JP5613607B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に、自動ブレーキにより発生するヨーモーメントで車両のアンダーステアを防止する車両挙動制御装置に関する。

従来より、特定の車輪にブレーキ力を付加して車両に発生するヨーモーメントにより、アンダーステア等の車両のヨーイングを改善する技術が提案され、実用化されている。この際、タイヤのグリップ限界を超えるヨーレートを発生させると車両はスピン傾向になる虞がある。このため、例えば、特開２０００−７９８７２号公報（以下、特許文献１）では、車体スリップ角の大きさが小さいときには目標ヨーレートと車両の実ヨーレートとの偏差に基づき目標ヨーモーメントを演算し、車体スリップ角の大きさが大きいときには車体スリップ角に基づいて目標ヨーモーメントを演算する車両の運動制御装置の技術が開示されている。また、例えば特開２００２−２６４７９２号公報（以下、特許文献２）では、車速と横加速度とヨーレートを基に、車両の横すべり角速度を演算し、車両の横すべり角速度演算値が設定された閾値を超えたとき、横すべり角速度演算値と設定された閾値との偏差に基づいて車両のヨーイング運動量を制御するヨーイング運動量制御手段を備え、横すべり角速度の演算に用いられる検出値に誤差が出る走行状態や検出値誤差影響を大きく受ける走行状態が検出されたときには閾値を大きな値に設定し、それ以外の走行状態が検出されたときには閾値を小さな値に設定する車両ヨーイング運動量制御装置の技術が開示されている。

特開２０００−７９８７２号公報 特開２００２−２６４７９２号公報

ところで、上述の特許文献１に開示されるような車体すべり角を監視して付加ヨーモーメントを制御する場合、車体すべり角速度演算に用いられるヨーレートは、ヨーモーメントの積分値であり、更にそれを積分したのが車体すべり角になるため、車体すべり角はヨーモーメントに対して２次の応答になり、共振周波数を持つ振動系となって振動現象である制御ハンチング等を起こす虞がある。また、上述の特許文献２に開示されるような車体すべり角速度を用いた制御のように、制御入力に対する応答が１次であれば、共振周波数を持つ振動系にはならないが、ヨーモーメントを付加するアクチュエータの遅れを無視できない場合は、振動現象である制御ハンチング等を起こす可能性がある。例えば、ブレーキ制御の場合、目標液圧に対する油圧ユニット単独の液圧応答性が十分高くても、実際に液圧０から加圧する場合には、ホイールシリンダの無効ストローク（ブレーキパッド−ロータ間のクリアランス）等による無駄時間が発生する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ブレーキによるヨーモーメント制御のハンチングの発生を抑制し、滑らかな車両挙動で、制御精度を向上させることができる車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両挙動制御装置の一態様は、車両の運転状態に基づいて車両に発生させる目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出手段と、車両の過剰なヨーレートを監視して上記目標ヨーモーメントを０としてブレーキ液圧の指示値が０になることのない、０よりも大きな値を下限値として減少補正する目標ヨーモーメント補正手段と、上記補正した目標ヨーモーメントに基づいて自動ブレーキを作動して車両にヨーモーメントを発生させる制御実行手段とを備えた。

本発明による車両挙動制御装置によれば、ブレーキによるヨーモーメント制御のハンチングの発生を抑制し、滑らかな車両挙動で、制御精度を向上させることが可能となる。

本発明の実施の一形態による、車両挙動制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施の一形態による、制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施の一形態による、制動力制御プログラムのフローチャートである。 本発明の実施の一形態による、車体すべり角速度感応ゲインの特性図である。 本発明の実施の一形態による、制動力の前後配分比の特性図である。 本発明の実施の一形態による、制動力制御の一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は車両を示し、車両前部に配置されたエンジン２による駆動力は、このエンジン２後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）３からトランスミッション出力軸３ａを経てセンターディファレンシャル装置４に伝達される。

このセンターディファレンシャル装置４から、リヤドライブ軸５、プロペラシャフト６、ドライブピニオン７を介して後輪終減速装置８に入力される一方、センターディファレンシャル装置４から、フロントドライブ軸９を介して前輪終減速装置１０に入力される。ここで、自動変速装置３、センターディファレンシャル装置４および前輪終減速装置１０等は、一体にケース１１内に設けられている。

