JP2004168154A

JP2004168154A - 車両挙動制御装置

Info

Publication number: JP2004168154A
Application number: JP2002335453A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tomioka; 勝巳富岡
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP3990623B2

Abstract

【課題】前方のカーブ形状、道路状態、運転状態等に応じ、ドライバに違和感を与えることなく最適なアンダステア状態の防止制御を実行し、安定した車両挙動を維持する。
【解決手段】制御装置は、アンダステア防止制御を、ナビゲーション装置からの情報を基に求めた道路形状と画像情報や運転状態を基に求めた自車進行路とからカーブ進入と判断でき、且つ、運転状態に基づく目標ヨーレートの絶対値と道路形状に基づくヨーレートの絶対値のどちらか大きい方と実ヨーレートの絶対値との差が予め設定しておいた閾値より大きい場合に実行する。この際、カーブを通行するのに可能な車速を許容速度として演算し、現在の車速をこの許容速度より小さくなるように駆動力を制限する。そして、必要な制動力を演算し、旋回内側後輪に、この制動力を出力させる。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、自車両がアンダステア状態の場合に該アンダステア状態を最適に抑制する車両挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両のコーナリング等の際の車両にはたらく力の関係から、コーナリング中に制動力を適切な車輪に加え、車両安定性を向上させる車両挙動制御装置が開発され、実用化されている。
【０００３】
こうした車両挙動制御装置では、車両の実際のヨーレート（以下、実ヨーレートと略称）を検出し、車両の運転状態から目標ヨーレートを演算し、これらの関係、すなわち、実ヨーレートの絶対値が目標ヨーレートの絶対値より大きい場合は、車両はオーバステア傾向、逆に実ヨーレートの絶対値が目標ヨーレートの絶対値より小さい場合は、車両はアンダステア傾向と判定する。そして、オーバステア傾向の場合には旋回外側前輪を制動輪として選択し、アンダステア傾向の場合には旋回内側後輪を制動輪として選択し、所定の制動力を付加して車両の安定性を維持するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２２３４号広報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アンダステア状態においては、ドライバは、車両をより旋回させるため、通常走行時よりも大きく操舵してしまうことからステアリングを過剰に切り込むのが通例であり、上述の特許文献１のような車両挙動制御装置でアンダステア傾向を防止する際には、目標ヨーレートが大きくなって、制御量が過剰となり、失速、曲がりすぎとなる場合がある。また、アンダステア状態を、運転状態を基に演算する目標ヨーレートを用いて防止するだけでは、前方のカーブを旋回することが不可能な場合があり、更に、道路状態によっても、現在の運転状態のままでは制動制御のみで安定した車両挙動を維持して旋回することに対応できない場合も多い。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前方のカーブ形状、道路状態、運転状態等に応じ、ドライバに違和感を与えることなく最適なアンダステア状態の防止制御を実行し、安定した車両挙動を維持することができる車両挙動制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明の車両挙動制御装置は、少なくとも自車両のアンダステア状態を検出し、該アンダステア状態を抑制させるアンダステア防止手段を備えた車両挙動制御装置において、道路形状を認識する道路形状認識手段と、自車進行路を推定する自車進行路推定手段とを有し、上記アンダステア防止手段は、上記自車両がアンダステア状態で上記道路形状と上記自車進行路との関係からカーブに進入すると判断した場合、上記道路形状に基づき該道路を走行するのに必要な道路形状に基づくヨーレートを演算すると共に上記自車両の運転状態に基づく目標ヨーレートを演算して、上記道路形状に基づくヨーレートと上記目標ヨーレートとを比較し、大きい方のヨーレートが実際のヨーレートを所定に超える場合に上記道路を走行するのに必要な駆動力のトルクダウン量と上記道路を走行するためのヨーレートを生じる所定の車輪に付与する制動力を演算し出力することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明の車両挙動制御装置は、請求項１記載の車両挙動制御装置において、上記道路形状認識手段は、ナビゲーション装置からのデータに基づき道路形状を認識することを特徴としている。
【０００９】
更に、請求項３記載の本発明の車両挙動制御装置は、請求項１又は請求項２記載の車両挙動制御装置において、上記自車進行路推定手段は、自車両前方を画像にて捉え該画像情報に基づき自車進行路を推定することを特徴としている。
【００１０】
