(57)【要約】【課題】トルクゲインを制御することにより、オンセンター感の向上を図る。【解決手段】ハンドル１０に伝わる操舵反力を制御する第１のモータ１０３と、ハンドル１０がオンセンター領域であるか否かを判定するオンセンター領域判定部と、タイヤ２０より伝わる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出部１０２と、制御部１０７とを有する。この制御部１０７は、検出された路面反力トルクと、トルクゲインとに基づいて操舵トルクを算出するとともに、算出された操舵トルク相当の操舵反力がハンドル１０に生じるように、第１のモータ１０３の駆動制御を行う。また、制御部１０７は、オンセンター領域であると判定された場合に設定するトルクゲインを、オンセンター領域でないと判定された場合に設定するトルクゲインよりも大きくする。【選択図】図１
2004082862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する電動式パワーステアリング装置において、
前記ハンドルに伝わる操舵反力を制御する第１のモータと、
前記ハンドルがオンセンター領域であるか否かを判定するオンセンター領域判定部と、
前記タイヤより伝わる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出部と、
前記路面反力トルク検出部によって検出された路面反力トルクと、トルクゲインとに基づいて操舵トルクを算出するとともに、当該算出された操舵トルク相当の操舵反力が前記ハンドルに生じるように、前記第１のモータの駆動制御を行う制御部とを有し、
前記制御部は、前記オンセンター領域であると判定された場合に設定するトルクゲインを、前記オンセンター領域でないと判定された場合に設定するトルクゲインよりも大きくすることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記タイヤの車輪角を制御する第２のモータとをさらに有し、
前記制御部は、前記操舵角検出部によって検出された操舵角と、固定値である角度ゲインとに基づいて車輪角を算出し、当該算出された車輪角相当に前記タイヤの車輪角がなるように、前記第２のモータの駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する電動式パワーステアリング装置において、
前記ハンドルに伝わる操舵反力を制御する第１のモータと、
前記タイヤの車輪角を制御する第２のモータと、
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記ハンドルがオンセンター領域であるか否かを判定するオンセンター領域判定部と、
前記タイヤより伝わる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出部と、
前記路面反力トルク検出部によって検出された路面反力トルクと、トルクゲインとに基づいて操舵トルクを算出し、当該算出された操舵トルク相当の操舵反力が前記ハンドルに生じるように、前記第１のモータの駆動制御を行うとともに、前記操舵角検出部によって検出された操舵角と、角度ゲインとに基づいて車輪角を算出し、当該算出された車輪角相当に前記タイヤの車輪角がなるように、前記第２のモータの駆動制御を行う制御部とを有し、
前記制御部は、前記オンセンター領域であると判定された場合に設定するトルクゲインを、前記オンセンター領域でないと判定された場合に設定するトルクゲインよりも大きくするとともに、前記オンセンター領域であると判定された場合に設定する角度ゲインを、前記オンセンター領域でないと判定された場合に設定する角度ゲインよりも小さくすることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する電動式パワーステアリング装置において、
前記ハンドルに伝わる操舵反力を制御する第１のモータと、
前記タイヤの車輪角を制御する第２のモータと、
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記ハンドルがオンセンター領域であるか否かを判定するオンセンター領域判定部と、
前記タイヤより伝わる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出部と、
前記路面反力トルク検出部によって検出された路面反力トルクと、トルクゲインとに基づいて操舵トルクを算出し、当該算出された操舵トルク相当の操舵反力が前記ハンドルに生じるように、前記第１のモータの駆動制御を行うとともに、前記操舵角検出部によって検出された操舵角と、角度ゲインとに基づいて車輪角を算出し、当該算出された車輪角相当に前記タイヤの車輪角がなるように、前記第２のモータの駆動制御を行う制御部とを有し、
