JP2003146154A - 車両状態量の推定方法 - Google Patents

車両状態量の推定方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純かつ安価な方法によって車体横滑り角あ
るいは車体横滑り角に関連する値の推定精度を向上させ
る。 【解決手段】 横滑り角微分値演算部４２は、車両上下
軸周りのモーメントの釣り合い式を前輪コーナリングパ
ワーＫfについて解いた数式に、後輪コーナリングパワ
ーＫrの初期値と、横加速度センサー１２の検出値と車
体横滑り角微分値β’から算出される推定横加速度Ｇye
との偏差がゼロとなるような調整値によって決定される
後輪コーナリングパワーＫrと、各センサー１１，１
３，１４の検出値と、車両に固有の物理量および既知の
値と、前回の処理にて算出された車体横滑り角βとを代
入して前輪コーナリングパワーＫfを算出する。横滑り
角微分値演算部４２は、各コーナリングパワーＫf，Ｋr
と、車両横方向の力の釣り合い式に基づき、車体横滑り
角微分値β’を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車体横滑り
角等の車両状態量の推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両の旋回運動等の運動状態を制
御する際に、例えば車体横滑り角β（つまり、車両の進
行方向と車両の前後軸とのなす角）等の車両状態量を利
用して車両の運動性能を向上させる制御が知られてい
る。このような制御において、例えば車体横滑り角βを
利用する場合には、ヨーレートセンサーにより検出され
るヨーレートｒ（つまり、車両重心の上下方向軸回りの
回転角速度）と、横加速度センサーにより検出される横
加速度Ｇy（つまり、車両の横方向に加わる加速度ある
いは減速度）と、車速センサーにより検出される車両の
速度Ｖ（車速）とを、車両運動の状態量の物理的関係式
から導かれる下記数式（１）に代入し、時間積分を行う
ことによって、車体横滑り角βを推定する方法が知られ
ている。しかしながら、このように各センサーからの検
出結果を時間積分する方法では、例えば各センサーにお
ける雑音の影響や、検出結果に含まれる誤差や、各セン
サーの較正のずれ等が累積されることで、車体横滑り角
βに対する推定精度が低下してしまう虞がある。
【０００３】
【数１】
【０００４】このような問題に対して、例えば特開平１
１−７８９３３号公報に記載された車両の車体横滑り角
推定方法及び推定装置のように、適宜の複数の車両のモ
デルを導入し、例えば路面の摩擦係数が変化した場合
や、例えば車両の運動限界付近（つまり、何らの制御も
加えないと車両の運動状態が不安定になる可能性がある
限界領域）での走行時等の各状況に応じて、車両のモデ
ルを切り替えて車体横滑り角βを推定する方法が知られ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来技術の一例に係る車両の車体横滑り角推定
方法及び推定装置においては、車体横滑り角βの演算処
理が複雑化し、演算負荷が増大してしまうという問題が
生じる。しかも、複数の車両のモデルを切り替えるタイ
ミングによっては、車体横滑り角βの推定値が急激に変
化してしまう場合があり、ドライバビリティが低下して
しまう虞がある。本発明は上記事情に鑑みてなされたも
ので、単純かつ安価な方法によって車体横滑り角あるい
は車体横滑り角に関連する値の推定精度を向上させるこ
とが可能な車両状態量の推定方法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】上記課題を解決して係る
目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両
状態量の推定方法は、ヨーレートと横加速度と車速を検
出するステップ（例えば、後述する実施の形態における
ステップＳ０２およびステップＳ０６）と、車体横滑り
角と前輪コーナリングパワーと後輪コーナリングパワー
とを未知数として、車両横方向の力の釣り合い式（例え
ば、後述する実施の形態における数式（２））と、車両
上下軸周りのモーメントの釣り合い式（例えば、後述す
る実施の形態における数式（３））と、車両運動の状態
量の物理的関係式（例えば、後述する実施の形態におけ
る数式（４））との３式を用いて、車体横滑り角を算出
するステップ（例えば、後述する実施の形態におけるス
テップＳ０２〜ステップＳ０８）とを含むことを特徴と
している。
【０００７】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、例えば二輪モデル等の車両のヨー運動を記述する所
定の車両の運動モデルから得られる、車両横方向の力の
釣り合い式と、車両上下軸周りのモーメントの釣り合い
式と、車両運動の状態量の物理的関係式との３式におい
て、ヨーレートと横加速度と車速に各センサーからの検
出値を設定することで、車体横滑り角および前輪コーナ
リングパワーおよび後輪コーナリングパワーの３つの未
知数からなる連立方程式を導くことができる。すなわ
ち、算出すべき未知数の数に対して、過不足のない数の
方程式を利用することから、演算負荷の増大を抑制した
単純な方法でありながら精度良く車体横滑り角を推定す
ることができる。
【０００８】また、請求項２に記載の本発明の車両状態
量の推定方法は、ヨーレートと横加速度と車速を検出す
るステップ（例えば、後述する実施の形態におけるステ
ップＳ０２およびステップＳ０６）と、車体横方向の速
度と前輪コーナリングパワーと後輪コーナリングパワー
とを未知数として、車両横方向の力の釣り合い式（例え
ば、後述する実施の形態における数式（１５））と、車
両上下軸周りのモーメントの釣り合い式（例えば、後述
する実施の形態における数式（１６））と、車両運動の
状態量の物理的関係式（例えば、後述する実施の形態に
おける数式（１９））との３式を用いて、車体横方向の
速度を算出するステップ（例えば、後述する実施の形態
におけるステップＳ０２〜ステップＳ０８）と、該車体
横方向の速度から車体横滑り角を算出するステップ（例
えば、後述する実施の形態におけるステップＳ０４）と
を含むことを特徴としている。
【０００９】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、例えば二輪モデル等の車両のヨー運動を記述する所
定の車両の運動モデルから得られる、車両横方向の力の
釣り合い式と、車両上下軸周りのモーメントの釣り合い
式と、車両運動の状態量の物理的関係式との３式におい
て、ヨーレートと横加速度と車速に各センサーからの検
出値を設定することで、車体横方向の速度および前輪コ
ーナリングパワーおよび後輪コーナリングパワーの３つ
の未知数からなる連立方程式を導くことができる。ここ
で、車体横方向の速度と車速から一義的に車体横滑り角
を算出することができるため、演算負荷の増大を抑制し
た単純な方法でありながら精度良く車体横滑り角を推定
することができる。
【００１０】また、請求項３に記載の本発明の車両状態
量の推定方法は、ヨーレートと横加速度と車速を検出す
るステップ（例えば、後述する実施の形態におけるステ
ップＳ０２およびステップＳ０６）と、車体横滑り角と
前輪タイヤ横力と後輪タイヤ横力とを未知数として、車
両横方向の力の釣り合い式（例えば、後述する実施の形
態における数式（１１））と、車両上下軸周りのモーメ
ントの釣り合い式（例えば、後述する実施の形態におけ
る数式（１２））と、車両運動の状態量の物理的関係式
（例えば、後述する実施の形態における数式（４））と
の３式を用いて、車体横滑り角を算出するステップ（例
えば、後述する実施の形態におけるステップＳ０２〜ス
