JPH11147480A

JPH11147480A - 車両運動制御装置

Info

Publication number: JPH11147480A
Application number: JP31736597A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sudo; 秀樹数藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ステアリングホイールの絶対舵角が未確定であ
るときの車両振動を抑制する。【解決手段】車速Ｖα以上で所定時間Ｔα以上直進走行
状態であるとき、ステアリングホイールは中立状態であ
ると判断し、Ｔα間の相対舵角θ_FAの平均値を中立位置
角度θ_Nとして設定する。この中立位置角度θ_Nが確定
されている場合には、四輪駆動車として所望の応答特性
となり得る値を、前輪舵角とヨーレートとの間の伝達特
性の各車速依存定数として設定し、相対舵角θ_FAと中立
位置角度θ _Nとの差である絶対角度θ_Fと前記伝達関数
とに基づき後輪操舵を行う。一方、中立位置角度θ_Nが
未確定である間は、前記車速依存定数のうちヨーレート
の定常特性を決定するヨーレートゲインＧψ′について
は、二輪駆動車と同等の定常特性となり得るゲインＧ
ψ′（２ＷＳ）を設定し、これと、相対舵角θ_FAとに基
づき後輪操舵を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、操舵時におけ
る、車両のヨーレート等で表される車両の平面挙動を制
御するようにした車両運動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、操舵時における車両のヨーレート
等を制御し、操舵時の車両の操安性を維持するようにし
た車両運動制御装置としては、例えば特開平５−１７０
１１６号公報に記載されているもの等がある。この装置
は、ステアリングホイールの操舵角に対して、一次遅れ
特性と位相進み補償とを施して、操舵時のヨーレート応
答の過渡特性及び定常特性を調整するための目標ヨーレ
ート（車両運動目標値）を算出し、車両に発生するヨー
レートをこの目標値と一致させるために必要な後輪舵角
指令値を、車両諸元値に基づく運動方程式により算出
し、後輪実舵角を前記後輪舵角指令値に追従させるよう
に制御することによって、前記目標ヨーレートに応じた
車両のヨー運動となるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の車両運動制
御装置においては、過渡特性及び定常特性の制御を併せ
て行うようになっており、後輪舵角指令値は、過渡制御
を行うための舵角値と定常制御を行うための舵角値とを
足し合わせたものである。この定常特性制御用の舵角値
は、ステアリングホイールの舵角に比例するものである
ため、絶対舵角を検出できる状態になければ、後輪舵角
制御を開始することができない。

【０００４】ここで、制御装置の起動直後から、ステア
リングホイールの絶対舵角を検出可能なセンサシステム
は比較的高価であるため、現実にはシステム起動時のス
テアリングホイールの位置に対する相対的な角度変化を
検出することの可能なセンサと、ステアリングホイール
が所定の角度範囲にあるか否かを検出する補助センサと
を組み合わせ、これら二つのセンサの出力値と、走行車
速とから総合的に判断してステアリングホイールの中立
位置角度を推定し、推定した中立位置角度と前記相対舵
角との差から絶対的なステアリングホイールの舵角を算
出する構成が取られている。

【０００５】したがって、二つのセンサを用いて絶対舵
角を求めるような制御装置においては、起動直後は絶対
舵角が未確定であり後輪舵角制御を開始することができ
ないことから、例えばエンジン始動後、中立位置角度を
確定するに必要な条件、つまり、ステアリングホイール
が中立状態にあるとみなすことの可能な所定の条件が成
立しないまま走行車速が高い状態に至るような状況で
は、絶対舵角を検出することができないため、その状態
で操舵を行った場合には、後輪操舵を開始することがで
きず、四輪操舵車でありながら二輪操舵車と全く同じ挙
動となってしまう。特に、車速が高い状態では、車線変
更等のステアリングホイール操作を行った後の車両のふ
らつきが大きく、通常の四輪操舵車に対してヨーレート
特性の落差が大きいという問題がある。

【０００６】そこで、この発明は上記従来の問題点に着
目してなされたものであり、ステアリングホイールの絶
対舵角が未確定であるときの車両振動を抑制し、ステア
リングホイールの絶対舵角が未確定状態と確定状態とに
おける四輪操舵車の車両特性の落差を低減することの可
能な車両運動制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る車両運動制御装置は、ステ
アリングホイールの中立位置を確定し、確定した中立位
置とステアリングホイールの相対舵角とから絶対舵角を
検出し、当該絶対舵角と車速とに基づいて車両の平面挙
動に関する応答特性が所定の過渡特性及び定常特性とな
り得るための車両運動目標値を算出し、当該車両運動目
標値に応じた車両の平面挙動を実現可能な非操舵輪舵角
指令値を算出してこれに応じて非操舵輪を操舵するよう
にした車両運動制御装置において、前記中立位置が未確
定である間は、前記相対舵角と前記車速とに基づいて前
記過渡特性のみを制御する前記車両運動目標値を算出
し、当該車両運動目標値に基づき前記非操舵輪を操舵す
るようにしたことを特徴としている。

【０００８】この請求項１の発明では、ステアリングホ
イールの相対舵角が検出されると共に、ステアリングホ
イールが中立状態であるとみなすことが可能な状態にあ
るときのステアリングホイールの舵角等から、ステアリ
ングホイールの中立位置が確定される。そして、この確
定された中立位置と相対角度との差に基づいてステアリ
ングホイールの絶対舵角が算出され、この絶対舵角と車
速とに基づいて、車両の平面挙動に関する応答特性が所
定の過渡特性及び定常特性となり得るためのヨーレート
目標値等の車両運動目標値が算出され、この車両運動目
標値に応じた車両の平面挙動を実現可能な非操舵輪舵角
指令値が算出される。そして、この非操舵輪舵角指令値
に応じて非操舵輪が操舵されて、車両挙動が所定の応答
特性となるように制御される。

【０００９】このとき、ステアリングホイールが中立状
態であるとみなすことの可能な所定の条件が成立せず
に、ステアリングホイールの中立位置が確定されない間
は、この状態で操舵が行われた場合には、相対舵角と車
速とに基づいて過渡特性のみを調整する車両運動目標値
が算出され、この車両運動目標値に基づいて非操舵輪が
操舵される。

