(57)【要約】【課題】外乱入力時に安定した車両挙動を維持することができる操舵制御装置それを備えた自動車及び操舵制御方法を提供する。【解決手段】操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出し、ドライバ操舵トルクＴｓ及びモータ１３の電流目標値Ｉ*と、操舵角αとに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、これらの外乱を抑制するように、モータ１３の出力トルク（電流目標値Ｉ*）を当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。【選択図】      図１
2007237840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御装置であって、
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した各外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記外乱推定手段は、運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力を制御入力、実際の操舵状態量を制御量とするモデルにおいて、前記制御入力をローパスフィルタに通した値と、前記制御量を前記モデルの逆特性と前記ローパスフィルタとに通した値との差に基づいて外乱を推定するものであって、当該外乱推定手段ごとに、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が異なることを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記外乱補償手段は、前記外乱推定手段で推定された外乱の周波数帯域が高いほど、前記補正度合を小さく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】
前記外乱推定手段で推定された外乱のうち高周波数帯域の外乱と、前記操舵状態量検出手段で検出された操舵角速度とに基づいて、高周波数帯域の外乱入力に対するダンピング制御を行うように、前記アクチュエータの出力トルクを補正するダンピング補償手段を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記ダンピング補償手段は、操舵角速度に所定のダンピング係数を乗じることで、前記アクチュエータの出力トルクの補正量を設定し、前記ダンピング係数を前記高周波数帯域の外乱が大きいほど大きく設定すると共に、当該ダンピング係数に制限値を設ける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】
前記外乱補償手段は、前記アクチュエータの出力トルクの補正量に制限値を設けることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の操舵制御装置。
【請求項７】
前記外乱補償手段は、前記アクチュエータの出力トルクの補正量の変化速度に制限値を設けることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の操舵制御装置。
【請求項８】
前記外乱補償手段は、前記外乱推定手段で推定した外乱のうち高周波数帯域の外乱と、運転者による操舵入力とに基づいて、前記高周波数帯域の外乱分の前記アクチュエータの出力トルクの補正度合を変更することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の操舵制御装置。
【請求項９】
操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御装置であって、
外乱入力時の車両挙動に対して運転者による修正操舵が行われる可能性に応じた抑制度合で、その外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを制御する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１０】
運転席前部位置に設置されたステアリングホイールと、該ステアリングホイールの操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御装置を備えた自動車であって、
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による前記ステアリングホイールに対する操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴とする自動車。
【請求項１１】
操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御方法であって、
運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、それらの外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正することを特徴とする操舵制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外乱入力により発生する車両挙動を抑制するように操舵トルクを調整可能な操舵制御装置、それを備えた自動車及び操舵制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の操舵制御装置としては、外乱オブザーバを用いて、車両に入力される車幅方向の外乱のうち路面勾配外乱と横風外乱とを分離してそれぞれを推定し、横風外乱の入力による操舵への影響を抑制するように操舵アシストトルクを与えるというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９８７９６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、上記従来の操舵制御装置にあっては、外乱入力時に運転者が車両の動きを検知して修正操舵する場合、操舵アシストトルクの付加方向と、運転者による修正操舵の方向とが一致するため、制御による操舵と運転者による操舵とが同期して、運転者が意図する以上に車両挙動が大きくなり、運転者に違和感を与える可能性がある。
そこで、本発明は、外乱入力時に安定した車両挙動を維持することができる操舵制御装置それを備えた自動車及び操舵制御方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る操舵制御装置は、
操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御装置であって、
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴としている。
【０００５】
また、本発明に係る自動車は、
運転席前部位置に設置されたステアリングホイールと、該ステアリングホイールに発生する操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御装置を備えた自動車であって、
