JP2008062837A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヨーレートによるアシストトルク制御を行なう場合に、常時制御を介入すると操舵フィーリングに違和感が生じる。また、必要時のみアシストする場合においても運転者の操舵系操作と車両挙動の両面を考慮した構成となっていない。
【解決手段】タイヤに発生する路面反力トルクによりタイヤ力に基づく第１の目標ヨーレートと、運転者の操舵に応じたハンドル角に基づく第２の目標ヨーレートに基づき、第３の目標ヨーレートを決定し、車両に実際に発生するヨーレートと比較することにより、ヨーレート補償トルク（車両安定化トルク）を演算する。
【選択図】図４

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置をはじめとする車両用操舵制御装置、特に、自動車等に搭載された車両用操舵手段の制御を含む車両用操舵制御装置に関するものである。

従来の車両用操舵制御装置は、車両に発生する車両挙動を検出するヨーレート検出手段を備え、ヨーレートの検出値の大きさおよび変化率に基づいたアシストトルクを駆動トルク指令値として電動モータに供給、あるいはヨーレートの周波数特性を変更し車両安定化トルクとして基本アシストトルクに加算したものを駆動トルク指令値として電動モータに供給し、車両安定化の補助機能を達成するようにした車両用操舵制御装置がある（例えば、特許文献１及び２参照）。

また、車両の不安定状態を検出し補償制御を行なうため、目標ヨーレートに実際のヨーレートが合致するように車載機器をフィードバック制御するに当たり、車輪の横力が極限になった時に目標ヨーレートを小さくするように補正することにより、旋回初期の回頭性を高めると共に旋回中の車両のスピン状態に陥るのを防止して、車両安定化制御をおこなうようにした車両の制御装置がある（例えば、特許文献３参照）。

また、車両の操舵角と車速から車両の規範ヨーレートを算出し、この規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差と規範ヨーレートと横加速度に基づいて、アンダーステア状態、オーバーステア状態、カウンタステア状態等の車両の操舵状態を判定する手段がある（例えば、特許文献４参照）。
特開２００６−１５７９７号公報 特開２００６−８８８６６号公報 特許第３３２８０１４号公報 特開２００６−７８１０号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の従来技術では、車両の不安定状態検出により車両安定化電流を発生するが、ハンドル操作の基本は運転者が行なうべきものであり、運転者が正しい操作をしていないときには有効であるが、運転者が正しいハンドル操作を行なっている際には違和感を与えてしまう可能性がある。

また、特許文献３の従来技術では、ハンドル角と横加速度（Ｇ）に基づいて車両のカウンタステア状態を判別しエンジンの出力トルクを制御するが、車両用操舵制御装置のように運転者のハンドル操作を促すアシストトルクに関しては言及されていない。

また、特許文献４の従来技術では、運転者による車両の操舵状態判定に関して記載があるが、車両用操舵制御装置を用いてアシストトルクを付与するためには、運転者の操舵状態だけでなく、運転者のハンドル操作による目標ヨーレートが必要となるため、運転者に対して適切なアシストトルクを付与することができない。

この発明の目的は、上記の課題に鑑み、車両の操縦安定性を向上するとともに、運転者にとって違和感のない車両用操舵制御装置を提供することである。

この発明に係る車両用操舵制御装置は、モータ制御にて運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる車両用操舵制御装置において、車両の操舵操作にともなって車輪に生じる路面反力トルクまたは車両に生じる横方向加速度のいずれか１つを検出する車両状態量検出器、運転者が操作するハンドルの操作量を検出するハンドル操作量検出器、車両の走行速度を検出する車速検出器、車両状態量検出器の出力と車速検出器の出力とから、第１の目標ヨーレートを演算する第１の目標ヨーレート演算手段、ハンドル操作量検出器の出力と車速検出器の出力とから、第２の目標ヨーレートを演算する第２の目標ヨーレート演算手段、第１の目標ヨーレートと第２の目標ヨーレートに基づき、車両の第３の目標ヨーレートを決定する第３の目標ヨーレート決定手段、車両に生じるヨーレートを検出するヨーレート検出器、ヨーレート検出器の出力と第３の目標ヨーレートに基づき、車両安定化ゲインを演算する車両安定化ゲイン演算手段、ヨーレート検出器の出力と車両安定化ゲインに基づきアシストトルクに加算する車両安定化トルクを決定する車両安定化トルク演算手段、を備えたものである。