【００１０】ここで、ステアリングホイールの中立位置
を確定できない間は、絶対舵角を検出することはできな
いが、相対舵角を検出することは可能であり、車両の平
面挙動に関する応答特性においてその過渡特性は絶対角
度に比例しない。よって、相対舵角と車速とに基づいて
過渡特性のみが制御される車両運動目標値を算出しこれ
に基づき非操舵輪を操舵することによって、過渡特性の
制御は行われるから、中立位置が未確定である間の過渡
状態での車両挙動の変動は、四輪駆動車両と同等に抑制
される。

【００１１】また、請求項２に係る車両運動制御装置
は、ステアリングホイールの相対舵角を検出する相対舵
角検出手段と、前記ステアリングホイールの中立位置を
確定する中立位置確定手段と、前記相対舵角検出手段の
検出相対舵角と前記中立位置確定手段の中立位置情報と
をもとに前記ステアリングホイールの絶対舵角を検出す
る絶対舵角検出手段と、当該絶対舵角検出手段の絶対舵
角と車速検出手段で検出した検出車速とに基づいて車両
の平面挙動に関する応答特性が所定の過渡特性及び定常
特性となり得るための車両運動目標値を算出する車両運
動目標値算出手段と、前記車両運動目標値に基づく車両
の平面挙動を実現可能な非操舵輪舵角指令値を算出する
非操舵輪舵角指令値算出手段と、前記非操舵輪舵角指令
値に応じて非操舵輪を操舵する補助操舵手段と、を備え
た車両運動制御装置において、前記中立位置が未確定で
ある間に、前記相対舵角と前記車速とに基づき前記過渡
特性のみを制御する車両運動目標値を算出する補助目標
値算出手段を備えることを特徴としている。

【００１２】この請求項２の発明では、相対舵角検出手
段で検出されたステアリングホイールの相対舵角と中立
位置確定手段で確定されたステアリングホイールの中立
位置情報とをもとに、ステアリングホイールの絶対舵角
が検出され、この絶対舵角と車速検出手段で検出された
車速とをもとに、車両の平面挙動に関する応答特性が所
定の定常特性及び過渡特性となり得るための、例えばヨ
ーレート等の車両運動目標値が設定され、この車両運動
目標値に基づく非操舵輪舵角指令値が算出される。そし
て、これと一致するように非操舵輪が操舵される。

【００１３】このとき、ステアリングホイールの中立位
置を確定することができない間は、相対舵角と車速とに
基づいて過渡特性のみを制御する車両運動目標値が算出
され、この車両運動目標値に基づいて非操舵輪が操舵さ
れる。

【００１４】よって、中立位置が未確定である間であっ
ても相対角度に基づいて過渡特性の制御は行われるか
ら、中立位置が未確定である間における操舵時の過渡状
態での車両挙動は四輪駆動車と同等に抑制されることに
なる。

【００１５】また、請求項３に係る車両運動制御装置
は、前記補助目標値算出手段は、二輪操舵車と同等の定
常特性となるように前記車両運動目標値を算出するよう
になっていることを特徴としている。

【００１６】この請求項３の発明では、中立位置が未確
定である間は、補助目標値算出手段により、二輪操舵車
と同等の定常特性となるように車両運動目標値が算出さ
れる。よって、中立位置が未確定である間は、その定常
特性は二輪操舵車と同等つまり、後輪角度が零となるよ
うに制御されるから、これは、すなわち、過渡特性のみ
が制御されることになる。

【００１７】さらに、請求項４に係る車両運動制御装置
は、前記車両運動目標値としてヨーレートを適用するこ
とを特徴としている。この請求項４の発明では、絶対角
度と車速とに基づいて、車両運動目標値としてヨーレー
トが算出され、操舵角の変化に対する車両のヨーレート
が所定の応答特性となるように制御される。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る車両運動制御装置は、ステアリングホイールの中
立位置が未確定である間は、相対舵角と車速とに基づい
て過渡特性のみを制御する車両運動目標値を算出し、こ
れに基づき非操舵輪を制御するようにしたから、この間
の、車両挙動の変動をより抑制させることができ、特に
過渡状態における車両振動を抑制することができる。

【００１９】また、請求項２に係る車両運動制御装置
は、ステアリングホイールの中立位置が未確定である間
は、補助目標値算出手段により、相対舵角と車速とに基
づいて過渡特性のみを制御する車両運動目標値を算出し
これに基づいて非操舵輪を制御するようにしたから、こ
の間の、車両挙動の変動をより抑制させることができ、
特に過渡状態における車両振動を抑制することができ
る。

【００２０】また、請求項３に係る車両運動制御装置
は、前記補助目標値算出手段では、二輪操舵車と同等の
定常特性となるように前記車両運動目標値を算出するよ
うにしたから、車両運動目標値にステアリングホイール
の舵角の比例成分が含まれることなく、的確に過渡特性
の制御を行うことができる。

【００２１】さらに、請求項４に係る車両運動制御装置
は、前記車両運動目標値としてヨーレートを適用し、ヨ
ーレートの応答特性が所定の応答特性となるようにした
から、車両のヨーレートの応答特性をより向上させるこ
とができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の車両運動制御装
置の一例を示す概略構成図である。

【００２３】図中、１は後輪舵角制御系であって、この
後輪舵角制御系１は、左右の後輪（非操舵輪）２Ｌ，２
Ｒを機械的に転舵する後輪操舵機構（補助操舵手段）３
と、この後輪操舵機構３を駆動制御する制御装置（車両
運動制御装置）４とを備えている。

【００２４】前記後輪操舵機構３は、左右の後輪２Ｌ，
２Ｒに取り付けたナックルアーム５Ｌ，５Ｒ間に、キン
グピン軸６Ｌ，６Ｒ及びボールジョイント７Ｌ，７Ｒを
介してタイロッド８が連結されていると共に、このタイ
ロッド８に形成されたすべりねじ９に、外周面に外歯を
形成したナット１０が螺合され、このナット１０の外歯
にステップモータからなる駆動モータ１１の回転軸に取
り付けられた歯車１２が噛合された構成を有し、駆動モ
ータ１１を回転駆動することにより、タイロッド８が左
右方向に移動して後左右輪が転舵されるようになってい
る。なお、１３はタイロッド８を中立位置に復帰させる
リターンスプリングである。

