旋回挙動制御装置、旋回挙動制御方法
【課題】旋回性能の低下を防ぎつつ旋回挙動の安定化を図る。
【解決手段】差分Ｅ１を算出し（ステップＳ１）、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１を超えたら（ステップＳ３の判定が“Yes”）、その時点の推定値γｅを目標値γ*として設定する（ステップＳ４）。そして、差分Ｅ２を算出し（ステップＳ６）、この差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きいときに（ステップＳ７の判定が“Yes”）、差分Ｅ２に応じて転舵角θｗの修正量Δθを算出し（ステップＳ８）、修正量Δθに応じてカウンターステアを行う。その後、再び差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなり、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さくなったら（ステップＳ１０の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出及びカウンターステアを終了する。
【解決手段】差分Ｅ１を算出し（ステップＳ１）、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１を超えたら（ステップＳ３の判定が“Yes”）、その時点の推定値γｅを目標値γ*として設定する（ステップＳ４）。そして、差分Ｅ２を算出し（ステップＳ６）、この差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きいときに（ステップＳ７の判定が“Yes”）、差分Ｅ２に応じて転舵角θｗの修正量Δθを算出し（ステップＳ８）、修正量Δθに応じてカウンターステアを行う。その後、再び差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなり、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さくなったら（ステップＳ１０の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出及びカウンターステアを終了する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回挙動制御装置、旋回挙動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者のステアリング操作に関らず操舵輪の舵角を制御可能なステアリング構造において、車両のスピン傾向を検出したときに、カウンターステアを行う、つまりスピンを抑制する方向に操舵輪の舵角を制御することにより、旋回挙動の安定化を図るものがあった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−３４５５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された従来例では、カウンターステアを行う際の具体的な手法が開示されていないので、詳細は不明であるが、仮に過度なカウンターステアを行ったとすると、かえって旋回性能を低下させることになる。
本発明の課題は、旋回性能の低下を防ぎつつ旋回挙動の安定化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る旋回挙動制御装置は、操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータを駆動制御するものであって、ヨーレートの推定値を算出すると共に、ヨーレートの実測値を検出し、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として設定し、この目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータの駆動制御を開始する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る旋回挙動制御装置によれば、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として保持し、以後、目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータを駆動制御するので、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《構成》
図１は、ステアリングバイワイヤの概略構成図である。
ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２に連結され、操舵輪３Ｌ及び３Ｒは、ナックルアーム４、タイロッド５、及びラックアンドピニオン６を順に介してピニオンシャフト７に連結される。ステアリングシャフト２及びピニオンシャフト７は、機械的に分離された非連結状態にあり、夫々、図示しないハウジング等によって回動自在に保持される。
【０００７】
ステアリングシャフト２には、運転者によるステアリング操作に対して擬似的な操舵反力を発生させる反力モータ８が設けられており、ピニオンシャフト７には、ステアリングシャフト２の操舵角に応じてピニオンシャフト７を転舵させる転舵モータ９が設けられている。
ステアリングシャフト２には、操舵角θｓを検出する操舵角センサ１１が設けられ、ピニオンシャフト７には、転舵角θｗを検出する転舵角センサ１２が設けられている。左右輪の夫々のハブユニットには、タイヤ横力を検出するハブセンサ１３が設けられ、変速機の出力側には、車速Ｖを検出する車速センサ１４が装着されている。バネ上となる車体には、ヨーレートの実測値γｓを検出するヨーレートセンサ１５が設けられている。なお、操舵角センサ１１及び転舵角センサ１２は、右旋回時に正の値を検出し、左旋回時に負の値を検出するように構成されている。
【０００８】
ハブセンサ１３は、例えばホール素子と着磁式のエンコーダを用いて、ハブユニット内における内輪と外輪の変位差の変化を検出することでタイヤ横力を検出するものである。なお、これに限定されるものではなく、軸受の外側に歪ゲージを設け、軸受の変形を検出することでタイヤ横力を検出するものでもよい。
これら操舵角センサ１１、転舵角センサ１２、ハブセンサ１３、車速センサ１４、及びヨーレートセンサ１５で検出される各種信号が、例えばマイクロコンピュータで構成されたコントローラ２０へ入力される。なお、ハブセンサ１３で検出される左右輪のタイヤ横力は、その合計値Ｙｆが入力される。
【０００９】
コントローラ２０は、図２に示すように、転舵モータ９を駆動制御する転舵角制御部２１と、反力モータ８を駆動制御する操舵反力制御部２２と、ヨーレートの推定値γｅを算出する推定値算出部２３と、車両の旋回挙動を制御する旋回挙動制御部２４と、を備えている。
転舵角制御部２１は、ステアリングシャフト２の操舵角θｓ及びピニオンシャフト７の転舵角θｗを入力し、操舵角θｗに応じて転舵モータ９を駆動することで転舵角θｗを制御する。
【００１０】
操舵反力制御部２２は、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖを入力し、反力モータ８を駆動することでステアリング操作に対する操舵反力Ｔｒを制御する。具体的には、図３のマップを参照し、タイヤ横力Ｙｆに応じて操舵反力Ｔｒを算出する。このマップは、タイヤ横力Ｙｆが大きいほど、これに比例して操舵反力Ｔｒが大きくなるように設定されている。
【００１１】
推定値算出部２３は、下記（１）式に従い、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖに応じてヨーレートの推定値γｅを算出する。
γｅ＝｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ） …………（１）
γｅ ：ヨーレートの推定値
Ｙｆ ：操舵輪のタイヤ横力
Ｌ ：ホイールベース
Ｌｒ ：車両重心点と後輪車軸との距離
ｍ ：車両重量
Ｖ ：車速
但し、車速Ｖが低速の所定値Ｖ１以下であるときには、上記（１）式には、所定値Ｖ１を代入することとする。この所定値Ｖ１は、例えば２０ｋｍ／ｈ程度の値である。
【００１２】
上記（１）式について説明する。
一般車両の車両運動方程式は下記（２）式で表される。
ｍａｙ＝Ｙｆ＋Ｙｒ
Ｉγ＝ＹｆＬｆ＋ＹｒＬｒ …………（２）
ａｙ ：横加速度
Ｉ ：ヨーイング慣性モーメント
Ｙｒ ：後輪タイヤ横力
Ｌｆ ：車両重心点と前輪車軸との距離
【００１３】
