JP2009149119A - 車両の挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヨーレイト検出手段の失陥等に起因して望ましくないアンダーステア抑制制御が実行されるのを確実に禁止する。
【解決手段】車体のスリップ角微分値がスリップ角微分値算出手段３４で算出され、制動力付与禁止手段３５は、ヨーレイト検出値が正の値かつスリップ角微分値が正の判定閾値以上である状態もしくはヨーレイト検出値が負の値かつスリップ角微分値が負の判定閾値以下である状態で、制動力付与手段３３による制動力の付与を禁止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の車体速を検出する車体速度検出手段と、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車体速および前記操舵角に基づいて車両の旋回方向に応じて正負の符号が付された車両の規範ヨーレイトを算出する規範ヨーレイト算出手段と、車両のヨーレイトを車両の旋回方向に応じて正負の符号が付されたヨーレイト検出値として検出するヨーレイト検出手段と、車両の旋回走行状態での前記規範ヨーレイトおよび前記ヨーレイト検出値間の差に応じて旋回内側の車輪に制動力を付与する制動力付与手段とを備える車両の挙動制御装置に関し、特に、ヨーレイト検出手段の失陥時等における望ましくない車両挙動を抑制する技術に関する。

車両の旋回走行時にアンダーステアやオーバーステア等によって横滑りが生じた場合には、車両運転者が意図した目標進路から車両が逸脱することになり、その目標進路から逸脱したことを判定した段階で、左右車輪のどちらか一方を制動することによって車両を目標進路に復帰させる制御が従来から行われている。この場合、目標進路からの逸脱は、通常、車体速度検出手段で得られる車体速ならびに操舵角検出手段で得られる操舵角から算出される規範ヨーレイトと、ヨーレイト検出手段で検出されたヨーレイト検出値とを比較することで判定される。たとえば規範ヨーレイトからヨーレイト検出値を減じた値が所定のアンダーステア判定閾値を超えたときには車両がアンダーステア状態となっていると判定して旋回内側の車輪に制動力を付与し、それとは逆に、規範ヨーレイトからヨーレイト検出値を減じた値が所定のアンダーステア判定閾値に満たない場合には車両がオーバーステア状態となっていると判定して旋回外側の車輪に制動力を付与する。（特許文献１，２参照）
特開平７−１１７６４５号公報 特開２００４−２８４４８５号公報

特許文献１，２で開示されたものでは、車両旋回時にヨーレイト検出手段やＥＣＵ内の電子部品に失陥（作動不良や接触不良等）が生じて、ヨーレイト検出手段で検出されたヨーレイト検出値が過小であった場合には、不所望にアンダーステア状態と判断されて旋回内側の車輪が比較的強い制動力で制動される可能性がある。この場合、車両は目標進路に対して旋回内側に回り込む挙動をし（すなわちオーバーステア状態となり）、運転者がカウンターステア操作を強いられたり、操縦に不安を感じたりする可能性がある。

そこで本出願人は、ヨーレイト検出手段の失陥等によってヨーレイト検出手段から出力されるヨーレイト検出値が過小となった場合でも、車体のスリップ角微分値が大きくなったときには旋回内側の車輪への制動力付与を禁止することで、目標進路に対して旋回内側に回り込むような車両の挙動を抑制するようにした車両の挙動制御装置を既に提案（特願２００７−２８９６３１）している。

