JP4352873B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に作用する入力や車両に発生する物理量等から車両の各輪に設けられたホイールシリンダの制動力制御を行う車両挙動制御装置に関するものである。
従来の車両挙動制御装置としては、操舵角速度及び操舵角加速度が大きいほどフィードフォワード制御ゲインを大きく設定することにより、急操舵のレーンチェンジ時のような緊急回避時に、ヨーイングモーメント制御の制御量を大きくして各輪の制動力を大きく発生し、舵角に対する車両のヨーイング方向の位相遅れを改善すると共に、通常走行時はフィードフォワード制御ゲインを小さくして減速加速度による違和感を抑制するというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−080491号公報(第3頁、図6)
しかしながら、上記従来の車両挙動制御装置にあっては、操舵角速度及び操舵角加速度に応じてフィードフォワード制御ゲインを設定しているので、操舵角の大きさに関わらず操舵角速度や操舵角加速度が大きい場合には制動力制御が作動される。そのため、通常の旋回時にも制動力制御が作動される場合があるが、通常の旋回ではステアリングに応じて旋回すればよく、ブレーキによる旋回はブレーキの耐久性に問題があるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、効率的にヨーイングモーメント制御を介入することができる車両挙動制御装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る車両挙動制御装置は、操舵角検出手段で操舵角を検出し、相対位置状況検出手段で自車両と自車前方障害物との相対位置状況を検出し、前記操舵角検出手段で検出した操舵角及び前記相対位置状況検出手段で検出した自車前方障害物との相対位置状況に基づいて、制御ゲイン設定手段で前記ヨーイングモーメント制御における制御量を決定する制御ゲインを設定する。このとき、制御ゲイン設定手段は、操舵角検出手段で検出した操舵角が所定角度以下であるとき、前記制御ゲインを徐々に零に向けて減少させる。
本発明によれば、操舵角及び自車前方障害物との相対位置状況に応じて車両のヨーイングモーメント制御の制御量を決定する制御ゲインを設定し、設定された制御ゲイン、操舵角速度及び操舵角加速度に基づいて、左右車輪の制動力差を発生して車両のヨーイングモーメント制御を行うので、操舵角が所定角度以下となるような小操舵角であるときには、制御ゲインを徐々に減少させて小さい値に設定して、ハンドル中立付近において小操舵角で大操舵角速度での制動力制御の作動を抑制し、操舵角が大きいときには制御ゲインを大きく設定して、位相遅れのないように制動力制御を大きく作動するなど、効果的に制御を介入することができると共に、運転者に違和感のないヨーイングモーメント制御を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明における第1の実施形態の概略構成図である。この車両は、自動変速機及びコンベンショナルディファレンシャルギヤを搭載した後輪駆動車両であり、制動装置は、前後輪とも左右輪の制動力(制動液圧)を独立に制御可能としている。
図中の符号1はブレーキペダル、2はブースタ、3はマスタシリンダ、4はリザーバであり、通常は、運転者によるブレーキペダル1の踏込み量に応じ、マスタシリンダ3で昇圧された制動流体圧が、前輪5FL、5FR及び後輪5RL、5RRの各ホイールシリンダ6FL〜6RRに供給されるようになっている。また、このマスタシリンダ3と各ホイールシリンダ6FL〜6RRとの間には制動流体圧制御回路7が介装されており、この制動流体圧制御回路7内で、各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を個別に制御することも可能となっている。
前記制動流体圧制御回路7は、例えばアンチスキッド制御やトラクション制御に用いられる制動流体圧制御回路を利用したものであり、この実施形態では、各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を、単独で増減圧することができるように構成されている。この制動流体圧制御回路7は、後述するコントロールユニット8からの制動流体圧指令値に応じて各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を制御する。
また、この車両は、エンジン9の運転状態、自動変速機10の選択変速比、及びスロットルバルブ11のスロットル開度を制御することにより、駆動輪である後輪5RL、5RRへの駆動トルクを制御する駆動トルクコントローラ12が設けられている。エンジン9の運転状態制御は、例えば燃料噴射量や点火時期を制御することによって制御することができるし、同時にスロットル開度を制御することによっても制御することができる。なお、この駆動トルクコントローラ12は、単独で、駆動輪である後輪5RL、5RRの駆動トルクを制御することも可能であるが、前述したコントロールユニット8から駆動トルクの指令値が入力されたときには、その駆動トルク指令値を参照しながら駆動輪トルクを制御する。
さらに、車両の前方側の車体下部には、外界認識センサ14が設けられている。この外界認識センサ14は、スキャニング式のレーザレーダで構成され、一定角度ずつ水平方向にずれながら周期的に車両の前方方向に所定の照射範囲内で細かいレーザ光を照射し、前方物体から反射して戻ってくる反射光を受光して、出射タイミングから反射光の受光タイミングまでの時間差に基づいて、各角度における自車両と前方物体との間の車間距離L、前方物体の幅W及び相対速度ΔVを検出する。そして、これらの検出信号は後述するコントロールユニット8に入力される。
