JP2007069844A - 操舵制御装置及び操舵制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヨーレイトフィードバック制御により後輪舵角を制御する際、運転者の意図に沿って車両挙動を制御可能な操舵制御装置を提供すること。
【解決手段】 車両の旋回状態量をフィードバックし、所望の車両挙動を得るように後輪操舵を実行する操舵制御時、検出された旋回状態量と操舵方向とが反対となるカウンタステアを検出したときは、車両の旋回状態量にかかわらず、操舵角に対し逆相の後輪舵角を付与することとした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、操舵制御装置に関し、特に所望の車両特性を得る車両挙動制御に関する。

低速域では前輪舵角に対し後輪舵角が逆相に付与され、高速域では前輪舵角に対し後輪舵角が同相に付与されるように制御する操舵装置として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、目標ヨーレイトよりも大きなヨーレイトが発生し、オーバーステア傾向になったときは、低速域であっても後輪舵角制御を禁止することで、オーバーステア傾向を抑制している（以下、ヨーレイトフィードバック制御と記載する）。

また、特許文献２に記載の技術では、同様にヨーレイトフィードバック制御を行う際、低μ路等におけるアンチロックブレーキ制御（以下、ABS制御と記載する）が介入すると、ヨーレイトが目標ヨーレイトから乖離したとしても、後輪舵角制御量を低下させる制御を介入させ、低速域、低μ路時の車両挙動の安定化を図っている。
特開昭６１−２４１２７６号公報 特許第３２１２１８３号公報

しかしながら特許文献１の技術にあっては、ヨーレイトフィードバック制御により、オーバーステア傾向が検出された際に後輪舵角制御量を小さくしたとしても、実際に大きなヨーレイトが発生している状態で後輪舵角を小さくするため、制御介入が遅れる虞があった。また、運転者がオーバーステア傾向を自力でニュートラルステアに戻すためにカウンタステアを当てた場合、後輪舵角が小さく設定されるため、カウンタステアの効果が小さくなるという問題があった。

また、特許文献２の技術にあっては、ABS制御時に後輪舵角制御量を小さくするものの、低μ路においての制動時は直進制動以外のほとんどで過大なヨーが発生する。この場合も、運転者がカウンタステアを当てた場合、後輪舵角が小さく設定されるため、カウンタステアの効果が小さくなるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ヨーレイトフィードバック制御により補助舵角を制御する際、運転者の意図に沿って車両挙動を制御可能な操舵制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の操舵制御装置では、車両の後輪に対し舵角を付与する後輪操舵アクチュエータと、車両の旋回状態量を検出する旋回状態量検出手段と、操舵角に基づいて、車両の目標旋回状態量を演算する目標旋回状態量演算手段と、前記検出された旋回状態量が前記目標旋回状態量となる第１後輪舵角を演算する第１目標後輪舵角演算手段と、前記後輪操舵アクチュエータに対し目標後輪舵角を得るように制御する後輪舵角サーボ制御手段と、を備えた操舵制御装置において、検出された旋回状態量と操舵方向とが反対となるカウンタステアを検出するカウンタステア検出手段と、操舵角に対し逆相の第２後輪舵角を演算する第２目標後輪舵角演算手段と、カウンタステアが検出されたときは、目標後輪舵角を前記第１目標後輪舵角から前記第２目標後輪舵角に切り換える切換手段と、を備えたことを特徴とする。

よって、カウンターステアと同時に後輪舵角が逆相に切れる量を増加させるため、運転者の意図に沿って、打ち消したいヨーに対して反対のヨーを得ることが可能となり、車両挙動の安定化を図ることができる。

以下、本発明の操舵制御装置及び操舵制御方法を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［車両制御システムの構成］
図１は実施例１の車両制御システムを表すシステム構成図である。実施例１の車両には、エンジンを制御するエンジンコントローラ（以下、ECUと記載）１と、自動変速機を制御する自動変速機コントローラ（以下、ATCUと記載）２と、各種メータ類を制御するメータコントローラ（以下、MCUと記載）３と、運転者の操舵角を検出する操舵角センサ７と、車両の挙動（ヨーレイト・横加速度・前後加速度等）を検出する一体型センサ８が搭載されている。

操舵角センサ７内には、角度変化に応じて検出される電気信号を角度信号として出力するコントローラ７ａが設けられ、ノイズ成分等を除去した値が所定周期毎（例えば10msec毎）に出力される。また、一体型センサ８内には、車両の挙動変化に応じて検出される電気信号をヨーレイト信号、横加速度信号、前後加速度信号として出力するコントローラ８ａが設けられ、ノイズ成分等を除去した値が所定周期毎（例えば5msec毎）に出力される。

また、運転者の操舵角に対して後輪５ａの舵角を制御可能な後輪操舵ユニット５０と、各車輪４ａ，５ａの制動力を走行状態に応じて独立に制御可能なブレーキユニット６０が搭載されている。

