JP2004042795A - 車両の運動制御方法および車両の運動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者の操舵に違和感を与えない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】車両運動制御処理では、操舵角変化量検出手段４０ａ１によりステアリングホイールによる操舵角θｈの変化量Δθｈを検出し、可変利得乗算手段４０ａ２により、車速Ｖに基づいて可変利得Ｇを制御するとともにその制御された可変利得Ｇを操舵角の変化量Δθｈに乗算する。そして、その乗算結果を積算手段４０ａ３により積算し、さらにその積算結果を目標実舵角算出手段４０ａ４により目標実舵角に変換する。偏差量検出手段４０ａ５では、実舵角θＴと目標実舵角θＴ＊ との偏差を求め、角度偏差ΔθＴを算出する。これにより、保舵状態においては、操舵角θｈの変化量Δθｈが零になるため、可変利得Ｇを乗算した結果も零になり、乗算結果を積算した結果も変化しない。従って、操舵輪の実舵角も変化せず、運転者の操舵に違和感を与えない。
【選択図】 図４
【解決手段】車両運動制御処理では、操舵角変化量検出手段４０ａ１によりステアリングホイールによる操舵角θｈの変化量Δθｈを検出し、可変利得乗算手段４０ａ２により、車速Ｖに基づいて可変利得Ｇを制御するとともにその制御された可変利得Ｇを操舵角の変化量Δθｈに乗算する。そして、その乗算結果を積算手段４０ａ３により積算し、さらにその積算結果を目標実舵角算出手段４０ａ４により目標実舵角に変換する。偏差量検出手段４０ａ５では、実舵角θＴと目標実舵角θＴ＊ との偏差を求め、角度偏差ΔθＴを算出する。これにより、保舵状態においては、操舵角θｈの変化量Δθｈが零になるため、可変利得Ｇを乗算した結果も零になり、乗算結果を積算した結果も変化しない。従って、操舵輪の実舵角も変化せず、運転者の操舵に違和感を与えない。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する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ものである。
【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（伝達可変機構）、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３２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、このロッド２５には操舵輪ＦＲ、ＦＬが装着されている。
【０００４】
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＿ＥＣＵ ３０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ＥＰＳアクチュエータ２４には、ラックの移動量からタイヤ角（実舵角）を検出し得る図略のタイヤ角センサが収容されている。
【０００５】
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。
【０００６】
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による第２ステアリングシャフト２３へ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の当該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。
【０００７】
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低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高く設定されるので、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ホイール２１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。
【０００８】
【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１００によると、上述したように車速に対応してステアリングギヤ比を変更している。そのため、例えば一定の操舵角で保舵し旋回している途中に、急に加速または減速すると、これに対応してステアリングギヤ比が変更されるという場合が生じ得る。つまり、ステアリングは、運転者により一定保舵されているにも関わらず、アンダーステアやオーバーステアが生ずる場合があることから、運転者の操舵に違和感を与え得るという問題がある。
【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、運転者の操舵に違和感を与えない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、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、ハンドルによる操舵角の変化量を取得する第１ステップと、車速に基づいて可変利得を制御する第２ステップと、前記第１ステップにより取得された操舵角の変化量に、前記第２ステップにより制御された可変利得を乗算する第３ステップと、前記第３ステップにより乗算された結果を積算する第４ステップと、前記第４ステップにより積算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角を制御する第５ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、請求項３の車両の運動制御装置では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、ハンドルによる操舵角の変化量を取得する操舵角変化量取得手段と、車速に基づいて可変利得を制御する可変利得制御手段と、前記操舵角変化量取得手段により取得された操舵角の変化量に、前記可変利得制御手段により制御された可変利得を乗算する乗算手段と、前記乗算手段により乗算された結果を積算する積算手段と、前記積算手段により積算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角を制御する実舵角制御手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項１および請求項３の発明では、車速に基づいて制御された可変利得を操舵角の変化量に乗算し、この乗算された結果を積算し、さらに積算された結果に基づいて操舵輪の実舵角を制御する。これにより、ハンドルによる操舵角が変化すると、その変化分が操舵角の変化量として発生するため、当該変化量に、車速に基づいて制御された可変利得が乗算され、この乗算結果を積算した積算結果に基づいて操舵輪の実舵角が制御される。つまり、操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御することができる。一方、ハンドルを保舵している状態においては、操舵角の変化量が零になるため、可変利得を乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ハンドルを保舵している状態においては、変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪の実舵角にも変化は生じない。したがって、ハンドルを保舵している状態においては車速が変化しても操舵輪の実舵角には影響を与えることがないので、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【００１３】
さらに、請求項２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を備え、該伝達比可変機構により操舵輪の実舵角を制御する請求項１記載の車両の運動制御方法であって、前記第２ステップにより制御される可変利得は、前記伝達比可変機構による伝達比であることを技術的特徴とする。
