JP2005075311A - 車両の運動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行路面に対するタイヤの横方向余裕度を表す指標に基づき、適宜操舵制御及び減速制御を行い適切に車両の安定化制御を行なう。
【解決手段】 横方向余裕度指標監視手段Ｓ１によって、タイヤ（ＦＬ，ＦＲ）の横方向余裕度を表す指標を監視し、その監視結果に基づき運動制御手段Ｍ３によって操舵制御手段Ｍ１及び減速制御手段Ｍ２を制御する。即ち、タイヤの横方向余裕度を表す指標が余裕度大の側から第１のしきい値を越えて余裕度小の側に移行したときには、操舵角とタイヤ角の関係に関しタイヤ角が小さくなるように操舵制御手段を制御する。更に、横方向余裕度を表す指標が減少し、第１のしきい値より余裕度が小である第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したときには、操舵制御手段による操舵制御に加え、車両を減速させるように減速制御手段を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行路面に対するタイヤの状態に応じて車両の安定化制御を行う車両の運動制御装置に係る。

車両が横方向の運動やヨーイング運動を伴う場合には、通常、車輪の回転面は走行路面に対する車両進行方向とは一致せず、所謂「横すべり」を生じ、このような車輪の状態を表わす指標として横すべり角（車輪スリップ角）が用いられる。例えば、後掲の非特許文献１には、車輪の進行方向と回転面（車輪の向いている方向）のなす角を車輪の「横すべり角」と呼ぶと定義されている。同非特許文献１において、車輪が横すべりを生じている場合には、駆動力、制動力等のほか、車輪の回転面に直角な力が発生すると説明され、この力は「横力」と呼ばれると記載され、更に、横力の車輪進行方向に直角な方向の成分を「コーナリングフォース」と呼ぶと記載されている。

このような横力に関し、後掲の特許文献１（特開平１１−９９９５６）には、操舵輪の切り過ぎを防止することを目的とした車両用可変舵角比操舵装置が開示されており、横力使用率あるいは横Ｇ使用率という指標が用いられている。即ち、同特許文献１に記載の装置によれば、先ず路面摩擦係数μが推定され、横力の使用率が求められる。路面摩擦係数μが低いほどタイヤのコーナリングパワーＣｐが減少するため、同一舵角での路面から受けるラック軸反力は路面摩擦係数μに応じて小さくなる。従って、前輪舵角とラック軸反力を実測し、前輪舵角に対する実ラック軸反力と、予め内部モデルとして設定された基準ラック軸反力との比較により路面摩擦係数μを推定することができるとするものである。更に、路面摩擦係数μに基づき等価摩擦円を設定し、前後力による摩擦力使用分を差し引き、最大発生横力を求め、現在発生している横力との比を横力使用率としている。あるいは、横Ｇセンサを設け、検出した横Ｇに基づき横Ｇ使用率とすることもできるとしている。

これに対し、後掲の非特許文献２では、車輪のタイヤ（空気ゴムタイヤ）としての特性に着目した指標について説明されている。即ち、タイヤのコーナリングフォースが限界に至るまでのタイヤの余裕度、換言すると、タイヤが発生し得る最大の力に対してどの程度の力を発生しているのかを限界までの余裕度で表わすパラメータが「グリップ余裕度」と定義されている。これは、セルフアライニングトルクと基準セルフアライニングトルクに基づいて求められる旨説明され、夫々について、具体的な演算方法が説明されているので、ここでは説明を省略する。

更に、非特許文献２においては、上記のグリップ余裕度を操舵系、制動系の制御に適用し、車両の安定化制御の性能向上を検討した結果が開示されている。即ち、グリップ余裕度を利用することによって、タイヤが限界領域に近づきつつあるが未だ余裕がある状態から車両の安定化制御を開始することを可能としている。操舵系への適用例としては、グリップ余裕度の推定結果をオーバーオールステアリングギヤ比の可変制御に用いた例が開示されている。また、制動系への適用例としては、グリップ余裕度に応じた減速制御が開示されている。そして、操舵系、制動系の制御を統合した制御が今後の検討課題と記載されている。

尚、前述のように非特許文献２で採り上げられた車輪のタイヤとしての特性については、非特許文献１においても、車輪の種類として、空気ゴムタイヤ付き車輪、充実ゴムタイヤ付き車輪、鉄車輪を挙げ、各車輪に関し横すべり角とコーナリングフォースの関係を示し、空気ゴムタイヤ付き車輪が発生し得る力の最大値が大きいことが説明されている。そして、空気ゴムタイヤ付き車輪が「タイヤ」と呼ばれ、横すべりを伴うタイヤに働く力と、その性質について解説され、上記のセルフアライニングトルクについても説明されている。

