(57)【要約】【課題】  電動パワーステアリングシステムにおいて、モータ速度または操舵トルクが小さい値の場合には、正確にドライバの操舵状態が切り込み状態か戻し状態であるか推定できなかった。【解決手段】  ステアリング軸反力トルクの絶対値とステアリング軸機構の摩擦トルクの絶対値とを比較する第１の状態判定器２７を設ける。ステアリング軸反力トルクの絶対値と路面反力トルクの絶対値とを比較する第２の状態判定器２８を設ける。第1の状態判定結果と第２の状態判定結果とからドライバの操舵状態の推定を行う操舵状態判定器２９を設ける。これらを含むドライバ操舵状態推定器１７を構成する。【選択図】図４
2005186801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵機構がこの車両の運転者から受けている操舵操作にともなって車輪に生じる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出器、
前記操舵操作にともなってハンドル軸に生じるステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出器、
あらかじめ定めた所定の値を前記操舵機構が持つ摩擦トルクとしてあらかじめ記憶する摩擦トルク発生器、
前記ステアリング軸反力トルクの絶対値を前記摩擦トルクの絶対値と比較する第１状態判定器、
前記ステアリング軸反力トルクの絶対値を前記路面反力トルクの絶対値と比較する第２状態判定器、
前記第１状態判定器の判定結果と、前記第２状態判定結果の判定結果とにもとづいて
前記操舵操作が、ハンドル切り増し状態か、ハンドル戻し状態のいずれであるかを推定する操舵状態判定器を備えたことを特徴とするドライバ操舵状態推定器。
【請求項２】
車両の操舵機構がこの車両の運転者から受けている操舵操作にともなって生じるハンドル角に定常ゲインを乗じて規範ヨーレートを求める規範ヨーレート演算器、
前記操舵操作にともなって車両に発生する実ヨーレートを求めるヨーレート検出器、
前記規範ヨーレートがゼロのとき車両に発生するヨーレートヒステリシス量をあらかじめ与えるヨーレートヒステリシス量設定器、
前記実ヨーレートの絶対値を前記ヨーレートヒステリシス量の絶対値と比較する第３状態判定器、
前記実ヨーレートの絶対値を前記規範ヨーレートの絶対値と比較する第４状態判定器、
前記第３状態判定器の判定結果と、前記第４状態判定結果の判定結果とにもとづいて
前記操舵操作が、ハンドル切り増し状態か、ハンドル戻し状態のいずれであるかを推定する操舵状態判定器を備えたことを特徴とするドライバ操舵状態推定器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のドライバ操舵状態推定器を備えたことを特徴とする車両の電動操舵装置。
【請求項４】
ハンドル軸に連結され操舵力を発生する電動機を有する操舵機構、
請求項１又は請求項２に記載のドライバ操舵状態推定器、
前記ドライバ操舵状態推定器が推定したハンドル操舵状態にもとづきダンピング補償量を制御されるダンピング補償器、
すくなくとも前記ダンピング補償器の出力を加算して前記電動機が発生するトルクを演算するアシストトルク決定ブロックを備えたことを特徴とする車両の電動操舵装置。
【請求項５】
前記ダンピング補償器は、前記ハンドルの操作角速度が大きくなったとき、前記ダンピング補償量を増大するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の車両の電動操舵装置。
【請求項６】
ハンドル軸に連結され操舵力を発生する電動機を有する操舵機構、
請求項１又は請求項２に記載のドライバ操舵状態推定器、
前記ドライバ操舵状態推定器が推定したハンドル操舵状態にもとづき戻し補償量を制御される戻し補償器、
すくなくとも前記戻し補償器の出力を加算して前記電動機が発生するトルクを演算するアシストトルク決定ブロックを備えたことを特徴とする車両の電動操舵装置。
【請求項７】
車速を検出する車速検出器を備え、前記摩擦トルク発生器の出力する値を前記車両の車速に応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載のドライバ操舵状態推定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等に搭載された電動パワーステアリング装置などの電動操舵装置を制御するため運転者がハンドルを操作している状態を推定するドライバ操舵状態推定器と、これを用いた電動操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両に搭載される電動操舵装置（以下電動パワーステアリングとも言う）においては、そのハンドル操作における運転フィーリングを良くし、適切な操舵性能を得るために、現在の操舵状態がどのような状態にあるのかを正確に検出することが必要である。この発明ではこのような機能を備えた装置をドライバ操舵状態推定器という。従来の電動操舵装置に用いられているドライバ操舵状態推定器ではドライバの操舵状態が往き状態（ハンドル切り増し操作状態）か、戻り状態（ハンドル戻し操作状態）かを求めるために、ドライバがハンドルに加えた操舵トルクとハンドルをアシストするモータの回転速度信号の符号により判定するものが特許文献１に開示されている。
