JP2014104947A - 車両制御装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができるようにする。
【解決手段】ステアリングホイール押付力検出部１２によって、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する。コンピュータ１６によって、検出された前記押付力に基づいて、運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出する。コンピュータ１６は、算出された運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性に基づいて、運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、ステアリングホイールに発生させるアシストトルクを制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両制御装置及びプログラムに係り、特に、ステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値を実現するように制御する車両制御装置及びプログラムに関する。

従来より、車両の進行方向の道路形状に基づき、シートを構成する部品の形状を変化させ、運転姿勢を適切にサポートすることで、車両との一体感を高めるインテリジェントシートが知られている。

また、運転者の運転姿勢及び体格に応じて、パワーステアリング装置に付加する摩擦トルクを適切に制御することが可能なパワーステアリング装置が知られている（特許文献１）。このパワーステアリング装置では、運転者の運転姿勢及び体格（ステアリング位置及びシート位置等から推定）を推定し、それに基づき摩擦付与制御補正値を決定する。

また、ドライバごとの個人情報の入力やデータの入れ替えなどを不要としつつ、ドライバの特性と運転状況とに応じた最適な操舵アシストを実現できる車両用パワーステアリング装置が知られている（特許文献２）。具体的には、車両用パワーステアリング装置は、運転姿勢（運転席の前後及び上下調整位置、運転席の背もたれの角度、リアビューミラーの調整角度、サイドミラーの調整角度、ステアリングホイールの調整角度等から検出）を検出し、運転操作量（ペダル操作量、ステアリングホイール操作量等）を検出し、運転姿勢の各種操作装置とドライバの近さ、ドライバの操作量から、ドライバの特性を区分し、それに応じてパワーステアリングの制御補正量を調整するものである。

また、ドライバに応じて操舵反力を適切に設定できる操舵反力制御機構を実現し、操舵負担の軽減または正確な舵角コントロールに寄与する車両用操舵装置が知られている（特許文献３）。具体的には、車両用操舵装置は、ドライバの体格とステアリング操作に関する人の機械的インピーダンスの関係を記述した参照テーブルを有し、ドライバの体格を検出する手段（テレスコピック位置・ステア位置・シートスライド位置等の検出技術、ドライバ画像からの体格推定技術、またはドライバの体格情報が書き込まれた着脱可能な記憶媒体）で検出された体格から、ドライバの機械的インピーダンスを推定し、それに基づいてステアリングの操舵反力を制御する。

また、運転者の機械的インピーダンス及び運転姿勢（手や肘の位置）から運転者の疲労状態を推定する運転者の疲労推定装置が知られている（特許文献４）。

また、路面外乱入力時またはステアリングホイールを強制的に所定量回転させた時のステアリング操作量より、ドライバの機械的インピーダンスを推定し、それに基づいてステアリングホイールの操舵反力を設定する車両用操舵装置が知られている（特許文献５）。

特開２０１０−１４９７８０号公報 特開２００７−３８９４１号公報 特開２００７−２４５９０４号公報 特開２０１２−１３０５４３号公報 特開２００７−２４５９０７号公報

上記のインテリジェントシートの技術は、道路形状に応じて運転者の姿勢支持状態を変える技術であるが、ドライバ状態が反映されないため、ドライバ個人の運転様式の違いには対応できない、という問題がある。

上記の特許文献１に記載の技術は、運転者の運転姿勢及び体格からパワーステアリング装置より加える摩擦を決定しているが、車両運転者に由来するステアリングホイール回転方向の剛性は、運転者の姿勢や体格だけでは十分に推定できない、という問題がある。

上記の特許文献２に記載の技術は、運転姿勢の各種操作装置とドライバの近さ、ドライバの操作量から、ドライバの特性を区分し、それに応じてパワーステアリングの制御補正量を調整するものであるが、上記の特許文献１と同様の理由により、精度のよいステアリングホイール回転方向の剛性の推定は難しい、という問題がある。

上記の特許文献３に記載の技術は、ドライバの運転姿勢を計測し、ドライバの体格とステアリング操作に関する人の機械的インピーダンスの関係を記述した参照テーブルに基づいてドライバの機械的インピーダンスを算出しているが、ドライバの体格や運転姿勢だけでは、ステアリングホイールに加えている力の要素が含まれていないため、ステアリングホイール回転方向の力学特性は正確に反映することはできな、という問題がある。

上記の特許文献４、５に記載の技術では、ステアリングホイールに対して加えた外乱トルクに対する運転者の機械的インピーダンスを推定しているが、車両においてステアリングホイールに対して加えた外乱トルクに対する操舵角等の応答から、運転者の機械的インピーダンスを推定することは困難である、という問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる車両制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために第１の発明に係る車両制御装置は、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記運転者が着座するシートの位置又は姿勢を制御する制御手段と、を含んで構成されている。

第２の発明に係るプログラムは、コンピュータを、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記運転者が着座するシートの位置又は姿勢を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。

第１の発明及び第２の発明によれば、検出手段によって、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する。制御手段によって、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記運転者が着座するシートの位置又は姿勢を制御する。

このように、ステアリングホイールの押付力を検出し、押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の目標値を実現するように制御することにより、運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

上記第１の発明に係る車両制御装置は、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出する算出手段を更に含み、前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御するようにすることができる。

第３の発明に係る車両制御装置は、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められた前記ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値で実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御する制御手段と、を含んで構成されている。

第４の発明に係るプログラムは、コンピュータを、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められた前記ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値で実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。

第３の発明及び第４の発明によれば、検出手段によって、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する。そして、制御手段によって、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められた前記ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値で実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御する。

このように、ステアリングホイールの押付力を検出し、押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値で実現するように制御することにより、運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

第３の発明に係る車両制御装置は、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出する算出手段を更に含み、前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められた前記ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値で実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御するようにすることができる。

第５の発明に係る車両制御装置は、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値を実現するように、前記車両を制御する制御手段と、を含んで構成されている。

第６の発明に係るプログラムは、コンピュータを、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値を実現するように、前記車両を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。

第５の発明及び第６の発明によれば、検出手段によって、車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する。そして、制御手段によって、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値を実現するように、前記車両を制御する。

このように、ステアリングホイールの押付力を検出し、押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値を実現するように制御することにより、運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

第５の発明に係る車両制御装置は、前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出する算出手段を更に含み、前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値を実現するように、前記車両を制御するようにすることができる。

