JP3707379B2 - 車両の前後輪舵角制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後輪舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平２−７４４７３号公報に記載されているような車両の後輪舵角制御装置が知られている。この従来の技術は、所定の回転半径を実現するように、運転者の操舵によって動作する前輪舵角に所定比を乗算して算出した主後輪舵角に対して、車両後端部近傍の定点Ｂが車両前端部近傍の定点Ａの軌跡の内側に入るように後輪舵角を制限するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、主後輪舵角と後輪舵角の制限値とを大小関係によって切り換える構成となっていたために、次のような問題点があった。
【０００４】
図１４は従来技術をシミュレーションした結果であるが、後輪舵角の切り換えの際に車両の横滑り角やヨーレートが変化しており、このために運転者が違和感を感じるという問題点があった。
【０００５】
また、車両前端部近傍の定点Ａの軌跡を対地座標で演算する必要があり、このために車両重心点の演算と車両のヨー角とを演算する必要があって、演算が複雑であるという問題点もあった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、目標回転中心位置の演算が容易で、車両の旋回中に所定の回転半径を実現しながら車両後端外側の張り出し量を制限することができる車両の前後輪舵角制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作量に基づいて、目標旋回半径を算出する目標旋回半径算出手段と、前記目標旋回半径に基づいて、車両の旋回中に車両後部外側の張り出し量を制限するように車両が旋回中の目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上として目標旋回中心位置を算出する目標旋回中心位置算出手段と、前記目標旋回中心位置を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段とを備えて成ることを要旨とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作量に基づいて、目標旋回半径を算出する目標旋回半径算出手段と、前記目標旋回半径に基づいて、車両の旋回中に車両後部外側の張り出し量を制限するように、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに目標旋回中心位置を徐々に車両前方方向に移動させて目標旋回中心位置を算出する目標旋回中心位置算出手段と、前記目標旋回中心位置を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段とを備えて成ることを要旨とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２に記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに目標旋回中心位置を前輪車軸と後輪車軸の中央の点を通り車軸と平行な直線上まで徐々に移動させることを要旨とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２又は３記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、車両外側の後端点の軌跡が旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標旋回中心位置を移動させることを要旨とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両の移動量に基づいて目標旋回中心位置を徐々に車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項５のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両重心点の移動量と等しい距離だけ目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項５のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、車両重心点の移動量を上限として目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両の姿勢に基づいて回転中心を徐々に車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２，３，４又は８記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、旋回初期の目標旋回中心位置と車両外側の後端点との距離に車両のヨー角変化量を乗算した距離だけ目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２，３，４又は８記載の車両の前後輪舵角制御装置前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、旋回初期の目標旋回中心位置と車両外側の後端点との距離に車両のヨー角変化量を乗算した距離を上限として目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項１０のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を、車両の後端部近傍の形状に応じて車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上より前方の位置とすることを要旨とする。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車体固定座標によって目標旋回中心位置を算出することを要旨とする。
【００２６】
次に、本明細書中で用いる用語の定義を図１３を参照して明確にする。この定義は、特許請求の範囲、課題解決手段、及び実施形態に適用されるものとする。
◆車両の基準点Ｐ
車両上に固定された座標原点。車両上の任意の位置に基準点を取ることができるが、通常、計算の容易なように、前車軸の２等分点と後車軸の２等分点とを結ぶ線分の２等分点を基準点に選ぶ。車両の重心点を基準点と選んでもよい。
【００２７】
◆車両固定座標
図１３に示すように、車両に固定して原点、ｘ，ｙ軸を定めた座標。以下では、車両上の基準点（後述）を原点にとり、ｘ軸を車両前方，ｙ軸を車両側方に図１３の通りにとる。ここでｙ軸については、車両の旋回方向を正にとるものとする（図１３では右旋回しているので、右側を正にとる）。左旋回中には左側を正にとる。
【００２８】
◆姿勢角
車両上の基準点（後述）の走行する向きに対する車両の進行方向前方（図１３ｘ軸）の成す角βとし、車両旋回周りの向きを正にとったものと定義する。図１３では右旋回中なので右周り（時計周り）を正にとる。左旋回中には左回り（反時計周り）を正にとる。
