JP4615899B2 - 車両用旋回走行制御装置 - Google Patents
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Description
例えば、カーブ等を旋回走行する車両の運動状態から車両の旋回状態量を検出し、この旋回状態量が、車両が安定して旋回走行可能な旋回限界状態量に対して或るしきい値まで接近した場合に、車両が安定した旋回走行を維持するために必要な制動力を車両に付与するようにした車両の旋回制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、自動減速による初期応答性を向上させ、十分な減速効果を得ることの可能な車両用旋回走行制御装置を提供することを目的としている。
ここで、走行制御手段が、例えば油圧回路を用いて減速を行うようにしている場合等、減速度が実際に発生されるまでに時間がかかるような場合には、走行制御手段での減速制御の初期応答性が低下する場合がある。
しかしながら、自車両に作用するヨーレートの変化量に応じて減速開始閾値を補正し、このときヨーレートの変化量が大きいとき、すなわち、走行制御手段での減速制御の初期応答性の必要度合が大きいときほど、走行制御手段による制御介入タイミングが早くなるように減速開始閾値を補正しているから、自車両の旋回状態が前記減速開始閾値を超えた時点での減速度を確保することが可能となり、走行制御手段での減速制御における初期応答性の低下による影響が抑制されることになる。
まず、第1の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の概略構成を示すブロック図である。この車両用旋回走行制御装置は、各車輪の車輪速度Vwi(i=FL〜RR)を検出する電磁誘導式の車輪速センサ1、例えば水銀スイッチを用いて車体の前後加速度Xg及び横加速度Ygを検出する加速度センサ2、ステアリングホイール3aの操舵角θを検出する光学式・非接触型の操舵角センサ3及び車体に発生するヨーレートΦを検出するヨーレートセンサ4等を備えており、これらセンサは、コントローラ5に接続される。
ここで、制動力制御装置6は、アンチスキッド制御(ABS)、トラクション制御(TCS)、スタビリティ制御(VDC)等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、図2に示すように、マスターシリンダ8と各ホイールシリンダ9iとの間に介装されて、運転者のブレーキ操作に係らず各ホイールシリンダ9iの制動液圧を増圧、保持、減圧できるように構成されている。
さらに、マスターシリンダ8は、ノーマルクローズ型の切換バルブ13Aを介して、切換バルブ10Aの下流側(ホイールシリンダ側)に連結されると共に、ノーマルクローズ型の切換バルブ13Bを介して、切換バルブ10Bの下流側(ホイールシリンダ側)に連結されており、これら切換制御弁10Aと13Aとの間、及び切換制御弁10Bと13Bとの間には、電動モータ14で駆動され、切換バルブ13A、13B側を吸入側とする共通のポンプ15が介装されている。
また、フロント左・リヤ右のホイールシリンダ9FL・9RRは、ノーマルクローズ型のアウトレットソレノイドバルブ19FL・19RRを介して、切換バルブ13Aの下流側(ポンプ側)に連結され、フロント右・リヤ左のホイールシリンダ9FR・9RLは、ノーマルクローズ型のアウトレットソレノイドバルブ19FR・19RLを介して、切換バルブ13Bの下流側(ポンプ側)に連結されている。
以上より、制動力制御装置6は、切換バルブ10A・10Bと、切換バルブ13A・13Bと、インレットソレノイドバルブ11iと、アウトレットソレノイドバルブ19iとが非通電状態にあるときに、運転者のブレーキ操作に応じた通常の制動液圧が、切換バルブ10A・10Bと、インレットソレノイドバルブ11iとを通じて各ホイールシリンダ9iに供給される。
また、切換バルブ10A・10Bとインレットソレノイドバルブ11iとを通電状態にするときに、各ホイールシリンダ9i、ポンプ15、及びリザーバ20が遮断され、各ホイールシリンダ9iの制動液圧が保持される。
したがって、コントローラ5は、上記の切換バルブ10A・10Bと、切換バルブ13A・13Bと、インレットソレノイドバルブ11iと、アウトレットソレノイドバルブ19iとへの通電を夫々制御すると共に、ポンプ15を駆動制御することで、各ホイールシリンダ9iの制動液圧を増圧、保持、減圧することができる。
次に、コントローラ5で実行する旋回走行制御処理の処理手順の一例を、図3のフローチャートに基づいて説明する。この旋回走行制御処理は、所定時間(例えば10msec)毎のタイマ割込み処理として実行される。
