JP4525257B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングギア比を変化させるステアリングギア比可変手段と、運転者の操舵力を補助する操舵補助力発生手段とを備えた車両用操舵制御装置の技術分野に属する。

従来の車両用操舵制御装置は、ステアリングホイールの操舵角、車速等に基づいて設定した目標ステアリングギア比が得られるよう、ステアリングギア比可変手段により、操向輪の転舵角を変化させている。同時に、操舵補助力発生手段により、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに基づいて、運転者の操舵力を補助する操舵補助力を発生させている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−７８９４５号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、操舵トルクにステアリングギア比可変手段の反力が作用するため、ステアリングギア比制御を実施しない場合の操舵トルクに対してズレが生じ、この操舵トルクの変動により運転者に違和感を与えるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ステアリングギア比の可変制御に伴い発生する操舵トルクの変動を抑制し、運転者に与える違和感を低減する車両用操舵制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、操向輪の転舵角に対するステアリング操作手段の操舵角の比であるステアリングギア比を、走行状態に応じて変化させるステアリングギア比可変手段と、前記ステアリング操作手段に入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を付加する操舵補助力発生手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、車両パラメータに基づいて操舵補助力を位相進み補償する位相補償手段を設けたことを特徴とする。

本発明の車両用操舵制御装置にあっては、位相補償手段により操舵補助力が位相進み補償され、ステアリングギア比制御により発生する操舵トルクの変動が抑制されるため、運転者に与える違和感を低減できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜８に基づいて説明する。
（実施例１）

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用操舵制御装置を示す全体システム図であり、車両用操舵制御装置は、ステアリングホイール（ステアリング操作手段）１と、コラムシャフト２と、前輪転舵アクチュエータ（ステアリングギア比可変手段）３と、電動ＰＳアクチュエータ（操舵補助力発生手段）４と、ステアリングギア５と、ステアリングラック６と、前輪（操向輪）７，７と、操舵角センサ８と、トルクセンサ（操舵トルク検出手段）９と、車速センサ（車速検出手段）１０と、前輪転舵コントローラ１１と、電動ＰＳコントローラ１２と、を備えている。

ステアリングホイール１は、図示しない車室内の運転者と対向する位置に、コラムシャフト２の軸周りに回動可能に設けられている。コラムシャフト２の回転は、ステアリングギア５を介してステアリングラック６に入力される。ステアリングラック６は、図示しない車両前部に、左右方向摺動可能に固定されており、その両端は、左右のタイロッドを介して前輪７，７へ連結されている。

前輪転舵アクチュエータ３は、例えばモータ等の発生トルクをコラムシャフト２の回転トルクに変換する図外の減速器を介して、コラムシャフト２のステアリングホイール１側に結合されている。この前輪転舵アクチュエータ３は、前輪転舵コントローラ１１からの舵角指令値により、コラムシャフト２を介して入力される回転を可変ギア比により減速してステアリングギア５へ出力するもので、これにより、前輪７，７の舵角に対するステアリングホイール１の操舵角の比であるステアリングギア比を可変に制御する。この前輪転舵アクチュエータ３に供給される電流は、前輪転舵コントローラ１１により制御されている。

電動ＰＳアクチュエータ４は、例えばモータ等の発生トルクをコラムシャフト２の回転トルクに変換する図外の減速器を介して、コラムシャフト２のステアリングギア５側に結合されている。この電動ＰＳアクチュエータ４に供給される電流は、電動ＰＳコントローラ１２により制御されている。

操舵角センサ８は、例えばパルスエンコーダ等を用いて、ステアリングホイール１の操舵角を検出する。検出された操舵角は、前輪転舵コントローラ１１へ出力される。トルクセンサ９は、例えばトーションバー等を用いて、コラムシャフト２に入力される操舵トルクを検出する。検出された操舵トルクは、電動ＰＳコントローラ１２へ出力される。車速センサ１０は、例えば車輪速センサ等を用いて、車体速を検出する。検出された車体速は、前輪転舵コントローラ１１と電動ＰＳコントローラ１２へ出力される。

前輪転舵コントローラ１１は、操舵角と車体速に基づいて、目標前輪転舵角を算出し、実転舵角が目標前輪転舵角となるように前輪転舵アクチュエータ３の駆動電流を制御する。電動ＰＳコントローラ１２は、操舵トルク信号と車体速信号に基づいて、目標アシストトルクを算出し、実操舵トルクが目標アシストトルクとなるように電動ＰＳアクチュエータ４の駆動電流を制御する。

図２は、前輪転舵コントローラ１１の制御ブロック図であり、前輪転舵コントローラ１１は、目標値生成部１３と、目標出力値生成部１４とを備えている。

目標値生成部１３は、操舵角と車体速に基づいて目標ヨーレートと目標横速度を算出し、目標出力値生成部１４へ出力する。目標出力値生成部１４は、目標ヨーレートと目標横速度に基づいて目標前輪転舵角を算出し、前輪転舵コントローラ１１へ出力する。

