JP2004050978A - タイヤの線形領域判定装置及びタイヤの線形領域判定プログラム、並びに車両の運転操作装置及びステアバイワイヤ車両の転舵制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの状態を一般的なセンサを用いて比較的簡単に判定する。その判定結果を利用して車両を制御する。
【解決手段】非線形領域制御部４５において、転舵角センサ１０が検出した転舵輪の実転舵角θｒから規範ヨーレートを演算し、これとヨーレートセンサ２３が検出した実ヨーレートγｒの偏差、その偏差の変化率を演算する。演算結果に基づいて走行中の車両のタイヤが非線形状態にあることを判定する。非線形領域制御部４５は、非線形領域にあると判定すると、転舵輪の実転舵角θｒを戻す転舵戻し量制御を行う。
【選択図】　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中の車両のタイヤの状態を判定するタイヤの線形領域判定装置及びタイヤの線形領域判定プログラム、並びにタイヤの状態の判定結果を利用した車両の運転操作装置及びステアバイワイヤ車両の転舵制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の転舵装置は、前輪で転舵を行う転舵装置、後輪で転舵を行う転舵装置、ステアリング軸と転舵輪とが機械的に連結されて転舵を行う転舵装置、ステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ　Ｂｙ　Ｗｉｒｅ）で転舵を行う転舵装置等、種々のタイプがある。このうち、車両の挙動安定化を図るためにステアリング軸の舵角等、或いは転舵輪の転舵角（ラック位置）等から演算される規範ヨーレート（規範車両挙動）と、ヨーレートセンサ（車両挙動検出手段）等で測定される実際の実ヨーレート（実車両挙動）とを比較して、それが一致するように転舵装置を制御するヨーレートフィードバック型のアクティブステア等が知られている。このようなアクティブステアを用いると、転舵装置側がヨーレートを安定させるように転舵（転舵補助）するので、車両の安定化に有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、規範ヨーレートよりも実ヨーレートが大きくなるような場合はよいが、アンダステアの場合や雪道等のように実ヨーレートが小さくしか出ないような場合であると、路面の滑り具合やタイヤの非線形モデル等を制御に反映しないと転舵装置が実ヨーレートをより規範ヨーレートに近付けようとさらに転舵角を増してしまいさらなるアンダステアを誘発してしまうことがあった。
ここで、路面の滑り具合を判定するには高価なセンサが必要である（例えば第５の車輪を設けるタイプのセンサ）。また、タイヤの非線形モデルは制御を複雑にする。また、これらの問題を勘案して、アンダステア側（即ち規範ヨーレート＞実ヨーレート）ではアクティブステアを作用させないという手法も考えられるが、それでは基本的にアンダステアとなるような車両の場合にアクティブステアの効果が得にくく、また、アクティブステアを備えた意味が乏しくなる。
【０００４】
そこで、本発明の主たる課題は、走行中の車両のタイヤの状態を一般的なセンサを用いて、また、比較的簡単に判定することのできるタイヤの線形領域判定装置及びタイヤの線形領域判定プログラムを提供すること、また、その判定結果を利用して車両を制御する車両の運転操作装置及びステアバイワイヤ車両の転舵制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み本発明者らは鋭意研究を行い、規範車両挙動（規範ヨーレート）と実車両挙動（実ヨーレート）を比較することでタイヤが非線形領域にあるか、非線形領域にあるかを判定できることに着目し、本発明を完成するに至った。また、本発明者らは、アンダステアであっても、走行中の車両のタイヤが線形領域であれば転舵角（転舵量）を増しても、増した方向（レバーの傾動を増した方向／ステアリングホイールを切り増した方向）に車両をさらに向かせることができるが、タイヤが非線形領域であれば実転舵量を増しても、車両はアンダステアの状況が改善されないか、よりアンダステアになることに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
〔タイヤの線形領域判定装置〕
即ち、前記課題を解決した本発明のタイヤの線形領域判定装置（請求項１）は、車両の運転者が転舵操作する操作部の操作量を検出する操作量検出手段の検出値及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段の検出値に基づいて規範車両挙動を演算する規範車両挙動演算手段と、前記演算した規範車両挙動と車両の実際の挙動を検出する車両挙動検出手段が検出した実車両挙動を比較して、走行中の車両のタイヤが線形領域及び／又は非線形領域にあるか否かを判定するタイヤ領域判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、操作量検出手段か転舵量検出手段の少なくとも一方の検出値から規範車両挙動を演算し、これと車両挙動検出手段が検出した実車両挙動を比較して、タイヤが線形領域及び／又は非線形領域にあるか否かを判定する。車両挙動は、後記する発明の実施の形態ではヨーレートに相当するが横加速でも達成できる。必要とされるセンサ類は、操作量検出手段及び／又は転舵量検出手段、車両挙動検出手段であるが、これらは汎用的なセンサであることから安価に入手することができる。或いは、これらのセンサの全部又は一部は既に多くの車両に備えられており、それを流用することができる。なお、タイヤの非線形領域では、転舵角（転舵量）を増やしても車両は例えば曲がらない状態、或いはアンダステアが増す状態にある。一方、タイヤの線形領域では、転舵角を増せば増した方向に車両は曲がる状態にある。
【０００８】
また、本発明（請求項２）は、請求項１の構成において、前記タイヤ領域判定手段は、前記規範車両挙動と前記実車両挙動の偏差である車両挙動偏差を演算すると共に、この車両挙動偏差の変化率を演算する車両挙動偏差変化率演算部と、前記車両挙動偏差或いは前記車両挙動偏差の変化率の符号と前記実車両挙動の符号とを比較する符号比較部と、前記両符号が共にプラスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第１所定値以上のとき、及び前記両符号が共にマイナスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第２所定値以下のときに、それぞれ前記走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定するタイヤ領域判定部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
車両挙動偏差の変化率の符号（プラス／マイナス）と実車両挙動の符号（プラス／マイナス）の双方が「プラス」で一致した場合は、車両挙動偏差の変化率が第１所定値以上のときに、走行中の車両のタイヤが非線形状態にあると判定する。逆に、「マイナス」で一致した場合は、車両挙動偏差の変化率が第２所定値以下のときに、走行中の車両のタイヤが非線形状態にあると判定する。つまり、この条件を満たす場合は、転舵の意思に反して実車両挙動が増加していないと判断できるので、或いは転舵輪を転舵しているにもかかわらず実車両挙動が増加（規範車両挙動に充分追従）していないと判断できるので、タイヤが非線形領域にあると判定する。
【００１０】
〔タイヤの線形領域判定プログラム〕
また、前記課題を解決した本発明のタイヤの線形領域判定プログラム（請求項３）は、走行中の車両のタイヤが線形領域及び／又は非線形領域にあるか否かを判定するため、コンピュータに、次のステップを実行させることを特徴とする。
