JP6734905B2 - 車両挙動安定化装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両の挙動を安定化させる車両挙動安定化装置に関する。

油圧回路を介して駆動力伝達装置による左右の前輪それぞれへの駆動トルクを制御したり、ブレーキ制御回路（ＥＣＵ）を介して前後左右の車輪それぞれの制動力を制御したりして、車両の重心回りのヨーモーメントを制御するコントロールユニットが公知である（例えば、特許文献１参照）。このコントロールユニットは、アンチスピン・目標ヨーモーメントフィードバック制御を行っており、入力される実後輪横滑り角に対し、出力される実後輪横滑り角に不感帯を設けている。これにより、わずかな実後輪横滑り角の変化に対してオーバーステアによる車両のスピンを抑制するためのアンチスピン・目標ヨーモーメント制御のフィードバック量が変化し、乗員に不快感を与えないような安定したアンチスピン・目標ヨーモーメント制御の入力が可能になる。

特開２０１１−１８３８６５号公報

しかしながら、特許文献１記載のコントロールユニットは、アンチスピン・目標ヨーモーメントフィードバック制御を常時行っている。そのため、車両挙動が不安定にならない場合にも車輪の駆動トルクや制動力の制御によるアンチスピン・ヨーモーメント制御が行われ、運転操作の結果としての車両挙動がドライバに伝わらない。これにより、ドライバの車両を操る感覚が低下する。

ここで、車両がスピンしそうになる直前にアンチスピン・ヨーモーメント制御が実質的に開始されるようにすることが考えられるが、そのような制御にすると、車両挙動の安定化が間に合わなくなる虞がある。

本発明は、このような背景に鑑み、ドライバの車両を操る感覚を向上でき、且つ車両挙動を確実に安定化させることができる車両挙動安定化装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、車両（１）の挙動を安定化させる車両挙動安定化装置（３０）であって、舵角（δｆ）、ヨーレート（γ）及び車速（Ｖ）に基づいて車体すべり角（β）を演算する車体すべり角算出部（４１）と、前記車体すべり角、ヨーレート及び車速に基づいて後輪すべり角（βｒ）を演算する後輪すべり角算出部（４２）と、前記車両にヨーモーメント（Ｍ）を付与するヨーモーメント付与手段（３１、３２）と、前記後輪すべり角を所定の開始閾値（βｒｔｈｓ）及び終了閾値（βｒｔｈｅ）と比較することにより、前記車両の挙動を安定化させる方向に前記ヨーモーメント付与手段を選択的に制御する車両挙動安定化制御部（３３）と、前記開始閾値及び前記終了閾値を前記車体すべり角の変化率（βｄｏｔ）又は前記後輪すべり角の変化率（βｒｄｏｔ）に基づいて補正する閾値補正部（４７、４８）と、を有する。ここで、後輪すべり角は、後輪のタイヤすべり角を意味する。

この構成によれば、車両挙動安定化制御部が後輪すべり角の開始閾値及び終了閾値との比較により選択的にヨーモーメント付与手段を制御するため、ドライバの車両を操る感覚を向上させることができる。また、車体すべり角の変化率又は後輪すべり角の変化率に基づいてヨーモーメント付与手段の制御のための開始閾値及び終了閾値が補正されるため、ヨーモーメントの付与による車両挙動の安定化が間に合わなくなることを抑制できる。

また、上記構成において、前記閾値補正部（４７、４８）は、前記車体すべり角（β）の変化率（βｄｏｔ）又は前記後輪すべり角（βｒ）の変化率（βｒｄｏｔ）が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値（βｒｔｈｓ）及び前記終了閾値（βｒｔｈｅ）を小さく補正するとよい。

この構成によれば、車体すべり角の変化率又は後輪すべり角の変化率が大きいときには、ヨーモーメント付与手段の制御が早く開始されて遅く終了するため、車両挙動を確実に安定化させることができる。

また、上記構成において、前記車両挙動安定化制御部（３３）は、前記後輪すべり角（βｒ）が、当該後輪すべり角に対応するコーナリングフォース（ＣＦ）が飽和しない所定の目標後輪すべり角（βｒｔ）になるように、フィードバック制御を行って前記ヨーモーメント付与手段（３１、３２）に対する要求ヨーモーメント（Ｍｒ）を算出するとよい。

この構成によれば、車両挙動の安定性をタイヤの特性に応じてコーナリングフォースが飽和しないように後輪すべり角を制御できる。そのため、走行シーンによらずに車両挙動を安定化させることできる。

また、上記構成において、前記車両挙動安定化制御部（３３）が、フィードバック制御の比例ゲイン（Ｇｐ）を、前記後輪すべり角（βｒ）と前記目標後輪すべり角（βｒｔ）との偏差（Δβｒ）に基づいて補正するとよい。

この構成によれば、フィードバック制御の比例項を、目標後輪すべり角との偏差とこれに応じた比例ゲインによって設定できるため、要求ヨーモーメントを早期に適切な値にすることができる。