特開平１１−９９９５６号公報 安部正人著、「自動車の運動と制御」、株式会社山海堂、第２刷、 平成６年５月３１日 村岸裕治他７名、「ＳＡＴにもとづくグリップ状態推定とその応用」 社団法人自動車技術会、春季学術講演会、２００３年５月２２日

上記のグリップ余裕度は、前掲の特許文献１（特開平１１−９９９５６）に開示された横力使用率又は横Ｇ使用率とは以下のように相違している。同特許文献１に記載の装置においては、路面において発生可能な最大横力を、路面摩擦係数μから求めている。この路面摩擦係数μはコーナリングパワーＣｐ（スリップ角１deg 時のサイドフォースの値）の路面摩擦係数μ依存性に基づいて推定される。しかし、コーナリングパワーＣｐは路面摩擦係数μだけでなく、タイヤ接地面の形状（接地面長さ、及び幅）、トレッドゴムの弾性などに影響される。例えば、トレッド面に水が介在するような場合、あるいは、タイヤ磨耗、温度によりトレッドゴム弾性が変化した場合等において、路面摩擦係数μが同一でもコーナリングパワーＣｐに変化が現れる。このように、特許文献１に記載の技術においては車輪のタイヤとしての特性には全く配慮されておらず、非特許文献２に記載のグリップ余裕度（以下、単にグリップ度という）とは本質的に異なるが、本願発明が対象とする運動制御装置に供し得る「走行路面に対するタイヤの横方向余裕度を表す指標」には包含される。

即ち、車両の挙動変化を生じさせないように操舵制御を行う際の制御指標としては、上記の横力使用率のほか、車輪のスリップ角に基づく指標等も用いられる。従って、制御指標の相違による効果の大小は別にして、これらを減速制御にも供することができるのであれば、本願では前述のグリップ度と同様、これらも「走行路面に対するタイヤの横方向余裕度を表す指標」として扱うこととしている。尚、減速制御は、運転者の操作とは無関係に車両を減速させる制御を意味し、その手段としては、ブレーキ液圧制御装置のほか、エンジンのスロットル制御装置あるいは燃料噴射制御装置、変速制御装置等がある。

上記タイヤの横方向余裕度を表す指標に基づき、操舵制御によってタイヤ角（車輪舵角）を制御し車両の安定化制御を行う場合には、大きな挙動変化を生じさせないため違和感は少ないが、その効果はやや小さい。これに対し、タイヤの横方向余裕度を表す指標に基づき制動制御等の減速制御によって減速させて車両の安定化制御を行う場合には、安定化の効果は大きいが、挙動変化による違和感を生じやすい。従って、操舵制御と減速制御の長所及び短所を補完できるように連携させることが肝要であり、これによって違和感の少ない効果的な安定化制御を実現することができる。

そこで、本発明は、走行路面に対するタイヤの横方向余裕度を表す指標に基づき、適宜操舵制御及び減速制御を行い適切に車両の安定化制御を行ない得る車両の運動制御装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の車両の運動制御装置は、請求項１に記載のように、走行路面に対するタイヤの横方向余裕度を表す指標に基づき車両の安定化制御を行う車両の運動制御装置において、操舵角とタイヤ角の関係を可変制御する操舵制御手段と、前記車両を減速制御する減速制御手段と、前記タイヤの横方向余裕度を表す指標を監視する横方向余裕度指標監視手段と、該横方向余裕度指標監視手段の監視結果に基づき、前記タイヤの横方向余裕度を表す指標が余裕度大の側から第１のしきい値を越えて余裕度小の側に移行したときには、前記操舵角とタイヤ角の関係をタイヤ角が小さくなるように前記操舵制御手段を制御し、前記横方向余裕度を表す指標が、前記第１のしきい値より余裕度が小である第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したときには、前記操舵制御手段による操舵制御に加え、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御する運動制御手段を備えることとしたものである。

而して、タイヤの横方向余裕度を表す指標が低下しはじめると、安定した旋回あるいはレーンチェンジを実現するために、先ず操舵制御手段が制御されてタイヤの無駄な舵角変化が防止され、それでも上記指標が低下する場合には、減速制御手段が制御されて車両が減速する。

前記運動制御手段は、請求項２に記載のように、前記操舵角とタイヤ角の関係をタイヤ角が小さくなるように前記操舵制御手段を制御した後所定時間を経過したときに、前記横方向余裕度を表す指標が回復傾向にないときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したと判定し、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御することとしてもよい。

