JPH072131A - ヨーレート信号の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヨーレートセンサの信号の取付け誤差等に対
するずれを、簡単且つ適切に調整する。 【構成】 車両１にその回転角速度を検出するヨーレー
トセンサ４４を取付ける。そしてセンサ信号と車速によ
る安定した直進走行か否かを判断し、直進走行時はセン
サ信号の値を判断して、センサ信号値が中立の零からず
れている場合は、所定時間毎にセンサ信号値が零になる
まで所定量づつ加減算して、その所定量と加減算の回数
とにより補正量を求め、この補正量によりヨーレートセ
ンサ４４の信号を一律に増減補正して車両の回転角速度
に応じたヨーレートを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の４輪
操舵システム（４ＷＳ）等に使用されるヨーレートセン
サの信号の取付け誤差等に対する調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両のヨーイング運動のヨーレー
ト（回転角速度）を高い精度で直接検出するヨーレート
センサが開発されてきている。このヨーレートセンサに
よると、前輪操舵の場合のみならず、路面状態、横風等
の外乱に対する車両の挙動の変化も迅速に検出すること
ができる。このため例えば４輪操舵システムにヨーレー
トセンサのヨーレートを積極的に用いて、例えば逆相舵
角比例制御とヨーレートフィードバック制御により後輪
操舵制御することが提案されている。

【０００３】ここでヨーレートセンサを個々の車両に取
付ける場合には、センサの方向や姿勢が実際には微妙に
異なったバラツキを生じ、車両全体の荷重のバランス等
も個々の車両で相違する。ところでヨーレートセンサは
車両の回頭に伴う回転角速度を検出するものであるか
ら、上述の種々のバラツキが比較的大きく影響して、セ
ンサ信号に取付け誤差等のずれを生じ易い。そこで個々
の車両においては、ヨーレートセンサの信号のずれを無
くすように調整することが要求される。

【０００４】従来、上記ヨーレートセンサの信号の調整
に関しては、例えば特開平２−２４９７６５号公報の先
行技術がある。この先行技術において、環境変化や経時
変化等によりセンサの零値が変化した場合は、センサの
零推定値を更新し、この更新した零推定値を基準として
ヨーレートを正確に検出することが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、センサの零値が経年変化等で変化
した場合の調整方法であるから、その零値自体がセンサ
取付時などの当初の状態から誤差を含む場合の調整には
適応できない。

【０００６】本発明は、このような点に鑑み、ヨーレー
トセンサの取付け誤差等に対するずれを簡単且つ適切に
調整することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、車両の回転角速度を検出するヨーレートセン
サを備えた車両において、センサ信号と車速による安定
した直進走行か否かを判断し、直進走行時はセンサ信号
の値を判断して、センサ信号値が中立の零からずれてい
る場合は、所定時間毎にセンサ信号値が零になるまで所
定量づつ加減算して、その所定量と加減算の回数とによ
り補正量を求め、この補正量によりヨーレートセンサの
信号を一律に増減補正して車両の回転角速度に応じたヨ
ーレートを出力することを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記方法による本発明では、車両走行中の中速
以上の安定した直進走行の場合に、ヨーレートセンサの
信号の値のずれ状態が判断され、取付け誤差、経時変化
等によりずれている場合は、所定量の加減算による零調
整でそのずれに応じた補正量が求められる。そしてヨー
レートセンサの信号がこの補正量により一律に増減補正
されることで、センサ信号のずれに対して車両の挙動変
化の際の回転角速度に応じたヨーレートが常に正確に出
力し、ヨーレート検出精度が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２において、車両の駆動系と４輪操舵系の概略
について説明する。先ず、車両１においてエンジン２が
クラッチ３、変速機４に連結され、変速機４の出力側が
フロントデフ５、車軸６等を介して前輪７に伝動構成さ
れる。また変速機４の出力側は、プロペラ軸８、リヤデ
フ９、車軸１０等を介して後輪１１にも伝動構成され、
４輪駆動走行する。また４輪操舵系として、前輪操舵装
置２０と後輪操舵装置３０を有する。

