JP2010083302A - 車両用減速制御装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用減速制御装置は、検出した車輪力(横力Fy)及びスリップ度(スリップ角βt)を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータを得るμ勾配算出部25と、グリップ特性パラメータを基に、補正係数Kを得る補正係数K算出部26と、車両の旋回状態を基に目標車速V*を算出するとともに、該目標車速V*を補正係数Kにより補正する目標車速算出部22と、を備える。
【選択図】図2
Description
本発明の課題は、路面μを推定することなく、路面状態に適合して減速制御することである。
このとき、車両の横加速度Ygsenを検出するとともに、グリップ特性パラメータに対応して得られる基準横加速度及び目標横加速度取得手段が得た目標横加速度を基に、補正係数Kを得ており、φ*を目標ヨーレイトとしたとき、下記式
V*=Ygsen/(K・φ*)
により、目標車速V*を補正した目標車速として算出する。
(構成)
本実施形態は、本発明における車両用減速制御装置を適用した車両である。図1は、その車両の概略構成図である。
図1に示すように、この車両には、制動流体圧制御ユニット1を設けている。制動流体圧制御ユニット1は、各車輪2FL〜2RRの図示しない各ホイールシリンダに供給される制動流体圧を制御する。制動系は、通常、運転者によるブレーキペダルの踏込み量に応じて、マスタシリンダで昇圧された制動流体圧を各ホイールシリンダに供給するような構成になる。これに対して、マスタシリンダと各ホイールシリンダとの間に制動流体圧制御ユニット1を介挿している。これにより、制動流体圧制御ユニット1は、ブレーキペダルの操作とは別に各ホイールシリンダへの制動流体圧を制御する。制動流体圧制御ユニット1は、例えばアンチスキッド制御やトラクション制御に用いられる制動流体圧制御回路を利用したものである。制動流体圧制御ユニット1は、減速制御コントローラ10からの制動流体圧指令値に応じて各ホイールシリンダの制動流体圧を制御する。
図4に示すように、処理を開始すると、先ずステップS1において、ヨーレイト算出部21が、ヨーレイトを算出する。図5に示すように、ヨーレイト算出部21は、ヨーレイト推定部31とヨーレイト選択部32とを備える。
ヨーレイト選択部32は、ヨーレイト推定部31から入力されたヨーレイト推定値と、ヨーレイトセンサ11が検出したヨーレイト実測値(センサ値)φ´とからセレクトハイ(大きい方の値の選択)を行う。
そして、ヨーレイト選択部32は、セレクトハイにより選択した値をヨーレイトセレクト値φ*(>0)として出力する。
そして、この状態方程式を基に、ヨーレイトと横加速度とを入力とし、オブザーバゲインK1として、線形2入力オブザーバ51を作成する。ここで、オブザーバゲインK1は、モデル化誤差の影響を受けにくく且つ安定した推定を行えるように設定した値である。
図10の制御マップでは、車両の横方向加速度Gyの絶対値(|Gy|)が第1しきい値以下である場合、補償ゲインK2が零となる。また、車両の横方向加速度Gyの絶対値が第1しきい値よりも大きい第2しきい値以上の場合、補償ゲインK2が比較的大きい一定値となる。また、車両の横方向加速度Gyの絶対値が第1しきい値と第2しきい値との間にある場合、横方向加速度Gyの絶対値が大きくなるほど、補償ゲインK2が大きくなる。
続いてステップS22において、横力を算出する。具体的には、タイヤ横力算出部30は、ヨーレイト(φ*又はφ´)及び横加速度センサ15が検出した横加速度Ygsenを基に、下記(6)式に従って前後輪それぞれの横力Fyf,Fyrを算出する。
続いてステップS23において、μ勾配算出部25は、μ勾配を算出する。ここでいうμ勾配とは、車輪のスリップ角と車輪の横力との間に成立するタイヤの特性曲線上において、スリップ角及び横力を得る位置の勾配(コーナンリグパワーとも称す)をいう。すなわち、μ勾配とは、スリップ角βtの変化量に対する横力Fyの変化率(∂Fy/∂βt)である。ここで、タイヤの特性曲線をさらに詳しく説明しつつ、本実施形態におけるμ勾配算出手順を具体的に説明する。
図5に戻り、続くステップS3において、補正係数K算出部26が、補正係数Kを算出する。具体的には、補正係数K算出部26は、前記ステップS2で算出したμ勾配を基に、補正係数Kを算出する。より具体的には、補正係数マップを参照して、μ勾配に対応する補正係数Kを得る。
