JP2017210088A - 車両の旋回制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヨーレート偏差または路面摩擦係数の大きさに応じて制御ゲインを変化させても、目標ヨーレートが不安定になることのない車両の旋回制御装置を提供する。
【解決手段】この車両の旋回制御装置は、複数目標ヨーレート計算手段２５、複数ヨーモーメント計算手段２７、ヨーレート偏差計算手段２９、路面摩擦係数計算手段２４、制御ゲイン計算手段２６、目標ヨーレート補正手段３２を備える。目標ヨーレート補正手段３２は、前記計算された複数の目標ヨーレートと、前記ヨーレート偏差および路面摩擦係数の少なくとも一方から計算される制御ゲインとに応じて目標ヨーレートを補正する。路面摩擦係数が小さくまたはヨーレート偏差が大きくなるほど、目標ヨーレートを初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていく。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両の旋回性能を向上させ且つ路面摩擦係数が低い場所等での車両姿勢を安定させる車両の旋回制御装置に関する。
従来より、左右輪の制駆動トルク差によって旋回性能を向上させるヨー角モデルフォロイング制御、および車両姿勢を安定化させるＥＳＣ等のヨーモーメント制御が提案されている。
例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたヨーモーメント制御により旋回性能を向上させると共に、旋回程度が限界に近付くにつれてヨーモーメント制御から車両挙動安定化制御に切り替える制御装置が提案されている（特許文献１）。
特開２０１５−１２０４１５号公報
特許文献１のヨーモーメント制御では、タイヤのグリップを考慮していないため、次のような問題がある。例えば、走行する場所の路面摩擦係数が低い場合に旋回性能を向上させるようなヨーモーメント制御を行っても、タイヤのグリップは限界を超えてしまい、車両が不安定になる。
また、旋回程度が限界に近付き車両挙動安定化制御に切り替えたとしても、旋回性能を向上するヨーモーメント制御から車両挙動安定化制御に切り替えると、切り替える前後の操舵に対する車両の旋回特性が変化する。このため、運転者に違和感を与える可能性がある。
このような課題を解決するものとして、路面摩擦係数もしくは目標ヨーレートと実際のヨーレートの偏差から求めたヨーレート偏差の大きさに従い、ヨーモーメント制御の制御ゲインを初期値から１に近付けていき、目標ヨーレートを車両が本来持つ応答に近付ける車両の旋回制御装置を提案した。
しかし、ヨーモーメント制御の制御ゲインを初期値から１に近付けるために応答関数の制御ゲインを変化させると、車両特性を変化させた時と同様の効果が起きる為、例えば一定舵角で旋回中に制御ゲインを変化させると、運転者の意図しない不要なヨーモーメントが発生する可能性がある。
この発明の目的は、ヨーレート偏差または路面摩擦係数の大きさに応じて制御ゲインを変化させても、目標ヨーレートが不安定になることのない車両の旋回制御装置を提供することである。
この発明の車両の旋回制御装置は、前後左右輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源５と、操作手段１７の指令に応答して前記制駆動源５に制駆動の指令値を与える駆動制御装置１０とを有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置であって、
前記駆動制御装置１０は、
少なくとも車両の車速と舵角から計算される目標ヨーレートと前記車両に搭載されたセンサが出力する実ヨーレートとの差から計算されるヨーレート偏差、および路面摩擦係の少なくとも一方を含む車両走行情報値を計算する車両走行値情報計算手段２９，２４と、
予め定められた複数の制御ゲインから目標ヨーレートを決める複数目標ヨーレート計算手段２５と、
前記車両走行情報計算手段２９，２４により計算された車両走行情報値から制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段２６と、
前記複数目標ヨーレート計算手段２５により計算された複数の目標ヨーレートおよび前記制御ゲイン計算手段２６により計算された制御ゲインに応じて前記目標ヨーレートを補正する目標ヨーレート補正手段３２とを備え、
前記路面摩擦係数が小さくまたは前記ヨーレート偏差が大きくなるほど、前記目標ヨーレートを初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていくことを特徴とする。