【００１０】前輪操舵装置２０は、ハンドル２１を有す
るステアリングシャフト２２が、油圧式の制御バルブ２
３とパワーシリンダ２４、ロッド２５、ナックルアーム
２６を介して前輪７に連結され、ハンドル操作により前
輪７を手動操舵するように構成される。後輪操舵装置３
０は、電動モータ３１を有し、このモータ３１が減速用
のウォームギヤ３２を介して偏芯軸３３に連結され、こ
の偏芯軸３３からリンク３４、レバー３５、ナックルア
ーム３６等を介して後輪１１に連結され、モータ駆動に
より後輪１１を自動操舵するように構成される。また異
常時にモータ電源を切った場合には、ウォームギヤ３２
の非可逆性により後輪１１を路面外力に対して所定の舵
角状態に保持する。

【００１１】制御系として、ハンドル角θを検出するハ
ンドル角センサ４０、ハンドル角速度ｄθを検出するハ
ンドル角速度センサ４１、後輪舵角Ｅｒを検出する後輪
舵角センサ４２、後輪舵角速度ωｒを検出する後輪舵角
速度センサ４３を有する。また車両の回頭状態に応じた
回転角速度のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ
４４を有する。更に、制御用車速Ｖを演算するため前左
車輪速Ｎｆｒを検出する前左車輪速センサ４５、後右車
輪速Ｎｒｌを検出する後右車輪速センサ４６を有し、こ
れらセンサ信号が制御ユニット５０に入力して電気的に
処理され、後輪の操舵方向、舵角、舵角速度に応じたモ
ータ信号をモータ３１に出力する。

【００１２】制御ユニット５０は、前左車輪速Ｎｆｌと
後右車輪速Ｎｒｒが入力する車速算出部５１を有し、制
御用の車速Ｖを、Ｖ＝（Ｎｆｌ＋Ｎｒｒ）／２により算
出する。車速Ｖはハンドル角係数設定部５２に入力し
て、ハンドル角係数Ｋθを車速Ｖの関数で設定し、同時
にヨーレート係数設定部５３に入力して、ヨーレート係
数Ｋγを同様に車速Ｖの関数で設定する。ハンドル角係
数Ｋθは、図３（ａ）の舵角ゲインマップのように車速
全域で逆相であり、低中速域において車速Ｖが低いほど
値の絶対値が減少変化する特性である。ヨーレート係数
Ｋγは、同図のヨーレートゲインマップのように車速全
域で同相であり、車速Ｖの上昇に応じて緩やかに増大変
化する特性である。そこでこのマップを参照して両係数
Ｋθ、Ｋγを設定する。

【００１３】ハンドル角θとハンドル角係数Ｋθは乗算
部５４に入力して両者の乗算値Ｋθ・θを算出し、ヨー
レートγとヨーレート係数Ｋγも乗算部５５に入力して
両者の乗算値Ｋγ・γを算出する。これら２つの乗算値
Ｋθ・θ、Ｋγ・γは目標後輪舵角演算部５６に入力
し、目標後輪舵角ＥＴを、 ＥＴ＝Ｋγ・γ＋Ｋθ・θ により算出する。従って、Ｋγ・γの項は車両を安定側
に保つ安定要素であり、Ｋθ・θの項は旋回を促進する
旋回要素である。

【００１４】ここでヨーレートγは車速全域で旋回や外
乱による車両回頭状態に応じて発生し、この係数Ｋγが
車速Ｖの増大関数の特性であるため、車速Ｖが大きいほ
どＫγ・γの値が大きくなる。ハンドル角θは一般に中
高速域では非常に小さく、このため係数Ｋθが逆相方向
に小さい特性でもＫθ・θの値は零付近になる。そこで
中高速域でヨーレートγを検出すると、Ｋγ・γの値に
より目標後輪舵角ＥＴは同相方向になって、安定性重視
で制御される。ハンドル角θの大きい低速域では逆相方
向のＫθ・θの値により旋回性重視で制御され、このと
きヨーレートγの同相方向のＫγ・γの値で安定側に補
正される。

