(57)【要約】　　　（修正有）【課題】操舵フィーリングを向上し得る車両の運動制御方法および車両の運動制御装置を提供する。【解決手段】車両運動制御処理では、車速Ｖ、操舵角θｈ、操舵角速度ωｈおよび実舵角θＴに基づいて制御された可変利得Ｇと、操舵角θｈと乗算し、この乗算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角θＴを制御する。これにより、ステアリングホイールの切り回し方向に応じ、個別に設定された切増し時のギヤ比Ｇａ１あるいは切戻し時のギヤ比Ｇａ２を選択することができる。したがって、切増し時、切戻し時の双方において、操舵フィーリングを向上することができる。【選択図】　図４
2004042796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、
ハンドルによる操舵角に基づいて操舵角速度を取得する第１ステップと、
前記操舵輪の実舵角を取得する第２ステップと、
前記車速、前記操舵角、前記操舵角速度および前記実舵角に基づいて可変利得を制御する第３ステップと、
前記可変利得と前記操舵角と乗算する第４ステップと、
前記第４ステップにより乗算された結果に基づいて、前記操舵輪の実舵角を制御する第５ステップと、
を含むことを特徴とする車両の運動制御方法。
【請求項２】
前記第３ステップは、
前記ハンドルの切り回し方向が、前記操舵角が増加する切増し方向であるか前記操舵角が減少する切戻し方向であるかを、前記操舵角と前記操舵角速度とに基づいて判断する第３ａステップと、
前記第３ａステップにより判断された前記ハンドルの切り回し方向が、前記切増し方向である場合には前記可変利得のうちの切増し時可変利得を選択し、前記切戻し方向である場合には前記可変利得のうちの切戻し時可変利得を選択し、制御する第３ｂステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の車両の運動制御方法。
【請求項３】
前記第３ステップによる切増し時可変利得は、前記車速と前記操舵角速度とに基づいて可変利得値が決定され、
前記第３ステップによる切戻し時可変利得は、前記操舵角と前記実舵角とに基づいて可変利得値が決定されることを特徴とする請求項２記載の車両の運動制御方法。
【請求項４】
ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、
ハンドルによる操舵角に基づいて操舵角速度を取得する操舵角速度取得手段と、
前記操舵輪の実舵角を取得する実舵角取得手段と、
前記車速、前記操舵角、前記操舵角速度および前記実舵角に基づいて可変利得を制御する可変利得制御手段と、
前記可変利得と前記操舵角と乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された結果に基づいて、前記操舵輪の実舵角を制御する実舵角制御手段と、
を備えることを特徴とする車両の運動制御装置。
【請求項５】
前記可変利得制御手段は、
前記ハンドルの切り回し方向が、前記操舵角が増加する切増し方向であるか前記操舵角が減少する切戻し方向であるかを、前記操舵角と前記操舵角速度とに基づいて判断する切回し方向判断手段と、
前記切回し方向判断手段により判断された前記ハンドルの切り回し方向が、前記切増し方向である場合には前記可変利得のうちの切増し時可変利得を選択し、前記切戻し方向である場合には前記可変利得のうちの切戻し時可変利得を選択し、制御する可変利得選択制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項４記載の車両の運動制御装置。
【請求項６】
前記可変利得制御手段による切増し時可変利得は、前記車速と前記操舵角速度とに基づいて可変利得値が決定され、
前記可変利得制御手段による切戻し時可変利得は、前記操舵角と前記実舵角とに基づいて可変利得値が決定されることを特徴とする請求項５記載の車両の運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法および車両の運動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイール（ハンドル）と操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中にモータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変機構を備えた車両の運動制御装置として、例えば図１に示すように、ステアリングホイール（ハンドル）２１、第１ステアリングシャフト２２、第２ステアリングシャフト２３、ＥＰＳアクチュエータ２４、ロッド２５、操舵角センサ２６、車速センサ２７、トルクセンサ２８、ＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０、ギヤ比可変機構３２（伝達可変機構）、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０等から構成される車両運動制御装置１００がある。なお、このような「ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変機構」を、ＶＧＲＳ（Ｖｒｉａｂｌｅ　Ｇｅａｒ　Ｒａｔｉｏ　Ｓｙｓｔｅｍ　）と称する場合もある。
【０００３】
即ち、ステアリングホイール２１に第１ステアリングシャフト２２の一端が接続され、この第１ステアリングシャフト２２の他端側にはギヤ比可変機構３２の入力側が接続される。このギヤ比可変機構３２は、モータ、減速機等から構成されており、この出力側には第２ステアリングシャフト２３の一端側が接続され、第２ステアリングシャフト２３の他端側には、ＥＰＳアクチュエータ２４の入力側が接続される。ＥＰＳアクチュエータ２４は、電気式動力舵取装置であり、図示しないラック・ピニオンギヤ等により、第２ステアリングシャフト２３によって入力された回転運動をロッド２５の軸方向運動に変換して出力し得るとともに、ＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０により制御されるアシストモータにより操舵状態に応じたアシスト力を発生させて運転者による操舵をアシストする。なお、このロッド２５には操舵輪ＦＲ、ＦＬが装着されている。
【０００４】
