JP2022104176A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切なタイミングで付加減速度を車両に発生させることができる車両用制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置３０は、制動力発生装置（６、２２）に発生させる制動力を制御する制御装置３１を備える。制御装置３１は、車速Ｖ及び前輪４Ａの舵角（δ）を含む車両状態情報に基づいて、平面２自由度モデルを用いて求められる従来モデル横加速度Ｇｙｃから車両諸元により定まる２次遅れ要素を無視することによって従来モデル横加速度Ｇｙｃに対して位相を進めた制御用横加速度Ｇｙを演算し、制御用横加速度Ｇｙと車両状態情報とに基づいて、ステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）を演算し、ステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）に基づいて、車両１に加えるべき付加減速度Ｇｘａｄｄを演算する。【選択図】図５

Description

本開示は、車両の制動力発生装置に発生させる制動力を制御する車両制御装置に関する。

自動車の旋回性を向上させる車両制御装置として、旋回開始時に運転者のブレーキ操作とは無関係に制動力を生じさせることによって、車両の荷重を前輪側に移動させ、車両の旋回性を高めるものが公知である（例えば、特許文献１）。車両の荷重が前輪側に移動することによって、前輪と路面との摩擦力を増加し、前輪に生じる横力が増加して車両の旋回性が向上する。特許文献１に係る車両制御装置は、前輪舵角及び車速を取得し、これらに基づいて前輪横力を推定し、前輪横力と前輪舵角とに基づいて前輪横力の後方を向く成分であるステアドラッグを演算し、ステアドラッグを微分したステアドラッグ微分値に基づいて車両に加えるべき付加ピッチモーメントを演算し、付加ピッチモーメントに基づいて制動力発生装置に発生させるべき目標制動力を演算している。

特許第６３９５７８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両制御装置は、付加減速度を発生させるための付加ピッチモーメントを演算する際に、前輪舵角センサによって検出される、前輪舵角に対応するステアリングシャフトの回転角を入力として用い、車両の規範モデル（平面２自由度モデル）を用いて横加速度に関連する前輪横力を演算している。そのため、車両諸元により定まる２次遅れ要素による遅れが発生し、適切なタイミングで付加減速度を車両に発生させることが困難である。

本発明は、このような背景に鑑み、適切なタイミングで付加減速度を車両に発生させることができる車両用制御装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、車両制御装置（３０）であって、車両（１）に作用させる制動力を発生する制動力発生装置（６、２２）と、前記制動力発生装置に発生させる制動力を制御する制御装置（３１）と、車速（Ｖ）及び前輪（４Ａ）の舵角（δ）を含む車両状態情報を取得する車両状態情報取得装置（３３、３４）とを備え、前記制御装置は、前記車両状態情報に基づいて、平面２自由度モデルを用いて求められる横加速度から車両諸元により定まる２次遅れ要素を無視した制御用横加速度（Ｇｙ）を演算する制御用横加速度演算部（４１）と、前記制御用横加速度と前記車両状態情報とに基づいて、前記前輪の横力の前記車両の後方を向く成分であるステアドラッグ（ＧｘＤ）を微分したステアドラッグ微分値（ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ））を演算するステアドラッグ微分値演算部（４２）と、前記ステアドラッグ微分値に基づいて、前記車両に加えるべき付加減速度（Ｇｘａｄｄ）を演算する付加減速度演算部（４３）と、前記付加減速度に基づいて前記制動力発生装置に発生させるべき付加制動力（Ｆｂａｄｄ）を演算する付加制動力演算部（４５）とを有する。

この構成によれば、制御装置が、平面２自由度モデルを用いて求められる横加速度から車両諸元により定まる２次遅れ要素を無視することによって前記横加速度に対して位相を進めた制御用横加速度を付加減速度の演算に用いることで、２次遅れ要素による遅れを抑制し、適切なタイミングで付加減速力（制動力）を車両に作用させることができる。

好ましくは、前記車両状態情報取得装置が、前記前輪の舵角速度（ω）に対応する角速度又は速度を検出する速度センサ（３５）を含み、前記制御用横加速度演算部（４１）は、前記舵角速度を用いて前記制御用横加速度（Ｇｙ）を演算するとよい。

この構成によれば、制御用横加速度演算部が、舵角の時間微分値ではなく舵角速度を制御用横加速度の演算に用いることで、制御用横加速度演算式が低次元化される。これにより、制御装置は、演算遅延を抑制し、より適切な制御用横加速度を演算することができる。また、制御装置が舵角についての情報を受信できず前回値を保持した場合、その信号を微分すると微分値が上下に振動するように大きく変化してしまうが、制御用横加速度演算式が低次元化されるため、情報不連続による制御用横加速度の不連続性(急変)を緩和することができる。

好ましくは、前記制御用横加速度演算部（４１）は、前記車速（Ｖ）に応じた第１補正値（Ｇ１）を前記舵角（δ）に乗算して得た第１乗算値と、前記車速に応じた第２補正値（Ｇ２）を前記舵角速度（ω）に乗算して得た第２乗算値とを加算して前記制御用横加速度（Ｇｙ）を演算するとよい。

この構成によれば、実横加速度の応答性が車速に応じて変化するのに合わせて、制御横加速度の応答性を車速に応じたものにすることができる。

好ましくは、前記制御用横加速度演算部（４１）は、前記制御用横加速度（Ｇｙ）にローパスフィルタ処理を行うとよい。

この構成によれば、舵角速度の変動に起因して増減する高周波の制御用横加速度の変動を防止すると共に、制御用横加速度中のノイズを除去でき、安定した制動力を車両に作用させることができる。

