(57)【要約】【課題】道路環境に応じて好適に車両の挙動を制御する。【解決手段】車両挙動制御装置（１００）は、スリップ角を可変とするスリップ角可変手段（３００，６００，５００，８００）を備えた車両（１０）を制御する。車両挙動制御装置は、操舵指示に基づいて車両の目標スリップ角を算出するスリップ角算出手段と、車両が走行する道路環境を示す道路環境情報を取得する道路環境情報取得手段（１８，７００）と、道路環境情報に基づいて目標スリップ角を補正するスリップ角補正手段と、補正された目標スリップ角を実現するようにスリップ角可変手段を制御するスリップ角制御手段とを備える。【選択図】図１
2013147097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリップ角を可変とするスリップ角可変手段を備えた車両を制御する装置であって、
操舵指示に基づいて前記車両の目標スリップ角を算出するスリップ角算出手段と、
前記車両が走行する道路環境を示す道路環境情報を取得する道路環境情報取得手段と、
前記道路環境情報に基づいて前記目標スリップ角を補正するスリップ角補正手段と、
前記補正された目標スリップ角を実現するように前記スリップ角可変手段を制御するスリップ角制御手段と
を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
前記スリップ角補正手段は、前記道路環境情報に加え、前記車両のドライバの操舵角に基づいて前記目標スリップ角を補正することを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御装置。
【請求項３】
前記スリップ角可変手段に加え、ヨーレートを可変とするヨーレート可変手段を備えた車両を制御する装置であって、
操舵指示に基づいて前記車両の目標ヨーレートを算出するヨーレート算出手段と、
前記補正された目標スリップ角に基づいて前記目標ヨーレートを補正するヨーレート補正手段と、
前記補正された目標ヨーレートを実現するように前記ヨーレート可変手段を制御するヨーレート制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両挙動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば４ＷＳ（4 Wheel Steering：４輪操舵装置）等、車体のスリップ角を制御可能な装置を搭載した車両の挙動を制御する、車両挙動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、前輪及び後輪の操舵量を独立して制御可能な自動操舵装置が知られている。例えば特許文献１では、車両の姿勢角及び横変位量に基づいて目標ヨーレート及び目標スリップ角を算出し、前後輪の操舵角を制御するという技術が提案されている。また特許文献２では、操舵角及び車速に基づいて、操舵角と前輪横力との位相差をなくすように、前後輪の目標転舵角を算出するという技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９６９４７号公報
【特許文献２】特開２００８−００７００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記先行技術文献に記載されている技術では、道路環境の情報が利用されていないため、車両が走行している道路環境によっては、意図せぬ不都合が生じてしまうおそれがある。具体的には、例えば道路幅が狭い場合や障害物が存在する場合には、スリップ角が比較的大きく設定されてしまうことで内輪差が発生し、結果として車体が接触してしまう危険性が生ずる。
【０００５】
このように、上記先行技術文献に記載されるものを含む従来の技術は、車両の挙動制御を走行中の道路環境に合わせて適切に行うことができないという技術的問題点を有している。
【０００６】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、道路環境に応じて好適に車両の挙動を制御することが可能な車両挙動制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両挙動制御装置は上記課題を解決するために、スリップ角を可変とするスリップ角可変手段を備えた車両を制御する装置であって、操舵指示に基づいて前記車両の目標スリップ角を算出するスリップ角算出手段と、前記車両が走行する道路環境を示す道路環境情報を取得する道路環境情報取得手段と、前記道路環境情報に基づいて前記目標スリップ角を補正するスリップ角補正手段と、前記補正された目標スリップ角を実現するように前記スリップ角可変手段を制御するスリップ角制御手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る車両は、車両のスリップ角（即ち、車両の旋回接線方向に対する角度であり、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とのなす角度）を任意に変化させることが可能なスリップ角可変手段を備える。スリップ角可変手段は、ドライバ操作から独立してスリップ角を変化させることが可能とされている。このドライバ操作とは、好適には、ステアリングホイル等の各種操舵入力手段の操作を意味する。従って、スリップ角可変手段によれば、ドライバがステアリングホイルから手を放していても、或いはステアリングを保舵しているのみであっても、車両のスリップ角を所望の値に変化させることが可能である。スリップ角可変手段は、例えば４ＷＳや左右制駆動力制御装置等の各種実践的態様を採り得る。