なお、第１ステアリングシャフト２２の回転角（操舵角）は操舵角センサ２６により検出されて操舵角信号としてＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に、また第２ステアリングシャフト２３による操舵トルクはトルクセンサ２８により検出されてトルク信号としてＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０に、さらに車両の速度は車速センサ２７により検出されて車速信号としてＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０およびＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に、それぞれ入力され得るように構成されている。またＥＰＳアクチュエータ２４には、ラックの移動量からタイヤ角（実舵角）を検出し得る図略のタイヤ角センサが収容されている。
【０００５】
このように構成することによって、ギヤ比可変機構３２およびＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０では、モータと減速機により、入力ギヤに対する出力ギヤの比を車速に応じてリアルタイムに変更し、第１ステアリングシャフト２２の操舵角に対する第２ステアリングシャフト２３の出力角の比を可変する。また、ＥＰＳアクチュエータ２４およびＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０では、トルクセンサ２８および車速センサ２７により検出した運転者の操舵状態や車速に応じて、運転者の操舵をアシストするアシスト力をアシストモータにより発生させる。
【０００６】
これにより、車速に対応したステアリングギヤ比、例えば停車時や低速走行時にはステアリングホイール２１の操舵角に対してギヤ比可変機構３２による第２ステアリングシャフト２３への出力角が大きくなるように設定し、また高速走行時にはステアリングホイール２１の操舵角に対してギヤ比可変機構３２の当該出力角が小さくなるように設定することが可能となる一方で、車速に対応した適切なアシスト力をアシストモータにより発生させることが可能となる。
【０００７】
例えば、車両が停車や低速走行している場合には、ギヤ比可変機構３２によるステアリングギヤ比が低く設定されるとともに、アシストモータによるアシスト力を高めるので、軽いステアリング操作でも操舵輪は大きく切れる。これにより運転者の操舵を楽にすることができる。一方、車両が高速走行している場合には、アシストモータによるアシスト力が低下し、ギヤ比可変機構３２によるステアリングギヤ比が高く設定されるので、ステアリング操作が重くなるとともに、たとえステアリングホイール２１が大きく切れても操舵輪は小さく切れるにとどまる。これにより車両制御の安定性のさらなる向上を期待することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような車両運動制御装置１００によると、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に制御されるギヤ比可変機構３２により車速に対応したステアリングギヤ比を設定している。そのため、運転者がステアリングホイール２１を急激に切るといった急操舵を行った場合、ギヤ比可変機構３２による制御の追従遅れが生じることから、運転者がステアリング操作を終えた後にも、目標角に向かって操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵制御が続けられる結果、運転者の操舵に違和感を与え、操舵フィーリングの悪化を招くことが知られている。
【０００９】
そこで、このような追従遅れによる操舵フィーリングの悪化を防止するため、特開平１１−２０８４９９号公報に開示される「車両用操舵装置」では、伝達比可変機構による目的回転角とその出力角との制御偏差が所定の閾値よりも大きくなった場合、この制御偏差を調整することにより、制御偏差が所定の閾値以上に大きくならないような構成を提案している。
【００１０】
ところがこのような構成を採ると、ステアリングホイール２１の切増し時に急操舵しても、切戻し時には操舵を緩慢にするといったような場合には、切増し時と切戻し時とで同量のステアリング操作をしたにもかかわらず、切増しと切戻しとでは操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵量が相違する現象が発生し得る。そのため、運転者がステアリングホイール２１を中立位置に戻しても、操舵輪ＦＲ、ＦＬは中立位置に戻っていないという中立位置の位置ずれによって、運転者の操舵に違和感を与え、操舵フィーリングの悪化を招くという問題を生じる。
【００１１】
また、特開２０００−３４４１２１公報に開示される「車両用操舵制御装置」では、急操舵時に調整したＶＧＲＳの目的角とその出力角との制御偏差を記憶しておき、ステアリングホイール２１による操舵時にこの記憶した制御偏差が零になるように徐々に位相修正するような構成を提案し、これにより中立位置の位置ずれを補正している。ところが、このような構成を採っても、位相偏差の修正を徐々に行うことから、急操舵直後においては中立位置の位置ずれを防止するには到っていない。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、操舵フィーリングを向上し得る車両の運動制御方法および車両の運動制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の車両の運動制御方法では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御方法であって、ハンドルによる操舵角に基づいて操舵角速度を取得する第１ステップと、前記操舵輪の実舵角を取得する第２ステップと、前記車速、前記操舵角、前記操舵角速度および前記実舵角に基づいて可変利得を制御する第３ステップと、前記可変利得と前記操舵角と乗算する第４ステップと、前記第４ステップにより乗算された結果に基づいて、前記操舵輪の実舵角を制御する第５ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【００１４】
