JP2000264237A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents
車両の操舵制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両が旋回限界に接近したことをドライバー
に確実に報知できるようにして車両挙動の安定を図る。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置のモータ２
７を制御する制御手段Ｕの旋回限界判定手段Ｍ４に、路
面状態検出手段Ｍ３で推定した路面摩擦係数μと、操舵
角検出手段Ｓ2 で検出した操舵角θS とが入力される。
旋回限界判定手段Ｍ４は、操舵角θS の増加により車両
が旋回限界に接近すると、補正係数Ｋ1 を増加させるこ
とにより目標電流設定手段Ｍ１で算出した目標電流ＩMS
を増加方向に補正する。その結果、電動パワーステアリ
ング装置Ｓのモータ２７が発生する操舵補助トルクが増
加し、ドライバーがステアリングホイール２１から受け
る操舵反力が減少するため、ドライバーは車両が旋回限
界に達してタイヤがスリップしたときと同じ感覚を受
け、車両が実際に旋回限界に達する前に旋回限界に接近
したことを予知することができる。
に確実に報知できるようにして車両挙動の安定を図る。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置のモータ２
７を制御する制御手段Ｕの旋回限界判定手段Ｍ４に、路
面状態検出手段Ｍ３で推定した路面摩擦係数μと、操舵
角検出手段Ｓ2 で検出した操舵角θS とが入力される。
旋回限界判定手段Ｍ４は、操舵角θS の増加により車両
が旋回限界に接近すると、補正係数Ｋ1 を増加させるこ
とにより目標電流設定手段Ｍ１で算出した目標電流ＩMS
を増加方向に補正する。その結果、電動パワーステアリ
ング装置Ｓのモータ２７が発生する操舵補助トルクが増
加し、ドライバーがステアリングホイール２１から受け
る操舵反力が減少するため、ドライバーは車両が旋回限
界に達してタイヤがスリップしたときと同じ感覚を受
け、車両が実際に旋回限界に達する前に旋回限界に接近
したことを予知することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、操舵系に操舵補助
トルクを付加するモータを有する電動パワーステアリン
グ装置と、少なくとも操舵トルク検出手段で検出した操
舵トルクに基づいてモータを駆動する制御手段とを備え
た車両の操舵制御装置に関する。
トルクを付加するモータを有する電動パワーステアリン
グ装置と、少なくとも操舵トルク検出手段で検出した操
舵トルクに基づいてモータを駆動する制御手段とを備え
た車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドライバーがステアリングホイールに入
力する操舵トルクを操舵輪に伝達して該操舵輪を転舵す
る操舵系にモータを介在させ、このモータに操舵補助ト
ルクを発生させてドライバーのステアリング操作をアシ
ストする電動パワーステアリング装置は周知である。ま
たドライバーがステアリングホイールを操作する角度
（即ち操舵角）に対する操舵輪の転舵角の比である舵角
比を変更可能とした可変舵角比操舵装置が、特開平７−
２５７４０６号公報により公知である。
力する操舵トルクを操舵輪に伝達して該操舵輪を転舵す
る操舵系にモータを介在させ、このモータに操舵補助ト
ルクを発生させてドライバーのステアリング操作をアシ
ストする電動パワーステアリング装置は周知である。ま
たドライバーがステアリングホイールを操作する角度
（即ち操舵角）に対する操舵輪の転舵角の比である舵角
比を変更可能とした可変舵角比操舵装置が、特開平７−
２５７４０６号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両が高速
で旋回する際に操舵角が過大になるとタイヤのグリップ
力が限界を越え、スリップが発生して車両挙動が不安定
になる可能性がある。タイヤのグリップ力が失われると
ドライバーがステアリングホイールから受ける操舵反力
が減少するため、その感覚に基づいてドライバーは車両
が旋回限界に達したことを認識し、テアリングホイール
を戻したり車両を減速したりして車両挙動の安定を確保
することができる。
で旋回する際に操舵角が過大になるとタイヤのグリップ
力が限界を越え、スリップが発生して車両挙動が不安定
になる可能性がある。タイヤのグリップ力が失われると
ドライバーがステアリングホイールから受ける操舵反力
が減少するため、その感覚に基づいてドライバーは車両
が旋回限界に達したことを認識し、テアリングホイール
を戻したり車両を減速したりして車両挙動の安定を確保
することができる。
【０００４】しかしながら、タイヤのグリップ力が限界
を越えてスリップが発生する前に、車両が旋回限界に接
近したことをドライバーが予め認識することができれ
ば、ステアリングホイールの戻し操作や車両の減速操作
を一層的確に行って車両挙動の乱れを未然に回避するこ
とができる。
を越えてスリップが発生する前に、車両が旋回限界に接
近したことをドライバーが予め認識することができれ
ば、ステアリングホイールの戻し操作や車両の減速操作
を一層的確に行って車両挙動の乱れを未然に回避するこ
とができる。
【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、車両が旋回限界に接近したことをドライバーに確実
に報知できるようにして車両挙動の安定を図ることを目
的とする。
で、車両が旋回限界に接近したことをドライバーに確実
に報知できるようにして車両挙動の安定を図ることを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、操舵系に操舵
