JP2003026030A - 車両の操舵装置 - Google Patents

車両の操舵装置

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JP2003026030A
JP2003026030A JP2001216992A JP2001216992A JP2003026030A JP 2003026030 A JP2003026030 A JP 2003026030A JP 2001216992 A JP2001216992 A JP 2001216992A JP 2001216992 A JP2001216992 A JP 2001216992A JP 2003026030 A JP2003026030 A JP 2003026030A
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Japan
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wheel
vehicle
steering angle
steering
friction coefficient
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JP2001216992A
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English (en)
Inventor
Katsutoshi Nishizaki
勝利 西崎
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】μスプリット路における制動時に車両姿勢の安
定化と制動効果を向上できる車両の操舵装置を提供す
る。 【解決手段】操作部材1の回転に応じて駆動される操舵
用アクチュエータ2の動きにより舵角が変化する。車両
が制動状態であり、且つ、左側車輪4flと路面との間の
摩擦係数と右側車輪4frと路面との間の摩擦係数との差
に対応する摩擦係数差対応値が設定値を超える時、車両
に作用するヨーモーメントに相関する付加制御舵角を操
作部材1の操作程度に応じた目標舵角に加えると共に、
その舵角が目標舵角と付加制御舵角との和に対応するよ
うに操舵用アクチュエータ2を制御する。その付加制御
舵角は、左側車輪4flと右側車輪4frの中で路面との間
の摩擦係数が小さい側に車両を向かわせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の操舵装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】ステアバイワイヤシステムを採用した車
両においては、ステアリングホイールを模した操作部材
を車輪に機械的に連結することなく、その操作部材の操
作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、
その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達して
いる。
【0003】ステアバイワイヤシステムを採用した車両
においては、操作部材の操作量に応じて操舵用アクチュ
エータの動きを制御している。すなわち、舵角変化に基
づく車両の挙動変化に対応するヨーレート等の挙動指標
値を検出し、その検出した挙動指標値と操作量に基づき
演算した目標挙動指標値との偏差をなくすように、その
操舵用アクチュエータをフィードバック制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のステアバイワイ
ヤシステムを採用した車両の操舵装置においては、いわ
ゆるμスプリット路上での制動時に車両の挙動が不安定
になり、制動効果を適正に奏することができないという
問題がある。ここでμスプリット路とは、右側車輪と路
面との間の摩擦係数と、左側車輪と路面との間の摩擦係
数とが大きく食い違う路面をいい、例えば部分的に凍結
した路面がμスプリット路となることがある。そのμス
プリット路上で車両の制動を行った場合、車両挙動が不
安定になって操舵用アクチュエータの制御に遅れが生じ
ると考えられているが、その制御の遅れに対して従来は
十分な対策が講じられていなかった。
【0005】本発明は、上記問題を解決することのでき
る車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の車両の操舵装置
は、操作部材と、その操作部材の操作に応じて駆動され
る操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータ
の動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪
に伝達する機構と、その操作部材の操作程度を求める手
段と、求めた操作部材の操作程度に応じた目標舵角を求
