WO2008038713A1

WO2008038713A1 - Dispositif de commande de déplacement pour un véhicule

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Publication number: WO2008038713A1
Application number: PCT/JP2007/068809
Authority: WO
Inventors: Kenji Nakajima; Toshihide Satake; Hiroshi Fujioka; Takanori Matsunaga; Masahiko Kurishige
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2008-04-03
Also published as: KR20090027646A; JP2008081006A; US8155818B2; US20090204284A1; CN101489848A; DE112007001737T5; DE112007001737B4

Description

明細書

車両用走行制御装置

技術分野

[0001] この発明は、実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの偏差および割合のうち、少なくとも一方に基づいて車両の挙動状態を推定し、推定された挙動状態に応じて車両の駆動力を制御して車両の安定性を維持する車両用走行制御装置に関する。背景技術

[0002] 従来の自動車の挙動制御装置は、車両の旋回走行時の状態を推定し、推定結果に基づいて車両のョーレート挙動を制御する制御手段を備えた挙動制御装置であつて、エンジンの回転動力を無段階に変速する無段変速機を有し、制御手段は、無段変速機によって車両の挙動制御を行なっている。

また、挙動制御は、エンジン、ブレーキおよび無段変速機による挙動制御を含み、挙動制御の介入は、無段変速機による挙動制御、エンジンによる挙動制御、ブレーキによる挙動制御の順に優先設定されて!/、る (例えば、特許文献 1参照）。

[0003] また、従来の車両の運動制御装置は、操舵力指標検出手段と、セルファライニングトルク推定手段と、車両状態量検出手段と、前輪指標推定手段と、グリップ度推定手段と、制御手段を備えている。

操舵力指標検出手段は、車両の操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵力指標のうちの少なくとも一つを検出する。セルファライニングトルク推定手段は、操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、車両前方の車輪に生ずる実セルファライニングトルク（実路面反力トルク）を推定する。車両状態量検出手段は、車両の状態量を検出する。前輪指標推定手段は、車両状態量検出手段の検出信号に基づき、車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少なくとも一つを推定する。グリップ度推定手段は、推定された前輪指標に対する推定された実セルファライニングトルクの変化に基づき、少なくとも車両前方の車輪に対するグリップ度を推定する。制御手段は、車両状態量検出手段の検出信号に応じて、車両に対する制動力、エンジン出力および変速位置の少なくとも一つを制御して!/、る（例えば、特許文献 2参照）。

[0004] 上記特許文献 1の従来装置において、制御手段は、目標ョーレートと実ョーレートとの偏差に基づいて車両の旋回走行時の状態を推定し、アンダーステア、オーバーステア等の車両の不安定状態を検出した場合に、挙動制御を実行する。

ここで、ブレーキによる挙動制御に優先して無段変速機による挙動制御を実行することにより、ブレーキによる過大なトルク低下を防止し、運転者に違和感を与えないようにしている。また、エンジンによる挙動制御に優先して無段変速機による挙動制御を実行することにより、エンジン回転の過大な落ち込みを防止している。

[0005] しかしながら、上記特許文献 1の従来装置では、目標ョーレートと実ョーレートとの偏差に基づいて車両の不安定状態を検出しているので、車両自体が不安定状態に陥った後に挙動制御が実行される。

そのため、挙動制御の介入遅れが運転者に違和感を与えるという問題点があった

[0006] この問題点を解決するために、上記特許文献 2に記載の従来装置では、車両の不安定状態を早期に検出すベぐ車両の前輪のサイドフォースもしくは前輪スリップ角に対する実セルファライニングトルクの変化に基づいて前輪のグリップ度を推定し、推定されたグリップ度を用いて車両の走行状態を検出して!/、る。

ここで、実セルファライニングトルクは、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフトに作用するトルクと、電動パワーステアリング装置が出力するトルクとの和である実反力トルクから、ステアリング系の摩擦成分を減じることによって求められる。

[0007] 特許文献 1：特開 2001— 191820号公報

特許文献 2：特開 2003— 312465号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 上記特許文献 2に記載の車両の運動制御装置では、車両の前輪のサイドフォースもしくは前輪スリップ角を推定するために、車両のョーレートを検出するョーレートセンサと車両の横加速度を検出する横加速度センサとが必要となり、コストが高くなるという問題点があった。また、車両の前輪のサイドフォースもしくは前輪スリップ角の演算手法が複雑で、演算が高負荷になるので、演算処理能力の高いマイコンが必要となり、さらにコストが高くなるという問題点があった。

