JP4123955B2 - 車両用舵角制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪への操舵入力時等に前輪及び後輪に補助舵角を与える前後輪操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、前後輪共に補助操舵を行う技術が提案されている(特許文献１参照)。この従来技術では、検出されたハンドル操舵角に基づくフィードフォワード項と検出されたヨーレイトに基づくフィードバック項との加算値により前後輪に補助舵角を与えるよう構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１０５１０２号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の前後輪操舵制御装置にあっては、通常は前輪操舵と後輪操舵を用いることで、目標値としてヨーレイトと横速度を取ることが可能であるが、前輪操舵補助舵角付与手段が失陥した場合は、制御対象が１つしかなく、目標値として２つを制御することができないため、目標挙動を達成できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑み、前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段を備えた車両用舵角制御装置において、前輪補助舵角付与手段が失陥したとしても、運転者に違和感を与えることなく車両の挙動を安定に制御可能な車両用舵角制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前輪に補助舵角を付与する前輪補助舵角付与手段と、後輪に補助舵角を付与する後輪補助舵角付与手段と、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて車両モデルから前輪補助舵角及び後輪補助舵角を算出し、前記前輪補助舵角付与手段及び前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力する前後輪補助舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記前後輪補助舵角制御手段は、前輪補助舵角付与手段が失陥しているかどうかを検出する失陥判断部を有し、前記前輪補助舵角付与手段が失陥していない時は、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて目標ヨーレイト及び目標横速度を算出し、算出された目標ヨーレイト及び目標横速度となるように目標前輪舵角及び目標後輪舵角を演算し、演算された目標前後輪舵角となるように前記前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力し、前記前輪補助舵角付与手段が失陥していると判断されたときは、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて目標ヨーレイト及び目標横加速度を算出し、前記目標ヨーレイトとなるように、前記目標横速度及び失陥時の後輪操舵角に基づいて目標後輪舵角を演算し、演算された目標後輪舵角となるように前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力することで、上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の作用】
本願発明にあっては、前輪補助舵角付与手段の失陥時には、失陥時の実前輪舵角に基づき、ヨーレイト・横速度制御から後輪補助舵角付与手段を用いたヨーレイト制御に切り換えることで、車両の挙動制御を実行することが可能となり、車両挙動の安定性を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用操舵制御装置の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例における基本構成を示す全体システム図である。
実施例の車両用操舵制御装置が適用される車両の前輪１Ｌ，１Ｒには、ハンドル２への操舵入力に基づき左右の前輪操舵機構３Ｌ，３Ｒを介して前輪１Ｌ，１Ｒを操舵するステアリングユニット４が設けられている。更に、前輪操舵アクチュエータ３７としてステアリングユニット４のラックチューブ（車体５に弾性体６を介して支持）をストロークさせることで前輪１Ｌ，１Ｒに補助舵角を与える前輪側油圧シリンダ７が設けられている。また、後輪操舵アクチュエータ３８として、後輪８Ｌ，８Ｒには、左右の後輪操舵機構９Ｌ，９Ｒを介して後輪８Ｌ，８Ｒに補助舵角を与える後輪側油圧シリンダ１０が設けられている。
【００１０】