また上記目的を達成するため、請求項４の車両の運動制御装置では、ハンドルによる操舵角および車速に基づいて操舵輪の実舵角を制御する車両の運動制御装置であって、ハンドルによる操舵角に基づいて操舵角速度を取得する操舵角速度取得手段と、前記操舵輪の実舵角を取得する実舵角取得手段と、前記車速、前記操舵角、前記操舵角速度および前記実舵角に基づいて可変利得を制御する可変利得制御手段と、前記可変利得と前記操舵角と乗算する乗算手段と、前記乗算手段により乗算された結果に基づいて、前記操舵輪の実舵角を制御する実舵角制御手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項１および請求項４の発明では、車速、操舵角、操舵角速度および実舵角に基づいて制御された可変利得と、操舵角と乗算し、この乗算された結果に基づいて、操舵輪の実舵角を制御する。これにより、当該可変利得は、車速のみならず、操舵角、操舵角速度および実舵角にも基づいても制御されるので、車速だけに依存することなく、操舵角、操舵角速度および実舵角にも依存した利得制御を行わせることができる。即ち、車速のみに基づいて可変利得を制御していた場合に比べ、ハンドルによる操舵角速度、切り回し方向あるいは操舵輪の実舵角にも基づいて可変利得を制御することができる。例えば、切増し時には急操舵による操舵輪の実舵角制御の追従遅れを修正し、切戻し時にはハンドルの中立位置の位置ずれを修正するように、それぞれ設定することができる。したがって、操舵フィーリングを向上することができる。
【００１６】
さらに、請求項２の車両の運動制御方法では、請求項１記載の車両の運動制御方法において、前記第３ステップは、前記ハンドルの切り回し方向が、前記操舵角が増加する切増し方向であるか前記操舵角が減少する切戻し方向であるかを、前記操舵角と前記操舵角速度とに基づいて判断する第３ａステップと、前記第３ａステップにより判断された前記ハンドルの切り回し方向が、前記切増し方向である場合には前記可変利得のうちの切増し時可変利得を選択し、前記切戻し方向である場合には前記可変利得のうちの切戻し時可変利得を選択し、制御する第３ｂステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【００１７】
また、請求項５の車両の運動制御装置では、請求項４記載の車両の運動制御装置において、前記可変利得制御手段は、前記ハンドルの切り回し方向が、前記操舵角が増加する切増し方向であるか前記操舵角が減少する切戻し方向であるかを、前記操舵角と前記操舵角速度とに基づいて判断する切回し方向判断手段と、前記切回し方向判断手段により判断された前記ハンドルの切り回し方向が、前記切増し方向である場合には前記可変利得のうちの切増し時可変利得を選択し、前記切戻し方向である場合には前記可変利得のうちの切戻し時可変利得を選択し、制御する可変利得選択制御手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１８】
請求項２および請求項５の発明では、車速、操舵角、操舵角速度および実舵角に基づいて可変利得を制御するにおいて、ハンドルの切り回し方向が、操舵角が増加する切増し方向であるか操舵角が減少する切戻し方向であるかを、操舵角と操舵角速度とに基づいて判断し、これにより判断されたハンドルの切り回し方向が、切増し方向である場合には可変利得のうちの切増し時可変利得を選択し、切戻し方向である場合には可変利得のうちの切戻し時可変利得を選択し、制御する。これにより、ハンドルの切り回し方向に応じ、個別に設定された切増し時可変利得あるいは切戻し時可変利得を選択することができるので、切増し時可変利得では急操舵による操舵輪の実舵角制御の追従遅れを修正し、切戻し時可変利得ではハンドルの中立位置の位置ずれを修正するように、それぞれ設定することができる。したがって、切増し時、切戻し時の双方において、操舵フィーリングを向上することができる。
【００１９】
また、請求項３の車両の運動制御方法では、請求項２記載の車両の運動制御方法において、前記第３ステップによる切増し時可変利得は、前記車速と前記操舵角速度とに基づいて可変利得値が決定され、前記第３ステップによる切戻し時可変利得は、前記操舵角と前記実舵角とに基づいて可変利得値が決定されることを技術的特徴とする。
【００２０】
さらに、請求項６の車両の運動制御装置では、請求項５記載の車両の運動制御装置において、前記可変利得制御手段による切増し時可変利得は、前記車速と前記操舵角速度とに基づいて可変利得値が決定され、前記可変利得制御手段による切戻し時可変利得は、前記操舵角と前記実舵角とに基づいて可変利得値が決定されることを技術的特徴とする。
【００２１】
請求項３および請求項６の発明では、切増し時可変利得は、車速と操舵角速度とに基づいて可変利得値が決定され、切戻し時可変利得は、操舵角と実舵角とに基づいて可変利得値が決定される。これにより、切増し時可変利得においては、車速のほか、操舵角速度にも基づいて可変利得値が決定されるので、ハンドルによる操舵角速度に合わせて切増し時の可変利得を決定することができる。また、切戻し時可変利得においては、車速に関係なく、操舵角と実舵角とに基づいて可変利得値が決定されるので、両者の比からハンドルが中立位置に位置するときに操舵輪も中立位置に位置するように切戻し時の可変利得を決定することができる。したがって、切増し時、切戻し時の双方において、操舵フィーリングを向上することができる。
【００２２】
なお、請求項３または請求項６において、「切増し時可変利得は、車速の増減に従って利得が設定される第１利得特性と、操舵角速度の増加に従って利得が減少する第２利得特性と、の積に基づいて可変利得値が決定される」ものであっても良く、また「切戻し時可変利得は、操舵角に相当する現在の実舵角を操舵角により除算して得られた結果に基づいて可変利得値が決定されるもの」であっても良い。
【００２３】
これにより、ハンドルの切増し時においては、第２利得特性により操舵角速度の増加に従って利得が減少するので、第１利得特性と第２利得特性との積により急操舵における切増し時可変利得を低くすることができる。したがって、切増し時の急操舵における車両運動制御の追従遅れを抑制することができ、操舵フィーリングを向上することができる。また、ハンドルの切戻し時においては、操舵角に相当する現在の実舵角を操舵角により除算して得られた結果に基づいて可変利得値が決定されるので、現在の実舵角に相当する分だけハンドルを切戻すことができる。したがって、切戻し後にハンドルを中立位置に位置させることができるので、中立位置のずれを防止することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両の運動制御方法および車両の運動制御装置を適用した車両運動制御装置の実施形態について図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る車両運動制御装置２０は、前述した車両運動制御装置１００と機械的構成に変わるところがないので、図１に示す車両運動制御装置２０（１００）を参照して説明する。