しかし、特許文献１に開示された技術では、モータ速度信号の符号（回転方向）と操舵トルク信号の符号にもとづいて判定を行うため、モータ速度あるいは操舵トルクがゼロ付近では正確に判定できないという課題があった。
【０００３】
また、電動パワーステアリングで広く利用されるブラシ付きモータを用いる場合などは、回転速度センサなどを別途設けない限り、正確なモータ速度信号をモータ端子から直接得ることがむつかしいために、モータ端子間電圧にモータ電流にもとづく補正を行ってモータ速度を推定するものが特許文献２に開示されている。しかし、この手法では回転を直接検出した値ではないために正確にモータ速度の符号（回転方向）を検出できない恐れがある。
【０００４】
また、路面反力トルクについては、その絶対値の増加と減少の方向によりハンドルの切り込みと戻しの判定を行うものが特許文献３に開示されている。しかしながら、この技術では、路面反力トルクの絶対値の増加と減少の方向により判定を行うために、路面反力トルクの変化が微少な場合などは正確に判定できないという課題があった。
【特許文献１】特開平８−６７２６６号公報
【特許文献２】特開平１１−１３９３３９号公報
【特許文献３】特開２００２−２９４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電動操舵装置とそれに用いられているドライバ操舵状態推定器では、モータ速度信号の符号（回転方向）と操舵トルク信号の符号にもとづいて操舵状態の判定を行うため、モータ速度または操舵トルクがゼロ付近では操舵状態の正確な判定ができないという課題があった。
また、モータ端子電圧を補正して回転信号を得るものにおいては、回転を直接検出した値ではないために正確にモータ速度の符号（回転方向）を検出できず、正確な操舵状態の判定ができないという課題があった。
また、路面反力トルクの絶対値の増加と減少の方向により操舵状態の判定を行うものでは、路面反力トルクの変化が微少な場合などはそうだ状態の判定が正確にできない場合があるという課題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、モータ速度値が正確に得られない場合においても、あるいは又、路面反力トルクの絶対値の増加と減少の方向が得られない場合においても、ドライバの操舵状態が切り込み状態か戻し状態かなどの操舵状態の推定が正確にできるドライバ操舵状態推定器と、このドライバ操舵状態推定器を備えた電動操舵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】
【０００７】
本発明によるドライバ操舵状態推定器は、車両の操舵機構がこの車両の運転者から受けている操舵操作にともなって車輪に生じる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出器、
前記操舵操作にともなってハンドル軸に生じるステアリング軸反力トルクを検出するステアリング軸反力トルク検出器、
あらかじめ定めた所定の値を前記操舵機構が持つ摩擦トルクとしてあらかじめ記憶する摩擦トルク発生器、
前記ステアリング軸反力トルクの絶対値を前記摩擦トルクの絶対値と比較する第１状態判定器、
前記ステアリング軸反力トルクの絶対値を前記路面反力トルクの絶対値と比較する第２状態判定器、
前記第１状態判定器の判定結果と、前記第２状態判定結果の判定結果とにもとづいて前記操舵操作が、ハンドル切り増し状態か、ハンドル戻し状態のいずれであるかを推定する操舵状態判定器を備えたものである。
【０００８】
この発明による車両の電動操舵装置は、ハンドル軸に連結され操舵力を発生する電動機を有する操舵機構、
前述のドライバ操舵状態推定器、
前記ドライバ操舵状態推定器が推定したハンドル操舵状態にもとづきダンピング補償量を制御されるダンピング補償器、
すくなくとも前記ダンピング補償器の出力を加算して前記電動機が発生するトルクを演算するアシストトルク決定ブロックを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のドライバ操舵状態推定器は、アシストモータの速度信号を用いることなく、摩擦による非線形性や位相遅れに伴うヒステリシスを利用してドライバの操舵状態を推定するので、モータ速度値が正確に得られない場合においても、ドライバの操舵状態が切り込み状態か戻し状態かなどの操舵状態が正確に推定できる。
