JP2008018743A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の操縦性および安定性を向上させることができるようにする。
【解決手段】 ドライバにより操作される操舵部の操舵角に応じて車両の前輪の舵角を変更する舵角変更機構と、操舵部に入力された操舵力を検出する操舵力検出手段と、車速検出手段と、操舵力および車速に応じた補助駆動力で舵角変更機構を駆動する操舵力調整機構と、操舵部の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前輪の実横力を取得する実横力取得手段と、操舵角および車速に基づいて前輪の目標横力を算出する目標横力算出手段と、実横力から目標横力を減算して得られる前輪の反力補正値に応じて補助駆動力を補正する反力補正手段とを備えて構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の前輪に作用する横力に着目した操舵制御装置に関するものである。

従来より、ドライバによるステアリングホイールの操作を補助するパワーステアリング装置が知られている。このパワーステアリング装置に関する技術は、種々のものが存在しているが、その一例として、以下の特許文献１の技術が挙げられる。
この特許文献１の技術においては、ステアリングホイールの角度（操舵角）に基づいて得られた車両の目標横加速度から横加速度センサによって得られた実横加速度を減算し、この結果に比例した補助トルクをステアリングホイールに付加するようになっている。つまり、この特許文献１の技術によれば、ドライバによるステアリングホイールの操作に対する車両の挙動が遅れて追従している場合には、より大きな補助トルクをステアリングホイールに付加することで、ドライバが小さな力でステアリングホイールをさらに回転させる操作（いわゆる、切り増し操作）をすることができるようになっている。
特開平９−１４２３３１号公報

しかしながら、この特許文献１のように、ドライバが小さな力でステアリングホイールを容易に操作できるようにしても、車両の実挙動をドライバが意図している挙動に合致させることは困難であり、場合によっては車両の挙動をさらに乱してしまう現象を招くという課題がある。
ここで、この特許文献１の技術による課題について、ドライバが自車の走行車線上に障害物を発見し、急速に左方向へステアリングホイールを回転させ、この障害物を回避しようとした場合を想定して説明する。なお、この車両が走行している道路の路面摩擦係数μは比較的高いものと仮定する。この場合、操舵角に基づいて求められる車両の目標横加速度は急激に変化するが、横加速度センサによって得られる実横加速度はすぐには変化しない。つまり、目標横加速度と実横加速度との間に時間的な遅れが生じるのである。なお、このような遅れが生じるのは、タイヤやサスペンションの特性などが主な原因である。

このとき、特許文献１の技術によれば、目標横加速度と実横加速度との差が大きく生じていることから、電動モータにより、ステアリングホイールには、車両を容易に左旋回させるための大きな補助トルクが付加され、ドライバはより小さな力でステアリングホイールを容易に左方向（反時計方向）に回転できるようになっている。つまり、このとき、ドライバが通常時と同じ力でステアリングホイールを操作したとしても、このステアリングホイールは通常時よりも容易に反時計方向へ回転するため、切り増し操作が促進される。

そして、このようなステアリングホイール操作が行なわれた後に、車両の実際の挙動が追従し、車両は左旋回を開始する。しかしながら、ステアリングホイールは左方向（反時計回り方向）へ切り増し操作されているため、本来ドライバが意図していたよりも大きな角度で車両は左旋回する。
このとき、ドライバはステアリングホイールを逆方向へ操作（いわゆる、カウンターステア操作）することで、車両の姿勢を補正しようとするが、この場合も、目標横加速度と実横加速度との差が大きく生じていることから、電動モータによりステアリングホイールは通常時よりも容易に右方向（時計回り方向）に回転できるようになっており、この結果、ドライバによる右方向（時計回り方向）への切り増し操作が促進される。その後、このカウンターステア操作に対して少し遅れて車両の挙動が追従しはじめるが、ステアリングホイールは右方向（時計回り方向）へ切り増し操作されているため、本来ドライバが意図していたよりも大きな角度で車両は右旋回することになる。

このように、特許文献１の技術によれば、カウンターステア操作を繰り返し行なう必要が生じ、車両の挙動は収束することなく、むしろ、発散してしまうという現象が生じるのである。
他方、いわゆる低μ路といわれる未舗装路のような道路では、路面に対する車輪のグリップ力が低くなっている。このため、例えば、低μ路を車両が比較的高速で走行している場合に、ステアリングホイールを急激に切ったとしても、路面に対する操舵輪のグリップ力が十分ではなく、車両の挙動はステアリングホイールの操作に対して追従できない。このような場合であっても、特許文献１の技術によれば、ドライバはより容易にステアリングホイールを操作できるようになっているため、ステアリングホイールの切り増し操作が促進されるが、その後、路面の摩擦係数μが増大したり、或いは、車速が低減したりすることで、操舵輪のグリップが回復した場合に、急激に車両が旋回を開始することとなり、車両の挙動を安定させることは困難である。