前輪側油圧シリンダ７及び後輪側油圧シリンダ１０は、共通の油圧源ユニット１１を油圧源としている。この油圧源ユニット１１から前輪側フェールセーフバルブ１２及び前輪側サーボバルブ１３を介して制御圧を与えることで前輪側油圧シリンダ７が駆動する。また、油圧源ユニット１１から後輪側フェールセーフバルブ１４及び後輪側サーボバルブ１５を介して制御圧を与えることで後輪側油圧シリンダ１０が駆動する。尚、油圧源ユニット１１には、エンジン１６により駆動される油圧ポンプ１１ａ，アンロードバルブ１１ｂ，圧力スイッチ１１ｃ，アキュムレータ１１ｄ，リザーバ１１ｅから構成され、一定圧の作動油を供給する。
【００１１】
前輪側フェールセーフバルブ１２及び後輪側フェールセーフバルブ１４は、操舵制御コントローラ３０の指令に基づいてON/OFFの２位置が切り換えられる。また、前輪側サーボバルブ１３及び後輪側サーボバルブ１５は、操舵制御コントローラ３０からサーボアンプ１８，１９を介した指令に基づいて右操舵，保持，左操舵の３位置が切り換え制御される。
【００１２】
操舵制御コントローラ３０には、車両の実車速Ｖを検出する車速センサ２０（車速検出手段に相当），パルスエンコーダ等を用いて運転者の操舵角度θを検出する操舵角センサ２１（ハンドル操舵角検出手段に相当），エンジン回転数センサ２３，前輪側変位センサ２４，後輪側変位センサ２５（後輪側舵角検出手段に相当），ニュートラルスイッチ２６，クラッチスイッチ２７，ストップランプスイッチ２８からの検出信号が入力される。
【００１３】
図２は操舵制御コントローラ３０の構成を表すブロック図である。操舵制御コントローラ３０は、目標値生成部３１、目標出力値生成部３２、前輪操舵装置失陥判断部３３、前輪操舵コントローラ３４及び後輪操舵コントローラ３５から構成されている。
【００１４】
目標値生成部３１は、図３の目標値生成部３１の構成を表すブロック図に示すように、車両モデル演算部３１１と目標値演算部３１２から構成されている。
車両モデル演算部３１１は、操舵角度θと車体速Ｖから２輪モデルを用いて車両パラメータを演算する。車両パラメータの演算については後で詳細に説明する。
目標値演算部３１２は、車体速V、操舵角度θ、車両パラメータから車両の目標ヨーレイトψ'*、及び目標横速度V*yを演算する。
【００１５】
目標出力値生成部３２は、図４の目標出力値生成部３２の構成を表すブロック図に示すように、目標後輪舵角演算部３２１，目標前輪舵角演算部３２２から構成されている。
【００１６】
目標後輪舵角演算部３２１は、車両の目標ヨーレイトψ'*，目標横速度V*y，失陥判断フラグ値Ffail，及び前輪側変位センサ２４から検出される前輪操舵アクチュエータ出力角とから目標後輪舵角δ*を決定する。
目標前輪舵角演算部３２２は、車両の目標ヨーレイトψ'*，目標横速度V*y，失陥判断フラグ値Ffailとから目標前輪舵角θ*を決定する。
【００１７】
前輪操舵装置失陥判断部３３は、前輪操舵アクチュエータ３７のフェールに応じて失陥判断フラグ値Ffail（正常時：０，失陥時：１）を目標出力値生成部３２に出力する。
【００１８】
前輪操舵コントローラ３４は、前輪の実舵角が目標前輪舵角θ*と一致するように前輪操舵アクチュエータ３７を制御する。
【００１９】
後輪操舵コントローラ３５は、後輪の実舵角が補正後目標前輪舵角δ*と一致するように後輪操舵アクチュエータ３８を制御する。
【００２０】
〔車両モデル演算部３１１における車両モデル演算〕
車両モデル演算部３１１は、以下に示す車両モデルから、車両パラメータを演算する。
一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨーレイトと横速度は、下記式１で表せる。
（式１）
ここで、
（式２）
である。
【００２１】
状態方程式より前輪操舵に対するヨーレイト、横速度の伝達関数を求めると、下記式（３）及び式（４）で表される。
（式３）
（式４）
となる。
【００２２】
ヨーレイト伝達関数は、式３より下記式（５）と表される。
（式５）
ここで、
（式６）
【００２３】
同様に横速度伝達関数は、式（４）より下記式（７）と表される。
（式７）
ここで、
（式８）
【００２４】
以上から、車両パラメータ
が求められる。
【００２５】
〔目標値演算部３１２における目標値演算〕
目標値演算部３１２における車速、車両パラメータと後述する目標値パラメータから目標ヨーレイトと目標横速度を求める。
【００２６】
目標ヨーレイトは、式５から下記式９により表される。
（式９）
【００２７】
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）
【００２８】
ここで、目標ヨーレイトのパラメータは、下記式１１で表される。
（式１１）
ただし、yrate_gain_map，yrate_omegn_map，yrate_zeta_map，yrate_zero_mapはそれぞれ図５，図６，図７及び図８に示す車速に応じて設定されたマップから算出されるチューニングパラメータである。
【００２９】
また、目標横速度のパラメータは、下記式１２で表される。
（式１２）
