(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流指令値に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置において、
操舵角からヨーレートまでの車両特性が１次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、
車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部と、
前記車両特性の減衰率が略１となるように、角度情報を用いて前記電流指令値を補償する車両減衰特性補償部とを備え、
通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスＣｒが、ホイールベースＬ、前車軸重心点間距離Ｌｆ、後車軸重心点間距離Ｌｒ、重量Ｍ、ヨー慣性モーメントＹｍ及び車速Ｖに対して、
0006701946.tif 000035
を満たす車両に対して、前記車両零点特性補償部、前記操舵情報特性補償部及び前記車両減衰特性補償部により前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することを特徴とする電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。
【請求項２】
電流指令値に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置において、
操舵角からヨーレートまでの車両特性が１次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、
車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部とを備え、
通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスＣｒが、ホイールベースＬ、前車軸重心点間距離Ｌｆ、後車軸重心点間距離Ｌｒ、重量Ｍ、ヨー慣性モーメントＹｍ及び車速Ｖに対して、
0006701946.tif 000036
を満たし、ニュートラルステア特性を有する車両に対して、前記車両零点特性補償部及び前記操舵情報特性補償部により前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することを特徴とする電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。
【請求項３】
前記車両零点特性補償部は、
トーションバー及び前記車両零点特性補償部による特性が、前記車両特性の零点を相殺する極を有し、前記車両特性の極と同等の零点を有するようにする極零相殺を行うことにより、
前記車両特性を１次遅れ特性に近似させる請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。
【請求項４】
前記車両挙動情報がヨーレートであり、
前記操舵情報が操舵トルクである請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。
【請求項５】
前記操舵情報特性補償部は、セルフアライニングトルクを用いて前記電流指令値を補償する請求項４に記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。
【請求項６】
前記車両減衰特性補償部は、前記角度情報としてステアリング角を使用する請求項１に記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。
【請求項７】
操舵周波数が略０．５Ｈｚ以下の場合、前記通常操舵運転とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流指令値に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両に関し、特に車両条件により発生する運転者が感じる安定感の低減を補償し、通常操舵運転における操舵運転の負荷を軽減する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵系をモータの回転力でアシスト制御する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力で減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力（アシスト力）を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー（ＩＧ）信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、モータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。
【０００５】
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller  Area  Network）４０が接続されており、車速ＶはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。
【０００６】
コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成されるが、そのＭＣＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。
【０００７】
図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給するモータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差ΔＩが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
【０００８】
加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４−３と慣性３４−２を加算部３４−４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４−１を加算部３４−５で加算し、加算部３４−５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。
【０００９】
このような電動パワーステアリング装置を運転支援制御装置として位置付け、操舵運転を支援し、操舵運転負荷を軽減するものとして活用することができる。
【００１０】
