JP6553256B1 - ステアリング制御装置及びステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に対して違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを印加する。【解決手段】ＥＣＵ（６００）は、車体のロールレートを参照して、ラック軸力を推定するラック軸力推定部（６２０）を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加するステアリング制御装置及びステアリング装置に関する。

操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加するステアリング装置が知られている。また、ステアリング装置において、操舵角と車速から、タイヤ転舵時のラック軸力を推定する技術（特許文献１）が知られている。

特開２０１０−１０００７９号公報（２０１０年５月６日公開）

操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加する制御装置では、車両の運転者にとって違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを操舵部材に印加することが好ましい。

本発明は、操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加する制御装置において、運転者にとって違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを印加することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、運転者が操舵操作する操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加するステアリング制御装置であって、車体のロールレートを参照して、ラック軸力を推定するラック軸力推定部を備えている。

また、かかる目的のもと、本発明は、運転者が操舵操作する操舵部材と、前記操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加するステアリング制御部とを備えたステアリング装置であって、前記ステアリング制御部は、車体のロールレートを参照して、ラック軸力を推定するラック軸力推定部を備えている。

本発明によれば、運転者にとって違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを印加することができる。

本発明の実施形態１に係る車両の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係るＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。 ロール運動発生時の車両運動の変化に関するメカニズムを示す図であり、（ａ）は、直進時の車両状態を示し、（ｂ）は旋回ロール時の車両状態を示し、（ｃ）は、ロール角とサスペンションストロークの関係性を示す。 ロール運動発生時の力の変化に関するメカニズムを示す図であり、（ａ）はコーナリングフォースとタイヤ横力の関係性を示し、（ｂ）はラック軸力の関係性を示す。 本発明の実施形態１に係るサスペンション制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。

（車両９００の構成）
図１は、本実施形態に係る車両９００の概略構成を示す図である。図１に示すように、車両９００は、懸架装置（サスペンション）１００、車体２００、車輪３００、タイヤ３１０、操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、エンジン５００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（制御装置）６００、発電装置７００およびバッテリ８００を備えている。

タイヤ３１０が装着された車輪３００は、懸架装置１００によって車体２００に懸架されている。車両９００は、四輪車であるため、懸架装置１００、車輪３００およびタイヤ３１０については、それぞれ４つ設けられている。

なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ３１０Ａ及び車輪３００Ａ、タイヤ３１０Ｂ及び車輪３００Ｂ、タイヤ３１０Ｃ及び車輪３００Ｃ、並びに、タイヤ３１０Ｄ及び車輪３００Ｄとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」及び「Ｄ」を付して表現することがある。

懸架装置１００は、油圧緩衝装置、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体（磁性流体）を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。

エンジン５００には、発電装置７００が付設されており、発電装置７００によって生成された電力がバッテリ８００に蓄積される。

運転者の操作する操舵部材４１０は、ステアリングシャフト４２０の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０の他端は、ラックピニオン機構４７０に接続されている。

ラックピニオン機構４７０は、ステアリングシャフト４２０の軸周りの回転を、ラック軸４８０の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸４８０が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪３００Ａ及び車輪３００Ｂが転舵される。

トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材４１０に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をＥＣＵ６００に提供する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ４３０として、ホールＩＣ，ＭＲ素子、磁歪式トルクセンサなどの周知のセンサを用いてもよい。

舵角センサ４４０は、操舵部材４１０の舵角を検出し、検出結果をＥＣＵ６００に提供する。

トルク印加部４６０は、ＥＣＵ６００から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト４２０に印加する。トルク印加部４６０は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを発生させるモータと、当該モータが発生させたトルクをステアリングシャフト４２０に伝達するトルク伝達機構とを備えている。

なお、本明細書における「制御量」の具体例として、電流値、デューティー比、減衰率、減衰比等が挙げられる。

操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係るステアリング装置を構成する。

なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。

また、上記の例では、操舵部材４１０からラック軸４８０までが常時機械的に接続されたステアリング装置を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、本実施形態に係るステアリング装置は、例えばステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置であってもよい。ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置に対しても本明細書において以下に説明する事項を適用することができる。

ＥＣＵ６００は、車両９００が備える各種の電子機器を統括制御する。より具体的には、ＥＣＵ６００は、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト４２０に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。

また、ＥＣＵ６００は、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ＥＣＵ６００からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。

また、車両９００は、車輪３００毎に設けられ各車輪３００の車輪速を検出する車輪速センサ３２０、車両９００の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３３０、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３４０、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０、エンジン５００が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ５１０、エンジン５００の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２０、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ５３０を備えている。これらの各種センサによる検出結果は、ＥＣＵ６００に供給される。

