(57)【要約】【課題】  車両運動の大きさを決める制御ゲインと応答性を決める時定数とを自由に設定して、運転者のハンドル操舵操作に対する最適な車両運動を得る。【解決手段】  車速Ｖに応じたヨーレートゲインＫｙｒと横加速度ゲインＫｇｙとヨーレート時定数Ｔｙｒと横加速度時定数Ｔｇｙを算出し（Ｓ１３〜Ｓ１６）、更に、ハンドル操舵速度に応じたヨーレート時定数補正量ΔＴｙｒと横加速度時定数補正量ΔＴｇｙとを算出する（Ｓ１７〜Ｓ１８）。そして、これら算出した制御ゲインと時定数とを使って、車両の運動目標値としての目標ヨーレートγ＊と目標横加速度Ｇｙ＊とを算出し（Ｓ１９〜Ｓ２０）、この車両の運動目標値が得られるように前後輪の目標転舵角（δｆ＊，δｒ＊）を算出する（Ｓ２２）。【選択図】  図２
2008006952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪および後輪を独立して転舵する転舵アクチュエータと、
運転者の行ったハンドル操舵に基づいて、車両の運動目標値を算出する車両運動目標値算出手段と、
前記車両運動目標値算出手段により算出された車両運動目標値に基づいて、目標前輪舵角および目標後輪舵角を算出する目標舵角算出手段と、
前記目標舵角算出手段により算出された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御する転舵制御手段と
を備えた車両の操舵装置において、
車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、
前記運動状態検出手段により検出した運動状態に基づいて、ハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲイン設定する制御ゲイン設定手段と、
ハンドル操舵に対する車両の運動目標値の時定数を設定する時定数設定手段と
を備えたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
前記運動状態検出手段は、車速を検出し、
前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲインを設定し、
前記時定数設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の運動目標値の時定数を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の操舵装置。
【請求項３】
前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートを算出し、
前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの制御ゲインを設定し、
前記時定数設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの時定数を設定することを特徴とする請求項２記載の車両の操舵装置。
【請求項４】
前記運動状態検出手段は、車速を検出し、
前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲインを設定し、
前記時定数設定手段は、車速に応じて変化する前記制御ゲインに対して、車両の運動目標値の応答性が一定となるように時定数を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の操舵装置。
【請求項５】
前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートを算出し、
前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの制御ゲインを設定し、
前記時定数設定手段は、車速に応じて変化する前記制御ゲインに対して、ハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの応答性が一定となるように時定数を設定することを特徴とする請求項４記載の車両の操舵装置。
【請求項６】
前記時定数設定手段は、前記車速に応じて変化する制御ゲインに所定の定数を乗じて時定数を算出することを特徴とする請求項４または請求項５記載の車両の操舵装置。
【請求項７】
運転者が行うハンドル操舵の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、前記車両の運動目標値の時定数を補正する時定数補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の車両の操舵装置。
【請求項８】
前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートを算出し、
前記時定数補正手段は、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度が速いほど、前記車両の目標ヨーレートにおける時定数が小さくなるように補正することを特徴とする請求項７に記載の車両の操舵装置。
【請求項９】
前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標横加速度を算出し、
前記時定数補正手段は、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度が遅いほど、前記車両の目標横加速度における時定数が小さくなるように補正することを特徴とする請求項７に記載の車両の操舵装置。