【００１４】
また、請求項４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を備え、該伝達比可変機構により操舵輪の実舵角を制御する請求項３記載の車両の運動制御装置であって、前記可変利得制御手段により制御される可変利得は、前記伝達比可変機構による伝達比であることを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項２および請求項４の発明では、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の伝達比を、車速に基づいて制御し、この伝達比を操舵角の変化量に乗算し、この乗算された結果を積算し、さらに積算された結果に基づいて操舵輪の実舵角を制御する。これにより、ハンドルによる操舵角が変化すると、その変化分が操舵角の変化量として発生するため、当該変化量に、車速に基づいて制御された伝達比可変機構の伝達比が乗算され、この乗算結果を積算した積算結果に基づいて操舵輪の実舵角が制御される。つまり、操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御することができる。一方、ハンドルを保舵している状態においては、操舵角の変化量が零になるため、伝達比可変機構の伝達比を乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ハンドルを保舵している状態においては、変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪の実舵角にも変化は生じない。したがって、ハンドルを保舵している状態においては車速が変化しても操舵輪の実舵角には影響を与えることがないので、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項５の車両の運動制御方法では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制することを技術的特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、請求項６の車両の運動制御装置では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制する制御手段を備えたこと技術的特徴とする。
【００１８】
請求項５および請求項６の発明では、ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制することから、運転者がハンドルを保舵している状態においては、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御するものであっても、操舵輪の実舵角変化が規制される。これにより、ハンドルの保舵状態においては、車速が変化しても操舵輪の実舵角には影響を与えることがない。したがって、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。なお、請求項５および請求項６に記載の「該ハンドルによる操舵角の変化量」は、「該ハンドルによる操舵角速度」であっても良く、この場合においても上述と同様の作用および効果を奏する。
【００１９】
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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４０ａとの２つの処理がそれぞれのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ 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ＶＧＲＳ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。
【００２２】
そのため、ＶＧＲＳ制御処理４０ａでは、操舵角センサ２６による操舵角信号と車速センサ２７による車速信号とが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３２ｍ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。
【００２３】
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と車速センサ２７による車速信号とが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２４ｍ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２４ｍにより発生させている。
【００２４】
このようにＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０では、操舵角センサ２６から送られてくる操舵角信号に基づいて、ＶＧＲＳ制御処理４０ａを行っているのであるが、車速に対応してステアリングギヤ比を変更している。そのため、［発明が解決しようとする課題］の欄で説明したように、例えばステアリングホイール２１により一定の操舵角で保舵し旋回している途中に、急に加速または減速すると、これに対応してステアリングギヤ比が変更されるという場合が生じ得る。
【００２５】
そこで、本実施形態に係る車両運動制御装置２０では、図３に示すような基本的な機能ブロックによる車両運動制御処理をＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０により実行することでステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速が変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがないようにしている。
【００２６】
ここで、図３に示す車両運動制御処理について説明する。
図３に示すように、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０による車両運動制御処理は、操舵角変化量検出手段４０ａ１、可変利得乗算手段４０ａ２、積算手段４０ａ３、目標実舵角算出手段４０ａ４、偏差量検出手段４０ａ５、目標操舵角算出手段４０ａ６、ＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７から構成されている。
【００２７】
当該車両運動制御処理では、操舵角変化量検出手段４０ａ１によりステアリングホイール２１による操舵角θｈの変化量Δθｈ（微分値）を検出し、可変利得乗算手段４０ａ２により、車速センサ２７による車速Ｖに基づいて可変利得Ｇを制御するとともにその制御された可変利得Ｇを操舵角の変化量Δθｈに乗算する。そして、その乗算結果を積算手段４０ａ３により積算（積分）し、さらにその積算結果（積分値）を目標実舵角算出手段４０ａ４により目標実舵角θＴ＊ に変換する。偏差量検出手段４０ａ５では、ＥＰＳ＿ＥＣＵ ３０を介して取得した図略のタイヤ角センサによる実舵角θＴと、目標実舵角算出手段４０ａ４により変換された目標実舵角と、の偏差を求め、角度偏差ΔθＴを算出する。
【００２８】
このようにして算出された角度偏差ΔθＴは、目標操舵角算出手段４０ａ６により目標操舵角に変換され、さらにこの目標操舵角に基づいてギヤ比可変機構３２に出力するＶＧＲＳ目標角を得るためにＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７によりＶＧＲＳ目標角に変換される。なお、図３に表されているＧｓは、操舵角θｈと実舵角θＴとの比であるステアリングギヤ比を示し、またＧｖはギヤ比可変機構３２に内装される減速機３２ｇのギヤ比を示すものである。
【００２９】
