JP4241236B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の挙動を検出し、車両挙動を安定方向へ導く車両挙動制御装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両挙動制御装置の技術として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、車両が走行しているときに得られる横加速度センサ値と、左右の車輪速差に基づいて得られる推定横加速度とを比較し、この比較結果に基づいて傾斜路面走行と判断する。そして、路面の傾斜角の影響を無くすために横加速度に補正をかけ、傾斜角の影響によって車両挙動制御装置の早期作動を防止する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２２０９６号公報（第３頁左中段参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両が低μ路を走行中のオーバーステア状態のときと、高μかつ傾斜角を有する路面を走行している状態では、発生するヨーレイトと、舵角及び横加速度の状態がほぼ同じとなり、走行状態を判別しにくい。そのため、高μかつ傾斜角を有する路面を走行中に、低μ路走行と誤判断し、車両挙動制御が作動してしまう虞があり、運転者の意志に反した制動力の作用によって違和感を与えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、各種センサ群からの信号に基づいて走行状態を推定し、推定された走行状態に基づいて車両挙動制御を行う際、運転者に違和感を与えることのない車両挙動制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、車両に搭載されたセンサ群の出力値から車両挙動を検出し、横加速度に基づいて算出されたスリップ角が所定値以上のときは、車輪のスリップを制御して車両挙動を安定させる挙動制御手段を備えた車両挙動制御装置において、前記センサ群の内、前後加速度と横加速度の出力値から走行中の路面摩擦係数を推定する路面μ推定手段と、前記挙動制御手段による挙動制御実行中に検出された前後加速度が路面μ推定値に基づいて演算される所定値を越え、かつ、車輪のスリップが所定値以下の時は、前記挙動制御を中止する挙動制御中止手段とを設けた。
【０００７】
すなわち、検出された前後加速度は実路面μと大きく関係しており、路面μ推定値に基づく所定値を越えたときは、路面μ推定値が間違っていると判断できる。更に、実際の車輪のスリップを検出し、車輪がスリップしていないときは、やはり路面μ推定値が間違っていると判断できる。よって、挙動制御が必要ない場合に挙動制御を実行したとしても、上記２つの判断に基づいてすぐに挙動制御を中止することが可能となり、挙動制御の早期作動による違和感を効果的に防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、走行中に所望の輪に自動的に制動力を発生させて車両挙動を安定させる車両挙動制御制御をブレーキ制御装置により達成した例である。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態の全体構成を表すシステム図である。各車輪FL，FR，RL，RRのホイルシリンダ圧を任意に制御するブレーキユニット３３と、自動変速機の作動を制御する自動変速機コントロールユニット３２と、エンジンを制御するエンジンコントロールユニット３１と、これら各ユニットに指令信号を出力するコントロールユニット３０を備えている。
【００１０】
コントロールユニット３０は、車輪速センサ４０、舵角センサ４１、横加速度センサ４２、ヨーレイトセンサ４３、前後加速度センサ４４（特許請求の範囲に記載のセンサ群に対応）からの信号を入力とする。そして、入力された各種センサ信号に基づいて各ユニットに対し指令信号を出力する。
【００１１】
図２は、ブレーキユニット３３の構造の一例を示す概略図である。４輪のそれぞれに制動力を発生させるホイルシリンダ１５，１６，１７，１８は、２系統のブレーキ配管（Ｐ系統及びＳ系統）を介してマスタシリンダ２２に接続されている。そして、Ｐ系統及びＳ系統の途中には、ブレーキユニット３３が設けられている。
【００１２】