前輪転舵コントローラ１１は、目標前輪転舵角と、図外の転舵角センサ等により検出された実際の前輪転舵角である前輪転舵角値とに基づいて、目標前輪転舵角と前輪転舵角値とが一致するような転舵角指令値を算出し、この転舵角指令値に応じた駆動電流を前輪転舵アクチュエータ３へ供給する。

図３は目標値生成部１３の制御ブロック図、図４は目標出力値生成部１４の制御ブロック図である。

目標値生成部１３は、車両モデル演算部１３ａと目標値演算部１３ｂとを備えている。車両モデル演算部１３ａは、操舵角と車体速から２輪モデルを用いて車両パラメータを演算する。目標値演算部１３ｂは、車両パラメータから車両の目標ヨーレートと目標横速度を決定する。

目標出力値生成部１４は、目標前輪演算部１４ａを備え、この目標前輪演算部１４ａは、目標ヨーレートと目標横速度から、目標前輪転舵角を決定する。

図５は、電動ＰＳコントローラ１２の制御ブロック図であり、電動ＰＳコントローラ１２は、アシストトルク演算部１５と、車速感応ゲイン演算部１６と、車速補正処理部１７と、位相補償部１８とを備えている。

アシストトルク演算部１５は、操舵トルクから第１補正前アシストトルクを演算し、車速補正処理部１７へ出力する。

車速感応ゲイン演算部１６は、車体速から車速ゲインを演算し、位相補償部１８へ出力する。

車速補正処理部１７は、第１補正前アシストトルクと車速ゲインから第２補正前アシストトルクを演算し、位相補償部１８へ出力する。

位相補償部（位相補償手段）１８は、第２補正前アシストトルクと車体速から、図６に示す車速対応位相進み特性マップ１８ａに基づいて、アシストトルクを演算する。

次に、作用を説明する。
［車両モデル演算］
車両モデル演算部１３ａで実行される車両パラメータ演算について説明する。

一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨーレートと横速度は、下記の式(1)で表せる。

ここで、

である。

状態方程式より前輪操舵に対するヨーレート、横速度の伝達関数を求めると、下記の式(3)，(4)となる。

ヨーレート伝達関数は、式(3)より下記の式(5)と表される。

ここで、

である。

同様に、横速度伝達関数は、式(4)より下記の式(7)と表される。

ここで、

である。

以上から、車両パラメータ

が求められる。

［目標値演算］
目標値演算部１３ｂで実行される目標値演算について説明する。
まず、車体速、車両パラメータと後述する目標値パラメータから、目標ヨーレートψ'^*と目標横速度V_y ^*を求める。

目標ヨーレートψ'^*は、式(5)から下記の式(9)により表される。

目標横速度V_y ^*は、式(7)から下記の式(10)により表される。

ここで、目標ヨーレートψ'^*のパラメータは、下記の式(11)で表される。

ただし、yrate_gain_map，yrate_omegn_map，yrate_zeta_map，yrate_zero_mapはチューニングパラメータである。

また、目標横速度V_y ^*のパラメータは、下記の式(12)で表される。

ただし、vy_gain_map，vy_omegn_map，vy_zeta_map，vy_zero_mapはチューニングパラメータである。

次に、目標ヨーレートψ'^*と目標横速度V_y ^*から、目標前輪操舵角θ^*を算出する。

から、

よって、目標前輪操舵角θ^*は、下記の式(15)となる。

［補正前アシストトルク演算］
電動ＰＳコントローラ１２によるアシストトルクの演算について説明する。

第２補正前アシストトルクは、操舵トルクT_Dと車体速V_xから算出する。第１補正前アシストトルクT_A1は、アシストトルク演算部１５のマップ（図５参照）に示すように、操舵トルクT_Dに比例する。

車速ゲインK_Vは、車速感応ゲイン演算部１６のマップ（図５参照）に示すように、車体速ゼロからある車体速までは一定となり、その他の領域では車体速V_xに反比例するよう設定される。

車速補正処理部１７では、第１補正前アシストトルクT_A1と車速ゲインK_Vから、下記の式(16)を用いて第２補正前アシストトルクを算出する。
T_A2=T_A1×K_V …(16)

［位相補償］
位相補償部１８で実行される位相補償について説明する。

位相補償部１８では、目標車両挙動を決定する車両パラメータ（yrate_gain_map，yrate_omegn_map，yrate_zeta_map，yrate_zero_map等）に応じて、第２補正前アシストトルクT_A2に位相進み要素を付加し、アシストトルクT_Aを算出する。入力T_A2に対する出力T_Aは、位相進み要素の伝達関数P(s)とおくと、
T_A(s)=P(s)T_A2(s) …(17)
である。