この発明によれば、車両がスピン状態となるような不安定な状態な場合のみ、ヨーレート信号によるヨーレート補償トルク制御を行なうため、通常走行時には良好なフィーリングが得られ、また不安定な状態では車両を安定化するためのアシストトルクを得ることが可能となる。

また、タイヤ力に基づく第１の目標ヨーレートと運転者の操舵に基づく第２の目標ヨーレートにより車両を安定するために必要なタイヤ力と運転者の操作意思を反映させた状態量が検出できるため、車両運動を操舵系・制動系・駆動系いずれかのアクチュエータで制御するにあたり、運転者の操舵に応じた最適な制御の実現が可能となる。

以下に、この発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施形態に使用される車両用操舵制御装置系の制御装置の全体構成を示す図で、ここに示す制御装置は、自動車に搭載される電動式パワーステアリング制御装置である。
この図１に示す車両用操舵制御装置系の制御装置は、ステアリング機構１０を有し、このステアリング機構１０は、ハンドル１と、ステアリング軸２と、ステアリングギアボックス３と、トルクセンサ４と、アシストモータ５と、ラックとピニオン機構６とを含んでいる。

図１において、ハンドル１は自動車の運転者が操舵する自動車のステアリングハンドルであり、ステアリング軸２の上端に連結されている。ハンドル１には運転者による操舵トルクＴhdlが加えられ、この操舵トルクＴhdlはステアリング軸２に伝達される。トルクセンサ４はステアリング軸２に結合され、操舵トルクＴhdlに応じた操舵トルク検出信号Ｔhdl(s)を発生する。アシストモータ５は電動モータであり、これもステアリング軸２に減速ギアを介して結合され、ステアリング軸２に操舵トルクＴhdlをアシストするアシストトルクＴassistを与える。

ステアリングギアボックス３はステアリング軸２の下端に設けられる。ステアリング軸２に与えられる操舵トルクＴhdlとアシストトルクＴassistとを加え合わせた合成トルクが、ステアリングギアボックス３を通じて数倍にされ、ラックとピニオン機構６を通じてタイヤ（車輪）７を操作する。

図１に示す車両用操舵制御装置系の制御装置の全体的な動作について説明する。
図１の制御装置は、ステアリング機構１０に電気的に組み合わせたＥＰＳ（ElectricPower Steering）用制御ユニット８を有する。この制御ユニット８には、トルクセンサ４からの操舵トルク検出信号Ｔhdl(s)と、アシストモータ５からのモータ駆動電流検出信号Ｉmtr(s)と、モータ駆動電圧検出信号Ｖmtr(s)が入力される。この他にも制御ユニット８には、車両に発生するヨーレートγ、路面反力トルクＴalign、ハンドル角θ、車速Ｖなどが入力されるが、図１における全体的な動作の説明には不要であるため省略する。この制御ユニット８は、操舵トルク検出信号Ｔhdl(s)とモータ駆動電流検出信号Ｉmtr(s)とモータ駆動電圧検出信号Ｖmtr(s)等の信号を基に演算し、アシストモータ５に対して制御信号Ｉmtr(t)を供給する。この制御信号Ｉmtr(t)は、アシストモータ５に対する駆動電流である。

図１において、符号Ｔalignは運転者の操舵操作に伴ってタイヤ７に与えられる路面反力トルクであり、Ｔtranはこの路面反力トルクＴalign及びステアリング機構全体の摩擦トルクＴfricに基づき、ステアリング軸２に作用するステアリング軸反力トルクである。Ｔfrpはステアリング機構１０の摩擦トルクであり、アシストモータ５における摩擦トルクＴmfricを除くステアリング機構１０の摩擦トルクとする。

