JP2014159269A - 四輪操舵車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】４輪操舵車両において、フィードフォワード横加速度値に応じた制御により、安定性を実現する。
【解決手段】ＥＳＣコントローラは、車両の速度および速度に基づく倍率係数のマップに基づいて、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒを決定（１２５）し、車両のヨーレートおよびヨーに基づく倍率係数のマップに基づいて、ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒを決定（１３０）することができる。有効後舵角値δｒｍは、検出後輪舵角、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒ、およびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒに基づいて決定（１３５）される。車両の速度が閾値速度値よりも大きい場合、総有効舵角値δｔは、前輪舵角および有効後輪舵角値δｒｍに基づいて決定（１４０）される。フィードフォワード横加速度値Ａｙは、総有効舵角値δｔに基づいて決定（１４５）される。
【選択図】図７

Description

本発明は、前輪および後輪の操舵の制御を容易にするコントローラを備える車両に関する。

従来の四輪操舵車両は、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪を備えている。四輪操舵車両は、安定制御システムを装備することができる。車両が道路に対するトラクションを失い始め、さらには／あるいは横滑りを被り始めるとき、安定制御システムが、トラクションの喪失を軽減し、さらには／あるいは横方向の不安定さを減らすように、操舵可能な前輪および操舵可能な後輪の動作を制御する。安定制御システムは、動作時の操舵可能な車輪の制御を向上させることができる伝統的なフィードフォワード横加速度値に従って、操舵可能な前輪および操舵可能な後輪の動作を制御することができる。

しかしながら、従来のフィードフォワード横加速度値の使用は、とりわけ車両がより低い速度および／またはより高い速度で動作しているときに、安定制御システムに推定誤差を引き起こす可能性がある。推定誤差は、トラクションの喪失および／または横方向の不安定さを効果的に軽減するための安定制御システムの性能に悪影響を及ぼす制御の作動不足および／または制御の作動過剰につながる可能性がある。

一実施形態によれば、車両を制御するための方法が提供される。車両は、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪を備えている。この方法は、１対の操舵可能な後輪のうちの少なくとも一方について、後輪舵角を検出するステップと、後輪舵角および倍率係数に基づいて、フィードフォワード横加速度値を決定するステップとを含む。この方法は、フィードフォワード横加速度値に応じて、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪の動作を制御するステップを更に含み、フィードフォワード横加速度値は、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪のフィードフォワード制御を手助けする。

別の実施形態によれば、車両を制御するための方法が提供される。車両は、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪を備えている。この方法は、１対の操舵可能な前輪のうちの少なくとも一方について、前輪舵角を検出するステップと、１対の操舵可能な後輪のうちの少なくとも一方について、後輪舵角を検出するステップと、後輪舵角および倍率係数から、有効後輪舵角値を決定するステップとを含む。この方法は、全アッカーマン角度を割り出すステップと、全アッカーマン角度およびアッカーマン倍率係数に基づいて、ダブルアッカーマンジオメトリ舵角値を決定するステップとを更に含む。この方法は、前輪舵角、有効後輪舵角値、およびダブルアッカーマンジオメトリ舵角値に基づいて、フィードフォワード横加速度値を決定するステップを更に含む。フィードフォワード横加速度値は、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪のフィードフォワード制御を手助けする。更に、この方法は、フィードフォワード横加速度値に応じて、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪の動作を制御するステップも含む。

更に別の実施形態によれば、車両を制御するための方法が提供される。車両は、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪を備える。この方法は、１対の操舵可能な前輪のうちの少なくとも一方について、前輪舵角を検出するステップと、１対の操舵可能な後輪のうちの少なくとも一方について、後輪舵角を検出するステップとを含む。更に、この方法は、車両のヨーレートを検出するステップと、車両の速度を検出するステップと、車両のヨーレートに基づいて、ヨーに基づく倍率係数を決定するステップと、車両の速度に基づいて、速度に基づく倍率係数を決定するステップと、後輪舵角、ヨーに基づく倍率係数、および速度に基づく倍率係数から、有効後輪舵角値を決定するステップとを含む。更に、この方法は、全アッカーマン角度を割り出すステップと、全アッカーマン角度およびアッカーマン倍率係数に基づいて、ダブルアッカーマンジオメトリ舵角値を決定するステップとを含む。この方法は、車両の速度が閾値速度を上回る場合に、前輪舵角および有効後輪舵角に基づいてフィードフォワード横加速度値を決定するステップを更に含む。代わりに、車両の速度が閾値速度以下である場合には、この方法は、前輪舵角、有効後輪舵角、およびダブルアッカーマンジオメトリ舵角値に基づいて、フィードフォワード横加速度値を決定するステップを含む。また、この方法は、フィードフォワード横加速度値に応じて、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪の動作を制御するステップを更に含み、フィードフォワード横加速度値は、１対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪のフィードフォワード制御を手助けする。

種々の実施形態が、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面に関して、よりよく理解されるであろう。

一実施形態による車両を示す右前方からの斜視図。 図１の車両の駆動系を示す概略図であり、互いに独立して操舵可能な後輪が逆相（実線）および同相（破線）で操舵されている状態を示す図。 図１の車両の電子安定制御（ＥＳＣ）コントローラおよびいくつかの他の構成要素のブロック図。 速度に基づく倍率係数と車両の速度との間の関係を示すグラフを示す図。 ヨーに基づく倍率係数と車両のヨーレートとの間の関係を示すグラフを示す図。 図１の車両の前輪および後輪の全アッカーマン角度を示す概略図。 図３のＥＳＣコントローラによって実行される一実施形態による制御ルーチンを示すフロー図。

