JP2003252229A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両がスピンなどの不安定な状態になった場
合に、積極的に運転者の車両挙動の修正を補助すること
ができる車両用操舵制御装置を提供する。 【解決手段】 横加速度Ｇｙと車速Ｖｂより算出した目
標ヨーレートと実ヨーレートの偏差に基づいて補正トル
クＴacを算出し、車両の横滑りがスピン方向に増大中も
しくは増大する傾向にある間は、補正トルクＴacによ
り、ステアリングハンドルの操舵トルクを補助するため
のモータ駆動トルクを旋回を抑制する方向へ補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用操舵制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵装置は、車室の内部に配さ
れた操舵入力手段の操作(一般的にはステアリングハン
ドルの回転操作)を、操舵輪(一般的には前輪)の転舵の
ために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われ
る。

【０００３】自動車用の舵取機構としては、ボールねじ
式、ラック・ピニオン式等の種々の形式のものが実用化
されており、例えば、車体の前部に左右方向に延設され
たラック軸の軸長方向の摺動を、左右の前輪に付設され
たナックルアームにタイロッドを介して伝える構成とし
たラック・ピニオン式の舵取機構は、車室外に延びるス
テアリングハンドルの回転軸(ステアリングコラム)の先
端に嵌着されたピニオンを前記ラック軸の中途に形成さ
れたラック歯に噛合させ、ステアリングハンドルの回転
をラック軸の軸長方向の摺動に変換して、ステアリング
ハンドルの回転操作に応じた転舵を行わせる構成となっ
ている。

【０００４】また近年においては、舵取機構の中途に、
油圧シリンダ、電動モータ等の操舵補助用のアクチュエ
ータを配し、このアクチュエータを、操舵のためにステ
アリングハンドルに加えられる操舵力の検出結果に基づ
いて駆動して、ステアリングハンドルの回転に応じた舵
取機構の前述した動作を前記アクチュエータの出力によ
り補助し、操舵のための運転者の労力負担を軽減する構
成としたパワーステアリング装置が広く普及している。

【０００５】しかし、以上のような従来の操舵装置にお
いては、ステアリングハンドルと舵取機構とが機械的に
連結されていることから、車室内でのステアリングハン
ドルの配設位置が限定され、車室内部のレイアウトの自
由度が制限されるという問題があり、また、前記連結の
実現のために複雑な連結構造を必要とし、車両の軽量化
の実現を阻害するという問題がある。

【０００６】このような問題を解決するため、従来か
ら、操舵入力手段としてのステアリングハンドルを舵取
機構と機械的に連結せずに配する一方、パワーステアリ
ング装置における操舵補助用のアクチュエータと同様
に、舵取機構の中途に操舵用のアクチュエータを配し、
このアクチュエータを、前記操舵入力手段の操作方向及
び操作量の検出結果に基づいて動作させ、舵取機構に操
舵力を加えて、前記操舵入力手段の操作に応じた転舵を
行わせる構成とした分離型の操舵装置が提案されてい
る。

【０００７】このような分離型の操舵装置は、前述した
問題を解消し得るという利点に加えて、操舵入力手段の
操作量と操舵アクチュエータの動作量との対応関係が機
械的な制約を受けずに設定できることから、車速の高
低、旋回程度、加減速の有無等、自動車の走行状態に応
じた操舵特性の変更に柔軟に対応できると共に、レバ
ー、ハンドグリップ、ペダル等の適宜の操舵入力手段を
採用することが可能となり、設計自由度が向上するとい
う利点を有している。

【０００８】以上の如き分離型の操舵装置は、前述した
多くの利点を有する反面、操舵入力手段が舵取機構から
切り離されていることから、転舵に伴って舵取機構側か
らフィードバックされる路面反力を運転者が体感できな
いという問題がある。この問題に対処するため、従来か
ら、前記操舵入力手段に反力付与手段を付設し、該操舵
入力手段に操作方向と逆向きの力を加え、該操舵入力手
段と舵取機構とが機械的に連結されたかの如き感覚での
舵取操作を行わせ得るようにしている。

【０００９】例えば特開平１０−３１５９９８号公報に
は、車両の速度変化に対して車両のヨーレートゲインが
ほぼ一定となるようにハンドルの操舵量に対する操舵輪
の転舵量を可変し、さらに操舵輪の転舵により車両が横
加速度限界を超えるときにハンドルの操舵反力を増大さ
せるように操舵反力を制御する車両用操舵制御装置が提
案されている。

【００１０】以上のような車両用操舵制御装置において
は、操舵反力トルクや操舵輪の転舵角を制御することに
より、車両が安定して走行している場合における取扱い
性の向上や、車両旋回の限界を運転者に対する告知を目
的としたもので、車両がスピンなどの不安定な状態にな
った場合には、操舵反力トルクや操舵輪の転舵角の制御
を行う構成にはなっていない。

