WO2008047481A1

WO2008047481A1 - Vehicle rear wheel steered angle controller

Info

Publication number: WO2008047481A1
Application number: PCT/JP2007/001140
Authority: WO
Inventors: Yutaka Horiuchi; Takashi Yanagi; Hiroaki Sasaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: CA2661781C; US20100023217A1; DE602007013267D1; EP2085293A1; CA2661781A1; EP2085293B1; JPWO2008047481A1; US8554416B2; JP5135224B2; EP2085293A4

Description

明細書

車両の後輪舵角制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、左右輪の舵角を変化させるための車両の後輪舵角制御装置に関するものである。

背景技術

[0002] 左右の後輪を支持する懸架装置におけるラテラルリンク、あるいはトレ一リングリンクの車体との連結部に油圧シリンダなどの直線変位ァクチユエ一タを設け、これを伸縮駆動することにより、左右後輪のトー角を個々に変化させることができるように構成した後輪トー角制御装置が知られている（特許文献 1を参照されたい）。このような後輪トー角制御装置では、左右後輪を同じ側に転舵し、後輪舵角を制御することが可能である。

特許文献 1 ：特開平 9— 30438号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 上記文献 1に記載の後輪トー角制御装置を始めとして、後輪に舵角を与える従来の制御装置は、車両の旋回時における車両挙動に対応して後輪舵角を制御しており、それにより車両の安定性や応答性を改善することができる。このような後輪舵角制御では、前輪舵角、横加速度、或いはョ一レイトに応じて後輪舵角の制御目標値を定めることが一般的であるが、横滑り角が 0になるように後輪蛇角を制御するものも知られている（必要ならば、特許第 3 1 7927 1号を参照されたい）。尚、横滑り角とは、車両旋回時における、車両の進むべき方向と実際に車両の向いている方向のずれ角度のことである。

[0004] 前輪のみを操舵する車両の横滑り角; Sの定常値は、次式で与えられる。

β= [ - (m/L) ■ [L_f (L_r - k _r) ] - V²} / (1 +A - V²) ■ ( δ _f ■ L_r/L) ■ ■ ■ (1 ) 但し、 m：車両質量、 L ：ホイールベース、 L_f、 L _r ：重心軸間距離、（5 _f ：前輪舵角、 A ：スタビリティファクタ、 V ：車速、 k_{r :}後輪コーナリングパヮ一である。

[0005] また、アンダーステア、ニュートラルステア、ォ一バーステアの各特性を有する車両の横滑り角; S /前輪蛇角 (5 _f と車速 Vとの関係を表す図 7からわかる通り、横滑り角; Sは、ステア特性に関わらず、車速が 0のときの正の値から、車速が高くなるに連れて負の値に変化している。即ち、低速旋回中の車両は旋回円の接線に対して外側を向き、高速旋回中の車両は旋回円の接線に対して内側を向く傾向がある。式（1 ) 及び図 7から分かるように、横滑り角は、ステア特性によらず、車速に応じて変化するものなので、車速と無関係に横滑り角が 0となるように後輪舵角を可変制御すると、前輪のみを操舵する車両に慣れた運転者は切れ過ぎると感じる傾向が強い。また、従来の後輪舵角制御では、車両の加減速時や路面状態等が急に変化した際にそれらに応じた制御が不十分であり、それも運転者に違和感を与える一因となっていた。

[0006] このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、運転者に違和感を与えずに、車両安定性、ョ一応答性を改善できる後輪舵角制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] このような課題を解決するために本発明によると、車両の後輪舵角制御装置であって、後輪舵角を変化させる後輪駆動機構（5 L、 5 R) と、前輪舵角（S _f) を検知する前輪舵角検知器（9) と、車速（V) を検知する車速検知器（1 O L、 1 O R) と、前記後輪舵角のフィードフォワード制御目標値 ((5 _r F F) を、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ョ一レイト伝達特性（G_r0) と、予め設定された規範操舵ョ一レイト伝達特性（G _{i dea l}) とに基づいて設定するフィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段（21 ) と、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置（1 1 ) とを有し、前記規範操舵ョ一レイト伝達特性の定常特性を、前記後輪舵角制御をしない場合の操舵ョーレィト伝達特性と同じにしたことを特徴とする車両の後輪舵角制御装置が提供される。後輪駆動機構は、例えば、左右後輪のトー角を個別に制御可能なァクチユエ一タとすることができる。また、車速検知器としては後輪に付設された車輪速センサを用いることができる。加速度センサを積分して車速を得ることもできる。或いは、逆に、車速を微分して加速度を得ることも可能で