上記の車両制御装置は、前記ステアリングホイールの回転を伝達するステアリングシャフトにかかるトルクを計測するトルクセンサを更に含み、前記制御手段は、前記目標値を実現するように、アシストトルクを算出するための係数を算出し、前記トルクセンサによって計測されたトルク及び前記算出された係数に基づいて、前記アシストトルクを算出し、前記アシストトルクを発生させるように制御するようにすることができる。

また、上記の制御手段は、ステアリングホイールが基準位置または保舵状態であるときに、前記目標値を実現するように、アシストトルクを算出するための係数を算出するようにすることができる。

上記の制御手段は、ステアリングホイールが基準位置または保舵状態であるときに、前記目標値を実現するように前記シートの位置又は姿勢を算出し、前記算出された前記シートの位置又は姿勢を制御するようにすることができる。

第５の発明に係る制御手段は、前記車両のサスペンションの特性を変化させるように制御するようにすることができる。

また、上記の制御手段は、ステアリングホイールが基準位置または保舵状態であるときに、前記目標値を実現するように前記サスペンションの特性を算出し、前記算出された前記サスペンションの特性に変化させるように制御するようにすることができる。

上記の検出手段は、前記ステアリングホイールに装着した力覚センサを用いて、前記押付力を検出するようにすることができる。

上記の検出手段は、前記シートに設けた力覚センサ又は体圧センサを用いて、前記押付力を検出するようにすることができる。

以上説明したように、本発明の車両制御装置及びプログラムによれば、運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる、という効果が得られる。

ステアリングホイール押付力と運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性との関係を示すグラフである。 （Ａ）外乱入力前における腕の２リンクモデルを示す図、及び（Ｂ）外乱入力後における腕の２リンクモデルを示す図である。 操舵トルクとアシストトルクとの関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す概略図である。 ステアリングホイール押付力検出部の一例を示す図である。 ステアリングホイール押付力検出部の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御装置の車両制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る車両制御装置の車両制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す概略図である。 シートの肩との接触部分の角度を変化させる様子を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両制御装置の車両制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 シートバックの角度を変化させる様子を示す図である。 シート全体の位置を変化させる様子を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施の形態に係る車両制御装置の車両制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第７の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す概略図である。 本発明の第７の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第７の実施の形態に係る車両制御装置の車両制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、まず、第１の実施の形態では、車両のアシストトルクを制御する車両制御装置に本発明を適用した場合を例に説明する。

＜発明の概要＞
車両の運転者は、能動的に操舵をしていない時でも、ステアリングホイールに手を添えて保舵しており、その動作には車両運動を安定させる効果があることが知られている（非特許文献１（安倍正人、「自動車の運動と制御」、山海堂、１９９２.））。また、車両を運転中に車両運動に外乱が生じた場合、運転者がステアリングホイールを強く握ったり、ステアリングホイールを押したりすることは、よく体験される現象である。

保舵動作は、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性に寄与しており、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性とステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性との和が、ステアリングホイール回転方向の剛性となっている。したがって、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性を調整したり、運転者と車両のインターフェースを調整したりして運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を変化させることにより、運転者に必要以上の負担を与えることなく、所望のステアリングホイール回転方向の剛性を実現することができると考えられる。なお、ステアリングホイール回転方向の剛性とは、ステアリングシャフトに入力される外乱トルクに対する、ステアリングホイール操舵角応答の剛性成分である。

しかし、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を直接推定することは難しい。上記の特許文献５では、路面外乱の入力があった時、あるいはステアリングホイールを強制的に所定量回転させた時のステアリング操作量に基づいて、操舵反力を設定するとしているが、以下の理由から、実際の車両においてこの方法を実現することは極めて困難である。

・ステアリングホイール系の振動特性により、剛性推定に必要な周波数帯域の伝達関数を求めることができない。
・パワーステアリング装置で使用しているアクチュエータや操舵角センサでは、剛性導出に必要な精度がない。
・ステアリングホイールを強制的に所定量回転させる方法では、路面外乱が重畳してしまう。
・路面外乱を利用する方法では、路面外乱の振動成分にばらつきがある。
・伝達関数を求める場合、前記の強制的な所定量回転としては正弦波スイープ振動が考えられるが、ある程度時間を必要とするため、運転者がステアリングホイールを静的に持っている時間を走行中に確保することは難しい。

そこで本発明では、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を直接推定する代わりに、ステアリングホイール押付力から運転由来のステアリングホイール回転方向の剛性を推定し、推定結果に基づいてステアリングホイール回転方向の剛性を制御することにより、上記の問題点を解決する。

ここで、実験により導出した、ステアリングホイール押付力と運転由来のステアリングホイール回転方向の剛性との関係を図１に示す。図１を見ると、ステアリングホイール押付力と運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性は、ほぼ線形関係にある。

運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性には、運転者がステアリングホイールを握ったり、押したりすることに伴う筋活動による筋剛性が主となる材料剛性、及びドライバの上肢帯の構造とそこに働く外力によって生じる見かけ上の剛性である幾何剛性の二つの剛性が寄与している。

図２（Ａ）に示すような腕の２リンクモデルを考えた時、上腕リンクの長さをｌ_１［ｍ］、前腕リンクの長さをｌ_２［ｍ］、肩関節角度θ_１［ｒａｄ］、肘関節角度θ_２［ｒａｄ］からなる関節角度ベクトルをθ＝［θ_１θ_２］^Ｔとすると、手先座標ベクトルｘ＝［ｘ、ｙ］^Ｔは以下の（１）式、手先速度ベクトルは以下の（２）式のように表される。

ただし、Ｊ（θ）はヤコビ行列である。また、ステアリングホイール押付力Ｆ＝［Ｆ_ｘ０］^Ｔとすると、肩関節周りモーメントτ_１、肘関節周りモーメントτ_２からなるモーメントベクトルτ＝［τ_１τ_２］^Ｔは、以下の（３）式のように表される。

この時、上記（３）式に、計測した運転者の上腕及び前腕のリンクの長さ、肩及び肘の関節角度、ステアリングホイール押付力を代入すると、肩関節周りには反時計回り方向のモーメントが作用し、肘関節周りには時計回り方向のモーメントが作用していた。ここで、ステアリングホイールが外乱によって微小操舵角δθ_ｓｔｇ［ｒａｄ］だけ動かされた時、手先座標変化δｘは以下の（４）式、関節角度変化δθは以下の（５）式のように表される。この時、Ｆは一定であるとすると、関節周りモーメントの変化δτは、以下の（６）式のように表される。ただし、ｒ_ｓｔｇはステアリング半径、θ_ｉｎｃはステアリングホイール傾斜角、θ_ｈｏｌｄはステアリングホイール水平方向に対する手先の角度である。