前記制御部は、前記オンセンター領域であると判定された場合に設定するトルクゲインを、前記オンセンター領域でないと判定された場合に設定するトルクゲインよりも小さくするとともに、前記オンセンター領域であると判定された場合に設定する角度ゲインを、前記オンセンター領域でないと判定された場合に設定する角度ゲインよりも大きくすることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記オンセンター領域判定部は、前記算出された操舵トルク相当の操舵反力の絶対値が所定のしきい値以下の場合に、オンセンター領域であると判定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記ハンドルの操舵トルクを検出する操舵トルク検出部をさらに有し、
前記オンセンター領域判定部は、前記操舵トルク検出部によって検出された操舵トルクの絶対値が所定のしきい値以下の場合にオンセンター領域であると判定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記オンセンター領域判定部は、車両の横加速度、路面反力または操舵角に基づいて、オンセンター領域であるか否かを判定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記制御部は、車両の走行状態を示す車両状態量に応じて、角度ゲインまたはトルクゲインを設定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記車両状態量は、少なくとも車速を含むことを特徴とする請求項８に記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記制御部は、車両のヨーレートと横滑り角との関係を規定する安定判別マップにおいて、横滑り角とヨーレートとから特定される座標点と原点とを結ぶ距離に基づいて車両の走行安定性を判定し、当該判定結果に応じて、角度ゲインとトルクゲインとを変更することを特徴とする請求項１から９に記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記制御部は、路面摩擦状態を推定し、当該推定結果に応じて、角度ゲインとトルクゲインとを変更することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記制御部は、角度ゲインまたはトルクゲインの少なくとも一方に対して、上限値と下限値とを設定することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）機構、すなわち、ハンドルに連結されている操舵軸とタイヤを転舵させる転舵機構とを機械的に分離し、これらを独立に制御する機構が知られている。ステアバイワイヤ機構では、ハンドルとタイヤとが機械的なリンクによって連結されている従来のステアリング機構と比較して、幅広い制御を行うことが可能となる。例えば、特開２０００−１２８００２号には、操舵状態と転舵位置とに基づいて、操舵反力を決定するステアバイワイヤ制御装置が開示されている。この公報に開示された技術では、入力情報となる操舵状態として、主に操舵角のみを用いることにより、転舵軸に作用する操舵反力を決定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、ハンドルをきった状態のみを考慮して操舵反力を決定しており、ドライバの操縦性の基礎となる「オンセンター感」の領域における操舵反力の適正値については考慮されていない。ここで、オンセンター感とは、車両を微少操舵させる場合などに発生するトルクのことで、この領域において、ハンドル操舵をアシストするトルクが大きすぎると、ドライバはハンドルの中心（直進状態）が分からなくなり、操縦が困難になるという不都合が生じる。一方、この領域において、ハンドル操舵をアシストするトルクが小さすぎると、直進方向の操縦性は容易になる反面、車両を曲げる際におけるドライバの負担が大きくなるという不都合が生じる。
【０００４】
また、オンセンター感には、ハンドルの操舵角に対するタイヤの車輪角の比（角度ゲイン）も大きく関係する。角度ゲインが小さい場合には、ハンドル操作に対してタイヤが鈍感になるために、ドライバは直進などの操作を行い易い。しかしながら、車両を曲げる際、ドライバのハンドル操作量が多くなるため、ドライバの負担が大きくなるという不都合がある。一方、角度ゲインが大きい場合には、ハンドル操作に対してタイヤが敏感になるために、角度ゲインが小さい場合とは逆の不都合が生じる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動式パワーステアリング装置において、トルクゲインや角度ゲインを調整することにより、操舵フィーリングや操縦性の向上を図ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する新規な電動式パワーステアリング装置において、オンセンター感の向上を意図した新規な構成を提供する。この装置は、ハンドルに伝わる操舵反力を制御する第１のモータと、ハンドルがオンセンター領域であるか否かを判定するオンセンター領域判定部と、タイヤより伝わる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出部と、路面反力トルク検出部によって検出された路面反力トルクと、制御部とを有する。この制御部は、トルクゲインとに基づいて操舵トルクを算出するとともに、算出された操舵トルク相当の操舵反力がハンドルに生じるように、第１のモータの駆動制御を行う。また、制御部は、オンセンター領域であると判定された場合に設定するトルクゲインを、オンセンター領域でないと判定された場合に設定するトルクゲインよりも大きくする。