図１に示す電動パワーステアリング制御装置は、運転者がハンドル１を切ったときの操舵トルクＴhdlをトルクセンサ４で操舵トルク検出信号Ｔhdl(s)として検出し、その操舵トルク検出信号Ｔhdl(s)に応じて、操舵トルクＴhdlを補助するアシストトルクＴassistを発生させることを主な機能とする。制御ユニット８は、アシストモータ５の駆動電流Ｉmtrを検出した検出信号Ｉmtr(s)と、アシストモータ５の駆動電圧Ｖmtrを検出した検出信号Ｖmtr(s)と、操舵トルク検出信号Ｔhdl(s)とに基づき、アシストトルクＴassistを発生させるための制御信号Ｉmtr(t)を演算し、この制御信号Ｉmtr(t)をアシストモータ５に供給する。

力学的には、操舵トルクＴhdlとアシストトルクＴassistの和がステアリング軸反力トルクＴtranに抗してステアリング軸２を回転させる。またハンドル１を回転させる時には、アシストモータ５の慣性項も作用するので、ステアリング軸反力トルクＴtranは次式（１）で与えられる。
Ｔtran＝Ｔhdl＋Ｔassist−Ｊ・dω／dt （１）

ただし、アシストモータの慣性トルクをJ・dω/dtとする。

またアシストモータ５によるアシストトルクＴassistは、次式（２）で与えられる。

Ｔassist＝Ｇgear・Ｋt・Ｉmtr （２）

ただし、Ｇgearはアシストモータ５とステアリング軸２との間の減速ギアのギア比である。Ｋtはアシストモータ５のトルク乗数である。

また、ステアリング軸反力トルクＴtranは、路面反力トルクＴalignとステアリング機構１０内の全摩擦トルクＴfricとの和であり、次式(3)で与えられる。

Ｔtran＝Ｔalign＋Ｔfric＝Ｔalign＋（Ｇgear・Ｔmfric+Ｔfrp） （３）

ただし、Ｔmfricはアシストモータ５における摩擦トルク、Ｔfrpはこのアシストモータ５における摩擦トルクＴmfricを除く、ステアリング機構１０の摩擦トルクであり、Ｔmfric+Ｔfrp=Ｔfricである。

電動パワーステアリング制御装置の制御ユニット８は、アシストモータ５の駆動電流Ｉmtrに対する目標値を演算して制御信号Ｉmtr(t)を発生する。この制御信号Ｉmtr(t)に対して、アシストモータ５の実際の駆動電流Ｉmtrが一致するように電流制御がなされて、アシストモータ５は駆動電流値にトルク定数とギア比（アシストモータ５からステアリング軸２間）を乗じた所定のトルクを発生し、運転者が操舵するときの操舵トルクＴhdlをアシストする構成となっている。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１における制御装置の制御ユニット８とアシストモータ５を示すブロック図である。制御ユニット８は鎖線にブロック８で示される。この制御ユニット８は、車速検出器１１と、操舵トルク検出器１２と、路面反力トルク検出器１３と、ヨーレート検出器１４と、ハンドル角検出器１５と、モータ速度検出器１６と、モータ加速度検出器１７と、アシストトルク決定ブロック１８と、モータ電流決定器１９と、モータ電流比較器２０と、モータ駆動器２１と、モータ電流検出器２２を含んでいる。

車両の走行速度を検出する車速検出器１１は車速Ｖを受けて車速信号Ｖ(s)を出力する。操舵トルク検出器１２は、トルクセンサ４を含み、操舵トルクＴhdlを受けて操舵トルク検出信号Ｔhdl(s)を出力する。車両状態量検出器を構成する路面反力トルク検出器１３はタイヤ７に生じる路面反力トルクＴalignを受けて路面反力トルク信号Ｔalign(s)を出力する。ヨーレート検出器１４は車両に生じる車両挙動であるヨーレートＹawを受けてヨーレート信号Ｙaw(s)を出力する。ハンドル１の操作量を検出するハンドル操作量検出器として使用されるハンドル角検出器１５はハンドル角Ｔhetaを受けてハンドル角信号Ｔheta(s)を出力する。モータ速度検出器１６は、アシストモータ５の回転速度Ｓmtrを受けてモータ速度信号Ｓmtr(s)を出力する。モータ加速度検出器１７は、モータ速度信号Ｓmtr(s)を微分してモータ加速度信号Ａmtr(s)を出力する。路面反力トルク検出器１３の検出手段は例えばタイヤ７に設けられるロードセルなどの検出手段であり、路面反力トルクＴalignを受けて、それに比例する路面反力トルク信号Ｔalign(s)を出力する。ヨーレート検出器１４の検出手段は例えば車両に設けられたヨーレートセンサなどの検出手段であり、ヨーレートＹawを受けて、それに比例するヨーレート信号Ｙaw(s)を出力する。ハンドル角検出器１５の検出手段は例えばステアリング軸に設けられたハンドル角センサなどの検出手段であり、ハンドル角Ｔhetaを受けて、それに比例するハンドル角信号Ｔheta(s)を出力する。