【００１１】そこで、例えば特開平１１−４８９９７号
公報に電動パワーステアリング装置が提案されている。
この従来装置では、後輪が現在発生している横方向グリ
ップ力に対応する値、すなわち、後輪の最大横力に対す
る実横力の比を算出し、この横方向グリップ力対応値が
タイヤの能力限界に近づくに連れて操舵補助力を相対的
に減少させるように制御する構成となっている。これに
より、後輪が摩擦円を逸脱しそうな状態になるとステア
リングハンドルが重くなるので、車両挙動が不安定とな
るような過度な操舵を抑制している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の車両用操舵制御装置においては、車両がス
ピンなどの不安定な状態になった場合に、運転者がさら
に車両挙動が不安定な状態になるような過度な操舵を行
わないように抑制しているのみで、積極的に運転者の車
両挙動の修正を補助する構成にはなっていないという問
題点があった。

【００１３】この発明は、前記のような問題点を解消す
るためになされたもので、車両がスピンなどの不安定な
状態になった場合に、積極的に運転者の車両挙動の修正
を補助する車両用操舵制御装置を提供することを目的と
している。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、車両の横滑り角変化量を検出しする横滑り角変
化量検出手段と、この横滑り角変化量に基づいて操舵補
正量を算出する操舵補正量算出手段と、前記横滑り角変
化量が車両のスピン方向に大きいもしくは大きくなる傾
向にある場合にのみ、前記操舵補正量に基づいて操舵制
御を補正する操舵補正手段と、を備えたことを特徴とす
る車両用操舵制御装置にある。

【００１５】また、車両の横加速度を検出する横加速度
検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記横加
速度に基づいて目標ヨーレートを設定する目標ヨーレー
ト設定手段と、車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレ
ート検出手段と、この実ヨーレートと前記目標ヨーレー
トに基づいて操舵補正量を算出する操舵補正量算出手段
と、前記実ヨーレートが前記目標ヨーレートに比べて大
きい場合もしくは大きくなる傾向にある場合にのみ、前
記操舵補正量に基づいて操舵制御を補正する操舵補正手
段と、を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置に
ある。

【００１６】また、前記操舵補正手段は、操舵トルクを
補正することを特徴とする。

【００１７】また、前記操舵補正手段は、操舵輪の転舵
角を補正することを特徴とする。

【００１８】また、運転者が操舵量を入力する操舵入力
手段と、目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
この目標トルクに基づいて運転者の操舵トルクを補助す
る補助トルクを付加する補助トルク付加手段と、を備
え、前記操舵補正手段は前記目標トルクを補正すること
を特徴とする。

【００１９】また、運転者が操舵量を入力する操舵入力
手段と、この操舵入力の方向及び操作量に基づいて操舵
輪の操舵出力量を決定する操舵出力量決定手段と、この
操舵出力量に基づいて前記操舵入力手段と独立して操舵
輪の転舵角を制御する転舵角制御手段と、を備え、前記
操舵補正手段は前記操舵出力量を補正することを特徴と
する。

【００２０】また、目標反力トルクを決定する目標反力
トルク決定手段と、この目標反力トルクに基づいて前記
操舵入力手段に与える操作方向と逆向きの反力トルクを
付与する反力トルク付与手段と、を備え、前記操舵補正
手段は前記目標反力トルクを補正することを特徴とす
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１は電動パワー
ステアリングを備えた車両のためのこの発明の実施の形
態１に係る車両用操舵制御装置の制御系全体の構成図で
ある。この発明における操舵入力手段であるステアリン
グハンドル１に一体結合されたステアリングシャフト２
には、ステアリングシャフト２に作用する操舵トルクＴ
ｓを検出するための操舵トルクセンサ３、及びギア４を
介して操舵力を軽減するための補助トルクを発生するこ
の発明における補助トルク付加手段であるモータ５が配
設されており、さらに自在継手６ａ、６ｂを有する連結
軸６を介してピニオン７に連結されている。

【００２２】操舵輪９は、左右の操舵輪９のナックルア
ーム１０にタイロッド８を介してその両端が連結された
ラック軸１１が、ピニオン７に噛合して車幅方向に往復
運動することにより転舵される。また、モータ５の出力
を制御するための補助トルク制御ＥＣＵ１５には、車両
の車速Ｖｂを検出するこの発明における車速検出手段で
ある車速センサ１２、車両の横加速度Ｇｙを検出するこ
の発明における横加速度検出手段である横加速度センサ
１３、車両の実ヨーレートγを検出するこの発明におけ
る実ヨーレート検出手段であるヨーレートセンサ１４が
接続され、これらのセンサによる検出値が入力される。

【００２３】以上のように図１の車両用操舵制御装置
は、運転者によりステアリングハンドル１に入力された
操舵入力が、機械的な伝達により操舵輪９を転舵すると
同時に、操舵トルクセンサ３により検出された運転者の
操舵トルクＴｓが補助トルク制御ＥＣＵ１５に入力さ
れ、この操舵トルクに応じた補助トルクをモータ５によ
り与えることで、運転者の操舵力を補助する機構となっ
ている。また、補助トルク制御ＥＣＵ１５はモータ５を
運転者の操作と逆向きに駆動することも可能であるの
で、運転者の操舵トルクと逆向きのトルク、すなわち反
力トルクを制御することも可能である。

