JP5332982B2

JP5332982B2 - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP5332982B2
Application number: JP2009161926A
Authority: JP
Inventors: 一弘五十嵐; 直人菅原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-07-08
Also published as: JP2011016429A

Description

本発明は、車両を制御する車両用制御装置に関する。

例えば従来、特許文献１に記載のように、ステアリングハンドル（ステアリングホイール）と操舵輪との間の伝達系に、ステアリングハンドルと操舵輪との間の操舵量の伝達比（舵角比）を適宜変化させる伝達比可変手段（舵角可変手段）を備え、該伝達比可変手段に設けられたモータ（アクチュエータ）を駆動することによって伝達比を制御する操舵装置が知られている。この特許文献１に記載の操舵装置においては、伝達比可変手段のモータの温度が予防温度（X℃）以上となると伝達比可変手段を伝達比が１となるように変化させ、伝達比が１となると伝達比可変手段をロックしている。また、伝達比が１となる前にモータの温度が予防温度（X℃）よりも高い限界点（Y℃）以上となると、直ちに伝達比可変手段をロックしている。そして、モータ過熱のおそれのない状態（モータの温度が予防温度よりも低い、所定の温度Z℃以下）となると伝達比可変手段のロックを解除している。

特開２００１−２７０４５３号公報

上記従来技術においては、伝達比が１となる前にモータの温度が限界点以上となると、直ちに伝達比可変手段をロックするため、ステアリングホイールの中立位置と直進操舵位置とがずれてしまい、運転者に違和感を与えるおそれがあった。

上記課題を解決するため、本発明においては、前輪転舵アクチュエータに作用する負荷を演算し、前輪転舵アクチュエータに作用する負荷が設定値以上になったときには、車両の横加速度を低下させるようにし、前輪転舵アクチュエータに作用する負荷が設定値以上になった後に、舵角比が前輪に接続するラックに噛合するピニオンの回転角と転舵角との比である固定舵角比となったときに舵角比をロックするようにした。

よって、アクチュエータは舵角比が1となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングホイールの中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

実施例１の車両の車両用操舵装置の全体システム図である。実施例１の舵角比可変コントローラの制御ブロック図である。実施例１の制駆動力補正量演算部の制御ブロック図である。実施例１の制駆動力補正量演算処理の流れを示すフローチャートである。実施例１のタイムチャートである。実施例２の制駆動力補正量演算部の制御ブロック図である。実施例２の制駆動力補正量演算処理の流れを示すフローチャートである。実施例２のタイムチャートである。

［実施例１］
〔全体構成〕
図１は、実施例１の車両３０に搭載した車両用制御装置１の全体システム図である。車両用制御装置１は、前輪４と後輪１８のうち前輪４が操向輪となっており、ステアリングホイール２の操舵角に対する前輪４の転舵角の比である舵角比を可変にすることができる舵角比可変システムを備えている。

この車両用制御装置１は前輪側の機構として、ステアリングホイール２と、前輪４に接続されたラック９含む前輪転舵機構５と、ラック９に設けられたラックギヤにギヤ結合したピニオンギヤ８と、該ピニオンギヤ８に接続されたピニオンシャフト７と、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト６と、ピニオンシャフト７とステアリングシャフト６との間に設けられた舵角比可変機構１９（舵角比可変手段）と、該舵角比可変機構を駆動して舵角比を可変する前輪転舵アクチュエータ１０（アクチュエータ）とを有している。

前輪転舵アクチュエータ１０は、例えば、モータと減速器等により構成され、舵角比可変コントローラ１１（舵角比制御手段）からの駆動電流によって駆動する。舵角比可変機構１９（舵角可変手段）は、前輪転舵アクチュエータ１０の駆動によってステアリングホイール２の操舵によるステアリングシャフト６の回転角である操舵角を入力し、入力した操舵角に対して前輪補助転舵角を加減した回転角をピニオンシャフト７に出力することによって、ステアリングホイール２の操舵角に対するピニオンシャフト７の回転角の比を可変にするものである。なお、ピニオンシャフト７の回転角と前輪４の転舵角との関係は、ピニオンギヤ８とラックギヤとのギヤ比（即ち、いわゆるラック＆ピニオン機構のギヤ比）で一意に決定される為、ピニオンシャフト７の回転角を以下では転舵角と言い、ステアリングシャフト６の回転角（操舵角）に対するピニオンシャフト７の回転角（転舵角）の比を舵角比と言う。

