(57)【要約】【課題】ドライバーにとってイメージが容易であり所望の車両挙動を得ることが可能な舵角制御装置の提供。【解決手段】前輪舵角と後輪舵角との一方または両方がドライバの操舵操作によらず制御可能な現実の車両の挙動を制御する装置であって、現実の車両とは異なるホイールベースＬ＋Ｌｄに設定可能な、仮想の車両を車両モデル化した仮想車両モデル１００ＭＩを有し、ドライバの操舵操作が仮想車両モデル１００ＭＩに入力された際の車両挙動であるヨーレートと横滑り角との少なくとも一方と、現実の車両の車両挙動におけるそれとを一致させるよう現実の車両の前輪舵角と後輪舵角との少なくとも一方を制御する舵角制御装置。【選択図】図２
2010111221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪舵角と後輪舵角との一方または両方がドライバの操舵操作によらず制御可能な現実の車両の挙動を制御する装置であって、
前記現実の車両とは異なるホイールベースに設定可能な、仮想の車両を車両モデル化した仮想車両モデルを有し、ドライバの操舵操作が前記仮想車両モデルに入力された際の車両挙動であるヨーレートと横滑り角との少なくとも一方と、前記現実の車両の車両挙動におけるそれとを一致させるよう前記現実の車両の前輪舵角と後輪舵角との少なくとも一方を制御する舵角制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の舵角制御装置において、
前記現実の車両を車両モデル化した現実車両モデルの前輪舵角と後輪舵角との少なくとも一方を算出する舵角算出手段を有し、
この舵角算出手段によって算出された前記舵角に基づいて前記現実の車両の舵角を制御することを特徴とする舵角制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の舵角制御装置において、
前記現実の車両の車両挙動を前記仮想の車両の車両挙動に一致させるか否かを設定する車両挙動制御設定手段を有し、
この車両挙動制御設定手段により前記現実の車両の車両挙動を前記仮想の車両の車両挙動に一致させると設定されたことを条件として、前記舵角算出手段によって算出された前記舵角に基づいて、前記現実の車両の舵角を制御することを特徴とする舵角制御装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の舵角制御装置において、
前記現実の車両のホイールベースに対する前記仮想の車両のホイールベースの大小を設定する仮想ホイールベース設定手段を有し、
前記舵角算出手段は、前記仮想ホイールベース設定手段により設定された、前記ホイールベースに対する前記仮想ホイールベースの大小に応じて、前記舵角を算出することを特徴とする舵角制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の舵角制御装置において、
前記現実の車両の車速に応じて、前記仮想の車両のホイールベースを決定する第１の仮想ホイールベース決定手段を有することを特徴とする舵角制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の舵角制御装置において、
前記仮想の車両のホイールベースにおける重心と前後軸それぞれの間との距離の比が、前記現実の車両のホイールベースにおける重心と前後軸それぞれの間との距離の比に一致するように、前記仮想の車両のホイールベースを決定する第２の仮想ホイールベース決定手段を有することを特徴とする舵角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の舵角を制御する舵角制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車速等の様々な条件に応じて適切な車両挙動を得るために車両の舵角を制御する舵角制御装置が種々提案されている。
たとえば、車速及びハンドル舵角に応じて後輪舵角を制御するようにした後輪舵角制御装置、具体的には、ハンドル操舵角、ハンドル操舵角速度、ハンドル操舵角加速度に応じて、車両の重心と、車両の横滑り角を０にする位置との間の距離を変化するよう後輪を舵角制御する後輪舵角制御装置が知られている（例えば〔特許文献１〕参照）。
【０００３】
かかる装置では、低速時における機敏性を向上させるための制御定数のチューニングの自由度の向上や、緊急回避的なハンドル操作及びスラローム走行等の動的なハンドル操作を行ったときの車両の応答性の大幅な向上が期待される。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１０２８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかる装置では、ハンドル操舵角、ハンドル操舵角速度、ハンドル操舵角加速度の全てによって後輪操舵角が決定されるが、ドライバーはこれらを全て考慮して操舵しているわけではなく、また、操舵にあたってドライバーがこれら全てを完全にコントロールすることは困難であるため、車両挙動に違和感を生じ得る。
【０００６】