【００２４】図２は図１の補助トルク制御ＥＣＵ１５の
内部構成の一例を示すもので、次にこれに基づき補助ト
ルク制御ＥＣＵの動作について説明する。まず、操舵ト
ルクセンサ３により検出した操舵トルクＴｓ、及び車速
センサ１２により検出した車速Ｖｂが、この発明におけ
る目標トルク算出手段である目標トルク算出器１６に入
力される。目標トルク算出器１６では、操舵トルクにほ
ぼ比例した値を車速Ｖｂで補正することにより、運転者
の操舵力を補助するための目標トルクＴatを算出する。
一方、横加速度センサ１３により検出した横加速度Ｇ
ｙ、ヨーレートセンサ１４により検出した実ヨーレート
γ、及び車速Ｖｂが、この発明における操舵補正量算出
手段である補正トルク算出器１７に入力され、補正トル
クＴacが算出される。この算出方法については後述す
る。

【００２５】続いて、これらの算出された目標トルクＴ
at及び補正トルクＴacを加算器１８にて加算することで
補正目標トルクＴatcが算出され、モータ電流決定器１
９に入力される。加算器１８は、この発明における操舵
補正手段である。モータ電流決定器１９では、補正目標
トルクＴatcにゲインを乗じて目標電流が決定される。
加算器２０では、目標電流信号からモータ電流検出器２
２で検出されたモータ電流信号を減算することで誤差を
算出し、モータ駆動器２１は、この得られた誤差に基づ
いてモータ５に印加する電圧を決定するとともに、モー
タ５にこの電圧を印加する。モータ５は、印加されたこ
の電圧に応じてモータ電流値が応答し、モータ電流値に
ほぼ比例関係にあるトルクを発生してステアリング機構
にトルクを与える。

【００２６】図３は図２の補正トルク算出器１７の内部
構成の一例を示すもので、次にこれに基づき補正トルク
算出器の動作について説明する。なお実際には、ＰＤコ
ントローラ２５及び変換器２６が操舵補正量算出手段を
構成し、目標ヨーレート設定部２３及び加算器２４は横
滑り角変化量検出手段を構成し、補正開始終了判定部２
７は加算器１８あるいはそれ以降のものと共に操舵補正
手段を構成する。まず、この発明における目標ヨーレー
ト設定手段である目標ヨーレート設定部２３において、
車速Ｖｂ及び横加速度Ｇｙに基づいて目標ヨーレートγ
ｔが下式により設定される。

【００２７】 γｔ＝Ｇｙ／Ｖｂ (１)

【００２８】ここで、目標ヨーレートγｔのもつ意味を
図４に基づき説明する。車両が車速Ｖｂで半径ρの円旋
回を行っている場合、車両の横加速度Ｇｙは、

【００２９】 Ｇｙ＝Ｖｂ²／ρ (２)

【００３０】であり、Δｔ時間あたりの公転角Δα₂は
車両の横滑り角が変化しなければ、自転角α₁と同一と
なり、

【００３１】 Δα₂＝Δα₁＝Ｖｂ・Δｔ／ρ (３)

【００３２】である。目標ヨーレートγｔは、

【００３３】 Ｇｙ／Ｖｂ＝Ｖｂ／ρ＝Δα₂／Δｔ＝Δα₁／Δｔ (４)

【００３４】となる。Δα₁／Δｔは車両の実ヨーレー
トγであるから、(１)式で算出された目標ヨーレート
は、横滑り角が変化しない旋回中のヨーレートを意味す
る。

【００３５】図３に戻り、目標ヨーレート設定部２３で
設定された目標ヨーレートγｔと実ヨーレートγとの偏
差γｅが加算器２４にて算出され、ＰＤコントローラ部
２５に入力される。ＰＤ(比例、微分)コントローラ部２
５では、偏差γｅに可変ゲインＫγｐを乗じたものと、
偏差γｅを微分したものに可変ゲインＫγ_dを乗じたも
のを加算することで、補正量基準値Ｓｃが算出される。
すなわち、

【００３６】 Ｓｃ＝Ｋγ_p＊γｅ＋Ｋγ_d＊(ｄγｅ／ｄｔ) (５)

【００３７】ここで、可変ゲインＫγ_p及びＫγ_dは、車
速Ｖｂ、偏差γｅ、偏差微分ｄγｅ／ｄｔなどによって
予め設定されたマップ(特に図示せず)により、その大き
さを変更できるゲイン係数である。

【００３８】続いて、変換器２６にて補正量基準値Ｓｃ
に変換係数Ｋtranが乗じられ、補正トルクＴacが算出さ
れる。変換係数Ｋtranは補正量基準値Ｓｃをトルク量に
変換するための係数であり、マップ値として設定され
る。一方、補正量基準値Ｓｃは目標ヨーレートγｔと共
に補正開始終了判定部２７にも入力され、補正の開始及
び終了の判定が行われる。ここで、補正開始と判定され
た後、補正終了と判定されるまでの間のみ、切換器２８
が補正トルクＴacを出力する側に切り換わり、補正トル
クＴacを出力する。またそれ以外の場合は、零を出力す
る。

