JP2007331702A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者によるカウンタ操舵の戻し遅れに起因するオーバーシュートの発生を抑えて速やかに車両安定化を図ることのできる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】ＩＦＳ制御演算部３５は、ＯＳ制御中の運転者によるカウンタ操舵の有無を判定するカウンタ操舵判定手段としてのカウンタ操舵判定部７７を備える。そして、このカウンタ操舵判定部７７において、ＯＳ制御中のカウンタ操舵があり、且つ車両のヨーモーメントが安定方向に変化したと判定された場合には、上記ＯＳ制御演算部６５により演算されたＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を低減すべくその補正を行う（カウンタ補正制御）。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。

近年、車速やヨーレイト等の車両状態量と車両の運動状態との関係をモデル化した車両モデル（車両運動モデル）に基づいて車両のヨーモーメントを制御すべく転舵輪の舵角（転舵角）を制御する所謂アクティブステア機能を備えた操舵制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献２に記載の車両用操舵装置では、車両モデルに基づいて、車両のヨーモーメントに関連する車両状態量の目標値（目標状態量、目標ヨーレイトや目標スリップ角等）を演算し、その目標状態量の値とセンサにより検出された実際の値（実際値）との比較により車両のステアリング特性（ステア特性）を判定する。そして、オーバーステア状態にある場合には、車両モデルに基づき演算される目標状態量の値と実際値との偏差に基づくフィードバック制御により、ヨーモーメントと逆方向に転舵角を変更するよう、即ち所謂カウンタステアをあてるように同転舵角を制御することで、車両姿勢の安定化を図るようになっている。
特開２００２−２５４９６４号公報 特開２００５−８８６４８号公報

ところで、車両がオーバーステア状態となった場合、多くの場合、運転者もまたカウンタステアをあてるべくステアリング操作を行う。これにより、そのステア特性は、急速に安定化方向に向かうこととなる。しかしながら、こうした運転者によるカウンタステア操作は、往々にしてその「戻し」、即ちそのカウンタ操舵からの復帰が遅れる傾向にある。このため、そのカウンタ量は過剰なものとなりやすく、特に上記従来例のように車両モデルに基づきその制御が行われるものにおいては、運転者によるカウンタ操舵が維持されることで制御目標値と実際値との偏差が大となる、即ち制御量が大きなものとなるため、そのカウンタ量の過剰がより一層顕著なものとなりやすい。その結果、特に、凍結路等、車両姿勢を安定に保つことのできる安定領域の狭い低μ路では、オーバーシュート、即ち車両姿勢が安定化した後、逆方向に不安定化するような状況に陥りやすいという問題があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、運転者によるカウンタ操舵の戻し遅れに起因するオーバーシュートの発生を抑えて速やかに車両安定化を図ることのできる車両用操舵装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりステアリングと前記転舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置と、前記伝達比可変装置の作動を制御する制御手段と、車両のステア特性を判定するステア特性判定手段とを備え、前記制御手段は、前記車両がオーバーステア状態にある場合には、前記車両のヨーモーメントと逆方向に前記第２の舵角を変更すべく前記伝達比可変装置を作動させるオーバーステア制御を実行する車両用操舵装置であって、前記オーバーステア制御中のカウンタ操舵の有無を判定するカウンタ操舵判定手段を備え、前記制御手段は、前記カウンタ操舵が有り、且つ前記ヨーモーメントが安定方向に変化した場合には、オーバーステア制御量を低減すること、を要旨とする。

即ち、カウンタステアによって車両のヨーモーメントが安定方向に変化した場合には、速やかにそのカウンタ量を低減し通常の操舵状態に復帰させることが望ましい。従って、ヨーモーメントが安定方向に変化したにもかかわらず、依然として運転者によるカウンタ操舵が行われている場合は「戻し遅れ」が生じていることを意味する。しかしながら、上記構成によれば、このような運転者によるカウンタ操舵に戻し遅れが生じた状況においても、オーバーステア制御量、即ちオーバーステア制御に基づくカウンタ量を減らすことで、全体としてのカウンタ量を小さく抑えることができる。その結果、オーバーシュートの発生を抑えて速やかに車両安定化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記ヨーモーメントが安定方向へ大きく変化しているほど前記オーバーステア制御量を大きく低減すること、を要旨とする。
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記ステアリング操作がカウンタ方向に行われているほど前記オーバーステア制御量を大きく低減すること、を要旨とする。

上記各構成によれば、オーバーシュートが発生しやすい状況ほど、オーバーステア制御量を大きく低減させるため、より速やかに車両安定化を図ることができる。
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記オーバーステア制御量を漸次低減すること、を要旨とする。

上記構成によれば、オーバーステア制御量の変化に起因する車両姿勢の不安定化を防止するとともに、これに伴う操舵反力の変化を抑えて良好な操舵フィーリングを実現することができる。

請求項５に記載の発明は、前記カウンタ操舵判定手段は、前記ヨーモーメントの方向と反対方向の前記ステアリング操作が発生し、且つその操舵速度が所定の閾値よりも速く、且つ前記オーバーステア制御の開始時点の操舵角からの操舵角変化量が所定の閾値を超える場合に、前記カウンタ操舵があったと判定すること、を要旨とする。

