JPH01127456A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の操舵装置に関するもので、更に詳しく
は、タイヤや路面などの環境や状態の変化に応じた最適
制御を行うことにより車両の操縦性や安定性を向上させ
た車両の操舵装置に関するものである。

〔従来の技術およびその問題点〕

一般に車両の運動性能及び操舵安定性は運転者のハンド
ル操作すなわち操舵人力に対する車両のヨーレート（車
両の上方からみてその重心回りに生ずる回転角速度）ま
たは横加速度（車両の重心に車両進行方向とは直角方向
、すなわち車両並進方向の加速度）の関係が重要な要素
となっている。

そして車両は、横風などの外乱に影響されることなく、
操舵人力に対応した素早い運動や直進走行時にその進路
が運転者の意志のままに直進するような安定性を確保さ
れるのが理想である。

ところで、車両に上記のような運動性や安定性を持たせ
るために特開昭６０−１６１２６６号のように、フィー
ドフォワード型制御とフィードバック型制御を組み合わ
せた装置が考案されており、この装置では第２図に示す
ようにハンドル角からヨーレートまたは横加速度の係数
倍を減じた値に、前記域じた値の微分値を加えた値で制
御する方法や、第３図に示すようなハンドル角と該ハン
ドル角の微分値に係数をかけた値の和をフィードフォワ
ード信号として後輪の補助操舵に用い、車両の挙動をネ
ガティ・プフィードバック信号として前輪の補助操舵に
用いるように制御する方法を用いることにより、フィー
ドバック制御とフィードフォワード制御を兼ね備えた制
御を行い、それによってフィードフォワード型制御の欠
点とフィードバック型制御の欠点をそれぞれ打ち消すよ
うに制御するとしている。

しかしながら、上記補助操舵装置においては、例えば運
転者が障害物回避のような急操舵を実施した場合は、上
記微分値の影響による制御量で補助操舵量が急激に増加
するので車両が急激に方向を転換し始め、これによって
運転者に精神的負担を増加して極度に達し、ひいてはハ
ンドルの切り過ぎによる安定性の欠如からの突発事故を
誘発しかねない。また、高速道路などの比較的大きな半
径で旋回するときには、上記微分値はほとんど車両の運
動に影響を与えず、その結果ζして、フィードフォワー
ド信号が小さくなり、車両全体として考えるとアンダー
ステアを増加することとなり、その結果車両の運動性は
悪化する。更に、横風や轍、段差などの影響により車両
に外力が加わる場合、運転者はこれらの不意の外乱に対
して慌てて当て舵等をするため、この急激な当て舵の影
響による前記微分値の増加で実舵角は切り増し過ぎて予
想以上の運動を引き起こす可能性がある。

前記不具合は、従来装置の補助操舵装置ではハンドル角
の値とハンドル角の微分値に係数を掛けた値の２つを用
いてフィードフォワード制御を行ったため、通常の操舵
装置と比較して微分値の影響が大きく出過ぎてしまい、
思うような制御を行うことが出来ないことに起因する。

また微分値にかかる係数を小さくすると車両全体のゲイ
ンが低下し、制御系全体としてみるとフィードバック制
御とあまり変わらないものとなってしまう。すなわち、
最適な制御は上記補助操舵装置では達成されないことに
なる。

また、第３図のような補助操舵装置では前後輪それぞれ
独立に異なった制御を行うため、前輪の動きと後輪の動
きをそれぞれ制御しなおかつ装置も複雑化してくるため
、それらに伴う重量増加などの影響で本来目標とした制
御効果が得られない場合が多い。

本出願人は、かかる従来技術の問題点に鑑み、先に、こ
れら問題を解決した車両の操舵制御装置を開発した（特
願昭６２−２３２６１号）。この車両の操舵制御装置は
、第４図に示す如（、車両の操舵量を制御する操舵制御
装置において、ハンドルの操舵角を検出する操舵センサ
■と、車両の挙動量を検出する挙動センサ■と、前記操
舵センサＩより出力された操舵角信号をそのまま出力す
る操舵角信号回路■、と、前記操舵角信号を係数倍する
第１係数器ｍｔｔを有する操舵角信号演算回路１１１１
３と、前記操舵角信号から操舵角速度信号を演算する微
分回路ｍ　１ｍと該微分回路ｍ　１４から出力された操
舵角速度信号を係数倍する第２係数器■、とからなる操
舵角速度信号演算回路１［１１６と、前記操舵角信号回
路■、と前記操舵角信号演算回路ｎｌ＋＋と前記操舵角
速度信号演算回路ｍ　１６とから得られる信号を加算す
る加算器Ｉ［１１７とからなり、該加算信号をフィード
フォワード制御信号として発生させるフィードフォワー
ド信号演算手段■１と、前記挙動センサ■より出力され
た挙動量信号を係数倍する第３係数器■２Ｉを有する挙
動量信号演算回路Ｌｘからなり、該挙動量信号演算回路
■２□から得られる信号をフィードバック制御信号とし
て発生させるフィードバック信号演算手段■２と、前記
フィードフォワード信号演算手段■１と前記フィードバ
ック信号演算手段■２から出力された信号を加減算して
操舵制御信号とする加減算器Ｉ［［ｓ＋を有する制御信
号演算手段■、と、車両状態検出センサ■および／また
は外部環境状態検出センサ■から得られた車両状態量信
号および／または外部環境状態量信号に基づいて第１係
数器■１２、第２係数器ｍ　Ｉ５、第３係数器ＩＩ［ｚ
＋の係数を変更するゲイン変更手段■４と、からなる制
御手段■と、前記制御手段■の出力である操舵制御信号
をパワー増幅する駆動手段■と、前記駆動手段■にて増
幅された出力に基づき前輪またば後輪の少なくとも何れ
か一方の転舵輪に最適な転舵角を与えるように制御する
アクチュエータ手段Ｖとを具備してなる。

これにより、前記６の影響をδの係数倍の値で上記悪影
響を相殺して前記従来技術の問題点を解決し、より安全
な走行を確保し優れた車両の操縦安定性を確保するとと
もに、更にゲイン変更手段■４により、車両の操縦性や
安定性を一層向上させることができた。

しかしながら、この車両の操舵制御装置では、例えば、
運転者が低μ路において高μ路と同様な急操舵を行った
場合、操舵制御系は車両の応答性を向上させるような操
舵命令を出しているにもかかわらず、ヨーレートの立ち
上がりが遅いなど車両の応答性が高μ路に比較して悪化
する。そのため、ドライバーはさらにハンドルを切り、
そのハンドル操作に対応して、操舵制御系は車両の応答
性を向上させる方向に操舵命令を出すことになる。

つまり、操舵制御系はドライバーのハンドルの切りすぎ
を助長することになり、従って、車両の安定性を損ねて
車両のふらつきやスピン等を生じ、事故を誘発する虞れ
が生じる。これは、低μ路においては、操舵制御系はド
ライバーの象、なハンドル操作をおさえるように働くべ
きであり、高μ路とは背反する要素を持つためである。

また、路面の凹凸により、前記フィードバックおよびフ
ィードフォワード制御を行うために用いる操舵角信号や
挙動量信号に急激な変化や大きなノイズが生じる可能性
があり、この信号が制御量として用いられた場合、ドラ
イバーの意図しない危険な操舵を行う虞れがある。さら
に、操舵センサや挙動センサが故障した場合にも、上記
路面形状による悪影響を生じた場合と同様な結果を生ず
る虞れがある。これらは、車両のおかれている状況、状
態にかかわらずセンサ出力値をそのまま係数倍したもの
を用いてフィードバック制御およびフィードフォワード
制御を行うためである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、横風や外乱などに対する車両の挙動修
正能力が高く、かつ操舵入力に対する車両の挙動変化の
応答性を高めるような操舵制御系にたいして、車両の置
かれている内外部の環境状態の変化に対応した最適な操
舵を可能とすることである。

上記従来技術の不具合は、路面とタイヤ間の摩擦（μ）
の変化に対する適応性が十分でないことにある。そこで
、本発明者らは、路面とタイヤ間のμの変化に応じてフ
ィードバック制御系および／またはフィードフォワード
制御系の係数器の係数（ゲイン）を変更すること、及び
車両の挙動量から推定したμに基づいて係数器の係数を
決定することにより、上記問題点を解決することに着眼
した。

すなわち、タイヤのスリップが生じない場合でも、例え
ばドライバーの操舵に対する車両の挙動量信号の大きさ
などを良路の場合と比較すること等によりμを推定し、
該推定μを用いて例えばヨ−レートフィードバックのゲ
インを調整することにより、少しのヨーレート等の挙動
変化に対してもそれを抑える方向に操舵制御系を働かす
ことが可能となる。さらに、路面の凹凸等を検出するこ
とにより大きなノイズが混入する可能性が高い悪路、あ
るいはセンサが故障した場合等においても、フィードバ
ック制御系および／またはフィードフォワード制御系の
係数器のゲインを小さくすることにより、前記問題の影
響を除去することが可能となる。

