JPH11115707A - 車両運動性能制御装置及び目標ヨーレート決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制動力を利用した車両の運動制御は、ヨーモー
メントという一つの制御出力によって車体横滑り角とヨ
ーレートとの二つの値を目標値に近づけなければならな
いため、良好な制御を行うことが困難であった。 【解決手段】車体横滑り角βと目標車体横滑り角β_d と
の偏差ｓ₁ を零にする必要ヨーレートｒ＿ｄβを求める
１段目のスライディングモード制御部１７と、配分比ψ
を設定する配分比設定部１８と、目標ヨーレートｒ_d ，
必要ヨーレートｒ＿ｄβ及び配分比ψに従って最終目標
ヨーレートｒ＿ｄψを演算する最終目標ヨーレート演算
部１９と、偏差ｓ₃ を演算する加算器２０と、偏差ｓ₃
を零にするのに必要なホイールシリンダ圧の昇圧時間Ｕ
を求める２段目のスライディングモード制御部２１と、
昇圧時間Ｕを旋回時外輪側の前輪側の昇圧時間ｕ_f と後
輪側の昇圧時間ｕ_r とに分配する制動力配分決定部２２
と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両のヨーレー
トや車体横滑り角を検出又は推定し、それらヨーレート
及び車体横滑り角と、別途設定した目標ヨーレート及び
目標車体横滑り角とを比較し、その偏差が小さくなるよ
うに制動力を制御して車両の旋回性能や安定性能を向上
させる車両運動性能制御装置並びにかかる装置に好適な
目標ヨーレート決定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、論文集「AVEC'96 Internationa
l Symposium on Advanced Vehicle Control 」の第５７
３〜６０７頁や、特開平５−５０２４２３号公報等に開
示されるように、各車輪の制動力を個別に制御すること
によりヨーレートや車体横滑り角を制御する装置（第１
従来例）が従来から知られている。

【０００３】また、上記論文集の第７４５〜７６１頁に
開示されるように、非線形制御理論を用いて車両運動性
能を向上させることが可能であること（第２従来例）も
知られている。

【０００４】なお、特開平７−２１５１９０号公報に開
示されるように、車両運動性能目標としてある領域を設
定するものも知られているし、ＡＣＣ（American Contr
ol Conference ）の１９９０年 Conference Proceeding
の第２８９１〜２８９７頁に開示されているように、複
数の切り換え面を有するスライディングモード制御も知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記第１従来
例にあっては、先ず、目標ヨーレート及び目標車体横滑
り角と、実際のヨーレート及び車体横滑り角との偏差に
基づいて目標スリップ率を演算し、そして、その目標ス
リップ率を、制動装置のホイールシリンダ圧の絶対値を
制御する制動力制御装置によって実現するような構成と
なっている。そして、制動装置のマスタシリンダとホイ
ールシリンダとの間の圧力差により、単位時間当たりの
ホイールシリンダ圧の上昇量が異なることから、所望の
昇圧特性を得ることは困難であるので、目標とするホイ
ールシリンダ圧を実現するために、ホイールシリンダ圧
を推定する手段を備え、その手段の推定結果に基づいて
昇減圧時間を決定するようになっていた。

【０００６】つまり、上記第１従来例えは、目標ヨーレ
ートや目標車体横滑り角を入力として直接制動装置が制
御されるのではなく、段階的な処理が行われて最終的に
ホイールシリンダ圧が制御されるようになっていた。か
かる点は、演算負荷を軽減する上で問題であり、望まし
くは、ヨーレートと目標ヨーレートの偏差や、車体横滑
り角と目標車体横滑り角との偏差を入力として、直接制
動装置に対する制御量を求めるようにしたい。

【０００７】一方、非線形制御理論が、上述のような単
位時間当たりの圧力上昇量のように未知のパラメータを
有する系の制御に有効であることは従来から知られてい
る。また、上記第２従来例にもあるように、４輪操舵に
非線形制御理論を適用することが有効であることも知ら
れている。

【０００８】しかし、制動力を利用した走行中の車両の
運動制御は、車両運動力学の面から考えると、各車輪の
制動力とトレッドとの積の総和であるヨーモーメントと
いう一つの制御出力によって車体横滑り角とヨーレート
との二つの値を目標値に近づけなければならない、ホイ
ールシリンダ圧は直接的にはヨーレートにしか影響を与
えられない、等の特徴を有していることから、上記第２
従来例等の結果を直接適用することは困難である。

【０００９】本発明は、このような現状に着目してなさ
れたものであって、簡易な構造で良好な制御性能を実現
できる車両運動性能制御装置及びかかる装置に好適な目
標ヨーレート決定方法を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明である車両運動性能制御装置
は、少なくともヨーレート及び車体横滑り角を含む車両
の走行状態を検出又は推定する走行状態検出手段と、前
記車両の走行状態に基づいて目標ヨーレート及び目標車
体横滑り角を設定する目標値設定手段と、前記ヨーレー
ト，前記車体横滑り角，前記目標ヨーレート及び前記目
標車体横滑り角に基づき車両運動性能を制御する制御手
段と、を備え、前記制御手段は、スライディングモード
制御に従って制動装置に対する制御量を求めて前記車両
運動性能を制御するようにした。

