JP4387370B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両目標ヨーレートと実ヨーレートとが一致するように車両の挙動を制御する車両挙動制御装置に関する。

従来の車両用操舵装置は、検出した操作量と車速とに応じた第１舵角設定値（操舵角）を演算する手段と、その第１舵角設定値と検出した車速とに応じた第１目標ヨーレートを演算する手段と、検出した横加速度と車速とに応じた第２目標ヨーレートを演算する手段と、第１目標ヨーレートの絶対値と第２目標ヨーレートの絶対値とを比較する手段とを備えている。
また、第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートとのうち、絶対値が小さい方の目標ヨーレート（車両目標ヨーレート）と検出したヨーレート（実ヨーレート）との偏差に応じた第２舵角設定値を演算する手段と、舵角が第１舵角設定値と第２舵角設定値との和である目標舵角に対応するように、操舵用アクチュエータを制御する手段と、その偏差を打ち消すように、車輪の制動力および車輪の駆動力の中の少なくとも一方を制御する手段とをさらに備えている（例えば、特許文献１参照）。

車両が一定速度で走行している場合、第１目標ヨーレートは、操舵角の増加に応じて増加する。一方、第２目標ヨーレートは、車両の横加速度に応じて演算される。そのため、例えば摩擦係数の低い路面での旋回走行等により、車両の旋回力が限界に達して飽和した際には、第２目標ヨーレートも飽和する。
このような状況で第１目標ヨーレートを車両目標ヨーレートとして採用すると、操舵角の増加に応じて車両目標ヨーレートが増加する。しかしながら、車両の旋回力が飽和しているので、実ヨーレートを車両目標ヨーレートに一致させるために転舵角を増加させた場合であっても、ヨーレートは増加しない。そのため、最終的に転舵角が最大角に達し、車両挙動を乱すおそれがある。
そこで、車両の旋回力が飽和した状況では、第１目標ヨーレートよりも絶対値が小さく、車両の挙動を反映した第２目標ヨーレートを採用し、転舵角が不必要に増加しないようにしている。

特許第３６５０７１４号公報

従来の車両用操舵装置では、操舵角と車速とに応じた第１目標ヨーレートと、横加速度と車速とに応じた第２目標ヨーレートとのうち、絶対値が小さい方を車両目標ヨーレートに設定している。
しかしながら、車両の進行方向に対して左右に傾斜した路面（例えば、バンク路あるいはカント路等と呼ばれる）においては、横加速度を検出するセンサが、車両の横方向にかかる重力加速度の影響を受け、第２目標ヨーレートを適切に演算することができない。
そのため、第２目標ヨーレートを車両目標ヨーレートに設定した場合に、車両の挙動を適切に制御することができないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、車両の進行方向に対して左右に傾斜した路面において、横加速度を検出するセンサが重力加速度の影響を受けた場合であっても、車両の挙動を適切に制御することができる車両挙動制御装置を提供することにある。

この発明に係る車両挙動制御装置は、車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両の横方向への加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、操舵角と車速とに基づいて、線形路面反力トルクを演算する線形路面反力トルク演算手段と、車両の車輪が路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、線形路面反力トルクと路面反力トルクとに基づいて、車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する旋回力飽和判定手段と、操舵角と車速とに基づいて、第１目標ヨーレートを演算する第１目標ヨーレート演算手段と、横加速度と車速とに基づいて、第２目標ヨーレートを演算する第２目標ヨーレート演算手段と、旋回力飽和判定手段の判定結果に基づいて、第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートとから車両の車両目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段と、車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、車両目標ヨーレートと実ヨーレートとが一致するように車両の挙動を制御する挙動制御手段とを備え、目標ヨーレート決定手段は、旋回力飽和判定手段において、車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、第１目標ヨーレートを車両目標ヨーレートに設定し、車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、第２目標ヨーレートを車両目標ヨーレートに設定するものである。

