JP2009149198A

JP2009149198A - 車両の挙動制御装置および制御方法

Info

Publication number: JP2009149198A
Application number: JP2007328646A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tamai; 裕之玉井
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09
Also published as: DE102008060097A1; CN101462539A; US20090164068A1

Abstract

【課題】ドライバの意思を的確に反映して制御開始または制御終了がなされることによって、ヨー運動の応答性および収束性を向上し、強アンダーステアや強オーバーステアに陥る頻度が減少する車両挙動制御装置および制御方法を提供すること。
【解決手段】車両の旋回運動を制御する車両の挙動制御装置において、目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差であるヨー角速度偏差Δγと操舵角速度θｖとに基づいてこれらの値が一定の閾値を超えたときに車輪間の制動力制御を開始して車両挙動制御を開始せしめる制御開始判定手段３８とを備え、該制御開始判定手段３８は操舵角速度θｖに基づいてヨー角速度偏差Δγが増大方向または減少方向にあると判断したときに前記閾値を基準閾値よりその絶対値を小さいまたは大きい閾値によって判定して制動力制御を開始または終了する。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋回時に、車両の旋回挙動を安定させる姿勢制御に好適な車両の挙動制御装置および制御方法に関し、特に、自動ブレーキによる挙動制御の開始時期を適切に設定する発明である。

車両の旋回時に、所定の車輪間に制動力差を付与して車両の旋回運動を制御するようにした車両旋回制御装置は、例えば特許文献１（特開平１０−２７３０２８号公報）および特許文献２（特許第３３０３４３５号公報）に示されている。

この特許文献１には、車体速度と、ハンドル角から求めた前輪の操舵角とに基づいて目標ヨー角速度を求め、該目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差と、ヨーモーメント制御の開始条件を決定する基準値、つまり、閾値とを比較して、ヨー角速度偏差が閾値を超えたときにヨーモーメント制御を実行することが示されている。

また、特許文献２の車両旋回制御装置は、車両の実旋回状態を取得する実旋回状態取得手段と、取得された実旋回状態量と目標旋回状態量とからの偏差が基準値より大きくなった場合、実旋回状態量が目標旋回状態量に追従するように駆動力と制動力との少なくとも一方の各車輪への配分を制御する配分制御手段とを備え、この配分制御手段に運転者が車両を十分制御できると感じる度合いである余裕度を、運転者による運転操作部材の操作状態に基づいて検出する余裕度検出手段と、前記基準値を余裕度が高い場合には低い場合より大きくなるように決定する制御開始基準値決定手段とを設ける構成が示されている。

すなわち、旋回状態偏差量が基準値に達すると駆動、制動力配分制御が開始されるように制御されるとともに、運転者が車両を十分制御できると感じる余裕度の高さ、低さに応じて制御開始の基準値を変化させる技術が示されている。
また、この特許文献２には、その左右制動力配分制御において、制動力左右差ΔＢが次の式（１）で演算されることが示され、そのΔＢの絶対値が閾値Ｈを超えた場合に、制動力配分制御が実行されること、およびこの閾値Ｈが、車両の走行状態と運転者の余裕度に基づいて求められることが示されている。
ΔＢ＝Ｋ（γ_ref−γ）（１）
γ_ref：目標ヨー角速度、γ：実ヨー角速度、Ｋ：制御ゲイン
また、閾値Ｈは、式（２）に示すように各成分基準値Ｈ１〜Ｈ５の関数の演算によって求められることが示されている。
Ｈ＝（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５）（２）
Ｈ１：車速、Ｈ２：操舵角、Ｈ３：アクセル開度、Ｈ４：ブレーキ踏力、Ｈ５：操舵角速度の絶対値

特開平１０−２７３０２８号公報特許第３３０３４３５号公報

ところで、前記特許得文献１においては、制御開始条件を決定する基準値、つまり、閾値は一定値を用いており、ドライバの意思を反映したものとはなっていない。また特許文献２では、制御開始基準値である閾値Ｈを車両の走行状態および運転者の余裕度に基づいて求められることが示され、成分基準値Ｈ５では操舵角速度の絶対値が参照されて設定されるようになっている。
しかし、操舵角速度の絶対値だけに基づいての基準値であり、操舵方向を考慮していないため、ドライバの余裕度検出手段としては不十分である。つまり、目標ヨー角速度に対するヨー角速度偏差が増大する方向に操舵しているのか、ヨー角速度偏差が減少する方向に操舵しているのかが考慮されていない。ヨー角速度偏差が増大する方向に操舵されている場合には余裕がなく、ヨー角速度偏差が減少する方向に操舵している場合には余裕があると判定することが適切であるがこのような考慮がされていなくドライバの意思、余裕度の反映が十分とはいえない。

