JP2011143884A - 車輪の制動力推定装置、及び、該装置を備えた車両の運動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
摩擦部材の摩擦係数に変動があっても、適正に各車輪の制動力を推定できる車輪の制動力推定装置を提供する。また、該装置によって推定された制動力に基づいて、車両の運動を安定化する車両の運動制御装置を提供する。
【解決手段】
車輪の制動力推定装置は、車両の各車輪に制動力を発生させる制動手段の摩擦部材の押付量を取得する押付量取得手段と、前記車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、前記前後加速度に基づいて前記車両に作用する減速力を演算し、該減速力及び前記押付量に基づいて前記制動力を推定する。前記推定手段は、前記車両の全ての車輪の前記押付量の総和に対する前記車両の１つの車輪の前記押付量の比率を、前記減速力に乗じることにより前記制動力を推定する。さらに、前記推定制動力に基づいて、制動制御及び操舵制御のうち少なくとも一方を実行して前記車両の運動を安定化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輪の制動力推定装置、特に、各車輪の発生する制動力を演算する装置と、この装置を用いた車両の運動制御装置に関する。

特許文献１には、車両の各車輪に付与される制動力を推定し、推定した制動力に基づき、左右の車輪に付与される制動力の差を推定し、この左右制動力差に応じて、アシスト操舵トルクを付与し、カウンタステア時の操作をアシストすることが記載されている。

特許文献２には、左右輪にそれぞれ作用する横力の和Ｆｙａ#を、車両横方向についての力の釣合方程式、及び、車輪制動力（前後力）の左右差に起因するヨーモーメントＭｆｘを含む車両ヨー運動についての回転運動方程式を利用して、横加速度Ｇｙ、及びヨーレイトの時間微分値ｄＹｒに基づいて演算し、この横力の和Ｆｙａ#に基づいて車両安定化制御を行うことが記載されている。

上述の特許文献１、及び、特許文献２に記載されるような車両の運動制御装置においては、車輪に作用する制動力を推定することが必要となる。

特許文献３には、マスタシリンダ圧に取り付けた圧力センサの測定結果を基に、各輪のホイールシリンダ圧を推定することが記載されている。具体的には、測定された供給圧力（マスタシリンダ圧）及びバルブ動作時間から各輪のホイールシリンダ圧を求めることが記載されている。

特開２００３−２９１８３８号公報 特開２００９−２４１７２１号公報 特開平７−１８６９１８号公報

摩擦ブレーキ装置では、摩擦部材（ブレーキパッド等）の摩擦力によって車輪に制動力を発生させる。摩擦部材の摩擦係数は各種の条件下で変化するため、各車輪に圧力センサが設けられて、正確なホイールシリンダ圧（制動液圧）が得られたとしても、制動液圧（即ち、摩擦部材を押付ける力）から演算される制動力には誤差が含まれる。本発明の目的は、摩擦部材の摩擦係数に変動があっても、適正に各車輪の制動力を推定できる車輪の制動力推定装置を提供することである。また、該装置によって推定された制動力に基づいて制動制御及び操舵制御のうち少なくとも一方の制御を行って車両の運動を安定化する車両の運動制御装置を提供することである。

車輪の制動力推定装置は、車両の各車輪（ＷＨ[**]）に制動力（Ｆｘａ[**]）を発生させる制動手段の摩擦部材（ＰＤ[**]）の押付量（Ｐｗａ[**]）を取得する押付量取得手段（ＰＷＡ）と、前記車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）に基づいて前記車両に作用する減速力（Ｆｇｘ）を演算し、該減速力（Ｆｇｘ）、及び、前記押付量（Ｐｗａ[**]）に基づいて前記制動力（Ｆｘａ[**]）を推定する推定手段（ＦＸＥ）とを備える。

前記推定手段（ＦＸＥ）は、前記車両の全ての車輪の前記押付量の総和（ΣＰｗａ[**]）に対する前記車両の１つの車輪の前記押付量の比率（Ｐｗａ[**]／ΣＰｗａ[**]）を、前記減速力（Ｆｇｘ）に乗じることにより前記制動力（Ｆｘａ[**]）を推定することが望ましい。