補助トルクを付加するモータを有する電動パワーステア
リング装置と、少なくとも操舵トルク検出手段で検出し
た操舵トルクに基づいてモータを駆動する制御手段とを
備えた車両の操舵制御装置において、車両が旋回限界に
接近したことを判定する旋回限界判定手段を備えてな
り、前記制御手段は、車両が旋回限界に接近したときに
操舵補助トルクが増加するようにモータを駆動すること
を特徴とする車両の操舵制御装置が提案される。
に、請求項１に記載された発明によれば、操舵系に操舵
補助トルクを付加するモータを有する電動パワーステア
リング装置と、少なくとも操舵トルク検出手段で検出し
た操舵トルクに基づいてモータを駆動する制御手段とを
備えた車両の操舵制御装置において、車両が旋回限界に
接近したことを判定する旋回限界判定手段を備えてな
り、前記制御手段は、車両が旋回限界に接近したときに
操舵補助トルクが増加するようにモータを駆動すること
を特徴とする車両の操舵制御装置が提案される。
【０００７】上記構成によれば、車両が旋回限界に接近
すると電動パワーステアリング装置が発生する操舵補助
トルクが増加するように制御されるため、ドライバーが
受ける操舵反力が低下する。その結果、ドライバーは車
両が旋回限界に達してタイヤがスリップしたときと同じ
感覚を受け、車両が実際に旋回限界に達する前に旋回限
界に接近したことを予知することができる。これによ
り、ドライバーの自発的なステアリング戻し操作や減速
操作を促して車両挙動の安定を確保することができる。
すると電動パワーステアリング装置が発生する操舵補助
トルクが増加するように制御されるため、ドライバーが
受ける操舵反力が低下する。その結果、ドライバーは車
両が旋回限界に達してタイヤがスリップしたときと同じ
感覚を受け、車両が実際に旋回限界に達する前に旋回限
界に接近したことを予知することができる。これによ
り、ドライバーの自発的なステアリング戻し操作や減速
操作を促して車両挙動の安定を確保することができる。
【０００８】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、ステアリングホイールに入力
される操舵角に対する操舵輪の転舵角の比を変更可能な
舵角比可変機構を備えてなり、前記制御手段は、車両が
旋回限界に接近したときに前記舵角比可変機構により前
記比を減少させることを特徴とする車両の操舵制御装置
が提案される。
請求項１の構成に加えて、ステアリングホイールに入力
される操舵角に対する操舵輪の転舵角の比を変更可能な
舵角比可変機構を備えてなり、前記制御手段は、車両が
旋回限界に接近したときに前記舵角比可変機構により前
記比を減少させることを特徴とする車両の操舵制御装置
が提案される。
【０００９】上記構成によれば、車両が旋回限界に接近
するとステアリングホイールに入力される操舵角に対す
る操舵輪の転舵角の比が減少するので、操舵反力の減少
によりステアリングホイールが操舵角を増加させる方向
に操作されても操舵輪の転舵角が急激に増加するのを抑
制し、車両が旋回限界に達するのを防止することができ
る。
するとステアリングホイールに入力される操舵角に対す
る操舵輪の転舵角の比が減少するので、操舵反力の減少
によりステアリングホイールが操舵角を増加させる方向
に操作されても操舵輪の転舵角が急激に増加するのを抑
制し、車両が旋回限界に達するのを防止することができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】図１〜図１２は本発明の一実施例を示すも
ので、図１は電動パワーステアリング装置を備えた操舵
系の説明図、図２は舵角比可変機構の縦断面図、図３は
電動パワーステアリング装置の制御手段の回路構成を示
すブロック図、図４は操舵トルクから目標電流を検索す
るマップを示す図、図５は路面摩擦係数とコーナリング
パワーとの関係を示すグラフ、図６は内部モデルの設定
に係わるフロー図、図７は操舵角と車両状態量との関係
を示すグラフ、図８はΔＦｒｃ／ΔＦｒｍから路面摩擦
係数を検索するマップを示す図、図９は旋回限界判定手
段の回路構成を示すブロック図、図１０は路面摩擦係数
から限界操舵角を検索するマップを示す図、図１１は制
御開始前後の補正係数の変化を示すグラフ、図１２は制
御開始前後の操舵角と転舵角との関係を示すグラフであ
る。
ので、図１は電動パワーステアリング装置を備えた操舵
系の説明図、図２は舵角比可変機構の縦断面図、図３は
電動パワーステアリング装置の制御手段の回路構成を示
すブロック図、図４は操舵トルクから目標電流を検索す
るマップを示す図、図５は路面摩擦係数とコーナリング
パワーとの関係を示すグラフ、図６は内部モデルの設定
に係わるフロー図、図７は操舵角と車両状態量との関係
を示すグラフ、図８はΔＦｒｃ／ΔＦｒｍから路面摩擦
係数を検索するマップを示す図、図９は旋回限界判定手
段の回路構成を示すブロック図、図１０は路面摩擦係数
から限界操舵角を検索するマップを示す図、図１１は制
御開始前後の補正係数の変化を示すグラフ、図１２は制
御開始前後の操舵角と転舵角との関係を示すグラフであ
る。
【００１２】図１は車両の操舵系を示すもので、ドライ
バーによってステアリングホイール２１に入力された操
舵トルクは、ステアリングシャフト２２、連結軸２３、
舵角比可変機構３２およびピニオン２４を介してラック
軸２５に伝達され、更にラック軸２５の往復動は左右の
タイロッド２６，２６を介して操舵輪である左右の前輪
ＷFL，ＷFRに伝達されて該前輪ＷFL，ＷFRを転舵する。
操舵系に設けられた電動パワーステアリング装置Ｓは、
モータ２７の出力軸に設けた駆動ギヤ２８と、この駆動
ギヤ２８に噛み合う従動ギヤ２９と、この従動ギヤ２９
と一体のスクリューシャフト３０と、このスクリューシ
