JP2006007810A

JP2006007810A - 車両の操舵状態判定方法

Info

Publication number: JP2006007810A
Application number: JP2004183765A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Teruda; 八州志照田; Mitsuharu Kanahoshi; 光晴金星
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】誤判定を減らし、さらに判定の精度を上げた車両の操舵状態判定方法を提供する。
【解決手段】車両の操舵角と車速と実ヨーレートと横加速度を取り出すステップと、操舵角と車速から車両の規範ヨーレートを算出するステップと、規範ヨーレートと実ヨーレートに基づきヨーレート偏差を算出するステップと、規範ヨーレートとヨーレート偏差と横加速度に基づいて車両の操舵状態を判定する判定ステップと、を有した。また、判定ステップで、操舵状態は、規範ヨーレートとヨーレート偏差の各値が異符号の場合にオーバステア状態であると判定され、規範ヨーレートとヨーレート偏差と横加速度の各値が同符号の場合にアンダステア状態であると判定され、規範ヨーレートとヨーレート偏差の各値が同符号であって、横加速度が異符号の場合にカウンタステア状態であると判定される。
【選択図】図４

Description

本発明は車両の操舵状態判定方法に関し、特に、アンダステア、オーバステア、カウンタステア等を正確に判定するのに好適な車両の操舵状態判定方法に関するものである。

車両の操舵状態には、一般に、アンダステア、オーバステア、カウンタステア、ニュートラルステアの４つの操舵状態がある。「アンダステア」とは、ステアリングホイールを切り込んだにもかかわらず、車両の向きがステアリングホイールの切り込み量に対して不足した操舵状態をいい、「オーバステア」とは車両の向きがステアリングホイールの切り込み量以上に超えた操舵状態をいい、「カウンタステア」とは車両がオーバステア等のときバランスをとるため逆方向にステアリングホイールを切る操作で生じる操舵状態をいう。また「ニュートラルステア」は、ステアリングホイールの切り込み量のとおりに車両の向きが変わる操舵状態をいう。

従来の車両の操舵状態判定方法として、操舵角と車速から演算される規範ヨーレートγ_ｒｅｆとヨーレートセンサなどで測定される実ヨーレートγ_ｒｅａｌとの間の差であるヨーレート偏差（γ_ｒｅｆ−γ_ｒｅａｌ）に基づいてアンダステアとオーバステアの判定を行う方法がある。この判定方法では、ヨーレート偏差が正の基準値を越えるときにはアンダステアと判定し、ヨーレート偏差が負の基準値未満であるときにはオーバステアと判定している。

車両がオーバステアになったとき、運転者は、車両の挙動を安定化させるためにステアリングホイールを切り戻しすることがある。車両の実ヨーレートは操舵角に対して遅れをもって変化する。そのため、ステアリングホイールを素早く切り戻したとき、オーバステアが解消しているにもかかわらず、オーバステアと判定されてしまうことがある。そこで、従来では、ステアリングホイールの切り戻し時にはオーバステア判定しきい値を大きくし、オーバステア誤判定を防止するようにしている（特許文献１参照）。

また他の従来技術として、特許文献２に開示される車両の操舵状態判定方法では、車両の旋回走行状態に応じて設定した実ヨーレートまたは横加速度の基準値と、車両に発生する実ヨーレートまたは横加速度の実際値とを比較することにより、オーバステアかアンダステアかを判定している。そして、舵角速度の符号反転時に操舵に対する車両の挙動遅れを加味して誤判定を防止するようにしている。

しかしながら、規範ヨーレートと実ヨーレートに基づくヨーレート偏差のみでアンダステア、オーバステア、カウンタステアの操舵状態の判定を行うと、アンダステアとカウンタステアとの区別がつきにくく誤判定が生じる。特許文献１では切り戻し時のオーバステアとの誤判定を防止しているが、カウンタステア（挙動としてはオーバステア）をアンダステアと誤判定することに対しては対応できない。また、特許文献２では舵角速度の符号反転時に挙動遅れ分のオフセット量を加算しているが、カウンタステア領域での誤判定には対応できない。
特許第３３０４７７６号公報特許第３３８８８６１号公報

本発明の課題は、従来の車両の操舵状態判定方法におけるアンダステアとカウンタステアとの区別がつきにくく、誤判定をしてしまう可能性があるという問題点を解消することにある。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、誤判定を減らし、さらに判定の精度を上げた車両の操舵状態判定方法を提供することである。

