(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルと機械的に分離された転舵輪を駆動するための転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記転舵モータを駆動して前記転舵輪を転舵する車両の操舵制御装置において、
前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記転舵輪の目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、
前記転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、
前記転舵負荷検出手段の出力する転舵負荷を減少させるように、前記目標転舵角算出手段の出力する目標転舵角を補正する転舵角補正手段と、
前記転舵角補正手段によって補正された最終目標転舵角に前記転舵輪の転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段とを備えて成る車両の操舵制御装置。
【請求項２】
操舵ハンドルと機械的に分離された転舵輪を駆動するための転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記転舵モータを駆動して前記転舵輪を転舵する車両の操舵制御装置において、
前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記転舵輪の目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、
前記転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷の指標としてのねじれ角を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、
前記目標転舵角に前記転舵負荷検出手段の出力するねじれ角分を補正量として一定時間付加する転舵角補正手段と、
前記転舵角補正手段によって前記目標転舵角に前記補正量を一定時間付加することによって、前記目標転舵角に前記転舵輪の転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段とを備えて成る車両の操舵制御装置。
【請求項３】
前記転舵角補正手段は、前記転舵輪の方向を接地面の方向に近づけるように目標転舵角の補正を行なうことを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
【請求項４】
前記転舵角補正手段は、車両がほぼ停止状態で操舵を停止したときには、前記転舵輪の転舵負荷が所定量以下になるように前記目標転舵角を補正すると共に、車両が走行を開始したときには前記目標転舵角の補正量を０に戻すことを特徴とする請求項１又は３に記載の車両の操舵制御装置。
【請求項５】
前記最終目標転舵角を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と前記操舵ハンドルの実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、
前記操舵ハンドルの操舵角の差分に基づいて当該操舵ハンドルに対する操舵反力を発生させる操舵反力発生手段とを備えたことを特徴とする請求項１，３，４のいずれかに記載の車両の操舵制御装置。
【請求項６】
前記目標転舵角に前記補正量を加算した転舵角を最終目標転舵角とし、当該最終目標転舵角を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と前記操舵ハンドルの実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、
前記操舵ハンドルの操舵角の差分に基づいて当該操舵ハンドルに対する操舵反力を発生させる操舵反力発生手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の車両の操舵制御装置。
【請求項７】
前記転舵角補正手段は、車両がほぼ停止状態で操舵を停止したときには、前記転舵輪の転舵負荷を一時的に増加させる方向に前記目標転舵角を補正すると共に、その後にその補正量を０に戻すことを特徴とする請求項２又は６に記載の車両の操舵制御装置。
【請求項８】
操舵ハンドルと機械的に分離された前後輪を共に転舵輪として前後輪それぞれを独立に駆動する転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記前後輪それぞれの転舵モータを駆動する車両の操舵制御装置において、
前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記前後輪それぞれの目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、
前記前後輪それぞれのねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、
前記転舵負荷検出手段の出力する転舵負荷を減少させるように、前記目標転舵角算出手段の出力する目標転舵角を補正する転舵角補正手段と、
前記転舵角補正手段によって補正された最終目標転舵角に前記前後輪それぞれの転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段と、
