(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪及び後輪のうち少なくとも一方を含む対象車輪に対し操舵力を付与可能な操舵力付与手段を備えてなる車両の制御装置であって、
前記前輪及び前記後輪のうち少なくとも一方に対応する第１のロール量を特定する第１のロール量特定手段と、
前記対象車輪の実舵角に対応する第２のロール量を特定する第２のロール量特定手段と、
前記特定された第１及び第２のロール量から、第３のロール量として、路面入力に起因する、前記前輪及び前記後輪のうち少なくとも一方のロール量を特定する第３のロール量特定手段と、
前記特定された第３のロール量に基づいて、前記対象車輪に対し、前記車両の挙動が安定する方向へ前記操舵力が付与されるように前記操舵力付与手段を制御する操舵力制御手段と
を具備することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記第１の特定手段は、前記第１のロール量として前記前輪に対応するロール量を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記特定された第３のロール量から前記対象車輪に作用する横力を特定する横力特定手段を更に具備し、
前記操舵力制御手段は、前記特定された横力に基づいて前記操舵力付与手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記対象車輪に作用する横力を減少させるための前記対象車輪の実舵角の補正量を算出する第１の算出手段を更に具備し、
前記操舵力制御手段は、前記算出された実舵角の補正量に基づいて前記操舵力付与手段を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記対象車輪は前記前輪であり、
前記前輪のキングピン軸回りに作用するトルクを減少させるための操舵トルクの補正量を算出する第２の算出手段を更に具備し、
前記操舵力制御手段は、前記算出された操舵トルクの補正量に基づいて前記操舵力付与手段を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記特定された第３のロール量から第４のロール量として前記路面入力に起因する前記車両のロールに係るロール量を特定する第４のロール量特定手段を更に具備し、
前記操舵力制御手段は、前記特定された第４のロール量に基づいて、前記路面入力に起因するロールに伴って発生する操舵入力に応じた前記対象車輪の実舵角の変化が抑制されるように前記操舵力付与手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記路面入力に起因するロールに伴って発生する操舵入力を減少させるための該操舵入力の補正量を算出する第３の算出手段を更に具備し、
前記操舵力制御手段は、前記算出された操舵入力の補正量に基づいて前記操舵力付与手段を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば路面入力に対し車両の挙動を安定させることが可能な車両の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、車両に発生する左右力を抑制するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された左右力推定装置及びそれを用いた操舵制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、車輪と車体との距離及び車速に基づいて路面外乱により車輪に発生する左右力を推定する左右力推定手段と、検出された距離に基づいて車両の横方向速度であるボデー絶対左右速度を推定する左右速度推定手段とを有し、この推定したボデー絶対左右速度を考慮して左右力推定を行うことによって、低周波数の路面外乱による左右力を精度良く推定することが出来るとされている。
【０００３】
尚、ばね状態量から車両に生じる横方向外乱を推定し、これをキャンセルするように操舵制御を行う技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、操舵のアシストトルクを、キングピン軸回りのモーメントレバー長さから補正することによって、サスペンションジオメトリの変化による操舵反力の変化を抑制する装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２０７８０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２３９０１０号公報
【特許文献３】特開平１１−２５５１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車輪と車体との距離は、ドライバの意思で車輪が操舵されることによっても変化する。従って、従来の技術において、路面外乱により車輪に発生するものとして推定される左右力には、この種のドライバの意思に基づいた操舵に起因する成分が含まれており、この種の操舵の影響を含んだ左右力を例えば舵角制御等によってキャンセルしようとしても、車両の挙動はかえって不安定となりかねない。一方、車輪と車体との距離が変化、即ち車体がロールすると、そのロール動作がドライバの意思に沿わない操舵を誘発することがあり、この場合、車輪に発生する左右力が不要に増加しかねない。即ち、従来の技術には、路面外乱に対する車両の挙動の安定化が図り難い旨の技術的問題点がある。本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであり、路面外乱に対し車両の挙動を安定させることが可能な車両の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】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、前輪及び後輪のうち少なくとも一方を含む対象車輪に対し操舵力を付与可能な操舵力付与手段を備えてなる車両の制御装置であって、前記前輪及び前記後輪のうち少なくとも一方に対応する第１のロール量を特定する第１のロール量特定手段と、前記対象車輪の実舵角に対応する第２のロール量を特定する第２のロール量特定手段と、前記特定された第１及び第２のロール量から、第３のロール量として、路面入力に起因する、前記前輪及び前記後輪のうち少なくとも一方のロール量を特定する第３のロール量特定手段と、前記特定された第３のロール量に基づいて、前記対象車輪に対し、前記車両の挙動が安定する方向へ前記操舵力が付与されるように前記操舵力付与手段を制御する操舵力制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、「対象車輪」とは、前輪及び後輪のうち少なくとも一方を含み（即ち、前輪のみであっても、後輪のみであっても、また前輪及び後輪を含む全車輪であってよい）、操舵力付与手段からの操舵力の付与対象となる車輪である。
【０００９】
ここで、操舵力付与手段から対象車輪に付与される、本発明に係る「操舵力」とは、例えばステアリングホイール等の操作手段を介してなされる人為的若しくは自動的な、且つ物理的、機械的、機構的、電気的若しくは磁気的な各種操舵動作の度合いを規定し得る、例えば操舵角や入力操舵トルク等、物理的、機械的、機構的、電気的又は化学的の別を問わない各種操舵入力に応じた、対象車輪の実舵角を直接的に又は間接的に変化させ得る例えば物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な各種の駆動力を包括する概念であり、例えば各種の操舵トルク、当該各種の操舵トルクが上記ステアリングホイールを含み得る概念としての操舵装置を構成する例えばステアリングシャフト、ラックアンドピニオン式やボールナット式等の各種態様を採り得る操舵機構及び例えばタイロッド等の物理的伝達手段等を適宜介して変換されてなる、対象車輪を左右方向に動かす物理力、或いはこのような操舵トルク及び操舵トルクに相関する力とは少なくとも制御上独立し得る（無論、相互に協調制御されていてもよい）、例えばモータ或いは電気駆動式又は油圧駆動式の各種アクチュエータ等から出力される、対象車輪の実舵角を変化させ得る各種駆動力等の形態を採る。