つまり、車両運動制御処理では、ステアリングホイール２１による操舵角θｈが変化すると、その変化分が操舵角θｈの変化量Δθｈ（微分値）として発生するため、当該変化量Δθｈに車速Ｖに基づいて制御された可変利得Ｇを乗算し、この乗算結果を積算（積分）した積算結果（積分値）に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御するようにしている。
【００３０】
これにより、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては、操舵角θｈの変化量Δθｈが零になるため、可変利得Ｇを乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角も変化しない。したがって、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがないので、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にすることができる。
【００３１】
なお、運転者がステアリングホイール２１を保舵している状態であっても、ギヤ比可変機構３２を構成するギヤ間あるい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およびギヤ比可変機構３２間の操舵伝達機構によるバックラッシュ等によって、ステアリングホイール２１が操舵に影響を与えない回転、つまり「ステアリングホイール２１の遊び」が生ずる場合もあるが、このような「ステアリングホイール２１の遊び」による操舵角θｈの変化量は、操舵に影響を与えるものではないため、例えば、後述するように不感帯処理やフィルタ処理により除去して、変化量Δθｈとしては零になるようにしている。
【００３２】
次に、図３に示す車両運動制御処理の基本的な機能ブロックを、より具体的にＶＧＲＳ制御処理４０ａに適用した構成例とその処理の流れを図４および図５に基づいて説明する。なお、図４において、図３に示す各機能と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付している。
【００３３】
図５に示すように、車両運動制御処理は、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によりＶＧＲＳ制御処理４０ａにおいて演算処理されるもので、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１７の各処理を順番に実行することにより行われる。なお、本車両運動制御処理は、タイマ割込み等により定期的（例えば５ミリ秒ごと）に繰り返し実行されるものである。以下、図４、５を参照しながら各ステップごとに説明する。
【００３４】
（１） ステップＳ１０１
本ステップでは、操舵角θｈ、車速Ｖ、実舵角θＴを取得する処理が行われる。即ち、操舵角θｈは、操舵角センサ２６により検出された操舵角信号を操舵角センサ２６あるいは他のＥＣＵ等から受信することにより取得され、また車速Ｖは、車速センサ２７により検出された車速信号を車速センサ２７等から受信することにより取得され、さらに実舵角θＴは、ＥＰＳアクチュエータ２４に内装されたタイヤ角センサにより検出された実舵角信号をＥＰＳ＿ＥＣＵ ３０を介して受信することにより取得される。
【００３５】
（２） ステップＳ１０３
本ステップでは、操舵角θｈの変化量Δθｈを検出する処理が行われる。即ち、図４に示す操舵角変化量検出手段４０ａ１により、ステップＳ１０１により取得された操舵角θｈから、前回検出し操舵角メモリ４１に格納しておいた操舵角Ｚを算術演算処理により減算することによって、両者の偏差が求められる。これにより操舵角θｈの変化量Δθｈ、つまり操舵角θｈの微分値が算出されるので、操舵角θｈの変化量Δθｈが検出される。なお、操舵角メモリ４１は、例えば、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０の半導体記憶装置により構成される。また、「ステアリングホイール２１の遊び」（特許請求の範囲に記載の「ハンドルが操舵に影響を与えない回転」に相当する）による操舵角θｈの変化量（例えば±３°）は、操舵に影響を与えるものではないため、当該変化量を無視する処理（不感帯処理やフィルタ処理）により除去している。これにより、操舵角変化量検出手段４０ａ１では「ステアリングホイール２１の遊び」による操舵角θｈの変化量を零とみなして、「ステアリングホイール２１の遊び」を超える操舵角θｈの変化量Δθｈを検出している。
【００３６】
（３） ステップＳ１０５
本ステップでは、車速−ギヤ比のマップ演算による処理が行われる。即ち、図４に示す可変利得乗算手段４０ａ２により、ステップＳ１０１により取得された車速Ｖに基づいてギヤ比可変機構３２による伝達比を一意に定め得る車速−ギヤ比マップ４２によって、車速Ｖに対応したギヤ比Ｇａ（伝達比可変機構による伝達比）が決定される。なお、車速−ギヤ比マップ４２は、例えば、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０の半導体記憶装置により格納されたデータテーブルによって構成される。
【００３７】
（４） ステップＳ１０７
本ステップでは、操舵角θｈの変化量Δθｈとギヤ比Ｇａとを乗算する処理が行われる。即ち、図４に示す可変利得乗算手段４０ａ２により、当該変化量Δθｈとギヤ比Ｇａと算術演算処理することにより乗算され、次段の積算手段４０ａ３に出力される。これにより、操舵角θｈの変化量Δθｈに対してのみ、当該ギヤ比Ｇａが乗算されることになるので、ステアリングホイール２１による操舵角θｈに変化がなく変化量Δθｈが発生しない場合（Δθｈ＝０）には、車速−ギヤ比マップ４２により車速Ｖに対応したギヤ比Ｇａが決定されても両者の乗算結果は零になる（Δθｈ×Ｇａ＝０）。その結果、積算手段４０ａ３に出力される値も零になる。つまり、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても積算手段４０ａ３に零が出力されることになる。なお、ステアリングホイール２１による操舵角θｈに変化がなく変化量Δθｈが発生しない場合（Δθｈ＝０）というのは、特許請求の範囲に記載の「ハンドルが回転をしていない情報」に相当するものであり、またステアリングホイール２１が回転をしていない情報（Δθｈ＝０）を取得した場合に得られる乗算結果（Δθｈ×Ｇａ＝０）は、特許請求の範囲に記載の「操舵輪の実舵角変化を規制する」に相当するものである。
【００３８】
（５） ステップＳ１０９
本ステップでは、目標実舵角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す積算手段４０ａ３により乗算結果を積算（積分）し、目標実舵角算出手段４０ａ４によりその積算結果（積分値）をステアリングギヤ比Ｇｓで除算することによって、ステアリングホイール２１による操舵角θｈの変化分に対する目標実舵角が求められる。
【００３９】
（６） ステップＳ１１１
本ステップでは、目標実舵角と実舵角θＴとの偏差量を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す偏差量検出手段４０ａ５により、目標実舵角からステップＳ１０１により取得された実舵角θＴを算術演算による減算処理をすることよって、目標実舵角θＴ＊ に対する実舵角θＴの偏差、つまり角度偏差ΔθＴが求められる。
【００４０】
（７） ステップＳ１１３
本ステップでは、目標操舵角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す目標操舵角算出手段４０ａ６により、ステップＳ１１１により算出された角度偏差ΔθＴにステアリングギヤ比Ｇｓを算術演算による乗算処理することによって、実舵角から操舵角に変換されるのでこれにより目標操舵角が求められる。
【００４１】
（８） ステップＳ１１５
