JPH02175466A - 車両の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の姿勢制御装置に関し、更に詳しくは、
車両の主操向装置とは別に補助操向装置を設けて、車両
の姿勢を望む方向へ制御する車両の姿勢制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術およびその問題点〕

従来より、車両の姿勢制御装置の一つに、４輪操舵車が
ある（「電子制御の後輪実舵角の適応：ヨー角速度操舵
系の一考察」、合弁、内凹、他、第７回通用制御シンポ
ジウム予稿集、１９８２年２月発行）、この４輪操舵車
は、第２図に示すように、先ず後輪に油圧シリンダー７
と該シリンダー７を制御する油圧制御装置８とからなる
補助操舵機構１を設ける０次に、車速と前輪の主操舵角
を検出器２．３により測定し、この両側定値から車体の
望ましいヨーレートの値を目標ヨーレート演算回路４に
より演算し、指令する。次に、この指令値とジャイロ５
により検出したヨーレートの実際値との差を演算する。

次に、回路６がヨーレートの偏差から補助操舵角を演算
し、補助操舵機構１の制御装置８へ指令する９これによ
り、油圧シリンダー７が作動して後輪の向きを変える。

以上の構成によりこの４輪操舵車では、例えば、横風外
乱が加わって車体がト′ライバーが意図した方向と異な
った方向へ動いた場合、補助操舵機構１が作動して姿勢
を本来あるべき方向へ立て直すことができるとしている
。

しかしながらこの４輪操舵車では、走行中の車両に対し
て横風が作用すると、この横風は第３図に示すように前
輪付近に加わる（矢印Ａ）、この横風による時計方向の
モーメントを打消すために後輪を時計方向に操向させる
と（矢印Ｂ）、同図中矢印Ｃの方向にサイドフォースが
生じ、横風で生じるヨーレートが抑制されるとともにこ
のサイドフォースにより同時に同図中の上下方向の横力
が新たに発生ずる。このため、車体の回転は抑制される
ものの横方向への平行移動が逆に助長され、ドライバー
に不安感を与える。また、補助操舵機構が故障して動か
なくなった場合、後輪がある向きに固定される可能性が
高く大変危険である。さらに、この従来装置では、低μ
路で走行した場合、前輪１桑舵角が大きくなりすぎると
後輪のスリップ角が限界値を越え、後輪の操舵ができな
くなるという問題点があった。

これら従来技術の問題点を解決する方法として、本出願
人は先に［車両の主操向装置とは別に補助操向装置を設
けて車両の姿勢を望む方向へ制御する車両の姿勢制御装
置」　（特願昭６２−２７００３４号）を提案した。こ
の姿勢制御装置は、第４図に示すように、操舵角センサ
２０により出力される操舵角信号と車速センサ１０ａよ
り出力される車速信号とから最適な目標挙動量を演算す
る目標全動量演算手段５０ａと、該目標全動量演算手段
５０ａより出力された目標挙動量信号と挙動センサ３０
より出力された検出挙動量との偏差を演算する偏差演算
手段６１と、該偏差演算手段６１より出力された挙動量
偏差信号に基づき補正量を演算する補正量演算手段６２
と、該補正量演算手段６２から出力された補正量信号に
基づき車両姿勢制御量を演算するモータ指令値演算手段
６３とからなる制御量演算手段６０と、該制′４′ＩＢ
量に基づいて従動輪９１．９２の各々の軸のトルクを連
続的に可変制御するそれぞれのモータ８１．８２とから
なる。

これにより、車両の姿勢を望む方向へ制御することを実
現した。

しかしながらこの姿勢制御装置は、低μ路で走行する場
合、操舵角と車速だけにより目標挙動量が演算されるた
め高μ路で走行する場合と同様の挙動量（ヨーレート、
横Ｇなど）が指令され、これに従い同じ駆動力・制動力
が配分されると車輪がグリップ限界を越えてタイヤが過
剰なスリップを起こし、延いてはスピンが発生ずる虞れ
がある。

また、この低μ路走行時の問題を路面状況を考慮してタ
イヤが過剰なスリップを生じないような駆動力・制動力
配分がされるように目標挙動量を算出することにより防
止しても十分ではな（、さらに未熟なドライバーがハン
ドルを大きく切りすぎると、操舵角に応じた大きなモー
メントを後輪が出力するためタイヤが非線型領域（タイ
ヤのスリップ角に比例したコーナーリングフォースが得
られない領域）に入ってしまい、スピンが発生し大変危
険であるという問題があった。

そこで、本発明者らは、上述の如き従来技術の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた結果
、本発明を成すに至ったものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、外乱発生時や路面状態などの外部環境
がどのような状況であっても、姿勢制御時に好ましくな
い横力を発生させることなく、安全でかつ制御可能範囲
が広い車両の補助操向制御装置を提供することにある。

本発明者らは、上述の従来技術の問題に対し、以下のこ
とに着眼した。

上記従来技術の不具合は、路面とタイヤ間の摩擦（μ）
の変化に対する適応性が十分ではないことにある。そこ
で、本発明者らは、車両状ａ量等から路面とタイヤ間の
摩擦を推定し、このμ推定価を用いて路面の状況に応じ
た最適な目標挙動量を決定することにより、上記問題点
を解決することに着眼した。

すなわち、操舵角および車速等の車両状態量を検出し、
該車両状態量などから推定された路面とタイヤ間の摩擦
（μ）と前記検出値とに基づき目標挙動量をドライバー
が望んでいる挙動量として演算して制御の目標値として
出力し、ジャイロなどの車両挙動量検出手段で計測した
実際のヨーレートなどの車両挙動量と前記目標値との偏
差に応じた制御力を発生させて、車両の非駆動輪の左右
各輪にそれぞれ設けたモータに駆動力差を発生させて車
体にモーメントを付加することにより、車両の姿勢を望
む方向へ制御するようになした。