また、本発明の電動操舵装置は、モータ速度を利用しない前記ドライバ操舵状態推定器を備えているので、従来よりも運転フィーリングのよい操舵装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の電動操舵装置１００について図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電動操舵装置１００を車両に設置したときの全体構成を示す。
電動操舵装置１００は車両のステアリング機構（操舵機構とも言う）１０に取り付けられる。ステアリング機構１０は、ハンドル１と、ステアリング軸２と、ステアリングギアボックス３と、ラックとピニオン機構６、タイヤ７を含んでいる。
電動操舵装置１００は、ステアリング軸２に取り付けたトルクセンサ４、ステアリング軸２に取り付けたアシストモータ５（以下単にモータともいう）、アシストモータ５を制御する制御ユニット８とこれらを接続するケーブルを含む。当然、電源装置も含むが自明なのでここでは説明を省略する。
図１において、ハンドル１は自動車の運転者が操舵するステアリングハンドルであり、ステアリング軸２の上端に取り付けられている。ハンドル１には運転者の腕により加えられた操舵トルク（図示符号Thdl  ）が加えられる。この操舵トルクThdlはステアリング軸２に伝達される。トルクセンサ４はステアリング軸２に結合され、操舵トルクThdlに応じた操舵トルク検出信号Thdl(s)を発生する。アシストモータ５は電動モータであり、これもステアリング軸２に図示しない減速ギアを介して結合され、操舵トルクThdlをアシストするアシストトルクTassistをステアリング軸２に与える。
【００１１】
ステアリングギアボックス３はステアリング軸２の下端に設けられている。ステアリング軸２に与えられる操舵トルクThdlとアシストトルクTassistとを加え合わせた合成トルクが、ステアリングギアボックス３を通じてステアリングギアボックス３内の図示しないラックとピニオン機構を通じ、駆動軸６を介してタイヤ７の向きを操作する。
図１の電動操舵装置１００は、ステアリング機構１０に電気的に組み合わせたECU（Electric  Power  Steering用Control Unit）８（以下制御ユニットまたはＥＣＵという）を有する。制御ユニット８には、トルクセンサ４からの操舵トルク検出信号Thdl(s)と、アシストモータ５からのモータ駆動電流検出信号Imtr(s)と、モータ駆動電圧検出信号Vmtr(s)とが入力される。制御ユニット８はアシストモータ５に対して制御信号Imtr(t)を供給する。この制御信号Imtr(t)は、アシストモータ５に対する駆動電流目標値である。
【００１２】
図１の全体的な動作について説明する。
図１において、符号Talignはタイヤ７に与えられる路面反力トルクであり、Ttranはこの路面反力トルクTalignに基づき、ステアリング軸２に作用するステアリング軸反力トルクである。ステアリング軸反力トルクTtranは、ステアリング軸２に換算された路面反力トルクである。Tfrpは、アシストモータ５の摩擦トルクTmfricを除いたステアリング軸機構１０の摩擦トルクである。
図１の電動操舵装置１００は、運転者がハンドル１を切ったときの操舵トルクThdlをトルクセンサ４で操舵トルク検出信号Thdl(s)として検出し、その操舵トルク検出信号Thdl(s)に応じて、操舵トルクThdlを補助するアシストトルクTassistを発生させることが主な機能である。
制御ユニット８は、アシストモータ５の駆動電流Imtrを検出した検出信号Imtr(s)と、アシストモータ５の駆動電圧Vmtrを検出した検出信号Vmtr(s)と、操舵トルク検出信号Thdl(s)とに基づき、アシストトルクTassistを発生させるための電流指令信号Imtr(s)を演算し、この信号Imtr(s)をアシストモータ５に供給する。
【００１３】
力学的には、操舵トルクThdlとアシストトルクTassistの和がステアリング軸反力トルクTtranに抗してステアリング軸２を回転させる。またハンドル１を回転させる時には、アシストモータ５の慣性項も作用するので、ステアリング軸反力トルクTtranは次式（１）で与えられる。
Ｔtran＝Ｔhdl＋Ｔassist−Ｊ・ｄω／ｄｔ      （１）
ただし、アシストモータの慣性トルクをJ・dω/dtとする。
またアシストモータ５によるアシストトルクTassistは、次式(2)で与えられる。
Ｔassist＝Ｇgeaar・Ｋt・Ｉmtr              （２）
ただし、Ggearはアシストモータ５とステアリング軸２との間の減速ギアのギア比である。Ktはアシストモータ５のトルク乗数である。
また、ステアリング軸反力トルクTtranは、路面反力トルクTalignとステアリング機構１０内の全摩擦トルクTfricとの和であり、次式(3)で与えられる。
【００１４】
【数１】
2005186801.tif 000003
【００１５】
ただし、Tmfricはアシストモータ５の摩擦トルク、Tfrpはアシストモータ５の摩擦トルクTmfricを除くステアリング機構１０の摩擦トルクであり、Tmfric+Tfrp=Tfricである。
