JP4036062B2

JP4036062B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4036062B2
Application number: JP2002261989A
Authority: JP
Inventors: 貴志太田; 廉夫本山; 一親田島; 哲志御室; 載寛李
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP2004098796A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載され電動モータを用いて操舵をアシストする電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のパワーステアリング装置としては、油圧式のものが普及しているが、きめの細かい操舵アシスト制御を実施するには、電動式のものの方が有利であり、近年、電動パワーステアリング装置に関する技術が開発されている。
このような電動パワーステアリング装置を用いた操舵アシスト制御により、車両に加わる横風等の外乱がドライバの操舵操作に影響しないようにする、いわゆる外乱抑制性能を高めることができるようにするものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この技術では、操舵反力（操舵アシスト力に対応する）の制御においては、操舵角に基づく操舵反力の舵角成分Ｔ１（＝操舵角にゲインをかけたもの）と、操舵角速度に基づくダンピング成分Ｔ２（＝操舵角速度にゲインをかけたもの）と、車両のヨーレイトに基づく第１の車体挙動抑制成分Ｔ３（＝ヨーレイトにゲインをかけたもの）と、車両の横Ｇに基づく第２の車体挙動抑制成分Ｔ４（＝横Ｇにゲインをかけたもの）と、転舵反力に基づく路面成分Ｔ５（＝転舵反力にゲインをかけたもの）とを算出し、次式のように、これら操舵反力の成分Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を加算して目標操舵反力Ｔｓを決定し、反力モータ（操舵アシスト用電動モータに対応する）の出力トルク、すなわち操向ハンドルの操舵反力をこの目標操舵反力Ｔｓに帰還制御する。
Ｔｓ＝Ｔ１＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ２
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１０５１００号公報（項目０００３，００２１，図３，図５）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の技術（特許文献１参照）では、外乱の影響と、車両の走行性を考慮した道路構造やドライバの意図した操舵による車両挙動と、を完全には分離できない。
つまり、車両の横方向運動に作用する外乱は、路面の横勾配によって重力加速度成分及び旋回時に生じる遠心力と、それ以外の要因（例えば、横風や轍路など）によって生じる外乱とがあり、前者（重力加速度成分等）は、一般にカーブ路をスムーズに走行するために必要なものであるが、それ以外の後者の横外乱（横風や轍路等の横外乱、以下「横力外乱」又は「横風外乱」という）は、ドライバの操舵操作を妨げる不要なものであるため、できるだけ操舵に対するこの影響を排除したい。
【０００６】
しかし、従来の技術では、これらの前者と後者とを分離できず、カーブ路をスムーズに走行するために必要な重力加速度成分をも外乱として除去してしまう。特に、走行中の車両に加わる横方向の外力は、車両挙動や姿勢に大きく影響し、ひいては操舵安定性の低下,ドライバの運転負担増加,車線維持性の悪化等をもたらしてしまう。このとき、横方向外力のうち、車両の走行性を考慮した横傾斜に対しては外乱として除去することなく、他の横方向外乱、即ち、横風や轍路など「横力外乱」についてのみ操舵への影響を排除したい。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、横力外乱とカーブ路をスムーズに走行するために必要な重力加速度成分等とを分離して把握できるようにして、カーブ路のスムーズな走行性能を確保しながら、操舵への横力外乱の影響を抑制して、アクティブ・セーフティを向上させることができるようにした、電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の電動パワーステアリング装置では、車両に搭載され電動モータを用いて操舵をアシストする際に、車速検出手段により該車両の車速Ｖを検出し、操舵トルク検出手段により該車両に加えられる操舵トルクＴ_ｈを検出して、制御手段により該車速検出手段及び該操舵トルク検出手段からの検出情報Ｖ，Ｔ_ｈに基づいて該電動モータを制御する。
【０００９】
このとき、さらに、操舵角検出手段により該車両の操舵角δを検出し、ヨーレイト検出手段により該車両のヨーレイトγを検出し、横加速度検出手段により該車両の横加速度Ｇ_ｙを検出して、推定手段により該車両の操舵−車両系モデルに基づいて、該操舵角検出手段，該ヨーレイト検出手段，該横加速度検出手段，該車速検出手段によりそれぞれ検出された該車両の操舵角δとヨーレイトγと横加速度Ｇ_ｙと車速Ｖとから、該車両の横方向外乱のうち、横勾配外乱φ_ｒｂと他の横方向外乱φ_ｃｗとを分離して推定する。そして、該制御手段では、該推定手段による推定結果から、補正手段によって該車両の横方向外乱のうちから該横勾配外乱を除去した横方向外乱φ_ｃｗを抑制するように該電動モータに発生させる該操舵アシストトルクを補正して、この補正した該操舵アシストトルクが得られるように該電動モータを制御する。
【００１０】
さらに、該車両の操舵角速度ωを検出する操舵角速度検出手段をさらにそなえ、該推定手段は、該車両のヨーレイトγ及び横速度ｖをさらに推定するように構成され、該補正手段は、該操舵角速度検出手段と該操舵角検出手段と該車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角δと舵角速度ωと車速Ｖと、該推定手段により推定されたヨーレイトγと横速度ｖとから第１補正トルクを算出し、該推定手段により推定された横勾配外乱φ_rbと他の横方向外乱φ_cwとから第２補正トルクを算出して、該第１補正トルクと第２補正トルクとに基づいて該操舵アシストトルクを補正することが好ましい（請求項２）。
この場合、該補正手段は、操舵角δ，舵角速度ω，ヨーレイトγ，横速度ｖのそれぞれに、車速Ｖに応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第１補正トルクを算出するとともに、横勾配外乱φ _rb ，他の横方向外乱φ _cw のそれぞれに、車速Ｖに応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第２補正トルクを算出して、該第１補正トルクと第２補正トルクとに基づいて該操舵アシストトルクを補正することも好ましい（請求項３）。
該横勾配外乱φ _{rb_e} について設定されるゲインＫ _{Φ _cw} は、微小値又は０に設定されることが好ましい（請求項４）。
【００１１】
また、該推定手段は、該操舵角検出手段と該ヨーレイト検出手段と該横加速度検出手段と該車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角δとヨーレイトγと横加速度Ｇ_yと車速Ｖとの各状態量から、状態量である該車両の横勾配外乱φ_rbと他の横方向外乱φ_cwとを推定するオブザーバをそなえていることも好ましい（請求項５）。
【００１２】
この場合、該オブザーバでは、次式（Ａ）の状態方程式を用いて、該操舵角δ _{f_s} ，該ヨーレイトγ _s ，該横加速度Ｇ _{y_s} ，該車速Ｖの各状態量を入力量として、横速度推定値ｖ _e とヨーレイト推定値γ _e と横方向外乱推定値φ _{cw_e} と横勾配外乱推定値φ _{rb_e} との各状態量推定値をそれぞれ推定する（根拠：００２４−００２６）
ことが好ましい（請求項６）。
【数２】