なお、車両９００は、車体２００のロールレートを検出するロールレートセンサ、及び各サスペンションのストロークを検出するストロークセンサを更に備えていてもよい。

また、図示は省略するが、車両９００は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるＡＢＳ（Antilock Brake System）、加速時等における車輪の空転を抑制するＴＣＳ（Traction Control System）、及び、旋回時のヨーモーメント制御やブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御可能なブレーキ装置を備えている。

ここで、ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ３２０によって検出された車輪速とを比較し、これら２つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、このような処理を通じて、車両９００の走行状態に応じて最適なブレーキ制御やトラクション制御を行うことにより、車両９００の挙動の安定化を図るものである。

また、上述した各種のセンサによる検出結果のＥＣＵ６００への供給、及び、ＥＣＵ６００から各部への制御信号の伝達は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３７０を介して行われる。

（ＥＣＵ６００）
以下では、参照する図面を替えて、ＥＣＵ６００について具体的に説明する。図２は、ＥＣＵ６００の概略構成を示す図である。

ステアリング制御部６１０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果を参照し、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量の大きさを決定する。

なお、本明細書において「〜を参照して」との表現には、「〜を用いて」「〜を考慮して」「〜に依存して」などの意味が含まれ得る。

サスペンション制御部６５０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果を参照し、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して供給するサスペンション制御量の大きさを決定する。

また、図２に示すように、ＥＣＵ６００では、サスペンション制御部６５０によって算出されたサスペンション制御量が、ステアリング制御部６１０に供給され、ステアリング制御量の大きさを決定するために参照される。

なお、ロールレート値は、車両９００の傾きが所定の微小時間変化しなかった場合の基準値として「０」をとる構成とし、当該基準値からのずれとしてロールレートを表すものであってもよい。

また、「制御量の大きさを決定する」との処理には、制御量の大きさをゼロに設定する、すなわち、制御量を供給しない場合も含まれる。

また、ステアリング制御部６１０とサスペンション制御部６５０とが別々のＥＣＵとして実現される構成であってもよい。このような構成の場合、ステアリング制御部６１０とサスペンション制御部６５０とが通信手段を用いて相互に通信を行うことにより、本明細書に記載の制御が実現される。

（ステアリング制御部）
続いて、図３を参照して、ステアリング制御部６１０についてより具体的に説明する。図３は、ステアリング制御部６１０の構成例を示すブロック図である。

図３に示すように、ステアリング制御部６１０は、ベース制御量算出部６１１、軸力補正電流演算部６１２、制御量補正部６１３、及びラック軸力推定部６２０を備えている。

ベース制御量算出部６１１は、トルクセンサ４３０から供給される操舵トルク、及び車輪速センサ３２０によって検出された車輪速に応じて定まる車速を参照し、アシストトルク又は反力トルクの大きさを制御するための制御量を算出する。ベース制御量算出部６１１によって算出された制御量は、制御量補正部６１３によって補正されたうえで、ステアリング制御量としてトルク印加部４６０に供給される。

（ラック軸力推定部）
ラック軸力推定部６２０は、ロールレートセンサから供給されたロールレートを参照して、ラック軸力を推定する。ラック軸力推定部６２０は、図３に示すようにロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１と、第１定数ゲイン適用部６２７とを備えている。なお、ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１と、第１定数ゲイン適用部６２７とを、合わせてロールレート関連ラック軸力推定部６２８（特許請求の範囲における第１のラック軸力推定部）と、呼ぶ事もある。

ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１は、図３に示したロールレートマップを参照してロールレートに応じたサスペンションの減衰力を推定する。このロールレートマップは、ロールレートを入力とし、ロールレートに応じたサスペンション減衰力の推定値を出力とするマップである。このロールレートマップにおいて、横軸はロールレートを示し、縦軸はサスペンション減衰力の推定値を示す。図３において、Ｄｆ_１〜Ｄｆ_３は、サスペンション制御量としてのサスペンション制御電流の値を示す。Ｄｆ_１〜Ｄｆ_３は、減衰係数に関連した値ということができる。

ここで、減衰係数とは、ダンパのストローク速度と減衰力との関係を示す特性である減衰特性を数値化したものであり、減衰力とは、油圧緩衝装置を押し引きする際の抵抗力である。

このように、ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１は、サスペンション制御量の値に応じて異なるロールレートマップを参照する。ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１は、このロールレートマップを参照することによって、ロールレートに基づき、ロールレートに応じたサスペンション減衰力の推定値を算出し、算出したサスペンション減衰力の推定値を第１定数ゲイン適用部６２７に出力する。第１定数ゲイン適用部６２７はロールレートに応じたサスペンションの減衰力の推定値から、推定ラック軸力を算出し出力する。