【００１０】
尚、本発明に係る「操舵トルク」とは、上述した、入力操舵トルクそのものを概念の一部として含み、上述したステアリングシャフト若しくはモータシャフト等の各種軸体、ピニオンギア等の各種ギア若しくはギア機構又はボールスクリュ等の動力伝達部材に対し、例えば各種モータや各種アクチュエータ等から当該入力操舵トルクをアシスト若しくは抑制すべく当該入力操舵トルク若しくは車両の各種走行条件等に応じて付与され得る各種のアシストトルク、或いは当該入力操舵トルクと当該アシストトルクとが合算されてなるトルク等、を包括する概念である。
【００１１】
また、操舵力が各種態様を採り得ることに鑑みれば、必然的に、操舵力付与手段の採り得る物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な構成も、操舵力の採り得る形態に応じて各種の態様を採り得る。例えば、操舵力付与手段は、ＥＰＳ（Electronic Power Steering）等の所謂電子制御式操舵装置であってもよいし、４輪バイワイヤ又は後輪バイワイヤ等、好適な一形態として実舵角を制御目標とする所謂ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置等であってもよい。また、操舵力付与手段とは、例えば対象車輪毎に、その物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な構成が異なっていてもよく、その駆動系が複数であっても単数であってもよい。
【００１２】
本発明に係る第１の車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）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第１のロール量特定手段により、前輪及び後輪のうち少なくとも一方に対応する第１のロール量が特定される。
【００１３】
ここで、本発明に係る「特定」とは、特定対象（例えばこの場合、第１のロール量）又は予め実験的に、経験的に、理論的に若しくはシミュレーション等に基づいて特定対象との相関が明らかにされている、特定対象を導出し得る手法が確立されている、若しくは特定対象と一義的に扱い得る旨が許可されている、特定対象と一対一、一対多、多対一若しくは多対多に対応する各種の状態量、物理量若しくは指標値を、例えば何らかの検出手段を介して直接的に若しくは間接的に検出すること、何らかの検出手段を介して直接的に若しくは間接的に検出された各種の状態量、物理量若しくは指標値を、例えば電気信号等の各種信号等として取得すること若しくは認識すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から選択すること、又は予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出若しくは同定すること等を包括すると共に、これらが適宜に組み合わされ得る概念である。
【００１４】
係る概念の範囲において、本発明に係る第１のロール量特定手段の構成、例えば物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な構成は何ら限定されない趣旨であり、例えば、第１のロール量特定手段は、サスストロークセンサ等、前輪又は後輪、或いはその両方に対応するサスペンションのストローク量を検出し得る各種検出手段から、前輪又は後輪に対応する、或いはその両方に対応するサスペンションのストローク量を取得することにより、第１のロール量を特定してもよい。また、この種のサスペンションのストローク量から、各種アルゴリズム、数値演算式又は論理演算式等に基づいた各種演算処理の結果としてロール角を取得することにより、第１のロール量を特定してもよい。尚、第１のロール量の特定対象となる車輪は、前輪及び後輪のうち少なくとも一方であるが、必ずしも対象車輪と相互に一致しておらずともよい。
【００１５】
ここで、特定された第１のロール量は、車両が走行する路面からの物理的な入力としての路面入力（即ち、上述した路面外乱と等価である）と少なくとも相関する指標であるから、例えば、この特定された第１のロール量に基づいて対象車輪に付与される操舵力を制御（例えば、好適な一形態として実舵角を制御）すること等により、車両の挙動を安定化させる態様の一例として、例えば対象車輪に作用する横力を抑制することが可能となる。
【００１６】
一方、第１のロール量特定手段により特定される第１のロール量は、路面入力と相関する反面、対象車輪の、或いは操舵輪（例えば、対象車輪が後輪である場合の前輪等）の操舵状態とも相関する。即ち、対象車輪又は操舵輪がドライバの操舵操作により操舵された場合、その操舵操作が微視的であるか巨視的であるかは別として、またその操舵操作が実践上与える影響の度合いは別として、車両は幾らかなりロールする。従って、例えばサスペンションのストローク量やロール角等として特定される第１のロール量には、ドライバによりなされた操舵の影響が大なり小なり含まれるのである。
【００１７】
このため、第１のロール量に基づいて例えば上述したような操舵力の制御等を行った場合、路面入力が車両の挙動に与える影響（例えば、路面入力に起因して発生する横力）のみを抑制することは困難であり、必ずしも車両挙動の安定化に有効に寄与しない。或いは、ドライバに与える違和感がドライバビリティの悪化を顕在化させかねない。また、この種の横力の制御に限らず、路面入力に起因する車両の挙動の変化を、第１のロール量に相当する指標値に基づいて、少なくとも実践上有意な効果を得るべく抑制することには実践上の困難が伴い得る。
【００１８】
そこで、本発明に係る第１の車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ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第２のロール量特定手段により、ドライバの操舵操作に起因するロール量として、対象車輪の実舵角に対応する第２のロール量が特定される。ここで、第２のロール量は、例えば前輪又は後輪或いは両方の実舵角、車両に固有の物理量及び車両の走行条件等に基づいた（好適な一形態としてこれらをパラメータとする）数値演算等により導出することが可能である。
【００１９】
第２のロール量が特定されると、例えばＥＣＵ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第３のロール量特定手段により、第１及び第２のロール量から、路面入力に起因する前輪及び後輪のうち少なくとも一方のロール量が特定される。この際、先に述べたように、第１のロール量は第２のロール量に相当する成分を含んだ値であるから、第３のロール量特定手段は、例えば両者の偏差等に基づいて、係る路面入力に起因する第３のロール量を特定してもよい。尚、第３のロール量もまた「前輪及び後輪のうち少なくとも一方」について特定されるが、ここで言う少なくとも一方とは、対象車輪と相互に一致しておらずともよく、更には第１のロール量に対応する車輪と相互に一致しておらずともよい。即ち、前輪の挙動と後輪の挙動との間には、車両に固有の物理量及び車両の走行条件等に基づいた相互関係が存在し、一方から他方を導出することが可能であって、上述した特定の概念に鑑みれば、各ロール量がいずれの車輪について特定されたところで、少なくともその特定精度において実践上問題となり得る差は生じないのである。
【００２０】
このようにして、少なくともドライバの操舵操作の影響が排除されたことにより路面入力の影響が占める割合が相対的に上昇してなる第３のロール量が特定されると、例えばＥＣＵ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操舵力制御手段が、この第３のロール量に基づいて、対象車輪に対し車両の挙動が安定する方向へ操舵力が付与されるように操舵力付与手段を制御する。尚、この際、第３のロール量に基づいて車両の挙動を安定ならしめるべく操舵力を付与する態様は、この種の操舵力の制御がなされない場合と較べて幾らかなり車両の挙動を安定化させることが可能である限りにおいて限定されない趣旨であり、操舵力付与手段を直接的に（好適な一形態としては、即ち物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的に）制御するものであってもよいし、間接的に（好適な一形態としては、即ち、付与される操舵力と相関する各種操舵入力の制御、設定、変更又は補正等を介して）制御するものであってもよい。