また、この車両には、自車両に発生する前後加速度Xg及び横加速度Ygを検出する加速度センサ15、自車両に発生するヨーレートdφを検出するヨーレートセンサ16、ブレーキペダルストロークηを検出するブレーキストロークセンサ17、ステアリングホイール19の操舵角θを検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ20、各車輪5FL〜5RRの回転速度即ち所謂車輪速度Vwjを検出する車輪速度センサ21FL〜21RRが備えられ、それらの検出信号はコントロールユニット8に出力される。
なお、検出された車両の走行状態データに左右の方向性がある場合には、何れも左方向を正方向とする。すなわち、ヨーレートφや横加速度Xg、操舵角θは、左旋回時に正値となる。
コントロールユニット8は、マイクロコンピュータとその周辺機器を備え、マイクロコンピュータのソフトウェア形態により、図2に示す制御ブロックを構成している。
この制御ブロックは、外界認識センサ14の検出信号から自車両と自車前方障害物との相対位置状況を検出する相対位置状況検出部31と、この相対位置状況検出部31で検出した相対位置状況又は操舵角センサ17で検出した操舵角θに基づいてヨーイングモーメント制御の制御ゲインτ1及びτ2を設定する制御ゲイン設定部32と、操舵角センサ17で検出した操舵角θに基づいて操舵角速度dθ及び操舵角加速度d(dθ)を算出する操舵角速度算出部33と、この操舵角速度算出部33で算出した操舵角速度dθ及び操舵角加速度d(dθ)と、制御ゲイン設定部32で設定した制御ゲインτ1及びτ2とに基づいてフィードフォワード制御によるヨーモーメント量ΔMFFを演算するF/F制御ヨーモーメント量算出部34と、フィードバック制御によるヨーモーメント量ΔMFBを演算するF/B制御ヨーモーメント量算出部35と、F/F制御ヨーモーメント量算出部34で算出したヨーモーメント量ΔMFFとF/B制御ヨーモーメント量算出部35で算出したヨーモーメント量ΔMFBとに基づいて修正ヨーモーメント量ΔMを演算する修正ヨーモーメント量算出部36と、この修正ヨーモーメント量算出部36で算出した修正ヨーモーメント量ΔMに基づいて各車輪の制動力を設定し、その値を目標制御液圧P*に換算し、液圧サーボを通して制御指令を出力する制動力制御部37とを備えている。
次に、前記コントロールユニット8で行われる車両挙動制御処理について、図3のフローチャートに従って説明する。この車両挙動制御処理は、例えば10msec毎のタイマ割込処理によって実行される。
この車両挙動制御処理では、まずステップS1で、前記各センサからの各種データを読み込む。具体的には、前記各センサで検出された操舵角θ、ブレーキ圧Pb、車速V、前後加速度Xg、横加速度Yg、ヨーレートdφ、及び路面μを読み込む。
次いで、ステップS2に移行して、ステップS1で読込んだ操舵角θを微分することにより操舵角速度dθを算出し、操舵角θを二階微分することにより操舵角加速度d(dθ)を算出し、ステップS3に移行する。
ステップS3では、後述する制御ゲイン演算処理を行って車両入力物理量やドライバ操作量、外界認識センサから緊急度を検出し、それに応じたフィードフォワード制御の操舵角速度dθに対する発生ヨーモーメントゲインτ1と、操舵角加速度d(dθ)に対する発生ヨーモーメントゲインτ2を設定する。
次にステップS4に移行して、前記ステップS2で算出された操舵角速度dθと操舵角加速度d(dθ)、前記ステップS3で設定されたフィードフォワード制御ゲインτ1とτ2とに基づいて、下記(1)式をもとにフィードフォワード制御によるヨーモーメント量ΔMFFを演算してステップS5に移行する。
ΔMFF=τ1×dθ+τ2×d(dθ) ………(1)
ステップS5では、目標ヨーイング運動量と実ヨーイング運動量でのフィードバック制御によるヨーモーメント制御量ΔMFBを演算する。即ち、車速Vと操舵角θとに基づいて目標ヨーレートdφ*を算出し、次に目標ヨーレートdφ*と実ヨーレートdφとの偏差(又はその変化量)を算出し、この算出した状態量を基に要求する修正モーメント量ΔMFBを計算する。
ここで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ゲインを付加して上記各値の線形和を取るフィードバック制御が一般的である。
次にステップS6に移行して、下記(2)式をもとに、前記ステップS4で演算したフィードフォワード制御によるヨーモーメント量ΔMFFと、前記ステップS5で演算したフィードバック制御によるヨーモーメント制御量ΔMFBとの和から実際に車両に発生させる修正ヨーモーメント量ΔMを演算する。
ΔM=ΔMFF+ΔMFB ………(2)
これは、前述したように、フィードバック制御(F/B制御)のみでは、ヨーイング運動量の偏差が生じてから修正のための制御が開始されるため、不安定挙動の修正や外乱安定性には効果的であるが、位相遅れを積極的に改善できない。一方、フィードフォワード制御(F/F制御)のみでは、ハンドル操作に応じて制御することで、位相遅れを改善し、応答性を向上する効果は期待できるが、大きな挙動の乱れについては、ハンドル操作量が正確で大きくないと効果が小さい。そのため、F/F制御量とF/B制御量の和を取ることで、F/F制御により積極的に位相遅れを改善し、一方、F/B制御により安定性を確保することができる。
そしてステップS7で、上記修正ヨーモーメント量ΔMを実現するための各車輪の制動力を設定し、その値を目標制御液圧P*に換算し、液圧サーボを通して制御を行う。