これを前述の実験データより計算すると、反時計回りに作用していた肩関節周りのモーメントは大きさが減少、時計回りに作用していた肘関節周りのモーメントは大きさが増加し、手先を動かされた方向とは逆に戻す方向に作用する。これが、ステアリングホイール周りの剛性に対して運転者の幾何剛性が作用するメカニズムであると言える。

なお、このとき、関節空間における運転者の腕の幾何剛性Ｋ_ｊは以下の（７）式のように求められ、ステアリングホイール押付力の反力Ｆに比例している。また、作業空間における運転者の腕の幾何剛性Ｋ_ｅは以下の（８）式のように求められる。さらに、ステアリングホイール回転方向の幾何剛性Ｋ_ｓｔｇは以下の（９）式のように求められる。

ステアリングホイール押付力に伴う運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性の増加分のうち、運転者の幾何剛性に由来する割合は、ステアリングホイールを２０Ｎで押している場合も、４０Ｎで押している場合も２０〜３０％であった。したがって、ステアリングホイール押付力から運転者の幾何剛性を推定することが可能であり、運転者の幾何剛性から、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を推定することも可能であると考えられ、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を推定することの困難さを解決することができる。

また、本実施の形態では、運転者の手先の運動を定義する運転者の力学モデルを考える。モデルの構造は、ステアリングホイール押付力の定義に合わせて選択、定義することができる。本実施の形態では、上述した、肩から手先までの２自由度２リンクモデルとし、ステアリングホイール押付力Ｆ＝[Ｆ_Ｘ０]^Ｔとする。また、本モデルの関節角度ベクトルθとし、手先のヤコビ行例をＪ（θ）とする。運転者の力学モデルのリンク長さや関節角度は標準的な値を用いてもよく、ドライバごとに定義された値や、別の手段によりリアルタイム計測した値を使用してもよい。

また、本実施の形態では、トルクセンサで計測された操舵トルクをＴ_ｒとし、アシストトルク量Ｔ_ａは、以下の（１０）式により求める。関数ｆ_ＴはＴ_ｒとＴ_ａの関係を記述する関数であり、Ｔ_ｒ＝０のときｆ_Ｔ（Ｔ_ｒ）＝０、Ｔ_ｒ＞０の時に下に凸の単調増加の値を返す関数である（図３）。

ただし、ｐ_ａは０以上の係数であり、以下の（１１）で定義される。ｆ_Ｋｖはステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向剛性Ｋ_ｖを実現するためのｐ_ａを返す関数である。

本実施の形態は、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性に応じて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性とステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性との和が、あらかじめ定められた剛性の目標値となるよう、車両の特性のひとつである、パワーステアリング装置の特性を変更する。

＜車両制御装置の構成＞
図４に示すように、第１の実施の形態に係る車両制御装置は、運転者によるステアリングホイール１０の押付力を検出するステアリングホイール押付力検出部１２と、ステアリングホイール１０の回転をステアリングギアボックスに伝達するステアリングシャフト１３にかかるトルクを計測するトルクセンサ１４と、アシストトルクをステアリングシャフト１３に加えるアクチュエータ１８を制御するコンピュータ１６とを備えている。

ステアリングホイール押付力検出部１２は、例えば、図５に示すように、ステアリングホイール１０の外周部分を分割し、分割された外周部分につながるスポーク部分に６軸力覚センサ１２Ａを挿入し、力覚センサ１２Ａにかかる６分力を計測する。また、図６に示すように、運転者がステアリングホイール１０を押す力は、運転者が着座しているシート２０で受けているため、シートバック２０Ａと運転者とが接触する部分に装着した力覚センサ（あるいは体圧センサ）２０Ｂによって、ステアリングホイール押付力を推定するようにしてもよい。なお、ステアリングホイール押付力を計測または推定できれば、他の方法であっても差し支えない。

コンピュータ１６は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する車両制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭとを備え、機能的には次に示すように構成されている。図７に示すように、コンピュータ１６は、中立位置判定部２２、運転者由来剛性算出部２４、目標剛性算出部２６、アシストトルク算出部２８、及びアシストトルク制御部３０を備えている。

本実施の形態では、保舵状態におけるステアリングホイール押付力Ｆを計測する必要がある。そこで、中立位置判定部２２は、ステアリングホイール１０が中立の角度にあることを判断するため、トルクセンサ１４の出力Ｔ_ｒの絶対値｜Ｔ_ｒ｜が、標準値Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}以下であるかどうかを判定する。また、中立位置判定部２２は、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}の時、ドライバがステアリングホイール１０を能動的に操舵していないことを確認するため、Ｔ_ｒの時間微分ｄＴ_ｒ／ｄｔの絶対値｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜が、標準値Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}以下であるかどうかを判定する。

中立位置判定部２２によって、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}かつ｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であると判定された時、運転者由来剛性算出部２４は、まず、関節空間の運転者の幾何剛性Ｋ_ｄｊを以下の式（１２）より算出する。

次に、運転者由来剛性算出部２４は、作業空間の運転者の幾何剛性Ｋ_ｄｅを以下の（１３）式により算出する。

さらに、運転者由来剛性算出部２４は、手先位置におけるステアリングホイール接線方向ベクトルｖ_ｓｔｇを用いて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の幾何剛性Ｋ_{ｄｅ＿ｓｔｇ}を、以下の（１４）式により算出する。さらに、運転者由来剛性算出部２４は、手先位置におけるステアリングホイール接線方向ベクトルｖ_ｓｔｇを用いて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の幾何剛性Ｋ_ｄｇを以下の（１４）式により算出する。

そして、運転者由来剛性算出部２４は、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄを以下の（１５）式より算出する。

ただし、ｐ_Ｋｄは定数である。また、Ｋ_ｄ０はステアリングホイール押付力が０の時の運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性であり、運転者の関節の受動剛性等が含まれる。

ここで、運転者ごとのP_Kd及びK_d0は、以下の手順で予め求めることができる。

本手順では、車両用シート、ステアリングホイール系のステアリングシャフトに任意のトルクを与えることのできるステアリング装置、ステアリングホイールを車両前方に押す力を計測する装置を用いる。運転者は、シートに着座した状態で、通常の運転時と同様に、ステアリングホイールを中立状態で保持する。ステアリングホイールを車両前方に押す力は、ドライバに対して提示され、ドライバは、ステアリングホイールを車両前方に押す力が0になるようにステアリングホイールを保持し続ける。このとき、ステアリングシャフトに対し、正弦波スイープ加振トルクを加え、その時の操舵角を計測する。計測された加振トルクから操舵角までの伝達関数を求めることにより、ステアリングホイール装置由来の剛性K_vと運転者由来の剛性K_dの和を求めることができる。K_vは、運転者が保舵していない時の加振トルクから操舵角までの伝達関数より求めることができるので、K_dは， K_dとK_vの和からK_vを除くことにより、容易に求められる。

