(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定常状態および過渡状態における車体スリップ角が最小になるよう補償する適応型フィードフォワード補償手段を備えた制御手段を有する車両の操舵装置であり、
前記制御手段は、操舵角信号、前記適応型フィードフォワード補償手段から提供されるリア舵角信号、実車両から供給されるヨーレイト信号に基づきタイヤと路面間の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、
前記摩擦係数推定手段によって推定された前記タイヤと前記路面間の前記摩擦係数に応じて前記適応型フィードフォワード補償手段の制御量を補正する補正手段を備えたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
前記補正手段は、車両が検出する横加速度に基づいて前記適応型フィードフォワード補償手段の制御量を変更することを特徴とする請求項１記載の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の横方向挙動の安定化を図る車両の操舵装置に係り、特にタイヤと路面間の摩擦係数、車両に作用する横加速度の影響を補償して車体スリップ角が最小になるよう制御するフィードフォワード補償器を備えた車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両の操舵装置は、本願出願人が特願平７−２４０８１０号で提案した「車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置」で推定した、ヨーレイトとドライ路面における計算ヨーレイトとの定常ゲインの比に対応して規範ヨーレイトの定常ゲインを可変するよう構成されたものであり、タイヤと路面間の摩擦係数が小さい状態では規範ヨーレイトも小さい値に計算されて車両の横方向挙動をより安定させる方向に制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両の操舵装置は、定常ゲインのみを可変する構成のため、車両の定常状態には対応できるが、車両の過渡状態に応じたタイヤと路面間の摩擦係数には対応できなく、実用的に適用範囲が限定されてしまう課題がある。
【０００４】
また、従来の車両の操舵装置は、車両に作用する横加速度の影響が考慮されてないため、横加速度によって車両の挙動が変化し、操舵フィーリングが低下する課題がある。
【０００５】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は道路条件の変化に拘らず、車両の定常状態ならびに過渡状態における横方向の挙動の安定化を図る車両の操舵装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る車両の操舵装置は、定常状態および過渡状態における車体スリップ角が最小になるよう補償する適応型フィードフォワード補償手段を備えた制御手段を有する車両の操舵装置であり、制御手段は、操舵角信号、前記適応型フィードフォワード補償手段から提供されるリア舵角信号、実車両から供給されるヨーレイト信号に基づきタイヤと路面間の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、摩擦係数推定手段によって推定されたタイヤと路面間の摩擦係数に応じて適応型フィードフォワード補償手段の制御量を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る車両の操舵装置は、タイヤと路面間の摩擦係数に応じて適応型フィードフォワード補償手段の制御量を補正する補正手段を備えたので、定常状態および過渡状態における車両の操舵角に対応したスリップ角を最小に設定して車両の横方向の挙動を安定に制御することができる。
【０００８】
また、この発明に係る補正手段は、車両が検出する横加速度に基づいて適応型フィードフォワード補償手段の制御量を変更することを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る補正手段は、車両が検出する横加速度に基づいて適応型フィードフォワード補償手段の制御量を変更するので、車両に作用する横加速度の影響を補償して車両の横方向の挙動をより安定に制御することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、この発明は、道路条件の変化に拘らず、定常および過渡の車両運転状態に対応した車両のスリップ角を最小になるよう補償して車両の横方向挙動の安定化を図るものである。
【００１１】
図１はこの発明に係る車両の操舵装置の要部ブロック構成図である。
なお、本実施の形態では４輪操舵を有する車両の操舵装置を対象とする。
【００１２】