【０００９】
本発明の車両挙動制御装置は、このような車両を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。
【００１０】
本発明の車両挙動制御装置の動作時には、先ずスリップ角算出手段によって、操舵指示に基づいた車両の目標スリップ角が算出される。即ち、操舵指示に応じて車両で実現されるべきスリップ角が算出される。なお、ここでの「操舵指示」とは、ドライバによる操舵指示だけでなく、自動運転装置等による走行軌跡の指示等も含む広い概念である。
【００１１】
また本発明の車両挙動制御装置の動作時には、道路環境情報取得手段によって、車両が走行する道路環境を示す道路環境情報が取得される。なお、ここでの「道路環境情報」とは、旋回走行する車両に対して何らかの影響を与え得る道路環境を示す情報であり、例えば旋回走行の障害となり得る道路幅や障害物の有無等が挙げられる。道路環境情報取得手段は、例えば車載カメラ、レーダ、カーナビゲーションシステム等の各種実践的態様を採り得る。
【００１２】
上記目標スリップ角の算出及び道路環境情報の取得が行われると、スリップ角補正手段によって、目標スリップ角が補正される。具体的には、スリップ角補正手段は、道路環境情報に基づいて目標スリップ角を補正する。例えば、算出された目標スリップ角で旋回するために求められる道路幅に対して、走行している道路幅が狭いという道路環境情報が取得されている場合には、目標スリップ角が小さくなるように補正される。より具体的には、目標スリップ角が、走行している道路幅でも旋回可能なスリップ角へと補正される。このようにすれば、旋回走行している車両の接触等を防止することができる。
【００１３】
目標スリップ角が補正されると、スリップ角制御手段によって、補正された目標スリップ角を実現するようにスリップ角可変手段が制御される。即ち、本発明に係る車両では、スリップ角算出手段によって算出された目標スリップ角ではなく、スリップ角補正手段によって補正された目標スリップ角が実現される（ただし、道路環境情報によって目標スリップ角の補正を行わなくともよいと判断された場合には、スリップ角算出手段によって算出された目標スリップ角が実現される場合もあり得る）。
【００１４】
以上説明したように、本発明の車両挙動制御装置によれば、道路環境に基づいて目標スリップ角が補正され、適切なスリップ角が実現される。従って、道路環境に応じて好適に車両の挙動を制御することが可能である。
【００１５】
本発明の車両挙動制御装置の一態様では、前記スリップ角補正手段は、前記道路環境情報に加え、前記車両のドライバの操舵角に基づいて前記目標スリップ角を補正する。
【００１６】
この態様によれば、目標スリップ角が道路環境情報に加えてドライバの操舵角に基づいて補正されるため、より好適に車両の挙動を制御することができる。なお、目標スリップ角の補正は、ドライバの操舵角の大小に応じて目標スリップ角の値を大小させるようなものであってもよいし、ドライバの操舵角を閾値として用いて補正の要否を判定するようなものであってもよい。
【００１７】
例えば、車両のスリップ角を所定値以下に制限したい場合、ドライバの操舵角が比較的小さい場合には、目標スリップ角は補正せずとも所定値以下となる。一方で、ドライバの操舵角が比較的大きい場合には、目標スリップ角を補正しなければ所定値以下とならない。このような場合は、ドライバの操舵角に閾値を設け、閾値を超えた場合に補正を行うようにすることで、より好適に車両の挙動を制御することが可能となる。
【００１８】
本発明の車両挙動制御装置の他の態様では、前記スリップ角可変手段に加え、ヨーレートを可変とするヨーレート可変手段を備えた車両を制御する装置であって、操舵指示に基づいて前記車両の目標ヨーレートを算出するヨーレート算出手段と、前記補正された目標スリップ角に基づいて前記目標ヨーレートを補正するヨーレート補正手段と、前記補正された目標ヨーレートを実現するように前記ヨーレート可変手段を制御するヨーレート制御手段とを備える。
【００１９】
この態様に係る車両は、スリップ角可変手段に加え、ヨーレートを任意に変化させることが可能なヨーレート可変手段を備える。なお、ヨーレート可変手段は、スリップ角可変手段と同一の装置（例えば４ＷＳや左右制駆動力制御装置等）として構成することができる。ただし、スリップ角可変手段及びヨーレート可変手段が互いに異なる装置で構成されていても構わない。
【００２０】
本態様では、その動作時に、ヨーレート算出手段によって、操舵指示に基づく車両の目標ヨーレートが算出される。即ち、操舵指示に応じて車両で実現されるべきヨーレートが算出される。一方で、上述したように、目標スリップ角の算出及び道路環境情報の取得も行われ、道路環境に応じて目標スリップ角が補正される。
【００２１】
上記目標ヨーレートの算出及び目標スリップ角の補正が行われると、ヨーレート補正手段によって、目標ヨーレートが補正される。具体的には、補正前の目標スリップ角に対応する値として算出された目標ヨーレートが、補正された目標スリップ角に対応する適切な目標ヨーレートへと補正される。
【００２２】
目標ヨーレートが補正されると、ヨーレート制御手段によって、補正された目標ヨーレートを実現するようにヨーレート可変手段が制御される。このようにすれば、道路環境情報に基づいてスリップ角が補正された場合であっても、好適に車両の挙動を制御することが可能となる。
