JP3757910B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵速度に応じて車輪の転舵量を制御する車両用操舵制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開２００１−１３８９３６号公報に示すように、操舵速度に応じて車輪の転舵量を制御する微分ステアリング制御が提案されている。微分ステアリング制御では、ドライバがステアリングを操舵角度αで切り、その操舵速度をＶαとした場合に、実際の車輪の転舵量βを以下のように制御する。但し、ｋは定数で、ｋｓ（ｖ）は車速Ｖの関数で、操舵速度のゲインである。
β＝α・ｋ＋Ｖα・ｋｓ（ｖ）
【０００３】
このような制御を実行することで、例えば危険回避のためにドライバがステアリングを速く切ったときは、車輪の転舵量βが多くなり、ステアリングを僅かに切るだけで危険を回避できる。一方、ドライバがステアリングをゆっくり切る場合は、操舵角度αに定数ｋを乗じた値に加算される補助角度は少なく、必要な微妙なステアリング操作が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、左右の車輪の路面状態が異なるときに、摩擦係数μに違いが生じ（以下、このような状況を「またぎμ状態」と称することがある）、左輪と右輪において制動量に差が生じることがある。例えば、右側路面の摩擦係数μが左側路面の摩擦係数μより高いときは（つまり、右側路面が高抵抗）、ブレーキをかけた際に右輪がグリップして、車体が平面視時計周りに回転してしまう。このような事態に陥った場合、ドライバは、ステアリングを急速に左向き（車の回転方向と反対）に切り車体の向きを正常にしようと試みる。通常の状態では操舵に対する車体向きの応答遅れが小さい程向きを容易に変えることができるが、通常の走行では安定性が重視されるために応答を敏感にすることは一般的に避けられている。
【０００５】
また、またぎμ状態のとき、制動時のみならず、駆動時についても同種の事態が発生する。すなわち、右側路面の摩擦係数μが左側路面の摩擦係数μより高いときは、車両の駆動開始時に右輪がグリップして、車体は反時計周りに回転する。この場合は、ドライバは、車体向きを正常にするためにステアリングを急速に右向きに切ることになる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、左右の車輪の路面状態が異なる状況で、ドライバが車体の向きを修正し易い車両操舵制御装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、左輪と右輪に加える制動力または駆動力を左右輪毎に制御できる車両に搭載され、操舵角度と操舵速度にゲインを乗じた補助角度とに基づいて、車輪の転舵量を制御する車両用操舵制御装置において、車両の左輪と右輪とに加えられる前記制動力または駆動力の動力制御量に差がある場合に、ステアリング操作に対する車体向きの応答遅れを小さくする上記ゲインの値を増加することを特徴としている。
【０００８】
左輪と右輪の車輪速に応じて左右輪に加える制動力または駆動力を左右輪毎に制御できる車両において、例えば、左右の車輪の路面状態が異なる状況等でブレーキをかける場合、車両の左輪と右輪との制動制御量に差が生じる。ここでいう制動制御量とは、制動時に左輪及び右輪に加えられる制御量をいう。本発明では、このような場合に上記ゲインを増加し、補助角度を多くする。つまり、左右の車輪の制動制御量に差が無い場合と比較して、操舵角度に対する転舵量の大きさが大きくなる。従って、ステアリング操作に対する車体の向きの遅れを小さくでき、車体の向きを修正しやすくなるので、修正操舵を小さくできる。また、制動時のみならず、駆動時においても、左右の車輪の駆動制御量（駆動時に車輪に加えられる制御量）に差が生じる場合は同様にゲインを増加するため、ドライバは車体向きを容易に修正できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る車両用操舵制御装置の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態の車両用操舵制御装置１０を備えた車両２０を示す概略構成図である。車両２０は、主として、左右の転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬを操舵させるためにドライバが操作する操舵ハンドル２２と、操舵ハンドル２２の操舵角が入力される入力軸２４と、入力軸２４に連結された伝達比可変部２６と、伝達比可変部２６に連結された出力軸２８と、出力軸２８にラックアンドピニオン式のギア装置３０を介して連結されるとともに両側に転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬが連結されたラック軸３２と、を備えている。また、車両２０には、詳細は後述する操舵制御装置１０及びまたぎμ状態判定部４０が搭載されている。
【００１１】
