JP2006298156A - 車両挙動状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの位相差、偏差および偏差時間変化率を用いることによって、詳細な車両の挙動状態を安価な構成で推定することのできる車両挙動状態推定装置を提供する。
【解決手段】車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクＴａを検出する路面反力トルク検出手段１と、車両の走行状態量から理想的な路面反力トルクである規範路面反力トルクＴｃを演算する規範路面反力トルク演算手段２と、車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段４とを備え、挙動状態推定手段４は、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差、偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄのうち、少なくとも２つに基づいて車両の挙動状態を推定するものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの位相差、偏差および偏差時間変化率を組み合わせて車両の挙動状態を推定する車両挙動状態推定装置に関する。

従来の車両旋回限界判定装置は、車体速度センサと、横加速度センサと、ヨーレートセンサと、限界判定手段とを備えている。車体速度センサは、車体の走行速度を検出する。横加速度センサは、車両重心点の車両横方向における加速度を検出する。ヨーレートセンサは、車体のヨーレートを検出する。限界判定手段は、横加速度を走行速度で割った値からヨーレートを差し引いた値である車両重心点の横滑り角変化速度が基準速度以上である場合に、車両が旋回限界に達したと判定している（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の車両状態検出装置は、横滑り角測定器と、規範アライメントトルク（本発明の「規範路面反力トルク」に相当する）演算器と、アライメントトルク測定器と、アライメントトルク偏差演算器と、車両挙動安定性判定器とを備えている。横滑り角測定器は、実横滑り角を検出する。規範アライメントトルク演算器は、規範アライメントトルクを演算する。アライメントトルク測定器は、走行中の車両が路面から受ける実アライメントトルク（本発明の「実路面反力トルク」に相当する）を検出する。アライメントトルク偏差演算器は、実アライメントトルクと規範アライメントトルクとの偏差の絶対値をアライメントトルク偏差として演算する。車両挙動安定性判定器は、アライメントトルク偏差を所定偏差量と比較し、アライメントトルク偏差が所定偏差量以上を示す場合に車両の挙動が不安定であると判定している（例えば、特許文献２参照）。

特許第３０３９０７１号公報 特開２００３−３４１５３８号公報

従来の車両旋回限界判定装置では、走行中の車両の不安定状態を判定する指標である、車両の横滑り角および横滑り角速度を演算するために、車両の状態量であるヨーレート信号、横加速度信号および車速信号を求めなければならない。そのため、ヨーレートセンサおよび横加速度センサを用いることが必要となり、コストが高くなるという問題点があった。

また、車両状態検出装置では、走行中の車両の不安定状態を判定するために、規範アライメントトルクと実アライメントトルクとの偏差の絶対値を用いている。そのため、規範アライメントトルクと実アライメントトルクとの偏差から推定される単純な不安定状態を判定することはできるが、不安定状態がオーバーステアであるかアンダーステアであるかという詳細な判定をすることができないという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、ヨーレート信号および横加速度信号を必要とすることなく、実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの位相差、偏差および偏差時間変化率を用いることによって、車両の挙動状態を安価な構成で詳細に推定することのできる車両挙動状態推定装置を提供することにある。

この発明に係る車両挙動状態推定装置は、車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、車両の走行状態量から理想的な路面反力トルクである規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段と、車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段とを備え、挙動状態推定手段は、実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの位相差、偏差および偏差時間変化率のうち、少なくとも２つに基づいて車両の挙動状態を推定するものである。

この発明の車両挙動状態推定装置によれば、ヨーレート信号および横加速度信号を必要とすることなく、実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの位相差、偏差および偏差時間変化率を用いるので、車両の挙動状態を安価な構成で詳細に推定することができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、車両の不安定状態であるオーバーステアを検出する場合について説明する。

図１において、この車両挙動状態推定装置は、車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクＴａを検出する路面反力トルク検出手段１と、車両の走行状態量から理想的な路面反力トルクである規範路面反力トルクＴｃを演算する規範路面反力トルク演算手段２と、ステアリングホイールの回転角であるハンドル角に基づいて中立点付近信号を出力する中立点付近判定手段３と、車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段４と、検出結果および演算結果を記憶するメモリ（図示せず）を備えている。

