JP2018047827A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】４ＷＳが可能な車両のドリフト走行時に、ドライバの意に即した車両挙動を実現すること。【解決手段】車両の操舵制御装置は、ハンドル角を含む入力パラメータの関数として表される目標リア舵角を算出する制御装置と、目標リア舵角に応じて車両の後輪を転舵する後輪転舵装置と、を備える。車両がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っているという補正条件が成立している場合、制御装置は、関数を補正する補正処理を行う。同じ入力パラメータに対し、補正処理が行われている場合に算出される目標リア舵角の絶対値は、補正処理が行なわれていない場合に算出される目標リア舵角の絶対値よりも小さくなる。【選択図】図２

Description

本発明は、４輪操舵（４ＷＳ：４ Ｗｈｅｅｌ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）が可能な車両の操舵制御装置に関する。

特許文献１は、４ＷＳが可能な車両の操舵装置を開示している。その操舵装置は、ハンドル角と車速に基づいて、目標ヨーレートと目標横加速度を車両の運動目標値として算出する。ここで、運動目標値を算出する際に用いられる制御ゲイン及び時定数は、自由に設計され、マップとして与えられている。続いて、操舵装置は、算出された運動目標値が得られるように、前輪及び後輪のそれぞれの目標舵角を算出する。そして、操舵装置は、算出された目標舵角が実現されるように、前輪転舵アクチュエータ及び後輪転舵アクチュエータを駆動する。

特開２００８−００６９５２号公報

上記特許文献１のように目標舵角を算出して４ＷＳを行う車両のドリフト走行を考える。ドリフト状態では、後輪のスリップ角は、後輪が横滑りする程度に増大している。ドライバは、ドリフト状態を維持するためにカウンタステアを行う。ドライバがカウンタステアを行うと、それに応じて後輪の目標舵角が算出され、算出された目標舵角だけ後輪の舵角が変化する。このとき、後輪のスリップ角が小さくなると、車両のオーバーステア状態つまりドリフト状態が解消され易くなる。つまり、４ＷＳの場合、後輪の舵角が変化しない２ＷＳの場合よりも、ドリフト状態を維持しづらくなる可能性がある。これは、ドリフト状態を維持したいというドライバの意図と反する。ドライバの意図に反する車両挙動あるいはドライバの想定を超える車両挙動は、ドライバに違和感を生じさせる。

本発明の１つの目的は、４ＷＳが可能な車両のドリフト走行時に、ドライバの意に即した車両挙動を実現することができる技術を提供することにある。

第１の発明は、車両の操舵制御装置を提供する。
操舵制御装置は、
ハンドル角を含む入力パラメータの関数として表される目標リア舵角を算出する制御装置と、
目標リア舵角に応じて車両の後輪を転舵する後輪転舵装置と
を備える。
車両がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っているという補正条件が成立している場合、制御装置は、関数を補正する補正処理を行う。
同じ入力パラメータに対し、補正処理が行われている場合に算出される目標リア舵角の絶対値は、補正処理が行なわれていない場合に算出される目標リア舵角の絶対値よりも小さくなる。

第２の発明は、第１の発明において、次の特徴を有する。
関数は、定常ゲインとハンドル角との積を含む。
補正処理において、制御装置は、補正条件が成立する場合の定常ゲインを、補正条件が成立しない場合の定常ゲインよりも小さくする。

第３の発明は、第１あるいは第２の発明において、次の特徴を有する。
関数は、微分ゲインとハンドル角の速度との積を含む。
補正処理において、制御装置は、補正条件が成立する場合の微分ゲインを、補正条件が成立しない場合の微分ゲインよりも小さくする。

第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、次の特徴を有する。
補正処理の開始後、補正条件が成立しなくなり、且つ、ハンドルがニュートラル位置を通過した場合、制御装置は、補正処理を終了して関数を元に戻す。

第１の発明によれば、「車両がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っている」という補正条件が考慮される。この補正条件が成立する場合は、ドライバがドリフト状態を維持する意図を有している状態に相当する。そして、その補正条件が成立する場合、目標リア舵角を算出するための関数の補正が行われる。より詳細には、同じ入力パラメータに対して算出される目標リア舵角の絶対値がより小さくなるように、関数が補正される。このことは、操舵特性が４ＷＳ特性から２ＷＳ特性に近づくことを意味する。すなわち、ドライバがドリフト状態を維持する意図を有していると推定される場合に、操舵特性が４ＷＳ特性から２ＷＳ特性に近づく。従って、ドライバの意図に反する車両挙動あるいはドライバの想定を超えた車両挙動の発生が抑制される。その結果、ドリフト走行中のドライバの違和感が軽減される。ドリフト走行時に、ドライバの意に即した車両挙動とコントロール性が実現される。

第２の発明によれば、関数は、定常ゲインとハンドル角との積を含む。補正条件が成立するとき、定常ゲインを小さくすることにより、算出される目標リア舵角の絶対値を小さくすることができる。

第３の発明によれば、関数は、微分ゲインとハンドル角の速度との積を含む。補正条件が成立するとき、微分ゲインを小さくすることにより、算出される目標リア舵角の絶対値を小さくすることができる。