この構成によると、複数目標ヨーレート計算手段２５により計算された複数の目標ヨーレートおよび、ヨーレート偏差計算手段２９から計算されるヨーレート偏差および路面摩擦係数計算手段２４から計算される路面摩擦係数のいずれか一方または両方とから計算される制御ゲインに応じて目標ヨーレートを補正する目標ヨーレート補正手段３２を備え、前記路面摩擦係数が小さくもしくは前記ヨーレート偏差が大きくなるほど、前記目標ヨーレートを初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていく。このため、ヨーレート偏差もしくは路面摩擦係数の大きさに応じて制御ゲインを変化させても、目標ヨーレートが不安定になることがない。
この発明において、前記車両駆動制御装置１０は、予め定められた複数の前記制御ゲインからヨーモーメントを決める複数ヨーモーメント計算手段２７と、前記複数ヨーモーメント計算手段２７により計算された複数のヨーモーメントおよび前記制御ゲイン計算手段２６で計算された制御ゲインに応じて前記ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段３３とを備え、前記ヨーモーメント補正手段３３で計算された前記ヨーモーメントに応じて、前後左右輪で独立に制御可能な制動トルクまたは駆動トルクを出力するようにしても良い。
この構成の場合、制御ゲインを変化させても応答関数に影響を与えることが無い為、不要なヨーモーメントを発生させることがない。
この発明において、前記目標ヨーレート補正手段３２は、予め複数の制御ゲインから計算する前記目標ヨーレートを、隣り合う二つの制御ゲインの間を補間により近似した目標ヨーレートとして計算するようにしても良い。
上記のように目標ヨーレートを補間により近似する場合、ヨー応答特性を変化させても、車両姿勢安定化制御が不安定になることを抑制することができる。
この発明において、前記ヨーモーメント補正手段３３は、予め複数の制御ゲインから計算する前記ヨーモーメントを、隣り合う二つの制御ゲインの間を補間により近似したヨーモーメントとして計算するようにしても良い。
上記のようにヨーモーメントを補間で近似する場合、ヨー応答特性を変化させても、ヨーモーメント制御から発生する不要なヨーモーメントを抑制することができる。
この発明において、前記複数ヨーモーメント計算手段２７を備える場合に、前記駆動制御装置１０は、前記路面摩擦係数について２つの異なる閾値μa とμb が設定されていてμa ＞μb の大小関係がある場合、前記路面摩擦係数が閾値μa よりも大きい場合は前記制御ゲインα2 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記路面摩擦係数が閾値μb よりも小さい場合は前記制御ゲインα1 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記路面摩擦係数が閾値μa よりも小さくμb よりも大きい場合は前記目標ヨーレート補正手段３２によって補間により近似した前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算するようにしても良い。
この構成の場合、路面摩擦係数が小さくなるにつれて車両本来のヨー応答特性に近付けるため、低μ路面においても車両の姿勢を安定した状態で維持することができる。
この発明において、前記駆動制御装置１０は、前記ヨーレート偏差に２つの異なる閾値ｒaとｒbが設定されていてｒa＜ ｒbの大小関係がある場合、前記ヨーレート偏差が閾値ｒaよりも小さい場合は前記制御ゲインα2 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記ヨーレート偏差が閾値ｒbよりも大きい場合は前記制御ゲインα1 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記ヨーレート偏差が閾値ｒaよりも大きくｒbよりも小さい場合は前記目標ヨーレート補正手段３２によって補間により近似した前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算するようにしても良い。
この構成のようにヨーレート偏差が大きくなるにつれて車両本来のヨー応答特性に近付ける場合、プローもしくはスピン傾向の車両姿勢を早期に回復することができる。