【請求項１０】
前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートおよび車両の目標横加速度を算出し、
前記時定数補正手段は、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度が速いほど、前記車両の目標ヨーレートにおける時定数が小さくなるように補正するとともに前記車両の目標横加速度における時定数が大きくなるように補正することを特徴とする請求項７に記載の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪を転舵する前輪転舵アクチュエータと、後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータとを備えた車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操舵ハンドルの操舵操作に応じた車両の運動目標値を算出し、その車両運動目標値が得られるように、車輪の転舵アクチュエータを駆動制御する車両の操舵装置が知られている。
例えば、特許文献１のものでは、ハンドル操舵角と車速とを検出し、この２つの検出値に基づいて車両運動目標値としての目標ヨーレートと目標ヨー角加速度を算出する。そして、この目標ヨーレートと目標ヨー角加速度が得られるような目標後輪舵角を算出し、後輪転舵アクチュエータを目標舵角に駆動制御している。
【特許文献１】特開平５−１５５３４６号公報
【発明の開示】
【０００３】
しかし、このような車両の運動目標値を設定して転舵アクチュエータを駆動制御する従来の操舵装置においては、車両運動の大きさを決める制御ゲインと応答性を決める時定数とを自由に設定することができない。このため、運転者のハンドル操舵に対する最適な車両運動が得られない。
例えば、上述の特許文献１においては、目標ヨーレートの制御ゲインに関しては車速に応じて設定しているが、時定数については固定値（例えば、τ＝０．０５秒）となっている。このため、車速増加に伴って車両横運動発生までの空走距離が長くなってしまう。
【０００４】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、車両運動の大きさを決める制御ゲインと応答性を決める時定数とを自由に設定して、運転者のハンドル操舵操作に対する最適な車両運動を得るようにすることを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、前輪および後輪を独立して転舵する転舵アクチュエータと、運転者の行ったハンドル操舵に基づいて、車両の運動目標値を算出する車両運動目標値算出手段と、前記車両運動目標値算出手段により算出された車両運動目標値に基づいて、目標前輪舵角および目標後輪舵角を算出する目標舵角算出手段と、前記目標舵角算出手段により算出された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御する転舵制御手段とを備えた車両の操舵装置において、車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、前記運動状態検出手段により検出した運動状態に基づいて、ハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲイン設定する制御ゲイン設定手段と、ハンドル操舵に対する車両の運動目標値の時定数を設定する時定数設定手段とを備えたことにある。
【０００６】
この発明によれば、車両運動目標値算出手段が運転者の行ったハンドル操舵に基づいて車両の運動目標値を算出し、目標転舵角算出手段がこの車両運動目標値に基づいて目標前輪舵角および目標後輪舵角を算出し、転舵制御手段が目標前輪転舵角および目標後輪転舵角に応じて転舵アクチュエータを駆動制御する。
そして、車両運動目標値を算出するにあたり、制御ゲイン設定手段が車両の運動状態に基づいて制御ゲインを設定し、時定数設定手段が時定数を設定する。この場合、時定数設定手段は、車両の運動状態に基づいて車両運動目標値の時定数を設定したり、あるいは、制御ゲイン設定手段により設定された制御ゲインに基づいて設定したりすることができる。
制御ゲインは、車両運動目標値の大きさを決定し、その値が大きいほど車両運動量が大きくなる。時定数は、車両の運動目標値の応答性を決定するもので、その値が小さいほど車両運動の応答性が速くなる。従って、制御ゲインと時定数との設定により、車両運動目標値の大きさと応答性とを自由に設定することが可能となり、運転者のハンドル操舵操作に応じた最適な車両運動を得ることができる。
【０００７】
また、本発明の他の特徴は、前記運動状態検出手段は、車速を検出し、前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲインを設定し、前記時定数設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の運動目標値の時定数を設定することにある。
【０００８】
この発明によれば、車速に応じてハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲインと時定数とが設定される。従って、車速に応じた車両運動目標値の大きさと応答性が得られるため、車両の操縦性と安定走行性との両立が可能となる。
例えば、車速が大きいほど運動目標値の制御ゲインを小さく設定して高速走行時での安定性を確保するとともに、運動目標値の時定数を小さく設定してハンドル操舵操作に対する応答性を良好にし車両運動発生までの空走距離を短くすることができる。従って、車両の安定走行性と操縦性との両立を図ることができる。