先ず、検出した前輪の横力Fy(例えば、タイヤ横力算出部30が検出した前輪の横力Fy)に対応する前輪のμ勾配Cpを得る。なお、μ勾配Cp自体は、前述のように、正値の領域のときには、スリップ角βtを増やすことでさらに強い横力Fy(コーナリングフォース等)を発生させることができることを示す。そして、零又は負値の領域のときには、スリップ角βtを増加させても横力Fy(コーナリングフォース等)が増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。
このように前輪の横力Fyを基に前輪のμ勾配Cpを得る一方で、同時に、横加速度Ygtを得る。具体的には、横加速度センサ15により横加速度Ygt(基準路面での横加速度実測値Ygsen)を得たり、μ勾配Cpを得た横力Fyを車両重量で除して、横加速度Ygtを算出したりすることができる。
K=Ygt/Yg* ・・・(7)
ここで、Yg*は、図17(a)の前輪のCp−Ygt特性曲線を得た基準路面のタイヤの特性曲線を基準とした目標横加速度である。目標横加速度Yg*は、基準路面で車両を安定して旋回走行可能にするための横加速度である。すなわち、乗り心地を補償できる横加速度である。このようなことから、補償する乗り心地等により目標横加速度Yg*を任意の値に設定している。
補正係数K算出部26は、以上のような3Dの補正係数マップを参照して、前後輪のμ勾配Cp(Cpf,Cpr)に対応する補正係数Kを得る。
図5に戻り、続くステップS4において、目標車速算出部22が、目標車速V*を算出する。図20に示すように、目標車速算出部22は、前記ステップS3で算出した補正係数K及びヨーレイトセレクト値φ*を用いて、下記(8)式により目標車速V*を算出する。
V*=Ygsen/(K・φ*) ・・・(8)
Xg*=A×ΔV/Δt ・・・(9)
ここで、ΔVは、自車速Vと前記ステップS4で算出した目標車速V*との差分値(速度偏差値)である(ΔV=V−V*)。Δtは所定の時間(速度偏差値を零にするまでの時間)である。Aは所定のゲインである。車輪速センサ13FL〜13RRの検出値を基に、自車速Vを算出する。例えば、車体速度算出部27の算出値を自車速Vとする。
Xg*=(A1×ΔV+A2×dΔV)/Δt ・・・(10)
ここで、dΔVは、現在の速度偏差ΔVから速度偏差ΔVの過去値ΔVzを減算した差分値である(dΔV=ΔV−ΔVz)。A1,A2は、ある所定のゲインである。
これにより、操舵が速い場合に、いち早く減速を行う方向へ目標減速度が算出されるため、より素早く減速を行うことができる。
続いてステップS6において、減速制御部24が、減速制御を行う。ここでは、制御信号出力処理を行い、実際の減速度が前記ステップS5で算出した目標減速度Xg*となるように制御信号を出力して、エンジンスロットル制御ユニット3及び制動流体圧制御ユニット1を制御する。図21は、具体的な処理手順を示す。
続いてステップS32において、目標減速度Xg*が正値か否かを判定する。ここで、目標減速度Xg*が正値の場合(Xg*>0)、すなわち目標減速度Xg*が減速を要する値であるとき、ステップS33に進む。また、目標減速度Xg*が負値の場合(Xg*≦0)、すなわち目標減速度Xg*が加速を要する値であるとき、ステップS38に進む。
続いてステップS34において、目標スロットル開度Accを所定値ΔAdnだけ減少させる(下記(11)式)。
Acc=Acc−ΔAdn ・・・(11)
目標スロットル開度の初期値は、前記ステップS31で読み込んだベーススロットル開度Acc_bsである。このように、目標減速度Xg*が正値である場合、運転者によるアクセル操作量に相当するスロットル開度から、サンプリング毎に所定値ΔAdnだけスロットル開度を減少させることにより、車両を減速させる。
ステップS36では、目標スロットル開度Accを零に設定する。これにより、目標スロットル開度Accが零以下にならないようにしている。そして、ステップS37に進む。
このように、前記ステップS34〜ステップS36におけるエンジンスロットル制御ユニット3によるスロットル制御、及びステップS37におけるブレーキ制御を行うことで、目標減速度Xg*となるように制御する。
Acc=Acc_bs ・・・(12)
ステップS40では、ブレーキ制御を行う。具体的には、制動流体圧制御ユニット1によりブレーキ液圧を減圧させることでブレーキを制御する。
ステップS42では、スロットルのリカバを行う。そして、ステップS43に進む。このステップS42では、スロットルのリカバとして、スロットル開度Accを所定値ΔAupだけ増加させる(下記(13)式)。
Acc=Acc+ΔAup ・・・(13)
このように、サンプリング毎に所定値ΔAupだけスロットル開度を増加させることで、スロットルのリカバを行う。
