JP2003320949A - 車両の運動制御方法および車両の運動制御装置 - Google Patents

車両の運動制御方法および車両の運動制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を増加させることなく、車両の運動
制御性を向上し得る車両の運動制御方法および車両の運
動制御装置を提供する。 【解決手段】 車両運動制御装置によると、ギヤ比可変
機構によるトルク伝達を表した運動方程式に基づいて、
ギヤ比可変機構の第２ステアリングシャフトに発生する
操舵トルクＴｐ、ギヤ比可変機構のモータ３２ｍにより
発生するモータトルクＴvmおよびモータ３２ｍの回転角
θvmを用い、ステアリングホイールの操作により発生す
るハンドルトルクＴｈをEPS_ECU によるハンドルトルク
演算処理３０ｂにより求める。これにより、車両運動制
御装置がステアリングホイールとトルクセンサとの間に
ギヤ比可変機構が介在する構成を採っても、新たにトル
クセンサ等を追加することなく、ハンドルトルクＴｈを
知ることができるので、ハンドルトルクＴｈをＥＳＰ制
御処理３０ａに用いれば、部品点数の増加なく車両の運
動制御性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の運動制御方
法および車両の運動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステアリングホイール（ハンドル）と操
舵輪とを連結する操舵伝達系の途中にモータの駆動によ
り伝達比を可変する伝達比可変機構を備えた車両の運動
制御装置として、例えば図１に示すように、ステアリン
グホイール（ハンドル）２１、第１ステアリングシャフ
ト２２、第２ステアリングシャフト２３、ＥＰＳアクチ
ュエータ２４、ロッド２５、操舵角センサ２６、車速セ
ンサ２７、トルクセンサ２８、EPS_ECU ３０、ギヤ比可
変機構３２、VGRS_ECU４０等から構成される車両運動制
御装置１００がある。なお、このような「ステアリング
ホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動
モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変機構」
を、ＶＧＲＳ（Vriable Gear Ratio System）と称する
場合もある。
【０００３】即ち、ステアリングホイール２１に第１ス
テアリングシャフト２２の一端が接続され、この第１ス
テアリングシャフト２２の他端側にはギヤ比可変機構３
２の入力側が接続される。このギヤ比可変機構３２は、
モータ、減速機等から構成されており、この出力側には
第２ステアリングシャフト２３の一端側が接続され、第
２ステアリングシャフト２３の他端側には、ＥＰＳアク
チュエータ２４の入力側が接続される。ＥＰＳアクチュ
エータ２４は、電気式動力舵取装置であり、図示しない
ラック・ピニオンギヤ等により、第２ステアリングシャ
フト２３によって入力された回転運動をロッド２５の軸
方向運動に変換して出力し得るとともに、EPS_ECU ３０
により制御されるアシストモータにより操舵状態に応じ
たアシスト力を発生させて運転者による操舵をアシスト
する。なお、第１ステアリングシャフト２２の回転角
（操舵角）は操舵角センサ２６により検出されて操舵角
信号としてVGRS_ECU４０に、また第２ステアリングシャ
フト２３による操舵トルクはトルクセンサ２８により検
出されてトルク信号としてＥＰＳ制御処理３０ａに、さ
らに車両の速度は車速センサ２７により検出されて車速
信号としてEPS_ECU ３０およびVGRS_ECU４０に、それぞ
れ入力され得るように構成されている。また、ロッド２
５には、図略の操舵輪が装着されている。
【０００４】このように構成することによって、ギヤ比
可変機構３２およびVGRS_ECU４０では、モータと減速機
により、入力ギヤに対する出力ギヤの比を車速に応じて
リアルタイムに変更し、第１ステアリングシャフト２２
の操舵角に対する第２ステアリングシャフト２３の出力
角の比を可変する。また、ＥＰＳアクチュエータ２４お
よびEPS_ECU ３０では、トルクセンサ２８および車速セ
ンサ２７により検出した運転者の操舵状態や車速に応じ
て、運転者の操舵をアシストするアシスト力をアシスト
モータにより発生させる。
【０００５】これにより、車速に対応したステアリング
ギヤ比、例えば停車時や低速走行時にはステアリングホ