この発明の車両挙動制御装置によれば、旋回力飽和判定手段が、線形路面反力トルクと路面反力トルクとから、車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する。また、目標ヨーレート決定手段が、旋回力飽和判定手段の判定結果に基づいて、操舵角と車速とに応じた第１目標ヨーレートと、横加速度と車速とに応じた第２目標ヨーレートとから車両目標ヨーレートを決定する。また、挙動制御手段が、車両目標ヨーレートと実ヨーレートとが一致するように車両の挙動を制御する。
そのため、車両の進行方向に対して左右に傾斜した路面において、横加速度を検出するセンサが重力加速度の影響を受けた場合であっても、車両の挙動を適切に制御することができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動制御装置をステアリング機構とともに示す構成図である。
図１において、車両挙動制御装置は、ハンドル１と、入力側ステアリング軸２と、副操舵機構３と、出力側ステアリング軸４と、ラックアンドピニオン機構５と、前輪（車輪）６と、操舵角センサ（操舵角検出手段）７と、路面反力トルクセンサ（路面反力トルク検出手段）８と、車速センサ（車速検出手段）９と、ヨーレートセンサ１０（実ヨーレート検出手段）と、横加速度センサ（横加速度検出手段）１１と、主制御部１２とを備えている。

車両のドライバが操舵するハンドル１は、入力側ステアリング軸２の一端に連結されている。また、入力側ステアリング軸２には、ハンドル１の操舵角θｈを検出して主制御部１２に出力する操舵角センサ７が取り付けられている。
入力側ステアリング軸２の他端には、副操舵機構３（後述する）を介して出力側ステアリング軸４の一端が連結されている。

出力側ステアリング軸４の他端には、回転方向の運動を直線方向の運動に変換するラックアンドピニオン機構５を介して、前輪６が連結されている。
また、前輪６近傍には、路面から受ける路面反力トルクＴａｌｉｇｎを検出し、主制御部１２に出力する路面反力トルクセンサ８が設けられている。路面反力トルクＴａｌｉｇｎは、前輪６を直進方向に戻そうとするセルフアライニングトルクである。
路面反力トルクセンサ８は、例えば片側あるいは両側の前輪６に取り付けられた歪み測定手段のロードセル（図示せず）である。ここで、ロードセルに設けられた歪みゲージの変形が、路面反力トルクＴａｌｉｇｎとして検出される。

副操舵機構３は、操舵モータ（挙動制御手段）１３と、操舵モータ１３の回転角θｍを検出して主制御部１２に出力するモータ回転角センサ１４と、操舵モータ１３が噛合したギア機構１５とを有している。
副操舵機構３は、入力側ステアリング軸２の回転角（操舵角θｈ）と、ギア機構１５を介した操舵モータ１３の回転角θｍとを加算し、出力側ステアリング軸４の回転角（前輪６を転舵するための実操舵角）として出力する。また、副操舵機構３は、舵角スーパーインポーズ機構を構成している。

車速センサ９は、車両の車速Ｖを検出して主制御部１２に出力する。ヨーレートセンサ１０は、車両の実ヨーレートγを検出して主制御部１２に出力する。横加速度センサ１１は、車両の横方向への加速度である横加速度Ｇｙを検出して主制御部１２に出力する。
主制御部１２には、ハンドル１の操舵角θｈ、路面反力トルクＴａｌｉｇｎ、操舵モータ１３の回転角θｍ、車速Ｖ、実ヨーレートγ、および横加速度Ｇｙが入力される。
また、主制御部１２は、上記の入力に基づいて操舵モータ１３を駆動させるための目標電流値Ｉｍを演算し、操舵モータ１３の駆動を制御する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る主制御部１２を詳細に示すブロック図である。
図２において、主制御部１２は、第１目標ヨーレート演算器（第１目標ヨーレート演算手段）１６と、第２目標ヨーレート演算器（第２目標ヨーレート演算手段）１７と、線形路面反力トルク演算器（線形路面反力トルク演算手段）１８と、旋回力飽和判定器（旋回力飽和判定手段）１９と、目標ヨーレート決定器（目標ヨーレート決定手段）２０と、モータ回転角決定器（挙動制御手段）２１と、モータ制御器（挙動制御手段）２２とを含んでいる。
また、主制御部１２は、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されている。主制御部１２を構成する各ブロックは、メモリ内にソフトウェアとして記憶されている。