【００２５】前記制御装置４には、図１に示すように、
前輪を転舵する図示しないステアリングホイールの操舵
角を検出する操舵相対角センサ（相対舵角検出手段）１
４からの二種類の相対角検出信号Ｐ₁，Ｐ₂と、中立位
置センサ（中立位置確定手段）２４からの中立位置検出
信号Ｐ_Nと、例えば後輪のタイロッド８に連結されたポ
テンショメータ等で構成され、後輪の舵角を検出する後
輪舵角センサ１６からの後輪舵角検出信号θ_Rと、車両
の適所に設けられ車速を検出する車速センサ１７からの
車速検出信号Ｖと、駆動モータ１１の回転角を検出する
ロータリエンコーダであって、回転方向に応じて９０度
の位相差を有する２種類のパルスを出力するロータリエ
ンコーダ１８からの二種類のパルスＰ_A及びＰ_Bと、が
入力される。

【００２６】図２は、前記操舵相対角センサ１４及び中
立位置センサ２４とからなる操舵検出機構の一例を示し
たものであって、ステアリングシャフト２０に固定され
た円板状のセンサディスク２１と、このセンサディスク
２１に対向して配設された操舵相対角センサ１４を構成
する第１の操舵角センサ２２及び第２の操舵角センサ２
３と、中立位置センサ２４と、で構成されている。

【００２７】ここで、センサディスク２１には、その外
周側の同心円上に全周にわたって数度間隔で操舵角検出
用透孔２１ａが穿設されていると共に、その内側に同心
的に例えば２０°程度の範囲で中立位置検出用透孔２１
ｂが穿設されている。

【００２８】また、第１及び第２の操舵角センサ２２，
２３と中立位置センサ２４とは、それぞれセンサディス
ク２１を挟んで対向する発光ダイオード及びフォトレジ
スタを有するフォトインタラプタで構成され、このうち
第１及び第２の操舵角センサ２２，２３は、センサディ
スク２１の操舵角検出用透孔２１ａに対向する任意の位
置に透孔２１ａの幅の半分のピッチで並設され、中立位
置センサ２４は、ステアリングホイールが直進状態を表
す中立位置にあるときに中立位置検出用透孔２１ｂの円
周方向の略中心位置に配設されている。

【００２９】前記制御装置４は、少なくとも入出力イン
タフェース回路，演算処理装置，この演算処理装置の演
算処理に必要な処理プログラム，前記制御マップ等を記
憶していると共に演算処理装置の演算結果等を逐次記憶
する記憶装置を有するマイクロコンピュータと、ロータ
リエンコーダ１８からのパルス信号Ｐ_A及びＰ_Bに基づ
いて駆動モータ１１の回転方向を弁別して加算パルス及
び減算パルスを形成し、これらをアップダウンカウンタ
で加減算してディジタル値の現在モータ回転角δを求め
る現在回転角計測回路と、マイクロコンピュータで演算
した駆動モータ１１を駆動するための制御信号を、例え
ば、電界効果トランジスタ等で構成されたブリッジ回路
等の、駆動モータ１１を正逆回転駆動可能な回路で構成
され、マイクロコンピュータから出力される制御信号に
基づいて例えばＰＷＭ制御等によって駆動モータ１１に
供給する電流値を制御することにより、制御信号で指定
された回転方向に指定された回転量だけ駆動モータ１１
を駆動するモータ駆動回路と、等を備えている。

【００３０】そして、制御装置４では、操舵相対角セン
サ１４からの相対角検出信号Ｐ₁，Ｐ₂，中立位置セン
サ２４からの中立位置検出信号Ｐ_N，後輪舵角センサ１
６からの後輪舵角検出信号θ_R，車速センサ１７からの
車速検出信号Ｖ，ロータリエンコーダ１８からのパルス
信号Ｐ_A及びＰ_Bに基づいて、ステアリングホイールが
中立状態であるとみなすことの可能な所定の条件を満足
するときに、ステアリングホイールの中立位置角度θ_N
を確定する。また、相対角検出信号Ｐ₁，Ｐ₂に基づく
前輪の相対角度θ_FAと、中立位置角度θ_Nとの差から前
輪の絶対角度θ _Fを検出すると共に、予め設定して記憶
装置に格納している、前輪舵角の変化に対するヨーレー
トの応答特性を決定する後述の車速依存定数と車速との
対応を表す制御マップに基づいて、車速検出値Ｖに対応
する応答特性を特定する。

【００３１】そして、この応答特性となり得るための目
標ヨーレート（車両運動目標値）ψ _M′を、前輪の絶対
角度θ_Fに基づいて算出し、これを実現するための、後
輪舵角指令値（非操舵輪舵角指令値）Θ_Rを算出する。
そして、この後輪舵角指令値Θ_Rに基づいて駆動モータ
１１の駆動量及び回転方向を特定し、これをモータ駆動
回路を介して駆動モータ１１に出力する。

【００３２】図３は、制御装置４の機能ブロック図を表
したものである。制御装置４は、図３に示すように、操
舵相対角センサ１４からの検出信号Ｐ₁及びＰ₂に基づ
きステアリングホイールの相対舵角θ_FAを算出するステ
アリング相対角算出部４１と、ステアリングホイールが
中立状態であるとみなすことができるときのステアリン
グホイールの相対舵角に基づいて中立位置角度θ_Nを設
定するステアリング中立角算出部４２と、中立位置角度
θ_Nと相対舵角θ_FAとの差から絶対舵角θ_Fを算出する
ステアリング絶対角算出部４３と、相対舵角θ_FAと絶対
舵角θ_Fと車速検出値Ｖとをもとに、車両運動目標値と
しての目標ヨーレートψ_M′を算出する車両運動目標値
設定部４４と、車両運動目標値設定部４４からの目標ヨ
ーレートψ_M′，前輪の絶対角度θ_F及び相対角度
θ_FA，車速検出値Ｖをもとに、後輪舵角指令値Θ_Rを算
出する後輪舵角指令値算出部４５と、後輪舵角センサ１
６からの後輪舵角検出信号θ_Rと前記後輪舵角指令値Θ
_Rとをもとに、駆動モータ１１への駆動信号Ｚ_Rを設定
し、これを後輪操舵機構３へ供給する後輪舵角サーボ演
算部４６とから構成されている。