ここで、規範路面反力トルク演算手段２、中立点付近判定手段３および挙動状態推定手段４は、プログラムを格納した記憶部とＣＰＵとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されている。

路面反力トルク検出手段１は、例えば車両の前輪とステアリング軸とを連結するラック軸の前輪側の片側もしくは両側に設けられ、引張りあるいは圧縮の荷重を計測するロードセル（路面反力トルク計測手段）から構成されており、操舵輪のタイヤからの実路面反力トルクＴａがラック軸に働く力をラックの歪み量として検出する。

規範路面反力トルク演算手段２は、ハンドル角および車両の走行速度と規範路面反力トルクＴｃとの関係が記されたハンドル角・走行速度−規範路面反力トルクマップを有しており、ハンドル角を検出するハンドル角検出器（図示せず）および走行速度を検出する車速検出器（図示せず）から入力されるハンドル角および走行速度に基づいて、上記のマップから規範路面反力トルクＴｃを演算する。

中立点付近判定手段３は、上記のハンドル角検出器から入力されるハンドル角に基づいて、例えばハンドル角０度を中心として、−１０度から＋１０度の範囲にハンドル角が含まれる場合にステアリングホイールが中立点付近にあると判定する。中立点付近判定手段３は、ステアリングホイールが中立点付近にあると判定した場合には、中立点付近信号を電圧レベルがＨ（Ｈｉｇｈ）レベルで出力する。また、ステアリングホイールが中立点付近に無いと判定した場合には、中立点付近信号を電圧レベルがＬ（Ｌｏｗ）レベルで出力する。
挙動状態推定手段４は、実路面反力トルクＴａ、規範路面反力トルクＴｃおよび中立点付近信号に基づいて車両の挙動状態を推定し、車両挙動状態推定信号を出力する。

図２は、図１に示した車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段４を詳細に示すブロック図である。
図２において、この挙動状態推定手段４は、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差に基づいて位相差判定信号を出力する位相差演算手段５と、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄに基づいて偏差判定信号を出力する偏差演算手段６と、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差時間変化率ｄＴｄに基づいて偏差時間変化率判定信号を出力する偏差時間変化率演算手段７と、中立点付近信号、位相差判定信号、偏差判定信号および偏差時間変化率判定信号に基づいて挙動状態推定信号を出力する論理積手段８とを含んでいる。

挙動状態推定手段４を構成する各ブロックは、マイクロプロセッサ内の記憶部にソフトウェアとして記憶されている。

位相差演算手段５は、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差を演算し、この位相差が車両によってあらかじめ決定されるしきい値よりも大きい場合には、位相差が通常より大きいと判定し、位相差判定信号をＨレベルで出力する。また、位相差がしきい値よりも小さい場合には、位相差判定信号をＬレベルで出力する。

偏差演算手段６は、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄを演算し、この偏差Ｔｄが車両によってあらかじめ決定されるしきい値よりも大きい場合には、偏差Ｔｄが通常より大きいと判定し、偏差判定信号をＨレベルで出力する。また、偏差Ｔｄがしきい値よりも小さい場合には、偏差判定信号をＬレベルで出力する。

偏差時間変化率演算手段７は、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差時間変化率ｄＴｄを演算し、この偏差時間変化率ｄＴｄが車両によってあらかじめ決定されるしきい値よりも大きい場合には、偏差時間変化率ｄＴｄが通常より大きいと判定し、偏差時間変化判定信号をＨレベルで出力する。また、偏差時間変化がしきい値よりも小さい場合には、偏差時間変化判定信号をＬレベルで出力する。

ここで、以下に実路面反力トルクＴａおよび規範路面反力トルクＴｃとオーバーステアとの関係について説明する。
図３は、横滑り角βおよび横滑り角速度ｄβと車両の挙動状態との一般的な関係を示す説明図である。
図３において、一般的な車両においては、車両の向きと車両の進行方向との角度差である横滑り角βおよび横滑り角βの微分値である横滑り角速度ｄβが小さい場合は、アンダーステアあるいはニュートラルステア状態となり、横滑り角βおよび横滑り角速度ｄβが大きい場合は、オーバーステア状態となることが知られている。