ただし、vy_gain_map，vy_omegn_map，vy_zeta_map，vy_zero_mapはそれぞれ図９，図１０，図１１及び図１２に示す車速に応じて設定されたマップから算出されるチューニングパラメータである。
【００３０】
（目標出力値生成部３２における目標前輪舵角及び目標後輪舵角演算）
〔目標後輪舵角演算部３２１における目標後輪舵角演算〕
図１３は目標後輪舵角演算部３２１の制御構成を表すブロック図である。失陥判断フラグ値Ffailが０のときは目標ヨーレイトψ'*(s)，目標横速度V*yから目標後輪舵角δ*を算出する。
式（１３）
から、
式（１４）
よって、目標後輪舵角δ*は
式（１５）
となる。
【００３１】
一方、失陥判断フラグ値Ffailが１のときは、後輪操舵のみとなり制御可能な目標値が１つになるため、目標値をヨーレイトとするヨーレイト制御に変更する。
このとき、実前輪操舵角を前輪側変位センサ２４の出力値θrから算出すると、下記式（１６）で表される。
式（１６）
ここで、Nrは変位量に対する前輪実舵角比である。
【００３２】
前輪操舵アクチュエータ失陥時の目標後輪舵角はヨーレイト制御時の状態方程式から下記式（１７）により表される。
式（１７）
【００３３】
〔目標前輪舵角演算部３２２における目標前輪舵角演算〕
図１４は目標前輪舵角演算部３２２の構成を表すブロック図である。失陥判断フラグ値Ffailが０のときは、目標ヨーレイトψ'*(s)，目標横速度V*yから目標前輪舵角θ*を算出すると下記式（１８）で表される。
式（１８）
尚、失陥判断フラグ値Ffailが１のときは、前輪操舵制御は実行しない。
【００３４】
（前輪操舵装置失陥判断）
次に、前輪操舵装置失陥判断部３３について説明する。目標前輪舵角と前輪操舵アクチュエータの実舵角との乖離Δfが閾値Sfを一定時間Tf以上越えた場合は、前輪操舵アクチュエータ失陥と判断し、失陥判断フラグFfailを決定する。
乖離Δfは下記式（１９）により表される
式（１９）
【００３５】
ここで乖離Δfが閾値Sfを越えた時間をカウントするカウンタCfは、操舵制御コントローラ３０の計算周期をΔTとすると、下記式（２０），（２１）で表される。
式（２０）
式（２１）
【００３６】
このとき、失陥判断フラグは、
Cf≧Tfのとき、前輪操舵アクチュエータ失陥と判断し、下記式（２２）となる。
Cf＜Tfのとき、正常と判断し、下記式（２３）となる。
【００３７】
図１５は従来技術に基づいたシミュレーション結果を表す図であり、図１６は上記構成に基づいたシミュレーション結果を表す図である。
圧雪路にて、車速80km/h、レーンチェンジを想定した走行条件である。運転者操舵角計算は、ドライバモデルとして広く知られている、横変位及びヨーレイトをフィードバックし目標軌跡を追従するように運転者が操舵を行う前方注視点ドライバモデルを使用した。
【００３８】
このシミュレーションにおいて、図１５（ａ），図１６（ｂ）は運転者操舵角と目標前輪制御操舵角を表す。また、図１５（ｂ），図１６（ｂ）は実前輪舵角を表す。また、図１５（ｃ），１６（ｃ）は後輪舵角を表す。また、図１５（ｄ），図１６（ｄ）は目標ヨーレイトと発生ヨーレイトの関係を表す。
【００３９】
図１５（ｂ），図１６（ｂ）に示すように時刻ｔ１において、前輪操舵アクチュエータ３７が失陥し、前輪舵角θにおいて固定された場合を比較する。
図１５に示す従来技術では、前輪舵角がθにおいて固定されると、目標ヨーレイトに対する発生ヨーレイトが大きく離れ、運転者の操舵角も不安定で、車両の安定性が損なわれてしまう。
【００４０】
これに対し、本願発明では、前輪操舵アクチュエータ３７が失陥した場合には、ヨーレイト，横速度制御からヨーレイト制御に切り換え、実前輪舵角を考慮した制御を実行することが可能になり、目標ヨーレイトに対する発生ヨーレイトが追従可能となり、車両の安定性を保つことが可能となる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、前後輪の操舵アクチュエータとして油圧式のものを用いているが、例えば特開平１１−９１６０９号公報に開示されるような電動式のアクチュエータを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図２】第１実施例における、操舵制御コントローラの構成を表すブロック図である。
【図３】第１実施例における、目標値生成部の構成を表すブロック図である。
【図４】第１実施例における、目標出力値生成部の構成を表すブロック図である。