定常旋回（安定）時は下記（３）式で表される。
ｍａｙ＝Ｙｆ＋Ｙｒ＝ｍＶγ
ＹｆＬｆ＝ＹｒＬｒ …………（３）
上記（３）式を整理すると下記（４）式が導かれる。
Ｙｆ｛（Ｌｆ＋Ｌｒ）／Ｌｒ｝＝ｍＶγ …………（４）
上記（４）式をγについて解くと前記（１）式が導かれる。
【００１４】
旋回挙動制御部２４は、図５の旋回挙動制御処理を実行し、車両がオーバーステア傾向を検知したときに、カウンターステアを行う、つまりオーバーステア傾向を抑制する方向に、転舵角θｗを修正することにより、旋回挙動の安定化を図る。なお、転舵角θｗを修正する際には、これに伴って操舵反力Ｔｒを修正してもよい。
図４は、オーバーステア傾向の具体例であり、例えばブレーキによる荷重移動により、後輪のタイヤ横力Ｙｒが飽和し、前輪のタイヤ横力Ｙｆが増加すると、ヨーレートが増加し、オーバーステア傾向となる。
【００１５】
次に、旋回挙動制御処理を図５のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１では、下記に示すように、実測値γｓと推定値γｅとの差分Ｅ１を算出する。
Ｅ１＝γｓ−γｅ
続くステップＳ２では、制御フラグがＦ＝０にリセットされているか否かを判定する。なお、初期設定ではＦ＝０にリセットされている。ここで、制御フラグがＦ＝０にリセットされていれば、まだカウンターステアは開始されていないと判断してステップＳ３に移行する。一方、制御フラグがＦ＝１にセットされていれば、既にカウンターステアが開始されていると判断して後述するステップＳ６に移行する。
【００１６】
ステップＳ３では、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より大きいか否かを判定する。第一の所定値ｔｈ１は、推定値γｅに対する実測値γｓの逸脱度合を判定するための閾値であるため、比較的小さな値である。判定結果がＥ１≦ｔｈ１であれば、車両がオーバーステア傾向にはなくカウンターステアは不要であると判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果がＥ１＞ｔｈ１であれば、車両がオーバーステア傾向に至る寸前の状態であり、カウンターステアが必要になる可能性があると判断してステップＳ４に移行する。
【００１７】
ステップＳ４では、下記に示すように、現時点の推定値γｅを、目標値γ*として設定する。すなわち、現時点の推定値γｅこそが、オーバーステア傾向に至る寸前の旋回性能の限界となるので、この推定値γｅを目標値γ*として保持する。
γ* ← γｅ
続くステップＳ５では、制御フラグをＦ＝１にセットする。
続くステップＳ６では、下記に示すように、実測値γｓと目標値γ*との差分Ｅ２を算出する。
Ｅ２＝γｓ−γ*
【００１８】
続くステップＳ７では、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きいか否かを判定する。第二の所定値ｔｈ２は、目標値γ＊に対する実測値γｓの逸脱度合を判定するための閾値であるため、比較的小さな値であり、前述した第一の所定値ｔｈ１とも近い値である。判定結果がＥ２＞ｔｈ２であれば、車両がオーバーステア傾向にありカウンターステアが必要であると判断してステップＳ８に移行する。一方、判定結果がＥ２≦ｔｈ２であれば、少なくとも現時点ではオーバーステア傾向にはなくカウンターステアは必要ではないと判断して後述するステップＳ１０に移行する。
【００１９】
ステップＳ８では、図６のマップを参照し、差分Ｅ２に応じて転舵角θｗの修正量Δθを算出する。このマップは、差分Ｅ２が大きいほど修正量Δθを大きくし、上限値でリミットをかけるように設定されている。なお、上限値に至るまでは、特性線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の何れかを任意に選択すればよい。特性線Ｌ１は、一つの比例係数だけを用いて修正量Δθを大きくする特性である。特性線Ｌ２は、差分Ｅ２の大小に応じて異なる二つの比例係数を使い分けて修正量Δθを大きくする特性である。特性線Ｌ３は、差分Ｅが大きいほど、差分増Ｅ２の加率に対する修正量Δθの増加率が大きくなる特性である。
続くステップＳ９では、修正量Δθを転舵角制御部２１へ出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
【００２０】
一方、ステップＳ１０では、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいか否かを判定する。判定結果がＥ１≦ｔｈ１であれば、カウンターステアによってオーバーステア傾向が解消されたと判断してステップＳ１１に移行する。一方、判定結果がＥ１＞ｔｈ１であれば、一時的にオーバーステア傾向が小さくなっている可能性があると判断してステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１１では、制御フラグをＦ＝０にリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
【００２１】
ステップＳ１２は、車速Ｖが第三の所定値ｔｈ３より小さいか否か、又は実測値γｓが第四の所定値ｔｈ４より小さいか否かを判定する。第三の所定値ｔｈ３は、車速Ｖが低速領域にあるか否かを判断するための閾値であり、例えば１５ｋｍ／ｈ程度の値である。第四の所定値ｔｈ４は、実測値γｓが十分に小さいか否かを判断するための閾値であり、目標値γ＊よりも小さな例えば１０ｄｅｇ／ｓｅｃ程度の値である。判定結果がＶ＜ｔｈ３である、又はγｓ＜ｔｈ４であれば、もはやカウンターステアは不要であると判断して前記ステップＳ１１に移行する。一方、判定結果がＶ≧ｔｈ３であり、且つγｓ≧ｔｈ４であれば、一時的にオーバーステア傾向が小さくなっている可能性があると判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。
【００２２】
《作用》
先ず、推定値γｅの算出について説明する。
一般に、車速Ｖや操舵角θｓに基づいてヨーレートを推定することが知られているが、 実際に発生するヨーレートは、路面摩擦係数の影響を受けるので、車速Ｖや操舵角θｓに基づいて算出したヨーレートの推定値には、摩擦係数に応じた補正が必要となる。しかしながら、摩擦係数を正確に検出すること自体が難しいため、ヨーレートの正確な推定が難しかった。
【００２３】
そこで、本実施形態では、前記（１）式に従い、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖに応じてヨーレートの推定値γｅを算出する。このようにタイヤ横力Ｙｆを用いることで、路面摩擦係数の影響を受けることなく、ヨーレートを正確に推定することができる。但し、車速Ｖが低速の所定値Ｖ１以下であるときには、この所定値Ｖ１を前記（１）式に代入して推定値γｅを算出する。すなわち、前記（１）式によれば、車速Ｖが低くなるほど推定値γｅが大きくなるので、代入する車速Ｖに下限値を設けることで、こうした推定値γｅの極大化を防ぎ、実態に即した推定値γｅを算出することができる。
【００２４】
次に、旋回挙動の制御を、図７のタイムチャートに従って説明する。
差分Ｅ１を算出し（ステップＳ１）、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいとき（ステップＳ３の判定が“No”）、つまり推定値γｅに対して実測値γｓが近似しているときには、車両がオーバーステア傾向にはなく、カウンターステアは不要であるので、タイムチャートの区間Ｔ１で示すように、旋回挙動の制御はＯＦＦとなる。
【００２５】
この状態から実測値γｓが増加し、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１を超えたら（ステップＳ３の判定が“Yes”）、その時点の推定値γｅを目標値γ*として設定する（ステップＳ４）。この現時点の推定値γｅこそが、オーバーステア傾向に至る寸前の旋回性能の限界となるので、この推定値γｅを目標値γ*として保持する。
そして、差分Ｅ２を算出し（ステップＳ６）、この差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きいときに（ステップＳ７の判定が“Yes”）、差分Ｅ２に応じて転舵角θｗの修正量Δθを算出し（ステップＳ８）、修正量Δθに応じてカウンターステアを行うことで、タイムチャートの区間Ｔ２で示すように、旋回挙動の制御がＯＮとなる。
【００２６】