図４は、横滑り角βと実路面反力トルクＴａとの関係を示す説明図である。
図４において、横滑り角βの小さな領域では、実路面反力トルクＴａと横滑り角βとの間に線形の関係があることが知られている。また、滑りやすい路面と乾いた路面とでは、横滑り角βに対する実路面反力トルクＴａの特性が異なることが知られている。
ここで、力学的に横滑り角βと実路面反力トルクＴａとの関係は、次式（１）で表される。

なお、ζは、両操舵輪の取り付けおよび加重接地面積によって発生するニューマチックトレールおよびキャスタートレールの和を示している。Ｋｆは、操舵輪に発生する操舵輪横滑り角βｆに対する係数であるコーナリングパワーを示している。また、δは前輪タイヤのタイヤ角、βは車両の横滑り角、γは車両に発生するヨーレート、Ｖは車両の走行速度、Ｌｆは車両の前輪軸から重心位置までの距離を示している。

また、図４に示した線形領域においては、操舵輪横滑り角βｆと、ハンドル角と関係のある状態量であるタイヤ角δとは比例関係にあることから、式（１）に基づいて、次式（２）を得ることができる。

ここで、Ｔｃは、線形領域において、その特性が実路面反力トルクＴａと一致する規範路面反力トルクＴｃを示している。また、Ｋａは、線形領域におけるタイヤ角δに対する路面反力トルクの変化の割合であり、図４に示した線形路面反力トルク特性の直線の勾配を示している。

図５は、車両がオーバーステア状態である場合の時間と実路面反力トルクＴａおよび規範路面反力トルクＴｃとの関係を示す説明図である。
図５において、丸印で囲んだ箇所は、車両がオーバーステア状態にある場合の実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの関係を示しており、両者の間には、大きなずれが生じている。
この実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄは、式（１）および式（２）に基づいて、次式（３）で表される。

ここで、タイヤが中立点にある場合、すなわちタイヤ角δが０度である場合、式（３）においてδに関する項は消去される。また、タイヤが中立点付近にあり、タイヤ角δが０度でない場合であっても、式（３）においてδに関する項が極小なものであれば、無視することが可能である。
また、ヨーレートγに関する項は、ヨーレートγが走行速度Ｖによって除算されるため、無視しても影響が少ないと考えられる。そのため、上記の条件が成立する領域においては、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄを次式（４）で表すことができる。

したがって、タイヤ角δが０度近傍であり、走行速度Ｖがある程度大きい領域においては、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄおよびその微分値である偏差時間変化率ｄＴｄを用いることによって、図３と同等な図６に示すように車両挙動状態量の推定を行うことができる。

図６は、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄと車両の挙動状態との一般的な関係を示す説明図である。
図６において、偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄが小さい場合は、アンダーステアあるいはニュートラルステア状態となり、偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄが大きい場合は、オーバーステア状態となる。

図７は、タイヤ角δが０度近傍である場合の時間と実路面反力トルクＴａおよび規範路面反力トルクＴｃとの関係を示す説明図である。
図７において、実際の車両においては、車両がオーバーステア状態となる場合に実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄの差のみでなく位相差も生じることが知られている。
したがって、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差、偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄを用いることにより、車両の挙動状態の推定を高い精度で行うことができる。

まず、以下に図８のフローチャートを参照しながら、図１に示した車両挙動状態推定装置の動作について説明する。
まず、路面反力トルク検出手段１では、ラック軸に働く実路面反力トルクＴａが検出されて、メモリに記憶される（ステップＳ１１）。
次に、ハンドル角検出器では、ハンドル角が検出されて、メモリに記憶される（ステップＳ１２）。
また、速度検出器では、車両の走行速度が検出されて、メモリに記憶される（ステップＳ１３）。

続いて、規範路面反力トルク演算手段２では、メモリから取り出されたハンドル角および走行速度に基づいて、ハンドル角・走行速度−規範路面反力トルクマップから規範路面反力トルクＴｃが演算され（ステップＳ１４）、規範路面反力トルクＴｃは、メモリに記憶される（ステップＳ１５）。
次に、中立点付近判定手段３では、メモリから取り出されたハンドル角に基づいてステアリングホイールが中立点付近にあるか否かを判定し（ステップＳ１６）、ステアリングホイールが中立点付近にあると判定した場合には、中立点付近信号が出力されてメモリに記憶される（ステップＳ１７）。

