(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に対して上下方向の軸の回りに発生する車両の挙動量に基づき得られる当該車両のステア特性に基づいて、当該車両の操舵制御または駆動力制御を行う車両の運動制御方法であって、
前記車両の挙動量で、前記車両の前方車輪の前輪スリップ角と前記車両の後方車輪の後輪スリップ角との角度差であるものを取得する挙動量取得ステップと、
前記挙動量を微分演算して挙動量微分値を求める微分演算ステップと、
前記挙動量微分値に基づいて前記車両のステア特性を判定するステア特性判定ステップと、を含み、
前記ステア特性判定ステップは、
前記挙動量がアンダーステア特性に該当するものであっても、ニュートラルステア判定値に近傍の所定のアンダーステア判定値を超え、かつ前記挙動量微分値が正である場合に、オーバーステア特性であると判定するオーバーステア特性判定ステップと、
前記挙動量がオーバーステア特性に該当するものであっても、ニュートラルステア判定値に近傍の所定のオーバーステア判定値を下回り、かつ前記挙動量微分値が負である場合に、アンダーステア特性であると判定するアンダーステア特性判定ステップと、
を含むことを特徴とする車両の運動制御方法。
【請求項２】
前記車両の操舵制御または駆動力制御を行う目標値となる目標制御量を演算する目標制御量演算ステップと、
前記挙動量および前記目標制御量の偏差に基づいて比例制御量を演算する比例制御量演算ステップと、
前記比例制御量が前記車両のオーバーステア抑制制御時でのオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには、当該比例制御量をほぼゼロに設定する比例制御量ゼロ設定ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の運動制御方法。
【請求項３】
前記操舵制御は、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手段を制御する伝達比可変制御ステップにより行われることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の運動制御方法。
【請求項４】
車体に対して上下方向の軸の回りに発生する車両の挙動量に基づき得られる当該車両のステア特性に基づいて、当該車両の操舵制御または駆動力制御を行う車両の運動制御装置であって、
前記車両の挙動量で、前記車両の前方車輪の前輪スリップ角と前記車両の後方車輪の後輪スリップ角との角度差であるものを取得する挙動量取得手段と、
前記挙動量を微分演算して挙動量微分値を求める微分演算手段と、
前記挙動量微分値に基づいて前記車両のステア特性を判定するステア特性判定手段と、
を備え、
前記ステア特性判定手段は、
前記挙動量が所定のアンダーステア判定値を超え、かつ前記挙動量微分値が正である場合に、オーバーステア特性であると判定するオーバーステア特性判定手段と、
前記挙動量が所定のオーバーステア判定値を下回り、かつ前記挙動量微分値が負である場合に、アンダーステア特性であると判定するアンダーステア特性判定手段と、
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】
前記車両の操舵制御または駆動力制御を行う目標値となる目標制御量を演算する目標制御量演算手段と、
前記挙動量および前記目標制御量の偏差に基づいて比例制御量を演算する比例制御量演算手段と、
前記比例制御量が前記車両のオーバーステア抑制制御時でのオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには、当該比例制御量をほぼゼロに設定する比例制御量ゼロ設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両の運動制御装置。
【請求項６】
前記操舵制御は、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手段を制御する伝達比可変制御手段により行われることを特徴とする請求項４または５に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、車体に対して上下方向の軸の回りに発生する車両の挙動量に基づき得られる当該車両のステア特性に基づいて、当該車両の操舵制御または駆動力制御を行う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】
オーバーステア、アンダーステア、ニュートラルステアといった車両のステア特性を推定する技術として、例えば、図１５に示すような車両の２輪モデルを用いて、車速Ｖ、実舵角δ等に基づき前輪スリップ角βf と後輪スリップ角βr とを推定しこれらの差分（βf −βr ）から車両の挙動量を求めて推定するものや、同モデルを用いて算出した目標ヨーレイトとヨーレイトセンサより出力される実ヨーレイトとの偏差から車両の挙動量を求めて推定するもの等が開示されている（特許文献１〜３）。そしてこのようなステア特性は、車両の挙動量に基づいてフィードバック制御を行うことにより、車両の挙動安定性を高めるシステムに利用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９４１７３号公報（第２頁〜第１２頁、図１〜図４）
【特許文献２】
特開平７−２５２５６号公報（第２頁〜第７頁、図１〜図１２）
【特許文献３】
特開２０００−１４２３６２号公報（第２頁〜第６頁、図１〜図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような車両の２輪モデルを用いてステア特性を推定する従来の技術では、例えば、運転者がステアリングホイールを切ることにより生ずる車両の目標ヨーレイトとそれをセンサが検出して得られる実ヨーレイトとの偏差を得てからステア特性を推定する。そのため、ステア特性を判定する処理が遅れて実行されることから、ステア特性に基づいて車両の挙動安定性を高めるシステムにおいては、より高速に挙動安定性を確保するうえでの技術的な障害になり得るという問題がある。
【０００５】
また、このような車両の挙動安定性を高めるシステムでは、ステア特性を判定する処理が遅れて実行されることにより、例えば高度な運転技術を習得した熟練運転者に対しては、コーナリングにおけるステアリング操作時のカウンタステア動作等が遅れて制御されているような操舵感覚を与え得るという問題がある。このことは、前後輪のスリップ角の差分（βf −βr ）を求めてからステア特性を推定する場合も同様である。
【０００６】
一方、このようなステア特性と車両の挙動量に基づいてフィードバック制御を行うことにより車両の挙動安定性を高めるシステムにおいては、例えばフィードバック制御の応答性を高める制御が、さらなるオーバーステアを増長させる結果を招き得る場合もあるため、却って車両の挙動安定性の確保を妨げるという問題も発生し得る。
【０００７】
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、車両の挙動安定性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。
また、本発明のさらなる目的は、運転者による操舵感覚の違和感を抑制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。
【０００８】
【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、車体に対して上下方向の軸の回りに発生する車両の挙動量に基づき得られる当該車両のステア特性に基づいて、当該車両の操舵制御または駆動力制御を行う車両の運動制御方法であって、前記車両の挙動量で、前記車両の前方車輪の前輪スリップ角と前記車両の後方車輪の後輪スリップ角との角度差であるものを取得する挙動量取得ステップと、前記挙動量を微分演算して挙動量微分値を求める微分演算ステップと、前記挙動量微分値に基づいて前記車両のステア特性を判定するステア特性判定ステップと、を含み、前記ステア特性判定ステップは、前記挙動量がアンダーステア特性に該当するものであっても、ニュートラルステア判定値に近傍の所定のアンダーステア判定値を超え、かつ前記挙動量微分値が正である場合に、オーバーステア特性であると判定するオーバーステア特性判定ステップと、前記挙動量がオーバーステア特性に該当するものであっても、ニュートラルステア判定値に近傍の所定のオーバーステア判定値を下回り、かつ前記挙動量微分値が負である場合に、アンダーステア特性であると判定するアンダーステア特性判定ステップと、を含むことを技術的特徴とする。なお、「上下方向の軸」とは、車両の前後方向をｘ軸、車両の車幅方向をｙ軸、車両の高さ方向をｚ軸とした場合における当該ｚ軸に相当するものである（以下同じ）。