一般的な道路を普通に操舵運転している状態（通常操舵運転）での操舵運転負担軽減は、その効果は間接的ではあるが、事故回避技術と共に、交通安全上で重要な技術と位置付けられている。通常操舵運転における操舵運転とは、運転者が認識する目標軌道に追従する操舵制御のことであり、この場合の運転者の操舵運転行為は、認知、判断、行動によってなされる。よって、操舵運転負担軽減では、認知、判断、行動に対応し、（１）操舵行動に伴う身体的負担を軽減できるパワーアシスト特性、（２）操舵制御しやすい車両特性、（３）車両挙動を操舵情報（操舵トルク等の操舵に関連する情報）で把握しやすい操舵情報特性、という３つの特性（以下、総称して「操舵特性」とする）を対象として、それぞれの特性における目標特性と実現手段が議論されている。ここで、操舵情報特性とは、ヨーレート等の車両の挙動を表わす情報（車両挙動情報）から操舵情報までの特性を指す。
【００１１】
（１）の操舵行動に伴う身体的負担軽減については、多くの車両において電動パワーステアリング装置がその役割を果たしている。
【００１２】
（２）の操舵制御しやすい車両特性については、実舵角を入力とし車両挙動を出力とする伝達特性の極である特性方程式の安定性に基づいた議論がなされている。例えば、非特許文献１では、ヨーレートや横加速度の応答特性を１次遅れ特性で近似し、フィーリングの良い応答特性とするための時定数の条件や、フィーリングの良い操舵トルク特性の時定数と応答特性の時定数の関係を提示している。また、操舵制御しやすい車両特性の実現手段として、例えば、非特許文献２では、４ＷＳ（四輪操舵）を用いてタイヤとハンドルが機械的に結合されていることの拘束を回避した上で、ヨーレートと横加速度の操舵応答特性の観点から、状態フィードバックを用いた車両特性補償方法や規範モデルに制御を用いた補償方法が提示されている。
【００１３】
（３）の車両挙動を操舵情報で把握しやすい特性については、操舵トルクとヨーレートや横加速度の関係をリサージュ波形（リサジュー図形、リサジュー曲線等と呼ばれることもある）で表わし，その形状と主観的な操舵感評価との相関性に基づいた議論がなされている。例えば、非特許文献３では、操舵トルクと横加速度の関係をリサージュ波形で表わし、運転者の感覚を手応え感、ハンドル戻り感及び操舵トルクの位相遅れ感に分類し、それぞれの感覚に対応した特性値のあり方を提示している。車両挙動を操舵情報で把握しやすい特性の実現手段の議論においては、運転者は視覚情報のみならず操舵トルク情報でも車両挙動を認識しているということで、ヨーレートから操舵トルクまでの伝達特性を解析すると、車両の安定性に関わる車両特性の特性方程式が伝達特性に含まれないために、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられない車両条件が存在し、運転者が操舵トルク情報で車両挙動を把握しにくいという課題が予想されており、それを示唆する研究もある（例えば非特許文献４）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】藤波宏明、外２名、「操だ特性とドライバフィーリングの関係について」、自動車技術会学術講演会前刷集９５１、社団法人自動車技術会、１９９５年５月、ｐ．１８１−１８４
【非特許文献２】安部正人、大沢洋編、「自動車の運動性能向上技術（普及版）」、朝倉書店、２００８年８月、ｐ．１１４−１２５
【非特許文献３】佐藤博文、外２名、「操舵感に関わる操舵応答特性の考察」、自動車技術会論文集、社団法人自動車技術会、１９９０年３月、第４４巻、第３号、ｐ．５２−５８
【非特許文献４】山田大介、外２名、「操舵トルクの特性が人間−自動車系に及ぼす影響」、自動車技術会論文集、社団法人自動車技術会、２０１３年３月、第４４巻、第２号、ｐ．４５９−４６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、非特許文献１及び非特許文献２では（２）の操舵制御しやすい車両特性に関する技術内容を、非特許文献３及び非特許文献４では（３）の車両挙動を操舵情報で把握しやすい特性に関する技術内容をそれぞれ提示しているが、（２）と（３）両方に対応できる技術とはなっていない。また、（３）における車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられない車両条件が存在するという問題については、発生メカニズムが解析されておらず、具体的な対策が議論されていない。また、この問題は車両と運転者のインターフェースの問題であるため、本来ステアリングで補償すべき課題であると考えられるが、従来は車両設計の問題と捉えて対処されていたために、中小型車のように車両設計自由度が少ない車両では、本問題の影響が大きい。
【００１６】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられないという現象の発生メカニズムを解析し、車両条件により発生する運転者が感じる安定感の低減を補償し、通常操舵運転における操舵運転の負荷を軽減する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、電流指令値に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置に関し、本発明の上記目的は、操舵角からヨーレートまでの車両特性が１次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部と、前記車両特性の減衰率が略１となるように、角度情報を用いて前記電流指令値を補償する車両減衰特性補償部とを備え、通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスＣｒが、ホイールベースＬ、前車軸重心点間距離Ｌｆ、後車軸重心点間距離Ｌｒ、重量Ｍ、ヨー慣性モーメントＹｍ及び車速Ｖに対して、下記数１を満たす車両に対して、前記車両零点特性補償部、前記操舵情報特性補償部及び前記車両減衰特性補償部により前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することにより達成される。
【数１】
0006701946.tif 000002
【００１８】
また、本発明の上記目的は、操舵角からヨーレートまでの車両特性が１次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部とを備え、通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスＣｒが、ホイールベースＬ、前車軸重心点間距離Ｌｆ、後車軸重心点間距離Ｌｒ、重量Ｍ、ヨー慣性モーメントＹｍ及び車速Ｖに対して、上記数１を満たし、ニュートラルステア特性を有する車両に対して、前記車両零点特性補償部及び前記操舵情報特性補償部により前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することにより達成される。
【００１９】