次いで、ステップS2に移行し、例えば、各車輪速度Vwiと前後加速度Xgとに基づいて公知の手順で車体速度Vを算出する。次いで、ステップS3に移行し、車体速度(以下、旋回速度ともいう。)Vと横加速度Ygとから、現在の車両の旋回半径Rを下記(1)式に従って算出する。なお、本実施形態では、単に旋回速度Vと横加速度Ygとを用いて旋回半径Rを算出しているが、これに限定されるものではなく、精度向上を図って操舵角θやヨー角加速度等も用いて旋回半径Rを算出してもよい。
R=V2/Yg ……(1)
RL=V2/YgL ……(2)
Rs=h・RL ……(3)
まず、現在の旋回半径Rに対して安定して旋回できる限界旋回速度VLを、下記(4)式に従って算出する。
VL=(R・YgL)1/2 ……(4)
ここで、基準減速開始閾値Vsを限界旋回速度VLよりも小さくなるように設定しているのは、旋回速度Vが基準限界旋回速度VLに達する前、すなわちタイヤのグリップ力が飽和する前に、自動減速を開始するためである。
Vs=k・VL ……(5)
ΔΦ=〔Φ(t)−Φ(t−Δt)〕/Δt ……(6)
なお、式中のΔtは、任意に設定される一定時間である。また、前記(6)式から算出されるΔΦが負値であるときにはその絶対値をΔΦとする。
具体的には、図3のフローチャートのステップS7中に記載されている制御マップに基づいて、ステップS6で算出したヨーレート変化量ΔΦに応じて設定する。なお、ステップS7に記載されている制御マップにおいて、横軸はヨーレート変化量ΔΦ、縦軸は補正係数Krsである。この補正係数Krsは、ヨーレート変化量ΔΦがしきい値ΔΦ1以下の比較的小さい領域では、第1の値として“1.0”に設定され、ヨーレート変化量ΔΦが増加するとこれに比例して補正係数Krsも増加し、ヨーレート変化量ΔΦがしきい値ΔΦ2以上の比較的大きい領域では、前記第1の値よりも大きな第2の値(例えば、“1.3”程度)に設定される。
具体的には、図3のフローチャートのステップS8中に記載されている制御マップに基づいて、ステップS6で算出したヨーレート変化量ΔΦに応じて設定する。なお、ステップS8に記載されている制御マップにおいて、横軸はヨーレート変化量ΔΦ、縦軸は補正係数Kvsである。この補正係数Kvsは、ヨーレート変化量ΔΦがしきい値ΔΦ11以下の比較的小さい領域では、第1の値として“1.0”に設定され、ヨーレート変化量ΔΦが増加するとこれに反比例して補正係数Kvsは減少し、ヨーレート変化量ΔΦが、前記しきい値ΔΦ11よりも大きなしきい値ΔΦ12以上の比較的大きい領域では、前記第1の値よりも小さな第2の値(例えば、“0.7”程度)に設定される。
なお、前記ステップS7及びステップS8に示す制御マップにおいて、ヨーレート変化量ΔΦのしきい値ΔΦ1、ΔΦ11は、予め実験等によって設定される値であって、予備昇圧を行わない場合であっても、自動減速開始時に初期液圧応答遅れによって自動減速による減速効果を低減することのない変化量に設定される。また、ヨーレート変化量ΔΦのしきい値ΔΦ2、ΔΦ12及び補正係数Krs、Kvsは、例えば、予め実験等によって設定され、自動減速が作動した場合に初期液圧遅れが生じることのない制動液圧を、自動減速が作動する時点までに確保することの可能な値に設定される。
この判定結果が、R<Rs*又はV>Vs*であるときには、車両の旋回状態が旋回性能の限界に接近しており自動減速が必要であると判断してステップS11に移行する。
次いでステップS12に移行し、エンジンの出力制御を行うことにより前記目標減速度Xg*を達成するためのエンジン出力低減制御量を算出し、次いで、ステップS13に移行して、前記ステップS12で算出したエンジン出力低減制御量相当のエンジンの出力制御を行っても前記目標減速度Xg*を達成することができない場合には、この不足分に相当する減速度を達成し得る制動力に相当する制動制御量を算出する。つまり、エンジン出力を制御することにより達成することのできない不足分を制動力制御により補うことで、目標減速度Xg*を達成するようになっている。
一方、ステップS10の処理で、R≧Rs*且つV≦Vs*であるときには、この時点では自動減速は不要であると判断し、そのまま処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
このため、自車両が直進走行しており安定した走行状態であるときには、旋回走行制御処理による自動減速は行われないから制動力は発生されない。したがって、運転者のブレーキペダル操作に応じた制動液圧が各ホイールシリンダ9iに供給されるように制動力制御装置6が制御され、減速走行制御処理による制御介入は行われない。
