車両用舵角推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
【課題】ステアリング機構で検出したＳＡＴ検出値（推定値）と、演算で求めたＳＡＴ演算値とを比較し、４輪だけでなく、２輪の回転速度のみからでもステアリング特性の変化を検知し、誤推定がなく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を出力することができる車両用舵角推定装置を提供する。
【解決手段】車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置であり、車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度に基づいて車輪からハンドルに作用する物理量を演算して出力する物理量演算部と、前記物理量及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて推定舵角を出力する推定舵角出力部とを設ける。
【解決手段】車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置であり、車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度に基づいて車輪からハンドルに作用する物理量を演算して出力する物理量演算部と、前記物理量及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて推定舵角を出力する推定舵角出力部とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪（４輪又は２輪）の回転速度（車輪速）、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）及びモータの回転角度に基づいて舵角を推定する車両用舵角推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関し、特に車両のステアリング特性の変化を検知することができ、車輪が舵角の推定に相応しくない状態を検知することにより、舵角の誤推定を防止し、精度良く実舵角を推定することができる車両用舵角推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を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補助負荷付勢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、アシストトルク（操舵補助力）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−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１５に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸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を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。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。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３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニッションキー１１を経てイグニッション信号が入力され、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Ｔｈ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指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
ステアリング機構は図１６に示すような構成になっており、モータ２０は減速ギア（ウォームギア）３を経てコラム軸２に回転力（アシストトルク）を付与するようになっており、モータ２０に取り付けられたモータ回転角センサ２１の出力、コラム軸２に取り付けられたトルクセンサ１０の出力がコントロールユニット３０に入力される。そして、コントロールユニット３０がモータ２０を駆動制御するようになっている。
【０００５】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ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１７のようになる。
【０００６】
図１７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Ｔｈは操舵補助指令値演算部３２に入力され、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部３２に入力される。操舵補助指令値演算部３２は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて、メモリ３３に記憶されているアシストマップを参照してモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算部３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３４に入力され、減算部３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算部３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部３６に入力され、その比例出力は加算部３０Ｂに入力される。微分補償部３４及び積分補償部３６の出力も加算部３０Ｂに加算入力され、加算部３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ駆動回路３７にはバッテリ１４から電力が供給され、モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出部３８で検出され、モータ電流値ｉは減算部３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置では、操舵の状態を把握する必要から操舵角（舵角）を検出若しくは推定する必要があり、舵角センサを設けて検出すれば正確に舵角を検出することができるが、舵角センサ分だけコストアップになる。そのため、従来は車輪回転速度から舵角を推定する手法が種々提案されている。実際、車両の幾何的関係のみから舵角を推定すると、操舵や路面状態などにより推定誤差が生じたり、誤推定してしまったりする恐れがある。
【０００８】
かかる問題を解決するものとして、例えば特開２００５−９８８２７号公報（特許文献１）に車両用操舵角推定装置が提案されている。この特許文献１に開示されている装置は、4輪それぞれに車輪回転速度センサを具備し、各車輪回転速度センサからの車輪回転速度に基づいて車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置であり、前後左右2輪ずつの車輪回転速度の関係を比較することによって、前記４輪のスリップを検知するようになっている。
【特許文献１】特開２００５−９８８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示の車両用操舵角推定装置では、４輪の回転速度が必要であり、２輪（前輪又は後輪）の回転速度しか得られない車種に対しては対応できないという問題がある。
【００１０】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、ステアリング機構で検出若しくは推定したＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値と、演算で求めたＳＡＴ演算値とを比較し、４輪だけでなく、２輪の回転速度のみからでもステアリング特性の変化を確実に検知し、誤推定がなく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を出力することができる車両用舵角推定装置を提供することにある。また、上記車両用舵角推定装置を搭載した電動パワーステアリング装置を提供することも、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置に関し、本発明の上記目的は、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度に基づいて車輪からハンドルに作用する物理量を演算して出力する物理量演算部と、前記物理量及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて推定舵角２を出力する推定舵角出力部とを設けることにより達成され、更に前記物理量がハンドル舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部を、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記物理量が路面から前記車輪に作用するＳＡＴに相当するＳＡＴ演算値であって、前記ＳＡＴ演算値に基づいて推定舵角１を求める舵角演算手段と、前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されていることにより、或いは前記物理量１が舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部を、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより達成される。
【００１２】
また、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置に関し、本発明の上記目的は、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求め、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を求め、前記ＳＡＴ差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記ＳＡＴ差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを設けることにより、或いは前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求め、前記演算舵角３及び前記推定舵角１の差の絶対値を求め、前記舵角差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記舵角差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを設けることにより達成される。
【００１３】
更に、本発明の上記目的は、前記絶対舵角推定部を、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ差の絶対値若しくは舵角差の絶対値が前記所定値１以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成することにより、或いは前記推定舵角出力部を、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記推定舵角出力部を、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値３と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３以下であり、かつ所定時間３以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより達成される。
【００１４】
更にまた、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角装置に関し、本発明の上記目的は、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を演算して出力する舵角推定部と、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角を求め、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の相対舵角に対する変化率と所定値１との差である変化率差絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記変化率差絶対値、相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを設けることにより達成され、更に前記絶対舵角推定部を、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ変化率差絶対値を所定値２と比較し、前記変化率差絶対値が前記所定値２以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した前記絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成することにより、或いは前記推定舵角出力部を、前記ＳＡＴ変化率の絶対値を前記所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両用舵角推定装置によれば、車両のステアリング特性の変化を検知すると共に、車輪がスリップなどの舵角推定に相応しくない状態を検知するようにしているので、常に舵角の誤推定を防止でき、精度良く舵角若しくは絶対舵角を推定して利用することができる。また、本発明は、４輪又は２輪の車輪回転速度信号から舵角を推定して出力しているので、対応できる車種に制限はなくなる。