本発明に係る車両の操舵状態判定方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

第１の車両の操舵状態判定方法（請求項１に対応）は、車両の操舵角と車速と実ヨーレートと横加速度を取り出すステップと、操舵角と車速から車両の規範ヨーレートを算出するステップと、規範ヨーレートと実ヨーレートに基づきヨーレート偏差を算出するステップと、規範ヨーレートとヨーレート偏差と横加速度に基づいて車両の操舵状態を判定する判定ステップと、を有したことで特徴づけられる。

第２の車両の操舵状態判定方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは判定ステップで、操舵状態は、規範ヨーレートとヨーレート偏差の各値が異符号の場合にオーバステア状態であると判定され、規範ヨーレートとヨーレート偏差と横加速度の各値が同符号の場合にアンダステア状態であると判定され、規範ヨーレートとヨーレート偏差の各値が同符号であって、横加速度が異符号の場合にカウンタステア状態であると判定される、ことで特徴づけられる。

第３の車両の操舵状態判定方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくは判定がカウンタステアに変化した時その時点の規範ヨーレートを保持し、ヨーレート偏差が所定値よりも小さくなるまで保持した補正規範ヨーレートを用いるステップを有し、状態の判定は補正規範ヨーレートにより行うようにしたことで特徴づけられる。

本発明によれば、車両の操舵角と車速と実ヨーレートと横加速度を取り出すステップと、操舵角と車速から車両の規範ヨーレートを算出するステップと、規範ヨーレートと実ヨーレートに基づきヨーレート偏差を算出するステップと、規範ヨーレートとヨーレート偏差と横加速度に基づいて車両の操舵状態を判定する判定ステップと、を有し、判定ステップで、操舵状態は、規範ヨーレートとヨーレート偏差の各値が異符号の場合にオーバステア状態であると判定され、規範ヨーレートとヨーレート偏差と横加速度の各値が同符号の場合にアンダステア状態であると判定され、規範ヨーレートとヨーレート偏差の各値が同符号であって、横加速度が異符号の場合にカウンタステア状態であると判定されるため、カウンタステアとアンダステアとの誤判定をしないようにすることができる。また、カウンタステアとアンダステアとの誤判定することがなくなるため、ＶＳＡ（制動力を用いた車両挙動安定化システム）のオーバステア抑制、アンダステア抑制やＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、ステアバイワイヤを用いたオーバステア抑制、アンダステア抑制の制御性能が向上する。また、アクティブサスペンションや電子制御４ＷＤの制御にも応用可能である。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の模式図である。この車両は、例えば前輪駆動車であって、エンジン１０によって駆動される左右一対の駆動輪１１，１２と、左右一対の従動輪１３，１４とを備えている。

ステアリングホイール１５には操舵角δを検出するための操舵角検出部１６が設けられるとともに、車体の適所には横加速度Ｇを検出するための横加速度検出部１７と車速を検出するための車速センサ１８と実ヨーレートを検出するためのヨーレートセンサ１９が設けられる。エンジン１０の吸気通路２０にはパルスモータ２１に接続されて開閉駆動されるスロットル弁２２が設けられている。操舵角検出部１６、横加速度検出部１７、車速センサ１８、ヨーレートセンサ１９およびパルスモータ２１はマイクロコンピュータを備えた制御装置２３に接続される。

図２は、制御装置２３のブロック図である。制御装置２３は、車両の操舵状態判定装置２４と制御部２５を備えている。また、符号１６は操舵角検出部を示し、符号１７は横加速度検出部を示し、符号１８は車速センサを示し、符号１９はヨーレートセンサを示し、符号２１はパルスモータを示し、符号２２はスロットル弁を示す。

車両の操舵状態判定装置２４は、操舵角検出部１６から出力される操舵角δに係る信号と、横加速度検出部１７から出力される横加速度Ｇに係る信号と、車速センサ１８から出力される車速Ｖに係る信号と、ヨーレートセンサ１９から出力される実ヨーレートγ_ｒｅａｌに係る信号に基づいて、車両の操舵状態が、ニュートラルステアかアンダステアかオーバステアかカウンタステアかを判定し、その判定結果に係る信号Ｄを制御部２５に出力する。

制御部２５は、操舵状態判定装置２４からの操舵状態判定結果に係る信号Ｄに基づいて、その信号に応じてパルスモータ２１を制御することにより、スロットル弁２２の開閉を制御する。

