WO2020045566A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2020045566A1
WO2020045566A1 PCT/JP2019/033896 JP2019033896W WO2020045566A1 WO 2020045566 A1 WO2020045566 A1 WO 2020045566A1 JP 2019033896 W JP2019033896 W JP 2019033896W WO 2020045566 A1 WO2020045566 A1 WO 2020045566A1
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WO
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force
vehicle
suppression
friction circle
driving force
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PCT/JP2019/033896
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English (en)
French (fr)
Inventor
篤人 廣田
Original Assignee
株式会社アドヴィックス
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device.
  • the vehicle control device controls the grip force of each wheel based on the friction circle that can be calculated for each wheel in order to stabilize the behavior of the vehicle.
  • the friction circle (the radius of the friction circle) represents a limit value at which a linear grip force can be ensured, and can be calculated from a road surface friction coefficient and a vertical load (vertical load, wheel load) applied to the wheel. If the grip force exceeds the friction circle, slipping or idling occurs on the wheels, and the vehicle behavior tends to become unstable.
  • 2012-35698 discloses that understeer or oversteer of a vehicle is effectively utilized by using a difference (remaining force) between a friction circle and a current grip force, which is different for each wheel.
  • a braking control device for suppressing is disclosed. Further, in the conventional vehicle control device, for example, control for setting an upper limit value for a braking force or a driving force is performed in order to keep a grip force within a friction circle. Further, in another conventional vehicle control device, the behavior of the vehicle is stabilized using independent steering angle control for four wheels.
  • a conventional vehicle control device causes the actual braking force or the driving force to exceed the control target due to a response delay or hysteresis generated due to the structure. Shooting may cause the grip force to exceed the friction circle.
  • vehicles capable of controlling the steering angle for each wheel are limited, and the stabilization technology using the steering angle control is not applicable to most vehicles.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a vehicle control device capable of accurately controlling the grip force of a wheel within a friction circle by controlling a braking force or a driving force.
  • the purpose is to:
  • the vehicle control device is a vehicle control device that controls a braking force or a driving force on the wheel so that a grip force of a wheel provided on the vehicle is included in a friction circle, wherein the braking force or the driving force is controlled.
  • the grip force based on the cornering force acting on the vehicle approaches the friction circle, the overshoot of the actual value of the braking force or the driving force with respect to the target value of the braking force or the driving force is suppressed.
  • a control unit that executes a suppression control that strengthens the control.
  • the degree of overshoot suppression increases as the grip force approaches the friction circle.
  • the overshoot is accurately suppressed, and the wheel grip force can be accurately contained within the friction circle without steering angle control.
  • the vehicle according to the present embodiment is provided with a vehicle control device 1, a braking force generation device 2, a driving force generation device 3, and wheels 41, 42, 43, and 44.
  • wheel 41 is a right front wheel
  • wheel 42 is a left front wheel
  • wheel 43 is a right rear wheel
  • wheel 44 is a left rear wheel.
  • the braking force generation device 2 and the driving force generation device 3 are known devices, and will be briefly described by way of an example.
  • the braking force generator 2 generates friction pressure (wheel pressure) on the wheels 41 to 44 by generating hydraulic pressure (wheel pressure) on the wheel cylinders 51, 52, 53, 54 provided on the respective wheels 41 to 44. ).
  • the braking force generation device 2 includes a master cylinder mechanism 21 that generates a master pressure according to a driver's braking operation, an actuator 22 that is supplied with the master pressure to adjust each wheel pressure, a brake ECU 23 that controls the actuator 22, It has.
  • the actuator 22 includes a plurality of electromagnetic valves, an electric pump, a reservoir, and the like, and performs a pressurization control, a pressure reduction control, a holding control, and the like based on a command from the brake ECU 23. Further, the actuator 22 can execute, for example, anti-skid control, side-slip prevention control, etc., based on a command from the brake ECU 23.
  • the driving force generating device 3 is a device for generating driving force for the wheels 41 to 44, and includes a driving source 31, a power distribution device 32, and an ECU 33.
  • the drive source 31 is, for example, an engine and / or a motor.
  • the power distribution device 32 is a device that transmits the power transmitted from the drive source 31 to the left and right wheels 41 and 42 (drive wheels) in a controlled distribution.
  • the power distribution device 32 includes, for example, a hydraulic clutch arranged corresponding to each of the wheels 41 and 42, a motor that controls the hydraulic pressure of the hydraulic clutch, and the like.
  • the ECU 33 is an electronic control unit that includes a CPU, a memory, and the like, and controls the drive source 31 and the power distribution device 32.
  • the drive source 31 and the power distribution device 32 may be in-wheel motors disposed on the wheels 41 to 44.
  • the vehicle is provided with various sensors for detecting vehicle behavior such as an acceleration sensor 61 for detecting lateral acceleration, an acceleration sensor 62 for detecting longitudinal acceleration, a steering angle sensor 63, and a wheel speed sensor 64. ing.
  • the sensors 61 to 64 are communicably connected to the vehicle control device 1 and the ECUs 23 and 33.
  • the vehicle control device 1 of the present embodiment is a device that controls the braking force or the driving force on the wheels 41 to 44 so that the grip force of the wheels 41 to 44 provided in the vehicle is contained within the friction circle.
  • the vehicle control device 1 is an ECU including a CPU, a memory, and the like, and is configured to execute suppression control on the braking force generation device 2 and the driving force generation device 3. The suppression control will be described later.
  • the vehicle control device 1 includes, as functions, an information acquisition unit 11, a friction circle calculation unit 12, a grip force calculation unit 13, and a control unit 14.
  • the information acquiring unit 11 obtains a target driving force as a driving force target value, an actual driving force as an actual driving force value (current value), and a target value as a braking force for each of the wheels 41 to 44 from each of the ECUs 23 and 33. , And various information such as the actual braking force that is the actual value of the braking force.