【００２３】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】車両の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】車両挙動制御のフローチャートである。
【図３】車速及びスリップ角ゲインの相対的な関係を示すグラフである。
【図４】ステアリングホイル角及びスリップ角の相対的な関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００２６】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２７】
図１において、車両１０は、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲの各車輪を備え、このうち操舵輪である左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲの舵角変化と、左後輪ＦＬ及び右後輪ＦＲの舵角変化によって所望の方向に進行することが可能な構成となっている。
【００２８】
車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、駆動力分配装置３００、ＶＧＲＳアクチュエータ４００、ＥＰＳアクチュエータ５００、ＥＣＢ（Electronic Controlled Braking system：電子制御式制動装置）６００、カーナビゲーション装置７００及びＡＲＳアクチュエータ８００を備える。
【００２９】
ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両挙動制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するスリップ角及びヨーレートの制御が可能とされている。
【００３０】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「スリップ角算出手段」、「スリップ角補正手段」、「スリップ角制御手段」、「ヨーレート算出手段」、「ヨーレート補正手段」及び「ヨーレート制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３１】
エンジン２００は、車両１０の動力源である。
【００３２】
尚、本発明に係る車両の動力源は、燃料の燃焼を機械的動力に変換して取り出し得る機関を包括する概念として各種実践的態様を有する内燃機関（エンジン２００もその一例である）に限定されず、モータ等の回転電機であってもよい。或いは、車両は、これらが協調制御される所謂ハイブリッド車両であってもよい。エンジン２００の駆動力出力軸たるクランク軸は、駆動力分配装置の一構成要素たるセンターデファレンシャル装置３１０に接続されている。尚、エンジン２００の詳細な構成は、本発明の要旨との相関が薄いため、ここではその詳細を割愛する。
【００３３】
駆動力分配装置３００は、エンジン２００から前述のクランク軸を介して伝達されるエンジントルクＴｅを、前輪及び後輪に所定の比率で分配可能に構成されると共に、更に前輪及び後輪の各々において左右輪の駆動力配分を変化させることが可能に構成されている。駆動力分配装置３００は、センターデファレンシャル装置３１０（以下、適宜「センターデフ３１０」と略称する）、フロントデファレンシャル装置３２０（以下、適宜「フロントデフ３２０」と略称する）及びリアデファレンシャル装置３３０（以下、適宜「リアデフ３３０」と略称する）を備える。なお、駆動力分配装置３００は、本発明に係る「スリップ角可変手段」及び「ヨーレート可変手段」の一例として機能する。
【００３４】
センターデフ３１０は、エンジン２００から供給されるエンジントルクＴｅを、フロントデフ３２０及びリアデフ３３０に分配するＬＳＤ（Limited Slip Differential：差動制限機能付き差動機構）である。センターデフ３１０は、前後輪に作用する負荷が略一定な条件下では、前後輪に対し分配比５０：５０（一例であり限定されない）でエンジントルクＴｅを分配する。また、前後輪のうち一方の回転速度が他方に対し所定以上高くなると、当該一方に対し差動制限トルクが作用し、当該他方へトルクが移譲される差動制限が行われる構成となっている。即ち、センターデフ３１０は、所謂回転速度感応式（ビスカスカップリング式）の差動機構である。
【００３５】
尚、センターデフ３１０は、このような回転速度感応式に限らず、入力トルクに比例して差動制限作用が大きくなるトルク感応式の差動機構であってもよい。また、遊星歯車機構により差動作用をなし、電磁クラッチの断続制御により差動制限トルクを連続的に変化させ、所定の調整範囲内で所望の分配比率を実現可能な分配比率可変型の差動機構であってもよい。いずれにせよ、センターデフ３１０は、前輪及び後輪に対しエンジントルクＴｅを分配可能な限り、公知非公知を問わず各種の実践的態様を採ってよい。
【００３６】
フロントデフ３２０は、センターデフ３１０によりフロントアクスル（前輪車軸）側に分配されたエンジントルクＴｅを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のＬＳＤである。フロントデフ３２０は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、フロントデフ３２０の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。