即ち、（１）運転者が転舵操作する操作部の操作量を検出する操作量検出手段が検出した操作量及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段が検出した実転舵量を入力するステップ、（２）前記入力した操作量及び／又は実転舵量に基づいて当該車両の規範車両挙動を演算するステップ、（３）車両の実際の挙動を検出する車両挙動検出手段が検出した実車両挙動を入力するステップ、（４）前記演算した規範車両挙動と前記入力した実車両挙動との偏差である車両挙動偏差を演算するステップ、（５）前記車両挙動偏差の変化率を演算するステップ、（６）前記車両挙動偏差或いは前記車両挙動偏差の変化率の符号と前記実車両挙動の符号とを比較するステップ、（７）前記両符号が共にプラスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第１所定値以上のときに前記走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定するステップ、（８）前記両符号が共にマイナスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第２所定値以下のときに前記走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定するステップ、をコンピュータに実行させる。
【００１１】
コンピュータのＣＰＵがメモリに記録されたタイヤの線形領域判定プログラムを読み出し、各ステップを実行することにより、各ステップが持つ機能をコンピュータ上に実現する。即ち、操作量検出手段か転舵量検出手段の少なくとも一方の検出値から規範車両挙動を演算し、これと車両挙動検出手段が検出した実車両挙動を比較（符号の判定等）して、タイヤが線形領域及び／又は非線形領域にあるか否かを判定する。このプログラムは、記憶媒体に記憶されて流通されたり、ネットワーク上を伝送されたりする。
【００１２】
〔車両の運転操作装置〕
前記課題を解決した本発明の車両の運転操作装置（請求項４）は、車両の運転者が転舵操作する操作部と、前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段と、前記転舵輪を転舵駆動する転舵モータと、少なくとも前記操作量検出手段が検出した操作量に基づいて前記転舵モータを制御する制御手段と、車両の実際の挙動を示す実車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、請求項１又は請求項２に記載のタイヤの線形領域判定装置と、前記タイヤの線形領域判定装置が走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定すると前記転舵輪の転舵量を戻す方向に前記転舵モータを駆動する転舵量戻し制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成では、タイヤが非線形領域にあると実転舵量を戻す方向に転舵モータが駆動される。この際、転舵モータを駆動して実際に実転舵量を戻してもよいし、また実転舵量を戻さないものの運転者の転舵（操作部の操作量）の切り増しを阻止するように転舵モータを駆動してもよい。なお、転舵モータは、運転者の手動転舵力を補助する電動パワーステアリング装置のアシストモータ的なものでもよい。
【００１４】
また、前記課題を解決した本発明の車両の運転操作装置（請求項５）は、車両の運転者が転舵操作する操作部と、前記操作部に操作反力を与える反力モータと、前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段と、前記転舵輪を転舵駆動する転舵モータと、少なくとも前記操作量検出手段が検出した操作量に基づいて前記転舵モータを制御する制御手段と、車両の実際の挙動を示す実車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、請求項１又は請求項２に記載のタイヤの線形領域判定装置と、前記タイヤの線形領域判定装置が走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定すると前記操作部を中立位置に戻す方向に前記反力モータを駆動する転舵量戻し制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成では、タイヤが非線形領域にあると操作部を中立位置に戻す方向に反力モータが駆動される。この際、実際に操作量を戻すように反力モータを駆動してもよいし、運転者の転舵（操作部の操作量）の切り増しを阻止するように反力モータを駆動してもよい。なお、タイヤが非線形領域になる前から操作部を中立位置に戻す方向に反力モータが駆動されている場合は、さらに中立位置に戻す方向の力を大きくする制御とすることができる。
【００１６】
〔ＳＢＷ車両の転舵制御方法〕
また、前記課題を解決した本発明のステアバイワイヤ車両の転舵制御方法（請求項６）は、運転者が転舵操作する操作部と、転舵輪を駆動する転舵モータと、前記操作部に操作反力を与える反力モータを備えて、ステアバイワイヤにより転舵が行われるステアバイワイヤ車両の転舵制御方法であって、運転者が転舵操作する操作部の操作量及び／又は車両の転舵輪の実転舵量に基づいて規範車両挙動を演算し、この演算した規範車両挙動と車両の実際の挙動を示す実車両挙動とを比較して走行中の車両のタイヤが非線形状態であると判定すると、制御装置が前記反力モータ及び／又は前記転舵モータを、前記実転舵量が減る方向に駆動することを特徴とする。
【００１７】
この構成では、タイヤが非線形状態と判定されると、反力モータ及び／又は転舵モータは実転舵量が減る方向に駆動される。なお、実転舵量が減る方向とは、転舵輪が中立位置に戻る方向であるが、実際に実転舵量を戻すか否かは適宜設定できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態のタイヤの線形領域判定装置（適宜「線形領域判定装置」という）及びタイヤの線形領域判定プログラム（適宜「線形領域判定プログラム」という）、並びに車両の運転操作装置（適宜「運転操作装置」という）及びステアバイワイヤ車両の転舵制御方法を、図面を参照して説明する。
【００１９】
〔タイヤの線形領域・非線形領域〕
本実施形態では、タイヤの線形領域判定は、実転舵角（実転舵量）から演算した規範ヨーレート（規範車両挙動）とヨーレートセンサで検出した実ヨーレート（実車両挙動）を比較することで、走行中の車両のタイヤが線形領域にあるか否かを判定するが、まず、その判定原理等を説明する。なお、演算には、算出、計算、求める等の意味を含み、例えば、マップを用いる場合も演算に該当する。
【００２０】
図１に、実転舵角とコーナリングパワーとの関係、及び規範ヨーレート（規範車両挙動）と実ヨーレート（実車両挙動）との関係を示す。この図１は、実転舵角が横軸にコーナリングパワーが縦軸に示してある（車速は一定であるとする）。実転舵角は実際の転舵輪の転舵角であるが、この実転舵角は、例えばラック位置センサで検出されるラック位置に基づいて演算される。コーナリングパワーは、いわばタイヤが路面を捉えるグリップ力である。なお、コーナリングパワーは車両に発生する横Ｇとも表現できる。
【００２１】
この図１に示すように、転舵輪の実転舵角が大きくなると、それに比例してコーナリングパワーも増加するが、ある程度以上実転舵角が大きくなると実転舵角が大きくなってもそれに比例してコーナリングパワーが増加しなくなる。この比例部分がタイヤの線形領域であり、非比例部分がタイヤの非線形領域である。非線形領域ではグリップ力が低下する。
【００２２】
この関係は、例えばラック位置センサの検出値に基づく実転舵角から演算される「規範ヨーレート」と、車両の挙動を検出するヨーレートセンサにより検出される「実ヨーレート」との関係にそのまま置き換えることができる。図１において、規範ヨーレートと実ヨーレートの比例部分（直線部分）がタイヤの線形領域であり、非比例部分がタイヤの非線形領域である。
【００２３】