また、上記構成において、前記車両挙動安定化制御部（３３）が、フィードバック制御の微分項を、前記車体すべり角（β）の変化率（βｄｏｔ）又は前記後輪すべり角（βｒ）の変化率（βｒｄｏｔ）に基づいて算出するとよい。

この構成によれば、要求ヨーモーメントを早期に適切な値にすることができる。

また、上記構成において、前記車両挙動安定化制御部（３３）が、フィードバック制御の微分ゲイン（Ｇｄ）を、前記後輪すべり角（βｒ）と前記目標後輪すべり角（βｒｔ）との偏差（Δβｒ）に基づいて補正するとよい。

この構成によれば、要求ヨーモーメントを一層早期に適切な値にすることができる。

また、上記構成において、路面のバンク角（θ）、横加速度（Ｇｙ）及び車速（Ｖ）に基づいて、前記開始閾値（βｒｔｈｓ）及び前記終了閾値（βｒｔｈｅ）を算出する閾値算出部（４５、４６）を更に有するとよい。

この構成によれば、路面のバンク角や横加速度、車速を含む走行状態に応じた適切な値に開始閾値及び終了閾値をすることができる。

また、上記構成において、前記閾値算出部（４５、４６）は、路面のバンク角（θ）が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値（βｒｔｈｓ）及び前記終了閾値（βｒｔｈｅ）を小さくすることができる。

この構成によれば、車体すべり角の推定誤差が大きくなりがちなバンク走行中には、ヨーモーメントの付与による車両挙動の安定化制御が、より早く開始され、より遅く終了される。そのため、車両挙動を確実に安定化させることができる。

或いは、上記構成において、前記閾値算出部（４５、４６）は、路面のバンク角（θ）が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値（βｒｔｈｓ）及び前記終了閾値（βｒｔｈｅ）を大きくすることができる。

この構成によれば、路面のバンク角が大きいときに、検出誤差等によって後輪すべり角の演算精度が低下し、これに起因して車両挙動安定化制御部によるヨーモーメント付与手段の制御が過剰になることを抑制できる。

また、上記構成において、前記閾値算出部（４５、４６）は、横加速度（Ｇｙ）が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値（βｒｔｈｓ）及び前記終了閾値（βｒｔｈｅ）を小さくすることができる。

この構成によれば、車両挙動が不安定になりやすい横加速度の大きいときには、ヨーモーメントの付与による車両挙動の安定化制御が、より早く開始され、より遅く終了される。そのため、車両挙動を確実に安定化させ、ドライバが車両の操作を継続可能な運転領域を広げることができる。

或いは、上記構成において、前記閾値算出部（４５、４６）は、横加速度（Ｇｙ）が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値（βｒｔｈｓ）及び前記終了閾値（βｒｔｈｅ）を大きくすることができる。

この構成によれば、横加速度が大きいときに、検出誤差等によって後輪すべり角の演算精度が低下し、これに起因して車両挙動安定化制御部によるヨーモーメント付与手段の制御が過剰になることを抑制できる。

また、上記構成において、前記ヨーモーメント付与手段（３１、３２）は、車輪（４、６）の駆動力又は制動力を個別に制御することで前記車両（１）にヨーモーメント（Ｍ）を付与するとよい。

この構成によれば、ヨーモーメントの付与によって車両挙動の安定化を図りつつ、不安定になる運転操作が一旦行われた場合には車両挙動が安定化するまで制御を継続させることができる。

このように本発明によれば、ドライバの車両を操る感覚を向上でき、且つ車両挙動を確実に安定化させることができる車両挙動安定化装置を提供できる。

実施形態に係る車両の概略構成図 図１に示される車両挙動安定化制御部の機能ブロック図 車両挙動の説明図 後輪すべり角−コーナリングフォース特性を示すグラフ 実施形態に係る安定化制御による車両挙動の説明図 実施形態に係る安定化制御の作用効果を説明するためのタイヤ特性を示すグラフ

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る車両１の概略構成図である。図１に示されるように、実施形態に係る車両１は、車体２に左右のフロントサスペンションを介して支持された左右の前輪４と、車体２に左右のリアサスペンションを介して支持された左右の後輪６とを有する４輪自動車である。車両１は、車輪４、６を駆動する動力源８（パワープラント）を有する。動力源８は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関及び電動モータの少なくとも一方であってよい。本実施形態に係る車両１は、動力源８の駆動力が左右の前輪４に伝達される前輪駆動車であるが、他の実施形態では四輪駆動車や後輪駆動車であってよい。

車両１の操舵装置１０は、ステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の一端に設けられたステアリングホイール１２と、ステアリングシャフト１１の他端に設けられたピニオンに噛み合うラック軸１４とを有する。ラック軸１４は、左右に延びて左右両端においてタイロッドを介して前輪４に対応した左右のナックルに連結されている。ステアリングシャフト１１に連結されたステアリングホイール１２が回転すると、ラック軸１４が左右に移動して前輪４に対応したナックルが回動し、左右の前輪４が転舵する。また、ステアリングシャフト１１には、運転者による操舵に応じてアシストトルクを付与する電動モータが設けられている。