一方、ドライバーは、実際に運転している車両と異なる挙動を示す車両を運転しているかのような感覚を得ることを好む場合がある。たとえば、高速運転時において安定した車両挙動を示すように、実際よりホイールベースが長い車両を運転しているかのような感覚を好む場合や、低速運転時において小回りの利く車両挙動を示すように、実際よりホイールベースが短い車両を運転しているかのような感覚を好む場合などである。
【０００７】
本発明は、ドライバーにとって車両挙動のイメージが容易であり所望の車両挙動を得ることが可能な舵角制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、前輪舵角と後輪舵角との一方または両方がドライバの操舵操作によらず制御可能な現実の車両の挙動を制御する装置であって、前記現実の車両とは異なるホイールベースに設定可能な、仮想の車両を車両モデル化した仮想車両モデルを有し、ドライバの操舵操作が前記仮想車両モデルに入力された際の車両挙動であるヨーレートと横滑り角との少なくとも一方と、前記現実の車両の車両挙動におけるそれとを一致させるよう前記現実の車両の前輪舵角と後輪舵角との少なくとも一方を制御する舵角制御装置にある。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の舵角制御装置において、前記現実の車両を車両モデル化した現実車両モデルの前輪舵角と後輪舵角との少なくとも一方を算出する舵角算出手段を有し、この舵角算出手段によって算出された前記舵角に基づいて前記現実の車両の舵角を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の舵角制御装置において、前記現実の車両の車両挙動を前記仮想の車両の車両挙動に一致させるか否かを設定する車両挙動制御設定手段を有し、この車両挙動制御設定手段により前記現実の車両の車両挙動を前記仮想の車両の車両挙動に一致させると設定されたことを条件として、前記舵角算出手段によって算出された前記舵角に基づいて、前記現実の車両の舵角を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の舵角制御装置において、前記現実の車両のホイールベースに対する前記仮想の車両のホイールベースの大小を設定する仮想ホイールベース設定手段を有し、前記舵角算出手段は、前記仮想ホイールベース設定手段により設定された、前記ホイールベースに対する前記仮想ホイールベースの大小に応じて、前記舵角を算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の舵角制御装置において、前記現実の車両の車速に応じて、前記仮想の車両のホイールベースを決定する第１の仮想ホイールベース決定手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の舵角制御装置において、前記仮想の車両のホイールベースにおける重心と前後軸それぞれの間との距離の比が、前記現実の車両のホイールベースにおける重心と前後軸それぞれの間との距離の比に一致するように、前記仮想の車両のホイールベースを決定する第２の仮想ホイールベース決定手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、前輪舵角と後輪舵角との一方または両方がドライバの操舵操作によらず制御可能な現実の車両の挙動を制御する装置であって、前記現実の車両とは異なるホイールベースに設定可能な、仮想の車両を車両モデル化した仮想車両モデルを有し、ドライバの操舵操作が前記仮想車両モデルに入力された際の車両挙動であるヨーレートと横滑り角との少なくとも一方と、前記現実の車両の車両挙動におけるそれとを一致させるよう前記現実の車両の前輪舵角と後輪舵角との少なくとも一方を制御する舵角制御装置にあるので、所望の車両挙動を得ることが可能な舵角制御装置を提供することができる。
【００１５】
前記現実の車両を車両モデル化した現実車両モデルの前輪舵角と後輪舵角との少なくとも一方を算出する舵角算出手段を有し、この舵角算出手段によって算出された前記舵角に基づいて前記現実の車両の舵角を制御することとすれば、舵角算出手段によって算出された舵角を用いることで所望の車両挙動を得ることが可能な舵角制御装置を提供することができる。
【００１６】
前記現実の車両の車両挙動を前記仮想の車両の車両挙動に一致させるか否かを設定する車両挙動制御設定手段を有し、この車両挙動制御設定手段により前記現実の車両の車両挙動を前記仮想の車両の車両挙動に一致させると設定されたことを条件として、前記舵角算出手段によって算出された前記舵角に基づいて、前記現実の車両の舵角を制御することとすれば、必要に応じて車両挙動が変化するように設定できる舵角制御装置を提供することができる。
【００１７】
前記現実の車両のホイールベースに対する前記仮想の車両のホイールベースの大小を設定する仮想ホイールベース設定手段を有し、前記舵角算出手段は、前記仮想ホイールベース設定手段により設定された、前記ホイールベースに対する前記仮想ホイールベースの大小に応じて、前記舵角を算出することとすれば、車両挙動のイメージが容易であり所望の車両挙動を得ることが可能な舵角制御装置を提供することができる。
