JP2009226991A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両挙動安定化制御をより適切に実行することが可能な車両用制御装置を提供すること。
【解決手段】車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、車輪速を検出する車輪速検出手段と、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、を備え、前記操舵角検出手段により検出された操舵角及び車速に基づき算出される第１の算定値と前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの差分が第１の所定値を超える第１の条件を満たし、且つ、前記第１の算定値と前記車輪速検出手段により検出された車輪速に基づき算出される第２の算定値との差分が第２の所定値を超える第２の条件、及び前記車輪速検出手段により検出された車輪速のうち転動輪の速度と駆動輪の速度の差に関する条件を含む第３の条件のうちいずれか一方を満たす場合に、所定の車両挙動安定化制御を行なうことを特徴とする、車両用制御装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、車輪のスリップを抑制し、車両挙動を安定化するための制御を行なう車両用制御装置に関する。

従来、車両の旋回走行時に車輪の横滑りを抑制するべく、エンジン出力を低下させたり車輪のブレーキ制御を行なったりする制御システムが、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）等の名称で知られている。また、主に車両の発進及び加速時に、急なスロットル操作に基づく過大なトルクに起因する駆動輪の空転を抑制するべく、エンジン出力を低下させたり車輪のブレーキ制御を行なったりする制御システムが、ＴＲＣ（Traction Control）等の名称で知られている。

このような制御システムに関する発明であって、車両のヨーレートを検出する手段と、操舵角及び車速に基づき車両の基準ヨーレートを演算する手段と、車両の他の状態量に基づき車両の推定ヨーレートを演算する手段と、基準ヨーレートと検出ヨーレートとの偏差の大きさがその基準値を越えており且つ基準ヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさがその基準値を越えているときに車両挙動の安定化制御を行うよう構成された車両の挙動制御装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３４８３０号公報

上記従来の装置の制御条件のうち、「基準ヨーレートと検出ヨーレートとの偏差の大きさがその基準値を越える」（以下、第１の条件と称する）は、車輪のスリップにより、運転者がステアリング操作を行なった結果として表れるべきヨーレートが検出ヨーレートから乖離していることを意味し、「基準ヨーレートと推定ヨーレートとの偏差の大きさがその基準値を越える」（以下、第２の条件と称する）は、ヨーレートセンサーの不具合により第１条件を満たすことになったのではないことを確認するための条件である。

しかしながら、車両の推定ヨーレートは、例えば左右の車輪速差をトレッドで除した値として算出されるが、スリップしやすい路面でタックインを生じた際等、特定の状況において正確に算出できない場合がある。このような場合、上記第１条件を満たしているにも拘わらず、第２条件を満たさないため、車両挙動の安定化制御が実行されないこととなる。従って、上記従来の装置では、本来必要な場面で車両挙動安定化制御が行なわれない場合が生じる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両挙動安定化制御をより適切に実行することが可能な車両用制御装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車輪速を検出する車輪速検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、を備え、
前記操舵角検出手段により検出された操舵角及び車速に基づき算出される第１の算定値と前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの差分が第１の所定値を超える第１の条件を満たし、且つ、
前記第１の算定値と前記車輪速検出手段により検出された車輪速に基づき算出される第２の算定値との差分が第２の所定値を超える第２の条件、及び前記車輪速検出手段により検出された車輪速のうち転動輪の速度と駆動輪の速度の差に関する条件を含む第３の条件のうちいずれか一方を満たす場合に、
所定の車両挙動安定化制御を行なうことを特徴とする、車両用制御装置である。

この本発明の一態様によれば、車輪速に基づき算出される第２の算定値を正確に算出できず、第２の条件を満たさない場合であっても、転動輪の速度と駆動輪の速度の差に関する条件を含む第３の条件を満たす場合には車両安定化制御を開始できるため、車両挙動安定化制御をより適切に実行することができる。

