(57)【要約】【課題】実舵角に対する車両応答を反力トルクとしてステアリング系に取り込むことにより、操舵感を向上させることが可能な操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置は、車両に搭載され、転舵輪を転舵駆動するモータの駆動制御を行うことで、ステアリングの操作に応じて転舵輪を転舵させるために好適に利用される。操舵制御装置は、実舵角に対するステアリングへの反力トルクを示す数式をテイラー展開して、０次項を等価剛性とし、１次項を等価減衰とし、２次項を等価慣性モーメントとしてステアリング系に取り込んで操舵制御を行う。これにより、車両緒元に基づいて反力を決定するので、ステアリング系の動特性を適切に補償することが可能となる。これにより、操舵感を向上させることが可能となる。【選択図】図２
2008162525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転舵輪を転舵駆動するモータの駆動制御を行うことで、ステアリングの操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵制御装置において、
実舵角に対する前記ステアリングへの反力トルクを示す数式をテイラー展開し、前記テイラー展開によって得られた式の０次項を等価剛性とし、１次項を等価減衰とし、２次項を等価慣性モーメントとしてステアリング系に取り込んで操舵制御を行う操舵制御手段を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
転舵輪を転舵駆動するモータの駆動制御を行うことで、ステアリングの操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵制御装置において、
定常入力時における実舵角に対する前記ステアリングへの反力トルクを示す数式を実部と虚部とに分解して、前記実部をテイラー展開することによって得られた式の０次項を等価剛性とし、２次項を等価慣性モーメントとし、前記虚部を等価減衰としてステアリング系に取り込んで操舵制御を行う操舵制御手段を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
前記操舵制御手段は、
ＩＳＷ：ステアリングホイール慣性モーメント
Ｉｍｔ：モータ慣性モーメント
ＣＳＷ：ステアリング系の減衰係数
Ｃｍ：モータの減衰制御量
Ｋｔ：トーションバー剛性
Ｋｇ：モータによるアシスト
ＴＳＷ：ステアリングホイールでの入力トルク
θ１：ステアリングシャフト回転角
Ｋｖ：等価剛性
Ｉｖ：等価慣性モーメント
Ｃｖ：等価減衰
ｓ：ラプラス演算子
とした場合に、以下の式：
（ＫｔＫｇＩＳＷ＋Ｉｍｔ＋ＩＶ）θ１ｓ２＋（ＫｔＫｇＣＳＷ＋Ｃｍ＋ＣＶ）θ１ｓ＋Ｋｖθ１＝ＫｔＫｇＴＳＷ
に基づいて、前記操舵制御を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記操舵制御手段は、少なくとも車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントによる操舵感の変化を抑制するために、前記等価剛性、前記等価減衰、及び前記等価慣性モーメントを補償するように前記操舵制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記操舵制御手段は、前記ステアリング系の減衰比が一定になるように、前記操舵制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の操舵制御装置。
【請求項６】
前記操舵制御手段は、少なくとも前記車速、前記車両質量、前記前後荷重配分、及び前記無次元化慣性モーメントに応じた前記ステアリング系の減衰比になるように、前記操舵制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の操舵制御装置。
【請求項７】