【００１１】請求項２に係る発明は、上記請求項１に係
る発明である車両運動性能制御装置において、前記制御
手段は、前記目標車体横滑り角を達成するための必要ヨ
ーレートを前記スライディングモード制御に従って演算
する必要ヨーレート演算手段と、前記必要ヨーレートと
前記目標ヨーレートとを所定比率で比例配分して最終目
標ヨーレートを演算する最終目標ヨーレート演算手段
と、前記最終目標ヨーレートを達成するための制御量を
スライディングモード制御に従って演算する制御量演算
手段と、を備えた。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、上記請求項
１又は２に係る発明である車両運動性能制御装置であっ
て、且つ、制動装置に対する他の制御を実行するように
なっている車両に適用するものであって、前記他の制御
による前記制動装置に対する制御量と前記制御手段によ
る前記制動装置に対する制御量との整合をとる制御量整
合手段を備えた。

【００１３】そして、請求項４に係る発明は、上記請求
項３に係る発明である車両運動性能制御装置において、
前記制御量整合手段は、前記他の制御による前記制動装
置に対する制御量に、前記制御手段による前記制動装置
に対する制御量を加算するようになっている。

【００１４】さらに、請求項５に係る発明は、上記請求
項３又は４に係る発明である車両運動性能制御装置にお
いて、前記制御量整合手段は、車輪のスリップ率が許容
範囲を越えた場合に、前記制御手段による制御量を前回
求めた値に固定するようになっている。

【００１５】また、請求項６に係る発明は、上記請求項
１〜５に係る発明である車両運動性能制御装置におい
て、前記制御手段は、前記スライディングモード制御に
おける切り換え面の両側に所定領域を設定し、その所定
領域内では、前記スライディングモード制御の切り換え
ゲイン項を零にするようになっている。

【００１６】そして、請求項７に係る発明は、上記請求
項１〜５に係る発明である車両運動性能制御装置におい
て、前記制御手段は、前記スライディングモード制御に
おける切り換え面の両側に所定領域を設定し、その所定
領域内では、前記スライディングモード制御の切り換え
ゲイン項を下に凸の非線形な特性としている。

【００１７】上記目的を達成するために、請求項８に係
る発明である目標ヨーレート決定方法は、ヨーレート及
び車体横滑り角を検出又は推定するとともに、目標ヨー
レート及び目標車体横滑り角を設定し、前記目標車体横
滑り角を達成するための必要ヨーレートをスライディン
グモード制御に従って演算し、そして、前記必要ヨーレ
ートと前記目標ヨーレートとを所定比率で比例配分して
最終の目標ヨーレートを演算するようにした。

【００１８】ここで、請求項１に係る発明にあっては、
走行状態検出手段が、車両の走行状態を検出又は推定す
る。ここで検出又は推定される車両の走行状態は、少な
くともヨーレート及び車体横滑り角を含んでいればよい
が、目標ヨーレート及び目標車体横滑り角を設定するた
めに必要な走行状態も検出又は推定される。かかる必要
な走行状態としては、例えば、車速、前輪舵角、後輪舵
角である。

【００１９】そして、目標値設定手段によって目標ヨー
レート及び目標車体横滑り角が設定され、さらに、制御
手段が、スライディングモード制御に従って制動装置に
対する制御量を求める。

【００２０】このように、制御手段は、スライディング
モード制御に従って制御量を求めるようになっているか
ら、検出又は推定されたヨーレート及び車体横滑り角
と、設定された目標ヨーレート及び目標車体横滑り角と
を入力として、制動装置に対する制御量を直接出力する
ことができる。

【００２１】また、請求項２に係る発明にあっては、ス
ライディングモード制御を２段階に実行するようになっ
ており、１段目の切り換え面を利用して必要ヨーレート
が演算され、その必要ヨーレートと目標ヨーレートとを
比例配分して最終目標ヨーレートが演算され、そして、
２段目の切り換え面を利用して制動装置に対する制御量
が演算される。

【００２２】そして、請求項３に係る発明にあっては、
制御量整合手段を備えているから、例えばアンチスキッ
ド制御やトラクション制御等のように制動装置をアクチ
ュエータとして実行される他の制御との整合をとること
ができる。

【００２３】例えば、請求項４に係る発明のように、制
御量整合手段が、上記他の制御による制御量に、制御手
段による制御量を加算すると、例えば、アンチスキッド
制御の実行中にも、ヨーレート及び車体横滑り角に対す
る制御を行える。

【００２４】また、請求項５に係る発明であれば、車輪
のスリップ率が許容範囲（目標スリップ率にある許容値
を加えた範囲）を越えた場合には、制御手段による制御
量が新たな値に更新されることが防止され、過渡の制動
力が発生するようなことを回避できる。

【００２５】さらに、請求項６又は請求項７に係る発明
であれば、切り換え面の両側に不感帯が形成されたこと
になり、所定領域内に納まることが制御の目的となる。
その結果、制御偏差を必要以上に小さくするような作動
は行われない。

【００２６】そして、請求項８に係る発明にあっては、
車両の走行状態等から設定される目標ヨーレートと、目
標車体横滑り角を達成するために必要な必要ヨーレート
とが一致しなくても、最終の目標ヨーレートが求められ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、スライディングモード
制御を利用して車両運動性能を制御するようにしたた
め、制動装置に対する制御量を直接的に求めることがで
き、簡易な制御構造で車両の安定性能や旋回性能を向上
できるという効果が得られる。

【００２８】特に、請求項２に係る発明であれば、２段
階のスライディングモード制御を実行する構成であると
ともに、目標ヨーレートと必要ヨーレートとを比例配分
して最終の目標ヨーレートを求めるようになっているか
ら、ヨーモーメントという一つの制御出力によって車体
横滑り角とヨーレートとの二つの値を目標値に近づける
制御を大きな不具合なく実行できるという効果がある。