  • the friction circle calculation unit 12 calculates the current radius of the friction circle based on various information from the ECU and the sensors. As shown in FIG. 2, the friction circle indicates a limit value at which the wheels 41 to 44 (tires) can secure a linear grip force.
  • the vertical direction in the figure represents the longitudinal force Fy
  • the horizontal direction in the figure represents the cornering force (lateral force) Fx.
  • the driving force is above the longitudinal force Fy (acceleration side), and the braking force is below the longitudinal force Fy (deceleration side).
  • the friction coefficient ⁇ and the vertical load Fz of each of the wheels 41 to 44 can be calculated by a known calculation method.
  • the friction coefficient ⁇ can be calculated based on the longitudinal acceleration, the wheel speed, and the vehicle speed
  • the vertical load Fz can be calculated based on the lateral acceleration, the longitudinal acceleration, and the specifications of the vehicle.
  • the actual driving force can be estimated from the tire slip ratio (calculated from the wheel speed and the vehicle speed) and the vertical load Fz.
  • the actual braking force can be estimated from the wheel pressure of each of the wheel cylinders 51 to 54. Wheel pressure can be obtained by a pressure sensor or estimation.
  • the grip force calculation unit 13 calculates the current grip force of each of the wheels 41 to 44 based on the various information acquired by the information acquisition unit 11.
  • the gripping force calculator 13 calculates the gripping force based on the longitudinal force Fy, which is the actual driving force or the actual braking force, and the cornering force Fx.
  • the grip force can be calculated by, for example, a calculation formula (Fx 2 + Fy 2 ) 1/2 .
  • the cornering force Fx can be calculated based on the lateral acceleration and the specifications of the vehicle.
  • the friction circle calculation unit 12 and the grip force calculation unit 13 execute various calculations based on various information obtained from the ECU and the sensors.
  • the control unit 14 controls the braking force or the driving force relative to the target value of the braking force or the driving force.
  • the suppression control is performed to increase the suppression of the overshoot of the actual value of the driving force.
  • the suppression control suppresses the overshoot of the longitudinal force Fy as the current grip force calculated by the grip force calculation unit 13 is closer to the current friction circle (the radius of the friction circle) calculated by the friction circle calculation unit 12 ( This is a control set to increase the degree of suppression.
  • the control unit 14 has a plurality of thresholds set to be smaller than the radius of the friction circle, specifically, a first threshold and a second threshold with respect to the grip force. As shown in FIG. 2, the first threshold is smaller than the second threshold (first threshold ⁇ second threshold ⁇ radius of friction circle).
  • Each threshold value is set to a value obtained by multiplying the calculated radius of the friction circle by a ratio (coefficient) set for each threshold value or a value obtained by subtracting a surplus value (margin) set for each threshold value. .
  • the control unit 14 when the grip force exceeds the first threshold value, the control unit 14 increases the gradient of the target value (the target braking force or the target driving force) of the longitudinal force Fy corresponding to the currently generated braking force or the driving force. Smaller. In other words, the control unit 14 sets the increasing gradient of the target value of the longitudinal force Fy to be smaller than the increasing gradient according to the operation, regardless of the increase in the longitudinal force operation (brake operation or accelerator operation) of the driver, as the suppression control. . For example, the control unit 14 instructs the ECUs 23 and 33 to multiply the increase of the target value of the longitudinal force Fy by a limiting coefficient ⁇ (0 ⁇ ⁇ 1). As described above, when the grip force approaches the friction circle, the control unit 14 limits the amount of change in the target value of the longitudinal force Fy, and limits the increase gradient.
  • the control unit 14 sets the increasing gradient of the target value of the longitudinal force Fy to zero.
  • the control unit 14 sets the actual value of the longitudinal force Fy at the time when the grip force exceeds the second threshold to the target value of the longitudinal force Fy until the driver's longitudinal force operation decreases. Set.
  • the control unit 14 sets the target value to a constant value so that the actual value of the longitudinal force Fy is not further increased.
  • control unit 14 executes the suppression control in which the increasing gradient of the target value of the longitudinal force decreases as the grip force approaches the friction circle, and the degree of suppression of the overshoot increases.
  • the degree of suppression of overshoot is increased stepwise with respect to an increase in grip force by using a plurality of threshold values.
  • control unit 14 may linearly increase the degree of overshoot suppression with respect to an increase in grip force.
  • the control unit 14 is configured to increase the suppression of overshoot by the suppression control as the cornering force Fx increases.
  • the control unit 14 determines whether or not the difference between the cornering force Fx and the radius of the friction circle (hereinafter, referred to as “lateral lateral reserve”) is less than a predetermined value.
  • the controller 14 increases the amount of decrease in the gradient with respect to the increase gradient of the target value of the longitudinal force Fy, when compared with the case where the lateral reserve is greater than or equal to the predetermined value.
  • control unit 14 sets the limit coefficient to ⁇ 1 when the lateral reserve is equal to or more than a predetermined value, and sets the limit coefficient to ⁇ 2 smaller than ⁇ 1 when the lateral reserve is less than the predetermined value (0 ⁇ 2). ⁇ 1 ⁇ 1).
  • the control unit 14 gradually suppresses the overshoot by the suppression control as the cornering force Fx increases.
  • the control unit 14 may linearly increase the suppression of the overshoot by the suppression control as the cornering force Fx increases.
  • the threshold value is not limited to a predetermined value, but is, for example, a ratio of the cornering force Fx to the radius of the friction circle. Is also good.