あるいは、前記運動制御手段は、請求項３に記載のように、前記操舵角とタイヤ角の関係をタイヤ角が小さくなるように前記操舵制御手段を制御した後、前記操舵角とタイヤ角の関係が所定の偏差を超えたときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したと判定し、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御することとしてもよい。

そして、前記請求項１に記載の運動制御装置において、請求項４に記載のように、更に、前記操舵制御手段の作動状態を監視する操舵監視手段を備えたものとし、前記運動制御手段が、前記操舵監視手段の監視結果に基づき前記操舵制御手段が作動不能と判定したときには、前記第２のしきい値を余裕度大の側に補正するとよい。

また、前記請求項２に記載の運動制御装置において、請求項５に記載のように、更に、前記操舵制御手段の作動状態を監視する操舵監視手段を備えたものとし、前記運動制御手段が、前記操舵監視手段の監視結果に基づき前記操舵制御手段が作動不能と判定したときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値より余裕度が大である第３のしきい値を余裕度大の側から余裕度小の側に移行したときに、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御するとよい。

また、前記請求項３に記載の運動制御装置において、請求項６に記載のように、更に、前記操舵制御手段の作動状態を監視する操舵監視手段を備えたものとし、前記運動制御手段が、前記操舵監視手段の監視結果に基づき前記操舵制御手段が作動不能と判定したときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値より余裕度が大である第４のしきい値を余裕度大の側から余裕度小の側に移行したときに、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御するように構成するとよい。

而して、請求項１に記載の運動制御装置によれば、走行路面に対するタイヤの横方向余裕度が減少した場合には、安定的な旋回及びレーンチェンジを可能にすべく、先ず無駄にタイヤ角を切らないように操舵制御を行い、操舵制御によってもタイヤの横方向余裕度が更に減少した場合にのみ減速制御を行うことで、減速による車両挙動の変化を必要最小限に抑えつつ、より安定的な旋回及びレーンチェンジを行うことができる。

また、請求項２に記載の運動制御装置によれば、走行路面に対するタイヤの横方向余裕度が減少した場合には、先ず無駄にタイヤ角を切らないように操舵制御を行い、操舵制御によっても所定時間後にタイヤの横方向余裕度が回復傾向を示さない場合にのみ減速制御を行うことで、減速による車両挙動の変化を必要最小限に抑えつつ、より安定的な旋回及びレーンチェンジを行うことができる。

更に、請求項３に記載の運動制御装置によれば、走行路面に対するタイヤの横タイヤの横方向余裕度が減少した場合には、先ず無駄にタイヤ角を切らないように操舵制御を行い、操舵制御によっても更に操舵角とタイヤ角の偏差が所定値を超えた場合、即ち、曲がらない状態となっている場合にのみ減速制御を行うことで、減速による車両挙動の変化を必要最小限に抑えつつ、より安定的な旋回及びレーンチェンジを行うことができる。

請求項１に記載の運動制御装置において、操舵角とタイヤ角の関係を変化させることが不可能な状態においては、請求項４に記載のように構成すれば、減速制御の開始しきい値を早めることで操舵制御非作動時の不具合を最小限に抑えることが出来る。

請求項２に記載の運動制御装置において、操舵角とタイヤ角の関係を変化させることが不可能な状態においては、請求項５に記載のように構成すれば、減速制御の開始しきい値を、舵角制御開始から所定時間経過後のタイヤの横方向余裕度の回復具合から横方向余裕度のしきい値に変更することで減速制御を実行できるようにし、操舵制御非作動時の不具合を最小限に抑えることができる。

請求項３に記載の運動制御装置において、操舵角とタイヤ角の関係を変化させることが不可能な状態においては、請求項６に記載のように構成すれば、減速制御の開始しきい値をタイヤ角と操舵角の偏差から横方向余裕度のしきい値に変更することで減速制御を実行できるようにし、操舵制御非作動時の不具合を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。本発明の一実施形態に係る運動制御装置の概要を図１に示し、この運動制御装置を備えた車両の全体構成を図３に示している。先ず、図１において、車両前方のタイヤ（ＦＬ，ＦＲ）に関し、操舵角とタイヤ角の関係を可変制御する操舵制御手段Ｍ１と、車両を減速制御する減速制御手段Ｍ２を備えている。後者の減速制御は、運転者の操作とは無関係に車両を減速させる制御を意味しており、減速制御手段Ｍ２としては例えばブレーキ液圧制御装置ＢＣがあるが、図１に破線で示すように、エンジンＥＧのスロットル開度を制御し、あるいは変速制御装置ＧＳを制御（シフトダウン）することによって減速させることとしてもよい。

