JP4182014B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前方又は後方の操舵対象車輪に対し、ステアリング操作に応じて車輪舵角（タイヤ角）を調整し、もしくは操舵トルクを付与する車両の操舵制御装置に係る。

例えば特許文献１には、所謂μスプリット路上における制動時に車両姿勢を安定化できる車両用操舵装置が提案されている。同装置によれば、制動機構が作動しているときに、左右前輪の車輪速の大小と、その差がしきい値を超えたか否かが判定され、車輪速の差がしきい値を超えている場合にはμスプリット路上での制動とみなされ、車輪速の小さい方に制御舵角を加えるように舵取り機構が制御される。ここで、μスプリット路とは、車両の右側と左側とで路面の摩擦係数が著しく異なる路面をいうと定義されており、上記のように、左右前輪の車輪速の差が判定基準として説明されている。尚、特許文献１には、路面摩擦係数の推定手段が開示されている。

特開２００１−３３４９４７号公報 特開２０００−１０８８６３号公報

前掲の特許文献１においては、前述のように判定されてμスプリット路上における制動が行われているとみなされたときには、車輪速の小さい方に一定の制御舵角を加えることによって、車両に生じるヨーモーメントを抑制するようにされている。即ち、所謂カウンタ操舵制御を行って、逆方向の制御ヨーモーメントを車両に与え、車両姿勢の安定化を図ることとしている。更に、左右の制動力差の大小に応じて制御舵角を可変設定する点についても言及されているが、具体的な記載はない。

上記のように、左右一対の操舵対象車輪が夫々異なる摩擦係数の路面に位置した状態で走行中の車両に対し制動作動（所謂、μまたぎ制動）が行われる場合には、路面状態を的確に反映した対応が必要である。然し乍ら、特許文献１では以下のような状況を配慮したものではない。

一般的に、横力が与えられたときには操舵対象車輪のスリップ角を求めることができる。従来装置によれば、例えば、路面摩擦係数（μ）が０．８のウエット路面と路面摩擦係数（μ）が０．１の氷結路面のμスプリット路（Ｄ１とする）における路面摩擦係数の差はμ＝０．７であり、路面摩擦係数（μ）が１．０のドライ路面と路面摩擦係数（μ）が０．３の圧雪結面のμスプリット路（Ｄ２とする）における路面摩擦係数の差もμ＝０．７であり、同じ値となる。従って、引用文献１に記載のように制動力差のみに基づいて路面判定する場合には、路面摩擦係数（μ）の差のみに依拠していることになり、μスプリット路の種類を区別することはできない（この点については、図４を参照して後述する）。このため、同じ横力が与えられたときでもスリップ角にかなり大きな差が生ずることになり、これが適切な操舵制御作動を困難にする一因となっていた。

そこで、本発明は、左右一対の操舵対象車輪が夫々異なる摩擦係数の路面に位置した状態で走行中の車両に対し制動作動が行われた場合でも、良好な走行安定性を確保し得る操舵制御装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の車両の操舵制御装置は、請求項１に記載のように、車両の運転者のステアリング操作に応じて操舵対象車輪の車輪舵角を制御する操舵制御手段と、少なくとも左右一対の車輪の制動力を推定する制動力推定手段と、前記左右一対の車輪の各々に対する路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、前記制動力推定手段の推定結果に基づき前記左右一対の車輪間の制動力差を演算する制動力差演算手段と、前記路面摩擦係数推定手段の推定結果に基づき前記操舵対象車輪のスリップ角と前記操舵対象車輪の総横力の関係を設定するスリップ角―総横力特性設定手段と、前記制動力差演算手段の演算結果の前記左右一対の車輪間の制動力差と前記スリップ角―総横力特性設定手段が設定した前記操舵対象車輪のスリップ角と総横力の関係に基づき前記操舵対象車輪の車輪舵角を設定する車輪舵角設定手段とを備えることとしたものである。