以下で、いくつかの実施形態を、図１〜７の図に関連して詳しく説明する。図において、類似の番号は、すべての図において同じまたは対応する構成要素を指している。一実施形態による車両２０は、図１に示されるような自動車を含むことができ、あるいは例えばレクリエーショナルビークルまたはユーティリティビークルなどのさまざまな他の適切な車両のいずれかを含むことができる。一実施形態においては、図１に示されるように、車両２０が、車枠２６に対して操舵可能な前輪２２および後輪２４を有している四輪操舵（例えば、４ＷＳまたは全輪操舵ＡＷＳ）車両を含むことができる。

車両２０は、車両２０を操縦するために前後輪２２、２４の操舵を容易にすることができる図１に示されるとおりのハンドル２８を備えることができる。一実施形態においては、前輪２２を、ラックアンドピニオン形式の機構にてハンドル２８に接続することができる。ハンドル２８が動かされるとき、ラックアンドピニオン機構が前輪２２を操舵するように動作することができる。後輪２４に、ハンドル２８に電気的に連絡し、ドライブバイワイヤ方式の機構にて制御される電気アクチュエータを組み合わせることができる。ハンドル２８が動かされるとき、電気アクチュエータが、ハンドル２８の位置に基づいて後輪２４の旋回を促進することができる。前輪２２および後輪２４を、ハンドルによって、種々の適切な選択肢としての機械的および／または電気的な機構のいずれかにて操舵できることを、理解できるであろう。

ハンドル２８が車両２０を操舵すべく回転させられるとき、前輪２２は、ハンドル２８と同じ方向に旋回することができる。他方で、後輪２４を、前輪２２と同じ方向（例えば、図２に破線によって示されるように前輪２２と同相）または前輪２２とは反対の方向（例えば、図２に実線にて示されるように前輪２２と逆相）のいずれかに旋回するように制御することができる。一実施形態においては、前輪２２に対する後輪２４の旋回の方向を、車両２０の速度に応じて異なって制御することができる。例えば、車両２０が、約６０キロメートル／時（ＫＰＨ）未満など、閾値速度を下回る速度で走行している場合、後輪２４を、前輪２２に対して逆相に旋回するように制御することができ、２つの車輪の旋回（例えば、前輪２２だけの旋回）によって達成できる場合よりも小さな旋回半径を容易に達成することができる。車両２０が、約６０ＫＰＨ超など、閾値速度を上回る速度で運転されている場合、後輪２４を前輪２２に対して逆相に旋回させると、車両２０の安定性が損なわれる可能性があり、あるいはカーブにおける車両２０の効果的な旋回が損なわれる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態においては、閾値速度を上回る車両２０の運転の際に、後輪２４を、前輪２２と同相に旋回するように制御することができ、さらには／あるいは他の実施形態においては、後輪２４をまったく旋回させなくてもよい。

一実施形態においては、後輪２４が前輪２２に対して逆相に旋回するように制御される場合、後輪２４が前輪２２と同時に旋回することができる。しかしながら、別の実施形態においては、後輪２４が前輪２２と同相に旋回するように制御される場合、後輪２４は、前輪２２が所定の角度に達するまでは旋回を開始しなくてもよい。しかしながら、後輪２４を、前輪２２に対して任意のさまざまな角度および／または進行にて旋回するように構成できることを、理解できるであろう。

図２に示されるように、車両２０は、前側および後側のドライブシャフト３４、３６に動作可能に組み合わせられたトランスミッション３２を備える駆動系３０を備えることができる。各々のドライブシャフト３４、３６を、前側および後側のそれぞれの差動装置３８、４０に組み合わせることができる。前側および後側の差動装置３８、４０と前後輪２２、２４とを、前側および後側のそれぞれの１対の車軸４２、４４によってつなぎ合わせることができる。エンジン（図１に示されている４５）を、トランスミッション３２に組み合わせることができ、前輪２２の少なくとも一方および／または後輪２４の少なくとも一方の駆動を促進するためにトランスミッション３２へと動力をもたらすことができる。トランスミッション３２は、種々の速度における車両２０の効果的な動作を促進するために、複数のギアのうちの１つにて動作可能であってよい。

図３に示されるとおり、車両２０は、前輪２２および後輪２４にそれぞれ組み合わせられた前輪ブレーキ４６および後輪ブレーキ４８を備えることができる。車両２０の動作時に、前輪および後輪ブレーキ４６、４８を、車両２０の選択的な停止を容易にするために作動させることができる。一実施形態においては、前輪ブレーキ４６がディスクブレーキを備えることができ、後輪ブレーキ４８がドラムブレーキを備えることができる。そのような実施形態においては、前輪２２の各々がロータを備えることができ、後輪２４の各々がブレーキドラムを備えることができる。前輪ブレーキ４６の作動時に、キャリパがそれぞれのブレーキパッドをそれぞれのロータに押し付け、前輪２２を停止させることができる。後輪ブレーキ４８の作動時に、ブレーキシリンダがそれぞれのブレーキシューをそれぞれのドラムに押し付け、後輪２４を停止させることができる。別の実施形態においては、後輪ブレーキ４８がディスクブレーキであってよい。他の実施形態においては、前輪および後輪ブレーキ４６、４８を、種々の適切な選択肢としての構成のうちのいずれかにて構成することができる。

車両２０は、車両２０を停止させるための前輪および後輪ブレーキ４６、４８の選択的な手動操作を容易にする足踏み式のペダル（図示されていない）または他の同様の装置を備えることができる。一実施形態においては、前輪および後輪ブレーキ４６、４８がアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の一部であってよい。運転者が足踏みペダルを操作するとき、ＡＢＳは、制動時に前後輪２２、２４が道路に対するトラクションを失うことを防止しつつ、車両２０を減速および停止させるために前輪および後輪ブレーキ４６、４８の動作を自動的に制御することができる。