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、車両の操縦性および安定性を向上させることができる、車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両の操舵制御装置（請求項１）は、車両のドライバにより操作される操舵部と、該操舵部の操舵角に応じて該車両の前輪の舵角を変更する舵角変更機構と、該操舵部に入力された操舵力を検出する操舵力検出手段と、該車両の車速を検出する車速検出手段と、該操舵力検出手段により検出された該操舵力および該車速検出手段によって検出された該車速に応じた補助駆動力で該舵角変更機構を駆動する操舵力調整機構と、該操舵部の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該前輪の実横力を取得する実横力取得手段と、該操舵角検出手段により検出された該操舵角および該車速検出手段により検出された該車速に基づいて該前輪の目標横力を算出する目標横力算出手段と、該実横力取得手段によって取得された該実横力から該目標横力算出手段によって算出された該目標横力を減算して得られる該前輪の反力補正値に応じて該補助駆動力を補正する反力補正手段とを備えたことを特徴としている。

また、請求項２記載の本発明の車両の操舵制御装置は、請求項１記載の内容において、該実横力取得手段は、該前輪の実横力を検出する前輪横力センサであることを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の車両の操舵制御装置は、請求項１記載の内容において、該車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、該車両の横加速度を検出する横加速度センサとを有し、該実横力取得手段は、該ヨーレイトセンサによって検出された該ヨーレイトと該横加速度センサによって検出された横加速度とに基づいて該前輪の実横力を算出することを特徴としている。

また、請求項４記載の本発明の車両の操舵制御装置は、請求項１〜３いずれか１項に記載の内容において、該操舵力検出手段によって該操舵力が検出された場合にのみ該反力補正手段の作動を許可する反力補正許可手段を備えることを特徴としている。

本発明の車両の操舵制御装置によれば、実横力から目標横力を減算して得られる車両前輪の反力補正値に応じて舵角変更機構の補助駆動力を補正することで、ドライバの違和感を低減させながら、車両の操縦性および安定性を向上させることができる。（請求項１）
また、前輪横力センサにより車両前輪の実横力を直接的に検出することで、補助駆動力の補正を素早く行なうことができる。（請求項２）
また、ヨーレイトセンサによって検出されたヨーレイトと、横加速度センサによって検出された横加速度とに基づいて、車両前輪の実横力を算出することで、コストの増大を抑制しながら、補助駆動力の補正を行なうことが可能となる。（請求項３）
また、操舵部が操作された場合にのみ補助駆動力の補正を許可することで、外乱等の影響によりドライバが意図していないにも関わらず、操舵角が変更され易くすることを防ぐことが可能となる。（請求項４）

以下、図面により、本発明の一実施形態に係る車両の操舵制御装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式的なブロック図，図２は基本アシスト電流値の算出に用いられるマップを示す模式図，図３は操舵制御の内容を示す模式的なフローチャート，図４および図５は前輪の横力を用いて操舵制御を行なった場合の車両挙動を示す模式的なグラフである。

図１に示すように、車両１０には、ドライバにより操舵されるステアリングホイール（操舵部）１１と、このステアリングホイール１１と機械的に接続され、ステアリングホイール１１の角度（操舵角）δ_SWに応じて車両１０の操舵輪１２の角度（舵角）θ_FTを変更する操舵機構（舵角変更機構）１３と、ステアリングホイール１１に入力される操舵トルク（操舵力）Ｔ_SWおよび車速Ｖに応じたアシストトルク（補助駆動力）Ｔを発生させ、このアシストトルクＴを操舵機構１３に入力する電動パワーステアリング機構（操舵力調整機構）１４とが設けられている。

また、この車両１０には、操舵トルクセンサ（操舵力検出手段）２１，車速センサ（車速検出手段）２２，操舵角センサ（操舵角検出手段）２４および前輪横力センサ（実横力取得手段）２６が備えられている。
このうち、操舵トルクセンサ２１は、ドライバからステアリングホイール１１に入力されたトルクである操舵トルクＴ_SWを検出するものである。