前記転舵角補正手段によって補正した後の前後輪それぞれの最終目標転舵角に対応した旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、
前記最終目標転舵角に対応した旋回半径を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、
前記操舵ハンドルの操舵角差分に基づいて操舵反力を発生させる操舵反力生成手段とを備えて成る車両の操舵制御装置。
【請求項９】
操舵ハンドルと機械的に分離された前後輪を共に転舵輪として前後輪それぞれを独立に駆動する転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記前後輪それぞれの転舵モータを駆動する車両の操舵制御装置において、
前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記前後輪それぞれの目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、
前記前後輪それぞれのねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、
前記転舵負荷検出手段の出力する転舵負荷を減少させるように、前記目標転舵角算出手段の出力する目標転舵角を補正する転舵角補正手段と、
前記転舵角補正手段によって補正された最終目標転舵角に前記前後輪それぞれの転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段と、
前記転舵角補正手段によって補正した後の前後輪それぞれの最終目標転舵角に対応した姿勢角を算出する旋回半径算出手段と、
前記最終目標転舵角に対応した姿勢角を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、
前記操舵ハンドルの操舵角差分に基づいて操舵反力を発生させる操舵反力生成手段とを備えて成る車両の操舵制御装置。
【請求項１０】
前記転舵角補正手段は、前記転舵角の補正によって車両の揺れを誘発しないように所定の変化速度内で連続的に補正量を算出することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の車両の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、操舵ハンドルの回転伝達系と機械的に分離された転舵輪を駆動するために転舵モータを備え、操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角となるように転舵モータを駆動して転舵輪を転舵する車両の操舵制御装置として、特開平１０‐３１００７４号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
この従来の車両の操舵制御装置では、転舵モータに加わる負荷を軸力センサを用いることなく検出する目的で、転舵モータに流れる電流を電流センサによって検出することによって転舵負荷を検出し、この検出された転舵負荷に基づいて操舵軸へ加える操舵反力を制御するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような操舵ハンドルの回転伝達系と機械的に分離された転舵輪を転舵モータで転舵する車両の操舵制御装置では、ドライバーが車両の停止状態で操舵を行った場合（つまり、据え切りを行った場合）には、図１０に示すように、転舵輪１００のタイヤにねじれが生じ、接地面の向きＡと転舵輪１００の向きＢ（転舵角δｆ又はδｒ）とにずれ（ねじれ角ν）が生じる。
【０００５】
このため従来の車両の操舵制御装置では、据え切りを行った後にドライバーが操舵反力に抗して操舵ハンドルを保持したままである場合、転舵輪１００のねじれ角νと釣り合うために必要となる転舵負荷によって転舵モータに電流を流し続ける現象が起こり、転舵モータの温度上昇が問題となる。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術的課題を解決するためにされたものであって、車両の転舵輪の転舵角を転舵モータによって制御するシステムにおいて、ドライバーが据え切り状態のまま操舵ハンドルを保持している場合においても転舵モータの温度上昇を抑制することができる車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、操舵ハンドルと機械的に分離された転舵輪を駆動するための転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記転舵モータを駆動して前記転舵輪を転舵する車両の操舵制御装置において、前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記転舵輪の目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、前記転舵負荷検出手段の出力する転舵負荷を減少させるように、前記目標転舵角算出手段の出力する目標転舵角を補正する転舵角補正手段と、前記転舵角補正手段によって補正された最終目標転舵角に前記転舵輪の転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段とを備えたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、操舵ハンドルと機械的に分離された転舵輪を駆動するための転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