入力軸２４には、操舵ハンドル２２の操舵角を検知する操舵角センサ３４が設けられており、操舵角センサ３４で検知した操舵角の情報は、操舵制御装置１０に送信されるようになっている。
【００１２】
伝達比可変部２６は、入力軸２４と出力軸２８とを所定のギア機構を介して連結し、このギア機構を例えばサーボモータ等で構成するアクチュエータ３６で駆動させることで、入力軸２４と出力軸２８との間の伝達比を変化させる。この伝達比は、操舵制御装置１０によって定められる。尚、アクチュエータ３６は、アクチュエータ３６の作動角（入力軸２４に対する作動角）を検出する作動角センサを備えており、検出された作動角は操舵制御装置１０に送信される。
【００１３】
次に、操舵制御装置１０について説明する。操舵制御装置１０は、微分ステアリング制御を実行するように構成されており、操舵角センサ３４から取得した操舵角度αの情報及び操舵角度αの検出時間間隔を考慮して得られる操舵速度Ｖαの情報に基づいて、転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬの転舵量βを下記式（１）により求める。但し、ｋは定数で、ｋｓ（ｖ）は車速Ｖの関数で、操舵速度Ｖαのゲインである。
β＝α・ｋ＋Ｖα・ｋｓ（ｖ） ・・・（１）
式（１）における右辺の第二項は、操舵速度Ｖαにゲインｋｓ（ｖ）を乗じて得られる補助角度である。即ち、本実施形態では、操舵角度αに定数ｋを乗じた値に、補助角度を加算することで、転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬの転舵量βを求めている。
【００１４】
更に、操舵制御装置１０は、右輪ＦＷＲと左輪ＦＷＬとの動力制御量に差がある場合に、式（１）のゲイン“ｋｓ（ｖ）”の値を増加させるようになっている。ここでいう動力制御とは、車両を制動させるために転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬに施される制動制御と、駆動させるために転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬに施される駆動制御との双方を含む意である。また、操舵制御装置１０は、右輪ＦＷＲと左輪ＦＷＬとの動力制御量に差がある旨の情報を、またぎμ状態判定部４０から取得する。ゲイン“ｋｓ（ｖ）”の値を増加させることの効果については、後述する。
【００１５】
またぎμ状態判定部４０は、具体的には、公知のＡＢＳ装置（Anti-lock Brake System）やＶＳＣ装置（Vehicle Stability Control）によって実現することができる。例えば、左右の車輪速に差があることに起因してスピンしないようにヨーコントロールをしている場合や、左右の車輪の減圧差が大きい場合に、またぎμ状態判定部４０は、車両が「またぎμ状態」、すなわち左右の転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬが接する路面状態が異なる等の理由で摩擦係数μに違いが生じている状態であると判定する。つまり、車輪を回転させるための駆動制御量、或いは、車輪の回転を停止させるための制動制御量が、左輪ＦＷＬと右輪ＦＷＲとにおいて差がある場合に、またぎμ状態と判定されることになる。またぎμ状態であると判定した場合、またぎμ状態判定部４０は、その旨の情報を操舵制御装置１０に送信する。
【００１６】
以上が、本実施形態の概略構成である。次に、図２のフローチャートを参照して、操舵制御装置１０の動作を説明する。
【００１７】
車両２０が定常走行している際（ステップ１０１；以下、ステップを「Ｓ」と略す）、操舵制御装置１０は起動状態となっている。そして、例えば車両の進行方向前方に障害物が現れたような場合、それを回避するためにドライバはブレーキを踏み（Ｓ１０２）、車両２０に制動制御をさせる。
【００１８】
その後、操舵制御装置１０は、操舵角センサ３４から操舵角度αの情報を取得し、更に、操舵角度αの検出時間間隔を考慮して操舵速度Ｖαの情報を求める。もっとも、ドライバがブレーキを踏んだ場合に限られることなく、定期的に、操舵角度αの情報が操舵制御装置１０に送信されるようにしてもよい。また、操舵制御装置１０は、操舵角度αから操舵速度Ｖαを算出するのではなく、別途設ける操舵速度センサから操舵速度の情報を取得してもよい。
【００１９】
次に、Ｓ１０４において、操舵制御装置１０は、またぎμ状態判定部４０からの情報に基づいて、車両２０がまたぎμ状態であるか否かを判断する。ブレーキ制動時に、車両２０がまたぎμ状態になっていた場合は、次のような現象が生じる。すなわち、図３に示すように、例えば右輪ＦＷＲが接している右側路面の摩擦係数μが、左輪ＦＷＬが接している左側路面の摩擦係数μよりも高い場合に、ブレーキ時に右輪がグリップして（破線の円で示す領域Ａ参照）、車体が平面視反時計周りに回転してしまう。このような事態に陥った場合、ドライバは、車体向きを正常にしようとするために、操舵ハンドル２２を急速に左向き（車の回転方向と反対）に切ることが多い。