また、車速センサ２２は、車両１０の車速Ｖを検出するものである。
また、操舵角センサ２４は、ドライバによって操作されるステアリングホイール１１の操舵角δ_SWを検出するものである。
また、前輪横力センサ２６は、車両１０の前輪１２，１２の実横力Ｆ_yaを直接的に検出するものである。

また、この電動パワーステアリング機構１４には電動モータ１５が備えられ、この電動モータ１５は、モータ駆動ユニット１６を介してＥＰＳ−ＥＣＵ３１の制御を受けて駆動するようになっている。
また、このＥＰＳ（Electrical control Power Steering） ＥＣＵ３１は、いずれも図示しないインターフェース，メモリ，ＣＰＵなどが備えられた電子制御ユニットであって、基本制御ユニット３２と付加制御ユニット３３とを有して構成されている。

このうち、基本制御ユニット３２には、モータ角速度算出部２３と、基本アシスト電流設定部４１と、慣性補償部４２と、ダンピング補償部４３と、摩擦補償部４４と、モータ角加速度算出部４５とが設けられている。なお、これらのモータ角速度算出部２３，基本アシスト電流設定部４１，慣性補償部４２，ダンピング補償部４３，摩擦補償部４４およびモータ角加速度算出部４５は、それぞれ、メモリ内に格納されたソフトウェアによって実現されている。

モータ角速度算出手段２３は、電動パワーステアリング機構１４に備えられた電動モータ１５に流れるモータ電流を検出し、この検出値の変化率に基づいて、電動モータ１５の角速度ω_Mを算出するものである。
基本アシスト電流設定部４１は、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクＴ_SWと、車速センサ２２によって検出された車速Ｖとに応じて、基本アシストトルクＴ_baseを設定し、その後、この基本アシストトルクＴ_baseに対応した電流値である基本アシスト電流値Ｉ_baseに変換するものである。なお、この基本アシストトルクＴ_baseは、電動パワーステアリング機構１４の電動モータ１５により生じさせるべきアシストトルクＴの基本となる値である。

また、基本アシスト電流値Ｉ_baseは、この基本アシスト電流設定部４１が図２に示すマップ４６を参照することによって設定されるようになっている。なお、この図２に示すように、操舵トルクＴ_SWおよび基本アシスト電流値Ｉ_baseの正負（＋，−）はステアリングホイール１１を基準として、正は左方向（反時計回り方向）、負は右方向（時計回り方向）を示す。

このマップ４６において、基本アシスト電流値Ｉ_baseの絶対値は、操舵トルクＴ_SWが第１閾値（±Ｔ_SW1）の絶対値よりも小さい場合にはゼロであり、他方、操舵トルクＴ_SWが第１閾値（±Ｔ_SW1）の絶対値以上になると、第２閾値（±Ｔ_SW2）に達するまでの区間においては、操舵トルクＴ_SWの絶対値の増加に比例して増加するように設定されている。そして、この基本アシスト電流値Ｉ_baseの絶対値の増加割合（図２に示す特性線±Ｌ₁，±Ｌ₂，±Ｌ₃の傾き）は、車速Ｖが大きいほど小さくなるように設定されている。また、操舵トルクＴ_SWが第２閾値の絶対値以上の区間において、基本アシスト電流値Ｉ_baseの絶対値は一定となるように設定されている。

慣性補償部４２は、図１に示すように、電動モータ１５の回転子（図示略）による慣性力を補償するものである。より具体的には、モータ角加速度α_Mと車速Ｖとに基づいて慣性補償トルクＴ_intに対応した電流値である慣性補償電流値Ｉ_intを算出し、この慣性補償電流値Ｉ_intを基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して加えることで、基本アシスト電流値Ｉ_baseを補正するようになっている。なお、モータ角加速度α_Mは、モータ角速度算出部２３によって算出された電動モータ１５の角速度ω_Mを、モータ角加速度算出部４５が微分することによって得られるようになっている。また、この慣性補償電流値Ｉ_intは、原則的に正の値であるので、慣性補償電流値Ｉ_intを基本アシスト電流値Ｉ_baseに加えるということは、基本アシスト電流値Ｉ_baseを増大するように補正することになる。

ダンピング補償部４３は、電動モータ１５に対するダンピング補償をするものである。より具体的には、車速Ｖおよび電動モータ１５の角速度ω_Mに基づいて、ダンピング補償トルクＴ_dmpに対応した電流値であるダンピング補償電流値Ｉ_dmpを算出し、基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して算出したダンピング補償電流値Ｉ_dmpを加えることで、基本アシスト電流値Ｉ_baseを補正するようになっている。なお、このダンピング補償電流値Ｉ_dmpは、原則的に負の値であるので、ダンピング補償電流値Ｉ_dmpを基本アシスト電流値Ｉ_baseに加えるということは、基本アシスト電流値Ｉ_baseを減ずるように補正することになる。