【０００９】
本発明の他の特徴は、前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートを算出し、前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの制御ゲインを設定し、前記時定数設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの時定数を設定することにある。
【００１０】
この発明によれば、車速に応じてハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの制御ゲインと時定数とが設定される。従って、車速に応じた車両のヨーレートの大きさと応答性とを自在に設定することができ、極めて良好に車両の操縦性と安定走行性との両立を図ることができる。
【００１１】
本発明の他の特徴は、前記運動状態検出手段は、車速を検出し、前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲインを設定し、前記時定数設定手段は、車速に応じて変化する前記制御ゲインに対して、車両の運動目標値の応答性が一定となるように時定数を設定することにある。
【００１２】
この発明によれば、ハンドル操舵に対する車両の運動目標値の制御ゲインが車速に基づいて設定される。この場合、車速に応じて制御ゲインが変化することになるが、制御ゲインの大きさに応じて車両運動の応答性が変化してしまう。つまり、制御ゲインが大きければそれに伴って早い応答性が得られ、制御ゲインが小さければ応答性が遅くなる。
そこで、この発明では、制御ゲインが変化しても応答性が一定となるように時定数を設定する。従って、車速にかかわらず車両運動の立ち上がりの変化が一定となり、運転者に対して常に同じ感覚で車両運動の応答性が得られ違和感を与えない。
【００１３】
本発明の他の特徴は、前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートを算出し、前記制御ゲイン設定手段は、前記検出した車速に基づいてハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの制御ゲインを設定し、前記時定数設定手段は、車速に応じて変化する前記制御ゲインに対して、ハンドル操舵に対する車両の目標ヨーレートの応答性が一定となるように時定数を設定することにある。
【００１４】
この発明によれば、目標ヨーレートの制御ゲインが車速に応じて変化しても、目標ヨーレートの応答性が一定となるように目標ヨーレートの時定数が設定される。従って、車両の回頭性が一定となり運転感覚を一定にすることができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、前記時定数設定手段は、前記車速に応じて変化する制御ゲインに所定の定数を乗じて時定数を算出することにある。
【００１６】
この発明によれば、制御ゲインに所定の定数を乗じて時定数を算出することで、目標ヨーレートの応答性が一定となる。つまり、制御ゲインは、目標ヨーレートの大きさを決めるだけでなくその応答性にも影響を与え、制御ゲインが大きいほど応答性が速くなる。一方、時定数は、その値が大きいほど目標ヨーレートの応答性が遅くなる。従って、制御ゲインの大きさに時定数の大きさを比例させることで、目標ヨーレートの応答性が実質的に一定なものとなる。この結果、簡単に時定数の算出を行うことができる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、運転者が行うハンドル操舵の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、前記車両の運動目標値の時定数を補正する時定数補正手段とを備えたことにある。
【００１８】
この発明によれば、操舵速度検出手段が運転者が行うハンドル操舵の操舵速度を検出し、時定数補正手段が操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、車両の運動目標値の時定数を補正する。従って、操舵速度に応じた車両運動性能を実現することができる。
【００１９】
本発明の他の特徴は、前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートを算出し、前記時定数補正手段は、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度が速いほど、前記車両の目標ヨーレートにおける時定数が小さくなるように補正することにある。
【００２０】
この発明によれば、少なくとも車両の目標ヨーレートを算出し、運転者が行うハンドル操舵の操舵速度が速いほど、この目標ヨーレートにおける時定数を小さくするように補正する。従って、速いハンドル操舵操作に対しては、応答性のよいヨーレートが得られる。一般に、速いハンドル操舵が行われた場合は、運転者が車両の旋回運動を期待しているケースである。そこで本発明においては、こうしたケースにおいて、目標ヨーレートにおける時定数を小さくするように補正するため、ヨーレートの応答性が速くなり回頭性が良好となる。従って、運転者の期待した車両の旋回運動が得られ、運転感覚が良好となる。
【００２１】