アシストトルク決定ブロック１８は、車速信号Ｖ(s)と、操舵トルク信号Ｔhdl(s)と、路面反力トルク信号Ｔalign(s)と、ヨーレート信号Ｙaw(s)と、ハンドル角信号Ｔheta(s)と、モータ速度信号Ｓmtr(s)と、モータ加速度信号Ａmtr(s)とを受けて、アシストモータ５が発生するアシストトルクＴassistに対応するアシストトルク信号Ｔassist(s)を発生する。モータ電流決定器１９は、アシストトルク信号Ｔassist(s)を受けて、アシストトルクＴassistを発生させるためのモータ駆動電流に対する電流目標値Ｉref(s)を出力する。

アシストモータ５を駆動するために、比較器２０と、モータ駆動器２１と、モータ電流検出器２２を含んでいる。モータ電流検出器２２は、アシストモータ５の実際の駆動電流Ｉmtrに相当するモータ駆動電流信号Ｉmtr(s)を出力する。比較器２０は、電流目標値Ｉref(s)と、モータ駆動電流信号Ｉmtr(s)を比較する。モータ駆動器２１は、電流目標値Ｉref(s)と、駆動電流信号Ｉmtr(s)との差を０とするように、アシストモータ５を駆動する。

図３は、アシストトルク決定ブロック１８を示すブロック図であり、ヨーレート信号Ｙaw(s)、ハンドル角信号Ｔheta(s)、路面反力トルク信号Ｔalign(s)、車速信号Ｖ(s)を入力するヨーレート補償器３３を用いた、この発明の実施の形態１の構成を示すブロック図でもある。アシストマップ補償器３０は車速検出器１１の出力Ｖ(s)と、操舵トルク検出器１２の出力Ｔhdl(s)を受けて、アシストマップ補償トルクmap(s)を出力する。ダンピング補償器３１は車速検出器１１の出力Ｖ(s)と、モータ速度検出器１６の出力Ｓmtr(s)を受けて、ダンピング補償量トルクdamp(s)を出力する。慣性補償器３２は車速検出器１１の出力Ｖ(s)と、モータ加速度検出器１７の出力Ａmtr(s)を受けて、慣性補償トルクiner(s)を出力する。ヨーレート補償器３３は車速検出器１１の出力Ｖ(s)と、路面反力トルク検出器１３の出力Ｔalign(s)と、ヨーレート検出器１４の出力Ｙaw(s)と、ハンドル角検出器１５の出力Ｔheta(s)を受けて、ヨーレート補償トルクret(s)を出力する。また加算器３４は、アシストマップ補償器３０の出力map(s)と、ダンピング補償器３１の出力damp(s)と、慣性補償器３２の出力iner(s)と、ヨーレート補償器３３の出力ret(s)を受けて、アシストトルクＴassist(s)を出力する。

なお、図３はこの発明の特徴がヨーレート補償器３３であるため、一般的な電動パワーステアリングの補償ブロックに関してのみ記載したが、この他にも電動パワーステアリングは様々な補償器を有する。その他の補償器がある場合にもこの発明のヨーレート補償器３３を有する全ての構成において実施が可能である。

