θhが10[deg]〜40[deg]のいずれかの角度で、ハンドル角速度θh'が所定値以下である時間が２[s]以上継続したとき、保舵と判断する（保舵検出手段に相当）。
【００５３】
［ハンドル角速度とピニオン角速度がほぼ同一のときのフィルタ処理］
ハンドル角速度θhとピニオン角速度θpの値がほぼ同一であり、人間入力か路面入力かの判定が困難な場合には、ステップS7において、図１４に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain11は、ハンドル角周波数ｆh以下の低周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。
【００５４】
これらのフィルタ処理により目標補助操舵トルクＴiを補正することで、操舵感の向上、操舵負荷の低減および車両の安定化を実現することができる。ただし、以上のいずれのロジックとも、操舵感の向上等の効果を高める範囲内で実施されるものであり、電動パワーステアリングの通常の機能が失われるものではない。
【００５５】
［従来技術における操舵トルク入力方向の誤判定］
パワーステアリング装置では、操舵軸に加わるトルクの大きさに加えて、そのトルクの向きを検出する必要がある。従来の操舵トルク検出ロジックでは、操舵軸においてトルクセンサを挟んだ入力側（ハンドル側）の回転角度θhと出力側（ピニオン側）の回転角度θpとを比較し（図１５(a)）、入力側が先行している方向にトルクが加えられていると判定している（図１５(b)）。
【００５６】
一方、走行中の車両の操舵には舵取り操作に応じてハンドル側から加わる正規の入力トルク（操舵トルク）と共に、操向輪に加わる路面反力が操向輪側からの入力トルク（以下逆入力トルクと呼ぶ）として作用している。
【００５７】
ところが、以上のような逆入力トルクは、正規の入力である操舵トルクとは逆にピニオン側が先行する状態で加えられる。その結果、上記操舵トルク検出ロジックでは、入力トルクの方向判定が逆入力トルクの要因である路面反力に伴う操向輪の付勢の向きと同じ向きの操舵トルクが加えられているかのように判定する。これにより、このトルク検出に応じて操舵補助用のモータが駆動されたとき、舵取機構に対しモータの駆動力が逆入力トルクと同じ向きに加えられてしまうため、運転者に逆入力トルクを助長するトルクが伝達され、操舵感の悪化を招くことがある。
【００５８】
すなわち、従来技術では、入力トルクが運転者によるものか路面反力によるものかの判定が困難であり、特に路面状態や走行状態に依存した外乱が入力されたときの補助操舵が適切に行われていないという問題があった。
【００５９】
そこで、ハンドルと舵取機構とを連結する操舵軸の回転角度を、軸長方向の異なる位置にて検出し、検出した回転角度の差に基づいてハンドルに加わるトルクを算出し、角速度間あるいは角加速度間の関係に基づき、前記入力トルクが、ハンドル側からの入力によるものか、操向輪側からの入力によるものかを判定する手段を備え、判定結果に基づきモータを駆動制御するパワーステアリング装置の提案がなされている。
【００６０】
ところが、上述したパワーステアリング装置の構成では、路面からの入力がモータを介してから角度検出器に伝わるため、モータの摩擦や慣性の影響を受け、摩擦や慣性の成分の検出は不可能であるため、精度良く路面からの入力（外乱）を検出できないという問題がある。
【００６１】
［ハンドル角速度とピニオン角速度に基づくトルク入力方向の判定］
これに対し、実施例１の電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフト２においてモータ１１を挟んで異なる位置に配置した２つの角度センサ（ハンドル角センサ３，ピニオン角センサ４）によりハンドル角θhとピニオン角θpを検出する。そして、これらハンドル角θhとピニオン角θpから、ハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'とを比較することにより、ステアリングシャフト２に加わるトルクがハンドル側からの入力か車輪側からの入力かを判断する。
【００６２】
図１６に示すように、ハンドル側の入力（人間入力）である場合には、ハンドル角θhに対し、操舵系に特有の遅れによりピニオン角θpの発生が遅れ、このとき、ハンドル角速度θh'は、ピニオン角速度θp'に対し、速く立ち上がる。一方、操向輪側の入力（路面入力）である場合には、ピニオン角θpに対し、操舵系に特有の遅れによりハンドル角θhの発生が遅れ、このとき、ピニオン角速度θp'は、ハンドル角速度θh'に対し、速く立ち上がる。
【００６３】
すなわち、実施例１では、ハンドル角速度の絶対値|θh'|とピニオン角速度の絶対値|θp'|とを比較し、|θh'|>|θp'|である場合には、ハンドル側からの入力と判定し、|θh'|<|θp'|である場合には、操向輪側からの入力と判定することにより、モータ１１の摩擦や慣性等に影響を受けることなく、トルクの入力方向を正確に判定できる。
【００６４】
［トルク入力方向に応じたアシスト作用］
実施例１では、操舵トルクＴinputがハンドル側からの入力である場合には、ハンドル角周波数ｆh付近のゲイン（人間操舵の周波数付近のゲイン）を高めるような特性としてモータ１１を駆動制御することにより、操舵入力時における操舵フィーリングや操舵感度を向上させることができる。
【００６５】
また、操舵トルクＴinputが路面からの入力である場合には、ピニオン角周波数ｆp付近のゲイン（路面入力周波数付近のゲイン）を下げるような特性としてモータ１１を駆動制御することにより、外乱作用時、具体的には、カント路や路面状態の悪い路等における車両のふらつきや運転者の操舵負荷を低減できる。
【００６６】
さらに、実施例１では、トルク入力方向だけでなく、路面摩擦係数μ、車速、操舵状態等、走行状態に応じてアシストトルクの周波数特性を変更するため、多様な走行シーンにおいて、操舵感の向上、操舵負荷の軽減および車両の安定化が実現できる。
