JP2008068661A - 舵角制御装置、自動車および舵角制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】可変舵角機構を有し、前後輪を転舵可能な自動車において、操舵速度に起因してハンドルに発生する振動を抑制しつつ、運転者に違和感を与える事態を防止すること。
【解決手段】前輪舵角制御手段が、前輪転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出し、後輪舵角制御手段が、その前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出し、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら前輪目標舵角および後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動する。したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
【選択図】図５
【解決手段】前輪舵角制御手段が、前輪転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出し、後輪舵角制御手段が、その前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出し、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら前輪目標舵角および後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動する。したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
【選択図】図５
Description
本発明は、車両の操舵角を制御する舵角制御装置、自動車および舵角制御方法に関する。
従来、操向輪の舵角比を可変とする可変舵角機構を備えた自動車が知られている。
このような可変舵角機構を備えた自動車においては、運転者による操舵入力が行われた場合に、アクチュエータ（モータ）によって舵角量を調節して出力することにより、目標とする操舵角が出力されるよう制御している。
このような可変舵角機構を備えた自動車においては、運転者による操舵入力が行われた場合に、アクチュエータ（モータ）によって舵角量を調節して出力することにより、目標とする操舵角が出力されるよう制御している。
ところが、このような可変舵角機構では、運転者により高速な操舵操作が行われると、アクチュエータが高速に動作することとなり、その反力がハンドルに伝達される結果、ハンドルに振動が発生する可能性がある。
このような事態を防止すべく、特許文献１に記載された技術においては、操舵速度に応じた成分の制御量を減衰させており、これにより、ハンドルに発生する振動の防止を図っている。
特開２００１−１３８９３６号公報
このような事態を防止すべく、特許文献１に記載された技術においては、操舵速度に応じた成分の制御量を減衰させており、これにより、ハンドルに発生する振動の防止を図っている。
ところで、前輪に加え、後輪を転舵可能な自動車が知られており、このような車両においても前輪に可変舵角機構を搭載することが考えられる。
しかしながら、前後輪を転舵可能な自動車に、特許文献１に記載された技術を適用した場合、出力舵角の応答特性が前輪と後輪とで異なることとなり、車両応答特性および旋回軌跡が目標とする運動特性から変化し、運転者に違和感を与える可能性がある。
本発明の課題は、可変舵角機構を有し、前後輪を転舵可能な自動車において、操舵速度に起因してハンドルに発生する振動を抑制しつつ、運転者に違和感を与える事態を防止することである。
しかしながら、前後輪を転舵可能な自動車に、特許文献１に記載された技術を適用した場合、出力舵角の応答特性が前輪と後輪とで異なることとなり、車両応答特性および旋回軌跡が目標とする運動特性から変化し、運転者に違和感を与える可能性がある。
本発明の課題は、可変舵角機構を有し、前後輪を転舵可能な自動車において、操舵速度に起因してハンドルに発生する振動を抑制しつつ、運転者に違和感を与える事態を防止することである。
以上の課題を解決するため、本発明に係る舵角制御装置は、
操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵機構と、後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵機構と、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御手段と、前記前輪舵角制御手段によって算出された前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御手段とを備え、前記前輪舵角制御手段は、算出した前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動し、前記後輪舵角制御手段は、算出した後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動することを特徴としている。
操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵機構と、後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵機構と、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御手段と、前記前輪舵角制御手段によって算出された前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御手段とを備え、前記前輪舵角制御手段は、算出した前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動し、前記後輪舵角制御手段は、算出した後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動することを特徴としている。
また、本発明に係る自動車は、
操舵入力軸に連結され、操舵操作が行われるステアリングホイールと、前記ステアリングホイールに対する操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵機構と、後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵機構と、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御手段と、前記前輪舵角制御手段によって算出された前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御手段と、前記前輪操舵機構および前記後輪操舵機構が設置される車体とを備え、前記前輪舵角制御手段は、算出した前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動し、前記後輪舵角制御手段は、算出した後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動することを特徴としている。
操舵入力軸に連結され、操舵操作が行われるステアリングホイールと、前記ステアリングホイールに対する操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵機構と、後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵機構と、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御手段と、前記前輪舵角制御手段によって算出された前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御手段と、前記前輪操舵機構および前記後輪操舵機構が設置される車体とを備え、前記前輪舵角制御手段は、算出した前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動し、前記後輪舵角制御手段は、算出した後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動することを特徴としている。
また、本発明に係る舵角制御方法は、
操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵ステップと、後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵ステップとを含み、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御ステップと、前記前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御ステップと、前記前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動する舵角比可変用モータ駆動ステップと、前記後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動する後輪転舵用モータ駆動ステップとをさらに含むことを特徴としている。