【００２９】
◆転舵角
図１３で、ｘ軸と各車輪との成す角（前右輪の転舵角は図示δｆｒ）。
【００３０】
◆転舵中心
車両の前後輪転舵角を一定としたまま旋回した場合に、旋回中心となる車両固定座標上の点。
【００３１】
◆転舵中心半径
車両上の基準点（後述）と転舵中心との距離Ｒ。
【００３２】
◆転舵中心仰角
車両上の基準点（後述）と転舵中心とを結ぶ線と、車両上の基準点（後述）から車両横方向（ｙ軸と平行）に延ばした線との成す角。車両進行方向への回転角を正にとる（右旋回時は、反時計周りが正の向き。左旋回時は時計周りが正の向き）。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、運転者のステアリング操作量に基づいた目標回転半径を算出し、車両の旋回中の車両後端外側の張り出し量を制限するように目標回転中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線（以下、「車両後端の延長線」と記す）上として算出し、これらに基づいて前後輪舵角の指令値を算出する。これにより、目標回転中心位置の演算が容易で、車両の旋回中に所定の回転半径を実現しながら車両後端外側の張り出し量を制限することができる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、運転者のステアリング操作量に基づいた目標回転半径を算出し、車両の旋回中の車両後端外側の張り出し量を制限するように、車両の旋回初期には目標回転中心位置を車両後端の延長線上とし、以降、旋回の進行とともに目標回転中心位置を徐々に車両前方方向に移動させ、これらに基づいて前後輪舵角の指令値を算出する。
【００３５】
これにより、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、また、旋回の進行とともに目標回転中心位置を徐々に車両前方方向に移動させるので、運転者に違和感を感じさせることなく旋回中の車両の横滑り角と内輪差を小さくすることができる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えて、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、また、旋回の進行とともに目標回転中心位置を前輪車軸と後輪車軸の中央の点を通り車軸と平行な直線上まで徐々に移動させるので、運転者に違和感を感じさせることなく旋回中の車両の横滑り角と内輪差を概ね０にすることができる。
【００３７】
請求項４記載の発明によれば、請求項２又は３の発明の効果に加えて、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標回転中心位置を移動させるので、Ｕターン旋回に必要とする道幅が小さくなる。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、請求項２〜４の発明の効果に加えて、車両の旋回の進行とともに車両の移動量に基づいて目標回転中心位置を車両前方方向に移動させるので、車両の移動量という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、旋回中の車両の横滑り角等を制御することができる。
【００３９】
請求項６記載の発明によれば、請求項２〜５の発明の効果に加えて、車両重心の移動量という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標回転中心位置を移動させるので、Ｕターン旋回に必要とする道幅が小さくなる。
【００４０】
請求項７記載の発明によれば、請求項２〜５の発明の効果に加えて、車両重心の移動量という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線に対して内側となるように目標回転中心位置を移動させることができる。
【００４１】
請求項８記載の発明によれば、請求項２〜５の発明の効果に加えて、車両の旋回の進行とともに車両の姿勢に基づいて目標回転中心位置を車両前方方向に移動させるので、車両の姿勢に基づくことによって旋回中の横滑り角等を正確に制御することができる。
【００４２】
請求項９記載の発明によれば、請求項２，３，４又は８の発明の効果に加えて、車両のヨー角という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標回転中心位置を移動させるので、Ｕターン旋回に必要とする道幅が小さくなる。
【００４３】
請求項１０記載の発明によれば、請求項２，３，４又は８の発明に効果に加えて、車両のヨー角という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線に対して内側となるように目標回転中心位置を移動させることができる。
【００４４】
請求項１１記載の発明によれば、請求項２〜１０の発明の効果に加えて、目標回転中心位置を車両後端部近傍の形状に応じて車両後端の延長線上より前方とするので、車両の形状に応じて車両後端外側の張り出し量を制限しつつ、形状的に不必要な張り出し防止を行なわないようにすることができる。
【００４５】
請求項１２記載の発明によれば、請求項２〜１１の発明の効果に加えて、車体固定座標によって目標回転中心位置の算出を行なうので、対地座標によって目標回転中心位置の算出を行なう場合に必要な重心位置の演算やヨーレートの演算を行なう必要がないため、演算量を軽減することができる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明に係る前後輪舵角制御装置を適用した車両の第１実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【００５９】
図１において、１は前輪、２は後輪、３は運転者が操作するステアリングホイール、４はステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサであり、例えば、エンコーダ式のセンサを使用してコラムシャフトの回転量を検出するものが採用される。５は前輪操舵アクチュエータ、６は後輪操舵アクチュエータであり、これらにはＤＣモータや誘導モータでステアリングシャフトを駆動するものが採用される。１３はこれらの操舵アクチュエータ５，６を駆動する駆動回路である。７は前輪舵角を検出する舵角センサ、８は後輪舵角を検出する舵角センサであり、これらには、例えば、ステアリングシャフトの回転量を検出するエンコーダ式のセンサが採用される。
【００６０】
９は車両１１の速度を検出する車速センサであり、例えば、各車輪の車輪速を計測する。１０は車両１１のヨーレートを検出するヨーレートセンサである。１２はマイクロコンピュータを中心とした制御回路（ＥＣＵ）で構成した前後輪舵角制御装置であり、外部との情報の入出力や種々の演算を行なう。その中のＣＰＵは演算を実行し、ＲＯＭは後述する制御プログラムや各種データ等を記憶している。ＲＡＭはプログラム実行中に一時的に情報の記憶を行なう。Ｉ／Ｏインターフェースは外部のセンサ等からの情報の入力や、外部のアクチュエータを駆動するための信号の出力を行なう。