【００３７】
フロントデフ３２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もＥＣＵ１００により制御される構成となっている。従って、ＥＣＵ１００は、フロントデフ３２０の駆動制御を介して、所望の前輪左右制駆動力差（ここでは、駆動力差である）Ｆｆを生じさせることが可能である。尚、フロントデフ３２０の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力（尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある）を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。
【００３８】
リアデフ３３０は、センターデフ３１０によりプロペラシャフト１１を介してリアアクスル（後輪車軸）側に分配されたエンジントルクＴｅを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のＬＳＤである。リアデフ３３０は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、リアデフ３３０の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。
【００３９】
リアデフ３３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もＥＣＵ１００により制御される構成となっている。従って、ＥＣＵ１００は、リアデフ３３０の駆動制御を介して、所望の後輪左右制駆動力差（ここでは、駆動力差である）Ｆｒを生じさせることが可能である。尚、リアデフ３３０の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力（尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある）を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。
【００４０】
ＶＧＲＳアクチュエータ４００は、ハウジング、ＶＧＲＳモータ、減速機構及びロック機構（いずれも不図示）等を備えた操舵伝達比可変装置である。
【００４１】
ＶＧＲＳアクチュエータ４００において、ＶＧＲＳモータ、減速機構及びロック機構は、ハウジングに収容されている。このハウジングは、操舵入力手段としてのステアリングホイル１２に連結されたアッパーステアリングシャフト１３の下流側の端部と固定されており、アッパーステアリングシャフト１３と略一体に回転可能に構成されている。
【００４２】
ＶＧＲＳモータは、回転子たるロータ、固定子たるステータ及び駆動力の出力軸たる回転軸を有するＤＣブラシレスモータである。ステータは、ハウジング内部に固定されており、ロータは、ハウジング内部で回転可能に保持されている。回転軸は、ロータと同軸回転可能に固定されており、その下流側の端部が減速機構に連結されている。このステータには、不図示の電気駆動回路から駆動電圧が供給される構成となっている。
【００４３】
減速機構は、差動回転可能な複数の回転要素を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素の一回転要素は、ＶＧＲＳモータの回転軸に連結されており、また、他の回転要素の一は、前述のハウジングに連結されている。そして残余の回転要素が、ロアステアリングシャフト１４に連結されている。
【００４４】
このような構成を有する減速機構によれば、ステアリングホイル１２の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１３の回転速度（即ち、ハウジングの回転速度）と、ＶＧＲＳモータの回転速度（即ち、回転軸の回転速度）とにより、残余の一回転要素に連結されたロアステアリングシャフト１４の回転速度が一義的に決定される。この際、回転要素相互間の差動作用により、ＶＧＲＳモータの回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト１４の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、ＶＧＲＳモータ及び減速機構の作用により、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とは相対回転可能である。尚、減速機構における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータの回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト１４に伝達される。
【００４５】
このように、車両１０では、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１３の回転量たる操舵角δＭＡと、ロアステアリングシャフト１４の回転量に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）操舵輪たる前輪の舵角δｆとの比たる操舵伝達比が、予め定められた範囲で連続的に可変となる。