更に、請求項４記載の本発明の車両挙動制御装置は、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両挙動制御装置において、上記アンダステア防止手段は、上記道路を走行するのに必要な駆動力のトルクダウン量を求める場合、路面摩擦係数を基に該トルクダウン量を演算することを特徴としている。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の車両挙動制御装置は、アンダステア防止手段は、自車両がアンダステア状態で、道路形状認識手段で認識した道路形状と自車進行路推定手段で推定した自車進行路との関係からカーブに進入すると判断した場合、道路形状に基づき該道路を走行するのに必要な道路形状に基づくヨーレートを演算すると共に自車両の運転状態に基づく目標ヨーレートを演算する。そして、道路形状に基づくヨーレートと目標ヨーレートとを比較し、大きい方のヨーレートが実際のヨーレートを所定に超える場合に道路を走行するのに必要な駆動力のトルクダウン量と道路を走行するためのヨーレートを生じる所定の車輪に付与する制動力を演算し出力する。これにより、前方のカーブ形状、道路状態、運転状態等に応じ、ドライバに違和感を与えることなく最適なアンダステア状態の防止制御を実行し、安定した車両挙動を維持することが可能となる。
【００１２】
この際、道路形状認識手段は、具体的には請求項２記載のように、ナビゲーション装置からのデータに基づき道路形状を認識するものとし、自車進行路推定手段は、具体的には請求項３記載のように、自車両前方を画像にて捉え該画像情報に基づき自車進行路を推定するものとする。
【００１３】
また、アンダステア防止手段は、道路を走行するのに必要な駆動力のトルクダウン量を求める場合、具体的には請求項４記載のように、路面摩擦係数を基に該トルクダウン量を演算する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図７は本発明の実施の一形態に係わり、図１は車両挙動制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図、図２は車両挙動制御装置のアンダステア防止機能部分の機能ブロック図、図３はナビゲーション装置からのデータの説明図、図４は自車位置とノードに関する説明図、図５はノード角度及びカーブ曲率半径の演算に関する説明図、図６は車両挙動制御のメインプログラムのフローチャート、図７はアンダステア防止制御ルーチンのフローチャートである。
【００１５】
図１において、符号１はセンターディファレンシャル装置および自動変速装置を有する４輪駆動車を一例とする車両を示し、車両前部に配置されたエンジン２による駆動力は、このエンジン２後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）３からトランスミッション出力軸３ａを経てセンターディファレンシャル装置４に伝達される。そして、駆動力は、このセンターディファレンシャル装置４から、リヤドライブ軸５、プロペラシャフト６、ドライブピニオン７を介して後輪終減速装置８に入力される一方、センターディファレンシャル装置４から、フロントドライブ軸９を介して前輪終減速装置１０に入力される。ここで、自動変速装置３、センターディファレンシャル装置４、及び、前輪終減速装置１０等は、図示しないケース内に一体に設けられている。
【００１６】
後輪終減速装置８に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１１ｒｌを経て左後輪１２ｒｌに、後輪右ドライブ軸１１ｒｒを経て右後輪１２ｒｒに伝達される。一方、前輪終減速装置１０に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１１ｆｌを経て左前輪１２ｆｌに、前輪右ドライブ軸１１ｆｒを経て右前輪１２ｆｒに伝達される。
【００１７】
符号１３は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部１３には、ドライバにより操作されるブレーキペダル１４と接続されたマスターシリンダ１５が接続されている。そして、ドライバがブレーキペダル１４を操作するとマスターシリンダ１５により、ブレーキ駆動部１３を通じて、４輪１２ｆｌ，１２ｆｒ，１２ｒｌ，１２ｒｒの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ１６ｆｌ，右前輪ホイールシリンダ１６ｆｒ，左後輪ホイールシリンダ１６ｒｌ，右後輪ホイールシリンダ１６ｒｒ）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動される。
【００１８】
ブレーキ駆動部１３は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、後述する車両挙動制御装置としての制御装置４０からの入力信号に応じて、各ホイールシリンダ１６ｆｌ，１６ｆｒ，１６ｒｌ，１６ｒｒに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に構成されている。
【００１９】
