(57)【要約】【課題】発生ヨーモーメントの低下を補うためのヨー発生装置の制御手段が、他の転舵制御手段と協調して作動する制御装置を提供する。【解決手段】本発明に係る車両用運動制御装置は、操舵車輪の転舵角を変更可能な操舵アクチュエータ２２を備えた車両に搭載されている。目標転舵角設定手段１２，４１と、実転舵角検出手段１８と、実転舵角を目標転舵角に一致させるように操舵アクチュエータ２２を駆動制御する第１の転舵制御手段４１と、第１の転舵手段４１の介入度に応じてヨー発生装置２４を駆動制御する第２の転舵制御手段４２，５０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵車輪の転舵角を変更可能な操舵アクチュエータを備える車両に搭載された車両用運動制御装置であって、
運転者の操舵量に応じて目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、
操舵車輪の実転舵角を検出する実転舵角検出手段と、
前記実転舵角を前記目標転舵角に一致させるように前記操舵アクチュエータを駆動制御する第１の転舵制御手段と、
前記第１の転舵制御手段の介入度に応じてヨー発生装置を駆動制御する第２の転舵制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用運動制御装置。
【請求項２】
前記目標転舵角と前記実転舵角との差に基づき前記介入度を設定することを特徴とする、請求項１に記載の車両運動用制御装置。
【請求項３】
運転者の操舵速度を検出する操舵速度検出手段をさらに備え、
前記操舵速度検出手段の検出結果に基づき前記介入度を設定することを特徴とする、請求項１に記載の車両運動用制御装置。
【請求項４】
運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段をさらに備え、
前記操舵トルク検出手段の検出結果に基づき前記介入度を設定することを特徴とする、請求項１に記載の車両運動用制御装置。
【請求項５】
前記操舵アクチュエータの出力を検出するアクチュエータ出力検出手段をさらに備え、
前記アクチュエータ出力検出手段の検出結果に基づき前記介入度を設定することを特徴とする、請求項１に記載の車両運動用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される運動制御装置に係り、詳しくは、転舵制御手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリングシステムとしてＡＦＳ（アクティブ・フロント・ステアリング）システムが知られている。ＡＦＳシステムでは、ステアリングレシオを可変制御し、運転者のステアリング操作に対する車両運動量（ヨーレート等）を最適化することができる。しかし、ＡＦＳシステムを搭載した自動車では、低車速領域等でステアリングレシオをクイックにした場合、ＥＰＳ（電動パワーステアリング）の出力不足のために転舵性能が低下する問題があった。
【０００３】
この問題を解決する方法として、高出力のＥＰＳモータを使用する方法や、駆動電流昇圧によって出力を上げる方法があるが、装置コストが高くなる等の問題があった。また、制御システムによって操舵方向と転舵方向が逆転した際に生じる車両挙動の悪化を補正する方法が提案されている（特許文献１参照）が、その効果は操舵方向と転舵方向が逆転した場合に限られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような問題に対して、発明者らは、ダイナミックレシオ制御という手法を検討した。ところが、この方法を用いた場合、ＥＰＳモータの出力不足は解消されるが、ステアリングレシオがスロー化され、本来実現したいヨーレートを発生させることができなくなることがあった。この問題を解決するために、ＤＹＣ（ダイレクトヨーモーメント制御）やＲＴＣ（後輪トー角制御）のようなヨーモーメントを発生させる装置を搭載することが考えられる。ＤＹＣは駆動輪毎に異なる制動駆動力を配分することによりヨーモーメントを発生させ、ＲＴＣは後輪のトー角を制御してヨーモーメントを発生させるものである。しかし、単純に複数の装置を搭載しただけでは、ＡＦＳ制御に合わせて他の装置のセッティングを行う必要が生じるため、ＡＦＳのセッティングを変更する度に、他の全てのヨーモーメント発生装置を再セッティングする必要があるなど、開発工数の増大、コストの上昇がもたらされる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、発生ヨーモーメントの低下を補うためのヨー発生装置の制御手段が他の転舵制御手段と協調して作動する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】
【０００７】