続いて、挙動状態推定手段４では、メモリから取り出された実路面反力トルクＴａ、規範路面反力トルクＴｃおよび中立点付近信号に基づいて、車両の挙動状態が推定され（ステップＳ１８）、車両挙動状態推定信号が出力される（ステップＳ１９）。

次に、以下に図９のフローチャートを参照しながら、図２に示した挙動状態推定手段４の動作について説明する。
まず、位相差演算手段５では、メモリから取り出された実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差が演算される（ステップＳ２１）。
また、位相差演算手段５では、位相差とあらかじめ決定されたしきい値との比較が行われ、位相差がしきい値よりも大きい場合に、位相差が通常より大きいと判定し、位相差判定信号がＨレベルで出力されてメモリに記憶される。位相差がしきい値よりも小さい場合には、位相差判定信号がＬレベルで出力されてメモリに記憶される（ステップＳ２２）。

続いて、偏差演算手段６では、メモリから取り出された実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄが演算される（ステップＳ２３）。
また、偏差演算手段６では、偏差Ｔｄとあらかじめ決定されたしきい値との比較が行われ、偏差Ｔｄがしきい値よりも大きい場合に、偏差Ｔｄが通常より大きいと判定し、偏差判定信号がＨレベルで出力されてメモリに記憶される。偏差Ｔｄがしきい値よりも小さい場合には、偏差判定信号がＬレベルで出力されてメモリに記憶される（ステップＳ２４）。

次に、偏差時間変化率演算手段７では、メモリから取り出された実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃと偏差時間変化率ｄＴｄが演算される（ステップＳ２５）。
また、偏差時間変化率演算手段７では、偏差時間変化率ｄＴｄとあらかじめ決定されたしきい値との比較が行われ、偏差時間変化率ｄＴｄがしきい値よりも大きい場合に、偏差時間変化率ｄＴｄが通常より大きいと判定し、偏差時間変化率判定信号がＨレベルで出力されてメモリに記憶される。偏差時間変化率ｄＴｄがしきい値よりも小さい場合には、偏差時間変化率判定信号がＬレベルで出力されてメモリに記憶される（ステップＳ２６）。

続いて、論理積手段８では、メモリから取り出された中立点付近信号、位相差判定信号、偏差判定信号および偏差時間変化率判定信号の電圧レベルが全てＨレベルであるか否かが判定され（ステップＳ２７）、各々の信号の電圧レベルが全てＨレベルである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、車両の挙動状態が不安定であると判断し、車両挙動状態推定信号がＨレベルで出力される（ステップＳ２８）。
一方、ステップＳ２７において、各々の信号の電圧レベルが全てＨレベルであるという条件を満たさない（何れかの信号がＬレベルである）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、車両の挙動状態が安定していると判断し、車両挙動状態推定信号がＬレベルで出力される（ステップＳ２９）。

この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置によれば、ヨーレート信号および横加速度信号を必要とすることなく、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差、偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄに基づいて車両の挙動状態を推定するので、車両の不安定状態がオーバーステアであるという詳細な車両の挙動状態を安価な構成で推定することができる。

実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段４Ａを示すブロック図である。
図１０において、この挙動状態推定手段４Ａは、位相差演算手段５と、偏差演算手段６と、中立点付近信号、位相差判定信号および偏差判定信号に基づいて挙動状態推定信号を出力する論理積手段８Ａとを含んでいる。ここでは、実施の形態１と同種のものについては、同一符号の後に「Ａ」を付して、詳述は省略する。

以下に図１１のフローチャートを参照しながら、図１０に示した挙動状態推定手段４Ａの動作について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
本実施の形態における挙動状態推定手段４Ａの動作においては、図９に示したステップＳ２５およびステップＳ２６を省略して、ステップＳ２４に続いてステップＳ３０に移行する。