車両１には、公知のナビゲーション装置２１が搭載され、制御装置４０と接続されており、このナビゲーション装置２１からは、図３に示すように、自車走行ルートに関して送出されるノード数ｎ、自車位置の東経、自車位置の北緯、自車直後のノードに関するデータ、及び自車前方の設定範囲内における自車走行ルートのノードに関するデータ（自車直前のノードに関するデータ、自車前方２点目のノードに関するデータ、…、自車前方（ｎ−１）点目のノードに関するデータ）が、例えば５００ｍｓ毎に出力される。各ノードに関するデータには、図示の如く、自車位置からノードまでの東方向位置、自車位置からノードまでの北方向位置、ノード位置に交差点があるか否かを識別する交差点フラグ、道路種別、道路幅等の情報が含まれている。
【００２０】
このナビゲーション装置２１は、乗員により目的地が入力された場合には、入力された目的地に対して自車が進むべく最適な案内経路を設定する。そして、設定された案内経路上の、例えば自車前方３００ｍまでのノードに関するデータと自車直後のノードに関するデータを自車走行ルートのノードに関するデータとして制御部４０に出力する。
【００２１】
一方、ナビゲーション装置２１は、乗員による目的地の入力がなされていない場合は、例えば道路種別や道路幅等の情報に基づいて自車が進むであろう経路の優先順位を推定し、その中で最も優先順位の高い経路を推定経路として設定する。そして、設定された推定経路上の例えば自車前方３００ｍまでのノードに関するデータと自車直後のノードに関するデータを自車走行ルートのノードに関するデータとして制御部４０に出力する。
【００２２】
また、車両１には、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右）のＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒが設けられている。これら左右のＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、画像を制御装置４０に入力する。
【００２３】
更に、車両には、４輪１２ｆｌ，１２ｆｒ，１２ｒｌ，１２ｒｒの各車輪速度ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒを検出する車輪速度センサ２３ｆｌ，２３ｆｒ，２３ｒｌ，２３ｒｒ、車両１のハンドル角θＨを検出するハンドル角センサ２４、実ヨーレートφｒを検出するヨーレートセンサ２５、横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ２６等の各センサが設けられており、制御装置４０に各センサ信号を入力するように構成されている。
【００２４】
制御装置４０は、ナビゲーション装置２１から上述の各道路情報が入力され、ＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒから上述の前方画像が入力される。また、各センサ２３ｆｌ，２３ｆｒ，２３ｒｌ，２３ｒｒ、２４、２５、２６から、それぞれ、４輪１２ｆｌ，１２ｆｒ，１２ｒｌ，１２ｒｒの各車輪速度ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒ、ハンドル角θＨ、実ヨーレートφｒ、横加速度Ｇｙが入力される。そして、これらの入力に基づき、制御装置４０は、車両の挙動がアンダステア状態か、オーバステア状態か判定し、車両挙動を安定させるべくブレーキ駆動部１３やエンジン制御装置３０に信号出力するように構成されている。
【００２５】
すなわち、制御装置４０は、マイクロコンピュータとその周辺回路で構成され、図２に示すように、アンダステア防止手段としてのアンダステア防止機能に関する部分は、車速演算部４０ａ、ヨーレート定常ゲイン演算部４０ｂ、道路形状認識部４０ｃ、自車進行路推定部４０ｄ、カーブ進入判定部４０ｅ、目標ヨーレート演算部４０ｆ、道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇ、ヨーレート比較判定部４０ｈ、制御判断部４０ｉ、路面μ（路面摩擦係数）推定部４０ｊ、許容横加速度演算部４０ｋ、許容速度演算部４０ｌ、トルクダウン量演算部４０ｍ、ヨーレート偏差演算部４０ｎ、目標制動力演算部４０ｏから主要に構成されている。
【００２６】
車速演算部４０ａは、４輪の車輪速センサ、すなわち各車輪速度センサ２３ｆｌ，２３ｆｒ，２３ｒｌ，２３ｒｒから４輪１２ｆｌ，１２ｆｒ，１２ｒｌ，１２ｒｒの各車輪速度ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒが入力され、例えばこれらの平均を演算することにより車速Ｖ（＝（ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒ）／４）を演算し、ヨーレート定常ゲイン演算部４０ｂ、自車進行路推定部４０ｄ、道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇ、路面μ推定部４０ｊ、トルクダウン量演算部４０ｍ、目標制動力演算部４０ｏに出力する。
【００２７】
ヨーレート定常ゲイン演算部４０ｂは、ハンドル角センサ２４からハンドル角θＨが入力され、車両の定常円旋回時の実舵角δｆに対するヨーレートの値（ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０））を以下の（１）式により求め、目標ヨーレート演算部４０ｆと目標制動力演算部４０ｏに出力する。すなわち、ホイールベースをＬ，車両の諸元で決まるスタビリティファクタをＡ０とすると、
Ｇγδｆ（０）＝（１／（１＋Ａ０・Ｖ^２））・（Ｖ／Ｌ） …（１）