イールの操舵角に対してギヤ比可変機構３２の出力角が
大きくなるように設定し、また高速走行時にはステアリ
ングホイールの操舵角に対してギヤ比可変機構３２の出
力角が小さくなるように設定することが可能となる一方
で、車速に対応した適切なアシスト力をアシストモータ
により発生させることが可能となる。
【０００６】例えば、車両が停車や低速走行している場
合には、ギヤ比可変機構３２によるステアリングギヤ比
が小さく設定されるとともに、アシストモータによるア
シスト力を高めるので、軽いステアリング操作でも操舵
輪は大きく切れる。これにより運転者の操舵を楽にする
ことができる。一方、車両が高速走行している場合に
は、アシストモータによるアシスト力が低下し、ギヤ比
可変機構３２によるステアリングギヤ比が大きく設定さ
れるので、ステアリング操作が重くなるとともに、たと
えステアリングが大きく切れても操舵輪は小さく切れる
にとどまる。これにより車両制御の安定性のさらなる向
上を期待することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな車両運動制御装置によると、操舵トルクを検出する
トルクセンサ２８は、ギヤ比可変機構３２の出力軸であ
る第２ステアリングシャフト２３によるトルクを検出し
ている。つまり、ステアリングホイール２１とトルクセ
ンサ２８との間にギヤ比可変機構３２が介在する。その
ため、ステアリングホイール２１によるハンドルトルク
とトルクセンサ２８により検出するトルクとは、必ずし
も一致しないことから、トルクセンサ２８により検出し
たトルクを操舵トルクとしてＥＰＳアクチュエータ２４
の制御に用いると、運転者による操舵感覚と実操舵との
間に生じ得る僅かな不一致から、操舵感覚に微妙な違和
感を与え得るという問題がある。
【０００８】このような問題は、ギヤ比可変機構３２の
入力軸である第１ステアリングシャフト２２にトルクセ
ンサを設け、当該トルクセンサからのトルク信号をＥＰ
Ｓアクチュエータ２４の制御に用いることによって解決
することはできる。ところが、当該トルクセンサを、第
２ステアリングシャフト２３のトルクセンサ２８とは別
に設ける必要があるため、部品点数の増加や製品コスト
の上昇を招くという新たな問題を生じる。
【０００９】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、部品点
数を増加させることなく、車両の運動制御性を向上し得
る車両の運動制御方法および車両の運動制御装置を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の車両の運動制御方
法では、ハンドルと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途
中にモータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変機
構と、操舵トルクに基づいて操舵力を補うアシストモー
タと、を備えた車両の運動制御方法であって、前記伝達
比可変機構によるトルク伝達を表した運動方程式に基づ
いて、前記伝達比可変機構の出力軸に発生する操舵トル
ク、前記伝達比可変機構のモータにより発生するモータ
トルクおよび該モータの回転角を用い、前記ハンドルの
操作により発生するハンドルトルクを求め、この求めた
ハンドルトルクを前記操舵トルクとして前記アシストモ
ータを制御することを技術的特徴とする。
【００１１】また、請求項３の車両の運動制御装置で
は、ハンドルと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に
モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変機構
と、操舵トルクに基づいて操舵力を補うアシストモータ
と、を備えた車両の運動制御装置であって、前記伝達比
可変機構によるトルク伝達を表した運動方程式に基づい
て、前記伝達比可変機構の出力軸に発生する操舵トル
ク、前記伝達比可変機構のモータにより発生するモータ
トルクおよび該モータの回転角を用い、前記ハンドルの
操作により発生するハンドルトルクを求めるハンドルト
ルク算出手段、を備え、前記ハンドルトルク算出手段に
より求めたハンドルトルクを前記操舵トルクとして前記
アシストモータを制御することを技術的特徴とする。
【００１２】請求項１および請求項３の発明によると、
伝達比可変機構によるトルク伝達を表した運動方程式に