また、摩擦補償部４４は、電動モータ１５を含む電動パワーステアリング機構１４におけるギア等の磨耗損失分を補償ものである。より具体的には、車速Ｖおよび電動モータ１５の角速度ω_Mに基づいて、摩擦補償トルクＴ_frcに対応した電流値である摩擦補償電流値Ｉ_frcを算出し、基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して算出した摩擦補償電流値Ｉ_frcを加えることで、基本アシスト電流値Ｉ_baseを補正するようになっている。なお、この摩擦補償電流値Ｉ_frcは、原則的に正の値であるので、この摩擦補償電流値Ｉ_frcを基本アシスト電流値Ｉ_baseに加えるということは、基本アシスト電流値Ｉ_baseを増大するように補正することになる。

付加制御ユニット３３には、目標前輪横力算出部（目標横力算出手段）４９，減算部（反力補正手段）５０およびスイッチング制御部（反力補正許可手段）５４が備えられている。なお、これらの目標前輪横力算出部４９，減算部５０およびスイッチング制御部５４は、いずれも図示しないメモリ内に格納されたソフトウェアとして実現されている。
このうち、目標前輪横力算出部４９は、車速センサ２２によって得られた車速Ｖと、操舵角センサ２４によって検出された操舵角δ_SWとに基づいて、前輪１２の目標横力Ｆ_ytを求めるものである。

より具体的には、この目標前輪横力算出部４９は、まず、以下の式（１）を用いて目標ヨーレイトを求めるとともに、以下の式（２）を用いて目標横力Ｇ_ytを求めるようになっている。

そして、式（１）によって得られた目標ヨーレイトγ_tと、式（２）によって得られた目標横加速度Ｇｙ_tとを以下の式（３）に代入することによって、目標横力Ｆ_ytを得るようになっている。

また、減算部５０は、前輪横力センサ２６によって検出された実横力Ｆ_yaを読み込み、この実横力Ｆ_yaから目標横加速度設定部４７によって得られた目標横力Ｆ_ytを減算することで、横力差（反力補正値）Ｆ_ydifを求めるものである。つまり、この減算部５０は、横加速度差Ｆ_ydifを下式（４）に従って求めるようになっている。

Ｆ_ya−Ｆ_yt＝Ｆ_ydif・・・（４）
そして、さらに、この減算部５０は、横力差Ｆ_ydifに対応する電流値である反力補正電流値Ｉ_difを算出し、基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して、この反力補正電流値Ｉ_difを加えることで、基本アシスト電流値Ｉ_baseを補正するようになっている。

なお、ここで反力補正電流値Ｉ_difの正負（＋，−）はステアリングホイール１１の回転方向を示している。つまり、この反力補正電流値Ｉ_difが正（＋）である場合には、基本アシスト電流値Ｉ_baseに対してステアリングホイール１１を左方向（反時計回り方向）に回転させるような補正を行ない、他方、この反力補正電流値Ｉ_difが負（−）である場合には、基本アシスト電流値Ｉ_baseに対してステアリングホイール１１を右方向（時計回り方向）に回転させるような補正を行なうようになっている。

スイッチング制御部５４は、操舵トルクセンサ２１によりドライバからステアリングホイール１１に対する操舵が行なわれていることが検出されている場合にのみ、減算部４８による基本アシスト電流値Ｉ_baseの補正を許可するものである。
そして、この減算部４８により補正された基本アシスト電流値Ｉ_baseは、最終的なアシストトルクＴを示す電流値である目標アシスト電流値Ｉ_tとして、図示しないインターフェースを介し、モータ駆動ユニット１６に送信されるようになっている。

モータ駆動ユニット１６は、ＥＰＳ−ＥＣＵ３１から発せられた目標アシスト電流値Ｉ_tを受け、この目標アシスト電流値Ｉ_tに従って、図示しない電源から電動モータ１５へ供給される電力を制御することで、電動モータ１５へ供給される出力を制御するものであり、電気回路によって実現されている。
本発明の第１実施形態に係る車両の操舵制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。

図３に示すフローチャートのステップＳ１１において、まず、基本制御ユニット３２内の基本アシスト電流設定部４１が、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクＴ_SWを読み込むとともに、車速センサ２２によって検出された車速Ｖを読み込む。そして、これらの操舵トルクＴ_SWと車速Ｖとをマップ４６に適用することで、基本アシストトルクＴ_baseを設定する。