上記のように、オーバーステア傾向に至る寸前の旋回性能の限界となるヨーレートを、目標値γ*として設定し、この目標値γ*と実測値γｓとの差分Ｅ２に応じて、カウンターステアを行うことで、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。すなわち、目標値γ*に実測値γｓが近づけば、修正量Δθを小さくし、目標値γ*から実測値γｓが遠ざかれば、修正量Δθを大きくすることで、過不足のない最適なカウンターステアを行うことができる。
【００２７】
その後、目標値γ*に実測値γｓが近似し、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなったら（ステップＳ７の判定が“No”）、修正量Δθの算出を停止し、カウンターステアを一旦停止し、タイムチャートの区間Ｔ３で示すように、旋回挙動の制御をスタンバイにする。なぜなら、このときは推定値γｅも安定しておらず、また実測値γｓが再び増加する可能性があるからである。一般に、最初のオーバーステア傾向（第一の波）が強いほど、一回のカウンターステア動作によって一旦はオーバーステア傾向が弱まるとしても、慣性によって再びオーバーステア傾向（第二の波）が現れることがある。したがって、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなっただけでは、直ちに旋回挙動の制御を終了せずに、再びオーバーステア傾向が現れるときのためにスタンバイしておく。このように、目標値γ*の設定を維持したまま、旋回挙動の制御を一時停止しておくことで、再びオーバーステア傾向が現れるときに、同一の目標値γ*に基づいて直ちに旋回挙動の制御を再開することができる。
【００２８】
なお、スタンバイ状態で、実測値γｓが一時的に目標値γ*より小さくなることもあるが、切り増し方向へのカウンターステアは行わず、そのままスタンバイ状態を維持するものとする。
そして、再びオーバーステア傾向が現れ、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きくなったら（ステップＳ７の判定が“Yes”）、修正量Δθに応じてカウンターステアを再開することで、タイムチャートの区間Ｔ４で示すように、もう一度、旋回挙動の制御がＯＮとなる。
【００２９】
その後、再び差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなり、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さくなったら（ステップＳ１０の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出及びカウンターステアを終了し、タイムチャートの区間Ｔ５に示すように、旋回挙動の制御がＯＦＦとなる。このとき、制御フラグをＦ＝０にリセットすることで（ステップＳ１１）、目標値γ*の設定を解除する。したがって、以後、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より大きくなった場合には、改めて目標値γ*を設定することになる。
【００３０】
一方、差分Ｅ１が所定値ｔｈ１よりも大きくとも、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ車速Ｖが第三の所定値ｔｈ３より小さければ（ステップＳ１１の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出、及びカウンターステアを終了し、旋回挙動の制御を終了する。これは、車両が低速走行している状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないからである。
【００３１】
また、差分Ｅ１が所定値ｔｈ１よりも大きくとも、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ実測値γｓが第四の所定値ｔｈ４より小さければ（ステップＳ１１の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出、及びカウンターステアを終了し、旋回挙動の制御を終了する。これも、低速走行している場合と同様に、車両のヨーレートが小さい状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないからである。
【００３２】
《応用例》
なお、本実施形態では、ホール素子と着磁式のエンコーダを用いてタイヤ横力Ｙｆを検出しているが、この種のハブセンサ１３は、車速が極低速である場合に、精度よくタイヤ横力Ｙｆを検出できない可能性がある。そこで、車速Ｖが低速の所定値Ｖ１以下であるときには、転舵モータ９の駆動電流を検出したり、ラック軸力を検出したり、ピニオントルクを検出したりして、これらを代用してヨーレートの推定値γｅを算出してもよい。これにより、車速Ｖが低速であっても、ヨーレートの推定を継続して実行することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖに応じてヨーレートの推定値γｅを算出しているが、これに限定されるものではない。すなわち、前記（１）式によれば、車両重量ｍも可変要素である。そこで、車両重量ｍを固定値とする代わりに、ストロークセンサで検出したサスペンションストロークや加速度センサで検出した車両のピッチング状態に基づいて車両重量ｍを検出し、これも前記（１）に代入して推定値γｅを算出すればよい。同様に、車両重心点と後輪車軸との距離Ｌｒも可変要素であるため、ストロークセンサで検出したサスペンションストロークや加速度センサで検出した車両のピッチング状態に基づいて車両重心点を検出したうえで後輪車軸との距離Ｌｒを算出し、これも前記（１）に代入して推定値γｅを算出すればよい。このように、車両重量ｍや車両重心点を検出し、推定値γｅの算出に反映させることで、より正確な推定を行うことができる。
【００３４】
また、本実施形態では、前記（１）式に従って、ヨーレートの推定値γｅを算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、推定値γｅの算出処理に、一次遅れのローパスフィルタを追加し、下記（５）式に従い、ヨーレートの推定値γｅを算出してもよい。
γｅ＝｛｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ）｝
×（１／１＋Ｔｓ） …………（５）
【００３５】
ハブセンサ１３は、バネ下となるハブユニットに取り付けられているが、ヨーレートセンサ１５は、バネ上となる車体に取り付けられている。したがって、厳密には、タイヤ横力Ｙｆに応じて算出したヨーレートの推定値γｅに対して、ヨーレートセンサ１５で検出するヨーレートの実測値γｓには、位相遅れが発生することになる。すなわち、この位相ずれが、旋回挙動の判定に影響を及ぼすことになる。そこで、前記（４）式に従い、推定値γｅの算出処理に、一次遅れのローパスフィルタを追加することで、推定値γｅの位相を実測値γｓの位相に一致させている。これにより、推定値γｅと実測値γｓとの位相ずれを解消し、旋回挙動の判定精度を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいくなった時点で、旋回挙動の制御を終了しているが、これに限定されるものではない。例えば、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さい状態で、所定時間が経過したときに、旋回挙動の制御を終了してもよい。これによれば、より慎重に制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいときに、旋回挙動の制御を終了しているが、これに限定されるものではない。例えば、スタンバイモードを省略し、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなった時点で、直ちに旋回挙動の制御を終了してもよい。これによれば、より簡易的に制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
また、本実施形態では、ステアリングバイワイヤについて説明したが、これに限定されるものではなく、オーバーステア傾向を検出し旋回挙動を制御するものであれば、舵角比可変機構（ＶＧＲ）によって操舵輪の転舵角θｗを制御するものにも適用可能である。
【００３８】
《効果》
以上より、転舵モータ９が「アクチュエータ」に対応し、推定値算出部２３が「推定値算出手段」に対応し、ヨーレートセンサ１５が「実測値検出手段」に対応し、旋回挙動制御部２４が「制御手段」に対応している。
