JP2010036825A - 車両の挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体スリップ角及びその微分値並びにその２階微分値に基づいて算出されるスピン状態量を制御量として車両のスピン挙動を抑制する挙動制御装置に於いて、急操舵が繰り返されたとき車体スリップ角の２階微分値の寄与によるスピン抑制効果の低減を回避すること。
【解決手段】本発明の装置は、車両の左右方向のうちの一方の方向に操舵が実行されて車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えた後の所定の期間内に前記の一方の方向とは逆の方向に操舵が実行され車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えたときには、スピン状態量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与が低減されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両の走行時の挙動を安定化する車両の挙動制御装置に係り、より詳細には、車体スリップ角及びその微分値並びにその２階微分値を用いて与えられる制御量を用いて車両のスピン挙動（横滑り挙動）を抑制するよう挙動を制御する装置に係る。

自動車等の車両の運動制御の分野に於いて、制駆動系又は操舵系の作動を電子制御することにより、旋回中の車両のヨー方向の挙動の安定性を向上するＶＳＣ（Vehicle Stability Control）又はＶＤＩＭ（Vehicle Dynamic Integrated Management）などの挙動制御技術が、既に、多数提案されている（例えば、特許文献１、２など）。典型的なＶＳＣに於いては、車両の挙動が不安定となる可能性が発生すると、各輪のタイヤのスリップ率若しくはスリップ量（以下、「スリップ率等」とする。）又は車輪舵角の調節が為され、或いは、エンジン又はモーター出力が低減又は制限され車両の加速が制限される。よく知られているように、車両の左右輪に於いて制駆動力差を発生させるか或いは車輪舵角を調節すると、車両の重心周りにヨーモーメントが発生され、これにより車両の旋回方向が変更され、また、車速が低減されると、旋回に必要な横力が低減することになるので、各輪のスリップ率等又は車輪舵角の調節及び車両の加速の制限又は減速によって、車両のスピンなどの車両の不安定な挙動が抑制され、車両のヨー方向挙動の安定化が図られることとなる。

上記の如き挙動制御に於いては、より詳細には、車両の旋回状態を表す旋回状態量、例えば、車体スリップ角などの関数であるスピン状態量又は横滑り状態量、オーバーステア状態量、アンダーステア状態量など、が車両の挙動の指標値として参照され、これらの指標値が、安定的に走行中の車両に於いて想定される値を外れたとき、或いは、所定の閾値を超えたときに、挙動安定化制御、即ち、挙動を安定化させるヨーモーメント（挙動安定化ヨーモーメント）の発生又は車両の加速の制限若しくは減速が実行される。しかしながら、車両挙動を表す旋回状態量が閾値又は所定の範囲を越えてから、挙動安定化制御のための各輪のスリップ率等の調節（車輪スリップ制御）、車輪舵角の自動制御又は制駆動装置の制御が開始されるまでには、時間的な遅れが生じ得る。そこで、かかる制御に於いて、しばしば、制御の応答性を早め、車両挙動の不安定化傾向をより迅速に抑制するために、旋回状態量又はその一部の微分値が、更に車両の挙動の指標値に加えられることがある（例えば、特許文献１参照）。車両挙動を表す量の微分値は、車両挙動を表す量の一次進み量であるので、かかる微分値を挙動安定化制御実行のための指標値に加えておくことにより、上記の時間的な遅れを補償することが可能となる。
特開２００４−３０６６６２ 特開２００５−２０６０７５

上記の如き車両挙動制御のうち、特に、車両のスピンを抑制するための制御（スピン抑制制御）に於いては、典型的には、車両の挙動の指標値、即ち、制御量として、車体スリップ角とその微分値の線形和であるスピン状態量
Ｋ１・β＋Ｋ２・ｄβ／ｄｔ …（Ａ）
が参照される（特許文献２）。ここで、Ｋ１、Ｋ２は、重み係数である。かかるスピン状態量は、車体スリップ角を０に戻すために必要なヨーモーメントに相当する量である。しかしながら、かかる量だけを参照して、挙動安定化制御を開始する場合には、既に触れた通り、時間的な遅れを生ずる可能性がある。そこで、スピン抑制制御に於いては、上記のスピン状態量に更に、車体スリップ角の２階微分値ｄ^２β／ｄｔ^２を加えた線形和、
Ｋ１・β＋Ｋ２・ｄβ／ｄｔ＋Ｋ３・ｄ^２β／ｄｔ^２ …（Ｂ）
を制御量として、挙動安定化制御を実行させる場合がある（Ｋ３は、所定の係数）。かかる線形和を用いて制御する場合には、車両にスピンが発生する兆候が現れた段階で、挙動安定化制御が開始されるので、より確実に、車両がスピン状態に陥る可能性を回避できることとなる。

しかしながら、本発明の発明者による研究に於いて、上記の線形和（Ｂ）の如く、車体スリップ角の２階微分値ｄ^２β／ｄｔ^２を含む制御量を用いて挙動安定化制御を実行する場合、急操舵が繰り返されたときには、挙動安定化制御の作用が早期に低減し、スピン抑制効果が損なわれる現象が生じ得ることが見出された。そして、かかる現象は、車体スリップ角の２階微分値ｄ^２β／ｄｔ^２の応答が早く、挙動安定化制御が開始された後、その制御効果が現れ初めたときに、車体スリップ角の２階微分値が、その兆候を捉えてしまうことに起因することが明らかになった。即ち、かかるスピン抑制効果の低減を回避するためには、制御量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与を操舵条件に応じて適宜調節する必要がある。