本ステップでは、ＶＧＲＳ目標角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示すＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７により、ステップＳ１１３により算出された目標操舵角にギヤ比可変機構３２の減速機３２ｇのギヤ比Ｇｖを算術演算による乗算処理することによって、操舵角からＶＧＲＳ目標角に変換されるので、これによりＶＧＲＳ目標角が求められる。
【００４２】
（９） ステップＳ１１７
本ステップでは、操舵角θｈを記憶する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により取得された操舵角θｈを、次回のステップＳ１０３による処理時に前回検出した操舵角Ｚとして参照する必要から、今回取得した操舵角θｈを操舵角メモリ４１に格納することにより当該操舵角θｈを記憶する処理が行われる。
【００４３】
このようにステップＳ１０１からステップＳ１１７までの一連の車両運動制御処理を実行することにより、車両運動制御装置２０では、ステップＳ１０３によりステアリングホイール２１による操舵角の変化量Δθｈを検出し、ステップＳ１０５により車速Ｖに基づいて車速−ギヤ比マップ４２（可変利得Ｇ）を制御し、ステップＳ１０７により操舵角の変化量Δθｈに車速−ギヤ比マップ４２により出力されたギヤ比（可変利得Ｇ）を乗算し、ステップＳ１０９により乗算された結果を積算し、ステップＳ１１１により積算された結果に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御する。つまり、車速Ｖに基づいて制御される車速−ギヤ比マップ４２によるギヤ比（可変利得Ｇ）を操舵角の変化量Δθｈに乗算し、乗算された結果を積算し、さらに積算された結果に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御する。
【００４４】
これにより、ステアリングホイール２１による操舵角θｈが変化すると、その変化分が操舵角の変化量Δθｈとして発生するため、当該変化量Δθｈに、車速Ｖに基づいて制御されたギヤ比（可変利得Ｇ）が乗算され、この乗算結果を積算した積算結果に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴが制御される。つまり、操舵角θｈおよび車速Ｖに基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御することができる。一方、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては、操舵角θｈの変化量Δθｈが零になるため、可変利得Ｇを乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴにも変化は生じない。したがって、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがない。よって、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態においては、ステップＳ１０３により、操舵角θｈの変化量Δθｈを検出したが、例えば、ステップＳ１０３は、操舵角θｈを時間微分処理して得られた操舵角速度ωｈを取得する処理であっても良い。この場合には、操舵角速度ωｈが零であるときの操舵角速度ωｈは、ステアリングホイール２１が回転をしていない情報に相当し、また操舵角速度ωｈが略零であるときの操舵角速度ωｈは、ステアリングホイール２１が操舵に影響を与えない回転（即ち、「ステアリングホイール２１の遊び」の範囲内にある回転）をしている情報に相当する。
【００４６】
またこの場合には、ステップＳ１０７では、操舵角速度ωｈとギヤ比Ｇａとを乗算する処理を行う。これにより、ステアリングホイール２１による操舵角速度ωｈが零である場合（ωｈ＝０；特許請求の範囲に記載の「ハンドルが回転をしていない情報」に相当）あるいは操舵角速度ωｈが略零である場合（「ハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報」に相当）である場合には、車速−ギヤ比マップ４２により車速Ｖに対応したギヤ比Ｇａが決定されても両者の乗算結果は零または略零になる（ωｈ×Ｇａ＝０または略０；特許請求の範囲に記載の「操舵輪の実舵角変化を規制する」に相当）。
【００４７】
そして、ステップＳ１０９による目標実舵角算出処理において積算した結果も、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴにも変化は生じない。したがって、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがない。よって、ステップＳ１０３を、操舵角θｈを時間微分処理して得られた操舵角速度ωｈを取得する処理としても、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【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ＶＧＲＳ制御処理に適用した車両運動制御処理の基本的な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本実施形態に係るＶＧＲＳ制御処理に適用した車両運動制御処理の具体的な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本実施形態に係る車両運動制御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）
２４ ＥＰＳアクチュエータ （操舵伝達系）
２５ ロッド （操舵伝達系）
２８ トルクセンサ
３０ ＥＰＳ＿ＥＣＵ
３０ａ ＥＰＳ制御処理
３２ ギヤ比可変機構 （伝達比可変機構）
３２ｇ 減速機
３２ｍ モータ
３２ｓ 回転角センサ
４０ ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ（第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第４ステップ、第５ステップ、操舵角変化量取得手段、可変利得制御手段、乗算手段、積算手段、実舵角制御手段、操舵輪の実舵角変化を規制する制御手段）
４０ａ ＶＧＲＳ制御処理
４０ａ１ 操舵角変化量検出手段 （操舵角変化量取得手段）
４０ａ２ 可変利得乗算手段 （可変利得制御手段、乗算手段）
４０ａ３ 積算手段
４０ａ４ 目標実舵角算出手段
４０ａ５ 偏差量検出手段 （実舵角制御手段）
４０ａ６ 目標操舵角算出手段 （実舵角制御手段）
４０ａ７ ＶＧＲＳ目標角算出手段 （実舵角制御手段）
４１ 操舵角メモリ
４２ 車速−ギヤ比マップ
ＦＲ、ＦＬ 操舵輪
θｈ 操舵角
Δθｈ 操舵角の変化量
Ｖ 車速
θＴ 実舵角
Ｇａ ギヤ比 （伝達比可変機構による伝達比）
Ｇ 可変利得
ωｈ 操舵角速度
Ｓ１０３ （第１ステップ、操舵角変化量取得手段）
Ｓ１０５ （第２ステップ、可変利得制御手段）
Ｓ１０７ （第３ステップ、乗算手段）
Ｓ１０９ （第４ステップ、積算手段）
Ｓ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５（第５ステップ、実舵角制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する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ものである。
【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（伝達可変機構）、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３２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、このロッド２５には操舵輪ＦＲ、ＦＬが装着されている。
【０００４】
