JP4530880B2 - 車両の運動状態制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の運動状態を調整可能なアクチュエータを、操舵角および車速に基づいて決定される目標ヨーレートに実ヨーレートが近づくように制御するようにした車両の運動状態制御装置に関する。

このような車両の運動状態制御装置は、たとえば特許文献１で既に知られている。
特許第３２１４８２６号公報

ところが、上記特許文献１で開示された運動状態制御装置では、絶対値化した横加速度が路面の摩擦係数に対応することに基づき限界横加速度を推定し、左右いずれの旋回方向であっても（横加速度／車速）で定まる公転角速度を制御目標ヨーレートとしているので、車両運転者の切り返し操作後には、ヨーレートが逆方向の上記公転角速度を超えるまでオーバーステア制御が開始されない。このため、ヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作が行われると、車両の軌跡角レート（公転速度）に対してヨーレート（自転速度）が明らかに大きい場合でもオーバーステア制御が開始されないことがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作時に、早いタイミングでオーバーステア制御が開始されるようにした車両の運動状態制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、操舵角を検出する操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵角検出手段で検出される操舵角ならびに前記車速検出手段で検出される車速に基づいて車両の目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段と、実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、車両の運動状態を調整可能なアクチュエータと、前記ヨーレート検出手段で検出される実ヨーレートが前記目標ヨーレートに近づくように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを備える車両の運動状態制御装置において、横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段で検出される横加速度、前記車速検出手段で検出される車速、ならびに前記横加速度検出手段で検出される横加速度の絶対値よりも小さな値として前記横加速度が生じている側とは反対側で設定される設定最小横加速度に基づいて目標ヨーレート限界値を車両の左旋回側および右旋回側で個別に定める目標ヨーレート限界値決定手段とを含み、前記目標ヨーレート決定手段は、前記目標ヨーレート限界値決定手段で決定された左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値で制限するようにして左旋回側および右旋回側の目標ヨーレートを定めることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記目標ヨーレート限界値決定手段は、前記横加速度検出手段で検出される前記横加速度の左右方向の値を急低下時にはヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作のときよりも変化が緩やかになるようにして前記設定最小横加速度まで緩やかに低下させるようにして定めた左右方向の横加速度のピーク値と、前記車速検出手段で検出される車速とに基づいて左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値を決定することを特徴とする。

本発明によれば、横加速度検出手段で得られる横加速度を絶対値化することなく、横加速度が生じている側と反対側にも設定最小横加速度を設定し、その設定最小横加速度と、横加速度検出手段で得られる横加速度と、車速とに基づいて、車両の左旋回側および右旋回側で目標ヨーレート限界値が個別に定められ、その目標ヨーレート限界値で制限されるようにして左旋回側および右旋回側の目標ヨーレートが定められるので、ヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作後の目標ヨーレートが従来のものよりも小さいものであり、早いタイミングでオーバーステア制御が開始されることになる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の一実施例を示すものであり、図１は運動状態制御装置の構成を示すブロック図、図２はヨーレートゲインの設定マップを示す図、図３は車速可変２次フィルタの係数の設定マップを示す図、図４は目標ヨーレート限界値用横加速度を説明するための図、図５は横加速度のピーク値を説明するための図、図６は目標ヨーレートを説明するための図、図７はタイミングチャートである。

先ず図１において、この運動状態制御装置は、車輪ブレーキ圧を変化させることで車両の運動状態を調整すべく、車両が備える各車輪に装着される車輪ブレーキのブレーキ圧を変化させ得るアクチュエータ１の作動をアクチュエータ制御手段２によって制御するものであり、操舵角δを検出する操舵角検出手段３と、車速Ｖを検出する車速検出手段４と、操舵角検出手段３で検出される操舵角δならびに車速検出手段４で検出される車速Ｖに基づいて車両の目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段５と、実ヨーレートωを検出するヨーレート検出手段６と、横加速度を検出する横加速度検出手段７と、目標ヨーレート限界値を車両の左旋回側および右旋回側で個別に定める目標ヨーレート限界値決定手段８とを備える。

車速検出手段４は、車輪速度検出手段９で検出される従動輪速度に基づいて車速Ｖを得るものであり、この車速Ｖと、操舵角検出手段３で得られた操舵角δとはドライバー要求ヨーレート計算手段１０に入力される。このドライバー要求ヨーレート計算手段１０では、ドライバー要求ヨーレートωｄｒが、 ωｄｒ＝ＬＰＦ（ｖ）［δ・Ｋω（ｖ）］ なる計算式に従って計算される。ここでＫω（ｖ）は、図２で示すように、車速に応じて変化するヨーレートゲインであり、またＬＰＦ（ｖ）は、車速可変２次フィルタであり、この２次フィルタの係数ｋ１〜ｋ５は 図３で示すように、車速に応じて変化するように設定される。このドライバー要求ヨーレート計算手段１０で得られたドライバー要求ヨーレートωｄｒは目標ヨーレート決定手段５に入力される。

