JP4959540B2 - 車両の横加速度設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、各車輪の車輪速から推定横加速度を設定する車両の横加速度設定装置に関する。

従来、自動制動制御等、車両の挙動を制御する場合、車体の横方向に作用する加速度（横加速度）を検出して制御用情報とする技術が知られている。この横加速度は、横加速度センサを用いて検出する場合が多い。しかし、加速度センサを用いることはコスト高となるため、ＡＢＳ（アンチロックブレーキ）装置等に組み込まれている車輪速センサを用いて横加速度を推定する技術が知られている。

例えば特許文献１（特開２００７−３０７７１号公報）には、４つの車輪にそれぞれ配設されている車輪速センサで検出した車輪速に基づいて横加速度を推定する技術が開示されている。すなわち、先ず左後輪と右後輪との各車輪速に基づいて仮横加速度を算出し、又、左側と右側との各前後輪の車輪速差を算出する。更に、４輪の車輪速の平均から推定車体速度を算出し、更に、この推定車体速度に基づき推定車輪速差をマップ参照により設定する。そして、左側と右側との各前後輪の車輪速差が、推定車輪速差の範囲内に収まっていない場合、仮横加速度を減少方向に補正して、推定横加速度を設定する技術が開示されている。

又、特許文献２（特開２００７−３０７７０号公報）には、左後輪と右後輪との各車輪速に基づいて仮横加速度を算出し、ブレーキ作動中は、この仮横加速度を所定減算量で補正して推定横加速度を設定する技術が開示されている。更に、特許文献３（特開２００７−３０７４８号公報）には、左後輪と右後輪との各車輪速に基づいて仮横加速度を算出し、この仮横加速度を、左後輪と右後輪との各車輪速の変化に基づいて算出した車輪減速度で補正して推定横加速度を設定する技術が開示されている。又、特許文献４（特開２００７−３０７３５号公報）には、左後輪と右後輪との各車輪速に基づいて仮横加速度を算出し、又、各車輪の車輪速に基づいて各車輪の径差に起因する径差起因横加速度を算出し、仮横加速度を径差起因横加速度で減少補正して推定横加速度を設定する技術が開示されている。
特開２００７−３０７７１号公報 特開２００７−３０７７０号公報 特開２００７−３０７４８号公報 特開２００７−３０７３５号公報

ところで、上述した各文献に開示されている技術に基づいて算出した推定横加速度は、ドライ路面等、タイヤのグリップ力が充分に発揮される路面状況では、横加速センサで検出した実際の横加速度とほぼ同じ値が算出される。

しかし、以下に示すような状況下では、推定横加速度が横加速センサで検出した実際の横加速度に対し、大きく異なる値を示してしまう場合がある。

（１）タイヤのグリップ限界を超えた走行では、スリップ発生の影響で推定横加速度が異常な値を示す。
（２）不整路等の走行において４輪車輪速が乱れる走行では、各車輪速の乱れにより推定横加速度が大きな振れを示す。
（３）雪路等の低μ路であって、タイヤスリップが発生しやすい路面の走行では、スリップ発生のより推定横加速度が異常な値を示す。
（４）左右輪が異径である場合、定常的に横加速度が検出されてしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、車輪速検出手段で検出した車輪速に基づいて推定横加速度を求めるに際し、スリップし易い路面状況や異径タイヤが装着されている場合であっても、実際の横加速度に近く、しかも安定した値を設定することのできる車両の横加速度設定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本発明による車両の横加速度設定装置は、車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、前側左右輪の車輪速差に基づいて前輪側推定横加速度を設定する前輪側推定横加速度設定手段と、後側左右輪の車輪速差に基づいて後輪側推定横加速度を設定する後輪側推定横加速度設定手段と、前記前輪側推定横加速度と前記後輪側推定横加速度とに基づいて前後輪平均推定横加速度を設定する前後輪平均推定横加速度設定手段と、前記前輪側推定横加速度と前記後輪側推定横加速度との差の絶対値が第１の設定値未満の場合、該後輪側推定横加速度と前記前輪側推定横加速度との何れか一方と前記前後輪平均推定横加速度とを比較し、何れか大きい値を推定横加速度として設定する推定横加速度設定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、車輪速検出手段で検出した車輪速に基づいて推定横加速度を求めるに際し、スリップし易い路面状況や異径タイヤが装着されている場合であっても、実際の横加速度に近く、しかも安定した値を設定することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１に横加速度設定装置を備えた車両の構成図を示す。