[0009] また、車両のステアリング軸に生じる実反力トルクから、摩擦成分に相当するヒステリシス特性を定常値の外乱として除去することにより、実セルファライニングトルクを求めているので、路面の凹凸等から受ける振動等高周波の外乱に対しては、実セルファライニングトルクの推定精度が低下するという問題点もあった。

また、実反力トルクをローパスフィルタに通して高周波の外乱を打ち消すことが考えられる力 S、この場合には、実際の路面反力に対して位相遅れやゲインのずれが生じるという問題点があった。

[0010] この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、運転者に制御介入時の違和感を与えることなぐかつ安価な構成で車両の安定性を維持することができる車両用走行制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] この発明に係る車両用走行制御装置は、車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、操舵角および車速に基づいて、線形的な路面反力トルクである規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段と、実路面反力トルクと規範路面反力トルクとの偏差および割合のうち、少なくとも一方に基づいて、車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段と、挙動状態に応じて車両の駆動力を制御する駆動力制御手段とを備えたものである

発明の効果

[0012] この発明の車両用走行制御装置によれば、実路面反力トルクと規範路面反カトノレクとの偏差および割合のうち、少なくとも一方に基づいて、車両自体が不安定状態に陥る前に車両の挙動状態を推定し、推定された挙動状態に応じて車両の駆動力を制御して車両の安定性を維持するので、運転者に制御介入時の違和感を与えることなぐかつ安価な構成で車両の安定性を維持し、安全性を向上させることができる。図面の簡単な説明

[図 1]この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置のステアリング機構を駆動手段とともに示す構成図である。（実施例 1)

[図 2]この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の走行制御部を周辺機器とともに示すブロック図である。（実施例 1)

[図 3]この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の路面反力トルク検出手段を周辺機器とともに示すブロック図である。（実施例 1)

[図 4]この発明の実施の形態 1による路面反力トルク検出手段の動作を示すフローチヤートである。（実施例 1)

[図 5]この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段を示すブロック図である。（実施例 1)

[図 6]この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の駆動力制御手段を示すブロック図である。（実施例 1)

[図 7]この発明の実施の形態 1による車両用走行制御装置の規範路面反力トルク、実路面反力トルク、挙動状態推定値および駆動力制御フラグの変化を示すタイミングチヤートである。（実施例 1)

[図 8]前輪スリップ角に対する前輪コーナリングフォースおよび実路面反力トルクの一般的な関係を示す説明図である。（実施例 1)

[図 9]この発明の実施の形態 1による車両用走行制御装置の動作を示すフローチヤートである。（実施例 1)

[図 10]この発明の実施の形態 2に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段を示すブロック図である。（実施例 2)

[図 11]この発明の実施の形態 3に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段を示すブロック図である。（実施例 3)

[図 12]この発明の実施の形態 3による車両用走行制御装置の規範路面反力トルク、実路面反力トルク、挙動状態推定値および駆動力制御フラグの変化を示すタイミングチャートである。（実施例 3)

[図 13]この発明の実施の形態 4に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段を示すブロック図である。（実施例 4)

[図 14]この発明の実施の形態 4による車両用走行制御装置の規範路面反力トルク、実路面反力トルク、挙動状態推定値および駆動力制御フラグの変化を示すタイミングチャートである。（実施例 4)

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施例 1

[0015] 図 1は、この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置のステアリング機構 1 を駆動手段 30とともに示す構成図である。

図 1において、ステアリング機構 1は、ノヽンドル 2と、ステアリング軸 3と、ステアリングギアボックス 4と、操舵角検出手段 5と、トルクセンサ 6 (操舵トルク検出手段）と、ァシストモータ 7と、ラックアンドピニオン機構 8と、タイヤ 9と、車速検出手段 10と、制御装置 11とを備えている。

[0016] また、制御装置 11には、駆動手段 30が接続されて!/、る。駆動手段 30は、車両を駆動するためのエンジン 30Aと、車両の駆動を伝達するための変速機 30Bと、車両を駆動するためのモータ 30Cとを含んでいる。この他の構成として、エンジン 30Aおよびモータ 30Cの代わりに、エンジン 30Aのみを含んでいてもよいし、モータ 30Cのみを含んでいてもよい。エンジン 30Aおよびモータ 30Cの出力は、変速機 30Bを介して駆動輪に伝達される。

ここで、エンジン 30Aを制御する ECU (図示せず）、変速機 30Bを制御する ECU ( 図示せず）およびモータ 30Cを制御する ECU (図示せず）は、 CAN (Control Are a Network)等の通信バス（図示せず）により制御装置 11に繋がれて!/、る。

[0017] また、エンジン 30Aの吸気通路には、例えば特許第 2850648号公報に示されたように、アクセルペダルと連動して作動するメカスロットルバルブと、スロットルモータにより開閉駆動されるモータスロットルバルブとが直列配置されている。