また、本発明は、請求項２に記載のように、車両の運転者のステアリング操作に応じて操舵対象車輪に対し操舵トルクを付与する操舵トルク付与手段と、少なくとも左右一対の車輪の制動力を推定する制動力推定手段と、前記左右一対の車輪の各々に対する路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、前記制動力推定手段の推定結果に基づき前記左右一対の車輪間の制動力差を演算する制動力差演算手段と、前記路面摩擦係数推定手段の推定結果に基づき前記操舵対象車輪のスリップ角と前記操舵対象車輪の総横力の関係を設定するスリップ角―総横力特性設定手段と、前記制動力差演算手段の演算結果の前記左右一対の車輪間の制動力差と前記スリップ角―総横力特性設定手段が設定した前記操舵対象車輪のスリップ角と総横力の関係に基づき前記操舵対象車輪に付与する操舵トルクを設定する操舵トルク設定手段とを備えたものとしてもよい。

上記請求項１又は２記載の車両の操舵制御装置において、請求項３に記載のように、前記スリップ角―総横力特性設定手段は、前記路面摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数での前記左右一対の車輪のうちの各車輪のスリップ角と横力の関係を、特定の路面摩擦係数の路面における各車輪のスリップ角と横力の関係に基づいて推定し、前記左右一対の車輪についての推定結果を加算して前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係とするように構成するとよい。

請求項１における前記車輪舵角設定手段は、請求項４に記載のように、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角を前記車輪舵角とするように構成することができる。あるいは、請求項５に記載のように、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角、車体スリップ角、車速及びヨーレイトの力学的関係に基づき前記車輪舵角を算出するように構成することもできる。

また、請求項２における前記操舵トルク設定手段は、請求項６に記載のように、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角に比例係数を乗じたものを前記操舵トルクとして設定するように構成することができる。あるいは、請求項７に記載のように、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角、車体スリップ角、車速及びヨーレイトの力学的関係に基づき前記車輪舵角を算出し、前記車輪舵角に比例係数を乗じたものを前記操舵トルクとして設定するように構成することもできる。

そして、請求項４、５又は６に記載の車両の操舵制御装置において、請求項８に記載のように、必要な操舵対象車輪の横力が操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係のスリップ角に対し飽和した横力を超えている場合には、目標スリップ角は横力飽和となるスリップ角に設定するように構成するとよい。

而して、請求項１乃至３に記載の操舵制御装置によれば、左右一対の車輪の路面摩擦係数に基づき操舵対象車輪のスリップ角と総横力の関係が設定され、この関係から操舵対象車輪の車輪舵角又は操舵トルクを設定することができるので、左右一対の車輪間の路面摩擦係数（μ）の差のみに依拠した従来装置に比し、より適切な車輪舵角又は操舵トルクに調整することができ、μまたぎ制動中の走行安定性を一層向上させることができる。

また、請求項４及び５に記載の操舵制御装置によれば、簡単な構成で適切な車輪舵角に調整することができる。そして、請求項６及び７に記載の操舵制御装置によれば、簡単な構成で適切な操舵トルクに調整することができる。

更に、請求項８に記載のように構成すれば、操舵対象車輪が飽和横力を超えている場合にも、適切な目標スリップ角を設定することができ、μまたぎ制動中の走行安定性を維持することができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。図１は、本発明の操舵制御装置の一実施形態を含む車両の全体構成を示すもので、本実施形態の操舵系は、電動パワーステアリング機能、アクティブステアリング機能及び伝達比可変制御機能を備えている。電動パワーステアリング機能は、運転者によるステアリング操作（ハンドル操作）に応じてアクチュエータを制御して操舵対象車輪を操舵し、運転者のステアリング操作力を軽減するものである。一方、アクティブステアリング機能は、運転者のステアリング操作に対して自由に操舵対象車輪の車輪舵角（タイヤ角）を制御し、操舵角（ステアリング操作角）に対して車輪舵角を切り増したり切り戻したりするアクティブ操舵制御を可能とするものである。そして、伝達比可変制御機能は、ステアリングホイールと操舵対象の車輪とを連結する操舵伝達系に伝達比可変手段を介装し、伝達比を可変とするものである。

