JP3463530B2 - 車両運動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、旋回時の車両運動
を制御する車両運動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、操舵入力に対する車両のヨーレー
トを制御することで車両の操安性を維持するようにした
車両運動制御装置としては、例えば車速やステアリング
ホイールの操舵角、つまり前輪舵角に基づいてヨーレー
トの目標値を算出し、車両に発生するヨーレートをこの
目標値に一致させるために必要な後輪舵角指令値を、車
両諸元値に基づく運動方程式により算出し、後輪実舵角
を前記後輪舵角指令値に追従させるように制御すること
によって、前記目標値とするヨーレートが達成されるよ
うに車両のヨーイング運動を制御するものがある。

【０００３】ところで、車両の主たる旋回時の運動特性
はヨー運動で設定されるのであるが、昨今の車両、特に
スポーティな車両では、車両の横方向への運動、つまり
横速度や横加速度といった運動を制御したいという要求
がある。即ち、二つの異なる車両運動を制御することに
なるが、そのような車両運動制御装置としては、例えば
特公平７−２５３２０号公報に記載されるものがある。
この車両運動制御装置では、操舵入力に対する式から、
例えばヨーレートに代表されるヨーイング運動の目標値
と、横速度に代表される横方向運動の目標値とを線形結
合して全体的な車両運動の目標値とし、この車両運動を
一つの制御入力で制御できるようにしたものである。な
お、線形結合とは、所謂重み付け比例和であり、何れか
一方の車両運動目標値に係る重み（比例係数）がＤ（Ｄ
＝０〜１）であるとすると、他方の重み（比例係数）は
（１−Ｄ）で表れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の車両運動制御装置は、二つの異なる車両運動目標値
を用いているものの、夫々の目標値（定常値）の重みは
基本的に等しい。即ち、例えば或る路面摩擦係数状態
（以下、単に路面μとも記す）において所定の車速，所
定の前輪舵角に対する定常状態のヨーレート，つまりヨ
ーレートの定常特性は旋回時の車両の操安性を司ってお
り、旋回時の車両運動特性を方向付けするものとして設
定したい。一方、例えば横速度の定常特性は、車両が変
わっても、基本的に同じにしたい。そのため、例えば所
望するヨーレートの定常特性が得られるように、前記重
み（比例係数）Ｄ又は（１−Ｄ）をチューニングした
後、例えば横速度の過渡特性等を若干修正したいといっ
たときには、再び全体のバランスをとりながら、再び重
み（比例係数）の設定を最初からやり直す必要がある可
能性が高い。

【０００５】また、前記各車両運動の目標値を算出する
ための式は、基本的にコーナリングパワー一定と仮定し
ているので、路面μや車輪横滑り角によっては、所望す
る車両運動が達成されない可能性がある。

【０００６】本発明はこれらの諸問題に鑑みて開発され
たものであり、二つの異なる車両運動の目標値を、例え
ば異なる車両間で容易にチューニングでき、また路面μ
や車輪滑り角に係わらず所望する車両運動を達成可能な
車両運動制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
に、本発明のうち請求項１に係る車両運動制御装置は、
操舵角と車速とに基づいて、ヨーに関する第１の車両運
動及び前記第１の車両運動とは異なる第２の車両運動に
対して夫々の目標値を所定のモデル式から算出し、夫々
の車両運動が二つの目標値を同時に達成するように、主
操舵されない後輪の舵角指令値を算出し、これに応じて
後輪を補助操舵するようにした車両運動制御装置におい
て、前記第１の車両運動の目標値を算出するためのモデ
ル式は、ヨーに関する第１の車両運動の運動方程式のた
めの車速に依存する応答パラメータが少なくとも前輪舵
角に対して一次／二次の伝達特性を有し且つ第１の車両
運動に関する定常特性及び過渡特性について調整可能と
し、前記第２の車両運動の目標値を算出するためのモデ
ル式は、第２の車両運動の運動方程式のための車速に依
存する応答パラメータが少なくとも前輪舵角に対して一
次／二次の伝達特性を有し且つ第２の車両運動に関する
過渡特性についてのみ調整可能とすることで、前記二つ
の異なる車両運動を制御可能としたことを特徴とするも
のである。

【０００８】主操舵とは、乗員によって意図的に操舵さ
れる、又は操舵することを意味し、補助操舵とは、乗員
の意思とは個別に、独立したアクチュエータによって操
舵される、又は操舵することを意味する。なお、車両運
動のモデル式の伝達特性を一次／二次とするのは、本
来、車両の横方向への運動方程式を展開してラプラス変
換を施すと、伝達関数が一次／二次の形態になることに
合わせて、それらの応答パラメータを調整することで、
定常特性を始め、過渡状態における振動や収束、変化の
傾きなど種々の過渡特性を調整することができるためで
ある。

【０００９】また、本発明のうち請求項２に係る車両運
動制御装置は、前輪の舵角を検出する舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、ヨーに関する第１の車
両運動の運動方程式のための車速に依存する応答パラメ
ータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の伝達特
性を有し且つ第１の車両運動に関する定常特性及び過渡
特性について調整可能なモデル式から、前記舵角検出手
段の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第１
の車両運動の第１車両運動目標値を算出する第１車両運
動目標値算出手段と、前記第１の車両運動とは異なる第
２の車両運動の運動方程式のための車速に依存する応答
パラメータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の
伝達特性を有し且つ第２の車両運動に関する過渡特性に
ついてのみ調整可能なモデル式から、前記舵角検出手段
の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第２の
車両運動の第２車両運動目標値を算出する第２車両運動
目標値算出手段と、前記第１車両運動目標値算出手段で
算出された第１車両運動目標値を達成するために必要
な、主操舵されない後輪の第１後輪舵角指令値を算出す
る第１後輪舵角指令値算出手段と、前記第２車両運動目
標値算出手段で算出された第２車両運動目標値を達成す
るために必要な、前記後輪の第２後輪舵角指令値を算出
する第２後輪舵角指令値算出手段と、前記第１後輪舵角
指令値算出手段の第１後輪舵角指令値と前記第２後輪舵
角指令値算出手段の第２後輪舵角指令値との加算値から
後輪舵角指令値を算出する後輪舵角指令値算出手段と、
この後輪舵角指令値算出手段の後輪舵角指令値に応じて
後輪を操舵する補助操舵手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１０】そして、本発明のうち請求項３に係る車両
運動制御装置は、前記第２の車両運動が横方向運動であ
ることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明のうち請求項４に係る車両運
動制御装置は、操舵角と車速とに基づいて、ヨーに関す
る第１の車両運動及び前記第１の車両運動とは異なる第
２の車両運動に対して夫々の目標値を所定のモデル式か
ら算出し、夫々の車両運動が二つの目標値を同時に達成
するように、主操舵されない後輪の舵角指令値を算出
し、これに応じて後輪を補助操舵するようにした車両運
動制御装置において、前記第１の車両運動の目標値を算
出するためのモデル式は、ヨーに関する第１の車両運動
の運動方程式のための車速に依存する応答パラメータが
少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の伝達特性を有
し且つ第１の車両運動に関する定常特性及び過渡特性に
ついて調整可能とし、前記第２の車両運動の目標値を算
出するためのモデル式は、第２の車両運動の運動方程式
のための車速に依存する応答パラメータが少なくとも前
輪舵角に対して一次／二次の伝達特性を有し且つ第２の
車両運動に関する過渡特性についてのみ調整可能とし、
且つ当該二つのモデル式中のコーナリングパワーを路面
摩擦係数状態及び車輪横滑り角に応じて補正すること
で、前記二つの異なる車両運動を路面摩擦係数状態に適
応可能としたことを特徴とするものである。

【００１２】コーナリングパワーは、路面摩擦係数の低
下や車輪の横滑り角の大幅な増加に伴って減少する特性
があるから、この発明では、例えば非駆動輪に対する駆
動輪のスリップの状態から路面摩擦係数状態を検出し、
また車両の運動方程式から前後各車輪の横滑り角を検出
し、これらの検出値から前記車両運動の目標値を算出す
るのに用いられるモデル式中のコーナリングパワーを補
正して、当該路面摩擦係数状態に適応した車両運動を達
成することができるようになる。