第１定数ゲイン適用部６２７は、ロールレートに応じたサスペンションの減衰力の推定値に対して、車両９００に応じたゲインを適用する。より具体的には、ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１から供給されたサスペンションの推定値に対して、車両９００に応じた補正係数を乗算する。車両９００に応じた補正係数としては、例えば、キャスター角β、ナックル長Ｌｋｎ、トレッド幅ＴＷ、重心高Ｈｇ等に応じたゲインが挙げられる。

また、ラック軸力推定部６２０は、サスペンション制御電流を更に参照して、ロールレートに応じたラック軸力を推定してもよい。この場合、ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１が参照するロールレートマップは、ロールレート及びサスペンション制御電流を入力とし、ロールレートに応じたサスペンションの減衰力の推定値を出力とするマップである。ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１は、このロールレートマップを参照することによって、ロールレートセンサから供給されたロールレート及びサスペンション制御部６５０から供給されたサスペンション制御電流に基づき、ロールレートに応じたサスペンションの減衰力の推定値を算出し、第１定数ゲイン適用部６２７に出力する。第１定数ゲイン適用部６２７はロールレートに応じたサスペンションの減衰力の推定値から、推定ラック軸力を算出し出力する。

ここで、ロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１は、サスペンションの制御電流が大きい程、サスペンションの減衰力推定値を大きく算出し出力する。

すなわち、ラック軸力推定部６２０は、サスペンションの制御電流が大きいほど、推定ラック軸力を大きく算出し出力するという事もできる。

軸力補正電流演算部６１２は、ラック軸力推定部６２０によって推定されたラック軸力に応じて、補正電流の値を算出する。

制御量補正部６１３は、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、軸力補正電流演算部６１２から供給される補正電流によって補正することでステアリング制御量を生成する。換言すれば、制御量補正部６１３は、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、ラック軸力推定部６２０によって推定されたラック軸力を参照して補正する。

このように、制御量補正部６１３が、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、ラック軸力推定部６２０によって推定されたラック軸力を参照して補正することにより、運転者にとって違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを操舵部材４１０に印加することができる。

また、本実施形態に係るステアリング制御部６１０は、車体２００のロールレートを参照してラック軸力を推定することによって、車体２００のロールしている方向を推定することができるため、車体２００の過渡状態におけるロール変化を識別することができる。このように、制御量補正部６１３が、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、車体２００の過渡状態のロール変化に応じて補正することにより、運転者にとって違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを操舵部材４１０に印加することができる。

（推定ラック軸力の演算方法）
続いて、図４及び５を参照して、推定ラック軸力の演算方法についてより具体的に説明する。まず、図４を参照して、ロール運動発生時の車両運動の変化の観点でのメカニズムについて説明する。

図４は、ロール運動発生時の車両運動の変化に関するメカニズムを示す図であり、（ａ）は直進時の車両状態を示し、（ｂ）は旋回ロール時の車両状態を示し、（ｃ）はロール角とサスペンションストロークの関係性を示す。

図４に示すように、旋回ロール時の車両状態、換言すれば運転者が操舵部材４１０を操作した車両９００の車両状態では、タイヤコーナリングフォース、横Ｇ、遠心力、ロールモーメント、及び荷重移動が発生する。ここで、図４において、車両９００の重心高はＨｇ［ｍ］、車両９００のトレッド幅はＴＷ［ｍ］、車両９００の４輪合計のコーナリングフォースはＣＦ［ｋｇｆ］、車両９００の内輪側コーナリングフォースはＣＦ_ｉｎ［ｋｇｆ］、車両９００の外輪側コーナリングフォースはＣＦ_ｏｕｔ［ｋｇｆ］、遠心力はＦ_ｃｎｔ［ｋｇｆ］、横ＧはＧｙ［Ｇ’］、ロールモーメントはＭ_ｒｏｌｌ［ｋｇｆ・ｍ］、荷重移動はΔＷ［ｋｇｆ］、ロール角はθ_ｒｏｌｌ［ｄｅｇ］、内輪側ストローク量はＤ_ｉｎ［ｍ］、外輪側ストローク量はＤ_ｏｕｔ［ｍ］と表される。