本発明の他の特徴は、前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標横加速度を算出し、前記時定数補正手段は、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度が遅いほど、前記車両の目標横加速度における時定数が小さくなるように補正することにある。
【００２２】
この発明によれば、少なくとも車両の目標横加速度を算出し、運転者が行うハンドル操舵の操舵速度が遅いほど、目標横加速度における時定数を小さくするように補正する。つまり、遅いハンドル操舵操作に対しては、目標横加速度の時定数が小さく設定され、横加速度発生の応答性が速くなる。一般に、遅い（緩やかな）ハンドル操舵が行われた場合は、運転者が車両の横方向移動を期待しているケースである。そこで本発明においては、こうしたケースにおいて、横加速度における時定数を小さくするように補正するため、横加速度が早く発生し安定した車両の横移動を行うことができる。従って、運転者の期待した車両横移動が得られ、運転感覚が良好となる。
【００２３】
本発明の他の特徴は、前記車両運動目標値算出手段は、少なくとも車両の目標ヨーレートおよび車両の目標横加速度を算出し、前記時定数補正手段は、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度が速いほど、前記車両の目標ヨーレートにおける時定数が小さくなるように補正するとともに前記車両の目標横加速度における時定数が大きくなるように補正することにある。
【００２４】
この発明によれば、少なくとも車両の目標ヨーレートと目標横加速度を算出し、運転者が行うハンドル操舵の操舵速度が速いほど、目標ヨーレートにおける時定数を小さくするように補正するとともに、目標横加速度における時定数を大きくするように補正する。
一般に、速いハンドル操舵が行われた場合は、運転者が車両の旋回運動を期待しているケースであり、遅い（緩やかな）ハンドル操作が行われた場合は、運転者が車両の横方向移動を期待しているケースである。
そこで本発明においては、ハンドル操舵速度に応じて目標ヨーレートと目標横加速度の時定数をそれぞれ補正することにより、速いハンドル操舵操作に対しては、車両のヨーレートを横加速度よりも早く発生させて回頭性を良好にし、逆に、遅いハンドル操舵操作に対しては、車両の横加速度をヨーレートよりも早く発生させて安定走行性を良好にすることができる。
この結果、運転者の期待通りの車両運動が得られ、極めて運転感覚が良好となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、同実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。
【００２６】
この操舵装置１０は、左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒを転舵するための前輪転舵部２０と、左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒを転舵するための後輪転舵部４０と、これら前輪転舵部２０と後輪転舵部４０の転舵角をそれぞれ独立して制御するための転舵制御装置５０とを備える。
前輪転舵部２０は、運転者によって回動操作される操舵ハンドル２１を有する。操舵ハンドル２１には、上下２分割した操舵軸２２ａ，２２ｂの上端部が接続されている。操舵軸２２ａ，２２ｂの下端部にはピニオンギヤ２３が設けられ、同ピニオンギヤ２３にはラックバー２４が噛み合っている。ラックバー２４は左右に延設され、その両端にて左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒを転舵可能に連結していて、軸線方向の変位により左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒを転舵する。したがって、操舵ハンドル２１の回動は、操舵軸２２ａ，２２ｂおよびピニオンギヤ２３を介してラックバー２４に伝達されて、ラックバー２４を軸線方向に変位させて、左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒを転舵する。
操舵軸２２ａには、操舵軸２２ａの回転角度に基づいて操舵ハンドル２１の操舵角θｈを検出する操舵角センサ２５が設けられる。
【００２７】
操舵軸２２ａ，２２ｂ間には、左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒの転舵角に対する操舵ハンドル２１の回転角の比であるステアリングギヤ比を変更するための、言い換えれば下側の操舵軸２２ｂに対する上側の操舵軸２２ａの回転角の比を可変とするためのステアリングギヤ比可変装置３０が介装されている。ステアリングギヤ比可変装置３０は、操舵軸２２ａの下端部に一体回転するように接続された円筒状のケーシング３１を備えている。このケーシング３１内には、ステアリングギヤ比可変アクチュエータを構成する電動モータ３２が固定されている。電動モータ３２の出力軸３２ａは、ケーシング３１に回転可能に支持されていて、下端にて操舵軸２２ｂに一体回転可能に接続されている。
なお、電動モータ３２は減速機構３３を備え、電動モータ３２の回転は減速されてその出力軸３２ａに出力される。また、電動モータ３２には、そのロータの回転角を検出するための回転角センサ３４が設けられる。この回転角センサ３４は、本実施形態においてはレゾルバにより構成され、電動モータ３２の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を転舵制御装置５０に出力する。
