JP4213545B2 - 車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置 - Google Patents

車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4213545B2
JP4213545B2 JP2003314517A JP2003314517A JP4213545B2 JP 4213545 B2 JP4213545 B2 JP 4213545B2 JP 2003314517 A JP2003314517 A JP 2003314517A JP 2003314517 A JP2003314517 A JP 2003314517A JP 4213545 B2 JP4213545 B2 JP 4213545B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
self
aligning torque
vehicle
front wheel
estimated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003314517A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005081924A (ja
Inventor
博章 加藤
峰一 樅山
由行 安井
裕治 村岸
井本  雄三
相澤  博昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advics Co Ltd
JTEKT Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Advics Co Ltd
JTEKT Corp
Aisin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Advics Co Ltd, JTEKT Corp, Aisin Corp filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2003314517A priority Critical patent/JP4213545B2/ja
Priority to DE602004002163T priority patent/DE602004002163T2/de
Priority to US10/931,982 priority patent/US7398145B2/en
Priority to EP04020932A priority patent/EP1512598B8/en
Publication of JP2005081924A publication Critical patent/JP2005081924A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4213545B2 publication Critical patent/JP4213545B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B60T8/17551Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve determining control parameters related to vehicle stability used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06Road conditions
    • B60W40/068Road friction coefficient
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/006Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels using a measured or estimated road friction coefficient
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/12Friction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/02Side slip angle, attitude angle, floating angle, drift angle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2260/00Interaction of vehicle brake system with other systems
    • B60T2260/02Active Steering, Steer-by-Wire
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20Steering systems
    • B60W2510/202Steering torque