【００６７】
次に、効果を説明する。
実施例１の電動パワーステアリング装置では、以下に列挙する効果が得られる。
【００６８】
(1) ハンドル１と舵取機構とを連結するステアリングシャフト２への入力トルクを検出するトルクセンサ９と、舵取機構に入力トルクを補助するアシストトルクを出力するモータ１１と、入力トルクに応じてモータ１１を駆動制御するコントローラ１２と、を有するパワーステアリング装置において、モータ１１よりもハンドル側の操舵状態量（ハンドル角θh）を検出するハンドル側操舵状態量検出手段（ハンドル角センサ３）と、モータ１１よりも操向輪側の操舵状態量（ピニオン角θp）を検出する操向輪側操舵状態量検出手段（ピニオン角センサ４）と、ハンドル側操舵状態量と操向輪側操舵状態量とに基づいて、検出された入力トルクがハンドル側からの入力か路面側からの入力かを判定する入力判定部１３ｈと、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、予め設定された運転者の操舵の周波数ｆh領域でアシストトルクのゲインを高め（図４参照）、入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、予め設定された路面からの外乱入力の周波数ｆp領域でアシストトルクのゲインを低下させる（図５参照）ように、アシストトルクの周波数特性を補正する周波数特性補正手段（入力判定部１３ｈ，人間入力補正部１３ｉ，路面入力補正部１３ｊ，目標操舵トルク補正部１３ｋ）と、を備えるため、操舵トルクの入力方向の正確な判定と、操舵トルクの入力方向に応じた最適な操舵力アシストを実現できる。
【００６９】
(2) 周波数特性補正手段は、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、アシストトルクの所定の周波数を超える高周波成分のゲインを高め（図６参照）、入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、アシストトルクの前記所定の周波数以下である低周波成分のゲインを低下させる（図７参照）ため、高速転舵時の人間操舵補償量を増やして操舵感の向上を図り、外乱入力を抑制することで車両安定性を確保できる。
【００７０】
(3) 車速Ｖを検出する車速センサ１６を備え、周波数特性補正手段は、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、車速Ｖの変化に応じて、アシストトルクの周波数特性を補正する周波数領域を変化させるため、車速Ｖに応じて最適な操舵力アシストを実現できる。
【００７１】
(4) 周波数特性補正手段は、車速Ｖが所定の低車速しきい値（10[km/h]）以下となる低速走行時、運転者の操舵の周波数ｆh領域でアシストトルクのゲインを高める（図１０参照）ため、高速転舵が要求される駐車時や低速走行時において、運転者のハンドル操作負担を低減でき、操舵感の向上を図ることができる。
【００７２】
(5) 周波数特性補正手段は、車速Ｖが所定の高車速しきい値（80[km/h]）を超える高速走行時、運転者の操舵の周波数ｆh領域以下でアシストトルクの低周波成分のゲインを高める（図１１参照）ため、微少な修正操舵が多い高速走行時において、車両の安定性向上を図ることができる。
【００７３】
(6) 周波数特性補正手段は、車速Ｖが低車速しきい値（10[km/h]）と高車速しきい値（80[km/h]）との間の車速領域にあるとき、車速が高くなるほど、運転者の操舵の周波数ｆh領域で、アシストトルクの高周波成分のゲインを低下させ、低周波成分のゲインを高める（図１２参照）ため、運転者の操舵感向上と車両の安定性向上との両立を図ることができる。
【００７４】
(7) ハンドル１が所定角度（10[deg]〜40[deg]）で一定時間（２[s]程度）保持された保舵状態を検出する保舵検出手段を備え、周波数特性補正手段は、保舵状態が検出されたとき、アシストトルクの極低周波成分のゲインを高める（図１３参照）ため、旋回時等の保舵の負担を低減でき、車両の安定性向上を図ることができる。
【００７５】
(8) 走行路の路面摩擦係数μを検出する路面摩擦係数検出手段を設け、周波数特性補正手段は、検出された路面摩擦係数μが所定の低μ路しきい値μ0よりも小さいとき、アシストトルクの低周波成分のゲインを高め、高周波成分のゲインを低下させる（図８参照）ため、低μ路走行中における車両の安定性を確保できる。
【００７６】
(9) ハンドル側操舵状態量の変化速度であるハンドル側操舵状態量変化速度（ハンドル角速度θh'）と前記操向輪側操舵状態量の変化速度である操向輪側操舵状態量変化速度（ピニオン角速度θp'）とを比較する比較演算部１３ｇを備え、入力判定部１３ｈは、ハンドル側操舵状態量変化速度が操向輪側操舵状態量変化速度よりも大きいとき、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定するため、モータ１１および減速機１０の摩擦や慣性の影響を受けることなく、２つの角度センサを用いて操舵トルクの入力方向を正確に判定できる。
【００７７】
(10) 入力判定部１３ｈは、ハンドル側操舵状態量変化速度と操向輪側操舵状態量変化速度とが等しいとき、入力方向判定不能とし、周波数特性補正手段は、入力方向判定不能のとき、運転者の操舵の周波数ｆh以下の領域でアシストトルクの低周波成分のゲインを高める（図１４参照）ため、微少な修正操舵が行われた場合の、車両の安定性向上を図ることができる。
【００７８】
(11) 入力判定部１３ｈは、ハンドル側操舵状態量変化速度と操向輪側操舵状態量変化速度が共に極小値で両者の偏差が僅かであるとき、修正操舵であると判定し、周波数特性補正手段は、修正操舵であると判定されたとき、アシストトルクの低周波成分のゲインを高める（図９参照）ため、修正操舵に対する運転者の操舵負担を軽減でき、操舵感の向上を確保できる。