図４はこの発明の特徴であるヨーレート補償器３３の詳細を記したブロック図である。第１の目標ヨーレート演算器４０は、車速検出器１１の出力Ｖ(s)と路面反力トルク検出器１３の出力Ｔalign(s)を受けて、タイヤ力に基づく第１の目標ヨーレート演算を行い、第１の目標ヨーレートＹawref1(s)を出力する。第２の目標ヨーレート演算器４１は、車速検出器１１の出力Ｖ(s)とハンドル角検出器１５の出力Ｔheta(s)を受けて、運転者の操舵に基づく第２の目標ヨーレート演算を行い、第２の目標ヨーレートＹawref2(s)を出力する。第３の目標ヨーレート決定器４２は、第１の目標ヨーレート演算器４０の出力Ｙawref1(s)と、第２の目標ヨーレート演算器４１の出力Ｙawref2(s)を受けて第３のヨーレートを決定し、第３の目標ヨーレートＹawref3(s)を出力する。車両安定化ゲイン演算手段を構成するヨーレート補償ゲイン演算部４３は、第３の目標ヨーレート決定器４２の出力Ｙawref3(s)とヨーレート検出器１４の出力Ｙaw(s)を受けてヨーレート補償ゲインＹawgain(s)を出力する。車両安定化トルク演算手段を構成する乗算部４４は、ヨーレート補償ゲイン演算部４２の出力であるヨーレート補償ゲインＹawgain(s)と、ヨーレート検出器１４の出力である実際に車両に発生しているヨーレートＹaw(s)を乗じて、車両安定化トルクとなるヨーレート補償トルクret(s)を出力する。

第１の目標ヨーレート演算は、車両に発生する横方向加速度ＧＹと路面反力トルクＴalignが比例関係にあると仮定し、車両の横滑り変化がないものとすると次式（４）のとおり与えられる。

なお、Ｋ_１は車両に応じた定数である。

第２の目標ヨーレート演算は、一般的によく知られた次式（５）で与えられる。

なお、Ａは車両に応じて設定されるスタビリティーファクタ、Ｌは車両のホイールベース、τ₁は車両に応じた応答遅れを示す時定数、ｓはラプラス演算子、Ｇrｐはステアリングギアをあらわす。

第３の目標ヨーレート決定器４２では、第１の目標ヨーレートＹawref1(s)と第２の目標ヨーレートＹawref2(s)に応じて第３の目標ヨーレートＹawref3(s)が決定される。図５は第１の目標ヨーレート、第２の目標ヨーレート及び実ヨーレートの時間応答を示した図で、横軸は時間、縦軸はヨーレートを示している。
図５にしたがって説明すると、第１の目標ヨーレートＹawref1(s)の値と第２の目標ヨーレートＹawref1(s)の値の符号が同一の場合（図中区間ｔ1は第１の目標ヨーレートと第２の目標ヨーレートが共に正）は、第３の目標ヨーレートＹawref3(s)は第１の目標ヨーレートＹawref1(s)と第２の目標ヨーレートＹawref2(s)で絶対値の小さい方を第３の目標ヨーレートＹawref3(s)として出力する。一方第１の目標ヨーレートＹawref1(s)と第２の目標ヨーレートＹawref2(s)の値の符号が異なる場合（図中区間ｔ2は第１の目標ヨーレートは正、第２のヨーレートは負）は、第３の目標ヨーレートは第２の目標ヨーレートを第３の目標ヨーレートＹawref3(s)として出力する。

このとき第３の目標ヨーレートの信号急変防止のために、第３の目標ヨーレート決定器４２の出力段に信号平滑化を目的としたローパスフィルタや移動平均手段などを接続し、第３の目標ヨーレートＹawref3(s)を緩やかに変化させるようにしてもよい。

車両安定化ゲイン演算手段を構成するヨーレート補償ゲイン演算部４３では、第３の目標ヨーレートＹawref3(s)と実際に車両に発生しているヨーレートＹaw(s)に応じてヨーレート補償ゲイン（車両安定化ゲイン）Ｙawgain(s)を演算する。具体的には、第３の目標ヨーレートと実ヨーレートの差が小さいとき（例えば０.２rad/s以下）は０(Ｎm/rad/s)、第３の目標ヨーレートと実ヨーレートの差が大きいとき（例えば０.４rad/s以上）は１０(Ｎm/rad/s)を出力するように設定し、２つの間は連続性が保たれるように設定すればよい。なお、本パラメータは車両に応じて定められるパラメータであり、この実施形態で示した数値は一例である。
また、この実施の形態では、第３の目標ヨーレートと実際に車両に発生しているヨーレートの偏差に応じてヨーレート補償ゲインを設定したが、実際に車両に発生しているヨーレートと第３の目標ヨーレートの比率に応じてヨーレート補償ゲインを設定してもよい。

