(57)【要約】【課題】ドライバの感受特性に応じた操縦性及び安定性を得る。【解決手段】操舵制御装置は、車速を検出する車速センサ１１、車速センサ１１により検出された車速に基づいて目標車両特性として目標ヨーレートゲイン又は目標横加速度ゲインを設定する電子制御ユニット２０と、車両運動状態が電子制御ユニット２０により設定された目標車両特性に近づくように前輪及び後輪の操舵を制御する操舵アクチュエータ３０と、を備えている。【選択図】図４
2008273443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段により検出された車速に基づいて目標車両特性として目標横加速度ゲインを設定する目標車両特性設定手段と、
車両運動状態が前記目標車両特性設定手段により設定された目標車両特性に近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵を制御する操舵制御手段と、
を備えた操舵制御装置。
【請求項２】
前記目標車両特性設定手段は、前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、前記車速が所定値以下の場合に目標ヨーレートゲインの寄与率を大きく設定し、前記車速が前記所定値を超えている場合に目標横加速度ゲインの寄与率を大きく設定し、
前記操舵制御手段は、前記車速が所定値以下の場合、前記車両運動状態が前記目標ヨーレートゲインに近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵量を制御し、前記車速が所定値を超えている場合、前記車両運動状態が前記目標横加速度ゲインに近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵を制御する
請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
横加速度を検出する横加速度検出手段と、を更に備え、
前記操舵制御手段は、前記車速が所定値以下の場合、前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを前記操舵角検出手段により検出された操舵角で除した実時間ヨーレートゲインを推定し、当該実時間ヨーレートゲインが前記目標ヨーレートゲインに近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵量を制御し、前記車速が所定値を超えている場合、前記横加速度検出手段により検出された横加速度を前記操舵角検出手段により検出された操舵角で除した実時間横加速度ゲインを推定し、当該実時間横加速度ゲインが前記目標横加速度ゲインに近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵を制御する
請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記所定値は、時速６０〜１００ｋｍの範囲内の速度である
請求項２または請求項３に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記所定値は、時速７０〜８０ｋｍの範囲内の速度である
請求項３に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドライバの操舵入力に応じて車両の操向輪を転舵させるステアリング装置が提案されている。特許文献１には、車速に応じた所望のヨーレートゲイン特性が得られるステアリング装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１のステアリング装置は、車速に応じて車両の目標ヨーレートゲインを設定し、車両のヨーレートゲインを推定し、設定された目標ヨーレートゲインと推定されたヨーレートゲインとの差に基づいて、ステアリングラック軸の目標ラック軸力を設定し、設定された目標ラック軸力に基づいて電動モータを制御する。
【０００４】
ここで、目標ヨーレートゲイン特性は、同文献の図４に示すように、低速走行時（例えば、３０〜８０ｋｍ／ｈ）では大きく、高速走行時（例えば、１００ｋｍ／ｈ以上）では小さくなるような非線形に設定されている。このため、低速走行時の回頭性向上と高速走行時の操縦安定性とを両立する操舵特性を実現している。
【特許文献１】特開２００６−１５９９６０号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のステアリング装置は、低速走行時に回頭性向上させ高速走行時に操縦安定性を向上させている。しかし、上記ステアリング装置は、車速全域でドライバの感受特性にあった目標値を設定していないため、車速全域での運転のしやすさ、快適性を実現することができない。このため、ドライバの感受特性に応じた操縦性及び安定性が得られない問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、ドライバの感受特性に応じた操縦性及び安定性を得ることができる操舵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】