【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図９は本発明の一実施形態としての電動パワーステアリング装置について示すもので、これらの図に基づいて説明する。
本実施形態にかかる電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、操舵アクチュエータとして電動モータ（ここでは、ＤＣモータ）１１をそなえ、車両の操舵操作状態や車両の状態を検出してこれらの検出結果からＥＣＵ（電子制御ユニット）３０により目標とする操舵アシスト量を設定し、この目標操舵アシスト量が得られるようにＤＣモータ１１を制御するようになっている。
【００１４】
ＤＣモータ１１は、例えば図３に示すように、ステアリングホイール１，ステアリングシャフト２，ラックアンドピニオン３，タイロッド４，操舵輪（前輪）５Ｌ、５Ｒ等からなる操舵系（ここでは、ラックアンドピニオン３）に付設されている。もちろん、本装置は、ピニオンタイプの電動パワステだけでなく、油圧パワステに小型モータを追加する場合やラックアシストタイプの電動パワステにも適用することができる。
【００１５】
また、操舵操作状態及び車両状態を検出する手段としては、操舵角速度（前輪舵角速度）ω_ｆ _{_} _ｓを検出する操舵速度検出手段（前輪舵角速度検出手段）としてのハンドル角速度センサ２１と、操舵角度（前輪舵角）δ_ｆ _{_} _ｓを検出する操舵角検出手段（前輪舵角検出手段）としてのハンドル角センサ２２と、車両のヨーレイトγ_ｓを検出するヨーレイト検出手段としてのヨーレイトセンサ（ヨー角速度センサ）２３と、車両の横加速度Ｇ_ｙ _{_} _ｓを検出する横加速度検出手段としての横加速度センサ２４と、車速Ｖを検出する車速検出手段２５と、ドライバがステアリングホイール（ハンドル）を通じて加える操舵トルク（入力操舵トルク）Ｔ_ｈ _{_} _ｓを検出する操舵トルク検出手段（操舵トルクセンサ）２６とがそなえられる。
【００１６】
ＥＣＵ３０には、その機能要素として、基本操舵アシスト量（基本アシストトルク）Ｔ_ｍ _{_ base}を算出する基本操舵アシスト量演算部（電動パワステ制御演算部）３１と、車両に加わる横方向外乱等を推定する推定手段としてのオブザーバ３２と、操舵系に加わる外乱成分に応じた操舵アシスト補正量（アシストトルク補正量）を算出して、これに応じて操舵アシスト量（外乱抑制制御量）を補正する補正手段（外乱抑制補正手段）３３とが設けられている。
【００１７】
電動パワステ制御演算部３１では、操舵トルク検出手段２６で検出された入力操舵トルクＴ_ｈ _{_} _ｓと車速検出手段２５で検出された車速Ｖとに基づいて基本操舵アシスト量（基本アシストトルク）Ｔ_ｍ _{_base}を算出する。
オブザーバ３２では、前輪舵角検出手段２２，ヨーレイト検出手段２３，横加速度検出手段２４，車速検出手段２５でそれぞれ検出された前輪舵角δ_ｆ _{_} _ｓ，ヨーレイトγ_ｓ，横加速度Ｇ_ｙ _{_} _ｓ，車速Ｖに基づいて、車両に加わる横方向外乱等［具体的には、横力外乱推定値（横風外乱推定値）φ_ｃｗ _{_} _ｅ，横勾配外乱推定値φ_ｒｂ _{_} _ｅ，横速度推定値ｖ_ｅ，ヨーレイト推定値ｒ_ｅ］を推定する。
【００１８】
補正手段３３には、補正用操舵アシスト量（補正アシストトルク）Ｔ_ｍ _{_add}を算出する操舵アシスト補正量演算部（外乱抑制制御演算部）３４と，を加算する基本アシストトルクＴ_ｍ _{_base}に補正アシストトルクＴ_ｍ _{_add}を加算する加算部３５とがそなえられる。
