車両ステアリング制御装置
【課題】スプリットμ路の路面状態と後輪操舵機能の故障時のトー角の方向とに応じて、ステアリング制御装置に最適な制御を行わせる車両ステアリング制御装置を提供する。
【解決手段】後輪操舵装置１２０が故障して故障フラグが１になるとスイッチ１１９ａがＯＮする。このとき、スプリットμ路における路面左右μ差信号と後輪操舵装置１２０の故障時の後輪舵角信号とが操舵方向決定部１１４に入力されてそれぞれの極性が比較される。ここで、路面左右μ差が右側高μ（＋）であって、後輪舵角が左側（−）に傾いているときは、スプリットμ補正ゲインマップ１１７により補正ゲインを１より大きくし、スプリットμ制御部１１３の出力のスプリットμ制御信号に乗算して電動機４を制御する。これにより制動時における車両の走行方向を安定化させることができる。路面左右μ差信号と後輪舵角信号との極性比較により補正ゲインを増減させてスプリットμ制御を行う。
【解決手段】後輪操舵装置１２０が故障して故障フラグが１になるとスイッチ１１９ａがＯＮする。このとき、スプリットμ路における路面左右μ差信号と後輪操舵装置１２０の故障時の後輪舵角信号とが操舵方向決定部１１４に入力されてそれぞれの極性が比較される。ここで、路面左右μ差が右側高μ（＋）であって、後輪舵角が左側（−）に傾いているときは、スプリットμ補正ゲインマップ１１７により補正ゲインを１より大きくし、スプリットμ制御部１１３の出力のスプリットμ制御信号に乗算して電動機４を制御する。これにより制動時における車両の走行方向を安定化させることができる。路面左右μ差信号と後輪舵角信号との極性比較により補正ゲインを増減させてスプリットμ制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪操舵機能を有する車両の制動時における走行方向安定化を図った車両ステアリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行中において、左右の車輪の摩擦抵抗（μ）が異なる路面（以下、スプリットμ路という）で制動を行うと、左右の制動力差に起因して車両にヨーモーメントが発生し、摩擦抵抗の低い路面側（以下、低μ側という）の車輪は制動されにくいために、摩擦抵抗の高い路面側（以下、高μ側という）に車両が偏向する。そこで、制動時における車両の走行方向の不安定な挙動を解決するために、スプリットμ路であると判定されたときには、車速に応じて左右車輪に異なる制動圧を付与することにより、車両のヨーモーメントを減少させて安定走行を実現させる技術が開示されている。このとき、車速が小さいほど左右車輪に異なる制動圧を付与する寄与度を大きくしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７５９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、後輪操舵機能を有する車両においては、後輪のトー角の方向と、路面の高μ側／低μ側の左右関係（つまり、高μ側が路面の左側にあるか右側にあるかの関係）とによって、左右車輪に異なる制動圧を付与するモードが異なってくる。また、後輪操舵機能の故障時において、後輪が中立状態以外のトー角状態で保持（制御停止）されることもある。その場合、左右の車輪で路面μが異なる状況（スプリットμ路）での制動時挙動が通常状態に対して悪化することがある。例えば、後輪操舵機能の故障時において、後輪が中立位置に対して右方向を向いて保持（転舵）されている場合、その状態でスプリットμ路面での制動を行うと、右側が高μ路面のときは車両が低μ側（左側）へ小さく偏向し、右側が低μ路面のときは車両が高μ側(左側)へ大きく偏向するようになる。すなわち、後輪操舵機能の故障時において、後輪が左右いずれかの方向へ転舵したまま固定しているときは、通常の走行状態に対して車両の走行方向安定性が低下する。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、後輪操舵機能を有する車両において、スプリットμ路の路面状態と後輪操舵機能の故障時におけるトー角の方向とに応じてステアリング制御装置に最適な制御を行わせ、制動時における車両の走行方向を安定化させることができる車両ステアリング制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記の課題を解決するために、左右後輪のトー角を独立して制御できる後輪トー角制御装置と、左右車輪の路面μが異なっているスプリットμ路での制動時に、低μ側への操舵を補助するスプリットμ制御装置と、後輪トー角制御装置による後輪操舵機能が故障している際に、その故障によって生じる車両の走行方向を認識する故障挙動認識部と、左右車輪の路面μのいずれが高いかを判定する路面μ判定部とを備え、車両がスプリットμ路で制動されるとき、故障挙動認識部は、故障によって生じる走行方向を改善するように、スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを可変させるように構成されている。
【０００６】
この構成によれば、後輪トー角制御装置に故障が生じた車両がスプリットμ路で制動されるとき、後輪トー角の向きによって車両が偏向する方向とスプリットμ路によって車両が偏向する方向とによって生じる車両の走行方向が比較的直線方向に改善されるように、故障挙動認識部が、スプリットμ制御装置のスプリットμ制御ゲインを可変させている。
【０００７】
好適な実施形態としては、故障挙動認識部は、車両の走行方向が低μ側に向き易いと認識している場合は、スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、車両の走行方向が高μ側に向き易いと認識している場合は、スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを上昇させている。
【０００８】
さらに、好適な実施形態としては、故障挙動認識部は、左右後輪のトー角がスプリットμ路の高μ側に転舵しているときはスプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、左右後輪のトー角がスプリットμ路の低μ側に転舵しているときはスプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを上昇させている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、後輪操舵機能を有する車両において、左右車輪で路面μが異なる路面状況（つまり、スプリットμ路）で走行中の車両の後輪操舵機能が故障した場合でも、制動時の走行方向を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
《本実施形態の概要》
本発明の実施形態に係る車両ステアリング制御装置は、後輪操舵機能を有する車両において、後輪操舵機能の故障状態に応じて車両ステアリング制御装置の制御ゲイン（スプリットμ制御ゲイン及びヨーレート制御ゲイン）を可変させることにより、左右の路面μが異なる状態（つまり、スプリットμ路）で後輪操舵機能が故障した場合でも、制動時の走行方向を安定化させるようにしている。すなわち、本実施形態の車両ステアリング制御装置は、後輪操舵機能が故障して、後輪のトー角がスプリットμ路の高μ側に転舵して固定したときには、車両ステアリング制御装置のスプリットμ制御ゲインを低下させ、後輪のトー角がスプリットμ路の低μ側に転舵して固定したときには、車両ステアリング制御装置のスプリットμ制御ゲインを上昇させることにより、ドライバが違和感なく操向ハンドルを操作できるようにしている。言い換えると、後輪のトー角による車両の偏向方向とスプリットμ路による車両の偏向方向との関係が相互に打ち消す方向であればスプリットμ制御ゲインを低下させ、後輪のトー角による車両の偏向方向とスプリットμ路による車両の偏向方向とが一致する方向であればスプリットμ制御ゲインを上昇させて、車両の走行方向をできるだけ直線化させている。
【００１１】
《実施形態》
以下、図面を参照しながら、本発明における車両ステアリング制御装置の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の車両ステアリング制御装置は、車両システムの中に構成される電動パワーステアリング装置と後輪操舵装置とによって実現されるので、まず、車両システム、電動パワーステアリング装置、及び後輪操舵装置のそれぞれの構成について概略的に説明する。
【００１２】
（車両システム）
図１は、本発明の実施形態に係る４輪車両の車両システムの概略構成図である。図１に示すように、車両システム１００は、前輪１Ｌ，１Ｒを転舵させる操向ハンドル３による操舵を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１１０、前輪１Ｌ，１Ｒの転舵角と車速ＶＳに応じて後輪２Ｌ，２Ｒをそれぞれ独立に転舵させるトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒ、ＥＰＳ１１０およびトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒを制御する操舵制御装置１３０（以下、操舵制御ＥＣＵと称する）、車速センサＳＶ、ヨーレートセンサＳＹ、など各種センサを含んで構成されている。なお、以下の説明では、左右のトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒを併せて後輪操舵装置１２０と言うことにする。