【００６１】
図２は本実施の形態の前後輪舵角制御装置１２が実行する制御機能をブロック図にして示している。本制御装置１２は、目標の旋回半径を算出する目標旋回半径算出部２０１、目標の回転中心位置を算出する目標旋回中心位置算出部２０２、目標旋回中心位置に基づいて前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出部２０３、そして前後輪舵角指令値に基づいて前後輪舵角の制御を行なう前後輪舵角制御部２０４から構成される。
【００６２】
以下、本発明の一実施の形態の前後輪舵角制御装置が実行する制御動作について説明する。この前後輪舵角制御は所定のプログラムをマイクロコンピュータで実行することにより実現されるが、図３のフローチャートには、本実施の形態で実行する制御法のメインルーチンが示してある。なお、この制御プログラムは、例えば１０msec毎に繰り返し実行される。
【００６３】
ステップ３０１においてステアリングホイールの操舵角δを操舵角センサ４の出力に基づいて検出し、ステップ３０２において車速Ｖを車速センサ９の出力に基づいて検出し、ステップ３０３において目標旋回半径ｔＲを算出し、ステップ３０４において目標旋回中心位置を算出する。ここでは、車体固定座標系を図７に示すように定め、目標旋回中心位置のＸ座標であるｔＸｃを算出する。そして、ステップ３０５において前輪舵角指令値δｆ及び後輪舵角指令値δｒを算出して処理を終了する。
【００６４】
目標旋回半径ｔＲの算出を行なうステップ３０３における処理を説明する。ステアリングホイールの操舵角δと、車速Ｖとに基づいて（２）式によって目標旋回半径ｔＲを算出する。
【００６５】
【数２】
ここで、Ａは車両のスタビリティファクタ、Ｌはホイールベース、Ｎはステアリングギア比に相当するものであり、また、操舵角δの絶対値が、例えば、５［deg］（＝０．０８７３［rad］）より小さい場合には（２）式の演算は行なわず、直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］）を行なう。また、操舵角δは左方向へのステアリング操作時に正、右方向へのステアリング操作時に負となるようにし、したがって目標旋回半径ｔＲも計算上は、左方向への旋回時に正、右方向への旋回時に負となる。ここで、（２）式で算出した目標旋回半径に対して所定の係数を乗算して目標旋回半径ｔＲを算出してもよいし、（２）式のような演算式ではなく、ステアリングホイールの操舵角δと車速Ｖとに基づいて予め定めたマップデータを参照することによって目標旋回半径ｔＲの算出を行なってもよい。すなわち、ステアリングホイールの操舵角δに対して目標旋回半径ｔＲが所望の特性をもつように構成してよい。
【００６６】
次に、目標旋回中心位置のＸ座標ｔＸｃの算出を行なうステップ３０４における処理を説明する。ここでは、目標旋回中心位置ｔＸｃは車体固定座標系で演算を行なう。図４は目標旋回中心位置ｔＸｃの算出を行なうルーチンのフローチャートである。
【００６７】
ステップ４０１においてステアリングホイールの操舵角δの絶対値を所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）と比較する。この比較において、操舵角δの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ４０２において目標旋回中心位置ｔＸｃを車両の後端のＸ座標ｂとし（すなわち、目標旋回中心位置を車両後端の延長線上とする）、操舵角δの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ４０３において直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］）を行なう。
【００６８】
図５のフローチャートは、目標旋回中心位置ｔＸｃの算出を行なう別の例を示している。ステップ５０１において前記ステアリングホイールの操舵角δの絶対値を所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）と比較する。操舵角δの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ５０２において直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］）を行なう。反対に、操舵角δの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ５０３において操舵角δの前回値δoldの絶対値と所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）とを比較する。
【００６９】
ステップ５０３の比較において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ５０４において目標旋回中心位置ｔＸｃを車両後端のＸ座標ｂとし、ステップ５０５において車両移動量の前回値ｈoldを０にする。一方、ステップ５０３において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ５０６において車両移動量ｈを演算する。これは、車両移動量の前回値ｈoldに、車速Ｖに演算周期ｄｔを乗算した値を加算することによって行う。そして、ステップ５０７において車両後端のＸ座標ｂに車両移動量ｈを加算することによって目標旋回中心位置ｔＸｃを算出する。
【００７０】
ここでは図８に示すように、旋回初期において車両外側後端点が車両外側の接線上を移動する（Ａ１，Ａ２，…が直線Ａ１Ｃ上に乗る）ように、回転中心のＸ座標と車両後端のＸ座標ｂの差が車両重心の移動量と一致する（ＢＯ２＝Ｇ１Ｇ２）と近似して目標旋回中心位置を算出している。また、このｔＸｃの最終値を、前輪車軸と後輪車軸の中央に相当するＸ座標とした場合には、横滑り角と内輪差がほぼ０となる。
【００７１】
図９及び図１０は本実施の形態を適用した場合の車両の旋回をシミュレーションした結果である。車両後端外側の張り出しがなくなり、旋回後半で車両横滑り角が０になっていることが分かる。
【００７２】
図６のフローチャートは、目標旋回中心位置ｔＸｃの算出を行なうさらに別の例を示している。この目標旋回中心位置の算出ルーチンでは、ステップ６０１においてステアリングホイールの操舵角δの絶対値を所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）と比較する。操舵角δの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ６０２において直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］）を行なう。操舵角δの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ６０３において操舵角δの前回値δoldの絶対値と所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）とを比較する。