この発明の車両の旋回制御装置は、前後左右輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源と、操作手段の指令に応答して前記制駆動源に制駆動の指令値を与える駆動制御装置とを有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置であって、前記駆動制御装置は、少なくとも車両の車速と舵角から計算される目標ヨーレートと前記車両に搭載されたセンサが出力する実ヨーレートとの差から計算されるヨーレート偏差、および路面摩擦係の少なくとも一方を含む車両走行情報値を計算する車両走行値情報計算手段と、予め定められた複数の制御ゲインから目標ヨーレートを決める複数目標ヨーレート計算手段と、前記車両走行情報計算手段により計算された車両走行情報値から制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段と、前記複数目標ヨーレート計算手段により計算された複数の目標ヨーレートおよび前記制御ゲイン計算手段により計算された制御ゲインに応じて前記目標ヨーレートを補正する目標ヨーレート補正手段とを備え、前記路面摩擦係数が小さくまたは前記ヨーレート偏差が大きくなるほど、前記目標ヨーレートを初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていくため、ヨーレート偏差もしくは路面摩擦係数の大きさに応じて制御ゲインを変化させても、目標ヨーレートが不安定になることがないと言う効果が得られる。
この発明の第１の実施形態に係る車両の旋回制御装置の概念構成を示すシステム構成図である。 同車両のインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。 同旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。 同旋回制御装置による制御ゲインに対する目標ヨーレートの線型補間の様子を示す説明図である。 同旋回制御装置による制御ゲインに対するヨーモーメントの線型補間の様子を示す説明図である。 同旋回制御装置における、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。 同旋回制御装置において、ヨーレート偏差および路面摩擦係数と、制御ゲインとの関係を示す図である。 同旋回制御装置における、制御ゲインの推移の一例を示す図である。 同車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を示す図である。 同車両の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。 この発明の他の実施形態に係る車両の旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車両の旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。 車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を各駆動方式別に示す図である。
この発明の第１の実施形態に係る車両の旋回制御装置を図１ないし図１０と共に説明する。図１に示すように、この旋回制御装置を搭載した車両１として、四輪全てに制駆動源となるインホイールモータ駆動装置(以下、「ＩＷＭ」と略称する場合がある)５を備えた四輪独立駆動式の車両を例に説明する。この車両１は、左右の後輪となる車輪２および左右の前輪となる車輪２が、いずれも制駆動源となる電気モータ４で独立して駆動される。
図２に示すように、インホイールモータ駆動装置５は、電気モータ４、減速機６、および車輪用軸受７を有し、一部または全体が車輪２内に配置される。電気モータ４の回転は、減速機６および車輪用軸受７を介して車輪２に伝達される。インホイールモータ駆動装置５は、電気モータ４の回転に方向の切換により、駆動トルクまたは制動トルクを発生する。車輪用軸受７のハブ輪７ａのフランジ部には摩擦ブレーキ装置８を構成するブレーキロータ８ａが固定され、同ブレーキロータ８ａは車輪２と一体に回転する。電気モータ４は、例えば、ロータ４ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。この電気モータ４は、ハウジング４ｃに固定したステータ４ｂと、回転出力軸９に取り付けたロータ４ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
図１において、制御系を説明する。