操舵状態量として操舵角及び操舵角速度の少なくとも一方を検出する操舵状態量検出手段と、運転者による前記ステアリングホイールに対する操舵入力及び前記アクチュエータによる前記ステアリングホイールに対する操舵入力と、前記操舵状態量検出手段で検出された実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する複数の外乱推定手段と、該外乱推定手段で推定した外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する複数の外乱補償手段とを備えることを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の係る操舵制御方法は、
操舵トルクを調整可能なアクチュエータと、該アクチュエータの出力トルクを制御する制御手段とを備える操舵制御方法であって、
運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、それらの外乱を抑制するように、前記アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る操舵制御装置によれば、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、操舵トルクを調整可能なアクチュエータの出力トルクを、車両に入力される外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。
したがって、低周波数帯域の外乱を全て抑制し、高周波数帯域の外乱を一部残して抑制するなど、外乱の周波数帯域に応じて当該外乱の抑制度合を変更することができるので、運転者に高周波数帯域の外乱入力を認知させることができると共に、外乱入力に伴う車両挙動を修正しようとして運転者が修正操舵する場合には、ハンドルが重く感じることにより修正操舵の操作速度が低減されるので、車両挙動の安定性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本発明の操舵制御装置を、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に適用した場合の実施形態を示す構成図である。
図中符号１は、運転者の舵取り操作用のステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３はラックアンドピニオン式ギア機構である。ラックアンドピニオン式ギア機構３は、ステアリングシャフト２の下端に一体形成されたピニオン３ａと、このピニオン３ａに噛合するラック軸３ｂとから構成されている。ラック軸３ｂは車両前部にて車幅方向に延在すると共に、車幅方向左右に摺動可能となっており、その両端はタイロッド４，５を介して操向用の操舵輪６，７に連結されている。
【０００９】
また、ステアリングシャフト２には、運転者による操舵入力である操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１１と、運転者の操舵力をアシストする電動パワーステアリング機構１２とが設けられている。
電動パワーステアリング機構１２は、モータ１３の発生トルクを、減速機１４を介してステアリングシャフト２の回転トルクに変換することで、運転者の操舵力をアシストするようになっている。このモータ１３に供給されるモータ電流は、後述するＥＰＳコントローラ２０により制御される。
【００１０】
モータ１３の回転角はエンコーダ１５によって測定され、そのエンコーダ信号はＥＰＳコントローラ２０に出力される。本実施形態では、上記エンコーダ信号を操舵角として採用するが、操舵角センサ等により操舵角を直接検出することもできる。
また、この車両には、車速Ｖを検出する車速センサ１６が設けられ、この車速センサ１６の検出信号もＥＰＳコントローラ２０に出力される。
【００１１】
ＥＰＳコントローラ２０は、前述した各種センサからの検出信号が入力されて、これらの検出信号（操舵トルク、モータ回転角、車速等）に基づいて、モータ１３の駆動電流を算出する。そして、図示しないモータ電流センサにより検出したモータ電流と、エンコーダ１５により検出したモータ回転角とを参照しつつ、算出した駆動電流に基づいてモータ１３を制御駆動する。ここで、モータ１３へ供給される電力はバッテリ１８により与えられる。
【００１２】
図２は、ＥＰＳコントローラ２０の構成を示す制御ブロック図である。
この制御ブロックは、目標トルク演算部１０１と、目標電流演算部１０２と、制御電圧演算部１０３と、駆動電流制御部１０４と、外乱補償部１０５と、目標トルク補正部１０６とから構成されている。
目標トルク演算部１０１では、トルクセンサ１１からの操舵トルクＴｓ、車速センサ１６からの車速Ｖ、及びエンコーダ１５からのモータ回転角（操舵角α）が入力され、予め格納されたアシスト制御マップを参照して必要アシスト量に相当する基本トルク指令値を算出する。
【００１３】
なお、図示しないが、この目標トルク演算部１０１は、操舵トルクＴｓに略比例したアシストを発生させて運転者の操舵負荷を低減させる静アシスト部と、モータの慣性補償をする慣性補償アシスト部と、操舵系のダンピングを確保するダンピングアシスト部と、ハンドルの戻りを改善するハンドル戻りアシスト部とから構成されて、前記基本トルク指令値を算出するようになっている。
【００１４】
目標電流演算部１０２では、目標トルク演算部１０１で算出された基本トルク指令値を後述する外乱補償部１０５で算出されたトルク補正量で補正した目標トルクを、モータ１３の駆動電流指令値であるモータ電流指令値に換算する。
制御電圧演算部１０３では、目標電流演算部１０２で算出されたモータ電流指令値に基づいて、モータＰＷＭ制御におけるモータ印加電圧指令値を算出する。
【００１５】
駆動電流制御部１０４では、制御電圧演算部１０３で算出されたモータ印加電圧指令値に基づいて、モータ１３の駆動回路におけるＦＥＴ等のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、モータ１３の駆動電流を制御する。ここで、モータ１３の駆動電流は、モータ電流センサ１３ａにより検知される電流信号が電流サーボへフィードバックされることで、安定して制御されるようになっている。
【００１６】
外乱補償部１０５では、トルクセンサ１１からの操舵トルクＴｓ、エンコーダ１５からのモータ回転角（操舵角α）、及びモータ電流センサ１３ａからのモータ電流Ｉが入力され、車両に入力される外乱を周波数帯域毎に分離してそれぞれ推定し、これらの外乱を抑制するためのトルク補正量を算出する。
目標トルク補正部１０６では、前述した目標トルク演算部１０１で算出される基本トルク指令値と外乱補償部１０５で算出されるトルク補正量とを加算することで、基本トルク指令値を補正し、その結果を前述した目標電流演算部１０２に出力する。
【００１７】
図３は、車両に入力される外乱の周波数分布を示す図である。この図３に示すように、車両に入力される外乱には大きく分けて３つある。［１］車両のサスペンション左右差やタイヤのコニシティ左右差による低周波数の一定の外乱、［２］路面カント等で発生する非常に低周波数の外乱、［３］横風や路面不整による高周波数の外乱、である。本実施形態では、外乱［１］及び［２］を定常外乱、外乱［３］を過渡外乱という。
【００１８】
本実施形態では、これらの周波数帯域の異なる複数の外乱をそれぞれ推定し、推定した外乱を抑制するようにモータ１３の出力トルク（駆動電流）を補正する。このとき、周波数帯域に応じてその外乱の抑制度合を変更するものとし、低周波数の外乱［１］及び［２］に対しては抑制度合を大きく（モータ１３の出力トルクの補正度合を大きく）、高周波数の外乱［３］に対しては抑制度合を小さく（モータ１３の出力トルクの補正度合を小さく）する。