【００３３】前記ステアリング中立角算出部４２では、
中立位置センサ２４からの中立位置検出信号Ｐ_Nが中立
状態を検出しており、且つ、車速センサ１７からの車速
検出値Ｖが所定車速Ｖα（例えば６０ｋｍ／ｈ程度）以
上であり、且つこの状態が所定時間Ｔα以上継続したと
き、この間のステアリングホイールの相対角度θ_FAの平
均値を中立位置角度θ_Nとして確定する。

【００３４】また、前記車両運動目標値設定部４４で
は、次式（１）に示す、前輪の操舵角度θと目標ヨーレ
ートψ_M′との間の伝達関数に基づいて、前輪の操舵角
度θに対する、車両運動目標値としての目標ヨーレート
ψ_M′を算出する。

【００３５】 ψ_M′ ＝Ｇψ′・｛〔ω_n ²( ｎ₁ｓ＋１)]／( ｓ²＋２ζω_nｓ＋ω_n ²) ｝・θ ……（１）なお、式中、Ｇψ′，ω_n，ｎ₁及びζは車速依存定数
であって、Ｇψ′はヨーレートゲイン，ω_nは固有角周
波数，ｎ₁は零点相当値，ζは減衰係数である。これら
車速依存定数は、四輪駆動車と同等の応答特性を実現す
る車速依存定数として、予め設定されて記憶装置に格納
されている、車速と車速依存定数との対応を表す制御マ
ップに基づいて設定される。

【００３６】また、ヨーレートゲインＧψ′について
は、定常旋回状態で後輪を操舵する四輪駆動車と同等の
定常特性となるゲインと、定常旋回状態で後輪を操舵し
ない二輪駆動車と同等の定常特性となるゲインとが設定
されている。そして、絶対角度θ_Fが算出可能な状態で
あるときには、ヨーレートゲインＧψ′として四輪駆動
車に応じたゲインが設定されると共に前輪の操舵角度θ
として絶対角度θ_Fが設定され、絶対角度θ_Fが算出不
可能な状態であるときつまり中立位置角度θ_Nが未確定
であるときには、ヨーレートゲインＧψ′として二輪駆
動車と同等のゲインが設定されると共に前輪の操舵角度
θとして相対角度θ_FAが設定される。

【００３７】前記車速依存定数は、図４に示すように、
前輪の操舵角度θの変化（図４（ａ））に対するヨーレ
ートの応答特性（図４（ｂ））において、ヨーレートゲ
インＧψ′は定常ゲイン、すなわち、操舵角に対する定
常的なヨーレートを特定し、固有角周波数ω_nはその振
動周波数を特定し、零点相当値ｎ₁は操舵角の変化に対
するヨーレートの立ち上がりの速さ、つまり、ヨーレー
トの立ち上がり特性を特定し、減衰係数ζは収束の速
さ、つまり、ヨーレートの収束性を特定している。

【００３８】したがって、車速依存定数を所定の応答特
性となり得る値に設定することによって、設定した車速
依存定数と前記（１）式とに基づき算出した目標ヨーレ
ートψ_M′の応答特性は所定の応答特性となり、ヨーレ
ートゲインＧψ′を調整することにより所定の定常特性
となり、固有角周波数ω_n，零点相当値ｎ₁，減衰係数
ζを調整することにより、所定の過渡特性となる応答特
性が得られることになる。

【００３９】図５は、車両運動目標値設定部４４の構成
をブロック図で表したものであり、後述のように、後輪
舵角指令値算出部４５において、目標ヨー角速度ψ_M″
を必要としていることから、図５に示すように、目標ヨ
ー角速度ψ_M″を算出した後、これを積分処理して目標
ヨーレートψ_M′を算出するようにしている。

【００４０】なお、図中の、Ｂ₀，Ｂ₁，Ｆ₀，Ｆ₁は
次式に基づき算出した値である。Ｂ₀＝ω_n ² Ｂ₁＝２ζω_n Ｆ₁＝ｎ₁ω_n ² Ｆ₀＝ω_n ²−Ｂ₁・Ｆ₁ 前記後輪舵角指令値算出部４５では、車両運動目標値設
定部４４からの目標ヨーレートψ_M′及び目標ヨー角速
度ψ_M″と、前輪の絶対角度θ_F又は相対角度θ_FA及び
車速センサ１７からの車速検出値Ｖとをもとに、次式
（２）に基づいて、二自由度車両運動方程式の逆計算に
よって、目標ヨーレートψ_M′に、実際のヨーレートを
一致させ得る後輪舵角を算出し、これを後輪舵角指令値
Θ_Rとする。

【００４１】 Θ_R＝β_R＋（Ｖ_Y−Ｌ_R・ψ_M′）／Ｖ ……（２） β_R＝Ｃ_R／Ｋ_R Ｃ_R＝（Ｌ_F・Ｃ_F−Ｉ_Z・ψ_M″／２）／Ｌ_R Ｃ_F＝ｅＫ_F・β_F β_F＝θ／Ｎ−（Ｖ_Y＋Ｌ_F・ψ_M′）／ＶＶ_Y＝∫Ｖ_Y′ｄｔＶ_Y＝（２Ｃ_F＋２Ｃ_R）／Ｍ−Ｖ・ψ_M′ なお、式中、Ｖ_Yは車両横速度，β_Fは前輪横滑り角，
β_Rは後輪横滑り角，Ｌ_Fは前車軸から車両重心点まで
の距離，Ｌ_Rは後車軸から車両重心点までの距離，Ｃ_F
は前輪のコーナリングフォース，Ｃ_Rは後輪のコーナリ
ングフォース，Ｋ_Rは車両の後輪のコーナリングパワ
ー，ｅＫ_Fは車両の前輪の等価コーナリングパワー（前
輪のコーナリングパワーであるが、ステアリング剛性の
影響によるステアリング角に対するコーナリングパワー
の低下分も加味した値），Ｉ_Zは車両のヨー慣性モーメ
ント，Ｍは車両の質量，Ｎはギヤ比，をそれぞれ表して
いる。