以下、電動モータ３２を前輪舵角調整モータ３２と呼ぶ。
【００２８】
後輪転舵部４０は、左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒを転舵可能に連結する転舵バー４１を備え、転舵バー４１の軸線方向の変位により左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒを転舵する。この転舵バー４１には電動モータ４２が組み付けられている。電動モータ４２は、その回転に応じてボールねじ機構４３を介して転舵バー４１を軸線方向に駆動することにより、左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに対して転舵力を付与する。電動モータ４２には回転角センサ４４が組みつけられている。
回転角センサ４４は、本実施形態においてはレゾルバにより構成され、電動モータ４２の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を転舵制御装置５０に出力する。
以下、電動モータ４２を後輪転舵モータ４２と呼ぶ。
【００２９】
転舵制御装置５０は、前輪舵角調整モータ３２を駆動制御するための前輪モータ制御装置６０と、後輪転舵モータ４２を駆動制御するための後輪モータ制御装置７０と、運転者のハンドル操舵操作に応じて転舵制御量を演算して転舵制御指令を前輪モータ制御装置６０と後輪モータ制御装置７０とに出力する電子制御ユニット１００（以下、メインＥＣＵ１００と呼ぶ）とを備える。
【００３０】
前輪モータ制御装置６０は、前輪舵角調整モータ３２の通電を制御する電子制御装置６１（以下、前輪モータＥＣＵ６１と呼ぶ）と、前輪モータＥＣＵ６１からの通電指令に応じて前輪舵角調整モータ３２を駆動するモータ駆動回路６２とから構成される。前輪モータＥＣＵ６１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、メインＥＣＵ１００からの前輪転舵制御指令にしたがって、回転角センサ３４にて検出した回転角検出信号と操舵角センサ２５にて検出した操舵角信号とに基づいて前輪舵角調整モータ３２の通電を制御する。
【００３１】
後輪モータ制御装置７０は、後輪転舵モータ４２の通電を制御する電子制御装置７１（以下、後輪モータＥＣＵ７１と呼ぶ）と、後輪モータＥＣＵ７１からの通電指令に応じて後輪転舵モータ４２を駆動するモータ駆動回路７２とから構成される。後輪モータＥＣＵ７１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、メインＥＣＵ１００からの後輪転舵制御指令にしたがって、後輪転舵モータ４２の回転角を検出する回転角センサ４４の回転角検出信号に基づいて後輪転舵モータ４２の通電を制御する。
【００３２】
メインＥＣＵ１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、後述する前後輪転舵制御プログラムの実行により、運転者の行った操舵操作に応じた転舵制御量を演算し、前輪モータＥＣＵ６１、後輪モータＥＣＵ７１に対して転舵制御指令を出力する。また、メインＥＣＵ１００は、前後輪転舵制御プログラムを実行するために車速センサ９０を接続して車速信号Ｖを入力する。
【００３３】
次に、前後輪転舵制御処理について説明する。図２は、メインＥＣＵ１００が実行する前後輪転舵制御ルーチンを表し、この前後輪転舵制御ルーチンは、メインＥＣＵ１００のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。
この前後輪転舵制御ルーチンは、図示しないイグニッションスイッチの投入により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。
【００３４】
本制御ルーチンが起動すると、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１１において、操舵角センサ２５から操舵ハンドル２１の操舵角θｈを表す検出信号を、車速センサ９０から車速Ｖを表す車速信号をそれぞれ読み込む。続いて、ステップＳ１２において、操舵ハンドル２１の操舵速度（操舵角速度ｄθｈ／ｄｔ）を算出する。本制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行されることから、このステップＳ２１においては、直前回あるいは所定制御周期前の操舵角θｈ oldと今回検出した操舵角θｈ newとの時間経過に対する変化量を求めればよい。尚、本制御ルーチンが起動した直後における操舵速度は、任意の初期値（例えば、ゼロ）を設定しておけばよい。
【００３５】
次に、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１３において、操舵角θｈに対するヨーレートゲインＫｙｒ（γ／θｈ）を算出する。このヨーレートゲインＫｙｒは、運転者のハンドル操舵操作から車両運動目標値（目標ヨーレート）の大きさを決めるゲインであって、図３に示すゲイン算出マップＭＰｋを参照して算出される。この操舵角θｈに対するヨーレートゲインＫｙｒは、算出マップＭＰｋに示すように、車速Ｖの増加に伴って減少するように設定される。
【００３６】
続いて、ステップＳ１４において、操舵角θｈに対する横加速度ゲインＫｇｙ（Ｇｙ／θｈ）を算出する。この横加速度ゲインＫｇｙは、運転者のハンドル操舵操作からもう一つの車両運動目標値（目標横加速度）の大きさを決めるゲインであって、図３に示すゲイン算出マップＭＰｋを参照して算出される。この操舵角θｈに対する横加速度ゲインＫｇｙは、ヨーレートゲインＫｙｒと同様に、算出マップＭＰｋに示すように車速Ｖの増加に伴って漸減するように設定される。
