JP2015003697A - 車両安定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中の車両のスピンをより確実に防止すること。【解決手段】車両のスピンを抑制する車両安定装置１０は、車両の目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分値が制御閾値以上の場合に、所定の制御量で車両の走行を制御する。制御閾値および制御量は、車両の操舵角を周波数分析した操舵角周波数と、車速とに基づいて変更される。このとき、車両安定装置１０は、操舵角周波数が高いほど、また車速が速いほど制御閾値を小さく、制御量を大きくする。【選択図】図１

Description

本発明は、走行中の車両のスピンを防止し、姿勢を安定させる車両安定装置に関する。

従来、走行中の車両のスピンを防止し、姿勢を安定させる車両安定装置（横滑り防止装置）が知られている。たとえば、下記特許文献１には、実ヨーレートと車体すべり角の符号が互いに異なる、車両の挙動を素早く変更するカウンタステア等の修正操舵を行うスピン傾向を示すとき、車体すべり角が大きくスピン傾向が強いほど時定数を大きく設定し、ハンドル角，車速，上記時定数を用い目標ヨーレートを演算する。そして、実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を演算し、実ヨーレートと目標ヨーレートとが一致するように各駆動装置を制御する車両運動制御装置が開示されている。

特開平１１−２４０４５８号公報

上述した従来技術にかかる技術では、主に実ヨーレートと目標ヨーレートとの差分から、制御を開始するタイミングや制御量（制御の強さ）を決定している。一方で、車両のスピンのしやすさは、ヨーレート以外の要因にも関係すると考えられ、これらの要因を考慮することで、より安定した走行を実現できる可能性がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、走行中の車両のスピンをより確実に防止することができる車両安定装置を提供することを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる車両安定装置は、車両のスピンを抑制するスピン抑制制御をおこなう車両安定装置であって、前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車速と前記操舵角を用いて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート演算手段と、前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に基づいて、前記車両の走行を制御する制御手段と、前記操舵角検出手段により検出された前記操舵角を周波数分析した操舵角周波数を算出する操舵角周波数演算手段と、を備え、前記制御手段は、前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分値が所定値以上の場合に所定の制御量で前記車両の走行を制御するとともに、前記所定値および前記制御量を前記車速と前記操舵角周波数とに基づいて変更する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる車両安定装置は、前記制御手段は、前記操舵角周波数が高いほど前記所定値を小さく、前記制御量を大きくする、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる車両安定装置は、前記制御手段は、前記車速が速いほど前記所定値を小さく、前記制御量を大きくする、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる車両安定装置は、前記制御手段は、前記車両のブレーキ機構および前記車両のエンジン出力を制御することにより、前記車両の走行を制御する、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、操舵角を周波数分析した操舵角周波数を算出し、操舵角周波数に基づいて車両各部の制御に介入するタイミングを規定する制御閾値（所定値）および制御量を変更する。車両のスピンのしやすさは、車両への動的な操舵の有無に関係する。操舵角周波数を用いて制御閾値および制御量を変更することにより、より確実に車両のスピンを抑制することができる。
請求項２の発明によれば、操舵角周波数が高いほど所定値（制御閾値）を小さく、制御量を大きくする。これにより、操舵角周波数が高い状態、すなわち、ハンドル操作が頻繁におこなわれている時ほど、車両安定装置による介入をしやすく、また強い制御をおこなうことができ、実際の走行状態（スピンのしやすさ）に即した制御をおこなうことができる。
請求項３の発明によれば、車速が速いほど所定値（制御閾値）を小さく、制御量を大きくする。これにより、車速が高い時ほど、車両安定装置による介入をしやすく、また強い制御をおこなうことができ、実際の走行状態（スピンのしやすさ）に即した制御をおこなうことができる。
請求項４の発明によれば、車両の各輪のブレーキ機構および車両のエンジン出力を制御するので、車両の挙動を制御して、車両姿勢を安定させることができる。

実施の形態にかかる車両安定装置１０の構成を示すブロック図である。 制御閾値および制御量の概要を示す説明図である。 車両安定装置１０の処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる車両安定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる車両安定装置１０の構成を示すブロック図である。実施の形態にかかる車両安定装置１０は、車両のスピンを抑制するスピン抑制制御をおこなう車両安定装置であって、ヨーレートセンサ１０２、車輪速センサ１０４、ハンドル角センサ１０６、ブレーキ駆動部１１２、エンジン制御部１１４、処理部２００によって構成される。

ヨーレートセンサ１０２は、角速度センサであり、車両安定装置１０が搭載された車両（以下、単に「車両」という）のヨーレート（車両旋回方向の回転角の変化）を検知する。ヨーレートセンサ１０２によって検知された車両のヨーレートを「実ヨーレート」という。すなわち、ヨーレートセンサ１０２は、請求項における実ヨーレート検出手段に対応する。
車輪速センサ１０４は、車両の各車輪の回転速度を検知する。なお、図１には車輪速センサ１０４を１つのみ図示しているが、実際には車輪速センサ１０４は車両の各車輪（４輪）に１つずつ設置されている。
ハンドル角センサ１０６は、車両のハンドルに設けられた回転センサであり、車両の操舵角を検知する。