また、スタビリティファクタＡ０は、車両質量をｍ，前軸と重心間の距離をＬｆ，後軸と重心間の距離をＬｒ，フロント等価コーナリングパワーをＣＰｆ，リア等価コーナリングパワーをＣＰｒとすると次式で求められる。

【００２８】
道路形状認識部４０ｃでは、ナビゲーション装置２１から送信されたノード毎の位置情報に基づき、各々のノードについて、１つ手前のノードとの間隔、カーブ曲率半径及びノード角度が演算される。これらの演算値は、交差点識別、道路種別、道路幅、後述する特異点識別等に関する情報と共に、各ノードの属性情報として記憶格納される。
【００２９】
具体的には、道路形状認識部４０ｃは、ナビゲーション装置２１から送信された、自車位置を基準としたノード座標（図４参照）を用いて、ノードＰｊ（ｘＰ［ｊ］，ｙｐ［ｊ］）と１つ手前のノードＰｊ−１（ｘｐ［ｊ−１］，ｙｐ［ｊ−１］）との間隔Ｌｐ［ｊ］を、
Ｌｐ［ｊ］＝（（ｘＰ［ｊ］−ｘｐ［ｊ−１］）^２＋（ｙｐ［ｊ］−ｙｐ［ｊ−１］）^２）^１／２（但し、１≦ｊ≦ｎ−１）…（３）
により各ノードについて演算する。
【００３０】
続いて、道路形状認識部４０ｃは、例えば図５に示すように、ノード座標に基づいて、各ノードＰｊにおけるノード角度ｔｐ［ｊ］を、以下（４）式により演算する。
ｔｐ［ｊ］＝ｓｉｎ^−１（（（ｘｐ［ｊ−１］−ｘｐ［ｊ］）・（ｙｐ［ｊ］−ｙｐ［ｊ＋１］）−（ｘｐ［ｊ］−ｘｐ［ｊ＋１］）・（ｙｐ［ｊ−１］−ｙｐ［ｊ］））／（Ｌｐ［ｊ］・Ｌｐ［ｊ＋１］）） …（４）
尚、ここで得られたノード角度ｔｐ［ｊ］は、右コーナの場合、正値で表され、左コーナの場合、負値で表される。
【００３１】
以上の計算結果に基づいて、道路形状認識部４０ｃでは、ノードＰｊでのカーブ曲率半径ｒｐ［ｊ］を、以下（５）式により演算する。
ｒｐ［ｊ］＝ｍｉｎ（ＬＰ［ｊ］，Ｌｐ［ｊ＋１］）／２／ｔａｎ（｜ｔｐ［ｊ］｜／２）…（５）
ここで、ｍｉｎ（Ｌｐ［ｊ］，Ｌｐ［ｊ＋１］）は、Ｌｐ［ｊ］とＬｐ［ｊ＋１］の何れか短い方を選択するとの意味であり、例えば、図５においては、Ｌｐ［ｊ］＜Ｌｐ［ｊ＋１］であるため、ｍｉｎ（ＬＰ［ｊ］，Ｌｐ［ｊ＋１］）＝Ｌｐ［ｊ］である。
【００３２】
また、道路形状認識部４０ｃは、ナビゲーション装置２１から送信されるデータをそのまま用いて（ナビゲーション装置２１で予め定義づけられているデータをそのまま用いて）、各ノード毎に交差点識別（交差点か否か、或いは案内経路上の交差点か）、道路の種別（高速自動車国道、都市高速道路、一般国道、主要地方道、その他）、道路幅の設定等を行う。
【００３３】
更に、道路形状認識部４０ｃでは、ナビゲーション装置２１から送信された各ノードについての特異点判定を行い、ノードＰｊが特異点であると判定された場合には、判定されたノードＰｊを除いた前後のノードＰｊ−１，Ｐｊ＋１間におけるノード角度ｔｐ［Ｊ＋１］、カーブ曲率半径ｒｐ［ｊ＋１］の再演算を行う。
【００３４】
すなわち、隣接するノード間隔が接近しすぎていると演算されたカーブ曲率半径は実際の道路の曲率半径よりも小さくなりすぎた値となってしまい、結果として何でもないカーブで過剰に車両挙動制御をしてしまう。これを防止するため、道路形状認識部４０ｃでは、このようなノードを、道路種別属性ｃｐ［ｊ］、道路幅属性ｗｐ［ｊ］を考慮した上で、ノード間隔Ｌｐ［ｊ］、ノード角度ｔｐ［ｊ］に基づいて、ノード角度、カーブ曲率半径演算時の特異点として除外する。
【００３５】
こうして、道路形状認識部４０ｃにて最終的に演算されたカーブ曲率半径ｒｐ［ｊ］は、カーブ進入判定部４０ｅ、道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇ、許容速度演算部４０ｌに出力される。すなわち、本実施の形態においては、ナビゲーション装置２１、道路形状認識部４０ｃにて道路形状認識手段が構成されている。
【００３６】
自車進行路推定部４０ｄは、ＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒから画像情報が、ハンドル角センサ２４からハンドル角θＨが、車速演算部４０ａから車速Ｖがそれぞれ入力される。そして、ＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒから画像情報に基づき自車両１前方の立体物データと側壁データと白線データの前方情報を検出し、これら前方情報や自車両１の運転状態から自車両１の進行路（自車進行路）を推定する。
【００３７】
ここで、自車進行路推定部４０ｄにおける、ＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒからの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒで撮像した自車両の進入方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。こうして抽出された白線データ、側壁データ、立体物データは、それぞれのデータ毎に異なったナンバーが割り当てられる。
【００３８】
そして、自車進行路推定部４０ｄでは、自車進行路を以下の何れかにより推定する。
ａ．白線に基づく自車進行路推定…左右両方、若しくは、左右どちらか片側の白線データが得られており、これら白線データから自車両１が走行している車線の形状が推定できる場合、自車進行路は、自車両１の幅や、自車両１の現在の車線内の位置を考慮して、白線と並行して形成される。
【００３９】
