(57)【要約】【課題】  ハンドルの周方向の不安定性を抑制し、安定した車両挙動が達成可能な車両用舵角制御装置を提供すること。【解決手段】  ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、電動モータの駆動により前輪に補助舵角を付与する補助舵角付与手段と、車両モデルから、検出されたハンドル操舵角、及び車速に基づいて目標舵角を演算し、前記操舵角と前記目標舵角とから補助舵角を算出し、前記補助舵角付与手段に指令信号を出力する補助舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記補助舵角制御手段は、所定の条件に応じて舵角制御を制限する舵角制御制限部を設けた。【選択図】        図３
2005153735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
電動モータの駆動により前輪に補助舵角を付与する補助舵角付与手段と、
車両モデルから、検出されたハンドル操舵角、及び車速に基づいて目標舵角を演算し、前記操舵角と前記目標舵角とから補助舵角を算出し、前記補助舵角付与手段に指令信号を出力する補助舵角制御手段と、
を備えた車両用舵角制御装置において、
前記補助舵角制御手段は、所定の条件に応じて舵角制御を制限する舵角制御制限部を設けたことを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、前記補助舵角付与手段に対する供給電流を制限することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、所定の条件に応じて舵角制御を停止することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、検出された車速が所定値以下かどうかを判断し、所定値以下のときは舵角制御を停止することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、車両が直進走行時かどうかを判断し、直進走行時のときは舵角制御を停止することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、前記目標舵角が所定値以下かどうかを判断し、所定値以下のときは舵角制御を停止することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、運転者がハンドルから手を放したかどうかを判断し、手放しと判断した時は舵角制御を停止することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、通常舵角制御から制限された舵角制御に徐々に移行することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、制限された舵角制御から通常舵角制御に徐々に移行することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
運転者の操舵角と目標舵角との偏差が所定値以上のときは、急操舵状態と判断する急操舵判断部を設けたことを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、前記急操舵判断部により運転者の急操舵状態と判断されたときは、制限された舵角制御時であっても、通常舵角制御に移行することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項１２】
請求項３，４，５，６，８，９，１０または１１いずれかに記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、制限された舵角制御として前記補助舵角制御手段に対し目標舵角を０として出力し、前記補助舵角制御手段は、目標舵角が０となるように補助舵角制御を継続することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の車両用舵角制御装置において、
運転者の操舵トルクを検出するトルク検出手段を設け、
前記舵角制御制限部は、検出された操舵トルクの値に基づいて運転者がハンドルから手を放したかどうかを判断することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項１４】
請求項７または１３に記載の車両用舵角制御装置において、
前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段を設け、
前記舵角制御制限部は、検出された操舵角とモータ回転角に基づいて運転者がハンドルから手を放したかどうかを判断することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の車両用舵角制御装置において、
前輪の実舵角を検出する実舵角検出手段を設け、
前記舵角制御制限部は、検出された実舵角とモータ回転角に基づいて運転者がハンドルから手を放したかどうかを判断することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の車両用舵角制御装置において、