電動操舵装置１００の制御ユニット８は、アシストモータ５の駆動電流Imtrに対する目標値を演算して制御信号Imtr(t)を発生する。この制御信号Imtr(t)にアシストモータ５の実際の駆動電流Imtrが一致するように電流制御がなされて、アシストモータ５は駆動電流値にトルク定数とギア比（アシストモータ５からステアリング軸２間）を乗じた所定のトルクを発生し、運転者が操舵するときの操舵トルクThdlをアシストする。
【００１６】
図２は図１の制御ユニット８の回路と、アシストモータ５の制御回路（図１では図示省略していたがアシストモータ５に内臓されている）とを示すブロック図である。制御ユニット８は車速検出器１１と、操舵トルク検出器１２と、路面反力トルク検出器１３と、ステアリング軸反力トルク検出器１４と、モータ速度検出器１５と、モータ加速度検出器１６と、ドライバ操舵状態推定器１７と、アシストトルク決定ブロック１８と、モータ電流決定器１９とを含んでいる。
車速検出器１１は車速Vを受けて車速信号V(s)を出力する。操舵トルク検出器１２はトルクセンサ４を含み、操舵トルクThdlを受けて操舵トルク検出信号Thdl(s)を出力する。
路面反力トルク検出器１３は路面反力トルクTalignを受けて路面反力トルク信号Talign(s)を出力する。ステアリング軸反力トルク検出器１４はステアリング軸反力トルクTtranを受けてステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を出力する。モータ速度検出器１５はアシストモータ５の回転速度を受けてモータ速度信号Smtr(s)を出力する。モータ加速度検出器１６はモータ速度信号Smtr(s)を微分してモータ加速度信号Amtr(s)を出力する。
路面反力トルク検出器１３の検出手段は例えばタイヤ７に設けられるロードセルなどの検出手段であり、路面反力トルクTalignを受けてそれに比例する路面反力トルク信号Talign(s)を出力する。ステアリング軸反力トルク検出器１４の検出手段は例えばステアリング軸２に設けられたロードセルなどの検出手段であり、ステアリング軸反力トルクTtranを受けてそれに比例するステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を出力する。
【００１７】
ドライバ操舵状態推定器１７は、路面反力トルク信号Talign(s)とステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を受けてドライバ操舵状態推定値Sdrv(s)を出力する（詳細は後述する）。アシストトルク決定ブロック１８は、車速信号V(s)と、操舵トルク信号Thdl(s)と、路面反力トルク信号Talign(s)と、モータ速度信号Smtr(s)と、モータ加速度信号Amtr(s)と、ドライバ操舵状態推定値Sdrv(s)とを受けて、アシストモータが発生するべきアシストトルクTassistに対応するアシストトルク信号Tassist(s)を発生する。モータ電流決定器１９は、アシストトルク信号Tassist(s)を受けて、アシストトルクTassistを発生させるためのモータ駆動電流に対する電流目標値Imtr(t)を出力する。
アシストモータ５の制御回路は、アシストモータ５に内臓されており、比較器（減算器または加算機とも言う）２１と、モータ駆動器２２と、モータ電流検出器２３を含んでいる。モータ電流検出器２３はアシストモータ５の回転子２０へ実際の駆動電流Imtrに相当するモータ駆動電流信号Imtr(s)を出力する。比較器２１は電流目標値Imtr(t)とモータ駆動電流信号Imtr(s)を比較してその差をモータ駆動器２２に入力する。モータ駆動器２２は電流目標値Imtr(t)と駆動電流信号Imtr(s)との差を０とするように回転子２０を駆動する。
【００１８】
次に、ドライバ操舵状態推定器１７の動作について説明する前に、その動作の基本となる路面反力トルクとステアリング軸反力トルクとの特性を図３に基づいて説明する。操舵は様々なパターンで実施されるが、ステアリング機構１０の摩擦Tfricトルクはドライバの操舵方向によりその摩擦の向きも決定し、切り込み時には加算され戻し時には減算される。すなわち路面反力トルクTalignにステアリング機構１０の摩擦トルクTfric相当のヒステリシス特性を含むものがステアリング軸反力トルクTtranに相当する。つまるところドライバ操舵状態推定器１７の機能は、現在、図３の特性線上のどこにあるかということを推定することである。
【００１９】
図４はドライバ操舵状態推定器１７の詳細を示すブロック図である。ドライバ操舵状態推定器１７はステアリング機構１０の摩擦トルクTfricに相当する摩擦トルク信号Tfric(s)を出力する摩擦トルク信号器２４と、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)の絶対値Ttran(s0)を出力する絶対値演算器２５と、路面反力トルク信号Talign(s)の絶対値Talign(s0)を出力する絶対値演算器２６と、以下に説明する第１状態判定器２７、第２状態判定器２８、操舵状態判定器２９を有する。