〔第１発明の説明〕 介里重盪底 本発明の車両の姿勢制御装置は、第１図に示すように、
車両の主操向装置とは別に補助操向装置を設けて車両の
姿勢を制御する姿勢制御装置において、車両の状態量を
検出する車両状態量検出手段ＩＯと、ハンドルの操舵角
を検出する操舵角検出手段２０と、車両の挙動量を検出
する車両挙動量検出手段３０と、前記車両状態量検出手
段１０より出力された車両状態■信号と、必要に応じて
前記操舵角検出手段２０より出力された操舵角信号また
は／および前記車両挙動量検出手段３０より出力された
車両挙動組信号とから路面とタイヤ間の摩擦（μ）を推
定する路面状況推定手段４０と、前記車両状態量検出手
段ＩＯより出力された車両状態量信号と前記操舵角検出
手段２０より出力された操舵角信号と前記路面状況推定
手段４０より出力されたμ推定信号とから車両に働く外
乱或いは車両状態を考慮して最適な目標挙動量を演算す
る目標挙動量演算手段５０と、該目標挙動量演算手段５
０より出力された目標挙動量信号と前記車両挙動量検出
手段３０より出力された検出挙動量信号との偏差を演算
する偏差演算手段６１と。

該偏差演算手段６１より出力された挙動量偏差信号に基
づき該挙動量偏差に等価的な補正量を演算する補正量演
算手段６２と、該補正量演算手段６２より出力された補
正量信号に基づき車両姿勢を補正制御するために必要な
駆動力及び／又は制動力に見合う制重量を演算するモー
タ指令値演算手段６３とからなる制御量演算手段６０と
、該制御量演算手段６０の出力であるモータ指令信号に
基づきモータに供給される電力を調節する第一モータ制
御装２７１および第二モータ制御装置７２と。

該第−モータ制御装置７１および第二モーク制御装置７
２に接続して電力をモータに供給する電力供給源７３と
からなる駆動手段７０と、該駆動手段７０で制御された
電力に基づき車両に働く外乱或いは車両状態を考慮した
目標挙動量に対する検出挙動量の偏差に応じた制御力を
発生すべく車両の推進用原動機の動力が直接伝達されな
い従動輪９１．９２の各々の軸のトルクを連続的に可変
制御する第一のモータ８１および第二のモータ８２とか
らなることを特徴とするものである。

組忙用 上記構成よりなる本発明の作用は、次のようである。

すなわち、本発明は車両の主操向装置とは別に補助操向
装置を設けて車両の姿勢を制御する姿勢制御装置におい
て、先ず、車両状態量検出手段１０において、車速、車
輪速度、モータ電流などの車両状態量を検出し、該車両
状態量に相当する電気信号などに変換する。また、操舵
角検出手段２０において、ハンドルにおける操舵角を検
出し、操舵角に相当する電気信号などに変換する。また
、車両挙動量検出手段３０において、ヨーレート、横速
度などの車両の挙動変化■を検出し、該挙動変化量に相
当する電気１３号などに変換する。

次に、路面状況推定手段４０において、前記車両状態量
検出手段１０より出力された車両状態量信号と、必要に
応じて前記操舵角検出手段２０より出力された操舵角信
号または／および前記車両挙動量検出手段３０より出力
された車両状態量信号とから、路面とタイヤ間の［（μ
）を推定し、μ推定値信号を出力する。

次に、目標挙動型演算手段５０において、前記車両状態
量検出手段１０より出力された車両状態量信号と前記操
舵角検出手段２０より出力された操舵角信号と前記路面
状況推定手段４０より出力されたμ推定信号とから、車
両に働く外乱或いは車両状態を考慮して最適な目標挙動
量を演算し、制？Ｉｌの目標値として出力する。

次に、制御量演算手段６０において、先ず、偏差演算手
段６１で、前記目標挙動型演算手段５０より出力された
目標挙動量信号と前記車両挙動量検出手段３０より出力
された検出挙動型信号との偏差を演算する。次いで、補
正量演算手段６２において、該偏差演算手段６１より出
力された挙動ｆｉｔ偏差信号に基づき該挙動Ｗ偏差に等
価的な補正量を演算する。次いで、モータ指令値演算手
段６３において、該補正量演算手段６２より出力された
補正量信号に基づき車両姿勢を補正制御するために必要
な駆動力及び／又は制動力に見合う制御量を演算し、制
御量演算御手段６０の出力として、モータ指令信号を出
力する。

次に、この制御量演算御手段６０の出力であるモータ指
令信号に基づき駆動手段７０において、第一モータ制御
装置７１および第二モータ制御装置７２により、モータ
に供給される電力を調節することにより第一のモータ８
１および第二のモータ８２において車両の推進用原動機
の動力が直接伝達されない従動輪に車両に働く外乱或い
は車両状態を考慮した目標挙動量に対する検出挙動量の
偏差に応じた制御力を与えるように第一のモータ８１お
よび第二のモータ８２を駆動する。

なお、駆動手段７０の電力供給ａ７３は、該第−モータ
制御装置７１および第二モータ制御装置７２に接続して
電力をモータに供給している。

しかして、目標挙動型演算手段５０で演算された挙動量
と車両挙動量検出手段３０で検出された挙動量の大きさ
により、以下のように作用する。

１）目標挙動型演算手段５０で演算された挙動量と車両
挙動量検出手段３０で検出された挙動量が一致した場合
、制御量演算手段６０の出力はゼロとなり、従動輪９１
．９２のモータ８１．８２はトルクを発生しない。

ｉｉ）車両挙動量検出手段３０で検出された挙動量が目
標挙動型演算手段５０で演算された挙動量より大きい場
合は、偏差演算手段６エの出力に負の信号が発生し、こ
の信号により補正量演算手段６２が車両の挙動量を抑制
するのに必要なモーメントを演算する。このモーメント
は、２個のモータ８１．８２のトルク差に比例する。

モータ指令値演算手段６３では、先ずこのトルク差を作
るために２個のモータ８１．８２が分担すべきトルクを
決定する。例えば、通常は、トルク差の２の駆動トルク
と制動トルクを指令するが、双方とも駆動トルクあるい
は制動トルクであってもよい０次に、この指令トルクを
発生させるのに必要な２つのモータ８１．８２の電圧あ
るいは電流を、使用するモータの形式に応じて演算する
。この指定値に基づき、通常のモータ制御で使われる電
圧・電流制御回路、チゴッパ、インバータ等のパワー調
整器の作用によって所定のトルクを発揮し、これによっ
て車両にモーメントを付加し、挙動量を抑制することに
よって望む挙動量に近づける。

