KR0167426B1

KR0167426B1 - 차량 거동 제어 장치

Info

Publication number: KR0167426B1
Application number: KR1019960013256A
Authority: KR
Inventors: 후카타니 카추미
Original assignee: 와다 아키히로; 도요타 지도샤주식회사
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1996-04-27
Publication date: 1999-01-15
Also published as: US5799745A; KR970001030A; JPH08332971A; DE69614614T2; EP0747280A2; EP0747280A3; DE69614614D1; JP3225790B2; EP0747280B1

Abstract

[목적]

차량의 실요레이트를 조향각에 의거하는 목표 요레이트에 추종하도록 제어하는 목표 요레이트 추종 제어(도면에서는 「추종 제어」)를 행하는 차량 거동 제어 장치에 있어서, 카운터 스티어시에는 목표 요레이트 추종 제어 대신에 실요레이트 비례 제어(도면에서는 「비례 제어」) 등 조향각을 고려하지 않는 방식의 제어를 행함으로써 카운터 스티어 종료시에서의 차량 거동의 수속성을 향상시킨다.

[구성]

카운터 스티어의 종료 순간에는 먼저 실요레이트가 0에 가까워지고 나중에 조향각이 0에 가까워진다. 그러므로 카운터 스티어시에 조향각을 고려한 목표 요레이트 추종 제어를 행하면 실요레이트가 0이 된 후에도 차량에 요모멘트가 발생되고 차량 거동이 신속하게 수속하지 않는다. 그리하여 카운터 스티어시에는 조향각을 고려하지 않는 제어를 행함으로써 실요레이트가 0이 된 후에는 불필요한 요모멘트를 차량에 발생시키지 않는다.

Description

차량 거동 제어 장치

제1도는 제1항 및 제2항의 발명에 공통의 실시예인 차량 거동 제어 장치가 탑재되는 4륜 차량에서의 조향 기구를 도시하는 평면도.

제2도는 그 차량 거동 제어 장치의 전기적인 구성을 도시하는 블록도.

제3도는 제2도의 ROM에 기억되어 있는 카운터 스티어 판정 루틴의 나머지 부분을 도시하는 플로차트.

제4도는 그 카운터 스티어 판정 루틴의 나머지 부분을 도시하는 플로차트.

제5도는 제2도의 ROM에 기억되어 있는 후륜 타각 제어 루틴을 도시하는 플로차트.

제6도는 상기 카운터 스티어 판정 루틴에 있어서 사용되는 각종 모드의 의미를 표형식으로 설명하는 도면.

제7도는 상기 카운터 스티어 판정 루틴의 판정 원리를 설명하기 위한 그래프.

제8도는 상기 후륜 타각 제어 루틴에 의해 실행되는 후륜 타각 제어의 제어 형식의 통상 상태와 카운터 스티어 상태에서 상이한 것을 표 형식으로 도시하는 도면.

제9도는 상기 후륜 타각 제어 루틴에 있어서 목표 후륜 타각을 연산하는 때에 사용되는 편차 요레이트 비례게인 K₁과 차속 V와의 관계의 일례를 도시하는 그래프.

제10도는 상기 후륜 타각 제어 루틴에 있어서 목표 요레이트를 연산하는 때에 사용되는 목표 요레이트게인 G와 차속 V와의 관계의 일례를 도시하는 그래프.

제11도는 상기 후륜 타각 제어 루틴에 있어서 목표 요레이트를 연산하는 때에 사용되는 실요레이트 비례게인 K₂와 차속 V와의 관계의 일례를 도시하는 그래프.

제12도는 카운터 스티어 상태에서의 조향각의 시간적 변화와 실요레이트의 시간적 변화 상호의 관계를 설명하기 위한 그래프.

제13도는 제12도의 그래프를 취득하기 위해 행한 차량 주행시험을 설명하기 위한 평면도.

제14도는 카운터 스티어중에도 목표 요레이트 추종 제어를 행하는 경우에 발생하는 문제를 설명하기 위한 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스티어링 휠 14 : 좌우 전륜

22 : 좌우 후륜 24 : 후륜 타각 액츄에이터

26 : 후륜 조향 기구 30 : 콘트롤러

[산업상의 이용분야]

본 발명은 차량의 요모멘트를 제어하여 차량 거동을 제어하는 차량 거동 제어 장치에 관한 것이며, 특히 카운터 스티어 종료시에서의 차량 거동의 수속성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

[종래의 기술]

상기 차량 거동 제어장치의 일형식으로서 다음과 같은 것이 이미 존재한다. 그것은 (a) 운전자가 차량의 전륜 방향을 변환시키기 위해 조작하는 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서와 (b) 차량의 실요레이트를 검출하는 요레이트 센서와 (c) 차량에 요모멘트를 발생시킴과 동시에 그 요모멘트를 제어하는 요오멘트 제어 기구와 (d) 오레이트 센서에 의해 검출되는 실요레이트가 조향각 센서에 의해 검출된 조향각에 의거한 목표 요레이트에 추종하도록 요모멘트 제어 기구를 제어하는 목표 요레이트 추종 제어를 실행하는 콘트롤러를 포함하는 형식이다.

이 종류의 차량 거동 제어장치에 있어서는 일반적으로 조향각을 입력, 목표 요레이트를 출력으로 하는 제어계가 1차 지연계로 되고 또한 그 1차 지연계를 기술하는 전달 함수에서의 시정수 τ가 스티어링 휠을 꺽을 때에는 작고 되돌릴 때에는 커지는 가변치로 되어 있는 특수한 차량 거동 제어장치가 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 차량 거동 제어장치에 따르면 스티어링 휠을 꺽을 때에는 조향각의 빠른 증가에 대해 목표 요레이트 즉 후륜 타각이 민감하게 응답함으로 차량의 회두성(回頭性)이 향상하고 한편 스티어링 휠을 되돌릴 때에는 조향각의 빠른 감소에 대해 목표 요레이트 즉 후륜 타각이 민감하게 응답하지 않으므로 차량 거동의 수속성 즉 차량의 실요레이트의 수속성이 향상한다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나 종래의 차량 거동 제어장치에는 시정수 τ가 고정치이거나 가변치이거나를 불문하고 카운터 스티어링 종료시에 차량 거동이 신속하게 수속하지 않는다고 하는 문제가 있었다. 이하, 이 문제를 1차 지연계에서의 시정수 τ를 고정치로 하고 또한 후륜 타각을 제어함으로서 목표 요레이트 추종 제어를 실행하는 일반적인 종래 장치를 예로 들어 구체적으로 설명한다.

제12도에는 카운터 스티어시에 있어서 스티어링 휠의 조향각과 차량의 실요레이트가 각각 시간적으로 변화하는 상태의 일례가 그래프로 표시되어 있다. 이 그래프는 예를 들면 제13도에 도시하는 테스트 코스에 있어서 차량 V의 전방에 위치하는 장애물 B를 스티어링 휠의 급조향에 의해 회피하여 원래의 진로로 되돌아온다고 하는 선회 주행을 행한 경우에 취득된다.

제12도의 그래프에는 우선 최초로 그립 기간이 나타난다. 이 그립 기간에는 타이어가 노면을 확실하게 그립하고 차량 V의 방향이 조향각에 충실하게 응답하고 차량 V가 장애물 B를 회피하도록 선회된다. 따라서 이 그립 기간에는 차량의 실요레이트가 조향각에 충실하게 응답한다.

그래프에는 다음의 카운터 스티어 기간이 나탄난다. 여기서 「카운터 스티어」란 잘 공지되어 있는 바와 같이 차량 선회중에 후륜이 선회 외측으로 미끄러졌을 때에 차량의 방향을 수정하기 위해 운전자가 스티어링 휠을 전륜의 방향이 차량의 선회 방향과 역방향이 되도록 조작하는 것을 말한다. 이 카운터 스티어 기간은 스티어링 휠의 조향 상태에 의해서 전반과 후반으로 나눌 수 있다.