テップＳ０８）とを含むことを特徴としている。
【００１１】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、例えば二輪モデル等の車両のヨー運動を記述する所
定の車両の運動モデルから得られる、車両横方向の力の
釣り合い式と、車両上下軸周りのモーメントの釣り合い
式と、車両運動の状態量の物理的関係式との３式におい
て、ヨーレートと横加速度と車速に各センサーからの検
出値を設定することで、車体横滑り角および前輪タイヤ
横力および後輪タイヤ横力の３つの未知数からなる連立
方程式を導くことができる。これにより、演算負荷の増
大を抑制した単純な方法でありながら精度良く車体横滑
り角を推定することができる。
【００１２】また、請求項４に記載の本発明の車両状態
量の推定方法は、ヨーレート（例えば、後述する実施の
形態におけるヨーレートｒ）と横加速度（例えば、後述
する実施の形態における横加速度Ｇy）と車速（例え
ば、後述する実施の形態における車速Ｖ）を検出するス
テップ（例えば、後述する実施の形態におけるステップ
Ｓ０２およびステップＳ０６）と、車体横滑り角に関連
する値（例えば、後述する実施の形態における車体横滑
り角βまたは車速Ｖの横方向の成分Ｖy）と前輪タイヤ
の特性を決める変数（例えば、後述する実施の形態にお
ける前輪コーナリングパワーＫfまたは摩擦係数μ）と
後輪タイヤの特性を決める変数（例えば、後述する実施
の形態における後輪コーナリングパワーＫrまたは摩擦
係数μ）とを未知数として、車両横方向の力の釣り合い
式（例えば、後述する実施の形態における数式（２）ま
たは数式（１１）または数式（１５））と、車両上下軸
周りのモーメントの釣り合い式（例えば、後述する実施
の形態における数式（３）または数式（１２）または数
式（１６））と、車両運動の状態量の物理的関係式（例
えば、後述する実施の形態における数式（４）または数
式（１９））との３式を用いて、車体横滑り角に関連す
る値を算出するステップ（例えば、後述する実施の形態
におけるステップＳ０２〜ステップＳ０８）とを含むこ
とを特徴としている。
【００１３】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、例えば二輪モデル等の車両のヨー運動を記述する所
定の車両の運動モデルから得られる、車両横方向の力の
釣り合い式と、車両上下軸周りのモーメントの釣り合い
式と、車両運動の状態量の物理的関係式との３式におい
て、ヨーレートと横加速度と車速に各センサーからの検
出値を設定することで、車体横滑り角に関連する値およ
び前輪タイヤの特性を決める変数および後輪タイヤの特
性を決める変数の３つの未知数からなる連立方程式を導
くことができる。すなわち、算出すべき未知数の数に対
して、過不足のない数の方程式を利用することから、演
算負荷の増大を抑制した単純な方法でありながら精度良
く車体横滑り角に関連する値を推定することができる。
【００１４】さらに、請求項５に記載の本発明の車両状
態量の推定方法は、前記ヨーレートと前記車速から前記
車体横滑り角に関連する値の微分値（例えば、後述する
実施の形態における車体横滑り角微分値β’または微分
値Ｖy’）を算出するステップ（例えば、後述する実施
の形態におけるステップＳ０５）と、前記横加速度によ
り前記車体横滑り角に関連する値の微分値を検証するス
テップ（例えば、後述する実施の形態におけるステップ
Ｓ０６）とを含むことを特徴としている。
【００１５】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、車両横方向の力の釣り合い式と車両上下軸周りのモ
ーメントの釣り合い式との２式において、各センサーか
ら出力されるヨーレートおよび車速の検出値を代入し
て、車体横滑り角に関連する値の微分値を算出する。そ
して、算出した車体横滑り角に関連する値の微分値に基
づき、車両運動の状態量の物理的関係式によって横加速
度の推定値を算出し、この推定値と例えばセンサー等か
ら出力される横加速度の検出値とを比較することによ
り、車体横滑り角に関連する値の微分値を検証する。こ
の場合、例えば車体横滑り角に関連する値の微分値を時
間積分して得た車体横滑り角に基づいて算出された物理
量を比較する場合に比べて、検証の対象となる変数にお
いて積分演算により誤差が累積されることを防止するこ
とができ、精度の良い検証を実行することができる。
【００１６】さらに、請求項６に記載の本発明の車両状
態量の推定方法は、前記車体横滑り角に関連する値の微
分値を積分することにより前記車体横滑り角に関連する
値を算出するステップ（例えば、後述する実施の形態に
おけるステップＳ０４）と、前回の処理にて算出した前
記車体横滑り角に関連する値を用いて、今回の処理にお
ける前記車体横滑り角に関連する値の微分値を算出する
ステップ（例えば、後述する実施の形態におけるステッ
プＳ０３）とを含むことを特徴としている。
【００１７】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、車体横滑り角に関連する値の微分値を算出する際
に、前回の処理にて算出した車体横滑り角に関連する値
を利用することで、回帰的な算出処理を行うため、車体
横滑り角に関連する値の微分値を時間積分して得た車体
横滑り角に関連する値が発散してしまうことを防止する
ことができる。すなわち、回帰的な算出処理を繰り返す
ことで、車体横滑り角に関連する値は収束する方向に向
かうので、車体横滑り角に関連する値の推定値が大きく
変化することが防止され、車両挙動制御の安定性を確保
することができる。
【００１８】さらに、請求項７に記載の本発明の車両状
態量の推定方法は、前記車両横方向の力の釣り合い式と
前記車両上下軸周りのモーメントの釣り合い式とから、
前記前輪タイヤの特性を決める変数または前記後輪タイ
ヤの特性を決める変数の何れか一方を消去するステップ
（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ０
１）を含むことを特徴としている。
【００１９】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、車両横方向の力の釣り合い式と車両上下軸周りのモ
ーメントの釣り合い式とから、前輪タイヤの特性を決め
る変数または後輪タイヤの特性を決める変数の何れか一
方を消去した式を算出する。そして、この式を車体横滑
り角に関連する値の微分値について解いた式に基づい
て、車体横滑り角に関連する値の微分値を算出する。こ
の場合には、車体横滑り角に関連する値と、前輪タイヤ
の特性を決める変数または後輪タイヤの特性を決める変
数の何れか他方とを推定することとなり、例えば３つ未
知数を推定する場合に比べて、演算負荷を軽減すること
ができる。
【００２０】さらに、請求項８に記載の本発明の車両状
態量の推定方法は、前記前輪タイヤの特性を決める変数
または前記後輪タイヤの特性を決める変数の消去しない
何れか他方に初期値を与えることにより前記車体横滑り
角に関連する値の微分値を算出するステップ（例えば、
後述する実施の形態におけるステップＳ０２〜ステップ
Ｓ０３）と、前記車体横滑り角に関連する値の微分値を
用いて前記車両運動の状態量の物理的関係式から横加速
度（例えば、後述する実施の形態における車両の推定横
加速度Ｇye）を算出するステップ（例えば、後述する実
施の形態におけるステップＳ０５）と、算出した前記横
加速度と検出した前記横加速度とを比較した比較結果に
基づいて前記初期値を変更するステップ（例えば、後述
する実施の形態におけるステップＳ０８）とを含むこと
を特徴としている。
【００２１】上記のような車両状態量の推定方法によれ
ば、前回の処理にて車体横滑り角に関連する値の微分値