基づいて、伝達比可変機構の出力軸に発生する操舵トル
ク、伝達比可変機構のモータにより発生するモータトル
クおよび該モータの回転角を用い、ハンドルの操作によ
り発生するハンドルトルクを求め、この求めたハンドル
トルクを前記操舵トルクとして前記アシストモータを制
御する。
【００１３】例えば、当該運動方程式が次式(1) であれ
ば、伝達比可変機構の出力軸に発生する操舵トルクＴ
ｐ、伝達比可変機構のモータにより発生するモータトル
クＴvmおよび該モータの回転角θvmを用いてハンドルト
ルクＴｈを求めることができるから、新たにトルクセン
サ等を追加することなく、ハンドルトルクを知ることが
できる。これにより、伝達比可変機構の出力軸に発生す
る操舵トルクＴｐを既存のトルクセンサにより検出し、
またモータトルクＴvmおよびモータ回転角θvmを該モー
タの制御に用いられる既存の回転角センサおよび電流セ
ンサによりそれぞれ検出すれば、ハンドルトルクＴｈを
制御コンピュータによる演算処理等により求めることが
できる。したがって、部品点数を増加させることなく、
車両の運動制御性を向上することができる。
【００１４】 Ｔｈ−Ｔｐ＋Ｔvm＝Ｊvm×d2θvm／dt2＋Ｒvm×sign(dθvm／dt) ・・・(1) ここで、Ｔｈはハンドルトルク（Ｎ・ｍ）、Ｔｐは伝達
比可変機構の出力軸に発生する操舵トルク（Ｎ・ｍ）、
Ｔvmは伝達比可変機構のモータにより発生するモータト
ルク（Ｎ・ｍ）、Ｊvmは伝達比可変機構のモータイナー
シャ（kg・ｍ2）、θvmは伝達比可変機構のモータ回転
角（rad ）、Ｒvmは伝達比可変機構のクーロン摩擦抵抗
（Ｎ・ｍ／rad ）をそれぞれ表す。また式(1) 中のd2θ
vm／dt2およびdθvm／dt の「d／dt 」は時間ｔによる
微分演算を表し、sign()は括弧内の符号を求める演算を
表す。なお請求項１および請求項３では式(1) 中のＪvm
およびＲvmは定数とする。
【００１５】さらに、請求項２の車両の運動制御方法で
は、請求項１において、前記伝達比可変機構によるトル
ク伝達を表した運動方程式の構成項のうち、前記伝達比
可変機構によるイナーシャ項および前記伝達比可変機構
によるクーロン摩擦項の少なくとも１項を用いて前記ハ
ンドルトルクを求めることを技術的特徴とする。
【００１６】また、請求項４の車両の運動制御装置で
は、請求項３において、前記ハンドルトルク算出手段
は、前記伝達比可変機構によるトルク伝達を表した運動
方程式の構成項のうち、前記伝達比可変機構のイナーシ
ャ項および前記伝達比可変機構のクーロン摩擦項のうち
の少なくとも１項を用いて前記ハンドルトルクを求める
ことを技術的特徴とする。
【００１７】請求項２および請求項４の発明によると、
伝達比可変機構によるトルク伝達を表した運動方程式の
構成項のうち、伝達比可変機構のイナーシャ項および伝
達比可変機構のクーロン摩擦項のうちの少なくとも１項
を用いてハンドルトルクを求める。例えば、当該運動方
程式が上式(1) の場合、式(1) の右辺第１項である伝達
比可変機構のイナーシャ項（Ｊvmの項）および式(1) の
右辺第２項である伝達比可変機構のクーロン摩擦項（Ｒ
vmの項）のうちの少なくとも１項を用いてハンドルトル
クを求めることから、請求項１および請求項３では定数
に設定していたＪvmおよびＲvmのうちの少なくとも１項
に測定値や設計値を用いてハンドルトルクを求める。こ
れにより、ハンドルトルクＴｈを求める演算処理等の演
算精度を向上することができる。したがって、部品点数
を増加させることなく、車両の運動制御性をさらに向上
することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の車両の運動制御方
法および車両の運動制御装置を適用した車両運動制御装
置の実施形態について図を参照して説明する。なお、本
実施形態に係る車両運動制御装置２０は、前述した車両
運動制御装置１００と機械的構成に変わるところがない
ので、図１に示す車両運動制御装置２０（１００）を参
照して説明する。
【００１９】図１に示すように、車両運動制御装置２０
は、ステアリングホイール２１、第１ステアリングシャ
フト２２、第２ステアリングシャフト２３、ＥＰＳアク
チュエータ２４、ロッド２５、操舵角センサ２６、車速
センサ２７、トルクセンサ２８、EPS_ECU ３０、ギヤ比
可変機構３２、VGRS_ECU４０等から構成され、その機械
的、電気的な結合関係は前述したとおりであるから、こ
こではこれらの説明を省略し、主に本発明に係る特徴的