また、変速機 30Bには、例えば特許第 3087439号公報に示されたように、変速比を切り替える変速ソレノイドバルブが設けられている。 [0018] 車両の運転者が操舵するハンドル 2は、ステアリング軸 3の一端に連結されている。また、ハンドル 2には、操舵角 Θを検出して制御装置 11に出力する操舵角検出手段 5が取り付けられている。

ステアリング軸 3には、運転者の操舵による操舵トルク TM1を検出して制御装置 11 に出力するトルクセンサ 6が取り付けられている。また、ステアリング軸 3には、操舵トルク Thdlを補助するアシストトルク Tassistを発生する電動のアシストモータ 7が、減速ギア（図示せず）を介して取り付けられて!/、る。

[0019] ステアリング軸 3の他端には、操舵トルク Thdlとアシストトルク Tassistとを足し合わせて得られる合成トルクを数倍に増幅するステアリングギアボックス 4が連結されていまた、ステアリングギアボックス 4には、ラックアンドピユオン機構 8を介して、タイヤ 9 が取り付けられている。

[0020] 車速検出手段 10は、車両の車速 Vを検出して制御装置 11に出力する。

制御装置 11は、操舵トルク TM1を補助するアシストトルク Tassistを演算するアシストトルク演算手段 12と、モータ速度または操舵角 Θの微分値に基づいて、運転者によるハンドル 2の操舵速度 co sを検出する操舵速度検出手段 13と、操舵角 Θ、操舵トルク Thdl、車速 V、アシストトルク Tassist、および操舵速度 ω sを用いて車両の走行を制御する走行制御部 14とを有して!/、る。

ここで、制御装置 11は、 CPUとプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、制御装置 11を構成する各ブロックは、メモリ内にソフトウェアとして記憶されて!/、る。

[0021] この車両用走行制御装置は、運転者の操舵トルク Thdlに応じたアシストトルク Tass istを発生させることを主な機能とする。

すなわち、電気的には、運転者がハンドル 2を操舵したときの操舵トルク TM1がトノレクセンサ 6で検出され、アシストモータ 7のモータ検出電流 Imtrおよびモータ検出電圧 Vmtrとともに、制御装置 11に入力される。制御装置 11は、上記の入力に基づいてアシストモータ 7にアシストトルク Tassistを発生させるための目標電流値を演算し、アシストモータ 7に印加電圧 Vdを印加する。 [0022] また、力学的には、操舵トルク Thdlとアシストトルク Tassistとの和力ステアリング軸 3に生じるステアリング軸反力トルク Ttranに抗してステアリング軸 3を回転させる。また、ハンドル 2を操舵する際には、アシストモータ 7の慣性によって生じる慣性トルクも作用する。

そのため、アシストモータ 7の慣性トルクを J ' d co /dtとすると、ステアリング軸反カトルク Ttranは、次式（1)で表される。

[0023] Ttran =Thdl + Tassist -J · d ω /dt · · · (1)

[0024] また、アシストモータ 7によるアシストトルク Tassistは、アシストモータ 7とステアリング軸 3との間の減速ギアのギア比を Ggear、アシストモータ 7のトルク定数を Ktとすると、モータ検出電流 Imtrを用いて次式（2)で表される。

[0025] Tassist = Ggear - Kt - Imtr · · · (2)

[0026] また、ステアリング軸反力トルク Ttranは、タイヤ 9が路面から受ける実路面反力トルク Talignと、ステアリング機構 1全体（アシストモータ 7を含む）に発生する摩擦力である摩擦トルク Tfricとを加算した値である。すなわち、ステアリング軸反力トルク Ttran は、次式（3)で表される。

[0027] Ttran = Talign + Tfric · · · (3)

[0028] ここで、摩擦トルク Tfricは、ステアリング機構 1全体に発生する摩擦トルクの絶対値 Tf— absに、操舵角 Θの微分値 (すなわち、操舵速度）の符号を乗算して、次式 (4) で表される。なお、次式 (4)において、 sign (x)は、 Xの符号をとることを意味している

[0029] 國

T f r i c = T f _ a b s x s i g ηθ · · · ( 4 )

[0030] 制御装置 11は、演算した目標電流値とモータ検出電流 Imtrとが一致するように電流制御し、電流に対応した印加電圧 Vdをアシストモータ 7に印加する。

アシストモータ 7は、式（2)で示したように、モータ検出電流 Imtrにトルク定数 Ktと減速ギアのギア比 Ggearとを乗じたアシストトルク Tassistを発生し、運転者による操舵トルク Thdlを補助する。 [0031] 図 2は、この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の走行制御部 14を周辺機器とともに示すブロック図である。