車両安定化トルク演算手段を構成する乗算部４４は、ヨーレート補償ゲイン（車両安定化ゲイン）Ｙawgain(s)と実際に車両に発生しているヨーレートＹaw(s)を乗じることで、車両安定化トルクとなるヨーレート補償トルクret(s)を得る。即ち、乗算部４４は、ヨーレート検出器１４の出力とヨーレート補償ゲイン演算部４３で演算された車両安定化ゲインに基づきアシストトルクに加算する車両安定化トルクを決定する。このようにしてヨーレート補償器３３は、タイヤ力に基づく車両挙動と運転者のハンドル操作に基づく操舵状態に応じて車両安定化トルクとなるヨーレート補償トルクret(s)を決定する。

次にこの発明の補償制御の動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。この図６は、スタートとエンドの間に、ステップＳ101からＳ109を含んでいる。まずステップＳ101では、車速検出器１１で車速信号Ｖ(s)を検出し、制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターのメモリに読み込む。次のステップＳ102では、路面反力トルク検出器１３により路面反力トルク信号Ｔalign(s)を検出し、制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターのメモリに読み込む。次のステップＳ103では、ハンドル角検出器１５でハンドル角信号Ｔheta(s)を検出し、制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターのメモリに読み込む。次のステップＳ104では、ヨーレート検出器１４でヨーレート信号Ｙaw(s)を検出し、制御ユニット８を構成するマイクロコンピューターのメモリに読み込む。次のステップＳ105では、第１の目標ヨーレート演算器４０で、路面反力トルク信号Ｔalign(s)と車速信号Ｖ(s)より第１の目標ヨーレート信号Ｙawref1(s)を演算する。次のステップＳ106では、第２の目標ヨーレート演算器４１で、ハンドル角信号Ｔheta(s)と車速信号Ｖ(s)より第２の目標ヨーレート信号Ｙawref2(s)を演算する。次のステップＳ107では、第３の目標ヨーレート決定器４２で、第１の目標ヨーレート信号Ｙawref1(s)と第２の目標ヨーレート信号Ｙawref2(s)より第３の目標ヨーレート信号Ｙawref3(s)を決定する。次のステップＳ108では、ヨーレート補償ゲイン演算部４３で、ヨーレート信号Ｙaw(s)と第３の目標ヨーレート信号Ｙawref3(s)よりヨーレート補償ゲインＹawgain(s)を出力する。次のステップＳ109では、ヨーレート信号Ｙaw(s)とヨーレート補償ゲインＹawgain(s)よりヨーレート補償トルクret(s)を演算する。

図７は、この発明の実施の形態１の効果を示した一例で、ハンドル角信号Ｔheta(s)、ヨーレート信号Ｙaw(s)、ヨーレート補償トルク信号ret(s)の時間応答を表している。図７は車両がスピンするような危険な走行状態における本実施の効果を示す。図７に沿って説明すると、図中区間ｔ3はヨーレート補償が必要でないため、ヨーレート補償トルクret(s)は発生しない。図中区間ｔ4はヨーレート信号Ｙaw(s)と第３の目標ヨーレート信号Ｙawref3(s)の差が大きく、車両がスピンする可能性があるためヨーレート補償トルクret(s)が発生する。

続いて図８も、この実施の形態の効果を示した一例で、ハンドル角信号Ｔheta(s)、ヨーレート信号Ｙaw(s)、ヨーレート補償トルク信号ret(s)の時間応答を表している。図８では、安定した走行における本実施の効果を示す。図８に示されるように安定した走行中では、ヨーレート補償トルクret(s)は発生しない。

このようにこの実施形態によれば、車両が安定した領域ではヨーレート補償トルクret(s)が発生しないため、運転者の操舵フィーリングを損なうことがない。その一方で車両がスピンするような状況においてはヨーレート信号に基づくヨーレート補償トルクret(s)が発生するため、車両安定化トルクを運転者に付与することが可能となる。

またこの発明において、ヨーレート補償トルク信号ret(s)はヨーレート検出値Ｙaw(s)にそのままゲインを乗じて補償トルクとしたが、特開2006−88866号報などで示されるとおり、位相補償後の信号を用いて実施してもよい。また路面反力トルクに関しても特開2003-312521号報などで示されるとおり路面反力トルクを推定することでもこの発明は実現可能となる。