その後、ステップＳ１２において、モータ角加速度算出部４５が、モータ角速度算出部２３によって算出された電動モータ１５の角速度ω_Mを微分することでモータ角加速度α_Mを得る。また、慣性補償部４２が、モータ角加速度算出部４５により得られたモータ角加速度α_Mを読み込むとともに、車速センサ２２によって検出された車速Ｖを読み込み、モータ角加速度α_Mと車速Ｖとに基づいて、慣性補償電流値Ｉ_intを算出し、基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して算出した慣性補償電流値Ｉ_intを加えることで、基本アシスト電流値Ｉ_baseを補正する。

その後、ステップＳ１３において、ダンピング補償部４３が、車速センサ２２によって検出された車速Ｖを読み込むとともに、モータ角速度算出部２３によって算出された電動モータ１５の角速度ω_Mを読み込む。そして、これらの車速Ｖおよび電動モータ１５の角速度ω_Mに基づいて、ダンピング補償電流値Ｉ_dmpを算出し、基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して算出したダンピング補償電流値Ｉ_dmpを加えることで、基本アシスト電流値Ｉ_baseを補正する。

その後、ステップＳ１４において、摩擦補償部４４が、車速センサ２２によって検出された車速Ｖを読み込むとともに、モータ角速度算出部２３によって算出された電動モータ１５の角速度ω_Mを読み込む。そして、読み込んだ車速Ｖおよび電動モータ１５の角速度ω_Mに基づいて、摩擦補償電流値Ｉ_frcを算出し、基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して算出した摩擦補償電流値Ｉ_frcを加えることで、基本アシスト電流値Ｉ_baseをさらに補正する。

また、ステップＳ１５において、付加制御ユニット３３の目標前輪横力算出部４９が、車速センサ２２によって得られた車速Ｖを読み込むとともに、操舵角センサ２４によって検出された操舵角δ_SWを読み込む。そして、読み込んだ車速Ｖをおよび操舵角δ_SWを上述の式（１）〜（３）に適用することで前輪１２の目標横力Ｆ_ytを得る。
その後、ステップＳ１６において、減算部５０が、前輪横力センサ２６によって検出された前輪１２の実横力Ｆ_yaを読み込むとともに、目標前輪横力算出部４９によって得られた目標横力Ｆ_ytを読み込む。そして、実横力Ｆ_yaから目標横力Ｆ_ytを減算し、横力差（反力補正値）Ｆ_ydifを求める。

さらに、このステップＳ１６において、この減算部５０が、横力差Ｆ_ydifに対応する電流値である反力補正電流値Ｉ_difを算出する。
そして、ステップＳ１７において、操舵トルクセンサ２１によりドライバからステアリングホイール１１に対する操舵が行なわれていることが検出されている場合にのみ、スイッチング制御部５４は、基本アシスト電流設定部４１によって得られた基本アシスト電流値Ｉ_baseに対して、この反力補正電流値Ｉ_difを加える補正を許可する（ステップＳ１７のＹｅｓルート）。

その後、ステップＳ１８において、ＥＰＳ−ＥＣＵ３１は、上述のステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１６において補正された基本アシスト電流値Ｉ_baseを最終的なアシストトルクＴを示す電流値である目標アシスト電流値Ｉ_T示す指令としてモータ駆動ユニット１６に向けて出力する。そして、モータ駆動ユニット１６が、この目標アシスト電流値Ｉ_tを示す指令に従って、電動モータ１５へ供給される出力を制御し、電動モータ１５から操舵機構１３に入力されるアシストトルクＴを調整する。

ここで、本実施形態に係る車両１０のシミュレーション実験の結果の一例を図４および図５のグラフに示す。これらの実験は、高速（ここでは１００ｋｍ／ｈ）で走行している車両１０が、走行車線を隣の車線へ変更したものとしてシミュレートされている。なお、車線の幅は３．５ｍとして設定されている。
また、図４のグラフは、路面の摩擦係数μが比較的高い（ここではμ＝１．０）場合における実験結果を示し、他方、図５のグラフは、路面の摩擦係数が比較的低い（ここではμ＝０．５）場合における実験結果を示す。

