JPWO2011052076A1 - 車両運動制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
車体に生じる前後方向の加速度と車幅方向の加速度とが合成されてなる車体加速度が、車両の転倒の可能性が高い範囲として定められてその車体加速度の向きに応じて設定された閾値を有する高転倒可能性範囲に入る場合に、車両の転倒の可能性を低くするように車両を運動させる制御である転倒防止制御を実行可能に構成されたことを特徴とする車両運動制御システム。
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入るか否かを判定する転倒可能性判定部と、
その転倒可能性判定部によって前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入ると判定された場合に、前記転倒防止制御を実行する転倒防止制御実行部と
を備えた(1)項ないし(5)項のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
車体に生じることになる前記車体加速度をステアリング操作とブレーキ操作とに基づいて推定し、その推定された車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入るか否かを判定するように構成された(6)項に記載の車両運動制御システム。
前記複数の車輪のうちの転舵輪とされた1以上のものの転舵量と、車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する運動量制限制御を含む(1)項ないし(8)項のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
車両の走行速度が低い場合に、それが高い場合に比較して前記転舵量の制限を大きくするとともに前記制動力の制限を小さくし、車両の走行速度が高い場合に、それが低い場合に比較して前記転舵量の制限を小さくするとともに前記制動力の制限を大きくする(11)項に記載の車両運動制御システム。
前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が大きい場合に、それが小さい場合に比較して前記制動力の制限を小さくするとともに前記転舵量の制限を大きくし、ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が小さい場合に、それが大きい場合に比較して前記制動力の制限を大きくするとともに前記転舵量の制限を小さくする(11)項または(12)項に記載の車両運動制御システム。
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように前記転舵量と前記制動力との少なくとも一方を制限する制御である(11)項ないし(13)項のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
ステアリング操作に応じた車幅方向の加速度となるように前記転舵量を制御する転舵制御と、ブレーキ操作に応じた前後方向の加速度となるように前記制動力を制御する制動力制御とを実行するものとされ、
前記運動量制限制御が、
車体に生じるべき前記車体加速度である目標加速度を前記高転倒可能性範囲に入らないように決定し、その決定された目標加速度の車幅方向の成分に基づいて前記転舵量を制御するとともに、その目標加速度の前後方向の成分に基づいて前記制動力を制御することで、前記転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との各々を制限するように構成された(14)項に記載の車両運動制御システム。
前記制動力のみを制限して前記高転倒可能性範囲外となるように決定された前記目標加速度を、制動力制限加速度と定義した場合において、
前記運動量制限制御が、
前記目標加速度を、それの向きが前記転舵制限加速度の向きと前記制動力制限加速度の向きとの間の向きで、それの大きさがその向きに応じた前記高転倒可能性範囲の閾値と等しくなるように決定する(15)項に記載の車両運動制御システム。
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように車体の重心位置の変位量を決定し、車体の重心位置がその変位量だけ変位するように車体を傾ける制御である(22)項に記載の車両運動制御システム。
前記複数の車輪の各々に対応して設けられ、それぞれが、自身に対応する車輪と車体との距離である車輪車体間距離を変更する複数の車輪車体間距離変更装置を有し、
前記車体傾倒制御が、
それら複数の車輪車体間距離変更装置を制御することで、車体を傾ける制御とされた(21)項ないし(23)項のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
