JP2022065914A - 車両挙動制御方法及び車両挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者がステアリングホイールを操舵した際に、違和感のない車両の応答感を運転者に与える。【解決手段】車両挙動制御装置は、ステアリングホイールの操舵角θｓを検出するための第１センサ５と、運転者によりステアリングホイールに加えられた操舵力Ｔｓを検出するための第２センサ６と、検出した操舵力Ｔｓに基づいて操舵角閾値δを設定し、検出した操舵角θｓが操舵角閾値δとなった場合に、車両にピッチ挙動を発生させるコントローラ１０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両挙動制御方法及び車両挙動制御装置に関する。

下記特許文献１には、運転者がステアリングホイールを操舵したときに車両にピッチ（ピッチング）挙動を発生させることにより，運転者に操舵に対する車両の応答感を与えることが記載されている。

特開２０２０－１２１６２６号公報

しかしながら、ステアリングホイールを操舵した時点でピッチ挙動を付与すると、自らステアリングホイールを操舵したことを運転者が認識する前にピッチ挙動を認識する場合があり、これにより運転者に違和感を与えるという問題があった。
本発明は、運転者がステアリングホイールを操舵した際に、違和感のない車両の応答感を運転者に与えることを目的とする。

本発明の一態様に係る車両挙動制御方法では、ステアリングホイールの操舵角を検出し、運転者によりステアリングホイールに加えられた操舵力を検出し、検出した操舵力に基づいて操舵角閾値を設定し、検出した操舵角が操舵角閾値となった場合に、車両にピッチ挙動を発生させる。

本発明によれば、運転者がステアリングホイールを操作した際に、違和感のない車両の応答感を運転者に与えることができる。

実施形態の車両の制駆動力制御装置の一例の概略構成図である。 実施形態の車両の操舵装置の一例の概略構成図である。 制駆動力コントローラの機能構成の一例のブロック図である。 操舵角に対する操舵力特性の一例の説明図である。 操舵角閾値の設定方法の一例の説明図である。 操舵角閾値の設定方法の一例の説明図である。 運転者が認識できるピッチ挙動のピッチ角変化量とピッチ角速度の下限値の組み合わせの特性図である。 図５Ａの特性線の近似直線の説明図である。 操舵角閾値の設定処理の一例のフローチャートである。 ピッチ挙動の発生処理の一例のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（構成）
図１は、実施形態の車両の制駆動力制御装置の一例の概略構成図である。制駆動力制御装置１を備える車両は、アクセルセンサ２と、ブレーキセンサ３と、車速センサ４と、操舵角センサ５と、トルクセンサ６と、制駆動力コントローラ１０とを備える。
また、車両は、ブレーキアクチュエータ１１と、ホイールシリンダ１２ＦＲ、１２ＦＬ、１２ＲＲ及び１２ＲＬと、動力コントロールユニット１３と、駆動源１４と、車輪１５ＦＲ、１５ＦＬ、１５ＲＲ及び１５ＲＬを備える。

以下の説明において、ホイールシリンダ１２ＦＲ、１２ＦＬ、１２ＲＲ及び１２ＲＬを総称して「ホイールシリンダ１２」と表記することがある。
また、車輪１５ＦＲ、１５ＦＬ、１５ＲＲ及び１５ＲＬは、それぞれ右前輪、左前輪、右後輪及び左後輪であり、総称して「車輪１５」と表記することがある。

アクセルセンサ２は、例えば、ペダルストロークセンサを用いて形成した、運転者による加減速ペダル１６（アクセルペダル）の操作量（踏み込み操作量）を検出するセンサである。
加減速ペダル１６は、車両の運転者が制動力要求または駆動力要求に応じて踏込むペダルである。

また、アクセルセンサ２は、運転者による加減速ペダル１６の操作量を示すアクセル操作量信号を、制駆動力コントローラ１０へ出力する。
なお、アクセルセンサ２の構成は、ペダルストロークセンサを用いて形成した構成に限定するものではなく、例えば、運転者の踏み込み操作による加減速ペダル１６の開度を検出する構成としてもよい。

ブレーキセンサ３は、例えば、ペダルストロークセンサを用いて形成した、運転者による制動用ペダル１７（ブレーキペダル）の操作量（踏み込み操作量）を検出するセンサである。
制動用ペダル１７は、車両の運転者が制動力要求に応じて踏込むペダルである。

また、ブレーキセンサ３は、運転者による制動用ペダル１７の操作量を示すブレーキ操作量信号を、制駆動力コントローラ１０へ出力する。
なお、ブレーキセンサ３の構成は、アクセルセンサ２と同様、ペダルストロークセンサを用いて形成した構成に限定するものではなく、例えば、運転者の踏み込み操作による制動用ペダル１７の開度を検出する構成としてもよい。

車速センサ４は、車輪１５の車輪速から車両の車速を検出する。車速センサ４は、検出した車速を示す車速信号を、制駆動力コントローラ１０へ出力する。
操舵角センサ５は、車両の操舵装置に設けられて、ステアリングホイール２０の操舵角θｓを検出する。例えば操舵角センサ５は、ステアリングシャフトの回転角度を検出するロータリエンコーダであってよい。