車両の旋回制御装置は、この例では電気制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される駆動制御装置１０と、各電気モータ４に対して設けられた複数（この例では４つ）のインバータ装置１１と、センサ類１２とを備える。駆動制御装置１０は、メインＥＣＵ部１３と、ヨーモーメント制御装置１４と、車両姿勢安定化制御装置１５と、インバータトルク指令装置１６とを有する。駆動制御装置１０は、マイクロコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。駆動制御装置１０と各インバータ装置１１とは、ＣＡＮ（コントロール・エリア・ネットワーク）等の車内通信網で接続されている。
メインＥＣＵ部１３は、その基本的な構成として、車両全般の統括制御や協調制御を行う機能と、制駆動指令生成機能とを有する。この制駆動指令生成機能は、図示外のアクセルペダルに設けられたアクセルペダルセンサ１７が検出した操作量の指令値であるアクセル指令値から電気モータ４へ与えるトルク指令値を生成する機能である。運転者が前記アクセルペダルを操作し駆動を指示した場合、前記アクセルペダルの操作量に応じてアクセルペダルセンサ１７からアクセル指令値がメインＥＣＵ部１３に入力される。前記アクセルペダルは、請求項で言う操作手段の一つである。より具体的には、メインＥＣＵ部１３の制駆動指令生成機能は、図示外のブレーキペダルに設けられたブレーキペダルセンサが検出した操作量の指令値であるブレーキ指令値を前記アクセル指令値から差し引いて４つの各電気モータ４へ分配する合計のトルク指令値を生成する機能とされる。なお請求項で言う操作手段は、自動運転手段（図示せず）を備える場合、その自動運転手段であっても良い。
メインＥＣＵ部１３からのアクセルトルク指令値はヨーモーメント制御装置１４等を介してインバータ装置１１へ送られる。各インバータ装置１１は、図示外のバッテリの直流電力を電気モータ４の駆動のための交流電力に変換する手段であって、その出力を制御する制御部（図示せず）を有し、各車輪２毎に分配されたトルク指令値に従って担当の電気モータ４を制御する。各インバータ装置１２は、交流電力に変換するスイッチング素子のブリッジ回路等のパワー回路部（図示せず）と、そのパワー回路部を制御する制御部（図示せず）とを有する。
センサ類１２は、前記アクセルペダルセンサ１７、車速検出手段である車速センサ１８、操舵角検出手段である舵角センサ１９、ヨーレート検出手段であるヨーレートセンサ２０、および横加速度検出手段である横加速度センサ２１を含む。前記舵角センサ１９は、例えば、図示外のステアリングハンドル等の操舵角を検出するセンサである。メインＥＣＵ部１３には、舵角センサ１９から操舵角、車速センサ１８から車速、横加速度センサ２１から実横加速度、ヨーレートセンサ２０から実ヨーレートがそれぞれ入力される。各値は、メインＥＣＵ部１３からヨーモーメント制御装置１４と車両姿勢安定化制御装置１５に出力される。
図３に示すように、ヨーモーメント制御装置１４は、目標横加速度計算手段２２、横加速度偏差計算手段２３、車両走行値情報計算手段である路面摩擦係数計算手段２４、複数目標ヨーレート計算手段２５、目標ヨーレート補正手段３２、制御ゲイン計算手段２６、複数ヨーモーメント計算手段２７、ヨーモーメント補正手段３３、および制駆動トルク計算手段２８を含む。
車両姿勢安定化制御装置１５は、車両走行値情報計算手段であるヨーレート偏差計算手段２９、車両姿勢状態計算手段３０、制駆動トルク計算手段３１を含む。
ヨーモーメント制御装置１４には、メインECU部１３から、車速、舵角、実横加速度、アクセルペダルセンサから１７のアクセルトルク指令値が入力される。目標横加速度計算手段２２では、車速および舵角と車両の質量やホイールベース等の車両パラメータから目標横加速度を計算する。横加速度偏差計算手段２３では、上記目標横加速度と実横加速度の差から横加速度偏差を計算する。路面摩擦係数計算手段２４では、横加速度偏差計算手段２３から出力された横加速度偏差が図６に示すように閾値Gyc以下ならば1とし、閾値Gycを超えた時は実横加速度から路面摩擦係数を計算する。目標横加速度をGyref、実横加速度をGyact、路面摩擦係数をμestとすると、
Gyref − Gyact ≦ Gyc ならば ⇒ μest = 1 (1)
Gyref − Gyact > Gyc ならば ⇒ μest ≧ |Gyact| (2)
として推定する。
図３において、複数目標ヨーレート計算手段２５では、複数の目標ヨーレートが計算されており、式（3）に示す実舵角δ（s）に対する目標ヨーレートr（s）の二次遅れ系の伝達関数を計算したものが複数個出力される。
Figure 2017210088
式（3）は、車速と車両の質量やホイールベース等の車両パラメータから計算される、Gδ r（0）：ヨー角速度ゲイン定数、ωn：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Tr：ヨー角速度時定数と、s：ラプラス演算子、αi：固有振動数ωnの制御ゲイン（i=1〜3）、λi：減衰係数ζの制御ゲイン（i=1〜3）、から構成されている。