【００７３】
ステップ６０３において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより小さければ、６０４において目標旋回中心位置ｔＸｃを車両の後端のＸ座標ｂとし、ステップ６０５において車両のヨー角の前回値θoldを０にする。
【００７４】
一方、ステップ６０３において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ６０６において車両のヨー角θを演算する。ここでは、ヨー角の前回値θoldに、ヨーレートセンサ１０で検出したヨーレートyawに演算周期ｄｔを乗算したものを加算することによって、旋回を開始してからのヨー角の変化量を演算する。そして、ステップ６０７において目標旋回中心位置ｔＸｃを算出する。
【００７５】
ここでは、図８に示すように、旋回初期において車両外側後端点が車両外側の接線上を移動する（Ａ１，Ａ２，…が直線Ａ１Ｃ上に乗る）ように、回転中心のＸ座標と車両の後端のＸ座標ｂとの差が図中の長さＬにヨー角θを乗算した量と一致する（ＢＯ２＝Ｌ×θ）と近似して、目標旋回中心位置を、車両の後端のＸ座標ｂにＬ×θを加算することによって算出している。また、このｔＸｃの最終値を、前輪車軸と後輪車軸の中央に相当するＸ座標とした場合には、横滑り角と内輪差とがほぼ０となる。
【００７６】
図１１及び図１２はこのような制御方式を適用した場合の車両の旋回をシミュレーションした結果を示している。車両後端外側の張り出しがなくなり、旋回後半で車両横滑り角が０になっていることが分かる。
【００７７】
次に、図３のステップ３０５における前後輪舵角指令値の算出を行なう処理を説明する。ここでは、低車速域を考えて前後輪舵角と回転中心位置との幾何学的な関係から前後輪舵角指令値を算出する方法を説明する。なお、中高速域においては、車輪の横滑りが発生するために幾何学的な関係があてはまらないので、車速に基づいて補正することが必要となる。
【００７８】
図７に示すように車体固定座標系の原点を車両の重心点とし、車体固定座標系の回転中心を（Ｘｃ，Ｙｃ）とすれば、まずＸｃは、
【数３】
となる。一方、Ｙｃは目標旋回半径ｔＲが正の値のとき、すなわち、左回りであるときには、
【数４】
となり、目標旋回半径ｔＲが負の値のとき、すなわち、右回りであるときには、
【数５】
となる。一方、目標旋回半径ｔＲと（Ｘｃ，Ｙｃ）の関係は、
【数６】
【数７】
となる。
【００７９】
以上の関係から、前輪舵角指令値δｆと後輪舵角指令値δｒとを求めると、
【数８】
【数９】
及び、
【数１０】
【数１１】
となるので、（８）式〜（１１）式を用いて、目標旋回半径ｔＲと目標旋回中心位置ｔＸｃとに基づいて前後輪舵角の指令値を算出する。
【００８０】
なお、上記のような演算式によらず、目標旋回半径ｔＲと目標旋回中心位置ｔＸｃとに基づいて予め算出したデータをマップデータとして記憶し、前後輪舵角の指令値を算出してもよい。
【００８１】
また、以上では車両形状を長方形と仮定して説明したが、車両形状が長方形と異なる場合には、目標旋回中心位置の初期値を車両後端の延長線上より前方の位置として、上記と同様の処理を行って目標旋回中心位置の演算を行なえばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態である車両の前後輪舵角制御装置を適用した車両駆動制御系の構成を示すシステム構成図である。
【図２】 第１の実施形態の車両の前後輪舵角制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 第１の実施の形態における前後輪舵角制御のメインルーチンのフローチャートである。
【図４】 第１の実施の形態における目標回転中心位置の算出を行なうルーチンの１例のフローチャートである。
【図５】 第１の実施の形態における目標回転中心位置の算出を行なうルーチンの別の例のフローチャートである。
【図６】 第１の実施の形態における目標回転中心位置の算出を行なうルーチンのさらに別の例のフローチャートである。
【図７】 車体固定座標を説明する説明図である。
【図８】 目標回転中心位置の移動を説明する説明図である。
【図９】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御のシミュレーションによる車両移動軌跡を示す説明図である。
【図１０】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御のシミュレーションによる舵角、車両横滑り角、ヨーレートの変化を示すグラフである。
【図１１】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御の別のシミュレーションによる車両移動軌跡を示す説明図である。
【図１２】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御の別のシミュレーションによる舵角、車両横滑り角、ヨーレートの変化を示すグラフである。
【図１３】 本発明で使用する用語の定義を説明する図である。
【図１４】 従来例における前後輪操舵制御のシミュレーションによる舵角、車両横滑り角、ヨーレートの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 前輪
２ 後輪
３ ステアリングホイール
４ 操舵角センサ
５ 前輪操舵アクチュエータ
６ 後輪操舵アクチュエータ
７ 舵角センサ
８ 舵角センサ
９ 車速センサ
１０ ヨーレートセンサ
１２ 前後輪舵角制御装置
１３ 駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後輪舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平２−７４４７３号公報に記載されているような車両の後輪舵角制御装置が知られている。この従来の技術は、所定の回転半径を実現するように、運転者の操舵によって動作する前輪舵角に所定比を乗算して算出した主後輪舵角に対して、車両後端部近傍の定点Ｂが車両前端部近傍の定点Ａの軌跡の内側に入るように後輪舵角を制限するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、主後輪舵角と後輪舵角の制限値とを大小関係によって切り換える構成となっていたために、次のような問題点があった。
【０００４】
図１４は従来技術をシミュレーションした結果であるが、後輪舵角の切り換えの際に車両の横滑り角やヨーレートが変化しており、このために運転者が違和感を感じるという問題点があった。
【０００５】