前記舵角制御制限部は、検出された実舵角と操舵角に基づいて運転者がハンドルから手を放したかどうかを判断することを特徴とする車両用舵角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪への操舵入力時等に前輪または後輪に補助舵角を与える舵角制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、前後輪共に補助操舵を行う技術が提案されている(特許文献１参照)。このように、常時舵角制御を継続することで舵角制御は実舵角を目標値通りに制御している。具体的には、実舵角と目標舵角との偏差に応じて制御ゲインを変更することで追従性を確保し、操舵系の伝達剛性を確保している。
【特許文献１】特開２０００−３５１３８２号公報（第三頁、左中段）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の操舵制御装置にあっては、下記に示す問題があった。例えば、前輪舵角制御中に、運転者がハンドルから手を放すと、ハンドルの周方向の不安定性が発生する。このとき、不安定性が発生した後でないと制御ゲインが変更できず、十分に不安定性を解消することができない。
【０００４】
本発明は、上述の課題に鑑み、ハンドルの周方向の不安定性を抑制し、安定した車両挙動が達成可能な車両用舵角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】
【０００５】
上記目的を達成するため、ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、電動モータの駆動により前輪に補助舵角を付与する補助舵角付与手段と、車両モデルから、検出されたハンドル操舵角、及び車速に基づいて目標舵角を演算し、前記操舵角と前記目標舵角とから補助舵角を算出し、前記補助舵角付与手段に指令信号を出力する補助舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記補助舵角制御手段は、所定の条件に応じて舵角制御を制限する舵角制御制限部を設けたことで、上記課題を解決するに至った。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明にあっては、舵角制御に制限を加えることで、ハンドルに周方向の不安定性が発生することを抑制し、運転者の操舵感覚の悪化を防ぎ、併せて無駄なエネルギの消費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明における車両用舵角制御装置の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の第１実施例における基本構成を示す全体システム図である。
実施例の車両用舵角制御装置が適用される車両の前輪９Ｌ，９Ｒには、運転者の操舵入力に基づき前輪９Ｌ，９Ｒを操舵するステアリングユニット１１が設けられている。更に、前輪操舵アクチュエータ３７として、ステアリングユニット１１に設けられ、電動モータ７４により前輪９Ｌ，９Ｒに補助舵角を与える前輪側舵角付与機構７が設けられている。尚、詳細は後述する。また、後輪操舵アクチュエータ３８として、後輪１０Ｌ，１０Ｒに補助舵角を与える後輪側舵角付与機構８が設けられている。
【０００９】
前輪側舵角付与機構７及び後輪側舵角付与機構８は、前輪操舵コントローラ５及び後輪操舵コントローラ６からの指令に基づいて、電動モータにより前輪９Ｌ，９Ｒ及び後輪１０Ｌ，１０Ｒに所望の舵角を付与するよう構成されている。尚、具体的な付与機構については周知技術であるため説明を省略する。
【００１０】
コントローラ４には、パルスエンコーダ等を用いて運転者の操舵角度θを検出する操舵角センサ１（ハンドル操舵角検出手段に相当），車両の実車速Ｖを検出する車速センサ２（車速検出手段に相当），車両に発生する横加速を検出する加速度センサ３，前輪実舵角センサ２４（前輪側舵角検出手段に相当），後輪実舵角センサ２５（後輪側舵角検出手段に相当）からの検出信号が入力される。
【００１１】
図２は前輪側舵角付与機構７の構成を表す断面図である。この前輪側舵角付与機構７は、ハンドルに連結される第１入力軸７１と、電動モータ７４に連結される第２入力軸７５と、前輪９Ｌ，９Ｒに操舵操作を出力する出力軸７８から構成されている。第１入力軸７１と一体に回転する円筒部材７２の内周側には、スプライン嵌合により軸方向に摺動可能な第１結合部材７３が設けられている。この第１結合部材７３は、出力軸７８の外周に設けられたボールねじと噛み合うナット７７と結合されている。
【００１２】
第２入力軸７５の内周側には、外周側にボールねじを有する第２結合部材７６が設けられ、この第２結合部材７６にはナット７７が結合されている。電動モータ７４から回転が入力されないときは、第１入力軸７１の回転が機械的結合により出力軸７８に伝達される。一方、電動モータ７４の回転が入力されると、第２入力軸７５から第２結合部材７６に回転が伝達され、出力軸７８に回転を付与する。このとき、ナット７７が軸方向に移動することで、第１入力軸７１が回転しないよう構成されている。
【００１３】
図３はコントローラ４の制御構成を表すブロック図である。コントローラ４には、前輪及び後輪の目標舵角を演算する操舵制御コントローラ４ａと、演算された目標値に基づいて前輪舵角を制御する前輪操舵コントローラ４ｂと、後輪舵角を制御する後輪操舵コントローラ４ｃを備えている。
【００１４】
操舵制御コントローラ４ａは、操舵角度Θと車体速Ｖから２輪モデルを用いて車両パラメータを演算し、目標前輪舵角θ*及び目標後輪舵角を演算する。前輪操舵コントローラ４ｂは、舵角サーボ制御部４１と電流制限演算部４２を備え、前輪の実舵角θが目標前輪舵角θ*と一致するように前輪操舵アクチュエータ７を制御する。後輪操舵コントローラ４ｃは、後輪の実舵角が目標後輪舵角と一致するように後輪操舵アクチュエータ８を制御する。