論理積手段８Ａでは、メモリから取り出された中立点付近信号、位相差判定信号および偏差判定信号の電圧レベルが全てＨレベルであるか否かが判定され（ステップＳ３０）、各々の信号の電圧レベルがともにＨレベルである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、車両の挙動状態が不安定であると判断し、車両挙動状態推定信号がＨレベルで出力される（ステップＳ２８）。
一方、ステップＳ３０において、各々の信号の電圧レベルが全てＨレベルであるという条件を満たさない（何れかの信号がＬレベルである）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、車両の挙動状態が安定していると判断し、車両挙動状態推定信号がＬレベルで出力される（ステップＳ２９）。

この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置によれば、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差および偏差Ｔｄに基づいて車両の挙動状態を推定するので、実施の形態１とほぼ同等の精度で、かつＣＰＵの処理負荷を軽減できるため、より安価な構成で車両の挙動状態を推定することができる。

実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段４Ｂを示すブロック図である。
図１２において、この挙動状態推定手段４Ｂは、偏差演算手段６と、偏差時間変化率演算手段７と、中立点付近信号、偏差判定信号および偏差時間変化率判定信号に基づいて挙動状態推定信号を出力する論理積手段８Ｂとを含んでいる。ここでは、実施の形態１と同種のものについては、同一符号の後に「Ｂ」を付して、詳述は省略する。

以下に図１３のフローチャートを参照しながら、図１２に示した挙動状態推定手段４Ｂの動作について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
本実施の形態における挙動状態推定手段４Ｂの動作においては、図９に示したステップＳ２１およびステップＳ２２を省略して、ステップＳ２３に移行する。

論理積手段８Ｂでは、メモリから取り出された中立点付近信号、偏差判定信号および偏差時間変化率判定信号の電圧レベルが全てＨレベルであるか否かが判定され（ステップＳ３１）、各々の信号の電圧レベルがともにＨレベルである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、車両の挙動状態が不安定であると判断し、車両挙動状態推定信号がＨレベルで出力される（ステップＳ２８）。
一方、ステップＳ３１において、各々の信号の電圧レベルが全てＨレベルであるという条件を満たさない（何れかの信号がＬレベルである）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、車両の挙動状態が安定していると判断し、車両挙動状態推定信号がＬレベルで出力される（ステップＳ２９）。

この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置によれば、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差Ｔｄおよび偏差時間変化率ｄＴｄに基づいて車両の挙動状態を推定するので、実施の形態１とほぼ同等の精度で、かつＣＰＵの処理負荷を軽減できるため、より安価な構成で車両の挙動状態を推定することができる。

実施の形態４．
図１４は、この発明の実施の形態４に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段４Ｃを示すブロック図である。
図１４において、この挙動状態推定手段４Ｃは、位相差演算手段５と、偏差時間変化率演算手段７と、中立点付近信号、位相差判定信号および偏差時間変化率判定信号に基づいて挙動状態推定信号を出力する論理積手段８Ｃとを含んでいる。ここでは、実施の形態１と同種のものについては、同一符号の後に「Ｃ」を付して、詳述は省略する。

以下に図１５のフローチャートを参照しながら、図１４に示した挙動状態推定手段４Ｃの動作について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
本実施の形態における挙動状態推定手段４Ｃの動作においては、図９に示したステップＳ２３およびステップＳ２４を省略して、ステップＳ２２に続いてステップＳ２５に移行する。

論理積手段８Ｃでは、メモリから取り出された中立点付近信号、位相差判定信号および偏差時間変化率判定信号の電圧レベルが全てＨレベルであるか否かが判定され（ステップＳ３２）、各々の信号の電圧レベルがともにＨレベルである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、車両の挙動状態が不安定であると判断し、車両挙動状態推定信号がＨレベルで出力される（ステップＳ２８）。
一方、ステップＳ３２において、各々の信号の電圧レベルが全てＨレベルであるという条件を満たさない（何れかの信号がＬレベルである）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、車両の挙動状態が安定していると判断し、車両挙動状態推定信号がＬレベルで出力される（ステップＳ２９）。