本発明に係る操舵制御装置は、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段により検出された車速に基づいて目標車両特性として目標横加速度ゲインを設定する目標車両特性設定手段と、車両運動状態が前記目標車両特性設定手段により設定された目標車両特性に近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵を制御する操舵制御手段と、を備えている。
【０００８】
目標車両特性設定手段は、車速に基づいて目標車両特性として目標横加速度ゲインを設定する。したがって、車速が変化するとドライバの感受特性に対応する目標横加速度ゲインが設定される。操舵制御手段は、車両運動状態が目標車両特性に近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵を制御する。
【０００９】
したがって、本発明に係る操舵制御装置は、車速に基づいて目標車両特性として目標横加速度ゲインを設定し、車両運動状態が設定された目標車両特性に近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵を制御することにより、ドライバの感受特性に対応した操縦性及び安定性を得ることができる。
【００１０】
ここで、ドライバの感受特性は、車速が所定値以下の場合は視覚情報によるヨー運動の認識感度が高くなり、車速が所定値を超える場合は体感情報による横運動の認識感度が高くなる傾向がある。
【００１１】
そこで、前記目標車両特性設定手段は、前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、前記車速が所定値以下の場合に目標ヨーレートゲインの寄与率を大きく設定し、前記車速が前記所定値を超えている場合に目標横加速度ゲインの寄与率を大きく設定する。
【００１２】
このとき、操舵制御手段は、前記車速が所定値以下の場合、前記車両運動状態が前記目標ヨーレートゲインに近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵量を制御し、前記車速が所定値を超えている場合、前記車両運動状態が前記目標横加速度ゲインに近づくように前輪及び後輪の少なくとも一方の操舵を制御するとよい。
【００１３】
これにより、上記発明は、車速によって変化するドライバの感受特性に応じて目標車両特性設定を設定するので、ドライバの感受特性に対応した操縦性及び安定性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る操舵制御装置は、ドライバの感受特性に対応した操縦性及び安定性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
［発明の原理］
図１は、車両の平面運動（ヨー運動、横運動）におけるドライバの感受特性を示す図である。図１では、１Ｈｚまでの車両運動を対象としている。
【００１７】
認識の物理量は、ヨー運動に関しては回転角速度、横運動に関しては体感がジャーク（加速度の微分値）、視覚が速度となる。また、横運動の視覚の認識閾値は、速度の認識閾値を０．５Ｈｚの振動に換算している。なお、振動の換算については後述する。
【００１８】
得られる情報（体感情報、視覚情報）の違いによって、認識閾値（ドライバが運動しているか否かが知覚できる大きさ）が異なる。すなわち、ヨー運動については、視覚情報による認識感度が高く、横運動については、体感による認識感度が高い。
【００１９】
なお、このような認識感度に関する参考資料としては、「視覚・動揺感受特性に基づく操舵過渡応答性能の向上（第１報）」、自動車技術界学術講演会前刷集No.10-06（2006）、及び「Handbook of Human Vibration」、ACADEMIC PRESSがある。
【００２０】
ここで、車両の平面運動を考えた場合、定常的な旋回運動（旋回半径Ｒ、車速ｖ）におけるヨー運動は式（１）のように表され、横運動は式（２）のように表される。 
【００２１】
【数１】
2008273443.tif 000003
【００２２】
なお、r：ヨーレート、Ｇｙ：横加速度である。そして、式（１）、（２）から式（３）、（４）が得られる。
【００２３】
【数２】
2008273443.tif 000004
【００２４】
