JP2010208387A - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 挙動制御に時間遅れを生じさせることなく、センサの故障等に起因する目標制御量の急変を抑制した車両挙動制御装置を提供する。
【解決手段】 ステップＳ２２の判定がＮｏであった場合、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２５で駆動力配分ベース量Ｄｂが正の値であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ２６で１周期前のストア量［Ｄ］にレート判定閾値Ｒｔｈを加えたものを目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔとし、ＮｏであればステップＳ２７で１周期前のストア量［Ｄ］からレート判定閾値Ｒｔｈを減じたものを目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔとした後、ステップＳ２４で目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔをストア量［Ｄ］として記憶してスタートに戻る。
【選択図】図５

Description

本発明は、挙動制御に時間遅れを生じさせることなく、センサの故障等に起因する目標制御量の急変を抑制した車両挙動制御装置に関する。

自動車の走行安定性等を向上させる車両挙動制御装置としては、ＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）およびＴＣＳ（Traction Control System）に旋回時における横滑りの抑制機能等を加えたＶＳＡ（Vehicle Stability Assist system:車両挙動安定化制御システム：特許文献１参照）や、旋回能力の向上を図るべく左右駆動輪間での駆動力配分を連続的に変化させるＡＴＴＳ(Active Torque Transfer System：左右駆動力配分装置：特許文献２参照)、高速走行時における操縦安定性の向上や車庫入れ時における旋回半径の縮小等を実現するＲＴＣ（Rear Toe Control system：後輪操舵システム：特許文献３参照）等が存在する。これら車両挙動制御装置では、例えば、前輪操舵角や車速、横加速度等に基づき規範ヨーレイトを設定した後、ヨーレイトセンサによって検出された実ヨーレイトを規範ヨーレイトに一致させるように、各車輪の制動力、左右駆動輪間での駆動力配分、左右後輪のトー角の制御指示値（目標制御量）を設定してアクチュエータをフィードバック制御する。

特開２００４−２８４４８５号公報 特許第３３４００３８号 特公平５−３３１９３号公報

上述した車両挙動制御装置では、例えば、ヨーレイトセンサや横加速度センサが故障すると、ヨーレイトやヨーモーメントの規範値と検出値とが瞬間的に乖離し、制御指示値の急激な増大によって車両挙動が不安定になる他、アクチュエータの耐久性が低下する虞もある。そこで、車両挙動制御装置を搭載した自動車では、レートリミッタを制御装置に内装することにより、制御指示値の時間変化量を所定の範囲に制限するようにしたものが多い。しかしながら、レートリミッタを採用した場合、制御指示値の時間変化量が増大側だけでなく減少側においても小さくなるため、通常時（センサ類の故障等が生じていない状態）に検出値が急減した場合においても、制御指示値が減少し難くなって（すなわち、挙動制御に時間遅れがもたらされて）、装置本来の性能を発揮できなくなってしまう問題があった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、挙動制御に時間遅れを生じさせることなく、センサの故障等に起因する目標制御量の急変を抑制した車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、車両の目標運動状態量を設定する目標運動状態量設定手段と、車両の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、前記目標運動状態量と前記実運動状態量とに基づき、制御指示ベース値を設定する制御指示ベース値設定手段と、前記制御指示ベース値の時間変化量を制限することによって目標制御指示値を設定する目標指示値設定手段とを有し、前記目標指示値設定手段は、前記制御指示ベース値の絶対値が増大する場合にのみ前記時間変化量の制限を行うことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記目標指示値設定手段は、前記制御指示ベース値の絶対値が増大から減少に転じた場合、その時点での目標制御指示値を前記制御指示ベース値と等しくなるまで保持することを特徴とする。

本発明によれば、目標とする車両挙動が挙動制御によって実現できない場合においても、制御指示値が無制限に増大しなくなり、旋回能力の低下等が抑制される。

実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図である。 実施形態に係るＡＴＴＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係る駆動力配分設定部の概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係る駆動力配分制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る目標駆動力配分設定処理の手順を示すフローチャートである。 駆動力配分ベース量と目標駆動力配分制御量との関係を示すグラフである。

以下、ＡＴＴＳを搭載したＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）式４輪自動車（以下、単に自動車と記す）に本発明を適用した２つの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施形態］
図１は実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図であり、図２は実施形態に係るＡＴＴＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図であり、図３は実施形態に係る目標駆動力配分設定部の概略構成を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜車両の装置構成＞
先ず、図１を参照して、自動車の装置構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対応して配置された部材については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して例えば車輪４ｆｌ（左前）、車輪４ｆｒ（右前）、車輪４ｒｌ（左後）、車輪４ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には例えば車輪４と記す。

図１に示すように、自動車１は、車体２の前後左右に、タイヤ３が装着された４つの車輪４を有しており、操舵アシストを行うＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）１１と、左右前輪４ｆｌ，４ｆｒ（左右ドライブシャフト５ｆｌ，５ｆｒ）に対して駆動力を可変配分するＡＴＴＳ１３と、ＡＴＴＳ１３を駆動制御するＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６（車両挙動制御装置）とを搭載している。