第１の発明に係る車両用運動制御装置は、操舵車輪の転舵角を変更可能な操舵アクチュエータ（２２）を備える車両に搭載された車両用運動制御装置であって、運転者の操舵量に応じて目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段（１２，４１）と、操舵車輪の実転舵角を検出する実転舵角検出手段（１８）と、前記実転舵角を前記目標転舵角に一致させるように前記操舵アクチュエータ（２２）を駆動制御する第１の転舵制御手段（４１）と、前記第１の転舵制御手段（４１）の介入度に応じてヨー発生装置（２４，２５，２６）を駆動制御する第２の転舵制御手段（４２，５０，６０）とを備えたことを特徴とする。ここで、介入度とは、第１の転舵制御手段（４１）の制御量の大きさをいう。ここで、操舵アクチュエータとは、ステアリングギヤ（２１）を駆動するアクチュエータであっても良いし、可変ギヤ比ステアリング装置の可変ギヤ比用モータであっても良い。
【０００８】
第２の発明に係る車両用運動制御装置は、前記目標転舵角と前記実転舵角との差に基づき前記介入度を設定することを特徴とする。第３の発明に係る車両用運動制御装置は、運転者の操舵速度を検出する操舵速度検出手段（１４）をさらに備え、前記操舵速度検出手段（１４）の検出結果に基づき前記介入度を設定することを特徴とする。第４の発明に係る車両用運動制御装置は、運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（１３）をさらに備え、前記操舵トルク検出手段（１３）の検出結果に基づき前記介入度を設定することを特徴とする。第５の発明に係る車両用運動制御装置は、前記操舵アクチュエータ（２２）の出力を検出するアクチュエータ出力検出手段（１９）をさらに備え、前記アクチュエータ出力検出手段（１９）の検出結果に基づき前記介入度を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１の転舵制御手段では、十分なヨーモーメントを得ることができない場合に、第２の転舵制御手段がヨー発生装置を作動させて不足したヨーモーメントを補う。また、本発明の制御装置は、第１の転舵制御手段の介入度に応じて第２の転舵制御手段が作動するように協調している。そのため、アクチュエータ等の制御とヨー発生装置の制御とを個別にセッティングする場合に比べて、セッティングの変更が容易で、開発工数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る自動車の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る車両運動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る車両運動制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】目標転舵角（目標前輪舵角）および実転舵角（実前輪舵角）の時間変化を示す図である。
【図５】第１の制御システムの介入度と調整ゲインとの関係を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る自動車の概略構成図である。
【図７】第２実施形態に係る車両運動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
第１実施形態について説明する。まず、自動車（車両）の概略構成図である図１を参照して、第１実施形態に係る自動車の概略構成を説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、個々の部材を指す場合にはそれぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付し（例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒ）、総称する場合には数字の符号のみ付する（例えば、車輪３）。
【００１２】
自動車Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなるサスペンション４によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの転舵に供される前輪転舵機構５と、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの転舵にそれぞれ供される左右の後輪転舵機構６ｌ，６ｒと、前輪転舵機構５および左右の後輪転舵機構６ｌ，６ｒを駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）７とが設置されている。
【００１３】
自動車Ｖの運転席側には、その後端にステアリングホイール１０が取り付けられたステアリングシャフト１１が設置されている。ステアリングシャフト１１には、運転者によるステアリングホイール１０の操作に関連して、操舵角を検出する操舵角センサ１２、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１３および操舵速度を検出する操舵速度センサ１４が設置されている。なお、ＥＣＵ７等において操舵角を微分することで操舵速度を求めることにより、操舵速度センサ１４を代替することができる。また、自動車Ｖには、車速を検出する車速センサ１５、横加速度を検出する横Ｇセンサ１６、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１７および実際の転舵角（実転舵角）を検出する実転舵角センサ１８等のセンサが車体１の適所に設置されている。
