JP5307591B2

JP5307591B2 - 車両挙動制御装置

Info

Publication number: JP5307591B2
Application number: JP2009062662A
Authority: JP
Inventors: 昌克堀
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP2010216545A

Description

本発明は、アクチュエータの作動遅れを補償するとともに、走行状態に適した応答性を実現できる車両挙動制御装置に関する。

車両の走行安定性等を向上させる車両挙動制御装置としては、ＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）およびＴＣＳ（Traction Control System）に旋回時における横滑りの抑制機能等を加えたＶＳＡ（Vehicle Stability Assist system:車両挙動安定化制御システム：特許文献１参照）や、旋回能力の向上を図るべく左右駆動輪間での駆動力配分を連続的に変化させるＡＴＴＳ(Active Torque Transfer System：左右駆動力配分装置：特許文献２参照)、高速走行時における操縦安定性の向上や車庫入れ時における旋回半径の縮小等を実現するＲＴＣ（Rear Toe Control system：後輪操舵システム：特許文献３参照）等が存在する。これら車両挙動制御装置では、例えば、前輪操舵角や車速、横加速度等に基づき規範ヨーモーメントを設定した後、車両モデル等によって得られた実ヨーモーメントを規範ヨーモーメントに一致させるように、各車輪の制動力、左右駆動輪間での駆動力配分、左右後輪のトー角の目標制御指示値（目標制御量）を設定してアクチュエータをフィードバック制御（ヨーモーメントフィードバック制御）する。

特開２００４−２８４４８５号公報特許第３３４００３８号特公平５−３３１９３号公報

上述した車両挙動制御装置では、アクチュエータに機械的な作動遅れが存在することから、制御装置から目標制御指示値が出力されても目標とするヨーモーメントが瞬時には得られない（すなわち、制御応答性が低い）問題があった。また、低中速走行時や低μ路走行時には制御応答性を高めて操縦性を向上させる一方、高速走行時には制御応答性を低めて安定性を確保することが望ましいが、従来のフィードバック制御では車速や路面μに応じて制御応答性を変化させることができない問題もあった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、アクチュエータの作動遅れを補償するとともに、走行状態に適した応答性を実現できる車両挙動制御装置を提供するものである。

第１の発明は、車両の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、車両の実ヨーモーメントを推定する実ヨーモーメント推定手段と、前記目標ヨーモーメントと前記実ヨーモーメントとに基づき、前記実ヨーモーメントと前記目標ヨーモーメントとの差が小さくなるようにフィードバック値を設定するフィードバック値設定手段と、車速を検出する車速検出手段と、路面μを推定する路面μ推定手段とを有し、前記フィードバック値に基づいて前記車両の挙動制御を行う車両挙動制御装置であって、前記車両の前記実ヨーモーメントは前記目標ヨーモーメントの立ち上がりに遅れて立ち上がるものであり、前記車速および前記路面μに基づいて設定されたフィルタ周波数を用いて、立ち上がりを遅延させた前記実ヨーモーメントを出力する可変ローパスフィルタを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記車速が低い場合、前記可変ローパスフィルタは、前記車速が高い場合よりも前記実ヨーモーメントの立ち上がりを遅らせることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る車両挙動制御装置において、前記路面μが低い場合、前記可変ローパスフィルタは、前記路面μが高い場合よりも前記実ヨーモーメントの立ち上がりを遅らせることを特徴とする。

第１の発明によれば、アクチュエータに作動遅れが存在しても、実ヨーモーメントの立ち上がり時における目標ヨーモーメントと実ヨーモーメントとの差が大きくなるため、その作動遅れが補償されて良好な制御応答性が実現される。また、第２〜第３の発明によれば、走行状態や路面状態に適した応答性をそれぞれ実現できる。

実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図である。実施形態に係るＡＴＴＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。実施形態に係るオブザーバの概略構成を示すブロック図である。実施形態に係る駆動力配分制御の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る実ヨーモーメント設定処理の手順を示すフローチャートである。

以下、ＡＴＴＳを搭載したＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）式４輪自動車（以下、単に自動車と記す）に本発明を適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図であり、図２は実施形態に係るＡＴＴＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図であり、図３は実施形態に係るオブザーバの概略構成を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜車両の装置構成＞
先ず、図１を参照して、自動車の装置構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対応して配置された部材については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して例えば車輪４ｆｌ（左前）、車輪４ｆｒ（右前）、車輪４ｒｌ（左後）、車輪４ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には例えば車輪４と記す。

図１に示すように、自動車１は、車体２の前後左右に、タイヤ３が装着された４つの車輪４を有しており、操舵アシストを行うＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）１１と、左右前輪４ｆｌ，４ｆｒ（左右ドライブシャフト５ｆｌ，５ｆｒ）に対して駆動力を可変配分するＡＴＴＳ１３と、ＡＴＴＳ１３を駆動制御するＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６（車両挙動制御装置）とを搭載している。