〔発明の説明〕

Ｘ里少盪底 本発明の車両の操舵制御装置は、第１図に示すように車
両の操舵量を制御する操舵制御装置において、ハンドル
の操舵角を検出する操舵センサ■と、車両の挙動量を検
出する挙動センサ■と、車速や積載荷重、車輪にかかる
荷重、車輪の回転数等の車両状態量を検出する車両状態
検出センサ■と、前記操舵センサｌより出力された操舵
角信号をそのまま出力する操舵角信号回路■、と、前記
操舵角信号を係数倍する第１係数器１［１ｔｚを有する
操舵角信号演算回路ｍ１３と、前記操舵角信号から操舵
角速度信号を演算する微分回路ｍ　１４と該微分回路１
１１１４から出力された操舵角速度信号を係数倍する第
２係数器ｍ　１％とからなる操舵角速度信号演算回路Ｌ
ａと、前記操舵角信号回路Ｌ＋と前記操舵角信号演算回
路Ｉｎ＋ｓと前記操舵角速度信号演算回路ｍ　Ｌｌｋと
から得られる信号を加算する加算器■１、とからなり、
該加算信号をフィードフォワード制御信号として発生さ
せるフィードフォワード信号演算手段■、と、前記挙動
センサ■より出力された挙動量信号を係数倍する第３係
数器■、を有する挙動量信号演算回路ｍａｔからなり、
該挙動量信号演算回路■、から得られる信号をフィード
バック制御信号として発生させるフィードバック信号演
算手段■２と、前記フィードフォワード信号演算手段■
１と前記フィードバック信号演算手段■２から出力され
た信号を加減算して操舵制御信号とする加減算器１１１
３１を有する制御信号演算手段■、と、前記制御信号演
算手段■３より出力された操舵制御信号と前記車両状態
検出センサ■より出力された車両状態量信号とから車両
の挙動量を推定する車両挙動量推定手段１［［４ｔと、
該車両挙動量推定手段ＩＩＩ　４１より出力された車両
挙動型推定信号と前記挙動センサ■より出力された挙動
量信号とから路面とタイヤ間の摩擦（μ）を推定するμ
推定手段ｍａｗと、前記μ推定手段より出力されたμ推
定信号に基づいて第１係数器ｍ＋□、第２係数器Ｌｓ、
第３係数器■２１の少なくとも１つの係数器の係数を変
更する係数器係数変更手段ｍａｓとからなり、係数器に
最適な係数を付与するゲイン変更手段■４と、からなる
制御手段■と、前記制御手段■の出力である操舵制御信
号をパワー増幅する駆動手段■と、前記駆動手段■にて
増幅された出力に基づき前輪または後輪の少なくとも何
れか一方の転舵輪に最適な転舵角を与えるように制御す
るアクチュエータ手段■とを具備してなる。

衾夙皇止亙 上記構成よりなる本発明の車両の操舵制御装置の作用は
、次の通りである。すなわち、操舵センサ■に於いて、
ハンドルにおける操舵角を検出して操舵角に相当する電
気信号などに変換する。また、挙動センサ■に於いて、
車両の挙動変化量を検出して前記変化量に相当する電気
信号などに変換する。また、車両状態検出センサ■に於
いて、車速や積載荷重、車輪にかかる荷重、車輪の回転
数等の車両状態量を検出して前記車両状態量に相当する
電気信号などに変換する。

次に、制御手段■に於いて、先ず、前記操舵センサＩ及
び挙動センサ■から出力された電気信号などを操舵角に
対する車両の挙動を最適にするため、操舵角をそのまま
出力する操舵角信号回路■■と、操舵角の実舵角に対す
る大きさ（係数Ｃｔ　）を補正するための第１係数器Ｉ
［ｔｚを有する操舵角信号演算回路ｍＨｚと、操舵角を
微分的に与えるための微分回路ｍ　１４と第２係数器１
．％とからなる操舵角速度信号演算回路ｍ　ｌ＆とから
なるフィードフォワード信号演算手段■１により、ハン
ドル操舵量δは前記フィードフォワード信号演算手段■
１により、δ十０１　・δ十Ｇ、　　・δという値のフ
ィ−ドフォワード信号に変換され、ハンドル操舵量以上
の舵角を与えることにより操舵に対する車両の応答性を
高める。

また、車両の挙動量を検出する挙動センサ■からの信号
にフィードバック量を決定する係数Ｇ３を乗算する第３
係数設定器１［［ｚ自を有する挙動量信号演算回路■２
では車両挙動量αをＧ、・αという値のフィードバック
信号に変換し、車両挙動量が突変したときこれを抑える
ように操舵することにより車両の安定性を向上させる。

そして、前記フィードフォワード信号とフィードバック
信号演算手段から発生される信号を前記制御信号演算手
段■、の加減算器■、ｌにおいて加減算して操舵制御信
号を発生させる。

次いで、前記操舵制御信号を駆動手段■に於いてアクチ
ュエータを駆動するためのアクチュエータ駆動信号に増
幅し、このアクチュエータ駆動信号をアクチュエータ手
段Ｖに於いて前輪又は後輪の少なくとも一方の転舵輪に
最適な転舵角を与えるようにアクチュエータを駆動する
。

ところで、ゲイン変更手段■４では、先ず、車両挙動量
推定手段ｍ４１により、前記制御信号演算手段■、より
出力された操舵制御信号と前記車両状態検出センサ■よ
り出力された車両状ＢＭ倍信号から車両の挙動量を推定
する。次に、μ推定手段■４．により、該車両挙動量推
定手段１１１４１より出力された車両挙動量推定信号と
前記挙動センサ■より出力された挙動量信号とから路面
とタイヤ間の摩擦（μ）を推定する。次いで、係数器係
数変更手段ｍａｘにより、前記μ推定手段より出力され
たμ推定信号に基づいて第１係数器■１□、第２係数器
■０、第３係数器■２１の少なくとも１つの係数器の係
数を変更することにより、係数器に現在のタイヤ及び／
又は路面の状況に応じた最適な係数を付与する。

発明の効果 従来の技術では、フィードフォワード信号はハンドル角
の微分値に係数Ｇ２をかけた値を加えただけなので、例
えば急操舵を実施した場合にはハンドル角δとハンドル
角の微分値６が出力され、これにより車両が大きく旋回
し始め、ドライバーにとっては思いがけない運動を発生
することとなり、ドライバーは煩雑なハンドル操作を余
儀なくされる。また、例えば、μが低い路面上で高μと
同様な操舵をした場合や上記操舵制御信号の係数（Ｇ）
を切り換えなかったなどの場合には、操舵のしすぎによ
る車両のふらつきやスピン等が起こり、大変危険である
。

これに対して、本発明では前記６の影響をδの係数倍の
値で上記悪影響を相殺するともに、前記μ推定値に基づ
いて係数（Ｇ＋　、Ｇｚ　、Ｇ３　）を現在のタイヤ及
び／又は路面の状況に応じた最適なものへと自動的に変
更するので、上述のような従来技術の問題点を生じさせ
ないと共に、ドライバーがμ変化に気付かない場合に対
してもより安全な走行を確保でき、優れた車両の操縦安
定性を実現することが可能となる。

〔実施態様の説明〕

第一実施態様 本発明の、第一実施態様は、第５図のブロック図に示さ
れるものであり、車両挙動量推定手段ｍ　４１が、前記
制御信号演算手段■３より出力された操舵制御信号と前
記車両状態検出センサ■より出力された車両状態量信号
生から車両の挙動量を推定してなり、μ推定手段■４□
が、該車両挙動量推定手段ｍａｔより出力された車両挙
動量推定信号と前記挙動センサ■より出力された挙動量
信号のピーク値を比較する比較手段■４□１と、該比較
手段■４ｇ＋　より出力された結果よりμを推定するμ
判定手段■４□２とを具備してなる。

ここで、前記ピーク値の比較は、例えば、前記車両挙動
量推定信号と挙動量信号の各々のピーク値の大きさ又は
／及び両者のピークが生じるまでの位相差を比較するこ
とにより行う。

このような構成上の特徴を有する第一実施態様の作用お
よび効果について説明する。

先ず、車両挙動量推定手段ＩＩＩ　４１では、前記制御
信号演算手段■３より出力された操舵制御信号と前記車
両状態センサ■より出力された車両状Ｂ量信号と前記制
御信号演算回路ｍ　３１より出力された操舵制御信号と
から良路走行時の車両挙動を数学モデル化した車両モデ
ルに基づいて車両の挙動量を推定する。

また、μ推定手段ｍａｔでは、先ず比較手段■４□１に
おいて、前記車両挙動量推定手段ｍ４１より出力された
車両挙動量推定信号、すなわち、現在の操舵角と車両状
態量と操舵制御量を示す信号に対して良路走行時におい
て生じる例えばヨーレート及び／又は横加速度を推定し
、そのピーク値を求め、次に、前記挙動センサ■より出
力されたヨーレートや横加速度等の挙動量信号のピーク
値を求めて両者を比較する。この比較は、例えば、両者
のピーク値の大きさ又は／及び両者のピークが生じるま
での位相差を比較することにより行う。次いで、μ判定
手段■４２２において、該比較手段■４□より出力され
た結果よりμを推定する。

上記のようにすることにより、従来では停発進時におけ
るタイヤのスリップ率からμの推定を行っていたのに対
して、本発明では車両の挙動量からμを推定することに
より、定常走行時にタイヤのコーナリングフォースを決
定するμを推定することが可能になった。