図１において、操舵対象である車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲ間にはパワーステアリング用のアクチュエータＡＣ１が介装され、このアクチュエータＡＣ１が操舵制御ユニットＥＣＵ１によって制御されるように構成されている。一方、ステアリングホイールＳＷには伝達比可変制御用のアクチュエータＡＣ２が接続されており、ステアリングホイールＳＷの操舵角（ステアリング操作角、あるいはハンドル角ともいう）を検出する操舵角センサＳＳ、ステアリングホイールＳＷの操舵トルクを検出する操舵トルクセンサＴＳ、及びアクチュエータＡＣ２の出力回転角を検出する出力角センサＡＳが装着されている。そして、アクチュエータＡＣ２の出力側はステアリングギヤボックスＧＢを介してアクチュエータＡＣ１に連結されている。また、アクチュエータＡＣ２は伝達比可変制御ユニットＥＣＵ２によって制御されるように構成されており、操舵制御ユニットＥＣＵ１と双方向の信号の授受が可能なように接続されている。具体的には、図２に示すように接続されており、各ユニットの構成については後述する。

次に、本実施形態の制動系については、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに夫々ホイールシリンダＷｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒが装着されており、これらのホイールシリンダＷｆｌ等にブレーキ液圧制御装置ＢＣが接続されている。このブレーキ液圧制御装置ＢＣは、図示は省略するが、複数の電磁弁及び自動液圧発生源（液圧ポンプ）等から成り、自動加圧可能な液圧回路構成とされている。尚、車輪ＦＬは運転席からみて前方左側の車輪を示し、以下車輪ＦＲは前方右側、車輪ＲＬは後方左側、車輪ＲＲは後方右側の車輪を示している。

更に、図１に示すように車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには車輪速度センサＷＳ１乃至ＷＳ４が配設され、これらがブレーキ制御ユニットＥＣＵ３に接続されており、各車輪の回転速度、即ち車輪速度に比例するパルス数のパルス信号がブレーキ制御ユニットＥＣＵ３に入力されるように構成されている。また、車体速度センサＶＳが設けられており、車体速度（車速）が検出され、これを微分すれば車体減速度が求められるが、もちろん、各車輪に設けられた車輪速度センサ（図示せず）の検出車輪速度に基づき車体速度を推定演算することとしてもよい。更に、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれたときオンとなるストップスイッチＳＴ、車両の前後加速度Ｇｘを検出する前後加速度センサＸＧ、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサＹＧ、車両のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサＹＳ等がブレーキ制御ユニットＥＣＵ３に接続されている。

図２は本発明のシステム構成を示すもので、操舵制御システム、伝達比可変制御システム及びブレーキ制御システムが通信バスを介して接続されており、各システム間で互いのシステム情報を共有することができるように構成されている。このうち、操舵制御システムは、操舵制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた操舵制御ユニットＥＣＵ１に、操舵角センサＳＳ、操舵トルクセンサＴＳ及び出力角センサＡＳが接続されると共に、モータ駆動回路ＤＣ１を介して電動モータＭ１が接続されている。また、伝達比可変制御システムは、伝達比可変制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた伝達比可変制御ユニットＥＣＵ２に、モータ駆動回路ＤＣ２を介して電動モータＭ２が接続されている。この電動モータＭ２には、その回転角を検出する回転角センサＲＳが設けられており、回転角信号が伝達比可変制御ユニットＥＣＵ２に供給されるように接続されている。

そして、ブレーキ制御システムは、アンチスキッド制御（ＡＢＳ）等を行なうもので、これらのブレーキ制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたブレーキ制御ユニットＥＣＵ３に、車体速度センサＶＳ、車輪速度センサ（代表してＷＳで表す）、液圧センサ（代表してＰＳで表す）、ストップスイッチＳＴ、ヨーレイトセンサＹＳ、前後加速度センサＸＧ及び横加速度センサＹＧが接続されると共に、ソレノイド駆動回路ＡＣ３を介してソレノイドバルブ（代表してＳＬで表す）が接続されている。尚、これらの制御ユニットＥＣＵ１乃至３は夫々、通信用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた通信ユニットを介して通信バスに接続されている。而して、一つの制御システムに必要な情報を他の制御システムから送信することができる。