に基づいて算出される横加速度の推定値と、センサーか
ら出力される横加速度の検出値との比較結果に応じて、
今回の処理にて車体横滑り角に関連する値の微分値を算
出する際に入力される、前輪タイヤの特性を決める変数
または後輪タイヤの特性を決める変数の何れか他方を更
新する。これにより、例えば路面変化等に応じて、前輪
タイヤの特性を決める変数または後輪タイヤの特性を決
める変数が大きく変化するような場合であっても、車体
横滑り角に関連する値の微分値を適切に算出することが
できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
車両状態量の推定方法について添付図面を参照しながら
説明する。図１および図２は本発明の一実施形態に係る
車両状態量の推定方法を実現する車両制御システム１０
の構成図であり、図３は二輪モデルにおける二輪図を示
す模式図であり、図４は図１および図２に示す車体横滑
り角推定装置２０における処理の流れの一例を示す機能
ブロック図である。本実施の形態に係る車両制御システ
ム１０は、例えば図１および図２に示すように、ヨーレ
ートセンサー１１と、横加速度センサー１２と、車速セ
ンサー１３と、前輪舵角センサー１４と、ヨーレート微
分値算出部１５と、車体横滑り角推定装置２０と、目標
配分トルク設定装置２１と、目標配分トルク制御装置２
２と、エンジンＥＣＵ２３とを備えて構成されている。
【００２３】ヨーレートセンサー１１は、例えば水平面
内での車両の向きや鉛直方向に対する傾斜角度の角度変
化量等を検出する圧電素子やジャイロセンサー等からな
り、ヨーレートｒ（つまり、車両重心の上下方向軸回り
の回転角速度）の検出結果の大きさに応じた電圧レベル
の信号を、ヨーレート微分値算出部１５および車体横滑
り角推定装置２０へ出力する。横加速度センサー１２
は、車両の横方向に加わる加速度（或いは減速度）であ
る横加速度Ｇyを検出し、この検出結果の大きさに応じ
た電圧レベルの信号を車体横滑り角推定装置２０へ出力
する。
【００２４】車速センサー１３は、例えば各車輪ＷFR，
ＷFL，ＷBR，ＷBLに設けられた複数の車輪速センサ３
１，…，３１にて検知された各車輪速（つまり各車輪の
回転速度）から車両の速度Ｖ（車速Ｖ）を検出し、この
検出結果の大きさに応じた電圧レベルの信号を車体横滑
り角推定装置２０へ出力する。前輪舵角センサー１４
は、例えばステアリング軸に設けられたロータリエンコ
ーダ等を備え、運転者が入力した操舵角度の方向と大き
さからなる操舵角を、前輪操舵系のステアリングギア比
により除算することによって、前輪舵角δ（つまり、車
両の前後軸Ｐと前輪の前後方向ＱＦとのなす角δ）を検
出し、この検出結果の大きさに応じた電圧レベルの信号
を車体横滑り角推定装置２０へ出力する。
【００２５】車体横滑り角推定装置２０は、後述するよ
うに、所定の車両の運動モデル（例えば、二輪モデル）
に係る下記数式（２）〜（４）に基づいて、車両状態量
として車体横滑り角β（つまり、車両の進行方向（例え
ば、車速Ｖの方向）と車両の前後軸Ｐとのなす角）を推
定し、推定した車体横滑り角βを目標配分トルク設定装
置２１へと出力する。なお、目標配分トルク設定装置２
１は、例えば、車体横滑り角推定装置２０にて推定され
た車体横滑り角βと、ヨーレートセンサー１１にて検出
された車両のヨーレートｒと、横加速度センサー１２に
て検出された車両の横加速度Ｇyと、車速センサー１３
にて検出された車速Ｖと、エンジンＥＣＵ２３にて算出
される駆動トルクとに基づいて、車両の前後の左右輪に
配分される配分トルクの目標値を設定し、算出した右輪
トルクおよび左輪トルクを目標配分トルク制御装置２２
へと出力する。そして、目標配分トルク制御装置２２
は、車両の運転状態に応じて、例えば各車輪ＷFR，
ＷFL，ＷBR，ＷBLに適宜の駆動力または制動力を作用さ
せて車両に所望のヨーイングモーメントＭを付加する。
例えば、目標配分トルク制御装置２２は、各車輪ＷFR，
ＷFL，ＷBR，ＷBLに設けられた複数のブレーキデバイス
３２，…，３２等を駆動して、左右輪の各トルクの実際
の値が右輪トルクおよび左輪トルクの各目標値に等しく
なるように制御する。
【００２６】
【数２】
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】ここで、車両のヨー運動、つまり車両重心
の上下方向軸Ｒ周りの回転運動を記述する車両の運動モ
デルのうち、例えば図３に示すように、車両の輪距を無
視して前後の左右輪が等価的に車両の前後軸Ｐと各車軸
との交点にそれぞれ集中していると仮定する二輪モデル
では、前輪ＷＦおよび後輪ＷＲにおいて、横力とコーナ
リングフォースが等しいと近似し、コーナリングフォー
スは各タイヤの横滑り角βf，βrに比例すると近似し、
さらに、車体横滑り角βが十分に小さい（例えば、ｓｉ
ｎβ＝β，ｃｏｓβ＝１）と近似することによって、車
両横方向の力の釣り合い式として上記数式（２）および
車両上下軸（車両重心の上下方向軸Ｒ）周りのモーメン
トの釣り合い式として上記数式（３）が導かれる。ま
た、車両運動の状態量（例えば、車両の推定横加速度Ｇ
ye）の物理的関係式として、上記数式（４）が導かれ
る。
【００３０】ここで、上記数式（２），（３）におい
て、直接に検出可能な物理量は、車速Ｖと、ヨーレート
ｒおよびヨーレート微分値ｄｒ／ｄｔ（つまり、ヨーレ
ートｒの時間微分値：ｒ’）と、前輪舵角δとであり、
車両に固有の物理量は、車両の全質量ｍと、車両重心か
ら前輪側車軸までの距離Ｌfと、車両重心から後輪側車
軸までの距離Ｌrと、ヨーイング慣性モーメントＩとで
ある。これらの値と既知であるヨーイングモーメントＭ
とを定数として扱うと、上記数式（２）〜（４）は、車
体横滑り角βと、前輪コーナリングパワーＫfと、後輪
コーナリングパワーＫrとの３変数の連立微分方程式と
なる。すなわち、各タイヤの横滑り角βf，βrに対する
コーナリングフォースの割合である各コーナリングパワ
ーＫf，Ｋrは、車両の旋回運動の状態や路面状態（例え
ば、乾燥したアスファルト面や積雪面等）に応じて変化
するため、変数として扱う必要がある。
【００３１】このため、車体横滑り角推定装置２０に
は、例えば、ヨーレートセンサー１１にて検出された車
両のヨーレートｒと、ヨーレート微分値算出部１５にて
算出されたヨーレート微分値ｒ’と、横加速度センサー
１２にて検出された車両の横加速度Ｇyと、車速センサ
ー１３にて検出された車速Ｖと、前輪舵角センサー１４
にて検出された前輪舵角δとの各検出信号が入力されて
いる。
【００３２】このとき、車体横滑り角推定装置２０は、
例えば上記従来技術の一例のように、上記数式（４）の
車体横滑り角微分値ｄβ／ｄｔ（つまり、車体横滑り角
βの時間微分値：β’）を時間積分して車体横滑り角β
を算出するのではなく、後述するように、上記数式
（２）の車体横滑り角微分値β’を時間積分して車体横
滑り角βを算出する。
【００３３】車体横滑り角推定装置２０は、例えば図４
に示すように、コーナリングパワー初期値入力部４１
と、横滑り角微分値演算部４２と、積分器４３と、横加
速度推定部４４と、減算器４５と、ＰＩＤ調整器４６
と、加算器４７とを備えて構成されている。
【００３４】コーナリングパワー初期値入力部４１は、
後述する横滑り角微分値演算部４２での演算処理に応じ
て、前輪コーナリングパワーＫfまたは後輪コーナリン
グパワーＫrの何れか一方に対する所定の初期値（例え
ば、図４に示す後輪コーナリングパワーＫrの初期値）
を、加算器４７を介して横滑り角微分値演算部４２へと
供給する。横滑り角微分値演算部４２は、コーナリング
パワー初期値入力部４１から入力される前輪コーナリン
グパワーＫfまたは後輪コーナリングパワーＫrの何れか