【００１９】
次に、外乱補償部１０５で実行される処理について詳述する。
図４は、外乱補償部１０５の構成を示す制御ブロック図である。この図４では、前述した図２の目標電流演算部１０２、制御電圧演算部１０３、駆動電流制御部１０４、モータ１３及びモータ電流センサ１３ａをプラントとして、一点鎖線で示す外乱補償部１０５が電流目標値Ｉ*の補正量を算出するものとして説明する。
【００２０】
操舵系の伝達関数（操舵トルクの入力に対する操舵角αの関係）をＰｓ（ｓ）、車両系の伝達関数（操舵角αの入力に対する車両挙動の関係）をＰｖ（ｓ）とすると、プラントの特性Ｐ（ｓ）はＰｓ（ｓ）×Ｐｖ（ｓ）となる。
この制御系の入力信号は、運転者による操舵入力に相当する操舵トルクＴｓの電流換算値Ｉｓと、モータ１３による操舵入力に相当する電流目標値Ｉ*とを加算した値であり、これに未知外乱Ｔｆの電流換算値Ｉｆが加えられた値（アクチュエータ印加電流）がプラントに加わる操作量となる。そして、操舵角αがこの制御系の制御量となる。
【００２１】
ここで、未知外乱Ｔｆとは、定常外乱Ｔｃ（図３の外乱［１］及び［２］）と過渡外乱Ｔｄ（図３の外乱［３］）とからなる車両に入力される外乱である。
外乱補償部１０５は、低周波数帯域の外乱を推定する外乱推定部１０５ａと、その低周波数帯域の外乱を補償する外乱補償部１０５ｂと、高周波数帯域の外乱を推定する外乱推定部１０５ｃと、その高周波数帯域の外乱を補償する外乱補償部１０５ｄとから構成されている。
【００２２】
つまり、本実施形態では、外乱推定部１０５ａ及び外乱補償部１０５ｂからなる低周波数帯域の外乱補償部と、外乱推定部１０５ｃ及び外乱補償部１０５ｄからなる高周波数帯域の外乱補償部との２つの外乱補償部を設けている。
この外乱補償部１０５では、定常外乱と過渡外乱とを分離して推定する。具体的には、各外乱推定部において、制御量としての操舵角αからプラントの逆特性とローパスフィルタとを介して得られる信号と、ドライバ操舵トルクＴｓの電流換算値Ｉｓと電流目標値Ｉ*との合計値からローパスフィルタを介して得られる信号とを比較することで、外乱に相当する電流値（外乱の電流換算値）を推定する。ここで、外乱推定部ごとにローパスフィルタのカットオフ周波数を異ならせることで、任意の周波数帯域の外乱を推定可能となっている。
【００２３】
低周波数帯域の外乱を推定するためのカットオフ周波数をｆｃで定義し、ローパスフィルタをＨｃ（ｓ）＝１／｛ｓ／（２πｆｃ）＋１｝2とする。すると、外乱推定部１０５ａの出力である図中Ａ部からは、電流換算された低周波数帯域の外乱（定常外乱）が得られる。外乱補償部１０５ｂでは、この定常外乱の電流換算値Ｉａに所定のゲインＧ１を積算し、さらにリミッタをかけて入力電流である電流目標値Ｉ*にフィードバックする。
【００２４】
また、高周波数帯域の外乱を推定するためのカットオフ周波数をｆｄで定義し、ローパスフィルタをＨｄ（ｓ）＝１／｛ｓ／（２πｆｄ）＋１｝2とする。すると、外乱推定部１０５ｃの出力である図中Ｂ部からは、電流換算された低周波数帯域の外乱（定常外乱）と高周波数帯域の外乱（過渡外乱）とが得られる。外乱補償部１０５ｄでは、この定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂに所定のゲインＧ２を積算し、さらにリミッタをかけて入力電流である電流目標値Ｉ*にフィードバックする。
ここで、Ｇ１＋Ｇ２＝１とする。
【００２５】
（動作）
次に、本発明の第１の実施形態の動作について説明する。
今、車両が走行中であり、仮にこの車両に外乱が全く入力されていないものとする。このとき、図４における未知外乱Ｔｆ＝０である。この場合には、アクチュエータ印加電流が未知外乱Ｔｆの電流換算値Ｉｆによって変化することがないため、ドライバ操舵トルクの電流換算値Ｉｓと電流目標値Ｉ*との和をローパスフィルタＨｃ（ｓ）（又はＨｄ（ｓ））に通した値と、操舵角αをプラントの逆特性１／Ｐ（ｓ）とローパスフィルタＨｃ（ｓ）（又はＨｄ（ｓ））とに通した値とは等しくなる。したがって、図４のＡ部及びＢ部から得られる外乱の電流換算値Ｉａ及びＩｂは共に０となり、電流目標値Ｉ*の補正量は０となる。これにより、車両に入力される外乱を抑制するための操舵制御が行われることなく、通常の操舵が行われる。
【００２６】
ところで、実際には、車両のサスペンション左右差やタイヤのコニシティ左右差、路面カント等により、走行中の車両には定常的に低周波数の外乱が入力されている。このような定常外乱が車両に入力されている場合、図４において未知外乱Ｔｆ＝定常外乱Ｔｃとなる。過渡外乱Ｔｄ＝０であるため、図４のＡ部及びＢ部から得られる外乱の電流換算値Ｉａ及びＩｂは共に定常外乱Ｔｃの電流換算値となる。そして、これらの電流換算値Ｉａ及びＩｂにそれぞれゲインＧ１及びＧ２を乗じた値が電流目標値Ｉ*の補正量となる。
【００２７】
ここで、本実施形態ではＧ１＋Ｇ２＝１であるため、電流目標値Ｉ*の補正量は、定常外乱Ｔｃの電流換算値にゲイン１を乗じた値に相当する。つまり、電流目標値Ｉ*を定常外乱Ｔｃの電流換算値で補正することになり、定常外乱Ｔｃが全て抑制されることになる。
このように、定常外乱Ｔｃを全て抑制することにより、車両起因の片流れや路面カント変化に伴う操舵トルク変化を確実に抑制することができる。その結果、運転者は自車走行車線中央での走行を維持するために所定操舵角を維持する必要がなくなるなど、運転負荷の軽減することができる。
【００２８】
次に、自車両に横風や路面不整による高周波数の外乱が入力された場合について説明する。
図５は、外乱入力の時系列推移を示す図である。この図５において、車両のサスペンション左右差やタイヤのコニシティ左右差による低周波数の外乱（外乱［１］）を破線で示し、路面カント等で発生する非常に低周波数の外乱（外乱［２］）を一点鎖線で示し、横風や路面不整による高周波数の外乱（外乱［３］）を二点鎖線で示している。また、車両に入力される全外乱（外乱［１］＋［２］＋［３］）を実線で示している。
【００２９】
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図５の時刻ｔ１で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図４の外乱補償部１０５では、Ａ部から一定外乱である外乱［１］及び低い周波数の外乱［２］の電流換算値Ｉａが得られ、Ｂ部から外乱［１］〜［３］の電流換算値Ｉｂが得られる。ここで、Ｂ部から得られる外乱の電流換算値Ｉｂは、高周波数帯域のカットオフ周波数ｆｄにより、横風の非常に高い周波数成分がフィルタリングされた外乱の電流換算値となる。そして、これらの電流換算値Ｉａ及びＩｂにそれぞれゲインＧ１及びＧ２を乗じた値の和が電流目標値Ｉ*の補正量となる。
【００３０】
図６は、本実施形態の効果を説明する図である。図６において、細線は車両に入力される全外乱、破線は低周波数帯域の外乱補償量、二点鎖線は高周波数帯域の外乱補償量、太実線は低周波数帯域の外乱補償量と高周波数帯域の外乱補償量とを加算した全補償量である。