車両用制御装置１の制御系として、ステアリングホイール２の操舵角θhを検出する操舵角センサ３（操舵角検出手段）と、車速Vxを検出する車速センサ１２と、車両３０に作用する横加速度Vy'を検出する横加速度センサ１３と、前輪転舵アクチュエータ１０を制御するとともに例えばスロットルアクチュエータのように車両の駆動力を可変するアクチュエータとしての内燃機関アクチュエータ１６および、ブレーキ液圧を制御するブレーキアクチュエータ１７の補正量を演算する舵角比可変コントローラ１１と、内燃機関アクチュエータ１６を制御する内燃機関コントローラ１４と、ブレーキアクチュエータ１７を制御するブレーキコントローラ１５とを有している。なお、横加速度センサ１３が検出する横加速度Vy'が大きくなるほど前輪転舵アクチュエータ１０の負荷は大きくなる。

〔制御ブロック〕
図２は車両用制御装置１の舵角比可変コントローラ１１の制御ブロック図である。
舵角比可変コントローラ１１は、前輪転舵アクチュエータ回転角目標値演算部２０と、舵角サーボ制御部２１と、アクチュエータ温度検出部２２と、制駆動力補正量演算部２３（横加速度補正手段）とを有している。
（前輪転舵アクチュエータ回転角目標値演算部）
前輪転舵アクチュエータ回転角目標値演算部２０では、以下に示す車両モデルを用いて車両パラメータを演算する。一般に、２輪モデルを仮定すると、車両３０のヨーレートψ'と横速度Vyは、下記の式(1)で表せる。

ここで、

である。また、

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、

となる。

ヨーレート伝達関数は、式(3)より下記の式(5)で表される。

ここで、

以上から、車両パラメータ

が求められる。
上記の車両パラメータを用いて、操舵角θh、車速Vxから目標ヨーレートψ'*、目標ヨー加速度ψ''*を求める。

目標ヨーレートψ'*、目標ヨー加速度ψ''*は、下記の式(7)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。
目標ヨーレートψ'*から目標前輪転舵角θ*を演算する。

このモデルから下記の式(10)を得る。

（舵角サーボ制御部）
次に舵角サーボ制御部２１において、前輪転舵アクチュエータ１０を駆動する駆動電流I_θを演算する。
前輪４の実転舵角θと、前輪転舵アクチュエータ回転角目標値演算部２０で求めた目標前輪転舵角θ*との偏差eは、次の式(11)で求められる。

駆動電流I_θは、上記式(11)で求めた偏差e、比例ゲインP、微分ゲインDおよび積分ゲインIから次の式(12)で求められる。

なお、比例ゲインP、微分ゲインDおよび積分ゲインIは、チューニングパラメータである。

（アクチュエータ温度検出部）
アクチュエータ温度検出部２２は、前輪転舵アクチュエータ１０の温度と、舵角サーボ制御部２１から駆動電流I_θを入力してアクチュエータ温度Tactを求める。アクチュエータ温度検出部２２では、前輪転舵アクチュエータ１０の温度をそのままアクチュエータ温度Tactとしても良いし、駆動電流I_θからアクチュエータ温度Tactを推定しても良いし、アクチュエータ温度Tactを駆動電流I_θを用いて補正するようにしても良い。

（制駆動力補正量演算部）
制駆動力補正量演算部２３では、操舵角θh、横加速度Vy'、アクチュエータ回転角θactおよびアクチュエータ温度Tactを入力して、内燃機関コントローラ１４に出力する駆動力補正値Δa、およびブレーキコントローラ１５に出力する制動力補正値Δbを演算して求める。

図３は制駆動力補正量演算部２３の制御ブロック図である。制駆動力補正量演算部２３は、加算部２３ａ、横加速度補正ゲイン算出部２３ｂ、乗算部２３ｅ、横加速度制限部２３ｆ、加減算部２３ｇおよび乗算部２３ｈを有している。また横加速度補正ゲイン算出部２３ｂは、加速度補正ゲイン算出部２３ｃおよび減速度補正ゲイン算出部２３ｄを有している。

加算部２３ａは、操舵角θhとアクチュエータ回転角θactとの和をピニオン角θpとして出力する。
加速度補正ゲイン算出部２３ｃは、ピニオン角θpに応じた加速度補正ゲインKa1を算出する。加速度補正ゲイン算出部２３ｃはピニオン角θpに対する加速度補正ゲインKa1のマップを有している。このマップは、ピニオン角θpがゼロのときには加速度補正ゲインKa1もゼロであって、ピニオン角θpが大きくなるにしたがって加速度補正ゲインKa1も大きくなり、所定のピニオン角θp以上では加速度補正ゲインKa1は一定値を示す。

減速度補正ゲイン算出部２３ｄは、ピニオン角θpに応じた減速度補正ゲインKb1を算出する。減速度補正ゲイン算出部２３ｄは、ピニオン角θpに対する減速度補正ゲインKb1のマップを有している。このマップは、ピニオン角θpがゼロのときには減速度補正ゲインKb1もゼロであって、ピニオン角θpが大きくなるにしたがって減速度補正ゲインKb1も大きくなり、所定のピニオン角θp以上では減速度補正ゲインKb1は一定値を示す。