【図５】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図６】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図７】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図８】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図９】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１０】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１１】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１２】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１３】第１実施例における、目標後輪舵角演算部の構成を表すブロック図である。
【図１４】第１実施例における、目標前輪舵角演算部の構成を表すブロック図である。
【図１５】従来技術におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図１６】本願発明におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ 前輪
２ ハンドル
３Ｌ，３Ｒ 前輪操舵機構
４ ステアリングユニット
５ 車体
６ 弾性体
７ 前輪側油圧シリンダ
８Ｌ，８Ｒ 後輪
９Ｌ，９Ｒ 後輪操舵機構
１０ 後輪側油圧シリンダ
１１ 油圧源ユニット
１２ 前輪側フェールセーフバルブ
１３ 前輪側サーボバルブ
１４ 後輪側フェールセーフバルブ
１５ 後輪側サーボバルブ
１６ エンジン
１８，１９ サーボアンプ
２０ 車速センサ
２１ 操舵角センサ
２３ エンジン回転数センサ
２４ 前輪側変位センサ
２５ 後輪側変位センサ
２６ ニュートラルスイッチ
２７ クラッチスイッチ
２８ ストップランプスイッチ
３０ 操舵制御コントローラ
３１ 目標値生成部
３２ 目標出力値生成部
３３ 後輪操舵装置失陥判断部
３４ 前輪操舵コントローラ
３５ 後輪操舵コントローラ
３７ 前輪操舵アクチュエータ
３８ 後輪操舵アクチュエータ
３１１ 車両モデル演算部
３１２ 目標値演算部
３２１ 目標後輪舵角演算部
３２２ 目標前輪舵角演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪への操舵入力時等に前輪及び後輪に補助舵角を与える前後輪操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、前後輪共に補助操舵を行う技術が提案されている(特許文献１参照)。この従来技術では、検出されたハンドル操舵角に基づくフィードフォワード項と検出されたヨーレイトに基づくフィードバック項との加算値により前後輪に補助舵角を与えるよう構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１０５１０２号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の前後輪操舵制御装置にあっては、通常は前輪操舵と後輪操舵を用いることで、目標値としてヨーレイトと横速度を取ることが可能であるが、前輪操舵補助舵角付与手段が失陥した場合は、制御対象が１つしかなく、目標値として２つを制御することができないため、目標挙動を達成できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑み、前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段を備えた車両用舵角制御装置において、前輪補助舵角付与手段が失陥したとしても、運転者に違和感を与えることなく車両の挙動を安定に制御可能な車両用舵角制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前輪に補助舵角を付与する前輪補助舵角付与手段と、後輪に補助舵角を付与する後輪補助舵角付与手段と、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて車両モデルから前輪補助舵角及び後輪補助舵角を算出し、前記前輪補助舵角付与手段及び前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力する前後輪補助舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記前後輪補助舵角制御手段は、前輪補助舵角付与手段が失陥しているかどうかを検出する失陥判断部を有し、前記前輪補助舵角付与手段が失陥していない時は、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて目標ヨーレイト及び目標横速度を算出し、算出された目標ヨーレイト及び目標横速度となるように目標前輪舵角及び目標後輪舵角を演算し、演算された目標前後輪舵角となるように前記前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力し、前記前輪補助舵角付与手段が失陥していると判断されたときは、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて目標ヨーレイト及び目標横加速度を算出し、前記目標ヨーレイトとなるように、前記目標横速度及び失陥時の後輪操舵角に基づいて目標後輪舵角を演算し、演算された目標後輪舵角となるように前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力することで、上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の作用】