図１に示す車両１は、前後左右の各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲに、この各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲと一体回転するシグナルロータ４が設けられ、この各シグナルロータ４に、電磁ピックアップ等からなる車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲが対設されている。

この各車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲが電子制御装置（ＥＣＵ）６に接続されている。ＥＣＵ６はコンピュータを主体に構成され、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段等を備えている。ＥＣＵ６では、後左右輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪速ＶＲＬ，ＶＲＲの速度差（車輪速差）に基づき後輪側推定横加速度ＧＲを求め、又、前左右輪３ＦＬ，３ＦＲの車輪速ＶＦＬ，ＶＦＲの速度差（車輪速差）に基づいて前輪側推定横加速度ＧＦを求める。更に、この両推定横加速度ＧＲ，ＧＦに基づき前後輪平均推定横加速度ＧＡ（ＧＡ←(ＧＲ＋ＧＦ)／２）を求める。そして、この各推定横加速度ＧＲ，ＧＦ，ＧＡに基づき推定横加速度Ｇｙ[m/s²]を設定する。

ＥＣＵ６で設定される推定横加速度Ｇｙは、具体的には、図２に示す推定横加速度設定ルーチンに従って実行される。

このルーチンは、イグニッションスイッチをＯＮした後、設定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ１で、４つの車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲに併設されている車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲで検出した信号に基づいて算出した車輪速ＶＦＬ，ＶＦＲ，ＶＲＬ，ＶＲＲを読込む。

次いで、ステップＳ２で、後左右輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪速ＶＲＬ，ＶＲＲに基づき後輪側推定横加速度ＧＲを求め、又、前左右輪３ＦＬ，３ＦＲの車輪速ＶＦＬ，ＶＦＲに基づいて前輪側推定横加速度ＧＦを求める。更に、この両推定横加速度ＧＲ，ＧＦに基づき前後輪平均推定横加速度ＧＡを求める。尚、このステップＳ２での処理が、後輪側推定横加速度設定手段、前輪側推定横加速度設定手段、及び前後輪平均推定横加速度設定手段に対応している。

ここで、旋回円上での後左右輪３ＦＬ，３ＦＲに発生する内外輪差を用いて、車両１の車体にかかる横加速度Ｇを近似的に演算する方法について説明する。

図３に示すように、定常円旋回時における旋回半径をｒ[m]とした場合、微小時間ｄｔにおける車両の微小移動距離ｄＬ [m]（旋回円弧の長さ）は、
ｄＬ＝ｒ・ｄθ…（１）
となる。ここで、旋回半径ｒは一定とする。又、ｄθは微小旋回角[rad]である。

車両が微小移動距離ｄＬ[m]だけ移動した場合、非定常円旋回時の旋回半径変化を無視すると、
ｒ≒ｒn−1…（２）
となる。尚、ｒn−1[m]は計測開始時の旋回半径である。

又、旋回中の車速は、
ｄＬ／ｄｔ＝ｒ（ｄθ／ｄｔ）…（３）
となる。

更に、後右輪３ＲＲの車輪速ＶＲＲ[m/s]、及び後左輪３ＲＬの車輪速ＶＲＬ[m/s]を、（３）式に代入して、ｄθ／ｄｔ を角速度ω[rad/s]で表すと、
ＶＲＲ ＝（ｒ ＋ ｔｄ／２）ω…（４）
ＶＲＬ ＝（ｒ − ｔｄ／２）ω…（５）
となる。ここで、ｔｄ[m]はトレッドである。

次いで、（４），（５）式から旋回半径ｒ［ｍ］、及び角速度ω[rad/s]を算出すると、
ｒ＝（ｔｄ／２）・（ ＶＲＲ ＋ ＶＲＬ）／（ＶＲＲ − ＶＲＬ）…（６）
ω＝（１／ｔｄ）・（ＶＲＲ − ＶＲＬ）…（７）
となる。