一方に対する所定の初期値と、上記数式（２），（３）
とに基づいて、車体横滑り角微分値β’を算出する。
【００３５】ここで、横滑り角微分値演算部４２は、例
えば、上記数式（３）を前輪コーナリングパワーＫfに
ついて解いた下記数式（５）に、コーナリングパワー初
期値入力部４１から入力される後輪コーナリングパワー
Ｋrの初期値と後述するＰＩＤ調整器４６から出力され
る調整値とによって決定される後輪コーナリングパワー
Ｋrと、定数として扱う車速Ｖおよびヨーレートｒおよ
びヨーレート微分値ｒ’および前輪舵角δおよび車両重
心から前輪側車軸までの距離Ｌfおよび車両重心から後
輪側車軸までの距離Ｌrおよびヨーイング慣性モーメン
トＩおよびヨーイングモーメントＭと、後述する積分器
４３から入力される車体横滑り角βとを代入して前輪コ
ーナリングパワーＫfを算出する。なお、初回の演算に
おいては、車体横滑り角βの値はゼロである。
【００３６】
【数５】
【００３７】そして、横滑り角微分値演算部４２は、例
えば、上記数式（２）を車体横滑り角微分値β’につい
て解いた下記数式（６）に、上記数式（５）にて算出し
た前輪コーナリングパワーＫfと、決定された後輪コー
ナリングパワーＫrと、定数として扱う車速Ｖおよびヨ
ーレートｒおよび前輪舵角δおよび車両重心から前輪側
車軸までの距離Ｌfおよび車両重心から後輪側車軸まで
の距離Ｌrおよび車両の全質量ｍと、後述する積分器４
３から入力される車体横滑り角βとを代入して車体横滑
り角微分値β’を算出する。ここで算出された車体横滑
り角微分値β’は、積分器４３および横加速度推定部４
４へと入力される。
【００３８】
【数６】
【００３９】積分器４３は、横滑り角微分値演算部４２
から入力された車体横滑り角微分値β’を時間積分して
車体横滑り角βを算出し、目標配分トルク設定装置２１
および横滑り角微分値演算部４２へ入力する。すなわ
ち、ここで算出された車体横滑り角βは、横滑り角微分
値演算部４２での次回の演算処理における前輪コーナリ
ングパワーＫfおよび車体横滑り角微分値β’の算出に
利用される。
【００４０】横加速度推定部４４は、上記数式（４）
に、横滑り角微分値演算部４２から入力された車体横滑
り角微分値β’と、扱う定数として扱う車速Ｖおよびヨ
ーレートｒとを代入することによって、車両の推定横加
速度Ｇyeを算出し、減算器４５へ入力する。減算器４５
は、横加速度センサー１２から入力される横加速度Ｇy
と、横加速度推定部４４から入力される車両の推定横加
速度Ｇyeとの偏差を算出し、ＰＩＤ調整器４６へ出力す
る。
【００４１】ＰＩＤ調整器４６は、比例・積分・微分
（ＰＩＤ）動作によって、横加速度Ｇ yと車両の推定横
加速度Ｇyeとの偏差がゼロとなるような調整値、つまり
コーナリングパワー初期値入力部４１から出力されて横
滑り角微分値演算部４２へ入力される前輪コーナリング
パワーＫfまたは後輪コーナリングパワーＫrの何れか一
方に対する所定の初期値を調整するための調整値を算出
し、加算器４７へ入力する。つまり、横滑り角微分値演
算部４２へ入力される前輪コーナリングパワーＫfまた
は後輪コーナリングパワーＫrの何れか一方に対する所
定の初期値が適切な値であれば、横加速度Ｇyと車両の
推定横加速度Ｇyeとの偏差がゼロとなる。
【００４２】このため、例えば車両の推定横加速度Ｇye
が、検出される横加速度Ｇyよりも大きい場合には、横
滑り角微分値演算部４２へ入力される前輪コーナリング
パワーＫfまたは後輪コーナリングパワーＫrを小さくす
るような調整値が設定される。一方、例えば車両の推定
横加速度Ｇyeが、検出される横加速度Ｇyよりも小さい
場合には、横滑り角微分値演算部４２へ入力される前輪
コーナリングパワーＫ fまたは後輪コーナリングパワー
Ｋrを大きくするような調整値が設定される。
【００４３】本実施の形態に係る車両制御システム１０
は上記構成を備えており、次に、この車両制御システム
１０の動作、特に車両状態量としての車体横滑り角βを
推定する処理について説明する。
【００４４】先ず、ステップＳ０１においては、コーナ
リングパワー初期値入力部４１から入力される後輪コー
ナリングパワーＫrの所定の初期値と、ＰＩＤ調整器４
６から入力される調整値とによって、横滑り角微分値演
算部４２へ入力する後輪コーナリングパワーＫrを算出
する。なお、初回の演算においては、調整値はゼロであ
る。次に、ステップＳ０２においては、各センサー１
１，１３，１４から出力される検出結果や予め設定され
た物理量等に基づき、上記数式（５）によって前輪コー
ナリングパワーＫfを算出する。次に、ステップＳ０３
においては、上記数式（６）によって車体横滑り角微分
値β’を算出する。
【００４５】そして、ステップＳ０４においては、車体
横滑り角微分値β’を時間積分して車体横滑り角βを算
出し、この車体横滑り角βを、次回の一連の演算処理に
おける上記ステップＳ０２での前輪コーナリングパワー
Ｋfの算出および上記ステップＳ０３での車体横滑り角
微分値β’の算出に利用するように設定する。そして、
ステップＳ０５においては、車体横滑り角微分値β’
と、ヨーレートセンサー１１にて検出された車両のヨー
レートｒと、車速センサー１３にて検出された車速Ｖと
に基づいて、上記数式（４）によって車両の推定横加速
度Ｇyeを算出する。
【００４６】次に、ステップＳ０６においては、横加速
度センサー１２から入力される横加速度Ｇyと、横加速
度推定部４４から入力される車両の推定横加速度Ｇyeと
の偏差を算出する。そして、ステップＳ０７において
は、比例・積分・微分（ＰＩＤ）動作によって、横加速
度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇyeとの偏差がゼロとなる
ような、後輪コーナリングパワーＫrの所定の初期値に
対する調整値を設定する。そして、ステップＳ０８にお
いては、ステップＳ０７にて算出した調整値と、コーナ
リングパワー初期値入力部４１から入力される後輪コー
ナリングパワーＫ rの所定の初期値とによって、横滑り
角微分値演算部４２へ入力する後輪コーナリングパワー
Ｋrを更新し、上記ステップＳ０２へ戻り、例えば所定
時間後にステップＳ０２以下の処理を実行する。
【００４７】すなわち、上記数式（４）〜（６）に基づ
いて、上述した一連の処理を所定時間毎に実行すること
によって、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇyeとの
偏差がゼロ近傍の値に収束し、車体横滑り角βと共に、
前輪コーナリングパワーＫfおよび後輪コーナリングパ
ワーＫrを精度良く推定することができる。なお、この
実施の形態においては、図４に示す処理の流れに限定さ
れず、その他の方法であってもよく、要するに、上記数
式（４）〜（６）を同時に満たす車体横滑り角βおよび
前輪コーナリングパワーＫfおよび後輪コーナリングパ
ワーＫrを算出するものであればよい。
【００４８】上述したように、本実施の形態による車両
状態量の推定方法によれば、車両横方向の力の釣り合い
式である数式（２）と、車両上下軸周りのモーメントの
釣り合い式である数式（３）と、車両運動の状態量の物
理的関係式である数式（４）との３式によって、車体横
滑り角βおよび前輪コーナリングパワーＫfおよび後輪
コーナリングパワーＫrの３つの未知数から車体横滑り
角βを算出するようにしたことで、演算負荷の増大を抑
制した単純な方法でありながら精度良く車体横滑り角β
を推定することができる。すなわち、上述した従来技術
の一例のように、例えば横加速度センサー１２から出力
される横加速度Ｇy等の誤差を含む検出結果を直接に積
分する場合に比べて、累積される誤差の増大を抑制する
ことができる。また、車体横滑り角βを推定する過程に
おいて、前輪および後輪タイヤの特性を決める変数とし