本実施形態では、ゲインの和（Ｇ１＋Ｇ２）を１としているため、図６の太実線に示すように、低周波数帯域の外乱［１］及び［２］は完全に補正されることになる。また、高周波数帯域の外乱［３］は全てが補正されず、一部を残して補正されることになる（図６のＡ部）。つまり、外乱の周波数帯域に応じた補正度合で電流目標値Ｉ*が補正されることになり、外乱の周波数帯域が高いほど当該補正度合は小さくなる。
【００３１】
このように、横風外乱等の高周波数の外乱が車両に入力された場合には、その外乱を一部残して補正するので、横風外乱の入力に伴う車両挙動変化を修正しようとして運転者が修正操舵した場合に、ステアリング操作が重く感じることになる。その結果、操舵操作速度が速くなることを抑制することができ、車両挙動の安定性を向上することができる。
ちなみに、外乱オブザーバを用いて低周波数の路面勾配外乱と高周波数の横風外乱とを分離してそれぞれを推定し、横風外乱の入力による操舵への影響を完全に抑制するように操舵アシストトルクを与えた場合、以下のような動作となる。
【００３２】
図７及び図８は、横風外乱のみの影響を完全に抑制した場合の動作を説明する図である。
外乱入力時に、横風外乱の入力による操舵への影響を完全に抑制するように操舵アシストトルクを与えた場合、図７（ａ）に示すように、ハンドル手放し状態で車両が略直進走行する。
しかしながら、横風外乱入力時に運転者が車両の動きを敏感に検知して、外乱入力に抗する方向に修正操舵した場合、操舵アシストトルクが付加される方向と運転者による修正操舵の方向とが一致するため、操舵操作が助長される。その結果、図７（ｂ）に示すように、運転者が意図する以上に車両挙動が大きくなって、運転者に違和感を与える可能性がある。
【００３３】
また、路面勾配外乱の入力による操舵への影響を抑制する処理を施さないため、図８の破線に示すように、路面勾配による片流れが発生する可能性がある。この場合、図８の実線に示すように車両の直進走行を維持するためには、運転者は所定操舵角を維持する必要があり、運転負荷が増大してしまう。
これに対して、本実施形態では、周波数帯域の異なる複数の外乱をそれぞれ推定し、低周波数帯域の外乱は抑制度合を大きくして完全に補正し、高周波数帯域の外乱は抑制度合を小さくして一部残して補正する。言い換えると、外乱入力時の車両挙動に対して運転者による修正操舵が行われる可能性が低い低周波数帯域の外乱に対しては抑制度合を大きくし、修正操舵が行われる可能性が高い高周波数帯域の外乱に対しては抑制度合を小さくする。
【００３４】
したがって、低周波数の外乱入力に起因する片流れ等を確実に防止することができると共に、高周波数の外乱入力時に運転者による修正操舵と制御による操舵とが同期することを抑制し、車両挙動の安定性を向上することができる。
また、外乱補償部１０５において、低周波数帯域の外乱補償量（電流換算値Ｉａ）と高周波数帯域の外乱補償量（電流換算値Ｉｂ）とには夫々リミッタを設けている。これにより、制限値以上の外乱の抑制は行われないことになる。
【００３５】
本実施形態では、高周波数帯域の外乱補償量にリミッタを設けているため、車両に大きな過渡外乱が入力されると、このリミッタにより制限値以上の外乱の抑制が行われない。これにより、運転者へ外乱が入力されていることを確実に伝達することが可能となる。
このとき、制限値より小さい過渡外乱はすべて抑制対象となるため、当該制限値を、外乱入力時の修正操舵がほとんど不要な小さい外乱を全て抑制するような値に設定すれば、効果的に車両挙動の安定化を図ることができる。
【００３６】
また、当該制限値を、リミッタがかかった状態でのステアリング操作の重さが運転者に許容できる重さとなるように設定すれば、操舵トルクが増加しすぎることに起因する操舵感の悪化を抑制することができる。
さらに、車両に大きな過渡外乱が入力された場合に、外乱の変化に追従して外乱補償量を大きくすることがないため、外乱の大きさに比例して所定のステアリングの重さを維持することができ、安定した操舵感を得ることができる。
【００３７】
なお、外乱入力時の車両挙動やステアリングの重さは、車両の仕様や操舵系の仕様によって異なるため、車種毎に実験的に上記制限値を設定することが望ましい。
また、本実施形態では、低周波数帯域の外乱補償量にもリミッタを設けている。
車両起因の定常外乱は、固有の車両で一定であるが、生産時のばらつきにより所定範囲内の値となる。また、路面カント等に起因する外乱も、直線路であれば所定範囲内（例えば、北米の高速道路では１から３までの間）の値となる。したがって、これら２つの値から上記制限値を設定すれば、車両起因の定常外乱と路面カント等に起因する外乱とが完全に抑制対象となる。
【００３８】
ところで、例えばパンク等が発生した場合には、車両に上記制限値以上の外乱が入力されることになり、これは抑制しないことになる。しかしながら、このような場合には、運転者に操舵トルク変化が伝わり、運転者がパンクの発生に気づくことができるため効果的である。
また、カーブ路における路面カントに起因する外乱は直線路における路面カントに起因する外乱より大きいため、このような場合にも、この外乱は抑制対象とならず、運転者に操舵トルク変化が伝わる。しかしながら、旋回中は操舵トルクが発生しているため、変化量が小さく問題となるレベルではない。
【００３９】
なお、本実施形態においては、モータ１３がアクチュエータを構成し、目標トルク演算部１０１、目標電流演算部１０２、制御電圧演算部１０３及び駆動電流制御部１０４が制御手段を構成している。また、エンコーダ１５が操舵状態量検出手段を構成し、外乱推定部１０５ａ及び１０５ｃが外乱推定手段を構成し、外乱補償部１０５ｂ及び１０５ｄが外乱補償手段を構成している。
【００４０】
（第１の実施形態の効果）
（１）操舵状態量検出手段で操舵状態量を検出し、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、複数の外乱推定手段で車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する。そして、外乱推定手段で推定した各外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。
【００４１】
したがって、低周波数帯域の外乱を全て抑制し、高周波数帯域の外乱を一部残して抑制するなど、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができる。その結果、車両起因の片流れや路面カント変化に伴う操舵トルク変化などの低周波数帯域の外乱入力による影響を確実に抑制することができる。
また、横風等の高周波数帯域の外乱入力を一部残して補正することで、運転者に外乱入力を伝達することができると共に、外乱入力に伴う車両挙動を修正しようとして運転者が修正操舵する場合には、ハンドルが重く感じることにより修正操舵の操作速度が低減されるので、運転者による操舵と制御による操舵とが同期することを抑制して車両挙動の安定性を向上することができる。
【００４２】
（２）外乱推定手段で、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力を制御入力、実際の操舵角を制御量とするモデルにおいて、前記制御入力をローパスフィルタに通した値と、前記制御量をそのモデルの逆特性と前記ローパスフィルタとに通した値との差に基づいて外乱を推定するので、車両に入力される外乱を適切に推定することができる。
また、外乱推定手段ごとに、ローパスフィルタのカットオフ周波数を夫々異なる値に設定するので、車両に入力される外乱を任意の周波数帯域ごとに推定することができる。