前記操舵制御手段は、前記操舵制御として、前記モータによるアシスト、減衰、及びステアリング剛性の少なくとも１つ以上を変化させる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御を行う操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータの駆動力によって、運転者によるステアリングをアシストする電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）が提案されている。例えば、特許文献１には、操舵時の違和感（慣性感）を低減するために、回転方向ハンドル位置の周波数が所定以上の領域において、タイヤ及びトーションバーの回転方向の弾性が逆バネ特性となるようにしたパワーステアリングシステムが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術においては、車両緒元の変化などがステアリング系の動特性に与える影響を考慮していなかった。また、車両緒元の変化などに対して適切な補償を行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、実舵角に対する車両応答を反力トルクとしてステアリング系に取り込むことにより、操舵感を向上させることが可能な操舵制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、転舵輪を転舵駆動するモータの駆動制御を行うことで、ステアリングの操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵制御装置は、実舵角に対する前記ステアリングへの反力トルクを示す数式をテイラー展開し、前記テイラー展開によって得られた式の０次項を等価剛性とし、１次項を等価減衰とし、２次項を等価慣性モーメントとしてステアリング系に取り込んで操舵制御を行う操舵制御手段を備える。
【０００７】
上記の操舵制御装置は、車両に搭載され、転舵輪を転舵駆動するモータの駆動制御を行うことで、ステアリング（ステアリングホイール）の操作に応じて転舵輪を転舵させるために好適に利用される。この操舵制御装置は、実舵角に対するステアリングへの反力トルクを示す数式をテイラー展開して、０次項を等価剛性とし、１次項を等価減衰とし、２次項を等価慣性モーメントとしてステアリング系に取り込んで操舵制御を行う。これにより、車両緒元に基づいて反力を決定するので、ステアリング系の動特性を適切に補償することが可能となる。これにより、操舵感を向上させることが可能となる。
【０００８】
本発明の他の観点では、転舵輪を転舵駆動するモータの駆動制御を行うことで、ステアリングの操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵制御装置は、定常入力時における実舵角に対する前記ステアリングへの反力トルクを示す数式を実部と虚部とに分解して、前記実部をテイラー展開することによって得られた式の０次項を等価剛性とし、２次項を等価慣性モーメントとし、前記虚部を等価減衰としてステアリング系に取り込んで操舵制御を行う操舵制御手段を備える。
【０００９】
上記の操舵制御装置は、定常入力時における実舵角に対するステアリングへの反力トルクを示す数式を実部と虚部とに分解して、実部をテイラー展開することによって得られた式の０次項を等価剛性とし、２次項を等価慣性モーメントとし、虚部を等価減衰としてステアリング系に取り込んで操舵制御を行う。これによっても、車両緒元に基づいて反力を決定するので、ステアリング系の動特性を適切に補償することができ、操舵感を向上させることが可能となる。
【００１０】
上記の操舵制御装置の一態様では、前記操舵制御手段は、
ＩＳＷ：ステアリングホイール慣性モーメント
Ｉｍｔ：モータ慣性モーメント
ＣＳＷ：ステアリング系の減衰係数
Ｃｍ：モータの減衰制御量
Ｋｔ：トーションバー剛性
Ｋｇ：モータによるアシスト
ＴＳＷ：ステアリングホイールでの入力トルク
θ１：ステアリングシャフト回転角
Ｋｖ：等価剛性
Ｉｖ：等価慣性モーメント
Ｃｖ：等価減衰
ｓ：ラプラス演算子
とした場合に、以下の式：
（ＫｔＫｇＩＳＷ＋Ｉｍｔ＋ＩＶ）θ１ｓ２＋（ＫｔＫｇＣＳＷ＋Ｃｍ＋ＣＶ）θ１ｓ＋Ｋｖθ１＝ＫｔＫｇＴＳＷ
に基づいて、前記操舵制御を実行することができる。
【００１１】
上記の操舵制御装置の他の一態様では、前記操舵制御手段は、少なくとも車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントによる操舵感の変化を抑制するために、前記等価剛性、前記等価減衰、及び前記等価慣性モーメントを補償するように前記操舵制御を行う。これにより、車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントなどが変化した場合に、操舵感を適切に補償することが可能となる。
【００１２】
上記の操舵制御装置において好適には、前記操舵制御手段は、前記ステアリング系の減衰比が一定になるように、前記操舵制御を行うことができる。