さらに、本発明の上記目的は、前記車両零点特性補償部は、トーションバー及び前記車両零点特性補償部による特性が、前記車両特性の零点を相殺する極を有し、前記車両特性の極と同等の零点を有するようにする極零相殺を行うことにより、前記車両特性を１次遅れ特性に近似させることにより、或いは前記車両挙動情報がヨーレートであり、前記操舵情報が操舵トルクであることにより、或いは前記操舵情報特性補償部は、セルフアライニングトルクを用いて前記電流指令値を補償することにより、或いは前記車両減衰特性補償部は、前記角度情報としてステアリング角を使用することにより、或いは操舵周波数が略０．５Ｈｚ以下の場合、前記通常操舵運転とすることにより、より効果的に達成される。
【００２０】
また、上記電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置を搭載した車両により上記目的は達成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置によれば、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられないという現象の発生メカニズムの解析結果を活かし、車両特性が略１の減衰率をもち、１次遅れ特性に近似するように、且つ操舵情報特性の時定数が所望の値になるように電流指令値を補償することにより、中小型車のように車両設計自由度が少ない車両においても、運転者が感じる安定感を向上させ、通常操舵運転における操舵運転の負荷を軽減することができる。また、上記運転支援制御装置を車両に搭載することにより、安定感が向上し、負荷が軽減された走行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。
【図３】操舵特性を再現可能なシミュレーションモデルを示すブロック図である。
【図４】シミュレーションモデルで使用するパワーアシスト特性を示す特性図である。
【図５】シミュレーションモデルを使用して操舵運転をシミュレーションしたときの操舵トルク特性を示すリサージュ波形である。（Ａ）は車速が８０ｋｍ／時で操舵周波数が０．３Ｈｚの場合、（Ｂ）は車速が８０ｋｍ／時で操舵周波数が０．５Ｈｚの場合、（Ｃ）は車速が１２０ｋｍ／時で操舵周波数が０．３Ｈｚの場合、（Ｄ）は車速が１２０ｋｍ／時で操舵周波数が０．５Ｈｚの場合のリサージュ波形である。
【図６】操舵周波数に対するＳＡＴ伝達関数のゲイン及び位相の変化を示すボード線図である。（Ａ）はゲインの変化を示すボード線図で、（Ｂ）は位相の変化を示すボード線図である。
【図７】本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。
【図８】路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を示すイメージ図である。
【図９】ヨーレート減衰率を調整するための状態フィードバック制御の構成例を示すブロック図である。（Ａ）はヨーレートをフィードバックする場合の構成例を示すブロック図で、（Ｂ）は（Ａ）と等価な構成例を示すブロック図である。
【図１０】ＳＡＴ推定を行うための構成例を示すブロック図である。（Ａ）は外部オブザーバを用いてＳＡＴ推定を行う場合の構成例を示すブロック図で、（Ｂ）はＳＡＴ推定値と実際のＳＡＴが一致する場合に（Ａ）と等価な構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の効果を確認するために使用する走行コースを示す概略図である。
【図１３】本発明の補償を行った場合と行わなかった場合のヨーレート及び操舵トルクの変化を示すグラフである。（Ａ）は補償を行わなかった場合のグラフで、（Ｂ）は補償を行った場合のグラフである。
【図１４】本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。
【図１５】本発明の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の運転支援制御装置、４ＷＳ及び可変ギア比機構を搭載した車両の概要を示す構成図である。
【図１７】本発明の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明では、操舵特性のうち、操舵行動に伴う身体的負担を軽減できるパワーアシスト特性は既に実現されているとの前提で、操舵制御しやすい車両特性及び車両挙動を操舵情報で把握しやすい操舵情報特性を電動パワーステアリング機構（ＥＰＳ）を用いて実現している。このうち、操舵情報特性については、車両挙動の認識において、運転者は操舵トルク情報も使用しているので、車両挙動に対する操舵トルクの特性（以下、「操舵トルク特性」とする）を主対象としている。
【００２４】
上記の実現に当たり、通常操舵運転において運転者特性に適合する時定数をもつ１次伝達特性で近似できることを操舵トルク特性の目標特性としている。これは、通常操舵運転場面であるオンセンター領域及びオフセンター領域では操舵トルク情報が重要な役目を果たすが、オフセンター領域外ではパワーアシスト量を上げる調整がなされ、その結果、車両挙動に対する操舵トルク感度が低下し、視覚情報や操舵角情報に対して操舵トルク情報の相対的な重要性が低くなっていることと、操舵トルク特性は再現性があり、且つ車両挙動が理解し易い単純な関数であることが望ましいことから導き出されたものであり、運転者が操舵トルクを感じた後に予期したタイミングで予期した量の車両挙動が発生することを意味するので、目標として妥当であると推測される。車両挙動を表わす車両挙動情報としては、ヨーレートを使用する。また、車両特性として、操舵角に対するヨーレートの特性（以下、「ヨーレート伝達特性」とする）を使用している。なお、車両挙動情報として、ヨーレートではなく、横加速度を使用しても良い。
【００２５】
操舵トルク特性が上記目標特性を達成するためには、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられない車両条件が存在する問題への対策が必要である。そのために、操舵特性を再現可能なシミュレーションモデルを使用してヨーレートと操舵トルクのリサージュ波形を測定し、その解析結果を基に、運転者が安定感を感じられる条件を導き出している。以下、その条件の導出について説明する。
【００２６】