後輪操舵ユニット５０は、後輪コントローラ５と、この後輪コントローラ５の指令に基づいて作動する後輪アクチュエータ５１から構成され、車両後方の後輪近傍に配置されている。ブレーキユニット６０は、ブレーキコントローラ６と、このブレーキコントローラ６の指令に基づいて作動するブレーキアクチュエータ６１から構成され、エンジンルーム内に配置されている。

ECU１，ATCU２，MCU３，操舵角センサ７，ブレーキコントローラ６及び後輪コントローラ５には、低速通信制御ポートが設けられ、低速CAN通信線100（低速通信手段に相当）により接続されている。この低速CAN通信線100の通信速度は、10msec毎に各コントローラから出力されるデータを送受信可能に構成されている。

尚、CAN通信とは、２本の通信線にハイ信号とロー信号の組み合わせを出力し、これらの信号の偏差からbit信号を送受信するものである。よって、外乱等により信号が乱れたとしても、２本の通信線に同時に外乱が発生するため、偏差を取ることで安定したbit信号を送受することができる。また、この通信線内には、各コントローラから出力されたセンサ信号等が一定周期、または某かのイベント発生毎に出力され、必要なコントローラのみが必要な情報を受け取るように構成されている。

後輪コントローラ５，ブレーキコントローラ６及び一体型センサ８には、高速通信制御ポートが設けられ、高速CAN通信線200（高速通信手段に相当）により接続されている。この高速CAN通信線200の通信速度は、1msec毎に各コントローラから出力されるデータを送受信可能に構成されている。尚、低速CAN通信線100を介した通信では、単位時間内に送受信可能なデータ量が少なく、高速CAN通信線200を介した通信では、単位時間内に送受信可能なデータ量が多いことを表す。

尚、上述したように、ブレーキコントローラ６及び後輪コントローラ５には、高速通信制御ポートと低速通信制御ポートの両方が設けられ、高速CAN通信線200と低速CAN通信線100の両方に接続されている。

〔ヨーレイトフィードバックステアシステム〕
図２は、ヨーレートフィードバックステアシステムの構成を表すシステム図である。実施例１の車両には、ある車速で運転者がある操舵角を発生させた場合には、操舵フィーリングや車両特性としてこの程度のヨーレイトを達成するのが最適であるという関係に基づき、後輪に舵角が付与されるヨーレイトフィードバックステアシステムが搭載されている。すなわち、ヨーレイトセンサや横加速度センサ等によるフィードバック制御系が構成され、運転者の操舵意図と、実際に発生したヨーレイトに基づいて後輪舵角を制御する。尚、制御構成については後述する。

（後輪操舵ユニットの構成について）
後輪アクチュエータ５１は、左右後輪５ａの間に設けられている。左右後輪５ａは平行リンクにより連結され、このリンクの一辺を後輪側モータ５１により車幅方向に移動させると、平行リンクの弾性変形によって後輪５ａに舵角が発生する。尚、この後輪アクチュエータは周知の技術であるため、説明を省略する。

後輪側モータ５２には、後輪側モータ５２の回転角を検出する後輪側回転角センサ５３が設けられ、後輪コントローラ５に出力される。後輪コントローラ５内には、目標舵角に対する後輪側モータ５２の駆動量を演算する演算部501と、後輪側モータ５２の制御量を後輪側回転角センサ５３の検出値に基づいてフィードバック制御するサーボ制御部502と、後輪側モータ５２に対して電流値を出力する後輪側ドライバ部503と、操舵角センサ７により検出された操舵角，車速及びヨーレイトに基づいて後輪の目標舵角を演算する目標値演算部504が設けられている。
低速CAN通信線100に接続された後輪コントローラ５では、低速CAN通信線100に接続された操舵角センサ７からの操舵角情報、及び低速CAN通信線100に接続されたATCU２からの車速情報と、高速CAN通信線200に接続されたブレーキコントローラ６からの車両の旋回状態量情報及びブレーキ制御作動信号を受信し、目標値演算部504において、これらの値に基づく目標後輪舵角を演算する。尚、ヨーレイトフィードバック制御の詳細については後述する。

後輪コントローラ５では、演算した目標後輪舵角となるように後輪側モータ５２を駆動する。このとき、サーボ制御部502及び後輪側ドライバ503では、後輪側モータ回転角センサ５３の検出値及び電流センサ等の値に基づいて1msec毎に制御量が演算され、200μsec毎に後輪側モータ５２に出力する。このような処理は、マルチタスク処理等によって実行され、CPUの処理能力に応じて適宜割り付けられる。