【０００９】
また、請求項４の車両の運動制御装置では、車体に対して上下方向の軸の回りに発生する車両の挙動量に基づき得られる当該車両のステア特性に基づいて、当該車両の操舵制御または駆動力制御を行う車両の運動制御装置であって、前記車両の挙動量で、前記車両の前方車輪の前輪スリップ角と前記車両の後方車輪の後輪スリップ角との角度差であるものを取得する挙動量取得手段と、前記挙動量を微分演算して挙動量微分値を求める微分演算手段と、前記挙動量微分値に基づいて前記車両のステア特性を判定するステア特性判定手段と、を備え、前記ステア特性判定手段は、前記挙動量が所定のアンダーステア判定値を超え、かつ前記挙動量微分値が正である場合に、オーバーステア特性であると判定するオーバーステア特性判定手段と、前記挙動量が所定のオーバーステア判定値を下回り、かつ前記挙動量微分値が負である場合に、アンダーステア特性であると判定するアンダーステア特性判定手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項１および請求項４の発明では、車体に対して上下方向の軸の回りに発生する車両の挙動量で、車両の前方車輪の前輪スリップ角と車両の後方車輪の後輪スリップ角との角度差であるものを取得し、この挙動量を微分演算して求められた挙動量微分値に基づいて車両のステア特性を判定する。これにより、車両の挙動量を微分演算すると当該挙動量の位相が進むので、車両の運動状態がオーバーステアに移行するのか、アンダーステアに移行するのかといったステア特性の移行傾向を早期に求めることができる。車両の挙動量は、車両の前方車輪の前輪スリップ角と車両の後方車輪の後輪スリップ角との角度差であることから、例えば、ヨーレイトを求めたり検出することなく、車両のステア特性を判定することができる。なお、この前輪スリップ角と後輪スリップ角との角度差は、例えば、当該車両の操舵輪の実舵角と当該車両の速度とに基づいて求められる。これにより、前輪スリップ角および後輪スリップ角を求める必要がないので、それぞれのスリップ角を検出する検出手段等（例えば検出センサ等）を設けることなく、車両のステア特性を判定することができる。また、挙動量がアンダーステア特性に該当するものであっても、ニュートラルステア判定値に近傍の所定のアンダーステア判定値を超えかつ挙動量微分値が正である場合にはオーバーステア特性であると判定され、挙動量がオーバーステア特性に該当するものであっても、ニュートラルステア判定値に近傍の所定のオーバーステア判定値を下回りかつ挙動量微分値が負である場合にはアンダーステア特性であると判定される。これにより、操舵輪がニュートラルステアに近いアンダーステア状態からオーバーステア状態に移行しつつあるようなステア特性であっても、また操舵輪がニュートラルステアに近いオーバーステア状態からアンダーステア状態に移行しつつあるようなステア特性であっても、そのような移行傾向を早期に求めることができる。したがって、当該車両の操舵制御または駆動力制御の開始タイミングを早めることができるため、車両の挙動安定性を向上させることができる。
【００１７】
請求項２の車両の運動制御方法では、請求項１に記載の車両の運動制御方法において、前記車両の操舵制御または駆動力制御を行う目標値となる目標制御量を演算する目標制御量演算ステップと、前記挙動量および前記目標制御量の偏差に基づいて比例制御量を演算する比例制御量演算ステップと、前記比例制御量が前記車両のオーバーステア抑制制御時でのオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには、当該比例制御量をほぼゼロに設定する比例制御量ゼロ設定ステップと、を含むことを技術的特徴とする。
【００１８】
また、請求項５の車両の運動制御装置では、請求項４に記載の車両の運動制御装置において、前記車両の操舵制御または駆動力制御を行う目標値となる目標制御量を演算する目標制御量演算手段と、前記挙動量および前記目標制御量の偏差に基づいて比例制御量を演算する比例制御量演算手段と、前記比例制御量が前記車両のオーバーステア抑制制御時でのオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには、当該比例制御量をほぼゼロに設定する比例制御量ゼロ設定手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１９】
請求項２および請求項５の発明では、比例制御量が車両のオーバーステア抑制制御時でのオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには当該比例制御量がほぼゼロに設定される。これにより、たとえ早期に求めたステア特性の移行傾向をトリガとして比例微分制御を行っても、比例制御量が車両のオーバーステア抑制制御時でのオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには、比例制御量がほぼゼロに設定されるので、オーバーステアの増長を防止することができる。したがって、車両の挙動安定性をさらに向上させることができる。
【００２０】
請求項３の車両の運動制御方法では、請求項１または２に記載の車両の運動制御方法において、前記操舵制御は、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手段を制御する伝達比可変制御ステップにより行われることを技術的特徴とする。
【００２１】
また、請求項６の車両の運動制御装置では、請求項４または５に記載の車両の運動制御装置において、前記操舵制御は、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手段を制御する伝達比可変制御手段により行われることを技術的特徴とする。
【００２２】
請求項３および請求項６の発明では、操舵制御は、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手段を制御する伝達比可変ステップ（または伝達比可変制御手段）により行われる。これにより、いわゆる可変ギヤ比システム（以下「ＶＧＲＳ」という）において車両の挙動安定性を高める制御が行われる場合であっても、早期に求められたステア特性の傾向に基づいて、例えばカウンタステア制御等のスピン防止制御を早いタイミングから開始することができる。したがって、車両の挙動安定性を向上させることができるとともに、高度な運転技術を習得した熟練運転者等に対して与え得る操舵感覚の違和感を抑制することができる。なお、ＶＧＲＳは、Vriable Gear Ratio System の略称で、登録商標である。
【００２３】
【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。
まず本実施形態に係る車両運動制御装置２０の機械的構成について図１に基づいて説明する。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、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ＥＰＳアクチュエータ２４、ロッド２５、操舵角センサ２６、トルクセンサ２８、EPS_ECU ３０、ギヤ比可変機構３２、VGRS_ECU４０等から構成されている。
【００２４】
ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端が接続されており、このステアリング軸２２の他端側にはギヤ比可変機構３２の入力側が接続されている。またこのギヤ比可変機構３２の出力側には、ピニオン軸２３の一端側が接続され、ピニオン軸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ている。
【００２５】
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、VGRS_ECU４０により制御されるモータの駆動によって入出力の伝達比を可変し得るように構成されている。そのため、運転者によるステアリングホイール２１の操作によってギヤ比可変機構３２に入力されるステアリング軸２２の回転は、ギヤ比可変機構３２の伝達比に従った回転としてピニオン軸２３に出力される。
【００２６】
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、ピニオン軸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って操舵状態に応じたアシスト力を発生させ得るように構成されている。このロッド２５には操舵輪ＦＲ、ＦＬが装着されている。また、このＥＰＳアクチュエータ２４には、操舵輪ＦＲ、ＦＬによる操舵角である実舵角を検出する実舵角センサが内蔵され、これにより検出されたデータがEPS_ECU ３０に出力され得るように構成されている。