【００２９】また、請求項３〜５に係る発明であれば、
制動装置をアクチュエータとする他の制御との整合をと
ることができ、特に請求項５に係る発明であれば、過度
な制動力が発生することを回避できるから、例えばアン
チスキッド制御等に悪影響を与えないで済む。

【００３０】さらに、請求項６，７に係る発明であれ
ば、所定領域内に納まるようなスライディングモード制
御が実行されるため、制動装置の駆動が必要最小限で済
むようになる。

【００３１】そして、請求項８に係る発明であれば、互
いに一致しない目標ヨーレートと必要ヨーレートとに基
づいて、妥当な線で最終の目標ヨーレートを決定するこ
とができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
の機能構成を示すブロック図であるが、図１に示す各機
能構成のうち、後述するセンサや制動装置以外の構成
は、実際にはマイクロコンピュータや必要なインタフェ
ース回路等によって実現されるものである。

【００３３】かかるマイクロコンピュータ内にはオブザ
ーバー１０が構成されていて、このオブザーバー１０
は、車両に発生しているヨーレートを検出するヨーレー
トセンサ１１から供給される実際のヨーレートｒと、ヨ
ーレートｒを微分する微分器１２の出力であるヨー角加
速度（ｄｒ／ｄｔ）と、車両に発生している横加速度を
検出する横加速度センサ１３から供給される横加速度α
と、車速を検出する車速センサ１４から供給される車速
Ｖと、前輪及び後輪のそれぞれの操舵角を検出する操舵
角センサ１５から供給される前輪舵角δ_f ，後輪舵角δ
_r とに基づいて、所定の演算処理を実行して、車体の横
滑り角βを推定するとともに、車体横滑り角βの目標値
である目標車体横滑り角β_d と、ヨーレートｒの目標値
である目標ヨーレートｒ_d とを設定するようになってい
る。

【００３４】そして、オブザーバー１０の後段側には、
車体横滑り角βと目標車体横滑り角β_d との偏差ｓ₁ を
演算する加算器１６と、この加算器１６が求めた偏差ｓ
₁ を零にするのに必要なヨーレートである必要ヨーレー
トｒ＿ｄβをスライディングモード制御に従って求める
１段目のスライディングモード制御部１７と、ヨーレー
トｒ，車速Ｖ，舵角δ_f ，δ_r 及び車体横滑り角βに基
づいて配分比ψを設定する配分比設定部１８と、目標ヨ
ーレートｒ_d ，必要ヨーレートｒ＿ｄβ及び配分比ψに
従って最終目標ヨーレートｒ＿ｄψを演算する最終目標
ヨーレート演算部１９と、ヨーレートｒと最終目標ヨー
レートｒ＿ｄψとの偏差ｓ₃ を演算する加算器２０と、
偏差ｓ₃ を零にするのに必要なホイールシリンダ圧の昇
圧時間Ｕをスライディングモード制御に従って求める２
段目のスライディングモード制御部２１と、昇圧時間Ｕ
を旋回時外輪側の前輪側の昇圧時間ｕ_f と後輪側の昇圧
時間ｕ_r とに分配する制動力配分決定部２２と、を備え
ている。

【００３５】さらに、制動力配分決定部２２で決定され
た各昇圧時間ｕ_f 及びｕ_r が、それぞれ旋回時外輪側の
前輪及び後輪のホイールシリンダ圧となるように制動装
置３０に供給されるようになっている。なお、制動装置
３０の詳細な構造は本発明の本質ではないため説明しな
いが、例えば、運転者によるブレーキペダルの操作とは
別に、各車輪毎に設けられたホイールシリンダの圧力を
調整可能なアクチュエータを備えた制動装置が適用可能
である。

【００３６】ここで、一般的な４輪車両をモデルで表す
と、下記の（１）、（２）式のようになる。 （ｄβ／ｄｔ）＝ｒ＋ｆ ……（１） （ｄｒ／ｄｔ）＝ｇ＋Ｇ_m Ｕ／Ｉ ……（２） また、上記（１）、（２）式中のｆ及びｇは非線形項で
あり、下記の（３）、（４）式のようになる。

【００３７】 ｆ＝−｛２Ｙ_f （β_f ）＋２Ｙ_r （β_r ）｝／ＭＶ ……（３） ｇ＝｛２ａＹ_f （β_f ）−２ｂＹ_r （β_r ）｝／Ｉ ……（４） 但し、β_f は前輪の横滑り角、β_r は後輪の横滑り角で
あり、 β_f ＝δ_f −ａ・ｒ／Ｖ−β β_r ＝δ_r ＋ｂ・ｒ／Ｖ−β と表される。

【００３８】なお、上記各式中、Ｉはヨー慣性、βは車
体の横滑り角、ｒはヨーレート、αは横加速度、ａは車
両重心から前輪側車軸までの水平距離、ｂは車両重心か
ら後輪側車軸までの水平距離、Ｖは車速、δ_f は前輪舵
角、δ_r は後輪舵角、Ｙ_f は前輪のタイヤ横力、Ｙ_r は
後輪のタイヤ横力、ＣＰ_f は前輪のコーナリングパワ
ー、ＣＰ_r は後輪のコーナリングパワーであり、これら
を図に表すと、図２のようになる。なお、図２中、１は
前輪、２は後輪である。また、前輪舵角δ_f は、運転者
によるステアリングホイールの操舵角と、前輪操舵系の
ステアリングギア比とから求めることもできる。