なところを図２に基づいて説明する。なお、図２には、
本実施形態に係る車両運動制御装置２０のEPS_ECU ３０
およびVGRS_ECU４０による車両運動制御処理を表した機
能ブロック図が示されている。
【００２０】図２に示すように、本実施形態に係る車両
運動制御装置２０では、EPS_ECU ３０によるＥＰＳ制御
処理３０ａとVGRS_ECU４０によるＶＧＲＳ制御処理４０
ａとの２つの処理がそれぞれのＥＣＵ（Electronic Con
trol Unit ）によって行われている。つまり、前述した
ように車両運動制御装置２０は、VGRS_ECU４０によるＶ
ＧＲＳ制御処理４０ａによってギヤ比可変機構３２によ
りステアリングギヤ比を車両の速度に応じて可変制御す
る機能を有するとともに、EPS_ECU ３０によるＥＰＳ制
御処理３０ａによって操舵状態に応じたアシスト力を発
生させて運転者による操舵をアシストする機能を有す
る。
【００２１】そのため、ＶＧＲＳ制御処理４０ａでは、
操舵角センサ２６による操舵角信号θｈと車速センサ２
７による車速信号ＶとがVGRS_ECU４０に入力されること
により、車速に対応して一義的に定められるギヤ比可変
機構３２のモータ３２ｍの回転角を図略のモータ回転角
マップから決定する処理を行い、決定した回転角指令値
に応じたモータ電圧をモータ駆動回路によりモータ３２
ｍに供給する。これにより、ギヤ比可変機構３２および
VGRS_ECU４０では、モータ３２ｍと減速機３２ｇによっ
て、入力ギヤに対する出力ギヤの比を車速に応じてリア
ルタイムに変更し、第１ステアリングシャフト２２の操
舵角に対する第２ステアリングシャフト２３の出力角の
比Ｇｖを可変している。
【００２２】また、ＥＰＳ制御処理３０ａでは、トルク
センサ２８による操舵トルク信号Ｔｐと車速センサ２７
による車速信号ＶとがEPS_ECU ３０に入力されることに
より、車速に対応して一義的に定められるＥＰＳアクチ
ュエータ２４のアシストモータ２４ｍの電流指令値を図
略のモータ電流マップから決定する処理を行い、決定し
た電流指令値に応じたモータ電圧をモータ駆動回路によ
りモータ３２ｍに供給する。これにより、ＥＰＳアクチ
ュエータ２４およびEPS_ECU ３０では、ＥＰＳ制御処理
３０ａにより、トルクセンサ２８および車速センサ２７
により検出した運転者の操舵状態や車速に応じて、運転
者の操舵をアシストするアシスト力をアシストモータ２
４ｍにより発生させている。
【００２３】このようにEPS_ECU ３０によるＥＰＳ制御
処理３０ａおよびVGRS_ECU４０によるＶＧＲＳ制御処理
４０ａのそれぞれ機能概要は、前述した車両運動制御装
置１００による車両運動制御処理と基本的に同じではあ
るが、本実施形態に係る車両運動制御装置２０では、ト
ルクセンサ２８により検出される操舵トルクＴｐをEPS_
ECU ３０により演算処理されるＥＰＳ制御処理３０ａに
直接入力することなく、ハンドルトルク演算処理３０ｂ
を介して入力している点が、従来の車両運動制御装置１
００と異なる。
【００２４】即ち、図１に示すように、車両運動制御装
置２０は、ステアリングホイール２１とトルクセンサ２
８との間にギヤ比可変機構３２が介在する構成を採るた
め、ステアリングホイール２１によるハンドルトルクＴ
ｈとトルクセンサ２８により検出するトルクとは、必ず
しも一致しない。そのため、［発明が解決しようとする
課題］のところで説明したように、トルクセンサ２８に
より検出したトルクを操舵トルクＴｐとしてＥＰＳアク
チュエータ２４の制御に用いると、運転者による操舵感
覚と実操舵との間に生じ得る僅かな不一致から、操舵感
覚に微妙な違和感を与え得るという問題がある。
【００２５】そこで、本願発明者らは、ギヤ比可変機構
３２によるトルク伝達を次式(2) に示すような運動方程
式に表すことにより、当該運動方程式（式(2) ）に基づ
いてハンドルトルクＴｈをEPS_ECU ３０による演算処理
により算出し、算出したハンドルトルクＴｈをＥＰＳア
クチュエータ２４の制御に用いることとした。なお、ギ
ヤ比可変機構３２のモータ３２ｍによるモータトルクＴ
vmは、式(3) により算出する。
【００２６】 （Ｔｈ−Ｔｐ）／Ｇｖ＋Ｔvm＝Ｊvm×d2θvm／dt2＋Ｒvm×sign(dθvm／dt) ・・・(2) Ｔvm ＝ Ｋvt×Ｉvm ・・・(3)
【００２７】ここで、Ｔｈはハンドルトルク（Ｎ・
ｍ）、Ｔｐはギヤ比可変機構３２の出力軸である第２ス
テアリングシャフト２３に発生する操舵トルク（Ｎ・