【００４６】
尚、ロック機構は、ＶＧＲＳモータ側のクラッチ要素とハウジング側のクラッチ要素とを備えたクラッチ機構である。両クラッチ要素が相互に係合した状態においては、アッパーステアリングシャフト１３とＶＧＲＳモータの回転軸との回転速度が一致するため、必然的にロアステアリングシャフト１４との回転速度もこれらと一致する。即ち、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とが直結状態となる。但し、ロック機構の詳細については、本発明との相関が薄いためここでは割愛する。
【００４７】
尚、ＶＧＲＳアクチュエータ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００４８】
車両１０において、ロアステアリングシャフト１４の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト１４の下流側端部に接続された不図示のピニオンギア及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１５を含む操舵伝達機構であり、ピニオンギアの回転がラックバー１５の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１５の両端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。
【００４９】
ＥＰＳアクチュエータ５００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＥＰＳモータを備えた操舵トルク補助装置である。
【００５０】
このＥＰＳモータは、不図示の電気駆動装置を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にＥＰＳトルクＴｅｐｓを発生可能に構成されている。
【００５１】
一方、ＥＰＳモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ロアステアリングシャフト１４に設けられた減速ギアと直接的に又は間接的に噛合している。このため、本実施形態において、ＥＰＳモータから発せられるＥＰＳトルクＴｅｐｓは、ロアステアリングシャフト１４の回転をアシストするトルクとして機能する。このため、ＥＰＳトルクＴｅｐｓが、ステアリングホイル１２を介してアッパーステアリングシャフト１３に与えられるドライバ操舵トルクＭＴと同一方向に付与された場合には、ドライバの操舵負担は、ＥＰＳトルクＴｅｐｓの分だけ軽減される。
【００５２】
尚、ＥＰＳアクチュエータ５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つその動作がＥＣＵ１００により制御されるモータのトルクによってドライバ操舵トルクをアシストする、所謂電子制御式パワーステアリング装置であるが、車両１０に備わるパワーステアリング装置は、油圧駆動装置を介して与えられる油圧駆動力によりドライバの操舵負荷を軽減する、所謂油圧パワーステアリング装置であってもよい。
【００５３】
また、ＶＧＲＳアクチュエータ４００とＥＰＳアクチュエータ５００とは、相互に一体化されたアクチュエータとして構成されていてもよい。
【００５４】
車両１０には、操舵角センサ１６及び操舵トルクセンサ１７が備わる。
【００５５】
操舵角センサ１６は、アッパーステアリングシャフト１３の回転量を表す操舵角δＭＡを検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角δＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００５６】
操舵トルクセンサ１７は、ドライバからステアリングホイル１２を介して与えられるドライバ操舵トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。より具体的に説明すると、アッパーステアリングシャフト１３は、上流部と下流部とに分割されており、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０のドライバがステアリングホイル１２を操作した際にアッパーステアリングシャフト１３の上流部を介して伝達される操舵トルク（即ち、ドライバ操舵トルクＭＴ）に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操
舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。操舵トルクセンサ１７は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算してドライバ操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。操舵トルクセンサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたドライバ操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００５７】
尚、操舵トルクの検出方式は、この種のトーションバー方式に限定されず、他の方式が採用されてもよい。
【００５８】