横加速度制限部２３ｆは横加速度Vy'を入力し、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_limより小さいときにはそのまま横加速度Vy'を出力し、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_lim以上であるときには横加速度制限値Vy'_limを出力する。横加速度制限値Vy'_limは、前輪アクチュエータ１０に作用する負荷が大きくなる（そのままの状態では、前輪アクチュエータ１０の温度が上昇して過熱状態となる）と判断できる程度の値であり、実験等により予め設定された値である。
加減算部２３ｇでは、横加速度Vy'と、横加速度制限部２３ｆから出力された値との差である偏差e_Vy'を求める。偏差e_Vy'は次の式(13)で表される。

乗算部２３ｅでは、次の式(14)より駆動力補正量Δaを求め、内燃機関コントローラ１４に出力する。内燃機関コントローラ１４は、この駆動力補正量Δaにより、運転者のアクセル操作によって発生している駆動力を小さく補正する。すなわち内燃機関コントローラ１４には、運転者によって操作されるアクセル（不図示）の操作量（アクセル開度）が入力され、内燃機関コントローラ１４は、入力された運転者のアクセル操作に応じたアクセル開度に基づいて算出した駆動力から駆動力補正量Δaだけ駆動力を低減した値に基づいて内燃機関アクチュエータ１６を制御して、車両の駆動力を制御する。

乗算部２３ｈでは、次の式(15)より制動力補正量Δbを求め、ブレーキコントローラ１５に出力する。ブレーキコントローラ１５は、この制動力補正量Δbにより、運転者のブレーキ操作によって発生している制動力を大きく補正する。すなわちブレーキコントローラ１５は、運転者のブレーキ操作によって発生しているブレーキ液圧に対して、制動力補正量Δbに相当する液圧分ブレーキ液圧を増大させるように、ブレーキアクチュエータ１７を制御する。

〔制駆動力補正処理〕
図４は、制駆動力補正量演算部２３において行われる処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１では、ロックフラグが作動中であるか否かを判定し、ロックフラグが作動中であればステップＳ２に移行し、ロックフラグが作動中でなければステップＳ５へ移行する。このロックフラグは作動中には、舵角比可変機構１９をロックして舵角比を固定していることを示す。

ステップＳ２では、アクチュエータ温度TactがT3℃以上であるか否かを判定し、T3℃以上であるときにはステップＳ３へ移行し、T3℃未満であるときにはステップＳ４へ移行する。なお、温度T3℃、および後述する温度T1℃，T2℃の関係は、T3<T1<T2となっている。

なお、温度T3℃はアクチュエータ温度Tactがそれ未満の温度であればアクチュエータ温度Tactが充分低く、前輪転舵アクチュエータ１０を通常作動しても問題無い温度であり、温度T2℃はアクチュエータ温度Tactがそれ以上の温度となった場合には前輪転舵アクチュエータ１０が過熱しており、前輪転舵アクチュエータ１０の停止が必要な温度（限界温度）であり、温度T1℃はアクチュエータ温度Tactが高く、前輪転舵アクチュエータ１０が過熱する（温度T2℃以上となる）可能性の有る温度である。これらは実験等や前輪転舵アクチュエータ１０の性能に基づいて予め定められた温度である。
ステップＳ３では、舵角比可変機構１９のロックを継続し、ロックフラグを保持して処理を終了する。
ステップＳ４では、舵角比可変機構１９のロックを解除し、ロックフラグを閉じる。

ステップＳ５では、アクチュエータ温度TactがT1℃以上であるか否かを判定し、T1℃以上であるときにはステップＳ６へ移行し、T1℃未満であるときにはステップＳ１３へ移行する。
ステップＳ６では、アクチュエータ温度TactがT2℃以下であるか否かを判定し、T2℃以下であるときにはステップＳ７へ移行し、T2℃より大きいときにはステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ７では、操舵角θhと転舵角θ（ピニオン角θp）との比（舵角比）が1となったか否かを判定し、舵角比が1となったときにはステップＳ９へ移行し、舵角比が1となっていないときにはステップＳ８へ移行する。
ステップＳ８では、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_lim（制限値）以上であるか否かを判定し、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_lim以上であるときにはステップＳ１０へ移行し、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_lim未満であるときにはステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ９では、舵角比可変機構１９のロックを作動し、ロックフラグを立てて処置を終了する。
ステップＳ１０では、制駆動力の補正量Δa，Δbを計算して処置を終了する。
ステップＳ１１では、制駆動力の補正量Δa，Δbをゼロとして処置を終了する。
ステップＳ１２では、舵角比可変機構１９のロックを作動し、ロックフラグを立てて処置を終了する。
ステップＳ１３では、制駆動力の補正量Δa，Δbをゼロとして処置を終了する。