また、制御開始時期を単に閾値を小さくすると、ドライバが予期しない、または期待しない時期に車両挙動制御装置が介入されるおそれがあるため、ドライバの操作状況に適合しないおそれもある。
また、閾値が過大の場合、適切な時期に車両の挙動制御が開始されないことによって、強アンダーステアや強オーバーステアに陥る頻度が増大する問題もある。

そこで、本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、ドライバの意思を的確に反映して制御開始または制御終了がなされることによって、ヨー運動の応答性および収束性を向上し、強アンダーステアや強オーバーステアに陥る頻度が減少する車両挙動制御装置および制御方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、第１発明は、車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御装置において、車輪速度を検出する車輪速検出手段と、操舵角度を検出する操舵角検出手段とからの信号に基づいて、車両の目標ヨー角速度を算出する目標ヨー角速度算出手段を備え、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出するヨー角速度偏差算出手段と、操舵角度の時間的微分値である操舵角速度を算出する操舵角速度算出手段と、前記ヨー角速度偏差と前記操舵角速度とに基づいてこれらの値が一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始する制御開始判定手段とを備え、さらに、前記制御開始判定手段は前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が増大する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が小さい閾値に設定して判定することを特徴とする。

かかる発明によれば、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出するヨー角速度偏差算出手段と、操舵角度の時間的微分値である操舵角速度を算出する操舵角速度算出手段と、前記ヨー角速度偏差と前記操舵角速度とに基づいてこれらの値が一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始する制御開始判定手段とを備えている。
このため、ヨー角速度偏差が閾値を越えたか否かによる判定のみではなく、操舵角速度の値も判断要素に加えてヨー角速度偏差の変化方向が増大する方向か、減少する方向かを判断することによってドライバの意思を反映した車両挙動制御の開始が可能になる。

すなわち、前記制御開始判定手段は前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が増大する方向にあると判断したときに、制御ＯＮ閾値を基準閾値よりその絶対値を小さくして車両挙動制御を早めに開始するようにするので、ドライバの意思を反映した車両挙動制御の開始が可能になり強アンダーステア、強オーバーステアに陥ることが防止される。
なお、ここで言う車両挙動制御とは、車輪間に制動力差を付与してヨー角速度偏差Δγをゼロに近づける制御のことをいう。

具体的には、図３に示す制御ＯＮ−ＯＦＦ閾値の特性を示す２次元マップにおいて、横軸にヨー角速度偏差Δγをとり、縦軸に操舵角速度θｖを取り、操舵角速度θｖをハンドルを左旋回を正とし、ヨー角速度偏差Δγのヨー旋回方向を左旋回を正として考えると、ヨー角速度偏差Δγの絶対値|Δγ|が増大する方向にあると判断する領域は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のある第１象限と、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）のある第３象限の領域である。

そして、この第１象限の（ｂ）で示す領域では、ヨー角速度偏差閾値を基準閾値γｓより小さい閾値γｓ１に設定して判定する。同様に第３象限の（ｈ）で示す領域では、基準閾値|−γｓ|より小さい閾値|−γｓ１|に閾値を設定して判定する。

このように設定することで、第１象限の（ｂ）ではΔγ＜γｓで基準閾値γｓに達していないが、左操舵の場合、ヨー角速度偏差Δγが正でアンダーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが正でヨー角速度偏差Δγを増大させる成分のため、さらにヨー角速度偏差Δγが増大することが予測されるので早い時期から車両挙動制御を開始することで、強アンダーステアに陥ることを防止する。

同様のことが、第３象限の（ｈ）の部分においてもいえ、|Δγ|＜|−γｓ|で基準閾値γｓに達していないが、左操舵の場合この第３象限ではヨー角速度偏差Δγが負でオーバーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが負でヨー角速度偏差Δγを減少させる成分、すなわち|Δγ|を増大させる成分のため、さらにヨー角速度偏差|Δγ|が増大することが予測されるので早い時期から車両挙動制御を開始することで、強オーバーステアに陥ることを防止する。