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Description

本発明は、車輪のグリップ度推定装置に関し、車両前方の車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度を推定する装置に係る。又、このグリップ度推定装置を備えた車両の運動制御装置に関するものである。
車両安定性を維持するために、車両の状態量を検出、判定し、各車輪の制動力を独立に制御する装置が知られており、例えば、特許文献1に開示されている。同特許文献1においては、車速及び操舵角からヨーレイトの目標値を形成し、ヨーレイトの実際値との偏差の時間的導関数でオーバステア又はアンダステアを判定することとしている。オーバステアの場合には、旋回外側前輪の制動滑りを増大させ、つまり、旋回外側前輪の制動力を増大させ、アンダステアの場合には、旋回内側後輪の制動滑りを増大させることとしている。又、特許文献2においては、操舵角と車速から前輪車輪速差、横加速度又はヨーレイトの目標値を設定し、ブレーキ及び/又はエンジンの出力を制御する装置が開示されている。
さらに、特許文献3においては、操舵輪の切り過ぎを防止することを目的とした車両用可変舵角比操舵装置が開示されており、横力使用率あるいは横G使用率という指標が用いられている。すなわち、同特許文献3に記載の装置によれば、先ず路面摩擦係数μが推定され、横力の使用率が求められる。路面摩擦係数μが低いほどタイヤのコーナリングパワーCpが減少するため、同一舵角での路面から受けるラック軸反力は路面摩擦係数μに応じて小さくなる。従って、前輪舵角とラック軸反力を実測し、前輪舵角に対する実ラック軸反力と、予め内部モデルとして設定された基準ラック軸反力との比較により路面摩擦係数μを推定することができるとするものである。さらに、路面摩擦係数μに基づき等価摩擦円を設定し、前後力による摩擦力使用分を差し引き、最大発生横力を求め、現在発生している横力との比を横力使用率としている。あるいは、横Gセンサを設け、検出した横Gに基づき横G使用率とすることもできるとしている。なお、特許文献4は、本発明の従来技術の比較対象となる技術文献ではなく、後述する実施形態の説明の簡略化のための技術文献である。
特開平6−99800号公報 特開昭62−146754号公報 特開平11−99956号公報 特開2000−62597号公報 自動車技術ハンドブック(第1分冊) 基礎・理論編(1990年12月1日社団法人自動車技術会発行) 179頁〜180頁
路面とタイヤとの摩擦には限界があるため、車両が摩擦限界に達し、過度のアンダステア状態になった場合には、運転者が意図する走行旋回半径を維持するためには、車両のヨー運動、つまり車両走行面上における車両姿勢を制御するだけではなく、車両を減速することが必要となる。然し乍ら、非特許文献1に記載の装置等では、タイヤが摩擦限界に達してから車両挙動が判別されるため、この状況で車両を減速するとコーナリングフォースが減少し、アンダステアの助長が懸念される。さらに、実際の制御システムにおいては、制御不感帯を有するため、ある程度の車両挙動が発生した後、上記の制御が実行されることになる。
又、道路のカーブ形状はクロソイド曲線で構成されており、連転者が道路のカーブをトレースしようとする場合には、徐々にステアリングホイール〈ハンドル〉を切りこんで行くことになる。従って、カーブヘの進入速度が高い場合には、車輪に発生するサイドフォースが遠心力と釣合わず、車両はカーブ外側にふくらむ傾向を示す。このような場合に、非特許文献1や特許文献2に記載の装置が作動するが、旋回限界で制御が開始されるため、この制御により車速が十分に低下できない場合が生じ、前述の制御のみではカーブ外側へのふくらみを防止できない場合も起こり得る。
ところで、非特許文献1においては、タイヤが横すべり角αを以って横すべりしながら転動する状態が図2に示すように説明されている。
即ち、図2において、破線で示すタイヤのトレッド面は路面と図2の点Aを含む接地面前端で接触し、点Bまで路面に粘着し、タイヤ進行方向に移動する。そして、横方向のせん断変形による変形力が摩擦力に等しくなった点ですべりだし、点Cを含む後端で路面から離れて元の状態に戻る。このとき、接地面全体で発生する力Fy(サイドフォース)はトレッド部の横方向への変形面積(図2の斜線部)と単位面積当たりのトレッド部の横方向弾性定数の積となる。図2に示すように、サイドフォースFyの着力点はタイヤ中心線直下(点O)よりもen(ニューマチックトレール)だけ後方(図2の左方向)にある。従って、このときのモーメントFy・enがセルフアライニングトルク(Tsa)であり、横すべり角αを減少させる方向に作用することになる。
次に、車両にタイヤが装着された場合について、図2を簡略化した図3を用いて説明する。車両の操舵車輪においては、通常、ステアリングホイール(ハンドル)の戻りをよくするため、キャスタ角をつけキャスタトレールecを設けることしている。従って、車輪の接地点は点O’となりステアリングホイールを復元させようとするモーメントは、Fy・(en+ec)となる。
タイヤの横方向のグリップ状態が低下し、すべり領域が拡大すると、トレッド部の横方向変形は図3のABCの形状からADCの形状となる。この結果、サイドフォース:Fyの着力点は、車両進行方面に対して前方(図3の点Hから点J)に移動することになる。つまりニューマチックトレールen、が小さくなる。従って、同一のサイドフォースFyが作用していても、粘着領域が大きく、すべり領域が小さい場合(即ち、タイヤの横グリップが高い場合)には、ニューマチックトレールenは大きく、セルフアライニングトルクTsaは大きくなる。逆に、タイヤの横方向のグリップが失われ、すべり領域が増大すると、ニューマチックトレールenは小さくなり、セルフアライニングトルクTsaは減少することになる。
以上のように、ニューマチックトレールenの変化に着目すれば、タイヤ横方向のグリップの程度を検出することが可能である。そして、ニューマチックトレールenの変化はセルフアライニングトルクTsaに表れるため、セルフアライニングトルクTsaに基づき、車両前方の車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度(以下、グリップ度という)を推定することができる。又、グリップ度としては、後述するように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づいて推定することもできる。
上記のグリップ度は特許文献3に開示された横力使用率又は横G使用率とは以下のように相違している。同特許文献3に記載の装置においては、路面において発生可能な最大横力を、路面摩擦係数μから求めている。この路面摩擦係数μはコーナリングパワーCp(定義は、スリップ角1deg時のサイドフォースの値)の路面摩擦係数μ依存性に基づいて推定される。しかし、コーナリングパワーCpは路面摩擦係数μだけでなく、タイヤ接地面の形状(接地面長さ、及び幅)、トレッドゴムの弾性などに影響される。例えば、トレッド面に水が介在するような場合、あるいは、タイヤ磨耗、温度によりトレッドゴム弾性が変化した場合等において、路面摩擦係数μが同一でもコーナリングパワーCpに変化が現れる。このように、同公報に記載の技術においては車輪のタイヤとしての特性には全く配慮されていない。
そこで、本発明は、車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度を精度よく推定し得るグリップ度推定装置を提供し、グリップ度が第1所定値未満となったときには例えば運転者に報知し得るようにすることを課題とする。
又、車輪に対して制動力や駆動力が加わった場合にはセルフアライニングトルクに影響が出るが、本発明は、前記制動力や駆動力の影響を受けずに、精度良くグリップ度を推定し得るグリップ度推定装置を提供することにある。
又、本発明は、前記制動力や駆動力の影響を受けずに、グリップ度を精度よく推定すると共に、グリップ度が第2所定値未満に低下した場合には、グリップ度に基づき適切に運動制御を行ない得る車両の運動制御装置を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明の車輪のグリップ度推定装置は、請求項1に記載のように、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、前記車両前方の車輪(以下、前輪という)の駆動力又は制動力を推定する前後力推定手段と、該操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記前輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するとともに、前記前後力推定手段が推定した前記駆動力又は制動力によるセルフアライニングトルクの影響量を推定し、該影響量を前記セルフアライニングトルクから取り除いた値を、新たなセルフアライニングトルクとして推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両の状態量のうち、少なくとも車両の横加速度、及びヨーレイトを検出する車両状態量検出手段と、該車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記前輪に対するサイドフオース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、該前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が前記新たに推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記前輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニングトルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段を具備したものとし、前記グリップ度推定手段が、前記基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、少くとも前記前輪に対する横方向のグリップ度を推定するように構成することとしたものである。
而して、例えば、ステアリングホイールによる操舵トルク、又はサスペンションに付与される操舵力に基づき、前輪のセルフアライニングトルクが推定される。又、前後力推定手段が推定した前記駆動力又は制動力によるセルフアライニングトルクの影響量が推定される。そして、該影響量を前記セルフアライニングトルクから取り除いた値を、新たなセルフアライニングトルクとして推定される。
そして、車両状態量のうち、少なくとも車両の横加速度、及びヨーレイトに基づき前輪のサイドフォース又は前輪スリップ角が推定され、サイドフォース又は前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの変化に基づき、前輪のグリップ度が推定される。尚、前記車両の状態量としては、車両の速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角等、運動中の車両に係る指標を含む。
前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項1に記載するように前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少なくとも原点を通りかつ勾配を有する線形に近似させるとともに、前記車両の走行中に前記勾配を同定する基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成することができる。又、前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項に記載のように、前記前輪に対するブラッシュモデルに基づいて設定した勾配を有する線形の基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成することもできる。
更に、請求項に記載のように、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度を第1所定値と比較し、前記グリップ度が前記第1所定値未満となったときには前記車両の運転者に報知する報知手段を備えたものとしてもよい。
又、本発明の車両の運動制御装置は、請求項に記載のように、請求項1に記載の車輪のグリップ度推定装置を備えると共に、前記車両状態量検出手段の検出信号に応じて前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御する制御手段とを備え、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が第2所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御して前記車両を減速させるように構成したものである。
又、本発明の車両の運動制御装置は、前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項に記載のように、前記前輪に対するブラッシュモデルに基づいて設定した勾配を有する線形の基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記甚準セルフアライニングトルクを設定するように構成することもできる。