  • the control unit 14 increases the target value of the longitudinal force when the ratio of the magnitude of the cornering force Fx to the radius of the friction circle is equal to or greater than a predetermined ratio, than when the ratio is less than the predetermined ratio. Increase the amount of gradient reduction relative to the gradient. As the ratio increases, the ratio of the cornering force Fx to the grip force increases, and the suppression of the overshoot with respect to the longitudinal force Fy by the suppression control increases.
  • the control unit 14 estimates the change in the friction circle and executes the suppression control according to the estimation result.
  • the control unit 14 calculates (estimates) the radius of the friction circle after a predetermined time based on various information such as steering angle information. For example, in a situation where the steering angle is increasing, it can be estimated that the vehicle is turning, and after a predetermined time, it is estimated that the vertical load Fz of the wheel on the outside of the turn becomes large and the radius of the friction circle of the wheel becomes large. it can.
  • the control unit 14 estimates (determines) whether the friction circle in the next change is large or small, based on the vertical load Fz of each of the wheels 41 to 44 after a predetermined time estimated based on various information. .
  • the control unit 14 increases the first threshold value and the second threshold value within the current friction circle for the wheels 41 to 44 for which the friction circle is estimated to increase. Further, the control unit 14 decreases the first threshold value and the second threshold value in the current friction circle for the wheels 41 to 44 for which the friction circle is estimated to be small. As described above, the control unit 14 changes the first threshold value and the second threshold value according to the estimated direction of the change of the friction circle.
  • the threshold value can be changed, for example, by changing the ratio to the radius of the friction circle or the remaining force value.
  • the control unit 14 controls the target braking force of the second wheel (for example, the wheel 42) provided on the vehicle separately from the first wheel.
  • the target driving force is set based on the degree of overshoot suppression in the suppression control for the first wheel.
  • the control unit 14 of the present embodiment adjusts the target driving force of the pair of left and right wheels 41 and 42 as the driving wheels to the smaller one of the target driving forces of the pair of left and right wheels 41 and 42. It is configured. That is, the control unit 14 equalizes the target driving force of the wheels 41 and the target driving force of the wheels 42 and sets the target driving force of the wheels 41 and 42 as the minimum target driving force.
  • the control unit 14 sets the other target driving force of the wheels 41 and 42 similarly to the one target driving force. It will be restricted.
  • the control unit 14 may set the target value for the target braking force based on the degree of suppression of the suppression control on one wheel as described above. For example, the control unit 14 may execute the same control as the target driving force on the target braking force.
  • the vehicle control device 1 calculates a friction circle, a grip force, and two thresholds based on various information (S101). The first threshold and the second threshold are set each time the friction circle changes. Then, the vehicle control device 1 compares the calculated grip force with the second threshold value (S102). When the grip force is larger than the second threshold value (S102: No), the vehicle control device 1 sets the target value of the longitudinal force Fy to be constant at a predetermined limit value. In this example, the predetermined limit value is set to the longitudinal force Fy (actual value) when the grip force exceeds the second threshold. That is, the vehicle control device 1 sets the longitudinal force Fy when the grip force exceeds the second threshold to the target value of the longitudinal force Fy. For example, the control unit 14 calculates a target value of the longitudinal force Fy using a calculation formula ⁇ (second threshold value) 2 ⁇ Fx 2 ⁇ 1/2 .
  • the vehicle control device 1 compares the calculated grip force with the first threshold value (S104).
  • the grip force is larger than the first threshold value (S104: No)
  • the vehicle control device 1 reduces the increasing gradient of the target value of the longitudinal force Fy regardless of the increase in the longitudinal force operation of the driver (S105). More specifically, the control unit 14 sets, as the target value of the longitudinal force Fy, a value obtained by adding the limited change amount to the previous target value of the longitudinal force Fy.
  • the limited change amount is, for example, a value obtained by multiplying a change amount (a normal change amount) of a target value that should be originally changed by the driver's operation by a limit coefficient ⁇ (0 ⁇ ⁇ 1).
  • the vehicle control device 1 executes normal control according to the driver's operation or the like without limiting the target value of the longitudinal force Fy (S104). S106). Then, after each of steps S103, S105, and S106, the vehicle control device 1 determines whether the currently generated longitudinal force Fy is a driving force (S107). If the longitudinal force Fy is the driving force (S107: Yes), the vehicle control device 1 matches the target value of the longitudinal force Fy of the left and right wheels 41, 42 as the driving wheels with the minimum target value on the left and right ( S108). When the longitudinal force Fy is the braking force (S107: No), the processing flow ends and returns to the start. END in FIG. 3 means return, and the vehicle control device 1 repeats the above processing flow at a predetermined cycle.
  • the overshoot is more strongly suppressed as the grip force approaches the friction circle.
  • the longitudinal force Fy braking force or driving force
  • overshoot is suppressed, and the grip force can be accurately contained within the friction circle without steering angle control. That is, by changing the degree of suppression of the overshoot with respect to the longitudinal force Fy according to the situation, the stabilization accuracy of the behavior of the vehicle can be improved without controlling the steering angles of the wheels 41 to 44.
  • control unit 14 reduces the increasing gradient of the target value of the longitudinal force Fy as the suppression control, it is possible to suppress an extreme change in the longitudinal force Fy due to the execution of the suppression control, thereby giving the driver an uncomfortable feeling. Can be suppressed.
  • the control unit 14 estimates the change in the friction circle and executes the suppression control according to the estimation result, it is possible to limit the longitudinal force Fy by the suppression control according to the situation. For example, when the estimated friction circle after the change is larger than the current friction circle, that is, when it is estimated that the friction circle becomes larger, by increasing the first threshold and the second threshold in the current friction circle, The longitudinal force Fy is less likely to be limited, and control close to driver operation is maintained for a long time. Further, when it is estimated that the friction circle becomes large, even if each threshold value is approached to the friction circle, the friction circle becomes large in the next friction circle calculation, and the grip force is prevented from being outside the friction circle. Conversely, when it is estimated that the friction circle becomes smaller, the first threshold value and the second threshold value are made smaller, so that even after the friction circle changes, the grip force can be more reliably settled within the friction circle. it can.