また、前記ステップS3では、図4に示す制御ゲイン演算処理を実行し、先ず、ステップS31で、後述する前方障害物ゲイン設定処理を実行し、緊急状態判断フラグFEMG、衝突時間感応ゲインKTTC、車間距離感応ゲインKL、ラップ量感応ゲインKWを設定し、ステップS32に移行する。
ステップS32では、図5に示すような車速感応ゲイン算出マップを参照し、車速Vに基づいて車速感応ゲインKvを設定する。この車速感応ゲイン算出マップは、車速Vの増加に応じて制御ゲインが0から1まで増加するように設定されている。また、前記ステップS31で設定した緊急状態判断フラグFEMGが、自車前方に障害物が存在する緊急状態であることを示す“1”にセットされているときには、図5の実線に示すように、緊急状態判断フラグFEMGが緊急状態にないことを示す“0”にリセットされている通常状態(破線)と比較して制御ゲインが大きく設定される。
ここで、基本的には、緊急度は、車速が高くなるほど危険に陥りやすく、また、ダメージが増加するため高くなるといえる。
次にステップS33で、後述する操舵角速度ゲイン設定処理を実行し、操舵角速度ゲインKdθ及び操舵角速度感応ゲインKvsaを設定してからステップS34に移行して、図6に示すような操舵角加速度ゲイン算出マップを参照し、操舵角速度d(dθ)に基づいて操舵角加速度ゲインKd(dθ)を設定する。この操舵角加速度ゲイン算出マップは、操舵角加速度d(dθ)の増加に応じて、制御ゲインが1から増加するように設定されている。
緊急回避状態では、回避距離が短くなればなるほど回避操作を早くするため、ドライバはハンドル操作を素早く行うので、操舵角加速度の大きさに応じて緊急度は高いといえる。
次に、ステップS35で、図7に示すような路面摩擦係数ゲイン算出マップを参照し、路面摩擦係数μに基づいて路面摩擦係数ゲインKμを設定する。路面摩擦係数μは、前後加速度Xg,横加速度Yg等から推定したり、路車間通信によりインフラ側より送られた路面摩擦係数値μを適用したりする。
ここで、路面のμ値が小さい場合には、大きい場合に比べてタイヤで発生できる力が小さくなってしまうため、小さなハンドル操作でも位相遅れが発生し、また、不安定挙動が発生しやすく緊急度は高い。このため、比較的遅いハンドル操作速度状態からヨーモーメント制御で位相補償する必要があり、一方、ドライバは滑りやすい路面で普通ではないことを認識しているため、減速Gに対しての違和感よりも車両挙動の改善効果を覚えることができる。
次に、ステップS36で、図8に示すような横加速度ゲイン算出マップを参照し、横加速度Ygに基づいて横加速度ゲインKYgを設定する。この横加速度ゲイン算出マップは、横加速度Ygの増加に応じて制御ゲインが1から増加するように設定されている。
横加速度Ygが大きい状態では、旋回時のコーナリングフォースによる旋回抵抗のため減速G方向の成分が生じるため、減速Gによる違和感がわかりづらくなり、また、車両の運動状態もタイヤの摩擦限界付近では、タイヤCpの低下により位相遅れが比較的大きくなるので位相補償のためゲインを大きくする必要があり、また、タイヤ摩擦限界を超えた不安定挙動を生じやすく緊急度は高い。
次に、ステップS37で、図9に示すような前後加速度ゲイン算出マップを参照し、前後減速度Xgに基づいて前後加速度ゲインKXgを設定する。この前後加速度ゲイン算出マップは、前後加速度Xgの増加に応じて制御ゲインが1から増加するように設定されている。減速度が大きければ制動力によるヨーモーメント制御時の減速Gによる違和感自体がわかりづらく、また、減速Gが大きい急制動時には衝突やそれを避けるための緊急回避が想定されるため緊急度が高い。
次に、ステップS38で、図10に示すようなブレーキ液圧ゲイン算出マップを参照し、ドライバのブレーキ操作量に相当する制動力、ブレーキ操作ストローク又はブレーキ圧力に基づいて、ブレーキ液圧ゲインKPbを設定する。このブレーキ液圧ゲイン算出マップは、ブレーキ操作量の増加に応じて制御ゲインが増加するように設定されている。
次に、ステップS39で、下記(3)式をもとに、前記ステップS31及びステップS338で算出したそれぞれの状態や操作量の緊急度に応じた制御ゲインの最大値を取ることで、緊急度に関するゲインKxを設定する。
Kx=max(KTTC,KL,KW,Kdθ,Kvsa,Kd(dθ),Kμ,KYg,KXg,KPb) ………(3)
ここで、max( )は、括弧内の最大値を選択する関数である。
そして、ステップS40に移行して、下記(4)及び(5)式をもとにフィードフォワード制御のヨーモーメントを演算するためのヨーモーメントゲインτ1及びτ2を算出してからタイマ割込処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
τ1=Kv×Kx×τ01 ………(4)
τ2=Kv×Kx×τ02 ………(5)
また、前記ステップS31では、図11に示す前方障害物ゲイン設定処理を実行し、先ずステップS311で、自車両と前方障害物との車間距離Lと前方障害物との相対距離ΔVとに基づいて、下記(6)式をもとに衝突時間TTCを算出する。
TTC=L/ΔV ………(6)
次にステップS312に移行して、前記ステップS311で算出した衝突時間TTCが予め設定された衝突時間閾値TTCTHを下回っているか否かを判定し、TTC<TTCTHであるときには、ステップS313に移行して、緊急状態判断フラグFEMGを自車前方に障害物が存在しており緊急状態であることを示す“1”にセットしてステップS315に移行する。