更に、請求項に記載のように、前記車両の運転者による制動操作中に、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両の運転者による制動操作とは無関係に前記車両の少くとも一輪に対する制動力が所定の制動力以上となるように制御するとよい。
前記制御手段による制動力制御における所定の制動力は、請求項に記載のように、前記車両におけるブレーキペダル操作量、前記グリップ度、前記車輪に対する路面摩擦係数、及び前記車輪に対する荷重のうちの少くとも一つに基づいて設定することができる。又、前記制御手段は、請求項に記載のように、前記路面摩擦係数が所定値未満のときは、前記車両後方の車輪に対する制動力の増加を禁止するように制御することとしてもよい。
更に、請求項に記載の装置において、前記制御手段は、請求項に記載のように、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき前記車両がアンダーステア傾向かオーバーステア傾向かを判定し、前記車両がアンダーステア傾向にあるときと、前記車両がオーバーステア傾向にあるときとで、発生する前記車両のヨーモーメントが異なるように制動力を制御することとしてもよい。
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。
即ち、請求項1に記載の車輪のグリップ度推定装置によれば、操舵力指標に基づき、前輪のセルフアライニングトルクを推定し、少なくとも車両の横加速度、及びヨーレイトを含む車両状態量に基づき前輪指標を推定し、この前輪指標に対するセルフアライニングトルクの変化に基づき、前輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度を精度よく推定できる。この結果、前輪のタイヤとしての特性までも考慮に入れた対応が可能となる。又、前輪に働く制動力、駆動力によるセルフアライニングトルクに対する影響を除去しているため、セルフアライニングトルクが正確に推定できる。この結果、制動力制御,スロットル制御,シフト制御等の各種制御を確実に実行することができる。
さらに、基準セルフアライニングトルク設定手段を設けることにより、上記のセルフアライニングトルクの変化を判定する際には、セルフアライニングトルク推定手段で推定されたセルフアライニングトルクと基準セルフアライニングトルクとの比較結果に基づきグリップ度を容易且つ精度よく推定できる。尚、基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項2に記載のように、容易に構成することができる。
更に、請求項のように報知手段を設けることとすれば、グリップ度が第1所定値未満となったことを運転者に報知することができるので、運転者はグリップ度が過度に低下する前に適切な対応をとることができる。
又、請求項に記載の車両の運動制御装置によれば、グリップ度推定装置によってグリップ度を精度よく推定することができ、グリップ度が第2所定値未満に低下した場合には、前輪のタイヤとしての特性までも考慮に入れた適切な運動制御を行なうことができる。
更に、基準セルフアライニングトルク設定手段を設けることにより、基準セルフアライニングトルクとセルフアラィニングトルク推定手段で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づきグリップ度を容易且つ精度よく推定できる。尚、基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項5に記載のように、容易に構成することができる。
又、請求項に記載のように構成されている場合には、運転者による制動操作中にグリップ度が所定値未溝となったときには、運転者による制動操作とは無関係に少くとも一輪に対する制動力が所定の制動力以上となるように制御されるので、車両が不安定な状態となる前に、適切に減速させることができる。このときの制動力制御における所定の制動力は、請求項に記載のように、ブレーキペダル操作量、グリップ度、路面摩擦係数、及び車輪荷重のうちの少くとも一つに基づいて設定することができる。
更に、請求項に記載のように構成すれば、路面摩擦係数が所定値未満のときは、車両後方の車輪に対する制動力の増加が禁止されるので、オーバーステア傾向への急変にも適切に対処し安定した運転状態を維持することができる。
又、請求項によれば、車両がアンダーステア傾向にあるときとオーバーステア傾向にあるときとで、発生するヨーモーメントが異なるように制動力が制御される。この結果、路面摩擦係数の変化等に起因して定常状態のアンダーステア特性からオーバーステア傾向となっても、適切な制動力制御により安定した運転状態を維持できる。
(1.グリップ度推定装置の実施形態)
以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明のグリップ度推定装置の一実施形態に係り、サイドフォースとセルフアライニングトルクからグリップ度を推定するグリップ度推定装置の主要構成を示すブロック図である。先ず、図2乃至図4を参照してグリップ度の推定の一例について説明する。
前述の図2及び図3から明らかなように、車両前方の車輪(以下、前輪という)に対する前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性は、図4のTsaaに示すような特性となる。前述のように、実セルフアライニングトルクをTsaaとし、前輪サイドフォースをFyfとすると、Tsaa=Fyf・(en+ec)であるので、実セルフアライニングトルクTsaaの前輪サイドフォースFyfに対する非線形特性はニューマチックトレールenの直接的変化を表している。従って、実セルフアライニングトルクTsaaの原点0近傍(ここで、前輪はグリップ状態にある)での前輪サイドフォースFyfに対する傾きK1を同定し、つまり、完全グリップ状態でのセルフアライニングトルク特性(基準セルフアライニングトルクTsao)で示す特性を求める。尚、傾きK1は、初期値として実験的に求めた所定値を用い、グリップ度が高い通常走行中に、これを同定し補正することが望ましい.尚、実セルフアライニングトルクTsaaについては、後述する演算によって求められる。
そして、基準セルフアライニングトルクTsaoに対する実セルフアライニングトルクTsaaに基づき前輪のグリップ度εが推定される。例えば、前輪サイドフォースがFyf1の場合における、基準セルフアライニングトルクTsaoの値Tsao1(=K1・Fyf1)と、実セルフアライニングトルクTsaaの値Tsaa1に基づき、グリップ度εは、ε=Tsaa1/Tsao1として求めることができる。
上記のように、車輪のグリップ度は、サイドフォース(前輪サイドフォースFyf)に対するセルフアライニングトルク(実セルフアライニングトルクTsaa)の変化に基づいて推定することができるが、これは図1に示すように構成することによって実現でき、その具体的構成を図13及び図14に示す。先ず、図1においては、車両のステアリングホイール(図示せず)からサスペンション(図示せず)に至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標(例えば、操舵トルク)を検出する操舵力指標検出手段として、操舵トルク検出手段M1とアシストトルク検出手段M2が設けられている。これらの検出結果に基づき反力トルク検出手段M3にて反力トルクが検出され、セルフアライニングトルク推定手段M6に入力される。
本実施形態では、後述する電動パワーステアリング装置(EPS)がグリップ度推定装置を兼用しており、例えば図13及び図14に示すように構成されている。後に図13及び図14を参照して詳細に説明するので、ここでは概要を説明する。
本実施形態の電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイール1の操作によってステアリングシャフト2に作用する操舵トルクTstrを、操舵トルク検出手段M1としての操舵トルクセンサTSによって検出する。そして、電動パワーステアリング装置は、この検出した操舵トルクTstrの値に応じてEPSモータ3(電動モータ)を制御し、減速ギヤ4及びラックアンドピニオン5を介して前輪FL,FRを操舵し、運転者のステアリング操作力を軽減するものである。アシストトルク検出手段M2は、図13のモータ駆動回路AC1に設けられたモータ電流センサMSが検出したEPSモータ3のモータ電流に基づいてアシストトルクを検出(推定)する。
又、操舵角検出手段M4たる図13の操舵角センサSSによって操舵角が検出され、これに基づきステアリング摩擦トルク推定手段M5によってステアリング摩擦トルク(単に摩擦トルクということもある)が推定され、セルフアライニングトルク推定手段M6に入力される。尚、これについても後述する。
又、車両に働く前後加速度Gxは、図13,図14の前後加速度検出手段M13としての前後加速度センサXGによって検出され、前後力推定手段M15に入力される。なお、前後加速度検出手段M13は、本実施形態では、前後加速度センサXGにより構成しているが、これに限定するものではなく、車両速度検出手段M9xが検出した車両速度を時間微分して求めるようにしてもよい。
前後力推定手段M15にて、配分設定手段M14が設定した前後駆動力配分又は制動力配分と、前後加速度Gxと、車両重量Wに基づいて前輪前後力Fxfが推定され、セルフアライニングトルク推定手段M6に前輪前後力Fxfが入力される。尚、詳細については後述する。
前輪スリップ角推定手段M9yにて、操舵角、ヨーレイト、横加速度、車両速度に基づいて前輪スリップ角(横すべり角)が推定され、セルフアライニングトルク推定手段M6に前輪スリップ角が入力される。
すなわち、前輪スリップ角推定手段M9yにて、先ず、ヨーレイト、横加速度、車両速度から車体スリップ角速度dβ/dtが求められ、これが積分されて車体スリップ角βが求められる。この車体スリップ角βをもとに車両速度、操舵角、及び車両諸元から前輪スリップ角αfが演算される。尚、車体スリップ角βは、積分による方法以外に、車両モデルにもとづく推定や、これと積分法を組み合わせて演算することとしてもよい。なお、前記車両の横加速度Gyは、横加速度検出手段M7としての横加速度センサYGにて検出される(図13,図14参照)。車両のヨーレイトγは、ヨーレイト検出手段M8としてのヨーレイトセンサYSにて検出される(図13,図14参照)。車両速度は、車両速度検出手段M9xとしての車両速度センサVSにて検出される(図13,図14参照)。
又、セルフアライニングトルク推定手段M6にて、入力した反力トルク,摩擦トルク,前輪前後力Fxf,前輪スリップ角に基づいて、前輪FL,FRに生ずる実セルフアライニングトルクTsaaが推定される。
一方、車両の状態量を検出する車両状態量検出手段として、本実施形態では、横加速度検出手段M7とヨーレイト検出手段M8が設けられている。これらの検出信号に基づき、前輪FL,FRに対するサイドフォース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標(図1では前輪サイドフォースFyf)が、前輪指標推定手段たるサイドフォース推定手段M9によって推定される。
前輪サイドフォースFyfは、横加速度検出手段M7とヨーレイト検出手段M8の出力結果に基づき、Fyf=(Lr・m・Gy+Iz・dγ/dt)/Lに従って推定される。ここで、Lrは重心から後輪軸までの距離、mは車両質量、Lはホイールベース、Izはヨー慣性モーメント、Gyは横加速度、dγ/dtはヨーレイトの時間微分値である。
更に、セルフアライニングトルク推定手段M6で推定された実セルフアライニングトルクTsaaと、サイドフォース推定手段M9で推定された前輪サイドフォースFyfに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段M11にて基準セルフアライニングトルクが設定される。例えば、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段M10にてセルフアライニングトルクの原点近傍での勾配が推定され、この勾配と前輪サイドフォースに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段M11にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段M11にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段M6で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段M12において前輪に対するグリップ度εが推定される。
即ち、図1において、セルフアライニングトルク推定手段M6で推定された実セルフアライニングトルクTsaaと、サイドフォース推定手段M9で推定された前輪サイドフォースFyfに基づき、図4の原点近傍におけるセルフアライニングトルク勾配K1が求められる。この勾配K1と前輪サイドフォースFyfに基づき基準セルフアライニングトルクTsaoが、Tsao=K1・Fyfとして求められ、実セルフアライニングトルクTsaaと比較される。この比較結果に基づき、グリップ度εが、ε=Tsaa/Tsaoとして求められる。