上記の制御ユニットＥＣＵ１乃至３は、図３に示す制御ブロックを備えている。先ず、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ３には、各車輪の制動力を推定する制動力推定ブロックＢ１と、各車輪に対する路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定ブロックＢ２と、左右の車輪ＦＬ及びＦＲ間の制動力差を演算する制動力差演算ブロックＢ３とを備えている。そして、操舵制御ユニットＥＣＵ１には、運転者操作状態演算ブロックＢ５と車両状態量推定ブロックＢ６が構成されており、これらの演算結果に基づきアクチュエータ角度指令値演算ブロックＢ８にて、アクチュエータＡＣ２を駆動するためのアクチュエータ角度指令値が演算される。運転者操作状態演算ブロックＢ５には、操舵角センサＳＳ及び操舵トルクセンサＴＳが接続されると共に、車両状態量推定ブロックＢ６には、車体速度センサＶＳ、回転角センサＲＳをはじめ、ヨーレイトセンサＹＳ等が接続されている。

更に、操舵制御ユニットＥＣＵ１には、路面摩擦係数推定ブロックＢ２の推定結果に基づき操舵対象車輪たる車輪ＦＬ及びＦＲのスリップ角と車輪ＦＬ及びＦＲの横力の関係を加算して操舵対象車輪のスリップ角―総横力特性を設定するスリップ角―総横力特性設定ブロックＢ４と、このスリップ角と総横力の関係と、制動力差演算ブロックＢ３の演算結果の車輪ＦＬ及びＦＲ間の制動力差に基づき、アクチュエータ目標角演算ブロックＢ７にてアクティブカウンタステア用のアクチュエータ目標角が演算される。そして、このアクチュエータ目標角に基づき、アクチュエータ角度指令値演算ブロックＢ８にて、アクチュエータＡＣ２を駆動しカウンタステアを行うためのアクチュエータ角度指令値が演算される。

そして、伝達比可変制御ユニットＥＣＵ２では、伝達比可変制御ブロックＢ９にて設定された指令値が、前述のアクチュエータ角度指令値演算ブロックＢ８にて設定された指令値に加算され、この加算結果に応じて、電動モータＭ２に対するフィードフォワード制御及びフィードバック制御が行われる。尚、伝達比可変制御は本願の発明とは直接関係しないので、説明は省略する。

上記の制動力推定ブロックＢ１において、各車輪の制動力は例えば前掲の特許文献２に記載のように、液圧センサＰの検出ホイールシリンダ液圧と車輪速度センサＷＳの検出結果を微分した車輪加速度とから求めることができる。尚、ホイールシリンダ液圧は、上記のように直接液圧センサＰによって検出してもよいし、ブレーキアクチュエータの制御量、増減制御時間に基づいて推定することとしてもよい。また、液圧ブレーキ装置でない場合（例えば回生制動）も、その制御量から制動力を推定することができる。制動力差演算ブロックＢ３で演算される左右の車輪の制動力差は、操舵対象車輪（車輪ＦＬ及びＦＲ）のみの制動力差としてもよいし、全車輪を対象として演算することとしてもよい。

一方、路面摩擦係数推定ブロックＢ２において、路面摩擦係数は、アンチスキッド制御時に車輪がロックするときのホイールシリンダ液圧であるロック圧に基づいて推定することができるが、光の反射、ロードノイズ等から複合的に推定することもできる。このようにロック圧に基づいて推定する場合には、操舵対象車輪（車輪ＦＬ及びＦＲ）のみに基づいて推定することとしてもよいし、全車輪について推定した後、左右夫々で平均することとしてもよい。例えば、ロックしていない場合の路面摩擦係数（μ）をμ＝１．０とし、このμ＝１．０の路面でのロック圧が１０ＭＰａの場合、５ＭＰａでロックしたときにはμ＝０．５と推定し、ロックしていなければ、そのときロックしたとして推定される路面摩擦係数（μ）より大きく１．０以下の値として推定することができる。