카운터 스티어중의 전반에 있어서는 일반적으로 스티어링 휠이 우선회 위치와 좌선회 차량의 선회 방향과 일치하는 선회 위치에서부터 중립 위치를 통과하여 다른 쪽의 선회 위치에 통상의 조향에서 보다 빠르게 조작된다. 구체적으로는 이 전반에 있어서는 우선 후륜의 타이어가 그립력을 상실하기 시작하고 차량이 스핀하기 시작함으로 운전자는 그 스핀 경향을 가능한 한 빠르게 소멸하도록 스티어링 휠을 통상의 조향에서 보다 빠르게 중립 위치로 되돌린다. 그러나 후륜의 타이어는 아직 그립력을 회복하지 못하고 차량의 스핀 경향이 소멸되지 않고 결국 실요레이트는 조향각의 감소에 민감하게 응답하여 0에 접근하는 것은 아니고 완만하게 밖에 0에 접근하지 않는다. 그 결과 제14도의 (a)에 도시하는 바와 같이 실요레이트 γ가 조향각에 의거한 목표 요레이트 γd보다 커진다. 그러므로 목표 요레이트 추종 제어에 의해 실요레이트 γ를 목표 요레이트 γd에 일치시키는데 적당한 제어 요모멘트 CYM이 차량에 발생하도록 후륜이 전타된다. 실요레이트 γ와 목표 요레이트 γd의 차를 메우는 제어 요모멘트 CYM이 후륜에 의해서 차량에 발생되어지는 것이다.

스티어링 휠을 빠르게 되돌려도 차량의 스핀 경향이 충분히 소멸하지 않는 경우에는 운전자는 스티어링 휠을 더욱 동일한 회전 방향으로 빠르게 조작을 계속하고 우선회 위치와 좌선회 위치중 차량의 선회 방향에 일치하지 않는 선회 위치로 조작한다. 그 결과 도면의 (b)에 도시하는 바와 같이 전륜이 차량의 선회 방향과는 역방향으로 전타되고 조향각에 의거한 목표 요레이트 γd와 실요레이트 γ의 방향이 역방향이 되고 후륜이 더욱 크게 차량의 선회 방향과 동일한 방향으로 전타되고, 차량의 제어 요모멘트 CYM이 증가된다.

그후 카운터 스티어중의 후반이 개시된다. 이 후반에 있어서는 일반적으로 운전자는 제12도에 도시하는 바와 같이 우선 스티어링 휠을 대타각으로 거의 일정하게 유지한다. 이 때 실요레이트는 여전히 완만하게 0에 접근한다. 그러나 그후 후륜의 타이어 그립력을 회복하고 실요레이트가 점차 빠르게 0에 접근하기 시작하여 이윽고 0으로 되돌아간다. 이에 대해 조향각은 실요레이트가 0으로 되돌아가는 시기(도면에 있어서 「t₁」로 표시) 보다 늦은 시기(도면에 있어서 「t₂」로 표시)에 처음으로 0으로 되돌아간다. 이와 같이 실요레이트 0이 된 시기에 꼭 조향각이 0이 되지 않으나 이것은 운전자가 실요레이트를 증가시키지 않기 위해 일부로 조향각을 0으로 하지 않는 것은 아니고 실요레이트가 0이 된 것에 신속하게 응답하여 스티어링 흴을 중립 위치로 되돌릴 수 없기 때문이다.

그러므로 실요레이트가 0으로 되돌아간 후에도 0이 아닌 조향각에 의거하여 목표 요레이트 추종 제어를 실행하면 제14도의 (c)에 도시하는 바와같이 실요레이트 γ가 0이고 후륜에 의한 제어 요모멘트 CYM에 의해 취소할 요모멘트가 차량에 발생되어 있지 않은데도 불구하고 조향각에 의거하여 후륜이 차량의 선회 방향과 동일한 방향으로 전타되는 상태가 계속되고 불필요한 제어 요모멘트 CYM이 차량에 발생되고 만다. 그 결과 카운터 스티어 종료시에 그 제어 요모멘트 CYM에 의해 예상외로 차량이 지금까지와는 역방향으로 요운동을 하게 되어 차량에 진동이 발생하고 있다.

이와 같이 카운터 스티어중의 후반에 있어서는 먼저 실요레이트가 0에 가까워지는 경향이 나타나고 후에 조향각이 0에 가까워지는 경향이 나타나는 것이 일반적이므로 카운터 스티어중의 후반에도 조향각에 의거하여 차량 거동을 제어하는 종래 장치에서는 실요레이트가 0으로 돌아간 후에도 차량에 제어 요모멘트가 발생하게 되고 카운터 스티어 종료시에 차량 거동이 신속하게 수속하지 않는다고 하는 문제가 있었던 것이다.

이상 시정수 τ가 고정치인 일반적인 종래 장치가 갖는 문제를 설명했으나, 이 문제는 상기 공보에 기재되어 있는 시정수 τ가 가변치인 종래 장치에 있어서도 나타나고 게다가 시정수 τ를 고정치로 하는 일반적인 종래 장치에서 보다 현저하게 나타난다. 왜냐하면 시정수 τ를 가변치로 하는 종래 장치에서는 스티어링 휠을 되돌릴 때에는 시정수 τ가 커지고 조향각의 감소에 대해 후륜 타각이 민감하게 응답하지 않으므로 조향각이 0이 된 NG에도 시정수 τ에 따른 오랜 시간동안 후륜 타각이 0으로 복원하는 것이 방해되기 때문이다.

또한 상기 설명에서는 카운터 스티어 전반의 개시 시기가 스티어링 휠의 선회 위치와 차량의 선회 방향과 일치하는 시기이고 차량이 스핀하기 시작하여 운전자가 스티어링 휠을 되돌리기 시작한 시기라고 정의되어 있으나 예를 들면 차량이 스핀하기 시작하여 운전자가 스티어링 휠을 되돌리기 시작한 시기 이후의 시기이고 스티어링 휠이 차량의 선회 방향과 일치하지 않은 선회 위치로 처음으로 조작된 시기라고 정의할 수도 있다.

이상 종래의 차량 거동 제어 장치가 갖는 문제를 구체적으로 설명했으나 제1항 및 제2항의 각 발명은 카운터 스티어중의 적어도 후반에 해당하는 시기에는 목표 요레이트 추종 제어 실행시 정도로는 큰 제어 요모멘트가 차량에 발생하지 않도록 함으로서 카운터 스티어 종료시에 있어서의 차량 거동의 수속성을 향상시키는 것을 과제로하여 이루어진 것이다.

특히 제2항의 발명은 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에는 목표 요레이트 추정 제어 대신에 실요레이트 응답 제어를 실행함으로서 더욱 카운터 스티어 종료전에서의 차량 거동의 안정성을 확보하면서 카운터 스티어 종료후에 있어서의 차량 거동의 수속성을 향상시키는 것도 과제로 하여 이루어진 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

각 과제를 해결하기 위해 제1항의 발명은 상술한 조향각 센서, 요레이트 센서, 요모멘트 제어 기구 및 콘트롤러를 포함한 차량 거동 제어 장치에 있어서 차량 선회 중에 후륜이 선회 외측으로 미끄러졌을 때에 운전자가 차량의 방향을 수정하기 위해 스티어링 휠에 의해 행하는 카운터 스티어이고 전반에는 스티어링 휠을 전륜의 방향이 차량의 선회 방향과 역방향이 되도록 조작하고 후반에는 스티어링 휠을 중립 위치를 향하여 되돌리는 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에 작동하고 상기 요모멘트 제어 기구에 의해 상기 차량에 발생되는 요모멘트를 그 이외의 시기에 실행되는 목표 요레이트 추종 제어와 동일한 제어를 실행한 경우에 있어서 보다 저감시키는 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

또한 여기에「카운터 스티어」는 전반에는 스티어링 휠을 전류의 방향이 차량의 선회 방향과 역방향이 되도록 통상의 조향에 있어서 보다 빠르게 조작하고 후반에는 스티어링 휠을 그것의 조향각을 거의 일정하게 유지한 후에 중립 위치를 향하여 되돌리는 조향이라고 정의되는 것이 일반적이나 이것에 한정되지 않고 다른 정의를 채용하는 것도 가능하다.

또한 상기에 있어서「중립위치를 향하여 되돌린다」는 것은 예를 들면 스티어링 휠을 중립위치와 실질적으로 일치하는 위치로 조작하는 경우뿐만 아니라 중립위치에 가까운 위치로 조작하는 경우도 포함하는 의미이다.