【００３７】
次に、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１５において、車速Ｖに応じたヨーレート時定数Ｔｙｒを算出する。このヨーレート時定数Ｔｙｒは、運転者のハンドル操舵操作から車両の運動目標値（目標ヨーレート）の応答性を決める時定数であって、図４に示す時定数算出マップＭＰｔを参照して算出される。このヨーレート時定数Ｔｙｒは、算出マップＭＰｔに示すように、車速Ｖの増加に伴って漸減するように設定される。
【００３８】
続いて、ステップＳ１６において、車速Ｖに応じた横加速度時定数Ｔｇｙを算出する。この横加速度時定数Ｔｇｙは、運転者のハンドル操舵操作から車両の運動目標値（目標横加速度）の応答性を決める時定数であって、図４に示す時定数算出マップＭＰｔを参照して算出される。この横加速度時定数Ｔｇｙは、時定数算出マップＭＰｔに示すように、車速Ｖの増加に伴って減少するように設定される。この横加速度時定数Ｔｇｙの車速Ｖの増加に対する減少度合いは、ヨーレート時定数Ｔｙｒにおける減少度合いに比べて大きい。
【００３９】
次に、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１７において、操舵ハンドル２１の操舵速度（ｄθｈ／ｄｔ）に応じたヨーレート時定数補正量ΔＴｙｒを算出する。このヨーレート時定数補正量ΔＴｙｒは、図５に示す補正量算出マップＭＰｍを参照して算出され、ハンドル操舵速度ｄθｈ／ｄｔの増加に伴って減少し、ハンドル操舵速度が所定速度以上となると負の値をとる。
【００４０】
続いて、ステップＳ１８において、操舵ハンドル２１の操舵速度（ｄθｈ／ｄｔ）に応じた横加速度時定数補正量ΔＴｇｙを算出する。この横加速度時定数補正量ΔＴｇｙは、図５に示す補正量算出マップＭＰｍを参照して算出され、ハンドル操舵速度（ｄθｈ／ｄｔ）の増加に伴って増大するように設定される。また、横加速度時定数補正量ΔＴｇｙは、ハンドル操舵速度が所定速度以下の範囲では負の値をとる。
【００４１】
次に、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１９において、先に算出したヨーレートゲインＫｙｒ、ヨーレート時定数Ｔｙｒ、ヨーレート時定数補正量ΔＴｙｒに基づいて、車両の運動目標値である目標ヨーレートγ＊を次式により算出する。
【数１】
2008006952.tif 000003
ここで、ｓはラプラス演算子である。
【００４２】
同様に、ステップＳ２０において、先に算出した横加速度ゲインＫｇｙ、横加速度時定数Ｔｇｙ、横加速度時定数補正量ΔＴｇｙに基づいて、もう一つの車両の運動目標値である目標横加速度Ｇｙ＊を次式により算出する。
【数２】
2008006952.tif 000004
【００４３】
こうして、目標ヨーレートγ＊と目標横加速度Ｇｙ＊とが算出されると、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ２１において、これらの目標値（γ＊，Ｇｙ＊）から、運転者のハンドル操作に対する車両運動の動的目標である目標車体スリップβ＊を次式により算出する。
【数３】
2008006952.tif 000005
【００４４】
続いて、メインＥＣＵ１００は、このようにして算出された目標ヨーレートγ＊および目標車体スリップ角β＊に基づいて、ステップＳ２２において、目標前輪転舵角δｆ＊および目標後輪転舵角δｒ＊を次式により算出する。
【数４】
2008006952.tif 000006
Ｃｆ：前輪コーナリングパワー
Ｃｒ：後輪コーナリングパワー
Ｉ：車体重心回りの慣性モーメント
ｍ：車体質量
Ｖ：車速
Ｌｆ：車体重心から前輪車軸までの前後方向の水平距離
Ｌｒ：車体重心から後輪車軸までの前後方向の水平距離
この式（４）は、前後輪操舵２輪モデルにおける前後輪目標舵角の演算式である。
【００４５】
続いて、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ２３において、先のステップＳ２２で算出した目標前輪転舵角δｆ＊および目標後輪転舵角δｒ＊に応じた制御指令を前輪モータＥＣＵ６１および後輪モータＥＣＵ７１に出力する。
後輪モータＥＣＵ７１は、メインＥＣＵ１００からの制御指令を受けて、モータ駆動回路７２に駆動信号を出力して、後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの舵角がこの目標後輪転舵角δｒ＊となるように転舵する。この場合、後輪転舵モータ４２により転舵される後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの舵角は、回転角センサ４４の回転角度に応じたものとなるため、後輪モータＥＣＵ７１は、例えば、後輪転舵角と回転角センサ４４の回転角度とを対応付けるマップ（図示略）を記憶し、このマップを参照して、後輪転舵角δｒ（中立位置に対する舵角）が目標後輪転舵角δｒ＊になるようにフィードバック制御する。
【００４６】
一方、前輪モータＥＣＵ６１は、メインＥＣＵ１００からの制御指令を受けて、以下に示す前輪補正転舵制御処理を実行する。
図６は、前輪モータＥＵＣ６１が実行する前輪補正転舵ルーチンを表し、この前輪補正転舵ルーチンは、前輪モータＥＣＵ６１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、メインＥＣＵ１００にて行われる前後輪転舵制御ルーチンと同期して所定周期で繰り返し実行される。