例えば、操舵状態判定装置２４からオーバステア信号が制御部２５に入力されると、制御部２５はパルスモータ２１を介してスロットル弁２２を開弁制御し、エンジン１０の出力トルクを増加させる。前輪駆動車においてエンジン１０の出力トルクが増加すると車両はアンダステアの傾向を持つため、オーバステア状態がアンダステア方向に修正され、これにより車両が望ましくない方向に回頭することが防止される。逆に、車両がアンダステア状態にあって操舵状態判定装置２４からアンダステア信号が制御部２５に入力されると、制御部２５はパルスモータ２１を介してスロットル弁２２を閉弁制御し、エンジン１０の出力トルクを減少させる。前輪駆動車においてエンジン１０の出力トルクが減少すると車両はオーバステアの傾向を持つため、アンダステア状態がオーバステア方向に修正され、これにより車両が望ましくない方向に回頭することが防止される。また、操舵状態判定装置２４からの信号がカウンタステア信号あるいは、ニュートラルステア信号のときにも制御部２５は、それに応じてパルスモータ２１を制御しスロットル弁２２の開閉を最適に制御する。

図３は、車両の操舵状態判定装置２４での処理を示す処理フローチャートである。この装置では、まず、車速センサ１８から出力される車速Ｖと操舵角検出部１６から出力される操舵角δから規範ヨーレートγ_ｒｅｆを計算する（ステップＳ１０）。次に、操舵状態の前回値、実ヨーレートγ_ｒｅａｌ、規範ヨーレートγ_ｒｅｆから操舵状態判定用の補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒを計算する（ステップＳ１１）。そして、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒ、実ヨーレートγ_ｒｅａｌ、横加速度Ｇ、車速Ｖを用いて操舵状態を判定する（ステップＳ１２）。

図４は、車両の操舵状態判定装置２４のブロック図である。この装置は、規範ヨーレート計算部３０、規範ヨーレート補正処理部３１、前回値保持部３２、操舵状態判定部３３からなる。

規範ヨーレート計算部３０は、車速センサ１８から出力される車速Ｖに係る信号と操舵角検出部１６から出力される操舵角δに係る信号から規範ヨーレートγ_ｒｅｆを計算し、その計算結果を規範ヨーレート補正処理部３１に出力する。

規範ヨーレート補正処理部３１は、ヨーレートセンサ１９から出力される実ヨーレートγ_ｒｅａｌに係る信号と、規範ヨーレート計算部３０から出力される規範ヨーレートγ_ｒｅｆに係る信号と、前回値保持部３２から出力される操舵状態判定の前回値Ｄｂに係る信号に基づいて操舵状態判定用の補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒを計算し、その計算値に係る信号を操舵状態判定部３３に出力する。

前回値保持部３２は、操舵状態判定部３３から出力される操舵状態判定に係る信号Ｄを記憶保持し、その記憶保持した操舵状態判定の前回値Ｄｂを規範ヨーレート補正処理部３１に出力する。

操舵状態判定部３３は、車速センサ１８から出力される車速Ｖに係る信号と、横加速度検出部１７から出力される横加速度Ｇに係る信号と、ヨーレートセンサ１９から出力される実ヨーレートγ_ｒｅａｌに係る信号と、規範ヨーレート補正処理部３１から出力される補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒに係る信号に基づいて、操舵状態がアンダステアかオーバステアかカウンタステアかニュートラルステアか判定し、その判定結果に係る信号Ｄを出力する。

図５は、規範ヨーレート補正処理部３１での処理フローチャートを示す。先ず、規範ヨーレート計算部３０から出力される規範ヨーレートγ_ｒｅｆとヨーレートセンサ１９から出力される実ヨーレートγｒｅａｌの偏差ｅγ（ｅγ＝γ_ｒｅｆ−γ_ｒｅａｌ）を計算し、そのヨーレート偏差ｅγの変化量Ｄｅγ（Ｄｅγ＝ｄ（ｅγ）／ｄｔ）を計算する（ステップＳ２０）。前回値保持部３２で記憶保持された操舵状態前々回値がカウンタステア以外で、前回値Ｄｂがカウンタステアかどうか判断する（ステップＳ２１）。前回値Ｄｂがカウンタステアのとき規範ヨーレートγ_ｒｅｆを補正値ｃγとしてセットする（ステップＳ２２）。前回値Ｄｂがカウンタステアではないとき、操舵状態前回値Ｄｂがアンダステアかニュートラルステアかどうか判断する（ステップＳ２３）。前回値Ｄｂがアンダステアかニュートラルステアのとき、補正値ｃγをゼロとセットする（ステップＳ２４）。前回値Ｄｂがアンダステアかニュートラルステアではないとき、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒを補正値ｃγとしてセットする（ステップＳ２５）。ヨーレート偏差ｅγの絶対値が所定値Ａ以上かあるいは、ヨーレート偏差の変化量Ｄｅγの絶対値が所定値Ｂ以上であり、かつ、操舵状態の前回値Ｄｂがオーバステアあるいはカウンタステア、かつ、規範ヨーレートγ_ｒｅｆと補正値ｃγが同符号を満たすかどうか判断する（ステップＳ２６）。もし、上記を満たすならば、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒを補正値ｃγとして、フラグを１として（ステップＳ２７）、リターンする。もし、上記を満たさないならば、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒは、規範ヨーレートγ_ｒｅｆとして、フラグを０とし（ステップＳ２８）、リターンする。