【００２１】
このように、本発明に係る車両の制御装置によれば、ドライバの操舵操作の影響が排除された第３のロール量に基づいて操舵力の制御を行うことにより、路面入力に対し車両の挙動を好適に安定させることが可能となるのである。
【００２２】
本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記第１の特定手段は、前記第１のロール量として前記前輪に対応するロール量を特定する。
【００２３】
この態様によれば、第１のロール量として前輪に対応するロール量が特定される。車両が通常走行している状態において路面入力による挙動の変化を抑制する必要が生じるのは、好適には車両が前進している場合である。また、このように車両が前進走行している場合、路面入力を最も早く検知する可能性が高いのは前輪側のサスペンションである。従って、第１のロール量として前輪に対応するロール量が特定された場合、第３のロール量の特定及びそれに伴う操舵力制御手段の各種制御動作を、このような路面入力が実際に車両をロールさせる或いは対象車輪に横力を発生させる以前に行うことが可能であるか否かは別としても、少なくとも後輪に対応する第１のロール量に基づいてなされる場合と較べて早期に実行することが可能となる。即ち、この態様によれば、路面入力による挙動変化を可及的に速やかに抑制し、車両の挙動を安定させることが可能となるのである。
【００２４】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記特定された第３のロール量から前記対象車輪に作用する横力を特定する横力特定手段を更に具備し、前記操舵力制御手段は、前記特定された横力に基づいて前記操舵力付与手段を制御する。
【００２５】
この態様によれば、例えばＥＣＵ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横力特定手段により、対象車輪に作用する横力が特定され、この特定された横力に基づいて、例えば操舵トルクや実舵角を変化させるための駆動力の付与を伴う形で操舵力付与手段が制御される。従って、路面入力に起因して対象車輪に作用する横力が減じられ、車両挙動の安定化を図ることが可能となる。
【００２６】
横力特定手段を備えた本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記対象車輪に作用する横力を減少させるための前記対象車輪の実舵角の補正量を算出する第１の算出手段を更に具備し、前記操舵力制御手段は、前記算出された実舵角の補正量に基づいて前記操舵力付与手段を制御する。
【００２７】
この態様によれば、例えばＥＣＵ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第１の算出手段により、対象車輪に作用する横力を減少させるための実舵角の補正量が算出され、操舵力付与手段の制御に供される。即ち、この態様によれば、好適な一形態として、操舵力付与手段は、操舵角を操舵入力とし、実舵角を制御目標（無論、最終的にこれらを導き得る、より上流側の制御量を含む趣旨である）とする、例えばステア・バイ・ワイヤ等の操舵形態を採る。このため、対象車輪に作用する横力を実舵角の制御により効果的に抑制することが可能となる。
【００２８】
横力特定手段を備えた本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記対象車輪は前記前輪であり、前記前輪のキングピン軸回りに作用するトルクを減少させるための操舵トルクの補正量を算出する第２の算出手段を更に具備し、前記操舵力制御手段は、前記算出された操舵トルクの補正量に基づいて前記操舵力付与手段を制御する。
【００２９】
この態様によれば、操舵力付与手段は、入力操舵トルクを操舵入力とし、操舵トルクを制御目標とする、前輪を対象車輪としたＥＰＳ等の形態を採る。前輪に作用する横力は、前輪が方向を変える際の回転中心軸であるキングピン軸（実体の有無は限定されず、仮想の軸であってもよい）回りにトルクを作用させる。このキングピン軸回りに作用するトルクを減少させた場合には、上述した実舵角による横力の低減と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
この態様によれば、例えばＥＣＵ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第２の算出手段により、例えば特定された横力及び横力の作用点からキングピン軸までの距離を規定するキャスタトレールやニューマティックトレール（即ち、一種のモーメントアームである）等に基づいて当該キングピン軸回りに作用するトルクが算出され、更に例えばステアリングギアボックスのギア比等に基づいてこの算出されたトルクが操舵トルクの次元に換算されること等によって、最終的にこのキングピン軸回りに作用するトルクを減少させるための操舵トルクの補正量が算出され、操舵力付与手段の制御に供される。従って、実舵角の制御と同等に、前輪に作用する横力が減じられ、車両挙動を安定化させることが可能となる。
【００３１】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記特定された第３のロール量から第４のロール量として前記路面入力に起因する前記車両のロールに係るロール量を特定する第４のロール量特定手段を更に具備し、前記操舵力制御手段は、前記特定された第４のロール量に基づいて、前記路面入力に起因するロールに伴って発生する操舵入力に応じた前記対象車輪の実舵角の変化が抑制されるように前記操舵力付与手段を制御する。
【００３２】
この態様によれば、例えばＥＣＵ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第４のロール量特定手段により、例えば好適な一形態として、サスペンションストローク量やロール角等の第３のロール量、並びに車両に固有の物理量及び車両の走行条件等に基づいた（好適な一形態としてこれらをパラメータとする）数値演算等により、路面入力に起因するロール量（例えば、車両のロール角等）としての第４のロール量が特定される。
【００３３】
一方、車両がロールすると、ドライバの意思とは無関係に、例えばステアリングホイールが操作され、操舵角や入力操舵トルク等、各種操舵入力が発生することがある。この種の操舵入力は、ドライバの意思に沿わない操舵入力である（即ち、第１のロール量特定手段により特定される第１のロール量に含まれる、ドライバの操舵操作に相当する成分には、ドライバの意思に基づいてなされた操舵操作の成分と、ドライバの意思に沿わない操舵操作の成分とが混在している）が、操舵入力である以上対象車輪の実舵角は幾らかなり変化し、例えば、対象車輪に作用する横力等に影響を及ぼす結果、車両の挙動が、その影響の大小は別として少なくとも幾らかなり変化する。
【００３４】
ここで、第２のロール量特定手段により特定される第２のロール量は、対象車輪の実舵角を考慮して導かれるものであり、実舵角の変化がドライバの意思に沿った操舵入力により生じようが、ドライバの意思に沿わない操舵入力により生じようが、その特定精度に少なくとも実践上看過し得ない程度の影響が及ぶことはなく、また対象車輪に作用する横力の特定精度にしても同様であるが、さりとて可及的に抑制されるべき旨の性質を有することは明らかである。それは、この種の操舵入力が、操舵トルクであれ、また操舵角であれ何ら変わりがない。
【００３５】
この態様によれば、操舵力制御手段が、第４のロール量に基づいて、路面入力に起因するロールに伴って発生する操舵入力に応じた実舵角の変化が抑制されるように操舵力付与手段を制御する。その結果、操舵力制御手段の制御形態が如何なるものであろうと、路面入力が実舵角に与える影響は幾らかなり低減され、好適には相殺され、車両に言わば無用なロールが生じる事態が防止されると共に、例えば上述した横力の低減がなされるに際して、操舵力制御手段の物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な負荷を軽減することが可能となる。即ち、この態様によれば、路面入力に起因するドライバの意思に沿わない操舵入力が、この種の操舵入力が実際に車両の挙動変化として現れる以前に抑制され得るため、効率的且つ効果的に車両挙動を安定ならしめる旨の実践上の高い利益が提供される。