第４の発明によれば、補正条件が成立しなくなり、且つ、ハンドルがニュートラル位置を通過したときに、補正処理が終了し、関数が元に戻される。関数が元に戻されるとき、算出される目標リア舵角が不連続的に変化し、ドライバが車両挙動に違和感を覚える可能性がある。しかし、ハンドルがニュートラル位置近傍のときに関数を元に戻せば、そのような不連続的な変化が抑制される。その結果、補正処理終了時にドライバが感じる違和感が軽減される。

車両のドリフト走行の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態における補正処理を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両の構成例を示す概略図である。 第１の実施の形態におけるＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態における、入力パラメータから目標舵角を算出するための関数の例を示す概念図である。 第１の実施の形態に係る操舵制御を要約的に示すフローチャートである。 第１の実施の形態における目標舵角の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る車両の構成例を示す概略図である。 第２の実施の形態におけるＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
図１は、車両１のドリフト走行の一例を示す模式図である。車両１は、前輪１０Ｆ及び後輪１０Ｒを備えている。図１では、前輪１０Ｆ及び後輪１０Ｒの傾きに加えて、ドライバによるハンドルの操舵方向も模式的に示されている。

状態（ａ）は、車両１がドリフト状態に入る段階を示している。ドライバはハンドルを右に切っており、車両１は右方向に旋回する。このとき、後輪１０Ｒは大きく横滑りしており、後輪１０Ｒのスリップ角が増大しており、車両１はオーバーステア状態になっている。状態（ｂ）においても、ドライバはハンドルを右に切ったままであり、後輪１０Ｒのスリップ角は更に増大している。

状態（ｃ）において、ドライバは、ドリフト状態を継続させるためにハンドルを左に切る、すなわち、「カウンタステア」を行う。このときも、車両１はオーバーステア状態である。車両１がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っていることは、ドライバがドリフト状態を維持する意図を有していることを意味する。

状態（ｄ）は、車両１がドリフト状態から復帰する段階を示している。ドライバは、カウンタステアを終了し、ハンドルをニュートラルに戻す、あるいは、右に切る。前輪１０Ｆ及び後輪１０Ｒのグリップ力は回復し、ドリフト状態は終了する。

ここで、車両１が４ＷＳ可能、つまり、前輪１０Ｆだけでなく後輪１０Ｒの舵角も変化する場合を考える。この場合、少なくとも後輪１０Ｒの目標舵角は、車両１によって自動的に算出される。より詳細には、後輪１０Ｒの目標舵角（以下、「目標リア舵角δｒ」と呼ばれる）は、ハンドルの操舵角であるハンドル角ＭＡを含む所定の入力パラメータの関数として表される。ドライバがハンドルを操作すると、車両１は、ハンドル角ＭＡを含む入力パラメータと当該関数に基づいて、目標リア舵角δｒをフィードフォワード的に算出する。そして、車両１は、後輪１０Ｒの舵角が目標リア舵角δｒとなるように、後輪１０Ｒの転舵制御を行う。

次に、４ＷＳが可能な車両１について、ドリフト走行中の上記状態（ｃ）を考える。ドライバがカウンタステアを行うと、前輪１０Ｆだけでなく後輪１０Ｒの舵角も変化する。この時の目標リア舵角δｒは、上述の通り、入力パラメータと関数に基づいて算出される。例えば前輪１０Ｆと後輪１０Ｒが同相で転舵制御される場合、図１に示されるように、後輪１０Ｒは、前輪１０Ｆと同じく左方向に傾く。その結果、後輪１０Ｒの舵角が変わらない２ＷＳの場合と比較して、後輪１０Ｒのスリップ角は小さくなる。

状態（ｃ）において後輪１０Ｒのスリップ角が小さくなることは、車両１のオーバーステア状態がより解消され易くなることを意味する。つまり、図１で示される４ＷＳの場合、後輪の舵角が変化しない２ＷＳの場合よりも、ドリフト状態を維持しづらくなる。これは、ドリフト状態を維持したいという状態（ｃ）におけるドライバの意図と反する。自身の意図に反する車両挙動に、ドライバは違和感を感じる。また、ドライバが２ＷＳの場合と同様の感覚でカウンタステアを行う場合、ドライバの想定以上に車両挙動が変わるため、ドライバは違和感を覚えることになる。

このように、４ＷＳ可能な車両のドリフト走行において、ドライバの意図に反する車両挙動あるいはドライバの想定を超えた車両挙動が発生する可能性がある。そのような車両挙動により、ドライバは違和感を覚える。また、そのような車両挙動は、ドリフト走行を思い通りにコントロールしたいドライバにとって好ましくない。

そこで、本実施の形態によれば、状態（ｃ）における操舵特性を４ＷＳ特性から２ＷＳ特性に近づける処理が実施される。より詳細には、まず、状態（ｃ）の検出が行われる。そのために、「車両１がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っている」という条件が成立するか否かが判定される。この条件が成立する場合が状態（ｃ）に相当する。状態（ｃ）は、ドライバがドリフト状態を維持する意図を有している状態である。よって、状態（ｃ）が検出されると、ドリフト状態をより長く維持するために、操舵特性を４ＷＳ特性から２ＷＳ特性に近づける処理が実施される。具体的には、入力パラメータから目標リア舵角δｒを算出するための上記関数の補正が行われる。このとき、同じ入力パラメータに対して算出される目標リア舵角δｒの絶対値がより小さくなるように、上記関数が補正される。