ャフト３０に噛み合うとともに前記ラック軸２５に連結
されたナット３１とを備える。
バーによってステアリングホイール２１に入力された操
舵トルクは、ステアリングシャフト２２、連結軸２３、
舵角比可変機構３２およびピニオン２４を介してラック
軸２５に伝達され、更にラック軸２５の往復動は左右の
タイロッド２６，２６を介して操舵輪である左右の前輪
ＷFL，ＷFRに伝達されて該前輪ＷFL，ＷFRを転舵する。
操舵系に設けられた電動パワーステアリング装置Ｓは、
モータ２７の出力軸に設けた駆動ギヤ２８と、この駆動
ギヤ２８に噛み合う従動ギヤ２９と、この従動ギヤ２９
と一体のスクリューシャフト３０と、このスクリューシ
ャフト３０に噛み合うとともに前記ラック軸２５に連結
されたナット３１とを備える。
【００１３】舵角比可変機構３２は、ステアリングホイ
ール２１に入力される操舵角θS の増分ΔθS に対する
前輪ＷFL，ＷFRの転舵角δの増分Δδの比Δδ／ΔθS
を変更するためのもので、既に公知の任意の構造のもの
を適用することが可能であるが、その一例を図２に基づ
いて説明する。
ール２１に入力される操舵角θS の増分ΔθS に対する
前輪ＷFL，ＷFRの転舵角δの増分Δδの比Δδ／ΔθS
を変更するためのもので、既に公知の任意の構造のもの
を適用することが可能であるが、その一例を図２に基づ
いて説明する。
【００１４】ステアリングホイール２１に接続されて該
ステアリングホイール２１と同速度で回転する入力軸４
１が、支持部材４２にボールベアリング４３を介して回
転自在に支持される。ボールベアリング４３を支持する
支持部材４４から延びる一対の支持ピン４５，４６が支
持部材４２に摺動自在に支持されており、一方の支持ピ
ン４５が図示せぬモータにラック・ピニオン機構４７を
介して接続される。従って、入力軸４１、支持部材４２
およびボールベアリング４３は支持ピン４５，４６の軸
方向に一体で移動可能である。
ステアリングホイール２１と同速度で回転する入力軸４
１が、支持部材４２にボールベアリング４３を介して回
転自在に支持される。ボールベアリング４３を支持する
支持部材４４から延びる一対の支持ピン４５，４６が支
持部材４２に摺動自在に支持されており、一方の支持ピ
ン４５が図示せぬモータにラック・ピニオン機構４７を
介して接続される。従って、入力軸４１、支持部材４２
およびボールベアリング４３は支持ピン４５，４６の軸
方向に一体で移動可能である。
【００１５】入力軸４１の下端に一体に形成されたカッ
プリング４８の内部に支持されたスライダ４９は、カッ
プリング４８に対して支持ピン４５，４６の長手方向
（図中左右方向）にスライド自在である。ラック軸２５
に噛み合うピニオン２４は２個のボールベアリング５
０，５１を介して支持部材４２に支持されており、ピニ
オン２４の上面に突出する偏心ピン５２がスライダ４９
に形成したピン穴４９1 に嵌合する。
プリング４８の内部に支持されたスライダ４９は、カッ
プリング４８に対して支持ピン４５，４６の長手方向
（図中左右方向）にスライド自在である。ラック軸２５
に噛み合うピニオン２４は２個のボールベアリング５
０，５１を介して支持部材４２に支持されており、ピニ
オン２４の上面に突出する偏心ピン５２がスライダ４９
に形成したピン穴４９1 に嵌合する。
【００１６】従って、入力軸４１が図中左右方向に移動
すると、スライダ４９がカップリング４８に対して左右
にスライドし、入力軸４１の軸線Ｌ1 およびピニオン２
４の軸線Ｌ2 の偏心量ｄが変化する。その結果、入力軸
４１の回転角に対するピニオン２４の回転角の比が変化
するため、ステアリングホイール２１の回転角の増分
（つまり操舵角θS の増分ΔθS ）に対する前輪ＷFL，
ＷFRの転舵角δの増分Δδの比Δδ／ΔθS が変化す
る。
すると、スライダ４９がカップリング４８に対して左右
にスライドし、入力軸４１の軸線Ｌ1 およびピニオン２
４の軸線Ｌ2 の偏心量ｄが変化する。その結果、入力軸
４１の回転角に対するピニオン２４の回転角の比が変化
するため、ステアリングホイール２１の回転角の増分
（つまり操舵角θS の増分ΔθS ）に対する前輪ＷFL，
ＷFRの転舵角δの増分Δδの比Δδ／ΔθS が変化す
る。
【００１７】図１に戻り、本発明の制御手段を構成する
電子制御ユニットＵは、操舵トルク検出手段Ｓ1 で検出
した操舵トルクＴS と、操舵角検出手段Ｓ2 で検出した
操舵角θS と、電流検出手段Ｓ3 で検出したモータ２７
の電流ＩM と、電圧検出手段Ｓ4 で検出したモータ２７
の電圧ＶM と、車速検出手段Ｓ5 で検出した車速Ｖとに
基づいて電動パワーステアリング装置Ｓのモータ２７の
作動を制御する。
電子制御ユニットＵは、操舵トルク検出手段Ｓ1 で検出
した操舵トルクＴS と、操舵角検出手段Ｓ2 で検出した
操舵角θS と、電流検出手段Ｓ3 で検出したモータ２７
の電流ＩM と、電圧検出手段Ｓ4 で検出したモータ２７
の電圧ＶM と、車速検出手段Ｓ5 で検出した車速Ｖとに
基づいて電動パワーステアリング装置Ｓのモータ２７の
作動を制御する。
【００１８】図３に示すように、電動パワーステアリン
グ装置Ｓの電子制御ユニットＵは、目標電流設定手段Ｍ
１と、モータ制御手段Ｍ２と、路面状態検出手段Ｍ３
と、旋回限界判定手段Ｍ４とを備える。
グ装置Ｓの電子制御ユニットＵは、目標電流設定手段Ｍ
１と、モータ制御手段Ｍ２と、路面状態検出手段Ｍ３
と、旋回限界判定手段Ｍ４とを備える。
【００１９】目標電流設定手段Ｍ１は、操舵トルク検出
手段Ｓ1 で検出した操舵トルクＴSおよび車速検出手段
Ｓ5 で検出した車速Ｖに基づいてモータ２７を駆動する
目標電流ＩMSを、図４に示すマップから検索する。すな
わち、目標電流設定手段Ｍ１でマップ検索される目標電
流ＩMSは、操舵トルクＴS の増加に応じて所定の上限値