車輪の制動力推定装置は、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）を備え、前記推定手段（ＦＸＥ）は、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて前記減速力（Ｆｇｘ）を演算することができる。車輪の制動力推定装置は、前記車両の走行速度（Ｖｘａ）を取得する車速取得手段（ＶＸＡ）を備え、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記走行速度（Ｖｘａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算してもよい。さらに、車輪の制動力推定装置は、前記車両の操舵角（Ｓａａ）を取得する操舵角取得手段（ＳＡＡ）と、車両の横加速度（Ｇｙａ）を取得する横加速度取得手段（ＧＹＡ）とを備え、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記操舵角（Ｓａａ）、及び、前記横加速度（Ｇｙａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算することができる。

車輪の制動力推定装置は、前記車両の各車輪の接地荷重（Ｆｚａ[**]）を取得する接地荷重取得手段（ＦＺＡ）と、前記車両の走行する路面の摩擦係数（μｍａｘ）を取得する摩擦係数取得手段（ＭＭＸ）とを備え、前記推定手段（ＦＸＥ）は、前記接地荷重（Ｆｚａ[**]）、及び、前記路面の摩擦係数（μｍａｘ）に基づいて前記制動力（Ｆｘａ[**]）に制限（上限値）を設けることができる。

走行中の車両の運動を安定化する車両の運動制御装置において、前記の各車輪（ＷＨ[**]）に制動力（Ｆｘａ[**]）を発生させる制動手段の摩擦部材（ＰＤ[**]）の押付量（Ｐｗａ[**]）を取得する押付量取得手段（ＰＷＡ）と、前記車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記制動手段（ＭＢＲ）の制動部材の押付量（Ｐｗａ[**]）を取得する押付量取得手段（ＰＷＡ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）に基づいて前記車両に作用する減速力（Ｆｇｘ）を演算し、該減速力（Ｆｇｘ）、及び、前記押付量（Ｐｗａ[**]）に基づいて前記制動力（Ｆｘａ[**]）を推定し、推定制動力（Ｆｘｅ[**]）とする推定手段（ＦＸＥ）と、前記推定制動力（Ｆｘｅ[**]）に基づいて、前記車両に対し制動制御及び操舵制御のうち少なくとも一方を実行して前記車両の運動を安定化する制御手段（ＣＴＬ）とを備える構成にできる。前記推定手段（ＦＸＥ）は、前記車両の全ての車輪の前記押付量の総和（ΣＰｗａ[**]）に対する前記車両の１つの車輪の前記押付量の比率（Ｐｗａ[**]／ΣＰｗａ[**]）を、前記減速力（Ｆｇｘ）に乗じることにより前記推定制動力（Ｆｘｅ[**]）を演算することが望ましい。

車輪の制動力推定装置においては、前後加速度取得手段（前後加速度センサ）の信号によって車両に作用する減速力（全車輪の制動力の合計）が演算されて、これに基づいて各車輪の制動力が推定されるため、摩擦ブレーキ装置の摩擦部材（例えば、制動パッド）の摩擦係数（μｐａｄ）が変動しても、適切に各車輪の制動力が推定され得る。各車輪ブレーキの条件（例えば、摩擦部材の温度、ブレーキ液の粘性）は概ね同等と考えられるため、各車輪の押付量の比率で前記減速力を各車輪に配分することによって精度良く各車輪の制動力が推定され得る。

前後加速度取得手段（例えば、車体に固定された前後加速度センサ）の信号には、走行抵抗（転がり抵抗、空気抵抗、コーナリング抵抗等）による成分が含まれている。車輪の制動力推定装置においては、走行抵抗取得手段によって前後加速度取得手段の信号に含まれる走行抵抗成分が推定され、これが補償されることで、精度良く各車輪の制動力が推定され得る。

前後スリップが所定の範囲内（所謂、μ−Ｓ特性においてμピーク値以下の範囲）にある場合、車輪（空気入りタイヤ）に付与される制動トルク（即ち、摩擦部材の押付力）と発生する制動力とは線形関係にある。しかし、前後スリップが過大である場合には、摩擦部材の押付量（例えば、制動液圧）の増加に対応して制動力が減少する特性となる。車輪の制動力推定装置においては、接地荷重（Ｆｚａ[**]）、及び、路面摩擦係数（μｍａｘ）に基づいて、各車輪の制動力を発生し得る最大制動力（＝μｍａｘ・Ｆｚａ[**]）に制限する（最大制動力を上限値とする）ことによって、前後スリップが過大である場合にも、適正に制動力が推定され得る。