好ましくは、前記制御装置（３１）は、前記制御用横加速度（Ｇｙ）に不感帯処理を行う不感帯処理部（５４）を更に有し、前記不感帯処理部は、入力された前記制御用横加速度の絶対値が所定の閾値以下である場合には（｜Ｇｙ｜≦Ｇｙｔｈ）、不感帯処理後の前記制御用横加速度として０を出力し、入力された前記制御用横加速度の絶対値が前記閾値よりも大きい場合には（｜Ｇｙ｜＞Ｇｙｔｈ）、前記制御用横加速度の絶対値よりも前記閾値だけ絶対値が小さくなるように処理した値を不感帯処理後の前記制御用横加速度として出力するとよい。

この構成によれば、絶対値が所定の閾値以下である不感帯領域では制御用横加速度として０が出力されるために付加減速度が発生せず、本車両制御装置が搭載されるベース車と同一の車両挙動となる。よって、不感帯領域として設定される直進近傍の前輪舵角の範囲では、ベース車と同一の操舵反力になり、ベース車と同様の軽快な応答が車両に維持される。また、付加制動力の発生頻度が低下することにより、制動力発生装置の耐久性の低下が抑制される。一方、制御用横加速度が所定の閾値を超えた場合には、不感帯処理後制御横加速度が０から連続する値として出力される。そのため、付加減速度が漸増するように発生し、円滑な車両挙動を維持しながら車両の旋回性を向上させることができる。

好ましくは、前記閾値（Ｇｙｔｈ）は前記車速（Ｖ）が高いほど大きくなるように設定されるとよい。

この構成によれば、操舵反力や車両の旋回応答などの特性が車速に応じて変化するのに対応した設定が可能になり、車速が高いほど車両に作用させる付加制動力の発生頻度が高くなることが抑制される。

好ましくは、前記車両状態情報が前記前輪（４Ａ）の舵角速度（ω）を更に含み、前記ステアドラッグ微分値演算部（４２）は、前記車両状態情報として前記舵角速度を用いて前記ステアドラッグ微分値（ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ））を演算するとよい。

この構成によれば、制御装置が、舵角の時間微分値ではなく舵角速度を用いて制御用横加速度を演算することで、情報不連続による付加減速度の不連続性(急変)を緩和することができる。

このように本発明によれば、適切なタイミングで適切な付加減速度を車両に発生させることができる。

実施形態に係る車両の概略構成図 制御装置の機能ブロック図 制御装置による付加減速度制御の原理を示すタイムチャート 制御用横加速度演算部の機能ブロック図 所定速度にて演算される各種横加速度のタイムチャート 制御用横加速度の算出例を示すタイムチャート ステアドラッグ微分値演算部の機能ブロック図 付加減速度演算部の機能ブロック図 付加減速度の算出例を示すタイムチャート 付加減速度の他の算出例を示すタイムチャート

以下、図面を参照して、本発明に係る車両制御装置３０の実施形態について説明する。

図１は、車両制御装置３０が搭載された実施形態に係る車両１の概略構成図である。図１に示されるように、実施形態に係る車両１は、車両１の骨格をなす車体２にサスペンション装置３を介して支持された左右の前輪４Ａ及び左右の後輪４Ｂを有する４輪自動車である。

車両１は、車輪４（４Ａ、４Ｂ）を駆動するパワープラント６を有している。パワープラント６は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関及び電動モータの少なくとも一方であってよい。本実施形態に係る車両１は、パワープラント６がガソリンエンジンであり、パワープラント６の駆動力及び回転抵抗（制動力）が前輪４Ａに伝達される前輪駆動車である。パワープラント６は、車両１に作用させる駆動力を発生する駆動力発生装置であり、且つ、車両１に作用させる制動力を発生する制動力発生装置である。車両１は、他の実施形態では四輪駆動車や後輪駆動車であってよい。

各サスペンション装置３は、車体２に回動可能に支持されたサスペンションアーム７と、サスペンションアーム７に支持され、前輪４Ａ及び後輪４Ｂを回転可能に支持するナックル８と、車体２とサスペンションアーム７との間に設けられたスプリング１１及びダンパ１２とを有している。

車両１は、前輪４Ａを操舵する操舵装置１５を有している。操舵装置１５は、自身の軸線を中心として回動可能に支持されたステアリングシャフト１６と、ステアリングシャフト１６の一端に設けられたステアリングホイール１７と、ステアリングシャフト１６の他端に設けられたピニオンに噛み合うと共に、左右に延びて左右両端においてタイロッドを介して左右のナックル８に連結されたラック軸１８とを有している。ステアリングシャフト１６に連結されたステアリングホイール１７が回転すると、ラック軸１８が左右に移動して前輪４Ａに対応したナックル８が回動し、左右の前輪４Ａが転舵する。また、ステアリングシャフト１６には、運転者による操舵に応じてアシストトルクを付与する電動モータが設けられている。

各前輪４Ａ及び後輪４Ｂには、それぞれブレーキ２０が設けられている。ブレーキ２０は、例えばディスクブレーキであり、油圧供給装置２１から供給される油圧によって制御され、対応する前輪４Ａ及び後輪４Ｂに制動力を発生させる。ブレーキ２０及び油圧供給装置２１によってブレーキ装置２２が構成される。ブレーキ装置２２は、車両１に作用させる制動力を発生する制動力発生装置である。油圧供給装置２１は各ブレーキ２０に供給する油圧を独立して制御することができ、ブレーキ装置２２は前輪４Ａ及び後輪４Ｂに与える制動力は互いに独立して変更可能である。

車両１には、車両１の挙動を制御する車両制御装置３０が設けられている。車両制御装置３０は、その主要部として制御装置３１を備えている。制御装置３１は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバー等から構成された電子制御回路（ＥＣＵ）である。制御装置３１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信手段を介して、パワープラント６や油圧供給装置２１、各種センサと信号伝達可能に接続されている。

車体２には、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルセンサや、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルセンサが設けられている。制御装置３１は、複数の制御を実行し、１つの制御として、ブレーキペダルの操作量に基づいてブレーキ装置２２が発生すべき目標制動力Ｆｂｔを演算し、目標制動力Ｆｂｔに応じて油圧供給装置２１を制御する。また、制御装置３１は、他の１つの制御として、アクセルペダルの操作量に基づいてパワープラント６を制御する。