操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵ステップと、後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵ステップとを含み、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御ステップと、前記前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御ステップと、前記前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動する舵角比可変用モータ駆動ステップと、前記後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動する後輪転舵用モータ駆動ステップとをさらに含むことを特徴としている。
本発明に係る舵角制御装置によれば、前輪舵角制御手段が、前輪転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出し、後輪舵角制御手段が、その前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出し、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら前輪目標舵角および後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動する。
したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
本発明に係る自動車によれば、ステアリングホイールに入力された操舵操作に対し、前輪舵角制御手段が、前輪転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出し、後輪舵角制御手段が、その前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出し、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら前輪目標舵角および後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動するので、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
本発明に係る舵角制御方法によれば、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御ステップと、前記前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御ステップとを含むこととしたので、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
以下、図を参照して本発明を適用した自動車の実施の形態を説明する。
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明に係る自動車１の構成を示す図である。
図１において、自動車１は、ステアリングホイール２と、ステアリング入力軸３と、ＶＧＲ（Variable Gear Ratio）４と、ステアリング出力軸５と、ピニオンギア６と、ステアリングラック７と、タイロッド８ＦＲ，８ＦＬ，８ＲＲ，８ＲＬと、車輪９ＦＲ，９ＦＬ，９ＲＲ，９ＲＬと、車輪速センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬと、後輪転舵用モータ１１と、後輪ステアリングラック１２と、転舵コントローラ１３と、インターフェース１４と、コントロールユニット１５とを備えている。
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明に係る自動車１の構成を示す図である。
図１において、自動車１は、ステアリングホイール２と、ステアリング入力軸３と、ＶＧＲ（Variable Gear Ratio）４と、ステアリング出力軸５と、ピニオンギア６と、ステアリングラック７と、タイロッド８ＦＲ，８ＦＬ，８ＲＲ，８ＲＬと、車輪９ＦＲ，９ＦＬ，９ＲＲ，９ＲＬと、車輪速センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬと、後輪転舵用モータ１１と、後輪ステアリングラック１２と、転舵コントローラ１３と、インターフェース１４と、コントロールユニット１５とを備えている。
ステアリングホイール２に入力された操舵操作は、ステアリング入力軸３を介してＶＧＲ４に伝達される。
ステアリング入力軸３には、エンコーダあるいはポテンショメータ等によって構成された操舵角センサが設置されており、その検出信号はインターフェース１４を介してコントロールユニット１５に出力される。
ステアリング入力軸３には、エンコーダあるいはポテンショメータ等によって構成された操舵角センサが設置されており、その検出信号はインターフェース１４を介してコントロールユニット１５に出力される。
ＶＧＲ４は、サンギアを共通とした入力側および出力側の２段の遊星歯車機構を有しており、入力側遊星歯車機構のリングギアは車体に固定され、出力側遊星歯車機構のリングギアは、舵角比可変用モータによって回転可能に構成されている。また、ステアリング入力軸３は、入力側の遊星歯車の軸に連結されており、出力側の遊星歯車の軸には、ステアリング出力軸５が連結されている。このような構成により、ステアリング入力軸３によって入力側の遊星歯車が回転されると、その回転がサンギアに伝達され、サンギアの回転により、出力側の遊星歯車が回転される。そして、このとき、舵角比可変用モータが回転することにより、出力側の遊星歯車機構のリングギアが回転され、ステアリング出力軸５には、ステアリング入力軸３から入力された回転角と、舵角比可変用モータによって入力された回転角とが加算された回転角が出力される。即ち、ＶＧＲ４によって、ステアリングギア比が可変とされている。
また、ＶＧＲ４の舵角比可変用モータには、モータ回転角度を検出する回転角度センサ４ａが設置されており、回転角度センサ４ａは、検出したモータ回転角度を示す信号を、インターフェース１４を介してコントロールユニット１５に出力する。
ステアリング出力軸５の先端には、ピニオンギア６が備えられており、このピニオンギア６は、ステアリングラック７に形成されたラックギアと噛み合っている。したがって、ステアリング出力軸５が回転すると、ピニオンギア６がラックギアに噛み合いながら回転することにより、ステアリングラック７を車幅方向に移動させる。
ステアリング出力軸５の先端には、ピニオンギア６が備えられており、このピニオンギア６は、ステアリングラック７に形成されたラックギアと噛み合っている。したがって、ステアリング出力軸５が回転すると、ピニオンギア６がラックギアに噛み合いながら回転することにより、ステアリングラック７を車幅方向に移動させる。
ステアリングラック７の先端は、タイロッド８ＦＬ，８ＦＲの一端と連結されており、タイロッド８ＦＬ，８ＦＲの他端は、左右の車輪１０ＦＬ，１０ＦＲそれぞれのナックルアームと連結されている。したがって、ステアリングラック７が車幅方向に移動されると、その動きがタイロッド８ＦＬ，８ＦＲを介して左右の前輪におけるナックルアームに伝達され、車輪９ＦＬ，９ＦＲが転舵される。
後輪転舵用モータ１１は、転舵コントローラ１３から入力される駆動指令信号によって駆動される。また、後輪転舵用モータ１１は、回転軸にピニオンギアを備えており、このピニオンギアは、後輪ステアリングラック１２に形成されたラックギアと噛み合っている。したがって、転舵コントローラ１３によって後輪転舵用モータ１１が駆動されると、ピニオンギアがラックギアと噛み合いながら回転することにより、後輪ステアリングラック１２が車幅方向に移動される。
また、後輪転舵用モータ１１には、モータ回転角度を検出する後輪モータ角センサ１１ａが設置されており、後輪モータ角センサ１１ａは、検出したモータ回転角度を示す信号を、インターフェース１４を介してコントロールユニット１５に出力する。
後輪ステアリングラック１２の先端は、タイロッド８ＲＬ，８ＲＲの一端と連結されており、タイロッド８ＲＬ，８ＲＲの他端は、左右の車輪１０ＲＬ，１０ＲＲそれぞれのナックルアームと連結されている。したがって、後輪ステアリングラック１２が車幅方向に移動されると、その動きがタイロッド８ＲＬ，８ＲＲを介して左右の前輪におけるナックルアームに伝達され、車輪９ＲＬ，９ＲＲが転舵される。
後輪ステアリングラック１２の先端は、タイロッド８ＲＬ，８ＲＲの一端と連結されており、タイロッド８ＲＬ，８ＲＲの他端は、左右の車輪１０ＲＬ，１０ＲＲそれぞれのナックルアームと連結されている。したがって、後輪ステアリングラック１２が車幅方向に移動されると、その動きがタイロッド８ＲＬ，８ＲＲを介して左右の前輪におけるナックルアームに伝達され、車輪９ＲＬ，９ＲＲが転舵される。