【００１６】
本発明の車両用舵角推定装置を電動パワーステアリング装置に搭載すれば、車輪がスリップした場合などでも、より精度の高い操舵制御を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る車両用舵角推定装置は、ステアリング機構で検出若しくは推定したＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値（以下、単に「ＳＡＴ検出値」とするが、ＳＡＴ推定値を含む。）と、物理量として演算で求めたＳＡＴ演算値とを比較し、４輪だけでなく、２輪の回転速度（車輪速）のみからでもステアリング特性の変化を確実に検知し、車輪が舵角の推定に相応しい状態のときに、舵角若しくは絶対舵角を精度良く推定し、更に補正して出力するようにしている。このため、４輪だけでなく、２輪であっても誤推定なく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を推定して出力することができる。
【００１８】
このような精度の良い車両用舵角推定装置を電動パワーステアリング装置に搭載することにより、車輪がスリップした場合などにおいても、より高い精度での操舵制御を実現することができる
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
先ず、車両の操舵角（舵角）と車輪回転速度（車輪速）の関係について説明する。
【００２０】
図１に示すように４輪ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒの各旋回半径をＲｆｌ，Ｒｆｒ，Ｒｒｌ，Ｒｒｒとし、前輪ｆｌ、ｆｒの舵角を便宜的にαｌ，αｒとし、車両の車軸距離をＬとし、車幅（左右輪の中心間距離）をＥとする。また、前輪車軸中央の旋回半径をＲｆとし、後輪車軸中央の旋回半径をＲｒとする。そして、各車輪ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒの車輪回転速度（車輪角速度）として左前輪をωｆｌ、右前輪をωｆｒ、左後輪をωｒｌ、右後輪をωｒｒとすると、車体中心の舵角α（図２参照）と各車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒは、前輪の舵角αｆｒｏｎｔ及び後輪の舵角αｒｅａｒはそれぞれ下記数１及び数２の関係を有することが知られている。
【００２１】
【数１】
【００２２】
【数２】
上記数１の舵角αｆｒｏｎｔ及び上記数２の舵角αｒｅａｒは、本発明における推定舵角θｅｓｔ１に相当しており、車輪回転速度から舵角を推定できることが分かる。
【００２３】
なお、舵角推定部の演算は上記数１及び数２をＣＰＵ等で演算しても良いし、（ωｆｌ−ωｆｒ）／（ωｆｌ＋ωｆｒ）及び（ωｒｌ−ωｒｒ）／（ωｒｌ＋ωｒｒ）を入力するルックアップテーブルで構成しても良い。また、車輪回転速度はＡＢＳ（anti-lock brake system）を備えた車両には既に存在しているのでそのまま利用でき、車輪回転速度に基づいて舵角を演算（推定）することができる。
【００２４】
本発明では、ＣＰＵ等で演算されたＳＡＴ演算値と、ステアリング機構により検出されたＳＡＴ検出値（ＳＡＴ推定値を含む）とに基づいて舵角を推定しているので、次にＳＡＴについて説明する。
【００２５】
ＳＡＴはハンドルを元の位置に戻そうとする力であり、図３に示すように運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｈが発生し、その操舵トルクＴｈに従ってモータＭがアシストトルクＴｍを発生する。その結果、前輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。その際、モータＭの慣性とステアリング機構部の慣性を併せた等価慣性Ｊ及び摩擦トルクＦｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じ、これらの力の釣合を考えると、下記数３の運動方程式が得られる（例えば特開２００２−３６９５６５号公報）。なお、数３におけるωはモータＭの角速度、ω＊は角加速度である。
（数３）
ＳＡＴ＝Ｔｈ＋Ｔｍ−Ｊ・ω＊−Ｆｒ・sign（ω）
本発明の実施形態では、上記数３で推定されるＳＡＴ推定値をＳＡＴ検出値ＳＡＴ２として用いるが、ＳＡＴセンサで検出したＳＡＴ値をＳＡＴ検出値ＳＡＴ２として用いても良い。
【００２６】
以下に、本発明の具体的な実施形態を図に示して説明する。
【００２７】
先ず本発明に係る車両用舵角推定装置の第１実施形態を図４に示して、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒしか利用できない場合について説明する。
【００２８】
本発明の車両用舵角推定装置は、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒに基づいて推定舵角θｅｓｔ１を推定する舵角推定部１００と、推定舵角θｅｓｔ１及びＳＡＴセンサ或いはＳＡＴ推定部等からのＳＡＴ検出値ＳＡＴ２に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力する推定舵角出力部１１０とで構成されている。そして、 推定舵角出力部１１０は、車両モデル関数Ｇ（ｓ）によって推定舵角θｅｓｔ１からＳＡＴを演算して求める車両モデル（Ｇ（ｓ）））１１１と、車両モデル１１１で演算されたＳＡＴ演算値ＳＡＴ１からＳＡＴ検出値ＳＡＴ２を減算して差ΔＳＡＴ（＝ＳＡＴ１−ＳＡＴ２）を求める減算部１１２と、減算部１１２で得られたＳＡＴの差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜を求める絶対値化部１１３と、絶対値｜ΔＳＡＴ｜と予め設定されている閾値ΔＳＡＴｔｈとを比較すると共に、所定時間の経過を計測して切替信号ＳＷ１を出力する比較判定部１１４と、切替信号ＳＷ１によって推定舵角θｅｓｔ１の出力をオンオフする切替部１１５とで構成されている。
【００２９】
ここで、車両モデル（Ｇ（ｓ））１１１が、舵角θ（推定舵角θｅｓｔ１）からＳＡＴ（ＳＡＴ演算値ＳＡＴ１）を演算できることを説明する。
【００３０】
車両の運動方程式は、ａ１１，ａ１２，ａ２２，ｂ１１，ｂ２１を数５の係数として、下記数４で表される。
【００３１】
【数４】
【００３２】
【数５】
ただし、ｍは車両質量、Ｉは車両慣性モーメント、ｌｆは車両重心点と前軸間の距離 、ｌｒは車両重心点と後軸間の距離、Ｋｆは前輪タイヤのコーナリングパワー、Ｋｒ は後輪タイヤのコーナリングパワー、Ｖは車速、Ｎはオーバーロール操舵比、δｆは 実舵角（δｆ＝θ／Ｎ）、βは車両重心点の横すべり角、γはヨーレートである。
【００３３】
上記数４及び数５より、舵角θとＳＡＴの関係は下記数７のように求められる。
【００３４】
また、ＳＡＴの方程式は下記数６で表される。
【００３５】
【数６】
ただし、εをトレールとして、係数ｃ１１＝−２εＫｆ、ｃ１２＝−２εＫｆｌｆ ／Ｖ、ｄ１１＝２εＫｆである。
（数７）
ＳＡＴ＝Ｇ（ｓ）×θ
上記数７より、舵角θと車両モデルＧ（ｓ）よりＳＡＴを求めることができる。なお、車両モデルＧ（ｓ）は車速の関数であり、数４及び数５より計算することができるが、実験によって車両毎の特性値を測定してから、車両運動モデルを用いてシミュレーションによって求めても良い。また、数６から、車両逆モデルＧ−１（ｓ）に基づいてＳＡＴより舵角θを求めることができる。車両逆モデルＧ−１（ｓ）は、車両モデルＧ（ｓ）と同様に測定で求めても良い。
【００３６】
このような構成において、舵角推定部１００は、入力される前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒに基づいて前記数１を演算し、推定舵角θｅｓｔ１を出力する。この演算はルックアップテーブルを用いても良い。推定舵角θｅｓｔ１は車両モデル１１１及び切替部１１５に入力され、車両モデル１１１は推定舵角θｅｓｔ１に基づいてＳＡＴを演算する。車両モデル１１１で演算されたＳＡＴ演算値ＳＡＴ１は減算部１１２に入力され、ＳＡＴ検出値ＳＡＴ２との差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜を絶対値化部１１３で求める。比較判定部１１４には閾値として設定値ΔＳＡＴｔｈが予め入力されており、比較判定部１１４は絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行っており、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷ１を出力し、切替部１１５をオンする。これにより、舵角推定部１００で推定された推定舵角θｅｓｔ１が推定舵角θｅｓｔ２として出力される。即ち、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈを超えたときはステアリング特性が変化したとして、推定舵角θｅｓｔ１が信用できないと判断し、推定舵角θｅｓｔ１を舵角として出力せず、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつその状態が所定時間経過したときは、推定舵角θｅｓｔ１が信用できると判断し、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として出力する。
【００３７】
ここで、２車輪の車輪速ωｆｌ、ωｆｒよりＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を演算するＳＡＴ１算出部１４０の構成例を、図５に示して説明する。
【００３８】
ＳＡＴ１算出部１４０は、前輪の車輪回転速度センサから入力される車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒに基づいてＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉを推定するＳＡＴ初期推定部１４３と、ＳＡＴ初期推定部１４３で推定したＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉのノイズを除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４４と、入力される車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒを加算する加算部１４１と、車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒの加算値の１／２を算出して車速相当値Ｖｓ’を算出する平均値算出部１４２と、平均値算出部１４２で算出された車速相当値Ｖｓ’に基づいてローパスフィルタ１４４から出力されるノイズ除去されたＳＡＴ初期推定値ＳＡＴ’の位相補正を行ってＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を出力する位相補補正部１４５とで構成されている。
【００３９】
ＳＡＴ初期推定部１４３は入力される車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒに基づいて下記数８の演算を行って、車速に応じた左右の車輪回転速度差Δωを算出する。
（数８）
Δω＝（ωｆｌ−ωｆｒ）／{（ωｆｌ＋ωｆｒ）／２}
ＳＡＴ初期推定部１４３は左右の車輪回転速度差Δωを基に、図６に示すようなＳＡＴ初期推定値算出マップを参照してＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉを算出する。ＳＡＴ初期推定値算出マップは、図６に示すように左右車輪回転速度差Δωがゼロの状態、つまり直進走行状態ではＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉが“０”であり、左右車輪回転速度差Δωが正負各方向に大きくなるに従って増加すると共に、その増加率が小さくなるような特性に設定されている。
【００４０】
本発明は、ステアリング機構で検出したＳＡＴ検出値ＳＡＴ２と上述のように車輪の回転速度から算出したＳＡＴ演算値ＳＡＴ１とを比較して、４車輪だけでなく、２車輪の回転速度のみからでもステアリング特性の変化を検知し、誤推定がなく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を推定する。