かくして、本発明の一つの課題は、車体スリップ角及びその微分値並びにその２階微分値に基づいて算出される量を制御量として車両のスピン挙動を抑制するよう挙動安定化制御を実行する挙動制御装置であって、或る特定の操舵条件に於いて車体スリップ角の２階微分値の寄与によりスピン抑制効果が損なわれることが回避されるよう構成された装置を提供することである。

また、本発明のもう一つの課題は、上記の如き装置であって、急操舵が繰り返されたときには、車体スリップ角の２階微分値の寄与が小さくなるよう構成された装置を提供することである。

上記の課題は、本発明によれば、車体スリップ角と、車体スリップ角の微分値と、車体スリップ角の２階微分値とから算出される制御量に基づいて車両のスピンを抑制する車両の挙動制御装置であって、車両の左右方向のうちの一方の方向に操舵が実行されて車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えた後の所定の期間内に前記の一方の方向とは逆の方向に操舵が実行され車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えたときには、制御量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与が低減されることを特徴とする装置によって達成される。なお、かかる車両の挙動制御装置は、前記の制御量に基づいてスピンを抑制するヨーモーメントを発生することにより、或いは、車両の加速を制限することにより、車両のスピンの抑制をする形式のものであってよい。

上記の構成に於いて、「車両の左右方向のうちの一方の方向に操舵が実行されて車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えた後の所定の期間内に前記の一方の方向とは逆の方向に操舵が実行され車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えたとき」とは、急操舵が右から左へ又は左から右へと二回繰り返された場合に相当する（「所定の期間」は、例えば、２〜数秒程度の任意に設定される期間であってよい。）。当業者に於いて理解される如く、通常の車両の走行中に於いて急操舵が為されると、車体のスリップ角の大きさが急激に増大するところ、車体スリップ角の２階微分値は、車体のスリップ角及びその微分値よりも先に変化するので、車体スリップ角の２階微分値が短期間（所定の期間）のうちに大きく振れたことを検出することによって、急操舵が検出できることとなる。

かくして、上記の本発明の装置の構成によれば、車体スリップ角と、車体スリップ角の微分値と、車体スリップ角の２階微分値とから算出される制御量に基づいて車両のスピンを抑制する車両の挙動制御が実行される場合に、急操舵が、二回、別々の方向に繰り返されると、車体スリップ角の２階微分値の寄与が低減されることとなる。一般に、車体スリップ角の２階微分値を含む制御量に基づいてスピン抑制制御を実行する場合には、急操舵があっても、車体スリップ角の２階微分値が迅速にかかる急操舵に応答して、スピン抑制効果が発揮され、車両の車体のスリップ角又はヨーレートが迅速に収束される。しかしながら、急操舵が２回短期間に実行された場合には、第２操舵の途中でスリップ角又はヨーレートが収束する前に、その傾向に対応して早期に車体スリップ角の２階微分値が応答してしまい、これにより、制御量に基づいて発生されるスピン抑制制御の作用が低減する場合がある（具体例については、実施形態の説明の欄参照）。そこで、本発明の装置に於いては、上記の如く、急操舵が二回実行されたときには、それ以降、車体スリップ角の２階微分値の寄与を低減し、スピン抑制制御の作用の早期の低減を回避することが試みられる。

なお、「車両の左右方向のうちの一方の方向に操舵が実行されて車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えた後の所定の期間内に前記の一方の方向とは逆の方向に操舵が実行され車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えたとき」、即ち、急操舵が続けて２回別々の方向に実行されたときに、制御量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与を低減する場合に於いて、車体スリップ角の２階微分値の寄与が無視され、車体のスリップ角とその微分値（スリップ角の変化速度）とが迅速に収束されるようになっていてよい。

また、制御量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与がスピン抑制制御の作用を低減するのは、車体スリップ角の２階微分値が、スピン抑制制御の作用の効果による兆候を早期に捉えて、それまでと逆の方向に振れたときであるので、車体スリップ角の２階微分値の寄与の低減は、前記の２回の急操舵の後、車体スリップ角の２階微分値の振幅の方向が逆転するとき、即ち、車体スリップ角の２階微分値の大きさが第二の所定値（第一の所定値より小さい値）より小さくなったときに為されるようになっていてもよい。

更にまた、後述の説明（「実施形態」の欄参照）から理解される如く、車体スリップ角の２階微分値の寄与が、スピン抑制制御の効果の阻害をするのは、車体スリップ角の２階微分値の正負の符号が、車体スリップ角と車体スリップ角の微分値との双方の正負の符号と逆になるときであることが理解される。従って、上記の装置に於ける制御の態様として、車体スリップ角の２階微分値の寄与の低減は、車体スリップ角の２階微分値の正負の符号が車体スリップ角と車体スリップ角の微分値との双方の正負の符号と逆になるときに為されるようになっていてもよい。

かくして、前記の２回の急操舵後の車体スリップ角の２階微分値の寄与の低減を実行した後に、車体スリップ角とスリップ角速度とが落ち着いたときには、次の操舵に備えて、車体スリップ角の２階微分値の効果を利用できるようになっていることが好ましい。従って、上記の装置に於いて、前記の所定の期間の経過後には、制御量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与の低減が解除されるようになっていてよい。

実施の形態に於いて、制御量は、車体スリップ角βと、車体スリップ角の微分値ｄβ／ｄｔと、車体スリップ角の２階微分値ｄ^２β／ｄｔ^２と、所定の係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて、
Ｋ１・β＋Ｋ２・ｄβ／ｄｔ＋Ｋ３・ｄ^２β／ｄｔ^２
により与えられてよい。その場合、かかる制御量が大きくなると、スピンを抑制するヨーモーメントが発生され、或いは、車両の加速が制限されることにより、スピンの抑制が図られる。制御量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与の低減は、係数Ｋ３の値を０に設定することにより為されてよい。