本願発明にあっては、前輪補助舵角付与手段の失陥時には、失陥時の実前輪舵角に基づき、ヨーレイト・横速度制御から後輪補助舵角付与手段を用いたヨーレイト制御に切り換えることで、車両の挙動制御を実行することが可能となり、車両挙動の安定性を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用操舵制御装置の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例における基本構成を示す全体システム図である。
実施例の車両用操舵制御装置が適用される車両の前輪１Ｌ，１Ｒには、ハンドル２への操舵入力に基づき左右の前輪操舵機構３Ｌ，３Ｒを介して前輪１Ｌ，１Ｒを操舵するステアリングユニット４が設けられている。更に、前輪操舵アクチュエータ３７としてステアリングユニット４のラックチューブ（車体５に弾性体６を介して支持）をストロークさせることで前輪１Ｌ，１Ｒに補助舵角を与える前輪側油圧シリンダ７が設けられている。また、後輪操舵アクチュエータ３８として、後輪８Ｌ，８Ｒには、左右の後輪操舵機構９Ｌ，９Ｒを介して後輪８Ｌ，８Ｒに補助舵角を与える後輪側油圧シリンダ１０が設けられている。
【００１０】
前輪側油圧シリンダ７及び後輪側油圧シリンダ１０は、共通の油圧源ユニット１１を油圧源としている。この油圧源ユニット１１から前輪側フェールセーフバルブ１２及び前輪側サーボバルブ１３を介して制御圧を与えることで前輪側油圧シリンダ７が駆動する。また、油圧源ユニット１１から後輪側フェールセーフバルブ１４及び後輪側サーボバルブ１５を介して制御圧を与えることで後輪側油圧シリンダ１０が駆動する。尚、油圧源ユニット１１には、エンジン１６により駆動される油圧ポンプ１１ａ，アンロードバルブ１１ｂ，圧力スイッチ１１ｃ，アキュムレータ１１ｄ，リザーバ１１ｅから構成され、一定圧の作動油を供給する。
【００１１】
前輪側フェールセーフバルブ１２及び後輪側フェールセーフバルブ１４は、操舵制御コントローラ３０の指令に基づいてON/OFFの２位置が切り換えられる。また、前輪側サーボバルブ１３及び後輪側サーボバルブ１５は、操舵制御コントローラ３０からサーボアンプ１８，１９を介した指令に基づいて右操舵，保持，左操舵の３位置が切り換え制御される。
【００１２】
操舵制御コントローラ３０には、車両の実車速Ｖを検出する車速センサ２０（車速検出手段に相当），パルスエンコーダ等を用いて運転者の操舵角度θを検出する操舵角センサ２１（ハンドル操舵角検出手段に相当），エンジン回転数センサ２３，前輪側変位センサ２４，後輪側変位センサ２５（後輪側舵角検出手段に相当），ニュートラルスイッチ２６，クラッチスイッチ２７，ストップランプスイッチ２８からの検出信号が入力される。
【００１３】
図２は操舵制御コントローラ３０の構成を表すブロック図である。操舵制御コントローラ３０は、目標値生成部３１、目標出力値生成部３２、前輪操舵装置失陥判断部３３、前輪操舵コントローラ３４及び後輪操舵コントローラ３５から構成されている。
【００１４】
目標値生成部３１は、図３の目標値生成部３１の構成を表すブロック図に示すように、車両モデル演算部３１１と目標値演算部３１２から構成されている。
車両モデル演算部３１１は、操舵角度θと車体速Ｖから２輪モデルを用いて車両パラメータを演算する。車両パラメータの演算については後で詳細に説明する。
目標値演算部３１２は、車体速V、操舵角度θ、車両パラメータから車両の目標ヨーレイトψ'*、及び目標横速度V*yを演算する。
【００１５】
目標出力値生成部３２は、図４の目標出力値生成部３２の構成を表すブロック図に示すように、目標後輪舵角演算部３２１，目標前輪舵角演算部３２２から構成されている。
【００１６】
目標後輪舵角演算部３２１は、車両の目標ヨーレイトψ'*，目標横速度V*y，失陥判断フラグ値Ffail，及び前輪側変位センサ２４から検出される前輪操舵アクチュエータ出力角とから目標後輪舵角δ*を決定する。
目標前輪舵角演算部３２２は、車両の目標ヨーレイトψ'*，目標横速度V*y，失陥判断フラグ値Ffailとから目標前輪舵角θ*を決定する。
【００１７】
前輪操舵装置失陥判断部３３は、前輪操舵アクチュエータ３７のフェールに応じて失陥判断フラグ値Ffail（正常時：０，失陥時：１）を目標出力値生成部３２に出力する。
【００１８】