また、車両前端部近傍の定点Ａの軌跡を対地座標で演算する必要があり、このために車両重心点の演算と車両のヨー角とを演算する必要があって、演算が複雑であるという問題点もあった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、目標回転中心位置の演算が容易で、車両の旋回中に所定の回転半径を実現しながら車両後端外側の張り出し量を制限することができる車両の前後輪舵角制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作量に基づいて、目標旋回半径を算出する目標旋回半径算出手段と、前記目標旋回半径に基づいて、車両の旋回中に車両後部外側の張り出し量を制限するように車両が旋回中の目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上として目標旋回中心位置を算出する目標旋回中心位置算出手段と、前記目標旋回中心位置を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段とを備えて成ることを要旨とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作量に基づいて、目標旋回半径を算出する目標旋回半径算出手段と、前記目標旋回半径に基づいて、車両の旋回中に車両後部外側の張り出し量を制限するように、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに目標旋回中心位置を徐々に車両前方方向に移動させて目標旋回中心位置を算出する目標旋回中心位置算出手段と、前記目標旋回中心位置を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段とを備えて成ることを要旨とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２に記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに目標旋回中心位置を前輪車軸と後輪車軸の中央の点を通り車軸と平行な直線上まで徐々に移動させることを要旨とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２又は３記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、車両外側の後端点の軌跡が旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標旋回中心位置を移動させることを要旨とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両の移動量に基づいて目標旋回中心位置を徐々に車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項５のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両重心点の移動量と等しい距離だけ目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項５のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、車両重心点の移動量を上限として目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両の姿勢に基づいて回転中心を徐々に車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２，３，４又は８記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、旋回初期の目標旋回中心位置と車両外側の後端点との距離に車両のヨー角変化量を乗算した距離だけ目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２，３，４又は８記載の車両の前後輪舵角制御装置前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、旋回初期の目標旋回中心位置と車両外側の後端点との距離に車両のヨー角変化量を乗算した距離を上限として目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを要旨とする。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２ないし請求項１０のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を、車両の後端部近傍の形状に応じて車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上より前方の位置とすることを要旨とする。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前記目標旋回中心位置算出手段は、車体固定座標によって目標旋回中心位置を算出することを要旨とする。
【００２６】
次に、本明細書中で用いる用語の定義を図１３を参照して明確にする。この定義は、特許請求の範囲、課題解決手段、及び実施形態に適用されるものとする。
◆車両の基準点Ｐ
車両上に固定された座標原点。車両上の任意の位置に基準点を取ることができるが、通常、計算の容易なように、前車軸の２等分点と後車軸の２等分点とを結ぶ線分の２等分点を基準点に選ぶ。車両の重心点を基準点と選んでもよい。
【００２７】
◆車両固定座標
図１３に示すように、車両に固定して原点、ｘ，ｙ軸を定めた座標。以下では、車両上の基準点（後述）を原点にとり、ｘ軸を車両前方，ｙ軸を車両側方に図１３の通りにとる。ここでｙ軸については、車両の旋回方向を正にとるものとする（図１３では右旋回しているので、右側を正にとる）。左旋回中には左側を正にとる。
【００２８】
◆姿勢角
車両上の基準点（後述）の走行する向きに対する車両の進行方向前方（図１３ｘ軸）の成す角βとし、車両旋回周りの向きを正にとったものと定義する。図１３では右旋回中なので右周り（時計周り）を正にとる。左旋回中には左回り（反時計周り）を正にとる。
【００２９】
◆転舵角
図１３で、ｘ軸と各車輪との成す角（前右輪の転舵角は図示δｆｒ）。
【００３０】
◆転舵中心
車両の前後輪転舵角を一定としたまま旋回した場合に、旋回中心となる車両固定座標上の点。
【００３１】
◆転舵中心半径
車両上の基準点（後述）と転舵中心との距離Ｒ。
【００３２】
◆転舵中心仰角
車両上の基準点（後述）と転舵中心とを結ぶ線と、車両上の基準点（後述）から車両横方向（ｙ軸と平行）に延ばした線との成す角。車両進行方向への回転角を正にとる（右旋回時は、反時計周りが正の向き。左旋回時は時計周りが正の向き）。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、運転者のステアリング操作量に基づいた目標回転半径を算出し、車両の旋回中の車両後端外側の張り出し量を制限するように目標回転中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線（以下、「車両後端の延長線」と記す）上として算出し、これらに基づいて前後輪舵角の指令値を算出する。これにより、目標回転中心位置の演算が容易で、車両の旋回中に所定の回転半径を実現しながら車両後端外側の張り出し量を制限することができる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、運転者のステアリング操作量に基づいた目標回転半径を算出し、車両の旋回中の車両後端外側の張り出し量を制限するように、車両の旋回初期には目標回転中心位置を車両後端の延長線上とし、以降、旋回の進行とともに目標回転中心位置を徐々に車両前方方向に移動させ、これらに基づいて前後輪舵角の指令値を算出する。