また、例えば操舵角センサ５は、車両の操舵装置においてステアリングシャフトに回転駆動力を付与する電動モータの回転角度を検出する回転角度センサ（例えばレゾルバなど）であってもよい。例えば、操舵角センサ５は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置において、運転者による操舵力を補助する操舵補助トルク（アシストトルク）を発生させる操舵補助モータの回転角度を検出する回転角度センサであってもよく、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Steer-By-Wire）システムにおいて、ステアリングホイール２０に反力トルクを付与する反力モータの回転角度を検出する回転角度センサであってもよい。
操舵角センサ５は、検出した操舵角θｓを示す操舵角信号を制駆動力コントローラ１０へ出力する。例えば、操舵角センサ５は、操舵角信号をＣＡＮ（Controller Area Network）経由で制駆動力コントローラ１０へ出力する。

トルクセンサ６は、車両の操舵装置に設けられて、運転者によりステアリングホイール２０に加えられた操舵トルクＴｓを検出する。
例えば、トルクセンサ６は、ステアリングシャフトに設けられたトーションバーの捩れに伴う多極磁石とヨークの相対角度変位によって生じる磁束密度の変化を、例えばホール素子等で検出して電気信号に変換する。
また例えば、トルクセンサ６は、操舵補助モータや反力モータの駆動電流に基づいて、操舵トルクＴｓを検出してもよい。
トルクセンサ６は、検出した操舵トルクＴｓを示す操舵トルク信号を制駆動力コントローラ１０へ出力する。例えば、トルクセンサ６は、操舵トルク信号をＣＡＮ経由で制駆動力コントローラ１０へ出力する。

制駆動力コントローラ１０は、入力される各種の情報信号を用いて、ブレーキアクチュエータ１１及び駆動源１４を制御するための指令信号（制動指令信号、駆動指令信号）を出力する。
制動指令信号は、車両に発生させる制動トルクを制御するための制動力指令値を示す信号であり、各ホイールシリンダ１２の油圧を制御するための指令値である摩擦制動トルクの指令値を含む。
制駆動力コントローラ１０は、少なくとも運転者による制動用ペダル１７の操作に基づく制動力要求に応じて、制動力指令値を算出する。

駆動指令信号は、駆動源１４により発生させる車両の駆動トルクや、駆動源１４から前輪１５ＦＲ及び１５ＦＬ並びに後輪１５ＲＲ及び１５ＲＬへ伝達する駆動トルクの駆動力指令値を示す信号である。駆動源１４は、エンジン、電動モータ又はその両方であってよい。
制駆動力コントローラ１０は、少なくとも運転者による加減速ペダル１６の操作に基づく駆動力要求に応じて、駆動力指令値を算出する。

制駆動力コントローラ１０は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含んだ電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。
プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。
記憶装置は、半導体記憶装置や、磁気記憶装置、光学記憶装置等を備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。

制駆動力コントローラ１０のプロセッサが、記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明する制駆動力コントローラ１０による情報処理を実行する。
また、以下に説明する制駆動力コントローラ１０による情報処理を、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路で実行してもよい。例えば、制駆動力コントローラ１０はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）等を有していてもよい。

ブレーキアクチュエータ１１は、マスタシリンダ（図示せず）と各ホイールシリンダ１２との間に介装した液圧制御装置である。また、ブレーキアクチュエータ１１は、制駆動力コントローラ１０から受けた制動指令信号に応じて、各ホイールシリンダ１２の油圧を変化させる。これにより、ブレーキアクチュエータ１１は、各車輪１５に制動力を付与する。

ホイールシリンダ１２は、ディスクブレーキを構成するブレーキパッド（図示せず）を、ディスクロータ（図示せず）に押し付けるための押圧力を発生させる。ディスクロータは、各車輪１５と一体に回転し、ブレーキパッドと接触して摩擦抵抗を発生させる部材である。
なお、ホイールシリンダ１２ＦＲ、１２ＦＬ、１２ＲＲ及び１２ＲＬは、それぞれ右前輪１５ＦＲ、左前輪１５ＦＬ、右後輪１５ＲＲ、左後輪１５ＲＬに配置したホイールシリンダである。

動力コントロールユニット１３は、制駆動力コントローラ１０から受けた駆動指令信号に応じて、駆動源１４が発生させる駆動トルクを制御する。
また、動力コントロールユニット１３は、制駆動力コントローラ１０から受けた駆動指令信号に応じて、駆動源１４から前輪１５ＦＲ及び１５ＦＬ並びに後輪１５ＲＲ及び１５ＲＬへ伝達する駆動トルクを制御する。

図２は、実施形態の車両の操舵装置の一例の概略構成図である。実施形態の操舵装置は、車両のステアリングシャフトに操舵補助トルクを付与する電動パワーステアリング装置であり、上述の操舵角センサ５及びトルクセンサ６と、ステアリングホイール２０と、ステアリングシャフト２１と、ユニバーサルジョイント２２と、ピニオンシャフト２３と、ステアリングギア２４と、ラックギア２５と、ステアリングラック２６と、ＥＰＳコントローラ２７と、操舵補助モータ２８を備える。