ここで、位相進み要素の伝達関数P(s)は、ゲインをK_A、時定数をT₁，T₂とおくと、
P(s)=K_A(1+T₁×s)/{1+T₂×s} …(18)
で表される。ゲインK_A、時定数T₁，T₂は、車両パラメータyrate_gain_map，yrate_omegn_map，yrate_zeta_map，yrate_zero_mapに応じて設定する。

また、位相進み要素の伝達関数P(s)は、図６に示すように、車体速に依存し、車体速が高くなるほど大きくなるように、ゲインK_A、時定数T₁，T₂が設定されている（車速対応補償特性変更手段に相当）。

［位相補償制御作用］
図７に、ステアリングギア比制御を実施しない場合の操舵力特性、図８に従来のステアリングギア比制御を実施した場合の操舵力特性を示す。なお、車速を１２０km/h、操舵入力を±３０°、１／３Hzのsin操舵とした走行条件を想定している。

図７(c)と図８(c)を比較すると、従来のステアリングギア比制御では、切り増し操舵時と切り戻し操舵時における操舵トルクのヒステリシス幅が、ステアリングギア比制御を実施しない場合と比較して、全ての操舵領域で全体的に大きくなる。

これは、図９に示すように、前輪転舵アクチュエータ３と電動ＰＳアクチュエータ４を用いてステアリングギア比制御とアシスト制御を行うシステムにおいて、操舵トルクに前輪転舵アクチュエータ３の反力トルクが作用することに起因している。言い換えると、操舵角センサ８の出力に基づくステアリングギア比制御に対し、トルクセンサ９の出力に基づくアシストトルク制御に位相ズレが生じることに起因する。

図９において、ステアリングギア比制御を実施しない場合、ステアリングホイール１に加わる操舵トルクは、前輪７，７からコラムシャフト２へ入力される路面反力トルクから、電動ＰＳアクチュエータ４が出力するアシストトルクを除いたものとなる。

ところが、ステアリングギア比制御を実施した場合、操舵トルクに前輪転舵アクチュエータ３の反力トルクが作用するため、切り増し操舵時には、正の反力トルクにより操舵トルクが大きくなる。一方、切り戻し操舵時には、負の反力トルクにより操舵トルクが小さくなる。

したがって、このステアリングギア比制御に起因する操舵トルクの変動により、運転者に対し、切り増し操舵時にはステアリングが重く、切り戻し操舵時にはステアリングが軽いという違和感を与えてしまう。

これに対し、実施例１の車両用操舵制御装置では、位相補償部１８において、車両パラメータに基づいて位相進み要素の伝達関数P(s)のゲインK_A、時定数T₁，T₂を設定し、この伝達関数P(s)に基づいて第２補正前アシストトルクT_A2をゲイン・位相進み補償してアシストトルクT_Aを算出する。これにより、アシストトルクT_Aの即応性と定常特性を改善でき、位相ズレに起因する操舵トルクの変動を抑制できる。

図１０は、実施例１の操舵力特性であり、図１０(c)に示すように、切り増し操舵時と切り戻し操舵時における操舵トルクのヒステリシス幅は、ステアリングギア比制御を実施しない場合とほぼ一致しており、ほぼ同一の操舵特性を実現している。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 位相補償部１８は、車両パラメータに応じて、第２補正前アシストトルクT_A2に位相進み要素を付加し、アシストトルクT_Aを算出するため、アシストトルクT_Aの即応性と定常特性が改善され、位相ズレに起因する操舵トルクの変動を運転者に与えることなく、ステアリングギア比制御を実施しないときに近い操舵感を保つことができる。

(2) 位相補償部１８は、位相進み要素の伝達関数P(s)を車体速に応じて変化させるため、あらゆる速度領域において、操舵トルクの変動を運転者に与えることなく、ステアリングギア比制御を実施しないときに近い操舵感を保つことができ、かつ、車両運動制御には影響を与えない。
（実施例２）

実施例２では、進み位相補償要素の特性をステアリングギア比に基づいて変化させる点で実施例１と異なる。

図１１は、実施例２の位相補償部の構成を示すブロック図であり、位相補償部１９のギア比対応位相進み特性マップ１９ａにおいて、位相進み要素の伝達関数P(s)は、ステアリングギア比に比例して大きくなるように、ゲインK_A、時定数T₁，T₂が設定されている（ギア比対応補償特性変更手段に相当）。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の(1)，(2)の効果に加え、下記の効果が得られる。

(4) 位相補償部１９は、位相進み要素の伝達関数P(s)を、ステアリングギア比に応じて変化させるため、ステアリングギア比が大きい場合でも、ステアリングギア比制御をしないときに近い操舵感を保つことができる。
（参考例１）

まず、構成を説明する。
図１２は参考例１の車両用操舵制御装置を示す全体システム図であり、車両用操舵制御装置は、ステアリングホイール（ステアリング操作手段）１と、コラムシャフト２と、前輪転舵アクチュエータ（ステアリングギア比可変手段）３と、ステアリングギア５と、ステアリングラック６と、前輪７，７と、操舵角センサ８と、車速センサ１０と、油圧パワーステアリング（油圧PS）機構２０と、パワーステアリング油圧センサ２１と、エンジンコントロールユニット２２と、前輪転舵コントローラ１１と、を備えている。なお、図１に示した実施例１と同一構成部分には、同一符号を付して説明を省略する。

