JP5617499B2 - 車両用舵角制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、各車輪の実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する車両用舵角制御装置に関する。

従来、車速と操舵角から目標車体横滑り角と目標ヨーレイトを演算し、前後輪舵角を制御する車両用舵角制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−６７６６５号公報

しかしながら、従来の車両用舵角制御装置にあっては、制御目標を目標車体横滑り角と目標ヨーレイトであらわし、操舵角に対して車体横滑り角とヨーレイトの応答性が、ほぼ同等の応答性となるように制御され、制御結果として横加速度が発生することになる。このため、例えば、車両の向きをドライバにとって適している車体横滑り角を旋回外向き（車体は旋回内側を向く）に制御した場合、横加速度の応答性が大幅に遅れ、操舵に対しては車両軌跡が旋回外側へ大きく膨らんでしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、旋回時、車体の向きと横加速度応答の適正化により、運転のしやすさを向上させることができる車両用舵角制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両用舵角制御装置は、転舵角検出手段と、車速検出手段と、ステアリング操作量検出手段と、目標横加速度演算手段と、目標車体横滑り角演算手段と、目標舵角演算手段と、転舵機構と、制限付与手段と、を備えた手段とした。
前記転舵角検出手段は、各車輪の舵角をそれぞれ検出する。
前記車速検出手段は、車速を検出する。
前記ステアリング操作量検出手段は、ドライバのステアリング操作量を検出する。
前記目標横加速度演算手段は、前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標横加速度を演算する。
前記目標車体横滑り角演算手段は、前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標車体横滑り角を演算する。
前記目標舵角演算手段は、前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように各車輪の目標舵角を演算する。
前記転舵機構は、前記目標舵角となるように各車輪の実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する。
前記制限付与手段は、前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角を制御するとき、前記操舵角の変化率が大きい場合、前記転舵機構に設けた転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加える。

よって、車体の車幅方向に作用する横加速度と、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とがなす車体横滑り角と、を制御目標とし、目標横加速度と目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角が制御される。
このように、横加速度を制御目標に含むため、車体の旋回内向き時に発生する横加速度の応答遅れを改善することができる。そして、横加速度は、旋回軌跡を決める要素になると共にドライバが体感しやすい。このため、車体の軌跡を変える際、車両の軌跡が膨らむことなく、ドライバの運転に適している位相遅れの小さい車両挙動となり、ドライバにとって運転しやすい車体横滑り角が旋回外向き（車体は旋回内向き）の舵角制御を実現することができる。
この結果、旋回時、車体の向きと横加速度応答の適正化により、運転のしやすさを向上させることができる。
そして、目標横加速度と目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角を制御するとき、操舵角の変化率が大きい場合、転舵機構に設けた転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした。このため、車両挙動の急変を抑えることで、ドライバの操作による車両挙動を滑らかに制御することができる。

実施例１の舵角制御装置が適用されたアクティブ前後輪舵角制御車両を示す全体構成図である。 明細書で用いる重要語句の定義を示す定義説明図である。 実施例１の車両用舵角制御装置の制御構成を示す制御ブロック図である。 比較例１，２の車両用舵角制御装置の制御構成を示す制御ブロック図である。 比較例１の目標ヨーレイトと目標車体横滑り角の演算構成を示す制御ブロック図である。 比較例２の目標ヨーレイトと目標車体横滑り角の演算構成を示す制御ブロック図である。 比較例２の舵角制御装置を搭載した車両での操舵時における重心点スリップ角の変化(a)と横加速度応答(b)を示すタイムチャートである。 実施例１の車両用舵角制御装置のコントローラ４で実行される前後輪舵角制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の目標横加速度と目標車体横滑り角の演算構成を示す制御ブロック図である。 実施例１の舵角制御装置を搭載した車両での操舵時における重心点スリップ角の変化(a)と横加速度応答(b)を示すタイムチャートである。 実施例１の舵角制御装置を搭載した車両での操舵時における旋回軌跡を示す旋回軌跡図である。 実施例２の車両用舵角制御装置の制御構成を示す制御ブロック図である。 実施例２において操舵角の変化率による制限ありの場合と操舵角の変化率による制限なしの場合での前後輪舵角指令値の比較特性を示すタイムチャートである。 実施例３の車両用舵角制御装置の制御構成を示す制御ブロック図である。 実施例４の車両用舵角制御装置の制御構成を示す制御ブロック図である。 実施例５の車両用舵角制御装置の制御構成を示す制御ブロック図である。