制御ゲインが1より大きい場合、目標ヨーレートの立ち上がりが早くなり、制御ゲインが1の時は車両本来のヨー応答特性となる。例えば、図４に示すように3つの制御ゲインが予め計算されていて制御ゲインの初期値α2を2.0に設定した場合、(a)α1＝1.0、(b)α2＝2.0、(c)α3＝1.5の制御ゲインの時に計算される目標ヨーレートを予め計算しておく。
目標ヨーレート補正手段３２では、複数目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートと、制御ゲイン計算手段２６から計算された制御ゲインから、最終的に出力するべき目標ヨーレートを計算する。例えば、上記と同様に制御ゲインの初期値α2を2.0に設定していた時に、制御ゲイン計算手段２６によって制御ゲインが2.0から1.0に変化した場合、α1とα3の間もしくはα3とα2の間は目標ヨーレートを線形補間により近似する事でスムーズに車両のヨー応答特性を車両が本来持つヨー応答特性に近付ける。なお、本実施形態では、補間方法として、線形補間を例に示したが、補間方法はこれに限られるものではない。すなわち、補間方法として、多項式補間、スプライン補間、ラグランジュ補間等の他の公知の補間方法を用いてもよい。
制御ゲイン計算手段２６では、路面摩擦係数計算手段２４で計算された車両走行情報値である路面摩擦係数と、ヨーレート偏差計算手段２９で計算された車両走行情報値であるヨーレート偏差に応じて制御ゲインを計算する。
なお、制御ゲイン計算手段２６では、図１１の実施形態に示すように、路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数に応じて制御ゲインを計算し、ヨーレート偏差を用いずに計算する構成であっても良く、また図１２の実施形態に示すように、ヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差に応じて制御ゲインを計算し、路面摩擦係数を用いずに計算する構成であっても良い。図１１、図１２に示す各実施形態は、その他の構成については、図３に示す実施形態と同様である。
制御ゲインは、前記した通りヨー方向の固有振動数ωnの制御ゲインをα、ヨー方向の減衰係数ζの制御ゲインをλとする。これ以降に出てくる制御ゲインは全てαを例に説明する。また、路面摩擦係数もしくはヨーレート偏差には、図７に示すように2つの閾値を設けても良い。路面摩擦係数が閾値μaより小さい、もしくはヨーレート偏差が閾値raより大きい場合は制御ゲインを初期値から1に近付けていき、路面摩擦係数が閾値μbより小さい、もしくはヨーレート偏差が閾値rbより大きい場合は制御ゲインを1に設定する。
また、図８に示すように制御ゲインが初期値から1に下がる時よりも、1から初期値に戻す時の方が緩やかであることを特徴とする。路面摩擦係数が低い場所では、タイヤはグリップ力を失いやすいため、制御ゲインを即座に小さくしてヨーモーメント制御による制駆動トルクを小さくし、路面摩擦係数が高い場所では、タイヤのグリップ力が戻るため、制御ゲインを緩やかに初期値に戻していきヨーモーメント制御による制駆動トルクを大きくすることで、運転者に違和感を与えることがない。
図３において、複数ヨーモーメント計算手段２７では、複数のヨーモーメントが計算されており、式（4）に示す実舵角δ（s）に対するヨーモーメントMz（s）の三次遅れ系の伝達関数を計算したものが複数個出力される。
Figure 2017210088
式（4）は、式（3）と同様に車速と車両の質量やホイールベース等の車両パラメータから計算される、Gδ r（0）：ヨー角速度ゲイン定数、ωn：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Tr：ヨー角速度時定数、GM r（0）：ヨーモーメントゲイン定数、TM：ヨーモーメント時定数と、s：ラプラス演算子、αi：固有振動数ωnの制御ゲイン（i=1〜3）、λi：減衰係数ζの制御ゲイン（i=1〜3）、から構成されている。
複数目標ヨーレート計算手段２５と同様に、例えば、図５に示すように3つの制御ゲインが予め計算されていて制御ゲインの初期値α2を2.0に設定した場合、(a)α1＝1.0、(b)α2＝2.0、(c)α3＝1.5の制御ゲインの時に計算されるヨーモーメントを予め計算しておく。ただし、式（4）をみると、制御ゲインαiもしくはλiが1.0であれば、実舵角δ（s）に対するヨーモーメントMz（s）はゼロであることがわかる。