ブレーキ駆動部１１２は、車両の各車輪に設けられたブレーキシステムを駆動し、車輪の回転を遅延または停止させる。本実施の形態では、ブレーキ駆動部１１２は、ユーザによるブレーキペダル（図示なし）の操作の他、処理部２００（走行制御部２１２）による制御によって動作する。
エンジン制御部１１４は、たとえばＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、車両のエンジンの点火機構、燃料系統、吸排気系統などを総合的に制御して、エンジンの出力を制御する。なお、本実施の形態では、車両はエンジン出力によって駆動されるものとするが、これに限らず、たとえばモータによって駆動される電動車などであってもよい。

処理部２００は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
処理部２００は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、目標ヨーレート演算部２０２、ヨーレート差分演算部２０４、車速演算部２０６、操舵角周波数演算部２０８、パラメータ決定部２１０、走行制御部２１２を実現する。

目標ヨーレート演算部２０２は、ハンドル角センサ１０６によって検出された操舵角と車輪速センサ１０４によって検出された車速を用いて目標ヨーレートを算出する。目標ヨーレートとは、運転者によるハンドル操作量と車速から予測される車両のヨーレートである。
ヨーレート差分演算部２０４は、目標ヨーレート演算部２０２によって算出された目標ヨーレートと、ヨーレートセンサ１０２によって検知された実ヨーレートの差分を算出する。
車速演算部２０６は、車輪速センサ１０４によって検知された各車輪の回転速度に基づいて、車両の走行速度（車速）を算出する。すなわち、車輪速センサ１０４および車速演算部２０６は、請求項における車速検出手段に対応する。

操舵角周波数演算部２０８は、ハンドル角センサ１０６によって検知された操舵角を周波数分析した操舵角周波数を算出する。すなわち、操舵角周波数演算部２０８は、請求項における操舵角周波数演算手段に対応する。操舵角を周波数分析することによって、ハンドル操作の速度を知ることができる。すなわち、操舵角周波数が高い場合には一定時間内に多くのハンドル操作がおこなわれており、操舵角周波数が低い場合には相対的にハンドル操作が少ないことを示す。

パラメータ決定部２１０は、後述する走行制御部２１２によってブレーキ駆動部１１２やエンジン制御部１１４を制御（スピン抑制制御）する際の制御閾値や制御量などのパラメータを決定する。
制御閾値とは、走行制御部２１２がスピン抑制制御を開始する際の閾値であり、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分値を示す。すなわち、ヨーレート差分演算部２０４によって算出された目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分値が制御閾値以上となった場合に、走行制御部２１２はスピン抑制制御を開始する。よって、制御閾値が小さいほど、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分が小さいうちからスピン抑制制御が開始されることになる。
また、制御量とは、走行制御部２１２がブレーキ駆動部１１２やエンジン制御部１１４を制御する度合い（強度）を示し、制御量が大きいほど強い制御をおこなうことを示す。

図２は、制御閾値および制御量の概要を示す説明図であり、図２Ａは制御閾値、図２Ｂは制御値を示す。また、図２Ａ、図２Ｂともに、縦軸は操舵角周波数、横軸は車速を示している。パラメータ決定部２１０は、図２に示すような制御閾値および制御量のテーブルを有しており、車速演算部２０６によって算出された車速および操舵角周波数演算部２０８によって算出された操舵角周波数を用いて、制御閾値および制御量を決定する。

図２Ａに示す制御閾値は、車速が速い、また操舵角周波数が高いほど、決定される制御閾値の値が小さくなっている。たとえば、図２Ａ上の点αと点βとを比較すると、より車速が速く、また操舵角周波数が高い状態を示す点αの方が、点βよりも制御閾値が低くなっている。すなわち、車速が速い、また操舵角周波数が高いほど、制御閾値が小さい値に設定され、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分が小さいうちからスピン抑制制御を開始されることになる。

また、図２Ｂに示す制御量は、車速が速い、また操舵角周波数が高いほど、決定される制御量の値が大きくなっている。たとえば、図２Ｂ上の点αと点βとを比較すると、より車速が速く、また操舵角周波数が高い状態を示す点αの方が、点βよりも制御量が大きくなっている。すなわち、車速が速い、また操舵角周波数が高いほど、制御量が大きい値に設定され、ブレーキ駆動部１１２やエンジン制御部１１４に対して強い制御がおこなわれることになる。

言い換えると、パラメータ決定部２１０は、操舵角周波数が高いほど制御閾値を小さく、制御量を大きくする。また、パラメータ決定部２１０は、車速が速いほど制御閾値を小さく、制御量を大きくする。
なお、図２内の制御閾値および制御量の値やグラフは、車速または操舵角周波数の値によって決定される制御閾値および制御量の大小関係を示すために模式的に示したものであり、実際の値とは異なる。