図２は、本実施の形態における上記補正を説明するための概念図である。図２には、後輪１０Ｒ及び目標リア舵角δｒが示されている。関数の補正が行われていない場合に、ある入力パラメータに対して算出される目標リア舵角δｒは“δｒ１”である。一方、関数の補正が行われている場合に、同じ入力パラメータに対して算出される目標リア舵角δｒは“δｒ２”である。目標リア舵角δｒ２の絶対値は、目標リア舵角δｒ１の絶対値よりも小さい。目標リア舵角δｒ２の絶対値がより小さくなることは、車両１の操舵特性がより２ＷＳ特性に近づくことを意味する。特に、目標リア舵角δｒ２がゼロの場合、後輪１０Ｒの舵角はゼロとなり、車両１は２ＷＳのように振る舞うことになる。

このように、本実施の形態によれば、「車両１がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っている」という条件が成立する場合、操舵特性が２ＷＳ特性により近づくように関数が補正される。当該条件は、関数を補正するための「補正条件」と言うことができる。

補正条件が成立する場合は、ドライバがドリフト状態を維持する意図を有している状態（ｃ）に相当する。本実施の形態によれば、そのような状態（ｃ）における操舵特性が２ＷＳ特性に近づく。従って、ドライバの意図に反する車両挙動あるいはドライバの想定を超えた車両挙動の発生が抑制される。その結果、ドリフト走行中のドライバの違和感が軽減される。すなわち、本実施の形態によれば、ドリフト走行時に、ドライバの意に即した車両挙動とコントロール性が実現される。

２．第１の実施の形態
２−１．全体構成
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る車両１の構成例を示す概略図である。本実施の形態に係る車両１は、４ＷＳ可能に構成されている。より詳細には、車両１は、前輪１０Ｆ、後輪１０Ｒ、ハンドル（ステアリングホイール）２０、前輪転舵装置３０、後輪転舵装置５０、センサ群７０、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００を備えている。

＜ハンドル２０＞
ハンドル２０は、ドライバの操舵操作に用いられる。つまり、前輪１０Ｆ及び後輪１０Ｒを転舵させたいとき、ドライバはハンドル２０を回転させる。

＜前輪転舵装置３０＞
前輪転舵装置３０は、前輪１０Ｆを転舵するための装置である。前輪転舵装置３０は、上部操舵軸３１、下部操舵軸３２、ピニオンギア３３、ラックバー３４、ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）アクチュエータ３５、ＶＧＲＳ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅａｒ Ｒａｔｉｏ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）アクチュエータ４０、及びＶＧＲＳドライバ４５を有している。

上部操舵軸３１は、ハンドル２０に連結されている。下部操舵軸３２の一端は、ＶＧＲＳアクチュエータ４０を介して上部操舵軸３１に連結されており、その他端は、ピニオンギア３３に連結されている。ピニオンギア３３は、ラックバー３４と噛み合っている。ラックバー３４の両端は、左右の前輪１０Ｆに連結されている。ハンドル２０の回転は、上部操舵軸３１、ＶＧＲＳアクチュエータ４０、及び下部操舵軸３２を介して、ピニオンギア３３に伝達される。ピニオンギア３３の回転運動はラックバー３４の直線運動に変換され、それにより、前輪１０Ｆの舵角が変化する。

ＥＰＳアクチュエータ３５は、操舵トルクを生成して前輪１０Ｆの転舵をアシストするための装置である。このＥＰＳアクチュエータ３５は、電動モータを含んでおり、電動モータの回転により操舵トルクを生成する。ＥＰＳアクチュエータ３５は、その操舵トルクを、例えばピニオンギア３３に付加する。尚、ＥＰＳアクチュエータ３５の電動モータの回転動作は、ＥＣＵ１００によって制御される。

ＶＧＲＳアクチュエータ４０は、上部操舵軸３１と下部操舵軸３２との間をつなぐように設けられている。このＶＧＲＳアクチュエータ４０は、ハウジング４１、電動モータ４２、減速機構４３、及び回転角センサ４４を有している。電動モータ４２、減速機構４３、及び回転角センサ４４は、ハウジング４１内に収容されている。

ハウジング４１は、上部操舵軸３１の一端に固定されており、上部操舵軸３１と一体に回転する。電動モータ４２のステータは、ハウジング４１内で固定されている。一方、電動モータ４２のロータは、ハウジング４１内で回転可能に保持されている。電動モータ４２の回転軸は、減速機構４３を介して、下部操舵軸３２に接続されている。回転角センサ４４は、電動モータ４２のロータの回転角θｆを検出し、その回転角θｆに関する検出情報をＥＣＵ１００に出力する。