従って、車両の走行中の環境の変化に基づく路面変化状
況を車両の挙動量より推定し該推定値を用いて係数器の
係数を設定することにより、状況適応性に勝れた操舵制
御系を構成でき、安全で優れた操縦安定性を付与し得る
という効果を奏することができる。

」二ｊロ１１檄 本発明の第二実施態様は、第６図のブロック図に示され
るものであり、ゲイン変更手段■４が、前記制御信号演
算手段■、より出力された操舵制御信号と前記車両状態
検出センサ■より出力された車両状態量信号とから車両
の挙動量を推定する車両挙動量推定手段ｍ　４１と、該
車両挙動量推定手段ｍ　ａｌより出力された車両挙動量
推定信号と前記挙動センサ■より出力された挙動量信号
とからタイヤと路面間のμを涌定するμ推定手段ｍａｔ
と、前記車両状態検出センサ■より出力された車両状態
量信号とから車輪のスリップ率を算出するスリップ率算
出手段■。と、前記μ推定手段ｍａｔより出力されたμ
推定信号および前記スリップ率算出手段ｍ　４４より出
力されたスリップ率信号に基づいて第１係数器■１□、
第２係数器ＩＩＩ　Ｉｓ、第３係数器Ｉ［［ｚ＋の少な
（とも１つの係数器の係数を変更する係数器係数変更手
段とからなる。

このような構成上の特徴を有する第二実施態様の作用お
よび効果について説明する。

ゲイン変更手段■４では、先ず、車両挙動量推定手段ｍ
　４１において、前記制御信号演算手段■３より出力さ
れた操舵制御信号と前記車両状態検出センサ■より出力
された車両状態量信号とから車両の挙動量を推定する。

次に、μ推定手段ｍ４ｇにより、該車両挙動量推定手段
Ｉ［１４１より出力された車両挙動量推定信号と前記挙
動センサ■より出力された挙動量信号とからタイヤと路
面間のμを推定する。次いで、スリップ率算出手段ｍ　
ａａにより、前記車両状態検出センサ■より出力された
車両状態量信号である車速と車輪の回転数に基づき車輪
のスリップ率を算出する。更に、係数器係数変更手段ｍ
ａｘにより、前記μ推定手段ｍａｔより出力されたμ推
定信号および前記スリップ率算出手段■４４より出力さ
れたスリップ率信号に基づいて第１係数器■Ｉｔ、第２
係数器ｍ　Ｉｓ、第３係数器■。の少なくとも１つの係
数器の係数を変更する。

上記のようにすることにより、スリップ率をゲイン変更
の判断量としたので、例えば、低μ路における発進停止
、或いは急な加減速時における車両のふらつきやスピン
を防止するなど安定性を向上させるゲインに変更する必
要が生じた場合に、該変更を車両挙動量に変化が生ずる
よりも前に行うことが可能となる。

従って、車両走行時の外部環境の変化に伴う路面状態の
変化に対応した操舵制御に加え、ドライバーのアクセル
操作に伴う加減速時をはじめとする駆動力変化時の車輪
の変化状況に応じた操舵制御を付与することが可能とな
り、車両の安全性を高め、操舵安定性を格段に向上させ
ることができる。

裏＝」口１１檄 本発明の第三実施態様は、第７図のブロック図に示され
るものであり、ゲイン変更手段■４が、前記制御信号演
算手段■３より出力された操舵制御信号と前記車両状態
検出センサ■より出力された車両状態量信号とから車両
の挙動量を推定する車両挙動量推定手段ｍ　ａｔと、該
車両挙動量推定手段Ｉ［［４１より出力された車両挙動
型推定信号と前記挙動センサ■より出力された挙動型信
号とからμを推定するμ推定手段■４□と、前記車両状
態検出センサ■より出力された車両状態量信号から路面
の形状を推定する路面形状推定手段ｍａｓと、前記μ推
定手段■４□より出力されたμ推定信号および前記路面
形状推定手段■ａｓより出力された推定路面形状信号に
基づいて第１係数器ＩＩ１．□、第２係数１ｉ　ＩＩＩ
　ｒ　ｓ、第３係数器ｎＩｚ＋の少なくとも１つの係数
器の係数を変更する係数器係数変更手段ｍ　４３とから
なる。

このような構成上の特徴を有する第三実施態様の作用お
よび効果について説明する。

ゲイン変更手段■４では、先ず、車両挙動量推定手段Ｄ
Ｉ　ａｔにおいて、前記制御信号演算手段■。

より出力された操舵制御信号と前記車両状態検出センサ
■より出力された車両状態量信号とから車両の挙動量を
推定する。次に、μ推定手段ｍａｔにより、該車両挙動
量推定手段■４Ｉより出力された車両挙動型推定信号と
前記挙動センサ■より出力された挙動型信号とからμを
推定する。次いで、路面形状推定手段ｍａｓにより、前
記車両状態検出センサ■より出力された車速や各輪のサ
スペンション変位や速度等の車両状態量信号を基に各輪
の接地している路面の形状を推定する。更に、係数器係
数変更手段ｍａｓにより、前記μ推定手段■４□より出
力されたμ推定信号および前記路面形状推定手段ｍａｓ
より出力された推定路面形状信号に基づいて第１係数器
Ｌｔ、第２係数器Ｌｓ、第３係数器１１１！＋の少なく
とも１つの係数器の係数を変更する。

従来では、サスペンションを通じて車両に伝わる路面の
凹凸による振動が、挙動センサにも影響を与え、この振
動の影響を受けた挙動信号が操舵制御信号に用いられる
ために誤動作を生じる原因となっていた。

本第三実施態様では、上記のようにすることにより、推
定路面形状信号をゲイン変更手段の判断量としたので、
路面形状に対する操舵制御系の安全性および偉績性をさ
らに一層向上させることができる。

従って、車両走行時の外部環境変化、ドライバーアクセ
ル操作による車輪スリップ状態量に加え、走行路面状態
の変化に応じた最適な操舵制御を付与することが可能と
なり、車両の安全性を向上させるとともに、車両の操縦
安定性を著しく向上させるという特有の効果を奏するこ
とができる。

員旦叉施凰様 本発明の第四実施態様は、第８図のブロック図に示され
るものであり、ゲイン変更手段■４が、前記制御信号演
算手段■３より出力された操舵制御信号と前記車両状態
検出センサ■より出力された車両状態量信号とから車両
の挙動量を推定する車両挙動量推定手段ｍ　４１と、該
車両挙動量推定手段１［Ｉ４＋より出力された車両挙動
型推定信号と前記挙動センサ■より出力された挙動型信
号とからタイヤと路面間のμを推定するμ推定手段■４
□と、前記操舵センサ■と挙動センサ■および車両状態
検出センサ■の異常を検出するセンサ異常検出手段ｍ　
Ａｌｌと、前記μ推定手段Ｉ［Ｉ４ｇより出力されたμ
推定信号および前記センサ夾常検出手段Ｉ［１４ｈより
出力されたセンサ異常検出信号に基づいて第１係数器１
［［＋□、第２係数器１１［＋ｓ、第３係数器ｍ　２＋
の少なくとも１つの係数器の係数を変更する係数器係数
変更手段ｍ　ａｘとからなる。

このような構成上の特徴を有する第四実施態様の作用お
よび効果について説明する。

ゲイン変更手段■４では、先ず、車両挙動量推定手段ｍ
　４１において、前記制御信号演算手段■３より出力さ
れた操舵制御信号と前記車両状態検出センサ■より出力
された車両状態量信号とから車両の挙動量を推定する。

次に、μ推定手段■４□により、該車両挙動量推定手段
１［Ｉ４１より出力された車両挙動量推定信号と前記挙
動センサ■より出力された挙動量信号とからタイヤと路
面間のμを推定する。次いで、センサ異常検出手段ｍａ
ｂにより、前記操舵センサ１と挙動センサ■および車両
状態検出センサ■の出力値が、予め設定された設定値、
すなわち車両運動からみて予め設定された出力値の上下
限値を越えた場合や、各センサの出力値を互いに比較し
車両運動上止じないと考えられる場合において、前記セ
ンサの異常を検出する。更に、係数器係数変更手段ｍｓ
ｘにより、前記μ推定手段ｍｓ２より出力されたμ推定
信号および前記センサ異常検出手段ｍ　４６より出力さ
れたセンサ異常検出信号に基づいて第１係数器Ｌｔ、第
２係数器Ｉｎｔｓ、第３係数器ｍｔｔの少なくとも１つ
の係数器の係数を変更する。

上記のようにすることにより、センサ異常により生ずる
操舵制御系の誤動作を防止することができ、より一層の
安全性及び信頼性の向上を図ることができる。

従って、車両の走行時の外部環境変化やドライバーの操
作による状態変化等に適応した最適な操舵制御を付与す
る場合において、ドライバーの予期しないセンサ等の異
常・故障に対しても常に車両を安全に保つとともに、車
両の操縦安定性を向上させることができるという著しい
効果を奏することができる。

