JP3876487B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両挙動制御装置にあっては、数々の実施例が提案されているが、旋回等、繰舵中に発生しうるスピンやドリフトアウトといった好ましからざる車両挙動を抑制し低減する車両挙動制御のうち、特に車輪の制動力を制御することを目的とした車両挙動制御装置として、操舵角検出手段と、車輪速検出手段と、ヨーレート検出手段と、操舵量及びタイヤのグリップ限界を検出する手段と、操舵量及びタイヤのグリップ限界に対応する目標ヨーレート設定手段と、各輪毎に設けられた制動手段を有し、オーバステアもしくはアンダーステアといったタイヤのグリップの限界を超えた旋回状態に入った場合には、実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくように各輪の制動力制御によりモーメントを発生させるよう構成された挙動制御装置が従来より知られている。かかる挙動制御装置によれば、車両を常にタイヤのグリップ域にて走行させることが可能となると共に、実ヨーレートが目標ヨーレートを超えることを防止し、これにより車両のスピンやドリフトアウトといった好ましからざる旋回挙動を防止することができる。
しかしながら、このようなタイプでは、車速がタイヤのグリップ限界車速を超えると自動的に制動力が与えられるような構成となっているため、ブレーキペダルを踏んだ際に圧力を発生するマスタシリンダとは別に、常時ある規定値以上の蓄圧がなされている圧力源を具備していなければならない。そのために図２に示すように、圧力発生手段としてのポンプとポンプ駆動用モータ、及び蓄圧のためのアキュムレータを併設する必要がある。ブレーキペダルを踏んでいない状態で車両挙動制御が介入すると、圧力源がマスタシリンダからアキュムレータ側に切り換わり制動圧を発生する構成になっているのだが、アキュムレータには機械的なスイッチが設けられており、圧力が消費されて蓄圧量がある設定値以下となった場合は前記スイッチがこれを検知し、モータに作動信号が送られてアキュムレータを増圧させる。また圧力上昇の上限値を検知するスイッチも設けられており上昇した圧力が規定値に達すればこれを検知し、モータに停止信号が送られ、以上によりアキュムレータは基本的には上限値と下限値間の圧力を蓄圧することになる。
しかし、例えば高摩擦係数の路（高μ路）など非常に高い制御圧力が必要で、かつ連続的に車両挙動制御の介入が継続した場合などはアキュムレータ圧が多用されることになり、比較的容量の小さいポンプモータしか装備できない場合には昇圧が追いつかないという問題があった。
また、かかる問題を解決すべく、上記アキュムレータを高圧まで補償出来るタイプにし、ポンプ及びポンプモータの容量を大きくする事が考えられるが、実際車両にアキュムレータを装備するにあたっては、コスト面や信頼性確保の要件から、車両挙動制御の介入するすべての場面に対応可能な高圧アキュムレータや大容量ポンプを装備することが困難な場合が多い。
このような問題に対し、油圧ブースタを用いたブレーキシステムにおいて、頻繁なブレーキ操作やハード的なフェールのためにアキュムレータ蓄圧量不足が発生した時は、警告音を発してドライバに注意を促したり、またトラクションや車両挙動の制御のためにアクティブに制動力を発生させるシステムにおいて、その制御を禁止するなどの方法が考えられている（特開平０４−３０６１６１号公報参照のこと）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この発明では、制御圧不足が発生した際にそれをドライバに警告するのみにとどまっており、アキュムレータ圧が回復するまで制御圧を発生させることが不可能なままであるために、前記方法だけでは、車両挙動を正す必要の生じている状態を改善することが出来ない。