【００１３】
また、好適には、前記操舵制御手段は、少なくとも前記車速、前記車両質量、前記前後荷重配分、及び前記無次元化慣性モーメントに応じた前記ステアリング系の減衰比になるように、前記操舵制御を行うことができる。
【００１４】
好ましくは、前記操舵制御手段は、前記操舵制御として、前記モータによるアシスト、減衰、及びステアリング剛性の少なくとも１つ以上を変化させる制御を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１６】
［全体構成］
まず、本実施形態に係る操舵制御装置が適用された操舵制御システム５０の全体構成について説明する。図１は、操舵制御システム５０の構成を示す概略図である。
【００１７】
操舵制御システム５０は、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、回転角センサ３、６と、トーションバー４と、モータ５と、減速機５ａと、ラックアンドピニオン部７と、タイロッド８ｒ、８ｌと、ナックルアーム９ｒ、９ｌと、車輪（前輪）１０Ｆｒ、１０Ｆｌと、コントローラ２０と、を備える。なお、以下では、タイロッド８ｒ、８ｌ、ナックルアーム９ｒ、９ｌ、及び車輪１０Ｆｒ、１０Ｆｌの符号の末尾に付した「ｒ」、「ｌ」は、これらを区別しないで用いる場合には、省略するものとする。また、本明細書では、ステアリングホイールのことを単に「ステアリング」とも呼ぶ。
【００１８】
操舵制御システム５０は、所謂電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）システムによって構成される。具体的には、操舵制御システム５０は、車両に搭載され、転舵輪である車輪１０Ｆを転舵駆動するモータ５の駆動制御を行うことで、ステアリングホイール１の操作に応じて転舵輪を転舵させるシステムである。
【００１９】
ステアリングホイール１は、運転者により車両を旋回等させるために操作される。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２を介して、ラックアンドピニオン部７に接続される。ステアリングシャフト２には、回転角センサ３、６と、トーションバー４と、減速機５ａとが設けられている。トーションバー４は、ステアリングホイール１からの入力に対して捩れるように構成されている。減速機５ａは、ギヤなどによって構成され、モータ５から動力が付与され、これをステアリングシャフト２に対して伝達可能に構成されている。モータ５は、電動モータなどによって構成され、コントローラ２０から供給される制御信号によって制御される。例えば、モータ５は、運転者による操舵をアシストするために、運転者による操舵に応じて操舵アシスト力を発生させると共に、操舵安定性及び操舵感などを向上させるために付加減衰力を発生させる。なお、以下では、トーションバー４を「ＥＰＳトーションバー」とも呼び、モータ５を「ＥＰＳモータ」とも呼ぶ。
【００２０】
回転角センサ３は、運転者によるステアリングホイール１の操作に対応する回転角を検出する。また、回転角センサ６は、ラックアンドピニオン部７に入力されるステアリングシャフト２の回転角を検出する。これらの回転角センサ３、６が検出した回転角に対応する検出信号は、コントローラ２０に供給される。
【００２１】
ラックアンドピニオン部７は、ラックやピニオンなどによって構成され、ステアリングシャフト２から回転が伝達されて動作する。更に、ラックアンドピニオン部７にはタイロッド８及びナックルアーム９が連結されており、ナックルアーム９には車輪１０Ｆが連結されている。この場合、タイロッド８及びナックルアーム９がラックアンドピニオン部７によって動作されることにより、ナックルアーム９に連結された車輪１０Ｆが転舵されることとなる。
【００２２】
コントローラ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。コントローラ２０は、車両内のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に相当する。コントローラ２０は、回転角センサ３、６が検出した回転角に基づいて、モータ５に対する制御を行う。本実施形態では、コントローラ２０は、実舵角に対する車両応答をステアリング系への反力入力（反力トルク）としてステアリング系に取り込んで、ステアリング系の動特性を補償するための制御を行う。具体的には、コントローラ２０は、実舵角に対するステアリングホイール１への反力トルクの特性を、ステアリング系での等価剛性、等価減衰、及び等価慣性モーメントとして置き、車両特性の変化に対する操舵感の変化を等価剛性、等価減衰、及び等価慣性モーメントを含むステアリング系への変化として捕らえて、操舵感を補償するための制御を行う。つまり、コントローラ２０は、車両の制御時や制御フェール時などにおける操舵感の変化を抑制するために、上記した等価剛性、等価減衰、及び等価慣性モーメントを補償するように制御を行う。この場合、コントローラ２０は、例えばモータ５によるアシスト（ＥＰＳのアシスト）、減衰、及びステアリング剛性の少なくとも１つ以上を変化させる制御を行う。