図１の説明に戻り、走行制御部２１２は、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分値が所定値（制御閾値）以上の場合に所定の制御量で車両の走行を制御する。上述のように、所定値（制御閾値）および制御量は、車速と操舵角周波数とに基づいてパラメータ決定部２１０によって変更される。すなわち、パラメータ決定部２１０と走行制御部２１２は、請求項における制御部に対応する。

走行制御部２１２は、パラメータ決定部２１０によって決定された制御量に従って、ブレーキ駆動部１１２およびエンジン制御部１１４を制御して、車両各輪の制動およびエンジン出力を調整する。すなわち、走行制御部２１２は、車両の各輪のブレーキ機構および車両のエンジン出力を制御することにより、車両の走行を制御する。

図３は、車両安定装置１０の処理を示すフローチャートである。車両の走行中、車両安定装置１０は、図３に示した処理を継続しておこなっている。
図３のフローチャートにおいて、車両安定装置１０は、まず、車輪速センサ１０４によって車輪の回転速度を取得し、車速演算部２０６によって車輪の回転速度から車速を算出する。また、ハンドル角センサ１０６およびヨーレートセンサ１０２によって車両の操舵角および実ヨーレートを取得する（ステップＳ３０１）。

つぎに、車両安定装置１０は、操舵角周波数演算部２０８によって操舵角を周波数分析して操舵角周波数を算出する（ステップＳ３０２）。そして、パラメータ決定部２１０によって、ステップＳ３０１で取得した車速およびステップＳ３０２で得られた操舵角周波数を用いて、制御閾値および制御量を決定する（ステップＳ３０３）。

また、ステップＳ３０２およびＳ３０３と並行して、目標ヨーレート演算部２０２では、ステップＳ３０１で取得された操舵角と車速を用いて目標ヨーレートを算出する（ステップＳ３０４）。

つづいて、ヨーレート差分演算部２０４によって、ステップＳ３０４で算出された目標ヨーレートと、ステップＳ３０１で得られた実ヨーレートとの差分を算出する（ステップＳ３０５）。走行制御部２１２は、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分が、ステップＳ３０３で決定された制御閾値以上の場合は（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０３で決定された制御量でブレーキ駆動部１１２（ブレーキ）およびエンジン制御部１１４（エンジン）を制御する（ステップＳ３０７）。一方、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分が制御閾値未満の場合は（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、制御をおこなわずにステップＳ３０１からの処理をくりかえす。

以上説明したように、実施の形態にかかる車両安定装置１０は、操舵角を周波数分析した操舵角周波数を算出し、操舵角周波数に基づいて車両各部の制御に介入するタイミングを規定する制御閾値（所定値）および制御量を変更する。車両のスピンのしやすさは、車両への動的な操舵の有無に関係する。操舵角周波数を用いて制御閾値および制御量を変更することにより、より確実に車両のスピンを抑制することができる。

また、車両安定装置１０は、操舵角周波数が高いほど、また車速が速いほど所定値（制御閾値）を小さく、制御量を大きくする。これにより、操舵角周波数が高い状態、すなわち、ハンドル操作が頻繁におこなわれている時や車両が高速で走行している時ほど、車両安定装置による介入をしやすく、また強い制御をおこなうことができ、実際の走行状態（スピンのしやすさ）に即した制御をおこなうことができる。

１０……車両安定装置、１０２……ヨーレートセンサ、１０４……車輪速センサ、１０６……ハンドル角センサ、１１２……ブレーキ駆動部、１１４……エンジン制御部、２００……処理部、２０２……目標ヨーレート演算部、２０４……ヨーレート差分演算部、２０６……車速演算部、２０８……操舵角周波数演算部、２１０……パラメータ決定部、２１２……走行制御部。

Claims (4)

1. 車両のスピンを抑制するスピン抑制制御をおこなう車両安定装置であって、
   前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車速と前記操舵角を用いて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート演算手段と、 前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に基づいて、前記車両の走行を制御する制御手段と、
   前記操舵角検出手段により検出された前記操舵角を周波数分析した操舵角周波数を算出する操舵角周波数演算手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分値が所定値以上の場合に所定の制御量で前記車両の走行を制御するとともに、前記所定値および前記制御量を前記車速と前記操舵角周波数とに基づいて変更する、
   ことを特徴とする車両安定装置。
2. 前記制御手段は、前記操舵角周波数が高いほど前記所定値を小さく、前記制御量を大きくする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両安定装置。
3. 前記制御手段は、前記車速が速いほど前記所定値を小さく、前記制御量を大きくする、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両安定装置。
4. 前記制御手段は、前記車両の各輪のブレーキ機構および前記車両のエンジン出力を制御することにより、前記車両の走行を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の車両安定装置。

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