【００４１】
前輪車輪速しかとれない車種を例（第２実施形態）として、図７に舵角推定装置の構成例を示して説明する。
【００４２】
ステアリング機構において、ＳＡＴ１算出部１４０で上述のように車輪の回転速度ωｆｌ、ωｆｒから図６の関係を基にＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を算出する。ＳＡＴ演算値ＳＡＴ１は推定舵角出力部１５０内の車両逆モデル１５１及び減算部１５２に入力され、車両逆モデル１５１が算出した推定舵角θｅｓｔ１は切替部１５５に入力される。推定舵角出力部１５０内の減算部１５２では、算出したＳＡＴ演算値ＳＡＴ１と測定部で検出（推定）したＳＡＴ検出値ＳＡＴ２との差を求め、その差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜（＝｜ＳＡＴ１−ＳＡＴ２｜）を絶対値化部１５３で求め、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜を比較判定部１５４で予め設定されている閾値ΔＳＡＴｔｈと比較し、その比較結果及び時間に従って切替部１５５をオンオフする切替信号ＳＷ０を出力する。即ち、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が閾値ΔＳＡＴｔｈを超えたときはステアリング特性が変わったとし、舵角が誤推定され、推定舵角θｅｓｔ１が信用できないと判断し、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として出力しないように切替部１５５をオフする。また、その差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が閾値ΔＳＡＴｔｈ以下で且つ一定時間継続したときには、推定舵角θｅｓｔ１が信用できると判断して切替部１５５をオンし、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として出力する。
【００４３】
なお、この実施形態では、車輪速からＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を演算する例を説明したが、本発明は、車輪速からＳＡＴを推定するのではなく、車輪速から操舵トルクを推定し、この推定操舵トルクと実操舵トルク（トルクセンサの検出値）とを比較することによって、推定舵角を出力するようにしても良い。つまり、ＳＡＴに代えて、操舵トルクに基づいて舵角の出力を制御しても良い。
【００４４】
図８は車輪速から操舵トルクを推定する装置例を示しており、車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒよりＳＡＴ推定部１６１で上述のようなＳＡＴの推定（検出）を行い、推定されたＳＡＴｅをゲイン部１６２でゲインＫ倍することにより推定操舵電流指令値Ｉｒｅｆ、つまり推定操舵トルクを得ることができる。実操舵トルクはトルクセンサより検出される。
【００４５】
上記第１及び第２実施形態ではＳＡＴの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力しているが、舵角θの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力するようにしても良い。
【００４６】
図９はかかる第３実施形態を図４に対応させて示しており、ＳＡＴ検出値ＳＡＴ２を数６で示される車両逆モデル（Ｇ−１（ｓ））１１１Ａを介して演算舵角θ２を求め、減算部１１２で推定舵角θｅｓｔ１から減算し、その差Δθの絶対値｜Δθ｜を絶対値化部１１３で求める。差Δθの絶対値｜Δθ｜は比較判定部１１４に入力され、比較判定部１１４は、閾値として予め入力されている設定値Δθｔｈと比較する。そして、差Δθの絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷ２を出力し、切替部１１５をオンする。差Δθの絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈよりも大きい場合には推定舵角θｅｓｔ２を出力しない。
次に、本発明に係る車両用舵角推定装置の第４実施形態を図１０に示して、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒしか利用できない場合について説明する。図４の第１実施形態と同一部材には同一符号を付している。
【００４７】
第４実施形態の車両用舵角推定装置は、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒに基づいて推定舵角θｅｓｔ１を推定する舵角推定部１００と、推定舵角θｅｓｔ１及びＳＡＴ検出値ＳＡＴ２に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力すると共に、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜を出力する推定舵角出力部１１０と、推定舵角θｅｓｔ１及びθｅｓｔ２、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜及び相対舵角θｍに基づいて絶対舵角θａを演算して出力する絶対舵角推定部１２０とで構成されている。相対舵角θｍは、モータ回転角度センサ等からのモータ回転角を操舵系の減速比で除算した相対舵角である。
【００４８】
絶対舵角推定部１２０は図１１に示すような構成となっており、相対舵角θｍを入力して初期値を記憶する初期値記憶部１２１と、相対舵角θｍと初期値記憶部１２１の出力θｍ０との差の舵角変化量θｄ１を求める減算部１２２と、推定舵角θｅｓｔ２と舵角変化量θｄ１とを加算して絶対舵角θｄ２を出力する加算部１２２と、推定舵角θｅｓｔ１より絶対舵角θｄ２を減算する減算部１２４と、減算部１２４で求められた舵角変化量θｄ３を入力して最大値を制限するリミッタ１２５と、固定値０を設定する設定部１２６と、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜と予め設定されている閾値ΔＳＡＴｔｈ１とを比較すると共に、所定時間の経過を計測して切替信号ＳＷａを出力する比較判定部１２９と、設定部１２６からの固定値０をａ接点に、リミッタ１２５からの舵角変化量θｄ４をｂ接点にそれぞれ入力され、切替信号ＳＷａによって接点ａ，ｂを切替えられる切替部１２７と、切替部１２７の出力及び絶対舵角θｄ２を加算することにより補正して絶対舵角θａを出力する加算部１２８とで構成されている。
【００４９】
初期値記憶部１２１、減算部１２２及び１２４、加算部１２３で絶対舵角算出部を構成し、比較判定部１２９、切替部１２７、リミッタ１２５、加算部１２８で補正出力部を構成している。
【００５０】
このような構成において、舵角推定部１００からの推定舵角θｅｓｔ１は車両モデル１１１及び切替部１１５に入力されると共に、絶対舵角推定部１２０に入力される。また、絶対値化部１１３で求められた差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜は比較判定部１１４に入力されると共に、絶対舵角推定部１２０に入力される。比較判定部１１４の動作は上記第１実施形態と同様であり、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときのみ切替信号ＳＷ３を出力し、切替部１１５をオンして推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０に入力する。差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈを超えたときはステアリング特性が変化したとして、舵角が誤推定され、推定舵角が信用できないとして切替信号ＳＷ３を出力せず、切替部１１５をオフして推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０に入力しない。
【００５１】
絶対舵角推定部１２０では、相対舵角θｍ及び初期値記憶部１２１に記憶された初期値θｍ０の減算結果である舵角変化量θｄ１と、切替部１１５からの推定舵角θｅｓｔ２とを加算部１２３で加算し、その加算結果である絶対舵角θｄ２を減算部１２４に減算入力すると共に、加算部１２８に入力する。減算部１２４で求められた推定舵角θｅｓｔ１と絶対舵角θｄ２との差である舵角変化量θｄ３はリミッタ１２５に入力され、リミッタ１２５で制限された舵角変化量θｄ４が切替部１２７の接点ｂに入力される。
【００５２】
一方、比較判定部１２９には閾値として設定値ΔＳＡＴｔｈ１が予め入力されており、比較判定部１２９は差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行っており、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷａを出力し、切替部１２７の接点を“ｂ”とする。これにより、リミッタ１２５からの舵角変化量θｄ４が絶対舵角θｄ２に加算され、絶対舵角θｄ２が補正され、この補正されたより精度の高い舵角が絶対舵角θａとして出力される。差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ１を超えているときは切替部１２７の接点は“ａ”になっており、設定部１２６からの固定値“０”が加算部１２８に入力され、絶対舵角θｄ２の補正を行わないようになっている。
【００５３】
上記第４実施形態ではＳＡＴの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２の出力と絶対舵角の補正をしているが、舵角θの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２の出力と絶対舵角の補正をするようにしても良い。
【００５４】
図１２はかかる第５実施形態を図１０に対応させて示しており、ＳＡＴ検出値ＳＡＴ２を数７で示される車両逆モデル（Ｇ−１（ｓ））１１１Ａを介して演算舵角θ２を求め、減算部１１２で推定舵角θｅｓｔ１から減算し、その差Δθの絶対値｜Δθ｜を絶対値化部１１３で求める。差Δθの絶対値｜Δθ｜は比較判定部１１４に入力され、比較判定部１１４は、閾値として予め入力されている設定値Δθｔｈと比較する。そして、差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷ４を出力し、切替部１１５をオンする。差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈよりも大きい場合には、切替信号ＳＷ４を出力せず推定舵角θｅｓｔ２を出力しない。
【００５５】
本第５実施形態における絶対舵角推定部１２０Ａは第４実施形態における絶対舵角推定部１２０とほぼ同様な構成であるが、図１３に示すように比較判定部１２９Ａは差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行っており、差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷｂを出力し、切替部１２７の接点を“ｂ”とする。これにより、リミッタ１２５からの舵角変化量θｄ４が絶対舵角θｄ２に加算され、絶対舵角θｄ２が補正され、この補正されたより精度の高い舵角が絶対舵角θａとして出力される。差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ１を超えているときは切替部１２７の接点は“ａ”になっており、設定部１２６からの固定値“０”が加算部１２８に入力され、絶対舵角θｄ２の補正を行わないようになっている。
次に、第６実施形態の車両用舵角推定装置を、図１０に対応させた図１４に示して説明する。第６実施形態の推定舵角出力部１１０Aは、相対舵角θｍに対するＳＡＴ検出値ＳＡＴ２の変化率の絶対値｜ΔＳＡＴ２／Δθｍ｜を求める変化率算出部１１６と、変化率絶対値｜ΔＳＡＴ１／Δθｍ｜から車速によって設定された所定値Ｓ（Ｖｓｐｄ）を減算して変化率差ΔＳを求める減算部１１２と、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜を出力する絶対値化部１１３と、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜を閾値として設定された所定値ΔＳｔｈと比較すると共に、所定時間の経過を計測して切替信号ＳＷ５を出力する比較判定部１１７と、比較判定部１１７からの切替信号ＳＷ５でオンオフする切替部１１５とで構成されている。
【００５６】
第６実施形態の絶対舵角推定部１２０Ｂは図１１に示す絶対舵角推定部１２０Ａに対応しており、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜の代わりに変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が入力されている。つまり、図１１に示す差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜の代わりに変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が比較判定部１２９に入力され、比較判定部１２９は変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行い、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときに、切替信号ＳＷ５を出力して切替部１２７の接点を“ｂ”として絶対舵角θｄ２を補正する。