図３に示されるように、車両２０は、車両２０の全体としての安定性を監視および促進するように構成されたＥＳＣコントローラ５０を備えることができる。車両２０が道路に対するトラクションを失い始め、さらには／あるいは横滑りを始める場合、ＥＳＣコントローラ５０は、トラクションの喪失および／または横方向の不安定を軽減する（例えば、車両２０について効果的な操縦性および安定性の制御を促進する）ように前後輪２２、２４の動作を制御することができる。ＥＳＣコントローラ５０は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、駆動系制御モジュール（ＰＣＭ）、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）、および／または任意の種々の他の適切な車両コントローラを備えることができる。

一実施形態においては、図３に示されるように、ＥＳＣコントローラ５０を、前側および後側の差動装置３８、４０ならびに前輪および後輪ブレーキ４６、４８の各々に接続することができる。トラクションの喪失または横方向に不安定な状態における前後輪２２、２４の動作を制御すべく前側および後側の差動装置３８、４０の各々ならびに／あるいは前輪および後輪ブレーキ４６、４８の各々を動作させるようにＥＳＣコントローラ５０を構成することができる。例えば、前輪２２または後輪２４のいずれかが滑り始めたとき、ＥＳＣコントローラ５０は、この滑っている車輪の速度を下げるように、滑っている車輪のブレーキを自動的に動作させることができる。

これに加え、あるいはこれに代えて、ＥＳＣコントローラ５０は、滑っている車輪へのトルクを減らし、滑っていない車輪へと分配し直すように、前側および後側の差動装置３８、４０を自動的に動作させることができる。一実施形態においては、前側および後側の差動装置３８、４０が、差動制限式の差動装置を備えることができる。そのような実施形態においては、前側および後側の差動装置３８、４０の各々は、前輪および後輪の各々の車軸４２、４４に結合できる電磁クラッチを備えることができる。前後輪２２、２４間におけるトルクの分配を変化させるべく、電磁クラッチを選択的かつ別個独立に作動させることができる。種々の他の適切な選択肢としての制限式または可変式の差動装置の任意のいずれかを備えることができることを、理解できるであろう。

車両２０が旋回しているとき、単に車輪の滑りを制御するだけでは、車両２０が意図される経路から逸脱する（例えば、制御を失う）ことを防止するために、充分でない可能性がある。したがって、車両２０の旋回時に、ＥＳＣコントローラ５０は、車輪の滑りを軽減するとともに車両２０が意図される経路から逸脱することに抗するように、前後輪２２、２４の動作の選択的な制御を容易にすることができる。例えば、車両２０が旋回の最中に制御を失い始めたとき、ＥＳＣコントローラ５０は、制御の喪失に抗するとともに車両２０を意図される経路に戻すように実質的に「操舵」するように、ブレーキを自動的に動作させることができ、さらには／あるいは前側および後側の差動装置３８、４０の動作を制御することができる。

車両２０の旋回時に、前輪２２および／または後輪２４が道路に対するトラクションを失い始める場合、車両２０は、アンダーステア（例えば、車両２０が意図される旋回よりも大きい半径の経路を辿る）またはオーバステア（例えば、車両２０が意図される旋回よりも小さい半径の経路を辿る）となる可能性がある。一実施形態においては、旋回時の車両２０へのオーバステアおよびアンダーステアの影響に抗し、車両２０を意図される経路に保つべく、前後輪２２、２４の動作を制御するようにＥＳＣコントローラを構成することができる。例えば、車両２０が右旋回の最中にオーバステアになり始める場合、ＥＳＣコントローラ５０は、オーバステアを防止し、旋回を通じて車両２０の効果的な制御を維持するために、左前輪の前輪ブレーキ４６の動作を容易にすることができる。車両２０が右旋回の最中にアンダーステアになり始める場合、ＥＳＣコントローラ５０は、アンダーステアを防止し、旋回を通じて車両２０の効果的な制御を維持するために、右後輪の後輪ブレーキ４８を動作させることができる。

いくつかの実施形態において、ＥＳＣコントローラ５０は、前側および後側の差動装置３８、４０の動作だけ、あるいは前輪および後輪ブレーキ４６、４８の動作だけを制御し、必ずしも両方の動作を制御しなくてもよいことは理解できよう。また、ＥＳＣコントローラ５０は、車両２０について効果的な操縦性および横方向の安定を容易にするために、例えば全輪駆動トルク制御、ＥＳＣ制動制御、操舵制御、およびアクティブサスペンション制御システムなどの種々の他の適切な車両の装置および／または車台の装置の任意のいずれかによって前輪２２および／または後輪２４の動作を制御できることも、理解できよう。

フィードバック制御を使用して前後輪２２、２４の動作を制御するようにＥＳＣコントローラ５０を構成することができる。一実施形態においては、ＥＳＣコントローラ５０は、車両２０のヨーレート、横加速度、および速度を検出することができる。車両２０が車輪の滑りおよび／または制御の喪失を始める場合、ＥＳＣコントローラ５０は、車両２０のヨーレート、横加速度、および／または速度から車輪の滑りおよび／または制御の喪失を検出でき、車両２０を制御下に保つべく、車両２０のヨーレート、横加速度、および／または速度に応じて前後輪２２、２４の動作を調整することができる。例えば、車輪のうちの１つが滑り始める場合、ＥＳＣコントローラ５０は、滑っている車輪の速度の変化を検出でき、滑っている車輪の速度を下げるように前後輪２２、２４の動作を制御することができる。車両が意図される経路から逸脱し始める場合（例えば、制御の喪失を始める場合）、ＥＳＣコントローラ５０は、横加速度および／またはヨーレートの急変を検出でき、この急変に対抗し、トラクションの喪失および／または制御の喪失を防止するように、前後輪２２、２４の動作を制御することができる。ＥＳＣコントローラ５０は、前後輪２２、２４の動作のフィードバック制御を容易にする車両についての種々の制御変数の任意のいずれかを検出および制御できることは理解できよう。