上記構成によれば、確実に運転者によるカウンタ操舵の有無を判定することができる。そして、判定に用いる状態量として操舵トルクを用いないことから、通常、トルクセンサを有していない油圧式のパワーステアリング装置と組み合わせについても、特段の追加構成を要することなく適用することができる。

本発明によれば、運転者によるカウンタ操舵の戻し遅れに起因するオーバーシュートの発生を抑えて速やかに車両安定化を図ることが可能な車両用操舵装置を提供することができる。

以下、本発明をギヤ比可変システムを備えた車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の車両用操舵装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング（ハンドル）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラック＆ピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラック＆ピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により転舵輪６の舵角、即ち転舵角が可変することにより、車両の進行方向が変更される。

本実施形態の車両用操舵装置１は、ステアリング２の舵角（操舵角）に対する転舵輪６の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ７と、該ギヤ比可変アクチュエータ７の作動を制御する制御手段としてのＩＦＳＥＣＵ８とを備えている。

詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト９とラック＆ピニオン機構４に連結される第２シャフト１０とからなり、ギヤ比可変アクチュエータ７は、第１シャフト９及び第２シャフト１０を連結する差動機構１１と、該差動機構１１を駆動するモータ１２とを備えている。そして、ギヤ比可変アクチュエータ７は、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト１０に伝達することにより、ラック＆ピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）する。

つまり、図２及び図３に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ７は、ステアリング操作に基づく転舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく転舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する転舵輪６の転舵角θtの比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させる。そして、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ１２に対する駆動電力の供給を通じてギヤ比可変アクチュエータ７の制御を制御し、これにより操舵角θsと転舵角θtとの間の伝達比（ギヤ比）を制御する（ギヤ比可変制御）。

尚、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsに対する転舵角θtのギヤ比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／転舵角θt）で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる（転舵角θt大、図２参照）。そして、逆方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる（転舵角θt小、図３参照）。そして、本実施形態では、ステア転舵角θtsが第１の舵角を構成し、ＡＣＴ角θtaが第２の舵角を構成する。

また、図１に示すように、車両用操舵装置１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１７と、該ＥＰＳアクチュエータ１７の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ１８とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１７は、その駆動源であるモータ２２がラック５に設けられた所謂ラックアシスト型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ２２が発生するアシストトルクは、ボール螺子機構（図示略）を介してラック５に伝達される。そして、ＥＰＳＥＣＵ１８は、このモータ２２が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。

本実施形態では、上記のギヤ比可変アクチュエータ７を制御するＩＦＳＥＣＵ８、及びＥＰＳアクチュエータ１７を制御するＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク（CAN：Controller Area Network）２３を介して接続されており、該車内ネットワーク２３には、車両状態量を検出するための複数のセンサが接続されている。具体的には、車内ネットワーク２３には、操舵角センサ２４、トルクセンサ２５、車輪速センサ２６ａ，２６ｂ、横Ｇセンサ２８、車速センサ２９、ブレーキセンサ３０、及びヨーレイトセンサ３１が接続されている。そして、上記各センサにより検出される複数の車両状態量、即ち操舵角θs、操舵トルクτ、車輪速Ｖtr，Ｖtl、転舵角θt、スリップ角θsp、車速Ｖ、ブレーキ信号Ｓbk、及びヨーレイトＲyは、車内ネットワーク２３を介してＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８に入力される。

尚、本実施形態では、転舵角θtは、操舵角θsにラック＆ピニオン機構４のベースギヤ比を乗じた値、即ちステア転舵角θtsにＡＣＴ角θtaを加算することにより求められ、スリップ角θspは、横Ｇセンサ２８により検出される横方向加速度及びヨーレイトＲyに基づいて求められる。また、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク２３を介した相互通信により、制御信号の送受信を行う。そして、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク２３を介して入力された上記各車両状態量及び制御信号に基づいて、上記のギヤ比可変制御及びパワーアシスト制御を統合的に実行する。

次に、本実施形態のステアリング装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
図４は、本実施形態の車両用操舵装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ制御信号を出力するマイコン３３と、モータ制御信号に基づいてモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路３４とを備えている。

尚、本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ７及びＥＰＳアクチュエータ１７の駆動源である各モータ１２，２２は、ともにブラシレスモータであり、駆動回路３４、及び後述するＥＰＳＥＣＵ１８の駆動回路４４は、入力されるモータ制御信号に基づいて、それぞれ対応するモータ１２，２２に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する。また、以下に示す各制御ブロックは、マイコン３３（４３）が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。

マイコン３３は、ＩＦＳ制御演算部３５、ギヤ比可変制御演算部３６、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７を備え、これら各制御演算部は、それぞれ入力される車両状態量に基づいてＡＣＴ角θtaの制御目標成分（及び制御信号）を演算する。