（１）操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータと、ヨーレートの推定値を算出する推定値算出手段と、ヨーレートの実測値を検出する実測値検出手段と、前記推定値算出手段が推定した推定値、及び前記実測値検出手段が検出した実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始する制御手段と、を備える。
このように、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として保持し、以後、目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータを駆動制御するので、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。
【００３９】
（２）前記推定値算出手段は、車速、及び操舵輪のタイヤ横力に応じてヨーレートの前記推定値を算出する。
このように、ヨーレートの推定値を算出する際に、タイヤ横力を用いるので、路面摩擦係数の影響を受けることなく、正確に推定することができ、車両の旋回挙動も精度よく検出することができる。
【００４０】
（３）前記推定値算出手段は、次式に従い、前記車速検出手段が検出した車速、及び前記横力検出手段が検出したタイヤ横力に応じてヨーレートの推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の旋回挙動検出装置。
γｅ＝｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ）
γｅ ：ヨーレートの推定値
Ｙｆ ：操舵輪のタイヤ横力
Ｌ ：ホイールベース
Ｌｒ ：車両重心点と従動輪車軸との距離
ｍ ：車両重量
Ｖ ：車速
このように、ヨーレートの推定値を算出する際に、タイヤ横力を用いるので、路面摩擦係数の影響を受けることなく、正確に推定することができ、車両の旋回挙動も精度よく検出することができる。
【００４１】
（４）前記推定値算出手段は、前記車速検出手段の検出した車速が所定値以下であるときは、当該所定値、及び前記横力検出手段が検出したタイヤ横力に応じてヨーレートの推定値を算出する。
このように、代入する車速に下限値を設けることで、推定値の極大化を防ぎ、実態に即した推定値を算出することができる。
（５）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止する。
これにより、再びオーバーステア傾向が現れるときに、同一の目標値に基づいて直ちにアクチュエータの駆動制御を再開することができる。
【００４２】
（６）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止する。
これにより、切り増し方向へのアクチュエータの駆動制御は行わず、オーバーステア傾向を抑制するときだけ、アクチュエータの駆動制御を行うことができる。
【００４３】
（７）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも大きければ、前記アクチュエータの駆動制御を再開する。
これにより、再び現れたオーバーステア傾向を抑制し、旋回挙動の安定化を図ることができる。
（８）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の旋回挙動制御装置。
これにより、簡易的に駆動制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
【００４４】
（９）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さく、且つ前記実測値と前記推定値との差分が前記第一の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了する。
これにより、精度よく駆動制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
（１０）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ車速が低速領域の第三の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了する。
一般に、車速が低速走行している状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないので、簡易的に駆動制御をＯＦＦにすることができる。
【００４５】
（１１）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さな第四の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了する。
一般に、ヨーレートが小さい状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないので、簡易的に駆動制御をＯＦＦにすることができる。
【００４６】
（１２）操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータを駆動制御する旋回挙動制御方法であって、ヨーレートの推定値を算出すると共に、ヨーレートの実測値を検出し、前記推定値及び前記実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始する。
このように、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として保持し、以後、目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータを駆動制御するので、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ステアリングバイワイヤの概略構成である。
【図２】コントローラのブロック図である。
【図３】操舵反力の算出に用いるマップである。
【図４】オーバーステア傾向の具体例である。
【図５】旋回挙動制御処理を示すフローチャートである。
【図６】修正量Δθの算出に用いるマップである。
【図７】旋回挙動制御処理の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
３Ｌ、３Ｒ 操舵輪
８ 反力モータ
９ 転舵モータ
１１ 操舵角センサ
１２ 転舵角センサ
１３ ハブセンサ
１４ 車速センサ
１５ ヨーレートセンサ
２０ コントローラ
２１ 転舵角制御部
２２ 操舵反力制御部
２３ 推定値算出部
２４ 旋回挙動制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回挙動制御装置、旋回挙動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者のステアリング操作に関らず操舵輪の舵角を制御可能なステアリング構造において、車両のスピン傾向を検出したときに、カウンターステアを行う、つまりスピンを抑制する方向に操舵輪の舵角を制御することにより、旋回挙動の安定化を図るものがあった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−３４５５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された従来例では、カウンターステアを行う際の具体的な手法が開示されていないので、詳細は不明であるが、仮に過度なカウンターステアを行ったとすると、かえって旋回性能を低下させることになる。
本発明の課題は、旋回性能の低下を防ぎつつ旋回挙動の安定化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る旋回挙動制御装置は、操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータを駆動制御するものであって、ヨーレートの推定値を算出すると共に、ヨーレートの実測値を検出し、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として設定し、この目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータの駆動制御を開始する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る旋回挙動制御装置によれば、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として保持し、以後、目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータを駆動制御するので、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《構成》