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、通常の制御に対して制御介入輪を限定することにより、またブレーキペダルが踏まれてマスタシリンダ圧がアキュムレータ圧以上に発生している場合はこれを用いることにより、車両挙動制御を効果的に出来うる限り継続させることが可能とすることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両挙動制御装置は、上記目的を達成するために、操舵輪の舵角を検出する舵角検出手段と、車輪速を検出する車輪速検出手段と、車両に生ずる前後及び横方向の加速度を検出する加速度検出手段と、車両に生ずる回転方向の速度（ヨーレート）を検出するヨーレート検出手段とを備え、上記各種入力値より車両モデルから算出される車両挙動制御目標値との偏差に応じて各車輪の制動圧を制御することによりアンチスピンモーメントを発生させる車両挙動制御装置において、車両挙動制御増圧に用いるアキュムレータに蓄圧される圧力値を検出又は推定するアキュムレータ圧検出手段ａと、前記検出されたアキュムレータ圧力値が制御に必要とされる圧力を備えているか否かを、設定圧力値と比較することにより判断するアキュムレータ圧比較判断手段ｂと、前記アキュムレータ圧比較判断手段ｂでの判断結果に応じて車両挙動制御を行う輪を決定する制御輪決定手段ｃと、選択された輪に対して実際に制動圧を発生させる車両挙動制御制動圧発生手段ｄと、を備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、この発明の実施の形態の構成を示す図である。
図中の１０、２０は左右前輪、３０、４０は左右後輪である。各輪はホイルシリンダ１１、２１、３１、４１を備える。１はブレーキペダル、２はブースタ、３はリザーバで、４はマスタシリンダである。また圧力源としてマスタシリンダに並列してアキュムレータ７０、アキュムレータ蓄圧用ポンプ７２とモータ７１があり、切り換え弁６０、６１、６２、６３によって上流圧をマスタシリンダ４とアキュムレータ７０で切り換える。マスタシリンダ４と各ホイルシリンダの間には車両挙動制御用アンチスキッド装置が備わっている。１２、２２、３２、４２は上流側と下流側の差圧により駆動されるインレットバルブであり絞りによる緩増圧をつくる。１３、２３、３３、４３はアウトレットバルブ（電磁弁）である。減圧によってリザーバ８、９に溜まったブレーキ液はモータ５によって駆動されるポンプ６、７によってインレットバルブ１２、２２、３２、４２の上流に戻される。
【０００６】
車両挙動制御装置の各バルブはコントローラ５０の出力信号によって制御される。コントローラ５０には各輪の車輪速センサ５１、５２、５３、５４からの信号Ｖｗｌ、Ｖｗ２、Ｖｗ３、Ｖｗ４、車両加速度センサ５５、ヨーレートセンサ５６、舵角センサ５７、マスタシリンダ（Ｍ／Ｃ）圧センサ５９の値及び、ブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）５８の信号が入力される。
【０００７】
次に作用を説明する。
図３〜図６にはコントローラ５０によって実行される制御プログラムの１例のフローチャートである。この処理は図示せざるオペレーションシステムで一定時間毎の定時割り込みによって遂行される。
図３に示すフローチャートは車両挙動制御による目標液圧算出を行うルーチンである。
まず、旋回走行状態推定ルーチンのステップｓ１００において車輪速度センサ５１〜５４より入力されるパルスを読み取り車輪速の算出が行われる。次にｓ１０１で、その他走行状態を表す各種センサより操舵角θ、前後及び横方向の加速度Ｘｇ、Ｙｇ、ヨーレートψを取り込む。次にステップｓ１０２にて擬似車体速Ｖｉを算出する。本実施の形態では、各輪の車輪速Ｖｗにフィルタをかけ、より車体速度に近いＶｗｆｉ（ｉ＝１〜４）を各輪で算出し、制動時／非制動時などの条件により、各Ｖｗｆｉから最も大きいものを選択するなどして最も車体速度に近いＶｗｆ（車体速中間値と呼ぶ）を算出、さらにこのＶｗｆをもとに擬似車体速度Ｖｉを求める通常のＡＢＳで用いられる方法と、前後Ｇセンサ入力値を積分することにより求められる値に補正を加えて擬似車体速度Ｖｉを求める方法とを併用してＶｉを算出することにする。