記転舵モータを駆動して前記転舵輪を転舵する車両の操舵制御装置において、前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記転舵輪の目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷の指標としてのねじれ角を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、前記目標転舵角に前記転舵負荷検出手段の出力するねじれ角分を補正量として一定時間付加する転舵角補正手段と、前記転舵角補正手段によって前記目標転舵角に前記補正量を一定時間付加することによって、前記目標転舵角に前記転舵輪の転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段とを備えたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の車両の操舵制御装置において、前記転舵角補正手段が、前記転舵輪の方向を接地面の方向に近づけるように目標転舵角の補正を行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１又は３の車両の操舵制御装置において、前記転舵角補正手段が、車両がほぼ停止状態で操舵を停止したときには、前記転舵輪の転舵負荷が所定量以下になるように前記目標転舵角を補正すると共に、車両が走行を開始したときには前記目標転舵角の補正量を０に戻すことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１，３，４の車両の操舵制御装置において、前記最終目標転舵角を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と前記操舵ハンドルの実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、前記操舵ハンドルの操舵角の差分に基づいて当該操舵ハンドルに対する操舵反力を発生させる操舵反力発生手段とを備えたものである。
請求項６の発明は、請求項２の車両の操舵制御装置において、前記目標転舵角に前記補正量を加算した転舵角を最終目標転舵角とし、当該最終目標転舵角を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と前記操舵ハンドルの実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、前記操舵ハンドルの操舵角の差分に基づいて当該操舵ハンドルに対する操舵反力を発生させる操舵反力発生手段とを備えたものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項２又は６の車両の操舵制御装置において、前記転舵角補正手段は、車両がほぼ停止状態で操舵を停止したときには、前記転舵輪の転舵負荷を一時的に増加させる方向に前記目標転舵角を補正すると共に、その後にその補正量を０に戻すことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８の発明は、操舵ハンドルと機械的に分離された前後輪を共に転舵輪として前後輪それぞれを独立に駆動する転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記前後輪それぞれの転舵モータを駆動する車両の操舵制御装置において、前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記前後輪それぞれの目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記前後輪それぞれのねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、前記転舵負荷検出手段の出力する転舵負荷を減少させるように、前記目標転舵角算出手段の出力する目標転舵角を補正する転舵角補正手段と、前記転舵角補正手段によって補正された最終目標転舵角に前記前後輪それぞれの転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段と、前記転舵角補正手段によって補正した後の前後輪それぞれの最終目標転舵角に対応した旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、前記最終目標転舵角に対応した旋回半径を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、前記操舵ハンドルの操舵角差分に基づいて操舵反力を発生させる操舵反力生成手段とを備えたものである。
【００１５】