【００２５】
図１に示すように、車両運動制御装置２０は、ステアリングホイール２１、第１ステアリングシャフト２２、第２ステアリングシャフト２３、ＥＰＳアクチュエータ２４、ロッド２５、操舵角センサ２６、車速センサ２７、トルクセンサ２８、ＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０、ギヤ比可変機構３２、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０等から構成され、その機械的、電気的な結合関係は前述したとおりであるから、ここではこれらの説明を省略する。なお、図２には、本実施形態に係る車両運動制御装置２０のＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０およびＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０による車両運動制御処理を表した機能ブロック図が示されている。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態に係る車両運動制御装置２０では、ＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０によるＥＰＳ制御処理３０ａとＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理４０ａとの２つの処理がそれぞれのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ　）によって行われている。つまり、前述したように車両運動制御装置２０は、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理４０ａによってギヤ比可変機構３２によりステアリングギヤ比を車両の速度に応じて可変制御する機能を有するとともに、ＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０によるＥＰＳ制御処理３０ａによって操舵状態に応じたアシスト力を発生させて運転者による操舵をアシストする機能を有する。
【００２７】
そのため、ＥＰＳ制御処理３０ａでは、トルクセンサ２８による操舵トルク信号と車速センサ２７による車速信号とがＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０に入力されることにより、車速Ｖに対応して一義的に定められるＥＰＳアクチュエータ２４のアシストモータ２４ｍの電流指令値を図略のモータ電流マップから決定する処理を行い、決定した電流指令値に応じたモータ電圧をモータ駆動回路によりモータ２４ｍに供給する。これにより、ＥＰＳアクチュエータ２４およびＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０では、ＥＰＳ制御処理３０ａにより、トルクセンサ２８および車速センサ２７により検出した運転者の操舵状態や車速Ｖに応じて、運転者の操舵をアシストするアシスト力をアシストモータ２４ｍにより発生させている。
【００２８】
これに対し、ＶＧＲＳ制御処理４０ａでは、操舵角センサ２６による操舵角信号、車速センサ２７による車速信号およびＥＰＳアクチュエータ２４内のタイヤ角センサによる実舵角信号が、直接あるいは他のＥＣＵ等を介してＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に入力されることにより、車速Ｖ、操舵角θｈ、操舵角速度ωｈおよび実舵角θＴに基づいて、ギヤ比可変機構３２による使用ギヤ比Ｇａ（伝達比可変機構による伝達比）を所定マップから一義的に定めて決定する処理を行い、決定された回転角指令値に応じたモータ電圧をモータ駆動回路によりモータ３２ｍに供給する。これにより、ギヤ比可変機構３２およびＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０では、モータ３２ｍと減速機３２ｇによって、入力ギヤに対する出力ギヤの比を、車速や操舵角等に応じてリアルタイムに変更し、第１ステアリングシャフト２２の操舵角に対する第２ステアリングシャフト２３の出力角の比Ｇｖを可変している。
【００２９】
ここで、本車両運動制御装置２０の特徴である、車速Ｖ、操舵角θｈ、操舵角速度ωｈおよび実舵角θＴに基づいてギヤ比可変機構３２の使用ギヤ比Ｇａ（可変利得Ｇ）を制御している車両運動制御処理の基本的な機能構成について図３を参照して説明する。
【００３０】
図３に示すように、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０による車両運動制御処理は、出力操舵角決定手段４０ａ１、目標実舵角算出手段４０ａ４、偏差量検出手段４０ａ５、目標操舵角算出手段４０ａ６、ＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７から構成されている。
【００３１】
本実施形態に係る車両運動制御処理では、出力操舵角決定手段４０ａ１により、車速Ｖ、操舵角θｈ、操舵角速度ωｈおよび実舵角θＴに基づいて制御された可変利得Ｇと、操舵角θｈと乗算することで出力操舵角を決定し、目標実舵角算出手段４０ａ４により、この乗算結果である出力操舵角を目標実舵角θＴ＊　に変換する。そして、この目標実舵角θＴ＊　と実舵角θＴとの偏差を偏差量検出手段４０ａ５により求めることによって角度偏差ΔθＴを算出する。角度偏差ΔθＴは、目標操舵角算出手段４０ａ６により目標操舵角に変換され、さらにこの目標操舵角に基づいてギヤ比可変機構３２に出力するＶＧＲＳ目標角を得るためにＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７によりＶＧＲＳ目標角に変換される。なお、図３に表されているＧｓは、操舵角θｈと実舵角θＴとの比であるステアリングギヤ比を示し、またＧｖはギヤ比可変機構３２に内装される減速機３２ｇのギヤ比を示すものである。