以下、本発明の車両用舵角制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例５に基づいて説明する。

（定義）
実施例１〜５を説明する前に、本明細書中で用いる重要な用語の定義を、図２を参照して定義する。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。
・車両上の基準点O
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設定することが可能であるが車両の重心点を選ぶ。
・車両座標
車両基準点Oを原点としたとき、図２に示すように、車両前方をＸ軸正とし、車両左側をＹ軸正として定めた座標系とする。また、旋回に関して反時計回りを正とする。
・車速Ｖ
車両基準点Oの速度とする。
・車体横滑り角β
車両Ｘ軸（車体の向き）からみた車速Ｖ（車体の瞬間的な進行方向）のなす角をいう。そして、反時計回りを正とする。
・横加速度αy
車両Ｙ軸方向（車幅方向）の加速度をいう。そして、車両左方向を正とする。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の舵角制御装置が適用されたアクティブ前後輪舵角制御車両（以下、「４ＷＡＳ車両」という。）を示す全体構成図である。以下、図１に基づき４ＷＡＳ車両の全体構成を説明する。

前記４ＷＡＳ車両１には、図１に示すように、左右前輪２FL，２FRを転舵可能な前輪転舵モータ９（転舵アクチュエータ）を有する前輪ステアリング機構１１（転舵機構）が搭載されている。そして、左右後輪２RL，２RRを転舵可能な後輪転舵モータ１２（転舵アクチュエータ）を有する後輪転舵機構１３（転舵機構）と、が搭載されている。

前記前輪ステアリング機構１１は、ドライバによるステアリングホイール６へのステアリング操作と、コントローラ４からの前輪転舵モータ９のモータ駆動回路への前輪舵角指令値と、により左右前輪２FL，２FRを転舵させる。

前記後輪転舵機構１３は、コントローラ４からの後輪転舵モータ１２のモータ駆動回路への後輪舵角指令値により左右後輪２RL，２RRを転舵させる。すなわち、ドライバのステアリング操作に応じた所謂ステアリング・バイワイヤ方式で転舵制御する。

前記コントローラ４は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、操舵角センサ５（ステアリング操作量検出手段）と、車輪速センサ７（車速検出手段）と、転舵角センサ８（転舵角検出手段）と、からセンサ情報を入力する。操舵角センサ５からは、検出したステアリングホイール６の操舵角センサ値を入力する。車輪速センサ７からは、検出した各車輪速センサ値を入力する。転舵角センサ８からは、検出した各転舵角センサ値を入力する。そして、これらの入力情報に基づき、後述する演算処理を実行し、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に対し、前輪舵角指令値と後輪舵角指令値を出力する。
なお、コントローラ４は、ステアリング・バイワイヤ方式で各輪の転舵角を制御する際、ドライバのステアリング操作に対して違和感の無い操舵反力を付与するために、前輪ステアリング機構１１に接続された反力モータ１０を制御する。

次に、実施例１の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図３に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図３に示すように、目標横加速度演算部１５（目標横加速度演算手段）と、目標車体横滑り角演算部１６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部１７（目標舵角演算手段）と、を備えている。

前記目標横加速度演算部１５は、車速Ｖと操舵角θ（ステアリング操作量）に基づいて目標横加速度αy*を演算する。

前記目標車体横滑り角演算部１６は、車速Ｖと操舵角θ（ステアリング操作量）に基づいて目標車体横滑り角β*を演算する。

前記転舵角演算部１７（自車両モデル）は、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２のモータ駆動回路に出力する前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)を演算する。