まで増加した後に前記上限値に保持されるもので、その
増加の程度は車速Ｖが小さいときほど大きくなる。従っ
て、ドライバーがステアリングホイール２１に加える操
舵トルクＴS が大きいほど、またステアリング操作が重
くなる低車速時ほど、電動パワーステアリング装置Ｓに
大きい操舵補助トルクを発生させてドライバーのステア
リング操作をアシストすることができる。
手段Ｓ1 で検出した操舵トルクＴSおよび車速検出手段
Ｓ5 で検出した車速Ｖに基づいてモータ２７を駆動する
目標電流ＩMSを、図４に示すマップから検索する。すな
わち、目標電流設定手段Ｍ１でマップ検索される目標電
流ＩMSは、操舵トルクＴS の増加に応じて所定の上限値
まで増加した後に前記上限値に保持されるもので、その
増加の程度は車速Ｖが小さいときほど大きくなる。従っ
て、ドライバーがステアリングホイール２１に加える操
舵トルクＴS が大きいほど、またステアリング操作が重
くなる低車速時ほど、電動パワーステアリング装置Ｓに
大きい操舵補助トルクを発生させてドライバーのステア
リング操作をアシストすることができる。
【００２０】目標電流設定手段Ｍ１が出力する目標電流
ＩMSは、乗算手段３３において後述する補正係数Ｋ1 を
乗算された後に減算手段３４に入力され、そこで電流検
出手段Ｓ3 で検出したモータ２７の電流ＩM を減算した
偏差Ｋ1 ×ＩMS−ＩM が算出され、その偏差Ｋ1 ×ＩMS
−ＩM がモータ制御手段Ｍ２に入力される。モータ制御
手段Ｍ２は、前記偏差Ｋ1 ×ＩMS−ＩM を０に収束させ
るべく、電動パワーステアリング装置Ｓのモータをフィ
ードバック制御する。
ＩMSは、乗算手段３３において後述する補正係数Ｋ1 を
乗算された後に減算手段３４に入力され、そこで電流検
出手段Ｓ3 で検出したモータ２７の電流ＩM を減算した
偏差Ｋ1 ×ＩMS−ＩM が算出され、その偏差Ｋ1 ×ＩMS
−ＩM がモータ制御手段Ｍ２に入力される。モータ制御
手段Ｍ２は、前記偏差Ｋ1 ×ＩMS−ＩM を０に収束させ
るべく、電動パワーステアリング装置Ｓのモータをフィ
ードバック制御する。
【００２１】路面状態検出手段Ｍ３は、操舵トルク検出
手段Ｓ1 で検出した操舵トルクＴSと、電流検出手段Ｓ
3 で検出したモータ電流ＩM と、電圧検出手段Ｓ4 で検
出したモータ電圧ＶM とに基づいて路面摩擦係数μを推
定する。旋回限界判定手段Ｍ４は、路面状態検出手段Ｍ
３で推定した路面摩擦係数μと、操舵角検出手段Ｓ2で
検出した操舵角θS とに基づいて車両が旋回限界（タイ
ヤのグリップ力が失われる限界）に接近したか否かを判
定し、旋回限界に接近したと判定されると前記補正係数
Ｋ1 の値を１．０から１．５に変更する。その結果、目
標電流設定手段Ｍ１で算出した目標電流ＩMSが補正係数
Ｋ1 によって増加方向に補正されるため、電動パワース
テアリング装置Ｓが発生する操舵補助トルクが増加し、
ドライバーがステアリングホイール２１から受ける操舵
反力が減少する。この操舵反力の減少については、後か
ら詳述する。
手段Ｓ1 で検出した操舵トルクＴSと、電流検出手段Ｓ
3 で検出したモータ電流ＩM と、電圧検出手段Ｓ4 で検
出したモータ電圧ＶM とに基づいて路面摩擦係数μを推
定する。旋回限界判定手段Ｍ４は、路面状態検出手段Ｍ
３で推定した路面摩擦係数μと、操舵角検出手段Ｓ2で
検出した操舵角θS とに基づいて車両が旋回限界（タイ
ヤのグリップ力が失われる限界）に接近したか否かを判
定し、旋回限界に接近したと判定されると前記補正係数
Ｋ1 の値を１．０から１．５に変更する。その結果、目
標電流設定手段Ｍ１で算出した目標電流ＩMSが補正係数
Ｋ1 によって増加方向に補正されるため、電動パワース
テアリング装置Ｓが発生する操舵補助トルクが増加し、
ドライバーがステアリングホイール２１から受ける操舵
反力が減少する。この操舵反力の減少については、後か
ら詳述する。
【００２２】次に、路面状態検出手段Ｍ３による路面摩
擦係数μの推定の具体的手法について説明する。
擦係数μの推定の具体的手法について説明する。
【００２３】先ず、タイヤのコーナリングパワーＣｐ
は、ＦＩＡＬＡの式（第２項まで）から、以下のように
表される。
は、ＦＩＡＬＡの式（第２項まで）から、以下のように
表される。
【００２４】 Ｃｐ＝Ｋｃ（１−０．０１６６Ｋｃ／μＬ） 但し、Ｋｃ；コーナリングスティフネス μ；路面摩擦係数 Ｌ；接地荷重
【００２５】即ち、路面摩擦係数μが低いほどタイヤの
コーナリングパワーＣｐが減少する（図５参照）ので、
ラック・ピンオン式の操舵装置の場合、同一操舵角での
路面から受けるラック軸反力は、路面摩擦係数μの低下
に応じて小さくなる。従って、操舵角およびラック軸反
力を実測し、操舵角に対する実ラック軸反力と、予め内
部モデルとして設定された基準ラック軸反力とを比較す
れば、路面摩擦係数μを推定することができる。
コーナリングパワーＣｐが減少する（図５参照）ので、
ラック・ピンオン式の操舵装置の場合、同一操舵角での
路面から受けるラック軸反力は、路面摩擦係数μの低下
に応じて小さくなる。従って、操舵角およびラック軸反
力を実測し、操舵角に対する実ラック軸反力と、予め内
部モデルとして設定された基準ラック軸反力とを比較す
れば、路面摩擦係数μを推定することができる。
【００２６】実ラック軸反力Ｆｒｃ、即ち路面反力は、
操舵トルクＴS 、電動パワーステアリング装置Ｓのモー
タ電圧ＶM およびモータ電流ＩM から、以下のようにし
て推定することができる。
操舵トルクＴS 、電動パワーステアリング装置Ｓのモー
タ電圧ＶM およびモータ電流ＩM から、以下のようにし
て推定することができる。
【００２７】先ず、電動パワーステアリング装置Ｓにお
けるモータ２７の出力軸トルクＴMは次式で与えられ
る。