【００３５】
これにより、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、また、旋回の進行とともに目標回転中心位置を徐々に車両前方方向に移動させるので、運転者に違和感を感じさせることなく旋回中の車両の横滑り角と内輪差を小さくすることができる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えて、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、また、旋回の進行とともに目標回転中心位置を前輪車軸と後輪車軸の中央の点を通り車軸と平行な直線上まで徐々に移動させるので、運転者に違和感を感じさせることなく旋回中の車両の横滑り角と内輪差を概ね０にすることができる。
【００３７】
請求項４記載の発明によれば、請求項２又は３の発明の効果に加えて、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標回転中心位置を移動させるので、Ｕターン旋回に必要とする道幅が小さくなる。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、請求項２〜４の発明の効果に加えて、車両の旋回の進行とともに車両の移動量に基づいて目標回転中心位置を車両前方方向に移動させるので、車両の移動量という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、旋回中の車両の横滑り角等を制御することができる。
【００３９】
請求項６記載の発明によれば、請求項２〜５の発明の効果に加えて、車両重心の移動量という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標回転中心位置を移動させるので、Ｕターン旋回に必要とする道幅が小さくなる。
【００４０】
請求項７記載の発明によれば、請求項２〜５の発明の効果に加えて、車両重心の移動量という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線に対して内側となるように目標回転中心位置を移動させることができる。
【００４１】
請求項８記載の発明によれば、請求項２〜５の発明の効果に加えて、車両の旋回の進行とともに車両の姿勢に基づいて目標回転中心位置を車両前方方向に移動させるので、車両の姿勢に基づくことによって旋回中の横滑り角等を正確に制御することができる。
【００４２】
請求項９記載の発明によれば、請求項２，３，４又は８の発明の効果に加えて、車両のヨー角という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標回転中心位置を移動させるので、Ｕターン旋回に必要とする道幅が小さくなる。
【００４３】
請求項１０記載の発明によれば、請求項２，３，４又は８の発明に効果に加えて、車両のヨー角という比較的算出し易い情報に基づいて目標回転中心位置を算出することができ、車両の旋回初期に目標回転中心位置を車両後端の延長線上とするので、旋回初期における車両後端外側の張り出し量を制限することができ、車両外側の後端点の軌跡が、旋回初期における車両外側の接線に対して内側となるように目標回転中心位置を移動させることができる。
【００４４】
請求項１１記載の発明によれば、請求項２〜１０の発明の効果に加えて、目標回転中心位置を車両後端部近傍の形状に応じて車両後端の延長線上より前方とするので、車両の形状に応じて車両後端外側の張り出し量を制限しつつ、形状的に不必要な張り出し防止を行なわないようにすることができる。
【００４５】
請求項１２記載の発明によれば、請求項２〜１１の発明の効果に加えて、車体固定座標によって目標回転中心位置の算出を行なうので、対地座標によって目標回転中心位置の算出を行なう場合に必要な重心位置の演算やヨーレートの演算を行なう必要がないため、演算量を軽減することができる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明に係る前後輪舵角制御装置を適用した車両の第１実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【００５９】
図１において、１は前輪、２は後輪、３は運転者が操作するステアリングホイール、４はステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサであり、例えば、エンコーダ式のセンサを使用してコラムシャフトの回転量を検出するものが採用される。５は前輪操舵アクチュエータ、６は後輪操舵アクチュエータであり、これらにはＤＣモータや誘導モータでステアリングシャフトを駆動するものが採用される。１３はこれらの操舵アクチュエータ５，６を駆動する駆動回路である。７は前輪舵角を検出する舵角センサ、８は後輪舵角を検出する舵角センサであり、これらには、例えば、ステアリングシャフトの回転量を検出するエンコーダ式のセンサが採用される。
【００６０】
９は車両１１の速度を検出する車速センサであり、例えば、各車輪の車輪速を計測する。１０は車両１１のヨーレートを検出するヨーレートセンサである。１２はマイクロコンピュータを中心とした制御回路（ＥＣＵ）で構成した前後輪舵角制御装置であり、外部との情報の入出力や種々の演算を行なう。その中のＣＰＵは演算を実行し、ＲＯＭは後述する制御プログラムや各種データ等を記憶している。ＲＡＭはプログラム実行中に一時的に情報の記憶を行なう。Ｉ／Ｏインターフェースは外部のセンサ等からの情報の入力や、外部のアクチュエータを駆動するための信号の出力を行なう。
【００６１】
図２は本実施の形態の前後輪舵角制御装置１２が実行する制御機能をブロック図にして示している。本制御装置１２は、目標の旋回半径を算出する目標旋回半径算出部２０１、目標の回転中心位置を算出する目標旋回中心位置算出部２０２、目標旋回中心位置に基づいて前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出部２０３、そして前後輪舵角指令値に基づいて前後輪舵角の制御を行なう前後輪舵角制御部２０４から構成される。
【００６２】
以下、本発明の一実施の形態の前後輪舵角制御装置が実行する制御動作について説明する。この前後輪舵角制御は所定のプログラムをマイクロコンピュータで実行することにより実現されるが、図３のフローチャートには、本実施の形態で実行する制御法のメインルーチンが示してある。なお、この制御プログラムは、例えば１０msec毎に繰り返し実行される。
【００６３】