ところで車両のアンダーステア状態では、車体のスリップ角微分値β′は通常「０」に近似した値となるものであり、β′≒０ではないにもかかわらずアンダーステア抑制制御が実行されるのは、ヨーレイト検出手段等の故障時以外にはあり得ないとの考え方から、上記提案（特願２００７−２８９６３１）のものでは、スリップ角微分値β′の絶対値｜β′｜が所定の閾値を超えたときには旋回内側の車輪への制動力付与を禁止するようにしている。しかるにアンダーステア抑制制御は、アンダーステア状態の解消後にもスピンまではいかないものの多少のオーバーステア状態まで（よく曲がる状態まで）継続することから、アンダーステア抑制制御の後半ではヨーレイト検出手段が正常の状態でもβ′がある程度発生するので、ある程度の余裕を持たせて前記閾値を設定する必要がある。すなわち左旋回方向を正、右旋回方向を負としたときに、アンダーステア状態では、図１０で示すように、スリップ角微分値β′の８割程度は−１°／秒〜＋１°／秒の範囲に収まるのであるが、アンダーステア抑制制御によってヨーレイトが増加することにより、左旋回時には−２°／秒〜−１°／秒の領域にスリップ角微分値β′が入る場合があり、右旋回時には＋２°／秒〜＋１°／秒の領域にスリップ角微分値β′が入る場合がある。そこで上記提案（特願２００７−２８９６３１）のものでは、前記閾値を２°／秒と設定し、図１１で示すように、スリップ角微分値β′が＋２°／秒〜−２°／秒の範囲をアンダーステア抑制制御許可領域とし、スリップ角微分値β′が＋２°／秒を超える領域ならびに−２°／秒未満となる領域をアンダーステア抑制制御禁止領域と設定している。

ところがスリップ角微分値β′が＋２°／秒〜−２°／秒の範囲では、ヨーレイト検出手段が正常な状態もあるが、ヨーレイト検出手段が故障している場合もあるので、上記提案（特願２００７−２８９６３１）のものでは、ヨーレイト検出手段の異常によるアンダーステア抑制制御の誤作動を許容してしまうことがあり、ヨーレイト検出手段の失陥等に対応した確実なアンダーステア抑制制御禁止とすることができない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ヨーレイト検出手段の失陥等に起因して望ましくないアンダーステア抑制制御が実行されるのを確実に禁止し得るようにした車両の挙動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車両の車体速を検出する車体速度検出手段と、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車体速および前記操舵角に基づいて車両の旋回方向に応じて正負の符号が付された車両の規範ヨーレイトを算出する規範ヨーレイト算出手段と、車両のヨーレイトを車両の旋回方向に応じて正負の符号が付されたヨーレイト検出値として検出するヨーレイト検出手段と、車両の旋回走行状態での前記規範ヨーレイトおよび前記ヨーレイト検出値間の差に応じて旋回内側の車輪に制動力を付与する制動力付与手段とを備える車両の挙動制御装置において、車体のスリップ角微分値を算出するスリップ角微分値算出手段と、前記ヨーレイト検出値が正の値かつ前記スリップ角微分値が正の判定閾値以上である状態もしくは前記ヨーレイト検出値が負の値かつ前記スリップ角微分値が負の前記判定閾値以下である状態で前記制動力付与手段による制動力の付与を禁止する制動力付与禁止手段とを含むことを特徴とする。

なお実施例の操舵角センサ２７が本発明の操舵角検出手段に対応し、実施例のヨーレイトセンサ２８が本発明のヨーレイト検出手段に対応する。

本発明の上記構成によれば、ヨーレイト検出手段の失陥等によって該ヨーレイト検出手段から過小のヨーレイト検出値が出力された場合に、車体のスリップ角微分値の判定閾値との比較によってヨーレイト検出手段の失陥によるものか否かを判定し、制動力付与手段による旋回内側の車輪への不要な制動力付与を禁止することで、目標進路に対して旋回内側に回り込むような車両の挙動が抑制される。しかも制動力付与禁止手段は、ヨーレイト検出手段で検出されたヨーレイト検出値が正の値かつスリップ角微分値が正の判定閾値以上の状態もしくは前記ヨーレイト検出値が負の値かつ前記スリップ角微分値が負の前記判定閾値以下の状態で前記制動力付与手段による制動力の付与を禁止するものであるので、旋回内側の車輪に制動力を付与するアンダーステア抑制制御を、ヨーレイト検出手段の失陥による場合を確実に排除するようにして、ヨーレイト検出手段の失陥等に起因して望ましくないアンダーステア抑制制御が実行されるのを確実に禁止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両の操舵系およびブレーキ系を示す平面図、図２は車両挙動安定化制御用制御ユニットの構成を示すブロック図、図３はアンダーステア抑制制御の制御手順を示すフローチャート、図４は制動禁止判定制御の手順を示すフローチャート、図５はヨーレイトセンサが失陥した状態でスリップ角微分値がとり得る値を示す図、図６は左旋回時のアンダーステア抑制制御許可領域およびアンダーステア抑制制御禁止領域を示す図、図７は右旋回時のアンダーステア抑制制御許可領域およびアンダーステア抑制制御禁止領域を示す図、図８は制動禁止判定制御が実行されない状態でのタイムチャート、図９は制動禁止判定制御が実行された状態でのタイムチャートである。