そして、この（６），（７）式を、ＧＲ＝ｒω２ に代入して、後輪側推定横加速度ＧＲ[m/s^２]を、
ＧＲ＝（１／２ｔｄ）・（ＶＲＲ^２ − ＶＲＬ^２）…（８）
から求める。ここで、（１／２ｔｄ）は固定値であるため、後輪側推定横加速度ＧＲは、車輪速ＶＲＬ，ＶＲＲの車輪速差に基づいて設定されることになる。

尚、前輪側推定横加速度ＧＦは、後右輪３ＲＲの車輪速ＶＲＲと後左輪３ＲＬの車輪速ＶＲＬとを、前右輪３ＦＲの車輪速ＶＦＲと前左輪３ＦＬの車輪速ＶＦＬに置き換えて求める。更に、前後輪平均推定横加速度ＧＡは、（ＧＲ＋ＧＦ）／２から算出する。

次いで、ステップＳ３へ進むと、各推定横加速度ＧＲ，ＧＦ，ＧＡをフィルタ処理して、ノイズ成分を除去した後、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、前輪側推定横加速度ＧＦと後輪側推定横加速度ＧＲとの差分の絶対値から切換判定値｜ＧＦ−ＧＲ｜を算出する。その後、ステップＳ５，Ｓ６で、運転条件を判定する。すなわち、ステップＳ５では、切換判定値｜ＧＦ−ＧＲ｜と第１の設定値Ａとを比較し、又、ステップＳ６では、切換判定値｜ＧＦ−ＧＲ｜と第２の設定値Ｂとを比較する。ここで、第１の設定値Ａ，Ｂは、Ａ＜Ｂの関係にある。

後輪側推定横加速度ＧＲは、ドライ路面等、タイヤのグリップ状態が良好な場合は横加速度センサで検出した実際の横加速度と殆ど同じ値を示すが、後左右輪３ＲＬ，３ＲＲの少なくとも一方にスリップが発生した場合、実際の横加速度と異なる値を示してしまう。そのため、本実施形態では、ステップＳ５，６において運転条件を判定し、運転条件に応じて、推定横加速度ＧＲ，ＧＦ，ＧＡの何れかを選択し、安定した推定横加速度Ｇｙを求める。

そして、ステップＳ５で、｜ＧＦ−ＧＲ｜＜Ａと判定された場合、ステップＳ７へ進み、又、｜ＧＦ−ＧＲ｜≧Ａと判定された場合は、ステップＳ６へ分岐する。

ステップＳ７へ進むと、後輪側推定横加速度ＧＲと前後輪平均推定横加速度ＧＡを比較し、いずれか大きい値を推定横加速度Ｇｙとして設定し（Ｇｙ←ＭＡＸ［ＧＲ，ＧＡ］）、ステップＳ１０へ進む。すなわち、｜ＧＦ−ＧＲ｜＜Ａの左右輪差が小さい状況では、弱いタイヤスリップの影響で、後輪側推定横加速度ＧＲが実際の横加速度よりも小さくなっている可能性がある。従って、このような状況では、後輪側推定横加速度ＧＲと前後輪平均推定横加速度ＧＡの何れか大きい値を推定横加速度Ｇｙとして設定することで、比較的弱いタイヤスリップが発生した場合であっても、前輪側推定横加速度ＧＦを加味した値で補正され、安定した推定横加速度Ｇｙを設定することができるばかりでなく、実際の横加速度に近い値を設定することができる。

尚、ステップＳ７での処理が推定横加速度設定手段に対応している。又、この場合、後輪側推定横加速度ＧＲに代えて前輪側推定横加速度ＧＦを適用し、この前輪側推定横加速度ＧＦと前後輪平均推定横加速度ＧＡとの何れか大きい値を、推定横加速度Ｇｙとして設定するようにしても良い。

一方、ステップＳ６へ進むと、切換判定値｜ＧＦ−ＧＲ｜と第２の設定値Ｂとを比較し、｜ＧＦ−ＧＲ｜＜Ｂのときは、ステップＳ８へ進み、又、｜ＧＦ−ＧＲ｜≧Ｂのときは、推定不良と判定しステップＳ９へ進む。