【００７９】
(12) ハンドル側操舵状態量検出手段は、モータ１１よりもハンドル側のステアリングシャフト２の回転角であるハンドル角θhを検出するハンドル角センサ３であり、操向輪側操舵状態量検出手段は、モータ１１よりも操向輪側のステアリングシャフト２の回転角であるピニオン角θpを検出するピニオン角センサ４であるため、モータ１１の摩擦や慣性等の影響を受けることなく、２つの角度センサを用いてトルクの入力方向を正確に判定できる。
【実施例２】
【００８０】
実施例２では、トルクセンサを設けず、ハンドル角とピニオン角からステアリングシャフトへの入力トルクを推定する例である。
【００８１】
図１７は、実施例２のコントローラ１２ａのシステムブロック図であり、実施例２では、トルクセンサに代えて、ハンドル角θhとピニオン角θpの差に基づいて入力トルクＴinputを推定する入力トルク推定部１３ｎを備えている。目標操舵トルク演算部１３ｄでは、推定された入力トルクＴinputに基づいて、目標補助操舵トルクＴiを決定する。
なお、その他の構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
次に、作用を説明する。
［アシスト制御処理］
図１８は、実施例２のコントローラ１２ａで実行されるアシスト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、ステップS14〜ステップS20については、図３のステップS3〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
【００８３】
ステップS11では、ハンドル角センサ３の値θhと、ピニオン角センサ４の値θpと、ヨーレイトセンサ１５の値γと、車速センサ１６の値Ｖとを読み込み、ステップS12へ移行する。
【００８４】
ステップS12では、ステップS1で読み込んだハンドル角θhとピニオン角θpの偏差|θh−θp|から、入力トルクＴinputを推定し、ステップS13へ移行する。
【００８５】
ステップS13では、ステップS2の推定結果に基づいて、目標とする目標補助操舵トルクＴiを決定し、ステップS14へ移行する。
【００８６】
［入力トルク推定作用］
実施例２では、ハンドル角θhとピニオン角θpの差に基づいて入力トルクＴinputを推定するため、入力トルクＴinputを検出するためのトルクセンサ９を備えた実施例１の構成に対し、部品点数の削減によるコストダウンおよびシステムのコンパクト化を図ることができる。
【００８７】
次に、効果を説明する。
実施例２の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(12)に加え、以下の効果が得られる。
【００８８】
(13) 入力トルク推定部１３ｎは、ハンドル角θhとピニオン角θpとに基づいて、入力トルクＴinputを推定するため、入力トルク検出手段を用いずに、入力トルクが推定でき、システム構成上有利となる。
【実施例３】
【００８９】
実施例３では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ハンドル角から路面（外乱）入力の無い場合のピニオン角を推定し、推定したピニオン角と実際のピニオン角との偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。
【００９０】
図１９は、実施例３のコントローラ１２ｂのシステムブロック図であり、実施例３では、ハンドル角センサ３により検出されたハンドル角θhを入力し、路面入力の無い場合の推定ピニオン角（推定操向輪側操舵状態量）θp*を出力するモデル（操向輪側操舵状態量推定手段）１３ｐを備えている。
【００９１】
このモデル１３ｐは、操舵系モデルと車両モデル（自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など）を含み、ハンドル角θhに基づいて、路面（外乱）入力が無い場合の推定ピニオン角θp*を推定する。
【００９２】
比較器１３ｑでは、上記推定ピニオン角θp*と検出したピニオン角θpとの偏差θp*−θpを求め、入力判定部１３ｈ'に出力する。入力判定部１３ｈ'では、θp*−θpに基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
【００９３】
人間入力補正部１３ｉ'では、入力判定部１３ｈ'の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部１３ｊ'では、入力判定部１３ｈ'の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドル角θhよりハンドル角周波数ｆhを算出すると共に、ピニオン角θpよりピニオン角周波数ｆpを算出し、これらの周波数ｆh，ｆpに基づいて決定する。
なお、その他の構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００９４】
次に、作用を説明する。
［アシスト制御処理］
図２０は、実施例３のコントローラ１２ｂで実行されるアシスト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、ステップS21、ステップS22、ステップS28〜ステップS30については、図３のステップS1、ステップS2、ステップS7〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
【００９５】
ステップS23では、ステップS21で読み込んだハンドル角θhから、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面入力の無い場合の推定ピニオン角θp*を推定し、ステップS24へ移行する。