【００４２】そして、前記後輪舵角サーボ演算部４６で
は、後輪舵角指令値Θ_Rを目標モータ回転角δ′に変換
し、この目標モータ回転角δ′と現在モータ回転角δと
の偏差εに基づいて例えばＰＩＤ制御により目標駆動電
流値Ｉを設定すると共に、例えば前回の目標モータ回転
角δ′_t-1と今回の目標モータ回転角δ′_tとから駆動
モータ１１の回転方向を特定し、駆動モータ１１に適し
た信号に変換してこれを駆動信号Ｚ_Rとして後輪操舵機
構３の駆動モータ１１に出力する。

【００４３】次に、制御装置４での後輪操舵制御処理の
処理手順の一例を、図６に示すフローチャートに基づい
て説明する。制御装置４では、エンジンが起動される
と、後輪操舵制御処理を開始し、以後、予め設定した所
定周期で実行する。

【００４４】そして、まず、車速センサ１７からの車速
検出値Ｖを読み込み（ステップＳ１）、また、操舵相対
角センサ１４からの検出信号Ｐ₁及びＰ₂に基づき検出
して所定の記憶領域に格納している相対舵角θ_FAを読み
込む（ステップＳ２）。そして、車速検出値Ｖが所定車
速Ｖα（例えば６０ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判定
し（ステップＳ３）、車速検出値ＶがＶ≧Ｖαである場
合には、ステップＳ４に移行する。そして、ステップＳ
４において、中立位置センサ２４からの中立位置検出信
号Ｐ_Nをもとに、ステアリングホイールが中立状態であ
るか否かを判定し、中立状態である場合にはステップＳ
５ａに移行する。

【００４５】このステップＳ５ａでは、カウント値ＣＮ
Ｔを“１”だけカウントアップすると共に、相対舵角θ
_FAの積算値である舵角積算値ＳＵＭに、ステップＳ２で
読み込んだ相対舵角θ_FAを積算した後、ステップＳ６に
移行する。

【００４６】一方、ステップＳ４で車速検出値ＶがＶ≧
Ｖαでない場合、また、ステップＳ４で、ステアリング
ホイールが中立状態でない場合には、ステップＳ５ｂに
移行し、このステップＳ５ｂでは、カウント値ＣＮＴ及
び舵角積算値ＳＵＭを共に零にリセットした後、ステッ
プＳ６に移行する。

【００４７】このステップＳ６では、カウント値ＣＮＴ
が所定値Ｔα（Ｔαは、１０秒間に相当する程度）以上
であるか否かを判定し、カウント値ＣＮＴがＣＮＴ＞Ｔ
αである場合には、ステップＳ７に移行し、中立位置角
度θ_Nをθ_N＝ＳＵＭ／Ｔαとして設定し、中立位置角
度θ_Nが確定されたか否かを表す中立角度確定フラグＦ
を中立位置角度θ_Nが確定されたことを表すＦ＝１に設
定し、さらに、カウント値ＣＮＴ及び舵角積算値ＳＵＭ
を共に零にリセットし、ステップＳ８に移行する。な
お、前記中立角度確定フラグＦは、初期状態では、Ｆ＝
０に設定されるようになっている。

【００４８】一方、ステップＳ６で、カウント値ＣＮＴ
がＣＮＴ＞Ｔαでない場合には、そのままステップＳ８
に移行する。つまり、車速が所定値Ｖα以上であり、且
つ、中立位置検センサ２４で中立位置を検出し、これら
の状態が所定時間Ｔα継続したとき、中立位置角度θ_N
が確定され、中立角度確定フラグＦがＦ＝１として設定
されるようになっている。

【００４９】前記ステップＳ８では、中立角度確定フラ
グＦがＦ＝１であるか否かを判定し、Ｆ＝１である場合
には、ステップＳ９ａに移行し、Ｆ＝１でない場合に
は、ステップＳ９ｂに移行する。

【００５０】そして、前記ステップＳ９ａでは、相対舵
角θ_FAと中立位置角度θ_Nとの差を前輪舵角θとして設
定する（θ＝θ_FA−θ_N）。次いでステップＳ１０ａに
移行して、前記（１）式における各車速依存定数を設定
するために、予め設定して記憶している制御マップを参
照し、車速検出値Ｖに対応するヨーレートゲインＧ
ψ′，減衰係数ζ，固有角周波数ω_n，零点相当値ｎ₁
を設定する。このとき、ヨーレートゲインＧψ′につい
ては、四輪駆動車と同等の定常特性として設定したヨー
レートゲインＧψ′（４ＷＳ）を設定する。そして、ス
テップＳ１１に移行する。

【００５１】一方、前記ステップＳ９ｂでは、相対舵角
θ_FAを前輪舵角θとして設定し（θ＝θ_FA）、次いでス
テップＳ１０ｂに移行して、前記制御マップを参照し、
車速検出値Ｖに対応するヨーレートゲインＧψ′，減衰
係数ζ，固有角周波数ω_n，零点相当値ｎ₁を設定す
る。このとき、ヨーレートゲインＧψ′については、二
輪駆動車と同等の定常特性として設定したヨーレートゲ
インＧψ′（２ＷＳ）を設定する。そして、ステップＳ
１１に移行する。

【００５２】このステップＳ１１では、ステップＳ１０
ａ又は１０ｂで設定した各車速依存定数と、前記（１）
式と、前輪舵角θとに基づいて、目標ヨーレートψ_M′
を算出する。

【００５３】次いで、ステップＳ１１で目標ヨーレート
ψ_M′が設定されると、次に、ステップＳ１２に移行
し、算出した目標ヨーレートψ_M′に実際のヨーレート
を一致させることの可能な、後輪舵角指令値Θ_Rを前記
（２）式に基づいて算出する。そして、後輪舵角センサ
１６からの後輪舵角検出値θ_Rとロータリエンコーダ１
８からのパルス信号Ｐ_A，Ｐ_Bから検出して所定の記憶
領域に格納している駆動モータ１１の現在モータ回転角
δとを読み込む（ステップＳ１３）。