【００１４】
前輪転舵機構５は、その両端に前輪側ナックル２０ｆｌ，２０ｆｒが連結されたステアリングギヤ２１や、ステアリングギヤ２１を駆動する前輪操舵アクチュエータ２２等から構成されている。なお、前輪操舵アクチュエータ２２には、発生している力を検出するアクチュエータ発生力センサ１９が設置されている。また、左右の後輪転舵機構６ｌ,６ｒは、車体１と後輪側ナックル２０ｒｌ，２０ｒｒとの間に介装された後輪トー角アクチュエータ２４ｌ，２４ｒや、図示しないポジションセンサ等から構成されている。
【００１５】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インターフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して各センサ１２〜１９、前輪転舵機構５および左右の後輪転舵機構６ｌ，６ｒ等と接続されている。図２のブロック図に示すように、ＥＣＵ７は、入力インターフェース３１と、ＡＦＳ（アクティブ・フロント・ステアリング）制御部４０と、ＲＴＣ（後輪トー角制御）制御部５０と、出力インターフェース３２とを収容している。
【００１６】
入力インターフェース３１は、上述した各センサ１２〜１９等が接続されており、各センサ１２〜１９から送られてきたデータをＡＦＳ制御部４０およびＲＴＣ制御部５０に送る。
【００１７】
ＡＦＳ制御部４０は、ＡＦＳ制御量算出部４１と、調整ゲイン設定部４２とを含む。ＡＦＳ制御量算出部４１は、従来のＡＦＳ制御システムと同様に目標転舵角や制御量等を設定して出力インターフェース３２に送るとともに、目標転舵角を調整ゲイン設定部４２に送る。調整ゲイン設定部４２は、他のヨーモーメント発生手段であるＲＴＣ制御の制御量の調整ゲインを算出し、その結果をＲＴＣ制御部５０のＲＴＣ補正制御量算出部５２に送る。
【００１８】
ＲＴＣ制御部５０は、ＲＴＣ制御量算出部５１と、ＲＴＣ補正制御量算出部５２とを含む。ＲＴＣ制御量算出部５１は、従来のＲＴＣ制御システムと同様にＲＴＣ制御量を算出し、算出結果をＲＴＣ補正制御量算出部５２に送る。ＲＴＣ補正制御量算出部５２は、ＲＴＣ制御量に調整ゲインを乗じてＲＴＣ補正制御量を算出し、出力インターフェース３２に送る。
【００１９】
出力インターフェース３２は、左右の後輪トー角アクチュエータ２４ｌ，２４ｒにそれぞれ対応するＲＴＣ補正制御量を、前輪操舵アクチュエータ２２にＡＦＳ制御量を、それぞれ出力する。
【００２０】
≪実施形態の作用≫
自動車Ｖの運転時において、ＥＣＵ７内では、図３のフローチャートに示した操舵制御手順が所定の処理間隔で繰り返し実行されている。
各センサ１２〜１９から入力されたデータに基づき、ＲＴＣ制御量算出部５１が左右の後輪３ｒｌ，３ｒｒにそれぞれ対応するＲＴＣ制御量の算出を行い（ステップＳ１）、ＡＦＳ制御量算出部４１が目標転舵角の算出を行う（ステップＳ２）。
【００２１】
次に、調整ゲイン設定部４２が介入度を算出する（ステップＳ３）。調整ゲインの算出にあたって、まず、制御システムの介入度を求める。ここで、制御システムの介入度とは、ＡＦＳ制御によって他のヨー発生装置の補助が必要となる度合いであり、例えば、ステアリングレシオのスロー化作用を有するダイナミック制御が介入する度合いである。このような制御状態に入ったことは、ＡＦＳ制御の目標転舵角（目標前輪舵角）と実転舵角（実前輪舵角）とが一致しなくなってくることでわかる（図４参照）。従って、介入度は、目標転舵角と実転舵角との差（転舵角の偏差、図４のΔ）の絶対値によって定めることができる。
また、ＡＦＳアシストモータの指示電流値を調整するゲイン値は、ＡＦＳ制御の状態を反映するため、介入度とみなすことができる。このゲイン値は、操舵速度センサ１４によって検出される操舵速度、操舵トルクセンサ１３によって検出される操舵トルクまたはアクチュエータ発生力センサ１９によって検出されるアクチュエータ発生力から算出することができる。従って、操舵速度、操舵トルクまたはアクチュエータ発生力に基づき介入度を設定することもできる。
さらに、調整ゲイン設定部４２は、調整ゲインを設定する（ステップＳ４）。ＥＣＵ７には、あらかじめ、図５に示すような調整ゲインと介入度との対応がマッピングされており、この対応から調整ゲインが設定される。
【００２２】
次に、ＲＴＣ補正制御量算出部５２は、ＲＴＣ補正制御量を算出する（ステップＳ５）。ＲＴＣ補正制御量は、ステップＳ１で算出したＲＴＣ制御量にステップＳ４で算出した調整ゲインを乗じることによって算出される。図５によると、介入度が所定の値以下のときは、調整ゲインが１であるためＲＴＣ制御量は変わらず、介入度が所定の値を超えると調整ゲインが１より大きくなってＲＴＣ制御量はその絶対値が大きくなる方向に補正される。すなわち、転舵角の偏差の絶対値、操舵トルクの絶対値、操舵速度の絶対値またはアクチュエータ発生力の絶対値が大きいときに、ＲＴＣ制御量が補正される。