第１状態判定器２７はステアリング軸機構の摩擦トルクTfricに相当するTfric(s)を発生する（実際にはあらかじめ定めた一定値を摩擦トルクとして記憶させておく）摩擦トルク信号器２４の出力と、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)の絶対値Ttran(s0)を出力する絶対値演算器２５の出力を受け、ドライバ操舵状態の第１の判定を行い、第１のドライバ操舵状態判定信号Sdrv1(s)を出力する。例えば第１状態判定器２７はTfric(s)の大きさとTtran(s0)の大きさの比較を行いTtran(s0)が大きい場合にSdrv1(s)=１、その他をSdrv1(s)=０と出力する。
【００２０】
第２状態判定器２８はステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)の絶対値Ttran(s0)を出力する絶対値演算器２５の出力と、路面反力トルク信号Talign(s)の絶対値Talign(s0)を出力する絶対値演算器２６の出力を受け、ドライバ操舵状態の第２の判定を行い、第２のドライバ操舵状態判定信号Sdrv2(s)を出力する。例えば、Talign(s0)の大きさとTtran(s0)の大きさの比較を行いTtran(s0)が大きい場合にSdrv2(s)=１、その他をSdrv2(s)=０と出力させる。
操舵状態判定器２９は、第１のドライバ操舵状態判定信号Sdrv1(s)と、第２のドライバ操舵状態判定信号Sdrv2(s)を受け、ドライバの操舵状態判定を行い、操舵状態判定信号Sdrv(s)を出力する。
例えば、Sdrv1(s)=１かつSdrv2(s)=1の場合にSdrv(s)=1、その他をSdrv(s)=0と出力させる。これについては以下の図５のフローの説明で再度説明する。
【００２１】
次に図４のドライバ操舵状態推定器１７がドライバ操舵状態を推定する動作を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５はスタートとエンドの間に、ステップＳ１０１からＳ１０６を含んでいる。まずステップＳ１０１では、ステアリング軸反力トルク絶対値演算器２４によりステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)の絶対値Ttran(s0)を演算し、制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターのメモリ（図示しない）に読み込む。次のステップＳ１０２では、路面反力トルク絶対値演算器２５により路面反力トルク信号Talign(s)の絶対値Talign(s0)を演算し、制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターのメモリ（同上）に読み込む。
次のステップＳ１０３では、ステアリング機構１０の摩擦トルクTfricに相当する摩擦トルク信号器２４の出力Tfric(s)と、ステアリング軸反力トルク絶対値演算器2４の出力Ttran(s0)の大きさを比較してステアリング軸反力トルク信号の方が大きいか否かを判定することにより、第１のドライバ操舵状態判定信号Sdrv1(s)を演算する。次のステップＳ１０４では、ステアリング軸反力トルク絶対値演算器2４の出力Ttran(s0)と、路面反力トルク絶対値演算器２５の出力Talign(s0)の大きさを比較して、ステアリング軸反力トルク信号の方が大きいか否かを判定することにより、第２のドライバ操舵状態判定信号Sdrv2(s)を演算する。
【００２２】
次のステップＳ１０５とＳ１０６は、操舵状態判定器２９の動作を示す。ステップＳ１０５では、第１のドライバ操舵状態判定信号Sdrv1(s)が戻しと判定される場合（Ｓ１０３の結果がＮＯ）、もしくは第２のドライバ操舵状態判定信号Sdrv2(s)が戻しと判定される場合（Ｓ１０４の結果がＮＯ）に、操舵状態判定器２９はドライバ操舵状態信号Sdrv(s)を戻し状態にあると判定する信号出力を行う。ステップＳ１０６では、第１のドライバ操舵状態判定信号Sdrv1(s)が切込みと判定される場合（Ｓ１０３の結果がＹＥＳ）、かつ第２のドライバ操舵状態判定信号Sdrv2(s)が切込みと判定される場合（Ｓ１０４の結果がＹＥＳ）に、操舵状態判定器２９はドライバ操舵状態信号Sdrv(s)を切込み状態にあると判定する信号出力を行う。
かくして、本実施の形態のドライバ操舵状態推定器１７は、操舵状態を判定する上で、アシストモータ５の速度信号を用いる必要がない。
【００２３】