【００３９】さらに、上記（２）式中のＵは制動装置の
ホイールシリンダの昇圧時間命令、Ｇ_m は各車輪に対す
る昇圧時間の補正係数とトレッドとの積を４輪分加算し
た、単位昇圧時間命令当たりに発生する車両ヨーモーメ
ントであり、下記の（５）式のようになる。なお、tr_i
は各車輪のトレッド長さ、Ｐ_i は各車輪毎の単位昇圧時
間命令当たりの制動力量変化を示しており、添え字ｉは
各車輪を識別するためのものである。

【００４０】

【数１】

【００４１】……（５） また、タイヤモデル（タイヤ横力Ｙ_f ，Ｙ_r ）として
は、横滑り角β_f ，β_rを入力とした任意のタイヤモデ
ルを使用することが可能である。以下に、タイヤモデル
の例として、線形タイヤモデルの例（（６）、（７）
式）と、マジックフォーミュラーと呼ばれる非線形式の
例（（８）、（９）式）とを挙げる。

【００４２】 Ｙ_f （β_f ）＝ＣＰ_f β_f ……（６） Ｙ_r （β_r ）＝ＣＰ_r β_r ……（７） Ｙ_f （β_f ）＝Ｄ sin［Ｃ tan^-1（Ｂβ_f ）］ ……（８） Ｙ_r （β_r ）＝Ｄ sin［Ｃ tan^-1（Ｂβ_r ）］ ……（９） なお、（８）、（９）式中のＢ，Ｃ及びＤは定数であ
る。また、タイヤモデルはこのような代数式で表される
モデルに限られるものではなく、マップ等で表現される
点列データのモデルを使用することも可能である。

【００４３】そして、本実施の形態で実行する制御の目
的は、端的に言えば、下記（10）、（11）式で表される
偏差ｓ₁ 、ｓ₂ を零にする又は零に近づけることであ
る。 ｓ₁ ＝β−β_d ……（10） ｓ₂ ＝ｒ−ｒ_d ……（11） これら偏差ｓ₁ 、ｓ₂ が、スライディングモード制御に
おける切り換え面と呼ばれるものである。なお、偏差ｓ
₂ は、実際の制御には用いられない。

【００４４】次に、スライディングモード制御部１７及
び２１の設計手順について説明するが、ここでは、上記
（１）、（２）式の車両モデルが、モデル化の際の誤差
がない（モデル化が完全である）ことを前提とし、モデ
ル化が不完全な場合については後述する。

【００４５】即ち、正の定数Ｋ₁ 、Ｋ₂ を用いて下記の
（12）、（13）式を定義する。 （ｄｓ₁ ／ｄｔ）＝−Ｋ₁ ｓ₁ ^* ……（12） （ｄｓ₂ ／ｄｔ）＝−Ｋ₂ ｓ₂ ^* ……（13） ｓ_i ^* は、スライディングモード制御の切り換え面の特
性を決定する原点を通り、符号を変更させることのない
任意の関数をとりうる切り換え関数である。以下に、切
り換え関数ｓ_i ^* の代表例を示す。

【００４６】ｓ_i ^* ＝ｓ_i ……（14） ｓ_i ^* ＝sign（ｓ_i ） ……（15） ｓ_i ^* ＝sat （ｓ_i ） ……（16） 上記（14）式は、偏差ｓ_i をそのまま切り換え関数ｓ_i
^* とする例である。上記（15）式は、図３に示すよう
に、偏差ｓ_i の符号だけを切り換え関数ｓ_i ^* とする例
である。上記（16）式は、図４に示すように、偏差ｓ_i
の原点に近づいた範囲（ｓ_i ＝Φ〜−Φ）では線形特性
を有しそれ以外の範囲では（15）式と同様に符号を切り
換え関数ｓ_i ^* とする例である。

【００４７】そして、上記（１）式において、ヨーレー
トｒを制御入力と考え、偏差ｓ₁ を零にする又は小さく
するのに必要な必要ヨーレートｒ＿ｄβは、上記（12）
式から下記の（17）式のようになる。

【００４８】 ｒ＿ｄβ＝−ｆ＋（ｄβ_d ／ｄｔ）−Ｋ₁ ｓ₁ ^* ……（17） つまり、この（17）式で表される必要ヨーレートｒ＿ｄ
βとなるように制動装置３０を制御すれば、車体横滑り
角βを、目標車体横滑り角β_d にする又は目標車体横滑
り角β_d に近づけることができる。

【００４９】しかし、目標車体横滑り角β_d の他に、目
標ヨーレートｒ_d が存在し、その目標ヨーレートｒ
_d は、上記（17）式で表される必要ヨーレートｒ＿ｄβ
とは通常は一致しないため、必要ヨーレートｒ＿ｄβの
みに基づいて制動装置３０に対する制御量を決定してし
まうと、目標ヨーレートｒ_d が達成される可能性は小さ
くなってしまう。逆に、目標ヨーレートｒ_d のみに基づ
いて制動装置３０に対する制御量を決定してしまうと、
目標車体横滑り角β_d が達成される可能性は小さくなっ
てしまう。

【００５０】そこで、本実施の形態では、下記の（18）
式に従って、目標ヨーレートｒ_d と必要ヨーレートｒ＿
ｄβとを配分比ψ（＝０〜１）で比例配分することによ
り、最終目標ヨーレートｒ＿ｄψを演算するようになっ
ている。

