JPS62210169A - 車両用実舵角制御装置 - 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） この発明は、操舵時の車両の運動性能を自在に制御でき
るようにした車両用実舵角制御装置に係り、特に、その
制御精度の向上を図った車両用実舵角制御装置に関する
。

（従来の技術） 従来の、機械リンク式ステアリング装置を搭載した車両
は、ステアリングハンドルの操舵角に対応して前輪を転
舵する構成となっており、操舵に伴う運動性能は、その
車両の車両諸元により一律に決定され、運動性能は、車
種毎に固有のものとなっている。

これに対し、本願出願人は、先に、特願昭５９−１４７
０１８号、特願昭５９−１８８１５１号、特願昭５９−
１８８１５８号等において、目標とする運動性能を備え
る目標車両モデルを想定し、該目標車両モデルに関する
車両諸元と運動方程式に基づいて、ステアリングハンド
ル操舵角と車速に対応する運動変数の目標値、すなわち
目標車両モデルが呈する運動性能を表す運動状態量を求
め、この運動状態量目標値を自車（当該装器を搭載した
車両）で実現するように、自車の車＠（前輪または後輪
の少なくとも一方）の舵角を制御する装置を提案してい
る。

すなわち、この装置を用いれば、自在に運動性能を制御
することができるのである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、本願発明者は、上記装置について、さらに研
究を重ねるうちに、次のような改良点を見出した。

すなわち、例えば、後輪の実舵角を制御して、ヨーイン
グ運動特性を理想特性とする制御を行おうとすると、上
記運動状態量目標値としてヨーイング運動の運動状態量
の目標値を求めれば良いのであるが、この運動状態量目
標値を自車で実現するために必要な後輪の実舵角を決定
するためには、車両の平面運動全体を考慮する必要があ
るので、自車の横方向運動の状Ｍｆｆｉをも知る必要が
ある。

同様に、横方向運動特性を理想特性とするには、横方向
運動の運動状態量の目標値を求めるほかに、自車のヨー
イング運動の状Ｍ４ｍも知る必要がある。

そして、前記先願に係る装置では、上記運動状態量の目
標値の演算と、上記自車の運動状態量を知るための演算
の両方を行う構成であったため、演算の負担が大きかっ
た。

特に、上記自車の運動状態量を知るための演算は、自車
の車両諸元を用いた微分方程式を解くものであり、誤差
を生じ易いし、演算時間も長くなってしまう。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、第１図に示す
手段を備える。

運動状態正目標値演算手段１０２は、予め設定された目
標とする運動性能を備える車両モデルに基づいてハンド
ル操舵量検出手段１００で検出されるステアリングハン
ドルの操舵量１１Ｆ３および車速検出手段１０１で検出
される車速Ｖに対応する運動状Ｂ量の目標値１を求める
。

運動状態量検出手段１０３は、運動状態量目標値１とは
異なる種類の運動状態量であって、実際の自車の連動状
態ｆｆ１Ｂを検出する。

車輪舵角目標値決定手段１０４は、運動状態量検出手段
と運動状態量検出値Ｂおよび自車の車両諸元に基づいて
、運動状態量目標値１を自車で実現するための前輪また
は後輪の少なくとも一方の車輪舵角の目標値万を決定す
る。

車輪転舵手段１０５は、車輪舵角の目標値丁に１対応す
る車輪を転舵する。

（作　用） 上記運動状ＭＡＥｉ目厚値目算値演算手段によって求め
られた運動状態量目標値Ｘが、車輪舵角目標値決定手段
１０４および車輪転舵手段１０５によって、自車の運動
状［ｔとして実現されることによって、予め設定された
目標とする運動性能が自車で実現される。

また、本発明は、上記車輪舵角目標値決定手段１０４に
おいて、上記運動状態量目標値１を自車で実現するため
に必要な車輪の実舵角の目標値δを決定する際に、自車
の運動全体を知るために必要な、上記運動状態量目標値
１とは異なる種類の自車の運動状態量を、演算によって
求めることをせずに、運動状態量検出手段１０８によっ
て検出した値を用いるようにしている。

これによって、演算量を削減できるとともに、演算によ
る場合に比べて誤差が少ない制御が行え、かつ演算時間
を短縮できるので、応答性を高くすることか可能である
。

（実施例） 本発明の第１実施例の構成を第２図に示す。

演算処理装ｆｉｔ　Ｉ　Ａは、車速センサ３で検出され
る車ｍＶと、ハンドル操舵角センサ２で検出されるステ
アリングハンドル８の操舵角θＳと１車体の重合点付近
に設けられた横方向速度センサー５で検出される横方向
速度Ｖｙを入力して、運動状８ｍ目標値の演算および後
輪舵角目標値δＲのＨ算を行う。