山）車両挙動量検出手段３０で検出された挙動量が目標
全動量演算手段５０で演算された挙動量より小さい場合
は、偏差演算手段６１の出力に正の信号が発生し、この
信号により補正量演算手段６２が車両の挙動量を増大す
るのに必要なモーメントを演算する。このモーメントは
、以下上述のｉｉ）の場合と同様に、２個のモータ８１
．１３２のトルク差によりこのモーメントを車両に付加
し、挙動量を増大することによって望む挙動量に近づけ
る。

１皿■四玉 本発明の車両の姿勢制御装置により、外乱発生時や路面
状態などの外部環境がどのような状況であっても、姿勢
制御時に好ましくない横力を発生させることなく、安全
でかつ制御可能範囲が広い車両の補助操向り制御装置を
提供することにある。

すなわち、横風等の外乱によりドライバーが望む挙動量
よりも大きな挙動量が車両に発生した場合、２個のモー
タによって新たに付加されたモーメントが挙動量を抑制
し、外部環境がどのような状況であっても外乱によって
乱された車両の姿勢を本来の向きに復元することができ
る。

また、逆に、車両の積載重量が大きくなった場合など、
ドライバーの操舵に対する車両の姿勢変化の応答性が悪
化するとき、モータにより付加されるモーメントが挙動
量を助長するので、ドライバーは応答性の劣化を体感す
ることな（、平常時と同じ操舵感覚で運転することがで
きる。

さらに、主操舵装置の操舵により得られるはずの挙動量
を上回るように目標挙動量を設定すれば、モータの補助
モーメントにより、その車両本来の特性を上回る旋回性
能が得られ、緊急のレーンチェンジが要求される場合に
迅速な方向転換により対処できる。

本発明の車両の姿勢制御装置は、さらに以下の効果を奏
することができる。

１）以上の挙動量の補正は、従来のように、補助操舵機
構によって車輪の向きを変えて行うのではなく、左右の
従動輪の駆動差によって車体に発生する挙動量を利用し
ているので、横方向の速度に影響を与えることなく挙動
量だけを増減できる。

従って、従来のように制御によりドライバーに新たな違
和感を与える式れはない。

２）また、挙動量の補正量は路面状況および操舵角を基
にタイヤの非線型性を考慮しているため、タイヤが過剰
なスリップを生じたりタイヤが充分なコーナリングフォ
ースを出さないような領域に入らないように前記補正量
が決定されので、路面〃の低下やドライバのハンドルの
切りすぎによる車両のふらつきやスピンを防止し、より
車両の操安性を向上させることができる。

３）さらに、モーメントを付加する手段がモータである
ので、制御系が故障したときの安全性が高い、すなわち
、一般に、車両の電子制御装置は、高・低温、振動、ノ
イズなどの悪環境下で使用されるのが普通で、誤動作を
皆無にすることは極めて難しい。この装置は故障モード
を大別すると、過大な制御量が指令される場合とｆｉＩ
Ｉｍがされない場合の二つになる。車両にとってより重
大であるのは前者の場合である。従来の補助操舵機構を
用いる方式では、このモードの故障の場合、誤った方向
に車輪が操向されたままになるので、致命的な事故につ
ながる危険性がある０本発明の装置では、過大な制御量
が指令されると破壊するようにモータ制御装置を設定し
ておくことにより、過大な制ｉｎが指令されてもモータ
制御装置の破壊により電力が遮断されるので、姿勢を変
化させる機能は失われるものの、操縦不能になる危険性
はない。

４）モータ駆動車両で駆動輪の左右のモータに回転数差
を設けて挙動量を補正する従来の方式では、駆動力を限
界近くまで上げても走行している場合は回転数差を発生
させる余地がない０本発明では、車両を推進する車輪と
は異なる車輪（従動輪）に駆動力差を設けて挙動量を補
正する。従って、推進車輪の駆動力が路面をグリップで
きる限界に達していたとしても、これに無関係に姿勢制
御のためのモーメントを付加できる。特に、凍結路のよ
うに、すべり限界駆動力が低い道路では、従動輪の左右
ともに駆動側のトルクを与えることにり、トータルの推
進力を増加させうるので、所謂４輪駆動車と同様な走行
安定性をも期待できる。４）本発明では、車両の主原動
機の駆動輪とは別の従動輪にモータを設けているので、
踏切、交差点などで主原動機が故障して停止したような
緊２、の場合に、モータを作動させて脱出し危険を回避
することができる。

〔実施例〕

ＩＪＪＬ塩 本発明の第１実施例の車両の姿勢制御装置を、第５図お
よび第６図を用いて説明する。

本実施例の車両の姿勢制御装置は、土操向装置を有する
車両の補助操舵装置に適用したもので、左右のモータに
大きさが等しく向きが逆のトルクを指令するタイプの例
である。

本実施例装置は、第５図に示すように、車両状態量検出
手段１１と、操舵角検出手段２１と、車両挙動検出手段
３１と、路面状況検出手段４１と、目標挙動量演算手段
５１と、制御量演算手段６００と、駆動手段７００と、
第一のモータ８１１と、第二のモータ８２１とからなる
。

車両状態量検出手段１１は、車速センサ１１１と、回転
速度センサ１１２．１１３と、電流センサ１１４．１１
５とからなる。

車速センサ１１１は車両■の速度を検出するもので、タ
コジェネレータで構成しており、トランスミッション（
図示せず）に組込まれている０回転速度センサ１１２は
、第１モーク８１１の回転速度を検出するもので、エン
コーダで構成しており、モータ軸に組込まれている０回
転速度センサ１１３は、第２モータ８１２の回転速度を
検出するもので、エンコーダで構成しており、モータ軸
に組込まれている。電流センサ１１４は、第１モータａ
ｌｌの電流を検出するもので、ホール素子で構成してお
り、第１モータ制御装置内のチョッパ回路とモータの間
に組込まれている。電流センサ１１５は、第２モータ８
１２の電流を検出するもので、ホール素子で構成してお
り、第２モータ制御装置内のチタンバ回路とモータの間
に組込まれている。

操舵角検出手段２１は、車両■のハンドルＨの操舵角を
測定するもので、磁気エンコーダで構成した操舵角セン
サ２１１からなり、該ハンドルＨと同軸上に項りつけら
れている。