図１は、ステアリングバイワイヤの概略構成図である。
ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２に連結され、操舵輪３Ｌ及び３Ｒは、ナックルアーム４、タイロッド５、及びラックアンドピニオン６を順に介してピニオンシャフト７に連結される。ステアリングシャフト２及びピニオンシャフト７は、機械的に分離された非連結状態にあり、夫々、図示しないハウジング等によって回動自在に保持される。
【０００７】
ステアリングシャフト２には、運転者によるステアリング操作に対して擬似的な操舵反力を発生させる反力モータ８が設けられており、ピニオンシャフト７には、ステアリングシャフト２の操舵角に応じてピニオンシャフト７を転舵させる転舵モータ９が設けられている。
ステアリングシャフト２には、操舵角θｓを検出する操舵角センサ１１が設けられ、ピニオンシャフト７には、転舵角θｗを検出する転舵角センサ１２が設けられている。左右輪の夫々のハブユニットには、タイヤ横力を検出するハブセンサ１３が設けられ、変速機の出力側には、車速Ｖを検出する車速センサ１４が装着されている。バネ上となる車体には、ヨーレートの実測値γｓを検出するヨーレートセンサ１５が設けられている。なお、操舵角センサ１１及び転舵角センサ１２は、右旋回時に正の値を検出し、左旋回時に負の値を検出するように構成されている。
【０００８】
ハブセンサ１３は、例えばホール素子と着磁式のエンコーダを用いて、ハブユニット内における内輪と外輪の変位差の変化を検出することでタイヤ横力を検出するものである。なお、これに限定されるものではなく、軸受の外側に歪ゲージを設け、軸受の変形を検出することでタイヤ横力を検出するものでもよい。
これら操舵角センサ１１、転舵角センサ１２、ハブセンサ１３、車速センサ１４、及びヨーレートセンサ１５で検出される各種信号が、例えばマイクロコンピュータで構成されたコントローラ２０へ入力される。なお、ハブセンサ１３で検出される左右輪のタイヤ横力は、その合計値Ｙｆが入力される。
【０００９】
コントローラ２０は、図２に示すように、転舵モータ９を駆動制御する転舵角制御部２１と、反力モータ８を駆動制御する操舵反力制御部２２と、ヨーレートの推定値γｅを算出する推定値算出部２３と、車両の旋回挙動を制御する旋回挙動制御部２４と、を備えている。
転舵角制御部２１は、ステアリングシャフト２の操舵角θｓ及びピニオンシャフト７の転舵角θｗを入力し、操舵角θｗに応じて転舵モータ９を駆動することで転舵角θｗを制御する。
【００１０】
操舵反力制御部２２は、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖを入力し、反力モータ８を駆動することでステアリング操作に対する操舵反力Ｔｒを制御する。具体的には、図３のマップを参照し、タイヤ横力Ｙｆに応じて操舵反力Ｔｒを算出する。このマップは、タイヤ横力Ｙｆが大きいほど、これに比例して操舵反力Ｔｒが大きくなるように設定されている。
【００１１】
推定値算出部２３は、下記（１）式に従い、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖに応じてヨーレートの推定値γｅを算出する。
γｅ＝｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ） …………（１）
γｅ ：ヨーレートの推定値
Ｙｆ ：操舵輪のタイヤ横力
Ｌ ：ホイールベース
Ｌｒ ：車両重心点と後輪車軸との距離
ｍ ：車両重量
Ｖ ：車速
但し、車速Ｖが低速の所定値Ｖ１以下であるときには、上記（１）式には、所定値Ｖ１を代入することとする。この所定値Ｖ１は、例えば２０ｋｍ／ｈ程度の値である。
【００１２】
上記（１）式について説明する。
一般車両の車両運動方程式は下記（２）式で表される。
ｍａｙ＝Ｙｆ＋Ｙｒ
Ｉγ＝ＹｆＬｆ＋ＹｒＬｒ …………（２）
ａｙ ：横加速度
Ｉ ：ヨーイング慣性モーメント
Ｙｒ ：後輪タイヤ横力
Ｌｆ ：車両重心点と前輪車軸との距離
【００１３】
定常旋回（安定）時は下記（３）式で表される。
ｍａｙ＝Ｙｆ＋Ｙｒ＝ｍＶγ
ＹｆＬｆ＝ＹｒＬｒ …………（３）
上記（３）式を整理すると下記（４）式が導かれる。
Ｙｆ｛（Ｌｆ＋Ｌｒ）／Ｌｒ｝＝ｍＶγ …………（４）
上記（４）式をγについて解くと前記（１）式が導かれる。
【００１４】
旋回挙動制御部２４は、図５の旋回挙動制御処理を実行し、車両がオーバーステア傾向を検知したときに、カウンターステアを行う、つまりオーバーステア傾向を抑制する方向に、転舵角θｗを修正することにより、旋回挙動の安定化を図る。なお、転舵角θｗを修正する際には、これに伴って操舵反力Ｔｒを修正してもよい。
図４は、オーバーステア傾向の具体例であり、例えばブレーキによる荷重移動により、後輪のタイヤ横力Ｙｒが飽和し、前輪のタイヤ横力Ｙｆが増加すると、ヨーレートが増加し、オーバーステア傾向となる。
【００１５】
次に、旋回挙動制御処理を図５のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１では、下記に示すように、実測値γｓと推定値γｅとの差分Ｅ１を算出する。
Ｅ１＝γｓ−γｅ
続くステップＳ２では、制御フラグがＦ＝０にリセットされているか否かを判定する。なお、初期設定ではＦ＝０にリセットされている。ここで、制御フラグがＦ＝０にリセットされていれば、まだカウンターステアは開始されていないと判断してステップＳ３に移行する。一方、制御フラグがＦ＝１にセットされていれば、既にカウンターステアが開始されていると判断して後述するステップＳ６に移行する。
【００１６】
ステップＳ３では、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より大きいか否かを判定する。第一の所定値ｔｈ１は、推定値γｅに対する実測値γｓの逸脱度合を判定するための閾値であるため、比較的小さな値である。判定結果がＥ１≦ｔｈ１であれば、車両がオーバーステア傾向にはなくカウンターステアは不要であると判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果がＥ１＞ｔｈ１であれば、車両がオーバーステア傾向に至る寸前の状態であり、カウンターステアが必要になる可能性があると判断してステップＳ４に移行する。
【００１７】
ステップＳ４では、下記に示すように、現時点の推定値γｅを、目標値γ*として設定する。すなわち、現時点の推定値γｅこそが、オーバーステア傾向に至る寸前の旋回性能の限界となるので、この推定値γｅを目標値γ*として保持する。
γ* ← γｅ
続くステップＳ５では、制御フラグをＦ＝１にセットする。
続くステップＳ６では、下記に示すように、実測値γｓと目標値γ*との差分Ｅ２を算出する。
Ｅ２＝γｓ−γ*
【００１８】
続くステップＳ７では、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きいか否かを判定する。第二の所定値ｔｈ２は、目標値γ＊に対する実測値γｓの逸脱度合を判定するための閾値であるため、比較的小さな値であり、前述した第一の所定値ｔｈ１とも近い値である。判定結果がＥ２＞ｔｈ２であれば、車両がオーバーステア傾向にありカウンターステアが必要であると判断してステップＳ８に移行する。一方、判定結果がＥ２≦ｔｈ２であれば、少なくとも現時点ではオーバーステア傾向にはなくカウンターステアは必要ではないと判断して後述するステップＳ１０に移行する。
【００１９】
ステップＳ８では、図６のマップを参照し、差分Ｅ２に応じて転舵角θｗの修正量Δθを算出する。このマップは、差分Ｅ２が大きいほど修正量Δθを大きくし、上限値でリミットをかけるように設定されている。なお、上限値に至るまでは、特性線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の何れかを任意に選択すればよい。特性線Ｌ１は、一つの比例係数だけを用いて修正量Δθを大きくする特性である。特性線Ｌ２は、差分Ｅ２の大小に応じて異なる二つの比例係数を使い分けて修正量Δθを大きくする特性である。特性線Ｌ３は、差分Ｅが大きいほど、差分増Ｅ２の加率に対する修正量Δθの増加率が大きくなる特性である。
続くステップＳ９では、修正量Δθを転舵角制御部２１へ出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
