JP4617733B2 - 車両用内輪空転防止制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、可変ギア比制御とブレーキ制御とにより旋回時の内輪空転を防止する車両用内輪空転防止制御装置の技術分野に属する。

従来、車両用内輪空転防止制御装置は、複数のセンサにより横加速度、ロール速度、ヨーレート等の車両挙動を検出し、これら車両挙動に応じて算出したロール角度推定値に基づいて、ステアリングギア比を変更することにより、ロール挙動の安定化を図っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２１３３４５号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、検出した車両挙動に応じてステアリングギア比を可変するフィードバック制御であるため、フィードバック制御に伴う過渡応答や振動が、操舵制御において操舵の遅れにつながるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、フィードバック制御に伴う過渡応答や振動等を発生させることなく、内輪空転を未然に防ぐことができる車両用内輪空転防止制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明にあっては、
ブレーキペダルの操作とは独立して各車輪のブレーキ圧を可変するブレーキアクチュエータと、
操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を可変する可変ギア比アクチュエータと、
を備えた車両用内輪空転防止制御装置において、
前記ステアリング操舵角と車速とによって推定横加速度を算出する横加速度推定手段と、
前記ステアリング操舵角に基づいて、ステアリング操舵角の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
前記推定横加速度と前記操舵角速度とに基づいて、内輪が空転するかどうかを予測する内輪空転判断手段と、
内輪が空転すると判断されたとき、前記ブレーキアクチュエータに対し、各車輪のブレーキ圧を増大させるブレーキ圧指令値を出力するとともに、前記可変ギア比アクチュエータに対し、ステアリングギア比を大きくするギア比可変指令値を出力する内輪空転防止制御手段と、
を設け、
前記内輪空転防止制御手段は、各車輪のブレーキ圧指令値の左右差を算出し、その左右差が所定値より大きくなると、前記ステアリングギア比の増大量を小さくすることを特徴とする。
ここで、『内輪』とは、車両が旋回中に、旋回方向側となる前後車輪をいう。

本発明にあっては、ステアリング操舵角と車速とから算出した推定横加速度と操舵角速度とに基づいて内輪空転を予測したとき、フィードフォワード制御により車両挙動の初期状態から各車輪のブレーキ圧を増大させると同時に、操舵応答をスローにすることにより、横加速度のピーク値を抑えることができる。よって、車両挙動のフィードバック制御に伴う過渡応答や振動等を発生させることなく、内輪空転を未然に防ぐことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用内輪空転防止制御装置の全体システム図である。
ステアリングホイール１０と左右前輪（操向輪）１１ａ，１１ｂを転舵させる前輪転舵機構１２とを連結するコラムシャフト１３に、運転者操舵角センサ１と前輪操舵アクチュエータ（可変ギア比アクチュエータ）５とが設けられている。

前輪操舵アクチュエータ５は、例えば、モータと減速機等により構成され、コラムシャフト１３に、減速機を介してモータの出力軸が連結されている。この前輪操舵アクチュエータ５は、前輪操舵コントローラ４からの舵角指令値により、コラムシャフト１３を介して入力される回転を可変ギア比により減速して前輪転舵機構１２のステアリングギアへ出力するもので、これにより、左右前輪１１ａ，１１ｂの転舵角に対する操舵角の比であるステアリングギア比を可変に制御する。

前輪操舵コントローラ４は、操舵制御コントローラ３により生成された目標前輪操舵角と実際の前輪舵角値との偏差を無くすような舵角指令値を算出し、算出した舵角指令値を前輪操舵アクチュエータ５に出力する。

操舵制御コントローラ３は、運転者操舵角センサ１により検出された運転者操舵角と、車速センサ２により検出された車体速と、ブレーキ制御コントローラ６からのブレーキ液圧指令値とに応じて、目標前輪操舵角を生成し、前輪操舵コントローラ４へ出力する。

車輪速センサ１５ａ〜１５ｄは、車輪速を検出し、ブレーキ制御コントローラ６へ出力する。ヨーレートセンサ１７は、圧電ヨーレートセンサ等を用いて車両のヨーレートを検出し、ブレーキ制御コントローラ６へ出力する。加速度センサ１８は、ホール効果加速度センサ等を用いて前後加速度および横加速度を検出し、ブレーキ制御コントローラ６へ出力する。

ブレーキ制御コントローラ６は、運転者操舵角センサ１により検出された運転者操舵角と、車速センサ２により検出された車体速と、各車輪速センサ１５ａ〜１５ｄにより検出された車輪速と、ヨーレートセンサ１７により検出された車両のヨーレートと、加速度センサ１８により検出された車両の加速度と、操舵制御コントローラ３からの制御切替フラグとに応じて、ブレーキアクチュエータ７に各車輪のブレーキ液圧指令値を算出する。

ブレーキアクチュエータ７は、ブレーキ制御コントローラ６から出力された各車輪のブレーキ液圧指令値に応じて、各車輪に設けられたブレーキ装置１６ａ〜１６ｄのブレーキ液圧を調整し、各車輪のブレーキ圧を変化させる。

ブレーキ制御コントローラ６は、自動ブレーキ制御機能を有する車両挙動安定化制御を実施する。ただし、本発明では、ブレーキペダルの操作とは独立して各車輪のブレーキ圧を制御する自動ブレーキ制御機能さえ有すればよく、制御則は車両挙動安定化制御に限らず衝突軽減ブレーキ制御などでもよい。