次に、作用を説明する。
まず、「比較例の課題について」の説明を行う。続いて、実施例１の車両用舵角制御装置における作用を、「前後輪舵角制御処理作用」、「前後輪舵角制御作用」に分けて説明する。

［比較例の課題について］
先ず、前輪のみを転舵制御する２ＷＳ車両の場合、
(1)旋回内側を向けると、横加速度応答が下がる。
(2)横加速度応答を上げると、旋回外側を向く。
というように、操舵応答性と旋回内向きは、トレードオフの関係にある。

すなわち、「旋回内向き」と「横加速度応答性」を両立するためには、アクティブ前後輪舵角制御を行う４ＷＡＳ車両が有効である。しかし、現行の４ＷＡＳ車両における前後輪舵角制御では、「旋回内向き」と「横加速度応答性」の両立を実現するのは難しい。その代表例として、下記に比較例１，２を挙げる。

「自動車の運動と制御：車両運動力学の理論形成と応用（安部正人著、出版社：東京電機大学出版局）」に記載された前後輪舵角制御装置を比較例１とする。また、特開昭６１−６７６６５号公報に記載された前後輪舵角制御装置を比較例２とする。

図４は、比較例１，２の前後輪舵角制御装置による制御ブロック図である。
比較例１，２の制御構成は、図４に示すように、車速と操舵角に基づいて目標ヨーレイトを演算する目標ヨーレイト演算部と、車速と操舵角に基づいて目標車体横滑り角を演算する目標車体横滑り角演算部と、目標ヨーレイトと目標車体横滑り角を実現するように前輪と後輪への舵角指令値を演算する転舵角演算部（自車両モデル）と、を備えたものとしてあらわすことができる。そして、比較例１の操舵角に対する目標ヨーレイトと目標車体横滑り角は、図５に示す式により演算される。また、比較例２の操舵角に対する目標ヨーレイトと目標車体横滑り角は、図６に示す式により演算される。

このように、比較例１，２の前後輪舵角制御装置は、ヨーレイトと車体横滑り角を制御目標とし、操舵角に対して車体横滑り角とヨーレイトの応答性が、ほぼ同等の応答性となるように制御される。そして、制御目標に横加速度を含まないことで、制御結果として横加速度が発生するし、横加速度の発生が予測できない構成になる。

このため、比較例２の前後輪舵角制御装置において、車体の向きがドライバにとって適するように、車体横滑り角を旋回外向きに制御した場合には、図７(a)に示すように、横滑り角零化制御（基準）に対して重心点スリップ角が旋回内向きになる。しかし、この場合、図７(b)に示すように、操舵開始初期に横加速度が逆向きに発生するというように、横加速度の応答性は大幅に遅れる。この結果、操舵に対しては車両軌跡が旋回外側へ大きく膨らんでしまうという現象を生じる。

つまり、ヨーレイトと車体横滑り角の旋回外向きを、同じタイミングで発生させると、横加速度は操舵開始初期において、一旦、定常状態に対し逆向きに応答することとなり、旋回外側に車体の後部が張出す「尻振り」の状態となる。そのため、ドライバが過渡的に操作している場合においては、車両の挙動が大きく遅れ、運転操作に負担を強いることになる。そして、車体が旋回内向き姿勢になればなるほど、横加速度応答が遅れ、「軌跡が膨らむ」という問題があった。

［転舵制御処理作用］
次に、実施例１のコントローラ４で実行される前後輪舵角制御処理作用を、図８のフローチャートに従って説明する。

先ずステップS101では、操舵角センサ値、各車輪速センサ値、各転舵角センサ値などの各種データを読み込む。

続くステップS102では、操舵角センサ値に基づいて操舵角θを算出し、各車輪速センサ値に基づいて車速Ｖを算出する。

続くステップS103では、車速Ｖと操舵角θに応じて目標とする目標横加速度αy*を演算する。
車速Ｖと操舵角θに応じた目標横加速度αy*は、図９に示すように、車両の規範モデルを用いて２次の伝達関数による下記の式にて算出される。
但し、Ｔは遅れ時定数、ζは減衰比、ω_ｎは車両の固有振動数、Ｇ_αｙは定常ゲイン、ｓはラプラス演算子である。