〔ABS/TCS/VDC制御システム〕
図３は、ABS/TCS/VDC制御システムの構成を表すシステム図である。実施例１の車両には、タイヤと路面間のスリップ状態を監視し、タイヤ力のうち主に制動力を制御して、制動時に最も高い制動力が得られるように（車輪のロックを回避するように）制御するABS制御と、発進時等の駆動力出力時に最も効率よく路面にトルクが伝達できるように（所定のスリップ率以上にスリップしないように）制御するTCS制御と、旋回時等にオーバーステアやアンダーステアの発生を抑制し、所望の車両挙動が得られるように（各輪に独立した制動力を与えて）制御するVDC制御を行うABS/TCS/VDC制御システムが搭載されている。

ブレーキアクチュエータ６１には、運転者のブレーキペダル操作によってブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ６２と、各輪に制動力を発生させるホイルシリンダ６３が接続されている。また、各輪の回転速度を検出する車輪速センサ６４と、マスタシリンダ圧を検出する圧力センサ６２ａが設けられている。ブレーキアクチュエータ６１内には、マスタシリンダ６２とホイルシリンダ６３との間を遮断する遮断弁と、ホイルシリンダ６３内の液圧を減圧可能な減圧弁と、ホイルシリンダ６３内の液圧を運転者の意図に係わらず増圧可能なポンプ等が内蔵され、各輪の制動力を制御可能に構成されている。

エンジンには、ECU１の指令信号に基づいて、エンジンの燃料噴射量を制御する電子制御インジェクタ１１と、スロットル開度を制御する電子制御スロットル１２が設けられ、必要に応じてエンジンの出力トルクを制御可能に構成されている。

（ABS制御について）
ブレーキコントローラ６において、車輪のロック傾向が検出されるとロック傾向のホイルシリンダ圧の増減圧を繰り返し、最適スリップ率により最大限制動力を確保する。

（TCS制御について）
ブレーキコントローラ６において、車輪の駆動スリップが検出されると、過大なエンジンの出力を低下させるようにトルクダウン指令を出力し、燃料噴射量制御やスロットル開度制御を行って、車輪の駆動スリップを防止する。尚、駆動輪のホイルシリンダ圧を増大させてスリップを防止してもよいし、ATCU２に対しアップシフト指令を出力することで駆動スリップを回避してもよく、特に限定しない。

（VDC制御について）
ABS制御とTCS制御については、車両の前後方向の挙動を制御する制御であり、VDC制御は車両の左右方向（旋回状態）の制御である。運転者がある車速である操舵を行うと、それに応じて荷重移動やヨーレイトが発生する。このとき、タイヤのコーナリングフォースの限界値等が予め推定されているため、その限界値を越えない目標ヨーレイトが算出される。一体型センサ８により検出される実ヨーレイトが目標ヨーレイトと比較され、実ヨーレイトが目標ヨーレイトを越えると、オーバーステア傾向となり、過大なヨーレイトが発生していると判断して、ヨーレイトを打ち消すために前輪の旋回外輪及び/又は後輪の旋回内輪に制動力を発生させる。一方、実ヨーレイトが目標ヨーレイトよりも小さいと、アンダーステア傾向となり、十分なヨーレイトが発生していないと判断して、ヨーレイトを発生させるために前輪の旋回内輪及び/又は後輪の旋回外輪に制動力を発生させる。すなわち、ヨーレイトフィードバック制御によって車両挙動を制御している。

また、ABS/TCS/VDC制御システムでは、各センサ値を他のセンサ値との論理モニタによりフェールチェックを実行する。ここで、論理モニタとは、例えば一体型センサ８のヨーレイト値と、車速と舵角に基づくヨーレイト理論値とを比較し、これらの値の整合が取れているかどうかをモニタリングするものである。

（ヨーレイトフィードバックステアの制御構成）
図４は目標値演算部504の制御構成を表すブロック図である。以下、各構成について説明する。操舵角係数設定部5041では、車速に基づいて操舵角係数Ｋθを設定する。ヨーレート係数設定部5042では、車速に基づいてヨーレート係数Ｋγを設定する。操舵角係数Ｋθは、図４の舵角ゲインマップのように車速全域で逆相であり、低中速域において車速Vspが低いほど値の絶対値が減少変化する特性である。ヨーレート係数Ｋγは、同図のヨーレートゲインマップのように車速全域で同相であり、車速の上昇に応じて緩やかに増大変化する特性である。

乗算器5043では、操舵角θと操舵角係数Ｋθを入力し、両者の乗算値Ｋθ・θを算出して後述する第１目標後輪舵角演算部5045に出力する。同様に、乗算器5045では、ヨーレートγとヨーレート係数Ｋγを入力し、両者の乗算値Ｋγ・γを第１目標後輪舵角演算部5045に出力する。

第１目標後輪舵角演算部5045では、これら２つの乗算値Ｋθ・θ、Ｋγ・γに基づいて、第１目標後輪舵角δ1*を、下記式
δ1*＝Ｋγ・γ＋Ｋθ・θ
により算出する。従って、Ｋγ・γの項は車両を安定側に保つ安定要素であり、Ｋθ・θの項は旋回を促進する旋回要素である。