【００２７】
なお、図１には示されていないが、EPS_ECU ３０、VGRS_ECU４０は、それぞれ、マイクロコンピュータ、メモリ装置、Ａ／Ｄ変換器、インタフェイス装置等からなる情報処理装置で、ＥＣＵ（Electronic Control Unit の略称）と呼ばれる電子制御ユニットである。これらは、互いに車内ネットワーク（Controller Area Network ）８０により接続されているとともに、この車内ネットワーク８０を介して後述する車輪速センサＷSa〜ＷSd、ヨーレイトセンサＹＲ等から各種検出情報を得られるように構成されている（図１４参照）。なお車速は、車輪速センサＷSa〜ＷSdから得られた車輪速情報に基づいた演算処理により算出されている。
【００２８】
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、ステアリング軸２２の操舵角に対するピニオン軸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および車輪速センサＷSa〜ＷSdにより得られ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モータにより発生させる。
【００２９】
次に、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の制御ブロックを図２に基づいて説明する。
図２に示すように、車両運動制御装置２０では、EPS_ECU ３０およびVGRS_ECU４０により車両運動制御処理が行われている。
【００３０】
EPS_ECU ３０による制御処理（ＡＦＳ制御演算３０ａ、トルク慣性補償制御３０ｂ、アシスト制御３０ｃ、ハンドル戻し制御３０ｄ、ダンパ補償制御３０ｅ）では、車内ネットワーク８０等を介して得られる操舵トルク情報や車輪速情報がEPS_ECU ３０に入力されることにより、車速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、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２４ｍにより発生させている。なおＡＦＳは、Active Front light System の略称、登録商標で、フロントライトの角度をステアリングホイール２１の角度に応じて変更するシステムのである。
【００３１】
また、EPS_ECU ３０では、車速、操舵角、ヨーレイト等に基づいて、後述するように、ギヤ比可変機構３２によるＡＣＴ角度を決定する処理を行い、これをＡＣＴ角度指令としてVGRS_ECU４０と共に有する共有メモリ等を介してVGRS_ECU４０に渡す処理を行う。これにより、EPS_ECU ３０からＡＣＴ角度指令を受け取ったVGRS_ECU４０は、ＶＧＲＳ制御処理４０ａ（フィードフォワード(FF)演算、フィードバック(FB)演算）によりＡＣＴ角度指令に応じたモータ電圧をモータ駆動回路によりモータ３２ｍに供給する処理を行うとともに、電流センサにより検出されたモータ３２ｍに対するＡＣＴ電流指令や、回転角センサにより検出されたモータ３２ｍの回転角であるＡＣＴ角度を、当該共有メモリを介してEPS_ECU ３０に渡す処理を行う。そして、このＡＣＴ電流指令やＡＣＴ角度は、EPS_ECU ３０のＡＦＳ制御演算３０ａによるＡＣＴ角度指令を演算する処理に用いられる。これにより、VGRS_ECU４０では、モータ３２ｍと減速機によって入力ギヤに対する出力ギヤの比を、車速、操舵角、ヨーレイト等に基づく車両の運動状態に応じてリアルタイムに変更し、ステアリング軸２２の操舵角に対するピニオン軸２３の比を可変することができる。
【００３２】
このように、EPS_ECU ３０によるＡＦＳ制御演算３０ａでは、VGRS_ECU４０に受け渡すＡＣＴ角度指令をヨーレイトに基づいた演算処理により求め、車体のｚ軸回りに発生する車両の挙動量に基づくステア特性をも考慮してギヤ比可変機構３２のギヤ比を決定している。そのため、車両の挙動量に基づくステア特性（オーバーステアおよびアンダーステアの傾向）をEPS_ECU ３０がより早く取得することにより、VGRS_ECU４０に対する的確なＡＣＴ角度指令を早めに出力することができるので、本車両運動制御装置２０による車両の挙動安定性の向上につなげることが可能となる。
【００３３】
ここで、車両の挙動量に基づくステア特性を早期に取得（判定）するステア特性判定処理と、このステア特性に基づいてＡＣＴ角度指令をVGRS_ECU４０に出力するＡＣＴ角度指令処理を、図３〜図９に基づいて説明する。なおこれらの処理は、EPS_ECU ３０のＡＦＳ制御演算３０ａにより行われるものである。また、オーバーステアのことを「ＯＳ」、アンダーステアのことを「ＵＳ」、ニュートラルステアのことを「ＮＳ」と以下略記することがあるので留意されたい。
【００３４】
まず、図３を参照してＡＦＳ制御演算３０ａによる制御ブロックを説明する。図３に示すように、ＡＦＳ制御演算３０ａは、前述したステアリングギヤ比を車両の速度や挙動量に応じて可変制御するＡＣＴ角度指令を演算する処理のほかに、車両モデル演算処理３０a1、ステア特性演算処理３０a2、ヨーレイトフィードバック処理３０a4、スリップ角フィードバック処理３０a5、ヨー角フィードバック演算処理３０a6、Ｐ制御補償方向判定処理３０a7、ＡＣＴ角度指令演算処理３０a8を含んで構成している。
【００３５】
車両モデル演算処理３０a1は、ＥＰＳアクチュエータ２４の実舵角センサによる実舵角δと車輪速センサＷSa〜ＷSdによる車速Ｖとから、車両の挙動量に対する目標スリップ角βおよび目標ヨーレイトｒを算出するもので、例えば、図１５に示す２輪モデルに基づく次式(1) および式(2) を変形した式(3) によって、サンプリング時間Ｓt における前回値(k-1) から、今回値β(k) 、ｒ(k) を算出している。この車両モデル演算処理３０a1により算出された目標スリップ角βは、スリップ角フィードバック処理３０a5の比較基準値として用いられる。また目標ヨーレイトｒは、ステア特性演算処理３０a2、ヨーレイトフィードバック処理３０a4およびヨー角フィードバック演算処理３０a6に、それぞれ用いられる。
【００３６】
【数１】
0003891290.tif 000002
【００３７】
【数２】
0003891290.tif 000003
【００３８】
ここで、式(1) 、式(2) および式(3) において、ｍは車両慣性質量、Ｖは車速、βは車体スリップ角（車両重心点滑り角）、Ｋf はフロントコーナリングパワー、Ｋr はリヤコーナリングパワー、Ｌf は車両重心点と前輪車軸との距離、Ｌr は車両重心点と後輪車軸との距離、δは実舵角、Ｉはヨーイング慣性モーメント、ｒはヨーレイト、Ｓt はサンプリング時間である。なお、式(1) 〜(3) 中のβ：車体スリップ角、ｒ：ヨーレイトは、本車両モデル演算処理３０a1で算出する目標スリップ角β、目標ヨーレイトｒにそれぞれ対応するものである。
【００３９】
ステア特性演算処理３０a2は、実舵角δ、車速Ｖ、実ヨーレイトｒs または目標ヨーレイトｒに基づいて、あるいは実舵角δ、車速Ｖおよび目標ヨーレイトｒに基づいて、前輪（操舵輪ＦＲ、ＦＬ）スリップ角度と後輪（従動輪ＲＲ、ＲＬ）スリップ角度との差を求め、この差を微分演算した結果から、車両がオーバーステア、アンダーステアまたはニュートラルステアのいずれの状態にあるかを判定するものである。当該角度差は、具体的には、式(4) により前輪スリップ角度βf および式(5) により後輪スリップ角度βr をそれぞれ求める場合と、式(6) により前後輪スリップ角度差βfrを求める場合とがある。後者は、前者に比べ目標スリップ角βを必要とすることなく前後輪スリップ角度差βfrを算出できることから、演算処理を高速に実行することができる。式(6) において、Ｌは前後輪車軸間の距離で、Ｌf とＬr との和である。このステア特性演算処理３０a2から出力されたステア特性判定情報は、トリガ情報としてＡＣＴ角度指令演算処理３０a8に入力される。
【００４０】
なお、後述する他の第１例によるステア特性演算処理３０a2として、目標ヨーレイトｒおよび実ヨーレイトｒs に基づいて、目標ヨーレイトｒと実ヨーレイトｒs との差を求め、この差を微分演算した結果から、車両がオーバーステア、アンダーステアまたはニュートラルステアのいずれの状態にあるかを判定する場合もある。
【００４１】
【数３】
0003891290.tif 000004
【００４２】
【数４】
0003891290.tif 000005