図 2において、走行制御部 14は、路面反力トルク検出手段 15と、規範路面反カトルク演算手段 16と、挙動状態推定手段 17と、駆動力制御手段 18とを含んでいる。また、走行制御部 14には、操舵角検出手段 5、トルクセンサ 6、車速検出手段 10、ァシストトルク演算手段 12、および操舵速度検出手段 13から、それぞれ操舵角 Θ、操舵トルク Thdl、車速 V、アシストトルク Tassist、および操舵速度 co sが入力される。

[0032] 路面反力トルク検出手段 15は、操舵トルク TM1、車速 V、アシストトルク Tassist、および操舵速度 co sに基づいて、車両のタイヤ 9が路面から受ける実路面反力トルク Talignを検出する。規範路面反力トルク演算手段 16は、操舵角 Θおよび車速 Vに基づいて、線形的な路面反力トルクである規範路面反力トルク Trefを演算する。挙動状態推定手段 17は、実路面反力トルク Talignと規範路面反力トルク Trefとの偏差および割合のうち、少なくとも一方に基づいて、車両の挙動状態を推定し、挙動状態推定値 SMを出力する。駆動力制御手段 18は、挙動状態推定値 Sblに応じて、駆動手段 30に対して駆動力を制御する駆動指令を出力する。

[0033] なお、上記各検出手段による検出結果、上記各演算手段による演算結果、および挙動状態推定手段 17で推定される車両の挙動状態は、それぞれ制御装置 11のメモリに記憶される。

また、制御装置 11は、図示した以外にも様々な機能を有している力ここでは、この発明の特徴を示す部分のみを記載している。

[0034] ここで、路面反力トルク検出手段 15は、例えば特開 2005— 324737号公報に示された以下の方法を用いて実路面反力トルク Talignを検出してもよレ、。

図 3は、この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の路面反力トルク検出手段 15を周辺機器とともに示すブロック図である。

図 3において、路面反力トルク検出手段 15は、ステアリング軸反力トルク演算手段 1 9と、時定数演算手段 20と、摩擦補償手段 21とを有している。また、路面反力トルク検出手段 15には、トルクセンサ 6、車速検出手段 10、アシストトルク演算手段 12、および操舵速度検出手段 13から、それぞれ操舵トルク TM1、車速 V、アシストトルク Ta ssist、および操舵速度 co sが入力される。

[0035] ステアリング軸反力トルク演算手段 19は、操舵トルク Thdl、アシストトルク Tassistおよび操舵速度 ω sに基づ!/、て、ステアリング軸 3に生じるステアリング軸反力トルク Ttr a_nを演算する。

時定数演算手段 20は、車速 Vおよび操舵速度 co sに基づいて、摩擦補償手段 21 のローパスフィルタ（後述する）の時定数 τを演算する。

摩擦補償手段 21は、時定数演算手段 20で時定数 τが演算されたローパスフィルタで構成され、ステアリング軸反力トルク Ttranに基づいて、実路面反力トルク Talign を出力する。

[0036] 以下、図 3とともに、図 4のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態 1 による路面反力トルク検出手段 15の動作について説明する。

まず、トルクセンサ 6で操舵トルク Thdlが検出され、メモリに記憶される（ステップ S3 D o

また、アシストトルク演算手段 12で、上記式（2)を用いてアシストトルク Tassistが演算され、メモリに記憶される（ステップ S32)。

[0037] 続いて、操舵速度検出手段 13でハンドル 2の操舵速度 co sが検出され、メモリに記憶される（ステップ S33)。

また、車速検出手段 10で車速 Vが検出され、メモリに記憶される（ステップ S34)。

[0038] 次に、ステアリング軸反力トルク演算手段 19で、アシストモータ 7の'慣性モーメント J と、メモリに記憶された操舵速度 co sとに基づいて、アシストモータ 7の慣性トルク J ' d ω /dtが演算され、メモリに記憶される（ステップ S35)。

また、ステアリング軸反力トルク演算手段 19で、メモリに記憶された操舵トルク Thdl 、アシストトルク Tassistおよびアシストモータ 7の慣性トルク J. d co /dtに基づいて、上記式（ 1 )を用レ、てステアリング軸反力トルク Ttranが演算され、メモリに記憶される（ステップ S 36)。

[0039] 続いて、時定数演算手段 20で、あらかじめメモリに記憶された規範路面反力トルク Trefと操舵角 Θとの比 Kalign (車速 Vに応じて異なる）と、メモリに記憶された操舵速度 co sおよび車速 Vとに基づいて、摩擦補償手段 21のローパスフィルタの時定数 τ が演算され、メモリに記憶される（ステップ S37)。