以上のように、本実実施形態では電動パワーステアリング装置(EPS)を備えており、EPSのモータ電流はアシストトルクと比例関係にあるため、このアシストトルクと操舵トルク検出手段M1の検出結果(操舵トルク)に基づき、反力トルクを容易に推定することが可能である(これについては後述する)。又、ステアリング系の摩擦によるトルクを補償する必要があるが、ステアリング摩擦トルク推定手段M5にて、ステアリングホイールを切り増した時の反力トルク最大値と切り戻した時の反力トルクの差が摩擦トルク(ステアリング摩擦トルク)として演算され、逐次摩擦トルクが補正される。これについても後述する。このため、適切にセルフアライニングトルク(実セルフアライニングトルクTsaa)を推定することができる。もっとも、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ステアリングシャフト(図示せず)にロードセル等を装着し、あるいは、サスペンション部材に歪み計を設け、その検知信号からセルフアライニングトルクを計測することも可能である。
本実施形態において、後述する操舵制御ユニットECU1は、アシストトルク検出手段M2、反力トルク検出手段M3、ステアリング摩擦トルク推定手段M5に相当する。又、操舵制御ユニットECU1は、セルフアライニングトルク推定手段M6(マップ演算手段M16,補正前セルフアライニングトルク推定手段M17),サイドフォース推定手段M9、前輪スリップ角推定手段M9y、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段M10に相当する。さらに、操舵制御ユニットECU1は、基準セルフアライニングトルク設定手段M11、グリップ度推定手段M12、配分設定手段M14、前後力推定手段M15に相当する。
(2.グリップ度推定装置の他の実施形態)
次に、図7乃至図12は本発明のグリップ度推定装置の他の実施形態に係り、本発明の前輪指標として前輪スリップ角を用いるものである。図7は、前輪スリップ角とセルフアライニングトルクからグリップ度を推定するグリップ度推定装置のブロック図である。ブロックM1乃至M6は図1と同様であり、反力トルク、ステアリング系摩擦トルクが演算され、セルフアライニングトルクが推定される。一方、前輪スリップ角は、操舵角、ヨーレイト、横加速度、車両速度から求められるので、図1と同様、操舵角検出手段M4、横加速度検出手段M7及びヨーレイト検出手段M8の検出信号が、車両速度検出手段M9xの検出信号と共に前輪指標推定手段としての前輪スリップ角推定手段M9yに入力される。前記操舵角検出手段M4、横加速度検出手段M7及びヨーレイト検出手段M8、及び車両速度検出手段M9xは、車両の状態量を検出する車両状態量検出手段に相当する。
前輪スリップ角推定手段M9yにおいては、先ず、ヨーレイト、横加速度、車両速度から車体スリップ角速度dβ/dtが求められ、これが積分されて車体スリップ角βが求められる。この車体スリップ角βをもとに車両速度、操舵角、及び車両諸元から前輪スリップ角αfが演算される。尚、車体スリップ角βは、積分による方法以外に、車両モデルにもとづく推定や、これと積分法を組み合わせて演算することとしてもよい。
上記のように推定されたセルフアライニングトルクと前輪スリップ角αfに基づき、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段M10にて、セルフアライニングトルクの原点勾配が同定される。そして、この勾配と前輪スリップ角に基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段M11にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段M11にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段M6で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段M12において前輪に対するグリップ度εが推定される。
上記図7に記載の実施形態におけるグリップ度εの推定に関し、図8乃至図12を参照して以下に詳述する。車輪スリップ角、特に前輪の車輪スリップ角(以下、前輪スリップ角αfという)に対する前輪サイドフォースFyf及びセルフアライニングトルクTsaの関係は、図8に示すような前輪スリップ角αfに対して非線形の特性となる。セルフアライニングトルクTsaは前輪サイドフォースFyfとトレールe(=en+ec)の積となることから、車輪(前輪)がグリップ状態にある場合、つまり、ニューマチックトレールenが完全グリップ状態にある場合のセルフアライニングトルク特性は、図9においてTsarで示すような非線形の特性となる。
しかし、本実施形態では、完全グリップ状態のセルフアライニング特性を線形と仮定し、図10に示すように、原点近傍における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクTsaの勾配K2を求め、基準セルフアライニングトルク特性(図10にTsasで示す)を設定することとしている。例えば、前輪スリップ角がαf1である場合、基準セルフアライニングトルクはTsas1=K2・αf1で演算される。そして、グリップ度εは、ε=Tsaa1/Tsas1=Tsaa1/(K2・αf1)として求められる。
図10における基準セルフアライニングトルクの設定方法では、基準セルフアライニングトルク特性を線形と仮定しているため、前輪スリップ角αfが大きな領域においてはグリップ度推定時の誤差が大きくなり、グリップ度の推定精度が低下することが懸念される。このため、図11に示すように、所定の前輪スリップ角以上では、セルフアライニングトルク勾配をK3に設定し、基準セルフアライニングトルク特性の非線形性を図11中のOMNのように直線近似して設定することが望ましい。この場合、セルフアライニングトルク勾配K3を予め実験的に求めて設定し、走行中に勾配K3を同定し補正することが望ましい。又、点Mは実セルフアライニングトルクの変極点(点P)をもとに設定するとよい。例えば、実セルフアライニングトルクの変極点Pを求め、変極点Pの前輪スリップ角αpから所定値だけ大きい前輪スリップ角αmを点Mとして設定する。
更に、前輪スリップ角に対する基準セルフアライニングトルクは路面摩擦係数μの影響を受けるため、図12に示すように実セルフアライニングトルクTsaaの変極点Pにもとづき基準セルフアライニングトルクを設定することにより、高精度な基準セルフアライニングトルク特性を設定することができる。例えば、路面摩擦係数が低くなった場合、実セルフアライニングトルクTsaaの特性は図12の実線から破線のように変化する。即ち、路面摩擦係数μが低下すると実セルフアライニングトルクTsaaの変極点が点Pから点P’に変化することになる。従って、基準セルフアライニングトルク特性(Tsat)をOMNからOM’N’に変化させる必要がある。この場合において、前述のように点M’は変極点P’に基づいて設定されるため、路面摩擦係数が変化しても、その変化に追従して基準セルフアライニングトルク特性を設定することが可能となる。
(3.車両の運動制御装置の実施形態)
図13は、上記のグリップ度推定装置を備えた車両の運動制御装置の一実施形態を示すもので、電動パワーステアリング装置を備えている。電動パワーステアリング装置は公知のハード構成のものである。該装置は、運転者によるステアリングホイール1の操作によってステアリングシャフト2に作用する操舵トルクTstrを、操舵トルクセンサTSによって検出し、この検出した操舵トルクTstrの値に応じてEPSモータ(電動モータ)3を制御するようにされている。そして、電動パワーステアリング装置は減速ギヤ4及びラックアンドピニオン5を介して前輪FL,FRを操舵し、運転者のステアリング操作力を軽減するようにされている。
本実施形態のエンジンEGはスロットル制御装置TH及び燃料噴射装置FIを備えた内燃援関で、スロットル制御装置THにおいてはアクセルペダル6の操作に応じてメインスロットルバルブMTのメインスロットル開度が制御される。又、電子制御装置ECUの出力に応じて、スロットル制御装置THのサブスロットルバルブSVが駆動されサブスロットル開度が制御されると共に、燃料噴射装置FIが駆動され燃料噴射量が制御されるように構成されている。本実施形態のエンジンEGは変速制御装置GS及びディファレンシャルギヤ(図示しない)を介して車両前方の前輪FL,FRに連結されており、所謂前輪駆動方式が構成されているが、本発明における駆動方式をこれに限定するものではない。
なお、前記電子制御装置ECUは制御手段に相当する。
次に、本実施形態の制動系については、車輪(FL,FR,RL,RR)に夫々ホイールシリンダWfl,Wfr,Wrl,Wrrが装着されており、これらのホイールシリンダWfl等にブレーキ液圧制御装置BCが接続されているが、これについては図15を参照して後述する。尚、前輪FLは運転席からみて前方左側の車輪を示し、以下前輪FRは前方右側、後輪RLは後方左側、後輪RRは後方右側の車輪を示している。
車輪(FL,FR,RL,RR)には車輪速度センサWS1乃至WS4が配設され、これらが電子制御装置ECUに接続されており、各車輪の回転速度、即ち車輪速度に比例するパルス数のパルス信号が電子制御装置ECUに入力されるように構成されている。更に、ブレーキペダルBPが踏み込まれたときオンとなるストップスイッチST、前輪FL,FRの操舵角θhを検出する操舵角センサSS、車両の前後加速度Gxを検出する前後加速度センサXG、車両の横加速度Gyを検出する横加速度センサYGが電子制御装置ECUに接続されている。又、車両のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサYS、操舵トルクセンサTS、及びEPSモータ3の回転角を検出する回転角センサRS等が電子制御装置ECUに接続されている。
図14には本実施形態に関する電子制御装置ECUのシステム構成が示されている。該システムでは、操舵制御システム(EPS)、ブレーキ制御システム(ABS,TRC,VSC)、スロットル制御(SLT)システム、シフト制御システム(ATM)、及び報知システムが通信バスを介して接続されており、各システム間で互いのシステム情報を共有することができるように構成されている。操舵制卸システムは、電動パワーステアリング装置の制御用、すなわち、電動ステアリング制御(EPS)用のCPU、ROM及びRAMを備えた操舵制御ユニットECU1に、操舵トルクセンサTS及び回転角センサRSが接続されると共に、モータ駆動回路AC1を介してEPSモータ3が接続されている。
又、ブレーキ制御システムは、アンチスキッド制御(ABS)、トラクション制御(TRC)、車両の安定性制御(VSC)を行なうものである。
ブレーキ制御システムは、ブレーキ制御用のCPU、ROM及びRAMを備えたブレーキ制御ユニットECU2に、車輪速度センサWS1乃至WS4(代表してWSで表す)、液圧センサ(代表してPSで表す)が接続されている。又、ブレーキ制御ユニットECU2に、ストップスイッチST、ヨーレイトセンサYS、前後加速度センサXG、横加速度センサYG及び操舵角センサSSが接続されると共に、ソレノイド駆動回路AC2を介してソレノイドバルブ(代表してSLで表す)が接続されている。
そして、報知システムは、前述のようにグリップ度を推定し、第1所定値未満であるときに報知するもので、報知制御用のCPU、ROM及びRAMを備えた報知制御ユニットECU3に、表示(インジケータ)や音声等を出力する報知装置AC3が接続されている。又、スロットル制御(SLT)システムは、スロットル制御用のCPU、ROM及びRAMを備えたスロットル制御ユニットECU4に、スロットル制御用のアクチュエータAC4が接続されている。同様に、シフト制御システムは、オートマティックトランスミッション(ATM)のシフト卸御用のCPU、ROM及びRAMを備えたシフト制御ユニットECU5に、シフト制御用のアクチュエータAC5が接続されている。尚、これらの制御ユニットECU1乃至5は夫々、通信用のCPU、ROM及びRAMを備えた通信ユニットを介して通信バスに接続されている。而して、各制御システムの制御に必要な情報は他の制御システムから送信したものを受信して得ることができる。
図15は本実施形態におけるブレーキ液圧制御装置BCの一例を示すもので、所謂ブレーキ・バイ・ワイヤと称される構成である。具体的には、例えば前記特許文献4に記載されているので、その作動を簡単に説明する。通常作動時はマスタシリンダMCとホイールシリンダWfr,Wfl,Wrr,Wrlとの液圧回路は切り離されている。運転者の制動要求がブレーキペダルストロークセンサSR、踏力センサ、マスタシリンダ液圧センサ等のブレーキペダル操作量検出手段M23により検出され、その操作量にもとづき各車輪の目標制動力が決定され、各車輪の制動液圧がリニアソレノイドバルブ(SL1乃至SL8)により制御される。
制動時には、ON/OFF型のソレノイドバルブSLa、SLb,SLcが励磁され、ソレノイドバルブSLaが開位置、ソレノイドバルブSLb,SLcが閉位置となる。これにより、マスタシリンダMCは、ホイールシリンダWfr,Wfl,Wrr,Wrlとは分離され、ソレノイドバルブSLaを介してストロークシミュレータSMと連通される。各車輪の制動液圧は、高圧アキュムレータACCを圧力源として、アキュムレータ側のリニアソレノイドバルブ(例えばSL1)とリザーバ側のリニアソレノイドバルブ(例えばSL2)を制御することにより、各車輪独立で制動力が制御される。尚、図15の液圧回路構成は一例であり、これに限定されるものではなく、自動加圧できる液圧回路構成であればよい。