ブレーキユニット３３は、図２の油圧回路図に示すように、各ホイルシリンダ１５，１６，１７，１８の液圧を増圧・保持・減圧可能な液圧制御バルブ（INバルブ３，５，９，１１及びOUTバルブ４，６，１０，１２）と、マスタシリンダ２２とは別途設けられ、モータ２１により駆動する制御用油圧源（Ｐ系統ポンプ１３，Ｓ系統ポンプ１４）の接続を切り換える油圧供給源切り換えバルブ（Ｐ系統カットバルブ１，Ｐ系統吸入バルブ２，Ｓ系統カットバルブ７，Ｓ系統吸入バルブ８）と、リザーバ１９，２０を備えている。
【００１３】
運転者がブレーキペダル２３を操作してマスタシリンダ２２に油圧が発生すると、このマスタシリンダ圧をホイルシリンダ１５，１６，１７，１８に供給する通常ブレーキ状態と、運転者がブレーキ操作を行っていない時、もしくは運転者のブレーキ操作以上に液圧が必要な時に、制御用油圧源１３，１４の液圧をホイルシリンダ１５，１６，１７，１８に向けて供給すると共に、各液圧制御バルブによりホイルシリンダ圧を減圧・保持・増圧制御を適宜選択して最適制御する制御ブレーキ状態とに切り換え可能に構成されている。
【００１４】
図３は車両挙動制御を表すフローチャートである。
【００１５】
ステップ１０１では、各変数の初期値をセットする。ここで、各変数とは、制御に用いられる各種フラグや、タイマ値、車両モデル演算係数等を表す。
【００１６】
ステップ１０２では、各センサの検出値を読み込む。
【００１７】
ステップ１０３では、車両前後加速度XG及び横加速度YGを算出する。
【００１８】
ステップ１０４では、算出された車両前後加速度等からホイルシリンダ圧を推定する。
【００１９】
ステップ１０５では、傾斜路面を走行中であるかどうかを判断する。この傾斜路面走行判断としては、例えば横加速度センサ値と左右車輪速差から演算される推定横加速度YG^*の値を比較し、所定以上の差が生じたときには傾斜路面を走行していると判断する。ここで、推定横加速度YG^*の算出については、種々の方法が考えられるが、特に限定しない。
【００２０】
ステップ１０６では、傾斜路面判断がなされたときは、横加速度YGを補正し、補正後横加速度YG₁を演算する。補正方法としては、検出された横加速度YGを用いず、推定横加速度YG^*を横加速度としてセットする方法や、検出された横加速度YGを推定横加速度YG^*に基づいて演算により補正してもよいが特に限定しない。
【００２１】
ステップ１０７では、車両前後加速度XG及び横加速度YGから下記式により路面μ推定値RMを演算する。
RM＝（XG²＋YG²）^1/2
尚、この路面μ推定値RMは、あくまでセンサ等で検出される前後加速度XGと横加速度YGの値から算出される値である。
【００２２】
ステップ１０８では、車両挙動制御処理を実行する。尚、車両挙動制御処理については後述する。
【００２３】
ステップ１０９では、車両挙動制御早期作動判断処理を実行する。
【００２４】
ステップ１１０では、車両挙動制御における制御量を決定し、この制御量だけアクチュエータを駆動させる。
【００２５】
ステップ１１１では、車両挙動制御の終了を判断する。
【００２６】
〔車両挙動制御処理〕
次に、ステップ１０８における車両挙動制御について、基本的な制御内容について説明する。図４は車両挙動制御を表すフローチャートである。
【００２７】
ステップ２０１では、前後加速度XG、補正後の横加速度YG₁、ヨーレイトYVを読み込む。
【００２８】
ステップ２０２では、車輪速センサ４０から車輪速VWを読み込む。
【００２９】
ステップ２０３では、各車輪の車輪速VWから車体速VXを算出する。
【００３０】
ステップ２０４では、スリップ角βを下記式より算出する。
β＝∫（YG₁/VX−YV）dt
尚、スリップ角とは、車両進行方向に対する車輪の切れ角を表す。
【００３１】
ステップ２０５では、算出されたスリップ角βの絶対値が、予め設定された所定スリップ角β₀よりも大きいかどうかを判断し、大きいときは車両挙動が不安定であると判断してステップ２０６へ進み、それ以外はステップ２０７へ進む。
【００３２】
ステップ２０６では、車両挙動制御実行フラグFOSを１にセットする。
【００３３】
ステップ２０７では、車両挙動制御実行フラグFOSを０にセットする。
【００３４】
ステップ２０８では、スリップ量SLIPを車輪速VW及び車体速VXの差から算出する。
【００３５】
ステップ２０９では、車両挙動制御実行フラグFOSが１にセットされているかどうかを判断し、１にセットされているときはステップ２１０へ進み、それ以外はステップ２１１へ進む。
【００３６】
ステップ２１０では、目標スリップ量SLIP^*を下記式より算出する。
SLIP^*＝Ｋ・|β|
尚、Ｋはスリップ角βをスリップ量に変換するVDC制御ゲインである。