【００１３】
左右の前輪１Ｌ，１Ｒは、車両システム１００が備わる車両Ｖの進行方向を決定する操舵輪であって、ドライバは操向ハンドル３の操作によって前輪１Ｌ，１Ｒを操舵し、車両Ｖを左右方向に旋回させる。
【００１４】
ヨーレートセンサＳＹは、例えば、車両Ｖにヨーモーメントが発生していないときを「０」として、例えば、左方向のヨーモーメントが発生しているときに正の値、右方向のヨーモーメントが発生しているときに負の値を出力するようになっている。
【００１５】
（電動パワーステアリング装置：ＥＰＳ）
図２は、図１の車両システムにおけるＥＰＳ１１０の構成図である。図２に示すように、ＥＰＳ１１０は、操向ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフト３ａと、シャフト３ｃと、ピニオン軸７とが、２つのユニバーサルジョイント（自在継手）３ｂによって連結され、また、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ，１Ｒが連結されている。この構成により、ＥＰＳ１１０は、操向ハンドル３の操舵時に車両Ｖの進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸８、ラック歯８ａ、タイロッド９，９は転舵機構を構成する。なお、ピニオン軸７はその上部、中間部、下部を軸受３ｄ，３ｅ，３ｆを介してステアリングギアボックス６に支持されている。なお、ＥＰＳ１１０は前輪操舵装置となる。
【００１６】
また、ＥＰＳ１１０は、操向ハンドル３による操舵力を軽減させるための補助操舵力を供給する電動機４を備えており、この電動機４の出力軸に設けられたウォームギア５ａが、ピニオン軸７に設けられたウォームホイールギア５ｂに噛合している。すなわち、ウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとで減速機構が構成されている。また、電動機４の回転子と電動機４に連結されているウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとピニオン軸７とラック軸８とラック歯８ａとタイロッド９，９などにより、ステアリング系が構成される。
【００１７】
また、ＥＰＳ１１０は、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、電動機４の回転角を検出するレゾルバ２５と、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴＰを検出するトルクセンサＳＴと、トルクセンサＳＴの出力を増幅する差動増幅回路２１と、車両Ｖの車速を単位時間あたりのパルス数として検出する車速センサＳＶとを備えている。このような構成のＥＰＳ１１０の通常の動作は、周知の技術であるのでその説明は省略する。
【００１８】
（後輪操舵装置）
図３は、図１の車両システムにおける後輪操舵装置１２０の左後輪側のトー角変更装置１２０Ｌの構成図である。前記の図１で示したように、トー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒは、車両Ｖの左右の後輪２Ｌ，２Ｒにそれぞれ取り付けられるものであるが、図３では、左後輪２Ｌを例にとりトー角変更装置１２０Ｌを示している。また、トー角変更装置１２０Ｌは、アクチュエータ３０及びトー角変更制御ＥＣＵ３７を備えている。なお、右側の後輪２Ｒについても、左側の後輪２Ｌと対称的に、トー角変更装置１２０Ｒ、アクチュエータ３０及びトー角変更制御ＥＣＵ３７を備えている。
【００１９】
図３に示すように、車体のリアサイドフレーム１１には、略車幅方向に延びるクロスメンバ１２の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、略車体前後方向に延びるトレーリングアーム１３の前端がクロスメンバ１２の車幅方向端部近くで支持されている。そして、トレーリングアーム１３の後端に後輪２Ｌが固定されている。トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、後輪２Ｌに固定される車輪側アーム１３ｂとが、略鉛直方向の回転軸１３ｃを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム１３が車幅方向へ変位することが可能となっている。
【００２０】
アクチュエータ３０は、その一端が車輪側アーム１３ｂの回転軸１３ｃより前方側の前端部にボールジョイント１６を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ１２にボールジョイント１７を介して取り付けられている。アクチュエータ３０は、特に詳細な構成は示されていないが、電動機、減速機構、及び送りねじ部などを備えて構成されている。
【００２１】
アクチュエータ３０の一端に設けられたボールジョイント（図示せず）がトレーリングアーム１３の車輪側アーム１３ｂに回動自在に連結され、また、他端に設けられたボールジョイント１７がクロスメンバ１２に回動自在に連結されている。そして、アクチュエータ３０の電動機（図示せず）の動力によってスクリュー軸（図示せず）が回転してアクチュエータ３０のロッド（図示せず）が左方向へ伸びると、車輪側アーム１３ｂが車幅方向外側（左方向）に押圧されて、後輪２Ｌが左方向に旋回する。また、アクチュエータ３０のロッド（図示せず）が右方向へ縮むと、車輪側アーム１３ｂが車幅方向内側（右方向）に引かれて、後輪２Ｌが右方向に旋回する。
【００２２】
また、アクチュエータ３０には、トー角変更制御ＥＣＵ３７が一体に構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、例えばアクチュエータ３０のケース本体に固定され、ストロークセンサ（図示せず）とコネクタなどを介して接続されて構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７には、車両Ｖに搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。また、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３（図２参照）にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される（図示せず）。
【００２３】
以上のように構成される後輪操舵装置１２０のトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒは、、左右の後輪２Ｌ，２Ｒにそれぞれ１ずつ備わり、左右の後輪２Ｌ，２Ｒに、それぞれ異なったトー角を個別に設定することができる。
【００２４】
（車両ステアリング制御装置）
次に、前記の電動パワーステアリング装置１１０と後輪操舵装置１２０とによって構成される本実施形態の車両ステアリング制御装置について説明する。図４は、本発明の実施形態に適用される車両ステアリング制御装置の制御系を示すシステム構成図である。
【００２５】
図４に示すように、車両ステアリング制御装置１４０は、左右の前輪１Ｌ，１Ｒ（図１参照）の舵角を操舵するための前輪操舵装置であるＥＰＳ１１０と、左右の後輪２Ｌ，２Ｒ（図１参照）のトー角を個別に操舵するトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒ（図１参照）である後輪操舵装置１２０とを備えて構成されている。
【００２６】
ＥＰＳ１１０は、ベースＥＰＳ制御部１１１、ヨーレート制御部１１２、スプリットμ制御部１１３、操舵方向決定部１１４、舵角角度判定部１１５、加算器１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｅ，１１６ｆ、乗算器１１６ｃ，１１６ｄ、スプリットμ補正ゲインマップ１１７、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８、スイッチ１１９ａ，１１９ｂ、及び電動機４を備えて構成されている。
【００２７】
ベースＥＰＳ制御部１１１は、スプリットμ路ではない通常の走行路において操向ハンドル３に最適な補助操舵力を付与するように電動機４の制御を行う。ヨーレート制御部１１２は、車両の走行中に発生したヨーモーメントによって検出されたヨーレート信号ＳＧｙの大きさに基づいてヨーレート制御ゲインの大きさを決定する。すなわち、ヨーレート信号ＳＧｙが大きいほど、ヨーレート制御部１１２は、ヨーレート制御ゲインを大きくして電動機４による補助操舵力を大きくする。スプリットμ制御部１１３は、左右車輪のスリップ率の差に基づいて検出された路面左右μ差信号ＳＧｍの大きさによってスプリットμ制御ゲインの大きさを決定する。すなわち、路面左右μ差信号ＳＧｍが大きいほど、スプリットμ制御部１１３は、スプリットμ制御ゲインを大きくして電動機４による補助操舵力を大きくする。
【００２８】
操舵方向決定部１１４は、路面左右μ差信号ＳＧｍの極性（＋／−）と、後輪操舵装置１２０が後輪２Ｌ，２Ｒを操舵したときの後輪舵角に基づく後輪舵角信号ＳＧｂの極性（＋／−）とに基づいて、操向ハンドル３の操舵方向（＋／−）を決定する。ここで、路面左右μ差信号ＳＧｍの極性（＋／−）は、例えば、右側が高μ路のときを（＋）の極性とし、左側が高μ路のときを（−）の極性とする。後輪舵角信号ＳＧｂの極性（＋／−）は、例えば、左右の後輪２Ｌ，２Ｒの舵角方向が右側に傾いているときを（＋）の極性とし、左右の後輪２Ｌ，２Ｒの舵角方向が左側に傾いているときを（−）の極性とする。操向ハンドル３の操舵方向の極性（＋／−）は、例えば、高μ側に操舵するとき（つまり、舵角高μ側）を（＋）の極性とし、低μ側に操舵するとき（つまり、舵角低μ側）を（−）の極性とする。
