JP2018099969A - 車両安定制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回加減速時の車両安定制御の精度を向上させること。
【解決手段】旋回加減速により発生する変動ヨーモーメントは、前後加速度と横加速度の関数で表される。車両のタイヤの前後力及び横力は、非線形の荷重依存性を有する。荷重依存性が線形であると仮定した場合の変動ヨーモーメントは、第１変動ヨーモーメントである。非線形の荷重依存性を考慮した変動ヨーモーメントは、第１変動ヨーモーメントと補正ゲインとの積で表される第２変動ヨーモーメントである。車両安定制御において、制御装置は、前後加速度、横加速度、及び補正ゲインに基づいて、第２変動ヨーモーメントを打ち消すためのカウンターヨーモーメントを発生するようにヨーモーメント発生装置を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、旋回と加減速が同時に行われる際の車両安定制御に関する。

旋回中の車両が加減速を行うと、荷重移動が発生し、旋回半径が変化し、ステア特性が変化する。例えば、旋回中の車両が加速すると、アンダーステア特性が強くなる。逆に、旋回中の車両が減速すると、オーバーステア特性が強くなる。そのようなステア特性の変化を抑制することは、車両安定化の観点から重要である。

特許文献１及び特許文献２は、上記のようなステア特性の変化を抑制するために、車両のヨーモーメントを制御する技術を開示している。具体的には、旋回中の加減速によって発生する変動ヨーモーメントが推定される。そして、その変動ヨーモーメントを打ち消すカウンターヨーモーメントが発生するように、車両が制御される。例えば、旋回外輪あるいは旋回内輪において制動力を発生させることによって、カウンターヨーモーメントを発生させることができる。

特開平９−８６２０３号公報 特開２００６−１１７０６９号公報

タイヤの前後力及び横力は、接地荷重に応じて変化する、すなわち、荷重依存性を有する。その荷重依存性は“非線形（non-linear）”である。つまり、タイヤの前後力及び横力は、接地荷重に対して非線形的に変化する。しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、荷重依存性は“線形（linear）”であるとの仮定の下で、上述の変動ヨーモーメントが推定されていた。この場合の変動ヨーモーメントの推定精度は低い。変動ヨーモーメントの推定精度が低いことは、カウンターヨーモーメントが適切ではないことを意味し、車両安定化の観点から好ましくない。

本発明の１つの目的は、加減速と旋回が同時に行われる際の車両安定制御の精度を向上させることができる技術を提供することにある。

本発明の１つの観点において、車両に搭載される車両安定制御装置が提供される。
その車両安定制御装置は、
ヨーモーメントを発生させるヨーモーメント発生装置と、
ヨーモーメント発生装置を用いて車両安定制御を行う制御装置と、
を備える。
加減速と旋回が同時に行われることにより発生する変動ヨーモーメントは、前後加速度と横加速度の関数で表される。
車両のタイヤの前後力及び横力は、非線形の荷重依存性を有する。
荷重依存性が線形であると仮定した場合の変動ヨーモーメントは、第１変動ヨーモーメントである。
非線形の荷重依存性を考慮した変動ヨーモーメントは、第１変動ヨーモーメントと補正ゲインとの積で表される第２変動ヨーモーメントである。
車両安定制御において、制御装置は、前後加速度、横加速度、及び補正ゲインに基づいて、第２変動ヨーモーメントを打ち消すためのカウンターヨーモーメントを発生するようにヨーモーメント発生装置を制御する。

加減速と旋回が同時に行われることにより、変動ヨーモーメントが発生する。本発明によれば、そのような変動ヨーモーメントとして、非線形の荷重依存性を考慮した高精度の第２変動ヨーモーメントが用いられる。よって、変動ヨーモーメントを打ち消すためのカウンターヨーモーメントの精度も高くなる。その結果、車両安定制御の精度が向上する。このことは、車両安定制御に対する信頼の向上に寄与する。