前輪操舵コントローラ３４は、前輪の実舵角が目標前輪舵角θ*と一致するように前輪操舵アクチュエータ３７を制御する。
【００１９】
後輪操舵コントローラ３５は、後輪の実舵角が補正後目標前輪舵角δ*と一致するように後輪操舵アクチュエータ３８を制御する。
【００２０】
〔車両モデル演算部３１１における車両モデル演算〕
車両モデル演算部３１１は、以下に示す車両モデルから、車両パラメータを演算する。
一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨーレイトと横速度は、下記式１で表せる。
（式１）
【００２１】
状態方程式より前輪操舵に対するヨーレイト、横速度の伝達関数を求めると、下記式（３）及び式（４）で表される。
（式３）
ヨーレイト伝達関数は、式３より下記式（５）と表される。
（式５）
（式６）
同様に横速度伝達関数は、式（４）より下記式（７）と表される。
（式７）
（式８）
以上から、車両パラメータ
【００２５】
〔目標値演算部３１２における目標値演算〕
目標値演算部３１２における車速、車両パラメータと後述する目標値パラメータから目標ヨーレイトと目標横速度を求める。
【００２６】
目標ヨーレイトは、式５から下記式９により表される。
（式９）
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）
ここで、目標ヨーレイトのパラメータは、下記式１１で表される。
（式１１）
【００２９】
また、目標横速度のパラメータは、下記式１２で表される。
（式１２）
【００３０】
（目標出力値生成部３２における目標前輪舵角及び目標後輪舵角演算）
〔目標後輪舵角演算部３２１における目標後輪舵角演算〕
図１３は目標後輪舵角演算部３２１の制御構成を表すブロック図である。失陥判断フラグ値Ffailが０のときは目標ヨーレイトψ'*(s)，目標横速度V*yから目標後輪舵角δ*を算出する。
式（１３）
式（１４）
式（１５）
【００３１】
一方、失陥判断フラグ値Ffailが１のときは、後輪操舵のみとなり制御可能な目標値が１つになるため、目標値をヨーレイトとするヨーレイト制御に変更する。
このとき、実前輪操舵角を前輪側変位センサ２４の出力値θrから算出すると、下記式（１６）で表される。
式（１６）
【００３２】
前輪操舵アクチュエータ失陥時の目標後輪舵角はヨーレイト制御時の状態方程式から下記式（１７）により表される。
式（１７）
〔目標前輪舵角演算部３２２における目標前輪舵角演算〕
図１４は目標前輪舵角演算部３２２の構成を表すブロック図である。失陥判断フラグ値Ffailが０のときは、目標ヨーレイトψ'*(s)，目標横速度V*yから目標前輪舵角θ*を算出すると下記式（１８）で表される。
式（１８）
【００３４】
（前輪操舵装置失陥判断）
次に、前輪操舵装置失陥判断部３３について説明する。目標前輪舵角と前輪操舵アクチュエータの実舵角との乖離Δfが閾値Sfを一定時間Tf以上越えた場合は、前輪操舵アクチュエータ失陥と判断し、失陥判断フラグFfailを決定する。
乖離Δfは下記式（１９）により表される
式（１９）
ここで乖離Δfが閾値Sfを越えた時間をカウントするカウンタCfは、操舵制御コントローラ３０の計算周期をΔTとすると、下記式（２０），（２１）で表される。
式（２０）
このとき、失陥判断フラグは、
Cf≧Tfのとき、前輪操舵アクチュエータ失陥と判断し、下記式（２２）となる。
図１５は従来技術に基づいたシミュレーション結果を表す図であり、図１６は上記構成に基づいたシミュレーション結果を表す図である。
圧雪路にて、車速80km/h、レーンチェンジを想定した走行条件である。運転者操舵角計算は、ドライバモデルとして広く知られている、横変位及びヨーレイトをフィードバックし目標軌跡を追従するように運転者が操舵を行う前方注視点ドライバモデルを使用した。
【００３８】
このシミュレーションにおいて、図１５（ａ），図１６（ｂ）は運転者操舵角と目標前輪制御操舵角を表す。また、図１５（ｂ），図１６（ｂ）は実前輪舵角を表す。また、図１５（ｃ），１６（ｃ）は後輪舵角を表す。また、図１５（ｄ），図１６（ｄ）は目標ヨーレイトと発生ヨーレイトの関係を表す。
【００３９】
図１５（ｂ），図１６（ｂ）に示すように時刻ｔ１において、前輪操舵アクチュエータ３７が失陥し、前輪舵角θにおいて固定された場合を比較する。
図１５に示す従来技術では、前輪舵角がθにおいて固定されると、目標ヨーレイトに対する発生ヨーレイトが大きく離れ、運転者の操舵角も不安定で、車両の安定性が損なわれてしまう。
【００４０】
これに対し、本願発明では、前輪操舵アクチュエータ３７が失陥した場合には、ヨーレイト，横速度制御からヨーレイト制御に切り換え、実前輪舵角を考慮した制御を実行することが可能になり、目標ヨーレイトに対する発生ヨーレイトが追従可能となり、車両の安定性を保つことが可能となる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、前後輪の操舵アクチュエータとして油圧式のものを用いているが、例えば特開平１１−９１６０９号公報に開示されるような電動式のアクチュエータを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図２】第１実施例における、操舵制御コントローラの構成を表すブロック図である。