〔制駆動力補正処理動作〕
ロックフラグが作動中には、ステップＳ１→ステップＳ２と移行する。ステップＳ２において、アクチュエータ温度TactがT3℃以上であるときには、前輪転舵アクチュエータ１０が十分に冷却されていないと判断し、ステップＳ３に移行して舵角比可変機構１９のロックを継続する。ステップＳ２において、アクチュエータ温度TactがT3℃未満であるときには、前輪転舵アクチュエータ１０が十分に冷却されたと判断し、ステップＳ３に移行して舵角比可変機構１９のロックを解除する。

ロックフラグが作動中でないときであって、アクチュエータ温度TactがT1℃未満であるときには、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップｓ１３へと移行する。アクチュエータ温度TactがT1℃未満であるときには、前輪転舵アクチュエータ１０は通常範囲の温度であると判断して、制駆動力の補正量Δa，Δbをゼロとする。

ロックフラグが作動中でないときであって、アクチュエータ温度TactがT２℃より大きいときには、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ１２へと移行する。アクチュエータ温度TactがT2℃より大きいときには、前輪転舵アクチュエータ１０は限界領域に入ったと判断し、ステップＳ１２へ移行して舵角比可変機構１９のロックを作動する。

ロックフラグが作動中でないときであって、アクチュエータ温度TactがT1℃以上T２℃以下のときには、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと移行する。アクチュエータ温度TactがT1℃以上T２℃以下のときには、前輪転舵アクチュエータ１０は限界領域に入りつつあると判断し、ステップＳ７に移行して舵角比可変機構１９のロックを舵角比が1の時点で作動できるか否かを判定する。

ステップＳ７において、舵角比が1となったときには、ステップＳ９において舵角比可変機構１９のロックを作動する。
ステップＳ７において、舵角比が1となっていないときには、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_lim以上であるときには、そのままの状態ではアクチュエータ温度Tactが上昇してT２℃を超えると判断してステップＳ１０に移行し、制駆動力の補正量Δa，Δbを計算する。制駆動力の補正量Δa，Δbを用いて制駆動力を補正することにより横加速度を小さくし、前輪転舵アクチュエータ１０への負荷を小さくして温度上昇を抑制する。一方、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_lim（制限値）未満であるときには、ステップＳ１１に移行し、制駆動力の補正量Δa，Δbをゼロとする。このときは横加速度Vy'が小さく前輪転舵アクチュエータ１０への負荷が小さいため、温度上昇は押さえられており、運転者の操作にあった制駆動力を出力するようにしている。

〔作用〕
前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超えると、前輪転舵アクチュエータ１０は駆動できないため直ちに舵角比可変機構１９のロックを作動させる必要がある。舵角比可変機構１９のロックを作動させたときに舵角比が1でなければ、ステアリングホイール２の中立位置と直進操舵位置とがずれてしまい運転者に違和感を与えてしまう。

そこで実施例１では、前輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷（横加速度）が設定値以上になったときには、横加速度を低下させるようにした。
図５は実施例１の制駆動力補正処理を行った場合（一点鎖線）と制駆動力補正処理を行わなかった場合（実線）のタイムチャートである。図５に示すように、アクチュエータ温度TactがT1℃を超えたときに、横加速度Vy'が横加速度制限値Vy'_lim以上である。このとき図５の一点鎖線に示すように、駆動力や制動力を補正して車速Vxを低下させる。車速Vxが低下することによって横加速度Vy'が小さくなり、前輪転舵アクチュエータ１０の電流は小さくなる。したがって、アクチュエータ温度Tactの上昇が抑制されて、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングハンドルの中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

また実施例１では、車両の横加速度Vy'が高いほど負荷が高いと演算するようにした。すなわち横加速度Vy'が高いほど前輪４に入力する軸力が大きく、前輪転舵アクチュエータ１０はこの軸力に対抗して出力を出すため負荷が大きくなる。よって、横加速度センサ１３を用いて前輪転舵アクチュエータ１０に入力する負荷を精度良く求めることができる。

また実施例１では、駆動力を小さく補正することにより横加速度Vy'を低下させるようにした。すなわち駆動力を小さくすることにより車速Vxを小さくすることができ、横加速度Vy'を低下させることができる。
また実施例１では、制動力を大きく補正することにより横加速度Vy'を低下させるようにした。すなわち制動力を大きくすることによって車速Vxを小さくすることができ、横加速度Vy'を低下させることができる。

また実施例１では、横加速度Vy'が設定値以上であるときには、横加速度Vy'と横加速度制限値Vy'_limとの差が大きいほど駆動力を小さく補正することにより横加速度を低下させるようにした。すなわち、負荷が大きいほどアクチュエータ温度Tactの上昇は早く、横加速度Vy'をより低下させることでアクチュエータ温度Tactの温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングハンドルの中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