【００９６】
ステップS24では、ステップS23で推定した推定ピニオン角θp*と実際のピニオン角θpとの偏差θp*−θpを算出し、ステップS25へ移行する。
【００９７】
ステップS25では、ステップS24で算出した偏差がゼロ以外であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS26へ移行し、NOの場合には、ステップS27へ移行する。
【００９８】
ステップS26では、路面入力と判定し、ステップS28へ移行する。
【００９９】
ステップS27では、路面入力無し、すなわち人間入力と判定し、ステップS28へ移行する。
【０１００】
［モデルによる外乱入力量推定作用］
実施例３では、モデル１３ｐを用いてハンドル角θhから推定ピニオン角θp*を推定し、推定ピニオン角θp*とピニオン角θpとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例１，２の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
【０１０１】
次に、効果を説明する。
実施例３の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(12)に加え、以下の効果が得られる。
【０１０２】
(14) ハンドル角θhを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ピニオン角θp*を出力とするモデル１３ｐを備え、入力判定部１３ｈ'は、ピニオン角θpと推定ピニオン角θp*とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差θp*−θpに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
【実施例４】
【０１０３】
実施例４では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ピニオン角から路面入力の無い場合のハンドル角を推定し、推定したハンドル角と実際のハンドル角との偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。
【０１０４】
図２１は、実施例４のコントローラ１２ｃのシステムブロック図であり、実施例４では、ピニオン角センサ４により検出されたピニオン角θhを入力し、路面入力の無い場合の推定ハンドル角（推定ハンドル側操舵状態量）θh*を出力するモデル（操向輪側操舵状態量推定手段）１３ｐ'を備えている。
【０１０５】
このモデル１３ｐ'は、操舵系モデルと車両モデル（自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など）とを含み、ピニオン角θpに基づいて、路面入力が無い場合の推定ハンドル角θh*を推定する。
【０１０６】
比較器１３ｑ'では、上記推定ハンドル角θh*と検出したハンドル角θhとの偏差θh*−θhの偏差を求め、入力判定部１３ｈ"に出力する。入力判定部１３ｈ"では、θh*−θhの偏差に基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
【０１０７】
人間入力補正部１３ｉ"では、入力判定部１３ｈ"の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部１３ｊ"では、入力判定部１３ｈ"の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドル角θhよりハンドル角周波数ｆhを算出すると共に、ピニオン角θpよりピニオン角周波数ｆpを算出し、これらの周波数ｆh，ｆpに基づいて決定する。
なお、その他の構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【０１０８】
次に、作用を説明する。
［アシスト制御処理］
図２２は、実施例４のコントローラ１２ｃで実行されるアシスト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、ステップS31、ステップS32、ステップS38〜ステップS40については、図３のステップS1、ステップS2、ステップS7〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
【０１０９】
ステップS33では、ステップS21で読み込んだピニオン角θpから、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面入力の無い場合のハンドル角θh*を推定し、ステップS34へ移行する。
【０１１０】
ステップS34では、ステップS33で推定したハンドル角θhと実際のハンドル角θhとの偏差θh*−θhを算出し、ステップS25へ移行する。
【０１１１】
ステップS35では、ステップS34で算出した偏差がゼロ以外であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS36へ移行し、NOの場合には、ステップS37へ移行する。
【０１１２】
ステップS36では、路面入力と判定し、ステップS38へ移行する。
【０１１３】
ステップS37では、路面入力無し、すなわち人間入力と判定し、ステップS38へ移行する。
【０１１４】
［モデルによる外乱入力量推定作用］
実施例４では、モデル１３ｐ'を用いてピニオン角θpから推定ハンドル角θh*を推定し、推定ハンドル角θh*とハンドル角θhとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例１，２の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