【０００７】
ここで、第１の発明において、ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出部と、タイヤの車輪角を制御する第２のモータとをさらに設けてもよい。この場合、制御部は、操舵角検出部によって検出された操舵角と、固定値である角度ゲインとに基づいて車輪角を算出し、算出された車輪角相当にタイヤの車輪角がなるように、第２のモータの駆動制御を行う。
【０００８】
第２の発明は、ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する電動式パワーステアリング装置において、オンセンター感の向上を意図した新規な構成を提供する。この装置は、ハンドルに伝わる操舵反力を制御する第１のモータと、タイヤの車輪角を制御する第２のモータと、ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出部と、ハンドルがオンセンター領域であるか否かを判定するオンセンター領域判定部と、タイヤより伝わる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出部と、路面反力トルク検出部によって検出された路面反力トルクと、制御部とを有する。この制御部は、トルクゲインとに基づいて操舵トルクを算出し、算出された操舵トルク相当の操舵反力がハンドルに生じるように、第１のモータの駆動制御を行う。それとともに、制御部は、操舵角検出部によって検出された操舵角と、角度ゲインとに基づいて車輪角を算出し、算出された車輪角相当にタイヤの車輪角がなるように、第２のモータの駆動制御を行う。また、制御部は、オンセンター領域であると判定された場合に設定するトルクゲインを、オンセンター領域でないと判定された場合に設定するトルクゲインよりも大きくする。さらに、制御部は、オンセンター領域であると判定された場合に設定する角度ゲインを、オンセンター領域でないと判定された場合に設定する角度ゲインよりも小さくする。
【０００９】
第３の発明は、ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する電動式パワーステアリング装置において、回頭性（障害物の回避性）を意図した新規な構成を提供する。この装置は、ハンドルに伝わる操舵反力を制御する第１のモータと、タイヤの車輪角を制御する第２のモータと、ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出部と、ハンドルがオンセンター領域であるか否かを判定するオンセンター領域判定部と、タイヤより伝わる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出部と、制御部とを有する。この制御部は、路面反力トルク検出部によって検出された路面反力トルクと、トルクゲインとに基づいて操舵トルクを算出し、算出された操舵トルク相当の操舵反力がハンドルに生じるように、第１のモータの駆動制御を行う。それとともに、制御部は、操舵角検出部によって検出された操舵角と、角度ゲインとに基づいて車輪角を算出し、算出された車輪角相当にタイヤの車輪角がなるように、第２のモータの駆動制御を行う。また、制御部は、オンセンター領域であると判定された場合に設定するトルクゲインを、オンセンター領域でないと判定された場合に設定するトルクゲインよりも小さくする。さらに、制御部は、オンセンター領域であると判定された場合に設定する角度ゲインを、オンセンター領域でないと判定された場合に設定する角度ゲインよりも大きくする。
【００１０】
ここで、第１から第３の発明のいずれかにおいて、オンセンター領域判定部は、算出された操舵トルク相当の操舵反力の絶対値が所定のしきい値以下の場合に、オンセンター領域であると判定することが好ましい。
【００１１】
また、第１から第３の発明のいずれかにおいて、ハンドルの操舵トルクを検出する操舵トルク検出部をさらに設けてもよい。この場合、オンセンター領域判定部は、操舵トルク検出部によって検出された操舵トルクの絶対値が所定のしきい値以下の場合にオンセンター領域であると判定することが好ましい。
【００１２】