シミュレーションモデルは、車両モデル、ステアリング機構モデル及びＥＰＳ制御器を含めてモデル化され、図３に示されるような構成となっている。図３において、θｄは操舵角、θｇはステアリング角、θｔは実舵角、γはヨーレート、Ｔｔｏｒは操舵トルク検出値、Ｔｓｔｇは操舵トルク、Ｔｓａｔはセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）、Ｋｔｏｒはトーションバー剛性、ＳＴＧ（ｓ）はステアリング動特性、ｇｔｏｔはトータルギア比、Ｃ１（ｓ）はＥＰＳ制御器のフィードフォワード特性、Ｃ２（ｓ）はＥＰＳ制御器のフィードバック特性、Ｇθ（ｓ）は実舵角θｔに対するヨーレートの特性（以下、「実舵角ヨーレート伝達特性」とする）、Ｇγ（ｓ）はヨーレートγに対するＳＡＴの特性であり、シミュレーションモデルは、Ｋｔｏｒを有するトーションバー１００、Ｃ１（ｓ）を有する特性部１０１、Ｃ２（ｓ）を有する特性部１０２、ＳＴＧ（ｓ）を有する特性部１０３、１／ｇｔｏｔをゲインとするゲイン部１０４、Ｇθ（ｓ）を有する特性部１０５、Ｇγ（ｓ）を有する特性部１０６、加減算部１０８、減算部１０７及び１０９から構成される。特性部１０１は３次の位相補償器としての機能の他に、図４に示されるようなパワーアシスト特性を有しており、パワーアシスト特性により操舵トルク検出値Ｔｔｏｒをパワーアシストトルクに変換した後、位相補償を行う。パワーアシスト特性は、図２での電流指令値演算部３１が使用するアシストマップに相当するが、ここでは車速には依存しない特性としている。
【００２７】
本シミュレーションで用いる車両モデルのパラメータは下記表１の通りで、同定を行った車両は、エンジン排気量が１．２リットルの小型乗用車で、スタビリティファクタが０．００１７のアンダーステア特性をもつ車両である。
【００２８】
【表１】
0006701946.tif 000003
上記のシミュレーションモデルに対して、車速８０ｋｍ／時及び１２０ｋｍ／時において、１０°〜９０°の範囲でスイープサイン波状に変化する操舵角θｄを、操舵周波数が０．３Ｈｚ及び０．５Ｈｚでそれぞれ入力した場合の操舵トルク特性（ヨーレートγに対する操舵トルクＴｓｔｇの特性）のリサージュ波形を図５に示す。操舵周波数として０．３Ｈｚ及び０．５Ｈｚを使用する理由は以下の通りである。即ち、通常操舵運転では目標軌道に追従するという操舵運転制御性が重要で、この目標軌道に対する追従制御には、運転者の能力適応による周波数特性上限があることが知られている。例えば、クロスオーバ理論では、運転者は車両動特性を補正し約０．６Ｈｚ程度の追従制御応答性に適応するとしており、他に０．４Ｈｚとする報告もある。そこで、通常操舵運転での操舵周波数は略０．５Ｈｚ以下であると想定し、その範囲内である０．３Ｈｚ及び０．５Ｈｚを使用する。
【００２９】
図５において、図５（Ａ）は車速が８０ｋｍ／時で操舵周波数が０．３Ｈｚの場合、図５（Ｂ）は車速が８０ｋｍ／時で操舵周波数が０．５Ｈｚの場合、図５（Ｃ）は車速が１２０ｋｍ／時で操舵周波数が０．３Ｈｚの場合、図５（Ｄ）は車速が１２０ｋｍ／時で操舵周波数が０．５Ｈｚの場合のリサージュ波形をそれぞれ示している。図５（Ａ）及び（Ｂ）からわかるように、車速８０ｋｍ／時では、操舵周波数０．３Ｈｚより０．５Ｈｚの方が、ヨーレートがゼロ付近でのヒステリシス幅が増加しており、その大きさはヨーレートの振幅に応じて更に増加している。オフセンター領域でのヨーレートは大体１〜１５°／秒であるから、オフセンター領域内である±１０°／秒の範囲でのヨーレートに対する操舵トルクゲインが、ヨーレートの振幅増加に伴い、低下しており、この結果より、操舵トルクでヨーレートが把握しにくくなっていると推測される。また、図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示される車速１２０ｋｍ／時でのシミュレーション結果を見ると、車速１２０ｋｍ／時では、車速８０ｋｍ／時に比べて、ヨーレートがゼロ付近のヒステリシス幅が狭くなっており、ヨーレートの振幅及び操舵周波数の増加に応じてヒステリシス幅が更に狭くなっていることがわかる。高速になるとヒステリシス幅が狭くなり、頼りない操舵感になることは良く知られる現象であるが、本シミュレーションでのヨーレート減衰率は約０．７であり、安定と言える範疇である。つまり、車両特性が安定で、車両挙動が安定であっても、（ａ）ヨーレートの振幅又は操舵周波数に対してヒステリシス幅が変化する、（ｂ）車速に応じてヨーレートのゼロ付近のヒステリシス幅が狭くなる、との現象が起こると、運転者が感じる安定感が失われる場合があることがわかる。そこで、この２つの現象の要因について説明する。
【００３０】
まず、ステアリングの動特性は一定であるとして、操舵トルクの代用特性としてＳＡＴを使用し、車両モデルとして線形タイヤモデルを用いた平面２輪モデルを用いる場合、ヨーレートγ（ｓ）に対するＳＡＴ  Ｔｓａｔ（ｓ）の伝達関数（以下、「ＳＡＴ伝達関数」とする）は下記数２となる。
【００３１】
【数２】
0006701946.tif 000004
ここで、ξはトレール（キャスタートレール）、Ｙｆ（ｓ）は前タイヤ横力、θｔ（ｓ）は実舵角、Ｍは車両重量、Ｙｍはヨー慣性モーメント、Ｋｒは後タイヤコーナリングパワー、Ｌｒは後車軸重心点間距離、Ｌはホイールベース、Ｃｒは後コーナリングコンプライアンス、Ｔ１は時定数、ｓはラプラス演算子である。数２は、平面２輪モデルの基礎式（例えば、安部正人、大沢洋編、「自動車の運動性能向上技術（普及版）」、朝倉書店、２００８年８月、ｐ．２１−３６参照）、に対して、横方向とヨー方向の運動方程式を近似的に表わした下記数３及び数４と、ＳＡＴは前軸タイヤ横力にトレールを乗じたキングピン回りのモーメントということで、下記数５で表わしたものを適用して算出したものである。
【００３２】
【数３】
0006701946.tif 000005
【００３３】
【数４】
0006701946.tif 000006
【００３４】
【数５】
0006701946.tif 000007
ここで、α（ｓ）は横加速度、Ｙｒ（ｓ）は後タイヤ横力、Ｌｆは前車軸重心点間距離である。数２のＳＡＴ伝達関数の零点の固有周波数ωｚｎ、零点の減衰率ζｚ及び極の固有周波数ωｐｎはそれぞれ下記数６、数７及び数８で表わされる。
【００３５】
【数６】
0006701946.tif 000008
【００３６】
【数７】
0006701946.tif 000009
【００３７】
【数８】
0006701946.tif 000010
ＳＡＴ伝達関数の数２をボード線図で表わすと図６のようになる。図６は車速６０ｋｍ／時、８０ｋｍ／時、１００ｋｍ／時及び１２０ｋｍ／時において、操舵周波数を変化させた場合のＳＡＴ伝達関数のゲイン及び位相の変化を表わしたもので、図６（Ａ）がゲインの変化を示し、図６（Ｂ）が位相の変化を示している。図６によると、操舵周波数０．５Ｈｚ以下の領域では、車速の増加に応じてＳＡＴ伝達関数のゲインが増加し、位相進み量が少なくなっている。そして、車速１２０ｋｍ／時では、０．２〜１Ｈｚの間で位相遅れ特性を示しており、結果として、図５（Ｃ）及び（Ｄ）で示されたようなヨーレートの振幅と操舵周波数に応じてヒステリシス幅が狭くなる現象が生じていると推測される。この位相遅れ特性は、数８で表わされる極の固有周波数ωｐｎが数６で表わされる零点の固有周波数ωｚｎより低くなった結果として生じたものである。なぜならば、ＳＡＴ伝達関数の車速による位相進み量の減少は、数７で表わされる零点の減衰率ζｚの車速に応じた低下でも起きるが、それが位相遅れ特性に繋がることはないからである。数６からわかるように、零点の固有周波数ωｚｎは車両の諸元から求まる定数であり、後軸コーナリングコンプライアンスＣｒが小さいほど高くなる。また、数８からわかるように、極の固有周波数ωｐｎは後軸コーナリングコンプライアンスＣｒの逆数を係数とする車速の逆関数となっており、車速の増加に伴って低下し、後軸コーナリングコンプライアンスＣｒが大きいほど、低い車速で零点の固有周波数ωｚｎより低い周波数になり、ＳＡＴ伝達関数が部分的に位相遅れ特性になる。つまり、車両特性の安定性が確保されていても、ヒステリシス幅が車速に応じて狭くなり、前述の（ａ）及び（ｂ）の状態になることを示している。よって、運転者が安定感を感じられるためには、通常操舵運転で下記数９を満たす必要があり、そのためには、後軸コーナリングコンプライアンスＣｒが下記数１０を満たすような小さい値であることが必要になる。