て前輪コーナリングパワーＫfおよび後輪コーナリング
パワーＫrを精度良く推定することができ、例えば走行
時における路面変化等に応じて各タイヤの特性が変化し
た場合であっても、車体横滑り角βの推定精度が低下す
ることを防止することができる。
【００４９】ここで、車体横滑り角微分値β’を算出す
る際に、前回の処理にて算出した車体横滑り角βを利用
することで、回帰的な算出処理を行うため、車体横滑り
角微分値β’を時間積分して得た車体横滑り角βが発散
してしまうことを防止することができる。すなわち、回
帰的な算出処理を繰り返すことで、車体横滑り角βは収
束する方向に向かうので、車体横滑り角βの推定値が大
きく変化することが防止され、車両挙動制御の安定性を
確保することができる。
【００５０】さらに、例えば路面変化等に応じて、前輪
コーナリングパワーＫfまたは後輪コーナリングパワー
Ｋrが大きく変化するような場合であっても、車体横滑
り角βの推定の過程で得られた物理量、つまり車両の推
定横加速度Ｇyeと実際に検出された横加速度Ｇyとの偏
差がゼロとなるような調整値を、前輪コーナリングパワ
ーＫfまたは後輪コーナリングパワーＫrに対して設定す
ることで、適切な車体横滑り角βを算出することができ
る。しかも、検出された横加速度Ｇyと比較される推定
横加速度Ｇyeは、車体横滑り角微分値β’に基づいて算
出されるため、例えば車体横滑り角微分値β’を時間積
分して得た車体横滑り角βに基づいて算出された物理量
を利用する場合に比べて、検証の対象となる変数におい
て積分演算により誤差が累積されることを防止すること
ができ、精度の良い検証を実行することができる。
【００５１】次に、上述した本実施形態の第１変形例に
係る車両状態量の推定方法について添付図面を参照しな
がら説明する。図５は図１および図２に示す車体横滑り
角推定装置２０の第１変形例に係る処理の流れを示す機
能ブロック図である。なお、以下において上述した実施
の形態と同一部分については説明を簡略または省略す
る。この第１変形例において、上述した本実施形態と異
なる主要な点は、横滑り角微分値演算部４２での演算処
理の内容であり、ここでは、車体横滑り角βを算出する
際に前輪舵角δが不要であって、前輪舵角センサー１４
を省略することができる。
【００５２】すなわち、この第１変形例に係る横滑り角
微分値演算部４２は、上記数式（２），（３）から前輪
コーナリングパワーＫfを消去して得た式を車体横滑り
角微分値β’について解いた下記数式（７）に、コーナ
リングパワー初期値入力部４１から入力される後輪コー
ナリングパワーＫrの初期値とＰＩＤ調整器４６から出
力される調整値とによって決定される後輪コーナリング
パワーＫrと、定数として扱う車速Ｖおよびヨーレート
ｒおよびヨーレート微分値ｒ’および車両重心から前輪
側車軸までの距離Ｌfおよび車両重心から後輪側車軸ま
での距離Ｌrおよびヨーイング慣性モーメントＩおよび
ヨーイングモーメントＭおよび車両の全質量ｍと、積分
器４３から入力される車体横滑り角βとを代入して車体
横滑り角微分値β’を算出する。
【００５３】
【数７】
【００５４】このため、この第１変形例においては、上
述した実施の形態におけるステップＳ０１〜ステップＳ
０８の一連の処理において、ステップＳ０２を省略する
と共に、ステップＳ０３においては、上記数式（７）に
よって車体横滑り角微分値β’を算出する。すなわち、
この第１変形例においては、上記数式（４），（７）に
基づいて、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇyeとの
偏差をゼロ近傍の値に収束させることで、車体横滑り角
βと共に、後輪コーナリングパワーＫrを精度良く推定
することができる。なお、この第１変形例においては、
図５に示す処理の流れに限定されず、その他の方法であ
ってもよく、要するに、上記数式（４），（７）を同時
に満たす車体横滑り角βおよび後輪コーナリングパワー
Ｋrを算出するものであればよい。
【００５５】上述したように、本実施形態の第１変形例
に係る車両状態量の推定方法によれば、前輪舵角δが不
要であって、前輪舵角センサー１４を省略することがで
き、車体横滑り角βの推定精度を低減させること無し
に、車両制御システム１０の構成および演算処理を、よ
り一層、簡略化することができる。
【００５６】次に、上述した本実施形態の第２変形例に
係る車両状態量の推定方法について添付図面を参照しな
がら説明する。図６は図１および図２に示す車体横滑り
角推定装置２０の第２変形例に係る処理の流れを示す機
能ブロック図である。なお、以下において上述した実施
の形態と同一部分については説明を簡略または省略す
る。この第２変形例において、上述した本実施形態と異
なる主要な点は、横滑り角微分値演算部４２での演算処
理の内容であり、ここでは、車体横滑り角βを算出する
際に、後輪コーナリングパワーＫrの代わりに、コーナ
リングパワー初期値入力部４１から入力される前輪コー
ナリングパワーＫfの初期値とＰＩＤ調整器４６から出
力される調整値とによって決定される前輪コーナリング
パワーＫfに基づいて、車体横滑り角微分値β’を算出
する。
【００５７】すなわち、この第２変形例に係る横滑り角
微分値演算部４２は、上記数式（２），（３）から後輪
コーナリングパワーＫrを消去して得た式を車体横滑り
角微分値β’について解いた下記数式（８）に、決定し
た前輪コーナリングパワーＫ fと、定数として扱う車速
Ｖおよびヨーレートｒおよびヨーレート微分値ｒ’ お
よび前輪舵角δおよび車両重心から前輪側車軸までの距
離Ｌfおよび車両重心から後輪側車軸までの距離Ｌrおよ
びヨーイング慣性モーメントＩおよびヨーイングモーメ
ントＭおよび車両の全質量ｍと、積分器４３から入力さ
れる車体横滑り角βとを代入して車体横滑り角微分値
β’を算出する。
【００５８】
【数８】
【００５９】このため、この第２変形例においては、上
述した実施の形態におけるステップＳ０１〜ステップＳ
０８の一連の処理において、ステップＳ０１では、コー
ナリングパワー初期値入力部４１から入力される前輪コ
ーナリングパワーＫfの所定の初期値と、ＰＩＤ調整器
４６から入力される調整値とによって、横滑り角微分値
演算部４２へ入力する前輪コーナリングパワーＫfを算
出する。さらに、ステップＳ０２を省略すると共に、ス
テップＳ０３においては、上記数式（８）によって車体
横滑り角微分値β’を算出する。また、ステップＳ０７
においては、比例・積分・微分（ＰＩＤ）動作によっ
て、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇyeとの偏差が
ゼロとなるような、前輪コーナリングパワーＫfの所定
の初期値に対する調整値を設定する。そして、ステップ
Ｓ０８においては、横滑り角微分値演算部４２へ入力す
る前輪コーナリングパワーＫfを更新し、上記ステップ
Ｓ０３へ戻り、例えば所定時間後にステップＳ０３以下
の処理を実行する。
【００６０】すなわち、この第２変形例においては、上
記数式（４），（８）に基づいて、横加速度Ｇyと車両
の推定横加速度Ｇyeとの偏差をゼロ近傍の値に収束させ
ることで、車体横滑り角βと共に、前輪コーナリングパ
ワーＫfを精度良く推定することができる。なお、この
第２変形例においては、図６に示す処理の流れに限定さ
れず、その他の方法であってもよく、要するに、上記数
式（４），（８）を同時に満たす車体横滑り角βおよび
前輪コーナリングパワーＫfを算出するものであればよ
い。
【００６１】次に、上述した本実施形態の第３変形例に
係る車両状態量の推定方法について添付図面を参照しな
がら説明する。図７は図１および図２に示す車体横滑り
角推定装置２０の第３変形例に係る処理の流れを示す機