これに、図１に示すヨー運動の認識閾値（認識感度の高い視覚による認識閾値）、横運動の認識閾値（認識感度の高い体感による認識閾値）を代入すれば、それぞれの車速において、どの程度の旋回半径の運動を認識できるかを見ることができる。これを表わしたものが図２となる。
【００２５】
図２は、平面運動の運動認識特性を示す図である。これは認識可能な旋回運動の閾値を表し、旋回半径が大きいほど運動認識感度が高くなる。また、車速域によって認識感度の高い運動が異なっている。すなわち、ある車速（約７０ｋｍ／ｈ）以下では視覚情報によるヨー運動の認識感度が高く、それ以上では体感情報による横運動の認識感度が高い。
【００２６】
（横運動の認識閾値の換算方法）
図１では、体感による横運動の認識閾値をジャーク（加速度の微分値）の値で示している。一方、式（２）は加速度で示されているので、換算が必要になる。本実施形態では、０．５Ｈｚ振動時の加速度に換算している。ここでは、その換算方法について説明する。
【００２７】
最初に、ジャークｊの振幅がａｊとなる正弦波状の振動（周波数ω）を考えると、式（５）が得られる。
【００２８】
【数３】
2008273443.tif 000005
【００２９】
このようなジャークの変化がある加速度振動ｇは式（６）のように表わされる。
【００３０】
【数４】
2008273443.tif 000006
【００３１】
したがって、ジャークの振幅ａｊを周波数ωで除すことにより、その周波数における加速度に換算できる。
【００３２】
（目標車両特性の設定）
上記のようなドライバの平面運動に対する感受特性に基づき目標車両特性を設定する。設定方法としては、認識感度が高い方の運動がドライバの操舵に対してリニアな特性、あるいはそれに近い特性になるようにすると、ドライバの所望する車両特性が得られる。
【００３３】
図３は、車速に対する目標車両特性として（Ａ）ヨーレートゲイン及び（Ｂ）横加速度ゲインを示す図である。ヨーレートゲインは、ヨーレートを操舵角で除した値である。横加速度ゲインは、横加速度を操舵角で除した値である。
【００３４】
図３によると、ヨー運動の認識感度が高い領域である低速領域では、ドライバの操舵に対してヨーレートをリニアに発生させるためにヨーレートゲインが一定になっている。よって、低速領域では、このヨーレートゲインに近づくように操舵が制御されれば、ドライバの感受特性に合った操舵制御が行われる。
【００３５】
横運動の認識感度が高い領域である高速領域では、横加速度をリニアにもしくはそれに近い状態で発生させるため、横加速度ゲインが一定もしくは車速に応じてわずかな勾配で増加している。よって、高速領域では、この横加速度ゲインに近づくように操舵が制御されれば、ドライバの感受特性に合った操舵制御が行われる。次に、このような操舵制御を実現するための実施形態について説明する。
【００３６】
［実施形態］
図４は、本発明の実施の形態に係る操舵制御装置を示すブロック図である。操舵制御装置は、車速を検出する車速センサ１１と、操舵角を検出する操舵角センサ１２と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１３と、横加速度を検出する横加速度センサ１４と、コンピュータである電子制御ユニット２０と、電子制御ユニット２０に従って前輪及び後輪の操舵量を制御する操舵アクチュエータ３０と、を備えている。
【００３７】
なお、本実施形態の操舵アクチュエータ３０は、前輪及び後輪の両方の操舵量を制御するが、いずれか一方だけを制御してもよい。
【００３８】
図５は、操舵制御装置の伝達関数に関するブロック線図を示す図である。操舵制御装置は、車速に基づいて目標車両特性（目標ヨーレートゲイン・目標横加速度ゲイン）を設定する一方、操舵角、ヨーレート、横加速度の車両運動から実時間ヨーレートゲイン・実時間横加速度ゲインを推定する。そして、操舵制御装置は、車速が７０ｋｍ／ｈ以下の場合、実時間ヨーレートゲインが目標ヨーレートゲインに近づくように操舵アクチュエータを制御する。また、操舵制御装置は、車速が７０ｋｍ／ｈを超える場合、実時間横加速度ゲインが横加速度ゲインに近づくように操舵アクチュエータを制御する。
【００３９】
なお、図５ではフィードバック制御系が例に挙げられているが、本発明は、これに限定されるものではなく、目標車両特性に基づいて前輪及び後輪の少なくとも一方の制御量を制御するフィードフォワード制御系を用いてもよい。
【００４０】
（目標車両特性の設定）
電子制御ユニット２０は、車速センサ１１で検出された車速を用いて目標車両特性を設定する。例えば、電子制御ユニット２０は、車速が７０ｋｍ／ｈ以下の場合、次の式（７）に従って目標車両特性である目標ヨーレートゲインを設定する。
【００４１】
【数５】
2008273443.tif 000007
【００４２】
ここで、
ｒ０      ：ヨーレートゲイン
ｌ        ：ホイールベース
ｌｆ，ｌｒ：重心から前軸、あるいは後軸までの距離
