JP3637801B2 - 車輌の操舵制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の操舵制御装置に係り、更に詳細には補正操舵、即ち運転者の操舵に対する介入操舵により車輌の旋回性能を向上させる操舵制御装置に係る。
【0002】
【従来の技術】
自動車等の車輌の操舵制御装置の一つとして、例えば特開平7−186988号公報に記載されている如く、車輌のヨーレート(運動状態量検出値)を検出すると共に、運転者による旋回操作量に基づき車輌の目標ヨーレート(運動状態量推定値)を演算し、検出されたヨーレートと目標ヨーレートとの偏差に基づき補正操舵角を演算し、補正操舵角に基づき補正操舵を行うよう構成された操舵制御装置が従来より知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かかる操舵制御装置によれば、車輌の旋回時の安定性を向上させることができるが、一般に、車輌のヨーレートを検出するヨーレートセンサは例えば操舵角センサや車速センサなどに比してノイズの影響を受け易く、そのため検出されたヨーレートに基づき演算される補正操舵角もノイズの影響を受け易く、従って補正操舵が不適切に行われることに起因して車輌の運転者が異和感を感じることがあるという問題がある。
【0004】
本発明は、検出された車輌のヨーレートと目標ヨーレートとの偏差に基づき補正操舵角を演算し、補正操舵角に基づき補正操舵を行うよう構成された従来の操舵制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、車輌のヨーレートを検出する手段にノイズやゲイン異常の如き異常が生じても実質的にこれらの影響を受けない補正操舵角を演算することにより、実質的にヨーレートを検出する手段の異常に起因する悪影響を受けることなく補正操舵を適切に行うことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項1の構成、即ち車輌のヨーレートを検出する手段と、運転者による旋回操作量に基づき車輌の推定ヨーレート及び目標ヨーレートを演算する手段と、前記検出されたヨーレートと前記推定ヨーレートとの偏差に基づく補正量にて前記推定ヨーレートを補正する推定ヨーレート補正手段と、前記目標ヨーレートと補正後の推定ヨーレートとの偏差に応じて補正操舵角を演算する手段と、前記補正操舵角に基づき補正操舵を行う手段とを有する車輌の操舵制御装置によって達成される。
【0006】
上記請求項1の構成によれば、運転者による旋回操作量に基づき車輌の推定ヨーレート及び目標ヨーレートが演算されるので、推定ヨーレートは検出されるヨーレートに比してノイズ等の影響を受け難く、また推定ヨーレートは検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差に基づく補正量にて補正されることによって検出されたヨーレートによりフィードバック制御されるので、推定ヨーレートの推定精度が向上され、更に補正操舵角は目標ヨーレートと補正後の推定ヨーレートとの偏差に応じて演算されるので、補正操舵角が目標ヨーレートと検出されたヨーレートとの偏差に応じて演算される場合に比して検出手段のノイズ等の影響の少ない補正操舵角が演算される。
【0007】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1の構成に於いて、前記推定ヨーレート補正手段は前記検出されたヨーレートと前記推定ヨーレートとの偏差の大きさが第一の基準値以下のときには前記補正量を0とするよう構成される(請求項2の構成)。
【0008】
上記請求項2の構成によれば、検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさが第一の基準値以下のときには補正量が0とされるので、検出されたヨーレートがノイズ等の影響を受けることにより検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさが或る大きさになっても、その大きさが第一の基準値以下であるときには補正量が0とされることにより推定ヨーレートが検出されたヨーレートにより不必要にフィードバック制御されることが回避される。
【0009】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1又は2の構成に於いて、前記推定ヨーレート補正手段は前記検出されたヨーレートと前記推定ヨーレートとの偏差の大きさが第二の基準値以上のときには前記補正量を所定値に制限するよう構成される(請求項3の構成)。
【0010】
上記請求項3の構成によれば、検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさが第二の基準値以上のときには補正量が所定値に制限されるので、例えばヨーレート検出手段に故障の如き異常が生じても、その影響により補正量の大きさが過剰になることが確実に防止され、これにより推定ヨーレートが検出されたヨーレートにより不適切にフィードバック制御されることが確実に防止される。
【0011】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至3の何れかの構成に於いて、前記操舵制御装置は更に少なくとも前記目標ヨーレートと前記補正後の推定ヨーレートとの偏差に基づき前記補正操舵角を補正する補正操舵角補正手段を含み、前記補正操舵を行う手段は補正後の補正操舵角に基づき補正操舵を行うよう構成される(請求項4の構成)。