まず、前輪モータＥＣＵ６１は、ステップＳ３１において、メインＥＣＵ１００から出力された目標前輪転舵角δｆ＊を表す制御指令と、操舵角センサ２５によるハンドル操舵角θｈを表す操舵角信号とを入力する。
【００４７】
続いて、ステップＳ３２において、目標前輪転舵角δｆ＊が得られるハンドル操舵角θｈ＊を次式（５）により算出する。
θｈ＊＝Ｇｇ・δｆ＊  ……（５）
ここで、Ｇｇはステアリングギヤ比を表す。
【００４８】
次に、ステップＳ３３において、目標補正ハンドル操舵角Δθｈ＊を次式（６）により算出する。
Δθｈ＊＝θｈ＊−θｈ  ……（６）
つまり、目標前輪転舵角δｆ＊が得られるハンドル操舵角θｈ＊と実際のハンドル操舵角θｈとの角度差を目標補正ハンドル操舵角Δθｈ＊として算出する。
そして、次のステップＳ３４においては、この角度差である目標補正ハンドル操舵角Δθｈ＊だけ前輪舵角調整モータ３２を回転制御する。
この場合、前輪舵角調整モータ３２の回転角度を検出する回転角センサ３４の検出信号を読み込み、この検出回転角が目標補正ハンドル操舵角Δθｈになるようにフィードバック制御する。
【００４９】
こうして、前輪モータＥＣＵ６１は、前輪舵角調整モータ３２の回転制御を行なうと本制御ルーチンを一旦終了する。そして、本制御ルーチンが所定の周期で繰り返し実行されることから、前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒは、常にメインＥＣＵ１００から指令される目標前輪転舵角δｆ＊に一致するように舵角制御される。
【００５０】
また、メインＥＣＵ１００は、図２に示すステップＳ２３において、前輪モータＥＣＵ６１および後輪モータＥＣＵ７１に対して転舵制御指令を出力すると前後輪転舵制御ルーチンを一旦終了し、所定の周期で同様の処理を繰り返し実行する。
【００５１】
以上説明した本実施形態の車両の操舵装置１０によれば、ハンドル操舵操作に応じた車両運動目標値としての目標ヨーレートγ＊と目標横加速度Ｇｙ＊を算出するにあたり、ヨーレートゲインＫｙｒ，横加速度ゲインＫｇｙ，ヨーレート時定数Ｔｙｒ，横加速度時定数Ｔｇｙをそれぞれ車速に応じて独立に設定するため、ヨーレートと横加速度の大きさおよび応答性をそれぞれ自在に設定することが可能となる。従って、運転者のハンドル操舵操作に対する最適な車両運動を得ることができる。
【００５２】
例えば、図４に示すように、低速走行時においては、ヨーレートの時定数が横加速度の時定数よりも小さく設定されるため、ヨーレートの応答性、つまり、ヨーレートの立ち上がりが早くなる。このため、ヨーレートが横加速度よりも早く発生し、回頭性が良好となる。一般に、低速走行中におけるハンドル操作は、車両の旋回を目的とするケースが多い。そこで、ヨーレートを早く発生させることで、運転者の希望に沿った回頭性能が得られる。
また、図４に示すように、高速走行時においては、横加速度の時定数がヨーレートの時定数よりも小さく設定されるため、横加速度の応答性、つまり、横加速度の立ち上がりが早くなる。このため、横加速度がヨーレートよりも早く発生し、走行安定性が良好となる。一般に、高速走行中におけるハンドル操作は、車両の横方向の移動（例えば、レーン変更）を目的とするケースが多い。そこで、横加速度を早く発生させることで、車両の回頭を抑制して安定走行が得られる。
このように車速に応じてヨーレート時定数および横加速度時定数を設定することにより、車両走行状態に応じた快適な運転感覚が得られ、運転操作も容易となる。
【００５３】
また、車速が大きいほどヨーレートおよび横加速度の制御ゲインを小さく設定することにより高速走行時での安定性を確保して運転操作を容易にするとともに、時定数を小さく設定することによりハンドル操舵操作に対する応答性を良好にして車両運動（ヨー運動および横運動）発生までの空走距離を短くすることができる。従って、車両の安定走行性と操縦性との両立を図ることができる。
【００５４】
更に、運転者が行うハンドル操舵操作の操舵速度を検出し、図５に示すように、この操舵速度が速いほどヨーレートにおける時定数を小さくするように補正するとともに、横加速度における時定数を大きくするよう補正するため、速いハンドル操舵操作に対しては、車両のヨーレートを横加速度よりも早く発生させて回頭性を良好にし、逆に、遅い（緩やかな）ハンドル操舵操作に対しては、車両の横加速度をヨーレートよりも早く発生させて安定走行性を良好にすることができる。
つまり、速いハンドル操舵が行われた場合は、運転者が車両の旋回運動を期待しているケースであり、遅いハンドル操作が行われた場合は、運転者が車両の横方向移動を期待しているケースであるため、こうした時定数の補正により、運転者の期待通りの車両運動が得られ、極めて運転感覚が良好となる。
【００５５】
次に、ヨーレート時定数の算出処理に関する変形例を説明する。
上述した実施形態においては、ヨーレート時定数Ｔｙｒは、図４、図５の算出マップＭＰｔ，ＭＰｍを用いて車速Ｖおよびハンドル操舵速度（ｄθｈ／ｄｔ）に応じた値に設定したが、この変形例においては、ヨーレートゲインに基づいてヨーレート時定数を算出する。
【００５６】
ヨーレートの発生する立ち上がり（応答性）は、時定数だけでなく制御ゲインの大きさにも影響する。例えば、図７に示すように、車速が大きくヨーレートゲインが小さな値に設定される場合には、目標ヨーレートの大きさが小さく抑えられため、これに伴って目標ヨーレートの立ち上がりが遅くなり、逆に、車速が小さくヨーレートゲインが大きな値に設定される場合には、目標ヨーレートの大きさが大きくなるため、目標ヨーレートの立ち上がりが早くなる。