先ず図１において、車両１５が備える左前輪ＷＦＬ、右前輪ＷＦＲ、左後輪ＷＲＬおよび右後輪ＷＲＲには、車輪ブレーキＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲならびに車輪速センサ１６ＦＬ，１６ＦＲ，１６ＲＬ，１６ＲＲが装着され、左および右前輪ＷＦＬ，ＷＦＲには電動パワーステアリング（Electric Power Steeringu；以下、ＥＰＳと表記する）１７が連結される。このＥＰＳ１７は、図示しないラックやピニオンから成るステアリングギヤ２１と、ステアリングホイール２２が取付けられるステアリングシャフト２３と、ステアリングシャフト２３に操舵アシスト力を与えるＥＰＳモータ２４とを主要構成要素とする従来周知のものである。

前記各車輪ブレーキＢＦＬ〜ＢＲＲには、油圧ユニット２５から圧油が供給されるものであり、該油圧ユニット２５は、ＰＷＭ制御される電磁弁や油圧回路等を前記各車輪ブレーキＢＦＬ〜ＢＲＲに個別に対応した４系統有しており、各車輪ブレーキＢＦＬ〜ＢＲＲに相互に異なる圧力の圧油を送給することができる。

車両１５の旋回時の前記油圧ユニット２５の作動は、車両挙動安定化制御用電子制御ユニット（Vehicle Stability Assisuto Electronic Conntrol Unit ；以下、ＶＳＡ−ＥＣＵと表示する）２６によって制御されるものであり、このＶＳＡ−ＥＣＵ２６は、マイクロコンピュータや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インターフェースおよび各種ドライバ等で構成される。

前記ＶＳＡ−ＥＣＵ２６には、ステアリングホイール２２の操舵角を検出すべく前記ＥＰＳ１７のステアリングシャフト２３に取付けられる操舵角検出手段としての操舵角センサ２７、車両１５のヨーレイトを車両の旋回方向に応じて正負の符号が付されたヨーレイト検出値として検出するヨーレイト検出手段としてのヨーレイトセンサ２８、ならびに車体の横方向加速度を検出する横Ｇセンサ２９の検出値がそれぞれ入力される。

図２において、ＶＳＡ−ＥＣＵ２６は、車体速度検出手段３１と、規範ヨーレイト算出手段３２と、制動力付与手段３３と、スリップ角微分値算出手段３４と、制動力付与禁止手段３５と、制御信号出力手段３６とを備える。

車体速度検出手段３１は、左前輪ＷＦＬ、右前輪ＷＦＲ、左後輪ＷＲＬおよび右後輪ＷＲＲに装着された車輪速センサ１６ＦＬ，１６ＦＲ，１６ＲＬ，１６ＲＲでそれぞれ検出された車輪速に基づいて車体速Ｖを算出するものであり、規範ヨーレイト算出手段３２は、車体速度検出手段３１で得られた車体速Ｖならびに操舵角センサ２７で得られた操舵角検出値δに基づいて、車両１５の旋回方向に応じて正負の符号が付された規範ヨーレイトγＮを算出する。

制動力付与手段３３は、規範ヨーレイト算出手段３２で得られた規範ヨーレイトγＮと、ヨーレイトセンサ２８で得られたヨーレイト検出値γとの差をヨーレイト差Δγとして算出するヨーレイト差算出部３７と、左前輪ＷＦＬ、右前輪ＷＦＲ、左後輪ＷＲＬおよび右後輪ＷＲＲのうち旋回内側の車輪に付与する目標制動力Ｂｔｇｔをヨーレイト差算出部３７の算出結果に応じて設定する制動力設定部３８とで構成され、制御信号出力手段３６は、制動力設定部３８で設定された目標制動力Ｂｔｇｔに応じた制御信号を出力して油圧ユニット２６に入力する。