[0008] 上記のように構成した車両の後輪舵角制御装置によれば、過渡状態では後輪舵角制御を行って車両の応答性■安定性を向上することができる一方、定常状態では横滑り角; Sを後輪舵角制御していないときと同じにすることができるので、運転手に違和感を与えることがない。

[0009] また本発明の別の側面に基づくと、車両の後輪舵角制御装置であって、後輪舵角を変化させる後輪駆動機構（5 L、 5 R ) と、前輪舵角（S _f ) を検知する前輪舵角検知器（9 ) と、車速（V ) を検知する車速検知器（1 O L、 1 O R ) と、前記車両の前後加減速度を検知する前後加減速度検知器（7 x ) と、前記後輪舵角のフィードフォワード制御目標値を、前記前輪舵角及び車速に基づいて設定するフィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値設定手段（ 2 1 ) と、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置（1 1 ) とを有し、前記後輪舵角フィードフォヮ -ド制御目標値設定手段は、前記車両の前後方向の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記フィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値を変化させることを特徴とする車両の後輪舵角制御装置が提供される。これは、例えば、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値設定手段が、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ョ一レイト伝達特性と、予め設定された規範操舵ョ一レイト伝達特性とに基づいて前記フィードフォヮ -ド後輪舵角制御目標値を設定する場合、前記車両の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記後輪舵角制御をしないときの操舵ョ一レイト伝達特性の算出に用いられるスタビリティファクタを補正することで好適に実現することができる。これにより、車両の前後方向加減速による車両のステア特性変化を是正して、車両の加減速を伴う場合にも運転者に違和感を感じさせることなく、車両の安定性と応答性とを向上させることができる。

[0010] 更に好適には、本発明の後輪舵角制御装置は、前記車両のョ一レイトを検知するョーレイト検知器（8 ) と、前記車両の横加速度を検知する横加速度検知器（7 y ) と、前記車速及び横加速度から目標ョ一レイトを定める目標ョ一レイト設定手段（2 3 ) と、前記ョ一レイト検知器によって検知されたョ一レイ卜と前記目標ョ一レイ卜との差分に基づいてフィードバック後輪舵角制御目標値を定めるフィードバック後輪舵角制御目標値設定手段（2 4 ) とを更に有し、前記後輪駆動機構は、前記フィードフォワード後輪舵角制御目標値と前記フィードバック後輪舵角制御目標値とを加算して得られる後輪舵角制御目標値（S _r R E F ) に基づいて制御されるものとすることができる。これにより、路面状態が変化して横加速度が変化しても、それに応じて目標ョ一レイトを設定し、それに基づいてフィードバック後輪舵角制御目標値を定めるので、路面状態の変化に対しても安定した、ロバスト安定性が高い制御装置を構築することができる。尚、車速及び横加速度と目標ョ一レイトの間の関係を定める伝達関数（G ) は、フィードフォワード後輪舵角制御を反映したものとすることが好ましい。

発明の効果

[001 1 ] このような本発明によれば、過渡状態では後輪舵角制御を行って車両の応答性■安定性を向上することができる一方、定常状態では横滑り角; Sを後輪舵角制御していないときと同じにすることができるので、運転手に違和感を与えることがない。また、旋回中に加減速を行うと、前後荷重配分が変化することで車の旋回特性が変わってしまうことが自動的に補正されるので、加減速を伴う旋回であっても、運転者に違和感を与えずに、車両安定性、ョ一応答性を向上することができる。また、路面状態の変化に対してもそれに合つた適切な制御を行うことが可能な制御装置とすることができる。

発明を実施するための最良の形態 [0012] 以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。

[0013] 図 1は、本発明が適用された車両の概要を示している。この車両 2 0は、ステアリングホイール 1の操舵によって左右の前輪 2 L ■ 2 Rを直接転舵する前輪操舵装置 3と、左右の後輪 4 L ■ 4 Rを車体に支持する後輪懸架装置における左右の例えばラテラルリンクの長さを個々に変化させて後輪 4 L ■ 4 Rの I 角を個々に変化させる左右のァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rと、各ァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rの変位量から各後輪 4 L ■ 4 Rのト一角を個々に検知する左右のトー角センサ 6 L ■ 6 Rと、車体に作用する前後加速度を検知する前後加速度センサ 7 X並びに横加速度を検知する横加速度センサ 7 yと、車体に作用するョ一レイトを検知するョ一レイトセンサ 8と、ステアリングホイール 1の操舵角を検知する操舵角センサ 9と、従動輪である後輪 4 L ■ 4 Rに付設された車輪速センサ 1 O L ■ 1 O Rと、各センサの出力に基づいて各ァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rの変位を制御するコントロールュニット 1 1 とからなっている。