ステップS44では、減速制御介入フラグFlagをOFFにリセットしてからタイマ割込み処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
車両走行中、車両用減速制御装置は、ヨーレイトセレクト値φ*を算出する(前記ステップS1)。そして、車両用減速制御装置は、前後輪それぞれの横力Fy及びスリップ角βt(Fy/βt)を基に、前後輪のμ勾配Cp(Cpf,Cpr)を算出する(前記ステップS2)。さらに、車両用減速制御装置は、その算出した前後輪のμ勾配Cp(Cpf,Cpr)を基に、補正係数Kを算出する(前記ステップS3)。そして、車両用減速制御装置は、ヨーレイトセレクト値φ*、横加速度(横加速度実測値)Ygsen及び補正係数Kを基に目標車速V*を算出し、その算出した目標車速V*を基に目標減速度Xg*を算出する(前記ステップS4、ステップS5)。そして、車両用減速制御装置は、目標車速V*を基に減速制御を実施する(前記ステップS6)。
そして、自車両がカーブを抜ける等して目標減速度Xg*が再び零以下となると、減速制御介入フラグFlag=ONとなっているので、ブレーキ液圧を減圧方向に制御する(前記ステップS32→ステップS38→ステップS40)。そして、このブレーキ制御が終了すると、運転者のアクセル操作量に相当する量までスロットル開度をリカバする(前記ステップS41→ステップS42)。そして、スロットル開度が完全にリカバした状態となったとき、減速制御介入フラグFlagをOFFにリセットして減速制御を終了する(前記ステップS43→ステップS44)。
ここで、補正係数K(μ勾配Cp、基準横加速度Ygt、目標横加速度Yg*)や検出した横加速度Ygsenとの関係では、減速制御は次のようになる。
V*=μ・Yg*/φ* ・・・(14)
ここでいうYg*も、乗り心地を補償できる目標横加速度である。この(14)式によれば、路面μが小さくなると、目標車速V*が小さくなる。又は、路面μが小さくなるほど、目標車速V*を小さくする補正をしている。このように、路面μが小さくなると、本実施形態で横加速度Ygsenが小さくなる場合と同様な定性的傾向を示し、目標車速V*が小さくなる。よって、本実施形態でも、路面μの状態を反映させて目標車速V*を算出していると言える。
μ・Yg*/φ*=(Ygsen/Ygt)・Yg*/φ* ・・・(15)
この(15)式中、左辺は、前記(14)式(従来の式)を示す。右辺は、前記(8)式(本実施形態の式)を示す。この(15)式中、左辺と右辺とを対比すると、μと(Ygsen/Ygt)とが対応しており、横加速度Ygsen(具体的にはYgsen/Ygt)が、路面μの状態を示す値に相当することがわかる。
(1)この実施形態では、3Dの補正係数マップを用いて、補正係数Kを得ている。これに対して、前輪又は後輪の何れかの補正係数マップ(2Dの補正係数マップ、図16(b)又は(c))を用いて、補正係数Kを得ることもできる。この場合、μ勾配Cpを得る構成、例えば、タイヤスリップ角算出部、タイヤ横力算出部及びμ勾配算出部を前輪又は後輪に対応させて備える。このように前輪又は後輪の何れかの補正係数マップを用いて、補正係数Kを得ることで、前輪又は後輪の路面状態やタイヤのグリップ特性に応じて、減速制御できる。すなわち、ドリフトアウトやスピンを個別に防止できる。例えば、前輪について補正係数マップ等の構成を備えて、後輪で制動力を発生させて減速制御する構成とする。後輪駆動車であれば、減速制御として、エンジンブレーキにより制動力を発生させることもできる。これにより、前輪のグリップ力が飽和してしまうのを防止して、ドリフトアウトの発生を防止できる。また、後輪について補正係数マップ等の構成を備えて、前輪で制動力を発生させて減速制御する構成とする。前輪駆動車であれば、減速制御として、エンジンブレーキにより制動力を発生させることもできる。これにより、後輪のグリップ力が飽和してしまうのを防止して、スピンの発生を防止できる。
(3)横加速度センサ15により前2輪又は後2輪の間(2輪の車軸上)の横加速度を検出することもできる。特に、前述のように、前輪や後輪に対応させて個別に補正係数マップを用意し、前後輪から個別にスリップ角βf,βf及び横力Fyf,Fyfを得ようとするときには、横加速度センサ15により前2輪又は後2輪の間(2輪の車軸上)の横加速度を検出する。具体的には、前2輪又は後2輪の車軸上、例えば、デフ等の構成部材に横加速度センサ15を配置する。また、前2輪又は後2輪の車軸上に横加速度センサ15を配置しなくても、演算により前2輪又は後2輪の間(2輪の車軸上)の横加速度を算出することもできる。例えば、横加速度センサ15により得た車両重心の横加速度及び車両のヨー角加速度を基に、前2輪又は後2輪の間(2輪の車軸上)の横加速度を算出する。