【0012】
上記請求項4の構成によれば、少なくとも目標ヨーレートと補正後の推定ヨーレートとの偏差に基づき補正操舵角が補正され、補正後の補正操舵角に基づき補正操舵が行われるので、かかる補正が行われない場合に比して補正操舵角が適正な値に演算される。
【0013】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1の構成に於いて、車輌の推定ヨーレート及び目標ヨーレートを演算する手段は少なくとも操舵角を入力パラメータとするオブザーバにより推定ヨーレートを演算するよう構成される(好ましい態様1)。
【0014】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様1の構成に於いて、推定ヨーレート補正手段は検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差に基づきオブザーバをフィードバック制御することにより検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差に基づく補正量にて推定ヨーレートを補正するよう構成される(好ましい態様2)。
【0015】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様1の構成に於いて、オブザーバは車輪の横力も推定し、推定ヨーレート補正手段は検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差に基づく第一の補正量と、推定された車輪の横力に基づき演算される推定ヨーレートに基づく第二の補正量とにより推定ヨーレートを補正するよう構成される(好ましい態様3)。
【0016】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項3の構成に於いて、所定値は第二の基準値に対応する値であるよう構成される(好ましい態様4)。
【0017】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項4の構成に於いて、補正操舵角を演算する手段は目標ヨーレートと補正後の推定ヨーレートとの偏差に基づき基本補正操舵角を演算し、補正操舵角補正手段は基本補正操舵角を目標ヨーレートと補正後の推定ヨーレートとの偏差に基づきフィルタ処理した後の第一の補正操舵角と、基本補正操舵角を補正後の推定ヨーレートに基づく車輌の推定横加速度に基づきフィルタ処理した後の第二の補正操舵角とを演算し、第一及び第二の補正操舵角のうちの大きさが大きい方の値を補正後の補正操舵角に設定するよう構成される(好ましい態様5)。
【0018】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様5の構成に於いて、第二の補正操舵角は補正操舵が切り増し方向であるときには大きさが制限されるよう構成される(好ましい態様6)。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【0020】
図1は電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌の操舵制御装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【0021】
図1に於て、10FL及び10FRはそれぞれ車輌12の左右の前輪を示し、10RL及び10RRはそれぞれ車輌の駆動輪である左右の後輪を示している。従動輪であり操舵輪でもある左右の前輪10FL及び10FRは運転者によるステアリングホイール14の操舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式の電動式パワーステアリング装置16によりタイロッド18L 及び18R を介して操舵される。
【0022】
特に図示の実施形態に於いては、パワーステアリング装置16は操舵トルクアシスト式のパワーステアリング装置であり、ステアリングホイール14とパワーステアリング装置16のギヤボックスとを連結するアッパシャフト20とロアシャフト22との間には補正操舵装置24が介装されている。補正操舵装置24は例えばモータ及び歯車機構を含み、アッパシャフト20に対し相対的にロアシャフト22を回転させることにより補正操舵を行うようになっている。
【0023】
パワーステアリング装置16及び補正操舵装置24は後に詳細に説明する如く補正操舵により車輌の旋回時の安定性を向上させるべく電気式制御装置26により制御される。尚パワーステアリング装置16は補正操舵に起因する操舵反力の変動を是正すべく補正操舵が行われるときには補正操舵に応じて補正されたアシストトルクを発生するよう電気式制御装置26により制御されるようになっていてよい。
【0024】
図示の如く、電気式制御装置26にはアッパシャフト20に設けられた操舵角センサ28により検出された操舵角θを示す信号、ヨーレートセンサ30により検出された車輌のヨーレートγを示す信号、車速センサ32により検出された車速Vを示す信号、横加速度センサ34により検出された車輌の横加速度Gyを示す信号、トルクセンサ36により検出された操舵トルクTsを示す信号が入力される。
【0025】