実施の形態２
また、上記した実施の形態１において、第１の目標ヨーレートを演算する際に、車両状態量としてタイヤに発生する路面反力トルクＴalignを用いたが、車両の横方向加速度センサなどでもタイヤ力は推定できるため、路面反力トルクの変わりに横方向加速度を用いても同様の効果が得られる。

実施の形態３
また、フェイルセーフの観点からヨーレート補償トルク信号ret(s)の出力にリミッタを加えても同様の効果がある。図９はこの実施の形態３におけるヨーレート補償器ブロックの詳細図で、車両安定化トルク演算手段を構成する乗算部４４の出力段にリミッタ手段４５を設け、車速検出器１１の出力Ｖ(s)でヨーレート補償トルク信号（車両安定化トルク）ret(s)の出力を制限するよう制御する。その他の構成は実施の形態１の図４に示すヨーレート補償器ブロックの構成と同じに付き、説明は省略する。
一般的に電動パワーステアリング装置のアシストトルクは車速に応じて決まっており、その他に、車速が低速領域（２０ｋｍ／ｈ以下）では元来車両安定化トルクが必要でなく、高速領域（８０ｋｍ／ｈ以上）でもハンドル操作による車両安定化が困難であることから車両安定化トルクは必要ない。また車両安定化トルクが必要な領域においても、必要以上のアシストトルクは運転者にとって違和感となるため、車両安定化トルクには制限が必要となる。
この実施の形態３のようにリミッタの構成を追加することで、必要以上のアシストトルク発生を抑えることが可能となり、フェイルセーフ性が向上する。

実施の形態４
図１０はこの発明の実施の形態４における制御装置を有する概略図で、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）等の車両用操舵装置のタイヤの転舵角をアクチュエータとする制御に適用したものである。
通常走行時は、通常制御を行うための信号ＳＢＷ(s)を受けてタイヤ角基本演算器５１で演算された出力base tire(s)に基づいて目標タイヤ角演算器５２にて目標となるタイヤ角信号reftire(s)を出力する。しかし、車両が安定でない走行を行っている場合などは、ヨーレート補償器３３で演算された車両安定化トルクref(s)に基づいて目標タイヤ角演算器５２にて目標となるタイヤ角を出力することで、ステアバイワイヤ等のタイヤの転舵角をアクチュエータとする制御を行い、第３の目標ヨーレートに実際のヨーレートが一致するよう制御する。

実施の形態５
図１１はこの発明の実施の形態５における制御装置を有する概略図で、横滑り防止装置ＥＳＣ（Electric Stability Control）等のタイヤ制動力をアクチェータとする制御に適用したものである。
通常ＥＳＣ作動時は、通常制御を行うための信号ＥＳＣ(s)を受けてＥＳＣ基本演算器６１で演算された出力base esc(s)に基づいて目標ブレーキ圧演算器６２にて目標となるブレーキ圧信号refesc(s)を出力する。しかし、ＥＳＣ基本演算器６１以外の要因で車両が安定でない走行を行っている場合などは、ヨーレート補償器３３で演算された車両安定化トルクref(s)に基づいて目標ブレーキ圧演算器６２にて目標となるブレーキ圧を出力することで、ＥＳＣ等のタイヤ制動力をアクチェータとする制御を行い、第３の目標ヨーレートに実際のヨーレートが一致するよう制御する。

この発明は上記のように、車両運動をタイヤ操舵系、タイヤ制動系、タイヤ駆動系のいずれかをアクチュエータとする制御など、車両状態量が必要である制御であれば応用が可能であり、これにより運転者の操舵に応じた最適な制御の実現が可能となる。

この発明が適用される代表的な車両用操舵制御装置系の全体構成を示す図である。 この発明の実施の形態１の全体図を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における代表的なアシストトルク決定ブロックの詳細図である。 この発明の実施の形態１におけるヨーレート補償器ブロックの詳細図である。 この発明の効果を示す第３の目標ヨーレート決定器の時間応答図である。 この発明の実施の形態１に係る動作を示すフローチャート図である。 この発明の効果を示す車両不安定時のヨーレート補償トルクの時間応答図である。 この発明の効果を示す車両安定時のヨーレート補償トルクの時間応答図である。 この発明の実施の形態３におけるヨーレート補償器ブロックの詳細図である。 この発明の実施の形態４における制御装置の詳細図である。 この発明の実施の形態５における制御装置の詳細図である。