【００４３】
【数５】
0003891290.tif 000006
【００４４】
ヨーレイトフィードバック処理３０a4は、車両モデル演算処理３０a1により算出された目標ヨーレイトｒに対してヨーレイトセンサＹＲから検出された実ヨーレイトｒS がもつ偏差を求め所定の制御利得Ｇp1を与える処理と、当該偏差を微分演算し所定の制御利得Ｇd1を与える処理と、を行い、ヨーレイトによる比例制御量（補償量）をＰ制御補償方向判定処理３０a7に出力するとともに、微分演算により位相が早められたＰＤ（比例微分）制御量をＡＣＴ角度指令演算処理３０a8に出力するものである。
【００４５】
スリップ角フィードバック処理３０a5は、車両モデル演算処理３０a1により算出された目標スリップ角βに対し共有メモリに格納された実スリップ角（前輪横スリップ角）βS がもつ偏差を求め所定の制御利得Ｇp2を与える処理と、当該偏差を微分演算し所定の制御利得Ｇd2を与える処理と、を行い、スリップ角による比例制御量（補償量）をＰ制御補償方向判定処理３０a7に出力するとともに、微分演算により位相が早められたＰＤ（比例微分）制御量をＡＣＴ角度指令演算処理３０a8に出力するものである。
【００４６】
ヨー角フィードバック演算処理３０a6は、車両モデル演算処理３０a1から入力される目標ヨーレイトｒとヨーレイトセンサＹＲから入力される実ヨーレイトｒS とに基づいて、ＡＣＴ角度指令として比例制御すべきヨー角を演算するものである。具体的には、目標ヨーレイトｒを積分処理することにより目標ヨー角を求め、また実ヨーレイトｒS を積分処理することにより実ヨー角を求める。そして、目標ヨー角に対する実ヨー角の偏差を求めて所定の制御利得Ｇp3を与えることによってヨー角の比例制御量を算出し、ＡＣＴ角度指令演算処理３０a8に出力する。
【００４７】
Ｐ制御補償方向判定処理３０a7は、ヨーレイトフィードバック処理３０a4から入力されるヨーレイトの比例制御量（補償量）および実舵角δに基づいて、ヨーレイトによる比例制御補償を行うか否かを決定し、当該比例制御補償が車両のオーバーステアを増長する方向に作用するものであれば、ヨーレイトによる比例制御補償量とスリップ角による比例制御補償量をそれぞれゼロに設定する処理を行うものである。
【００４８】
ＡＣＴ角度指令演算処理３０a8は、ヨーレイトフィードバック処理３０a4から入力されるヨーレイトのＰＤ制御量、スリップ角フィードバック処理３０a5から入力されるスリップ角のＰＤ制御量、ヨー角フィードバック演算処理３０a6から入力されるヨー角の比例制御量およびＰ制御補償方向判定処理３０a7から入力される比例制御補償量を、それぞれ加算することによりＡＣＴ角度指令値を演算し、ステア特性演算処理３０a2から入力されるステア特性判定情報に基づいてステア特性がオーバーステアである場合に当該加算結果であるＡＣＴ角度指令値を出力するものである。
【００４９】
次に、このような各処理の流れを図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この処理は、EPS_ECU ３０によるＡＦＳ制御演算３０ａによって実行されるもので、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。
【００５０】
図４に示すように、ＡＣＴ角度指令処理では、まずステップＳ１０１により車両モデル演算処理が行われる。この処理は、前述した車両モデル演算処理３０a1により行われるもので、実舵角δおよび車速Ｖに基づいて目標スリップ角β、目標ヨーレイトｒを演算して求める。なお、このステップＳ１０１による処理は、特許請求の範囲に記載の「挙動量取得ステップ、目標制御量演算ステップ」に相当するものである。
【００５１】
次に、ステップＳ１０３ではステア特性判定処理が行われる。この処理は、ステア特性演算処理３０a2により行われるもので、その処理の詳細は図５に示されている。そのため、ここではステア特性演算処理３０a2によるステア特性判定処理を図５を参照して説明する。
【００５２】
図５に示すように、ステア特性判定処理では、ステップＳ２０１によりスリップ角差分演算が行われる。この演算処理は、前述した前輪（操舵輪ＦＲ、ＦＬ）スリップ角度βf と後輪（従動輪ＲＲ、ＲＬ）スリップ角度βr との差、つまりスリップ角差分βfrを算出するもので、例えば、前掲の式(6) によりこのようなスリップ角差分値βfrを算出する。なお、このステップＳ２０１による処理は、特許請求の範囲に記載の「挙動量取得ステップ」に相当するものである。
【００５３】
続くステップＳ２０３ではスリップ角差分微分演算が行われる。この処理は、ステップＳ２０１により求めたスリップ角差分値βfrを微分演算するものである。この微分演算により当該スリップ角差分βfrの位相を進めることができるので、次のステップＳ２０５やＳ２０９によるステア特性判定によって、ステア特性の移行傾向を早期に判定することができる。なお、このステップＳ２０３による処理は、特許請求の範囲に記載の「微分演算ステップ」に相当するものである。
【００５４】
次のステップＳ２０５ではステア特性判定１が行われる。即ち、ステップＳ２０１により求めたスリップ角差分と、ステップＳ２０３により微分演算されたスリップ角差分の微分値とに基づいて、ステア特性がオーバーステアであるか否かを判定する処理を行うものである。なお、このステップＳ２０５による処理は、特許請求の範囲に記載の「ステア特性判定ステップ、オーバーステア特性判定ステップ」に相当するものである。
【００５５】
具体的には、スリップ角差分は、後輪スリップ角βr から前輪スリップ角βf を引いたものであるため、例えば、スリップ角差分値が所定のＯＳ閾値（例えば＋０．０５rad ）を超えているか否かを判断することにより、まずオーバーステアであるか否かを判定する。そしてこの判断によりオーバーステアでないと判定された場合であっても、当該スリップ角差分値が所定の弱ＵＳ閾値（例えば−０．０２rad ）を超えており、かつ、スリップ角差分の微分値が正（ゼロを超えている）であると判断される場合には、オーバーステアであると判定する。このような判定条件を論理式で表現すると（スリップ角差分値＞ＯＳ閾値） or （スリップ角差分値＞弱ＵＳ閾値 and  差分微分値＞０）となる。
【００５６】
このステップＳ２０５により、ステア特性がオーバーステアであると判定されると（ステップＳ２０５でＯＳ）、続くステップＳ２０７によりオーバーステア特性フラグを共有メモリ等のフラグ領域に設定する処理が行われ、本ステア特性判定処理が終了する。一方、ステップＳ２０５により、ステア特性がオーバーステアであると判定されない場合には（ステップＳ２０５でＵＳ，ＮＳ）、ステップＳ２０９によるステア特性判定２が行われる。
【００５７】
ステップＳ２０５による「ステア特性判定１」ではオーバーステアであるか否かが判定されたのに対し、ステップＳ２０９による「ステア特性判定２」ではアンダーステアであるか否かの判定が行われる。即ち、このステップＳ２０９では、スリップ角差分とスリップ角差分微分値とに基づいて、ステア特性がアンダーステアであるか否かを判定する処理を行う。なお、このステップＳ２０９による処理は、特許請求の範囲に記載の「ステア特性判定ステップ、アンダーステア特性判定ステップ」に相当するものである。
【００５８】
具体的には、例えば、スリップ角差分値が所定のＵＳ閾値（例えば−０．０５rad ）を下回っているか否かを判断することにより、まずアンダーステアであるか否かを判定する。そしてこの判断によりアンダーステアでないと判定された場合であっても、当該スリップ角差分値が所定の弱ＯＳ閾値（例えば＋０．０２rad ）を下回っており、かつ、スリップ角差分の微分値が負（ゼロを下回っている）であると判断される場合には、アンダーステアであると判定する。このような判定条件を論理式で表現すると（スリップ角差分値＜ＵＳ閾値） or （スリップ角差分値＜弱ＯＳ閾値 and  差分微分値＜０）となる。
【００５９】
このステップＳ２０９により、ステア特性がアンダーステアであると判定されると（ステップＳ２０９でＵＳ）、続くステップＳ２１１によりアンダーステア特性フラグを共有メモリ等のフラグ領域に設定する処理が行われ、本ステア特性判定処理が終了する。一方、ステップＳ２０９により、ステア特性がアンダーステアであると判定されない場合には（ステップＳ２０９でＮＳ）、ステア特性はオーバーステアでもアンダーステアでもないニュートラルステアであると判定さえるので、ステップＳ２１３に処理を移行する。
【００６０】
ステップＳ２１３では、ステップＳ２０７、Ｓ２１１と同様に、共有メモリ等のフラグ領域にニュートラルステア特性フラグを設定する処理が行われ、本ステア特性判定処理を終了すると、図４に示すステップＳ１０７によるヨーレイトフィードバック演算処理に移行する。