各車輪の制動力を推定し、この制動力に基づいて車両安定化制御（制動制御、操舵制御）を実行する車両の運動制御装置においては、摩擦部材の摩擦係数等が変動しても各輪制動力が精度良く推定できるため、車両安定化制御が適切に実行され得る。上述と同様に、各車輪の押付量（例えば、制動液圧）の比率で前記減速力を各車輪に配分することによって精度良く各車輪の制動力が推定され、車両安定化制御が適切に実行され得る。

本発明の実施形態に係る車輪の制動力推定装置、及び、該装置を備えた車両の運動制御装置を備えた車両の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る車輪の制動力推定装置について説明するための機能ブロック図である。 図２における修正加速度の演算処理を説明するための機能ブロック図である。 図３における第１走行抵抗値を演算するマップ（特性）について説明するための図である。 図３における第２走行抵抗値の演算処理を説明するための機能ブロック図である。 図３における第２走行抵抗値の演算処理を説明するための他の機能ブロック図である。 図２における推定制動力に制限を設けて演算するための機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る車輪の制動力推定装置によって推定された推定制動力に基づく車両の運動制御装置について説明するための機能ブロック図である。 図８における制動制御演算ブロックについて説明するための機能ブロック図である。 図８における操舵制御演算ブロックについて説明するための機能ブロック図である。

図１は、本発明の実施形態に係る車輪の制動力推定装置、及び、該装置を利用する車両の運動制御装置を備えた車両の全体構成を示す図である。

なお、各種記号等の末尾に付された添字[**]は、各種記号等が４輪のうちの何れかに関するものであるかを示す。「f」は前輪、「r」は後輪、「m」は車両進行方向に対して右側車輪、「h」は左側車輪を示す。したがって、「fh」は左前輪、「fm」は右前輪、「rh」は左後輪、「rm」は右後輪を示す。また、車両の加速・減速は、一般的には正負の符号が付され、例えば、加速が正符号として表され、減速が負符号として表される。しかし、値の大小関係、或いは、値の増加・減少を説明する際にその符号を考慮すると非常に煩雑となる。そのため、説明においては、特に限定がない場合には、絶対値の大小関係、絶対値の増加・減少を表す。また、所定値は正の値とする。

車両には、車輪速度Ｖｗａ[**]を検出する車輪速度センサＷＳ[**]と、ステアリングホイールＳＷの（車両の直進走行に対応する操舵装置の中立位置「０」からの）回転角度θｓｗを検出するステアリングホイール角センサＳＡと、操向車輪（前輪）の操舵角δｆａを検出する前輪舵角センサＳＢと、運転者がステアリングホイールＳＷを操作する際のトルクＴｓｗを検出する操舵トルクセンサＳＴと、車両に作用する実際のヨーレイトＹｒａを検出するヨーレイトセンサＹＲと、車体前後方向における前後加速度Ｇｘａを検出する前後加速度センサＧＸと、車体横方向における横加速度Ｇｙａを検出する横加速度センサＧＹと、後述する押付量（例えば、ホイールシリンダＷＣ[**]の制動液圧）Ｐｗａ[**]を検出する押付量センサ（例えば、ホイールシリンダ圧力センサ）ＰＷ[**]と、エンジンＥＧの回転速度Ｎｅａを検出するエンジン回転速度センサＮＥと、エンジンのスロットル弁の開度Ｔｓａを検出するスロットル位置センサＴＳが備えられる。

そして、運転者の運転操作を検出する手段として、運転者の加速操作部材（例えば、アクセルペダル）ＡＰの操作量Ａｓａを検出する加速操作量センサＡＳと、運転者の制動操作部材（例えば、ブレーキペダル）ＢＰの操作量Ｂｓａを検出する制動操作量センサＢＳと、変速操作部材ＳＦのシフト位置Ｈｓａを検出するシフト位置センサＨＳとが備えられている。

また、車両には、制動液圧を制御するブレーキアクチュエータＢＲＫと、スロットル弁を制御するスロットルアクチュエータＴＨと、燃料の噴射を制御する燃料噴射アクチュエータＦＩと、変速を制御する自動変速機ＡＴとが備えられている。