上記のように構成されたグリップ度推定装置を備えた車両の運動制御装置において、以下のように各種制御が行なわれる。先ず、図16はグリップ度の低下を運転者に報知する場合の処理を示すフローチャートである。
先ず、ステップ101において初期化が行われ、ステップ102にて各種センサ信号(検出信号)が読み込まれる。次に、ステップ103に進み、読み込まれたセンサ信号に基づき実セルフアライニングトルクTsaaが以下のように推定される。図6は、実セルフアライニングトルクTsaaを推定するセルフアライニングトルク推定手段M6の構成を示している。セルフアライニングトルク推定手段M6は、マップ演算手段M16と補正前セルフアライニングトルク推定手段M17とを備える。
本実施形態では、図13に示すように電動パワーステアリング装置を備えている。該装置は、前述のように、ステアリング操作によってステアリングシャフト2に作用する操舵トルクTstrが操舵トルクセンサTSによって検出され、この検出した操舵トルクTstrの値に応じてEPSモータ3が制御され、運転者のステアリング操作力が低減される。
この場合において、前輪のタイヤに生ずるセルフアライニングトルクはステアリング操作による操舵トルクと電動パワーステアリング装置が出力しているアシストトルクの和から、ステアリング系の摩擦成分を減じたトルクと釣合うことになる。
このため、補正前セルフアライニングトルク推定手段M17により、セルフアライニングトルクTsaa*を、Tsaa*=Tstr+Teps−Tfrcとして求めることができる。ここで、Tstrは運転者のステアリング操作によってステアリングシャフトに作用するトルク(操舵トルク)で、前述のように操舵トルクセンサTSによって検出される。Tepsは電動パワーステアリング装置が出力するアシストトルクである。これは、例えば、電動パワーステアリング装置を構成するEPSモータ3のモータ電流の値(モータ電流値)とモータ出カトルク(アシストトルク)とは所定の関係(モータ出カトルクはモータ電流値に略比例)にあるので、モータ電流値に基づいて推定することができる。
上記のTfrcは、ステアリング系の摩擦成分、即ちステアリング系の摩擦に起因するトルク成分(摩擦トルク)であり、本実施形態ではこれを(Tstr+Teps)の和から減ずることによって摩擦分を除去し、セルフアライニングトルクTsaa*を求めることとしている。
以下、この除去方法について図26を参照して説明する。図26は、ECU1のROMに格納したセルフアライニングトルク−実反力トルクマップであり、ECU1はこのマップに基づいて、セルフアライニングトルクTsaa*を求める。
直進走行状態の場合には、実反力トルク(Tstr+Teps)はゼロである。運転者がステアリング操作を開始し、ステアリングホイール(ハンドル)を切り込み始めると、実反力トルクが発生し始める。このとき、最初に、ステアリング機構(図示せず)のクーロン摩擦を打ち消す分のトルクが発生し、次に前方の前輪FL,FR(タイヤ)が切れ始めてセルフアライニングトルクが発生するようになる。
従って、直進状態からステアリング操作が行われる初期においては、図26中のO−A間のように、実反力トルクの増加に対してセルフアライニングトルクは未だ発生していない。このため、セルフアライニングトルクの推定値が実反力トルクに対して僅かな傾きでセルフアライニングトルクTsaa*(これは正確には摩擦分の除去後の値であり推定値であるが、推定値の語を省略している)として出力される。更にステアリングホイールを切り増し、実反力トルクが摩擦トルク領域を超えた場合には、セルフアライニングトルクTsaa*は図中のA−B間に沿って出力される。ステアリングホイールが切り戻され、実反力トルクが減少する場合は、図26中のB−C間のように、僅かな傾きをもつような形で、セルフアライニングトルクTsaa*が出力される。切り増し時と同様に、実反力トルクが摩擦トルク領域を超えた場合には、セルフアライニングトルクTsaa*は図26中のC−D間に沿うように出力される。
次に、マップ演算手段M16、前後力推定手段M15,配分設定手段M14について説明する。まず、マップ演算手段M16について説明する。
前記セルフアライニングトルクTsaa*は、車輪に制動力が掛けられている場合や、駆動力が掛けられている場合、それらの影響を受けている。前記求められたセルフアライニングトルクTsaa*は、前記制動力や駆動力の影響を受けたセルフアライニングトルクであり、以下、補正前セルフアライニングトルクということがある。
例えば、制動力が掛けられている場合、前記セルフアライニングトルクTsaa*は前輪スリップ角の大きさ如何により実セルフアライニングトルクよりも小さくなっている場合がある。この場合、制動力の影響を受けたセルフアライニングトルクTsaa*に基づいて、グリップ度を算出すると、グリップ度も小さく出力される。逆に、車輪に駆動力が掛かっている場合、前記セルフアライニングトルクTsaa*は、前輪スリップ角の大きさ如何により実セルフアライニングトルクよりも大きくなっている場合がある。
そこで、マップ演算手段M16にてこれらの影響を除去する。図5は、制動力及び駆動力と、セルフアライニングトルクとの関係を示したマップ演算手段M16が使用するマップであり、操舵制御ユニットECU1のROM等の記憶手段に格納されている。なお、このマップは、試験等により予め得られたものである。図5中、横軸の0から右側は、駆動力によるセルフアライニングトルクの変化が示され、横軸の中で0から左側は、制動力によるセルフアライニングトルクの変化が示されている。又、図5の中では、横スリップ角が1°,3°,5°,10°,20°,30°と異なる場合、同図に示すようにセルフアライニングトルクが変化する。
マップ演算手段M16は、前記マップを参照して、前後力推定手段M15及び前輪スリップ角推定手段M9yから入力した前輪前後力Fxf及び前輪スリップ角αfに基づき影響量としてのSAT補正量Csat(セルフアライニングトルク補正量)を求める。
SAT補正量Csatは、前輪スリップ角αfにおける前輪前後力Fxf(駆動力又は制動力)のセルフアライニングトルクと、同じ前輪スリップ角αfにおける前輪前後力Fxf(駆動力又は制動力)が0のときのセルフアライニングトルクとの差を算出することにより求める。図5の例では、駆動力AのときのセルフアライニングトルクTa(前輪スリップ角1°のとき)と、セルフアライニングトルクT0(前輪スリップ角1°であって、前輪前後力Fxfが0のとき)の差が図示されている。
次に、前後力推定手段M15が行う前輪前後力Fxfの求め方を説明する。
前後力推定手段M15は、配分設定手段M14が設定した前後駆動力配分又は制動力配分に関する配分比δと、前後加速度Gxと、車両重量Wに基づいて前輪前後力Fxfが推定する。具体的には、下記式で求める。
Fxf=W・Gx・δ
前後加速度Gxが正の場合には、前輪前後力Fxfは駆動力として求められる。又、前後加速度Gxが負の場合には、前輪前後力Fxfは制動力として求められる。
次に、配分設定手段M14について説明する。
本実施形態では前輪駆動方式の車両であるため、配分設定手段M14は、駆動力が掛かっている場合には、その配分比δが固定値として設定されており、ROM等の記憶手段から読み出す。なお、車両が駆動力配分装置を備えた4輪駆動車であって、駆動力が前輪に掛かっている場合には、その配分装置で求められた前輪側の駆動力の配分に応じた配分比に、設定されるものである。又、配分設定手段M14は、前輪に制動力が掛かっている場合、前輪に掛かる制動力の配分比δを、ブレーキ制御システムのECU2が前輪に加える制動量と後輪に加える制動量の割合に応じて設定するものである。
さて、上記のようにマップ演算手段M16にて、SAT補正量Csatが求められると、補正前セルフアライニングトルク推定手段M17に得られた補正前セルフアライニングトルク(セルフアライニングトルクTsaa*)から、SAT補正量Csat分を除去して、実セルフアライニングトルクTsaaを算出する。そして、この値をグリップ度推定手段M12に出力する。
図16に戻り、ステップ104にて前述の方法で基準セルフアライニングトルク(Tsao)が演算され、ステップ105において前述の方法でグリップ度εが推定される。そして、ステップ106に進み、グリップ度εが第1所定値ε0と比較される。第1所定値ε0は、グリップ度が低いか否かを判定するための、判定値である。グリップ度εが第1所定値ε0未満である場合には、グリップ度が低いとして、ステップ107に進み、その旨運転者に報知される。報知手段としては、インジケータに表示し、あるいは、音を発する手段が用いられる。更に、アクセル操作を緩めたり、ブレーキ操作を促す音声を出力するように構成してもよい。グリップ度εが第1所定値ε0以上である場合には、ステップ102に戻る。
図17は、上記の処理に加え、車両を減速するための制動力制御、及び/又はスロットル制御、及び/又はシフト制御を付加したものであり、ステップ201乃至207は図16のステップ101乃至107と同様であるので説明を省路する。ステップ206にてグリップ度εが第1所定値ε0未満と判定され、ステップ207に進み、運転者に報知された後、更にステップ208においてグリップ度εが第2所定値ε1(<ε0)と比較される。第2所定値ε1は、制動力制御、スロットル制御、及びシフト制御の少くとも一つの制御を行うための判定値である。ステップ208においてグリップ度εが第2所定値ε1未満と判定された場合にはステップ209に進み、制動力制御、スロットル制御、及びシフト制御の少くとも一つの制御が実行される。
例えば、制動力制御においては、運転者がブレーキ操作を行っていない場合でも、車両を減速するために、少なくとも一輪の車輪に制動力が与えられる。スロットル制御も車両を減速するため、スロットルを閉じる方向に制御される。又、シフト制御においても変速位置が減速方向に切換えられ、シフトダウンが行なわれる。
図18は、上記の制御のうちの制動力制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、電子制御装置ECUを構成するブレーキ制御ユニットECU2のCPUが実行する。先ず、ステップ301にてグリップ度εが読み込まれると共に、ステップ302にて運転者のブレーキペダル操作量(図15のストロークセンサSRの検出値)が読み込まれる。次に、ステップ303において路面摩擦係数μが推定される。ここで、グリップ度に基づく制動力制御は、前述(図17)と同様、グリップ度がある程度低下した場合(例えば、前記第2所定値未満となった場合)に実行される。従って、実セルフアライニングトルクの変極点(図11の点P)を用いて路面摩擦係数μを推定することが可能である。路面摩擦係数は、実セルフアライニングトルク変極点が発生する場合のセルフアライニングトルク、前輪スリップ角、サイドフォース、横加速度等の何れか一つの状態量から推定することができる。
次に、ステップ304に進み、横加速度(横加速度センサYGの検出値)及び前後加速度(前後加速度センサXGの検出値)から各車輪の垂直荷重(車輪荷重)が演算される。以上の推定、演算結果に基づき、即ち、運転者のブレーキペダル操作量、グリップ度ε、路面摩擦係数μ及び車輪荷重に基づき、ステップ305にて各車輪の目標制動力増分が設定される(請求項に対応)。そして、ステップ306において、上記の目標制動力増分を加えた目標制動力に基づき図15のソレノイドバルブ(代表してSLで表す)が制御され、以下の制動力制御が行なわれる(請求項に対応)。
図19はグリップ度に基づく制動力制御のブロック図を示し、グリップ度に基づく制動力の増分は、運転者のブレーキペダル操作量又は運転者の目標制動力、グリップ度の推定値、路面摩擦係数の推定値、車輪荷重の推定値、車両挙動判定結果、運転者のステアリング操作速度に基づいて設定される。グリップ度はグリップ度推定手段M12(図1と同様)にて推定され、路面摩擦係数は、摩擦係数推定手段M19にて、前述のように実セルフアライニングトルクの変極点(図11の点P)に基づいて推定される。又、車輪荷重は車輪荷重推定手段M20にて、前述のように(ステップ304)推定され、車両挙動は車両挙動判定手段M21にて後述するように推定される。更に、ステアリング操作速度検出手段M22によって運転者のステアリング操作速度(ハンドル操作速度)が検出される。例えば、図13の操舵角センサSSの検出操舵角信号の時間変化量が演算される。そして、運転者のブレーキペダル操作量はブレーキペダル操作量検出手段M23(例えば、図15のストロークセンサSR)によって検出される。
摩擦係数推定手段M19、車輪荷重推定手段M20、車両挙動判定手段M21、ステアリング操作速度検出手段M22は、電子制御装置ECU(ブレーキ制御ユニットECU2)にて構成されている。
更に、ブレーキペダル操作量検出手段M23の検出出力に基づき、運転者目標制動力設定手段M24において運転者目標制動力が設定されると共に、この設定結果及び各手段M12乃至M22の検出結果に基づき目標制動力増分設定手段M25において目標制動力増分が設定される。そして、目標制動力設定手段M26において、上記の運転者目標制動力に対し目標制動力増分が加算されるように、各車輪の制動力の目標値が決定される。又、グリップ度に基づく制動力制御は、運転者がブレーキ操作を行っていない場合にも実行される。そのため、旋回半径に対して速度が超過してカーブに進入した場合でも、前輪のグリップ度にもとづき自動的に制動することにより旋回半径を維持してカーブを通過することができる。