この図１において、規範ヨーレートのラインは、規範ヨーレートと実ヨーレートの理想的な関係（正比例の関係）を示している。また、実ヨーレート（ａ）のラインは、例えばタイヤが同じでも、路面μがやや低い路面での規範ヨーレートと実ヨーレートとの関係を示している。また、実ヨーレート（ｂ）のラインは、例えばタイヤが同じでも、さらに路面μが低い路面での規範ヨーレートと実ヨーレートの関係を示している。
【００２４】
ここで、実ヨーレートと規範ヨーレートの差がヨーレート偏差である。つまり、図１では、規範ヨーレートのラインと実ヨーレート（ａ）のラインの偏差がヨーレート偏差である。同様に、規範ヨーレートのラインと実ヨーレート（ｂ）のラインの偏差もヨーレート偏差である。ヨーレート偏差が大きいほどアンダステアは大きく生じ易い。
【００２５】
ただし、タイヤの線形領域ではアンダステアの状況であっても、運転者が操作部を操作して実転舵角を増やせば、実転舵角を増やした方向に車両を向かせることができる。一方、タイヤの非線形領域では同じアンダステアの状況でも、運転者が操作部を操作して実転舵角を増やしても車両をその方向に向けることができない状況、或いは困難な状況である。
【００２６】
なお、ヨーレート偏差の変化率（適宜「変化率」という）は、実際の車両では、時々刻々と変化する車両挙動（規範ヨーレート・実ヨーレート）から演算される。変化率は、例えばある時間ｔ０分におけるヨーレート偏差をΔγ０とし、そ
れよりも後の時間ｔ１分におけるヨーレート偏差をΔγ１とすると、次の（式１）や（式２）で表される。
【００２７】
・変化率＝（Δγ１−Δγ０）／Δγ０　　…（式１）
・変化率＝（Δγ１−Δγ０）／（ｔ１−ｔ０）　…（式２）
【００２８】
また、偏差の変化率とは多少意味合いが異なるが、変化率は、比率を演算する次の（式３）でも表すことができる。
【００２９】
・変化率＝γ１／γ０　　…（式３）
【００３０】
このヨーレート偏差の変化率からは、車両挙動としてのアンダステアが大きくなる方に向かっているのか、小さくなる方に向かっているのか、大きくなるとすれば、線形的に大きくなっているのか否か等の情報が得られる。また、ヨーレート偏差の変化率からは、車両の状態が、タイヤの線形領域に該当するのか、それとも非線形領域に該当するのか等の情報が得られる。
【００３１】
〔第１実施形態〕
続いて、本発明に係る第１実施形態の運転操作装置を説明する。
第１実施形態の運転操作装置は、実車両挙動検出手段としてのヨーレートセンサと実舵角検出手段としての転舵角センサの検出値を利用してタイヤの非線形領域を判定し、この判定結果に基づいて、非線形領域であるときは、転舵輪の実転舵量である実転舵角を戻す「転舵量戻し制御（転舵角戻し制御）」を行う。なお、この実施形態は、タイヤの線形領域判定装置、タイヤの線形領域判定プログラム、ステアバイワイヤ車両の転舵制御方法の実施形態を説明するものでもある。
【００３２】
（運転操作装置の構成）
第１実施形態の運転操作装置の構成を、図２を参照して説明する。
図２に示すように、この運転操作装置はステアバイワイヤを実現するものであり、操作部１はレバー１１を備え、このレバー１１の操作量を制御装置４で処理し、この処理結果に基づいて転舵機構部２のステアリングモータ５を駆動させて転舵輪Ｗ，Ｗを転舵する。この転舵輪Ｗ，Ｗを含めて車両のホイールには、ゴム製のタイヤが装着してある。
【００３３】
ここで、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵は、ステアリングモータ５の回転をボールねじ機構９によってラック軸７の直線運動に変換し、単にそれをタイロッド８、８を介して転舵輪Ｗ，Ｗの転舵運動に変換する転舵機構部２により行われている。つまり、ラック軸７の直線運動は、従来のラックアンドピニオン機構の代わりとなるステアリングモータ５及びボールねじ機構９により行われている。なお、直線運動時のラック軸７の位置は転舵角センサ１０により検出され、制御装置４にフィードバックされている。ちなみに転舵角センサ１０は、ラック位置を検出することにより実転舵角を検出するラック位置センサであり、ラック軸７に沿って設けられたリニアエンコーダやポテンショメータ等の公知のセンサが用いられ、複数のセンサを組み合わせて使用することも可能である。ちなみに、この転舵角センサ１０の出力も、制御装置４にて、後述する操作トルクセンサ１５や操作角センサ１６の出力と同様に処理される。
なお、図２の操作量検出手段１２と操作反力モータ１９については後で詳述する。
【００３４】
（操作部）
次に、操作部１を、図３を参照して説明する。
図３に示すように、操作部１は、運転者が操作するレバー１１と、レバー１１の操作量を検出する操作量検出手段１２と、操作量検出手段１２を保持するフレーム部１３とを有している。
【００３５】
レバー１１は、その上部を運転者が手で握って操作するもので、その下部にはロッド１４の一端部１４ａが固定されている。ロッド１４はレバー１１と直交するように固定されており、フレーム部１３の壁部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにベアリング等により軸支されている。これによりレバー１１は、ロッド１４を支軸として左右方向に回転するように傾動させて操作することが可能となっている。なお、以降において、ロッド１４を支軸としてレバー１１を右側に傾動させて転舵輪Ｗ，Ｗを右側に転舵させることを右転舵操作、ロッド１４を支軸としてレバー１１を左側に傾動させて転舵輪Ｗ，Ｗを左側に転舵させることを左転舵操作として説明する。
【００３６】
操作量検出手段１２である操作トルクセンサ１５及び操作角センサ１６は、ロッド１４の長手方向に沿って配置されている。
【００３７】
このうち、操作トルクセンサ１５は、ひずみゲージ等を用いた公知のセンサからなり、レバー１１にかかるトルク量を検出することで、操作開始時や、転舵輪Ｗ，Ｗの方向切り替え時（切り返し時）の応答性を向上させるものである。ここで、本実施形態の操作トルクセンサ１５は０．１Ｖ〜４．９Ｖのアナログで出力される。制御装置４を構成するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）は、これをデジタルデータとして入力する。そして、所定値オフセットして、アナログ出力での２．５Ｖが０点になるようにする。つまり、制御装置４は、操作トルクセンサ１５の出力を、レバー１１を中立位置から右転舵操作すると値（検出値Ｔｓ）がプラスに、中立位置から左転舵操作すると値（検出値Ｔｓ）がマイナスになるようにした正負の値として処理する。これにより、制御装置４が認識する操作トルクセンサ１５の出力特性は、図４に示すようなものになる。この操作トルクセンサ１５からの出力（検出値Ｔｓ）は、後に説明するＦＦ（Ｆｅｅｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ）制御に用いられる。
【００３８】
操作角センサ１６は、レバー１１の操作によるロッド１４の回転角度を検出するポテンショメータから構成されている。操作角センサ１６はレバー１１の操作角を電圧値（検出値θｓ）として出力するものである。制御装置４のＣＰＵは、この操作角センサ１６の出力も前記した操作トルクセンサ１５の出力と同様に処理する。つまり、図５に示すように、レバー１１が中立位置にあるときの基準電圧値が中立位置（０点）にされ、右転舵操作が行われると、レバー１１の回転量に応じて検出値θｓが増大し、左転舵操作が行われると、レバー１１の回転量に応じて検出値θｓが減少する。なお、この操作角センサ１６からの出力（検出値θｓ）は、制御装置４が転舵輪Ｗ，Ｗの実転舵角を設定するのに用いられる。
【００３９】
さらに、ロッド１４の他端部は、プーリ１７を有しており、このプーリ１７は、ベルト１８を介して操作反力モータ１９の回転軸に連結されている。
操作反力モータ１９は、制御装置４からの信号を受けて、次に述べるセンタリング機構２０と協働して、レバー１１の位置、及び、操作方向に応じて、レバー１１の操作方向（レバー１１の動き）とは異なる向き及び所定の大きさの反力（操作反力）を発生させることで転舵操作の操作性及び精度を向上させる機能を有している。