ｍ）、Ｇｖはギヤ比可変機構３２のギヤ比（無単位
数）、Ｔvmはモータ３２ｍにより発生するモータトルク
（Ｎ・ｍ）、Ｊvmはギヤ比可変機構３２のモータイナー
シャ（kg・ｍ2 ）、θvmはモータ３２ｍのモータ回転角
（rad ）、Ｒvmはギヤ比可変機構３２のクーロン摩擦抵
抗（Ｎ・ｍ／rad／sec）、Ｋvtはモータ３２ｍのモータ
トルク定数（Ｎ・ｍ／Ａ）、Ｉvmはモータ３２ｍのモー
タ電流（Ａ）をそれぞれ表す。また、式(1) 中のd2θvm
／dt2 およびdθvm／dtの「d／dt」は時間ｔによる微分
演算を表し、sign()は括弧内の符号を求める演算を表
す。
【００２８】具体的には、操舵トルクＴｐはトルクセン
サ２８により検出し、モータ３２ｍのモータ電流Ｉvmお
よびモータ回転角θvmは、モータ３２ｍの駆動制御に通
常使用している電流センサ３２ｉおよび回転角センサ３
２ｓにより、それぞれ検出する。なお、上式(2) の右辺
第１項であるイナーシャ項はモータイナーシャＪvmを、
また同第２項であるクーロン摩擦項はクーロン摩擦抵抗
Ｒvmを、それぞれ測定値あるいはギヤ比可変機構３２の
設計値により与えることによって必要に応じ適宜設定す
る。またモータ３２ｍのモータトルク定数Ｋvtもモータ
３２ｍの測定値あるいは設計値により設定する。
【００２９】これにより、モータ３２ｍにより発生する
モータトルクＴvmを上式(3) により、またハンドルトル
クＴｈを上式(2) による演算により、それぞれ算出する
ことができるので、本実施形態では図３に示すハンドル
トルク演算処理３０ｂをEPS_ECU ３０により実行するこ
とによって、ハンドルトルクＴｈを求めることにした。
なお、このハンドルトルク演算処理３０ｂは、所定のタ
イマ割り込み処理等により定期的（例えば５ミリ秒ご
と）に繰り返し実行されるものである。
【００３０】即ち、図３に示すように、ハンドルトルク
演算処理３０ｂでは、所定の初期化処理の後、まずステ
ップＳ１０１により、操舵トルクＴｐ、モータ電流Ｉv
m、モータ回転角θvmおよびギヤ比Ｇｖのデータを読み
込む処理が行われる。操舵トルクＴｐはトルクセンサ２
８により、モータ電流Ｉvmは電流センサ３２ｉにより、
モータ回転角θvmは回転角センサ３２ｓにより、それぞ
れ検出されてEPS_ECU ３０に入力されるので、それを適
当な割り込み処理等により取り込むことによってこれら
のデータ読み込みが行われる。またギヤ比可変機構３２
のギヤ比Ｇｖは、VGRS_ECU４０によるＶＧＲＳ制御処理
４０ａから受け取ることによってデータ読み込みが行わ
れる。
【００３１】次のステップＳ１０３では、ギヤ比可変機
構３２のモータ３２ｍによるモータトルクＴvmの算出処
理が行われる。この処理は、前述した式(3) に基づいて
演算処理されるもので、予め設定されているモータトル
ク定数ＫvtとステップＳ１０１により読み込んだモータ
電流Ｉvmのデータとを乗算することによって、モータト
ルクＴvmを算出する。
【００３２】続くステップＳ１０５では、モータ回転角
θvmを時間ｔにより微分演算する処理（dθvm／dt ）
と、その結果をさらに時間ｔにより微分演算する処理
（d2θvm／dt2 ）、即ち前述した式(2) 中のdθvm／dt
とd2θvm／dt2 とを演算する処理が行われる。具体的に
は、dθvm／dt は、次式(4) に示すように、今回のθvm
から前回値であるθvm’を減算した値を前回から今回ま
での時間Δｔで除算することによって算出し、またd2θ
vm／dt2 は、次式(5) に示すように、今回のdθvm／dt
から前回値である（dθvm／dt ）’を減算した値を前回
から今回までの時間Δｔで除算することによって算出す
る。
【００３３】 dθvm／dt ＝ （θvm−θvm’）／Δｔ ・・・(4) d2θvm／dt2 ＝ （dθvm／dt−（dθvm／dt）’）／Δｔ ・・・(5)
【００３４】ステップＳ１０７では、ステップＳ１０５
により演算した（dθvm／dt ）が０（零）以上であるか
否かを判断することにより、（dθvm／dt ）の符号を求
める処理、つまり前述した式(2) 中のsign(dθvm／dt )
を演算する処理が行われる。
【００３５】即ち、ギヤ比可変機構３２のモータイナー
シャＪvmおよびギヤ比可変機構３２のクーロン摩擦抵抗
Ｒvmを設計値等から設定することによって、前述した式
(2)からハンドルトルクＴｈを求めるために必要なパラ
メータが全て揃うので、(dθvm／dt )の符号に応じた演
算式(6) 、(7) をステップＳ１０７により選択すること