加えて、車両には、上述の各種アクチュエータ（ＢＲＫ等）、及び上述の各種センサ（ＷＳ[**]等）と電気的に接続された電子制御ユニットＥＣＵが備えられている。電子制御ユニットＥＣＵは、相互に通信バスＣＢで接続された、複数の独立した電子制御ユニットＥＣＵ（ＥＣＵｂ，ＥＣＵｓ，ＥＣＵｅ，ＥＣＵａ）から構成されたマイクロコンピュータである。電子制御ユニットＥＣＵ内の各系の電子制御ユニット（ＥＣＵｂ等）は、専用の制御プログラムをそれぞれ実行する。各種センサの信号（センサ値）、及び、各電子制御ユニット（ＥＣＵｂ等）内で演算される信号（内部演算値）は、通信バスＣＢを介して共有される。

本装置は、電子制御ユニットＥＣＵ内に備えられる。例えば、ブレーキアクチュエータＢＲＫを制御するブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内に備えられている。本装置では、修正前後加速度Ｇｘｓ（走行抵抗による影響が除かれた前後加速度）が、前後加速度センサＧＸによって検出される実際の前後加速度Ｇｘａと、車両速度Ｖｘａ等に基づいて演算される。ここで、前後加速度Ｇｘａは、車両速度Ｖｘａを微分して演算され得る。更に、修正前後加速度Ｇｘｓに基づいて、車両の積載状態によって変動する車両諸元（重量、重心位置、慣性質量等）が推定される。

ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂでは、車輪速度センサＷＳ[**]、ヨーレイトセンサＹＲ、横加速度センサＧＹ等からの信号に基づいて、アンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）、トラクション制御（ＴＣＳ制御）等のスリップ抑制制御（前後力制御）が実行される。また、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出された各車輪の車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて、周知の方法によって、車両の走行速度Ｖｘaが演算される。

操舵系電子制御ユニットＥＣＵｓでは、操舵トルクセンサＳＴ等からの信号に基づいて、電動パワーステアリング制御（ＥＰＳ制御）が実行される。また、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂにて演算される車速Ｖｘａに基づいて可変ステアリングギヤ比制御（ＶＧＲ制御）が実行される。

エンジン系電子制御ユニットＥＣＵｅでは、加速操作量センサＡＳ等からの信号Ａｓａに基づいて、スロットルアクチュエータＴＨ、燃料噴射アクチュエータＦＩの制御が実行される。トランスミッション系電子制御ユニットＥＣＵａでは、自動変速機ＡＴの変速比の制御が実行される。

ブレーキアクチュエータＢＲＫは、複数の電磁弁（液圧調整弁）、液圧ポンプ、電気モータ等を備えた周知の構成を有している。ブレーキ制御の非実行時では、ブレーキアクチュエータＢＲＫは、運転者による制動操作部材ＢＰの操作に応じた制動液圧を各車輪のホイールシリンダＷＣ[**]にそれぞれ供給し、各車輪に対して制動操作部材（ブレーキペダル）ＢＰの操作に応じた制動トルクをそれぞれ与える。アンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）、トラクション制御（ＴＣＳ制御）、或いは、車両のアンダステア、オーバステアを抑制する車両安定性制御（ＥＳＣ制御）等のブレーキ制御の実行時には、ブレーキアクチュエータＢＲＫは、ブレーキペダルＢＰの操作とは独立してホイールシリンダＷＣ[**]毎の制動液圧を制御し、制動トルクを車輪毎に調整できる。

各車輪には、制動手段として、周知のホイールシリンダＷＣ[**]、ブレーキキャリパＢＣ[**]、ブレーキパッドＰＤ[**]、及び、ブレーキロータＲＴ[**]が備えられる。ブレーキキャリパＢＣ[**]に設けられたホイールシリンダＷＣ[**]に制動液圧が与えられることにより、ブレーキパッドＰＤ[**]がブレーキロータＲＴ[**]に押付けられ、その摩擦力によって、各車輪に制動トルクが与えられる。なお、制動トルクの制御は、制動液圧によるものに限らず、電気ブレーキ装置を利用して行うことも可能である。

前輪操舵制御機構ＳＴＲでは、運転者に操作されるステアリングホイールＳＷが、アッパステアリングシャフトＵＳＳ、ステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲ、ロアステアリングシャフトＬＳＳを介して電動パワーステアリング機構ＥＰＳに接続されている。これにより、ステアリングホイールＳＷの回転がＥＰＳに伝達されるようになっている。