【００１５】
（舵角サーボ制御演算）
次に、舵角サーボ制御部４１の制御内容について説明する。
前輪の実舵角θと、前輪舵角目標値θ*との偏差ｅは、下記式１より求められる。
（式１）
ｅ＝θ*−θ
電流指令値I*は、偏差ｅと、比例ゲインPと、微分ゲインDと、積分ゲインIとから下記式２より求められる。
（式２）
I*＝P×ｅ＋D×de/dt＋I×∫ｅdt
尚、比例ゲインPと、微分ゲインDと、積分ゲインIは、チューニング定数である。
【００１６】
（電流制限演算）
次に、電流制限演算部４２の制御内容について説明する。制限後電流指令値I*limは、電流指令値I*の関数として下記式により表される。
I*lim＝f（I*）
ここで、図４に関数ｆの具体的な例を示す。電流指令値I*が±ａの範囲内では、制限後電流指令値I*limは０と出力される。また、電流指令値I*が（ａ〜Ａ）及び（−ａ〜−Ａ）の範囲内では、制限後電流指令値I*limが（０〜Ａ）もしくは（−Ａ〜０）の間で電流指令値I*に対して比例的に増加する値が出力される。また、電流指令値I*がＡよりも大きな領域、及び−Ａよりも小さな領域では、制限後電流指令値I*limとして電流指令値I*がそのまま出力される。
【００１７】
このように、電流指令値I*の小さな領域では、制限後電流指令値I*limとして０を出力することで、実舵角θが変化することなく、安定した操舵制御を達成することができる。
【００１８】
図５は操舵角Θ，前輪目標舵角θ*，電流指令値I*，制限後電流指令値I*lim及び前輪実舵角θの関係を表すタイムチャートである。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、運転者の操作する操舵角Θが不安定な状態となり、微少な操舵角Θが入力された場合、算出される電流指令値I*はａ未満である。このときは、制限後電流指令値I*limとして０が出力されるため、実舵角θが変化することなく安定した操舵制御を達成している。時刻ｔ２以後、操舵角Θが大きくなり、目標前輪舵角θ*が大きくなり、電流指令値I*がａを越えると、制限誤電流指令値I*limが０以外の値として出力されるため、実舵角Θが目標前輪舵角θ*と一致するように制御される。
【００１９】
尚、本発明の適用範囲は、ハンドルと操舵アクチュエータが連結されない、所謂ステアリングバイワイヤも含まれるものとする。ちなみに、従来技術をステアリングバイワイヤ制御に適用すると、ハンドルに対する反力制御によって、必ずしもハンドルに周方向の不安定性が発生するとは限らない。しかしながら、少なくとも操舵輪側が不安定性を発生することは十分に考えられる。従って、本発明を適用することで、運転者の操舵感覚の改善を図ることができる。
【実施例２】
【００２０】
次に実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図６に示すように、実施例２では、前輪操舵コントローラ４ｂに、舵角サーボ制御部４１と舵角サーボ判断部４３を備えている点が異なる。
【００２１】
図７は舵角サーボ判断部４３の構成を表すブロック図である。舵角サーボ判断部４３内には、舵角サーボ制御状態判断部４３１と、舵角サーボ停止処理部４３２と、舵角サーボ開始処理部４３３と、出力処理部４３４とから構成されている。
【００２２】
舵角サーボ制御状態判断部４３１は、車体速Vと、前輪舵角指令値θ*と、前輪の実舵角θとから、制御状態指令値S*を決定する。
舵角サーボ停止処理部４３２は、前輪舵角指令値θ*と、前輪の実舵角θと、制御状態指令値S*とから、停止時舵角指令値θ*SPを決定する。
舵角サーボ開始処理部４３３は、前輪舵角指令値θ*と、制御状態指令値S*とから、開始時舵角指令値θ*STを決定する。
出力処理部４３４は、前輪舵角指令値θ*と、開始時舵角指令値θ*STと、停止時舵角指令値θ*SPと、制御状態指令値から、判断後舵角指令値θ*Jを決定する。
【００２３】
図８は舵角サーボ制御状態判断部の状態遷移図を示す。舵角サーボの制御状態としては、通常制御状態４３ａと、通常制御状態４３ａから停止制御状態４３ｃへ遷移する途中の停止移行状態４３ｂと、停止制御状態４３ｃから通常制御状態４３ａへ遷移する途中の開始移行状態４３ｄを有する。以下、各制御状態から他の制御状態に遷移する作用について説明する。
【００２４】
1.)通常制御状態で、車両の実車速Vが、舵角サーボ停止閾値Vspより低下した場合、停止状態フラグFSPをセットし、停止移行状態４３ｂへ遷移する。
2.)停止移行状態４３ｂで、運転者の操舵角度Θと、前輪の実舵角θの偏差が、設定値以下となった場合は、開始状態フラグFSTをクリアし、制御停止状態４３ｃへ遷移する。
停止移行状態４３ｂで、車両の実車速Vが、舵角サーボ開始閾値VSTを越えた場合は、停止状態フラグFSPをクリアし、通常制御状態４３ａへ遷移する。
3.)制御停止状態４３ｃで、車両の実車速Vが、舵角サーボ開始閾値VSTを越えた場合は、停止状態フラグFSPをクリアし、開始移行状態４３ｄへ遷移する。
4.)開始移行状態４３ｄで、一定時間経過した後、開始状態フラグFSTをセットし、通常制御状態４３ａへ遷移する。
ここで、舵角サーボ停止閾値VSPと、舵角サーボ開始閾値VSTは、
VSP<VST
の関係となる。
【００２５】
（舵角サーボ停止処理演算）
次に、停止移行状態４３ｂにおける演算内容について説明する。