油圧PS機構２０は、エンジンにより駆動される図外のオイルポンプの発生油圧（PS油圧）を用いて、運転者のステアリング操舵力を軽減するもので、PS油圧によりパワーシリンダ内に設けられたピストンを移動させることで、このピストンと連結したステアリングラック６を移動させ、アシストトルクを付加する。

また、前輪転舵コントローラ１１は、前輪転舵アクチュエータ３の実電流値をモニタリングし、指令舵角とPS油圧から求められるアシストトルクとから、前輪転舵アクチュエータ３の電流値を推定し、この推定電流値と実電流値の偏差を求める。そして、その電流値偏差に応じたアイドルアップ指令を、エンジンコントロールユニット２２へ出力することで、油圧PS機構２０のアシストトルク低下分のゲインを補償する（ゲイン補償手段）。ここで、所定値α1は、油圧PS機構２０の負荷が大きくPS油圧のアップが必要と判断される電流値偏差である。また、Nemaxは、図１５に示すように、PS油圧が最大となるときのエンジン回転数である。

エンジンコントロールユニット２２は、前輪転舵コントローラ１１からアイドルアップ指令を受けたとき、パワーステアリング油圧センサ２１により検出される油圧、すなわち油圧PS機構２０の発生可能最大油圧がNemaxに一致するように、エンジン回転数を制御する。

図１６は、電流値偏差に対するエンジン回転数設定マップであり、前輪転舵コントローラ１１は、電流値偏差がα1以下のときエンジン回転数をNeoとし、α2を超えたときエンジン回転数をNemaxとし、α1とα2の間の領域にあるときエンジン回転数を電流値偏差に比例して上昇させるようなアイドルアップ指令を出力する。

なお、電動パワーステアリングに適用した場合には、前輪転舵アクチュエータの電流偏差に応じた、アシストトルクのゲインアップ指令を電動PSコントローラへ出力し、電動パワーステアリングのアシストトルク低下分のゲインを補償するようにする。

次に、作用を説明する。
［目標値演算］
参考例１の前輪転舵コントローラ１１では、車体速、車両パラメータと目標値パラメータから、目標ヨーレートψ'^*と目標横速度V_y ^*を求め、これらから目標前輪操舵角θ^*と目標後輪舵角δ^*を算出する。なお、目標ヨーレートψ'^*、目標横速度V_y ^*、および目標前輪操舵角θ^*の算出方法は、実施例１に示した式(1)〜(15)と同様であるため、説明を省略する。

目標後輪舵角δ^*は、下記の式(19)となる。

［アイドル回転数上昇制御処理］
図１７は、参考例１の前輪転舵コントローラ１１で実行されるアイドル回転数上昇制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定の周期毎に実行される。

ステップS1では、操舵角センサ８からの操舵角と車速センサ１０からの車体速から目標ヨーレートと目標横速度を算出し、目標ヨーレートと目標横速度に基づく目標前輪転舵角が得られるように前輪転舵アクチュエータ３を駆動するステアリングギア比制御を実行し、ステップS2へ移行する。

ステップS2では、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iを算出し、ステップS3へ移行する。

ステップS3では、ステップS2で検出した前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが、α1以下、α1よりも大きくかつα2以下か、α2よりも大きいかを判断する。α1以下の場合にはステップS6へ移行し、α1よりも大きくかつα2以下の場合にはステップS4へ移行し、α2よりも大きい場合にはステップS5へ移行する。

ステップS4では、エンジンコントロールユニット２２に対し、目標アイドル回転数Ne^*が下記の式(20)となるようなアイドルアップ指令を出力し、リターンへ移行する。
Ne^*＝｛（Nemax−Neo）／（α2−α1）｝（I−α1）＋Neo …(20)

ステップS5では、エンジンコントロールユニット２２に対し、目標アイドル回転数Ne^*がNemaxとなるようなアイドルアップ指令を出力し、リターンへ移行する。

ステップS6では、エンジンコントロールユニット２２に対し、目標アイドル回転数Ne^*がNeoとなるようなアイドルアップ指令を出力し、リターンへ移行する。

すなわち、ステップS4〜ステップS6のいずれかの処理を経てエンジンコントロールユニット２２へアイドルアップ指令が出力されることで、エンジンコントロールユニット２２では、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iに応じた目標アイドル回転数制御が実施される（ゲイン補償手段に相当）。

図１８は、据え切り時における参考例１のアイドル回転数上昇制御作用を示すタイムチャートである。

時点t0から時点t1まで期間は、図１７のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS6へと進む流れとなる。すなわち、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iがα1以下であるため、目標アイドル回転数Ne^*はNeoとされる。