【００１８】
前記現実の車両の車速に応じて、前記仮想の車両のホイールベースを決定する第１の仮想ホイールベース決定手段を有することとすれば、車速に適した車両挙動を得ることができる舵角制御装置を提供することができる。
【００１９】
前記仮想の車両のホイールベースにおける重心と前後軸それぞれの間との距離の比が、前記現実の車両のホイールベースにおける重心と前後軸それぞれの間との距離の比に一致するように、前記仮想の車両のホイールベースを決定する第２の仮想ホイールベース決定手段を有することとすれば、現実の車両の操舵感覚と大きくかけ離れることを抑制しつつ所望の車両挙動を得ることが可能な舵角制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に本発明を適用した舵角制御装置として機能する舵角制御用ＥＣＵ及びこれを搭載した自動車である車両の概略を示す。かかる舵角制御用ＥＣＵ１０は、かかる車両１００を制御する図示しない車両制御装置の一部として備えられている。この車両制御装置は、舵角制御用ＥＣＵをはじめとする各種の電子制御ユニットすなわちＥＣＵである各種制御手段及びこれら各種制御手段をネットワーク接続した車載ＬＡＮであるＣＡＮ（コントローラ・エリア・ネットワーク）等を備えている。各種制御手段には、エンジン制御手段としてのエンジン制御用ＥＣＵ、車体姿勢制御手段としての車体姿勢制御用ＥＣＵ等を含む。
【００２１】
車両１００は、舵角制御用ＥＣＵ１０等を搭載した車両本体２０と、車両本体２０の前後及び左右に配設された車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬとを有している。
【００２２】
車両１００は、車両本体２０側に、図示しない車室内に配設されドライバーによって操舵される舵角入力手段としてのステアリングハンドル２１と、ステアリングハンドル２１による舵角操作すなわちハンドル操作における舵角を検知し検知信号を舵角制御用ＥＣＵ１０に入力する舵角検知手段としての舵角センサ２２と、車室内に配設され、舵角制御用ＥＣＵ１０の動作・非動作、動作態様等を設定する設定入力手段としての入力部２３とを有している。
【００２３】
車両１００はまた、車両本体２０側に、車両１００の横滑り角、ヨーレイト、ヨー慣性モーメントをそれぞれ検知する横滑り角検知手段としての横滑り角検知センサ２４、ヨーレイト検知手段としてのヨーレイト検知センサ２５、ヨー慣性モーメント検知手段としてのヨー慣性モーメント検知センサ２６を有している。
【００２４】
車両１００は、車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬ側に、車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬそれぞれの回転速度を検知することで車両１００の速度すなわち車速を検知するための車速検知用センサ３１ＦＲ、３１ＦＬ、３１ＲＲ、３１ＲＬと、車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬそれぞれの図示しないサスペンション部分に配設され車両１００の重量すなわち車重を検知するための車重検知用センサ３２ＦＲ、３２ＦＬ、３２ＲＲ、３２ＲＬと、車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬそれぞれの舵角を変化させることで車両１００を操舵するための舵角用アクチュエータ３３ＦＲ、３３ＦＬ、３３ＲＲ、３３ＲＬとを有している。
【００２５】
車両１００は、車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬのそれぞれに舵角用アクチュエータ３３ＦＲ、３３ＦＬ、３３ＲＲ、３３ＲＬが配設されていることから明らかなように、前後輪が操舵される車両となっている。舵角用アクチュエータ３３ＦＲ、３３ＦＬ、３３ＲＲ、３３ＲＬは舵角制御用ＥＣＵ１０によって動作を制御され、これにより、車両１００が操舵されるため、舵角制御用ＥＣＵ１０は車両１００の舵角制御手段として機能するようになっている。また、車両１００が、前後輪が操舵される車両であることから、舵角制御用ＥＣＵ１０は、前後輪舵角制御装置としての前後輪舵角制御手段として機能するようになっている。
【００２６】
車速検知用センサ３１ＦＲ、３１ＦＬ、３１ＲＲ、３１ＲＬの検知信号、車重検知用センサ３２ＦＲ、３２ＦＬ、３２ＲＲ、３２ＲＬの検知信号はそれぞれ、舵角制御用ＥＣＵ１０に入力され、舵角制御用ＥＣＵ１０において、車両１００の車速、車重が認識される。ここに、舵角制御用ＥＣＵ１０は、車速検知手段、車重検知手段として機能するようになっている。横滑り角検知センサ２４、ヨーレイト検知センサ２５、ヨー慣性モーメント検知センサ２６の検知信号も舵角制御用ＥＣＵ１０に入力され、車両１００の横滑り角、ヨーレイト、ヨー慣性モーメントが認識される。
【００２７】