【００５７】
このような構成において、舵角推定部１００からの推定舵角θｅｓｔ１は絶対舵角推定部１２０Ｂ及び切替部１１５に入力され、変化率算出部１１６はＳＡＴ検出値ＳＡＴ２及び相対舵角θｍに基づいて相対舵角θｍに対するＳＡＴ検出値ＳＡＴ２の変化率の絶対値｜ΔＳＡＴ２／Δθｍ｜を求める。変化率算出部１１６で算出された変化率絶対値｜ΔＳＡＴ１／Δθｍ｜は減算部１１２に入力され、減算部１１２において、車速によって設定された所定値Ｓ（Ｖｓｐｄ）との差である変化率差ΔＳが求められる。変化率差ΔＳは絶対値化部１１３で変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜とされ、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜は比較判定部１１７に入力されると共に、絶対舵角推定部１２０Ｂに入力される。比較判定部１１７の動作は上記各実施形態と同様であり、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときのみ切替信号ＳＷ５を出力し、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０Ｂに入力する。変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈを超えたときはステアリング特性が変化したとして、舵角が誤推定され、推定舵角が信用できないと判断して切替信号ＳＷ５を出力せず、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０Ｂに入力しない。
【００５８】
絶対舵角推定部１２０Ｂは第４実施形態における絶対舵角推定部１２０Ａと同様な動作を行い、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときのみ補正を行って絶対舵角θｂを出力する。変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１を超えているときは固定値“０”を付加し、補正を行わないで絶対舵角θｂを出力する。
【００５９】
なお、上述の第１実施形態〜第６実施形態ではいずれも前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒしか利用できない例を挙げて説明したが、後輪車輪回転速度ωｒｌ及びωｒｒしか利用できない車種に応用でき、この場合には前記数２に基づいて舵角を推定する。また、４輪車輪回転速度の場合にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】車輪速差を説明するための模式図である。
【図２】車輪速差を説明するための模式図である。
【図３】路面からステアリングまでに発生するトルクの様子を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図５】ＳＡＴ検出値を算出する構成例を示すブロック図である。
【図６】ＳＡＴの初期推定値算出マップの一例を示す特性線図である。
【図７】本発明の第２実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図８】車輪速より操舵トルク（操舵電流指令値）を算出する装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の絶対舵角推定部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の絶対舵角推定部の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第６実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１５】従来のステアリング装置の構成例を示す図である。
【図１６】ステアリング機構の要部の一例を示す図である。
【図１７】従来のステアリング装置のコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ハンドル
２ コラム軸
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
３２ 操舵補助指令値演算部
３７ モータ駆動回路
１００ 舵角推定部
１１０、１１０Ａ 推定舵角出力部
１１１ 車両モデル
１１１Ａ，１５１ 車両逆モデル
１１３，１５３ 絶対値化部
１１４、１１７、１２９、１２９Ａ，１５４ 比較判定部
１１５、１２７、１５５ 切替部
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ 絶対舵角推定部
１２１ 初期値記憶部
１４０ ＳＡＴ１算出部
１４２ 平均値算出部
１４３ ＳＡＴ初期推定部
１４５ 位相補正部
１５０ 推定舵角出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪（４輪又は２輪）の回転速度（車輪速）、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）及びモータの回転角度に基づいて舵角を推定する車両用舵角推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関し、特に車両のステアリング特性の変化を検知することができ、車輪が舵角の推定に相応しくない状態を検知することにより、舵角の誤推定を防止し、精度良く実舵角を推定することができる車両用舵角推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を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補助負荷付勢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、アシストトルク（操舵補助力）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−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１５に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸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を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。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。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３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニッションキー１１を経てイグニッション信号が入力され、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Ｔｈ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指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
ステアリング機構は図１６に示すような構成になっており、モータ２０は減速ギア（ウォームギア）３を経てコラム軸２に回転力（アシストトルク）を付与するようになっており、モータ２０に取り付けられたモータ回転角センサ２１の出力、コラム軸２に取り付けられたトルクセンサ１０の出力がコントロールユニット３０に入力される。そして、コントロールユニット３０がモータ２０を駆動制御するようになっている。
【０００５】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ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１７のようになる。
【０００６】
図１７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Ｔｈは操舵補助指令値演算部３２に入力され、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部３２に入力される。操舵補助指令値演算部３２は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて、メモリ３３に記憶されているアシストマップを参照してモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算部３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３４に入力され、減算部３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算部３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部３６に入力され、その比例出力は加算部３０Ｂに入力される。微分補償部３４及び積分補償部３６の出力も加算部３０Ｂに加算入力され、加算部３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ駆動回路３７にはバッテリ１４から電力が供給され、モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出部３８で検出され、モータ電流値ｉは減算部３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置では、操舵の状態を把握する必要から操舵角（舵角）を検出若しくは推定する必要があり、舵角センサを設けて検出すれば正確に舵角を検出することができるが、舵角センサ分だけコストアップになる。そのため、従来は車輪回転速度から舵角を推定する手法が種々提案されている。実際、車両の幾何的関係のみから舵角を推定すると、操舵や路面状態などにより推定誤差が生じたり、誤推定してしまったりする恐れがある。
【０００８】
かかる問題を解決するものとして、例えば特開２００５−９８８２７号公報（特許文献１）に車両用操舵角推定装置が提案されている。この特許文献１に開示されている装置は、4輪それぞれに車輪回転速度センサを具備し、各車輪回転速度センサからの車輪回転速度に基づいて車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置であり、前後左右2輪ずつの車輪回転速度の関係を比較することによって、前記４輪のスリップを検知するようになっている。
【特許文献１】特開２００５−９８８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示の車両用操舵角推定装置では、４輪の回転速度が必要であり、２輪（前輪又は後輪）の回転速度しか得られない車種に対しては対応できないという問題がある。
【００１０】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、ステアリング機構で検出若しくは推定したＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値と、演算で求めたＳＡＴ演算値とを比較し、４輪だけでなく、２輪の回転速度のみからでもステアリング特性の変化を確実に検知し、誤推定がなく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を出力することができる車両用舵角推定装置を提供することにある。また、上記車両用舵角推定装置を搭載した電動パワーステアリング装置を提供することも、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置に関し、本発明の上記目的は、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度に基づいて車輪からハンドルに作用する物理量を演算して出力する物理量演算部と、前記物理量及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて推定舵角２を出力する推定舵角出力部とを設けることにより達成され、更に前記物理量がハンドル舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部を、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記物理量が路面から前記車輪に作用するＳＡＴに相当するＳＡＴ演算値であって、前記ＳＡＴ演算値に基づいて推定舵角１を求める舵角演算手段と、前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されていることにより、或いは前記物理量１が舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部を、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより達成される。