図６は、図２のアシストトルク決定ブロック１８の詳細を示すブロック図であり、ドライバ操舵状態信号Sdrv(s)を用いた本実施の形態の効果を示す図でもある。アシストマップ補償器３０は車速検出器１１の出力V(s)と、操舵トルク検出器１２の出力Thdl(s)を受けて、アシストマップ補償トルクmap(s)を出力する。ダンピング補償器３１は車速検出器１１の出力V(s)と、ドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)と、モータ速度検出器１５の出力Smtr(s)を受けて、ダンピング補償量トルクdamp(s)を出力する（このときの演算内容についは後述する）。慣性補償器３２は車速検出器１１の出力V(s)と、モータ速度検出器１６の出力Amtr(s)を受けて、慣性補償トルクiner(s)を出力する。戻し補償器３３は車速検出器１１の出力V(s)と、路面反力トルク検出器１３の出力Talign(s)を受けて、戻し補償トルクret(s)を出力する。また加算器３４は、アシストマップ補償器３０の出力map(s)と、ダンピング補償器３１の出力damp(s)と、慣性補償器３２の出力iner(s)と、戻し補償器３３の出力ret(s)を加算して、アシストトルクTassist(s)を出力する。
【００２４】
ここで、図６はアシストトルク決定ブロック１８の代表的な構成例として記述したが、図６に示す補償要素以外にも、摩擦補償をはじめ公知の補償要素を加えてもよい。他の補償器を有する場合にも加算器３４で加算される状態量が増えるのみで構成は変化しないので同様である。
図６において、ドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)をダンピング補償器３１に適用している。ここで、ドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)がハンドルをドライバが切込みつつある状態であると推定した場合には、ダンピング補償器３１の出力を小さくする。これによりハンドルを切込むときはステアリングが重くならず、ハンドルトルクの不必要な上昇を防止できる。
【００２５】
図７は図１、図２に示したものの操舵角―操舵トルク特性の一例を示す。横軸は操舵角（deg）であり、縦軸は操舵トルク（Nm）である。点線の特性T１はドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)をダンピング補償器３１に適用していない場合の、操舵角―操舵トルク特性を示し、実線の特性T２はドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)をダンピング補償器３１に適用してその出力を前述のように制御した場合の操舵角―操舵トルク特性を示す。図７に示すように、ドライバ操舵状態推定器１７をダンピング補償器３１に適用することにより、ハンドルを切込むときのトルクが減少してステアリングが軽くなり、ハンドルトルクの不必要な上昇を防止できている。
【００２６】
また、実施の形態１においてステアリング軸反力トルクは、ステアリング軸コラムにロードセルなどの検出器を取り付けることでその状態量を測定し実現可能と記載したが、必ずしもこのような検出器を用いなくても、たとえば電動操舵装置の制御ユニット８は電流検出器、操舵トルク検出器を備えることが多く、更にモータ角速度検出器を有する場合には、制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターにて（２）式よりステアリング軸反力トルクを演算することも可能である。
【００２７】
また、電動操舵装置の制御ユニット８がモータ角速度検出器を有していない場合においても、前述の特許文献２に提案されているように、次式によりモータ角速度を得ることが可能となる。
【００２８】
【数２】
2005186801.tif 000004
【００２９】
（４）式で、Rはモータのコイル抵抗、Lはモータのインダクタンス、Vtはモータ印加電圧、Ｖeはモータの逆起電圧、ωはモータ角速度、Kbはモータの逆起電圧によるフィードバックゲインである。(４)式により、電動パワーステアリング制御装置の制御ユニット８がモータ速度検出器を有していない場合においてもモータ角速度を演算することができる。
【００３０】
実施の形態２．
実施の形態１の電動操舵装置１００はドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)をダンピング補償器３１に適用したものに対し、実施の形態２ではドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)を戻し補償器３３に適用したものである。その他の構成は同様である。なお、以降の実施の形態においては、特に断っていなくとも、ステアリング軸反力トルク、モータ角速度、路面反力トルクは実施の形態１にて説明した全ての手法が適用できる。
図８は、実施の形態２の制御装置におけるアシストトルク決定ブロック１８を示すブロック図であり、ドライバ操舵状態信号Sdrv(s)を用いた本実施の形態の効果を示すブロック図でもある。本実施の形態では、戻し補償器３３は車速検出器１１の出力V(s)と、路面反力トルク検出器１３の出力Talign(s)に加えて、ドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)を受けて、戻し補償トルクret(s)を出力する。