ヨーモーメント補正手段３３では、複数ヨーモーメント計算手段２７から計算されたヨーモーメントと、制御ゲイン計算手段２６から計算された制御ゲインから、最終的に出力するべきヨーモーメントを計算する。例えば、上記と同様に制御ゲインの初期値α2を2.0に設定していた時に、制御ゲイン計算手段２６によって制御ゲインが2.0から1.0に変化した場合、α1とα3の間、もしくはα3とα2の間は、目標ヨーレートを線形補間により近似する事でスムーズにヨーモーメントをゼロに近付ける。なお、本実施形態では、補間方法として、線形補間を例に示したが、補間方法はこれに限られるものではない。すなわち、補間方法として、多項式補間、スプライン補間、ラグランジュ補間等の他の公知の補間方法を用いてもよい。
制駆動トルク計算手段２８では、アクセルトルク指令値と式（4）で計算されたヨーモーメントに応じて４輪の制駆動トルクを決定してトルク指令値Yを指令する。車両姿勢安定化制御が無い場合はトルク指令値Yが最終指令トルクとなる。
なお、この車両の旋回制御装置は、この実施形態で説明した4輪IWMの搭載車以外にも、前後左右の４輪に制動トルクを与える手段として摩擦ブレーキを使用した前輪駆動車、後輪駆動車、ガソリンを駆動源とした4輪駆動車においても上記と同様にしてヨーモーメント制御を行うことができる。
図９および図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、左右輪で同じ駆動トルクを出力している車両が左旋回した時の、旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる方法を各駆動方式別に示したものである。破線で示した細い矢印はIWMもしくは摩擦ブレーキ（図示せず）による制動トルク、実線で示した細い矢印はIWMもしくはエンジン出力による駆動トルク、太い矢印は制動トルクと駆動トルクの合計値を表していて、実線は駆動トルク、破線は制動トルクの合計値となる。
図９に示すように、IWM搭載車は、旋回外輪は駆動トルク、旋回内輪は制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。
また、図１３に示すように、ガソリンエンジン車は、旋回外輪はエンジン出力による駆動トルク、旋回内輪は駆動トルクよりも大きな摩擦ブレーキによる制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。もし、旋回中に運転者がアクセル操作もしくはブレーキ操作をした場合、制動トルクもしくは駆動トルクが付加されるため車両は加速もしくは減速する。
図３において、車両姿勢安定化制御装置１５には、メインECU部１３から実ヨーレートが入力される。ヨーレート偏差計算手段２９では、実ヨーレートと目標ヨーレート補正手段３２で補正された補正後の目標ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算する。
車両姿勢状態計算手段３０では、ヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差の大きさから車両の姿勢状態を計算する。図１０は、車両姿勢を3つの状態に分けて示したものである。目標ヨーレートと実ヨーレートの値がほぼ同等である場合は、ヨーモーメント制御によって片側の前後輪が同じ方向に制動トルクもしくは駆動トルクを指令してヨーモーメントを発生させる。それに対し、路面摩擦係数が低い場所等では車両が曲りきれないもしくはスピン状態になりやすくなる。目標ヨーレートをrref、実ヨーレートをract、閾値を前記rbとすれば、
rref > ract かつ |rref − ract| > rb ならば ⇒ アンダーステア状態（US）(5)
rref < ract かつ|rref − ract| > rb ならば ⇒ オーバーステア状態（OS） (6)
と判断して、USの場合は後輪が制御輪、OSの場合は前輪が制御輪として、ヨーモーメントを発生させて車両姿勢を安定化させる。
車両姿勢安定化制御の制駆動トルク計算手段３１では、路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数、車両姿勢状態計算手段３０で計算された車両姿勢状態、目標ヨーレート補正手段３２で補正された補正後目標ヨーレートから指令する制動トルクおよび駆動トルクを計算してトルク指令値Eとして指令する。
トルク指令値Yとトルク指令値Eは最終トルク指令値を計算するインバータトルク指令装置１６に入力され、最終トルク指令値をインバータ装置１１へと指令する。インバータ装置１１は、最終トルク指令値となるよう電流を制御してインホイールモータ駆動装置５を駆動する。