によって、続くステップＳ１０９、Ｓ１１１に処理を移
行してハンドルトルクＴｈを求める演算処理を行う。
【００３６】ステップＳ１０７による判断処理により
（dθvm／dt ）が０（零）以上であると判断されれば
（Ｓ１０７でＹｅｓ）、（dθvm／dt ）の符号は正
（＋）であるから、ステップＳ１０９によりギヤ比可変
機構３２のクーロン摩擦抵抗Ｒvmを加算する次式(6) に
よりハンドルトルクＴｈを算出する。一方、ステップＳ
１０７による判断処理により（dθvm／dt ）が０（零）
以上であると判断されなければ（Ｓ１０７でＮｏ）、
（dθvm／dt ）の符号は負（−）であるから、ステップ
Ｓ１０９によりギヤ比可変機構３２のクーロン摩擦抵抗
Ｒvmを減算する次式(7) によりハンドルトルクＴｈを算
出する。なお、この式(6) 、(7) は、ハンドルトルクＴ
ｈを算出するために、前述した(2) を変形したものであ
る。
【００３７】 Ｔｈ＝Ｇｖ×（Ｊvm×d2θvm／dt2＋Ｒvm−Ｔvm）＋Ｔｐ ・・・(6) Ｔｈ＝Ｇｖ×（Ｊvm×d2θvm／dt2−Ｒvm−Ｔvm）＋Ｔｐ ・・・(7)
【００３８】ステップＳ１０９またはステップＳ１１１
により、ハンドルトルクＴｈが算出されると、この算出
結果をＥＰＳ制御処理３０ａに転送するとともに、次回
の本ハンドルトルク演算処理３０ｂに備えて、今回算出
したθvmをθvm’として、またdθvm／dt を（dθvm／d
t ）’として、EPS_ECU ３０の所定の記憶領域にそれぞ
れ記憶（格納）する処理が行われ、一連の本ハンドルト
ルク演算処理３０ｂが終了する。
【００３９】以上説明したように、本実施形態に係る車
両運動制御装置２０によると、ギヤ比可変機構３２によ
るトルク伝達を表した上述の運動方程式（式(2) ）に基
づいて、ギヤ比可変機構３２の出力軸である第２ステア
リングシャフト２３に発生する操舵トルクＴｐ、ギヤ比
可変機構３２のモータ３２ｍにより発生するモータトル
クＴvmおよびモータ３２ｍの回転角θvmを用い、ステア
リングホイール２１の操作により発生するハンドルトル
クＴｈをEPS_ECU ３０によるハンドルトルク演算処理３
０ｂにより求める。
【００４０】これにより、車両運動制御装置２０が、ス
テアリングホイール２１とトルクセンサ２８との間にギ
ヤ比可変機構３２が介在する構成を採っても、新たにト
ルクセンサ等を追加することなく、ギヤ比可変機構３２
を介する前のステアリングホイール２１によるハンドル
トルクＴｈを知ることができるので、このハンドルトル
クＴｈをＥＰＳ制御処理３０ａに用いることにより、運
転者による操舵感覚と一致した実操舵の制御をすること
ができる。したがって、部品点数を増加させることな
く、車両の運動制御性を向上することができ、ひいては
操舵感覚の微妙な違和感を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両運動制御装置の構成概要を示す説明図であ
る。
【図２】本実施形態に係る車両運動制御装置のEPS_ECU
およびVGRS_ECUによる車両運動制御処理を表した機能ブ
ロック図である。
【図３】本実施形態に係る車両運動制御装置のEPS_ECU
によるハンドルトルク演算処理の流れを示すフローチャ
ートである。
【符号の説明】
２０ 車両運動制御装置 （車両の運動制御
装置） ２１ ステアリングホイール （ハンドル） ２２ 第１ステアリングシャフト（操舵伝達系） ２３ 第２ステアリングシャフト（操舵伝達系、出
力軸） ２４ ＥＰＳアクチュエータ （操舵伝達系） ２４ｍ アシストモータ ２４ｓ 回転角センサ ２５ ロッド （操舵伝達系） ２８ トルクセンサ ３０ EPS_ECU （ハンドルトルク
算出手段） ３０ａ ＥＰＳ制御処理 ３０ｂ ハンドルトルク演算処理 （ハンドルトルク
算出手段） ３２ ギヤ比可変機構 （伝達比可変機
構） ３２ｇ 減速機 ３２ｉ 電流センサ ３２ｍ モータ ３２ｓ 回転角センサ ４０ VGRS_ECU ４０ａ ＶＧＲＳ制御処理