【００３８】
【数９】
0006701946.tif 000011
【００３９】
【数１０】
0006701946.tif 000012
運転者が安定感を感じられる条件として、後軸コーナリングコンプライアンスＣｒが満たす条件が導出されたので、この条件が成立するとして、前述の操舵トルク特性の目標特性である「操舵トルク特性が、通常操舵運転において運転者特性に適合する時定数をもつ１次伝達特性で近似できる」を達成するための条件について説明する。
【００４０】
まずは、車両がニュートラルステア特性であると仮定した場合の条件について説明する。ニュートラルステア特性とはヨーレート減衰率が車速に依存せずに略１になる特性であると定義することができ、その定義の下、実舵角θｔ（ｓ）に対するヨーレートγ（ｓ）の特性である実舵角ヨーレート伝達特性が、通常操舵運転（操舵周波数０．５Ｈｚ以下）において下記数１１で表わされる１次遅れ特性に近似できるものとする（以下、この近似できるとの仮定を「仮定１」とする）。
【００４１】
【数１１】
0006701946.tif 000013
ここで、τｎは極の時定数である。また、実舵角θｔ（ｓ）に対する横加速度α（ｓ）の伝達特性（以下、「実舵角横加速度伝達特性」とする）も、実舵角ヨーレート伝達特性と同様に、下記数１２で表わされる１次位相特性に近似できるものとする（以下、この近似できるとの仮定を「仮定２」とする）。
【００４２】
【数１２】
0006701946.tif 000014
ここで、ταは零点の時定数である。仮定１及び仮定２の下、数２、数５、数１１及び数１２よりＳＡＴ伝達関数を求めると、下記数１３となり、ＳＡＴで代用した操舵トルク特性が１次伝達特性となる。
【００４３】
【数１３】
0006701946.tif 000015
ここで、τｓａｔ及びτ１は時定数であり、τｓａｔは下記数１４で求められる。
【００４４】
【数１４】
0006701946.tif 000016
τ１は数１３をプロパーな伝達関数（分子の次数が分母の次数以下である伝達関数）で表わすために設定された時定数であり、１０Ｈｚに相当する値が与えられる。
【００４５】
操舵トルク特性が１次伝達特性となれば、後は数１４で示される時定数τｓａｔを運転者特性に適合するように設定すれば（以下、この設定を「時定数設定」とする）、操舵トルク特性を目標特性にすることができる。
【００４６】
以上より、通常操舵運転における後軸コーナリングコンプライアンスＣｒが数１０を満たすように十分小さい場合、ニュートラルステア特性のようにヨーレート減衰率が車速に依存せずに略１の特性である車両は、仮定１及び仮定２が成立し、時定数設定が行えれば、操舵トルク特性が目標特性になる。
【００４７】
車両がニュートラルステア特性の場合は上記の条件を満たせば、操舵トルク特性を目標特性にすることができるが、車両がアンダーステア特性の場合は、ヨーレート減衰率は車速により変化するので、数１２を満たす車速が制限される。よって、アンダーステア特性の車両に対しては、ヨーレート減衰率が略１になるように補償する必要があるが、この補償（以下、「減衰率補償」とする）を車両の諸元の調整で行うのは困難である。なぜならば、スタビリティファクタＫを後軸コーナリングコンプライアンスＣｒの関数で表わすと、下記数１５のようになるが、数１５からわかるように、後軸コーナリングコンプライアンスＣｒを小さく設定するとスタビリティファクタＫが大きくなり、アンダーステア特性が強まるからである。
【００４８】
【数１５】
0006701946.tif 000017
ここで、Ｋｆは前タイヤコーナリングパワー、Ｃｆは前輪コーナリングコンプライアンスである。一方、前輪コーナリングコンプライアンスＣｆを小さくすると、一般車両ではシミーやブレーキジャダに対して敏感になるという問題が生じるので、この方法でも減衰率補償を行うのは困難である。そこで、ステアリング機能を用いて減衰率補償を行う。
【００４９】
ステアリング機能では、減衰率補償の他に、仮定１及び仮定２が成立するような補償（以下、「１次近似補償」とする）及び時定数設定のための補償（以下、「時定数補償」とする）も実施する。つまり、ステアリング機能によって、車両がアンダーステア特性を持つ場合は減衰率補償、１次近似補償及び時定数補償を行い、車両がニュートラルステア特性を持つ場合は１次近似補償及び時定数補償を行う。これらの補償を行うことにより、操舵トルク特性が目標の特性になると共に、実舵角ヨーレート伝達特性が、減衰率が略１で１次遅れ特性に近似した単純な特性となり、実舵角と連動して変化する操舵角に対するヨーレートの特性であるヨーレート伝達特性も単純な特性となるので、操舵制御しやすい車両特性となる。
【００５０】
本発明では、上記３つの補償（減衰率補償、１次近似補償、時定数補償）に対して、各補償のための補償部を用意している。具体的には、減衰率補償用として車両減衰特性補償部を、１次近似補償用として車両零点特性補償部を、時定数補償用として操舵情報特性補償部をそれぞれ用意している。但し、車両がニュートラルステア特性の場合は、車両減衰特性補償部は不要である。各補償は、電流指令値を補償することにより行われる。このような補償を行うことにより、通常操舵運転における後軸コーナリングコンプライアンスＣｒが小さい場合、操舵制御しやすい車両特性及び車両挙動を操舵情報で把握しやすい操舵情報特性が実現され、中小型車のように車両設計自由度が少ない車両においても、運転者が感じる安定感を向上させ、操舵運転の負荷を軽減することができる。
【００５１】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、対象とする車両は、通常操舵運転における後軸コーナリングコンプライアンスＣｒが小さく、数１０を満たしているものとする。
【００５２】
まず、アンダーステア特性の車両を対象とした場合の実施形態（第１実施形態）について説明する。
【００５３】