  • control unit 14 needs to stabilize the behavior during deceleration and during acceleration in order to match the target driving force of the wheels 41 and 42, which are the driving wheels, to the smaller one of the target driving forces of the wheels 41 and 42.
  • the accuracy of stabilizing the behavior can be improved.
  • the target driving force of one wheel 41 is reduced by the suppression control, the target driving force of the other wheel 42 is similarly reduced, and the behavior is stabilized.
  • the braking force independent control is performed on each of the wheels 41 to 44 based on the target braking force set for each of the wheels 41 to 44.
  • control unit 14 may change the target braking force of the other wheels in accordance with the change in the target braking force of the target wheel as well as the target driving force. This also makes it possible to improve the accuracy of stabilizing the vehicle behavior even during deceleration, although the necessity is relatively small.
  • the control unit 14 may change the degree of suppression of overshoot depending on whether the target of suppression control is driving force or braking force. For example, when the vehicle configuration is such that the braking force is more likely to overshoot than the driving force, the control unit 14 may set the degree of suppression for the target braking force to be greater than the degree of suppression for the target driving force. For example, the limiting coefficient ⁇ 3 for the increasing gradient of the target braking force may be smaller than the limiting coefficient ⁇ 4 for the increasing gradient of the target driving force. Conversely, if the vehicle configuration is such that the driving force is more likely to overshoot than the braking force, the control unit 14 may set the degree of suppression for the target driving force to be greater than the degree of suppression for the target braking force.
  • Overshoot is a phenomenon in which the actual value increases even though the increase in the target value has stopped, and is mainly caused by a large response delay to the actual command and structural hysteresis.
  • the degree of suppression may be changed between the driving force and the braking force according to the configuration of the driving force generating device 3 and the braking force generating device 2 mounted on the vehicle.
  • the magnitude of each set threshold value may be changed between the driving force side and the braking force side.
  • the threshold value may be set relatively small on the component side where overshoot is relatively likely to occur, and the increase gradient of the target value may be restricted earlier.