ところで、操舵対象車輪のスリップ角（α）と総横力（Ｆｙ）の関係は、操舵対象車輪たる各車輪の路面摩擦係数（μ）によるスリップ角と横力と関係を加算することによって求められる。ここで、操舵対象車輪のスリップ角（α）は総横力（Ｆｙ）の関数（ｆα）として、ｆα(Fy)で表され（α＝ｆα(Fy)）、各車輪（一輪）のスリップ角と横力の関係は予め、特定の路面摩擦係数（μ）におけるタイヤ特性として設定される。

そして、操舵対象車輪に必要な総横力（Ｆｙ）は、左右一対の車輪の制動力差（Ｆｄ）と重心回りのモーメントの釣合いを表す次の式（１）から求めることができる（Ｌｆは重心と前車軸間の距離で、Ｄはトレッド幅Ｔの１／２を表す）。
Ｆｙ・Ｌｆ＝Ｆｄ・Ｄ …（１）

而して、図４に示すように、例えば総横力（Ｆｙ１）が与えられたときに操舵対象車輪のスリップ角αを求めることができる。しかし、従来装置によれば、例えば、破線で示す路面摩擦係数（μ）が０．８のウエット路面と路面摩擦係数（μ）が０．１の氷結路面とのμスプリット路（Ｄ１）における路面摩擦係数の差はμ＝０．７であり、路面摩擦係数（μ）が１．０のドライ路面と路面摩擦係数（μ）が０．３の圧雪結面のμスプリット路（Ｄ２）における路面摩擦係数の差もμ＝０．７であり、同じ値となる。従って、路面摩擦係数（μ）の差のみに依拠する場合には、即ち制動力差のみに基づいて路面判定する場合には、μスプリット路の種類を区別ができないことになる。このため、同じ横力（Ｆｙ１）が与えられたときでもスリップ角αにｄ１の差が生ずることになる。

これに対し、本実施形態においては、路面摩擦係数に基づきμスプリット路（Ｄ１）とμスプリット路（Ｄ２）の何れかを峻別した上で、操舵対象車輪のスリップ角αを求めることができる。例えば、図５に示すように、左右一方側の車輪の特性ｆαa(Fy)と他方側の車輪の特性ｆαb(Fy)を示すμスプリット路に対し、これらの特性が加算され、特性ｆαc(Fy)として特定されたマップに基づいて操舵対象車輪のスリップ角αを求めることができる。而して、本実施形態においては、図３のアクチュエータ目標角演算ブロックＢ７で演算される最終的な制動力差による目標車輪舵角（θ₁）は、図５の特性ｆαc(Fy)におけるスリップ角に略一致するとして、下記の式（２）に従って求めることができる。
θ₁＝ｆαc(Fy) …（２）

従って、この式（２）が意味するところは、左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な操舵対象車輪の総横力（Ｆｙ）を算出し、この総横力を操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係（ｆαc(Fy)）に当てはめて得られるスリップ角を車輪舵角（θ₁）とするように構成した前述の態様の具体的態様に対応する。

尚、車体スリップ角βが既知である場合には、力学的な関係から、以下の式（３）及び（４）に基づいて求めることとしてもよい（Ｖは車速、γはヨーレイトを示す）。
θ₁＝β＋ｔａｎ^-1｛α／Ｖ・（γ・ｃｏｓβ）｝−α …（３）
α＝ｆαc(Fy) …（４）
但し、必要な総横力が定義された関係よりも大きい場合には、その最大値（横力が飽和する値）のスリップ角（α）を用いる。

即ち、上記の車体スリップ角βを含む式は、左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な操舵対象車輪の総横力を算出し、この総横力を操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角、車体スリップ角、車速及びヨーレイトの力学的関係に基づき車輪舵角を算出するように構成した前述の態様の具体的態様を表している。