本発明の一態様において、
前記第３の条件は、
左右の転動輪の速度の平均から旋回内側の駆動輪の速度を差し引いた値を、該左右の転動輪の速度の平均で除した値が第３の所定値を超える第１の子条件と、
左右の転動輪の速度の平均から旋回外側の駆動輪の速度を差し引いた値を、該左右の転動輪の速度の平均で除した値が第４の所定値を超える第２の子条件と、
を含むものとしてもよい。

また、本発明の一態様において、
前記第３の条件は、前記第２の算定値が第５の所定値を超えることを更に含むものとしてもよい。

本発明によれば、車両挙動安定化制御をより適切に実行することが可能な車両用制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車両用制御装置１について説明する。図１は、車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用制御装置１は、主要な構成として、ヨーレートセンサー１０と、車輪速センサー２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄと、車速演算装置２５と、Ｇセンサー３０と、ステアリング操舵角センサー４０と、マスターＥＣＵ５０と、を備える。また、本装置の制御対象となる機器として、エンジンＥＣＵ６０及びブレーキＥＣＵ７０を図示した。

ヨーレートセンサー１０は、例えば、車両のセンターコンソール部の下方に取り付けられ、圧電セラミックスの歪み量と方向により、車両の鉛直軸方向の回転角速度（ヨーレート）を検出してマスターＥＣＵ５０等に出力する。以下、ヨーレートセンサー１０から出力されるヨーレートを実ヨーレートＹｒと称する。図２は、実ヨーレートＹｒを説明するための説明図である。なお、実ヨーレートＹｒは、左旋回方向をプラス、右旋回方向をマイナスとする（目標ヨーレートＹｒ＊や推定ヨーレートＹｒ＃、ステアリング操舵角Ｓｔｒも同じ）。

車輪速センサー２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、例えば、円周方向に正極及び負極が交互に配置された磁気ローターと、磁気ローターの回転による磁界の変化を検出するアクティブセンサーと、からなり、車輪速を示す車輪速パルス信号を車速演算装置２５やマスターＥＣＵ５０等に出力する。車輪速センサー２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、例えば、転動輪である右前輪に車輪速センサー２０Ａが、転動輪である左前輪に車輪速センサー２０Ｂが、駆動輪である右後輪に車輪速センサー２０Ｃが、駆動輪である左後輪に車輪速センサー２０Ｄが、それぞれ配設されている。なお、本装置の搭載される車両がＦＲ車であることを前提としている。以下、各車輪速センサーにより検出される各車輪の車輪速を、それぞれＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤとする。

車速演算装置２５は、各車輪速センサーの出力に基づいて車速Ｖを演算し、マスターＥＣＵ５０等に出力する。車速Ｖの演算は、例えば車輪速ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、及びＶＤの平均に車輪の径等を乗じて算出される。また、ある車輪速のみが他の車輪速と大きく乖離している場合には、その車輪速を除外して平均を求める等してもよい。なお、車速の取得手法は、係る車輪速に基づく演算に限らず、変速機に取り付けられたプーリー回転速センサー等が用いられてもよい。

Ｇセンサー３０は、例えば、車両のセンターコンソール部の下方に取り付けられ、車両の前後方向に対して異なる角度をもって取り付けられた２個の子Ｇセンサーを有する。各子Ｇセンサーは、センサー内に可動電極と固定電極を有し、車両の加速度に応じて可動電極と固定電極との距離が変化することによる電極間の静電容量を計測し、電気信号として出力する。これらの子Ｇセンサーの出力値の組み合わせにより、水平方向の全ての方向における加速度を検出することができる。Ｇセンサー３０の出力値は、マスターＥＣＵ５０に入力される。

ステアリング操舵角センサー４０は、例えば、ステアリングコラム内部に配設され、ステアリング操舵角Ｓｔｒを検出してマスターＥＣＵ５０に出力する。

マスターＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ（Compact Disc）ドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。また、マスターＥＣＵ５０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、目標ヨーレート算出部５２と、推定ヨーレート算出部５４と、車両挙動安定化制御部５６と、を備える。なお、これらの機能ブロックが明確に別のプログラムに基づくものである必要はなく、同一プログラムの中に各機能ブロックを実現する複数の部分が含まれていてもよい。