電動パワーステアリング機構ＥＰＳは、電気モータ、ラック＆ピニオン等を備えた周知の構成の一つにより構成されている。ロアステアリングシャフトＬＳＳの回転運動をロッドＲＤの車体左右方向の並進運動に変換するとともに、ロアステアリングシャフトＬＳＳから受ける回転トルクを助勢する方向にロッドＲＤを駆動するアシスト力を電気モータ（図示せず）により発生するようになっている。以上より、運転者によりステアリングホイールＳＷが回転操作されると、運転者の操舵トルクがアシスト力により助勢されながら、操向車輪である前輪ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]が転舵されるようになっている。

ステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲは、電気モータ、減速機等を備えた周知の構成の一つにより構成されている。電気モータ（図示せず）の回転角度を制御することで、ステアリングホイールの回転角度と独立して前輪（操向車輪）ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]の舵角が制御できるようになっている。可変ステアリングギヤ比制御では、前輪ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]の舵角に対するステアリングホイールＳＷの回転角度の比率（ステアリングギヤ比）が変更可能に構成されている。

図２は、本発明の実施形態を説明するための図であり、推定制動力Ｆｘｅ[**]を演算するための機能ブロック図である。これらの演算処理は、電子制御ユニットＥＣＵ内（例えば、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内）にプログラムされている。

各輪押付量取得演算ブロックＰＷＡにて、各輪の押付量Ｐｗａ[**]が演算される。押付量Ｐｗａ[**]は、ブレーキパッドＰＤ[**]がブレーキロータＲＴ[**]に押付けられる力（押付力）に相当する値であり、例えば、ホイールシリンダＷＣ[**]内の制動液圧である。押付量Ｐｗａ[**]は、ＰＷ[**]の検出信号に基づいて演算される。或いは、押付量Ｐｗａ[**]は、ブレーキアクチュエータＢＲＫの複数電磁弁の作動状態に基づいて推定され得る。

押付量総和演算ブロックＰＷＳにて、押付量Ｐｗａ[**]に基づいて押付量総和Ｐｗｓが演算される。押付量総和Ｐｗｓは、各車輪の押付量Ｐｗａ[**]の総合計であり、Ｐｗｓ＝ΣＰｗａ[**] によって演算される。

押付量比率演算ブロックＨＰＷにて、押付量Ｐｗａ[**]、及び、押付量総和Ｐｗｓに基づいて押付量比率Ｈｐｗ[**]が演算される。押付量比率Ｈｐｗ[**]は、押付量総和Ｐｗｓに対する各車輪の押付量Ｐｗａ[**]の比率であり、Ｈｐｗ[**]＝Ｐｗａ[**]／Ｐｗｓ によって演算される。

前後加速度取得演算ブロックＧＸＡにて、前後加速度Ｇｘａが取得される。前後加速度Ｇｘａは、前後加速度センサＧＸによって検出される信号に基づいて演算される。また、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出される車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて演算される車両の走行速度（車両速度）Ｖｘａを微分することによって、前後加速度Ｇｘａが演算され得る。

車両減速力演算ブロックＦＧＸにて、前後加速度Ｇｘａに基づいて、車両減速力Ｆｇｘが演算される。車両減速力Ｆｇｘは、車両を減速させる力であり、各車輪の発生する制動力の総和であり、Ｆｇｘ＝Ｍｖｈ・Ｇｘａ によって演算される。ここで、Ｍｖｈは車両重量（所定値）である。前後加速度Ｇｘａに代えて、前後加速度Ｇｘａから走行抵抗（車輪の転がり抵抗等）を除去した値（修正加速度）Ｇｘｓが用いられ得る。修正加速度Ｇｘｓの演算方法については後述する。

各輪制動力推定演算ブロックＦＸＥにて、減速力Ｆｇｘ、及び、押付量比率Ｈｐｗ[**]に基づいて、各車輪の推定制動力Ｆｘｅ[**]が演算される。推定制動力Ｆｘｅ[**]は、Ｆｘｅ[**]＝Ｈｐｗ[**]・Ｆｇｘ によって演算される。