める手段と、左側車輪と路面との間の摩擦係数と右側車
輪と路面との間の摩擦係数との差に対応する摩擦係数差
対応値を求める手段と、求めた摩擦係数差対応値が予め
定められた設定値を超えるか否かを判断する手段と、車
両が制動状態であるか否かを判断する手段と、車両に作
用するヨーモーメントに相関するヨーモーメント相関値
を求める手段と、そのヨーモーメント相関値と付加制御
舵角との間の予め定めた相関関係を記憶する手段と、そ
の記憶した相関関係と求めたヨーモーメント相関値とか
ら、左側車輪と右側車輪の中で路面との間の摩擦係数が
小さい側に車両を向かわせる付加制御舵角を求める手段
と、車両が制動状態であり、且つ、求めた摩擦係数差対
応値が設定値を超える時、求めた付加制御舵角を前記目
標舵角に加えると共に、その舵角が求めた目標舵角と付
加制御舵角との和に対応するように前記操舵用アクチュ
エータを制御する手段とを備える。本発明は以下の知見
に基づく。μスプリット路において車両を制動した場
合、右側車輪に路面から作用する摩擦力と左側車輪に路
面から作用する摩擦力との差が大きくなるので、車両に
作用するヨーモーメントが変化する。すなわち、左側車
輪に路面から作用する摩擦力が右側車輪に路面から作用
する摩擦力よりも大きい場合、左側車輪の制動力が右側
車輪の制動力よりも大きくなるので、車両に左回りのヨ
ーモーメントが作用する。右側車輪に路面から作用する
摩擦力が左側車輪に路面から作用する摩擦力よりも大き
い場合、右側車輪の制動力が左側車輪の制動力よりも大
きくなるので、車両に右回りのヨーモーメントが作用す
る。本発明によれば、μスプリット路における車両の制
動時に、左側車輪と右側車輪の中で路面との間の摩擦係
数が小さい側に車両を向かわせる付加制御舵角を目標舵
角に付加するので、車両に右回りのヨーモーメントが作
用する場合は左回りのヨーモーメントを車両に作用さ
せ、車両に左回りのヨーモーメントが作用する場合は右
回りのヨーモーメントを車両に作用させ、操舵用アクチ
ュエータの制御に遅れを生じることなく車両挙動を迅速
に安定化させることができる。しかも、その付加制御舵
角の大きさは車両に作用するヨーモーメントに相関する
ので、車両挙動の安定化を的確に行うことができる。
【0007】その付加制御舵角の大きさはヨーモーメン
ト相関値に比例するのが好ましい。これにより、シンプ
ルなロジックで付加制御舵角を求めることができる。
【0008】本発明において、車両のヨーレートを検出
するセンサと、そのヨーモーメント相関値として、その
検出したヨーレートの変化速度を求める手段とを備える
のが好ましい。ヨーレート変化速度は理論ヨーモーメン
トに比例するので、車両に作用するヨーモーメントに相
関する付加制御舵角を的確に求めることができる。
【0009】本発明において、前後左右車輪に作用する
制動圧を検出する手段と、前後左右車輪の回転速度を検
出する手段と、JW を車軸まわりの車輪慣性モーメン
ト、CWを車軸まわりの回転粘性定数、KB を予め定め
られた比例定数、Pflを左前車輪に作用する制動圧、P
frを右前車輪に作用する制動圧、Prlを左後車輪に作用
する制動圧、Prrを右後車輪に作用する制動圧、d2 θ
fl/dt2 を左前車輪の回転角加速度、d2 θfr/dt
2 を右前車輪の回転角加速度、d2 θrl/dt2 を左後
車輪の回転角加速度、d2 θrr/dt2 を右後車輪の回
転角加速度、dθfl/dtを左前車輪の回転角速度、d
θfr/dtを右前車輪の回転角速度、dθrl/dtを左
後車輪の回転角速度、dθrr/dtを右後車輪の回転角
速度、Rwを各車輪の回転半径として、 Ffl=(JW ・d2 θfl/dt2 +CW ・dθfl/dt
+KB ・Pfl)/Rw Ffr=(JW ・d2 θfr/dt2 +CW ・dθfr/dt
+KB ・Pfr)/Rw Frl=(JW ・d2 θrl/dt2 +CW ・dθrl/dt
+KB ・Prl)/Rw Frr=(JW ・d2 θrr/dt2 +CW ・dθrr/dt
+KB ・Prr)/Rw の関係式により、左前車輪と路面との間の摩擦力Ffl
右前車輪と路面との間の摩擦力Ffr、左後車輪と路面と
の間の摩擦力Frl、右後車輪と路面との間の摩擦力Frr
を求め、前輪トレッドをdf、後輪トレッドをdrとし
て、 YM=df・(Ffl−Ffr)/2+dr・(Frl
rr)/2 の関係式により、前記ヨーモーメント相関値として理論
ヨーモーメントYMを求める手段を備えるのが好まし
い。これにより、車両に作用するヨーモーメントに相関
する付加制御舵角を的確に求めることができる。前記各
摩擦力Ffl、Ffr、Frl、Frrを求める関係式に代え
て、 Ffl=KB ・Pfl/Rw Ffr=KB ・Pfr/Rw Frl=KB ・Prl/Rw Frr=KB ・Prr/Rw の関係式により各摩擦力Ffl、Ffr、Frl、Frrを求め
るのが好ましい。これにより、付加制御舵角を簡便に求
めることができる。
【0010】その摩擦係数差対応値として、左側車輪の