本発明の実施の形態における横力の非線形荷重依存性を説明するための図である。 本発明の実施の形態における補正ゲインの算出例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る車両安定制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両安定制御を示すフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
本実施の形態では、「旋回加減速」時の車両挙動について考察する。旋回加減速とは、車両において旋回と加減速が同時に行われることを意味する。従って、旋回加減速は、旋回中に加減速が行われることも、加減速中に旋回が行われることも含む。旋回加減速は、前後加速度と横加速度の両方が発生する状態と言うこともできる。

旋回加減速によって、荷重移動が発生し、旋回半径が変化し、ステア特性が変化する。例えば、旋回中の車両が加速すると、アンダーステア特性が強くなる。逆に、旋回中の車両が減速すると、オーバーステア特性が強くなる。そのようなステア特性の変化を抑制することは、車両安定化の観点から重要である。本実施の形態では、旋回加減速に起因するステア特性の変化を抑制し、車両を安定化させるために、ヨーモーメントの制御が行われる。

より詳細には、旋回加減速によって、車両のヨーモーメントが変動する。そのヨーモーメントの変動は、以下「変動ヨーモーメントＭ_ｚ」と呼ばれる。旋回加減速に起因する変動ヨーモーメントＭ_ｚを打ち消すモーメントは、以下「カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃ」と呼ばれる。旋回加減速時、変動ヨーモーメントＭ_ｚを推定し、カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを発生させることができれば、ステア特性の変化を抑制することができる。そのためには、変動ヨーモーメントＭ_ｚを精度良く推定することが重要である。

変動ヨーモーメントＭ_ｚを算出するためには、旋回加減速時にタイヤに発生する力（前後力、横力）を考慮する必要がある。ここで、タイヤの前後力及び横力は、接地荷重に応じて変化する、すなわち、荷重依存性を有する。更に、その荷重依存性は“非線形（non-linear）”である。つまり、タイヤの前後力及び横力は、接地荷重に対して非線形的に変化する。

一例として、図１を参照して、横力の非線形荷重依存性を説明する。図１は、コーナリングスティフネスＫ_ｙ［Ｎ／ｄｅｇ］とタイヤの接地荷重Ｆ_ｚ［Ｎ］との関係を示すグラフである。コーナリングスティフネスＫ_ｙは、横方向のスティフネスであり、コーナリングパワーとも呼ばれている。このコーナリングスティフネスＫ_ｙとスリップ角の積が横力に相当する。

コーナリングスティフネスＫ_ｙは、接地荷重Ｆ_ｚに依存して変化し、接地荷重Ｆ_ｚが大きくなるにつれて増加する。仮に、荷重依存性が“線形”の場合、コーナリングスティフネスＫ_ｙは接地荷重Ｆ_ｚに比例して増加する。しかしながら、図１に示されるように、実際には、荷重依存性は“非線形”である。つまり、接地荷重Ｆ_ｚの増加に対するコーナリングスティフネスＫ_ｙの増加率は、接地荷重Ｆ_ｚが大きくなるにつれて低くなる。言い換えれば、コーナリングスティフネスＫ_ｙと接地荷重Ｆ_ｚとの関係を表す曲線は、図１に示されるように、上に凸となっている。これが、非線形性である。

非線形性は、旋回時の平均コーナリングスティフネスに影響を与える。ここで、平均コーナリングスティフネスとは、左右のタイヤのコーナリングスティフネスＫ_ｙの平均値である。まず、車両が旋回しておらず、左タイヤと右タイヤの接地荷重Ｆ_ｚが共にＦ０である場合を考える。このとき、左タイヤと右タイヤのコーナリングスティフネスＫ_ｙは共にＫ０であり、平均コーナリングスティフネスもＫ０である。