また、第１から第３の発明のいずれかにおいて、オンセンター領域判定部は、車両の横加速度、路面反力または操舵角に基づいて、オンセンター領域であるか否かを判定してもよい。
【００１３】
また、第１から第３の発明のいずれかにおいて、制御部は、車両の走行状態を示す車両状態量に応じて、角度ゲインまたはトルクゲインを設定してもよい。この場合、車両状態量は、少なくとも車速を含むことが好ましい。
【００１４】
また、第１から第３の発明のいずれかにおいて、制御部は、車両のヨーレートと横滑り角との関係を規定する安定判別マップを用いて、横滑り角とヨーレートとから特定される座標点と原点とを結ぶ距離に基づいて車両の走行安定性を判定し、この判定結果に応じて、角度ゲインとトルクゲインとを変更することが望ましい。
【００１５】
また、第１から第３の発明のいずれかにおいて、制御部は、路面摩擦状態を推定し、この推定結果に応じて、角度ゲインとトルクゲインとを変更することが好ましい。
【００１６】
さらに、第１から第３の発明のいずれかにおいて、制御部は、角度ゲインまたはトルクゲインの少なくとも一方に対して、上限値と下限値とを設定することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、電動式パワーステアリング装置の全体構成図であり、ハンドル１０に伝わる操舵反力を制御する第１のモータ１０３と、タイヤ２０の車輪角（実舵角）を制御する第２のモータ１０４とを有するステアバイワイヤ機構の構成を示す。この機構は、主に２つの機能を有する。第１は、タイヤ２０より伝わる路面反力に応じた制御トルクを第１のモータ１０３で発生することにより、ハンドル１０に操舵トルクを与える機能である。第２は、ハンドル１０の操舵角に応じた制御トルクを第２のモータ１０４で発生することにより、タイヤ２０の車輪角を制御する機能である。
【００１８】
図２は、ステアバイワイヤ機構の制御ブロック図である。なお、後述する第２の実施形態以降も同図を用いて説明する関係上、同図は、全ての実施形態を含む形でブロック間の入出力関係を示している点に留意されたい。路面反力トルク検出部１０２はタイヤ２０より伝わる路面反力トルクＴｆを検出する。操舵角検出部１０５はハンドル１０の操舵角θｈを検出し、車輪角検出部１０６はタイヤ２０の車輪角θｆを検出する。車速検出部１１１は車速υを検出し、操舵速度検出部１１２はハンドル１０の操舵速度ＨＳ、すなわち、単位時間当たりの操舵量を検出する。また、操舵フィーリングや操縦安定性の向上を図るために、車両状態量検出部１０８が設けられている。この検出部１０８は、ヨーレート、横加速度（車両の横方向の加速度）、スリップ角、或いは、路面摩擦係数μといった車両の走行状態を示す各種情報（車両状態量）を検出する。なお、車両状態量は、上記情報の全てを含む必要は必ずしもない。さらに、図示していないが、それぞれのモータ制御を行うために、モータ１０３，１０４に流れる電流とモータ端子間にかかる電圧等も検出される。
【００１９】
なお、路面反力トルクＴｆは、路面反力トルク検出部１０２で直接検出する手法以外に、車輪角を制御する第２のモータ１０４の駆動電流や回転加速度等の出力を用いて推定してもよい（後述する各実施形態についても同様）。ここで、このモータ１０４のトルク定数をＫｔ２、モータ１０４の電流をＩｆ、モータ１０４の慣性をＪ２、モータ１０４の加速度をｄω２／ｄｔとすると、路面反力トルクＴｆは下式により算出される。
【数１】
Ｔｆ＝Ｉｆ・Ｋｔ２−Ｊ２・ｄω２／ｄｔ
【００２０】
制御部１０７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を主体に構成されたコンピュータ（ステアリング制御コントローラ）である。ここで、ＲＯＭには、後述するトルクゲインα２２を設定するためのマップの他、安定判定マップ（第４の実施形態）やゲインα１１，α２２の上下限値（第７の実施形態）等も格納されている。制御部１０７を機能的に捉えた場合、制御部１０７は、オンセンター領域判定部１２０、操舵トルク制御部１２１、車輪角制御部１２２およびモータ電流決定部１２３ａ，１２３ｂを有する。制御部１０７は、車両状態量に応じて、下式の関係が成立するような舵角制御およびトルク制御を行う。ここで、θｈはハンドル１０の操舵角、θｆはタイヤ２０の車輪角、Ｔｆは路面反力トルク、θｈは操舵トルク、α１１は角度ゲイン、α２２はトルクゲインである。
【数２】
θｆ＝α１１・θｈ
Ｔｈ＝α２２・Ｔｆ
【００２１】
オンセンター領域判定部１２０は、本実施形態に係る舵角制御およびトルク制御を行う上で重要となる「オンセンター領域」の判定を行う。「オンセンター領域」とは、ハンドル１０の操舵位置が中立付近とみなせる領域をいう。本実施形態において、オンセンター領域の判定は、算出された操舵トルク相当の操舵反力情報を主体として行われる。具体的には、ハンドル１０の切り込み・切り返しを操舵トルクＴｈと操舵速度とに基づいて推定し、切り込み時には±２Ｎｍ以下、切り返し時に０Ｎｍでオンセンター領域と判定する。ただし、操舵トルクＴｈの値は車両によって異なるため、オンセンター領域の判定基準を与えるしきい値（±２Ｎｍ）は車両の仕様を考慮した上で決定する。また、もちろん操舵トルクを検出するセンサを有するシステムでは、このセンサによって検出された操舵トルクを用いて、上記オンセンター領域の判定を行ってもよい。後述する各実施形態において、操舵トルクの値は、算出された値または検出された値のどちらを用いてもよいものとする。