能ブロック図である。なお、以下において上述した実施
の形態と同一部分については説明を簡略または省略す
る。この第３変形例においては、車両横方向の力の釣り
合い式および車両上下軸周りのモーメントの釣り合い式
を、前輪ＷＦ（つまり、各車輪ＷFR，ＷFL）に作用する
横力Ｙfおよび後輪ＷＲ（つまり、各車輪ＷBR，ＷBL）
に作用する横力Ｙrに基づいて記述する。そして、後述
する所定のタイヤ力学モデルによって、前輪タイヤおよ
び後輪タイヤの特性を決める変数（例えば、各タイヤと
路面間の摩擦係数μ）に関する数式に基づき横力Ｙf，
Ｙrを記述する。すなわち、上述した本実施形態と異な
る主要な点は、各コーナリングパワーＫ f，Ｋrを変数と
する代わりに、例えば各タイヤと路面間の摩擦係数μを
変数として、車体横滑り角微分値β’を算出する点であ
る。
【００６２】この第３変形例に係る車体横滑り角推定装
置２０は、横滑り角微分値演算部４２と、積分器４３
と、横加速度推定部４４と、減算器４５と、ＰＩＤ調整
器４６と、加算器４７と、タイヤ特性変数入力部４８
と、タイヤ横力演算部４９とを備えて構成されている。
すなわち、上述した実施形態でのコーナリングパワー初
期値入力部４１の代わりに備えられたタイヤ特性変数入
力部４８は、前輪タイヤおよび後輪タイヤの特性を決め
る変数（例えば、各タイヤと路面間の摩擦係数μ）の初
期値を加算器４７へ入力する。
【００６３】一方、ＰＩＤ調整器４６は、比例・積分・
微分（ＰＩＤ）動作によって、横加速度Ｇyと車両の推
定横加速度Ｇyeとの偏差がゼロとなるような、摩擦係数
μの初期値を調整するための調整値を算出し、加算器４
７へ入力する。加算器４７は、タイヤ特性変数入力部４
８から入力される摩擦係数μの所定の初期値と、ＰＩＤ
調整器４６から入力される調整値とによって、タイヤ横
力演算部４９へ入力する摩擦係数μを算出する。
【００６４】タイヤ横力演算部４９は、例えば所定のタ
イヤ力学モデルから導かれる下記数式（９），（１０）
に基づいて、後輪タイヤに作用する横力Ｙrを算出し、
横滑り角微分値演算部４２へ入力する。
【００６５】
【数９】
【００６６】
【数１０】
【００６７】ここで、上記数式（９），（１０）におい
て、接地荷重Ｗは、例えば車両荷重の測定値を前後およ
び横加速度で補正した値あるいは懸架装置に設けたロー
ドセルの出力から求めた値であり、コーナリングパワー
Ｋは、予め設定された所定のマップ、例えば摩擦係数μ
および接地荷重Ｗに応じて変化するコーナリングパワー
Ｋのマップ等から求めた値である。さらに、前後力Ｘ
は、例えば加速度（あるいは、減速度）から推定、ある
いは、例えば制動液圧またはエンジン出力から求めた値
である。また、車体横滑り角βは積分器４３から入力さ
れる値であって、初回の演算においてはゼロであり、こ
の車体横滑り角βの値に応じて、上記数式（９）または
数式（１０）の何れか一方によって後輪タイヤに作用す
る横力Ｙrが算出される。
【００６８】この第３変形例に係る横滑り角微分値演算
部４２は、車両横方向の力の釣り合い式および車両上下
軸周りのモーメントの釣り合い式を、前輪タイヤに作用
する横力Ｙfおよび後輪タイヤに作用する横力Ｙrに基づ
いて記述した際に得られる下記数式（１１），（１２）
から、例えば前輪ＷＦに作用する横力Ｙfを消去して得
た式を車体横滑り角微分値β’について解いた下記数式
（１３）によって車体横滑り角微分値β’を算出する。
すなわち、下記数式（１３）において、直接に検出可能
な物理量は、車速Ｖと、ヨーレートｒおよびヨーレート
微分値ｒ’とであり、車両に固有の物理量は、車両の全
質量ｍと、車両重心から前輪側車軸までの距離Ｌfと、
車両重心から後輪側車軸までの距離Ｌrと、ヨーイング
慣性モーメントＩとである。これらの値と既知であるヨ
ーイングモーメントＭとを定数として扱い、タイヤ横力
演算部４９から入力される横力Ｙrを利用して車体横滑
り角微分値β’が算出される。
【００６９】
【数１１】
【００７０】
【数１２】
【００７１】
【数１３】
【００７２】このため、この第３変形例においては、上
述した実施の形態におけるステップＳ０１〜ステップＳ
０８の一連の処理において、ステップＳ０１では、タイ
ヤ特性変数入力部４８から入力される摩擦係数μの所定
の初期値（例えば、１近傍の値等）と、ＰＩＤ調整器４
６から入力される調整値とによって、タイヤ横力演算部
４９へ入力する摩擦係数μを算出する。そして、ステッ
プＳ０２においては、上記数式（９）または数式（１
０）によって後輪ＷＲに作用する横力Ｙrを算出する。
次に、ステップＳ０３においては、上記数式（１３）に
よって車体横滑り角微分値β’を算出する。
【００７３】次に、ステップＳ０４においては、車体横
滑り角微分値β’を時間積分して車体横滑り角βを算出
し、この車体横滑り角βを、次回の一連の演算処理にお
ける上記ステップＳ０２での後輪ＷＲに作用する横力Ｙ
rの算出に利用するように設定する。また、ステップＳ
０７においては、比例・積分・微分（ＰＩＤ）動作によ
って、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇyeとの偏差
がゼロとなるような、摩擦係数μの所定の初期値に対す
る調整値を設定する。そして、ステップＳ０８において
は、タイヤ横力演算部４９へ入力する摩擦係数μを更新
し、上記ステップＳ０２へ戻り、例えば所定時間後にス
テップＳ０２以下の処理を実行する。
【００７４】すなわち、この第３変形例においては、上
記数式（４），（１３）に基づいて、横加速度Ｇyと車
両の推定横加速度Ｇyeとの偏差をゼロ近傍の値に収束さ
せることで、車体横滑り角βと共に、摩擦係数μを精度
良く推定することができる。なお、この第３変形例にお
いては、図７に示す処理の流れに限定されず、その他の
方法であってもよく、要するに、上記数式（４），（１
３）を同時に満たす車体横滑り角βおよび摩擦係数μを
算出するものであればよい。また、この第３変形例にお
いては、接地荷重Ｗや前後力Ｘを変数とせずに横力
Ｙf，Ｙrを記述する他のタイヤ力学モデルを適用しても
よい。
【００７５】また、この第３変形例に係る横滑り角微分
値演算部４２において、例えば上述した実施形態の数式
（５）と同様に、車両上下軸周りのモーメントの釣り合
い式である上記数式（１２）を前輪ＷＦに作用する横力
Ｙfについて解いた式に、タイヤ力学モデルから導かれ
る上記数式（９），（１０）に基づいて後輪タイヤに作
用する横力Ｙrを代入し、前輪ＷＦに作用する横力Ｙfを
算出する。そして、上述した実施形態の数式（６）と同
様に、車両横方向の力の釣り合い式である上記数式（１
１）を車体横滑り角微分値β’について解いた式に、各
横力Ｙr，Ｙfを代入して車体横滑り角微分値β’を算出
してもよい。
【００７６】また、この第３変形例においては、タイヤ
横力演算部４９にて後輪タイヤに作用する横力Ｙrを算
出し、横滑り角微分値演算部４２にて後輪タイヤに作用
する横力Ｙrに基づいて車体横滑り角微分値β’を算出
したが、これに限定されず、例えば、タイヤ横力演算部
４９にて前輪タイヤに作用する横力Ｙfを算出し、横滑
り角微分値演算部４２にて、上記数式（１１），（１
２）から後輪タイヤに作用する横力Ｙrを消去して得た
式を車体横滑り角微分値β’について解いた数式によっ
て車体横滑り角微分値β’を算出してもよい。
【００７７】上述したように、本実施形態の第３変形例
に係る車両状態量の推定方法によれば、前輪および後輪
タイヤの特性を決める変数は、前輪コーナリングパワー
Ｋfおよび後輪コーナリングパワーＫrに限定されず、車
両の制御内容に応じて、例えば各タイヤと路面間の摩擦
係数μ等のように適宜の変数を利用することができ、車
両の制御様式を容易に多様化することができる。しか
も、後輪タイヤまたは前輪タイヤの何れか一方に係るタ