従って、車速に応じて車両回頭性（ヨー角加速度）が変動してしまい、運転感覚が車速によって変動してしまう。
【００５７】
そこで、この変形例においては、車速に対して車両回頭性が一定になるようにヨーレート時定数Ｔｙｒを設定する。
具体的には、次式（７）により算出する。
Ｔｙｒ＝Ｋｔ・Ｋｙｒ
ここでＫｔは、定数である。
式（７）から分かるように、ヨーレート時定数Ｔｙｒは、車速に応じて設定されるヨーレートゲインＫｙｒに比例した値に設定される。
従って、この関係式によってヨーレート時定数Ｔｙｒを設定した場合には、図８に示すように、車速が変わっても目標ヨーレートγ＊の立ち上がりの勾配（破線で示す直線の傾き）は一定となる。また、勾配は、定数Ｋｔを決めることにより自由に設定できる。
【００５８】
このヨーレート時定数の算出処理の変形例を上述の前後輪転舵制御ルーチンに適応したフローチャートを図９に示す。
このフローチャートにおけるステップＳ２５の処理が、変形例としてのヨーレート時定数Ｔｙｒの算出処理であり、他の処理については変わらない。
以上説明した変形例によれば、車速に関わらず車両回頭性（ヨー角加速度）を一定にすることが可能となり、車速によって運転感覚が変動してしまうといった不具合を防止できる。
【００５９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６０】
例えば、本実施形態では、ステアリングギヤ比可変装置３０に設けた前輪舵角調整モータ３２により前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒの舵角を調整したが、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置を用いて転舵角制御を行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、目標ヨーレートγ＊や目標横加速度Ｇｙ＊を１次遅れ式を用いて算出したが、他の算出式を採用してもかまわない。
また、車両の運動目標値は、ヨーレートや横加速度に限るものではなく、例えば、横加速度に代えて車体スリップ角βを用いてもよい。
【００６１】
尚、本実施形態における前輪舵角調整モータ３２および後輪転舵モータ４２が本発明の転舵アクチュエータに相当し、本実施形態におけるメインＥＣＵ１００において行われるステップＳ１９，Ｓ２０の処理が本発明の車両運動目標値算出手段に相当し、本実施形態におけるメインＥＣＵ１００において行われるステップＳ２２の処理が本発明の目標舵角算出手段に相当し、本実施形態における前輪モータ制御装置６０および後輪モータ制御装置７０が本発明の転舵制御手段に相当し、本実施形態の車速センサ９０が本発明の運動状態検出手段に相当し、本実施形態におけるメインＥＣＵ１００において行われるステップＳ１３，Ｓ１４の処理が本発明の制御ゲイン設定手段に相当し、本実施形態におけるメインＥＣＵ１００において行われるステップＳ１５，Ｓ１６の処理が本発明の時定数設定手段に相当する。
また、本実施形態における操舵角センサ２５およびメインＥＣＵ１００において行われるステップＳ１２の処理が本発明の操舵速度検出手段に相当し、本実施形態におけるメインＥＣＵ１００において行われるステップＳ１７の処理が本発明の時定数補正手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】メインＥＣＵの行う前後輪転舵制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】ヨーレートゲインＫｙｒおよび横加速度ゲインＫｇｙを算出するためのマップである。
【図４】ヨーレート時定数Ｔｙｒおよび横加速度時定数Ｔｇｙを算出するためのマップである。
【図５】ヨーレート時定数補正量ΔＴｙｒおよび横加速度時定数補正量ΔＴｇｙを算出するためのマップである。
【図６】前輪モータＥＣＵの行う前輪補正転舵ルーチンを表すフローチャートである。
【図７】車速に応じた目標ヨーレートγ＊の推移を表すグラフである。
【図８】応答性を一定にしたときの車速に応じた目標ヨーレートγ＊の推移を表すグラフである。
【図９】変形例としてのメインＥＣＵの行う前後輪転舵制御ルーチンを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１０…操舵装置、２０…前輪転舵部、２１…操舵ハンドル、２５…操舵角センサ、３０…ステアリングギヤ比可変装置、３２…前輪舵角調整モータ、４０…後輪転舵部、４２…後輪転舵モータ、５０…転舵制御装置、６０…前輪モータ制御装置、６１…前輪モータＥＣＵ、６２…モータ駆動回路、７０…後輪モータ制御装置、７１…後輪モータＥＣＵ、７２…モータ駆動回路、９０…車速センサ、１００…メインＥＣＵ、Ｗｆｌ，Ｗｆｒ…左右前輪、Ｗｒｌ，Ｗｒｒ…左右後輪。
【図１】
2008006952.tif 000007
【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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【図８】
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【図９】
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