図４（ｂ）に示すように、旋回中の車両９００の遠心力とタイヤコーナリングフォースは釣り合っており、下記式（１）のように表される。

ロールモーメントは下記式（２）、（３）のように表される。

上記式（２）、（３）をＭ_ｒｏｌｌについて連立することにより下記式（４）が求められる。

前輪と後輪との荷重の配分がａ：ｂである場合、各車輪にかかる荷重は以下の通りである。

なお、Ｗ_ｃａｒは車両９００の重量を示し、１／２×ａ×Ｗ_ｃａｒ及び１／２×ａ×Ｗ_ｃａｒは１Ｇ状態での荷重分を示し、−ａ×ΔＷ、−ｂ×ΔＷ、ａ×ΔＷ、及びｂ×ΔＷは荷重移動分を示す。

図４（ｃ）に示すように、内外輪でのサスペンション１００のストロークによるロール角は下記式（５）のように表される。

また、荷重移動とストローク量の関係式は、下記式（６）によって表される。なお、下記式（６）は前輪側の荷重移動とストローク量の関係式を表す。

なお、ＤＦ_ｆｒは前輪減衰係数［ｋｇｆｓ／ｍ］を表し、Ｋ_ｆｒは前輪のバネ係数［ｋｇｆ／ｍ］を表す。

内外輪でのサスペンション１００の伸びのストローク量と縮みのストローク量が左右等価である場合、下記式（７）のように表される。

なお、Ｄ_ｅｑは等価ストローク量［ｍ］を表す。

上記式（５）に上記式（７）を適用し、三角関数を直線に近似することによって下記式（８）が求められる。

また、上記式（６）に上記式（７）を適用することによって、下記式（９）が求められる。

なお、

はロールレートを示す。

ここで、減衰係数ＤＦ_ｆｒはダンパ特性により、ストローク速度及び電流で決定されるため、上記式（９）において、

を、

と置き換える。また、上記式（９）において、

と置き換え、式を整理し、下記式（１０）を求める。

上記式（１０）に、上記式（４）を代入することによって、車両運動の変化に関する関係式である下記式（１１）を求めることができる。

次に、図５を参照して、ロール運動発生時の力の変化の観点でのメカニズムについて説明する。図５は、ロール運動発生時の力の変化に関するメカニズムを示す図であり、（ａ）はコーナリングフォースとタイヤ横力の関係性を示し、（ｂ）はラック軸力の関係性を示す。ここで、図５において、コーナリングフォースはＣＦ［ｋｇｆ］、タイヤ横力はＴＦ_ｙ［ｋｇｆ］、横滑り角はα［°］、タイヤ転がり抵抗はＴＦ_ｘ［ｋｇｆ］、ニューマチックトレールはｔ_ｐ［ｍ］、キャスタートレールはｔ_ｃ［ｍ］、キャスター角はβ［°］、ＳＡＴモーメント（タイヤ横力によるモーメント）はＭ_ＳＡＴ［ｋｇｆ・ｍ］、ラック軸力はＲＦ_ＳＡＴ［ｋｇｆ］、ナックル長はＬ_ｋｎ［ｍ］と表される。なお、ニューマチックトレールｔ_ｐは、横滑り角αが所定の値より大きくなると減少する。このニューマチックトレールｔ_ｐの減少によって、ＳＡＴモーメントＭ_ＳＡＴが減少する。

コーナリングフォース、タイヤ横力、及び転がり抵抗の関係式は下記式（１２）のように表される。

また、キングピン軸周りでのタイヤ横力によるＳＡＴモーメントは下記式（１３）のように表される。

また、ラック軸力は下記式（１４）のように表される。

上記式（１４）に上記式（１３）を代入する。ここで、横滑り角が小さく、

である場合、

となり、力の変化に関する関係式である下記式（１５）を求めることができる。

上記式（１１）及び上記式（１５）の関係式を、ＣＦについて連立して整理すると下記式（１６）を求めることができる。

ラック軸力推定部６２０は、上記式（１６）を用いることによって、ロールレート、ロール角、及び車両９００に応じた係数を入力し、推定ラック軸力を出力することができる。なお、ロールレート関連ラック軸力推定部６２８が推定する、ロールレートに関する推定ラック軸力（ロールレート関連推定ラック軸力、特許請求の範囲における第１のラック軸力）は、上記式（１６）における、

に対応する。また、実施形態２において後述するロール角関連ラック軸力推定部６２２（特許請求の範囲における第２のラック軸力推定部）が推定する、ロール角に関する推定ラック軸力（ロール角関連推定ラック軸力、特許請求の範囲における第１のラック軸力）は、上記式（１６）における、