図２は、操舵制御コントローラ３の制御ブロック図である。
操舵コントローラ３は、目標値生成部３１と、目標出力値生成部３２と、内輪空転判断部３３と、を備えている。

目標値生成部３１は、運転者操舵角と車体速とブレーキ液圧指令値とに基づいて目標ヨーレートを生成し、目標出力値生成部３２へ出力する。目標出力値生成部３２は、目標ヨーレートに基づいて目標前輪操舵角を生成し、前輪操舵コントローラ４へ出力する。内輪空転判断部３３は、運転者操舵角と車体速とに基づいて、内輪の空転可能性を判断し、旋回加速度変化率推定値および制御切替フラグを目標値生成部３１へ出力する。
ここで、内輪とは、車両が旋回中に、旋回方向側となる前後車輪である。

図３は、目標値生成部３１の制御ブロック図である。
目標値生成部３１は、車両モデル演算部３１１と、目標値演算部３１２とを備えている。車両モデル演算部３１１は、運転者操舵角と車体速とから２輪モデルを用いて車両パラメータを算出し、目標値演算部３１２へ出力する。

目標値演算部３１２は、車両モデル演算部３１１からの車両パラメータと、内輪空転判断部３３からの旋回加速度変化率推定値および制御切替フラグと、ブレーキ制御コントローラ６からのブレーキ液圧指令値とに基づいて、目標ヨーレートを算出する。

図４は、目標値演算部３１２の制御ブロック図である。
目標値演算部３１２は、目標ヨー角加速度演算部３１２ａと、空転防止補正部３１２ｂと、制御切替部３１２ｃと、目標ヨーレート演算部３１２ｄと、を備えている。

目標ヨー角加速度演算部３１２ａは、車両パラメータから目標ヨー角加速度を算出する。空転防止補正部３１２ｂは、目標ヨー角加速度と旋回加速度変化率推定値に基づいて、目標ヨー角加速度を補正する。

制御切替部３１２ｃは、制御切替フラグの値がゼロのとき、目標ヨー角加速度演算部３１２ａで算出された目標ヨー角加速度を目標ヨーレート演算部３１２ｄへ出力し、制御切替フラグの値が１のとき、空転防止補正部３１２ｂにより補正された目標ヨー角加速度を目標ヨーレート演算部３１２ｄへ出力する。

目標ヨーレート演算部３１２ｄは、入力した目標ヨー角加速度とブレーキ液圧指令値とから目標ヨーレートを算出し、目標出力値生成部３２へ出力する。

図５は、ブレーキ制御コントローラ６の制御ブロック図である。
ブレーキ制御コントローラ６は、通常ブレーキ制御部６１と、空転防止ブレーキ制御部６２と、制御切替部６３と、を備えている。

通常ブレーキ制御部６１は、運転者操舵角、車体速、車輪速、ヨーレートおよび加速度に基づいて、通常制御時のブレーキ液圧指令値を算出する。空転防止ブレーキ制御部６２は、運転者操舵角、車体速、車輪速、ヨーレートおよび加速度に基づいて、空転防止制御時のブレーキ液圧指令値を算出する。

制御切替部６３は、制御切替フラグがゼロのとき、通常ブレーキ制御部６１で算出された通常制御時のブレーキ液圧指令値をブレーキアクチュエータ７へ出力する。制御切替フラグが１のとき、空転防止ブレーキ制御部６２で算出された空転防止制御時のブレーキ液圧指令値をブレーキアクチュエータ７へ出力する。

次に、作用を説明する。
［車両モデル演算］
操舵制御コントローラ３において、目標値生成部３１の車両モデル演算部３１１では、以下に示す通り、運転者操舵角と車体速から２輪モデルを用いて、車両パラメータを求める。

一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨー角加速度は、下記の式(1)で表せる。
ψ"＝ａ₁₁ψ'＋ａ₁₂Ｖ_y＋ｂ_f1θ …(1)
また、車両の横加速度は、下記の式(2)で表せる。
Ｖ_y'＝ａ₂₁ψ'＋ａ₂₂Ｖ_y＋ｂ_f2θ …(2)
ここで、

である。

式(1)，(2)の運動方程式より前輪操舵に対するヨーレートの伝達関数を求めると、下記の式(4)となる。

ヨーレート伝達関数は、車両パラメータを用いて、下記の式(5)となる。

ここで、

であるため、式(3)とから、車両パラメータ

が求められる。

［目標値生成］
次に、目標値生成部３１の目標値演算部３１２では、車体速Ｖ、車両パラメータと目標値パラメータとブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRと制御切替フラグＦ_cから、目標ヨーレートψ'^*を求める。

目標ヨー角加速度は、式(5)より、下記の式(7)となる。
ψ"^*＝−２ζ_ψ'*(V)ω_ψ'*(V)ψ'^*(s)＋ω_ψ'*(V)²Ｔ_ψ'*(V)θ(s)
＋1/s×ω_ψ'*(V)²(g_ψ'*(V)θ(s)−φ'^*(s)) …(7)

ここで、目標値パラメータは、下記の式(8)のように設定する。

ただし、yrate_gain_map、yrate_omegn_map、yrate_zeta_map、yrate_zero_mapはチューニングパラメータである。

Ｆ_c＝０（通常制御）のときには、目標ヨー角加速度ψ"^*から目標ヨーレートψ'^*を下記式(9)で求める。
ψ'^*(s)＝1/s×ψ"^*(s) …(9)