[0014] 各ァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rは、減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた回転運動/直線運動変換装置、あるいは流体圧でピストン口ッドを直線駆動するシリンダ装置など、公知の適宜な直線変位ァクチユエータを用いることができる。

[0015] このように構成されたト一角可変制御装置によれば、左右のァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rを同時に対称的に変位させることにより、両後輪 4 L ■ 4 Rのトーイン/トーァゥトを適宜な条件の下に自由に制御することができる上、左右のァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪 4 L ■ 4 Rを左右に転舵することもできる。

[0016] 図 2に、コントロールユニット 1 1の構成を示す制御ブロック図を示す。

コントロールユニット 1 1は、マイクロコンピュータからなるものとすることができる。前輪 2 L ■ 2 Rの操舵量 S _f を操舵角センサ 9により検知し、フイードフォワード演算器 2 1に入力する。また、車体に設けられた前後加速度センサ 7 Xの出力ひ _xを補正スタビリティファクタ演算器 2 2に入力し、ここで前後加速度ひ _xに基づき演算した補正スタビリティファクタ Aをフィードフォワード演算器 2 1に入力する。更に、後輪 4 L ■ 4 Rの車輪速センサ 1 0 L ■ 1 0 Rの出力の平均値などから算出される車速 Vをフィードフォーヮ —ド演算器 2 1に入力する。フィードフォワード演算器 2 1は、後に詳述するように、入力された前輪操舵角 (5 _f、補正スタビリティファクタ A、車両速度 Vなどから後輪舵角（トー角）のフィードフォワード制御目標値 (5 _r F Fを計算し出力する。

[0017] また、車体に設けられた横加速度センサ 7 yの出力ひ _y及び上記車両速度 V を目標ョ一レイト演算器 2 3に入力し、それらに基づき目標ョ一レイト r _{r e f} を演算して出力する。

[0018] そして、車体に設けられたョ一レイトセンサ 8の出力と、目標ョ一レイト演算器 2 3の出力 r r _{e f} との偏差を求め、この偏差が小さくなるように後輪舵角（トー角）演算器 2 4で修正後輪舵角を計算し、これを後輪舵角のフィ -ドバック制御目標値 (5 _r F Bとして出力する。

[0019] そして、フィードフォヮ一ド制御目標値 (5 _r F Fとフィードバック制御目標値 (5 _r F Bとを加算して、ァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rに与える後輪舵角（ト一角）制御目標値 (5 _r R E Fとする。コントロールユニット 1 1は、後輪舵角 S rが後輪舵角制御目標値 (5 _r R E Fに一致するようにァクチユエ一タ 5 L ■ 5 Rを駆動する。

[0020] 次に図 3を参照して、上記のように構成されたコントロールユニット 1 1 によってなされる本発明の制御の手順について説明する。

[0021 ] まず Step 1で、後輪 4 L ■ 4 Rの車輪速センサ 1 0 L ■ 1 0 Rの出力の平均値などから車速 Vを算出する。

[0022] 次に Step 2で、前後加速度センサ 7 xの出力から前後加速度ひ _xを取得する

。なお、この値は、加速度センサから直接取得する他、車速の微分値から推定するなどの方法をとつても良い。

[0023] 次に Step 3にて、スタビリティファクタの補正値 Aを計算する（後述の式

( 8 ) 参照）。さらに、 Step 4にて、このスタビリティファクタ補正値 Aと定常スタビリティファクタ A。と、 Step 1で取得した車速 Vにより、ベース車両（後輪舵角制御を行わない車両）と理想車両（後輪舵角制御を行う車両）との操舵ョ一レイト伝達特性の定常ゲインの比率 c 0を求める。なお、この値は車速と前後加速度によって変わる変数であり、予め算出したマップ等で与えることも可能である。