なお、ヨー慣性モーメント検知センサ２６は、実際には、車重検知用センサ３２ＦＲ、３２ＦＬ、３２ＲＲ、３２ＲＬにおける重量分布からヨー慣性モーメントが算出し推定されるようになっている。この算出は舵角制御用ＥＣＵ１０によって行われるため、ヨー慣性モーメント検知手段としての機能は舵角制御用ＥＣＵ１０によって実現されている。ただし、可能であれば、ヨー慣性モーメントそのものを検知可能なセンサによって、舵角制御用ＥＣＵ１０から独立したヨー慣性モーメント検知センサ２６を構成してもよい。横滑り角検知センサ２４は、舵角制御用ＥＣＵ１０の一機能として実現し、舵角制御用ＥＣＵ１０により横滑り角を算出し推定するようにしても良い。
【００２８】
舵角制御用ＥＣＵ１０は、演算手段としてのＣＰＵ１１と、第１の記憶手段としてのＲＯＭ１２と、第２の記憶手段としてのＲＡＭ１３と、各種センサ２２、２４〜２５、３１ＦＲ、３１ＦＬ、３１ＲＲ、３１ＲＬ、３２ＦＲ、３２ＦＬ、３２ＲＲ、３２ＲＬ、入力部２３、舵角用アクチュエータ３３ＦＲ、３３ＦＬ、３３ＲＲ、３３ＲＬに接続され所定の情報を入出力するための図示しないＩ／Ｏポートとを有している。
【００２９】
舵角制御用ＥＣＵ１０は、現実の車両１００の車両挙動を、前輪が操舵される図示しない仮想の車両の車両挙動に一致させるように、車両１００の操舵を制御するようになっている。具体的に、舵角制御用ＥＣＵ１０は、仮想の車両が、車両１００のホイールベースと異なる長さの仮想ホイールベースを備えているとの条件の下で、車両１００の車両挙動を、かかる仮想の車両の車両挙動に一致させるように、車両１００の操舵を制御する。なお、仮想の車両において前輪が操舵される構成としたことは、現在の一般的車両の車両構成に対応したものであり、これによって現実の車両１００の車両挙動がドライバにとってイメージし易い態様で制御されることとなり、好ましい。
【００３０】
かかる制御を行うため、舵角制御用ＥＣＵ１０では、図２に示すように、車両１００と、かかる仮想の車両とを、車両１００については前後輪が操舵されるように、また仮想の車両については前輪が操舵されるように、車両モデル化、具体的には２輪モデル化することが可能となっている。同図において、（ａ）にはかかる仮想の車両を２輪モデル化した仮想車両モデルとしての仮想２輪モデル１００ＭＩを示しており、（ｂ）には車両１００を２輪モデル化した現実車両モデルとしての現実２輪モデル１００ＭＲを示している。
【００３１】
同図において、Ｌは現実２輪モデル１００ＭＲのホイールベースを示しており、Ｌ＋Ｌｄは仮想２輪モデル１００ＭＩのホイールベースを示している。Ｌは車両１００のホイールベースに一致しており、Ｌ＋Ｌｄは仮想ホイールベースに一致している。現実２輪モデル１００ＭＲにおける前輪である車輪３０Ｆは車両１００の前輪である車輪３０ＦＲ、３０ＦＬに対応するものとなっており、現実２輪モデル１００ＭＲにおける後輪である車輪３０Ｒは車両１００の後輪である車輪３０ＲＲ、３０ＲＬに対応するものとなっている。同様に、仮想２輪モデル１００ＭＩにおける前輪である車輪３０Ｆ’は仮想の車両の左右の前輪に対応するものとなっており、仮想２輪モデル１００ＭＩにおける後輪である車輪３０Ｒ’は仮想の車両の左右の後輪に対応するものとなっている。
【００３２】
同図において、Ｇは、現実２輪モデル１００ＭＲ、仮想２輪モデル１００ＭＩの重心を示している。Ｌｆ、Ｌｒはそれぞれ、現実２輪モデル１００ＭＲにおける重心Ｇから前軸、後軸までの距離すなわち現実２輪モデル１００ＭＲにおける重心前軸間距離、重心後軸間距離を示しており、Ｌｆｄ、Ｌｒｄはそれぞれ、仮想２輪モデル１００ＭＩにおける重心Ｇから前軸、後軸までの距離とＬｆ、Ｌｒとの差分すなわち前軸変位量、後軸変位量を示している。したがって仮想２輪モデル１００ＭＩにおける重心前軸間距離、重心後軸間距離はＬｆ＋Ｌｆｄ、Ｌｒ＋Ｌｒｄとなっている。なお、前軸とは、車輪３０Ｆ、３０Ｆ’の支軸を意味しており、その配置位置は車輪３０Ｆ、３０Ｆ’の回転中心に一致している。後軸とは、車輪３０Ｒ、３０Ｒ’の支軸を意味しており、その配置位置は車輪３０Ｒ、３０Ｒ’の回転中心に一致している。現実２輪モデル１００ＭＲの前軸位置と車両１００の前軸位置とは一致しており、仮想２輪モデル１００ＭＩの前軸位置と仮想の車両１００の前軸位置とは一致している。
【００３３】
同図において、２Ｙｆｃ、２Ｙｒｃはそれぞれ、舵角制御用ＥＣＵ１０による制御を受けたときの現実２輪モデル１００ＭＲの車輪３０Ｆ、３０Ｒによって得られる、横方向への力を示しており、２Ｙｆ、２Ｙｒはそれぞれ、仮想２輪モデル１００ＭＩの車輪３０Ｆ’、３０Ｒ’によって得られる、横方向への力を示している。ここで、横方向とは、現実２輪モデル１００ＭＲ、仮想２輪モデル１００ＭＩの前後方向すなわちホイールベース、仮想ホイールベースの長さ方向に垂直な方向を意味している。Ｙｆｃは、車両１００の車輪３０ＦＲ、３０ＦＬそれぞれによって得られる横方向への力に対応し、Ｙｒｃは、車両１００の車輪３０ＲＲ、３０ＲＬそれぞれによって得られる横方向への力に対応し、Ｙｆは、仮想の車両の前方左右の車輪それぞれによって得られる横方向への力に対応し、Ｙｒは、仮想の車両の後方左右の車輪それぞれによって得られる横方向への力に対応している。
【００３４】
かかる仮想２輪モデル１００ＭＩにおいては次式（１）が成り立つ。
【００３５】
【数１】
2010111221.tif 000003
【００３６】