に対応する。また、実施形態３において後述するトレールマップ適用部６２４が決定する補正係数は、上記式（１６）における、

に対応する。また、後述する第２定数ゲイン適用部６２６が決定する補正係数は、上記式（１６）における、

に対応する。

（サスペンション制御部）
続いて、図６を参照してサスペンション制御部について説明する。図６はサスペンション制御部６５０の構成例を示すブロック図である。

サスペンション制御部６５０は、図６に示すように、ＣＡＮ入力部６６０、車両状態推定部６７０、操縦安定性・乗心地制御部６８０、及び制御量セレクト部６９０を備えている。

ＣＡＮ入力部６６０は、ＣＡＮ３７０を介して各種の信号を取得する。図６に示すように、ＣＡＮ入力部６６０は、以下の信号を取得する（括弧書きは取得元を示す）。

・４輪の車輪速（車輪速センサ３２０Ａ〜Ｄ）
・ヨーレート（ヨーレートセンサ３５０）
・前後Ｇ（前後Ｇセンサ３４０）
・横Ｇ（横Ｇセンサ３３０）
・ブレーキ圧（ブレーキ圧センサ５３０）
・エンジントルク（エンジントルクセンサ５１０）
・エンジン回転数（エンジン回転数センサ５２０）
・舵角（舵角センサ４４０）
車両状態推定部６７０は、ＣＡＮ入力部６６０が取得した各種の信号を参照して車両９００の状態を推定する。車両状態推定部６７０は、推定結果として、４輪のバネ上速度、４輪のストローク速度、ピッチレート、ロールレート、転舵時ロールレート、及び、加減速時ピッチレートを出力する。

車両状態推定部６７０は、図６に示すように、加減速・転舵時補正量算出部６７１、加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３、及び、状態推定用一輪モデル適用部６７４を備えている。

加減速・転舵時補正量算出部６７１は、ヨーレート、前後Ｇ、４輪の車輪速、ブレーキ圧、エンジントルク、及びエンジン回転数を参照して、車体前後速度、内外輪差比、及び調整ゲインの算出を行い、算出結果を状態推定用一輪モデル適用部６７４に供給する。

加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３は、前後Ｇ、及び横Ｇを参照して、転舵時ロールレート、及び加減速時ピッチレートを算出する。算出結果は、状態推定用一輪モデル適用部６７４に供給される。

また、加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３は、算出した転舵時ロールレートを、ロールレート値として、ステアリング制御部６１０に供給する。加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３は、制御量セレクト部６９０の出力するサスペンション制御量を更に参照する構成としてもよい。加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３の詳細については参照する図面を替えて後述する。

このように、加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３は、前後Ｇ、及び横Ｇを参照して算出した転舵時ロールレートをロールレート値としてステアリング制御部６１０に供給し、ステアリング制御部６１０は、当該ロールレート値を参照して、アシストトルク又は反力トルクの大きさを制御するための制御量を補正するので、ステアリング制御部６１０はより好適にアシストトルク又は反力トルクの大きさを補正することができる。

また、上述のように、加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３が、制御量セレクト部６９０の出力するサスペンション制御量を更に参照する構成とすれば、ステアリング制御部６１０は更に好適にアシストトルク又は反力トルクの大きさを補正することができる。

状態推定用一輪モデル適用部６７４は、加減速・転舵時補正量算出部６７１による算出結果を参照して、各輪に対して状態推定用一輪モデルを適用し、４輪のバネ上速度、４輪のストローク速度、ピッチレート、及びロールレートを算出する。算出結果は、操縦安定性・乗心地制御部６８０に供給される。

操縦安定性・乗心地制御部６８０は、スカイフック制御部６８１、ロール姿勢制御部６８２、ピッチ姿勢制御部６８３、及び、バネ下制御部６８４を備えている。

スカイフック制御部６８１は、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑制し、乗り心地を高める乗り心地制御（制振制御）を行う。スカイフック制御部６８１は、一例として、４輪のバネ上速度、４輪のストローク速度、ピッチレート、及びロールレートを参照して、スカイフック目標制御量を決定し、その結果を制御量セレクト部６９０に供給する。

より具体的な例として、スカイフック制御部６８１は、バネ上速度に基づいてバネ上−減衰力マップを参照することにより減衰力ベース値を設定する。また、スカイフック制御部６８１は、設定した減衰力ベース値に対してスカイフックゲインを乗じることによりスカイフック目標減衰力を算出する。そして、スカイフック目標減衰力とストローク速度とに基づいてスカイフック目標制御量を決定する。