【００２９】
舵角角度判定部１１５は、後輪操舵装置１２０が後輪２Ｌ，２Ｒを操舵したときの後輪側の舵角に基づく後輪舵角信号ＳＧｂの大きさを判定する。具体的には、走行中に後輪操舵装置１２０が故障して、後輪操舵装置故障フラグＦが“１”となったときに、後輪側の舵角が右側に傾いているときの後輪舵角の極性を（＋）としてその絶対値の大きさ（正の舵角角度）を判定し、後輪側の舵角が左側に傾いているときの後輪舵角の極性を（−）としてその絶対値の大きさ（負の舵角角度）を判定する。
車両Ｖ（図１参照）は、後輪側の舵角に基づいて旋回することから、舵角角度判定部１１５は、後輪舵角の極性と絶対値の大きさとで、車両Ｖの走行方向を認識することになる。
【００３０】
スプリットμ補正ゲインマップ１１７は、後輪舵角が低μ側（−）にどれだけの舵角で傾いているか、高μ側（＋）にどれだけの舵角で傾いているかによって、スプリットμ補正ゲインの大きさを決定するマップを備えている。図５は、図４に示すスプリットμ補正ゲインマップ１１７が備えるスプリットμ補正ゲイン特性図であり、横軸に低μ側及び高μ側の後輪舵角の大きさ、縦軸にスプリットμ補正ゲインの大きさを示している。すなわち、図５に示すように、スプリットμ補正ゲインマップ１１７は、後輪舵角がゼロのとき（傾いていないとき）にスプリットμ補正ゲインが“１”となり、後輪舵角が低μ側（−）に傾いているときのスプリットμ補正ゲインが“１”より大きくなり、後輪舵角が高μ側（＋）に傾いているときのスプリットμ補正ゲインが“１”より小さくなるような特性を与えている。
【００３１】
ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８は、後輪舵角の大きさによってヨーレート制御補正ゲインの大きさを決定するマップを備えている。図６は、図４に示すヨーレート制御補正ゲインマップ１１８が備えるヨーレート制御補正ゲインの特性図であり、横軸に後輪舵角の大きさ、縦軸にヨーレート制御補正ゲインの大きさを示している。すなわち、図６に示すように、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８は、後輪舵角がゼロのとき（傾いていないとき）にヨーレート制御補正ゲインが“１”となり、後輪舵角が大きくなるにしたがってヨーレート制御補正ゲインが“１”より大きくなるような特性を与えている。
【００３２】
スイッチ１１９ａは、後輪操舵装置１２０が故障して後輪操舵装置故障フラグＦが“１”となったときにＯＮとなり、スプリットμ補正ゲインマップ１１７で決定された大きさのスプリットμ補正ゲインを、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に乗算するか否かを選択するための回路選択手段である。また、スイッチ１１９ｂは、後輪操舵装置１２０が故障して後輪操舵装置故障フラグＦが“１”となったときにＯＮとなり、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８で決定された大きさのヨーレート制御補正ゲインを、ヨーレート制御部１１２から出力されたヨーレート制御信号に乗算するか否かを選択するための回路選択手段である。
【００３３】
次に、図４に示す車両ステアリング制御装置の動作について説明するが、スプリットμ制御信号にスプリットμ補正ゲインを乗算する場合と、ヨーレート制御信号にヨーレート制御補正ゲインを乗算する場合とを分けて説明する。
【００３４】
（スプリットμ制御）
まず、スプリットμ制御信号にスプリットμ補正ゲインを乗算するスプリットμ制御について説明する。ベースＥＰＳ制御部１１１は、スプリットμ路ではない通常の走行路においてハンドル操作に最適な補助操舵力を付与するようにベースＥＰＳ制御信号を出力して、電動機４の制御を行っている。このとき、スプリットμ制御部１１３に、左右車輪のスリップ率の差に基づいて発生した路面左右μ差信号ＳＧｍが入力されると、スプリットμ制御部１１３は、その路面左右μ差信号ＳＧｍの大きさによってスプリットμ制御ゲインの大きさを決定する。そして、加算器１１６ｆにより、ベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に対して、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号が加算される。
【００３５】
このとき、後輪操舵装置１２０が故障して、後輪操舵装置故障フラグＦが“１”になるとスイッチ１１９ａがＯＮする。さらに、後輪操舵装置１２０は、故障した時点において後輪舵角信号ＳＧｂを出力する。そして、路面左右μ差信号ＳＧｍと後輪舵角信号ＳＧｂとが加算器１１６ａで加算されて操舵方向決定部１１４へ入力される。
【００３６】
図７は、図４の操舵方向決定部１１４が備える操舵方向を決定するためのテーブルである。また、図８は、図７のテーブルの理解を容易にするためのスプリットμ路と後輪舵角方向との関係を示す概念図である。したがって、図８を参照しながら図７の操舵方向を決定するためのテーブルについて説明する。
【００３７】
操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が右側高μ（＋）で後輪舵角（ｂ）の方向が右側（＋）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角高μ側（＋）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角高μ側（＋）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角高μ側（＋）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より小さな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より小さいスプリットμ補正ゲインの舵角高μ側（＋）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００３８】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ａ）に示すように、スプリットμ路が右側高μ（＋）であって、後輪舵角が右側（＋）に傾いているときは、スプリットμ路が右側高μ（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ１のように右方向であり、後輪舵角の方向が右側（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ１のように左方向である。したがって、矢印Ａ１と矢印Ｂ１は反対方向であるので偏向方向は自動的に補正されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より小さな値で矢印Ｃ１のように舵角高μ側（＋）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００３９】
次に、操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が左側高μ（−）で後輪舵角（ｂ）の方向が右側（＋）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角低μ側（−）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角低μ側（−）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角低μ側（−）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より大きな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より大きいスプリットμ補正ゲインの舵角低μ側（−）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００４０】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ｂ）に示すように、スプリットμ路が左側高μ（−）であって、後輪舵角が右側（＋）に傾いているときは、スプリットμ路が左側高μ（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ２のように左方向であり、後輪舵角の方向が右側（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ２のように左方向である。したがって、矢印Ａ２と矢印Ｂ２は同方向であるので偏向方向は加算されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より大きな値で矢印Ｃ２のように舵角低μ側（−）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００４１】