〔μ推定法の原理説明〕

次に、本発明の車両の操舵制御装置によるタイヤと路面
間のμ推定法について、その原理を一例を挙げて簡単に
説明する。

先ず、車両の運動を、左右方向の並進運動ｙ、ヨー運動
ψの二つの運動についての運動方程式により表現すると
以下のようである。

ｍ　−ｙ＝２　（Ｆ　ｆ　＋Ｆ　ｒ）　　　　　　　”
、（１）１２・ψ＝２　（ａｆ−Ｆｆ−ａｒ−Ｆｒ）・
・・（２）９−ｕｏ　・ψ＋ａｆ・ψ Ｆ　ｆ−一、・ｍｔｃ　　□ Ｏ −δｆ−ｕ、）　　　　　　　　　　・・・（３）Ｏ −Ｕ、）　　　　　　　　　　　　　・・・（４）但し
、上述の記号は以下の通りである。

ｍ　−車両の重量、 ｍｔ　】前輪にかかる車両重量、 ｍ、、：後輪にかかる車両重量、 μ　：摩擦、 ｕｆ　：前輪補助操舵量、 ｕｒ　：後輪補助操舵量、 Ｉ２　：車両のヨー慣性モーメント、 ａｒ８車両の前軸と重心間の距離、 ａｒ：車両の後軸と重心間の距離、 ｃｆ：車両の前輪のコーナリングパワー、ｃｒ：車両の
後輪のコーナリングパワー、Ｆｆ：車両の前輪のコーナ
リングフォース、Ｆｒ：車両の後輪のコーナリングフォ
ース、ｕｏ　：車速、 ψ；重車両ヨー角、φ；重車両ヨーレート、φ；重車両
ヨー角加速度、ｙ；車両の横変位、９：車両の横速度、
ｙ：車両の横加速度、δｆ：車両の前輪舵角。

（１）〜（４）式をまとめると、次式のようになる。

ｆ　（ｔ　）　”Ａ）ｃ（ｔ　）　＋Ｔｏｔ　（ａｆ（
ｔ）＋ｕｒ（ｔ））＋ｂ、ｕｒ（ｔ）　　・・−（５）
ここで、）ｔ　（ｔ）、Ａ、　ｂｔＳＴｏ、は、以下の
ようである。

また、上記（６）式の要素は、それぞれ以下のようであ
る。

（５）、（６）式より、Φ、９は次式のように表現でき
る。但し、Ｓはラプラス演算子である。

（９）式より、横加速度ｙは次式のようになる。

（８）、０■式の係数を、車両の諸元と車速ｕ６、およ
び車両状態検出サンサからの前後輪荷重量ｆ、ｍ、の値
を用いることにより算し、その係数とドライバー舵角δ
、及び前後輪操舵角ｕｒとｕｌに対して（８）、（Ｉｏ
）式を解くことにより、ヨーレート推定値φ１と横加速
度推定値ｙ、を推定する。ただし、ここでは、μは良路
相当の値（例えば０．８〜１．０）とする。

上述した手順により、ヨーレートの推定値ψ。

と横加速度の推定値ｙ１を用いて、タイヤと路面間の摩
擦μを推定する。その手法を、第９図を用いて説明する
。

すなわち、同じ操舵をした場合でも、μの高低により、
ヨーレート及び横加速度の応答特性が変化する０例えば
、μが低い場合は、μが高い場合に比較してヨーレート
及び横加速度の大きさが小さくなると共に、その立ち上
がりも遅くなる。この性質を用いてμの推定を行う。ま
ず、良路（相当）において生ずるヨーレートと横加速度
の各々の推定値φ、とｙ、と実際のヨーレートψと横加
速度ｙの各々のピーク値を求める。次に、そのピーク値
の大きさ及び／又はそのピーク値間の位相差を比較する
ことによりμの推定を行う。

上記の推定法において、前輪操舵系における（ｕｒ　＝
ｏ）実際のμの推定の一例を示すと以下のようである。

すなわち、 （ｉ）μ及び車速及び車両状Ｂ量及び操舵制御量の周波
数等に対するピーク値の大きさの比、及び／又は、ピー
ク値の位相差をマツプとして記憶し、それらのピーク値
に関する情報を比較した結果から、そのマツプを引くこ
とによりμを推定する。

（ｉｉ）ψ及びｙの定常値は、次式のように表される。

ａｔｔ”　　ａａａ　　　ａｉｍ’　　ａ　４ｔ　　　
ａ　４ｓＳＩ Ｓ　Ｚ　　−−Ｓコ μ ａｚｚ’　　ａａ４　　ａｚａ’　　８４ｚ　　　ａａ
３Ｓｚ　　　　　　　　　　ｓ３ μ 推定値の定常値も０１）、（１２）式と同様に次式のよ
うになる。

μ− ｙ、＝　□　　　　　　　　　　・・・　０ωＳ、−−
３３ μ― ここで、μ、は良路相当（例えば、０．８〜１．０）の
タイヤ路面間のμである。

このとき、ψとψ１６、）’とｙ、の比を０１）、（１
２１式、０滲、００式より求めることにより、μは０６
）式のまたは０７）式に推定できる。

μ＝（ψ／ψ、）・３３　／　Ｃ（ψ／ψゆ）・Ｓｔ　
　Ｓｔ＋（１／μ、）・Ｓ３）　　・・・００μ＝（ｙ
／ｙ−）　　・Ｓ＆　／　（（ψ／ψｍ）・５ｓ−３ｓ
＋　＜１ｉｔｔ、）　　・Ｓ６　）　　−・・０７）本
発明の第一実施態様に属する第１の実施例の車両の操舵
制御装置を、第１０図ないし第１２図を用いて説明する
。

本実施例の車両の操舵制御装置は、車両の前輪操舵装置
に適用したもので、基本的には第５図に示される第一実
施態様に属し、操舵センサＩと、挙動センサ■と、制御
手段■と、駆動手段■と、アクチエエータ手段■と、車
両状態検出センサ■とからなる。

操舵センサＩは、第１０図に示すようにハンドルの操舵
角を測定するためにハンドルと同軸上に取り付けられて
いる。

挙動センサ■は、車両のヨーレートψを検出して前記ヨ
ーレートψを表す信号を出力するヨーレートセンサ■１
と、車両の横加速度ｙを検出して前記横加速度ｙを表す
信号を出力する横加速度センサ■２とからなり、車両重
心位置に取り付けられている。

制御手段■は、フィードフォワード信号演算手段■１と
、フィードバック信号演算手段■８と、制御信号演算手
段■３と、ゲイン変更手１段■４とからなる。

フィードフォワード信号演算手段■、は、前記操舵セン
サ■から出力された操舵角δに相当する電気信号をその
まま通す操舵角信号回路ｍ　１１と、前記操舵センサ■
から出力される操舵角δに相当する信号を６２倍する第
１係数器１１１＋ｇとからなる操舵角信号演算回路ｍ１
３と、前記操舵センサ■がら出力される操舵角δに相当
する信号より操舵角速度６に相当する信号を演算する微
分回路ｍ　１４と、前記微分回路ＩＩＩ　１４から出力
される操舵角速度δに相当する信号を０２倍する第２係
数器１１［１５とからなる操舵角速度信号演算回路ｍい
と、前記第１係数器■、および第２係数器ｍ　Ｉｓから
出力される信号と操舵角信号回路■、から出力される信
号を加算する加算器■、とからなる。

フィードバック信号演算手段■２は、４個の係数器ＩＩ
［ｚ＋、■０、Ｄｌｔｉ、ｍｔ？と、−次遅れフィルタ
ｍｔａ、ｍｚ＠、ｍｔｑと、前記係数器１［［２１、Ｉ
［［２３から出力される信号を加算する加算器Ｉ［［２
Ｓと、前記係数器■２いＩＩＩ　２？から出力される信
号を加算する加算器■３゜と、前記加算器ｍ　ｔ５、■
、。から出力される信号を加算する加算器■２゜とを有
する挙動量信号回路■。からなる。

一次遅れフィルターｍｔ＜は、前記ヨーレートセンサか
らのヨーレート信号ψから、ヨー角信号φに相当する擬
似ヨー角７を出力するものであり、−次遅れフィルタｕ
Ｉｔｑは、前記横加速度センサからの横加速度信号から
、横速度９に相当する擬似横速度７を出力するものであ
り、−次遅れフィルタＩ［［２＠は、前記擬似横速度信
号７から横変位７に相当する擬似横変位７を出力するも
のである。

さて、第１１図（ａ）に示すように、一般にヨーレート
ψからヨー角ψを、また、横加速度ｙから横速度９及び
横速度９から横変位ｙを求めるためには積分回路１０１
を通過させる必要がある。しかしながら、前記ヨーレー
トセンサ■、において生ずる若干のノイズの影響でヨー
角ψに定常偏差が生じる可能性がある。そこで、前記積
分回路１０１の後段に第１１図（ロ）に示すような効果
を持つバイパスフィルタ１０２を具備することにより、
前記定常偏差をなくすことが可能となる。ところで、第
１１図（ａ）に示したブロック図′は等価的に第１１図
（Ｃ）の様に一次遅れフィルタ１０３と係数器１０４に
よって置換することが可能である。そこで、前記積分回
路１０１とバイパスフィルタ１０２を一次遅れフィルタ
１０３と係数器１０４に置き換え、前述の効果を持たせ
るようにした。このように、本実施例では、上記と同様
な効果により、−次遅れフィルターｍｔｑで横加速度ｙ
から擬似横速度７を、−次遅れフィルター１［Ｉｚａで
擬似横速度７から擬似横変位？を算出するようになした
。