図１において、実車両２における車両の操舵装置を形成する車両の後輪操舵装置１は、マイクロプロセッサを基本に各種演算手段、記憶手段、処理手段等で構成し、摩擦係数推定手段４、適応型フィードフォワード補償手段５、補正手段６からなる制御手段３を備え、ドライバのハンドル操作を操舵角センサ１０で検出した操舵角信号θHに基づき、車両のリア舵角δRを演算し、算出されたリア舵角信号δRと操舵角信号θHに基づいてヨーレイトγを演算して出力することにより、車両の横方向の挙動が安定になるよう他の制御装置で制御するものである。
なお、リア舵角δRの推定は、タイヤと路面間の摩擦係数μに基づいて補正するものである。
【００１３】
実車両２は、演算機能を備えた電子制御回路等で構成し、操舵角センサ１０が検出した操舵角に対応したアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換（図示せず）したディジタルの操舵角信号θH、および適応型フィードフォワード補償手段５が演算したリア舵角信号δR（スリップ角）に基づいてヨーレイトγを演算し、ヨーレイト信号γを摩擦係数推定手段４および図示しない車両の他の電子制御装置（ＥＣＵ）に供給する。
【００１４】
適応型フィードフォワード補償手段５は、制御量演算機能、パラメータ可変機能を備え、基本的に車両の定常状態および過渡状態において、車両スリップ角が０に保たれるよう制御量を設定する。
【００１５】
また、適応型フィードフォワード補償手段５は、操舵角信号θHに基づいてフィードフォワード制御量を決定した後、リア舵角（スリップ角）δRを演算し、リア舵角信号δRを実車両２および摩擦係数推定手段４に提供する。
【００１６】
さらに、適応型フィードフォワード補償手段５は、補正手段６から提供される摩擦係数μEに対応した補正値ｅに基づいてパラメータを変更し、フィードフォワード制御量を補正し、補正したリア舵角信号δRを実車両２および摩擦係数推定手段４に提供する。
【００１７】
補正手段６は、摩擦係数に対応した補正係数を演算する演算機能を備え、摩擦係数推定手段４から提供される（推定）摩擦係数信号μEに基づいて補正係数ｅを演算し、補正係数ｅを制御量演算手段５に供給してフィードフォワード制御量を摩擦係数の変化に対応して変更するよう制御する。
【００１８】
摩擦係数推定手段４は、タイヤと路面間の摩擦係数を推定する演算機能を備え、操舵角信号θH、適応型フィードフォワード補償手段５から提供されるリア舵角信号δR、実車両２から供給されるヨーレイト信号γ、に基づき、横加速度ｙGおよび車速Ｖの影響を補償した（推定）摩擦係数μEを数１から演算し、（推定）摩擦係数信号μEを適応型フィードフォワード補償手段５に供給する。
【００１９】
【数１】
μE＝｛ｅE＋√（ｅE2＋４ｋE・ｙG）｝／２
ただし、ｋEは定数
【００２０】
なお、数１において、推定値ｅEは数２で表わされる。
【００２１】
【数２】
ｅE＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λE-1・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝ＫSPO・Ｖ2、Ｂ＝ＣBO・Ｖ／ｌ
ＫSPO：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数
ＣBO：定常状態のフィードバックゲイン
【００２２】
このように、この発明に係る車両の操舵装置は、タイヤと路面間の摩擦係数に応じて適応型フィードフォワード補償手段の制御量を補正する補正手段を備えたので、定常状態および過渡状態における車両の操舵角に対応したスリップ角を最小に設定して車両の横方向の挙動を安定に制御することができる。
【００２３】
次に、車両に作用する横加速度ｙGの影響を補正する補正手段について説明する。
図２はこの発明に係る補正手段の別実施例要部ブロック構成図である。
【００２４】
図２において、補正手段１１は、摩擦パラメータ設定手段７、加速度パラメータ設定手段８、補正値演算手段９を備え、（推定）摩擦係数信号μEおよび横加速度信号ｙGに基づいて補正係数ｅを演算し、補正係数ｅを制御量演算手段５に供給してタイヤと路面間の摩擦係数、および車両に作用する横加速度の影響を補償してスリップ角δRが最小になるようフィードフォワード制御量を制御する。
【００２５】
摩擦パラメータ設定手段７は、（推定）摩擦係数信号μEをパラメータとした演算機能を供え、図１に示す摩擦係数推定手段４から供給される（推定）摩擦係数信号μEに対応した摩擦パラメータｐAを演算し、摩擦パラメータｐAを補正値演算手段９に提供する。
【００２６】
加速度パラメータ設定手段８は、横加速度信号ｙGをパラメータとした演算機能を供え、車両に作用する横加速度信号ｙG（図１に示す操舵角信号θHと同様に、Ａ／Ｄ変換されたディジタル値）に対応した加速度パラメータｐBを演算し、加速度パラメータｐBを補正値演算手段９に提供する。
【００２７】
補正値演算手段９は、摩擦パラメータ設定手段７から提供される摩擦パラメータｐAおよび加速度パラメータ設定手段８から提供される加速度パラメータｐBに基づいて補正係数ｅを演算し、補正係数信号ｅを適応型フィードホワード補償手段５に供給し、（推定）摩擦係数信号μEおよび横加速度信号ｙGの変化に対応してフィードフォワード制御量を補正するよう制御する。