また、これらの図４および図５のグラフ中、実線Ｌ₁は本実施形態に係る車両１０の挙動を示し、一点鎖線Ｌ₂は従来の車両の挙動を示す。
また、これらの実験において、ヨーレイトが正の値である場合には、車両１０に対して左方向（反時計回り方向）のヨーレイトが作用していることを示し、他方、負の値である場合には、車両１０に対して右方向（時計回り方向）のヨーレイトが作用していることを示している。

図４中矢印Ａ₁で示すように、摩擦係数が高い路面において、従来の車両は、オーバーシュートした舵角θ_FTを修正する必要が生じ、挙動が不安定になっているのに対し、本実施形態に係る車両１０は、舵角θ_FTがオーバーシュートすることなく、その挙動に乱れが生じることが適切に防止されていることがわかる。
また、摩擦係数が低い路面においては、図５中矢印Ａ₂で示すように、従来の車両は、オーバーシュートした舵角θ_FTを修正しても、最終的には車両がスピンしてしまうのに対し、本実施形態に係る車両１０は、挙動の乱れが生じるものの、最終的には挙動に乱れが収束され、スピンの発生が回避されていることがわかる。

この実験結果について、図１に示す本実施形態に係る構成を参照しながら、もう少し具体的に説明すると、図４および図５に示す実験のように、車両１０のドライバがステアリングホイール１１を急激に異なる方向へ操作した場合であっても、付加制御ユニット３３が基本アシスト電流値Ｉ_baseを適度に減ずる補正を行なうため、ステアリングホイール１１を回転させるためドライバに求められるトルクはより大きくなる。つまり、車両１０のドライバにとっては、ステアリングホイール１１がより重く感じられ、これにより、急激なステアリングホイール操作を抑制することが可能となるのである。

このように、本発明の第１実施形態に係る車両の操舵制御装置によれば、実横力Ｆ_yaから目標横力Ｆ_ytを減算して得られる車両前輪１２の横力差Ｆ_ydifに応じて操舵機構１３のアシストトルクＴを補正することで、車両１０の挙動とステアリングホイール１１の挙動とのアンマッチを少なくし、ドライバの違和感を低減させながら、車両１０の操縦性および安定性を向上させることができるのである。

また、前輪横力センサ２６により前輪１２の実横力Ｆ_yaを直接的に検出することで、アシストトルクＴの補正を素早く行なうことができる。
また、前輪横力センサ２６を用いることで、横風などの外力が車両１０に作用した場合においても確実に実横力Ｆ_yaを検出し、適切なアシストトルクＴの補正を行なうことができるというメリットもある。なお、この点については、第２実施形態を説明した後に、図7および図８を用いて改めて説明する。

また、スイッチング制御部５４が、ステアリングホイール１１が操作された場合にのみアシストトルクＴの補正を許可することで、ドライバが意図していないにも関わらず、横風などの外力が車両１０に作用したことに起因して、操舵角δ_SWが変更され易くすることを防ぐことが可能となる。
次に、図面により、本発明の第２実施形態に係る車両の操舵制御装置について説明する。

図６は本実施形態の全体構成を示す模式的なブロック図、図7（Ａ）および（Ｂ）は横風による力が作用した車両を示す模式図であり、図８（Ａ）および）（Ｂ）は旋回走行している車両を示す模式図である。なお、上述の第１実施形態を説明する際に用いた図３を本実施形態の説明においても併せて用いる。
図６に示す第２実施形態と、図１に示す上述の第１実施形態との間で、構成上異なるのは推定前輪横力算出部（実前輪横力取得手段）５３の有無である。

つまり、第１実施形態においては、前輪横力センサ２６により前輪１２に作用する実横力Ｆ_yaを直接的に検出するようになっていたのに対して、この第２実施形態においては、この前輪横力センサ２６に換えて、推定前輪横力算出部５３が設けられている点が異なる。
したがって、ここでは、第１実施形態と第２実施形態との相違点、即ち、ヨーレイトセンサ５１，横加速度センサ５２および推定前輪横力算出部５３について主に説明する。

ヨーレイトセンサ５１は、車両１０のヨーレイトγ_aを検出するセンサであって、検出結果はＥＰＳ−ＥＣＵ３１によって読み込まれるようになっている。
横加速度センサ５２は、車両１０に生じる車幅方向（横方向）の加速度を検出するセンサであって、検出結果はＥＰＳ−ＥＣＵ３１によって読み込まれるようになっている。
推定前輪横力算出部５３は、ヨーレイトセンサ５１によって検出されたヨーレイトγ_aと、横加速度センサ５２によって検出された横加速度Ｇ_yaとに基づいて、車両１０の前輪１２の推定横力Ｆ_yasを算出するソフトウェアである。なお、この推定横力Ｆ_yasは、第１実施形態で説明した実横力Ｆ_yaに対応するものである。