このような制動力付与手段３３は、図３で示す処理手順に従うアンダーステア抑制制御を所定の制御インターバルで繰り返し実行するものであり、先ずステップＳ１では、規範ヨーレイトγＮからヨーレイト検出値γを減算してヨーレイト差Δγを算出し、ステップＳ２では、前記ヨーレイト差Δγが所定のアンダーステア判定閾値γｔｈを超えているか否かを判定する。なおアンダーステア判定閾値γｔｈは、制御ハンチング等がもたらされない範囲で比較的小さな値に設定される。

ステップＳ２でΔγ≦γｔｈであると判定したときには何ら処理を実行せずにステップＳ１に戻る。一方、規範ヨーレイトγＮからヨーレイト検出値γが大きく乖離し、ヨーレイト差Δγが前記アンダーステア判定閾値γｔｈを超えた（Δγ＞γｔｈ）とステップＳ２で判定したときには、ステップＳ３に進んで、制動力付与禁止手段３５の判断結果による制動禁止フラグＦｐｂが「０」であるか否かを判定し、Ｆｐｂ＝１である場合も何ら処理を実行せずにステップＳ１に戻る。

ステップＳ３でＦｐｂ＝０であると判定したときには、ステップＳ４でヨーレイト差Δγに応じた目標制動力Ｂｔｇｔを算出し、次のステップＳ５で目標制動力Ｂｔｇｔを達成するための制動制御信号を油圧ユニット２５に出力する。このようなアンダーステア抑制制御によって、車両１５の旋回走行時にアンダーステア状態となっても、アンダーステアの強さ（ヨーレイト差Δγ）に応じて旋回内側の車輪が制動されることになり、車両１５の目標進路からの大きな逸脱が抑制されることになる。

再び図２において、スリップ角微分値算出手段３４は、横Ｇセンサ２９で得られた横方向加速度検出値ＧＬと、車体速度検出手段３１で得られた車体速Ｖと、ヨーレイトセンサ２８で得られたヨーレイト検出値γとに基づいて車体スリップ角の微分値β′を算出するものであり、制動力付与禁止手段３５は、スリップ角微分値算出手段３４の算出結果に応じて制動禁止令（上述の制動禁止フラグＦｐｂ＝１）を前記制動力付与手段３３の制動力設定部３８に対して出力する。

而してスリップ角微分値算出手段３４および制動力付与禁止手段３５は、図４で示す処理手順に従う制動禁止判定処理を、上述の図３で示したアンダーステア抑制制御と平行して、所定の制御インターバルで繰り返し実行するものであり、先ずステップＳ１１では、横方向加速度検出値ＧＬ、車体速Ｖおよびヨーレイト検出値γを用いて、次の式（１）に従ってスリップ角微分値β′を算出する。

β′＝ＧＬ／Ｖ−γ・・・（１）
なお上記式（１）は、車両の横滑り運動に関して成立する下記の運動方程式 ｍＶ（β′＋γ）＝ｍ／ＧＬ から導かれるものであり、ｍは車両の慣性質量である。

次のステップＳ１２では、車両１５の旋回方向が左右いずれの方向であるかを判断するものであり、ヨーレイト検出値γに付された符号が正であるときを左旋回方向、負であるときを右旋回方向としたときに、γ≧０すなわち左旋回方向であると判断したときには、ステップＳ１３においてスリップ角微分値β′が正の判定閾値「β′ｔｈ」以上であるか否かを判定し、β′≧β′ｔｈであったときにはステップＳ１４でアンダーステア抑制制御を禁止すべく制動禁止フラグＦｐｂを「１」と設定し、またステップＳ１３においてβ′＜β′ｔｈであると判定したときには、ステップＳ１５でアンダーステア抑制制御を許可すべく制動禁止フラグＦｐｂを「０」に設定する。