同様に、ステアリングホイールを車両前方に押す力がF₁のとき、F₂のとき、… 、F_nのときの、K_d1，…，K_dnが求められる。これらのF₁,F₂,…,F_nとK_d1,K_d2,…,K_dnに対して、上記（１５）式をフィッティングすることにより、P_Kd及びK_d0を求めることができる。

上記の方法では、特定の運転者のP_Kd及びK_d0が求められるが、本実施の形態では、特定の運転者に限定したP_Kd，K_d0を用いてもよいし、複数の運転者のP_Kd，K_d0の平均を用いてもよいし、体格や運転姿勢ごとに分類したP_Kd，K_d0を用いてもよい。

目標剛性算出部２６は、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋｄとステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｖの和をＫ_ｄｖ、Ｋ_ｄｖの目標値を予め定められた値Ｋ’_ｄｖとし、以下の（１６）式より、Ｋ_ｄｖをＫ’_ｄｖとするためのＫ_ｖの目標値Ｋ’_ｖを求める。

アシストトルク算出部２８は、車両始動直後は走行中とは保舵状態が異なるので、Ｋ_ｖとして標準的な値Ｋ_ｖ０を使用し、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_ｒとに基づいて、上記（１０）式及び（１１）式よりＴ_ａを求める。

アシストトルク算出部２８は、目標剛性算出部２６により得られたＫ’_ｖを、上記（１１）式のＫ_ｖに代入することによりｐ_ａを求め、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴｒに基づいて、上記（１０）式及び（１１）式よりＴ_ａを求める。

中立位置判定部２２によって、｜Ｔ_ｒ｜＞Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}または｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜＞Ｔ_{ｓｔｅａｄ}であると判定されたときには、直前までのｐ_ａが変更されない。この場合には、アシストトルク算出部２８は、直前までのｐ_ａと、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_ｒとに基づいて、上記（１０）式及び（１１）式よりＴ_ａを求める。

アシストトルク制御部３０は、アシストトルク算出部２８により求められたＴ_ａを発生させるようにアクチュエータ１８を制御する。

＜車両制御装置の作用＞
次に、第１の実施の形態に係る車両制御装置の作用について説明する。車両が始動すると、ステアリングホイール押付力検出部１２によって、ステアリングホイール押付力を逐次検出すると共に、トルクセンサ１４によって、操舵トルクＴ_ｒを逐次計測する。このとき、車両制御装置のコンピュータ１６によって、図８に示す車両制御処理ルーチンが実行される。

ステップ１００において、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｖに、予め定められたＫ_ｖ0を設定する。そして、ステップ１０２において、上記ステップ１００で設定されたＫ_ｖを用いて、上記（１１）式に従って、係数ｐ_aを算出する。ステップ１０４では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、取得した操舵トルクと上記ステップ１０２で算出した係数ｐ_aとを用いて、上記（１０）式に従って、アシストトルク量Ｔ_aを算出する。

ステップ１０６では、上記ステップ１０４で算出されたアシストトルク量Ｔ_aを発生させるようにアクチュエータ１８を制御する。

そして、車両の使用が終了するまで、後述するステップ１０８〜１２２の処理を繰り返す。

ステップ１０８では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}であるか否かを判定する。｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}である場合には、中立位置であると判断し、ステップ１１０へ移行するが、一方、｜Ｔ_ｒ｜＞Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}である場合には、係数ｐ_aを変更せずに、ステップ１２０へ移行する。

ステップ１１０では、現在の操舵トルクＴ_rと直前に取得した操舵トルクＴ_rに基づいて、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であるか否かを判定する。｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}である場合には、保舵状態であると判断し、ステップ１１２へ移行するが、一方、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜＞Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}である場合には、係数ｐ_aを変更せずに、ステップ１２０へ移行する。

ステップ１１２では、ステアリングホイール押付力検出部１２により計測されたステアリングホイール押付力Ｆを取得する。ステップ１１４では、上記ステップ１１２で取得したステアリングホイール押付力Ｆに基づいて、上記（１２）式〜（１５）式に従って、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄを算出する。

次のステップ１１６では、上記ステップ１１４で算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄに基づいて、上記（１６）式に従って、ステアリングホイール回転方向の剛性の和Ｋ_ｄｖを目標値Ｋ’_ｄｖとするための、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ’_ｖを算出する。

ステップ１１８において、上記ステップ１１６で算出された目標値Ｋ’_ｖに基づいて、上記（１０）式に従って、係数ｐ_aを算出し、係数ｐ_aを変更する。

ステップ１２０では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、取得した操舵トルクと、上記ステップ１０２又は上記ステップ１１８で算出した係数ｐ_aとを用いて、上記（１０）式に従って、アシストトルク量Ｔ_aを算出する。

ステップ１２２では、上記ステップ１２０で算出されたアシストトルク量Ｔ_aを発生させるようにアクチュエータ１８を制御する。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る車両制御装置によれば、運転者によるステアリングホイールの押付力を検出し、検出された押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められたステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和が、目標値となるための、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値を算出し、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値に応じて、アシストトルクを求めるための係数を変更することにより、運転者による押付力に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

また、ステアリングホイール押付力に基づいて算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性に応じて、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性を調整し、所望のステアリングホイール回転方向の剛性を実現することが可能になる。これにより、運転者に必要以上の負担をかけることなく、操舵しやすい車両を実現することができるようになる。

なお、上記の実施の形態では、ステアリングホイール押付力に基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を算出して、アシストトルクを求めるための係数を変更する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ステアリングホイール押付力と、所望のステアリングホイール回転方向の剛性を実現することが可能となる、アシストトルクを求めるための係数との対応関係を表わす関数やマップなどを予め求めておき、ステアリングホイール押付力に基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を算出することなく、直接、アシストトルクを求めるための係数を求めるようにしてもよい。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態に係る車両制御装置の構成は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態では、ステアリングホイール押付力から算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄと、ステアリングホイール回転方向の剛性との和Ｋ_ｄｖを目標値とし、予め求められた運転者由来のステアリングホイール回転方向の所望の剛性Ｋ_ｄ0で実現するように、アシストトルクを算出するための係数を調整している点が、第１の実施の形態と異なっている。