詳述すると、ＩＦＳ制御演算部３５には、操舵角θs、転舵角θt、車速Ｖ、車輪速Ｖtr，Ｖtl、ブレーキ信号Ｓbk、ヨーレイトＲy及びスリップ角θspが入力される。そして、ＩＦＳ制御演算部３５は、これらの車両状態量に基づいて、所謂アクティブステア機能、即ち車両モデルに基づき車両のヨーモーメントを制御するためのＡＣＴ角θtaの制御目標成分の演算、並びに関連する制御信号の演算を行う。具体的には、ＩＦＳ制御演算部３５は、アクティブステア機能を実現するためのＡＣＴ角θtaの制御目標成分としてＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*を演算するとともに、制御信号として車両のステア特性を示すＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stの演算を行う（ＩＦＳ制御演算）。

ここで、ヨー方向の車両姿勢は「ステア特性（ステアリング特性）」として表現される。ステア特性とは、運転者がステアリング操作を行ったときに、運転者の想定する車両旋回速度と実際の車両旋回速度との差異についての特性である。そして、想定する車両旋回速度よりも実際の車両旋回速度が大きい場合をオーバーステア（ＯＳ）、小さい場合をアンダーステア（ＵＳ）、その差異がない場合をニュートラルステア（ＮＳ）という。そして、この「運転者の想定する車両旋回速度」は、車両モデルでは目標ヨーレイトに置き換えることができ、車両が定常旋回状態にあり、そのステア特性がニュートラルステアである場合には、その旋回方向を車両進行方向と言い換えることもできる。

本実施形態では、ＩＦＳ制御演算部３５は、ステア特性がアンダーステアである場合に、転舵輪６の切れ角を小さくするための、またステア特性がオーバーステアである場合に、転舵輪６にヨーモーメントの方向と逆方向の舵角（カウンタステア）を与えるためのＡＣＴ角θtaの制御目標成分としてＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*を演算する。尚、ＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stについては、ＩＦＳ制御演算部３５における内部演算処理に用いられるとともに、車内ネットワーク２３を介してＥＰＳＥＣＵ１８に送信される（図１参照）。そして、ＥＰＳＥＣＵ１８によるパワーアシスト制御に用いられる。

ギヤ比可変制御演算部３６には、操舵角θs、転舵角θt及び車速Ｖが入力される。そして、ギヤ比可変制御演算部３６は、これらの車両状態量（及び制御信号）に基づいて、車速Ｖに応じてギヤ比を可変させるための制御目標成分としてギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算する（ギヤ比可変制御演算）。

ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。尚、操舵速度ωsは、操舵角θsを微分することにより演算される（以下同様）。そして、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７は、これら車速Ｖ及び操舵速度ωsに基づいて操舵速度に応じて、車両の応答性を向上させるための制御目標成分としてＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*を演算する（ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算）。

ＩＦＳ制御演算部３５、ギヤ比可変制御演算部３６及びＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７は、上記各演算により演算された各制御目標成分、即ちＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及びＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*を加算器３８ａに出力する。そして、この加算器３８ａにおいて、これらＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及びＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*が重畳されることによりＡＣＴ角θtaの制御目標であるＡＣＴ指令角θta*が演算される。

加算器３８ａにて演算されたＡＣＴ指令角θta*は、Ｆ／Ｆ制御演算部３９及びＦ／Ｂ制御演算部４０に入力される。また、Ｆ／Ｂ制御演算部４０には、モータ１２に設けられた回転角センサ４１により検出されるＡＣＴ角θtaが入力される。そして、Ｆ／Ｆ制御演算部３９は、入力されたＡＣＴ指令角θta*に基づくフィードフォワード演算により制御量εffを演算し、Ｆ／Ｂ制御演算部４０は、ＡＣＴ指令角θta*及びＡＣＴ角θtaに基づくフィードバック演算により制御量εfbを演算する。

Ｆ／Ｆ制御演算部３９及びＦ／Ｂ制御演算部４０は、演算された制御量εff及び制御量εfbを加算器３８ｂに出力する。そして、その制御量εff及び制御量εfbは、加算器３８ｂにおいて重畳され電流指令としてモータ制御信号出力部４２に入力される。そして、モータ制御信号出力部４２は、入力された電流指令に基づいてモータ制御信号を生成し駆動回路３４に出力する。

即ち、図５のフローチャートに示すように、マイコン３３は、車両状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ１０１）、先ずＩＦＳ制御演算を行い（ステップ１０２）、続いてギヤ比可変制御演算（ステップ１０３）、及びＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算を行う（ステップ１０４）。そして、マイコン３３は、上記ステップ１０２〜ステップ１０４の各演算処理を実行することにより演算されたＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、及びＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*を重畳し、これにより制御目標であるＡＣＴ指令角θta*を演算する。そして、マイコン３３は、この演算されたＡＣＴ指令角θta*に基づいてフィードフォワード演算（ステップ１０５）及びフィードバック演算（ステップ１０６）を行うことにより電流指令を演算し、その電流指令に基づいてモータ制御信号の出力を行う（ステップ１０７）。

一方、図４に示すように、ＥＰＳＥＣＵ１８は、ＩＦＳＥＣＵ８と同様に、マイコン４３と、駆動回路４４とを備えている。マイコン４３は、アシスト制御部４５、トルク慣性補償制御部４６、ステアリング戻し制御部４７、及びダンパ補償制御部４８を備え、これら各制御部は、それぞれ入力される車両状態量に基づいてモータ２２が発生するアシストトルクの制御目標成分を演算する。