車両１には、動力源８の駆動力を左右の前輪４に可変配分する駆動力配分装置１５が設けられている。駆動力配分装置１５によって駆動輪である左右の前輪４に不均等な駆動力が与えられることによって車両１にヨーモーメントＭが付与される。車両１が四輪駆動車や後輪駆動車である場合には、駆動力配分装置１５は４つの車輪４、６や左右の後輪６に動力源８の駆動力を配分するように構成されてよい。

各前輪４及び各後輪６には、それぞれ制動力発生装置２０が設けられている。制動力発生装置２０は、例えばディスクブレーキであり、油圧供給装置２１から供給される油圧によって制御され、対応する前輪４及び後輪６に制動力を与える。油圧供給装置２１は各制動力発生装置２０に供給する油圧を独立して制御することができ、各制動力発生装置２０が対応する前輪４及び後輪６に与える制動力は互いに独立して変更可能である。制動力発生装置２０によって各車輪４、６に不均等な制動力が与えられることによって車両１にヨーモーメントＭが付与される。

車両１には、車両挙動安定化装置３０が設けられている。車両挙動安定化装置３０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た電子制御回路（ＥＣＵ）である。車両挙動安定化装置３０は、駆動力制御部３１と、制動力制御部３２と、車両挙動安定化制御部３３とを有している。

駆動力制御部３１は、アクセルペダルの操作量に基づいて動力源８を制御する。制動力制御部３２は、ブレーキペダルの操作量に基づいて各制動力発生装置２０が発生すべき制動力を演算し、演算した制動力に基づいて油圧供給装置２１を制御する。

車両挙動安定化制御部３３は、車両１の運動状態を表す車両状態量に基づいて、車両１に付与すべき要求ヨーモーメントＭｒを演算し、演算した要求ヨーモーメントＭｒを駆動力制御部３１及び制動力制御部３２へ出力する。具体的には、車両挙動安定化制御部３３は、車両１のスピンを防止するために、後輪６のタイヤすべり角である後輪すべり角βｒに基づくフィードバック制御によってスピンを抑制する方向の要求ヨーモーメントＭｒを出力することで車両挙動を安定化させる。安定化制御の詳細については後述する。

駆動力制御部３１及び制動力制御部３２は、入力した要求ヨーモーメントＭｒに応じたヨーモーメントＭを協調して車両１に付与する制御を行う。

例えば、動力源８が駆動力を発生させているときには、駆動力制御部３１が左右の前輪４への駆動力配分を行うことによって車両１にスピンを抑制する方向のヨーモーメントＭを付与する。駆動力制御部３１が車両１に付与できるヨーモーメントＭが要求ヨーモーメントＭｒに対して不足する場合、制動力制御部３２が不足分のヨーモーメントＭを車両１に付与するために、ヨー回転方向内側の各車輪４、６に制動力を発生させる。

動力源８が駆動力を発生させていないときには、駆動力制御部３１がヨー回転方向内側の各車輪４、６に制動力を発生させる。各車輪４、６に制動力を発生させる場合、ドライバのブレーキ操作によって発生させている制動力がある場合には、駆動力制御部３１が制動力を配分することでヨー回転方向外側の各車輪４、６に多くの制動力を発生させればよい。

ブレーキ操作による制動力がない場合あるいは、制動力の配分ではヨーモーメントＭが要求ヨーモーメントＭｒに対して不足する場合には、制動力制御部３２がヨー回転方向外側の各車輪４、６に追加的に制動力を発生させる。この場合、駆動力制御部３１が、追加した制動力を打ち消すように動力源８に駆動力を発生させ、例えばヨー回転方向内側の前輪４に多く駆動力を配分するとよい。

このように、駆動力制御部３１及び制動力制御部３２は、駆動力配分装置１５や制動力発生装置２０を駆動することによって車両１にスピンを抑制する方向のヨーモーメントＭを付与するヨーモーメント付与手段として機能する。ヨーモーメント付与手段は、車輪４、６の前後力によって車両１にヨーモーメントＭを付与するものであり、駆動力制御部３１及び制動力制御部３２の一方であってもよい。

車両挙動安定化制御部３３が要求ヨーモーメントＭｒの演算に用いる車両状態量には、前輪舵角δｆや、車速Ｖ、車両１の横加速度Ｇｙ、アクセルペダル位置ＰＡ（踏み込み位置）、車両１のヨーレートγ等が含まれる。