ここで、時定数 τは、ステアリング機構 1全体に発生する前述した摩擦トルクの絶対値 Tf— absを用いて、次式（5)で表される。なお、次式（5)において、 Kalignは、車両毎に、車速 Vに応じて決まる固有の値である。

[0040] [数 2]

I f a b s ,「、

て = = ~； ~~ . . . ( 5 )

K a 1 1 g n ( V) x ω s

[0041] 次に、摩擦補償手段 21で、メモリに記憶されたステアリング軸反力トルク Ttranが、メモリに記憶された時定数 τのローパスフィルタに通されて、実路面反力トルク Talig nが演算される（ステップ S38)。

ここで、実路面反力トルク Talignは、次式（6)で表される。なお、次式（6)において、 LPF τは、時定数 τの一次ローパスフィルタを示している。

[0042] Talign = LPF T (Ttran) · · · (6)

[0043] 続いて、上記のように演算された実路面反力トルク Talignが、メモリに記憶され (ステツプ S39)、図 4の処理が終了する。

[0044] また、規範路面反力トルク演算手段 16は、操舵角 Θおよび車速 Vに基づいて、次式（7)を用いて規範路面反力トルク Trefを演算する。なお、次式（7)において、 Kali gnは、前述した規範路面反力トルク Trefと操舵角 Θとの比である。

[0045] Tref = Kalign (V) X θ · · · (7)

[0046] なお、規範路面反力トルク演算手段 16は、例えば特開 2005— 324737号公報に示されたように、車両に発生するョーレートを操舵角 Θに換算して、換算された操舵角 Θと車速 Vとに基づいて、式（7)を用いて規範路面反力トルク Trefを演算してもよい。また、規範路面反力トルク演算手段 16は、車両に発生する横加速度を操舵角 Θ に換算して、換算された操舵角 Θと車速 Vとに基づいて、式（7)を用いて規範路面反力トルク Trefを演算してもよ!/、し、その他の公知技術を用いてもよ!/、。

[0047] 図 5は、この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段 17を示すブロック図である。

図 5において、挙動状態推定手段 17は、規範路面反力トルク Trefから実路面反力トルク Talignを減算して偏差を演算する加減算器 22と、規範路面反力トルク Trefと実路面反力トルク Talignとの偏差にゲイン値 K1を乗算して、挙動状態推定値 SMとして出力する比例ゲイン 23とを有して!/、る。

ここで、挙動状態推定値 Sblは、次式 (8)で表される。

[0048] Sbl =Kl X (Tref—Talign) · · · (8)

[0049] 図 6は、この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置の駆動力制御手段 1 8を示すブロック図である。

図 6において、駆動力制御手段 18は、挙動状態推定手段 17から出力された挙動状態推定値 Sblと、あらかじめ設定された任意のしきい値 Thとを比較する比較器 24 を有している。

[0050] 駆動力制御手段 18は、比較器 24において、挙動状態推定値 Sblがしきい値 Thよりも大きいと判定された場合に、駆動力制御フラグを立ち上げるとともに、エンジン 30 Aの ECU、変速機 30Bの ECUおよびモータ 30Cの ECUの少なくとも一つに対して、駆動力を制御する駆動指令を出力し、駆動力を低減させる。

駆動力が低減されることにより、車両の速度が減少し、車両の安定性が維持される

[0051] ここで、具体的に、駆動力制御手段 18は、エンジン 30Aの吸気通路に配置されたモータスロットルバルブを開閉駆動するスロットルモータを制御して、エンジン出力である駆動力を低減させる。

また、駆動力制御手段 18は、変速機 30Bに設けられた変速ソレノイドバルブを制御して、変速比を切り替えて駆動力を低減させる。

また、駆動力制御手段 18は、モータ 30Cに印加する電圧を制御して、モータ出力である駆動力を低減させてもよ!/、。

なお、駆動力の制御方法は、上記の方法に限定されず、その他の公知技術を用いてもよい。また、この発明は、駆動力を制御することができる構成を有する全ての車両に適用することができる。

[0052] 図 7は、この発明の実施の形態 1による車両用走行制御装置の規範路面反力トルク Tref,実路面反力トルク Talign、挙動状態推定値 Sblおよび駆動力制御フラグの変化を示すタイミングチャートである。

図 7において、タイヤ 9のグリップ力が限界に達し、車両がアンダーステア等の不安定状態になると、実路面反力トルク Talignが飽和して、規範路面反力トルク Trefと実路面反力トルク Talignとの間に偏差が発生する。