一方、前記ステップS312の判定結果が、TTC≧TTCTHであるときには、ステップS314に移行して、緊急状態判断フラグFEMGを緊急状態でないことを示す“0”にリセットしてステップS315に移行する。
ステップS315では、図12に示すような衝突時間感応ゲイン算出マップを参照し、衝突時間閾値TTCTHと衝突時間TTCとの差ΔTTC(=TTCTH−TTC)に基づいて衝突時間感応ゲインKTTCを設定する。この衝突時間感応ゲイン算出マップは、ΔTTCの増加に応じて制御ゲインが1から増加するように設定されている。なお、ΔTTC<0の場合には、ΔTTC=0として制御ゲインを設定する。
次に、ステップS316で、図13に示すような車間距離感応ゲイン算出マップを参照し、予め設定された車間距離閾値LTHと車間距離Lとの差ΔL(=LTH−L)に基づいて車間距離感応ゲインKLを設定する。この車間距離感応ゲイン算出マップは、ΔLの増加に応じて制御ゲインが1から増加するように設定されている。なお、ΔL<0の場合には、ΔL=0として制御ゲインを設定する。
次に、自車前方の障害物とのラップ量に応じてラップ量感応ゲインKWを設定する。先ず、ステップS317で、操舵角θ、障害物の幅W及び自車中心と障害物中心との変位量wを読込んでステップS318に移行する。ここで、障害物との変位量wは、正で左オフセット、負で右オフセットとする。
ステップS318では、外界認識センサ14で検出している自車前方の障害物がロックしているか否かを判定し、障害物がロックしていないときには後述するステップS326に移行し、障害物がロックしているときにはステップS319に移行する。
ステップS319では、下記(7)式をもとに、障害物の幅に対する変位量との比Δw[%]を算出する。
Δw=w×100/(W/2) ………(7)
この障害物の幅に対する変位量との比Δwが0(零)、即ち障害物との変位量wが0(零)であるとき、自車両と自車前方障害物とのラップ量が一番大きい状態となる。
次にステップS320で、操舵角θが予め設定した所定値εより大きいか否かを判定し、θ>εであるときにはステップS321に移行して、下記(8)式をもとにラップ量感応ゲインKWを算出してから前方障害物ゲイン設定処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
W=KKK×(150−Δw/2) ………(8)
ここで、KKKは初期ゲインであり、100[%]である。これにより、ラップ量感応ゲインKWは100〜150[%]に算出され、自車前方障害物とのラップ量が大きいほど大きく算出される。
一方、前記ステップS320の判定結果が、θ≦εであるときにはステップS322に移行して、操舵角θが所定値−εより小さいか否かを判定する。ステップS322の判定結果がθ<−εであるときには、ステップS323に移行して、下記(9)式をもとにラップ量感応ゲインKWを算出してから前方障害物ゲイン設定処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
W=KKK×(150+Δw/2) ………(9)
前記ステップS322の判定結果がθ≧−εであるときには、ステップS324に移行してラップ量感応ゲインKWをデクリメントしてからステップS325に移行し、ラップ量感応ゲインKWが初期ゲインKKKより小さいか否かを判定する。そして、KW≧KKKであるときには、そのまま前方障害物ゲイン設定処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
前記ステップS325の判定結果がKW<KKKであるときには、ステップS326に移行して、下記(10)式をもとにラップ量感応ゲインKWを初期ゲインKKK即ち100[%]に設定してから前方障害物ゲイン設定処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
W=KKK ………(10)
また、前記ステップS33では、図14及び図16に示す操舵角速度ゲイン設定処理を実行し、先ずステップS331で、操舵角θの絶対値|θ|が予め設定された所定値SSTR(例えば、45度)以下であるか否かを判定する。ステップS331の判定結果が|θ|>SSTRであるときには、ステップS332に移行して、操舵角速度ゲインKdθを操舵角速度dθの絶対値|dθ|に設定する。
Kdθ=|dθ| ………(11)
また、ステップS331の判定結果が|θ|≦SSTRであるときには、ステップS333に移行して、前回の操舵角速度ゲインKdθから予め設定した減算値ΔKdθ(例えば、10程度)を減算することにより徐々にゲインを減少させてステップS334に移行する。
Kdθ=Kdθ−ΔKdθ ………(12)
ステップS334では、前記ステップS333で算出した操舵角速度ゲインKdθが、0より小さいか否かを判定し、Kdθ≧0であるときにはそのまま後述するステップS336に移行し、Kdθ<0であるときには、ステップS335に移行して下記(13)式をもとに操舵角速度ゲインKdθを零に設定してステップS336に移行する。
Kdθ=0 ………(13)
図15は、操舵角速度ゲインKdθ算出の時系列図である。図15に示すように、操舵角|θ|が所定値SSTR以下であるときには、操舵角速度ゲインKdθを徐々に減少させるので、ヨーイングモーメント制御の作動を抑制することができる。
ステップS336では、後述する旋回判断処理を行い、自車両が旋回中であるか否かの判断を行って旋回判断フラグFCを設定する。
次にステップS337で、前記ステップS336の旋回判断処理で設定された旋回判断フラグFCが、旋回中であることを示す“1”にセットされているか否かを判定し、旋回中でないことを示す“0”にリセットされているときには、ステップS338に移行して、制御ゲインの上昇側フィルタUPを通常上昇側フィルタUP0に設定し、後述するステップS343に移行する。