このようなＶＧＲＳアクチュエータ４０の電動モータ４２の回転を制御することによって、ステアリングギア比を可変に制御することができる。ここで、ステアリングギア比とは、ハンドル２０の操舵角（ハンドル角ＭＡ）と前輪１０Ｆの舵角との比であり、上部操舵軸３１の回転角と下部操舵軸３２の回転角の比に比例する。

ＶＧＲＳドライバ４５は、電動モータ４２を駆動するための装置であり、インバータ等を含んでいる。インバータは、図示しない直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動モータ４２に供給し、電動モータ４２を駆動する。

ＶＧＲＳドライバ４５の動作は、ＥＣＵ１００によって制御される。具体的には、ＥＣＵ１００は、入力パラメータに基づいて、前輪１０Ｆの目標舵角（以下、「目標フロント舵角δｆ」と呼ばれる）を算出する。続いて、ＥＣＵ１００は、前輪１０Ｆの舵角が目標フロント舵角δｆとなるような電動モータ４２の目標回転角を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、電動モータ４２の目標回転角に基づいて、ＶＧＲＳドライバ４５の動作を制御するための制御信号Ｃｆを生成する。ＥＣＵ１００は、生成した制御信号ＣｆをＶＧＲＳドライバ４５に供給し、ＶＧＲＳドライバ４５は、その制御信号Ｃｆに従って電動モータ４２を駆動する。その一方で、ＥＣＵ１００は、回転角センサ４４から電動モータ４２の回転角θｆに関する検出情報を受け取る。ＥＣＵ１００は、その回転角θｆが目標回転角となるようにフィードバック制御を行う。これにより、前輪１０Ｆの舵角が目標フロント舵角δｆとなるように制御される。

このように、本実施の形態では、前輪１０Ｆの舵角は、ＥＣＵ１００によって算出される目標フロント舵角δｆに依存して変化する。前輪転舵装置３０は、ＥＣＵ１００によって算出される目標フロント舵角δｆに応じて前輪１０Ｆを転舵すると言える。

＜後輪転舵装置５０＞
後輪転舵装置５０は、後輪１０Ｒを転舵するための装置である。後輪転舵装置５０は、ＤＲＳ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅａｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）アクチュエータ６０及びＤＲＳドライバ６５を有している。

ＤＲＳアクチュエータ６０は、転舵バー６１、ボールねじ６２、電動モータ６３、及び回転角センサ６４を有している。転舵バー６１の両端は、左右の後輪１０Ｒに連結されている。ボールねじ６２は、転舵バー６１と電動モータ６３との間に介在している。電動モータ６３のロータが回転すると、ボールねじ６２は、その回転運動を転舵バー６１の直線運動に変換する。これにより、後輪１０Ｒの舵角が変化する。回転角センサ６４は、電動モータ６３のロータの回転角θｒを検出し、その回転角θｒに関する検出情報をＥＣＵ１００に出力する。

ＤＲＳドライバ６５は、電動モータ６３を駆動するための装置であり、インバータ等を含んでいる。インバータは、図示しない直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動モータ６３に供給し、電動モータ６３を駆動する。

ＤＲＳドライバ６５の動作は、ＥＣＵ１００によって制御される。具体的には、ＥＣＵ１００は、入力パラメータに基づいて、上述の目標リア舵角δｒを算出する。続いて、ＥＣＵ１００は、後輪１０Ｒの舵角が目標リア舵角δｒとなるような電動モータ６３の目標回転角を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、電動モータ６３の目標回転角に基づいて、ＤＲＳドライバ６５の動作を制御するための制御信号Ｃｒを生成する。ＥＣＵ１００は、生成した制御信号ＣｒをＤＲＳドライバ６５に供給し、ＤＲＳドライバ６５は、その制御信号Ｃｒに従って電動モータ６３を駆動する。その一方で、ＥＣＵ１００は、回転角センサ６４から電動モータ６３の回転角θｒに関する検出情報を受け取る。ＥＣＵ１００は、その回転角θｒが目標回転角となるようにフィードバック制御を行う。これにより、後輪１０Ｒの舵角が目標リア舵角δｒとなるように制御される。

このように、本実施の形態では、後輪１０Ｒの舵角は、ＥＣＵ１００によって算出される目標リア舵角δｒに依存して変化する。後輪転舵装置５０は、ＥＣＵ１００によって算出される目標リア舵角δｒに応じて後輪１０Ｒを転舵すると言える。

＜センサ群７０＞
センサ群７０は、車両１の様々な状態量を検出するために設けられている。例えば、センサ群７０は、操舵角センサ７１、車輪速センサ７２、車速センサ７３、ヨーレートセンサ７４、及び横加速度センサ７５を含んでいる。