次に、車両が旋回して、荷重移動が発生し、左タイヤと右タイヤとの間で接地荷重Ｆ_ｚに差が生じた場合を考える。例えば、外輪側の接地荷重Ｆ_ｚがＦ０＋ΔＦとなり、内輪側の接地荷重Ｆ_ｚがＦ０−ΔＦになったとする。このとき、図１から分かるように、平均コーナリングスティフネスは、Ｋ０より低いＫ１となる。これは、コーナリングスティフネスＫ_ｙと接地荷重Ｆ_ｚとの関係を表す曲線が上に凸となっていることに起因する。荷重移動量が更に増加し、外輪側の接地荷重Ｆ_ｚがＦ０＋２ΔＦとなり、内輪側の接地荷重Ｆ_ｚがＦ０−２ΔＦになったとする。このとき、平均コーナリングスティフネスは、Ｋ１より更に低いＫ２となる。

このように、荷重依存性が非線形の場合、荷重移動量が大きくなるほど、平均コーナリングパワーは低くなる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、荷重依存性は“線形（linear）”であった。荷重依存性が線形の場合、荷重移動量にかかわらず、平均コーナリングパワーは一定のまま変わらない。よって、荷重依存性が線形の場合と非線形の場合とでは、横力、ひいては、変動ヨーモーメントＭ_ｚの算出結果に大きな差が生じるのである。荷重依存性が線形の場合、変動ヨーモーメントＭ_ｚの推定誤差は大きく、推定精度は低い。このことは、車両安定化の観点から好ましくない。

本実施の形態では、変動ヨーモーメントＭ_ｚの算出にあたり、横力の荷重依存性の“非線形性”が考慮される。タイヤの前後力についても、同様に、荷重依存性の非線形性が考慮される。前後力に相当するパラメータは、ドライビングスティフネスＫ_ｘ（前後方向のスティフネス）である。非線形性を考慮するため、本実施の形態に係るドライビングスティフネスＫ_ｘ及びコーナリングスティフネスＫ_ｙは、それぞれ、次の式（１）及び式（２）で定義される。

ここで、ｃ_ｘは正規化ドライビングスティフネスであり、ｃ_ｙは正規化コーナリングスティフネスである。Ｆ_ｚ０は規定荷重である。また、ｅは非線形性係数であり、正の値をとる（ｅ＞０）。非線形性係数ｅが正値であることは、スティフネスと接地荷重Ｆ_ｚとの関係を表す曲線が、図１で示されたように上に凸となることに相当する。尚、ｅ＝０は、線形を意味する。このようなドライビングスティフネスＫ_ｘ及びコーナリングスティフネスＫ_ｙを用いる場合、旋回加減速に起因する変動ヨーモーメントＭ_ｚは、次の式（３）あるいは式（４）で表される。尚、式（３）及び式（４）の導出については、本明細書の最後で説明する。

ここで、ｍは車両質量であり、ｇは重力加速度であり、ｈは車両の重心高さである。ｌはホイールベースであり、ｌ_ｆは重心から前軸までの距離であり、ｌ_ｒは重心から後軸までの距離であり、ｔはトレッドである。Ａ_ｘは前後加速度であり、Ａ_ｙは横加速度である。Ｆ_ｚｊ（ｊ＝１〜４）は各タイヤの接地荷重であり、添え字ｊはタイヤ位置を表す。具体的には、ｊ＝１、２、３、４は、それぞれ、前左、前右、後左、後右を表す。

旋回加減速時の接地荷重Ｆ_ｚｊは、車両質量ｍ、前後重量配分、及び荷重移動量から算出される。荷重移動量は、車両質量ｍ、重心高さｈ、ホイールベースｌ、トレッドｔ、ロール剛性配分、前後加速度Ａ_ｘ、及び横加速度Ａ_ｙに基づいて算出される。よって、式（３）を用いる場合、車両の諸パラメータ、前後加速度Ａ_ｘ、及び横加速度Ａ_ｙに基づいて、変動ヨーモーメントＭ_ｚを算出することができる。ある条件の下では、式（３）は式（４）に簡略化される。式（４）を用いる場合も同様に、車両の諸パラメータ、前後加速度Ａ_ｘ、及び横加速度Ａ_ｙに基づいて、変動ヨーモーメントＭ_ｚを算出することができる。いずれの場合であっても、変動ヨーモーメントＭ_ｚは、前後加速度Ａ_ｘ及び横加速度Ａ_ｙの関数で表される。