第２発明は、車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御装置において、車輪速度を検出する車輪速検出手段と、操舵角度を検出する操舵角検出手段とからの信号に基づいて、車両の目標ヨー角速度を算出する目標ヨー角速度算出手段を備え、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出するヨー角速度偏差算出手段と、操舵角度の時間的微分値である操舵角速度を算出する操舵角速度算出手段と、前記ヨー角速度偏差と前記操舵角速度とに基づいてこれらの値が一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始する制御開始判定手段とを備え、さらに、前記制御開始判定手段は前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が減少する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が大きい閾値に設定して判定することを特徴とする。

すなわち、前記制御開始判定手段は前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が減少する方向にあると判断したときに、制御ＯＮ閾値を基準閾値よりその絶対値を大きくして、車両挙動制御の介入を遅らせて車両挙動の収束性が悪化することが回避される。

具体的には、図３に示す制御ＯＮ−ＯＦＦ閾値の特性を示す２次元マップにおいて、前記第１発明の説明と同様に、横軸にヨー角速度偏差Δγをとり、縦軸に操舵角速度θｖをとり、操舵角速度θｖをハンドルを左旋回を正とし、ヨー角速度偏差Δγのヨー旋回方向を左旋回を正として考えると、ヨー角速度偏差Δγの絶対値|Δγ|が減少する方向にあると判断する領域は、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）のある第２象限と、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）のある第４象限の領域である。

そして、この第２象限の（ｅ）では、ヨー角速度偏差閾値を基準閾値|−γｓ|より大きい|−γｓ２|に設定して判定する。また、同様に第４象限の（ｋ）では、基準閾値γｓより大きいγｓ２に閾値を設定して判定する。

このように設定することで、第４象限の（ｋ）ではΔγ＞γｓで基準閾値γｓより大であるが、左操舵の場合、ヨー角速度偏差Δγが正でアンダーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが負でヨー角速度偏差を減少させる成分のため、車両挙動制御の介入を行わない。
すなわち、車両挙動制御を介入させることでかえって反転方向に振られて収束性が悪化することを回避するためである。

同様のことが、第２象限の（ｅ）の部分においてもいえ、|Δγ|＞|−γｓ|で基準閾値γｓより大であるが、左操舵の場合、ヨー角速度偏差Δγが負でオーバーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが正でヨー角速度偏差Δγが増大する、すなわち|Δγ|を減少させる成分のため車両挙動制御の介入を行わない。

さらに、好ましくは、前記制御開始判定手段はヨー角速度偏差と操舵角速度とからなる閾値２次元マップを有し、該閾値２次元マップに前記制御開始の閾値が設定されるとよい。
かかる発明によれば、ヨー角速度偏差と操舵角速度との２次元マップによって制御開始条件が設定されることで、閾値の設定、変更が容易になる。

次に、第３の発明は、車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御方法において、車輪速検出手段からの車輪速度と操舵角検出手段からの操舵角度の信号に基づいて車両の目標ヨー角速度を算出し、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出し、該ヨー角速度偏差と操舵角速度とがともに一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始するとともに、前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が増大する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が小さい閾値に設定して判定することを特徴とする。

かかる方法発明によれば、車輪速検出手段からの車輪速度と操舵角検出手段からの操舵角度の信号に基づいて車両の目標ヨー角速度を算出し、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出し、該ヨー角速度偏差と操舵角速度とがともに一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始するとともに、前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が増大する方向にあると判断したときには制御ＯＮ閾値を基準閾値よりその絶対値を小さくして車両挙動制御を早めに開始するようにするので、ドライバの意思を反映した車両挙動制御の開始が可能になり強アンダーステア、強オーバーステアに陥ることが防止される。

次に、第４の発明は、車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御方法において、車輪速検出手段からの車輪速度と操舵角検出手段からの操舵角度の信号に基づいて車両の目標ヨー角速度を算出し、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出し、該ヨー角速度偏差と操舵角速度とがともに一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始するとともに、前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が減少する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が大きい閾値に設定して判定することを特徴とする。