そして、横方向余裕度指標監視手段Ｓ１によって、タイヤ（ＦＬ，ＦＲ）の横方向余裕度を表す指標が監視され、その監視結果に基づき運動制御手段Ｍ３によって、操舵制御手段Ｍ１及び減速制御手段Ｍ２が次のように制御されるように構成されている。即ち、タイヤ（ＦＬ，ＦＲ）の横方向余裕度を表す指標が余裕度大の側から第１のしきい値を越えて余裕度小の側に移行したときには、操舵角とタイヤ角の関係に関しタイヤ角が小さくなるように操舵制御手段Ｍ１が制御される。更に、横方向余裕度を表す指標が減少し、第１のしきい値より余裕度が小である第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したときには、操舵制御手段Ｍ１による操舵制御に加え、車両を減速させるように減速制御手段Ｍ２が制御される。

タイヤ角が小さくなるように操舵制御手段Ｍ１が制御された後所定時間を経過したときに、横方向余裕度を表す指標が回復傾向にないときには、運動制御手段Ｍ３において、第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したと判定され、車両を減速させるように減速制御手段Ｍ２が制御される。また、タイヤ角が小さくなるように操舵制御手段Ｍ１が制御された後、操舵角とタイヤ角の関係が所定の偏差を超えたときには、運動制御手段Ｍ３において、第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したと判定され、車両を減速させるように減速制御手段Ｍ２が制御される。

更に、図１に破線で示すように、操舵監視手段Ｓ２によって操舵制御手段Ｍ１の作動状態を監視するように構成し、運動制御手段Ｍ３において、操舵監視手段Ｓ２の監視結果に基づき操舵制御手段Ｍ１が作動不能と判定したときには、第２のしきい値を余裕度大の側に補正するように構成してもよい。あるいは、運動制御手段Ｍ３において、操舵監視手段Ｓ２の監視結果に基づき操舵制御手段Ｍ１が作動不能と判定したときには、第２のしきい値より余裕度が大である第３のしきい値を余裕度大の側から余裕度小の側に移行したときに、車両を減速させるように減速制御手段Ｍ３を制御するように構成してもよい。

特に、本実施形態では、走行路面に対するタイヤの横方向余裕度を表す指標としてグリップ度が用いられているので、タイヤが限界に達する前に車両挙動の動向を推定することができるが、この点に関し、タイヤの横力特性を簡略化して示した図２を参照して説明する。図２において、タイヤ（車輪）に対する横力は車輪のスリップ角の増加に対して線形に増加し、路面との摩擦限界に達すると、その特性は飽和する。例えば、路面摩擦係数μが高い状態では、図２に０−Ａ−Ｂで示す特性となる。そして、路面摩擦係数μが低下すると、横力特性は図２に０−Ｃ−Ｄで示す特性となる。この場合、横加速度やヨーレイトといった車両挙動を表す状態量に基づき車両の安定性維持制御を行う装置においても、例えば図２の点Ｘで示すような限界域での車両挙動に基づく摩擦限界の判別は可能である。

然し乍ら、上記の装置が点Ｙで示す状態にあるときには、０−Ａ−Ｂの特性（高μ特性）における点Ｙであるのか、０−Ｃ−Ｄの特性（低μ特性）における点Ｙであるのかを特定することはできない。換言すれば、上記の車両挙動を表す状態量だけでは、車輪の路面との摩擦限界に対して余裕があるのか、車両が不安定領域に近づきつつあるのかを判定することはできない。これに対し、グリップ度はタイヤが発生し得る最大の力に対してどの程度の力を発生しているのか限界までの余裕度で表わすパラメータであり、前掲の非特許文献２に記載のように演算されるので、図２の点Ｙにおいても何れの特性かを判定することができる。従って、グリップ度を用いれば、摩擦限界域に至る前の通常域から適切に車両の安定化制御を行なうことができる。

尚、グリップ度に関して、前掲の非特許文献２では、車輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクについて基準セルフアライニングトルクを設定してグリップ度を求めているが、車輪スリップ角に代えて横力を用いることとしてもよい。この場合には、車輪スリップ角の場合と同様に、横力ゼロ近傍付近における横力に対するセルフアライニングトルクの傾きが求められ、横力に対する基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、この基準セルフアライニングトルクと、実際のセルフアライニングトルクとの比に基づきグリップ度を求めることが可能である。更に、車輪スリップ角との関係において求められるグリップ度εＳＡ、及び横力との関係において求められるグリップ度εＣＦの双方を考慮してグリップ度を求めることとしてもよい。この場合、例えば、グリップ度εは、重み付け係数Ｋ１及びＫ２を用いて、ε＝Ｋ１・εＳＡ＋Ｋ２・εＣＦとして求めてもよい。