ｂ．ガードレール、縁石等の側壁データに基づく自車進行路推定…左右両方、若しくは、左右どちらか片側の側壁データが得られており、これら側壁データから自車両１が走行している車線の形状が推定できる場合、自車進行路は、自車両１の幅や、自車両１の現在の車線内の位置を考慮して、側壁と並行して形成される。
【００４０】
ｃ．自車両１の走行軌跡に基づく自車走行路推定…自車両１の運転状態を基に、自車進行路を推定する。例えば、車速Ｖ、ハンドル角θＨを基に、以下ように自車進行路を推定する。
【００４１】
ハンドル角θＨから求められる実舵角δｆが、所定値（例えば０．５７度）以上で転舵が行われているか否か判定され、実舵角δｆが０．５７度以上で操舵が行われている場合は、実舵角δｆと車速Ｖを用いて例えば以下（６）、（７）式により現在の旋回曲率Ｃｕａが算出される。
Ｒｅ＝（１＋Ａ０・Ｖ^２）・（Ｌ／δ） …（６）
Ｃｕａ＝１／Ｒｅ …（７）
ここで、Ｒｅは旋回半径（運転状態から導出した値）である。
【００４２】
また、実舵角δｆが０．５７度より小さい場合は、現在の旋回曲率Ｃｕａは０（直進走行状態）とされる。
【００４３】
こうして、得られる現在の旋回曲率Ｃｕａを加えた過去所定時間（例えば約０．３秒間）の旋回曲率から平均旋回曲率を算出し、自車進行路を推定する。すなわち、この自車進行路推定部４０ｄは、自車進行路推定手段として設けられている。
【００４４】
カーブ進入判断部４０ｅは、道路形状認識部４０ｃからナビゲーション装置２１からの情報を基に求めた道路形状が、自車進行路推定部４０ｄから画像情報や運転状態を基に求めた自車進行路が入力される。そして、これらを比較して、自車両１がカーブに進入しようとしているのか否か判断し、判断結果を、目標ヨーレート演算部４０ｆ、道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇに出力する。例えば、自車進行路推定部４０ｄによる自車進行路が旋回状態となっていても道路形状認識部４０ｃからの道路形状にカーブが認識されていない場合や、両者のデータ間に大きなずれがある場合等には、カーブに進入しようしていないとして判断結果を出力する。また、交差点におけるナビゲーション装置２１からの情報を基に求めた道路形状（誘導経路）が直進であっても、自車進行路推定部４０ｄによる自車進行路が旋回状態となっている場合は、カーブに進入しようとしていると判断する。
【００４５】
目標ヨーレート演算部４０ｆは、ハンドル角センサ２４からハンドル角θＨが、ヨーレート定常ゲイン演算部４０ｂからヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）が、カーブ進入判定部４０ｅからカーブ進入の判断結果が入力される。
【００４６】
そして、以下（８）式により、自車両１の運転状態に基づく目標ヨーレートφｔ１を演算し、特に、自車両１がアンダステア状態の際には、カーブ進入判定部４０ｅからの判断結果がカーブ進入との結果の場合、この演算した目標ヨーレートφｔ１をヨーレート比較判断部４０ｈに出力する。
【００４７】
すなわち、ハンドル角θＨから求められる実舵角δｆと、ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）を基に、車両の応答遅れを考慮して目標ヨーレートφｔ１は、時定数をＴ，ラプラス演算子をｓとして、
φｔ１＝（１／（１＋Ｔ・ｓ））・Ｇγδｆ（０）・δｆ …（８）
で得られる。尚、上述の（８）式は、２次系で表現される車両の応答遅れを１次系に近似した式である。
【００４８】
道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇは、車速演算部４０ａから車速Ｖが、道路形状認識部４０ｃから最終的に演算されたカーブ曲率半径ｒｐ［ｊ］が、カーブ進入判定部４０ｅからカーブ進入の判断結果が入力される。
【００４９】
そして、カーブ進入判定部４０ｅからの判断結果がカーブ進入との結果の場合、以下の（９）式により道路形状に基づくヨーレートφｔ２を演算し、ヨーレート比較判定部４０ｈ、ヨーレート偏差演算部４０ｎに出力する。
φｔ２＝Ｖ／ｒｐ［ｊ］ …（９）
【００５０】
ヨーレート比較判定部４０ｈは、目標ヨーレート演算部４０ｆから自車両１の運転状態に基づく目標ヨーレートφｔ１が入力され、道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇから道路形状に基づくヨーレートφｔ２が入力される。そして、これら２つのヨーレートの絶対値の大きさを比較して、大きい方のヨーレートを制御判断部４０ｉに出力する。
【００５１】
制御判断部４０ｉは、ヨーレートセンサ２５から実ヨーレートφｒが入力され、ヨーレート比較判定部４０ｈから運転状態に基づく目標ヨーレートφｔ１と道路形状に基づくヨーレートφｔ２の絶対値とで大きい方のヨーレートが入力される。
【００５２】
そして、制御判断部４０ｉは、上述の大きい方のヨーレートの絶対値と実ヨーレートφｒの絶対値との差が予め設定しておいた値以上の場合、アンダステア防止制御を作動させる信号を許容横加速度演算部４０ｋ、ヨーレート偏差演算部４０ｎに出力する。
【００５３】