操舵アシスト補正量演算部３４は、オブザーバ３２で推定された横力外乱推定値（横風外乱推定値）φ_ｃｗ _{_} _ｅ，横勾配外乱推定値φ_ｒｂ _{_} _ｅ，横速度推定値ｖ_ｅ，ヨーレイト推定値γ_ｅと、前輪舵角速度検出手段２１で検出された前輪舵角速度ω_ｆ _{_} _ｓと、前輪舵角速度検出手段２１で検出された前輪舵角δ_ｆ _{_} _ｓと、車速検出手段２５で検出された車速Ｖとに基づいて、操舵系に加わる外乱成分に応じた補正アシストトルクＴ_ｍ _{_add}を算出する。
【００１９】
つまり、操舵アシスト補正量演算部３４では、前輪舵角速度ω_ｆ _{_} _ｓにゲインＫ_ωを掛けて前輪舵角速度対応補正量（＝Ｋ_ωω_ｆ _{_} _ｓ）を、前輪舵角δ_ｆ _{_} _ｓにゲインＫ_δを掛けて前輪舵角対応補正量（＝Ｋ_δδ_ｆ _{_} _ｓ）を、横速度推定値ｖ_ｅにゲインＫ_ｖを掛けて横速度対応補正量（＝Ｋ_ｖｖ_ｅ）を、ヨーレイト推定値γ_ｅにゲインＫ_ｒを掛けてヨーレイト対応補正量（＝Ｋ_ｒγ_ｅ）を、それぞれ算出し、これらの補正量の加算値Ｔ_ｍ _{_} _ｆｂ（＝Ｋ_ωω_ｆ _{_} _ｓ＋Ｋ_δδ_ｆ _{_} _ｓ＋Ｋ_ｖｖ_ｅ＋Ｋ_ｒγ_ｅ）により基本アシストトルクＴ_ｍ _{_base}をフィードバック補正する。
【００２０】
また、横力外乱推定値φ_{cw_e}にゲインＫ_Φ _{_cw}を掛けて横力外乱対応補正量Ｔ_{m_cw}（＝Ｋ_Φ _{_cw}φ_{cw_e}）を算出し、この補正量により基本アシストトルクＴ_{m_base}をフィードフォワード補正する。なお、図１中に示すように、横勾配外乱推定値φ_{rb_e}にゲインＫΦ_{_rb}（＝微小値）を掛けて横勾配外乱対応補正量Ｔ_{m_rb}（＝Ｋ_Φ _{_rb}φ_{rb_e}）を算出し、この補正量によっても基本アシストトルクＴ_{m_base}をフィードフォワード補正するように記載しているが、横勾配外乱対応補正量Ｔ _{m_rb} は微小値ゲインＫ _{Φ _rb} により微小値となっており、これによるフィードフォワード補正は無視できる程度のものとしている。しかし、基本的には、横力外乱推定値φ_{cw_e}にのみに応じて（即ち、横勾配外乱推定値φ _{rb_e} のゲインＫ _{Φ _rb} を０とする）、横方向外乱の影響が解消されるように、基本アシストトルクＴ_{m_} _baseをフィードフォワード補正することがより好ましい。
【００２１】
したがって、オブザーバ３２の推定によって分離された横勾配外乱と横力外乱（横風外乱）のうち、横力外乱の影響のみを抑制するように制御系が構成されている。
つまり、図４に示すように、一般に、カーブ路における道路の横勾配はカーブを曲がることによって生じる遠心力を打ち消してカーブでの旋回走行を容易にするために設けられている。また、直線路における横勾配は、２〜３％程度の小さい値であるが排水のために設けられている。オブザーバ３２では、横方向外乱のうちこのような横勾配外乱については外乱抑制対象から除外して、その他の横方向外乱（横力外乱又は横風外乱）の影響のみを抑制するように制御系を構成しているのである。
【００２２】
オブザーバ３２による推定についてさらに説明すると、ＤＣモータ１１に関する各変数の関係は、図２に示すように制御ブロックにモデル化することができる。
なお、図１及び図２における各パラメータについては以下の表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
図２に示す関係から、オブザーバの状態方程式として次式（Ａ）が導出される。
【００２５】
【数３】