尚、荷重依存性の非線形性が無視される場合、すなわち、非線形性係数ｅが０の場合、変動ヨーモーメントＭ_ｚは、次の式（５）で表される。

式（５）で表される変動ヨーモーメントＭ_ｚは、以下「第１変動ヨーモーメント」と呼ばれる。第１変動ヨーモーメントは、荷重依存性が線形であると仮定した場合、つまり、非線形性を無視した場合の変動ヨーモーメントＭ_ｚである。上述の特許文献１及び特許文献２には、この第１変動ヨーモーメントが記載されている。一方、式（３）及び式（４）で表される変動ヨーモーメントＭ_ｚは、以下「第２変動ヨーモーメント」と呼ばれる。第２変動ヨーモーメントは、非線形の荷重依存性を考慮した高精度の変動ヨーモーメントＭ_ｚである。次の式（６）に示されるように、第２変動ヨーモーメントは、第１変動ヨーモーメントと補正ゲインＧａｉｎＥとの積で表される。

補正ゲインＧａｉｎＥは、次の式（７）あるいは式（８）で与えられる。

非線形性が無視されるｅ＝０の場合、補正ゲインＧａｉｎＥは１である。本実施の形態では、非線形性係数ｅは正であり（ｅ＞０）、その場合、補正ゲインＧａｉｎＥは１未満となる（ＧａｉｎＥ＜１）。

図２は、式（７）を用いた補正ゲインＧａｉｎＥの算出例を示すグラフである。この算出例では、各パラメータとして次の値が用いられた。
車両質量ｍ＝１８００ｋｇ
重量配分＝５０：５０
ホイールベースｌ＝２．６ｍ
トレッドｔ＝１．６ｍ
重心高さｈ＝０．６ｍ
ロール剛性配分＝６０：４０
正規化ドライビングスティフネスｃ_ｘ＝３０
正規化コーナリングスティフネスｃ_ｙ＝２５
規定荷重Ｆ_ｚ０＝４５００Ｎ
非線形性係数ｅ＝０．０００１２

図２から分かるように、補正ゲインＧａｉｎＥは１未満である。前後加速度Ａ_ｘが高くなるほど、補正ゲインＧａｉｎＥは大きくなる。また、横加速度Ａ_ｙが高くなるほど、補正ゲインＧａｉｎＥは大きくなる。

本実施の形態によれば、旋回加減速に起因する変動ヨーモーメントＭ_ｚとして、上記の式（６）で表される高精度の第２変動ヨーモーメントが採用される。すなわち、旋回加減速時、第２変動ヨーモーメントを打ち消すためのカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃが算出される。そのカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃは、次の式（９）で与えられる。

式（９）から分かるように、カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃは、前後加速度Ａ_ｘ、横加速度Ａ_ｙ、及び補正ゲインＧａｉｎＥに基づいて算出することができる。そして、カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを発生するように、車両のアクチュエータが制御される。そのようなカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃの付与によって、変動ヨーモーメントＭ_ｚは打ち消される。その結果、旋回加減速に起因するステア特性の変化が抑制され、車両が安定化する。本実施の形態によれば、変動ヨーモーメントＭ_ｚとして高精度の第２変動ヨーモーメントが採用されているため、車両安定制御の精度が向上する。

比較例として、荷重依存性の非線形性が無視される場合を考える。比較例の場合、変動ヨーモーメントＭ_ｚは、上記式（５）で与えられる第１変動ヨーモーメントである。つまり、比較例は、補正ゲインＧａｉｎＥが１である場合に相当する。式（９）から分かるように、比較例の場合（ＧａｉｎＥ＝１）、非線形性が考慮される場合（ＧａｉｎＥ＜１）よりも、カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃは大きく算出されてしまう。その結果、車両安定制御において、過大なカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃが車両に与えられてしまう。これは、車両安定化の観点から好ましくない。