かかる方法発明によれば、車輪速検出手段からの車輪速度と操舵角検出手段からの操舵角度の信号に基づいて車両の目標ヨー角速度を算出し、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出し、該ヨー角速度偏差と操舵角速度とがともに一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始するとともに、前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が減少する方向にあると判断したときには制御ＯＮ閾値を基準閾値よりその絶対値を大きくして車両挙動制御の介入を遅らせるようにするので、ドライバの意思を反映した車両挙動制御の開始が可能になり車両挙動の収束性が悪化することが回避される。

また、前記第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、制御開始判定のための２次元マップの縦軸にノイズ成分が少ない操舵角検出手段からの操舵角度の時間的微分値である操舵角速度を用いるため、ローパスフィルタ処理が不要で、データ処理速度が向上する。

本発明によれば、ドライバの意思を的確に反映して制御開始または制御終了がなされることによって、ヨー運動の応答性および収束性を向上し、強アンダーステアや強オーバーステアに陥る頻度が減少する。以上の機能を有する車両挙動制御装置および制御方法を提供ができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

まず、図１を参照して、本発明が適用される車両のブレーキシステムについて概略構成を説明する。
車両１は、トラックやバス、さらにはトラクター等の大型車両である。操舵輪となる前輪３Ｒ、３Ｌおよび駆動輪となる後輪５Ｒ、５Ｌが設けられている。
ブレーキシステムは、空気圧力を利用してハイドロリックブレーキを作動させるエアオーバハイドロリックブレーキから構成されている。
すなわち、各車輪３Ｒ、３Ｌ、５Ｒ、５Ｌにそれぞれ設けられたホイールシリンダ７は制動圧、つまり油圧の供給を受けて作動されるようになっている。各ホイールシリンダ７には油圧配管９がそれぞれ接続されており、これら油圧配管９には空気圧力を油圧に変換するエアオーバハイドロリックブースタ１１がそれぞれ接続されている。各エアオーバハイドロリックブースタ１１からは空圧管路１３がそれぞれ延びており、各空圧管路１３はダブルチェックバルブ１５の出口ポートにそれぞれ接続されている。また、各空圧管路１３には、圧力制御弁１７が介装されている。

各ダブルチェックバルブ１５の一方の入口ポートには供給管路１９がそれぞれ接続されており、これら供給管路１９にはそれぞれリレーバルブ２１が接続されている。すなわち、前輪３Ｒ、３Ｌの２つの供給管路１９は、一方のリレーバルブ２１にそれぞれ接続されており、また、後輪５Ｒ、５Ｌの２つの供給管路１９は、他方のリレーバルブ２１にそれぞれ接続されている。
更に、各リレーバルブ２１からは給気管路２３がそれぞれ延びており、これら給気管路２３は対応した空気タンク２５にそれぞれ接続されている。つまり、ダブルチェックバルブ１５の一方の入口ポートからリレーバルブ２１を介して空気タンク２５に至る空圧ラインは左右輪共用されている。なお、これら空気タンク２５にはコンプレッサから空気が供給されるようになっており、また、このコンプレッサはエンジンにより駆動される。

更に、各リレーバルブ２１の入力ポートには信号圧管路２７がそれぞれ接続されており、これら信号圧管路２７は、デュアル型のブレーキバルブ２９を介して対応する空気タンク２５に接続されている。それ故、ブレーキバルブ２９から信号圧管路２７を介してリレーバルブ２１に至る信号圧ラインもまた、前輪側及び後輪側のそれぞれにて左右輪共用されている。

一方、各ダブルチェックバルブ１５の他方の入口ポートには、給気管路３１がそれぞれ接続されており、これら給気管路３１は２個の給気弁３３に２本ずつ接続されている。
つまり、前輪側の左右輪に対応する２つの給気管路３１は一方の給気弁３３にそれぞれ接続されており、後輪側の左右輪に対応する２つの給気管路３１は他方の給気弁３３にそれぞれ接続されている。つまり、各給気管路２３はその下流側の部位が分岐され、対応する側のリレーバルブ２１及び給気弁３３にそれぞれ接続されている。従って、ダブルチェックバルブ１５の他方の入口ポートから給気弁３３を介して空気タンク２５に至る給気ラインもまた前輪側及び後輪側のそれぞれにて左右輪共用されている。