【００１３】また、本発明のうち請求項５に係る車両運
動制御装置は、前輪の舵角を検出する舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、ヨーに関する第１の車
両運動の運動方程式のための車速に依存する応答パラメ
ータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の伝達特
性を有し且つ第１の車両運動に関する定常特性及び過渡
特性について調整可能なモデル式から、前記舵角検出手
段の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第１
の車両運動の第１車両運動目標値を算出する第１車両運
動目標値算出手段と、前記第１の車両運動とは異なる第
２の車両運動の運動方程式のための車速に依存する応答
パラメータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の
伝達特性を有し且つ第２の車両運動に関する過渡特性に
ついてのみ調整可能なモデル式から、前記舵角検出手段
の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第２の
車両運動の第２車両運動目標値を算出する第２車両運動
目標値算出手段と、前記第１及び第２車両運動目標値算
出手段で算出された二つの車両運動目標値を達成するた
めに必要な、主操舵されない後輪の後輪舵角指令値を算
出する後輪舵角指令値算出手段と、この後輪舵角指令値
算出手段の後輪舵角指令値に応じて後輪を操舵する補助
操舵手段と、車両が走行している路面の摩擦係数状態を
検出する路面摩擦係数状態検出手段と、前後各車輪の横
滑り角を検出する車輪横滑り角検出手段と、前記路面摩
擦係数状態検出手段の路面摩擦係数状態及び車輪横滑り
角検出手段の車輪横滑り角に基づいて、前記二つのモデ
ル式中のコーナリングパワーを補正するコーナリングパ
ワー補正手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明のうち請求項６に係る車両運
動制御装置は、前記第２の車両運動が横方向運動である
ことを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の効果】而して、本発明のうち請求項１に係る車
両運動制御装置によれば、定常特性も過渡特性も可能性
の高いヨー運動を第１の車両運動に設定し、過渡特定に
ついては調整する可能性が高いが定常特性をさほど調整
しなくてもよい横方向運動等を第２の車両運動に設定
し、各車両運動の運動方程式のための車速に依存する応
答パラメータを調整するなどして、各モデル式の伝達特
性の定常特性や過渡特性を個別に調整することにより、
ヨー運動や横方向運動等の二つの異なる車両運動が実際
の車両で達成される状態を細かく制御することができる
ようになるから、異なる車両で異なる車両運動に異なる
定常特性や過渡特性を与える場合に、その変更したい部
分だけを調整することで、チューニングを容易にするこ
とができる。

【００１６】また、本発明のうち請求項２に係る車両運
動制御装置によれば、定常特性も過渡特性も可能性の高
いヨー運動を第１の車両運動に設定し、過渡特定につい
ては調整する可能性が高いが定常特性をさほど調整しな
くてもよい横方向運動等を第２の車両運動に設定し、各
車両運動の運動方程式のための車速に依存する応答パラ
メータを調整するなどして、各モデル式の伝達特性の定
常特性や過渡特性を個別に調整することにより、ヨー運
動や横方向運動等の二つの異なる車両運動が実際の車両
で達成される状態を細かく制御することができるように
なるから、異なる車両で異なる車両運動に異なる定常特
性や過渡特性を与える場合に、その変更したい部分だけ
を調整することで、チューニングを容易にすることがで
きる。

【００１７】また、本発明のうち請求項３に係る車両運
動制御装置によれば、過渡特性については調整する可能
性が高いが定常特性をさほど調整しなくてもよい横方向
運動を第２の車両運動に設定することで、車両運動特性
のチューニングがより一層容易になる。

【００１８】また、本発明のうち請求項４に係る車両運
動制御装置によれば、路面摩擦係数状態と前後各車輪の
横滑り角とを検出し、これらの検出値から前記車両運動
の目標値を算出するのに用いられるモデル式中のコーナ
リングパワーを補正して、当該路面摩擦係数状態に適応
した車両運動を達成することができる。

【００１９】また、本発明のうち請求項５に係る車両運
動制御装置によれば、路面摩擦係数状態と前後各車輪の
横滑り角とを検出し、これらの検出値から前記車両運動
の目標値を算出するのに用いられるモデル式中のコーナ
リングパワーを補正して、当該路面摩擦係数状態に適応
した車両運動を達成することができる。

【００２０】また、本発明のうち請求項６に係る車両運
動制御装置によれば、横方向運動を第２の車両運動に設
定することによりきめ細かな車両運動を達成することが
できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車両運動制御装置
を、補助操舵輪として後輪を操舵する四輪操舵装置に展
開した一実施形態を添付図面に基づいて説明する。な
お、車両は後輪駆動車両とする。

【００２２】まず、図１に四輪操舵装置の全体的な構成
を簡潔に示す。同図において、１０ＦＬ，１０ＦＲは主
操舵輪となる左右の前輪であり、１０ＲＬ，１０ＲＲは
補助操舵輪となる左右の後輪である。このうち、前輪１
０ＦＬ，１０ＦＲ間を，夫々タイロッド１３を介してス
テアリングギヤ装置１４で連結し、更にこのステアリン
グギヤ装置１４の操舵入力源にステアリングシャフト１
６が連結されることから、ステアリングホイール１５を
回転させることにより前輪１０ＦＬ，１０ＦＲを機械式
に主操舵できるように構成されている。

【００２３】また、同図の２は車両に搭載された後輪操
舵装置を示す。この後輪操舵装置２では、後輪１０Ｒ
Ｌ，１０ＲＲ間を，夫々タイロッド１８を介して後輪操
舵用の操舵軸２０で連結しており、この操舵軸２０を車
両の左右方向に移動させて後輪を補助操舵するのがアク
チュエータユニット１である。このアクチュエータユニ
ット１は、電動モータ２２を動力源として後述のように
高効率で非可逆特性の後輪操舵装置２を構成する。

【００２４】このアクチュエータユニット１について図
２を用いながら、簡潔に説明すると、前記操舵軸２０の
中央部は、チューブ状のハウジング２４内に、車両の左
右方向に移動可能に収納され、その収納された操舵軸２
０の一部にラック２６が形成されている。そして、この
ラック２６と噛合するピニオン２８のシャフト２９は、
前記操舵軸２０の移動方向，即ち車両の左右方向と直行
する方向，即ち車両の前後方向に向けて突設されてい
る。更に、このピニオンシャフト２９に、ハイポイドリ
ングギヤ３０が同軸に取付けられ、このリングギヤ３０
に噛合するピニオンギヤ３１が前記電動モータ２２の回
転軸３２に取付けられている。従って、電動モータ２２
を回転させるとピニオンギヤ３１からリングギヤ３０，
ピニオン２８，ラック２６と動力が伝達されるから、当
該電動モータ２２を両方向に回転させるとラック２６，
即ち操舵軸２０を車両の左右方向に往復移動させ、従っ
て補助操舵輪である後輪１０ＲＬ，１０ＲＲを左右方向
に同期して操舵することができる。

【００２５】ここに用いられているピニオンギヤ３１及
びリングギヤ３０で構成されるハイポイドギヤが、前述
の高効率及び非可逆特性を発現する。即ち、図３に示す
ように、ピニオンギヤ３１側からの回転駆動力は、リン
グギヤ３０とのギヤ効率が正値となる（例えば４０％程
度）ために当該リングギヤ３０を所望の方向に回転させ
ることができるが、逆にリングギヤ３０を回転させよう
としても、歯の角度によってピニオンギヤ３１の軸方向
に力が発生するだけで、事実上、ギヤ効率は“０”以下
となり、リングギヤ３０もピニオンギヤ３１も回転され
ない。従って、後輪１０ＲＬ，１０ＲＲに作用するコー
ナリングフォースや路面凹凸等の入力では、前記ピニオ
ンギヤ３１からラック２６までが全てロック状態とな
り、従って後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの向き，即ち舵角を
変更することはできない。

【００２６】ちなみに、同図２の符号９はリングギヤ３
０及びピニオンギヤ３１の回転角から、電動モータ２２
の回転角，即ち後輪１０ＲＬ，１０ＲＲの後輪舵角δ_R
を検出するためのロータリポテンショメータ等からなる
後輪舵角センサ、同じく符号９’は操舵軸２０の変位量
から、後輪舵角を検出するためのリニアポテンショメー
タ等からなる後輪舵角センサである。このうち、本実施
形態では前者の後輪舵角センサ９をメインとして使用
し、その後輪舵角δ_R を後述する後輪舵角制御に用い
る。なお、サブとなる後輪舵角センサ９’は、何れか一
方の後輪舵角センサの異常を検出するための比較対象と
して、操舵軸２０や後輪１０ＲＬ，１０ＲＲを初期化
（イニシャライズ）するために用いられる。