【００１２】
また、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置に関し、本発明の上記目的は、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求め、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を求め、前記ＳＡＴ差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記ＳＡＴ差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを設けることにより、或いは前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求め、前記演算舵角３及び前記推定舵角１の差の絶対値を求め、前記舵角差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記舵角差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを設けることにより達成される。
【００１３】
更に、本発明の上記目的は、前記絶対舵角推定部を、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ差の絶対値若しくは舵角差の絶対値が前記所定値１以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成することにより、或いは前記推定舵角出力部を、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記推定舵角出力部を、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値３と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３以下であり、かつ所定時間３以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより達成される。
【００１４】
更にまた、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角装置に関し、本発明の上記目的は、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を演算して出力する舵角推定部と、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角を求め、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の相対舵角に対する変化率と所定値１との差である変化率差絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記変化率差絶対値、相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを設けることにより達成され、更に前記絶対舵角推定部を、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ変化率差絶対値を所定値２と比較し、前記変化率差絶対値が前記所定値２以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した前記絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成することにより、或いは前記推定舵角出力部を、前記ＳＡＴ変化率の絶対値を前記所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成することにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっていることにより、或いは前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっていることにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両用舵角推定装置によれば、車両のステアリング特性の変化を検知すると共に、車輪がスリップなどの舵角推定に相応しくない状態を検知するようにしているので、常に舵角の誤推定を防止でき、精度良く舵角若しくは絶対舵角を推定して利用することができる。また、本発明は、４輪又は２輪の車輪回転速度信号から舵角を推定して出力しているので、対応できる車種に制限はなくなる。
【００１６】
本発明の車両用舵角推定装置を電動パワーステアリング装置に搭載すれば、車輪がスリップした場合などでも、より精度の高い操舵制御を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る車両用舵角推定装置は、ステアリング機構で検出若しくは推定したＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値（以下、単に「ＳＡＴ検出値」とするが、ＳＡＴ推定値を含む。）と、物理量として演算で求めたＳＡＴ演算値とを比較し、４輪だけでなく、２輪の回転速度（車輪速）のみからでもステアリング特性の変化を確実に検知し、車輪が舵角の推定に相応しい状態のときに、舵角若しくは絶対舵角を精度良く推定し、更に補正して出力するようにしている。このため、４輪だけでなく、２輪であっても誤推定なく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を推定して出力することができる。
【００１８】
このような精度の良い車両用舵角推定装置を電動パワーステアリング装置に搭載することにより、車輪がスリップした場合などにおいても、より高い精度での操舵制御を実現することができる
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
先ず、車両の操舵角（舵角）と車輪回転速度（車輪速）の関係について説明する。
【００２０】
図１に示すように４輪ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒの各旋回半径をＲｆｌ，Ｒｆｒ，Ｒｒｌ，Ｒｒｒとし、前輪ｆｌ、ｆｒの舵角を便宜的にαｌ，αｒとし、車両の車軸距離をＬとし、車幅（左右輪の中心間距離）をＥとする。また、前輪車軸中央の旋回半径をＲｆとし、後輪車軸中央の旋回半径をＲｒとする。そして、各車輪ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒの車輪回転速度（車輪角速度）として左前輪をωｆｌ、右前輪をωｆｒ、左後輪をωｒｌ、右後輪をωｒｒとすると、車体中心の舵角α（図２参照）と各車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒは、前輪の舵角αｆｒｏｎｔ及び後輪の舵角αｒｅａｒはそれぞれ下記数１及び数２の関係を有することが知られている。
【００２１】
【数１】
【００２２】
【数２】
上記数１の舵角αｆｒｏｎｔ及び上記数２の舵角αｒｅａｒは、本発明における推定舵角θｅｓｔ１に相当しており、車輪回転速度から舵角を推定できることが分かる。
【００２３】
なお、舵角推定部の演算は上記数１及び数２をＣＰＵ等で演算しても良いし、（ωｆｌ−ωｆｒ）／（ωｆｌ＋ωｆｒ）及び（ωｒｌ−ωｒｒ）／（ωｒｌ＋ωｒｒ）を入力するルックアップテーブルで構成しても良い。また、車輪回転速度はＡＢＳ（anti-lock brake system）を備えた車両には既に存在しているのでそのまま利用でき、車輪回転速度に基づいて舵角を演算（推定）することができる。
【００２４】
本発明では、ＣＰＵ等で演算されたＳＡＴ演算値と、ステアリング機構により検出されたＳＡＴ検出値（ＳＡＴ推定値を含む）とに基づいて舵角を推定しているので、次にＳＡＴについて説明する。
【００２５】
ＳＡＴはハンドルを元の位置に戻そうとする力であり、図３に示すように運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｈが発生し、その操舵トルクＴｈに従ってモータＭがアシストトルクＴｍを発生する。その結果、前輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。その際、モータＭの慣性とステアリング機構部の慣性を併せた等価慣性Ｊ及び摩擦トルクＦｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じ、これらの力の釣合を考えると、下記数３の運動方程式が得られる（例えば特開２００２−３６９５６５号公報）。なお、数３におけるωはモータＭの角速度、ω＊は角加速度である。
（数３）
ＳＡＴ＝Ｔｈ＋Ｔｍ−Ｊ・ω＊−Ｆｒ・sign（ω）
本発明の実施形態では、上記数３で推定されるＳＡＴ推定値をＳＡＴ検出値ＳＡＴ２として用いるが、ＳＡＴセンサで検出したＳＡＴ値をＳＡＴ検出値ＳＡＴ２として用いても良い。
【００２６】
以下に、本発明の具体的な実施形態を図に示して説明する。
【００２７】
先ず本発明に係る車両用舵角推定装置の第１実施形態を図４に示して、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒしか利用できない場合について説明する。
【００２８】
本発明の車両用舵角推定装置は、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒに基づいて推定舵角θｅｓｔ１を推定する舵角推定部１００と、推定舵角θｅｓｔ１及びＳＡＴセンサ或いはＳＡＴ推定部等からのＳＡＴ検出値ＳＡＴ２に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力する推定舵角出力部１１０とで構成されている。そして、 推定舵角出力部１１０は、車両モデル関数Ｇ（ｓ）によって推定舵角θｅｓｔ１からＳＡＴを演算して求める車両モデル（Ｇ（ｓ）））１１１と、車両モデル１１１で演算されたＳＡＴ演算値ＳＡＴ１からＳＡＴ検出値ＳＡＴ２を減算して差ΔＳＡＴ（＝ＳＡＴ１−ＳＡＴ２）を求める減算部１１２と、減算部１１２で得られたＳＡＴの差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜を求める絶対値化部１１３と、絶対値｜ΔＳＡＴ｜と予め設定されている閾値ΔＳＡＴｔｈとを比較すると共に、所定時間の経過を計測して切替信号ＳＷ１を出力する比較判定部１１４と、切替信号ＳＷ１によって推定舵角θｅｓｔ１の出力をオンオフする切替部１１５とで構成されている。
【００２９】
ここで、車両モデル（Ｇ（ｓ））１１１が、舵角θ（推定舵角θｅｓｔ１）からＳＡＴ（ＳＡＴ演算値ＳＡＴ１）を演算できることを説明する。
【００３０】
車両の運動方程式は、ａ１１，ａ１２，ａ２２，ｂ１１，ｂ２１を数５の係数として、下記数４で表される。
【００３１】
【数４】
【００３２】
【数５】
ただし、ｍは車両質量、Ｉは車両慣性モーメント、ｌｆは車両重心点と前軸間の距離 、ｌｒは車両重心点と後軸間の距離、Ｋｆは前輪タイヤのコーナリングパワー、Ｋｒ は後輪タイヤのコーナリングパワー、Ｖは車速、Ｎはオーバーロール操舵比、δｆは 実舵角（δｆ＝θ／Ｎ）、βは車両重心点の横すべり角、γはヨーレートである。
【００３３】
上記数４及び数５より、舵角θとＳＡＴの関係は下記数７のように求められる。
【００３４】
また、ＳＡＴの方程式は下記数６で表される。
【００３５】
【数６】
ただし、εをトレールとして、係数ｃ１１＝−２εＫｆ、ｃ１２＝−２εＫｆｌｆ ／Ｖ、ｄ１１＝２εＫｆである。
（数７）
ＳＡＴ＝Ｇ（ｓ）×θ
上記数７より、舵角θと車両モデルＧ（ｓ）よりＳＡＴを求めることができる。なお、車両モデルＧ（ｓ）は車速の関数であり、数４及び数５より計算することができるが、実験によって車両毎の特性値を測定してから、車両運動モデルを用いてシミュレーションによって求めても良い。また、数６から、車両逆モデルＧ−１（ｓ）に基づいてＳＡＴより舵角θを求めることができる。車両逆モデルＧ−１（ｓ）は、車両モデルＧ（ｓ）と同様に測定で求めても良い。
【００３６】