次に、操舵状態判定部３３での操舵状態判定の考え方を説明する。運転者の操舵状態をニュートラルステア、アンダステア、オーバステア、カウンタステアの４つに分類する。これらの操舵状態は、実ヨーレートγ_ｒｅａｌ、横加速度Ｇ、規範ヨーレートγ_ｒｅｆ、規範ヨーレートγ_ｒｅｆと実ヨーレートγ_ｒｅａｌの偏差ｅγとして、それらを使って操舵状態の特性は、次のように考えられる。すなわち、ヨーレート偏差ｅγが０付近のときは、ニュートラルステア、ヨーレート偏差ｅγと規範ヨーレートγ_ｒｅｆが同符号、かつ横加速度Ｇも同符号のとき、アンダステア、ヨーレート偏差ｅγと規範ヨーレートγ_ｒｅｆが逆符号のとき、オーバステア、ヨーレート偏差ｅγと規範ヨーレートγ_ｒｅｆが同符号、かつ、横加速度Ｇが逆符号のときには、カウンタステアと判定する。

これを図６に基づいて説明する。図６の上部のグラフは、車両の走行時の実ヨーレートγ_ｒｅａｌと規範ヨーレートγ_ｒｅｆとヨーレート偏差ｅγと横加速度Ｇの時間変化を示す。図６の下部の記載は、上部グラフの各範囲での操舵状態と規範ヨーレートγ_ｒｅｆの符号とヨーレート偏差ｅγの符号と横加速度Ｇの符号を示す。（Ａ）の領域では実ヨーレートγ_ｒｅａｌが正、かつ、規範ヨーレートγ_ｒｅｆが正であり、ヨーレート偏差ｅγが正であり、横加速度Ｇが正であり、アンダステア状態となる。また、（Ｂ）の領域では実ヨーレートγ_ｒｅａｌが正、規範ヨーレートγ_ｒｅｆが正、ヨーレート偏差ｅγが負、横加速度Ｇが正でオーバステア状態となる。（Ｃ）の領域では実ヨーレートγ_ｒｅａｌが正、規範ヨーレートγ_ｒｅｆが負、ヨーレート偏差ｅγが負、横加速度Ｇが正でカウンタステア状態となる。（Ｄ）の領域では実ヨーレートγ_ｒｅａｌが負、規範ヨーレートγ_ｒｅｆが負、ヨーレート偏差ｅγが負、横加速度Ｇが負でアンダステア状態となるが、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒが負、ヨーレート偏差ｅγが正でオーバステアと判定する。（Ｅ）の領域では実ヨーレートγ_ｒｅａｌが負、規範ヨーレートγ_ｒｅｆが負、ヨーレート偏差ｅγが正、横加速度Ｇが負でオーバステア状態となる。（Ｆ）の領域では実ヨーレートγ_ｒｅａｌが負、規範ヨーレートγ_ｒｅｆが正、ヨーレート偏差ｅγが正、横加速度Ｇが負でカウンタステア状態となる。（Ｇ）の領域ではヨーレート偏差ｅγが０でニュートラルステア状態となる。