【００２７】また、車両には、車両の前後方向速度（車
速）Ｖ_SPを検出する車速センサ６が設けられ、また必要
に応じて前後各車輪の平均前輪速ｎ_F ，平均後輪速ｎ_R
を検出する図示されない車輪速センサも設けられ、前記
ステアリングシャフト１６には，ステアリングホイール
１５の操舵角θを検出する操舵角センサ８が設けられて
いる。なお、各センサの出力信号は、夫々車両の進行方
向や旋回方向に応じた方向性を有しているが、ここでは
その説明を省略する。

【００２８】また、車両には、前記後輪１０ＲＬ，１０
ＲＲの舵角を制御するコントロールユニット３が設けら
れている。このコントロールユニット３は、図４に示す
ように少なくともＡ／Ｄ変換機能を有する入力インタフ
ェース回路４０ａ，中央演算装置（ＣＰＵ）４０ｂ，記
憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ）４０ｃ，Ｄ／Ａ変換機能を有
する出力インタフェース回路４０ｄ等を有するマイクロ
コンピュータ４０と、後述するリレー５１への駆動電流
信号Ｄ_F/S を出力するリレー駆動回路４１と、同じく後
述するスイッチ回路４のうち、前記電動モータ２２への
電流信号Ｉ_RL，Ｉ_RRの電流方向を調整するために設けら
れたＦＥＴ_URL ，ＦＥＴ_URL への駆動信号Ｄ_RL，Ｄ_RRを
出力するＦＥＴ駆動回路４２と、同じくスイッチ回路４
のうち、電動モータ２２への電流信号Ｉ_RL，Ｉ_RRの電流
値を調整するために設けられたＦＥＴ_LRL ，ＦＥＴ_LRR
への駆動信号ＰＷＭ_RL，ＰＷＭ_RRを出力するＰＷＭ駆動
回路４３と、前記四つのＦＥＴ_URL ，ＦＥＴ_URR ，ＦＥ
Ｔ_LRL ，ＦＥＴ_LRR をＨ型ブリッジに形成したスイッチ
回路４とを備えてなる。

【００２９】前記スイッチ回路４は、前述のように前記
四つのＦＥＴ_URL ，ＦＥＴ_URR ，ＦＥＴ_LRL ，ＦＥＴ
_LRR でＨ型ブリッジを構成し、その一端がリレー５１を
介してバッテリＢに接続され、その他端が接地されてい
る。そして、ＦＥＴ_URL 及びＦＥＴ_LRR 間が電動モータ
２２の一方の端子に接続され、ＦＥＴ_URR 及びＦＥＴ_LR
L 間が電動モータ２２の他方の端子に接続されている。
従って、このスイッチ回路４では、ＦＥＴ_URL 及びＦＥ
Ｔ_LRL がＯＮ状態となると電動モータ２２に左回り，即
ち後輪を左転舵する方向への電流信号Ｉ_RLが流れ、ＦＥ
Ｔ_URR 及びＦＥＴ _LRR がＯＮ状態となると電動モータ２
２に右回り，即ち後輪を右転舵する方向への電流信号Ｉ
_RRが流れる（実際にはＦＥＴ_LRL ，ＦＥＴ_LRR はＰＷＭ
駆動信号により短い周期でＯＮ／ＯＦＦ制御される）。
なお、前記電流信号Ｉ_RL，Ｉ_RRは異常検出のためにマイ
クロコンピュータ４０にも取込まれる。

【００３０】前記リレー駆動回路４１は、マイクロコン
ピュータ４０からのフェイルセーフ制御信号Ｆ／Ｓが論
理値“０”のときにリレー５１を閉じる駆動信号Ｄ_F/S
を当該リレー５１のソレノイドに供給し、当該フェイル
セーフ制御信号Ｆ／Ｓが論理値“１”のときにリレー５
１を開く。また、前記ＦＥＴ駆動回路４２は、マイクロ
コンピュータ４０からのＦＥＴ制御信号Ｓ_RL，Ｓ_RRの何
れかが論理値“１”のときに該当するＦＥＴ_URL 又はＦ
ＥＴ_URR の何れかをＯＮ状態とするＦＥＴ駆動信号
Ｄ_RL，Ｄ_RRを供給し、当該ＦＥＴ制御信号Ｓ_RL，Ｓ_RRが
論理値“０”のときに該当するＦＥＴ_URL ，ＦＥＴ_URR
をＯＦＦ状態とする。また、前記ＰＷＭ駆動回路４３
は、マイクロコンピュータ４０からのデューティ比制御
信号Ｄ／Ｔ_RL，Ｄ／Ｔ_RRを相当するＰＷＭ波形の電圧信
号を形成し、これをＰＷＭ駆動信号ＰＷＭ_RL，ＰＷＭ_RR
として該当するＦＥＴ_LRL ，ＦＥＴ_LRR に供給する。

【００３１】図５は、前記コントロールユニット３を機
能ブロック化して表したものである。コントロールユニ
ット３は、後述する図８の演算処理を行うことによっ
て、この図５に示す機能ブロックを構成するのである。
即ち、この機能ブロックでは、操舵角センサ８からの操
舵角θ及び車速センサ６からの車速Ｖ_SPをもとに、第１
車両運動目標値設定部（第１車両運動目標値算出手段）
ＢＬ１で第１車両運動目標値としての目標ヨーレートψ
^'*及び目標ヨー角加速度ψ^"*を算出すると共に、第２車
両運動目標値設定部（第２車両運動目標値算出手段）Ｂ
Ｌ２で第２車両運動目標値としての目標横速度Ｖ_Y ^* 及
び目標横加速度Ｖ_Y ^'*を算出し、前記目標ヨーレートψ
^'*及び目標ヨー角速度ψ^"*に対しては、それを単独で達
成するための第１後輪舵角指令値としての第１目標後輪
舵角δ_R1 ^* を第１後輪舵角指令値計算部（第１後輪舵角
指令値算出手段）ＢＬ３で算出すると共に、前記目標横
速度Ｖ_Y ^* 及び目標横加速度Ｖ_Y ^'*に対しては、それを
単独で達成するための第２後輪舵角指令値としての第２
目標後輪舵角δ_R2 ^* を第２後輪舵角指令値計算部（第２
後輪舵角指令値算出手段）ＢＬ４で算出し、続く後輪舵
角指令値計算部（後輪舵角指令値算出手段）ＢＬ５では
前記両計算部ＢＬ３，ＢＬ４の出力値である第１及び第
２後輪舵角指令値δ_R1 ^* ，δ_R2 ^* の単純和から後輪舵角
指令値としての目標後輪舵角δ_R ^* を算出し、この目標
後輪舵角δ_R ^* を受けた後輪舵角サーボ演算部ＢＬ６で
は、前記後輪舵角センサ９からの後輪舵角δ_R をもと
に、電動モータ２２への前記各種の制御信号を創成し、
これを前記後輪操舵装置２に向けて出力するように構成
される。

【００３２】前記第１車両運動目標値設定部ＢＬ１で
は、下記１式に示す、操舵角に対するヨーレートの伝達
関数を用いた演算式から、そのときの操舵角θに対する
第１車両運動目標値としての目標ヨーレートψ^'*を算出
する（式中では、操舵角θも目標ヨーレートψ^'*も時間
の関数としてθ(t) ，ψ^'*(t) として表れる）。

【００３３】 なお、この１式の導出原理は、本出願人が先に提案した
特開平６−３２１０８７号公報に記載される車両の運動
方程式から操舵角に対する目標ヨーレートを算出する算
出式の導出部分を参照されたく、またその算出式をこの
１式の形態に変換する原理については、例えば「自動車
の運動と制御」（山海堂）p84 〜p94 を参照されたい。