転舵コントローラ１３は、インターフェース１４を介してコントロールユニット１５から入力される前後輪の転舵角指令値を基に、その転舵角に相当する舵角比可変用モータおよび後輪転舵用モータ１１の駆動量を算出し、その駆動量を駆動させるための駆動指令信号を舵角比可変用モータおよび後輪転舵用モータ１１に出力する。
インターフェース１４は、回転角度センサ４ａ、操舵角センサ、後輪モータ角センサ１１ａおよび車輪速センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬから入力される各種信号に対し、信号形式の変換あるいは送受信タイミングの調整を行って、それらの信号をコントロールユニット１５に出力したり、あるいは、転舵コントローラ１３に出力したりすると共に、コントロールユニット１５から入力される前後輪の転舵角指令値を転舵角コントローラ１３に出力する。
インターフェース１４は、回転角度センサ４ａ、操舵角センサ、後輪モータ角センサ１１ａおよび車輪速センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬから入力される各種信号に対し、信号形式の変換あるいは送受信タイミングの調整を行って、それらの信号をコントロールユニット１５に出力したり、あるいは、転舵コントローラ１３に出力したりすると共に、コントロールユニット１５から入力される前後輪の転舵角指令値を転舵角コントローラ１３に出力する。
コントロールユニット１５は、インターフェース１４を介して、回転角度センサ４ａ、操舵角センサ、後輪モータ角センサ１１ａおよび車輪速センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬから各種信号を受け取る。
そして、コントロールユニット１５は、車輪速センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬの検出信号から算出した車速Ｖ、および、操舵角センサによって検出された操舵角θを基に、予め設定されている伝達関数Ｌ（ｓ）を用いて目標車両運動の演算を行い、演算結果として目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγを算出する。
そして、コントロールユニット１５は、車輪速センサ１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬの検出信号から算出した車速Ｖ、および、操舵角センサによって検出された操舵角θを基に、予め設定されている伝達関数Ｌ（ｓ）を用いて目標車両運動の演算を行い、演算結果として目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγを算出する。
また、コントロールユニット１５は、算出した目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγを基に、基準とする前後輪の目標舵角（以下、「第１前後輪目標舵角」という。）を算出する。
そして、コントロールユニット１５は、ハンドルの振動抑制および運転者の違和感軽減を目的として、後述する前後輪舵角演算処理を実行し、第１前後輪目標舵角に対する補正を行う。
そして、コントロールユニット１５は、ハンドルの振動抑制および運転者の違和感軽減を目的として、後述する前後輪舵角演算処理を実行し、第１前後輪目標舵角に対する補正を行う。
さらに、コントロールユニット１５は、前後輪舵角演算処理による補正後の前後輪舵角（以下、「第２前後輪目標舵角」という。）を示す転舵角指令値を、インターフェース１４を介して転舵コントローラ１３に出力する。
なお、この後、転舵コントローラ１３が、前後輪の転舵角が第２前後輪目標舵角となるように、ＶＧＲ４の回転角度センサ４ａおよび後輪モータ角センサ１１ａによって検出されたモータ回転角度を参照しながら、転舵量の制御を行う。
なお、この後、転舵コントローラ１３が、前後輪の転舵角が第２前後輪目標舵角となるように、ＶＧＲ４の回転角度センサ４ａおよび後輪モータ角センサ１１ａによって検出されたモータ回転角度を参照しながら、転舵量の制御を行う。
（目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγの算出方法）
次に、コントロールユニット１５における目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγの具体的な算出方法について説明する。
コントロールユニット１５は、車速Ｖおよび操舵角θから、予め設定された伝達関数Ｌ（ｓ）に従って、車両運動の目標値を演算する目標車両運動演算部Ａ１０１を備えている。
次に、コントロールユニット１５における目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγの具体的な算出方法について説明する。
コントロールユニット１５は、車速Ｖおよび操舵角θから、予め設定された伝達関数Ｌ（ｓ）に従って、車両運動の目標値を演算する目標車両運動演算部Ａ１０１を備えている。
本実施形態において、目標車両運動演算部Ａ１０１は、操舵角θに応じて目標ヨーレートγ（規範ヨーレート）と目標スリップ角β（規範車体スリップ角）を演算する。目標ヨーレートγと目標スリップ角βの応答特性Ｌ（ｓ）は任意に設定できるが、ここでは、線形二輪モデルを用いて操舵に対する応答特性Ｌ（ｓ）を、目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγそれぞれに対し、以下のように設定する。
ただし、上記各式において、Ｖは車速、Ａは車両のスタビリティファクタ、ｍは車両質量、ｌzは車両のヨー慣性モーメント、ｃfは前輪等価コーナリングパワー、ｃrは後輪等価コーナリングパワー、ｌfは重心と前軸間の距離、ｌrは重心と後軸間の距離、ｌはホイールベース、ｓはラプラス演算子である。
（第１前後輪目標舵角の算出方法）
次に、コントロールユニット１５における第１前後輪目標舵角の具体的な算出方法について説明する。
コントロールユニット１５は、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）を用いて前後輪舵角を演算する第１前後輪舵角演算部Ａ１０２を備えている。
線形２自由度モデルを用いた場合、第１前後輪目標舵角は、以下の演算式によって算出される。
まず、第１前輪目標舵角をδf（ｓ）、第１後輪目標舵角をδr（ｓ）とすると、目標車両運動演算部Ａ１０１によって算出された目標ヨーレートγと目標スリップ角βを実現する前後輪舵角は、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）を表す次式に従って演算される。
次に、コントロールユニット１５における第１前後輪目標舵角の具体的な算出方法について説明する。
コントロールユニット１５は、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）を用いて前後輪舵角を演算する第１前後輪舵角演算部Ａ１０２を備えている。
線形２自由度モデルを用いた場合、第１前後輪目標舵角は、以下の演算式によって算出される。
まず、第１前輪目標舵角をδf（ｓ）、第１後輪目標舵角をδr（ｓ）とすると、目標車両運動演算部Ａ１０１によって算出された目標ヨーレートγと目標スリップ角βを実現する前後輪舵角は、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）を表す次式に従って演算される。
（３）式に従って前後輪舵角を算出し、その転舵角に制御することで、目標ヨーレートγおよび目標スリップ角βを充足するようにフィードフォワード制御することができる。
（コントロールユニット１５における前後輪舵角演算処理）
次に、コントロールユニット１５が実行する前後輪舵角演算処理について説明する。
コントロールユニット１５は、第２前輪舵角を演算する第２前輪舵角演算部Ａ１０３と、第２後輪舵角を演算する第２後輪舵角演算部Ａ１０４とを備えている。
そして、コントロールユニット１５は、これら第２前輪舵角演算部Ａ１０３および第２後輪舵角演算部Ａ１０４によって、第１前後輪目標舵角を補正する前後輪舵角演算処理を実行する。
次に、コントロールユニット１５が実行する前後輪舵角演算処理について説明する。
コントロールユニット１５は、第２前輪舵角を演算する第２前輪舵角演算部Ａ１０３と、第２後輪舵角を演算する第２後輪舵角演算部Ａ１０４とを備えている。
そして、コントロールユニット１５は、これら第２前輪舵角演算部Ａ１０３および第２後輪舵角演算部Ａ１０４によって、第１前後輪目標舵角を補正する前後輪舵角演算処理を実行する。
図２は、前後輪舵角演算処理を示すフローチャートである。前後輪舵角演算処理は、イグニションオンと共に開始され、イグニションオフとされるまで繰り返し実行される。
図２において、前後輪舵角演算処理が開始されると、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ａ１０３に第１前輪目標舵角δf（ｓ）を読み込むと共に（ステップＳ１）、第２後輪舵角演算部Ａ１０４に第１後輪目標舵角δr（ｓ）を読み込む（ステップＳ２）。