上記のように構成された車両の操舵制御装置において、例えばμスプリット路を走行中のブレーキ作動に伴いアクティブカウンタ制御を行うときの処理に関し、夫々図６及び図７に示すフローチャートを参照して説明する。先ず、ステップ１００においてイニシャル処理が行われた後、ステップ２００にて入力処理として、各種センサ信号が入力され車輪舵角、車体速度、前後加速度、横加速度、ヨーレイト等が読み込まれると共に、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ３で演算された各種情報も通信信号によって読み込まれる。次に、ステップ３００に進み、車両モデルが演算されるが、ここでは省略する。ステップ４００において左右の車輪ＦＬ及びＦＲ間の制動力差が演算される。そして、ステップ５００にて各種パラメータが演算された後、ステップ６００に進み、アクティブカウンタステア時のアクチュエータＡＣ２の目標角θ₁が演算される。而して、ステップ７００に進み、出力処理が行われると共に、通信処理が行われる。

上記ステップ６００におけるアクティブカウンタステア時のアクチュエータＡＣ２の目標車輪舵角θ₁の演算は、図７に示すように処理され、先ずステップ６０１にてカウンタステアの方向が判定される。この方向判定は、操舵角センサＳＳの検出出力に基づき、例えば中立位置を０とし、操舵角が正の場合を左旋回、負の場合を右旋回とすることによって行われる。そして、ステップ６０２において、前述のように、アクチュエータＡＣ２の目標車輪舵角θ₁がθ₁＝ｆαc(Fy)に基づいて求められる。即ち、本実施形態の目標車輪舵角θ₁は、単に左右の制動力差（又は路面摩擦係数差）に基づいて演算されるのではなく、各車輪に対し実際に付与される制動力（又は、その車輪に対する路面摩擦係数）の関係が反映された特性ｆαc(Fy)に基づき、適切に演算される。

図８及び図９は本発明の他の実施形態を示すもので、本実施形態の操舵系は所謂ステア・バイ・ワイヤで構成され、前述の実施形態と同様、電動パワーステアリング機能とアクティブステアリング機能を有し、図１のアクチュエータＡＣ１と同様のアクチュエータＡＣ４を備えている。また、運転者によるステアリングホイールＳＷの操作に応じて操舵角センサＳＳによって検出した操舵角と、操舵トルクセンサＴＳによって検出した操舵トルクが操舵制御ユニットＥＣＵ４に入力され、これらと車両状態信号（車速等）に基づいて設定された駆動電流によって、アクチュエータＡＣ４内の電動モータ（図９のＭ４）が制御され、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲの車輪舵角（タイヤ角）が制御されるように構成されている。このとき、ステアリングホイールＳＷの操作に対して操舵反力を付与するため、電動モータ（図９のＭ５）を有する反力アクチュエータＡＣ５が設けられている。

本実施形態の制動系等、その他の構成は図１及び図２に記載の実施形態と実質的に同じであるので、同一の部品等には同一の符号を付して説明を省略する。尚、操舵制御ユニットＥＣＵ４は図３に記載の操舵制御ユニットＥＣＵ１とは異なり、図１０に示すように構成されている。先ず、図３のブロックＢ５及びＢ６と同様の手段を有し、これらをまとめてブロックＢ１０としているが、これらは図３と同様の構成としてもよい。これに続くブロックについて、本実施形態では、目標舵角と実舵角の偏差が０になるように制御する位置フィードバック制御（Ｂ１１）と、必要な操舵トルク出力を得るためのトルク制御を行う電流フィードバック制御（Ｂ１２）が行われる。そして、電動モータＭ４に対する目標舵角制御のための電流指令値に対し、カウンタステア電流指令値が加算されるように構成されている。このカウンタステア電流指令値の演算に関しては、先ずカウンタステアアシスト操舵トルク演算ブロックＢ１３にて、以下のようにカウンタステアアシスト操舵トルクτctが演算され、その演算結果に基づきカウンタステア電流指令値演算ブロックＢ１４にてカウンタステア電流指令値に変換される。