時点t1からt2までの期間は、図１７のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4へと進む流れとなる。すなわち、電流値偏差Iがα1を超えるため、目標アイドル回転数Ne^*は、Neoから電流値偏差Iに比例して徐々に上昇していく。
このとき、PS油圧は、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iに比例して大きくなる。

よって、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iがα1を超えて、PS油圧のアップが必要と判断される場合には、エンジンの目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるため、PS油圧低下を検知する前に精度良くアイドル回転数を上昇させ、PS油圧低下を防止できる。また、電流値偏差Iに比例して目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるため、過剰なエンジン回転数の上昇が抑えられ、燃費悪化を防止できる。

時点t2からt3までの期間は、図１７のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS5へと進む流れとなる。すなわち、電流値偏差Iがα2を超えるため、目標アイドル回転数Ne^*はNemaxとなる。このとき、PS油圧は、最大PS油圧となる。

よって、目標アイドル回転数Ne^*の上限値を、最大PS油圧が得られる最小のエンジン回転数Nemaxとしたため、PS油圧低下を防止しつつ、エンジンの吹け上がりを防ぐことができる。

時点t3からt4までの期間は、図１７のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4へと進む流れとなる。すなわち、電流値偏差Iがα2以下となるため、目標アイドル回転数Ne^*は、Nemaxから電流値偏差Iに比例して徐々に低下する。

時点t4以降は、図１７のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS6へと進む流れとなる。すなわち、電流値偏差Iがα1以下となるため、目標アイドル回転数Ne^*はNeoとなる。

次に、効果を説明する。
参考例１の車両用操舵制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(5) 前輪７，７の転舵角に対するステアリングホイール１の操舵角の比であるステアリングギア比を、走行状態に応じて変化させる前輪転舵アクチュエータ３と、ステアリングホイール１に操舵補助力を付加する油圧PS機構２０と、を備えた車両用操舵制御装置において、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが油圧PS機構２０の負荷が大きく油圧アップが必要と判断される値を超えたとき、エンジンの目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるゲイン補償手段を設けたため、油圧PS機構２０の油圧低下を検出する前に、精度良くアイドル回転数Neをアップさせることで、ステアリングギア比可変制御に伴うPSアシストトルクのゲイン不足を防止できる。

(6) ゲイン補償手段は、前輪転舵アクチュエータ３に供給される電流値偏差Iに応じて、目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるため、過剰なエンジン回転数の上昇が抑えられ、燃費悪化を防止できる。

(7) ゲイン補償手段は、油圧PS機構２０の油圧が最大となるエンジン回転数Nemaxを上限値として目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるため、PS油圧低下を防止しつつ、エンジンの吹け上がりを防ぐことができる。
（参考例２）

参考例２は、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値α1を超えたとき、エンジンの目標アイドル回転数Ne^*をNemaxとする例である。なお、参考例２の構成は参考例１と同一であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［アイドル回転数上昇制御処理］
図１９は、参考例２の前輪転舵コントローラ１１で実行されるアイドル回転数上昇制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図１７に示した参考例１と同一処理を行うステップには、同一符号を付して説明を省略する。

ステップS11では、ステップS2で検出した前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iがα1よりも大きいかどうかを判定する。YESの場合にはステップS12へ移行し、NOの場合にはステップS13へ移行する。

ステップS12では、エンジンコントロールユニット２２に対し、目標アイドル回転数Ne^*がNemaxとなるようなアイドルアップ指令を出力し、リターンへ移行する。

ステップS13では、エンジンコントロールユニット２２に対し、目標アイドル回転数Ne^*がNeoとなるようなアイドルアップ指令を出力し、リターンへ移行する。

よって、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iがα1を超えて、PS油圧のアップが必要と判断される場合には、エンジンの目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるため、PS油圧低下を検知する前に精度良くアイドル回転数を上昇させ、PS油圧低下を防止できる。

また、目標アイドル回転数Ne^*の上限値を、最大PS油圧が得られる最小のエンジン回転数Nemaxとしたため、PS油圧低下を防止しつつ、エンジンの吹け上がりを防ぐことができる。

従って、参考例２の車両用操舵制御装置にあっては、参考例１の効果(5)，(7)と同一の効果が得られる。
（参考例３）

参考例３は、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値α1を超えたとき、エンジンの目標アイドル回転数Ne^*を電流値偏差Iに比例して上昇させる例である。なお、参考例３の構成は参考例１と同一であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［アイドル回転数上昇制御処理］
図２０は、参考例３の前輪転舵コントローラ１１で実行されるアイドル回転数上昇制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図１７に示した参考例１と同一処理を行うステップには、同一符号を付して説明を省略する。

ステップS14では、ステップS2で検出した前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iがα1よりも大きいかどうかを判定する。YESの場合にはステップS15へ移行し、NOの場合にはステップS16へ移行する。

ステップS15では、エンジンコントロールユニット２２に対し、目標アイドル回転数Ne^*が上述の式(20)となるようなアイドルアップ指令を出力し、リターンへ移行する。