ここでヨーレートγは車速全域で旋回や外乱による車両回頭状態に応じて発生し、この係数Ｋγが車速Vspの増大関数の特性であるため、車速Vspが大きいほどＫγ・γの値が大きくなる。操舵角θは一般に中高速域では非常に小さく、このため係数Ｋθが逆相方向に小さい特性でもＫθ・θの値は零付近になる。そこで中高速域でヨーレートγを検出すると、Ｋγ・γの値により第１目標後輪舵角δ1*は同相方向になって、安定性重視で制御される。操舵角θの大きい低速域では逆相方向のＫθ・θの値により旋回性重視で制御され、このときヨーレートγの同相方向のＫγ・γの値で安定側に補正される。

暫定ゲイン設定部5046では、ブレーキコントローラ６からABS/VDC/TCS制御が作動したかどうかを表すブレーキ制御作動信号が入力される。この作動信号が入力すると、暫定ゲインＫθ'に切換えて乗算部5043に出力する。暫定比例ゲインＫθ'はブレーキ制御作動信号の入力直前の操舵角係数Ｋθｎと減少定数Ｇを乗算して算出する。

減少定数Ｇは時間の関数で徐々に減少する、例えば一時遅れの定数であり、時定数Ｔ、ラプラス演算子ｓにより、Ｇ＝Ｔｓ／（１＋Ｔｓ）により設定される。
そこで臨時比例ゲインＫθ'を、
Ｋθ'＝Ｇ・Ｋθｎ、Ｇ＝Ｔｓ／（１＋Ｔｓ）
により算出して出力するように構成される。

カウンタステア検出部5047では、車速Vspと操舵角θに基づいて目標ヨーレイトγ*を算出すると共に、操舵角θとヨーレイトγに基づいて、運転者が車両に発生しているヨーレイトγ（旋回状態量）と反対方向にステアリングホイールを操作するカウンタステア状態かどうかを判断する。このとき、実ヨーレイトγが目標ヨーレイトγ*よりも大きく、かつ、カウンタステア状態のときは、後述する目標値切り換え部5049に対し目標値を切り換える指令を出力する。

第２目標後輪舵角演算部5048では、操舵角θに対して逆相となる第２目標後輪舵角δ2*を演算する。この第２目標後輪舵角δ2*は、操舵角θが大きいときは、オーバーステア傾向の過大なヨーレイトγを抑制したい意図が強いと判断できるため、第２目標後輪舵角δ2*も大きく設定される。尚、操舵角θに限らず、車速Vspやアクセルペダル開度等を加味して設定してもよい。具体的には車速Vspが高いときは、大きなヨーレイトγが発生しやすいため、逆相の後輪舵角を大きく設定してもよい。また、アクセルペダル開度が小さいときには、より緊急度が高いと判断して大きな逆相の後輪舵角を設定してもよい。

目標値切換部5049では、カウンタステアが検出されていないときは第１目標後輪舵角δ1*を選択し、カウンタステアが検出されたときは第２目標後輪舵角δ2*に切り換え、演算部501に切り換えられた目標後輪舵角を出力する。演算部501では、与えられた目標後輪舵角に基づいて後輪舵角サーボ制御が実行される。

（ヨーレイトフィードバックステア制御処理）
次に、この実施例の作用を説明する。図６は、ヨーレイトフィードバックステア制御を表すフローチャートである。

〔第１目標後輪舵角演算処理〕
ステップＳ１では、ブレーキ制御作動信号が入力したか否かを判定し、入力されていないときはステップＳ２に進んでフラグをクリアし、入力されたときはステップＳ５へ進む。

ステップＳ３では、車速Vspに応じて操舵角係数Ｋθとヨーレート係数Ｋγを設定し、ステップＳ４で第１目標後輪舵角δ1*を操舵角θとその係数Ｋθ、ヨーレートγとその係数Ｋγにより演算する。その後、ステップＳ１５によりサーボ制御が実行され、後輪舵角が制御される。

よって、後輪５ａは同相または逆相で、所望のヨーレイトを得るように、逆相舵角比例制御とヨーレートフィードバック制御が実行される。従って、発進等の低速時にステアリングホイールを大きく切ると、目標後輪舵角δ*がＫθ・θの値により負になり、後輪５ａが逆相操舵して小回り旋回される。このとき急旋回したり、路面μにより車両が回頭してヨーレートγが大きくなると、Ｋγ・γの値により後輪５ａの逆相操舵が減少補正され、車両の挙動が安定化される。

中高速時の旋回では目標後輪舵角δ1*が主としてＫγ・γの値により正になって後輪５ａが同相操舵され、このため旋回時の車両の安定性が良くなる。また横風等の外乱で車両が左右に急激に回頭すると、ヨーレートγが大きく増減変化してこの車両の挙動変化が迅速に検出される。そしてＫγ・γの値により後輪５ａは車両が回頭するにもかかわず同相状態を保持するように操舵される。このため車両は横風により流されないように安定して対向した姿勢になり、且つスムースに元の進路に戻る。