제2항의 발명은 제1항의 발명에 있어서 상기 콘트롤러를 상기 목표 요레이트 추종 제어와 상기 요레이트 센서에 의해 검출된 실요레이트에 의거하여 상기 차량의 실요레이트가 0에 가까워지도록 상기 요모멘트 제어 기구를 제어하는 실요레이트 응답 제어를 각각 실행 가능한 것으로 함과 동시에 상기 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단을 상기 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에는 상기 콘트롤러에 상기 실요레이트 응답 제어를 실행시키고 그것이외의 시기에는 콘트롤러에 목표 요레이트 추종 제어를 실행시키는 제어 방식 선택 수단을 포함한 것으로 한 것을 특징으로 한다.

[작용]

카운터 스티어중 후반에 있어서는 먼저 실요레이트가 0에 가까워지는 경향이 나타나고 후에 조향각이 0에 가까워지는 경향이 나타나는 것이 일반적이다. 그러므로 카운터 스티어중 후반에 해당하는 시기에도 조향각에 의거하여 차량 거동을 제어한 것으로는 실요레이트가 0이 된 때 원래라면 차량에 제어 요모멘트를 발생시킬 필요가 없음에도 불구하고 실제로는 제어 요모멘트가 발생되고 차량이 지금까지와는 역방향의 요운동을 하게 된다.

그리하여 제1항 또는 제2항의 발명에 관한 차량 거동 제어 장치에 있어서는 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에는 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단이 작동하고 요모멘트 제어 기구에 의해서 차량에 발생되는 요모멘트가 저감된다. 즉 그 이외의 시기에 있어서 실행되는 목표 요모멘트가 추종 제어와 동일한 제어를 실행한 경우에 비교하여 차량에 발생되는 요모멘트가 작아지고 이에 의해 결과적으로 실요레이트가 0이 된 때에 차량에 발생되는 요모멘트가 가능한 한 작아지도록 되는 것이다. 따라서 본 발명에 따르면 카운터 스티어 종료시에 차량 거동을 신속하게 수속시키는 것이 용이해진다.

특히 제2항의 발명에 관한 차량 거동 제어 장치에 있어서는 카운터 스티어중의 적어도 후반에 해당하는 시기에는 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단에서의 제어 방식 선택 수단이 콘트롤러에 목표 요레이트 추종 제어 대신에 실요레이트 응답 제어를 실행시킨다. 실요레이트 응답 제어는 실요레이트에 의거하여 차량의 실요레이트가 0이 되도록 차량의 요모멘트를 제어하는 것이며 실요레이트가 0인 경우에는 차량에 거의 요모멘트를 발생시키지 않는다. 따라서 본 발명에 따르면 실요레이트가 0이면 비록 조향각이 0이 아니어도 차량에 불필요한 요모멘트가 발생되지 않아도 되며 카운터 스티어 종료시에 차량 거동을 신속하게 수속시키는 것이 용이해진다.

그런데 제1항의 발명은 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에는 요모멘트 제어 기구의 작동을 실질적으로 정지시킴으로서 목표 요레이트 추종 제어 실행시 정도로는 큰 요모멘트가 차량에 발생하지 않은 상태로 실시가능하다. 그러나 이 상태에서는 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에 차량이 옆에서 불어오는 바람을 받거나 노면의 좌우에서 마찰 계수가 서로 상이한 갈림길에 진입하거나 하여 차량에 외란 요모멘트가 작용한 경우에 차량 거동을 적극적으로 제어할 수 없다.

이에 대해 제2항의 발명에 관한 차량 거동 제어 장치에 있어서는 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에는 실요레이트 응답 제어에 의해 카운터 스티어 종료시에서의 차량 거동의 수속성을 확보하면서 실요레이트에 의거하여 차량 거동이 적극적으로 제어됨으로 차량의 안전성도 향상된다.

[발명의 효과]

이상의 설명에서 명맥한 바와 같이 제1항 및 제2항의 각 발명에 따르면 카운터 스티어시에 있어서 실요레이트가 충분히 0에 가까워진 후에는 실요레이트를 증가시키는 요모멘트가 차량에 가능한 한 발생하지 않도록 되므로 카운터 스티어 종료시에서의 차량 거동의 수속성이 향상한다고 하는 효과를 수득할 수 있다.

특히 제2항의 발명에 따르면 카운터 스티어 종료시에서의 차량 거동의 안전성 확보와 카운터 스티어 종료시에서의 차량 거동의 수속성 향상을 양립시킬 수 있다고 하는 효과도 수득된다.

[발명의 바람직한 실시상태]

이하 각 청구항의 발명의 바람직한 실시 상태를 몇 개 열거한다.

(1) 제1항에 차량 거동 제어 장치이며, 또한 차량의 주행 속도인 차속을 검출하는 차속 센서를 가지며 또한 상기 콘트롤러가 상기 조향각 센서에 의해 검출된 조향각과 상기 차속 센서에 의해 검출된 차속에 의거하여 차량이 저상원 선회 상태에 있는 경우에 차량에 발생하는 요레이트로서 상기 차량의 목표 요레이트를 결정하고 상기 요레이트 센서에 의해 검출되는 실요레이트가 그 결정된 목표 요레이트에 추종하도록 상기 요모멘트 제어 기구를 제어하는 목표 요레이트 추종 제어를 실행하는 것인 차량 거동 제어 장치.

(2) 제2항의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 콘트롤러가 상기 목표 요레이트 추종 제어와 상기 요레이트 센서에 의해 검출된 실요레이트에 비례한 제어량으로 상기 차량의 실요모멘트가 0에 가까워지는 방향으로 상기 요모멘트 제어 기구를 제어하는 상기 실요레이트 응답 제어로서의 실요레이트 비례 제어를 각각 실행 가능한 것이고, 상기 제어 형식 선택 수단이 상기 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에는 상기 콘트롤러에 상기 실요레이트 비례 제어를 실행시키고 그 이외의 시기에는 콘트롤러에 목표 요레이트 추종 제어를 실행시키는 것인 차량 거동 제어 장치.

(3) 제1항의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단이 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에도 상기 콘트롤러에 상기 목표 요레이트 추종 제어를 실행시킴과 동시에 그 목표 요레이트 추종 제어에서의 목표 요레이트의 조향각에 대한 응답성을 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에 있어서 그 이외의 시기에 있어서 보다 민감하게 하는 조향각 응답성 변경수단을 포함하는 차량 거동 제어 장치.

이 실시 상태에 있어서는 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에 있어서는 그 이외의 시기에 있어서 보다 목표 요레이트의 조향각 응답성이 민감하게 되므로 상기 공보에 기재된 종래 장치와 같이 스티어링 휠을 되돌릴 때에 시정수 τ를 크게 하여 목표 요레이트의 조향각 응답성을 둔감하게 하는 경우와 비교하여 조향각이 0에 가까워진 때에서의 요모멘트 즉 카운터 스티어 종료시에 차량 거동의 수속을 방해할 수 있는 요모멘트의 발생이 억제된다.

(4) (3)의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 조향각 응답성 변경 수단이 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에도 상기 콘트롤러에 상기 목표 요레이트 추종 제어를, 상기 조향각을 입력으로 하고 상기 목표 요레이트를 출력으로 하는 제어계가 1차 지연계가 되도록 실행시키고 또한 그 1차 지연계를 기술하는 전달 함수에서의 시정수 τ를, 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에 있어서 그 이외의 시기에 있어서 보다 작게 하는 시정수 변경 수단인 차량 거동 제어 장치.

이 실시 상태에 있어서는 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에 있어서 그 이외의 시기에 있어서 보다 시정수 τ가 작아지게 되고 조타각의 0에의 복원에 민감하게 응답하여 목표 요레이트가 0에 접근하므로 상기 공보에 기재된 종래 장치와 같이 스티어링 휠을 되돌릴 때에 시정수 τ를 크게 하는 경우와 비교하여 카운터 스티어 종료시에 차량 거동의 소속을 방해할 수 있는 요모멘트의 발생이 억제된다.

(5) 제1항의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단이 카운터 스티어중 후반에 해당하는 시기에 상기 콘트롤러에, 그 이외의 시기에 실행되는 상기 목표 요레이트 추종 제어와는 상이한 형식의 대체 제어이고, 그 목표 요레이트 추종 제어를 실행한 경우에 있어서 보다 저감된 요모멘트를 차량에 발생시키는 것을 카운터 스티어 후반 제어로서 실행시키는 카운터 스티어 후반 제어실행 수단을 포함하는 차량 거동 제어 장치.