Ｆ_c＝１（空転防止制御）のとき、目標ヨー角加速度ψ"^*の値に、下記の式(10)のように制限をかけ、補正した目標ヨー角加速度で、式(9)より、補正した目標ヨーレートψ'^*を求める。
−Ｌ_ψ''*≦ψ"^*(s)≦Ｌ_ψ''* …(10)
ここで、目標ヨー角加速度制限値Ｌ_ψ''*は、運転者の切り戻し操舵によって、運転者操舵角θが閾値Ｔ_θ（後述）を通過するときの旋回加速度変化率推定値ＥＧ_y'（後述）に応じて、図６のマップにより決定される内輪空転が発生しないような制限値Ｌ_ψ''*YGと、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの加算値（Ｐ_FL＋Ｐ_FR＋Ｐ_RL＋Ｐ_RR）に応じて、図７のマップにより決定される係数Ｋ_ψ''*XGと、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの左右輪液圧差の絶対値|（Ｐ_FL＋Ｐ_RL）−（Ｐ_FR＋Ｐ_RR）|に応じて、図８のマップにより決定される係数Ｋ_ψ''*YRと、から、下記の式(11)のように決定される。
Ｌ_ψ''*＝Ｌ_ψ''*YG×Ｋ_ψ''*XG×Ｋ_ψ''*YR …(11)

ここで、図６に示すように、制限値Ｌ_ψ''*YGは、旋回加速度推定値ＥＧ_yの変化率ＥＧ_y'が高いほど、小さくなるように設定されている。これにより、旋回加速度推定値ＥＧ_yが大きいほど目標ヨー角加速度ψ"^*が制限されるため、目標ヨーレートψ'^*が小さくなり、ステアリングギア比を大きくするように舵角指令値が出力される。

また、図７に示すように、係数Ｋ_ψ''*XGは、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの加算値（Ｐ_FL＋Ｐ_FR＋Ｐ_RL＋Ｐ_RR）が大きいほど、小さくなるように設定されている。すなわち、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの加算値（Ｐ_FL＋Ｐ_FR＋Ｐ_RL＋Ｐ_RR）は、車両の減速Ｇに比例するため、減速Ｇが大きいほど、前輪荷重が増すため、前輪舵角に対するヨーレートが増すこととなる。そのために、目標ヨー角加速度ψ"^*を制限して、目標ヨーレートψ'^*を小さくし、実際に発生するヨーレートが、制限値Ｌ_ψ''*YGに制限されるようになる。なお、同様に減速Ｇや前輪荷重が大きいほど、小さくなるように設定してもよい。

さらに、図８に示すように、係数Ｋ_ψ''*YRは、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの左右輪液圧差の絶対値|（Ｐ_FL＋Ｐ_RL）−（Ｐ_FR＋Ｐ_RR）|が、所定値ΔＰ_s1までは、１以下の値として、絶対値が小さくなるほど、小さくなり、所定値ΔＰ_s1以上で、所定値ΔＰ_s2までの範囲では、１以上の値として、絶対値の大きさに比例して大きくなり、所定値ΔＰ_s2以上では、内輪が空転しない範囲となる一定値として設定されている。ここで、所定値ΔＰ_s1は、旋回方向とは逆のヨーレートが発生するような左右輪液圧差に設定し、所定値ΔＰ_s2は、旋回方向とは逆のヨーレートが最大となるような左右輪液圧差に設定する。

すなわち、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの左右輪液圧差の絶対値が、所定値ΔＰ_s1までは、１以下の値として、絶対値が小さくなるほど、小さくなるように設定することで、目標ヨー角加速度ψ"^*の制限値を小さくし、目標ヨーレートψ'^*を小さくするようにして、運転者の切り戻し操舵によってヨーレート方向が入れ替わるときに、目標ヨーレートψ'^*を抑えられる。

また、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの左右輪液圧差の絶対値が、所定値ΔＰ_s1以上で、所定値ΔＰ_s2までの範囲では、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRのうち、外輪側の液圧が高く、内輪側の液圧が低くなり、旋回方向と逆方向のヨーレートが発生して、旋回しにくくなる。そのため、目標ヨー角加速度ψ"^*の制限値を大きくすることにより、目標ヨーレートψ'^*を大きくし、逆方向のヨーレートを打ち消して、実際に発生するヨーレートを、制限値Ｌ_ψ''*YG程度で制限するので、ステアリングギア比の増大量を小さくでき、旋回しにくくなるのを抑制できる。

また、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの左右輪の左右輪液圧差の絶対値が、所定値ΔＰ_s2以上では、内輪が空転しない範囲となるように、一定値にすることにより、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRの左右輪液圧差の絶対値が大きいときでも、目標ヨーレートψ'^*が大きくなり過ぎないようにできる。

［内輪空転判断］
内輪空転判断部３３では、運転者操舵角θと車体速Ｖから、内輪空転可能性を判断し、制御切替フラグＦ_cを決定する。
前回の演算で、Ｆ_c＝０となっている場合には、まず、旋回加速度推定値ＥＧ_yを、下記の式(12)で求める。
ＥＧ_y＝(Ｖ²×θ)／{(１＋ＡＶ²)×(Ｌ_f＋Ｌ_r)×Ｎ_f} …(12)
ここで、Ａはスタビリティファクタである。