このような構成において、舵角推定部１００は、入力される前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒに基づいて前記数１を演算し、推定舵角θｅｓｔ１を出力する。この演算はルックアップテーブルを用いても良い。推定舵角θｅｓｔ１は車両モデル１１１及び切替部１１５に入力され、車両モデル１１１は推定舵角θｅｓｔ１に基づいてＳＡＴを演算する。車両モデル１１１で演算されたＳＡＴ演算値ＳＡＴ１は減算部１１２に入力され、ＳＡＴ検出値ＳＡＴ２との差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜を絶対値化部１１３で求める。比較判定部１１４には閾値として設定値ΔＳＡＴｔｈが予め入力されており、比較判定部１１４は絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行っており、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷ１を出力し、切替部１１５をオンする。これにより、舵角推定部１００で推定された推定舵角θｅｓｔ１が推定舵角θｅｓｔ２として出力される。即ち、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈを超えたときはステアリング特性が変化したとして、推定舵角θｅｓｔ１が信用できないと判断し、推定舵角θｅｓｔ１を舵角として出力せず、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつその状態が所定時間経過したときは、推定舵角θｅｓｔ１が信用できると判断し、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として出力する。
【００３７】
ここで、２車輪の車輪速ωｆｌ、ωｆｒよりＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を演算するＳＡＴ１算出部１４０の構成例を、図５に示して説明する。
【００３８】
ＳＡＴ１算出部１４０は、前輪の車輪回転速度センサから入力される車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒに基づいてＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉを推定するＳＡＴ初期推定部１４３と、ＳＡＴ初期推定部１４３で推定したＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉのノイズを除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４４と、入力される車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒを加算する加算部１４１と、車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒの加算値の１／２を算出して車速相当値Ｖｓ’を算出する平均値算出部１４２と、平均値算出部１４２で算出された車速相当値Ｖｓ’に基づいてローパスフィルタ１４４から出力されるノイズ除去されたＳＡＴ初期推定値ＳＡＴ’の位相補正を行ってＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を出力する位相補補正部１４５とで構成されている。
【００３９】
ＳＡＴ初期推定部１４３は入力される車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒに基づいて下記数８の演算を行って、車速に応じた左右の車輪回転速度差Δωを算出する。
（数８）
Δω＝（ωｆｌ−ωｆｒ）／{（ωｆｌ＋ωｆｒ）／２}
ＳＡＴ初期推定部１４３は左右の車輪回転速度差Δωを基に、図６に示すようなＳＡＴ初期推定値算出マップを参照してＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉを算出する。ＳＡＴ初期推定値算出マップは、図６に示すように左右車輪回転速度差Δωがゼロの状態、つまり直進走行状態ではＳＡＴ初期推定値ＳＡＴｉが“０”であり、左右車輪回転速度差Δωが正負各方向に大きくなるに従って増加すると共に、その増加率が小さくなるような特性に設定されている。
【００４０】
本発明は、ステアリング機構で検出したＳＡＴ検出値ＳＡＴ２と上述のように車輪の回転速度から算出したＳＡＴ演算値ＳＡＴ１とを比較して、４車輪だけでなく、２車輪の回転速度のみからでもステアリング特性の変化を検知し、誤推定がなく、精度良く舵角若しくは絶対舵角を推定する。
【００４１】
前輪車輪速しかとれない車種を例（第２実施形態）として、図７に舵角推定装置の構成例を示して説明する。
【００４２】
ステアリング機構において、ＳＡＴ１算出部１４０で上述のように車輪の回転速度ωｆｌ、ωｆｒから図６の関係を基にＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を算出する。ＳＡＴ演算値ＳＡＴ１は推定舵角出力部１５０内の車両逆モデル１５１及び減算部１５２に入力され、車両逆モデル１５１が算出した推定舵角θｅｓｔ１は切替部１５５に入力される。推定舵角出力部１５０内の減算部１５２では、算出したＳＡＴ演算値ＳＡＴ１と測定部で検出（推定）したＳＡＴ検出値ＳＡＴ２との差を求め、その差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜（＝｜ＳＡＴ１−ＳＡＴ２｜）を絶対値化部１５３で求め、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜を比較判定部１５４で予め設定されている閾値ΔＳＡＴｔｈと比較し、その比較結果及び時間に従って切替部１５５をオンオフする切替信号ＳＷ０を出力する。即ち、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が閾値ΔＳＡＴｔｈを超えたときはステアリング特性が変わったとし、舵角が誤推定され、推定舵角θｅｓｔ１が信用できないと判断し、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として出力しないように切替部１５５をオフする。また、その差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が閾値ΔＳＡＴｔｈ以下で且つ一定時間継続したときには、推定舵角θｅｓｔ１が信用できると判断して切替部１５５をオンし、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として出力する。
【００４３】
なお、この実施形態では、車輪速からＳＡＴ演算値ＳＡＴ１を演算する例を説明したが、本発明は、車輪速からＳＡＴを推定するのではなく、車輪速から操舵トルクを推定し、この推定操舵トルクと実操舵トルク（トルクセンサの検出値）とを比較することによって、推定舵角を出力するようにしても良い。つまり、ＳＡＴに代えて、操舵トルクに基づいて舵角の出力を制御しても良い。
【００４４】
図８は車輪速から操舵トルクを推定する装置例を示しており、車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒよりＳＡＴ推定部１６１で上述のようなＳＡＴの推定（検出）を行い、推定されたＳＡＴｅをゲイン部１６２でゲインＫ倍することにより推定操舵電流指令値Ｉｒｅｆ、つまり推定操舵トルクを得ることができる。実操舵トルクはトルクセンサより検出される。
【００４５】
上記第１及び第２実施形態ではＳＡＴの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力しているが、舵角θの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力するようにしても良い。
【００４６】
図９はかかる第３実施形態を図４に対応させて示しており、ＳＡＴ検出値ＳＡＴ２を数６で示される車両逆モデル（Ｇ−１（ｓ））１１１Ａを介して演算舵角θ２を求め、減算部１１２で推定舵角θｅｓｔ１から減算し、その差Δθの絶対値｜Δθ｜を絶対値化部１１３で求める。差Δθの絶対値｜Δθ｜は比較判定部１１４に入力され、比較判定部１１４は、閾値として予め入力されている設定値Δθｔｈと比較する。そして、差Δθの絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷ２を出力し、切替部１１５をオンする。差Δθの絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈよりも大きい場合には推定舵角θｅｓｔ２を出力しない。
次に、本発明に係る車両用舵角推定装置の第４実施形態を図１０に示して、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒしか利用できない場合について説明する。図４の第１実施形態と同一部材には同一符号を付している。
【００４７】
第４実施形態の車両用舵角推定装置は、前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒに基づいて推定舵角θｅｓｔ１を推定する舵角推定部１００と、推定舵角θｅｓｔ１及びＳＡＴ検出値ＳＡＴ２に基づいて推定舵角θｅｓｔ２を出力すると共に、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜を出力する推定舵角出力部１１０と、推定舵角θｅｓｔ１及びθｅｓｔ２、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜及び相対舵角θｍに基づいて絶対舵角θａを演算して出力する絶対舵角推定部１２０とで構成されている。相対舵角θｍは、モータ回転角度センサ等からのモータ回転角を操舵系の減速比で除算した相対舵角である。
【００４８】
絶対舵角推定部１２０は図１１に示すような構成となっており、相対舵角θｍを入力して初期値を記憶する初期値記憶部１２１と、相対舵角θｍと初期値記憶部１２１の出力θｍ０との差の舵角変化量θｄ１を求める減算部１２２と、推定舵角θｅｓｔ２と舵角変化量θｄ１とを加算して絶対舵角θｄ２を出力する加算部１２２と、推定舵角θｅｓｔ１より絶対舵角θｄ２を減算する減算部１２４と、減算部１２４で求められた舵角変化量θｄ３を入力して最大値を制限するリミッタ１２５と、固定値０を設定する設定部１２６と、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜と予め設定されている閾値ΔＳＡＴｔｈ１とを比較すると共に、所定時間の経過を計測して切替信号ＳＷａを出力する比較判定部１２９と、設定部１２６からの固定値０をａ接点に、リミッタ１２５からの舵角変化量θｄ４をｂ接点にそれぞれ入力され、切替信号ＳＷａによって接点ａ，ｂを切替えられる切替部１２７と、切替部１２７の出力及び絶対舵角θｄ２を加算することにより補正して絶対舵角θａを出力する加算部１２８とで構成されている。
【００４９】
初期値記憶部１２１、減算部１２２及び１２４、加算部１２３で絶対舵角算出部を構成し、比較判定部１２９、切替部１２７、リミッタ１２５、加算部１２８で補正出力部を構成している。
【００５０】
このような構成において、舵角推定部１００からの推定舵角θｅｓｔ１は車両モデル１１１及び切替部１１５に入力されると共に、絶対舵角推定部１２０に入力される。また、絶対値化部１１３で求められた差ΔＳＡＴの絶対値｜ΔＳＡＴ｜は比較判定部１１４に入力されると共に、絶対舵角推定部１２０に入力される。比較判定部１１４の動作は上記第１実施形態と同様であり、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときのみ切替信号ＳＷ３を出力し、切替部１１５をオンして推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０に入力する。差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈを超えたときはステアリング特性が変化したとして、舵角が誤推定され、推定舵角が信用できないとして切替信号ＳＷ３を出力せず、切替部１１５をオフして推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０に入力しない。
【００５１】
絶対舵角推定部１２０では、相対舵角θｍ及び初期値記憶部１２１に記憶された初期値θｍ０の減算結果である舵角変化量θｄ１と、切替部１１５からの推定舵角θｅｓｔ２とを加算部１２３で加算し、その加算結果である絶対舵角θｄ２を減算部１２４に減算入力すると共に、加算部１２８に入力する。減算部１２４で求められた推定舵角θｅｓｔ１と絶対舵角θｄ２との差である舵角変化量θｄ３はリミッタ１２５に入力され、リミッタ１２５で制限された舵角変化量θｄ４が切替部１２７の接点ｂに入力される。
【００５２】
一方、比較判定部１２９には閾値として設定値ΔＳＡＴｔｈ１が予め入力されており、比較判定部１２９は差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行っており、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷａを出力し、切替部１２７の接点を“ｂ”とする。これにより、リミッタ１２５からの舵角変化量θｄ４が絶対舵角θｄ２に加算され、絶対舵角θｄ２が補正され、この補正されたより精度の高い舵角が絶対舵角θａとして出力される。差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜が設定値ΔＳＡＴｔｈ１を超えているときは切替部１２７の接点は“ａ”になっており、設定部１２６からの固定値“０”が加算部１２８に入力され、絶対舵角θｄ２の補正を行わないようになっている。