車両１のブレーキシステムには、上述した空圧ライン、信号圧ライン及び油圧ラインからサービスブレーキ回路が形成されており、そして、給気及び空圧ライン及び油圧ラインから自動ブレーキ回路が形成されている。
サービスブレーキ回路では、公知のように、運転者がブレーキペダル３５を踏み込むと、その踏力及び踏み込み量に応じた信号圧が、各リレーバルブ２１の入力ポートに供給される。リレーバルブ２１はその信号圧により開弁されると同時に、信号圧の大きさに応じて開度が制御され、これにより空気タンク２５から給気管路２３、供給管路１９及び空圧管路１３を介してエアオーバハイドロリックブースタ１１に流体圧、即ち、空圧が供給される。
そして、エアオーバハイドロリックブースタ１１にて空圧が油圧に変換され、ここで立ち上げられた油圧によりホイールシリンダ７がホイールブレーキを作動させることで、各前輪３Ｒ、３Ｌ、各後輪５Ｒ、５Ｌに制動力が発生される。

なお、ドライバがブレーキペダル３５の踏力を弱めたり、踏み込み量を減らすと、ブレーキバルブ２９を介してリレーバルブ２１に供給される信号圧はその分だけ減少され、ブレーキペダル３５の踏み込みを完全にリリースすると、信号圧の供給は完全に停止される。
従って、このような信号圧の減少又は停止に伴い、リレーバルブ２１を介してエアオーバハイドロリックブースタ１１に供給される空圧も減少又は停止される。

これに対して、自動ブレーキ回路では、ドライバのブレーキ操作とは独立して制動力を発生させることができる。即ち、各給気弁３３は２つの電磁弁を内蔵するバルブユニットからなり、これら２つの電磁弁は、共に２位置の電磁方向切換弁からなっている。そして、各電磁弁のソレノイドは制御手段３７にそれぞれ接続されている。

なお、図１には作図の都合上、制御手段３７と給気弁３３との結線は１本の信号線だけで示されている。より詳しくは、各給気弁３３は入口ポート、２つの出口ポート及び排気ポートを有しており、その入口ポートには前述した給気管路２３が接続されており、また、各給気弁３３の２つの出口ポートは、その一方は前後の左側車輪３Ｌ、５Ｌに対応する供給管路１９が、他方には前後の右側車輪３Ｒ、５Ｒに対応する供給管路１９がそれぞれ接続されている。

なお、前述した２つの電磁弁は、左右の出口ポートに対して何れか一方が対応している。各給気弁３３は、２つの電磁弁が共に非作動位置にあるとき、その入口ポートを閉止させて給気管路２３からの空圧の流入を遮断し、同時に２つの出口ポートと排気ポートとの間を連通させ、各給気管路２３内をそれぞれ大気に開放させている。

各給気弁３３の前記２つの電磁弁が制御手段３７からの作動信号に応じてそれぞれの位置を切換えられると、各給気弁３３はその入口ポートと２つの出口ポートとの間を連通させ、排気ポートを閉止させる。これにより、空気タンク２５から給気管路２３及び空圧管路１３を介して空圧がエアオーバハイドロリックブースタ１１に供給され、サービスブレーキ回路と同様にホイールブレーキが作動される。

なお、このとき制御手段３７が各給気弁３３の２つの電磁弁のうち、左右何れか一方の車輪に対応する電磁弁のみを作動させることで、その一方の車輪に対応して給気管路２３からの空圧を出力することができる。つまり、各給気弁３３からは４輪それぞれに対応するエアオーバハイドロリックブースタ１１に対して独立に空圧を供給可能である。
従って、自動ブレーキ回路では、ドライバのブレーキ操作とは別に、つまり、ブレーキペダル３５を介してブレーキバルブ２９が作動されなくても、各車輪３Ｌ、３Ｒ、５Ｌ、５Ｒに個別に制動力を発生させることができる。

また、圧力制御弁１７は、入口ポートと、エアオーバハイドロリックブースタ１１へ供給する出口ポートと、大気への排出を行う排気ポートの３つのポートとを有し、入口ポートを開閉する電磁開閉弁、および出口ポートと排気ポートとの連通を開閉する電磁開閉弁を備えている。
そして、制御手段３７からの信号によって、圧力制御弁１７の前記２つの電磁開閉弁の作動が制御されてエアオーバハイドロリックブースタ１１に供給される圧縮空気の圧力が制御される。
以上のように、自動ブレーキ回路の作動によって、各車輪３Ｒ、３Ｌ、５Ｒ、５Ｌのホイールシリンダ７への制動圧力の制御が制御手段３７によって制御できる。