運転者目標制動力設定手段M24,目標制動力増分設定手段M25,目標制動力設定手段M26は電子制御装置ECU(ブレーキ制御ユニットECU2)にて構成されている。
上記のグリップ度に基づく制動力制御における目標制動力増分は以下の条件により設定される。図20は運転者のブレーキペダル操作量(又は、運転者目標制動力)に応じた目標制動力増分のマップである。運転者が所定量(Kd)以上のブレーキ操作を既に行っている場合には、制動の必要性に応じてブレーキ操作を行っているか、もしくは、制動によりグリップ度が低下しているため、ブレーキペダル操作量(又は、運転者目標制動力)が所定量(Kd)以上の場合には、目標制動力増分は零とされる。
図21は、目標制動力増分のグリップ度εに対するマップであり、グリップ度εの低下にともない目標制動力増分が大きくなるように設定されている。しかし、グリップ度εが低くなりすぎると制動力の増加が更なるグリップ度低下を引き起こすため、所定のグリップ度(ε2)未満では目標制動力増分を抑制するように設定される。又、路面摩擦係数μが低い場合(図21に実線で示す)には、路面摩擦係数μが高い場合(図21に破線で示す)に比べ、制動力制御を開始するグリップ度εのしきい値を高く設定し、よりグリップ度εが犬きい状態から制御を開始するように設定されている。更に、路面摩擦係数μが低い場合には、グリップ度εに対する目標制動力増分の変化割合を低く設定し、挙動変化が緩やかに生ずるように設定することが望ましい。
図22は目標制動力増分の路面摩擦係数μに対するマップであり、図23は目標制動力増分の車輪荷重に対するマップである。図22及び図23から明らかなように、路面摩擦係数μ及び車輪荷重が大きいほど目標制動力増分が大きくなるように設定されている。車輪の制動力特性は車輪荷重と路面摩擦係数で決定されるが、車輪スリップの「すべり領域」(図2参照)が過大とならない、即ち「粘着領域」の所定範囲内で、制動力制御が行なわれるように、目標制動力増分には上限値が設定されている。
図24は、目標制動力増分の運転者のステアリング操作速度及びグリップ度に基づくマップである。尚、運転者のステアリング操作速度(ハンドル操作速度)は、前述のように操舵角信号(操舵角センサSSの検出信号)の時間変化量を演算することにより得られる。即ち、ステアリング操作速度が早い場合は障害物回避など緊急時であることが予測されるため、より高いグリップ度から制動力制御が開始するように設定されると共に、更に、十分な減速が得られるように目標制動力増分の値も高く設定されている。
ところで、通常の車両は弱アンダーステア特性に設計されており、前輪から限界をむかえることになる。従って、制動力制御を行なう場合には、旋回内向きに作用するヨーモーメント、及び旋回半径を維持することができるトータルのサイドフォースを維持しつつ、減速することができるように、少なくとも一輪の車輪の制動力制御を行なうとよい。制動力制御の一例として、グリップ度に応じてブレーキを作動させる車輪を、旋回内側後輪、旋回外側後輪、旋回外側前輪の順に増加させていくことも考えられる。あるいは、旋回内側後輪、旋回外側後輪、旋回外側前輪を同時に制御するようにしてもよい。路面摩擦係数が高い路面においては、十分な減速が得られるため、後輪のみの制御としてもよい。しかし、路面摩擦係数が極めて低い場合、すなわち、路面擦係数が極めて低いことを判定するための判定値である所定値より、路面摩擦係数が小さい場合には、オーバーステア傾向に急変する場合があるため、後輪への制動力制御(制動力の増加)を禁止することが望ましい(請求項に対応)。
更に、定常状態では、車両はアンダーステア特性にあるが、スラローム、レーンチェンジなどの過渡操舵や路面摩擦係数が変化したときには、オーバーステア傾向となる場合があり、この場合に対応した制御を図25に示す。ステップ401乃至404は図18のステップ301乃至304と同様であるので説明は省略する。ステップ405においては車両挙動判別が行なわれ、車両がアンダーステア傾向か、オーバーステア傾向か、の何れであるかが判定される。この判定結果に基づき、ステップ406にてオーバーステアと判定された場合には、ステップ407に進み、制動力増加により旋回外向きヨーモーメントを発生して減速できるようなオーバーステア制御パラメータが設定される。ステップ406においてオーバーステアと判定されなかった場合には、ステップ408に進み、旋回半径をトレースできる旋回内向きヨーモーメントを維持しつつ、減速可能なアンダーステア制御パラメータが設定される。而して、ステップ409において、これらの制御パラメータに基づき目標制動力増分が決定され、ステップ410にて制動力制御が行なわれる(請求項に対応)。
(4.他のグリップ度推定装置、車両の運動制御装置の実施形態)
以上の実施形態でのグリップ度推定装置及び運動制御装置では、タイヤのニューマチックトレールの変化に着目し、セルフアライニングトルクに基づきグリップ度εを求めることとしたものである。しかし、下記のようにグリップ度推定装置及び運動制御装置を具体化してもよい(請求項に対応)。
すなわち、以下のように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づき、車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度〈この場合のグリップ度をεmとする)を推定することができる。
先ず、タイヤ発生力の理論モデル(ブラッシュモデル)によれば、前輪サイドフォースFyfと実セルフアライニングトルクTsaaの関係は、以下の式により表される。即ち、ξ=1−{Ks/(3・μ・Fz)}・λとした場合において、
ξ>0の場合は、Fyf=μ・Fz・(1−ξ^3)…(1)
ξ≦0の場合は、Fyf=μ・Fz …(2)
又、
ξ>0の場合は、Tsaa=(l・Ks/6)・λ・ξ^3 …(3)
ξ≦0の場合は、Tsaa=0 …(4)
となる。なお、「^」は「累乗」を表し、従って、「^3」は3乗を表す。ここで、Fzは接地荷重、lはタイヤ接地面の接地長さ、Ksはトレッド剛性に対応する定数、λは横スリップ(λ=tan(αf))であり、αfは前輪スリップ角である。
一般的にξ>0の領域では、前輪スリップ角αfは小さいため、λ=αfとして扱うことができる。上記の式(1)から明らかなように、サイドフォースの最大値はμ・Fzであるので、路面摩擦係数μに応じたサイドフォースの最大値に対する割合を路面摩擦利用率ηとするとη=1−ξ^3と表すことができる。従って、εm=1−ηは路面摩擦余裕度ということになり、このεmを車輪のグリップ度とするとεm=ξ^3となる。従って、上記(3)式は、以下のように表すことができる。
Tsaa=(l・Ks/6)・αf・εm …(5)
上記(5)式は、実セルフアライニングトルクTsaaが前輪スリップ角αf及びグリップ度εmに比例することを示している。そこで、グリップ度εm=1(路面の摩擦利用率がゼロ、つまり摩擦余裕度が1)における特性を基準セルフアライニングトルク特性とすると、以下のようになる。
Tsau=(l・Ks/6)・αf …(6)
従って、上記(5)式及び(6)式から、グリップ度εmは、
εm=Tsaa/Tsau …(7)
として求めることができる。この(7)式には路面摩擦係数μがパラメータとして含まれていないことから明らかなように、グリップ度εmは路面摩擦係数μを用いることなく算出することができる。この場合において、基準セルフアライニングトルクTsauの勾配K4(=l・Ks/6)は、前述のブラッシュモデルを用いて予め設定することができる。又、実験的に求めることも可能である。更に、まず初期値を設定し、走行中に前輪スリップ角がゼロ近傍におけるセルフアライニングトルクの傾きを同定し、補正することとすれば、検出精度を向上させることができる。
例えば、図27において、前輪スリップ角がαf2である場合、基準セルフアライニングトルクはTsau2=K4・αf2で演算される。そして、グリップ度εmは、εm=Tsaa2/Tsau2=Tsaa2/(K4・αf2)として求められる。
而して、前述の図16乃至図25に記載のニューマチックトレールに基づくグリップ度εに代えて、上記の路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εmを用いることができる。そして、前述のグリップ度εと上記のグリップ度εmとは、図28に示す関係となる。従って、グリップ度εを求めてグリップ度εmに変換することができ、逆に、グリップ度εmを求めてグリップ度εに変換することもできる。
本発明のグリップ度推定装置の一実施形態を示すブロック図。 一般的な車両に関し、タイヤが横すべりしながら転動する状態におけるセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を示すグラフ。 図2のセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を簡略して示すグラフ。 本発明の一実施形態における前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性を示すグラフ。 図5は、マップ演算手段M16が使用するマップの説明図。 セルフアライニングトルク推定手段M6のブロック図。 本発明の他の実施形態に係るグリップ度推定装置のブロック図。 本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対する前輪サイドフォース及びセルフアライニングトルクの関係を示すグラフ。 本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフ。 本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフ。 本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフ。 本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフ。 本発明の車両の運動制御装置の実施形態を示す構成図。 本発明の運動制御装置の実施形態に係るシステム構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に供するブレーキ液圧制御装置を示す構成図。 本発明の一実施形態においてグリップ度の低下を運転者に報知する場合の処理を示すフローチャート。 本発明の一実施形態において、グリップ度の低下時に、報知に加え制動力制御等を行なう場合の処理を示すフローチャート。 図17における制動力制御の一例を示すフローチャートτ。 本発明の一実施形態におけるグリップ度に基づく制動力制御を示すブロック図。 本発明の一実施形態における運転者のブレーキペダル操作量に応じた目標制動力増分のマップを示すグラフ。 本発明の一実施形態における目標制動力増分のグリップ度に対するマップを示すグラフ。 本発明の一実施形態における目標制動力増分の路面摩擦係数に対するマップを示すグラフ。 本発明の一実施形態における目標制動力増分の車輪荷重に対するマップを示すグラフ。 本発明の一実施形態における目標制動力増分の運転者のステアリング操作速度及びグリップ度に基づくマップを示すグラフ。 本発明の一実施形態における制動力制御の他の例を示すフローチャート。 本発明の実施形態においてセルフアライニングトルクの推定時の補正に供するステアリング系の摩擦成分の特性を示すグラフ。 本発明の更に他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフ。 本発明におけるニューマチックトレールに基づくグリップ度εと路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εmとの関係を示すグラフ。
符号の説明
M1…操舵トルク検出手段(操舵力指標検出手段)
M2…アシストトルク検出手段(操舵力指標検出手段)
M4…操舵角検出手段(車両状態量検出手段)
M6…セルフアライニングトルク推定手段
M7…横加速度検出手段(車両状態量検出手段)
M8…ヨーレイト検出手段(車両状態量検出手段)
M9…サイドフォース推定手段(前輪指標推定手段)
M9x…車両速度検出手段(車両状態量検出手段)
M9y…前輪スリップ角推定手段(前輪指標推定手段)
M10…セルフアライニングトルク原点勾配推定手段
M11…基準セルフアライニングトルク設定手段
M12…グリップ度推定手段
M13…前後加速度検出手段
M14…配分設定手段M
M15…前後力推定手段
M16…マップ演算手段
M17…補正前セルフアライニングトルク推定手段
TS…操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段,操舵力指標検出手段)
SS…操舵角センサ
ECU…電子制御装置(制御手段)
ECU1…操舵制御ユニット(M2,M6,M9,M10,M11,M12,M14,M15,M16,M17)
YS…ヨーレイトセンサ(ヨーレイト検出手段、車両状態量検出手段)
XG…前後加速度センサ(前後加速度検出手段)
YG…横加速度センサ(横加速度検出手段、車両状態量検出手段)
BP…ブレーキペダル
FL…前輪
FR…前輪
WS1〜WS4…車輪速度センサ