回転速度と右側車輪の回転速度との差に対応する値が求
められ、その求めた付加制御舵角は、左側車輪と右側車
輪の中で回転速度の小さい側に車両が向くように付加さ
れるのが好ましい。μスプリット路における車両の制動
時に、左側車輪に路面から作用する摩擦力が右側車輪に
路面から作用する摩擦力よりも小さい場合、左側車輪の
車輪回転速度が右側車輪の車輪回転速度よりも小さくな
る。一方、μスプリット路における車両の制動時に、右
側車輪に路面から作用する摩擦力が左側車輪に路面から
作用する摩擦力よりも小さい場合、右側車輪の車輪回転
速度が左側車輪の車輪回転速度よりも小さくなる。よっ
て、その車輪回転速度の小さい方に車両が向かうように
前記制御舵角を付加することで、車両挙動の安定化を図
ることができる。左右何れの車輪回転速度が大きいか
は、例えば、車輪回転速度の検出センサにより直接に求
めてもよいし、車輪回転速度に応じて作用する制動圧の
検出センサの値に基づき求めてもよい。
【0011】車両が制動状態であると判断された後に予
め定めた設定時間が経過したか否かを判断する手段を備
え、その設定時間が経過した時に求めた摩擦係数差対応
値が設定値を超えるか否かが判断されるのが好ましい。
これにより、摩擦係数差対応値を確実に制動後に求めて
的確な制御を行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に示す車両の操舵装置は、ス
テアリングホイールを模した操作部材1と、その操作部
材1の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ2
と、その操作部材1を前部左右車輪4fl、4frに機械的
に連結することなく、その操舵用アクチュエータ2の動
きに応じて舵角が変化するように、その動きを前部左右
車輪4fl、4frに伝達するステアリングギヤ3と、その
操作部材1の回転を抑制する方向に作用する反力を発生
する反力アクチュエータRとを備える。
【0013】その操舵用アクチュエータ2は、例えば公
知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成でき
る。そのステアリングギヤ3は、その操舵用アクチュエ
ータ2の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド
7の直線運動に変換する例えばボールネジ機構等の運動
変換機構により構成されている。そのステアリングロッ
ド7の動きがタイロッド8とナックルアーム9を介して
前部左右車輪4fl、4frに伝達され、前部左右車輪
fl、4frのトー角が変化する。そのステアリングギヤ
3は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュ
エータ2の動きを舵角が変化するように前部左右車輪4
fl、4frに伝達できれば構成は限定されない。なお、操
舵用アクチュエータ2が駆動されていない状態では、前
部左右車輪4fl、4frはセルフアライニングトルクによ
り直進位置に復帰できるようにホイールアラインメント
が設定されている。
【0014】その操作部材1は、車体側により回転可能
に支持される回転シャフト10に連結されている。その
回転シャフト10に反力アクチュエータRの出力シャフ
トが一体化されている。その反力アクチュエータRはブ
ラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【0015】その操作部材1を直進操舵位置に復帰させ
る方向の弾力を付与する弾性部材30が設けられてい
る。この弾性部材30は、例えば、回転シャフト10に
弾力を付与するバネにより構成できる。上記反力アクチ
ュエータRが回転シャフト10にトルクを付加していな
い時、その弾力により操作部材1は直進操舵位置に復帰
する。
【0016】その操作部材1の操作程度として、操作部
材1の直進位置からの回転角度δhを検出する角度セン
サ11が設けられている。車両の舵角δを検出する手段
として舵角センサ13が設けられ、本実施形態では、そ
の舵角δに対応するステアリングロッド7の作動量を検
出するポテンショメータにより構成されている。その舵
角δの変化の結果として生じる車両の横方向挙動に対応
する挙動指標値として、車両のヨーレートγを検出する
ヨーレートセンサ16が設けられている。その操作部材
1の操作トルクThを検出するトルクセンサ12が設け
られている。その角度センサ11、トルクセンサ12、
舵角センサ13、ヨーレートセンサ16は、コンピュー
タにより構成されるステアリング系制御装置20に接続
されている。そのステアリング系制御装置20は、駆動
回路22、23を介して上記操舵用アクチュエータ2と
反力アクチュエータRを制御する。
【0017】車両の前後左右車輪4fl、4rl、4fr、4
rrを制動するための油圧制動システムが設けられてい
る。その制動システムは、ブレーキペダル51の踏力に