또한 대체 제어는 예를 들면 후륜 타각을 유지하거나 후륜 타각을 0으로 되돌리거나 후륜 슬립각을 0으로 하거나 함으로서 실현 가능하다. 또한 후륜 타각이란 차량의 방향을 기준으로 하여 후륜의 방향을 표시하는 물리량이고 한편 후륜 슬립각은 차량의 진행 방향을 기준으로 하여 후륜의 방향을 표시하는 물리량이다.

(6) (5)의 차량 거동 제어장치이고, 상기 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단이 또한 카운터 스티어를 전반에 해당하는 시기에 상기 콘트롤러에 그 이외의 시기에 실행되는 상기 목표 요레이트 추종 제어와는 상이한 형식의 대체 제어이고, 그 목표 요레이트 추종 제어를 실행한 경우에 있어서 보다 저감된 요모멘트를 차량에 발생시키는 것을 카운터 스티어 전반 제어로서 실행시키는 카운터 스티어 전반 제어 실행 수단을 포함하는 차량 거동 제어 장치.

또한 여기서의 대체 제어도 앞의 대체 제어의 경우와 마찬가지로 예를 들면 후륜 타각을 유지하거나, 후륜 타각을 0으로 되돌리거나 후륜 슬립각을 0으로 하거나 함으로서 실현 가능하다.

(7) (1) 내지 (6), 제1항 또는 제2항의 차량 거동 제어 장치이고, 상기 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단이 상기 스티어링 휠의 조향각과 차량의 실요레이트와의 관계에 의거하여 스티어링 휠의 현재의 조향 상태가 상기 카운터 스티어의 전반에 해당하는지 후반에 해당하는지를 판정하는 조향 상태 판정수단을 가지는 차량 거동 제어 장치.

또한 조향 상태 판정 수단은 예를 들면 조향각이 통상의 조향 상태에 있어서 보다 빠르게 변화하는데도 불구하고 실요레이트가 완만하게 0에 접근하는 경우에 카운터 스티어 전반에 해당한다고 판정하고 카운터 스티어 전반에 해당한다고 판정한 후에 조향 각이 완만하게 0에 접근하는 상태에 이른 경우에 카운터 스티어 후반에 해당한다고 판정하는 것으로 할 수 있다.

(8) (1) 내지 (7) 제1항 또는 제2항의 차량 거동 제어 장치이며 상기 요모멘트 제어 기구가 차량의 전륜과 후륜의 적어도 한편과 노면 사이에 발생하는 횡력(橫力)을 제어함으로서 상기 요모멘트를 제어하는 횡력 제어형인 차량 거동 제어 장치.

(9) (8)의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 횡력 제어형 요모멘트 제어 기구가 차량의 전류과 후륜의 적어도 한쪽 타각을 제어하는 타각 액츄에이터를 가지며 그 타각을 제어함으로서 차륜의 횡력을 제어하는 타각 제어형인 차량 거동 제어장치.

(10) (1) 내지 (7), 제1항 또는 제2항의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 요모멘트 제어 기구가 차량의 각륜과 노면 사이에 발생하는 전후력의 좌우륜 사이에서의 차인 전후력 좌우차를 제어함으로서 상기 요모멘트를 제어하는 전후력 좌우차 제어형인 차량 거동 제어 장치.

(11) (10)의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 전후력 좌우차 제어형 요모멘트 제어 기구가 차량의 각륜의 구동 토크와 제동 토크의 적어도 한 쪽인 회전 토크를 제어하는 회전 토크 제어기구를 가지는 차량 거동 제어 장치.

(12) (11)의 차량 거동 제어 장치이며, 상기 회전 토크 제어기구가 차량의 각륜의 브레이크 실린더의 압력을 제어함으로서 각륜의 제동 토크를 제어하는 압력 제어 기구를 가지는 차량 거동 제어 장치.

[실시예]

이하, 각 항의 발명을 도시한 실시예에 의거하여 구체적으로 설명한다.

도시한 설시예인 차량 거동 제어 장치는 4륜 차량에 탑재되어 있다. 이 4륜 차량에 있어서는 제1도에 도시하는 바와 같이 운전자에 의해서 회전 조작되는 스티어링 휠(10)이 파워 어시시트 기능이 달린 전륜 조향 기구(12)를 통해 좌우 전륜(14)에 연휴되어 있고 스티어링 휠(10)의 조향각(회전각) θ_s에 따라서 좌우 전륜(14)의 타각 θ_f가 기계적으로 변화된다. 좌우 후륜(22)에는 후륜 타각 액츄에이터(24)를 구비한 후륜 타각 기구(26)가 연휴되어 좌우 후륜(22)의 타각 θ_γ이 전기적으로 변화된다. 후륜 타각 액츄에이터(24)의 구동원은 압력원으로 하거나 전동 모터로 할 수 있다. 또한 좌우 전륜(14)은 비구동륜이고 좌우 후륜(22)은 구동륜이다.

차량 거동 제어 장치는 제2도에 도시하는 바와 같이 콘트롤러(30)를 구비하고 있다. 콘트롤러(30)는 CPU(32), ROM(34) 및 RAM(36)을 포함한 컴퓨터(38)를 주체로 하여 구성되어 있다. 이 콘트롤러(30)의 입력측에는 조향각 센서(40), 차속 센서(42), 요레이트 센서(44) 및 후륜 타각(46)이 접속되어 있다. 조향각 센서(40)는 운전자에 의한 스티어링 휠(10)의 조향각 θ_s를 차량 좌선회를 정, 우선회를 부로 하여 검출한다. 차속 센서(42)는 차량의 주행 속도인 차속 V를 검출한다. 요레이트 센서(44)는 차량의 실요레이트 γ를, 차량 좌선회를 정, 우선회를 부로 하여 검출한다. 후륜 타각 센서(46)는 후륜 타각 θ_γ을 검출한다. 한편 콘트롤러(30)의 출력측에는 상기 후륜 타각 액츄에이터(24)가 접속되어 있다.

ROM(34)에는 제3도 및 제4도에 플로차트로 표시되어 있는 카운터 스티어 판정 루틴 및 제5도에 플로차트로 표시되어 있는 후륜 타각 제어 루틴을 시작으로 하는 각종 제어 프로그램이 미리 기억되어 있고 CPU(32)가 RAM(36)을 이용하면서 그들 제어 프로그램을 실행함으로서 후륜 타각 제어를 실행한다. 이하 그들 카운터 스티어 판정 루틴 및 후륜 타각 제어 루틴의 내용을 차례로 설명한다.

카운터 스티어 판정 루틴은 스티어링 휠(10)의 조향각 θ_s와 차량의 실요레이트 γ의 관계에서 스티어링 휠(10)의 조향 상태가 통상 상태에 있는지 카운터 스티어 상태에 있는지를 판정하고 또한 카운터 스티어 상태 중 전반에 해당하는지 후반에 해당하는지를 판정하는 루틴이다. 또한 본 실시예에 있어서는 「카운터 스티어」는 전반에는 스티어링 휠을 전륜(14)의 방향이 차량의 선회 방향과 역방향이 되도록 통상의 조향에 있어서 보다 빠르게 조작하고 후반에는 스티어링 휠을 이의 조향각을 거의 일정하게 유지한 후에 중립 위치로 되돌리는 조향이라고 정의되어 있다.

구체적으로는 카운터 스티어 판정 루틴은 제6도에 도시하는 바와 같이 조향 상태를 -2, -1, 0, 1 및 2라고 하는 5종류의 모드로 분류하여 판정한다. 모드 0은 통상 상태 즉 타이어가 그립되어 있는 상태에서 직진 주행 또는 선회 주행하고 있는 상태를 표시한다.

모드 (1)과 (2)는 어느 것이나 좌선회시 즉 실요레이트 γ가 정인 때에 있어서의 카운터 스티어 상태를 표시하는 모드이나 모드(1)는 카운터 스티어 상태의 전반에 있는 것을 표시하고 모드(2)는 후반에 있는 것을 표시한다.