Claims (9)

  1. 車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、
    前記車両前方の車輪(以下、前輪という)の駆動力又は制動力を推定する前後力推定手段と、
    該操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記前輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するとともに、前記前後力推定手段が推定した前記駆動力又は制動力によるセルフアライニングトルクの影響量を推定し、該影響量を前記セルフアライニングトルクから取り除いた値を、新たなセルフアライニングトルクとして推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
    前記車両の状態量のうち、少なくとも車両の横加速度、及びヨーレイトを検出する車両状態量検出手段と、
    該車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記前輪に対するサイドフオース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、
    該前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が前記新たに推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記前輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、
    前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少なくとも原点を通りかつ勾配を有する線形に近似させるとともに、前記車両の走行中に前記勾配を同定する基準セルフアライニングトルク特性に基づき基準セルフアライニングトルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段とを具備し、
    前記グリップ度推定手段が、前記基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、少くとも前輪に対する横方向のグリップ度を推定するように構成したことを特徴とする車輪のグリップ度推定装置。
  2. 車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、
    前記車両前方の車輪(以下、前輪という)の駆動力又は制動力を推定する前後力推定手段と、
    該操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記前輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するとともに、前記前後力推定手段が推定した前記駆動力又は制動力によるセルフアライニングトルクの影響量を推定し、該影響量を前記セルフアライニングトルクから取り除いた値を、新たなセルフアライニングトルクとして推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
    前記車両の状態量のうち、少なくとも車両の横加速度、及びヨーレイトを検出する車両状態量検出手段と、
    該車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記前輪に対するサイドフオース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、
    該前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が前記新たに推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記前輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、
    前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニングトルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段とを具備し、
    前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前輪に対するブラッシュモデルに基づいて設定した勾配を有する線形の基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成し、
    前記グリップ度推定手段が、前記基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、少くとも前輪に対する横方向のグリップ度を推定するように構成したことを特徴とする車輪のグリップ度推定装置。
  3. 前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度を第1所定値と比較し、前記グリップ度が前記第1所定値未満となったときには前記車両の運転者に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の車輪のグリップ度推定装置。
  4. 請求項1に記載の車輪のグリップ度推定装置を備えると共に、車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御する制御手段とを備え、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が第2所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御して前記車両を減速させるように構成したことを特徴とする車両の運動制御装置。
  5. 請求項2に記載の車輪のグリップ度推定装置を備えると共に、車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御する制御手段とを備え、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が第2所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御して前記車両を減速させるように構成したことを特徴とする車両の運動制御装置。
  6. 前記車両の運転者による制動操作中に、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が第2所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両の運転者による制動操作とは無関係に前記車両の少くとも一輪に対する制動力が所定の制動力以上となるように制御することを特徴とする請求項4記載の車両の運動制御装置。
  7. 前記制御手段による制動力制御における所定の制動力は、前記車両におけるブレーキペダル操作量、前記グリップ度、前記車輪に対する路面摩擦係数、及び前記車輪に対する荷重のうちの少くとも一つに基づいて設定することを特徴とする請求項6記載の車両の運動制御装置。
  8. 前記路面摩擦係数が所定値未満のときは、前記制御手段は、前記車両後方の車輪に対する制動力の増加を禁止するように制御することを特徴とする請求項7記載の車両の運動制御装置。
  9. 前記制御手段は、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき前記車両がアンダーステア傾向かオーバーステア傾向かを判定し、前記車両がアンダーステア傾向にあるときと、前記車両がオーバーステア傾向にあるときとで,発生する前記車両のヨーモーメントが異なるように制動力を制御することを特徴とする請求項6記載の車両の運動制御装置。
JP2003314517A 2003-09-05 2003-09-05 車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置 Expired - Fee Related JP4213545B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003314517A JP4213545B2 (ja) 2003-09-05 2003-09-05 車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
DE602004002163T DE602004002163T2 (de) 2003-09-05 2004-09-02 Vorrichtung zur Schätzung des Haftungsfaktors eines Fahrzeugrades und Vorrichtung zur Regelung der Fahrzeugbewegung
US10/931,982 US7398145B2 (en) 2003-09-05 2004-09-02 Wheel grip factor estimating apparatus and vehicle motion control apparatus
EP04020932A EP1512598B8 (en) 2003-09-05 2004-09-02 Wheel grip factor estimating apparatus and vehicle motion control apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003314517A JP4213545B2 (ja) 2003-09-05 2003-09-05 車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005081924A JP2005081924A (ja) 2005-03-31
JP4213545B2 true JP4213545B2 (ja) 2009-01-21