【０００８】
ステップｓ１０３では、前記横加速度Ｙｇ、擬似車体速度Ｖｉ、及びヨーレートγから車両の横滑り加速度βｄｄが次式により算出される。
βｄｄ＝＝Ｙｇ−Ｖ・γ
またステップｓ１０４では、前記車両の横滑り加速度βｄｄを積分することにより車両の横滑り速度βｄが、ステップｓ１０５に於いては、車両の前後方向速度である擬似車体速度Ｖｉと前記車両の横滑り速度βｄとの比βｄ／Ｖｉとして車体のスリップ角βが演算される。
【０００９】
ステップｓ１０６では前記繰舵角θと前記擬似車体速度Ｖｉから目標ヨーレートψ＊の算出が行われる。目標ヨーレートψ＊は各車輪において予定したコーナリングフォースが発揮され、ニュートラルステアが得られているとした場合に実現されるヨーレートであり、操舵角θと擬似車体速度Ｖｉから定められるマップを持つなどして算出してもよい。ステップｓ１０７では、車両の旋回状態に対応する状態量として、目標ヨーレートψ＊と実ヨーレートψとの偏差（又はその変化量）及び前記スリップ角β（又は横滑り角速度βｄ）を算出する。ステップｓ１０８ではステップｓ１０７で算出した状態量をもとに車両挙動制御を行う。これらの値の用い方は任意であり、例えば走行状態に応じて変更される制御ダインを付加して上記各値の線形和をとり、その値を目標制御液圧Ｐ＊に換算する制御方法とし、図４に示すステップｓ２００にて制御介入が発生した場合にステップｓ２０１に進んで目標変動圧△Ｐ＊を演算し、ステップｓ２０２及びｓ２０３の液圧サーボを通してバルブ駆動時間を算出する。
【００１０】
液圧サーボは、以降ｓ２０３で算出する現在のホイルシリンダ液圧と前記車両挙動制御により求めた目標制御液圧Ｐ＊との偏差である目標制御液圧変化量△Ｐ＊を達成するために必要なソレノイドバルブ駆動パルス・デューティ比αＩＮ、αＯＵＴを演算するものである。αＩＮ、αＯＵＴはパルス出力周期Ｔ（例えばＴ＝５０ｍｓｅｃ）中のインレットバルブ、アウトレットバルブを開いている時間であり、例えばαＩＮ＝１０ｍｓｅｃなどとして定義する。液圧サーボ内には図９のようなアクチュエータ増減圧特性を持っており、これは例えば単純にソレノイドバルブをフルオープン（ＤＴ＝Ｔ）した時の増圧及び減圧の液圧変化をマップ化したものである。この増減圧特性マップに対し、目標制御液圧変化量△Ｐ＊、及び駆動するソレノイドバルブの上流圧（増圧弁の場合はマスタシリンダ圧ｏｒアキュムレータ圧、減圧弁の場合は現在のホイルシリンダ圧）または下流圧（増圧弁の場合は現在のホイルシリンダ圧、減圧弁の場合はリザーバ大気開放のため零気圧）を入力として、ソレノイドバルブ駆動パルス・デューティ比αＩＮ、αＯＵＴが算出される。また上記プロセスを逆に辿ることによりソレノイドバルブ駆動パルス・デューティ比αＩＮ、αＯＵＴで弁を駆動した時の液圧変動量を算出することも可能である。
【００１１】
ステップｓ２０３では、実際にソレノイドバルブを駆動した時間から、前記液圧サーボの算出プロセスにより、パルス出力周期Ｔの間で達成される液圧変動△Ｐを現在のホイルシリンダ圧に相対的に加減していくことで（Ｐｗ／ｃ＝Ｐｗ／ｃ現在＋△Ｐ；ｗ／ｃはホイルシリンダ）、推定ホイルシリンダ圧値を算出する。むろんこの値はホイルシリンダ圧センサにより検出した値を用いるとしても可である。本推定ホイルシリンダ圧は前記ステップｓ２０２で用いられている現在のホイルシリンダ圧Ｐｗ／ｃ現在として使用するものである。そして最後にステップｓ２０６にて、ソレノイドバルブ駆動信号出力手段にてバルブ駆動信号の出力を行う。