図７は第１実施形態の構成例を示している。図７には、本発明に係る運転支援制御装置の構成例の一部を示しており、減算部１５１から出力される補償電流指令値Ｉｒｅｆａは、例えば、図２に示されている加算部３２Ａに入力され、以降の構成は図２に示されている構成と同じである。電流指令値演算部３１も、図２に示されている電流指令値演算部３１と同一構成である。図２と同一構成については説明を省略する。
【００５４】
ＳＡＴ推定部１１０は、操舵トルクＴｓ、アシストトルクＴｍ、モータ角速度ωｍ及びモータ角加速度αｍよりＳＡＴ  Ｔｓａｔを推定し、ＳＡＴ推定値Ｔｓｅとして出力する。車両零点特性補償部１２０は、電流指令値Ｉｒｅｆ１を入力し、１次近似補償を行い、補償電流指令値Ｉｒｅｆｚを出力する。操舵情報特性補償部１３０は、ＳＡＴ推定値  Ｔｓｅを用いて時定数補償のための補償信号Ｃｓ１を出力する。車両減衰特性補償部１４０は、ステアリング角θｇを用いて減衰率補償のための補償信号Ｃｓ２を出力する。補償電流指令値Ｉｒｅｆｚは、加算部１５０及び減算部１５１にて補償信号Ｃｓ１及びＣｓ２によりそれぞれ補償され、補償信号Ｉｒｅｆａとして出力される。
【００５５】
各部について詳細に説明する。
【００５６】
ＳＡＴ推定部１１０は、例えば特許第４１９２４４２号公報に示されている処理と同様の処理により、ＳＡＴ  Ｔｓａｔを推定する。その処理の概略を説明する。
【００５７】
路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子は図８に示されるようになっており、運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｓが発生し、その操舵トルクＴｓに従ってモータがアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。その際、モータの慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いから、下記数１６のような運動方程式が得られる。
【００５８】
【数１６】
0006701946.tif 000018
ここで、上記数１６を初期値ゼロとしてラプラス変換し、Ｔｓａｔについて解くと下記数１７が得られる。
【００５９】
【数１７】
0006701946.tif 000019
上記数１７からわかるように、モータの慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴｓよりＳＡＴ  Ｔｓａｔを推定することができる。モータ角速度ωｍ及びモータ角加速度αｍは、モータ２０にレゾルバ等の回転角センサ（図示せず）を連結し、回転角センサが検出する回転角より算出することができる。
【００６０】
なお、推定されたＳＡＴをそのままフィードバックした場合、ステアリングが重くなり過ぎ、操舵感覚を向上することができない場合があるので、周波数特性を有するフィルタを用いてＳＡＴ推定値Ｔｓｅを信号処理し、操舵感覚を向上するのに必要十分な情報のみを出力するようにしても良い。また、本方法以外の方法で、ＳＡＴを推定しても良い。
【００６１】
車両減衰特性補償部１４０は減衰率補償、即ちヨーレート減衰率を略１とする補償を行うための補償信号Ｃｓ２を算出する。
【００６２】
アンダーステア特性の車両のヨーレート減衰率の調整は、図９（Ａ）に示されるように、ヨーレートγ（ｓ）を検出し、実舵角θｔ（ｓ）に帰還する状態フィードバック制御により行うことができる。図９（Ａ）において、ＫＳＴＧはトーションバーを除くステアリング系剛性で、Ｃγ（ｓ）は状態フィードバック制御の特性である。この制御をＥＰＳの機能により実現するために、図９（Ａ）に示される構成を図９（Ｂ）に示されるＥＰＳの制御による構成に等価交換するフィードバック特性Ｃ２（ｓ）を使用する。図９（Ｂ）の構成は、ＳＴＧ（ｓ）＝１／ＫＳＴＧとして、図３に示されるシミュレーションモデルの一部と同じ構成となっている。
【００６３】
状態フィードバック制御が加わる前の実舵角ヨーレート伝達特性Ｇθ（ｓ）は、下記数１８で表わされる。
【００６４】
【数１８】
0006701946.tif 000020
ここで、ζｎはヨーレート減衰率である。Ｔｙｒは時定数で、下記数１９で求められる。
【００６５】
【数１９】
0006701946.tif 000021
ヨーレート減衰率を与える状態フィードバック制御の特性Ｃγ（ｓ）は、下記数２０で与えられる。
【００６６】
【数２０】
0006701946.tif 000022
ここで、Ｋｄはフィードバックゲインである。
【００６７】
数１８〜２０より、図９（Ａ）に示される構成での特性は下記数２１となり、数２１からわかるように、フィードバックゲインＫｄに相当する減衰率が付加されることになるので、数２１が下記数２２のような近似式となるようなフィードバックゲインＫｄを定めることにより、ヨーレート減衰率を略１とすることができる。
【００６８】
【数２１】
0006701946.tif 000023
【００６９】
【数２２】
0006701946.tif 000024
図９（Ａ）に示される構成と等価な特性を与えるフィードバック特性Ｃ２（ｓ）は、図９（Ａ）及び（Ｂ）で示される各構成から求められる下記数２３及び数２４が等しいという条件から導かれる下記数２５より、下記数２６として求められる。
【００７０】
【数２３】
0006701946.tif 000025
【００７１】
【数２４】
0006701946.tif 000026
【００７２】
【数２５】
0006701946.tif 000027
【００７３】
【数２６】
0006701946.tif 000028
よって、数２６中のフィードバックゲインＫｄとして、上記数２２の近似式を成立させるようなフィードバックゲインＫｄを使用することにより、ヨーレート減衰率を略１とすることができる。このフィードバック特性Ｃ２（ｓ）を用いて、車両減衰特性補償部１４０は、ステアリング角θｇより補償信号Ｃｓ２を算出する。
【００７４】
車両零点特性補償部１２０は１次近似補償、即ち仮定１及び仮定２が成立するような補償を行うが、仮定２の「実舵角横加速度伝達特性が１次位相特性に近似できる」という仮定は、通常操舵運転に相当する操舵周波数０．５Ｈｚ以下においては妥当な仮定であると推測されるので、車両零点特性補償部１２０は仮定１が成立する補償を行う。実舵角横加速度伝達特性の零点の固有周波数は車速に依存せずに極より大きい２Ｈｚ付近にあるため、１次位相特性に近似するというのは、０．５Ｈｚ以下で２次である極の位相遅れ量を減らす方向に働くので、妥当な近似であると推測されるからである。また、仮定１についても、実舵角ヨーレート伝達特性が１次遅れ特性に近似するというのは、実舵角と連動して変化する操舵角に対するヨーレートの特性であるヨーレート伝達特性（つまり、車両特性）が１次遅れ特性に近似するということと等価であるから、ヨーレート伝達特性を１次遅れ特性に近似させることにより成立させる。
【００７５】