次に、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ａ１０３によって、高周波の信号を抑制するために、第１前輪目標舵角に対し、次式に示すローパスフィルタＨｆ（ｓ）を施す演算を行い、第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を算出する（ステップＳ３）。
図２において、前後輪舵角演算処理が開始されると、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ａ１０３に第１前輪目標舵角δf（ｓ）を読み込むと共に（ステップＳ１）、第２後輪舵角演算部Ａ１０４に第１後輪目標舵角δr（ｓ）を読み込む（ステップＳ２）。
次に、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ａ１０３によって、高周波の信号を抑制するために、第１前輪目標舵角に対し、次式に示すローパスフィルタＨｆ（ｓ）を施す演算を行い、第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を算出する（ステップＳ３）。
ただし、τ1は任意の定数である。
図３は、（４）式に示すローパスフィルタＨｆ（ｓ）のフィルタ特性を示す図である。図３に示すように、Ｈｆ（ｓ）を適用することにより、操舵周波数が高いほど、その操舵入力に対する第２前輪目標舵角のゲインが小さくなるように制御される。
図３は、（４）式に示すローパスフィルタＨｆ（ｓ）のフィルタ特性を示す図である。図３に示すように、Ｈｆ（ｓ）を適用することにより、操舵周波数が高いほど、その操舵入力に対する第２前輪目標舵角のゲインが小さくなるように制御される。
図２に戻り、コントロールユニット１５は、第２後輪舵角演算部Ａ１０４によって、後輪の転舵制御を補正された前輪の転舵制御と合わせるために、第１後輪目標舵角δr（ｓ）に対し、伝達関数Ｈｆ（ｓ）・Ｇｆ（ｓ）・Ｇｒ-1（ｓ）を施す演算を行い、第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を算出する（ステップＳ４）。ここで、伝達関数Ｈｆ（ｓ）・Ｇｆ（ｓ）・Ｇｒ-1（ｓ）におけるＨｆ（ｓ）は、（４）式に示すＨｆ（ｓ）であり、Ｇｆ（ｓ）は、前輪操舵系をモデル化したもの、Ｇｒ（ｓ）は、後輪操舵系をモデル化したものである。
そして、コントロールユニット１５は、ステップＳ３において算出した第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を第２前輪舵角演算部Ａ１０３から前輪操舵系に出力し（ステップＳ５）、ステップＳ４において算出した第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を第２後輪舵角演算部Ａ１０４から後輪操舵系に出力する（ステップＳ６）。
その後、コントロールユニット１５は、前後輪舵角演算処理を繰り返す。
その後、コントロールユニット１５は、前後輪舵角演算処理を繰り返す。
このような処理の結果、高周波の信号を抑制された第１後輪目標舵角δr’（ｓ）に対して、第２後輪目標舵角δr’（ｓ）も高周波の信号を抑制した状態で出力される。
さらに、前輪操舵系モデルＧｆ（ｓ）と、後輪操舵系モデルＧｒ（ｓ）については、それぞれモータ制御系の応答特性を以下のように設計することで、制御精度の向上を図ることが出来る。
即ち、
さらに、前輪操舵系モデルＧｆ（ｓ）と、後輪操舵系モデルＧｒ（ｓ）については、それぞれモータ制御系の応答特性を以下のように設計することで、制御精度の向上を図ることが出来る。
即ち、
ただし、τ2は任意の定数
となるような１次遅れの応答を示す制御系を規範モデルとして、図４に示すモデル追従制御（２自由度制御系）を行うと、第２後輪舵角演算部Ａ１０４の伝達関数は、
となるような１次遅れの応答を示す制御系を規範モデルとして、図４に示すモデル追従制御（２自由度制御系）を行うと、第２後輪舵角演算部Ａ１０４の伝達関数は、
となり、後輪の応答特性と前輪の応答特性とを一致させることができる。
（動作）
続いて、本実施形態に係る自動車１の動作を説明する。
図５は、自動車１の制御動作を示すブロック図である。
自動車１が車速Ｖで走行しており、操舵角θの操舵入力が行われたとすると、まず、目標車両運動演算部Ａ１０１が、（１）、（２）式に従って目標ヨーレートγと目標スリップ角βとを算出する。
続いて、本実施形態に係る自動車１の動作を説明する。
図５は、自動車１の制御動作を示すブロック図である。
自動車１が車速Ｖで走行しており、操舵角θの操舵入力が行われたとすると、まず、目標車両運動演算部Ａ１０１が、（１）、（２）式に従って目標ヨーレートγと目標スリップ角βとを算出する。
次に、第１前後輪舵角演算部Ａ１０２が、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）に従って、目標ヨーレートγおよび目標スリップ角βから、第１前輪目標舵角δf（ｓ）および第１後輪目標舵角δr（ｓ）を算出する。
この第１前輪目標舵角δf（ｓ）に対し、第２前輪舵角演算部Ａ１０３が、伝達関数Ｈｆ（ｓ）に基づいて、高周波の信号を抑制する補正を行うことにより、第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を算出する。また、第１後輪目標舵角δr（ｓ）に対し、第２後輪舵角演算部Ａ１０４が、伝達関数Ｈｆ（ｓ）・Ｇｆ（ｓ）・Ｇｒ-1（ｓ）に基づいて、前輪舵角の補正に合わせた補正を行うことにより、第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を算出する。
この第１前輪目標舵角δf（ｓ）に対し、第２前輪舵角演算部Ａ１０３が、伝達関数Ｈｆ（ｓ）に基づいて、高周波の信号を抑制する補正を行うことにより、第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を算出する。また、第１後輪目標舵角δr（ｓ）に対し、第２後輪舵角演算部Ａ１０４が、伝達関数Ｈｆ（ｓ）・Ｇｆ（ｓ）・Ｇｒ-1（ｓ）に基づいて、前輪舵角の補正に合わせた補正を行うことにより、第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を算出する。
これら第２前輪目標舵角δf’（ｓ）および第２後輪目標舵角δr’（ｓ）が、転舵角指令値としてコントロールユニット１５から転舵コントローラ１３に出力される。
すると、前輪操舵系および後輪操舵系を経て、前輪実舵角δf’’（ｓ）および後輪実舵角δr’’（ｓ）が実際の転舵量として与えられ、その転舵量に応じて、車両特性Ｖ（ｓ）に規定される実スリップ角βyおよび実ヨーレートγyが表れる。
すると、前輪操舵系および後輪操舵系を経て、前輪実舵角δf’’（ｓ）および後輪実舵角δr’’（ｓ）が実際の転舵量として与えられ、その転舵量に応じて、車両特性Ｖ（ｓ）に規定される実スリップ角βyおよび実ヨーレートγyが表れる。
以上のように、本実施形態に係る自動車１は、操舵角θおよび車速Ｖに応じて定めた目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγから第１前輪目標舵角δf（ｓ）および第１目標後輪舵角δr（ｓ）を算出し、その第１前輪目標舵角δf（ｓ）における高周波成分の制御量を抑制した第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を出力すると共に、第１前輪目標舵角δf（ｓ）に合わせて高周波成分の制御量を抑制されると共に、第１前輪目標舵角δf（ｓ）と対応する応答特性とされた第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を出力し、これらの目標舵角を転舵角指令値として舵角制御を行う。
したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。また、従来の処理手順において、第２前輪舵角演算部Ａ１０３および第２後輪舵角演算部Ａ１０４における処理を直列的に介在させることで、簡単に機能を実現することができる。
図６は、従来の自動車における運転者を含む制御ブロック図である。
図６に示すように、運転者が高速な操舵操作を行った場合、それにより第１前輪目標舵角が算出され、モータにおいて高速な動作が行われる。すると、モータの動作による反力がハンドルに伝わり、ハンドルの振動が発生する。
これに対し、本実施形態に示すように、第１前輪目標舵角における高周波の信号を抑制することで、モータにおける高速な動作が抑制されるため、ハンドルの振動が防止される。
図６に示すように、運転者が高速な操舵操作を行った場合、それにより第１前輪目標舵角が算出され、モータにおいて高速な動作が行われる。すると、モータの動作による反力がハンドルに伝わり、ハンドルの振動が発生する。
これに対し、本実施形態に示すように、第１前輪目標舵角における高周波の信号を抑制することで、モータにおける高速な動作が抑制されるため、ハンドルの振動が防止される。
図７は、第１前後輪目標舵角における高周波成分の抑制を行わない場合の、目標舵角に対する応答特性を示す図である。また、図８は、第１前後輪目標舵角における高周波成分の抑制を行う場合の、目標舵角に対する応答特性を示す図である。