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＿ＥＣＵ ３０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ＥＰＳアクチュエータ２４には、ラックの移動量からタイヤ角（実舵角）を検出し得る図略のタイヤ角センサが収容されている。
【０００５】
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。
【０００６】
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による第２ステアリングシャフト２３へ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の当該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。
【０００７】
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低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高く設定されるので、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ホイール２１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。
【０００８】
【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１００によると、上述したように車速に対応してステアリングギヤ比を変更している。そのため、例えば一定の操舵角で保舵し旋回している途中に、急に加速または減速すると、これに対応してステアリングギヤ比が変更されるという場合が生じ得る。つまり、ステアリングは、運転者により一定保舵されているにも関わらず、アンダーステアやオーバーステアが生ずる場合があることから、運転者の操舵に違和感を与え得るという問題がある。
【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、運転者の操舵に違和感を与えない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、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、ハンドルによる操舵角の変化量を取得する第１ステップと、車速に基づいて可変利得を制御する第２ステップと、前記第１ステップにより取得された操舵角の変化量に、前記第２ステップにより制御された可変利得を乗算する第３ステップと、前記第３ステップにより乗算された結果を積算する第４ステップと、前記第４ステップにより積算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角を制御する第５ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、請求項３の車両の運動制御装置では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、ハンドルによる操舵角の変化量を取得する操舵角変化量取得手段と、車速に基づいて可変利得を制御する可変利得制御手段と、前記操舵角変化量取得手段により取得された操舵角の変化量に、前記可変利得制御手段により制御された可変利得を乗算する乗算手段と、前記乗算手段により乗算された結果を積算する積算手段と、前記積算手段により積算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角を制御する実舵角制御手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項１および請求項３の発明では、車速に基づいて制御された可変利得を操舵角の変化量に乗算し、この乗算された結果を積算し、さらに積算された結果に基づいて操舵輪の実舵角を制御する。これにより、ハンドルによる操舵角が変化すると、その変化分が操舵角の変化量として発生するため、当該変化量に、車速に基づいて制御された可変利得が乗算され、この乗算結果を積算した積算結果に基づいて操舵輪の実舵角が制御される。つまり、操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御することができる。一方、ハンドルを保舵している状態においては、操舵角の変化量が零になるため、可変利得を乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ハンドルを保舵している状態においては、変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪の実舵角にも変化は生じない。したがって、ハンドルを保舵している状態においては車速が変化しても操舵輪の実舵角には影響を与えることがないので、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【００１３】
さらに、請求項２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を備え、該伝達比可変機構により操舵輪の実舵角を制御する請求項１記載の車両の運動制御方法であって、前記第２ステップにより制御される可変利得は、前記伝達比可変機構による伝達比であることを技術的特徴とする。
【００１４】
また、請求項４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を備え、該伝達比可変機構により操舵輪の実舵角を制御する請求項３記載の車両の運動制御装置であって、前記可変利得制御手段により制御される可変利得は、前記伝達比可変機構による伝達比であることを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項２および請求項４の発明では、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の伝達比を、車速に基づいて制御し、この伝達比を操舵角の変化量に乗算し、この乗算された結果を積算し、さらに積算された結果に基づいて操舵輪の実舵角を制御する。これにより、ハンドルによる操舵角が変化すると、その変化分が操舵角の変化量として発生するため、当該変化量に、車速に基づいて制御された伝達比可変機構の伝達比が乗算され、この乗算結果を積算した積算結果に基づいて操舵輪の実舵角が制御される。つまり、操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御することができる。一方、ハンドルを保舵している状態においては、操舵角の変化量が零になるため、伝達比可変機構の伝達比を乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ハンドルを保舵している状態においては、変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪の実舵角にも変化は生じない。したがって、ハンドルを保舵している状態においては車速が変化しても操舵輪の実舵角には影響を与えることがないので、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項５の車両の運動制御方法では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制することを技術的特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、請求項６の車両の運動制御装置では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制する制御手段を備えたこと技術的特徴とする。
【００１８】