図３は、上記の運動制御装置の一実施形態を含む車両の全体構成を示すもので、本実施形態の操舵系は、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）とアクティブ前輪ステアリングシステム（ＡＦＳ）を備えている。電動パワーステアリングシステムは既に市販されており、運転者によるステアリングホイールＳＷの操作によってステアリングシャフト２に作用する操舵トルクＴstr を、操舵トルクセンサＴＳによって検出し、この検出操舵トルクＴstr の値に応じてＥＰＳモータ（電動モータ）ＭＴを制御し、減速ギヤ及びラックアンドピニオンを介して車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲを操舵し、運転者のステアリング操作力を軽減するものである。

また、アクティブ前輪ステアリングシステムは、必須ではないので図示は省略するが、遊星歯車列とＡＦＳモータ（電動モータ）を備えたアクティブ前輪ステアリング機構（図示せず）により、運転者のステアリングホイール操作に対して自由に車輪舵角（タイヤ角）を制御できるように構成されている。従って、ステアリング操作角（ハンドル角）と車輪舵角の比であるステアリングギヤ比（単にギヤ比という）を制御し、車輪舵角をハンドル角に対して切り増したり、切り戻したりするアクティブ操舵制御が可能である。

図３に示すように、本実施形態のエンジンＥＧはスロットル制御装置ＴＨ及び燃料噴射装置ＦＩを備えた内燃機関で、スロットル制御装置ＴＨにおいてはアクセルペダルＡＰの操作に応じてスロットル開度が制御される。また、電子制御装置ＥＣＵの出力に応じて、スロットル制御装置ＴＨが駆動されスロットル開度が制御されると共に、燃料噴射装置ＦＩが駆動され燃料噴射量が制御されるように構成されている。本実施形態のエンジンＥＧは変速制御装置ＧＳ及びディファレンシャルギヤＤＦを介して車両後方の車輪ＲＬ，ＲＲに連結されており、所謂後輪駆動方式が構成されているが、本発明における駆動方式をこれに限定するものではない。

次に、本実施形態の制動系については、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに夫々ホイールシリンダＷｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒが装着されており、これらのホイールシリンダＷｆｌ等にブレーキ液圧制御装置ＢＣが接続されている。このブレーキ液圧制御装置ＢＣは複数の電磁弁及び自動液圧発生源（液圧ポンプ）等から成り、自動加圧可能な液圧回路構成とされている。これは従前の一般的な装置と同様であり、また、本実施形態は特に液圧制御を特徴とするものではないので、図示は省略する。尚、車輪ＦＬは運転席からみて前方左側の車輪を示し、以下車輪ＦＲは前方右側、車輪ＲＬは後方左側、車輪ＲＲは後方右側の車輪を示している。

更に、図３に示すように車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには車輪速度センサＷＳ１乃至ＷＳ４が配設され、これらが電子制御装置ＥＣＵに接続されており、各車輪の回転速度、即ち車輪速度に比例するパルス数のパルス信号が電子制御装置ＥＣＵに入力されるように構成されている。更に、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれたときオンとなるストップスイッチＳＴ、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲの操舵角θｈを検出する操舵角センサＳＳ、車両の前後加速度Ｇｘを検出する前後加速度センサＸＧ、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサＹＧ、車両のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサＹＳ、操舵トルクセンサＴＳ、及びＥＰＳモータＭＴの回転角を検出する回転角センサＲＳ等が電子制御装置ＥＣＵに接続されている。

図４は本発明のシステム構成を示すもので、操舵制御システム（ＥＰＳ）、アクティブ前輪ステアリングシステム（ＡＦＳ）、ブレーキ制御システム（ＡＢＳ，ＴＲＣ，ＶＳＣ）、スロットル制御（ＳＬＴ）システム、及び報知システムが通信バスを介して接続されており、各システム間で互いのシステム情報を共有することができるように構成されている。このうち、操舵制御システムは、電動ステアリング制御（ＥＰＳ）用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた操舵制御ユニットＥＣＵ１に、操舵トルクセンサＴＳ及び回転角センサＲＳが接続されると共に、モータ駆動回路ＡＣ１を介してＥＰＳモータＭＴが接続されている。

また、ブレーキ制御システムは、アンチスキッド制御（ＡＢＳ）、トラクション制御（ＴＲＣ）、車両の安定性維持制御（ＶＳＣ）を行なうもので、これらのブレーキ制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたブレーキ制御ユニットＥＣＵ２に、車輪速度センサ（代表してＷＳで表す）、液圧センサ（代表してＰＳで表す）、ストップスイッチＳＴ、ヨーレイトセンサＹＳ、前後加速度センサＸＧ、横加速度センサＹＧ及び操舵角センサＳＳが接続されると共に、ソレノイド駆動回路ＡＣ２を介してソレノイドバルブ（代表してＳＬで表す）が接続されている。