上記構成によると、制御ゲインを初期値から1に近付ける、即ち車両の旋回性能を向上させるヨーモーメント制御から車両本来の旋回性能に戻しても不要なヨーモーメントを発生させずに車両姿勢を安定化させる。さらに、車両に車両姿勢安定化制御が備わっている場合は、上記に加えてヨーモーメント制御に使用している目標ヨーレートを車両姿勢安定化制御にも使用することで、ヨーモーメント制御から車両姿勢安定化制御に切り替えても運転者に違和感を与えないようにする。以下、具体的に説明する。
ヨーモーメント制御装置１４によるヨーモーメント制御は、走行中の車両の車速と舵角、そして制御ゲインから計算される目標ヨーレートに応じて、前後左右輪の制動トルクもしくは駆動トルクを指令してヨーモーメントを発生させる。事前に目標ヨーレートを車両本来のヨー応答特性よりも早い立ち上がりとなるように設定すれば、これに応じてヨーモーメントが大きく発生する。
目標ヨーレートとヨーモーメントを決める制御ゲインは予め複数の値が設定されており、例えば制御ゲインが３つ設定されている場合、車両本来のヨー応答特性を実現する制御ゲインをα1、初期のヨー応答特性を実現する制御ゲインをα2、α1とα2の間のある1つの制御ゲインをα3とし、制御ゲインがα1の時の目標ヨーレートをr1、ヨーモーメントをM1、制御ゲインがα2の時の目標ヨーレートをr2、ヨーモーメントをM2、制御ゲインがα3の時の目標ヨーレートをr3、ヨーモーメントをM3とする。
路面摩擦係数の推定値が閾値μaよりも大きい、もしくはヨーレート偏差が閾値raよりも小さい場合は目標ヨーレートをr2（車両本来のヨー応答特性よりも早い応答）、ヨーモーメントをM2とする。路面摩擦係数の推定値が閾値μbよりも小さい、もしくはヨーレート偏差が閾値rbよりも大きい場合は目標ヨーレートをr1（車両本来のヨー応答特性におおよそ一致する）、ヨーモーメントをM1とする。路面摩擦係数の推定値が閾値μaより小さく閾値μbより大きい時、またはヨーレート偏差が閾値raより大きく閾値rbより小さい時でかつ制御ゲインがα1からα3の間、またはα3からα2の間の時の目標ヨーレートとヨーモーメントは補間により近似する。これにより、初期のヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性にスムーズに近付けていく。
また、車両姿勢安定化制御装置１５による車両姿勢安定化制御には、ヨーモーメント制御で使用する目標ヨーレートと同じものを使用するため、ヨーモーメント制御から車両姿勢安定化制御に切り替えても操舵に対する車両の旋回特性が変わらないため運転者に違和感を与えることはない。
路面摩擦係数は、横加速度センサ２１で実測した横加速度等から推定する。走行中の車両の車速と舵角から計算される目標横加速度と、上記横加速度センサ２１で実測した実横加速度の偏差がある閾値Gyc以下なら1、閾値Gycを超えた場合はその時の実横加速度から路面摩擦係数を推定する。
このように、この実施形態の車両の旋回制御装置は、タイヤのグリップ限界を考慮することで、例えば、走行する場所の路面摩擦係数が低い場合に旋回性能を向上させるようなヨーモーメント制御を行った場合、タイヤのグリップが限界を超えないようにヨーモーメントを制御することで、車両を安定させる。また、旋回中にヨーレート偏差もしくは路面摩擦係数の大きさに応じて制御ゲインを変化させても、ヨーモーメント制御による不要なヨーモーメントを発生させることがなく、目標ヨーレートが不安定になることがなくて旋回性能が向上する。ヨーモーメント制御から車両挙動安定化制御に切り替えても、切り替える前後の操舵に対する車両の旋回特性を変化させないため運転者に違和感を与えない。
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１…車両
２…車輪
４…電気モータ（制駆動源）
１５…車両姿勢安定化制御装置
１８…車速センサ（車速検出手段）
１９…舵角センサ（操舵角検出手段）
２０…ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
２１…横加速度センサ（横加速度検出手段）
２４…路面摩擦係数計算手段（車両走行値情報計算手段）
２５…複数目標ヨーレート計算手段
２６…制御ゲイン計算手段
２７…複数ヨーモーメント計算手段
２９…ヨーレート偏差計算手段（車両走行値情報計算手段）
３２…目標ヨーレート補正手段
３３…ヨーモーメント補正手段

Claims (6)

  1. 前後左右輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源と、操作手段の指令に応答して前記制駆動源に制駆動の指令値を与える駆動制御装置とを有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置であって、