【００２６】
上式（Ａ）において、ゲインａ_１１，ａ_１２，ａ_２１，ａ_２２，ｂ_１，ｂ_２はいずれも車速に応じて決定し、ゲインｌ_１１，ｌ_１２，ｌ_２１，ｌ_２２，ｌ_３１，ｌ_３２，ｌ_４１，ｌ_４２はいずれもモータの周波数特性を考慮して数式演算により適正値を設定することができる。
したがって、オブザーバ３２では、前輪舵角δ_ｆ _{_} _ｓ，ヨーレイトγ_ｓ，横加速度Ｇ_ｙ _{_} _ｓ，車速Ｖの各状態量を入力量として、横速度推定値ｖ_ｅとヨーレイト推定値γ_ｅと横力外乱推定値φ_ｃｗ _{_} _ｅと横勾配外乱推定値φ_ｒｂ _{_} _ｅとの各状態量を推定することができる。
【００２７】
図５に示すように、実際の操舵系は機械的な系とＤＣモータの系とで構成される。また、慣性系は、ステアリングホイール，ＤＣモータ,タイヤから成り、弾性系はトーションバーとタイヤから成る。ここで、キングピン回りに微分方程式をたてると次式（１）〜（３）のようになる。
【００２８】
【数４】

【００２９】
ここで、δ_ｆは前輪実舵角、αはハンドル角（コラム軸回り）、Ｔ_ｓは路面からのセルフアライニンクトルク、Ｔ_ｍはＤＣモータの付加トルク、Ｔ_ｈはドライバトルク（トルクセンサ値）である。なお、系のパラメータＩ_ｓ，Ｃ_ｓ，Ｎ_ｔ，Ｎ_ｍ，Ｋ_ｔをについては前記の表１に記載する。
ここで、前輪実舵角δ_ｆは、センサ値であるＴ_ｈとαとから算出可能である。
【００３０】
前式（２）を変形すると、次式（４）となる。
【００３１】
【数５】

【００３２】
さらに、ここでは、図６に示すような二輪モデルを車両モデルとする。前輪実舵角δ_ｆをシステム入力として定義すると、かかるモデルの車両系の運動方程式を次式のように記述できる。
【００３３】
【数６】