まず、本実施の形態におけるステアリングホイール回転方向の剛性の目標値について説明する。

本実施の形態では、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性に応じて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性とステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性の和が、運転者が望む剛性となるように、車両の特性のひとつである、パワーステアリング装置の特性を変更する。

上記（１５）式により算出されたK_dについて、K_dと予め定められたK_vとの和が、運転者が望むステアリングホイール回転方向の剛性であると考えられる。一方、K_dを、K_dの目標値K'_dに等しくするための、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性の目標値K’_vは、以下の（１７）式により求められる。ただし、運転者の負担を最小にするためには所望の値K’_d=K_d0とするのがよい。

＜車両制御装置の構成＞
第２の実施の形態に係る車両制御装置の目標剛性算出部２６は、運転者由来剛性算出部２４により上記（１５）式に従って算出されたK_dと、予め定められたK_vとの和Ｋdv、及び予め定められた、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性の所望の値Ｋd0に基づいて、上記（１７）式に従って、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性の目標値K’_vを算出する。

アシストトルク算出部２８は、得られたK’_vを上記（１１）式のK_vに代入することによりp_aを求め、上記（１０）式よりアシストトルク量T_aを求める。

＜車両制御装置の作用＞
次に、第２の実施の形態における車両制御処理ルーチンを、図９を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ステップ１００において、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｖに、予め定められたＫ_ｖ0を設定する。そして、ステップ１０２において、上記ステップ１００で設定されたＫ_ｖを用いて、係数ｐ_aを算出する。ステップ１０４では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、上記（１０）式に従って、アシストトルク量Ｔ_aを算出する。

ステップ１０６では、上記ステップ１０４で算出されたアシストトルク量Ｔ_aを発生させるようにアクチュエータ１８を制御する。

そして、車両の使用が終了するまで、後述するステップ１０８〜１２２の処理を繰り返す。

ステップ１０８では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}であるか否かを判定する。

ステップ１１０では、現在の操舵トルクＴ_rと前回取得した操舵トルクＴ_rとに基づいて、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であるか否かを判定する。

ステップ１１２では、ステアリングホイール押付力検出部１２により計測されたステアリングホイール押付力Ｆを取得する。ステップ１１４では、上記ステップ１１２で取得したステアリングホイール押付力Ｆに基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄを算出する。

次のステップ２００では、上記ステップ１１４で算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄに基づいて、上記（１７）式に従って、ステアリングホイール回転方向の剛性の和Ｋ_ｄｖを、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性の所望の値Ｋ_d0で実現するための、ステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ’_ｖを算出する。

ステップ１１８において、上記ステップ２００で算出された目標値Ｋ’_ｖに基づいて、上記（１０）式に従って、係数ｐ_aを算出し、係数ｐ_aを変更する。

ステップ１２０では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、アシストトルク量Ｔ_aを算出する。

ステップ１２２では、上記ステップ１２０で算出されたアシストトルク量Ｔ_aを発生させるようにアクチュエータ１８を制御する。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る車両制御装置によれば、ステアリングホイールの押付力を検出し、押付力に基づいて運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出し、算出された運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定めたステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の所望の値で実現するための、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値を算出し、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値に応じて、アシストトルクを求めるための係数を変更することにより、運転者による押付力に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態では、ステアリングホイール押付力に基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を算出して、アシストトルクを求めるための係数を変更する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ステアリングホイール押付力と、所望のステアリングホイール回転方向の剛性を実現することが可能となる、アシストトルクを求めるための係数との対応関係を表わす関数やマップなどを求めておき、ステアリングホイール押付力に基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性を算出することなく、直接、アシストトルクを求めるための係数を求めるようにしてもよい。

また、上記の第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、|T|≦T_neutralかつ|dT/dt|≦T_steady以外の時は、直前までのp_aを変更しない場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。中立位置以外で保舵している(|dT/dt| =0)時でも、p_aを更新するようにしてもよい。ただし、その場合は、その操舵角でのP_Kd，K_d0をあらかじめ求めておき、それを用いる必要がある。

また、頻繁にp_aを変更しないための方法を取ることもできる。例えば、頻繁にp_aが変更されるとわずらわしく感じられる場合もあるため、一定時間分のp_aの平均値をp_aとして与えることも可能である。また、求められたp_aが現在のp_aに比べて一定以上変化した場合のみ、変更する方法を用いてもよい。あるいは、求められたp_aが現在のp_aに比べて一定以上変化した状態が一定時間以上続いた場合に、p_aを変更してもよい。また、p_aの導出処理を一定の時間以上間を空けて行うことにより、p_aの変更頻度を下げてもよい。

次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第３の実施の形態では、ステアリングホイール回転方向の剛性が目標の範囲内となるように、運転者が着座しているシートの姿勢を変化させるように制御している点が、第１の実施の形態と異なっている。

＜車両制御装置の構成＞
図１０に示すように、第３の実施の形態に係る車両制御装置は、ステアリングホイール押付力検出部１２と、トルクセンサ１４と、運転者が着座するシート２０の姿勢を制御するためのシート制御機構３０２を制御するコンピュータ３１６とを備えている。

シート制御機構３０２は、図１１に示すように、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度θ_{ＳＨＯＵＬＤＥＲ}を変化させる。なお、シート制御機構３０２については、従来既知のものを用いればよく、説明を省略する。

コンピュータ３１６は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する車両制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭとを備え、機能的には次に示すように構成されている。図１２に示すように、コンピュータ３１６は、中立位置判定部２２、運転者由来剛性算出部２４、剛性和算出部３２６、シート変化量算出部３２８、及びシート制御部３３０を備えている。

剛性和算出部３２６は、運転者由来剛性算出部２４により算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄと、予め定められたステアリング装置由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋｖとの和Ｋ_ｄｖを算出する。

シート変化量算出部３２８は、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ_ｄｖの範囲をＫ’_ｄｖ１以上かつＫ’_ｄｖ２以下と予め定めておき、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ１より小さい時、ステアリングホイールを押しやすくするために、運転者と接触する側に倒す、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度の変化量ｄθ_{ＳＨＯＵＬＤＥＲ}を算出する。

シート変化量算出部３２８は、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ２より大きい時、ステアリングホイールを必要以上に押していると判断されるため、運転者と接触する側と反対に倒す、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度の変化量−ｄθ_{ＳＨＯＵＬＤＥＲ}を算出する。ただし、θ_{ＳＨＯＵＬＤＥＲ}があらかじめ定めた範囲を超える場合、θ_{ＳＨＯＵＬＤＥＲ}は変更しないものとする。