本実施形態におけるカウンタステアアシスト操舵トルクτctは、単に左右の制動力差（又は路面摩擦係数差）に基づいて演算されるのではなく、各車輪に対し実際に付与される制動力（又は、その車輪に対する路面摩擦係数）の関係が反映され、前述のｆαc(Fy)（＝α）に基づき、下記の式（５）に示すように設定される。
τct＝Ｋｂ・ｆαc(Fy)＋Ｋｂ・（ｄｆαc(Fy) ／ｄｔ）・Ｋｃ …（５）
ここで、Ｋｂは角度からトルクへの変換係数を示し、Ｋｃは微分ゲインを示す。
また、（ｄｆαc(Fy) ／ｄｔ）はα（＝ｆαc(Fy)）の時間変化を表す。
尚、第２項は応答性を高めるためのものであり、省略することとしてもよい。

従って、上記の式（５）が意味するところは、左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な操舵対象車輪の総横力を算出し、この総横力を操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角（ｆαc(Fy)）に比例係数（Ｋｂ）を乗じたものを操舵トルク（τct）として設定するように構成した前述の態様の具体的態様を表している。

上記の式（５）は、更に、前述の車体スリップ角βを含む式（３）と同様に構成することができ、左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な操舵対象車輪の総横力を算出し、この総横力を操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角、車体スリップ角、車速及びヨーレイトの力学的関係に基づき車輪舵角を算出し、車輪舵角に比例係数を乗じたものを操舵トルクとして設定するように構成した態様となる。

上記のように構成された実施形態において、ブレーキ制御に伴いアクティブカウンタ制御を行うときには、図６に示すフローチャートにおけるステップ６００に代えて、カウンタステアアシスト電流指令値が演算される。尚、その他の処理は、図６に示す各ステップと実質的に同じであるので説明を省略し、上記のカウンタステアアシスト電流指令値の演算について、図１１のフローチャートに示す。

図１１において、先ずステップ８０１にてカウンタステアの方向が判定され、ステップ８０２において、前述のように、カウンタステアアシストトルクτctが、τct＝Ｋｂ・ｆαc(Fy)＋Ｋｂ・（ｄｆαc(Fy) ／ｄｔ）・Ｋｃに基づいて求められる。即ち、カウンタステアアシストトルクτctも、単に左右の制動力差（又は路面摩擦係数差）に基づいて演算されるのではなく、各車輪に対し実際に付与される制動力（又は、その車輪に対する路面摩擦係数）の関係が反映された特性ｆαc(Fy)が加味され、適切に演算される。そして、ステップ８０３に進み、上記のように演算されたカウンタステアアシストトルクτctに基づき、電動モータＭ４に対する（カウンタステアアシスト用の）電流指令値が演算される。

尚、図１の実施形態のようにアクティブ車輪舵角を制御する手段と、図８の実施形態のようにアシストトルクを制御する手段の両方を適用してもよいが、各実施形態のように、何れか一方のみを適用した場合でも、μまたぎ制動時のカウンタステア操作を十分補助することができる。而して、上記の構成により、より適切な車輪舵角あるいはアシストトルクを付与することができ、μまたぎ制動での走行安定性を一層向上させることができる。また、上記の各実施形態は、前輪を操舵対象車輪とするアクティブフロントステア制御システムに係るものであるが、後輪を操舵対象車輪とするアクティブリアステア制御システムにも適用でき、更に両者を備えた車両に対しても適用可能である。

本発明の操舵制御装置の一実施形態の概要を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る操舵制御装置のシステムブロック図である。 本発明の一実施形態におけるアクティブカウンタステア制御を含む制御ブロック図である。 本発明の一実施形態において、路面状態に応じた操舵対象車輪のスリップ角と総横力との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態において、μまたぎ制動時に操舵対象車輪のスリップ角を求める一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるアクティブカウンタステア制御の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるアクティブカウンタステア時のアクチュエータの目標車輪舵角の演算処理を示すフローチャートである。 本発明の操舵制御装置の他の実施形態の概要を示す構成図である。 本発明の他の実施形態に係る操舵制御装置のシステムブロック図である。 本発明の他の実施形態におけるアクティブカウンタステア制御を含む制御ブロック図である。 本発明の他の実施形態におけるアクティブカウンタステア時のカウンタステアアシストトルクの演算処理を示すフローチャートである。