V*=Ygsen/(K・φ*)
(1)車輪力検出手段が、車輪の車輪力を検出し、スリップ度検出手段が、車輪のスリップ度を検出している。また、グリップ特性パラメータ取得手段が、検出したそれら車輪力及びスリップ度を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータを得ている。さらに、補正係数取得手段が、グリップ特性パラメータを基に、補正係数を得ている。そして、目標車速算出手段が、車両の旋回状態を基に算出した目標車速を補正係数取得手段が得た補正係数により補正している。これにより、減速制御に用いる目標車速を路面μで補正するのではなく、グリップ特性パラメータを基に得た補正係数で補正することで、路面μの推定を必要とせず、路面状態やタイヤのグリップ特性に適合して減速制御することができる。この結果、駆動輪にスリップを発生させることなく、又は車両挙動を乱すことなく、減速制御することができる。
V*=Ygsen/(K・φ*)
このように、目標車速V*を路面μで補正するのではなく、グリップ特性パラメータを基に得た補正係数Kで補正することで、路面μの推定を必要とせず、路面状態やタイヤのグリップ特性に適合して減速制御することができる。
K=Ygt/Yg*
これにより、基準横加速度Ygt及び目標横加速度Yg*だけで、補正係数Kを得ることができ、簡単な構成により減速制御できる。また、車両を安定して旋回走行可能にするための目標横加速度Yg*を基に補正係数Kを得ていることで、車両を安定して旋回走行可能にすることも同時に考慮して、減速制御できる。
(4)補正係数が、グリップ特性パラメータの最大値で零に収束している。これにより、グリップ特性パラメータの最大値で、同じ特性で減速制御できる。
(5)補正係数取得手段が、グリップ特性パラメータから補正係数を得る構成を特性曲線の形態として備えている。特性曲線を用いることで、簡単な構成により減速制御できる。
Claims (13)
- 車両の旋回状態に応じた目標車速を算出し、その算出した目標車速を基に、旋回走行時の車両を減速制御する車両用減速制御装置において、
車輪の車輪力を検出する車輪力検出手段と、
前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出手段と、
前記車輪力検出手段が検出した車輪力及び前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度を基に、前記車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータを得るグリップ特性パラメータ取得手段と、
前記グリップ特性パラメータ取得手段が得たグリップ特性パラメータを基に、補正係数を得る補正係数取得手段と、
車両の旋回状態を基に目標車速を算出するとともに、該目標車速を前記補正係数取得手段が得た補正係数により補正する目標車速算出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記目標車速算出手段が算出した目標車速と前記車速検出手段が検出した車速との差分値を基に、車両を減速制御する車速制御手段と、
基準路面で前記グリップ特性パラメータ取得手段で得られるグリップ特性パラメータに対応させて、該基準路面についての車両の基準横加速度を得る基準横加速度取得手段と、
車両を安定して旋回走行可能にするための目標横加速度を得る目標横加速度取得手段と、
車両の横加速度Ygsenを検出する横加速度検出手段と、
を備え、
前記補正係数取得手段は、前記グリップ特性パラメータ取得手段で得られるグリップ特性パラメータに対応して前記基準加速度取得手段で得られる基準横加速度及び目標横加速度取得手段が得た目標横加速度を基に、補正係数Kを得ており、
前記目標車速算出手段は、φ*を目標ヨーレイトとしたとき、下記式
V*=Ygsen/(K・φ*)
により、目標車速V*を算出することを特徴とする車両用減速制御装置。 - 前記補正係数取得手段は、前記基準横加速度をYgtとし、前記目標横加速度をYg*としたとき、下記式
K=Ygt/Yg*
により前記補正係数Kを算出することを特徴とする請求項1に記載の車両用減速制御装置。 - 前記補正係数は、車輪のグリップ特性が低下することで前記グリップ特性パラメータが小さくなるほど、大きくなり、