また、かかる現実２輪モデル１００ＭＲにおいては次式（２）が成り立つ。
【００３７】
【数２】
2010111221.tif 000004
【００３８】
これらの式（１）、（２）において、
ｍ：車重、ｖ：車速、β：横滑り角、β’：横滑り速度、γ：ヨーレイト、γ’：ヨー角加速度、Ｉ：ヨー慣性モーメント、Ｋｆ：前輪コーナリングパワー、Ｋｒ：後輪コーナリングパワー
であり、これらのパラメータは仮想２輪モデル１００ＭＩ、現実２輪モデル１００ＭＲに共通している。
なお、仮想２輪モデル１００ＭＩにおけるヨーレート、横滑り角は特に、目標ヨーレート、仮想ヨーレート、目標横滑り角、仮想横滑り角などということもできる。また横滑り角は重心横滑り角とも言われる。
【００３９】
また、これらの式（１）、（２）において、
δｆ：操舵角、δｆｃ：前輪制御舵角、δｒｃ：後輪制御舵角
である。なお操舵角δｆは仮想２輪モデル１００ＭＩの操舵角及び舵角検知センサ２２によって検知される舵角に一致する。ただし、舵角検知センサ２２によって検知される舵角としての操舵角δｆは、舵角検知センサ２２による実際の検知角度をθとし、ステアリングギア比たとえばギアボックス等における減速比をｎとしたとき、δｆ＝θ／ｎとして得られる値である。
【００４０】
そして、これらの式から、現実２輪モデル１００ＭＲと仮想２輪モデル１００ＭＩとで横滑り角β、ヨーレイトγが等しくなる前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃは次式で表される。
【００４１】
【数３】
2010111221.tif 000005
【００４２】
したがって、現実２輪モデル１００ＭＲの車両挙動を仮想２輪モデル１００ＭＩの車両挙動に一致させるには、上式（３）に従って舵角制御用ＥＣＵ１０によって前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃを求め、現実２輪モデル１００ＭＲにおいて、前輪３０Ｆの操舵角をδｆ＋δｆｃとするとともに、後輪３０Ｒの操舵角をδｒｃとすればよいこととなり、車両１００の車両挙動を仮想の車両の車両挙動に一致させるには、舵角制御用ＥＣＵ１０により、前輪３０ＦＲ、３０ＦＬの操舵角をそれぞれ、δｆ＋δｆｃに基づいて、δｆ＋δｆｃに制御するとともに、後輪３０ＲＲ、３０ＲＬの操舵角を、δｒｃに基づいて、δｒｃに制御する。
【００４３】
そのため、舵角制御用ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ１１において、現実２輪モデル１００ＭＲの舵角すなわち前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃを、上式（３）に基づいて算出するようになっている。ここに、ＣＰＵ１１は、ホイールベースＬ（＝Ｌｆ＋Ｌｒ）を示す車両諸元（Ｌｆ、Ｌｒ）を含むパラメータを用い、前後輪３０Ｆ、３０Ｒが操舵されるように現実の車両１００を２輪モデル化した現実２輪モデル１００ＭＲの車両挙動が、ホイールベースＬと異なる大きさのホイールベース（Ｌ＋Ｌｄ）（＝Ｌｆ＋Ｌｒ＋Ｌｆｄ＋Ｌｒｄ）を示す車両諸元（Ｌｆ、Ｌｒ、Ｌｆｄ、Ｌｒｄ）を含むパラメータを用い、前輪３０Ｆ’が操舵されるように仮想の車両を２輪モデル化した仮想２輪モデル１００ＭＩの車両挙動に一致するように、前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃを算出する舵角算出手段として機能し、特に、前輪制御舵角δｆｃを算出する点において前輪舵角算出手段として機能し、後輪制御舵角δｒｃを算出する点において後輪舵角算出手段として機能する。
【００４４】
なお、ＣＰＵ１１がこのようにして舵角算出手段、前輪舵角算出手段、後輪舵角算出手段として機能するのは、現実の車両１００において前後輪の双方すなわち前輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、後輪３０ＲＲ、３０ＲＬが操舵されるときである。また、上述のように、ＣＰＵ１１が舵角算出手段、前輪舵角算出手段、後輪舵角算出手段として機能するとき、現実２輪モデル１００ＭＲの車両挙動と仮想２輪モデル１００ＭＩの車両挙動とで、横滑り角β、ヨーレイトγが一致するものとしている。
【００４５】
舵角制御用ＥＣＵ１０はまた、算出した前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃに基づいて現実の車両１００の操舵を制御するために、ＣＰＵ１１において、車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬの制御舵角、具体的には前輪３０ＦＲ、３０ＦＬの操舵角δｆ＋δｆｃと、後輪３０ＲＲ、３０ＲＬの操舵角δｒｃとを算出するようになっている。ここに、ＣＰＵ１１は、制御舵角算出手段として機能するとともに、特に、前後輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬの制御舵角を算出する点において前後輪制御舵角算出手段として機能する。
【００４６】