詳述すると、アシスト制御部４５及びトルク慣性補償制御部４６には、それぞれ車速Ｖ及び操舵トルクτが入力される。そして、アシスト制御部４５は、ベースとなる制御目標成分として基本アシスト電流指令Ｉas*を演算し、トルク慣性補償制御部４６は、モータ２２の慣性を補償する制御目標成分である慣性補償電流指令Ｉti*を演算する。

ステアリング戻し制御部４７には、車速Ｖ、操舵トルクτ、及び転舵角θtが入力され、ダンパ補償制御部４８には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。そして、ステアリング戻し制御部４７は、ステアリング２の戻り特性を改善するための制御目標成分であるステアリング戻し電流指令Ｉsb*を演算し、ダンパ補償制御部４８は、高速走行時のパワーアシスト特性を改善するための制御目標成分であるダンパ補償電流指令Ｉdp*を演算する。

また、マイコン４３は、上記各制御部に加え、ＩＦＳ制御時のステアリングフィールを改善するためのＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを演算するＩＦＳトルク補償制御部４９を備えている。本実施形態では、ＩＦＳトルク補償制御部４９には、操舵トルクτ、操舵角θs及び操舵速度ωsとともに、上記ＩＦＳ制御演算部３５において演算されたＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、及びＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stが入力される。そして、ＩＦＳトルク補償制御部４９は、上記各車両状態量、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*及びＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stに基づいてＩＦＳトルク補償ゲインＫifsを演算する。

本実施形態では、上記ＩＦＳトルク補償ゲインＫifsは、アシスト制御部４５において演算された基本アシスト電流指令Ｉas*に乗ぜられ、その補正後の基本アシスト電流指令Ｉas**は、上記慣性補償電流指令Ｉti*、ステアリング戻し電流指令Ｉsb*、及びダンパ補償電流指令Ｉdp*とともに、加算器５０に入力される。そして、これらの各制御目標成分が重畳されることにより、モータ２２が発生するアシストトルクの制御目標である電流指令が演算される。

加算器５０において演算された電流指令は、モータ制御信号出力部５１に入力される。また、モータ制御信号出力部５１には、モータ２２に設けられた電流センサ５２及び回転センサ５３により検出される実電流及び回転角が入力される。そして、モータ制御信号出力部５１は、これら電流指令、実電流及び回転角に基づいてフィードバック制御を行うことによりモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路４４に出力する。

次に、ＩＦＳ制御演算部におけるＩＦＳ制御演算処理について詳述する。
図６は、ＩＦＳ制御演算部の制御ブロック図である。同図に示すように、ＩＦＳ制御演算部３５は、車両モデル演算部６１、跨ぎ路判定部６２、ステア特性演算部６３、ＯＳ制御演算部６５、ＵＳ制御演算部６６、制御ＯＮ／ＯＦＦ判定部６７、及びＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角演算部６８を備えている。

車両モデル演算部６１には、転舵角θt及び車速Ｖが入力される。そして、車両モデル演算部６１は、この転舵角θt及び車速Ｖに基づいて車両モデル演算を行い、車両のヨーモーメントに関連する車両状態量の目標値、即ち目標状態量としての目標ヨーレイトＲy0及び目標スリップ角θsp0を演算する。尚、本実施形態の車両モデル演算部６１における車両モデル演算、即ち車両モデルに基づき転舵角θt及び車速Ｖから目標ヨーレイトＲy0及び目標スリップ角θsp0を演算する方法については、例えば上述の特許文献１等を参考されたい。

跨ぎ路判定部６２には、車輪速Ｖtr，Ｖtl、転舵角θt、車速Ｖ、及びブレーキ信号Ｓbkが入力される。そして、跨ぎ路判定部６２は、これらの車両状態量に基づいて、車両が跨ぎ路、即ち車両の左右の車輪がそれぞれ路面抵抗の著しく異なる２つの路面（μスプリット路面）上にあるか否かの判定を行う。詳しくは、μスプリット状態における制動、即ちμスプリット制動状態にあるか否かの判定を行う（跨ぎ路判定）。

ステア特性判定手段としてのステア特性演算部６３には、操舵角θs、車速Ｖ、及びヨーレイトＲy、並びに車両モデル演算部６１において演算された目標ヨーレイトＲy0が入力される。そして、ステア特性演算部６３は、これらの車両状態量に基づいて、車両のステア特性、即ち、車両がオーバーステア、アンダーステア、又はニュートラルステアの何れの状態にあるかを演算し、その特性を示すＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stを演算する（ステア特性演算）。尚、本実施形態では、ＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stは次式、Ｖal_st＝（Ｌ×Ｒy／Ｖ−θt）×Ｒy、Ｌ：ホイールベース、に基づくアナログ信号として出力される。