例えば、図３に示されるように、車両２０の横加速度の検出を容易にする横加速度センサ５２にＥＳＣコントローラ５０を接続することができる。一実施形態においては、横加速度センサ５２は加速度計を備えることができるが、他の実施形態においては、横加速度センサ５２は、車両の横加速度の検出を容易にする種々の他の適切な構成のうちの任意のいずれかを備えることができる。図３に示されるとおり、車両２０のヨーレートの検出を容易にするヨーレートセンサ５４にＥＳＣコントローラ５０を接続することができる。一実施形態においては、ヨーレートセンサ５４は、垂直軸を中心とする角速度を測定するジャイロスコープセンサ（例えば、圧電式または微小機械式）を備えることができるが、他の実施形態においては、車両のヨーレートの検出を容易にする種々の他の適切な構成のうちの任意のいずれかを備えることができる。

図３に示されるように、左前輪速度センサ５６、右前輪速度センサ５８、左後輪速度センサ６０、および右後輪速度センサ６２にＥＳＣコントローラ５０を接続することができる。一実施形態においては、車輪の速度センサ５６、５８、６０、および６２の各々は、車輪の速度のデータを直接得るように前後輪２２、２４のそれぞれに隣接して位置するホール効果式のセンサを備えることができる。しかしながら、他の実施形態においては、車輪の速度センサ５６、５８、６０、および６２は、例えば前輪および後輪の車軸４２、４４、トランスミッション、トランスファアセンブリ、ならびに／あるいはエンジンのうちの１つ以上に組み合わせられ、車輪の速度のデータを間接的に得ることができるセンサなど、種々の他の適切な速度センサの構成のうちの任意のいずれかであってよい。

これに加え、あるいはこれに代えて、ＥＳＣコントローラ５０は、車両２０上の種々の他のセンサおよび装置から車両２０の横加速度、ヨーレート、および／または車輪の速度を検出できることを理解できよう。いくつかの実施形態においては、ＥＳＣコントローラ５０は、横加速度、ヨーレート、および／または車輪の速度の検出を容易にするために、コントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスと通信することができる。

前後輪２２、２４のフィードバック制御は、フィードバック遅延（フィードバック制御にまつわる制御応答の遅延）の影響を受けやすく、結果として車両２０について効果的な操縦性および安定性の制御を容易にするＥＳＣコントローラ５０の全体としての応答性を損ないかねないことを、理解できるであろう。一実施形態においては、フィードバック制御に加え、あるいはフィードバック制御に代えて、前後輪２２、２４のフィードフォワード制御を容易にするようにＥＳＣコントローラ５０を構成することができる。そのような構成においては、ＥＳＣコントローラ５０は、車両２０の横加速度を予測することができるフィードフォワード横加速度値Ａｙ（例えば、フィードフォワード入力）に従って、前後輪２２、２４を制御することができる。フィードフォワード横加速度値Ａｙは、横加速度に関して収集される（例えば、横加速度センサ５２からの）リアルタイムのデータを補足することができ、フィードバック遅延を軽減し、例えば旋回による車両１０の加速時や、前後輪２２、２４の間でのトルクの分配の際などに、ＥＳＣコントローラ５０の全体としての応答性、精度、および／または安定性を向上させることができる。フィードフォワード横加速度値Ａｙからの情報は、専用のセンサの使用に代え、あるいは特定のセンサの故障の際に、ヨーレートなどの車両１０の他の動作特性の割り出しにおいて有用となりうる。フィードフォワード横加速度値Ａｙからの情報を、車両の他の制御システムにおける使用のために、（例えば、ＣＡＮバスを介して）分配することができる。

一実施形態においては、フィードフォワード横加速度値Ａｙを、ベクトルとして表わすことができる。そのような実施形態においては、横加速度ベクトルの大きさおよび方向は、前後輪２２、２４の動作の制御に影響を及ぼすことができる。

一実施形態においては、フィードフォワード横加速度値Ａｙを、以下の式によって表すことができる。

Ｖｘは車両の速度であり、δｔは総有効舵角値であり、Ｌは車両２０のホイールベース長であり、Ｋｕｓはアンダーステア係数（ｕｎｄｅｒｓｔｅｅｒ ｇｒａｄｉｅｎｔ）である。総有効舵角値δｔを割り出すために、検出による前舵角（例えば、ハンドル２８によって制御される前輪の舵角）を有効（すなわち、計算による）後舵角で調節することができる。

総有効舵角値δｔを以下の式によって表すことができる。

δｆは検出による前舵角の値であり、δｒｍは有効後舵角の値である。検出による前舵角を有効後舵角で調節することによって、ＥＳＣコントローラ５０は、後輪２４の旋回に適応し、２つの車輪（例えば、前輪２２）の旋回だけを監視することによって達成できる場合よりも、さらに効果的かつ正確な安定性の制御および／またはトラクションの制御を容易にすることができる。したがって、伝統的なＥＳＣコントローラの使用の結果として頻繁に生じる推定誤差、制御の動作不足、および／または制御の動作過剰の影響を車両１０が受けにくいようにすることができる。