請求項９の発明は、操舵ハンドルと機械的に分離された前後輪を共に転舵輪として前後輪それぞれを独立に駆動する転舵モータを備え、前記操舵ハンドルの操舵角に対応する転舵角が得られるように前記前後輪それぞれの転舵モータを駆動する車両の操舵制御装置において、前記操舵ハンドルの操作量に基づいて前記前後輪それぞれの目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記前後輪それぞれのねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定する転舵負荷検出手段と、前記転舵負荷検出手段の出力する転舵負荷を減少させるように、前記目標転舵角算出手段の出力する目標転舵角を補正する転舵角補正手段と、前記転舵角補正手段によって補正された最終目標転舵角に前記前後輪それぞれの転舵角が近づくように前記転舵モータを駆動制御する転舵角制御手段と、前記転舵角補正手段によって補正した後の前後輪それぞれの最終目標転舵角に対応した姿勢角を算出する旋回半径算出手段と、前記最終目標転舵角に対応した姿勢角を用いて前記操舵ハンドルの目標操舵角を求め、当該目標操舵角と実際の操舵角との差分を算出する操舵角差分算出手段と、前記操舵ハンドルの操舵角差分に基づいて操舵反力を発生させる操舵反力生成手段とを備えたものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１〜９の車両の操舵制御装置において、前記転舵角補正手段が、前記転舵角の補正によって車両の揺れを誘発しないように所定の変化速度内で連続的に補正量を算出することを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明の車両の操舵制御装置では、操舵ハンドルの操作量に基づいて転舵輪の目標転舵角を算出し、また転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定し、当該転舵負荷を減少させるように目標転舵角を補正して最終目標転舵角とし、この最終目標転舵角に転舵輪の転舵角が近づくように転舵モータを駆動制御する。
【００１８】
これにより、車両停止状態において操舵を行う、いわゆる据え切りを行った場合の転舵負荷を検出して、当該据え切り時の転舵負荷を減少させることができ、転舵モータの温度上昇を抑制することができる。
【００１９】
請求項２の発明の車両の操舵制御装置では、操舵ハンドルの操作量に基づいて転舵輪の目標転舵角を算出し、また転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷の指標としてのねじれ角を検出あるいは推定し、目標転舵角に当該ねじれ角分を補正量として一定時間付加することによって、算出した目標転舵角に転舵輪の転舵角が近づくように転舵モータを駆動制御する。これにより、ドライバーが据え切りする場合に、接地面の向きに対して転舵輪の向きがずれることを見越して、操舵ハンドルの操舵角に対応して転舵輪を一時的に通常よりも大きめの転舵角で転舵し、結果的に接地面の向きを目標転舵角まで転舵されている転舵輪の向きと一致させることにより、転舵モータに電流が流れる時間を短くし、その温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
請求項３の発明の車両の操舵制御装置では、転舵輪の方向を接地面の方向に近づけるように目標転舵角の補正を行い、この最終目標転舵角に転舵輪の転舵角が一致するように転舵モータを駆動制御するので、据え切り状態でドライバーが操舵ハンドルを保持している場合に転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力を徐々に減少させることができ、転舵モータの温度上昇を抑制することができる。
【００２１】
請求項４の発明の車両の操舵制御装置では、車両がほぼ停止状態で操舵を停止したときには、転舵輪の転舵負荷を所定量以下にするように目標転舵角を補正すると共に、車両が走行を開始したときには目標転舵角の補正量を０に戻し、この最終目標転舵角に転舵輪の転舵角が一致するように転舵モータを駆動制御する。
【００２２】
これにより、据え切り状態でドライバーが操舵ハンドルを保持している場合に転舵輪のねじれによって生じる転舵角を復元させる力を所定量だけ減少させることができ、結果的に転舵負荷を所定量だけ減少させることができ、ひいては転舵モータの温度上昇を抑制することができる。さらに、車両が走行を開始した場合には、操舵ハンドルの操舵角に基づいた所望の転舵角の関係へ移行することができる。
【００２３】
請求項５及び６の発明の車両の操舵制御装置では、目標転舵角を補正した後の最終目標転舵角と関係付けられている操舵ハンドルの目標操舵角と実際の操舵角との差分に基づいて当該操舵ハンドルに対する操舵反力を発生させるので、据え切り時にドライバーが操舵ハンドルを保持する力を緩めた場合には、転舵負荷を減少させるための転舵角の補正に対して、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との関係に応じて操舵ハンドルの操舵角を変化させることができ、転舵角の補正を行う前後で操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との関係を一定に保持することができる。また、転舵角の補正をドライバーに認識させることができ、走行を開始した場合に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との関係が変化することによる違和感をなくすことができる。
【００２５】
請求項７の発明の車両の操舵制御装置では、車両がほぼ停止状態で操舵を停止したときには、転舵輪の転舵負荷を一時的に増加させる方向に目標転舵角を補正すると共に、その後にその補正量を０に戻すので、車両停止状態で操舵を停止したときにドライバーが操舵ハンドルを一定の操舵角に保持していても、転舵負荷を減少するように転舵角を補正することができ、転舵モータの温度上昇を抑制することができる。また、ドライバーが操舵ハンドルを保持した場合においても、転舵角の補正後は操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との関係を保持することができ、走行開始した場合に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との関係が変化することによる違和感をなくすことができる。加えて、前輪と後輪の転舵角をそれぞれ独立に転舵モータで制御するシステムにおいても同様の効果が得られる。