【００２２】
車輪角制御部１２２は、操舵角検出部１０５によって検出された操舵角θｈに角度ゲインα１１（本実施形態では固定値）を乗じることによって、車輪角θｆを算出する。第２のモータ電流決定部１２３ｂは、この制御部１２２で算出された車輪角θｆに応じて、第２のモータ１０４を駆動する電流の目標値を決定し、これを第２のモータ電流制御部１３０ｂに出力する。これにより、第２のモータ１０４の実電流が目標値と一致するようなフィードバック制御が行われ、タイヤ２０の車輪角がθｆ相当に制御される。
【００２３】
本実施形態では、角度ゲインα１１を固定値（一定値）とする。角度ゲインα１１の値は操舵角θｈと車輪角θｆとの比であり、オーバーオールステアリングギヤ比と呼ばれるものの逆数に相当する。一般的な乗用車の場合、角度ゲインα１１を１／１５〜１／２０程度と設定することが多い。しかしながら、可変ギヤシステムと呼ばれるステアリング装置の機能を実現するために、低車速で１／１０、高車速で１／３０等に設定することも可能である。
【００２４】
一方、操舵トルク制御部１２１は、路面反力トルク検出部１０２によって検出された路面反力トルクＴｆにトルクゲインα２２を乗じることによって、操舵トルクＴｈを算出する。トルクゲインα２２は、上述した角度ゲインα１１とは異なり、可変値である。第１のモータ電流決定部１２３ａは、この制御部１２１で算出された操舵トルクＴｈに応じて、第１のモータ１０３を駆動する電流の目標値を決定し、これを第１のモータ電流制御部１３０ａに出力する。これにより、第１のモータ１０３の実電流が目標値と一致するようなフィードバック制御が行われ、第１のモータ１０３は電流値にトルク定数とギヤ比（モータからステアリング軸間）を乗じた所定のトルクを発生する。その結果、ドライバがハンドル１０を操舵する際における操舵トルクがθｆ相当に制御される。
【００２５】
ここで、図３に示すように、路面反力トルクＴｆと操舵トルクＴｈとの座標系における直線の傾きに相当するトルクゲインα２２は、走行状態に応じて、可変的に設定される。具体的には、オンセンター領域判定部１２０によってハンドル１０がオンセンター領域でないと判定された場合には、同図の太実線の傾きに相当するトルクゲイン所定値がトルクゲインα２２として適用される。これに対して、ハンドル１０がオンセンター領域であると判定された場合には、トルクゲインα２２として、トルクゲイン所定値よりも大きい値が適用される。また、この場合、車速υが早いほどトルクゲインα２２の値を大きく設定する。一例として、トルクゲイン所定値を、マニュアルステアリングにおけるトルクゲインの０．５倍に設定するとよい。この数値は一般的なパワーステアリング装置の路面反力に対する操舵トルクの比を示したトルクゲインの値で、Ｋｅｎｎｅｔｈ　Ｄ　．　Ｎｏｒｍａｎ筆の文献（ＯｂｊｅｃｔＥｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｎ−Ｃｅｎｔｅｒ　Ｈａｎｄｌｉｎｇ　Ｐｅｒｆｏｍａｎｃｅ，　ＳＡＥ　ｐａｐｅｒ　８４００６９，　１９８４）にも紹介されている値である。また、このトルクゲイン所定値をマニュアルステアリングにおけるトルクゲインの１．０倍以上とすることで、マニュアルステアリング以上の路面反力がドライバに伝わるため、ハンドル１０のオンセンター感の一層の向上を図れることができる。
【００２６】
図４は、操舵角θｈと操舵トルクＴｈとの関係を示す図である。同図に示したように、オンセンター感の向上を目的とした本実施形態では、マニュアルステアリングの特性および一般的なパワーステアリングの特性と比較して、オンセンター領域（ハッチングで囲まれた領域内）における傾きが大きくなる。したがって、本実施形態によれば、マニュアルステアリング等と同等以上のオンセンター感が得られる。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、オンセンター感が増大するため、操作フィーリングの向上を図ることが可能になる。一般に、オンセンター領域で車両を運転する場合、ハンドル１０の操舵トルクＴｈが適度にある方がドライバにとって運転し易く、操舵フィーリングがよい。本実施形態のように、操舵角θｈと車輪角θｆとの関係を任意に変更可能なステアリング機構では、ハンドル１０に伝わる操舵トルクＴｈを車輪角θｆと関係なく独立して決定できる。このような特徴を生かして、ハンドル１０がオンセンター領域（すなわち中立位置付近）の場合には、この領域以外の場合よりもトルクゲインα２２を大きく設定する。その結果、トルクゲインα２２を大きくした分だけオンセンター領域における操舵トルクが増大するため、オンセンター感の向上を図ることが可能となる。