目標ヨーレート限界値決定手段８は、横加速度検出手段７で検出された横加速度に基づいて目標ヨーレート限界値を定めるための横加速度を演算する目標ヨーレート限界値用横加速度演算部１１と、その目標ヨーレート限界値用横加速度演算部１１で得られた横加速度に基づいて横加速度のピーク値を演算する横加速度ピーク値演算部１２と、横加速度ピーク値演算部１２で得られた横加速度ピーク値ならびに車速検出手段４で得られた車速Ｖに基づいて目標ヨーレート限界値を演算する目標ヨーレート限界値演算部１３とで構成される。

目標ヨーレート限界値用横加速度演算部１１は、横加速度検出手段７で検出される横加速度に基づいて、横加速度が生じている側とは反対側にも横加速度検出手段７で検出される横加速度の絶対値よりも小さな値である所定の設定最小横加速度を定めるようにして左右方向の目標ヨーレート限界値用横加速度を演算するものであり、図４で示すように、横加速度検出手段７で検出される横加速度が破線で示すように変化したときに、目標ヨーレート限界値用横加速度演算部１１は、横加速度が生じていない側にも、設定最小横加速度が生じているものとして目標ヨーレート限界値用横加速度を定めることになる。なお図４において、横加速度検出手段７で検出される横加速度と、目標ヨーレート限界値用横加速度とが重なる部分では、判り易くするために、横加速度検出手段７で検出される横加速度を目標ヨーレート限界値用横加速度に並列させて描いてある。

横加速度ピーク値演算部１２は、目標ヨーレート限界値用横加速度演算部１１で得られた目標ヨーレート限界値用横加速度を、その急低下時には、ヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作のときよりも変化が緩やかになるようにして設定最小横加速度まで一定の勾配で緩やかに低下させるようにして左右方向の横加速度のピーク値を演算するものであり、図５で示すように、横加速度検出手段７で検出される横加速度が破線で示され、目標ヨーレート限界値用横加速度演算部１１で得られる目標ヨーレート限界値用横加速度が細実線で示されるものであるときに、太実線で示す左右方向の横加速度のピーク値が横加速度ピーク値演算部１２で得られることになる。なお図５において、横加速度検出手段７で検出される横加速度と、目標ヨーレート限界値用横加速度および横加速度のピーク値とが重なる部分では、判り易くするために、横加速度検出手段７で検出される横加速度を目標ヨーレート限界値用横加速度および横加速度のピーク値に並列させて描いてある。

目標ヨーレート限界値演算部１３では、車速検出手段４で得られる車速Ｖと、目標ヨーレート限界値決定手段８の横加速度ピーク値演算部１２で得られる左右方向の加速度のピーク値とに基づいて、左旋回側の目標ヨーレート限界値が（左側の横加速度ピーク値／車速）で求められ、右旋回側の目標ヨーレート限界値が（右側の横加速度ピーク値／車速）で求められる。

すなわち目標ヨーレート限界値決定手段８では、横加速度が生じている側とは反対側で設定される所定の設定最小横加速度に基づいて目標ヨーレート限界値を車両の左旋回側および右旋回側で個別に定めるものであり、この目標ヨーレート限界値決定手段８で得られた左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値は、目標ヨーレート決定手段５に入力される。

目標ヨーレート決定手段５では、ドライバー要求ヨーレート計算手段１０で計算されたドライバー要求ヨーレートωｄｒを基本的には目標ヨーレートとするものの、そのドライバー要求ヨーレートωｄｒが目標ヨーレート限界値決定手段８で得られた左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値以上となるときには目標ヨーレートを左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値として定めるようにして左旋回側および右旋回側の目標ヨーレートを定めるものであり、図６の太実線で示すように、目標ヨーレート限界値決定手段８で決定された左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値で目標ヨーレートを制限するようにして目標ヨーレートを定めることになる。

加え合わせ点１４では、目標ヨーレート決定手段５で得られた目標ヨーレートからヨーレート検出手段６で得られた実ヨーレートωが減算される。すなわち加え合わせ点１２では、目標ヨーレートおよび実ヨーレートωの偏差であるヨーレート偏差が求められることになり、このヨーレート偏差はアクチュエータ制御手段２に入力される。

一方、横加速度検出手段７で検出される横加速度は、その横加速度に基づいて路面の摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段１５（図１では路面μ推定と表記）に入力され、路面摩擦係数推定手段１５で得られた摩擦係数は、アクチュエータ制御手段２の制御ゲインを摩擦係数に応じて計算する制御ゲイン計算手段１６に入力される。しかも制御ゲイン計算手段１６で得られた制御ゲインもアクチュエータ制御手段２に入力される。