【００５３】
上記第４実施形態ではＳＡＴの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２の出力と絶対舵角の補正をしているが、舵角θの比較に基づいて推定舵角θｅｓｔ２の出力と絶対舵角の補正をするようにしても良い。
【００５４】
図１２はかかる第５実施形態を図１０に対応させて示しており、ＳＡＴ検出値ＳＡＴ２を数７で示される車両逆モデル（Ｇ−１（ｓ））１１１Ａを介して演算舵角θ２を求め、減算部１１２で推定舵角θｅｓｔ１から減算し、その差Δθの絶対値｜Δθ｜を絶対値化部１１３で求める。差Δθの絶対値｜Δθ｜は比較判定部１１４に入力され、比較判定部１１４は、閾値として予め入力されている設定値Δθｔｈと比較する。そして、差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷ４を出力し、切替部１１５をオンする。差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈよりも大きい場合には、切替信号ＳＷ４を出力せず推定舵角θｅｓｔ２を出力しない。
【００５５】
本第５実施形態における絶対舵角推定部１２０Ａは第４実施形態における絶対舵角推定部１２０とほぼ同様な構成であるが、図１３に示すように比較判定部１２９Ａは差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行っており、差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときに切替信号ＳＷｂを出力し、切替部１２７の接点を“ｂ”とする。これにより、リミッタ１２５からの舵角変化量θｄ４が絶対舵角θｄ２に加算され、絶対舵角θｄ２が補正され、この補正されたより精度の高い舵角が絶対舵角θａとして出力される。差の絶対値｜Δθ｜が設定値Δθｔｈ１を超えているときは切替部１２７の接点は“ａ”になっており、設定部１２６からの固定値“０”が加算部１２８に入力され、絶対舵角θｄ２の補正を行わないようになっている。
次に、第６実施形態の車両用舵角推定装置を、図１０に対応させた図１４に示して説明する。第６実施形態の推定舵角出力部１１０Aは、相対舵角θｍに対するＳＡＴ検出値ＳＡＴ２の変化率の絶対値｜ΔＳＡＴ２／Δθｍ｜を求める変化率算出部１１６と、変化率絶対値｜ΔＳＡＴ１／Δθｍ｜から車速によって設定された所定値Ｓ（Ｖｓｐｄ）を減算して変化率差ΔＳを求める減算部１１２と、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜を出力する絶対値化部１１３と、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜を閾値として設定された所定値ΔＳｔｈと比較すると共に、所定時間の経過を計測して切替信号ＳＷ５を出力する比較判定部１１７と、比較判定部１１７からの切替信号ＳＷ５でオンオフする切替部１１５とで構成されている。
【００５６】
第６実施形態の絶対舵角推定部１２０Ｂは図１１に示す絶対舵角推定部１２０Ａに対応しており、差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜の代わりに変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が入力されている。つまり、図１１に示す差の絶対値｜ΔＳＡＴ｜の代わりに変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が比較判定部１２９に入力され、比較判定部１２９は変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したか否かの判定を行い、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときに、切替信号ＳＷ５を出力して切替部１２７の接点を“ｂ”として絶対舵角θｄ２を補正する。
【００５７】
このような構成において、舵角推定部１００からの推定舵角θｅｓｔ１は絶対舵角推定部１２０Ｂ及び切替部１１５に入力され、変化率算出部１１６はＳＡＴ検出値ＳＡＴ２及び相対舵角θｍに基づいて相対舵角θｍに対するＳＡＴ検出値ＳＡＴ２の変化率の絶対値｜ΔＳＡＴ２／Δθｍ｜を求める。変化率算出部１１６で算出された変化率絶対値｜ΔＳＡＴ１／Δθｍ｜は減算部１１２に入力され、減算部１１２において、車速によって設定された所定値Ｓ（Ｖｓｐｄ）との差である変化率差ΔＳが求められる。変化率差ΔＳは絶対値化部１１３で変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜とされ、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜は比較判定部１１７に入力されると共に、絶対舵角推定部１２０Ｂに入力される。比較判定部１１７の動作は上記各実施形態と同様であり、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ以下となり、かつ所定時間が経過したときのみ切替信号ＳＷ５を出力し、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０Ｂに入力する。変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈを超えたときはステアリング特性が変化したとして、舵角が誤推定され、推定舵角が信用できないと判断して切替信号ＳＷ５を出力せず、推定舵角θｅｓｔ１を推定舵角θｅｓｔ２として絶対舵角推定部１２０Ｂに入力しない。
【００５８】
絶対舵角推定部１２０Ｂは第４実施形態における絶対舵角推定部１２０Ａと同様な動作を行い、変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１以下となり、かつ所定時間が経過したときのみ補正を行って絶対舵角θｂを出力する。変化率差ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が設定値ΔＳｔｈ１を超えているときは固定値“０”を付加し、補正を行わないで絶対舵角θｂを出力する。
【００５９】
なお、上述の第１実施形態〜第６実施形態ではいずれも前輪車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒしか利用できない例を挙げて説明したが、後輪車輪回転速度ωｒｌ及びωｒｒしか利用できない車種に応用でき、この場合には前記数２に基づいて舵角を推定する。また、４輪車輪回転速度の場合にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】車輪速差を説明するための模式図である。
【図２】車輪速差を説明するための模式図である。
【図３】路面からステアリングまでに発生するトルクの様子を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図５】ＳＡＴ検出値を算出する構成例を示すブロック図である。
【図６】ＳＡＴの初期推定値算出マップの一例を示す特性線図である。
【図７】本発明の第２実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図８】車輪速より操舵トルク（操舵電流指令値）を算出する装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の絶対舵角推定部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の絶対舵角推定部の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第６実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１５】従来のステアリング装置の構成例を示す図である。
【図１６】ステアリング機構の要部の一例を示す図である。
【図１７】従来のステアリング装置のコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ハンドル
２ コラム軸
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
３２ 操舵補助指令値演算部
３７ モータ駆動回路
１００ 舵角推定部
１１０、１１０Ａ 推定舵角出力部
１１１ 車両モデル
１１１Ａ，１５１ 車両逆モデル
１１３，１５３ 絶対値化部
１１４、１１７、１２９、１２９Ａ，１５４ 比較判定部
１１５、１２７、１５５ 切替部
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ 絶対舵角推定部
１２１ 初期値記憶部
１４０ ＳＡＴ１算出部
１４２ 平均値算出部
１４３ ＳＡＴ初期推定部
１４５ 位相補正部
１５０ 推定舵角出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度に基づいて車輪からハンドルに作用する物理量を演算して出力する物理量演算部と、前記物理量及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて推定舵角２を出力する推定舵角出力部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項２】
前記物理量がハンドル舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部が、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項３】
前記物理量が路面から前記車輪に作用するＳＡＴに相当するＳＡＴ演算値であって、前記ＳＡＴ演算値に基づいて推定舵角１を求める舵角演算手段と、前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項４】
前記物理量が舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項５】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項６】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項７】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１又は４に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項８】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１又は４に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項９】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサとを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求め、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を求め、前記ＳＡＴ差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記ＳＡＴ差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項１０】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサとを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求め、前記演算舵角３及び前記推定舵角１の差の絶対値を求め、前記舵角差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記舵角差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項１１】
前記絶対舵角推定部が、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ差の絶対値若しくは舵角差の絶対値が前記所定値１以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成されている請求項９又は１０に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１２】
前記推定舵角出力部が、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項９又は１１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１３】