操舵角センサ７１は、ハンドル２０の操舵角であるハンドル角ＭＡを検出する。操舵角センサ７１は、検出したハンドル角ＭＡを示す検出情報をＥＣＵ１００に出力する。

車輪速センサ７２は、各車輪に対して設けられており、各車輪の回転速度を検出する。車輪速センサ７２は、検出した回転速度を示す検出情報をＥＣＵ１００に出力する。

車速センサ７３は、車両１の速度である車速Ｖを検出する。車速センサ７３は、検出した車速Ｖを示す検出情報をＥＣＵ１００に出力する。

ヨーレートセンサ７４は、車両１に発生する実ヨーレートＹｒを検出する。ヨーレートセンサ７４は、検出した実ヨーレートＹｒを示す検出情報をＥＣＵ１００に出力する。

横加速度センサ７５は、車両１に作用する実横加速度Ｇｙを検出する。横加速度センサ７５は、検出した実横加速度Ｇｙを示す検出情報をＥＣＵ１００に出力する。

＜ＥＣＵ１００＞
ＥＣＵ１００は、本実施の形態に係る操舵処理を制御する制御装置である。典型的には、ＥＣＵ１００は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ１００は、入出力インタフェースを通して、各種センサ（４４、６４、７０）から検出情報を受け取り、また、各種ドライバ（４５、６５）に指示を送る。メモリには制御プログラムが格納され、プロセッサがその制御プログラムを実行することにより、ＥＣＵ１００の機能が実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。

尚、上述のハンドル２０、前輪転舵装置３０、後輪転舵装置５０、センサ群７０、及びＥＣＵ１００が、本実施の形態に係る「操舵制御装置」を構成している。

２−２．ＥＣＵ１００の機能ブロック
図４は、本実施の形態におけるＥＣＵ１００の機能構成を示すブロック図である。ＥＣＵ１００は、目標舵角算出部１１０、制御信号出力部１２０、補正判定部１３０、及びゲイン補正部１４０を備えている。これら機能ブロックは、ＥＣＵ１００のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。

＜目標舵角算出部１１０＞
目標舵角算出部１１０は、入力パラメータに基づいて、目標フロント舵角δｆ及び目標リア舵角δｒを算出する。

本実施の形態において、入力パラメータは、ハンドル角ＭＡ、ハンドル角速度ｄＭＡ／ｄｔ、及び車速Ｖである。ハンドル角ＭＡは、操舵角センサ７１によって検出される。ハンドル角速度ｄＭＡ／ｄｔは、時間的に連続するハンドル角ＭＡの検出値から算出される。車速Ｖは、車速センサ７３によって検出される。あるいは、車速Ｖは、車輪速センサ７２によって検出された各車輪の回転速度から算出されてもよい。

目標フロント舵角δｆ及び目標リア舵角δｒの各々は、入力パラメータの関数として表される。目標舵角算出部１１０は、そのような関数を保持しており、入力パラメータと当該関数を用いて目標フロント舵角δｆ及び目標リア舵角δｒを算出する。図５は、当該関数の一例を概念的に示している。本実施の形態において、目標フロント舵角δｆ及び目標リア舵角δｒは、それぞれ、次の式（１）、（２）のように表される。

目標フロント舵角δｆを算出するための関数は、フロント定常ゲインＫｓｆとハンドル角ＭＡとの積と、フロント微分ゲインＫｄｆとハンドル角速度ｄＭＡ／ｄｔとの積との和を含んでいる。フロント定常ゲインＫｓｆとフロント微分ゲインＫｄｆの各々は、図５に示されるように車速Ｖに依存して変化するように設計され、ゲインマップとして提供される。目標舵角算出部１１０は、そのようなゲインマップを保持しており、車速Ｖに応じたフロント定常ゲインＫｓｆ及びフロント微分ゲインＫｄｆを取得する。更に、目標舵角算出部１１０は、それらゲインとハンドル角ＭＡ及びハンドル角速度ｄＭＡ／ｄｔから、目標フロント舵角δｆをフィードフォワード的に算出する。

同様に、目標リア舵角δｒを算出するための関数は、リア定常ゲインＫｓｒとハンドル角ＭＡとの積と、リア微分ゲインＫｄｒとハンドル角速度ｄＭＡ／ｄｔとの積との和を含んでいる。リア定常ゲインＫｓｒとリア微分ゲインＫｄｒの各々は、図５に示されるように車速Ｖに依存して変化するように設計され、ゲインマップとして提供される。目標舵角算出部１１０は、そのようなゲインマップを保持しており、車速Ｖに応じたリア定常ゲインＫｓｒ及びリア微分ゲインＫｄｒを取得する。更に、目標舵角算出部１１０は、それらゲインとハンドル角ＭＡ及びハンドル角速度ｄＭＡ／ｄｔから、目標リア舵角δｒをフィードフォワード的に算出する。

尚、図５に示されるゲインマップは、所望の車両特性（目標車両特性）に基づいて決定される。目標車両特性は、例えば、ヨーレート及びスリップ角に関する定常特性、横加速度やヨーレートに関する過渡特性を含む。そのような目標車両特性が実現されるように、各ゲインが設計され、ゲインマップとして与えられる。

＜制御信号出力部１２０＞
制御信号出力部１２０は、目標舵角算出部１１０によって算出された目標フロント舵角δｆ及び目標リア舵角δｒから、制御信号Ｃｆ、Ｃｒを生成する。