【００２０】
Ｓ１０４でまたぎμ状態と判断した場合はＳ１０５に進み、操舵制御装置１０は、例えば図４に示すように、上記式（１）のゲイン“ｋｓ（ｖ）”を増加させて、補助角度を大きくする。図４は、車速Ｖに関連のあるゲインｋｓ（ｖ）を増加させる前（破線で示す）と、増加させた後（実線で示す）を示すグラフである。同図に示すゲイン“ｋｓ（ｖ）”の増加パターンは一例であり、増加量が車速によらず一定量を増加させる手法や、車速や可変ギア比に基づき増加量を可変とする手法があり、これは、車両特性に合わせて適宜選択が可能である。
【００２１】
次に、Ｓ１０６において、操舵制御装置１０は、増加させたゲインｋｓ（ｖ）に基づいて転舵量βを算出し、アクチュエータ３６を通じてこの転舵量βだけ転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬを転舵させる。
【００２２】
以上のように、本実施形態の操舵制御装置１０によれば、またぎμ状態において、ゲインの値を増加させることでドライバが操作した操舵角度αに対する、転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬの転舵量βの大きさを大きくするため、ドライバは僅かなステアリング操作で車両２０の向きを修正することができる。
【００２３】
また、ここでは車両２０の制動時について説明したが、駆動時においても、同様の効果が得られる。すなわち、例えば図３に示したように右側路面の摩擦係数μが左側路面の摩擦係数μより高いときは、車両の駆動開始時に右輪ＦＷＲがグリップして、車両２０は平面視で反時計周りに回転する。この場合、ドライバは、車体向きを正常にするために操舵ハンドルを急速に右向きに切ることになる。そして、本実施形態では、左右の転舵輪ＦＷＲ，ＦＷＬの駆動制御に差が生じる場合に、上記ゲインの値を増加させるため、ドライバは僅かなステアリング操作で車体向きを修正することができる。
【００２４】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、転舵量βを算出する上記式（１）における右辺の第一項に示すように、本実施形態ではｋを定数としてギア比を固定する制御としているが、これに代えて同項を“α・ｋ（ｖ）”と車速Ｖの関数とし、ギア比を変動式にしてもよい。
【００２５】
また、本発明の車両用操舵制御装置は、車両がまたぎμ状態にある場合のほかに、左右の車輪の摩擦係数が異なる等の理由で、車両の左輪と右輪との動力制御量に差が生じた場合にも、上記ゲインの値を増加させるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両用操舵制御装置によれば、左右の車輪の路面状態が異なる状況で、補助角度を求めるために使用されるゲインの値を増加させるため、ドライバは車体の向きを容易に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵制御装置を備えた車両の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】車両用操舵制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】またぎμ状態で車両がブレーキをかけた状態を示す図である。
【図４】ゲイン“ｋｓ（ｖ）”の増加前と増加後を示すグラフである。
【符号の説明】
１０・・・車両用操舵制御装置、２０・・・車両、２２・・・操舵ハンドル、２４・・・入力軸、２６・・・伝達比可変部、２８・・・出力軸、３０・・・ギア装置、３２・・・ラック軸、３４・・・操舵角センサ、３６・・・アクチュエータ、４０・・・またぎμ状態判定部、ＦＷＬ・・・左輪（転舵輪）、ＦＷＲ・・・右輪（転舵輪）、ｋｓ（ｖ）・・・ゲイン。

Claims (3)

1. 左輪と右輪の車輪速に応じて左右輪に加える制動力または駆動力を前記左右輪毎に制御できる車両に搭載され、操舵角度と操舵速度にゲインを乗じた補助角度とに基づいて、車輪の転舵量を制御する車両用操舵制御装置において、
   前記車両の左輪と右輪とに加えられる前記制動力または駆動力の動力制御量に差がある場合に、ステアリング操作に対する車体向きの応答遅れを小さくする前記ゲインの値を増加することを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 前記動力制御量は、車両を制動させるために前記左輪及び前記右輪に加えられる制御量であることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵制御装置。
3. 前記動力制御量は、車両を駆動させるために前記左輪及び前記右輪に加えられる制御量であることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵制御装置。

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