また実施例１では、横加速度Vy'が設定値以上であるときには、横加速度Vy'と横加速度制限値Vy'_limとの差が大きいほど制動力を大きく補正することにより横加速度を低下させるようにした。すなわち、負荷が大きいほどアクチュエータ温度Tactの上昇は早く、横加速度をより低下させることでアクチュエータ温度Tactの温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングハンドルの中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

〔効果〕
次に実施例１の車両用操舵装置１の効果について、以下に列記する。
（１）ステアリングホイール２の操舵角θhと該ステアリングホイール２の操舵に伴って転舵する前輪４の転舵角θとの比である舵角比を可変する舵角比可変機構１９と、該舵角比可変機構１９を駆動する前輪転舵アクチュエータ１０と、前輪転舵アクチュエータ１０を制御して、舵角比を制御する舵角比可変コントローラ１１と、前輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷が所定の負荷以上であることを検出し、前輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷が所定の負荷以上であることを検出されたときには、横加速度を低下させる制駆動力補正量演算部２３とを設けた。
そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングホイール２の中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

（２）制駆動力補正量演算部２３は、車両の横加速度が予め定められた横加速度制限値以上となった場合に負荷が所定の負荷以上であることを検出するようにした。
よって、横加速度センサ１３を用いて前輪転舵アクチュエータ１０に入力する負荷を精度良く求めることができる。

（３）制駆動力補正量演算部２３は、駆動力を小さく補正することにより横加速度を低下させるようにした。
よって、駆動力を小さくすることにより車速を小さくすることができ、横加速度を低下させることができる。

（４）制駆動力補正量演算部２３は、制動力を大きく補正することにより横加速度を低下させるようにした。
よって、制動力を大きくすることによって車速を小さくすることができ、横加速度を低下させることができる。

（５）制駆動力補正量演算部２３は、横加速度が制限値以上であるときには、横加速度と制限値との差が大きいほど駆動力を小さく補正することにより横加速度を低下させるようにした。
負荷が大きいほどアクチュエータ温度Tactの上昇は早く、横加速度をより低下させることでアクチュエータ温度Tactの温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングハンドルの中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

（６）制駆動力補正量演算部２３は、横加速度が制限値以上であるときには、横加速度と制限値との差が大きいほど制動力を大きく補正することにより横加速度を低下させるようにした。
負荷が大きいほどアクチュエータ温度Tactの上昇は早く、横加速度をより低下させることでアクチュエータ温度Tactの温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングハンドルの中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

［実施例２］
実施例２では、ピニオン角θp（前輪４の転舵角）と、車速Vxまたは前後加速度V'とによって前輪転舵アクチュエータ１０の負荷を求めるようにした。

〔制御ブロック図〕
図２は車両用操舵装置１の舵角比可変コントローラ１１の制御ブロック図である。
舵角比可変コントローラ１１は、前輪転舵アクチュエータ回転角目標値演算部２０と、舵角サーボ制御部２１と、アクチュエータ温度検出部２２と、制駆動力補正量演算部２３とを有している。

（制駆動力補正量演算部）
制駆動力補正量演算部２３では、操舵角θh、車速Vx、アクチュエータ回転角θactを入力して、内燃機関コントローラ１４に出力する駆動力補正値Δa、およびブレーキコントローラ１５に出力する制動力補正値Δbを演算して求める。

図６は制駆動力補正量演算部２３の制御ブロック図である。制駆動力補正量演算部２３は、加算部２３ｉ、加速度制限値算出部２３ｊ、加速度制限部２３ｋ、加減算部２３ｍ、加速度補正ゲイン出力部２３ｎ、乗算部２３ｏ、微分演算部２３ｐ、車速制限値算出部２３ｑ、車速制限部２３ｒ、加減算部２３ｓ、車速補正ゲイン出力部２３ｔ、乗算部２３ｕ、加算部２３ｖ、車速補正ゲイン出力部２３ｗおよび乗算部２３ｘを有している。

加算部２３ｉは、操舵角θhとアクチュエータ回転角θactとの和をピニオン角θpとして出力する。
加速度制限値算出部２３ｊは、ピニオン角θpから加速度制限値Vx'_limを算出する。加速度制限値算出部２３ｊはピニオン角θpに対する加速度制限値Vx'_limのマップを有している。このマップは、ピニオン角θpが大きくなるにしたがって加速度制限値Vx'_limが小さくなるように設定している。なお、加速度制限値Vx'_limとは、ピニオン角に対して車両の加速度がそれ以上の値である場合には前輪転舵アクチュエータ１０の負荷の増大速度が早く、前輪転舵アクチュエータ１０の温度（アクチュエータ温度Tact）が限界温度を超える可能性が有ると判断できる加速度であって、上記マップは実験等によって予め求めたマップが用いられる。