より詳細には、制御信号出力部１２０は、ハンドル角ＭＡと目標フロント舵角δｆに基づいて、前輪１０Ｆの舵角が目標フロント舵角δｆとなるような電動モータ４２の目標回転角を算出する。そして、制御信号出力部１２０は、電動モータ４２の目標回転角に基づいて、ＶＧＲＳドライバ４５の動作を制御するための制御信号Ｃｆを生成し、その制御信号ＣｆをＶＧＲＳドライバ４５に出力する。その一方で、制御信号出力部１２０は、回転角センサ４４から電動モータ４２の回転角θｆに関する検出情報を受け取る。制御信号出力部１２０は、その回転角θｆが目標回転角となるようにフィードバック制御を行う。

また、制御信号出力部１２０は、目標リア舵角δｒに基づいて、後輪１０Ｒの舵角が目標リア舵角δｒとなるような電動モータ６３の目標回転角を算出する。そして、制御信号出力部１２０は、電動モータ６３の目標回転角に基づいて、ＤＲＳドライバ６５の動作を制御するための制御信号Ｃｒを生成し、その制御信号ＣｒをＤＲＳドライバ６５に出力する。その一方で、制御信号出力部１２０は、回転角センサ６４から電動モータ６３の回転角θｒに関する検出情報を受け取る。制御信号出力部１２０は、その回転角θｒが目標回転角となるようにフィードバック制御を行う。

＜補正判定部１３０＞
補正判定部１３０は、「車両１がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っている」という補正条件が成立しているか否かを判定する。

第１の条件「車両１がオーバーステア状態である」に関し、補正判定部１３０は、実ヨーレートＹｒと目標ヨーレートＹｒ０との対比を行う。実ヨーレートＹｒは、ヨーレートセンサ７４によって検出される。目標ヨーレートＹｒ０は、公知の手法によって、ハンドル角ＭＡと車速Ｖから算出される。ハンドル角ＭＡは、操舵角センサ７１によって検出される。車速Ｖは、車速センサ７３によって検出される。あるいは、車速Ｖは、車輪速センサ７２によって検出された各車輪の回転速度から算出されてもよい。

オーバーステア状態は、実ヨーレートＹｒが目標ヨーレートＹｒ０よりも大きい状態（Ｙｒ＞Ｙｒ０）と定義することができる。例えば、補正判定部１３０は、差分Ｙｒｄ＝Ｙｒ０−Ｙｒを算出し、その差分Ｙｒｄを閾値と対比する。閾値は、例えば０に設定される。差分Ｙｒｄが閾値未満である場合、補正判定部１３０は、車両１がオーバーステア状態である、すなわち、第１の条件が成立すると判断する。

第２の条件「ドライバがカウンタステアを行っている」に関し、補正判定部１３０は、実横加速度Ｇｙと目標横加速度Ｇｙ０との対比を行う。実横加速度Ｇｙは、横加速度センサ７５によって検出される。目標横加速度Ｇｙ０は、公知の手法によって、目標ヨーレートＹｒ０から換算される。

カウンタステアは、実横加速度Ｇｙが目標横加速度Ｇｙ０よりも大きい状態（Ｇｙ＞Ｇｙ０）と定義することができる。例えば、補正判定部１３０は、比Ｇｙｒ＝Ｇｙ０／Ｇｙを算出し、その比Ｇｙｒを閾値と対比する。閾値は、１以下の値に設定される。比Ｇｙｒが閾値未満である場合、補正判定部１３０は、ドライバがカウンタステアを行っている、すなわち、第２の条件が成立すると判断する。判断の信頼性を高めるため、閾値は−０．５程度に設定されてもよい。

第１の条件と第２の条件の両方が成立している場合、補正判定部１３０は、補正条件が成立していると判断する。この場合、補正判定部１３０は、補正指示をゲイン補正部１４０に出力する。

＜ゲイン補正部１４０＞
ゲイン補正部１４０は、補正判定部１３０から補正指示を受け取ると、目標舵角算出部１１０の関数を補正する補正処理を実行する。

補正処理において、ゲイン補正部１４０は、同じ入力パラメータに対して算出される目標リア舵角δｒの絶対値がより小さくなるように、上記式（２）で表される関数を補正する。そのために、ゲイン補正部１４０は、リア定常ゲインＫｓｒとリア微分ゲインＫｄｒの少なくとも一方を、より小さくなるように補正する。例えば、ゲイン補正部１４０は、リア定常ゲインＫｓｒとリア微分ゲインＫｄｒの両方を補正する。

リア定常ゲインＫｓｒを補正する場合、ゲイン補正部１４０は、リア定常ゲインＫｓｒに補正係数αを掛ける。補正係数αは、０以上１未満である。この補正処理の結果、補正条件が成立する場合のリア定常ゲインＫｓｒ（絶対値）は、補正条件が成立しない場合よりも小さくなる。

リア微分ゲインＫｄｒを補正する場合、ゲイン補正部１４０は、リア微分ゲインＫｄｒに補正係数βを掛ける。補正係数βは、０以上１未満である。この補正処理の結果、補正条件が成立する場合のリア微分ゲインＫｄｒ（絶対値）は、補正条件が成立しない場合よりも小さくなる。