例えば、旋回中の車両が加速すると、アンダーステア特性が強くなる。アンダーステア特性を抑えるため、車両安定制御によってカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃが車両に与えられる。しかし、そのカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃが過大であると、アンダーステア特性が抑制されるだけでなく、ステア特性が逆にオーバーステア特性に変わってしまう可能性がある。これは、車両安定化を阻害している。そして、ドライバは、そのような車両安定制御に違和感を抱く。

このように、荷重依存性の非線形性が無視される場合、車両安定制御の精度は悪く、また、ドライバは車両安定制御に違和感を抱く。一方、本実施の形態によれば、荷重依存性の非線形性が考慮される。従って、車両安定制御の精度が向上する。このことは、車両安定制御に対する信頼の向上に寄与する。

また、本実施の形態によれば、変動ヨーモーメントＭ_ｚが打ち消されるため、旋回半径の変化が抑えられる。このことは、旋回加減速が行われても、車両の進行方向が乱れないことを意味する。従って、車両の操縦性が向上する。

また、本実施の形態が自動運転車両に適用される場合、目標パスに対する追従性が向上する。

以下、本実施の形態に係る車両安定制御を実現するための構成例を説明する。

２．構成例
図３は、本実施の形態に係る車両安定制御装置１の構成例を示すブロック図である。車両安定制御装置１は、車両に搭載され、車両安定制御を行う。より詳細には、車両安定制御装置１は、前後加速度センサ１０、横加速度センサ２０、制御装置３０、及びヨーモーメント発生装置４０を備えている。

前後加速度センサ１０は、車両の前後加速度Ａ_ｘを検出し、検出情報を制御装置３０に送る。横加速度センサ２０は、車両の横加速度Ａ_ｙを検出し、検出情報を制御装置３０に送る。

制御装置３０は、車両安定制御を行う。典型的には、制御装置３０は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。制御装置３０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。制御装置３０は、入出力インタフェースを通して各種情報を受け取る。各種情報は、前後加速度センサ１０及び横加速度センサ２０から送られる検出情報も含む。そして、制御装置３０は、受け取った情報に基づき、ヨーモーメント発生装置４０を用いて車両安定制御を行う。

ヨーモーメント発生装置４０は、車両のヨーモーメントを発生させる機構である。具体的には、ヨーモーメント発生装置４０は、駆動装置、制動装置、及び転舵装置のうち少なくともいずれかを含む。ヨーモーメント発生装置４０は、駆動装置、制動装置、及び転舵装置のうち任意の複数の装置の組み合わせでもよい。

駆動装置は、左右の駆動輪の駆動力をそれぞれ独立に制御可能に構成されている。例えば、駆動装置は、各駆動輪の近傍に配置されたインホイールモータである。制御装置３０は、駆動装置を用いて左右の駆動輪の駆動力の差を適切に制御することによって、所望のカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを発生させることができる。

制動装置は、各車輪の制動力をそれぞれ独立に制御可能に構成されている。典型的には、制動装置は、各車輪のホイールシリンダに供給するブレーキ液の圧力をそれぞれ独立に制御可能なブレーキアクチュエータを含んでいる。制御装置３０は、制動装置を用いて車両の左側と右側の制動力の差を適切に制御することによって、所望のカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを発生させることができる。

転舵装置は、車輪を直接転舵する。例えば、転舵装置は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置を含んでいる。制御装置３０は、転舵装置を用いて車輪の舵角を適切に制御することによって、所望のカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを発生させることができる。