[0053] このとき、挙動状態推定手段 17から出力される挙動状態推定値 Sblは増加を始め、時刻 tlでしきい値 Thよりも大きくなる。また、駆動力制御手段 18は、時刻 tlで駆動力制御フラグを立ち上げ、駆動手段 30に対して駆動力を制御する駆動指令を出力する。

[0054] ここで、車両の旋回半径と車速 Vとの関係について説明する。車両の旋回半径は、旋回半径を L、車両に発生する横加速度を Gy、車両に発生するョーレート (横滑り角速度を含む）を Ίとすると、次式（9)で表される。

[0055] [数 3]

[0056] 式（9)において、車両の旋回半径 Lを小さくするためには、分母項の横加速度 Gy またはョーレート γを大きくする力、、分子項の車速 Vを小さくすればよい。しかしながら、車両がアンダーステア等の不安定状態にある場合には、前方のタイヤ 9の実路面反力トルク Talignが飽和し、タイヤ 9のグリップ力が限界に達しているので、横加速度 Gyおよびョーレート _Ίも飽和した状態となり、横加速度 Gyおよびョーレート _Ίを大きくすることができない。

そのため、車両の旋回半径 Lを小さくするためには、車速 Vを小さくすることが有効であることが分かる。

[0057] 図 8は、前輪スリップ角 a fに対する前輪コーナリングフォース Yf (サイドフォース）および実路面反力トルク Talignの一般的な関係を示す説明図である。

図 8において、前輪スリップ角 a fに対して、実路面反力トルク Talignは、前輪コーナリングフォース Yはりも早期に飽和することが分かる。

ここで、車両の重心点から前車軸までの距離を Lf、車両の重心点から後車軸までの距離を Lr、前輪コーナリングフォースを Yf、後輪コーナリングフォースを Yr、車両自体の _z軸まわりの慣性モーメントを iとすると、車両に発生するョーレート γは、次式（ 10)で表される。

[0058] [数 4]

( L f x Y f ) 一 ( L rx Y r ) _{( η}、

Ύ = ： . . . ( 1 0 )

1

[0059] 式（10)および図 8より、実路面反力トルク Talignは、ョーレート γよりも早期に飽和すること力 S分力ゝる。

そのため、実路面反力トルク Talignを用いることにより、ョーレート γに比べて車両のアンダーステア等の不安定状態を早期に検出することができる。また、ョーレートセンサあるいは横加速度センサを用いる必要がな!/、ので、安価な構成で車両の挙動状態を推定することができる。

[0060] 以下、図 1〜図 8とともに、図 9のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態 1による車両用走行制御装置の動作につ!/、て説明する。

まず、操舵角検出手段 5で操舵角 Θが検出され、メモリに記憶される（ステップ S41 )。

また、車速検出手段 10で車速 Vが検出され、メモリに記憶される（ステップ S42)。

[0061] 続いて、路面反力トルク検出手段 15で実路面反力トルク Talignが検出され、メモリに記憶される（ステップ S43)。

次に、規範路面反力トルク演算手段 16で、あらかじめメモリに記憶された規範路面反力トルク Trefと操舵角 Θとの比 Kalign (車速 Vに応じて異なる）と、メモリに記憶された操舵角 Θおよび車速 Vとに基づいて、規範路面反力トルク Trefが演算され、メモリに記憶される（ステップ S44)。

[0062] 続いて、挙動状態推定手段 17で、上記式 (8)を用いて挙動状態推定直 Sblが演算され、メモリに記憶される（ステップ S45)。

次に、駆動力制御手段 18で、挙動状態推定値 Sblがしきい値 Thよりも大きいか否かが判定される（ステップ S46)。

[0063] ステップ S46において、挙動状態推定値 Sblがしきい値 Thよりも大きい（すなわち、 Yes)と判定された場合には、駆動力制御手段 18から、駆動手段 30に対して駆動力を制御する駆動指令が出力され (ステップ S47)、図 9の処理が終了する。

一方、ステップ S46において、挙動状態推定値 Sblがしきい値 Th以下である（すなわち、 No)と判定された場合には、直ちにステップ S41に移行する。

[0064] この発明の実施の形態 1に係る車両用走行制御装置によれば、挙動状態推定手段 17が、実路面反力トルク Talignと規範路面反力トルク Trefとの偏差に基づ!/、て挙動状態推定値 SMを演算し、駆動力制御手段 18が、挙動状態推定値 Sblを用いて車両の不安定状態を判断することにより、ョーレートを用いた場合と比較して、早期に車両の駆動力を制御することができる。

そのため、運転者に違和感を与えることなく駆動力の制御を介入させることができる

[0065] また、路面反力トルク検出手段 15が、時定数可変のローパスフィルタを用いて実路面反力トルク Talignを演算するので、ノイズの影響を低減することができる。