このような補正処理により、同じ入力パラメータに対して算出される目標リア舵角δｒの絶対値をより小さくすることが可能となる（図２参照）。目標リア舵角δｒを小さくするという観点から言えば、リア定常ゲインＫｓｒ及びリア微分ゲインＫｄｒをゼロに補正することも考えられる。特に、ドリフト状態は一種の極限状態であるため、過渡特性に関連するリア微分ゲインＫｄｒを積極的にゼロにしてもよい。リア定常ゲインＫｓｒ及びリア微分ゲインＫｄｒの両方がゼロに補正される場合、算出される目標リア舵角δｒはゼロとなる。この場合、後輪１０Ｒの舵角はゼロとなり、車両１は２ＷＳのように振る舞うことになる。

尚、上述の通り、図５に示されるゲインマップは、目標車両特性に基づいてあらかじめ決定されている。補正処理によってゲインを補正している間、その目標車両特性からのずれが生ずる。しかし、ドリフト状態は通常の運動状態から逸脱した極限状態であるため、そのドリフト状態の間は目標車両特性からのずれは許容できる。

２−３．操舵制御フロー
図６は、本実施の形態に係る操舵制御を要約的に示すフローチャートである。図６に示される操舵制御のフローは繰り返し実行される。

ステップＳ１０：
ドライバは、ハンドル２０を操作する。

ステップＳ２０：
ＥＣＵ１００は、ハンドル角ＭＡを含む入力パラメータに基づいて、目標フロント舵角δｆ及び目標リア舵角δｒを算出する。

ステップＳ３０：
ＥＣＵ１００は、目標フロント舵角δｆに応じた制御信号Ｃｆを前輪転舵装置３０に出力する。前輪転舵装置３０は、制御信号Ｃｆに従って前輪１０Ｆを転舵する。また、ＥＣＵ１００は、目標リア舵角δｒに応じた制御信号Ｃｒを後輪転舵装置５０に出力する。後輪転舵装置５０は、制御信号Ｃｒに従って後輪１０Ｒを転舵する。

図７は、ステップＳ２０の詳細を示すフローチャートである。図７において、パラメータｉは、便宜的なものであり、上記の補正処理が実行中か否か、つまり、補正後のゲインが用いられているか否かを示す。パラメータｉは、“０”か“１”かのいずれかの値をとる。ｉ＝０は、補正処理が実行中ではない、つまり、補正前のゲインが用いられている状態を意味する。一方、ｉ＝１は、補正処理が実行中である、つまり、補正後のゲインが用いられている状態を意味する。パラメータｉの初期値は“０”である。

ステップＳ２１：
ＥＣＵ１００は、パラメータｉが“０”か否かをチェックする。パラメータｉが“０”の場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２２に進む。一方、パラメータｉが“１”の場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、処理はステップＳ２５に進む。

ステップＳ２２：
ＥＣＵ１００（補正判定部１３０）は、「車両１がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っている」という補正条件が成立しているか否かを判定する。補正条件が成立している場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２３に進む。一方、補正条件が成立していない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２３：
ＥＣＵ１００（ゲイン補正部１４０）は、上記の補正処理を行い、目標リア舵角δｒを算出するための関数（ゲイン）を補正する。また、ＥＣＵ１００は、パラメータｉを“１”に設定する。その後、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４：
ＥＣＵ１００（目標舵角算出部１１０）は、入力パラメータと関数を用いて、目標フロント舵角δｆ及び目標リア舵角δｒを算出する。

ステップＳ２５：
上記の補正処理（ステップＳ２３）が実行されると、パラメータｉは“１”となるため、次のサイクル以降、ステップＳ２２ではなくステップＳ２５が実行される。ステップＳ２５では、補正処理を終了するか否かの判断が行われる。例えば、既出の図１の状態（ｄ）で示されたように車両１がドリフト状態から復帰すると、補正処理はもはや不要である。よって、状態（ｄ）が検出された場合は、補正処理を終了してもよい。

より詳細には、ＥＣＵ１００（補正判定部１３０）は、「補正終了条件」が成立するか否かを判定する。補正終了条件の１つの例は、「補正条件が成立しなくなること」である。つまり、第１の条件「車両１がオーバーステア状態である」と第２の条件「ドライバがカウンタステアを行っている」のうちいずれか一方が成立しなくなった場合、補正終了条件が成立したと判断される。

補正終了条件の他の例は、「補正条件が成立しなくなり、且つ、ハンドル２０がニュートラル位置を通過したこと」である。補正処理の終了時、リア定常ゲインＫｓｒ及びリア微分ゲインＫｄｒが元に戻るため、算出される目標リア舵角δｒが不連続的に変化する可能性がある。目標リア舵角δｒが不連続的に変化すると、ドライバは、車両挙動に違和感を覚える可能性がある。そのような違和感を軽減するためには、目標リア舵角δｒ（後輪１０Ｒの舵角）がなるべくゼロに近いときにゲインを元に戻すことが好ましい。このような観点から、「ハンドル２０がニュートラル位置を通過したこと」を補正終了条件に追加することが好適である。ＥＣＵ１００（補正判定部１３０）は、ハンドル角ＭＡをモニタすることによって、ハンドル２０がニュートラル位置を通過したことを検知することができる。「ハンドル２０がニュートラル位置を通過したこと」は、「ハンドル角ＭＡがゼロ点を通過したこと」と言うこともできる。