図７においては、高周波領域で前後輪間のゲインに乖離が大きくなっているのに対し、図８においては、高周波領域まで前後輪間のゲインが一致しており、運転者に違和感を与えることが防止される。
図７においては、高周波領域で前後輪間のゲインに乖離が大きくなっているのに対し、図８においては、高周波領域まで前後輪間のゲインが一致しており、運転者に違和感を与えることが防止される。
なお、本実施形態において、ステアリング入力軸３、ＶＧＲ４、ステアリング出力軸５、ピニオンギア６、ステアリングラック７およびタイロッド８ＦＲ，８ＦＬが前輪操舵機構を構成し、後輪転舵用モータ１１、後輪ステアリングラック１２およびタイロッド８ＲＲ，８ＲＬが後輪操舵機構を構成し、転舵コントローラ１３、インターフェース１４およびコントロールユニット１５が前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段を構成している。また、第１前後輪舵角演算部Ａ１０２が第１前輪目標舵角演算手段および第１後輪目標舵角演算手段を構成し、第２前輪舵角演算部Ａ１０３が第２前輪目標舵角演算手段を構成し、第２後輪舵角演算部Ａ１０４が第２後輪目標舵角演算手段を構成している。
（第１実施形態の効果）
（１）前輪舵角制御手段が、前輪転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出し、後輪舵角制御手段が、その前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出し、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら前輪目標舵角および後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動する。
したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
（１）前輪舵角制御手段が、前輪転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出し、後輪舵角制御手段が、その前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出し、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら前輪目標舵角および後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動する。
したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
（２）第１前輪目標舵角演算手段が操舵操作により入力された舵角に基づいて第１前輪目標舵角を算出し、第２前輪目標舵角演算手段が、第１前輪目標舵角における高周波成分を抑制して第２前輪目標舵角を算出すると共に、第１後輪目標舵角演算手段が操舵操作により入力された舵角に基づいて第１後輪目標舵角を算出し、第２後輪目標舵角演算手段が、第１後輪目標舵角に対し、第２前輪目標舵角の出力応答特性と対応させる補正を行って第２後輪目標舵角とする。そして、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら第２前輪目標舵角および第２後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動する。
したがって、操舵操作に対応した前後輪の目標舵角を基準として、前輪転舵角の高周波成分を抑制した前輪目標舵角と、それに対応する出力応答特性の後輪目標舵角とに制御されるので、運転者に違和感を与える事態を防止できると共に、高速な操舵操作によって、モータ反力に起因したハンドルの振動が発生することを防止できる。
（３）第２前輪目標舵角演算手段が、設定された補正特性に従って第１前輪目標舵角を補正し、第２後輪目標舵角演算手段が、前輪操舵機構をモデル化した前輪操舵モデルと、後輪操舵機構をモデル化した後輪操舵モデルと、前記補正特性とに基づいて、第１後輪目標舵角を、第２前輪目標舵角の出力応答特性と対応させる補正を行う。
したがって、第２後輪目標舵角を、より正確に第２前輪目標舵角の出力応答特性と対応させることができる。
したがって、第２後輪目標舵角を、より正確に第２前輪目標舵角の出力応答特性と対応させることができる。
（４）第２前輪目標舵角演算手段が、第１前輪目標舵角における操舵操作による出力舵角および前記舵角比可変用モータによる出力舵角の全体に対し、高周波成分を抑制する補正を行うので、モータの反力によりハンドルが振動すること抑制する機能と前後輪間の舵角制御を対応させる機能とを簡単に実現することができる。
（５）ステアリングホイールに入力された操舵操作に対し、前輪舵角制御手段が、前輪転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出し、後輪舵角制御手段が、その前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出し、前輪舵角制御手段および後輪舵角制御手段が、これら前輪目標舵角および後輪目標舵角となるように舵角比可変用モータと後輪転舵用モータを駆動する自動車としたので、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
（６）操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御ステップと、前記前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御ステップとを含む舵角制御方法としたので、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
（構成）
本実施形態に係る自動車１では、第１実施形態における第２前輪目標舵角の算出方法を異なるものとしている。
即ち、第１実施形態においては、第１前輪目標舵角δf（ｓ）における高周波の信号を抑制し、運転者の高速な操舵操作に対応する転舵量を抑制する構成であるのに対し、本実施形態においては、ＶＧＲ４の舵角比可変用モータの反力を選択的に低減する構成としている。
したがって、本実施形態に係る自動車１は、コントロールユニット１５の構成が第１実施形態と異なっているため、コントロールユニット１５の構成について説明し、他の部分については、図１の説明を参照することとする。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
（構成）
本実施形態に係る自動車１では、第１実施形態における第２前輪目標舵角の算出方法を異なるものとしている。
即ち、第１実施形態においては、第１前輪目標舵角δf（ｓ）における高周波の信号を抑制し、運転者の高速な操舵操作に対応する転舵量を抑制する構成であるのに対し、本実施形態においては、ＶＧＲ４の舵角比可変用モータの反力を選択的に低減する構成としている。
したがって、本実施形態に係る自動車１は、コントロールユニット１５の構成が第１実施形態と異なっているため、コントロールユニット１５の構成について説明し、他の部分については、図１の説明を参照することとする。
（目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγの算出方法）
コントロールユニット１５は、車速Ｖおよび操舵角θから、予め設定された伝達関数Ｌ（ｓ）に従って、車両運動の目標値を演算する目標車両運動演算部Ｂ１０１を備えている。
目標車両運動演算部Ｂ１０１における目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγの具体的な算出方法は、第１実施形態における目標車両運動演算部Ａ１０１の場合と同様である。
即ち、目標車両運動演算部Ｂ１０１は、車速Ｖおよび操舵角θを入力として、応答特性Ｌ（ｓ）に従い、目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγを算出する。
コントロールユニット１５は、車速Ｖおよび操舵角θから、予め設定された伝達関数Ｌ（ｓ）に従って、車両運動の目標値を演算する目標車両運動演算部Ｂ１０１を備えている。
目標車両運動演算部Ｂ１０１における目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγの具体的な算出方法は、第１実施形態における目標車両運動演算部Ａ１０１の場合と同様である。
即ち、目標車両運動演算部Ｂ１０１は、車速Ｖおよび操舵角θを入力として、応答特性Ｌ（ｓ）に従い、目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγを算出する。
（第１前後輪目標舵角の算出方法）
コントロールユニット１５は、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）を用いて前後輪舵角を演算する第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２を備えている。
第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２における第１前後輪目標舵角の具体的算出方法は、第１実施形態における目標車両運動演算部Ａ１０１の場合と同様である。