ロール姿勢制御部６８２は、転舵時ロールレート、及び舵角を参照してロール姿勢制御を行い、舵角に応じた目標制御量である舵角比例目標制御量、舵角速度に応じた目標制御量である舵角速度比例目標制御量、及び、ロールレートに応じた目標制御量であるロールレート比例目標制御量を決定し、その結果を制御量セレクト部６９０に供給する。

また、ロール姿勢制御部６８２は、操舵トルクを示す操舵トルク信号を参照して上記各種の目標制御量を算出する構成としてもよい。ここで、ステアリング制御部６１０が操舵トルク信号をサスペンション制御部６５０に供給し、当該操舵トルク信号をステアリング制御部６１０が参照する構成としてもよい。なお、操舵トルク信号は、位相補償されたものを用いる構成としてもよい。これにより、更に快適な乗り心地を実現することが期待できる。

このように、ロール姿勢制御部６８２は、加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３が算出した転舵時ロールレートを参照してロール姿勢制御を行うので、好適な姿勢制御を行うことができる。また、加減速・転舵時ピッチ・ロールレート算出部６７３が算出した転舵時ロールレートは、ロール姿勢制御部６８２によるロール姿勢制御のみならず、上述のように、ステアリング制御部６１０によるアシストトルク又は反力トルクの大きさの補正にも用いられるので、構成要素の増加を抑制しつつ、好適な姿勢制御と違和感のない操舵感を提供することができる。

ピッチ姿勢制御部６８３は、加減速時ピッチレートを参照してピッチ制御を行い、ピッチ目標制御量を決定し、その結果を制御量セレクト部６９０に供給する。

バネ下制御部６８４は、４輪の車輪速を参照して、車両９００のバネ下の制振制御を行い、バネ下制振制御目標制御量を決定する。決定結果は、制御量セレクト部６９０に供給される。

制御量セレクト部６９０は、スカイフック目標制御量、舵角比例目標制御量、舵角速度比例目標制御量、ロールレート比例目標制御量、ピッチ目標制御量、及び、バネ下制振制御目標制御量のうち、最も大きい値を有する目標制御量を、サスペンション制御量として出力する。

サスペンション制御量に基づいて、油圧緩衝装置の減衰特性が変化し、サスペンションの減衰力が制御される。

〔変形例〕
本実施形態に係るラック軸力推定部６２０は、ロールレートセンサから供給されたロールレートに代えて、サスペンション制御部６５０の車両状態推定部６７０が出力するロールレート、換言すれば、サスペンションの減衰力を制御する制御量を算出するために参照される推定値としてのロールレートを、ロールレート関連ラック軸力推定部６２８への入力として用いてもよい。

また、本実施形態に係るラック軸力推定部６２０は、サスペンション制御部６５０から供給されるサスペンション制御電流に代えて、ストロークセンサから供給されるセンサ値をロールレート関連ラック軸力推定部６２８への入力として用いてもよい。ここで、本明細書において、サスペンション制御電流及びストロークセンサのセンサ値のように減衰係数に関連した値を、減衰係数関連値と表現する。

このように、本実施形態に係るラック軸力推定部６２０は、ロールレートと減衰係数関連値とを用いて、ラック軸力を推定する構成である。本実施形態に係るラック軸力推定部６２０は、ロールレートと減衰係数関連値とを用いてラック軸力を推定するので、ラック軸力を好適に推定することができる。

〔実施形態２〕
以下、本発明の実施形態２について、図７を参照して説明する。

図７は、本実施形態に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部は、実施形態１に係るステアリング制御部６１０において、ラック軸力推定部６２０がロール角関連ラック軸力推定部６２２と加算部６２３とを更に備える構成である。以下の説明では、すでに説明した部材と同様の部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

ロールレート関連ラック軸力推定部６２８は、実施形態１と同様に、ロールレートセンサ又は車両状態推定部６７０から供給されたロールレートを参照して、ラック軸力を推定し、推定したラック軸力であるロールレート関連推定ラック軸力を加算部６２３に供給する。

ロール角関連ラック軸力推定部６２２は、ロール角を参照して、ラック軸力を推定し、推定したロール角関連推定ラック軸力を加算部６２３に供給する。ロール角の取得方法としては、例えば、
・ロールレートセンサから供給されるロールレートを積分し、積分した値をロール角として取得する、
・車両状態推定部６７０が出力するロールレートを積分し、積分した値をロール角として取得する、及び、
・車両９００がロール角センサを備える構成とし、当該ロール角センサからロール角を取得する
等が挙げられる。また、ロール角関連ラック軸力推定部６２２としては、例えば、ロール角から減衰力を推定するロール角関連減衰力推定部と、推定されたロール角関連減衰力推定値に車両９００に応じたゲインを乗算する第３定数ゲイン適用部と、から構成されるものが挙げられるが、本実施形態に係るロール角関連ラック軸力推定部６２２はこれに限定されるものではない。なお、第３定数ゲイン適用部としては、一例として増幅器が挙げられる。