【００１５】目標後輪舵角ＥＴと後輪舵角Ｅｒは偏差算
出部５７に入力して偏差ＥＤを、ＥＤ＝ＥＴ−Ｅｒによ
り算出する。この偏差ＥＤは目標後輪転舵速度設定部５
８に入力し、図３（ｂ）のマップにより偏差ＥＤに応じ
た目標後輪転舵速度ωｏを設定する。更に、目標後輪転
舵速度ωｏと後輪舵角速度ωｒは速度差算出部５９に入
力して速度差ωｄを、ωｄ＝ωｏ−ωｒにより算出す
る。そして速度差ωｄは制御量設定部６０に入力して、
速度差ωｄに応じた比例成分の制御量Ｋｐを設定し、駆
動部６１により制御量Ｋｐに応じた正転または逆転のモ
ータ電流Ｉをモータ３１に供給するように構成される。

【００１６】上記制御系において、ヨーレートセンサ信
号の取付け誤差に対する調整について説明する。先ず、
センサ信号γｏと車速Ｖが入力する補正量算出部６２を
有し、ハンドル操作の少ない中速以上で且つセンサ信号
γｏが略中立の場合に安定した直進走行を判断する。そ
して直進走行の場合は、修正後のヨーレート値γの中立
の零に対するずれ状態を判断し、左右にずれている場合
はそのずれに応じた補正量γ’を算出する。またヨーレ
ートセンサ４４の信号の入力側には補正部６３を有し、
センサ信号値γｏに補正量γ’を加減算して一律に補正
することで、車両の回転角速度に応じたヨーレートγを
出力するように構成される。

【００１７】次に、この実施例の作用を説明する。先
ず、エンジン２を運転し、変速機４の変速動力が駆動系
により前輪７と後輪１１に伝達することで、車両１が４
輪駆動で走行する。このときドライバがハンドル２１を
操作すると、前輪操舵装置２０により前輪７が転舵して
手動操舵され、且つ後輪操舵装置３０により走行状態、
ハンドル操作、車両の挙動に応じ後輪１１が自動的に操
舵制御される。

【００１８】このとき図４のフローチャートが実行して
ヨーレートセンサ４４の信号が調整される。即ち、
（ａ）の補正量算出ルーチンのステップＳ１でセンサ信
号値γｏと車速Ｖを読込み、ステップＳ２でセンサ信号
としてのＡＤ変換値γａを設定値γｓ（例えば３deg/s
）と比較する。そして設定値γｓ以下の略中立の場合
はステップＳ３に進み、更に車速Ｖを設定値Ｖｓ（４０
km/h）と比較して、中速以上の場合に安定した直進走行
を判断する。この走行条件の場合は、ステップＳ４によ
る所定時間（例えば４秒）毎にステップＳ５に進んで、
修正後のヨーレート値γをチェックする。

【００１９】そこで修正後のヨーレート値γが、中立の
零に対して図５のように右にずれている場合は、ステッ
プＳ６で零になるまで所定量Δγ（０．１６deg/s 以
下）づつ減算し、ステップＳ７で所定量Δγと減算の回
数Ｃにより補正量γ’を算出する。また修正後のヨーレ
ート値γが左にずれている場合は、ステップＳ５からス
テップＳ８に進み零になるまで逆に所定量Δγづつ加算
し、ステップＳ７で同様に補正量γ’を算出する。更に
修正後のヨーレート値γが零の場合は、ステップＳ９で
Ｃ＝Ｃとし、補正量γ’を保持する。こうしてヨーレー
トセンサ４４の取付け誤差や経時変化等のずれに応じた
補正量γ’が算出される。

【００２０】また図４（ｂ）のセンサ信号調整ルーチン
では、ステップＳ１０でセンサ信号値γｏを読込み、ス
テップＳ１１でセンサ信号値γｏに補正量γ’を一律に
加算してヨーレートγを求める。そこでヨーレートセン
サ４４のセンサ信号値γｏが常に左右の一方にずれて検
出される場合に、ヨーレートγの値は正確なものに増減
補正される。そしてステップＳ１２でこのヨーレートγ
を出力することで、車両の挙動変化の際の回転角速度に
応じた正確なヨーレートγが得られる。