【００２６】
請求項８の発明の車両の操舵制御装置では、操舵ハンドルの操作量に基づいて前後輪それぞれの目標転舵角を算出し、また前後輪それぞれのねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定し、前後輪それぞれの転舵負荷を減少させるように目標転舵角を補正し、補正された最終目標転舵角に前後輪それぞれの転舵角が近づくように転舵モータを駆動制御する。これと共に、前後輪の目標転舵角を補正したことによる車両の旋回半径の変化量あるいは目標転舵角を補正した後の前後輪の最終目標転舵角に対応した旋回半径を算出し、この旋回半径の変化量あるいは旋回半径と関係付けられている操舵ハンドルの目標操舵角と実際の操舵角との差分を算出し、この操舵角の差分に基づいて操作ハンドルに操舵反力を発生させる。
【００２７】
これにより、前輪と後輪の転舵角をそれぞれ独立に転舵モータで駆動制御するシステムにおいて、据え切り時にドライバーが操舵ハンドルを保持する力を緩めた場合に、前輪と後輪の転舵負荷を減少させるための転舵角補正に伴う車両旋回半径の変化に応じて操舵ハンドルの操舵角を変化させ、転舵角の補正に伴う旋回半径の変化を操舵ハンドルの操舵角の変化としてドライバーに認識させることができ、走行を開始した場合に操舵ハンドルの操舵角と旋回半径の関係が変化することによる違和感をなくすことができる。
【００２８】
請求項９の発明の車両の操舵制御装置では、操舵ハンドルの操作量に基づいて前後輪それぞれの目標転舵角を算出し、また前後輪それぞれのねじれによって生じる転舵角を復元させる力に対応した転舵負荷を検出あるいは推定し、この転舵負荷を減少させるように目標転舵角を補正し、補正された最終目標転舵角に前後輪それぞれの転舵角が近づくように転舵モータを駆動制御する。また前輪と後輪の目標転舵角を補正したことによる車両の姿勢角の変化量あるいは目標転舵角を補正した後の前輪と後輪の最終目標転舵角に対応した姿勢角を算出し、姿勢角の変化量あるいは姿勢角と関係付けられている操舵ハンドルの目標操舵角と実際の操舵角との差分を算出し、操舵ハンドルの操舵角の差分に基づいて操舵反力を発生させる。
【００２９】
これにより、前輪と後輪の転舵角をそれぞれ独立に転舵モータで制御するシステムにおいて、据え切り時にドライバーが操舵ハンドルを保持する力を緩めた場合には、前輪と後輪の転舵負荷を減少させるための転舵角補正に伴う車両の姿勢角の変化に応じて操舵ハンドルの操舵角を変化させ、転舵角の補正に伴う車両の姿勢角の変化を操舵ハンドルの操舵角の変化としてドライバーに認識させることができ、走行を開始した場合に操舵ハンドルの操舵角と車両の姿勢角の関係が変化することによる違和感をなくすことができる。
【００３０】
請求項１０の発明の操舵制御装置では、転舵角の補正によって車両の揺れを誘発しないように所定の変化速度内で連続的に転舵角を補正するので、転舵モータの温度上昇を抑制することができ、その上に乗員の乗り心地を悪化させることもない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の車両の操舵制御装置の構成を示している。本実施の形態では、前輪１、後輪２は共に転舵輪として操舵ハンドル３の操舵角に応じて互いに逆向きにそれぞれの所定の転舵角だけ変化するように制御される。例えば、操舵ハンドル３が右に操舵された場合、前輪１は右方向に所定の転舵角だけ駆動され、後輪には逆に左方向に所定の転舵角だけ駆動される。操舵角センサ４は操舵ハンドル３の左右の操舵角を検出する。この操舵角センサ４は、例えばエンコーダ式のセンサを使用して操舵軸の回転量を検出する。前輪転舵モータ５は前輪１を転舵する。前輪舵角センサ６は、前輪１の転舵角を検出する。後輪転舵モータ７は後輪２を転舵し、後輪舵角センサ８は後輪２の転舵角を検出する。これらの前輪舵角センサ６、後輪舵角センサ８は、例えばエンコーダ式のセンサを使用し、ステアリングシャフトの回転量を検出する。
【００３２】
車速センサ９は車両１１の車速を検出するものである。ヨーレートセンサ１０は車両１１のヨーレートを検出する。
【００３３】
操舵制御装置１２はマイクロコンピュータで構成されており、外部との情報の入出力を制御するＩ／Ｏインターフェイス、諸演算を実行するＣＰＵ、制御プログラムや各種の固定データを記憶するＲＯＭ、そしてプログラム実行中に一時的にデータを記憶するＲＡＭを備えている。駆動回路１３は操舵制御装置１２の指令に基づき前輪転舵モータ５、後輪転舵モータ７各々を駆動するものである。
【００３４】
次に操舵制御装置１２が実行する操舵制御機能について図２に基づいて説明する。図２は、この操舵制御装置１２のＲＯＭに組み込まれた制御プログラムが実行する諸機能をブロックに分けて示したものである。この操舵制御装置１２が実行する操舵制御機能は、目標転舵角算出部２１、転舵角制御部２２、転舵負荷検出部２３、転舵角補正部２４、旋回半径算出部２５、操舵反力生成部２６から構成される。
【００３５】
目標転舵角算出部２１は、操舵ハンドル３の操舵角に基づいて所定の関係となるように前輪１と後輪２の目標転舵角を算出する。そのためにまず、操舵ハンドル３の操舵角δｓを操舵角センサ４の出力に基づいて演算し、操舵角δｓに基づいて前輪１の目標転舵角δｆ１と後輪２の目標転舵角δｒ１を算出する。例えば、前輪１の目標転舵角δｆ１を操舵角δｓのｋ倍（例えば、ｋ＝４０／５４０とし、操舵角５４０°で転舵角４０°）の関係とし、また、後輪２の目標転舵角δｒ１を操舵角δｓの−ｋ／２倍に等しくする。すなわち、前輪１に対して後輪２を逆相に転舵するのである。