制御信号演算手段■、は、前記フィードフォワード信号
演算手段■１より出力されるフィードフォワード制御信
号と、前記フィードバック信号演算手段■２より出力さ
れるフィードバック信号とを加減算する加減算器Ｉ［Ｉ
３＋とからなる。

ゲイン変更手段■４は、前記ヨーレートψに相当する信
号と車速ｕ０に相当する信号と、および加減算器Ｉ［１
ｉ＋の出力である操舵制御量に相当する信号を取り込む
入力部２０１と、その入力に基づいて車両挙動量の推定
及びタイヤと路面間のμ推定を行い、その結果から最適
なゲインを算出する演算処理部２０２と、車両諸元及び
前記演算処理部２０２の演算処理法とその演算結果を記
憶している記憶部２０３と、前記演算処理部２０２で選
′択された最適ゲインを出力する出力部２０４とから構
成されるマイクロコンピュータ２００からなる。

マイクロコンピュータ２・００で行う機能を、第１２図
のフローチャートに沿って詳細に説明する。

先ず、イグニションキーＯＮ時に、マイクロコンピュー
タ２００のプログラムが起動し、初期化を行う（Ｐｌ）
。この初期化のルーチンＰ１では、Ａ／Ｄコンバータ、
Ｄ／Ａコンバータ等ハードウェアのイニシャライズおよ
び各制御パラメータの初期設定を行う。

次に、初期化ルーチンＰ１が終了すると、挙動センサ■
１からヨーレートφ、−次遅れフィルタｍ　１４から擬
似ヨー角Ｔ、−次遅れフィルター１［［ｚｑから擬似横
速度７、−次遅れフィルタＩ［［ｚｓから擬似横変位？
、加減算器１１１３１の出力である操舵制御量、車両状
態検出センサ■から車速ｕ０を、Ａ／Ｄコンバータを介
してマイクロコンピュータ２００に取り込む（Ｐ２）。

次いで、車速ｕ０と車両諸元に基づいて、車両のヨーレ
ート推定モデル（８）式の係数（（７）、（８）式）を
求め、その係数と加減算器ｍ　３＋の出力である操舵制
御量に対して（８）式を解（ことにより、車・両のヨー
レートの推定値ψ、を求める（Ｐ３）。

次に、Ａ／Ｄコンバータから入力したヨーレートψとＰ
３で求めたヨーレート推定値φ１のそれぞれについて、
対応関係にある（同じ操舵制′４Ｂ量によって生じた）
ψとφ７の信号の変曲点、すなわち、信号の凹凸部のピ
ーク値およびピーク位相値を求める（Ｐ４）。

次いで、Ｐ４で求められたピーク値位相差からμを推定
する（Ｐ５）。すなわち、Ｐ４で求められたピーク値位
相差が成るしきい値（例えば、９０°）より大であるな
らば低μと判定し、次のステップに進む、また、このピ
ーク値位相差が前記しきい値以内であるならば、ピーク
比φ／φ６を計算するとともに、車両−諸元及び車速Ｕ
、から（７）、０式よりＯｅ式〇μ推定式の係数を算出
し、その係数とピーク比からＯ６ｉ式を解いてμを推定
する。

次に、Ｐ５で推定された路面のμ推定値と、車速ｕ０に
対して、マツプから最適な係数設定器の係数を決定し、
前記係数設定器■４、ｍ　１１、■０、■。、■！６、
ｍｔ？へ出力しくＰ６）、その後Ｐ２へ戻る。

駆動手段■は、前記制御手段■より出力された操舵制御
信号、すなわち前輪転舵角に相当する信号と、アクチュ
エータ手段Ｖに含まれるロッド変位計５１４からの信号
の差を取る減算器■１と、その差の信号をアクチュエー
タ手段Ｖに含まれるサーボ弁５２５に出力する信号に変
換する増幅器■２からなる。

アクチュエータ手段Ｖは、前記駆動手段■から出力され
た信号を前輪転舵角に変化するもので、前輪操舵機構Ｖ
、と、電気油圧制御機構Ｖ８とからなる。

前輪操舵機構■、は、前輪５１１と、ステアリングリン
ケージ５１２と、ロッド５１３と、ロッド変位計５１４
からなる。

前記電気油圧制御機構Ｖ２は、油圧ポンプ５２１と、油
圧を一定の圧力にたもったそのリリーフ弁５２２と、前
記油圧ポンプ５２１で生ずる油圧の変動を抑えるための
アキュームレータ５２３と、油圧ピストン５２４と、前
記油圧ピストン５２４に油を供給する方向を決定するサ
ーボ弁５２５と、前記油圧ピストン５２４に油圧を供給
するための油圧供給路５２６と前記油圧ピストン５２４
から排出される油とリリーフ弁５２２からの漏れ油を回
収する油回収路５２７とこの電気油圧制御機構■２で使
用する油を貯蔵する油タンク５２８とからなる。

前輪５１１はステアリングリンケージ５１２によって車
体に転舵可能なように支持され、前記ステアリングリン
ケージ間をロッド５１３と油圧ピストン５２４で連結す
る。また、サーボ弁５２５は、駆動手段■からの前輪転
舵角と前記制御手段■からの出力の差、すなわち前輪転
舵角偏差量に相当する信号によって制御される。そして
、このサーボ弁５２５によって油圧ポンプ５２１及びリ
リーフ弁５２２、アキニームレータ５２３で一定圧力に
加圧された油が油供給路５２６を通して油圧ピストン５
２４の一方・の室に供給され、他方の室を油回収路５２
７により油タンク５２８に通じさせ、前記油圧ピストン
５２４を駆動させ、ロッド５１３、ステアリングリンケ
ージ５１２を通じて前輪５１１を左右に転舵することが
可能となる。

また、車両状態検出センサ■は自動車のミッシツンの出
力軸に取り付けられてた車速センサで構成され、車速Ｕ
、を検出して前記車速ｕ０を表す信号を出力する。

上記構成からなる本実施例の作用及び効果は、以下通り
である。

ハンドルの操舵角を測定する操舵センサＩと、車両のヨ
ーレートφを出力するヨーレートセンサ■、および車両
の左右並進方向の加速度を測定する横加速度センサ■２
からなる。挙動センサ■の各々の出力は、制御手段■の
フィードフォワード信号演算手段■、とフィードバック
信号演算手段■２に入力される。

フィードフォワード信号演算手段■、では操舵角δに相
当する信号と、微分回路ｍ　１４を経て操舵角速度ａに
相当する信号とに分けられる。

一方フイードバック信号演算手段■２では、ヨーレート
ψに相当する信号と、−次遅れフィルタｍ　２４を経て
擬似ヨー角Ｔを表す信号、及び横加速度ｙに相当する信
号から一次遅れフィルターｍ　１９を経て擬似横速度７
を表す信号と、−次遅れフィルタ■２．を経て擬似横変
位７を表す信号とに分けられる。

ゲイン変更手段■４の入力部２０１は、加減算器■、の
出力である操舵制御量に相当する信号、車速Ｕ、に相当
する信号の外に挙動センサであるヨーレートセンサ■、
及び横加速度センサｎｘより出力されるヨーレートψに
相当する信号と横加速度ｙに相当する信号が入力される
。

そして、該ゲイン変更手段■４では、その入力に基づい
て、車両のヨーレートを推定し、その推定植と実際のヨ
ーレートのピーク値を比較することによりμを推定し、
このμ推定値と車速ｕ０から、現在車両が置かれている
状況に最適なゲインを算出する。

そして、これら演算された最適なゲインの値は、ゲイン
変更手段■４の出力部２０４からの最適ゲイン出力Ｃ＝
　　（ｔ＝Ｘ〜６）は、フィードフォワード信号演算手
段■ヨの第１係数器ｍＩｚ、第２係数器１１１Ｉ５及び
フィードバック信号演算手段■２の４個の係数器ｍｔＩ
＋　　ＩＩＩｚｓ、　　Ｌｌ、　　ｍｔｔへ入°力され
、各々の信号ｄ、δ、ψ、ｔ、７．７への最適ゲインを
与える。

フィードフォワード信号演算手段■１の加算器ｍ　Ｉｆ
ｆでは、上記操舵角信号δとその最適ゲインＧｌを掛は
合わせた信号Ｇ１　・δと操舵角の微分値信号δの最適
ゲインＧ！を掛は合わせた信号Ｇ２　・砂とを加算する
ことにより、フィードフォワード信号δ＋Ｇ１　・δ＋
Ｇ２　・δを制御信号演算手段■３に出力する。

一方、フィードバック信号演算手段■２の加算器ｍｔｓ
では、上記ヨーレート信号ψと最適なゲインＧ３を掛は
合わせた信号Ｇ３　・φと、擬似ヨー角信号７と最適な
ゲインＧ４を掛は合わせた信号Ｇ４　・１、及び擬似横
変位信号７と最適なゲインＧ、を掛は合わせた信号Ｇ、
・７と、擬似横変位信号７と最適なゲインＧ６を掛は合
わせた信号Ｇ。