尚操舵角センサ28等は車輌の左旋回の場合の値を正として操舵角θ等を検出する。また図1には詳細に示されていないが、電気式制御装置26は例えばCPUとROMとRAMと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のマイクロコンピュータと駆動回路とよりなるものであってよい。
【0026】
電気式制御装置26は、後述の如く図2に示されたフローチャートに従い、操舵角θ及び車速Vを入力パラメータとするオブザーバにより車輌の推定ヨーレートγhを演算し、操舵角θ及び車速Vに基づき車輌の目標ヨーレートγtを演算し、目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差に基づき前輪の補正操舵角θafsを演算し、補正操舵角θafsに基づき補正操舵装置24を制御し、これにより前輪を補正操舵する。
【0027】
また電気式制御装置26は、図には示されていないルーチンに従い、トルクセンサ34により検出された操舵トルクTsに基づき目標アシストトルクを演算し、目標アシストトルクに基づき電動式パワーステアリング装置16を制御することにより操舵トルクのアシスト制御を行う。
【0028】
次に図2に示されたゼネラルフローチャートを参照して図示の実施形態に於ける補正操舵制御について説明する。尚図2に示されたフローチャートによる補正操舵制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【0029】
まずステップ50に於いては操舵角センサ28により検出された操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ100に於いては図3に示されたルーチンに従って車輌の目標ヨーレートγtが演算され、ステップ150に於いては図4に示されたルーチンに従って路面の摩擦係数の推定値μが演算され、ステップ200に於いては図5に示されたルーチンに従って車輌モデルに基づくオブザーバの演算により車輌の推定ヨーレートγhが演算される。
【0030】
ステップ250に於いては図6に示されたルーチンに従って第一の補正操舵角θa及び第二の補正操舵角θbが演算され、ステップ300に於いては図7乃至図9に示されたルーチンに従って第二の補正操舵角θbが制限され、ステップ350に於いては図10に示されたルーチンに従って補正操舵角θafsが演算され、ステップ400に於いては補正操舵角θafsに基づき補正操舵装置24が制御され、これにより左右前輪10FL及び10FRが補正操舵角θafsにて補正操舵される。
【0031】
尚図には示されていないが、バリアブルギヤレシオ装置が搭載されている場合には、バリアブルギヤレシオ装置にもその作動角に補正操舵角θafsが加算された値に対応する指令信号が出力される。
【0032】
図3に示された車輌の目標ヨーレートγt演算ルーチンのステップ105に於いては、θoを操舵角の零点(車輌の直進位置)とし、Nをステアリングギア比とし、Lを車輌のホイールベースとし、Vcを特性車速(スタビリテイファクタKhの平方根の逆数)として下記の式1に従って車輌の目標ヨーレートの基本値γtoが演算される。尚操舵角θ及びステアリングギヤ比Nはバリアブルギヤレシオ装置が搭載されている場合にはそのギヤ比にて補正される。
γto=(θ−θo)V/{3.6NL(1−V2/Vc2)} ……(1)
【0033】
ステップ110に於いては車速Vに基づき図11に示されたグラフに対応するマップより時定数T(v)が演算され、ステップ115に於いてはΔTを図2に示されたフローチャートのサイクルタイムとして下記の式2に従ってフィルタ係数Ryが演算される。
Ry=ΔT/T(v) ……(2)
【0034】
ステップ120に於いてはγtfをフィルタ処理後の目標ヨーレートγtの前回値として下記の式3に従ってフィルタ処理後の目標ヨーレートγtが演算され、しかる後ステップ150へ進む。
γt=(1−Ry)γtf+Ryγto ……(3)
【0035】
図4に示された路面の摩擦係数の推定値μ演算ルーチンのステップ155に於いては、図には示されていない異常判定ルーチンにより横加速度センサ34若しくはヨーレートセンサ30が異常である旨の判定が行われているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ190へ進み、否定判別が行われたときにはステップ160に於いて下記の式4に従ってヨーレート偏差Δγが演算される。
Δγ=NL(1−V2/Vc2)(γt−γ)/V ……(4)
【0036】
ステップ165に於いてはヨーレート偏差Δγに基づき図12に示されたグラフに対応するマップより路面の摩擦係数の推定値μを車輌の安全側(高摩擦係数側)に設定するためのμbiasが演算される。
【0037】
ステップ170に於いてはヨーレート偏差Δγに基づき図13に示されたグラフに対応するマップより時定数Tmが演算され、ステップ175に於いては下記の式5に従ってフィルタ係数Rmが演算される。尚図13のΔγ3及びΔγ4はそれぞれ図12のΔγ1及びΔγ2よりも大きい。
Rm=ΔT/Tm ……(5)
【0038】
ステップ180に於いては下記の式6に従って路面の摩擦係数μの基本値μtmpが演算され、ステップ185に於いてはμfをフィルタ処理後の路面の摩擦係数の推定値μの前回値として下記の式7に従ってフィルタ処理後の路面の摩擦係数の推定値μが演算され、しかる後ステップ200へ進む。
μtmp=|Gy|+μbias……(6)