第１目標ヨーレート演算器１６は、操舵角θｈと車速Ｖとに基づいて、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１を演算する。第２目標ヨーレート演算器１７は、横加速度Ｇｙと車速Ｖとに基づいて、第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２を演算する。
線形路面反力トルク演算器１８は、操舵角θｈと車速Ｖとに基づいて、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎを演算する。

旋回力飽和判定器１９は、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとに基づいて、車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する。
目標ヨーレート決定器２０は、旋回力飽和判定器１９の判定結果に基づいて、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１と第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２とから、車両の車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇを決定する。

モータ回転角決定器２１は、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとの偏差γ＿ｄｅｖに基づいて、操舵モータ１３の目標回転角θｍ＿ｔａｇを決定する。
モータ制御器２２は、目標回転角θｍ＿ｔａｇと、操舵モータ１３の回転角θｍとの偏差θｍ＿ｄｅｖに基づいて、操舵モータ１３の目標電流値Ｉｍを演算し、操舵モータ１３の駆動を制御する。

以下、図１および図２とともに、上記構成の主制御部１２の動作について説明する。
まず、ハンドル１の操舵角θｈ、路面反力トルクＴａｌｉｇｎ、操舵モータ１３の回転角θｍ、車速Ｖ、実ヨーレートγ、および横加速度Ｇｙは、それぞれ上記の各種センサで検出され、主制御部１２に入力される。

続いて、第１目標ヨーレート演算器１６は、操舵角θｈと車速Ｖとに基づいて、次式（１）を用いて第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１を演算する。

式（１）は、例えば特開平５−１３９３２５号公報に開示された一般的な演算式である。
式（１）において、Ａはスタビリティファクタ、Ｇｒｐは操舵角θｈに対する前輪転舵角の比率（ラックアンドピニオンギア比）、Ｌは車両のホイールベース、τは一次遅れ特性の時定数、ｓはラプラス演算子である。また、スタビリティファクタＡは、車両毎に固有の値であり、予め求めておく必要がある。また、一次遅れ特性の時定数τは、目標とする車両運動特性に合わせて、最適な値を予め求めておく必要がある。

次に、第２目標ヨーレート演算器１７は、横加速度Ｇｙと車速Ｖとに基づいて、次式（２）を用いて第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２を演算する。

式（２）は、例えば特許第３６５０７１４号公報に開示された一般的な演算式である。

続いて、線形路面反力トルク演算器１８は、操舵角θｈと車速Ｖとに基づいて、次式（３）を用いて線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎを演算する。

Ｔａｌｉｇｎ＿ｌｉｎ＝θｈ・Ｋａｌｉｇｎ（Ｖ）・・・（３）

式（３）において、Ｋａｌｉｇｎは、車両の旋回力が飽和しない走行領域での操舵角θｈに対する路面反力トルクＴａｌｉｇｎの比率である。この比率Ｋａｌｉｇｎは、車両毎に固有の値であるとともに車速Ｖによって異なる値であり、予め求めておく必要がある。

次に、旋回力飽和判定器１９は、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとに基づいて、車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する。
ここで、旋回力飽和判定器１９は、まず、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎの絶対値と、路面反力トルクＴａｌｉｇｎの絶対値との偏差を演算する。続いて、この偏差が任意に設定されるしきい値よりも大きくなった場合に、旋回力が飽和していると判定する。また、この偏差がしきい値以下の場合には、旋回力が飽和していないと判定する。

図３は、この発明の実施の形態１による操舵角θｈと線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎ、路面反力トルクＴａｌｉｇｎおよび前輪６の横方向に発生する横力（すなわち、車両の旋回力）との関係を示す説明図である。なお、車両は、低摩擦係数の路面を一定の速度で走行しているとする。
図３において、操舵角θｈを０から増加させると、ある角度から路面反力トルクＴａｌｉｇｎが線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎから離れて飽和し、その後減少に転じる。また、さらに操舵角θｈを増加させると、前輪６の横力も飽和し減少に転じる。
本実施の形態では、図３に示した現象を利用して、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎの絶対値と、路面反力トルクＴａｌｉｇｎの絶対値との偏差が、任意に設定されるしきい値よりも大きくなった場合に、前輪６の横力（車両の旋回力）が飽和していると判定する。