停止状態フラグFSPがセットされ、かつ開始状態フラグFSTがセットされている場合、運転者の操舵角Θと、前輪の実舵角θの偏差を求める。求めた偏差が設定値ｅ以上の場合は、停止時舵角指令値θ*SPとして前輪舵角目標値θ*を出力する。求めた偏差が設定値以下の場合は、停止時舵角指令値θ*SPとして０を出力する。上記以外の場合は、停止時舵角指令値θ*SPとして前輪舵角目標値θ*を出力する。
【００２６】
（舵角サーボ開始処理演算）
停止状態フラグFSPがクリアされ、かつ開始状態フラグFSTがクリアされている場合、開始時舵角指令値θ*STとして、0％から100％まで、開始移行時間TSTで時間に比例して増加させた値を出力する。上記以外の場合は、開始時舵角指令値θ*STとして、100％を出力する。
【００２７】
（舵角サーボ出力処理演算）
停止状態フラグFSPがクリアされ、かつ開始状態フラグFSTがセットされている場合、通常制御状態と判断し、判断後舵角指令値θ*Jとして、前輪舵角目標値θ*を出力する。
【００２８】
停止状態判断フラグFSPがセットされ、かつ開始状態フラグFSTがセットされている場合、停止移行状態と判断し判断後舵角指令値θ*Jとして、停止時舵角指令値θ*SPを出力する。
【００２９】
停止状態フラグFSPがクリアされ、かつ開始状態フラグFSTがクリアされている場合、開始移行状態と判断し、前輪舵角サーボ制御を開始する。同時に、判断後舵角指令値θ*Jとして、前輪舵角目標値θ*と、開始時舵角指令値θ*STを乗じた値を出力する。
【００３０】
停止状態フラグFSPがセットされ、かつ開始状態フラグFSTがクリアされている場合、停止制御状態と判断し、判断後舵角指令値θ*Jとして０を出力する。同時に、前輪舵角サーボ制御を中止する。
【００３１】
前輪舵角サーボ制御中止時は、前輪操舵アクチュエータ７の制御は行わない。一方、前輪舵角サーボ制御中止時以外は、前輪の実舵角θが、判断後舵角指令値θ*Jとなるように、前輪操舵アクチュエータ７を制御する。
【００３２】
図９は車両停止時における制御遷移を表すタイムチャート、図１０は車両発進時における制御遷移を表すタイムチャートである。以下、タイムチャートに基づいて上記制御内容について説明する。
【００３３】
（車両停止時における制御遷移）
図９のタイムチャートにおいて、開始状態フラグFSTがセットされ、かつ停止状態フラグFSPがクリアされた通常制御状態にある。このとき、車両が減速し、時刻ｔ１において、車速Vが制御停止車速VSPを下回ると、停止状態フラグFSPがセットされ、通常制御状態からFST及びFSPの両方がセットされた停止移行状態に遷移する。
【００３４】
時刻ｔ２において、運転者の操舵角Θと実舵角θの偏差が設定値ｅを下回ると、開始状態フラグFSTがクリアされ、停止移行状態から停止制御状態に遷移する。このとき、例え舵角指令値としてある値が出力されていたとしても、停止時舵角指令値θ*SPとして０が出力される。
【００３５】
（車両発進時における制御遷移）
図１０のタイムチャートにおいて、開始状態フラグFSPがクリアされ、かつ停止状態フラグFSPがセットされた停止制御状態にある。このとき、車両が発進し、時刻ｔ１１において、車速Vが制御開始車速VSTを上回ると、停止状態フラグFSPがクリアされると共に、開始状態フラグFSTがセットされる。このとき、開始移行タイマTのカウントアップが開始される。開始移行タイマ値が所定値TSTを経過する間、舵角指令値θ*に対し0％から100％の間で時間に比例した舵角指令値θ*STを出力する。時刻ｔ２１において、開始移行タイマ値が所定時間TSTを経過すると、通常制御状態に移行する。よって、急激に舵角指令値θ*が出力されることがなく、運転者に違和感を与えることなく前輪舵角制御を開始することができる。
【００３６】
このように、車両が停止するような低車速領域では、運転者がハンドルから手を放す可能性が高く、ハンドルが周方向に不安定な状態になりやすい。そこで、このような場合、前輪舵角制御を行わない構成とすることで、ハンドルに周方向の不安定性が発生することを抑制することができる。また、運転者が操舵していないにも係わらず前輪舵角が制御されることがなく、運転者の操舵感覚の悪化を防止することができる。
【００３７】
また、前輪舵角制御を行わないため、前輪操舵アクチュエータ停止による無駄なエネルギ消費の低減を図ることができる。
【実施例３】
【００３８】
次に、実施例３について説明する。実施例１及び実施例２では、前輪操舵コントローラ４ｂにおいて、舵角サーボ制御部４１によって決定された舵角指令値（もしくは、舵角指令値に対応した電流値）に対して走行状況に応じて補正をかける構成であった。これに対し、実施例３では、操舵制御コントローラ３から舵角サーボ制御部４２に出力される目標前輪舵角θ*を補正する舵角サーボ指令部４４を備えた点が異なる。
【００３９】
舵角サーボ指令部４４は、操舵中立判断部４４１と、急操舵判断部４４２と、舵角サーボ制御状態指令部４４３と、舵角サーボ停止処理部４４４と、舵角サーボ開始処理部４４５と、補正舵角指令値演算部４４６とから構成される。
【００４０】
操舵中立判断部４４１は、運転者の操作する操舵角Θと、車体速Vとから、操舵中立フラグFnΘを決定する。
急操舵判断部４４２は、操舵角Θと、車体速Vとから、急操舵判定フラグFdΘを決定する。
舵角サーボ制御状態指令部４４３は、操舵角Θと、前輪の実舵角θと、操舵中立フラグFnΘと、急操舵判定フラグFdΘとから、制御所状態信号τsを決定する。
【００４１】