旋回加速度推定値ＥＧ_yの絶対値|ＥＧ_y|が、運転者の切り戻し操舵があった場合に、内輪空転が発生する可能性がある閾値ＴＧ_y以上のとき、加速度判断フラグＦ_aは、下記の式(13)と設定する。
Ｆ_a＝１ …(13)

|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_yよりも小さいときには、加速度判断フラグＦ_aは、下記の式(14)と設定する。
Ｆ_a＝０ …(14)

|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_yよりも小さく、かつ、加速度判断フラグＦ_aが１からゼロに切り替わってからの時間Ｔ_aが閾値Ｔ_ta以下のとき、運転者の切り戻し操舵中で、内輪空転が発生する可能性があると判断し、内輪空転判断を継続する。

|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_yより小さくなってからの時間Ｔ_aが閾値Ｔ_taより大きくなったら、車両が安定状態になったと判断して、通常制御に戻る。

次に、操舵角速度dθは、運転者操舵角θより、下記の式(15)となる。
dθ＝(θ_t−θ_t-1)／ΔＴ …(15)
ここで、ΔＴは制御周期である。

運転者の切り戻し操舵によって、運転者操舵角θが閾値Ｔ_θを通過するときの操舵角速度dθが閾値Ｔ_dθであるかを、下記の式(16)のように判定し、
|θ_t|≦Ｔ_θ かつ |θ_t-1|>Ｔ_θ …(16)
そのときの操舵角速度dθが、下記の式(17)となるとき、
dθ≧Ｔ_dθ …(17)
内輪空転の可能性があると判断し、制御切替フラグＦ_cは、下記の式(18)に設定し、空転防止制御が実施される。
Ｆ_c＝１ …(18)

ここで、閾値Ｔ_θは、旋回加速度推定値ＥＧ_yに応じて、運転者の切り戻し操舵を判断する操舵角位置を図９のマップにより決定される。ＥＧ_yが大きいほど、運転者の切り戻し操舵を早く判断するため、Ｔ_θを大きく設定する。

また、閾値Ｔ_dθは、旋回加速度推定値ＥＧ_yに応じて、内輪空転を発生する可能性のある操舵角速度を図１０のマップにより決定される。ＥＧ_yが大きいほど、運転者の切り戻し操舵が遅くても早めに空転防止制御するため、Ｔ_dθを小さく設定する。ただし、旋回加速度推定値ＥＧ_yが閾値ＴＧ_y以下となって継続している時間Ｔ_gが、閾値ＴＴ_g以上になったとき、車両が安定状態になったと判断し、制御切替フラグＦ_cを、下記の式(19)として通常制御に復帰する。
Ｆ_c＝０ …(19)

［目標前輪操舵角演算］
下記の式(20)を用いて、目標ヨーレートψ'^*から目標前輪操舵角θ^*を算出する。
ψ''^*＝ａ₁₁ψ'^*＋ａ₁₂Ｖ_y＋ｂ_f1θ^* …(20)
よって、目標前輪操舵角θ^*は、下記の式(21)となる。
θ^*＝(ψ''^*−ａ₁₁ψ'^*−ａ₁₂Ｖ_y)／ｂ_f1 …(21)

［空転防止ブレーキ液圧指令値算出］
ブレーキ制御コントローラ６の空転防止ブレーキ制御部６２では、空転防止ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを算出する。

まず、前後加速度Ｇ_xと横加速度Ｇ_yと前軸〜重心点距離Ｌ_fと重心点〜後軸距離Ｌ_rと前軸幅ｄ_fと後軸幅ｄ_rと前ロール軸高ｈ_fと後ロール軸高ｈ_rと重心高〜車両ロール軸高距離ｈ_sと重心高Ｈ_Gと前ロール剛性Ｒ_fと後ロール剛性Ｒ_rと車両重量Ｗと静的各輪荷重Ｗ_FL0，Ｗ_FR0，Ｗ_RL0，Ｗ_RR0とから、下記の式(22)を用いて、各輪荷重推定値Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRを算出する。

ここで、前後荷重移動量推定値ΔＷ_X、横荷重移動量推定値ΔＷ_Yは、下記の式(23)，(24)となる。

この各車輪の輪荷重と、各車輪の速度と車体速Ｖ_xの差とから、ロックしない範囲の各車輪のブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRは、下記の式(25)となる。

ここで、Ｋ_FL1，Ｋ_FL2，Ｋ_FR1，Ｋ_FR2，Ｋ_RL1，Ｋ_RL2，Ｋ_RR1，Ｋ_RR2は、制御ゲイン、Ｖ_FL，Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RRは、各車輪の速度である。

ただし、通常ブレーキ制御から空転防止制御への切り替わり時（制御切替フラグＦ_c＝０→１）には、急激なブレーキがかかり過ぎるのを防止するため、式(25)の前項に１次遅れフィルタ処理を行う。

［操舵制御処理］
図１１は、操舵制御コントローラ３で実行される操舵制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。

ステップS1では、目標値演算部３１２において、制御切替フラグＦ_cがゼロであるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する。

ステップS2では、内輪空転判断部３３において、旋回加速度推定値ＥＧ_yの絶対値|ＥＧ_y|を計算し、ステップS3へ移行する。

ステップS3では、内輪空転判断部３３において、ステップS2で求めた旋回加速度推定値ＥＧ_yの絶対値|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_y以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。