【００３１】
以上のように実施の形態２は、ドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)を戻し補償器３３に適用し、ドライバがハンドルを切込み状態と推定した場合には戻し補償器３３の出力を小さくすることで、ハンドルを切込むときはステアリングが重くならず、ハンドルトルクの不必要な上昇を防止できる。
図９は実施の形態２による操舵角―操舵トルク特性の一例を示す。横軸は操舵角（deg）であり、縦軸は操舵トルク（Nm）である。太い鎖線の特性T３はドライバ操舵状態推定器の出力Sdrv(s)を戻し補償器３３に適用していない場合の、操舵角―操舵トルク特性を示し、細い実線の特性T４はドライバ操舵状態推定器の出力Sdrv(s)を戻し補償器３３に適用した場合の操舵角―操舵トルク特性を示す。図９に示すように、ドライバ操舵状態推定器を戻し補償器に適用することにより、ハンドルを切込むときはステアリングが重くならず、ハンドルトルクの不必要な上昇を防止できる。
【００３２】
実施の形態１及び実施の形態２において、ドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)を適用したアシストトルクの変更構成をそれぞれ示したが、この他の補償器に関してもドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)を適用することにより、アシストトルクの変更ができる。以降の実施の形態においては、ドライバ操舵状態推定器１７の出力Sdrv(s)をアシストトルク決定ブロック１８内の任意の補償器に適用できる。
【００３３】
実施の形態３．
図１０は実施の形態３におけるドライバ操舵状態推定器１１７の詳細を示すブロック図である。実施の形態１及び実施の形態２の構成では、ステアリング軸機構の摩擦トルクTfricに相当するTfric(s)を発生する摩擦トルク信号器２４の出力が一定値だったが、本実施の形態３のドライバ操舵状態推定器１１７では、ステアリング軸機構の摩擦トルクTfricに相当するTfric(s)を発生するブロックが車速に応じて変化する摩擦トルク信号発生器３５になり、車速に応じて摩擦トルクが変化するように構成している。
一般的にステアリング軸機構の摩擦トルクは一定値であるが、車速が上がってくるとタイヤ回転によるディザトルク効果で、路面反力トルクに対するステアリング軸反力トルクのヒステリシス幅が小さくなって、見かけ上、摩擦トルクが減少して見える。
このように、実施の形態３によれば、車速の変化に応じたステアリング軸機構の摩擦トルクマップより出力される値を用いることにより、車速が大きい領域においても高精度なドライバ操舵状態判定が可能となる。
【００３４】
実施の形態４．
次に、実施の形態４によるドライバ操舵状態の推定について、図１１に記載される規範ヨーレートと実ヨーレートの特性に基づいて説明する。操舵は様々なパターンで実施されるが、ステアリング操作に対し車両ヨーレートは位相遅れを伴う。すなわち、ハンドル角に対し位相遅れを伴わない規範ヨーレートYrefに対し車両ヨーレートYactは規範ヨーレートYrefがゼロのとき車両に発生するヨーレート相当Yhysのヒステリシス特性を含むものに相当する。
図１２は実施の形態４によるドライバ操舵状態推定器２１７の詳細を示すブロック図である。
制御ユニット８は、ヨーレート検出器３６と、操舵角検出器３７とを含んでいる。ヨーレート検出器３６はヨーレートYawを受けてヨーレート信号Yact(s)を出力する。操舵角検出器３７は、操舵角Thetaを受けて操舵角検出信号Theta(s)を出力する。
このドライバ操舵状態推定器１７は、ヨーレート信号Yact(s)の絶対値Yact(s0)を出力する絶対値演算器３８と、車速信号V(s)を受けて規範ヨーレートゲイン信号Kyaw(s)を出力する規範ヨーレートゲイン演算器４０と、操舵角検出信号Theta(s)と規範ヨーレートゲイン信号Kyaw(s)を受けて規範ヨーレート信号Yref(s)を出力する規範ヨーレート演算器３９と、規範ヨーレート信号Yref(s)の絶対値Yref(s0)を出力する絶対値演算器４２とを有する。
【００３５】
第３状態判定器４３は、規範ヨーレートYrefがゼロのとき車両に発生するヨーレートYhysに相当するYhis(s)を発生するヨーレートヒステリシス量信号器４１の出力と、ヨーレート信号Yact(s)の絶対値Yact(s0)を出力する絶対値演算器３８の出力を受け、第３のドライバ操舵状態判定を行い、第３のドライバ操舵状態判定信号Sdrv3(s)を出力する。例えば第３状態比較器４３は、Thys(s)の大きさとYact(s0)の大きさの比較を行いYact(s0)が大きい場合にSdrv3(s)=１、その他をSdrv3(s)=０と出力する。