車両が右前方に転倒する可能性が高い場合に、前記右輪と前記前輪との各々に対応する車輪車体間距離を大きくすることと前記左輪に対応する車輪車体間距離を小さくすることとの少なくとも一方を実現するように前記複数の車輪車体間距離変更装置を制御し、車両が左前方に転倒する可能性が高い場合に、前記左輪と前記前輪との各々に対応する車輪車体間距離を大きくすることと前記右輪に対応する車輪車体間距離を小さくすることとの少なくとも一方を実現するように前記複数の車輪車体間距離変更装置を制御することで、車体を傾ける(24)項に記載の車両運動制御システム。
前記ステア特性変更制御が、前記後輪を前記前輪と同じ向きに転舵させる制御を含む(31)項ないし(34)項のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
図1に、請求可能発明の第1実施例である車両運動制御システムが搭載される車両を模式的に示す。本車両は、菱形状に配設された4つの車輪12を有している。詳しく言えば、車両の前方側に配設された前輪12Fと、車両前後方向のほぼ中間で車幅方向の両端の各々に配設された左輪12MLおよび右輪12MRと、車両の後方側に配設された後輪12Rとを有している。また、本車両には、サスペンションシステムが搭載され、そのサスペンションシステムは、4つの車輪12F,ML,MR,Rと車体14との間に、それら4つの車輪12の各々に対応して独立懸架式の4つのサスペンション装置16を備えている。さらに、本車両には、ブレーキシステムも搭載され、そのブレーキシステムは、いわゆる電気機械式ブレーキ(EMB)とされている。詳しく言えば、そのブレーキシステムは、ブレーキペダル20を主体とするブレーキ操作装置と、4つの車輪12の各々に対応して設けられた4つの制動装置22とが物理的に分離され、各車輪12毎に、対応する制動装置22が有する動力源の動力によって制動力を発生させるシステムである。なお、それらサスペンション装置16,制動装置22は総称であり、4つの車輪のいずれに対応するものであるかを明確にする必要のある場合には、車輪12と同様に、図にも示すように、車輪位置を示す添え字として、前輪,左輪,右輪,後輪の各々に対応するものにF,ML,MR,Rを付す場合がある。
本車両運動制御システムでは、4つの制動装置22の各々を独立して制御することが可能となっており、各車輪12に対応する制動力が独立して制御される。この制動力制御は、ブレーキペダル20の操作量SBに応じて、車体14に生じるべき前後加速度である目標前後加速度Gx*を決定し、その目標前後加速度Gx*となるように車両に制動力を与える制御である。具体的には、まず、ブレーキストロークセンサ234によってブレーキ操作量SBが検出される。ECU200のROMには、そのブレーキ操作量SBをパラメータとする目標前後加速度Gx*のマップデータが格納されており、目標前後加速度Gx*の決定にあたっては、そのマップデータが参照される。そして、次式に従って、車両全体として発生させるべき制動力である目標制動力FBが決定される。
FB=K1・Gx* (K1:ゲイン)
次いで、その目標制動力FBと、予め設定された各車輪12に与える制動力を配分する割合である制動力配分比に基づいて、前輪12Fに対応する制動装置22F,左輪12MLに対応する制動装置22ML,右輪12MRに対応する制動装置22MR,後輪12Rに対応する制動装置22Rの各々の目標制動力FB-F,FB-ML,FB-MR,FB-Rが決定される。なお、左輪12MLに与える制動力FB-MLと右輪12MRに与える制動力FB-MRとは、通常、同じ大きさとされるようになっている。ちなみに、駆動装置42の電磁モータ100による回生制動が可能である場合には、その回生制動による制動力を優先させて、制動装置22による制動力を決定するように構成することも可能である。
本車両運動制御システムでは、2つの転舵装置34の各々を独立して制御することが可能となっており、前後輪12F,Rの転舵が独立して制御される。この転舵制御は、ステアリングホイール30の操作量と車速とに応じて、車体14に生じるべき横加速度である目標横加速度を決定し、その目標横加速度となるように前後輪12F,Rを転舵させる制御である。具体的には、まず、操作角センサ222により検出されたステアリングホイール30の操作角SAと車速センサ220により検出された車速vとに基づき、次式に従って、目標横加速度Gy*が演算される。
Gy*=K2・{v/(1+Kh・v2)・SA
(K2:ゲイン,Kh:目標スタビリティファクタ)
次いで、横加速度センサ228によって、実際の横加速度Gyrが取得され、目標横加速度Gy*に対する実横加速度Gyrの偏差である横加速度偏差ΔGy(=Gy*−Gyr)が認定され、その横加速度偏差ΔGyが0となるように、前輪12Fの転舵角θF *および後輪12Rの転舵角θR *が決定されるのである。
θF *=KP1-θF・ΔGy+KD1-θF・ΔGy’+KI1-θF・∫(ΔGy)dt
θR *=KP1-θR・ΔGy+KD1-θR・ΔGy’+KI1-θR・∫(ΔGy)dt
ここで、第1項,第2項,第3項は、それぞれ、目標転舵角における比例項成分,微分項成分,積分項成分を、KP,KD,KIは、それぞれ、比例ゲイン,微分ゲイン,積分ゲインを意味する。