【００３９】補正開始終了判定部２７内部の処理につい
て、図５のフローチャートに基づき説明する。まず、Ｓ
Ｔ１において目標ヨーレートγｔと補正量基準値Ｓｃの
正負符号が比較され、同符号の場合はＳＴ２において補
正終了と判定される。逆に符号が異なる場合は、ＳＴ３
において補正量基準値Ｓｃの絶対値が補正開始閾値Ｓst
artと比較され、補正量基準値Ｓｃの絶対値が補正開始
閾値Ｓstartよりも大きい場合は、ＳＴ４において補正
開始と判定される。一方、補正量基準値Ｓｃの絶対値が
補正開始閾値Ｓstartよりも小さい場合は、ＳＴ５にお
いて補正量基準値Ｓｃの絶対値が補正終了閾値Ｓendと
比較され、補正量基準値Ｓｃの絶対値が補正終了閾値Ｓ
endよりも小さい場合は、ＳＴ２において補正終了と判
定される。逆に補正量基準値Ｓｃの絶対値が補正終了閾
値Ｓendよりも大きい場合は、判定は保留される。

【００４０】以上のように、補正開始終了判定部２７内
部では、ＳＴ１において目標ヨーレートγｔと補正量基
準値Ｓｃの正負符号が比較され、同符号の場合は補正終
了され、補正が実施されないようになっている。ここで
偏差γｅは図３の加算器２４において

【００４１】 γｅ＝γｔ−γ (６)

【００４２】により算出される。上式より偏差γｅの符
号と目標ヨーレートγｔの符号は、実ヨーレートγと目
標ヨーレートγｔの符号が同符号、かつ実ヨーレートγ
の絶対値が目標ヨーレートγｔの絶対値よりも大きい場
合に異符号となる。また、偏差γｅの微分値は、

【００４３】 ｄγｅ／ｄｔ＝ｄγｔ／ｄｔ−ｄγ／ｄｔ (７)

【００４４】であるから、目標ヨーレートγｔの絶対値
の増加率よりも実ヨーレートγの増加率が大きい場合
に、偏差γｅの微分値と目標ヨーレートγｔの符号は異
符号となる。補正量基準値Ｓｃはこれらの偏差γｅと偏
差γｅの微分値に基づいて算出されるため、ＳＴ１では
目標ヨーレートγｔに対して実ヨーレートγが同符合
で、かつ絶対値が大きいもしくは大きくなる傾向にある
場合にのみ補正を実施するべく判定を実施する。

【００４５】図６は車両が横滑りを増加しながら旋回し
ている状態を示す図である。このとき、実ヨーレート
は、

【００４６】 γ＝Δα₁／Δｔ＋Δβ／Δｔ (８)

【００４７】である。また目標ヨーレートγｔは(４)式
により、Δα₂／Δｔ＝Δα₁／Δｔであるから、Δβ／
Δｔは、

【００４８】 Δβ／Δｔ＝γ−Δα₁／Δｔ＝γ―γｔ＝−γｅ (９)

【００４９】となり、偏差γｅは、横滑り角の変化量Δ
β／Δｔを符号反転したものである。よって、補正量は
横滑り角の増加割合に応じて大きくなる。また、実ヨー
レートγが目標ヨーレートγｔに対して大きい、もしく
は大きくなる傾向にあることは、すなわち横滑り角が増
加、もしくは増加傾向にあることと等価である。よっ
て、補正トルク算出器１７が出力する補正トルクＴac
は、横滑り角の変化量に応じた値であり、かつ出力する
のは、車両の横滑りが増加もしくは増加傾向にある場合
である。

【００５０】前述のように、偏差γｅは、横滑り角の変
化量Δβ／Δｔを符号反転したものであるから、図３に
おける目標ヨーレート設定部２３及び加算器２４は、合
わせてこの発明における横滑り角変化量検出手段２９で
あり、偏差γｅは横滑り変化量である。横滑り角変化量
検出手段２９は、前述のように目標ヨーレートγｔと実
ヨーレートγの偏差として横滑り角変化量を算出するこ
とが可能であるが、例えば、車両の前後速度Ｖｂ及び横
速度Ｖｙを計測することで車体の横滑り角βを

【００５１】 β＝tan^-1(Ｖｙ／Ｖｂ) (１０) により算出し、その変化量から横滑り角変化量を算出す
るといった他の方法で横滑り角変化量を算出することも
できる。

【００５２】図２に戻り、補正目標トルクＴatcは、加
算器１８にて目標トルクＴatと補正トルクＴacを加算す
ることで算出される。ここで、目標トルクＴatは、運転
者の操舵トルクを補助する方向の符号が旋回方向の符号
となるように算出される。すなわち、横加速度やヨーレ
ートの符号を右旋回方向を正として設定している場合
は、運転者の右操舵を補助する方向を正とする。一方、
補正トルクＴacは、目標ヨーレートγｔの符号すなわち
横加速度Ｇｙの符号と、補正量基準値Ｓｃの符号が異符
号の場合のみ出力されるため、補正トルクＴacの符号
は、横加速度Ｇｙの符号すなわち旋回方向の符号と異符
号の値である。例えば、右旋回中の場合、横加速度Ｇｙ
は正、補正トルクＴacは負、右操舵中の目標トルクＴat
は正となる。逆に、左旋回中の場合、横加速度Ｇｙは
負、補正トルクＴacは正、左操舵中の目標トルクＴatは
負となる。ゆえに、補正トルクＴacは目標トルクＴat
を、運転者の旋回を助長させる方向の操舵を妨げる方向
に補正、すなわち操舵に対する反力トルクを発生する方
向に補正する。