舵角サーボ停止処理部４４４は、前輪舵角目標値θ*と、前輪の実舵角θと、制御状態信号τsとから、停止時舵角指令値θ*SPを決定する。
舵角サーボ開始処理部４４５は、前輪舵角目標値θ*と、制御状態信号τsとから、開始時舵角指令値θ*STを決定する。
補正舵角指令値演算部４４６は、前輪実舵角θと、前輪舵角目標値θ*と、開始時舵角指令値θ*STと、停止時舵角指令値θ*SPと、制御状態信号τsとから、補正後舵角指令値θ**を決定する。
舵角サーボ制御部４２は、前輪の実舵角θが、補正後舵角指令値θ**と一致するように、前輪制御指令値Iθを決定する。
【００４２】
（操舵状態判断処理）
以下、上述の操舵状態判断について詳述する。
〔操舵中立判断〕
実車速Vをもとに、図１３（ａ）に示す操舵中立判定マップΘs_mapから、操舵中立判定閾値を求める。現在の操舵中立フラグFnΘが０（操舵角が中立でない）ときの、操舵中立内判定閾値をΘS0，操舵中立フラグFnΘが１（操舵角が中立）のときの、操舵中立外判定閾値をΘS1とすると、
ΘS0＝Θs_map（V，FnΘ＝０）
ΘS1＝Θs_map（V，FnΘ＝１）
の関係が得られる。
【００４３】
運転者の操舵角Θと、操舵中立判定閾値ΘS0，ΘS1から、操舵中立フラグFnΘを求める。
操舵中立フラグFnΘ＝０のとき、
−ΘS0≦Θ≦ΘS0で、操舵中立フラグFnΘ＝１
操舵中立フラグFnΘ＝１のとき、
Θ≦−ΘS1  又はΘS1≦Θで、操舵中立フラグFnΘ＝０
ここで、操舵中立内判定閾値ΘS0と、操舵中立外判定閾値ΘS1は、
ΘS0<ΘS1
の関係となる。尚、操舵中立内と操舵中立外との判定閾値を異なる値に設定しているため、制御ハンチングを防止している。また、車速が高くなるにつれて閾値ΘS0，ΘS1を小さく設定しているため、走行状況に応じた操舵中立内外判定を可能としている。
【００４４】
〔急操舵判断〕
実車速Vをもとに、図１３（ｂ）に示す急操舵判定マップΘ's_mapから、急操舵判定閾値Θ'Sを求める。
Θ'S＝Θ's_map（V）
尚、操舵角Θから求めた操舵角速度（dΘ/dt）＝Θ'とする。
【００４５】
操舵角速度の絶対値|Θ'|と、急操舵判定閾値Θ'Sとから、急操舵判定フラグFdΘを求める。
|Θ'|≧Θ'Sのとき、急操舵判定フラグFdΘ＝１にセットし、この範囲から外れた場合は、急操舵判定フラグFdΘをクリアする。このように、運転者が急操舵していると判断した時は、素早く通常制御状態に遷移することが可能となり、運転者の意図に応じた制御が可能となる。
【００４６】
（舵角サーボ制御状態指令演算処理）
図１４に舵角サーボ制御状態指令部の状態遷移図を示す。なお制御状態信号τsとして、停止状態フラグをFSP、開始状態フラグをFSTとする。
【００４７】
（停止移行状態判断処理）
通常制御状態で、操作中立フラグFnΘが１、かつ急操舵判定フラグFdΘが０の場合、停止状態フラグFSPをセットし、停止制御状態へ遷移する（FSP＝１，FST＝０）。
停止移行状態で、操舵中立フラグFnΘが０になった場合、又は急操舵判定フラグFnΘが１になった場合は、停止状態フラグFSPをクリアし、通常制御状態へ遷移する。
【００４８】
（通常制御状態判断処理）
開始移行状態で、一定時間経過した後、開始状態フラグFSTをセットし、通常制御状態へ遷移する（FSP＝０，FST＝１）。
【００４９】
尚、舵角サーボ停止処理部４４４，舵角サーボ開始処理部４４５及び補正舵角指令値演算部４４６における演算処理については、実施例２において説明した（舵角サーボ停止処理演算），（舵角サーボ開始処理演算），（舵角サーボ出力処理演算）と同じであるため、説明を省略する。ただし、実施例２では、舵角サーボ制御部４１から出力された舵角指令値に対して演算したのに対し、実施例３では、舵角サーボ制御部４１に出力する前の舵角サーボ指令部４４内で舵角指令値を補正する点が異なる。
【００５０】
図１５は操舵制御停止時における制御遷移を表すタイムチャートである。以下、タイムチャートに基づいて上記制御内容について説明する。
【００５１】
（操舵制御停止時における制御遷移）
図１５のタイムチャートにおいて、開始状態フラグFSTがセットされ、かつ停止状態フラグFSPがクリアされた通常制御状態にある。このとき、操舵角Θが中立位置に戻り、時刻ｔ３１において、操舵中立内判定閾値ΘSOを下回ると、停止状態フラグFSPがセットされ、通常制御状態からFST及びFSPの両方がセットされた停止移行状態に遷移する。
【００５２】
時刻ｔ３２において、運転者の操舵角Θと実舵角θの偏差が設定値ｅを下回ると、開始状態フラグFSTがクリアされ、停止移行状態から停止制御状態に遷移する。このとき、例え舵角指令値としてある値が出力されていたとしても、停止時舵角指令値θ**として０が出力される。
【００５３】
（操舵制御停止時）
時刻ｔ３２〜ｔ３３の停止制御状態において、操舵角Θが操舵中立外判定閾値ΘS1を越えない範囲で入力されたとしても、舵角指令値として０が出力される。
【００５４】
（操舵制御開始時における制御遷移）
時刻ｔ３３において、開始状態フラグFSPがクリアされ、かつ停止状態フラグFSPがセットされた停止制御状態にある。このとき、操舵が開始され、時刻ｔ３４において、操舵角Θが操舵中立外判定閾値ΘS1を上回ると、停止状態フラグFSPがクリアされると共に、開始状態フラグFSTがセットされる。このとき、開始移行タイマTのカウントアップが開始される。開始移行タイマ値が所定値TSTを経過する間、舵角指令値θ*に対し0％から100％の間で時間に比例した舵角指令値θ*STを出力する。時刻ｔ３５において、開始移行タイマ値が所定時間TSTを経過すると、通常制御状態に移行する。よって、急激に舵角指令値θ*が出力されることがなく、運転者に違和感を与えることなく前輪舵角制御を開始することができる。