ステップ３０１においてステアリングホイールの操舵角δを操舵角センサ４の出力に基づいて検出し、ステップ３０２において車速Ｖを車速センサ９の出力に基づいて検出し、ステップ３０３において目標旋回半径ｔＲを算出し、ステップ３０４において目標旋回中心位置を算出する。ここでは、車体固定座標系を図７に示すように定め、目標旋回中心位置のＸ座標であるｔＸｃを算出する。そして、ステップ３０５において前輪舵角指令値δｆ及び後輪舵角指令値δｒを算出して処理を終了する。
【００６４】
目標旋回半径ｔＲの算出を行なうステップ３０３における処理を説明する。ステアリングホイールの操舵角δと、車速Ｖとに基づいて（２）式によって目標旋回半径ｔＲを算出する。
【００６５】
【数２】
【００６６】
次に、目標旋回中心位置のＸ座標ｔＸｃの算出を行なうステップ３０４における処理を説明する。ここでは、目標旋回中心位置ｔＸｃは車体固定座標系で演算を行なう。図４は目標旋回中心位置ｔＸｃの算出を行なうルーチンのフローチャートである。
【００６７】
ステップ４０１においてステアリングホイールの操舵角δの絶対値を所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）と比較する。この比較において、操舵角δの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ４０２において目標旋回中心位置ｔＸｃを車両の後端のＸ座標ｂとし（すなわち、目標旋回中心位置を車両後端の延長線上とする）、操舵角δの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ４０３において直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］）を行なう。
【００６８】
図５のフローチャートは、目標旋回中心位置ｔＸｃの算出を行なう別の例を示している。ステップ５０１において前記ステアリングホイールの操舵角δの絶対値を所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）と比較する。操舵角δの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ５０２において直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］）を行なう。反対に、操舵角δの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ５０３において操舵角δの前回値δoldの絶対値と所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）とを比較する。
【００６９】
ステップ５０３の比較において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ５０４において目標旋回中心位置ｔＸｃを車両後端のＸ座標ｂとし、ステップ５０５において車両移動量の前回値ｈoldを０にする。一方、ステップ５０３において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ５０６において車両移動量ｈを演算する。これは、車両移動量の前回値ｈoldに、車速Ｖに演算周期ｄｔを乗算した値を加算することによって行う。そして、ステップ５０７において車両後端のＸ座標ｂに車両移動量ｈを加算することによって目標旋回中心位置ｔＸｃを算出する。
【００７０】
ここでは図８に示すように、旋回初期において車両外側後端点が車両外側の接線上を移動する（Ａ１，Ａ２，…が直線Ａ１Ｃ上に乗る）ように、回転中心のＸ座標と車両後端のＸ座標ｂの差が車両重心の移動量と一致する（ＢＯ２＝Ｇ１Ｇ２）と近似して目標旋回中心位置を算出している。また、このｔＸｃの最終値を、前輪車軸と後輪車軸の中央に相当するＸ座標とした場合には、横滑り角と内輪差がほぼ０となる。
【００７１】
図９及び図１０は本実施の形態を適用した場合の車両の旋回をシミュレーションした結果である。車両後端外側の張り出しがなくなり、旋回後半で車両横滑り角が０になっていることが分かる。
【００７２】
図６のフローチャートは、目標旋回中心位置ｔＸｃの算出を行なうさらに別の例を示している。この目標旋回中心位置の算出ルーチンでは、ステップ６０１においてステアリングホイールの操舵角δの絶対値を所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）と比較する。操舵角δの絶対値の方が所定値εより小さければ、ステップ６０２において直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］）を行なう。操舵角δの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ６０３において操舵角δの前回値δoldの絶対値と所定値ε（例えば、５［deg］＝０．０８７３［rad］）とを比較する。
【００７３】
ステップ６０３において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより小さければ、６０４において目標旋回中心位置ｔＸｃを車両の後端のＸ座標ｂとし、ステップ６０５において車両のヨー角の前回値θoldを０にする。
【００７４】
一方、ステップ６０３において操舵角の前回値δoldの絶対値の方が所定値εより大きければ、ステップ６０６において車両のヨー角θを演算する。ここでは、ヨー角の前回値θoldに、ヨーレートセンサ１０で検出したヨーレートyawに演算周期ｄｔを乗算したものを加算することによって、旋回を開始してからのヨー角の変化量を演算する。そして、ステップ６０７において目標旋回中心位置ｔＸｃを算出する。
【００７５】
ここでは、図８に示すように、旋回初期において車両外側後端点が車両外側の接線上を移動する（Ａ１，Ａ２，…が直線Ａ１Ｃ上に乗る）ように、回転中心のＸ座標と車両の後端のＸ座標ｂとの差が図中の長さＬにヨー角θを乗算した量と一致する（ＢＯ２＝Ｌ×θ）と近似して、目標旋回中心位置を、車両の後端のＸ座標ｂにＬ×θを加算することによって算出している。また、このｔＸｃの最終値を、前輪車軸と後輪車軸の中央に相当するＸ座標とした場合には、横滑り角と内輪差とがほぼ０となる。
【００７６】
図１１及び図１２はこのような制御方式を適用した場合の車両の旋回をシミュレーションした結果を示している。車両後端外側の張り出しがなくなり、旋回後半で車両横滑り角が０になっていることが分かる。
【００７７】
次に、図３のステップ３０５における前後輪舵角指令値の算出を行なう処理を説明する。ここでは、低車速域を考えて前後輪舵角と回転中心位置との幾何学的な関係から前後輪舵角指令値を算出する方法を説明する。なお、中高速域においては、車輪の横滑りが発生するために幾何学的な関係があてはまらないので、車速に基づいて補正することが必要となる。
【００７８】
図７に示すように車体固定座標系の原点を車両の重心点とし、車体固定座標系の回転中心を（Ｘｃ，Ｙｃ）とすれば、まずＸｃは、
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】
【００７９】