【００６１】
図４に戻ると、ステップＳ１０７によるヨーレイトフィードバック演算処理が行われる。この処理は、前述のヨーレイトフィードバック処理３０a4により行われるもので、ステップＳ１０１により演算された目標ヨーレイトｒに対する実ヨーレイトｒS の偏差（比例制御量）を求め、これをヨーレイトＰ制御補償量とする。なお、このステップＳ１０７による処理は、特許請求の範囲に記載の「比例制御量演算ステップ」に相当するものである。
【００６２】
次のステップＳ１０９では、スリップ角フィードバック演算処理が行われる。この処理は、前述のスリップ角フィードバック処理３０a5により行われるもので、ステップＳ１０１により演算された目標スリップ角βに対する実スリップ角βS の偏差（比例制御量）を求め、これをスリップ角Ｐ制御補償量とする。なお、このステップＳ１０９による処理は、特許請求の範囲に記載の「比例制御量演算ステップ」に相当するものである。
【００６３】
続くステップＳ１１３ではヨー角フィードバック演算処理が行われる。この処理は前述したヨー角フィードバック演算処理３０a6により行われるものである。
【００６４】
ステップＳ１１５ではＰ制御補償方向判定処理が行われる。この処理は、Ｐ制御補償方向判定処理３０a7により行われるもので、その処理の詳細は図６に示されている。そのため、ここではＰ制御補償方向判定処理３０a7によるＰ制御補償方向判定処理を図６を参照して説明する。なお、ステップＳ１１５は、特許請求の範囲に記載の「比例制御量ゼロ設定ステップ」に相当するものである。
【００６５】
図６に示すように、Ｐ制御補償方向判定処理は、ステップＳ３０１によりまずＰ補償方向がカウンタ方向であるか否かの判断処理が行われる。即ち、ステップＳ１０７により演算された偏差である比例制御量が、車両のオーバーステアを増長しない方向（カウンタ方向）に作用するものであるか否かの判断が行われる。
【００６６】
具体的には、操舵方向（実舵角δ）の符号とヨーレイト比例制御補償方向の符号とが異なっている場合には（例えばオーバーステア特性のときにステアリングが切戻し方向）、比例制御の補償方向はカウンタ方向であると判定し（Ｓ３０１でＹｅｓ）、Ｐ制御補償方向判定処理を終了し、図４に示すステップＳ１１７によるＡＣＴ角度指令演算処理に移行する。つまり、当該比例制御は車両の挙動安定性を向上させるように作用するので、そのまま出力する処理を行う。
【００６７】
一方、操舵方向（実舵角δ）の符号とヨーレイト比例制御補償方向の符号とが同じである場合には（例えばオーバーステア特性のときにステアリングが切増し方向）、比例制御の補償方向はカウンタ方向でないと判定し（Ｓ３０１でＮｏ）、当該比例制御量は車両のオーバーステアを増長する方向（カウンタと反対方向）に作用するものであるから、当該比例制御を制限すべくステップＳ３０３に処理を移行する。
【００６８】
ステップＳ３０３では、ヨーレイト比例制御補償量（比例制御量）とスリップ角比例制御補償量（比例制御量）とをそれぞれ０（ゼロ）あるいは０に近似した値（ほぼゼロ）に設定する処理が行われる。これにより、ヨーレイト比例制御補償量やスリップ角比例制御補償量等の比例制御量が、車両のオーバーステアを増長する方向（カウンタと反対方向）に作用するものであっても、この処理によってそれぞれの制御量を０あるいは０に近似した値に設定するので、オーバーステアの増長を防止することができ、車両の挙動安定性を向上させることができる。なお、ステップＳ３０１、Ｓ３０３は、特許請求の範囲に記載の「比例制御量ゼロ設定ステップ」に相当するものである。
【００６９】
再び図４に戻ると、次にステップＳ１１７により、ＡＣＴ角度指令演算処理が行われる。この処理は、前述したＡＣＴ角度指令演算処理３０a8により行われるもので、その処理の詳細は図７に示されている。そのため、ここではＡＣＴ角度指令演算処理３０a8によるＡＣＴ角度指令演算処理を図７を参照して説明する。なお、ステップＳ１１７は、特許請求の範囲に記載の「伝達比可変制御ステップ」に相当するものである。
【００７０】
図７に示すように、ＡＣＴ角度指令演算処理は、ステップＳ１０３により判定されたステア特性（ステア特性情報）がオーバーステアであるか否かの判断処理が、まずステップＳ４０１により行われる。即ち、ステップＳ１０３によりオーバーステア特性フラグが設定されていることを確認すると、車両のステア特性がオーバーステア特性であると判断し（Ｓ４０１でＹｅｓ）、ステップＳ４０３に処理を移行する。一方、ステップＳ１０３によりオーバーステア特性フラグが設定されていないことを確認すると、車両のステア特性はオーバーステア特性ではないと判断し（Ｓ４０１でＮｏ）、ステップＳ４０５に処理を移行する。なお、この処理は図３においてＡＣＴ角度指令演算処理３０a8内のスイッチの記号により表されている。
【００７１】
ステップＳ４０３はオーバーステア特性の場合（ステップＳ４０１でＹｅｓ）実行されるもので、これまでに各ステップにより演算された各制御補償量の和をＡＣＴ角度指令値とする処理が行われる。即ち、ステップＳ１０７により演算されたヨーレイトのＰＤ（比例微分）制御量、ステップＳ１０９により演算されたスリップ角のＰＤ（比例微分）制御量、ステップＳ１１３により演算されたヨー角の比例制御量およびステップＳ１１５により設定等されたヨーレイト比例制御補償量やスリップ角比例制御補償量を、それぞれ加算することによりＡＣＴ角度指令値を算出する。
【００７２】
一方、ステップＳ４０５はオーバーステア特性ではない場合（ステップＳ４０１でＮｏ）に実行されるもので、これまでに各ステップにより演算された各制御補償量にかかわらず、ＡＣＴ角度指令値を０（ゼロ）あるいは０に近似した値（ほぼゼロ）に設定する処理が行われる。
【００７３】
なお、このステップＳ４０５による処理は、これに限られることはなく、例えばステア特性がアンダーステア特性であるか否かを判断し、アンダーステア特性である場合にはＡＣＴ角度指令値を当該アンダーステア特性に適した制御補償量に設定し、アンダーステア特性でない場合にはＡＣＴ角度指令値をニュートラルステア特性に適した制御補償量に設定するよう構成しても良い。これにより、さらなる車両の挙動安定性の向上に寄与することができる。
【００７４】
ステップＳ４０３またはステップＳ４０５による処理が終了すると、図４に示すＡＣＴ角度指令処理に戻り、ステップＳ１１９によるＡＣＴ角度指令出力処理が行われる。この処理では、例えば、VGRS_ECU４０と共に有する共有メモリ等を介してVGRS_ECU４０にＡＣＴ角度指令を渡す処理が行われる。これにより、図２に示すようにEPS_ECU ３０によるＡＦＳ制御演算３０ａからVGRS_ECU４０によるＶＧＲＳ制御処理４０ａにＡＣＴ角度指令が出力される。ステップＳ４０３によるＡＣＴ角度指令出力処理が終了すると、一連のＡＣＴ角度指令処理が終了するので、次回のタイマ割込み等による処理機会に備えて待機する。
【００７５】
このように図４に示すＡＣＴ角度指令処理を行うことにより、ステップＳ１０３のステア特性判定処理では、図５に示すステップＳ２０１においてスリップ角差分値を前掲の式(6) により直接的に算出し、さらにこのスリップ角差分値をステップＳ２０３により微分演算している。
【００７６】
これにより、図８(A) に示す操舵角特性にあるように、例えば、低μ路において加速旋回した場合、約１１．１秒付近で車両の後部（従動輪ＲＲ、ＲＬ）が旋回中心から外側に向かって横滑りを始めるためオーバーステア状態に達し得るが、その後の運転者によるカウンタステア動作によって操舵角は切戻し方向に変化している。つまり、オーバーステア状態を回避する操舵に移行していることがこの操舵角特性から把握することができる。
【００７７】
ここで、図８(B) には、オーバーステア時におけるステア特性値あるいはステア特性微分値の変化が示されている（図８(B) 中、符号ａはステア特性微分値、符号ｂはステア特性値、をそれぞれ示す。）。また同図において、縦軸方向で０rad を超えている場合にはオーバーステア状態、０rad を下回っている場合にはアンダーステア状態、０rad である場合にはニュートラルステア状態にあることを示す（図８(C) においても同じ。）。
【００７８】
このように微分演算（Ｓ２０３）が施されたステア特性微分値ａでは、前述したように、図５に示すステア特性判定処理により、車両の運動状態がオーバーステアに移行するのか、またアンダーステアに移行するのかといったステア特性の移行傾向を早めに求めることができる。そのため、オーバーステア状態に達する以前のオーバーステアへの移行傾向から、オーバーステア特性であると判定し（Ｓ２０５）、ＡＣＴ角度指令演算（Ｓ１１７）を行っているので、図８(A) に示す符号Ｉのタイミング（約１１．１秒）で、オーバーステア状態に対するVGRS_ECU４０によるギヤ比可変機構３２の制御を開始することができる（図８(B) に示す制御開始タイミングａot）。