【００２３】
以上のように、コントローラ２０は、本発明における操舵制御装置に相当する。具体的には、コントローラ２０は、本発明における操舵制御手段として機能する。
【００２４】
［車両運動特性をステアリング系に取り込む方法］
以下では、車両運動特性をステアリング系に取り込む方法について、具体的に説明する。
【００２５】
（第１の方法）
ここでは、車両運動特性をステアリング系に取り込む第１の方法について説明する。第１の方法では、定常入力時（定常加振時）における実舵角に対するステアリングホイール１への反力トルクを示す数式を実部と虚部とに分解して、実部をテイラー展開することによって得られた式の０次項を等価剛性とし、２次項を等価慣性モーメントとし、更に虚部を等価減衰（周波数によって減衰係数が変化する減衰）としてステアリング系に取り込む。
【００２６】
なお、以下の説明で使用する文字・記号の意味は、下記の通りである。
【００２７】
ｍ：車両質量(kg)
ＩＺ：ヨー慣性モーメント(kgm2)
Ｋｆ、Ｋｒ：前輪、後輪の等価ＣＰ（コーナリングパワー）（N/rad）（「Ｋｆ、Ｋｒ」は、前輪の左右輪、後輪の左右輪の等価ＣＰ（２つの車輪分の等価ＣＰ）を示す）
β：車体スリップ角(rad)
γ：ヨーレート(rad/s)
Ｆｆ、Ｆｒ：前輪、後輪の横力(N)
ｌｆ：前輪から重心までの距離(m)
ｌｒ：後輪から重心までの距離(m)
δ：車輪の切れ角(rad)
ξ：キャスター＋ニューマティックトレイル(m)
ＮＳ：車速(m/s)
ＩＳＷ：ステアリングホイール慣性モーメント(kgm2)
Ｉｍｔ：ＥＰＳモータ慣性モーメント(kgm2)
ＣＳＷ：ステアリング系の減衰係数(Nms/rad)
Ｃｍ：ＥＰＳ（モータ）の減衰制御量(Nms/rad)
ＦＳ：ステアリング系の摩擦(Nm)
Ｋｔ：ＥＰＳトーションバー剛性(Nms/rad)
Ｋｇ：ＥＰＳアシスト
ＴＳＷ：ステアリングホイールでの入力トルク(Nm)
Ｔｍｓ：ステアリング系への反力トルク(Nm)
θ０：ステアリングホイール回転角(rad)
θ１：ステアリングシャフト回転角(rad)
Ｋｖ：等価剛性
Ｉｖ：等価慣性モーメント
Ｃｖ：等価減衰
ζＳＷ：ステアリング系の減衰比
ｓ：ラプラス演算子
ＩＺｎ：無次元化慣性モーメント
図２は、上記した操舵制御システム５０をモデル化した模式図を示す。図２に示すように、ステアリングホイール１はステアリングホイール慣性モーメントＩＳＷであり、ＥＰＳトーションバー剛性Ｋｔであるトーションバー４と、ＥＰＳの減衰制御量Ｃｍ且つＥＰＳモータ慣性モーメントＩｍｔであるモータ５とがステアリングシャフト２に設けられている。また、ステアリング系は、減衰係数ＣＳＷであり、摩擦ＦＳが働く。この場合、ステアリングホイール１はステアリングホイール回転角θ０で回転し、ステアリングシャフト２はステアリングシャフト回転角θ１で回転する。更に、車輪１０Ｆは切れ角δとなっており、横力Ｆｒが働く。なお、図２中には、ステアリング系への反力トルクＴｍｓも示している。
【００２８】
図３には、車輪１０Ｆ、１０Ｒ（前輪１０Ｆ及び後輪１０Ｒ）に働く横力Ｆｆ、Ｆｒなどを示している。この場合、車速Ｖ、車体スリップ角β、及び車輪１０Ｆの切れ角δである車両に働く横力Ｆｆ、Ｆｒを示している。
【００２９】
以下で、前述した等価剛性Ｋｖ、等価慣性モーメントＩｖ、及び等価減衰Ｃｖの求め方について説明する。
【００３０】
まず、上記した図２に示すような車両モデルは、以下の式（１）〜（６）によって、運動やつり合いなどを表現することができる。
【００３１】
【数１】
2008162525.tif 000003
【００３２】
【数２】
2008162525.tif 000004
【００３３】
【数３】
2008162525.tif 000005
【００３４】
【数４】
2008162525.tif 000006
【００３５】
【数５】
2008162525.tif 000007
【００３６】