そして、旋回に伴う旋回半径Rの減少に伴って基準減速開始閾値Vsが減少し、これが車体速度Vを下回る時点t4でも引き続き自動減速が行われ、操舵操作の収束及び旋回速度Vの低下に伴って、時点t5で旋回速度Vが減速開始閾値Vs*を下回り且つ旋回半径Rが減速開始閾値Rsを上回る状態となると、自車両が安定した旋回走行可能な状態に移行したと判断し、自動減速を終了する。
そして、前記しきい値ΔΦ1、ΔΦ11は、自動減速開始時に初期液圧応答遅れによって自動減速による減速効果を低減することのない変化量に設定されている。つまり、前倒しして自動減速を開始しない場合であっても、初期液圧応答性が十分確保され、運転者に対し減速不足を感じさせることはない値に設定されている。したがって、前倒しして自動減速を開始しなくとも初期液圧応答性を十分確保することができ、このとき、自動減速を早めに開始し不必要に自動減速を行うことはないから、その分、運転者の違和感を防止し、制動力制御装置6の耐久性を向上させることができる。
ここで、運転者がすばやく操舵操作を行った場合等、ヨーレートが大きく変化するような場合には、ヨーレート変化量ΔΦが大きいときほど補正係数Krsは大きな値にまたKvsは小さな値に設定され、すなわち、自動減速が開始されやすくなる傾向に設定されることになる。つまり、ヨーレート変化量ΔΦが大きいときほどより早い時点で自動減速が開始されることになって、場合によっては、自動減速の開始タイミングが必要以上に早くなり過ぎる場合がある。しかしながら、図3のフローチャート中の各制御マップに示すように、ヨーレート変化量ΔΦがしきい値ΔΦ2、ΔΦ12より大きいときには補正係数Krs、Kvsを一定値に維持するようにし、必要以上に自動減速の開始タイミングが早くなることを回避するようにしているから、不必要に自動減速が行われることを回避することができる。
また、上記第1の実施の形態では走行状態の変化量としてヨーレートの変化量ΔΦを検出するようにしている。ここで、例えば、横加速度Ygのみの場合には、低摩擦路面等においては高摩擦路面を走行している場合に比較して横加速度の値が小さく検出される傾向にあって、適切に自動減速のタイミングを変更することができない場合がある。
しかしながら、上記第1の実施の形態においては、走行状態の変化量としてヨーレート変化量ΔΦを検出するようにしているから、路面状況に関わらず的確に自動減速のタイミングを変更することができる。
この第1の参考実施形態は、上記第1の実施の形態において、走行状態の変化量として横加速度変化量ΔYgを算出するようにしたものであって、旋回走行制御処理の処理手順が異なること以外は上記第1の実施の形態と同等であるので同一部の詳細な説明は省略する。
図6は、第1の参考実施形態における旋回走行制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
この第1の参考実施形態における旋回走行制御処理においては、まず、上記第1の実施の形態と同様にして、ステップS1で各種センサからの検出信号を読み込み、この各検出信号に基づいて基準減速開始閾値Rs及びVsを算出する(ステップS1〜ステップS5)。
この場合、例えば、ヨーレート変化量ΔΦに基づく減速開始閾値Rs及びVsと、横加速度変化量ΔYgに基づく減速開始閾値Rs及びVsとを算出し、それぞれについて何れか先に自動減速が開始されるように作用する減速開始閾値Rs、Vsを選定しこれに基づいて、自動減速を開始するか否かの判断を行うようにすればよい。
この第2の参考実施形態は、上記第1の実施の形態において、旋回走行制御処理の処理手順が異なること以外は同様であるので同一部の詳細な説明は省略する。
図7は、第2の参考実施形態における旋回走行制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
この第2の参考実施形態における旋回走行制御処理では、まず、上記第1の実施の形態と同様に、ステップS1で各種センサからの検出信号を読み込み、これら各検出信号に基づいて基準減速開始閾値Rs及びVsを算出する(ステップS1〜ステップS5)。
このステップS30では、目標制動液圧Piとして、各ホイールシリンダ9iの制動液圧を予め昇圧するための予備昇圧値ΔPを設定する。この予備昇圧値ΔPは、この予備昇圧値ΔPがホイールシリンダ9iに作用することによって生じる減速度により運転者に違和感を与えることのない程度の微小な液圧に設定され、例えば、2〜3〔bar〕程度に設定される。
一方、前記ステップS21で、自動減速フラグFが“ON”であるとき、つまり、目標減速度Xgに応じた減速度を発生させる自動減速が行われておりすでに制動液圧が上昇していると予測されるとき、また、前記ステップS29でR≧Rs*且つV≦Vs*であって、予備昇圧を行う必要がないと判断されるときには、そのままステップS32に移行する。