【００２８】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では角度ゲインα１１を固定値としたのに対して、本実施形態ではこれを可変値とする。なお、全体的なシステム構成、車輪角の制御および操舵トルクの制御に関する基本的な部分は第１の実施形態（特に図１，２）と同様であるため、ここでの説明を省略する（後述する実施形態についても同様）。
【００２９】
例えば、ステレオカメラ、レーザレーダ、或いは赤外線レーダ等の監視センサによって自車両の前方に障害物が検出され、緊急回避が必要と判断された場合には、車輪角制御部１２２は、図５に示すように、角度ゲインα１１の値を標準値よりも大きく設定する。例えば、角度ゲインα１１の標準値が１／１５の車両の場合、障害物検出時には角度ゲインα１１を１／１０を設定する。これにより、障害物検出時には、通常走行時よりも１．５倍ほど車両が曲がりやすくなるため、操縦性（障害物の回避性）が向上する。また、障害物検出時において、操舵トルク制御部１２１は、トルクゲインα２２の値も通常走行時よりも小さく設定することが好ましい。これにより、操舵トルクＴｈも軽くなるため、ハンドル１０の操作をより機敏に行うことが可能となる（回頭性の向上）。
【００３０】
また、ナビゲーションシステムと連動して、高速道路などで直進走行検出を行い、直進走行が続くと判断した場合、車輪角制御部１２２は、図５に示すように、角度ゲインα１１の値を標準値よりも小さく設定してもよい。直線走行が連続する場合に角度ゲインα１１を小さくすることによって、ハンドル１０の操作に対して車両が鈍く反応するため、ドライバは直進走行の操作を行い易い。また、その際に、トルクゲインα２２の値を大きく設定してもよい。これにより、操舵トルクＴｈが重くなるため、ハンドル１０のオンセンター感がドライバに伝わり操縦の負担を軽減することができる。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、走行状況に応じて角度ゲインα１１を可変に設定することにより、操縦性の向上を図ることができる。また、角度ゲインα１１を固定した第１の実施形態と比較して、走行状況に応じて、或いは、ドライバの好みに応じて、ハンドル操作に対する車両挙動を任意に設定できる。そのため、車輪角（実舵角）の設定に関して、フレキシビリティの向上を図ることが可能になる。
【００３２】
（第３の実施形態）
上述した各実施形態では、操舵トルクＴｈに基づいて、オンセンター領域の判定を行っていたが、本実施形態では、横加速度に基づいて判定する。具体的には、オンセンター領域判定部１２０は、横加速度が所定のしきい値（例えば±０．１Ｇ）以内の場合にハンドル１０がオンセンター領域であると判定する。このしきい値は、車両によって異なり車両の仕様値を考慮した上で決定する。また、横加速度は、加速度センサを車両に取り付けることで検出可能であるが、他の車載システムからＣＡＮ等の通信手段を通じて得ることも可能である。また、オンセンター領域の判定は、横加速度に基づいて行う手法以外に、路面反力や操舵角等といった各種の車両状態量に基づいて行うことも可能である。なお、以上の点は、後述する各実施形態についても同様である。
【００３３】
（第４の実施形態）
本実施形態では、車両のヨーレートと横滑り角との関係を規定する安定判別マップを用いて、横滑り角とヨーレートとから特定される座標点と原点とを結ぶ距離に基づいて車両の走行安定性を判定する。そして、この判定結果に応じて、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２とを変更する。そのために、上述した実施形態の構成に、ヨーレートセンサや横滑り角センサを追加して、ヨーレートや横滑り角等の車両状態量を検出する。制御部１０７は、車両の走行安定性を向上させるべく、これらの車両状態量に応じて、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２とを可変に制御する。なお、これらの状態量は、他の車載システムからＣＡＮを通じて取り込んでもよい。
【００３４】
図６は、本実施形態における安定判別マップの説明図である。車両の走行安定判定手法に関しては、金ら筆の文献「スリップ制御による車両のスタビリティとステアアビリティの向上」（Ｈｏｎｄａ　Ｒ＆Ｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ、Ｖｏｌ．１３　Ｎｏ１　２００１年）に紹介されている。本実施形態において、例えば、βｍａｘを５ｄｅｇ、γｍａｘを３０ｄｅｇ／ｓｅｃとして安定判別してもよい。同図において、座標点（横滑り角、ヨーレート）と原点とを結ぶ距離は車両の安定度を示す。この座標点がハッチングで囲まれた領域内に存在する場合には安定走行であると判定し、この領域外に存在する場合には不安定走行であると判定する。