【００１２】
ステップｓ２０６に至る前に通過する、本発明の主旨を表すステップｓ２０４、及びステップｓ２０５について説明する。図５に示すフローチャートは、アキュムレータの蓄圧状態に応じて制御輪の選択、及び制動力配分を設定するルーチンであり、まずステップｓ３００において、現在のアキュムレータ圧力を検出する。アキュムレータ圧センサが設けられている場合は直接そのセンサ値を用いればよいが、センサが無い場合は、液圧サーボのｓ２０３で行ったのと同様の手段で、消費液圧から実際の消費流量を算出しアキュムレータ圧の推定を行うことにより蓄圧量を判断する事などが考えられる。ステップｓ３０１においては、上記ステップｓ３００において検出したアキュムレータ圧が規定値以上蓄圧されているか否かを判断する。この規定値は、アクティブに制動力を発生させるにおいて、制御圧が不足しないだけの圧力を供給源として有しているかどうかで前もって設定した値である。アキュムレータ圧が規定値以上に蓄圧されている場合は、通常の車両挙動制御が可能としてステップｓ３０２に進み、通常制御フラグをセットする。また設定圧を有していない場合は通常の車両挙動制御が不可能としてステップｓ３０３に進み、通常制御フラグをクリアする。次にステップｓ３０４では、ステップｓ１０７において算出した車両挙動状態量Ｘにより現在の車両挙動がＯ．Ｓ（オーバステア）側にあるかＵ．Ｓ（アンダステア）側にあるかを判断する。その判定結果に応じて、Ｏ．Ｓの場合はステップｓ３０５に、Ｕ．Ｓの場合はステップｓ３０６に進む。まずステップｓ３０５では、車両挙動がＯ．Ｓと判断されているためアンチスピンモーメントを発生させる方向に制動力をかけることが必要なのだが、ステップｓ３０１の判断による通常制御が可能か否かによって選択される制御介入輪が異なるため、通常制御フラグが立っている場合のみ車両挙動制御を行うにあたって最適な制御輪選択及び制動力配分を行う。システム上の拘束条件やハード的な問題を考慮しなければ、最も車両挙動制御の効果を発するのは、基本的には複数輪に制動力を配分し、その制動力差でアンチスピンモーメントを発生させる方法であるので、本実施の形態では図７に示すように、複数ｃｈ制御を通常の車両挙動制御とする。但し、この方法では圧力源の圧力を大きく消費することになるため、通常制御フラグがクリアされている場合は、図７に示すようにアンチスピンモーメントの発生に最も有効な輪にのみ制動力を発生させることにより、圧力の消費を最小限に抑えながらスピンを抑制する。また、ステップｓ３０６に進んだ場合はＵ．Ｓであるので制動力とアンチスピンモーメントの発生が必要となるため、例えば図８に示す様な制御輪選択と制動力配分を行うのが最適である。よってステップｓ３０５と同様に、通常制御フラグが立っている場合のみ前記複数ｃｈに対して制御を行い、通常制御フラグがクリアされている場合は、図７に示すように制動力とアンチスピンモーメントが最も発生可能な前内輪に制動力をかける。
そして、ステップｓ３０７にて、ステップｓ３０５及びステップｓ３０６にて選択された輪に対して配分された制動力を実際に発生させ、次のルーチンに進む。
【００１３】
図６に示すフローチャートは、ステップｓ２０４での判断結果をもとに、ドライバヘの警告及びブレーキペダルの作動によるマスタシリンダ圧の発生を促す為のルーチンであり、まずステップｓ４００において、前記ステップｓ３０１により通常制御フラグがセットされているか否かを判断する。通常制御フラグがセットされている場合は本ルーチンを抜けて、そのままステップｓ２０６に進みソレノイドバルブ駆動パルスを出力する。通常制御フラグがクリアされている場合は、ステップｓ４０１にて、現在アキュムレータ圧が不足している事を、ブザーや警告灯などを用いてドライバに知らせる手段を働かせる。次にステップｓ４０２にて、アキュムレータ圧が不足している原因が、