【００３６】
第４のロール量特定手段を備えた本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記路面入力に起因するロールに伴って発生する操舵入力を減少させるための該操舵入力の補正量を算出する第３の算出手段を更に具備し、前記操舵力制御手段は、前記算出された操舵入力の補正量に基づいて前記操舵力付与手段を制御する。
【００３７】
この態様によれば、例えばＥＣＵ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第３の算出手段により、路面入力に起因するロールの発生に伴って生じる操舵入力を減少させるための補正量が算出され、操舵力付与手段の制御に供される。即ち、この態様によれば、操舵力付与手段の構成に応じて、例えば操舵角、目標舵角、入力操舵トルク又は目標操舵トルク等の形態を採り得る各種操舵入力が補正され、操舵力付与手段が言わば間接的に制御される。このため、操舵力付与手段を制御するに際しての物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な各種の負荷が軽減され、且つこの種の操舵入力に起因する実舵角の変化そのものを生じさせないため、車両の挙動を効果的に安定させることが可能となる。
【００３８】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の車両の制御装置に係る好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１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において、本発明に係る車両の制御装置に関連する部分の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００４０】
図１において、車両１０は、左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲ（以下、適宜「前輪」と略称する）並びに左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲ（以下、適宜「後輪」と略称する）を備え、これら前輪及び後輪が後述する４輪バイワイヤ機構２００により操舵されることによって所望の方向に進行することが可能に構成されている。即ち、前輪及び後輪は、夫々本発明に係る「対象車輪」の一例である。
【００４１】
図１において、車両１０は、ＥＣＵ１００及び４輪バイワイヤ機構２００を備える。
【００４２】
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の動作全体を制御することが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「車両の制御装置」の一例である。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１のロール量特定手段」、「第２のロール量特定手段」、「第３のロール量特定手段」、「操舵力制御手段」、「第４のロール量特定手段」、「横力特定手段」、「第１の算出手段」及び「第２の算出手段」の夫々一例として機能する一体の電子制御ユニットであるが、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。
【００４３】
４輪バイワイヤ機構２００は、ＥＣＵ１００によりその駆動状態が制御される、本発明に係る「操舵力付与手段」の一例たる電子制御式舵角制御装置である。４輪バイワイヤ機構２００は、ステアリングホイール２１０、ステアリングシャフト２２０、反力装置２３０、操舵角センサ２４０、前輪用アクチュエータ２５０、操舵シャフト２６０、後輪用アクチュエータ２７０及び操舵シャフト２８０を備える。
【００４４】
ステアリングホイール２１０は、ドライバによる操舵入力が可能に構成された物理的な操作手段である。
【００４５】
ステアリングシャフト２２０は、一端部がステアリングホイール２１０に連結され、ステアリングホイール２１０の回転に連動して回転可能に構成された軸体である。ステアリングシャフト２２０の他端部は、反力装置２３０に連結されている。
【００４６】
反力装置２３０は、ステアリングホイール２１０に加えられる入力操舵トルクに対する反力トルクを生成する装置である。反力装置２３０からの反力トルクにより、ステアリングホイール２１０を操作するドライバは、常に適切な操舵感を得ることが可能となっている。
【００４７】
操舵角センサ２４０は、ステアリングホイール２１０の操舵量たる操舵角（即ち、本発明に係る「操舵入力」の一例）を検出することが可能に構成されたセンサである。操舵角センサ２４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角δｓｔは、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００により把握される構成となっている。
【００４８】
前輪用アクチュエータ２５０は、本発明に係る「操舵力付与手段」の一例として機能するように構成された駆動装置である。前輪用アクチュエータ２５０は、左右の前輪を相互に連結する操舵シャフト２６０に対し、当該操舵シャフト２６０を図中左右方向に往復運動させるための駆動力を付与することが可能に構成されている。前輪用アクチュエータ２５０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、操舵シャフト２６０に対する駆動力の付与状態は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００４９】
補足すると、操舵シャフト２６０に対し図中左右方向に駆動力が付与され、操舵シャフト２６０が左右方向に変位した場合、タイロッド及びナックル等を介して操舵シャフト２６０に連結された左右の前輪は、夫々同一方向に回頭し前輪が操舵される。即ち、前輪用アクチュエータ２５０により操舵シャフト２６０に付与される駆動力は、本発明に係る「操舵力」の一例である。
【００５０】
後輪用アクチュエータ２７０は、本発明に係る「操舵力付与手段」の他の一例として機能するように構成された駆動装置である。後輪用アクチュエータ２７０は、左右の後輪を相互に連結する操舵シャフト２８０に対し、当該操舵シャフト２８０を図中左右方向に往復運動させるための駆動力を付与することが可能に構成されている。後輪用アクチュエータ２７０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、操舵シャフト２８０に対する駆動力の付与状態は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００５１】
補足すると、操舵シャフト２８０に対し図中左右方向に駆動力が付与され、操舵シャフト２８０が左右方向に変位した場合、タイロッド及びナックル等を介して操舵シャフト２８０に連結された左右の後輪は、夫々同一方向に回頭し後輪が操舵される。即ち、後輪用アクチュエータ２７０により操舵シャフト２８０に付与される駆動力は、本発明に係る「操舵力」の他の一例である。
【００５２】
尚、このように、本実施形態に係る車両１０では、操舵系が、ステアリングホイール２１０等の操舵入力系と、前輪及び後輪を実際に操舵する操舵駆動系とに物理的に分離され、所謂ＳＢＷ（Steer By Wire）が実現されている。従って、例えば路面入力に応じて前輪からステアリングホイール２１０に突き上げ等の物理的な衝撃が逆入力されることはなく、好適な操舵感が実現されている。
【００５３】
一方、図１において、車両１０には、前輪及び後輪の操舵に関連する各種のセンサが備わっている。即ち、車両１０は、車速センサ１１、左前ストロークセンサ１２、右前ストロークセンサ１３、前輪舵角センサ１４及び後輪舵角センサ１５を備える。
【００５４】