また、前記ステップS337の判定結果がFC=1であるときには、ステップS339に移行して、操舵角θが正且つ操舵角速度dθが負であるか否かを判定する。θ>0且つdθ<0であるときにはステップS340に移行し、制御ゲインの上昇側フィルタUPを通常上昇側フィルタUP0より小さい抑制上昇側フィルタUP1に設定して後述するステップS343に移行する。
前記ステップS339の判定結果がθ≦0又はdθ≧0であるときには、ステップS341に移行して、操舵角θが負且つ操舵角速度dθが正であるか否かを判定し、θ<0且つdθ>0であるときにはステップS342に移行して、前記ステップS340と同様に制御ゲインの上昇側フィルタUPを通常上昇側フィルタUP0より小さい抑制上昇側フィルタUP1に設定して後述するステップS343に移行する。一方、前記ステップS341の判定結果が、θ≧0又はdθ≦0であるときには、前記ステップS338に移行する。
このように、操舵角θと操舵角速度dθとの正負が逆転した場合に、制御ゲインの上昇側フィルタUPを抑制上昇側フィルタUP1に設定し、通常設定される通常上昇側フィルタUP0に対してフィルタがきつくなる方向に変化させる。
これにより、旋回時に自車前方の障害物が存在した場合で、旋回内輪へ回避した場合には、制御ゲインの上昇側フィルタUPは通常上昇側フィルタUP0に設定され、旋回外輪へ回避した場合には、制御ゲインの上昇側フィルタUPは抑制上昇側フィルタUP1に設定される。
図16のステップS343では、図17に示すような操舵角速度係数算出マップを参照し、車速Vに基づいてゲイン係数Kvaを設定する。この操舵角速度係数算出マップは、車速Vが0から60[km/h]までの間は、車速Vの増加に応じてゲイン係数Kvaが0から5まで増加し、車速Vが60[km/h]を超えるとKva=5に固定されるように設定されている。
次にステップS344で、前記ステップS343で設定したゲイン係数Kvaと操舵角速度ゲインKdθとに基づいて、下記(14)式をもとにゲイン係数Kvdθを算出し、ステップS345に移行する。
Kvdθ=Kva×Kdθ ………(14)
図18は、操舵角速度感応ゲインKvsa算出における時系列図であり、操舵角速度ゲインKdθが図18(a)のように示されるとすると、車速V>60[km/h]のときには、前記(14)式をもとに図18(b)に示すようなゲイン係数Kvdθが算出されることになる。
ステップS345では、前記ステップS344で算出したゲイン係数Kvdθとゲイン係数Kvdθ1とに基づいて、下記(15)式をもとに変化量ΔKvdθを算出する。
ΔKvdθ=Kvdθ−Kvdθ1 ………(15)
ここで、ゲイン係数Kvdθ1の初期値は0とする。
次にステップS346に移行して、変化量ΔKvdθが予め設定された制御ゲインの減少側フィルタDNの負値−DNより小さいか否かを判定し、ΔKvdθ<−DNであるときには、制御ゲインが急に小さくなったと判断してステップS347に移行し、下記(16)式をもとにゲイン係数Kvdθ1を算出してから後述するステップS351に移行する。
Kvdθ1=Kvdθ1−DN ………(16)
このように減少側フィルタDNをかけることにより、操舵角速度が大きくなるようなシーンにおいて、その後も緊急度合が高いので、急激な制御ゲインの減少を抑制し、制御ゲインを高い状態で保つことができると共に、ブレーキ(モーメント)の急な抜けを防止することができる。
前記ステップS346の判定結果がΔKvdθ≧−DNであるときには、ステップS348に移行して、変化量ΔKvdθが制御ゲインの上昇側フィルタUPより大きいか否かを判定し、ΔKvdθ>UPであるときには、制御ゲインが急に大きくなったと判断してステップS349に移行し、下記(17)式をもとにゲイン係数Kvdθ1を算出してから後述するステップS351に移行する。
Kvdθ1=Kvdθ1+UP ………(17)
このように上昇側フィルタUPをかけることにより、ノイズを除去することができると共に、ワンダリングなど路面反力を除去することができる。
また、前記ステップS348の判定結果がΔKvdθ≦UPであるときには、制御ゲインの変化はほとんどないと判断してステップS350に移行し、下記(18)式をもとに前記ステップS344で算出したゲイン係数Kvdθをゲイン係数Kvdθ1として設定してから後述するステップS351に移行する。
Kvdθ1=Kvdθ ………(18)
ステップS351では、ゲイン係数Kvdθ1が予め設定された最大値MAX1より大きいか否かを判定し、Kvdθ1≦MAX1であるときにはそのまま後述するステップS353に移行し、Kvdθ1>MAX1であるときにはステップS352に移行して、ゲイン係数Kvdθ1を最大値MAX1に設定してからステップS353に移行する。
最大値MAX1を決めることにより、ゲインが大きくなりすぎることを防止する。減少側フィルタDNがかかっているため、仮に最大値を規定しない場合、高くなったゲインからの減少のとき、ゲインがゼロになるまでに時間がかかる。そこで、最大値を規定することにより、最大値からのゲイン減少が開始されるようにする。
このようにして設定されたゲイン係数Kvdθ1は、図18(c)に示すようになる。
ステップS353では、ゲイン係数Kvdθ1が、最大値MAX1より小さい最大値MAX2より大きいか否かを判定する。ここで、最大値MAX2をMAX1>MAX2とすることにより、高いゲインでのハンチングを防止する。Kvdθ1>MAX2であるときには、ステップS354に移行して、下記(19)式をもとに操舵角速度感応ゲインKvsaを最大値MAX2に設定してから操舵角速度ゲイン設定処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