ＯＳ制御演算部６５は、ヨーレイトＦ／Ｂ演算部７１、スリップ角Ｆ／Ｂ演算部７２を備えており、これらヨーレイトＦ／Ｂ演算部７１及びスリップ角Ｆ／Ｂ演算部７２は、それぞれ対応する車両状態量の実際値がその目標値に追従するようフィードバック演算を行う。そして、ＯＳ制御演算部６５は、これら各Ｆ／Ｂ演算部におけるフィードバック演算に基づいて、ステア特性がオーバーステアである場合のＡＣＴ角θtaの制御目標成分、即ちヨーモーメントと逆方向の舵角（カウンタステア）を発生させるための制御目標成分として、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を演算する（ＯＳ制御演算）。

さらに詳述すると、ヨーレイトＦ／Ｂ演算部７１には、ヨーレイトＲy、及び目標ヨーレイトＲy0が入力され、ヨーレイトＦ／Ｂ演算部７１は、その偏差ΔＲyに基づいてフィードバック演算を行う。具体的には、ヨーレイトＦ／Ｂ演算部７１は、偏差ΔＲyに比例Ｆ／ＢゲインＫＰを乗ずることによりヨーレイト比例Ｆ／Ｂ指令角θRyp*を演算し、偏差ΔＲyの微分量に微分Ｆ／ＢゲインＫＤを乗ずることによりヨーレイト微分Ｆ／Ｂ指令角θRyd*を演算する（ヨーレイトＦ／Ｂ演算）。同様に、スリップ角Ｆ／Ｂ演算部７２には、スリップ角θsp、及び目標スリップ角θsp0が入力され、スリップ角Ｆ／Ｂ演算部７２は、その偏差Δθspにスリップ角Ｆ／ＢゲインＫslipを乗ずることにより、スリップ角Ｆ／Ｂ指令角θsp*を演算する（スリップ角Ｆ／Ｂ演算）。

また、本実施形態のＯＳ制御演算部６５は、上記ヨーレイトＦ／Ｂ演算部７１及びスリップ角Ｆ／Ｂ演算部７２に加え、所謂μスプリット制動時の安定性を確保するための制御成分を演算するヨー角Ｆ／Ｂ演算部７３を備えている。そして、ヨー角Ｆ／Ｂ演算部７３は、上記跨ぎ路判定部６２における判定結果をトリガとして目標ヨー角θy0及びヨー角θyに基づくヨー角Ｆ／Ｂ演算を実行し、その偏差Δθyにヨー角ゲインＫyawを乗ずることによりヨー角Ｆ／Ｂ指令角θy*を演算する。

これらヨーレイトＦ／Ｂ演算部７１において演算されたヨーレイト比例Ｆ／Ｂ指令角θRyp*及びヨーレイト微分Ｆ／Ｂ指令角θRyd*、スリップ角Ｆ／Ｂ演算部７２において演算されたスリップ角Ｆ／Ｂ指令角θsp*、並びにヨー角Ｆ／Ｂ演算部７３において演算されたヨー角Ｆ／Ｂ指令角θy*は、加算器７６に入力される。そして、ＯＳ制御演算部６５は、この加算器７６において、これらの各制御目標成分を重畳することにより、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を演算する（ＯＳ制御演算）。

ＵＳ制御演算部６６には、操舵角θs及び操舵速度ωs、並びにステア特性演算部６３において演算されたＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stが入力される。そして、ＵＳ制御演算部６６は、これら車両状態量に基づいてＵＳ制御時ＡＣＴ指令角θus*を演算する（ＵＳ制御演算）。

制御ＯＮ／ＯＦＦ判定部６７には、車速Ｖ、操舵角θs、ヨーレイトＲy、及びＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stが入力される。そして、制御ＯＮ／ＯＦＦ判定部６７は、上記ＯＳ制御演算部６５で演算されたＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*に基づくオーバーステア制御（ＯＳ制御）、又はＵＳ制御演算部６６で演算されたＵＳ制御時ＡＣＴ指令角θus*に基づくアンダーステア制御（ＵＳ制御）を行うか否かを判定し、その判定結果を制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcとして出力する（制御ＯＮ／ＯＦＦ判定）。

ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角演算部６８には、ＯＳ制御演算部６５により演算されたＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*及びＵＳ制御演算部６６により演算されたＵＳ制御時ＡＣＴ指令角θus*、並びに制御ＯＮ／ＯＦＦ判定部６７の出力する制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcが入力される。そして、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角演算部６８は、入力された制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcが「ＯＳ制御ＯＮ」を示すものである場合には、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を、制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcが「ＵＳ制御ＯＮ」を示すものである場合には、ＵＳ制御時ＡＣＴ指令角θus*をＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*として出力する（ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角演算）。尚、本実施形態では、制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcが「ＮＳ」、即ちニュートラルステアであることを示すものである場合には、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角演算部６８は、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*を「０」とする。

（カウンタ補正制御）
次に、本実施形態の車両用操舵装置におけるカウンタ補正制御について説明する。
図６に示すように、本実施形態では、ＩＦＳ制御演算部３５は、上記ＯＳ制御中の運転者によるカウンタ操舵の有無を判定するカウンタ操舵判定手段及び車両のヨーモーメント変化を検知する検知手段としてのカウンタ操舵判定部７７を備えている。そして、ＩＦＳ制御演算部３５は、このカウンタ操舵判定部７７において、ＯＳ制御中のカウンタ操舵があり、且つ車両のヨーモーメントが安定方向に変化したと判定された場合には、上記ＯＳ制御演算部６５により演算されたＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を低減すべくその補正を行う（カウンタ補正制御）。