μ=(1−Rm)μf+Rmμtmp……(7)
【0039】
ステップ190に於いてはTfailを例えば2秒程度の一定の値として下記の式8に従ってフィルタ係数Rmが演算され、ステップ195に於いてはμmaxを例えば0.9程度の正の定数として下記の式9に従ってフィルタ処理後の路面の摩擦係数の推定値μが演算され、しかる後ステップ200へ進む。
Rm=ΔT/Tfail ……(8)
μ=(1−Rm)μf+Rmμmax ……(9)
【0040】
図5に示された車輌の推定ヨーレートγh演算ルーチンのステップ205に於いては、車速Vが基準値Vo(例えば15km/h程度の定数)未満であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ215へ進み、否定判別が行われたときにはステップ210へ進む。ステップ210に於いては図には示されていない操舵角θの零点補正ルーチンによる零点補正が完了しているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ215に於いて車輌の横速度Vy及び推定ヨーレートγhがそれぞれ車輌の定常モデルの値に設定された後ステップ250へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ220へ進む。
【0041】
ステップ220に於いては操舵角θに基づき前輪の実舵角δが演算されると共に、後述のステップ235及び245に於いて前回演算された車輌の推定スリップ角βh、推定ヨーレートγh等に基づき車輌モデルに基づく下記の式10及び式11に従って前輪の推定スリップ角βf及び後輪の推定スリップ角βrが演算される。尚式10に於いてLfは車輌の重心と前輪車軸との間の距離であり、式11に於いてLrは車輌の重心と後輪車軸との間の距離である。
βf=−β+δ−Lfγh/V ……(10)
βr=−β+Lrγh/V ……(11)
【0042】
ステップ225に於いては路面の摩擦係数の推定値μに基づき図14及び図15に示されたグラフに対応するマップが特定されると共に、特定されたマップより前輪の推定スリップ角βf及び後輪の推定スリップ角βrに基づき前輪の横力Ff及び後輪の横力Frが演算される。
【0043】
ステップ230に於いてはVyfを車輌の横速度Vyの前回値とし、Mを車体の質量として下記の式12に従って車輌の横速度Vyが演算され、ステップ235に於いては下記の式13に従って車輌の推定スリップ角βhが演算される。
Vy=Vyf+{(Ff+Fr)/M+γhV}ΔT ……(12)
βh=Vy/V ……(13)
【0044】
ステップ240に於いては検出された車輌のヨーレートγと推定ヨーレートγhの前回値との偏差γ−γhに基づき図16に示されたグラフに対応するマップよりヨーレートフィードバック制御量γfbが演算され、ステップ245に於いてはIzを車輌のヨー慣性モーメントとし、Tfbをフィードバック時定数(例えば0.1秒の如き定数)として下記の式14に従って車輌の推定ヨーレートγhが演算され、しかる後ステップ250へ進む。尚図16に於いて、マップの傾斜部の角度は1である。
γh=γhf+(LfFf−LrFr)ΔT/Iz+γfbΔT/Tfb ……(14)
【0045】
図6に示された第一の補正操舵角θa及び第二の補正操舵角θb演算ルーチンのステップ255に於いては、max{ }を{ }内の数値のうちの最大値とする下記の数15に従ってVmが車速V及びV1(例えば60km/h程度の定数)の大きい方の値に設定され、ステップ260に於いては下記の式16に従ってヨーレート偏差Δγhが演算される。
Vm=max{V,V1} ……(15)
Δγh=NL(1−V2/Vc2)(γt−γh)/Vm ……(16)
【0046】
ステップ265に於いては車速Vと推定ヨーレートγhとの積として車輌の推定横加速度Gyhが演算されると共に、推定横加速度Gyhに基づき図17に示されたグラフに対応するマップより基本制御ゲインGatmpが演算され、ステップ270に於いてはヨーレート偏差Δγhに基づき図18に対応するマップより基本制御ゲインGbtmpが演算される。
【0047】
ステップ275に於いてはTaを例えば0.1秒の如き定数とし、Raをフィルタ定数(=ΔT/Ta)とし、Gafを第一の制御ゲインGaの前回値として下記の式17に従って第一の制御ゲインGaが演算される。
Ga=max{Gatmp,(1−Ra)Gaf+RaGatmp} ……(17)
【0048】
ステップ280に於いてはTbを例えば0.1秒程度の定数とし、Rbをフィルタ係数(=ΔT/Tb)とし、Gbfを第二の制御ゲインGbの前回値として下記の式18に従って第二の制御ゲインGbが演算される。
Gb=max{Gbtmp,(1−Rb)Gbf+RbGbtmp} ……(18)
【0049】
尚図2に示されたルーチンのサイクルタイムΔTは数十msec程度であり、従ってフィルタ定数Ra及びRbは1よりも遥かに小さい値であるので、上記式17及び18のフィルタ処理はそれぞれ第一の制御ゲインGa及び第二の制御ゲインGbを増加し易く且つ減少し難いようにするフィルタ処理である。
【0050】
ステップ285に於いては車速Vに基づき図19に示されたグラフに対応するマップより係数Ggが演算されると共に、下記の式19に従ってフィルタ処理後の目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差と係数Ggとの積として基本補正操舵角θgが演算される。