目標ヨーレート算出部５２は、運転者のステアリング操作と車速Ｖから発生すべき理想的なヨーレートである目標ヨーレートＹｒ＊を、例えば次式（１）に基づいて算出する。式中、ｎはステアリングギヤ比であり、Ｌはホイールベースであり、Ｋｈはスタビリティファクタであり、ＧｙはＧセンサー３０の出力から算出される車両の横方向の加速度である。

Ｙｒ＊ ＝ Ｖ・（Ｓｔｒ／（ｎ・Ｌ）−Ｋｈ・Ｇｙ） …（１）

推定ヨーレート算出部５４は、例えば次式（２）に基づいて左右の転動輪の車輪速差により推定ヨーレートＹｒ＃を算出する。式中、Ｔｄはトレッドである。なお、本式は簡易な例であり、横方向加速度Ｇｙや車速Ｖに基づく補正係数をＶＡやＶＢに乗じてよく、更にＹｒ＃に対してフィルター処理等を行なってもよい。式中ａｂｓ（）は括弧内の数値の絶対値を示す。

Ｙｒ＃ ＝ （ＶＡ−ＶＢ）／Ｔｄ …（２）

車両挙動安定化制御部５６は、基本的には、目標ヨーレートＹｒ＊と実ヨーレートＹｒとが乖離したときに、前輪がスリップして車両のスピンが生じ始めたと判断し、制動力を出力するようにエンジンＥＣＵ６０やブレーキＥＣＵ７０に指示信号を出力する（特許請求の範囲における「車両挙動安定化制御」の一例である）。これにより、前輪スリップによる車両のスピンの発生が抑制されることとなる。図３は、係る基本的制御を概念的に示す図である。エンジンＥＣＵ６０は、マスターＥＣＵ５０からの制動指示に従ってスロットル開度を小さくするようにスロットルモータの制御を行ない、ブレーキＥＣＵ７０は、ブレーキアクチュエーター内の制御バルブを開閉して所望の制動力を各車輪に出力する。更に具体的には、前輪及び旋回内側の後輪についてのみ制動力を出力するものとしてよい。なお、車両挙動安定化制御はこうした態様に限定されず、変速制御や自動操舵制御、車速を目標車速に一致させるフィードバック制御等が行なわれてよい。

ところが、ヨーレートセンサー１０として採用されるヨーレートセンサーにおいては、温度変化等に起因する零点ドリフト等の不具合が生じる可能性を排除できないのが現状である。このため、ヨーレートセンサー１０の不具合により実ヨーレートＹｒと目標ヨーレートＹｒ＊との乖離が大きくなったのではないことを確認することが望ましい。換言すると、ヨーレートセンサー１０に不具合を生じていないと推定可能な事象が生じていることを、車両安定化制御を行なうための条件とすることが望ましい。本実施例では、目標ヨーレートＹｒ＊と推定ヨーレート算出部５４が算出した推定ヨーレートＹｒ＃とが乖離したことを、車両安定化制御を行なうための条件に含めることとしている。目標ヨーレートＹｒ＊と推定ヨーレートＹｒ＃との乖離は、第１条件を満たす原因の一つである車両のスピン等によって生じるものだからである。なお、実ヨーレートＹｒと目標ヨーレートＹｒ＊が乖離した状態が所定時間（例えば２０［ｓｅｃ］程度）継続した場合には、不具合を運転者等に報知して修理を勧める等の処理を行なってよい。