【００２８】
このように、この発明に係る補正手段は、車両が検出する横加速度に基づいて前記適応型フィードフォワード補償手段の制御量を変更するので、車両に作用する横加速度の影響を補償して車両の横方向の挙動をより安定に制御することができる。
【００２９】
（推定）摩擦係数μEおよび横加速度ｙGに基づいて演算したフィードフォワード制御量Ｃfe（ｓ）を数３に示す。
【００３０】
【数３】
Ｃfe（ｓ）＝−Ｋ｛ｃ1（ｓ）＋Ｃ0（ｓ）｝／｛ｃ1（ｓ）＋１｝
ただし、Ｃ0（ｓ）、ｃ1（ｓ）は補正係数ｅをパラメータとした、車両容積Ｍ、コーナリングパワーＫ、車軸から加速度中心までの距離ｌ、車速Ｖに関する式、ｓはラプラス演算子
【００３１】
また、補正係数ｅは、推定摩擦係数μEと、加速度ｙGに関して数４で表わされる。
【００３２】
【数４】
ｅ＝ｅ（ｙE／μE）≒μE｛１−ｋE（ｙE／μE）2｝
ただし、ｋEは定数
【００３３】
数３のフィードフォワード制御量Ｃfe（ｓ）を用いた本願発明のヨーレイト特性と従来のヨーレイト特性を図３、図４に示す。
【００３４】
図３は横加速度が０の場合のヨーレイト周波数特性図である。
（ａ）図にヨーレイトのゲイン周波数特性、（ｂ）図に位相周波数特性を示す。
なお、ヨーレイトゲインおよびヨーレイト位相は、横加速度ｙG＝０、車速Ｖ＝３０ｍ／ｓを一定値の条件に設定し、摩擦係数μEをパラメータ（０.２、０.４）としたものである。
【００３５】
本願発明のヨーレイト特性（実線表示）は、従来のヨーレイト特性（破線表示）に対してゲインおよび位相が周波数が変化しても変化が少なく、安定した特性を示す。
【００３６】
図３の特性から明らかなように、本願発明の車両の操舵装置は、摩擦係数が変化しても、ヨーレイトの変動を抑えることができるので、タイヤと路面間の摩擦の影響を補償して車両の横方向の挙動を安定に保つことができる。
【００３７】
図４は摩擦係数を一定とした場合のヨーレイト周波数特性図である。
（ａ）図にヨーレイトのゲイン周波数特性、（ｂ）図に位相周波数特性を示す。
なお、ヨーレイトゲインおよびヨーレイト位相は、摩擦係数μE＝０.８、車速Ｖ＝３０ｍ／ｓを一定値の条件に設定し、横加速度ｙGをパラメータ（０.６Ｇ、０.８Ｇ）としたものである。
【００３８】
本願発明のヨーレイト特性（実線表示）は、従来のヨーレイト特性（破線表示）に対して横加速度ｙGが増加するにつれて、ゲインおよび位相が周波数が変化しても変化が少なく、安定した特性を示す。
【００３９】
図４の特性から明らかなように、本願発明の車両の操舵装置は、横加速度が増加しても、ヨーレイトの変動を抑えることができるので、車両に作用する横加速度の影響を補償して車両の横方向の挙動を安定に保つことができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、横加速度ｙGを横加速度センサで検出する構成としが、車速Ｖとヨーレイトγの積を演算して近似してもよい。
【００４１】
また、本実施の形態では４輪操舵を有する車両の操舵装置を対象としたが、他の車両に適用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る車両の操舵装置は、タイヤと路面間の摩擦係数に応じて適応型フィードフォワード補償手段の制御量を補正する補正手段を備え、定常状態および過渡状態における車両の操舵角に対応したスリップ角を最小に設定して車両の横方向の挙動を安定に制御することができるので、ドライ道路および滑りやすい道路でも安定した操舵フィーリングを得ることができる。
【００４３】
また、この発明に係る補正手段は、車両が検出する横加速度に基づいて適応型フィードフォワード補償手段の制御量を変更し、車両に作用する横加速度の影響を補償して車両の横方向の挙動をより安定に制御することができるので、大きな横加速度が作用しても安定した操舵フィーリングを得ることができる。
【００４４】
よって、路面状態や横加速度の影響を補償して安定した操舵フィーリングを得ることができる車両の操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る車両の操舵装置の要部ブロック構成図
【図２】この発明に係る補正手段の別実施例要部ブロック構成図
【図３】横加速度が０の場合のヨーレイト周波数特性図
【図４】摩擦係数を一定とした場合のヨーレイト周波数特性図
【符号の説明】
１…車両の後輪操舵装置、２…実車両、３…制御手段、４…摩擦係数推定手段、５…適応型フィードフォワード補償手段、６，１１…補正手段、７…摩擦パラメータ設定手段、８…加速度パラメータ設定手段、９…補正値演算手段、１０…操舵角センサ。
【図１】
0003889469.tif 000002
【図２】
0003889469.tif 000003
【図３】
0003889469.tif 000004
【図４】
0003889469.tif 000005