車両挙動検出手段３１は、車両■の挙動量としてのヨー
レートを検出するもので、レートジャイロで構成するヨ
ーレートセンサ３１１からなり、車室内の床上に組込ま
れている。

路面状態検出手段４１は、スリップ率演算回路４１１と
路面μ推定値演算回路４１２とからなり、前記車速セン
サ１１１より出力された車速信号と前記回転速度センサ
１１２．１１３より出力されたモータ回転速度信号と、
電流センサ１１４．１１５より出力されたモータ電流信
号から路面μ准定値を演算する。

目標挙動量演算手段５１は、目標ヨーレート演算回路５
１１からなり、前記路面状態検出手段４１より出力され
た路面μ推定値と前記操舵角センサ２１１より出力され
た操舵角信号と前記車速センサ１１１より出力された車
速信号とから目標ヨーレートを演算する。

制御量演算手段６１は、偏差演算手段６１０と、補正量
演算手段６２０と、モータ指令値演算手段６３０とから
なる。

偏差演算手段６１０は、前記目標ヨーレート演算手段５
１１より出力された目標ヨーレート信号と前記ヨーレー
トセンサ３１１より出力された検出ヨーレート信号との
偏差演算する減算回路６１■からなる。

補正演算手段６２０は、前記減算回路６１１より出力さ
れたヨーレート偏差信号に基づき、咳コーレート偏差を
ゼロにするために必要な付加モーメントを演算するモー
メント演算回路６２１からなる。

モータ指令値演算手段６３０は、前記モーメント演算回
路６２１より出力された補正信号（モーメント指令値）
の大きさと符号（正負）から、左右各モータが発揮すべ
き駆動トルクないし制動トルクを演算するトルク演算回
路６３１．６３３と、このトルクを発生するのに必要な
電流を、モータの形式に応じて演算する電流演算回路６
３２．６３４とからなり、車両姿勢を補正制御するため
に必要な制御量を演算する。

駆動手段７００は、第一モータ制御装置（左）７１、０
と、第二モータ制御袋Ｔ！（右）７２０と、電力供給源
７３０とからなる。

第一モータ制御装置７１０は、電力供給源７３０と第一
のモータ８１１に接続して、該モータに供給する電力の
パワーを！！１１ｆｆする第一チョッパ７１１と、第一
のモータ８１１に指令された電圧または電流値に基づい
て該第−チョッパ７１１を制御する信号を出力する第一
の電圧・電流制御回路７１２とからなる。

第二モータ制御装置７２０は、電力供給源７３０と第二
のモータ８２１に接続して、該モータに供給する電力の
パワーを調節する第二チョッパ７２１と、第二のモータ
８２１に指令された電圧または電流値に基づいて該第二
チョッパ７２１を制御する信号を出力する第二の電圧・
電流制御回路７２２とからなる。

電力供給源７３０は、第一モータ制御装置８１１と第二
モータ制御装置８２１に接続して、電力をモータに供給
するバッテリーからなる。

第一のモータ８１１は、左の従動輪９１１に接続し、前
記駆動手段７００で制御された電力に基づき該従動輪の
各々の軸のトルクを連続的に可変制御する。

第二のモータ８２１は、右の従動輪９２１に接続し、前
記駆動手段７００で制御された電力に基づき該従動輪の
各々の軸のトルクを連続的に可変制御する。

上記スリップ率演算回路４１１、路面μ推定値演算回路
４１２、目標ヨーレート演算回路５１１、減算回路６１
１、モーメント演算回路６２１、およびトルク演算回路
６３１．６３３と電流演算回路６３２．６３４から構成
されるモータ指令値演算回路６３０は、マイクロコンピ
ュータによる演算処理により行う。

この演算処理で行う機能を、第６図に基づいて詳細に説
明する。

先ず、車速センサＩｌｌよりタコジェネレータの出力を
ディジタル値に変換した車速の実際値として車速Ｕの値
を、回転速度センサ１１２より磁気エンコーダのパルス
カウント値として左従動輪９１１の車輪速ｎＬの値を、
回転速度センサ１１３より磁気エンコーダのパルスカウ
ント値として左従動輪９２１の車輪速ｎｍの値を、電流
センサ１】４より電流計の出力をディジタル値に変換し
た第１モータ８１１へ供給される電流ｒ　ＩＩＬの値を
、電流センサ１１５より電流計の出力をディジタル値に
変換した第２モータ８２１へ供給される電流Ｉａｌｌの
値を操舵角センサ２１１より、磁気エンコーダのパルス
のカウント値として操舵角δ、の値を、ヨーレートセン
サ３１１よりレートジャイロの出力をディジタル値に変
換したヨーレートの実際値としてヨーレートセンサを、
それぞれ読み込む（ＰＩ）。

次に、スリップ率演算回路４１１では、先ず、次式の計
算を行う。

Δｖ、＝　　ｎｌ・ＲＬ−ｕ　　・・・（１）Δｖ、ｌ
＝　　ｎ＊−Ｒｍ　−ｕ　　＝（２）ここで、Δｖ、（
ｉ＝Ｌ、Ｒ）が零以上ならば（３）式によりスリップ率
Ｓ、（ｉ＝Ｌ、Ｒ）を計算し、もしΔＶｉ　　Ｈ−ｔ、
、Ｒ）が零未満ならば（４）弐によりスリップ率Ｓ！　
（ｔ＝Ｌ、Ｒ）を計算する。

Ｕ ここで、Ｒ５は左従動輪９１１タイヤ半径、Ｒｘは右従
動輪９２１タイヤ半径である。（Ｒ２）次に、路面μ推
定値演算回路４１２では、まず次式の計算を行う。

ΔＳ＋　（ｋ）＝Ｓｔ　（ｋ）　　Ｓｔ　（ｋ−１）（
ｉ＝Ｌ、Ｒ）　　・・・（５） ここで、Ｓｚ　（ｋ）（ｉ＝Ｌ、Ｒ）は、今回のステッ
プでＲ２において計算されたスリップ率５ｔ（ｉ−Ｌ、
Ｒ）であり、Ｓｉ　（ｋ−１）＜ｉ−ｔ、。