前後加速度Ｇｘａに応じた減速力（車両を減速させる前後力）Ｆｇｘが、各車輪の押付量の比率Ｈｐｗ[**]に基づいて、各車輪に分配されて推定制動力Ｆｘｅ[**]が演算される。各車輪の制動力は、ブレーキパッドＰＤ[**]の摩擦係数μｐａｄ（具体的には、μｐａｄ・Ｐｗａ[**]）に応じた値であるため、摩擦係数μｐａｄの変動によって制動力は変化する。ブレーキパッド摩擦係数μｐａｄの実際値と、推定制動力Ｆｘｅ[**]の演算に用いられる値（演算処理において予め設定された所定値）との間に差が生じると、推定制動力Ｆｘｅ[**]の誤差が増大する。前後加速度Ｇｘａに基づいて車両全体に作用する制動力（減速力Ｆｇｘ）が演算されるため、上述の誤差の拡大が抑制され得る。

また、電磁弁の作動状態に基づく制動液圧の推定演算（即ち、押付量Ｐｗａ[**]をＢＲＫの電磁弁の作動状態から推定する演算）では、ホイールシリンダＷＣ[**]への制動液の移動量（即ち、ホイールシリンダＷＣ[**]へ移動する制動液の体積）を推定して液圧が演算される。制動液圧推定は、制動液の温度（具体的には、温度による制動液の粘性）の影響を受ける。さらに、制動液の移動量は、積分演算によって求められるため、演算を開始するタイミング（具体的には、積分演算時間の長さ）の影響を受ける。推定された押付量Ｐｗａ[**]の絶対値には、上述の粘性、積分時間等の誤差が含まれる。しかし、押付量総和Ｐｗｓに対する相対量である押付量比率Ｈｐｗ[**]が推定制動力Ｆｘｅ[**]の演算に用いられるため、それらの誤差の影響は補償され得る。

図３を用いて、走行抵抗に基づいて前後加速度Ｇｘａを修正演算して求められる修正加速度Ｇｘｓの演算処理の機能ブロック図である。ここで、修正加速度Ｇｘｓは、車輪の発生する前後力によって生じる前後加速度であり、走行抵抗に起因する前後加速度成分が補償された値である。これらの演算処理は、電子制御ユニットＥＣＵ内（例えば、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内）にプログラムされている。

前後加速度取得演算ブロックＧＸＡにて、前後加速度Ｇｘａが取得される。前後加速度Ｇｘａは、前後加速度センサＧＸによって検出される信号に基づいて演算される。また、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出される車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて演算される車両速度Ｖｘａを微分することによって、前後加速度Ｇｘａが演算され得る。

横加速度取得演算ブロックＧＹＡにて、横加速度Ｇｙａが演算される。横加速度Ｇｙａは、横加速度センサＧＹによって検出される信号に基づいて演算される。また、ヨーレイトセンサＹＲによって検出されるヨーレイトＹｒａに基づいて演算され得る。

操舵角取得演算ブロックＳＡＡにて、操舵角Ｓａａが演算される。操舵角Ｓａａは、ステアリングホイール角度センサＳＡによって検出される信号（ステアリングホイールＳＷの回転角度であるステアリングホイール角度θｓｗ）に基づいて演算される。また、前輪舵角センサＦＳによって検出される前輪舵角δｆａに基づいて演算され得る。即ち、操舵角Ｓａａは、ステアリングホイール角度θｓｗ、及び、前輪舵角δｆａのうちの少なくとも一方に基づいて演算され得る。

車両速度取得演算ブロックＶＸＡにて、車両速度Ｖｘａが演算される。車両速度Ｖｘａは、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出される車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて演算される。

走行抵抗取得手段ＧＲＲにて、車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗を表す走行抵抗値Ｇｒｋ、Ｇｒｃ、Ｇｒｒが演算される。走行抵抗取得手段ＧＲＲは、第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫ、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣ、及び、加算手段ＣＸＳによって構成される。

第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫにて、第１走行抵抗値Ｇｒｋが演算される。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、前後加速度Ｇｘａに含まれる車輪の転がり抵抗、及び、車体の空気抵抗による成分である。なお、転がり抵抗には、車輪（空気入りタイヤ）そのものの転がり抵抗の他、車軸の摩擦抵抗、摩擦ブレーキの引き摺り抵抗が含まれる。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、車両速度Ｖｘａに基づいて図４に示す演算マップ（特性）に基づいて演算される。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、車両速度Ｖｘａが極低速の場合には所定値ｇｋ１と演算され、車両速度Ｖｘａの上昇に従って増加される。