【００３４】また、式中のＧ₁(V)，ζ₁(V)，ω_n1(V) 及
びｎ₁₁(V) は車速に依存するパラメータであって、Ｇ
₁(V)はヨーレートゲイン，ζ₁(V)はヨーレートダンピン
グファクタ（減衰係数），ω_n1(V) はヨーレートの固有
振動数，ｎ₁₁(V) はヨーレートの零点相当値であり、夫
々、前記１式の形態変換時に、例えば前後各車輪のコー
ナリングパワーや重心点−車軸間距離等の車両諸元と車
速Ｖ_SPとを含んで置換されていることから、各車速Ｖ_SP
毎に、予め設定されて前記マイクロコンピュータ４０の
記憶装置４０ｃに格納されている制御マップに基づいて
設定される。これらの車速依存パラメータは、前記操舵
角θに対する目標ヨーレートψ^'*(t) の伝達関数が一次
／二次の形になっていることから、例えば図６に示すよ
うな操舵角θのステップ入力に対して、ヨーレートゲイ
ンＧψ′は定常ゲイン，即ち操舵角θに対する定常的な
ヨーレートを特定することから、ヨーレート制御用車速
依存定常特性パラメータとも記す。また、零点相当値ｎ
₁₁(V) は操舵角θの変化に対するヨーレートの立上りの
速さ、つまりヨーレートの立上り特性を特定し、固有振
動数ω_n1(V) は立上り後のヨーレートの二次的な振動周
波数を特定し、減衰係数ζ₁(V)はその振動の収束の速
さ、つまり、ヨーレートの収束性を特定していることか
ら、これらを総じてヨーレート制御用車速依存過渡特性
パラメータとも記す。従って、これらの車速依存パラメ
ータを車速Ｖ_SPに応じて設定することにより、目標ヨー
レートψ^'*の伝達特性は車速Ｖ_SPに応じて異なる伝達特
性となり、また各パラメータを個別に変更することによ
って、例えば定常ゲインのみ，つまり定常特性のみ、或
いは振動周波数のみ，つまり過渡特性のみが異なる伝達
特性を得ることも可能となる。

【００３５】但し、後述する第１後輪舵角指令値計算部
ＢＬ３では、第１目標後輪舵角δ_R1 ^* の算出に際して、
目標ヨー角加速度ψ^"*を用いる必要があるので、この第
１車両運動目標値設定部ＢＬ１は図７ａのブロック図で
表す構成としてあり、目標ヨー角速度ψ^"*を算出した
後、これを積分処理して目標ヨーレートψ^'*を算出する
ようにしている。なお、各ブロック図中のゲインＢ₀₁，
Ｂ₁₁，Ｆ₁₁，Ｆ₀₁は次式に基づき算出した値である。

【００３６】 Ｂ₀₁＝ω_n1(V)² ……… (1-1) Ｂ₁₁＝２ζ₁(V)・ω_n1(V) ……… (1-2) Ｆ₁₁＝ｎ₁₁(V) ・ω_n1(V)² ……… (1-3) Ｆ₀₁＝ω_n1(V)²−Ｂ₁₁・Ｆ₁₁ ……… (1-4) また、前記第２車両運動目標値設定部ＢＬ２では、下記
２式に示す、操舵角に対する横速度の伝達関数を用いた
演算式から、そのときの操舵角θに対する第２車両運動
目標値としての目標横速度Ｖ_Y ^* を算出する（式中で
は、操舵角θも目標横速度Ｖ_Y ^* も時間の関数としてθ
(t) ，Ｖ_Y ^* (t) として表れる）。

【００３７】 なお、この２式の導出原理についても、前記先行技術や
参考文献を参照されたい。また、式中のＧ₂(V)，ζ
₂(V)，ω_n2(V) 及びｎ₀₂(V) は車速に依存するパラメー
タであって、Ｇ₁(V)は横速度ゲイン，ζ₁(V)は横速度ダ
ンピングファクタ（減衰係数），ω_n1(V) は横速度の固
有振動数，ｎ₁₁(V) は横速度の零点相当値であり、夫
々、前記１式の形態変換時に、例えば前後各車輪のコー
ナリングパワーや重心点−車軸間距離等の車両諸元と車
速Ｖ_SPとを含んで置換されていることから、各車速Ｖ_SP
毎に、予め設定されて前記マイクロコンピュータ４０の
記憶装置４０ｃに格納されている制御マップに基づいて
設定される。これらの車速依存パラメータも、前記操舵
角θに対する目標横速度Ｖ_Y ^* (t) の伝達関数が一次／
二次の形になっていることから、横速度ゲインＧψ′は
定常的な横速度を特定するものであり、横速度制御用車
速依存定常特性パラメータとも記す。また、零点相当値
ｎ₀₂(V) は操舵角θの変化に対する横速度の立上り特性
を特定し、固有振動数ω_n1(V) は立上り後の横速度の二
次的な振動周波数を特定し、減衰係数ζ₁(V)は横速度の
収束性を特定していることから、これらを総じて横速度
制御用車速依存過渡特性パラメータとも記す。ここで
も、これらの車速依存パラメータを車速Ｖ_SPに応じて設
定することにより、目標横速度Ｖ_Y ^* の伝達特性は車速
Ｖ_SPに応じて異なる伝達特性となり、また各パラメータ
を個別に変更することによって、例えば定常ゲインの
み，つまり定常特性のみ、或いは振動周波数のみ，つま
り過渡特性のみが異なる伝達特性を得ることも可能とな
るが、本実施形態では、横速度Ｖ_Y の定常特性は変更し
たり調整したりする必要がないことから、後輪を操舵し
ない二輪操舵車両のそれと同等の値に設定する。

【００３８】また、後述する第２後輪舵角指令値計算部
ＢＬ４では、第２目標後輪舵角δ_R2 ^* の算出に際して、
目標横加速度Ｖ_Y ^'*を用いる必要があるので、この第２
車両運動目標値設定部ＢＬ２は図７ｂのブロック図で表
す構成としてあり、目標横加速度Ｖ_Y ^'*を算出した後、
これを積分処理して目標横速度Ｖ_Y ^* を算出するように
している。なお、各ブロック図中のゲインＢ₀₂，Ｂ₁₂，
Ｆ₁₂，Ｆ₀₂は次式に基づき算出した値である。

【００３９】 Ｂ₀₂＝ω_n2(V)² ……… (2-1) Ｂ₁₂＝２ζ₂(V)・ω_n2(V) ……… (2-2) Ｆ₁₂＝ω_n2(V)² ……… (2-3) Ｆ₀₂＝ｎ₀₂(V) ・ω_n2(V)²−Ｂ₁₂・Ｆ₁₂ ……… (2-4) また、前記第１後輪舵角指令値計算部ＢＬ３では、前記
第１後輪舵角指令値計算部ＢＬ１からの目標ヨーレート
ψ^'*及び目標ヨー角加速度ψ^"*と、前記操舵角センサ８
からの操舵角θ及び車速センサ６からの車速Ｖ_SPとをも
とに、下記３式に基づいて、周知の二自由度車両運動方
程式の逆計算によって、前記目標ヨーレートψ^'*に、実
際のヨーレートを一致させ得る後輪舵角を算出し、これ
を第１後輪舵角指令値としての第１目標後輪舵角δ_R1 ^*
とする。

【００４０】 δ_R1 ^* ＝β_R ＋（Ｖ_Y −Ｌ_R ・ψ^'*）／Ｖ_SP ……… (3) β_R ＝Ｃ_R ／Ｋ_R …… (3-1) Ｃ_R ＝（Ｌ_F ・Ｃ_F −Ｉ_Z ・ψ^"*／２）／Ｌ_R …… (3-2) Ｃ_F ＝ｅＫ_F ・β_F …… (3-3) β_F ＝θ／Ｎ−（Ｖ_Y ＋Ｌ_F ・ψ^'*）／Ｖ_SP …… (3-4) Ｖ_Y ＝（２Ｃ_F ＋２Ｃ_R ）／Ｍ−Ｖ_SP・ψ^'* …… (3-5) なお、式中、Ｖ_Y は横速度，β_F は前輪横滑り角，β_R
は後輪横滑り角，Ｌ_Fは前車軸から車両重心点までの距
離，Ｌ_R は後車軸から車両重心点までの距離，Ｃ_F は前
輪のコーナリングフォース，Ｃ_R は後輪のコーナリング
フォース，Ｋ_Rは車両の後輪のコーナリングパワー，ｅ
Ｋ_F は車両の前輪の等価コーナリングパワー（前輪のコ
ーナリングパワーであるが、ステアリング剛性の影響に
よるステアリング角に対するコーナリングパワーの低下
分も加味した値），Ｉ_Z は車両のヨー慣性モーメント，
Ｍは車両の質量，Ｎはステアリングギヤ比をそれぞれ表
している。なお、ここではヨーレートには前記算出され
た目標ヨーレートψ^'*を，ヨー角加速度には前記算出さ
れた目標ヨー角加速度ψ^"*を用い、横速度Ｖ_Y には後輪
を補助操舵しない二輪操舵車両と同じ値を用いる。