微分演算部２３ｐは、車速Vxを微分して前後加速度Vx'を演算している。
加速度制限部２３ｋは前後加速度Vx'を入力し、前後加速度Vx'が加速度制限値Vx'_limより小さいときにはそのまま前後加速度Vx'を出力し、前後加速度Vx'が加速度制限値Vx'_lim以上であるときに加速度制限値Vx'_limを出力する。
加減算部２３ｍでは、前後加速度Vx'と、加速度制限部２３ｋから出力された値との差である偏差e_Vx'を求める。偏差e_Vx'は次の式(16)で表される。

加速度補正ゲイン出力部２３ｎは、任意の加速度補正ゲインK_Vx'を出力する。加速度補正ゲインK_Vx'は、車両３０の特性により適宜設定される値である。
乗算部２３ｏでは、次の式(17)より駆動力補正量Δa1を求める。

車速制限値算出部２３ｑは、ピニオン角θpから車速制限値Vx_limを算出する。車速制限値算出部２３ｑはピニオン角θpに対する車速制限値Vx_limのマップを有している。このマップは、ピニオン角θpが大きくなるにしたがって車速制限値Vx_limが小さくなるように設定している。
なお、車速制限値Vx_limとは、ピニオン角に対して車両の速度がそれ以上の値である場合には前輪転舵アクチュエータ１０の負荷が大きく、前輪転舵アクチュエータ１０の温度（アクチュエータ温度Tact）が限界温度を超える可能性が有ると判断できる速度であって、上記マップは実験等によって予め求めたマップが用いられる。
車速制限部２３ｒは車速Vxを入力し、車速Vxが車速制限値Vx_limより小さいときにはそのまま車速Vxを出力し、車速Vxが車速制限値Vx_lim以上であるときに車速制限値Vx_limを出力する。
加減算部２３ｓでは、車速Vxと車速制限部２３ｒから出力された値との差である偏差e_Vxを求める。偏差e_Vxは次の式(18)で表される。

車速補正ゲイン出力部２３tは、任意の車速補正ゲインK_Vx1を出力する。車速補正ゲインK_Vx1は、車両３０の特性により適宜設定して良い。
乗算部２３ｕでは、次の式(19)より駆動力補正量Δa2を求める。

加算部２３ｖでは、次の式(20)より駆動力補正量Δaを求め、この駆動力補正量Δaを内燃機関コントローラ１４に出力する。内燃機関コントローラ１４は実施例1と同様に、この駆動力補正量Δaにより、運転者のアクセル操作によって発生している駆動力を小さく補正する。

車速補正ゲイン出力部２３ｗは、任意の車速補正ゲインK_Vx2を出力する。車速補正ゲインK_Vx2は、車両３０の特性により適宜設定して良い。
乗算部２３xでは、次の式(21)より駆動力補正量Δbを求め、この駆動力補正量Δbをブレーキコントローラ１５に出力する。ブレーキコントローラ１５は実施例1と同様に、この制動力補正量Δbにより、運転者のブレーキ操作によって発生している制動力を大きく補正する。

〔制駆動力補正処理〕
図７は、制駆動力補正量演算部２３において行われる処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ２０では、車速制限値Vx_limと加速度制限値Vx'_limを算出してステップＳ２１へ移行する。

ステップＳ２１では、車速Vxが車速制限値Vx_lim以上、または前後加速度Vx'が加速度制限値Vx'_lim以上であるか否かを判断し、車速Vxまたは前後加速度Vx'が制限値以上であると判定したときにはステップＳ２２へ移行し、制限値未満であると判定したときにはステップＳ２３へ移行する。
ステップＳ２２では、制駆動力補正値Δa,Δbを計算して処理を終了する。
ステップＳ２３では、制駆動力補正値Δa,Δbをゼロとして処理を終了する。

〔制駆動力補正処理動作〕
車速Vxが車速制限値Vx_lim以上、または前後加速度Vx'が加速度制限値Vx'_lim以上であるときには、ステップＳ２０→ステップＳ２１→ステップＳ２２へと移行する。ステップＳ２２では制駆動力補正値Δa,Δbを計算して、駆動力を小さくまたは制動力を大きくする補正を行う。

車速Vxが車速制限値Vx_lim未満、かつ前後加速度Vx'が加速度制限値Vx'_lim未満であるときには、ステップＳ２０→ステップＳ２１→ステップＳ２３へと移行する。ステップＳ２２では制駆動力補正値Δa,Δbをゼロとし、駆動力および制動力の補正を行わないようにする。

〔作用〕
ラックエンド近くまでステアリングホイール２を操舵した状態で加速を行う、所謂アクセルターンのような操作では、横加速度Vy'の立ち上がりが急峻となる。また可変舵角制御では車速Vxが小さいときには舵角比を大きくし、車速Vxが大きいときには舵角比を小さくしている。すなわち車速Vxが小さいときには、前輪転舵アクチュエータ１０の回転角（作動量）を大きくして、操舵角θhに対して前輪４の転舵角を大きくしている。そのためアクセルターンを行うときには、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷が急増し、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え易くなる。