また、ョーレートセンサあるいは横加速度センサ等のセンサを必要とせず、かつ複雑な演算を必要としないので、安価な構成で車両の安定性を維持し、安全性を向上させること力 Sでさる。

実施例 2

[0066] 図 10は、この発明の実施の形態 2に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段 17Aを示すブロック図である。

図 10において、挙動状態推定手段 17Aは、規範路面反力トルク Trefから実路面反力トルク Talignを減算して偏差を演算する加減算器 22と、規範路面反力トルク Tr efと実路面反力トルク Talignとの偏差にゲイン値 K1を乗算する比例ゲイン 23と、規範路面反力トルク Trefと実路面反力トルク Talignとの偏差を微分する微分器 25と、微分器 25から出力される偏差の微分値にゲイン値 K2を乗算する微分ゲイン 26と、比例ゲイン 23の出力と微分ゲイン 26の出力とを加算して、挙動状態推定値 Sb2として出力する加算器 27とを有して!/、る。

ここで、挙動状態推定値 Sb2は、次式（11)で表される。なお、次式（11)において、 d/dtは、時間微分を示している。

[0067] [数 5] S b 2 =K lx(T r e f -T a 1 i gn) +K 2x— (T r e f — T a 1 i g n) d t

[0068] また、駆動力制御手段 18の比較器 24は、挙動状態推定手段 17Aから出力された挙動状態推定値 Sb2と、あらかじめ設定された任意のしき!/、値 Thとを比較する。その他の構成および動作については、前述の実施の形態 1と同様であり、その説明は省略する。

[0069] この発明の実施の形態 2に係る車両用走行制御装置によれば、上記実施の形態 1 と同様の効果を奏することができる。

実施例 3

[0070] 図 11は、この発明の実施の形態 3に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段 17Bを示すブロック図である。

図 11において、挙動状態推定手段 17Bは、実路面反力トルク Talignを規範路面反力トルク Trefで除算して割合を求め、挙動状態推定値 Sb3として出力する除算器 28を有している。

ここで、挙動状態推定値 Sb3は、次式（12)で表される。

[0071] [数 6]

S b 3=^{T a 1 i g n}

Tr e f … (12)

[0072] 式（12)において、車両がアンダーステア等の不安定状態になると、実路面反カトルク Talignが飽和するので、挙動状態推定値 Sb3は、次第に小さくなる。

また、駆動力制御手段 18の比較器 24は、挙動状態推定手段 17Bから出力された挙動状態推定値 Sb3と、あらかじめ設定された任意のしきレ、値 Thとを比較する。駆動力制御手段 18は、比較器 24において、挙動状態推定値 Sb3がしきい値 Thよりも小さいと判定された場合に、駆動力制御フラグを立ち上げるとともに、エンジン 30 Aの ECU、変速機 30Bの ECUおよびモータ 30Cの ECUの少なくとも一つに対して、駆動力を制御する駆動指令を出力し、駆動力を低減させる。

[0073] 図 12は、この発明の実施の形態 3による車両用走行制御装置の規範路面反力トルク Tref、実路面反力トルク Talign、挙動状態推定値 Sb3および駆動力制御フラグの変化を示すタイミングチャートである。

[0074] 図 12において、車両がアンダーステア等の不安定状態になると、挙動状態推定手段 17Bから出力される挙動状態推定値 Sb3は減少を始め、時刻 t2でしきい値 Thよりも小さくなる。また、駆動力制御手段 18は、時刻 t2で駆動力制御フラグを立ち上げ、駆動手段 30に対して駆動力を制御する駆動指令を出力する。

その他の構成および動作については、前述の実施の形態 1と同様であり、その説明は省略する。

[0075] この発明の実施の形態 3に係る車両用走行制御装置によれば、上記実施の形態 1 と同様の効果を奏することができる。

実施例 4

[0076] 図 13は、この発明の実施の形態 4に係る車両用走行制御装置の挙動状態推定手段 17Cを示すブロック図である。

図 13において、挙動状態推定手段 17Cは、規範路面反力トルク Trefを実路面反力トルク Talignで除算して割合を求め、挙動状態推定値 Sb4として出力する除算器 28を有している。

ここで、挙動状態推定値 Sb4は、次式（13)で表される。

[0077] [数 7]

S b 4 = ^{Τ Γ 6 f} · · · ( 1 3 )

T a 1 i g n

[0078] 式（13)において、車両がアンダーステア等の不安定状態になると、実路面反カトルク Talignが飽和するので、挙動状態推定値 Sb4は、次第に大きくなる。