【図３】第１実施例における、目標値生成部の構成を表すブロック図である。
【図４】第１実施例における、目標出力値生成部の構成を表すブロック図である。
【図５】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図６】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図７】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図８】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図９】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１０】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１１】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１２】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１３】第１実施例における、目標後輪舵角演算部の構成を表すブロック図である。
【図１４】第１実施例における、目標前輪舵角演算部の構成を表すブロック図である。
【図１５】従来技術におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図１６】本願発明におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ 前輪
２ ハンドル
３Ｌ，３Ｒ 前輪操舵機構
４ ステアリングユニット
５ 車体
６ 弾性体
７ 前輪側油圧シリンダ
８Ｌ，８Ｒ 後輪
９Ｌ，９Ｒ 後輪操舵機構
１０ 後輪側油圧シリンダ
１１ 油圧源ユニット
１２ 前輪側フェールセーフバルブ
１３ 前輪側サーボバルブ
１４ 後輪側フェールセーフバルブ
１５ 後輪側サーボバルブ
１６ エンジン
１８，１９ サーボアンプ
２０ 車速センサ
２１ 操舵角センサ
２３ エンジン回転数センサ
２４ 前輪側変位センサ
２５ 後輪側変位センサ
２６ ニュートラルスイッチ
２７ クラッチスイッチ
２８ ストップランプスイッチ
３０ 操舵制御コントローラ
３１ 目標値生成部
３２ 目標出力値生成部
３３ 後輪操舵装置失陥判断部
３４ 前輪操舵コントローラ
３５ 後輪操舵コントローラ
３７ 前輪操舵アクチュエータ
３８ 後輪操舵アクチュエータ
３１１ 車両モデル演算部
３１２ 目標値演算部
３２１ 目標後輪舵角演算部
３２２ 目標前輪舵角演算部
Claims (1)
- ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前輪に補助舵角を付与する前輪補助舵角付与手段と、
後輪に補助舵角を付与する後輪補助舵角付与手段と、
検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて車両モデルから前輪補助舵角及び後輪補助舵角を算出し、前記前輪補助舵角付与手段及び前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力する前後輪補助舵角制御手段と、
を備えた車両用舵角制御装置において、
前記前後輪補助舵角制御手段は、前輪補助舵角付与手段が失陥しているかどうかを検出する失陥判断部を有し、
前記前輪補助舵角付与手段が失陥していない時は、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて目標ヨーレイト及び目標横速度を算出し、算出された目標ヨーレイト及び目標横速度となるように目標前輪舵角及び目標後輪舵角を演算し、演算された目標前後輪舵角となるように前記前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力し、
前記前輪補助舵角付与手段が失陥していると判断されたときは、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて目標ヨーレイト及び目標横加速度を算出し、前記目標ヨーレイトとなるように、前記目標横速度及び失陥時の前輪操舵角に基づいて目標後輪舵角を演算し、演算された目標後輪舵角となるように前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力することを特徴とする車両用舵角制御装置。
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