第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにて、第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算される。第２走行抵抗値Ｇｒｃは、前後加速度Ｇｘａに含まれる、車輪が発生する横力の車両前後方向に対応する成分である。第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算については、後述する。

加算手段ＣＸＳにて、第１走行抵抗値Ｇｒｋと第２走行抵抗値Ｇｒｃとが加算されて調整走行抵抗値Ｇｒｒが演算される。調整走行抵抗値Ｇｒｒは、前後加速度センサＧＸ等によって検出される前後加速度Ｇｘａを調整して、修正加速度Ｇｘｓを演算するための値である。そして、修正加速度演算ブロックＧＸＳにて、前後加速度Ｇｘａから調整走行抵抗値Ｇｒｒが除かれて（減算されて）修正加速度Ｇｘｓが演算される。即ち、修正加速度（修正後の前後加速度）Ｇｘｓは、前後加速度センサＧＸ等の信号から走行抵抗成分が除去された値であり、車輪の前後力のみによって車両に生じる前後加速度である。

第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫ、及び、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣの何れか一方が省略され得る。第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫが省略された場合には、第２走行抵抗値Ｇｒｃが、そのまま調整走行抵抗値Ｇｒｒとされる。第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣが省略された場合には、第１走行抵抗値Ｇｒｋが、そのまま調整走行抵抗値Ｇｒｒとされる。

前後加速度取得手段（例えば、車体に固定された前後加速度センサＧＸ）の信号には、車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗による成分が含まれるが、修正手段ＧＲＲ（ＧＲＣ、ＧＲＫ、ＣＸＳ）によって演算された走行抵抗値（Ｇｒｃ、Ｇｒｋ、Ｇｒｒ）に基づいて、走行抵抗成分が除去されるため、車輪の前後力（制・駆動力）のみによって発生する前後加速度が精度良く得られる。

図５は、図３の第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにおける第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算を説明するための機能ブロック図である。

車体スリップ角演算ブロックＢＴＡにて、ヨーレイトＹｒａ、車両速度Ｖｘａ、操舵角Ｓａａ、横加速度Ｇｙａ、及び、公知の演算方法に基づいて車体スリップ角βａが演算される。例えば、車体スリップ角速度ｄβを演算し、ｄβを積分した値（＝∫（Ｙｒａ−Ｇｙａ／Ｖｘａ）ｄｔ）と、操舵角Ｓａａ、車両速度Ｖｘａ、及び、車両モデルに基づいて演算される値とに基づいてβａが演算され得る。

前後輪スリップ角演算ブロックＡＬＦにて、車体スリップ角βａ、及び、操舵角Ｓａａに基づいて前輪スリップ角αｆａ、及び、後輪スリップ角αｒａが演算される。例えば、前輪スリップ角αｆａは、αｆａ＝βａ＋Ｓａａ によって演算され、後輪スリップ角αｒａは、αｒａ＝βａ によって演算され得る。

横加速度前後輪成分演算ブロックＧＦＲにて、横加速度の前輪成分（前輪が発生させている横加速度）Ｇｙｆ、及び、後輪成分（後輪が発生させている横加速度）Ｇｙｒが演算される。例えば、横加速度の前輪成分Ｇｙｆは、Ｇｙｆ＝Ｇｙ・Ｌｒ／Ｌ によって演算され、横加速度の後輪成分Ｇｙｒは、Ｇｙｒ＝Ｇｙ・Ｌｆ／Ｌ によって演算され得る。ここで、Ｌはホイールベース、Ｌｆは重心から前輪軸までの距離、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離である。

前後方向成分演算ブロックＧＹＭにて、横加速度の前後輪成分Ｇｙｆ、Ｇｙｒ、及び、前後輪スリップ角αｆａ、αｒａに基づいて第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算される。例えば、Ｇｒｃ＝Ｇｙｆ・ｓｉｎ（αｆａ）＋Ｇｙｒ・ｓｉｎ（αｒａ） に基づいて演算され得る。