続いて、目標ヨーレート決定器２０は、旋回力飽和判定器１９の判定結果に基づいて、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１と第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２とから、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇを決定する。
ここで、目標ヨーレート決定器２０は、旋回力飽和判定器１９において、車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定する。また、車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定する。

次に、モータ回転角決定器２１は、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとの偏差γ＿ｄｅｖに基づいて、操舵モータ１３の目標回転角θｍ＿ｔａｇを決定する。
ここで、モータ回転角決定器２１は、偏差γ＿ｄｅｖが小さくなるように（すなわち、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとが一致するように）、例えばＰＩＤ制御によって目標回転角θｍ＿ｔａｇを決定する。

続いて、モータ制御器２２は、目標回転角θｍ＿ｔａｇと、操舵モータ１３の回転角θｍとの偏差θｍ＿ｄｅｖに基づいて、操舵モータ１３の目標電流値Ｉｍを演算し、操舵モータ１３の駆動を制御する。
ここで、モータ制御器２２は、偏差θｍ＿ｄｅｖが小さくなるように、例えばＰＩＤ制御によって目標電流値Ｉｍを演算する。

この発明の実施の形態１に係る車両挙動制御装置によれば、目標ヨーレート決定器２０が、旋回力飽和判定器１９において、車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定する。また、車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定する。また、モータ回転角決定器２１、モータ制御器２２、および操舵モータ１３が、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとの偏差γ＿ｄｅｖが小さくなるように車両の転舵角を制御する。
そのため、車両の進行方向に対して左右に傾斜した路面において、横加速度センサ１１が重力加速度の影響を受けた場合であっても、車両の挙動を適切に制御することができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動制御装置をステアリング機構とともに示す構成図である。
図４において、車両挙動制御装置は、図１に示した路面反力トルクセンサ８に代えて、補助モータ２３と、減速ギア２４と、操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）２５と、モータ電流センサ（モータ電流検出手段）２６と、モータ速度センサ（モータ速度検出手段）２７と、電動パワーステアリング制御部（以下、「パワステ制御部」と略称する）２８とを備えている。

補助モータ２３は、車両のドライバおよび操舵モータ１３による操舵トルクＴを補助するための補助トルクを発生する。補助モータ２３は、減速ギア２４を介して出力側ステアリング軸４に連結されている。また、出力側ステアリング軸４には、操舵トルクＴを検出して主制御部１２Ａおよびパワステ制御部２８に出力する操舵トルクセンサ２５が取り付けられている。
ここで、補助モータ２３と、減速ギア２４と、操舵トルクセンサ２５と、モータ電流センサ２６と、モータ速度センサ２７と、パワステ制御部２８とは、電動パワーステアリング装置を構成している。
なお、実施の形態１と同一のものは、同一符号で示して詳述は省略する。

補助モータ２３には、補助モータ２３に通電されるモータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓを検出し、主制御部１２Ａおよびパワステ制御部２８に出力するモータ電流センサ２６が取り付けられている。また、補助モータ２３には、補助モータ２３の回転速度をモータ速度ωｍ＿ｅｐｓとして検出し、主制御部１２Ａおよびパワステ制御部２８に出力するモータ速度センサ２７とが取り付けられている。

パワステ制御部２８には、操舵トルクＴ、モータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓ、モータ速度ωｍ＿ｅｐｓ、および車速Ｖが入力される。
また、パワステ制御部２８は、上記の入力に基づいて補助モータ２３を駆動させるための目標電流値Ｉａを演算し、補助モータ２３の駆動を制御する。
ここで、パワステ制御部２８の構成および動作については、公知なので説明を省略する。