【００２３】
次に、ＲＴＣ補正制御量が出力される（ステップＳ６）。左右の後輪トー角アクチュエータ２４ｌ，２４ｒが、それぞれ対応するＲＴＣ補正制御量に基づき、左右の後輪３ｒｌ，３ｒｒのトー角を変更させるように作動する。
【００２４】
≪実施形態の効果≫
ヨーモーメントが不足している場合に、後輪トー角の制御量を増大させて所望のヨーモーメントを得ることができる。例えば、ＡＦＳ制御において、ＥＰＳモータのアシスト力不足を解消するための制御方法が、ステアリングレシオをスロー化する作用を含んでいる場合等に有利である。また、ＲＴＣ制御はＡＦＳ制御と協調しているので、ＡＦＳのセッティングを変更しても、ＲＴＣの再セッティングを行う必要がなく、開発工数の低減や、製造コストの削減が実現される。
【００２５】
≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態について、図６および図７を参照して説明する。第２実施形態は、ヨー発生手段としてＤＹＣを使用するものである。なお、第１実施形態と同様の構成、機能を有する部材については同一の符号を使用して説明を省略し、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００２６】
図６は第２実施形態に係る自動車の概略構成図である。車体１に設置された油圧ユニット２５は、ＰＷＭ制御される電磁バルブや油圧回路等を４系統備えており、図示しないブレーキペダル（ブレーキマスターシリンダ）からの油圧を各車輪３のブレーキ２６にそのまま送給するほか、ＥＣＵ７からの駆動信号に基づいて、前後左右の各ブレーキ２６ｆｌ，２６ｆｒ，２６ｒｌ，２６ｒｒにそれぞれ異なった圧力の圧油を送給する。
【００２７】
図７は第２実施形態に係る車両運動制御装置の概略構成を示すブロック図である。第１実施形態（図２参照）と異なる点は、ＲＴＣ制御部５０がＤＹＣ制御部６０に変更されている点、およびＤＹＣ補正制御量の出力先が油圧ユニット２５である点である。ＤＹＣ制御部６０は、ＤＹＣ制御量算出部６１と、ＤＹＣ補正制御量算出部６２とを含む。ＤＹＣ制御量算出部６１は、従来のＤＹＣ制御システムと同様にＤＹＣ制御量を算出し、算出結果をＤＹＣ補正制御量算出部６２に送る。ＤＹＣ補正制御量算出部６２は、ＤＹＣ制御量に調整ゲインを乗じてＤＹＣ補正制御量を算出し、出力インターフェース３２に送る。
【００２８】
第２実施形態の作用および効果については、上述の第１実施形態の作用および効果の説明、並びに図３におけるＲＴＣをＤＹＣに読み替えることによって説明される。ただし、ＤＹＣ制御量およびＤＹＣ補正制御量は、前後左右のブレーキ２６に対応して４つずつあり、ＤＹＣ補正制御量は、出力インターフェース３２を介して油圧ユニット２５に出力され、前後左右のブレーキ２６ｆｌ，２６ｆｒ，２６ｒｌ，２６ｒｒをそれぞれ異なる力で制動して所望のヨーモーメントを発生させる。
【００２９】
以上で、具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、幅広く変形実施が可能である。例えば、上記実施形態の自動車は、ＡＦＳ制御を採用しているが、これをＡＲＳ（アクティブ・リア・ステアリング）制御に変更してもよい。また、上記実施形態では、ＡＦＳ制御部とＲＴＣまたはＤＹＣ制御部とを１つのＥＣＵに組み込んだが、これらを別個のＥＣＵに組み込みんで通信回線で連結してもよい。また、補正係数算出部をＡＦＳ制御部ではなくＲＴＣまたはＤＹＣ制御部に組み込んでもよい。また、操舵機構をステアバイワイヤ形式にしてもよい。ただし、この場合、操舵トルクによって調整ゲインを得ることはできない。また、ＤＹＣにおける制駆動輪の制御が、ブレーキ力ではなく、駆動力を左右に配分する量を制御するものであってもよいし、ＬＳＤ（Limited Slip Differential Gear）によって行われてもよい。その他、自動車や制御装置の具体的構成をはじめ、制御の具体的手順等についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３０】
３  車輪
７  ＥＣＵ
１２  操舵角センサ
１３  操舵トルクセンサ
１４  操舵速度センサ
１５  車速センサ
１６  横Ｇセンサ
１７  ヨーレートセンサ
１８  実転舵角センサ
１９  アクチュエータ発生力センサ
２２  前輪操舵アクチュエータ
２４  後輪トー角アクチュエータ
２５  油圧ユニット
２６  ブレーキ
４０  ＡＦＳ制御部
５０  ＲＴＣ制御部
６０  ＤＹＣ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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