【００３７】
ステップ２１１では、目標スリップ量SLIP^*を０にセットする。
【００３８】
ステップ２１２では、スリップ量SLIPと目標スリップ量SLIP^*との偏差ｅに基づいてPID制御等によりホイルシリンダ液圧制御を各輪について実行する。
【００３９】
上述のように、車両挙動制御では、車体速VXに対する横加速度YG₁とヨーレイトYVの関係を用いて車輪のスリップ量SLIPを目標スリップ量SLIP^*とする制御が実行される。
【００４０】
ここで、高μ路で傾斜角（旋回中心側に傾斜）のある路面を走行時の課題について説明する。通常、一定速旋回中は、横加速度センサ値からその路面で出しうる横加速度が分かる。ところが傾斜角のついた路面を走行すると、路面傾斜角の影響により、横加速度センサ値は重力加速度の影響によって小さめに出力される。
【００４１】
横加速度YGとヨーレイトYVを用いた車両挙動制御では、この誤差が発生すると、低μ路旋回中のオーバーステア挙動（ヨーレイトYVは発生しているが、横加速度が小さい）なのか、傾斜角のついた高μ路面をスリップすることなく高い横加速度で旋回しているが傾斜の影響により低い横加速度としてセンサ出力される場合（横加速度YGは小さいが、ヨーレイトYVは発生している）なのかの区別を難しくしている。ここで、センサの出力値が似通っているにもかかわらず、低μ路オーバーステア挙動では車両挙動制御を必要としており、傾斜角のある高μ路のグリップ走行時では車両挙動制御を必要としていない。
【００４２】
この路面傾斜角の影響を完全に取り除くためには絶対加速度が必要であるが、高価であり、量産化するのは困難である。また、本実施の形態でも傾斜路面の判断を行い、その判断に基づいて横加速度を補正しているが、必ずしも正確な補正値が得られるわけではない。すなわち、現在量産されている車両挙動制御装置のほとんどが路面の傾斜角の影響を完全に取り除くことができず、路面傾斜角を有する高μ路面において、車両挙動制御の早期作動から免れることは不可能である。そこで、下記に早期作動した場合の対策について説明する。
【００４３】
〔車両挙動制御早期作動判断処理〕
図５は図４のステップ１０９において判断される車両挙動制御早期作動判断処理を表すフローチャートである。
【００４４】
ステップ３０１では、前後加速度センサ４４により検出された前後加速度XGと、横加速度センサ４２により検出された横加速度YGから推定される推定路面摩擦係数RMが、低μ路を表す所定値S1よりも小さいかどうかを判断し、小さいときはステップ３０２へ進み、それ以外はステップ３０４へ進む。
【００４５】
ステップ３０２では、車両のオーバーステア挙動を抑制する車両挙動制御実行フラグFOSが１にセットされているかどうかを判断し、１にセットされているときはステップ３０３へ進み、それ以外はステップ３０６へ進む。
【００４６】
ステップ３０３では、車輪速センサ４０により検出された車輪速度ＶＷが所定値Ｓ２よりも大きいかどうかを判断し、大きいときはステップ３０４へ進み、それ以外はステップ３０６へ進む。尚、所定値Ｓ２は車輪がスリップしているかどうかを判断する閾値であり、車輪速ＶＷが所定値Ｓ２を下回るときとは、スリップが発生していることを表す。
【００４７】
ステップ３０４では、前後加速度XGが所定値S3よりも小さいかどうかを判断し、小さいときはステップ３０５へ進み、それ以外はステップ３０７へ進む。尚、S3は路面μ推定値RMに基づいて決定される値であり、例えばS3＝ｋ・RM（ｋは所定値）のように演算される。
【００４８】
ステップ３０５では、禁止カウンタCSをカウントアップする。
【００４９】
ステップ３０６では、禁止カウンタCSを０にリセットする。
【００５０】
ステップ３０７では、禁止カウンタCSのカウント値が所定値S4より大きいかどうかを判断し、大きいときはステップ３０８へ進み、それ以外はステップ３０９へ進む。
【００５１】
ステップ３０８では、車両のオーバーステア制御の実行を禁止する実行禁止フラグFSを１にセットする。
【００５２】
ステップ３０９では、ヨーレイトセンサから求めた車両のヨーレイトYVが所定値S5未満かどうかを判断し、S5未満の時はステップ３１０へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。尚、S5とは、車速と横加速度から演算する理論上のグリップ限界ヨーレイトである。すなわち、ヨーレイトYVがグリップ限界ヨーレイトS5よりも小さいときは、車両が安定した状態であると判断できる。一方、安定していない状態で本制御を終了すると、オーバステア制御が再び許可され、結局誤作動が継続してしまうため、安定状態に戻った時点で再び早期作動の判断を行うこととしている。