ステップＳ８へ進むと、後輪側推定横加速度ＧＲと前後輪平均推定横加速度ＧＡと前輪側推定横加速度ＧＦとを比較し、最小値を示すものを推定横加速度Ｇｙとして設定し（Ｇｙ←ＭＩＮ［ＧＲ，ＧＡ，ＧＦ］）、ステップＳ１０へ進む。すなわち、｜ＧＦ−ＧＲ｜＜Ｂの前輪側推定横加速度ＧＦと後輪側推定横加速度ＧＲとの差分が比較的大きい状況では、４つの車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの何れかに異径タイヤが装着されている可能性がある。そのため、後輪側推定横加速度ＧＲと前後輪平均推定横加速度ＧＡと前輪側推定横加速度ＧＦとを比較し、最も小さい値を示すものを推定横加速度Ｇｙとして設定することで、実際の横加速度に対して推定横加速度Ｇｙが異常偏差や異常発散を示すことを未然に防止することができる。尚、ステップＳ８での処理が推定横加速度設定手段に対応している。

又、ステップＳ９へ進むと、推定横加速度Ｇｙをクリアして（Ｇｙ←０）、ステップＳ１０へ進む。｜ＧＦ−ＧＲ｜≧Ｂでは、４つの車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの中で、対角線上の２輪に異径タイヤが装着されている可能性、或いは１つの車輪に大異径タイヤが装着されている可能性がある。すなわち、対角線上の２輪に異径タイヤが装着されている場合は、前輪側推定横加速度ＧＦと後輪側推定横加速度ＧＲとの方向が逆向きとなり、その結果、切換判定値｜ＧＦ−ＧＲ｜が大きな値を示すことになる。一方、１つタイヤが大異径の場合は、定常的に推定横加速度が検出されてしまう等、明らかな異常状態であり、このような状況では、推定横加速度Ｇｙを０とすることで、推定横加速度Ｇｙを使用した制御の誤判定を未然に防止する。尚、このステップＳ９での処理が推定横加速度設定手段に対応している。又、ステップＳ５において、｜ＧＦ−ＧＲ｜≧Ａと判定された場合であっても、その値が一時的なものである場合は、次の演算時において、｜ＧＦ−ＧＲ｜＜Ａとなり自動的にステップＳ７へ遷移する。

このように、本実施形態では、車輪速ＶＲＬ，ＶＲＲ，ＶＦＬ，ＶＦＲに基づき、後輪側推定横加速度ＧＲ、前輪側推定横加速度ＧＦ、及び前後輪平均推定横加速度ＧＡをそれぞれ算出し、この各推定横加速度ＧＲ，ＧＦ，ＧＡを、走行状況に応じて選択して、推定横加速度Ｇｙを得るようにしたので、種々の道路状況や、装着タイヤによる影響が最小限となり、安定した推定横加速度Ｇｙを設定することができる。

そして、ステップＳ７〜Ｓ９の何れかからステップＳ１０へ進むと、推定横加速度Ｇｙのフィルタ処理を行う。尚、当該ステップでの処理がフィルタ処理手段に対応している。

推定横加速度Ｇｙの出力フィルタ処理は、外乱やステップＳ７〜Ｓ９で設定される推定横加速度Ｇｙの切りかわりによるステップ的な変動を抑制するものである。以下に、本実施形態で採用するフィルタ処理について説明する。

本実施形態では、フィルタ処理を、変化量制限と一次遅れフィルタ処理によって行う。すなわち、先ず、推定横加速度下限値Ｇｙｍｉｎを、推定横加速度Ｇｙと重力加速度１Ｇ[m/s²]を比較し、何れか小さい値で設定する（Ｇｙｍｉｎ←ＭＩＮ［Ｇｙ，１Ｇ］）。次に、この推定横加速度下限値Ｇｙｍｉｎに基づいて時定数の変化量制限値を設定する。