【００４０】
例えば、右転舵操作が行われている状態で、さらにレバー１１が右側に押し込まれた場合は、センタリング機構２０は右転舵操作の向きとは逆向きの操作反力を発生する。このとき、センタリング機構２０はレバー１１の操作量（操作角）が大きい程、大きな操作反力を発生させるので、運転者は現在の転舵角度や自己の操作量を反力の大きさ等により感知することができる。
なお、制御装置４が操作反力モータ１９に、操作反力モータ制御信号出力部４０と操作反力モータ駆動回路４１を介して与える信号、操作反力モータ１９がレバー１１に与える反力については後ほど詳しく述べる。
【００４１】
レバー１１と操作角センサ１６との間にはレバー１１を中立位置に戻すように付勢するセンタリング機構２０が設けられている。センタリング機構２０は、ロッド１４に固定されたプレート２０ａと、プレート２０ａの左右の両端部のそれぞれにフックが引っ掛けられたセンタリングバネ２０ｂ，２０ｂとから構成されており、センタリングバネ２０ｂ，２０ｂの下側のフックはフレーム部１３の底部１３ｅに引っ掛けられている。従って、例えば、左転舵操作が行われたときは、図４中の手前側に位置するセンタリングバネ２０ｂが延び、このセンタリングバネ２０ｂに元の長さに戻ろうとする反力が発生するので、レバー１１は中立位置に戻るように付勢されることになる。また、レバー１１を中立位置に戻す場合は、このセンタリングバネ２０ｂの反力がレバー１１の戻りをアシストする。なお、このセンタリングバネ２０ｂを含むセンタリング機構２０により、レバー１１が自ずと中立位置に戻って都合がよい。
【００４２】
（制御装置）
次に、制御装置４を、図１〜図７を参照して説明する。
図６に制御装置４の内部構成を機能展開して示した機能ブロック図を示す。制御装置４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及び所定の電気回路を備えたＥＣＵ（電子制御装置）から構成され、図６に示すように、操作部１及び転舵機構部２（ステアリングモータ５）とは信号伝達ケーブルであるハーネスを介して電気的に連結されている。なお、制御装置４のコンピュータに係る部分で取り扱われる信号は、全てデジタル化したデータ（制御量）や情報である。
【００４３】
図６に示すように、制御装置４は、ステアリングモータ５の制御を行う転舵制御部３１と、操作部１の操作反力モータ１９の制御を行う操作反力制御部３２とから構成されている。
【００４４】
（転舵制御部）
転舵制御部３１は、操作部１の操作角センサ１６の検出値θｓを入力して運転者の行った操作部１の操作に対応する転舵輪Ｗ，Ｗの実転舵角の目標値（目標転舵角信号）θｍを設定する目標転舵角設定部３４と、実転舵角の目標値θｍと現在の実転舵角（実転舵角信号θｒ）とから両転舵角の偏差量（偏差量信号Ｄｒｓ）を演算する偏差演算部３５と、偏差量信号Ｄｒｓに対応してステアリングモータ５を駆動させる出力信号Ｄｓ（方向信号＋ＰＷＭ信号）を発生させるステアリングモータ制御信号出力部３６と、この出力信号Ｄｓに基づいてステアリングモータ５を駆動させる電気回路であるステアリングモータ駆動回路３７とから構成されている。
【００４５】
目標転舵角設定部３４は、操作角センサ１６の検出値θｓをアドレスとしてマップ検索して目標転舵角を決定し、これに基づく目標転舵角信号θｍを出力する。つまり、本実施形態の運転操作装置は、レバー１１の位置（操作角）に対応した転舵輪Ｗ，Ｗの位置（実転舵角）の制御を行うことを基本にする。
【００４６】
偏差演算部３５は、後記する非線形領域制御部４５から入力した転舵戻し量信号θｂを目標転舵角信号θｍから減算する（減算目標転舵角）。さらに、偏差演算部３５は、減算目標転舵角と転舵角センサ１０で検出した現在の実転舵角信号θｒとの偏差量を演算する。偏差量が「プラス」の値であれば右方向への転舵になり、偏差量が「マイナス」の値であれば左方向への転舵となる。偏差量は、転舵の方向（極性）と大きさをもった偏差量信号Ｄｒｓとして後段に出力される。なお、後記するように、転舵戻し量信号θｂは、通常状態、つまりタイヤの線形領域では０である。
【００４７】
ステアリングモータ制御信号出力部３６は、偏差量信号Ｄｒｓに対してＰ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）、Ｉ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）、及び、Ｄ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）処理を施した制御信号Ｃｓを演算し、後記するＦＦ制御の制御信号Ｆｃｓと合成する。そして、その合成値の符号及び絶対値の大きさに応じた出力信号Ｄｓ（方向信号＋ＰＷＭ信号）をステアリングモータ駆動回路３７に出力する。なお、ステアリングモータ制御信号出力部３６は、前記のようなＰＩＤ機能を備えることで目標転舵角に対するラック軸７の移動の追従性を向上させている。
【００４８】
転舵制御部３１は、転舵操作における初期応答性を向上させるために、操作部１の操作トルクセンサ１５のトルク検出値Ｔｓに基づいてステアリングモータ制御信号出力部３６に制御信号Ｆｃｓを出力することでＦＦ制御を行うＦＦ制御部３８を備えている。これにより、操作の初期段階等のようにレバー１１の操作量は少ないが、レバー１１にかけられたトルクが大きい状態において、後に続くレバー１１の操作量の増加に先駆けてラック軸７を移動させることができるので、転舵操作の応答性を向上させることができる。ここで、この制御信号Ｆｃｓは、ＦＦ制御部３８内に用意されたトルク検出値Ｔｓとステアリングモータ５の駆動量とのマップに基づいて決定されている。もちろん、マップではなくゲインをトルク検出値Ｔｓに乗じることにより制御信号Ｆｃｓを設定するようにしてもよい。
【００４９】
（非線形領域制御部）
また、転舵制御部３１は、タイヤの非線形領域でのさらなるアンダステアを防止するために、運転者の意思とは乖離して転舵量Ｗ，Ｗを中立位置方向に戻す非線形領域制御部４５を備えている。
【００５０】
図７に非線形領域制御部４５の内部構成を機能展開して示した機能ブロック図を示す。この図７に示すように、非線形領域制御部４５は、規範ヨーレート演算部４５１、ヨーレート偏差演算部４５２、非線形領域判定部４５３、転舵戻し量設定部４５４を含んで構成される。なお、この非線形領域制御部４５は、請求項の「タイヤの線形領域判定装置」、「タイヤ領域判定手段」、「転舵量戻し制御手段」、「符号比較部」、「タイヤ領域判定部」等に相当する。
【００５１】
規範ヨーレート演算部４５１は、転舵角センサ１０で検出した実転舵角信号θｒと車速センサ２２で検出した車速信号Ｖを入力し、所定の演算を行って規範ヨーレートを演算して規範ヨーレート信号γｓとして後段に出力する。規範ヨーレート信号γｓは、ドライバの転舵意思を反映するものといえるが、この規範ヨーレート信号γｓは、実転舵角信号θｒではなく、目標転舵角信号θｍに基づいて演算されるようにしてもよい。また、規範ヨーレート信号γｓは、マップに基づいて設定（演算）されるようにしてもよい。
【００５２】
ヨーレート偏差演算部４５２は、規範ヨーレート演算部４５１の規範ヨーレート信号γｓと、ヨーレートセンサ２３から実ヨーレート信号γｒを入力する。そして、規範ヨーレート信号γｓから実ヨーレート信号γｒを引いてヨーレート偏差を演算して、ヨーレート偏差信号Δγとして出力する（図１参照）。なお、この場合、規範ヨーレート・実ヨーレート共に右方向が符号「プラス」、左方向が符号「マイナス」としている。
【００５３】
非線形領域判定部４５３は、実ヨーレート信号γｒ及びヨーレート偏差信号Δγを入力する。また、所定時間間隔（例えば数十ミリ秒）ごとにヨーレート偏差信号Δγの前回値と今回値との差を演算すると共に、前記した所定時間間隔で除してヨーレート偏差変化率を演算する。
【００５４】