けるモータ２７の出力軸トルクＴMは次式で与えられ
る。
【００２８】 ＴM ＝Ｋｔ・ＩM −ＪM ・θM ”−ＣM ・θM ’±Ｔｆ 但し、Ｋｔ；モータトルク定数 ＩM ；モータ電流 ＪM ；モータの回転部分の慣性モーメント θM ’；モータ角速度 θM ”；モータ角加速度 ＣM ；モータ粘性係数 Ｔｆ；フリクショントルク
【００２９】ステアリングシャフト回りの粘性項、慣性
項、フリクション項およびモータ回りのフリクション項
は微小なので省略すると、ラック軸上の力の釣り合い
は、近似的に次式で表わされる。
項、フリクション項およびモータ回りのフリクション項
は微小なので省略すると、ラック軸上の力の釣り合い
は、近似的に次式で表わされる。
【００３０】 ＦR ＝ＦS ＋ＦM ＝ＴS ／ｒｐ＋Ｎ（Ｋｔ・ＩM −ＪM ・θM ”−ＣM ・θM ’） 但し、ＦR ；路面からのラック軸反力 ＦS ；ピンオンからのラック軸力 ＦM ；モータからのラック軸力 ＴS ；操舵トルク ｒｐ；ピニオン半径 Ｎ；モータ出力ギヤ比
【００３１】尚、モータ角速度θM ’は、操舵角検出手
段Ｓ2 で検出した操舵角θS を微分することにより求め
られ、モータ角加速度θM ”は、モータ角速度θM ’を
微分することにより得られる。
段Ｓ2 で検出した操舵角θS を微分することにより求め
られ、モータ角加速度θM ”は、モータ角速度θM ’を
微分することにより得られる。
【００３２】次に、実ラック軸反力Ｆｒｃの比較基準と
なる内部モデルは、以下のようにして設定する。
なる内部モデルは、以下のようにして設定する。
【００３３】図６に示すように、ステアリングホイール
２１から入力された操舵角θS は、ピニオン２４との伝
達比Ｎを介してラック軸２５のストローク量に変換され
る。このラック軸２５のストローク量に応じて前輪横滑
り角φS が生ずる。ここでラック軸２５のストローク量
に対する前輪横滑り角φS の伝達関数Ｇβ（ｓ）は、路
面摩擦係数μの変化に伴うスタビリティファクタの変化
によって変化する。
２１から入力された操舵角θS は、ピニオン２４との伝
達比Ｎを介してラック軸２５のストローク量に変換され
る。このラック軸２５のストローク量に応じて前輪横滑
り角φS が生ずる。ここでラック軸２５のストローク量
に対する前輪横滑り角φS の伝達関数Ｇβ（ｓ）は、路
面摩擦係数μの変化に伴うスタビリティファクタの変化
によって変化する。
【００３４】前輪横滑り角φS にコーナリングパワーＣ
ｐとトレールξ（キャスタトレール＋ニューマチックト
レール）とを乗算することにより、キングピン回りのモ
ーメントが得られる。ここでコーナリングパワーＣｐお
よびニューマチックトレールは、路面摩擦係数μおよび
接地荷重Ｌによって変化する。
ｐとトレールξ（キャスタトレール＋ニューマチックト
レール）とを乗算することにより、キングピン回りのモ
ーメントが得られる。ここでコーナリングパワーＣｐお
よびニューマチックトレールは、路面摩擦係数μおよび
接地荷重Ｌによって変化する。
【００３５】キングピン回りのモーメントを、タイヤ回
転中心とラック軸中心間距離、即ちナックルアーム長ｒ
ｋで割ることで、モデルラック軸反力Ｆｒｍが得られ
る。
転中心とラック軸中心間距離、即ちナックルアーム長ｒ
ｋで割ることで、モデルラック軸反力Ｆｒｍが得られ
る。
【００３６】以上から、操舵角θS に対するモデルラッ
ク軸反力Ｆｒｍの応答は、各諸元に基づく計算結果、或
いは実車計測値からの同定結果から導き出した１つの伝
達関数Ｇｆ（ｓ）をもって置換可能であることが分か
る。
ク軸反力Ｆｒｍの応答は、各諸元に基づく計算結果、或
いは実車計測値からの同定結果から導き出した１つの伝
達関数Ｇｆ（ｓ）をもって置換可能であることが分か
る。
【００３７】上記のようにして求めた実ラック軸反力値
Ｆｒｃおよびモデルラック軸反力値Ｆｒｍから、操舵角
θS の増加に対する実およびモデルラック軸反力の増加
率を求め（図７参照）、車両の応答が線形に近似した舵
角範囲内に於いて、実ラック軸反力増加率ΔＦｒｃ／Δ
θS と、モデルラック軸反力増加率ΔＦｒｍ／ΔθSと
の比ΔＦｒｃ／ΔＦｒｍから、予め設定された路面摩擦
係数判定マップを参照して路面摩擦係数μを推定するこ
とができる（図８参照）。
Ｆｒｃおよびモデルラック軸反力値Ｆｒｍから、操舵角
θS の増加に対する実およびモデルラック軸反力の増加
率を求め（図７参照）、車両の応答が線形に近似した舵
角範囲内に於いて、実ラック軸反力増加率ΔＦｒｃ／Δ
θS と、モデルラック軸反力増加率ΔＦｒｍ／ΔθSと
の比ΔＦｒｃ／ΔＦｒｍから、予め設定された路面摩擦
係数判定マップを参照して路面摩擦係数μを推定するこ
とができる（図８参照）。
【００３８】図９に示すように、路面状態検出手段Ｍ３
で推定した路面摩擦係数μと、操舵角検出手段Ｓ2 で検
出した操舵角θS とが入力される旋回限界判定手段Ｍ４
は、限界操舵角算出手段Ｍ５と、除算手段Ｍ６と、微分
手段Ｍ７と、補正係数出力手段Ｍ８とを備える。
で推定した路面摩擦係数μと、操舵角検出手段Ｓ2 で検
出した操舵角θS とが入力される旋回限界判定手段Ｍ４
は、限界操舵角算出手段Ｍ５と、除算手段Ｍ６と、微分
手段Ｍ７と、補正係数出力手段Ｍ８とを備える。
【００３９】限界操舵角算出手段Ｍ５は、路面摩擦係数
μを図１０に示すマップに適用して限界操舵角θMAX を
算出する。限界操舵角θMAX は、操舵角θS をそれ以上
増加させるとタイヤがスリップする限界を与えるもの
で、その値は路面摩擦係数μの増加に応じて増加する。
除算手段Ｍ６は、操舵角検出手段Ｓ2 で検出した操舵角
θS を前記限界操舵角θMAX で除算し、その商であるθ
S ／θMAX を補正係数出力手段Ｍ８に出力する。前記θ
S ／θMAX に加えて、操舵角検出手段Ｓ2 で検出した操
舵角θS を微分手段Ｍ７で微分して得た操舵角速度