【００３６】
【数１】
0004759799.tif 000002
なお、操舵角δｓと前輪１及び後輪２の目標転舵角δｆ１，δｒ１との関係は上記に限定されるものではない。
【００３７】
転舵角制御部２２は、次のようにして転舵角の制御を行う。前輪舵角センサ６の出力によって前輪転舵角δｆを算出し、後輪舵角センサ８によって後輪転舵角δｒを算出する。そして目標転舵角算出部２１が出力し、転舵角補正部２４によって補正された前輪最終目標転舵角δｆ２及び後輪最終目標転舵角δｒ２と実際の転舵角δｆ，δｒとの差分に応じて前輪１及び後輪２の転舵モータ５，７の電流指令Ｉｆ* とＩｒ* を演算し、転舵モータ５，７に対して与えて転舵角のフィードバック制御を行う。このフィードバック制御には、ＰＩＤ制御やモデル規範型制御が一般的に用いられる。
【００３８】
転舵負荷検出部２３による転舵負荷の検出には、前後輪の転舵モータ５，７の電流指令値や実際の電流値、転舵モータ５，７の出力トルクの検出値を用いる方法や、ステアリングラックに軸圧センサなどを取り付けて転舵軸力を検出する方法などを採用することができるが、ここでは転舵モータ５，７の電流指令値Ｉｆ* ，Ｉｒ* に基づいて転舵負荷の検出（推定）を行う場合について説明する。そのためには、まず転舵負荷、すなわち転舵モータ５，７の電流指令値Ｉｆ* ，Ｉｒ* に基づいて転舵輪である前輪１、後輪２それぞれのねじれ角νｆ，νｒの大きさを推定する。これは、転舵輪１，２のねじれ角νｆ，νｒの大きさに対する転舵モータ５，７の電流指令値Ｉｆ* ，Ｉｒ* の変化を車両１１において計測し、テーブルデータとして予めＲＯＭに記憶させておき、これにより転舵輪１，２のねじれ角νｆ，νｒを推定する。なお、このテーブルデータでは、電流指令値Ｉｆ* ，Ｉｒ* の増加に対してねじれ角νｆ，νｒが増加する関係になる。また、転舵負荷の推定においては、転舵負荷の車速による補正（車速が大きくなるほど転舵負荷を減少させる）や路面摩擦係数による補正（路面摩擦係数が小さいほど転舵負荷を減少させる）、車両重量による補正（車両重量が大きくなるほど転舵負荷を増加させる）を行って転舵輪１，２のねじれ角νｆ，νｒを推定してもよい。
【００３９】
転舵角補正部２４は、次の方法によって目標転舵角算出部２１が出力する目標転舵角δｆ１，δｒ１を、ねじれ角を減少させる方向にねじれ角νｆ，νｒの大きさだけ補正し、最終目標転舵角δｆ２，δｒ２にして転舵角制御部２２に入力させる。すなわち、図３において前輪１と後輪２の目標転舵角δｆ１，δｒ１をそれぞれδｆ２，δｒ２へ変化させるのである。なお、この転舵角の補正に関しては、車両１１の揺れを誘発しないように変化速度に制限をかけるようにしてもよい。この変化速度の制限値は、乗員に与える乗り心地を基準に実験的に求めておき、制限値を車速に応じて設定するものとする。
【００４０】
旋回半径算出部２５は、目標転舵角算出部２１が算出し、転舵角補正部２４によって補正された最終目標転舵角δｆ２，δｒ２に基づいて車両１１の旋回半径を算出する。すなわち、数２式に基づいて旋回半径Ｒを算出するのである。
【００４１】
【数２】
0004759799.tif 000003
ここで、Ａは車両１１のスタビリティファクタ、Ｖは車速センサ９が計測する車速、Ｌはホイールベース、δｆ２は前輪１に対する転舵角補正後の最終目標転舵角、δｒ２は後輪２に対する最終目標転舵角である。なお、転舵角の補正に伴う旋回半径の変化量ΔＲを算出してもよい。そしてその場合には、転舵角補正前の前輪１と後輪２の目標転舵角δｆ１，δｒ１に基づいて旋回半径Ｒ１を算出し、また転舵角補正後の最終目標転舵角δｆ２，δｒ２に基づいて旋回半径Ｒ２を算出し、さらにこれらＲ１，Ｒ２の差分によって転舵角の補正に伴う旋回半径の変化量ΔＲを算出する。
【００４２】
操舵反力生成部２６は、操舵ハンドル３に対する反力モータ１４に所定の操舵反力を発生させるものである。操舵角δｓ＊の大きさは次のようにして算出する。つまり、前述の補正後の最終目標転舵角δｆ２，δｒ２における旋回半径Ｒ２を実現するための操舵角δｓ＊を数３式を解くことによって算出する。
【００４３】
【数３】
0004759799.tif 000004
これより、最終目標転舵角δｆ２，δｒ２における旋回半径Ｒ２を実現するための操舵角δｓ* と実際の操舵角δｓとの差分Δδｓ* を、次の数４式によって算出する。
【００４４】
【数４】
0004759799.tif 000005
そして、図４に示したような操舵ハンドル３の差分Δδｓ* 、すなわち、操舵ハンドル３の目標変化量に対して反力モータ１４の電流指令値を定める予めＲＯＭに記憶されているテーブルを参照して、この目標変化量Δδｓ* に対応する反力モータ１４の電流指令値Ｉｈ* を求める。この電流指令値Ｉｈ* は図１に示す操舵制御装置１２から反力モータ１４に出力され、操舵ハンドル３に操舵反力を発生させる。
【００４５】
以上の構成による第１の実施の形態の車両の操舵制御装置の動作を、図５に示したフローチャートに基づいて説明する。まず目標転舵角算出部２１において操舵ハンドル３に対する操舵角センサ４から操舵角δｓを入力し、目標転舵角算出処理を行い、前後輪１，２に対する目標転舵角δｆ１，δｒ１を算出する（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００４６】