Ｒ）は前回のステップで計算されたスリ・ノブ率Ｓ。

（ｉ−Ｌ、Ｒ）である。

もし、ΔＳｉ　（ｋ）（ｉ−Ｌ、Ｒ）が零以上ならば、
次式により左従動輪９１１のμ推定値ｉＬおよび右従動
輪９２１のμ推定値μｍを８を算する。

（１＝Ｌ、Ｒ）　　・　・　・（６） ここで、ＩＬは左従動輪９１１および第１モータ８１１
軸の慣性モーメントの和であり、！、は右従動輪９２１
および第２モータ８２１軸の慣性モーメントの和であり
、ＷＬは左従動輪９１１にかかる垂直荷重であり、Ｗ＃
は右従動輪９２１にかかる垂直荷重である。

Ｔ、ｉ　（ｊ＝Ｌ、Ｒ）は、電流ｆ、Ｌおよびｒａｍを
用いて次式により計算する。

Ｔ　、、−Ｃ、・Ｉ−ｉ　（ｉ＝Ｌ、Ｒ，）　　・・・
（７）ここで、Ｃ１は電流からトルクへの変換係数であ
る。

Ａ、（１＝Ｌ、Ｒ）は、次式により計算する。

（ｉ＝Ｌ、Ｒ）　　・　・　・（８） ここで、ｎ＋、（ｋ）は今回のステップで読み込んだ値
で、ｎＬ（ｋ−１）は前回のステップで読み込んだ値で
ある。Ｔはサンプリングタイムである。

次に、次式の計算を行う。

Δμ＝　　（ｋ）＝７：ｔ！　（ｋ）　　−μｍ　　（
ｋ−１）（ｉ−Ｌ、Ｒ）　　・　・　・（９） ここで、μｍ　（ｋ）は今回のステップで（６）弐によ
り計算されたイ直であり、１ｔ（ｋ　　１）は前回のス
テップで計算された値である。

もし、Δμ＋（ｋ　　１）が零以上で、Δμ、（ｋ）が
零未満であれば、次式のようにμｍ　（ｉ　−Ｌ。

Ｒ）を定める。

μｍ（ｋ）−μｍ　（ｋ−１）（ｉ−Ｌ、Ｒ）・・・Ｏ
ｍ 次に、Δｉ＋（ｋ）が上記以外の条件、およびΔＳｓ　
（ｈ）が零未満の場合は次式のようにμシ（ｉ−Ｌ、Ｉ
’？）を定める。

μｍ　（ｋ）−μｍ　　（ｋ　　　ｌ）　　（ｉ＝Ｌ、
Ｒ）・００ 次に、路面μ推定値を次式により計算する。

μｍ　　ｍｉｎ、　　（μｍ（ｋ）、　　ｕＬ（ｋ）　
）・・０り ここで、ｍｋｎ、（、）は、両者のうち、小さい方をと
ることを意味する。（Ｒ３） 次に、目標ヨーレートω１を、次の式で計算する（Ｐ　
４　）　。

ω８＝　Ｋ、・ｒＡ＋（μ）・δ。

・面 ここで、Ｋ、は、車速Ｕに対して、 Ｋ、＝　　βｔ／（α＋　　ｕ　　＋　　１　　）　　
・・・Ｃ４のように変化する比例定数である。α１、β
１は、適当な定数である。「１（μ）は次式で表される
関数である。

・　・　・０５） ここで、ａμは適当な定数である。

次に、減算回路６２１に相当するプログラムでは、次の
計算を実行する（Ｒ５）。

Δω　＝　Ｃ０−ω　　　・・・００ 次に、必要モーメントｍは、ヨーレート偏差Δωから、
次式に従って求める（Ｒ６）。

ｍ　（ｋ　）　＝　ａ　ｏ　・　Δω（ｋＬ＋−ａ　、
−Δω（ｋ−１）十ｍ（ｋ−１）　　　・・・Ｑ７） ここで、ｋは、制御する時点を表わす。上式は、連続値
制御系のＰＩ（比例・積分）制御の演算式に相当する。

ａ、が比例ゲイン、ａ、が積分ゲインである。これらの
ゲインは、測定値の誤差等の原因により、系が不安定に
なる限界内で、大きく選ぶ。

次に、左右モータの指令トルクＴＲ，ＴＬは、次式に従
って求める（Ｐ７）。

ＴＩ　　＝　　−（ｍ／ｌ）　　・　（ｒ／λ）Ｔｔ＝
　　　Ｔｕ ・　・　・０８） ｔは、モータがついている車輪間の距離（トレンド）、
ｒは車輪の半径、λはモータから車輪に至る減速比であ
る。車両の重心に立って、時計回りのモーメントを正に
とれば、Ｔ１が制動トルク、ＴＬが駆動トルクである。

次に、モータ電流指令値ｉＲｉ♂は、次式に従って求め
る（Ｐ８）。

＋、＊　＝　　Ｔａ　　／　ＫＬ ｉＬ　−Ｔｔ　　／　Ｋｔ ・　・　・０９） Ｋ、は、モータのトルク定数である。

次に、予め設定された制限式（最大値制限）に基づき、
Ｐ８で得られたｉＲｉＬ＊の出力値を決定する（Ｐ９、
ＰＩＯ１ｐＨ）。

上述のプログラムと第５図の各回路との関係を示すと、
以下のようである。

・スリップ率演算回路４１１　　→Ｐ２・路面μ推定値
演算回路４１２　→Ｐ３・目標ヨーレート演算回路１１
　→　Ｐ３、Ｐ４・減算回路２１１　　→Ｐ５ ・モーメント演算回路２２１　　−４Ｐ６・トルク演算
回路２３１．２３３　→Ｐ７・電流演算回路２３２．２
３４ →Ｐ８、Ｐ９、ＰＩＯ％Ｐ　１．１ 次に、電圧・電流制御回路７１２．７２２は、通常の電
流制御形のパルス幅変調（ＰＷＭ）回路を用いる。ｉｉ
　　ｉ♂の値と、センサ１１４．１１５で検出したモー
タ電流１１１％ＩＬとの偏差信号を作り、この信号と三
角波の搬送波を比較し、両者の大小関係に応じて発生さ
せたパルスでチョッパ７１１．７２１を駆動して、各モ
ータの電流が指令値に追従するように制御する。