〔補正後の第１目標後輪舵角演算処理〕
ステップＳ５では、フラグが０かどうかを判断し、０のときはステップＳ６へ進み、それ以外のときはステップＳ３へ進み、通常の第１目標後輪舵角演算処理を実行する。

ステップＳ６では、ヨーレイトγが目標ヨーレイトγ*よりも大きいかどうかを判断し、大きいときはステップＳ１０へ進み、それ以外のときはステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、暫定比例ゲインＫθ'を算出する。

ステップＳ８では、暫定比例ゲインＫθ'の絶対値が略０を表す所定値以下かどうかを判断し、所定値よりも大きいときは暫定比例ゲインＫθ'を使用し、所定値以下のときは通常の係数に切り換える。

例えば、雪道等の低μ路での走行時にブレーキ操作した場合に、路面反力が得られず車輪ロック傾向となると、車輪速が急激に低下する。このとき、ABS制御によりホイルシリンダ圧が適宜減圧、保持、増圧制御され、これにより車輪ロックが防止される。このとき、ブレーキ制御作動信号が暫定ゲイン設定部5046に入力されると、ステップＳ１からステップＳ５に進んでフラグをチェックし、ステップＳ７でこの操舵角係数Ｋθｎと減少定数Ｇにより暫定比例ゲインＫθ'を算出する。

滑り易い路面状態でドライバが仮にステアリングホイールを切っても、Ｋθ'・θの値は非常に小さくなって影響しなくなり、主としてＫγ・γの値のみにより、後輪５ａが車両を挙動変化の小さい状態で安定側に保つように操舵され、ヨーレートフィードバック制御が強められる。そこで、滑り易い路面での制動時にABS制御される場合は、更に後輪操舵制御により車両の挙動が安定化した状態を保つように協調され、制動時の車両挙動の急変が未然に防止される。

〔カウンタステア検出時のヨーレイトフィードバックステア制御〕
ステップＳ１０では、ヨーレイトγの向きが右向きかどうかを判断し、右向きのときはステップＳ１２へ進み、左向きのときはステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、操舵角θの向き（操舵方向）が左向きかどうかを判断し、左向きのときは、カウンタステアが当てられていると判断してステップＳ１３へ進み、それ以外のときはステップＳ１５に進み、第１目標後輪舵角δ1*に基づいてサーボ制御が実行される。

ステップＳ１２では、操舵角θの向き（操舵方向）が右向きかどうかを判断し、右向きのときは、カウンタステアが当てられていると判断してステップＳ１３へ進み、それ以外のときはステップＳ１５に進み、第１目標後輪舵角δ1*に基づいてサーボ制御が実行される。

ステップＳ１３では、第２目標後輪舵角δ2*を演算する。

ステップＳ１４では、目標値切り換え部5049において目標後輪舵角δ*が第１目標後輪舵角δ1*から第２目標後輪舵角δ2*に切り換えられる。

ステップＳ１５では、切り換えられた目標後輪舵角に基づいてサーボ制御が実行される。

上記カウンタステア検出時のヨーレイトフィードバックステア制御の作用について説明する。

まず、カウンタステアが必要なシーンについて説明する。図８は定常円旋回時の横加速度Gと車速Vspの関係を表す図である。タイヤのグリップ限界までは、車速Vspと円旋回角加速度ωに則って横加速度Gは車速Vspにリニアに増加していく。しかしながら、タイヤのグリップ限界を越えると、コーナリングフォースと遠心力との釣り合いが取れなくなり、横滑りが発生し始める（図８中V1で示す箇所）。

例えば、後輪駆動車の場合、後輪には駆動力が伝達されるため、タイヤのグリップ力は駆動力とコーナリングフォースとを分担しなければならない。一方、フロント側の操向輪には駆動力が伝達されないため、タイヤのグリップ力はコーナリングフォースのみ分担すればよい。このことから、必然的に、フロント側のコーナリングフォースがリア側のコーナリングフォースよりも大きくなり、大きなヨーが発生することで車両はオーバーステア傾向となる。尚、コーナリングフォースは、タイヤと路面との間の横滑り角と相関を有し、あるレベルまでは比例関係にあると考えてよい。すなわち、横滑り角を小さくするとコーナリングフォースは小さくなり、横滑り角を大きくするとコーナリングフォースは大きくなる。

このオーバーステア傾向は、フロント側のコーナリングフォースを減らすことで抑制できる。そこで、運転者がカウンタステアを与えると、操向輪に作用する横滑り角が小さく、又は逆向きとなり、フロント側のコーナリングフォースが小さく、または逆向きに作用する。これにより、車両に発生しているヨーレイトを抑制し、リア側のコーナリングフォースとの釣り合いが取れ、オーバーステア傾向を抑制することが可能となる。以上がカウンタステアの必要なシーンである。