以上の２つの条件をまとめると、次式（３）及び（４）の双方を満たす場合に、車両安定化制御を行なうこととなる。なお、Ｘ１及びＸ２は所定値であり、特許請求の範囲における第１の所定値及び第２の所定値にそれぞれ相当する。また、式（３）及び式（４）は、特許請求の範囲における第１の条件及び第２の条件にそれぞれ相当する。こうした条件設定により、車両安定化制御をある程度適切に実行することができる。図４は、ヨーレートセンサー１０に不具合を生じた場合のΔＹｒ１（＝Ｙｒ＊−Ｙｒ）と、ΔＹｒ２（＝Ｙｒ＊−Ｙｒ＃）の推移を示す図であり、不要な車両安定化制御を回避できる様子を示す図である。

｜Ｙｒ＊−Ｙｒ｜ ＞ Ｘ１ …（３）
｜Ｙｒ＊−Ｙｒ＃｜ ＞ Ｘ２ …（４）

しかしながら、左右の転動輪の車輪速差により算出される推定ヨーレートＹｒ＃は、スリップしやすい路面（低μ路）でタックインを生じた際等、特定の状況において正確に算出できない場合がある。このような場合、上記第１条件を満たしているにも拘わらず、第２条件を満たさないため、車両挙動の安定化制御が実行されないこととなる。従って、上記従来の装置では、本来必要な場面で車両挙動安定化制御が行なわれない場合が生じる。なお、ＦＲ車におけるタックインは、低μ路でバックスリップすることにより、リア横力を失った際に生じることが知られている。図５は、係る場面において上記第２条件を満たすタイミングが遅れ、スリップ開始タイミングに比して車両安定化制御の開始が遅れるという不都合を生じる様子を示す図である。

そこで、本実施例の車両用制御装置１では、低μ路でタックインを生じた際に検出される事象を第３条件とし、第１条件を満たし、且つ第２条件と第３条件のいずれか一方を満たした場合に、車両安定化制御を実行することとした。これにより、推定ヨーレートＹｒ＃を正確に算出できない特定の状況下にあっても車両安定化制御を開始できることとなる。従って、車両挙動安定化制御をより適切に実行することができる。

第３条件は、次式（５）〜（７）の全てを満たすことと定義する。式中、Ａｖ（）は、括弧内の数値の平均を示す。また、Ｘ３〜Ｘ５は所定値であり、例えば、Ｘ３は５［％］、Ｘ４は２［％］、Ｘ５は１０［ｄｅｇ/ｓ］程度の値に予め設定する。

｛Ａｖ（ＶＡ，ＶＢ）−（旋回内側の駆動輪の速度）｝／｛Ａｖ（ＶＡ，ＶＢ）｝ ＞ Ｘ３ …（５）
｛Ａｖ（ＶＡ，ＶＢ）−（旋回外側の駆動輪の速度）｝／｛Ａｖ（ＶＡ，ＶＢ）｝ ＞ Ｘ４ …（６）
｜Ｙｒ＃｜ ＞ Ｘ５ …（７）

式（５）で定める条件は、外側に荷重が移動し、内側荷重が減少するためにスリップ量が増加していることを確認するための条件である。式（６）で定める条件は、片輪が浮いてしまった場合の空転を除外するための条件である。式（７）で定める条件は、単なる直進走行時のリアロックの場合を除外するための条件である。これらの条件を満たす場合、推定ヨーレートＹｒ＃を正確に算出できない特定の状況下にあると判断することができる。

以下、マスターＥＣＵ５０が実行する処理の流れについて説明する。図６は、マスターＥＣＵ５０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、例えば所定周期をもって繰り返し実行される。

まず、マスターＥＣＵ５０は、センサー出力値に基づいて目標ヨーレートＹｒ＊及び推定ヨーレートＹｒ＃を算出する（Ｓ１００）。

次に、目標ヨーレートＹｒ＊と実ヨーレートＹｒの差分が所定値Ｘ１を超えるか否かを判定する（Ｓ１０２）。目標ヨーレートＹｒ＊と実ヨーレートＹｒの差分が所定値Ｘ１以下である場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