[0024] 次に Step5では、目標の操舵ョ一レイト伝達特性（規範操舵ョ一レイト伝達特性） G_idealを実現するための後輪舵角 S「を前輪舵角 S _fに対し定める式、即ち、前輪舵角 (5 _fに対する後輪舵角 (5 の伝達特性（後述の式（3) を参照 ) の前半部分をデジタル表現するための係数列（a O_k、 b O_k) を計算する。ここで左辺の伝達関数は車速に依存する位相進み遅れ特性であるが、 a O_k 、 b O_kは、これをデジタル表現したときの差分方程式の各係数であり、この伝達関数のデジタル表現を H z 0で表す。

[0025] 次に Step 6では、式（3) の後半部分をデジタル表現するための係数列（ a 1 _k、 b 1 _k) を計算する。ここで G_r0は後輪舵角を 0としたとき（即ち非制御時の）操舵ョ一レイト伝達特性である。 G_r0及び G_idealは、それぞれ速度依存性をもった伝達関数であり、それぞれは通常 2次分の 1次の伝達関数であるので G_ideal/G_r0は 3次分の 3次の伝達関数であり、 a 1 _k、 b 1 _kは、これを離散関数に変換しデジタル表現したときの差分方程式の係数である。この伝達関数のデジタル表現を H z 1で表す。

[0026] 尚、 G_ideal/G_r0の定常ゲインは後に説明するように加速度の関数であり、 Step 4で計算された値 c 0がそれに当たる。

[0027] 次の Step 7では、 Step 5で算出した離散伝達関数 H z 0に前輪舵角 S f を入力して後述する式（3) の前半部分 (5 _r 1を計算し、 Step 8では、 H z 0及び H z 1より後述する式（3) の後半部分 (5 _f 2を計算する。

[0028] 次に Step 9では、 Step 7及び Step 8で算出した数値を基にして後述する式

(3) の最終結果である後輪舵角 (5「を算出し、それをフィードフォワード後輪舵角制御目標値 (5 _r F Fとして保存する。

[0029] Step 1 0から Step 1 4ではフィード/くック後輪舵角制御目標値 (5 _r F Bを計算する。まず、 Stepl 0で横加速度センサ 7 yの出力値ひ _yを取得し、 Stepl 1で横加速度ひ _yとョーレイトとの伝達特性 G (後述する式（1 3) 参照 ) をデジタル表現するための係数列 a 2 _k、 b 2 _kを算出する。このときの差分方程式は車速依存性があるが、この車速 Vは Steplで得た値が使われる。次に Step 1 2にて、 Step 1 1で得た伝達特性 G Jこ Step 1 0で得た横加速度ひ yを乗算した値を車速 Vで除算することにより、フィードバック制御の基準値となる目標ョ一レイト r を計算する（後述の式（1 4) 参照）。尚、車速 Vが 0あるいは極めて小さいときは割り算が不可能となるため、割り算の前に零割り判断を行う必要がある。

[0030] 次に Stepl 3で、実際のョ一レイト値をョ一レイトセンサ 8の出力値から取得する。そして Stepl 4では、 Stepl 2で算出した目標ョ一レイト r_refに Stepl 3で得た実ョ一レイトを追従させるように後輪舵角のフィードバック制御目標値 (5 _r FBを計算する。本例では P I D制御器で調整するようにしているが、後輪操舵角が発生するであろうモーメントを計算するようにしてもよい。

[0031] Stepl 5では、 Step 9で得た後輪舵角のフィードフォワード制御目標値 S _r

F Fと Stepl 4で得た後輪舵角のフィードバック制御目標値 (5 _r FBとを加算することにより、後輪舵角の制御目標値 (5 _rを決定する。

[0032] 次に上述した本発明制御の各部について、より詳細に説明する。

[0033] 前輪実舵角 (5 _fに対して後輪舵角 S「をある伝達関数（S _r/(5 _f) として与えたとき、前輪実舵角 (5 _fに対するョ一レイト rの伝達特性である操舵ョ一レィト伝達特性（G_r=r/S_f) は、後輪実舵角を 0としたとき（即ち、後輪舵角制御をしていないとき）の操舵ョ一レイト伝達特性 G_r0を用いて以下のように表すことができる。

G_r= { 1 - [V ■ s ■ m■ L _r/ ( k _f ■ L) + 1〕 / 〔 (V ■ s ■ m■ L _f

/ (k _r ■ L) + 1〕 ■ (Sノ (5 _f) } ■ G_r0■ ■ ■ (2)