かくして、本発明の装置の構成は、概して述べれば、車両のスピン抑制制御に於いて、制御の作用効果を早めるための車体スリップ角の２階微分値の寄与を、車両の操舵条件に応じて適宜調節することにより、車体スリップ角の２階微分値の寄与が不必要であるときには、その作用を排除するものであるということができる。本発明の構成によれば、急操舵が開始された時点では、車体スリップ角の２階微分値の寄与が効いているため、車体スリップ角とその微分値を迅速に収束へ向かわせることができるようになる一方で、その制御効果が現れ始めたときに制御作用が早期に終息しないようにすることが可能となる。換言すれば、本発明の構成は、制御量に於ける車体スリップ角の２階微分値の寄与を有効なときだけ利用するものであるということができ、従前よりも、より適切なスピン抑制効果が期待される。

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明より明らかになるであろう。

車両の構成
図１（Ａ）は、本発明の挙動制御装置の好ましい実施形態が組み込まれる自動車を模式的に示している。同図に於いて、左右前輪１２ＦＬ、１２ＦＲと、左右後輪１２ＲＬ、１２ＲＲを有する車両１０には、通常の態様にて、運転者によるアクセルペダルの踏込みに応じて各輪（図示の例では、後輪駆動車であるから、後輪のみ）に制駆動力を発生する駆動系装置（一部のみ図示）と、前輪の舵角を制御するためのステアリング装置３０（更に、後輪用の操舵装置が設けられていても良い。）と、各輪に制動力を発生する制動系装置４０とが搭載される。駆動系装置は、通常の態様にて、エンジン及び／又は電動機（図示せず）から、変速機（図示せず）、差動歯車装置２８等を介して、駆動トルク或いは回転力が後輪１２ＲＬ、１２ＲＲへ伝達されるよう構成されている。なお、車両は、前輪駆動車又は四輪駆動車であってもよく、その場合、駆動系装置の回転力は、前輪又は全輪に伝達される。また、ステアリング装置は、運転者によって作動されるステアリングホイール３２の回転を、倍力装置３４により回転力を倍力しながら、タイロッド３６Ｌ、Ｒへ伝達し前輪１２ＦＬ、１０ＦＲを転舵するパワーステアリング装置であってよい。

制動系装置４０は、運転者によるブレーキペダル４４の踏込みに応答して作動されるマスタシリンダ４５に連通した油圧回路４６によって、各輪に装備をされたホイールシリンダ４２ｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ 以下同様。）内のブレーキ圧、即ち、各輪に於ける制動力、が調節される形式の電子制御式の油圧式制動装置である。油圧回路４６には、通常の態様にて、各輪のホイールシリンダを選択的に、マスタシリンダ、オイルポンプ又はオイルリザーバ（図示せず）へ連通する種々の弁（マスタシリンダカット弁、油圧保持弁、減圧弁）が設けられており、通常の作動に於いては、ブレーキペダル４４の踏込みに応答して、マスタシリンダ４５の圧力がそれぞれのホイールシリンダ４２ｉへ供給される。しかしながら、本発明による挙動制御又はその他の任意の制動力配分制御を実行するべく、各輪の制動力を個別に又は独立に調節する場合には、電子制御装置５０の指令に基づいて、前記の種々の弁が作動され、各輪のホイールシリンダ内のブレーキ圧が、対応する圧力センサの検出値に基づいて、それぞれの目標圧に合致するよう制御される。なお、制動系装置４０は、空気圧式又は電磁式に各輪に制動力を与える形式又はその他当業者にとって任意の形式のものであってよい。

本発明の挙動制御及び制動系装置４０の作動制御は、既に触れたように、電子制御装置５０により実行される。電子制御装置５０は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。図に於いては、電子制御装置５０には、車両の各部に設けられたセンサから、ブレーキペダル踏込量θｂ、操舵角δ、車輪速Ｖｗｉ、各輪のホイールシリンダ内の圧力Ｐｂｉ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ等の検出値が入力されるよう例示されているが、本実施形態の車両に於いて実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータ、例えば、前後Ｇセンサ値等の各種検出信号が入力されてよい。

電子制御装置の構成及び作動
図１（Ｂ）は、本発明の挙動制御装置を実現する電子制御装置５０を制御ブロックの形式にて表したものである。なお、図示の制御装置の構成及び作動は、車両の運転中、電子制御装置５０内のＣＰＵ等の処理作動に於いて実現されることは理解されるべきである。

同図を参照して、本実施形態の挙動制御を実行する制御装置５０は、その基本的な構成に於いて、公知の任意の形式のＶＳＣ、ＶＤＩＭ装置と同様であってよい。概して述べれば、制御装置５０は、旋回中の車両の挙動を表す旋回状態量（旋回状態指標値）を算出し、その旋回状態量に基づいて、各輪の目標スリップ率Ｓｉ及び駆動装置の駆動出力を低減するトルクダウン率Ｔｄを決定するＶＳＣ部５０ａと、ブレーキペダルセンサ４４からのブレーキペダル踏込量θｂと各輪目標スリップ率Ｓｉとを参照して各輪のブレーキ圧を制御するべく油圧回路の各部へ制御指令を与える制動制御装置５０ｂと、アクセル開度センサ１６からのアクセル開度θａとトルクダウン率Ｔｄとを参照してエンジントルクを制御する駆動制御装置５０ｃとから構成される。