【００４３】
（３）横風外乱等の周波数帯域が高い外乱ほどアクチュエータの出力トルクの補正度合を小さくする。具体的には、定常外乱の電流換算値に所定のゲインを積算した値と、定常外乱＋過渡外乱の電流換算値に所定のゲインを積算した値とを加算して全外乱補償量を決定するものとし、各ゲインの和を１とする。
したがって、外乱入力時に運転者による修正操舵が行われる可能性の小さい外乱は全て抑制し、修正操舵が行われる可能性の大きい外乱ほど多く残すことができる。その結果、運転者による修正操舵と外乱抑制のための操舵制御とが同期するを抑制して車両挙動の安定性を向上することができる。
【００４４】
（４）高周波数帯域の外乱補償量に制限値を設けるので、当該制限値以上の外乱抑制を行わないようにすることができる。したがって、運転者へ外乱が入力されていることを確実に伝達することができる。また、車両に入力される外乱の大きさに追従して補償量を大きくしないので、所定のハンドルの重さを維持することができ、修正操舵時の車両挙動の安定化を図ることができる。
【００４５】
（５）外乱入力時の車両挙動に対して運転者による修正操舵が行われる可能性に応じた抑制度合で、その外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを制御するので、運転者による修正操舵が行われる可能性の低い低周波数帯域の外乱に対しては全てを抑制し、運転者による修正操舵が行われる可能性の高い高周波数帯域の外乱に対しては一部残して抑制するなど、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができる。その結果、外乱入力時に運転者による修正操舵が行われた場合であっても、安定した車両挙動を維持することができる。
【００４６】
（６）操舵状態量検出手段で操舵状態量を検出し、運転者による操舵入力及びアクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、複数の外乱推定手段で車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定する。そして、外乱推定手段で推定した各外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。したがって、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができるので、外乱入力時に安定した車両挙動を維持することが可能な自動車とすることができる。
【００４７】
（７）運転者による操舵入力及び前記アクチュエータによる操舵入力と、実際の操舵状態量とに基づいて、車両に入力される周波数帯域の異なる複数の外乱を推定し、それらの外乱を抑制するように、アクチュエータの出力トルクを当該外乱の周波数帯域に応じた補正度合で補正する。したがって、外乱の周波数帯域に応じて抑制度合を変更することができるので、外乱入力時に安定した車両挙動を維持することができる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
（構成）
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、定常外乱の補償量と定常外乱＋過渡外乱の補償量とを加算したものを全外乱補償量としているのに対し、定常外乱の補償量と過渡外乱の補償量とを夫々算出し、両者を加算したものを全外乱補償量とするようにしたものである。
【００４９】
図９は、第２の実施形態における外乱補償部１０５の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部１０５では、図４に示す前述した第１の実施形態の外乱補償部１０５において、外乱補償部１０５ｄで、外乱推定部１０５ａから得られる電流換算値Ｉａと外乱推定部１０５ｃから得られる電流換算値Ｉｂとの差に基づいて高周波数帯域の外乱補償量を算出するようにしたことを除いては、図４の外乱補償部１０５と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
【００５０】
図９のＡ部からは定常外乱の電流換算値Ｉａが得られ、図９のＢ部からは定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂが得られるため、電流換算値Ｉａと電流換算値Ｉｂとの差から、過渡外乱の電流換算値Ｉｃ（＝Ｉｂ−Ｉａ）が求められる（図９のＣ部）。
外乱補償部１０５ｄでは、この過渡外乱の電流換算値Ｉｃに所定のゲインＧ２を積算し、さらにリミッタをかけて入力電流である電流目標値Ｉ*にフィードバックする。
ここで、低周波数帯域の外乱補償部のゲインＧ１は１、高周波数帯域の外乱補償部のゲインＧ２は１より小さい値に設定する。
【００５１】
（動作）
次に、本発明の第２の実施形態の動作について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図５の時刻ｔ１で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図９の外乱補償部１０５では、Ａ部から一定外乱である外乱［１］及び低い周波数の外乱［２］の電流換算値Ｉａが得られ、Ｂ部から外乱［１］〜［３］の電流換算値Ｉｂが得られる。また、Ｃ部からは、過渡外乱［３］の電流換算値Ｉｃ（＝Ｉｂ−Ｉａ）が得られる。
そして、電流換算値ＩａにゲインＧ１を乗じた値と、電流換算値ＩｃにゲインＧ２を乗じた値との和が電流目標値Ｉ*の補正量となる。
【００５２】
図１０は、本実施形態の効果を説明する図である。図１０において、細線は車両に入力される全外乱、破線は低周波数帯域の外乱補償量、二点鎖線は高周波数帯域の外乱補償量、太実線は低周波数帯域の外乱補償量と高周波数帯域の外乱補償量とを加算した全補償量である。
本実施形態では、ゲインＧ１を１、ゲインＧ２を１より小さい値としているため、図１０の太実線に示すように、低周波数帯域の外乱［１］及び［２］は完全に補正されることになる。また、高周波数帯域の外乱［３］は全てが補正されず、一部を残して補正されることになる。
【００５３】
このように、横風外乱等の高周波数帯域の外乱が車両に入力された場合には、一部を残して補正するので、前述した第１の実施形態と同様に、横風外乱の入力に伴う車両挙動変化を修正しようとして運転者が修正操舵した場合に、ステアリング操作が重く感じることになる。その結果、操舵操作速度が速くなることを抑制することができ、車両挙動の安定性を向上することができる。
【００５４】
（第２の実施形態の効果）
（１）横風等の周波数帯域が高い外乱ほど補正度合を小さくする。具体的には、定常外乱の電流換算値にゲイン１を積算した値と、過渡外乱の電流換算値に１より小さいゲインを積算した値とを加算して全外乱補償量を決定する。
したがって、外乱入力時の車両挙動に対する修正操舵が不要な小さい外乱は全て抑制し、修正操舵が必要な大きい外乱は一部残すことができる。その結果、運転者による修正操舵操作と外乱抑制のための操舵トルク制御とが同期することを抑制して車両挙動の安定性を向上することができる。
【００５５】
（応用例）