    前記駆動制御装置は、
    少なくとも車両の車速と舵角から計算される目標ヨーレートと前記車両に搭載されたセンサが出力する実ヨーレートとの差から計算されるヨーレート偏差、および路面摩擦係の少なくとも一方を含む車両走行情報値を計算する車両走行値情報計算手段と、
    予め定められた複数の制御ゲインから目標ヨーレートを決める複数目標ヨーレート計算手段と、
    前記車両走行情報計算手段により計算された車両走行情報値から制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段と、
    前記複数目標ヨーレート計算手段により計算された複数の目標ヨーレートおよび前記制御ゲイン計算手段により計算された制御ゲインに応じて前記目標ヨーレートを補正する目標ヨーレート補正手段とを備え、
    前記路面摩擦係数が小さくまたは前記ヨーレート偏差が大きくなるほど、前記目標ヨーレートを初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていくことを特徴とする車両の旋回制御装置。
  2. 請求項１に記載の車両の旋回制御装置において、前記車両駆動制御装置は、予め定められた複数の前記制御ゲインからヨーモーメントを決める複数ヨーモーメント計算手段と、
    前記複数ヨーモーメント計算手段により計算された複数のヨーモーメントおよび前記制御ゲイン計算手段で計算された制御ゲインに応じて前記ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段とを備え、前記ヨーモーメント補正手段で計算された前記ヨーモーメントに応じて、前後左右輪で独立に制御可能な制動トルクまたは駆動トルクを出力する車両の旋回制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の車両の旋回制御装置おいて、前記目標ヨーレート補正手段は、予め複数の制御ゲインから計算する前記目標ヨーレートを、隣り合う二つの制御ゲインの間を補間により近似した目標ヨーレートとして計算する車両の旋回制御装置。
  4. 請求項２に記載の車両の旋回制御装置において、前記ヨーモーメント補正手段は、予め複数の制御ゲインから計算する前記ヨーモーメントを、隣り合う二つの制御ゲインの間を補間により近似したヨーモーメントとして計算することを特徴とする車両の旋回制御装置。
  5. 請求項２または請求項４記載の車両の旋回制御装置において、前記車両走行値情報計算手段は、少なくとも前記路面摩擦係数を計算し、
    前記駆動制御装置は、前記路面摩擦係数についてμa＞μbの大小関係のある２つの異なる閾値μa とμb が設定されており、前記路面摩擦係数が閾値μa よりも大きい場合は前記制御ゲインα2 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記路面摩擦係数が閾値μb よりも小さい場合は前記制御ゲインα1 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記路面摩擦係数が閾値μa よりも小さくμb よりも大きい場合は前記目標ヨーレート補正手段によって補間により近似した前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算する車両の旋回制御装置。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両の旋回制御装置において、前記車両走行値情報計算手段は、少なくとも前記ヨーレート偏差を計算し、
    前記駆動制御装置は、前記ヨーレート偏差についてｒa＜ｒbの大小関係がある２つの異なる閾値ｒaとｒbが設定されており、前記ヨーレート偏差が閾値ｒaよりも小さい場合は前記制御ゲインα2 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記ヨーレート偏差が閾値ｒbよりも大きい場合は前記制御ゲインα1 から前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算し、前記ヨーレート偏差が閾値ｒaよりも大きくｒbよりも小さい場合は前記目標ヨーレート補正手段によって補間により近似した前記目標ヨーレートおよび前記ヨーモーメントを計算する車両の旋回制御装置。
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