【０１１５】
次に、効果を説明する。
実施例４の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(12)に加え、以下の効果が得られる。
【０１１６】
(15) ピニオン角θpを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ハンドル角θh*を出力とするモデル１３ｐ'を備え、入力判定部１３ｈ"は、ハンドル角θh推定ハンドル角θh*とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差θh*−θhに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
【実施例５】
【０１１７】
実施例５では、モータよりもハンドル側のステアリングシャフトにハンドルトルクセンサを設け、モータよりもピニオン側のステアリングシャフトにピニオントルクセンサを設け、これら２つのトルクセンサの出力を比較することにより、入力トルクの入力方向を判定する例である。
【０１１８】
図２３は、実施例５の電動パワーステアリング装置の構成を示す図であり、実施例５は、ピニオン角センサに代えて、モータ１１よりもステアリングシャフト２のピニオン側のトルクを検出するピニオントルクセンサ（操向輪側操舵状態量検出手段）１７を設けた点で実施例１〜４と異なる。なお、実施例５では、実施例１〜４のトルクセンサ９をハンドルトルクセンサ（ハンドル側操舵状態量検出手段）９と言い換えて説明する。
【０１１９】
すなわち、実施例５では、ステアリングシャフト２に加わる入力トルクのうち、モータ１１よりもハンドル側のトルク、すなわちハンドルトルクをハンドルトルクセンサ９で検出し、モータ１１よりもピニオン側のトルク、すなわちピニオントルクをピニオントルクセンサ１７で検出する構成となっている。
【０１２０】
図２４は、実施例５のコントローラ１２ｄのシステムブロック図である。
ハンドルトルク検出部１３ａでは、ハンドルトルクセンサ１３ａの検出値からハンドルトルクＴhを検出する。ピニオントルク検出部１３ｒでは、ピニオントルクセンサ１７の検出値からピニオントルクＴpを検出する。
【０１２１】
トルク偏差演算部１３ｓでは、ハンドルトルクＴhとピニオントルクＴpの偏差ΔＴinputを算出する。加算器１３ｔでは、目標補助操舵トルクＴiと偏差ΔＴinputを加算し、補正前補助操舵トルクＴを算出する。
【０１２２】
ハンドルトルク変化量演算部１３ｕでは、ハンドルトルク検出部１３ａで検出したハンドルトルクＴhに基づき、ハンドルトルク変化量Ｔh'を算出する。ピニオントルク変化量演算部１３ｖでは、ピニオントルク検出部１３ｒで検出したピニオントルクＴpに基づき、ピニオントルク変化量Ｔp'を算出する。
【０１２３】
比較演算部１３ｗでは、ハンドルトルク変化量演算部１３ｕにより算出されたハンドルトルク変化量Ｔh'と、ピニオントルク変化量演算部１３ｖにより算出されたピニオントルク変化量Ｔp'とを比較する。
【０１２４】
入力判定部１３ｘでは、比較演算部１３ｗの比較結果に基づき、入力トルクが人間からの入力か、路面からの入力かを判定する。このとき、ハンドルトルク変化量>ピニオントルク変化量ならば、人間からの入力と判断し、ハンドルトルク変化量<ピニオントルク変化量ならば、路面からの入力と判断する。
【０１２５】
人間入力補正部１３ｙでは、入力判定部１３ｘの判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部１３ｚでは、入力判定部１３ｘの判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドルトルクＴhよりハンドルトルク周波数ｆhを算出すると共に、ピニオントルクＴpよりピニオントルク周波数ｆpを算出し、これらの周波数ｆh，ｆpに基づいて決定する。
なお、その他の構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【０１２６】
次に、作用を説明する。
［アシスト制御処理］
図２５は、実施例５のコントローラ１２ｄで実行されるアシスト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、ステップS42、ステップS47〜ステップS51については、図３のステップS2、ステップS5〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
【０１２７】
ステップS41では、検出されたハンドルトルクセンサ９の値Ｔhと、ピニオントルクセンサ１７の値Ｔpと、ヨーレイトセンサ１５の値γと、車速センサ１６の値Ｖとを読み込み、ステップS42へ移行する。
【０１２８】
ステップS43では、ステップS41で読み込んだハンドルトルクＴhとピニオントルクＴpの偏差の絶対値であるΔＴinputを算出し、ステップS44およびステップS45へ移行する。
【０１２９】
ステップS44では、ステップS41で検出したハンドルトルクＴhからハンドルトルク変化量Ｔh'を算出すると共に、ピニオントルクＴpからピニオントルク変化量Ｔp'を算出し、ステップS46へ移行する。ハンドルトルク変化量の絶対値|Ｔh'|がピニオントルク変化量|Ｔp'|の絶対値よりも大きいかどうかを判定する。YESの場合にはステップS47へ移行し、NOの場合にはステップS48へ移行する。
【０１３０】
実施例５において、ハンドルトルク変化速度とピニオントルク変化速度との比較に基づくトルク入力方向の判定作用、およびトルク入力方向に応じたアシスト作用については、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【０１３１】
次に、効果を説明する。
実施例５の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(11)に加え、以下の効果が得られる。