【００３４】
ここで、ｖは車両の横速度,γは車両のヨーレイト,φは横方向外乱要素である。系のパラメータＩ_ｓ，Ｃ_ｓ，Ｎ_ｔ，Ｎ_ｍ，Ｋ_ｔは前記表１に記載する。
車両の横運動とヨー運動を表す微分方程式を示す上記の式（５）,（６）は、一般によく知られているものである。
横方向外乱φは、前述のように、横勾配外乱φ_ｒｂとその他の横方向外乱（横力外乱又は横風外乱）φ_ｃｗとから成る（下式参照）。
【００３５】
【数７】

【００３６】
これらの横力外乱φ_ｃｗ,横勾配外乱φ_ｒｂは式（５）に外部入力として与えられるが、直接計測することはできない。そこで、これらの横方向外乱の対策として、図７に示すように、オブザーバで外乱を推定し、コントローラ（ＥＣＵ３０内の制御指令系）ではフィードフォワードループによって外乱の影響を近似的に打ち消す制御手法をとった。計測される出力信号である横加速度センサ値は、次式に示すように車両の状態量と横勾配外乱φ_ｒｂとで表現されるが、横力外乱φ_ｃｗは含まれない。なお、コントローラ３０では横外乱以外の外乱については、車両の各状態量をフィードバックして外乱の影響を抑制している。
【００３７】
【数８】

【００３８】
上記の式（８）は、２つの横方向外乱φ_ｒｂ，φ_ｃｗを分離可能であることを示しており、式（５）〜（８）を整理すると、次の状態方程式が得られる。
【００３９】
【数９】

【００４０】
ここで、未知の状態量ｖと横方向外乱φ_ｃｗ，φ_ｒｂを同時に推定するオブザーバを設計するために、次式に示すように２つの横方向外乱φ_ｃｗ，φ_ｒｂを状態量として拡張したモデルを定義する。
【００４１】
【数１０】

【００４２】
上式（１１），（１２）はｖ,γ,φ_ｃｗ，φ_ｒｂの係数行列Ａ,Ｃ（下式）にかかる階級（ｒａｎｋ［ＣＣＡ・・・ＣＡ^ｎ−１］^Ｔ）が状態数（状態量の種類）ｎを満たすので、可観測であり、未知の状態量ｖと未知の外乱φ_ｃｗ，φ_ｒｂをオブザーバによって推定することができる。ここで、ｖ,γ,φ_ｃｗ，φ_ｒｂは推定結果であり、以下のＬは推定ゲイン行列である。
【００４３】
【数１１】

【００４４】
このようなオブザーバのブロック図を模式的に示すと、図８のようになる。
４次の微分方程式を制御対象モデルとして適用すると、この４次モデルは、操舵系モデルの２つの状態変数である前輪実舵角δ_ｆと前輪実舵角速度δ_ｆ´および車両系の２つの状態変数である横速度ｖとヨーレイトγとで構成される。ここで、横方向外乱φ_ｃｗ，φ_ｒｂは外部入力として制御対象に与えられる。なお、前式（１）におけるドライバトルクはゼロと仮定する(Ｔ_ｈ＝０)。
【００４５】
【数１２】

【００４６】
そして、本制御システムは、状態フィードバックループと外乱抑制フィードフォワードループとから構成する。状態フィードバックループは、十分な系の応答性と安定性を確保する。外乱抑制フィードフォワードループは、横風外乱の定常状態における影響を抑制する。式（１４）における制御入力は、次式により定める。
【００４７】
【数１３】

【００４８】
ここで,［Ｋ_ω，Ｋ_δ，Ｋ_ｖ，Ｋ_γ］は状態フィードバックゲインである。状態フィードバックループは,主に系を安定化させることを目的とする。前輪実舵角速度δ_ｆは、モータの付加電圧と電流から計算することができる。前輪実舵角δ_ｆは前式（４）から得られる。
ｖ,φ_ｃｗ，φ_ｒｂは前記のように、外乱オブザーバから推定される。一方、外乱抑制フィードフォワードループは、横力外乱φ_ｃｗの影響を低減することを目的し、具体的には横力外乱φ_ｃｗによって生じるヨーレイトの定常値をゼロにするようにフィードフォワードゲインを定める。このフィードフォワードゲインｋ_ｆｆを定める際,式（１４）においてφ_ｒｂ＝０と仮定する。
【００４９】
以上の仮定から次の状態方程式が得られる。
【００５０】
【数１４】

【００５１】
定常状態(ｄｘ／ｄｔ＝０)において式（１８）は次式のように変形される。
【００５２】
【数１５】

【００５３】
ここで、δ_ｆｓｓ,ｖ_ｓｓ,γ_ｓｓは,φ_ｃｗに対するδ_ｆ,ｖ,γの定常値である。従って、この方程式を直接解く次式が得られる。
【００５４】
【数１６】