自動車１は、車輪速を検出する車輪速センサ２１を各車輪４ごとに備える他、ステアリングホイール７の操舵角を検出する操舵角センサ２２、車体２の実ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ２３、車体２の横加速度を検出する横Ｇセンサ２４、車体２の前後加速度を検出する前後Ｇセンサ２５、ＡＴＴＳ１３の制御油圧を検出する油圧センサ２６等を適所に有している。

ＡＴＴＳ１３は、各一対の遊星歯車機構および油圧クラッチ、油圧クラッチを駆動制御する油圧制御弁等から形成されており、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６からの制御電流に応じて左右前輪４ｆｌ，４ｆｒに対する駆動力の配分を連続的に変化させる。ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して、他の各種制御装置やＡＴＴＳ１３、各センサ２１〜２６と接続されている。

＜ＡＴＴＳ−ＥＣＵ＞
図２に示すように、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、図示しない入出力インタフェースの他、車速推定部４０と、駆動力配分推定部４１と、ＦＦ（フィードフォワード）制御部４２と、規範車両モデル４３と、オブザーバ４４と、ヨーレイトＦＢ（フィードバック）設定部４５と、ヨーモーメントＦＢ設定部４６と、スリップ角ＦＢ設定部４７と、ＦＢ制御部４８と、目標駆動力配分設定部４９と、目標油圧設定部５０と、目標電流設定部５１とを備えている。

車速推定部４０は、各車輪４の車輪速に基づき、自動車１の車速を推定する。駆動力配分推定部４１は、油圧センサ２６から入力した実油圧に基づき、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６の実駆動力配分を推定する。ＦＦ制御部４２は、操舵角や車速に基づき、駆動力配分ＦＦ制御量を設定する。規範車両モデル４３は、操舵角や車速等に基づき、規範ヨーレイトや規範ヨーモーメント、規範スリップ角を設定する。

ヨーレイトＦＢ設定部４５は、規範ヨーレイトや実ヨーレイトに基づき、ヨーレイトＦＢ値を設定する。ヨーモーメントＦＢ設定部４６は、規範ヨーモーメントと実ヨーモーメントとに基づき、ヨーモーメントＦＢ値を設定する。スリップ角ＦＢ設定部４７は、規範スリップ角と実スリップ角とに基づき、スリップ角ＦＢ値を設定する。ＦＢ制御部４８は、ヨーレイトＦＢ値とヨーモーメントＦＢ値とスリップ角ＦＢ値とに基づき、駆動力配分ＦＢ制御量を設定する。

目標駆動力配分設定部４９は、駆動力配分ＦＦ制御量と駆動力配分ＦＢ制御量とに基づき、駆動力配分制御量を設定する。目標油圧設定部５０は、駆動力配分制御量と油圧センサ２６から入力した実油圧とに基づき、ＡＴＴＳ１３（油圧制御弁）の目標油圧を設定する。目標電流設定部５１は、目標油圧に基づき、油圧制御弁駆動用リニアソレノイドの駆動電流を設定してＡＴＴＳ１３に出力する。

＜オブザーバ＞
図３に示すように、オブザーバ４４は、車両モデル６１と、路面μ推定部６２と、可変ローパスフィルタ６３と、フィルタ周波数設定部６４とを備えている。車両モデル６１は、車速Ｖや横加速度Ｇｙ、前後加速度Ｇｘ、実ヨーレイトγｒｌ等に基づき、実ヨーモーメントベース値Ｍｚｂと実スリップ角Ａｓｒｌとを算出する。また、路面μ推定部６２は、車速Ｖと操舵角δと実ヨーレイトγｒｌとに基づき、路面μ（タイヤと路面との間の摩擦係数）を推定する。また、可変ローパスフィルタ６３は、実ヨーモーメントベース値Ｍｚｂの立ち上がりを遅延させることによって、実ヨーモーメントＭｚｒｌを出力する。フィルタ周波数設定部６４は、車速Ｖおよび路面μに基づいてフィルタ周波数Ｆｆを設定し、可変ローパスフィルタ６３を駆動制御する。

≪実施形態の作用≫
＜駆動力配分制御＞
自動車１が走行を開始すると、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、図４のフローチャートにその手順を示す駆動力配分制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行する。

駆動力配分制御を開始すると、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は先ず、運転者の操舵に応じた迅速な駆動力配分を実現すべく、図４のステップＳ１で車速と操舵角とに基づいて駆動力配分ＦＦ制御量Ｄｆｆを設定する。

次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２で規範ヨーレイトγｒｆと実ヨーレイトγｒｌとの差に応じてヨーレイトＦＢ値ＹＲｆｂを設定し、ステップＳ３で規範ヨーモーメントＭｚｒｆと実ヨーモーメントＭｚｒｌとの差に応じてヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂを設定し、ステップＳ４で規範スリップ角Ａｓｒｆと実スリップ角Ａｓｒｌとの差に応じてスリップ角ＦＢ値ＳＡｆｂを設定する。次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ５で、ヨーレイトＦＢ値ＹＲｆｂとヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂとスリップ角ＦＢ値ＳＡｆｂとを和すことにより、駆動力配分ＦＢ制御量Ｄｆｂを設定する。