모드 (-1)가 (-2)는 어느 것이나 우선회시 즉 실요레이트 γ가 부인 때에 있어서의 카운터 스티어 상태를 표시하는 모드이나 모드 (-1)는 카운터 스티어 상태의 전반에 있는 것을 표시하고 모드(-2)는 후반에 있는 것을 표시한다.

카운터 스티어 판정 루틴은 또한 다음과 같은 원리에 의거하여 조향 상태를 판정한다.

조향각 θ_s와 실요레이트 γ 사이에는 제12도에 도시하는 바와 같이 통상 상태(그립 기간)에서부터 카운터 스티어 상태로 이행하면 그 당초에는 조차각 θ_s가 급변하는데 대해 실요레이트 γ가 완만하게 0에 접근한다고 하는 관계가 있고 또한 카운터 스티어 상태에 있어서 전반에서 후반으로 이행하면 그 당초에는 조향각 θ_s가 거의 일정하게 유지되거나 또는 완만하게 0에 접근하는 한편 실요레이트 γ가 완만하게 0에 접근한다고 하는 관계가 있다. 또한 카운터 스티어 상태가 종료되면 예를 들면 실요레이트 γ가 0에 가까운 설정치 이하로 되는 상태가 계속되는 것이 보통이다. 그러므로 이 카운터 스티어 판정 루틴에 있어서는 그들의 사실에 의거하여 제7도에 도시하는 바와 같이 실요레이트 γ의 시간 미분치인 실요레이트 미분 d_γ에 관여하는 공히 거의 설정치인 d_γ1과 d_γ2이고 d_γ1d_γ2인 것이 설정되고 실요레이트 γ가 정인 때(좌선회시)에는 실요레이트 미분 d_γ1가 -d_γ1이상 d_γ2이하인 때에 실요레이트 γ가 완만하게 0에 접근하고 있다고 판정되고 한편 실요레이트 γ가 부인때(우선회시)에는 실요레이트 미분 d_γ이 -d_γ2이상 d_γ1이하인 때에 실요레이트 γ가 완만하게 0에 접근하고 있다고 판정된다.

이에 대해 조향각 θ_s의 시간 미분치인 조향각 미분 dθ_s에 관하여는 공히 정의 설정치인 dθ_s1과 dθ_s2이고 dθ_s1dθ_s2인 것이 설정되고 실요레이트 γ가 정인 때에는 조향각 미분 dθ_s가 -dθ_s1보다 작을 때에 조향각 θ_s가 급변하고 있다고 판정되고 한편 실요레이트 γ가 부인 때에는 조향각 미분 dθ_s가 dθ_s1보다 큰 때에 조차각 θ_s가 급변하고 있다고 판정된다. 또한 실요레이트 γ가 정이거나 부이거나를 불문하고 조향각 미분 dθ_s의 절대치가 dθ_s2이하인 때에는 조향각 θ_s가 거의 일정하게 유지되고 있다고 판정된다.

그리고 이 카운터 스티어 판정 루틴에 있어서는 제7도에 도시하는 바와 같이 조향각 미분 dθ_s가 -dθ_s1보다 작고 또한 실요레이트 d_γ가 -o_γ1이상 o_γ2이하인 때에 모드가 (1) 즉 좌선회시의 카운터 스티어 상태의 전반이라고 판정되고 또한 조향각 미분 dθ₂의 절대치가 dθ_s2이하이고 또한 실요레이트 미분 d_γ가 -d_γ1이상 d_γ2이하인 때에 모드가 (2) 즉 좌선회시의 카운터 스티어 상태의 후반이라고 판정된다. 또한 조향각 미분 dθ_s가 dθ_s1보다 크고 또한 실요레이트 미분 d_γ가 -d_γ2이상 d_γ1이하인 때에 모드가 (-1) 즉 우선회시의 카운터 스티어 상태의 전반이라고 판정되고 또한 조향각 미분 dθ_s의 절대치가 dθ_s2이하이고 또한 실요레이트 미분 d_γ가 -d_γ2이상 d_γ1이하인 때에 모드가 (-2) 즉 우선회시 카운터 스티어 상태의 후반이라고 판정된다.

단, 이 카운터 스티어 판정 루틴에 있어서는 그 판정이 조향각 미분 dθ 및 실요레이트 미분 d_γ의 각 시기에서의 검출치 그 자체를 사용하여 행해지는 것은 아니고 한 기간내에 취득된 복수의 검출치의 평균치를 사용하여 행해지고 이에 의해 검출 불균일에 의한 오류 판정이 회피되고 있다.

또한 카운터 스티어 판정 루틴에 있어서는 과거 설정 수회에 걸쳐 연속하여 실요레이트 γ의 절대치 |γ|가 0에 가까운 정의 설정치 γ3보다 작은지 여부가 판정되고 그 조건이 충족된 경우에는 일회의 카운터 스티어 종료되었다고 추정되므로 카운터 스티어 판정이 금지되고 모드가 0으로 복원된다. 또한 차속 V가 0에 가까운 정의 설정치 V₁보다 작아진 경우에도 카운터 스티어 판정이 금지된다. 차속 V가 충분히 작은 경우에는 차량이 카운터 스티어가 필요해지는 상태에 빠지는 일이 거의 없다고 생각되기 때문이다.

이상 카운터 스티어 판정 루틴을 개략적으로 설명했으나 다음에 제3도 및 제4도에 의거하여 구체적으로 설명한다.

카운터 스티어 판정 루틴은 일정 시간마다 반복 실행된다. 각 회의 실행시에는 우선 스텝 S1(이하 간단하게 「S1」로 표시한다. 기타 스텝에 관해서도 동일함)에 있어서 조향각 센서(40)로부터는 조향각의 금회치 θ_S(n), 요레이트 센서(44)로부터는 실요레이트의 금회치 γ_(n)이 각각 이해된다.

또한 동 스텝에 있어서는 조향각 미분 dθ_S에 관하여 금회부터 과거 K회 전까지 취득된 (K+1)개의 검출치의 평균치가

(θ_S(n)- θ_S(n-k))/(K·T)

인 식을 사용하여 산출된다. 또한 이와 동일한 방법으로 실요레이트 미분 d_γ의 평균치가

(γ_(n)- γ_(n-k))/(K·T)

인 식을 사용하여 산출된다. 어느 식에 있어서도 「T」는 본 루틴의 실행 주기 즉 조향각 θ_S및 실요레이트 γ의 샘플링 타임이다. 이하 이와 같이하여 산출된 평균치를 단지 「조향각 미분 dθ_S」 및 「실요레이트 미분 d_γ」로 표시한다.

다음에 S2에 있어서 카운터 스티어 판정 금지 조건이 성립하는지 안하는지가 판정된다. 상술한 바와 같이 과거 설정수회에 걸쳐서 연속하여 실요레이트 γ의 절대치 |γ|가 설정치 γ3보다 작은지 또는 차속 V가 설정치 V₁보다 작은지 작지 않은지가 판정되는 것이며 금회는 이의 카운터 스티어 판정 금지 조건이 성립한다고 가정하면 판정이 YES가 되고 S17에 있어서 모드가 0이 되어 이상으로 본 루틴의 일회 실행이 종료된다. 또한 모드는 컴퓨터(38)의 전원 투입에 따라 0으로 초기 설정되고 또한 최신의 내용이 RAM(36)에 기억된다.

그후 S1, S2 및 S17의 실행이 반복되는 동안에 실요레이트 γ의 절대치가 설정치 γ3보다 작은 상태가 연속하는 상태가 되지 않고 또한 차속 V가 설정치 V₁이상이 되었다고 가정하면 카운터 스티어 판정 금지 조건이 성립하지 않게 되고 S2의 판정이 NO가 되고 S3 이하의 스텝으로 이행한다.

우선 S3에 있어서는 모드가 0인지 아닌지가 판정된다. 금회는 0이므로 판정이 YES가 되고 S4에 있어서 실요레이트 γ의 금회치 γ(n)의 절대치가 정의 설정치 γ₀보다 큰지 크지 않은지가 판정된다. 실요레이트 γ의 금회치 γ(n)의 절대치가 0에 가까운 경우에는 카운터 스티어가 필요하게 되는 일은 거의 없다고 생각되기 때문이다. 실요레이트 γ의 금회치 γ(n)의 절대치가 설정치 γ₀이하라고 가정하면 판정이 NO가 되고 S5에 있어서 계수치 C가 0으로 복원되고 이상으로 본 루티의 일회 실행이 종료된다.