ここで、ＣＰＵ１１がこれら算出手段として機能するにあたって必要となるデータについて説明すると、車重ｍは車重検知用センサ３２ＦＲ、３２ＦＬ、３２ＲＲ、３２ＲＬの検知信号に基づいて車重検知手段として機能する舵角制御用ＥＣＵ１０によって供給され、車速ｖは車速検知用センサ３１ＦＲ、３１ＦＬ、３１ＲＲ、３１ＲＬの検知信号に基づいて車速検知手段として機能する舵角制御用ＥＣＵ１０によって供給される。横滑り角β、ヨーレイトγ、ヨー慣性モーメントＩはそれぞれ横滑り角検知センサ２４、ヨーレイト検知センサ２５、ヨー慣性モーメント検知センサ２６の検知信号に基づいて舵角制御用ＥＣＵ１０によって認識され、供給される。なお、車重ｍ、ヨー慣性モーメントＩは車両特性言い換えると車両諸元、車両パラメータとしてＲＯＭ１２に予め記憶させておくことも可能である。
【００４７】
横滑り速度β’、ヨー角加速度γ’は、舵角制御用ＥＣＵ１０によって認識された、横滑り角β、ヨーレイトγをそれぞれ、ＣＰＵ１１において微分することによって算出される。ここに、ＣＰＵ１１は、横滑り速度算出手段、ヨー角加速度算出手段として機能する。
【００４８】
前輪コーナリングパワーＫｆ、後輪コーナリングパワーＫｒは、車両１００の特性としてＲＯＭ１２に記憶されている。ここに、ＲＯＭ１２は、前後輪コーナリングパワー記憶部として機能する。ＲＯＭ１２はまた、上式（３）を記憶しており、舵角求式記憶部として機能するとともに、特に前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃを算出するための式をそれぞれ記憶していることにつき、前輪舵角求式記憶部、後輪舵角求式記憶部として機能する。ＲＯＭ１２はまた、車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬの制御舵角を算出するための式を記憶しており、この点につき、制御舵角求式記憶部として機能するとともに、特に、前後輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬの制御舵角を算出するための式を記憶している点において前後輪制御舵角求式記憶部として機能する。
【００４９】
重心Ｇの真位置は、車両１００に対する積載物の位置、量等によって変化するため、ＣＰＵ１１によって算出される前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃ及びこれらに基づいて算出される車輪３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬの制御舵角の値の精度を向上するために、重心Ｇの位置を、車重検知用センサ３２ＦＲ、３２ＦＬ、３２ＲＲ、３２ＲＬの検知信号に基づいて、ＣＰＵ１１において算出するようにしても良い。この場合ＣＰＵ１１は重心位置算出手段として機能する。またこの場合、現実２輪モデル１００ＭＲにおける重心Ｇから前軸、後軸までの距離Ｌｆ、Ｌｒも変化するため、ＣＰＵ１１において、距離Ｌｆ、Ｌｒを算出する。この点、ＣＰＵ１１は、重心前後軸間距離算出手段として機能する。また、この算出にあたり、前軸、後軸のそれぞれの位置が必要となるため、ＲＯＭ１２にこの位置を記憶させておく場合、ＲＯＭ１２は、前後軸位置記憶部として機能する。また、算出した重心位置、前後軸間距離をＲＡＭ１３に記憶させておくようにしても良く、この場合にはＲＡＭ１３は算出重心位置記憶部、算出重心前後軸間距離記憶部として機能する。
【００５０】
また、前輪コーナリングパワーＫｆ、後輪コーナリングパワーＫｒは、荷重依存性を有しており、具体的には荷重が増加するにつれてこれらはある程度まで大きくなり、次いで飽和し、その後小さくなるという特性を示すため、制御精度向上の観点から、これらを車重検知用センサ３２ＦＲ、３２ＦＬ、３２ＲＲ、３２ＲＬの検知信号に基づいて補正し、あるいはＲＯＭ１２への記憶をかかる検知信号や車重ｍ等を変数とする関数として行うようにしても良い。
なお距離Ｌｆ、Ｌｒは不変の値としてＲＯＭ１２に記憶するようにしても良く、この場合、ＲＯＭ１２は、重心前軸間距離記憶部、重心後軸間距離記憶部として機能する。
【００５１】
入力部２３は、すでに述べたように、車室内に配設され、舵角制御用ＥＣＵ１０の動作・非動作、動作態様等を設定するために設けられている。この入力部２３について以下詳しく説明する。
【００５２】
入力部２３は、現実の車両１００の車両挙動を仮想の車両の車両挙動に一致させるか否か、言い換えると現実の車両１００の車両挙動を仮想の車両の車両挙動に一致させる仮想操縦モードを行うか否かを設定する仮想操縦モード設定手段としての車両挙動制御設定手段として機能する。この車両挙動制御設定手段としての入力部２３は、ドライバーの手動によって操作される、たとえば仮想操縦モードオンオフ切り換えスイッチとして実現される。そして、仮想操縦モードを行うように設定されたときに、舵角制御用ＥＣＵ１０を作動させ、舵角算出手段として機能するＣＰＵ１１によって算出した前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃに基づいて現実の車両１００の操舵を制御する。
【００５３】