車体２には、車両状態検出手段としての車速センサ３５、前輪舵角センサ３６、横加速度センサ３７、アクセルペダルセンサ３８、ヨーレートセンサ３９が設けられている。車速センサ３５は、各車輪４、６に設けられ、車輪４、６の回転に応じて発生するパルス信号を車両挙動安定化装置３０に出力する。前輪舵角センサ３６は、ステアリングシャフト１１の回転角に応じた信号を車両挙動安定化装置３０に出力する。横加速度センサ３７は、車体２に発生している車両１の横加速度Ｇｙを検出するセンサであり、横加速度Ｇｙに応じた信号を車両挙動安定化装置３０に出力する。アクセルペダルセンサ３８は、アクセルペダルの位置（踏み込み位置）を検出するセンサであり、アクセルペダルの位置に応じた信号を車両挙動安定化装置３０に出力する。ヨーレートセンサ３９は、車両１に生じているヨーレートγを検出するセンサであり、ヨーレートγに応じた信号を車両挙動安定化装置３０に出力する。

車両挙動安定化装置３０は、各車速センサ３５からの信号に基づいて、各車輪４、６の車輪速を取得するとともに、各車輪速を平均することによって車速Ｖを取得する。車両挙動安定化装置３０は、前輪舵角センサ３６からの信号に基づいて前輪４の操舵角である前輪舵角δｆを取得する。車両挙動安定化装置３０は、横加速度センサ３７からの信号に基づいて車両１に生じる横加速度Ｇｙを取得する。車両挙動安定化装置３０は、アクセルペダルセンサ３８からの信号にアクセルペダル位置ＰＡを取得する。車両挙動安定化装置３０は、ヨーレートセンサ３９からの信号に基づいて車両１に生じるヨーレートγを取得する。

また、車両１の前後加速度を検出する前後加速度センサや、サスペンションのストロークに基づく車体２のロール角を検出するロール角センサ、ロール角速度センサ、ブレーキペダルの位置を検出するブレーキペダルセンサ等が車体２に設けられている。車両挙動安定化装置３０は、これらの前後加速度、ロール角、ロール角速度、ブレーキペダル位置等の検出値を用いて制御を行う。

図２は、図１に示される車両挙動安定化制御部３３の機能ブロック図である。以下、図２を参照して車両挙動安定化制御部３３による安定化制御の詳細について説明するが、先に、図３及び図４を参照して安定化制御の趣旨について説明する。

図３は車両挙動の説明図であり、（Ａ）は後輪すべり角βｒが小さいときの車両挙動を示し、（Ｂ）は後輪すべり角βｒが大きいときの車両挙動を示している。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）においては、車両１がともに左旋回走行を行っており、車両１の軌跡及び、車体重心の進行方向（軌跡の接線）に対する角度である車体すべり角βは同一である。図３（Ａ）に示されるように、後輪すべり角βｒが小さいときは、ヨーレートγが小さく、車両１がスピンする虞は小さい。一方、図３（Ｂ）に示されるように、後輪すべり角βｒが大きいときは、車体すべり角βが同じ値であってもヨーレートγが大きく、車両１がスピンする虞は大きい。

車体すべり角βの推定手法や車体すべり角βの制御によって車両挙動を安定化させる検討が種々行われているが、このように、車体すべり角βから後輪６の限界状態を判断することはできない。

図４は、後輪すべり角−コーナリングフォース特性を示すグラフである。図４に示されるように、後輪６のコーナリングフォースＣＦは、後輪すべり角βｒが小さい領域では後輪すべり角βｒに略比例して大きくなる。後輪すべり角βｒがある程度まで大きくなると、コーナリングフォースＣＦは飽和し、飽和後は後輪すべり角βｒの増大にしたがってコーナリングフォースＣＦが小さくなる。

図３（Ａ）のような後輪すべり角βｒが小さいときには、後輪すべり角βｒが図４に「Ａ」で示す位置にあり、後輪６がコーナリングパワーに応じたコーナリングフォースＣＦを発揮する。この場合、後輪すべり角βｒが大きくなると、コーナリングフォースＣＦが増大するため、車両１の横方向荷重とコーナリングフォースＣＦとが釣り合い、車両挙動は安定する。

一方、図３（Ｂ）のような後輪すべり角βｒが大きいときには、後輪すべり角βｒが図４に「Ｂ」で示す位置にあり、後輪すべり角βｒがコーナリングフォースＣＦの飽和状態を超えている。したがって、後輪すべり角βｒが大きくなっても、コーナリングフォースＣＦが増大しない。そのため、車両１の横方向荷重とコーナリングフォースＣＦとの釣り合いがとれなくなり、車両１はスピンする。

そこで、車両挙動安定化制御部３３は、後輪すべり角βｒを対応するコーナリングフォースＣＦが飽和しない所定の領域にとどめるようにフィードバック制御を行って、要求ヨーモーメントＭｒを算出、出力する安定化制御を行う。

図２に示されるように、車両挙動安定化制御部３３では、車体β算出部４１において、車体すべり角βが算出される。車体β算出部４１は、前輪舵角δｆ、ヨーレートγ、車速Ｖ等に基づいて、例えば、特開２０００−８５５５７号公報に開示されているような公知の方法で車体すべり角βを演算する。車体すべり角βを演算するにあたり、車体β算出部４１が前輪舵角δｆ、ヨーレートγ及び車速Ｖの他、横加速度Ｇｙや車輪４、６のスリップ率等を用いてもよい。