그후 S1 내지 S5의 실행이 반복되는 동안에 실요레이트 γ의 금회치 γ(n)의 절대치가 설정치 γ₀보다 커졌다고 가정하면 S4의 판정이 YES가 되고 S6에 있어서 실요레이트 γ의 금회치 γ(n)이 정인지 아닌지가 판정된다.

실요레이트 γ가 정인 경우에는 S6의 판정이 YES가 되고 S7에 있어서 상기 조향각 미분 dθ_S가 설정치 -dθ_S1보다 작은지 작지 않은지가 판정된다. 조향각 θ_S급변하고 있는지 아닌지가 판정되는 것이다. 조향각 미분 dθ_S가 설정치 -dθ_S1보다 작지 않다고 가정하면 판정이 NO가 되고 S5를 통해 바로 본 루틴의 일회 실행이 종료되나 조향각 미분 dθ_S가 설정치 -dθ_S1보다 작다고 가정하면 판정이 YES가 되고 S8로 이행된다. S8에 있어서는 상기 실요레이트 미분 dγ가 설정치 -d_γ1이상 설정치 d_γ2이하인지 아닌지가 판정된다. 실요레이트 γ가 완만하게 0에 접근하고 있는지 아닌지가 판정되는 것이다. 실요레이트 미분 dγ가 설정치 -d_γ1이상 설정치 d_γ2이하가 아닌 경우에는 판정이 NO가 되고 S5를 통해 바로 본 루틴의 일회의 실행이 종료되나 실요레이트 미분 dγ가 설정치 -d_γ1이상 설정치 d_γ2이하인 경우에는 판정이 YES가 되고 S9에 있어서 계수치 C가 1 증가되고 S10에 있어서 계수치 C가 정의 설정치 m1 이상인지 아닌지가 판정된다. 금회는 계수치 C가 설정치 m1 이상은 아니라고 가정하면 판정이 NO가 되고 바로 본 루틴의 실행이 종료된다.

그후 S1 내지 S4 및 S6 내지 S10의 실행이 반복됨으로써 계수치 C가 설정치 m1 이상이 되면 S10의 판정이 YES가 되고 S11에 있어서 모드가 1로 설정된다. 금회는 좌선회중에 카운터 스티어가 행해지고 또한 그 카운터 스티어중의 전반에 해당한다고 한정되는 것이다. 그후 S5에 있어서 계수치 C가 0으로 복원되고 본 루틴의 일회 실행이 종료된다.

이에 대해 실요레이트 γ가 부인 경우에는 S12 내지 S16이 실요레이트 γ가 정인 경우에 준하여 실행된다.

우선 S12에 있어서 조향각 미분 dθ_s가 설정치 dθ_s1보다 큰지 크지 않은지가 판정된다. 크지 않다고 가정하면 판정이 NO가 되고 S5를 거쳐 본 루틴의 일회 실행이 종료되나 크다고 가정하면 판정이 YES가 되고 S13으로 이행한다. 이 S13에 있어서는 실요레이트 미분 d_γ가 설정치 -d_γ2이상 설정치 d_γ1이하인지 아닌지가 판정되고 실요레이트 미분 d_γ가 그 범위에 포함되지 않은 경우에는 판정이 NO가 되고 S5를 거쳐 본 루틴의 일회 실행이 종료되나 실요레이트 미분 d_γ가 그 범위에 포함되는 경우에는 판정이 YES가 되고 S14로 이행한다. 이 S14에 있어서는 계수치 C가 1 감소되고 S15에 있어서 계수치 C가 설정치 m1 이하인지 아닌지가 판정된다. 계수치 C가 설정치 -m1 이하가 아닌 경우에는 판정이 NO가 되고 바로 본 루틴의 실행이 종료되나 설정치 -m1 이하인 경우에는 판정이 YES가 되고 S16에 있어서 모드가 -1로 설정된다. 금회는 우선회중에 카운터 스티어가 행해지고 또한 그 카운터 스티어 중의 전반에 해당한다고 판정되는 것이다. 그후 S5에 있어서 계수치 C가 0으로 복원되고 본 루틴의 일회 실행이 종료된다.

이상 모드가 0에서 1 또는 -1로 변화하는 경우에 관하여 설명했으나 다음에 모드가 1 또는 -1에서 2 또는 -2로 변화하는 경우에 관하여 설명한다.

모드는 현재 1 또는 -1이라고 가정되어 있으므로 S3의 판정이 NO가 되고 제4도의 S20으로 이행한다. 이 S20에 있어서는 모드가 현재 1인지 아닌지가 판정된다.

모드가 현재 1인 경우에는 S20의 판정이 YES가 되고 S21에 있어서 상기 조향각 미분 dθ_S의 절대치가 설정치 dθ_S2이하인지 아닌지가 판정된다. 조향각 θ_S가 거의 일정하게 유지되어 있는지 아닌지가 판정되는 것이다. 조향각 미분 dθ_S의 절대치가 설정치 dθ_S2이하는 아니라고 가정하면 판정이 NO가 되고 S22에 있어서 계수치 C가 0으로 복원된 후 본 루틴의 일회 실행이 종료된다. 이에 대해 조향각 미분 dθ_S의 절대치가 설정치 dθ_S2이하라고 가정하면 S21의 판정이 YES가 되고 S23에 있어서 상기 실요레이트 미분 d_γ가 설정치 -d_γ1이상 설정치 d_γ2이하인지 아닌지가 판정된다. 실요레이트 미분 d_γ가 그 범위에 포함되지 않는다고 가정하면 판정이 NO가 되고 S22를 거쳐 본 루틴의 일회 실행이 종료된다. 이에 대해 실요레이트 미분 d_γ가 그 범위에 포함된다고 가정하면 S23의 판정이 YES가 되고 S24에 있어서 계수치 C가 1증가되고 S25에 있어서 계수치 C가 정의 설정치 m2 이상인지 아닌지가 판정된다. 금회는 계수치 C가 설정치 m2 이상은 아니라고 가정하면 판정이 NO가 되고 바로 본 루틴의 실행이 종료된다.

그후 제3도의 S1 내지 S3 및 제4도의 S20, S21, S23 내지 S25의 실행이 반복되므로서 계수치 C가 정의 설정치 m2 이상이 되면 S25의 판정이 YES가 되고 S26에 있어서 모드가 2로 설정된다. 금회는 좌선회중에 카운터 스티어가 행해지고 또한 카운터 스티어 중의 후반에 해당한다고 판정되는 것이다. 그후 S22에 있어서 계수치 C가 0으로 복원되고 본 루틴의 일회 실행이 종료된다.

이에 대해 모드가 현재 1인 아닌 경우에는 S20의 판정이 NO가 되고 S27에 있어서 모드가 현재 -1 인지 아닌지가 판정된다. 현재 -1이라고 가정하면 판정이 YES가 되고 S28 내지 S32가 모드가 1인 경우에 준하여 실행된다.

우선 S28에 있어서 상기 조향각 미분 dθ_S의 절대치가 설정치 dθ_S2이하인지 아닌지가 판정되고 조향각 미분 dθ_S의 절대치가 설정치 dθ_S2이하가 아닌 경우에는 판정이 NO가 되고 S22를 거쳐 본 루틴의 일회 실행이 종료되고 조향각 미분 dθ_S의 절대치가 설정치 dθ_S2이하인 경우에는 판정이 YES가 되고 S29로 이행한다. 이 S29에 있어서는 실요레이트 미분 dγ가 설정치 -d_γ2이상 설정치 d_γ1이하인지 아닌지가 판정된다. 실요레이트 미분 dγ가 그 범위에 포함되지 않는 경우에는 판정이 NO가 되고 S22를 거쳐 본 루틴의 일회 실행이 종료되고 실요레이트 미분 dγ가 그 범위에 포함되는 경우에는 판정이 YES가 되고 S30에 있어서 계수치 C가 1 감소되고 S31에 있어서 계수치 C가 설정치 -m2 이하인지 아닌지가 판정된다. 금회는 계수치 C가 설정치 -m2 이하는 아닌 경우에는 판정이 NO가 되고 바로 본 루틴의 실행이 종료되고 계수치 C가 설정치 -m2 이하인 경우에는 판정이 YES가 되고 S32에 있어서 모드가 -2로 설정된다. 금회는 우선회중에 카운터 스티어가 행해지고 또한 카운터 스티어중의 후반에 해당한다고 판정되는 것이다. 그후 S22에 있어서 계수치 C가 0으로 복원되고 본 루틴의 일회 실행이 종료된다.