これにより、ホイールベースＬと仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄとが異なっていれば、仮想操縦モードを行うように設定することで、実際に運転している車両１００と異なる挙動を示す車両（仮想の車両）を運転しているかのような感覚が得られることとなる。
【００５４】
一般に、ホイールベースが長い車両の車両挙動は、ホイールベースが短い車両の車両挙動に比べて、安定した車両挙動を示し、たとえば高速運転時においてより安心感のある走行感覚が得られ、またホイールベースが短い車両の車両挙動は、ホイールベースが長い車両の車両挙動に比べて、小回りの利く車両挙動を示し、たとえば低速運転時においてより取り回し性の高い走行感覚となる。
【００５５】
そのため、入力部２３は、単に仮想操縦モードの設定を行うだけでなく、ドライバーが得たい走行感覚に対応するため、ホイールベースＬと仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄとの大小関係、言い換えるとＬｄ（＝Ｌｆｄ＋Ｌｒｄ）の正負を設定する仮想ホイールベース設定手段として機能するようになっている。そして、舵角算出手段機能するＣＰＵ１１は、仮想ホイールベース設定手段により設定された、かかる大小関係が実現されるように前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃを算出する。
【００５６】
この仮想ホイールベース設定手段は、ドライバーの手動によって操作される、たとえば仮想ホイールベース設定スイッチとして実現される。この仮想ホイールベース設定手段は、車両挙動制御設定手段と別に設けても良いが、仮想ホイールベース設定手段が車両挙動制御設定手段として機能しても良く、この場合は仮想ホイールベース設定手段によってかかる大小関係が設定されたときに、仮想操縦モードを行うように設定されたこととする。
【００５７】
仮想ホイールベース設定手段によって設定されるかかる大小関係は、仮想ホイールベースＬ＋ＬｄをホイールベースＬに対してどのような比率とするか、あるいはＬｄの値もしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値をどのような値とするかを複数段階で設定可能とし、より細かくドライバーの要求に応え得るようにしても良いし、操作の容易のために仮想ホイールベースＬ＋ＬｄがホイールベースＬよりも大か小かのみを設定可能とするものであっても良い。仮想ホイールベース設定手段が、仮想ホイールベースＬ＋ＬｄをホイールベースＬに対してどのような比率とするかあるいはＬｄの値もしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値を具体的に設定するものでない場合には、ＲＯＭ１２に、かかる比率あるいはＬｄの値もしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値を予め記憶させておく。この点、ＲＯＭ１２は目標ホイールベース記憶部として機能する。
【００５８】
かかる比率あるいはＬｄの値もしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値は、車両１００の車速ｖに応じて、ＣＰＵ１１によって算出するようにしても良い。この点、ＣＰＵ１１は、車速ｖに応じて仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄを決定する第１のホイールベース決定手段として機能する。第１のホイールベース決定手段として機能するＣＰＵ１１は、たとえば、車速ｖに関する所定のしきい値に対して、車速検知手段によって検知された実際の車速ｖが大きいか小さいか及びその値ｖとしきい値との差分の大きさに基づく比例関係により、かかる比率あるいはＬｄの値もしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値を算出することで仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄを決定する。なお、かかる比率あるいはＬｄの値もしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値は、車速ｖに応じたテーブルとして、ＲＯＭ１２に記憶していても良く、この場合はＲＯＭ１２が第１のホイールベース決定手段として機能する。
【００５９】
第１のホイールベース決定手段によって決定されたかかる比率あるいはＬｄもしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値は、単に仮想操縦モードの設定が行われた場合には、これが前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃの算出に用いられるが、仮想ホイールベース設定手段によってホイールベースＬと仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄとの大小関係が設定された場合には、ドライバーの要求に応えるべく、かかる大小関係が優先するようにする。
【００６０】