次に、操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が右側高μ（＋）で後輪舵角（ｂ）の方向が左側（−）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角低μ側（−）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角低μ側（−）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角低μ側（−）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より大きな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より大きいスプリットμ補正ゲインの舵角低μ側（−）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００４２】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ｃ）に示すように、スプリットμ路が右側高μ（＋）であって、後輪舵角が左側（−）に傾いているときは、スプリットμ路が右側高μ（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ３のように右方向であり、後輪舵角の方向が左側（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ３のように右方向である。したがって、矢印Ａ３と矢印Ｂ３は同方向であるので偏向方向は加算されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より大きな値で矢印Ｃ３のように舵角低μ側（−）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００４３】
次に、操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が左側高μ（−）で後輪舵角（ｂ）の方向が左側（−）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角高μ側（＋）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角高μ側（＋）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角高μ側（＋）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より小さな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より小さいスプリットμ補正ゲインの舵角高μ側（＋）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００４４】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ｄ）に示すように、スプリットμ路が左側高μ（−）であって、後輪舵角が左側（−）に傾いているときは、スプリットμ路が左側高μ（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ４のように左方向であり、後輪舵角の方向が左側（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ４のように右方向である。したがって、矢印Ａ４と矢印Ｂ４は反対方向であるので偏向方向は自動的に補正されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より小さな値で矢印Ｃ４のように舵角高μ側（＋）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００４５】
なお、請求項で述べる構成要素と図４の構成要素とを対比すると、請求項で述べる後輪トー角制御装置は後輪操舵装置１２０に相当し、請求項で述べるスプリットμ制御装置はスプリットμ制御部１１３に相当する。また、請求項で述べる故障挙動認識部と路面μ判定部は、操舵方向決定部１１４と舵角角度判定部１１５とによって実現される。
【００４６】
（ヨーレート制御）
次に、ヨーレート制御信号にヨーレート制御補正ゲインを乗算する場合について説明する。図４において、後輪操舵装置１２０が故障して、後輪操舵装置故障フラグＦが“１”になるとスイッチ１１９ｂがＯＮする。このとき、後輪操舵装置１２０からの後輪舵角信号ＳＧｂが舵角角度判定部１１５へ入力される。そして、舵角角度判定部１１５が、入力された後輪舵角信号ＳＧｂは所定レベル以上のヨーモーメントを発生させる後輪舵角信号ＳＧｂであると判定すると、この後輪舵角信号ＳＧｂがヨーレート制御補正ゲインマップ１１８へ入力される。そして、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８は、図６に示すようなヨーレート制御補正ゲインの特性に基づいて、後輪舵角の大きさに応じて“１”より大きいヨーレート制御補正ゲインを出力する。
【００４７】
そして、ヨーレート制御部１１２から出力されたヨーレート制御信号に対して、“１”より大きいヨーレート制御補正ゲインが乗算器１１６ｃで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆによってベースＥＰＳ制御信号に加算されて電動機４を制御する。このようにして、ヨーレート制御信号に対して、後輪舵角の大きさに対応したヨーレート制御補正ゲインが加算されることによって最適なヨーレート制御を行うことができる。
【００４８】
《まとめ》
以上説明したように、本実施形態の車両ステアリング制御装置は、後輪操舵機能を有する車両であって、後輪操舵機能の故障時にスプリットμ路で制動を行ったときの走行方向の安定性を向上させるために、後輪操舵機能が故障したときに車両ステアリング制御装置の制御ゲインを可変させる。すなわち、ＥＰＳのスプリットμ制御ゲインを、後輪操舵機能の故障状態に応じて（つまり、後輪操舵機能の故障時に生じた後輪の舵角角度に応じて）可変させる。具体的には、後輪が低μ側に転舵されている状態で固定された場合は、スプリットμ制御ゲインを高くし、後輪が高μ側に転舵されている状態で固定された場合はスプリットμ制御ゲインを低くする。
【００４９】
または、後輪操舵機能の故障時に生じた後輪の舵角角度に応じてヨーレート制御ゲインを可変させてもよい。具体的には、故障時に生じた後輪の舵角角度が大きいときにはＥＰＳのヨーレート制御ゲインを高くする。なお、後輪操舵機能は、４ＷＳ及びアクティブトーコントロールを意味し、車両ステアリング制御装置は、ＥＰＳ及びアクティブステアリングを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る４輪車両の車両システムの概略構成図である。
【図２】図１の車両システムにおけるＥＰＳの構成図である。
【図３】図１の車両システムにおける後輪操舵装置１２０の左後輪側のトー角変更装置１２０Ｌの構成図である。
【図４】本発明の実施形態に適用される車両ステアリング制御装置の制御系を示すシステム構成図である。
【図５】図４に示すスプリットμ補正ゲインマップ１１７が備えるスプリットμ補正ゲイン特性図である。
【図６】図４に示すヨーレート制御補正ゲインマップ１１８が備えるヨーレート制御補正ゲインの特性図である。
【図７】図４の操舵方向決定部１１４が備える操舵方向を決定するためのテーブルである。
【図８】図７のテーブルの理解を容易にするためのスプリットμ路と後輪舵角方向との関係を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１Ｌ，１Ｒ 前輪
２Ｌ，２Ｒ 後輪
３ 操向ハンドル
４ 電動機
３０ アクチュエータ
３７ トー角変更制御ＥＣＵ
１００ 車両システム
１１０ ＥＰＳ（前輪操舵装置）
１１１ ベースＥＰＳ制御部
１１２ ヨーレート制御部
１１３ スプリットμ制御部
１１４ 操舵方向決定部
１１５ 舵角角度判定部
１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｅ，１１６ｆ 加算器
１１６ｃ，１１６ｄ 乗算器
１１７ スプリットμ補正ゲインマップ
１１８ ヨーレート制御補正ゲインマップ
１１９ａ，１１９ｂ スイッチ
１２０ 後輪操舵装置
１２０Ｌ，１２０Ｒ トー角変更装置
１３０ 操舵制御ＥＣＵ
１４０ 車両ステアリング制御装置
ＳＶ 車速センサ
ＳＴ トルクセンサ