【００５３】以上のように図２の補助トルク制御ＥＣＵ
１５は、車両の横滑り角が増加している場合に、旋回を
助長させる方向の操舵を妨げる方向に補正を行う。

【００５４】一般に熟練運転者は、車両に横滑りが発生
した場合、旋回方向と逆方向に適切な修正操舵を行うこ
とにより、車両の横滑りを制御、解消する。一般の運転
者の場合は、この修正操舵を行うタイミングが遅いた
め、最初に発生する横滑り角が大きく、また修正操舵の
量が大きすぎるため、最初の横滑りが解消した直後に逆
方向に大きな横滑りを発生し、最終的にスピンや車線逸
脱等の事態に陥る傾向がある。これは、運転者が車両に
横滑りが発生している事を認識することが困難であり、
また適切な修正操舵位置がわかりにくい事が原因であ
る。

【００５５】このような修正操舵を行う場面では、前記
補正トルクＴacは修正操舵に対しては補助する方向のト
ルクとして作用するため、車両に横滑りが発生し修正操
舵が必要であることを運転者に認識させると共に、運転
者の修正操舵を補助することができる。また、補正トル
クＴacは、横滑り角の変化量に応じた値として出力され
るため、横滑り角の増加が急である場合は大きく、穏や
かである場合は小さく補助し、適切な修正操舵を行いや
すくすることができる。さらに、横滑り角が増加しなく
なった場合、もしくは増加しなくなる傾向にある場合
は、補正トルクＴacも出力されなくなり、補正トルクＴ
acが出力されていた時に対して相対的に修正操舵に必要
なトルクが大きくなる、すなわちハンドルが重くなるた
めに、過大な修正操舵を防止でき、また適切な修正操舵
位置を認識しやすくすることができる。

【００５６】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２を図について説明する。図７はステアバイワイヤ方
式の車両のためのこの発明の実施の形態２に係る車両用
操舵制御装置の制御系全体の構成図である。図において
車両用操舵制御装置は、ステアリングハンドル１ａの操
舵量を電気的信号に変換してタイロッド８ａなどの転舵
機構に伝達させるステアバイワイヤ式のものである。こ
の発明における操舵入力手段であるステアリングハンド
ル１ａは、ステアリングシャフト２ａと一体結合され、
またステアリングシャフト２ａは、ステアリングハンド
ル１ａの操作時にそのステアリングハンドル１ａに操舵
反力を与えるこの発明における反力トルク付与手段であ
る反力モータ３３にギア３２を介して機械的に連結され
ている。また、ステアリングシャフト２ａには、ステア
リングハンドル１ａの操舵角θを検出する操舵角センサ
３０、及びステアリングシャフト２ａに作用する操舵ト
ルクＴｓを検出するための操舵トルクセンサ３１が配設
されている。操舵角センサ３０で検出されたステアリン
グハンドル１ａの操舵角θ、及び操舵トルクセンサ３１
で検出されたステアリングシャフト２ａに作用する操舵
トルクＴｓは、ＥＣＵ３４に出力される。

【００５７】ＥＣＵ３４は、図７の車両用操舵制御装置
全体の制御を行う制御ユニットであり、反力モータ３３
及びこの発明における転舵角制御手段である転舵用アク
チュエータ３５へ駆動信号を出力する。転舵用アクチュ
エータ３５は、ＥＣＵ３４からの駆動信号を受けて作動
し、リレーロッド３７を車幅方向に往復運動させること
により、リレーロッド３７の両端に連結されたタイロッ
ド８ａ、左右の操舵輪９ａのナックルアーム１０ａを介
して操舵輪９ａを転舵する。また、この駆動に応じた動
作は、転舵センサ３６により検出され、操舵輪９ａの転
舵角δを示す信号としてＥＣＵ３４に出力される。ま
た、ＥＣＵ３４には、車両の車速Ｖｂを検出するこの発
明における車速検出手段である車速センサ１２ａ、車両
の横加速度Ｇｙを検出するこの発明における横加速度検
出手段である横加速度センサ１３ａ、車両の実ヨーレー
トγを検出するこの発明における実ヨーレート検出手段
であるヨーレートセンサ１４ａが接続され、これらのセ
ンサによる検出値も入力される。以上のように、図７の
操舵制御装置は、ステアリングハンドル１ａの操作に応
じてＥＣＵ３４を介して転舵用アクチュエータ３５が作
動し、操舵輪９ａの転舵が行われる機構となっている。