この発明の実施の形態４に係る車両挙動状態推定装置によれば、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差および偏差時間変化率ｄＴｄに基づいて車両の挙動状態を推定するので、実施の形態１とほぼ同等の精度で、かつＣＰＵの処理負荷を軽減できるため、より安価な構成で車両の挙動状態を推定することができる。

実施の形態５．
図１６は、この発明の実施の形態５に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段４Ｄを示すブロック図である。
図１６において、この挙動状態推定手段４Ｄは、位相差演算手段５と、中立点付近信号および位相差判定信号に基づいて挙動状態推定信号を出力する論理積手段８Ｄとを含んでいる。ここでは、実施の形態１と同種のものについては、同一符号の後に「Ｄ」を付して、詳述は省略する。

以下に図１７のフローチャートを参照しながら、図１６に示した挙動状態推定手段４Ｄの動作について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
本実施の形態における挙動状態推定手段４Ｄの動作においては、図９に示したステップＳ２３からステップＳ２６を省略して、ステップＳ２２に続いてステップＳ３３に移行する。

論理積手段８Ｄでは、メモリから取り出された中立点付近信号および位相差判定信号の電圧レベルがともにＨレベルであるか否かが判定され（ステップＳ３３）、各々の信号の電圧レベルがともにＨレベルである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、車両の挙動状態が不安定であると判断し、車両挙動状態推定信号がＨレベルで出力される（ステップＳ２８）。
一方、ステップＳ３３において、各々の信号の電圧レベルがともにＨレベルであるという条件を満たさない（何れかの信号がＬレベルである）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、車両の挙動状態が安定していると判断し、車両挙動状態推定信号がＬレベルで出力される（ステップＳ２９）。

この発明の実施の形態５に係る車両挙動状態推定装置によれば、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの位相差に基づいて車両の挙動状態を推定するので、実施の形態１とほぼ同等の精度で、かつＣＰＵの処理負荷を軽減できるため、より安価な構成で車両の挙動状態を推定することができる。

実施の形態６．
図１８は、この発明の実施の形態６に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段４Ｅを示すブロック図である。
図１８において、この挙動状態推定手段４Ｅは、偏差時間変化率演算手段７と、中立点付近信号および偏差時間変化率判定信号に基づいて挙動状態推定信号を出力する論理積手段８Ｅとを含んでいる。ここでは、実施の形態１と同種のものについては、同一符号の後に「Ｅ」を付して、詳述は省略する。

以下に図１９のフローチャートを参照しながら、図１８に示した挙動状態推定手段４Ｅの動作について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
本実施の形態における挙動状態推定手段４Ｅの動作においては、図９に示したステップＳ２１からステップＳ２４を省略して、ステップＳ２５に移行する。

論理積手段８Ｅでは、メモリから取り出された中立点付近信号および偏差時間変化率信号の電圧レベルがともにＨレベルであるか否かが判定され（ステップＳ３４）、各々の信号の電圧レベルがともにＨレベルである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、車両の挙動状態が不安定であると判断し、車両挙動状態推定信号がＨレベルで出力される（ステップＳ２８）。
一方、ステップＳ３４において、各々の信号の電圧レベルがともにＨレベルであるという条件を満たさない（何れかの信号がＬレベルである）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、車両の挙動状態が安定していると判断し、車両挙動状態推定信号がＬレベルで出力される（ステップＳ２９）。

この発明の実施の形態６に係る車両挙動状態推定装置によれば、実路面反力トルクＴａと規範路面反力トルクＴｃとの偏差時間変化率ｄＴｄに基づいて車両の挙動状態を推定するので、実施の形態１とほぼ同等の精度で、かつＣＰＵの処理負荷を軽減できるため、より安価な構成で車両の挙動状態を推定することができる。

実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、ハンドル角および走行速度に基づいて規範路面反力トルクＴｃを演算したが、横方向加速度に基づいて規範路面反力トルクＴｃを演算してもよい。
図２０は、この発明の実施の形態７に係る車両挙動状態推定装置を示すブロック図である。

図２０において、規範路面反力トルク演算手段２Ｆは、横加速度と規範路面反力トルクＴｃとの関係が記された横加速度−規範路面反力トルクマップを有しており、横加速度を検出する図示しない横加速度検出器（横加速度検出手段）から入力される横加速度に基づいて、上記のマップから規範路面反力トルクＴｃを演算する。その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