但し、 r：ョ一レイト、 s：ラプラス演算子、 k_f ：前輪コーナリングパワーである。 [0034] 式（2 ) から逆算すれば、実際の操舵ョ一レイト伝達特性 G _rが目標とする規範操舵ョ一レイト伝達特性 G_idealとなるようにするためには、後輪舵角 (5 _r と前輪実舵角 (5 _f との関係（伝達特性）が次式となればよいことが分かる。 δ _r = [V - s - m - Lノ ( k , ■ L) + 1〕 / [V - s - m - L , ( k _r ■ L) + 1〕 ■ ( 1 - G_idea,/G _{r 0}) ■ (5 _f ■ ■ ■ ( 3 )

[0035] すなわち、非制御時の操舵ョ一レイト特性 G_r0を計測しておけば、前輪実舵角 (5 _fに対するフィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値 (5 _r F Fの伝達特性 ((5 _r/(5 _f) を調節することで、所望の規範操舵ョ一レイト伝達特性 G_idealを自由に得ることができる。式（3 ) で求められる後輪舵角 (5 Jま、フィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値 (5 _r F Fとして用いられる。

[0036] 一方、式（2 ) と同様に前輪実舵角 (5 _fに対して後輪舵角 S「をある伝達関数（S _r/(5 _f) として与えたときの、前輪舵角 (5 _fに対する車両の横滑り角; S の伝達特性 <3βは、次のように表される。

G^ = G^o - { 1 + 〔V . s ■ I / ( k , ■ L) + L _f + V ² - m - L _r/ ( k _f

■ L) 〕 / [V - s ■ I / ( k _r ■ L) + L _r + V² ■ m ■ L , ( k _r ■ L) 〕

■ (Sノ (5 _f) } ■ ■ ■ ( 4)

但し、 I ：ョ一慣性回転質量であり、 G ₀は、後輪舵角制御を行わないときの前輪舵角 (5 ,に対する車両の横滑リ角 βの伝達特性である。

[0037] 即ち、操舵に対するョ一レイト、横滑り角; Sの双方を任意の特性とすることはできない。しかしながら、操舵ョ一レイトの定常値を後輪舵角制御していないときの操舵ョ一レイトと同じにすると（即ち、定常状態の G_ideal = G ro) 、式（3 ) より定常状態では後輪舵角 (5 _r (またはフィードフォワード後輪舵角制御目標値 (5 _r F F) は 0となるので、式（4) から定常状態の横滑り角の伝達特性 G = G ₀となる。つまり、規範操舵ョ一レイト伝達特性 G_ideal の定常特性を後輪舵角制御していないときの特性と同じにすることで、横滑り角; Sの定常特性も後輪舵角制御していないときと同じにすることができ、運転手に与える違和感を軽減する、またはなくすことができる。

[0038] —方、過渡状態では G_ideal≠ G _{r 0}としても、式（3 ) で求められる後輪舵角 (5「を実現するようにフィードフォワード制御をすることで（即ち、フィードフォワード後輪舵角制御目標値 (5 _r F Fとして式（3) で求められる後輪舵角 (5「を用いることで）、実際のョ一レイト応答を G_idealにすることができるので、車両の安定性および応答性を改善できる。

[0039] 図 4に本発明に基づく後輪舵角制御の有無による操舵ョ一レイト応答のポ一ド線図を示す。上述した通り、定常ョ一レイトゲインは制御の有無で全く同じであるが、ある周波数 F Xで制御なしの場合は大きく共振しており、制御ありの場合は共振していないことが分かる。

[0040] また、制御なしの場合、このョ一共振近傍で位相が大きく変わり、運転者の操作によって車両挙動が発散する可能性が高いが、制御ありの場合は、ョ一共振がないために位相の遅れが小さく、車両は安定しており、かつ、運転者も操作し易い。

[0041] 図 5に本発明に基づく後輪舵角制御の有無によるステップ操舵入力に対するョー応答を示す。

[0042] 周波数特性を示す図 4のポード線図からも明らかであるが、制御ありの場合、操舵に対してのョ一レイトが振動せずに高応答を示すことが分かる。つまり、操舵に対してのョ一レイト定常値は同じであっても、制御ありの方が早く応答する。