本車両運動制御システムでは、2つの駆動装置42の各々を独立して制御することが可能となっており、各車輪12に対応する駆動力が独立して制御される。この駆動力制御は、アクセルペダル40に加えられた操作量に応じて、車体14に生じるべき前後加速度である目標前後加速度Gx*を決定し、その目標前後加速度Gx*となるように車両に駆動力を与える制御である。車両全体として発生させるべき駆動力である目標駆動力FDが決定される。具体的には、まず、アクセルストロークセンサ232によってアクセル操作量SDが検出される。ECU200のROMには、そのアクセル操作量SDをパラメータとする目標前後加速度Gx*のマップデータが格納されており、目標前後加速度Gx*の決定にあたっては、そのマップデータが参照される。そして、車両全体として発生させるべき駆動力である目標駆動力FDが決定される。次いで、その目標駆動力FDと、予め設定された左右輪12ML,MRへ駆動力を配分する割合である駆動力配分比に基づいて、左輪12MLに対応する駆動装置42ML,右輪12MRに対応する駆動装置42MRの各々の目標駆動力FD-ML,FD-MRが決定される。なお、それら目標駆動力FD-ML,FD-MRは、通常、同じ大きさとされるようになっている。
a)ショックアブソーバの制御の概要
本車両運動制御システムでは、4つのショックアブソーバ62の各々を独立して制御することが可能となっている。それらショックアブソーバ62の各々において、アブソーバ力が独立して制御されて、車体14の振動、つまり、ばね上振動を減衰するための制御(以下、「振動減衰制御」という場合がある)が実行される。また、車両の旋回に起因する車体のロールを抑制するための制御(以下、「ロール抑制制御」という場合がある)と、車両の加減速に起因する車体のピッチを抑制するための制御(以下、「ピッチ抑制制御」という場合がある)が、並行して実行される制御である。上記振動減衰制御,ロール抑制制御,ピッチ抑制制御は、各制御ごとのアブソーバ力の成分である振動減衰成分,ロール抑制成分,ピッチ抑制成分を合計して制御目標値である目標アブソーバ力が決定され、ショックアブソーバ62がその目標アブソーバ力を発生させるように制御されることで、総合的に実行される。
振動減衰制御では、車体14の振動を減衰するためにその振動の速度に応じた大きさのアブソーバ力を発生させるべく、振動減衰成分FAVが決定される。つまり、振動減衰制御は、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づいた制御である。具体的には、車体14のマウント部に設けられたばね上縦加速度センサ230によって検出されるばね上縦加速度から得られる車体14のマウント部の上下方向の動作速度、いわゆる、ばね上絶対速度VSに基づいて、次式に従って、振動減衰成分FAVが演算される。
FAV=CS・VS (CS:減衰係数)
車両の旋回時においては、その旋回に起因するロールモーメントによって、左右輪12ML,MRのうちの旋回内輪側のばね上部とばね下部とが離間させられるとともに、旋回外輪側のばね上部とばね下部とが接近させられる。ロール抑制制御では、その旋回内輪側の離間および旋回外輪側の接近を抑制すべく、旋回内輪側のショックアブソーバ62にバウンド方向のアブソーバ力を、旋回外輪側のショックアブソーバ62にリバウンド方向のアブソーバ力を、それぞれ、ロール抑制力として発生させる。具体的には、車体14に生じるロールモーメントを指標する横加速度として、ステアリング操作に応じて車両が旋回させられたと仮定した場合における横加速度である推定横加速度が採用される。つまり、その推定横加速度は、転舵装置34の制御において説明した目標横加速度Gy*が相当する。そして、上述のように演算された目標横加速度Gy*(=K1・{v/(1+Kh・v2)・SA)に基づいて、ロール抑制成分FARが、次式に従って決定される。
FAR=K3・Gy* (K3:ゲイン)
車両の制動時等の減速時において車体14のノーズダイブが生じる場合には、そのノーズダイブを生じさせるピッチモーメントによって、前輪12F側のばね上部とばね下部とが接近させられるとともに、後輪12R側のばね上部とばね下部とが離間させられる。また、車両の加速時において車体14のスクワットが生じる場合には、そのスクワットを生じさせるピッチモーメントによって、前輪12F側のばね上部とばね下部とが離間させられるとともに、後輪12R側のばね上部とばね下部とが接近させられる。ピッチ抑制制御では、それらの場合のばね上部とばね下部との間の距離の変動を抑制すべく、アブソーバ力をピッチ抑制力として発生させる。具体的には、車体14に生じるピッチモーメントを指標する前後加速度として、ブレーキ操作あるいはアクセル操作に応じて車両が加減速させられたと仮定した場合における前後加速度である推定前後加速度が採用される。つまり、その推定前後加速度は、制動装置22,駆動装置42の制御において説明した目標前後加速度Gx*が相当する。そして、上述のように取得された目標前後加速度Gx*に基づいて、ピッチ抑制成分FAPが、次式に従って決定される。
FAP=K4・Gx (K4:ゲイン)