上記構成からなる本実施例の作用および効果は、以下の
ようである。

先ず、車速を測定する車速センサ１１１の出力であるタ
コジェネレータの出力をディジタル値に変換した車速の
実際値として車速Ｕおよび車輪速を推定する車輪の回転
速度センサ１１２．１１３の出力であるタコジェネレー
タの出力をディジタル値に変換した車輪の回転速度ｎＬ
ｓｎｌおよびモータ電流を推定するだめの電流センサ１
１４．１１５の出力である電流計の出力をディジタル値
に変換したモータ電流値Ｌ１ｍＬｓ　Ｌｕ１ｌは、路面
状況推定手段４１に入力される。

また、車両Ｖのハンドル角を測定する操舵角センサ２１
１の出力である磁気エンコーダのパルスのカウント値と
しての操舵角δ、および前記車速Ｕは目標挙動型演算手
段５１に入力される。

また、車両■の挙動量としてのヨーレートを検出するヨ
ーレートセンサ３１１の出力である、レートジャイロの
出力をディジタル値に変換したヨーレートの実際値とし
てのヨーレートωの値は、偏差演算手段６１１に入力さ
れる。

次に、路面状況推定手段４１において、まずスリップ演
算回路４１１において車速Ｕと車輪の回転速度ｎ　Ｌ　
ｓ　ｎ　Ｒから（１）〜（４）式によりスリップ率ＳＬ
、Ｓ、を算出し、路面μ推定値演算回路４１２に出力す
る。

次いで、路面μ推定値演算回路４１２において、モータ
電流値し、い　Ｌ、ｌｌから（７）式によりモータトル
クＴ、ＬＸＴ□を算出するとともに、該モータトルクＴ
＠Ｌ、　Ｔｓ＋１、前記スリップ率Ｓｔ、、Ｓｍおよび
車輪の回転速度ｎＬｓｎｌｌから、（５）、（７）〜０
２１１式により路面μ推定値μを算出し、目標挙動型演
算手段５１に入力される。

次に、目標挙動型演算手段５１において、操舵角信号δ
ｔと車速信号Ｕと路面μ推定値μとから目標ヨーレート
偏差信号し、制０「量演算手段６００の減算回路６１１
に出力する。

次いで、制御量演算手段６００において、先ず、偏差演
算手段６１０の減算回路２１１により、目標ヨーレート
信号ω１と検出ヨーレート信号ωとを偏差演算して得た
ヨーレート偏２信号Δωを、補正演算手段６２０に出力
する。次に、補正演算手段６２０のモーメント演算回路
６２１により、ヨーレート偏差信号Δωに基づき、該ヨ
ーレート偏差をゼロにするために演算した付加モーメン
トｍ（ｋ）をモータ指令値演算手段６３０に出力する。

更に、モータ指令値演算手段６３０において、トルク演
算回路６３】、６３３により、モーメント指令値ｍ＜ｋ
）に基づき演算した指令トルクＴＩ　、　Ｔｔ、を出力
し、電流演算回路６３２．６３４により、指令トルクＴ
ｌｌ、ＴＬから演算したモータ電流指令値ｉｊｌ　　ｉ
ビをモータ８１１．８２１に出力する。

更に、駆動手段７００のモータ制御装置７３１．７３２
において、モータ８１１．８２１に出力されたモータ電
流指令値ｉ、　　ｉどに基づき電圧・電流制御回路７１
２．７２２によりチョッパ７１１．７２１を制御し、モ
ータに供給する電力を調節する。

次に、モータ８１１．８２１により、駆動手段３０で制
御された電力に基づき咳従動輪の各々の軸のトルクを連
続的に可変制御することにより車両の姿勢をｌ１ｉＩＩ
御する。

これにより、成る車速Ｕ、成る路面Ｉのもとてドライバ
ーがδ、たけ操舵したとすると、その時のドライバーが
望んでいるヨーレートに路面状況を考慮してω°が制御
Ｊの目標値として、０■、０７１）、０９式で決定され
る。車両がちょうどω１のヨーレートをもって走行して
いれば、０６）式のΔωはゼロであり、制御は行われな
い。もし、外乱その他の原因で車両の実際のヨーレート
ωがω１と一致しないと、その過不足量Δωが（Ｉ６）
式によって制御周期ごとに計算され、ｑ′７）弐によっ
てΔωをゼロにするのに必要なモーメントｍが決定され
る。さらに、ｍを作り出すのに必要なモータにトルクが
、θ０式により大きさが等しく向きが反対のトルクとし
て求められ、０弐によって電流の必要値が決定されて、
ＰＷＭ回路を介してチョッパへ指令される。

これにより、左右のモータが所定のトルクを発生して、
車両のヨーレートを望む値へ近づける。

これにより、本実施例装置を搭載した車両は、モータの
トルクは駆動トルクと制動トルクで大きさが等しいから
、車両の横方向の運動、さらには進行方向の運動に影響
を与えることなくヨーレートのみを独立に制御できる。

また、路面μの推定値を用いてμが小さい場合はヨーレ
ート目標値が小さくなるように算出していることから、
路面状況にあった駆動力がタイヤに伝達される。つまり
、目標ヨーレートは、それを実現するためにタイヤが過
剰にスリップし、湿安性が劣化しないような領域内に常
時あるように算出される。従って、路面μが変化する場
合でも、安定性を…うことなく車両の応答性を向上させ
ることができる。

さらに、制動トルクを発生しているモータは発電機とし
て作動し、車両の運動エネルギーを電気エネルギ７に変
換する。このエネルギーは、制動側のチョッパの入力側
（バッテリー側）へ戻るが、制動側チョッパと駆動側チ
ョッパは入力側でつながっているので、制動側から回収
されたエネルギーをそのまま駆動側チョッパを介して駆
動モータに供給される。従って、大きなモーメントを発
生する場合でも、バッテリーからは両モータの損失分の
エネルギーのみを供給すればよいので、小さな容量のバ
ッテリーでよいという特有の効果を奏する。

工」ＪｕＩ桝 本発明の第２実施例の車両の姿勢制御装置を、第７図な
いし第９図を用いて、第１実施例との相違点を中心に詳
述する。

本実施例の車両の姿勢制御装置は、主操向装置を有する
車両の補助操舵装置に適用したもので、左右のモータに
大きさが異なる駆動側のトルクを指令するタイプの例で
ある。