続くステップS104では、車速Ｖと操舵角θに応じて目標とする目標車体横滑り角β*を演算する。
車速Ｖと操舵角θに応じた目標車体横滑り角β*は、図９に示すように、車両の規範モデルを用いて２次の伝達関数による下記の式にて算出される。
但し、Ｇ_βは定常ゲインである。
ここでは、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を、規範モデルを用いて２次の伝達関数で記述した場合を例にあげたが、より簡易な方式として、例えば、次のような１次遅れの数式を用いて目標横加速度αy*を算出しても良いし、予め定められたマップで与えても良い。
続くステップS105では、目標車体横滑り角β*と目標横加速度ay*に応じて各車輪２FL，２FR，２RL，２RRの目標転舵角を算出する。
ここで、転舵角演算部１７には、自車両の動特性を表した線形２自由度モデルを用いて前後輪舵角を演算する方法を例に示す。前輪舵角指令値をδf(s)、後輪舵角指令値をδr(s)とすると先に設定した目標車体横滑り角β*、目標横加速度αy*を実現する前後輪舵角は次のように演算される。
但し、Ｖは検出された車速、ｍは車両質量、Izは車両のヨー慣性モーメント、Kfは前輪等価コーナリングパワー、Krは後輪等価コーナリングパワー、lfは重心と前軸間の距離、lrは重心と後軸間の距離、lはホイールベース、sはラプラス演算子である。

続くステップS106では、各目標転舵角に実転舵角が一致するように、演算された前後輪舵角指令値δf(s)，δr(s)に基づく電流指令値を、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２に出力し、モータ駆動制御して制御ルーチンを終了する。

［前後輪舵角制御作用］
上記のように、車体の車幅方向に作用する横加速度αyと、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とがなす車体横滑り角βと、を制御目標とし、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように左右前輪２FL,２FRと左右後輪２RL,２RRの舵角が制御される。

このように、横加速度αyを制御目標に含むため、車体の旋回内向き時に発生する横加速度の応答遅れを改善することができる。そして、横加速度αyは、旋回軌跡を決める要素になると共にドライバが体感しやすい。

この制御目標に横加速度αyを含む実施例１の舵角制御装置において、車体の向きがドライバにとって適するように、車体横滑り角を旋回外向きに制御している。この場合、図１０(a)に示すように、横滑り角零化制御（基準）に対して重心点スリップ角が、比較例２と同様に、旋回内向きになる。そして、この制御を採用した場合、図１０(b)に示すように、比較例２のように、操舵開始初期において横加速度が逆向きに発生するということがなく、横滑り角零化制御と同等の高い横加速度の応答性が確保される。

このため、実施例１の舵角制御装置を搭載した４ＷＡＳ車両１の場合、比較例２のように、操舵に対して車両軌跡が旋回外側へ大きく膨らんでしまうという現象が生じることなく、車両軌跡が、ドライバが意図している車両軌跡に沿ったものとなる。そして、横加速度は操舵開始初期における横加速度の逆向き応答により、旋回外側に車体の後部が張出す「尻振り」の状態となることもなく、ドライバが過渡的に操作している際、ステアリング操作に対する車両挙動の遅れが抑えられ、運転操作負担を軽減する。

すなわち、実施例１の舵角制御装置を搭載した４ＷＡＳ車両１の場合、車体の軌跡を変える際、車両の軌跡が膨らむことなく、ドライバの運転に適している位相遅れの小さい車両挙動となり、ドライバにとって運転しやすい車体横滑り角が旋回外向き（車体は旋回内向き）の舵角制御を実現することができる。
さらに、実施例１の舵角制御装置によれば、外乱の無い状態では目標とする車両運動を、例えば、ヨーレートセンサや横加速度センサや横滑り角センサなどの運動状態量を検出する装置を必要とせずに、フィードフォワード的に車両挙動を制御することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用舵角制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