【００５１】 ｒ＿ｄψ＝ψ・ｒ＿ｄβ＋（１−ψ）・ｒ_d ……（18） なお、配分比ψは、車両の走行状態に応じて設定される
変数であって、この実施の形態では、ヨーレートｒと、
車速Ｖと、舵角δ_f ，δ_r と、車体横滑り角βとに基づ
いて設定されるようになっている。具体的には、ヨーレ
ートｒを重視するべきか、車体横滑り角βを重視するべ
きかを、車両の走行状態を適宜変えたシミュレーション
や実験等に基づいて決定しておき、その結果に基づいて
車両の走行状態毎を入力として０〜１の間の配分比ψを
求める演算式或いはマップを作成し、その演算式或いは
マップを用いて配分比ψを決定することになる。

【００５２】最終目標ヨーレートｒ＿ｄψが求められた
ら、これに基づいて二段目のスライディングモード制御
を実行して制動装置３０に対する制御量を決定する。つ
まり、下記の（19）式で表される、実際のヨーレートｒ
と、最終目標ヨーレートｒ＿ｄψとの偏差ｓ₃ から、上
記（14）〜（16）式等を用いて切り換え関数ｓ₃ ^* を設
定すれば、最終的に求められる制動装置に対する昇圧時
間Ｕは、下記の（20）式のようになる。

【００５３】 ｓ₃ ＝ｒ−ｒ＿ｄψ ……（19） Ｕ＝（−ｇ＋ｄｒ_d ／ｄｔ−Ｋ₂ ｓ₃ ^* ）Ｉ／Ｇ_m ……（20） 昇圧時間Ｕは、旋回時外輪側の前輪及び後輪のそれぞれ
の昇圧時間の和であるから、これを前輪側の昇圧時間ｕ
_f 及び後輪側の昇圧時間ｕ_r に分配することになる。本
実施の形態では、下記の（21）式に示すように、予め定
められた比率で分配する。なお、昇圧時間ｕ_f 及びｕ_r
は、制動装置３０に含まれるアクチュエータを駆動する
パルス信号の幅に対応する。

【００５４】ｕ_i ＝Ｐ_i Ｕ ……（21） 図５は本実施の形態における制御の流れを示すフローチ
ャートであり、以下、図５に従って本実施の形態の動作
を説明する。

【００５５】即ち、先ずステップ１０１において、セン
サ等から供給されるヨーレートｒ、ヨー角加速度（ｄｒ
／ｄｔ）、横加速度α、車速Ｖ、前輪舵角δ_f 及び後輪
舵角δ_r が読み込まれる。なお、ヨー角加速度（ｄｒ／
ｄｔ）は、読み込まれたヨーレートｒを数値微分するこ
とにより求めてもよい。

【００５６】次いで、ステップ１０２に移行し、前輪の
横滑り角β_f と後輪の横滑り角β_rとを演算する。次い
で、ステップ１０３に移行し、目標ヨーレートｒ_d 及び
目標車体横滑り角β_d を設定する。これら目標ヨーレー
トｒ_d 及び目標車体横滑り角β_d の設定手法は、ここで
は特に限定しないが、例えば車両のステア特性をオーバ
ーステアとするか、アンダーステアとするか、或いはニ
ュートラルステアとするかによって適宜設定することに
なる。

【００５７】そして、ステップ１０４に移行し、上記
（10）式に従って偏差ｓ₁ を演算し、次いで、ステップ
１０５に移行し、その偏差ｓ₁ に基づいて例えば上記
（15）式に従って切り換え関数ｓ₁ ^* を設定し、次い
で、ステップ１０６に移行し、目標車体横滑り角β_d の
微分値（ｄβ_d ／ｄｔ）を演算する。

【００５８】これらステップ１０４〜１０６の処理を終
えたら、ステップ１０７に移行し、上記（17）式に従っ
て、目標車体横滑り角β_d を達成するための必要ヨーレ
ートｒ＿ｄβを演算する。また、これらステップ１０５
〜１０７の処理が、図１に示した１段目のスライディン
グモード制御部１７の処理に相当する。

【００５９】次いで、ステップ１０８に移行し、ヨーレ
ートｒや車速Ｖ等に基づいて配分比ψを設定し、そし
て、ステップ１０９に移行し、上記（18）式に従って、
最終目標ヨーレートｒ＿ｄψを演算する。

【００６０】次いで、ステップ１１０に移行し、上記
（19）式に従って偏差ｓ₃ を演算し、次いで、ステップ
１１１に移行し、その偏差ｓ₃ に基づいて例えば上記
（15）式に従って切り換え関数ｓ₃ ^* を設定し、次い
で、ステップ１１２に移行し、目標ヨーレートｒ_d の微
分値（ｄｒ_d ／ｄｔ）を演算する。

【００６１】これらステップ１１０〜１１２の処理を終
えたら、ステップ１１３に移行し、上記（20）式に従っ
て昇圧時間Ｕを演算し、これをステップ１１４で前輪側
の昇圧時間ｕ_f 及び後輪側の昇圧時間ｕ_r に分配し、各
昇圧時間ｕ_f 及びｕ_r を制動装置３０に出力する。ステ
ップ１１５の処理を終えたら、今回の図５の処理を終了
し、次の割り込みタイミングになるまで待機した後に、
再びステップ１０１に戻って上述した処理が繰り返し実
行される。