請求項５および請求項６の発明では、ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制することから、運転者がハンドルを保舵している状態においては、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御するものであっても、操舵輪の実舵角変化が規制される。これにより、ハンドルの保舵状態においては、車速が変化しても操舵輪の実舵角には影響を与えることがない。したがって、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。なお、請求項５および請求項６に記載の「該ハンドルによる操舵角の変化量」は、「該ハンドルによる操舵角速度」であっても良く、この場合においても上述と同様の作用および効果を奏する。
【００１９】
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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４０ａとの２つの処理がそれぞれのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ 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ＶＧＲＳ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。
【００２２】
そのため、ＶＧＲＳ制御処理４０ａでは、操舵角センサ２６による操舵角信号と車速センサ２７による車速信号とが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３２ｍ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。
【００２３】
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と車速センサ２７による車速信号とが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２４ｍ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２４ｍにより発生させている。
【００２４】
このようにＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０では、操舵角センサ２６から送られてくる操舵角信号に基づいて、ＶＧＲＳ制御処理４０ａを行っているのであるが、車速に対応してステアリングギヤ比を変更している。そのため、［発明が解決しようとする課題］の欄で説明したように、例えばステアリングホイール２１により一定の操舵角で保舵し旋回している途中に、急に加速または減速すると、これに対応してステアリングギヤ比が変更されるという場合が生じ得る。
【００２５】
そこで、本実施形態に係る車両運動制御装置２０では、図３に示すような基本的な機能ブロックによる車両運動制御処理をＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０により実行することでステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速が変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがないようにしている。
【００２６】
ここで、図３に示す車両運動制御処理について説明する。
図３に示すように、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０による車両運動制御処理は、操舵角変化量検出手段４０ａ１、可変利得乗算手段４０ａ２、積算手段４０ａ３、目標実舵角算出手段４０ａ４、偏差量検出手段４０ａ５、目標操舵角算出手段４０ａ６、ＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７から構成されている。
【００２７】
当該車両運動制御処理では、操舵角変化量検出手段４０ａ１によりステアリングホイール２１による操舵角θｈの変化量Δθｈ（微分値）を検出し、可変利得乗算手段４０ａ２により、車速センサ２７による車速Ｖに基づいて可変利得Ｇを制御するとともにその制御された可変利得Ｇを操舵角の変化量Δθｈに乗算する。そして、その乗算結果を積算手段４０ａ３により積算（積分）し、さらにその積算結果（積分値）を目標実舵角算出手段４０ａ４により目標実舵角θＴ＊ に変換する。偏差量検出手段４０ａ５では、ＥＰＳ＿ＥＣＵ ３０を介して取得した図略のタイヤ角センサによる実舵角θＴと、目標実舵角算出手段４０ａ４により変換された目標実舵角と、の偏差を求め、角度偏差ΔθＴを算出する。
【００２８】
このようにして算出された角度偏差ΔθＴは、目標操舵角算出手段４０ａ６により目標操舵角に変換され、さらにこの目標操舵角に基づいてギヤ比可変機構３２に出力するＶＧＲＳ目標角を得るためにＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７によりＶＧＲＳ目標角に変換される。なお、図３に表されているＧｓは、操舵角θｈと実舵角θＴとの比であるステアリングギヤ比を示し、またＧｖはギヤ比可変機構３２に内装される減速機３２ｇのギヤ比を示すものである。
【００２９】
つまり、車両運動制御処理では、ステアリングホイール２１による操舵角θｈが変化すると、その変化分が操舵角θｈの変化量Δθｈ（微分値）として発生するため、当該変化量Δθｈに車速Ｖに基づいて制御された可変利得Ｇを乗算し、この乗算結果を積算（積分）した積算結果（積分値）に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御するようにしている。
【００３０】
これにより、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては、操舵角θｈの変化量Δθｈが零になるため、可変利得Ｇを乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角も変化しない。したがって、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがないので、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にすることができる。
【００３１】
なお、運転者がステアリングホイール２１を保舵している状態であっても、ギヤ比可変機構３２を構成するギヤ間あるい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およびギヤ比可変機構３２間の操舵伝達機構によるバックラッシュ等によって、ステアリングホイール２１が操舵に影響を与えない回転、つまり「ステアリングホイール２１の遊び」が生ずる場合もあるが、このような「ステアリングホイール２１の遊び」による操舵角θｈの変化量は、操舵に影響を与えるものではないため、例えば、後述するように不感帯処理やフィルタ処理により除去して、変化量Δθｈとしては零になるようにしている。
【００３２】
次に、図３に示す車両運動制御処理の基本的な機能ブロックを、より具体的にＶＧＲＳ制御処理４０ａに適用した構成例とその処理の流れを図４および図５に基づいて説明する。なお、図４において、図３に示す各機能と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付している。
【００３３】
図５に示すように、車両運動制御処理は、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によりＶＧＲＳ制御処理４０ａにおいて演算処理されるもので、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１７の各処理を順番に実行することにより行われる。なお、本車両運動制御処理は、タイマ割込み等により定期的（例えば５ミリ秒ごと）に繰り返し実行されるものである。以下、図４、５を参照しながら各ステップごとに説明する。