(1) 各車輪２FL,２FR,２RL,２RRの転舵角をそれぞれ検出する転舵角検出手段（転舵角センサ８）と、
車速Ｖを検出する車速検出手段（車輪速センサ７）と、
ドライバのステアリング操作量を検出するステアリング操作量検出手段（操舵角センサ５）と、
前記車速Ｖと前記ステアリング操作量（操舵角θ）に基づいて目標横加速度αy*を演算する目標横加速度演算手段（目標横加速度演算部１５）と、
前記車速Ｖと前記ステアリング操作量（操舵角θ）に基づいて目標車体横滑り角β*を演算する目標車体横滑り角演算手段（目標車体横滑り角演算部１６）と、
前記目標横加速度αy*と前記目標車体横滑り角β*を実現するように各車輪２FL,２FR,２RL,２RRの目標舵角を演算する目標舵角演算手段（転舵角演算部１７）と、
前記目標舵角となるように各車輪２FL,２FR,２RL,２RRの実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する転舵機構（前輪ステアリング機構１１，後輪転舵機構１３）と、
を備える。
このため、旋回時、車体の向きと横加速度応答の適正化により、運転のしやすさを向上させることができる。

実施例２は、演算された目標横加速度と目標車体横滑り角の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。

まず、構成を説明する。
実施例２の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１２に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１２に示すように、目標横加速度演算部２５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部２６（目標車体横滑り角演算手段）と、変化率の制限部２８（制限付与手段）と、転舵角演算部２７（目標舵角演算手段）と、を備えている。

前記目標横加速度演算部２５と前記目標車体横滑り角演算部２６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと操舵角θに基づいて目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を演算する。

前記変化率の制限部２８は、目標横加速度αy*と、目標車体横滑り角β*と、１次のローパスフィルタＴ_k(s)（＝１／(１＋Ｔ_kｓ)）と、を用い、変化率が制限された目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を、
αy*'＝{１／(１＋Ｔ_k)}・αy*
β*'＝{１／(１＋Ｔ_k)}・β*
の式により演算する。

前記転舵角演算部２７（自車両モデル）は、目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を実現するように、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に出力する前輪舵角指令値と後輪舵角指令値を演算する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
先ず、横加速度を制御目標に含むようにしたときには、目標車体横滑り角β*および目標横加速度αy*(s)を求める式（実施例１参照）の分子に、ラプラス演算子ｓの２乗の項があらわれる。したがって、ハンドル角の２階の時間微分（＝ハンドル角加速度）の高周波の影響を受けやすくなってしまい、横加速度を制御目標にしたいが、早い操舵が入力されると、転舵アクチュエータに無理な入力が入りやすくなるという課題が生じる。

これに対し、実施例２では、演算された目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*の変化率を制限することで、図１３に示すように、転舵角演算部２７にて演算される前後輪舵角指令値の過度な変化が抑えられる。つまり、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２への高周波入力に制限を加えることができる。
これにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算し、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(2) 前記操舵角θの変化率が大きいほど、前記転舵機構（前輪ステアリング機構１１，後輪転舵機構１３）に設けた転舵アクチュエータ（前輪転舵モータ９、後輪転舵モータ１２）への高周波入力に制限を加える制限付与手段（変化率の制限部２８）と、を備える。
このため、車両挙動の急変を抑えることで、ドライバの操作による車両挙動を滑らかに制御することができる。

(3) 前記制限付与手段（変化率の制限部２８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、目標横加速度αy*，目標車体横滑り角β*の変化率が小さくなるように制限する。
このため、上記(2)の効果に加え、操舵に対する目標挙動に制限を与えることにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算することができる。

実施例３は、目標前輪舵角と目標後輪舵角を求める操舵角の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。