θS ′が入力される補正係数出力手段Ｍ８は、判定値｜
θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜を算出する（Ｋは正の定
数）。そして判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜が予め
設定した操舵補助トルク増加制御を開始する閾値である
０．９未満のときは、車両がまだ旋回限界に接近してい
ないと判定して補正係数Ｋ1 ＝１．０を出力し、判定値
｜θS ／θMA X ＋ＫθS ′｜が０．９以上のときは、車
両が旋回限界に接近したと判定して補正係数Ｋ1 ＝１．
５を出力する（図１１参照）。
μを図１０に示すマップに適用して限界操舵角θMAX を
算出する。限界操舵角θMAX は、操舵角θS をそれ以上
増加させるとタイヤがスリップする限界を与えるもの
で、その値は路面摩擦係数μの増加に応じて増加する。
除算手段Ｍ６は、操舵角検出手段Ｓ2 で検出した操舵角
θS を前記限界操舵角θMAX で除算し、その商であるθ
S ／θMAX を補正係数出力手段Ｍ８に出力する。前記θ
S ／θMAX に加えて、操舵角検出手段Ｓ2 で検出した操
舵角θS を微分手段Ｍ７で微分して得た操舵角速度
θS ′が入力される補正係数出力手段Ｍ８は、判定値｜
θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜を算出する（Ｋは正の定
数）。そして判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜が予め
設定した操舵補助トルク増加制御を開始する閾値である
０．９未満のときは、車両がまだ旋回限界に接近してい
ないと判定して補正係数Ｋ1 ＝１．０を出力し、判定値
｜θS ／θMA X ＋ＫθS ′｜が０．９以上のときは、車
両が旋回限界に接近したと判定して補正係数Ｋ1 ＝１．
５を出力する（図１１参照）。
【００４０】尚、判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜の
第２項のＫθS ′の機能は以下のとおりである。即ち、
操舵角速度θS ′が大きい急激なステアリング操作が行
われた場合には、操舵系の慣性による操舵エネルギーが
大きくなって操舵角θS が過大になる可能性がある。そ
こでθS ／θMAX にＫθS ′を加算して操舵角速度
θ S ′が大きいときほどθS ／θMAX を増加方向に補正
することにより、判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜が
早めに０．９以上になるようにし、車両が旋回限界に接
近したとの判定に遅れが生じるのを防止することができ
る。
第２項のＫθS ′の機能は以下のとおりである。即ち、
操舵角速度θS ′が大きい急激なステアリング操作が行
われた場合には、操舵系の慣性による操舵エネルギーが
大きくなって操舵角θS が過大になる可能性がある。そ
こでθS ／θMAX にＫθS ′を加算して操舵角速度
θ S ′が大きいときほどθS ／θMAX を増加方向に補正
することにより、判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜が
早めに０．９以上になるようにし、車両が旋回限界に接
近したとの判定に遅れが生じるのを防止することができ
る。
【００４１】而して、判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′
｜が０．９以上になると、図１１に示すように、補正係
数Ｋ1 が１．０から１．５にステップ状に増加するた
め、目標電流設定手段Ｍ１で算出した目標電流ＩMSに補
正係数Ｋ1 ＝１．５を乗算した補正後の目標電流ＩMSは
５０％増加することになる。その結果、電動パワーステ
アリング装置Ｓが発生する操舵補助トルクが５０％増加
し、ドライバーがステアリングホイール２１から受ける
操舵反力が急激に減少する。そのためにドライバーはタ
イヤがスリップしたときと同じ感覚を受け、車両が実際
に旋回限界に達してタイヤがスリップする前に旋回限界
に接近したことを予知することが可能となり、ドライバ
ーは車両を減速したりステアリングホイール２１を戻す
ことにより車両挙動の安定を確保することができる。
｜が０．９以上になると、図１１に示すように、補正係
数Ｋ1 が１．０から１．５にステップ状に増加するた
め、目標電流設定手段Ｍ１で算出した目標電流ＩMSに補
正係数Ｋ1 ＝１．５を乗算した補正後の目標電流ＩMSは
５０％増加することになる。その結果、電動パワーステ
アリング装置Ｓが発生する操舵補助トルクが５０％増加
し、ドライバーがステアリングホイール２１から受ける
操舵反力が急激に減少する。そのためにドライバーはタ
イヤがスリップしたときと同じ感覚を受け、車両が実際
に旋回限界に達してタイヤがスリップする前に旋回限界
に接近したことを予知することが可能となり、ドライバ
ーは車両を減速したりステアリングホイール２１を戻す
ことにより車両挙動の安定を確保することができる。
【００４２】このようにドライバーがステアリングホイ
ール２１から受ける操舵反力が急激に減少すると、ステ
アリングホイール２１が慣性で瞬間的に操舵方向に回転
してしまい、操舵角θS が更に増加して旋回限界に接近
する可能性がある。しかしながら、操舵補助トルク増加
制御が開始されて操舵反力が減少すると同時に、電子制
御ユニットＵからの指令で舵角比可変機構３２が作動
し、図１２に示すように、ステアリングホイール２１に
入力される操舵角θS の増分ΔθS に対する前輪ＷFL，
ＷFRの転舵角δの増分Δδの比Δδ／ΔθS が減少方向
に変化するため、ステアリングホイール２１が瞬間的に