───────────────────────────────────────────────────── 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 (71)出願人 000003609 株式会社豊田中央研究所 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ (72)発明者 加藤 博章 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 樅山 峰一 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 安井 由行 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 田中 亘 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 浅野 憲司 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 株式会 社アドヴィックス内 (72)発明者 井本 雄三 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 株式会 社アドヴィックス内 (72)発明者 小野 英一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 村岸 裕治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 3D032 CC03 CC48 DA03 DA04 DA15 DA16 DA23 DC03 EB04 EB05 EC31 GG01 3D033 CA04 CA13 CA16 CA17 CA18 CA22 JB19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハンドルと操舵輪とを連結する操舵伝達
    系の途中にモータの駆動により伝達比を可変する伝達比
    可変機構と、操舵トルクに基づいて操舵力を補うアシス
    トモータと、を備えた車両の運動制御方法であって、 前記伝達比可変機構によるトルク伝達を表した運動方程
    式に基づいて、前記伝達比可変機構の出力軸に発生する
    操舵トルク、前記伝達比可変機構のモータにより発生す
    るモータトルクおよび該モータの回転角を用い、前記ハ
    ンドルの操作により発生するハンドルトルクを求め、こ
    の求めたハンドルトルクを前記操舵トルクとして前記ア
    シストモータを制御することを特徴とする車両の運動制
    御方法。
  2. 【請求項２】 前記伝達比可変機構によるトルク伝達を
    表した運動方程式の構成項のうち、前記伝達比可変機構
    によるイナーシャ項および前記伝達比可変機構によるク
    ーロン摩擦項の少なくとも１項を用いて前記ハンドルト
    ルクを求めることを特徴とする請求項１記載の車両の運
    動制御方法。
  3. 【請求項３】 ハンドルと操舵輪とを連結する操舵伝達
    系の途中にモータの駆動により伝達比を可変する伝達比
    可変機構と、操舵トルクに基づいて操舵力を補うアシス
    トモータと、を備えた車両の運動制御装置であって、 前記伝達比可変機構によるトルク伝達を表した運動方程
    式に基づいて、前記伝達比可変機構の出力軸に発生する
    操舵トルク、前記伝達比可変機構のモータにより発生す
    るモータトルクおよび該モータの回転角を用い、前記ハ
    ンドルの操作により発生するハンドルトルクを求めるハ
    ンドルトルク算出手段、を備え、 前記ハンドルトルク算出手段により求めたハンドルトル
    クを前記操舵トルクとして前記アシストモータを制御す
    ることを特徴とする車両の運動制御装置。
  4. 【請求項４】 前記ハンドルトルク算出手段は、 前記伝達比可変機構によるトルク伝達を表した運動方程
    式の構成項のうち、前記伝達比可変機構のイナーシャ項
    および前記伝達比可変機構のクーロン摩擦項のうちの少
    なくとも１項を用いて前記ハンドルトルクを求めること
    を特徴とする請求項３記載の車両の運動制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005193882A (ja) * 2003-12-09 2005-07-21 Nissan Motor Co Ltd 車両用操舵制御装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008302900A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Nagoya Institute Of Technology 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5171487B2 (ja) * 2008-09-02 2013-03-27 本田技研工業株式会社 ステアリング装置