ステアリングホイール２０は、運転者によって付与される操舵トルクの入力を受けて回転する。
ステアリングシャフト２１は、ステアリングホイール２０と一体に回転する。
操舵角センサ５は、上述のとおりステアリングホイール２０の操舵角θｓを検出する。操舵角センサ５は、検出した操舵角θｓを示す操舵角信号をＥＰＳコントローラ２７へ出力する。

トルクセンサ６は、上述のとおり運転者によりステアリングホイール２０に加えられた操舵トルクＴｓを検出する。トルクセンサ６は、検出した操舵トルクＴｓを示す操舵トルク信号をＥＰＳコントローラ２７へ出力する。
ピニオンシャフト２３は、ユニバーサルジョイント２２を介してステアリングシャフト２１に連結され、ステアリングシャフト２１とともに回転する。

ステアリングギア２４は、ラックギア２５と歯合し、ピニオンシャフト２３の回転に応じて、操向輪である前輪１５ＦＬ及び１５ＦＲを転舵する。ステアリングギア２４として、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア等を採用してよい。
操舵補助モータ２８は、減速ギアを介してステアリングシャフト２１に連結されて、操舵補助トルクをステアリングシャフト２１に付与する。

ＥＰＳコントローラ２７は、操舵補助モータ２８による操舵補助トルクを制御する電子制御ユニットである。ＥＰＳコントローラ２７は、トルクセンサ６で検出された操舵トルクＴｓと、車速センサ４で検出された車速Ｖｖと、操舵角センサ５で検出された操舵角θｓに基づいて操舵補助トルクを制御する。
ＥＰＳコントローラ２７は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを備える。プロセッサは、例えばＣＰＵやＭＰＵであってよい。

記憶装置は、半導体記憶装置や、磁気記憶装置、光学記憶装置等を備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを含んでよい。
ＥＰＳコントローラ２７のプロセッサが、記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、ＥＰＳコントローラ２７による情報処理を実行する。

また、ＥＰＳコントローラ２７による情報処理を、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路で実行してもよい。例えば、ＥＰＳコントローラ２７はＦＰＧＡ等のＰＬＤ等を有していてもよい。
なお、実施形態の車両は、電動パワーステアリング装置以外の操舵装置を備えてもよい。例えば、実施形態の車両は、油圧パワーステアリング装置を備えてもよく、ステアリングホイール２０と操向輪１５ＦＬ及び１５ＦＲとが機械的に分離されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ）式の操舵装置を備えてもよい。

次に、実施形態の車両挙動制御方法について説明する。実施形態の車両挙動制御方法は、運転者がステアリングホイール２０を操舵した場合に、車両にピッチ挙動を発生させることにより、操舵に対する車両の応答感を運転者に付与する。
このように操舵に対する車両の応答感を付与することにより、運転者は所望の走行軌道に沿って車両を旋回させることが容易になる。この理由を説明する。

運転者がステアリングホイール２０を保舵した状態から操舵を開始した際に、操舵を開始した直後のまだ操舵角θｓが微少である間は、運転者は、まだ自分がステアリングホイール２０に操舵を入力（操舵を実施）していることを認識しておらず、操舵角θｓがある大きさになったときに、自分が操舵を入力したことを認識する。
以下、自分が操舵を入力したことを運転者が認識し始めるときの操舵角を「操舵認識角度」と表記する。

その後、操舵角θｓがさらに大きくなっていくと、操舵角θｓの増加に応じて車両に発生するヨーレイトが大きくなり、ある一定の大きさ以上のヨーレイトとなった時点で運転者は、操舵入力に対する車両挙動が発生していることを認識し始める。
操舵入力に対する車両挙動が発生したことを運転者が認識し始めるときの操舵角を「挙動認識角度」と表記する。
運転者が車両挙動が発生していることを認識し始めるヨーレイトの大きさ、すなわち挙動認識角度は運転者によって異なるが、通常は操舵認識角度よりも挙動認識角度の方が大きい。このため、運転者は、自分が操舵を入力したことを運転者が認識した後に、操舵入力に対する車両挙動が発生したことを認識する。

この間、すなわち操舵角θｓが操舵認識角度から挙動認識角度に至るまでの間、運転者には、入力した操舵に対して車両挙動が発生しているかが分からないため、運転者は、車両挙動が発生していると想像しながら操舵を続けることになる。
この結果、運転者の個人差や状況によって操舵量が過大又は過小になって、所望の走行軌道から車両が逸脱することがあった。

そこで、操舵角が挙動認識角度に至る前に、操舵に対する車両の応答感を運転者に付与する。
操舵に対する車両の応答感を運転者に付与する手段としては、様々な手段が考えられるが、車両にピッチ（ピッチング）挙動を発生させるのが好適である。ヨー挙動やロール挙動はピッチ挙動に比較して運転者の感度が低い（運転者が感知し難い）からである。
これにより、運転者は、入力した操舵に対して車両挙動が発生したことを早期に実感できる。すると、操舵操作の目安ができるので、過大又は過小な操舵が抑制されるとともに操舵フィーリングが向上する。この結果、運転者は所望の走行軌道に沿って車両を旋回させることが容易になる。