【００４１】また、前記第２後輪舵角指令値計算部ＢＬ
４では、前記第２後輪舵角指令値計算部ＢＬ２からの目
標横速度Ｖ_Y ^* 及び目標横加速度Ｖ_Y ^'*と、前記操舵角
センサ８からの操舵角θ及び車速センサ６からの車速Ｖ
_SPとをもとに、下記４式に基づいて、周知の二自由度車
両運動方程式の逆計算によって、前記目標横速度Ｖ_Y ^*
に、実際の横速度を一致させ得る後輪舵角を算出し、こ
れを第２後輪舵角指令値としての第２目標後輪舵角δ_R2
^* とする。

【００４２】 δ_R2 ^* ＝β_R ＋（Ｖ_Y ^* −Ｌ_R ・ψ^' ）／Ｖ_SP ……… (4) β_R ＝Ｃ_R ／Ｋ_R …… (4-1) Ｃ_R ＝（Ｌ_F ・Ｃ_F −Ｉ_Z ・ψ^" ／２）／Ｌ_R …… (4-2) Ｃ_F ＝ｅＫ_F ・β_F …… (4-3) β_F ＝θ／Ｎ−（Ｖ_Y ^* ＋Ｌ_F ・ψ^' ）／Ｖ_SP …… (4-4) Ｖ_Y ＝∫Ｖ_Y ^'*(t) ｄｔ …… (4-5) なお、ここでは横速度には前記算出された目標横速度Ｖ
_Y ^* を，横加速度には前記算出された目標横加速度Ｖ_Y
^'*を用い、ヨーレートやヨー角加速度には後輪を補助操
舵しない二輪操舵車両と同じ値を用いる。

【００４３】そして、前記後輪舵角指令値計算部ＢＬ５
では、前記第１目標後輪舵角δ_R1 ^*と第２目標後輪舵角
δ_R2 ^* との和から後輪舵角指令値としての目標後輪舵角
δ_R ^* を算出し、前記後輪舵角サーボ演算部ＢＬ６で
は、この目標後輪舵角δ_R ^* と前記後輪舵角センサ６か
らの後輪舵角δ_R との偏差に基づいて電動モータ２２の
回転方向と回転角（回転量）とからなるモータ操作量Ｓ
ＴＰを設定し、これに応じて前記Ｈ型ブリッジの何れの
回路を閉じ、その間に電動モータ２２を何ステップ分回
転させるかに応じた制御信号Ｓ_RL，Ｓ_RR，Ｄ／Ｔ_RL，Ｄ
／Ｔ_RRを創成出力する。

【００４４】次に、前記機能ブロックを構築するために
コントロールユニット３のマイクロコンピュータ４０で
実行される演算処理を、図８のフローチャートに基づい
て説明する。この演算処理は、所定サンプリング時間Δ
Ｔ（例えば１０ｍsec.）毎のタイマ割込処理として実行
される。また、この演算処理では特に通信のためのステ
ップを設けていないが、前記記憶装置４０ｃのＲＯＭに
記憶されているプログラムやマップ或いはＲＡＭに記憶
されている各種のデータ等は常時演算処理装置４０ｂの
バッファ等に伝送され、また演算処理装置４０ｂで算出
された各算出結果も随時記憶装置４０ｃに記憶される。

【００４５】この演算処理では、まず、ステップＳ１
で、前記車速センサ６からの車速Ｖ_SP及び前記操舵角セ
ンサ８からの操舵角θ及び後輪舵角センサ９からの後輪
舵角δ _R を読込む。

【００４６】次にステップＳ５に移行して、個別の演算
処理を行うことで、前述したように記憶装置４０ｃに記
憶されている制御マップ等に従って、前記ヨーレート制
御用車速依存定常特性パラメータＧ₁(V)及びその過渡特
性パラメータζ₁(V)，ω_n1(V) ，ｎ₁₁(V) を夫々算出設
定する。

【００４７】次にステップＳ６に移行して、個別の演算
処理を行うことで、記憶装置４０ｃに記憶されている制
御マップ等に従って、前記横速度制御用車速依存定常特
性パラメータＧ₂(V)及びその過渡特性パラメータζ
₂(V)，ω_n2(V) ，ｎ₀₂(V) を夫々算出設定する。

【００４８】次にステップＳ７に移行して、前記１式に
従って目標ヨーレートψ^'*を算出する。次にステップＳ
８に移行して、前記２式に従って目標横速度Ｖ_Y ^* を算
出する。

【００４９】次にステップＳ９に移行して、個別の細か
い演算処理を行うことで、前記３式に従って第１目標後
輪舵角δ_R1 ^* を算出する。次にステップＳ１０に移行し
て、個別の細かい演算処理を行うことで、前記４式に従
って第２目標後輪舵角δ_R2 ^* を算出する。

【００５０】次にステップＳ１１に移行して、前記第１
目標後輪舵角δ_R1 ^* と第２目標後輪舵角δ_R2 ^* との加算
値から目標後輪舵角δ_R ^* を算出する。次にステップＳ
１２に移行して、個別の演算処理を行うことで、前記後
輪舵角δ_R を目標後輪舵角δ_R ^* に一致させる（サー
ボ）ためのモータ操作量ＳＴＰを算出する。

【００５１】次にステップＳ１３に移行して、個別の演
算処理を行うことで、前記モータ操作量ＳＴＰを達成す
るための制御信号Ｓ_RL、Ｓ_RR、Ｄ／Ｔ_RL、Ｄ／Ｔ_RRを創
成出力してからメインプログラムに復帰する。

【００５２】次に、この図８の演算処理の作用を説明す
る。この演算処理では、ステップＳ５以後の演算処理に
おいて、目標ヨーレートψ^'*を達成するための第１目標
後輪舵角δ_R1 ^* と、目標横速度Ｖ_Y ^* を達成するための
第２目標後輪舵角δ_R2 ^* とを個別に算出し、それらの加
算値を最終的な目標後輪舵角δ_R ^* としている。前述の
ように、演算のプロセス中には、前記第１目標後輪舵角
δ_R1 ^* を算出する際に横速度を用いたり、第２目標後輪
舵角δ_R2 ^* を算出する際にヨーレートを用いたりするな
ど、それらが相互に介在しているのであるが、目標とし
ない車両運動については、後輪非操舵の二輪操舵車両の
それと同じものを用いることで、例えば第１目標後輪舵
角δ_R1 ^* は純粋に目標ヨーレートψ^'*だけを達成するも
のとすることができ、また第２目標後輪舵角δ_R2 ^* は目
標横速度Ｖ_Y ^* だけを達成するものとすることができる
のである。

【００５３】そして、第１目標後輪舵角δ_R1 ^* と第２目
標後輪舵角δ_R2 ^* との加算値からなる目標後輪舵角δ_R
^* について考察すると、少なくとも第１目標後輪舵角δ
_R1 ^*が達成する定常状態の目標ヨーレートψ^'*，つまり
ヨーレートの定常特性は、例えば前記ヨーレート制御用
車速依存定常特性パラメータＧ₁(V)によって決まり、第
２目標後輪舵角δ_R2 ^* が達成する定常状態の目標横速度
Ｖ_Y ^* ，つまり横速度の定常特性も、例えば前記横速度
制御用車速依存定常特性パラメータＧ₂(V)によって決ま
る。しかもこのうち、後輪を補助操舵するしないに係わ
らず、旋回時の車両運動特性を微調整する横速度の定常
状態については、前述のようにさほど変更する必要がな
いことから、前記横速度制御用車速依存定常特性パラメ
ータＧ₂(V)は二輪操舵車両のそれと同等に設定されてい
る。即ち、前記ヨーレート制御用車速依存定常特性パラ
メータＧ₁(V)を各車速Ｖ_SP毎に適正に設定すれば、目標
後輪舵角δ_R ^* によって達成されるヨーレート及び横速
度の定常特性は一意に決定され、少なくともこの状態の
チューニングは極めて明快で単純になる。