この際、上述の予め設定しておいた値は、運転状態に基づく目標ヨーレートφｔ１の絶対値の方が大きい場合と、道路形状に基づくヨーレートφｔ２の絶対値の方が大きい場合とでそれぞれ異なる値が設定されている。具体的には、運転状態に基づく目標ヨーレートφｔ１の絶対値の方が大きい場合は、｜φｔ１｜−｜φｒ｜＞α１か否かの判定が行われ（すなわち、予め設定しておいた値はα１）、道路形状に基づくヨーレートφｔ２の絶対値の方が大きい場合は、｜φｔ２｜−｜φｒ｜＞α２か否かの判定が行われる（すなわち、予め設定しておいた値はα２）。ここで、α１＜α２。このように絶対値が大きい方のヨーレートを制御作動の判定に用いることにより、不必要な制御介入が防止され、ドライバに制御介入による違和感を与えることが防止できるようになっているのである。
【００５４】
路面μ推定部４０ｊは、ハンドル角センサ２４からハンドル角θＨが、ヨーレートセンサ２５から実ヨーレートφｒが、横加速度センサ２６から横加速度Ｇｙが、車速演算部４０ａから車速Ｖがそれぞれ入力され、走行中の路面μを推定し、許容横加速度演算部４０ｋに出力する。この路面μ推定部４０ｊでの路面μの推定は、例えば、本出願人が先に提出した特開平８−２２７４号公報に既述した算出方法（適応制御を用いて路面μを推定する）等を用いて行われる。
【００５５】
許容横加速度演算部４０ｋは、制御判断部４０ｉからアンダステア防止制御の作動信号が、路面μ推定部４０ｊから推定した路面μが入力される。そして、制御判断部４０ｉからアンダステア防止制御の作動信号が入力された際に、以下の（１０）式により、許容横加速度ａｙを演算し、許容速度演算部４０ｌに出力する。
ａｙ＝（路面μ）・（安全率Ｋμｓ）・（重力加速度ｇ）…（１０）
ここで、カーブでの路面μは、現在の路面μのまま一定であると仮定し、路面μ推定部４０ｊにより推定した値をそのまま用いて計算する。また、安全率Ｋμｓは、路面μの推定精度や、車両特性（例えば、路面μが０．５でも０．５ｇの横加速度発生は不可能）を考慮し、０．５〜１．０程度の値とする。尚、この許容横加速度ａｙは、その他、車速Ｖや、前後駆動力、道路勾配、道路のバンク角等で補正し、より正確な値としても良い。
【００５６】
許容速度演算部４０ｌは、道路形状認識部４０ｃから最終的に演算されたカーブ曲率半径ｒｐ［ｊ］が、許容横加速度演算部４０ｋから許容横加速度ａｙが入力され、カーブ進入に可能な最大の車速である許容速度Ｖａが、例えば以下の（１１）式により演算され、トルクダウン量演算部４０ｍに出力される。
Ｖａ＝（ｒｐ［ｊ］・ａｙ）^１／２…（１１）
【００５７】
トルクダウン量演算部４０ｍは、車速演算部４０ａから車速Ｖが、許容速度演算部４０ｌから許容速度Ｖａが入力され、これらを比較して、前方のカーブを現在の運転状態（車速状態）では安定して旋回できないと判定した場合は必要なトルクダウン量Ｔｄｗ（このトルク値までエンジン駆動力を低下させる）を演算して、エンジン制御装置３０に出力する。
【００５８】
すなわち、トルクダウン量演算部４０ｍは、Ｖ≦Ｖａであれば、現在の運転状態でも安定した旋回ができると判断し、エンジン制御装置３０に対してトルクダウン等の信号は出力しない。これに対し、Ｖ＞Ｖａである場合は、現在の車速では安定した旋回ができないと判断して、以下の（１２）式で必要なトルクダウン量Ｔｄｗを与える。
Ｔｄｗ＝ａ・ｍ＋ｂ・Ｖａ^２…（１２）
ここで、ａは車両のころがり抵抗係数、ｂは車両の空気抵抗係数である。
【００５９】
ヨーレート偏差演算部４０ｎは、ヨーレートセンサ２５から実ヨーレートφｒが、道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇから道路形状に基づくヨーレートφｔ２が、制御判断部４０ｉからアンダステア防止制御の作動信号がそれぞれ入力される。そして、制御判断部４０ｉからアンダステア防止制御の作動信号が入力された際に、以下の（１３）式により、φｔ２＋α３を基準とするヨーレート偏差Δφｔ２を演算し、目標制動力演算部４０ｏに出力する。
Δφｔ２＝φｒ−（φｔ２＋α３） …（１３）
ここで、ヨーレート偏差Δφｔ２を単にφｒ−φｔ２としないのは、アンダステア防止制御を作動させた時点では自車両１は既にアンダステア状態であり、カーブを通過するための道路形状に基づくヨーレートφｔ２が得られるように制御したのでは目標量が不足する可能性がある。従って、φｔ２＋α３として、この不足分を補えるようにするのである。尚、このα３は、アンダステア状態となってからの時間や絶対量から予め計算される値である。また、一定値であっても良い。
【００６０】
目標制動力演算部４０ｏは、ハンドル角センサ２４からハンドル角θＨが、ヨーレートセンサ２５から実ヨーレートφｒが、車速演算部４０ａから車速Ｖが、ヨーレート定常ゲイン演算部４０ｂからヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）が、ヨーレート偏差演算部４０ｎからφｔ２＋α３を基準とするヨーレート偏差Δφｔ２がそれぞれ入力される。
【００６１】
そして、目標制動力演算部４０ｏは、上述の各入力値と車両諸元を考慮して、例えば、以下の（１４）式により目標制動力ＢＦ２ｒを演算し、旋回内側後輪に対して、この目標制動力ＢＦ２ｒを付与するようにブレーキ駆動部１３に信号出力する。
ＢＦ２ｒ＝Ｇ１・（（ΔＡ・４・Ｌ^２・ＣＰｆ・ＣＰｒ・Ｖ）／（（ＣＰｆ・ＣＰｒ）／ｄｒ））・φｒ …（１４）
ここで、Ｇ１はゲイン、ｄｆはフロントトレッド、ｄｒはリアトレッドを示し、ΔＡは、
ΔＡ＝（（δｆ／（Ｇγδｆ（０）・δｆ＋Δφｔ２））−（１／Ｇγδｆ（０）））／（Ｌ・Ｖ） …（１５）
である。尚、（１５）式中のΔφｔ２は、さらに車両の進行方向と前後方向のなす角である横すべり角βを考慮して補正したものを用いても良い。