Kvsa=MAX2 ………(19)
前記ステップS353の判定結果がKvdθ1≦MAX2であるときには、ステップS355に移行して、ゲイン係数Kvdθ1が予め設定された最小値MIN2より小さいか否かを判定し、Kvdθ1<MIN2であるときにはステップS356に移行して、下記(20)式をもとに操舵角速度感応ゲインKvsaを最大値MIN2に設定してから操舵角速度ゲイン設定処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
Kvsa=MIN2 ………(20)
また、前記ステップS355の判定結果がKvdθ1≧MIN2であるときには、ステップS357に移行して、下記(21)式をもとに操舵角速度感応ゲインKvsaをゲイン係数Kvdθ1に設定してから操舵角速度ゲイン設定処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
Kvsa=Kvdθ1 ………(21)
このようにして設定された操舵角速度感応ゲインKvsaは、図18(d)に示すようになる。
また、前記ステップS336では、図19に示す旋回判断処理を実行し、先ずステップS336aで操舵角θの絶対値|θ|が予め設定された所定値SSTR(例えば、45度)より大きいか否かを判定する。|θ|>SSTRであるときには、ステップS336bに移行して、自車両が旋回中であることを判断するためのカウント値NをインクリメントしてステップS336cに移行する。
ステップS336cでは、カウント値Nが所定値N1より大きいか否かを判定し、N≦N1であるときにはそのまま後述するステップS336hに移行し、N>N1であるときにはステップS336dに移行して、カウント値Nを所定値N1に設定してから後述するステップS336hに移行する。
一方、前記ステップS336aの判定結果が|θ|≦SSTRであるときには、ステップS336eに移行して、カウント値NをデクリメントしてステップS336fに移行し、カウント値Nが0より小さいか否かを判定する。そして、N≧0であるときにはそのまま後述するステップS336hに移行し、N<0であるときにはステップS336gに移行して、カウント値Nを0に設定してからステップS336hに移行する。
ステップS336hでは、カウント値Nが所定値N2より大きいか否かを判定する。ここで、N1>N2とする。N>N2であるときにはステップS336iに移行して、旋回判断フラグFCを自車両が旋回中であることを示す“1”にセットし、N≦N2であるときにはステップS336jに移行して、旋回判断フラグFCを自車両が旋回中でないことを示す“0”にリセットしてから旋回判断処理を終了し、所定のメインプログラムに復帰する。
このように、操舵角が所定値よりも大きい場合で、ある所定時間経過した場合に旋回判断フラグFCが旋回中を示す状態となる。ここで、所定時間とは、レーンチェンジ等を行った場合に旋回と判断されないような時間設定とし、このような時間設定となるように所定値N2を設定するものとする。
図3のステップS2の処理が操舵角速度検出手段及び操舵角加速度検出手段に対応し、ステップS3及び図4の処理が制御ゲイン設定手段に対応し、図11のステップS311の処理が衝突時間検出手段に対応し、ステップS312〜S314の処理が衝突可能性検出手段に対応し、ステップS319の処理がラップ量検出手段に対応し、ステップS339及びS341の処理が回避方向判断手段に対応し、ステップS336及び図19の処理が旋回判断手段に対応している。
したがって、今、自車両が、自車走行車線前方に障害物が存在しておらず、運転者がハンドル操作を行わない状態で直進走行中であるとする。この場合には、図3の車両挙動制御処理において、ステップS2で操舵角速度dθ及び操舵角加速度d(dθ)が算出され、運転者はハンドル操作を行っていないので、ステップS6で実際に車両に発生させる修正ヨーモーメント量ΔMが零として算出されて、車両挙動制御が作動されることなく通常の走行を継続する。
この状態から、自車走行車線前方に突然車両が進入し、これを緊急回避するために自車両が車線変更したものとする。この場合には、運転者はハンドルの急操舵を行って車線変更をしているので、所定値SSTRより大きい操舵角|θ|が検出され、且つ操舵角速度dθが大きく算出されるので、図4の制御ゲイン演算処理において、ステップS33で図14及び図16の操舵角速度ゲイン設定処理が実行されたとき、ステップS332で操舵角速度ゲインKdθが大きく設定される。これにより、図3のステップ4で操舵角速度dθと操舵角加速度d(dθ)とに基づいてヨーイングモーメント量ΔMFFが大きく算出されるので、必要なヨーイング運動量が補償されて、位相遅れを改善できるフィードフォワード制御を行うことができる。
一方、自車両が直進走行中に、路面反発等によりハンドル操作が行われて、所定値SSTR以下となるような小操舵角θと、大操舵角速度dθとが検出されたものとする。この場合には、図14の操舵角速度ゲイン設定処理において、ステップS333で操舵角速度ゲインKdθが徐々に小さい値となるように設定される。自車両が直進走行を継続していたことにより前回のサンプリングにおいてKdθ=0であるときには、ステップS335で操舵角速度ゲインKdθが零に設定され、これにより、図3のステップ4で操舵角速度dθと操舵角加速度d(dθ)とに基づいてヨーイングモーメント量が小さく算出されるので、操舵角が大きい場合と比較して制御量が抑制された車両挙動制御を行う。