【００５５】
このように、ハンドルが中立位置にある状態で微少な操舵角が入力されるような不安定性が発生した場合、前輪舵角制御を行わない構成とすることで、ハンドルに周方向の不安定性が発生することを抑制することができる。また、運転者がさほど操舵意図がないにも係わらず前輪舵角が制御されることがなく、運転者の操舵感覚の悪化を防止することができる。
【実施例４】
【００５６】
次に、実施例４について説明する。実施例３では、舵角サーボ指令部４４内に操舵中立判定部４４１を設け、操舵の中立状態を判定することで舵角制御状態を決定した。これに対し、実施例４では、操舵中立判定部４４１に代えて、目標舵角値判断部４５１を設けた点が異なる。以下、目標舵角値判断部４５１についてのみ説明する。
【００５７】
（目標舵角値判断処理）
以下、上述の目標舵角値判断について詳述する。
実車速Vをもとに、図１７に示す目標舵角判断マップθ*s_mapから、目標舵角判断閾値を求める。前回の目標舵角判断フラグFθ*が０（目標舵角が閾値以内でない）のときの目標舵角判断閾値をθ*S0，目標舵角判断フラグFθ*が１（目標舵角が閾値以内）のときの目標舵角判断閾値をθ*S1とすると、
θ*S0＝θ*s_map（V，Fθ*＝０）
θ*S1＝θ*s_map（V，Fθ*＝１）
の関係が得られる。
【００５８】
前輪舵角目標値θ*と、目標舵角判断閾値θ*S0，θ*S1から、目標舵角判断フラグFθ*を求める。
前回の目標舵角判断フラグFθ*＝０のとき、
−θ*S0≦θ*≦θ*S0で、目標舵角判断フラグFθ*＝１にセットし、それ以外ではFθ*＝０にセットする。
前回の目標舵角判断フラグFθ*＝１のとき、
θ*≦−θ*S1  又はθ*S1≦θ*で、目標舵角判断フラグFθ*＝０にセットし、それ以外ではFθ*＝１にセットする。
ここで、目標舵角判断閾値θ*S0とθ*S1は、
θ*S0<θ*S1
の関係となる。尚、急操舵判断については、実施例３と同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
（舵角サーボ制御状態指令演算処理）
図１８に舵角サーボ制御状態指令部の状態遷移図を示す。なお制御状態信号τsとして、停止状態フラグをFSP、開始状態フラグをFSTとする。
【００６０】
（停止移行状態判断処理）
通常制御状態で、目標舵角判断フラグFθ*が１、かつ急操舵判定フラグFdΘが０の場合、停止状態フラグFSPをセットし、停止移行状態へ遷移する（FSP＝１，FST＝１）。
停止移行状態で、一定時間経過した後、開始状態フラグFSTをクリアし、制御停止状態へ遷移する（FSP＝１，FST＝０）。
停止移行状態で、目標舵角判断フラグFθ*が０になった場合、又は急操舵判定フラグFnΘが１になった場合は、停止状態フラグFSPをクリアし、開始移行状態へ遷移する（FSP＝０，FST＝０）。
【００６１】
（通常制御状態判断処理）
開始移行状態で、一定時間経過した後、開始状態フラグFSTをセットし、通常制御状態へ遷移する（FSP＝０，FST＝１）。
【００６２】
図１９は操舵制御停止時における制御遷移を表すタイムチャートである。以下、タイムチャートに基づいて上記制御内容について説明する。
【００６３】
（操舵制御停止時における制御遷移）
図１９のタイムチャートにおいて、開始状態フラグFSTがセットされ、かつ停止状態フラグFSPがクリアされた通常制御状態にある。このとき、舵角指令値θ*が中立位置に戻り、時刻ｔ４１において、目標舵角判断閾値θ*SOを下回ると、停止状態フラグFSPがセットされ、通常制御状態からFST及びFSPの両方がセットされた停止移行状態に遷移する。そして、停止移行タイマTのカウントアップが開始される。停止移行タイマ値が所定値TSPを経過する間、舵角指令値θ*に対し0％から100％の間で時間に比例した舵角指令値θ*SPを出力する。
【００６４】
時刻ｔ４２において、一定時間が経過すると、開始状態フラグFSTがクリアされ、停止移行状態から停止制御状態に遷移する。このとき、例え舵角指令値としてある値が出力されていたとしても、停止時舵角指令値θ**として０が出力される。
【００６５】
（操舵制御停止時）
時刻ｔ４２〜ｔ４３の停止制御状態において、微少な操舵角Θが入力されたとしても、舵角指令値として０が出力される。また、操舵角Θが０のときに、演算による舵角指令値が不安定になったとしても、補正後舵角指令値として０が出力される。
【００６６】
（操舵制御開始時における制御遷移）
時刻ｔ４３において、開始状態フラグFSPがクリアされ、かつ停止状態フラグFSPがセットされた停止制御状態にある。このとき、操舵が開始され、時刻ｔ４４において、舵角指令値θ*が目標舵角判断閾値θ*S1を上回ると、停止状態フラグFSPがクリアされると共に、開始状態フラグFSTがセットされる。このとき、開始移行タイマTのカウントアップが開始される。開始移行タイマ値が所定値TSTを経過する間、舵角指令値θ*に対し0％から100％の間で時間に比例した舵角指令値θ*STを出力する。時刻ｔ４５において、開始移行タイマ値が所定時間TSTを経過すると、通常制御状態に移行する。よって、急激に舵角指令値θ*が出力されることがなく、運転者に違和感を与えることなく前輪舵角制御を開始することができる。
【００６７】