加算部６２３は、ロールレート関連ラック軸力推定部６２８から供給されたロールレート関連推定ラック軸力と、ロール角関連ラック軸力推定部６２２から供給されたロール角関連推定ラック軸力とを加算し、ロール関連推定ラック軸力を算出する。なお、加算部６２３は、推定されたラック軸力であるロールレート関連推定ラック軸力と、推定されたロール角関連推定ラック軸力とを加算し、推定されたラック軸力を算出する構成であるため、ロール関連ラック軸力推定部（特許請求の範囲における第３のラック軸力推定部）と換言することができる。

このように、本実施形態に係るラック軸力推定部６２０は、上述したロールレート及び減衰係数関連値に加えて、更にロール角を参照して、ロールに関するラック軸力（特許請求の範囲における第３のラック軸力）を推定することができる。

制御量補正部６１３は、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、軸力補正電流演算部６１２から供給される補正電流によって補正することでステアリング制御量を生成する。換言すれば、制御量補正部６１３は、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、ラック軸力推定部６２０によって算出されたロール関連推定ラック軸力（ロールレート関連推定ラック軸力とロール角関連推定ラック軸力とを加算して得られた推定ラック軸力）を参照して補正する。

このように、制御量補正部６１３が、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、ラック軸力推定部６２０によって算出されたロール関連推定ラック軸力を参照して補正することにより、運転者にとって違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを操舵部材４１０に印加することができる。

〔実施形態３〕
以下、本発明の実施形態３について、図８を参照して説明する。

図８は、本実施形態に係るステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部は、実施形態２に係るステアリング制御部６１０において、ラック軸力推定部６２０がトレールマップ適用部６２４と、乗算部６２５と、第２定数ゲイン適用部６２６とを更に備える構成である。更に、実施形態２に係るステアリング制御部６１０において、ロールレート関連ラック軸力推定部６２８から第１定数ゲイン適用部６２７を除き、ロール角関連ラック軸力推定部６２２における、第３定数ゲイン適用部（増幅器）を除いた構成である。
以下の説明では、すでに説明した部材と同様の部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

トレールマップ適用部６２４は、図８に示すように、トレールマップを参照して補正係数を決定する。なお、トレールマップ適用部６２４において用いられるトレールマップは、タイヤ３１０の横滑り角から推定されてもよく、従来技術を用いて推定されてもよい。

乗算部６２５は、加算部６２３から供給されるロール関連推定減衰力（ロールレート関連推定減衰力とロール角関連推定減衰力とを加算して得られた推定減衰力）に対して、トレールマップ適用部６２４から供給される補正係数を乗算する。

第２定数ゲイン適用部６２６は、乗算部６２５から供給された推定減衰力（ロール関連推定ラック軸力に対してトレールマップ適用部６２４から供給された補正係数を乗算した推定ラック軸力）に対して、車両９００に応じたゲインを適用する。より具体的には、乗算部６２５から供給された推定減衰力（ロール関連推定減衰力に対してトレールマップ適用部６２４から供給された補正係数を乗算した推定減衰力）に対して、車両９００に応じた補正係数を乗算し、推定ラック軸力を算出する。車両９００に応じた補正係数としては、例えば、キャスター角β、ナックル長Ｌｋｎ、トレッド幅ＴＷ、重心高Ｈｇ等に応じたゲインが挙げられる。

本実施形態は、実施形態２に係るロールレート関連ラック軸力推定部６２８における第１定数ゲイン適用部６２７と、ロール角関連ラック軸力推定部６２２における第３定数ゲイン適用部と、を第２定数ゲイン適用部６２６に置き換えたものである。

したがって、本実施形態においては、ロールレート関連ラック軸力推定部６２８におけるロールレート関連サスペンション減衰力推定部６２１と、第２定数ゲイン適用部６２６と、を合わせてロールレート関連ラック軸力推定部６２８とみなすことができ、ロール角関連ラック軸力推定部６２２における、ロール角関連減衰力推定部と、第２定数ゲイン適用部６２６と、を合わせてロール角関連ラック軸力推定部６２２と、みなすことができる。

したがって、本実施形態はロールレート関連ラック軸力と、ロール角関連ラック軸力とから、ロール関連ラック軸力を推定する構成ということができる。

ここで、乗算部６２５、及び第２定数ゲイン適用部６２６は、加算部６２３から供給される推定ラック軸力に対して、車両９００に応じた補正係数を乗算する構成であるため、乗算部６２５、及び第２定数ゲイン適用部６２６の何れか又は双方を車両状態係数乗算部とも呼ぶ。