前記目標車速は、前記補正係数が大きくなるほど、小さくなることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用減速制御装置。 - 前記補正係数は、前記グリップ特性パラメータの最大値で零に収束することを特徴とする請求項3に記載の車両用減速制御装置。
- 前記補正係数取得手段は、前記グリップ特性パラメータから補正係数を得る構成を特性曲線の形態として備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。
- 前記車輪の車輪力は、車輪の横力であり、前記スリップ度は、車輪のスリップ角であり、前記グリップ特性パラメータは、前記スリップ角の変化量に対する前記横力の変化率又は横力のスリップ角に関する偏微分値であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。
- 前記車輪力検出手段、前記スリップ度検出手段及びグリップ特性パラメータ取得手段を前後輪用にそれぞれ備え、
前記補正係数取得手段は、前記前後輪のグリップ特性パラメータ取得手段がそれぞれ得た前後輪のグリップ特性パラメータを基に、補正係数を得ることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。 - 前記補正係数取得手段は、前記グリップ特性パラメータから前記補正係数を得る構成を3次元の特性面の形態として備え、前記前後輪のグリップ特性パラメータを入力として、前記補正係数を出力する構成となっており、
前記特性面を形成する3次元座標の一の軸が前記前輪のグリップ特性パラメータを示し、前記3次元座標の他の軸が前記後輪のグリップ特性パラメータを示し、前記3次元座標のさらに他の軸が前記補正係数を示し、前記特性面が、前記前輪のグリップ特性パラメータから得られる補正係数と前記後輪のグリップ特性パラメータから得られる補正係数とのセレクトハイ値の前記補正係数を出力可能な形状になっていることを特徴とする請求項7に記載の車両用減速制御装置。 - 前記車輪力検出手段、スリップ度検出手段及びグリップ特性パラメータ取得手段は前輪用のものであり、
前記補正係数取得手段は、前記グリップ特性パラメータ取得手段が得た前輪のグリップ特性パラメータを基に、補正係数を得ることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。 - 前記横加速度検出手段は、前2輪の間で発生する横加速度を検出することを特徴とする請求項9に記載の車両用減速制御装置。
- 前記車輪力検出手段、スリップ度検出手段及びグリップ特性パラメータ取得手段は後輪用のものであり、
前記補正係数取得手段は、前記グリップ特性パラメータ取得手段が得た後輪のグリップ特性パラメータを基に、補正係数を得ることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。 - 前記横加速度検出手段は、後2輪の間で発生する横加速度を検出することを特徴とする請求項11に記載の車両用減速制御装置。
- 車両の旋回状態に応じた目標車速を算出し、その算出した目標車速を基に、旋回走行時の車両を減速制御する車両用減速制御方法において、
車輪の車輪力を検出する車輪力検出ステップと、
前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出ステップと、
前記車輪力検出ステップで検出した車輪力及び前記スリップ度検出ステップで検出したスリップ度を基に、前記車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータを得るグリップ特性パラメータ取得ステップと、
基準路面で前記グリップ特性パラメータ取得ステップで得られるグリップ特性パラメータに対応させて、該基準路面についての車両の基準横加速度を得る基準横加速度取得ステップと、
車両を安定して旋回走行可能にするための目標横加速度を得る目標横加速度取得ステップと、
前記グリップ特性パラメータ取得ステップで得られるグリップ特性パラメータに対応して前記基準加速度取得ステップで得られる基準横加速度及び目標横加速度取得ステップで得た目標横加速度を基に、補正係数Kを得る補正係数取得ステップと、
車両の横加速度Ygsenを検出する横加速度検出ステップと、
φ*を目標ヨーレイトとしたとき、下記式
V*=Ygsen/(K・φ*)
により、目標車速V*を算出する目標車速算出ステップと、
前記目標車速算出ステップで算出した目標車速と実車速との差分値を基に、車両を減速制御する車速制御ステップと、
を有することを特徴とする車両用減速制御方法。
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