操舵方向に回転しても前輪ＷFL，ＷFRの転舵角δは大き
く増加することがない。その結果、操舵補助トルク増加
制御を開始するための閾値が実際の旋回限界の９０％に
抑えられていることと相俟って、車両が実際に旋回限界
に達してタイヤがスリップするのを確実に防止すること
ができる。
ール２１から受ける操舵反力が急激に減少すると、ステ
アリングホイール２１が慣性で瞬間的に操舵方向に回転
してしまい、操舵角θS が更に増加して旋回限界に接近
する可能性がある。しかしながら、操舵補助トルク増加
制御が開始されて操舵反力が減少すると同時に、電子制
御ユニットＵからの指令で舵角比可変機構３２が作動
し、図１２に示すように、ステアリングホイール２１に
入力される操舵角θS の増分ΔθS に対する前輪ＷFL，
ＷFRの転舵角δの増分Δδの比Δδ／ΔθS が減少方向
に変化するため、ステアリングホイール２１が瞬間的に
操舵方向に回転しても前輪ＷFL，ＷFRの転舵角δは大き
く増加することがない。その結果、操舵補助トルク増加
制御を開始するための閾値が実際の旋回限界の９０％に
抑えられていることと相俟って、車両が実際に旋回限界
に達してタイヤがスリップするのを確実に防止すること
ができる。
【００４３】車両が旋回限界に接近したことを予知した
ドライバーがステアリングホイール２１を戻した結果、
判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜が０．９未満になる
と、補正係数出力手段Ｍ８が出力する補正係数Ｋ1 が
１．５から１．０に復帰して操舵補助トルク増加制御が
終了するが、その復帰は瞬間的にではなく緩やかに行わ
れる。これにより、ドライバーがステアリングホイール
２１から受ける操舵反力が急激に変化するのを防止して
ドライバーの違和感を軽減することができる。
ドライバーがステアリングホイール２１を戻した結果、
判定値｜θS ／θMAX ＋ＫθS ′｜が０．９未満になる
と、補正係数出力手段Ｍ８が出力する補正係数Ｋ1 が
１．５から１．０に復帰して操舵補助トルク増加制御が
終了するが、その復帰は瞬間的にではなく緩やかに行わ
れる。これにより、ドライバーがステアリングホイール
２１から受ける操舵反力が急激に変化するのを防止して
ドライバーの違和感を軽減することができる。
【００４４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【００４５】例えば、実施例では操舵補助トルク増加制
御を開始する閾値を０．９に設定しているが、その値は
適宜変更可能である。また実施例では操舵補助トルク増
加制御を開始した後の補正係数Ｋ1 を１．５に設定して
いるが、その値は適宜変更可能である。
御を開始する閾値を０．９に設定しているが、その値は
適宜変更可能である。また実施例では操舵補助トルク増
加制御を開始した後の補正係数Ｋ1 を１．５に設定して
いるが、その値は適宜変更可能である。
【００４６】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、車両が旋回限界に接近すると電動パワーステ
アリング装置が発生する操舵補助トルクが増加するよう
に制御されるため、ドライバーが受ける操舵反力が低下
する。その結果、ドライバーは車両が旋回限界に達して
タイヤがスリップしたときと同じ感覚を受け、車両が実
際に旋回限界に達する前に旋回限界に接近したことを予
知することができる。これにより、ドライバーの自発的
なステアリング戻し操作や減速操作を促して車両挙動の
安定を確保することができる。
によれば、車両が旋回限界に接近すると電動パワーステ
アリング装置が発生する操舵補助トルクが増加するよう
に制御されるため、ドライバーが受ける操舵反力が低下
する。その結果、ドライバーは車両が旋回限界に達して
タイヤがスリップしたときと同じ感覚を受け、車両が実
際に旋回限界に達する前に旋回限界に接近したことを予
知することができる。これにより、ドライバーの自発的
なステアリング戻し操作や減速操作を促して車両挙動の
安定を確保することができる。
【００４７】また請求項２に記載された発明によれば、
車両が旋回限界に接近するとステアリングホイールに入
力される操舵角に対する操舵輪の転舵角の比が減少する
ので、操舵反力の減少によりステアリングホイールが操
舵角を増加させる方向に操作されても操舵輪の転舵角が
急激に増加するのを抑制し、車両が旋回限界に達するの
を防止することができる。
車両が旋回限界に接近するとステアリングホイールに入
力される操舵角に対する操舵輪の転舵角の比が減少する
ので、操舵反力の減少によりステアリングホイールが操
舵角を増加させる方向に操作されても操舵輪の転舵角が
急激に増加するのを抑制し、車両が旋回限界に達するの
を防止することができる。
【図１】電動パワーステアリング装置を備えた操舵系の
説明図
説明図
【図２】舵角比可変機構の縦断面図
【図３】電動パワーステアリング装置の制御手段の回路
構成を示すブロック図
構成を示すブロック図
【図４】操舵トルクから目標電流を検索するマップを示
す図
す図
【図５】路面摩擦係数とコーナリングパワーとの関係を
示すグラフ
示すグラフ
【図６】内部モデルの設定に係わるフロー図
【図７】操舵角と車両状態量との関係を示すグラフ
【図８】ΔＦｒｃ／ΔＦｒｍから路面摩擦係数を検索す
るマップを示す図
るマップを示す図
【図９】旋回限界判定手段の回路構成を示すブロック図
【図１０】路面摩擦係数から限界操舵角を検索するマッ
プを示す図
プを示す図
【図１１】制御開始前後の補正係数の変化を示すグラフ
【図１２】制御開始前後の操舵角と転舵角との関係を示
すグラフ
すグラフ