ヨーレート伝達特性の１次遅れ特性への近似は、零点の固有周波数を極零相殺することにより行う。これは、ヨーレート伝達特性の零点を相殺する極をもち、ヨーレート伝達特性の極と同じ時定数となる零点をもつフィードフォワード制御器を使用することにより行うことができる。そして、ＥＰＳの構成においては、図３に示されるシミュレーションモデルでのトーションバー１００及び特性部１０１を含む閉ループの特性がフィードフォワード制御器の役割を果たしている。よって、ステアリング角θｇと操舵トルクＴｓｔｇが０．５Ｈｚ以下で比例すると仮定し、その比例係数をＫｓａｔとすると、下記数２７を満たすように下記数２８のフィードフォワード特性Ｃ１（ｓ）の時定数Ｔ３及びＴ４を求めることにより、極零相殺を行うことができる。
【００７６】
【数２７】
0006701946.tif 000029
【００７７】
【数２８】
0006701946.tif 000030
ここで、ＫＣは定常ゲイン、Ｋａｔはパワーアシストゲインであり、図３においてＳＴＧ（ｓ）＝１／ＫＳＴＧとなっている。なお、上記の仮定は、実舵角とＳＡＴが０．５Ｈｚ以下で比例すると仮定することに相当するので、妥当な仮定であると推測される。
【００７８】
ヨーレート伝達特性を数２２及び数２８から求めると、下記数２９のように１次遅れ特性となり、目的が達成されることがわかる。
【００７９】
【数２９】
0006701946.tif 000031
フィードフォワード特性Ｃ１（ｓ）を用いて、車両零点特性補償部１２０は、電流指令値Ｉｒｅｆ１を補償する。
【００８０】
操舵情報特性補償部１３０は時定数補償、即ち数１４で示される時定数τｓａｔを運転者特性に適合するように設定するための補償を行うための補償信号Ｃｓ１を算出する。これは、ＳＡＴ推定値にフィルタ処理を行うことにより実現される。
【００８１】
ＳＡＴ推定は外部オブザーバを用いて行うことができ、外部オブザーバを用いてＳＡＴ推定を行う場合の構成は図１０（Ａ）のようになる。図１０（Ａ）において、Ｃ（ｓ）はトーションバーを含んだ制御系の特性、Ｆ（ｓ）はフィルタ特性、Ｑ（ｓ）は外乱オブザーバ補償器の特性、ＳＴＧｎ（ｓ）はノミナル動特性である。図１０（Ａ）におけるＳＡＴ推定値Ｔｓｅと実際のＳＡＴ  Ｔｓａｔが一致する場合、図１０（Ａ）に示される構成は図１０（Ｂ）に示される構成に等価交換できる。そして、時定数τｓａｔが運転者特性に適合するような所望の時定数τｒとなるためのフィルタ特性Ｆ（ｓ）の条件は下記数３０となり、数３０に数１３を代入すると、フィルタ特性Ｆ（ｓ）は下記数３１となる。
【００８２】
【数３０】
0006701946.tif 000032
【００８３】
【数３１】
0006701946.tif 000033
また、外乱推定値は約１０Ｈｚ以下の範囲で一致すれば良いので、１０Ｈｚ以下で外乱オブザーバ補償器の特性Ｑ（ｓ）は略１となるようにする。よって、操舵情報特性補償部１３０は、フィルタ特性Ｆ（ｓ）を用いて、ＳＡＴ推定値Ｔｓｅより補償信号Ｃｓ１を算出する。
【００８４】
以上の構成において、第１実施形態の動作例を図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００８５】
動作が開始すると、車速Ｖ、操舵トルクＴｓ、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ、アシストトルクＴｍ及びステアリング角θｇが入力される（ステップＳ１０）。このうち、車速Ｖは電流指令値演算部３１に、操舵トルクＴｓは電流指令値演算部３１及びＳＡＴ推定部１１０に、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ及びアシストトルクＴｍはＳＡＴ推定部１１０に、ステアリング角θｇは車両減衰特性補償部１４０にそれぞれ入力される。なお、モータ角加速度αｍはモータ角速度ωｍを微分することにより算出される。
【００８６】
電流指令値演算部３１は、図２に示される構成の場合と同様に、車速Ｖ及び操舵トルクＴｓより電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算し（ステップＳ２０）、車両零点特性補償部１２０に出力する。
【００８７】
ＳＡＴ推定部１１０は、操舵トルクＴｓ、モータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ及びアシストトルクＴｍを用いて数１７よりＳＡＴ  Ｔｓａｔの推定値であるＳＡＴ推定値Ｔｓｅを算出し（ステップＳ３０）、ＳＡＴ推定値Ｔｓｅは、操舵情報特性補償部１３０に入力される。なお、電流指令値演算部３１及びＳＡＴ推定部１１０の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。
【００８８】
電流指令値Ｉｒｅｆ１を入力した車両零点特性補償部１２０は、数２６を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を変換し、補償電流指令値Ｉｒｅｆｚとして出力する（ステップＳ４０）。数２６におけるパワーアシストゲインＫａｔには予め適切な値が設定されており、時定数Ｔ３及びＴ４には数２５を満たすように予め調整された値が設定されている。補償電流指令値Ｉｒｅｆｚは加算部１５０に入力される。
【００８９】
ＳＡＴ推定値Ｔｓｅを入力した操舵情報特性補償部１３０は、数２９を用いてＳＡＴ推定値Ｔｓｅを変換し、補償信号Ｃｓ１を出力する（ステップＳ５０）。数２９における時定数τｓａｔには予め求められた値が設定されており、時定数τｒには予め所望の値が設定されている。補償信号Ｃｓ１は加算部１５０に入力される。なお、車両零点特性補償部１２０及び操舵情報特性補償部１３０の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。
【００９０】
加算部１５０に入力された補償電流指令値Ｉｒｅｆｚは、補償信号Ｃｓ１を加算されることにより補償され（ステップＳ６０）、補償電流指令値Ｉｒｅｆｔとして出力される。補償電流指令値Ｉｒｅｆｔは減算部１５１に加算入力される。
【００９１】
ステアリング角θｇを入力した車両減衰特性補償部１４０は、数２４を用いてステアリング角θｇを変換し、補償信号Ｃｓ２を出力する（ステップＳ７０）。数２４におけるＧθ（０）、ＫＳＴＧ、時定数τｎ、ヨーレート減衰率ζｎには予め求められた値が設定されており、フィードバックゲインＫｄには数２２の近似式が成立するように予め調整された値が設定されている。補償信号Ｃｓ２は減算部１５１に減算入力される。
【００９２】
減算部１５１に入力された補償電流指令値Ｉｒｅｆｔは、補償信号Ｃｓ２を減算されることにより補償され（ステップＳ８０）、補償電流指令値Ｉｒｅｆａとして出力される。
【００９３】