【００２０】
一方、ステップＳ１０では、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいか否かを判定する。判定結果がＥ１≦ｔｈ１であれば、カウンターステアによってオーバーステア傾向が解消されたと判断してステップＳ１１に移行する。一方、判定結果がＥ１＞ｔｈ１であれば、一時的にオーバーステア傾向が小さくなっている可能性があると判断してステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１１では、制御フラグをＦ＝０にリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
【００２１】
ステップＳ１２は、車速Ｖが第三の所定値ｔｈ３より小さいか否か、又は実測値γｓが第四の所定値ｔｈ４より小さいか否かを判定する。第三の所定値ｔｈ３は、車速Ｖが低速領域にあるか否かを判断するための閾値であり、例えば１５ｋｍ／ｈ程度の値である。第四の所定値ｔｈ４は、実測値γｓが十分に小さいか否かを判断するための閾値であり、目標値γ＊よりも小さな例えば１０ｄｅｇ／ｓｅｃ程度の値である。判定結果がＶ＜ｔｈ３である、又はγｓ＜ｔｈ４であれば、もはやカウンターステアは不要であると判断して前記ステップＳ１１に移行する。一方、判定結果がＶ≧ｔｈ３であり、且つγｓ≧ｔｈ４であれば、一時的にオーバーステア傾向が小さくなっている可能性があると判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。
【００２２】
《作用》
先ず、推定値γｅの算出について説明する。
一般に、車速Ｖや操舵角θｓに基づいてヨーレートを推定することが知られているが、 実際に発生するヨーレートは、路面摩擦係数の影響を受けるので、車速Ｖや操舵角θｓに基づいて算出したヨーレートの推定値には、摩擦係数に応じた補正が必要となる。しかしながら、摩擦係数を正確に検出すること自体が難しいため、ヨーレートの正確な推定が難しかった。
【００２３】
そこで、本実施形態では、前記（１）式に従い、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖに応じてヨーレートの推定値γｅを算出する。このようにタイヤ横力Ｙｆを用いることで、路面摩擦係数の影響を受けることなく、ヨーレートを正確に推定することができる。但し、車速Ｖが低速の所定値Ｖ１以下であるときには、この所定値Ｖ１を前記（１）式に代入して推定値γｅを算出する。すなわち、前記（１）式によれば、車速Ｖが低くなるほど推定値γｅが大きくなるので、代入する車速Ｖに下限値を設けることで、こうした推定値γｅの極大化を防ぎ、実態に即した推定値γｅを算出することができる。
【００２４】
次に、旋回挙動の制御を、図７のタイムチャートに従って説明する。
差分Ｅ１を算出し（ステップＳ１）、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいとき（ステップＳ３の判定が“No”）、つまり推定値γｅに対して実測値γｓが近似しているときには、車両がオーバーステア傾向にはなく、カウンターステアは不要であるので、タイムチャートの区間Ｔ１で示すように、旋回挙動の制御はＯＦＦとなる。
【００２５】
この状態から実測値γｓが増加し、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１を超えたら（ステップＳ３の判定が“Yes”）、その時点の推定値γｅを目標値γ*として設定する（ステップＳ４）。この現時点の推定値γｅこそが、オーバーステア傾向に至る寸前の旋回性能の限界となるので、この推定値γｅを目標値γ*として保持する。
そして、差分Ｅ２を算出し（ステップＳ６）、この差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きいときに（ステップＳ７の判定が“Yes”）、差分Ｅ２に応じて転舵角θｗの修正量Δθを算出し（ステップＳ８）、修正量Δθに応じてカウンターステアを行うことで、タイムチャートの区間Ｔ２で示すように、旋回挙動の制御がＯＮとなる。
【００２６】
上記のように、オーバーステア傾向に至る寸前の旋回性能の限界となるヨーレートを、目標値γ*として設定し、この目標値γ*と実測値γｓとの差分Ｅ２に応じて、カウンターステアを行うことで、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。すなわち、目標値γ*に実測値γｓが近づけば、修正量Δθを小さくし、目標値γ*から実測値γｓが遠ざかれば、修正量Δθを大きくすることで、過不足のない最適なカウンターステアを行うことができる。
【００２７】
その後、目標値γ*に実測値γｓが近似し、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなったら（ステップＳ７の判定が“No”）、修正量Δθの算出を停止し、カウンターステアを一旦停止し、タイムチャートの区間Ｔ３で示すように、旋回挙動の制御をスタンバイにする。なぜなら、このときは推定値γｅも安定しておらず、また実測値γｓが再び増加する可能性があるからである。一般に、最初のオーバーステア傾向（第一の波）が強いほど、一回のカウンターステア動作によって一旦はオーバーステア傾向が弱まるとしても、慣性によって再びオーバーステア傾向（第二の波）が現れることがある。したがって、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなっただけでは、直ちに旋回挙動の制御を終了せずに、再びオーバーステア傾向が現れるときのためにスタンバイしておく。このように、目標値γ*の設定を維持したまま、旋回挙動の制御を一時停止しておくことで、再びオーバーステア傾向が現れるときに、同一の目標値γ*に基づいて直ちに旋回挙動の制御を再開することができる。
【００２８】
なお、スタンバイ状態で、実測値γｓが一時的に目標値γ*より小さくなることもあるが、切り増し方向へのカウンターステアは行わず、そのままスタンバイ状態を維持するものとする。
そして、再びオーバーステア傾向が現れ、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より大きくなったら（ステップＳ７の判定が“Yes”）、修正量Δθに応じてカウンターステアを再開することで、タイムチャートの区間Ｔ４で示すように、もう一度、旋回挙動の制御がＯＮとなる。
【００２９】
その後、再び差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなり、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さくなったら（ステップＳ１０の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出及びカウンターステアを終了し、タイムチャートの区間Ｔ５に示すように、旋回挙動の制御がＯＦＦとなる。このとき、制御フラグをＦ＝０にリセットすることで（ステップＳ１１）、目標値γ*の設定を解除する。したがって、以後、差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より大きくなった場合には、改めて目標値γ*を設定することになる。
【００３０】
一方、差分Ｅ１が所定値ｔｈ１よりも大きくとも、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ車速Ｖが第三の所定値ｔｈ３より小さければ（ステップＳ１１の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出、及びカウンターステアを終了し、旋回挙動の制御を終了する。これは、車両が低速走行している状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないからである。
【００３１】
また、差分Ｅ１が所定値ｔｈ１よりも大きくとも、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ実測値γｓが第四の所定値ｔｈ４より小さければ（ステップＳ１１の判定が“Yes”）、修正量Δθの算出、及びカウンターステアを終了し、旋回挙動の制御を終了する。これも、低速走行している場合と同様に、車両のヨーレートが小さい状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないからである。
【００３２】
《応用例》