【００７９】
これに対し、当該微分演算が施されていない従来のステア特性値ｂにおいては、このようにステア特性の移行傾向を早期に求めることができず、明かなオーバーステア状態に達してから、それによる偏差に基づいた比例制御を行っている。そのため、図８(B) に示すようにオーバーステア移行時の制御開始タイミングｂotが、本案の制御開始タイミングａotに比べて約０．４秒間遅れの約１１．５秒になっていることがわかる（図８(A) に示す符号IIのタイミング)。
【００８０】
かかる制御開始タイミングの遅れは、アンダーステア状態の場合においても同様で、図８(C) に示すアンダーステア時におけるステア特性値あるいはステア特性微分値の変化においては、本実施形態のステア特性微分値ａによる制御開始タイミングａut（約７．２５秒）に対して従来のステア特性値ｂによる制御開始タイミングｂut（約７．５秒）は約０．２５秒間遅れていることがわかる。なお、図８(A) に示す操舵角特性は、低μ路において加速旋回した場合におけるものの一部を抜粋したものであり、図８(C) に示すアンダーステア状態の前後を示す操舵角特性（図８(A) に相当するもの）は図示されていない。
【００８１】
ところで、このようにオーバーステア移行時の制御開始タイミングａotが早まることによって、アンダーステア状態からオーバーステア状態に切り替わる途中においては、前述したステップＳ１０７（図４）によりヨーレイトＰ制御補償量が操舵の切増し方向に向かって補償するように出力される場合もあり得る。例えば、図９(C) に示すヨーレイトＰ制御補償量ａYPのように、制御開始タイミングａotにおいてはオーバーステア状態であってもカウンタ方向と反対方向にヨーレイトＰ制御補償量ａYPが出力されている場合がある（図９(C) に示す斜線部分（正）の補償量ａ'YP ）。
【００８２】
そのため、本実施形態に係るＡＣＴ角度指令処理においては、ステップＳ１１５によるＰ制御補償方向判定処理によって、Ｐ制御補償方向がカウンタ方向でない場合には（Ｓ３０１でＮｏ）、ヨーレイトＰ制御補償量およびスリップ角Ｐ制御補償量をそれぞれ０（ゼロ）等に設定し、図９(C) に示す斜線部分の補償量ａ'YP を除いている（Ｓ３０３）。つまり、比例制御量としてのヨーレイトＰ制御補償量が車両のオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには、ヨーレイトＰ制御補償量ａYPがほぼゼロに設定される（図９(C) に示す平坦特性部ａ''YP）。そしてこの０（ゼロ）等に設定されている間は、ヨーレイトＤ制御補償量ａYDによって制御される。これにより、Ｐ項による補償量ａYPとＤ項による補償量ａYDとが逆符号になってそれぞれの補償量を互いに打ち消し合うことを防止できるので、例えば、図９(D) に示すＡＣＴ角度指令値のように、制御開始タイミングａotからΔｔの期間においても、オーバーステア状態に対してカウンタ方向に作用するＡＣＴ角度指令値ａACT を出力することができる。
【００８３】
これに対して、Ｐ制御補償方向判定処理（Ｓ１１５）が存在しない場合には、図９(C) に示す斜線部分の補償量ａ'YP がＤ項による補償量ａYDに対して打ち消す要素として効いてくる。そのため、図９(D) に示すように当該Δｔの期間においては、オーバーステアを増長する方向に作用するＡＣＴ角度指令値ａ'ACTが出力され、操舵の切増し方向に向かって補償することとなる。なお、図９(A) は図８(A) に示す操舵角の特性図と同じものであり、図９(B) は図８(B) に示すステア特性値あるいはステア特性微分値の特性図と同じものである。これらの図は、図９(C) 〜図９(E) に示す各特性と操舵角特性等との関係を時系列的な観点から明確にするため、図９の分図として示している。
【００８４】
さらに本実施形態に係るＡＣＴ角度指令処理においては、より車両の挙動安定性を向上させるため、ステップＳ１０３によりオーバーステア特性であると判定されない限り（Ｓ４０１でＹｅｓ）、ＡＣＴ角度指令値を０（ゼロ）等に設定し図９(D) に示す斜線部分のＡＣＴ角度指令値ａ''ACT を除いている（Ｓ４０５）。つまり、操舵制御補償指令値としてのＡＣＴ角度指令値が車両のオーバーステアを増長する制御に作用するものであるときには、ＡＣＴ角度指令値ａACT はほぼゼロに設定される（図９(D) に示す平坦特性部ａ'''ACT）。これにより、図９(C) に示すように、ヨーレイトＰ制御補償量ａYPが車両のオーバーステアを増長する制御に作用するものであっても、図９(D) に示すＡＣＴ角度指令値ａ''ACT のようなＡＣＴ角度指令値の出力を抑制することができる。
【００８５】
このようなＡＣＴ角度指令がステップＳ１１９によりVGRS_ECU４０に出力されることによってギヤ比可変機構３２が制御されるので、当該車両の挙動安定性をヨーレイトセンサＹＳによる実ヨーレイトとして測定すると、例えば図９(E) に示すようなヨーレイト特性ＹＲａを得ることができる。これにより、図９(B) に示す制御開始タイミングｂotが遅い場合におけるヨーレイト特性ＹＲｂに比べ、制御開始タイミングａotからΔｔ期間経過前後における車両の挙動安定性が向上していることがわかる。
【００８６】
ここで、図４に示すステップＳ１０３によるステア特性判定処理の他の第１例について図３、図１０および図１１を参照して説明する。なお、この図１０に示すステア特性判定処理も、前述の図５に示すステア特性判定処理と同様に、EPS_ECU ３０によるＡＦＳ制御演算３０ａ中のステア特性演算処理３０a2によって実行されるものである。
【００８７】
図１０に示すように、ステア特性判定処理の他の第１例では、まずステップＳ５０１により実ヨーレイトｒs と目標ヨーレイトｒとの差分を演算する処理が行われる。この処理は、前掲の式(3) により求められた目標ヨーレイトｒとヨーレイトセンサＹＳによる実ヨーレイトｒs との差（ｒ−ｒs ）を車両の挙動量として算出するものである。これを技術的思想の創作として表現すると特許請求の範囲に記載の挙動量は、「車両の操舵制御または駆動制御の目標値である目標ヨーレイトと当該車両に発生する実ヨーレイトとの差」とすることもできる。なお、このステップＳ５０１による処理は、特許請求の範囲に記載の「挙動量取得ステップ」に相当するものである。
【００８８】
次のステップＳ５０３では、ステップＳ５０１により求めたヨーレイト差分値（ｒ−ｒs ）を微分する演算処理が行われる。この微分演算により当該ヨーレイト差分値の位相を進めることができるので、次のステップＳ５０５やＳ５０９によるステア特性判定によって、ステア特性の移行傾向を早期に判定することができる。なお、このステップＳ５０３による処理は、特許請求の範囲に記載の「微分演算ステップ」に相当するものである。
【００８９】
続くステップＳ５０５、Ｓ５０７、Ｓ５０９、Ｓ５１１、Ｓ５１３は、前述した図５に示すステア特性判定処理に含まれるステップＳ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１１、Ｓ２１３にそれぞれ対応するもので、スリップ角差分がヨーレイト差分値に置き換わる以外は同様である。そのため、詳細な説明は省略する。
【００９０】
なお、ステップＳ５０５によるステア特性判定１における判定条件式は、（ヨーレイト差分値＞ＯＳ閾値） or （ヨーレイト差分値＞弱ＵＳ閾値 and  差分微分値＞０）である。また、ステップＳ５０９によるステア特性判定２における判定条件式は、（ヨーレイト差分値＜ＵＳ閾値） or （ヨーレイト差分値＜弱ＯＳ閾値 and  差分微分値＜０）である。また、ステップＳ５０５による処理は、特許請求の範囲に記載の「ステア特性判定ステップ、オーバーステア特性判定ステップ」に相当し、ステップＳ５０９による処理は、特許請求の範囲に記載の「ステア特性判定ステップ、アンダーステア特性判定ステップ」に相当するものである。
【００９１】
このような図１０に示すステア特性判定処理によりステア特性を判定した場合におけるステア特性値、ステア特性微分値等の特性が、図１１に示されている。この図１１は、前述の図５に示すステア特性判定処理に対するステア特性値、ステア特性微分値等の特性を示す図８に対するものである。
【００９２】
即ち、図１１(A) は図８(A) に示す操舵角特性と同じものである。また図１１(B) は、図８(B) に示すオーバーステア時におけるステア特性値、ステア特性微分値に対応し、図１１(C) は、図８(C) に示すアンダーステア時におけるステア特性値、ステア特性微分値に対応するものである。なお、図１１(B) および図１１(C) は、ヨーレイト差分値に関する特性である点においてスリップ角差分に関するものである図８(B) および図８(C) と異なる。