【００５４】次いで、算出した後輪舵角指令値Θ_Rを目
標モータ回転角δ′に変換し、この目標モータ回転角
δ′を所定の記憶領域に記憶すると共にこの目標モータ
回転角δ′と、前記現在モータ回転角δとの偏差に基づ
いてＰＩＤ制御等を行って、駆動モータ１１の駆動量を
算出すると共に、前回の目標モータ回転角δ′_t-1と今
回の目標モータ回転角δ′_tとから駆動モータ１１の回
転方向とを特定し（ステップＳ１４）、これに応じて駆
動モータ１１を駆動するための制御信号Ｚ_Rを形成して
駆動モータ１１に出力し処理を終了する（ステップＳ１
５）。

【００５５】ここで、ステップＳ９ａの処理が絶対舵角
検出手段に対応し、ステップＳ１０ａ及びＳ１１の処理
が車両運動目標値算出手段に対応し、ステップＳ１２の
処理が非操舵輪舵角指令値算出手段に対応し、ステップ
Ｓ９ｂ及びステップＳ１０ｂが補助目標値算出手段に対
応している。

【００５６】次に、上記実施の形態の動作を説明する。
今、車両が駐車している状態からエンジンを起動して発
進すると、制御装置４ではエンジンの起動に伴って後輪
操舵制御処理を開始し、車速センサ１７からの車速検出
値Ｖ，操舵相対角センサ１４からの検出信号Ｐ₁，Ｐ₂
に基づき検出して所定の記憶領域に格納している相対舵
角θ_FAを読み込む。そして、車速検出値ＶがＶα以上で
あり、且つ中立位置センサ２４で中立状態であることを
検出し、且つＣＮＴ≧Ｔαであるとき、つまり、車速Ｖ
α以上での直進走行状態が時間Ｔα以上継続したとき、
ステアリングホイールは中立状態にあると判断する。そ
して、所定時間Ｔαが経過する間に積算した相対舵角θ
_FAの積算値である舵角積算値ＳＵＭを、所定時間Ｔαで
割り算して相対舵角θ_FAの平均値を算出し、これを中立
位置角度θ_Nとして設定する。また、中立位置確定フラ
グＦをＦ＝１に設定する。

【００５７】これによって、中立位置角度θ_Nが確定さ
れ、中立位置確定フラグＦがＦ＝１として設定されたか
ら、以後、操舵が行われた場合等には、ステップＳ８か
らステップＳ９ａの処理に移行し、この中立位置角度θ
_Nと相対舵角θ_FAとの差から絶対舵角θ_Fを算出し、こ
のときの車速検出値Ｖに応じた各車速依存定数を制御マ
ップから設定する。ただし、ヨーレートゲインＧψ′に
ついては、四輪駆動車と同等の定常特性となるヨーレー
トゲインＧψ′（４ＷＳ）を設定する。そして、これら
各車速依存定数と前記絶対舵角θ_Fとに基づいて、前記
（１）式及び（２）式から、目標ヨーレートψ_M′及び
後輪舵角指令値Θ_Rを算出し、これらを実現するための
駆動信号Ｚ_Rを形成してこれを駆動モータ１１に出力す
る。

【００５８】以後、中立状態にあるとみなすことの可能
な所定の条件が満足したとき、つまり、車速Ｖα以上で
の直進走行状態がＴα時間以上継続した場合には、この
Ｔαの期間における相対舵角θ_FAの平均値から中立位置
角度θ_Nが順次算出されて更新され、最新の中立位置角
度θ_Nに基づいて絶対角度θ_Fが算出され、これに基づ
いて後輪の操舵制御が行われる。

【００５９】したがって、前輪の操舵舵角に応じて後輪
舵角が制御されて、四輪駆動車のヨーレート特性に応じ
た車両挙動となり、操舵に対するヨーレート変動が抑制
されて安定した車両挙動となる。

【００６０】一方、エンジン起動後から、前記中立位置
角度θ_Nが確定されるまでの間、つまり、エンジン起動
後に低速走行状態から操舵を行った場合等、エンジン起
動後に、Ｖα以上の速度で直進走行状態がＴα時間継続
した状態が一度も発生していない間は、中立位置角度θ
_Nが確定されないから、中立位置確定フラグＦはＦ＝０
のままである。

【００６１】したがって、ステップＳ８からステップＳ
９ｂに移行して、ステップＳ２の処理で読み込んだ相対
舵角θ_FAが前輪舵角θとして設定される。また、この時
点における車速検出値Ｖに応じた各車速依存定数が設定
されるが、ヨーレートゲインＧψ′については、二輪駆
動車の定常特性を有するヨーレートゲインＧψ′（２Ｗ
Ｓ）が設定される。

【００６２】そして、ヨーレートゲインＧψ′（２Ｗ
Ｓ）及び各車速依存定数と、相対舵角θ_FAである前輪舵
角θとをもとに、後輪の操舵制御が行われる。したがっ
て、中立位置角度θ_Nが確定されるまでの間は、固有角
周波数ω_n，零点相当値ｎ₁，減衰係数ζは、四輪駆動
車と同等の過渡特性を有する車速依存定数が設定され、
ヨーレートゲインＧψ′については、二輪駆動車と同等
の定常特性を有するゲインＧψ′（２ＷＳ）が設定され
ることになる。

【００６３】ここで、後輪舵角指令値Θ_Rは、定常特性
の制御を行うための舵角と過渡特性の制御を行うための
舵角との和であって、定常特性の制御用の舵角は、ステ
アリングホイールの操舵角に比例するから、絶対舵角θ
_Fに応じて後輪の舵角指令値を設定しなければならな
い。しかしながら、二輪駆動車では、定常状態では後輪
の操舵角度が零、つまり、操舵を行わないように制御を
行うから、定常特性を決定するヨーレートゲインＧψ′
として二輪駆動車と同等の特性を有するゲインＧψ′
（２ＷＳ）を設定することによって、定常特性の制御の
ための後輪舵角は略零となり、すなわち、絶対舵角θ_F
に比例する後輪舵角の成分は零となることになる。