例えば、ＥＰＳアクチュエータ５００にトルクセンサが組み込まれる構成もまた一般的であり、ドライバ操舵トルクＭＴを特定するにあたっては、このトルクセンサの検出値を流用する、或いはこのトルクセンサの検出値に基づいて推定する等の手法が採用されてもよい。この場合、ＥＰＳアクチュエータ５００と別体として構成される操舵トルクセンサ１７は必ずしも搭載される必要はない。
【００５９】
ＥＣＢ６００は、車両１０の前後左右各輪に個別に制動力を付与可能に構成された、本発明に係る「スリップ角可変手段」及び「ヨーレート可変手段」の他の一例たる電子制御式制動装置である。ＥＣＢ６００は、ブレーキアクチュエータ６１０並びに左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲに夫々対応する制動装置６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ及び６２０ＲＲを備える。
【００６０】
ブレーキアクチュエータ６１０は、制動装置６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ及び６２０ＲＲに対し、夫々個別に作動油を供給可能に構成された油圧制御用のアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ６１０は、マスタシリンダ、電動オイルポンプ、複数の油圧伝達通路及び当該油圧伝達通路の各々に設置された電磁弁等から構成されており、電磁弁の開閉状態を制御することにより、各制動装置に備わるホイルシリンダに供給される作動油の油圧を制動装置各々について個別に制御可能に構成されている。作動油の油圧は、各制動装置に備わるブレーキパッドの押圧力と一対一の関係にあり、作動油の油圧の高低が、各制動装置における制動力の大小に夫々対応する構成となっている。
【００６１】
ブレーキアクチュエータ６１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、各制動装置から各車輪に付与される制動力は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００６２】
車両１０は、車載カメラ１８、車速センサ１９及びカーナビゲーション装置７００を備える。
【００６３】
車載カメラ１８は、車両１０のフロントノーズに設置され、車両１０の前方における所定領域を撮像可能に構成された撮像装置である。車載カメラ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、撮像された前方領域は、画像データとしてＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この画像データを解析し、道路環境情報を取得可能である。
【００６４】
車速センサ１９は、車両１０の速度たる車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００６５】
カーナビゲーション装置７００は、車両１０に設置されたＧＰＳアンテナ及びＶＩＣＳ（登録商標）アンテナを介して取得される信号に基づいて、車両１０の位置情報、車両１０の周辺の道路情報（道路種別、道路幅、車線数、制限速度及び道路形状等）、信号機情報、車両１０の周囲に設置された各種施設の情報、渋滞情報及び環境情報等を含む各種ナビゲーション情報を提供可能な装置である。カーナビゲーション装置７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作状態が制御される構成となっている。
【００６６】
なお、上述した車載カメラ１８及びカーナビゲーション装置７００は、本発明に係る「道路環境情報取得手段」の一例である。
【００６７】
ＡＲＳアクチュエータ８００は、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲの舵角である後輪舵角δｒを、ステアリングホイル１２を介してドライバが与える操舵入力とは独立して変化させることが可能な、本発明の「スリップ角可変手段」及び「ヨーレート可変手段」の他の一例たる後輪操舵用アクチュエータである。
【００６８】
ＡＲＳアクチュエータ８００は、ＡＲＳモータと減速ギア機構とを内蔵しており、このＡＲＳモータの駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。従って、ＥＣＵ１００は、この駆動回路の制御により、ＡＲＳモータの出力トルクであるＡＲＳトルクＴａｒｓを制御することが可能である。
【００６９】
一方、減速ギアは、このＡＲＳモータのトルクを、減速を伴ってリアステアロッド２０に伝達可能に構成されている。
【００７０】
リアステアロッド２０は、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲと、夫々ジョイント部材２１ＲＬ及び２１ＲＲを介して連結されており、ＡＲＳトルクＴａｒｓによりリアステアロッド２０が図示左右一方向に駆動されると、各後輪が一方向に転舵する構成となっている。
【００７１】
尚、ＡＲＳアクチュエータ８００は、回転運動をストローク運動に変換可能な直動機構を備えていてもよい。この種の直動機構が備わる場合、リアステアロッド２０は、この直動機構の左右方向のストローク運動に応じて後輪の舵角を変化させてもよい。
【００７２】