車体β算出部４１にて算出された車体すべり角βは、後輪すべり角算出部４２における演算に利用される。後輪すべり角算出部４２は、車体すべり角β、ヨーレートγ及び車速Ｖに基づいて、例えば、特開２０１１−１８３８６５号公報に開示されているような公知の方法によって後輪すべり角βｒを演算する。後輪すべり角βｒを演算するにあたり、後輪すべり角算出部４２が車体すべり角β、ヨーレートγ及び車速Ｖに加え、他の車両状態量を用いてもよい。

車両挙動安定化制御部３３では、βｄｏｔ算出部４３において、車体すべり角βの変化率βｄｏｔ（単位時間当たり変化量）が算出される。βｄｏｔ算出部４３は、車体β算出部４１にて算出された車体すべり角βを用いるのではなく、それ以外のセンサの検出値から、車体すべり角βの時間微分値に相当する変化率βｄｏｔを演算によって求める。これは、車体すべり角βを微分して変化率βｄｏｔを求めると、車体すべり角βが推定値であることからノイズを多く含んでおり、変化率βｄｏｔを安定した適切な値として求められないからである。

また、バンク角算出部４４において、路面のバンク角θ（横方向勾配）が算出される。バンク角算出部４４は、例えば、ロール角センサによって検出される路面に対する車体２のロール角と、ロール角速度センサによって検出されるロール角速度から推定される車体２の絶対ロール角とに基づいて、路面のバンク角θを演算する。路面のバンク角θを演算するにあたり、バンク角算出部４４が横加速度Ｇｙや車速Ｖ、前輪舵角δｆ等を用いてもよい。

バンク角算出部４４にて算出されたバンク角θや横加速度センサ３７によって検出された横加速度Ｇｙは、開始閾値算出部４５及び終了閾値算出部４６にて、これらが行う演算に用いられる。

開始閾値算出部４５は、要求ヨーモーメントＭｒを出力する安定化制御の開始判定に用いる開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを、対応するコーナリングフォースＣＦ（図４参照）が飽和しない値に設定する。具体的には、開始閾値算出部４５は、車速Ｖに基づいて、車速Ｖが小さいほど（低速域では）大きく、車速Ｖが大きいほど（高速域では）小さくなるように開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを設定する。これは、車速Ｖが高いほど車両挙動が不安定になりやすいためである。

また、開始閾値算出部４５は、バンク角θ及び横加速度Ｇｙに基づいて開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを補正する。具体的には、開始閾値算出部４５は、バンク角θが大きいほど小さくなるように開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを補正するとともに、横加速度Ｇｙが大きいほど小さくなるように開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを補正する。これは、バンク走行中は後輪すべり角βｒの推定値が誤差を含みやすく、横加速度Ｇｙが大きい急旋回中には車両挙動が不安定になりやすいためである。このようにして開始閾値算出部４５は、ベース値βｒｓｂを補正して開始閾値βｒｔｈｓを算出する。

終了閾値算出部４６は、安定化制御の終了判定に用いる終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂを、対応するコーナリングフォースＣＦ（図４参照）が飽和しない値であって、開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂ以下の値に設定する。具体的には、終了閾値算出部４６は、車速Ｖに基づいて、車速Ｖが小さいほど（低速域では）大きく、車速Ｖが大きいほど（高速域では）小さくなるように開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを設定する。これは、車速Ｖが高いほど車両挙動が不安定になりやすいためである。終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂを開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂ以下の値に設定するのは、安定化制御が頻繁に開始と終了とを繰り返すことを防止するためである。

また、終了閾値算出部４６は、開始閾値算出部４５と同様に、バンク角θ及び横加速度Ｇｙに基づいて終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂを補正する。具体的には、開始閾値算出部４５は、バンク角θが大きいほど小さくなるように終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂを補正するとともに、横加速度Ｇｙが大きいほど小さくなるように終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂを補正する。理由は開始閾値βｒｔｈｓと同じである。このようにして終了閾値算出部４６は、ベース値βｒｅｂを補正して終了閾値βｒｔｈｅを算出する。

開始閾値算出部４５によって算出された開始閾値βｒｔｈｓは、開始閾値補正部４７での演算に利用される。開始閾値補正部４７は、開始閾値βｒｔｈｓから車体すべり角βの変化率βｄｏｔを減算することで、開始閾値βｒｔｈｓを補正する。これは、後輪すべり角βｒの増大が早いときに開始閾値βｒｔｈｓを小さく補正することで安定化制御を早く開始させる一方、後輪すべり角βｒの減少が早いときに開始閾値βｒｔｈｓを大きく補正することで安定化制御を遅く開始させるためである。