制御装置３１は、運転者のアクセルペダル操作及びブレーキペダル操作に関わらず、車両１の運動状態を表す車両状態量に基づいて、車両１に付加すべき付加減速度Ｇｘａｄｄを演算し、付加減速度Ｇｘａｄｄに対応する付加制動力Ｆｂａｄｄを発生させるべく、ブレーキ装置２２及びパワープラント６の少なくとも一方を制御する。車両状態量には、車両１の速度である車速Ｖや、前輪４Ａの転舵角である前輪舵角δ、前輪４Ａの転舵角速度である前輪舵角速度ω等が含まれる。

車体２には、車両状態検出装置としての車速センサ３３、前輪舵角センサ３４、前輪舵角速度センサ３５が設けられている。車速センサ３３は、各前輪４Ａ及び後輪４Ｂに設けられ、前輪４Ａ及び後輪４Ｂの回転に応じて発生するパルス信号を制御装置３１に出力する。制御装置３１は、各車速センサ３３からの信号に基づいて、各前輪４Ａ及び後輪４Ｂの車輪速を取得すると共に、各車輪速を平均することによって車速Ｖを取得する。車速Ｖは、前進時に正の値として、後退時に負の値として取得される。

前輪舵角センサ３４は、ステアリングシャフト１６の回転角（操舵角）に応じた信号を制御装置３１に出力する。制御装置３１は、前輪舵角センサ３４から入力される回転角に例えば所定のギヤ比を乗じることによって転舵輪である前輪４Ａの回転角（転舵角）に変換し、前輪舵角δを取得する。前輪舵角δは左旋回操作時に正の値として、右旋回操作時に負の値として取得される。

前輪舵角速度センサ３５は、ステアリングシャフト１６の回転角速度（操舵角速度）に応じた信号を制御装置３１に出力する。制御装置３１は、前輪舵角速度センサ３５から入力される角速度に例えば所定のギヤ比を乗じることによって転舵輪である前輪４Ａの転舵角速度に変換し、前輪舵角速度ωを取得する。前輪舵角速度ωは左旋回操作時に正の値として、右旋回操作時に負の値として取得される。前輪舵角速度ωは、前輪舵角δの時間微分値であり、ｄ／ｄｔ（δ）で表される。以下、数式や図において、ｄ／ｄｔはドットを用いて示される。ただし、前輪舵角速度ωは、前輪舵角δを時間微分することによって算出される値ではなく、前輪舵角速度センサ３５から出力される角速度に対応する速度検出値である。

他の実施形態では、前輪舵角センサ３４がラック軸１８の左右方向のストロークを検出し、制御装置３１が前輪舵角センサ３４から入力されるストロークに所定の係数を乗じることによって前輪舵角δに変換してもよい。また、前輪舵角速度センサ３５がラック軸１８の左右方向のストローク速度を検出し、制御装置３１が前輪舵角センサ３４から入力されるストローク速度に所定の係数を乗じることによって前輪４Ａの転舵角速度に変換してもよい。

制御装置３１は、車速センサ３３と協働して車速Ｖを取得する車速取得装置を構成し、前輪舵角センサ３４と協働して前輪舵角δを取得する前輪舵角取得装置を構成し、前輪舵角速度センサ３５と協働して前輪舵角速度ωを取得する前輪舵角速度取得装置を構成する。

図２に示すように、制御装置３１は、制御用横加速度演算部４１と、ステアドラッグ微分値演算部４２と、付加減速度演算部４３と、付加減速度補正部４４と、付加制動力演算部４５とを有する。制御用横加速度演算部４１は、前輪舵角δ、前輪舵角速度ω及び車速Ｖに基づいて、後述する付加減速度制御に用いる制御用横加速度Ｇｙを演算する。ステアドラッグ微分値演算部４２は、制御用横加速度Ｇｙ、前輪舵角δ及び前輪舵角速度ωに基づいて、前輪４Ａの横力の車両１の後方を向く成分であるステアドラッグＧｘＤを微分したステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）を演算する。付加減速度演算部４３は、ステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）に基づいて、車両１に加えるべき付加減速度Ｇｘａｄｄを演算する。付加減速度補正部４４は、付加減速度Ｇｘａｄｄを車両状態量に応じて補正する。付加制動力演算部４５は、補正後の付加減速度Ｇｘａｄｄに基づいて、パワープラント６及び／又はブレーキ装置２２に発生させるべき付加制動力Ｆｂａｄｄを演算する。制御装置３１は各機能部を機能させることより、車両１に作用させる制動力をパワープラント６及び／又はブレーキ装置２２に発生させる付加減速度制御を実行する。

このように制御装置３１は、前輪舵角δ、これに関連する前輪舵角速度ω及び車速Ｖに基づいて、付加制動力Ｆｂａｄｄを演算し、車両１に作用させる制動力をパワープラント６及び／又はブレーキ装置２２に発生させる付加減速度制御を実行する。このとき、制御装置３１は、加速度センサによって検出される車両１の実横加速度を用いずに付加減速度制御を実行する。これにより、実横加速度に対して制御用横加速度Ｇｙの位相を進めることができ、実横加速度を用いた場合に比べて付加減速度Ｇｘａｄｄを早期に車両１に発生させることできる。したがって、センサ情報取得時の通信遅延、目標制動力情報の通信遅延、及び、制動力発生装置の応答遅れに起因する付加減速度Ｇｘａｄｄの遅延を抑制することができる。