次に、この自動制動を行う制御手段３７について説明する。
制御手段３７には、主に各車輪３Ｒ、３Ｌ、５Ｒ、５Ｌの回転速度を車輪速センサ３９と、車体の実ヨー角速度を検出するヨー角速度センサ４１と、ドライバの運転操作に基づくステアリングホイール４３の回転角度を検出するハンドル角センサ４５とからの信号が入力されている。
そして、旋回中の車両１に対して、車両１を安定化させるために、前記圧力制御弁１７、給気弁３３の切換作動を制御することで、各ホイールシリンダ７に供給される制動圧力を制御し、結果として各車輪３Ｒ、３Ｌ、５Ｒ、５Ｌに発生する制動力を制御するようにしている。

車体挙動制御によるヨー制御とは、旋回時に例えば前後の対角車輪（右旋回時においては、左前輪３Ｌと右後輪５Ｒ、左旋回時おいては、右前輪３Ｒと左後輪５Ｌ）の間に制動力差を付与することで、車両１の旋回方向への回頭モーメントまたは旋回逆方向への復元モーメントを発生させて、これにより、車両１の実際のヨー運動を目標とするヨー運動に一致させようとするものである。なお、制御対象車輪は、前後の対角車輪に限らず左右前輪３Ｌ、３Ｒであってもよいし、左右後輪５Ｒ、５Ｌであってもよい。

図２に示す制御フローチャートによって、制御手段３７による車両挙動制御の全体の流れを説明する。
まず、ステップＳ１によって制御を開始すると、ステップＳ２で種々の演算処理が行なわれ、各車輪の車輪速センサ３９からの信号によって、車体の走行状態、例えば、車体速度Ｖ、加速度α、各車輪のスリップ率等が算出される。また、ハンドル角センサ４５からの信号に基づいて操舵角θが算出され、さらにヨー角速度センサ４１からの信号に基づいて、実ヨー角速度γが算出される。

次のステップＳ３で、目標ヨー角速度算出手段５０によって目標ヨー角速度が算出される。この目標ヨー角速度γｔは式（３）に基づいて算出される。
γｔ＝Ｖ／（１＋Ａ・Ｖ^２）・（δ／Ｌ）（３）
なお、Ａはスタビリティファクタ、Ｌはホイールベース、δは前輪の実舵角（θ（操舵角）／ρ（ステアリングギャ比））である。

次にステップＳ４に進み、ヨー角速度センサ４１からの信号に基づく実ヨー角速度γｆと前記目標ヨー角速度との偏差であるヨー角速度偏差Δγ＝γｔ−γｆをヨー角速度偏差算出手段５１によって算出する。
そして、ステップＳ５に進み、操舵角θの時間的微分値の操舵角速度θｖを操舵角速算出手段５２によって算出する。この操舵角速度θｖを参照してヨー角速度偏差Δγの変化を予測する。
次にステップＳ６に進み、制御開始判定手段３８によって車両挙動制御を作動する領域か否かを判定する。この判定は図３に示すヨー角速度偏差Δγを横軸にとり、操舵角速度θｖを縦軸にとり、車両挙動制御ＯＮ、ＯＦＦ領域が設定された２次元の閾値マップに基づいて判定される。
すなわち、制御開始判定手段３８では２次元の閾値マップによって、ＯＦＦからＯＮへの制御開始の制御のみではなく、ＯＮからＯＦＦへの終了制御も行う。

この閾値マップにおいて制御ＯＮ領域は図３の斜線で示した領域であり、この領域に前記ステップＳ５で算出した操舵角速度θｖおよびステップＳ４で算出したヨー角速度偏差Δγの値が位置するか否かによって判定する。
ＯＮ領域の場合にはステップＳ７に進み車両挙動制御がＯＮされて、車輪間に制動力差を付与してヨー角速度偏差Δγをゼロに近づけるように制御される。一方、ＯＮ領域にない場合は、すなわちＯＦＦ領域の場合にはステップＳ８で制御終了処理をしてステップＳ９で終了する。また、ステップＳ７で車両挙動制御が開始されると、ステップＳ２にリターンして繰り返される制御が続けられ、ステップＳ６において２次元マップで制御ＯＦＦとなったらステップＳ８で制御終了処理を行いその後ステップＳ９で終了する。