【００５４】また、過渡状態の目標ヨーレートψ^'*，つ
まりヨーレートの過渡特性は、例えば前記ヨーレート制
御用車速依存過渡特性パラメータζ₁(V)，ω_n1(V) ，ｎ
₁₁(V) によって決まり、過渡状態の目標横速度Ｖ_Y ^* ，
つまり横速度の過渡特性も、例えば前記横速度制御用車
速依存過渡特性パラメータζ₂(V)，ω_n2(V) ，ｎ₀₂(V)
によって決まり、しかも各パラメータは、夫々、ヨーレ
ートや横速度の過渡特性の何を調整するものであるかが
決まっているのであるから、所望する過渡特性に応じて
各車速Ｖ_SP毎に各パラメータを適正に設定すれば、達成
される過渡特性もそのように決まる。即ち、これらのパ
ラメータを適切に調整すれば、目標後輪舵角δ_R ^* によ
って達成されるヨーレート及び横速度の過渡特性も一意
に決定され、この状態のチューニングも容易になること
から、例えば車両ごとに異なる要求にも、比較的簡単に
対応することができるようになるのである。

【００５５】このチューニングの様子を図９にシミュレ
ートしてみた。このシミュレーションは、安定した高μ
路面での直線路からの旋回を想定したものである。ま
ず、図９ａのような操舵角θのステップ入力を想定す
る。すると、二次的な振動が比較的早期に収束する理想
的な目標ヨーレートψ^'*が図９ｂのように決定される。
つまり、この目標ヨーレートψ^'*の波形をコントロール
するのが、前記ヨーレート制御用車速依存定常特性パラ
メータＧ₁(V)やその過渡特性パラメータζ₁(V)，ω
_n1(V) ，ｎ₁₁(V) である。この目標ヨーレートψ^'*のみ
を達成する，所謂前記第１目標後輪舵角δ_R1 ^* を図９ｄ
に実線で示す。そして、この第１目標後輪舵角δ _R1 ^* が
達成されたときのヨーレートのゲインを図９ｅに、横速
度の微分値である横加速度のゲインを図９ｆに、ヨーレ
ートの位相を図９ｇに、横加速度の位相を図９ｈに夫々
示す。このうち、横加速度のゲインを除く，ヨーレート
のゲインや位相，横加速度の位相は当該車両の旋回時の
運動特性としてはほぼ理想的であるが、横加速度のゲイ
ンが、例えば１Ｈｚ以上の高周波領域でやや低い，即ち
横加速度の立上りが弱いという結果になった。

【００５６】そこで、前記横速度制御用車速依存定常特
性パラメータＧ₂(V)及びその過渡特性パラメータζ
₂(V)，ω_n2(V) ，ｎ₀₂(V) を適正に調整しながら、前記
操舵角θに対する目標横加速度Ｖ_Y ^'*が図９ｃのように
設定される。同図から明らかなように、この目標横加速
度Ｖ_Y ^'*は立上りが鋭く且つ速く、二次的な振動が比較
的早期に収束する理想的なものであり、後輪非操舵の後
輪駆動車両のように定常的なゲインも比較的大きいこと
から、車両にはスポーティ感も与えられる。この目標横
加速度Ｖ_Y ^'*を達成するための前記第２目標後輪舵角δ
_R2 ^* を算出し、前記第１目標後輪舵角δ_R1 ^* と加算して
得られた目標後輪舵角δ_R ^* を図９ｄに破線で示す。こ
れによれば、後輪舵角の切り始めのタイミングがやや遅
くなり、鋭く且つ速く切り増しされるようになる。そし
て、このときのヨーレートのゲイン，横加速度のゲイ
ン，ヨーレートの位相，横加速度の位相を夫々該当する
図面に破線で示す。これらの図から明らかなように、目
標ヨーレートψ^'*のみを達成するための第１目標後輪舵
角δ_R1 ^* で達成される理想的な運動特性，つまりヨーレ
ートのゲインや位相，横加速度の位相については殆ど変
化がなく、やや不足気味であった高周波領域の横加速度
のゲインが高まり、全ての車両運動特性がほぼ満足され
る状態となった。

【００５７】以上より、前記操舵角センサ８及び図８の
演算処理のステップＳ１が舵角検出手段を構成し、以下
同様に、前記車速センサ６及び図８の演算処理のステッ
プＳ１が車速検出手段を構成し、図８の演算処理のステ
ップＳ５及びステップ７が第１車両運動目標値算出手段
を構成し、図８の演算処理のステップＳ６及びステップ
Ｓ８が第２車両運動目標値算出手段を構成し、図８の演
算処理のステップＳ９が第１後輪舵角指令値算出手段を
構成し、図８の演算処理のステップＳ１０が第２後輪舵
角指令値算出手段を構成し、図８の演算処理のステップ
Ｓ１１が後輪舵角指令値算出手段を構成し、図８の演算
処理のステップＳ１２及びステップＳ１３及び後輪操舵
装置が補助操舵手段を構成している。

【００５８】次に本発明の車両運動制御装置の第２実施
形態について図１０乃至図１４を用いて説明する。この
実施形態における車両の主要構成は前記第１実施形態の
図１乃至図３のものと同様である。また、車両運動の目
標値を算出してからの主要制御は、前記第１実施形態の
図４及び図５及び図７に示す内容と同様であり、またそ
れに用いられる各種のパラメータ等の説明も、前記第１
実施形態の図６に示すものと同様である。一方、前記コ
ントロールユニット３内のマイクロコンピュータ４０で
実行される演算処理が前記図８のものから図１０のもの
に変更されている。但し、図１０の演算処理は前記図８
の演算処理に類似しており、中には同等のステップもあ
る。そこで、同等のステップには同等の符号を附してそ
れらの詳細な説明は省略する。そして、図７の演算処理
と図１０の演算処理の相違について列挙すると、まずス
テップＳ１とステップＳ５との間にステップＳ２乃至ス
テップＳ４が挿入されている。また、演算処理に用いら
れる算出式等は同等でも、ステップＳ９及びステップＳ
１０では具体的に演算に用いられるパラメータが変更さ
れるといった内容の変更がある。

【００５９】具体的に前記ステップＳ２では、前記前後
各車輪の平均前輪速ｎ_F ，平均後輪速ｎ_R を読込んでか
らステップＳ３に移行し、このステップＳ３では、図示
されない個別の演算処理によって、例えば加速中の前後
輪速比ｎ_F ／ｎ_R から路面μを算出してからステップＳ
４に移行する。つまり、路面μが低ければ低いほど、駆
動輪である後輪の加速中の平均後輪速ｎ_R は、車体速度
と等価な非駆動輪である平均前輪速ｎ_F より速くなり、
両者の比はほぼ路面μの低さになるから、これを用いて
凡その路面μを検出することができる。なお、この路面
μの検出には、この他にも、例えばＡＢＳ（アンチロッ
クブレーキ制御装置）を備える車両にあっては、当該Ａ
ＢＳによるホイールシリンダへの作動流体圧の減圧処理
時における各車輪速の復帰速度（加速度）から路面反力
トルクの比を求め、それを路面μとしてもよい。また、
両者の切換えはスロットル開度ＯＮとかブレーキスイッ
チＯＮといった信号をトリガに用いらればよい。

【００６０】また、前記ステップＳ４では、前記路面μ
と前後輪横滑り角β_F ，β_R とから、個別の演算処理に
より、例えば図１１の制御マップ等に従って前後各輪の
コーナリングパワーＫ_F ，Ｋ_R を算出してから前記ステ
ップＳ５に移行する。この図１１の制御マップについて
は後段に詳述するとして、前後輪の横滑り角β_F ，β _R
については前回の演算処理のステップＳ９又はステップ
Ｓ１０において、前記３−１式乃至３−５式或いは４−
１式乃至４−５式で算出されたものを用いればよい。