図３は、制御装置３１による付加減速度制御の原理を示すタイムチャートである。図３に示すように、ステアリングホイール１７が操作され、前輪舵角δが増加すると、それに伴って前輪４Ａに走行抵抗（ステアドラッグＧｘＤ）が発生し、実線で示すように車両１にステアドラッグ分の（ステアドラッグＧｘＤに起因する）減速度が発生する。車両１に減速度が発生することにより、車両１の前輪荷重は増加する。ステアドラッグ分の減速度や前輪荷重は、前輪舵角δの増大に対して遅れるように発生し、それらには応答遅れが存在する。

一方、ステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）は、ステアドラッグＧｘＤに対して９０°位相が進んで現れる。そこで、付加減速度演算部４３がステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）に基づいて付加減速度Ｇｘａｄｄを演算し、制御装置３１が付加制動力Ｆｂａｄｄを発生させることにより、破線で示す付加減速度Ｇｘａｄｄが車両１に追加的に発生し、想像線で示す車両１の合計減速度がステアドラッグ分の減速度よりも進んだ位相をもって発生する。これにより、付加減速度Ｇｘａｄｄがない場合に比べて前輪荷重が進んだ位相をもって増大し、車両１の旋回性が向上する。

図４に示すように、制御用横加速度演算部４１は、前輪舵角ゲイン設定部４７と、前輪舵角速度ゲイン設定部４８と、制御用横加速度算出部４９と、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ５０と記す）とを有している。前輪舵角ゲイン設定部４７は、車速Ｖに基づいて、制御用横加速度Ｇｙの算出に用いる、前輪舵角δに対する第１補正値である前輪舵角ゲインＧ１を設定する。前輪舵角速度ゲイン設定部４８は、車速Ｖに基づいて、制御用横加速度Ｇｙの算出に用いる、前輪舵角速度ωに対する第２補正値である前輪舵角速度ゲインＧ２を設定する。制御用横加速度算出部４９は、前輪舵角δ、前輪舵角速度ω、前輪舵角ゲインＧ１及び前輪舵角速度ゲインＧ２に基づいて、制御用横加速度Ｇｙを算出する。

前輪舵角ゲイン設定部４７は、車速Ｖに応じて変わる前輪舵角δ－横加速度間の応答性が制御用横加速度Ｇｙに現れるように作成した前輪舵角ゲインマップを備えている。前輪舵角ゲイン設定部４７は、車速Ｖに対応する値を前輪舵角ゲインマップから抽出し、抽出した値を前輪舵角ゲインＧ１に設定する。

前輪舵角速度ゲイン設定部４８は、車速Ｖに応じて変わる前輪舵角速度ω－横加速度間の応答性が制御用横加速度Ｇｙに現れるように作成した前輪舵角速度ゲインマップを備えている。前輪舵角速度ゲイン設定部４８は、車速Ｖに対応する値を前輪舵角速度ゲインマップから抽出し、抽出した値を前輪舵角速度ゲインＧ２に設定する。

制御用横加速度算出部４９は、下式（１）を演算することによって制御用横加速度Ｇｙを算出する。

すなわち、制御用横加速度算出部４９は、車速Ｖに応じた第１補正値である前輪舵角ゲインＧ１を前輪舵角δに乗算して得た第１乗算値（上式（１）の第１の項）を演算する。また、制御用横加速度算出部４９は、車速Ｖに応じた第２補正値である前輪舵角速度ゲインＧ２を前輪舵角速度ωに乗算して得た第２乗算値（上式（１）の第２の項）を演算する。そして制御用横加速度算出部４９は、第１乗算値と第２乗算値とを加算して制御用横加速度Ｇｙを演算する。制御用横加速度演算部４１がこのように制御用横加速度Ｇｙを演算することにより、実横加速度の応答性が車速Ｖに応じて変化するのに合わせて、制御用横加速度Ｇｙの応答性を車速Ｖに応じたものにすることができる。

制御用横加速度Ｇｙを演算する際、制御用横加速度算出部４９は、前輪舵角センサ３４から取得される前輪舵角δの時間微分値ではなく、前輪舵角速度センサ３５から取得される前輪舵角速度ωを制御用横加速度Ｇｙの演算に用いる。これにより、式（１）の制御用横加速度演算式が低次元化される。よって、制御装置３１は演算遅延を抑制し、より適切な制御用横加速度Ｇｙを演算することができる。また、センサからの舵角情報が得られずに制御装置３１が前回値を保持した場合に、値が振動するように大きく変動することが防止される。この効果については後に詳細に説明する。

ＬＰＦ５０は、制御用横加速度算出部４９により算出された制御用横加速度Ｇｙをローパスフィルタ処理する。これにより、高周波ゲインの増大が抑制され、高周波領域における制御用横加速度Ｇｙの変動が防止されると共に、制御用横加速度Ｇｙ中のノイズが除去される。このように制御用横加速度演算部４１が制御用横加速度Ｇｙにローパスフィルタ処理を行うことにより、安定した制動力を車両１に作用させることが可能になる。

制御用横加速度算出部４９はこのように前輪舵角δ、前輪舵角速度ω及び車速Ｖに基づいて、上式（１）を用いて制御用横加速度Ｇｙを算出する。そのため、平面２自由度モデルを用いて制御用横加速度Ｇｙを演算する従来技術に比べ、制御用横加速度Ｇｙの位相を進めることができ、付加減速度Ｇｘａｄｄを早期に車両１に発生させることできる。この作用効果について以下に詳細に説明する。なお、以下では、平面２自由度モデルを用いて演算した従来の横加速度を、本実施形態の制御用横加速度Ｇｙと区別して、従来モデル横加速度Ｇｙｃという。