[0043] 次に旋回中に加減速を伴うときの本発明制御の動作を説明する。

[0044] 後輪舵角制御を行わないときの前輪舵角に対するョ一レイト伝達特性 G_r0 は、次式で表せる。

G_r0= { n！ ■ s + (V/L) ■ [ 1 / ( 1 +A ■ V²) ] } / ( d ₂■ s ² + , - s + 1 ) ■ ■ ■ (5)

但し、 d₂、 _{η ι}は、車両諸元で決まる定数である。

[0045] ここで、式（5) の分子の 0次項（（V/L) ■ [ 1 / ( 1 +Α ■ V²) ] ) は、ョ一レイトの定常ゲインであり、 Αはスタビリティファクタであり、次式で与えられる。

A = - (m/L²) ■ (L _f k _f_ L _r k _r) /k _f k _r ■ ■ ■ (6) 但し、 k _f 、 k _rは前後輪のコーナリングパワーである。

[0046] 線形領域では、一定車速で旋回中は、前後輪のコーナリングパワー k _f 、 k 「は定数 k _f 0、 k「0であり、スタビリティファクタ Aも定数 A。であり、この定数 AOを用いて、後輪舵角制御を行わないときの前輪舵角に対するョ一レイト伝達特性 G_r0は、次の式（5' ) で表すことができる。

G_r0= { n！ ■ s + (V/L) ■ [1 / (1 +A₀■ V ²) ] } / ( d ₂■ s ² + d τ - s + 1 ) ■ ■ ■ (5' )

[0047] 一定車速でのスタビリティファクタ A。及びそれに基づく非制御時の操舵ョ一レイト伝達特性 G_r0は、例えば車両を一定速度でスラローム走行させてデ —タを計測することで実験的に求めることができる。従って、式（5' ) で求められる伝達特性 G_r0を式（3) で用いて、規範操舵ョ一レイト伝達特性 G_idealを実現するための後輪舵角 (5 _r (フィードフォヮ一ド制御目標値 (5 _r F F ) を求めることが考えられる。

[0048] しかしながら、そのように一定車速時のスタビリティファクタ A。に基づいて求められる非制御時の操舵ョ一レイト伝達特性 G_r0を用いて後輪舵角制御を行った場合、操舵とともにブレーキをかけたり加速したりすると所望の車両挙動を得ることができないことがある。これは、車両の加減速を伴う場合、スタビリティファクタ Aが変化し、それによつて車両の旋回特性が変化することに起因する。即ち、車両の加減速によって前後荷重移動が h ■ m■ α_χ /L発生し、前後輪のコーナリングパワー k _f 、 k _rが次式のように変化する k _f = k _f 0 - ( L _r- h - a _x) L _r k _r= k _r 0 - ( L _f + h - a _x) / L_f ■ ■ ■ (7)

但し、ひ _x ：前後加速度、 h ：重心高さ、 k _f O ：—定車速で旋回中の前輪コ —ナリングパワー、 k _r0 ：―定車速で旋回中の後輪コーナリングパワーである。

[0049] 式（7) から、加減速を伴うときのスタビリティファクタ Aは、前後加速度ひ _x、加減速を伴わないときのスタビリティファクタ A₀、及び一定車速で旋回中のコ一ナリングパワー k _f 0、 k _r 0を用いて次式のように表される。

A = A。■ { 〔Lノ（L _f+ h ■ α_χ) 〕 ■ L _f ■ k _f 0— 〔 Lノ（ L _r— h ■ ひ _x) 〕 - L_r - k _rO} / (L_f - k _f O-L_r - k _rO) ■ ■ ■ (8)

[0050] 式（8) をグラフ化したものを図 6に示す。これは後輪舵角制御をしない車両が旋回時に加速するとアンダーステアとなり、この逆に減速するとォ一バーステアになることを示している。

[0051] この加減速に伴うステア特性変化に応じてフィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値 (5 _r F Fを適切に設定するため、本発明によれば、式（3) で用いる G_r0を定める式（5' ) 内のスタビリティファクタ A。の代わりに、式（8) のスタビリティファクタ Aを補正スタビリティファクタとして用いる（即ち、式（5) と式（8) を用いる）。これにより、車両の前後加減速に応じて変化する実際のスタビリティファクタに合ったフィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値 (5 _f F Fで後輪舵角制御がなされるため、運転者に違和感を感じさせることなく車両の応答性及び安定性を向上することができる。