そして、報知システムはグリップ度が例えば所定値未満であるときに報知するもので、報知制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた報知制御ユニットＥＣＵ３に、表示（インジケータ）や音声等を出力する報知装置ＡＣ３が接続されている。また、アクティブ前輪ステアリングシステム（ＡＦＳ）は、アクティブ操舵制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたアクティブ操舵制御ユニットＥＣＵ４に、ステアリング操作角センサＳＡ及び回転角センサＲＳが接続されると共に、モータ駆動回路ＡＣ４を介して、ＡＦＳモータが接続されている。同様に、スロットル制御（ＳＬＴ）システムは、スロットル制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたスロットル制御ユニットＥＣＵ５に、スロットル制御用のアクチュエータＡＣ５が接続されている。尚、これらの制御ユニットＥＣＵ１乃至５は夫々、通信用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた通信ユニットを介して通信バスに接続されている。而して、各制御システムに必要な情報を他の制御システムから送信することができる。

上記のように構成された車両の運動制御装置において、操舵制御手段Ｍ１として操舵角とタイヤ角の関係を可変制御する処理、減速制御手段Ｍ２としてブレーキ制御によって車両を減速制御するときの処理に関し、夫々図５及び図６に示すフローチャートを参照して説明する。先ず操舵制御に関し、ステップ１０１においてイニシャル処理が行われた後、ステップ１０２にて入力処理として、各種センサ信号が入力され車輪舵角、車両速度、前後加速度、横加速度、ヨーレイト等が読み込まれると共に、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ２で演算された各種情報（Ａ）も通信信号によって読み込まれる。次に、ステップ１０３に進み、タイヤの横方向余裕度を表すグリップ度が演算されるが、前掲の非特許文献１で説明されているのでここでは省略する。

続いて、ステップ１０４において、グリップ度に応じたギヤ比（操舵角とタイヤ角の比）が設定される。具体的には、図５のステップ１０４内にグリップ度の変化に対するギヤ比の大きさを示したマップに基づき、グリップ度が図５の所定値ａ（第１のしきい値）よりも小さくなったときには、ギヤ比が大きくなるように（操舵し難くなるように）設定される。そして、ステップ１０５にて出力処理され設定ギヤ比に応じて制御が行われ、ステップ１０６にて通信処理が行なわれ、図６のステップ１１２に対しグリップ度を含む各種情報（Ｂ）が供給される。

次に、図６に示すブレーキ制御に関しては、ステップ１１１においてイニシャル処理が行われた後、ステップ１１２にて入力処理として、各種センサ信号が入力され車両速度、前後加速度、横加速度、ヨーレイト等が読み込まれると共に、操舵制御ユニットＥＣＵ１で演算された各種情報（Ｂ）も通信信号によって読み込まれる。次に、ステップ１１３及び１１４に進み、アンチスキッド制御（ＡＢＳ）及びトラクション制御（ＴＲＣ）のパラメータが設定されるが、これらの制御は一般的に行われるものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

ステップ１１５においては、グリップ度に応じた減速制御が行われる。具体的には、実施例１として示す図７のステップ１２２内に、グリップ度の変化に応じた目標減速度を示したマップに基づき、グリップ度の低下にともない、目標減速度が大きくなるように（大きく減速するように）設定される。この場合において、操舵制御が実行可能であれば、グリップ度が所定値ａよりも小さい所定値ｂ（第２のしきい値）を下回ると、実線で示すように目標減速度が設定される。これに対し、操舵制御が実行不可能である場合には、グリップ度が所定値ｂよりも大きい所定値ｃ（第３のしきい値）を下回ると、破線で示すように目標減速度が設定される。つまり、操舵制御が実行不可能である場合には、グリップ度が低下傾向を示したとき早めに減速制御が開始するように設定されている。尚、所定値ｃは所定値ａと異なる値でなく同じ値としてもよい。

そして、図７のステップ１２３にて、上記のように設定された目標減速度となるように、各車輪に対する制動力（制御量）が設定され、図６のステップ１１６に戻り、車両の安定性維持制御（ＶＳＣ）のパラメータが設定されるが、この制御も一般的なものと同様であるので説明は省略する。そして、ステップ１１７に出力処理され各種制御が行われ、ステップ１１８にて通信処理が行なわれ、図５のステップ１０２に対し各種情報（Ａ）が供給される。