車両１の平面２自由度モデル（特許文献１の規範モデル）を用いて演算される従来モデル横加速度Ｇｙｃは、下式（２）によって表される。

ただし、β：重心位置の車体スリップ角、ｒ：車両１の重心周りのヨーレイト、である。
式（２）は、ラプラス演算子ｓを使うと下式（３）の通り表される。

上式（３）は、前輪舵角δに対する車体スリップ角βの伝達関数、前輪舵角δに対するヨーレイトｒの伝達関数及び前輪舵角δを使って表すと下式（４）になる。

ここで、式（３）中の車体スリップ角β（ｓ）は下式（５）の通りである。

式（５）中の前輪舵角δに対する車体スリップ角βの伝達関数は下式（６）で表される。

また、式（３）中のヨーレイトｒ（ｓ）は下式（７）の通りである。

式（７）中の前輪舵角δに対するヨーレイトｒの伝達関数は下式（８）で表される。

上式（４）は、上式（６）及び（８）を代入すると下式（９）になる。

定常ヨーレイトゲインＧ_δ ^ｒ（０）と車速Ｖの積は、下式（１０）に示すように、定常横加速度ゲインと一致する（下式（１０）参照）。

よって、上式（９）は、上式（１０）を代入して下式（１１）のように表すことができる。

上式（１１）の第１の項、及び第２の項の括弧で示される式の分母の部分は、車両諸元により定まる２次遅れ要素である。また、上式（１１）の第１の項の括弧で示される式の分子の車体スリップ角進み時定数（Ｔβ）は、車両諸元により定まる微分要素である。また、上式（１１）の第２の項の括弧で示される式の分子のヨーレイト進み時定数（Ｔｒ）は、車両諸元により定まる微分要素である。上式（１１）の第１の項のうち、前輪舵角δ（ｓ）とラプラス演算子ｓとの乗算の項は、前輪舵角δ（ｓ）の微分要素である。

つまり、上式（１）で表される制御用横加速度Ｇｙは、上式（１１）の上記の車両諸元により定まる２次遅れ要素と微分要素とを無視することで近似している。

このように制御用横加速度演算部４１は、車両状態情報に基づいて、平面２自由度モデルを用いて求められる従来モデル横加速度Ｇｙｃから車両諸元により定まる２次遅れ要素を無視することによって従来モデル横加速度Ｇｙｃに対して位相を進めた制御用横加速度Ｇｙを演算する。そして、図２に示すように制御装置３１がこの位相を進めた制御用横加速度Ｇｙに基づいて付加制動力Ｆｂａｄｄを演算するため、２次遅れ要素による遅れが抑制され、適切なタイミングで付加減速力（制動力）を車両１に作用させることができる。

なお、車両諸元により定まる微分要素は、制御用横加速度Ｇｙへの影響が小さいことから無視されており、これらの微分要素を無視することによっても、平面２自由度モデルを用いて求められる従来モデル横加速度Ｇｙｃに対して制御用横加速度Ｇｙの位相が進められる。

図５は、所定速度にて演算される各種横加速度のタイムチャートである。各種横加速度とは、平面２自由度モデルを用いて算出した従来モデル横加速度Ｇｙｃと、制御用横加速度算出部４９により算出された制御用横加速度Ｇｙと、ＬＰＦ５０によりフィルタ処理された後の制御用横加速度Ｇｙとの３つである。

図５に示すように、ステアリングホイール１７が左右に操舵されると、従来モデル横加速度Ｇｙｃは正の値になった後に負の値になる。制御用横加速度算出部４９により算出された制御用横加速度Ｇｙは、従来モデル横加速度Ｇｙｃよりも進んだ位相で現れる。ＬＰＦ５０によりフィルタ処理された後の制御用横加速度Ｇｙの位相は、フィルタ処理前の制御用横加速度Ｇｙに比べて遅れるが、従来モデル横加速度Ｇｙｃに比べて以前進んでいる。

図６は制御用横加速度Ｇｙの算出例を示すタイムチャートである。図６に示すように、時点ｔ０～時点ｔ１及び時点ｔ８～時点ｔ９において、車速Ｖが変化していることに起因して、前輪舵角ゲインＧ１の値及び前輪舵角速度ゲインＧ２の値は共に変化している。具体的には、前輪舵角ゲインＧ１は車速Ｖが高くなるにつれて大きくなっている。前輪舵角速度ゲインＧ２は車速Ｖが高くになるにつれて小さくなっており、車速Ｖが所定値以上のときには負値になっている。

時点ｔ２～時点ｔ３の間に前輪舵角δが０から増加し、時点ｔ４～時点ｔ５の間に前輪舵角δが減少して負値になり、時点ｔ６～時点ｔ７の間に前輪舵角δが再び増加して０に戻っている。前輪舵角速度ωは、時点ｔ２～時点ｔ３の間及び、時点ｔ６～時点ｔ７の間に正になり、時点ｔ４～時点ｔ５の間に負になる。時点ｔ２～時点ｔ３、時点ｔ４～時点ｔ５及び時点ｔ６～時点ｔ７の間、フィルタ処理前の制御用横加速度Ｇｙ、フィルタ処理後の制御用横加速度Ｇｙ及び、従来モデル横加速度Ｇｙｃが、この順で変化が現れるように変化している。

時点ｔ１０～時点ｔ１７において、時点ｔ２～時点ｔ７と似たような挙動が現れている。ただし、舵角情報（前輪舵角センサ３４によって取得される前輪舵角δ及び、前輪舵角速度センサ３５によって取得される前輪舵角速度ω）は、時点ｔ１６において、センサから制御装置３１に入力しておらず、時点ｔ１７において、再び入力している。このように舵角情報に一時的な欠損（情報の非更新）が生じた場合、制御装置３１は直前に入力した時点ｔ１５の舵角情報を保持しておき、その舵角情報をその後の（時点ｔ１６の）舵角情報として用いる。したがって、舵角情報は、時点ｔ１５～時点ｔ１６にかけて変化なく、時点ｔ１６～時点ｔ１７にかけて実際の変化よりも若干大きく変化する。

上記のように制御用横加速度算出部４９は、前輪舵角センサ３４から取得される前輪舵角δ及び、前輪舵角速度センサ３５から取得される前輪舵角速度ωを用いて、制御用横加速度Ｇｙを演算している。そのため、制御用横加速度Ｇｙも、時点ｔ１５～時点ｔ１６にかけて変化なく、時点ｔ１６～時点ｔ１７にかけて実際の変化よりも若干大きく変化する。