なお、ステアリング角とモータ角には比例関係があるので、車両減衰特性補償部１４０はステアリング角の代わりにモータ角を使用しても良い。また、操舵情報特性補償部１３０はＳＡＴ推定値の代わりに操舵トルクを使用しても良い。この場合、ステアリングの動特性を考慮した変換を行う必要がある。
【００９４】
ここで、本実施形態の効果について説明する。
【００９５】
本実施形態で行っている３つの補償（減衰率補償、１次近似補償、時定数補償）の効果を確認するために、本実施形態の運動支援制御装置を搭載したアンダーステア特性の車両を用いて、静的なパワーアシスト特性を変えずに補償有無の違いのみでレーン変更運転を行い、目標軌道に対する収束性を比較した。レーン変更時の収束性については、収束性が悪くオーバーシュートを起こすほど、操舵運転負荷が増すことが知られていることから、このような比較を行った。使用した車両の諸元は下記表２の通りで、オフセンター領域内で最も高い１５°／秒程度のヨーレートが現れる車速８０ｋｍ／時でのレーン変更走行を行い、目標軌道に対する収束性の代用特性としてヨーレートのオーバーシュートを、図１２に示されるコース制約条件を与えて、評価した。
【００９６】
【表２】
0006701946.tif 000034
なお、走行運転するに当たり、運転者には事前に評価趣旨のインフォームドコンセントを行った。
【００９７】
評価結果を図１３に示す。図１３（Ａ）は補償を行わなかった場合の結果で、図１３（Ｂ）は補償を行った場合の結果である。縦軸がヨーレート及び操舵トルクで、横軸が時間である。図１３から、補償を行わなかった場合はヨーレートが収束する直前でオーバーシュートが観察されるが、補償を行った場合はオーバーシュートが発生していないことがわかる。これは、ヨーレートに対する操舵トルクの位相特性が影響しているからであると推測される。補償を行わなかった場合は、ヨーレートと操舵トルクの位相差が操舵状態によって変化するため、操舵トルク情報でヨーレートを認識することが困難で、必要以上の操舵を行い、オーバーシュートの発生に至ったものと推測される。一方、補償を行った場合は、操舵時の操舵トルクとヨーレートとの位相関係はほぼ一定であり、運転者は操舵トルク情報でヨーレートを制御できた結果、オーバーシュートが発生しなかったものと推測される。このように、本実施形態による３つの補償により、ヨーレートのオーバーシュートが抑えられ、操舵運転負荷が軽減できたことが確認された。
【００９８】
次に、ニュートラルステア特性を持つ車両を対象とした場合の実施形態（第２実施形態）について説明する。
【００９９】
図１４は第２実施形態の構成例を示している。図１４には、図７の場合と同様に、本発明に係る運転支援制御装置の構成例の一部を示している。前述のように、ニュートラルステア特性を持つ車両ではヨーレート減衰率が略１であり、減衰率補償を行う必要がないので、第２実施形態は、図７に示される第１実施形態と比べると、車両減衰特性補償部１４０がない構成となっている。よって、ステアリング角θｇは入力せず、補償電流指令値Ｉｒｅｆａではなく、加算部１５０から出力される補償電流指令値Ｉｒｅｆｔが、図２に示されている加算部３２Ａに入力されることになる。
【０１００】
第２実施形態の動作例を図１５に示す。図１１に示される第１実施形態の動作例と比べると、車両減衰特性補償部１４０での動作（ステップＳ７０）と、その動作結果である補償信号Ｃｓ２による減衰率補償（ステップＳ８０）が不要となっている。その他の動作は、第１実施形態の動作例と同じである。
【０１０１】
上述の実施形態（第１実施形態、第２実施形態）では、全ての補償を、ＥＰＳを用いて実行しているが、車両に搭載される他のシステムや機構が幾つかの補償を実行し、残りの補償をＥＰＳが実行するような形態も可能である。例えば、減衰率補償及び１次近似補償は４ＷＳ（四輪操舵）、可変ギア比機構、ＳＢＷ（Steer  By  Wire）等で実行可能であり、時定数補償はＳＢＷ等で実行可能である。４ＷＳは、車両の方向を変えるときに前二輪だけでなく、後二輪も向きを変えて操舵するシステムであり、ヨーレート応答での位相の変化を抑制すること等が可能であるから、減衰率補償及び１次近似補償を実行することができる。可変ギア比機構は車速に応じて操舵ギア比を適切に制御する機構であり、ＥＰＳと組み合わせて使用することにより、車両特性であるヨーレート伝達特性を自動的に調整することが可能となり、減衰率補償及び１次近似補償を実行することができる。ＳＢＷはステアリングホイールの操作を電気信号で伝えるシステムであり、自由度の高いステアリング系制御を行うことが可能であるから、減衰率補償、１次近似補償及び時定数補償を実行することができる。但し、一般的にＳＢＷはＥＰＳの代用として使用されるので、ＥＰＳと併用する場合は、ＳＢＷが分担する補償のみを実行するような構成とする。例えば、図１６に示されるように、本発明に係る運転支援制御装置７０の他に、前輪操舵ギアボックス５０及び後輪操舵ギアボックス５１の中に４ＷＳの機構が組み込まれており、可変ギア比機構６０がモータ２０に隣接して設置されている車両において、減衰率補償及び１次近似補償を可変ギア比機構６０又は４ＷＳが実行し、運転支援制御装置７０は時定数補償のみを実行するということが可能である。この場合の本発明の実施形態の構成例（第３実施形態）は図１７のようになり、図７に示される第１実施形態と比べると、車両零点特性補償部１２０及び車両減衰特性補償部１４０がない構成となる。そして、電流指令値演算部３１から出力される電流指令値Ｉｒｅｆ１が、加算部１５２において、操舵情報特性補償部１３０から出力される補正信号Ｃｓ１を加算されることにより補償され、補償電流指令値Ｉｒｅｆｔ’として出力され、補償電流指令値Ｉｒｅｆｔ’が図２に示されている加算部３２Ａに入力される。
【符号の説明】
【０１０２】
１                        ハンドル
２                        コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０                      トルクセンサ
１２                      車速センサ
２０                      モータ
３０                      コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１                      電流指令値演算部
１１０                    ＳＡＴ推定部
１２０                    車両零点特性補償部
１３０                    操舵情報特性補償部
１４０                    車両減衰特性補償部
【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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