ステップS4では、内輪空転判断部３３において、加速度判断フラグＦ_aに１をセットし、ステップS9へ移行する。

ステップS5では、内輪空転判断部３３において、加速度判断フラグＦ_aにゼロをセットし、ステップS6へ移行する。

ステップS6では、内輪空転判断部３３において、加速度判断フラグＦ_aが１からゼロに切り替わってからの時間Ｔ_aを計算し、ステップS7へ移行する。

ステップS7では、内輪空転判断部３３において、ステップS6で計算したＴ_aが閾値Ｔ_ta以下であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS15へ移行する。

ステップS8では、内輪空転判断部３３において、運転者操舵角θが閾値Ｔ_θ通過時の操舵角速度dθを計算し、ステップS9へ移行する。

ステップS9では、内輪空転判断部３３において、ステップS8で計算した操舵角速度dθが閾値Ｔ_dθ以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS10へ移行し、NOの場合にはステップS15へ移行する。

ステップS10では、内輪空転判断部３３において、|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_y以下となって継続している時間Ｔ_gを計算し、ステップS11へ移行する。

ステップS11では、内輪空転判断部３３において、ステップS10で計算したＴ_gが閾値ＴＴ_g以下であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS12へ移行し、NOの場合にはステップS14へ移行する。

ステップS12では、内輪空転判断部３３において、空転可能性ありと判断し、制御切替フラグＦ_cに１をセットし、ステップS13へ移行する。

ステップS13では、空転防止補正部３１２ｂにおいて、旋回加速度変化率推定値ＥＧ_y'と、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRと、ブレーキ液圧指令値の左右輪液圧差の絶対値|（Ｐ_FL＋Ｐ_RL）−（Ｐ_FR＋Ｐ_RR）|とに応じて目標ヨー角加速度ψ"^*に制限をかけるとともに、目標ヨーレート演算部３１２ｄにおいて、空転防止補正部３１２ｂで補正された目標ヨー角加速度ψ"^*から目標ヨーレートψ'^*を算出する空転防止制御を実施し、ステップS16へ移行する。

ステップS14では、空転防止補正部３１２ｂにおいて、制御切替フラグＦ_cにゼロをセットし、ステップS15へ移行する。

ステップS15では、目標ヨーレート演算部３１２ｄにおいて、目標ヨー角加速度演算部３１２ａで算出された目標ヨー角加速度ψ"^*から目標ヨーレートψ'^*を算出する通常制御を実施し、ステップS16へ移行する。

ステップS16では、目標出力値生成部３２において、ステップS13またはステップS15で算出された目標ヨーレートψ'^*に基づいて目標前輪操舵角θ^*を算出するとともに、前輪操舵コントローラ４において、目標前輪操舵角θ^*を得る舵角指令値を前輪操舵アクチュエータ５に出力し、リターンへ移行する。

［操舵制御作動］
旋回加速度推定値ＥＧ_yの絶対値|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_y以上である場合には、図１１のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4へと進み、ステップS4では、加速度判断フラグＦ_aに１がセットされる。

一方、|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_yよりも小さい場合には、図１１のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS5→ステップS6→ステップS7へと進む。続いて、ステップS7において、加速度判断フラグＦ_aが１からゼロに切り替わってからの時間Ｔ_aが閾値Ｔ_ta以下である場合には、ステップS8へと進む。

また、ステップS7において、Ｔ_aが閾値Ｔ_taよりも大きい場合には、ステップS15→ステップS16へと進み、ステップS15では、制御切替フラグＦ_cがゼロであるため、内輪空転可能性が無いと判断し、目標ヨー角加速度演算部３１２ａで算出された目標ヨー角加速度ψ"^*から目標ヨーレートψ'^*を算出する通常制御が実施される。

次に、ステップS4またはステップS7からは、ステップS8→ステップS9へと進み、ステップS9において、操舵角速度dθが閾値Ｔ_dθ以上である場合には、ステップS10→ステップS11へと進む。一方、dθが閾値Ｔ_dθ以上よりも小さい場合には、ステップS15→ステップS16へと進み、ステップS15では、制御切替フラグＦ_cがゼロであるため、内輪空転可能性が無いと判断し、目標ヨー角加速度演算部３１２ａで算出された目標ヨー角加速度ψ"^*から目標ヨーレートψ'^*を算出する通常制御が実施される。

ステップS11において、旋回加速度推定値ＥＧ_yの絶対値|ＥＧ_y|が閾値ＴＧ_y以下となって継続している時間Ｔ_gが閾値ＴＴ_g以下である場合には、ステップS12→ステップS13→ステップS16へと進む流れとなる。すなわち、ステップS12では、制御切替フラグＦ_cに１がセットされるため、ステップS13では、旋回加速度変化率推定値ＥＧ_y'とブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRとブレーキ液圧指令値の左右輪液圧差の絶対値|（Ｐ_FL＋Ｐ_RL）−（Ｐ_FR＋Ｐ_RR）|とに応じて目標ヨー角加速度ψ"^*に制限をかけるとともに、目標ヨーレート演算部３１２ｄにおいて、空転防止補正部３１２ｂで補正された目標ヨー角加速度ψ"^*から目標ヨーレートψ'^*を算出する空転防止制御が実施される。よって、ステップS16では、通常制御時よりもステアリングギア比がより大きくなり、その結果、操舵応答がスローとなる。

ステップS11において、Ｔ_gが閾値ＴＴ_gよりも大きい場合には、ステップS14→ステップS15→ステップS16へと進み、ステップS14では、制御切替フラグＦ_cにゼロがセットされるため、内輪空転可能性が無いと判断し、目標ヨー角加速度演算部３１２ａで算出された目標ヨー角加速度ψ"^*から目標ヨーレートψ'^*を算出する通常制御が実施される。