またステップＳ１２でγ＜０であると判定されたとき、すなわち右旋回方向であると判定したときには、ステップＳ１２からステップＳ１６に進み、スリップ角微分値β′が負の判定閾値「−β′ｔｈ」以下であるか否かを判定し、β′≦−β′ｔｈであったときにはステップＳ１７でアンダーステア抑制制御を禁止すべく制動禁止フラグＦｐｂを「１」と設定し、またステップＳ１６においてβ′＞−β′ｔｈであると判定したときには、ステップＳ１８でアンダーステア抑制制御を許可すべく制動禁止フラグＦｐｂを「０」に設定する。

すなわち制動力付与禁止手段３５は、ヨーレイトセンサ２８で検出されたヨーレイト検出値γが正の値であるときすなわち左旋回時にスリップ角微分値算出手段３４で算出されたスリップ角微分値β′が正の判定閾値「β′ｔｈ」以上である状態、もしくは前記ヨーレイト検出値γが負の値であるときすなわち右旋回時にスリップ角微分値β′が負の判定閾値「−β′ｔｈ」以下である状態で、制動力付与手段３３による制動力の付与を禁止すべく制動禁止フラグＦｐｂを「１」とすることになる。

ここでアンダーステア状態では、ヨーレイトセンサ２８がその故障によって過小の値を出力したことに起因してアンダーステア抑制制御が誤って実行される際に、スリップ角微分値β′は、図５で示すように左旋回時には「０」以上の値、右旋回時には「０」未満の値となるものであり、前記判定閾値β′ｔｈは、「０」に極力近似した値に設定されればよいのであるが、この実施例ではノイズ等を考慮したマージン分を設定することで、車両１５の左旋回時には図６で示すように正の判定閾値「β′ｔｈ」が「１」に設定され、右旋回時には図７で示すように負の判定閾値「−β′ｔｈ」が「−１」に設定される。

次にこの実施例の作用について説明すると、ヨーレイトセンサ２８の失陥等によって該ヨーレイトセンサ２８から過小のヨーレイト検出値γが出力された場合に、車体のスリップ角微分値β′の判定閾値「βｔｈ」，「−β′ｔｈ」との比較によってヨーレイトセンサ２８の失陥によるものか否かを判定し、制動力付与手段３３による旋回内側の車輪への不要な制動力付与を禁止することで、目標進路に対して旋回内側に回り込むような車両１５の挙動が抑制される。

ここで制動禁止判定制御が実行されない状態で、車両１５の右旋回時にヨーレイトセンサ２８が失陥してヨーレイト検出値γが実際のヨーレイトの１０％程度となった場合での、ヨーレイト検出値γ、操舵角検出値δ、横方向加速度検出値ＧＬ、目標制動力Ｂｔｇｔおよびブレーキ油圧Ｐｂの時間変化の一例が、図８で示されており、この図８から明らかなように、ヨーレイトセンサ２８の失陥によって右旋回走行時に横方向加速度検出値ＧＬが増大する一方で、ヨーレイト検出値γが小さいまま推移すると、旋回中にヨーレイト差Δγがアンダーステア判定閾値γｔｈを超えることがある。その場合、図８の破線で囲む部分では、目標制動力Ｂｔｇｔおよびブレーキ油圧Ｐｂが増大し、旋回内側の車輪が制動され、旋回内側に向かうスピンモーメントが作用することにより、車両１５がオーバーステア状態もしくはスピン状態に陥りそうになる。そこで図８で示す例では、車両１５のスピンを抑えるべく、図８の二点鎖線で囲む部分で運転者が逆操舵（カウンタステア）操作を行っている。