θg=(γt−γh)Gg ……(19)
【0051】
ステップ290に於いては基本補正操舵角θgと第一の制御ゲインGaとの積に基づき図20に示されたグラフに対応するマップより通常旋回時の補正操舵角としての第一の補正操舵角θaが演算され、ステップ295に於いては下記の式20に従って車輌が限界を超えた場合の補正操舵角としての第二の補正操舵角θbが基本補正操舵角θgと第二の制御ゲインGbとの積として演算され、しかる後ステップ300へ進む。
θb=θgGb ……(20)
【0052】
図7に示された第二の補正操舵角θb制限ルーチンのステップ305に於いては、第二の補正操舵角θbが上限値θlimuを越えているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ320ヘ進み、肯定判別が行われたときにはステップ310に於いて図8に示されたルーチンに従って下限値θlimlが演算され、ステップ315に於いて第二の補正操舵角θbが上限値θlimuに設定された後ステップ350へ進む。
【0053】
ステップ320に於いては第二の補正操舵角θbが下限値θliml未満であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ325に於いて図9に示されたルーチンに従って上限値θlimuが演算され、ステップ330に於いて第二の補正操舵角θbが下限値θlimlに設定された後ステップ350へ進み、否定判別が行われたときにはステップ335に於いて図8に示されたルーチンに従って上限値θlimuが演算され、ステップ340に於いて図9に示されたルーチンに従って下限値θlimlが演算された後ステップ350へ進む。
【0054】
上述のステップ310又は335の下限値θliml演算ルーチンのステップ311に於いては、車輌の推定横加速度Gyh(=Vγh)が基準値Gyo(正の定数)を越えているか否かの判別、即ち車輌が左旋回状態にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ312に於いて下記の式21に従って下限値θlimlが演算され、否定判別が行われたときにはステップ313に於いてmin{ }を{ }内の数値のうちの最小値として下記の式22に従って下限値θlimlが演算される。
θliml=max{θliml−Δθm,−θmax} ……(21)
θliml=min{θliml+Δθp,−θmin} ……(22)
【0055】
尚上記式21、22及び後述の式23、24に於いて、θpは操舵輪である前輪の切り増し側の制限値であり、θmは前輪の切り戻し側の制限値であり、Δθpは制限値θlimu及びθlimlの大きさの増加率であり、Δθmは制限値θlimu及びθlimlの大きさの減少率である。またθp、θm、Δθp、Δθmは全て正の定数であり、特にθp<θm、Δθp>Δθmである(後述の図22参照)。
【0056】
また上述のステップ325又は340の上限値θlimu演算ルーチンのステップ326に於いては、車輌の推定横加速度Gyhが基準値−Gyo未満であるか否かの判別、即ち車輌が右旋回状態にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ327に於いて下記の式23に従って上限値θlimuが演算され、否定判別が行われたときにはステップ328に於いて下記の式24に従って上限値θlimuが演算される。
θlimu=min{θlimu+Δθp,θmax} ……(23)
θlimu=max{θlimu−Δθm,θmin} ……(24)
【0057】
図10に示された補正操舵角θafs演算ルーチンのステップ355に於いては、上述のステップ285に於いて演算された基本補正操舵角θgが正であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ360に於いて補正操舵角θafsが下記の式25に従って設定され、否定判別が行われたときにはステップ365に於いて補正操舵角θafsが下記の式26に従って設定され、しかる後ステップ400へ進む。
θafs=max{θa,θb} ……(25)
θafs=min{θa,θb} ……(26)
【0058】
かくして図示の実施形態によれば、ステップ100に於いて車輌の目標ヨーレートγtが演算され、ステップ150に於いて路面の摩擦係数の推定値μが演算され、ステップ200に於いて車輌モデルに基づくオブザーバの演算により車輌の推定ヨーレートγhが演算されると共にフィードバックにより補正され、ステップ250に於いて推定ヨーレートγhに基づき第一の補正操舵角θaが演算されると共に目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差に基づき第二の補正操舵角θbが演算され、ステップ300に於いて第二の補正操舵角θbが制限され、ステップ350に於いて第一の補正操舵角θa及び制限処理された第二の補正操舵角θbに基づき補正操舵角θafsが演算され、ステップ400に於いて補正操舵角θafsに基づき補正操舵装置24が制御され、これにより左右前輪10FL及び10FRが補正操舵角θafsにて補正操舵される。
【0059】