車速センサ１１は、車両１０の速度（即ち、車速）Ｖを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。
【００５５】
左前ストロークセンサ１２は、図示せぬ前輪側サスペンションのうち、左前輪ＦＬに対応するサスペンションスプリングのストローク量（以下、適宜「サスストローク量」と称する）を検出することが可能に構成されたセンサである。左前ストロークセンサ１２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたサスストローク量は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００５６】
右前ストロークセンサ１３は、図示せぬ前輪側サスペンションのうち、右前輪ＦＲに対応するサスストローク量を検出することが可能に構成されたセンサである。右前ストロークセンサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたサスストローク量は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００５７】
ここで、ＥＣＵ１００は、これら各ストロークセンサにより検出されるサスストローク量に基づいて、ロール角に換算された前輪ロールストローク量θｆ−θを算出する。ここで、「θｆ」とは、左右輪の逆相成分として検出された路面入力に相当するサスストローク量をロール角に換算してなる値であり、「θ」とは、車両１０の車体のロール角である。但し、この場合の「路面入力」とは、即ち、真の路面入力のみならず、前後輪の実舵角に応じて生じるロールの成分を含んでいる。
【００５８】
尚、「θｆ−θ」とは、θｆからθを減じる旨の数値演算が行われることを意味するものではなく、サスストロークセンサの出力値が、予め車体のロール角の成分を含まない旨を意味する。従って、このような前輪サスストローク量θｆ−θが検出値として取得されたところで、この段階では車体のロール角は不明である。尚、前輪サスストローク量θｆ−θは、本発明に係る「第１のロール量」の一例である。
【００５９】
前輪舵角センサ１４は、左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲからなる前輪の実舵角（以下、適宜「前輪実舵角」と略称し、本実施形態では、常に等しいとする）δｆを検出することが可能に構成されたセンサである。前輪舵角センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された前輪実舵角δｆは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６０】
後輪舵角センサ１５は、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲからなる後輪の実舵角（以下、適宜「後輪実舵角」と略称し、本実施形態では、常に等しいとする）δｒを検出することが可能に構成されたセンサである。後輪舵角センサ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された後輪実舵角δｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６１】
尚、４輪バイワイヤ機構２００は、検出される前輪実舵角δｆ及び後輪実舵角δｒを制御対象とする舵角制御装置である。即ち、４輪バイワイヤ機構２００では、前後輪の実舵角が、操舵入力としての操舵角δｓｔに応じて前輪及び後輪各々について設定される前輪目標舵角δｆｔｇ及び後輪目標舵角δｒｔｇを制御目標として制御される。この際、前輪目標舵角δｆｔｇに対する前輪用アクチュエータ２５０の制御量の基準値及び後輪目標舵角δｒｔｇに対する後輪用アクチュエータ２７０の制御量の基準値は、予めＲＯＭにマップ化されて格納されており、その都度、ＥＣＵ１００により選択的に取得され制御に供される構成となっている。
【００６２】
＜実施形態の動作＞
次に、図２を参照し、本実施形態の動作として、車両１０における操舵制御について説明する。ここに、図２は、車両１０における操舵制御のブロック図である。尚、図２に例示するブロック図は、ＥＣＵ１００が前後輪の実舵角を制御するに際して実行する内部処理の流れを表したものである。
【００６３】
図２において、操舵角センサ２４０により操舵角δｓｔが検出される（ステップＳ１０）。操舵角δｓｔが検出されると、検出された操舵角δｓｔに基づいて前輪及び後輪の目標舵角が算出される（ステップＳ１１）。ＥＣＵ１００は、算出された前輪目標舵角δｆｔｇ及び後輪目標舵角δｒｔｇに基づいて、先に述べたように４輪バイワイヤ機構２００を制御し、前輪及び後輪各々の実舵角を制御する（ステップＳ１２）。その結果、前輪実舵角δｆ及び後輪実舵角δｒは、夫々目標舵角に収束する。
【００６４】
一方、車両１０には、走行中の路面から絶えず路面入力（例えば、路面の凹凸等）が与えられている。この路面入力は、前輪及び後輪のサスペンションスプリングを随時変位させ、左前ストロークセンサ１２及び右前ストロークセンサ１３のセンサ出力の変化を招く。ＥＣＵ１００は、左前ストロークセンサ１２及び右前ストロークセンサ１３のセンサ出力に基づいて、先に述べた前輪ロールストローク量θｆ−θを算出する（ステップＳ１３）。尚、ここでは、前輪ロールストローク量θｆ−θが、ＥＣＵ１００により算出される構成としたが、左前ストロークセンサ１２及び右前ストロークセンサ１３が相互に協調して、係る前輪ロールストローク量θｆ−θに相当する値をセンサ出力としてＥＣＵ１００に出力してもよい。
【００６５】
一方、ステップＳ１１において算出された前輪及び後輪の目標舵角は、時系列上の前後はあれ、前輪及び後輪の実舵角に等しいものとして、操舵ロール角θｓｔの算出に供される（ステップＳ１４）。ここで、操舵ロール角θｓｔとは、ドライバによるドライバの意思に基づいた操舵入力に対応する実舵角の制御により生じる車両１０の車体のロール角であり、本発明に係る「第２のロール量」の一例である。
【００６６】
ここで、操舵ロール角θｓｔは、前輪実舵角δｆ及び後輪実舵角δｒの関数として、下記（１）式により導かれる。尚、これ以降、各種数式の説明においては、適宜「ＭＡＴｍｎ」なる表現を使用することとする。ＭＡＴとはマトリクス、即ち行列であり、付帯するｍｎなる記号は、左から順に行数及び列数を表す。即ち、ＭＡＴｍｎとはｍ行ｎ列の行列を意味する。同様に、ＭＡＴｍｎ−１は、ｍ行ｎ列の逆行列を表す。また、これ以降の説明において、行列を構成する成分を適宜「Ｚｍｎ」と表現する。例えば、Ｚ１１とは１行１列目の値であり、Ｚ２１は２行１列目の値を指す。
【００６７】
θｓｔ＝ｆ・ＭＡＴ２１（０１）・・・（１）
上記（１）式において、２行１列の行列ＭＡＴ２１（０１）（尚、「０１」は通し番号で付与される識別子である）の各行列成分は、上述した各成分の表記規則に従って、下記（２）式及び（３）式にて表される。
【００６８】
Ｚ１１＝δｆ・・・（２）
Ｚ２１＝δｒ・・・（３）
一方、上記（１）式において、ｆは、下記（４）式により表される。尚、これ以降の説明においては、各式中の項を適宜「ＣＮＳＴ（＊＊）」と表現することとする。尚「＊＊」は通し番号で付与される識別子である。
【００６９】
ｆ＝ＣＮＳＴ（０１）・ＭＡＴ１２（０２）・・・（４）
上記（４）式において、ＣＮＳＴ（０１）は、下記（５）式により表される。
【００７０】
ＣＮＳＴ（０１）＝Ｈ／（Ｉｘｓ２＋（Ｃｆ＋Ｃｒ）ｓ＋（Ｋｆ＋Ｋｒ））・・・（５）
ここで、Ｈは車両１０の重心高であり、Ｉｘはロール慣性モーメントであり、ｓはラプラス演算子であり、Ｃｆはフロントロール減衰係数であり、Ｃｒはリアロール減衰係数であり、Ｋｆはフロントロール剛性係数であり、Ｋｒはリアロール剛性係数である。ラプラス演算子ｓを除く各物性値は、予めＲＯＭに参照可能に格納されている。
【００７１】
また、上記（４）式において、ＭＡＴ１２（０２）は、下記（６）式により表される。
【００７２】
ＭＡＴ１２（０２）＝ＭＡＴ１２（０３）＋ＭＡＴ１２（０４）・ＭＡＴ２２−１（０５）・ＭＡＴ２２（０６）・・・（６）
上記（６）式において、ＭＡＴ１２（０３）の各行列成分は、下記（７）式及び（８）式にて表される。
【００７３】
Ｚ１１＝Ｐｆ／（１＋τｆｓ）・・・（７）