図６中には、比較例として、制御装置３１が前輪舵角δを時間微分することによって取得した前輪舵角速度ωと、この前輪舵角速度ωと前輪舵角δとを用いて演算した制御用横加速度Ｇｙとを点線で示している。この比較例の場合、時点ｔ１５～時点ｔ１６にかけて、制御装置３１が前輪舵角δを保持し、前輪舵角δが変化しないために前輪舵角速度ωが０になる。時点ｔ１６～時点ｔ１７にかけて、前輪舵角δが保持値に対して大きく変化するために前輪舵角速度ωが急激に大きくなり、その後に実際の値に戻る。このように時間微分によって算出される前輪舵角速度ωは上下に振動するように大きく変化し、これを用いて演算される制御用横加速度Ｇｙも急変してしまう。

本実施形態では、制御用横加速度演算部４１が、前輪舵角δの時間微分値ではなく、前輪舵角速度センサ３５から取得される前輪舵角速度ωを制御用横加速度Ｇｙの演算に用いることで、上式（１）の制御用横加速度演算式が低次元化されている。これにより、前輪舵角速度ωの変化が抑制され、情報不連続による制御用横加速度Ｇｙの不連続性(急変)が緩和される。

図７はステアドラッグ微分値演算部４２の機能ブロック図である。図７に示すように、ステアドラッグ微分値演算部４２は、不感帯閾値設定部５１と、絶対値算出部５２と、負値算出部５３と、不感帯処理部５４と、制御用横加速度前輪分演算部５５と、離散微分演算部５６と、ステアドラッグ微分値算出部５７とを有している。

不感帯閾値設定部５１は、車速Ｖに応じ、制御用横加速度Ｇｙに対する不感帯処理に用いる閾値Ｇｙｔｈを設定する。具体的には、不感帯閾値設定部５１は、正の値を閾値Ｇｙｔｈに設定し、車速Ｖが高いほど大きくなるように閾値Ｇｙｔｈを設定する。絶対値算出部５２は、不感帯閾値設定部５１により設定された閾値Ｇｙｔｈの絶対値を算出する。不感帯閾値設定部５１が正の値を閾値Ｇｙｔｈに設定するため、絶対値算出部５２は閾値Ｇｙｔｈをそのまま出力する。負値算出部５３は、閾値Ｇｙｔｈに－１を乗じ、閾値Ｇｙｔｈを負値に変換し、変換した負値閾値－Ｇｙｔｈを出力する。

不感帯処理部５４は、閾値Ｇｙｔｈ及び負値閾値－Ｇｙｔｈを用いて、制御用横加速度Ｇｙに不感帯処理を行う。具体定には、不感帯処理部５４は、入力された制御用横加速度Ｇｙの絶対値が閾値Ｇｙｔｈ以下である場合には（｜Ｇｙ｜≦Ｇｙｔｈ）、不感帯処理後の制御用横加速度Ｇｙとして０を出力し、入力された制御用横加速度Ｇｙの絶対値が閾値Ｇｙｔｈよりも大きい場合には（｜Ｇｙ｜＞Ｇｙｔｈ）、制御用横加速度Ｇｙの絶対値よりも閾値Ｇｙｔｈだけ絶対値が小さくなるように処理した値を不感帯処理後の制御用横加速度Ｇｙとして出力する。

不感帯処理部５４がこのように不感帯処理を行うことにより、絶対値が所定の閾値Ｇｙｔｈ以下である不感帯領域では制御用横加速度Ｇｙとして０が出力される。そのため、付加減速度Ｇｘａｄｄが発生せず、車両制御装置３０が搭載されるベース車と同一の車両挙動となる。よって、不感帯領域として設定される直進近傍の前輪舵角δの範囲では、ベース車と同一の操舵反力になり、ベース車と同様の軽快な応答が車両１に維持される。また、付加制動力Ｆｂａｄｄの発生頻度が低下することにより、ブレーキ装置２２やブレーキランプの耐久性の低下が抑制される。更に、制御不感帯の適用によって直進近傍の前輪舵角δの範囲では付加制動力Ｆｂａｄｄが車両１に作用しないため、車両制御装置３０の動作と直進時に作動する別の機能デバイスの動作との干渉が回避される。一方、制御用横加速度Ｇｙが所定の閾値Ｇｙｔｈを超えた場合には、不感帯処理後制御横加速度が０から連続する値として出力される。そのため、付加減速度Ｇｘａｄｄが漸増するように発生し、円滑な車両挙動を維持しながら車両１の旋回性を向上させることができる。

制御用横加速度前輪分演算部５５は、不感帯処理後の制御用横加速度Ｇｙに、車両質量ｍに対する前軸質量ｍｆの比率である前軸質量比率ｍｆ／ｍを乗じることにより、制御用横加速度Ｇｙの前輪分である制御用横加速度前輪分Ｇｙｆを演算する。離散微分演算部５６は、制御用横加速度前輪分Ｇｙｆを微分演算し、制御用横加速度前輪分微分値ｄ／ｄｔ（Ｇｙｆ）を算出する。ステアドラッグ微分値算出部５７は、前輪舵角δ、前輪舵角速度ω、制御用横加速度前輪分Ｇｙｆ及び制御用横加速度前輪分微分値ｄ／ｄｔ（Ｇｙｆ）に基づいて、下式（１２）を演算することにより、ステアドラッグＧｘＤ（＝Ｇｙｆ・δ）の微分値であるステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）（＝ｄ／ｄｔ（Ｇｙｆ・δ））を演算する。

図８は付加減速度演算部４３の機能ブロック図である。図８に示すように、付加減速度演算部４３は、進み時定数乗算部６１と、負値算出部６２と、ＬＰＦ６３（ローパスフィルタ）と、低値選択部６４とを有している。