図７は、操舵状態判定部３３の処理のフローチャートを示す。まず、ヨーレート偏差ｅγが０付近（ｅγの絶対値が所定値ＥＡ以下）、かつ、規範ヨーレート補正中（フラグがゼロ）、かつ、ヨーレート偏差変化量Ｄｅγの絶対値が所定値ＤＡより小を満たすかどうか判断する（ステップＳ３０）。満たすときはニュートラルステアと判定し（ステップＳ３１）リターンする。満たさないときは、ヨーレート偏差ｅγの絶対値が所定値ＥＢより大きいかどうか判断する（ステップＳ３２）。大きいときは、ヨーレート偏差ｅγ、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒ、横加速度Ｇが共にゼロではないかどうか判断する（ステップＳ３３）。もし、ゼロではないときには、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒとヨーレート偏差ｅγが逆符号かどうか判断する（ステップＳ３４）。逆符号のときは、オーバステアと判断してリターンする（ステップＳ３５）。もし、逆符号でないならば、補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒと横加速度Ｇが同符号かどうか判断する（ステップＳ３６）。同符号のとき、アンダステアと判定しリターンする（ステップＳ３７）。同符号ではないとき、カウンタステアと判定し、リターンする（ステップＳ３８）。もし、ステップ３３で満たさないとき、前回値を保持し（ステップＳ３９）リターンする。また、ステップ３２でヨーレート偏差ｅγの絶対値が所定値ＥＢより大きくないとき、ニュートラルステア以外かどうか判断する（ステップＳ４０）。ニュートラルステア以外のときは、ステップ３３を実行する。もし、ニュートラルステアのときは、ニュートラルステアと判定し（ステップＳ４１）、リターンする。なお、上記で用いた所定値ＥＡ，ＥＢは、車速Ｖが大きいときには小さく、車速Ｖが小さいときに大きな値になるように車速によって可変にしてもよい。上記の補正規範ヨーレートγ_ｃｏｒｒの変化は、図６に示している。

このように、規範ヨーレートと実ヨーレートの偏差と規範ヨーレートとが同符号で、横加速度が逆符号である場合をカウンタステアと判定し、規範ヨーレートと実ヨーレートの偏差と規範ヨーレートと横加速度が同符号である場合をアンダステアと判定し、ヨーレートと横加速度との比較のため、カウンタステアとアンダステアとの誤判定をしないようにすることができる。なお、本実施形態では、車両の操舵状態判定に基づいてスロットル弁の開閉を制御する例をとり、車両の操舵状態判定方法について説明したが、それに限らず、この車両の操舵状態判定方法は、ＶＳＡ（制動力を用いた車両挙動安定化システム）のオーバステア抑制、アンダステア抑制やＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、ステアバイワイヤを用いたオーバステア抑制、アンダステア抑制や、また、アクティブサスペンションや電子制御４ＷＤの制御にも応用可能である。

本発明は、車両の操舵状態を判定する方法として利用される。

本発明の実施形態に係る車両の模式図である。制御装置のブロック図である。車両の操舵状態判定装置での処理を示す処理フローチャートである。車両の操舵状態判定装置のブロック図である。規範ヨーレート補正処理部での処理フローチャートである。車両の走行時の実ヨーレートと規範ヨーレートとヨーレート偏差と横加速度の時間変化を示すグラフと各範囲での操舵状態と各値の符号を示す図である。操舵状態判定部の処理のフローチャートである。

符号の説明

１０エンジン
１１，１２駆動輪
１３，１４従動輪
１５ステアリングホイール
１６操舵角検出部
１７横加速度検出部
１８車速センサ
１９ヨーレートセンサ
２０吸気通路
２１パルスモータ
２２スロットル弁
２３制御装置
２４操舵状態判定装置
２５制御部
３０規範ヨーレート計算部
３１規範ヨーレート補正処理部
３２前回値保持部
３３操舵状態判定部

Claims

車両の操舵角と車速と実ヨーレートと横加速度を取り出すステップと、
前記操舵角と前記車速から前記車両の規範ヨーレートを算出するステップと、
前記規範ヨーレートと前記実ヨーレートに基づきヨーレート偏差を算出するステップと、
前記規範ヨーレートと前記ヨーレート偏差と前記横加速度に基づいて前記車両の操舵状態を判定する判定ステップと、
を有したことを特徴とする車両の操舵状態判定方法。
前記判定ステップで、前記操舵状態は、
前記規範ヨーレートと前記ヨーレート偏差の各値が異符号の場合にオーバステア状態であると判定され、
前記規範ヨーレートと前記ヨーレート偏差と前記横加速度の各値が同符号の場合にアンダステア状態であると判定され、
前記規範ヨーレートと前記ヨーレート偏差の各値が同符号であって、前記横加速度が異符号の場合にカウンタステア状態であると判定される、
ことを特徴とする請求項１記載の車両の操舵状態判定方法。
前記判定が前記カウンタステアに変化した時その時点の前記規範ヨーレートを保持し、前記ヨーレート偏差が所定値よりも小さくなるまで保持した補正規範ヨーレートを用いるステップを有し、
前記状態の判定は補正規範ヨーレートにより行うようにしたことを特徴とする請求項２記載の車両の操舵状態判定方法。