  • control unit 14 may compare the magnitude of the longitudinal force Fy with the magnitude of the cornering force Fx when executing the suppression control according to the magnitude of the cornering force Fx. Then, as a result of the comparison, when the cornering force Fx is greater than the longitudinal force Fy, the control unit 14 increases the amount of decrease in the increasing gradient of the target value of the longitudinal force more than when the cornering force Fx is equal to or less than the longitudinal force Fy. May be. As a result, similarly to the above, the accuracy of stabilizing the vehicle behavior in the lateral direction can be improved.
  • the control unit 14 may set the target value such that the longitudinal force Fy is reduced from the current value when the grip force exceeds the first threshold (or the second threshold). Further, three or more thresholds may be set. Further, a plurality of threshold values may be set for the surplus power value, with a value obtained by subtracting the grip force from the friction circle as a surplus power value (margin). In a four-wheel drive vehicle, the target driving force of each of the wheels 41 to 44 may be set to the minimum target driving force of the four wheels.
  • the sensor for detecting the behavior of the vehicle is not limited to the above, and a known sensor such as a yaw rate sensor can be used. Further, the ECU constituting the vehicle control device 1 may be an ECU that is also used as another ECU such as the brake ECU 23.

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Abstract

本発明の車両制御装置１は、車両に設けられた車輪４１～４４のグリップ力を摩擦円内に収めるように制動力又は駆動力を制御する車両制御装置であって、制動力又は駆動力と車両に作用しているコーナリングフォースとに基づくグリップ力が摩擦円に近づくほど、制動力又は駆動力の目標値に対する制動力又は駆動力の実値のオーバーシュートの抑制を強くする抑制制御を実行する制御部１４を備える。

Description

車両制御装置
　本発明は、車両制御装置に関する。
　車両制御装置は、車両の挙動を安定させるために、各車輪について算出できる摩擦円に基づいて、各車輪のグリップ力を制御している。摩擦円（摩擦円の半径）は、線形のグリップ力を確保できる限界値を表しており、路面の摩擦係数と車輪に加わる垂直方向の荷重（垂直荷重、輪荷重）とにより算出できる。グリップ力が摩擦円を超えると、車輪にスリップや空転が発生し、車両挙動が不安定になりやすい。摩擦円を利用した制御装置として、例えば特開２０１２－３５６９８号公報には、各車輪で異なる、摩擦円と現在のグリップ力との差分（余力）を有効利用して車両のアンダーステア又はオーバーステアを抑制する制動制御装置が開示されている。また、従来の車両制御装置では、グリップ力を摩擦円内に収めるために、例えば、制動力又は駆動力に対して上限値を設定する制御が行われていた。また、従来の別の車両制御装置では、４輪に対する独立の操舵角制御を利用し、車両の挙動を安定させていた。
特開２０１２－３５６９８号公報
　しかしながら、従来の車両制御装置のように、単に制動力又は駆動力に上限値を設けるだけでは、構造上発生する応答遅れやヒステリシス等により、制御目標に反して実際の制動力又は駆動力がオーバーシュートして、グリップ力が摩擦円を超えるおそれがある。また、各車輪に対して操舵角制御ができる車両は限られており、操舵角制御を利用した安定化技術は、ほとんどの車両で適用外となる。
　本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、制動力又は駆動力の制御により、車輪のグリップ力を精度良く摩擦円内に収めることが可能となる車両制御装置を提供することを目的とする。
　本発明の車両制御装置は、車両に設けられた車輪のグリップ力を摩擦円内に収めるように前記車輪に対する制動力又は駆動力を制御する車両制御装置であって、前記制動力又は前記駆動力と前記車両に作用しているコーナリングフォースとに基づく前記グリップ力が前記摩擦円に近づくほど、前記制動力又は前記駆動力の目標値に対する前記制動力又は前記駆動力の実値のオーバーシュートの抑制を強くする抑制制御を実行する制御部を備える。
　本発明によれば、抑制制御が実行されることで、グリップ力が摩擦円に近づくほど、オーバーシュートの抑制の度合いが強くなる。このオーバーシュートが考慮された制動力又は駆動力の制御により、精度良くオーバーシュートが抑制され、操舵角制御なしで、精度良く車輪のグリップ力を摩擦円内に収めることが可能となる。
本実施形態の車両制御装置の構成図である。 本実施形態の摩擦円及び閾値を説明するための説明図である。 本実施形態の抑制制御を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。説明に用いる各図は概念図である。本実施形態の車両には、図１に示すように、車両制御装置１、制動力発生装置２、駆動力発生装置３、及び車輪４１、４２、４３、４４が設置されている。例えば、車輪４１は右前輪であり、車輪４２は左前輪であり、車輪４３は右後輪であり、車輪４４は左後輪である。制動力発生装置２及び駆動力発生装置３は、公知の装置であって、一例を挙げて簡単に説明する。