詳述すると、本実施形態では、カウンタ操舵判定部７７には、ヨーレイトＲy、操舵角θs及び操舵速度ωsが入力される。また、カウンタ操舵判定部７７には、これらの各車両状態量とともに、制御ＯＮ／ＯＦＦ判定部６７の出力する制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcが入力されるようになっており、同カウンタ操舵判定部７７は、上記ＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stを同制御の終了まで保持する。そして、カウンタ操舵判定部７７は、以下に示す３つの要件を全て満たす場合に、ＯＳ制御中の運転者によるカウンタ操舵があるものと判定する。

− ヨーモーメントの方向と反対方向のステアリング操作が発生した。
− その操舵速度ωs（の絶対値）が所定の閾値ωs０よりも速い。
− ＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stからの操舵角変化量が所定の閾値θs０を超える。

また、カウンタ操舵判定部７７は、ヨーレイトＲyの変化（ヨーレイトＲyの微分値dＲy）に基づいて、車両のヨーモーメント変化を検知する。そして、上記ＯＳ制御中のカウンタ操舵があると判定した後に、ヨーモーメントが安定方向に変化したと判定した場合には、上記カウンタ補正制御を行うべき旨を示すカウンタ補正信号Ｓ_csを出力する。

即ち、図７のフローチャートに示すように、カウンタ操舵判定部７７は、状態量（及び制御信号）としてヨーレイトＲy、操舵角θs及び操舵速度ωs、並びに制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcを取得すると（ステップ２０１）、続いて入力された制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcが「ＯＳ制御ＯＮ」を示すものであるか否かを判定する（ステップ２０２）。そして、「ＯＳ制御ＯＮ」を示すものである場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）には、ＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stが保持されているか否かを判定し（ステップ２０３）、保持されていない場合（ステップ２０３：ＮＯ）には、その時点の操舵角θsをＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stとして保持（記憶）する（ステップ２０４）。

尚、上記ステップ２０３において、既にＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stが保持されていると判定した場合（ステップ２０３：ＹＥＳ）には、カウンタ操舵判定部７７は、ステップ２０４の処理を実行しない。そして、上記ステップ２０２において、入力された制御ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓcが「ＯＳ制御ＯＮ」を示すものでない場合（ステップ２０２：ＮＯ）には、上記ステップ２０３，２０４、並びに以下に示すステップ２０５〜ステップ２１１の処理を実行しない。

次に、カウンタ操舵判定部７７は、運転者によるカウンタ操舵が行われている旨を示すカウンタ操舵フラグがセットされているか否かを判定する（ステップ２０５）。そして、カウンタ操舵フラグがセットされていない場合（ステップ２０５：ＮＯ）には、上述のカウンタ操舵判定を実行する（ステップ２０６〜ステップ２０８）。

即ち、カウンタ操舵判定部７７は、先ずヨーレイトＲyと操舵速度ωsの符号が不一致であるか否かによりヨーモーメントの方向と反対方向のステアリング操作が発生したか否かを判定する（ステップ２０６）。次に、操舵速度ωs（の絶対値）が所定の閾値ωs０よりも速いか否かを判定し（ステップ２０７）、続いてＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stからの操舵角変化量が所定の閾値θs０を超えるか否かを判定する（ステップ２０８）。そして、上記ステップ２０６〜ステップ２０８の各要件を全て満たす場合、即ちヨーレイトＲyと操舵速度ωsの符号が不一致であり（ステップ２０６：ＹＥＳ）、操舵速度ωs（の絶対値）が所定の閾値ωs０よりも速く（|ωs|＞ωs０、ステップ２０７：ＹＥＳ）、且つＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stからの操舵角変化量が所定の閾値θs０を超える場合（|θs_st−θs|＞θs０、ステップ２０８：ＹＥＳ）には、運転者によるカウンタ操舵が行われているとして上記のカウンタ操舵フラグをセットする（ステップ２０９）。

尚、上記ステップ２０５において、既にカウンタ操舵フラグがセットされていると判定した場合（ステップ２０５：ＹＥＳ）には、カウンタ操舵判定部７７は、上記ステップ２０６〜ステップ２０９の処理を実行しない。そして、上記ステップ２０６〜ステップ２０８の何れかの判定条件を満たさない場合（ステップ２０６：ＮＯ、又はステップ２０７：ＮＯ、又はステップ２０８：ＮＯ）には、以下に示すステップ２１０，２１１の処理を実行しない。

次に、カウンタ操舵判定部７７は、ヨーレイトＲyの微分値dＲyに基づいて、車両のヨーモーメントが安定方向、即ちニュートラルステア方向に変化したか否かを判定する（ステップ２１０）。そして、ヨーモーメントが安定方向に変化したと判定した場合（ステップ２１０：ＹＥＳ）には、上述のカウンタ補正制御を行うべき旨を示すカウンタ補正信号Ｓ_csを出力する（ステップ２１１）。尚、ステップ２１０において、ヨーモーメント変化が安定方向ではないと判定した場合（ステップ２１０：ＮＯ）には、カウンタ操舵判定部７７は、上記ステップ２１１の処理を実行せずカウンタ補正信号Ｓ_csを出力しない。