終了閾値算出部４６によって算出された終了閾値βｒｔｈｅは、終了閾値補正部４８での演算に利用される。終了閾値補正部４８は、終了閾値βｒｔｈｅから車体すべり角βの変化率βｄｏｔを減算することで、終了閾値βｒｔｈｅを補正する。これは、後輪すべり角βｒの増大が早いときに終了閾値βｒｔｈｅを小さく補正することで安定化制御を遅く終了させる一方、後輪すべり角βｒの減少が早いときに終了閾値βｒｔｈｅを大きく補正することで安定化制御を早く終了させるためである。

開始閾値補正部４７で補正された開始閾値βｒｔｈｓ及び、終了閾値補正部４８で補正された終了閾値βｒｔｈｅは、開始終了判定部４９での処理に利用される。開始終了判定部４９は、後輪すべり角算出部４２によって算出された後輪すべり角βｒを、開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅと比較することで、安定化制御の開始及び終了を判定する。また、開始終了判定部４９は、安定化制御の開始を判定してから終了を判定するまでの間、後輪すべり角βｒから開始閾値βｒｔｈｓを減算することで後輪すべり角偏差Δβｒを算出する。すなわち、開始閾値βｒｔｈｓが目標後輪すべり角βｒｔとして利用され、実際の後輪すべり角βｒと目標後輪すべり角βｒｔとの差である後輪すべり角偏差Δβｒとして算出される。

開始終了判定部４９で算出された後輪すべり角偏差Δβｒは、要求ヨーモーメントＭｒを算出する要求ヨーモーメント算出部５０での演算に利用される。要求ヨーモーメント算出部５０は、後輪すべり角偏差Δβｒを用いたＰＤ制御によって後輪すべり角βｒのフィードバック制御を行う。

要求ヨーモーメント算出部５０では、比例ゲイン設定部５１が車速Ｖと後輪すべり角偏差Δβｒとに基づいて比例項の比例ゲインＧｐを設定する。具体的には、比例ゲイン設定部５１は比例ゲインマップを参照し、車速Ｖと後輪すべり角偏差Δβｒとに対応する比例ゲインＧｐを抽出する。比例ゲインＧｐは比例ゲイン算出部５２での演算に利用される。比例ゲイン算出部５２は、比例ゲインＧｐに後輪すべり角偏差Δβｒを乗じることで比例項を算出する。

また、要求ヨーモーメント算出部５０では、微分ゲイン設定部５３が車速Ｖと後輪すべり角偏差Δβｒとに基づいて微分項の微分ゲインＧｄを設定する。具体的には、微分ゲイン設定部５３は微分ゲインマップを参照し、車速Ｖと後輪すべり角偏差Δβｒとに対応する微分ゲインＧｄを抽出する。微分ゲインＧｄは微分ゲイン算出部５４での演算に利用される。微分ゲイン算出部５４は、微分ゲインＧｄに車体すべり角βの変化率βｄｏｔを乗じることで微分項を算出する。

比例ゲイン算出部５２にて算出された比例項及び、微分ゲイン算出部５４にて算出された微分項は、加算器５５にて加算されて要求ヨーモーメントＭｒとして算出される。算出された要求ヨーモーメントＭｒは、駆動力制御部３１及び制動力制御部３２に向けて出力される。

このように、車両挙動安定化制御部３３は、後輪すべり角βｒのフィードバック制御を行って要求ヨーモーメントＭｒを出力し、駆動力配分装置１５や制動力発生装置２０の作動によって車輪４、６に前後力を発生させる。これにより、スピンを抑制する方向のヨーモーメントＭが車両１に付与され、車両挙動の安定化が図られる。

図５は、実施形態に係る安定化制御による車両挙動の説明図である。図５に示されるように、車両挙動安定化制御部３３が要求ヨーモーメントＭｒを出力することにより、車両１にスピンを抑制する方向のヨーモーメントＭ（復元モーメント）が付与される。図示例のように左旋回時に反時計回りのヨー運動によって車両１がスピンを起こす場合、時計回りの復元モーメントが車両１に付与される。

要求ヨーモーメントＭｒは、後輪すべり角βｒのフィードバック制御、すなわち、実際の後輪すべり角βｒと目標後輪すべり角βｒｔとの差である後輪すべり角偏差Δβｒを用いたフィードバック制御によって算出される。そして、目標後輪すべり角βｒｔは、コーナリングフォースＣＦが飽和しない値に設定される。これにより、車両１のスピンが抑制される。

図６は、実施形態に係る安定化制御の作用効果を説明するためのタイヤ特性を示すグラフである。上記のようにコーナリングフォースＣＦが飽和すると、後輪すべり角βｒが大きくなってもコーナリングフォースＣＦが増大せず、車両挙動が不安定になる。これに対し、実施形態に係る安定化制御が行われると、スピンを抑制する復元方向のヨーモーメントＭにより、過大な後輪すべり角βｒ（図６中の網掛け部分）はコーナリングフォースＣＦが飽和しない目標後輪すべり角βｒｔ近傍の所定の領域にとどめられる。これにより、図４を参照して説明したように車両挙動が安定する。