【００２１】続いて後輪操舵制御について説明すると、
車速Ｖに応じてハンドル角係数Ｋθとヨーレート係数Ｋ
γを設定し、ハンドル角θとその係数Ｋθ、ヨーレート
γとその係数Ｋγにより目標後輪舵角ＥＴを演算する。
そして目標後輪舵角ＥＴと後輪舵角Ｅｒとの偏差ＥＤを
算出し、偏差ＥＤに応じて目標後輪転舵速度ωｏを設定
し、目標後輪転舵速度ωｏと後輪舵角速度ωｒとの速度
差ΔＮωｄを算出し、速度差ΔＮωｄに応じた制御量Ｋ
ｐのモータ電流Ｉを出力してモータ３１を駆動する。こ
のため後輪操舵装置３０では、モータ３１によりウォー
ムギヤ３２、偏芯軸３３が回転し、リンク３４、レバー
３５が左右に揺動して後輪１１が自動的に操舵される。
この場合に後輪１１は同相または逆相で、所望の舵角や
舵角速度を得るように、逆相舵角比例制御とヨーレート
フィードバック制御される。

【００２２】従って、発進等の低速時にハンドル２１を
大きく切ると、目標後輪舵角ＥＴがＫθ・θの値により
負になり、後輪１１が逆相操舵して小回り旋回される。
このとき急旋回したり、路面μにより車両が回頭してヨ
ーレートγが大きくなると、Ｋγ・γの値により後輪１
１の逆相操舵が減少補正され、車両の挙動が安定化され
る。中高速時の旋回では目標後輪舵角ＥＴが主としてＫ
γ・γの値により正になって、後輪１１が同相操舵され
る。そこで後輪１１のコーナリングフォースＦｃｒが増
大し、遠心力Ｆｇに対して前後輪７，１１のコーナリン
グフォースＦｃｆ，Ｆｃｒが余裕を持って釣合うように
なる。このため車両は所定の旋回円を安定した姿勢で走
行することができて、旋回安定性が良くなる。

【００２３】また横風等の外乱で車両が左右に急激に回
頭すると、ヨーレートγが大きく増減変化してこの車両
１の挙動変化が迅速に検出される。そしてＫγ・γの値
により後輪１１は車両１が回頭するにもかかわず同相状
態を保持するように操舵される。このため車両１は横風
により流されないように安定して対向した姿勢になり、
且つスムースに元の進路に戻る。

【００２４】以上、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されず、前後加速度センサや横加速
度センサなど種々のセンサに対して広くて適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によると、
車両に取付けられて回転角速度を検出するヨーレートセ
ンサの信号が、取付け誤差等のずれに対して零調整され
るので、回転角速度に応じて正確なヨーレートを得るこ
とができて、ヨーレート検出精度が向上する。センサ信
号と車速により安定した直進走行を判断して、センサ信
号のずれに応じた補正量を求め、この補正量で一律にセ
ンサ信号を補正する方法であるから、簡単で、精度が高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヨーレート信号の調整方法に適し
た制御系を示すブロック図である。

【図２】車両の駆動系と４輪操舵系の概略を示す構成図
である。

【図３】ハンドル角係数、ヨーレート係数、目標後輪転
舵速度のマップを示す図である。

【図４】ヨーレート信号調整制御を示すフローチャート
である。

【図５】ヨーレート信号の調整状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 車両 ４４ ヨーレートセンサ ５０ 制御ユニット ５１ 車速算出部 ６２ 補正量算出部 ６３ 補正部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 117:00 137:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の回転角速度を検出するヨーレート
   センサを備えた車両において、センサ信号と車速による
   安定した直進走行か否かを判断し、直進走行時はセンサ
   信号の値を判断して、センサ信号値が中立の零からずれ
   ている場合は、所定時間毎にセンサ信号値が零になるま
   で所定量づつ加減算して、その所定量と加減算の回数と
   により補正量を求め、この補正量によりヨーレートセン
   サの信号を一律に増減補正して車両の回転角速度に応じ
   たヨーレートを出力することを特徴とするヨーレート信
   号の調整方法。