（１）ハード的なフェールはなく、単に頻繁な車両挙動制御介入のため圧力消費が増大している。
（２）ハード的なフェールが発生しているが、それは、アキュムレータやモータ、ポンプなど、アキュムレータ圧発生のためのデバイスに限られている。
（３）ハード的なフェールが発生しており、それはアキュムレータ圧発生のためのデバイスに限られていない、または原因究明が不可能。
のいずれであるかを判断する。以下のルーチンは、現在不足しているアキュムレータ圧に対して、マスタシリンダ圧が発生しているならば供給圧として使用する事を考えたものであり、前記ステップｓ４０２の結果が（１）又は（２）の場合はステップｓ４０４に進みマスタシリンダ側への切り換えを検討し、（３）の場合はユニットのどこかに異常が発生しているためステップｓ４０５に進んでユニットフェール信号を点灯させる。ステップｓ４０４では、まずマスタシリンダ圧を発生させるために、ブレーキペダルの作動をドライバに要求する信号を音またはランプの点灯などにより発信する。ドライバによるブレーキペダルの操作が無い限りマスタシリンダ圧の発生は起こりえないため、ステップｓ４０６にて、マスタシリンダ圧センサ値をアキュムレータ圧値と比較しながら待つことになる。ロジック上は常にマスタシリンダ圧とアキュムレータ圧を比較して高圧側を選択することにより、アキュムレータ圧を越えるはどのブレーキペダルの踏み込みがあった場合のみ、ステップｓ４０７にてマスタシリンダ側への切り換えを行う。これにより車両挙動制御に有利な圧力源を随時選択することが可能となる。
ステップｓ１００〜ステップｓ４０７は制御周期ごとに随時制御目標値を算出するルーチンであり、制御指令を出力後再びステップｓ１００に戻って計算を行う。
【００１４】
以上のような本装置では、頻繁な車両挙動制御の介入のためにアキュムレータ圧による増圧が多発した場合や、またポンプ７２やモータ７１の異常発生によって、アキュムレータ圧が不足し設定値以下となってしまった場合は、通常のアンチスピン制御時の複数輪を対象とした制御に対して、アンチスピンモーメントを最も発生しやすい輪を選択して、その輪にのみブレーキ力をかけることにより、フェール時も効率的にスピン発生を抑制する事が可能となる。
また、アキュムレータ圧の不足をドライバに警告として与え、ブレーキペダル１の操作を促すと共に、ブレーキペダル１が踏まれてマスタシリンダ圧が発生した場合は、アキュムレータ圧と比較して高圧側を選択し、圧力源を切り換えることにより、車両挙動制御を出来うる限り継続させることが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、頻繁な車両挙動制御の介入のためにアキュムレータ圧による増圧が多発した場合や、またポンプやモータの異常発生により、アキュムレータ圧が不足し設定値以下となってしまった場合は、通常のアンチスピン制御時の複数輪を対象とした制御に対して、アンチスピンモーメントを最も発生しやすい輪を選択して、その輪にのみブレーキ力をかけることにより、フェール時も効率的にスピン発生を抑制する事が可能となるという効果が得られる。
さらに、請求項２記載の発明では、アキュムレータ圧の不足をドライバに警告として与え、ブレーキペダルの操作を促すと共に、ブレーキペダルが踏まれマスタシリンダ圧が発生した場合は、アキュムレータ圧と比較して高圧側を選択し、圧力源を切り換えることにより、車両挙動制御を出来うる限り継続させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本概念を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態の作用を示すフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態の作用を示すフローチャートである。