ショックアブソーバ62の制御は、それが発生させるべきアブソーバ力である目標アブソーバ力に基づいて行われる。詳しく言えば、上述のようにして、アブソーバ力の振動減衰成分FAV,ロール抑制成分FAR,ピッチ抑制成分FAPが決定されると、前後輪12F,Rに対応するショックアブソーバ62の目標アブソーバ力FA-F *,FA-R *が、振動減衰成分FAVとピッチ抑制成分FAPとに基づいて次式に従って決定されるとともに、左右輪12ML,MRに対応するショックアブソーバ62の目標アブソーバ力FA-ML *,FA-MR *が、振動減衰成分FAVとロール抑制成分FARとに基づいて次式に従って決定される。
FA-F *=FAV+FAP
FA-R *=FAV−FAP
FA-ML *=FAV−FAR
FA-MR *=FAV+FAR
なお、4つの車輪12のキャンバー角と、左右輪12ML,MRのトー角とは、車輪12のバウンド,リバウンド方向への変化に伴うそれらの変化を除いて、通常、変更されないようになっている。つまり、4つの車輪12に対応して設けられた4つのサスペンション装置16の各々が有するキャンバー角を変更するための電磁モータ74は、通常、中立位置を維持して、キャリア54の軸部70と保持部72とが相対回転しないようにされている。また、左右輪12ML,MRに対応するサスペンション装置16の各々が有するトー角を変更するための電磁モータ80は、通常、中立位置を維持して、キャリア54がキングピン軸回りに回転しないようにされている。
i)転倒防止制御(運動量制限制御)の概要
本車両は、車両の前方に単一の車輪12Fしか配設されていないため、車両の重心位置(静止状態においては、車体の重心位置とほぼ同じ位置であると考えることができる)から前輪12Fと左輪12MLとを結ぶ直線までの距離,重心位置から前輪12Fと右輪12MRとを結ぶ直線までの距離が、重心位置から左輪12ML,右輪12MRまでの車幅方向の距離より短く、特に、車両の斜め前方へ転倒しやすい。具体的には、例えば、制動旋回中に、車体14に斜め前方への力が作用すると、車両が転倒する可能性があるのである。そこで、本車両運動制御システムでは、車両が転倒する可能性が高くなった場合に、その転倒を防止すべく転倒防止制御が実行されるようになっている。その転倒防止制御は、車両の転倒の可能性が高い範囲として、その車体加速度の向きによって大きさが異なるように設定された閾値を有する高転倒可能性範囲が定められており、車体14に生じる前後加速度と横加速度とが合成された加速度である車体加速度が、その高転倒可能性範囲外となるように、車両の運動を制御するものである。具体的には、転舵輪である前後輪12F,Rの転舵角と、車両に与える制動力とを制限することで、車体加速度Gが高転倒可能性範囲外となるようにする運動量制限制御である。以下に、その運動量制限制御について、詳しく説明する。
車両が転倒する可能性が高いか否かは、車体14に生じている加速度の大きさと向きに基づいて判定される。まず、図4に示すように、車両の前後加速度Gxと、車両の横加速度Gyとを座標軸とする座標平面を考える。例えば、車両前方への転倒を考える。その場合、重心高Hは高くなるほど車両が転倒しやすく、車両の重心位置から前輪12Fまでの距離LFが短くなるほど車両が転倒しやすい。そのことより、車両前方への加速度の大きさの制限値GxMAXは、次式に従って演算される。
GxMAX=Kx・LF/H
また、車幅方向への転倒を考える場合、重心高Hは高くなるほど車両が転倒しやすく、重心位置から左輪12MLあるいは右輪12MRまでの距離(トレッドTrの半分)が短くなるほど車両が転倒しやすい。つまり、車幅方向への加速度の大きさの制限値GyMAXは、次式に従って演算される。
GyMAX=Ky・(Tr/2)/H
そして、車両の斜め前方の車体加速度の制限値は、車体14の重心位置から前輪12Fと右輪12MRとを結ぶ線分に直交する向きの車体加速度の成分の大きさ、および、車体14の重心位置から前輪12Fと左輪12MLとを結ぶ線分に直交する向きの車体加速度の成分の大きさが一定となるように定められている。つまり、車両の斜め方向の車体加速度の制限値は、図4に示す座標平面上において、前後加速度軸上の前後加速度制限値GxMAXを示す点を通り、前輪12Fと右輪12MRとを結ぶ方向に延びる直線と、前輪12Fと左輪12MLとを結ぶ方向に延びる直線とによって示される。つまり、図4に示すように、上述した座標平面上において、高転倒可能性範囲の閾線が定められ、その閾線の外側が高転倒可能性範囲とされているのである。
上述した方法により車両が転倒する可能性が高くなると判定された場合、ECU200は、車体加速度が高転倒可能性範囲外となるように、目標車体加速度G*を制限する。つまり、目標横加速度Gy*と目標前後加速度Gx*との少なくとも一方を制限するのであるしたがって、本システムにおいて実行される転倒防止制御は、それら目標横加速度Gy*と目標前後加速度Gx*との少なくとも一方を制限することで、前後輪12F,Rの転舵角と車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する制御とされている。