このように、ハンドルが中立位置にある状態で微少な操舵角が入力されるような不安定性が発生した場合、前輪舵角制御を行わない構成とすることで、ハンドルに周方向の不安定性が発生することを抑制することができる。また、運転者がさほど操舵意図がないにも係わらず前輪舵角が制御されることがなく、運転者の操舵感覚の悪化を防止することができる。
【実施例５】
【００６８】
次に、実施例５について説明する。上述の実施例４は、条件が成立した時は停止制御状態と判断し、舵角指令値を０として前輪舵角サーボ制御を停止する構成である。これに対し、実施例５では、停止制御状態において、舵角指令値が０の場合に前輪舵角サーボ制御を停止せず、舵角指令値０と実舵角θとの偏差に基づいて前輪舵角サーボ制御を継続する点が異なる。
【００６９】
その他の構成については基本的に実施例４と共通であるため、停止制御状態において、前輪舵角サーボ制御を停止した場合と、舵角指令値θ*＝０として前輪舵角サーボ制御を継続する場合について図２０のタイムチャートに基づいて説明する。
【００７０】
図２０（ａ）は前輪舵角サーボ制御停止時のタイムチャートである。舵角付与機構は基本的に電動モータの回転をギヤを介して舵角に変換する。よって、ギヤのバックラッシュ等によって、実舵角θが徐々に変化する場合がある。このとき、舵角サーボ制御部４１において、実舵角θと補正後舵角指令値θ**（＝０）との偏差ｅに応じた舵角指令値θ*が演算される。しかしながら、停止制御状態から開始移行状態へ遷移するための目標舵角判断閾値θ*S1を越えるまでは、やはり補正後舵角指令値θ**として０が出力される。よって、運転者は実舵角変動による違和感を感じる虞がある。
【００７１】
これに対し、図２０（ｂ）は前輪舵角サーボ制御継続時のタイムチャートである。停止制御状態において実舵角が変化した場合、補正後舵角指令値θ**（＝０）と実舵角θとの偏差に応じて舵角サーボ制御が継続されるため、実舵角θが変動することなく、運転者に違和感を与えることがない。また、実舵角θが変動しない場合は、アクチュエータの作動が抑制されるため、無駄なエネルギ消費を低減することができる。
【実施例６】
【００７２】
次に、実施例６について説明する。基本的な構成は上述の実施例１と同様である。ただし、図２１に示すように、ストレインゲージ等を用いて運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ２６と、前輪操舵アクチュエータ７内の電動モータ７４の制御動作角度θMをパルスエンコーダ等を用いて検出するモータ角センサ２７を設けた点が異なる。
【００７３】
本システム構成では、前輪操舵アクチュエータ７が正常な場合は、常に操舵角センサの出力Θと、モータ角センサの出力θMと、前輪実舵角センサ２４の出力θとの間には、
θ＝Θ＋θM
の関係が成立する。
【００７４】
上述の各実施例１〜５では、ハンドルが周方向に不安定な状態になりやすい状態として操舵角Θの中立点判断や、低車速判断や、目標舵角判断を行う構成である。これに対し、実施例６では、運転者のハンドル手放し状態を直接判断する点が異なる。
【００７５】
その他の構成については基本的に他の実施例と共通であるため、運転者の手放し状態判断処理について説明する。
【００７６】
（手放し状態判断処理）
図２２は手放し状態判断処理内容を表すフローチャートである。
【００７７】
ステップ１０１では、条件１が成立したかどうかを判断し、成立したときはステップ１０６へ進み舵角制御を中止する。成立していない時は、ステップ１０２へ進む。ここで、条件１について説明する。
【００７８】
トルクセンサ２６を用いて運転者の操舵入力トルクＴを検出し、
Ｔ<Ｔmin
の場合、手放し状態と判断する。ここで、Ｔminは、手放し状態判断トルクである。ただし、前輪舵角目標値θ*が、
θ*<θmin
の場合は、制御による操舵反力が発生していないため除外する。ここで、θminは、手放し状態判断制御舵角である。
【００７９】
ステップ１０２では、条件２が成立したかどうかを判断し、成立したときはステップ１０６へ進み舵角制御を中止する。成立していないときは、ステップ１０３へ進む。ここで、条件２について説明する。
【００８０】
前輪舵角目標値θ*と、モータ角センサの出力θMと、操舵角センサの出力Θとの間に、
θ*＝θM
かつ、
dΘ/dt＝−１×（dθM/dt）
の場合、手放し状態と判断する。すなわち、前輪舵角目標値θ*とモータ回転角θMとが一致しており、ハンドルの周方向に不安定な状態が発生しており、一方、前輪舵角目標値θ*は車両を安定方向に導くよう指令されるため、ハンドル操舵方向と、モータ回転方向が逆向きとなり、手放し状態であると判断できる。
【００８１】
ステップ１０３では、条件３が成立したかどうかを判断し、成立したときはステップ１０６へ進み舵角制御を中止する。成立していないときは、ステップ１０４へ進む。ここで、条件３について説明する。
【００８２】
前輪舵角目標値θ*と、モータ角センサ２７の出力θMと、実舵角センサ２４の出力θとの間に、
θ*＝θM
かつ、
dθ/dt＝０
かつ、
abs（dθM/dt）>ε
の場合、手放し状態と判断する。ここで、εは判断閾値である。また、abs(x)はxの絶対値を出力する関数である。すなわち、実舵角が変化していないにも係わらず、モータが回転しているときは、ハンドルの周方向に不安定な状態が発生しており、それを抑制するためにモータが駆動していると考えられ、手放し状態であると判断できる。
【００８３】