即ち、第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２は、目標車両運動演算部Ｂ１０１によって算出された目標ヨーレートγと目標スリップ角βを入力として、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）に従い、目標ヨーレートγと目標スリップ角βを実現する前後輪舵角を算出する。
コントロールユニット１５は、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）を用いて前後輪舵角を演算する第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２を備えている。
第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２における第１前後輪目標舵角の具体的算出方法は、第１実施形態における目標車両運動演算部Ａ１０１の場合と同様である。
即ち、第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２は、目標車両運動演算部Ｂ１０１によって算出された目標ヨーレートγと目標スリップ角βを入力として、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）に従い、目標ヨーレートγと目標スリップ角βを実現する前後輪舵角を算出する。
（コントロールユニット１５における前後輪舵角演算処理）
コントロールユニット１５は、第２前輪舵角を演算する第２前輪舵角演算部Ｂ１０３と、第２後輪舵角を演算する第２後輪舵角演算部Ｂ１０４とを備えている。
そして、コントロールユニット１５は、これら第２前輪舵角演算部Ｂ１０３および第２後輪舵角演算部Ｂ１０４によって、第１前後輪目標舵角を補正する前後輪舵角演算処理を実行する。
コントロールユニット１５は、第２前輪舵角を演算する第２前輪舵角演算部Ｂ１０３と、第２後輪舵角を演算する第２後輪舵角演算部Ｂ１０４とを備えている。
そして、コントロールユニット１５は、これら第２前輪舵角演算部Ｂ１０３および第２後輪舵角演算部Ｂ１０４によって、第１前後輪目標舵角を補正する前後輪舵角演算処理を実行する。
図９は、第２実施形態に係る前後輪舵角演算処理を示すフローチャートである。前後輪舵角演算処理は、イグニションオンと共に開始され、イグニションオフとされるまで繰り返し実行される。
図９において、前後輪舵角演算処理が開始されると、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３に操舵角θを読み込み（ステップＳ１０１）、さらに、第１前輪目標舵角δf（ｓ）を読み込むと共に（ステップＳ１０２）、第２後輪舵角演算部Ｂ１０４に第１後輪目標舵角δr（ｓ）を読み込む（ステップＳ１０３）。
図９において、前後輪舵角演算処理が開始されると、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３に操舵角θを読み込み（ステップＳ１０１）、さらに、第１前輪目標舵角δf（ｓ）を読み込むと共に（ステップＳ１０２）、第２後輪舵角演算部Ｂ１０４に第１後輪目標舵角δr（ｓ）を読み込む（ステップＳ１０３）。
次に、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３によって、操舵角θにおける運転者の操舵角θh（運転者の手動操作分の操舵角）を次式に従って算出する（ステップＳ１０４）。
θh＝θ／Ｇｒ （７）
ただし、Ｇｒはステアリングオーバーオールギア比である。
θh＝θ／Ｇｒ （７）
ただし、Ｇｒはステアリングオーバーオールギア比である。
続いて、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３によって、第１前輪目標舵角δf（ｓ）から運転者の操舵角θhを減算する（θm＝δf（ｓ）−θh）ことにより、ＶＧＲ４の舵角比可変用モータの目標舵角（以下、「前輪モータ目標舵角」という）θmを算出する（ステップＳ１０５）。
次に、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３によって、前輪モータ目標舵角θmにおける高周波の信号を抑制するために、第１前輪目標舵角に対し、次式に示すローパスフィルタＭｆ（ｓ）を施す演算（θm’＝Ｍｆ（ｓ）・θm）を行い、高周波信号を抑制するよう補正された前輪モータ目標舵角θm’を算出する（ステップＳ１０６）。
次に、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３によって、前輪モータ目標舵角θmにおける高周波の信号を抑制するために、第１前輪目標舵角に対し、次式に示すローパスフィルタＭｆ（ｓ）を施す演算（θm’＝Ｍｆ（ｓ）・θm）を行い、高周波信号を抑制するよう補正された前輪モータ目標舵角θm’を算出する（ステップＳ１０６）。
ただし、Ｔｓは時定数であり、ここではＴｓを固定値としてＴｓ＝０．０４［ｓｅｃ］と設定する。
さらに、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３によって、ステップＳ１０６において算出された前輪モータ目標舵角θm’に運転者の操舵角θhを加算することにより（δf’（ｓ）＝θh＋θm’）、第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を算出し、前輪操舵系に出力する（ステップＳ１０７）。
さらに、コントロールユニット１５は、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３によって、ステップＳ１０６において算出された前輪モータ目標舵角θm’に運転者の操舵角θhを加算することにより（δf’（ｓ）＝θh＋θm’）、第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を算出し、前輪操舵系に出力する（ステップＳ１０７）。
また、コントロールユニット１５は、第２後輪舵角演算部Ｂ１０４によって、後輪の転舵制御を補正された前輪の転舵制御と合わせるために、第１後輪目標舵角δr（ｓ）に対し、伝達関数Ｍｒ（ｓ）を施す演算を行い、第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を算出する（ステップＳ１０８）。ここで、伝達関数Ｍｒ（ｓ）は、前輪操舵系をモデル化した前輪操舵系モデルＧｆ（ｓ）、後輪操舵系をモデル化した後輪操舵系モデルＧｒ（ｓ）を用いて、次式のように表される。
さらに、コントロールユニット１５は、ステップＳ１０８において算出した第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を第２後輪舵角演算部Ｂ１０４から後輪操舵系に出力する（ステップＳ１０９）。
その後、コントロールユニット１５は、前後輪舵角演算処理を繰り返す。
このような処理の結果、ハンドルを振動させる直接的な原因となる舵角比可変用モータの反力を選択的に低減することが可能となる。また、運転者が高周波で操舵することによる前輪転舵量は抑制することなく転舵出力されるため、操舵角が増加するにつれて比例的に、または微分的に第１前輪目標舵角が増加するように設定しているような場合は、高周波の舵角応答性を維持することができる。
その後、コントロールユニット１５は、前後輪舵角演算処理を繰り返す。
このような処理の結果、ハンドルを振動させる直接的な原因となる舵角比可変用モータの反力を選択的に低減することが可能となる。また、運転者が高周波で操舵することによる前輪転舵量は抑制することなく転舵出力されるため、操舵角が増加するにつれて比例的に、または微分的に第１前輪目標舵角が増加するように設定しているような場合は、高周波の舵角応答性を維持することができる。
（動作）
続いて、本実施形態に係る自動車１の動作を説明する。
図１０は、自動車１の制御動作を示すブロック図である。
自動車１が車速Ｖで走行しており、操舵角θの操舵入力が行われたとすると、まず、目標車両運動演算部Ｂ１０１が、（１）、（２）式に従って目標ヨーレートγと目標スリップ角βとを算出する。
次に、第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２が、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）に従って、目標ヨーレートγおよび目標スリップ角βから、第１前輪目標舵角δf（ｓ）および第１後輪目標舵角δr（ｓ）を算出する。
続いて、本実施形態に係る自動車１の動作を説明する。
図１０は、自動車１の制御動作を示すブロック図である。
自動車１が車速Ｖで走行しており、操舵角θの操舵入力が行われたとすると、まず、目標車両運動演算部Ｂ１０１が、（１）、（２）式に従って目標ヨーレートγと目標スリップ角βとを算出する。
次に、第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２が、自車両モデルの逆系Ｖ-1（ｓ）に従って、目標ヨーレートγおよび目標スリップ角βから、第１前輪目標舵角δf（ｓ）および第１後輪目標舵角δr（ｓ）を算出する。