このように、操舵角が所定値以下となるような小操舵角であるときには、制御ゲインを徐々に減少させて小さい値に設定するので、操舵角速度が大きい場合においても、ヨーイングモーメント制御の作動を抑制することができ、路面反発等による操舵時での制御作動を抑制することができる。
また、図20に示すように、自車両MCがカーブ走行中に前方車両PCを回避するものとする。この場合には、図19の旋回判断処理において、ステップS336iで旋回判断フラグFCが、旋回中であることを示す“1”にセットされるので、図14のステップS337からステップS339に移行して、操舵角θと操舵角速度dθとの正負を判定し、図20のAに示すように自車両が旋回内輪へ回避して操舵角θと操舵角速度dθとの正負が同符号であるときには、ステップS338で制御ゲインの上昇側フィルタUPを通常上昇側フィルタUP0に設定する。一方、図20のBに示すように自車両が旋回外輪へ回避して操舵角θと操舵角速度dθとの正負が逆転しているときには、制御ゲインの上昇側フィルタUPを通常上昇側フィルタUP0より小さい抑制上昇側フィルタUP1に設定する。
このように、自車両が旋回中である場合で、自車前方の障害物を回避する場合には、回避方向に応じて上昇側フィルタの切り替えを行い、旋回内輪へ回避したときには通常値を設定し、旋回外輪へ回避したときには通常値より小さい抑制値を設定するので、旋回外輪へ回避したときには通常状態と比較して、ヨーイングモーメント制御を抑制することができ、違和感のある減速感及び制御感を抑制することができる。
また、自車走行車線前方に先行車両等の障害物が存在し、先行車両との車間距離Lが、衝突可能性があると判断されるような短い距離であるものとする。この場合には、図11のステップS311で衝突時間閾値TTCTHを下回る衝突時間TTCが算出されるので、先行車両との衝突可能性があると判断されてステップS313に移行し、緊急状態判断フラグFEMGを緊急状態であることを示す“1”にセットされる。これにより、図4のステップS32で車速Vに基づいて設定される車速感応ゲインKvが、図5の実線に示すように通常状態と比較して大きい値に設定される。
したがって、衝突の可能性があるときには、車速Vが低い場合においても、制御ゲインが大きく設定されるので、ヨーイングモーメント制御量が大きく算出されて、自車両が位相遅れすることなく前方障害物を回避することができる。
さらに、この場合には、衝突時間閾値TTCTHと衝突時間TTCとの差ΔTTCが正の値として算出されるので、ステップS315で図12に示すように衝突時間感応ゲインKTTCが1以上の大きい値に設定される。また、車間距離閾値LTHを下回る車間距離Lが検出されるので、ステップS316で図13に示すように車間距離感応ゲインKLが1以上の大きい値に設定される。
したがって、自車前方の障害物との衝突時間が所定の閾値より小さいときに衝突時間感応ゲインを大きく設定し、自車前方の障害物との車間距離が所定の閾値より短いときに車間距離感応ゲインを大きく設定するので、前方障害物との衝突可能性がある場合には、制御ゲインが大きく設定することによりヨーイングモーメント制御量が大きく算出されて、自車両が位相遅れすることなく前方障害物を回避することができる。
このように、上記実施形態では、操舵角に応じて制御ゲインを設定し、操舵角が所定値以下となるような小操舵角であるときには、制御ゲインを徐々に減少させて小さい値に設定するので、操舵角速度が大きい場合においても、ヨーイングモーメント制御の作動を抑制することができ、路面反発等による操舵時での制御の作動を抑制することができると共に、制御が効果的に介入して運転者に違和感のない車両挙動制御を行うことができる。
また、操舵角に基づいて自車両が旋回中であるか否かを判定し、自車両が旋回中であると判断された場合で、自車前方の障害物を回避する場合には、旋回内輪へ回避するときには上昇側フィルタを通常値に設定し、旋回外輪へ回避するときには上昇側フィルタを通常値より小さい値に設定するので、旋回外輪へ回避したときには通常状態と比較してヨーイングモーメント制御が抑制されて、ブレーキ作動による減速度が少ない状態で回避することができ、違和感のある減速感及び制御感を抑制することができる。
さらに、自車両と自車走行車線前方の障害物との衝突の可能性を判定し、衝突可能性があるときには、自車速が低い場合においても、制御ゲインが大きく設定されるので、車両の回頭性を向上することができると共に、ヨーイングモーメント制御量が大きく算出されて、位相遅れすることなく前方障害物を回避することができる。
また、自車両と自車走行車線前方の障害物との衝突可能性の有無を判断するフラグに応じて、ヨーイングモーメント制御のゲインの大きさを切り替えるので、フラグ判定を行うことにより適切にゲインの大きさを切り替えて自車両の走行状態に応じたヨーイングモーメント制御を行うことができる。
さらにまた、自車両と自車走行車線前方の障害物との衝突時間を算出し、この衝突時間が所定の閾値より小さいほど、即ち前方障害物と衝突するまでの時間が短いほど、ヨーイングモーメント制御のゲインを大きく設定するので、車両の回頭性を向上して、位相遅れすることなく前方障害物を回避することができる。
また、自車両と自車走行車線前方の障害物との車間距離を検出し、この車間距離が所定の閾値より短いほど、ヨーイングモーメント制御のゲインを大きく設定するので、車両の回頭性を向上して、位相遅れすることなく前方障害物を回避することができる。