[0052] 上述したように、車両の挙動安定性を乱す原因として、旋回中の加減速操作が挙げられる。これは式（8) に示されるように、旋回中に加減速を行うと、前後荷重配分が変化することで車の旋回特性が変わつてしまうからであるが、本発明によれば、この旋回特性変化に合わせて自動的に後輪舵角のフイードフォヮ一ド制御目標値が調整されるため、加減速を伴う旋回でも車両挙動が安定する。従って、本発明制御によれば、加減速度を伴う場合も含めて、運転者に違和感を感じさせることなく、車両の安定性と応答性とを向上させることができる。

[0053] 次に、車両緒元の変化によって特性が変わっても、制御が精度良く行われるための手法について述べる。この手法を用いることにより、特に路面摩擦係数によって大きく変化するコーナリングパワーに対する適応性能が大きく向上する。

[0054] 横加速度ひ _y及びョ一レイトの運動方程式は次式で与えられる。

ma_v = - ( k _f ■ ^ _f) - ( k _r ■ β _r) ■ ■ ■ (9) I - d γ/ά t =- L _f ） + L _r (k _r U ■ ■ ■ (1 0) 但し、 β ;S _r ：前後のタイヤ横滑り角、 I ：車両ョ一慣性回転質量、 m : 車両質量である。

[0055] これらの式（9) 及び（1 0) は、コーナリングパワー k _f、 k _rが路面状況によって大きく変化した場合、ョ一レイトは前後のモーメントの差分であるために大きくは変化しないが、横加速度ひ _yは前後横力の合計で決まるため、大きな変化を起こすことを示している。

[0056] この逆に、例えば雪道など路面摩擦係数; uが低下した場合、後輪のトー角

(舵角）すなわち後輪のタイヤ横滑り角; s _rを変化させることでョ一レイト r は変化させることができるが、横加速度ひ _yを大きく変化させることはできないことも示している。

[0057] 横滑りが小さいとき、車両の横滑り角; Sの時間変化率（d;S/d t ) は、横加速度ひ _y、車速 V、ョ一レイト rとすると次式で表される。

d β Z d t =ひノ v_ r■ ■ ■ ( 1 1 )

[0058] 操舵に対して車両の横滑り角が定常値に収斂すれば、横滑り角の時間変化率の定常値は 0であるから、路面摩擦係数； uの変化に対応するための目標ョ

—レイ卜の定常値 r_gは、

r _g = a_y/v■ ■ ■ ( 1 2)

となる。従って、先に述べたように後輪のトー角を変化させることでョ一レィ卜と同時に横加速度を大きくすることはできないので、操舵規範ョ一レイトは、式（1 2) で示されるョ一レイトを超えて制御すべきではない。

[0059] ここで、式（3) で求められたフィードフォワード後輪舵角制御目標値 (5 _r

F Fを用いてある路面摩擦係数; u (通常は高； U) で車両を制御したときの、次式に示す横加速度ひ _yとョーレイトの関係（G ) を求めておけば、 G_a= YV a_y ■ ■ ■ ( 1 3)

定常ョ一レイトは路面によらず、ョ一レイトは次式に示す値となるので、基準値としての目標ョ一レイト r_refが計算できる。（なお、式（1 1 ) から、

G の定常ゲインは基本的には 1になる）

[0060] 車速 Vと実際の横加速度ひ _yによって求められるこの目標ョ一レイト r _{r e f} に実際のョ一レイト rが合致するように後輪舵角をフィードバック制御する

(即ち、フィードバック後輪舵角目標値 (5 _r F Bを調節する）。本発明では、このような後輪舵角のフィードバック制御を、式（3 ) に基づく規範操舵ョ —レイト特性 G _{i dea l}を満足するべくなされるフィ一ドフォヮ一ド制御に加えて行うことにより、路面摩擦係数； U等が変化した場合でも、それに応じて横加速度ひ _yが変化し、その結果 r が変化するので、路面状態に合わないョ一レイトを発生することがない。また、路面摩擦係数； Uだけでなく、乗員数などで車両質量等の変化を伴う車両諸元の影響が少なくなる。