目標ヨーレートＹｒ＊と実ヨーレートＹｒの差分が所定値Ｘ１を超える場合は、続いて目標ヨーレートＹｒ＊と推定ヨーレートＹｒ＃との差分が所定値Ｘ２を超えるか否かを判定する（Ｓ１０４）。目標ヨーレートＹｒ＊と推定ヨーレートＹｒ＃との差分が所定値Ｘ２を超える場合は、車両安定化制御を実行する（Ｓ１０６）。

一方、目標ヨーレートＹｒ＊と推定ヨーレートＹｒ＃との差分が所定値Ｘ２以下である場合は、転動輪速度の平均から旋回内側の駆動輪の速度を差し引いた値を、転動輪速度の平均で除した値が所定値Ｘ３を超えるか否かを判定し（Ｓ１０８）、転動輪速度の平均から旋回外側の駆動輪の速度を差し引いた値を、転動輪速度の平均で除した値が所定値Ｘ４を超えるか否かを判定し（Ｓ１１０）、推定ヨーレートＹｒ＃の絶対値が所定値Ｘ５を超えるか否かを判定する（Ｓ１１２）。なお、図６においてＳ１０８〜Ｓ１１２の判定を、式（５）〜（７）をそれぞれ満たすか否かと表記した。そして、Ｓ１０８〜Ｓ１１２の全てにおいて肯定的な判定を得た場合には車両安定化制御を実行し（Ｓ１０６）、Ｓ１０８〜Ｓ１１２のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合には何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例の車両用制御装置１によれば、推定ヨーレートＹｒ＃を正確に算出できない特定の状況下にあっても車両安定化制御を開始できるため、車両挙動安定化制御をより適切に実行することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。 実ヨーレートＹｒを説明するための説明図である。 本実施例の車両用制御装置１による基本的制御を概念的に示す図である。 ヨーレートセンサー１０に不具合を生じた場合のΔＹｒ１と、ΔＹｒ２の推移を示す図であり、不要な車両安定化制御を回避できる様子を示す図である。 第２条件を満たすタイミングが遅れ、スリップ開始タイミングに比して車両安定化制御の開始が遅れるという不都合を生じる様子を示す図である。 マスターＥＣＵ５０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両用制御装置
１０ ヨーレートセンサー
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ 車輪速センサー
２５ 車速演算装置
３０ Ｇセンサー
４０ ステアリング操舵角センサー
５０ マスターＥＣＵ
５２ 目標ヨーレート算出部
５４ 推定ヨーレート算出部
５６ 車両挙動安定化制御部
６０ エンジンＥＣＵ
７０ ブレーキＥＣＵ

Claims (3)

1. 車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
   車輪速を検出する車輪速検出手段と、
   車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、を備え、
   前記操舵角検出手段により検出された操舵角及び車速に基づき算出される第１の算定値と前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの差分が第１の所定値を超える第１の条件を満たし、且つ、
   前記第１の算定値と前記車輪速検出手段により検出された車輪速に基づき算出される第２の算定値との差分が第２の所定値を超える第２の条件、及び前記車輪速検出手段により検出された車輪速のうち転動輪の速度と駆動輪の速度の差に関する条件を含む第３の条件のうちいずれか一方を満たす場合に、
   所定の車両挙動安定化制御を行なうことを特徴とする、車両用制御装置。
2. 前記第３の条件は、
   左右の転動輪の速度の平均から旋回内側の駆動輪の速度を差し引いた値を、該左右の転動輪の速度の平均で除した値が第３の所定値を超える第１の子条件と、
   左右の転動輪の速度の平均から旋回外側の駆動輪の速度を差し引いた値を、該左右の転動輪の速度の平均で除した値が第４の所定値を超える第２の子条件と、
   を含む、請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記第３の条件は、前記第２の算定値が第５の所定値を超えることを更に含む、
   請求項１又は２に記載の車両用制御装置。

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