上述した車両の運動を制御するための処理は、図6にフローチャートを示す目標加速度決定処理プログラムと、先に述べたような制動装置22,転舵装置34,駆動装置42,ショックアブソーバ62の各々の制御を行うためのプログラムとが、イグニッションスイッチがON状態とされている間、短い時間間隔(例えば、数msec)をおいてECU200により繰り返し実行されることによって行われる。なお、ここでは、上述した転舵防止制御に関係する制動装置22の制御と転舵装置34の制御とについてのみ説明する。その制動装置22の制御が、図7にフローチャートを示す制動力制御プログラムが実行されることによって行われ、転舵装置34の制御が、図8にフローチャートを示す転舵制御プログラムが実行されることによって行われる。以下に、それらの制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。
上述したような制御を実行して車両の運動を制御するための制御装置として機能するECU200は、前述した各種の処理を実行する各種の機能部を有していると考えることができる。詳しく言えば、図10に示すように、ECU200は、上記転舵制御プログラムを実行して前後輪12F,Rの転舵を制御する機能部である転舵制御部300と、上記制動力制御プログラムを実行して4つの車輪12の各々に与える制動力を制御する機能部である制動力制御部302と、4つの車輪12に対応するショックアブソーバ62が発生させるアブソーバ力を制御する機能部であるアブソーバ力制御部304と、左右輪12ML,MRの各々の駆動力を制御する駆動力制御部306とを有している。また、ECU200は、車体14に生じるべき車体加速度である目標車体加速度を決定する目標車体加速度決定部310を有している。その目標加速度決定部310は、車両が転倒する可能性が高いか否かを車体加速度が高転倒可能性範囲に入るか否かによって判定する転倒可能性判定部312を有し、その転倒可能性判定部312によって車両が転倒する可能性が高いと判定された場合に、目標車体加速度を高転倒可能性範囲外に制限するようにして決定するものとなっている。そして、上述した転舵制御部300は、その制限された目標車体加速度の車幅方向の成分に基づいて前後輪12F,Rの転舵を制御するものとなっており、制動力制御部302は、制限された目標車体加速度の前後方向の成分に基づいて制動力を制御するものとなっている。つまり、決定する目標加速度決定部310のうちの上記目標車体加速度決定処理プログラムのS6〜S9を実行する部分と、その高転倒可能性範囲外に制限した目標車体加速度をに基づいて制御を行う転舵制御部300および制動力制御部302とを含んで、転倒防止制御実行部320が構成されている。
上記第1実施例の変形例について、以下に詳しく説明する。本変形例においても、上記第1実施例と同様に、前後輪12F,Rの転舵角と車両に与える制動力との少なくとも一方を制限することで、車両の転倒を防止するものである。上記実施例においては、前後輪12F,Rの転舵角の制限と車両に与える制動力の制限とのいずれを優先させるかが、車速vに基づいて決定されるようにされていたが、本変形例においては、ステアリング操作の速度とブレーキ操作の速度とに基づいて、決定されるようになっている。例えば、ステアリング操作速度に着目すれば、そのステアリング操作がステアリングホイール30を切り増しする方向への操作で、その速度が速いほど、そのステアリング操作による前後輪12F,Rの転舵を優先すべく、車両に与える制動力を制限することが望ましい。逆に、ブレーキ操作速度に着目すれば、そのブレーキ操作がブレーキペダル20を踏み込む操作で、その速度が速いほど、そのブレーキ操作による車両の制動を優先すべく、前後輪12F,Rの転舵角を制限することが望ましい。以下に、転舵角の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを決定する具体的な手法について詳しく説明する。
k=(1−sinα)/2
=〔1−sin{tan-1(SB’/|SA|')−45°}〕/2
したがって、図10および図11から分かるように、操作速度比rSが大きくなるほど、転舵角の制限が優先され、操作速度比rSが小さくなるほど、制動力の制限が優先されることになる。
Δx=−ΔGx・H/Kx
Δy=−ΔGy・H/Ky
そして、車体14の重心位置を前後方向へ変位させるために、前後輪12F,Rの各々に対応するショックアブソーバ62が制御され、重心位置を車幅方向へ変位させるために、左右輪12ML,MRの各々に対応するショックアブソーバ62が制御される。
ΔzF-R=L・sinθP
ここで、sinθPは、重心高Hと、前後方向への目標変位量Δxとを用いて、次式で表される。
sinθP=Δx/H
これを、上記の式に代入すれば、次式が得られる。
ΔzF-R=L・Δx/H
したがって、車体車輪間距離の変更量ΔzF-Rは、先に述べたように得られた目標変位量Δxに基づいて決定されるのである。そして、ECU200は、前輪側ショックアブソーバ62Fに、車輪車体間距離をΔzF-R/2だけ増加させるアブソーバ力を発生させるとともに、後輪側ショックアブソーバ62Rに、車輪車体間距離をΔzF-R/2だけ減少させるアブソーバ力を発生させるように制御するのである。具体的には、その車輪車体間変更距離ΔzF-R/2に基づいて、前後輪側のショックアブソーバ62F,Rに発生させるアブソーバ力の成分である距離変更成分FAZxが、次式に従って決定される。