【数６】
2008162525.tif 000008
【００３７】
上記の式（１）〜（６）を解くことによって、舵角θ１（実舵角に対応する）の入力に対する反力トルクＴｍｓを求めると、以下の式（７）が得られる。
【００３８】
【数７】
2008162525.tif 000009
【００３９】
ここで、定常入力（定常加振）を考えて、「ｓ＝ｊω」と置くことによって、反力トルクＴｍｓにおける実部、虚部を表すことができる。具体的には、式（８）は実部（以下では、実部を「ＴｑＲｅｎ」として表す。）を示し、式（９）は虚部（以下では、虚部を「ＴｑＩｍｎ」として表す。）を示している。また、式（１０）は、実部及び虚部の共通の分母（以下では、この分母を「ｄｅｎ」として表す。）を示している。
【００４０】
【数８】
2008162525.tif 000010
【００４１】
【数９】
2008162525.tif 000011
【００４２】
【数１０】
2008162525.tif 000012
【００４３】
次に、式（８）で示す実部ＴｑＲｅｎを取り出して、以下の式（１１）を規定する。
【００４４】
【数１１】
2008162525.tif 000013
【００４５】
上記の式（１１）を「ω＝０」でテイラー展開すると、式（１２）が得られる。
【００４６】
【数１２】
2008162525.tif 000014
【００４７】
この場合、式（１２）における０次項である「Ａ０」は等価剛性Ｋｖとみなすことができ、２次項である「Ａ２」は等価慣性モーメントＩｖとみなすことができる。したがって、等価剛性Ｋｖは式（１３）によって得られ、等価慣性モーメントＩｖは式（１４）によって得られる。
【００４８】
【数１３】
2008162525.tif 000015
【００４９】
【数１４】
2008162525.tif 000016
【００５０】
なお、式（１４）の分母（ｄｅｎＩｖ）は式（１５）で表され、式（１４）の分子（ｎｕｍＩｖ）は式（１６）で表される。
【００５１】
【数１５】
2008162525.tif 000017
【００５２】
【数１６】
2008162525.tif 000018
【００５３】
一方、等価減衰（等価減衰係数）Ｃｖは、上記した式（９）で示す虚部ＴｑＩｍｎより得ることができる。具体的には、等価減衰Ｃｖは、以下の式（１７）によって得られる。
【００５４】
【数１７】
2008162525.tif 000019
【００５５】
次に、上記のようにして得られた等価剛性Ｋｖ、等価慣性モーメントＩｖ、及び等価減衰Ｃｖをステアリング系に取り込む（即ち、車両運動特性をステアリング系に取り込む）ことを考える。まず、ＥＰＳの補償制御及びモータ５の応答性は車両応答よりも十分に高いものとして、これらを無視すると、簡易的なステアリング系の運動を以下の式（１８）及び式（１９）によって記述することができる。
【００５６】
【数１８】
2008162525.tif 000020
【００５７】
【数１９】
2008162525.tif 000021
【００５８】
ここで、式（１９）に等価剛性Ｋｖ、等価慣性モーメントＩｖ、及び等価減衰Ｃｖを代入すると、式（２０）が得られる。
【００５９】
【数２０】
2008162525.tif 000022
【００６０】
そして、式（１８）を「Ｋｔ（θ０−θ１）」で解いて、これを式（２０）に代入する。この場合、ステアリング系の剛性が等価剛性Ｋｖよりも十分に高いとすると、「θ０＝θ１」と置くことができる。以上により、以下の式（２１）が得られる。
【００６１】
【数２１】
2008162525.tif 000023
【００６２】
式（２１）は、車両応答からの等価剛性Ｋｖ、等価慣性モーメントＩｖ、及び等価減衰Ｃｖをステアリング系の運動に取り込んだ式を表している。即ち、車両運動特性をステアリング系に取り込んだ式を表している。前述したコントローラ２０は、式（２１）に基づいて、操舵制御を実行する。
【００６３】
以上説明した第１の方法によって、実舵角に対する車両応答を反力トルクとしてステアリング系への反力入力としてステアリング系に取り込むことにより、ステアリング系の動特性を適切に補償することができる。これにより、操舵感を補償することができ、操舵感を向上させることが可能となる。
【００６４】
（第２の方法）
次に、車両運動特性をステアリング系に取り込む第２の方法について説明する。第２の方法では、実舵角に対するステアリングホイール１への反力トルクを示す数式をテイラー展開し、このテイラー展開によって得られた式の０次項を等価剛性Ｋｖとし、１次項を等価減衰Ｃｖとし、２次項を等価慣性モーメントＩｖとしてステアリング系に取り込む点で、前述した第１の方法と異なる。