Ｖ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪操舵機能を有する車両の制動時における走行方向安定化を図った車両ステアリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行中において、左右の車輪の摩擦抵抗（μ）が異なる路面（以下、スプリットμ路という）で制動を行うと、左右の制動力差に起因して車両にヨーモーメントが発生し、摩擦抵抗の低い路面側（以下、低μ側という）の車輪は制動されにくいために、摩擦抵抗の高い路面側（以下、高μ側という）に車両が偏向する。そこで、制動時における車両の走行方向の不安定な挙動を解決するために、スプリットμ路であると判定されたときには、車速に応じて左右車輪に異なる制動圧を付与することにより、車両のヨーモーメントを減少させて安定走行を実現させる技術が開示されている。このとき、車速が小さいほど左右車輪に異なる制動圧を付与する寄与度を大きくしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７５９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、後輪操舵機能を有する車両においては、後輪のトー角の方向と、路面の高μ側／低μ側の左右関係（つまり、高μ側が路面の左側にあるか右側にあるかの関係）とによって、左右車輪に異なる制動圧を付与するモードが異なってくる。また、後輪操舵機能の故障時において、後輪が中立状態以外のトー角状態で保持（制御停止）されることもある。その場合、左右の車輪で路面μが異なる状況（スプリットμ路）での制動時挙動が通常状態に対して悪化することがある。例えば、後輪操舵機能の故障時において、後輪が中立位置に対して右方向を向いて保持（転舵）されている場合、その状態でスプリットμ路面での制動を行うと、右側が高μ路面のときは車両が低μ側（左側）へ小さく偏向し、右側が低μ路面のときは車両が高μ側(左側)へ大きく偏向するようになる。すなわち、後輪操舵機能の故障時において、後輪が左右いずれかの方向へ転舵したまま固定しているときは、通常の走行状態に対して車両の走行方向安定性が低下する。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、後輪操舵機能を有する車両において、スプリットμ路の路面状態と後輪操舵機能の故障時におけるトー角の方向とに応じてステアリング制御装置に最適な制御を行わせ、制動時における車両の走行方向を安定化させることができる車両ステアリング制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記の課題を解決するために、左右後輪のトー角を独立して制御できる後輪トー角制御装置と、左右車輪の路面μが異なっているスプリットμ路での制動時に、低μ側への操舵を補助するスプリットμ制御装置と、後輪トー角制御装置による後輪操舵機能が故障している際に、その故障によって生じる車両の走行方向を認識する故障挙動認識部と、左右車輪の路面μのいずれが高いかを判定する路面μ判定部とを備え、車両がスプリットμ路で制動されるとき、故障挙動認識部は、故障によって生じる走行方向を改善するように、スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを可変させるように構成されている。
【０００６】
この構成によれば、後輪トー角制御装置に故障が生じた車両がスプリットμ路で制動されるとき、後輪トー角の向きによって車両が偏向する方向とスプリットμ路によって車両が偏向する方向とによって生じる車両の走行方向が比較的直線方向に改善されるように、故障挙動認識部が、スプリットμ制御装置のスプリットμ制御ゲインを可変させている。
【０００７】
好適な実施形態としては、故障挙動認識部は、車両の走行方向が低μ側に向き易いと認識している場合は、スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、車両の走行方向が高μ側に向き易いと認識している場合は、スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを上昇させている。
【０００８】
さらに、好適な実施形態としては、故障挙動認識部は、左右後輪のトー角がスプリットμ路の高μ側に転舵しているときはスプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、左右後輪のトー角がスプリットμ路の低μ側に転舵しているときはスプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを上昇させている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、後輪操舵機能を有する車両において、左右車輪で路面μが異なる路面状況（つまり、スプリットμ路）で走行中の車両の後輪操舵機能が故障した場合でも、制動時の走行方向を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
《本実施形態の概要》
本発明の実施形態に係る車両ステアリング制御装置は、後輪操舵機能を有する車両において、後輪操舵機能の故障状態に応じて車両ステアリング制御装置の制御ゲイン（スプリットμ制御ゲイン及びヨーレート制御ゲイン）を可変させることにより、左右の路面μが異なる状態（つまり、スプリットμ路）で後輪操舵機能が故障した場合でも、制動時の走行方向を安定化させるようにしている。すなわち、本実施形態の車両ステアリング制御装置は、後輪操舵機能が故障して、後輪のトー角がスプリットμ路の高μ側に転舵して固定したときには、車両ステアリング制御装置のスプリットμ制御ゲインを低下させ、後輪のトー角がスプリットμ路の低μ側に転舵して固定したときには、車両ステアリング制御装置のスプリットμ制御ゲインを上昇させることにより、ドライバが違和感なく操向ハンドルを操作できるようにしている。言い換えると、後輪のトー角による車両の偏向方向とスプリットμ路による車両の偏向方向との関係が相互に打ち消す方向であればスプリットμ制御ゲインを低下させ、後輪のトー角による車両の偏向方向とスプリットμ路による車両の偏向方向とが一致する方向であればスプリットμ制御ゲインを上昇させて、車両の走行方向をできるだけ直線化させている。
【００１１】
《実施形態》
以下、図面を参照しながら、本発明における車両ステアリング制御装置の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の車両ステアリング制御装置は、車両システムの中に構成される電動パワーステアリング装置と後輪操舵装置とによって実現されるので、まず、車両システム、電動パワーステアリング装置、及び後輪操舵装置のそれぞれの構成について概略的に説明する。
【００１２】
（車両システム）
図１は、本発明の実施形態に係る４輪車両の車両システムの概略構成図である。図１に示すように、車両システム１００は、前輪１Ｌ，１Ｒを転舵させる操向ハンドル３による操舵を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１１０、前輪１Ｌ，１Ｒの転舵角と車速ＶＳに応じて後輪２Ｌ，２Ｒをそれぞれ独立に転舵させるトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒ、ＥＰＳ１１０およびトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒを制御する操舵制御装置１３０（以下、操舵制御ＥＣＵと称する）、車速センサＳＶ、ヨーレートセンサＳＹ、など各種センサを含んで構成されている。なお、以下の説明では、左右のトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒを併せて後輪操舵装置１２０と言うことにする。
【００１３】
左右の前輪１Ｌ，１Ｒは、車両システム１００が備わる車両Ｖの進行方向を決定する操舵輪であって、ドライバは操向ハンドル３の操作によって前輪１Ｌ，１Ｒを操舵し、車両Ｖを左右方向に旋回させる。
【００１４】
ヨーレートセンサＳＹは、例えば、車両Ｖにヨーモーメントが発生していないときを「０」として、例えば、左方向のヨーモーメントが発生しているときに正の値、右方向のヨーモーメントが発生しているときに負の値を出力するようになっている。
【００１５】
（電動パワーステアリング装置：ＥＰＳ）
図２は、図１の車両システムにおけるＥＰＳ１１０の構成図である。図２に示すように、ＥＰＳ１１０は、操向ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフト３ａと、シャフト３ｃと、ピニオン軸７とが、２つのユニバーサルジョイント（自在継手）３ｂによって連結され、また、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ，１Ｒが連結されている。この構成により、ＥＰＳ１１０は、操向ハンドル３の操舵時に車両Ｖの進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸８、ラック歯８ａ、タイロッド９，９は転舵機構を構成する。なお、ピニオン軸７はその上部、中間部、下部を軸受３ｄ，３ｅ，３ｆを介してステアリングギアボックス６に支持されている。なお、ＥＰＳ１１０は前輪操舵装置となる。
【００１６】
また、ＥＰＳ１１０は、操向ハンドル３による操舵力を軽減させるための補助操舵力を供給する電動機４を備えており、この電動機４の出力軸に設けられたウォームギア５ａが、ピニオン軸７に設けられたウォームホイールギア５ｂに噛合している。すなわち、ウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとで減速機構が構成されている。また、電動機４の回転子と電動機４に連結されているウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとピニオン軸７とラック軸８とラック歯８ａとタイロッド９，９などにより、ステアリング系が構成される。
【００１７】