ステップS16では、エンジンコントロールユニット２２に対し、目標アイドル回転数Ne^*がNeoとなるようなアイドルアップ指令を出力し、リターンへ移行する。

よって、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iがα1を超えて、PS油圧のアップが必要と判断される場合には、エンジンの目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるため、PS油圧低下を検知する前に精度良くアイドル回転数を上昇させ、PS油圧低下を防止できる。また、電流値偏差Iに比例して目標アイドル回転数Ne^*を上昇させるため、過剰なエンジン回転数の上昇が抑えられ、燃費悪化を防止できる。

従って、参考例３の車両用操舵制御装置にあっては、参考例１の効果(5)，(6)と同一の効果が得られる。
（参考例４）

まず、構成を説明する。
図２１は、参考例４の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。なお、図１２に示した参考例１と同一の構成部分には、同一符号を付して説明を省略する。

ブレーキアクチュエータ３０は、前輪７，７と後輪３２，３２にそれぞれ設けられたブレーキ装置３１に供給するブレーキ油圧を、それぞれ独立して制御する。

VDC（ビークルダイナミクスコントロール）コントロールユニット３３は、運転者の操舵量やブレーキ操作量から目標ヨーレートおよび目標横滑り量を演算し、車速センサ１０や横Gセンサ３４などの情報から演算した車両のヨーレートおよび横滑り量と比較する。
そして、両者の差に応じてブレーキアクチュエータ３０を駆動し、各輪の制動力を独立に制御する。

前輪転舵コントローラ１１は、車両の旋回時、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、図２２の片輪目標液圧指令マップに基づいて、旋回内側前輪のブレーキ液圧を増大させるヨーレート補正指令を、VDCコントロールユニット３３へ出力する。図２２の片輪目標液圧指令マップは、電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、車輪をロックさせない範囲で、旋回内側前輪のブレーキ装置３１に対するブレーキ液圧指令を大きくするように設定されている。

VDCコントロールユニット３３は、ヨーレート補正指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ３０に対し、旋回内側前輪のブレーキ装置３１へのブレーキ液圧を増大させる指令を出力する。

次に、作用を説明する。
［ブレーキ片効き制御処理］
図２３は、参考例４の前輪転舵コントローラ１１で実行されるブレーキ片効き制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定周期毎に繰り返される。

ステップS20では、操舵角センサ８からの操舵角と車速センサ１０からの車体速から目標ヨーレートと目標横速度を算出し、目標ヨーレートと目標横速度に基づく目標前輪転舵角が得られるように前輪転舵アクチュエータ３を駆動するステアリングギア比制御を実行し、ステップS2へ移行する。

ステップS21では、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iを検出し、ステップS22へ移行する。

ステップS22では、ステップS21で検出した前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが、β以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS23へ移行し、NOの場合にはステップS24へ移行する。

ステップS23では、図２２のマップに基づく片輪目標液圧指令値を算出するとともに、VDCコントロールユニット３３へ出力し、リターンへ移行する。

ステップS24では、片輪目標液圧指令値をゼロとしてVDCコントロールユニット３３へ出力し、リターンへ移行する。

すなわちステップS23の処理を経てVDCコントロールユニット３３へ片輪目標液圧指令値が出力されることで、VDCコントロールユニット３３では、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iに応じたブレーキ片効き制御が実施される（制動力制御手段に相当）。

そして、参考例４では、図２４のタイムチャートに示すように、時点t1で前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、図２２のマップに応じて旋回内側前輪のブレーキ装置３１に対するブレーキ液圧指令値を増大させるため、転舵トルクの発生により前輪の転舵力が補助され、電流値偏差Iの増加が抑制される。

次に、効果を説明する。
参考例４の車両用操舵制御装置にあっては、以下の効果が得られる。

(8) 目標ヨーレートに応じて各走行輪の制動力を独立に制御するVDCコントローラ３３を設け、このVDCコントローラ３３は、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、電流値偏差Iに応じて旋回内側前輪の制動力を旋回外側前輪の制動力よりも大きくするため、電流値偏差Iの増加が抑制され、転舵の引っ掛かりを防止できる。
（参考例５）

参考例５は、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、旋回内側への発生ヨーレートが大きくなるように目標ヨーレートを補正する例である。なお、参考例５の構成は、図２１に示した参考例４の構成と同一であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［目標ヨーレート補正制御処理］
図２５は、参考例５の前輪転舵コントローラ１１で実行される目標ヨーレート補正制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図２３に示した参考例４と同一処理を行うステップには、同一符号を付して説明を省略する。

ステップS25では、ステップS21で検出した前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが、β以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS23へ移行し、NOの場合にはステップS24へ移行する。

ステップS26では、図２６の補正ヨーレート算出マップに基づいて補正ヨーレートを算出し、ヨーレート補正指令をVDCコントロールユニット３３へ出力し、リターンへ移行する。図２６の補正ヨーレート算出マップは、電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、電流値偏差Iに比例して補正ヨーレートが大きくなるように設定されている。