図３に示す閾値マップにおいて、ＯＮ領域の閾値は横軸の基準ヨー角速度偏差Δγの閾値はγｓを中心に、第１象限、第３象限の領域では、基準閾値縦線｜γｓ｜より小さい｜γｓ１｜に設定され、第２象限、第４象限の領域では、基準閾値|γｓ|より大きい｜γｓ２｜に設定されている。
また、その|γｓ１|と|γｓ２|との間は、|γｓ|を通るように傾斜直線によってつながって設定されている。この傾斜直線の傾斜については予め実験によって設定される。

このように閾値ラインを設定することで、第１象限の（ｂ）ではΔγ＜γｓで基準閾値γｓに達していないが、左操舵の場合、ヨー角速度偏差Δγが正でアンダーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが正でヨー角速度偏差Δγを増大させる成分のため、さらにヨー角速度偏差Δγが増大することが予測されるので早い時期から車両挙動制御を開始することで、強アンダーステアに陥ることが防止される。

同様のことが、第３象限の（ｈ）の部分においてもいえ、|Δγ|＜|−γｓ|で基準閾値γｓに達していないが、この第３象限では、左操舵の場合、ヨー角速度偏差Δγが負でオーバーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが負でヨー角速度偏差Δγが減少する、すなわち|Δγ|を増大させる成分のため、さらにヨー角速度偏差|Δγ|が増大することが予測されるので早い時期から車両挙動制御を開始することで、強オーバーステアに陥ることを防止する。

また、第４象限の（ｋ）ではΔγ＞γｓで基準閾値γｓより大であるが、左操舵の場合、ヨー角速度偏差Δγが正でアンダーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが負でヨー角速度偏差を減少させる成分のため、車両挙動制御の介入を行わない。

同様のことが、第２象限の（ｅ）の部分においてもいえ、|Δγ|＞|−γｓ|で基準閾値γｓより大であるが、左操舵の場合、ヨー角速度偏差Δγが負でオーバーステア状態であり、さらに操舵角速度θｖが正でヨー角速度偏差Δγを増大させる成分、すなわち|Δγ|が減少する方向に操舵しているため、車両挙動制御の介入を行わない。

車両挙動制御装置を装着していない車両が雪上路等の低摩擦路面上で、左車線へレーンチェンジしたときの車両の挙動状況を図４〜図６に示し、図４は操舵角θと操舵角速度θｖとの時間履歴状況を示し、図５には実ヨー角速度、目標ヨー角速度、ヨー角速度偏差Δγを示し、その図４と図５データ中のヨー角速度偏差Δγと操舵角速度θｖの時間履歴状況を抜粋し合わせた詳細挙動を図６に示す。

図４は横軸が時間で、縦軸に操舵角θと操舵角速度θｖを示し、図５は横軸が時間で、縦軸にはそれぞれ実ヨー角速度、目標ヨー角速度、ヨー角速度偏差Δγとを示し、そして図６には、ヨー角速度偏差Δγの基準閾値γｓを閾値ラインとして示す。
さらに、図６の車両挙動特性図から次のことがいえる。

前記表１より、ｔ１、ｔ３、ｔ５のタイミングでは、θｖの値によって今後のΔγの動きを予測し車両挙動制御をＯＦＦからＯＮにして旋回の安定性を得ることが望ましく、さらに、ｔ２、ｔ４、ｔ６のタイミングで車両挙動制御をＯＮからＯＦＦとすることがヨー運動の応答性、収束性には望ましいことが分かる。
このため、車両挙動制御の開始条件の閾値を、ヨー角度偏差Δγと操舵角速度θｖの２次元マップによって規定し、前記図３に示すように、第１、第３象限の制御ＯＮ領域を拡大し、第２、第４象限の制御ＯＮ領域を縮小している。