【００５３】
ステップ３１０では、実行禁止フラグFSを０にセットする。
【００５４】
上述の車両挙動制御早期作動判断処理について、図６の従来技術におけるタイムチャートと、図８，９における本実施の形態におけるタイムチャートに基づいて説明する。
【００５５】
（従来技術の車両挙動制御早期作動例）
図６の時刻ｔ１において、傾斜角を有する高μ路を走行時に各種センサ値からオーバーステア制御が必要であると判断される。すると、発生しているヨーレイトYVを目標ヨーレイトに収束させる車両挙動制御が実行される。本実施の形態の場合には、車輪のスリップ量SLIPを目標スリップ量SLIP^*に収束させるように旋回外輪側の前後輪に制動力が与えられる。
【００５６】
旋回外輪側に制動力が与えられると、高μ路走行時は、目標スリップ量SLIP^*に収束させようと液圧を高めることになり、実際の路面μが大きいため、車両の前後加速度は減速側に大きくなる。そして、目標スリップ量SLIP^*に収束する時点では、かなり車両が減速してしまい、運転者に違和感を与えることとなる。本実施の形態ではこのような車両挙動制御の早期作動を改善することを目的とする。
【００５７】
図７は路面μ推定値RMと実際の路面μとの関係を表す図である。図に示すように、発生している前後加速度XG及び横加速度YVから路面μ推定値RMを算出する。このとき、路面μは図７中Ａで表される円となる。ここで、実際の路面μが高いにも係わらず、誤判断により車両挙動制御が開始すると、制動力が発生するため、前後加速度XGが増大する（XG_R）。実際の路面μが高いときは、前後加速度XGがRM相当の前後加速度XG<XG_Rとなる。よって、この状態が所定時間継続するときは、車両挙動制御早期作動と判断して車両挙動制御を禁止する。上述の制御内容について、タイムチャートに基づいて説明する。
【００５８】
（本実施の形態の車両挙動制御早期作動判断処理）
〔車両挙動制御実行時〕
図８は車両挙動制御実行時を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１１において車両挙動制御実行フラグFOS＝１にセットされると、旋回外輪側の前後輪に制動力が与えられる。これにより車両に減速度が発生し、前後加速度XGが低下する。すなわち、ステップ３０１→ステップ３０２→ステップ３０３→ステップ３０４→ステップ３０７→ステップ３０９へと進む処理である。
【００５９】
時刻ｔ１２において、前後加速度XGが路面μ推定値RMに基づいて算出された所定値S3を下回ると、推定された路面μよりも実際の路面μが大きい可能性があるため、禁止カウンタCSのカウントアップを開始する。すなわち、ステップ３０４→ステップ３０５へと進む処理である。
【００６０】
時刻ｔ１３において、車輪がスリップを開始するため、実際の路面μは低く、車両挙動制御を継続する必要があると判断して禁止カウンタCSを０にリセットする。そして、時刻ｔ１４において車両挙動制御が終了する。すなわち、ステップ３０１→ステップ３０２→ステップ３０３→ステップ３０６へと進む処理である。
【００６１】
〔車両挙動制御早期作動時〕
図９は高μ路・傾斜路面走行時に車両挙動制御が早期作動した場合のタイムチャートである。
【００６２】
時刻ｔ２１において、車両挙動制御実行フラグFOS＝１にセットされると、旋回外輪側の前後輪に制動力が与えられる。これにより車両に減速度が発生し、前後加速度XGが低下する。すなわち、ステップ３０１→ステップ３０２→ステップ３０３→ステップ３０４→ステップ３０７→ステップ３０９へと進む処理である。
【００６３】
時刻ｔ２２において、前後加速度XGが路面μ推定値RMに基づいて算出された所定値S3を下回ると、推定された路面μよりも実際の路面μが大きい可能性があるため、禁止カウンタCSのカウントアップを開始する。すなわち、ステップ３０４→ステップ３０５へと進む処理である。
【００６４】
このとき、実際の路面μが路面μ推定値RMよりも大きいため、推定された路面μに基づいて制動力を与えても車輪がスリップすることがない。よって、禁止カウンタCSのカウントアップが継続される。
【００６５】
時刻ｔ２３において、禁止カウンタCSのカウント値が所定値S4を越えると、車両挙動制御の必要がない高μ路・傾斜路面を走行していると判断し、実行禁止フラグFSを１にセットすることで車両挙動制御の実行を禁止する。すなわち、ステップ３０４→ステップ３０５→ステップ３０７→ステップ３０８へと進む処理である。