【００３２】
このように本車両運動制御処理では、可変利得Ｇを、車速Ｖのみならず操舵角θｈ、操舵角速度ωｈおよび実舵角θＴにも基づいても制御するように構成しているので、車速Ｖだけに依存することなく、操舵角θｈ、操舵角速度ωｈおよび実舵角θＴにも依存した利得制御を行うことができる。
【００３３】
例えば、図９に示す比較例による車両運動制御処理の機能構成のように、車速Ｖのみに基づいて車速−ギヤ比マップ９１（可変利得）を制御していた場合に比べ、ステアリングホイール２１による操舵角速度、切り回し方向あるいは操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴにも基づいて可変利得Ｇを制御することができる。
【００３４】
即ち、この図９に示す比較例による車両運動制御処理では、車速−ギヤ比マップ９１により車速Ｖに基づいてギヤ比を決定し、決定されたギヤ比と操舵角θｈとを乗算手段９２により乗算することで出力操舵角を得ている。ところが、この出力操舵角をそのまま目標実舵角算出手段４０ａ４により目標実舵角θＴ＊　に変換し、偏差量検出手段４０ａ５により実舵角θＴとの偏差を求め、角度偏差ΔθＴを算出するような構成をとると、急操舵を行った場合、ギヤ比可変機構による制御の追従遅れから、運転者がステアリング操作を終えた後にも、目標角に向かって操舵輪の操舵制御が続けられる。その結果、運転者の操舵に違和感を与え、操舵フィーリングの悪化を招いてしまう。
【００３５】
そのため、この比較例による車両運動制御処理では、操舵角変化量検出手段９３により操舵角θｈの操舵角変化量Δθｈを求め、求めた操舵角変化量Δθｈが所定の閾値θｔｈを超えている場合には目標舵角オフセット量調整手段９４によりその超過分（Δθｈ−θｔｈ）を出力しその超過分を減算することによって、急操舵時の角度偏差ΔθＴを変更している。なお、この所定の閾値θｔｈは、操舵角速度ωｈに基づいて変動するように設定されている。
【００３６】
これにより、比較例の車両運動制御処理によると、急操舵を行った場合には、目標舵角オフセット量調整手段９４により追従遅れの生じない制御目標値に角度偏差ΔθＴを変更するため、運転者がステアリング操作を終えた後にも、目標角に向かって操舵輪の操舵制御が続けられるという現象の発生を抑制し、操舵フィーリングの悪化を防止している。
【００３７】
しかし、このような構成を採っても、切増し時の場合だけ急操舵し、その切戻し時には操舵を緩慢にするといったようなステアリング操作を行った場合には、操舵角変化量検出手段９３により求めた操舵角変化量Δθｈが所定の閾値θｔｈを超えないので、目標舵角オフセット量調整手段９４によりその超過分（Δθｈ−θｔｈ）が出力されない。そのため、急操舵時には変更された角度偏差ΔθＴが変更されることなく、当初設定された角度偏差ΔθＴのままで操舵制御が行われるところ、運転者が切増し時と切戻し時とで同量のステアリング操作をしたにもかかわらず、切増しと切戻しとでは操舵輪の操舵量が相違するため、中立位置の位置ずれ現象が発生し得る。なおこの比較例は、［発明が解決しようとする課題］の欄で説明した特開平１１−２０８４９９号公報に開示される「車両用操舵装置」に相当するものである。
【００３８】
そこで、図４に示すように、本実施形態に係る車両運動制御処理では、切増し時には急操舵による操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角制御の追従遅れを修正可能な切増し時ギヤ比演算処理４１を行い、切戻し時にはステアリングホイール２１の中立位置の位置ずれを修正可能な切戻し時ギヤ比演算処理４２を行い得るように、出力操舵角決定手段４０ａ１を構成している。なお、図４に示す車両運動制御処理の機能ブロックは、図３を参照して説明した車両運動制御処理の基本的な機能ブロックを、より具体的にＶＧＲＳ制御処理４０ａに適用した構成例を示すもので、図３に示す各機能と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付している。
【００３９】
即ち、図４に示すように、出力操舵角決定手段４０ａ１は、切増し時ギヤ比演算処理４１、切戻し時ギヤ比演算処理４２、切増し／切戻し判定処理４３、使用ギヤ比選択処理４４、乗算処理４５および操舵角変換処理４６により構成され、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によってそれぞれ実行されている。
【００４０】
切増し時ギヤ比演算処理４１は、車速センサ２７により検出された車速Ｖと、操舵角センサ２６により検出された操舵角θｈを時間微分処理して得られた操舵角速度ωｈとを入力することにより、切増し時におけるギヤ比Ｇａ１を出力する処理を行っている。
【００４１】
具体的には、図５（Ａ）　に示すように、車速Ｖに基づいてギヤ比可変機構３２による伝達比を一意に定め得る車速−ギヤ比マップ４１ａ（図６（Ａ）　参照）によって車速Ｖに対応したギヤ比Ｇｂ１が決定され、また操舵角速度ωｈに基づいてギヤ比利得を一意に定め得る操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ４１ｂ（図６（Ｂ）　参照）によって車速Ｖに対応したギヤ比利得Ｇｂ２が決定される。そして、これにより得られたギヤ比Ｇｂ１とギヤ比利得Ｇｂ２とが乗算されることにより、切増し時におけるギヤ比Ｇａ１が算出される。
【００４２】
このように車速−ギヤ比マップ４１ａにより決定されたギヤ比Ｇｂ１をそのまま切増し時におけるギヤ比Ｇａ１として出力するのではなく、操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ４１ｂにより決定されたギヤ比利得Ｇｂ２をギヤ比Ｇａ１に乗算するように構成したのは、次の理由による。
【００４３】
即ち、図６（Ｂ）　に示すように、ステアリングホイール２１による操舵角速度ωｈが所定値ωｔｈ以上を超えた場合には、操舵角速度ωｈが高く（速く）なるに従ってギヤ比利得Ｇｂ２が１よりも低く（小さく）なるように操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ４１ｂを設定することにより、車速Ｖにかかわらず、切増し時におけるギヤ比Ｇａ１を制御可能にするためである。