主制御部１２Ａには、ハンドル１の操舵角θｈ、操舵モータ１３の回転角θｍ、車速Ｖ、実ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ、操舵トルクＴ、モータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓ、およびモータ速度ωｍ＿ｅｐｓが入力される。
また、主制御部１２Ａは、上記の入力に基づいて操舵モータ１３を駆動させるための目標電流値Ｉｍを演算し、操舵モータ１３の駆動を制御する。

図５は、この発明の実施の形態２に係る主制御部１２Ａを詳細に示すブロック図である。
図５において、主制御部１２Ａは、路面反力トルク推定器（路面反力トルク検出手段）２９をさらに含んでいる。路面反力トルク推定器２９は、操舵トルクＴ、モータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓ、モータ速度ωｍ＿ｅｐｓ、および車速Ｖに基づいて、路面反力トルクＴａｌｉｇｎの推定値である推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔを演算する。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

以下、図４および図５とともに、上記構成の主制御部１２Ａの動作について説明する。
なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
まず、ハンドル１の操舵角θｈ、操舵モータ１３の回転角θｍ、車速Ｖ、実ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ、操舵トルクＴ、モータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓ、およびモータ速度ωｍ＿ｅｐｓは、それぞれ上記の各種センサで検出され、主制御部１２Ａに入力される。

続いて、路面反力トルク推定器２９は、操舵トルクＴ、モータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓ、モータ速度ωｍ＿ｅｐｓ、および車速Ｖに基づいて、路面反力トルクＴａｌｉｇｎの推定値である推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔを演算する。
推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔは、例えば特許第３３５３７７０号公報、あるいは特開２００３−３１２５２１号公報に開示された以下の方法によって得られる。
すなわち、路面反力トルク推定器２９は、まず、操舵トルクＴおよびモータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓからステアリング軸反力トルクを演算する。続いて、このステアリング軸反力トルクをローパスフィルタに通して推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔを演算する。ローパスフィルタの時定数は、車速Ｖおよびモータ速度ωｍ＿ｅｐｓに応じて決定される。

次に、旋回力飽和判定器１９は、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎと推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔとに基づいて、車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する。
ここで、旋回力飽和判定器１９は、まず、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎの絶対値と、推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔの絶対値との偏差を演算する。続いて、この偏差が任意に設定されるしきい値よりも大きくなった場合に、旋回力が飽和していると判定する。また、この偏差がしきい値以下の場合には、旋回力が飽和していないと判定する。

以降、実施の形態１と同様にして、主制御部１２Ａは、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとが一致するように操舵モータ１３の駆動を制御する。

この発明の実施の形態２に係る車両挙動制御装置によれば、路面反力トルク推定器２９が、電動パワーステアリング装置に設けられた上記の各種センサで検出された操舵トルクＴ、モータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓ、およびモータ速度ωｍ＿ｅｐｓと、車速Ｖとに基づいて、推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔを演算する。
そのため、実施の形態１に示した路面反力トルクセンサ８が不要になり、車両挙動制御装置の制作コストを低減させることができる。