しかしながら、上記のとおり運転者は、ステアリングホイール２０の操作を開始しても、操舵角θｓが操舵認識角度に至るまで自分がステアリングホイール２０に操舵を入力していることを認識していない。
このため、ステアリングホイール２０を操舵した時点でピッチ挙動を付与すると、ステアリングホイール２０を自ら操作したことを運転者が認識する前に、それに対する応答感を認識することになり、運転者は違和感を覚えるおそれがある。

また、運転者が操舵を入力したことを認識し始める操舵認識角度は、運転者がステアリングホイール２０に加えた操舵力に応じて変化する。操舵力が大きいほど、運転者は小さな操舵認識角度で操舵入力を認識し、操舵力が小さいほど、大きな操舵認識角度を要する。
そこで、実施形態の車両挙動制御方法では、運転者によりステアリングホイール２０に加えられた操舵力を検出し、検出した操舵力に基づいて操舵角閾値δを設定する。操舵角閾値δは、例えば、自分が操舵を入力したことを運転者が認識し始めるときの操舵角である「操舵認識角度」であってよい。

そして、検出した操舵角θｓが操舵角閾値δとなった場合に、車両にピッチ挙動を発生させる。これにより、運転者がステアリングホイール２０を操作した際に、違和感のない車両の応答感を運転者に与えることができる。
車両のピッチ挙動は、車輪１５に付与する制動力及び／又は駆動力を制御することによって発生させることができる。本実施形態では、制駆動力コントローラ１０が、車輪１５に付与する制動力及び／又は駆動力を制御することによってピッチ挙動を発生させる。

図３は、制駆動力コントローラ１０の機能構成の一例のブロック図である。制駆動力コントローラ１０は、制駆動力制御部３０と、駆動力指令値算出部３１と、制動力指令値算出部３２と、操舵力特性検出部３３と、操舵角閾値設定部３４と、認識時間算出部３５と、ピッチ挙動算出部３６と、要求モーメント算出部３７を備える。

制駆動力制御部３０は、少なくともアクセルセンサ２から入力したアクセル操作量信号Ａａに基づいて、車両に発生させる駆動トルクの指令値である駆動トルク指令値Ｔｄを算出して、駆動力指令値算出部３１に出力する。
駆動トルク指令値は、駆動源１４で発生させる駆動トルクと、駆動源１４から前輪１５ＦＲ及びＦＬ、後輪１５ＲＲ及び１５ＲＬへ伝達する駆動トルクの指令値である。

また、制駆動力制御部３０は、少なくともブレーキセンサ３から入力したブレーキ操作量信号Ａｂに基づいて、車両に発生させる制動トルクの指令値である制動トルク指令値Ｔｂを算出して、制動力指令値算出部３２に出力する。
制動トルク指令値は、車両の摩擦ブレーキ（ブレーキアクチュエータ１１、マスタシリンダ、各ホイールシリンダ１２）で発生させる摩擦制動トルクの指令値である。

駆動力指令値算出部３１は、制駆動力制御部３０から入力した駆動トルク指令値Ｔｄに基づいて、駆動力指令値を算出する。駆動力指令値算出部３１は、算出した駆動力指令値を示す駆動指令信号を、動力コントロールユニット１３へ出力する。
制動力指令値算出部３２は、制駆動力制御部３０から入力した制動トルク指令値Ｔｂに基づいて、制動力指令値を算出する。制動力指令値算出部３２は、算出した制動力指令値を示す制動指令信号を、ブレーキアクチュエータ１１へ出力する。

操舵力特性検出部３３は、操舵角センサ５から受信した操舵角θｓと、トルクセンサ６から受信した操舵トルクＴｓに基づいて、操舵角θｓに対する操舵トルクＴｓの特性である操舵力特性Ｃｓを検出する。
図４Ａは、操舵力特性Ｃｓの一例の説明図である。横軸が操舵角θｓを示し縦軸が操舵トルクＴｓを示す。特性線４０及び４１は、それぞれ車速Ｖｖが比較的高いＶＨの場合と比較的低いＶＬの場合の特性を示す。

操舵力特性検出部３３は、同じ時刻に操舵角センサ５及びトルクセンサ６で検出された操舵角θｓと操舵トルクＴｓの組み合わせを複数回取得し、異なる値の複数の組み合わせに基づいて、操舵力特性Ｃｓを検出する。例えば操舵力特性検出部３３は、異なる値の複数の組み合わせの間の値を補間して操舵力特性Ｃｓを検出してよい。
図示のとおり、操舵力特性Ｃｓは、操舵角θｓが大きくなるほど操舵トルクＴｓが大きくなる特性を有する。

また、車速Ｖｖが比較的低いＶＬの場合に比べて、比較的高いＶＨの場合の方が、操舵トルクＴｓが大きくなる。
これは、実施形態の操舵装置である電動パワーステアリング装置が、車速Ｖｖに応じて操舵補助トルクの大きさを制御しているため、これに応じて操舵に要する操舵トルクＴｓが変化するからである。例えば、車速Ｖｖが比較的低いＶＬの場合の操舵を容易にするために大きな操舵補助トルクを発生させると、操舵に要する操舵トルクＴｓが小さくなる。一方で、車速Ｖｖが比較的高いＶＨの場合の走行を安定させるために操舵補助トルクを低減させると、操舵に要する操舵トルクＴｓが大きくなる。

