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

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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」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Mzc」と呼ばれる。旋回加減速時、変動ヨーモーメントMを推定し、カウンターヨーモーメントMzc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[N/deg]とタイヤの接地荷重F[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は、接地荷重Fに依存して変化し、接地荷重F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は接地荷重F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の増加に対するコーナリングスティフネスKの増加率は、接地荷重F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と接地荷重F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に差が生じた場合を考える。例えば、外輪側の接地荷重FがF0+ΔFとなり、内輪側の接地荷重F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と接地荷重F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がF0+2ΔFとなり、内輪側の接地荷重F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(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及びコーナリングスティフネスKは、それぞれ、次の式(1)及び式(2)で定義される。
Figure 2018099969
Figure 2018099969
ここで、cは正規化ドライビングスティフネスであり、cは正規化コーナリングスティフネスである。Fz0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及びコーナリングスティフネスK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。
Figure 2018099969
Figure 2018099969
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は重心から前軸までの距離であり、l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は前後加速度であり、Aは横加速度である。Fzj(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Fzj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、及び横加速度A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、及び横加速度Aに基づいて、変動ヨーモーメントM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、及び横加速度Aに基づいて、変動ヨーモーメントM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は、前後加速度A及び横加速度A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は、次の式(5)で表される。
Figure 2018099969
式(5)で表される変動ヨーモーメントM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。
Figure 2018099969
補正ゲインGainEは、次の式(7)あるいは式(8)で与えられる。
Figure 2018099969
Figure 2018099969
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=30
正規化コーナリングスティフネスc=25
規定荷重Fz0=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Mzcが算出される。そのカウンターヨーモーメントMzcは、次の式(9)で与えられる。
Figure 2018099969
式(9)から分かるように、カウンターヨーモーメントMzcは、前後加速度A、横加速度A、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Mzc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Mzcの付与によって、変動ヨーモーメントM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Mzc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Mzc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Mzc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Mzc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Mzc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Mzc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Mzc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の検出情報を受け取る。前後加速度Aと横加速度A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及び横加速度A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Mzc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。
Figure 2018099969
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、横加速度A、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、横加速度A、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と横加速度A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、A)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と横加速度A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及び横加速度A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Mzc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、横加速度A、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Mzc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Mzc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Mzc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(Mzc)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Mzc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Mzc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Mzc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Kxj及びコーナリングスティフネスKyj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。
Figure 2018099969
Figure 2018099969
ここで、cは正規化ドライビングスティフネスであり、cは正規化コーナリングスティフネスである。Fz0は規定荷重である。Fzj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Fyjは、次の式(13)で表される。ここで、αはスリップ角である。
Figure 2018099969
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。
Figure 2018099969
このとき、横力Fyjによって生じるヨーモーメントMは、次の式(15)で表される。ここで、lは重心から前軸までの距離であり、lは重心から後軸までの距離である。
Figure 2018099969
更に、次の式(16)〜(18)が成り立つ。
Figure 2018099969
Figure 2018099969
Figure 2018099969
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。Fzfは静止時の前軸荷重であり、Fzrは静止時の後軸荷重である。Aは前後加速度であり、A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。
Figure 2018099969
この式(19)が上記の式(3)に相当する。接地荷重Fzj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、及び横加速度A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。
Figure 2018099969
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、
    Figure 2018099969
    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、
    z0は規定荷重であり、
    は前記前後加速度であり、
    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、
    Figure 2018099969
    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、
    は前記前後加速度であり、
    は前記横加速度である
    車両安定制御装置。
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