なお、上記実施の形態２による補助モータ２３のモータ速度ωｍ＿ｅｐｓは、モータ速度センサ２７で検出されたが、これに限定されることはない。
例えば、モータ速度ωｍ＿ｅｐｓは、上記の特許第３３５３７７０号公報、あるいは特開２００３−３１２５２１号公報に開示された以下の方法によって得られてもよい。
すなわち、モータ速度ωｍ＿ｅｐｓは、補助モータ２３の逆起電圧に基づいて演算される。補助モータ２３の逆起電圧は、補助モータ２３に印加されるモータ電圧から、モータ電流Ｉｍ＿ｅｐｓとコイル抵抗値との積を減算すること等によって得られる。
この場合も、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態１および２による旋回力飽和判定器１９は、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎの絶対値と、路面反力トルクＴａｌｉｇｎの絶対値との偏差を演算し、この偏差が任意に設定されるしきい値よりも大きくなった場合に、旋回力が飽和していると判定したが、これに限定されることはない。
例えば、旋回力飽和判定器１９は、まず、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎと、路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの偏差を演算する。続いて、この偏差の絶対値が任意に設定されるしきい値よりも大きくなった場合に、旋回力が飽和していると判定してもよい。
また、旋回力飽和判定器１９は、まず、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎと、路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの微分値をそれぞれ演算する。続いて、この微分値の符号が互いに異なっている場合に、旋回力が飽和していると判定してもよい。
これらの場合も、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１および２による旋回力飽和判定器１９は、図３に示した現象を利用し、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎと、路面反力トルクＴａｌｉｇｎ（推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔ）とに基づいて、車両の旋回力が飽和しているか否かを判定したが、これに限定されることはない。
例えば、旋回力飽和判定器１９は、横力検出手段（図示せず）の出力に基づいて、横力の値、あるいは微分値の符号等から旋回力が飽和しているか否かを判定してもよい。横力検出手段は、ステアリング機構に設けられて横力を検出し、主制御部１２に出力する。
この場合、線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎ、および路面反力トルクＴａｌｉｇｎ（推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔ）から前輪６の横力（車両の旋回力）の飽和を推定する必要がない。そのため、前輪６の横力の飽和を直接判定することができるので、判定精度を向上させることができる。

また、上記実施の形態１および２による目標ヨーレート決定器２０は、車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定し、車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定したが、これに限定されることはない。
例えば、目標ヨーレート決定器２０は、車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定してもよい。また、車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１および第２目標ヨーレートγ＿ｔａｇ２のうち、絶対値の小さい方を車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇに設定してもよい。
この場合、路面状況や運転状況に応じてより適切な車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇを設定することができるので、車両の挙動をより適切に制御することができる。

また、上記実施の形態１および２によるモータ回転角決定器２１は、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとの偏差γ＿ｄｅｖに基づいて、操舵モータ１３の目標回転角θｍ＿ｔａｇを決定した。また、モータ制御器２２は、目標回転角θｍ＿ｔａｇと、操舵モータ１３の回転角θｍとの偏差θｍ＿ｄｅｖに基づいて、操舵モータ１３の目標電流値Ｉｍを演算し、操舵モータ１３の駆動を制御したが、これに限定されることはない。
例えば、モータ回転角決定器２１は、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとの偏差γ＿ｄｅｖに基づいて、操舵モータ１３の目標電流値Ｉｍを演算し、操舵モータ１３の駆動を制御してもよい。
この場合、主制御部１２の構成を簡素化して、コストダウンを図ることができる。

また、上記実施の形態１および２による第１目標ヨーレート演算器１６および線形路面反力トルク演算器１８は、操舵角θｈと車速Ｖとに基づいて、それぞれ第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１および線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎを演算した。
しかしながら、後述する車速感応可変舵角比制御（ＶＧＲ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅａｒ Ｒａｔｉｏ）が用いられている場合には、第１目標ヨーレート演算器１６および線形路面反力トルク演算器１８は、以下のように第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１および線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎを演算する。
すなわち、第１目標ヨーレート演算器１６および線形路面反力トルク演算器１８は、操舵角θｈに車速感応可変舵角比をその都度乗算して、それぞれ第１目標ヨーレートγ＿ｔａｇ１および線形路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｌｉｎを演算する。
なお、車速感応可変舵角比制御とは、車速Ｖに応じて変化する車速感応可変舵角比を、操舵角θｈに乗じて操舵モータ１３を駆動する制御である。
この場合も、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１および２による挙動制御手段は、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとが一致するように操舵モータ１３を駆動させて、車両の転舵角を制御したが、これに限定されることはない。
例えば、挙動制御手段は、上記の特許第３６５０７１４号公報に開示されたように車両の挙動を制御してもよい。
すなわち、挙動制御手段は、車両の各車輪に制動力を作用させるブレーキ装置（図示せず）に接続されて、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとが一致するように制動力を制御する。
また、挙動制御手段は、エンジン（図示せず）のスロットルバルブを駆動させるスロットルバルブ駆動用アクチュエータ（図示せず）に接続されて、車両目標ヨーレートγ＿ｔａｇと実ヨーレートγとが一致するように駆動力を制御する。
また、挙動制御手段は、転舵角、制動力、および駆動力を組み合わせて制御してもよい。
これらの場合も、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１および２による車両挙動制御装置は、舵角スーパーインポーズ機構を構成する副操舵機構３を備えているが、これに限定されることはない。
例えば、車両挙動制御装置は、後述するステアバイワイヤ機構を有していてもよい。
ステアバイワイヤ機構とは、入力側ステアリング軸２と出力側ステアリング軸４とが機械的に切り離されており、電気信号によって操舵モータ１３の駆動を制御して出力側ステアリング軸４に回転力を発生させる機構である。
この場合も、上記実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両挙動制御装置をステアリング機構とともに示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る主制御部を詳細に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による操舵角と線形路面反力トルク、路面反力トルクおよび前輪の横力との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車両挙動制御装置をステアリング機構とともに示す構成図である。 この発明の実施の形態２に係る主制御部を詳細に示すブロック図である。