このように、本実施形態に係るラック軸力推定部６２０は、上述したロールレート、減衰係数関連値、及びロール角に加えて、車両９００に応じた補正係数を参照して、ラック軸力を推定することができる。

制御量補正部６１３は、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、軸力補正電流演算部６１２から供給される補正電流によって補正することでステアリング制御量を生成する。換言すれば、制御量補正部６１３は、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、ラック軸力推定部６２０によって算出されたロール関連推定ラック軸力（ロールレート関連推定ラック軸力とロール角関連推定ラック軸力とを加算して得られた推定ラック軸力）と、車両９００に応じた補正係数とを参照して補正する。

このように、制御量補正部６１３が、ベース制御量算出部６１１が算出した制御量を、ラック軸力推定部６２０によって算出されたロール関連推定ラック軸力（ロールレート関連推定ラック軸力とロール角関連推定ラック軸力とを加算して得られた推定ラック軸力）と、車両９００に応じた補正係数とを参照して補正することにより、運転者にとって違和感の少ないアシストトルク又は反力トルクを操舵部材４１０に印加することができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
ＥＣＵ６００の制御ブロック（ステアリング制御部６１０、サスペンション制御部６５０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、ＥＣＵ６００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

２００ 車体
６００ ＥＣＵ（制御装置）
６１０ ステアリング制御部
６１１ ベース制御量算出部
６１２ 軸力補正電流演算部
６１３ 制御量補正部
６２０ ラック軸力推定部
６２１ ロールレート関連サスペンション減衰力推定部
６２２ ロール角関連ラック軸力推定部（第２のラック軸力推定部）
６２３ ロール関連ラック軸力推定部（加算部，第３のラック軸力推定部）
６２４ トレールマップ適用部（車両状態係数乗算部）
６２５ 乗算部（車両状態係数乗算部）
６２６ 第２定数ゲイン適用部（車両状態係数乗算部）
６２７ 第１定数ゲイン適用部（車両状態係数乗算部）
６２８ ロールレート関連ラック軸力推定部（第１のラック軸力推定部）
９００ 車両

Claims (6)

1. 運転者が操舵操作する操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加するトルク印加部を有するステアリング装置のステアリング制御装置であって、
   車体のロールレートを参照して、サスペンション減衰力の推定値を算出し、前記サスペンション減衰力の推定値からラック軸力を推定するラック軸力推定部と、
   前記操舵部材に対して印加される操舵トルクと、車速とを参照してベース制御量を算出するベース制御量算出部と、
   前記ベース制御量算出部が算出したベース制御量を、前記ラック軸力推定部が推定したラック軸力を参照して補正することにより、前記トルク印加部に供給するステアリング制御量を算出する制御量補正部と、を備えている
   ことを特徴とするステアリング制御装置。
2. 前記ラック軸力推定部は減衰係数関連値を更に参照して、ラック軸力を推定することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記ラック軸力推定部は、ロール角を更に参照して、ラック軸力を推定することを特徴とする請求項２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記ラック軸力推定部は、
   前記ロールレートと、前記減衰係数関連値と、を基に第１のラック軸力を推定する第１のラック軸力推定部と、
   前記ロール角から第２のラック軸力を推定する第２のラック軸力推定部と、
   前記第１のラック軸力と前記第２のラック軸力とを用いて、第３のラック軸力を推定する第３のラック軸力推定部と、を備えている
   ことを特徴とする請求項３に記載のステアリング制御装置。
5. 前記減衰係数関連値は、サスペンションの減衰力を制御する制御量であることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載のステアリング制御装置。
6. 運転者が操舵操作する操舵部材と、前記操舵部材に対してアシストトルク又は反力トルクを印加するトルク印加部と、ステアリング制御部とを備えたステアリング装置であって、
   前記ステアリング制御部は、
   車体のロールレートを参照して、サスペンション減衰力の推定値を算出し、前記サスペンション減衰力の推定値からラック軸力を推定するラック軸力推定部と、
   前記操舵部材に対して印加される操舵トルクと、車速とを参照してベース制御量を算出するベース制御量算出部と、
   前記ベース制御量算出部が算出したベース制御量を、前記ラック軸力推定部が推定したラック軸力を参照して補正することにより、前記トルク印加部に供給するステアリング制御量を算出する制御量補正部と、を備えている
   ことを特徴とするステアリング装置。

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