【００４４】
これにより、例えば、図６（Ａ）　に示すように、車速Ｖが低い（遅い）場合においては、車速Ｖが高い（速い）場合に比べてギヤ比Ｇｂ１が高く設定されるため（車速−ギヤ比マップ４１ａ）、ステアリングホイール２１による操舵角θｈが小さくても操舵輪ＦＲ、ＦＬによる実舵角θＴが大きく切れるようにクイックに設定されるが、急操舵により操舵角速度ωｈが所定値ωｔｈ以上を超えた場合にはギヤ比利得Ｇｂ２が１よりも低く（小さく）なるため（操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ４１ｂ）、ギヤ比可変機構３２による制御が追従可能な程度にギヤ比Ｇａ１を低く設定することができる。したがって、急操舵による制御の追従遅れを防止することができる。
【００４５】
切戻し時ギヤ比演算処理４２は、操舵角センサ２６により検出された操舵角θｈと、ＥＰＳアクチュエータ２４に収容されたタイヤ角センサにより検出された実舵角θＴとを入力することにより、切戻し時におけるギヤ比Ｇａ２を出力する処理を行っている。
【００４６】
具体的には、図５（Ｂ）　に示すように、実舵角θＴは操舵角変換処理４６により操舵角換算された後に操舵角相当の実舵角θＴ’として切戻し時ギヤ比演算処理４２に入力される。そして、除算処理４２ａにより、この操舵角相当の実舵角θＴ’を操舵角θｈにより割る（θＴ’／θｈ）ことによって、切戻し時におけるギヤ比Ｇａ２が算出される。つまり、切戻し時には、現在の実舵角θＴに相当する分だけステアリングホイール２１を切戻してやれば切戻し後に、ステアリングホイール２１を中立位置に位置させることができることに着目して、現在の実舵角θＴを操舵角相当の実舵角θＴ’に換算し、その分だけ切戻し可能なギヤ比Ｇａ２をθＴ’／θｈにより得るようにしている。
【００４７】
これにより、ステアリングホイール２１の切増し時に切られた実舵角θＴ分を切戻し可能なギヤ比Ｇａ２が、切戻し時ギヤ比演算処理４２により出力されるので、切戻し時のステアリング操作が緩慢であるか急操舵であるかにかかわらず、切戻し後にステアリングホイール２１を中立位置に位置させることができる。またこの切戻し時ギヤ比演算処理４２によるギヤ比Ｇａ２の算出処理は、車速Ｖにも依存していないので、切戻し途中に走行速度に変動があってもステアリングホイール２１を中立位置に位置させることができる。
【００４８】
次に、上述した車両運動制御処理を、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理４０ａにおいて演算処理する流れについて、図７および図８を参照して説明する。なお、本車両運動制御処理は、図７に示すように、ステップＳ１０１〜ステップＳ１２１の各処理を順番に実行することにより行われるもので、例えばタイマ割込み等により定期的（例えば５ミリ秒ごと）に繰り返し実行される。
【００４９】
（１）　ステップＳ１０１
本ステップでは、操舵角θｈ、車速Ｖ、実舵角θＴを取得する処理が行われる。即ち、操舵角θｈは、操舵角センサ２６により検出された操舵角信号を操舵角センサ２６あるいは他のＥＣＵ等から受信することにより取得され、また車速Ｖは、車速センサ２７により検出された車速信号を車速センサ２７等から受信することにより取得され、さらに実舵角θＴは、ＥＰＳアクチュエータ２４に内装されたタイヤ角センサにより検出された実舵角信号をＥＰＳ＿ＥＣＵ　３０を介して受信することにより取得される。
【００５０】
（２）　ステップＳ１０３
本ステップでは、操舵角速度ωｈを検出する処理が行われる。この処理は、ステップＳ１０１により取得された操舵角θｈに基づいて操舵角速度ωｈを求めるもので、例えば、操舵角θｈを時間微分演算することにより、操舵角速度ωｈが算出される。
【００５１】
（３）　ステップＳ１０５
本ステップでは、切増し時のギヤ比を演算する処理が行われる。この処理は、前述した図４および図５（Ａ）　に示す切増し時ギヤ比演算処理４１により行われるもので、ステップＳ１０１により取得された車速Ｖに対応して車速−ギヤ比マップ４１ａにより決定されたギヤ比Ｇｂ１と、ステップＳ１０３により算出された操舵角速度ωｈに対応して操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ４１ｂにより決定されたギヤ比利得Ｇｂ２と、を乗算することによって、切増し時におけるギヤ比Ｇａ１が算出される。なお、車速−ギヤ比マップ４１ａおよび操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ４１ｂは、例えば、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０の半導体記憶装置により格納されたデータテーブルによって構成される。
【００５２】
（４）　ステップＳ１０７
本ステップでは、切戻し時のギヤ比を演算する処理が行われる。この処理は、前述した図４および図５（Ｂ）　に示す切戻し時ギヤ比演算処理４２により行われるもので、ステップＳ１０１により取得された実舵角θＴを操舵角変換処理４６により操舵角換算し、操舵角相当の実舵角θＴ’をステップＳ１０１により取得された操舵角θｈで除算することによって、切戻し時におけるギヤ比Ｇａ２が算出される。
【００５３】
（５）　ステップＳ１０９
本ステップでは、ステアリングホイールの切増し／切戻しを判定する処理が行われる。この処理は、前述した図４に示す切増し／切戻し判定処理４３により行われるもので、ステアリングホイール２１の切り回し方向が、操舵角θｈが増加する切増し方向であるか、操舵角θｈが減少する切戻し方向であるかを、操舵角θｈと操舵角速度ωｈとに基づいて判断するものである。この処理は、図８に示すサブルーチンにより行われる。ここで、本サブルーチンを図８を参照して説明する。
【００５４】
図８に示すように、ステアリングホイールの切増し／切戻し判定処理では、まずステップＳ５０１により、ステップＳ１０３により算出された操舵角速度ωｈに基づいて、操舵角速度ωｈが正であるか否かを判断する。そして、操舵角速度ωｈが正であると判断することができた場合には（Ｓ５０１でＹｅｓ）、ステップＳ５０３に処理を移行する。
【００５５】
ステップＳ５０３では、操舵角速度ωｈが正である場合にステアリングホイール２１による操舵方向が左切りであるか否か、即ち操舵角θｈ＞０の関係が成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ５０３でＹｅｓ）、操舵方向が左切りであるから、ステップＳ５０５に処理を移行し、切増し状態にあることを示す切増し状態フラグをセットする。