【図５】 本発明の実施の形態の作用を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の実施の形態の作用を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の実施の形態の作用を説明する特性図である。
【図８】 本発明の実施の形態の作用を説明する特性図である。
【図９】 アクチュエータの増減圧特性図である。
【符号の説明】
１ ブレーキペダル
２ ブースタ
３ リザーバ
４ マスタシリンダ
５ モータ
６ ポンプ
７ ポンプ
８ リザーバ
９ リザーバ
１０ 左右前輪
１１ ホイルシリンダ
１２ インレットバルブ（メカ式）
１３ アウトレットバルブ（電磁弁）
２０ 左右前輪
２１ ホイルシリンダ
２２ インレットバルブ（メカ式）
２３ アウトレットバルブ（電磁弁）
３０ 左右後輪
３１ ホイルシリンダ
３２ インレットバルブ（メカ式）
３３ アウトレットバルブ（電磁弁）
４０ 左右後輪
４１ ホイルシリンダ
４２ インレットバルブ（メカ式）
４３ アウトレツトバルブ（電磁弁）
５０ コントローラ
５１ 車輪速センサ
５２ 車輪速センサ
５３ 車輪速センサ
５４ 車輪速センサ
５５ 車両加速度センサ
５６ ヨーレートセンサ
５７ 舵角センサ
５８ ブレーキスイッチ
５９ マスタシリンダ圧センサ
６０ 切り換え弁
６１ 切り換え弁
６２ 切り換え弁
６３ 切り換え弁
７０ アキュムレータ
７１ モータ
７２ アキュムレータ畜圧用ポンプ

Claims (2)

1. 操舵輪の舵角を検出する舵角検出手段と、車輪速を検出する車輪速検出手段と、車両に生ずる前後及び横方向の加速度を検出する加速度検出手段と、車両に生ずる回転方向の速度（ヨーレート）を検出するヨーレート検出手段とを備え、
   上記各種入力値より車両モデルから算出される車両挙動制御目標値との偏差に応じて各車輪の制動圧を制御することによりアンチスピンモーメントを発生させる車両挙動制御装置において、
   車両挙動制御増圧に用いるアキュムレータに蓄圧される圧力値を検出又は推定するアキュムレータ圧検出手段ａと、前記検出されたアキュムレータ圧力値が制御に必要とされる圧力を備えているか否かを、設定圧力値と比較することにより判断するアキュムレータ圧比較判断手段ｂと、前記アキュムレータ圧比較判断手段ｂでの判断結果に応じて車両挙動制御を行う輪を決定する制御輪決定手段ｃと、選択された輪に対して実際に制動圧を発生させる車両挙動制御制動圧発生手段ｄと、
   を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。
2. 請求項１記載の車両挙動制御装置において、
   上記アキュムレータ圧比較判断手段ｂにて圧力不足と判断された場合はドライバに警告を与えるアキュムレータ圧不足傾向警告手段ｅと、フェールの発生ではなく単純にアキュムレータ圧が不足しているだけ、又はシステムの異常がある場合でも、それがアキュムレータ圧発生部分のみで、マスタシリンダ圧を上流圧とした場合車両挙動制御が成立するか否かを判断するフェール箇所検知手段ｆと、前記アキュムレータ圧不足傾向警告手段ｅでの警告と共に、前記フェール箇所検知手段ｆの結果が肯定の場合は、マスタシリンダによる加圧に切り換えて車両挙動制御を継続するために、ドライバにブレーキペダルを踏むことを要求する信号を発生するブレーキペダル作動要求発信手段ｇと、マスタシリンダ圧とアキュムレータ圧の高圧側を選択して圧力源を切り換える圧力源選択手段ｈと、
   を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。

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