応じた各車輪4fl、4rl、4fr、4rrの制動圧をマスタ
ーシリンダ52により発生させる。その制動圧は、制動
圧制御ユニットBにより増幅されると共に各車輪4fl
rl、4fr、4rrのブレーキ装置54のホイルシリンダ
圧として分配され、各ブレーキ装置54が各車輪4fl
rl、4fr、4rrに制動力を作用させる。その制動圧制
御ユニットBは、コンピュータにより構成される走行系
制御装置60に接続される。この走行系制御装置60
に、ステアリング系制御装置20と、各車輪4 fl
rl、4fr、4rrそれぞれのホイルシリンダ圧Pfl、P
rl、Pfr、Prrを個別に検出する制動圧センサ61と、
各車輪4fl、4rl、4fr、4rrそれぞれの回転速度ω
1、ω2、ω3、ω4を個別に検出する車輪速センサ6
2が接続され、両制御装置20、60の間でデータ交換
可能とされている。この走行系制御装置60は、その検
出された回転速度ω1、ω2、ω3、ω4とホイルシリ
ンダ圧P fl、Prl、Pfr、Prrに応じて、制動圧を増幅
すると共に分配するように制動圧制御ユニットBを制御
する。これにより、前後左右車輪4fl、4rl、4fr、4
rrそれぞれの制動力を個別に制御することが可能とされ
ている。その制動圧制御ユニットBは、ブレーキペダル
51の操作がなされていない場合でも、走行系制御装置
60からの信号に対応する制動圧を内蔵ポンプにより発
生することが可能とされている。
【0018】図2は、上記操舵装置の制御ブロック図を
示す。図2において、K1は操作部材1の回転角度δh
に対する目標操作トルクTh* のゲインであり、予め定
めて記憶されたTh* =K1・δhの関係と角度センサ
11により検出された回転角度δhとから目標操作トル
クTh* が演算される。そのゲインK1は最適な制御を
行えるように調整される。
【0019】G1は、目標操作トルクTh* と操作トル
クThとの偏差に対する反力アクチュエータRの目標駆
動電流Ih* の伝達関数であり、制御装置20は予め定
めて記憶したIh* =G1・(Th* −Th)の関係
と、演算した目標操作トルクTh * と、トルクセンサ1
2により検出した操作トルクThとから目標駆動電流I
* を演算する。その伝達関数G1は、例えばPI制御
を行う場合、ゲインをK2、ラプラス演算子をs、時定
数をτaとして、G1=K2〔1+1/(τa・s)〕
になる。そのゲインK2および時定数τaは最適な制御
を行えるように調整される。その目標駆動電流Ih*
応じて反力アクチュエータRが駆動される。
【0020】Kγは操作部材1の回転角度δhに対する
目標ヨーレートγ* のゲインであり、制御装置20は予
め定められて記憶されたγ* =Kγ・δhの関係と、角
度センサ11により検出した回転角度δhとから目標ヨ
ーレートγ* を演算する。そのゲインKγは最適な制御
を行えるように調整される。G2は、目標ヨーレートγ
* とヨーレートセンサ16により検出される車両100
のヨーレートγとの偏差(γ* −γ)に対する目標舵角
δ* の伝達関数である。制御装置20は、予め定められ
て記憶されたδ* =G2・(γ* −γ)の関係と、演算
した目標ヨーレートγ* と、ヨーレートセンサ16によ
り検出したヨーレートγから目標舵角δ* を演算する。
その伝達関数G2は、例えばPI制御を行う場合、ゲイ
ンをKc、ラプラス演算子をs、時定数をτcとして、
G2=Kc・〔1+1/(τc・s)〕になる。そのゲ
インKcおよび時定数τcは最適な制御を行えるように
調整される。これにより、操作部材1の操作程度として
角度センサ11により検出することで求めた回転角度δ
hに応じた目標舵角δ* が求められる。なお、操作部材
1の操作程度としては回転角度δhのような操作量に限
定されず、トルクセンサ12により求める操作トルクT
hのような操作力を求め、その操作トルクThに対応す
る目標舵角δ* を求めるようにしてもよい。また、車両
の挙動指標値もヨーレートに限定されず、目標舵角δ*
を求めることができるものであればよい。例えば車両の
横加速度を挙動指標値として検出するセンサを設け、操
作部材1の操作程度に応じた目標横加速度と検出した横
加速度との偏差を低減するように目標舵角δ* を求めて
もよい。
【0021】C1は演算部であり、ヨーレートセンサ1
6により検出したヨーレートγの変化速度dγ/dtを
演算する。車両100のヨー慣性モーメントをJ、車両
100に作用する理論ヨーモーメントをYMとすると、
J・dγ/dt=YMであるので、ヨーレート変化速度
dγ/dtは理論ヨーモーメントYMに比例する。すな
わち、本実施形態ではヨーモーメントYMに相関するヨ
ーモーメント相関値として車両100のヨーレート変化
速度dγ/dtが求められる。
【0022】Kμはヨーレート変化速度dγ/dtに対
する付加制御舵角δa* のゲインであり、制御装置20
は記憶したδa* =Kμ・dγ/dtの関係と求めたヨ
ーレート変化速度dγ/dtとから付加制御舵角δa*