続いて、推定横加速度下限値Ｇｙｍｉｎの変化量が変化量制限値を超えた場合、変化量制限値を超えない上限値に推定横加速度Ｇｙを設定し、超えない場合は推定横加速度下限値Ｇｙｍｉｎに推定横加速度Ｇｙを設定する。 又、推定横加速度下限値Ｇｙｍｉｎに基づき、図４に示すフィルタ時定数設定テーブルを参照してフィルタ時定数Ｔを設定する。

そして、このフィルタ時定数Ｔに基づき推定横加速度Ｇｙを一次遅れフィルタ処理し、ステップＳ１１へ進む。
Ｇｙ←Ｇｙ・１／（１＋Ｔ・Ｓ）…（９）
ここで、Ｔはフィルタ時定数 、Ｓはラプラス演算子である。図５に示すように、本実施形態では、推定横加速度Ｇｙを一次遅れフィルタ処理しているので、推定横加速度Ｇｙのステップ的な変動が抑制され、安定した推定横加速度Ｇｙを設定することができる。

そして、ステップＳ１１で今回の設定した推定横加速度Ｇｙを、ＲＡＭ等の一時記憶手段に記憶してルーチンを抜ける。この一時記憶手段に記憶されている推定横加速度Ｇｙは、自動制動制御装置や駆動力制御装置を代表とする車両の挙動制御を行う際に読込まれる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば適用できる車両は４輪駆動車、２輪駆動車の何れであっても良い。

横加速度設定装置を備えた車両の構成図 推定横加速度設定ルーチンを示すフローチャート 定常円旋回時における車両の微小移動状態を示す模式図 フィルタ時定数設定テーブルの説明図 推定横加速度を一次遅れフィルタ処理する際の説明図

符号の説明

１…車両、
３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲ…車輪、
５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲ…車輪速センサ、
ω…角速度、
Ａ，Ｂ…設定値、
ＧＡ…前後輪平均推定横加速度、
ＧＦ…前輪側推定横加速度、
ＧＲ…後輪側推定横加速度、
Ｇｙ…推定横加速度、
Ｔ…フィルタ時定数、
ＶＦＬ，ＶＦＲ，ＶＲＬ，ＶＲＲ…車輪速、
ｄＬ…微小移動距離、
ｄｔ…微小時間、
ｒ…旋回半径

Claims (5)

1. 車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
   前側左右輪の車輪速差に基づいて前輪側推定横加速度を設定する前輪側推定横加速度設定手段と、
   後側左右輪の車輪速差に基づいて後輪側推定横加速度を設定する後輪側推定横加速度設定手段と、
   前記前輪側推定横加速度と前記後輪側推定横加速度とに基づいて前後輪平均推定横加速度を設定する前後輪平均推定横加速度設定手段と、
   前記前輪側推定横加速度と前記後輪側推定横加速度との差の絶対値が第１の設定値未満の場合、該後輪側推定横加速度と前記前輪側推定横加速度との何れか一方と前記前後輪平均推定横加速度とを比較し、何れか大きい値を推定横加速度として設定する推定横加速度設定手段と
   を備えることを特徴とする車両の横加速度設定装置。
2. 前記推定横加速度設定手段は、前記前輪側推定横加速度と前記後輪側推定横加速度との差の絶対値が前記第１の設定値より大きく且つ、該第１の設定値より大きな値の第２の設定値より小さい場合、前記前輪側推定横加速度と前記後輪側推定横加速度と前記前後輪平均推定横加速度とを比較し、最も小さい値を推定横加速度として設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の横加速度設定装置。
3. 前記推定横加速度設定手段は、前記前輪側推定横加速度と前記後輪側推定横加速度との差の絶対値が前記第２の設定値より大きい場合、前記推定横加速度を０に設定する
   ことを特徴とする請求項２記載の車両の横加速度設定装置。
4. 前記推定横加速度設定手段で設定した推定横加速度に対し、所定のフィルタ時定数を有する一次遅れフィルタ処理を施すフィルタ処理手段
   を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の横加速度設定装置。
5. 前記フィルタ時定数は前記推定横加速度に基づいて設定する
   ことを特徴とする請求項４記載の車両の横加速度設定装置。

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