図３を参照する。操舵角閾値設定部３４は、操舵角閾値δを設定する。例えば操舵角閾値設定部３４は、運転者が操舵角θｓが０（すなわち、直進状態で保舵している状態）から操舵を開始した際に、運転者が操舵を入力したことを認識し始める操舵認識角度を、操舵角閾値δとして設定する。
上記のとおり、操舵認識角度は、運転者がステアリングホイール２０に加える操舵トルクに応じて変化する。操舵角閾値設定部３４は、操舵力特性検出部３３が検出した操舵力特性Ｃｓに基づいて操舵角閾値δを設定する。

図４Ｂ及び図４Ｃは、操舵角閾値δの設定方法の一例の説明図である。ハッチングされた領域４２及び４３は、特性線４０及び４１が示す操舵トルクＴｓの値を、操舵角θｓについて、０[deg]から操舵角閾値δまでの範囲に亘って積分した面積を示す。
これらの領域４２及び４３の面積は仕事量を表している。本願の発明者は、操舵力特性Ｃｓが異なっても、運転者が操舵を入力したことを認識し始める仕事量がほぼ等しくなることを見い出した。

したがって、操舵角閾値設定部３４は、操舵力特性検出部３３が検出した操舵力特性Ｃｓにおいて、仕事量が所定値となるときの操舵角θｓを、操舵角閾値δとして設定してよい。所定値は、例えば実験等により、運転者が操舵を入力したことを認識し始める仕事量を求めて、この仕事量に基づいて設定すればよい。
また、仕事量の次元は操舵角θｓ×操舵トルクＴｓであるので、操舵角閾値設定部３４は、操舵トルクＴｓで上記仕事量の所定値を除算した除算結果を、簡易的に操舵角閾値δとして設定してもよい。

なお、油圧パワーステアリング装置のように、車速Ｖｖに応じて操舵補助力の大きさを制御しない場合には、操舵力特性Ｃｓをリアルタイムで検出しなくてもよい。この場合には、操舵力特性検出部３３を省略し、操舵角閾値δを固定値としてもよい。
ただし、実際には操舵装置の経年変化やタイヤ、路面の状態によっても操舵力特性Ｃｓが変化するので、油圧パワーステアリング装置においても、操舵力特性Ｃｓを検出して操舵角閾値δを動的に設定することが好ましい。

図３を参照する。認識時間算出部３５は、操舵角θｓが増加する切り増し操舵が行われた場合に、自分が操舵を入力したことを運転者が認識し始めるまでの時間である認識時間ｔδを算出する。すなわち、認識時間算出部３５は、操舵角θｓが操舵角閾値δに至るまでの認識時間ｔδを算出する。
例えば、認識時間算出部３５は、操舵角センサ５で検出された操舵角θｓを微分して操舵角速度ωを算出し、操舵角閾値δを操舵角速度ωで除算した除算結果を認識時間ｔδとして算出する。

ピッチ挙動算出部３６は、車両に発生させるピッチ挙動の大きさを算出する。車両に発生させるピッチ挙動は、車体が前傾する方向にピッチ角が変化する挙動であることが運転者の感覚に沿っており、好ましい。
ピッチ挙動算出部３６は、現時点から認識時間ｔδが経過した時刻に運転者が認識できる車両のピッチ挙動を発生するように、ピッチ挙動の大きさを算出する。
図５Ａの特性線４４は、運転者が認識できるピッチ挙動のピッチ角変化量Δθδの下限値とピッチ角速度ｄθδ／ｄｔの下限値の組み合わせの特性の一例を示す。

ピッチ角速度ｄθδ／ｄｔが小さくなるほど、運転者が認識できるピッチ挙動のピッチ角変化量Δθδの下限値が大きくなり、ピッチ角速度ｄθδ／ｄｔが大きくなるほど、ピッチ角変化量Δθδの下限値が小さくなる。
また、ピッチ角変化量Δθδが小さくなるほど、運転者が認識できるピッチ挙動のピッチ角速度ｄθδ／ｄｔの下限値が大きくなり、ピッチ角変化量Δθδが大きくなるほど、ピッチ角速度ｄθδ／ｄｔの下限値が小さくなる。
従って、車両に過度なピッチ挙動を与えずに、且つ運転者に車両のピッチ挙動を認識させるためには、図５Ａの特性線４４上のピッチ挙動を付与することが望ましい。本実施の形態においては、図５Ａの特性線４４上のピッチ挙動を付与するものとして説明する。

ピッチ挙動算出部３６は、現時点から認識時間ｔδが経過した時刻における車両のピッチ挙動を、特性線４４上のいずれかのピッチ角変化量Δθδ及びピッチ角速度ｄθδ／ｄｔの組み合わせとするのに要するピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２を算出する。
言い換えれば、現時点から認識時間ｔδの間、一定のピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２を車両に与えた場合に、認識時間ｔδが経過した時刻に運転者が車両のピッチ挙動を認識できるように、ピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２を算出する。