を演算する。すなわち、制御装置20は、ヨーモーメン
ト相関値であるヨーレート変化速度dγ/dtと付加制
御舵角δa* との間の予め定められた相関関係を表すゲ
インKμを記憶し、その記憶した相関関係と求めたヨー
レート変化速度dγ/dtとから付加制御舵角δa*
求める。そのゲインKμは最適な制御を行えるように調
整される。その付加制御舵角δa* の符号は、例えば車
両を左方に向かわせる場合が正、右方に向かわせる場合
が負とされ、左側車輪と右側車輪の中で路面との間の摩
擦係数が小さい側に車両100を向かわせるように定め
られる。すなわち、左側車輪に路面から作用する摩擦力
が右側車輪に路面から作用する摩擦力よりも小さい場
合、車両100に作用する右回りのヨーモーメントを相
殺するように、車両100を左方に向かわせるように付
加制御舵角δa* の符号が正とされる。右側車輪に路面
から作用する摩擦力が左側車輪に路面から作用する摩擦
力よりも小さい場合、車両100に作用する左回りのヨ
ーモーメントを相殺するように、車両100を右方に向
かわせるように付加制御舵角δa* の符号が負とされ
る。
【0023】左側車輪と右側車輪の中で、何れが路面と
の間の摩擦係数が小さいかは検出ヨーレートγの符号か
ら判断できる。例えば、右回りのヨー運動におけるヨー
レートγの符号を正とすると、左側車輪に路面から作用
する摩擦力が右側車輪に路面から作用する摩擦力よりも
小さい場合はヨーレートγの符号は正となる。よって、
ヨーレートγの符号に対応するヨー運動の方向と反対方
向に車両100を向かわせるように付加制御舵角δa*
の符号を定めることができる。また、左側車輪と右側車
輪の中で、何れが路面との間の摩擦係数が小さいかは、
左側車輪の回転速度と右側車輪の回転速度との差に対応
する値から判断できる。例えば、制動時に左側車輪に路
面から作用する摩擦力が右側車輪に路面から作用する摩
擦力よりも小さい場合、左側車輪の回転速度が右側車輪
の回転速度よりも小さくなり、また、左側車輪の制動圧
が右側車輪の制動圧よりも小さくなる。よって、左側車
輪と右側車輪の中で回転速度の小さい側に車両100が
向くように付加制御舵角δa* の符号を定めることがで
きる。あるいは、左側車輪と右側車輪の中で制動圧の小
さい側に車両100が向くように付加制御舵角δa*
符号を定めることができる。その回転速度あるいは制動
圧は、左右前車輪4fl、4fr同士を比較してもよいし、
左右後車輪4rl、4rr同士を比較してもよいし、左前後
車輪4fl、4rlの平均値と右前後車輪4fr、4rrの平均
値とを比較してもよい。
【0024】C2は、μスプリット路において車両10
0が制動されたか否かを判定する判定部である。車両1
00が制動状態であるか否かの判断は、本実施形態では
車両100のブレーキランプの点灯信号の有無により行
われるが、これに限定されず、例えば制動圧の検出信号
により行われてもよい。本実施形態では、その車両10
0が制動状態であると判断された後に、予め定めた設定
時間τが経過したか否かが判断される。その設定時間τ
は、例えば制御周期の数倍程度とされ、一制御周期が1
0ミリ秒であれば数十ミリ秒とされる。その設定時間τ
の経過した時に、左側車輪4fl、4rlと路面との間の摩
擦係数と右側車輪4fr、4rrと路面との間の摩擦係数と
の差に対応する摩擦係数差対応値Aが求められる。これ
により、摩擦係数差対応値Aを確実に制動後に求めて的
確な制御を行うことができる。その摩擦係数差対応値A
として、本実施形態では、車輪速センサ62により検出
される左前車輪4flの回転速度ω1と右前車輪4frの回
転速度ω3との差が求められる。なお、その摩擦係数差
対応値Aとして、左後車輪4rlの回転速度ω2と右後車
輪4rrの回転速度ω4との差、左前後車輪4fl、4rl
回転速度ω1、ω2の平均値と右前後車輪4fr、4rr
回転速度ω3、ω4の平均値との差、左前車輪4flに作
用する制動圧Pflと右前車輪4frに作用する制動圧Pfr
との差、左後車輪4 rlに作用する制動圧Prlと右後車輪
rrに作用する制動圧Prrとの差、あるいは、左前後車
輪4fl、4rlに作用する制動圧Pfl、Prlの平均値と右
前後車輪4fr、4rrに作用する制動圧Pfr、Prrとの差
を求めてもよく、要は左側車輪の回転速度と右側車輪の
回転速度との差に対応する値を求めればよい。その求め
た摩擦係数差対応値Aが予め定められた設定値αを超え
るか否かが判断される。その設定値αは、例えば左側車
輪が氷結路面上にあり右側車輪が非氷結路面上にある時
の制動時に求められる摩擦係数差対応値Aよりも小さ
く、また、付加制御舵角δa* を必要としない摩擦係数
差対応値Aよりも大きくされ、適宜設定すればよい。判
定部C2は、車両100が制動状態である判断し、且
つ、その判断から設定時間τが経過した時に求めた摩擦
係数差対応値Aが設定値αを超えると判断した時、舵角
付加信号を舵角付加スイッチS1に出力する。
【0025】舵角付加スイッチS1は常開であり、判定