符号の説明

１…ハンドル、 ２…ステアリング軸、
３…ステアリングギアボックス、 ４…トルクセンサ、
５…アシストモータ、 ６…ラック＆ピニオン軸、
７…タイヤ、 ８…制御ユニット、
１０…ステアリング機構、 １１…車速検出器、
１２…操舵トルク検出器、 １３…路面反力トルク検出器、
１４…ヨーレート検出器、 １５…ハンドル角検出器、
１６…モータ速度検出器、 １７…モータ加速度検出器、
１８…アシストトルク決定ブロック、 １９…モータ電流決定器、
２０…比較器、 ２１…モータ駆動器、
２２…モータ電流検出器、 ３０…アシストマップ補償器、
３１…ダンピング補償器、 ３２…慣性補償器、
３３…ヨーレート補償器、 ３４…加算器、
４０…第１の目標ヨーレート演算器、 ４１…第２の目標ヨーレート演算器、
４２…第３の目標ヨーレート決定器、
４３…ヨーレート補償ゲイン演算部（車両安定化ゲイン演算手段）、
４４…乗算部（車両安定化トルク演算手段） ４５…リミッタ手段
５１…タイヤ角基本演算器 ５２…目標タイヤ角演算器、
６１…ＥＳＣ基本演算器、 ６２…目標ブレーキ圧演算器。

Claims (6)

1. モータ制御にて運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる車両用操舵制御装置において、
   車両の操舵操作にともなって車輪に生じる路面反力トルクまたは前記車両に生じる横方向加速度のいずれか１つを検出する車両状態量検出器、
   前記運転者が操作するハンドルの操作量を検出するハンドル操作量検出器、
   前記車両の走行速度を検出する車速検出器、
   前記車両状態量検出器の出力と前記車速検出器の出力とから、第１の目標ヨーレートを演算する第１の目標ヨーレート演算手段、
   前記ハンドル操作量検出器の出力と前記車速検出器の出力とから、第２の目標ヨーレートを演算する第２の目標ヨーレート演算手段、
   前記第１の目標ヨーレートと前記第２の目標ヨーレートに基づき、前記車両の第３の目標ヨーレートを決定する第３の目標ヨーレート決定手段、
   前記車両に生じるヨーレートを検出するヨーレート検出器、
   前記ヨーレート検出器の出力と前記第３の目標ヨーレートに基づき、車両安定化ゲインを演算する車両安定化ゲイン演算手段、
   前記ヨーレート検出器の出力と前記車両安定化ゲインに基づき前記アシストトルクに加算する車両安定化トルクを決定する車両安定化トルク演算手段、
   を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 前記第３の目標ヨーレート決定手段は、
   前記第１の目標ヨーレートの値と前記第２の目標ヨーレートの値の符号が同一の場合、前記第１の目標ヨーレートと前記第２の目標ヨーレートで絶対値の小さい方を出力し、
   前記第１の目標ヨーレートの値と前記第２の目標ヨーレートの値の符号が異なる場合、前記第２の目標ヨーレートを出力する、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用操舵制御装置。
3. 前記車両安定化ゲイン演算手段は、
   前記ヨーレート検出器の出力と前記第３の目標ヨーレートの偏差に基づき車両安定化ゲインを演算することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵制御装置。
4. 前記車両安定化ゲイン演算手段は、
   前記ヨーレート検出器の出力と前記第３の目標ヨーレートの比率に基づき車両安定化ゲインを演算することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵制御装置。
5. 前記車両安定化トルク演算手段で決定された車両安定化トルクの出力を制限するリミッタ手段を設け、前記リミッタ手段は前記車速検出器の出力に基づき車両安定化トルクの出力を制限するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の車両用操舵制御装置。
6. 前記第３の目標ヨーレートに前記ヨーレート検出器の出力を一致させるように、前記車両のタイヤ転舵角、タイヤ制動力、タイヤ駆動力のうち少なくとも一つを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の車両用操舵制御装置。

Images