そして、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３が、この第１前輪目標舵角δf（ｓ）から運転者の操舵角θhを減算して前輪モータ目標舵角θmを算出する。そして、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３が、前輪モータ目標舵角θmに対し、伝達関数Ｍｆ（ｓ）に基づいて、高周波の信号を抑制する補正を行うことにより、高周波の信号を抑制した前輪モータ目標舵角θm’を算出し、前輪モータ目標舵角θmに運転者の操舵角θhを加算して第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を算出する。
また、第１後輪目標舵角δr（ｓ）に対し、第２後輪舵角演算部Ｂ１０４が、伝達関数Ｍｒ（ｓ）を施す演算を行い、前輪舵角の補正に合わせた補正を行うことにより、第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を算出する。
これら第２前輪目標舵角δf’（ｓ）および第２後輪目標舵角δr’（ｓ）が、転舵角指令値としてコントロールユニット１５から転舵コントローラ１３に出力される。
すると、前輪操舵系および後輪操舵系を経て、前輪実舵角δf’’（ｓ）および後輪実舵角δr’’（ｓ）が実際の転舵量として与えられ、その転舵量に応じて、車両特性Ｖ（ｓ）に規定される実スリップ角βyおよび実ヨーレートγyが表れる。
これら第２前輪目標舵角δf’（ｓ）および第２後輪目標舵角δr’（ｓ）が、転舵角指令値としてコントロールユニット１５から転舵コントローラ１３に出力される。
すると、前輪操舵系および後輪操舵系を経て、前輪実舵角δf’’（ｓ）および後輪実舵角δr’’（ｓ）が実際の転舵量として与えられ、その転舵量に応じて、車両特性Ｖ（ｓ）に規定される実スリップ角βyおよび実ヨーレートγyが表れる。
以上のように、本実施形態に係る自動車１は、操舵角θおよび車速Ｖに応じて定めた目標スリップ角βおよび目標ヨーレートγから第１前輪目標舵角δf（ｓ）および第１目標後輪舵角δr（ｓ）を算出し、第１前輪目標舵角δf（ｓ）から運転者の操舵角θhを減算した前輪モータ目標舵角θmを算出する。そして、前輪モータ目標舵角θmに対し、高周波成分の制御量を抑制した前輪モータ目標舵角θm’を算出して運転者の操舵角θhと加算することで、舵角比可変用モータの反力を選択的に低減した状態の第２前輪目標舵角δf’（ｓ）を出力する。また、自動車１は、第１前輪目標舵角δf（ｓ）に合わせて高周波成分の制御量を抑制されると共に、第１前輪目標舵角δf（ｓ）と対応する応答特性とされた第２後輪目標舵角δr’（ｓ）を出力し、これらの目標舵角を転舵角指令値として舵角制御を行う。
したがって、運転者により高速な操舵操作が行われても、モータの反力によりハンドルが振動することを抑制できると共に、前後輪間の舵角制御を対応させているため、運転者に違和感を与える事態を防止することができる。また、運転者が高周波で操舵することによる前輪転舵量は抑制することなく転舵出力されるため、高周波の舵角応答性を維持することができる。
図１１は、本実施形態の自動車１における目標舵角に対する応答特性を示す図である。また、図１２は、本実施形態の自動車１における操舵入力に対する横加速度応答特性を示す図であり、図１３は、本実施形態の自動車１における車両軌跡を示す図である。
図１１に示すように、第１前後輪目標舵角における高周波成分の抑制を行わない場合（図７参照）に比べ、本実施形態の自動車１においては、高周波領域まで前後輪間のゲインが一致しており、運転者に違和感を与えることが防止される。
図１１に示すように、第１前後輪目標舵角における高周波成分の抑制を行わない場合（図７参照）に比べ、本実施形態の自動車１においては、高周波領域まで前後輪間のゲインが一致しており、運転者に違和感を与えることが防止される。
また、図１２に示すように、操舵入力に対する横加速度の応答も、高周波領域まで目標値と一致している。そのため、図１３に示すように、第１前後輪目標舵角における高周波成分の抑制を行わない場合に比べ、目標とする車両軌跡と一致するものとなっている。
なお、本実施形態において、転舵コントローラ１３、インターフェース１４およびコントロールユニット１５が前輪舵角制御手段を構成している。また、第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２が第１前輪目標舵角演算手段および第１後輪目標舵角演算手段を構成し、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３が第２前輪目標舵角演算手段を構成し、第２後輪舵角演算部Ｂ１０４が第２後輪目標舵角演算手段を構成している。
なお、本実施形態において、転舵コントローラ１３、インターフェース１４およびコントロールユニット１５が前輪舵角制御手段を構成している。また、第１前後輪舵角演算部Ｂ１０２が第１前輪目標舵角演算手段および第１後輪目標舵角演算手段を構成し、第２前輪舵角演算部Ｂ１０３が第２前輪目標舵角演算手段を構成し、第２後輪舵角演算部Ｂ１０４が第２後輪目標舵角演算手段を構成している。
（第２実施形態の効果）
（１）前記第２前輪目標舵角演算手段が、第１前輪目標舵角における前記舵角比可変用モータによる出力舵角に対し、高周波成分を抑制する補正を行うので、運転者が高周波で操舵することによる前輪転舵量は抑制することなく転舵出力されるため、高周波の舵角応答性を維持することができる。
（１）前記第２前輪目標舵角演算手段が、第１前輪目標舵角における前記舵角比可変用モータによる出力舵角に対し、高周波成分を抑制する補正を行うので、運転者が高周波で操舵することによる前輪転舵量は抑制することなく転舵出力されるため、高周波の舵角応答性を維持することができる。
（応用例）
上記第１および第２実施形態においては、第１前後輪目標舵角に対し、車速に関わらず高周波の信号を抑制することとして説明したが、本応用例では、車速に応じて、第１前後輪目標舵角の高周波の信号を抑制する度合いを変化させる。
即ち、低車速域の場合は、中車速域以上に比べて、操舵速度の大きさが車両運動に与える影響が相対的に小さくなることから、低車速域では、第１前後輪目標舵角における高周波成分を大きく抑制し、舵角比可変用モータの反力によるハンドルの振動を抑制することとする。
上記第１および第２実施形態においては、第１前後輪目標舵角に対し、車速に関わらず高周波の信号を抑制することとして説明したが、本応用例では、車速に応じて、第１前後輪目標舵角の高周波の信号を抑制する度合いを変化させる。
即ち、低車速域の場合は、中車速域以上に比べて、操舵速度の大きさが車両運動に与える影響が相対的に小さくなることから、低車速域では、第１前後輪目標舵角における高周波成分を大きく抑制し、舵角比可変用モータの反力によるハンドルの振動を抑制することとする。
具体的には、第１および第２実施形態のコントロールユニット１５において、ローパスフィルタＨｆ（ｓ）の時定数τ1およびＭｆ（ｓ）の時定数Ｔｓに車速依存性を持たせ、高周波成分を抑制するゲインを変化させるものとする。
図１４は、車速Ｖとローパスフィルタの時定数Ｔｓとの関係を規定するマップを示す図である。
図１４に示すように、車速が小さいほど時定数が小さく、車速が大きくなるにつれて時定数が大きくなるように規定することで、低車速域においては、第１前後輪目標舵角の高周波成分を大きく抑制し、中車速域以上では、車速の大きさに応じて、第１前後輪目標舵角の高周波成分の抑制度合いが低下される。
図１４は、車速Ｖとローパスフィルタの時定数Ｔｓとの関係を規定するマップを示す図である。
図１４に示すように、車速が小さいほど時定数が小さく、車速が大きくなるにつれて時定数が大きくなるように規定することで、低車速域においては、第１前後輪目標舵角の高周波成分を大きく抑制し、中車速域以上では、車速の大きさに応じて、第１前後輪目標舵角の高周波成分の抑制度合いが低下される。
これにより、操舵速度の大きさが車両運動に影響を与え難い低車速域で、モータ反力によるハンドルの振動をより確実に防止できると共に、中車速域以上の領域では、第１前後輪目標舵角において高周波成分を抑制することによる車両運動への影響を抑制しつつ、モータ反力によるハンドルの振動を防止することができる。
（応用例の効果）
（１）前輪舵角制御手段が、車速が高いほど、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制する度合いを高めるので、操舵速度の大きさが車両運動に影響を与え難い低車速域で、モータ反力によるハンドルの振動をより確実に防止できると共に、中車速域以上の領域では、第１前後輪目標舵角において高周波成分を抑制することによる車両運動への影響を抑制しつつ、モータ反力によるハンドルの振動を防止することができる。
（１）前輪舵角制御手段が、車速が高いほど、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制する度合いを高めるので、操舵速度の大きさが車両運動に影響を与え難い低車速域で、モータ反力によるハンドルの振動をより確実に防止できると共に、中車速域以上の領域では、第１前後輪目標舵角において高周波成分を抑制することによる車両運動への影響を抑制しつつ、モータ反力によるハンドルの振動を防止することができる。