上記横方向速度センサー５は、例えば、光学式の対地車
速計を、その感知方向を車体横方向へ向けて取付けたも
の等が用いられる。このほか、直接に横方向速度を検出
する方式ではなく、例えば、第３図に示すように、ｊｉ
Ａ加速度センサー６、ヨーレートセンサー７、車速セン
サ３、掛算５１８、積分器１９を用いて構成し、 Ｖ　　；　ブ（α＋Ｖｉ　　）　　ａｔ　　　　　　　
　　・・・・・・・・・　く１）なる演算から間接的に
横方向速度与を検出するものでも良い。

後輪転舵装置５は、演算処理装置ＩＡから与えられる後
輪舵角目標値δＲのデータに基づいて後輪１１．１２の
転舵制御を行う装置である。

後輪１１＊ｉｓ＋を実際に転舵するのは、油圧式ステア
リング装置７である。この油圧式ステアリング装置７は
、後輪転舵装置５により制御される。

すなわち、後輪転舵装置５は、演算処理装置ＩＡから入
力される後輪舵角目標値４に対応して油圧式ステアリン
グ装置７へ与える油圧を変化させ、後輪１１　＊　１２
の実舵角が後輪舵角目標値４に一致するように油圧式ス
テアリング装置７の制御を行う（詳細は、特願昭５９−
１８８１５３号に記載されている）。

前輪９，１０は、従来の機械リンク式のステアリング装
置６によってステアリングハンドル８の操舵角θ８に対
応して転舵される。

第４図は、前記ｔＩ算処理装置ＩＡをマイクロコンピュ
ータを用いて構成した場合に、この演算処理装置ＩＡで
実行される処理な示すフローチャートである。同図に示
す処理は、所定時間毎に繰り返し実行され、イグニツシ
ミンスイッチがＯＮされたときにイニシャライズが行わ
れる。

ステップ２１では、ハンドル操舵角センサ２から入力さ
れるハンドル操舵角θ８と、車速センサ８から入力され
る車速■の各データの読込みが行ゎれる。

ステップ２２では、予め設定された目標とする運動性能
を備える目標車両モデルに関する演算によって、上記ハ
ンドル操舵角θ５と車速■を目標車両モデルに与えたと
きに目標車両モデルが呈する運動状Ｂ量のうち、ミーレ
ートとヨー角加速度ノ２つのヨーイング運動に関する運
動状Ｍｌを求め、これらをヨーレート目標値会とヨー角
加速度目標ニ 値ψとする。

上記目標車両モデルは、上記目標とする運動性能を備え
る車両を車両諸元や車両の連動方程式を用いて形成した
数学モデルであり、モデルフォロイング制御における規
範モデルに相当する。

なお、上記ヨーレート目標値÷とヨー角加速度目標値ｆ
を求める具体的な演算式は、特願昭５９−１８８１５８
号に記載しであるので参照されたい。

こうして、目標車両モデルに基づいて求められたヨーレ
ート目標値会とヨー角加速度目標値ｉは、−引Ａ六ガア
　集凍すＺ　’？　４ｔリイ□ｊ哨＋ζシーる演算で利
用される。

次のステップ２３では、前記横方向速度センサー５で検
出された自車の実際の横方向速度の検出値弓を読込む。

次のステップ２４では、上記ステップ２２で余丁 ぬられたヨーレート目標値ψとヨー角加速度目標： 値ψと、上記ステップ２８で読込まれた横方向速度検出
値ｖｙを、自車の運動特性を数学モデル化した自車モデ
ルに与えることで（車速■とハンドル操舵角σ８も与え
る）、これらの目標値会と会°を自車で実現するために
必要な後輪の実舵角を求め、これを後輪舵角目標値へと
する。

この後輪舵角目標値δＲの具体的な演算は以下の如くで
ある。

ｌ ０Ｒ＝　（ＬＦＣ，−７工２ψ）／ＬＲ・・・・・・・
・・（３）ここで、 ＣＦ：前輪コーナリングフォース ＣＲ：後輪コーナリングフォース であり、これらＣＢ−ｔ　ＣＲは演算過程で求められる
変数である。また、 ｅＫＦ：前輪等価コーナリングパワー ＫＲ：後輪コーナリングパワー エｚ：ヨー慣性 ＬＦ：前軸と重心間の距離 ＬＲ：後軸と重心間の距離 Ｎ　ニステアリングギア比 であり、これらは、自車の車両諸元、すなわち、定数で
ある（従って、θｓ　ｔ　Ｖ　ｔ　Ｖｙが検出値である
）。