【００６２】このような処理が繰り返し実行される結
果、本実施の形態における車両であれば、路面の摩擦係
数や車両の積載状況のような未知の情報に対し、或いは
制動装置３０の配管系等が有する未知の情報に対して、
安定な制御性を実現でき、車両運動性能を良好にするこ
とできる。

【００６３】しかも、制動装置３０が有する未知の情報
に対し安定した制御が実行できるため、制動装置３０に
おける制動力の制御時間を直接制御できるようになり、
その結果、装置構成が簡易で済むという利点がある。

【００６４】また、タイヤモデルとして任意のモデルが
適用できるから、タイヤモデルの異なる種々の車両に対
して高い制御性能を得ることができる。さらに、上記
（15）式や（16）式を用いた場合には、偏差ｓ₁ やｓ₃
が過大になった場合でも必要ヨーレートｒ＿ｄβや最終
目標ヨーレートｒ＿ｄψが非現実的に大きくなることが
抑制され、制御が発散する可能性を低くできるという利
点もある。

【００６５】ここで、本実施の形態にあっては、オブザ
ーバー１０、ヨーレートセンサ１１、微分器１２、横加
速度センサ１３、車速センサ１４、操舵角センサ１５及
びステップ１０１、１０２の処理が走行状態検出手段に
対応し、オブザーバー１０及びステップ１０３の処理が
目標値設定手段に対応し、加算器１６、２０、スライデ
ィングモード制御部１７、２１、配分比設定部１８、最
終目標ヨーレート演算部１９、制動力配分決定部２２及
びステップ１０４〜１１５の処理が制御手段に対応し、
スライディングモード制御部１７及びステップ１０５〜
１０７の処理が必要ヨーレート演算手段に対応し、最終
目標ヨーレート演算部１９及びステップ１０９の処理が
最終目標ヨーレート演算手段に対応し、スライディング
モード制御部２１及びステップ１１１〜１１３の処理が
制御量演算手段に対応し、昇圧時間Ｕ，ｕ_f ，ｕ_r が制
動装置に対する制御量に対応する。

【００６６】なお、以上の説明は、モデル化の際に誤差
がないことを前提としているが、現実の制御器はモデル
が不完全な場合も多く、また各モデルパラメータが変動
する場合も多い。しかし、モデル化が不完全な場合であ
っても、本発明は適用可能であり、その詳細な理論は、
例えば、Slotine,Lee 著、Prentice Hall 出版、「Appl
ied Nonlinear Control 」の 303〜306 頁に詳しいた
め、ここでは簡単に説明する。

【００６７】即ち、上記（１）式における非線形項ｆ
は、タイヤ及び路面間の摩擦係数や車両の積載重量等に
よって変動するが、この場合には、定数Ｋ₁ を以下のよ
うに設定すれば対応可能である。

【００６８】Ｋ₁ ＝Δｆ＋η₁ ……（22） この（22）式中、Δｆは非線形項ｆの想定される最大の
モデル化誤差、η₁ は任意の正の定数である。

【００６９】また、上記（２）式においては、非線形項
ｇが非線形項ｆと同様に変動することに加え、例えば油
圧ユニットで制動力を制御する制動装置３０において
は、ホイールシリンダ圧とマスタシリンダ圧との差圧に
よりＧ_m が変動する。かかる系においては、下記の（2
3）、（24）式を用いて昇圧時間Ｕを求める。

【００７０】 Ｕ＝（−ｇ＋ｄｒ_d ／ｄｔ−Ｋ₂ ｓ₃ ^* ）Ｉ／Ｇ＾_m ……（23） Ｋ₂ ＝（Ｇ＾_m ／Ｉ）（Δｇ＋η₂ ）Δｇ ＋（Ｇ＾_m −１）｜−ｇ＋ｄｒ_d ／ｄｔ｜ ……（24） この（24）式中、Δｇは非線形項ｇの想定される最大の
モデル化誤差、η₂ は任意の正の定数であり、このよう
にすることで、外乱に対する制御の安定性を確保するこ
とができる。さらに、Ｇ＾_m は、下記の（25）式に示さ
れるように、車両ヨーモーメントＧ_m がとりうる値の最
大値と最小値との幾何平均値である。なお、ｍａｘ（Ｇ
_m ），ｍｉｎ（Ｇ_m ）は、それぞれバラツキを含めて車
両ヨーモーメントＧ_m がとりうる値の最大値と最小値で
ある。

【００７１】 Ｇ＾_m ＝｛ｍａｘ（Ｇ_m ）・ｍｉｎ（Ｇ_m ）｝^1/2 ……（25） 図６は本発明の第２の実施の形態を示す図であって、制
御の流れを示すフローチャートである。

【００７２】本実施の形態は、制動装置に対する他の制
御の一例であるアンチスキッド制御を実行するようにな
っている車両に本発明に係る車両運動性能制御装置を適
用したものであって、その要点は、アンチスキッド制御
と、上記第１の実施の形態で示した車両運動性能制御と
の整合をとる点にある。

【００７３】即ち、ステップ２０１において、車両運動
性能制御が実行されているか否かが判定され、この判定
が「ＮＯ」の場合にはステップ２０２に移行する。な
お、ステップ２０１における判定は、上記（10）、（1
1）式の偏差ｓ₁ 、ｓ₂ の絶対値が所定のしきい値より
も小さいか（実行していない）、小さくないか（実行し
ている）によって行うことができる。