後輪終減速装置８に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１２rlを経て左後輪１３rlに、後輪右ドライブ軸１２rrを経て右後輪１３rrに伝達される。一方、前輪終減速装置１０に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１２flを経て左前輪１３flに、前輪右ドライブ軸１２frを経て右前輪１３frに伝達される。

符号１５は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部１５には、ドライバにより操作されるブレーキペダル１６と接続されたマスターシリンダ１７が接続されており、ドライバがブレーキペダル１６を操作する（踏み込む）とマスターシリンダ１７により、ブレーキ駆動部１５を通じて、４輪１３fl，１３fr，１３rl，１３rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ１８fl，右前輪ホイールシリンダ１８fr，左後輪ホイールシリンダ１８rl，右後輪ホイールシリンダ１８rr）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動される。

ブレーキ駆動部１５は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号に応じて、各ホイールシリンダ１８fl，１８fr，１８rl，１８rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に構成されている。ブレーキ駆動部１５には、後述する制御部２０から制御信号（目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBr）が入力される。

制御部２０には、ハンドル角センサ２１からハンドル角θＨが入力され、車速センサ２２から車速Ｖが入力され、ヨーレートセンサ２３からヨーレートγが入力され、横加速度センサ２４から車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が入力され、路面摩擦係数推定装置２５から路面摩擦係数μが入力される。

そして、制御部２０は、これらの入力信号に基づいて、車両の運転状態に基づいて車両の目標ヨーレートγｔを算出し、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）を算出し、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）に基づいて車体すべり角速度感応ゲインＧｄβを設定し、γ、γｔ、Ｇｄβに基づいて目標ヨーモーメントＭztを算出し、旋回内側前後輪に付加する目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBr算出してブレーキ駆動部１５に出力するように構成されている。ここで、車体すべり角速度感応ゲインＧｄβは、目標ヨーモーメントＭztの値が、タイヤのグリップ限界を超えるヨーレートを発生させる値とならないように、車体すべり角速度の絶対値｜ｄβ／ｄｔ｜に応じて目標ヨーモーメントＭztを減少補正する補正ゲインとなっているが、この減少補正の際、目標ヨーモーメントＭztを０としてしまわないように、０よりも大きな値を下限値として減少補正するようになっている。

このため、制御部２０は、図２に示すように、目標ヨーレート算出部２０ａ、車体すべり角速度算出部２０ｂ、車体すべり角速度感応ゲイン設定部２０ｃ、目標ヨーモーメント算出部２０ｄ、目標ブレーキ液圧算出部２０ｅから主要に構成されている。

目標ヨーレート算出部２０ａは、ハンドル角センサ２１からハンドル角θＨが入力され、車速センサ２２から車速Ｖが入力される。そして、例えば、車両モデルに基づいて、以下の（１）式により、目標ヨーレートγｔを算出し、目標ヨーモーメント算出部２０ｄに出力する。
γｔ＝（１／（１＋Ａ・Ｖ^２））・（Ｖ／ｌ）・（θＨ／ｎ） …（１）
ここで、Ａは車両固有のスタビリティファクタ、ｌはホイールベース、ｎはステアリングギヤ比である。

車体すべり角速度算出部２０ｂは、車速センサ２２から車速Ｖが入力され、ヨーレートセンサ２３からヨーレートγが入力され、横加速度センサ２４から車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が入力される。そして、例えば、以下の（２）式により、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）を算出し、車体すべり角速度感応ゲイン設定部２０ｃに出力する。
（ｄβ／ｄｔ）＝（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）／Ｖ−γ …（２）

車体すべり角速度感応ゲイン設定部２０ｃは、車体すべり角速度算出部２０ｂから車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）が入力される。そして、例えば、予め実験・計算等により設定しておいた、図４に示すような、車体すべり角速度の絶対値｜ｄβ／ｄｔ｜に応じた車体すべり角速度感応ゲインＧｄβのマップを参照して車体すべり角速度感応ゲインＧｄβを設定し、目標ヨーモーメント算出部２０ｄに出力する。