ステップS27では、補正ヨーレートをゼロとしてVDCコントロールユニット３３へ出力し、リターンへ移行する。

すなわち、ステップS26の処理を経てVDCコントロールユニット３３へヨーレート補正指令が出力されることで、VDCコントロールユニット３３では、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iに応じた目標ヨーレートの補正が実施される（目標ヨーレート補正手段に相当）。

そして、参考例５では、図２７のタイムチャートに示すように、時点t1で前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、電流値偏差Iに比例して目標ヨーレートを大きくするため、転舵トルクの発生により前輪７，７の転舵力が補助され、電流値偏差Iの増加を抑制しつつ、所望の車両挙動が得られる。

次に、効果を説明する。
参考例５の車両用操舵制御装置にあっては、以下の効果が得られる。

(9) 前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値を超えたとき、旋回内側への発生ヨーレートが大きくなるように目標ヨーレートを補正する目標ヨーレート補正手段を設けたため、電流値偏差Iの増加が抑制され、転舵の引っ掛かりを防止できる。
（参考例６）

まず、構成を説明する。
図２８は、参考例６の車両用操舵制御装置を示す全体システム図であり、車両用操舵制御装置は、ステアリングホイール（ステアリング操作手段）１と、コラムシャフト２と、前輪転舵アクチュエータ（ステアリングギア比可変手段）３と、ステアリングギア５と、ステアリングラック６と、前輪７，７と、操舵角センサ８と、車速センサ１０と、油圧パワーステアリング（油圧PS）機構２０と、後輪転舵機構４０と、後輪転舵アクチュエータ４１と、前後輪転舵コントローラ４２と、を備えている。

後輪転舵機構４０は、図示しない車両後部に、左右方向摺動可能なラック軸４０ａを備え、このラック軸４０ａの両端は、左右のタイロッドを介して後輪３２，３２へ連結されている。後輪転舵アクチュエータ４１は、例えばモータ等の発生トルクによりラック軸４０ａを左右方向へ摺動させることにより、後輪３２，３２を転舵させる。この後輪転舵アクチュエータ４１に供給される電流は、前後輪転舵コントローラ４２により制御されている。

操舵角センサ８は、例えばパルスエンコーダ等を用いて、ステアリングホイール１の操舵角を検出する。検出された操舵角は、前後輪転舵コントローラ４２へ出力される。車速センサ１０は、例えば車輪速センサ等を用いて、車体速を検出する。検出された車体速は、前後輪転舵コントローラ４２へ出力される。

前後輪転舵コントローラ４２は、操舵角と車体速に基づいて、目標ヨーレートと目標横速度を算出する。そして、算出した目標ヨーレートと目標横速度に基づいて目標前輪転舵角と目標後輪転舵角を算出し、実転舵角が目標値と一致するように前輪転舵アクチュエータ３と後輪転舵アクチュエータ４１の駆動電流をそれぞれ制御する。

ここで、目標後輪転舵角は、低車速域では、旋回性能を向上させるために目標前輪転舵角と逆相に設定されている。一方、高車速域では、車両の安定性を確保するために、目標後輪転舵角と同相に設定されている。

また、前後輪転舵コントローラ４２は、前輪転舵アクチュエータ３の実電流値をモニタリングし、指令舵角とPS油圧から求められるアシストトルクとから、前輪転舵アクチュエータ３の電流値を推定し、この推定値と実電流値の偏差を求める。そして、その電流値偏差に応じて目標ヨーレートを補正する。そして、補正後の目標ヨーレートに基づいて、目標前輪転舵角および目標後輪転舵角を算出する。

次に、作用を説明する。
［目標ヨーレート補正制御処理］
図２９は、参考例６の前後輪転舵コントローラ４２で実行される目標ヨーレート補正制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップS31では、操舵角センサ８からの操舵角と車速センサ１０からの車体速から目標ヨーレートと目標横速度を算出し、目標ヨーレートと目標横速度に基づく目標前輪舵角と目標後輪舵角が得られるように前輪転舵アクチュエータ３と後輪転舵アクチュエータ４１を駆動するステアリングギア比制御を実行し、ステップS32へ移行する。

ステップS32では、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iを検出し、ステップS33へ移行する。

ステップS33では、ステップS32で検出した前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが、β以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS34へ移行し、NOの場合にはステップS35へ移行する。

ステップS34では、図２６のマップにより目標ヨーレート補正値を算出し、目標ヨーレートを補正する。そして、補正した目標ヨーレートに基づいて、目標前輪舵角と目標後輪舵角を算出し、前輪転舵アクチュエータ３と後輪転舵アクチュエータ４１を駆動する。