【００６２】
このように、本実施の形態によるアンダステア防止機能では、アンダステア防止のために旋回内側後輪に制動力を付与する際に、道路形状に基づくヨーレートφｔ２を基にして得られるヨーレート偏差Δφｔ２を基に制動力を設定するため、必要以上に制動力が大きくなることがなく、また、現在のドライバのステアリング操作ではカーブを通過することができないような場合であっても、カーブを通過できるように必要なヨーレートの発生が行われるのである。
【００６３】
尚、制御装置４０は、更にオーバステア防止機能の部分も有しているが、ここではその構成の説明は省略する。
【００６４】
次に、制御装置４０で実行される車両挙動制御を図６のフローチャートで説明する。このプログラムは、所定時間毎に繰り返し実行されるもので、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１では、必要なパラメータの読み込みを行う。
【００６５】
次いで、Ｓ１０２に進むと、前述の（１）式によりヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）を演算し、Ｓ１０３に進み、前述の（８）式により目標ヨーレートφｔ１を演算する。
【００６６】
次に、Ｓ１０４に進むと、ヨーレート偏差Δφｔ１（＝φｒ−φｔ１）の演算が行われ、Ｓ１０５へと進む。
【００６７】
Ｓ１０５では、Δφｔ１の絶対値｜Δφｔ１｜と、０に極めて近い閾値Ｃ１との比較が行われ、Δφｔ１の絶対値｜Δφｔ１｜がＣ１以下である場合（｜Δφｔ１｜≦Ｃ１の場合）は、車両挙動は略ニュートラルステア状態であるため、そのままルーチンを抜ける。
【００６８】
一方、Ｓ１０５で、Δφｔ１の絶対値｜Δφｔ１｜がＣ１より大きい場合（｜Δφｔ１｜＞Ｃ１の場合）は、Ｓ１０６に進み、目標ヨーレートφｔ１の絶対値｜φｔ１｜と実ヨーレートφｒの絶対値｜φｒ｜との比較を行う。
【００６９】
そして、Ｓ１０６の比較の結果、実ヨーレートφｒの絶対値｜φｒ｜が目標ヨーレートφｔ１の絶対値｜φｔ１｜より大きければＳ１０７に進み、オーバステア防止制御を行い、逆に、実ヨーレートφｒの絶対値｜φｒ｜が目標ヨーレートφｔ１の絶対値｜φｔ１｜より小さければＳ１０８に進み、後述の図７のフローチャートで説明するアンダステア防止制御を行うように設定してルーチンを抜ける。尚、Ｓ１０７によるオーバステア防止制御は、簡単に説明すると、旋回外側前輪を制動輪として選択し、必要な目標制動力を、ヨーレート偏差Δφｔ１や実ヨーレートφｒ等を用いて演算し出力する制御となっている。
【００７０】
図７に示すフローチャートは、前述のＳ１０８で実行されるアンダステア防止制御を示し、Ｓ２０１で必要なパラメータの読み込みを行い、Ｓ２０２に進み、道路形状認識部４０ｃは、ナビゲーション装置２１から送信されたノード毎の位置情報に基づき、最終的なカーブ曲率半径ｒｐ［ｊ］等の道路形状を認識する。
【００７１】
次いで、Ｓ２０３に進み、自車進行路推定部４０ｄは、ＣＣＤカメラ２２Ｌ、２２Ｒからの画像情報や運転状態に基づき、前述のａ，ｂ，ｃの何れかにより自車進行路を推定する。
【００７２】
そして、Ｓ２０４に進んで、カーブ進入判断部４０ｅは、ナビゲーション装置２１からの情報を基に求めた道路形状と、画像情報や運転状態を基に求めた自車進行路とを比較して、自車両１がカーブに進入しようとしているのか否か判断し、カーブに進入しようとしているのであればＳ２０５へと進み、それ以外の場合はルーチンを抜ける。このＳ２０４での判断は、例えば、自車進行路が旋回状態となっていても道路形状でカーブが認識されていない場合や、両者のデータ間に大きなずれがある場合等には、カーブに進入しようしていないとして判断する。また、交差点におけるナビゲーション装置２１からの情報を基に求めた道路形状（誘導経路）が直進であっても、自車進行路が旋回状態となっている場合は、カーブに進入しようとしていると判断する。
【００７３】
Ｓ２０４でカーブに進入と判断してＳ２０５に進むと、道路形状に基づくヨーレート演算部４０ｇは、前述の（９）式により道路形状に基づくヨーレートφｔ２を演算する。
【００７４】
その後、Ｓ２０６に進み、ヨーレート比較判定部４０ｈは、Ｓ１０３で演算した自車両１の運転状態に基づく目標ヨーレートφｔ１の絶対値｜φｔ１｜と、Ｓ２０４で演算した道路形状に基づくヨーレートφｔ２の絶対値｜φｔ２｜とを比較する。
【００７５】
この結果、｜φｔ１｜＞｜φｔ２｜であれば、Ｓ２０７に進み、制御判断部４０ｉは、｜φｔ１｜−｜φｒ｜＞α１が成立するか否かの判定を行い、｜φｔ１｜≦｜φｔ２｜であれば、Ｓ２０８に進み、制御判断部４０ｉは、｜φｔ２｜−｜φｒ｜＞α２が成立するか否かの判定を行う。すなわち、絶対値の大きい方のヨーレートから実ヨーレートφｒの絶対値｜φｒ｜を減算した値が、α１より大か（Ｓ２０７）、或いは、α２より大か（Ｓ２０８）の判定を行う。
【００７６】
こうして、Ｓ２０６からＳ２０７に進み、｜φｔ１｜−｜φｒ｜＞α１が成立する場合は、アンダステア防止制御を作動させるべくＳ２０９に進み、｜φｔ１｜−｜φｒ｜＞α１が成立しない場合（｜φｔ１｜−｜φｒ｜≦α１の場合）には、不要なアンダステア防止制御となるのを避けるためルーチンを抜ける。
【００７７】