Ｚ１２＝Ｐｒ／（１＋τｒｓ）・・・（８）
ここで、Ｐｆは、フロント側等価コーナーリングパワーであり、τｆは、フロント側の時定数であり、Ｐｒはリア側等価コーナーリングパワーであり、τｒは、リア側の時定数である。これら各物性値は、予めＲＯＭに参照可能に格納されている。
【００７４】
また、上記（６）式において、ＭＡＴ１２（０４）の各行列成分は、下記（９）式及び（１０）式にて表される。
【００７５】
Ｚ１１＝−１／Ｖ（Ｐｆ／（１＋τｆｓ）＋Ｐｒ／（１＋τｒｓ））・・・（９）
Ｚ１２＝−１／Ｖ（Ｌｆ・Ｐｆ／（１＋τｆｓ）−Ｌｒ・Ｐｒ／（１＋τｒｓ））・・・（１０）
ここで、Ｖは、車速センサ１１により検出された車両１０の車速であり、Ｌｆは車両１０の重心からフロントアクスルまでの距離であり、Ｌｒは車両１０の重心からリアアクスルまでの距離である。Ｌｆ及びＬｒの値は、予めＲＯＭに参照可能に格納されている。
【００７６】
また、上記（６）式において、ＭＡＴ２２−１（０５）の各行列成分は、下記（１１）式、（１２）式、（１３）式及び（１４）式にて表される。
【００７７】
Ｚ１１＝ｍ・ｓ＋１／Ｖ（Ｐｆ／（１＋τｆｓ）＋Ｐｒ／（１＋τｒｓ））・・・（１１）
Ｚ１２＝ｍ・Ｖ＋１／Ｖ（Ｌｆ・Ｐｆ／（１＋τｆｓ）−Ｌｒ・Ｐｒ／（１τｒｓ））・・・（１２）
Ｚ２１＝１／Ｖ・（Ｌｆ・Ｐｆ／（１＋τｆｓ）−Ｌｒ・Ｐｒ／（１＋τｒｓ））・・・（１３）
Ｚ２２＝１／Ｖ（Ｌｆ２・Ｐｆ／（１＋τｆｓ）＋Ｌｒ２・Ｐｒ／（１＋τｒｓ））・・・（１４）
ここで、ｍは車両１０の質量である。質量ｍの値は、予めＲＯＭに参照可能に格納されている。
【００７８】
また、上記（６）式において、ＭＡＴ２２（０６）の各行列成分は、下記（１５）式、（１６）式、（１７）式及び（１８）式にて表される。
【００７９】
Ｚ１１＝Ｐｆ／（１＋τｆｓ）・・・（１５）
Ｚ１２＝Ｐｒ／（１＋τｒｓ）・・・（１６）
Ｚ２１＝Ｌｆ・Ｐｆ／（１＋τｆｓ）・・・（１７）
Ｚ２２＝−Ｌｒ・Ｐｒ／（１＋τｒｓ）・・・（１８）
操舵ロール角δｓｔが算出されると、ステップＳ１３に係る処理で得られた前輪ロールストローク量θｆ−θより、この算出された操舵ロール角δｓｔが減算される（ステップＳ１５）。既に述べたように前輪ロールストローク量θｆ−θには、ステアリングホイール２１０を介して与えられた操舵入力に起因して生じるロールの成分が含まれており、操舵ロール角δｓｔが減じられることにより、この種のロールの成分を除外することが可能となる。尚、これ以降、この減算処理の結果得られた指標値を適宜「路面入力前輪ロールストローク量θｆ−θ−θｓｔ」と称する。
【００８０】
路面入力前輪ロールストローク量θｆ−θ−θｓｔを算出すると、ＥＣＵ１００は、下記（１９）式に従って、車体ロール角θ（即ち、車体ロール角θとは、路面入力によって生じる車体のロール角である）を算出する（ステップＳ１８）。車体ロール角θは、本発明に係る「第４のロール量」の一例である。
【００８１】
θ＝ｇ・（θｆ−θ−θｓｔ）・・・（１９）
ここで、周波数領域の関数ｇは、下記（２０）式に従って算出される。
【００８２】
ｇ＝（（Ｃｆｓ＋Ｋｆ）＋（Ｃｒｓ＋Ｋｒ）・ｅ−τｓ）／Ｉｘｓ２＋（１−ｅ−τｓ）・（Ｃｒｓ＋Ｋｒ）・・・（２０）
ここで、車両１０がロールすると、そのロール動作自体がドライバの意思とは無関係にステアリングホイール２１０を介した操舵入力を発生させる。そこで、車体ロール角θを算出すると、ＥＣＵ１００は、下記（２１）式に従ってロール操舵角δｒｌを算出する（ステップＳ１７）。ここで、ロール操舵角δｒｌとは、車両１０の車体がロールすることによって生じる、ドライバの意思に沿わない操舵入力としての操舵角である。
【００８３】
δｒｌ＝−ｋ・θ・・・（２１）
ここで、周波数領域の関数−ｋは、下記（２２）式に従って算出される。
【００８４】
−ｋ＝（１＋α）・（ＣＤｓ＋ＫＤ）・ＩＤｓ２−ＩＨｓ２・（ＩＤｓ２＋ＣＳｓ＋Ｋｓ）／ＩＨｓ２＋（１＋α）・（ＣＤｓ＋ＫＤ）＋ＣＨｓ＋ＫＨ）／（ＩＤｓ２+ＣＳｓ＋ＫＳ）・・・（２２）
ここで、ＣＤはドライバの腕の減衰係数であり、ＫＤはドライバの腕の剛性（ばね）係数であり、ＩＤは乗員の慣性モーメントであり、ＩＨはステアリング系の慣性モーメントであり、ＣＳはシートの減衰係数であり、ＫＳはシートの剛性（ばね）係数であり、ＣＨはステアリング系の減衰係数であり、ＫＨはステアリング系の剛性（ばね）係数であり、αはニュートラル付近のＥＰＳアシスト係数である。これらの値は、全て参照可能な値としてＲＯＭに格納されている。
【００８５】
ロール操舵角δｒｌが算出されると、操舵角センサ２４０により検出された操舵角δｓｔから、このロール操舵角δｒｌが減算される（ステップＳ１８）。即ち、先に述べたステップＳ１１に係る前輪目標操舵角δｆｔｇ及び後輪目標操舵角δｒｔｇの算出に際しては、車両１０のロールの影響が予め排除される。定性的に言えば、路面入力に起因する車両１０のロールに伴いドライバの意思に沿わない操舵入力が生じたとしても、この種の操舵入力は無視され、ドライバが自分の意思に基づいて行った操舵入力のみが目標操舵角の算出に供されるのである。ロール操舵角δｒｌは、本発明に係る「操舵入力の補正量」の一例である。
【００８６】
一方、ステップＳ１５に係る処理で得られた路面入力前輪ロールストローク量θｆ−θ−θｓｔは、前輪及び後輪に作用する横力の算出にも供される。即ち、ＥＣＵ１００は、この路面入力前輪ロールストローク量θｆ−θ−θｓｔに基づいて前輪横力Ｆｆを算出し（ステップＳ１９）、また後輪横力Ｆｒを算出する（ステップＳ２１）。この際、ＥＣＵ１００は、下記（２３）式に従って前輪横力Ｆｆを算出し、下記（２４）式に従って後輪横力Ｆｒを算出する。
【００８７】
Ｆｆ＝Ｐｆ／（１＋τｆｓ）・（−Ｈｓ／Ｖ・ｇ−（αｆ＋ｈｆｓ／Ｖ））・（θｆ−θ−θｓｔ）・・・（２３）
Ｆｒ＝Ｐｒ／（１＋τｒｓ）・（−Ｈｓ／Ｖ・ｇ−（αｒ＋ｈｒｓ／Ｖ）・ｈ）・（θｆ−θ−θｓｔ）・・・（２４）
ここで更に、上記（２４）式における周波数領域の関数ｈは、下記（２５）式に従って算出される。
【００８８】
ｈ＝ＩＸｓ２ｅ−τｓ＋（ｅ−τｓ−１）・（Ｃｆｓ＋Ｋｆ）／（ＩＸｓ２+（１−ｅ−τｓ）・（Ｃｒｓ＋Ｋｒ））・・・（２５）
尚、本実施形態では、サスストローク量が前輪についてのみ検出され（即ち、本発明に係る「前輪及び後輪のうち少なくとも一方」の一例）、後輪のサスストローク量は、関数ｈにより数値演算の結果として推定されるが、前輪に加えて後輪に対応するサスストローク量がセンサにより検出される構成としても同様の結果を得ることができる。或いは、後輪のサスストローク量のみが検出される構成としても、同様の結果を得ることができる。但し、前輪側のサスペンションは、車両１０において路面入力に対して時系列上最も早く応答する要素に属するから、路面入力に対する車両挙動の安定化に供すべき指標としては、前輪のサスストローク量がより望ましい。
【００８９】
前輪横力Ｆｆ及び後輪横力Ｆｒが算出されると、ＥＣＵ１００は、前輪横力Ｆｆに基づいて前輪補正舵角δｆａｄｊを算出し（ステップＳ２０）、後輪横力Ｆｒに基づいて後輪補正舵角δｒａｄｊを算出する（ステップＳ２２）。尚、ステップＳ２０に係る処理は下記（２６）式に従って、またステップＳ２２に係る処理は下記（２７）式に従って夫々実行される。
【００９０】
δｆａｄｊ＝Ｆｆ・（１＋τｆｓ）／Ｐｆ・・・（２６）
δｒａｄｊ＝Ｆｒ・（１＋τｒｓ）／Ｐｒ・・・（２７）
前輪及び後輪各々について補正舵角が算出されると、ＥＣＵ１００は、当該各々に基づいて、目標舵角の補正処理を実行する。即ち、前輪目標舵角δｆｔｇから前輪補正舵角δｆａｄｊを減算し（ステップＳ２３）、また後輪目標舵角δｒｔｇから後輪補正舵角δｒａｄｊを減算する（ステップＳ２４）。前輪及び後輪について、路面入力に起因して生じる横力を相殺（即ち、本発明に係る「減少させる」一例）すべく目標舵角が補正されることにより、ステップＳ１２に係る操舵制御により実現される前輪及び後輪の実舵角が補正され、前輪及び後輪の各々について、横力の発生が抑制される。或いは発生した横力がキャンセルされる。即ち、前輪補正舵角δｆａｄｊ及び後輪補正舵角δｒａｄｊは、夫々本発明に係る「対象車輪の実舵角の補正量」の一例である。
【００９１】