なお、本実施形態では、ホール素子と着磁式のエンコーダを用いてタイヤ横力Ｙｆを検出しているが、この種のハブセンサ１３は、車速が極低速である場合に、精度よくタイヤ横力Ｙｆを検出できない可能性がある。そこで、車速Ｖが低速の所定値Ｖ１以下であるときには、転舵モータ９の駆動電流を検出したり、ラック軸力を検出したり、ピニオントルクを検出したりして、これらを代用してヨーレートの推定値γｅを算出してもよい。これにより、車速Ｖが低速であっても、ヨーレートの推定を継続して実行することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、タイヤ横力Ｙｆ及び車速Ｖに応じてヨーレートの推定値γｅを算出しているが、これに限定されるものではない。すなわち、前記（１）式によれば、車両重量ｍも可変要素である。そこで、車両重量ｍを固定値とする代わりに、ストロークセンサで検出したサスペンションストロークや加速度センサで検出した車両のピッチング状態に基づいて車両重量ｍを検出し、これも前記（１）に代入して推定値γｅを算出すればよい。同様に、車両重心点と後輪車軸との距離Ｌｒも可変要素であるため、ストロークセンサで検出したサスペンションストロークや加速度センサで検出した車両のピッチング状態に基づいて車両重心点を検出したうえで後輪車軸との距離Ｌｒを算出し、これも前記（１）に代入して推定値γｅを算出すればよい。このように、車両重量ｍや車両重心点を検出し、推定値γｅの算出に反映させることで、より正確な推定を行うことができる。
【００３４】
また、本実施形態では、前記（１）式に従って、ヨーレートの推定値γｅを算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、推定値γｅの算出処理に、一次遅れのローパスフィルタを追加し、下記（５）式に従い、ヨーレートの推定値γｅを算出してもよい。
γｅ＝｛｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ）｝
×（１／１＋Ｔｓ） …………（５）
【００３５】
ハブセンサ１３は、バネ下となるハブユニットに取り付けられているが、ヨーレートセンサ１５は、バネ上となる車体に取り付けられている。したがって、厳密には、タイヤ横力Ｙｆに応じて算出したヨーレートの推定値γｅに対して、ヨーレートセンサ１５で検出するヨーレートの実測値γｓには、位相遅れが発生することになる。すなわち、この位相ずれが、旋回挙動の判定に影響を及ぼすことになる。そこで、前記（４）式に従い、推定値γｅの算出処理に、一次遅れのローパスフィルタを追加することで、推定値γｅの位相を実測値γｓの位相に一致させている。これにより、推定値γｅと実測値γｓとの位相ずれを解消し、旋回挙動の判定精度を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいくなった時点で、旋回挙動の制御を終了しているが、これに限定されるものではない。例えば、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さい状態で、所定時間が経過したときに、旋回挙動の制御を終了してもよい。これによれば、より慎重に制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さく、且つ差分Ｅ１が第一の所定値ｔｈ１より小さいときに、旋回挙動の制御を終了しているが、これに限定されるものではない。例えば、スタンバイモードを省略し、差分Ｅ２が第二の所定値ｔｈ２より小さくなった時点で、直ちに旋回挙動の制御を終了してもよい。これによれば、より簡易的に制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
また、本実施形態では、ステアリングバイワイヤについて説明したが、これに限定されるものではなく、オーバーステア傾向を検出し旋回挙動を制御するものであれば、舵角比可変機構（ＶＧＲ）によって操舵輪の転舵角θｗを制御するものにも適用可能である。
【００３８】
《効果》
以上より、転舵モータ９が「アクチュエータ」に対応し、推定値算出部２３が「推定値算出手段」に対応し、ヨーレートセンサ１５が「実測値検出手段」に対応し、旋回挙動制御部２４が「制御手段」に対応している。
（１）操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータと、ヨーレートの推定値を算出する推定値算出手段と、ヨーレートの実測値を検出する実測値検出手段と、前記推定値算出手段が推定した推定値、及び前記実測値検出手段が検出した実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始する制御手段と、を備える。
このように、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として保持し、以後、目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータを駆動制御するので、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。
【００３９】
（２）前記推定値算出手段は、車速、及び操舵輪のタイヤ横力に応じてヨーレートの前記推定値を算出する。
このように、ヨーレートの推定値を算出する際に、タイヤ横力を用いるので、路面摩擦係数の影響を受けることなく、正確に推定することができ、車両の旋回挙動も精度よく検出することができる。
【００４０】
（３）前記推定値算出手段は、次式に従い、前記車速検出手段が検出した車速、及び前記横力検出手段が検出したタイヤ横力に応じてヨーレートの推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の旋回挙動検出装置。
γｅ＝｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ）
γｅ ：ヨーレートの推定値
Ｙｆ ：操舵輪のタイヤ横力
Ｌ ：ホイールベース
Ｌｒ ：車両重心点と従動輪車軸との距離
ｍ ：車両重量
Ｖ ：車速
このように、ヨーレートの推定値を算出する際に、タイヤ横力を用いるので、路面摩擦係数の影響を受けることなく、正確に推定することができ、車両の旋回挙動も精度よく検出することができる。
【００４１】
（４）前記推定値算出手段は、前記車速検出手段の検出した車速が所定値以下であるときは、当該所定値、及び前記横力検出手段が検出したタイヤ横力に応じてヨーレートの推定値を算出する。
このように、代入する車速に下限値を設けることで、推定値の極大化を防ぎ、実態に即した推定値を算出することができる。
（５）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止する。
これにより、再びオーバーステア傾向が現れるときに、同一の目標値に基づいて直ちにアクチュエータの駆動制御を再開することができる。
【００４２】
（６）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止する。
これにより、切り増し方向へのアクチュエータの駆動制御は行わず、オーバーステア傾向を抑制するときだけ、アクチュエータの駆動制御を行うことができる。
【００４３】
（７）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも大きければ、前記アクチュエータの駆動制御を再開する。
これにより、再び現れたオーバーステア傾向を抑制し、旋回挙動の安定化を図ることができる。
（８）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の旋回挙動制御装置。
これにより、簡易的に駆動制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
【００４４】
（９）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さく、且つ前記実測値と前記推定値との差分が前記第一の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了する。
これにより、精度よく駆動制御のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。
（１０）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ車速が低速領域の第三の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了する。