【００７４】ステップ２０２では、車両運動性能制御に
よる各車輪毎の昇圧時間ｕ_vdc-i を全て零とする。次い
で、ステップ２０３に移行し、今度は、アンチスキッド
制御が実行されているか否かが判定され、この判定が
「ＮＯ」の場合にはステップ２０４に移行する。ステッ
プ２０４に移行した場合は、車両運動性能制御もアンチ
スキッド制御も実行していないのであるから、運転者に
よるブレーキ操作とは別に制動装置３０を駆動させる必
要はないから、昇圧時間ｕ_i を全て零とし、今回のこの
処理を終了する。

【００７５】一方、ステップ２０１の判定が「ＹＥＳ」
の場合には、ステップ２０５に移行し、上記第１の実施
の形態におけるステップ１０１〜１１４と同様の処理を
実行して、車両運動性能制御による各車輪毎の昇圧時間
ｕ_vdc-i を演算する。

【００７６】そして、ステップ２０６に移行し、アンチ
スキッド制御が実行されているか否かが判定され、この
判定が「ＮＯ」の場合には、昇圧時間ｕ_i は車両運動性
能制御だけで決定してよい状況であるから、ステップ２
０７に移行し、ステップ２０５で求めた昇圧時間ｕ
_vdc-i を昇圧時間ｕ_i とし、ステップ２０８に移行して
それを制動装置３０に出力する。

【００７７】また、ステップ２０３の判定が「ＹＥＳ」
の場合には、逆に、昇圧時間ｕ_i はアンチスキッド制御
だけで決定してよい状況であるから、ステップ２０９に
移行して公知のアンチスキッド制御の演算処理を実行し
て、アンチスキッド制御による各車輪毎の昇圧時間ｕ
_abs-i を演算し、ステップ２１０で昇圧時間ｕ_abs-i を
昇圧時間ｕ_i とし、ステップ２０８に移行してそのそれ
を制動装置３０に出力する。

【００７８】これらに対し、ステップ２０６の判定が
「ＹＥＳ」の場合は、車両運動性能制御とアンチスキッ
ド制御との両方が実行中であるから、昇圧時間ｕ_i を両
制御に基づいて設定する必要があると判断し、ステップ
２１１に移行する。

【００７９】ステップ２１１では、アンチスキッド制御
において設定される目標スリップ率と、車輪速度や車体
速度から判る実際のスリップ率とに基づき、実際のスリ
ップ率が許容範囲を越えているか否かが判定される。こ
の判定が「ＹＥＳ」の場合には、アンチスキッド制御の
他に、車両運動性能制御を実行しても特に問題はないと
判断し、ステップ２１２に移行する。ステップ２１２で
は、上記ステップ２０９と同様にアンチスキッド制御に
よる各車輪毎の昇圧時間ｕ_abs-i を演算し、ステップ２
１３に移行し、昇圧時間ｕ_i を、昇圧時間ｕ_vdc-i と昇
圧時間ｕ_abs-iとの和として求め、ステップ２０８に移
行する。

【００８０】しかし、ステップ２１１の判定が「ＮＯ」
の場合は、車輪のスリップ率が限界値にある又はそれに
近い状態にあると判断できる。そして、かかる状態で
は、車両運動性能制御を実行することによりスリップ率
がさらに変化することは望ましくないから、ステップ２
１４に移行し、昇圧時間ｕ_vdc-i として、ステップ２０
５で求めた最新の昇圧時間ｕ_vdc-i （ｎ）ではなく、前
回の演算で求めた昇圧時間ｕ_vdc-i （ｎ−１）を代入し
てから、ステップ２１２に移行する。つまり、車両運動
性能制御による昇圧時間ｕ_vdc-i を、前回の値に固定し
てしまうのである。

【００８１】このように図６の処理が実行されれば、ア
ンチスキッド制御を実行するようになっている車両に本
発明に係る車両運動性能制御装置を適用した場合でも、
両制御による昇圧時間を加算したものを最終的な昇圧時
間として制動装置３０に供給するようになっているか
ら、例えばアンチスキッド制御が実行中であっても、車
両の運動性能を良好に制御することができる。

【００８２】また、本実施の形態では、ステップ２１１
の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップ２１４に移行
し、車両運動性能制御による昇圧時間ｕ_vdc-i を前回の
値に固定するようにしたため、車輪のスリップ率が限界
値にあるような状況でさらに車両運動性能制御により昇
圧時間が変動するようなことを防止でき、過度のホイー
ルロック等を回避できるという利点もある。

【００８３】ここで、本実施の形態では、ステップ２１
１〜２１４の処理によって、制御量整合手段が構成され
る。なお、本実施の形態では、制動装置に対する他の制
御の一例としてアンチスキッド制御を挙げているが、こ
れに限定されるものではなく、トラクション制御であっ
てもよいし、或いは、アンチスキッド制御とトラクショ
ン制御との両方であってもよく、そのような場合でも、
図６と同様の制御を実行することにより、同様の作用効
果が得られる。

【００８４】また、上記各実施の形態では、切り換え関
数ｓ_i ^* として上記（14）〜（16）式を用いており、例
えば上記（16）式を用いた場合であれば、切り換え面上
の偏差がΦになることがスライディングモード制御理論
により保証されているが、偏差ｓ_i がΦ以下になっても
フィードバックに使用する制御ゲイン（例えばＫ₁ ）は
零にはならないため、偏差ｓ_i を必要以上に小さくする
ように制動装置３０が駆動制御されることになる。