前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値３と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１０又は１１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１４】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項９、１１又は１２のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１５】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項９、１１又は１２のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１６】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３以下であり、かつ所定時間３以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１０、１１又は１３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１７】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１０、１１又は１３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１８】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサとを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を演算して出力する舵角推定部と、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角を求め、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の相対舵角に対する変化率と所定値１との差である変化率差絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記変化率差絶対値、相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項１９】
前記絶対舵角推定部が、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ変化率差絶対値を所定値２と比較し、前記変化率差絶対値が前記所定値２以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した前記絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成されている請求項１８に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２０】
前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ変化率の絶対値を前記所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１８又は１９に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２１】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１８乃至２０のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２２】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１８乃至２０のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載の車両用舵角推定装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度に基づいて車輪からハンドルに作用する物理量を演算して出力する物理量演算部と、前記物理量及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて推定舵角２を出力する推定舵角出力部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項２】
前記物理量がハンドル舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部が、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項３】
前記物理量が路面から前記車輪に作用するＳＡＴに相当するＳＡＴ演算値であって、前記ＳＡＴ演算値に基づいて推定舵角１を求める舵角演算手段と、前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ演算値及び前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項４】
前記物理量が舵角に相当する推定舵角１であって、前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項５】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項６】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項７】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１又は４に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項８】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１又は４に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項９】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサとを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求め、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を求め、前記ＳＡＴ差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記ＳＡＴ差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項１０】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサとを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を推定して出力する舵角推定部と、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求め、前記演算舵角３及び前記推定舵角１の差の絶対値を求め、前記舵角差の絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記舵角差の絶対値、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項１１】
前記絶対舵角推定部が、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ差の絶対値若しくは舵角差の絶対値が前記所定値１以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成されている請求項９又は１０に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１２】
前記推定舵角出力部が、前記推定舵角１に基づいてＳＡＴ演算値を求めるＳＡＴ演算手段と、前記ＳＡＴ演算値及びＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の差の絶対値を所定値２と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項９又は１１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１３】
前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値に基づいて演算舵角３を求める舵角演算手段と、前記推定舵角１及び前記演算舵角３の差の絶対値を所定値３と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１０又は１１に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１４】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項９、１１又は１２のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１５】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ差の絶対値が前記所定値２よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項９、１１又は１２のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１６】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３以下であり、かつ所定時間３以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１０、１１又は１３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１７】
前記比較判定手段が、前記舵角差の絶対値が前記所定値３よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１０、１１又は１３のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項１８】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータのモータ回転角を検出するモータ回転角センサと、車両の左右車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサとを備える車両用舵角推定装置において、前記車輪回転速度センサで検出した車輪回転速度から推定舵角１を演算して出力する舵角推定部と、前記モータ回転角を前記操舵系の減速比で除算した相対舵角を求め、ＳＡＴ検出値若しくはＳＡＴ推定値の相対舵角に対する変化率と所定値１との差である変化率差絶対値により推定舵角２を出力する推定舵角出力部と、前記推定舵角１及び２、前記変化率差絶対値、相対舵角により絶対舵角１を出力する絶対舵角推定部とを具備したことを特徴とする車両用舵角推定装置。
【請求項１９】
前記絶対舵角推定部が、前記推定舵角２及び前記相対舵角に基づいて絶対舵角２を算出する絶対舵角算出部と、前記ＳＡＴ変化率差絶対値を所定値２と比較し、前記変化率差絶対値が前記所定値２以下で所定時間１を経過したときに、前記絶対舵角２を補正した前記絶対舵角１を出力する補正出力部とで構成されている請求項１８に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２０】
前記推定舵角出力部が、前記ＳＡＴ変化率の絶対値を前記所定値１と比較する比較判定手段と、前記比較判定手段の結果に基づいて、前記推定舵角１の前記推定舵角２としての出力をオンオフする切替手段とで構成されている請求項１８又は１９に記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２１】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１以下であり、かつ所定時間２以上継続した場合に、前記切替手段を介して前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力するようになっている請求項１８乃至２０のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２２】
前記比較判定手段が、前記ＳＡＴ変化率差の絶対値が前記所定値１よりも大きい場合には、前記推定舵角１を前記推定舵角２として出力しないようになっている請求項１８乃至２０のいずれかに記載の車両用舵角推定装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載の車両用舵角推定装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−６２０３６（Ｐ２００９−６２０３６Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９９２９６（Ｐ２００８−１９９２９６）
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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