一般に、車速が低速走行している状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないので、簡易的に駆動制御をＯＦＦにすることができる。
【００４５】
（１１）前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さな第四の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了する。
一般に、ヨーレートが小さい状態では、旋回挙動が大きな問題になることはないので、簡易的に駆動制御をＯＦＦにすることができる。
【００４６】
（１２）操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータを駆動制御する旋回挙動制御方法であって、ヨーレートの推定値を算出すると共に、ヨーレートの実測値を検出し、前記推定値及び前記実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始する。
このように、推定値及び実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の推定値をヨーレートの目標値として保持し、以後、目標値と実測値との差分に応じてアクチュエータを駆動制御するので、旋回性能の低下を防ぎつつ、旋回挙動の安定化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ステアリングバイワイヤの概略構成である。
【図２】コントローラのブロック図である。
【図３】操舵反力の算出に用いるマップである。
【図４】オーバーステア傾向の具体例である。
【図５】旋回挙動制御処理を示すフローチャートである。
【図６】修正量Δθの算出に用いるマップである。
【図７】旋回挙動制御処理の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
３Ｌ、３Ｒ 操舵輪
８ 反力モータ
９ 転舵モータ
１１ 操舵角センサ
１２ 転舵角センサ
１３ ハブセンサ
１４ 車速センサ
１５ ヨーレートセンサ
２０ コントローラ
２１ 転舵角制御部
２２ 操舵反力制御部
２３ 推定値算出部
２４ 旋回挙動制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータと、ヨーレートの推定値を算出する推定値算出手段と、ヨーレートの実測値を検出する実測値検出手段と、前記推定値算出手段が推定した推定値、及び前記実測値検出手段が検出した実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始する制御手段と、を備えることを特徴とする旋回挙動制御装置。
【請求項２】
前記推定値算出手段は、車速、及び操舵輪のタイヤ横力に応じてヨーレートの前記推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項３】
前記推定値算出手段は、次式に従い、前記車速検出手段が検出した車速、及び前記横力検出手段が検出したタイヤ横力に応じてヨーレートの推定値を算出することを特徴とする請求項２に記載の旋回挙動検出装置。
γｅ＝｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ）
γｅ ：ヨーレートの推定値
Ｙｆ ：操舵輪のタイヤ横力
Ｌ ：ホイールベース
Ｌｒ ：車両重心点と従動輪車軸との距離
ｍ ：車両重量
Ｖ ：車速
【請求項４】
前記推定値算出手段は、算出する推定値の位相を、前記実測値検出手段の検出する実測値の位相に一致させるフィルタを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の旋回挙動検出装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも大きければ、前記アクチュエータの駆動制御を再開することを特徴とする請求項５又は６に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さく、且つ前記実測値と前記推定値との差分が前記第一の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ車速が低速領域の第三の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さな第四の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項１２】
操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータを駆動制御する旋回挙動制御方法であって、
ヨーレートの推定値を算出すると共に、ヨーレートの実測値を検出し、前記推定値及び前記実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始することを特徴とする旋回挙動制御方法。
【請求項１】
操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータと、ヨーレートの推定値を算出する推定値算出手段と、ヨーレートの実測値を検出する実測値検出手段と、前記推定値算出手段が推定した推定値、及び前記実測値検出手段が検出した実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始する制御手段と、を備えることを特徴とする旋回挙動制御装置。
【請求項２】
前記推定値算出手段は、車速、及び操舵輪のタイヤ横力に応じてヨーレートの前記推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項３】
前記推定値算出手段は、次式に従い、前記車速検出手段が検出した車速、及び前記横力検出手段が検出したタイヤ横力に応じてヨーレートの推定値を算出することを特徴とする請求項２に記載の旋回挙動検出装置。
γｅ＝｛Ｙｆ×（Ｌ／Ｌｒ）｝／（ｍ×Ｖ）
γｅ ：ヨーレートの推定値
Ｙｆ ：操舵輪のタイヤ横力
Ｌ ：ホイールベース
Ｌｒ ：車両重心点と従動輪車軸との距離
ｍ ：車両重量
Ｖ ：車速
【請求項４】
前記推定値算出手段は、算出する推定値の位相を、前記実測値検出手段の検出する実測値の位相に一致させるフィルタを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の旋回挙動検出装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さければ、前記目標値の設定を維持したまま、前記アクチュエータの駆動制御を一時停止することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より大きく、且つ前記実測値が前記目標値よりも大きければ、前記アクチュエータの駆動制御を再開することを特徴とする請求項５又は６に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が第二の所定値より小さく、且つ前記実測値と前記推定値との差分が前記第一の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ車速が低速領域の第三の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記目標値と前記実測値との差分が前記第二の所定値より小さく、且つ前記実測値が前記目標値よりも小さな第四の所定値より小さければ、前記目標値の設定を解除すると共に、前記アクチュエータの駆動制御を終了することを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の旋回挙動制御装置。
【請求項１２】
操舵輪の舵角を制御可能なアクチュエータを駆動制御する旋回挙動制御方法であって、
ヨーレートの推定値を算出すると共に、ヨーレートの実測値を検出し、前記推定値及び前記実測値の差分が第一の所定値より大きければ、現時点の当該推定値をヨーレートの目標値として設定し、当該目標値と前記実測値との差分に応じて前記アクチュエータの駆動制御を開始することを特徴とする旋回挙動制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１５５５６３（Ｐ２０１０−１５５５６３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５４６１（Ｐ２００８−３３５４６１）
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]