FAZx=K5・ΔzF-R/2 (K5:ゲイン)
そして、前後輪12F,Rに対応するショックアブソーバ62の目標アブソーバ力FA-F *,FA-R *が、その距離変更成分FAZxと、先に述べた振動減衰成分FAVとピッチ抑制成分FAPとに基づいて次式に従って決定される。
FA-F *=FAV+FAP+FAZx
FA-R *=FAV−FAP−FAZx
ΔzLR=L・sinθR
ここで、sinθRは、重心高Hと、車幅方向への目標変位量Δyとを用いて、次式で表される。
sinθR=Δy/H
これを、上記の式に代入すれば、次式が得られる。
ΔzLR=L・Δy/H
したがって、車体車輪間距離の変更量ΔzLRは、先に述べたように得られた目標変位量Δyに基づいて決定されるのである。そして、ECU200は、右輪側ショックアブソーバ62MRに、車輪車体間距離をΔzLR/2だけ増加させるアブソーバ力を発生させるとともに、左輪側ショックアブソーバ62MLに、車輪車体間距離をΔzLR/2だけ減少させるアブソーバ力を発生させるように制御するのである。具体的には、その車輪車体間変更距離ΔzLR/2に基づいて、左右輪側のショックアブソーバ62ML,MRに発生させるアブソーバ力の成分である距離変更成分FAZyが、次式に従って決定される。
FAZy=K6・ΔzLR/2 (K6:ゲイン)
そして、左右輪12ML,MRに対応するショックアブソーバ62の目標アブソーバ力FA=ML *,FA-MR *が、その距離変更成分FAZyと、先に述べた振動減衰成分FAVとロール抑制成分FARとに基づいて次式に従って決定される。
FA-ML *=FAV+FAR+FAZy
FA-MR *=FAV−FAR−FAZy
本車両運動制御システムにおいて実行されるプログラムによる処理では、通常の制御と、転倒防止制御のうちの制動力差発生制御,同相転舵制御とのいずれの制御を実行するかを示す実行制御フラグFLが採用されている。実行制御切換プログラムは、そのフラグFLのフラグ値を決定することにより、転舵制御,制動力制御,減衰力制御の各々において、通常の制御と、転倒防止制御の制動力差発生制御,同相転舵制御とが切り換えられるようになっている。そのフラグFLのフラグ値は、通常の制御を実行する場合に0に、制動力差発生制御を実行する場合に1に、同相転舵制御を実行する場合に2にされる。
釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
[0008]
なお、以下の各項において、(1)項と(6)項とを合わせたものに「転倒可能性判定部」に関する限定を付加したものが請求項1に相当し、(8)項が請求項2に、(7)項が請求項3に、(11)項ないし(13)項の各々が請求項4ないし請求項6の各々に、(14)項と(15)項とを合わせたものが請求項7に、(16)項が請求項8に、(21)項,(22)項が請求項9,請求項10の各々に、(31)項ないし(35)項の各々が請求項11ないし請求項15の各々に、それぞれ相当する。
[0009]
(1)自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを含む複数の車輪を有する車両に搭載され、その車両の運動を制御する車両運動制御システムであって、
車体に生じる前後方向の加速度と車幅方向の加速度とが合成されてなる車体加速度が、車両の転倒の可能性が高い範囲として定められてその車体加速度の向きに応じて設定された閾値を有する高転倒可能性範囲に入る場合に、車両の転倒の可能性を低くするように車両を運動させる制御である転倒防止制御を実行可能に構成されたことを特徴とする車両運動制御システム。
[0010]
本項に記載の車両運動制御システムは、3つの車輪が三角形状に配設された車両に搭載される。なお、本項の車両運動制御システムが搭載される車両は、車輪が3つのものに限定されない。例えば、後に詳しく説明するように、左右輪よりさらに車両後方に配設された後輪を有するもの、車輪がいわゆる菱形配置された車両であってもよい。そのような車両は、車両の前方で車幅方向の中央に単一の車輪しか配設されていないため、車両の重心位置から前輪と左輪とを結ぶ直線までの距離,その重心位置から前輪と右輪とを結ぶ直線までの距離が、重心位置から左右輪までの車幅方向の距離より短く、車両の斜め前方へ転倒しやすい。具体的には、例えば、制動かつ旋回状態にある場合、当然に車体に斜め前方への力が作用し、その力によって車両が転倒
じて、段階的に変更する態様であってもよく、連続的に変更する態様であってもよい。
[0030]
(13)前記運動量制限制御が、
前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が大きい場合に、それが小さい場合に比較して前記制動力の制限を小さくするとともに前記転舵量の制限を大きくし、ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が小さい場合に、それが大きい場合に比較して前記制動力の制限を大きくするとともに前記転舵量の制限を小さくする(11)項または(12)項に記載の車両運動制御システム。