また、非線形領域判定部４５３は、ヨーレート偏差変化率と実ヨーレート信号γｒの符号を比較する。その結果、符号が共に「プラス」の場合（Δγ変化率＞０　ａｎｄ　γｒ＞０）は、ヨーレート偏差変化率が第１所定値以上か否かを判定する（第１所定値＞０）。第１所定値以上の場合は、タイヤが非線形領域にあると判定（条件１）して、非線形領域判定部４５３は、後段の転舵戻し量設定部４５４に転舵戻し量信号θｂの設定を指示するため、フラグＦに１を設定して出力する。同様に、符号が共に「マイナス」の場合（Δγ変化率＜０　ａｎｄ　γｒ＜０）も、前記したヨーレート偏差変化率が第２所定値以下か否かを判定する（第２所定値＜０）。第２所定値以下の場合は、タイヤが非線形領域にあると判定（条件２）して、非線形領域判定部４５３は、後段の転舵戻し量設定部４５４に転舵戻し量信号θｂの設定を指示するため、フラグＦに１を設定して出力する。なお、フラグＦが１の場合は転舵戻し量信号θｂの設定指示であり、フラグＦが０の場合は転舵戻し量信号θｂの設定解除指示である。通常時（前記した条件１、条件２に該当しないとき）は、フラグＦには０が設定される。また、第１・第２所定値は絶対値が同じであるが、この第１・第２所定値は、転舵量戻し制御に入るための閾値、或いは不感帯としての意義を有する。
【００５５】
転舵戻し量設定部４５４は、ヨーレート偏差演算部４５２からヨーレート偏差信号Δγを入力すると共に、非線形領域判定部４５３からフラグＦを入力する。フラグＦが１の場合は、ヨーレート偏差量信号Δγに所定のゲインを乗じて転舵戻し量（転舵戻し角度）を設定し、転舵戻し量信号θｂとして後段の偏差演算部３５に出力する。一方、フラグＦが０の場合は、転舵戻し量信号θｂを出力しないか、出力しても値は０にする。
【００５６】
これにより、タイヤが非線形領域にあると転舵輪Ｗ，Ｗを中立位置に戻す方向（実転舵角を０に近付ける方向）にステアリングモータ５が駆動される。ちなみに、転舵輪Ｗ，Ｗが中立位置に戻る方向に動くと、規範ヨーレートγｒが小さくなるのでヨーレート偏差Δγも小さくなり、アンダステアが解消される方向に向かう。
【００５７】
（操作反力制御部）
次に、操作反力制御部３２を、図６と各種マップを示した図８〜図１１を参照して説明する。
操作反力制御部３２は、操作部１の操作角センサ１６の検出値θｓと偏差演算部３５からの偏差量信号Ｄｒｓと操作部１外に設けられた車速センサ２２からの車速検出値（以下「車速」と省略する）Ｖ及び操作トルクセンサ１５のトルク検出値Ｔｓに基づいてレバー１１に作用させる目標操作反力を決定する目標操作反力設定部３９と、目標操作反力設定部３９から出力される目標操作反力信号Ｔｍｓを取得し、操作反力モータ１９を駆動させるための制御信号Ｍｃｓを出力する操作反力モータ制御信号出力部４０と、制御信号Ｍｃｓに基づいて操作反力モータ１９を駆動させるための電気回路からなる操作反力モータ駆動回路４１とから構成されている。
【００５８】
この操作反力制御部３２のうち、本実施形態の目標操作反力設定部３９は、仮想トーションバー制御による操作反力を設定する。このため、偏差演算部３５から偏差量信号Ｄｒｓを入力する。また、目標操作反力設定部３９は、車速に応じて操作反力を設定して操作部１の操作が安定するようにする。このため、車速センサ２２から車速Ｖを入力し、図８のマップにより仮想トーションバー制御の反力に乗じられる係数Ｋ２を設定する（説明を省略するが係数Ｋ１はセンタリングバネ２０ｂの反力である）。なお、仮想トーションバー制御は、ステアバイワイヤ車両にあたかもトーションバー（ステアリング軸）があるかのように反力を発生させる制御である。
【００５９】
また、目標操作反力設定部３９は、運転者がレバー１１を早く操作すると操作反力を小さく設定し、運転者に素早いレバー１１の操作が行えるようにする。このため、操作角センサ１６から操作角の検出値θｓを入力し、これを微分して操作角速度Ｓｒｖを演算する。そして、図９のマップにより仮想トーションバー制御の反力に乗じられる係数Ｋ３を設定する。また、目標操作反力設定部３９は、レバー１１のセンタ位置付近で反力が小さくなるようにして、切り返し時の違和感を解消する。このため、操作角センサ１６から操作角の検出値θｓを入力し、図１０のマップにより仮想トーションバー制御の反力に乗じられる係数Ｋ４を設定する。また、目標操作反力設定部３９は、運転者が力強くレバー１１を操作すると操作反力を小さく設定し、運転者の意に添ったレバー１１の操作が行えるようにする。このため、操作トルクセンサ１５の検出値Ｔｓを入力し、図１１のマップにより仮想トーションバー制御の反力に乗じられる係数Ｋ５を設定する。
【００６０】
そして、目標操作反力設定部３９は、偏差信号Ｄｒｓに全ての係数Ｋ２〜Ｋ５を乗算して目標操作反力を設定し、目標操作反力信号Ｔｍｓとして出力する。或いは、仮想トーションバー制御の操作反力に係数Ｋ２を乗じて反力量を設定すると共に、係数Ｋ３〜Ｋ５を乗じた別の反力量を設定し、両反力量を加算して目標操作反力を設定し、目標操作反力信号Ｔｍｓとして出力する。操作反力モータ制御信号出力部４０は目標操作反力信号Ｔｍｓを入力して操作反力モータ１９を駆動制御させるための制御信号Ｍｃｓを出力する。操作反力モータ駆動回路４１は、制御信号Ｍｃｓに基づいて操作反力モータ１９を駆動させるための駆動信号Ｍｓを操作反力モータ１９に出力する。
【００６１】
（動作説明）
次に、この車両の動作について、図面を参照して説明する。
まず、運転者がレバー１１を中立位置から右側に転舵操作をした場合は、操作の初期段階には、レバー１１の操作量は少ないが、レバー１１にかけられたトルクが大きくなる。ここで、操作トルクセンサ１５からのトルク検出値Ｔｓ（正の出力値）が出力されるので、転舵制御部３１のＦＦ制御部３８がトルク検出値Ｔｓをアドレスとしてトルクマップを検索してステアリングモータ制御信号出力部３６へ入力される制御信号Ｆｃｓを決定する。そして、この制御信号Ｆｃｓに基づいて、ラック軸７が直線運動し、レバー１１の本格的な操作に先駆けてラック軸７が右側に移動し始める。
【００６２】
そして、レバー１１の操作量（検出値θｓ）に基づいて、制御装置４が目標転舵角信号θｍを設定し、目標転舵角信号θｍからの現在の実転舵角信号θｒの偏差量（偏差量信号Ｄｒｓ）を演算する。そして、この偏差量信号Ｄｒｓに基づいてステアリングモータ制御信号出力部３６、ステアリングモータ駆動回路３７が働いてステアリングモータ５が駆動し、ラック軸７を所定量だけ右側に移動する。これにより、転舵輪Ｗ，Ｗが転舵する。また、一方で、制御装置４の操作反力制御部３２がこの偏差量信号Ｄｒｓに応じてレバー１１に作用させる操作反力を設定し、操作反力モータ１９を駆動させて、レバー１１に左向きに仮想トーションバー制御に基づいて設定した目標操作反力信号Ｔｍｓに応じた操作反力を発生さる。この反力が、センタリング機構２０が与えるレバー１１の操作角に比例する反力と共にレバー１１に左向きに加わる。
【００６３】
この状態においてレバー１１をさらに右側に向けて操作すると、左向きの操作反力が増加すると共に実転舵角はさらに右側に増加する。一方、この時点からレバー１１を左側に向けて操作すると、実転舵角が減少すると共に、レバー１１にはセンタリング機構２０からの力がアシスト力となって左向きに働く。一方、制御装置４の操作反力制御部３２は仮想トーションバー制御の反力である目標操作反力信号Ｔｍｓに応じた駆動信号Ｍｓを設定し、これに応じた操作反力モータ１９の働きで操作反力がレバー１１に右向きに加わる。
【００６４】
ここで、図６、図７、図１２、図１３等を参照して、タイヤが非線形領域にあるときに転舵輪Ｗ，Ｗの実転舵角を中立位置方向に戻す「転舵量戻し制御」を説明する。
【００６５】