進み時定数乗算部６１は、ステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）に進み時定数τｃを乗算する。これにより、図３に示す付加減速度Ｇｘａｄｄの算出基礎となるステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）の大きさが変更され、合計減速度のステアドラッグ分の減速度に対する位相の進み度合いが調整される。負値算出部６２は、車両１に発生させる前後加速度が負の値（減速度）になるように、進み時定数τｃが乗算されたステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）に－１を乗じて、負値に変換する。ＬＰＦ６３は、負値算出部６２によって負値に変換された値をローパスフィルタ処理する。これにより、高周波ゲインの増大が抑制され、高周波領域における付加減速度Ｇｘａｄｄの変動が防止されると共に、ノイズが除去される。低値選択部６４は、ＬＰＦ６３から出力される値と０とを比較し、より低い値を選択し、付加減速度Ｇｘａｄｄとして出力する。低値選択部６４から出力される付加減速度Ｇｘａｄｄは０以下の値である。

図２に示すように、付加減速度演算部４３から出力される付加減速度Ｇｘａｄｄは、付加減速度補正部４４において適宜の補正処理を施される。付加減速度補正部４４から出力される補正後の付加減速度Ｇｘａｄｄは、付加制動力演算部４５にて上記付加制動力Ｆｂａｄｄの演算に使用される。制御装置３１は、付加制動力演算部４５から出力される付加制動力Ｆｂａｄｄを目標制動力Ｆｂｔに加算し、加算後の目標制動力Ｆｂｔが発生するようにパワープラント６及び／又はブレーキ装置２２を駆動する。これにより、図３に示されるように、ステアドラッグ分の減速度に付加減速度Ｇｘａｄｄが加算された減速度が車両１に発生し、車両１の旋回性が向上する。

図９は付加減速度Ｇｘａｄｄの算出例を示すタイムチャートである。図９に示すように、時点ｔ２１～時点ｔ２６にかけて、ステアリングホイール１７が操作され、これに伴って制御用横加速度Ｇｙが発生している。なお、グラフ中の細い破線は、平面２自由度モデルを用いて演算した従来モデル横加速度Ｇｙｃに基づく従来モデルを示している。時点ｔ２２において制御用横加速度Ｇｙが不感帯の閾値Ｇｙｔｈを超えると、不感帯処理部５４（図７）によって不感帯処理された後の制御用横加速度Ｇｙが増大し始め、これに伴って制御用横加速度Ｇｙを用いて算出される各種パラメータが変化し始める。

不感帯処理後の制御用横加速度Ｇｙが増大している時点ｔ２２～時点ｔ２４にかけて、ステアドラッグ微分値ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）に応じた付加減速度Ｇｘａｄｄが発生する。本実施形態では、制御用横加速度Ｇｙが従来モデル横加速度Ｇｙｃに対して位相を進められているため、付加減速度Ｇｘａｄｄが従来モデルに比べて進んだ位相をもって現れる。

制御用横加速度Ｇｙは、不感帯処理部５４によって上記のように不感帯処理されることにより、絶対値が所定の閾値Ｇｙｔｈ以下である不感帯領域では０に維持される。そのため、制御用横加速度Ｇｙが所定の閾値Ｇｙｔｈを超えた場合には、不感帯処理後制御横加速度が０から連続する値として出力される。これにより、付加減速度Ｇｘａｄｄが漸増するように発生し、円滑な車両挙動を維持しながら車両１の旋回性を向上させることができる。

図９の時点ｔ２７～時点ｔ３０にかけては、ステアリングホイール１７の操作によって前輪舵角δが増大しており、時点ｔ２９において、舵角情報がセンサから制御装置３１に一時的に入力せず、その後舵角情報が再び入力している。このように舵角情報に一時的な欠損（情報の非更新）が生じた場合、制御装置３１は直前に入力した時点ｔ２８の舵角情報を保持しておき、その舵角情報をその後の（時点ｔ２９の）舵角情報として用いる。上記のように制御用横加速度算出部４９は、前輪舵角センサ３４から取得される前輪舵角δ及び、前輪舵角速度センサ３５から取得される前輪舵角速度ωを用いて、制御用横加速度Ｇｙを演算している。そのため、制御用横加速度Ｇｙは時点ｔ２９の前後で若干変化する。

一方、図９中には、比較例として、制御装置３１が前輪舵角δを時間微分することによって取得した前輪舵角速度ωと、この前輪舵角速度ωと前輪舵角δとを用いて演算した制御用横加速度Ｇｙや、制御用横加速度Ｇｙに基づいて算出される各種パラメータを点線で示している。この比較例の場合、時点ｔ２９の前後で時間微分によって算出される前輪舵角速度ωが上下に振動するように大きく変化し、これを用いて演算される制御用横加速度Ｇｙも急変する。したがって、制御用横加速度Ｇｙに基づいて算出される各種パラメータや付加減速度Ｇｘａｄｄも急変する。

本実施形態では、制御用横加速度演算部４１（図４）が、前輪舵角δの時間微分値ではなく、前輪舵角速度センサ３５から取得される前輪舵角速度ωを制御用横加速度Ｇｙの演算に用いることで、上式（１）の制御用横加速度演算式が低次元化されている。これにより、前輪舵角速度ω及び制御用横加速度Ｇｙの変化が抑制され、情報不連続による付加減速度Ｇｘａｄｄの不連続性(急変)が緩和される。

また、ステアドラッグ微分値演算部４２（図７）が、前輪舵角δの時間微分値ではなく、前輪舵角速度センサ３５から取得される前輪舵角速度ωを用いてステアドラッグ微分値（ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ））を演算する。これにより、情報不連続による付加減速度Ｇｘａｄｄの不連続性(急変)が緩和される。