【００３５】
安定走行と判定された場合には、通常の走行モードとして、上述した実施形態に基づいて、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２とが通常値に設定される。これらの通常値は、上述した実施形態に基づいて設定される値である。これに対して、不安定走行と判定された場合には、トルクゲインα２２が通常値よりも大きく設定される。これにより、路面反力がより大きくドライバに伝達されるため、ドライバは路面の状態をハンドル１０からより正確に感知可能となる。それとともに、不安定走行と判定された場合には、角度ゲインα１１が通常値よりも小さく設定される。これにより、ハンドル操作に対する車両の挙動が鈍くなる。車両走行が安定していない領域におけるハンドル操作は、一般のドライバには困難であり、これを誤って操作した場合には車両を更に不安定化させる可能性がある。そこで、車両が安定していない場合には、角度ゲインα１１を小さくしてドライバの誤操作を防ぐとともに、トルクゲインα２２を大きくして、車両を安定化するために必要な路面情報をドライバに与える。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、車両の走行状態が不安定になった場合には、車両挙動の感度が鈍くなり、操舵トルクの感度が上がるため、車両の安定性を向上させることが可能になる。
【００３７】
なお、本実施形態では、安定性を二値的（安定走行、不安定走行）に判断し、ゲインα１１，α２２を二値的に設定しているが、これらのゲインα１１，α２２を連続的に設定してもよい。例えば、上述した安定判別マップにおいて、横滑り角とヨーレートとから特定される座標点と原点とを結ぶ距離を算出し、この距離に応じて、ゲインα１１，α２２を線形的に変化させるといった如くである。この場合、距離が大きくなるほど（走行安定性が低下するほど）、角度ゲインα１１の値を連続的に減少させるとともに、トルクゲインα２２の値を連続的に増大させる。
【００３８】
（第５の実施形態）
本実施形態では、路面摩擦状態を推定して、車両の走行安定性を向上させるべく、推定結果に応じて、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２とを可変に制御する。具体的には、制御部１０７は、適応制御理論を用いた車両の横運動の方程式に基づき、車両の前後輪のコーナリングパワーを算出・推定する。そして、制御部１０７は、前後輪のコーナリングパワーにより路面状況に応じた路面摩擦係数の推定値を算出する。そして、この推定値が所定のしきい値（例えばμ＝０．７）以上の場合には高μ路と判定し、それ未満の場合には低μ路と判定する。なお、このような推定手法に関しては、特開平１１−１０１７３２号公報に詳述されているので、必要ならば参照されたい。
【００３９】
路面が高μ路と判定された場合には、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２とが標準値に設定される。これらの標準値は、上述した実施形態に基づいて設定される値である。これに対して、路面が低μ路と判定された場合には、角度ゲインα１１が通常値よりも小さく設定され、トルクゲインα２２が通常値よりも大きく設定される。これにより、滑り易い路面状況においても、車両の安定走行性を確保することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態では、路面μの状態を二値的（安定走行、不安定走行）に判断し、ゲインα１１，α２２を二値的に設定しているが、これらのゲインα１１，α２２を連続的に設定してもよい。この場合、路面μが低下するほど（路面が滑りやすい状況になるほど）、角度ゲインα１１の値を連続的に減少させるとともに、トルクゲインα２２の値を連続的に増大させる。
【００４１】
（第６の実施形態）
図７は、本実施形態における操舵角θｈと操舵トルクＴｈとの関係を示す図であり、角度ゲインα１１は小さくし、トルクゲインα２２の決定手法を表した図である。上述した各実施形態では、上述した数式２に示したように、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２とをそれぞれ独立して算出していたのに対して、本実施形態では下記の式に従い、両者を関連付けて算出する。ここで、Ｋは任意の定数である。
【数３】
θｆ＝α１１・θｈ
Ｔｈ＝α２２・Ｔｆ
Ｔｆ＝Ｋ・θｆ
Ｔｈ／θｈ＝Ｋ・α１１・α２２
【００４２】
上式のように、Ｔｈ／θｈを一定値（Ｋ・α１１・α２２）にすると、α１１・α２２も一定値になる。このことは、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２との積が一定値であることを意味する。Ｔｈ／θｈを一定値とすることにより、トルクゲインα２２を決定すれば角度ゲインα１１も一義的に決定される。このように、トルクゲインα２２と角度ゲインα１１との積を一定値とすることで、演算処理量を減らすことが可能となる。なお、本実施形態に係る手法は、上述した実施形態のいずれに対しても適用可能である。