【００８５】そこで、切り換え関数ｓ_i ^* として、図７
に示すように、切り換え面の両側に設定された所定領域
（Φ〜−Φ）内では零になる切り換え関数ｓ_i ^* や、若
しくは、図８に示すように、切り換え面の両側に設定さ
れた所定領域（Φ〜−Φ）内では下に凸（ｓ_i ^* ＝０側
に凸）の特性となる切り換え関数ｓ_i ^* を用いれば、切
り換え面からの偏差がΦ以下の場合には、制御誤差を使
用したフィードバック制御量が零（図７の場合）又は極
小さく（図８の場合）なり、偏差ｓ_i を必要以上に小さ
くするように制動装置３０が駆動制御されることを防止
できる。

【００８６】また、上記（10）式から目標車体横滑り角
β_d を減算する項を除く、つまり、下記（26）式に示す
ように偏差ｓ₁ を車体横滑り角βそのものにするととも
に、切り換え関数ｓ₁ ^* について、図７、図８に示すよ
うな関数を用いた場合、図７、図８の所定領域を決めて
いるΦを、下記（27）式に示すように設定すれば、上記
（10）式に示したように車体横滑り角βを０となるよう
な制御を実行することができる。

【００８７】ｓ₁ ＝β ……（26） Φ ＝β_d ……（27） つまり、車体横滑り角βは、通常時には上記（10）式に
示したように偏差ｓ₁が０になるように制御することが
望ましいのであるが、実際の制御においては、車体横滑
り角βが十分小さい領域にあれば車両の安定性が確保さ
れることから、このような車体横滑り角βの目標を０を
中心とし、これに対しある領域を持つ制御目標を設定す
ることで、十分な制御効果が得られる場合がある。

【００８８】そこで、車体横滑り角βの目標値を０とし
て上記（26）式の切り換え面を設定し、制御によって達
成される車体横滑り角βの領域を上記（27）式のように
設定することで、上記（10）式に基づいた制御と同様の
制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図２】４輪車両を２輪モデルで表した図である。

【図３】切り換え関数の一例を示すグラフである。

【図４】切り換え関数の一例を示すグラフである。

【図５】第１の実施の形態の動作を示すフローチャート
である。

【図６】第２の実施の形態の動作を示すフローチャート
である。

【図７】切り換え関数の他の例を示すグラフである。

【図８】切り換え関数の他の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ オブザーバー １１ ヨーレート １２ 微分器 １３ 横加速度センサ １４ 車速センサ １５ 操舵角センサ １６，２０ 加算器 １７，２１ スライディングモード制御部 １８ 配分比設定部 １９ 最終目標ヨーレート演算部 ２２ 制動力配分決定部 ３０ 制動装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともヨーレート及び車体横滑り角
   を含む車両の走行状態を検出又は推定する走行状態検出
   手段と、前記車両の走行状態に基づいて目標ヨーレート
   及び目標車体横滑り角を設定する目標値設定手段と、前
   記ヨーレート，前記車体横滑り角，前記目標ヨーレート
   及び前記目標車体横滑り角に基づき車両運動性能を制御
   する制御手段と、を備え、前記制御手段は、スライディ
   ングモード制御に従って制動装置に対する制御量を求め
   て前記車両運動性能を制御するようになっていることを
   特徴とする車両運動性能制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記目標車体横滑り角
   を達成するための必要ヨーレートを前記スライディング
   モード制御に従って演算する必要ヨーレート演算手段
   と、前記必要ヨーレートと前記目標ヨーレートとを所定
   比率で比例配分して最終目標ヨーレートを演算する最終
   目標ヨーレート演算手段と、前記最終目標ヨーレートを
   達成するための制御量をスライディングモード制御に従
   って演算する制御量演算手段と、を備えている請求項１
   記載の車両運動性能制御装置。
3. 【請求項３】 制動装置に対する他の制御を実行するよ
   うになっている車両に適用され、前記他の制御による前
   記制動装置に対する制御量と前記制御手段による前記制
   動装置に対する制御量との整合をとる制御量整合手段を
   備えている請求項１又は請求項２記載の車両運動性能制
   御装置。
4. 【請求項４】 前記制御量整合手段は、前記他の制御に
   よる前記制動装置に対する制御量に、前記制御手段によ
   る前記制動装置に対する制御量を加算するようになって
   いる請求項３記載の車両運動性能制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御量整合手段は、車輪のスリップ
   率が許容範囲を越えた場合に、前記制御手段による制御
   量を前回求めた値に固定するようになっている請求項３
   又は請求項４記載の車両運動性能制御装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記スライディングモ
   ード制御における切り換え面の両側に所定領域を設定
   し、その所定領域内では、前記スライディングモード制
   御の切り換えゲイン項を零にするようになっている請求
   項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両運動性能制御
   装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記スライディングモ
   ード制御における切り換え面の両側に所定領域を設定
   し、その所定領域内では、前記スライディングモード制
   御の切り換えゲイン項を下に凸の非線形な特性としてい
   る請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両運動性
   能制御装置。
8. 【請求項８】 ヨーレート及び車体横滑り角を検出又は
   推定するとともに、目標ヨーレート及び目標車体横滑り
   角を設定し、前記目標車体横滑り角を達成するための必
   要ヨーレートをスライディングモード制御に従って演算
   し、そして、前記必要ヨーレートと前記目標ヨーレート
   とを所定比率で比例配分して最終の目標ヨーレートを演
   算することを特徴とする目標ヨーレート決定方法。