【００５８】図８は図７のＥＣＵ３４の内部構成の一例
を示すもので、次にＥＣＵ３４内部の動作について図８
に基づき説明する。まず、操舵角センサ３０で検出した
ステアリングハンドル１ａの操舵角θが、この発明にお
ける操舵出力量決定手段である目標転舵角算出器３８に
入力され、目標転舵角δｔが算出される。目標転舵角δ
ｔは、操舵角θをステアリングギア比Ｎstで割ったもの
として算出される。ステアリングギア比Ｎstは、定数と
して設定されても、車速や舵角によって変更される変数
として設定されてもよい。一方、横加速度センサ１３ａ
により検出した横加速度Ｇｙ、ヨーレートセンサ１４ａ
により検出した実ヨーレートγ、及び車速センサ１２ａ
により検出した車速Ｖｂが、この発明における操舵補正
量算出手段である操舵補正量算出器３９に入力され、補
正転舵角δcが算出される。この算出方法については後
述する。

【００５９】続いて、これらの算出された目標転舵角δ
t及び補正転舵角δcを加算器４０にて加算することで補
正目標転舵角δtcが算出される。加算器４０は、この発
明における操舵補正手段である。補正目標転舵角δtcが
加算器４１にて、転舵センサ３６により検出された操舵
輪９ａの転舵角δとの差分をとられることにより、転舵
偏差量δeが算出される。転舵偏差量δeは、ＰＩＤ(比
例、積分、微分)コントローラ部４２に入力され、その
出力が転舵モータ駆動器４３に入力される。転舵モータ
駆動器４３は、ＰＩＤコントローラ部４２の出力に基づ
いて転舵用アクチュエータ３５への出力電圧を制御する
ので、転舵用アクチュエータ３５は転舵角δを補正目標
転舵角δtcに一致させるべく駆動される。

【００６０】転舵用アクチュエータ３５の電流は、モー
タ電流検出器４４で検出され、この発明における目標反
力トルク決定手段である目標反力トルク設定器４５に入
力される。目標反力トルク設定器４５では、モータ電流
より車輪の転舵トルクを推定し、転舵トルクをステアリ
ングシャフトのトルクにステアリングギア比Ｎstを用い
て変換することにより、目標反力トルクＴrtを算出す
る。目標反力トルクＴrtは、車速によるゲインにより変
更されてもよい。一方、操舵補正量算出器３９で算出さ
れた補正転舵角δcは、変換器４６においてトルク値に
換算され、補正反力トルク値Ｔrcに変換される。補正転
舵角δcは、操舵角θに基づいて算出された目標転舵角
δtと実転舵角δの意図的に設定される偏差であるか
ら、トルク値への換算は、予め設定されたばね定数を乗
じることで算出できる。また、トルク値は運転者が修正
できない程の過大な値とならないようにクリップされ
る。この補正反力トルク値Ｔrcと目標反力トルクＴrtを
加算器４７で加算することで、補正目標反力トルクＴrt
cを算出する。加算器４７は、この発明における操舵補
正手段である。

【００６１】続いて、加算器４８において補正目標反力
トルクＴrtcから操舵トルクセンサ３１で検出されたス
テアリングシャフト２ａに作用する操舵トルクＴｓを減
算することで、トルク偏差Ｔeが算出される。反力モー
タ電流決定器４９では、このトルク偏差Ｔeに基づき、
反力モータ３３に出力する目標電流が決定される。反力
モータ駆動器５０では、この目標電流に基づいて反力モ
ータ３３に印加する電圧を決定するとともに、反力モー
タ３３にこの電圧を印加する。反力モータ３３は、印加
されたこの電圧に応じてモータ電流値が応答し、モータ
電流値にほぼ比例関係にあるトルクを発生して運転者が
操作するステアリングハンドル１ａに反力を与える。

【００６２】次に、操舵補正量算出器３９内部の動作に
ついて、図９に基づき説明する。なお実際には、ＰＤコ
ントローラ２５ａ及び変換器２６ａが操舵補正量算出手
段を構成し、目標ヨーレート設定部２３ａ及び加算器２
４ａは横滑り角変化量検出手段を構成し、補正開始終了
判定部２７ａは加算器４０あるいはそれ以降のものと共
に操舵補正手段を構成する。操舵補正量算出器３９内部
の基本的な動作は、実施の形態１の図３の補正トルク算
出器１７と同じであり、出力が補正転舵角δｃに変換さ
れる部分だけが異なる。まず、この発明における目標ヨ
ーレート設定手段である目標ヨーレート設定部２３ａに
おいて、車速Ｖｂ及び横加速度Ｇｙに基づいて目標ヨー
レートγｔが(１)式により設定され、この目標ヨーレー
トγｔと実ヨーレートγとの偏差γｅが加算器２４ａに
て算出される。偏差γｅは、ＰＤコントローラ部２５ａ
に入力され、ＰＤコントローラ部２５ａでは、(５)式に
より補正量基準値Ｓｃが算出される。

【００６３】続いて、変換器２６ａにて補正量基準値Ｓ
ｃに変換係数Ｋtranδが乗じられ、補正転舵角δcが算
出される。変換係数Ｋtranδは補正量基準値Ｓｃをトル
ク量に変換するための係数であり、マップ値として設定
される。一方、補正量基準値Ｓｃは目標ヨーレートγｔ
と共に補正開始終了判定部２７ａにも入力され、補正の
開始及び終了の判定が行われる。ここで、補正開始と判
定された後、補正終了と判定されるまでの間のみ、切換
器２８ａが補正転舵角δcを出力する側に切り換わり、
補正転舵角δcを出力する。またそれ以外の場合は、零
を出力する。補正開始終了判定部２７ａ内部の処理につ
いては、実施の形態１の図５と同じく処理される。すな
わち、操舵補正量算出器３９が出力する補正転舵角δc
も、横滑り角の変化量に応じた値であり、かつ出力する
のは、車両の横滑りが増加もしくは増加傾向にある場合
である。