尚、後輪操舵装置の実践的態様は、後輪舵角δｒを所定の範囲で可変とし得る限りにおいて、図示ＡＲＳアクチュエータ８００のものに限定されない。
【００７３】
尚、本実施形態に係る車両１０は、前後輪の舵角をドライバ側からの操舵入力から独立して制御するためのＶＧＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳアクチュエータ８００の他に、前後輪の左右制駆動力差を変化させることが可能な駆動力分配装置３００を備えるが、このような車両構成は、後述するスリップ角及びヨーレートの制御を実現するための車両運動モデルのバリエーションを説明し易くするために便宜的に表された、本発明に係る車両が採り得る一構成例に過ぎない。
【００７４】
例えば、本発明に係る車両は、車両１０で言えば駆動力分配装置３００が存在しない車両構成であってもよい。補足すれば、この種の駆動力分配装置を有さぬ構成の方が、コスト面からも、車両重量の面からも、設置スペースの面からも圧倒的に有利であり、本発明に係る車両は、好適な一形態として、前後輪の舵角可変装置のみを搭載する。駆動力分配装置を備えぬ構成においても、後述する車両挙動制御は実践上全く問題なく実行され得る。
【００７５】
＜実施形態の動作＞
以下、図２を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行される車両挙動制御の詳細について説明する。ここに、図２は、車両挙動制御のフローチャートである。
【００７６】
図２において、ＥＣＵ１００は、車両が旋回走行する際に、操舵角δＭＡに基づいて目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを算出する（ステップＳ０１）。目標スリップ角βｔｇは、例えばスリップ角ゲインβ０×操舵角δＭＡ／ステアギヤ比の値として算出することができる。ここで、スリップ角ゲインβ０は、適切な目標スリップ角βｔｇを算出するための係数であり、予めＲＯＭ等の然るべき記憶手段に記憶されている。
【００７７】
以下では、図３を参照し、スリップ角ゲインβ０の設定例について説明する。ここに図３は、車速及びスリップ角ゲインの相対的な関係を示すグラフである。
【００７８】
図３に示すように、スリップ角ゲインβ０は、車速に応じて変動するようになっており、車速が速いほど小さい値となるよう設定されている。
【００７９】
図２に戻り、目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを算出すると、ＥＣＵ１００は、算出された目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを実現させて旋回走行する場合に要求される要求経路幅Ｗｒを算出する（ステップＳ０２）。具体的には、車両１０のスリップ角及びヨーレートを目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇの値として旋回走行する場合に、車両１０が衝突することなく走行できるような経路幅として要求経路幅Ｗｒを算出する。
【００８０】
続いて、ＥＣＵ１００は、車載カメラ１８やカーナビゲーション装置７００から取得された道路環境情報に基づいて、車両１０が走行する道路の経路幅である前方経路幅Ｗｆを算出する。具体的には、前方経路幅Ｗｆは、車載カメラ１８において撮像された画像の解析やカーナビゲーション装置７００から得られた道路幅情報に基づいて算出される。また、例えば車載カメラ１８において撮像された画像に障害物が存在する場合には、障害物の分を差し引いて前方経路幅Ｗｆを算出する。
【００８１】
要求経路幅Ｗｒ及び前方経路幅Ｗｆを算出すると、ＥＣＵ１００は、要求経路幅Ｗｒの値が前方経路幅Ｗｆの値を超えているか否かを判定する（ステップＳ０４）。即ち、ここでは、算出された目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを実現させて旋回走行する場合に、車両１０が衝突することなく走行できる経路幅が前方に確保されているか否かが判定される。
【００８２】
ここで、要求経路幅Ｗｒの値が前方経路幅Ｗｆの値を超えていない場合（ステップＳ０４：ＮＯ）、算出された目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを実現させて旋回走行しても、十分な経路幅が確保されているため、車両１０が衝突することはないと考えられる。このため、以下で詳述するステップＳ０５及びステップＳ０６の処理は省略される。
【００８３】
一方で、要求経路幅Ｗｒの値が前方経路幅Ｗｆの値を超えている場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、算出された目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを実現させて旋回走行すると、十分な経路幅が確保されていないため、車両１０が衝突するおそれがあると考えられる。このため、ＥＣＵ１００は、
目標スリップ角βｔｇの値を制限するための制限値βｌｉｍを算出する（ステップＳ０５）。制限値βｌｉｍは、要求経路幅Ｗｒの値が前方経路幅Ｗｆの値を超えないようなスリップ角の値として算出される。
【００８４】
制限値βｌｉｍを算出すると、ＥＣＵ１００は、制限値βｌｉｍを超えないような値になるように目標スリップ角βｔｇを補正する。また、補正された目標スリップ角βｔｇで適切な旋回走行ができるように、目標ヨーレートγｔｇも補正する（ステップＳ０６）。