[0031]
本項に記載の態様は、ステアリング操作の速度とブレーキ操作の速度とに基づいて、転舵量の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを決定する態様である。本項の態様によれば、ステアリング操作とブレーキ操作とのうちの運転者が重視していると考えられる操作に対する制御が優先されるため、運転者に与える違和感を小さくしつつ、車両の転倒を防止することが可能となる。
[0032]
なお、本項の態様は、例えば、ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比(以下、「操作速度比」という場合がある)がある値を閾値として大きい場合と小さい場合とで、転舵量の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを変更する態様とすることができる。また、例えば、操作速度比が大きくなるほど、前記制動力の制限を小さくするとともに前記転舵量の制限を大きくし、操作速度比がが小さくなるほど、前記制動力の制限を大きくするとともに前記転舵量の制限を小さくする態様とすることもできる。また、その後者の態様においては、転舵量の制限量と制動力の制限量とを、操作速度比に応じて、段階的に変更する態様であってもよく、連続的に変更する態様であってもよい。
[0033]
(14)前記運動量制限制御が、
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように前記転舵量と前記
量と車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する制御と(ii)車体を傾ける制御との少なくとも一方を並行して実行する態様とすることも可能である。
[0052]
(32)前記ステア特性変更制御が、前記左輪および右輪のうちの旋回外輪となるものに与える制動力をそれらのうちの旋回内輪となるものに与える制動力より大きくする制御を含む(31)項に記載の車両運動制御システム。
[0053]
本項に記載の態様は、左右輪の各々に与える制動力に差をつけることで、車両のヨーモーメントを減少させ、車両のアンダステア傾向を強くする態様である。具体的には、旋回内輪に与える制動力を減少させる、旋回外輪に与える制動力を増加させる、あるいは、それらの両者を行うことによって、車両のアンダステア傾向を強くすることができる。なお、車両に与える制動力を変更しないようにする場合には、左右輪の制動力の配分を変更することが望ましい。ただし、本項の態様は、旋回外輪に与える制動力は変更せずに、旋回内輪に与える制動力を減少させるようにすれば、左右輪の各々に与える制動力に差をつけるとともに、車両に与える制動力を減少させることになる。そのような場合には、先に述べた車両に与える制動力を減少させる態様と考えること、あるいは、車両に与える制動力を減少させる制御と本項に記載の制御とを並行して実行する態様と考えることもできる。
[0054]
(33)前記ステア特性変更制御が、前記複数の車輪のうちの少なくとも1つのもののキャンバー角を変更する制御を含む(31)項または(32)項に記載の車両運動制御システム。
[0055]
本項に記載の態様は、具体的には、例えば、前輪の上方を旋回外側に傾けるように対地キャンバー角を変更することで、キャンバスラストが減少させられ、車両のアンダステア傾向を強くすることができる。また、左右輪に対しては、それらが車体の重心位置より後方に位置する場合に、車輪の上方を旋回内側に傾けることで、それらが車体の重心位置より前方に位置する場合に、車輪の上方を旋回外側に傾けることで、車両のアンダステア傾向を強くすることができる。さらに、本車両運動制御システムが搭載される車両が後
Claims (15)
- 自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを含む複数の車輪を有する車両に搭載され、その車両の運動を制御する車両運動制御システムであって、
車体に生じる前後方向の加速度と車幅方向の加速度とが合成されてなる車体加速度が、車両の転倒の可能性が高い範囲として定められてその車体加速度の向きに応じて設定された閾値を有する高転倒可能性範囲に入る場合に、車両の転倒の可能性を低くするように車両を運動させる制御である転倒防止制御を実行可能に構成されたことを特徴とする車両運動制御システム。 - 前記転倒防止制御が、前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように車両を運動させる制御である請求項1に記載の車両運動制御システム。
- 当該車両用運動制御システムが、
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入るか否かを判定する転倒可能性判定部と、
その転倒可能性判定部によって前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入ると判定された場合に、前記転倒防止制御を実行する転倒防止制御実行部と