図４は、本実施の形態に係る制御装置３０による車両安定制御を示すフローチャートである。

ステップＳ１：
制御装置３０は、前後加速度センサ１０から、前後加速度Ａ_ｘの検出情報を受け取る。また、制御装置３０は、横加速度センサ２０から、横加速度Ａ_ｙの検出情報を受け取る。前後加速度Ａ_ｘと横加速度Ａ_ｙが共にゼロではない場合、それは旋回加減速を意味する。その場合、上記の式（６）で表される第２変動ヨーモーメントが発生する。第２変動ヨーモーメントの推定のため、制御装置３０は、補正ゲインＧａｉｎＥを取得する。補正ゲインＧａｉｎＥとしては、以下の通り、様々な例が考えられる。

＜第１の例＞
第１の例において、補正ゲインＧａｉｎＥは定数である。図２で示されたように、補正ゲインＧａｉｎＥは、前後加速度Ａ_ｘ及び横加速度Ａ_ｙに依存して変動する。しかしながら、その変動幅はさほど大きくはない。図２に示される例では、補正ゲインＧａｉｎＥは、約０．４９を中心とした幅約０．０３の範囲で変動するに過ぎない。むしろ、非線形性を無視する場合（ＧａｉｎＥ＝１）と非線形性を考慮する場合（ＧａｉｎＥ＝約０．４９）との差異の方がはるかに大きい。従って、補正ゲインＧａｉｎＥが定数（例えば０．４９）に設定された場合であっても、非線形性を無視する場合と比較すると、精度は著しく向上する。補正ゲインＧａｉｎＥを１未満の定数に設定しても、本実施の形態の効果は十分に得られるのである。

補正ゲインＧａｉｎＥが定数の場合、更に次のような効果も得られる。すなわち、カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃ及びヨーモーメント発生装置４０の制御量を算出する次のステップＳ２において、制御装置３０にかかる計算負荷が低くなり、また、計算時間が低減される。計算負荷及び計算時間の低減は、制御装置３０による車両安定制御の応答性が向上することを意味し、好適である。

定数の補正ゲインＧａｉｎＥは、制御装置３０のメモリにあらかじめ記録される。制御装置３０は、メモリから補正ゲインＧａｉｎＥを読み出すだけで、補正ゲインＧａｉｎＥを取得することができる。

＜第２の例＞
第２の例において、補正ゲインＧａｉｎＥは、次の式（１０）で表される近似式で与えられる。

係数ａ，ｂ及び定数ｃは、例えば図２で示された算出結果を用いたフィッティング処理により、あらかじめ決定される。そして、式（１０）は、制御装置３０のメモリにあらかじめ記録される。制御装置３０は、前後加速度Ａ_ｘ、横加速度Ａ_ｙ、及び式（１０）を用いることによって、補正ゲインＧａｉｎＥを算出することができる。第２の例は、精度の向上と計算負荷の低減のバランスの点で優れていると言える。

＜第３の例＞
第３の例において、補正ゲインＧａｉｎＥは、上記の式（７）あるいは式（８）で与えられる。式（７）あるいは式（８）は、制御装置３０のメモリにあらかじめ記録される。制御装置３０は、前後加速度Ａ_ｘ、横加速度Ａ_ｙ、及び式（７）あるいは式（８）を用いることによって、補正ゲインＧａｉｎＥを算出することができる。第３の例は、精度の観点から最も優れている。

＜第４の例＞
第４の例において、補正ゲインＧａｉｎＥは、補正ゲインマップに基づいて算出される。補正ゲインマップは、入力パラメータと補正ゲインＧａｉｎＥとの対応関係を示すマップである。入力パラメータは、少なくとも前後加速度Ａ_ｘと横加速度Ａ_ｙを含む。そのような補正ゲインマップは、例えば図２で示された算出結果を用いたフィッティング処理により、あらかじめ作成される。そして、補正ゲインマップは、制御装置３０のメモリにあらかじめ記録される。制御装置３０は、入力パラメータ（Ａ_ｘ、Ａ_ｙ）と補正ゲインマップを用いることによって、補正ゲインＧａｉｎＥを算出することができる。第４の例は、精度の向上と計算負荷の低減のバランスの点で優れていると言える。