【００９３】
このように図１０に示すステア特性判定処理によりステア特性を判定した場合であっても、その判定はステップＳ５０３により微分演算を施されたステア特性微分値ａに基づいて行われるので、車両の運動状態がオーバーステアに移行するのか、またはアンダーステアに移行するのかといったステア特性を早期に判定することができる。そのため、図１１(B) および図１１(C) に示すように、当該微分演算が施されていない従来のステア特性値ｂによる制御開始タイミングｂot（約１１．６秒）、ｂut（約７．７５秒）に比べて制御開始タイミングａot（約１１．１秒）、ａut（約７．６秒）を早期に求めることができる。
【００９４】
さらに、図４に示すステップＳ１０３によるステア特性判定処理の他の第２例について図３、図１２および図１３を参照して説明する。なお、この図１２に示すステア特性判定処理も、前述の図５に示すステア特性判定処理と同様に、EPS_ECU ３０によるＡＦＳ制御演算３０ａ中のステア特性演算処理３０a2によって実行されるものである。
【００９５】
図１２に示すように、ステア特性判定処理の他の第２例では、ステップＳ６０１により前輪ＦＲ、ＦＬのスリップ角を演算する処理が行われ、続くステップＳ６０３により後輪ＲＲ、ＲＬのスリップ角を演算する処理が行われる。即ち、前掲の式(4) により前輪スリップ角度βf 、式(5) により後輪スリップ角度βr をそれぞれ算出する。
【００９６】
次のステップＳ６０５では、前後輪スリップ角差分を演算する処理が行われる。即ち、後輪スリップ角度βr に対する前輪スリップ角度βf の差を演算する処理が行われる。この差分（βr −βf ）は、前述の図５に示すステア特性判定処理のスリップ角差分演算（Ｓ２０１）により求められるスリップ角度差分値βfrと同等のものである。なお、これらのステップＳ６０１、Ｓ６０３、Ｓ６０５によるそれぞれ処理は、特許請求の範囲に記載の「挙動量取得ステップ」に相当するものである。
【００９７】
続くステップＳ６０７では、ステップＳ６０５により求めた前後スリップ角差分値（βr −βf ）を微分する演算処理が行われる。この微分演算により当該前後スリップ角差分値の位相を進めることができるので、次のステップＳ６０９やＳ６１３によるステア特性判定によって、ステア特性の移行傾向を早期に判定することができる。なお、このステップＳ６０７による処理は、特許請求の範囲に記載の「微分演算ステップ」に相当するものである。
【００９８】
続くステップＳ６０９、Ｓ６１１、Ｓ６１３、Ｓ６１５、Ｓ６１７は、前述した図５に示すステア特性判定処理に含まれるステップＳ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１１、Ｓ２１３にそれぞれ対応するので、詳細な説明は省略する。
【００９９】
なお、ステップＳ６０９によるステア特性判定１における判定条件式は、（前後スリップ角差分値＞ＯＳ閾値） or （前後スリップ角差分値＞弱ＵＳ閾値 and差分微分値＞０）である。また、ステップＳ６１３によるステア特性判定２における判定条件式は、（前後スリップ角差分値＜ＵＳ閾値） or （前後スリップ角差分値＜弱ＯＳ閾値 and  差分微分値＜０）である。また、ステップＳ６０９による処理は、特許請求の範囲に記載の「ステア特性判定ステップ、オーバーステア特性判定ステップ」に相当し、ステップＳ６１３による処理は、特許請求の範囲に記載の「ステア特性判定ステップ、アンダーステア特性判定ステップ」に相当するものである。
【０１００】
このような図１２に示すステア特性判定処理によりステア特性を判定した場合におけるステア特性値、ステア特性微分値等の特性が、図１３に示されている。この図１３は、前述の図５に示すステア特性判定処理に対するステア特性値、ステア特性微分値等の特性を示す図８に対するものである。
【０１０１】
即ち、図１３(A) は図８(A) に示す操舵角特性と同じものである。また図１３(B) は、図８(B) に示すオーバーステア時におけるステア特性値、ステア特性微分値に対応し、図１３(C) は、図８(C) に示すアンダーステア時におけるステア特性値、ステア特性微分値に対応するものである。なお、図１３(B) および図１３(C) は、前掲の式(4) 、(5) から間接的に求めた前後スリップ角差分値（βr −βf ）に関する特性である点において、前掲の式(6) から直接的に求めたスリップ角差分値βfrに関するものである図８(B) および図８(C) と異なる。
【０１０２】
このように図１２に示すステア特性判定処理によりステア特性を判定した場合であっても、その判定はステップＳ６０７により微分演算を施されたステア特性微分値ａに基づいて行われるので、車両の運動状態がオーバーステアに移行するのか、またはアンダーステアに移行するのかといったステア特性を早期に判定することができる。そのため、図１３(B) および図１３(C) に示すように、当該微分演算が施されていない従来のステア特性値ｂによる制御開始タイミングｂot（約１１．７５秒）、ｂut（約７．４秒）に比べて制御開始タイミングａot（約１１．０秒）、ａut（約７．３５秒）を早期に求めることができる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態に係る車両運動制御装置２０によると、車体に対して上下方向のｚ軸の回りに発生する車両の挙動量であるスリップ角差分値βfrやヨーレイト差分値（ｒ−ｒs ）を微分演算して求められた挙動量微分値に基づいて、EPS_ECU ３０によるステア特性演算処理３０a2により車両のステア特性を判定する（Ｓ１０３）。これにより、スリップ角差分値βfrやヨーレイト差分値（ｒ−ｒs ）の位相が進むので、車両の運動状態がオーバーステアに移行するのか、アンダーステアに移行するのかといったステア特性の移行傾向を早期に求めることができる。したがって、当該車両の操舵制御または駆動力制御の開始タイミングを早めることができるため、車両の挙動安定性を向上させることができる。特に、ニュートラルステアまたはニュートラルステアに近い状態からオーバーステアまたはアンダーステアに移る場合の移行傾向を早期に求めることができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係る車両運動制御装置２０のＶＧＲＳでは、ステアリングホイール２１と操舵輪ＦＲ、ＦＬとを連結するステアリング軸２２とピニオン軸２３の途中にモータ３２の駆動により伝達比を可変するギヤ比可変機構３２を制御するＡＣＴ角度指令出力（Ｓ１１９）により行われる。これにより、ＶＧＲＳにおいて車両の挙動安定性を高める制御が行われる場合であっても、早期に求められたステア特性の傾向に基づいて、例えばカウンタステア制御等のスピン防止制御を早いタイミングから開始することができる。したがって、車両の挙動安定性を向上させることができるとともに、高度な運転技術を習得した熟練運転者等に対して与え得る操舵感覚の違和感を抑制することができる。
【０１０５】
なお、以上説明した車両運動制御装置２０は、図１４に示すように、EPS_ECU ３０に制御される前輪操舵制御システム、VGRS_ECU４０に制御される前輪舵角可変システムおよびITCC_ECU７０に制御される駆動力分配システムからなる車両運動制御システムにも適用することができる。なお、EPS_ECU ３０、VGRS_ECU４０、ITCC_ECU７０等からなる複数のＥＣＵは、車内ネットワーク８０により相互接続されてＥＣＵgrp を構成している。
【０１０６】
前輪操舵制御システムは、前述した電気式動力舵取装置（ＥＰＳ）に相当するもので、トルクセンサ２８により検出された操舵トルクや車輪速度センサＷＳa 〜ＷＳd に検出された車輪速等に基づいてアシストトルクをEPS_ECU ３０により演算するとともに、当該アシストトルクを発生させる制御をＥＰＳアクチュエータ２４を行うものである。これにより、車速等に応じた操舵力のアシストが可能になるので、運転者によるステアリングホイール２１の操舵力負担を軽減する。
【０１０７】
前輪舵角可変システムは、前述したＶＧＲＳに相当するもので、操舵角センサ２６により検出された操舵トルク、ヨーレイトセンサＹＳにより検出されたヨーレイト（車両の挙動量）や車輪速度センサＷＳa 〜ＷＳd に検出された車輪速等に基づいてギヤ比可変機構３２による可変ギヤ比をVGRS_ECU４０により演算するとともに、当該ギヤ比をギヤ比可変機構３２に設定する制御を行うものである。これにより、車速や車両の挙動量に応じた操舵制御が可能になるので、運転者による操舵安定性を向上する。
【０１０８】