かかる構成に於いて、まず、ＶＳＣ部５０ａは、旋回中の車両の挙動を表す旋回状態量（旋回状態指標値）として、スピン状態量ＳＰを下記の式により算出する。：
ＳＰ＝K1・β＋K2・dβ/dt＋K3・d²β/dt² …（１）
ここで、β、dβ/dt及びd²β/dt²は、それぞれ、車体スリップ角、車体スリップ角の微分値、車体スリップ角の２階微分値であり、K1、K2、K3は、実験的に決定される重み係数である（通常、定数）。かかるスピン状態量は、旋回中の車両のスピン状態又は横滑り量の指標値であり、概して述べれば、第１項及び第２項の和が、車体スリップ角を０に戻すために必要な（安定化）ヨーモーメントの大きさに相当し、車体スリップ角の２階微分値の項（第３項）は、制御応答を早めるべく更に付加されている。

上記の式（１）に於いて、車体スリップ角の微分値dβ/dtは、横加速度Ｇｙ、車速Ｖｘ、ヨーレートγを用いて、
dβ/dt＝Ｇｙ／Ｖｘ−γ …（２ａ）
により与えられる。なお、車速Ｖｘは、典型的には、車速決定部５０ｄに於いて車輪速センサからの各輪の車輪速値Ｖｗｉから公知の任意の態様にて決定されてよいが、車速センサが設けられている場合にはその検出値が用いられてもよい。また、車体スリップ角は、式（２ａ）を積分して、
β＝∫（Ｇｙ／Ｖｘ−γ）dt …（２ｂ）
により与えられる。そして、車体スリップ角の２階微分値は、式（２ａ）を微分して、
d²β/dt²＝ｄ（Ｇｙ／Ｖｘ−γ）／ｄｔ …（２ｃ）
により与えられる。

なお、車体スリップ角の２階微分値に対しては所謂「不感帯」が設けられていてよい。即ち、車体スリップ角の微分値dβ/dtから車体スリップ角の２階微分値d²β/dt²を算出するときに、（dβ/dt）を微分した値の絶対値が所定値より小さいときには、強制的に、車体スリップ角の２階微分値は０に設定される（d²β/dt²←０）。ただし、スピン状態量の値が不連続的に変化することを回避するために、式（１）の線形和の演算に於いては、（dβ/dt）を微分した値又は０を取る車体スリップ角の２階微分値d²β/dt²に一次回帰フィルタ処理（なまし処理）を施した値が採用される。

かくして、式（１）によりスピン状態量が算出されると、更に、ＶＳＣ部５０ａでは、スピン状態量が０となるように車両の旋回挙動を修正するヨーモーメントを生成するための各輪タイヤのスリップ率（タイヤ力）の目標値Ｓｉが決定され、目標スリップ率Ｓｉは、制動制御装置５０ｂへ送信される。制動制御装置５０ｂでは、ブレーキペダル４４の踏込量を考慮して、各輪の目標スリップ率Ｓｉが達成されるよう制動系装置の油圧回路４６へ制御指令（回路内の種々の弁、ポンプに対する指令）を与え、各輪の制動装置（ホイールシリンダ）を作動する。典型的には、スピン状態量の大きさが０より大きい所定の閾値より大きいときに、旋回外方の前輪の目標スリップ率Ｓｉが選択的に増大され、これにより、車体を旋回外方へ回頭する方向のヨーモーメントが生成され、かくして、車両のスピン（車両の後部の旋回外方へ横滑り）が抑制されることとなる。［典型的には、挙動を修正するのに必要十分なヨーモーメントを発生させるのではなく、スピン状態量が閾値を越えたときに、スピン状態量の大きさに応じて適当な量のヨーモーメントを発生させる方向に各輪スリップ率を配分制御し、フィードバック制御により各旋回状態量が所定値以下に落ち着くようスリップ率が調節される。］

また、上記のスピン状態量が所定の閾値より大きいときには、車両に於いて旋回に必要な横力を発生することができないか、或いは、後輪のタイヤ力が限界に達している可能性があるので、車両の増速を制限するべく、駆動出力の制限が実行されるようなっていてよい（車速が低減されれば、旋回に必要な横力が低減され、車両挙動が安定する。）。具体的には、まず、ＶＳＣ部５０ａに於いて、スピン状態量の大きさが大きいほど、大きくなるトルクダウン率Ｔｄが決定され、駆動制御装置５０ｃへ送信される。駆動制御装置５０ｃでは、かかるトルクダウン率Ｔｄと、運転者のアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）に基づいて決定される運転者要求トルクとを参照して、駆動装置に対して与える要求駆動トルクが決定され、その値を実現する駆動装置の各部のための制御指令に変換され（制御指令は、ガソリンエンジンであれば、スロットル開度等である。）、駆動装置の各部へ与えられる。かくして、スピン状態量が０より大きいトルクダウン率Ｔｄを与える間、駆動装置の駆動出力が制限されることとなる。

なお、上記の挙動制御装置に於いては、スピン状態量の他に、公知の任意の形式にて、ドリフトアウト状態、アンダーステア状態又はオーバーステア状態に陥ったこと又は陥るおそれがあることの指標となる旋回状態量が合わせて算出され、かかる旋回状態量を変数として、各輪目標スリップ率Ｓｉ及びトルクダウン率Ｔｄが算出されて、各輪制動装置のブレーキ圧と駆動装置の駆動出力が調節されるようになっていてよい。その場合、オーバーステア状態に陥ったこと又は陥るおそれがあることが検出された場合には、上記のスピン抑制と類似の態様にて、各輪ブレーキ圧が制御される。一方、ドリフトアウト状態又はアンダーステア状態に陥ったこと又は陥るおそれがあることが検出されたときには、旋回内方の前輪と両後輪の目標スリップ率Ｓｉが選択的に増大され、これにより、車両が減速されると伴に、車体を旋回内方へ回頭するヨーモーメントが生成される。そして、上記の如き車両の挙動が不安定であることが検出された場合には、いずれの場合も、スピン抑制と類似の態様にて、駆動出力の制限が為されるようになっていてよい。