以下に図２１のフローチャートを参照しながら、図２０に示した車両挙動状態推定装置の動作について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
本実施の形態における挙動状態推定手段４の動作においては、図８に示したステップＳ１２からステップＳ１４の代わりに、ステップＳ３５およびステップＳ３６の処理を実行する。

横加速度検出器では、車両の横加速度が検出されて、メモリに記憶される（ステップＳ３５）。
続いて、規範路面反力トルク演算手段２Ｆでは、メモリから取り出された横加速度に基づいて、横加速度−規範路面反力トルクマップから規範路面反力トルクＴｃが演算される（ステップＳ３６）。

この発明の実施の形態６に係る車両挙動状態推定装置によれば、横加速度を用いて規範路面反力トルクＴｃを演算することにより、路面の状態によりハンドル角に基づく規範路面反力トルクＴｃと実際にタイヤに発生する実路面反力トルクＴａとの間に誤差が生じる場合であっても、精度の高い規範路面反力トルクＴｃを演算することができる。

なお、上記実施の形態１〜６では、ハンドル角および走行速度に基づいて規範路面反力トルクＴｃを演算したが、車両に発生するロールレートに基づいて規範路面反力トルクＴｃを演算してもよい。
このものの場合、図１に示した規範路面反力トルク演算手段は、ロールレートと規範路面反力トルクＴｃとの関係が記されたロールレート−規範路面反力トルクマップを有しており、ロールレートを検出するロールレート検出器（ロールレート検出手段）から入力されるロールレートに基づいて、上記のマップから規範路面反力トルクＴｃを演算する。
このものの場合も、上記実施の形態１〜６と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１〜７では、実路面反力トルクＴａをロードセルによって計測するとして説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、特開２００３−３１２５２１号公報に示された方法を用いてもよい。
このものの場合、図１に示した路面反力トルク検出手段は、車両の運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、操舵トルクを補助するための補助トルクを発生するモータによる補助トルクを検出する補助トルク検出手段とを含み、操舵トルク、走行速度および補助トルクに基づいて路面反力トルクを演算する。
このものの場合も、上記実施の形態１〜７と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１〜７では、中立点付近判定手段３は、ハンドル角に基づいて中立点付近信号を出力するとしたが、ハンドル角と関係のある状態量である、式（２）で示した規範路面反力トルクＴｃを入力信号として用いてもよい。
このものの場合も、上記実施の形態１〜７と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１〜７において、中立点付近判定手段３は、横滑り角βに基づいてステアリングホイールが中立点付近にあると判定してもよい。
このものの場合、一般的に車両の横滑り角βが±５度以上の状態にある場合に車両がオーバーステア状態となることから、タイヤ角δが例えばその２０％に相当する±１度の範囲内にある場合にステアリングホイールが中立点付近にあると判定する。この場合のハンドル角は、車両によって異なるステアリングギア比によって決定される。例えば、ステアリングギア比が１５である場合は、ハンドル角が±１５度の範囲内にある場合にステアリングホイールが中立点付近にあると判定し、中立点付近信号を電圧レベルがＨ（Ｈｉｇｈ）レベルで出力する。
上記の横滑り角βとハンドル角との関係は、例えば横滑り角βが±５度よりも充分に小さい場合を、車両が安定した走行状態とみなして設定される。
このものの場合も、上記実施の形態１〜７と同様の効果を奏することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を示すブロック図である。 図１に示した車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段を詳細に示すブロック図である。 横滑り角および横滑り角速度と車両の挙動状態との一般的な関係を示す説明図である。 横滑り角と実路面反力トルクとの関係を示す説明図である。 車両がオーバーステア状態である場合の時間と路面反力トルクおよび規範路面反力トルクとの関係を示す説明図である。 実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの偏差および偏差時間変化率と車両の挙動状態との一般的な関係を示す説明図である。 タイヤ角が０度近傍である場合の時間と実路面反力トルクおよび規範路面反力トルクとの関係を示す説明図である。 図１の車両挙動状態推定装置の動作を示すフローチャートである。 図２の挙動状態推定手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段を詳細に示すブロック図である。 図１０の挙動状態推定手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段を詳細に示すブロック図である。 図１２の挙動状態推定手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段を詳細に示すブロック図である。 図１４の挙動状態推定手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態５に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段を詳細に示すブロック図である。 図１６の挙動状態推定手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態６に係る車両挙動状態推定装置の挙動状態推定手段を詳細に示すブロック図である。 図１８の挙動状態推定手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態７に係る車両挙動状態推定装置を示すブロック図である。 図２０の車両挙動状態推定装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 路面反力トルク検出手段、２、２Ｆ 規範路面反力トルク演算手段、３ 中立点付近判定手段、４、４Ａ〜４Ｅ 挙動状態推定手段、５ 位相差演算手段、６ 偏差演算手段、７ 偏差時間変化率演算手段、８、８Ａ〜８Ｅ 論理積手段、Ｔａ 実路面反力トルク、Ｔｃ 規範路面反力トルク、Ｔｄ 偏差、ｄＴｄ 偏差時間変化率、Ｖ 走行速度、β 横滑り角、ｄβ 横滑り角速度、βｆ 操舵輪横滑り角、γ ヨーレート、δ タイヤ角。