【００６１】そして、前記ステップＳ５やステップＳ６
では、前記ステップＳ４で算出された前後各輪のコーナ
リングパワーＫ_F ，Ｋ_R を用いて目標ヨーレートψ^'*や
目標横速度Ｖ_Y ^* を算出する（前記各パラメータ中に介
在するコーナリングパワーＫ _F ，Ｋ_R を補正することで
可能。詳細については前記参考文献を参照のこと）。ま
た、前記ステップＳ９やステップＳ１０では、前記ステ
ップＳ４で算出された前後各輪のコーナリングパワーＫ
_F ，Ｋ_R を用いて前記３式及び４式を解くことで第１目
標後輪舵角δ_R1 ^* ，δ_R1 ^* を算出する。

【００６２】次に、本実施形態の作用について説明す
る。前後各輪のコーナリングパワーＫ _F ，Ｋ_R が安定し
ているときのステップＳ５以後の作用については、前記
第１実施形態と同様であるが、この実施形態では、追加
されたステップＳ２乃至ステップＳ４でコーナリングパ
ワーＫ_F ，Ｋ_R を設定し直している（補正している）。
一般に、コーナリングパワーと車輪横滑り角との積値で
表れるコーナリングフォースは、車輪横滑り角が小さい
間は当該横滑り角の増加と共にリニアに増加するが、次
第に増加割合が小さくなり、或る程度以上車輪横滑り角
が大きくなると減少に転じてしまう。前記３−１式又は
４−１式の定義からも明らかなように、このコーナリン
グフォースの増加又は減少の割合がコーナリングパワー
であり、高μ路面での横滑り角に対する変化の様子を示
すと図１１のようになる。つまり、コーナリングパワー
は或る横滑り角以上では負値になってしまうこともあ
る。

【００６３】また、前記コーナリングフォースはタイヤ
のグリップ力の一部であり、当該タイヤのグリップ力と
は路面とのほぼ摩擦力と考えてよいから、路面μが低く
なれば、当然タイヤのグリップ力は小さくなり、コーナ
リングフォースも小さくなることになるから、高μ路面
におけるコーナリングパワーに対して低μ路面のそれは
図１１に示すように表れる。そこで、本実施形態では、
コーナリングパワーを変動させる路面μ及び車輪横滑り
角β_F ，β_R を用い、これらに応じてそのときどきのコ
ーナリングパワーＫ_F ，Ｋ_R を正確な値に補正すること
で、車両運動を正確に行うことができるようにする。

【００６４】ここでは、路面μの違いによる車両運動の
違いを、第１実施形態と比較してみる。まず、例えば後
輪非操舵の後輪駆動車両，つまり通常のＦＲ二輪操舵車
両の高μ路面でのヨーレートを図１２ａに実線で示す。
これに対して、後輪を補助操舵する第１実施形態及び第
２実施形態では、例えばヨーレートの立上りを速やかに
して回頭性を向上すると共に、その二次振動の収束性を
早めてきびきびした感じを与え、更には定常状態でのゲ
インを小さめにしてニュートラルステアに近づけるため
に、図１２ａのような目標応答特性を与える。また、横
速度については図１２ｂに示すように、前述のように定
常特性（定常値）については目標応答特性を後輪非操舵
車両のそれに一致させ、過渡特性については横速度の立
上りを速やかにすると共にその二次振動の収束性を高め
るようにセッティングする。これらの特性を満足する後
輪舵角の経時変化を図１３に示してみた。

【００６５】ところが、前記第１実施形態では、コーナ
リングパワーを路面μに応じて設定しないので、例えば
低μ路面の目標応答特性も図１２ｃに破線で示すように
高μ路面のそれと同様に与えられるし、同じく横速度の
目標応答特性も図１２ｄに破線で示すように高μ路面の
それと同様に与えられることになる。一方、後輪非操舵
車両で実際に達成可能なヨーレートは図１２ｃに実線で
示すように表れ、同じく達成可能な横速度は図１２ｄに
実線で示すようにしか表れない。つまり、二輪操舵車両
で実際に達成可能なヨーレートや横速度等の車両運動に
対して、高μ路面と同じ目標応答特性ではあまりにも差
が大き過ぎるし、実際に高μ路面と同じ目標応答特性を
狙って後輪を補助操舵してみても、図１２ｃに一点鎖線
で示すように、二輪操舵車両の特性を僅かに改善できる
に過ぎない。

【００６６】そこで、例えば低μ路面では、横速度（車
体横滑り角）が大きくなるのは、操安性や加速性の面で
も仕方ないことであるから、例えばヨーレートについて
は後輪非操舵車両よりも若干立上りを早めて回頭性が得
られればよいし、二次振動を抑えた後の定常特性として
はむしろゲインを小さめにして安定性を高めるほうがよ
いから、これを図１２ｃに二点鎖線で示してみた。ま
た、横速度については、運転者に注意を喚起する意味で
やや早めに立上げ、その後はできるだけ振動しないよう
に後輪非操舵車両と同等のゲインで定常化すればよいか
ら、これを図１２ｄに二点鎖線で示してみた。つまり、
この説明からも明らかなように、これらの低μ路面で望
ましい目標応答特性というのは、各パラメータに与えら
れる方向性については前記高μ路面でのそれと同じでよ
く、単にそれらに含まれるコーナリングパワーを路面μ
に応じて補正すれば、適切に与えられるものであること
が分かる。そして、このように目標応答特性を補正する
ことで、図１３に二点鎖線で示すように、低μ路面で望
ましい後輪舵角が自動的に得られるのである。

【００６７】即ち、車両運動の目標値（過渡特性及び定
常特性を含む）を、コーナリングパワーを適切に補正し
ながら設定することで、前記コーナリングフォースの線
形域から限界域まで共通の応答を用いることができ、例
えば線形域に相当するステア特性制御から、コーナリン
グフォースが頭打ちになる制駆動制御を経て、限界域に
相当する荷重（ロール剛性）制御まで、夫々の領域にお
いて、安定性や応答性の効果が自動的に最大限に発揮さ
れるのである。

【００６８】なお、この実施形態において、コーナリン
グパワー，横滑り角，路面μの全てが全く未知の状態に
なると、前述した車両運動方程式を解法できなくなるの
で、本実施形態では、例えば操舵入力のない高μ路面で
コーナリングパワーを初期化（キャリブレーション）
し、例えば低μ路面の判断が先行した場合にはそれに基
づいてコーナリングパワーを先に補正し、操舵入力があ
ると前輪横滑り角を補正するといったように、３者の補
正を順次繰返し更新記憶することで、両者を真の値に近
づけるようにしている。

【００６９】以上より、前記操舵角センサ８及び図１０
の演算処理のステップＳ１が舵角検出手段を構成し、以
下同様に、前記車速センサ６及び図１０の演算処理のス
テップＳ１が車速検出手段を構成し、図１０の演算処理
のステップＳ５及びステップ７が第１車両運動目標値算
出手段を構成し、図１０の演算処理のステップＳ６及び
ステップＳ８が第２車両運動目標値算出手段を構成し、
図１０の演算処理のステップＳ９が第１後輪舵角指令値
算出手段を構成し、図１０の演算処理のステップＳ１０
が第２後輪舵角指令値算出手段を構成し、図１０の演算
処理のステップＳ１１が後輪舵角指令値算出手段を構成
し、図１０の演算処理のステップＳ１２及びステップＳ
１３及び後輪操舵装置が補助操舵手段を構成し、図１０
の演算処理のステップＳ３が路面摩擦係数状態検出手段
を構成し、図１０の演算処理のステップＳ９又はステッ
プＳ１０が車輪横滑り角検出手段を構成し、図１０の演
算処理のステップＳ４がコーナリングパワー補正手段を
構成している。

【００７０】なお、前記実施形態では、前輪の舵角をス
テアリングホイールの操舵角から算出しているが、実質
的に欲しいのは前輪舵角δ_F （＝θ／Ｎ）であるから、
これを直接検出するようにしてもよい。

【００７１】また、上記実施形態では予め設定した制御
マップに基づいて伝達特性を決定する各車速依存パラメ
ータを設定するようにした場合について説明したが、こ
れに限らず、例えば、車速に対する関数として記憶して
おき、車速に基づいて関数演算を行って設定するように
することも可能であり、要は、車速に対して車速依存パ
ラメータを一意に設定できればどのような方法でもよ
い。