【００６４】したがって、二輪駆動車と同等の定常特性
を有するゲインＧψ′（２ＷＳ）と、四輪駆動車と同等
の過渡特性を有する速度依存定数と、相対角度θ_FAと、
に基づいて算出した後輪舵角指令値Θ_Rには、相対角度
θ_FAに比例する角度成分は含まれず、相対角度θ_FAの角
度変化に応じた後輪舵角指令値Θ_Rとなるから、相対角
度θ_FAに基づいて後輪駆動制御を行った場合でも、車両
挙動を増大させる方向に後輪操舵制御が行われることは
なく、四輪駆動車と同等の過渡特性となるように制御が
行われるから、従来の後輪操舵制御を行わない状態、つ
まり、通常の二輪駆動車と同等の応答特性となる場合に
比較して、特に過渡状態におけるヨーレート変動を大幅
に低減することができる。よって、車両の安定性をより
向上させることができる。

【００６５】また、中立位置角度θ_Nが確定される以
前、つまり、エンジン起動直後から後輪操舵制御を開始
することができるから、従来に比較してより車両の安定
性をより向上させることができる。

【００６６】また、本実施の形態では、車両運動目標値
としてヨーレートを適用し、また、伝達関数を一次／二
次の特性となるように設定しているから、車両のヨーレ
ートや横加速度の周波数応答特性を高性能に維持するこ
とができると共に、安定した車両挙動を得ることができ
る。

【００６７】図７（ａ）は、横軸を時間〔ｓ〕，縦軸を
ヨーレート〔ｄｅｇ／ｓ〕とし、車速１５０〔ｋｍ／
ｈ〕で１０度の操舵を行い、制御装置４に対してステッ
プ入力を行った場合の二輪駆動車のヨーレート応答（Ｌ
₁）、つまり、従来の中立位置角度θ_Nが確定されるま
での間のヨーレート応答を表し、同様に、Ｌ₂は、ヨー
レートゲインＧψ′として二輪駆動車と同等の定常特性
を有するゲインＧψ′（２ＷＳ）を設定して過渡制御の
みを行った場合の四輪駆動車のヨーレート応答を表した
ものであり、過渡制御のみを行った場合の四輪駆動車の
後輪舵角指令値（Ｌ_R2）をも重ねて表している。図７
（ｂ）は、上記と同様に、横軸を時間〔ｓ〕，縦軸をヨ
ーレート〔ｄｅｇ／ｓ〕とし、車速１５０〔ｋｍ／ｈ〕
で１０度の操舵を行い、制御装置４に対してステップ入
力を行った場合の、二輪駆動車のヨーレート応答
（Ｌ₁），過渡制御及び定常制御を行った通常の四輪駆
動車のヨーレート応答（Ｌ₄）を表し、過渡制御及び定
常制御を行った場合の四輪駆動車の後輪舵角指令値（Ｌ
_R3）を重ねて表している。

【００６８】図７（ａ）及び（ｂ）からわかるように、
過渡制御のみを行った場合には、過渡状態では通常の四
輪駆動車と同等のヨーレート特性となり、定常状態では
二輪駆動車と同等のヨーレート特性となり、過渡状態時
の振動が四輪駆動車と同等に抑制されると共に、定常時
には後輪が零となるように制御されることになる。よっ
て、中立位置角度θ_Nが未確定である状態でも、過渡状
態では四輪駆動車と同等のヨーレート特性となり、ヨー
レート変動がより少なく、またより速やかに収束してい
ることがわかる。

【００６９】また、中立位置角度θ_Nが未確定状態にお
けるヨーレート特性と中立位置角度θ_Nが確定した状態
におけるヨーレート特性との差は、図７（ｂ）に示す従
来のヨーレート特性の変動に比較して、図７（ａ）に示
すように、ヨーレート特性の変動が小さいから、中立位
置角度θ_Nが確定される前後の車両挙動の特性の変化に
よってドライバに与える違和感を低減することができ
る。

【００７０】図８は、直進走行状態から例えば右切り操
舵を行った後、直進走行状態に戻した場合の、経過時間
に対するヨーレート応答を表したものであり、図８
（ａ）はステアリングホイールの絶対角度θ_Fを表し、
図８（ｂ）は、二輪駆動車の応答特性（Ｌ₁）及び過渡
制御のみの四輪駆動車の応答特性（Ｌ₂）を表し、これ
に過渡制御のみの四輪駆動車の後輪舵角指令値（Ｌ_R2）
を重ねて表したものである。同様に、図８（ｃ）は二輪
駆動車の応答特性（Ｌ₁），通常の四輪駆動車の応答特
性（Ｌ₃）を表し、これに通常の四輪駆動車の後輪舵角
指令値（Ｌ_R3）を重ねて表している。

【００７１】図８からもわかるように、この場合にも過
渡制御のみを行うだけでも、操舵時のヨーレート変動を
十分低減することができ、従来の中立角度位置θ_Nが確
定されるまでの二輪駆動車と同等のヨーレート特性に比
較して、操舵時のヨーレート変動を大幅に低減し車両特
性をより向上させることができることがわかる。

【００７２】よって、高速でレーンチェンジ等を行った
場合等でも、操舵後の車両のふらつきをより低減するこ
とができ、より安定性を向上させることができることが
わかる。

【００７３】なお、上記実施の形態では、前記（１）式
に示す、前輪の操舵角度θと目標ヨーレートψ_M′との
間の伝達関数に基づいて、前輪の操舵角度θに対する、
車両運動目標値としての目標ヨーレートψ_M′を算出す
るようにした場合について説明したが、次式（３）に基
づいて目標ヨーレートψ_M′を算出するようにしてもよ
く、この場合にも、上記と同等の作用効果を得ることが
できる。