このような場合、横加速度センサ１３が検出した横加速度Vy'から前輪転舵アクチュエータ１０の負荷の大小を判断してから横加速度Vy'を低下させる制御を行っていては、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷の低下制御が間に合わないおそれがある。

そこで実施例２では、前輪４の転舵角θ（ピニオン角θp）が大きいほど加速度制限値Vx'_limが小さくなるように設定して、前後加速度Vx'が加速度制限値Vx'_lim以上であるときには、横加速度Vy'を低下させるようにした。すなわち、ピニオン角θpと前後加速度Vx'とによって負荷の増加をフィードフォワード的に演算することができ、横加速度Vy'を低下させる制御を早めに行うことができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷の急増を防止し、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。

また実施例２では、前輪４の転舵角θ（ピニオン角θp）が大きいほど車速制限値Vx_limが小さくなるように設定して、車速Vxが車速制限値Vx_lim以上であるときには、横加速度Vy'を低下させるようにした。すなわち、ピニオン角θpと車速Vxとによって負荷をフィードフォワード的に演算することができ、横加速度Vy'を低下させる制御を早めに行うことができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷の急増を防止し、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。

図８はラックエンド近くまでステアリングホイール２を操舵した状態で加速を行ったときに、実施例２の制駆動力補正処理を行った場合（一点鎖線）と制駆動力補正処理を行わなかった場合（実線）のタイムチャートである。図８の一点鎖線に示すように、駆動力や制動力を補正して車速Vxを低下させる。車速Vxが低下することによって横加速度Vy'が小さくなり、前輪転舵アクチュエータ１０の電流は小さくなる。したがって、アクチュエータ温度Tactの上昇が抑制されて、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングハンドルの中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

また実施例２では、前後加速度Vx'が加速度制限値Vx'_lim以上であるときには、前後加速度Vx'と加速度制限値Vx'_limとの差が大きいほど駆動力を小さく補正することにより横加速度Vy'を低下させるようにした。すなわち、負荷が大きいほどアクチュエータ温度Tactの上昇は早く、横加速度Vy'をより低下させることでアクチュエータ温度Tactの温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングホイール２の中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

また実施例２では、車速Vxが車速制限値Vx_lim以上であるときには、車速Vxと車速制限値Vx_limとの差が大きいほど制動力を小さく補正することにより横加速度Vy'を低下させるようにした。すなわち、負荷が大きいほどアクチュエータ温度Tactの上昇は早く、横加速度Vy'をより低下させることでアクチュエータ温度Tactの温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングホイール２の中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

〔効果〕
次に実施例２の車両用操舵装置１の効果について、以下に列記する。
（７）制駆動力補正量演算部２３は、車両の前後加速度が予め定められた制限値以上となった場合に負荷が所定の負荷以上であることを検出するようにした。
そのため、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷が急増を防止し、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。

（８）加速度制限値Vx'_limを算出して設定する加速度制限値算出部２３ｊを備え、
加速度制限値算出部２３ｊは、前輪４の転舵角（ピニオン角）が大きいほど加速度制限値Vx'_limを小さく算出するようにした。
そのため、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷が急増を防止し、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。

（９）制駆動力補正量演算部２３は、車速が予め定められた所定の車速制限値以上である場合に負荷が所定の負荷以上であることを検出するようにした。
そのため、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷が急増を防止し、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。

（１０）車速制限値Vx_limを算出して設定する車速制限値算出部２３ｑを備え、
車速制限値算出部２３ｑは、前輪４の転舵角（ピニオン角）が大きいほど車速制限値Vx_limを小さく算出するようにした。
そのため、前輪転舵アクチュエータ１０の負荷が急増を防止し、前輪転舵アクチュエータ１０の温度が限界温度を超え難くすることができる。

（１１）制駆動力補正量演算部２３は、前後加速度が制限値以上であるときには、前後加速度と制限値との差が大きいほど駆動力を小さく補正することにより横加速度を低下させるようにした。
よって、負荷が大きいほどアクチュエータ温度の上昇は早く、横加速度をより低下させることでアクチュエータ温度の温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングホイール２の中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

（１２）制駆動力補正量演算部２３は、車速が制限値以上であるときには、車速と制限値との差が大きいほど制動力を大きく補正することにより横加速度を低下させるようにした。
よって、負荷が大きいほどアクチュエータ温度の上昇は早く、横加速度をより低下させることでアクチュエータ温度の温度が限界温度を超え難くすることができる。そのため、前輪転舵アクチュエータ１０は舵角比が１となるまでの待機する時間を稼ぐことができ、ステアリングホイール２の中立位置と直進操舵の位置とがずれることを抑制することができる。