EP2374693B1 (en) * 2008-12-26 2015-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Driving support system of vehicle
US10124827B2 (en) * 2016-08-31 2018-11-13 Deere & Company Methods and apparatuses for determining estimates of a vehicle's wheel angle and the vehicle's steering ratio
CN108974004B (zh) * 2018-08-09 2020-08-07 北京智行者科技有限公司 一种动力系统控制方法
JP2020059362A (ja) * 2018-10-09 2020-04-16 株式会社ジェイテクト ドライバトルク推定装置およびそれを備えた電動パワーステアリング装置
CN110562318B (zh) * 2018-11-26 2021-09-28 长城汽车股份有限公司 用于车辆的辅助控制系统及方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2949603B2 (ja) * 1991-04-08 1999-09-20 自動車機器株式会社 電動式動力舵取装置
JPH05105103A (ja) * 1991-10-14 1993-04-27 Honda Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置
JP3539468B2 (ja) * 1997-06-13 2004-07-07 トヨタ自動車株式会社 車両用操舵装置
JP4026887B2 (ja) * 1997-07-24 2007-12-26 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
JP3248568B2 (ja) * 1997-09-12 2002-01-21 トヨタ自動車株式会社 ステアリング装置
JP3344464B2 (ja) * 1998-05-18 2002-11-11 トヨタ自動車株式会社 車両用操舵制御装置
JP4231910B2 (ja) * 2000-04-25 2009-03-04 日産自動車株式会社 車線維持装置
DE10032340A1 (de) * 2000-07-04 2002-01-31 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs mit Servolenkung
JP3975823B2 (ja) * 2002-05-15 2007-09-12 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置
JP2004042796A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Toyoda Mach Works Ltd 車両の運動制御方法および車両の運動制御装置
JP4058505B2 (ja) * 2002-07-12 2008-03-12 株式会社ジェイテクト 車両の運動制御方法および車両の運動制御装置
JP3891290B2 (ja) * 2003-04-02 2007-03-14 株式会社ジェイテクト 車両の運動制御方法および車両の運動制御装置
JP2005041283A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Hitachi Unisia Automotive Ltd 操舵制御装置
JP4202872B2 (ja) * 2003-09-12 2008-12-24 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005193882A (ja) * 2003-12-09 2005-07-21 Nissan Motor Co Ltd 車両用操舵制御装置
JP4525257B2 (ja) * 2003-12-09 2010-08-18 日産自動車株式会社 車両用操舵制御装置

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