図１２は運転者の転舵操作に対応して変化する、（ａ）ヨーレート、（ｂ）ヨーレート偏差、（ｃ）ヨーレート偏差変化率を示したタイムチャートである。具体的には、図１２（ａ）は、規範ヨーレートと実ヨーレートが示してある。図１２（ｂ）は、両ヨーレートの偏差（ヨーレート偏差＝規範ヨーレート−実ヨーレート）が示してある。図１２（ｃ）は、ヨーレート偏差変化率（＝〔ヨーレート偏差の今回値−前回値〕／所定時間間隔）が示してある。また、図１２において、右下がりの斜線が引いてある部分がアンダステア領域（Ｕ／Ｓ領域）である。このアンダステア領域は、次の２つの領域に分けられる。即ち、ヨーレート偏差の符号が「プラス」、かつ実ヨーレートの符号が「プラス」である「第１領域」と、ヨーレート偏差の符号が「マイナス」、かつ実ヨーレートの符号が「マイナス」である「第２領域」である。また、図１２（ｃ）において、左下がりの斜線が引いてある部分が転舵量戻し制御を行う制御実行領域である。
【００６６】
ここで、図１２（ａ）において、規範ヨーレートが「プラス」側にあるときは、転舵輪Ｗ，Ｗは中立位置よりも右側に位置する（実転舵角が右側）。また、実ヨーレートが「プラス」側にあるときは、車両挙動（車両の運動方向）が右側を向いていることを示している。ちなみに、「マイナス」側の場合は、その逆である。
【００６７】
運転者は、図１２では、始めに右転舵操作を行い、次に左転舵操作を行っているが、まず、右転舵操作を説明する。
運転者がレバー１１を操作して右転舵操作を行うと実転舵角に基づいて規範ヨーレートが大きくなる。しかし、滑りやすい路面状態、滑りやすいタイヤ状態、滑りやすい車両のセッティング等、アンダステアを起こし易い状況である場合は、運転者がレバー１１を転舵操作しても、実ヨーレートは、規範ヨーレートに比例して大きくならず、アンダステアが発生する。このときのヨーレート偏差変化率及び実ヨーレートの符号は共に「プラス」である。
【００６８】
また、ヨーレート偏差の上昇場面ではヨーレート偏差変化率が大きくなり、図１２（ｃ）の第１領域に示すように、ヨーレート偏差変化率が第１所定値（プラス側の閾値）を超えて制御実行領域に入る。即ち、タイヤが非線形領域にあると判定される。この状態でさらに右転舵操作をしても、アンダステアの状態が悪化する方向に向かうだけである。
【００６９】
このため、本実施形態では、図１２（ｃ）に示す制御実行領域では、制御装置４の非線形領域制御部４５により転舵戻し量信号θｂが設定され、これに基づいて転舵輪Ｗ，Ｗが左側に転舵される（偏差量信号Ｄｒｓが「マイナス」の値になる）。或いは、右側への転舵が阻まれる。つまり、タイヤの非線形領域でのさらなるアンダステアを防止するために、制御装置４（非線形領域制御部４５）は、運転者の意思とは乖離して転舵量Ｗ，Ｗを中立位置方向に戻したり、或いは転舵輪Ｗ，Ｗのさらなる右側への転舵を阻んだりする転舵量戻し制御を行う。
【００７０】
この転舵量戻し制御を行うと、図１２に白抜きの矢印で示すように、規範ヨーレートの値が小さくなり、これに応じてヨーレート偏差、ヨーレート偏差変化率も小さくなる。また、車両としては、タイヤが非線形領域から線形領域へと移行するので、アンダステアが解消される方向に向き、タイヤがグリップするようになる。
【００７１】
次に、図１２の左転舵操作を説明する。
図１２において、第２領域はアンダステア領域である。しかし、図１２（ａ）の規範ヨーレートのラインから判るように、運転者は、レバー１１を中立位置に戻す操作を行っているので、ヨーレート偏差が０に向かっている。つまり、アンダステアが解消する方向に向かっている。このため、ヨーレート偏差変化率及び実ヨーレートの符号は前者が「プラス」で後者が「マイナス」である。つまり、両符号が異符号である。また、ヨーレート偏差変化率は第２領域において第２所定値（マイナス側の閾値）以下になることはない。よって、転舵量戻し制御は行われない。
【００７２】
ただし（図示外）、運転者が第２領域で左転舵操作を大きく行うとする（レバー１１を大きく左側に傾動）。そうすると、直ちにヨーレート偏差がマイナス側に拡大し（アンダステアの状態が悪化し）、ヨーレート偏差変化率もマイナス側に直ちに移行して、ヨーレート偏差変化率及び実ヨーレートの符号が共に「マイナス」になる。また、左転舵操作の程度によってはヨーレート偏差変化率が第２所定値（マイナス側の閾値）以下になる。こうなると、制御実行領域に入り、転舵量戻し制御が行われる。
【００７３】
次に、図１３のフローを参照して、転舵量戻し制御を行う非線形領域制御部の動作を説明する（図１〜図７を適宜参照）。図１３は、転舵量戻し制御を行う非線形領域制御部の処理フローである。なお、この図１３の処理フローは、請求項の「タイヤの線形領域判定プログラム」に相当する。
【００７４】
まず、制御装置４の転舵操作部３１の非線形領域制御部４５では、次の処理が行われる。即ち、ステップＳ１１では、転舵戻し量設定部４５４に転舵戻し量信号θｂの設定を指示するフラグＦの初期値を０、ヨーレート偏差信号Δγの初期値を０に設定する。ステップＳ１２では、転舵角センサ１０から実転舵角信号θｒと車速信号Ｖを入力して規範ヨーレートを演算し、規範ヨーレート信号γｓとして後段に出力する。ステップＳ１３では、ヨーレートセンサ２３から実ヨーレートγｒを入力して規範ヨーレート信号γｓとの偏差を演算し、ヨーレート偏差信号Δγとして後段に出力する。ステップＳ１４では、ヨーレート偏差信号Δγの今回値と前回値との差を演算し、所定時間間隔で除してヨーレート偏差変化率を演算する。
【００７５】
次のステップＳ１５及びＳ１６では、ヨーレート偏差変化率と実ヨーレート信号γｒの符号を比較して、異符号ならば（０）ステップＳ２１に移行する。共に「プラス」ならば（１）ステップＳ１７に移行して、ヨーレート偏差変化率が第１所定値以上か否かを判定し、第１所定値以上でない場合（ｎｏ）は、ステップＳ２１に移行する。逆に第１所定値以上の場合（ｙｅｓ）は、ステップＳ１９に移行する。また、ステップＳ１６において、符号が共に「マイナス」ならば（２）ステップＳ１８に移行して、ヨーレート偏差変化率が第２所定値以下か否かを判定し、第２所定値以下でない場合（ｎｏ）は、ステップＳ２２に移行する。逆に第２所定値以下の場合はステップＳ１９に移行する。
【００７６】
ステップＳ１９では、タイヤが非線形領域と判定してフラグＦに１を設定し、後段の転舵戻し量設定部４５４に出力する。ステップＳ２０では、転舵戻し量設定部４５４が所定のゲインをヨーレート偏差信号Δγに乗じて転舵戻し量を設定し、後段の偏差演算部３５に転舵戻し量信号θｂとして出力する。これにより、転舵量戻し制御が行われる。
【００７７】
ステップＳ２１及びステップＳ２２では、フラグＦに０を設定して出力する。また、ステップＳ２３では、ヨーレート偏差信号Δγの今回値を前回値として次の処理の準備をする。ステップＳ２４では終了を判断し、終了しない場合（ｙｅｓ）はステップＳ１２に移行する。
【００７８】
このように本実施形態では、規範ヨーレートと実ヨーレートを比較するので、高価なセンサや複雑なセンサ、或いは複雑なタイヤモデルによらずとも、タイヤの線形領域を判定することができる。また、本実施形態では、ヨーレート偏差変化率と実ヨーレートの符号を比較し、さらに第１・第２所定値（閾値）と比較するので、確実にタイヤの非線形領域を判定できる。また、この判定結果に基づいて、転舵量戻し制御、つまりアンダステアを解消する制御（タイヤの線形領域を積極的に利用する制御）を確実に行える。
【００７９】
また、転舵量戻し制御により実転舵角が小さくなると規範ヨーレートも小さくなり、対応してヨーレート偏差も小さくなる。つまり、転舵量戻し制御というアクティブ制御の制御量（θｂ）も小さくなる。このため、運転者の意思とは乖離して転舵量を戻す制御を行っても、運転者の違和感は大きくはならない。また、転舵戻し量（θｂ）もヨーレート偏差に基づくものであるから、転舵量戻し制御時でも運転者の違和感は大きくはならない。あるいは、違和感を生じさせることはない。
【００８０】
ちなみに、ヨーレート偏差変化率が実ヨーレートと異符号である場合、また、ヨーレート偏差変化率が実ヨーレートと同符号であってもヨーレート偏差変化率が第１・第２所定値の範囲内である場合は、路面が滑りやすい場合を含めて、タイヤの線形領域においてあり得る範囲と判定することができる。
【００８１】