　制動力発生装置２は、各車輪４１～４４に設けられたホイールシリンダ５１、５２、５３、５４に液圧（ホイール圧）を発生させることで、車輪４１～４４に摩擦制動力（液圧制動力）を発生させる装置である。制動力発生装置２は、ドライバのブレーキ操作に応じてマスタ圧を発生させるマスタシリンダ機構２１と、マスタ圧が供給されて各ホイール圧を調整するアクチュエータ２２と、アクチュエータ２２を制御するブレーキＥＣＵ２３と、を備えている。アクチュエータ２２は、複数の電磁弁、電動ポンプ、及びリザーバ等で構成され、ブレーキＥＣＵ２３の指令に基づき、加圧制御、減圧制御、又は保持制御等を実行する。また、アクチュエータ２２は、ブレーキＥＣＵ２３の指令に基づき、例えば、アンチスキッド制御や横滑り防止制御等を実行することができる。
　駆動力発生装置３は、車輪４１～４４に駆動力を発生させる装置であって、駆動源３１と、動力配分装置３２と、ＥＣＵ３３と、を備えている。駆動源３１は、例えばエンジン及び／又はモータである。動力配分装置３２は、駆動源３１から伝達された動力を、制御された配分で左右の車輪４１、４２（駆動輪）に伝達する装置である。動力配分装置３２は、例えば、各車輪４１、４２に対応して配置された油圧クラッチ、及びそれらの油圧を制御するモータ等を備えている。ＥＣＵ３３は、ＣＰＵやメモリ等を備え、駆動源３１及び動力配分装置３２を制御する電子制御ユニットである。なお、駆動源３１及び動力配分装置３２は、各車輪４１～４４に配置されたインホイールモータであってもよい。また、車両には、横方向の加速度を検出する加速度センサ６１、前後方向の加速度を検出する加速度センサ６２、操舵角センサ６３、及び車輪速度センサ６４等の車両挙動を検出する各種センサが設けられている。各センサ６１～６４は、車両制御装置１及び各ＥＣＵ２３、３３に通信可能に接続されている。
　ここで、本実施形態の車両制御装置１は、車両に設けられた車輪４１～４４のグリップ力を摩擦円内に収めるように車輪４１～４４に対する制動力又は駆動力を制御する装置である。車両制御装置１は、ＣＰＵやメモリ等を備えるＥＣＵであって、制動力発生装置２及び駆動力発生装置３に対して抑制制御を実行するように構成されている。抑制制御については後述する。
　車両制御装置１は、機能として、情報取得部１１と、摩擦円演算部１２と、グリップ力演算部１３と、制御部１４と、を備えている。情報取得部１１は、各ＥＣＵ２３、３３から、各車輪４１～４４について、駆動力の目標値である目標駆動力、駆動力の実値（現在値）である実駆動力、制動力の目標値である目標制動力、及び制動力の実値である実制動力等の各種情報を取得する。
　摩擦円演算部１２は、ＥＣＵやセンサからの各種情報に基づいて、現在の摩擦円の半径を演算する。図２に示すように、摩擦円は、車輪４１～４４（タイヤ）が線形のグリップ力を確保できる限界値を示すものである。図２は、図の上下方向が前後力Ｆｙを表し、図の左右方向がコーナリングフォース（横力）Ｆｘを表している。前後力Ｆｙの上方（加速側）が駆動力であり、前後力Ｆｙの下方（減速側）が制動力である。各車輪４１～４４の摩擦円の半径は、各車輪４１～４４における、路面の摩擦係数μと垂直荷重（輪荷重）Ｆｚとの乗算により算出できる（摩擦円の半径＝μ×Ｆｚ）。
　各車輪４１～４４の摩擦係数μ及び垂直荷重Ｆｚは、公知の演算方法で算出できる。例えば、摩擦係数μは、前後方向の加速度と車輪速度と車速に基づき算出でき、垂直荷重Ｆｚは、横方向の加速度と前後方向の加速度と車両の諸元に基づき算出できる。なお、実駆動力は、タイヤスリップ率（車輪速度と車速から算出）と垂直荷重Ｆｚとから推定可能である。また、実制動力は、各ホイールシリンダ５１～５４のホイール圧から推定可能である。ホイール圧は、圧力センサ又は推定により取得できる。
　グリップ力演算部１３は、情報取得部１１が取得した各種情報に基づいて、各車輪４１～４４の現在のグリップ力を演算する。グリップ力演算部１３は、実駆動力又は実制動力である前後力Ｆｙと、コーナリングフォースＦｘとに基づいて、グリップ力を演算する。グリップ力は、例えば計算式（Ｆｘ２＋Ｆｙ２）１／２で算出できる。コーナリングフォースＦｘは、横方向の加速度と車両の諸元に基づいて算出できる。このように、摩擦円演算部１２及びグリップ力演算部１３は、ＥＣＵやセンサから得た各種情報に基づいて各種演算を実行する。
　制御部１４は、制動力又は駆動力（すなわち前後力Ｆｙ）と車両に作用しているコーナリングフォースＦｘとに基づくグリップ力が摩擦円に近づくほど、制動力又は駆動力の目標値に対する制動力又は駆動力の実値のオーバーシュートの抑制を強くする抑制制御を実行する。抑制制御は、グリップ力演算部１３で演算された現在のグリップ力が摩擦円演算部１２で演算された現在の摩擦円（摩擦円の半径）に近いほど、前後力Ｆｙのオーバーシュートの抑制（抑制の度合い）を強くするように設定された制御である。
　制御部１４には、グリップ力に対して、摩擦円の半径未満に設定された複数の閾値、具体的に第１閾値と第２閾値が設定されている。図２に示すように、第１閾値は、第２閾値よりも小さい（第１閾値＜第２閾値＜摩擦円の半径）。各閾値は、演算された摩擦円の半径に対して、閾値毎に設定された割合（係数）を乗算した値又は閾値毎に設定された余力値（余裕度）を減算した値に設定される。
　制御部１４は、抑制制御において、グリップ力が第１閾値を超えると、現在発生している制動力又は駆動力に対応する前後力Ｆｙの目標値（目標制動力又は目標駆動力）の増大勾配を小さくする。換言すると、制御部１４は、抑制制御として、ドライバの前後力操作（ブレーキ操作又はアクセル操作）の増大にかかわらず、前後力Ｆｙの目標値の増大勾配を操作に応じた増大勾配よりも小さくする。制御部１４は、例えば、ＥＣＵ２３、３３に対して、前後力Ｆｙの目標値の増加分に制限係数α（０＜α＜１）を乗算するように指令する。このように、制御部１４は、グリップ力が摩擦円に近づくと、前後力Ｆｙの目標値の変化量を制限し、増大勾配に制限をかける。
　また、制御部１４は、グリップ力が第２閾値を超えた場合、前後力Ｆｙの目標値の増大勾配を０にする。本実施形態の制御部１４は、グリップ力が第２閾値を超えた場合、ドライバの前後力操作が減少するまで、当該超えた時点の前後力Ｆｙの実値を、前後力Ｆｙの目標値に設定する。制御部１４は、グリップ力が第２閾値を超えると、前後力Ｆｙの実値をそれ以上増大させないように目標値を当該実値で一定にする。このように、制御部１４は、グリップ力が摩擦円に近づくほど前後力の目標値の増大勾配が小さくなってオーバーシュートの抑制度合いが強くなる抑制制御を実行する。本実施形態では、複数の閾値により、グリップ力の増大に対して段階的にオーバーシュートの抑制度合いを強くしている。なお、制御部１４は、グリップ力の増大に対して線形的にオーバーシュートの抑制度合いを強くしてもよい。
　また、制御部１４は、コーナリングフォースＦｘが大きいほど、抑制制御によるオーバーシュートの抑制を強くするように構成されている。制御部１４は、グリップ力が第１閾値を超えた場合、コーナリングフォースＦｘと摩擦円の半径との差（以下「横方向余力」という）が所定値未満であるか否かを判定する。制御部１４は、横方向余力が所定値未満である場合、横方向余力が所定値以上である場合よりも、前後力Ｆｙの目標値の増大勾配に対する勾配減少量を大きくする。例えば、制御部１４は、横方向余力が所定値以上である場合には制限係数をα１とし、横方向余力が所定値未満である場合には制限係数をα１より小さいα２とする（０＜α２＜α１＜１）。このように、制御部１４は、コーナリングフォースＦｘが大きいほど、抑制制御によるオーバーシュートの抑制を段階的に強くする。なお、制御部１４は、コーナリングフォースＦｘが大きいほど、抑制制御によるオーバーシュートの抑制を線形的に強くしてもよい。