【０１３２】
(16) ハンドル側操舵状態量検出手段は、モータ１１よりもハンドル側のステアリングシャフト２への入力トルクであるハンドルトルクを検出するハンドルトルクセンサ９であり、操向輪側操舵状態量検出手段は、モータ１１よりも操向輪側のステアリングシャフト２への入力トルクであるピニオントルクを検出するピニオントルクセンサ１７であるため、モータ１１の摩擦や慣性等の影響を受けることなく、２つのトルクセンサを用いてトルクの入力方向を正確に判定できる。
【実施例６】
【０１３３】
実施例６では、ハンドルトルクとピニオントルクとからステアリングシャフトへの入力トルクを推定する例である。
【０１３４】
図２６は、実施例６のコントローラ１２ｅのシステムブロック図であり、実施例６では、ハンドルトルクＴhとピニオントルクＴpとの差に基づいて入力トルクＴinputを推定する入力トルク推定部（入力トルク推定手段）１３ｎ'を備えている。目標操舵トルク演算部１３ｄでは、推定された入力トルクＴinputに基づいて、目標補助操舵トルクＴiを決定する。
なお、その他の構成および作用は、実施例５と同様であるため、説明を省略する。
【０１３５】
［入力トルク推定作用］
実施例６では、ハンドルトルクＴhとピニオントルクＴpの差に基づいて入力トルクＴinputを推定するため、入力トルクＴinputを検出するための入力検出手段が別途不要となり、部品点数の削減によるコストダウンおよびシステムのコンパクト化を図ることができる。
【０１３６】
次に、効果を説明する。
実施例６の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(11)、実施例５の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
【０１３７】
(17) 入力トルク推定部１３ｎ'は、ハンドルトルクＴhと推定ピニオントルクＴpとに基づいて、入力トルクＴinputを推定するため、操舵状態量を検出するための手段を用いて入力トルクが推定できるため、入力トルク検出手段が不要となり、システム構成上有利となる。
【実施例７】
【０１３８】
実施例７では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ハンドルトルクから路面（外乱）入力の無い場合のピニオントルクを推定し、推定したピニオントルクと実際のピニオントルクとの偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。
【０１３９】
図２７は、実施例７のコントローラ１２ｆのシステムブロック図であり、実施例３では、ハンドルトルクセンサ９により検出されたハンドルトルクＴhを入力し、路面入力の無い場合の推定ピニオントルク（推定操向輪側操舵状態量）Ｔp*を出力するモデル（操向輪側操舵状態量推定手段）１８を備えている。
【０１４０】
このモデル１８は、操舵系モデルと車両モデル（自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など）を含み、ハンドルトルクＴhに基づいて、路面（外乱）入力が無い場合の推定ピニオントルクＴp*を推定する。
【０１４１】
比較器１３ｑ'では、推定ピニオントルクＴp*と検出したピニオントルクＴpとの偏差Ｔp*−Ｔpを求め、入力判定部１３ｘ'に出力する。入力判定部１３ｘ'では、Ｔp*−Ｔpに基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
【０１４２】
人間入力補正部１３ｙ'では、入力判定部１３ｘ'の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部１３ｚ'では、入力判定部１３ｘ'の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。
なお、その他の構成は、実施例５と同様であるため、説明を省略する。
【０１４３】
［モデルによる外乱入力量推定作用］
実施例７では、モデル１８を用いてハンドルトルクＴhから推定ピニオントルクＴp*を推定し、推定ピニオントルクＴp*とピニオントルクＴpとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例５，６の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
【０１４４】
次に、効果を説明する。
実施例７の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(11)、実施例５の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
【０１４５】
(18) ハンドルトルクＴhを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ピニオントルクＴp*を出力とする１８を備え、入力判定部１３ｘ'は、ピニオントルクＴp推定ピニオントルクＴp*とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差Ｔp*−Ｔpに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
【実施例８】
【０１４６】
実施例８では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ピニオントルクから路面（外乱）入力の無い場合のハンドルトルクを推定し、推定したハンドルトルクと実際のハンドルトルクとの偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。
【０１４７】