部C2からの舵角付加信号により閉じられることで、加
算部aにおいて目標舵角δ* に付加制御舵角δa* が付
加される。すなわち、車両100が制動状態であり、且
つ、設定時間τが経過した時に求めた摩擦係数差対応値
Aが設定値αを超える時、求めた付加制御舵角δa*
目標舵角δ* に加えられる。なお、その目標舵角δ*
に、付加制御舵角δa* とは別に、フィードフォワード
制御のための舵角を付加するようにしてもよい。
【0026】G3は、目標舵角δ* から舵角センサ13
により検出される舵角δを差し引いた偏差(δ*
δ)、あるいは、目標舵角δ* と付加制御舵角δa*
の和から舵角センサ13により検出される舵角δを差し
引いた偏差(δ* +δa* −δ)に対する操舵用アクチ
ュエータ2の目標駆動電流Im* の伝達関数である。す
なわち制御装置20は、記憶した伝達関数G3と、演算
した目標舵角δ* および付加制御舵角δa* と、舵角セ
ンサ13により検出された舵角δと、Im* =G3・
(δ* −δ)の関係、あるいはIm* =G3・(δ*
δa* −δ)の関係とから、目標駆動電流Im* を演算
する。その伝達関数G3は、例えばPI制御を行う場
合、K3をゲイン、τdを時定数として、G3=K3
〔1+1/(τd・s)〕とされ、そのゲインK3およ
び時定数τdは最適な制御を行えるように調整される。
これにより制御装置20は、車両100が制動状態であ
り、且つ、車両100が制動状態である判断されてから
設定時間τが経過した時に求めた摩擦係数差対応値Aが
設定値αを超える時、舵角δが求めた目標舵角δ* と付
加制御舵角δa* との和に対応するように操舵用アクチ
ュエータ2を制御する。
【0027】図3のフローチャートを参照して制御装置
20、60による操舵用アクチュエータ2の制御手順を
説明する。まず、操舵用アクチュエータ2の制御に必要
な角度センサ11による回転角度δh、舵角センサ13
による舵角δ、ヨーレートセンサ16によるヨーレート
γ、車輪速センサ62による左右前車輪4fl、4frの回
転速度ω1、ω3の検出データが読み込まれる(ステッ
プ1)。次に、検出回転角度δhに応じた目標ヨーレー
トγ* がゲインKγに基づき求められる(ステップ
2)。その求めた目標ヨーレートγ* と検出ヨーレート
γとの偏差(γ* −γ)に対応する目標舵角δ* が伝達
関数G2に基づき演算され(ステップ3)、検出したヨ
ーレートγの変化速度dγ/dtが演算される(ステッ
プ4)。次に、そのヨーレート変化速度dγ/dtに比
例する大きさの付加制御舵角δa* がゲインKμに基づ
き演算される(ステップ5)。次に、車両が制動された
か否かが判断される(ステップ6)。車両が制動されて
いれば設定時間τが経過したか否かが判断される(ステ
ップ7)。設定時間τが経過した時摩擦係数差対応値A
が求められる(ステップ8)。その摩擦係数差対応値A
が設定値αを超えるか否かが判断される(ステップ
9)。その摩擦係数差対応値Aが設定値αを超える時、
目標舵角δ* と付加制御舵角δa* との和から検出舵角
δを差し引いた偏差(δ* +δa* −δ)に対応する操
舵用アクチュエータ2の目標駆動電流Im* を伝達関数
G3に基づき演算する(ステップ10)。ステップ6に
おいて車両が制動されていない場合、ステップ7におい
て設定時間τが経過していない場合、ステップ9におい
て摩擦係数差対応値Aが設定値αを超えていない場合、
目標舵角δ* から検出舵角δを差し引いた偏差(δ*
δ)に対応する操舵用アクチュエータ2の目標駆動電流
Im* を伝達関数G3に基づき演算する(ステップ1
1)。その目標駆動電流Im* に応じて操舵用アクチュ
エータ2を駆動することで、舵角δが目標舵角δ* に対
応するように操舵用アクチュエータ2を制御する。次
に、制御を終了するか否かを判断し(ステップ12)、
終了しない場合はステップ1に戻る。その終了判断は、
例えば車両の始動用キースイッチがオンか否かにより判
断できる。
【0028】上記構成によれば、μスプリット路におけ
る車両100の制動時に車両に作用するヨーモーメント
を、そのヨーモーメントに相関する大きさの付加制御舵
角δa * を操舵用アクチュエータ2の目標舵角δ* に付
加することで、操舵用アクチュエータ2の制御に遅れを
生じることなく車両挙動を迅速に安定化させることがで
きる。その付加制御舵角δa* の大きさは車両に作用す
るヨーモーメントに相関するので、車両挙動の安定化を
的確に行うことができる。さらに、その付加制御舵角δ
* の大きさがヨーモーメントに相関する車両のヨーレ
ートγの変化速度dγ/dtに比例するので、シンプル
なロジックで的確な付加制御舵角δa* を求めることが
できる。
【0029】上記実施形態においてはヨーモーメント相
関値として車両のヨーレート変化速度dγ/dtを求め
たが、変形例として、そのdγ/dtに代えて以下のよ
うに理論ヨーモーメントYMを求めてもよい。図4、5
において、各車輪4fl、4rl、4fr、4rrに路面から作