検出による前舵角を、図３に示されるようにＥＳＣコントローラ５０に接続された車輪角度センサ６４から検出することができる。一実施形態においては、車輪角度センサ６４は、ハンドル２８に組み合わせられたハンドル角度センサを備えることができる。そのような実施形態においては、ハンドル角度センサは、ハンドル２８の位置の検出を容易にすることができ、ＥＳＣコントローラ５０は、ハンドル２８の位置から前舵角を外挿、推定することができる。車輪角度センサ６４は、１つ以上のポテンショメータならびに／あるいはハンドル位置の検出を容易にすることができる種々の他の適切な代案の構成のうちの任意のいずれかを備えることができる。これに加え、あるいはこれに代えて、車両２０は、例えば各々の前輪２２に隣接して取り付けられた位置センサなど、種々の他の適切な車輪角度センサのうちの任意のいずれかを備えてよいことを、理解できよう。

一実施形態においては、有効後舵角を左右の後輪の舵角から決定することができる。一実施形態においては、有効後舵角を車輪角度センサ６４からの情報から外挿、推定することができるが、他の実施形態においては、ＣＡＮバスへともたらされる情報など、種々の適切な代案の出所の任意のいずれかから有効後舵角を検出することができる。

車両１０の旋回時に、後輪２４の各々は、車両２０の効果的なコーナリングを容易にするために、異なる角度で（例えば、非対称に）旋回することができる。後輪２４の間の非対称に適応し、ＥＳＣコントローラ５０の全体としての応答性、精度、および／または安定性を向上させるために、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒを有効後舵角の値δｒｍを達成すべく左右の後舵角に適用することができる。

速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒは、それぞれ車両２０の速度およびヨーレートに依存することができる。そのような実施形態においては、速度またはヨーレートが大きいほど、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒの各々を小さくして、有効後舵角値δｒｍを小さくすることができる。したがって、車両２０が旋回を始めるとき、フィードフォワード横加速度値Ａｙへの後舵角の影響を車両２０の速度およびヨーレートに依存させることができる。旋回がより激しい（例えば、速度がより大きく、さらには／あるいは車両の横加速度がより大きい）ほど、検出後舵角のフィードフォワード横加速度値Ａｙへの影響が小さくなる。このやり方で検出後舵角の影響を選択的に軽減することによって、前後輪２２、２４のフィードフォワード制御は、高い速度および／または横加速度における四輪操舵車両の動作において効果的でないフィードフォワード制御となりやすいいくつかの伝統的な制御システムと比べ、より安定かつ正確なものとなることができる。

一実施形態においては、ＥＳＣコントローラ５０は、左前輪速度センサ５６、右前輪速度センサ５８、左後輪速度センサ６０、および右後輪速度センサ６２のうちの少なくともから車両の速度を検出することができる。そのような実施形態においては、ＥＳＣコントローラ５０は、車輪の速度センサ５６、５８、６０、６２の各々から集められた速度データを平均することができる。他の実施形態においては、ＥＳＣコントローラ５０は、速度計、ＧＰＳ出力、ＣＡＮバス、または種々の他の適切な車速検出の機構から車両の速度を検出することができる。

一実施形態においては、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒは、車両の速度が第１の閾値速度値を下回る場合に第１の値に維持され、車両の速度が第２の閾値速度を上回る場合に第２の値に維持される。そのような実施形態においては、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒは、速度が第１の閾値速度値と第２の閾値速度値との間にあるときに、第１の値と第２の値との間で変化できる。速度に基づく倍率係数Ｋｖｒを、速度に基づく倍率係数のマップに従って決定することができる。速度に基づく倍率係数のマップの一例は図４に示されている。そのような例では、車両２０の速度が約０〜１５ＫＰＨの間であるとき、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒを約１．０に保つことができ、速度が約１５〜４５ＫＰＨの間であるとき、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒを約１〜約０．６へと減らすことができ、速度が約４５ＫＰＨを上回るとき、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒを約０．６に保つことができる。したがって、有効後舵角δｒｍは、車両２０の速度に依存して、検出による後舵角δｒの約１００％（例えば、有効後舵角δｒｍ＝検出による後舵角）〜後舵角δｒの約６０％の間で変化することができる。車両２０の検出による後舵角の効果的な倍率適用を容易にする種々の適切な代案の速度に基づく倍率係数のマップのうちの任意のいずれかを用意できることを、理解できるであろう。

一実施形態においては、ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒは、ヨーレートが第１の閾値ヨーレート値を下回る場合に第１の大きさに保たれ、ヨーレートが第２の閾値ヨーレート値を上回る場合に第２の大きさに保たれる。そのような実施形態においては、ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒは、ヨーレートが第１の閾値ヨーレート値と第２の閾値ヨーレート値との間である場合に、第１の大きさと第２の大きさとの間で変化することができる。ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒを、ヨーに基づく倍率係数のマップに従って決定することができる。ヨーに基づく倍率係数のマップの一例は図５に示されている。そのような例では、車両２０のヨーレートが約０〜１５度／秒（ＤＰＳ）の間であるとき、ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒが約１．０であってよく、ヨーレートが約１５〜４５ＤＰＳの間であるとき、ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒが約１〜約０．６へと変化でき、ヨーレートが約４５ＤＰＳを上回るとき、ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒが約０．６であってよい。したがって、有効後舵角δｒｍは、車両２０のヨーレートに依存して、検出後舵角δｒの約１００％（例えば、有効後舵角δｒｍ＝検出後舵角）〜検出後舵角の約６０％の間で変化することができる。

前舵角値δｆおよび有効後舵角値δｒｍの各々は、総有効舵角値δｔが合成ベクトルを含むようにそれぞれのベクトルとして提供される。前舵角値δｆおよび／または有効後舵角値δｒｍが変化するとき、総有効舵角値δｔの合成ベクトルは変化して、フィードフォワード横加速度値Ａｙおよび結果として生じる前後輪２２、２４の動作の制御に影響を及ぼすことができる。