図２８は、実施例８のコントローラ１２ｇのシステムブロック図であり、実施例３では、ピニオントルクセンサ１７により検出されたピニオントルクＴpを入力し、路面入力の無い場合の推定ハンドルトルク（推定ハンドル側操舵状態量）Ｔh*を出力するモデル（ハンドル側操舵状態量推定手段）１９を備えている。
【０１４８】
このモデル１９は、操舵系モデルと車両モデル（自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など）を含み、ピニオントルクＴpに基づいて、路面（外乱）入力が無い場合の推定ハンドルトルクＴh*を出力する。
【０１４９】
比較器１３ｑ"では、上記推定ハンドルトルクＴh*と検出したハンドルトルクＴhとの偏差Ｔh*−Ｔhを求め、入力判定部１３ｘ"に出力する。入力判定部１３ｘ"では、Ｔh*−Ｔhに基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
【０１５０】
人間入力補正部１３ｙ"では、入力判定部１３ｘ"の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部１３ｚ"では、入力判定部１３ｘ"の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。
なお、その他の構成は、実施例５と同様であるため、説明を省略する。
【０１５１】
［モデルによる外乱入力量推定作用］
実施例８では、モデル１９を用いてピニオントルクＴpから推定ハンドルトルクＴh*を推定し、推定ハンドルトルクＴh*とハンドルトルクＴhとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例５，６の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
【０１５２】
次に、効果を説明する。
実施例８の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(11)、実施例５の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
【０１５３】
(19) ピニオントルクＴhを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ハンドルトルクＴh*を出力とするモデル１９を備え、入力判定部１３ｘ"は、ハンドルトルクＴhと推定ハンドルトルクＴh*とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差Ｔh*−Ｔhに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
【実施例９】
【０１５４】
実施例９では、ハンドルトルクから操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面入力の無い場合のヨーレイトを推定すると共に、ピニオントルクから車両モデルを用いて路面入力の無い場合のヨーレイトを推定し、これら２つの推定値の偏差に基づいて路面入力を判定する例である。
【０１５５】
図２９は、実施例９のコントローラ１２ｈのシステムブロック図である。
モデル（第１車両挙動推定手段）１８'は、操舵系モデルおよび車両モデルを備え、ハンドルトルクＴhを入力して路面入力の無い場合の第１推定ヨーレイト（第１推定車両挙動）γp*を出力する。モデル（第２車両挙動推定手段）２０は、車両モデルを備え、ピニオントルクＴpを入力して運転者の操舵入力が無い場合の第２推定ヨーレイト（第２推定車両挙動）γh*を出力する。
【０１５６】
比較器２１では、第２推定ヨーレイトγh*から第１推定ヨーレイトγp*を減算した値を入力判定部２２へ出力する。入力判定部２２では、偏差γh*−γp*に基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
【０１５７】
人間入力補正部２３では、入力判定部２２の判定結果（偏差γh*−γp*）とヨーレイトセンサ１５により検出されたヨーレイトγとに基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部２４では、入力判定部２２の判定結果（偏差γh*−γp*）とヨーレイトセンサ１５により検出されたヨーレイトγとに基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。
【０１５８】
［モデルによる外乱入力量推定作用］
実施例９では、モデル１８'，２０を用いて第１推定ヨーレイトγp*と第２推定ヨーレイトγh*を推定し、推定したγh*とγp*との偏差と実際のヨーレイトγとに応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、外乱入力量を正確に推定できると共に、所望のヨーレイト特性を得るアシストトルクを設定できる。
【０１５９】
次に、効果を説明する。
実施例９の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(11)、実施例５の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
【０１６０】
(20) ハンドルトルクＴhを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での第１推定ヨーレイトγp*を出力とするモデル１８'と、ピニオントルクＴpを入力とし、車両モデルを用いて運転者の操舵入力を考慮しない場合での第２推定ヨーレイトγh*を出力するモデル２０と、を備え、入力判定部２２は、γh*とγp*に偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、偏差γh*−γp*に応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差（センサによる検出誤差等）をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できると共に、所望のヨーレイト特性を得る操舵力アシストを実現できる。