［ブレーキ制御処理］
図１２は、ブレーキ制御コントローラ６で実行されるブレーキ制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。

ステップS21では、運転者操舵角θ、車体速Ｖ、各車輪速Ｖ_FL，Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RR、前後加速度Ｇ_x，横加速度Ｇ_y、およびヨーレートψ'を入力し、ステップS22へ移行する。

ステップS22では、操舵制御コントローラ３から制御切替フラグＦ_cを入力し、ステップS23へ移行する。

ステップS23では、ステップS22で入力した制御切替フラグＦ_cが１であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS24へ移行し、NOの場合にはステップS27へ移行する。

ステップS24では、空転防止ブレーキ制御部６２において、ステップS21で入力した前後加速度Ｇ_xと横加速度Ｇ_yから、各輪荷重Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRを推定し、ステップS25へ移行する（輪荷重検出手段に相当）。

ステップS25では、空転防止ブレーキ制御部６２において、ステップS24で推定した各輪荷重Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRから、空転防止制御時のブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを算出し、ステップS26へ移行する。

ステップS26では、ステップS21で入力した車体速Ｖと各車輪速Ｖ_FL，Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RRとの差に応じて、各車輪にタイヤ摩擦力余裕内で最大限のブレーキがかかるよう、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを調整し、調整したブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRをブレーキアクチュエータ７へ出力し、リターンへ移行する。

ステップS27では、通常ブレーキ制御部６１において、ステップS21で入力した運転者操舵角θ、車体速Ｖ、各車輪速Ｖ_FL，Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RR、前後加速度Ｇ_x，横加速度Ｇ_yおよびヨーレートψ'に応じて通常時のブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを算出するとともに、算出したブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRをブレーキアクチュエータ７へ出力し、リターンへ移行する。

［ブレーキ制御］
制御切替フラグＦ_cが１であり、内輪空転可能性があると判断された場合には、図１２のフローチャートにおいて、ステップS21→ステップS22→ステップS23→ステップS24→ステップS25→ステップS26へと進む流れとなる。すなわち、ステップS24では、各輪荷重Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRが推定され、ステップS25では、推定された各輪荷重Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRから空転防止制御時のブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRが算出され、ステップS26において、タイヤ摩擦力余裕内の各車輪がロックしない範囲で最大限のブレーキがかかるよう、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを調整する空転防止ブレーキ制御が実施される。

制御切替フラグＦ_cがゼロであり、内輪空転可能性が無いと判断された場合には、図１２のフローチャートにおいて、ステップS21→ステップS22→ステップS23→ステップS27へと進む流れとなる。すなわち、ステップS27において、通常ブレーキ制御部６１で算出されたブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRに基づく通常制御が実施される。

［従来の内輪空転防止制御の問題点］
特開２００１−２１３３４５号公報には、複数のセンサにより横加速度、ロール速度、ヨーレート等の車両挙動を検出し、これら車両挙動に応じて算出したロール角度推定値に基づいてステアリングギア比を変更することにより、ロール挙動の安定化を図る技術が記載されている。

ところが、この従来技術は、車両挙動のフィードバック制御に伴う過渡応答や振動が、操舵の遅れや不安定挙動につながるため、制御上好ましくない場合がある。また、大きな車両挙動（旋回加速度等）を発生してから内輪空転防止制御を開始するため、制御介入タイミングの遅れ、制御量（操舵切り戻し量）の増大を招くおそれがある。

一方、特開２００１−２１９８４０号公報には、複数のセンサにより横加速度、ロール速度、車速およびヨーレート等の車両挙動からロール角度推定値を算出し、算出したロール角度推定値に応じて車両ヨーレートを減少させるように各車輪のブレーキ圧配分を制御することにより、旋回時の内輪空転防止を図る技術が記載されている。

ところが、この従来技術は、制動力を利用してヨーレートおよび車速の低減を実施し、内輪空転防止に必要な横加速度の低減を図るものであるため、高横加速度旋回状態ではタイヤ摩擦力をコーナリングフォース（タイヤ横力）の発生に多くを費やされてしまう。よって、ブレーキ力を充分に発生できず、内輪空転を防止できないおそれがある。さらに、減速により前輪荷重が増加し、前輪コーナリングフォースが増大することにより、ブレーキ制御によるヨーレート低減効果が妨げられるという問題がある。

［内輪空転予測時の制動およびギア比可変作用］
これに対し、実施例１の車両用内輪空転防止制御装置では、通常の操舵制御に用いられる車速センサと運転者操舵角センサの出力から内輪空転を予測し、フィードフォワード制御により、ブレーキ制御とステアリングギア比制御を同時に実施することで、上記問題点を解決し、旋回時の内輪空転を未然に防ぐことができる。

図１３は、空転防止制御を実施しない場合の切り返し急操舵時における横Ｇと左輪荷重を示す図であり、ステアリングを中立位置から右方向→左方向へと急操舵した場合（図１３(a)）、過大な横Ｇのピークが発生し（図１３(b)）、左輪荷重がゼロとなって左輪が空転してしまう（図１３(c)）。

実施例１では、操舵制御コントローラ３は、内輪の空転が予測されたとき、通常制御時よりもステアリングギア比を大きくする（図１４(a)）。同時に、ブレーキ制御コントローラ６は、各車輪の輪荷重Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRに応じたブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを算出し、ブレーキアクチュエータ７を駆動して各ブレーキ装置１６ａ〜１６ｄのブレーキ液圧を調整する。