従って図示の実施形態によれば、車輌の推定ヨーレートγhはヨーレートセンサ30に比してノイズ等の影響を受け難い操舵角センサ28により検出された操舵角θ及び車速センサ32により検出された車速Vに基づき演算され、また補正操舵角θafsは目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差に基づき演算されるので、補正操舵角が目標ヨーレートγtと検出ヨーレートγとの偏差に基づき演算される従来の操舵制御装置の場合に比してノイズ等の影響の少ない補正操舵角にて適正に補正操舵を行うことができる。
【0060】
特にステップ220に於いて操舵角θに基づく前輪の実舵角δ及び車速Vに基づき前輪の推定スリップ角βf及び後輪の推定スリップ角βrが演算され、ステップ225に於いて前輪の推定スリップ角βf及び後輪の推定スリップ角βrに基づき前輪の横力Ff及び後輪の横力Frが演算され、ステップ230〜245に於いて車輌の推定ヨーレートγhが演算される。
【0061】
この場合、ステップ240に於いて車輌の検出ヨーレートγと推定ヨーレートγhの前回値との偏差γ−γhに基づきヨーレートフィードバック制御量γfbが演算され、ステップ245に於いてヨーレートフィードバック制御量γfbにて補正された車輌の推定ヨーレートγhが演算されるので、ヨーレートフィードバック制御により推定ヨーレートγhの推定精度を向上させることができ、これによりヨーレートフィードバック制御が行われない場合に比して適正に目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差に基づく補正操舵を行うことができる。
【0062】
またステップ285に於いて車速Vに基づき係数Ggが演算されると共に、フィルタ処理後の目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差と係数Ggとの積として基本補正操舵角θgが演算され、ステップ290に於いて基本補正操舵角θgと第一の制御ゲインGaとの積に基づき通常旋回時の補正操舵角としての第一の補正操舵角θaが演算され、ステップ295に於いて車輌が限界を超えた場合の補正操舵角としての第二の補正操舵角θbが基本補正操舵角θgと第二の制御ゲインGbとの積として演算され、ステップ300に於いて第二の補正操舵角θbが必要に応じて制限され、ステップ350に於いて第一の補正操舵角θa及び制限処理後の第二の補正操舵角θbのうち大きさが大きい方の値が補正操舵角θafsに設定される。
【0063】
従って図示の実施形態によれば、補正操舵角θafsが例えばこの実施形態に於ける基本補正操舵角θgと同様目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差に比例する値として演算される場合に比して、補正操舵角θafsを適正に演算することができ、これにより車輌の状況に応じて適正に補正操舵を行うことができる。
【0064】
特に図示の実施形態によれば、通常旋回時の補正操舵角としての第一の補正操舵角θaは、ステップ265、275、285、290に於いて車速Vと推定ヨーレートγhとの積である車輌の推定横加速度Gyhに基づく基本制御ゲインGatmp及び目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差に基づく基本補正操舵角θgに基づき演算され、また車輌が限界を超えた場合の補正操舵角としての第二の補正操舵角θbは、ステップ260、270、280、285、295に於いて車輌の目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差Δγhに基づき演算される基本制御ゲインGbtmp及び基本補正操舵角θgの積として演算されるので、車輌の通常の旋回時及び車輌が限界を越えた状況での旋回時の何れの場合にも補正操舵を適正に行うことができる。
【0065】
また図示の実施形態によれば、第二の補正操舵角θbが左旋回方向の制限値θlimuを越えているときには補正操舵角θbが制限値θlimuに設定され、第二の補正操舵角θbが右旋回方向の制限値θliml未満であるときには補正操舵角θbが制限値θlimlに設定されるだけでなく、それぞれ制限値θlimu及びθlimlは一定に維持されるので、車輌が限界を越えた状況に於いて制限値θlimu、θlimlが変化し第二の補正操舵角θbが変化することに起因して車輌の乗員が異和感を感じることを確実に防止することができる。
【0066】
また一般に、旋回時の車輌の安定性を確保するためには、前輪の実舵角δ及び車輌の実ヨーレートγが図21に於いてハッチングが施された領域にあることが好ましく、従って補正操舵による前輪の切り増しは切り戻しよりも制限されなければならない。
【0067】
図示の実施形態によれば、前述の如く前輪の切り増し側の制限値θminは前輪の切り戻し側の制限値θmaxよりも小さいので、第二の補正操舵角θbが前輪の切り増し方向に大きい値に演算されることが確実に防止され、従って例えば前輪のスリップ角が限界スリップ角を越えた状況に於いて補正操舵が行われる場合にも、前輪の実舵角が切り増し方向に大きく増大され前輪のスリップ角が更に増大することに起因して前輪の横力が更に低下することを確実に防止することができる。
【0068】
また車輌の旋回方向が切り替わると制限値θlimu及びθlimlは基本的にθmin及び−θmaxとの組合せとθmax及び−θminとの組合せとの間に切り替わるので、ステップ311〜313及びステップ326〜328の徐変演算が行われない場合には、車輌の旋回方向が切り替わると制限値θlimu及びθlimlが段差的に変化し、制限値θlimu及びθlimlの段差的変化に対応して第二の補正操舵角θbが段差的に変化し、そのため車輌の実舵角δも段差的に変化することに起因して車輌の安定性が悪化すると共に車輌の乗員が異和感を感じる虞れがある。