まず、構成を説明する。
実施例３の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１４に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１４に示すように、変化率の制限部３８（制限付与手段）と、目標横加速度演算部３５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部３６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部３７（目標舵角演算手段）と、を備えている。

前記変化率の制限部３８は、検出された操舵角θと、１次のローパスフィルタＴ_k(s)（＝１／(１＋Ｔ_kｓ)）と、を用い、変化率が制限された操舵角θ'を、
θ'＝{１／(１＋Ｔ_k)}・θ
の式により演算する。

前記目標横加速度演算部３５と前記目標車体横滑り角演算部３６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと、変化率が制限された操舵角θ’に基づいて目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を演算する。

前記転舵角演算部３７（自車両モデル）は、目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を実現するように、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に出力する前輪舵角指令値と後輪舵角指令値を演算する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
実施例３では、検出された操舵角θの変化率を制限することで、転舵角演算部３７にて演算される前後輪舵角指令値の過度な変化が抑えられる。つまり、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２への高周波入力に制限を加えることができる。
これにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算し、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１，２と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果と実施例２の(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(4) 前記制限付与手段（変化率の制限部３８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、目標前輪舵角，目標後輪舵角の変化率が小さくなるように制限する。
このため、ドライバの操舵速度に応じて変化する操舵角信号に制限を与えることにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算することができる。

実施例４は、前後輪への舵角指令値の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。

まず、構成を説明する。
実施例４の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１５に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１５に示すように、目標横加速度演算部４５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部４６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部４７（目標舵角演算手段）と、変化率の制限部４８（制限付与手段）と、を備えている。

前記目標横加速度演算部４５と前記目標車体横滑り角演算部４６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと操舵角θに基づいて目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を演算する。

前記転舵角演算部４７（自車両モデル）は、実施例１の転舵角演算部１７と同様に、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように、前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)を演算する。

前記変化率の制限部４８は、前輪舵角指令値δf(s)と、後輪舵角指令値δr(s)と、１次のローパスフィルタＴ_k(s)（＝１／(１＋Ｔ_kｓ)）と、を用い、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に出力する変化率が制限された舵角指令値δf'(s)，δr'(s)を、
δf'(s)＝{１／(１＋Ｔ_k)}・δf(s)
δr'(s)＝{１／(１＋Ｔ_k)}・δr(s)
の式により演算する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
実施例４では、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２へ出力する前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)の変化率を直接制限することで、舵角指令値の過度な変化が抑えられる。つまり、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２への高周波入力に制限を加えることができる。
これにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算し、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１，２と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例４の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果と実施例２の(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(5) 前記制限付与手段（変化率の制限部４８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、前後輪転舵角の変化率を小さくするように制限する。
このため、ドライバの操舵速度に応じて変化する前後輪への舵角指令値に制限を与えることにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算することができる。

実施例５は、転舵アクチュエータへの電流指令の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。

まず、構成を説明する。
実施例５の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１６に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１６に示すように、目標横加速度演算部５５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部５６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部５７（目標舵角演算手段）と、前輪電流指令計算部１４ａと、後輪電流指令計算部１４ｂと、変化率の制限部５８（制限付与手段）と、前輪転舵モータ９と、後輪転舵モータ１２と、を備えている。

前記目標横加速度演算部５５と前記目標車体横滑り角演算部５６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと操舵角θに基づいて目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を演算する。

前記転舵角演算部５７（自車両モデル）は、実施例１の転舵角演算部１７と同様に、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように、前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)を演算する。