また、駆動力制御手段 18の比較器 24は、挙動状態推定手段 17Cから出力された挙動状態推定値 Sb4と、あらかじめ設定された任意のしき!/、値 Thとを比較する。駆動力制御手段 18は、比較器 24において、挙動状態推定値 Sb4がしきい値 Thよりも大きいと判定された場合に、駆動力制御フラグを立ち上げるとともに、エンジン 30 Aの ECU、変速機 30Bの ECUおよびモータ 30Cの ECUの少なくとも一つに対して、駆動力を制御する駆動指令を出力し、駆動力を低減させる。

[0079] 図 14は、この発明の実施の形態 4による車両用走行制御装置の規範路面反力トルク Tref、実路面反力トルク Talign、挙動状態推定値 Sb4および駆動力制御フラグの変化を示すタイミングチャートである。

[0080] 図 14において、車両がアンダーステア等の不安定状態になると、挙動状態推定手段 17Cから出力される挙動状態推定ィ直 Sb4は減少を始め、時刻 t3でしきぃィ直 Thよりも大きくなる。また、駆動力制御手段 18は、時刻 t3で駆動力制御フラグを立ち上げ、駆動手段 30に対して駆動力を制御する駆動指令を出力する。

[0081] この発明の実施の形態 4に係る車両用走行制御装置によれば、上記実施の形態 1 と同様の効果を奏することができる。

[0082] なお、上記実施の形態;!〜 4による挙動状態推定手段 17、 17A〜； 17Cは、実路面反力トルク Talignと規範路面反力トルク Trefとの偏差および割合を個々に演算しているが、これに限定されず、偏差および割合を組み合わせて挙動状態推定値を演算してもよい。

この場合も、上記実施の形態 1〜4と同様の効果を奏することができる。

[0083] また、上記実施の形態;!〜 4による駆動力制御手段 18は、挙動状態推定値 Sb；!〜 Sb4としきい値 Thとを比較して、実路面反力トルク Talignの限界を判断した力これに限定されない。

駆動力制御手段は、例えば特開 2005— 324737号公報に示されたように、ステアリング軸反力トルクと摩擦トルクとに基づく補正量により、規範路面反力トルクを補正して全領域路面反力トルク推定値を演算し、全領域路面反力トルク推定値に基づレ、て実路面反力トルクの限界を判定してもよい。

また、例えば特許第 3590608号公報および特開 2003— 341538号公報に示されたように、実路面反力トルクのピークを検出し、実路面反力トルクが飽和した際に実路面反力トルクの限界を判定してもよい。

これらの場合も、上記実施の形態 1〜4と同様の効果を奏することができる。

[0084] また、上記実施の形態 1〜4による路面反力トルク検出手段 15は、操舵トルク Thdl 、車速 V、アシストトルク Tassist、および操舵速度 co sに基づいて、実路面反力トルク Talignを検出する力これに限定されない。

路面反力トルク検出手段は、タイヤ 9に取り付けられたロードセルから構成され、口ードセルに設けられた歪みゲージの変形を実路面反力トルクとして出力してもよい。この場合も、上記実施の形態 1〜4と同様の効果を奏することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 車両のタイヤが路面から受ける実路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、

前記車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、

前記車両の車速を検出する車速検出手段と、

前記操舵角および前記車速に基づいて、線形的な路面反力トルクである規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段と、

前記実路面反力トルクと前記規範路面反力トルクとの偏差および割合のうち、少なくとも一方に基づいて、前記車両の挙動状態を推定する挙動状態推定手段と、前記挙動状態に応じて前記車両の駆動力を制御する駆動力制御手段とを備えたことを特徴とする車両用走行制御装置。

[2] 前記車両の運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、

前記操舵トルクを補助するアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、前記運転者による前記ハンドルの操舵速度を検出する操舵速度検出手段とをさらに備え、

前記路面反力トルク検出手段は、前記操舵トルク、前記アシストトルク、前記操舵速度および前記車速に基づいて、前記実路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項 1に記載の車両用走行制御装置。

[3] 前記車両を駆動するためのエンジンをさらに有し、

前記駆動力制御手段は、

前記挙動状態に応じて、前記エンジンの出力を制御することを特徴とする請求項 1 または請求項 2に記載の車両用走行制御装置。

[4] 前記車両の駆動を伝達するための変速機をさらに有し、

前記駆動力制御手段は、

前記挙動状態に応じて、前記変速機を制御することを特徴とする請求項 1から請求項 3までの何れ力、 1項に記載の車両用走行制御装置。

[5] 前記車両を駆動するためのモータをさらに有し、

前記駆動力制御手段は、前記挙動状態に応じて、前記モータの出力を制御することを特徴とする請求項 1から請求項 4までの何れ力、 1項に記載の車両用走行制御装置。