・７を加算することによりフィードバック信号Ｇ３・ψ
十Ｇ４　・７＋Ｇ５　・７＋Ｇ６　・７を制御信号演算
手段■、に出力する。

駆動手段■は、制御信号演算手段■３からの操舵制御信
号 δ、＝δ十Ｇ、　　・δ＋Ｇ２　・６＋Ｇ３　・ψ十Ｇ
４・１＋Ｇ、・７十Ｇ６　・７ によって、アクチュエータ手段Ｖを駆動し前輪操舵機構
■、を作動させ、所定の操舵制御を行うのである。

すなわち、最適な前輪転舵制御角δ、は車両の状態挙動
量を瞬時瞬時に検出し、各々の寄与度によって係数Ｇｉ
を与えることにより、運転者も含めた瞬時状態フィード
バック制御系を構成することになり、運転者が操舵を行
う車両に対して最適な転舵角制御を行うことができるも
のであると共に、前記係数Ｇ五　（ｉ＝１，２＋　〜６
）は、タイヤと路面間のμを定゛常走行時に推定を行い
、そのμ推定値と車速ｕ０に基づいて決定されるため、
例えば路面が滑り易い状況の場合など通常の状況でない
ときの補正操舵量を加えることも可能となり、運転者が
タイヤ、路面状況の変化に気づかないような場合でも車
両の応答性や安定性を自動的に調整し、天候や路面の状
態に合った最適な転舵角制御を行うことが可能となる。

第２実施例 本発明の第二実施態様に属する第２実施例の車両の操舵
制御装置を、第１３図ないし第２０図を用いて前記第１
実施例との相違点を中心に説明する。

本実施例の車両の操舵制御装置は、車両の前輪操舵装置
に適用したもので、基本的には第６図に示される第二実
施態様に属し、操舵センサ■と、挙動センサ■と、制御
手段■と、駆動手段■と、アクチュエータ手段Ｖと、車
両状態検出センサ■および■とからなる。

前記挙動、センサ■は、第１３図に示すように、車両の
重心回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ■１
と、車両の左右並進方向の加速度を測定する横加速度セ
ンサ■２とからなる。

車両状態量検出センサは、第１３図に示すように、自動
車のミッションの出力軸に取り付けられて、車速ｕ０を
検出して車速Ｕ。を表す信号を出力する車速センサ■と
、各タイヤの回転角速度を測定する車輪回転角速度セン
サ■＝＋（＋＝１．２゜３．４）と、各タイヤにかかる
荷重を測定する荷重センサ■１ｚ（ｉ＝１，２，３．４
）とからなる。

前記制御手段■は、フィードフォワード信号演算手段■
１と、フィードバック信号演算手段■２と、制御信号演
算手段■、と、ゲイン変更手段■４とからなる。

また、係数設定器ｍ　２１は一ヨーレートのフィードバ
ックゲインＧ３を、係数設定器ｍｚｚはヨー角のフィー
ドバックゲインＧ４を、係数設定器１１［Ｚ６は横速度
のフィードバックゲインＧＳを、係数設定器ｍｚｑは横
変位のフィードバックゲインＧ、を各々の信号に掛は合
わせるために用いられ、これら４個の係数設定器ＩＩ［
ｚ＋、■。、ｍｚｈ、Ｉ［［Ｚ？より出力される信号を
加算するために前記加算器■２゜、ｍｉｓ、■、。は用
いられる。

制御信号演算手段■３は、前記フィードフォワード信号
演算手段■１より出力される信号と、前記フィードバッ
ク信号演算手段■２より出力される信号を加減算する加
減算器ｎｌｓ＋とからなる。

ゲイン変更手段■４は、前記ヨーレートψに相当する信
号と、車速ｕ０に相当する信号と、前記各軸回転角速度
に相当する信号と、前記各輪荷重に相当する信号、およ
び加減算器ｍ　３１の出力である操舵制御量に相当する
信号を取り込む入力部２０１と、該入力信号に基づいて
車両の挙動量推定及びタイヤと路面間のμ推定とタイヤ
のスリップ率の算出を行い、その結果から最適なゲイン
を算出する演算処理部２０２と、車両諸元及び前記演算
処理部２０２の演算処理法とその演算結果を記憶してい
る記憶部２０３と、前記演算処理部２０２で選択された
最適ゲインを出力する出力部２０４とから構成されるマ
イクロコンピュータ２００からなる。

該マイクロコンピュータ２００で行う機能について、第
１４図のフローチャートに沿って以下に説明する。

先ず、イグニションキーＯＮ時に、マイクロコンピュー
タ２００のプログラムが起動し、初期化を行う（Ｐ２１
）。この初期化のルーチンＰ２１では、Ａ／Ｄコンバー
タ、Ｄ／Ａコンバータ等ハードウェアのイニシャライズ
および各制御パラメータの初期設定を行う。

次に、初期化ルーチンＰ２１が終了すると、挙動センサ
からヨーレートψ、−次遅れフィルタ■２４から擬似ヨ
ー角Ｔ、−次遅れフィルター■２．から擬似横速度７、
−次遅れフィルタｍ　ｚｓから擬似横変位７、操舵セン
サ■から操舵角δｆ、車両状態検出センサ■から車速ｕ
０および荷重センサ■、ｚ（ｔ＝１．２．３．４）から
各輪荷重を、Ａ／Ｄコンバータを介してマイクロコンピ
ュータ２００に取り込む（Ｐ２２）。

次いで、車速ｕ０と車両諸元に基づいて、車両のヨーレ
ート推定モデル（８）式の係数（（７）、（８）式）を
求め、その係数と加減算器ＩＬＩの出力である操舵制御
量に対して（８）式を解くことにより、車両のヨーレー
トの推定値ψいを求める（Ｐ２３）。

次に、Ａ／Ｄコンバータから入力したヨーレートφとＰ
２３で求めたヨーレート推定値φ１のそれぞれについて
、対応関係にある（同じ操舵制御量によって生じた）φ
とφ、の信号の変曲点、すなわち、信号の凹凸部のピー
ク値の大きさおよびピーク位相値を求めるＣＰ２４）。

次いで、Ｐ２４で求められたピーク値位相差からμを推
定する（Ｐ２５）。すなわち、Ｐ２４で求められたピー
ク値位相差が成るしきい値（例えば、９０”）より大で
あるならば低μと判定し、次のステップに進む。また、
このピーク値位相差が前記しきい値以内であるならば、
ピーク比φ／ψ１を計算するとともに、車両諸元及び車
速ｕ０から（７）、０式より０６）式のμ推定式の係数
を算出し、その係数とピーク比から０６）式を解いてμ
を推定する。

次いで、Ｐ２２で読み込んだ車速ｕ０と各軸回転角速度
からスリップ率を算出する（Ｐ２６）。

次に、Ｐ２５で推定された路面のμ推定値と、Ｐ２６で
算出したスリップ率および車速ｕ０に対して、マツプか
ら最適な係数設定器の係数を決定し、前記係数設定器■
４、ｍｉｓ、■２１、ｍｚ、Ｉ、■２４、ｍｚ、へ出力
しくＰ２７）、その後Ｐ２２へ戻る。

ここで、Ｐ２７の内容について、第１５図のフローチャ
ートに沿って、更に詳細に説明する。

先ず、イグニッションキーＯＮ時に作動し各種初期値を
設定する（Ｐ２７１）。

次に、μ推定値とスリップ率の読み込みを行う（Ｐ２７
２）。

次いで、タイヤと路面間の状態を判定する（Ｐ２７３）
。すなわち、先ず、μ推定値の補正及び重み付けを行い
（例えば第１６図）、その補正値に対して、クラス分け
を行う（例えば、第１７図）０次に、スリップ率の補正
及び重み付けを行う（例えば、第１８図）。そして、以
上の結果より得られた値のうち、小さい方の値をタイヤ
と路面間の判定値Ｇ＾とする。

次に、車速ｕ０の読み込みを行う（Ｐ２７４）。

次いで、車速ｕ０のクラス分けをしく例えば第１９図）
、その値をＧ、とする（Ｐ２７５）。

次に、係数器係数を決定する（Ｐ２７６）。すなわち、
Ｐ２７３の出力であるＧμおよびＰ２７５の出力である
Ｇ、に基づき、第２０図に示すマツプなどから係数器の
係数を算出する。

次いで、決定された係数を各係数器に出力する（Ｐ２７
７）、但し、本実施例では、Ｐ２７６で、決定された係
数の変更が急激に行われないように、予め定められた係
数の変化量の最大値に基づき、もし現在の係数と決定さ
れた係数との差が上記最大値以下であるならば、現在の
係数を決定された係数にそのまま変更し、また、現在の
係数と決定された係数が上記最大値以上であるならばそ
の係数変更は上記最大値とし、段階的に決定された係数
に漸近させるようにするか、或いは、現在の係数を初期
条件とする安定な一次遅れフィルターに決定された係数
を通過させることにより係数の変更を行う。

次に、駆動手段■、アクチュエータ手段Ｖ１および前輪
操舵機構ＶＩは、前述の第１実施例と同様に構成した。

上記構成からなる本実施例の作用及び効果は、以下の通
りである。

ゲイン変更手段■４の入力部２０１は、加減算器１［１
ｓ＋の出力である操舵制御量に相当する信号と、車速ｕ
０に相当する信号の外に挙動センサであるヨーレートセ
ンサ■１及び横加速度センサ■２より出力されるヨーレ
ートψに相当する信号と横加速度ｙに相当する信号と、
車両状態検出センサである車輪回転角濁度センサ■ｉ＋
　（ｉ＝１．２，３゜４）及び荷重センサ■１ｔ（ｉ＝
１．２，３．４）より出力される車輪回転角速度に相当
する信号と各輪にかかる荷重に相当する信号が人力され
る。