このステップS33では、例えば、基準減速開始閾値Rsから旋回半径Rを減算した偏差、及び旋回速度Vから基準減速開始閾値Vsを減算した偏差に応じて、これらの偏差が大きいときほど目標減速度Xg*が大きくなるように、公知の手順で自車両を安定した旋回走行させるための目標減速度Xg*を算出する。また、自動減速フラグFを“ON”に設定する。
一方、ステップS32の処理で、R≧Rs且つV≦Vsであるときには、この時点では自動減速は不要であると判断し、ステップS34に移行し、自動減速フラグFを“OFF”に設定した後、所定のメインプログラムに復帰する。
この状態から、運転者が操舵を開始し、自車両の旋回半径Rが減少するとこれに伴って基準減速開始閾値Vsは減少し、このときの旋回速度差ΔVの変化量及び車体速度Vに応じて算出される減速開始閾値Vs*も減少するが、減速開始閾値Vs*が車体速度Vよりも大きく、また、基準減速開始閾値Vsが車体速度Vよりも大きく、自車両の旋回速度Vが安定した旋回走行を可能な状態である間は、安定した旋回走行が維持されているとして自動減速は行われない(ステップS29、S32、S34)。
そして、旋回速度V、旋回半径Rが、V≦Vs且つR≧Rsである間は、ステップS21からステップS32を経てステップS34の処理が行われ、自動減速は行われないが、引き続き制動液圧は予備昇圧値ΔP相当の値に維持される。そして、時点t22で、旋回速度Vが基準減速開始閾値Vsを上回ると、ステップS32からステップS33に移行し、現在の旋回半径R及び旋回速度Vと、基準減速開始閾値Rs、Vsとに応じて、車体を安全旋回走行させるための目標減速度Xg* を算出し、これを達成するよう、エンジン出力制御装置7を制御すると共に必要に応じて制動力制御装置6を制御する。また、自動減速フラグFを“ON”に設定する(ステップS12〜ステップS15)。
そして、自動減速フラグFが“ON”に設定されている間は、基準減速開始閾値Vs、Rsを算出した後、ステップS21からステップS32に移行し、基準減速開始閾値Vs、Rsと、現在の旋回半径R及び車体速度Vに基づいて自動減速を行うかどうかの判断を行い、現在の旋回半径R及び旋回速度Vが、R<Rs又はV>Vsを満足する間は、引き続き自動減速を行う。
また、車体速度V、旋回速度差ΔVの変化量に関わらず上記第1の実施の形態或いは第1の参考実施形態と同様にヨーレート変化量ΔΦの変化量や横加速度Ygの変化量や、さらに、操舵角θの変化量や、左右輪の車輪速差等に基づいて設定することも可能であり、これらのうちの何れか一つ或いは複数に基づいて設定することも可能である。
2 加速度センサ
3 操舵角センサ
3a ステアリングホイール
4 ヨーレートセンサ
5 コントローラ
6 制動力制御装置
7 エンジン出力制御装置
9FL〜9RR ホイールシリンダ
10A、10B、 切換バルブ
11FL〜11RR インレットソレノイドバルブ
13A、13B 切換バルブ
14 電動モータ
15 ポンプ
19FL〜19RR アウトレットソレノイドバルブ
20 リザーバ
Claims (4)
- 自車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段と、
当該旋回状態検出手段で検出した旋回状態が、予め設定した減速開始閾値を超えたときに、前記旋回状態に応じて自車両を減速させる走行制御手段と、を備えた車両用旋回走行制御装置において、
自車両に作用するヨーレートを検出する走行状態検出手段と、
当該走行状態検出手段で検出されるヨーレートに基づき前記減速開始閾値を補正する閾値補正手段と、を備え、
前記閾値補正手段は、自車両に作用するヨーレートの変化に伴い前記旋回状態が前記減速開始閾値に近づく方向に変化する状態が生じる状況下において、
前記走行状態検出手段で検出されるヨーレートの変化量が大きいときほど、前記走行制御手段による制御介入タイミングが早くなるように前記減速開始閾値を補正することを特徴とする車両用旋回走行制御装置。 - 前記閾値補正手段は、前記走行状態検出手段で検出されるヨーレートの変化量が、予め設定した閾値よりも大きいときにのみ前記減速開始閾値を補正することを特徴とする請求項1記載の車両用旋回走行制御装置。
- 前記走行状態検出手段は車体速度を検出する車体速度検出手段を備え、
前記閾値補正手段は、前記車体速度が大きいときほど前記走行制御手段による制御介入タイミングが早くなるように前記減速開始閾値を補正することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両用旋回走行制御装置。 - 前記閾値補正手段は、前記車体速度検出手段で検出される車体速度が予め設定した閾値よりも大きいときにのみ前記減速開始閾値を補正することを特徴とする請求項3記載の車両用旋回走行制御装置。
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