イヤ力学モデルを導入するだけでよく、例えば後輪タイ
ヤおよび前輪タイヤの両方に対してタイヤ力学モデルを
導入する場合に比べて、モデル化に起因する推定精度の
低下を抑制することができる。
【００７８】なお、上述した本実施の形態および第１〜
第３変形例においては、車体横滑り角βを、例えば下記
数式（１４）に示すように、車速Ｖの前後軸Ｐ方向の成
分Ｖ xと、これに直交する横方向の成分Ｖyとによって記
述し、さらに、車体横滑り角βが十分に小さい（例え
ば、Ｖ＝Ｖx）と近似することによって、上記数式
（２），（３）を下記数式（１５），（１６）に変更し
てもよい。これにより、車両状態量として、車体横滑り
角βの代わりに車速Ｖの横方向の成分Ｖyを推定するこ
ととなる。なお、この場合には、二輪モデルにおける後
輪ＷＲの車輪速を、車速Ｖの前後軸Ｐ方向の成分Ｖxに
近似してもよい。
【００７９】
【数１４】
【００８０】
【数１５】
【００８１】
【数１６】
【００８２】例えば上述した本実施の形態の第４変形例
に係る車体横滑り角推定装置２０において、図８に示す
ように、横滑り角微分値演算部４２の代わりに微分値演
算部５１を備え、この微分値演算部５１にて、先ず、上
記数式（１６）を前輪コーナリングパワーＫfについて
解いた下記数式（１７）に基づいて前輪コーナリングパ
ワーＫfを算出する。そして、上記数式（１５）を車速
Ｖの横方向の成分Ｖyの微分値ｄＶy／ｄｔ（つまり、横
方向の成分Ｖyの時間微分値：Ｖy’）について解いた下
記数式（１８）に基づいて微分値Ｖy’を推定し、積分
器４３および横加速度推定部４４へと入力するように設
定する。
【００８３】
【数１７】
【００８４】
【数１８】
【００８５】ここで、積分器４３は、微分値Ｖy’を時
間積分して横方向の成分Ｖyを算出すると共に、ここで
算出した横方向の成分Ｖyを、微分値演算部５１の次回
の演算処理における微分値Ｖy’の算出に利用するよう
に設定する。また、車体横滑り角推定装置２０に備えた
車体横滑り角算出部５２は、積分器４３にて算出された
横方向の成分Ｖyに基づき、上記数式（１４）によっ
て、車体横滑り角βを算出する。
【００８６】また、横加速度推定部４４は、下記数式
（１９）に、微分値演算部から入力された微分値Ｖy’
と、定数として扱う車速Ｖの前後軸Ｐ方向の成分Ｖxお
よびヨーレートｒとを代入することによって、車両の推
定横加速度Ｇyeを算出し、減算器４５へ入力する。
【００８７】
【数１９】
【００８８】このため、この第４変形例においては、上
述した実施の形態におけるステップＳ０１〜ステップＳ
０８の一連の処理において、ステップＳ０１では微分値
演算部５１へ入力する後輪コーナリングパワーＫrを算
出する。次に、ステップＳ０２においては、上記数式
（１７）によって前輪コーナリングパワーＫfを算出す
る。次に、ステップＳ０３においては、上記数式（１
８）によって微分値Ｖy’を算出する。
【００８９】そして、ステップＳ０４においては、微分
値Ｖy’を時間積分して横方向の成分Ｖyを算出し、この
横方向の成分Ｖyを、次回の一連の演算処理における上
記ステップＳ０２での前輪コーナリングパワーＫfの算
出および上記ステップＳ０３での微分値Ｖy’の算出に
利用するように設定すると共に、上記数式（１４）によ
って、車体横滑り角βを算出する。そして、ステップＳ
０５においては、上記数式（１９）によって車両の推定
横加速度Ｇyeを算出する。
【００９０】また、ステップＳ０８においては、ステッ
プＳ０７にて算出した調整値と、コーナリングパワー初
期値入力部４１から入力される後輪コーナリングパワー
Ｋrの所定の初期値とによって、微分値演算部５１へ入
力する後輪コーナリングパワーＫrを更新し、上記ステ
ップＳ０２へ戻り、例えば所定時間後にステップＳ０２
以下の処理を実行する。
【００９１】なお、上述した本実施の形態および第１〜
第４変形例においては、各車輪ＷFR，ＷFL，ＷBR，ＷBL
に適宜の駆動力または制動力を作用させて車両に所望の
ヨーイングモーメントＭを付加するとしたが、これに限
定されず、例えばヨーイングモーメントＭを省略しても
よい。
【００９２】また、上述した本実施の形態および第１〜
第４変形例においては、例えば図３に示すように、後輪
ＷＲの舵角をゼロとし、前方の車輪ＷFR，ＷFLのみを操
舵する車両を対象としたが、これに限定されず、例えば
後輪舵角（つまり、車両の前後軸Ｐと後輪の前後方向Ｑ
Ｒとのなす角）を検出する後輪舵角センサーを備え、こ
の後輪舵角を含む車両横方向の力の釣り合い式および車
両上下軸周りのモーメントの釣り合い式に基づいて車体
横滑り角βを算出してもよい。この場合には、４輪操舵
車両を対象とすることができる。
【００９３】また、上述した本実施の形態および第２，
第４変形例においては、前輪舵角センサー１４は、運転
者が入力した操舵角度の方向と大きさからなる操舵角
を、前輪操舵系のステアリングギア比により除算するこ
とによって、前輪舵角δを検出するとしたが、これに限
定されず、例えば直接に前輪舵角δを検出するものであ
ってもよい。
【００９４】また、上述した本実施の形態および第１〜
第４変形例において、ＰＩＤ調整器４６は、車両運動の
状態量として、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇye
との偏差をゼロとするように調整値を設定したが、これ
に限定されず、例えば横加速度Ｇyと車両の推定横加速
度Ｇyeとの比を「１」とするように調整値を設定しても
よい。要するに、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇ
yeとが等しくなるように調整値を設定すればよい。さら
に、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇyeとを比較す
る代わりに、例えば上記数式（４）を満たす他の車両運
動の状態量を比較してもよい。
【００９５】また、上述した本実施の形態および第１〜
第４変形例においては、比例・積分・微分（ＰＩＤ）動
作によって、横加速度Ｇyと車両の推定横加速度Ｇyeと
の偏差がゼロに収束するようなフィードバック制御を行
ったが、これに限定されず、例えば偏差がゼロに収束す
るような適応制御等を行うようにしてもよい。また、例
えば、車両の旋回運動の状態等に応じて横加速度Ｇyと
車両の推定横加速度Ｇyeとの偏差を擬似積分器に入力し
て擬似積分を行うことによって、誤差が蓄積されること
を防止するようにしてもよい。
【００９６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明の車両状態量の推定方法によれば、車体横滑り角
および前輪コーナリングパワーおよび後輪コーナリング
パワーの３つの未知数からなる連立方程式、つまり車両
横方向の力の釣り合い式と、車両上下軸周りのモーメン
トの釣り合い式と、車両運動の状態量の物理的関係式と
の３式によって、演算負荷の増大を抑制した単純な方法
でありながら精度良く車体横滑り角を推定することがで
きる。
【００９７】また、請求項２に記載の本発明の車両状態
量の推定方法によれば、車体横方向の速度および前輪コ
ーナリングパワーおよび後輪コーナリングパワーの３つ
の未知数からなる連立方程式、つまり車両横方向の力の
釣り合い式と、車両上下軸周りのモーメントの釣り合い
式と、車両運動の状態量の物理的関係式との３式、およ
び、車体横方向の速度と車速から一義的に車体横滑り角
を算出する式によって、演算負荷の増大を抑制した単純
な方法でありながら精度良く車体横滑り角を推定するこ
とができる。
【００９８】また、請求項３に記載の本発明の車両状態
量の推定方法によれば、車体横滑り角および前輪タイヤ
横力および後輪タイヤ横力の３つの未知数からなる連立