さらにまた、自車両と自車走行車線前方の障害物とのラップ量を検出し、ラップ量が大きいほど、ヨーイングモーメント制御のゲインを大きく設定するので、例えば、右側にラップしている状態で左側に回避する場合においても、ヨーイングモーメント制御量が大きく算出されて、自車両が位相遅れすることなく前方障害物を回避することができる。
本発明の実施形態を示す概略構成図である。 図1のコントロールユニット8の具体例を示すブロック図である。 本発明の実施形態における図1のコントロールユニット8で実行される車両挙動制御処理を示すフローチャートである。 図2の車両挙動制御処理における制御ゲイン演算処理を示すフローチャートである。 車速感応ゲイン算出マップである。 操舵角加速度ゲイン算出マップである。 路面摩擦係数ゲイン算出マップである。 横加速度ゲイン算出マップである。 前後加速度ゲイン算出マップである。 ブレーキ液圧ゲイン算出マップである。 図3の制御ゲイン演算処理における前方障害物ゲイン設定処理を示すフローチャートである。 衝突時間感応ゲイン算出マップである。 車間距離感応ゲイン算出マップである。 図2の制御ゲイン演算処理における操舵角速度ゲイン設定処理を示すフローチャートである。 操舵角速度ゲイン算出における時系列図である。 図2の制御ゲイン演算処理における操舵角速度ゲイン設定処理を示すフローチャートである。 操舵角速度係数算出マップである。 操舵角速度感応ゲイン算出における時系列図である。 図13の操舵角速度ゲイン設定処理における旋回判断処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の旋回回避における動作を説明する図である。
符号の説明
6FL〜6RR ホイールシリンダ
7 制動流体圧制御回路
8 コントロールユニット
9 エンジン
12 駆動トルクコントローラ
14 外界認識センサ
15 加速度センサ
16 ヨーレートセンサ
17 マスタシリンダ圧センサ
18 操舵アクチュエータ
20 操舵角センサ
21FL〜21RR 車輪速センサ

Claims (8)

  1. 操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、操舵角加速度を検出する操舵角加速度検出手段と、前記操舵角速度検出手段及び操舵角加速度検出手段の検出信号に基づいて左右車輪の制動力差を発生し、車両のヨーイングモーメント制御を行う制動力制御手段とを備えた車両挙動制御装置において、
    操舵角を検出する操舵角検出手段と、自車両と自車前方障害物との相対位置状況を検出する相対位置状況検出手段と、前記操舵角検出手段で検出した操舵角及び前記相対位置状況検出手段で検出した自車前方障害物との相対位置状況に基づいて、前記ヨーイングモーメント制御における制御量を決定する制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段とを備え
    前記制御ゲイン設定手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が所定角度以下であるとき、前記制御ゲインを徐々に零に向けて減少させることを特徴とする車両挙動制御装置。
  2. 前記制御ゲイン設定手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角に基づいて設定した前記制御ゲインの上限値及び下限値を設定することを特徴とする請求項1に記載の車両挙動制御装置。
  3. 前記相対位置状況検出手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角に基づいて自車両が旋回状態であることを判断する旋回判断手段と、該旋回判断手段で自車両が旋回状態であることが判断されたとき、前記操舵角検出手段で検出した操舵角と前記操舵角速度検出手段で検出した操舵角速度とに基づいて、自車前方の障害物の旋回回避方向を判断する回避方向判断手段とを有し、前記制御ゲイン設定手段は、前記回避方向判断手段で旋回外側への回避であることが判断されたとき、旋回内側への回避の場合と比較して、前記制御ゲインを小さく設定することを特徴とする請求項1に記載の車両挙動制御装置。
  4. 前記相対位置状況検出手段は、自車両と自車前方障害物との衝突可能性を検出する衝突可能性検出手段を有し、前記制御ゲイン設定手段は、前記衝突可能性検出手段で衝突可能性があることを検出したとき、衝突可能性がない場合と比較して、前記制御ゲインを大きく設定することを特徴とする請求項1に記載の車両挙動制御装置。
  5. 前記制御ゲイン設定手段は、前記衝突可能性検出手段の衝突可能性の有無を判断するフラグに応じて、前記制御ゲインの大きさを切り替えることを特徴とする請求項4に記載の車両挙動制御装置。
  6. 前記相対位置状況検出手段は、自車両と自車前方障害物との衝突時間を検出する衝突時間検出手段を有し、前記制御ゲイン設定手段は、前記衝突時間検出手段で検出した衝突時間が短いほど、前記制御ゲインを大きく設定することを特徴とする請求項1に記載の車両挙動制御装置。
  7. 前記相対位置状況検出手段は、自車両と自車前方障害物との車間距離を検出する車間距離検出手段を有し、前記制御ゲイン設定手段は、前記車間距離検出手段で検出した車間距離が短いほど前記制御ゲインを大きく設定することを特徴とする請求項1に記載の車両挙動制御装置。
  8. 前記相対位置状況検出手段は、自車両と自車前方障害物とのラップ量を検出するラップ量検出手段を有し、前記制御ゲイン設定手段は、前記ラップ量検出手段で検出したラップ量が大きいほど前記制御ゲインを大きく設定することを特徴とする請求項1に記載の車両挙動制御装置。
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