速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒを変化させることによって、左右の後舵角（例えば、検出後舵角）が総有効舵角値δｔに及ぼす影響を変化させることができる。速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒの結果が１未満である場合、検出後舵角が総有効舵角値δｔに及ぼす影響を小さくでき、それによって、フィードフォワード横加速度値Ａｙに及ぼす影響を小さくできる。反対に、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒの結果が１よりも大きい場合、検出後舵角は、総有効舵角値δｔに対してより大きな影響を有することができ、それによって、フィードフォワード横加速度値Ａｙに対してより大きな影響を有することができる。

総有効舵角値δｔへの後舵角の影響を変化させることによって、ＥＳＣコントローラ５０が前後輪２２、２４の動作を制御しているときの前後輪２２、２４の間の制御権限に影響を及ぼすことができる。例えば、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒの結果が１未満である場合、フィードフォワード横加速度値Ａｙのベクトルが、検出前舵角の影響をより大きく受けてよく、すなわちＥＳＣコントローラが前後輪２２、２４にどのようにトルクを伝えることが適切かを判断するときに、前舵角をより重く見ることができる。

車両２０の速度および／またはヨーレートが増すとき、後輪２４間の非対称が安定性および／またはトラクションの制御に及ぼす悪影響が大きくなりかねないことは理解できよう。車両２０の速度およびヨーレートが増すときに速度に基づく倍率係数Ｋｖｒおよびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒを減少させることで、より大きな制御権限を前輪２２へと分配することができる。したがって、安定性および／またはトラクションの制御の際に、後輪２４間の非対称の影響が小さくなり、結果として後輪２４に過剰なトルクまたは不十分な制動が与えられる可能性を減らすことができる。

上記に加え、あるいは上記に代わる種々の車両の状態のうちの任意のいずれかに応答してフィードフォワード横加速度値Ａｙを決定できることを、理解できるであろう。また、フィードフォワード横加速度値Ａｙは、車両２０の種々の適切な他のフィードフォワード制御システムのうちのいずれかのフィードフォワード制御に寄与できることも、理解できるであろう。

一実施形態においては、車両１０がより低い速度（例えば、約１５ＫＰＨ未満など）で旋回するとき、総有効舵角値δｔを、上述の有効後舵角値δｒｍの代わりに、ダブルアッカーマンジオメトリ舵角δａに従って計算することができる。そのような実施形態において、フィードフォワード横加速度値Ａｙの式は上述と同じであってよいが、総有効舵角値δｔは以下の式によって表される。

δａがダブルアッカーマンジオメトリ舵角値である。

このやり方でのフィードフォワード横加速度値Ａｙの計算は、いくつかの伝統的な安定制御システムにおいて車両がより低い速度（例えば、１５ＫＰＨ未満）で旋回する場合に直面される不正確さを減らすために有効となりうる。ダブルアッカーマンジオメトリ舵角δａを、検出による後舵角、車両のホイールベース、および各々の後輪２２のそれぞれの車輪の速度に従って決定することができる。

一実施形態においては、総有効舵角値δｔ（及び横加速度値Ａｙ）の計算時にダブルアッカーマンジオメトリ舵角δａを使用するか否かの判断は車両１０の速度に依存する。一実施形態においては、車両２０の速度が閾値速度値（例えば、１５Ｋ．Ｐ．Ｈ）を上回る場合に、総有効舵角値δｔを有効後舵角値δｒｍだけに従って決定することができる。車両２０の速度が閾値速度値を下回る場合には、総有効舵角値δｔを有効後舵角値δｒｍおよびダブルアッカーマンジオメトリ舵角δａに従って決定することができる。

最初に車両２０についての全アッカーマン角度を割り出し、次いで全アッカーマン角度にアッカーマン倍率係数を適用することによって、ダブルアッカーマンジオメトリ舵角δａを割り出すことができる。車両２０などの四輪操舵車両においては、全アッカーマン角度を旋回時の内輪（例えば、左旋回における左の車輪および右旋回における右の車輪）から割り出すことができる。全アッカーマン角度（ＡＯＢ）の例は、左旋回時の車両２０について図６に示されている。直線ＡおよびＢを左前輪および左後輪のそれぞれの回転軸に沿って延ばすことができ、直線ＡおよびＢは、旋回半径点Ｃにおいて交わることができる。全アッカーマン角度は、直線ＡおよびＢによって形成される角度θであってよい。一実施形態においては、全アッカーマン角度を以下の式によって計算することができる。

Ｌは車両のホイールベース（例えば、前輪２２と後輪２４との間の距離）であり、Ｒｒは後輪旋回半径であり、δｒが後舵角である。後輪旋回半径Ｒｒは、以下の式によって計算することができる。

Ｖｏは外側後輪（左旋回については右後輪であり、右旋回については左後輪である）の車輪の速度であり、Ｖｉは内側後輪（右旋回については右後輪であり、左旋回については左後輪である）の車輪の速度であり、Ｗｒは後輪２４間の距離である。

一実施形態においては、アッカーマン倍率係数は、車両２０の速度が高くなると小さくなる速度に基づく係数である。そのような実施形態においては、車両２０の速度が増すにつれ、アッカーマン倍率係数は、フィードフォワード横加速度値Ａｙへの全アッカーマン角度の影響を相応に減らすことができる。一実施形態においては、アッカーマン倍率係数は、第１のアッカーマン速度値から第２のアッカーマン速度値へと増加する車両２０の速度に応答して、第１の大きさから第２の大きさへと減る。例えば、アッカーマン倍率係数は、約０から閾値へと増加する車両２０の速度に応答して、約１から約０．５へと減る。結果として、アッカーマン補正値は、車両２０の速度が閾値へと増加するときに、全アッカーマン角度の約１００％から全アッカーマン角度の約５０％の間で変化することができる。一実施形態においては、アッカーマン倍率係数は線形に減少するが、他の実施形態においては、アッカーマン倍率係数は、種々の適切な他のやり方のいずれかにて変化する（例えば、区分的に定められる曲線を辿る）。