産業上の利用可能性

[0061 ] 上述したように、本発明の車両の後輪舵角制御装置によれば、前輪舵角から後輪舵角フィードフォヮ一ド制御目標値を定める際に用いられる規範操舵ョ一レイト伝達特性の定常特性を、後輪舵角制御をしない場合の操舵ョーレィト伝達特性と同じにしたので、過渡状態では後輪舵角制御を行って車両の応答性■安定性を向上することができる一方、定常状態では横滑り角; Sを後輪舵角制御していないときと同じにすることができるので、運転手に違和感を与えることがない。また、前後加速度による車両のステア特性変化に応じてフィードフォヮ一ド目標後輪舵角を設定するので、車両の加減速時にも運転者に違和感を感じさせることなく、車両の安定性と応答性とを向上させることができる。更に、路面状態の変化を反映して目標ョ一レイトを設定し、それに基づいてフィードバック後輪舵角制御目標値を定めるので、路面状態の変化に対しても安定した、口バスト安定性が高い制御装置を構築することができる。このように、本発明の車両の後輪舵角制御装置は産業上極めて有用である。

[0062] 以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 [0063] 本出願のパリ条約に基づく優先権主張の基礎出願の全内容及び本出願中で引用された従来技術の全内容は、それに言及したことをもって本願明細書の一部とする。

図面の簡単な説明

[0064] [図 1 ]本発明が適用された車両の概略構成図である。

[図 2]本発明制御の概略プロック図である。

[図 3]本発明制御のフロー図である。

[図 4]操舵ョ一レイ卜の伝達特性のポード線図である。

[図 5]ステップ操舵入力によるョ一レイ卜の応答線図である。

[図 6]加減速時のスタビリティファクタの変化を示すグラフである。

[図 7]横すベり角/操舵角と速度との関係を示すグラフである。

符号の説明

[0065] 5 L ■ 5 R ァクチユエ一タ（駆動機構）

6 L ■ 6 R I 角センサ

7 X ■ 7 y 加速度センサ

8 ョ一レイトセンサ

9 操舵角センサ

1 1 コントロールュニット

Claims

請求の範囲

[1 ] 車両の後輪舵角制御装置であって、

後輪舵角を変化させる後輪駆動機構と、

前輪舵角を検知する前輪舵角検知器と、

車速を検知する車速検知器と、

前記後輪舵角のフィードフォヮ一ド制御目標値を、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ョ一レイト伝達特性と、予め設定された規範操舵ョ一レイト伝達特性とに基づいて設定するフィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値設定手段と、

前記フィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置とを有し、

前記規範操舵ョ一レイト伝達特性の定常特性を、前記後輪舵角制御をしない場合の操舵ョ一レイト伝達特性と同じにしたことを特徴とする車両の後輪舵角制御装置。

[2] 車両の後輪舵角制御装置であって、

後輪舵角を変化させる後輪駆動機構と、

前輪舵角を検知する前輪舵角検知器と、

車速を検知する車速検知器と、

前記車両の前後加減速度を検知する前後加減速度検知器と、

前記後輪舵角のフィードフォヮ一ド制御目標値を、前記前輪舵角及び車速に基づいて設定するフイードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値設定手段と、前記フィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値に応じて前記後輪駆動機構を制御する制御装置とを有し、

前記後輪舵角フィードフォヮ一ド制御目標値設定手段は、前記車両の前後方向の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記フィードフォヮ -ド後輪舵角制御目標値を変化させることを特徴とする車両の後輪舵角制御装置。

[3] 前記フィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値設定手段が、前記前輪舵角及び車速と、後輪舵角制御をしない場合の操舵ョ一レイト伝達特性と、予め設定された規範操舵ョ一レイト伝達特性とに基づいて前記フィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値を設定するとともに、前記車両の加減速度による車両のステア特性変化に応じて、前記後輪舵角制御をしないときの操舵ョ一レイト伝達特性の算出に用いられるスタビリティファクタを補正することを特徴とする請求項 2に記載の車両の後輪舵角制御装置。

前記車両のョ一レイトを検知するョ一レイト検知器と、

前記車両の横加速度を検知する横加速度検知器と、

前記車速及び横加速度から目標ョ一レイトを定める目標ョ一レイト設定手段と、

前記ョ一レイト検知器によって検知されたョ一レイ卜と前記目標ョ一レイトとの差分に基づいてフィード/くック後輪舵角制御目標値を定めるフィ一ドバック後輪舵角制御目標値設定手段とを更に有し、

前記後輪駆動機構は、前記フィードフォヮ一ド後輪舵角制御目標値と前記フィードバック後輪舵角制御目標値とを加算して得られる後輪舵角制御目標値に基づいて制御されることを特徴とする請求項 1乃至請求項 3のいずれか一項に記載の車両の後輪舵角制御装置。