ヨー角度偏差Δγのみで規定する場合と比較して操舵角速度θｖを参照することによって制御開始のＯＦＦからＯＮ、または制御終了のＯＮからＯＦＦのタイミングが適正化されて、ドライバの意思を忠実に反映した特性を得ることができる。
また、このように２次元マップによって、閾値を設定することで、閾値特性の変更対応が容易となる。

また、制御開始または終了を判定する２次元マップ（図３）の縦軸にヨー角加速度偏差を用いる場合、高周波成分を含む実ヨー角速度を微分して用いるため、ローパスフィルタ処理が必要になる。
一方、本発明の場合には、縦軸にノイズ成分が少ない操舵角の時間微分値を用いるため、ローパスフィルタ処理が不要でデータ処理速度が向上する。

本発明によれば、ドライバの意思を的確に反映して制御開始または制御終了がなされることによって、ヨー運動の応答性および収束性を向上し、強アンダーステアや強オーバーステアに陥る頻度が減少する。以上の機能は車両挙動制御装置への適用に際して有益である。

本発明の車両挙動制御装置の全体構成を説明する構成ブロック図である。制御手段による制御フローチャートである。本発明の閾値２次元マップである。レーンチェンジ時の操舵角と操舵角速度の変化状況を示す説明図である。車両挙動制御手段を備えない車両のレーンチェンジ時の挙動を示す説明図である。車両挙動制御手段を備えない車両のレーンチェンジ時のヨー角速度偏差Δγと操舵角速度θｖの変化状況を示す説明図。

符号の説明

１車両
３Ｒ、３Ｌ、５Ｒ、５Ｌ車輪
７ホイールシリンダ
３７制御手段
３８制御開始判定手段
３９車輪速センサ
４１ヨー角速度センサ
４３ハンドル角センサ
５０目標ヨー角速度算出手段
５１ヨー角速度偏差算出手段

Claims

車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御装置において、
車輪速度を検出する車輪速検出手段と、操舵角度を検出する操舵角検出手段とからの信号に基づいて、車両の目標ヨー角速度を算出する目標ヨー角速度算出手段を備え、
前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出するヨー角速度偏差算出手段と、
操舵角度の時間的微分値である操舵角速度を算出する操舵角速度算出手段と、
前記ヨー角速度偏差と前記操舵角速度とに基づいてこれらの値が一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始する制御開始判定手段とを備え、
さらに、前記制御開始判定手段は前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が増大する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が小さい閾値に設定して判定することを特徴とする車両の挙動制御装置。
車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御装置において、
車輪速度を検出する車輪速検出手段と、操舵角度を検出する操舵角検出手段とからの信号に基づいて、車両の目標ヨー角速度を算出する目標ヨー角速度算出手段を備え、
前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出するヨー角速度偏差算出手段と、
操舵角度の時間的微分値である操舵角速度を算出する操舵角速度算出手段と、
前記ヨー角速度偏差と前記操舵角速度とに基づいてこれらの値が一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始する制御開始判定手段とを備え、
さらに、前記制御開始判定手段は前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が減少する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が大きい閾値に設定して判定することを特徴とする車両の挙動制御装置。
前記制御開始判定手段はヨー角速度偏差と操舵角速度とからなる閾値２次元マップを有し、該閾値２次元マップに前記制御開始の閾値が設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両挙動制御装置。
車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御方法において、
車輪速検出手段からの車輪速度と操舵角検出手段からの操舵角度の信号に基づいて車両の目標ヨー角速度を算出し、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出し、該ヨー角速度偏差と操舵角速度とがともに一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始するとともに、前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が増大する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が小さい閾値に設定して判定することを特徴とする車両の挙動制御方法。
車両の旋回時に所定の車輪間に制動力差を付与して車両のヨー運動を制御する車両の挙動制御方法において、
車輪速検出手段からの車輪速度と操舵角検出手段からの操舵角度の信号に基づいて車両の目標ヨー角速度を算出し、前記目標ヨー角速度と実ヨー角速度との偏差を算出し、該ヨー角速度偏差と操舵角速度とがともに一定の閾値を超えたときに前記車輪間の制動力制御を開始するとともに、前記操舵角速度に基づいてヨー角速度偏差の絶対値が減少する方向にあると判断したときにはヨー角速度偏差閾値を基準閾値よりその絶対値が大きい閾値に設定して判定することを特徴とする車両の挙動制御方法。