本実施例装置は、第７図に示すように、車両状態量検出
手段１２と、操舵角検出手段２２と、車両挙動検出手段
３２と、路面状況検出手段４２と、目標挙動型演算手段
５２と、制御量演算手段６０５と、駆動手段７０５と、
第一のモータ８１５と、第二のモータ８２５とからなる
。

車両状態量検出手段１２は、車速センサ１２１からなり
、前記第１実施例と同様に構成する。

操舵角検出手段２２および車両挙動検出手段３２は、そ
れぞれ操舵角センサ２２１、ヨーレートセンサ３２１か
らなり、前記第１実施例と同様に構成する。

路面状態検出手段４２は、ヨーレートゲイン演算回路４
２１と路面μ推定値演算回路４２２とからなり、前記車
速センサ１２１より出力された車速信号とヨーレートセ
ンサ３２１より出力されたヨーレト信号と操舵角センサ
２２１より出力された操舵角信号とから、路面μ推定値
を演算する。

目標挙動型演算手段５２と制御量演算手段６０５と、駆
動手段７０５と、第一モータ制御装置７１５と、第一の
モータ８１５および第二のモータ８２５は、前記第１実
施例と同様に構成する。

上記ヨーレートゲイン演算回路４２１、路面μ推定値演
算回路４２２、目標ヨーレート演算回路５２１、減算回
路６１６、モーメント演算回路６２６、およびトルク演
算回路６３６，６３８と電流演算回路６３７，６３９か
ら構成されるモータ指令値演算回路６３５は、マイクロ
コンピュータによる演算処理により行う。

この演算処理で行う機能を、第８図に基づいて詳細に説
明する。

先ず、車速センサ１２１よりタコジェネレータの出力を
ディジタル値に変換した車速の実際値として車速Ｕの値
を、操舵角センサ２２１より磁気エンコーダのパルスカ
ウント値として操舵角δ。

の値を、ヨーレートセンサ３２１よりレートジャイロの
出力をディジタル値に変換したヨーレートの実際値とし
てヨーレートセンサを、それぞれ読み込む（Ｐ２１）。

次に、ヨーレートωと操舵角δ、をある周波数域だけを
通すようなバンドパスフィルターに入力し、その出力を
計算する。この計算は、例えば、次式により計算する。

（Ｐ２２） ・　・　・Ｑｏ ・　・　・（２１） ここで、Ｓはラプラス演算子であり、Ｔ、、Ｔ□は抽出
する周波数により定められる時定数である。

次に、Ｐ２２で計算された５、Ｊｆの最大値を以下の式
により計算する。

先ず、次式を計算する。

Δゐ（ｋ−ｔ）　＝（Ｌｌ　（ｋ）−石（ｋ−ｉ）（ｉ
＝１．２．・・・、ｎ）　　　・・・（２２）Δ７１．
　（ｋ−ｉ）　＝Ｌ　（ｋ）　−’Ｉｔ　（ｋ−ｉ）（
ｉ＝１□　２．・・・、ｎ）　　　・・・（２３）なお
、”　（ｋ）　、ｉｔ　ｃｋ＞は今回のステップで計算
されたあ、８ｆの値であり、１（ｋ−ｉ）、Ｊｒ（ｋ　
　ｉ）はｉ回前のステップで計算されたぁ、８．の（直
である。

ここで、もし次式が満足されるならば、Δ１（ｋ−ｉ）
≧０かつ６ｍ（ｋ＋ｉ）≧０（ｉ＝１．２．・・・、ｎ
）　　　・・・（２４）ΔＬ（ｋ−ｔ）≧０　かつΔｄ
ｒ（ｋ＋＋）≧０（ｉ＝１．２．−、ｎ）　　　−（２
５）次式により、最大値”ｊ　ｓ＃Ｘ　ｓ　　Ｊ　ｔ　
１１８１１を定める。

２ｉｌｉｓａｗ　＝　　”　（ｋ）　　　　　　　　・
−−（２６）１、、、Ｘ＝　　Ｈｅ　（ｋ）　　　　　
　・・・（２７）次に、次式によりヨーレイトゲインＧ
−を計算する。（Ｐ２３） Ｇ　ｗ　＝　　Ｑ’ｅａｍｗ　／　７ｆｔ　ｍｍｇ　　
　　・・・（２８）次に、Ｐ２３によって計算されたＧ
ｗと車速Ｕとから、第９図に示したマツプにより路面μ
推定値を求める。（Ｐ２４） なお、第９図は、ある周波数で操舵したときのヨーレイ
トゲインＧ−と車速Ｕと路面μとの関係を示したマツプ
である。ここで、Ｕｉ（ｉ−１，２，・・・、）は車速
であり、μの算出時は入力した車速Ｕに最も近いＵ；　
（ｉ＝１．２．・・・１）を選択する。

次に、目標ヨーレイトω“を次式で計算する。

（Ｐ２５） ω”＝に、・ｆ　（μ、δ、）・δ。

・　・　・（２９） ここで、Ｋ、は車速Ｕに対して、 Ｋ、＝　　β＋　／　（α＋　　・ｕ　＋　１）　　・
・・（３０）のように変化する比例定数である。α１、
β１は適当な定数である。

ｆ　（μ、δ、）は、次式により計算される。

ｆ　（μ、δ、）−「。（μ）・ｆ、（δｔ）・・・（
３１） このとき、ｒ□（μ）は、次式により計算される。

ｆ、（μ）＝ ここで、ａ、は零以上の適当な定数であり、ｆＡｌ（μ
）が零以下の場合はｒｌ（μ）−〇とする。

また、【、（δ、）は次式により計算される。

ｆ、（δ、）＝− ・　・　・（３３） ここで、ａ、は零以上の適当な定数であり、ａδはそれ
以上の操舵をするとタイヤが非線型領域に入り、コーナ
リングフォースが飽和してしまうような限界値であり、
ｆ、（６ｇ）が零以下の場合は、ｆ、（δ、）＝Ｏとす
る。従って、δ、がａ、以上の場合は、ω０を小さくし
、場合によってはドライバの操舵する方向とは逆のモー
メントをかけるようにω“が決定される。