【０１６１】
（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１〜９に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、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。
【０１６２】
例えば、実施例９では、車両挙動のパラメータとしてヨーレイトを用いたが、ヨーレイトゲイン、ヨー加速度、横速度または横加速度等、他のパラメータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】実施例１の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図２】実施例１のコントローラ１２のシステムブロック図である。
【図３】実施例１のコントローラ１２で実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】人間入力と判定された場合のフィルタ特性図である。
【図５】路面入力と判定された場合のフィルタ特性図である。
【図６】人間入力と判定された場合のフィルタ特性図である。
【図７】路面入力と判定された場合のフィルタ特性図である。
【図８】低μ路走行時のフィルタ特性を示す図である。
【図９】ハンドル角速度とピニオン角速度が共に極小値で両者の偏差が僅かである場合のフィルタ特性図である。
【図１０】低速走行時のフィルタ特性図である。
【図１１】高速走行時のフィルタ特性図である。
【図１２】中速走行時のフィルタ特性図である。
【図１３】中程度の操舵角度を一定時間保持している場合のフィルタ特性図である。
【図１４】人間入力が路面入力かの判定が困難な場合のフィルタ特性図である。
【図１５】ハンドル側または操向輪側からのステップ入力に対する、ハンドルトルクおよびピニオントルクの応答遅れを示す図である。
【図１６】実施例１の入力方向判定作用を示す図である。
【図１７】実施例２のコントローラ１２ａのシステムブロック図である。
【図１８】実施例２のコントローラ１２ａで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】実施例３のコントローラ１２ｂのシステムブロック図である。
【図２０】実施例３のコントローラ１２ｂで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図２１】実施例４のコントローラ１２ｃのシステムブロック図である。
【図２２】実施例４のコントローラ１２ｃで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図２３】実施例５の電動パワーステアリング装置の構成を示す図であ
【図２４】実施例５のコントローラ１２ｄのシステムブロック図である。
【図２５】実施例５のコントローラ１２ｄで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】実施例６のコントローラ１２ｅのシステムブロック図である。
【図２７】実施例７のコントローラ１２ｆのシステムブロック図である。
【図２８】実施例８のコントローラ１２ｇのシステムブロック図である。
【図２９】実施例９のコントローラ１２ｈのシステムブロック図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１  ハンドル
２  ステアリングシャフト
３  ハンドル角センサ
４  ピニオン角センサ
５  ピニオン
６  ラック軸
７  タイロッド
８  前輪
９  トルクセンサ
１０  減速機
１１  モータ
１２  コントローラ
１４  バッテリ
１５  ヨーレイトセンサ
１６  車速センサ
【図１】
2006168649.tif 000003
【図２】
2006168649.tif 000004
【図３】
2006168649.tif 000005
【図４】
2006168649.tif 000006
【図５】
2006168649.tif 000007
【図６】
2006168649.tif 000008
【図７】
2006168649.tif 000009
【図８】
2006168649.tif 000010
【図９】
2006168649.tif 000011
【図１０】
2006168649.tif 000012
【図１１】
2006168649.tif 000013
【図１２】
2006168649.tif 000014
【図１３】
2006168649.tif 000015
【図１４】
2006168649.tif 000016
【図１５】
2006168649.tif 000017
【図１６】
2006168649.tif 000018
【図１７】
2006168649.tif 000019
【図１８】
2006168649.tif 000020
【図１９】
2006168649.tif 000021
【図２０】
2006168649.tif 000022
【図２１】
2006168649.tif 000023
【図２２】
2006168649.tif 000024
【図２３】
2006168649.tif 000025
【図２４】
2006168649.tif 000026
【図２５】
2006168649.tif 000027
【図２６】
2006168649.tif 000028
【図２７】
2006168649.tif 000029
【図２８】
2006168649.tif 000030
【図２９】
2006168649.tif 000031