上記の第２〜第４の例において、補正ゲインＧａｉｎＥは、前後加速度Ａ_ｘと横加速度Ａ_ｙの関数として表されていると言える。当該関数は、図２で示されたような特性を有する。すなわち、前後加速度Ａ_ｘが高くなるほど、補正ゲインＧａｉｎＥは大きくなる。また、横加速度Ａ_ｙが高くなるほど、補正ゲインＧａｉｎＥは大きくなる。制御装置３０は、当該関数と前後加速度Ａ_ｘ及び横加速度Ａ_ｙを用いることによって、補正ゲインＧａｉｎＥを算出することができる。

ステップＳ２：
制御装置３０は、上記の式（９）を用いてカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを算出する。式（９）は、制御装置３０のメモリにあらかじめ記録される。制御装置３０は、前後加速度Ａ_ｘ、横加速度Ａ_ｙ、補正ゲインＧａｉｎＥ、及び式（９）を用いることによって、第２変動ヨーモーメント打ち消すカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを算出することができる。

更に、制御装置３０は、カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃの発生に必要なヨーモーメント発生装置４０の制御量を算出する。制御量は、例えば、制御量マップに基づいて算出される。制御量マップは、入力パラメータとヨーモーメント発生装置４０の制御量との対応関係を示すマップである。入力パラメータは、少なくともカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを含む。そのような制御量マップは、ヨーモーメント発生装置４０の特性に基づいて予め作成される。そして、制御量マップは、制御装置３０のメモリにあらかじめ記録される。制御装置３０は、入力パラメータ（Ｍ_ｚｃ）と制御量マップを用いることによって、カウンターヨーモーメントＭ_ｚｃの発生に必要なヨーモーメント発生装置４０の制御量を算出することができる。

ステップＳ３：
制御装置３０は、ステップＳ２で決定した制御量で、ヨーモーメント発生装置４０を制御する。これにより、ヨーモーメント発生装置４０は、第２変動ヨーモーメントを打ち消すカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃを発生するように作動する。その結果、旋回加減速に起因するステア特性の変化が抑制され、車両が安定化する。本実施の形態によれば、高精度の第２変動ヨーモーメント及びカウンターヨーモーメントＭ_ｚｃが用いられるため、車両安定制御の精度が向上する。

３．式（３）及び式（４）の導出
以下、上記の式（３）及び式（４）の導出について簡単に説明する。

荷重依存性の非線形性を考慮したドライビングスティフネスＫ_ｘｊ及びコーナリングスティフネスＫ_ｙｊを、それぞれ、次の式（１１）及び式（１２）で定義する。尚、添え字ｊはタイヤ位置を表し、具体的には、ｊ＝１、２、３、４は、それぞれ、前左、前右、後左、後右を表す。

ここで、ｃ_ｘは正規化ドライビングスティフネスであり、ｃ_ｙは正規化コーナリングスティフネスである。Ｆ_ｚ０は規定荷重である。Ｆ_ｚｊは各タイヤの接地荷重である。ｅは非線形性係数である。

各タイヤの横力Ｆ_ｙｊは、次の式（１３）で表される。ここで、α_ｊはスリップ角である。

加減速によるステア特性の変化を抑制するために、ヨーモーメントを制御することを考える。そこで、加減速によって変動が生じた４輪のスリップ角を均等化させるヨーモーメントを求める。つまり、次の式（１４）で表される状況を考える。

このとき、横力Ｆ_ｙｊによって生じるヨーモーメントＭ_ｚは、次の式（１５）で表される。ここで、ｌ_ｆは重心から前軸までの距離であり、ｌ_ｒは重心から後軸までの距離である。