【００４３】
（第７の実施形態）
本実施形態は、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２とに対して、それぞれ上限値と下限値とを設けることを特徴とする。図８は、角度ゲインα１１の上下限値の説明図である。角度ゲインα１１の基準値は、車両によって異なるが、一般的な乗用車の場合には例えば１／１５程度としてもよい。この場合、角度ゲインα１１の上限値を例えば１／３に設定する。角度ゲインα１１が１／３の場合、角度ゲイン基準値を１／１５としておくとその５倍となる。また、その下限値は例えば１／７５に設定する。角度ゲインα１１が１／７５の場合、角度ゲイン基準値を１／１５としておくとその１／５倍となる。
【００４４】
また、図９は、トルクゲインα２２の上下限値の説明図である。トルクゲイン基準値としては、例えば、第１の実施形態と同様に０．５を用いる。また、その上限値として２．５、その下限値として０．１に設定すると、トルクゲイン基準値に対して、操舵トルクの感度がそれぞれ５倍、１／５倍になる。
【００４５】
本実施形態では、角度ゲインα１１、トルクゲインα２２のそれぞれに対して上限値と下限値とを設定している。これにより、本ステアリング装置の断線やセンサのフェール等によって、誤った信号入力が発生したとしても、ドライバは車両を安全に操縦することが可能となる。なお、上限値および下限値は、角度ゲインα１１とトルクゲインα２２との双方に設定する必要は必ずしもなく、いずれか一方のみに設定してもよい。
【００４６】
なお、上述した各実施形態では、電動式パワーステアリング装置をステアバイワイヤ機構に適用した例について説明した。しかしながら、本発明は、図１０に示す舵角スーパーインポーズ機構を含めて、操舵反力を制御するモータと実操舵角を制御するモータとを有する機構に対して広く適用することが可能である。同図に示した舵角スーパーインポーズ機構がステアバイワイヤ機構と異なる点は、タイヤ１０とハンドル２０とが機械的な連結で繋がっている点である。具体的には、ハンドル１０側の操舵反力用遊星ギヤ８０９と、タイヤ２０側の車輪角制御用遊星ギヤ８１０との間は、伝達軸８１１を介して連結されている。これ以外については図１の構成と同様であるから、図１に示した符号と同様の符号を付してここでの説明を省略する。なお、舵角スーパーインポーズ機構については、Ｋｒａｍｅｒ筆の文献（”Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｔｅｅｒｉｎｇ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ”，　ＣＳＡＴ，　Ｃｚｅｃｈ　Ｒｅｐｕｂｌｉｃ，　１９９６）において詳述されている。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、ハンドルの操舵角とタイヤの車輪角との関係を任意に設定可能なステアリング機構を有する電動式パワーステアリング装置において、ハンドルの操舵角や走行状況等に応じて、トルクゲインや角度ゲインを調整する。これにより、操舵フィーリングや操縦性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動式パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】制御ブロック図
【図３】路面反力トルクと操舵トルクとの関係を示す図
【図４】操舵角と操舵トルクとの関係を示す図
【図５】第２の実施形態における角度ゲインを可変値とした場合の説明図
【図６】第４の実施形態における安定判別マップの説明図
【図７】第６の実施形態における操舵角と操舵トルクとの関係を示す図
【図８】第７の実施形態における角度ゲインの上下限値の説明図
【図９】第７の実施形態におけるトルクゲインの上下限値の説明図
【図１０】舵角スーパーインポーズ機構の全体構成図
【符号の説明】
１０　ハンドル
２０　タイヤ
１０２　路面反力トルク検出部
１０３　第１のモータ
１０４　第２のモータ
１０５　操舵角検出部
１０６　車輪角検出部
１０７　制御部
１０８　車両状態量検出部
１０９　操舵反力用減速ギヤ
１１０　車輪角制御用減速ギヤ
１１１　車速検出部
１１２　操舵速度検出部
１２０　オンセンター領域判定部
１２１　操舵トルク制御部
１２２　車輪角制御部
１２３ａ，１２３ｂ　モータ電流決定部
１３０ａ，１３０ｂ　モータ電流制御部
８０９　操舵反力用遊星ギヤ
８１０　車輪角制御用遊星ギヤ
８１１　伝達軸
【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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