なお、第８図で示した演算処理で行う機能のうち、上記
以外のＰ２５、Ｐ２６、Ｐ２７、Ｐ２Ｏ、Ｐ２９、Ｐ２
Ｏ、Ｐ３１、ｒ’３２は、第１実施例で説明した機能（
第６図にも示す）Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９
、ＰＩＯ１ｐＨと同様に構成される。

、ト記構成からなる本実施例の作用および効果は、以下
のようである。

先ず、車速を測定する車速センサ１２１の出力であるタ
コジェネレータの出力をディジクル値に変換した車速の
実際値として車速Ｕと、車両■のハンドル角を測定する
操舵角センサ２２１の出力である磁気エンコーダのパル
スのカウント値としての操舵角δ７、および車両Ｖの挙
動型としてのヨーレートを検出するヨーレートセンサ３
２１の出力であるレートジャイロの出力をディジタル値
に変換したヨーレートの実際値としてのヨーレートωの
値が、路面状況推定手段４２に人力される。

次に、路面状況推定手段４２において、まずヨーレート
ゲイン演算回路４２１において、操舵角δ、とヨーレー
トωから四〜（２８）式によりヨーレートゲインＧ、を
算出し、路面μ推定値演算回路４２２に出力する。

次いで、路面μ推定値演算回路４２２において、車速Ｕ
と前記Ｇ。より路面μ推定値μを算出し、目標挙動量演
算手段５２に入力される。

次に、目標挙動看演算手段５１において、操舵角信号δ
、と車速信号Ｕと路面μ准定値μとから（２９）〜（３
３）式により目標ヨーレートゲイン算し、制御量演算手
段６０５０減算回路６１６に出力する。

以下、モーメント演算回路６２６、モータ指令値演算手
段６３５、駆動手段７０５、モータ８１５．８２５にか
かる動作については、前記第１実施例で示したものと同
様である。

以上の構成により、本第２実施例の車両の姿勢装置は、
前記本発明の効果１）、２）、３）に加えて以下のよう
な効果を奏する。

まず、目標ヨーレートω“を車速Ｕと路面μに加えて操
舵角δ、をもとにタイヤが非線型領域に入るかどうかを
考慮して決定することにより、ドライバがハンドルを切
りすぎた場合、タイヤが充分なコーナリングフォースを
出せない上にそのハンドル角に応じたモーメントを後輪
が出すことにより生じるふらつきやスピン等を防止でき
る。

また、第１実施例では、タイヤのスリップが或る程度以
上大きくならないと（路面のμが成る程度低くｔζいと
）、路面μが推定できなかったが、本実施例装置では、
通常の操舵時におけるヨーレートの変化によりμの推定
を行うため、より広範囲の路面μの推定が可能となった
。従って、μの小さい変化も推定でき、そのμの値によ
って路面状況に対応した目標ヨーレートω“を決定する
ため、より操縦安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示すａｔ略構成図、第２図ない
し第４図は従来技術を示し、第２図はその概略構成図、
第３図は第２図に示した従来技術の問題点を説明する説
明図、第４図は他の従来技術の概略構成図、第５図およ
び第６図は本発明の第１実施例を示し、第５図はその全
体を示すシステム構成図、第６図は第１実施例で用いる
コンピュータプログラムのフローチャート、第７図ない
し第９図は本発明の第２実施例を示し、第７図はその全
体を示すシステム構成図、第８図はその路面μ推定値を
求めるのに用いるヨーレイトゲインＧ。 と車速Ｕと路面μの関係を示す線図、第９図は第２実施
例で用いるコンピュータプログラムのフローチャートで
ある。 １０・・・車両状ＬＱ量検出手段 ２０・・・操舵角検出手段 ３０・・・車両挙動量検出手段 ４０・・・路面状況推定手段 ５０・・・目標挙動型演算手段 ６０・・・制御量演算手段 ６１・・・偏差演算手段 ６２・・・補正量演算手段 ６３・・・モータ指令値演算手段 ７０・・・駆動手段 ７１・・・第一モータ制御手段 ７２・・・第二モータ制御手段 ７３・・・電力供給源 ８１・・・第一のモータ ８２・・・第二のモータ ９１．９２・・・従動輪 第３図 第６図 Ｇ、。 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　車両の主操向装置とは別に補助操向装置を設けて車両
   の姿勢を制御する姿勢制御装置において、 車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、 ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、 車両の挙動量を検出する車両挙動量検出手段と、 前記車両状態量検出手段より出力された車両状態量信号
   と、必要に応じて前記操舵角検出手段より出力された操
   舵角信号または／および前記車両挙動量検出手段より出
   力された車両挙動量信号とから路面とタイヤ間の摩擦（
   μ）を推定する路面状況推定手段と、 前記操舵角検出手段より出力された操舵角信号と前記車
   両状態量検出手段より出力された車両状態量信号と前記
   路面状況推定手段より出力されたμ推定信号とから車両
   に働く外乱或いは車両状態を考慮して最適な目標挙動量
   を演算する目標挙動量演算手段と、 該目標挙動量演算手段より出力された目標 挙動量信号と前記車両挙動量検出手段より出力された検
   出挙動量信号との偏差を演算する偏差演算手段と、 該偏差演算手段より出力された挙動量偏差 信号に基づき該挙動量偏差に等価的な補正量を演算する
   補正量演算手段と、 該補正量演算手段より出力された補正量信 号に基づき車両姿勢を補正制御するために必要な駆動力
   及び／又は制動力に見合う制御量を演算するモータ指令
   値演算手段と、 からなる制御量演算手段と、 該制御量演算手段の出力であるモータ指令信号に基づき
   モータに供給される電力を調節する第一モータ制御装置
   および第二モータ制御装置と、該第一モータ制御装置お
   よび第二モータ制御装置に接続して電力をモータに供給
   する電力供給源とからなる駆動手段と、 該駆動手段で制御された電力に基づき車両に働く外乱或
   いは車両状態を考慮した目標挙動量に対する検出挙動量
   の偏差に応じた制御力を発生すべく車両の推進用原動機
   の動力が直接伝達されない従動輪の各々の軸のトルクを
   連続的に可変制御する第一のモータおよび第二のモータ
   と、からなることを特徴とする車両の姿勢制御装置。