アクチュエータ制御手段２は、ヨーレート偏差に応じたＰＩＤ制御演算によってモーメント計算を行うモーメント計算部１７と、そのモーメント計算値に基づいてブレーキ圧を計算するブレーキ圧計算部１８とから成り、加え合わせ点１４で得られたヨーレート偏差ならびに制御ゲイン計算手段１６で得られた制御ゲインはモーメント計算部１７に入力され、ブレーキ圧計算部１８で得られたブレーキ圧となるようにアクチュエータ１の作動が制御される。

次にこの実施例の作用について図７で示すタイミングチャートを参照しながら説明する。このタイミングチャートは、左旋回側でのオーバステア制御を行うべく右前輪および右後輪を制動している途中で、ヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作を行った場合の、ドライバー要求ヨーレートならびに左右旋回目標ヨーレート限界値で定まる制御目標ヨーレートに対する実ヨーレートおよび軌跡角レートの変化、ならびに左および右前輪制御圧ならびに左および右後輪制御圧の変化を示すものである。

而して本発明に従えば、横加速度検出手段７で得られる横加速度を絶対値化することなく、横加速度が生じている側と反対側にも横加速度検出手段７で検出される横加速度の絶対値よりも小さな値である所定の設定最小横加速度を設定し、その設定最小横加速度と、横加速度検出手段７で得られる横加速度と、車速とに基づいて、車両の左旋回側および右旋回側で目標ヨーレート限界値が個別に定められ、その目標ヨーレート限界値で制限されるようにして左旋回側および右旋回側の目標ヨーレートが定められる。このため、上記切り返し後の右旋回側の目標ヨーレートは、太実線で示すように、二点鎖線で示す従来仕様の目標ヨーレートよりも小さくなり、実ヨーレートが目標ヨーレート以上となる時点ｔ１は、従来仕様で実ヨーレートが目標ヨーレート以上となる時点ｔ２よりも時間ΔＴだけ早くなる。

したがって早いタイミングでオーバーステア制御が開始されることになり、左前輪および左後輪の制御圧は、太実線で示すように、細実線で示す従来仕様のものと比べて早く増圧されることになる。それによりヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作を行っても。車体挙動に乱れが生じることはなく車体挙動の安定化を図ることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、車輪ブレーキのブレーキ圧を変化させることで車両の運動状態制御を行うものを取り上げて説明したが、各車輪の駆動力制御によって車両の運動状態制御を行うようにしたものにも本発明を適用可能であり、また車輪のブレーキ力および駆動力制御を組み合わせて車両の運動状態制御を行うようにしたものにも本発明を適用することができる。

運動状態制御装置の構成を示すブロック図である。 ヨーレートゲインの設定マップを示す図である。 車速可変２次フィルタの係数の設定マップを示す図である。 目標ヨーレート限界値用横加速度を説明するための図図である。 横加速度のピーク値を説明するための図である。 目標ヨーレートを説明するための図である。 タイミングチャートである。

１・・・アクチュエータ
２・・・アクチュエータ制御手段
３・・・操舵角検出手段
４・・・車速検出手段
５・・・目標ヨーレート決定手段
６・・・ヨーレート検出手段
７・・・横加速度検出手段
８・・・目標ヨーレート限界値決定手段

Claims (2)

1. 操舵角を検出する操舵角検出手段（３）と、車速を検出する車速検出手段（４）と、前記操舵角検出手段（３）で検出される操舵角ならびに前記車速検出手段（４）で検出される車速に基づいて車両の目標ヨーレートを決定する目標ヨーレート決定手段（５）と、実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段（６）と、車両の運動状態を調整可能なアクチュエータ（１）と、前記ヨーレート検出手段（６）で検出される実ヨーレートが前記目標ヨーレートに近づくように前記アクチュエータ（１）を制御するアクチュエータ制御手段（２）とを備える車両の運動状態制御装置において、横加速度を検出する横加速度検出手段（７）と、該横加速度検出手段（７）で検出される横加速度、前記車速検出手段（４）で検出される車速、ならびに前記横加速度検出手段（７）で検出される横加速度の絶対値よりも小さな値として前記横加速度が生じている側とは反対側で設定される設定最小横加速度に基づいて目標ヨーレート限界値を車両の左旋回側および右旋回側で個別に定める目標ヨーレート限界値決定手段（８）とを含み、前記目標ヨーレート決定手段（５）は、前記目標ヨーレート限界値決定手段（８）で決定された左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値で制限するようにして左旋回側および右旋回側の目標ヨーレートを定めることを特徴とする車両の運動状態制御装置。
2. 前記目標ヨーレート限界値決定手段（８）は、前記横加速度検出手段（７）で検出される前記横加速度の左右方向の値を急低下時にはヨーレートおよび横加速度に位相差が生じるような急速かつ大舵角の切り返し操作のときよりも変化が緩やかになるようにして前記設定最小横加速度まで緩やかに低下させるようにして定めた左右方向の横加速度のピーク値と、前記車速検出手段（４）で検出される車速とに基づいて左旋回側および右旋回側の目標ヨーレート限界値を決定することを特徴とする請求項１記載の車両の運動状態制御装置。

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