自動車１は、車輪速を検出する車輪速センサ２１を各車輪４ごとに備える他、ステアリングホイール７の操舵角を検出する操舵角センサ２２、車体２の実ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ２３、車体２の横加速度を検出する横Ｇセンサ２４、車体２の前後加速度を検出する前後Ｇセンサ２５、ＡＴＴＳ１３の制御油圧を検出する油圧センサ２６等を適所に有している。

ＡＴＴＳ１３は、各一対の遊星歯車機構および油圧クラッチ、油圧クラッチを駆動制御する油圧制御弁等から形成されており、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６からの駆動電流に応じて左右前輪４ｆｌ，４ｆｒに対する駆動力の配分を連続的に変化させる。ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して、他の各種制御装置やＡＴＴＳ１３、各センサ２１〜２６と接続されている。

＜ＡＴＴＳ−ＥＣＵ＞
図２に示すように、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、図示しない入出力インタフェースの他、車速推定部４１と、ＦＦ（フィードフォワード）制御部４２と、規範車両モデル４３と、オブザーバ４４と、ヨーレイトＦＢ（フィードバック）設定部４５と、ヨーモーメントＦＢ設定部４６と、スリップ角ＦＢ設定部４７と、ＦＢ制御部４８と、配分ベース量設定部４９と、目標駆動力配分設定部５０と、目標駆動電流生成部５１とを備えている。

車速推定部４１は、各車輪４の車輪速に基づき、自動車１の車速を推定する。ＦＦ制御部４２は、操舵角や車速に基づき、駆動力配分ＦＦ制御量を設定する。規範車両モデル４３は、操舵角や車速等に基づき、規範ヨーレイトや規範ヨーモーメント、規範スリップ角を設定する。オブザーバ４４は、車速や横加速度、前後加速度、実ヨーレイト、制御油圧に基づき、推定ヨーモーメントや推定スリップ角を算出する。

ヨーレイトＦＢ設定部４５は、規範ヨーレイトや実ヨーレイトに基づき、ヨーレイトＦＢ値を設定する。ヨーモーメントＦＢ設定部４６は、規範ヨーモーメントと推定ヨーモーメントとに基づき、ヨーモーメントＦＢ値を設定する。スリップ角ＦＢ設定部４７は、規範スリップ角と推定スリップ角とに基づき、スリップ角ＦＢ値を設定する。ＦＢ制御部４８は、ヨーレイトＦＢ値とヨーモーメントＦＢ値とスリップ角ＦＢ値とに基づき、駆動力配分ＦＢ制御量を設定する。

配分ベース量設定部４９は、駆動力配分ＦＦ制御量や駆動力配分ＦＢ制御量とに基づき、駆動力配分ベース量を設定する。目標駆動力配分設定部５０は、駆動力配分ベース量に基づき、目標駆動力配分を設定する。目標駆動電流生成部５１は、目標駆動力配分に基づき、目標駆動電流を設定してＡＴＴＳ１３に出力する。

＜目標駆動力配分設定部＞
図３に示すように、目標駆動力配分設定部５０は、増減判定部６１と、増大時処理部６２と、減少時処理部６３と、切換スイッチ６４と、目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔをストア量［Ｄ］として記憶するストア部６５とを有している。

増減判定部６１は、今回の駆動力配分ベース量Ｄｂと１周期前の駆動力配分ベース量Ｄｂとの差に基づき、駆動力配分ベース量Ｄｂの絶対値（ベース量絶対値）｜Ｄｂ｜が増大状態と減少状態とのどちらであるかを判定する。また、増大時処理部６２は、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜が増大状態にある場合、その時間変化率｜ΔＤ｜とレート判定閾値Ｒｔｈとの比較結果に応じて目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔを設定する。また、減少時処理部６３は、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜が減少状態にある場合、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜と１周期前のストア量［Ｄ］の絶対値（ストア量絶対値）|［Ｄ］|との比較結果に応じて目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔを設定する。また、切換スイッチ６４は、増減判定部６１の判定結果に応じて、増大時処理部６２と減少時処理部６３とに処理を切り換える。なお、レート判定閾値Ｒｔｈは、正常な状態で想定される最も大きな値に設定されており、時間変化率｜ΔＤ｜がこれを超えた場合にはセンサ類の故障とみなすことができる。

≪実施形態の作用≫
＜駆動力配分制御＞
自動車１が走行を開始すると、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、図４のフローチャートにその手順を示す駆動力配分制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行する。

駆動力配分制御を開始すると、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は先ず、運転者の操舵に応じた迅速な駆動力配分を実現すべく、図４のステップＳ１で車速と操舵角とに基づいて駆動力配分ＦＦ制御量Ｄｆｆを設定する。