以上の関係から、前輪舵角指令値δｆと後輪舵角指令値δｒとを求めると、
【数８】
【数１０】
【００８０】
なお、上記のような演算式によらず、目標旋回半径ｔＲと目標旋回中心位置ｔＸｃとに基づいて予め算出したデータをマップデータとして記憶し、前後輪舵角の指令値を算出してもよい。
【００８１】
また、以上では車両形状を長方形と仮定して説明したが、車両形状が長方形と異なる場合には、目標旋回中心位置の初期値を車両後端の延長線上より前方の位置として、上記と同様の処理を行って目標旋回中心位置の演算を行なえばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態である車両の前後輪舵角制御装置を適用した車両駆動制御系の構成を示すシステム構成図である。
【図２】 第１の実施形態の車両の前後輪舵角制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 第１の実施の形態における前後輪舵角制御のメインルーチンのフローチャートである。
【図４】 第１の実施の形態における目標回転中心位置の算出を行なうルーチンの１例のフローチャートである。
【図５】 第１の実施の形態における目標回転中心位置の算出を行なうルーチンの別の例のフローチャートである。
【図６】 第１の実施の形態における目標回転中心位置の算出を行なうルーチンのさらに別の例のフローチャートである。
【図７】 車体固定座標を説明する説明図である。
【図８】 目標回転中心位置の移動を説明する説明図である。
【図９】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御のシミュレーションによる車両移動軌跡を示す説明図である。
【図１０】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御のシミュレーションによる舵角、車両横滑り角、ヨーレートの変化を示すグラフである。
【図１１】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御の別のシミュレーションによる車両移動軌跡を示す説明図である。
【図１２】 第１の実施の形態における前後輪操舵制御の別のシミュレーションによる舵角、車両横滑り角、ヨーレートの変化を示すグラフである。
【図１３】 本発明で使用する用語の定義を説明する図である。
【図１４】 従来例における前後輪操舵制御のシミュレーションによる舵角、車両横滑り角、ヨーレートの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 前輪
２ 後輪
３ ステアリングホイール
４ 操舵角センサ
５ 前輪操舵アクチュエータ
６ 後輪操舵アクチュエータ
７ 舵角センサ
８ 舵角センサ
９ 車速センサ
１０ ヨーレートセンサ
１２ 前後輪舵角制御装置
１３ 駆動回路
Claims (12)
- 前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、
ステアリング操作量に基づいて、目標旋回半径を算出する目標旋回半径算出手段と、
前記目標旋回半径に基づいて、車両の旋回中に車両後部外側の張り出し量を制限するように車両が旋回中の目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上として目標旋回中心位置を算出する目標旋回中心位置算出手段と、
前記目標旋回中心位置を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段とを備えて成る車両の前後輪舵角制御装置。 - 前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、
ステアリング操作量に基づいて、目標旋回半径を算出する目標旋回半径算出手段と、
前記目標旋回半径に基づいて、車両の旋回中に車両後部外側の張り出し量を制限するように、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに目標旋回中心位置を徐々に車両前方方向に移動させて目標旋回中心位置を算出する目標旋回中心位置算出手段と、
前記目標旋回中心位置を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段とを備えて成る車両の前後輪舵角制御装置。 - 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに目標旋回中心位置を前輪車軸と後輪車軸の中央の点を通り車軸と平行な直線上まで徐々に移動させることを特徴とする請求項２に記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、車両外側の後端点の軌跡が旋回初期における車両外側の接線と一致するように目標旋回中心位置を移動させることを特徴とする請求項２又は３記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両の移動量に基づいて目標旋回中心位置を徐々に車両前方方向に移動させることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両重心点の移動量と等しい距離だけ目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、車両重心点の移動量を上限として目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに車両の姿勢に基づいて回転中心を徐々に車両前方方向に移動させることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、旋回初期の目標旋回中心位置と車両外側の後端点との距離に車両のヨー角変化量を乗算した距離だけ目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを特徴とする請求項２，３，４又は８記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上とし、以降、旋回の進行とともに、旋回初期の目標旋回中心位置と車両外側の後端点との距離に車両のヨー角変化量を乗算した距離を上限として目標旋回中心位置を車両前方方向に移動させることを特徴とする請求項２，３，４又は８記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車両の旋回初期には目標旋回中心位置を、車両の後端部近傍の形状に応じて車両の前後方向の軸線に直交しかつ車両の後端を通る直線上より前方の位置とすることを特徴とする請求項２ないし請求項１０のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
- 前記目標旋回中心位置算出手段は、車体固定座標によって目標旋回中心位置を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
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