以下、このように構成された本実施形態の作用効果について説明する。図２に示されるように、本実施形態の車両挙動安定化装置３０では、車両挙動安定化制御部３３が、後輪すべり角βｒを所定の開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅと比較することにより、車両挙動を安定化させる方向に選択的にヨーモーメントＭを制御する。そのため、ドライバの車両１を操る感覚が向上する。また、車両挙動安定化装置３０では、開始閾値補正部４７及び終了閾値補正部４８が、開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅを車体すべり角βの変化率βｄｏｔに基づいて補正する。そのため、ヨーモーメントＭの付与による車両挙動の安定化が間に合わなくなることが抑制される。

開始閾値補正部４７及び終了閾値補正部４８は、車体すべり角βの変化率βｄｏｔが大きいときに、小さいときに比べて開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅを小さく補正する。そのため、車体すべり角βの変化率βｄｏｔが大きいときには、駆動力制御部３１及び制動力制御部３２の制御が早く開始されて遅く終了する。これにより、車両挙動が確実に安定化する。

車両挙動安定化制御部３３は、後輪すべり角βｒが、コーナリングフォースＣＦが飽和しない所定の目標後輪すべり角βｒｔになるように、フィードバック制御を行って駆動力制御部３１及び制動力制御部３２に対する要求ヨーモーメントＭｒを算出する。そのため、車両挙動の安定性をタイヤの特性に応じてコーナリングフォースＣＦが飽和しないように後輪すべり角βｒが制御される。これにより、走行シーンによらずに車両挙動が安定化する。

車両挙動安定化制御部３３は、フィードバック制御の比例ゲインＧｐを後輪すべり角偏差Δβｒに基づいて補正する。そのため、フィードバック制御の比例項が、目標後輪すべり角βｒｔとの偏差とこれに応じた比例ゲインによって設定され、要求ヨーモーメントＭｒが早期に適切な値になる。

車両挙動安定化制御部３３がフィードバック制御の微分項を車体すべり角βの変化率βｄｏｔに基づいて算出するため、要求ヨーモーメントＭｒが早期に適切な値になる。

車両挙動安定化制御部３３がフィードバック制御の微分ゲインＧｄを後輪すべり角偏差Δβｒに基づいて補正するため、要求ヨーモーメントＭｒが一層早期に適切な値になる。

本実施形態では、開始閾値算出部４５及び終了閾値算出部４６が、路面のバンク角θ、横加速度Ｇｙ及び車速Ｖに基づいて、開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅを算出する。そのため、開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅが走行状態に応じた適切な値になる。

開始閾値算出部４５及び終了閾値算出部４６は、路面のバンク角θが大きいときに、小さいときに比べて開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅを小さくする。そのため、車体すべり角βの推定誤差が大きくなりがちなバンク走行中には、ヨーモーメントＭの付与による車両挙動の安定化制御が、より早く開始され、より遅く終了される。これにより、車両挙動が確実に安定化する。

開始閾値算出部４５及び終了閾値算出部４６は、横加速度Ｇｙが大きいときに、小さいときに比べて開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅを小さくする。そのため、車両挙動が不安定になりやすい横加速度Ｇｙの大きいときには、ヨーモーメントＭの付与による車両挙動の安定化制御が、より早く開始され、より遅く終了される。これにより、車両挙動が確実に安定化し、ドライバが車両の操作を継続可能な運転領域が広がる。

駆動力制御部３１及び制動力制御部３２は、車輪４、６の駆動力又は制動力を個別に制御することで車両１にヨーモーメントＭを付与する。これにより、ヨーモーメントＭの付与によって車両挙動の安定化を図りつつ、不安定になる運転操作が一旦行われた場合には車両挙動が安定化するまで制御を継続させることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。

例えば、上記実施形態では、開始閾値補正部４７及び終了閾値補正部４８が、βｄｏｔ算出部４３が算出した車体すべり角βの変化率βｄｏｔを用いて、開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅを補正している。これに変えて、車両挙動安定化制御部３３が後輪すべり角βｒの変化率βｒｄｏｔを算出するβｒｄｏｔ算出部を備えてもよい。この場合、開始閾値補正部４７及び終了閾値補正部４８は後輪すべり角βｒの変化率βｒｄｏｔを用いて開始閾値βｒｔｈｓ及び終了閾値βｒｔｈｅを補正してよい。また、微分ゲイン算出部５４は、車体すべり角βの変化率βｄｏｔに代えて後輪すべり角βｒの変化率βｒｄｏｔを用いて微分ゲインＧｄを補正してよい。

また、開始閾値算出部４５が、バンク角θが大きいほど大きくなるように開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを補正し、終了閾値算出部４６が、バンク角θが大きいほど大きくなるように終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂを補正してもよい。開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂ及び終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂがこのように補正されることにより、バンク角θが大きいときに、検出誤差等によって後輪すべり角βｒの演算精度が低下し、これに起因して車両挙動安定化制御部３３によるヨーモーメントＭの付与制御が過剰になることが抑制される。