続いて、操舵制御装置１２は車速センサ９の車速信号Ｖに基づき、車両１１がほぼ停止状態にあり、かつ操舵停止状態にあるかどうかを判断する（ステップＳ３）。ここで車両１１がほぼ停止状態でありかつ操舵停止状態である場合とは、車速が例えば２ｋｍ／ｈ以下で、かつ操舵ハンドル３の操舵角変化量の絶対値を積分した値の上昇が所定時間に所定範囲内（例えば１秒間で１０°以下）であることをいう。
【００４７】
ステップＳ３において、車両１１がほぼ停止状態でかつ操舵停止状態であると判断された場合には、ステップＳ４に進み、転舵負荷検出部２３において前輪１と後輪２のねじれ角νｆ，νｒの推定を行う。
【００４８】
そして転舵角補正部２４が、これらのねじれ角νｆ，νｒを用いて目標転舵角の補正値Δｆ，Δｒを求めて出力し、目標転舵角算出部２１から出力される目標転舵角δｆ１，δｒ１に加算することによって転舵角制御部２２と旋回半径算出部２５とに最終目標転舵角δｆ２，δｒ２を入力する。転舵角制御部２２は入力される最終目標転舵角δｆ２，δｒ２と、前輪舵角センサ６から入力される前輪転舵角δｆ、後輪舵角センサ８から入力される後輪転舵角δｒとを用いて転舵モータ５，７に対する電流指令値Ｉｆ* ，Ｉｒ* を求め、これらの前輪１と後輪２の転舵角のフィードバック制御を行う（ステップＳ５）。
【００４９】
また、旋回半径算出部２５は、入力される最終目標転舵角δｆ２，δｒ２を用いて旋回半径Ｒを算出する（ステップＳ６）。そして操舵反力生成部２６は、旋回半径算出部２５から入力される旋回半径Ｒを用いて操舵角Δδｓ＊を算出し、この繰舵角に対応する反力モータ１４の電流指令値Ｉｈ＊を求め、反力モータ１４を駆動して操舵ハンドル３の操舵反力を制御する（ステップＳ７）。
【００５０】
以上の制御により、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、時刻ｔ１で操舵停止した場合に、時刻ｔ２で前輪１と後輪２の推定されるねじれ角νｆ，νｒを０とするように目標転舵角をδｆ１，δｒ１→δｆ２，δｒ２に補正し、さらに操舵ハンドル３の操舵角δｓを補正後の最終目標転舵角によって定まる旋回半径と関係付けられた操舵角に補正することにより、その後の時刻ｔ３で前輪１と後輪２のねじれ角が０とすることができるのである。
【００５１】
これにより、第１の実施の形態によれば、操舵ハンドルの操舵操作により転舵輪の向きと接地面の向きとにずれが生じた状態でドライバーが操舵ハンドルをその操舵角で保持したままにしていても、転舵輪の向きを接地面の向きと一致するように短時間内に自動的に補正することができ、転舵モータに転舵電流が流れ続けることにより温度上昇するのを抑制することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では目標転舵角δｆ１，δｒ１の補正による旋回半径の変化ΔＲ（＝Ｒ２−Ｒ１）に基づいて操舵ハンドル３の目標変化量Δδｓ* を算出したが、これに代えて、転舵角の補正による車両の姿勢角の変化に基づいて操舵ハンドル３の目標変化量を算出し、前輪１と後輪２の転舵角に対する車両１１の姿勢角の関係をあらかじめ計算あるいは実測によって求めてＲＯＭ又はＲＡＭにマップデータとして記憶させておき、補正後の目標転舵角に基づいて転舵角補正後の車両の姿勢角を算出し、他方、操舵ハンドル３の操舵角に対する車両の姿勢角も計算あるいは実測において求めてマップデータとして同様に記憶させておき、転舵角補正後の車両の姿勢角に基づいて操舵ハンドル３の操舵角を算出し、実際の操舵ハンドルの操舵角との差分でΔδｓ* 、すなわち操舵ハンドル３の目標変化量を算出するようにしてもよい。
【００５３】
また、目標転舵角の補正には、車両１１の揺れを誘発しないように変化速度に制限をかけるのが好ましい。この場合の変化速度の制限値は、乗員の乗り心地を基準に実験的に求めておく。また目標転舵角の補正は、操舵が停止してから所定時間を経過した後に所定周期毎に実行してもよく、あるいは操舵が停止した時点で行ってもよい。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施の形態の車両の操舵制御装置について、図７〜図９に基づいて説明する。第２の実施の形態の特徴は、ドライバーが据え切りする場合に、接地面の向きに対して転舵輪の向きがずれることを見越して、操舵ハンドルの操舵角に対応して転舵輪を通常よりも大きめの転舵角で転舵し、結果的に接地面の向きに転舵輪の向きを一致させることにより、転舵モータに電流が流れる時間を短くし、その温度上昇を抑制する点にある。
【００５５】
この第２の実施の形態の車両の操舵制御装置のハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態のものと共通する。そして第２の実施の形態における操舵制御装置１２の機能的構成は図７に示すものであって、目標転舵角算出部２１、転舵角制御部２２、転舵負荷検出部２３、転舵角補正部２４から構成されている。そしてこれらのうち、目標転舵角算出部２１、転舵角制御部２２、転舵負荷検出部２３は第１の実施の形態と同一の演算処理を実行する。
【００５６】
第２の実施の形態の特徴をなす転舵角補正部２４は、目標転舵角算出部２１が出力する目標転舵角δｆ１，δｒ１に対して次の処理によって補正を行い、転舵角制御部２２に入力する。すなわち、車速センサ９からの車速信号Ｖと操舵角センサ４からの操舵角δｓとに基づいて車両１１がほぼ停止状態であり、かつ操舵が停止した状態であることを検出したら、転舵負荷が大きくなる方向に転舵負荷検出部２３の算出したねじれ角νｆ，νｒの大きさだけ一時的に、例えば０、５秒間だけ目標転舵角δｆ１，δｒ１の補正を行い、その後、目標転舵角δｆ１，δｒ１に対する補正を０にする。