図８は、図６のステップ１１５で行われるグリップ度感応減速制御の他の実施例（実施例２とする）の処理を示すもので、このとき行われる操舵制御の処理は図５と同様である。先ずステップ２０１において、操舵制御ユニットＥＣＵ１からの通信信号（Ｂ）に基づき操舵制御が可能であるか否かが判定される。操舵制御が可能な状態であればステップ２０２に進み、不可能であればステップ２１０に進み図９に示すグリップ度に応じた減速制御が行われる。

ステップ２０２においては、操舵制御が実行されるグリップ度の値であるか否かが判定される。即ち、現在のグリップ度ε(n) が所定値ａ以上であり、操舵制御が実行されていない場合にはステップ２０３に進み、後述するカウンタ値Ｔｃ及びグリップ度最小値εmin が初期化され、夫々０及び１とされて図６のメインルーチンに戻る。ステップ２０２において現在のグリップ度ε(n) が所定値ａを下回ると判定された場合には、ステップ２０４にてカウンタ値Ｔｃ（操舵制御開始からの経過時間を表す）がインクリメント（＋１）された後、ステップ２０５にて現在のグリップ度ε(n) がグリップ度最小値εmin（記憶されている最小のグリップ度）と比較される。この結果、現在のグリップ度ε(n) がグリップ度最小値εmin以下と判定されると、ステップ２０６にて現在のグリップ度ε(n)がグリップ度最小値εmin として記憶され、ステップ２０７に進む。

ステップ２０５において現在のグリップ度ε(n) がグリップ度最小値εmin を越えていると判定されると、ステップ２０７に進み、更に操舵制御開始後の経過時間（カウンタ値Ｔｃ）が所定時間（所定値Ｔ１で、第２のしきい値として機能）と比較され、所定時間Ｔ１を経過していなければ図６のメインルーチンに戻る。操舵制御開始後、所定時間Ｔ１を経過しておれば、ステップ２０８及び２０９に進み、グリップ度の回復状況が判定される。即ち、ステップ２０８にて現在のグリップ度ε(n) がグリップ度最小値εmin と操舵制御開始時の所定値ａの中間値［（εmin ＋ａ）／２］以上と判定され、且つステップ２０９にて現在のグリップ度ε(n) が前回（もしくは過去数回前）のグリップ度ε(n-1)を越えていると判定された場合には、グリップ度が回復傾向にあると判定され、図６のメインルーチンに戻る。これに対し、ステップ２０８又は２０９を経て、グリップ度が回復傾向にないと判定された場合にはステップ２１０以降に進み、減速制御が実行される。

ステップ２１０においては現在のグリップ度ε(n) に基づき、図９のマップに示すように目標減速度が設定される。この場合においては、操舵制御が実行可能であれば、グリップ度が所定値ｃを下回ると、実線で示すように目標減速度が設定される。これに対し、操舵制御が実行不可能である場合には、グリップ度が所定値ｃよりも大きい所定値ｄを下回ると、破線で示すように目標減速度が設定される。尚、このように操舵制御が実行可能な場合と不可能な場合とでマップを変更することなく、同一としてもよく、また所定値は任意に設定することができる。而して、ステップ２１１に進み、ステップ２１０にて求められた目標減速度を実現できるように各車輪の制動力（制御量）が演算される。

図１０は、図６のステップ１１５で行われるグリップ度感応減速制御の更に他の実施例（実施例３とする）の処理を示すもので、このとき行われる操舵制御の処理は図５と同様である。先ずステップ３０１において、操舵制御ユニットＥＣＵ１からの通信信号（Ｂ）に基づき操舵制御が可能であるか否かが判定される。操舵制御が可能な状態であればステップ３０２に進み、不可能であればステップ３０４に進み図９に示すグリップ度に応じた減速制御が行われる。ステップ３０２においては、現在のグリップ度ε(n) が所定値ａ以上であり、操舵制御が実行されていない場合には、そのまま図６のメインルーチンに戻る。

ステップ３０２において現在のグリップ度ε(n) が所定値ａを下回ると判定された場合には、ステップ３０３にて操舵角とタイヤ角の偏差（θｈ−θｔ） が所定値ｄｓ（第２のしきい値として機能する）と比較される。この結果、偏差（θｈ−θｔ） が所定値ｄｓ以下と判定されると、そのまま図６のメインルーチンに戻る。これに対し、所定値ｄｓを超えていると判定された場合には、ステップ３０４に進み、減速制御が実行される。尚、操舵制御によりタイヤ角が操舵角よりも抑えられているので、舵角比可変制御において上記の差が拡大して所定値ｄｓを超えるのは、運転者による更なる操作が行われる場合である。