図６に示すように、本実施形態では、カウンタ操舵判定部７７の出力するカウンタ補正信号Ｓ_csは、カウンタ補正ゲイン演算部７８に入力される。そして、カウンタ補正ゲイン演算部７８は、このカウンタ補正信号Ｓ_csの入力に基づいて、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を低減するためのカウンタ補正ゲインＫ_csを生成する。

詳述すると、カウンタ補正ゲイン演算部７８には、操舵速度ωs及びヨーレイトＲyが入力される。そして、カウンタ補正ゲイン演算部７８は、ヨーモーメントが安定方向へ大きく変化しているほど、また、ステアリング操作がカウンタ方向に行われているほど、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を大きく低減させる、即ち値の小さなカウンタ補正ゲインＫ_csを生成する（Ｋ_cs＝１〜０）。

具体的には、本実施形態では、カウンタ補正ゲイン演算部７８は、図８に示すような車両のヨーモーメント変化（ヨーレイトＲyの微分値dＲy）とヨーゲインＫyとが関連付けられた第１ゲインマップと、図９に示すようなステアリング操作方向（操舵速度ωs）と方向ゲインＫdとが関連付けられた第２ゲインマップとの二つのゲインマップを備えている。尚、第１ゲインマップでは、ヨーレイトＲyの微分値dＲyが、ヨーモーメントが安定方向へ大きく変化していることを示すものであるほど、ヨーゲインＫyが小さくなるように、また、第２ゲインマップでは、操舵速度ωsが、ステアリング操作がカウンタ方向に行われていることを示すほど、方向ゲインＫdが小さくなるように設定されている（Ｋy，Ｋd＝１〜０）。そして、カウンタ補正ゲイン演算部７８は、入力される操舵速度ωs及びヨーレイトＲyをそれぞれ対応するゲインマップに照らし合わせることにより、ヨーゲインＫy及び方向ゲインＫdを決定し、これら二つのゲインを掛け合わせることによりカウンタ補正ゲインＫ_csを生成する（Ｋ_cs＝Ｋy×Ｋd）。尚、カウンタ補正信号Ｓ_csの入力がない場合、カウンタ補正ゲイン演算部７８は、カウンタ補正ゲインＫ_csを「１」とする。

図６に示すように、カウンタ補正ゲイン演算部７８において生成されたカウンタ補正ゲインＫ_csは、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*とともに乗算器７９に入力される。そして、この乗算器７９において、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*にカウンタ補正ゲインＫ_csが乗ぜられることにより同ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*が低減され、その補正後のＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos**がＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角演算部６８に入力されるようになっている。

次に、ＩＦＳ制御演算部における上記各制御演算の処理手順について説明する。
図１０のフローチャートに示すように、ＩＦＳ制御演算部３５は、先ず、車両モデル演算を実行し（ステップ３０１）、次に跨ぎ路判定を実行する（ステップ３０２）。そして、ステア特性演算を実行する（ステップ３０３）。

次に、ＩＦＳ制御演算部３５は、上記ステップ３０１の車両モデル演算において演算された目標ヨーレイトＲy0及び目標スリップ角θsp0に基づいて、ヨーレイトＦ／Ｂ演算及びスリップ角Ｆ／Ｂ演算を実行することによりＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を演算する（ＯＳ制御演算、ステップ３０４）。尚、上記ステップ３０２にてμスプリット制動状態にある旨の判定がなされた場合には、その判定結果をトリガとしてヨー角Ｆ／Ｂ演算が実行される。そして、ＵＳ制御演算を実行することによりＵＳ制御時ＡＣＴ指令角θus*を演算する（ステップ３０５）。

次に、ＩＦＳ制御演算部３５は、制御ＯＮ／ＯＦＦ判定を実行し（ステップ３０６）、続いて、カウンタ補正演算を実行する（ステップ３０７）。そして、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*（θos**）又はＵＳ制御時ＡＣＴ指令角θus*（若しくは「０」）をアクティブステア機能を実現するための制御目標成分、即ちＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*として出力する（ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角演算、ステップ３０８）。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ＩＦＳ制御演算部３５は、ＯＳ制御中の運転者によるカウンタ操舵の有無を判定するカウンタ操舵判定手段としてのカウンタ操舵判定部７７を備える。そして、このカウンタ操舵判定部７７において、ＯＳ制御中のカウンタ操舵があり、且つ車両のヨーモーメントが安定方向に変化したと判定された場合には、上記ＯＳ制御演算部６５により演算されたＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を低減すべくその補正を実行する（カウンタ補正制御）。

即ち、カウンタステアによって車両のヨーモーメントが安定方向に変化した場合には、速やかにそのカウンタ量を低減し通常の操舵状態に復帰させることが望ましい。従って、ヨーモーメントが安定方向に変化したにもかかわらず、依然として運転者によるカウンタ操舵が行われている場合は、「戻し遅れ」が生じていることを意味する。しかしながら、上記構成によれば、このような運転者によるカウンタ操舵に戻し遅れが生じた状況においても、オーバーステア制御量、即ちオーバーステア制御に基づくカウンタ量を減らすことで、全体としてのカウンタ量を小さく抑えることができる。その結果、オーバーシュートの発生を抑えて速やかに車両安定化を図ることができる。