本発明の第２実施形態に係る車両の操舵制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
本実施形態においても、原則的に、第１実施形態における制御内容を説明する際に用いた図３のフローチャートと同様に行なわれ、ステップＳ１６における制御の内容がのみ異なるので、ここでは、ステップＳ１６を中心に説明する。

第１実施形態のステップＳ１６においては、減算部５０が、前輪横力センサ２６によって検出された前輪１２の実横力Ｆ_yaを読み込むとともに、目標前輪横力算出部４９によって得られた目標横力Ｆ_ytを読み込むようになっていた。
これに対し、第２実施形態においては、推定前輪横力算出部５３が、ヨーレイトセンサ５１によって検出されたヨーレイトγ_aと、横加速度センサ５２によって検出された横加速度Ｇ_yaとに基づいて、車両１０の前輪１２の推定横力Ｆ_yasを算出する（ステップＳ１６）。

その上で、減算部５０が、推定前輪横力算出部５３によって算出された前輪１２の推定横力Ｆ_yasを読み込むとともに、目標前輪横力算出部４９によって得られた目標横力Ｆ_ytを読み込み、そして、推定横力Ｆ_yasから目標横力Ｆ_ytを減算し、横力差（反力補正値）Ｆ_ydifを求める（ステップＳ１６）。
このように、本発明の第２実施形態に係る車両の操舵制御装置によれば、推定横力Ｆ_yasから目標横力Ｆ_ytを減算して得られる車両前輪１２の横力差Ｆ_ydifに応じて操舵機構１３のアシストトルクＴを補正することで、ドライバの違和感を低減させながら、車両１０の操縦性および安定性を向上させることができる。

また、ヨーレイトセンサによって検出されたヨーレイトγ_aと、横加速度センサ５２によって検出された横加速度Ｇ_yaとに基づいて、車両前輪１２の推定横力Ｆ_yasを算出することで、コストの増大を抑制しながら、補助駆動力の補正を行なうことが可能となる。
つまり、近年の車両においては、ヨーレイトセンサ５１や横加速度センサ５２が既に搭載されている場合が多く、この場合においては、本発明のために新たにヨーレイトセンサ５１や横加速度センサ５２を設ける必要がなく、コストの増大を防ぐことができるのである。

また、新たな部品としてヨーレイトセンサ５１や横加速度センサ５２を車両に搭載する場合であっても、これらのヨーレイトセンサ５１や横加速度センサ５２の検出結果は、他の種々の制御に用いることができるため、車両全体としてのコスト抑制に寄与することができるのである。
また、ステアリングホイール１１が操作された場合にのみアシストトルクＴの補正を許可することで、ドライバが意図していないにも関わらず、横風などの外力が車両１０に作用したことに起因して、操舵角δ_SWが変更され易くすることを防ぐことが可能となる。

ここで、車両１０に対し横風による力が作用した場合を例にとって、本発明の作用・効果についてさらに説明する。
図7（Ａ）および（Ｂ）に示すように、直進している車両１０が、右側から横風による力（矢印Ａ₃参照）を受けたものと仮定する。
このとき、第１実施形態に係る本発明によれば、前輪横力センサ２６により、車両１０の前輪１２，１２の実横力Ｆ_yaが直接的に検出されるので（矢印Ａ₄参照）、車両１０に横風による力が作用した場合であっても、素早く的確に実横力Ｆ_yaを検出することで、適切な操舵制御を行なうことができる。

しかしながら、第２実施形態に係る本発明よれば、推定前輪横力算出部５３により算出された車両１０の前輪１２の推定横力Ｆ_yasは、前輪横力センサ２６により検出された実横力Ｆ_yaの方向（矢印Ａ₄）とは逆方向となる場合がある（矢印Ａ₅参照）。
もっとも、付加制御ユニット３３にスイッチング制御部５４が設けられているため、第２実施形態に係る本発明のように、推定前輪横力算出部５３により算出された前輪１２の推定横力Ｆ_yasを用いる場合であっても、常に適切な操舵力補助制御を行なうことができるようになっている。

これは、スイッチング制御部５４が、操舵トルクセンサ２１によりドライバからステアリングホイール１１に対する操舵が行なわれていることが検出されている場合にのみ、減算部４８による基本アシスト電流値Ｉ_baseの補正を許可するようになっていることによるものである。
なお、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前進しながら旋回している車両１０においては、前輪横力センサ２６による検出結果（Ａ₄）と、推定前輪横力算出部５３による算出結果（Ａ₅）との間では、特に不一致は生じない。