シート制御部３３０は、シート変化量算出部３２８によって算出された変化量に基づいて、シート制御機構３０２の動作を制御する。

＜車両制御装置の作用＞
次に、第３の実施の形態における車両制御処理ルーチンを、図１３を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

まず、ステップ３５０において、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度の変化量の初期値を設定する。ステップ３５２では、上記ステップ３５０で設定された角度の変化量だけ、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度を変化させるようにシート制御機構３０２を制御する。

そして、車両の使用が終了するまで、後述するステップ１０８〜３５６の処理を繰り返す。

ステップ１０８では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}であるか否かを判定する。

ステップ１１０では、現在の操舵トルクＴrと前回取得した操舵トルクＴ_rに基づいて、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であるか否かを判定する。

ステップ１１２では、ステアリングホイール押付力検出部１２により計測されたステアリングホイール押付力Ｆを取得する。ステップ１１４では、上記ステップ１１２で取得したステアリングホイール押付力Ｆに基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄを算出する。

次のステップ３５３では、上記ステップ１１４で算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄと、予め定められたステアリングホイール回転方向の剛性との和Ｋ_ｄｖを算出する。

ステップ３５４において、上記ステップ３５３で算出された剛性の和Ｋ_ｄｖを、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ_ｄｖの範囲と比較して、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度の変化量を算出する。ステップ３５６では、上記ステップ３５４で算出された角度の変化量だけ、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度を変化させるようにシート制御機構３０２を制御する。

以上説明したように、第３の実施の形態に係る車両制御装置によれば、ステアリングホイールの押付力を検出し、押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められたステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和が、予め定められた目標の範囲内となるように、シートの姿勢を制御することにより、運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第４の実施の形態に係る車両制御装置の構成は、第３の実施の形態と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

第４の実施の形態では、ステアリングホイール回転方向の剛性が目標の範囲内となるように、シートバック全体の角度を変更している点が、第３の実施の形態と異なっている。

＜車両制御装置の構成＞
シート制御機構３０２は、図１４に示すように、シートバック２０Ａ全体の角度θ_backを変化させる。なお、シート制御機構３０２については、従来既知のものを用いればよく、説明を省略する。

シート変化量算出部３２８は、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ_ｄｖの範囲をＫ’_ｄｖ１以上かつＫ’_ｄｖ２以下と予め定めておき、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ１より小さい時、ステアリングホイールを押しやすくするために、運転者と接触する側に倒す、シートバック２０Ａ全体の角度の変化量ｄθ_backを算出する。

シート変化量算出部３２８は、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ２より大きい時、ステアリングホイールを必要以上に押していると判断されるため、運転者と接触する側と反対に倒す、シートバック２０Ａ全体の角度の変化量−ｄθ_backを算出する。ただし、θ_backがあらかじめ定めた範囲を超える場合、θ_backは変更しないものとする。

シート制御部３３０は、シート変化量算出部３２８によって算出された変化量に基づいて、シート制御機構３０２の動作を制御する。

なお、第４の実施の形態に係る車両制御装置の他の構成及び作用は、第３の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

次に、第５の実施の形態について説明する。なお、第５の実施の形態に係る車両制御装置の構成は、第３の実施の形態と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

第５の実施の形態では、ステアリングホイール回転方向の剛性が目標の範囲内となるように、シート全体の位置を変更している点が、第３の実施の形態と異なっている。

＜車両制御装置の構成＞
シート制御機構３０２は、図１５に示すように、シート２０全体の前後方向の位置ｘ_seatを変化させる。なお、シート制御機構３０２については、従来既知のものを用いればよく、説明を省略する。

シート変化量算出部３２８は、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ_ｄｖの範囲をＫ’_ｄｖ１以上かつＫ’_ｄｖ２以下と予め定めておき、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ１より小さい時、ステアリングホイールを押しやすくするために、運転者と接触する側（前方側）に変位させる、シート２０全体の位置の変化量ｄｘ_seatを算出する。

シート変化量算出部３２８は、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ２より大きい時、ステアリングホイールを必要以上に押していると判断されるため、運転者と接触する側と反対（後方側）に変位させる、シート２０全体の位置の変化量−ｄｘ_seatを算出する。ただし、ｘ_seatがあらかじめ定めた範囲を超える場合、ｘ_seatは変更しないものとする。

シート制御部３３０は、シート変化量算出部３２８によって算出された変化量に基づいて、シート制御機構３０２の動作を制御する。

なお、第５の実施の形態に係る車両制御装置の他の構成及び作用は、第３の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

次に、第６の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態及び第３の実施の形態と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

第６の実施の形態では、ステアリングホイール押付力から算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄと、ステアリングホイール回転方向の剛性との和Ｋ_ｄｖから、目標の範囲を設定し、目標の範囲内となるように、シートを制御している点が、第３の実施の形態と異なっている。

＜車両制御装置の構成＞
図１６に示すように、第６の実施の形態に係る車両制御装置のコンピュータ６１６は、中立位置判定部２２、運転者由来剛性算出部２４、剛性和算出部３２６、目標剛性設定部６２６、シート変化量算出部６２８、及びシート制御部３３０を備えている。

まず、本実施の形態におけるステアリングホイール回転方向の剛性の目標値について説明する。

K_dとK_vの和K_dvが、運転者が望むステアリングホイール回転方向の剛性K’_dvであると考えられ、K_vが路面状況等により減少した場合、K_dを増やすことにより、K_vの減少分を補うと考えられる。しかし、シートの位置や形状が当初のK_dに最適化されている場合、運転者の負担を少なくしてK_dを増やすためには、シートの位置や形状を変えることが有効であると考えられる。一方、 K_vが路面状況等により増加した場合、K_dを減らして、K_vが増加した分だけ楽に保舵しようとすると考えられる。しかし、シートの位置や形状が当初のK_dに最適化されている場合、運転者は必要以上の窮屈感を感じると考えられる。そこで、 K_dvの目標の範囲を、算出されたK’_dvに基づいてK’_dv1≦K’_dv≦K’_dv2と定め、K_dvがK’_dv1≦K’_dv≦K’_dv2の範囲内に収まるよう制御する。

目標剛性設定部６２６は、運転者由来剛性算出部２４により上記（１５）式に従って算出されたK_dと、予め定められたK_vとの和Ｋ’_dvに基づいて、目標の範囲を、K’_dv1≦K’_dv≦K’_dv2と設定する。なお、目標の範囲K’_dv1≦K’_dv≦K’_dv2が、予め定められた目標値の一例である。