ステップ３０４においては、図９のマップに示すように目標減速度が設定され、前述（図８のステップ２１０）と同様に処理される。而して、ステップ３０５に進み、ステップ３０４にて求められた目標減速度を実現できるように各車輪の制動力（制御量）が演算される。

尚、以上の三つの実施例のグリップ度感応減速制御と共に行われる操舵制御は、図５のステップ１０４に示す舵角比可変制御としているが、舵角比（ギヤ比）を可変とするのではなく、任意のタイヤ角を設定し得る操舵制御としてもよい。また、減速制御についてもブレーキ制御による減速制御としているが、シフトダウンといった変速制御による減速制御としてもよく、スロットル制御あるいはフューエルカットといったエンジン制御による減速制御としてもよい。

本発明の車両の運動制御装置の一実施形態の概要を示す構成図である。 走行路面上のタイヤのスリップ角に対する横力の関係を、従来装置の特性に対し本発明の特性を比較して示すグラフである。 本発明の車両の運動制御装置の一実施形態の全体構成を示す構成図である。 本発明の運動制御装置の一実施形態に係るシステム構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における操舵制御の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるブレーキ制御の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるグリップ度感応減速制御の処理を示すフローチャートである。(実施例１) 本発明の一実施形態におけるグリップ度感応減速制御の他の実施例の処理を示すフローチャートである。（実施例２） 図８のグリップ度感応減速制御に供するマップを示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるグリップ度感応減速制御の更に他の実施例の処理を示すフローチャートである。(実施例３)

符号の説明

ＳＷ ステアリングホイール
ＳＳ 操舵角センサ
ＭＴ ＥＰＳモータ
ＴＳ 操舵トルクセンサ
ＥＧ エンジン
ＧＳ 変速制御装置
ＢＣ ブレーキ液圧制御装置
ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ 車輪
ＷＳ１〜ＷＳ４ 車輪速度センサ
ＹＳ ヨーレイトセンサ
ＸＧ 前後加速度センサ
ＹＧ 横加速度センサ
ＥＣＵ 電子制御装置

Claims (6)

1. 走行路面に対するタイヤの横方向余裕度を表す指標に基づき車両の安定化制御を行う車両の運動制御装置において、操舵角とタイヤ角の関係を可変制御する操舵制御手段と、前記車両を減速制御する減速制御手段と、前記タイヤの横方向余裕度を表す指標を監視する横方向余裕度指標監視手段と、該横方向余裕度指標監視手段の監視結果に基づき、前記タイヤの横方向余裕度を表す指標が余裕度大の側から第１のしきい値を越えて余裕度小の側に移行したときには、前記操舵角とタイヤ角の関係をタイヤ角が小さくなるように前記操舵制御手段を制御し、前記横方向余裕度を表す指標が、前記第１のしきい値より余裕度が小である第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したときには、前記操舵制御手段による操舵制御に加え、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御する運動制御手段を備えたことを特徴とする車両の運動制御装置。
2. 前記運動制御手段が、前記操舵角とタイヤ角の関係をタイヤ角が小さくなるように前記操舵制御手段を制御した後所定時間を経過したときに、前記横方向余裕度を表す指標が回復傾向にないときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したと判定し、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御することを特徴とする請求項１記載の車両の運動制御装置。
3. 前記運動制御手段が、前記操舵角とタイヤ角の関係をタイヤ角が小さくなるように前記操舵制御手段を制御した後、前記操舵角とタイヤ角の関係が所定の偏差を超えたときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値を越えて更に余裕度小の側に移行したと判定し、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御することを特徴とする請求項１記載の車両の運動制御装置。
4. 前記操舵制御手段の作動状態を監視する操舵監視手段を備え、前記運動制御手段が、前記操舵監視手段の監視結果に基づき前記操舵制御手段が作動不能と判定したときには、前記第２のしきい値を余裕度大の側に補正することを特徴とする請求項１記載の車両の運動制御装置。
5. 前記操舵制御手段の作動状態を監視する操舵監視手段を備え、前記運動制御手段が、前記操舵監視手段の監視結果に基づき前記操舵制御手段が作動不能と判定したときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値より余裕度が大である第３のしきい値を余裕度大の側から余裕度小の側に移行したときに、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御することを特徴とする請求項２記載の車両の運動制御装置。
6. 前記操舵制御手段の作動状態を監視する操舵監視手段を備え、前記運動制御手段が、前記操舵監視手段の監視結果に基づき前記操舵制御手段が作動不能と判定したときには、前記横方向余裕度を表す指標が前記第２のしきい値より余裕度が大である第４のしきい値を余裕度大の側から余裕度小の側に移行したときに、前記車両を減速させるように前記減速制御手段を制御することを特徴とする請求項３記載の車両の運動制御装置。
   

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