また、開始閾値算出部４５が、横加速度Ｇｙが大きいほど大きくなるように開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂを補正し、終了閾値算出部４６が、横加速度Ｇｙが大きいほど大きくなるように終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂを補正してもよい。開始閾値βｒｔｈｓのベース値βｒｓｂ及び終了閾値βｒｔｈｅのベース値βｒｅｂがこのように補正されることにより、横加速度Ｇｙが大きいときに、検出誤差等によって後輪すべり角βｒの演算精度が低下し、これに起因して車両挙動安定化制御部３３によるヨーモーメントＭの付与制御が過剰になることが抑制される。

この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、手順など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ 車両
４ 前輪（車輪）
６ 後輪（車輪）
３０ 車両挙動安定化装置
３１ 駆動力制御部（ヨーモーメント付与手段）
３２ 制動力制御部（ヨーモーメント付与手段）
３３ 車両挙動安定化制御部
４１ 車体β算出部（車体すべり角算出部）
４２ 後輪すべり角算出部
４５ 開始閾値算出部
４６ 終了閾値算出部
４７ 開始閾値補正部
４８ 終了閾値補正部
ＣＦ コーナリングフォース
Ｇｄ 微分ゲイン
Ｇｐ 比例ゲイン
Ｇｙ 横加速度
Ｍ ヨーモーメント
Ｍｒ 要求ヨーモーメント
Ｖ 車速
δｆ 前輪舵角
γ ヨーレート
β 車体すべり角
βｄｏｔ 車体すべり角の変化率
βｒ 後輪すべり角
βｒｄｏｔ 後輪すべり角の変化率
βｒｔ 目標後輪すべり角
βｒｔｈｓ 開始閾値
βｒｓｂ 開始閾値βｒｔｈｓのベース値
βｒｔｈｅ 終了閾値
βｒｅｂ 終了閾値βｒｔｈｅのベース値
Δβｒ 後輪すべり角偏差
θ バンク角

Claims (12)

1. 車両の挙動を安定化させる車両挙動安定化装置であって、
   舵角、ヨーレート及び車速に基づいて車体すべり角を演算する車体すべり角算出部と、
   前記車体すべり角、ヨーレート及び車速に基づいて後輪すべり角を演算する後輪すべり角算出部と、
   前記車両にヨーモーメントを付与するヨーモーメント付与手段と、
   前記後輪すべり角を所定の開始閾値及び終了閾値と比較することにより、前記車両の挙動を安定化させる方向に前記ヨーモーメント付与手段を選択的に制御する車両挙動安定化制御部と、
   前記開始閾値及び前記終了閾値を前記車体すべり角の変化率又は前記後輪すべり角の変化率に基づいて補正する閾値補正部と、を有することを特徴とする車両挙動安定化装置。
2. 前記閾値補正部は、前記車体すべり角の変化率又は前記後輪すべり角の変化率が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値及び前記終了閾値を小さく補正することを特徴とする請求項１に記載の車両挙動安定化装置。
3. 前記車両挙動安定化制御部は、前記後輪すべり角が、当該後輪すべり角に対応するコーナリングフォースが飽和しない所定の目標後輪すべり角になるように、フィードバック制御を行って前記ヨーモーメント付与手段に対する要求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に記載の車両挙動安定化装置。
4. 前記車両挙動安定化制御部が、フィードバック制御の比例ゲインを、前記後輪すべり角と前記目標後輪すべり角との偏差に基づいて補正することを特徴とする請求項３に記載の車両挙動安定化装置。
5. 前記車両挙動安定化制御部が、フィードバック制御の微分項を、前記車体すべり角の変化率又は前記後輪すべり角の変化率に基づいて算出することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の車両挙動安定化装置。
6. 前記車両挙動安定化制御部が、フィードバック制御の微分ゲインを、前記後輪すべり角と前記目標後輪すべり角との偏差に基づいて補正することを特徴とする請求項５に記載の車両挙動安定化装置。
7. 路面のバンク角、横加速度及び車速に基づいて、前記開始閾値及び前記終了閾値を算出する閾値算出部を更に有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の車両挙動安定化装置。
8. 前記閾値算出部は、路面のバンク角が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値及び前記終了閾値を小さくすることを特徴とする請求項７に記載の車両挙動安定化装置。
9. 前記閾値算出部は、路面のバンク角が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値及び前記終了閾値を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の車両挙動安定化装置。
10. 前記閾値算出部は、横加速度が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値及び前記終了閾値を小さくすることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の車両挙動安定化装置。
11. 前記閾値算出部は、横加速度が大きいときに、小さいときに比べて前記開始閾値及び前記終了閾値を大きくすることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の車両挙動安定化装置。
12. 前記ヨーモーメント付与手段は、車輪の駆動力又は制動力を個別に制御することで前記車両にヨーモーメントを付与することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の車両挙動安定化装置。

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