一実施形態においては、ダブルアッカーマンジオメトリ舵角δａを以下の式から計算することができる。

しかしながら、車両２０が閾値速度を下回る場合にフィードフォワード横加速度値Ａｙを全アッカーマン角度および倍率係数で補正するために、種々の適切な他の式のいずれかを利用できることは理解できるであろう。

ＥＳＣコントローラ５０によって実行される制御ルーチンの一実施形態が、図７に大まかに示されている。起動（１００）時に、ＥＳＣコントローラ５０は、前輪の舵角（１０５）、後輪の舵角（１１０）、車両の速度（１１５）、および車両のヨーレート（１２０）を検出することができる。ＥＳＣコントローラ５０は、車両の速度および速度に基づく倍率係数のマップに基づいて、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒを決定（１２５）し、車両のヨーレートおよびヨーに基づく倍率係数のマップに基づいて、ヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒを決定（１３０）することができる。有効後舵角値δｒｍは、検出後輪舵角、速度に基づく倍率係数Ｋｖｒ、およびヨーに基づく倍率係数Ｋｙｒに基づいて決定（１３５）される。車両の速度が閾値速度値よりも大きい場合、総有効舵角値δｔは、前輪舵角および有効後輪舵角値δｒｍに基づいて決定（１４０）される。フィードフォワード横加速度値Ａｙは、総有効舵角値δｔに基づいて決定（１４５）され、前後輪２２、２４の動作は、フィードフォワード横加速度値Ａｙに応答して、制御（１５０）され、その後、プロセスが再び開始する。

車両の速度が閾値速度値以下である場合、ＥＳＣコントローラ５０は、左右の後輪２４の車輪の速度を検出（１５５）でき、後輪の舵角および左右の後輪２４の車輪の速度に基づいて、全アッカーマン角度を割り出す（１６０）ことができる。ＥＳＣコントローラ５０は、車両の速度に基づいてアッカーマン倍率係数を決定（１６５）することができ、全アッカーマン角度およびアッカーマン倍率係数に基づいてダブルアッカーマンジオメトリ舵角値δａを決定（１７０）することができる。総有効舵角値δｔは、前輪の舵角、有効後輪舵角値δｒｍ、およびダブルアッカーマンジオメトリ舵角値δａに基づいて決定（１７５）される。次いで、フィードフォワード横加速度値Ａｙを総有効舵角値δｔに基づいて決定（１４５）することができ、前後輪２２、２４の動作は、フィードフォワード横加速度値Ａｙに応答して制御（１５０）され、その後、プロセスは再び開始する。ＥＳＣコントローラ５０は、この制御ルーチンの特定の工程を、例えば互いに二者択一的または並列など任意の順序で実行できることは理解できるであろう。また、ＥＳＣコントローラ５０は、種々のさらなるやり方または代案のやり方のいずれかにて前輪２２および／または後輪２４の動作を制御できることも理解できるであろう。

実施形態および実施例の以上の説明は、例示および説明を目的として提示されている。それらは、すべてを述べ尽くすものでも、上述した形態への限定を意味するものでもない。多数の変更が、以上の教示に照らして可能である。そのような変更のうちのいくつかは、説明済みであり、他の変更は、当業者であれば理解できるであろう。実施形態を、種々の実施形態の例示として選択して説明した。当然ながら、技術的範囲は、本明細書に記載した実施例または実施形態に限られず、当業者であれば、いくつかある任意の応用および均等な装置にて使用可能である。むしろ、技術的範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。また、特許請求の範囲および／または明細書に記載のあらゆる方法について、その方法がフロー図に関連付けて説明されているか否かに関わらず、方法の実行において行なわれる各段階の順序（明示されていても、明示されていなくても）は、とくに指定されず、あるいは文脈から必須でない限りは、必ずしも提示のとおりの順序で実行されなくてもよく、別の順序で実行されても、あるいは並列に実行されてもよいことを意味している。

Claims (20)