【0069】
これに対し図示の実施形態によれば、ステップ311〜313及びステップ326〜328の徐変演算により制限値θlimu及びθlimlの大きさの増加率及び減少率がそれぞれ増加率Δθp及び減少率Δθmに規制されるので、図22に示されている如く、制限値θlimu及びθlimlの大きさが段差的に変化することを確実に防止することができ、これにより補正操舵により却って車輌の安定性が悪化したり車輌の乗員が異和感を感じたりすることを確実に防止することができる。
【0070】
特に前述の如く減少率Δθmは増加率Δθpよりも小さく、従って制限値θlimu及びθlimlの大きさの減少変化は制限値θlimu及びθlimlの大きさの増大変化よりも穏やかであるので、第二の補正操舵角θbの大きさが制限値θlimu又はθlimlにより規制されることによる減少変化も増大変化より穏やかであり、従って車輌の旋回方向が切り替わった直後に補正操舵により車輌の安定性が悪化されることを確実に防止することができる。
【0071】
図23は図示の実施形態に於いて比較的急激な操舵が行われた場合に於ける操舵角θ、検出ヨーレートγ、推定ヨーレートγh、補正操舵角θafsの変化の一例を示している。図23のA部より解る如く、オブザーバの演算により求められる推定ヨーレートγhはヨーレートセンサ30により検出されるヨーレートγに比してノイズの影響が少ない。
【0072】
また図23のB部より解る如く、オブザーバの演算により求められる推定ヨーレートγhはヨーレートセンサ30により検出されるヨーレートγに比して操舵角θに対する追従性がよい。尚図23のC部はオブザーバの車輌モデルが実際の車輌に対しまだ十分に対応しきれていないことを示しており、かかる部分の是正は図23の如く実験的に得られるデータに基づき前述の各式の定数等を修正することにより達成される。
【0073】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【0074】
例えば上述の実施形態に於いては、車輌の推定ヨーレートγhは車輌モデルに基づくオブザーバの演算によりステップ205〜245に従って演算されるようになっているが、車輌の推定ヨーレートγhは運転者の旋回操作量を検出するセンサであってヨーレートセンサに比してノイズ等の影響を受け難いセンサの検出結果に基づき演算される限り、当技術分野に於いて公知の任意の態様にて演算されてよい。
【0075】
また上述の実施形態に於いては、ステップ255〜280に於いて第一の制御ゲインGaが推定ヨーレートγhに基づく車輌の推定横加速度Gyhに基づき演算されると共に、第二の制御ゲインGbが車輌の目標ヨーレートγtと推定ヨーレートγhとの偏差Δγhに基づき演算されるようになっているが、これらのゲインは他の態様にて演算されてもよく、またそれらの一方又は両方が定数に設定されてもよい。
【0076】
また上述の実施形態に於いては、前輪のみが操舵輪であり、補正操舵は前輪についてのみ行われるようになっているが、本発明は四輪操舵装置を備えた車輌に適用されてもよく、その場合には前輪及び後輪の両方について補正操舵が行われるよう修正されてよい。
【0077】
更に上述の各実施形態に於いては、前輪のステアリング装置はラック・アンド・ピニオン式の電動式パワーステアリング装置16であり、補正操舵装置24はアッパシャフト20に対し相対的にロアシャフト22を回転させることにより補正操舵を行うようになっているが、前輪のステアリング装置及び補正操舵装置は当技術分野に於いて公知の任意の構造のものであってよい。
【0078】
【発明の効果】
以上の説明より明らかである如く、請求項1の構成によれば、補正操舵角が目標ヨーレートと検出されたヨーレートとの偏差に応じて演算される場合に比して検出手段のノイズ等の影響の少ない補正操舵角を演算することができ、これにより実質的にヨーレートを検出する手段の異常に起因する悪影響を受けることなく補正操舵を適切に行うことができる。
【0079】
また請求項2の構成によれば、検出されたヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさが第一の基準値以下のときには補正量が0とされるので、検出されたヨーレートがノイズ等の影響を受けることにより検出ヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさが或る大きさになっても、その大きさが第一の基準値以下であるときには補正量が0とされることにより推定ヨーレートが検出ヨーレートにより不必要にフィードバック制御されることを回避することができ、これにより実質的に検出ヨーレートのノイズ等に起因する悪影響を受けることなく補正操舵を適切に行うことができる。
【0080】
また請求項3の構成によれば、検出ヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさが第二の基準値以上のときには補正量が所定値に制限されるので、例えばヨーレート検出手段に故障の如き異常が生じても、その影響により補正量の大きさが過剰になることを確実に防止することができ、これにより推定ヨーレートが検出ヨーレートにより不適切にフィードバック制御されることを確実に防止することができる。