前記前輪電流指令計算部１４ａは、モータ駆動回路１４内に設けられ、前輪舵角指令値δf(s)に基づいて前輪電流指令を計算する。

前記後輪電流指令計算部１４ｂは、モータ駆動回路１４内に設けられ、後輪舵角指令値δr(s)に基づいて後輪電流指令を計算する。

前記変化率の制限部５８は、前輪電流指令と、後輪電流指令と、電流リミッタと、を用い、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２に出力する前輪電流指令値と後輪電流指令値を制限する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
実施例５では、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２へ出力する前輪電流指令値と後輪電流指令値に対し、直接、過度な入力とならないようい制限を加えることができる。
これにより、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２を保護しながら、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１，２と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例５の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果と実施例２の(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記制限付与手段（変化率の制限部５８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、前記転舵アクチュエータ（前輪転舵モータ９、後輪転舵モータ１２）への電流値を制限する。
このため、転舵アクチュエータへ印加する電流に制限を与えることで、転舵アクチュエータ（前輪転舵モータ９、後輪転舵モータ１２）に過度な目標値を入力しないように保護することができる。

以上、本発明の車両用舵角制御装置を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１〜５では、自車両の動特性を表した線形２自由度モデルを用いて前後輪舵角を演算する方法を示した。しかし、より外乱に対する制御の追従性を向上させるために特開昭62-247919号公報や特開平2-106469号公報に示されるような、運動状態量の実際値を検出し、フィードバック補償を行うシステムにおいても、本発明は同様に適用できる。

実施例２〜４では、演算値を制限する手法として、１次のローパスフィルタを用いた例を示した。しかし、より高次のローパスフィルタを用いても良いし、また、移動平均や速度や加速度の制限値を用いた場合も同様の効果を発揮することができる。

実施例１〜５では、前輪舵角と後輪舵角を制御する４ＷＡＳ車両への適用例を示した。しかし、本発明の車両用舵角制御装置は、４輪を独立に転舵可能な車両に対しても適用することができる。また、車両としても、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車、等の様々な車両に適用することができる。

１ ４ＷＡＳ車両
２FL，２FR 左右前輪
２RL，２RR 左右後輪
４ コントローラ
５ 操舵角センサ（ステアリング操作量検出手段）
６ ステアリングホイール
７ 車輪速センサ（車速検出手段）
８ 転舵角センサ（転舵角検出手段）
９ 前輪転舵モータ（転舵アクチュエータ）
１０ 反力モータ
１１ 前輪ステアリング機構（転舵機構）
１２ 後輪転舵モータ（転舵アクチュエータ）
１３ 後輪転舵機構（転舵機構）
１４ モータ駆動回路
１４ａ 前輪電流指令計算部
１４ｂ 後輪電流指令計算部
１５，２５，３５，４５，５５ 目標横加速度演算部（目標横加速度演算手段）
１６，２６，３６，４６，５６ 目標車体横滑り角演算部（目標車体横滑り角演算手段）
１７，２７，３７，４７，５７ 転舵角演算部（目標舵角演算手段）
１８，２８，３８，４８，５８ 変化率の制限部（制限付与手段）

Claims (5)

1. 各車輪の転舵角をそれぞれ検出する転舵角検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   ドライバのステアリング操作量を検出するステアリング操作量検出手段と、
   前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標横加速度を演算する目標横加速度演算手段と、
   前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標車体横滑り角を演算する目標車体横滑り角演算手段と、
   前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように各車輪の目標舵角を演算する目標舵角演算手段と、
   前記目標舵角となるように各車輪の実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する転舵機構と、
   前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角を制御するとき、前記操舵角の変化率が大きい場合、前記転舵機構に設けた転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加える制限付与手段と、
   を備えることを特徴とする車両用舵角制御装置。
2. 請求項１に記載された車両用舵角制御装置において、
   前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、目標横加速度，目標車体横滑り角の変化率が小さくなるように制限する
   ことを特徴とする車両用舵角制御装置。
3. 請求項１に記載された車両用舵角制御装置において、
   前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、目標前輪舵角，目標後輪舵角の変化率が小さくなるように制限する
   ことを特徴とする車両用舵角制御装置。
4. 請求項１に記載された車両用舵角制御装置において、
   前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、前後輪転舵角の変化率を小さくするように制限する
   ことを特徴とする車両用舵角制御装置。
5. 請求項１に記載された車両用舵角制御装置において、
   前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、前記転舵アクチュエータへの電流値を制限する
   ことを特徴とする車両用舵角制御装置。