ステップ１０４では、条件４が成立したかどうかを判断し、成立した時はステップ１０６へ進み舵角制御を中止する。成立していない時は、ステップ１０５へ進み、舵角制御を続行する。ここで、条件４について説明する。
【００８４】
前輪舵角目標値θ*と、モータ角センサ２７の出力θMと、実舵角センサ２４の出力θとの間に、
θ＝Θ＋θ*
かつ、
abs（dΘ/dt）>abs（dθ/dt）
の場合、手放し状態と判断する。すなわち、車両を安定方向に導くように実舵角が制御されているときの実舵角変化量に対し、ハンドルの周方向に不安定な状態が発生すると、操舵角Θの変化量が大きくなり、手放し状態であると判断できる。
【００８５】
図２３はハンドル手放し状態における操舵角Θと、ハンドルトルクＴと、前輪舵角目標値θ*及びモータ回転角θMと、実舵角θの関係を表すタイムチャートである。
【００８６】
時刻ｔ５１において、手放しが発生すると、ハンドルトルクＴが急激に減少する。このとき、ハンドルの周方向に不安定な状態が発生し、操舵角Θが変化すると、操舵制御コントローラは、実舵角θを安定させるために目標舵角指令値θ*として、操舵角Θとは逆向きの角度を与える。
【００８７】
よって、トルクセンサ２６の値Ｔと前輪舵角目標値θ*の関係から条件１が成立する。また、操舵角Θとモータ回転角θMの関係から、条件２が成立する。また、実舵角θとモータ回転角θMの関係から、条件３が成立する。また、操舵角Θと実舵角θの関係から、条件４が成立する。
【００８８】
このように、手放し状態が発生した時は、舵角制御を中止することで、ハンドルの周方向に不安定性が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施例１における基本構成を示す概略図である。
【図２】実施例１における前輪補助舵角付与機構の構成を表す断面図である。
【図３】実施例１における車両用舵角制御装置の制御構成を表すブロック図である。
【図４】実施例１における電流指令値と制限後電流指令との関係を表すマップである。
【図５】実施例１における舵角制御を表すタイムチャートである。
【図６】実施例２における車両用舵角制御装置の制御構成を表すブロック図である。
【図７】実施例２における舵角サーボ判断部の構成を表すブロック図である。
【図８】実施例２における制御遷移状態を表す状態遷移図である。
【図９】実施例２における制御停止状態遷移を表すタイムチャートである。
【図１０】実施例２における制御開始状態遷移を表すタイムチャートである。
【図１１】実施例３における車両用舵角制御装置の制御構成を表すブロック図である。
【図１２】実施例３における舵角サーボ指令部の制御構成を表すブロック図である。
【図１３】実施例３における操舵中立判定閾値及び急操舵判定閾値と車速の関係を表すマップである。
【図１４】実施例３における制御遷移状態を表す状態遷移図である。
【図１５】実施例３における制御停止状態遷移及び制御開始状態遷移を表すタイムチャートである。
【図１６】実施例４における舵角サーボ指令部の制御構成を表すブロック図である。
【図１７】目標舵角判断閾値と車速の関係を表す目標舵角判断マップである。
【図１８】実施例４における制御遷移状態を表す状態遷移図である。
【図１９】実施例４における制御停止状態遷移及び制御開始状態遷移を表すタイムチャートである。
【図２０】実施例５における前輪舵角サーボ制御の停止時及び継続時のタイムチャートである。
【図２１】実施例６における車両用舵角制御装置の制御構成を表すブロック図である。
【図２２】実施例６における手放し判断制御処理を表すフローチャートである。
【図２３】実施例６における手放し状態の各パラメータの変化を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１    操舵角センサ
２    車速センサ
３    横加速度センサ
４    操舵制御コントローラ
７    前輪操舵機構
８    後輪操舵機構
９Ｌ，９Ｒ  前輪
１０Ｌ，１０Ｒ  後輪
１１  ステアリングユニット
２４  前輪実舵角センサ
２５  後輪実舵角センサ
２６  トルクセンサ
２７  モータ角センサ
【図１】
2005153735.tif 000003
【図２】
2005153735.tif 000004
【図３】
2005153735.tif 000005
【図４】
2005153735.tif 000006
【図５】
2005153735.tif 000007
【図６】
2005153735.tif 000008
【図７】
2005153735.tif 000009
【図８】
2005153735.tif 000010
【図９】
2005153735.tif 000011
【図１０】
2005153735.tif 000012
【図１１】
2005153735.tif 000013
【図１２】
2005153735.tif 000014
【図１３】
2005153735.tif 000015
【図１４】
2005153735.tif 000016
【図１５】
2005153735.tif 000017
【図１６】
2005153735.tif 000018
【図１７】
2005153735.tif 000019
【図１８】
2005153735.tif 000020
【図１９】
2005153735.tif 000021
【図２０】
2005153735.tif 000022
【図２１】
2005153735.tif 000023
【図２２】
2005153735.tif 000024
【図２３】
2005153735.tif 000025