その一方で、大きく実転舵角を生じさせるような状況の場合は、規範ヨーレートで用いるタイヤモデルは非線形特性を持たないことから、大きな実転舵角に応じて非常に大きな規範ヨーレートを生成（設定）する。それに対して、実際の車両では、実ヨーレートはタイヤが非線形領域になると頭打ちになるか、その発生量（増加量）が比較的小さくなる。このため、ヨーレート偏差の変化率がタイヤの線形領域のときに比べて大きく発生してしまう。
【００８２】
本実施形態の運転操作装置ではこの特性を考慮して、ヨーレート偏差変化率の大きさと実ヨーレートの符号を監視し、該監視結果に基づいて転舵量戻し制御というアクティブ制御を行い、実転舵角を中立位置方向に戻して（或いはさらに実転舵角が大きくなるのを阻んで）、タイヤの線形領域で運転操作できるようにした（この点は次の第２実施形態でも同じである）。従って、積極的にタイヤの線形領域で車両の運転操作を行うことができる。この際に運転者が受ける違和感も前記のとおり大きくはならない。
【００８３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態の運転操作装置を説明する。
なお、第１実施形態と共通する構成・要素については、第１実施形態での図面を参照すると共に第１実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略することにする。
【００８４】
なお、第１実施形態では、ステアリングモータ５を駆動制御する転舵制御部３１の側で転舵量戻し制御というアクティブ制御を行ったが、図１４に示すように、この第２実施形態では、操作反力モータ１９を駆動する操作反力制御部３２の側で転舵量戻し制御を行う。
【００８５】
図１４の非線形領域制御部４５Ａも、図７に示す第１実施形態の非線形領域制御部４５と同様に、実転舵角信号θｒ、車速信号Ｖ及び実ヨーレート信号γｒを入力する。そして、図１３の処理フローと同様の処理を行い、タイヤが非線形領域にあると判定するとヨーレート偏差信号Δγを目標操作反力設定部３９に出力する。
【００８６】
図１４の目標操作反力設定部３９は、前記した第１実施形態と同様に偏差量信号Ｄｒｓにそれぞれの係数Ｋ２（図８参照），Ｋ３（図９参照），Ｋ４（図１０参照），Ｋ５（図１１参照）を乗じるが、本実施形態ではさらに、ヨーレート偏差量信号Δγに基づく係数Ｋγ（＝ｆ（Δγ））を乗じる。ヨーレート偏差量信号Δγに基づく係数Ｋγは、ヨーレート偏差がプラス側に大きくなるとレバー１１を右側から中立位置方向に戻す操作反力を大きく発生させ、逆に、ヨーレート偏差がマイナス側に大きくなるとレバー１を左側から中立位置方向に戻す反力を大きく発生させる。なお、操作反力により実際にレバー１１を中立位置方向に戻してもよいし、中立位置から離れる方向にレバー１１が動くのを防止・低減するように操作反力を発生させてもよい。
【００８７】
このような操作反力モータ１９による第２実施形態での転舵量戻し制御も、該転舵量戻し制御時に増加する反力はヨーレート偏差に基づくものであるから、運転者の違和感は大きくはならない。あるいは、違和感を生じさせることはない。また、タイヤの非線形領域の判定は第１実施形態と同様に行うので、第１実施形態でのタイヤの非線形領域の判定における効果がこの第２実施形態でも得られる。また、この第２実施形態でも、転舵量戻し制御により規範ヨーレートが小さくなると制御量（Δγ）も小さくなる。つまり、第１実施形態と同様に、運転者の意思とは乖離してアクティブ制御されていた制御量が自ずと小さくなるので、運転者の違和感は大きくはならない。
【００８８】
以上説明した本発明は、前記の実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて実施することができる。また、符号の判定を「ヨーレート偏差変化率」と「実ヨーレート」を比較することで行ったが、図１２から理解されるように、「ヨーレート偏差」と「実ヨーレート」を比較することにより符号の判定を行ってもよい。ちなみに、「ヨーレート偏差」と「実ヨーレート」の符号が共にプラスになるのは、図１２のアンダステア領域における第１領域である。一方、「ヨーレート偏差」と「実ヨーレート」の符号が共にマイナスになるのは、図１２のアンダステア領域における第２領域である。このことから、「ヨーレート偏差」と「実ヨーレート」を比較することによる符号の判定によれば、アンダステア領域を確実に判定することができる。
【００８９】
また、前記した実施形態では、タイヤの非線形領域を判定したが、タイヤの線形領域を判定するようにしてもよい。また、双方を判定するようにしてもよい。ちなみに、タイヤの線形領域と非線形領域は、いわば表裏一体の関係にあるので、タイヤの線形領域を判定すれば、タイヤの非線形領域を判定することにも繋がる（遷移領域或いは中間領域がないとした場合）。また、その逆に、タイヤの非線形領域を判定すれば、タイヤの線形領域を判定することにも繋がる。
また、規範ヨーレートを実転舵角（ラック位置）に基づいて演算したが、レバーの操作角や目標転舵角に基づいて演算するようにしてもよい。
また、操作反力を目標転舵角と実転舵角の偏差に基づいて発生するようにしたが、レバーの操作角に基づいて発生する操作反力にしてもよい。
【００９０】
また、前記の実施形態では、ステアバイワイヤ車両を例に説明したが、タイヤの線形領域判定装置、タイヤの線形領域判定プログラム及び車両の運転操作装置）は、ステアバイワイヤではない通常の車両や電動パワーステアリング装置を搭載した車両にも適用することができる。例えば、通常の車両において、タイヤの非線形領域と判定したときにアラーム（音声、音、光、振動…）を発するようにすることができる。この際、ヨーレート偏差の大きさやヨーレート偏差変化率の大きさに応じてアラームの強度が変わるようにすることができる。もちろん、このアラームについては、ステアバイワイヤ車両に適用することもできる。また、電動パワーステアリング装置のアシストモータを、実施形態のステアリングモータのように駆動して転舵量戻し制御を行うこともできる。また、運転者の意思とは乖離してブレーキ力を車輪ごとに発生することができるブレーキアクチュエータを備える車両の場合は、タイヤの線形領域の判定結果に基づいてブレーキ力を発生させ、アンダステアを解消するようにしてもよい。この際のブレーキ力はヨーレート偏差やヨーレート偏差変化率に応じたものにすると、運転者に与える違和感を少なくできるので好ましい。つまり、タイヤの線形領域の判定結果に基づいて、被制御機器（例えばステアリングモータ、操作反力モータ、アラーム…）をアンダステア解消側・タイヤの線形領域利用側に誘導制御する場合の制御量は、ヨーレート偏差やヨーレート偏差変化率に応じたものにするのが好ましい。
【００９１】
また、運転者が操作する操作部を、レバー（ジョイスティック）を例に説明したが、これが通常のステアリングホイールでもよい。また、転舵操作のみをレバーで行うこととしたが、スロットル操作やブレーキ操作を同じレバーで行うようにしてもよい。また、制御装置はソフトウェア的にもハードウェア的にも構成することができる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明によれば、一般的なセンサで、また比較的簡単にタイヤの線形領域を判定することができる。
また、請求項２の発明によれば、より適切にタイヤの線形領域を判定することができる。
本発明の請求項３の発明によれば、コンピュータを用いて確実にタイヤの線形領域を判定することができる。
【００９３】
また、本発明の請求項４及び請求項５の発明によれば、転舵モータ／操作反力モータを駆動することにより、タイヤの線形領域を積極的に利用した車両の走行を行うことができる等の効果が得られる。
また、請求項６の発明によれば、タイヤの線形領域を積極的に利用して、ステアバイワイヤ車両を適切に運転操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるタイヤの線形領域の判定原理を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係る運転操作装置の全体構成図である。
【図３】図２の運転操作装置における操作部の形態を示す斜視図である。