［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および実施例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および実施例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。

実施例１および実施例２の車両用操舵装置１は、前輪４のみの舵角を可変にするものであるが、前輪４および後輪１８の舵角を可変にする4輪アクティブステアシステムであっても良い。
実施例１および実施例２の車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト６とピニオンシャフト７とが常時連結しているものであるが、ステアリングシャフト６とピニオンシャフト７の間にクラッチを設け、通常はステアリングシャフト６とピニオンシャフト７との力の伝達を切り離している所謂ステアバイワイヤシステムであっても良い。

１車両用操舵装置
２ステアリングホイール
４前輪
１０前輪転舵アクチュエータ（アクチュエータ）
１１舵角比可変コントローラ（舵角比制御手段）
１２車速センサ
１３横加速度センサ
１９舵角比可変機構（舵角可変手段）
２３制駆動力補正量演算部（横加速度補正手段）
３０車両

Claims

ステアリングホイールの操舵角と該ステアリングホイールの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
該舵角比可変手段を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御して、前記舵角比を制御する舵角比制御手段と、
前記アクチュエータに作用する負荷が所定の負荷以上であることを検出する負荷検出手段と、
前記負荷検出手段によって、アクチュエータに作用する負荷が第１所定負荷以上であることを検出されたときには、車両の横加速度を低下させるように車両を制御する横加速度補正手段と、
を備え、
前記舵角比可変手段は、前記負荷検出手段によって前記負荷が前記第１所定負荷以上であることが検出された後に、前記舵角比が前記前輪に接続するラックに噛合するピニオンの回転角と前記転舵角との比である固定舵角比となったときに前記舵角比をロックすることを特徴とする車両用制御装置。
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記舵角比可変手段は、前記負荷検出手段によって前記負荷が前記第１所定負荷より大きい第２所定負荷より大きいことを検出されたときには、前記舵角比が前記固定舵角比となることを待たずに前記舵角比をロックし、
前記負荷検出手段によって前記負荷が前記第１所定負荷以上であって前記第２所定負荷未満であることが検出されたときであって、前記舵角比が前記固定舵角比となるまでは、前記舵角比の制限を行わないことを特徴とする車両用制御装置。
請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、
前記負荷検出手段は、車両の横加速度が予め定められた横加速度制限値以上となった場合に前記負荷が所定の負荷以上であることを検出することを特徴とする車両用制御装置。
請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、
前記負荷検出手段は、車両の前後加速度が予め定められた前後加速度制限値以上である場合に前記負荷が所定の負荷以上であることを検出することを特徴とする車両用制御装置。
請求項４に記載の車両用制御装置において、
前記前後加速度制限値を算出して設定する前後加速度制限値算出手段を備え、
前記前後加速度制限値算出手段は、前輪の転舵角が大きいほど前記前後加速度制限値を小さく算出することを特徴とする車両用制御装置。
請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、
前記負荷検出手段は、車速が予め定められた所定の車速制限値以上である場合に前記負荷が所定の負荷以上であることを検出する車両用制御装置。
請求項６に記載の車両用制御装置において、
前記車速制限値を算出して設定する車速制限値算出手段を備え、
前記車速制限値算出手段は、前輪の転舵角が大きいほど前記車速制限値を小さく算出することを特徴とする車両用制御装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
前記横加速度補正手段は、駆動力を小さく補正することにより前記横加速度を低下させることを特徴とする車両用制御装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
前記横加速度補正手段は、制動力を大きく補正することにより前記横加速度を低下させることを特徴とする車両用制御装置。
請求項３に記載の車両用制御装置において、
前記横加速度補正手段は、車両の横加速度が横加速度制限値以上であるときには、前記横加速度と前記横加速度制限値との差が大きいほど駆動力を小さく補正することにより前記横加速度を低下させることを特徴とする車両用制御装置。
請求項３に記載の車両用制御装置において、
前記横加速度補正手段は、車両の横加速度が前記横加速度制限値以上であるときには、前記横加速度と前記横加速度制限値との差が大きいほど制動力を大きく補正することにより前記横加速度を低下させることを特徴とする車両用制御装置。
請求項４に記載の車両用制御装置において、
前記横加速度補正手段は、前記前後加速度が前記前後加速度制限値以上であるときには、前記前後加速度と前記前後加速度制限値との差が大きいほど駆動力を小さく補正することにより前記横加速度を低下させることを特徴とする車両用制御装置。
請求項６に記載の車両用制御装置において、
前記横加速度補正手段は、前記車速が前記車速制限値以上であるときには、前記車速と前記車速制限値との差が大きいほど制動力を大きく補正することにより前記横加速度を低下させることを特徴とする車両用制御装置。