そして、該ゲイン変更手段■４では、その入力に基づい
て、車両のヨーレートを推定し、その推定値と実際のヨ
ーレートのピーク値を比較することによりμを推定し、
このμ推定値と車速Ｕ、から、現在車両が置かれている
状況に最適なゲインを算出する。

そして、これら演算された最適なゲインの値は、ゲイン
変更手段■４の出力部２０４からの最適ゲイン出力Ｇｉ
（ｉ＝１〜６）は、フィードフォワード信号演算手段■
、の第１係数器■Ｉ□、第２係数器１［１＋ｓ及びフィ
ードバック信号演算手段■２の４個の係数器ｍｚ＋ｒ　
　ｍｉｘ、　　ｍｔｈ、　　ｍｔｒへ入力され、各々の
信号６、δ、φ、７．７．７への最適ゲインを与える。

フィードフォワード信号演算手段■ヨの加算器ｍｌ？で
は、上記操舵角信号δとその最適ゲインＧＩを掛は合わ
せた信号ＧＩ　・δと操舵角の微分値信号すの最適ゲイ
ンＧｔを掛は合わせた信号Ｇ２　・ｂとを加算すること
により、フィードフォワード信号δ十Ｇ１　・δ十Ｇ３
　・６を制御信号演算手段■３に出力する。

一方、フィードバック信号演算手段■２の加算器ｍｔｓ
、では、上記ヨーレート信号ψと最適なゲインＧ、を掛
は合わせた信号Ｇ、・φと、擬似ヨー角信号７と最適な
ゲインＧ４を掛は合わせた信号Ｇ４　・Ｔ、及び擬似横
変位信号７と最適なゲインＧ５を掛は合わせた信号Ｇ、
・７と、擬似横変位信号７と最適なゲインＧ６を掛は合
わせた信号Ｇ。

・↑を加算することによりフィードバンク信号Ｇ。

・φ＋Ｇ４　・７＋Ｇ、・７十６６　・７を制御信号演
算手段■、に出力する。

駆動手段■は、制御信号演算手段■３からの操舵制御信
号 δ、−δ十Ｇ、　　・δ十Ｇｔ　　−δ十Ｇ３　・ψ十
Ｇ４・７＋Ｇ、・７十Ｇ、・７ によって、アクチュエータ手段■を駆動し前輪操舵機構
Ｖ＋を作動させ、所定の操舵制御を行うのである。

すなわち、最適な前輪転舵制御角δ、は車両の状態挙動
量を瞬時瞬時に検出し、各々の寄与度によって係数Ｇ、
を与えることにより、運転者も含めた瞬時状態フィード
バック制御系を構成することになり、運転者が操舵を行
う車両に対して最適な転舵角制御を行うことができるも
のであると共に、前記係数Ｇ、（ｉ＝１．２．〜６）は
、良路相当において生ずるヨーレート推定値と実際のヨ
ーレートを比較することによりタイヤと路面間のμを定
常走行時に推定すると共に、各輪のスリップ率を算出し
、そのμ推定値とスリップ率と車速ＵＯに基づいて決定
される。そのため、例えば路面が滑り易い状況等におい
ては通常の状況とは異なる補正操舵量を加えることが可
能となり、さらに、ヨーレートが生じない直進時等にお
いてタイヤがスリップすることにより生ずるふらつきゃ
スピンを防止することが可能になる。従って、運転者が
タイヤ、路面状況の変化に気づかないような場合や急発
進及び急停止時でも車両の応答特性を自動的に調整し、
天候や路面の状態に合った最適な転舵角制御を行うこと
が可能となる。

工ユ叉隻■ 本発明の第一実施態様、第二実施態様、第三実施態様及
び第四実施態様に属する第３実施例の車両の操舵制御装
置を、第２１図および第２２図を用いて、前記第２実施
例との相違点を中心に説明する。

本実施例の車両の湿舵制御装置は、車両の前輪操舵装置
に適用したもので、基本的には第５図に示される第一実
施態様に属し、操舵センサ■と、挙動センサ■と、制御
手段■と、駆動手段■と、アクチュエータ手段Ｖと、車
両状態検出センサ■および■とからなる。

車両状態検出センサは、第２１図に示すように、車速セ
ンサ■と、各タイヤの回転角速度を測定する車輪回転角
速度センサ■＝ｒ　（ｔ＝１，２，３゜４）と、各タイ
ヤにかかる荷重を測定する荷重センサ■ｚｔ（ｉ＝１．
２，３．４）と路面の形状センサ■＋＊（ｉ＝１．２，
３．４）とからなる。

ゲイン変更手段■４は、前記ヨーレートψに相当する信
号と車速ｕ０に相当する信号と、加減算器ｍ　３１の出
力である操舵制御量に相当する信号と、前記車輪回転角
速度に相当する信号、および前記各輪荷重に相当する信
号と前記路面形状に相当する信号とを取り込む入力部２
０１と、該入力信号に基づいて車両挙動量の推定と、タ
イヤと路面間のμ推定、各車輪のスリップ率の算出、お
よび路面形状の判定とセンサ異常の判定を行い、その結
果から最適なゲインを算出する演算処理部２０２と、車
両諸元及び該演算処理部２０２の演算処理法とその演算
結果を記憶している記憶部２０３と、前記演算処理部２
０２で選択された最適ゲインを出力する出力部２０４と
から構成されるマイクロコンピータ２００からなる。

該マイクロコンピュータ２００で行う機能を、第２２図
のフローチャートに沿って詳細に説明する。

先ず、イグニションキーＯＮ時に、マイクロコンピュー
タ２００のプログラムが起動し、初期化を行う（Ｐ３１
）。この初期化のルーチンＰ３１では、Ａ／Ｄコンバー
タ、Ｄ／Ａコンバータ等ハードウェアのイニシャライズ
および各制御パラメータの初期設定を行う。

次に、初期化ルーチンＰ３１が終了すると、ヨーレート
センサ■１からヨーレートφ、−次遅れフィルタ■！４
から擬似ヨー角７、−次遅れフィルターｍｔｑから擬似
横速度７、−次遅れフィルタ■■から擬似横変位？、加
減算器ｍｓｔの出力である操舵制御量、車両状態量検出
センサ■および■から車速ｕｌ）、および車輪回転角速
度と各輪荷重と路面形状あるいは路面形状に対応する信
号（例えば、バネ上相対変位、速度等）を、Ａ／Ｄコン
バータを介してマイクロコンピュータ２００に取す込む
（Ｐ３２）。

次に、Ｐ３２において諸信号の読み込みが終了すると路
面形状センサ■ｒｓ（ｉ＝１．２，３．４）の出力から
路面形状を判定する（Ｐ３３）、もし、悪路であると判
定されたならば以下のルーチンを通らずにＰ３９へ進む
。

次に、Ｐ３３において悪路ではないと判定されると、操
舵角センサ及び車両挙動量センサの出力値が異常である
かどうかを判定する（Ｐ３４）。

ここでは、例えば次のような点について判定をする。ｉ
）センサの出力値が車両運動上起こり得ない値になって
いないか、ｉｉ）センサの出力値の比較を行い、他と矛
盾しているものはないか。もし、この判定条件が満たさ
れ異常と判定された場合は以下のルーチンを通らずにＰ
３９へ進む。

次いで、車速ｕ０と各輪荷重と車両諸元に基づいて、車
両のヨーレート推定モデル（８）式との係数（（７）、
（８）式）を求め、その係数と加減算器ｍｚ＋の出力で
ある操舵制御量に対して（８）式を解くことにより、車
両のヨーレートの推定値φ１を求める（Ｐ３５）。

次に、Ａ／Ｄコンバータから入力したヨーレートφとＰ
３５で求めたヨーレート推定値ψ、のそれぞれについて
、対応関係にある（同じ操舵制御量によって生じた）ψ
とψ、の信号の変曲点、すなわち、信号の凹凸部のピー
ク値およびピーク位相値を求める（Ｐ３６）。

次いで、Ｐ３６で求められたピーク値からμを推定する
（Ｐ３７）。すなわち、Ｐ３６で求められたピーク値位
相差が成るしきい値（例えば、９０°）より大であるな
らば低μと判定し、次のステップに進む。また、このピ
ーク値位相差が前記しきい値以内であるならば、ピーク
比ψ／ψ１を計算するとともに、車両諸元及び車速Ｕ。

から（７）、０弐より０６）式のμ推定式の係数を算出
し、その係数とピーク比から０６）式を解いてμを推定
する。

次に、Ｐ３２で読み込んだ車速Ｕ。と各軸回転角速度か
らスリップ率を算出する（Ｐ３Ｂ）。

次いで、Ｐ３７で推定された路面のμ推定値と、Ｐ３Ｂ
で算出したスリップ率および車速Ｕ。と悪路判定及びセ
ンサ異常判定結果に対して、マツプから最適な係数設定
器の係数を決定し、前記係数設定器■１□、■４、Ｉ［
ｚ＋、ｍ　ｚｉ、ｍ　ｚｂ、１１１ｇ？へ出力しくＰ３
９）、その後Ｐ３２へ戻る。