【００８５】
ここで、補正の基準となる制限値βｌｉｍは、上述したように前方経路幅Ｗｆを用いて算出されている。そして、前方経路幅Ｗｆは、道路環境情報に基づいて算出されている。よって、目標スリップ角βｔｇの補正は、道路環境情報に基づいて行われていると言える。
【００８６】
以下では、図４を参照して、目標スリップ角βｔｇの補正方法について具体的に説明する。ここに図４は、ステアリングホイル角及びスリップ角の相対的な関係を示すグラフである。
【００８７】
図４において、ステアリングホイル角（即ち、操舵角）とスリップ角との間には図に示すような関係がある。具体的には、ステアリングホイル角が大きくなるほどスリップ角も大きくなる傾向にあり、車速が遅いほどステアリングホイル角に対するスリップ角の傾きが大きくなる。
【００８８】
ここで、制限値βｌｉｍが１．００として算出されているとすると、目標スリップ角βｔｇを補正は、図中のスリップ角＝１．００を示す太破線を超える部分について行われればよい。
【００８９】
具体的には、車両１０が徐行している場合には、ステアリングホイル角が約２３度を超える際に目標スリップ角βｔｇを補正すればよい。車両１０が低速で走行している場合には、ステアリングホイル角が約３５度を超える際に目標スリップ角βｔｇを補正すればよい。車両１０が中速で走行している場合には、ステアリングホイル角が約６５度を超える際に目標スリップ角βｔｇを補正すればよい。車両１０が高速で走行している場合には、ステアリングホイル角が約８０度を超える際に目標スリップ角βｔｇを補正すればよい。
【００９０】
以上のように、目標スリップ角βｔｇの補正は、道路環境情報に加えて、ステアリングホイル角に基づいて行われる。
【００９１】
再び図２に戻り、目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを補正すると、ＥＣＵ１００は、補正された目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを実現するように車両１０を制御する（ステップＳ０７）。具体的には、ＥＣＵ１００は、例えばＥＰＳアクチュエータ５００及びＡＲＳアクチュエータ８００を駆動することで、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲの舵角をそれぞれ制御すると共に、駆動力分配装置３００やＥＣＢ６００によって、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲの制駆動力をそれぞれ制御し、目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを実現する。
【００９２】
なお、上述したように各車輪の舵角制御及び制駆動力の配分によって目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇを実現する場合には、以下の式を用いて舵角及び制駆動力差を求めることができる。
【００９３】
【数１】
2013147097.tif 000003
なお、上述した式における各参照記号の表す意味は以下の通りである。
【００９４】
ｍ・・・車両質量
ｖ・・・車速
ｓ・・・ラプラス演算子
Ｋｆ・・・前輪コーナリングパワー
Ｋｒ・・・後輪コーナリングパワー
ｌｆ・・・車両重心から前軸までの前後方向距離
ｌｒ・・・車両重心から後軸までの前後方向距離
Ｉ・・・ヨーイング慣性モーメント
β・・・スリップ角
γ・・・ヨーレート
ｔ・・・前後方向トレール量
δｆ・・・前輪操舵角
δｒ・・・後輪操舵角
Ｆｆ・・・前輪左右制駆動力差
Ｆｒ・・・後輪左右制駆動力差
以上説明したように、本実施形態に係る車両挙動制御装置によれば、取得される道路環境情報に基づいて目標スリップ角βｔｇ及び目標ヨーレートγｔｇが補正される。従って、道路環境に応じて好適に車両の挙動を制御することがすることが可能である。
【００９５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両挙動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９６】
ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ…車輪、１０…車両、１１…プロペラシャフト、１２…ステアリングホイル、１３…アッパーステアリングシャフト、１４…ロアステアリングシャフト、１５…ラックバー、１６…操舵角センサ、１７…操舵トルクセンサ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…駆動力分配装置、３１０…センターデファレンシャル機構、３２０…フロントデファレンシャル機構、３３０…リアデファレンシャル機構、４００…ＶＧＲＳアクチュエータ、５００…ＥＰＳアクチュエータ、６００…ＥＣＢ、６１０…ブレーキアクチュエータ、６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ、６２０ＲＲ…制動装置、８００…ＡＲＳアクチュエータ。
【図１】
2013147097.tif 000004
【図２】
2013147097.tif 000005
【図３】
2013147097.tif 000006
【図４】
2013147097.tif 000007