同様に、Ｓ２０６からＳ２０８に進み、｜φｔ２｜−｜φｒ｜＞α２が成立する場合は、アンダステア防止制御を作動させるべくＳ２０９に進み、｜φｔ２｜−｜φｒ｜＞α２が成立しない場合（｜φｔ２｜−｜φｒ｜≦α２の場合）には、不要なアンダステア防止制御となるのを避けるためルーチンを抜ける。
【００７８】
Ｓ２０７、或いは、Ｓ２０８からＳ２０９に進むと、路面μ推定部４０ｊは、路面μを推定し、Ｓ２１０に進んで、許容横加速度演算部４０ｋは、前述の（１０）式により、許容横加速度ａｙを演算する。
【００７９】
その後、Ｓ２１１に進み、許容速度演算部４０ｌは、最終的に演算されたカーブ曲率半径ｒｐ［ｊ］と許容横加速度ａｙを基にカーブ進入に可能な最大の車速である許容速度Ｖａを演算する。
【００８０】
そして、Ｓ２１２に進むと、トルクダウン量演算部４０ｍは、現在の車速Ｖと許容速度Ｖａとを比較して、現在の車速Ｖが許容速度Ｖａを上回っている場合（Ｖ＞Ｖａの場合）は、Ｓ２１３に進んで、必要なトルクダウン量Ｔｄｗ（このトルク値までエンジン駆動力を低下させる）を、前述の（１２）式により演算し、エンジン制御装置３０に出力し、Ｓ２１４へと進む。
【００８１】
一方、Ｓ２１２で、現在の車速Ｖが許容速度Ｖａ以下の場合（Ｖ≦Ｖａの場合）は、現在の駆動力の状態でカーブを通過できると判断し、そのままＳ２１４へとジャンプする。
【００８２】
Ｓ２１４では、ヨーレート偏差演算部４０ｎは、φｔ２＋α３を基準とするヨーレート偏差Δφｔ２を演算し、Ｓ２１５に進んで、目標制動力演算部４０ｏは、前述の（１４）式により目標制動力ＢＦ２ｒを演算し、Ｓ２１６に進んで、旋回内側後輪に対し、目標制動力ＢＦ２ｒを付与するように信号出力してルーチンを抜ける。
【００８３】
尚、本実施の形態では、道路形状認識部４０ｃは、ナビゲーション装置２１からの情報を基に道路形状を得るようにしているが、これに限ることなく、例えば、レーダーやカメラによりカーブ情報が得られればこの情報を用いても良い。また、ＩＴＳ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）で供給される情報からカーブ情報を得るようにしても良い。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前方のカーブ形状、道路状態、運転状態等に応じ、ドライバに違和感を与えることなく最適なアンダステア状態の防止制御を実行し、安定した車両挙動を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両挙動制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図
【図２】車両挙動制御装置のアンダステア防止機能部分の機能ブロック図
【図３】ナビゲーション装置からのデータの説明図
【図４】自車位置とノードに関する説明図
【図５】ノード角度及びカーブ曲率半径の演算に関する説明図
【図６】車両挙動制御のメインプログラムのフローチャート
【図７】アンダステア防止制御ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１自車両
２エンジン
１２ｆｌ，１２ｆｒ，１２ｒｌ，１２ｒｒ車輪
１３ブレーキ駆動部
１６ｆｌ，１６ｆｒ，１６ｒｌ，１６ｒｒホイールシリンダ
２１ナビゲーション装置（道路形状認識手段）
２２Ｌ，２２ＲＣＣＤカメラ
２５ヨーレートセンサ
４０制御装置（車両挙動制御装置、アンダステア防止手段）
４０ａ車速演算部
４０ｂヨーレート定常ゲイン演算部
４０ｃ道路形状認識部（道路形状認識手段）
４０ｄ自車進行路推定部（自車進行路推定手段）
４０ｅカーブ進入判定部
４０ｆ目標ヨーレート演算部
４０ｇ道路形状に基づくヨーレート演算部
４０ｈヨーレート比較判定部
４０ｉ制御判断部
４０ｊ路面μ推定部
４０ｋ許容横加速度演算部
４０ｌ許容速度演算部
４０ｍトルクダウン量演算部
４０ｎヨーレート偏差演算部
４０ｏ目標制動力演算部

Claims

少なくとも自車両のアンダステア状態を検出し、該アンダステア状態を抑制させるアンダステア防止手段を備えた車両挙動制御装置において、
道路形状を認識する道路形状認識手段と、自車進行路を推定する自車進行路推定手段とを有し、
上記アンダステア防止手段は、上記自車両がアンダステア状態で上記道路形状と上記自車進行路との関係からカーブに進入すると判断した場合、上記道路形状に基づき該道路を走行するのに必要な道路形状に基づくヨーレートを演算すると共に上記自車両の運転状態に基づく目標ヨーレートを演算して、上記道路形状に基づくヨーレートと上記目標ヨーレートとを比較し、大きい方のヨーレートが実際のヨーレートを所定に超える場合に上記道路を走行するのに必要な駆動力のトルクダウン量と上記道路を走行するためのヨーレートを生じる所定の車輪に付与する制動力を演算し出力することを特徴とする車両挙動制御装置。
上記道路形状認識手段は、ナビゲーション装置からのデータに基づき道路形状を認識することを特徴とする請求項１記載の車両挙動制御装置。
上記自車進行路推定手段は、自車両前方を画像にて捉え該画像情報に基づき自車進行路を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両挙動制御装置。
上記アンダステア防止手段は、上記道路を走行するのに必要な駆動力のトルクダウン量を求める場合、路面摩擦係数を基に該トルクダウン量を演算することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両挙動制御装置。