1. １対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪を備える車両を制御する方法であって、
   前記１対の操舵可能な後輪のうちの少なくとも一方について、後輪舵角を検出するステップと、
   前記後輪舵角および倍率係数に基づいてフィードフォワード横加速度値を決定するステップと、
   前記フィードフォワード横加速度値に応じて、前記１対の操舵可能な前輪および前記１対の操舵可能な後輪の動作を制御するステップと、
   を含んでおり、
   前記フィードフォワード横加速度値は、前記１対の操舵可能な前輪および前記１対の操舵可能な後輪のフィードフォワード制御を容易にすることを特徴とする方法。
2. 前記１対の操舵可能な前輪のうちの少なくとも一方について、前輪舵角を検出するステップと、
   前記前輪舵角に更に基づいて、前記フィードフォワード横加速度値を決定するステップと、
   を更に含む請求項１に記載の方法。
3. 前記車両のヨーレートを検出するステップと、
   前記車両の横加速度を検出するステップと、
   前記車両のヨーレートおよび前記車両の横加速度の少なくとも一方が増加するとき、前記倍率係数を減少させるステップと、
   を更に含む請求項１に記載の方法。
4. 前記車両のヨーレートが第１のヨーレート値から第２のヨーレート値へと増加するときに前記倍率係数を第１の大きさから第２の大きさへと減少させるステップを更に含む請求項３に記載の方法。
5. 前記倍率係数を前記第１の大きさから前記第２の大きさへと実質的に線形に減少させるステップを更に含む請求項４に記載の方法。
6. 前記車両のヨーレートが前記第１のヨーレート値を下回る場合に前記倍率係数を前記第１の大きさに保つステップと、
   前記車両のヨーレートが前記第２のヨーレート値を上回る場合に前記倍率係数を前記第２の大きさに保つステップと、
   を更に含む請求項４に記載の方法。
7. 前記車両の速度を検出するステップと、
   前記車両の速度が第１の車速値から第２の車速値へと増加するときに前記倍率係数を第１の大きさから第２の大きさへと減少させるステップと、
   を更に含む請求項１に記載の方法。
8. 前記倍率係数を前記第１の大きさから前記第２の大きさへと実質的に線形に減少させるステップを更に含む請求項７に記載の方法。
9. 前記車両の速度が前記第１の車速値を下回る場合に前記倍率係数を前記第１の大きさに保つステップと、
   前記車両の速度が前記第２の車速値を上回る場合に前記倍率係数を前記第２の大きさに保つステップと、
   を更に含む請求項７に記載の方法。
10. １対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪を備える車両を制御する方法であって、
    前記１対の操舵可能な前輪のうちの少なくとも一方について、前輪舵角を検出するステップと、
    前記１対の操舵可能な後輪のうちの少なくとも一方について、後輪舵角を検出するステップと、
    全アッカーマン角度を割り出すステップと、
    前記後輪舵角および倍率係数から有効後輪舵角値を決定するステップと、
    前記全アッカーマン角度およびアッカーマン倍率係数に基づいて、ダブルアッカーマンジオメトリ舵角値を決定するステップと、
    前記１対の操舵可能な前輪および前記１対の操舵可能な後輪のフィードフォワード制御を容易にするフィードフォワード横加速度値を、前記前輪舵角と前記有効後輪舵角値と前記ダブルアッカーマンジオメトリ舵角値とに基づいて決定するステップと、
    前記フィードフォワード横加速度値に応じて、前記１対の操舵可能な前輪および前記１対の操舵可能な後輪の動作を制御するステップと、
    を含んでいることを特徴とする方法。
11. 前記車両の速度を検出するステップと、
    前記車両の速度が第１の速度値から第２の速度値へと増加するときに前記アッカーマン倍率係数を第１の大きさから第２の大きさへと減少させるステップと、
    を更に含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記車両の速度を検出するステップと、
    前記車両の速度が閾値を下回る場合に、前記１対の操舵可能な前輪および前記１対の操舵可能な後輪の動作を前記フィードフォワード横加速度値に応じて制御するステップと、
    を更に含む請求項１０に記載の方法。
13. 前記閾値は約１５ＫＰＨである請求項１２に記載の方法。
14. 前記全アッカーマン角度を割り出すステップは、前記前輪舵角および前記後輪舵角に基づいて前記全アッカーマン角度を割り出すステップを含んでいる請求項１０に記載の方法。
15. 前記全アッカーマン角度を割り出すステップは、
    前記１対の後輪の各々の速度を検出するステップと、
    前記１対の後輪の速度差に基づいて前記全アッカーマン角度を割り出すステップと、
    を含んでいる請求項１０に記載の方法。
16. １対の操舵可能な前輪および１対の操舵可能な後輪を備える車両を運転する方法であって、
    前記１対の操舵可能な前輪のうちの少なくとも一方について、前輪舵角を検出するステップと、
    前記１対の操舵可能な後輪のうちの少なくとも一方について、後輪舵角を検出するステップと、
    前記車両のヨーレートを検出するステップと、
    前記車両の速度を検出するステップと、
    前記車両のヨーレートに基づいて、ヨーに基づく倍率係数を決定するステップと、
    前記車両の速度に基づいて、速度に基づく倍率係数を決定するステップと、
    前記後輪舵角と、前記ヨーに基づく倍率係数と、前記速度に基づく倍率係数とから、有効後輪舵角値を決定するステップと、
    全アッカーマン角度を割り出すステップと、
    前記全アッカーマン角度およびアッカーマン倍率係数に基づいて、ダブルアッカーマンジオメトリ舵角値を決定するステップと、
    前記車両の速度が閾値速度を上回る場合に、前記前輪舵角および前記有効後輪舵角に基づいてフィードフォワード横加速度値を決定するステップと、
    前記車両の速度が前記閾値速度以下である場合に、前記前輪舵角、前記有効後輪舵角、および前記ダブルアッカーマンジオメトリ舵角値に基づいて、フィードフォワード横加速度値を決定するステップと、
    前記フィードフォワード横加速度値に応じて、前記１対の操舵可能な前輪および前記１対の操舵可能な後輪の動作を制御するステップと、
    を含んでおり、
    前記フィードフォワード横加速度値は、前記１対の操舵可能な前輪および前記１対の操舵可能な後輪のフィードフォワード制御を容易にすることを特徴とする方法。
17. 前記車両の速度が第１の車速値から第２の車速値へと増加するときに、前記速度に基づく倍率係数を第１の大きさから第２の大きさへと減少させるステップを更に含む請求項１６に記載の方法。
18. 前記車両のヨーレートが増加するときに、前記ヨーに基づく倍率係数を減少させるステップを更に含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記車両の速度が第１の速度値から第２の速度値へと増加するときに、前記アッカーマン倍率係数を第１の大きさから第２の大きさへと減少させるステップを更に含む請求項１８に記載の方法。
20. 前記閾値は約１５ＫＰＨである請求項１９に記載の方法。

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