또한 모드가 2로 된 경우에는 S3의 판정이 NO, S20의 판정도 NO, S27의 판정도 NO가 되고 S22에 있어서 계수치 C가 0으로 복원되어 본 루틴의 일회 실행이 종료된다. 그후 금회의 카운터 스티어가 종료되면 카운터 스티어 판정 금지 조건이 성립하고 S2의 판정이 YES가 되고 S17에 있어서 모드가 0으로 복원된다.

다음에 제5도의 후륜 타각 제어 루틴에 관하여 설명한다.

이 후륜 타각 제어 루틴은 스티어링 휠(10)의 조향 상태가 통상 상태인 경우에는 목표 요레이트 추종 제어를 실행하고 카운터 스티어 상태인 경우에는 그 전반에는 카운터 스티어 전반 제어, 후반에는 카운터 스티어 후반 제어를 행한다. 조향 상태가 통상 상태, 카운터 스티어 상태 및 통상 상태로 차례로 변화함에 따라 후륜 타각 제어의 제어 형식이 변화하는 상태가 제8도에 표로 도시되어 있다.

목표 요레이트 추종 제어에 있어서는 예를 들면

θ_γd=K₁(V)·(γ-γ_d)

인 식을 사용하여 목표 후륜 타각 θ_γd가 결정되고 그것이 실현되도록 후륜 타각 액츄에이터(24)가 제어된다.

이 식에 있어서 「K₁」은 차속 V에 의존하고 예를 들면 제9도에 그래프로 도시하는 바와 같이 변화하는 편차 요레이트 비례 게인으로 할 수 있다.

또한 「γ」는 실요레이트 「γ_d」는 목표 요레이트이다.

목표 요레이트 γ_d는 차속 V와 조향각 θ₂에 의거하여 차량이 정상원 선회 상태에 있다고 가정한 경우에 차량에 발생된다고 예상되는 요레이트 γ로서 연산된다. 목표 요레이트 γ_d는 예를 들면 조향각 θ_S에 대한 목표 요레이트 γ_d의 응답이

G(V)/(τ·S+1)

인 전달 함수로 표현된다고 가정하여 연산할 수 있다.

단

G(V) : 목표 요레이트 게인

V : 차속

τ: 시정수(고정치)

S : 라플러스 연산자

또한 목표 요레이트 게인 G는 차속 V에 의존하고 예를 들면 제10도에 그래프로 도시하는 바와 같이 변화하는 게인으로 할 수 있다.

즉 이 목표 요레이트 추종 제어에 있어서는 조향각 θ_S를 입력, 목표 요레이트 γ_d를 출력으로 하는 제어계가 1차 지연계가 되고 또한 이의 1차 지연계에서의 시정수 τ가 고정치로 되어 있는 것이다.

카운터 스티어 전반 제어와 카운터 스티어 후반 제어에 관하여 설명한다.

카운터 스티어 상태의 전반에는 실요레이트 γ가 완만하게 0에 접근함에도 불구하고 운전자는 스티어링 휠(10)을 빠르게 조작한다. 그러므로 이 경우에도 통상 상태와 마찬가지로 조향각 θ_S에 따라서 후륜 타각 θ_γ을 변화시키면 후륜(22)이 크게 전타되고 오히려 차량 거동의 안정도를 저하시켜 버릴 염려가 있다. 따라서 그와 같은 불편함을 회피하기 위해 카운터 스티어 전반 제어에는 예를 들면 제8도에 도시하는 바와 같이 실요레이트 비례 제어(도면에 있어서 간단하게 「비례 제어」로 표시한다). 실후륜 타각 θ_γ을 일정하게 유지하는 보타 제어, 실후륜 타각 θ_γ을 0에 접근시키는 후륜 타각 제로화 제어, 실후륜 슬립각 α_γ을 0에 접근시키는 후륜 슬립각 제로화 제어 등을 선택하는 것이 바람직하다.

또한 실요레이트 비례 제어에 있어서는 예를 들면

θ_γd=K₂(V)·γ

인 식을 사용하여 목포 후륜 타각 θ_γd가 연산되고 그것이 실현되도록 후륜 타각 액츄에이터(24)가 제어된다.

이 식에 있어서, 「K₂」는 차속 V에 의존하고 예를 들면 제11도에 그래프로 도시하는 바와 같이 변화하는 실요레이트 비례 게인으로 할 수 있다.

또한 「γ」는 실요레이트이다.

이에 대해 카운터 스티어 상태의 후반에는 전반에서와 마찬가지로 실요레이트 γ가 완만하게 0에 접근함으로 전반에 있어서 보다 타이어의 그립이 회복하는 방향에 있다고 생각된다. 또한 후반에는 운전자는 스티어링 휠(10)을 거의 일정하게 유지하나 카운터 스티어 상태의 종료 순간이 되면 제12도에 도시하는 바와 같이 먼저 실요레이트 γ가 0이 되는 경향을 나타내고 나중에 조향각 θ_S가 약간 빠르게 0에 접근하는 경향을 나타낸다. 그러므로 후반에도 조향각 θ_S에 따라서 후륜 타각 θ_γ을 변화시키면 실요레이트 γ가 0이 된 시기에 후륜 타각 θ_γ이 0으로 되지 않고 실요레이트 γ가 0으로 수속하는 것을 방해하는 요모멘트를 후륜(22)이 차량에 발생시키게 된다. 따라서 그와 같은 불편함을 회피하기 위해 카운터 스티어 후반 제어에는 예를 들면 제8도에 도시하는 바와 같이 실요레이트 비례 제어, 후륜 타각 제로화 제어, 후륜 슬립각 제로화 제어 등을 선택하는 것이 바람직하다.

다음에 이 후륜 타각 제어 루틴의 내용을 제5도에 의거하여 구체적으로 설명한다.

본 루틴은 일정 시간마다 반복 실행된다. 각 회의 실행시에는 우선 S50에 있어서 RAM(36)에서 모드가 이해되고 그것이 1 또는 -1인지 아닌지가 판정된다. 금회는 모드가 0이라고 가정하면 판정이 NO가 되고 S51에 있어서 후술한 복귀 제어를 행할 필요가 있는지 없는지가 판정된다. 금회는 그 필요가 없다고 가정하면 판정이 NO가 되고 S52에 있어서 목표 요레이트 추종 제어가 실행된다. 이상으로 본 루틴의 일회 실행이 종료된다.

그후 모드가 1 또는 -1이 되었다고 가정하면 S50의 판정이 YES가 되고 S52에 있어서 그후 모드가 0으로 변화했는지 안했는지가 판정된다. 금회는 모드가 0으로 변화하고 있지는 않다고 가정하면 판정이 NO가 되고 S54에 있어서 모드가 2 또는 -2로 변화했는지 안했는지가 판정된다. 금회는 모드가 1 또는 -1 그대로 라고 가정하면 판정이 NO가 되고 S55에 있어서 카운터 스티어 전반 제어가 실행된다.

또한 목표 요레이트 추종 제어로부터 카운터 스티어 전반 제어로 이행할 때 후륜 타각 θ_γ의 목표치와 실제치와의 편차가 설정치 이하로 되기까지는 예를 들면 후륜 타각 θ_γ을 설정 속도로 목표치에 접근하도록 제어하는 바와 같은 이행 제어를 실행하는 것이 바람직하다. 후륜 타각 θ_γ의 급변에 따른 차량 거동의 급변을 방지하기 위해서이다.

그후 S53 내지 S55로 이루어지는 루프의 실행이 반복되고 모드가 0으로 변화하면 S53의 판정이 YES가 되어 그 루프에서 빠져나가고 모드가 2 또는 -2로 변화하면 S54의 판정이 YES가 되어 그 루프에서 빠져나가게 된다. 모드가 2 또는 -2로 변화했으므로 그 루프를 빠져나간 경우에는 S56에 있어서 그후 모드가 0으로 변화했는지 안했는지가 판정된다. 금회는 모드가 2 또는 -2 그대로 라고 가정하면 판정이 NO가 되고 S57에 있어서 카운터 스티어 후반 제어가 실행된다. 그후 S56 및 S57로 이루어지는 루프의 실행이 반복되고 모드가 0으로 변화하여 S56의 판정이 YES가 되면 그 루프에서 빠져나간다.