次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２で規範ヨーレイトと推定ヨーレイトとの差に応じてヨーレイトＦＢ値ＹＲｆｂを設定し、ステップＳ３で規範ヨーモーメントと推定ヨーモーメントとの差に応じてヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂを設定し、ステップＳ４で規範スリップ角と推定スリップ角との差に応じてスリップ角ＦＢ値ＳＡｆｂを設定する。次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ５で、ヨーレイトＦＢ値ＹＲｆｂとヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂとスリップ角ＦＢ値ＳＡｆｂとを和すことにより、駆動力配分ＦＢ制御量Ｄｆｂを設定する。

次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、駆動力配分ＦＦ制御量Ｄｆｆと駆動力配分ＦＢ制御量Ｄｆｂとの和に基づきステップＳ６で駆動力配分ベース量Ｄｂを設定した後、ステップＳ７で後述する目標駆動力配分設定処理によって目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔを設定する。しかる後、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ８でＡＴＴＳ１３（油圧制御弁駆動用リニアソレノイド）に対する目標駆動電流Ｉｔｇｔを設定／出力する。

＜目標駆動力配分設定処理＞
ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、駆動力配分制御のステップＳ７で、図５のフローチャートにその手順を示す目標駆動力配分設定処理を実行する。
目標駆動力配分設定処理を開始すると、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、図５のステップＳ２１でベース量絶対値｜Ｄｂ｜が増大状態にあるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであれば、ステップＳ２２で時間変化率｜ΔＤ｜がレート判定閾値Ｒｔｈより小さいか否かを更に判定する。ステップＳ２２の判定がＹｅｓであった場合、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２３で駆動力配分ベース量Ｄｂをそのまま目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔとした後、ステップＳ２４で目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔをストア量［Ｄ］として記憶してスタートに戻る。

また、ステップＳ２２の判定がＮｏであった場合、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２５で駆動力配分ベース量Ｄｂが正の値であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ２６で１周期前のストア量［Ｄ］にレート判定閾値Ｒｔｈを加えたものを目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔとし、ＮｏであればステップＳ２７で１周期前のストア量［Ｄ］からレート判定閾値Ｒｔｈを減じたものを目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔとした後、ステップＳ２４で目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔをストア量［Ｄ］として記憶してスタートに戻る。

一方、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜が減少状態に移行し、ステップＳ２１の判定がＮｏとなると、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２８でベース量絶対値｜Ｄｂ｜がストア量絶対値|［Ｄ］|より小さいか否かを判定し、この判定がＮｏである間はステップＳ２９で目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔをストア量［Ｄ］とした後、ステップＳ２４で目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔをストア量［Ｄ］として記憶してスタートに戻る。

また、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜が減少してステップＳ２８の判定がＹｅｓになると（ベース量絶対値｜Ｄｂ｜がストア量絶対値|［Ｄ］|よりも小さくなると）、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ３０で駆動力配分ベース量Ｄｂをそのまま目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔとした後、ステップＳ２４で目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔをストア量［Ｄ］として記憶してスタートに戻る。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、図６に示すように、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜が急激に増大しても、目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔの時間変化率がレート判定閾値Ｒｔｈに制限され、車両挙動が不安定になることやアクチュエータの耐久性が低下することが抑制される。また、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜の減少時においては、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜がストア量絶対値|［Ｄ］|と等しくなるまで目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔが一定となり、ベース量絶対値｜Ｄｂ｜がストア量絶対値|［Ｄ］|と等しくなった以降は目標駆動力配分制御量Ｄｔｇｔが速やかに低減されるため、従来のレートリミッタを採用したものとは異なって挙動制御に時間遅れが生じ難くなる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態はＡＴＴＳの制御に本発明を適用したものであるが、ＶＳＡやＲＴＣ等の制御にも当然に適用可能である。また、車両の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 自動車（車両）
２ 車体
４ 車輪
１３ ＡＴＴＳ
１６ ＡＴＴＳ−ＥＣＵ（車両挙動制御装置）
２３ ヨーレイトセンサ（実運動状態量検出手段）
４３ 規範車両モデル（目標運動状態量設定手段）
４６ ヨーモーメントＦＢ設定部
６１ ＦＢベース値設定部（制御指示ベース値設定手段）
６２ ヨーレイトＦＢ値設定部（目標指示値設定手段）

Claims (2)

1. 車両の目標運動状態量を設定する目標運動状態量設定手段と、
   車両の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、
   前記目標運動状態量と前記実運動状態量とに基づき、制御指示ベース値を設定する制御指示ベース値設定手段と、
   前記制御指示ベース値の時間変化量を制限することによって目標制御指示値を設定する目標指示値設定手段と
   を有し、
   前記目標指示値設定手段は、前記制御指示ベース値の絶対値が増大する場合にのみ前記時間変化量の制限を行うことを特徴とする車両挙動制御装置。
2. 前記目標指示値設定手段は、前記制御指示ベース値の絶対値が増大から減少に転じた場合、その時点での目標制御指示値を前記制御指示ベース値と等しくなるまで保持することを特徴とする、請求項１に記載された車両挙動制御装置。

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