ステップS35では、目標ヨーレート補正値をゼロとし、目標ヨーレートの補正を実行しない。

すなわち、ステップS34の処理を経て目標ヨーレートを増加させることにより、前後輪転舵コントローラ４２では、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iに応じて後輪３２，３２を前輪７，７に対し逆相側に転舵させる制御が実施される（後輪転舵角制御手段に相当）。

よって、参考例６では、図３０のタイムチャートに示すように、時点t1で前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、電流値偏差Iに比例して目標ヨーレートを大きくするため、後輪３２，３２が前輪７，７に対し逆相側により大きく転舵される。従って、前輪転舵の引っ掛かりのため狙い通りに出ないヨーレートを補正することができる。

次に、効果を説明する。
参考例６の車両用操舵制御装置にあっては、以下の効果が得られる。

(10) 後輪３２，３２を転舵させる後輪転舵機構４０と、前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差Iが所定値βを超えたとき、後輪３２，３２の転舵角を前輪７，７と逆相に転舵させる後輪転舵角制御手段と、を設けたため、前輪転舵の引っ掛かりのためねらい通りに出ないヨーレートを補正できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１及び２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例１及び２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、位相進み要素の伝達関数P(s)を、実施例１では車体速（車速）に応じて、実施例２ではステアリングギア比に応じてそれぞれ変化させたが、車体速とステアリングギア比に応じて変化させてもよい。

実施例１の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。 前輪転舵コントローラの制御ブロック図である。 目標値生成部の制御ブロック図である。 目標出力値生成部の制御ブロック図である。 電動ＰＳコントローラの制御ブロック図である。 実施例１の位相補償部の構成を示すブロック図である。 ステアリングギア比制御を実施しない場合の操舵力特性を示す図である。 従来のステアリングギア比制御を実施した場合の操舵力特性を示す図である。 ステアリングギア比制御を実施するシステムで発生する操舵トルクを示す説明図である。 実施例１の操舵力特性を示す図である。 実施例２の位相補償部の構成を示すブロック図である。 参考例１の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。 車速に応じたステアリングギア比設定マップである。 低速走行時におけるステアリング操舵角とタイヤ転舵角（前輪７，７の転舵角）との関係を示す図である。 エンジン回転数とPS油圧の関係を示す図である。 前輪転舵アクチュエータ３の電流値偏差に対するエンジン回転数設定マップである。 参考例１の前輪転舵コントローラ１１で実行されるアイドル回転数上昇制御処理の流れを示すフローチャートである。 据え切り時における参考例１のアイドル回転数上昇制御作用を示すタイムチャートである。 参考例２の前輪転舵コントローラ１１で実行されるアイドル回転数上昇制御処理の流れを示すフローチャートである。 参考例３の前輪転舵コントローラ１１で実行されるアイドル回転数上昇制御処理の流れを示すフローチャートである。 参考例４の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。 電流値に対する片輪目標液圧指令マップである。 参考例４の前輪転舵コントローラ１１で実行されるブレーキ片効き制御処理の流れを示すフローチャートである。 据え切り時における参考例４のブレーキ片効き作用を示すタイムチャートである。 参考例５の前輪転舵コントローラ１１で実行される目標ヨーレート補正制御処理の流れを示すフローチャートである。 電流値偏差に対する補正ヨーレート算出マップである。 据え切り時における参考例５の目標ヨーレート補正作用を示すタイムチャートである。 参考例６の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。 参考例６の前後輪転舵コントローラ４２で実行される目標ヨーレート補正制御処理の流れを示すフローチャートである。 据え切り時における参考例６の目標ヨーレート補正作用を示すタイムチャートである。

１ ステアリングホイール
２ コラムシャフト
３ 前輪転舵アクチュエータ
４ アクチュエータ
５ ステアリングギア
６ ステアリングラック
７ 前輪
８ 操舵角センサ
９ トルクセンサ
１０ 車速センサ
１１ 前輪転舵コントローラ
１２ コントローラ
１３ 目標値生成部
１３ａ 車両モデル演算部
１３ｂ 目標値演算部
１４ 目標出力値生成部
１４ａ 目標前輪演算部
１５ アシストトルク演算部
１６ 車速感応ゲイン演算部
１７ 車速補正処理部
１８ 位相補償部
１８ａ 車速対応位相進み特性マップ
１９ 位相補償部
１９ａ ギア比対応位相進み特性マップ

Claims (3)

1. 操向輪の転舵角に対するステアリング操作手段の操舵角の比であるステアリングギア比を、走行状態に応じて変化させるステアリングギア比可変手段と、
   前記ステアリング操作手段に入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を付加する操舵補助力発生手段と、
   を備えた車両用操舵制御装置において、
   車両パラメータに基づいて操舵補助力を位相進み補償する位相補償手段を設けたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記位相補償手段の補償特性を、車速に応じて変化させる車速対応補償特性変更手段と、
   を設けたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
3. 請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記位相補償手段の補償特性を、ステアリングギア比に応じて変化させるギア比対応補償特性変更手段を設けたことを特徴とする車両用操舵制御装置。