駆動手段■、アクチュエータ手段Ｖ及び車速検出センサ
■は、第２実施例と同様に構成した。

上記構成からなる本実施例の作用及び効果は以下の通り
である。

ゲイン変更手段■４の入力部２０１は、加減算器■、の
出力である操舵制御量に相当する信号と、車速ｕ０に相
当する信号の他に挙動センサであるヨーレートセンサ■
１及び横加速度センサ■２より出力されるヨーレートφ
に相当する信号と横加速度ｙに相当する信号と、車両状
態検出センサである車輪回転角速度センサ■＋ｒ　（ｉ
＝１．２，３゜４）及び荷重センサ■＝ｚ（ｔ＝１．２
，３．４）及び路面形状センサ■＋ｚ（ｉ＝１．２，３
．４）より出力される車輪回転角速度に相当する信号と
各輪にかかる荷重に相当する信号と路面形状あるいは路
面形状に対応する信号とが入力される。

そして、該ゲイン変更手段■４では、その入力に基づい
て、第１実施例と同様に最適なゲインを算出して、該ゲ
イン変更手段■４の出力部２０４からの最適ゲイン出力
ｃｔ　　Ｈ＝ｔ〜６）は、フィードフォワード信号演算
手段■、の第１係数器Ｉ［１＋ｚ、第２係数器ｍｔｓ及
びフィードバック信号演算手段■２°の４個の係数器Ｉ
［Ｉｚ＋、　　Ｉ［［２−、ｍｚ−、ＩＩＩＩへ入力さ
れ、各々の信号ｄ、δ、ψ、■、７．７への最適ゲイン
を与える。

本実施例では、悪路判定及びセンサ異常判定を行うこと
により、車両の挙動信号や操舵角信号等を係数倍してフ
ィードバック及びフィードフォワード信号として用いて
いることから生ずる制御系に与える悪影響を防止するこ
とができる。つまり、例えば車両運動から生じたもので
はなく路面の凹凸による車両振動を挙動量検出センサが
感知し、その信号をあたかも車両運動により生じたもの
としてフィードフォワード及びフィードバックしてしま
うことやセンサが故障することにより生じた異常な信号
を）”イードフォワード及びフィードバックしてしまう
ことによる操舵制御系に生ずる誤動作を防止できる。こ
れにより、第２実施例の操舵制御効果に加え、より安全
かつ信頼性の高い制御系を構成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示す概略構成図、第２図ないし
第４図は従来技術を示す概略構成図、第５図は本発明の
第一実施態様を示す概略構成図、第６図は本発明の第二
実施態様を示す概略構成図、第７図は本発明の第三実施
態様を示す概略構成図、第８図は本発明の第四実施態様
を示す概略構成図、第９図は本発明のμ推定法の原理説
明図、第１０図ないし第１２図は本発明の第１実施例を
示し、第１０図はその全体を示すシステム図、第１１図
は一次遅れフィルタの原理説明図、第１２図はゲイン変
更手段のフローチャート、第１３図ないし第２０図は本
発明の第２実施例を示し、第１３図はその全体を示す図
、第１４図はゲイン変更手段のフローチャート、第１５
図はゲイン変更手段における係数器係数の選択ルーチン
を示すフローチャート、第１６図は第１５図におけるμ
推定値の補正及び重み付けの一例を示す線図、第１７図
は第１５図における補正値に対してクラス分けの一例を
示す線図、第１８図は第１５図におけるスリップ率の補
正及び重み付けの一例を示す線図、第１９図は第１５図
における車速ｕ０のクラス分けの一例を示す線図、第２
０図は第１５図における係数算出のためのマツプの一例
を示す線図、第２１図および第２２図は本発明の第３実
施例を示し、第２１図はその全体を示すシステム図、第
２２図はゲイン変更手段のフローチャートである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の操舵量を制御する操舵制御装置において、 ハンドルの操舵角を検出する操舵センサと、車両の挙動
   量を検出する挙動センサと、 車速や積載荷重、車輪にかかる荷重、車輪の回転数等の
   車両状態量を検出する車両状態検出センサと、 前記操舵センサより出力された操舵角信号をそのまま出
   力する操舵角信号回路と、前記操舵角信号を係数倍する
   第１係数器を有する操舵角信号演算回路と、前記操舵角
   信号から操舵角速度信号を演算する微分回路と該微分回
   路から出力された操舵角速度信号を係数倍する第２係数
   器とからなる操舵角速度信号演算回路と、前記操舵角信
   号回路と前記操舵角信号演算回路と前記操舵角速度信号
   演算回路とから得られる信号を加算する加算器とからな
   り、該加算信号をフィードフォワード制御信号として発
   生させるフィードフォワード信号演算手段と、 前記挙動センサより出力された挙動量信号を係数倍する
   第３係数器を有する挙動量信号演算回路からなり、該挙
   動量信号演算回路から得られる信号をフィードバック制
   御信号として発生させるフィードバック信号演算手段と
   、 前記フィードフォワード信号演算手段と前記フィードバ
   ック信号演算手段から出力された信号を加減算して操舵
   制御信号とする加減算器を有する制御信号演算手段と、 前記制御信号演算手段より出力された操舵制御信号と前
   記車両状態検出センサより出力された車両状態量信号と
   から車両の挙動量を推定する車両挙動量推定手段と、該
   車両挙動量推定手段より出力された車両挙動量推定信号
   と前記挙動センサより出力された挙動量信号とから路面
   とタイヤ間の摩擦（μ）を推定するμ推定手段と、前記
   μ推定手段より出力されたμ推定信号に基づいて第１係
   数器、第２係数器、第３係数器の少なくとも１つの係数
   器の係数を変更する係数器係数変更手段とからなり、係
   数器に最適な係数を付与するゲイン変更手段と、 からなる制御手段と、 前記制御手段の出力である操舵制御信号をパワー増幅す
   る駆動手段と、 前記駆動手段にて増幅された出力に基づき前輪または後
   輪の少なくとも何れか一方の転舵輪に最適な転舵角を与
   えるように制御するアクチュエータ手段とを具備してな
   ることを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. （２）車両挙動量推定手段が、前記制御信号演算手段よ
   り出力された操舵制御信号と前記車両状態検出センサよ
   り出力された車両状態量信号とから車両の挙動量を推定
   してなり、μ推定手段が、該車両挙動量推定手段より出
   力された車両挙動量推定信号と前記挙動センサより出力
   された挙動量信号のピーク値を比較する比較手段と、該
   比較手段より出力された結果よりμを推定するμ判定手
   段とを具備してなることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の車両の操舵制御装置。
3. （３）ゲイン変更手段が、前記制御信号演算手段より出
   力された操舵制御信号と前記車両状態検出センサより出
   力された車両状態量信号とから車両の挙動量を推定する
   車両挙動量推定手段と、該車両挙動量推定手段より出力
   された車両挙動量推定信号と前記挙動センサより出力さ
   れた挙動量信号とからμを推定するμ推定手段と、前記
   車両状態検出センサより出力された車両状態量信号と車
   輪の回転数に基づき車輪のスリップ率を算出するスリッ
   プ率算出手段と、前記μ推定手段より出力されたμ推定
   信号および前記スリップ率算出手段より出力されたスリ
   ップ率信号に基づいて第１係数器、第２係数器、第３係
   数器の少なくとも１つの係数器の係数を変更する係数器
   係数変更手段とからなることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の車両の操舵制御装置。
4. （４）ゲイン変更手段が、前記制御信号演算手段より出
   力された操舵制御信号と前記車両状態検出センサより出
   力された車両状態量信号とから車両の挙動量を推定する
   車両挙動量推定手段と、該車両挙動量推定手段より出力
   された車両挙動量推定信号と前記挙動センサより出力さ
   れた挙動量信号とからμを推定するμ推定手段と、前記
   車両状態検出センサより出力された車両状態量信号から
   路面の形状を推定する路面形状推定手段と、前記μ推定
   手段より出力されたμ推定信号および前記路面形状推定
   手段より出力された推定路面形状信号に基づいて第１係
   数器、第２係数器、第３係数器の少なくとも１つの係数
   器の係数を変更する係数器係数変更手段とからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の車両の操
   舵制御装置。
5. （５）ゲイン変更手段が、前記制御信号演算手段より出
   力された操舵制御信号と前記車両状態検出センサより出
   力された車両状態量信号とから車両の挙動量を推定する
   車両挙動量推定手段と、該車両挙動量推定手段より出力
   された車両挙動量推定信号と前記挙動センサより出力さ
   れた挙動量信号とからμを推定するμ推定手段と、前記
   操舵センサと挙動センサおよび車両状態検出センサの異
   常を検出するセンサ異常検出手段と、前記μ推定手段よ
   り出力されたμ推定信号および前記センサ異常検出手段
   より出力されたセンサ異常検出信号に基づいて第１係数
   器、第２係数器、第３係数器の少なくとも１つの係数器
   の係数を変更する係数器係数変更手段とからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の車両の操舵
   制御装置。