この車体すべり角速度感応ゲインＧｄβの特性図は、図４に示すように、後述する目標ヨーモーメントＭztの値が、タイヤのグリップ限界を超えるヨーレートを発生させる値とならないように、車体すべり角速度の絶対値｜ｄβ／ｄｔ｜に応じて目標ヨーモーメントＭztを、車体すべり角速度感応ゲインＧｄβを用いて（乗算することにより）減少補正するものとなっている。この減少補正する際、目標ヨーモーメントＭztを０にしてしまうと、ブレーキ液圧の指示値が０となって、目標液圧に対する油圧ユニット単独の液圧応答性が十分高くても、実際に液圧０から加圧する場合には、ホイールシリンダの無効ストローク（ブレーキパッド−ロータ間のクリアランス）等による無駄時間が発生して、制御ハンチングが生じる虞がある。このため、目標ヨーモーメントＭztを０としてしまわないように、車体すべり角速度感応ゲインＧｄβを１よりも小さく０よりも大きな値（本実施の形態ではＧc1）を下限値として設定し、目標ヨーモーメントＭztを０よりも大きな値を下限値として減少補正するようになっている。

目標ヨーモーメント算出部２０ｄは、ヨーレートセンサ２３ヨーレートγが入力され、目標ヨーレート算出部２０ａから目標ヨーレートγｔが入力され、車体すべり角速度感応ゲイン設定部２０ｃから車体すべり角速度感応ゲインＧｄβが入力される。そして、例えば、以下の（３）式により、目標ヨーモーメントＭztを算出し、目標ブレーキ液圧算出部２０ｅに出力する。
Ｍzt＝−（γ−γｔ）・ＧMz・Ｇｄβ …（３）
ここで、ＧMzは予め実験・計算等によって定めておいた基本ゲイン（一定値、或いは、車速等に応じて設定されるゲイン）である。このように、車体すべり角速度感応ゲイン設定部２０ｃ、目標ヨーモーメント算出部２０ｄで、目標ヨーモーメント算出手段、目標ヨーモーメント補正手段が構成されている。

目標ブレーキ液圧算出部２０ｅは、横加速度センサ２４から車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が入力され、路面摩擦係数推定装置２５から路面摩擦係数μが入力され、目標ヨーモーメント算出部２０ｄから目標ヨーモーメントＭztが入力される。そして、例えば、以下の（４）式により、旋回内輪の総制動力ＦＢを算出し、以下の（５）、（６）式により、旋回内側前後輪の制動力ＦBf、ＦBrを算出して、以下の（７）、（８）式により、旋回内側前後輪の目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBrを算出し、ブレーキ駆動部１５に出力する。このように、目標ブレーキ液圧算出部２０ｅ、ブレーキ駆動部１５は、制御実行手段として設けられている。

ＦＢ＝ＦBf＋ＦBr＝２・Ｍzt／ｗ …（４）
ここで、ｗはトレッドである。

ＦBf＝ＦＢ・ＤＢ …（５）
ＦBr＝ＦＢ・（１−ＤＢ） …（６）
ここで、ＤＢは、例えば、図５に示すような、予め設定しておいたマップを参照して設定される旋回内側制動力の前後配分比である。この旋回内側制動力の前後配分比ＤＢは、本実施の形態では、タイヤのグリップ状態が限界に近づく（すなわち、｜ｄ^２ｙ／ｄｔ^２｜／μが大きくなる）に従って、旋回内側制動力の前後配分比ＤＢを静止時の接地荷重配分比に近い値から減少させて設定するようになっている。尚、旋回内側制動力の前後配分比ＤＢは、このような特性とすることに限るものではない。

ＰBf＝ＦBf・ＣBf …（７）
ＰBr＝ＦBr・ＣBr …（８）
ここで、ＣBf、ＣBrは、旋回内側前後輪のブレーキ諸元（ホイールシリンダ径等）によって定まる定数である。

次に、上述の制御部２０で実行される制動力制御プログラムを、図３のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）Ｓ１０１で、必要パラメータ、すなわち、ハンドル角θＨ、車速Ｖ、ヨーレートγ、車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、路面摩擦係数μを読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、目標ヨーレート算出部２０ａで、前述の（１）式により、目標ヨーレートγｔを算出する。

次いで、Ｓ１０３に進み、車体すべり角速度算出部２０ｂで、前述の（２）式により、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）を算出する。

次に、Ｓ１０４に進み、車体すべり角速度感応ゲイン設定部２０ｃで、例えば、予め実験・計算等により設定しておいた、図４に示すような、車体すべり角速度の絶対値｜ｄβ／ｄｔ｜に応じた車体すべり角速度感応ゲインＧｄβのマップを参照して車体すべり角速度感応ゲインＧｄβを設定する。

次いで、Ｓ１０５に進み、目標ヨーモーメント算出部２０ｄで、前述の（３）式により、目標ヨーモーメントＭztを算出する。

以降、Ｓ１０６〜Ｓ１０８は、目標ブレーキ液圧算出部２０ｅで実行される処理であり、Ｓ１０６で、前述の（４）式により、旋回内輪の総制動力ＦＢを算出し、Ｓ１０７に進んで、前述の（５）、（６）式により、旋回内側前後輪の制動力ＦBf、ＦBrを算出し、Ｓ１０８に進んで、前述の（７）、（８）式により、旋回内側前後輪の目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBrを算出し、ブレーキ駆動部１５に出力してプログラムを抜ける。

このように、本発明の実施の形態によれば、車両の運転状態に基づいて車両の目標ヨーレートγｔを算出し、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）を算出し、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）に基づいて車体すべり角速度感応ゲインＧｄβを設定し、γ、γｔ、Ｇｄβに基づいて目標ヨーモーメントＭztを算出し、旋回内側前後輪に付加する目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBr算出する。ここで、車体すべり角速度感応ゲインＧｄβは、目標ヨーモーメントＭztの値が、タイヤのグリップ限界を超えるヨーレートを発生させる値とならないように、車体すべり角速度の絶対値｜ｄβ／ｄｔ｜に応じて目標ヨーモーメントＭztを減少補正する補正ゲインとなっているが、この減少補正の際、目標ヨーモーメントＭztを０としてしまわないように、０よりも大きな値を下限値として減少補正するようになっている。このため、ブレーキによるヨーモーメント制御のハンチングの発生を抑制し、滑らかな車両挙動で、制御精度を向上させることが可能となる。すなわち、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）に応じて目標ヨーモーメントＭztを減少補正する制動力制御では、従来の制御では、図６（ｂ）に示すように、ブレーキ圧力の指示液圧が０となり、実液圧も０となって制御のハンチングを起こすことがあったが、本実施の形態によれば、図６（ａ）に示すように、目標ヨーモーメントＭztを０としてしまわないように、０よりも大きな値を下限値として減少補正するようになっているため、指示液圧が０となることがほとんど無く、このため実液圧が０となることが抑制されて制御ハンチングを防止でき、滑らかな車両挙動で、制御精度を向上させることが可能となっている。

１３fl、１３fr、１３rl、１３rr 車輪
１５ ブレーキ駆動部（制御実行手段）
１８fl、１８fr、１８rl、１８rr ホイールシリンダ
２０ 制御部
２０ａ 目標ヨーレート算出部
２０ｂ 車体すべり角速度算出部
２０ｃ 車体すべり角速度感応ゲイン設定部（目標ヨーモーメント算出手段、目標ヨーモーメント補正手段）
２０ｄ 目標ヨーモーメント算出部（目標ヨーモーメント算出手段、目標ヨーモーメント補正手段）
２０ｅ 目標ブレーキ液圧算出部（制御実行手段）
２１ ハンドル角センサ
２２ 車速センサ
２３ ヨーレートセンサ
２４ 横加速度センサ
２５ 路面摩擦係数推定装置

Claims (3)

1. 車両の運転状態に基づいて車両に発生させる目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出手段と、
   車両の過剰なヨーレートを監視して上記目標ヨーモーメントを０としてブレーキ液圧の指示値が０になることのない、０よりも大きな値を下限値として減少補正する目標ヨーモーメント補正手段と、
   上記補正した目標ヨーモーメントに基づいて自動ブレーキを作動して車両にヨーモーメントを発生させる制御実行手段とを備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。
2. 上記目標ヨーモーメント補正手段は、車体すべり角速度によって車両の過剰なヨーレートを監視して、上記車体すべり角速度に応じて上記目標ヨーモーメントを０としてブレーキ液圧の指示値が０になることのない、０よりも大きな値を下限値として減少補正することを特徴とする請求項１記載の車両挙動制御装置。
3. 上記目標ヨーモーメント算出手段は、実際に発生しているヨーレートと、車両モデルに基づく目標ヨーレートと、車体すべり角速度に応じて設定される補正ゲインとに基づいて上記目標ヨーモーメントを算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両挙動制御装置。

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