【0081】
また請求項4の構成によれば、少なくとも目標ヨーレートと補正後の推定ヨーレートとの偏差に基づき補正操舵角が補正され、補正後の補正操舵角に基づき補正操舵が行われるので、かかる補正が行われない場合に比して補正操舵角を適正な値に演算することができ、これによりヨーレートを検出する手段の異常に起因する悪影響を受けない補正操舵角にて一層適切に補正操舵を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌の操舵制御装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【図2】図示の実施形態に於ける操舵制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図3】図示の実施形態に於ける車輌の目標ヨーレートγt演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図4】図示の実施形態に於ける路面の摩擦係数の推定値μ演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図5】図示の実施形態に於ける車輌の推定ヨーレートγh演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図6】図示の実施形態に於ける第一の補正操舵角θa及び第二の補正操舵角θb演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図7】図示の実施形態に於ける第二の補正操舵角θb制限ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】図示の実施形態に於ける下限値θliml演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図9】図示の実施形態に於ける上限値θlimu演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図10】図示の実施形態に於ける補正操舵角θafs演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】車速Vと時定数T(v)との関係を示すグラフである。
【図12】ヨーレート偏差Δγと路面の摩擦係数の推定値μのバイアス値μbiasとの関係を示すグラフである。
【図13】ヨーレート偏差Δγと時定数Tmとの関係を示すグラフである。
【図14】前輪の推定スリップ角βfと前輪の横力Ffとの関係を示すグラフである。
【図15】後輪の推定スリップ角βrと後輪の横力Frとの関係を示すグラフである。
【図16】検出ヨーレートγと推定ヨーレートγhとの偏差とフィードバック制御量γfbとの関係を示すグラフである。
【図17】車輌の推定横加速度Gyhと基本制御ゲインGatmpとの関係を示すグラフである。
【図18】ヨーレート偏差Δγhと基本制御ゲインGbtmpとの関係を示すグラフである。
【図19】車速Vと基本補正操舵角θgとの関係を示すグラフである。
【図20】基本補正操舵角θgと第一の制御ゲインGaとの積と第一の補正操舵角θaとの関係を示すグラフである。
【図21】旋回時の車輌の安定性を確保するために好ましい車輌の実舵角δと車輌の実ヨーレートγとの関係を示すグラフである。
【図22】図示の実施形態に於ける第二の補正操舵角θbの制限値θlimu及びθlimlの変化の一例を示すグラフである。
【図23】図示の実施形態に於いて比較的急激な操舵が行われた場合に於ける操舵角θ、検出ヨーレートγ、推定ヨーレートγh、補正操舵角θafsの変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
16…電動式パワーステアリング装置
24…補正操舵装置
26…電気式制御装置
28…操舵角センサ
30…ヨーレートセンサ
32…車速センサ
34…横加速度センサ
36…トルクセンサ
Claims (4)
- 車輌のヨーレートを検出する手段と、運転者による旋回操作量に基づき車輌の推定ヨーレート及び目標ヨーレートを演算する手段と、前記検出されたヨーレートと前記推定ヨーレートとの偏差に基づく補正量にて前記推定ヨーレートを補正する推定ヨーレート補正手段と、前記目標ヨーレートと補正後の推定ヨーレートとの偏差に応じて補正操舵角を演算する手段と、前記補正操舵角に基づき補正操舵を行う手段とを有する車輌の操舵制御装置。
- 前記推定ヨーレート補正手段は前記検出されたヨーレートと前記推定ヨーレートとの偏差の大きさが第一の基準値以下のときには前記補正量を0とすることを特徴とする請求項1に記載の車輌の操舵制御装置。
- 前記推定ヨーレート補正手段は前記検出されたヨーレートと前記推定ヨーレートとの偏差の大きさが第二の基準値以上のときには前記補正量を所定値に制限することを特徴とする請求項1又は2に記載の車輌の操舵制御装置。
- 前記操舵制御装置は更に少なくとも前記目標ヨーレートと前記補正後の推定ヨーレートとの偏差に基づき前記補正操舵角を補正する補正操舵角補正手段を含み、前記補正操舵を行う手段は補正後の補正操舵角に基づき補正操舵を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の車輌の操舵制御装置。
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