（ブレーキ制動制御非作動時のカウンタステア）
図７は運転者がカウンタステアを当てたときのヨーレイトの変化を表すタイムチャートである。尚、このタイムチャートは、低μ路において、車両停車時から操舵角θ1を与えた状態で発進した場合を表す。尚、図７中細線で示すのが従来技術の実ヨーレイトであり、太線で示すのが実施例１の実ヨーレイトγであり、太点線で示すのが目標ヨーレイトγ*である。また、このときの操舵角θと車速Vspと横加速度Gを表す。

図７のタイムチャートに示すように、従来技術にあっては、発進時のような低車速域において、操舵角θに対して逆相の後輪舵角（第１目標後輪舵角δ1*）が付与される。このとき、目標ヨーレイトγ*よりも大きなヨーレイトγが発生した場合、後輪の操舵角係数を小さく設定し、逆相の後輪舵角を小さく設定することで、ヨーレイトの発生を抑制している。よって、運転者がカウンタステアを当てたとしても、操舵角θに対する逆相の後輪舵角が小さく、リア側の横滑り角が十分に得られず、コーナリングフォースを大きくすることができないため、カウンタステアによるヨー抑制効果が十分に得られない。

そこで、実施例１では、運転者がカウンタステアを当てたときは、この操舵角と逆相の後輪操舵角を十分に与えてやる（第２目標後輪舵角δ2*）ことで、後輪の横滑り角を大きく設定し、リア側のコーナリングフォースを十分に確保することとした。これにより、より素早くヨーレイトγを目標ヨーレイトγ*側に収束させることができる。

（ブレーキ制動制御作動時のカウンタステア）
次に、ブレーキ制動制御作動時の作用について説明する。上述したように、オーバーステア傾向のときには、運転者はカウンタステアを当てて車両の姿勢を維持するように操作する。ABS制御等が作用した場合、従来技術にあっては逆相の後輪舵角を小さくするため、運転者がABS制御時にカウンタステアを当てたとしても、後輪のコーナリングフォースを確保することが困難であった。

これに対し、実施例１では、ABS制御時であっても、実ヨーレイトγが目標ヨーレイトγ*より大きく、かつ、カウンタステアを当てているときは、大きな逆相の後輪舵角である第２目標後輪舵角δ2*を与えることとした。これにより、ABS制御時に車両挙動が乱れ、運転者が姿勢を安定化させようとしてるときには、後輪のコーナリングフォースを確保しやすくすることで、より素早くヨーレイトを目標ヨーレイト側に収束させることができる。

また、ABS制御に限らず、VDC制御を行っている際にも同様の作用効果を得ることができる。基本的にVDC制御では、目標ヨーレイトを得るように各輪の制動力を制御する。一般に、VDC制御は発生するヨーレイトを小さくし、運転者の意図に沿った走行状態を達成する。この状態で、例えば低車速域において、逆相制御を実行すると、よりヨーレイトが発生する方向に制御されてしまうため、VDC制御実行時は逆相の後輪舵角が小さくなるように、もしくは後輪操舵を停止して、VDC制御が優先実行される。

このときも、運転者がVDC制御による挙動制御では不十分と感じ、カウンタステアを当てたときには、逆相の後輪舵角を付与することで、より素早く車両挙動を収束させることができる。

以下、実施例１の作用効果を列挙する。
(1)カウンタステアが検出されたときは、目標後輪舵角を第１目標後輪舵角δ1*から第２目標後輪舵角δ2*に切り換えることとした。すなわち、カウンターステアと同時に後輪舵角が逆相に切れる量を増加させるため、運転者の意図に沿って打ち消したいヨーに対して反対のヨーを得ることが可能となり、車両挙動の安定化を図ることができる。

(2)第１目標後輪舵角演算部5045は、ABS制御実行時において、第１目標後輪舵角δ1*を非ABS制御時よりも小さく演算する。このとき、第２目標後輪舵角演算部5048は、ABS制御の実行状態にかかわらず、第２目標後輪舵角δ2*を演算することとした。よって、ABS制御実行時であっても、カウンタステアが当てられたときは、操舵角θに対し逆相の大きな後輪舵角を付与することが可能となり、運転者の意図に沿って車両挙動の安定化を図ることができる。

(3)第１目標後輪舵角演算部5045は、VDC制御実行時において、第１目標後輪舵角δ1*を非VDC制御時よりも小さく演算する。このとき、第２目標後輪舵角演算部5048は、VDC制御の実行状態にかかわらず、第２目標後輪舵角δ2*を演算することとした。よって、VDC制御で抑制しきれないヨーが発生した場合であっても、カウンタステアが当てられたときは、操舵角θに対し逆相の大きな後輪舵角を付与することが可能となり、運転者の意図に沿って車両挙動の安定化を図ることができる。