シート変化量算出部６２８は、目標剛性設定部６２６により設定された目標の範囲に基づいて、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ１より小さい時、ステアリングホイールを押しやすくするために、運転者と接触する側に倒す、シートバック全体３００Ｂの角度の変化量ｄθ_backを算出する。

シート変化量算出部６２８は、剛性和算出部３２６により算出された剛性の和Ｋ_ｄｖがＫ’_ｄｖ２より大きい時、ステアリングホイールを必要以上に押していると判断されるため、運転者と接触する側と反対に倒す、シートバック全体３００Ｂの角度の変化量−ｄθ_backを算出する。ただし、θ_backがあらかじめ定めた範囲を超える場合、θ_backは変更しないものとする。

＜車両制御装置の作用＞
次に、第６の実施の形態における車両制御処理ルーチンを、図１７を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

まず、ステップ６５０において、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴrを取得し、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}であるか否かを判定すると共に、現在の操舵トルクＴrと直前に取得した操舵トルクＴ_rに基づいて、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であるか否かを判定する。｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}であり、かつ、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であると判定されると、ステップ６５２へ進む。

ステップ６５２では、ステアリングホイール押付力検出部１２により計測されたステアリングホイール押付力Ｆを取得する。ステップ６５４では、上記ステップ６５２で取得したステアリングホイール押付力Ｆに基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄを算出する。

次のステップ６５６では、上記ステップ６５４で算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄと、予め定められたステアリングホイール回転方向の剛性との和Ｋ’_ｄｖを算出し、ステアリングホイール回転方向の剛性の和Ｋ_ｄｖの目標の範囲を、K’_dv1≦K’_dv≦K’_dv2と設定する。

そして、車両の使用が終了するまで、後述するステップ１０８〜３５６の処理を繰り返す。

ステップ１０８では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}であるか否かを判定する。

ステップ１１０では、現在の操舵トルクＴrと直前に取得した操舵トルクＴ_rに基づいて、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であるか否かを判定する。

ステップ１１２では、ステアリングホイール押付力検出部１２により計測されたステアリングホイール押付力Ｆを取得する。ステップ１１４では、上記ステップ１１２で取得したステアリングホイール押付力Ｆに基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄを算出する。

次のステップ３５３では、上記ステップ１１４で算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄと、予め定められたステアリングホイール回転方向の剛性との和Ｋ_ｄｖを算出する。

ステップ６５８において、上記ステップ３５３で算出された剛性の和Ｋ_ｄｖを、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値の範囲K’_dv1≦K’_dv≦K’_dv2と比較して、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度の変化量を算出する。ステップ３５６では、上記ステップ６５８で算出された角度の変化量だけ、シートバックの肩と接触する部分３００Ａの角度を変化させるようにシート制御機構３０２を制御する。

以上説明したように、第６の実施の形態に係る車両制御装置によれば、ステアリングホイールの押付力を検出し、押付力に基づいて算出された運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められたステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和に基づいて、目標の範囲を設定し、ステアリングホイールの回転方向の剛性が、目標の範囲内となるようにシートの姿勢を制御することにより、運転者に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

なお、上記の第６の実施の形態では、運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められたステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和に関する目標の範囲を設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、押付力に基づいて算出された運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性に基づいて、運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性に関する目標の範囲を設定し、運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性が、目標の範囲内となるように、シートの姿勢を制御するようにしてもよい。

また、上記の第４の実施の形態と同様に、シートバック全体の角度を変更するようにしてもよい。Ｋ_ｄＶがＫ’_ｄｖ１より小さい時、ステアリングホイールを押しやすくしてＫ_ｄを増やすよう、シートバック全体の角度を、ｄθ_ｂａｃｋだけ運転者と接触する側に倒すように制御する。Ｋ_ｄＶがＫ’_ｄｖ２より大きい時、ステアリングホイールを必要以上に押していると判定し、シートバック全体の角度を、ｄθ_ｂａｃｋだけ運転者と接触する側と反対に倒すように制御する。

また、上記の第５の実施の形態と同様に、シート全体の位置を変更するようにしてもよい。車両前方をｘ軸方向とし、シートの位置をｘ_ｓｅａｔとして、Ｋ_ｄＶがＫ’_ｄｖ１より小さい時、ステアリングホイールを押しやすくしてＫ_ｄを増やすよう、シートの位置を、ｄｘ_ｓｅａｔだけ運転者と接触する側に変位させるように制御する。Ｋ_ｄＶがＫ’_ｄｖ１より大きい時、ステアリングホイールを必要以上に押していると判定しＫ_ｄを減らすよう、シートの位置を、ｄｘ_ｓｅａｔだけ運転者と接触する側と反対に変位させるように制御する。

次に、第７の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第７の実施の形態では、ステアリングホイール押付力から算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄが、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ’_ｄとなるように、サスペンションの制御様式を変更している点が、第１の実施の形態と異なっている。

＜車両制御装置の構成＞
図１８に示すように、第７の実施の形態に係る車両制御装置は、ステアリングホイール押付力検出部１２と、トルクセンサ１４と、車両の車体と車輪をつなぐサスペンション７００の制御様式を変更するためのサスペンション制御機構７０２を制御するコンピュータ７１６とを備えている。

サスペンション制御機構７０２は、サスペンション７００の制御様式を変更し、車両のロール剛性を向上させる。具体的には、サスペンション７００のロール共振周波数ｆ［Ｈｚ］を変化させる。なお、サスペンション制御機構７０２については、従来既知のものを用いればよく、説明を省略する。

コンピュータ７１６は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する車両制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭとを備え、機能的には次に示すように構成されている。図１９に示すように、コンピュータ７１６は、中立位置判定部２２、運転者由来剛性算出部２４、サスペンション特性変化量算出部７２８、及びサスペンション制御部７３０を備えている。

サスペンション特性変化量算出部７２８は、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ’_ｄ（例えば、Ｋ_d0）を予め定めておき、運転者由来剛性算出部２４によって算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄがＫ’_ｄより大きい時、運転者が車両の剛性を低く感じ、車両の剛性の不足分を補てんしようとしていると考えられるため、サスペンション７００のロール共振周波数を上げる変化量ｄｆ［Ｈｚ］を算出する。

サスペンション制御部７３０は、サスペンション特性変化量算出部７２８によって算出された変化量ｄｆに基づいて、サスペンション制御機構７０２の動作を制御する。

＜車両制御装置の作用＞
次に、第７の実施の形態における車両制御処理ルーチンを、図２０を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ステップ７５０において、サスペンション７００のロール共振周波数の変化量ｄｆに、予め定められた初期値ｄｆ0を設定する。そして、ステップ７５２において、上記ステップ７５０で設定されたサスペンション７００のロール共振周波数の変化量ｄｆだけ、サスペンション７００のロール共振周波数を変化させるようにサスペンション制御機構７０２を制御する。