【００７２】また、上記実施形態では各車速依存パラメ
ータを車速に応じて設定するようにした場合について説
明したが、これに限るものではなく、例えば、選択され
るギヤ比に基づき、車両が高速走行をしているか低速走
行をしているかといった車両の走行速度を推定し、これ
に基づき車速依存パラメータを設定するようにすること
も可能である。

【００７３】また、これらの各パラメータは車速のみな
らず、差量の運転状態や操舵状態によって調整すること
も可能である。また、前記実施形態はコントロールユニ
ット３としてマイクロコンピュータを適用した場合につ
いて説明したが、これに代えてカウンタ，比較器等の電
子回路を組み合わせて構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両運動制御装置を展開した後輪操舵
可能な車両の一例を示すものであり、（ａ）は車両全体
構成概略図、（ｂ）はアクチュエータの概略構成図であ
る。

【図２】図１のアクチュエータの詳細説明図である。

【図３】図２のアクチュエータの非可逆特性の説明図で
ある。

【図４】図１のコントロールユニットの構成説明図であ
る。

【図５】図４のコントロールユニットで構築される機能
ブロック図である。

【図６】図５のブロック図で用いられる各パラメータの
説明図である。

【図７】図５のブロックの各内部ブロックを示す説明図
である。

【図８】図４のコントロールユニットで実行される演算
処理の第１実施形態を示すフローチャートである。

【図９】図８の演算処理による作用説明図である。

【図１０】図４のコントロールユニットで実行される演
算処理の第２実施形態を示すフローチャートである。

【図１１】図１０の演算処理に用いられる制御マップで
ある。

【図１２】図１０の演算処理による作用説明図である。

【図１３】図１０の演算処理による作用説明図である。

【図１４】図１０の演算処理による作用説明図である。

【符号の説明】

１はアクチュエータユニット ２は後輪操舵装置 ３はコントロールユニット ４はスイッチ回路 ６は車速センサ ８は操舵角センサ ９は後輪舵角センサ １０ＦＬ〜１０ＲＲは前左輪〜後右輪 １５はステアリングホイール ２０は操舵軸 ２２は電動モータ ４０はマイクロコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 孝彰 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−52816（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−15166（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−300783（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−321087（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−25320（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/06 B62D 7/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵角と車速とに基づいて、ヨーに関す
   る第１の車両運動及び前記第１の車両運動とは異なる第
   ２の車両運動に対して夫々の目標値を所定のモデル式か
   ら算出し、夫々の車両運動が二つの目標値を同時に達成
   するように、主操舵されない後輪の舵角指令値を算出
   し、これに応じて後輪を補助操舵するようにした車両運
   動制御装置において、前記第１の車両運動の目標値を算
   出するためのモデル式は、ヨーに関する第１の車両運動
   の運動方程式のための車速に依存する応答パラメータが
   少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の伝達特性を有
   し且つ第１の車両運動に関する定常特性及び過渡特性に
   ついて調整可能とし、前記第２の車両運動の目標値を算
   出するためのモデル式は、第２の車両運動の運動方程式
   のための車速に依存する応答パラメータが少なくとも前
   輪舵角に対して一次／二次の伝達特性を有し且つ第２の
   車両運動に関する過渡特性についてのみ調整可能とする
   ことで、前記二つの異なる車両運動を制御可能としたこ
   とを特徴とする車両運動制御装置。
2. 【請求項２】 前輪の舵角を検出する舵角検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、ヨーに関する第１の車
   両運動の運動方程式のための車速に依存する応答パラメ
   ータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の伝達特
   性を有し且つ第１の車両運動に関する定常特性及び過渡
   特性について調整可能なモデル式から、前記舵角検出手
   段の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第１
   の車両運動の第１車両運動目標値を算出する第１車両運
   動目標値算出手段と、前記第１の車両運動とは異なる第
   ２の車両運動の運動方程式のための車速に依存する応答
   パラメータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の
   伝達特性を有し且つ第２の車両運動に関する過渡特性に
   ついてのみ調整可能なモデル式から、前記舵角検出手段
   の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第２の
   車両運動の第２車両運動目標値を算出する第２車両運動
   目標値算出手段と、前記第１車両運動目標値算出手段で
   算出された第１車両運動目標値を達成するために必要
   な、主操舵されない後輪の第１後輪舵角指令値を算出す
   る第１後輪舵角指令値算出手段と、前記第２車両運動目
   標値算出手段で算出された第２車両運動目標値を達成す
   るために必要な、前記後輪の第２後輪舵角指令値を算出
   する第２後輪舵角指令値算出手段と、前記第１後輪舵角
   指令値算出手段の第１後輪舵角指令値と前記第２後輪舵
   角指令値算出手段の第２後輪舵角指令値との加算値から
   後輪舵角指令値を算出する後輪舵角指令値算出手段と、
   この後輪舵角指令値算出手段の後輪舵角指令値に応じて
   後輪を操舵する補助操舵手段とを備えたことを特徴とす
   る車両運動制御装置。
3. 【請求項３】 前記第２の車両運動が横方向運動である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両運動制御
   装置。
4. 【請求項４】 操舵角と車速とに基づいて、ヨーに関す
   る第１の車両運動及び前記第１の車両運動とは異なる第
   ２の車両運動に対して夫々の目標値を所定のモデル式か
   ら算出し、夫々の車両運動が二つの目標値を同時に達成
   するように、主操舵されない後輪の舵角指令値を算出
   し、これに応じて後輪を補助操舵するようにした車両運
   動制御装置において、前記第１の車両運動の目標値を算
   出するためのモデル式は、ヨーに関する第１の車両運動
   の運動方程式のための車速に依存する応答パラメータが
   少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の伝達特性を有
   し且つ第１の車両運動に関する定常特性及び過渡特性に
   ついて調整可能とし、前記第２の車両運動の目標値を算
   出するためのモデル式は、第２の車両運動の運動方程式
   のための車速に依存する応答パラメータが少なくとも前
   輪舵角に対して一次／二次の伝達特性を有し且つ第２の
   車両運動に関する過渡特性についてのみ調整可能とし、
   且つ当該二つのモデル式中のコーナリングパワーを路面
   摩擦係数状態及び車輪横滑り角に応じて補正すること
   で、前記二つの異なる車両運動を路面摩擦係数状態に適
   応可能としたことを特徴とする車両運動制御装置。
5. 【請求項５】 前輪の舵角を検出する舵角検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、ヨーに関する第１の車
   両運動の運動方程式のための車速に依存する応答パラメ
   ータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の伝達特
   性を有し且つ第１の車両運動に関する定常特性及び過渡
   特性について調整可能なモデル式から、前記舵角検出手
   段の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第１
   の車両運動の第１車両運動目標値を算出する第１車両運
   動目標値算出手段と、前記第１の車両運動とは異なる第
   ２の車両運動の運動方程式のための車速に依存する応答
   パラメータが少なくとも前輪舵角に対して一次／二次の
   伝達特性を有し且つ第２の 車両運動に関する過渡特性に
   ついてのみ調整可能なモデル式から、前記舵角検出手段
   の舵角及び前記車速検出手段の車速に基づいて、第２の
   車両運動の第２車両運動目標値を算出する第２車両運動
   目標値算出手段と、前記第１及び第２車両運動目標値算
   出手段で算出された二つの車両運動目標値を達成するた
   めに必要な、主操舵されない後輪の後輪舵角指令値を算
   出する後輪舵角指令値算出手段と、この後輪舵角指令値
   算出手段の後輪舵角指令値に応じて後輪を操舵する補助
   操舵手段と、車両が走行している路面の摩擦係数状態を
   検出する路面摩擦係数状態検出手段と、前後各車輪の横
   滑り角を検出する車輪横滑り角検出手段と、前記路面摩
   擦係数状態検出手段の路面摩擦係数状態及び車輪横滑り
   角検出手段の車輪横滑り角に基づいて、前記二つのモデ
   ル式中のコーナリングパワーを補正するコーナリングパ
   ワー補正手段とを備えたことを特徴とする車両運動制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記第２の車両運動が横方向運動である
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の車両運動制御
   装置。