【００５６】
また、ステップＳ５０３による判断処理により、操舵方向が左切りであると判断することができない場合には（Ｓ５０３でＮｏ）、操舵方向が右切りであるから、ステップＳ５０７に処理を移行し、切戻し状態にあることを示す切戻し状態フラグをセットする。
【００５７】
一方、ステップＳ５０１による判断処理により、操舵角速度ωｈが正であると判断できない場合には（Ｓ５０１でＮｏ）、操舵角速度ωｈが負あるいは０であるから、ステップＳ５０９に処理を移して、操舵角速度ωｈが負であるか否かを判断する。
【００５８】
ステップＳ５０９により操舵角速度ωｈが負であると判断できる場合には（Ｓ５０９でＹｅｓ）、ステップＳ５１１に処理を移行し、ステアリングホイール２１による操舵方向が右切りであるか否か、即ち操舵角θｈ＜０の関係が成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ５１１でＹｅｓ）、操舵方向が右切りであるから、ステップＳ５１３に処理を移行し、切増し状態にあることを示す切増し状態フラグをセットする。
【００５９】
また、ステップＳ５１１による判断処理により、操舵方向が右切りであると判断することができない場合には（Ｓ５１１でＮｏ）、操舵方向が左切りであるから、ステップＳ５１５に処理を移行し、切戻し状態にあることを示す切戻し状態フラグをセットする。
【００６０】
そして、ステップＳ５０９により操舵角速度ωｈが負であると判断できない場合には（Ｓ５０９でＮｏ）、ステップＳ５１７に移行して保舵状態であることを示す保舵状態フラグをセットする。
【００６１】
ステップＳ５０５、Ｓ５０７、Ｓ５１３、Ｓ５１５、Ｓ５１７により、それぞれ状態フラグをセットすると、一連のステアリングホイールの切増し／切戻し判定処理を終了して、呼び出し元の車両運動制御処理に処理を戻し、図７に示すステップＳ１１１に処理を移行する。
【００６２】
（６）　ステップＳ１１１
本ステップでは、ギヤ比可変機構３２による伝達比として使用されるギヤ比Ｇａを選択する処理が行われる。この処理は、前述した図４に示す使用ギヤ比選択処理４４により行われるもので、当該使用ギヤ比Ｇａは可変利得Ｇに相当する。
【００６３】
即ち、ステップＳ１０９によるステアリングホイールの切増し／切戻し判定処理により得られた状態フラグに基づいて、切増し方向、切戻し方向および保舵のいずれであるかを判断し、ステアリングホイール２１の切り回し方向が、切増し方向である場合（切増し状態フラグがセットされている場合）には、ステップＳ１０５により算出された切増し時におけるギヤ比Ｇａ１を使用ギヤ比Ｇａに選択する。一方、ステアリングホイール２１の切り回し方向が、切戻し方向である場合（切戻し状態フラグがセットされている場合）には、ステップＳ１０７により算出された切戻し時におけるギヤ比Ｇａ２を使用ギヤ比Ｇａに選択する。
【００６４】
なお、保舵状態フラグがセットされている場合には、ステアリングホイール２１が切り回されることなく、一定の操舵角θｈで固定されている保舵状態にあるので、操舵角速度ωｈは零になるが、使用ギヤ比Ｇａとしては切増し時のギヤ比Ｇａ１あるいは切戻し時のギヤ比Ｇａ２のいずれを選択しても良いので、本実施形態では使用ギヤ比Ｇａに切増し時のギヤ比Ｇａ１を選択するものとする。
【００６５】
（７）　ステップＳ１１３
本ステップでは、操舵角θｈと使用ギヤ比Ｇａとを乗算する処理が行われる。この処理は、前述した図４に示す乗算処理４５により行われるもので、ステップＳ１０１により取得された操舵角θｈと、ステップＳ１１１により選択された使用ギヤ比Ｇａと、を乗算処理４５により算術演算処理することにより乗算され、その乗算結果が出力操舵角として出力される。これにより、図４に示す出力操舵角決定手段４０ａ１による処理が終了し、出力操舵角決定手段４０ａ１から出力操舵角が次段の目標実舵角算出手段４０ａ４に出力される。
【００６６】
（８）　ステップＳ１１５
本ステップでは、目標実舵角θＴ＊　を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す目標実舵角算出手段４０ａ４により出力操舵角をステアリングギヤ比Ｇｓで除算することによって、ステアリングホイール２１による操舵角θｈの変化分に対する目標実舵角θＴ＊　が求められる。
【００６７】
（９）　ステップＳ１１７
本ステップでは、目標実舵角θＴ＊　と実舵角θＴとの偏差量を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す偏差量検出手段４０ａ５により、目標実舵角θＴ＊　からステップＳ１０１により取得された実舵角θＴを算術演算による減算処理をすることよって、目標実舵角θＴ＊　に対する実舵角θＴの偏差、つまり角度偏差ΔθＴが求められる。
【００６８】
（１０）ステップＳ１１９
本ステップでは、目標操舵角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示す目標操舵角算出手段４０ａ６により、ステップＳ１１７により算出された角度偏差ΔθＴにステアリングギヤ比Ｇｓを算術演算による乗算処理することによって、実舵角から操舵角に変換されるのでこれにより目標操舵角が求められる。
【００６９】
（１１）ステップＳ１２１
本ステップでは、ＶＧＲＳ目標角を算出する処理が行われる。即ち、図４に示すＶＧＲＳ目標角算出手段４０ａ７により、ステップＳ１１９により算出された目標操舵角にギヤ比可変機構３２の減速機３２ｇのギヤ比Ｇｖを算術演算による乗算処理することによって、操舵角からＶＧＲＳ目標角に変換されるので、これによりＶＧＲＳ目標角が求められる。
【００７０】
このようにステップＳ１０１からステップＳ１２１までの一連の車両運動制御処理を実行することにより、車両運動制御装置２０では、車速Ｖ、操舵角θｈ、操舵角速度ωｈおよび実舵角θＴに基づいて制御された可変利得Ｇである使用ギヤ比Ｇａと、操舵角θｈと乗算し、この乗算された結果である出力操舵角に基づいて、操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θＴを制御する。そして、当該使用ギヤ比Ｇａを制御するにおいて、ステアリングホイール２１の切り回し方向が、操舵角θｈが増加する切増し方向であるか、操舵角θｈが減少する切戻し方向であるかを、操舵角θｈと操舵角速度ωｈとに基づいて判断し、これにより判断されたステアリングホイール２１の切り回し方向が、切増し方向である場合には可変利得Ｇのうちの切増し時のギヤ比Ｇａ１を選択し、切戻し方向である場合には可変利得Ｇのうちの切戻し時のギヤ比Ｇａ２を選択し、制御する。これにより、ステアリングホイール２１の切り回し方向に応じ、個別に設定された切増し時のギヤ比Ｇａ１あるいは切戻し時のギヤ比Ｇａ２を選択することができる。