符号の説明

ＳＷ ステアリングホイール
ＥＣＵ１ 操舵制御ユニット
ＥＣＵ２ 伝達比可変制御ユニット
ＥＣＵ３ ブレーキ制御ユニット
ＡＣ１，ＡＣ２ アクチュエータ
ＢＣ ブレーキ液圧制御装置
ＢＰ ブレーキペダル
ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ 車輪
ＳＳ 操舵角センサ
ＴＳ 操舵トルクセンサ
ＶＳ 車体速度センサ

Claims (8)

1. 車両の運転者のステアリング操作に応じて操舵対象車輪の車輪舵角を制御する操舵制御手段と、少なくとも左右一対の車輪の制動力を推定する制動力推定手段と、前記左右一対の車輪の各々に対する路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、前記制動力推定手段の推定結果に基づき前記左右一対の車輪間の制動力差を演算する制動力差演算手段と、前記路面摩擦係数推定手段の推定結果に基づき前記操舵対象車輪のスリップ角と前記操舵対象車輪の総横力の関係を設定するスリップ角―総横力特性設定手段と、前記制動力差演算手段の演算結果の前記左右一対の車輪間の制動力差と前記スリップ角―総横力特性設定手段が設定した前記操舵対象車輪のスリップ角と総横力の関係に基づき前記操舵対象車輪の車輪舵角を設定する車輪舵角設定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. 車両の運転者のステアリング操作に応じて操舵対象車輪に対し操舵トルクを付与する操舵トルク付与手段と、少なくとも左右一対の車輪の制動力を推定する制動力推定手段と、前記左右一対の車輪の各々に対する路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、前記制動力推定手段の推定結果に基づき前記左右一対の車輪間の制動力差を演算する制動力差演算手段と、前記路面摩擦係数推定手段の推定結果に基づき前記操舵対象車輪のスリップ角と前記操舵対象車輪の総横力の関係を設定するスリップ角―総横力特性設定手段と、前記制動力差演算手段の演算結果の前記左右一対の車輪間の制動力差と前記スリップ角―総横力特性設定手段が設定した前記操舵対象車輪のスリップ角と総横力の関係に基づき前記操舵対象車輪に付与する操舵トルクを設定する操舵トルク設定手段とを備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。
3. 前記スリップ角―総横力特性設定手段は、前記路面摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数での前記左右一対の車輪の各車輪のスリップ角と横力の関係を、特定の路面摩擦係数の路面における各車輪のスリップ角と横力の関係に基づいて推定し、前記左右一対の車輪についての推定結果を加算して前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係とするように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両の操舵制御装置。
4. 前記車輪舵角設定手段は、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角を前記車輪舵角とするように構成したことを特徴とする請求項１記載の車両の操舵制御装置。
5. 前記車輪舵角設定手段は、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角、車体スリップ角、車速及びヨーレイトの力学的関係に基づき前記車輪舵角を算出するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車両の操舵制御装置。
6. 前記操舵トルク設定手段は、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角に比例係数を乗じたものを前記操舵トルクとして設定するように構成したことを特徴とする請求項２記載の車両の操舵制御装置。
7. 前記操舵トルク設定手段は、前記制動力差演算手段が演算した前記左右一対の車輪間の制動力差によって生ずる前記車両の重心回りのモーメントを打ち消すのに必要な前記操舵対象車輪の総横力を算出し、該総横力を前記操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係に当てはめて得られるスリップ角、車体スリップ角、車速及びヨーレイトの力学的関係に基づき前記車輪舵角を算出し、前記車輪舵角に比例係数を乗じたものを前記操舵トルクとして設定するように構成したことを特徴とする請求項２記載の車両の操舵制御装置。
8. 必要な操舵対象車輪の総横力が操舵対象車輪のスリップ角―総横力の関係のスリップ角に対し飽和した横力を超えている場合には、目標スリップ角は横力飽和となるスリップ角に設定することを特徴とする請求項４、５又は６に記載の車両の操舵制御装置。
   

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