更に、次の式（１６）〜（１８）が成り立つ。

ここで、ｍは車両質量であり、ｇは重力加速度であり、ｈは車両の重心高さである。Ｆ_ｚｆは静止時の前軸荷重であり、Ｆ_ｚｒは静止時の後軸荷重である。Ａ_ｘは前後加速度であり、Ａ_ｙは横加速度である。これら式（１６）〜式（１８）を式（１５）に代入すると、次の式（１９）が得られる。

この式（１９）が上記の式（３）に相当する。接地荷重Ｆ_ｚｊは、車両質量ｍ、前後重量配分、及び荷重移動量から算出される。荷重移動量は、車両質量ｍ、重心高さｈ、ホイールベースｌ、トレッドｔ、ロール剛性配分、前後加速度Ａ_ｘ、及び横加速度Ａ_ｙに基づいて算出される。ロール剛性配分が５０：５０、前後重量配分が５０：５０、前後のトレッドｔが等しいという条件の下では、式（１９）は次の式（２０）のように簡略化される。この式（２０）が上記の式（４）に相当する。

１ 車両安定制御装置
１０ 前後加速度センサ
２０ 横加速度センサ
３０ 制御装置
４０ ヨーモーメント発生装置

Claims (7)

1. 車両に搭載される車両安定制御装置であって、
   ヨーモーメントを発生させるヨーモーメント発生装置と、
   前記ヨーモーメント発生装置を用いて車両安定制御を行う制御装置と、
   を備え、
   加減速と旋回が同時に行われることにより発生する変動ヨーモーメントは、前後加速度と横加速度の関数で表され、
   前記車両のタイヤの前後力及び横力は、非線形の荷重依存性を有し、
   前記荷重依存性が線形であると仮定した場合の前記変動ヨーモーメントは、第１変動ヨーモーメントであり、
   前記非線形の荷重依存性を考慮した前記変動ヨーモーメントは、前記第１変動ヨーモーメントと補正ゲインとの積で表される第２変動ヨーモーメントであり、
   前記車両安定制御において、前記制御装置は、前記前後加速度、前記横加速度、及び前記補正ゲインに基づいて、前記第２変動ヨーモーメントを打ち消すためのカウンターヨーモーメントを発生するように前記ヨーモーメント発生装置を制御する
   車両安定制御装置。
2. 請求項１に記載の車両安定制御装置であって、
   前記補正ゲインは、１未満である
   車両安定制御装置。
3. 請求項１に記載の車両安定制御装置であって、
   前記補正ゲインは、１未満の定数である
   車両安定制御装置。
4. 請求項１に記載の車両安定制御装置であって、
   前記補正ゲインは、前記前後加速度と前記横加速度の関数として表され、
   前記制御装置は、前記前後加速度と前記横加速度を用いて前記補正ゲインを算出する
   車両安定制御装置。
5. 請求項４に記載の車両安定制御装置であって、
   前記前後加速度が高くなるほど、前記補正ゲインは大きくなり、
   前記横加速度が高くなるほど、前記補正ゲインは大きくなる
   車両安定制御装置。
6. 請求項４に記載の車両安定制御装置であって、
   前記補正ゲインは、次の式で表され、
   

   

   ここで、ｇは重力加速度であり、
   ｍは前記車両の質量であり、
   ｈは前記車両の重心の高さであり、
   ｌは前記車両のホイールベースであり、
   ｔは前記車両のトレッドであり、
   ｅは正値の非線形性係数であり、
   Ｆ_ｚ０は規定荷重であり、
   Ａ_ｘは前記前後加速度であり、
   Ａ_ｙは前記横加速度である
   車両安定制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両安定制御装置であって、
   前記第１変動ヨーモーメントは、次の式で表され、
   

   

   ここで、ｇは重力加速度であり、
   ｍは前記車両の質量であり、
   ｈは前記車両の重心の高さであり、
   Ａ_ｘは前記前後加速度であり、
   Ａ_ｙは前記横加速度である
   車両安定制御装置。

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