【００３４】
（１） ステップＳ１０１
本ステップでは、操舵角θｈ、車速Ｖ、実舵角θＴを取得する処理が行われる。即ち、操舵角θｈは、操舵角センサ２６により検出された操舵角信号を操舵角センサ２６あるいは他のＥＣＵ等から受信することにより取得され、また車速Ｖは、車速センサ２７により検出された車速信号を車速センサ２７等から受信することにより取得され、さらに実舵角θＴは、ＥＰＳアクチュエータ２４に内装されたタイヤ角センサにより検出された実舵角信号をＥＰＳ＿ＥＣＵ ３０を介して受信することにより取得される。
【００３５】
（２） ステップＳ１０３
本ステップでは、操舵角θｈの変化量Δθｈを検出する処理が行われる。即ち、図４に示す操舵角変化量検出手段４０ａ１により、ステップＳ１０１により取得された操舵角θｈから、前回検出し操舵角メモリ４１に格納しておいた操舵角Ｚを算術演算処理により減算することによって、両者の偏差が求められる。これにより操舵角θｈの変化量Δθｈ、つまり操舵角θｈの微分値が算出されるので、操舵角θｈの変化量Δθｈが検出される。なお、操舵角メモリ４１は、例えば、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０の半導体記憶装置により構成される。また、「ステアリングホイール２１の遊び」（特許請求の範囲に記載の「ハンドルが操舵に影響を与えない回転」に相当する）による操舵角θｈの変化量（例えば±３°）は、操舵に影響を与えるものではないため、当該変化量を無視する処理（不感帯処理やフィルタ処理）により除去している。これにより、操舵角変化量検出手段４０ａ１では「ステアリングホイール２１の遊び」による操舵角θｈの変化量を零とみなして、「ステアリングホイール２１の遊び」を超える操舵角θｈの変化量Δθｈを検出している。
【００３６】
（３） ステップＳ１０５
本ステップでは、車速−ギヤ比のマップ演算による処理が行われる。即ち、図４に示す可変利得乗算手段４０ａ２により、ステップＳ１０１により取得された車速Ｖに基づいてギヤ比可変機構３２による伝達比を一意に定め得る車速−ギヤ比マップ４２によって、車速Ｖに対応したギヤ比Ｇａ（伝達比可変機構による伝達比）が決定される。なお、車速−ギヤ比マップ４２は、例えば、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０の半導体記憶装置により格納されたデータテーブルによって構成される。
【００３７】
（４） ステップＳ１０７
本ステップでは、操舵角θｈの変化量Δθｈとギヤ比Ｇａとを乗算する処理が行われる。即ち、図４に示す可変利得乗算手段４０ａ２により、当該変化量Δθｈとギヤ比Ｇａと算術演算処理することにより乗算され、次段の積算手段４０ａ３に出力される。これにより、操舵角θｈの変化量Δθｈに対してのみ、当該ギヤ比Ｇａが乗算されることになるので、ステアリングホイール２１による操舵角θｈに変化がなく変化量Δθｈが発生しない場合（Δθｈ＝０）には、車速−ギヤ比マップ４２により車速Ｖに対応したギヤ比Ｇａが決定されても両者の乗算結果は零になる（Δθｈ×Ｇａ＝０）。その結果、積算手段４０ａ３に出力される値も零になる。つまり、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても積算手段４０ａ３に零が出力されることになる。なお、ステアリングホイール２１による操舵角θｈに変化がなく変化量Δθｈが発生しない場合（Δθｈ＝０）というのは、特許請求の範囲に記載の「ハンドルが回転をしていない情報」に相当するものであり、またステアリングホイール２１が回転をしていない情報（Δθｈ＝０）を取得した場合に得られる乗算結果（Δθｈ×Ｇａ＝０）は、特許請求の範囲に記載の「操舵輪の実舵角変化を規制する」に相当するものである。
【００３８】
（５） ステップＳ１０９
本ステップでは、目標実舵角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す積算手段４０ａ３により乗算結果を積算（積分）し、目標実舵角算出手段４０ａ４によりその積算結果（積分値）をステアリングギヤ比Ｇｓで除算することによって、ステアリングホイール２１による操舵角θｈの変化分に対する目標実舵角が求められる。
【００３９】
（６） ステップＳ１１１
本ステップでは、目標実舵角と実舵角θＴとの偏差量を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す偏差量検出手段４０ａ５により、目標実舵角からステップＳ１０１により取得された実舵角θＴを算術演算による減算処理をすることよって、目標実舵角θＴ＊ に対する実舵角θＴの偏差、つまり角度偏差ΔθＴが求められる。
【００４０】
（７） ステップＳ１１３
本ステップでは、目標操舵角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す目標操舵角算出手段４０ａ６により、ステップＳ１１１により算出された角度偏差ΔθＴにステアリングギヤ比Ｇｓを算術演算による乗算処理することによって、実舵角から操舵角に変換されるのでこれにより目標操舵角が求められる。
【００４１】
（８） ステップＳ１１５
本ステップでは、ＶＧＲＳ目標角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示すＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７により、ステップＳ１１３により算出された目標操舵角にギヤ比可変機構３２の減速機３２ｇのギヤ比Ｇｖを算術演算による乗算処理することによって、操舵角からＶＧＲＳ目標角に変換されるので、これによりＶＧＲＳ目標角が求められる。
【００４２】
（９） ステップＳ１１７
本ステップでは、操舵角θｈを記憶する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により取得された操舵角θｈを、次回のステップＳ１０３による処理時に前回検出した操舵角Ｚとして参照する必要から、今回取得した操舵角θｈを操舵角メモリ４１に格納することにより当該操舵角θｈを記憶する処理が行われる。
【００４３】
このようにステップＳ１０１からステップＳ１１７までの一連の車両運動制御処理を実行することにより、車両運動制御装置２０では、ステップＳ１０３によりステアリングホイール２１による操舵角の変化量Δθｈを検出し、ステップＳ１０５により車速Ｖに基づいて車速−ギヤ比マップ４２（可変利得Ｇ）を制御し、ステップＳ１０７により操舵角の変化量Δθｈに車速−ギヤ比マップ４２により出力されたギヤ比（可変利得Ｇ）を乗算し、ステップＳ１０９により乗算された結果を積算し、ステップＳ１１１により積算された結果に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御する。つまり、車速Ｖに基づいて制御される車速−ギヤ比マップ４２によるギヤ比（可変利得Ｇ）を操舵角の変化量Δθｈに乗算し、乗算された結果を積算し、さらに積算された結果に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御する。
【００４４】