【００５７】
また、この転舵角の補正として、目標転舵角δｆ１，δｒ１が操舵ハンドル３の操舵角δｓの変化に対してオーバーシュートするように補正してもよく、その場合、位相進みフィルタを用いて目標転舵角の補正を行う。さらにその場合、オーバーシュート量は転舵負荷、すなわちねじれ角に応じて変化させることができる。
【００５８】
上記の構成の第２の実施の形態による操舵制御処理を、図８のフローチャートに基づいて説明する。まず第１の実施の形態と同様に目標転舵角算出部２１において目標転舵角算出処理を行い、前後輪１，２に対する目標転舵角δｆ１，δｒ２を算出する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００５９】
続いて、操舵制御装置１２が車両１１がほぼ停止状態にあり、かつ操舵停止状態にあるかどうかを判断する（ステップＳ１３）。ここで車両１１がほぼ停止状態でありかつ操舵停止状態である場合とは、例えば、車速が２ｋｍ／ｈ以下で、かつ操舵ハンドル３の操舵角変化量の絶対値を積分した値の上昇が１秒間で１０°以下であることをいう。
【００６０】
ステップＳ１３において、車両１１がほぼ停止状態でかつ操舵停止状態であると判断された場合には、ステップＳ１４に進み、転舵負荷検出部２３において前輪１と後輪２のねじれ角νｆ，νｒの推定を行う。そして転舵角補正部２４が、これらのねじれ角νｆ，νｒを用いて目標転舵角の補正値Δｆ（＝νｆ），Δｒ（＝νｒ）を求めて一時的に出力し、目標転舵角算出部２１から出力される目標転舵角δｆ１，δｒ１に加算することによって転舵角制御部２２と旋回半径算出部２５とに最終目標転舵角δｆ２，δｒ２を入力する。転舵角制御部２２は入力される最終目標転舵角δｆ２，δｒ２と、前輪舵角センサ６から入力される前輪転舵角δｆ、後輪舵角センサ８から入力される後輪転舵角δｒとを用いて転舵モータ５，７に対する電流指令値Ｉｆ* ，Ｉｒ* を求め、これらの前輪１と後輪２の転舵角のフィードバック制御を行う。そして一定時間、上述した例では０、５秒間が経過すると、目標転舵角δｆ１，δｒ１に対する補正を０にする（ステップＳ１５）。
【００６１】
以上の制御により、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、時刻ｔ１で操舵停止した場合に、時刻ｔ２で前輪１と後輪２の目標転舵角δｆ１，δｒ１を、推定されるねじれ角νｆ，νｒの大きさだけ大きくなるように補正して最終目標転舵角δｆ２，δｒ２とし、その後、時刻ｔ３で転舵角の補正量を０とする。
【００６２】
これにより、第２の実施の形態によれば、操舵ハンドル３の操舵角にかかわらず、転舵角の補正によって時刻ｔ４では前輪１と後輪２のねじれ角がほぼ０となり、転舵モータ５，７に流れる電流がほぼ０となり、モータ温度が上昇するのを効果的に抑制することができる。
【００６３】
なお、第２の実施の形態においても、目標転舵角の補正には、車両１１の揺れを誘発しないように変化速度に制限をかけるのが好ましい。この場合の変化速度の制限値は、乗員の乗り心地を基準に実験的に求めておく。また目標転舵角の補正は操舵が停止してから所定時間を経過した後に所定周期毎に実行してもよく、あるいは操舵が停止した時点で行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のシステム構成を示すブロック図。
【図２】上記の第１の実施の形態における操舵制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】上記の実施の形態における目標転舵角と最終目標転舵角との関係を示すグラフ。
【図４】上記の実施の形態における操舵ハンドルの目標変化量と反力モータの電流指令値との関係を示すグラフ。
【図５】上記の実施の形態による操舵制御処理のフローチャート。
【図６】上記の実施の形態による操舵制御処理のタイミングチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態における操舵制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図８】上記の第２の実施の形態による操舵制御処理のフローチャート。
【図９】上記の実施の形態による操舵制御処理のタイミングチャート。
【図１０】転舵輪の向きと接地面の向きとの間のずれ発生のメカニズムを示す説明図。
【符号の説明】
１  前輪
２  後輪
３  操舵ハンドル
４  操舵角センサ
５  前輪転舵モータ
６  前輪舵角センサ
７  後輪転舵モータ
８  後輪舵角センサ
９  車速センサ
１０  ヨーレートセンサ
１１  車両
１２  操舵制御装置
１３  駆動回路
１４  反力モータ
２１  目標転舵角算出部
２２  転舵角制御部
２３  転舵負荷検出部
２４  転舵角補正部
２５  旋回半径算出部
２６  操舵反力生成部
【図１】
0004759799.tif 000006
【図２】
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【図３】
0004759799.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004759799.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004759799.tif 000015