を備え、
前記転倒可能性判定部が、
車体に生じることになる前記車体加速度をステアリング操作とブレーキ操作とに基づいて推定し、その推定された車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入るか否かを判定するように構成された請求項1または請求項2に記載の車両運動制御システム。 - 前記転倒防止制御が、
前記複数の車輪のうちの転舵輪とされた1以上のものの転舵量と、車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する運動量制限制御を含む請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。 - 前記運動量制限制御が、
前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
車両の走行速度が低い場合に、それが高い場合に比較して前記転舵量の制限を大きくするとともに前記制動力の制限を小さくし、車両の走行速度が高い場合に、それが低い場合に比較して前記転舵量の制限を小さくするとともに前記制動力の制限を大きくする請求項4に記載の車両運動制御システム。 - 前記運動量制限制御が、
前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が大きい場合に、それが小さい場合に比較して前記制動力の制限を小さくするとともに前記転舵量の制限を大きくし、ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が小さい場合に、それが大きい場合に比較して前記制動力の制限を大きくするとともに前記転舵量の制限を小さくする請求項4または請求項5に記載の車両運動制御システム。 - 当該車両運動制御システムが、
ステアリング操作に応じた車幅方向の加速度となるように前記転舵量を制御する転舵制御と、ブレーキ操作に応じた前後方向の加速度となるように前記制動力を制御する制動力制御とを実行するものとされ、
前記運動量制限制御が、
車体に生じるべき前記車体加速度である目標加速度を前記高転倒可能性範囲に入らないように決定し、その決定された目標加速度の車幅方向の成分に基づいて前記転舵量を制御するとともに、その目標加速度の前後方向の成分に基づいて前記制動力を制御することで、前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように前記転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との各々を制限するように構成された請求項4ないし請求項6のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。 - 前記転舵量のみを制限して前記高転倒可能性範囲外となるように決定された前記目標加速度を、転舵制限加速度と定義するとともに、
前記制動力のみを制限して前記高転倒可能性範囲外となる用に決定された前記目標加速度を、制動力制限加速度と定義した場合において、
前記運動量制限制御が、
前記目標加速度を、それの向きが前記転舵制限加速度の向きと前記制動力制限加速度の向きとの間の向きで、それの大きさがその向きに応じた前記高転倒可能性範囲の閾値と等しくなるように決定する請求項7に記載の車両運動制御システム。 - 前記転倒防止制御が、車両の転倒の可能性を低くする方向に車体を傾ける車体傾倒制御を含む請求項1ないし請求項8のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
- 前記車体傾倒制御が、平面視における車体の重心位置が前記車体加速度の向きとは逆の向きに変位するように車体を傾ける制御である請求項9に記載の車両運動制御システム。
- 前記転倒防止制御が、車両のアンダステア傾向を強くするステア特性変更制御を含む請求項1ないし請求項10のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
- 前記ステア特性変更制御が、前記左輪および右輪のうちの旋回外輪となるものに与える制動力をそれらのうちの旋回内輪となるものに与える制動力より大きくする制御を含む請求項11に記載の車両運動制御システム。
- 前記ステア特性変更制御が、前記複数の車輪のうちの少なくとも1つのもののキャンバー角を変更する制御を含む請求項11または請求項12に記載の車両運動制御システム。
- 前記ステア特性変更制御が、前記左輪および右輪のトー角を変更する制御を含む請求項11ないし請求項13のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
- 当該車両運動制御システムが搭載される車両が、さらに、前記左輪および右輪より車両後方側に配設されて転舵輪とされた単一の後輪を有し、
前記ステア特性変更制御が、前記後輪を前記前輪と同じ向きに転舵させる制御を含む請求項11ないし請求項14のいずれか1つに記載の車両運動制御システム。
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