また、ＥＰＳ１１０は、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、電動機４の回転角を検出するレゾルバ２５と、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴＰを検出するトルクセンサＳＴと、トルクセンサＳＴの出力を増幅する差動増幅回路２１と、車両Ｖの車速を単位時間あたりのパルス数として検出する車速センサＳＶとを備えている。このような構成のＥＰＳ１１０の通常の動作は、周知の技術であるのでその説明は省略する。
【００１８】
（後輪操舵装置）
図３は、図１の車両システムにおける後輪操舵装置１２０の左後輪側のトー角変更装置１２０Ｌの構成図である。前記の図１で示したように、トー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒは、車両Ｖの左右の後輪２Ｌ，２Ｒにそれぞれ取り付けられるものであるが、図３では、左後輪２Ｌを例にとりトー角変更装置１２０Ｌを示している。また、トー角変更装置１２０Ｌは、アクチュエータ３０及びトー角変更制御ＥＣＵ３７を備えている。なお、右側の後輪２Ｒについても、左側の後輪２Ｌと対称的に、トー角変更装置１２０Ｒ、アクチュエータ３０及びトー角変更制御ＥＣＵ３７を備えている。
【００１９】
図３に示すように、車体のリアサイドフレーム１１には、略車幅方向に延びるクロスメンバ１２の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、略車体前後方向に延びるトレーリングアーム１３の前端がクロスメンバ１２の車幅方向端部近くで支持されている。そして、トレーリングアーム１３の後端に後輪２Ｌが固定されている。トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、後輪２Ｌに固定される車輪側アーム１３ｂとが、略鉛直方向の回転軸１３ｃを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム１３が車幅方向へ変位することが可能となっている。
【００２０】
アクチュエータ３０は、その一端が車輪側アーム１３ｂの回転軸１３ｃより前方側の前端部にボールジョイント１６を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ１２にボールジョイント１７を介して取り付けられている。アクチュエータ３０は、特に詳細な構成は示されていないが、電動機、減速機構、及び送りねじ部などを備えて構成されている。
【００２１】
アクチュエータ３０の一端に設けられたボールジョイント（図示せず）がトレーリングアーム１３の車輪側アーム１３ｂに回動自在に連結され、また、他端に設けられたボールジョイント１７がクロスメンバ１２に回動自在に連結されている。そして、アクチュエータ３０の電動機（図示せず）の動力によってスクリュー軸（図示せず）が回転してアクチュエータ３０のロッド（図示せず）が左方向へ伸びると、車輪側アーム１３ｂが車幅方向外側（左方向）に押圧されて、後輪２Ｌが左方向に旋回する。また、アクチュエータ３０のロッド（図示せず）が右方向へ縮むと、車輪側アーム１３ｂが車幅方向内側（右方向）に引かれて、後輪２Ｌが右方向に旋回する。
【００２２】
また、アクチュエータ３０には、トー角変更制御ＥＣＵ３７が一体に構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、例えばアクチュエータ３０のケース本体に固定され、ストロークセンサ（図示せず）とコネクタなどを介して接続されて構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７には、車両Ｖに搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。また、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３（図２参照）にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される（図示せず）。
【００２３】
以上のように構成される後輪操舵装置１２０のトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒは、、左右の後輪２Ｌ，２Ｒにそれぞれ１ずつ備わり、左右の後輪２Ｌ，２Ｒに、それぞれ異なったトー角を個別に設定することができる。
【００２４】
（車両ステアリング制御装置）
次に、前記の電動パワーステアリング装置１１０と後輪操舵装置１２０とによって構成される本実施形態の車両ステアリング制御装置について説明する。図４は、本発明の実施形態に適用される車両ステアリング制御装置の制御系を示すシステム構成図である。
【００２５】
図４に示すように、車両ステアリング制御装置１４０は、左右の前輪１Ｌ，１Ｒ（図１参照）の舵角を操舵するための前輪操舵装置であるＥＰＳ１１０と、左右の後輪２Ｌ，２Ｒ（図１参照）のトー角を個別に操舵するトー角変更装置１２０Ｌ，１２０Ｒ（図１参照）である後輪操舵装置１２０とを備えて構成されている。
【００２６】
ＥＰＳ１１０は、ベースＥＰＳ制御部１１１、ヨーレート制御部１１２、スプリットμ制御部１１３、操舵方向決定部１１４、舵角角度判定部１１５、加算器１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｅ，１１６ｆ、乗算器１１６ｃ，１１６ｄ、スプリットμ補正ゲインマップ１１７、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８、スイッチ１１９ａ，１１９ｂ、及び電動機４を備えて構成されている。
【００２７】
ベースＥＰＳ制御部１１１は、スプリットμ路ではない通常の走行路において操向ハンドル３に最適な補助操舵力を付与するように電動機４の制御を行う。ヨーレート制御部１１２は、車両の走行中に発生したヨーモーメントによって検出されたヨーレート信号ＳＧｙの大きさに基づいてヨーレート制御ゲインの大きさを決定する。すなわち、ヨーレート信号ＳＧｙが大きいほど、ヨーレート制御部１１２は、ヨーレート制御ゲインを大きくして電動機４による補助操舵力を大きくする。スプリットμ制御部１１３は、左右車輪のスリップ率の差に基づいて検出された路面左右μ差信号ＳＧｍの大きさによってスプリットμ制御ゲインの大きさを決定する。すなわち、路面左右μ差信号ＳＧｍが大きいほど、スプリットμ制御部１１３は、スプリットμ制御ゲインを大きくして電動機４による補助操舵力を大きくする。
【００２８】
操舵方向決定部１１４は、路面左右μ差信号ＳＧｍの極性（＋／−）と、後輪操舵装置１２０が後輪２Ｌ，２Ｒを操舵したときの後輪舵角に基づく後輪舵角信号ＳＧｂの極性（＋／−）とに基づいて、操向ハンドル３の操舵方向（＋／−）を決定する。ここで、路面左右μ差信号ＳＧｍの極性（＋／−）は、例えば、右側が高μ路のときを（＋）の極性とし、左側が高μ路のときを（−）の極性とする。後輪舵角信号ＳＧｂの極性（＋／−）は、例えば、左右の後輪２Ｌ，２Ｒの舵角方向が右側に傾いているときを（＋）の極性とし、左右の後輪２Ｌ，２Ｒの舵角方向が左側に傾いているときを（−）の極性とする。操向ハンドル３の操舵方向の極性（＋／−）は、例えば、高μ側に操舵するとき（つまり、舵角高μ側）を（＋）の極性とし、低μ側に操舵するとき（つまり、舵角低μ側）を（−）の極性とする。
【００２９】
舵角角度判定部１１５は、後輪操舵装置１２０が後輪２Ｌ，２Ｒを操舵したときの後輪側の舵角に基づく後輪舵角信号ＳＧｂの大きさを判定する。具体的には、走行中に後輪操舵装置１２０が故障して、後輪操舵装置故障フラグＦが“１”となったときに、後輪側の舵角が右側に傾いているときの後輪舵角の極性を（＋）としてその絶対値の大きさ（正の舵角角度）を判定し、後輪側の舵角が左側に傾いているときの後輪舵角の極性を（−）としてその絶対値の大きさ（負の舵角角度）を判定する。
車両Ｖ（図１参照）は、後輪側の舵角に基づいて旋回することから、舵角角度判定部１１５は、後輪舵角の極性と絶対値の大きさとで、車両Ｖの走行方向を認識することになる。
【００３０】
スプリットμ補正ゲインマップ１１７は、後輪舵角が低μ側（−）にどれだけの舵角で傾いているか、高μ側（＋）にどれだけの舵角で傾いているかによって、スプリットμ補正ゲインの大きさを決定するマップを備えている。図５は、図４に示すスプリットμ補正ゲインマップ１１７が備えるスプリットμ補正ゲイン特性図であり、横軸に低μ側及び高μ側の後輪舵角の大きさ、縦軸にスプリットμ補正ゲインの大きさを示している。すなわち、図５に示すように、スプリットμ補正ゲインマップ１１７は、後輪舵角がゼロのとき（傾いていないとき）にスプリットμ補正ゲインが“１”となり、後輪舵角が低μ側（−）に傾いているときのスプリットμ補正ゲインが“１”より大きくなり、後輪舵角が高μ側（＋）に傾いているときのスプリットμ補正ゲインが“１”より小さくなるような特性を与えている。
【００３１】
ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８は、後輪舵角の大きさによってヨーレート制御補正ゲインの大きさを決定するマップを備えている。図６は、図４に示すヨーレート制御補正ゲインマップ１１８が備えるヨーレート制御補正ゲインの特性図であり、横軸に後輪舵角の大きさ、縦軸にヨーレート制御補正ゲインの大きさを示している。すなわち、図６に示すように、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８は、後輪舵角がゼロのとき（傾いていないとき）にヨーレート制御補正ゲインが“１”となり、後輪舵角が大きくなるにしたがってヨーレート制御補正ゲインが“１”より大きくなるような特性を与えている。