符号の説明

１ ハンドル、６ 前輪（車輪）、７ 操舵角センサ（操舵角検出手段）、８ 路面反力トルクセンサ（路面反力トルク検出手段）、９ 車速センサ（車速検出手段）、１０ ヨーレートセンサ（実ヨーレート検出手段）、１１ 横加速度センサ（横加速度検出手段）、１２、１２Ａ 主制御部、１３ 操舵モータ（挙動制御手段）、１６ 第１目標ヨーレート演算器（第１目標ヨーレート演算手段）、１７ 第２目標ヨーレート演算器（第２目標ヨーレート演算手段）、１８ 線形路面反力トルク演算器（線形路面反力トルク演算手段）、１９ 旋回力飽和判定器（旋回力飽和判定手段）、２０ 目標ヨーレート決定器（目標ヨーレート決定手段）、２１ モータ回転角決定器（挙動制御手段）、２２ モータ制御器（挙動制御手段）、２３ 補助モータ、２５ 操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）、２６ モータ電流センサ（モータ電流検出手段）、２７ モータ速度センサ（モータ速度検出手段）、２９ 路面反力トルク推定器（路面反力トルク検出手段）、Ｇｙ 横加速度、Ｉｍ 目標電流値、Ｉｍ＿ｅｐｓ モータ電流、Ｔ 操舵トルク、Ｔａｌｉｇｎ 路面反力トルク、Ｔａｌｉｇｎ＿ｅｓｔ 推定路面反力トルク、Ｔａｌｉｇｎ＿ｌｉｎ 線形路面反力トルク、Ｖ 車速、γ 実ヨーレート、γ＿ｔａｇ 車両目標ヨーレート、γ＿ｔａｇ１ 第１目標ヨーレート、γ＿ｔａｇ２ 第２目標ヨーレート、θｈ 操舵角、ωｍ＿ｅｐｓ モータ速度。

Claims (6)