用する摩擦力をFfl、Frl、Ffr、Frr、前輪トレッド
をdf、後輪トレッドをdr、各車輪4 fl、4rl
fr、4rrの回転角速度をdθfl/dt、dθrl/d
t、dθfr/dt、dθrr/dt、回転角加速度をd2
θfl/dt2 、d2 θrl/dt2 、d2θfr/dt2
2 θrr/dt2 、回転半径をRw、車両のヨーレート
をγ、車両のヨー慣性モーメントをJとする。路面との
間の摩擦力Fflに基づき左前車輪4flに作用する回転ト
ルクTflは以下の式(1)により求められる。 Tfl=Ffl・Rw (1) 左前車輪4flの回転に関する運動方程式は以下の式
(2)により求められる。 Tfl−KB ・Pfl=JW ・d2 θfl/dt2 +CW ・dθfl/dt (2) (1)、(2)式より、Fflは以下の式により求められ
る。 Ffl=(JW ・d2 θfl/dt2 +CW ・dθfl/dt
+KB ・Pfl)/Rw Fflと同様に、Frl、Ffr、Frrを以下の式により求め
ることができる。 Frl=(JW ・d2 θrl/dt2 +CW ・dθrl/dt
+KB ・Prl)/Rw Ffr=(JW ・d2 θfr/dt2 +CW ・dθfr/dt
+KB ・Pfr)/Rw Frr=(JW ・d2 θrr/dt2 +CW ・dθrr/dt
+KB ・Prr)/Rw ここで、KB は比例定数で、各車輪4fl、4rl、4fr
rrのホイルシリンダ圧Pfl、Prl、Pfr、Prrとの
積、KB ・Pfl、KB ・Prl、KB ・Pfr、およびKB
・Prrは各車輪4fl、4rl、4fr、4rrの制動トルクに
対応する。JW は車軸まわりの車輪慣性モーメント、C
W は車軸まわりの回転粘性定数である。JW、CW 、KB
、Rwは車種毎に定まった値である。これにより、理
論ヨーモーメントYMは以下の式(3)により求めるこ
とができる。 YM=df(Ffl−Ffr)/2+dr(Frl−Frr)/2 (3) 付加制御舵角δa* の大きさを上記式(3)により求め
る理論ヨーモーメントYMに比例させ、その理論ヨーモ
ーメントYMを打ち消す方向に車両を向かわせるように
目標舵角δ* に付加することで、車両挙動が不安定にな
るのを迅速かつ的確に防止できる。上記Ffl、Frl、F
fr、Frrは近似的に以下の式により求めることができ
る。 Ffl=KB ・Pfl/Rw Frl=KB ・Prl/Rw Ffr=KB ・Pfr/Rw Frr=KB ・Prr/Rw
【0030】本発明は上記実施形態や変形例に限定され
ない。例えば、操舵用アクチュエータの動きに応じて前
後左右車輪のトー角を変化させる4輪操舵車両にも本発
明を適用できる。また、ステアバイワイヤシステムを採
用した車両に限らず、操作部材が車輪に機械的に連結さ
れた車両にも本発明を適用できる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、μスプリット路におけ
る制動時に、車両の姿勢を不安定にするヨーモーメント
の発生をシンプルなロジックで確実に抑制でき、車両姿
勢の安定化と制動効果を向上し、ドライバーに余裕を与
える車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の車両の操舵装置の構成説明
【図2】本発明の実施形態の車両の操舵装置の制御ブロ
ック図
【図3】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操
舵用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【図4】本発明の変形例に係る車両の操舵装置の作用説
明図
【図5】本発明の変形例に係る車両の操舵装置の作用説
明図
【符号の説明】
1 操作部材 2 操舵用アクチュエータ 3 ステアリングギヤ 4fl、4rl、4fr、4rr 車輪 11 角度センサ 13 舵角センサ 16 ヨーレートセンサ 20 ステアリング系制御装置 60 走行系制御装置 61 制動圧センサ 62 車輪速センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 113:00 B62D 113:00 137:00 137:00 Fターム(参考) 3D032 CC05 DA03 DA15 DA24 DA33 DA64 DA82 DC08 DD02 DD17 EA01 EB04 EB05 EB11 EB16 EC23 FF01 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA20 CA22 CA31 3D046 BB25 CC02 EE01 GG10 HH08 HH21 HH36 HH43 HH48

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】操作部材と、その操作部材の操作に応じて