【００３２】
スイッチ１１９ａは、後輪操舵装置１２０が故障して後輪操舵装置故障フラグＦが“１”となったときにＯＮとなり、スプリットμ補正ゲインマップ１１７で決定された大きさのスプリットμ補正ゲインを、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に乗算するか否かを選択するための回路選択手段である。また、スイッチ１１９ｂは、後輪操舵装置１２０が故障して後輪操舵装置故障フラグＦが“１”となったときにＯＮとなり、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８で決定された大きさのヨーレート制御補正ゲインを、ヨーレート制御部１１２から出力されたヨーレート制御信号に乗算するか否かを選択するための回路選択手段である。
【００３３】
次に、図４に示す車両ステアリング制御装置の動作について説明するが、スプリットμ制御信号にスプリットμ補正ゲインを乗算する場合と、ヨーレート制御信号にヨーレート制御補正ゲインを乗算する場合とを分けて説明する。
【００３４】
（スプリットμ制御）
まず、スプリットμ制御信号にスプリットμ補正ゲインを乗算するスプリットμ制御について説明する。ベースＥＰＳ制御部１１１は、スプリットμ路ではない通常の走行路においてハンドル操作に最適な補助操舵力を付与するようにベースＥＰＳ制御信号を出力して、電動機４の制御を行っている。このとき、スプリットμ制御部１１３に、左右車輪のスリップ率の差に基づいて発生した路面左右μ差信号ＳＧｍが入力されると、スプリットμ制御部１１３は、その路面左右μ差信号ＳＧｍの大きさによってスプリットμ制御ゲインの大きさを決定する。そして、加算器１１６ｆにより、ベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に対して、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号が加算される。
【００３５】
このとき、後輪操舵装置１２０が故障して、後輪操舵装置故障フラグＦが“１”になるとスイッチ１１９ａがＯＮする。さらに、後輪操舵装置１２０は、故障した時点において後輪舵角信号ＳＧｂを出力する。そして、路面左右μ差信号ＳＧｍと後輪舵角信号ＳＧｂとが加算器１１６ａで加算されて操舵方向決定部１１４へ入力される。
【００３６】
図７は、図４の操舵方向決定部１１４が備える操舵方向を決定するためのテーブルである。また、図８は、図７のテーブルの理解を容易にするためのスプリットμ路と後輪舵角方向との関係を示す概念図である。したがって、図８を参照しながら図７の操舵方向を決定するためのテーブルについて説明する。
【００３７】
操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が右側高μ（＋）で後輪舵角（ｂ）の方向が右側（＋）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角高μ側（＋）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角高μ側（＋）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角高μ側（＋）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より小さな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より小さいスプリットμ補正ゲインの舵角高μ側（＋）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００３８】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ａ）に示すように、スプリットμ路が右側高μ（＋）であって、後輪舵角が右側（＋）に傾いているときは、スプリットμ路が右側高μ（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ１のように右方向であり、後輪舵角の方向が右側（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ１のように左方向である。したがって、矢印Ａ１と矢印Ｂ１は反対方向であるので偏向方向は自動的に補正されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より小さな値で矢印Ｃ１のように舵角高μ側（＋）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００３９】
次に、操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が左側高μ（−）で後輪舵角（ｂ）の方向が右側（＋）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角低μ側（−）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角低μ側（−）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角低μ側（−）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より大きな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より大きいスプリットμ補正ゲインの舵角低μ側（−）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００４０】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ｂ）に示すように、スプリットμ路が左側高μ（−）であって、後輪舵角が右側（＋）に傾いているときは、スプリットμ路が左側高μ（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ２のように左方向であり、後輪舵角の方向が右側（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ２のように左方向である。したがって、矢印Ａ２と矢印Ｂ２は同方向であるので偏向方向は加算されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より大きな値で矢印Ｃ２のように舵角低μ側（−）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００４１】
次に、操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が右側高μ（＋）で後輪舵角（ｂ）の方向が左側（−）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角低μ側（−）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角低μ側（−）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角低μ側（−）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より大きな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より大きいスプリットμ補正ゲインの舵角低μ側（−）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００４２】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ｃ）に示すように、スプリットμ路が右側高μ（＋）であって、後輪舵角が左側（−）に傾いているときは、スプリットμ路が右側高μ（＋）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ３のように右方向であり、後輪舵角の方向が左側（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ３のように右方向である。したがって、矢印Ａ３と矢印Ｂ３は同方向であるので偏向方向は加算されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より大きな値で矢印Ｃ３のように舵角低μ側（−）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００４３】
次に、操舵方向決定部１１４に入力された路面左右μ差信号ＳＧｍの極性と後輪舵角信号ＳＧｂの極性とにより、図７に示すように、路面左右μ差（ａ）が左側高μ（−）で後輪舵角（ｂ）の方向が左側（−）のときは、スプリットμ制御ゲインによる舵角補正方向は舵角高μ側（＋）となる。そして、操舵方向決定部１１４から出力された舵角高μ側（＋）の信号が、スプリットμ補正ゲインマップ１１７に入力されると、図５の特性図に示すように、舵角高μ側（＋）ではスプリットμ補正ゲインは“１”より小さな値となる。したがって、スプリットμ制御部１１３から出力されたスプリットμ制御信号に対して、“１”より小さいスプリットμ補正ゲインの舵角高μ側（＋）信号が乗算器１１６ｄで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆでベースＥＰＳ制御部１１１から出力されたベースＥＰＳ制御信号に加算され、電動機４を制御することによって最適な舵角補正を行うことができる。