Ｋｆ，Ｋｒ：前輪、あるいは後輪のコーナリングパワー
ｖ０      ：基準車速（例えば７０ｋｍ／ｈ）
ｋ０      ：比例定数 
である。
【００４３】
また、電子制御ユニット２０は、車速が７０ｋｍ／ｈを超えている場合、次の式（８）に従って目標車両特性である目標横加速度ゲインを設定する。
【００４４】
【数６】
2008273443.tif 000008
【００４５】
ここで、
ｇｙ０：横加速度ゲイン
ｖｓ  ：目標特性を切りかえる車速
である。
【００４６】
このように、電子制御ユニット２０は、目標車両特性として、７０ｋｍ／ｈ以下である低速域の場合は一定の目標ヨーレートゲインを設定し、７０ｋｍ／ｈを超える高速域の場合は一定の目標横加速度ゲインを設定する。なお、目標横加速度ゲインは、一定である場合に限らず、図３に示すように、わずかな勾配で増加するような値であってもよい。
【００４７】
（実時間ヨーレートゲイン・実時間横加速度ゲインの推定）
一方、電子制御ユニット２０は、ヨーレートセンサ１３で検出されたヨーレートから、操舵角センサ１２で検出された操舵角を除することにより、実時間の車両に生じている実時間ヨーレートゲインを推定する。また、電子制御ユニット２０は、横加速度センサ１４で検出された横加速度から、操舵角センサ１２で検出された操舵角を除することにより、実時間の車両に生じている実時間横加速度ゲインを推定する。
【００４８】
（操舵アクチュエータの制御）
電子制御ユニット２０は、車速センサ１１で検出された車速が７０ｋｍ／ｈ以下の場合、目標ヨーレートゲインと実時間ヨーレートゲインとを比較して、実時間ヨーレートゲインが目標ヨーレートゲインに近づくように操舵アクチュエータ３０を制御する。
【００４９】
また、電子制御ユニット２０は、車速センサ１１で検出された車速が７０ｋｍ／ｈを超える場合、目標横加速度ゲインと実時間横加速度ゲインとを比較して、実時間横加速度ゲインが目標横加速度ゲインに近づくように操舵アクチュエータ３０を制御する。
【００５０】
以上のように、本発明に係る操舵制御装置は、車速が７０ｋｍ／ｈ以下の場合、目標車両特性として一定の目標ヨーレートゲインを設定し、この目標ヨーレートゲインに近づくように操舵アクチュエータ３０を制御する。また、操舵制御装置は、車速が７０ｋｍ／ｈを超える場合、目標車両特性として一定の目標横加速度ゲインを設定し、この目標横加速度ゲインに近づくように操舵アクチュエータ３０を制御する。これにより、操舵制御装置は、ドライバの感受特性に応じた目標車両特性を設定して操舵を制御しているので、車両の操縦性及び安定性を向上させることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、低速域と高速域の境界が７０ｋｍ／ｈとして説明したが、低速域と高速域の境界はこれに限定されるものではない。
【００５２】
図６（Ａ）から（Ｄ）は被験者毎の車速に対するヨーレートゲインを示す図である。
【００５３】
同図は、各車速においてどのようなヨーゲインが望ましいのか、車両実験によって調べた結果例である。いずれの被験者においても、低速域でヨーゲイン一定、高速域では車速に応じてヨーゲインが低下するような望ましい特性になってい。
【００５４】
特性が切り換わる車速は、被験者によって異なり、約６０〜１００［ｋｍ／ｈ］の範囲にある。図６によると、適用可能範囲は、低速側は６０［ｋｍ／ｈ］程度まで高速側は１００［ｋｍ／ｈ］程度までであり、好ましくは、７０〜８０［ｋｍ／ｈ］である。
【００５５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】車両の平面運動（ヨー運動、横運動）におけるドライバの感受特性を示す図である。
【図２】平面運動の運動認識特性を示す図である。
【図３】車速に対する目標車両特性として（Ａ）ヨーレートゲイン及び（Ｂ）横加速度ゲインを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る操舵制御装置を示すブロック図である。
【図５】操舵制御装置の伝達関数に関するブロック線図を示す図である。
【図６】車速に対するヨーレートゲインを示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１  車速センサ
１２  操舵角センサ
１３  ヨーレートセンサ
１４  横加速度センサ
２０  電子制御ユニット
３０  操舵アクチュエータ
【図１】
2008273443.tif 000009
【図２】
2008273443.tif 000010
【図３】
2008273443.tif 000011
【図４】
2008273443.tif 000012
【図５】
2008273443.tif 000013
【図６】
2008273443.tif 000014