このようなピッチ角加速度をｄ^２θδ／ｄｔ^２と表記すると、運転者が認識できるピッチ挙動のピッチ角速度ｄθδ／ｄｔ及びピッチ角変化量Δθδは、それぞれ次式（１）及び（２）で与えられる。
ｄθδ／ｄｔ＝（ｄ^２θδ／ｄｔ^２）×ｔδ ...（１）
Δθδ＝（ｄ^２θδ／ｄｔ^２）×ｔδ^２／２ ...（２）

また、運転者が認識できるピッチ挙動のピッチ角速度ｄθδ／ｄｔ及びピッチ角変化量Δθδの関係は、図５Ｂに示すように、特性線４４を線形近似した近似直線４５によって近似できる。近似直線４５は次式（３）で定義できる。
Δθδ＝ａ×ｄθδ／ｄｔ＋ｂ ...（３）
上式（１）及び（２）を上式（３）に代入して整理すると、ピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２は、次式（４）のように求めることができる。
ｄ^２θδ／ｄｔ^２＝２ｂ／（ｔδ^２－２×ａ×ｔδ） ...（４）

なお、上式（１）及び（２）からｄ^２θδ／ｄｔ^２を消去することにより次式（５）が得られる。
Δθδ＝（ｔδ×（ｄθδ／ｄｔ））／２ ...（５）
上式（５）は、認識時間ｔδが長い（すなわち操舵角速度ωが小さい）場合には、大きなピッチ角変化量と小さなピッチ角速度ｄθδ／ｄｔのピッチ挙動が与えられ、認識時間ｔδが短い（すなわち操舵角速度ωが大きい）場合には、小さなピッチ角変化量と大きなピッチ角速度ｄθδ／ｄｔのピッチ挙動が与えられることを示している。

図３を参照する。要求モーメント算出部３７は、ピッチ挙動算出部３６が算出したピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２を発生させるために必要なピッチモーメント（ピッチングモーメント）である要求モーメントＭｒを算出する。
例えば要求モーメント算出部３７は、車両の慣性モーメントをピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２に乗算して要求モーメントＭｒを算出する。
このとき、要求モーメント算出部３７は、荷重センサの検知結果やサスペンションの沈み込み量等に基づいて、乗員や荷物の重量と重心位置とを推定し、これらの推定値で車両の慣性モーメントを補正してもよい。

要求モーメント算出部３７は、算出した要求モーメントＭｒを制駆動力制御部３０に出力する。
制駆動力制御部３０は、前輪１５ＦＲ及び１５ＦＬの駆動トルクを低減させることにより、要求モーメント算出部３７が算出した要求モーメントＭｒを、車体が前傾する方向に付与する。
これに加えて又は代えて、制駆動力制御部３０は、前輪１５ＦＲ及び１５ＦＬの制動トルクを増加させることにより、車体が前傾する方向に要求モーメントＭｒを付与してもよい。

後輪１５ＲＲ及び１５ＲＬの車体への取り付け位置が、後輪１５ＲＲ及び１５ＲＬの中心軸よりも高い場合には、制駆動力制御部３０は、後輪１５ＲＲ及び１５ＲＬの駆動力を増加させることにより、車体が前傾する方向に要求モーメントＭｒを付与してもよい。
制駆動力制御部３０は、車両諸元と要求モーメントＭｒとに基づいて、要求モーメントＭｒを車両に付与する駆動トルクを算出し、駆動トルク指令値Ｔｄを駆動力指令値算出部３１に出力する。

これに加えて又は代えて、制駆動力制御部３０は、車両諸元と要求モーメントＭｒとに基づいて、要求モーメントＭｒを車両に付与する制動トルクを算出し、制動トルク指令値Ｔｂを、制動力指令値算出部３２に出力する。

駆動力指令値算出部３１は、入力した駆動トルク指令値Ｔｄに応じた駆動力指令値を、動力コントロールユニット１３へ出力する。動力コントロールユニット１３は、駆動力指令値に基づいて前輪１５ＦＲ及び１５ＦＬの駆動トルクを低減させ、及び／又は後輪１５ＲＲ及び１５ＲＬの駆動力を増加させることにより、車体が前傾する方向のピッチ挙動を発生させる。

これに加えて又は代えて、制動力指令値算出部３２は、入力した制動トルク指令値Ｔｂに応じた制動力指令値をブレーキアクチュエータ１１へ出力する。ブレーキアクチュエータ１１は、制動力指令値に基づいて前輪１５ＦＲ及び１５ＦＬの制動トルクを増加させることにより、車体が前傾する方向のピッチ挙動を発生させる。

（変形例１）
なお、操舵角速度ωが比較的大きい場合には、運転者が操舵入力を認識し始めるまでの時間である認識時間ｔδが短くなるので、運転者が認識できるピッチ挙動を発生させるのが間に合わなくなることがある。この場合に運転者が操舵入力を認識した後にピッチ挙動を発生させると、運転者に違和感を与えることがある。
このため、要求モーメント算出部３７は、操舵角θｓを微分して操舵角速度ωを取得し、操舵角速度ωが所定速度以上である場合には、要求モーメントＭｒをゼロに設定して、ピッチ挙動を発生させないようにしてもよい。