【００７４】 ψ_M′＝Ｋ・θ＋τθ′＋τ′θ″ ……（３）なお、式中、Ｋは比例係数，τは微分係数，τ′は二次
微分係数である。この場合には、図９のフローチャート
に示すような後輪操舵制御処理になる。なお、図９のフ
ローチャートにおいて、図８のフローチャートと同一処
理部には、同一符号を付与している。

【００７５】つまり、車速Ｖα以上での直進走行状態
が、所定時間Ｔα以上継続したときに、ステアリングホ
イールは中立状態にあると判断し、この間の相対舵角θ
_FAの平均値を中立位置舵角θ_Nとして確定し、中立位置
確定フラグＦをＦ＝１に設定する。

【００７６】そして、中立位置確定フラグＦがＦ＝１で
あり中立位置角度θ_Nが確定されている場合には、ステ
ップＳ９ａに移行して、相対舵角θ_FAと中立位置角度θ
_Nとの差を操舵角度θとして設定し、ステップＳ２０ａ
に移行する。このステップＳ２０ａでは、比例係数Ｋと
して通常の四輪駆動車のヨーレート特性を実現するため
の車速に応じた通常の四輪駆動車における係数を設定
し、ステップＳ１１に移行する。

【００７７】一方、中立位置確定フラグＦがＦ＝０であ
り中立位置角度θ_Nが確定されていない場合には、ステ
ップＳ９ｂに移行して、相対舵角θ_FAを操舵角度θとし
て設定し、ステップＳ２０ｂに移行する。そして、この
ステップＳ２０ｂでは、比例係数Ｋとして零を設定し、
ステップＳ１１に移行する。

【００７８】以後、上記実施の形態と同様にして、目標
ヨーレートψ_M′を設定し、この目標ヨーレートψ_M′
を実現し得る後輪舵角指令値Θ_Rを算出し、後輪舵角θ
_Rが後輪舵角指令値Θ_Rとなり得る駆動信号Ｚ_Rを形成
して出力する（ステップＳ１１〜Ｓ１５）。

【００７９】また、上記実施の形態では、制御装置４を
マイクロコンピュータによって構成した場合について説
明したが、これに限らず加算器、積分演算器等の電子回
路を組み合わせて構成することも可能である。

【００８０】また、上記実施の形態では、予め設定した
制御マップに基づいて応答特性を決定する車速依存定数
を設定するようにした場合について説明したが、これに
限らず、例えば、車速に対する関数として記憶してお
き、車速検出値Ｖに基づいて関数演算を行って設定する
ようにすることも可能であり、要は、車速検出値Ｖに対
して車速依存定数を一意に設定できればどのような方法
でもよい。

【００８１】また、上記実施の形態では、車速依存定数
を車速検出値Ｖに応じて設定するようにした場合につい
て説明したが、これに限るものではなく、例えば、ギヤ
比に基づき、車両が高速走行をしているか低速走行をし
ているかといった車両の走行速度を推定し、これに基づ
き車速依存定数を設定するようにすることも可能であ
る。

【００８２】また、上記実施の形態では、後輪を補助操
舵する場合について説明したが、これに限らず、前輪を
補助操舵するものでも適用することができる。さらに、
上記実施の形態では、車両運動目標値としてヨーレート
を適用した場合について説明したが、これに限らず、横
加速度、横滑り角等を適用することも可能であり、上記
と同等の作用効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】操舵角検出機構の一例を示す概略構成図であ
る。

【図３】本発明に係る制御装置の一例を示す機能ブロッ
ク図である。

【図４】本発明の動作説明に供する説明図である。

【図５】車両運動目標値設定部の一例を示すブロック図
である。

【図６】制御装置での後輪操舵制御処理の一例を示すフ
ローチャートである。

【図７】本発明の動作説明に供する応答特性図である。

【図８】本発明の動作説明に供する応答特性図である。

【図９】後輪操舵制御処理のその他の例を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１後輪舵角制御系２Ｌ，２Ｒ後輪３後輪操舵機構４制御装置１１駆動モータ１４操舵相対角センサ１６後輪舵角センサ１７車速センサ２４中立位置センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ６２Ｄ 137:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの中立位置を確定
し、確定した中立位置とステアリングホイールの相対舵
角とから絶対舵角を検出し、当該絶対舵角と車速とに基
づいて車両の平面挙動に関する応答特性が所定の過渡特
性及び定常特性となり得るための車両運動目標値を算出
し、当該車両運動目標値に応じた車両の平面挙動を実現
可能な非操舵輪舵角指令値を算出してこれに応じて非操
舵輪を操舵するようにした車両運動制御装置において、前記中立位置が未確定である間は、前記相対舵角と前記
車速とに基づいて前記過渡特性のみを制御する前記車両
運動目標値を算出し、当該車両運動目標値に基づき前記
非操舵輪を操舵するようにしたことを特徴とする車両運
動制御装置。
【請求項２】ステアリングホイールの相対舵角を検出
する相対舵角検出手段と、前記ステアリングホイールの
中立位置を確定する中立位置確定手段と、前記相対舵角
検出手段の検出相対舵角と前記中立位置確定手段の中立
位置情報とをもとに前記ステアリングホイールの絶対舵
角を検出する絶対舵角検出手段と、当該絶対舵角検出手
段の絶対舵角と車速検出手段で検出した検出車速とに基
づいて車両の平面挙動に関する応答特性が所定の過渡特
性及び定常特性となり得るための車両運動目標値を算出
する車両運動目標値算出手段と、前記車両運動目標値に
基づく車両の平面挙動を実現可能な非操舵輪舵角指令値
を算出する非操舵輪舵角指令値算出手段と、前記非操舵
輪舵角指令値に応じて非操舵輪を操舵する補助操舵手段
と、を備えた車両運動制御装置において、前記中立位置が未確定である間に、前記相対舵角と前記
車速とに基づき前記過渡特性のみを制御する車両運動目
標値を算出する補助目標値算出手段を備えることを特徴
とする車両運動制御装置。
【請求項３】前記補助目標値算出手段は、二輪操舵車
と同等の定常特性となるように前記車両運動目標値を算
出するようになっていることを特徴とする請求項２記載
の車両運動制御装置。
【請求項４】前記車両運動目標値としてヨーレートを
適用することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記
載の車両運動制御装置。