スピン状態量の演算に於ける修正
上記の如く、ＶＳＣ部５０ａでは、スピン状態量を算出し、これらの値が０に収束するよう、各輪のスリップ率（即ち、制動力）の調節或いは駆動出力の制限が実行される。かかる制御に於いて、本発明の発明者の研究によれば、「発明の開示」の欄に於いて述べられている如く、車両に於いて、右旋回の後に左旋回へ、或いは、左旋回の後に右旋回へと、急操舵が２回別々の方向に繰り返された場合、車体スリップ角又はヨーレートが収束する前に、早期にスピン状態量が低減し、これにより、各輪に与えられるべきスピン抑制のための制動力が早期に低減してしまう現象が見出された。図２は、上記の如き、急操舵が別々の方向に２回為されたときに（操舵角が右方へ変化させられた後、左方へ変化させられる場合）、スピン状態量が早期に、即ち、ヨーレートが収束する前に低減する現象が観察される場合の、操舵角（ａ）、スピン状態量及びそれを構成する各項（ｂ）、左輪制御量（左前輪制動力）（ｃ）、右輪制御量（右前輪制動力）（ｄ）及びヨーレート（ｅ）の実測データを示したものである（図に於いて、操舵角、ヨーレートは、左旋回方向を正と定義し、車体スリップ角は、車両の前後方向軸から見た速度ベクトルの方向の角度で定義される。従って、車両の右旋回時、車体スリップ角は、＋方向に変化する。）。

同図を参照して、まず、図２（ａ）に示されている如く、操舵角が右方に急激に変化されるとき、当業者に於いて理解される如く、まず、スピン状態量ＳＰの構成項である車体スリップ角の２階微分値の項（K3・d²β/dt²：実細線）が最初に増大し、しかる後に、車体スリップ角の微分値の項（K2・dβ/dt：一点鎖線）と、車体スリップ角の項(K1・β：破線)が順に増大する（図２（ｂ））。ここに於いて、車体スリップ角の２階微分値の項の応答が迅速であることから、スピン状態量ＳＰ（実太線）は、図中、操舵角の変化に概ね追従して、図示の如く、単純に概ね上に凸に変化し、これにより、図２（ｃ）に例示されている如く、左輪制御量が概ね上に凸に発生される。

次いで、上記の右旋回の後、方向が転換され、左旋回が為されるとき、今度は、車体スリップ角の２階微分値の項がその変化に迅速に応答して、図中、下に凸状に変化し、これに遅れて、車体スリップ角の微分値の項が順に下に凸状に変化し、これにより、スピン状態量が下側に変化して、図（ｄ）に例示されている如く、右輪制御量が発生されることとなる。［車体スリップ角の微分値の項が上側のピーク値から低減し始める際、車体スリップ角の２階微分値の項が過渡的に略０に保持された期間が存在する。これは、既に述べた如く、車体スリップ角の２階微分値に対して不感帯を設けているためである。以下同様。］

かくして、右輪制御量、つまり、右前輪制動力が増大すると、車両に該車両を旋回外方（右方向）に回頭するヨーモーメントが与えられ、スピンが抑制され始めることとなる。しかしながら、その後、かかる右輪制御量による効果により、車体スリップ角の微分値の項の大きさが低減を始めると（下側のピークから上昇し始めると）、車体スリップ角の２階微分値の項がその変化に迅速に反応して、車体スリップ角の微分値と車体スリップ角の項が収束する前に、再び、図中、上方に変化することとなる。そうなると、図示の如く、スピン状態量の大きさが一時的に低減し（図中、白抜き矢印の領域）、従って、右輪制御量も低減し、スピン抑制効果が阻害されることとなる。そして、かかるスピン抑制効果の一時的な低減により、図２（ｅ）に示されている如く、ヨーレートの収束が遅れることとなる。

そこで、上記の如き急操舵が別々の方向に２回続けて実行された時の後にスピン抑制効果が一時的な低減しヨーレートの収束が遅れる現象を回避するために、本発明の挙動制御装置の制御構成では、２回の急操舵の後、一時的にスピン状態量に於ける車体スリップ角の２階微分値の項の寄与を低減若しくは無視するようスピン状態量の演算処理の修正が図られる。かかる構成を達成するために、本実施形態に於いては、車体スリップ角の２階微分値の項を監視し、車体スリップ角の２階微分値の項が所定の期間内に別々の方向に閾値の範囲を逸脱したときには、急操舵が別々の方向に２回続けて為されたと判定される（当業者に於いて理解される如く、車両が旋回を始めると、車体スリップ角が変化するところ、車体スリップ角の２階微分値の項が最初に操舵角の変化に追従して変化する。）。そして、かかる判定が為された後、車体スリップ角の２階微分値の項の符号が反転するときに、それ以降、スピン状態量に於ける車体スリップ角の２階微分値の項の寄与が一時的に無視される。

図３は、上記の制御構成を達成するスピン状態量の演算処理をフローチャートの形式にて表したものである。なお、図示の処理は、車両の走行中、ＶＳＣ部５０ａにて、所定の処理サイクル時間にて繰り返し実行される。