【００６４】図８に戻り、補正目標転舵角δtcは、加算
器４０にて目標転舵角δtと補正転舵角δcを加算するこ
とで算出される。ここで、補正転舵角δcは、目標ヨー
レートγｔの符号すなわち横加速度Ｇｙの符号と、補正
量基準値Ｓｃの符号が異符号の場合のみ出力されるた
め、補正転舵角δcの符号は、横加速度Ｇｙの符号すな
わち旋回方向の符号と異符号の値である。例えば、各変
数の右旋回側を正と設定した場合、右旋回中の場合は、
横加速度Ｇｙは正、補正転舵角δcは負、目標転舵角δt
は正となる。逆に、左旋回中の場合は、横加速度Ｇｙは
負、補正転舵角δcは正、目標転舵角δtは負となる。ゆ
えに、補正転舵角δcは目標転舵角δtを、旋回を抑制す
る方向に補正する。また、補正反力トルク値Ｔrcも旋回
方向と逆符号で算出されるため、旋回方向の操舵を妨げ
る方向のトルクとして算出されるので、目標反力トルク
Ｔrtを増加させる方向に補正する。

【００６５】以上のように図８のＥＣＵ３４は、車両の
横滑り角が増加している場合に、旋回を抑制する方向す
なわち車両の横滑りを抑制する方向に転舵角を補正し、
かつステアリングホイールに旋回方向の操舵を妨げる方
向のトルクを発生させる。よって実施の形態１と同様
に、修正操舵を行う場面では、修正操舵を補助する方向
のトルクを与え、車両に横滑りが発生し修正操舵が必要
であることを運転者に認識させると共に、運転者の修正
操舵を補助することができる。加えて、運転者の修正操
舵に先行する形で車両の横滑りを抑制する方向に転舵角
を補正するので、運転者の修正操舵の遅れによる車両の
横滑り角の増加を抑制する効果がある。

【００６６】以上、この発明の実施の形態１および実施
の形態２を説明したが、この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。例え
ば、ＰＤコントローラとして構成されている制御器は、
ＰＩＤコントローラとして構成することも可能であり、
また他の制御器として構成されていてもよい。

【００６７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、車両の
横滑り角変化量を検出しする横滑り角変化量検出手段
と、この横滑り角変化量に基づいて操舵補正量を算出す
る操舵補正量算出手段と、前記横滑り角変化量が車両の
スピン方向に大きいもしくは大きくなる傾向にある場合
にのみ、前記操舵補正量に基づいて操舵制御を補正する
操舵補正手段と、を備えたことを特徴とする車両用操舵
制御装置としたので、車両の横滑り角の変化量を検出
し、この横滑り角の変化量に基づいて操舵補正量を算出
し、横滑り角変化量が車両のスピン方向に大きいもしく
は大きくなる傾向にある場合にのみ、操舵補正量に基づ
いて操舵制御を補正するので、車両の横滑り角のスピン
方向への増加を抑制することができる効果がある。

【００６８】また、車両の横加速度を検出する横加速度
検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記横加
速度に基づいて目標ヨーレートを設定する目標ヨーレー
ト設定手段と、車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレ
ート検出手段と、この実ヨーレートと前記目標ヨーレー
トに基づいて操舵補正量を算出する操舵補正量算出手段
と、前記実ヨーレートが前記目標ヨーレートに比べて大
きい場合もしくは大きくなる傾向にある場合にのみ、前
記操舵補正量に基づいて操舵制御を補正する操舵補正手
段と、を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置と
したので、車両の横加速度、車速、実ヨーレートを検出
し、横加速度に基づいて目標ヨーレートを設定し、実ヨ
ーレートと目標ヨーレートに基づいて操舵補正量を算出
し、実ヨーレートが目標ヨーレートに比べて大きい場合
もしくは大きくなる傾向にある場合にのみ、操舵補正量
に基づいて操舵制御を補正するので、車両の横滑り角の
スピン方向への増加を抑制することができる効果があ
る。

【００６９】また、前記操舵補正手段が、操舵トルクを
補正することを特徴としたので、運転者が修正操舵の必
要性を認知しやすくすると共に、修正操舵を補助するこ
とができる効果がある。

【００７０】また、前記操舵補正手段は、操舵輪の転舵
角を補正することを特徴としたので、車両の横滑り角の
スピン方向への増加を抑制することができる効果があ
る。

【００７１】また、運転者が操舵量を入力する操舵入力
手段と、目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
この目標トルクに基づいて運転者の操舵トルクを補助す
る補助トルクを付加する補助トルク付加手段と、を備
え、前記操舵補正手段は前記目標トルクを補正すること
を特徴としたので、運転者が修正操舵の必要性を認知し
やすくすると共に、修正操舵を補助することができる効
果がある。