ここで、旋回内輪（左前後輪）の空転が予測された場合、左前後輪の輪荷重はゼロに近い状態であり、かつ前輪荷重が後輪荷重よりも大きくなっているため、各車輪のブレーキ液圧は、
右前輪液圧>右後輪液圧>左前輪液圧>左後輪液圧
の関係となっている（図１４(b)，(c)）。

このとき、車体速Ｖと各車輪速Ｖ_FL，Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RRとの差に応じて、タイヤ摩擦力余裕内で最大限のブレーキがかかるよう、ブレーキ液圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを調整するため、車輪がロックしない範囲で最大の制動力を発生させることができる。

すなわち、実施例１では、内輪空転を予測した場合には、各車輪に対し、車輪がロックしない範囲で最大のブレーキをかけると同時に、操舵応答をよりスローとすることにより、制御無しの場合（図１３(b)）と比較して、横Ｇのピーク値を大幅に低減することができる（図１５(a)）。結果として、図１５(b)に示すように、左輪荷重がゼロとなるのを防止できるため、旋回時の内輪空転を未然に防ぐことができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用内輪空転防止制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) ブレーキペダルの操作とは独立して各車輪のブレーキ液圧を可変するブレーキアクチュエータ６と、ステアリングギア比を可変する前輪操舵アクチュエータ５と、を備えた車両用内輪空転防止制御装置において、内輪が空転するかどうかを予測する内輪空転判断手段（内輪空転判断部３３）と、内輪が空転すると判断されたとき、ブレーキアクチュエータ７に対し、各車輪のブレーキ圧を増大させるブレーキ液圧指令値を出力するとともに、前輪操舵アクチュエータ５に対し、ステアリングギア比をより大きくするギア比可変指令値を出力する内輪空転防止制御手段（空転防止ブレーキ制御部６２，空転防止補正部３１２ｂ）と、を設けたため、内輪空転を予測し、フィードフォワード制御により車両挙動の初期状態から各車輪のブレーキ圧を増大させると同時に、操舵応答をスローにすることにより、横加速度のピークを抑えることができるため、車両挙動のフィードバック制御に伴う過渡応答や振動等を発生させることなく、内輪空転を未然に防ぐことができる。

(2) 各車輪の輪荷重Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRを検出する輪荷重検出手段を設け、ブレーキ制御コントローラ６は、各輪荷重Ｗ_FL，Ｗ_FR，Ｗ_RL，Ｗ_RRに基づいて各車輪のブレーキ圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを独立に算出するため、輪荷重が大きな旋回外輪に十分な制動力を発生させることができる。よって、横加速度がより低減できるため、内輪空転を確実に防止できる。

(3) 空転防止ブレーキ制御部６２は、各車輪のブレーキ圧指令値Ｐ_FL，Ｐ_FR，Ｐ_RL，Ｐ_RRを車体速Ｖと各車輪速Ｖ_FL，Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RRとの差に応じて、各車輪がロックしない範囲で、独立に算出するため、各車輪がロックしない範囲で最大のブレーキをかけることができる。

(4) 空転防止補正部３１２ｂは、車速とステアリング操舵角とから求まる車両の旋回加速度推定値ＥＧ_yの変化率ＥＧ_y'が高いほど、目標ヨーレートψ'^*の制限値を小さく（図６のマップ参照）して、ステアリングギア比を大きくするため、旋回加速度推定値ＥＧ_yの大きさに応じて内輪空転を防止しつつ、過度なアンダーステア傾向となるのを抑制できる。

(5) 空転防止補正部３１２ｂは、各車輪のブレーキ圧指令値の加算値（Ｐ_FL＋Ｐ_FR＋Ｐ_RL＋Ｐ_RR）が大きいほど、目標ヨーレートψ'^*の制限値を小さく（図７のマップ参照）して、ステアリングギア比を大きくするため、減速Ｇの大きさに応じて内輪空転を防止しつつ、ブレーキ制御によるヨーレート増減の影響を抑制できる。

(6) 空転防止補正部３１２ｂは、各車輪のブレーキ圧指令値の左右差|（Ｐ_FL＋Ｐ_RL）−（Ｐ_FR＋Ｐ_RR）|が所定値ΔＰ_s1より大きいほど、目標ヨーレートψ'^*の制限値を大きく（図８のマップ参照）して、ステアリングギア比の増大量を小さくするため、発生ヨーレートの大きさに応じて内輪空転を防止しつつ、ブレーキ制御によるヨーレート増減の影響を抑制できる。

(7) 操舵コントローラ３は、車速とステアリング操舵角とから算出した車両の目標ヨーレートψ'^*に応じて、目標前輪操舵角θ^*を設定する目標出力値生成部３２を備え、内輪空転防止制御手段は、内輪が空転すると判断されたとき、目標値生成部３１の目標ヨーレートψ'^*の大きさを制限（−Ｌ_ψ''*≦ψ"^*(s)≦Ｌ_ψ''* ψ"^*：目標ヨー角加速度）して、ステアリングギア比を大きくすることで、横Ｇのピークが抑制され、内輪空転を防止できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例１の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１の各輪荷重推定値やブレーキ液圧指令値の算出方法は一例であり、他に、車輪がロックしない範囲で最大のブレーキをかける制御則であればよい。