これにより、ステアリングホイール２１による操舵角θｈが変化すると、その変化分が操舵角の変化量Δθｈとして発生するため、当該変化量Δθｈに、車速Ｖに基づいて制御されたギヤ比（可変利得Ｇ）が乗算され、この乗算結果を積算した積算結果に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴが制御される。つまり、操舵角θｈおよび車速Ｖに基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御することができる。一方、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては、操舵角θｈの変化量Δθｈが零になるため、可変利得Ｇを乗算した結果も零になる。またこの乗算結果を積算した結果も、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴにも変化は生じない。したがって、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがない。よって、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態においては、ステップＳ１０３により、操舵角θｈの変化量Δθｈを検出したが、例えば、ステップＳ１０３は、操舵角θｈを時間微分処理して得られた操舵角速度ωｈを取得する処理であっても良い。この場合には、操舵角速度ωｈが零であるときの操舵角速度ωｈは、ステアリングホイール２１が回転をしていない情報に相当し、また操舵角速度ωｈが略零であるときの操舵角速度ωｈは、ステアリングホイール２１が操舵に影響を与えない回転（即ち、「ステアリングホイール２１の遊び」の範囲内にある回転）をしている情報に相当する。
【００４６】
またこの場合には、ステップＳ１０７では、操舵角速度ωｈとギヤ比Ｇａとを乗算する処理を行う。これにより、ステアリングホイール２１による操舵角速度ωｈが零である場合（ωｈ＝０；特許請求の範囲に記載の「ハンドルが回転をしていない情報」に相当）あるいは操舵角速度ωｈが略零である場合（「ハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報」に相当）である場合には、車速−ギヤ比マップ４２により車速Ｖに対応したギヤ比Ｇａが決定されても両者の乗算結果は零または略零になる（ωｈ×Ｇａ＝０または略０；特許請求の範囲に記載の「操舵輪の実舵角変化を規制する」に相当）。
【００４７】
そして、ステップＳ１０９による目標実舵角算出処理において積算した結果も、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては変化することがないため、当該積算結果に基づいて制御される操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴにも変化は生じない。したがって、ステアリングホイール２１を保舵している状態においては車速Ｖが変化しても操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴには影響を与えることがない。よって、ステップＳ１０３を、操舵角θｈを時間微分処理して得られた操舵角速度ωｈを取得する処理としても、急激な車速変化によるオーバーステア特性やアンダーステア特性をより好適にし、運転者に違和感を与えないようにすることができる。
【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ＶＧＲＳ制御処理に適用した車両運動制御処理の基本的な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本実施形態に係るＶＧＲＳ制御処理に適用した車両運動制御処理の具体的な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本実施形態に係る車両運動制御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）
２４ ＥＰＳアクチュエータ （操舵伝達系）
２５ ロッド （操舵伝達系）
２８ トルクセンサ
３０ ＥＰＳ＿ＥＣＵ
３０ａ ＥＰＳ制御処理
３２ ギヤ比可変機構 （伝達比可変機構）
３２ｇ 減速機
３２ｍ モータ
３２ｓ 回転角センサ
４０ ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ（第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第４ステップ、第５ステップ、操舵角変化量取得手段、可変利得制御手段、乗算手段、積算手段、実舵角制御手段、操舵輪の実舵角変化を規制する制御手段）
４０ａ ＶＧＲＳ制御処理
４０ａ１ 操舵角変化量検出手段 （操舵角変化量取得手段）
４０ａ２ 可変利得乗算手段 （可変利得制御手段、乗算手段）
４０ａ３ 積算手段
４０ａ４ 目標実舵角算出手段
４０ａ５ 偏差量検出手段 （実舵角制御手段）
４０ａ６ 目標操舵角算出手段 （実舵角制御手段）
４０ａ７ ＶＧＲＳ目標角算出手段 （実舵角制御手段）
４１ 操舵角メモリ
４２ 車速−ギヤ比マップ
ＦＲ、ＦＬ 操舵輪
θｈ 操舵角
Δθｈ 操舵角の変化量
Ｖ 車速
θＴ 実舵角
Ｇａ ギヤ比 （伝達比可変機構による伝達比）
Ｇ 可変利得
ωｈ 操舵角速度
Ｓ１０３ （第１ステップ、操舵角変化量取得手段）
Ｓ１０５ （第２ステップ、可変利得制御手段）
Ｓ１０７ （第３ステップ、乗算手段）
Ｓ１０９ （第４ステップ、積算手段）
Ｓ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５（第５ステップ、実舵角制御手段）
Claims (6)
- ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、
ハンドルによる操舵角の変化量を取得する第１ステップと、
車速に基づいて可変利得を制御する第２ステップと、
前記第１ステップにより取得された操舵角の変化量に、前記第２ステップにより制御された可変利得を乗算する第３ステップと、
前記第３ステップにより乗算された結果を積算する第４ステップと、
前記第４ステップにより積算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角を制御する第５ステップと、
を含むことを特徴とする車両の運動制御方法。 - 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、該伝達比可変機構により操舵輪の実舵角を制御する請求項１記載の車両の運動制御方法であって、
前記第２ステップにより制御される可変利得は、前記伝達比可変機構による伝達比であることを特徴とする車両の運動制御方法。 - ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、
ハンドルによる操舵角の変化量を取得する操舵角変化量取得手段と、
車速に基づいて可変利得を制御する可変利得制御手段と、
前記操舵角変化量取得手段により取得された操舵角の変化量に、前記可変利得制御手段により制御された可変利得を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された結果を積算する積算手段と、
前記積算手段により積算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角を制御する実舵角制御手段と、
を備えることを特徴とする車両の運動制御装置。 - 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、該伝達比可変機構により操舵輪の実舵角を制御する請求項３記載の車両の運動制御装置であって、
前記可変利得制御手段により制御される可変利得は、前記伝達比可変機構による伝達比であることを特徴とする車両の運動制御装置。 - ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、
ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制することを特徴とする車両の運動制御方法。 - ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、
ハンドルが回転をしていない情報またはハンドルが操舵に影響を与えない回転をしている情報を、該ハンドルによる操舵角の変化量に基づいて取得した場合には、操舵輪の実舵角変化を規制する制御手段を備えたこと特徴とする車両の運動制御装置。
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