（変形例２）
上述の実施形態では、操舵角θｓが増加する切り増し操舵が行われた場合に、車体が前傾する方向にピッチ角が変化するピッチ挙動を発生させた。これに加えて又はこれに代えて、操舵角θｓが減少する切り戻し操舵が行われた場合に、車体が後傾する方向にピッチ角が変化するピッチ挙動を発生させてもよい。

（変形例３）
また、上述の実施形態では、車輪１５に発生させる駆動トルク及び／又は制動トルクを制御することによってピッチ挙動を発生させた。これに加えて又はこれに代えて、アクティブサスペンションのアクチュエータを駆動することによって、ピッチ挙動を発生させてもよい。

（動作）
図６及び図７のフローチャートを参照して、実施形態の車両挙動制御方法の一例を説明する。
図６は、操舵角閾値δの設定処理の一例のフローチャートである。
ステップＳ１において操舵角センサ５は、ステアリングホイール２０の操舵角θｓを検出する。
ステップＳ２においてトルクセンサ６は、運転者によりステアリングホイール２０に加えられた操舵トルクＴｓを検出する。

ステップＳ３において制駆動力コントローラ１０の操舵力特性検出部３３は、操舵角θｓと操舵トルクＴｓに基づいて、操舵角θｓに対する操舵トルクＴｓの特性である操舵力特性Ｃｓを生成する。
ステップＳ４において操舵角閾値設定部３４は、操舵力特性検出部３３が生成した操舵力特性Ｃｓに基づいて操舵角閾値δを設定する。
その後に処理は終了する。

図７は、ピッチ挙動の発生処理の一例のフローチャートである。
ステップＳ１０において操舵角センサ５は、ステアリングホイール２０の操舵角θｓを検出する。
ステップＳ１１において認識時間算出部３５は、操舵角センサ５で検出された操舵角θｓを微分して操舵角速度ωを算出する。

ステップＳ１２において認識時間算出部３５は、操舵角閾値δを操舵角速度ωで除算した除算結果を認識時間ｔδとして算出する。
ステップＳ１３においてピッチ挙動算出部３６は、現時点から認識時間ｔδが経過した時刻に運転者が認識できる車両のピッチ挙動を発生するように、車両に発生させるピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２を算出する。

ステップＳ１４において要求モーメント算出部３７は、ピッチ挙動算出部３６が算出したピッチ角加速度ｄ^２θδ／ｄｔ^２を発生させるために必要なピッチモーメントである要求モーメントＭｒを算出する。
ステップＳ１５において制駆動力制御部３０は、要求モーメント算出部３７が算出した要求モーメントＭｒを車体が前傾する方向に付与する。
その後に処理は終了する。

（実施形態の効果）
（１）操舵角センサ５は、ステアリングホイール２０の操舵角θｓを検出する。トルクセンサ６は、運転者によりステアリングホイール２０に加えられた操舵力Ｔｓを検出する。制駆動力コントローラ１０の操舵力特性検出部３３及び操舵角閾値設定部３４は、検出した操舵力Ｔｓに基づいて操舵角閾値δを設定する。制駆動力制御部３０は、検出した操舵角θｓが操舵角閾値δとなった場合に、車両にピッチ挙動を発生させる。

これにより、運転者は、入力した（運転者自身が実施した）操舵に対して車両挙動が発生したことを実感できるので、過大又は過小な操舵を行うのを抑制できるとともに、操舵フィーリングが向上する。この結果、運転者は所望の走行軌道に沿って車両を旋回させることが容易になる。
また、運転者が操舵入力を認識したときに車両にピッチ挙動を発生させるので、違和感のない車両の応答感を運転者に与えることができる。

（２）認識時間算出部３５は、検出した操舵角θｓに基づいて、ステアリングホイール２０の操舵角が操舵角閾値δとなる時点を判定してもよい。ピッチ挙動算出部３６、要求モーメント算出部３７、制駆動力制御部３０は、操舵角θｓが操舵角閾値δとなる時点に車両のピッチ挙動が所定の大きさ以上になるように、ピッチ挙動を発生させてもよい。
所定の大きさ以上のピッチ挙動を発生させることにより運転者が認識させ易くなる。また、ステアリングホイール２０の操舵角が操舵角閾値δとなる時点、すなわち運転者が操舵入力を認識したときに車両にピッチ挙動を発生させるので、違和感のない車両の応答感を運転者に与えることができる。

（３）操舵角閾値設定部３４は、検出された操舵力Ｔｓが小さいほど大きな操舵角閾値δを設定してもよい。
操舵力Ｔｓが小さいほど運転者が操舵入力を認識できる操舵角θｓが大きくなるので、操舵力Ｔｓが小さいほど大きな操舵角閾値δを設定することにより、運転者が操舵入力を認識するのをより正確に判定できる。