【符号の説明】 Ｍ４ 旋回限界判定手段 Ｓ 電動パワーステアリング装置 Ｓ1 操舵トルク検出手段 Ｕ 電子制御ユニット（制御手段） ＷFL 左前輪（操舵輪） ＷFR 右前輪（操舵輪） Δδ 転舵角の増分 θS 操舵角 ΔθS 操舵角の増分 Δδ／ΔθS 操舵角の増分に対する転舵角の増分の
比 ２１ ステアリングホイール ２７ モータ ３２ 舵角比可変機構
比 ２１ ステアリングホイール ２７ モータ ３２ 舵角比可変機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 貞洋 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D032 CC08 CC21 CC46 DA03 DA09 DA15 DA23 DA64 DA65 DA82 DB03 DC03 DC08 DC33 DC34 DD01 DD07 DD08 DD17 DE05 EA01 EB05 EB11 EC23 EC31 GG01 3D033 CA02 CA04 CA11 CA13 CA16 CA17 CA20 CA21 CA31 CA33
Claims (2)
- 【請求項１】 操舵系に操舵補助トルクを付加するモー
タ（２７）を有する電動パワーステアリング装置（Ｓ）
と、 少なくとも操舵トルク検出手段（Ｓ1 ）で検出した操舵
トルクに基づいてモータ（２７）を駆動する制御手段
（Ｕ）と、を備えた車両の操舵制御装置において、 車両が旋回限界に接近したことを判定する旋回限界判定
手段（Ｍ４）を備えてなり、前記制御手段（Ｕ）は、車
両が旋回限界に接近したときに操舵補助トルクが増加す
るようにモータ（２７）を駆動することを特徴とする車
両の操舵制御装置。 - 【請求項２】 ステアリングホイール（２１）に入力さ
れる操舵角（θS ）の増分（ΔθS ）に対する操舵輪
（ＷFL，ＷFR）の転舵角の増分（Δδ）の比（Δδ／Δ
θS ）を変更可能な舵角比可変機構（３２）を備えてな
り、前記制御手段（Ｕ）は、車両が旋回限界に接近した
ときに前記舵角比可変機構（３２）により前記比（Δδ
／ΔθS ）を減少させることを特徴とする、請求項１に
記載の車両の操舵制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6777599A JP4007711B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 車両の操舵制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6777599A JP4007711B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 車両の操舵制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000264237A true JP2000264237A (ja) | 2000-09-26 |
| JP4007711B2 JP4007711B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=13354675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6777599A Expired - Fee Related JP4007711B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 車両の操舵制御装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4007711B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2005324743A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の駆動力配分および操舵力協調制御装置 |
| WO2006134789A1 (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 車両の操舵装置 |
| JP2007510582A (ja) * | 2003-11-13 | 2007-04-26 | バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト | 自動車の補助力支援式操舵システム |
| US7260458B2 (en) | 2002-05-27 | 2007-08-21 | Jtekt Corporation | Steering device |
| JP2009040341A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| JP2009214753A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | 車両走行状態推定装置 |
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| JP5979249B2 (ja) * | 2013-01-10 | 2016-08-24 | 日産自動車株式会社 | 操舵制御装置 |
| JPWO2014054623A1 (ja) * | 2012-10-04 | 2016-08-25 | 日産自動車株式会社 | 操舵制御装置 |
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-
1999
- 1999-03-15 JP JP6777599A patent/JP4007711B2/ja not_active Expired - Fee Related
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