駆動力分配システムは、電子制御四輪駆動カップリング（以下「ＩＴＣＣ」という）に相当するもので、踏込量センサＡＳに検出されたアクセルペダルＡＰの踏込量、車輪速度センサＷＳa 〜ＷＳd に検出された車輪速や摩擦係数あるいはヨーレイトセンサＹＳ、前後加速度センサＸＧ、横加速度センサＹＧ等により検出された車両の挙動量等に基づいて、駆動力伝達装置ＤＤによる前後輪間の駆動力分配比をITCC_ECU７０により演算するとともに、当該駆動力分配比を駆動力伝達装置ＤＤに設定する制御を行うものである。これにより、路面状況や車両の挙動量に応じた駆動力伝達制御が可能になるので、路面状況に応じた駆動力の前後分配によって適切な駆動トルクを確保し、発進加速性、方向安定性、旋回安定性を向上する。なお、ＩＴＣＣは登録商標である。
【０１０９】
このように、ヨーレイトセンサＹＳにより検出された車両の挙動量、つまり車体に対して上下方向の軸の回りに発生する車両の挙動量に基づき得られる当該車両のステア特性に基づいて、当該車両の操舵制御（ＶＧＲＳ）または駆動力制御（ＩＴＣＣ）を行う装置においては、前述の本実施形態に係るEPS_ECU ３０によるステア特性演算処理３０a2を適用することができる。
【０１１０】
即ち、図５、図１０および図１２に示すステア特性判定処理のいずれかにより、当該挙動量を微分演算しその挙動量微分値に基づいて車両のステア特性を判定する処理を行う。これにより、車両の挙動量を微分演算すると当該挙動量の位相が進むので、車両の運動状態がオーバーステアに移行するのか、アンダーステアに移行するのかといったステア特性の移行傾向を早期に求めることができる。したがって、ＶＧＲＳによる操舵制御またはＩＴＣＣによる駆動力制御といった、それぞれの制御開始タイミングを早めることができるため、車両の操舵制御、駆動力制御による挙動安定性を向上させることができる。
【０１１１】
なお、EPS_ECU ３０、VGRS_ECU４０およびITCC_ECU７０は、それぞれ特許請求の範囲に記載の「挙動量取得ステップ、微分演算ステップ、ステア特性判定ステップ、オーバーステア特性判定ステップ、アンダーステア特性判定ステップ、目標制御量演算ステップ、比例制御量演算ステップ、比例制御量ゼロ設定ステップ、伝達比可変制御ステップ、挙動量取得手段、微分演算手段、ステア特性判定手段、オーバーステア特性判定手段、アンダーステア特性判定手段、目標制御量演算手段、比例制御量演算手段、比例制御量ゼロ設定手段、伝達比可変制御手段」に相当する。
【０１１２】
また、以下「符号の説明」の欄における括弧内の記載は、特許請求の範囲に記載の語句を表し、当該括弧直前の名称等が括弧内の語句に相当することを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る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の関わりを表す制御システムブロック図である。
【図３】図２に示すEPS_ECU のＡＦＳ制御演算により制御処理される制御ブロック図である。
【図４】図２に示すEPS_ECU のＡＦＳ制御演算により制御されるＡＣＴ角度指令処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図４に示すステア特性判定処理を示すフローチャートである。
【図６】図４に示すＰ制御補償方向判定処理を示すフローチャートである。
【図７】図４に示すＡＣＴ角度指令演算処理を示すフローチャートである。
【図８】図５示すステア特性判定処理により制御された場合において、図８(A) は時間に対する操舵角の変化、図８(B) はオーバーステア時におけるステア特性値等の変化、図８(C) はアンダーステア時におけるステア特性値等の変化、をそれぞれ示す特性図である。
【図９】図９(A) は操舵角、図９(B) はステア特性値等、図９(C) はヨーレイトＰ制御補償量等、図９(D) はＡＣＴ角度指令値、図９(E) はヨーレイト、をそれぞれ示す特性図である。
【図１０】図５に示すステア特性判定処理の他の第１例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示すステア特性判定処理により制御された場合において、図１１(A) は時間に対する操舵角の変化、図１１(B) はオーバーステア時におけるステア特性値等の変化、図１１(C) はアンダーステア時におけるステア特性値等の変化、をそれぞれ示す特性図である。
【図１２】図５に示すステア特性判定処理の他の第２例を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示すステア特性判定処理により制御された場合において、図１３(A) は時間に対する操舵角の変化、図１３(B) はオーバーステア時におけるステア特性値等の変化、図１３(C) はアンダーステア時におけるステア特性値等の変化、をそれぞれ示す特性図である。
【図１４】車両の運動運動制御システムの全体構成を示すブロック図である。
【図１５】４輪車両を２輪車両に置き換えて運動解析するための２輪動特性車両運動方程式を説明する２輪モデルの説明図である。
【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
２２      ステアリング軸（操舵伝達系）
２３      ピニオン軸（操舵伝達系）
２４      ＥＰＳアクチュエータ
２４ｍ    アシストモータ
２５      ロッド（操舵伝達系）
２６      操舵角センサ
２８      トルクセンサ
３０      EPS_ECU
３０ａ    ＡＦＳ制御演算
３０a1    車両モデル演算処理（挙動量取得ステップ、挙動量取得手段、目標制御量演算ステップ、目標制御量演算手段）
３０a2    ステア特性演算処理（挙動量取得ステップ、微分演算ステップ、ステア特性判定ステップ、オーバーステア特性判定ステップ、アンダーステア特性判定ステップ、挙動量取得手段、微分演算手段、ステア特性判定手段、オーバーステア特性判定手段、アンダーステア特性判定手段）
３０a4    ヨーレイトフィードバック処理（比例制御量演算ステップ、比例制御量演算手段）
３０a5    スリップ角フィードバック処理（比例制御量演算ステップ、比例制御量演算手段）
３０a6    ヨー角フィードバック演算処理
３０a7    Ｐ制御補償方向判定処理（比例制御量ゼロ設定ステップ、比例制御量ゼロ設定手段）
３０a8    ＡＣＴ角度指令演算処理（伝達比可変制御ステップ、伝達比可変制御手段）
３２      ギヤ比可変機構（伝達比可変手段）
３２      モータ（電動モータ）
４０      VGRS_ECU
７０      ITCC_ECU
８０      車内ネットワーク
βf       前輪スリップ角度（車両の挙動量）
βr       後輪スリップ角度（車両の挙動量）
βfr      前後輪スリップ角度差（車両の挙動量、角度差）
ｒ        ヨーレイト（車両の挙動量）
ＥＰＳ、ＶＧＲＳ（操舵制御）
ＦＲ、ＦＬ      操舵輪（前方車輪）
ＲＲ、ＲＬ      従動輪（後方車輪）
Ｓ１０１、Ｓ１０３、Ｓ２０１、Ｓ５０１、Ｓ５０３、Ｓ５０５、Ｓ６０１、Ｓ６０３、Ｓ６０５（挙動量取得ステップ、挙動量取得手段）
Ｓ１０１（目標制御量演算ステップ、目標制御量演算手段）
Ｓ１０３、Ｓ２０３、Ｓ５０７、Ｓ６０７（微分演算ステップ、微分演算手段）
Ｓ１０３、Ｓ２０５、Ｓ２０９、Ｓ５０９、Ｓ５１１、Ｓ６０９、Ｓ６１１（ステア特性判定ステップ、ステア特性判定手段）
Ｓ１０７、Ｓ１０９（比例制御量演算ステップ、比例制御量演算手段）
Ｓ１１７（伝達比可変制御ステップ、伝達比可変制御手段）
Ｓ１０３、Ｓ２０５、Ｓ５０９、Ｓ６０９（オーバーステア特性判定ステップ、オーバーステア特性判定手段）
Ｓ１０３、Ｓ２０９、Ｓ５１３、Ｓ６１３（アンダーステア特性判定ステップ、アンダーステア特性判定手段）
Ｓ１１５、Ｓ３０３（比例制御量ゼロ設定ステップ、比例制御量ゼロ設定手段）
【図１】
0003891290.tif 000007
【図２】
0003891290.tif 000008
【図３】
0003891290.tif 000009
【図４】
0003891290.tif 000010
【図５】
0003891290.tif 000011
【図６】
0003891290.tif 000012
【図７】
0003891290.tif 000013
【図８】
0003891290.tif 000014
【図９】
0003891290.tif 000015
【図１０】
0003891290.tif 000016
【図１１】
0003891290.tif 000017
【図１２】
0003891290.tif 000018
【図１３】
0003891290.tif 000019
【図１４】
0003891290.tif 000020
【図１５】
0003891290.tif 000021