모드가 1 또는 -1에서 0으로 변화하여 S53의 판정이 YES가 된 경우와 모드가 2 또는 -2에서 0으로 변화하여 S56의 판정이 YES가 된 경우에는 어느 것이나 그후 본 루틴이 실행되면 S50의 판정이 NO가 되고 S51에 있어서 복귀 제어의 필요 여부가 판정된다. 여기에「복귀 제어」란 카운터 스티어 전반 제어 또는 카운터 스티어 후반 제어로부터 목표 요레이트 추종 제어로 스무스하게 복귀하기 위한 과도적인 제어이며 예를 들면 후륜 타각 θ_γ의 복귀 제어의 개시시에서의 실제치와 바로 목표 요레이트 추종 제어를 실행한 경우의 후륜 타각 θ_γ의 목표치의 차가 스무스하게 메꿔지도록 후륜 타각 θ_γ을 제어하는 것이다. 금회는 복귀 제어의 필요가 있다고 가정하면 판정이 YES가 되고 S58에 있어서 복귀 제어가 행해져서 이상으로 본 루틴의 일회 실행이 종료된다. 한편 금회는 복귀 제어의 필요가 없다고 가정하면 판정이 NO가 되고 S52에 있어서 바로 목표 요레이트 추종 제어가 실행된다.

여기서 카운터 스티어 전반 제어와 카운터 스티어 후반 제어와 복귀 제어의 각각의 구체예의 바람직한 조합을 몇 개 설명한다.

우선 카운터 스티어 전반 제어로 실요레이트 비례 제어를 선택한 경우에는 카운터 스티어 후반 제어 및 복귀 제어로 각각 다음의 구체예를 선택하는 것이 바람직하다.

(1) 카운터 스티어 후반 제어의 구체예

① 실요레이트 비레 제어를 그대로 속행한다.

② 실요레이트 비례 제어를 속행하나 그대로 속행하는 것은 아니고 요레이트 비례 게인 K₂를 통상시 보다 감소시켜서 속행한다.

③ 후륜을 중립 위치를 향하여 설정 속도로 전타하고 중립 위치로 복원한 후에는 후륜을 보타한다.

④ ①의 제어에서의 목표 후륜 타각과 ③의 제어에서의 목표 후륜 타각 중 절대치가 작은 쪽을 실현한다.

⑤ ②의 제어에서의 목표 후륜 타각과 ③의 제어에서의 목표 후륜 타각 중 절대치가 작은 쪽을 실현한다.

(2) 복귀 제어의 구체예

① 목표 요레이트 추종 제어에서의 목표 후륜 타각과 실요레이트 비례 제어에서의 목표 후륜 타각의 차가 설정치 이하로 되기까지는 실요레이트 비례 제어를 속행하고 설정치 이하가 된 때에 처음으로 목표 요레이트 추종 제어로 이행한다.

② 목표 요레이트 추종 제어에서의 목표 후륜 타각이 설정치 이하로 되기까지는 후륜 타각을 중립 위치로 복원하여 유지하고 설정치 이하가 된 때에 처음으로 목표 요레이트 추종 제어로 이행한다.

다음에 카운터 스티어 전반 제어로 보타 제어를 선택한 경우에는 카운터 스티어 후반 제어 및 복귀 제어로 각각 다음의 구체예를 선택하는 것이 바람직하다.

(1) 카운터 스티어 후반 제어의 구체예

① 후륜을 중립 위치를 향하여 설정 속도로 전타하고 중립 위치로 복원한 후에는 후륜을 보타한다.

② 목표 요레이트 추종 제어에서의 목표 후륜 타각과 ①의 제어에서의 목표 후륜 타각 중 절대치가 작은 쪽을 실현한다.

(2) 복귀 제어의 구체예

목표 요레이트 추종 제어에서의 목표 후륜 타각이 설정치 이하로 되기까지는 후륜 타각을 중립 위치로 복원하여 유지하고 설정치 이하가 된 때에 처음으로 목표 요레이트 추종 제어로 이행한다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이 본 실시예에 따르면 카운터 스티어중의 후반에 있어서 실요레이트 γ가 0이 된 후에는 실요레이트 γ를 지금까지와는 역방향으로 증가시키게 되는 요모멘트가 차량에 발생하지 않도록 후륜 타각 θ_γ이 제어되므로 카운터 스티어 종료시에 차량의 진동이 억제되고 차량의 조종성이 향상된다.

또한 첨언하면 본 실시예에 있어서는 제3도 및 제4도에 도시한 카운터 스티어 판정 루틴에서의 각종 설정치 γ₀, d_γ1, d_γ2등이 고정치로 되어 있으나 예를 들면 노면의 마찰 계수 μ를 추정하는 추정 수단을 구비한 차량에 있어서는 그 추정된 노면 마찰 계수 μ가 작을수록 각종 설정치가 작아지는 가변치로 할 수 있다. 이와 같이 하면 카운터 스티어가 보다 빈번하게 행해지는 낮은 μ 도로 주행시에 있어서 카운터 스티어의 판정 정밀도가 향상하고 나아가서는 차량 거동의 수속성이 한층 향상한다고 하는 효과를 수득할 수 있다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이 본 실시예에 있어서는 후륜 조향 기구(26)가 각 항의 발명에 있어서의 「요모멘트 제어기구」의 일례를 구성하고 콘트롤러(30)중 제3도 및 제4도의 카운터 스티어 판정 루틴을 실행하는 부분과 제5도의 S50, 51, 53 내지 58을 실행하는 부분과 조향각 센서(40)와 요레이트 센서(44)가 제1항의 발명에 있어서의 「카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단」의 일례 및 제2항의 발명에 있어서의 「제어방식 선택수단」의 일례를 각각 구성하고 있는 것이다.

이상 각 항의 발명을 도시한 실시예에 의거하여 구체적으로 설명했으나 이외에도 특허청구의 범위를 일탈함이 없이 업자의 지식에 의거하여 각종 변형, 개량을 실시한 상태에서 각 항의 발명을 실시할 수 있다.

Claims

운전자가 차량의 전륜의 방향을 변화시키기 위해 조작하는 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서와, 상기 차량의 실요레이트를 검출하는 요레이트 센서와, 상기 차량에 요모멘트를 발생시키는 것과 동시에 그 요모멘트를 제어하는 요모멘트 제어 기구와, 상기 요레이트 센서에 의해 검출되는 실요레이트가 상기 조향각 센서에 의해 검출된 조향각에 의거하는 목표 요레이트에 추종하도록 상기 요모멘트 제어 기구를 제어하는 목표 요레이트 추종 제어를 실행하는 콘트롤러를 포함한 차량 거동 제어 장치에 있어서, 차량 선회중에 후륜이 선회 외측으로 미끄러졌을 때에 운전자가 차량의 방향을 수정하기 위해 상기 스티어링 휠에 의해 행하는 카운터 스티어이고 전반에는 스티어링 휠을 전륜의 방향이 차량의 선회 방향과 역방향이 되도록 조작하고 후반에는 스티어링 휠을 중립 위치를 향하여 되돌리는 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에 작동하고 상기 요모멘트 제어 기구에 의해 상기 차량에 발생되는 요모멘트를 그 이외의 시기에 실행되는 상기 목표 요레이트 추종 제어와 동일한 제어를 실행한 경우에 있어서 보다 저감시키는 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 콘트롤러가 상기 목표 요레이트 추종 제어와 상기 요레이트 센서에 의해 검출된 실요레이트에 의거하여 상기 차량의 실요레이트가 0에 가까워지도록 상기 요모멘트 제어 기구를 제어하는 실요레이트 응답 제어를 각각 실행 가능한 것이고 상기 카운터 스티어시 요모멘트 저감 수단이 상기 카운터 스티어중 적어도 후반에 해당하는 시기에는 상기 콘트롤러에 상기 실요레이트 응답 제어를 실행시키고 그 이외의 시기에는 콘트롤러에 목표 요레이트 추종 제어를 실행시키는 제어 방식 선택 수단을 포함하고 있는 차량 거동 제어 장치.