上記第２の実施形態においては、低周波数帯域の外乱推定値（定常外乱の電流換算値Ｉａ）と、高周波数帯域の外乱推定値（定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂ）との差から過渡外乱のみの電流換算値Ｉｃを算出する場合について説明したが、高周波数帯域の外乱推定値にバンドパスフィルタをかけることで過渡外乱のみの電流換算値Ｉｃを抽出することもできる。この場合にも、定常外乱と過渡外乱とを夫々個別に推定することができるので、外乱の周波数帯域に応じて補正度合を変更することが可能となる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
（構成）
この第３の実施形態は、前述した第１及び第２の実施形態において、高周波数帯域の外乱入力に対するダンピング制御を行うダンピング補償部を追加するようにしたものである。
図１１は、第３の実施形態における外乱補償部１０５の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部１０５は、図４に示す前述した第１の実施形態の外乱補償部１０５と同様の構成を有し、操舵角速度βに所定のゲイン（ダンピング係数）Ｇ３を積算した値（ダンピング補償量）を、電流目標値Ｉ*に対して負のフィードバックすることで、高周波数帯域の外乱入力に対するダンピング制御を行うダンピング補償部２００を追加する。そして、外乱補償部１０５の外乱補償量とダンピング補償部２００のダンピング補償量とに基づいて、電流目標値Ｉ*を補正する。
【００５７】
ダンピング補償部２００は、操舵角αに基づいて操舵角速度βを算出する操舵角速度算出部２０１と、高周波数帯域の外乱推定値（定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂ）に基づいてゲインＧ３を設定するゲイン設定部２０２とから構成されている。
操舵角速度算出部２０１では、操舵角αを時間微分することで、操舵角速度βを算出する。なお、回転速度を直接計測するタコジェネレータ等を用いて操舵角速度βを検出することもできる。
ゲイン設定部２０２では、高周波数帯域の外乱推定値（定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂ）に基づいて、予め格納されたゲイン設定マップを参照してゲインＧ３を設定する。
【００５８】
このゲイン設定マップは、横軸に電流換算値Ｉｂ、縦軸にゲインＧ３をとっており、電流換算値Ｉｂが所定値−ＴＨ以上ＴＨ以下である場合にはＧ３＝０に設定されるようになっている。また、電流換算値ＩｂがＴＨより大きい領域では、電流換算値Ｉｂの増加に伴ってゲインＧ３も比例的に増加し、電流換算値Ｉｂが−ＴＨより小さい領域では、電流換算値Ｉｂの減少に伴ってゲインＧ３も比例的に減少するようになっている。また、ゲインＧ３には上限値及び下限値が設けられている。
そして、ダンピング補償部２００は、操舵角速度算出部２０１で算出した操舵角速度βと、ゲイン設定部２０２で設定したゲインＧ３とを乗算し、これを電流目標値Ｉ*に対して負のフィードバックすることで、当該電流目標値Ｉ*を補正する。
【００５９】
（動作）
次に、本発明の第３の実施形態の動作について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図５の時刻ｔ１で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図１１の外乱補償部１０５では、Ａ部から一定外乱である外乱［１］及び低い周波数の外乱［２］の電流換算値Ｉａが得られ、Ｂ部から外乱［１］〜［３］の電流換算値Ｉｂが得られる。そして、これらの電流換算値Ｉａ及びＩｂにそれぞれゲインＧ１及びＧ２を乗じた値の和が全外乱補償量となる。
【００６０】
横風外乱入力時には、上記外乱補償量によって、横風外乱を一部抑制するような操舵トルク制御が行われるが、一般的に制御の安定性を確保するために当該制御には遅れが設定されていることにより瞬時に外乱が抑制されず、外乱入力に起因する車両挙動が発生する。このとき、運転者が反射的に素早い修正操舵を行ったものとする。
車両に入力される高周波数の外乱が比較的大きく、Ｉｂ＞ＴＨである場合には、ダンピング補償部２００のゲイン設定部２０２で、ゲインＧ３が比較的大きい値に設定される。これにより、操舵角速度βとゲインＧ３とを乗算したダンピング補償量も大きい値となる。
【００６１】
したがって、外乱補償量に加えてダンピング補償量で電流目標値Ｉ*を補正したときの電流目標値Ｉ*の補正量は、外乱補償量のみで電流目標値Ｉ*を補正したときの電流目標値Ｉ*の補正量と比較して、ダンピング補償量分だけ小さくなる。
つまり、高周波数帯域の外乱が入力されたときに、運転者が速い操舵速度で大きい修正操舵をしたとき、操舵速度が抑制されてハンドル操作が重くなるダンピング制御が行われることになる。これにより、運転者による過剰な修正操舵及び過剰な車両挙動が抑制される。
【００６２】
また、ゲイン設定部２０２で、ゲインＧ３に上限値及び下限値を設けているため、操舵角速度βが非常に速い場合であっても、ダンピング補償量が大きくなりすぎることを防止することができる。その結果、ダンピング制御によって操舵トルクが重くなりすぎることを防止することができる。
本実施形態において、ダンピング補償部２００がダンピング補償手段を構成している。
【００６３】
（第３の実施形態の効果）
（１）車両に入力される外乱のうち高周波数帯域の外乱と操舵角速度とに基づいて、高周波数帯域の外乱入力に対するダンピング制御を行うように、アクチュエータの出力トルクを補正する。したがって、高周波帯域の外乱が入力されたときのステアリングの挙動が抑制されるので、安定した車両挙動を実現することができる。
【００６４】
（２）ダンピング係数を高周波数帯域の外乱が大きいほど大きく設定する。また、このダンピング係数に制限値を設ける。
したがって、高周波数帯域の外乱が大きいほど、ダンピング補償量を大きく設定することができる。外乱が大きいほど外乱入力時の車両挙動は大きく、運転者による修正操舵も大きくなりがちであるので、このようにダンピング補償量を大きく設定することにより、ステアリングの挙動を抑制して、より安定した車両挙動を実現することができる。
また、ダンピング係数に制限値を設けることにより、ダンピング補償量が大きくなりすぎることを防止することができるので、ダンピング制御により操舵トルクが重くなりすぎることを防止することができる。
【００６５】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
（構成）
この第４の実施形態は、前述した第１〜第３の実施形態において、高周波数帯域の外乱補償部で、外乱推定値に所定のゲインを積算した後、通常のリミッタに代えてレートリミッタをかけるようにしたものである。
図１２は、第４の実施形態における外乱補償部１０５の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部１０５では、図４に示す前述した第１の実施形態の外乱補償部１０５において、外乱補償部１０５ｄで、外乱推定部１０５ｃから得られる電流換算値ＩｃにゲインＧ２を積算した後、レートリミッタをかけたものを高周波数帯域の外乱補償量として電流目標値Ｉ*にフィードバックするようにしたことを除いては、図４の外乱補償部１０５と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
レートリミッタは、外乱補償量の変化速度に制限を設けるためのものであり、当該レートリミッタの制限値は、高周波数帯域の特性を決めているローパスフィルタＨｄ（ｓ）のカットオフ周波数ｆｄより低い値に設定する。