以上、説明したように、本実施形態に係る車両１０によれば、ドライバの意思に基づいて操舵入力の影響を除外してなる言わば真の路面入力（路面外乱）に起因して対象車輪（本実施形態では前後輪）に作用する横力が、実舵角の補正により好適に抑制されると共に、当該真の路面入力に起因する車体のロールが招くドライバの意思に沿わない操舵入力が実舵角に与える影響が操舵入力としての操舵角の補正によって、この種の実舵角への影響が顕在化する以前に除外される。従って、本実施形態によれば、路面入力に起因して対象車輪に作用する横力の発生自体を抑制しつつ、且つ発生した横力を好適に抑制することが可能となり、路面入力に対し車両の挙動を好適に安定化することが可能となるのである。
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、前輪及び後輪の舵角が制御されたが、本発明に係る車両挙動の安定化は、他の操舵形態の下でも好適に図られる。このような趣旨に基づいた本発明の第２実施形態について説明する。始めに、図３を参照し、本発明の第２実施形態に係る車両２０の構成について説明する。ここに、図３は、車両２０において、本発明に係る車両の制御装置に関連する部分の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９２】
図３において、車両２０は、後輪のみがバイワイヤ化されており、前輪側の操舵は、ＥＰＳ３００により制御される構成となっている。
【００９３】
ＥＰＳ３００は、トルクセンサ３１０、アシストモータ３２０、及びラックアンドピニオン機構３３０を備え、ドライバがステアリングホイール２１０を介して与える操舵入力（入力操舵トルク）をアシストモータ３２０からのアシストトルクの付与により適宜にアシストすることが可能に構成された操舵装置である。尚、本実施形態において、ＥＰＳ３００は、本発明に係る「操舵力付与手段」としては機能しない。即ち、前輪は単なる通常の操舵輪であり、所謂アクティブステア制御に供されることはない。
【００９４】
トルクセンサ３１０は、ステアリングホイール１１の操作を介してステアリングシャフト２２０に加えられる入力操舵トルクＭＴを検出することが可能に構成されたセンサである。トルクセンサ３１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された入力操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００９５】
アシストモータ３２０は、ドライバの操作負担を軽減するアシストトルクを発生させると共に、不図示の減速ギアを介してステアリングシャフト２２０に当該アシストトルクを付与することが可能に構成されている。アシストモータ３２０は、例えばインバータ等を含む不図示のモータ制御系を介してＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００９６】
ラックアンドピニオン機構３３０は、車両左右方向に伸長するラックバー３３２及び当該ラックバーに噛合するピニオンギア３３１を備えた操舵力（ここでは、本発明に係る「操舵力」とは趣旨が異なる）の伝達機構である。ピニオンギア３３１の回転運動は、ラックバー３３２の往復運動に変換され、更にタイロッド（符号省略）を介してラックバー３３２に連結される前輪ＦＬ及びＦＲの操舵運動に変換される構成となっている。
【００９７】
ここで、このピニオンギア３３１は、ステアリングシャフト２２０の一端部に連結されており、ステアリングホイール２１０を介して操舵入力が与えられた場合、ステアリングシャフト２２０の回転に伴いこのピニオンギア３３１も回転し、ラックバー３３２の往復運動を介して操舵が実現される。この際、ステアリングシャフト２２０にアシストモータ３２０からアシストトルクが付与されているため、ドライバの操舵負担が軽減されるのである。
【００９８】
尚、本実施形態では、操舵力の伝達機構としてラックアンドピニオン機構が採用されているが、この種の伝達機構は何ら限定されることはなく、例えばボールナット式等、他の方式の伝達機構が採用されていても構わない。また、アシストモータ３２０から出力されるアシストトルクは、必ずしもステアリングシャフト２２０に付与されずともよく、例えば、ラックアンドピニオン機構３３０におけるピニオンギア３３１に、当該ピニオンギアの回転をアシストすべく付与されてもよいし、ラックバー３３２に当該ラックバー３３２の往復運動をアシストすべく付与されてもよい。
【００９９】
次に、図４を参照し、本実施形態の動作として、車両２０における操舵制御について説明する。ここに、図４は、車両２０における操舵制御のブロック図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１００】
図４において、ＥＣＵ１００は、トルクセンサ３１０から、ドライバの操舵入力により生じた入力操舵トルクＭＴを取得する（ステップＳ１０１）。入力操舵トルクＭＴを取得すると、ＥＣＵ１００は、当該入力操舵トルクＭＴをアシストすべくアシストモータ３２０から出力すべきアシストトルクＭＴａｓｔの値を決定する（ステップＳ１０２）。アシストトルクの値は、予め入力操舵トルクＭＴに対応付けられてマップ化されＲＯＭに格納されてなるアシストトルクマップに基づいて決定される。尚、「算出する」とは、このように数値演算を伴わない選択動作も含む趣旨である。
【０１０１】
アシストトルクＭＴａｓｔの値が決定されると、ＥＣＵ１００は、操舵制御を実行する（ステップＳ１０４）。この際、当該操舵制御により出力される操舵力は、ステップＳ１０３に係る処理で得られる、入力操舵トルクＭＴとアシストトルクＭＴａｓｔとを合算してなる操舵トルクＭＴｆとなる。
【０１０２】
一方、後輪についてみれば、操舵制御は第１実施形態と同様であり、操舵角に応じた目標舵角δｒｔｇが得られるように後輪用アクチュエータ２７０が制御され、後輪の実舵角δｒが制御される。
【０１０３】
前輪は、ＥＰＳ３００によりその操舵状態が制御される。即ち、アシストモータ３２０からステップＳ１０２に係る処理で算出されたアシストトルクが出力され、入力操舵トルクＭＴがアシストされる。先に述べたように、ステップＳ１０３に係る処理で得られる、この入力操舵トルクＭＴとアシストトルクＭＴａｓｔとを合算してなる操舵トルクＭＴｆが、ステアリングシャフト２２０を回転させる駆動力、即ち、本発明に係る「操舵力」の一例となる。その結果、前輪の実舵角δｆが変化する。このように、第２実施形態において、前輪側は制御対象が操舵トルクであり、実舵角δｆの値は、前輪舵角センサ１４により検出されてはいても、操舵制御の制御対象として扱われない。
【０１０４】
一方、ステップＳ１６に係る処理で路面入力に起因する車体ロール角θが算出されると、ＥＣＵ１００は、この車体ロール角θに基づいて後輪ロール舵角δｒｒｌを算出する（ステップＳ１０５）。ここで、後輪ロール舵角δｒｒｌは、路面入力に起因する車両１０のロールに伴い発生する、ドライバの意思に沿わない操舵入力としての操舵角を、後輪の実舵角に換算してなる値であり、第１実施形態に係るロール操舵角δｒｌと同様に、本発明に係る「操舵入力の補正量」の一例である。
【０１０５】
ステップＳ１０５に係る処理は、第１実施形態のステップＳ１７に係るロール操舵角δｒｌの算出過程に、更に操舵角から実舵角への換算処理を加えた処理となっている。後輪ロール舵角δｒｒｌが算出されると、ステップＳ１１に係る処理で算出された目標舵角δｒｔｇからこの後輪ロール舵角δｒｒｌが加算される（ステップＳ１１０）。
【０１０６】
他方、ステップＳ１９及びステップＳ２１に係る処理で算出された、前輪横力Ｆｆ及び後輪横力Ｆｒは、夫々一旦モーメントの次元に換算される。即ち、ＥＣＵ１００は、下記（２８）式に従って前輪側モーメントＭｆを算出し（ステップＳ１０６）、同様に下記（２９）式に従って後輪側モーメントＭｒを算出する（ステップＳ１０７）。
【０１０７】
Ｍｆ＝Ｌｆ・Ｆｆ・・・（２８）
Ｍｒ＝Ｌｒ・Ｆｒ・・・（２９）
前輪側及び後輪側夫々のモーメントが算出されると、ＥＣＵ１００はその偏差を算出する（ステップＳ１０７）。偏差が計算されると、ＥＣＵ１００は、この偏差に基づいて後輪補正舵角δｒａｄｊを算出する（ステップＳ１０９）。ここで、後輪補正舵角δｒａｄｊは、下記（３０）式に従って算出される。
【０１０８】
δｒａｄｊ＝（１＋τｒｓ）／Ｐｒ／Ｌｒ・（Ｍｒ−Ｍｆ）・・・（３０）