【図４】図３の操作トルクセンサの出力特性を示すグラフである。
【図５】図３の操作角センサの出力特性を示すグラフである。
【図６】図２の制御装置の機能ブロック図である。
【図７】図６の非線形領域制御部の機能ブロック図である。
【図８】図６の制御装置における仮想トーションバー制御に乗じられる定数Ｋ２のマップを示す図である。
【図９】図６の制御装置における仮想トーションバー制御に乗じられる定数Ｋ３のマップを示す図である。
【図１０】図６の制御装置における仮想トーションバー制御に乗じられる定数Ｋ４のマップを示す図である。
【図１１】図６の制御装置における仮想トーションバー制御に乗じられる定数Ｋ５のマップを示す図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る運転操作装置の、運転者の転舵操作に対応して変化する、（ａ）ヨーレート、（ｂ）ヨーレート偏差、（ｃ）ヨーレート偏差変化率を示したタイムチャートである。
【図１３】本発明の第１実施形態に係る運転操作装置の、転舵量戻し制御を行う非線形領域制御部の処理フローである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る運転操作装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１…操作部、２…転舵機構部、４…制御装置、５…ステアリングモータ、７…ラック軸、８…タイロット、９…ボールねじ機構、１０…転舵角センサ、１１…レバー、１２…操作量検出手段、１４、２４…ロッド、１５…操作トルクセンサ、１６…操作角センサ、１７…プーリ、１８…ベルト、１９…操作反力モータ、２０…センタリング機構、２２…車速センサ、３１…転舵制御部、３２…操作反力制御部、３４…目標転舵角設定部、３５…偏差演算部、３６…ステアリングモータ制御信号出力部、３７…ステアリングモータ駆動回路、３８…ＦＦ制御部、３９…目標操作反力設定部、４０…操作反力モータ制御信号出力部、４１…操作反力モータ駆動回路、４５…非線形領域制御部（第１実施形態）、４５Ａ…非線形領域制御部（第２実施形態）

Claims (6)

1. 車両の運転者が転舵操作する操作部の操作量を検出する操作量検出手段の検出値及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段の検出値に基づいて規範車両挙動を演算する規範車両挙動演算手段と、
   前記演算した規範車両挙動と車両の実際の挙動を検出する車両挙動検出手段が検出した実車両挙動を比較して、走行中の車両のタイヤが線形領域及び／又は非線形領域にあるか否かを判定するタイヤ領域判定手段と、
   を備えたことを特徴とするタイヤの線形領域判定装置。
2. 前記タイヤ領域判定手段は、
   前記規範車両挙動と前記実車両挙動の偏差である車両挙動偏差を演算すると共に、この車両挙動偏差の変化率を演算する車両挙動偏差変化率演算部と、
   前記車両挙動偏差或いは前記車両挙動偏差の変化率の符号と前記実車両挙動の符号とを比較する符号比較部と、
   前記両符号が共にプラスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第１所定値以上のとき、及び前記両符号が共にマイナスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第２所定値以下のときに、それぞれ前記走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定するタイヤ領域判定部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤの線形領域判定装置。
3. 走行中の車両のタイヤが線形領域及び／又は非線形領域にあるか否かを判定するため、コンピュータに、
   運転者が転舵操作する操作部の操作量を検出する操作量検出手段が検出した操作量及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段が検出した実転舵量を入力するステップ、
   前記入力した操作量及び／又は実転舵量に基づいて当該車両の規範車両挙動を演算するステップ、
   車両の実際の挙動を検出する車両挙動検出手段が検出した実車両挙動を入力するステップ、
   前記演算した規範車両挙動と前記入力した実車両挙動との偏差である車両挙動偏差を演算するステップ、
   前記車両挙動偏差の変化率を演算するステップ、
   前記車両挙動偏差或いは前記車両挙動偏差の変化率の符号と前記実車両挙動の符号とを比較するステップ、
   前記両符号が共にプラスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第１所定値以上のときに前記走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定するステップ、
   前記両符号が共にマイナスである場合は、前記車両挙動偏差の変化率が第２所定値以下のときに前記走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定するステップ、
   を実行させることを特徴とするタイヤの線形領域判定プログラム。
4. 車両の運転者が転舵操作する操作部と、
   前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段と、
   前記転舵輪を転舵駆動する転舵モータと、
   少なくとも前記操作量検出手段が検出した操作量に基づいて前記転舵モータを制御する制御手段と、
   車両の実際の挙動を示す実車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、
   請求項１又は請求項２に記載のタイヤの線形領域判定装置と、
   前記タイヤの線形領域判定装置が走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定すると前記転舵輪の転舵量を戻す方向に前記転舵モータを駆動する転舵量戻し制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の運転操作装置。
5. 車両の運転者が転舵操作する操作部と、
   前記操作部に操作反力を与える反力モータと、
   前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段及び／又は車両の転舵輪の実転舵量を検出する転舵量検出手段と、
   前記転舵輪を転舵駆動する転舵モータと、
   少なくとも前記操作量検出手段が検出した操作量に基づいて前記転舵モータを制御する制御手段と、
   車両の実際の挙動を示す実車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、
   請求項１又は請求項２に記載のタイヤの線形領域判定装置と、
   前記タイヤの線形領域判定装置が走行中の車両のタイヤが非線形領域にあると判定すると前記操作部を中立位置に戻す方向に前記反力モータを駆動する転舵量戻し制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の運転操作装置。
6. 運転者が転舵操作する操作部と、転舵輪を駆動する転舵モータと、前記操作部に操作反力を与える反力モータを備えて、ステアバイワイヤにより転舵が行われるステアバイワイヤ車両の転舵制御方法であって、
   運転者が転舵操作する操作部の操作量及び／又は車両の転舵輪の実転舵量に基づいて規範車両挙動を演算し、この演算した規範車両挙動と車両の実際の挙動を示す実車両挙動とを比較して走行中の車両のタイヤが非線形状態であると判定すると、制御装置が前記反力モータ及び／又は前記転舵モータを、前記実転舵量が減る方向に駆動すること、
   を特徴とするステアバイワイヤ車両の転舵制御方法。

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