　また、上記のようにコーナリングフォースＦｘの増大に対してオーバーシュートの抑制を段階的に強くする場合、その閾値は、所定値に限らず、例えば摩擦円の半径に対するコーナリングフォースＦｘの割合であってもよい。この場合、例えば、制御部１４は、摩擦円の半径に対するコーナリングフォースＦｘの大きさの割合が所定割合以上である場合、当該割合が所定割合未満である場合よりも、前後力の目標値の増大勾配に対する勾配減少量を大きくする。当該割合が大きいほど、グリップ力に占めるコーナリングフォースＦｘの割合が大きくなり、抑制制御により前後力Ｆｙに対するオーバーシュートの抑制が強くなる。
　また、制御部１４は、摩擦円の変化を推定し、推定結果に応じた抑制制御を実行する。制御部１４は、操舵角情報などの各種情報に基づいて、所定時間後の摩擦円の半径を演算（推定）する。例えば、操舵角が増大している状況では、車両が旋回していると推定でき、所定時間後に旋回外側の車輪の垂直荷重Ｆｚが大きくなり、当該車輪の摩擦円の半径も大きくなることが推定できる。制御部１４は、各種情報に基づいて推定した所定時間後の各車輪４１～４４の垂直荷重Ｆｚに基づいて、次に変化する場合における摩擦円が大きくなるか小さくなるかを推定（判定）する。
　制御部１４は、摩擦円が大きくなると推定した車輪４１～４４に対して、現在の摩擦円内において、第１閾値及び第２閾値を大きくする。また、制御部１４は、摩擦円が小さくなると推定した車輪４１～４４に対して、現在の摩擦円内において、第１閾値及び第２閾値を小さくする。このように、制御部１４は、推定した摩擦円の変化の向きに応じて、第１閾値及び第２閾値を変化させる。閾値の変化は、例えば、摩擦円の半径に対する割合又は余力値を変化させて実行できる。
　また、制御部１４は、車両に設けられた第１車輪（例えば車輪４１）に対する抑制制御の実行に際して、第１車輪とは別に車両に設けられた第２車輪（例えば車輪４２）の目標制動力又は目標駆動力を、第１車輪に対する抑制制御におけるオーバーシュートの抑制度合いに基づいて設定するように構成されている。本実施形態の制御部１４は、駆動輪である左右一対の車輪４１、４２の目標駆動力を、当該左右一対の車輪４１、４２の目標駆動力のうち小さいほうの目標駆動力に合わせるように構成されている。つまり、制御部１４は、車輪４１の目標駆動力と車輪４２の目標駆動力を等しくし、かつ車輪４１、４２の目標駆動力のうち最小の目標駆動力とする。例えば抑制制御実行時には、制御部１４は、抑制制御により車輪４１、４２のうち一方の目標駆動力を制限する場合、車輪４１、４２のうち他方の目標駆動力も、一方の目標駆動力と同様に制限することとなる。なお、制御部１４は、目標制動力に対しても、上記のように目標値を一方の車輪に対する抑制制御の抑制度合いに基づいて設定してもよい。例えば、制御部１４は、目標制動力に対して、目標駆動力同様の制御を実行してもよい。
　ここで、本実施形態の抑制制御の流れの一例について図３を参照して説明する。以下に説明する処理の流れは、１つの車輪４１～４４に対する処理であり、実際には同様の処理がすべての車輪４１～４４について並列で実行される。
　まず、車両制御装置１は、各種情報に基づいて摩擦円、グリップ力、及び２つの閾値を演算する（Ｓ１０１）。第１閾値及び第２閾値は、摩擦円が変化する度に設定される。そして、車両制御装置１は、演算されたグリップ力と第２閾値とを比較する（Ｓ１０２）。グリップ力が第２閾値より大きい場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、車両制御装置１は、前後力Ｆｙの目標値を所定の制限値で一定にする。この例において、所定の制限値は、グリップ力が第２閾値を超えた時点の前後力Ｆｙ（実値）に設定されている。つまり、車両制御装置１は、グリップ力が第２閾値を超えた時点の前後力Ｆｙを、前後力Ｆｙの目標値に設定する。例えば、制御部１４は、前後力Ｆｙの目標値を、計算式｛（第２閾値）２－Ｆｘ２｝１／２で算出する。
　一方、グリップ力が第２閾値以下である場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、車両制御装置１は、演算されたグリップ力と第１閾値とを比較する（Ｓ１０４）。グリップ力が第１閾値より大きい場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、車両制御装置１は、ドライバの前後力操作の増大にかかわらず、前後力Ｆｙの目標値の増大勾配を小さくする（Ｓ１０５）。より具体的に、制御部１４は、前後力Ｆｙの目標値として、前後力Ｆｙの前回の目標値に制限変化量を加えた値を設定する。制限変化量は、例えば、ドライバの操作により本来変化すべき目標値の変化量（通常の変化量）に対して、制限係数αを乗算したものである（０＜α＜１）。
　グリップ力が第１閾値以下である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、車両制御装置１は、前後力Ｆｙの目標値に対して制限することなく、ドライバの操作等に応じた通常の制御を実行する（Ｓ１０６）。そして、車両制御装置１は、各ステップＳ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６の後に、現在発生している前後力Ｆｙが駆動力であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。前後力Ｆｙが駆動力である場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、車両制御装置１は、駆動輪である左右の車輪４１、４２の前後力Ｆｙの目標値を、左右で最小の目標値で一致させる（Ｓ１０８）。前後力Ｆｙが制動力である場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、処理フローは終了し、スタートに戻る。図３のＥＮＤはリターンを意味し、車両制御装置１は、上記の処理フローを所定周期で繰り返す。
（効果）
　本実施形態によれば、抑制制御が実行されることで、グリップ力が摩擦円に近づくほど、強くオーバーシュートが抑制される。このオーバーシュートが考慮された前後力Ｆｙ（制動力又は駆動力）の制御により、オーバーシュートが抑制されて、操舵角制御なしに、精度良くグリップ力を摩擦円内に収めることが可能となる。つまり、状況に応じて前後力Ｆｙに対するオーバーシュートの抑制度合いを変えることで、各車輪４１～４４に対する操舵角制御なしに、車両の挙動の安定化精度を向上させることができる。