即ち、ステップＳ１０９に係る処理では、モーメントが再び横力の次元に再換算され、第１実施形態と同様に後輪補正舵角が算出される。算出された後輪補正舵角δｒａｄｊは、ステップＳ１１０に係る処理において、後輪目標舵角δｒｔｇに加算される。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、路面入力に起因する車両２０のロールに伴う、ドライバの意思に沿わない操舵入力は、後輪実舵角δｒの補正によりキャンセルされ、無用な横力の発生が防止されて、車両の挙動変化が抑制される。
【０１１０】
ここで、ステップＳ１０８乃至ステップＳ１１０に係る処理から明らかなように、本実施形態では、車両２０にヨー方向のモーメントが生じないように後輪の舵角が補正される。即ち、前輪側の舵角補正がなされないために、車両２０が横力の方向へ平行移動（横滑り）する現象については許可されており、車両２０の回転運動のみが好適に防止されている。回転運動は横滑りに対してより防止すべき挙動変化であり、このように車両の回転運動が防止されることによっても、路面入力に対する挙動安定性は十分に担保される。
＜第３実施形態＞
第１及び第２実施形態では、前輪側及び後輪側に備わる又は後輪側のみに備わるアクチュエータによる駆動力が、本発明に係る「操舵力」として利用されたが、本発明に係る「操舵力」の採り得る構成は、これに限定されない。ここで、そのような趣旨に基づいた、本発明の第３実施形態について説明する。始めに、図５を参照し、本発明の第３実施形態に係る車両３０の構成について説明する。ここに、図５は、車両３０において、本発明に係る車両の制御装置に関連する部分の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１１】
図５を見れば明らかなように、車両３０は、後輪操舵の機能を有しておらず、前輪のみが本発明に係る「対象車輪」の一例となっている。前輪は、第２実施形態と同様に、ＥＰＳ３００によって操舵状態が制御される。但し、本実施形態においては、ＥＰＳ３００がラックバー３３２を駆動する前輪操舵用の操舵トルクＭＴｆ（即ち、入力操舵トルクＭＴにアシストトルクＭＴａｓｔを付与してなるトルク）が、本発明に係る「駆動力」の一例として機能する。
【０１１２】
次に、図６を参照し、本実施形態の動作として、車両３０における操舵制御について説明する。ここに、図６は、車両３０における操舵制御のブロック図である。尚、同図において、図４と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１３】
図６において、ドライバの操舵入力により生じる入力操舵トルクＭＴは、先に述べたステップＳ１０２に係る処理で算出されるアシストトルクＭＴａｓｔと合算され（ステップＳ１０３）、先に述べた操舵トルクＭＴｆとして、操舵制御に供される（ステップＳ２０１）。その結果、操舵トルクＭＴｆに相当するラックバー３３２の移動量に応じて、前輪の舵角が変化し、操舵が実現される。
【０１１４】
一方、ステップＳ２２に係る処理において、車体ロール角θが算出されると、ＥＣＵ１００は、ロール操舵トルクＭＴｒｌを算出する（ステップＳ２０２）。ロール操舵トルクＭＴｒｌとは、第１或いは第２実施形態における、操舵角或いは実舵角の補正量と同様に、路面入力に起因する車両３０のロールに伴う、ドライバの意思に沿わない操舵入力を相殺するための操舵トルクであり、本発明に係る「操舵入力の補正量」の他の一例である。
【０１１５】
尚、補足すると、本実施形態では、後輪は操舵対象ではないため、後輪実舵角δｒはゼロである。従って、第１実施形態において説明した上記（３）式に係る行列成分Ｚ２１はゼロである。ステップＳ１４に係る処理では、後輪舵角がゼロであるとして操舵ロール角θｓｔが算出される。
【０１１６】
ロール操舵トルクＭＴｒｌが算出されると、このロール操舵トルクＭＴｒｌがステップＳ１０１に係る処理で入力される入力操舵トルクＭＴから減算処理される（ステップＳ２０３）。即ち、本実施形態によれば、車両３０にロールが生じることによるドライバの意思に沿わない操舵トルクは、アシストトルクＭＴａｓｔの算出に供されることはなく、前輪がドライバの意思と無関係に操舵されることによる車両挙動の変化が、そのような車両挙動の変化が生じる以前に抑制される。
【０１１７】
他方、ステップＳ１９に係る処理において、前輪横力Ｆｆが算出されると、この前輪横力Ｆｆに基づいて補正操舵トルクＭＴａｄｊが算出される（ステップＳ２０４）。この補正操舵トルクは、下記（３１）式に従って算出される。
【０１１８】
ＭＴａｄｊ＝Ｆｆ・（ＣＴ＋ＮＭＴ）／ρ・・・（３１）
ここで、ＣＴ及びＮＭＴは、夫々前輪におけるキャスタトレール及びニューマティックトレールであり、予めＲＯＭに固定値として格納されている。また、ρは、ラックアンドピニオン機構３００におけるピニオンギア３３１のギア比であり、予めＲＯＭに固定値として格納されている。即ち、上記（３１）式により算出される補正操舵トルクＭＴａｄｊは、本発明に係る「操舵トルクの補正量」の一例であり、ステアリングシャフト２２０のトルクに換算された前輪のキングピン軸回りに作用するトルクと等価な値である。このように、本実施形態では、ＥＣＵ１００が更に、本発明に係る「第２の算出手段」の一例として機能する。
【０１１９】
この算出された補正操舵トルクＭＴａｄｊは、ステップＳ１０３に係る処理において、操舵トルクＭＴｆから減じられる。即ち、操舵トルクの補正が実現される。ステップＳ２０１に係る操舵制御においては、この補正を経た操舵トルクに基づいて操舵制御がなされる。従って、路面入力に起因して前輪に作用する横力に応じて前輪のキングピン軸回りに作用するトルクは抑制され（好適には相殺され）、路面入力に対する車両挙動の変化が抑制される。尚、ＥＰＳ３００において、操舵トルクＭＴｆの調整は、いずれにせよアシストモータ３２０の出力制御によりなされる。従って、ステップＳ１０３に係る操舵トルクＭＴｆの補正は、アシストモータ３２０から出力されるアシストトルクＭＴａｓｔの補正により実現される。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態に係る車両３０によれば、第１及び第２実施形態において例示したように実舵角を直接制御対象とせずとも、ＥＰＳ３００の操舵トルク制御により、路面入力に対し車両挙動の安定化を好適に図ることが可能となる。
【０１２１】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、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の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。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１の車両における操舵制御のブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図４】図３の車両における操舵制御のブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図６】図５の車両における操舵制御のブロック図である。
【符号の説明】
【０１２３】
ＦＬ、ＦＲ・・・前輪、ＲＬ、ＲＲ…後輪、１０…車両、１１…車速センサ、１２…左前サスストロークセンサ、１３…右前サスストロークセンサ、１４…前輪舵角センサ、１５…後輪舵角センサ、２０…車両、３０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…４輪バイワイヤ機構、２１０…ステアリングホイール、２２０…ステアリングシャフト、２３０…反力装置、２４０…操舵角センサ、２５０…前輪用アクチュエータ、２６０…操舵シャフト、２７０…後輪用アクチュエータ、２８０…操舵シャフト、３００…ＥＰＳ、３１０…トルクセンサ、３２０…アシストモータ、３３０…ラックアンドピニオン機構、３３１…ピニオンギア、３３２…ラックバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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