1. 車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の横方向への加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記操舵角と前記車速とに基づいて、線形路面反力トルクを演算する線形路面反力トルク演算手段と、
   前記車両の車輪が路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
   前記線形路面反力トルクと前記路面反力トルクとに基づいて、前記車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する旋回力飽和判定手段と、
   前記操舵角と前記車速とに基づいて、第１目標ヨーレートを演算する第１目標ヨーレート演算手段と、
   前記横加速度と前記車速とに基づいて、第２目標ヨーレートを演算する第２目標ヨーレート演算手段と、
   前記旋回力飽和判定手段の判定結果に基づいて、前記第１目標ヨーレートと前記第２目標ヨーレートとから前記車両の車両目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段と、
   前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、
   前記車両目標ヨーレートと前記実ヨーレートとが一致するように前記車両の挙動を制御する挙動制御手段と
   を備え、
   前記目標ヨーレート決定手段は、前記旋回力飽和判定手段において、前記車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、前記第１目標ヨーレートを前記車両目標ヨーレートに設定し、前記車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、前記第２目標ヨーレートを前記車両目標ヨーレートに設定することを特徴とする車両挙動制御装置。
2. 車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の横方向への加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記操舵角と前記車速とに基づいて、線形路面反力トルクを演算する線形路面反力トルク演算手段と、
   前記車両の車輪が路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
   前記線形路面反力トルクと前記路面反力トルクとに基づいて、前記車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する旋回力飽和判定手段と、
   前記操舵角と前記車速とに基づいて、第１目標ヨーレートを演算する第１目標ヨーレート演算手段と、
   前記横加速度と前記車速とに基づいて、第２目標ヨーレートを演算する第２目標ヨーレート演算手段と、
   前記旋回力飽和判定手段の判定結果に基づいて、前記第１目標ヨーレートと前記第２目標ヨーレートとから前記車両の車両目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段と、
   前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、
   前記車両目標ヨーレートと前記実ヨーレートとが一致するように前記車両の挙動を制御する挙動制御手段と
   を備え、
   前記目標ヨーレート決定手段は、前記旋回力飽和判定手段において、前記車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、前記第１目標ヨーレートを前記車両目標ヨーレートに設定し、前記車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、前記第１目標ヨーレートおよび前記第２目標ヨーレートのうち、絶対値の小さい方を前記車両目標ヨーレートに設定することを特徴とする車両挙動制御装置。
3. 操舵トルクを補助するための補助トルクを発生する補助モータと、
   前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記補助モータに通電されるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
   前記補助モータの回転速度をモータ速度として検出するモータ速度検出手段とをさらに備え、
   前記路面反力トルク検出手段は、
   前記操舵トルク、前記モータ電流、前記モータ速度、および前記車速に基づいて、前記路面反力トルクを検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両挙動制御装置。
4. 車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の横方向への加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記車両の車輪の横方向に発生する横力を検出する横力検出手段と、
   前記横力に基づいて、前記車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する旋回力飽和判定手段と、
   前記操舵角と前記車速とに基づいて、第１目標ヨーレートを演算する第１目標ヨーレート演算手段と、
   前記横加速度と前記車速とに基づいて、第２目標ヨーレートを演算する第２目標ヨーレート演算手段と、
   前記旋回力飽和判定手段の判定結果に基づいて、前記第１目標ヨーレートと前記第２目標ヨーレートとから前記車両の車両目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段と、
   前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、
   前記車両目標ヨーレートと前記実ヨーレートとが一致するように前記車両の挙動を制御する挙動制御手段と
   を備え、
   前記目標ヨーレート決定手段は、前記旋回力飽和判定手段において、前記車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、前記第１目標ヨーレートを前記車両目標ヨーレートに設定し、前記車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、前記第２目標ヨーレートを前記車両目標ヨーレートに設定することを特徴とする車両挙動制御装置。
5. 車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の横方向への加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記車両の車輪の横方向に発生する横力を検出する横力検出手段と、
   前記横力に基づいて、前記車両の旋回力が飽和しているか否かを判定する旋回力飽和判定手段と、
   前記操舵角と前記車速とに基づいて、第１目標ヨーレートを演算する第１目標ヨーレート演算手段と、
   前記横加速度と前記車速とに基づいて、第２目標ヨーレートを演算する第２目標ヨーレート演算手段と、
   前記旋回力飽和判定手段の判定結果に基づいて、前記第１目標ヨーレートと前記第２目標ヨーレートとから前記車両の車両目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段と、
   前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、
   前記車両目標ヨーレートと前記実ヨーレートとが一致するように前記車両の挙動を制御する挙動制御手段と
   を備え、
   前記目標ヨーレート決定手段は、前記旋回力飽和判定手段において、前記車両の旋回力が飽和していないと判定された場合に、前記第１目標ヨーレートを前記車両目標ヨーレートに設定し、前記車両の旋回力が飽和していると判定された場合に、前記第１目標ヨーレートおよび前記第２目標ヨーレートのうち、絶対値の小さい方を前記車両目標ヨーレートに設定することを特徴とする車両挙動制御装置。
6. 前記挙動制御手段は、前記車両の転舵角、制動力および駆動力の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の車両挙動制御装置。

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