【００７１】
また、切増し時のギヤ比Ｇａ１は、車速Ｖと操舵角速度ωｈとに基づく車速−ギヤ比マップ４１ａによりギヤ比Ｇａ１の値が決定され、切戻し時のギヤ比Ｇａ２は、操舵角θｈと実舵角θＴとに基づく操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ４１ｂによりギヤ比Ｇａ２の値が決定される。これにより、切増し時のギヤ比Ｇａ１においては、車速Ｖのほか、操舵角速度ωｈにも基づいてギヤ比Ｇａ１の値が決定されるので、ステアリングホイール２１による操舵角速度ωｈに合わせて切増し時のギヤ比Ｇａ１を決定することができる。また、切戻し時のギヤ比Ｇａ２においては、車速Ｖに関係なく、操舵角θｈと実舵角θＴとに基づいてギヤ比Ｇａ２の値が決定されるので、操舵角相当の実舵角θＴ’を操舵角θｈにより割る（θＴ’／θｈ）ことによる両者の比からステアリングホイール２１が中立位置に位置するときに操舵輪も中立位置に位置するように切戻し時のギヤ比Ｇａ２を決定することができる。したがって、切増し時、切戻し時の双方において、操舵フィーリングを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両運動制御装置の構成概要を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る車両運動制御装置のＥＰＳ＿ＥＣＵ　およびＶＧＲＳ＿ＥＣＵによる車両運動制御処理を表した機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るＶＧＲＳ制御処理に適用した車両運動制御処理の基本的な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本実施形態に係るＶＧＲＳ制御処理に適用した車両運動制御処理の具体的な機能構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図５（Ａ）　は、図４に示す切増し時ギヤ比演算処理の機能構成例を示す機能ブロック図で、図５（Ｂ）　は、図４に示す切戻し時ギヤ比演算処理の機能構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】図６（Ａ）　は、図５（Ａ）　に示す車速−ギヤ比マップの一例を示す説明図で、図６（Ｂ）　は、図５（Ａ）　に示す操舵角速度−ギヤ比ゲインマップの一例を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る車両運動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図７に示すステアリングホイールの切増し／切戻し判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】比較例による車両運動制御処理の機能構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
２０　　　　　　車両運動制御装置　　　　（車両の運動制御装置）
２１　　　　　　ステアリングホイール　　（ハンドル）
３２　　　　　　ギヤ比可変機構
３２ｇ　　　　　減速機
３２ｍ　　　　　モータ
３２ｓ　　　　　回転角センサ
４０　　　　　　ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ（第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第３ａステップ、第３ｂステップ、第４ステップ、第５ステップ、操舵角速度取得手段、実舵角取得手段、可変利得制御手段、乗算手段、実舵角制御手段）
４０ａ　　　　　ＶＧＲＳ制御処理
４０ａ１　　　　　出力操舵角決定手段　　　（可変利得制御手段、乗算手段）
４０ａ４　　　　　目標実舵角算出手段
４０ａ５　　　　　偏差量検出手段　　　　　（実舵角制御手段）
４０ａ６　　　　　目標操舵角算出手段　　　（実舵角制御手段）
４０ａ７　　　　　ＶＧＲＳ目標角算出手段　　　（実舵角制御手段）
４１　　　　　　切増し時ギヤ比演算処理　（切増し時可変利得）
４１ａ　　　　　車速−ギヤ比マップ　　　（第１利得特性）
４１ｂ　　　　　操舵角速度−ギヤ比ゲインマップ（第２利得特性）
４２　　　　　　切戻し時ギヤ比演算処理　（切戻し時可変利得）
４３　　　　　　切増し／切戻し判定処理　（切回し方向判断手段）
４４　　　　　　使用ギヤ比選択処理　　　（可変利得選択制御手段）
４５　　　　　　乗算処理　　　　　　　　（乗算手段）
４６　　　　　　操舵角変換処理
ＦＲ、ＦＬ　　　操舵輪
θｈ　　　　　　操舵角
ωｈ　　　　　　操舵角速度
Ｖ　　　　　　　車速
θＴ　　　　　　実舵角
Ｇａ　　　　　　使用ギヤ比
Ｇ　　　　　　　可変利得
Ｓ１０１　　　　（第２ステップ、実舵角取得手段）
Ｓ１０３　　　　（第１ステップ、操舵角速度取得手段）
Ｓ１０５　　　　（第３ステップ、可変利得制御手段）
Ｓ１０７　　　　（第３ステップ、可変利得制御手段）
Ｓ１０９　　　　（第３ａステップ、切回し方向判断手段）
Ｓ１１１　　　　（第３ｂステップ、可変利得選択制御手段）
Ｓ１１３　　　　（第４ステップ、乗算手段）
Ｓ１１５　　　　（第５ステップ、実舵角制御手段）
Ｓ１１７　　　　（第５ステップ、実舵角制御手段）
【図１】
2004042796.tif 000003
【図２】
2004042796.tif 000004
【図３】
2004042796.tif 000005
【図４】
2004042796.tif 000006
【図５】
2004042796.tif 000007
【図６】
2004042796.tif 000008
【図７】
2004042796.tif 000009
【図８】
2004042796.tif 000010
【図９】
2004042796.tif 000011