補正終了条件が成立した場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２６に進む。一方、補正終了条件が成立していない場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、補正処理が継続したまま、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２６：
ＥＣＵ１００（ゲイン補正部１４０）は、上記の補正処理を終了し、目標リア舵角δｒを算出するための関数（ゲイン）を元に戻す。また、ＥＣＵ１００は、パラメータｉを“０”に設定する。その後、処理はステップＳ２４に進む。

２−４．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、「車両１がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っている」という補正条件が考慮される。この補正条件が成立する場合は、ドライバがドリフト状態を維持する意図を有している状態に相当する。そして、その補正条件が成立する場合、目標リア舵角δｒを算出するための関数の補正が行われる。より詳細には、同じ入力パラメータに対して算出される目標リア舵角δｒの絶対値がより小さくなるように、関数が補正される。このことは、車両１の操舵特性が４ＷＳ特性から２ＷＳ特性に近づくことを意味する。

すなわち、本実施の形態によれば、ドライバがドリフト状態を維持する意図を有していると推定される場合に、操舵特性が４ＷＳ特性から２ＷＳ特性に近づく。従って、ドライバの意図に反する車両挙動あるいはドライバの想定を超えた車両挙動の発生が抑制される。その結果、ドリフト走行中のドライバの違和感が軽減される。すなわち、本実施の形態によれば、ドリフト走行時に、ドライバの意に即した車両挙動とコントロール性が実現される。

３．第２の実施の形態
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る車両１の構成例を示す概略図である。図３で示された第１の実施の形態の構成と比較して、前輪転舵装置３０のＶＧＲＳアクチュエータ４０及びＶＧＲＳドライバ４５が省略されている。つまり、第２の実施の形態では、前輪１０Ｆの舵角は、ハンドル２０の操舵だけに依存して決まる。後輪転舵装置５０は、第１の実施の形態の場合と同じである。

図９は、第２の実施の形態におけるＥＣＵ１００の機能構成を示すブロック図である。目標舵角算出部１１０は、入力パラメータに基づいて、目標リア舵角δｒだけを算出する。制御信号出力部１２０は、目標リア舵角δｒと回転角θｒに基づいて、制御信号Ｃｒを生成し、出力する。補正判定部１３０とゲイン補正部１４０は、第１の実施の形態の場合と同じである。

第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同じ作用及び効果が得られる。

１ 車両
１０Ｆ 前輪
１０Ｒ 後輪
２０ ハンドル（ステアリングホイール）
３０ 前輪転舵装置
３１ 上部操舵軸
３２ 下部操舵軸
３３ ピニオンギア
３４ ラックバー
３５ ＥＰＳアクチュエータ
４０ ＶＧＲＳアクチュエータ
４１ ハウジング
４２ 電動モータ
４３ 減速機構
４４ 回転角センサ
４５ ＶＧＲＳドライバ
５０ 後輪転舵装置
６０ ＤＲＳアクチュエータ
６１ 転舵バー
６２ ボールねじ
６３ 電動モータ
６４ 回転角センサ
６５ ＤＲＳドライバ
７０ センサ群
７１ 操舵角センサ
７２ 車輪速センサ
７３ 車速センサ
７４ ヨーレートセンサ
７５ 横加速度センサ
１００ ＥＣＵ（制御装置）
１１０ 目標舵角算出部
１２０ 制御信号出力部
１３０ 補正判定部
１４０ ゲイン補正部

Claims (4)

1. 車両の操舵制御装置であって、
   ハンドル角を含む入力パラメータの関数として表される目標リア舵角を算出する制御装置と、
   前記目標リア舵角に応じて前記車両の後輪を転舵する後輪転舵装置と
   を備え、
   前記車両がオーバーステア状態であり、且つ、ドライバがカウンタステアを行っているという補正条件が成立している場合、前記制御装置は、前記関数を補正する補正処理を行い、
   同じ入力パラメータに対し、前記補正処理が行われている場合に算出される前記目標リア舵角の絶対値は、前記補正処理が行なわれていない場合に算出される前記目標リア舵角の絶対値よりも小さくなる
   操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
   前記関数は、定常ゲインと前記ハンドル角との積を含み、
   前記補正処理において、前記制御装置は、前記補正条件が成立する場合の前記定常ゲインを、前記補正条件が成立しない場合の前記定常ゲインよりも小さくする
   操舵制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の操舵制御装置であって、
   前記関数は、微分ゲインと前記ハンドル角の速度との積を含み、
   前記補正処理において、前記制御装置は、前記補正条件が成立する場合の前記微分ゲインを、前記補正条件が成立しない場合の前記微分ゲインよりも小さくする
   操舵制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の操舵制御装置であって、
   前記補正処理の開始後、前記補正条件が成立しなくなり、且つ、ハンドルがニュートラル位置を通過した場合、前記制御装置は、前記補正処理を終了して前記関数を元に戻す
   操舵制御装置。

Images