（２）カウンタ操舵判定部７７の出力するカウンタ補正信号Ｓ_csは、カウンタ補正ゲイン演算部７８に入力される。そして、カウンタ補正ゲイン演算部７８は、ヨーモーメントが安定方向へ大きく変化しているほど、また、ステアリング操作がカウンタ方向に行われているほど、ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角θos*を大きく低減させる、即ち値の小さなカウンタ補正ゲインＫ_csを生成する（Ｋ_cs＝１〜０）。

上記構成よれば、オーバーシュートが発生しやすい状況ほど、オーバーステア制御量を大きく低減させることができる。その結果、より速やかに車両安定化を図ることができる。

（３）カウンタ操舵判定部７７は、ヨーモーメントの方向と反対方向のステアリング操作が発生し、その操舵速度ωs（の絶対値）が所定の閾値ωs０よりも速く、且つＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stからの操舵角変化量が所定の閾値θs０を超える場合に、ＯＳ制御中の運転者によるカウンタ操舵があるものと判定する。

上記構成によれば、確実に運転者によるカウンタ操舵の有無を判定することができる。そして、判定に用いる状態量として操舵トルクτを用いないことから、通常、トルクセンサを有していない油圧式のパワーステアリング装置と組み合わせについても、特段の追加構成を要することなく適用することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、車両用操舵装置１は、モータ２２を駆動源とするＥＰＳアクチュエータ１７を備えることとしたが、パワーアシスト装置は、油圧式でもよい。また、パワーアシスト装置を備えない車両用操舵装置に具体化してもよい。

・カウンタ制御量を低減する際は、同カウンタ制御量を漸次低減するようにしてもよい。
・また、ステア操舵判定における判定条件、「ＯＳ制御開始時点の操舵角θs_stからの操舵角変化量が所定の閾値θs０を超える場合」は、「車両がオーバーステア状態となった後の最大操舵角からの…」としてもよい。

車両用操舵装置の概略構成図。 ギヤ比可変制御の説明図。 ギヤ比可変制御の説明図。 車両用操舵装置の制御ブロック図。 ＩＦＳＥＣＵにおける演算処理の処理手順を示すフローチャート。 ＩＦＳ制御演算部の制御ブロック図。 カウンタ補正演算の処理手順を示すフローチャート。 車両のヨーモーメント変化に関連付けられたゲインマップの説明図。 ステアリング操作方向に関連付けられたゲインマップの説明図。 ＩＦＳ制御演算の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…ステアリング、６…転舵輪、７…ギヤ比可変アクチュエータ、８…ＩＦＳＥＣＵ、３５…ＩＦＳ制御演算部、６１…車両モデル演算部、６３…ステア特性演算部、６５…ＯＳ制御演算部、６７…制御ＯＮ／ＯＦＦ判定部、７７…カウンタ操舵判定部、７８…カウンタ補正ゲイン演算部、θt…転舵角、θts…ステア転舵角、θta…ＡＣＴ角、θifs*…ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角、θos*，θos**…ＯＳ制御時ＡＣＴ指令角、Ｖal_st…ＯＳ／ＵＳ特性値、Ｓc…制御ＯＮ／ＯＦＦ信号、Ｓ_sc…カウンタ補正信号、Ｒy…ヨーレイト、dＲy…微分値、θs，θs_st…操舵角、θs０…閾値、ωs…操舵速度、ωs０…閾値、Ｋ_cs…カウンタ補正ゲイン、Ｋy…ヨーゲイン、Ｋd…方向ゲイン。

Claims (5)

1. ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりステアリングと前記転舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置と、前記伝達比可変装置の作動を制御する制御手段と、車両のステア特性を判定するステア特性判定手段とを備え、前記制御手段は、前記車両がオーバーステア状態にある場合には、前記車両のヨーモーメントと逆方向に前記第２の舵角を変更すべく前記伝達比可変装置を作動させるオーバーステア制御を実行する車両用操舵装置であって、
   前記オーバーステア制御中のカウンタ操舵の有無を判定するカウンタ操舵判定手段を備え、
   前記制御手段は、前記カウンタ操舵が有り、且つ前記ヨーモーメントが安定方向に変化した場合には、オーバーステア制御量を低減すること、を特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記ヨーモーメントが安定方向へ大きく変化しているほど前記オーバーステア制御量を大きく低減すること、を特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記ステアリング操作がカウンタ方向に行われているほど前記オーバーステア制御量を大きく低減すること、を特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記オーバーステア制御量を漸次低減すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の車両用操舵装置において、
   前記カウンタ操舵判定手段は、前記ヨーモーメントの方向と反対方向の前記ステアリング操作が発生し、且つその操舵速度が所定の閾値よりも速く、且つ前記オーバーステア制御の開始時点の操舵角からの操舵角変化量が所定の閾値を超える場合に、前記カウンタ操舵があったと判定すること、を特徴とする車両用操舵装置。

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