図１０は付加減速度Ｇｘａｄｄの他の算出例を示すタイムチャートである。図１０に示すように、この例では、時点ｔ３１～時点ｔ３２にかけて、ステアリングホイール１７が操作されているが、制御用横加速度Ｇｙが不感帯の閾値Ｇｙｔｈを超えていないため、不感帯処理後の制御用横加速度Ｇｙは０に維持されている。したがって、付加減速度Ｇｘａｄｄは発生していない。そのため、付加減速度Ｇｘａｄｄが発生せず、車両制御装置３０が搭載されるベース車と同一の車両挙動となり、上記の作用効果が奏される。

時点ｔ３３～時点ｔ３４にかけて、直進時舵角である０°近傍での前輪舵角δの微修正や路面からのキックバックなどにより、前輪舵角δが０°を跨いで変動している。この場合であっても、制御用横加速度Ｇｙが不感帯の閾値Ｇｙｔｈ以下である限りは付加減速度Ｇｘａｄｄが発生しないため、作動頻度の著しい増加が防止される。

時点ｔ３５～時点ｔ３９にかけては、図９の時点ｔ２１～時点ｔ２６と同様に車両挙動が変化している。時点ｔ３９～時点ｔ４０にかけて、車速Ｖが上昇しており、これに伴って制御用横加速度Ｇｙに対する不感帯処理の閾値Ｇｙｔｈは絶対値が大きくように不感帯閾値設定部５１（図７）により設定される。したがって、時点ｔ４０以降に、時点ｔ３５～時点ｔ３９と同様にステアリングホイール１７が操作された場合、不感帯処理後の制御用横加速度Ｇｙは時点ｔ３５～時点ｔ３９のときよりも小さな値になる。したがって、制御用横加速度Ｇｙが閾値Ｇｙｔｈを超える時点ｔ４１以降の遅いタイミングで付加減速度Ｇｘａｄｄが発生し、発生する付加減速度Ｇｘａｄｄ（の絶対値）は、時点ｔ３６～時点３７に比べて小さい。すなわち、車速Ｖに応じ、適切なタイミングで適切な大きさの付加減速度Ｇｘａｄｄが発生する。

このように車速Ｖが高いほど大きくなるように閾値Ｇｙｔｈが設定されることにより、操舵反力や車両１の旋回応答などの特性が車速Ｖに応じて変化するのに対応した設定が可能になり、車速Ｖが高いほど車両１に作用させる付加制動力Ｆｂａｄｄの発生頻度が高くなることが抑制される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度、演算式など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更することができる。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ ：車両
４ ：車輪
４Ａ ：前輪
６ ：パワープラント（制動力発生装置）
２２ ：ブレーキ装置（制動力発生装置）
３０ ：車両制御装置
３１ ：制御装置
３３ ：車速センサ（車両状態情報取得装置）
３４ ：前輪舵角センサ（車両状態情報取得装置）
３５ ：前輪舵角速度センサ（車両状態情報取得装置）
４１ ：制御用横加速度演算部
４２ ：ステアドラッグ微分値演算部
４３ ：付加減速度演算部
４５ ：付加制動力演算部
Ｆｂａｄｄ ：付加制動力
Ｇ１ ：前輪舵角ゲイン（第１補正値）
Ｇ２ ：前輪舵角速度ゲイン（第２補正値）
ＧｘＤ ：ステアドラッグ
ｄ／ｄｔ（ＧｘＤ）：ステアドラッグ微分値
Ｇｘａｄｄ ：付加減速度
Ｇｙ ：制御用横加速度
Ｇｙｔｈ ：閾値
Ｖ ：車速
δ ：前輪舵角
ω ：前輪舵角速度

Claims (7)

1. 車両制御装置であって、
   車両に作用させる制動力を発生する制動力発生装置と、
   前記制動力発生装置に発生させる制動力を制御する制御装置と、
   車速及び前輪の舵角を含む車両状態情報を取得する車両状態情報取得装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記車両状態情報に基づいて、平面２自由度モデルを用いて求められる横加速度から車両諸元により定まる２次遅れ要素を無視した制御用横加速度を演算する制御用横加速度演算部と、
   前記制御用横加速度と前記車両状態情報とに基づいて、前記前輪の横力の前記車両の後方を向く成分であるステアドラッグを微分したステアドラッグ微分値を演算するステアドラッグ微分値演算部と、
   前記ステアドラッグ微分値に基づいて、前記車両に加えるべき付加減速度を演算する付加減速度演算部と、
   前記付加減速度に基づいて前記制動力発生装置に発生させるべき付加制動力を演算する付加制動力演算部とを有する車両制御装置。
2. 前記車両状態情報取得装置が、前記前輪の舵角速度に対応する角速度又は速度を検出する速度センサを含み、
   前記制御用横加速度演算部は、前記舵角速度を用いて前記制御用横加速度を演算する請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御用横加速度演算部は、前記車速に応じた第１補正値を前記舵角に乗算して得た第１乗算値と、前記車速に応じた第２補正値を前記舵角速度に乗算して得た第２乗算値とを加算して前記制御用横加速度を演算する請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御用横加速度演算部は、前記制御用横加速度にローパスフィルタ処理を行う請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記制御装置は、前記制御用横加速度に不感帯処理を行う不感帯処理部を更に有し、
   前記不感帯処理部は、入力された前記制御用横加速度の絶対値が所定の閾値以下である場合には、不感帯処理後の前記制御用横加速度として０を出力し、入力された前記制御用横加速度の絶対値が前記閾値よりも大きい場合には、前記制御用横加速度の絶対値よりも前記閾値だけ絶対値が小さくなるように処理した値を不感帯処理後の前記制御用横加速度として出力する請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
6. 前記閾値は前記車速が高いほど大きくなるように設定される請求項５に記載の車両制御装置。
7. 前記車両状態情報が前記前輪の舵角速度を更に含み、前記ステアドラッグ微分値演算部は、前記車両状態情報として前記舵角速度を用いて前記ステアドラッグ微分値を演算する請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の車両制御装置。

Images