【００６６】
（動作）
次に、本発明の第４の実施形態の動作について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図５の時刻ｔ１で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図１２の外乱補償部１０５では、Ａ部から一定外乱である外乱［１］及び低い周波数の外乱［２］の電流換算値Ｉａが得られ、Ｂ部から外乱［１］〜［３］の電流換算値Ｉｂが得られる。そして、これらの電流換算値Ｉａ及びＩｂにそれぞれゲインＧ１及びＧ２を乗じた値の和が全外乱補償量となる。
ここで、高周波数帯域の外乱補償量に対してはレートリミッタをかけており、高周波数帯域の外乱補償量の変化速度に制限が設けられているため、当該外乱補償量の変動が抑制される。
つまり、レートリミッタにより周波数特性だけでは整形できない急激な外乱補償量の変化を抑制することができる。
【００６７】
（第４の実施形態の効果）
（１）アクチュエータの出力トルクの補正量の変化速度に制限を設ける。したがって、前記補正量の急激な変化を抑制することができるので、当該補正量の急激な変化に伴う操舵トルクの急激な変化を抑制することができる。
【００６８】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
（構成）
この第５の実施形態は、前述した第１〜第４の実施形態において、高周波数帯域の外乱補償部のゲインＧ２を、運転者による操舵入力と高周波数帯域の外乱の大きさとに基づいて設定するようにしたものである。
図１３は、第５の実施形態における外乱補償部１０５の構成を示す制御ブロック図である。本実施形態の外乱補償部１０５は、図４に示す前述した第１の実施形態の外乱補償部１０５において、高周波数帯域の外乱補償部のゲインＧ２を、運転者による操舵入力と高周波数帯域の外乱の大きさとに基づいて算出するようにしたことを除いては、図４の外乱補償部１０５と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
【００６９】
ゲインＧ２は、ドライバ操舵トルクＴｓの電流換算値Ｉｓと、高周波数帯域の外乱推定部から得られる定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂとに基づいて、ゲイン算出マップを参照して設定する。
図１３に示すゲイン算出マップは、電流換算値Ｉｂが正値である場合のマップであり、横軸にドライバ操舵トルクＴｓの電流換算値Ｉｓ、縦軸にゲインＧ２をとり、電流換算値Ｉｓが０から定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂまでの領域ではゲインＧ２が一定値（例えば、１）に設定され、電流換算値Ｉｓが電流換算値Ｉｂより大きくなるほどゲインＧ２は上記一定値から０まで比例的に小さく設定されるようになっている。また、電流換算値Ｉｓが０より小さい領域では、電流換算値Ｉｓが小さいほどゲインＧ２が上記一定値から０まで比例的に小さく設定されるようになっている。
【００７０】
また、電流換算値Ｉｂが負値である場合には、電流換算値Ｉｓが定常外乱＋過渡外乱の電流換算値Ｉｂから０までの領域ではゲインＧ２が一定値（例えば、１）に設定され、電流換算値Ｉｓが０より大きくなるほどゲインＧ２は上記一定値から０まで比例的に小さく設定され、電流換算値Ｉｓが電流換算値Ｉｂより小さい領域では、電流換算値Ｉｓが小さいほどゲインＧ２が上記一定値から０まで比例的に小さく設定されるようになる。
【００７１】
（動作）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
今、車両がトンネル内を直進走行している状態からトンネル出口を通過し、強い横風を受けたものとする。この場合には、図５の時刻ｔ１で、二点鎖線に示すような高周波数の外乱が車両に入力される。このとき、図１３の外乱補償部１０５では、Ａ部から一定外乱である外乱［１］及び低い周波数の外乱［２］の電流換算値Ｉａが得られ、Ｂ部から外乱［１］〜［３］の電流換算値Ｉｂが得られる。そして、これらの電流換算値Ｉａ及びＩｂにそれぞれゲインＧ１及びＧ２を乗じた値の和が全外乱補償量となる。
【００７２】
ここで、横風外乱入力時に運転者が手放し運転をしているものとする。この場合には、ドライバ操舵トルクＴｓ＝０であるので、ドライバ操舵トルクＴｓの電流換算値Ｉｓ＝０となる。したがって、ゲイン算出マップによりゲインＧ２＝１に設定される。また、Ｇ１＋Ｇ２＝１であるため、Ｇ１＝０となる。
これにより、低周波数帯域の外乱補償部から出力される定常外乱の補償量は０となり、高周波数帯域の外乱補償部から出力される定常外乱＋過渡外乱の補償量のみにより電流目標値Ｉ*が補正される。このとき、ゲインＧ２＝１であるので、定常外乱及び過渡外乱は共に全て補正されることになり、車両は外乱入力の影響を受けることはない。したがって、車両は自動的に直進走行する。
【００７３】
図１４は、高周波数帯域の外乱Ｔｂとドライバ操舵トルクＴｓとの関係を示す図である。上記のように、外乱入力時に運転者が手放し運転しているときの外乱Ｔｂと操舵トルクＴｓとの関係は、図中（１）に示す直線のようになる。
一方、外乱入力時に運転者が積極的な操舵を行わず、ハンドルに軽く手を添えて、車両に入力される外乱に応じてハンドルが動くままにしている（軽保舵している）ものとすると、高周波数帯域の外乱Ｔｂとドライバ操舵トルクＴｓとが等しくなるため、高周波数帯域の外乱Ｔｂとドライバ操舵トルクＴｓとの関係は、図中（２）に示す直線のようになる。この場合も、外乱入力時に運転者が手放し運転している場合と同様に、ゲインＧ２＝１となるので、定常外乱及び過渡外乱は共に全て補正されることになり、車両は外乱入力の影響を受けることはない。
【００７４】
また、外乱入力時に運転者の操舵状態が手放しと軽保舵との中間の状態であるときには、高周波数帯域の外乱Ｔｂとドライバ操舵トルクＴｓとの関係は、図１４における直線（１）と直線（２）とに挟まれた領域（３）内となる。この領域（３）でも、ゲインＧ２＝１となるので、定常外乱及び過渡外乱は共に全て補正されることになり、車両は外乱入力の影響を受けることはない。
【００７５】
一方、外乱入力時に、運転者が外乱入力と同一方向へ積極操舵しており、ドライバ操舵トルクＴｓが外乱Ｔｂより大きいものとすると、高周波数帯域の外乱Ｔｂとドライバ操舵トルクＴｓとの関係は、図１４における直線（２）とＴｂ＝０の直線とに挟まれた領域（４）内となる。この領域（４）では、Ｔｓ＞Ｔｂ、即ちＩｓ＞Ｉｂであるので、ゲイン算出マップによりゲインＧ２は１より小さい値に設定される。したがって、定常外乱は全て補正されるが、過渡外乱は一部残して補正される（過渡外乱の補正量が小さくなる）ことになる。
【００７６】
このように、外乱入力時に運転者が外乱方向に当該外乱より大きい操舵をしている場合には、高周波数帯域の外乱補償量を小さくするので、外乱抑制のための操舵トルク制御によって運転者による操舵が助長されることに起因する違和感を抑制することができる。
また、外乱入力時に運転者が外乱入力とは反対方向（外乱入力に逆らう方向）へ操舵しているものとすると、ドライバ操舵トルクＴｓと外乱Ｔｂとの符号が逆になるため、周波数帯域の外乱Ｔｂとドライバ操舵トルクＴｓとの関係は、図１４における領域（５）内となる。この領域（５）では、ゲイン算出マップによりゲインＧ２は１より小さい値に設定される。したがって、定常外乱は全て補正されるが、過渡外乱は一部残して補正される（過渡外乱の補正量が小さくなる）ことになる。