次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、駆動力配分ＦＦ制御量Ｄｆｆと駆動力配分ＦＢ制御量Ｄｆｂとの和に基づきステップＳ６で制御指示ベース値Ｄｂを設定した後、ステップＳ７で制御指示ベース値Ｄｂに後述する不感帯係数Ｋｎを乗じることによって目標駆動力配分制御値Ｄｔｇｔを設定する。しかる後、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ８でＡＴＴＳ１３（油圧制御弁駆動用リニアソレノイド）に対する目標駆動電流Ｉｔｇｔを設定／出力する。

＜実ヨーモーメント設定処理＞
ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、上述した駆動力配分制御と並行して、図５のフローチャートにその手順を示す実ヨーモーメント設定処理を所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行する。

実ヨーモーメント設定処理を開始すると、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、先ず図５のステップＳ２１で、車速Ｖや操舵角δ、実ヨーレイトγｒｌ、横加速度Ｇｙ、前後加速度Ｇｘに基づき、実ヨーモーメントベース値Ｍｚｂを算出した後、ステップＳ２２で、車速Ｖと操舵角δと実ヨーレイトγｒｌとに基づき、路面μ（タイヤと路面との間の摩擦係数）を推定する。次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２３で車速Ｖに所定の車速係数Ｋｖを乗じて車速補正値Ｆｃｖを算出した後、ステップＳ２４で路面μに所定のμ係数Ｋμを乗じてμ補正値Ｆｃμを算出する。

次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２５で、フィルタ周波数ベース値Ｆｂに対して車速補正値Ｆｃｖを加えるとともにμ補正値Ｆｃμを加えることにより、可変ローパスフィルタ６３のフィルタ周波数Ｆｆを設定する。これにより、フィルタ周波数Ｆｆは、車速Ｖが高くなるほど高くなり、路面μが高くなるほど高くなる。

次に、ＡＴＴＳ−ＥＣＵ１６は、ステップＳ２６で、フィルタ周波数Ｆｆをもって実ヨーモーメントベース値Ｍｚｂを処理することにより（実ヨーモーメントベース値Ｍｚｂの立ち上がりを遅延させることにより）、実ヨーモーメントＭｚｒｌを設定／出力する。フィルタ周波数Ｆｆが低い場合、すなわち車速Ｖや路面μが低い場合、実ヨーモーメントＭｚｒｌの立ち上がりが遅れ、規範ヨーモーメントＭｚｒｆと実ヨーモーメントＭｚｒｌとの差が増大してヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂが大きくなる。逆に、フィルタ周波数Ｆｆが高い場合、すなわち車速Ｖや路面μが高い場合、実ヨーモーメントＭｚｒｌの立ち上がりが早まり、規範ヨーモーメントＭｚｒｆと実ヨーモーメントＭｚｒｌとの差が減少してヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂが比較的小さくなる。

本実施形態では、実ヨーモーメントベース値Ｍｚｂを可変ローパスフィルタ６３によって処理することでアクチュエータの制御遅れに起因する制御応答性の低下を抑制するとともに、車速Ｖや路面μが低い場合にはヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂを大きくして制御応答性の更なる向上を図る一方、車速Ｖが高い場合にはヨーモーメントＦＢ値ＹＭｆｂを比較的小さくして安定性の向上を図ることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態はＡＴＴＳの制御に本発明を適用したものであるが、ＶＳＡやＲＴＣ等の制御にも当然に適用可能である。また、車両や制御装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１自動車（車両）
２車体
４車輪
１３ＡＴＴＳ
１６ＡＴＴＳ−ＥＣＵ（車両挙動制御装置）
４０車速推定部（車速検出手段）
４３規範車両モデル（目標ヨーモーメント設定手段）
４６ヨーモーメントＦＢ設定部
５１目標電流設定部（制御指示値設定手段）
６１車両モデル（実ヨーモーメント推定手段）
６２路面μ推定部（路面μ推定手段）
６３可変ローパスフィルタ（実ヨーモーメント遅延手段）
６４フィルタ周波数設定部（遅延特性可変手段）

Claims

車両の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、
車両の実ヨーモーメントを推定する実ヨーモーメント推定手段と、
前記目標ヨーモーメントと前記実ヨーモーメントとに基づき、前記実ヨーモーメントと前記目標ヨーモーメントとの差が小さくなるようにフィードバック値を設定するフィードバック値設定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
路面μを推定する路面μ推定手段とを有し、
前記フィードバック値に基づいて前記車両の挙動制御を行う車両挙動制御装置であって、
前記車両の前記実ヨーモーメントは前記目標ヨーモーメントの立ち上がりに遅れて立ち上がるものであり、
前記車速および前記路面μに基づいて設定されたフィルタ周波数を用いて、立ち上がりを遅延させた前記実ヨーモーメントを出力する可変ローパスフィルタを備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。
前記車速が低い場合、前記可変ローパスフィルタは、前記車速が高い場合よりも前記実ヨーモーメントの立ち上がりを遅らせることを特徴とする、請求項１に記載された車両挙動制御装置。
前記路面μが低い場合、前記可変ローパスフィルタは、前記路面μが高い場合よりも前記実ヨーモーメントの立ち上がりを遅らせることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された車両挙動制御装置。