また、前輪１２には、図７および図８を用いて説明した横風による力のみならず、種々の力が作用する。例えば、走行路面の凹凸から入力されるキックバックや、走行路面の傾斜（いわゆるバンク角）バンク角に応じて生じる力などであるが、このような、車両１０の外部からの力が前輪１２に入力された場合であっても、スイッチング制御部５４が設けられた第１実施形態および第２実施形態における本発明によれば、適切に操舵力補助制御を行なうことができる。

以上、本発明の第１および第２実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態においては、スイッチング制御部５４が、操舵トルクセンサ２１によりドライバからステアリングホイール１１に対する操舵が行なわれていることが検出されている場合にのみ、減算部４８による基本アシスト電流値Ｉ_baseの補正を許可するようになっている場合を例にとって説明したが、これに限定するものではない。

例えば、このスイッチング制御部５４が、操舵トルクセンサ２１により検出された操舵トルクＴ_SW，操舵角センサにより検出された操舵角δ_SW，ヨーレイトセンサによって検出されたヨーレイトおよび横加速度センサ５２により検出されたＧ_yaのうち、少なくとも１つが、所定の閾値以上になった場合にのみ、減算部４８による基本アシスト電流値Ｉ_baseの補正を許可するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る車両の操舵制御装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る車両の操舵制御装置において、基本アシスト電流値の算出に用いられるマップを示す模式図である。 本発明の第１および第２実施形態に係る車両の操舵制御装置の制御内容を示す模式的なフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る車両の操舵制御装置により操舵制御を行なった場合の車両挙動を示す模式的なグラフであって、車両が摩擦係数が高い路面を走行している場合を示す。 本発明の第１実施形態に係る車両の操舵制御装置により操舵制御を行なった場合の車両挙動を示す模式的なグラフであって、車両が摩擦係数が高い路面を走行している場合を示す。 本発明の第２実施形態に係る車両の操舵制御装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。 本発明の第１および第２実施形態に係る車両に対して横風による力が作用した場合を示す模式図である。 本発明の第１および第２実施形態に係る車両が旋回走行した場合を示す模式図である。

符号の説明

１０ 車両
１１ ステアリングホイール（操舵部）
１２ 前輪
１３ 操舵機構（舵角変更機構）
１４ 電動パワーステアリング機構（操舵力調整機構）
２１ 操舵トルクセンサ（操舵力検出手段）
２２ 車速センサ（車速検出手段）
２４ 操舵角センサ（操舵角検出手段）
２６ 前輪横力センサ（実横力取得手段）
４９ 目標前輪横力算出部（目標横力算出手段）
５０ 減算器（反力補正手段）
５１ ヨーレイトセンサ
５２ 横加速度センサ
５３ 推定前輪横力算出部（実前輪横力取得手段）
５４ スイッチング制御部（反力補正許可手段）

Claims (4)

1. 車両のドライバにより操作される操舵部と、
   該操舵部の操舵角に応じて該車両の前輪の舵角を変更する舵角変更機構と、
   該操舵部に入力された操舵力を検出する操舵力検出手段と、
   該車両の車速を検出する車速検出手段と、
   該操舵力検出手段により検出された該操舵力および該車速検出手段によって検出された該車速に応じた補助駆動力で該舵角変更機構を駆動する操舵力調整機構と、
   該操舵部の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   該前輪の実横力を取得する実横力取得手段と、
   該操舵角検出手段により検出された該操舵角および該車速検出手段により検出された該車速に基づいて該前輪の目標横力を算出する目標横力算出手段と、
   該実横力取得手段によって取得された該実横力から該目標横力算出手段によって算出された該目標横力を減算して得られる該前輪の反力補正値に応じて該補助駆動力を補正する反力補正手段とを備えた
   ことを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 該実横力取得手段は、該前輪の実横力を検出する前輪横力センサである
   ことを特徴とする、請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
3. 該車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、
   該車両の横加速度を検出する横加速度センサとを有し、
   該実横力取得手段は、該ヨーレイトセンサによって検出された該ヨーレイトと該横加速度センサによって検出された横加速度とに基づいて該前輪の実横力を算出する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
4. 該操舵力検出手段によって該操舵力が検出された場合にのみ該反力補正手段の作動を許可する反力補正許可手段を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の操舵制御装置。

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