方程式、つまり車両横方向の力の釣り合い式と、車両上
下軸周りのモーメントの釣り合い式と、車両運動の状態
量の物理的関係式との３式によって、演算負荷の増大を
抑制した単純な方法でありながら精度良く車体横滑り角
を推定することができる。
【００９９】また、請求項４に記載の本発明の車両状態
量の推定方法によれば、車体横滑り角に関連する値およ
び前輪タイヤの特性を決める変数および後輪タイヤの特
性を決める変数の３つの未知数からなる連立方程式、つ
まり車両横方向の力の釣り合い式と、車両上下軸周りの
モーメントの釣り合い式と、車両運動の状態量の物理的
関係式との３式によって、演算負荷の増大を抑制した単
純な方法でありながら精度良く車体横滑り角を推定する
ことができる。
【０１００】さらに、請求項５に記載の本発明の車両状
態量の推定方法によれば、例えば車体横滑り角に関連す
る値の微分値を時間積分して得た車体横滑り角に基づい
て算出された物理量を比較する場合に比べて、検証の対
象となる変数において積分演算により誤差が累積される
ことを防止することができ、精度の良い検証を実行する
ことができる。さらに、請求項６に記載の本発明の車両
状態量の推定方法によれば、車体横滑り角に関連する値
の微分値を算出する際に、前回の処理にて算出した車体
横滑り角に関連する値を利用することで、回帰的な算出
処理を行うため、車体横滑り角に関連する値の微分値を
時間積分して得た車体横滑り角に関連する値が発散して
しまうことを防止することができる。これにより、車体
横滑り角に関連する値の推定値が大きく変化することが
防止され、車両挙動制御の安定性を確保することができ
る。
【０１０１】さらに、請求項７に記載の本発明の車両状
態量の推定方法によれば、車体横滑り角に関連する値
と、前輪タイヤの特性を決める変数または後輪タイヤの
特性を決める変数の何れか他方とを推定することとな
り、例えば３つ未知数を推定する場合に比べて、演算負
荷を軽減することができる。さらに、請求項８に記載の
本発明の車両状態量の推定方法によれば、例えば路面変
化等に応じて、前輪タイヤの特性を決める変数または後
輪タイヤの特性を決める変数が大きく変化するような場
合であっても、車体横滑り角に関連する値の微分値を適
切に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車両状態量の推定
方法を実現する車両制御システムの構成図である。
【図２】 本発明の一実施形態に係る車両状態量の推定
方法を実現する車両制御システムの構成図である。
【図３】 二輪モデルにおける二輪図を示す模式図であ
る。
【図４】 図１および図２に示す車体横滑り角推定装置
における処理の流れの一例を示す機能ブロック図であ
る。
【図５】 図１および図２に示す車体横滑り角推定装置
の第１変形例に係る処理の流れを示す機能ブロック図で
ある。
【図６】 図１および図２に示す車体横滑り角推定装置
の第２変形例に係る処理の流れを示す機能ブロック図で
ある。
【図７】 図１および図２に示す車体横滑り角推定装置
の第３変形例に係る処理の流れを示す機能ブロック図で
ある。
【図８】 図１および図２に示す車体横滑り角推定装置
の第４変形例に係る処理の流れを示す機能ブロック図で
ある。
【符号の説明】
１０ 車両制御システム １１ ヨーレートセンサー １２ 横加速度センサー １３ 車速センサー ２０ 車体横滑り角推定装置 ４１ コーナリングパワー初期値入力部 ４２ 横滑り角微分値演算部 ４３ 積分器 ４４ 横加速度推定部 ４５ 減算器 ４６ ＰＩＤ調整器 ４７ 加算器 ４８ タイヤ特性変数入力部 ４９ タイヤ横力演算部 ５１ 微分値演算部 ５２ 車体横滑り角算出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｂ６２Ｄ 137:00 137:00 Ｇ０１Ｐ 15/00 Ｊ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヨーレートと横加速度と車速を検出する
    ステップと、 車体横滑り角と前輪コーナリングパワーと後輪コーナリ
    ングパワーとを未知数として、車両横方向の力の釣り合
    い式と、車両上下軸周りのモーメントの釣り合い式と、
    車両運動の状態量の物理的関係式との３式を用いて、車
    体横滑り角を算出するステップとを含むことを特徴とす
    る車両状態量の推定方法。
  2. 【請求項２】 ヨーレートと横加速度と車速を検出する
    ステップと、 車体横方向の速度と前輪コーナリングパワーと後輪コー
    ナリングパワーとを未知数として、車両横方向の力の釣
    り合い式と、車両上下軸周りのモーメントの釣り合い式
    と、車両運動の状態量の物理的関係式との３式を用い
    て、車体横方向の速度を算出するステップと、 該車体横方向の速度から車体横滑り角を算出するステッ
    プとを含むことを特徴とする車両状態量の推定方法。
  3. 【請求項３】 ヨーレートと横加速度と車速を検出する
    ステップと、 車体横滑り角と前輪タイヤ横力と後輪タイヤ横力とを未
    知数として、車両横方向の力の釣り合い式と、車両上下
    軸周りのモーメントの釣り合い式と、車両運動の状態量
    の物理的関係式との３式を用いて、車体横滑り角を算出
    するステップとを含むことを特徴とする車両状態量の推
    定方法。
  4. 【請求項４】 ヨーレートと横加速度と車速を検出する
    ステップと、 車体横滑り角に関連する値と前輪タイヤの特性を決める
    変数と後輪タイヤの特性を決める変数とを未知数とし
    て、車両横方向の力の釣り合い式と、車両上下軸周りの
    モーメントの釣り合い式と、車両運動の状態量の物理的
    関係式との３式を用いて、車体横滑り角に関連する値を
    算出するステップとを含むことを特徴とする車両状態量
    の推定方法。
  5. 【請求項５】 前記ヨーレートと前記車速から前記車体
    横滑り角に関連する値の微分値を算出するステップと、 前記横加速度により前記車体横滑り角に関連する値の微
    分値を検証するステップとを含むことを特徴とする請求
    項４に記載の車両状態量の推定方法。
  6. 【請求項６】 前記車体横滑り角に関連する値の微分値
    を積分することにより前記車体横滑り角に関連する値を
    算出するステップと、 前回の処理にて算出した前記車体横滑り角に関連する値
    を用いて、今回の処理における前記車体横滑り角に関連
    する値の微分値を算出するステップとを含むことを特徴
    とする請求項５に記載の車両状態量の推定方法。
  7. 【請求項７】 前記車両横方向の力の釣り合い式と前記
    車両上下軸周りのモーメントの釣り合い式とから、前記
    前輪タイヤの特性を決める変数または前記後輪タイヤの
    特性を決める変数の何れか一方を消去するステップを含
    むことを特徴とする請求項４に記載の車両状態量の推定
    方法。
  8. 【請求項８】 前記前輪タイヤの特性を決める変数また
    は前記後輪タイヤの特性を決める変数の消去しない何れ
    か他方に初期値を与えることにより前記車体横滑り角に
    関連する値の微分値を算出するステップと、 前記車体横滑り角に関連する値の微分値を用いて前記車
    両運動の状態量の物理的関係式から横加速度を算出する
    ステップと、 算出した前記横加速度と検出した前記横加速度とを比較
    した比較結果に基づいて前記初期値を変更するステップ
    とを含むことを特徴とする請求項７に記載の車両状態量
    の推定方法。
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