(4)第２目標後輪舵角演算部5048は、カウンタステア時の操舵角θが大きいときは第２目標後輪舵角δ2*を大きくすることとした。すなわち、カウンタステア時の操舵角θが大きいときは、オーバーステア傾向の過大なヨーレイトγを抑制したい意図が強いと判断できるため、第２目標後輪舵角δ2*も大きく設定することで、車両挙動を素早く収束させることができる。尚、操舵角θに限らず、車速Vspやアクセルペダル開度等を加味して設定してもよい。具体的には車速Vspが高いときは、大きなヨーレイトγが発生しやすいため、逆相の後輪舵角を大きく設定してもよい。また、アクセルペダル開度が小さいときには、より緊急度が高いと判断して大きな逆相の後輪舵角を設定してもよい。

次に、実施例２について説明する。実施例１では、後輪にのみ補助舵角を与える車両について説明した。これに対し、実施例２では、前後輪に補助舵角を与える車両について説明する。

前後輪に補助舵角を付与する場合も基本的な制御思想は実施例１と同じである。具体的には、低車速域において、ヨーレイトを発生させたいときは、操舵角θに対する補助舵角制御ゲインを大きく設定する。これにより、前輪には操舵角θを加算するように制御され、後輪に操舵角θに対し逆相の後輪舵角を与えることで、より効果的にヨーレイトを発生させる。一方、高車速域において、ヨーレイトを抑制したいときは、操舵角θに対する補助舵角制御ゲインを小さく設定する。これにより、前輪には操舵角θを減算するように制御され、後輪に対して操舵角θに対し同相の後輪舵角を与えることで、より効果的にヨーレイトの発生を抑制する。

すなわち、操舵角θに対する補助舵角制御ゲインを大きくすることでヨーレイトを発生させ、補助舵角制御ゲインを小さくすることでヨーレイトを抑制する。尚、このように前後輪に補助舵角を付与できるため、ヨーレイトと横加速度といった２つの車両状態を同時に制御可能であるが、特に限定しない。

尚、前輪すなわち操向輪に補助舵角を付与する機構としては、遊星ギヤを用いたタイプや、ハーモニックドライブを用いたタイプ等、モータによりステアリングホイールの操舵角とラック&ピニオン機構のピニオンシャフトの回転角との関係を加減算可能な公知技術を適宜使用すればよいため、説明を省略する。

この車両には、実施例１と同様に車両挙動を制御可能なブレーキ制御システムが搭載され、ヨーレイトγが目標ヨーレイトγ*よりも大きいときは、補助舵角を付与する補助舵角制御ゲインを小さくして補助舵角を小さくする。これにより、ヨーレイトの発生を抑制し、更にVDC制御によって車両挙動を安定させる。

図９は実施例２のヨーレイトフィードバックステア制御の内容を表すフローチャートである。
ステップＳ２１では、操舵角θ、車速Vsp、ヨーレイトγを読み込み、ステップＳ２２において、ヨーレイトγが目標ヨーレイトγ*よりも大きいかどうかを判断し、大きいときはステップＳ２３へ進み、それ以外のときはステップＳ２５へ進む。

ステップＳ２３では、低い補助舵角制御ゲインを設定すると共に、ステップＳ２４に進み、VDC制御を開始する。

ステップＳ２５では、カウンタステアを当てているかどうかを判断し、カウンタステアのときはステップＳ２６に進み、高い補助舵角制御ゲインを設定する。それ以外のときはステップＳ２９に進。

ステップＳ２７では、通常の補助舵角制御ゲインを設定すると共に、ステップＳ２８へ進み、VDC制御実行中であれば制御を終了し、非実行時であればそのままの状態を維持する。

ステップＳ２９では、設定された補助舵角制御ゲインに基づいて前後輪目標補助舵角を演算する。

すなわち、ステップＳ２２においてオーバーステア傾向が検出されたときは、補助舵角制御ゲインを小さく設定し、VDC制御を実行する。この状態でカウンタステアが検出されたときには、VDC制御によっても車両挙動が十分に安定化されていない状況であると判断し、補助舵角制御ゲインを大きくして補助舵角を大きくする。これにより、実施例１に記載の同様の作用効果を得ることが可能となり、効果的に車両挙動を安定化させることができる。

（他の実施例）
実施例１，２では、車両に発生するヨーレイトを検出し、このヨーレイトに基づいて補助舵角を付与する構成について説明したが、例えば、操舵角θと車速Vspに基づいて補助舵角を付与するアクティブステア制御システムとVDC制御を備えた車両に適用してもよい。このとき、アクティブステア制御システムの補助舵角制御ゲインは、VDC制御時には小さく設定されるものの、カウンタステアが検出されたときは、補助舵角制御ゲインを大きく設定するように構成することで、実施例１，２と同様に効果的に運転者の意図に応じて車両挙動を安定化させることができる。