そして、車両の使用が終了するまで、後述するステップ１０８〜７５６の処理を繰り返す。

ステップ１０８では、トルクセンサ１４によって計測された操舵トルクＴ_rを取得し、｜Ｔ_ｒ｜≦Ｔ_{ｎｅｕｔｒａｌ}であるか否かを判定する。

ステップ１１０では、現在の操舵トルクＴ_rと前回取得した操舵トルクＴ_rに基づいて、｜ｄＴ_ｒ／ｄｔ｜≦Ｔ_{ｓｔｅａｄｙ}であるか否かを判定する。

ステップ１１２では、ステアリングホイール押付力検出部１２により計測されたステアリングホイール押付力Ｆを取得する。ステップ１１４では、上記ステップ１１２で取得したステアリングホイール押付力Ｆに基づいて、運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄを算出する。

次のステップ７５４では、上記ステップ１１４で算出された運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性Ｋ_ｄと、予め定められた運転者由来のステアリングホイール回転方向の剛性の目標値Ｋ’_ｄとを比較し、比較結果に応じて、サスペンション７００のロール共振周波数の変化量を算出する。

ステップ７５６において、上記ステップ７５４で算出されたサスペンション７００のロール共振周波数の変化量だけ、サスペンション７００のロール共振周波数を変化させるようにサスペンション制御機構７０２を制御する。

以上説明したように、第７の実施の形態に係る車両制御装置によれば、ステアリングホイールの押付力を検出し、押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性が、予め定められた目標値となるように、サスペンション特性を変更することにより、運転者の押付力に合わせて、ステアリングホイール回転方向の剛性の目標値を精度よく実現し、操安性を向上させることができる。

なお、上記の第７の実施の形態では、ステアリングホイールの回転方向の剛性の目標値を実現するために、サスペンションの共振周波数を上げるように変更する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、車両の左右のサスペンションをつなぐスタビライザの剛性を増加させる、車両のボデーの剛性を増加させる、又はシートの高さを下げるように変更することにより、運転者が感じるロール運動を低減する（運転者が感じる剛性感を増加させる）ように制御してもよい。

また、上記の第３の実施の形態〜第７の実施の形態では、|T|≦T_neutralかつ|dT/dt|≦T_steady以外の時は、シートの位置、姿勢、又はサスペンション特性を変更しない場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。中立位置以外で保舵している(|dT/dt| =0)時でも、シートの位置、姿勢、又はサスペンション特性を変更するようにしてもよい。

本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供するようにしてもよい。

１０ ステアリングホイール
１２ ステアリングホイール押付力検出部
１３ ステアリングシャフト
１４ トルクセンサ
１６、３１６、６１６、７１６コンピュータ
１８ アクチュエータ
２０ シート
２２ 中立位置判定部
２４ 運転者由来剛性算出部
２６ 目標剛性算出部
２８ アシストトルク算出部
３０ アシストトルク制御部
３０２ シート制御機構
３２６ 剛性和算出部
３２８、６２８シート変化量算出部
３３０ シート制御部
６２６ 目標剛性設定部
７００ サスペンション
７０２ サスペンション制御機構
７２８ サスペンション特性変化量算出部
７３０ サスペンション制御部

Claims (16)

1. 車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記運転者が着座するシートの位置又は姿勢を制御する制御手段と、
   を含む車両制御装置。
2. 前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出する算出手段を更に含み、
   前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御する請求項１記載の車両制御装置。
3. 車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められた前記ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値で実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御する制御手段と、
   を含む車両制御装置。
4. 前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出する算出手段を更に含み、
   前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められた前記ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値で実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御する請求項３記載の車両制御装置。
5. 車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値を実現するように、前記車両を制御する制御手段と、
   を含む車両制御装置。
6. 前記検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性を算出する算出手段を更に含み、
   前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性に基づいて、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値を実現するように、前記車両を制御する請求項５記載の車両制御装置。
7. 前記ステアリングホイールの回転を伝達するステアリングシャフトにかかるトルクを計測するトルクセンサを更に含み、
   前記制御手段は、前記目標値を実現するように、アシストトルクを算出するための係数を算出し、前記トルクセンサによって計測されたトルク及び前記算出された係数に基づいて、前記アシストトルクを算出し、前記アシストトルクを発生させるように制御する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の車両制御装置。
8. 前記制御手段は、ステアリングホイールが基準位置または保舵状態であるときに、前記目標値を実現するように、アシストトルクを算出するための係数を算出する請求項７記載の車両制御装置。
9. 前記制御手段は、ステアリングホイールが基準位置または保舵状態であるときに、前記目標値を実現するように前記シートの位置又は姿勢を算出し、前記算出された前記シートの位置又は姿勢を制御する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の車両制御装置。
10. 前記制御手段は、前記車両のサスペンションの特性を変化させるように制御する請求項５又は６記載の車両制御装置。
11. 前記制御手段は、ステアリングホイールが基準位置または保舵状態であるときに、前記目標値を実現するように前記サスペンションの特性を算出し、前記算出された前記サスペンションの特性に変化させるように制御する請求項１０記載の車両制御装置。
12. 前記検出手段は、前記ステアリングホイールに装着した力覚センサを用いて、前記押付力を検出する請求項１〜請求項１１の何れか１項記載の車両制御装置。
13. 前記検出手段は、前記シートに設けた力覚センサ又は体圧センサを用いて、前記押付力を検出する請求項１〜請求項１１の何れか１項記載の車両制御装置。
14. コンピュータを、
    車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和の予め定められた目標値を実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記運転者が着座するシートの位置又は姿勢を制御する制御手段
    として機能させるためのプログラム。
15. コンピュータを、
    車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性と、予め定められた前記ステアリング装置由来のステアリングホイールの回転方向の剛性との和を、前記運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値で実現するように、前記ステアリングホイールに発生させるアシストトルク、又は前記車両のシートの位置又は姿勢を制御する制御手段
    として機能させるためのプログラム。
16. コンピュータを、
    車両の運転者によるステアリングホイールの押付力を検出する検出手段によって検出された前記押付力に基づいて、前記押付力に基づいて算出される運転者由来のステアリングホイールの回転方向の剛性の予め定められた目標値を実現するように、前記車両を制御する制御手段
    として機能させるためのプログラム。