このように、後輪舵角目標値δ、を決定するためには、
少なくとも車両の平面運動、すなわち、ヨーイング運動
と横方向運動を考慮する必要があり、本実施例では、ヨ
ーイング運動に関しては、ヨーレート目標値会とロー角
加速度目標値ψを与え、横方向運動に関しては、横方向
速度の検出値Ｖｙを与えている。

そして為横方向運動に関する運動状悪念として与える横
方向速度として、その検出値ｖｙを用いることで、同じ
横方向速度を微分方程式を解く演算によって求める必要
がなく、上記式（２）〜（４）の簡単な四則演算のみで
外を決定することが可能になる。

参考のため、横方向速度を求める演算式を以下に記す。

但し、Ｍは車体質量である。

こうして求められた後輪舵角目標値δＲは、ステップ２
５で後輪転舵装置５へ出力される。

これにより、後輪１１．１２の実舵角は、後輪舵角目標
値δＲに等しくなり、自車のヨーレートおよびヨー角加
速一度は、ヨーレート目標値会とヨー角加速度目標ｄ谷
等しくなる。従って、自車の運動性能は前記目標車両モ
デルが備える目標とする運動性能に一致することになる
。

次に、本発明の第２実施例の構成を第５図に示す。なお
、同図中において、第２図に示した第１実施例と同一構
成部分には、同一符号を付して説明は省略する。

本実施例は、目標車両モデルから求める運動状態量目標
値として、横方向運動状態量の目標値を求め、後輪舵角
目標値δＲを決定する際に必要なヨーイング運動状ｔＵ
ｔとして、車体重心点付近に取付けられたヨーレートセ
ンサ２ｏで検出される自車の実際のヨーレートの検出値
金を用いるようにしたものである。

従って、演算処理装置ＩＢをマイクロコンピュータを用
いて構成した場合に、この演算処理装置ＩＢで実行され
る処理は、笥６図に示すようになる。

なお、第６図中のステップのうち、第４図に示した第１
実施例において実行される処理を示すフローチャート中
のステップと同一処理を行うステップには、同一符号を
付して説明は省略する。

ステップ８１の処理では、目標車両モデルに基づいて、
ハンドル操舵角θ８と車速■を目標車両モデルに与えた
ときに、目標車両モデルが呈する横方向の運動状態量、
すなわち、横方向速度と横方向並進加速度を求め、これ
らを横方向速度目標値なお、上記横方向速度目標値■、
と横方向並進加速度目標値■アを求める具体的な演算式
は、特願昭６０−１５２５６４号に記載されているので
参照されたい。

ステップ３２では、上記ヨーレートセンサ２０で検出さ
れた自車の実際のヨーレートの検出値°ψを求める。

次のステップ８８では、上記ステップ８１で求められた
横方向速度目標値■アと横方向並進加速度目標値Ｖｙと
、上記ステップ８２で読込まれたヨーレート検出値会を
、自車モデルに与え（車速■とハンドル操舵角ｌｓも与
える）、上記目標値Ｖｙ　−τ ■、を自車で実現するために必要な後輪の実舵角を求め
、これを後輪舵角目標値δＲとする。

この後輪舵角目標値外の具体的な演算は以下の如くであ
る。

ｌ　　　τ　　　　・ ＯＲ＝ＴＭ（■ｙ＋■ψ）−（３Ｆ　　　　　・・・・
・・（６）ここで、Ｍは自車の車体重量で、定数であり
、他は、前記第１実施例のものと同じである。検出値は
、テ、Ｉ８、■である。

このように、本実施例においても、前記第１実施例と同
様に、後輪舵角目標値δＲの演算が、式（５）〜（７）
で示されるように、簡単な四則演算のみで行え、演算時
間の短縮および誤差の低減を図ることができる。参考の
ため、ヨーレートを求める演算式を以下に示す。

なお、上記各実施例では、後輪１１，１２の実舵角を制
御して自車の運動性能を制御する例を示したが、本発明
は、この他に、前輪と後輪の両方の実舵角を制御するこ
とで自車の運動性能を制御することも可能である。