【００６６】
時刻ｔ２４において、前後加速度XGが所定値S3を越えると、禁止カウンタCSのカウントアップが終了する。そして、車両挙動制御実行禁止が継続される。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態の車両挙動制御装置にあっては、車両挙動制御が開始した際、実際に発生する前後加速度が路面μ推定値に基づく前後加速度よりも大きいときは、路面μ推定値が間違っていると判断できる。更に、車輪のスリップ量が所定値以下であれば、特に車両挙動制御は必要ないため、車両挙動制御を中止することで、早期作動による違和感を防止することができる。
【００６８】
言い換えると、車両挙動制御の早期作動を防止する方法として、絶対横加速度を検出するという高コストな方法や、安価な横加速度センサ値の検出値を厳密に補正するという方法を採用していない点が特徴である。実際に車両挙動制御が開始された時点での車両挙動（前後加速度）が、車両挙動制御の実行により予測される車両挙動（前後加速度）と一致するかどうかを判断する。そして、不一致の時は車両挙動制御の開始を判断する基礎となるスリップ角が疑わしいと推定する。このスリップ角は、前後加速度，横加速度及びヨーレイトから演算されるが、このうち、路面の傾斜角によって影響を受けるのは横加速度であり、他の値は影響を受けるものではない。そこで、車輪にスリップが発生していないことを確認した上で、車両挙動の指標として路面の傾斜角に影響を受けない前後加速度を用いて車両挙動制御を中止する。これにより、安価な構成で正確に車両挙動制御の早期作動を防止することができるものである。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
【００７０】
例えば、路面μ推定値を演算する際、ホイルシリンダ圧力を推定するホイルシリンダ圧力推定手段を設け、推定されたホイルシリンダ圧から路面μ推定値を演算してもよい。
【００７１】
また、ホイルシリンダ圧力を検出するセンサを設け、このセンサ出力値に基づいて路面μ推定値を演算してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のブレーキ制御装置の構成を示すシステム図である。
【図２】実施の形態１のブレーキ制御装置の回路構成を表す回路図である。
【図３】実施の形態１におけるブレーキ制御を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１における車両挙動制御を表すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における車両挙動制御早期作動判断処理を表すフローチャートである。
【図６】従来技術における高μ・傾斜路面において誤作動した車両挙動制御時のタイムチャートである。
【図７】実施の形態１における路面μ推定値と実路面μとの関係を表す図である。
【図８】実施の形態１における車両挙動制御実行時のタイムチャートである。
【図９】実施の形態１における車両挙動制御早期作動判断処理を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ Ｐ系統カットバルブ
２ Ｓ系統吸入バルブ
７ Ｓ系統カットバルブ
８ Ｐ系統吸入バルブ
１３，１４ ポンプ
１５，１６，１７，１８ ホイルシリンダ
１９，２０ リザーバ
２１ モータ
２２ マスタシリンダ
２３ ブレーキペダル
３０ コントロールユニット
３１ エンジンコントロールユニット
３２ 自動変速機コントロールユニット
３３ ブレーキユニット
４０ 車輪速センサ
４１ 舵角センサ
４２ 横加速度センサ
４３ ヨーレイトセンサ
４４ 前後加速度センサ

Claims (1)

1. 車両に搭載されたセンサ群の出力値から車両挙動を検出し、横加速度に基づいて算出されたスリップ角が所定値以上のときは、車輪のスリップを制御して車両挙動を安定させる挙動制御手段を備えた車両挙動制御装置において、
   前記センサ群の内、前後加速度と横加速度の出力値から走行中の路面摩擦係数を推定する路面μ推定手段と、
   前記挙動制御手段による挙動制御実行中に検出された前後加速度が路面μ推定値に基づいて演算される所定値を越え、かつ、車輪のスリップが所定値以下の時は、前記挙動制御を中止する挙動制御中止手段と、
   を設けたことを特徴とする車両姿勢制御装置。

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