図９は本発明に従って制動禁止判定制御が実行され、車両１５の右旋回時にヨーレイトセンサ２８が失陥してヨーレイト検出値γが実際のヨーレイトの１０％程度となった場合での、ヨーレイト検出値γ、操舵角検出値δ、横方向加速度検出値ＧＬ、スリップ角微分値β′、目標制動力Ｂｔｇｔおよびブレーキ油圧Ｐｂの時間変化の一例を示すものであり、この図９から分かるように、ヨーレイトセンサ２８の失陥によって右旋回走行時に横方向加速度検出値ＧＬが増大する一方で、ヨーレイト検出値γが小さいまま推移すると、旋回中にヨーレイト差Δγが上述と同様に、旋回中にヨーレイト差Δγがアンダーステア判定閾値γｔｈを超えることがある。しかるに、制動禁止判定制御が実行されるので、車体のスリップ角微分値β′の判定閾値「βｔｈ」，「−β′ｔｈ」との比較によって旋回内側の車輪の制動によるアンダーステア制御が禁止されるので、目標制動力Ｂｔｇｔが「０」のままとなり、車両１５には旋回内側に向かうスピンモーメントは作用しない。その結果、制動禁止判定制御が行われない場合とは異なり、車両１５がオーバーステア状態もしくはスピン状態に陥ることはなく、極めて安定した旋回走行を実現することができる。

しかも制動力付与禁止手段３５は、ヨーレイトセンサ２８で検出されたヨーレイト検出値γが正の値かつスリップ角微分値β′が正の判定閾値「β′ｔｈ」以上の状態もしくは前記ヨーレイトセンサ２８が負の値かつ前記スリップ角微分値βが負の前記判定閾値「−β′ｔｈ」以下の状態で前記制動力付与手段３３による制動力の付与を禁止するものであるので、旋回内側の車輪に制動力を付与するアンダーステア抑制制御を、ヨーレイトセンサ２８の失陥による場合を確実に排除するようにして、ヨーレイトセンサ２８の失陥等に起因して望ましくないアンダーステア抑制制御が実行されるのを確実に禁止することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

操舵系およびブレーキ系を示す平面図である。 車両挙動安定化制御用制御ユニットの構成を示すブロック図である。 アンダーステア抑制制御の制御手順を示すフローチャートである。 制動禁止判定制御の手順を示すフローチャートである。 ヨーレイトセンサが失陥した状態でスリップ角微分値がとり得る値を示す図である。 左旋回時のアンダーステア抑制制御許可領域およびアンダーステア抑制制御禁止領域を示す図である。 右旋回時のアンダーステア抑制制御許可領域およびアンダーステア抑制制御禁止領域を示す図である。 制動禁止判定制御が実行されない状態でのタイムチャートである。 制動禁止判定制御が実行された状態でのタイムチャートである。 ヨーレイトセンサが正常な状態でのアンダーステア抑制制御時にスリップ角微分値がとり得る範囲を示す図である。 提案技術でのアンダーステア抑制制御禁止領域を示す図である。

符号の説明

１５・・・車両
２２・・・ステアリングホイール
２７・・・操舵角検出手段である操舵角センサ
２８・・・ヨーレイト検出手段であるヨーレイトセンサ
３１・・・車体速度検出手段
３２・・・規範ヨーレイト算出手段
３３・・・制動力付与手段
３４・・・スリップ角微分値算出手段
３５・・・制動力付与禁止手段

Claims (1)

1. 車両（１５）の車体速を検出する車体速度検出手段（３１）と、ステアリングホイール（２２）の操舵角を検出する操舵角検出手段（２７）と、前記車体速および前記操舵角に基づいて車両の旋回方向に応じて正負の符号が付された車両（１５）の規範ヨーレイトを算出する規範ヨーレイト算出手段（３２）と、車両（１５）のヨーレイトを車両の旋回方向に応じて正負の符号が付されたヨーレイト検出値として検出するヨーレイト検出手段（２８）と、車両（１５）の旋回走行状態での前記規範ヨーレイトおよび前記ヨーレイト検出値間の差に応じて旋回内側の車輪に制動力を付与する制動力付与手段（３３）とを備える車両の挙動制御装置において、車体のスリップ角微分値を算出するスリップ角微分値算出手段（３４）と、前記ヨーレイト検出値が正の値かつ前記スリップ角微分値が正の判定閾値以上である状態もしくは前記ヨーレイト検出値が負の値かつ前記スリップ角微分値が負の前記判定閾値以下である状態で前記制動力付与手段（３３）による制動力の付与を禁止する制動力付与禁止手段（３５）とを含むことを特徴とする車両の挙動制御装置。

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