また、上記各実施例では、車両の平面運動のうちヨーイ
ング運動と横方向運動とを主として制御対象としたもの
で、ヨーレート、ヨー角加速度、横方向速度、横方向並
進加速度を、運動状態量目標値および検出値とした例を
示したが、本発明は、これらの例に限定されることはな
く、例えば、横方向運動状態量として、横加速度や横す
べり角等を用いることも可能である。

さらに、車両の平面運動の状態量に限らず、ピッチ運動
やロール運動２５の状態量を、目標値あるいは検出値と
して用いることも可能である。

また、上記各実施例では、ステアリングハンドルの操舵
証の検出器として、ハンドル操舵角センサ２を備える例
を示したが、これは、他のセンサ、例えば、ステアリン
グハンドルに加わるトルクを検出する操舵トルクセンサ
や、操舵速度を検出するセンサ等を用いることも可能で
ある。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、予め設定された
目標とする運動性能を自車で実現するために、目標車両
モデルを用いて運動状態量の目標値を求め、この運動状
ｆｌｆｆｉの目標値を自車で実現するために必要な車輪
の舵角の目標値を決定して、車輪の実舵角をこの舵角の
目標値に一致させるように構成したものである。

これによって、本発明は、自車の運動性能を、上記目標
とする運動性能に一致させることができる０ また、本発明は、上記車輪の舵角の目標値を決定する際
に、自車の運動全体を知るために必要な、上記運動状態
量の目標値とは異なる種類の自車の運動状態量を、演算
によって求めることをせずに、自車の実際の運動状態量
を検出し、この検出値を用いるようにしたものである。

これによって本発明は、複雑な微分方程式を解くような
演算を行う必要がなくなり、演算量を削減できるととも
に、演算誤差等に起因する制御誤差が減少する。また、
演算時間を短縮できるので、応答性を高くすることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図１ 第２図は本発明の第１実施例の構成図１第３図は横方向
速度センサの他の構成例を示すブロック線図、 第４図は第２図中の演算処理装置において実行される処
理を示すフローチャート、 第５図は本発明の第２実施例の構成図、第６図は第５図
中の演算処理装置において実行される処理を示すフロー
チャートである。 １００・・・ハンドル操舵量検出手段 １０１・・・車速検出手段 １０２・・・運動状Ｂ量目標値演算手段１０３・・・運
動状態量検出手段 １０４・・・重輪舵角目標値決定手段 １０５・・・車輪転舵手段 ＬＡ、ＩＢ・・・演算処理装置 ２・・・ハンドル操舵角センサ ３・・・車速センサ　　　５・・・後輪転舵装置７・・
・油圧式ステアリング装置 ８・・・ステアリングハンドル ９　、１０−１．前＠　　　　　１１　、１２・・・後
輪１５・・・横方向速度センサ ２０・・・ヨーレートセンサ ５・・・ハンドル操舵角　Ｖ・・・車速会・・・ヨーレ
ート目標値 ψ・・・ヨー角加速度目標値 テ・・・ヨーレート検出値 ツ°°゛横方向速度目標値 ４・・・横方向並進加速度目標値 Ｖｙ・・・横方向速度検出値 δＲ・・・後輪舵角目標値 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステアリングハンドルの操舵量を検出するハンドル
   操舵量検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 予め設定された目標とする運動性能を備える車両モデル
   に基づいて、前記ステアリングハンドルの操舵量および
   車速に対応する運動状態量の目標値を求める運動状態量
   目標演算手段と、 該運動状態量目標値演算手段によつて求められた運動状
   態量目標値とは異なる種類の運動状態量であつて、実際
   の自車の運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、 該運動状態量検出手段で検出された運動状態量の検出値
   および前記運動状態量目標値と自車の車両諸元に基づい
   て、前記運動状態量目標値を自車で実現するための前輪
   または後輪の少なくとも一方の車輪舵角の目標値を決定
   する車輪舵角目標値決定手段と、 前記決定された車輪舵角目標値に、対応する車輪を転舵
   する車輪転舵手段とを具備することを特徴とする車両用
   実舵角制御装置。 ２、前記運動状態量目標値は、ヨーイング運動に関する
   運動状態量の目標値であり、かつ、前記運動状態量の検
   出値は、横方向運動に関する運動状態量の検出値である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の車両用
   実舵角制御装置。 ３、前記運動状態量目標値は、横方向運動に関する運動
   状態量の目標値であり、かつ、前記運動状態量の検出値
   は、ヨーイング運動に関する運動状態量の検出値である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の車両用
   実舵角制御装置。