（４）要求モーメント算出部３７は、操舵角速度ωが大きいほど、車両に発生させるピッチ挙動のピッチ角速度ｄθδ／ｄｔを高くしてもよい。
操舵角速度ωが大きい場合には、より大きなピッチ角速度ｄθδ／ｄｔのピッチ挙動が発生しても運転者が違和感を覚えにくい。このため、運転者が違和感を与えるのを抑制しつつ、ピッチ挙動を認識させ易くなる。

（５）要求モーメント算出部３７は、操舵角速度ωが大きいほど、車両に発生させるピッチ挙動のピッチ角変化量Δθδを小さくしてもよい。
このように、大きなピッチ角速度ｄθδ／ｄｔのピッチ挙動を発生させる場合には、ピッチ角変化量Δθδを小さくすることによって、違和感を生じさせずにピッチ挙動を与えることができる。

（６）要求モーメント算出部３７は、操舵角速度ωが所定速度以上である場合にはピッチ挙動を禁止してもよい。
操舵角速度ωが比較的大きい場合には、運転者が操舵入力を認識し始めるまでの時間である認識時間ｔδが短くなるので、運転者が認識できるピッチ挙動を発生させるのが間に合わなくなることがある。この場合には、運転者が操舵入力を認識した後にピッチ挙動を発生させるのを禁止することで、運転者に違和感を与えるのを防止できる。

（７）制駆動力制御部３０は、操舵角θｓが増加する切り増し操舵が行われた場合に、前傾方向のピッチ角変化を、上記のピッチ挙動として発生させてもよい。
これにより、車両の旋回運動に影響せずにピッチ挙動を発生させることができる。

（８）制駆動力制御部３０は、前輪１５ＦＲ、１５ＦＬの駆動力の低減、前輪１５ＦＲ、１５ＦＬの制動力の増加、又は後輪１５ＲＲ、１５ＲＬの駆動力の増加によって、前傾方向のピッチ角変化を、上記のピッチ挙動として発生させてもよい。
これにより、車両の旋回運動に影響せずにピッチ挙動を発生させることができる。

１...制駆動力制御装置、２...アクセルセンサ、３...ブレーキセンサ、４...車速センサ、５...操舵角センサ、６...トルクセンサ、１０...制駆動力コントローラ、１１...ブレーキアクチュエータ、１２、１２ＦＬ、１２ＦＲ、１２ＲＬ、１２ＲＲ...ホイールシリンダ、１３...動力コントロールユニット、１４...駆動源、１５、１５ＦＬ、１５ＦＲ、１５ＲＬ、１５ＲＲ...車輪、１６...加減速ペダル、１７...制動用ペダル、２０...ステアリングホイール、２１...ステアリングシャフト、２２...ユニバーサルジョイント、２３...ピニオンシャフト、２４...ステアリングギア、２５...ラックギア、２６...ステアリングラック、２７...ＥＰＳコントローラ、２８...操舵補助モータ、３０...制駆動力制御部、３１...駆動力指令値算出部、３２...制動力指令値算出部、３３...操舵力特性検出部、３４...操舵角閾値設定部、３５...認識時間算出部、３６...ピッチ挙動算出部、３７...要求モーメント算出部

Claims (9)

1. ステアリングホイールの操舵角を検出し、
   運転者により前記ステアリングホイールに加えられた操舵力を検出し、
   検出した前記操舵力に基づいて操舵角閾値を設定し、
   検出した前記操舵角が前記操舵角閾値となった場合に、車両にピッチ挙動を発生させる、
   ことを特徴とする車両挙動制御方法。
2. 検出した前記操舵角に基づいて、前記ステアリングホイールの操舵角が前記操舵角閾値となる時点を判定し、
   前記操舵角が前記操舵角閾値となる時点に前記車両のピッチ挙動が所定の大きさ以上になるように、前記ピッチ挙動を発生させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御方法。
3. 検出された前記操舵力が小さいほど大きな前記操舵角閾値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両挙動制御方法。
4. 前記ステアリングホイールの操舵角速度が大きいほど、前記車両に発生させる前記ピッチ挙動のピッチ角速度を高くすることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の車両挙動制御方法。
5. 前記操舵角速度が大きいほど、前記車両に発生させる前記ピッチ挙動のピッチ角変化量を小さくすることを特徴とする請求項４に記載の車両挙動制御方法。
6. 前記ステアリングホイールの操舵角速度が所定速度以上である場合には前記ピッチ挙動を発生させないことを特徴とする請求項１～３のいずれか記載の車両挙動制御方法。
7. 前記操舵角が増加する切り増し操舵が行われた場合に、前傾方向のピッチ角変化を前記ピッチ挙動として発生させることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の車両挙動制御方法。
8. 前輪の駆動力の低減、前記前輪の制動力の増加、又は後輪の駆動力の増加のいずれかによって、前傾方向のピッチ角変化を前記ピッチ挙動として発生させることを特徴とする請求項７に記載の車両挙動制御方法。
9. ステアリングホイールの操舵角を検出するための第１センサと、
   運転者により前記ステアリングホイールに加えられた操舵力を検出するための第２センサと、
   検出した前記操舵力に基づいて操舵角閾値を設定し、検出した前記操舵角が前記操舵角閾値となった場合に、車両にピッチ挙動を発生させるコントローラと、
   を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。

Images