【００７２】また、運転者が操舵量を入力する操舵入力
手段と、この操舵入力の方向及び操作量に基づいて操舵
輪の操舵出力量を決定する操舵出力量決定手段と、この
操舵出力量に基づいて前記操舵入力手段と独立して操舵
輪の転舵角を制御する転舵角制御手段と、を備え、前記
操舵補正手段は前記操舵出力量を補正することを特徴と
したので、車両の横滑り角のスピン方向への増加を抑制
することができる効果がある。

【００７３】また、目標反力トルクを決定する目標反力
トルク決定手段と、この目標反力トルクに基づいて前記
操舵入力手段に与える操作方向と逆向きの反力トルクを
付与する反力トルク付与手段と、を備え、前記操舵補正
手段は前記目標反力トルクを補正することを特徴とした
ので、運転者が修正操舵の必要性を認知しやすくすると
共に、修正操舵を補助することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電動パワーステアリングを備えた車両のため
のこの発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の
制御系全体の構成図である。

【図２】 図１の補助トルク制御ＥＣＵ内部の機能構成
の一例を示すブロック図である。

【図３】 図２の補正トルク算出器内部の機能構成の一
例を示すブロック図である。

【図４】 車両の安定状態での旋回を示す図である。

【図５】 図３の補正開始終了判定部の動作の一例を示
すフローチャートである。

【図６】 車両の横滑り角の増加を伴いながらの旋回状
態を示す図である。

【図７】 ステアバイワイヤ方式の車両のためのこの発
明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置の制御系全
体の構成図である。

【図８】 図７の補助トルク制御ＥＣＵ内部の機能構成
の一例を示すブロック図である。

【図９】 図８の操舵補正量算出器内部の機能構成の一
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１ａ ステアリングハンドル(操舵入力手段)、５
モータ(補助トルク付加手段)、１２，１２ａ 車速セン
サ(車速検出手段)、１３，１３ａ 横加速度センサ(横
加速度検出手段)、１４，１４ａ ヨーレートセンサ(実
ヨーレート検出手段)、１６ 目標トルク算出器(目標ト
ルク算出手段)、１７ 補正トルク算出器(操舵補正量算
出手段)、１８，４０，４７ 加算器(操舵補正手段)、
２３，２３ａ 目標ヨーレート設定部(目標ヨーレート
設定手段)、２９，２９ａ 横滑り角変化量検出手段、
３３ 反力モータ(反力トルク付与手段)、３５ 転舵用
アクチュエータ(転舵角制御手段)、３８ 目標転舵角算
出器(操舵出力量決定手段)、３９ 操舵補正量算出器
(操舵補正量算出手段)、４５ 目標反力トルク設定器
(目標反力トルク決定手段)。

───────────────────────────────────────────────────── 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 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00 137:00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の横滑り角変化量を検出しする横滑
   り角変化量検出手段と、 この横滑り角変化量に基づいて操舵補正量を算出する操
   舵補正量算出手段と、 前記横滑り角変化量が車両のスピン方向に大きいもしく
   は大きくなる傾向にある場合にのみ、前記操舵補正量に
   基づいて操舵制御を補正する操舵補正手段と、 を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 【請求項２】 車両の横加速度を検出する横加速度検出
   手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記横加速度に基づいて目標ヨーレートを設定する目標
   ヨーレート設定手段と、 車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段
   と、 この実ヨーレートと前記目標ヨーレートに基づいて操舵
   補正量を算出する操舵補正量算出手段と、 前記実ヨーレートが前記目標ヨーレートに比べて大きい
   場合もしくは大きくなる傾向にある場合にのみ、前記操
   舵補正量に基づいて操舵制御を補正する操舵補正手段
   と、 を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
3. 【請求項３】 前記操舵補正手段は、操舵トルクを補正
   することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   車両用操舵制御装置。
4. 【請求項４】 前記操舵補正手段は、操舵輪の転舵角を
   補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の車両用操舵制御装置。
5. 【請求項５】 運転者が操舵量を入力する操舵入力手段
   と、 目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、 この目標トルクに基づいて運転者の操舵トルクを補助す
   る補助トルクを付加する補助トルク付加手段と、 を備え、前記操舵補正手段は前記目標トルクを補正する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記
   載の車両用操舵制御装置。
6. 【請求項６】 運転者が操舵量を入力する操舵入力手段
   と、 この操舵入力の方向及び操作量に基づいて操舵輪の操舵
   出力量を決定する操舵出力量決定手段と、 この操舵出力量に基づいて前記操舵入力手段と独立して
   操舵輪の転舵角を制御する転舵角制御手段と、 を備え、前記操舵補正手段は前記操舵出力量を補正する
   ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれか１項に記
   載の車両用操舵制御装置。
7. 【請求項７】 目標反力トルクを決定する目標反力トル
   ク決定手段と、 この目標反力トルクに基づいて前記操舵入力手段に与え
   る操作方向と逆向きの反力トルクを付与する反力トルク
   付与手段と、 を備え、前記操舵補正手段は前記目標反力トルクを補正
   することを特徴とする請求項６に記載の車両用操舵制御
   装置。