また、かかる比率あるいはＬｄの値もしくは仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄそのものの値が決定され、これが前輪制御舵角δｆｃ、後輪制御舵角δｒｃの算出に用いられる場合は、仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄにおける重心Ｇと前後軸それぞれの間との距離の比Ｌｆ＋Ｌｆｄ：Ｌｒ＋Ｌｒｄが、ホイールベースＬにおける重心Ｇと前後軸それぞれの間との距離の比Ｌｆ：Ｌｒに一致するように、仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄを決定すること、すなわち、Ｌｄを、Ｌｆ：Ｌｒを満たすようにＬｆｄ、Ｌｒｄに配分することが好ましい。このようにすることで、仮想操縦モードを設定した場合における車両１００の操縦感覚が、同モードが非設定である場合における操舵感覚と大きくかけ離れることを抑制しつつ、所望の車両挙動が得られるためである。
【００６１】
この場合、Ｌｆ：Ｌｒを満たすようにＬｆｄ、Ｌｒｄを算出するようにする機能は、ＣＰＵ１１に持たせることができる。この場合には、ＣＰＵ１１が、Ｌｆｄ、Ｌｒｄの値までを含めて仮想ホイールベースＬ＋Ｌｄを決定する第２の仮想ホイールベース決定手段の機能を備えることとなる。第２の仮想ホイールベース決定手段としての機能は、ＲＯＭ１２が目標ホイールベース記憶部、第１のホイールベース決定手段として機能する場合にはＲＯＭ１２に持たせても良く、この場合、ＲＯＭ１２は、目標ホイールベース記憶部、第１のホイールベース決定手段としての機能を省略して第２の仮想ホイールベース決定手段としての機能のみを持たせても良い。
【００６２】
ＲＡＭ１３は、車両挙動制御設定手段、仮想ホイールベース設定手段としての入力部２３によって入力された設定を設定変更時等に記憶する設定記憶部として機能する。ＲＡＭ１３はまた、仮想ホイールベースが設定あるいは決定されたときにはこれを記憶する仮想ホイールベース記憶部として機能する。仮想ホイールベース記憶部として機能するＲＡＭ１３は、第２の仮想ホイールベース決定手段によって決定された仮想ホイールベースを記憶するときにはＬｆｄ、Ｌｒｄの値も記憶する。
なお、舵角制御用ＥＣＵ１０は、現実の車両１００の車両挙動を仮想の車両の車両挙動に一致させるための車両挙動制御装置としても機能するようになっている。
【００６３】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
たとえば、車両モデル化は、２輪モデル化に限るものでなく、たとえば他に、可能であれば、通常の４輪車の車両挙動を６自由度で表現するフルヴィークルモデルを用いて車両モデル化を行っても良い。
本発明にかかる舵角制御装置、車両挙動制御装置は、前後輪のうち少なくとも一方がドライバの操舵操作とは別に制御により自由に操舵可能な現実の車両に適用でき、この場合には現実の車両の２輪モデル化も、現実の車両において操舵される車輪が操舵されるように行われる。そして、現実の車両において前後輪の一方のみが操舵されるときには、舵角算出手段は、横滑り角とヨーレイトとのうちの一方を一致させることで舵角を算出する。このようにしても、上述の形態とほぼ同様の作用効果が得られる。
本発明にかかる舵角制御装置、車両挙動制御装置を搭載した車両は、前後輪が操舵可能に構成されている場合であっても、前輪のみを操舵する、たとえば前輪操舵モードに切り換えることが可能なように構成してもよく、この場合、前輪のみを操舵するときには、本発明にかかる舵角制御装置、車両挙動制御装置を非作動の状態とする。
また、本発明にかかる舵角制御装置、車両挙動制御装置は、前後左右の各車輪が単輪の車両に限らず、いずれかが複輪の車両にも適用可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用した舵角制御装置及びこれを備えた車両の概略ブロック図である。
【図２】図１に示した車両及び仮想の車両の２輪モデルの概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    舵角制御装置
１１    舵角算出手段、第１の仮想ホイールベース決定手段、第２の仮想ホイールベース決定手段
２３    仮想ホイールベース設定手段
３０ＦＲ、３０ＦＬ、３０ＲＲ、３０ＲＬ    現実の車両の前後輪
３０ＦＲ、３０ＦＬ    現実の車両の前輪
３０ＲＲ、３０ＲＬ    現実の車両の後輪
３０Ｆ、３０Ｒ    現実２輪モデルの前後輪
３０Ｆ    現実２輪モデルの前輪
３０Ｒ    現実２輪モデルの後輪
３０Ｆ’、３０Ｒ’    仮想２輪モデルの前後輪
３０Ｆ’    仮想２輪モデルの前輪
３０Ｒ’    仮想２輪モデルの後輪
１００    現実の車両
１００ＭＲ    現実車両モデル、現実２輪モデル
１００ＭＩ    仮想車両モデル、仮想２輪モデル
Ｌ、Ｌｆ＋Ｌｒ    現実の車両のホイールベース
Ｌ＋Ｌｄ、Ｌｆ＋Ｌｒ＋Ｌｆｄ＋Ｌｒｄ    仮想ホイールベース、現実の車両とは異なるホイールベース
【図１】
2010111221.tif 000006
【図２】
2010111221.tif 000007