　また、本実施形態によれば、コーナリングフォースＦｘが大きいほど、抑制制御による前後力Ｆｙのオーバーシュートの抑制が強くなる構成であるため、車両に大きなコーナリングフォースＦｘが加わっている状態での挙動の安定化精度を向上させることができる。車両の横方向の挙動の安定化は、車両がコーナーをより安定して曲がる上で重要であり、本実施形態では、この点での精度向上が可能となる。より安全な走行を目指す観点では、前後方向よりも左右方向の挙動安定が重要となる。
　また、制御部１４が抑制制御として前後力Ｆｙの目標値の増大勾配を小さくするため、抑制制御の実行によって極端に前後力Ｆｙが変化することを抑制することができ、ひいてはドライバに違和感を与えることを抑制することができる。
　また、制御部１４が摩擦円の変化を推定し推定結果に応じた抑制制御を実行するため、抑制制御による前後力Ｆｙの制限を状況に応じて実行することができる。例えば、推定された変化後の摩擦円が現在の摩擦円より大きい場合、すなわち摩擦円が大きくなると推定された場合、第１閾値及び第２閾値を現在の摩擦円内で大きくすることで、より前後力Ｆｙが制限されにくくなり、ドライバの操作に近い制御が長く維持される。また、摩擦円が大きくなると推定された場合、各閾値を摩擦円に近づけたとしても、次の摩擦円演算で摩擦円が大きくなり、グリップ力が摩擦円外になることは抑制される。反対に、摩擦円が小さくなると推定された場合、第１閾値及び第２閾値を小さくすることで、摩擦円が変化した後でも、より確実にグリップ力が摩擦円内に収まるようにすることができる。
　また、制御部１４は、駆動輪である車輪４１、４２の目標駆動力を、車輪４１、４２の目標駆動力のうち小さいほうに合わせるため、減速時と加速時とのうち挙動安定化の必要度が高い加速時について、挙動の安定化精度を向上させることができる。本実施形態によれば、例えば、抑制制御により一方の車輪４１の目標駆動力が低下した場合、他方の車輪４２の目標駆動力もそれと同様に低下し、挙動の安定化が図られる。一方、制動力に関しては、各車輪４１～４４で設定された目標制動力に基づいて、各車輪４１～４４独立した制御がなされる。なお、制御部１４は、目標制動力に関しても目標駆動力同様、抑制制御対象の車輪の目標制動力の変化に応じて、他の車輪の目標制動力を変更してもよい。これによっても、必要度は比較的小さいものの、減速時でも車両挙動の安定化精度を向上させることができる。
（その他）
　本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、制御部１４は、抑制制御の対象が、駆動力か制動力かにより、オーバーシュートの抑制度合いを変化させてもよい。例えば、車両構成が駆動力よりも制動力のほうがオーバーシュートしやすい構成である場合、制御部１４は、目標制動力に対する抑制度合いを目標駆動力に対する抑制度合いよりも強くしてもよい。例えば、目標制動力の増大勾配に対する制限係数α３を、目標駆動力の増大勾配に対する制限係数α４よりも小さくしてもよい。反対に、車両構成が制動力よりも駆動力のほうがオーバーシュートしやすい構成である場合、制御部１４は、目標駆動力に対する抑制度合いを目標制動力に対する抑制度合いよりも強くしてもよい。
　これにより、より車両の構成上の特徴に応じた抑制制御が実行できる。オーバーシュートは、目標値の増大が停止しているにもかかわらず実値が増大する現象であり、実指令に対する応答遅れが大きいことや構造上のヒステリシスがあることが主な発生要因となっている。一例として、一般的に、応答遅れがある構成を応答遅れが大きい順に記載すると、エンジン（駆動力）、液圧制動装置（制動力）、モータ（駆動力／制動力）の順となる。この装置の特徴を考慮して、車両に搭載される駆動力発生装置３及び制動力発生装置２の構成に応じて、駆動力と制動力とで抑制度合いを変更してもよい。また、駆動力側と制動力側とで、設定する各閾値の大きさを変えてもよい。例えば、比較的オーバーシュートが起きやすい構成側に対しては、閾値を比較的小さくして、早めに目標値の増大勾配を制限してもよい。
　また、制御部１４は、コーナリングフォースＦｘの大きさに応じて抑制制御を実行するにあたり、前後力ＦｙとコーナリングフォースＦｘとの大きさを比較してもよい。そして、制御部１４は、当該比較の結果、コーナリングフォースＦｘが前後力Ｆｙより大きい場合、コーナリングフォースＦｘが前後力Ｆｙ以下である場合よりも、前後力の目標値の増大勾配に対する減少量を大きくしてもよい。これによっても、上記同様、横方向の車両挙動の安定化精度を向上させることができる。
　また、制御部１４は、グリップ力が第１閾値（又は第２閾値）を超えた場合、前後力Ｆｙを現在の値から減少させるように目標値を設定してもよい。また、閾値は３つ以上設定されてもよい。また、摩擦円からグリップ力を減算した値を余力値（余裕度）として、当該余力値に対して複数の閾値を設定してもよい。また、四輪駆動の車両において、各車輪４１～４４の目標駆動力を、四輪の最小の目標駆動力に設定してもよい。
　また、車両の挙動を検出するセンサとしては、上記に限らず、例えばヨーレートセンサなどの公知のセンサを用いることができる。また、車両制御装置１を構成するＥＣＵは、ブレーキＥＣＵ２３等の他のＥＣＵとの兼用のＥＣＵであってもよい。
　

Claims (5)

  1. 　車両に設けられた車輪のグリップ力を摩擦円内に収めるように前記車輪に対する制動力又は駆動力を制御する車両制御装置であって、
    　前記制動力又は前記駆動力と前記車両に作用しているコーナリングフォースとに基づく前記グリップ力が前記摩擦円に近づくほど、前記制動力又は前記駆動力の目標値に対する前記制動力又は前記駆動力の実値のオーバーシュートの抑制を強くする抑制制御を実行する制御部を備える車両制御装置。
  2. 　前記制御部は、前記コーナリングフォースが大きいほど、前記抑制制御による前記オーバーシュートの抑制を強くする請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記抑制制御として、前記目標値の増大勾配を小さくする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
  4. 　前記制御部は、前記摩擦円の変化を推定し、推定結果に応じた前記抑制制御を実行する請求項１～３の何れか一項に記載の車両制御装置。
  5. 　前記制御部は、前記車両に設けられた第１車輪に対する前記抑制制御の実行に際して、前記第１車輪とは別に前記車両に設けられた第２車輪の前記制動力又は前記駆動力の前記目標値を、前記第１車輪に対する前記抑制制御における前記オーバーシュートの抑制度合いに基づいて設定する請求項１～４の何れか一項に記載の車両制御装置。
    　
    　
    　
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