同図を参照して、図示の演算処理は、大別すると、下記の処理から構成される。：
処理（ａ）［ステップ１０］−上記の式（１）にて示されている車体スリップ角、車体スリップ角の微分値及び車体スリップ角の２階微分値の線形和に於ける重み係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３をそれぞれ任意の態様にて決定する処理；
処理（ｂ）［ステップ２０−５０］−車両が右方向に急操舵されたか否かを判定し、右方向に急操舵されたと判定されると、そのときからの時間を計測する処理；
処理（ｃ）［ステップ６０−９０］−車両が左方向に急操舵されたか否かを判定し、左方向に急操舵されたと判定されると、そのときからの時間を計測する処理；
処理（ｄ）［ステップ１００、１２０］−車両が右方向又は左方向に急操舵が為された後に所定の期間以内に逆の方向に急操舵が為されたか否かを判定する処理；
処理（ｅ）［ステップ１３０−１６０］−車両が右方向又は左方向に急操舵が為された後に所定の期間以内に逆の方向に急操舵が為されたときに、スピン状態量に於ける車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の符号が反転するときを検出し、かかる符号の反転があったときに、係数Ｋ３を０に設定する処理；
処理（ｆ）［ステップ１７０］−上記までの処理に従って与えられた係数Ｋ１−Ｋ３を用いて、スピン状態量を算出する処理。

上記の処理構成に於いて、まず、処理（ａ）では、式（１）のスピン状態量の線形和に用いる重み係数が、通常、実験的に得られたデータから決定される（ステップ１０）。

上記の処理（ｂ）では、スピン状態量に於ける車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値ｔｈ１を上回っているか否か、即ち、
K3・d²β/dt²＞ｔｈ１ …（３）
が成立しているか否かがまず判定される（ステップ２０）。もし式（３）が成立していれば、右方への急操舵が為されたと判定され、そのことを記憶するために、フラグＦ１がＯＮとされる（ステップ３０）。そして、一旦、フラグＦ１が設定されると、続いて繰り返される処理サイクルに於いて、カウントＴ１が増大される（ステップ４０、５０）。

上記の処理（ｃ）では、スピン状態量に於ける車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値−ｔｈ１を下回っているか否か、即ち、
K3・d²β/dt²＜−ｔｈ１ …（４）
が成立しているか否かがまず判定される（ステップ６０）。もし式（５）が成立していれば、左方への急操舵が為されたと判定され、そのことを記憶するために、フラグＦ２がＯＮとされる（ステップ７０）。そして、一旦、フラグＦ２が設定されると、続いて繰り返される処理サイクルに於いて、カウントＴ２が増大される（ステップ８０、９０）。

かくして、上記の処理（ｂ）又は（ｃ）のいずれかに於いては、左右方向のいずれか一方の方向に急操舵が実行され、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値の範囲ｔｈ１〜−ｔｈ１のいずれかの側を越えたことが判定されると、フラッグＦ１又はＦ２の一方がＯＮ状態となり、対応するカウンタＴ１又はＴ２のカウントが開始される。そして、その後、車両の左右方向のうちの他方の方向に急操舵が実行されると、フラッグＦ１及びＦ２が共にＯＮ状態となる。

上記の処理（ｄ）では、カウンタＴ１又はＴ２のカウントが開始された後に処理サイクルが繰り返される間、カウンタＴ１又はＴ２の値がＴｈｔ１又はＴｈｔ２に到達したか否かを監視する処理（ステップ１００）と、フラッグＦ１及びＦ２が共にＯＮ状態となっているか否か、即ち、急操舵が右又は左に実行されることにより車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値の範囲ｔｈ１〜−ｔｈ１の一方の側を越えた後、カウンタＴ１又はＴ２が所定値Ｔｈｔ１又はＴｈｔ２に到達する前に、更に最初の急操舵の方向とは別の方向に急操舵が実行されることにより車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値の範囲ｔｈ１〜−ｔｈ１の他方の側を越えたか否かを監視する処理（ステップ１２０）とが実行される。なお、上記の所定の期間Ｔｈｔ１及びＴｈｔ２は、任意に設定されてよい短い期間、例えば、２〜数秒である（通常、同じ長さであってよい。）。従って、ここでは、最初の急操舵があって短い期間内に２回目の急操舵があったか否かが検出されることとなる。

かかる処理（ｄ）によれば、まず、急操舵がいずれの方向にも実行されていない場合又は急操舵がいずれか一方の方向にのみ実行されただけの場合には、処理（ｂ）及び処理（ｃ）に於けるフラッグＦ１、Ｆ２が同時にＯＮになっていないので、ステップ１２０に於いて判定がノーとなり、後に説明される処理（ｅ）のスピン状態量の演算の修正は実行されないこととなる。また、急操舵がいずれか一方に実行されてから所定の期間Ｔｈｔ１又はＴｈｔ２が経過した後には、ステップ１００の判定がイエスとなり、この場合も処理（ｅ）のスピン状態量の演算の修正は実行されないこととなる（この場合、それまでのフラッグの設定は、全てリセットされる。（ステップ１１０））。しかしながら、急操舵がいずれか一方に実行されてから所定の期間Ｔｈｔ１又はＴｈｔ２が経過する前に急操舵が別の方向に為されたときには、フラッグＦ１、Ｆ２が同時にＯＮ状態となることから、ステップ１００の判定がイエス、ステップ１２０の判定がノーとなり、これにより、最初の急操舵があって短い期間内に２回目の急操舵があったと判定され、処理（ｅ）によるスピン状態量の演算の修正が実行されることとなる。