１ 自動車、２ ステアリングホイール、３ ステアリング入力軸、４ ＶＧＲ、４ａ 回転角度センサ、５ ステアリング出力軸、６ ピニオンギア、７ ステアリングラック、８ＦＲ，８ＦＬ，８ＲＲ，８ＲＬ タイロッド、９ＦＲ，９ＦＬ，９ＲＲ，９ＲＬ 車輪、１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬ 車輪速センサ、１１ 後輪転舵用モータ、１１ａ 後輪モータ角センサ、１２ 後輪ステアリングラック、１３ 転舵コントローラ、１４ インターフェース、１５ コントロールユニット、Ａ１０１，Ｂ１０１ 目標車両運動演算部、Ａ１０２，Ｂ１０２ 第１前後輪舵角演算部、Ａ１０３，Ｂ１０３ 第２前輪舵角演算部、Ａ１０４，Ｂ１０４ 第２後輪舵角演算部
Claims (8)
- 操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵機構と、
後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵機構と、
操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御手段と、
前記前輪舵角制御手段によって算出された前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御手段と、
を備え、
前記前輪舵角制御手段は、算出した前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動し、前記後輪舵角制御手段は、算出した後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動することを特徴とする舵角制御装置。 - 前記前輪舵角制御手段は、
操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角に基づいて、第１前輪目標舵角を算出する第１前輪目標舵角演算手段と、
前記第１前輪目標舵角における高周波成分を抑制する補正を行い、その補正結果を第２前輪目標舵角として算出する第２前輪目標舵角演算手段と、を備え、
前記後輪舵角制御手段は、
操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角に基づいて、第１後輪目標舵角を算出する第１後輪目標舵角演算手段と、
前記第１後輪目標舵角に対し、前記第２前輪目標舵角の出力応答特性と対応させる補正を行い、その補正結果を第２後輪目標舵角として算出する第２後輪目標舵角演算手段と、を備え、
前記前輪舵角制御手段は、算出した第２前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動し、前記後輪舵角制御手段は、算出した第２後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動することを特徴とする請求項１記載の舵角制御装置。 - 前記第２前輪目標舵角演算手段は、設定された補正特性に従って、前記第１前輪目標舵角を補正し、
前記第２後輪目標舵角演算手段は、前輪操舵機構をモデル化した前輪操舵モデルと、後輪操舵機構をモデル化した後輪操舵モデルと、前記補正特性とに基づいて、前記第１後輪目標舵角を、前記第２前輪目標舵角の出力応答特性と対応させる補正を行うことを特徴とする請求項２記載の舵角制御装置。 - 前記前輪舵角制御手段は、前記第２前輪目標舵角演算手段によって、前記第１前輪目標舵角における操舵操作による出力舵角および前記舵角比可変用モータによる出力舵角の全体に対し、高周波成分を抑制する補正を行うことを特徴とする請求項２または３記載の舵角制御装置。
- 前記前輪舵角制御手段は、前記第２前輪目標舵角演算手段によって、前記第１前輪目標舵角における前記舵角比可変用モータによる出力舵角に対し、高周波成分を抑制する補正を行うことを特徴とする請求項２または３記載の舵角制御装置。
- 前記前輪舵角制御手段は、車速が高いほど、操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制する度合いを高めることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の舵角制御装置。
- 操舵入力軸に連結され、操舵操作が行われるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに対する操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵機構と、
後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵機構と、
操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御手段と、
前記前輪舵角制御手段によって算出された前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御手段と、
前記前輪操舵機構および前記後輪操舵機構が設置される車体と、
を備え、
前記前輪舵角制御手段は、算出した前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動し、前記後輪舵角制御手段は、算出した後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動することを特徴とする自動車。 - 操舵操作によって操舵入力軸に入力された舵角を操舵出力軸に伝達すると共に、操舵入出力軸間に備えられた舵角比可変機構を駆動する舵角比可変用モータにより入出力舵角比を変化させて前輪に転舵出力する前輪操舵ステップと、
後輪転舵用モータにより後輪を転舵する後輪操舵ステップとを含み、
操舵出力軸から出力される転舵角の高周波成分を抑制しつつ、操舵操作に応じた前輪目標舵角を算出する前輪舵角制御ステップと、
前記前輪目標舵角に基づいて、後輪目標舵角を算出する後輪舵角制御ステップと、
前記前輪目標舵角となるよう前記舵角比可変用モータを駆動する舵角比可変用モータ駆動ステップと、
前記後輪目標舵角となるよう前記後輪転舵用モータを駆動する後輪転舵用モータ駆動ステップとをさらに含むことを特徴とする舵角制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006246932A JP2008068661A (ja) | 2006-09-12 | 2006-09-12 | 舵角制御装置、自動車および舵角制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008068661A true JP2008068661A (ja) | 2008-03-27 |
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ID=39290655
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006246932A Pending JP2008068661A (ja) | 2006-09-12 | 2006-09-12 | 舵角制御装置、自動車および舵角制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008068661A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009292214A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Toyota Central R&D Labs Inc | 車両用操舵装置 |
| WO2010109676A1 (ja) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の操舵装置 |
-
2006
- 2006-09-12 JP JP2006246932A patent/JP2008068661A/ja active Pending
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| WO2010109676A1 (ja) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の操舵装置 |
| US7885742B2 (en) | 2009-03-25 | 2011-02-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steering device of vehicle |
| CN102105340A (zh) * | 2009-03-25 | 2011-06-22 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的转向装置 |
| JP5126357B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の操舵装置 |
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