【００５５】
式（１７）におけるγ_ｓｓを考慮すると式（１７）は、次式のように変形される。
【００５６】
【数１７】

【００５７】
従って、フィードフォワードゲインK_ｆｆ（＝Ｋ_Φ _{_} _ｃｗ）は次式から得られる。
【００５８】
【数１８】

【００５９】
本発明の一実施形態としての電動パワーステアリング装置は、上述のように構成されているので、操舵アシスト補正手段（操舵アシスト補正量演算部３４及び演算部３５）３３により、前輪舵角速度対応補正量（＝Ｋ_ωω_ｆ _{_} _ｓ）、前輪舵角対応補正量（＝Ｋ_δδ_ｆ _{_} _ｓ）、横速度対応補正量（＝Ｋ_ｖｖ_ｅ）、ヨーレイト対応補正量（＝Ｋ_ｒｒ_ｅ）の加算値Ｔ_ｍ _{_} _ｆｂ（＝Ｋ_ωω_ｆ _{_} _ｓ＋Ｋ_δδ_ｆ _{_} _ｓ＋Ｋ_ｖｖ_ｅ＋Ｋ_ｒｒ_ｅ）により基本アシストトルクＴ_ｍ _{_base}をフィードバック補正するとともに、横力外乱対応補正量Ｔ_ｍ _{_} _ｃｗ（＝Ｋ_Φ _{_} _ｃｗφ_ｃｗ _{_} _ｅ）により基本アシストトルクＴ_ｍ _{_base}をフィードフォワード補正するので、横方向外乱のうちから横勾配外乱を除去した横力外乱（横風外乱等）φ_ｃｗを抑制するように電動モータを制御して操舵アシストトルクを与えるので、カーブ路のスムーズな走行性能を確保しながら、操舵への横力外乱（横風外乱等）の影響を抑制して、アクティブ・セーフティを向上させることができるようになる。
【００６０】
なお、図９は本装置にかかるシミュレーション結果を示すグラフであり、本ロバスト制御あり（フィードバック制御＋フィードフォワード制御あり）、制御なし、フィードバック制御のみ、の３つを比較して示している。この図より、横力外乱φ_ｃｗと横勾配外乱φ_ｒｂが分離して推定されていることが分かる。また、φ_ｃｗ,φ_ｒｂに対するヨーレイトの応答から制御系のロバスト性を確認することができる。フィードバックループは車両挙動を安定化させ、フィードフォワードループが横風外乱の影響だけを低減させることが分かる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、各ゲインＫ_ω,Ｋ_δ,Ｋ_ｖ,Ｋ_ｒ，Ｋ_Φ _{_} _ｃｗについては、系の安定性や操舵フィーリングを向上させることができるように、車速に応じて適宜設定することが重要である。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の電動パワーステアリング装置によれば、車両の横方向外乱のうち、横勾配外乱と他の横方向外乱（横風外乱等）とを分離して推定して、横方向外乱のうちから横勾配外乱を除去した横方向外乱（横風外乱等）を抑制するように電動モータを制御して操舵アシストトルクを与えるので、カーブ路のスムーズな走行性能を確保しながら、操舵への横風外乱の影響を抑制して、アクティブ・セーフティを向上させることができるようになる。
【００６３】
さらに、該車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段を設け、推定手段で車両のヨーレイト及び横速度を推定するように構成し、補正手段で、操舵角速度検出手段と操舵角検出手段と車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角と舵角速度と車速と、推定手段により推定されたヨーレイトと横速度とから第１補正トルクを算出し、推定手段により推定された横勾配外乱と他の横方向外乱とから第２補正トルクを算出して、該第１補正トルクと第２補正トルクとに基づいて操舵アシストトルクを補正すれば、操舵アシストを適切に行なうことができる（請求項２）。
【００６４】
また、推定手段では、オブザーバによって、操舵角検出手段とヨーレイト検出手段と横加速度検出手段と車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角とヨーレイトと横加速度と車速との各状態量から、状態量である横勾配外乱と他の横方向外乱とを推定することで、確実に横勾配外乱と他の横方向外乱とを分離して推定することができる（請求項３）。
【００６５】
さらに、補正手段が、操舵角，舵角速度，ヨーレイト，横速度のそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第１補正トルクを算出するとともに、横勾配外乱，他の横方向外乱のそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第２補正トルクを算出して、該第１補正トルクと第２補正トルクとに基づいて該操舵アシストトルクを補正することにより、操舵アシストをより適切に行なうことができる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての電動パワーステアリング装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての電動パワーステアリング装置にかかるモータ制御系の状態量を推定するオブザーバのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態としての電動パワーステアリング装置を説明する模式図である。
【図４】走行する車両への横方向外乱を説明する図であり、（ａ）は走行する車両の模式的平面図、（ｂ）は走行する車両の模式的後面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる操舵系モデルを示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる車両系モデルを示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるステアリング制御を説明するブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるステアリング制御を説明するオブザーバのブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかるステアリング制御のシミュレーション結果を説明するグラフであり、（ａ）は車両のヨーレイトｒについて示し、（ｂ）は車両への横風外乱φ_ｃｗについて示し、（ｃ）は車両への横勾配外乱φ_ｒｂについて示す。
【符号の説明】
１１ＤＣモータ
２１前輪舵角速度検出手段（操舵角速度検出手段）
２２前輪舵角検出手段（操舵角検出手段）
２３ヨーレイト検出手段
２４横加速度検出手段
２５車速検出手段
２６操舵トルク検出手段
３０制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１基本制御量設定部（電動パワステ制御演算部）
３２推定手段（オブザーバ）
３３補正手段（外乱抑制補正手段）
３４操舵アシスト補正量演算部（外乱抑制制御演算部）
３５演算部