    駆動される操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチ
    ュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動
    きを車輪に伝達する機構と、その操作部材の操作程度を
    求める手段と、求めた操作部材の操作程度に応じた目標
    舵角を求める手段と、左側車輪と路面との間の摩擦係数
    と右側車輪と路面との間の摩擦係数との差に対応する摩
    擦係数差対応値を求める手段と、求めた摩擦係数差対応
    値が予め定められた設定値を超えるか否かを判断する手
    段と、車両が制動状態であるか否かを判断する手段と、
    車両に作用するヨーモーメントに相関するヨーモーメン
    ト相関値を求める手段と、そのヨーモーメント相関値と
    付加制御舵角との間の予め定めた相関関係を記憶する手
    段と、その記憶した相関関係と求めたヨーモーメント相
    関値とから、左側車輪と右側車輪の中で路面との間の摩
    擦係数が小さい側に車両を向かわせる付加制御舵角を求
    める手段と、車両が制動状態であり、且つ、求めた摩擦
    係数差対応値が設定値を超える時、求めた付加制御舵角
    を前記目標舵角に加えると共に、その舵角が求めた目標
    舵角と付加制御舵角との和に対応するように前記操舵用
    アクチュエータを制御する手段とを備える車両の操舵装
    置。
  2. 【請求項2】その付加制御舵角の大きさはヨーモーメン
    ト相関値に比例する請求項1に記載の車両の操舵装置。
  3. 【請求項3】車両のヨーレートを検出するセンサと、そ
    のヨーモーメント相関値として、その検出したヨーレー
    トの変化速度を求める手段とを備える請求項1または2
    に記載の車両の操舵装置。
  4. 【請求項4】前後左右車輪に作用する制動圧を検出する
    手段と、前後左右車輪の回転速度を検出する手段と、J
    W を車軸まわりの車輪慣性モーメント、CW を車軸まわ
    りの回転粘性定数、K B を予め定められた比例定数、P
    flを左前車輪に作用する制動圧、Pfrを右前車輪に作用
    する制動圧、Prlを左後車輪に作用する制動圧、Prr
    右後車輪に作用する制動圧、d2 θfl/dt2 を左前車
    輪の回転角加速度、d2 θfr/dt2 を右前車輪の回転
    角加速度、d2 θrl/dt2 を左後車輪の回転角加速
    度、d2 θ rr/dt2 を右後車輪の回転角加速度、dθ
    fl/dtを左前車輪の回転角速度、dθfr/dtを右前
    車輪の回転角速度、dθrl/dtを左後車輪の回転角速
    度、dθrr/dtを右後車輪の回転角速度、Rwを各車
    輪の回転半径として、 Ffl=(JW ・d2 θfl/dt2 +CW ・dθfl/dt
    +KB ・Pfl)/Rw Ffr=(JW ・d2 θfr/dt2 +CW ・dθfr/dt
    +KB ・Pfr)/Rw Frl=(JW ・d2 θrl/dt2 +CW ・dθrl/dt
    +KB ・Prl)/Rw Frr=(JW ・d2 θrr/dt2 +CW ・dθrr/dt
    +KB ・Prr)/Rw の関係式により、左前車輪と路面との間の摩擦力Ffl
    右前車輪と路面との間の摩擦力Ffr、左後車輪と路面と
    の間の摩擦力Frl、右後車輪と路面との間の摩擦力Frr
    を求め、前輪トレッドをdf、後輪トレッドをdrとし
    て、 YM=df・(Ffl−Ffr)/2+dr・(Frl
    rr)/2 の関係式により、前記ヨーモーメント相関値として理論
    ヨーモーメントYMを求める手段を備える請求項1また
    は2に記載の車両の操舵装置。
  5. 【請求項5】前記各摩擦力Ffl、Ffr、Frl、Frrを求
    める関係式に代えて、 Ffl=KB ・Pfl/Rw Ffr=KB ・Pfr/Rw Frl=KB ・Prl/Rw Frr=KB ・Prr/Rw の関係式により各摩擦力Ffl、Ffr、Frl、Frrを求め
    る請求項4に記載の車両の操舵装置。
  6. 【請求項6】その摩擦係数差対応値として、左側車輪の
    回転速度と右側車輪の回転速度との差に対応する値が求
    められ、その求めた付加制御舵角は、左側車輪と右側車
    輪の中で回転速度の小さい側に車両が向くように付加さ
    れる請求項1〜5の中の何れかに記載の車両の操舵装
    置。
  7. 【請求項7】車両が制動状態であると判断された後に予
    め定めた設定時間が経過したか否かを判断する手段を備
    え、その設定時間が経過した時に求めた摩擦係数差対応
    値が設定値を超えるか否かが判断される請求項1〜6の
    中の何れかに記載の車両の操舵装置。
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