【００６５】
具体的には、第２の方法では、前述した式（７）で表される反力トルクＴｍｓを、直接テイラー展開する。この場合、「ｓ＝０」でテイラー展開して２次の項までを取ると、以下の式（２２）が得られる。
【００６６】
【数２２】
2008162525.tif 000024
【００６７】
次に、テイラー展開して得られた式（２２）において、「ｓ＝０」の近傍では、０次項を等価剛性Ｋｖとし、１次項を等価減衰Ｃｖとし、２次項を等価慣性モーメントＩｖとする。この場合、等価剛性Ｋｖは前述した式（１３）と同一の式で表され、等価慣性モーメントＩｖは前述した式（１４）と同一の式で表される。
【００６８】
一方、等価減衰Ｃｖは、前述した式（１７）と異なる式によって表される。具体的には、等価減衰Ｃｖは、以下の式（２３）によって得ることができる。
【００６９】
【数２３】
2008162525.tif 000025
【００７０】
このようにして得られた等価剛性Ｋｖ、等価慣性モーメントＩｖ、及び等価減衰Ｃｖをステアリング系の運動に取り込んだ場合も、前述した式（２１）によって表現することができる。この場合にも、前述したコントローラ２０は、式（２１）に基づいて、操舵制御を実行する。
【００７１】
以上説明した第２の方法によって、実舵角に対する車両応答を反力トルクとしてステアリング系への反力入力としてステアリング系に取り込むことによっても、ステアリング系の動特性を適切に補償することができる。これにより、操舵感を補償することができ、操舵感を向上させることが可能となる。
【００７２】
［操舵感補償方法］
次に、本実施形態に係る操舵感補償方法について説明する。前述したコントローラ２０は、車両の制御時や制御フェール時などにおける操舵感の変化を抑制するために、上記した等価剛性、等価減衰、及び等価慣性モーメントを補償するように制御を行う。即ち、コントローラ２０は、車両特性の変化に対する操舵感の変化を等価剛性、等価減衰、及び等価慣性モーメントを含むステアリング系への変化として捕らえて、操舵感を補償するための制御を行う。具体的には、コントローラ２０は、車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントなどによる操舵感の変化を補償するための制御を行う。
【００７３】
ここで、車速及び車両緒元の変化による等価剛性、等価減衰、及び等価慣性モーメントの変化の具体例を、図４及び図５に示す。
【００７４】
図４は、前輪荷重配分の変化の例について示す。図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ横軸に車速（ｋｍ／ｈ）を示しており、図４（ａ）の縦軸は等価剛性を示し、図４（ｂ）の縦軸は等価減衰を示し、図４（ｃ）の縦軸は等価慣性モーメントを示している。また、図４（ａ）〜（ｃ）には、前輪荷重配分が「Ｄｗｆ＝０．５」、「Ｄｗｆ＝０．５５」、及び「Ｄｗｆ＝０．６」であるときの結果を重ねて表示している。図４（ａ）〜（ｃ）より、等価剛性、等価減衰、及び等価慣性モーメントは、車速及び前輪荷重配分の変化に応じて変化していることがわかる。なお、前輪荷重配分は、乗員や荷物の積載状況によって変化する。
【００７５】
図５は、無次元化慣性モーメントの変化の例について示す。なお、無次元化慣性モーメントＩｚｎは、「Ｉｚｎ＝Ｉｚ／（ｌｆ・ｌｒ・ｍ）」で定義される。
【００７６】
図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ横軸に車速（ｋｍ／ｈ）を示しており、図５（ａ）の縦軸は等価剛性を示し、図５（ｂ）の縦軸は等価減衰を示し、図５（ｃ）の縦軸は等価慣性モーメントを示している。また、図５（ａ）〜（ｃ）には、無次元化慣性モーメントが「Ｉｚｎ＝０．８」、「Ｉｚｎ＝０．９」、及び「Ｉｚｎ＝１．１」であるときの結果を重ねて表示している。図５（ａ）より、等価剛性は車速のみに応じて変化し、無次元化慣性モーメントによっては変化しないことがわかる。これに対して、図５（ｂ）及び（ｃ）より、等価減衰及び等価慣性モーメントは、車速及び無次元化慣性モーメントの変化に応じて変化していることがわかる。なお、無次元化慣性モーメントは、乗員や荷物の積載状況によって変化する。
【００７７】