Claims

車両に搭載され電動モータと、該車両の車速を検出する車速検出手段と、該車両に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該車速検出手段及び該操舵トルク検出手段からの検出情報に基づいて該電動モータを制御する制御手段とをそなえ、該電動モータを用いて操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置であって、
該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
該車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
該車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
該車両の操舵−車両系モデルに基づいて、該操舵角検出手段，該ヨーレイト検出手段，該横加速度検出手段，該車速検出手段によりそれぞれ検出された該車両の操舵角とヨーレイトと横加速度と車速とから、該車両の横方向外乱のうち、横勾配外乱と他の横方向外乱とを分離して推定する推定手段とをそなえ、
該制御手段には、該推定手段による推定結果から、該車両の横方向外乱のうちから該横勾配外乱を除去した横方向外乱を抑制するように該電動モータに発生させる該操舵アシストトルクを補正する補正手段をそなえ
ている
ことを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
該車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段をさらにそなえ、
該推定手段は、該車両の該横方向外乱に関するヨーレイト及び横速度をさらに推定するように構成され、
該補正手段は、該操舵角検出手段と該操舵角速度検出手段と該車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角と舵角速度と車速と、該推定手段により推定されたヨーレイトと横速度とから第１補正トルクを算出し、該推定手段により推定された該横勾配外乱と該他の横方向外乱とから第２補正トルクを算出して、該第１補正トルクと第２補正トルクとに基づいて該操舵アシストトルクを補正する
ことを特徴とする、請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
該補正手段は、操舵角，舵角速度，ヨーレイト，横速度のそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲイを乗算して該第１補正トルクを算出するとともに、該横勾配外乱及び該他の横方向外乱のそれぞれに、車速に応じてそれぞれ設定されるゲインを乗算して該第２補正トルクを算出して、該第１補正トルクと第２補正トルクとに基づいて該操舵アシストトルクを補正する
ことを特徴とする、請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
該横勾配外乱について設定されるゲインは、微小値又は０に設定されることを特徴とする、請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
該推定手段は、該操舵角検出手段と該ヨーレイト検出手段と該横加速度検出手段と該車速検出手段とによりそれぞれ検出された操舵角とヨーレイトと横加速度と車速との各状態量から、状態量である該車両の横勾配外乱と他の横方向外乱とを推定するオブザーバをそなえている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
該オブザーバでは、次式（Ａ）の状態方程式を用いて、該操舵角δ _{f_s} ，該ヨーレイトγ _s ，該横加速度Ｇ _{y_s} ，該車速Ｖの各状態量を入力量として、横速度推定値ｖ _e とヨーレイト推定値γ _e と横方向外乱推定値φ _{cw_e} と横勾配外乱推定値φ _{rb_e} との各状態量推定値をそれぞれ推定する
ことを特徴とする、請求項５記載の電動パワーステアリング装置。