スピン状態量の演算の修正をする処理（ｅ）に於いては、上記に触れた如く、スピン状態量に於ける車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の寄与を低減するべく、係数Ｋ３の値が０に設定される。しかしながら、処理（ｅ）が初めに実行されるときは、２回目の急操舵が為された直後、即ち、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値の範囲ｔｈ１〜−ｔｈ１を越えた直後であり、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の絶対値は依然として大きな値となっており、この状態で車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の値を強制的に０に設定することは好ましくない。そこで、処理（ｅ）に於いては、まず、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の値が小さくなるとき、或いは、かかる値の符号が逆転するときが検出される。具体的には、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の絶対値が
｜K3・d²β/dt²｜＜ｔｈ２ …（５）
を満たす否かが判定される（ステップ１３０）。ここで、ｔｈ２は、任意に設定されてよい所定の閾値ｔｈ１より小さい定数である。そして、処理サイクルが繰り返されるうちに、式（５）が成立したときには、そのことを記憶するため、フラッグＦ３がＯＮに設定される（ステップ１４０）。そして、Ｆ３がＯＮに設定されると、ステップ１５０に於ける判定がイエスとなり、係数Ｋ３の値が強制的に０に設定されることとなる（ステップ１６０：Ｋ３←０）。この状態は、カウンタＴ１又はＴ２が所定の期間Ｔｈｔ１又はＴｈｔ２をカウントするまで、即ち、最初の急操舵があったときから、前記の所定の期間が経過するまで保持される（所定の期間の経過後は、解除される。）。

そして、上記の一連の処理の後、処理（ｆ）に於いては、式（１）を用いてスピン状態量が算出される。処理（ｅ）によるＫ３の強制的な０の設定があったときには、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²は、無視されることとなり、スピン状態量ＳＰは、
ＳＰ＝K1・β＋K2・dβ/dt …（１’）
により与えられることは理解されるべきである。

以上の処理（ａ）〜（ｆ）に於ける処理を、図２（ｂ）に例示の車両の操舵状態に対応して整理すると、以下の如くとなる。
（ｉ）急操舵が実行されないとき又は実行される前−車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²は、所定の閾値範囲ｔｈ１〜−ｔｈ１から逸脱せず、Ｆ１、Ｆ２は、全てＯＦＦである。従って、ステップ１２０に於いてノーと判定され、スピン状態量は、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²をそのまま用いて算出される。
（ii）急操舵がいずれか一方に実行されたとき−車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値範囲ｔｈ１〜−ｔｈ１の一方の側から逸脱し（図２（ｂ）では、ｔｈ１の側から逸脱）、Ｆ１又はＦ２の一方のみがＯＮに設定され、カウンタＴ１又はＴ２による時間の計測が開始される。この段階では、依然として、ステップ１２０に於いてノーと判定され、スピン状態量は、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²をそのまま用いて算出される。
（iii）急操舵がいずれか一方に実行された後、所定の期間が経過する前に、急操舵が別の方向に実行されたとき−車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が所定の閾値範囲ｔｈ１〜−ｔｈ１の他方の側から逸脱し（図２（ｂ）では、−ｔｈ１の側から逸脱）、Ｆ１及びＦ２の双方がＯＮに設定された状態となり、ステップ１２０の判定がイエスとなる。しかしながら、この段階では、まだ、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の絶対値は、所定値ｔｈ２より大きく、フラッグＦ３は、ＯＦＦのままであるので、ステップ１５０の判定は、ノーであり、スピン状態量は、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²をそのまま用いて算出される。
（iv）車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の符号が逆転するとき−車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の絶対値が所定値ｔｈ２より小さくなりフラッグＦ３はＯＮとなる（ステップ１３０、１４０）。そうなると、ステップ１５０の判定は、イエスとなり、Ｋ３が０に設定され、スピン状態量は、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²を無視して算出される。
（ｖ）最初の急操舵から所定の期間が経過したとき−ステップ１００の判定がイエスとなり、スピン状態量は、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²をそのまま用いて算出される。なお、この場合、それまでのフラッグ及びカウンタの設定が図３のステップ１１０の如くリセットされる（最初の急操舵があったときから、２回目の急操舵がないまま、所定の期間が経過したときも同様である。）。

かくして、上記の処理の構成によれば、急操舵が（短い）所定の期間内に２回別々の方向に実行されたときには、その後、スピン状態量の演算に於いて、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²が無視されることとなる。そうなると、スピン状態量は、２回の急操舵後の車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の早期の増大による影響を受けずに、即ち、一時的な低減をせずに、図２（ｂ）の「修正後」と付された丸点線にて示されている如く推移することとなる。そして、かかるスピン状態量の修正により、図２（ｄ）、（ｅ）にて「修正後」と付された丸点線にて示されている如く、スピン抑制のための各輪の制御量に於いては、一時的低減が発生せずに推移し、これにより、ヨーレートに於ける収束の遅れが解消されることが期待される。

ところで、図２（ｂ）の車体スリップ角の項、車体スリップ角の微分値の項及び車体スリップ角の２階微分値の項の推移を参照して、車体スリップ角の２階微分値の項がスピン状態量の大きさを一時的に低減するのは、車体スリップ角の２階微分値の項の符号が、車体スリップ角の項及び車体スリップ角の微分値の符号の双方と逆になっているためであることが観察される。従って、上記の図３のフローチャートに於いて、ステップ１３０の判定に於いては、車体スリップ角の２階微分値の項の符号が、車体スリップ角の項及び車体スリップ角の微分値の符号の双方と逆になっているか否かを判定するようになっていてもよい。かかる判定は、具体的には、車体スリップ角の項及び車体スリップ角の微分値の符号が一致し、その符号と車体スリップ角の２階微分値の項の符号とが逆になっていることを検出することにより為されてよい。