実施例１における車両制御システムを表すシステム構成図である。 実施例１における後輪操舵システムの構成を表すシステム図である。 実施例１におけるABS/TCS/VDC制御システムの構成を表すシステム図である。 実施例１における目標値演算部の制御構成を表すブロック図である。 実施例１における車速と操舵角係数及びヨーレイト係数との関係を表すマップである。 実施例１におけるヨーレイトフィードバックステア制御処理を表すフローチャートである。 実施例１におけるカウンタステア時のヨーレイト、及び従来技術におけるカウンタステア時のヨーレイトを表すタイムチャートである。 定常円旋回時の車速と横加速度の関係及びタイヤのグリップ限界を表す図である。 実施例２におけるヨーレイトフィードバックステア制御処理を表すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジンコントローラ（ECU）
２ 自動変速機コントローラ（ATCU）
３ メータコントローラ（MCU）
４ａ 前輪
５ａ 後輪
５ 後輪コントローラ
６ ブレーキコントローラ
７ 操舵角センサ
８ 一体型センサ
９ ブレーキコントローラ
５０ 後輪操舵ユニット
６０ ブレーキユニット

Claims (6)

1. 車両の後輪に対し舵角を付与する後輪操舵アクチュエータと、
   車両の旋回状態量を検出する旋回状態量検出手段と、
   操舵角に基づいて、車両の目標旋回状態量を演算する目標旋回状態量演算手段と、
   前記検出された旋回状態量が前記目標旋回状態量となる第１後輪舵角を演算する第１目標後輪舵角演算手段と、
   前記後輪操舵アクチュエータに対し目標後輪舵角を得るように制御する後輪舵角サーボ制御手段と、
   を備えた操舵制御装置において、
   検出された旋回状態量と操舵方向とが反対となるカウンタステアを検出するカウンタステア検出手段と、
   操舵角に対し逆相の前記第１後輪舵角よりも大きな第２後輪舵角を演算する第２目標後輪舵角演算手段と、
   カウンタステアが検出されたときは、目標後輪舵角を前記第１目標後輪舵角から前記第２目標後輪舵角に切り換える切換手段と、
   を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   各輪の制動力を制御する制動力制御アクチュエータと、
   車輪のロックを検出したときは、前記制動制御アクチュエータに対しロックを回避する制動力制御を実行する第１制動力制御手段と、
   を設け、
   前記第１目標後輪舵角演算手段は、前記第１制動力制御実行時において、前記第１目標後輪舵角を非制動力制御時よりも小さく演算する手段であり、
   前記第２目標後輪舵角演算手段は、前記第１制動力制御の実行状態にかかわらず、前記第２目標後輪舵角を演算することを特徴とする操舵制御装置。
3. 請求項１または２に記載の操舵制御装置において、
   各輪の制動力を制御する制動力制御アクチュエータと、
   前記検出された旋回状態量が前記目標旋回状態量となる目標制動力を演算し、前記制動制御アクチュエータに対し目標制動力を得るように制動力制御を実行する第２制動力制御手段と、
   を設け、
   前記第１目標後輪舵角演算手段は、前記第２制動力制御実行時において、前記第１目標後輪舵角を非制動力制御時よりも小さく演算する手段であり、
   前記第２目標後輪舵角演算手段は、前記第２制動力制御の実行状態にかかわらず、前記第２目標後輪舵角を演算することを特徴とする操舵制御装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１つに記載の操舵制御装置において、
   前記第２目標後輪舵角演算手段は、カウンタステア時の操舵角が大きいときは目標第２後輪舵角を大きくすることを特徴とする操舵制御装置。
5. 車両の旋回状態量をフィードバックし、所望の車両挙動を得るように後輪操舵を実行する操舵制御方法において、
   検出された旋回状態量と操舵方向とが反対となるカウンタステアを検出したときは、車両の旋回状態量にかかわらず、操舵角に対し逆相の後輪舵角を付与することを特徴とする操舵制御方法。
6. 車両の各輪に対し補助舵角を付与可能な補助舵角アクチュエータと、
   車両の走行状態に基づいて補助舵角制御ゲインを設定する補助舵角制御ゲイン設定手段と、
   前記補助舵角制御ゲインに基づいて目標補助舵角を演算する目標値演算手段と、
   演算された目標値となるように前記補助舵角アクチュエータに駆動信号を出力する舵角サーボ制御手段と、
   車両の旋回状態量をフィードバックし、所望の車両挙動を得るように制動力制御を実行する制動力制御手段と、
   を備えた車両の操舵制御装置において、
   検出された旋回状態量と操舵方向とが反対となるカウンタステアを検出するカウンタステア検出手段を設け、
   前記補助舵角制御ゲイン設定手段は、制動力制御実行時は前記補助舵角制御ゲインを制動力制御非実行時よりも小さなゲインに設定し、前記制動力制御実行時であって、かつ、カウンタステアを検出したときは前記補助舵角制御ゲインを前記小さなゲインよりも大きく設定することを特徴とする車両の操舵制御装置。

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