本実施形態では、このような車速、車両質量（積載状況や燃料消費）、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントなどに起因する操舵感の変化を補償するための制御を行う。具体的には、操舵感の変化を補償するために、ステアリング系の減衰比が一定になるように制御する。つまり、ステアリング系の減衰比を、車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントによらずに一定にする。この場合、コントローラ２０は、モータ５によるアシスト（ＥＰＳのアシスト）、減衰、及びステアリング剛性の少なくとも１つ以上を変化させる制御を行う。具体的には、コントローラ２０は、ＥＰＳの減衰制御量ＣｍやＥＰＳアシストＫｇなどを変化させる制御を行うことによって、ステアリング系の減衰比が一定になるようにする。
【００７８】
ここで、ステアリング系の減衰比について、具体的に説明する。まず、前述した式（２１）より、トルク（ＴＳＷ）の入力に対する操舵角（θ１）の応答は、以下の式（２４）で表現することができる。
【００７９】
【数２４】
2008162525.tif 000026
【００８０】
上記した式（２４）に基づいて、ステアリング系の減衰比ζＳＷは、式（２５）によって規定することができる。
【００８１】
【数２５】
2008162525.tif 000027
【００８２】
コントローラ２０は、車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントなどによらずにステアリング系の減衰比ζＳＷが一定になるように、式（２５）中のＥＰＳの減衰制御量ＣｍやＥＰＳアシストＫｇなどを変化させる制御を行う。これにより、車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントなどが変化した場合にも、操舵感を適切に補償することが可能となる。
【００８３】
なお、上記では、ステアリング系の減衰比が一定になるように制御する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、ステアリング系の減衰比が一定になるようにする代わりに、車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントなどに応じたステアリング系の減衰比になるように制御を行うことができる。具体的には、以下の（ａ）〜（ｄ）に示すように制御を行うことができる。
【００８４】
（ａ）車速による操舵感の変化を補償するために、低速時にはステアリング系の減衰比が低くなるように制御し、高速時にはステアリング系の減衰比が高くなるように制御する。
【００８５】
（ｂ）車両質量による操舵感の変化を補償するために、車両質量が増加するに従って、ステアリング系の減衰比が高くなるように制御する。
【００８６】
（ｃ）前後荷重配分による操舵感の変化を補償するために、荷重が車両の後方寄りになるに従って、ステアリング系の減衰比が高くなるように制御する。
【００８７】
（ｄ）無次元化慣性モーメントによる操舵感の変化を補償するために、無次元化慣性モーメントが大きくなるに従って、ステアリング系の減衰比が高くなるように制御する。
【００８８】
これらの場合にも、コントローラ２０は、ＥＰＳのアシスト、減衰、及びステアリング剛性の少なくとも１つ以上を変化させる制御を行う。具体的には、コントローラ２０は、ＥＰＳの減衰制御量ＣｍやＥＰＳアシストＫｇなどを変化させる制御を行う。これにより、車速、車両質量、前後荷重配分、及び無次元化慣性モーメントなどが変化した場合にも、操舵感を適切に補償することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本実施形態に係る操舵制御システムの構成を示す概略図である。
【図２】操舵制御システムをモデル化した模式図を示す。
【図３】旋回時の車輪に働く横力などを示す図である。
【図４】前輪荷重配分の変化の例を示す図である。
【図５】無次元化慣性モーメントの変化の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３、６  回転角センサ
４  トーションバー
５  モータ
５ａ  減速機
７  ラックアンドピニオン部
８  タイロッド
９  ナックルアーム
１０Ｆ  車輪（前輪）
２０  コントローラ
５０  操舵制御システム
【図１】
2008162525.tif 000028
【図２】
2008162525.tif 000029
【図３】
2008162525.tif 000030
【図４】
2008162525.tif 000031
【図５】
2008162525.tif 000032