【００３６】
第４状態判定器４４は、ヨーレート信号Yact(s)の絶対値Yact(s0)を出力する絶対値演算器３８の出力と、規範ヨーレート信号Yref(s)の絶対値Yref(s0)を出力する絶対値演算器４２の出力を受け、第４のドライバ操舵状態判定を行い、第４のドライバ操舵状態判定信号Sdrv4(s)を出力する。例えば、Yref(s0)の大きさとYact(s0)の大きさの比較を行いYact(s0)が大きい場合にSdrv4(s)=１、その他をSdrv4(s)=０と出力させる。
【００３７】
操舵状態判定器４５は、第３のドライバ操舵状態判定信号Sdrv3(s)と、第４のドライバ操舵状態判定信号Sdrv4(s)を受け、ドライバの操舵状態判定を行い、操舵状態判定信号Sdrv(s)を出力する。例えば、Sdrv3(s)=１かつSdrv4(s)=1の場合にSdrv(s)=1、その他をSdrv(s)=0と出力させる。
実施の形態４においては、規範ヨーレートと実ヨーレートを例に説明を行ったが、本実施は位相遅れを利用した手法であるので例えば、操舵トルク、車両の横G、車両の横滑り角、車両のコーナーリングフォース、などでも同様の形態で実施が可能である。
このように、実施の形態４によれば、位相遅れにともなうヒステリシスを利用することにより、摩擦が小さくヒステリシス幅が小さいシステムにおいても、ドライバの操舵状態を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】代表的な車両用操舵装置系の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の制御装置を示すブロック図である。
【図３】代表的な車両用操舵装置系のステアリング軸反力と路面反力の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るドライバ操舵状態推定器のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る動作を示すフローチャート図
【図６】本発明の実施の形態１に係るアシストトルク決定ブロックのブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１の効果を示す操舵角、操舵トルクのリサージュ波形を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るアシストトルク決定ブロックのブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２の効果を示す操舵角、操舵トルクのリサージュ波形を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るドライバ操舵状態推定器のブロック図である。
【図１１】代表的な車両用操舵装置系のヨーレートと規範ヨーレートの関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るドライバ操舵状態推定器のブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ハンドル、    ２  ステアリング軸、    ３  ステアリングギアボックス、
４  トルクセンサ、    ５  アシストモータ、    ６  ラックとピニオン軸、
７  タイヤ、    ７  制御ユニット、    ８  制御装置、
１０  ステアリング機構（操舵機構）、    １１  車速検出器、
１２  操舵トルク検出器、    １３  路面反力トルク検出器、
１４  ステアリング軸反力トルク検出器、    １５  モータ速度検出器、
１６  モータ加速度検出器、
１７、１１７、２１７  ドライバ操舵状態推定器、
１８  アシストトルク決定ブロック、    １９  モータ電流決定器、
２０  回転子、    ２１  比較器（減算器）、
２２  モータ駆動機、    ２３  モータ電流検出器、
２４  ステアリング機能の摩擦トルク信号器、
２５、２６、３８，４２  絶対値演算器、    ２７  第１状態判定器、
２８  第２状態判定器、    ２９、４５  操舵状態判定器、
３０  アシストマップ補償器、    ３１  ダンピング補償器、
３２  慣性補償器、    ３３  戻し補償器、    ３４  加算器、
３５  車速に応じたステアリング軸機構の摩擦トルク信号器、
３６  ヨーレート検出器、    ３７  操舵角検出器、
３９  規範ヨーレート演算器、    ４０  規範ヨーレートゲイン演算器、
４１  ヨーレートヒステリシス量信号器、    ４３  第３状態判定器、
４４  第４状態判定器、    １００  電動操舵装置。
【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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