Family

ID=34131915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003314517A Expired - Fee Related JP4213545B2 (ja) 2003-09-05 2003-09-05 車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7398145B2 (ja)
EP (1) EP1512598B8 (ja)
JP (1) JP4213545B2 (ja)
DE (1) DE602004002163T2 (ja)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3868848B2 (ja) * 2002-05-23 2007-01-17 三菱電機株式会社 車両状態検出装置
JP4213994B2 (ja) * 2003-05-28 2009-01-28 株式会社豊田中央研究所 タイヤグリップ度推定装置及び方法、走行状態制御方法
JP2005035523A (ja) * 2003-06-26 2005-02-10 Yokohama Rubber Co Ltd:The 車両駆動制御システム及びそのセンサユニット
DE102004043487B4 (de) * 2003-09-09 2010-06-10 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Antriebskraftverteilungs- und Steuervorrichtung für ein Fahrzeug
JP4511815B2 (ja) * 2003-09-26 2010-07-28 アイシン精機株式会社 サスペンション制御装置
KR100497781B1 (ko) * 2004-09-24 2005-06-28 주식회사 삼안 에스형, 복합형 및 난형 도로설계에서 크로소이드파라메타 계산방법
WO2006070842A1 (ja) * 2004-12-27 2006-07-06 Equos Research Co., Ltd. 車輪制御装置及び制御装置
JP2006240394A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Toyota Motor Corp 車輌の制駆動力制御装置
US20060253243A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-09 Jacob Svendenius System and method for tire/road friction estimation
US7822563B2 (en) * 2005-07-19 2010-10-26 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Method and device for calculating magnitude of wheel-generated cornering force
EP1760451A1 (en) * 2005-09-01 2007-03-07 GM Global Technology Operations, Inc. Method and system for road surface friction coefficient estimation
US20070213911A1 (en) * 2006-03-09 2007-09-13 Ford Global Technologies, Llc Trailbraking
JP2008081006A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Mitsubishi Electric Corp 車両用走行制御装置
JP5034765B2 (ja) * 2007-08-10 2012-09-26 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5034764B2 (ja) * 2007-08-10 2012-09-26 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
MX2008014783A (es) 2008-02-05 2009-08-27 Krueger Int Inc Armazon para silla con soporte hueco ergonomico integral.
FR2928123B1 (fr) * 2008-03-03 2010-06-18 Renault Sas Procedes et systemes de prediction et de detection d'une saturation des efforts transversaux de pneumatique de vehicule automobile
JP4687739B2 (ja) 2008-03-28 2011-05-25 株式会社デンソー 荷重センサ
US8290662B2 (en) * 2008-04-25 2012-10-16 Ford Global Technologies, Llc System and method for tire cornering power estimation and monitoring
US7868817B2 (en) * 2008-10-03 2011-01-11 Honeywell International Inc. Radar system for obstacle avoidance
US8477063B2 (en) * 2008-10-03 2013-07-02 Honeywell International Inc. System and method for obstacle detection and warning
US20100114431A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Volkswagen Group Of America, Inc. Method for Controlling Vehicle Dynamics
CN102171076B (zh) * 2008-12-26 2013-06-12 株式会社小松制作所 牵引力控制装置
JP2010158963A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Nissan Motor Co Ltd 車両制御装置及び車両制御方法
US8504254B2 (en) 2009-01-08 2013-08-06 Komatsu Ltd. Traction control apparatus
WO2010147211A1 (ja) * 2009-06-19 2010-12-23 日立建機株式会社 作業車両の制御装置
GB2473436B (en) * 2009-09-09 2016-02-17 Gm Global Tech Operations Inc Method and apparatus for road surface friction estimation based on the self aligning torque
BR112013017290B1 (pt) * 2011-06-03 2020-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Aparelho de controle de distribuição de força de frenagem para veículo
CN105711594B (zh) * 2016-03-10 2017-12-19 清华大学 基于转向系统共振频率的路面附着系数估计方法
JP6540580B2 (ja) * 2016-04-11 2019-07-10 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
EP3309024B1 (en) * 2016-10-13 2020-12-16 Volvo Car Corporation Method and system for determining friction between the ground and a tire of a vehicle
EP3309025B1 (en) * 2016-10-13 2021-06-30 Volvo Car Corporation Method and system for computing a road friction estimate
EP3309026B1 (en) 2016-10-13 2020-12-16 Volvo Car Corporation Method and system for computing a road friction estimate
WO2019167264A1 (en) 2018-03-02 2019-09-06 Volvo Truck Corporation Device, method, and program for tire failure detection, and computer-readable recording medium recording tire failure detection program
CN112969902A (zh) * 2018-09-14 2021-06-15 Uatc有限责任公司 运载工具的行驶表面摩擦力估计
US11465630B2 (en) 2018-09-14 2022-10-11 Uatc, Llc Driving surface friction estimations using vehicle steering
US11427223B2 (en) 2018-09-14 2022-08-30 Uatc, Llc Driving surface friction estimations for autonomous vehicles
IT201800009737A1 (it) * 2018-10-24 2020-04-24 Vito Francesco De Sistema di misurazione dell'aderenza delle ruote di un autoveicolo alla superficie stradale tramite uso di trasduttori di forza inseriti nelle sospensioni per rilevare le forze trasversali trasmesse dalle ruote al veicolo
JP7347493B2 (ja) * 2019-02-19 2023-09-20 日本精工株式会社 車両用操向装置
WO2020198443A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 The Penn State Research Foundation Friction estimation for steering maneuvers for stationary or slow-rolling automobiles
JP2021162368A (ja) * 2020-03-30 2021-10-11 株式会社豊田中央研究所 タイヤ状態量推定装置、タイヤ状態量推定方法及びタイヤ状態量推定プログラム
US11987252B2 (en) * 2021-09-08 2024-05-21 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for determining whether a vehicle is in an understeer or oversteer situation

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0686226B2 (ja) 1985-11-15 1994-11-02 カヤバ工業株式会社 舵角自動修正装置
DE3545715A1 (de) 1985-12-21 1987-07-02 Daimler Benz Ag Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugen
DE3922528C1 (en) * 1989-07-08 1990-07-19 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Detecting limit of ground adhesion of vehicle tyres - measuring steering arm torque comparing measured valve with reference and comparing difference to threshold value
DE4123235C2 (de) 1991-07-13 1997-04-03 Daimler Benz Ag Verfahren zur Verhinderung von Instabilitäten des Fahrverhaltens eines Fahrzeuges
JPH0569845A (ja) 1991-09-12 1993-03-23 Toyota Motor Corp 車両旋回限界判定装置
JP3158978B2 (ja) 1995-08-08 2001-04-23 トヨタ自動車株式会社 車両の挙動制御装置
JP3319984B2 (ja) 1997-07-09 2002-09-03 本田技研工業株式会社 車両の衝突回避装置
JP4015759B2 (ja) 1997-08-01 2007-11-28 本田技研工業株式会社 車両用可変舵角比操舵装置
JP3547956B2 (ja) 1997-10-16 2004-07-28 日野自動車株式会社 車両の姿勢制御装置
JP3853943B2 (ja) 1997-11-12 2006-12-06 株式会社ジェイテクト 車両のステアリング装置
JP2000062597A (ja) 1998-08-25 2000-02-29 Aisin Seiki Co Ltd リニアソレノイド駆動制御方法及び装置
JP2002012142A (ja) 2000-06-28 2002-01-15 Bosch Braking Systems Co Ltd 車両用アンチスキッド制御方法
JP2002012160A (ja) * 2000-06-29 2002-01-15 Fuji Heavy Ind Ltd 車両の路面摩擦係数推定装置
JP4019813B2 (ja) * 2001-07-12 2007-12-12 株式会社豊田中央研究所 物理量推定装置、路面摩擦状態推定装置、操舵角中立点推定装置、及び空気圧低下推定装置
FR2835919A1 (fr) 2002-02-08 2003-08-15 Michelin Soc Tech Mesure de coefficient d'adherence maximal a partir de la connaissance des efforts et du couple d'autoalignement generes dans l'air de contact d'un pneu
JP3940056B2 (ja) * 2002-10-11 2007-07-04 アイシン精機株式会社 路面状態推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
JP3964771B2 (ja) * 2002-10-11 2007-08-22 株式会社豊田中央研究所 路面状態推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20050055149A1 (en) 2005-03-10
EP1512598B1 (en) 2006-08-30
US7398145B2 (en) 2008-07-08
DE602004002163T2 (de) 2007-07-26
JP2005081924A (ja) 2005-03-31
EP1512598B8 (en) 2006-12-13
EP1512598A1 (en) 2005-03-09
DE602004002163D1 (de) 2006-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4213545B2 (ja) 車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
JP3950729B2 (ja) 車両の運動制御装置
JP4063576B2 (ja) 車輪のグリップ度推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
EP1357007B1 (en) Wheel grip factor estimation apparatus
JP3940056B2 (ja) 路面状態推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
JP3964771B2 (ja) 路面状態推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
JP4202872B2 (ja) 車両用操舵装置
US6862512B2 (en) Method and system for controlling the performance of a motor vehicle
JP4182014B2 (ja) 車両の操舵制御装置
JP2005112008A (ja) 車両の統合制御装置
JP2005075311A (ja) 車両の運動制御装置
US20110190985A1 (en) Method and system for estimating a cornering limit of an automotive vehicle and a computer program product for carrying out said method
JP4399145B2 (ja) 路面摩擦係数推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
JP4284210B2 (ja) 車両の操舵制御装置
KR100907868B1 (ko) 차량 안정성 제어 시스템의 제어방법
JP2020060434A (ja) 車両重心位置推定装置
JP4678311B2 (ja) 車両の進行方向判定装置
JP4284211B2 (ja) 車両の操舵制御装置
JP2006117154A (ja) 車両の運動制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20060228

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060420

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080123

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080722

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080821

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20081002

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081028

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081030

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4213545

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131107

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees