JP6149941B2 - 車両用旋回走行制御装置、車両用旋回走行制御方法 - Google Patents

車両用旋回走行制御装置、車両用旋回走行制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両用旋回走行制御装置、車両用旋回走行制御方法に関するものである。
特許文献1に記載された従来技術では、自車両の車速および旋回半径が、安定して旋回できる旋回性能の限界を超えないように、自車両を減速させることにより、安定した旋回走行を図っている。
特許公報 第2600876号
旋回性能の限界は、路面状態やタイヤ性能等の走行条件に応じて変化するものであり、例えば舗装路面でも乾燥時に比べて湿潤時には、旋回性能の限界が低下しやすい。したがって、路面状態やタイヤ性能等の走行条件を考慮せずに、自車両を減速させる制御を行うと、実際の走行条件に対して、減速させるタイミングや減速度の大きさが調和せず、理想的な走行制御を実現できない可能性があった。
本発明の課題は、走行条件によって変化する旋回性能の限界を考慮し、より適切な走行制御を行うことである。
本発明の一態様に係る車両用旋回走行制御装置は、自車両の旋回状態を検出し、この旋回状態が予め定めた減速開始閾値を超えたときに、自車両を減速させるものである。そして、自車両の転舵角及び車速を検出し、これら転舵角及び車速に応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度を算出する。また、自車両に実際に発生している実横加速度を検出する。そして、実横加速度を規範横加速度で除算した値が小さいほど、減速開始閾値を自車両の減速が開始されやすくなるように設定したり、自車両を減速させるときの減速度を大きくしたりする。
本発明によれば、例えば濡れた路面のように、旋回性能の限界が低下してアンダーステア傾向を招きやすい走行条件のときには、実横加速度を規範横加速度で除算した値が小さくなる。このような場合には、自車両の減速が開始されやすくなるようにしたり、自車両を減速させるときの減速度を大きくしたりする。このように、走行条件によって変化する旋回性能の限界を考慮し、自車両の減速を制御することで、より適切な走行制御を行うことができる。
旋回走行制御装置の構成を示す図である。 電子制御スロットルの構成を示す図である。 ブレーキアクチュエータの構成を示す図である。 第1実施形態の旋回走行制御処理を示す図である。 規範横加速度Gy及び実横加速度Gyの関係を示す図である。 補正係数k1及びk2の算出に用いるマップを示す図である。 第1実施形態における転舵角δと車速Vの推移を示す図である。 第2実施形態の旋回走行制御処理を示す図である。 補正係数k3の算出に用いるマップを示す図である。 第2実施形態における転舵角δと車速Vの推移を示す図である。
《第1実施形態》
《構成》
車両用旋回走行制御装置の構成を、図1に基づいて説明する。
車両用旋回走行制御装置は、車輪速センサ11と、加速度センサ12と、横加速度センサ13と、操舵角センサ14と、コントローラ21と、駆動力制御装置30と、ブレーキ制御装置50と、を備える。
車輪速センサ11は、各車輪の車輪速度VwFL〜VwRRを検出する。この車輪速センサ11は、例えば車輪と共に回転し円周に突起部(ギヤパルサ)が形成されたセンサロータと、このセンサロータの突起部に対向して設けられたピックアップコイルを有する検出回路と、を備える。そして、センサロータの回転に伴う磁束密度の変化を、ピックアップコイルによって電圧信号に変換してコントローラ21に出力する。コントローラ21は、入力された電圧信号から車輪速度VwFL〜VwRRを判断し、例えば非駆動輪(従動輪)の車輪速平均値や全輪の車輪速平均値を車速Vとして演算する。
加速度センサ12は、車両前後方向の加減速度Gxを検出する。この加速度センサ12は、例えば固定電極に対する可動電極の位置変位を静電容量の変化として検出しており、加減速度と方向に比例した電圧信号に変換してコントローラ21に出力する。コントローラ21は、入力された電圧信号から加減速度Gxを判断する。なお、コントローラ21は、加速を正の値として処理し、減速を負の値として処理する。
横加速度センサ13は、自車両に実際に発生している横加速度(以下、実横加速度と称す)Gyを検出する。この横加速度センサ13は、例えば固定電極に対する可動電極の位置変位を静電容量の変化として検出しており、横加速度と方向に比例した電圧信号に変換してコントローラ21に出力する。コントローラ21は、入力された電圧信号から実横加速度Gyを判断する。なお、コントローラ21は、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。
操舵角センサ14は、ロータリエンコーダからなり、ステアリングシャフトの操舵角θsを検出する。この操舵角センサ14は、ステアリングシャフトと共に円板状のスケールが回転するときに、スケールのスリットを透過する光を二つのフォトトランジスタで検出し、ステアリングシャフトの回転に伴うパルス信号をコントローラ21に出力する。コントローラ21は、入力されたパルス信号からステアリングシャフトの操舵角θsを判断する。なお、操舵角センサ13は、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。また、コントローラ21は、操舵角θsをステアリングギヤ比に応じて車輪(操向輪)の転舵角δに換算する。
コントローラ21は、例えばマイクロコンピュータからなり、各センサからの検出信号に基づいて後述する旋回走行制御処理を実行し、駆動力制御装置30と、ブレーキ制御装置50と、を駆動制御する。
駆動力制御装置30は、回転駆動源の駆動力を制御する。例えば、回転駆動源がエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料噴射量、点火時期などを調整することで、エンジン出力(回転数やエンジントルク)を制御する。回転駆動源がモータであれば、インバータを介してモータ出力(回転数やモータトルク)を制御する。
駆動力制御装置30の一例として、スロットルバルブの開度を制御する電子制御スロットルの構成を、図2に基づいて説明する。
吸気管路31(例えばインテークマニホールド)内には、径方向に延びるスロットルシャフト32を軸支してあり、このスロットルシャフト32に、吸気管路31の内径未満の直径を有する円盤状のスロットルバルブ33を固定してある。また、スロットルシャフト32には、減速機34を介してスロットルモータ35を連結してある。
したがって、スロットルモータ35を回転させてスロットルシャフト32の回転角を変化させるときに、スロットルバルブ33が吸気管路31内を閉じたり開いたりする。すなわち、スロットルバルブ33の面方向が吸気管路31の軸直角方向に沿うときに、スロットル開度が全閉位置となり、スロットルバルブ33の面方向が吸気管路31の軸方向に沿うときに、スロットル開度が全開位置となる。なお、スロットルモータ35、モータ駆動系、アクセルセンサ36系統、スロットルセンサ39系統等に異常が発生した場合に、スロットルバルブ33が全閉位置から所定量だけ開くように、スロットルシャフト32を開方向に機械的に付勢してある。
アクセルセンサ36は、二系統としてあり、アクセルペダル37の踏込み量(操作量)であるペダル開度PPOを検出する。アクセルセンサ36は、例えばポテンショメータであり、アクセルペダル37のペダル開度を電圧信号に変換してエンジンコントローラ38へ出力する。エンジンコントローラ38は、入力した電圧信号からアクセルペダル37のペダル開度PPOを判断する。なお、アクセルペダル37が非操作位置にあるときに、ペダル開度PPOが0%となり、アクセルペダル37が最大操作位置(ストロークエンド)にあるときに、ペダル開度PPOが100%となる。
スロットルセンサ39は、二系統としてあり、スロットルバルブ33のスロットル開度SPOを検出する。このスロットルセンサ39は、例えばポテンショメータであり、スロットルバルブ33のスロットル開度を電圧信号に変換してエンジンコントローラ38へ出力する。エンジンコントローラ38は、入力した電圧信号からスロットルバルブ33のスロットル開度SPOを判断する。なお、スロットルバルブ33が全閉位置にあるときに、スロットル開度SPOが0%となり、スロットルバルブ33が全開位置にあるときに、スロットル開度SPOが100%となる。
エンジンコントローラ38は、通常は、ペダル開度PPOに応じて目標スロットル開度SPOを設定し、この目標スロットル開度SPOと実際のスロットル開度SPOとの偏差ΔPOに応じてモータ制御量を設定する。そして、このモータ制御量をデューティ比に変換し、パルス状の電流値によってスロットルモータ35を駆動制御する。また、エンジンコントローラ38は、コントローラ31からの駆動指令を受けるときに、その駆動指令を優先してスロットルモータ35を駆動制御する。例えば、駆動力を低下させる駆動指令を受けたときに、ペダル開度PPOに応じた目標スロットル開度SPOを減少補正してスロットルモータ35を駆動制御する。
上記が、駆動力制御装置30の説明である。
次に、ブレーキ制御装置50について説明する。
ブレーキ制御装置50は、各車輪の制動力を制御する。例えば、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:Vehicle Dynamics Control)等に用いられるブレーキアクチュエータにより、各車輪に設けられたホイールシリンダの液圧を制御する。
ブレーキアクチュエータの構成を、図3に基づいて説明する。
ブレーキアクチュエータ51は、マスターシリンダ52と各ホイールシリンダ53FL〜53RRとの間に介装してある。
マスターシリンダ52は、運転者のペダル踏力に応じて2系統の液圧を作るタンデム式のもので、プライマリ側をフロント左・リア右のホイールシリンダ53FL・53RRに伝達し、セカンダリ側を右前輪・左後輪のホイールシリンダ53FR・53RLに伝達するダイアゴナルスプリット方式を採用している。
各ホイールシリンダ53FL〜53RRは、ディスクロータをブレーキパッドで挟圧して制動力を発生させるディスクブレーキや、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューを押圧して制動力を発生させるドラムブレーキに内蔵してある。
プライマリ側は、第1ゲートバルブ61Aと、インレットバルブ62FL(62RR)と、アキュムレータ63と、アウトレットバルブ64FL(64RR)と、第2ゲートバルブ65Aと、ポンプ66と、ダンパー室67と、を備える。
第1ゲートバルブ61Aは、マスターシリンダ52及びホイールシリンダ53FL(53RR)間の流路を閉鎖可能なノーマルオープン型のバルブである。インレットバルブ62FL(62RR)は、第1ゲートバルブ61A及びホイールシリンダ53FL(53RR)間の流路を閉鎖可能なノーマルオープン型のバルブである。アキュムレータ63は、ホイールシリンダ53FL(53RR)及びインレットバルブ62FL(62RR)間に連通してある。アウトレットバルブ64FL(64RR)は、ホイールシリンダ53FL(53RR)及びアキュムレータ63間の流路を開放可能なノーマルクローズ型のバルブである。第2ゲートバルブ65Aは、マスターシリンダ52及び第1ゲートバルブ61A間とアキュムレータ63及びアウトレットバルブ64FL(64RR)間とを連通した流路を開放可能なノーマルクローズ型のバルブである。ポンプ66は、アキュムレータ63及びアウトレットバルブ64FL(64RR)間に吸入側を連通し、且つ第1ゲートバルブ61A及びインレットバルブ62FL(62RR)間に吐出側を連通してある。ダンパー室67は、ポンプ66の吐出側に設けてあり、吐出されたブレーキ液の脈動を抑制し、ペダル振動を弱める。
また、セカンダリ側も、プライマリ側と同様に、第1ゲートバルブ61Bと、インレットバルブ62FR(62RL)と、アキュムレータ63と、アウトレットバルブ64FR(64RL)と、第2ゲートバルブ65Bと、ポンプ66と、ダンパー室67と、を備えている。
第1ゲートバルブ61A・61Bと、インレットバルブ62FL〜62RRと、アウトレットバルブ64FL〜64RRと、第2ゲートバルブ65A・65Bとは、夫々、2ポート2ポジション切換・シングルソレノイド・スプリングオフセット式の電磁操作弁である。また、第1ゲートバルブ61A・61B及びインレットバルブ62FL〜62RRは、非励磁のノーマル位置で流路を開放し、アウトレットバルブ64FL〜64RR及び第2ゲートバルブ65A・65Bは、非励磁のノーマル位置で流路を閉鎖するように構成してある。
また、アキュムレータ63は、シリンダのピストンに圧縮バネを対向させたバネ形のアキュムレータで構成してある。
また、ポンプ66は、負荷圧力に係りなく略一定の吐出量を確保できる歯車ポンプ、ピストンポンプ等、容積形のポンプで構成してある。
上記の構成により、プライマリ側を例に説明すると、第1ゲートバルブ61A、インレットバルブ62FL(62RR)、アウトレットバルブ64FL(64RR)、及び第2ゲートバルブ65Aが全て非励磁のノーマル位置にあるときに、マスターシリンダ52からの液圧がそのままホイールシリンダ53FL(53RR)に伝達され、通常ブレーキとなる。
また、ブレーキペダルが非操作状態であっても、インレットバルブ62FL(62RR)、及びアウトレットバルブ64FL(64RR)を非励磁のノーマル位置にしたまま、第1ゲートバルブ61Aを励磁して閉鎖すると共に、第2ゲートバルブ65Aを励磁して開放し、更にポンプ66を駆動することで、マスターシリンダ52の液圧を第2ゲートバルブ65Aを介して吸入し、吐出される液圧をインレットバルブ62FL(62RR)を介してホイールシリンダ53FL(53RR)に伝達し、増圧させることができる。
また、第1ゲートバルブ61A、アウトレットバルブ64FL(64RR)、及び第2ゲートバルブ65Aが非励磁のノーマル位置にあるときに、インレットバルブ62FL(62RR)を励磁して閉鎖すると、ホイールシリンダ53FL(53RR)からマスターシリンダ52及びアキュムレータ63への夫々の流路が遮断され、ホイールシリンダ53FL(53RR)の液圧が保持される。
さらに、第1ゲートバルブ61A及び第2ゲートバルブ65Aが非励磁のノーマル位置にあるときに、インレットバルブ62FL(62RR)を励磁して閉鎖すると共に、アウトレットバルブ64FL(64RR)を励磁して開放すると、ホイールシリンダ53FL(53RR)の液圧がアキュムレータ63に流入して減圧される。アキュムレータ63に流入した液圧は、ポンプ66によって吸入され、マスターシリンダ52に戻される。
セカンダリ側に関しても、通常ブレーキ・増圧・保持・減圧の動作は、上記プライマリ側の動作と同様であるため、その詳細説明は省略する。
ブレーキコントローラ54は、第1ゲートバルブ61A・61Bと、インレットバルブ62FL〜62RRと、アウトレットバルブ64FL〜64RRと、第2ゲートバルブ65A・65Bと、ポンプ66とを駆動制御することによって、各ホイールシリンダ53FL〜53RRの液圧を増圧・保持・減圧する。
なお、本実施形態では、ブレーキ系統をフロント左・リア右とフロント右・リア左とで分割するダイアゴナルスプリット方式を採用しているが、これに限定されるものではなく、フロント左右とリア左右とで分割する前後スプリット方式を採用してもよい。
また、本実施形態では、バネ形のアキュムレータ63を採用しているが、これに限定されるものではなく、各ホイールシリンダ53FL〜53RRから抜いたブレーキ液を一時的に貯え、減圧を効率よく行うことができればよいので、重錘形、ガス圧縮直圧形、ピストン形、金属ベローズ形、ダイヤフラム形、ブラダ形、インライン形など、任意のタイプでよい。
また、本実施形態では、第1ゲートバルブ61A・61B及びインレットバルブ62FL〜62RRが、非励磁のノーマル位置で流路を開放し、アウトレットバルブ64FL〜64RR及び第2ゲートバルブ65A・65Bが、非励磁のノーマル位置で流路を閉鎖するように構成しているが、これに限定されるものではない。要は、各バルブの開閉を行うことができればよいので、第1ゲートバルブ61A・61B及びインレットバルブ62FL〜62RRが、励磁したオフセット位置で流路を開放し、アウトレットバルブ64FL〜64RR及び第2ゲートバルブ65A・65Bが、励磁したオフセット位置で流路を閉鎖するようにしてもよい。
ブレーキコントローラ54は、通常は、アンチスキッド制御、トラクション制御、スタビリティ制御に従って、ブレーキアクチュエータ51を駆動制御することにより、各ホイールシリンダ53FL〜53RRの液圧を制御する。また、ブレーキコントローラ54は、コントローラ21からの駆動指令を受けたときに、その駆動指令を優先してブレーキアクチュエータ51を駆動制御する。例えば、4輪のうち、所定のホイールシリンダを増圧させる駆動指令を受けたときに、通常の目標液圧を増加補正してブレーキアクチュエータ51を駆動制御する。
上記が、ブレーキ制御装置50の説明である。
次に、コントローラ21で所定時間(例えば10msec)毎に実行する旋回走行制御処理を、図4に基づいて説明する。
先ずステップS101では、各種データを読み込む。すなわち、車速V、加減速度Gx、実横加速度Gy、及び転舵角δを読み込む。
続くステップS102では、下記に示すように、車速V、及び実横加速度Gyに応じて、自車両の現在の旋回半径Rを算出する。ここでは、単に車速Vと実横加速度Gy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、精度向上を図って転舵角δやヨーレート等も用いて旋回半径Rを算出してもよい。
R=V/Gy
続くステップS103では、旋回半径Rに対する減速開始閾値Rsを設定する。
先ず、下記に示すように、現在の車速Vに対して安定して旋回できる限界旋回半径Rを算出する。
=V/Gy
ここで、Gyは安定して旋回できる実際の限界横加速度であり、車両の諸元によって定まるが、各車輪速度Vwiと車速Vとから求まる各車輪のスリップ率Siに応じて変化させてもよい。
そして、下記に示すように、限界旋回半径Rに1よりも大きな係数k(例えばk=1.1)を乗算して減速開始閾Rsを設定する。ここで、減速開始閾値Rsを限界旋回車速Rよりも大きくなるように設定しているのは、旋回半径Rが限界旋回半径Rに達する前に、すなわちタイヤのグリップ力が飽和する前に、制御介入し、自車両を減速させるためである。
Rs=k×R
続くステップS104では、車速Vに対する減速開始閾値Vsを設定する。
先ず、下記に示すように、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車速Vを算出する。
=√(R×Gy
そして、下記に示すように、限界旋回車速Vに1よりも小さな係数k(例えばk=0.9)を乗算して減速開始閾Vsを設定する。ここで、減速開始閾値Vsを限界旋回車速Vよりも小さくなるように設定しているのは、車速Vが限界旋回車速Vに達する前に、すなわちタイヤのグリップ力が飽和する前に、制御介入し、自車両を減速させるためである。
Vs=k×R
続くステップS105では、下記に示すように、定常円旋回を記述する数式に基づき、転舵角δ及び車速Vに応じて導出される理論上の横加速度を、規範横加速度Gyとして算出する。この規範横加速度Gyは、乾燥した舗装路面(アスファルト)を走行する際に、自車両の転舵角δ及び車速Vに応じて発生する横加速度相当の値と見なすことができる。すなわち、路面の摩擦係数μが例えば0.7〜0.9程度となる走行条件である。
Figure 0006149941
A :スタビリティファクタ
L :ホイールベース
m :車両質量
:前輪コーナリングパワー
:後輪コーナリングパワー
:車体重心から前輪車軸までの距離
:車体重心から後輪車軸までの距離
続くステップS106では、下記に示すように、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合を表す近似度合係数kaを算出する。すなわち、実横加速度Gyの絶対値を規範横加速度Gyの絶対値で除算し、且つ上限値となる1.0でリミット処理することにより近似度合係数kaを算出する。なお、実横加速度Gyの絶対値を規範横加速度Gyの絶対値で除算した値には、例えば1Hz程度のローパスフィルタ処理することが望ましい。
ka=min[|Gy|/|Gy|,1.0]
規範横加速度Gy及び実横加速度Gyの関係を、図5に基づいて説明する。
ここでは、直進している状態から転舵角δを増加させ、車両を旋回させたときに、自車両に発生する横加速度を示しており、規範横加速度Gyを破線で示している。路面の摩擦係数μが0.7〜0.9程度となる乾燥した舗装路面という走行条件のときには、自車両に実際に発生する実横加速度Gyは、規範横加速度Gyと略同一となる。すなわち、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が高い。
一方、路面の摩擦係数μが0.4〜0.6程度となる例えば濡れた舗装路面という走行条件のときには、タイヤのグリップ力が低下することで、旋回性能の限界が低下しているため、アンダーステア傾向を招きやすい。したがって、このとき自車両に発生する実横加速度Gyは、実線で示すように、規範横加速度Gyよりも小さくなる。すなわち、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低くなる。なお、乾燥した舗装路面と比べて旋回性能の限界が低下するのは、濡れた舗装路面だけではなく、他にも砂利道、積雪路面、凍結路面等がある。
前述したように、実横加速度Gyの絶対値を規範横加速度Gyの絶対値で除算し、且つ上限値となる1.0でリミット処理することにより近似度合係数kaを算出する。したがって、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が高いほど、近似度合係数kaは1.0に向けて大きくなる。逆に、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、近似度合係数kaは1.0よりも小さくなる。
近似度合係数kaは、路面状態だけに依存するものではなく、タイヤの種類、品質、溝の深さ(摩耗度合)等、タイヤの性能によっても変化する。すなわち、近似度合kaは、路面に対するタイヤのグリップ力と相関があり、路面とタイヤとの相対的な関係によって定まる指標である。
上記が近似度合係数kaの算出についての説明である。
続くステップS107では、マップを参照し、近似度合係数kaに応じて補正係数k1及びk2を算出する。補正係数k1は、旋回半径用の減速開始閾値Rsを補正するための係数であり、補正係数k2は、車速用の減速開始閾値Vsを補正するための係数である。
補正係数k1及びk2の算出に用いるマップを、図6に基づいて説明する。
横軸は近似度合係数kaであり、縦軸は補正係数である。先ず、補正係数k1については、近似度合係数kaが1.0のときには、補正係数k1は1.0となり、近似度合係数kaが1.0から小さくなるほど、補正係数k1が1.0から大きくなる。また、補正係数k2については、近似度合係数kaが1.0のときには、補正係数k2は1.0となり、近似度合係数kaが1.0から小さくなるほど、補正係数k2が1.0から小さくなる。
続くステップS108では、下記に示すように、補正係数k1及びk2に応じて減速開始閾値Rs及びVsを補正する。すなわち、旋回半径用の減速開始閾値Rsに補正係数k1を乗算することにより減速開始閾値Rsを補正すると共に、車速用の減速開始閾値Vsに補正係数k2を乗算することにより減速開始閾値Vsを補正する。
Rs←Rs×k1
Vs←Vs×k2
続くステップS109では、現在の旋回半径Rが減速開始閾値Rsより小さいか否か、そして現在の車速Vが減速開始閾値Vsより大きいか否かを判定する。この判定結果が、『R≧Rs、且つ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は接近しておらず、制御介入による減速は不要であると判断して所定のメインプログラムに復帰する。一方、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、制御介入による減速が必要であると判断してステップS110に移行する。
ステップS110では、旋回半径Rと減速開始閾値Rsとの偏差、及び車速Vと減速開始閾値Vsとの偏差に応じて目標減速度Gxを算出する。すなわち、旋回半径Rが減速開始閾値Rsより小さい場合には、旋回半径Rと減速開始閾値Rsとの偏差(Rs−R)が大きいほど、目標減速度Gxが大きくなる。また、車速Vが減速開始閾値Vsより大きい場合には、車速Vと減速開始閾値Vsとの偏差(V−Vs)が大きいほど、目標減速度Gxが大きくなる。
続くステップS111では、目標減速度Gxを達成するために、例えば駆動力を抑制する駆動指令を駆動力制御装置20に出力すると共に、制動力を増加させる駆動指令をブレーキ制御装置50に出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
上記が本実施形態における旋回走行制御処理である。
《作用》
次に、第1実施形態の作用について説明する。
自車両がある程度の速度で旋回走行しているとする。このとき、旋回半径Rが減速開始閾値Rs以上で、且つ車速Vが減速開始閾値Vs以下であるときには(ステップS109の判定が“No”)、安定した旋回走行が維持されているので、制御介入による減速の必要はないと判断する。そこで、駆動力制御装置30及びブレーキ制御装置50は非作動状態となり、運転者のアクセル操作に応じた通常の駆動力、及び運転者のブレーキ操作に応じた通常の制動力が実現される。
この状態から、運転者のステアリング操作量が増加して旋回半径Rが減速開始閾値Rsを下回ったり、又は運転者のアクセル操作量が増加して車速Vが減速開始閾値Vsを上回ったりしたときには(ステップS109の判定が“Yes”)、車両の旋回状態が旋回性能の限界に接近しているので、制御介入による減速を要すると判断する。そして、旋回半径Rと減速開始閾値Rsとの偏差、及び車速Vと減速開始閾値Vsとの偏差に応じた目標減速度Gxを算出する(ステップS110)。そして、この目標減速度Gxを達成するために、駆動力制御装置30及びブレーキ制御装置50を駆動制御し(ステップS111)、安定した旋回走行を図る。このような制御介入によって安定した旋回走行が可能な状態、すなわち旋回半径Rが減速開始閾値Rs以上で、且つ車速Vが減速開始閾値Vs以下の状態に復帰したら、制御介入による減速を終了させる。
ところで、旋回性能の限界は、路面状態やタイヤの性能等の走行条件に応じて変化するものであり、例えば舗装路面でも乾燥時に比べて湿潤時には、旋回性能の限界が低下しやすい。したがって、路面状態やタイヤの性能等の走行条件を考慮せずに、自車両を減速させる制御を行うと、実際の走行条件に対して、減速させるタイミングが調和せず、理想的な走行制御を実現できない可能性があった。そこで、自車両の転舵角δ及び車速Vを検出し、これら転舵角δ及び車速Vに応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度Gyを算出する(ステップS105)。そして、この規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合を、近似度合係数kaとして算出する(ステップS106)。
ここで、規範横加速度Gyとは、乾燥した舗装路面を走行する際に、自車両の転舵角δ及び車速Vに応じて発生する横加速度相当の値である。したがって、例えば乾燥した舗装路面という走行条件のときには、自車両に実際に発生する実横加速度Gyは、規範横加速度Gyと略同一となる。これにより、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が高くなる。一方、例えば濡れた舗装路面という走行条件のときには、タイヤのグリップ力が低下することで、旋回性能の限界が低下しているため、アンダーステア傾向を招きやすい。したがって、このとき自車両に発生する実横加速度Gyは、規範横加速度Gyよりも小さくなる。これにより、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低くなる。
近似度合係数kaは、実横加速度Gyの絶対値を、規範横加速度Gyの絶対値で除算し、且つ上限値となる1.0でリミット処理した値である。したがって、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が高いほど、近似度合係数kaは1.0に向けて大きくなる。逆に、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、近似度合係数kaは1.0よりも小さくなる。この近似度合係数kaは、路面とタイヤとの相対的な関係によって定まる指標であって、路面に対するタイヤのグリップ力と相関がある。そこで、この近似度合係数kaが小さいほど、自車両の減速を促進させる。
本実施形態では、近似度合係数kaが小さいほど、減速開始閾値Rs及び減速開始閾値Vsを、自車両の減速が開始されやすくなるように補正することにより、自車両の減速を促す。すなわち、近似度合係数kaが小さいほど、補正係数k1で旋回半径用の減速開始閾値Rsを増加補正し、且つ補正係数k2で車速用の減速開始閾値Vsを減少補正する(ステップS108)。これにより、旋回半径Rが減速開始閾値Rsを下回りやすくなり、より早いタイミングで制御介入し、車両を減速させることができる。また、車速Vが減速開始閾値Vsを上回りやすくなり、より早いタイミングで制御介入し、車両を減速させることができる。これにより、自車両の減速を、路面状態等の走行条件に調和させることができ、より適切な走行制御を行うことができる。
ここで、転舵角δと車速Vの推移を、図7に基づいて説明する。
自車両が一定の車速Vを維持したままカーブに近づき、時点t1で、運転者のステアリング操作に応じて転舵角δが増加すると、車速用の減速開始閾値Vsが減少する。このとき、乾燥した舗装路面を走行しており、近似度合係数kaが例えば1.0であるとすると、細い破線で示すように、減速開始閾値Vsが減少する。そして、時点t3で減速開始閾値Vsが車速Vを下回り、制御介入によって減速が開始される。一方、濡れた舗装路面を走行しており、近似度合係数kaが例えば0.5であるとすると、太い破線で示すように、減速開始閾値Vsが減少する。このka=0.5のときには、減速開始閾値Vsを減少補正しているので、時点t3よりも早い時点t2で、減速開始閾値Vsが車速Vを下回り、制御介入によって減速が開始される。このように、近似度合係数kaが小さいほど、車速Vが減速開始閾値Vsを上回りやすくなり、より早いタイミングで制御介入し、車両を減速させることができる。
また、安定した旋回走行が実現されることで、アンダーステア傾向を抑制し、ステアリング操作に応じた運転者の狙い通りのラインに沿って旋回走行することができる(ライントレース性向上)。また、車速V及び転舵角δに応じて自車両に発生すると予想される目標ヨーレートγと、車両に実際に発生する実ヨーレートγとの偏差を、抑制することもできる。また、アンダーステア傾向を抑制できるということは、前輪の横滑り傾向を抑制できることを意味するため、同一の旋回軌跡であるとしても、転舵角δの絶対量を低減することもできる。
また、近似度合係数kaに応じて車両の減速を促すことで、前述したように、自車両の減速を、路面状態という走行条件に調和させることができ、より適切な走行制御を行うことができる。しかしながら、本実施形態は、路面状態の変化だけではなく、タイヤの性能という走行条件にも調和させることができる。すなわち、近似度合係数kaは、通常時に発生すると予想される理論上の横加速度に対して、実際に横加速度がどのくらい発生しているかを表しており、実際に横加速度をどのくらい発生できるかは、路面状態のみならず、タイヤの性能にも依存するからである。
したがって、例えばタイヤが劣化又は摩耗しているような場合にも、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低くなるので、その分、自車両の減速を促す。一方、砂利道ではオフロードタイヤを使用したり、積雪路や凍結路ではスノータイヤやチェーンを使用したりすれば、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合の低下を抑制できるので、この場合には減速の促進を抑制する。このように、近似度合kaは、路面に対するタイヤのグリップ度合と相関があり、路面とタイヤとの相対的な関係によって定まる指標である。そのため、路面に対するグリップ度合が低下しているときには、積極的に制御介入して車両を減速させることができ、逆に、路面に対するグリップ度合が充分であるときには、制御介入を控え目にして、不必要な減速を避けることができる。このように、近似度合係数kaを用いて、自車両を減速させる走行制御を調整することで、自車両の減速を、路面状態やタイヤの性能等、様々な走行条件に調和させることができる。
《変形例》
本実施形態では、マップを参照し、近似度合係数kaに応じて補正係数k1及びk2を算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、下記に示すように、簡易的に補正係数k1及びk2を算出してもよい。
k1=1+(1−ka)
k2=1−(1−ka)=ka
要は、近似度合係数kaが小さいほど、旋回半径用の減速開始閾値Rsを増加補正できる補正係数k1、及び車速用の減速開始閾値Vsを減少補正できる補正係数k2を算出することができれば、任意の手法を用いることができる。
《対応関係》
本実施形態では、車輪速センサ11、ステップS102の処理が「旋回状態検出部」に対応し、ステップS107〜S111の処理が「走行制御部」に対応する。また、操舵角センサ14が「転舵角検出部」に対応し、車輪速センサ11が「車速検出部」に対応する。また、ステップS105の処理が「規範横加速度算出部」に対応し、横加速度センサ13が「実横加速度検出部」に対応し、ステップS106の処理が「近似度合判断部」に対応する。
《効果》
次に、第1実施形態における主要部の効果を記す。
(1)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、自車両の車速V及び旋回半径Rを検出し、これら車速V及び旋回半径Rが予め定めた減速開始閾値Vs及びRsを超えたときに、自車両を減速させるものである。そして、自車両の転舵角δ及び車速Vを検出し、これら転舵角δ及び車速Vに応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度Gyを算出し、自車両に実際に発生している実横加速度Gyを検出する。そして、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合を判断し、この近似度合が低いほど、減速開始閾値Vs及び減速開始閾値Rsを、自車両の減速が開始されやすくなるように設定する。
このように、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、自車両の減速が開始されやすくなるようにすることで、自車両の減速を、路面状態等の走行条件に調和させることができ、より適切な走行制御を行うことができる。
(2)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、自車両の転舵角δ及び車速Vに応じて導出される理論上の横加速度を、規範横加速度Gyとして算出する。
このように、理論上の横加速度を規範横加速度Gyとして算出することで、この規範横加速度Gyと実横加速度Gyとを比較するときに、路面に対するタイヤのグリップ力を判断することができる。
(3)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、実横加速度Gyを規範横加速度Gyで除算した値が小さいほど、近似度合が低いと判断する。
このように、実横加速度Gyを規範横加速度Gyで除算した値を用いて定量化することにより、近似度合を容易に判断することができる。
(4)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、自車両の車速Vを検出し、自車両が安定して旋回できる予め定めた限界旋回車速Vよりも小さい範囲で車速用の減速開始閾値Vsを設定する。そして、車速Vが減速開始閾値Vsよりも大きいときに、車速Vと減速開始閾値Vsとの差分に応じて目標減速度Gxを設定し、この目標減速度Gxに応じて自車両を減速させる。
このように、車速Vと減速開始閾値Vsとの関係に応じて、自車両を減速させることにより、安定した旋回走行を図ることができる。
(5)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、自車両の旋回半径Rを検出し、自車両が安定して旋回できる予め定めた限界旋回半径Rよりも大きい範囲で旋回半径用の減速開始閾値Rsを設定する。そして、旋回半径Rが減速開始閾値Rsよりも小さいときに、旋回半径Rと減速開始閾値Rsとの差分に応じて目標減速度Gxを設定し、この目標減速度Gxに応じて自車両を減速させる。
このように、旋回半径Rと減速開始閾値Rsとの関係に応じて、自車両を減速させることにより、安定した旋回走行を図ることができる。
(6)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、車速用の減速開始閾値Vsを小さく設定することにより、自車両の減速が開始されやすくなるようにする。
このように、車速用の減速開始閾値Vsを小さく設定することにより、自車両の減速を容易に且つ確実に開始されやすくすることができる。
(7)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、旋回半径用の減速開始閾値Rsを大きく設定することにより、自車両の減速が開始されやすくなるようにする。
このように、旋回半径用の減速開始閾値Rsを大きく設定することにより、自車両の減速を容易に且つ確実に開始されやすくすることができる。
(8)本実施形態に係る車両用旋回走行制御方法は、自車両の車速V及び旋回半径Rを検出し、これら車速V及び旋回半径Rが予め定めた減速開始閾値Vs及びRsを超えたときに、自車両を減速させるものである。そして、自車両の転舵角δ及び車速Vを検出し、これら転舵角δ及び車速Vに応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度Gyを算出し、自車両に実際に発生している実横加速度Gyを検出する。そして、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合を判断し、この近似度合が低いほど、減速開始閾値Vs及び減速開始閾値Rsを、自車両の減速が開始されやすくなるように設定する。
このように、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、自車両の減速が開始されやすくなるようにすることで、自車両の減速を、路面状態等の走行条件に調和させることができ、より適切な走行制御を行うことができる。
《第2実施形態》
《構成》
本実施形態は、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、自車両を減速させるときの目標減速度Gxを大きくすることにより、自車両の減速を促すものである。
装置構成は、前述した第1実施形態と同様である。
次に、第2実施形態の旋回走行制御処理を、図8に基づいて説明する。
ここでは、前述した第1実施形態におけるステップS107の処理を新たなステップS201の処理に変更し、且つステップS108の処理を省略する代わりに、ステップS110の処理の後に、新たなステップS202の処理を追加している。他のステップS101〜S106、S109〜S111の処理については、前述した第1実施形態と同様であるため、共通部分については詳細な説明を省略する。
ステップS201では、マップを参照し、近似度合係数kaに応じて補正係数k3を算出してからステップS108に移行する。補正係数k3は、目標減速度Gxを補正するための係数である。
補正係数k3の算出に用いるマップを、図9に基づいて説明する。
横軸は近似度合係数kaであり、縦軸は補正係数である。ここでは、近似度合係数kaが1.0のときには、補正係数k1は1.0となり、近似度合係数kaが1.0から小さくなるほど、補正係数k1が1.0から大きくなる。
ステップS202では、下記に示すように、補正係数k3に応じて目標減速度Gxを補正してからステップS111に移行する。すなわち、目標減速度Gxに補正係数k3を乗算することにより目標減速度Gxを補正する。
Gx←Gx×k3
上記が本実施形態における旋回走行制御処理である。
《作用》
次に、第2実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、近似度合係数kaが小さいほど、自車両を減速させるときの減速度を大きくすることにより、自車両の減速を促す。すなわち、近似度合係数kaが小さいほど、補正係数k3で目標減速度Gxを増加補正する(ステップS202)。これにより、より大きな減速度で車両を減速させることができるので、自車両の減速を、路面状態等の走行条件に調和させることができ、より適切な走行制御を行うことができる。
ここで、転舵角δと車速Vの推移を、図10に基づいて説明する。
自車両が一定の車速Vを維持したままカーブに近づき、時点t1で、運転者のステアリング操作に応じて転舵角δが増加すると、車速用の減速開始閾値Vsが減少する。そして、時点t3で減速開始閾値Vsが車速Vを下回り、制御介入によって減速が開始される。このとき、乾燥した舗装路面を走行しており、近似度合係数kaが例えば1.0であるとすると、制御介入による減速により、細い実線で示すように、車速Vが減少する。一方、濡れた舗装路面を走行しており、近似度合係数kaが例えば0.5であるとすると、制御介入による減速により、太い実線で示すように、車速Vが減少する。このka=0.5のときには、目標減速度Gxを増加補正しているので、ka=1.0のときと比べて、より大きな減速度で車両が減速する。このように、近似度合係数kaが小さいほど、より大きな減速度で車両を減速させることができる。
《変形例》
本実施形態では、マップを参照し、近似度合係数kaに応じて補正係数k3を算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、下記に示すように、簡易的に補正係数k3を算出してもよい。
k3=1+(1−ka)
要は、近似度合係数kaが小さいほど、目標減速度Gxを増加補正できる補正係数k3を算出することができれば、任意の手法を用いることができる。
《対応関係》
本実施形態では、ステップS108〜S110、S201、S202の処理が「走行制御部」に対応する。
《効果》
次に、第2実施形態における主要部の効果を記す。
(1)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、自車両の車速V及び旋回半径Rを検出し、これら車速V及び旋回半径Rが予め定めた減速開始閾値Vs及びRsを超えたときに、自車両を減速させるものである。そして、自車両の転舵角δ及び車速Vを検出し、これら転舵角δ及び車速Vに応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度Gyを算出し、自車両に実際に発生している実横加速度Gyを検出する。そして、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合を判断し、この近似度合が低いほど、自車両を減速させるときの減速度を大きくする。
このように、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、自車両を減速させるときの減速度を大きくすることで、自車両の減速を、路面状態等の走行条件に調和させることができ、より適切な走行制御を行うことができる。
(2)本実施形態に係る車両用旋回走行制御装置は、近似度合が低いほど、目標減速度Gxを大きく設定することにより、自車両の減速を促す。
このように、目標減速度Gxを大きく設定することにより、自車両を減速させるときの減速度を容易に且つ確実に大きくすることができる。
(3)本実施形態に係る車両用旋回走行制御方法は、自車両の車速V及び旋回半径Rを検出し、これら車速V及び旋回半径Rが予め定めた減速開始閾値Vs及びRsを超えたときに、自車両を減速させるものである。そして、自車両の転舵角δ及び車速Vを検出し、これら転舵角δ及び車速Vに応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度Gyを算出し、自車両に実際に発生している実横加速度Gyを検出する。そして、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合を判断し、この近似度合が低いほど、自車両を減速させるときの減速度を大きくする。
このように、規範横加速度Gyに対する実横加速度Gyの近似度合が低いほど、自車両を減速させるときの減速度を大きくすることで、自車両の減速を、路面状態等の走行条件に調和させることができ、より適切な走行制御を行うことができる。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。また、各実施形態は、任意に組み合わせて採用することができる。
11 車輪速センサ
12 加速度センサ
13 横加速度センサ
14 操舵角センサ
21 コントローラ
30 駆動力制御装置
50 ブレーキ制御装置

Claims (10)

  1. 自車両の旋回状態を検出する旋回状態検出部と、
    前記旋回状態検出部で検出した旋回状態が予め定めた減速開始閾値を超えたときに、自車両を減速させる走行制御部と、
    車輪の転舵角を検出する転舵角検出部と、
    自車両の車速を検出する車速検出部と、
    前記転舵角検出部で検出した転舵角、及び前記車速検出部で検出した車速に応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度を算出する規範横加速度算出部と、
    自車両に実際に発生している実横加速度を検出する実横加速度検出部と、を備え、
    前記走行制御部は、
    前記実横加速度を前記規範横加速度で除算した値が小さいほど、前記減速開始閾値を、自車両の減速が開始されやすくなるように設定することを特徴とする車両用旋回走行制御装置。
  2. 自車両の旋回状態を検出する旋回状態検出部と、
    前記旋回状態検出部で検出した旋回状態が予め定めた減速開始閾値を超えたときに、自車両を減速させる走行制御部と、
    車輪の転舵角を検出する転舵角検出部と、
    自車両の車速を検出する車速検出部と、
    前記転舵角検出部で検出した転舵角、及び前記車速検出部で検出した車速に応じて、自車両に発生すると予想される規範横加速度を算出する規範横加速度算出部と、
    自車両に実際に発生している実横加速度を検出する実横加速度検出部と、を備え、
    前記走行制御部は、
    前記実横加速度を前記規範横加速度で除算した値が小さいほど、自車両を減速させるときの減速度を大きくすることを特徴とする車両用旋回走行制御装置。
  3. 前記規範横加速度算出部は、
    自車両の転舵角及び車速に応じて導出される理論上の横加速度を、前記規範横加速度として算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用旋回走行制御装置。
  4. 前記旋回状態検出部は、
    自車両の車速を前記旋回状態として検出し、
    前記走行制御部は、
    自車両が安定して旋回走行できる予め定めた限界旋回車速よりも小さい範囲で車速用の減速開始閾値を設定し、前記旋回状態検出部で検出した車速が前記車速用の減速開始閾値よりも大きいときに、前記車速と前記車速用の減速開始閾値との差分に応じて目標減速度を設定し、前記目標減速度に応じて自車両を減速させることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用旋回走行制御装置。
  5. 前記旋回状態検出部は、
    自車両の旋回半径を前記旋回状態として検出し、
    前記走行制御部は、
    自車両が安定して旋回走行できる予め定めた限界旋回半径よりも大きい範囲で旋回半径用の減速開始閾値を設定し、前記旋回状態検出部で検出した旋回半径が前記旋回半径用の減速開始閾値よりも小さいときに、前記旋回半径と前記旋回半径用の減速開始閾値との差分に応じて目標減速度を設定し、前記目標減速度に応じて自車両を減速させることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の車両用旋回走行制御装置。
  6. 前記走行制御部は、
    前記実横加速度を前記規範横加速度で除算した値が小さいほど、前記車速用の減速開始閾値を小さく設定することにより、自車両の減速が開始されやすくなるようにすることを特徴とする請求項に記載の車両用旋回走行制御装置。
  7. 前記走行制御部は、
    前記実横加速度を前記規範横加速度で除算した値が小さいほど、前記旋回半径用の減速開始閾値を大きく設定することにより、自車両の減速が開始されやすくなるようにすることを特徴とする請求項に記載の車両用旋回走行制御装置。
  8. 前記走行制御部は、
    前記実横加速度を前記規範横加速度で除算した値が小さいほど、前記目標減速度を大きく設定することにより、自車両を減速させるときの減速度を大きくすることを特徴とする請求項又はに記載の車両用旋回走行制御装置。
  9. 自車両の旋回状態を検出し、前記旋回状態が予め定めた減速開始閾値を超えたときに、自車両を減速させるものであり、
    自車両の転舵角及び車速を検出し、前記転舵角及び前記車速に応じて自車両に発生すると予想される規範横加速度を算出し、
    自車両に実際に発生している実横加速度を検出し、
    前記実横加速度を前記規範横加速度で除算した値が小さいほど、前記減速開始閾値を、自車両の減速が開始されやすくなるように設定することを特徴とする車両用旋回走行制御方法。
  10. 自車両の旋回状態を検出し、前記旋回状態が予め定めた減速開始閾値を超えたときに、自車両を減速させるものであり、
    自車両の転舵角及び車速を検出し、前記転舵角及び前記車速に応じて自車両に発生すると予想される規範横加速度を算出し、
    自車両に実際に発生している実横加速度を検出し、
    前記実横加速度を前記規範横加速度で除算した値が小さいほど、自車両を減速させるときの減速度を大きくすることを特徴とする車両用旋回走行制御方法。
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