Claims (10)

1. 車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
   前記車両の走行状態量から理想的な路面反力トルクである規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段と、
   前記車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段と
   を備え、
   前記挙動状態推定手段は、前記実路面反力トルクと前記規範路面反力トルクとの位相差、偏差および偏差時間変化率のうち、少なくとも２つに基づいて前記車両の挙動状態を推定することを特徴とする車両挙動状態推定装置。
2. 車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
   前記車両の走行状態量から理想的な路面反力トルクである規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段と、
   前記車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段と
   を備え、
   前記挙動状態推定手段は、前記実路面反力トルクと前記規範路面反力トルクとの位相差に基づいて前記車両の挙動状態を推定することを特徴とする車両挙動状態推定装置。
3. 車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
   前記車両の走行状態量から理想的な路面反力トルクである規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段と、
   前記車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段と
   を備え、
   前記挙動状態推定手段は、前記実路面反力トルクと前記規範路面反力トルクとの偏差時間変化率に基づいて前記車両の挙動状態を推定することを特徴とする車両挙動状態推定装置。
4. 前記路面反力トルク検出手段は、
   前記車両の運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と、
   前記操舵トルクを補助するための補助トルクを発生するモータによる前記補助トルクを検出する補助トルク検出手段と
   を含み、
   前記操舵トルク、前記走行速度および前記補助トルクに基づいて前記実路面反力トルクを検出することを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両挙動状態推定装置。
5. 前記路面反力トルク検出手段は、前記タイヤに発生する前記実路面反力トルクを計測する路面反力トルク計測手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両挙動状態推定装置。
6. 前記規範路面反力トルク演算手段は、
   前記運転者が操作するステアリングホイールの回転角度であるハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
   前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と
   を含み、
   前記回転角度と前記走行速度とに基づいて前記規範路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の車両挙動状態推定装置。
7. 前記規範路面反力トルク演算手段は、
   前記車両の横方向への加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段を含み、
   前記横加速度に基づいて前記規範路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の車両挙動状態推定装置。
8. 前記規範路面反力トルク演算手段は、
   前記車両に発生するロールレートを検出するロールレート検出手段を含み、
   前記ロールレートに基づいて前記規範路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の車両挙動状態推定装置。
9. 前記運転者が操作するステアリングホイールの回転角度であるハンドル角に基づいて、前記ステアリングホイールが中立点付近にある場合に中立点付近信号を出力する中立点付近判断手段をさらに備え、
   前記挙動状態推定手段は、前記中立点付近信号が出力された場合に前記車両の挙動状態を推定することを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の車両挙動状態推定装置。
10. 前記中立点付近判定手段は、前記車両が安定した走行状態における、前記車両の向きと前記車両の進行方向との角度差である横滑り角が所定値以下である場合に、前記ステアリングホイールの回転角度を前記ステアリングホイールが中立点付近にあると判定することを特徴とする請求項９に記載の車両挙動状態推定装置。

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