【００４４】
このことについて、図８のスプリットμ路と舵角方向との関係を示す概念図を用いて説明する。図８（ｄ）に示すように、スプリットμ路が左側高μ（−）であって、後輪舵角が左側（−）に傾いているときは、スプリットμ路が左側高μ（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ａ４のように左方向であり、後輪舵角の方向が左側（−）に起因する車両の偏向方向は矢印Ｂ４のように右方向である。したがって、矢印Ａ４と矢印Ｂ４は反対方向であるので偏向方向は自動的に補正されるため、スプリットμ制御ゲインは“１”より小さな値で矢印Ｃ４のように舵角高μ側（＋）に舵角補正を行えばよいことになる。
【００４５】
なお、請求項で述べる構成要素と図４の構成要素とを対比すると、請求項で述べる後輪トー角制御装置は後輪操舵装置１２０に相当し、請求項で述べるスプリットμ制御装置はスプリットμ制御部１１３に相当する。また、請求項で述べる故障挙動認識部と路面μ判定部は、操舵方向決定部１１４と舵角角度判定部１１５とによって実現される。
【００４６】
（ヨーレート制御）
次に、ヨーレート制御信号にヨーレート制御補正ゲインを乗算する場合について説明する。図４において、後輪操舵装置１２０が故障して、後輪操舵装置故障フラグＦが“１”になるとスイッチ１１９ｂがＯＮする。このとき、後輪操舵装置１２０からの後輪舵角信号ＳＧｂが舵角角度判定部１１５へ入力される。そして、舵角角度判定部１１５が、入力された後輪舵角信号ＳＧｂは所定レベル以上のヨーモーメントを発生させる後輪舵角信号ＳＧｂであると判定すると、この後輪舵角信号ＳＧｂがヨーレート制御補正ゲインマップ１１８へ入力される。そして、ヨーレート制御補正ゲインマップ１１８は、図６に示すようなヨーレート制御補正ゲインの特性に基づいて、後輪舵角の大きさに応じて“１”より大きいヨーレート制御補正ゲインを出力する。
【００４７】
そして、ヨーレート制御部１１２から出力されたヨーレート制御信号に対して、“１”より大きいヨーレート制御補正ゲインが乗算器１１６ｃで乗算され、さらに、これらの信号が加算器１１６ｆによってベースＥＰＳ制御信号に加算されて電動機４を制御する。このようにして、ヨーレート制御信号に対して、後輪舵角の大きさに対応したヨーレート制御補正ゲインが加算されることによって最適なヨーレート制御を行うことができる。
【００４８】
《まとめ》
以上説明したように、本実施形態の車両ステアリング制御装置は、後輪操舵機能を有する車両であって、後輪操舵機能の故障時にスプリットμ路で制動を行ったときの走行方向の安定性を向上させるために、後輪操舵機能が故障したときに車両ステアリング制御装置の制御ゲインを可変させる。すなわち、ＥＰＳのスプリットμ制御ゲインを、後輪操舵機能の故障状態に応じて（つまり、後輪操舵機能の故障時に生じた後輪の舵角角度に応じて）可変させる。具体的には、後輪が低μ側に転舵されている状態で固定された場合は、スプリットμ制御ゲインを高くし、後輪が高μ側に転舵されている状態で固定された場合はスプリットμ制御ゲインを低くする。
【００４９】
または、後輪操舵機能の故障時に生じた後輪の舵角角度に応じてヨーレート制御ゲインを可変させてもよい。具体的には、故障時に生じた後輪の舵角角度が大きいときにはＥＰＳのヨーレート制御ゲインを高くする。なお、後輪操舵機能は、４ＷＳ及びアクティブトーコントロールを意味し、車両ステアリング制御装置は、ＥＰＳ及びアクティブステアリングを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る４輪車両の車両システムの概略構成図である。
【図２】図１の車両システムにおけるＥＰＳの構成図である。
【図３】図１の車両システムにおける後輪操舵装置１２０の左後輪側のトー角変更装置１２０Ｌの構成図である。
【図４】本発明の実施形態に適用される車両ステアリング制御装置の制御系を示すシステム構成図である。
【図５】図４に示すスプリットμ補正ゲインマップ１１７が備えるスプリットμ補正ゲイン特性図である。
【図６】図４に示すヨーレート制御補正ゲインマップ１１８が備えるヨーレート制御補正ゲインの特性図である。
【図７】図４の操舵方向決定部１１４が備える操舵方向を決定するためのテーブルである。
【図８】図７のテーブルの理解を容易にするためのスプリットμ路と後輪舵角方向との関係を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１Ｌ，１Ｒ 前輪
２Ｌ，２Ｒ 後輪
３ 操向ハンドル
４ 電動機
３０ アクチュエータ
３７ トー角変更制御ＥＣＵ
１００ 車両システム
１１０ ＥＰＳ（前輪操舵装置）
１１１ ベースＥＰＳ制御部
１１２ ヨーレート制御部
１１３ スプリットμ制御部
１１４ 操舵方向決定部
１１５ 舵角角度判定部
１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｅ，１１６ｆ 加算器
１１６ｃ，１１６ｄ 乗算器
１１７ スプリットμ補正ゲインマップ
１１８ ヨーレート制御補正ゲインマップ
１１９ａ，１１９ｂ スイッチ
１２０ 後輪操舵装置
１２０Ｌ，１２０Ｒ トー角変更装置
１３０ 操舵制御ＥＣＵ
１４０ 車両ステアリング制御装置
ＳＶ 車速センサ
ＳＴ トルクセンサ
Ｖ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右後輪のトー角を独立して制御できる後輪トー角制御装置と、
左右車輪の路面μが異なっているスプリットμ路での制動時に、低μ側への操舵を補助するスプリットμ制御装置と、
前記後輪トー角制御装置による後輪操舵機能が故障している際に、その故障によって生じる車両の走行方向を認識する故障挙動認識部と、
左右車輪の路面μのいずれが高いかを判定する路面μ判定部とを備え、
前記車両が前記スプリットμ路で制動されるとき、
前記故障挙動認識部は、前記故障によって生じる走行方向を改善するように、前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを可変させる
ことを特徴する車両ステアリング制御装置。
【請求項２】
前記故障挙動認識部は、
前記車両の走行方向が低μ側に向き易いと認識している場合は、前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、
前記車両の走行方向が高μ側に向き易いと認識している場合は、前記スプリットμ制御装置による前記スプリットμ制御ゲインを上昇させる
ことを特徴する請求項１に記載の車両ステアリング制御装置。
【請求項３】
前記故障挙動認識部は、
前記左右後輪のトー角が前記スプリットμ路の高μ側に転舵しているときは前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、
前記左右後輪のトー角が前記スプリットμ路の低μ側に転舵しているときは前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを上昇させる
ことを特徴する請求項１又は請求項２に記載の車両ステアリング制御装置。
【請求項１】
左右後輪のトー角を独立して制御できる後輪トー角制御装置と、
左右車輪の路面μが異なっているスプリットμ路での制動時に、低μ側への操舵を補助するスプリットμ制御装置と、
前記後輪トー角制御装置による後輪操舵機能が故障している際に、その故障によって生じる車両の走行方向を認識する故障挙動認識部と、
左右車輪の路面μのいずれが高いかを判定する路面μ判定部とを備え、
前記車両が前記スプリットμ路で制動されるとき、
前記故障挙動認識部は、前記故障によって生じる走行方向を改善するように、前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを可変させる
ことを特徴する車両ステアリング制御装置。
【請求項２】
前記故障挙動認識部は、
前記車両の走行方向が低μ側に向き易いと認識している場合は、前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、
前記車両の走行方向が高μ側に向き易いと認識している場合は、前記スプリットμ制御装置による前記スプリットμ制御ゲインを上昇させる
ことを特徴する請求項１に記載の車両ステアリング制御装置。
【請求項３】
前記故障挙動認識部は、
前記左右後輪のトー角が前記スプリットμ路の高μ側に転舵しているときは前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを低下させ、
前記左右後輪のトー角が前記スプリットμ路の低μ側に転舵しているときは前記スプリットμ制御装置によるスプリットμ制御ゲインを上昇させる
ことを特徴する請求項１又は請求項２に記載の車両ステアリング制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１１１２８５（Ｐ２０１０−１１１２８５Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８５６２４（Ｐ２００８−２８５６２４）
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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