以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、本実施形態に於いて、急操舵が（短い）所定の期間内に２回別々の方向に実行された後、スピン状態量の演算に於いて、車体スリップ角の２階微分値の項K3・d²β/dt²の寄与を低減する際、その項の値を完全に無視するのではなく、その項の値を通常の半分又はそれ以下にするなど、単に値の大きさを小さくするだけでもよい。また、スピン状態量は、式（１）の形式の線形和に限らず、上記に説明された車体スリップ角の２階微分値の変化によって一時的に低減することとなるその他の形式で表されてもよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。更に、本実施形態では、スピン抑制のためのヨーモーメントは、左右輪の制動力差により与えられるようになっているが、車両に車輪舵角を自動的に調節可能な装置が搭載されている場合には、車輪舵角の調節によりスピン抑制のためのヨーモーメントを発生するようになっていてもよい。

図１（Ａ）は、本発明の挙動制御装置の好ましい実施形態が搭載される車両の模式図であり、図１（Ｂ）は、本発明による挙動制御装置の好ましい実施形態を組み込んだ車両の電子制御装置の制御ブロック図である。 図２は、急操舵にて操舵角が右方へ変化させられた後、左方へ変化させられる場合の、操舵角（ａ）、スピン状態量及びそれを構成する各項（ｂ）、左輪制御量（左前輪制動力）（ｃ）、右輪制御量（右前輪制動力）（ｄ）及びヨーレート（ｅ）を示したものである。図中、実太線は、それぞれ、本発明によるスピン状態量の演算処理の修正が為されない場合のそれぞれの値の変化であり、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）に於ける丸点線は、本発明によるスピン状態量の演算処理の修正が為された場合のそれぞれの値の変化を示している。また、（ｂ）に於いては、本発明によるスピン状態量の演算処理に於いて使用されるフラッグＦ１、Ｆ２、Ｆ３の設定が重畳して示されている。 図３は、本発明による挙動制御装置の好ましい実施形態に於けるスピン状態量の演算処理をフローチャートの形式にて表したものである。

符号の説明

１０…車両
１２ＦＬ〜ＲＲ…車輪
２８…差動装置
３０…ステアリング装置
３４…倍力装置、操舵角センサ
３６Ｌ、Ｒ…タイロッド
４０…制動装置
４２ＦＬ〜ＲＲ…各輪ホイールシリンダ
４６…油圧回路
５０…電子制御装置
６２…横加速度センサ
６４…ヨーレートセンサ

Claims (9)

1. 車体スリップ角と、車体スリップ角の微分値と、車体スリップ角の２階微分値とから算出される制御量に基づいて車両のスピンを抑制する車両の挙動制御装置であって、前記車両の左右方向のうちの一方の方向に操舵が実行されて前記車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えた後の所定の期間内に前記一方の方向とは逆の方向に操舵が実行され前記車体スリップ角の２階微分値の大きさが前記所定値を超えたときには、前記制御量に於ける前記車体スリップ角の２階微分値の寄与が低減されることを特徴とする装置。
2. 請求項１の装置であって、前記車両の左右方向のうちの一方の方向に操舵が実行されて前記車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えた後の所定の期間内に前記一方の方向とは逆の方向に操舵が実行され前記車体スリップ角の２階微分値の大きさが前記所定値を超えたときには前記制御量に於ける前記車体スリップ角の２階微分値の寄与が無視されることを特徴とする装置。
3. 請求項１又は２の装置であって、前記車両の左右方向のうちの一方の方向に操舵が実行されて前記車体スリップ角の２階微分値の大きさが所定値を超えた後の所定の期間内に前記一方の方向とは逆の方向に操舵が実行され前記車体スリップ角の２階微分値の大きさが前記所定値を超えたとき、更に、前記車体スリップ角の２階微分値の大きさが前記第一の所定値より小さい第二の所定値より小さくなったときに前記制御量に於ける前記車体スリップ角の２階微分値の寄与が低減されることを特徴とする装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかの装置であって、前記所定の期間の経過後、前記制御量に於ける前記車体スリップ角の２階微分値の寄与の低減が解除されることを特徴とする装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかの装置であって、前記制御量に於ける前記車体スリップ角の２階微分値の正負の符号が、前記車体スリップ角と前記車体スリップ角の微分値との双方の正負の符号と逆になるときに、前記制御量に於ける前記車体スリップ角の２階微分値の寄与が低減されることを特徴とする装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかの装置であって、前記制御量が、車体スリップ角βと、車体スリップ角の微分値ｄβ／ｄｔと、車体スリップ角の２階微分値ｄ^２β／ｄｔ^２と、所定の係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて、
   Ｋ１・β＋Ｋ２・ｄβ／ｄｔ＋Ｋ３・ｄ^２β／ｄｔ^２
   により与えられることを特徴とする装置。
7. 請求項６の装置であって、前記制御量に於ける前記車体スリップ角の２階微分値の寄与が低減されるとき、係数Ｋ３の値が０に設定されることを特徴とする装置。
8. 請求項１の装置であって、前記制御量に基づいて前記車両のスピンを抑制するヨーモーメントを発生することを特徴とする装置。
9. 請求項１の装置であって、前記制御量に基づいて前記車両の加速が制限されることを特徴とする装置。

Images