【００７７】
このように、外乱入力時に運転者が外乱とは反対方向に操舵をしている場合には、高周波数帯域の外乱補償量を小さくするので、外乱抑制のための操舵トルク制御と運転者による操舵が干渉することに起因する違和感を抑制することができる。
さらに、運転者による操舵が大きいほど（｜Ｉｓ｜が｜Ｉｂ｜より大きいほど）高周波数帯域の外乱補償量を小さくするので、より運転者の違和感を抑制することができる。
【００７８】
（第５の実施形態の効果）
（１）外乱補償手段は、車両に入力される外乱のうち高周波数帯域の外乱と、運転者の操舵により発生する操舵トルクとに基づいて、高周波数帯域の外乱分のアクチュエータの出力トルクの補正度合を変更するので、横風等の突発的な外乱入力に対して運転者が反応して修正操舵した場合や、外乱入力と同一方向へ積極的に操舵した場合など、運転者が操舵入力した場合には、アクチュエータの出力トルクの補正度合を小さくすることができる。その結果、外乱抑制のための操舵トルク制御と運転者による操舵との同期及び干渉が抑制されるので、操舵性を向上することができ、より安定した車両挙動を実現することができる。
【００７９】
（応用例）
なお、上記各実施形態においては、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用する場合について説明したが、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両に適用することもできる。
図１５は、本発明を、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両に本発明を適用した場合の概略構成図である。この車両では、図１の車両におけるＥＰＳコントローラ２０に代えて反力コントローラ３０を設けている。なお、操舵輪を転動する装置は別途設けられているものとする。
【００８０】
反力コントローラ３０では、各種センサからの検出信号が入力されて、これらの検出信号（操舵トルク、エンコーダ信号、車速等）に基づいて、モータ１３の駆動電流を算出する。そして、図示しないモータ電流センサにより検出したモータ電流と、エンコーダ１５により検出したモータ回転角とを参照しつつ、算出した駆動電流に基づいてモータ１３を制御駆動する。
【００８１】
反力コントローラ３０の具体的な構成は、図２に示す第１〜第５の実施形態におけるＥＰＳコントローラ２０の構成と同じである。なお、反力コントローラ３０の目標トルク演算部１０１は、操舵角（エンコーダ信号）に略比例したモータ反力を発生させて運転者の操舵反力を制御する操舵反力制御部と、モータの慣性補償をする慣性補償アシスト部と、操舵系のダンピングを確保するダンピングアシスト部と、ハンドルの戻りを改善するハンドル戻りアシスト部とから構成されて、前記基本トルク指令値Ｔｐを算出するようになっている。
【００８２】
また、ＥＰＳコントローラ２０の外乱補償部１０５では、プラントの特性Ｐ（ｓ）を操舵系の特性Ｐｓ（ｓ）×車両系の特性Ｐｖ（ｓ）としているのに対し、反力コントローラ３０の外乱補償部１０５では、プラントの特性Ｐ（ｓ）を操舵系の特性Ｐｓ（ｓ）だけとして、操舵系の慣性と粘性だけ、又はその他摩擦等を考慮したモデルとする。
また、モータポンプ式パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用することもできる。
このように、ステアバイワイヤシステムやモータポンプ式パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用した場合であっても、電動パワーステアリングシステムを搭載した車両に本発明を適用した第１〜第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
なお、上記各実施形態においては、外乱補償部１０５で、ドライバ操舵トルクＴｓの電流換算値Ｉｓと、電流目標値Ｉ*とを加算した値を入力信号、操舵角αを制御量とする制御系について説明したが、図１６に示すように、操舵角速度βを制御量とすることもできる。この場合にも、操舵角αを制御量した場合と同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施形態においては、低周波数帯域の外乱補償部と高周波数帯域の外乱補償部との２つの外乱補償部を設ける場合について説明したが、周波数帯域の異なる３つ以上の外乱補償部を設けることもできる。これにより、車両に入力される外乱の種類に応じてより適切に補正度合を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態における操舵制御装置を示す概略構成図である。
【図２】ＥＰＳコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】車両に入力される外乱の周波数分布である。
【図４】第１の実施形態における外乱補償部の制御ブロック図である。
【図５】車両に入力される外乱の時系列推移である。
【図６】第１の実施形態の効果を説明する図である。
【図７】横風入力時の車両挙動を説明する図である。
【図８】路面勾配による車両挙動を説明する図である。
【図９】第２の実施形態における外乱補償部の制御ブロック図である。
【図１０】第２の実施形態の効果を説明する図である。
【図１１】第３の実施形態における外乱補償部の制御ブロック図である。
【図１２】第４の実施形態における外乱補償部の制御ブロック図である。
【図１３】第５の実施形態における外乱補償部の制御ブロック図である。
【図１４】ドライバ操舵トルクと高周波数帯域の外乱との関係を説明する図である。
【図１５】本発明を、ステアバイワイヤシステムを搭載した車両に適用した場合の概略構成図である。
【図１６】外乱補償部の別の例を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  ラックアンドピニオン式ギア機構
６，７  操舵輪
１１  トルクセンサ
１３  モータ
１５  エンコーダ
１６  車速センサ
２０  ＥＰＳコントローラ
１０１  目標トルク演算部
１０２  目標電流演算部
１０３  制御電圧演算部
１０４  駆動電流制御部
１０５  外乱補償部
１０６  目標トルク補正部
【図１】
2007237840.tif 000003
【図２】
2007237840.tif 000004
【図３】
2007237840.tif 000005
【図４】
2007237840.tif 000006
【図５】
2007237840.tif 000007
【図６】
2007237840.tif 000008
【図７】
2007237840.tif 000009
【図８】
2007237840.tif 000010
【図９】
2007237840.tif 000011
【図１０】
2007237840.tif 000012
【図１１】
2007237840.tif 000013
【図１２】
2007237840.tif 000014
【図１３】
2007237840.tif 000015
【図１４】
2007237840.tif 000016
【図１５】
2007237840.tif 000017
【図１６】
2007237840.tif 000018