また、実施例１では、各輪独立にブレーキ液圧指令値を算出したが、前後や左右などで合わせて算出してもよい。

実施例１の車両用内輪空転防止制御装置の全体システム図である。 実施例１の操舵制御コントローラ３の制御ブロック図である。 目標値生成部３１の制御ブロック図である。 目標値演算部３１２の制御ブロック図である。 ブレーキ制御コントローラ６の制御ブロック図である。 旋回加速度変化率推定値ＥＧ_y'に応じた制限値Ｌ_ψ''*YGの設定マップである。 ブレーキ液圧指令値の加算値（Ｐ_FL＋Ｐ_FR＋Ｐ_RL＋Ｐ_RR）に応じた係数Ｋ_ψ''*XGの設定マップである。 左右輪液圧差の絶対値|（Ｐ_FL＋Ｐ_RL）−（Ｐ_FR＋Ｐ_RR）|に応じた係数Ｋ_ψ''*YRの設定マップである。 旋回加速度推定値ＥＧ_yに応じた閾値Ｔ_dθの設定マップである。 旋回加速度推定値ＥＧ_yに応じた閾値Ｔ_dθの設定マップである。 実施例１の操舵制御コントローラ３で実行される操舵制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のブレーキ制御コントローラ６で実行されるブレーキ制御処理の流れを示すフローチャートである。 空転防止制御を実施しない場合の切り返し急操舵時における横Ｇと左輪荷重を示す図である。 実施例１の空転防止制御を実施した場合の切り返し急操舵における前輪操舵角と前輪ブレーキ液圧と後輪ブレーキ液圧を示す説明図である。 実施例１の空転防止制御を実施した場合の切り返し急操舵時における横Ｇと左輪荷重を示す図である。

符号の説明

１ 運転者操舵角センサ
２ 車速センサ
３ 操舵制御コントローラ
３１ 目標値生成部
３１１ 車両モデル演算部
３１２ 目標値演算部
３１２ａ 目標ヨー角速度演算部
３１２ｂ 空転防止補正部
３１２ｃ 制御切替部
３１２ｄ 目標ヨーレート演算部
３２ 目標出力値生成部
３３ 内輪空転判断部
４ 前輪操舵コントローラ
５ 前輪操舵アクチュエータ
６ ブレーキ制御コントローラ
６１ 通常ブレーキ制御部
６２ 空転防止ブレーキ制御部
６３ 制御切替部
７ ブレーキアクチュエータ
１０ ステアリングホイール
１１ａ 左前輪
１１ｂ 右前輪
１２ 前輪転舵機構
１３ コラムシャフト
１４ａ 左後輪
１４ｂ 右後輪
１５ａ〜１５ｄ 車輪速センサ
１６ａ〜１６ｄ ブレーキ装置
１７ ヨーレートセンサ
１８ 加速度センサ

Claims (6)

1. ブレーキペダルの操作とは独立して各車輪のブレーキ圧を可変するブレーキアクチュエータと、
   操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を可変する可変ギア比アクチュエータと、
   を備えた車両用内輪空転防止制御装置において、
   前記ステアリング操舵角と車速とによって推定横加速度を算出する横加速度推定手段と、
   前記ステアリング操舵角に基づいて、ステアリング操舵角の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
   前記推定横加速度と前記操舵角速度とに基づいて、内輪が空転するかどうかを予測する内輪空転判断手段と、
   内輪が空転すると判断されたとき、前記ブレーキアクチュエータに対し、各車輪のブレーキ圧を増大させるブレーキ圧指令値を出力するとともに、前記可変ギア比アクチュエータに対し、ステアリングギア比を大きくするギア比可変指令値を出力する内輪空転防止制御手段と、
   を設け、
   前記内輪空転防止制御手段は、各車輪のブレーキ圧指令値の左右差を算出し、その左右差が所定値より大きくなると、前記ステアリングギア比の増大量を小さくすることを特徴とする車両用内輪空転防止制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用内輪空転防止制御装置において、
   各車輪の輪荷重を検出する輪荷重検出手段を設け、
   前記内輪空転防止制御手段は、各車輪の輪荷重に基づいて各車輪のブレーキ圧指令値を独立に算出することを特徴とする車両用内輪空転防止制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用内輪空転防止制御装置において、
   前記内輪空転防止制御手段は、各車輪のブレーキ圧指令値を各車輪がロックしない範囲で、独立に算出することを特徴とする車両用内輪空転防止制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用内輪空転防止制御装置において、
   前記内輪空転防止制御手段は、内輪が空転すると判断されたとき、前記推定横加速度の変化量が大きいほど、前記ステアリングギア比を大きくすることを特徴とする車両用内輪空転防止制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用内輪空転防止制御装置において、
   前記内輪空転防止制御手段は、内輪が空転すると判断されたとき、各車輪のブレーキ圧指令値の加算値が大きいほど、前記ステアリングギア比を大きくすることを特徴とする車両用内輪空転防止制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５に記載の車両用内輪空転防止制御装置において、
   車速とステアリング操舵角とから算出した車両の目標ヨーレートに応じて、ギア比可変指令値を設定するギア比可変指令値設定手段を備え、
   前記内輪空転防止制御手段は、内輪が空転すると判断されたとき、前記ギア比可変指令値設定手段の目標ヨーレートの大きさを制限して、ステアリングギア比を大きくするギア比可変指令値を出力することを特徴とする車両用内輪空転防止制御装置。

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