図６は、図３の第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにおける第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算を説明するための他の機能ブロック図である。コーナリング抵抗は概ね旋回状態に応じた値となるため、予め設定された特性（演算マップ）を用いて、横加速度Ｇｙａ、及び、操舵角Ｓａａに基づいて第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算され得る。第２走行抵抗値Ｇｒｃは、横加速度Ｇｙａ、及び、操舵角Ｓａａの少なくとも一方の増加に従って増大するように演算される。

図７は、本発明の他の実施形態を説明するための図であり、推定制動力Ｆｘｅ[**]に制限（上限値）を設けて演算するための機能ブロック図である。前後力（制・駆動力）は、車輪の前後スリップによって発生するが、所定の前後スリップ（例えば、スリップ率が１５％程度）において、前後力はピーク値をとる。このピーク値は、接地荷重（垂直荷重）と路面摩擦係数の影響を受ける。

各輪接地荷重取得演算ブロックＦＺＡにて、各輪の接地荷重Ｆｚａ[**]が演算される。接地荷重Ｆｚａ[**]は、各車輪に備えられた荷重センサ（図示せず）の出力信号に基づいて演算される。また、前後加速度センサＧＸ、及び、横加速度センサＧＹの出力（前後加速度Ｇｘａ、及び、横加速度Ｇｙａ）のうちの少なくとも何れか一方、及び、公知の方法に基づいて荷重変動（静的荷重（予め設定されている所定値）からの変動量）が演算されることによって、接地荷重Ｆｚａ[**]が決定され得る。路面摩擦係数取得演算ブロックＭＭＸにて、車輪と路面との間の摩擦係数（路面摩擦係数）μｍａｘが演算される。路面摩擦係数μｍａｘは、前後加速度Ｇｘａ、及び、横加速度Ｇｙａのうちの少なくとも何れか一方、及び、公知の方法に基づいて演算される。

制限演算ブロックＬＭＴにて、接地荷重Ｆｚａ[**]、及び、路面摩擦係数μｍａｘに基づいて、推定制動力Ｆｘｅ[**]に制限が与えられ、制限後の推定制動力Ｆｘｅ[**]が演算される。具体的には、各輪制動力推定演算ブロックＦＸＥにて演算された推定制動力Ｆｘｅ[**]とμｍａｘ・Ｆｚａ[**]とを比較し、大きい方の値が制限後の推定制動力Ｆｘｅ[**]として演算される。推定制動力Ｆｘｅ[**]が、接地荷重Ｆｚａ[**]、路面摩擦係数μｍａｘに基づいて演算される前後力のピーク値（上限値）に制限されるため、推定制動力Ｆｘｅ[**]の演算精度が向上され得る。

次に、機能ブロック図である図８を用いて、上記車輪制動力推定装置によって推定された推定制動力Ｆｘｅ[**]に基づいて、制動制御、及び、操舵制御のうちの少なくとも何れか一方を実行する車両の運動制御装置について説明する。

制御手段ＣＴＬにて、ブレーキアクチュエータＢＲＫ、電動パワーステアリング機構ＥＰＳ、及び、ステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲのうちの少なくとも１つを制御する目標値が、推定制動力Ｆｘｅ[**]に基づいて演算される。制御手段ＣＴＬには、各車輪の制動力を個別に制御するための制動制御演算ブロックＢＦＣと、ステアリングホイールＳＷに付与される操舵トルク、及び、操向車輪舵角（前輪舵角）のうちの少なくとも何れか一方を制御するための操舵制御演算ブロックＳＴＣとが含まれている。制動制御演算ブロックＢＦＣ、及び、操舵制御演算ブロックＳＴＣのうちの何れか一方が省略され得る。

図９の機能ブロック図を参照して、制動制御演算ブロックＢＦＣについて説明する。

制動制御目標値演算ブロックＦＸＴにて、操舵角Ｓａａ（ステアリングホイール角度θｓｗ、前輪舵角δｆａ）、車両速度Ｖｘａ、及び、旋回状態量Ｔａａに基づいて、車両を安定化する車両安定化制御における制動力の目標値Ｆｘｔ[**]が演算される。ここで、旋回状態量ＴａａはヨーレイトＹｒａ、横加速度Ｇｙａ等の車両の旋回運動を表す状態量である。操舵角Ｓａａ、車両速度Ｖｘａ、及び、旋回状態量Ｔａａに基づいて、車両のステア特性が過度のオーバステアであると判定されると、少なくとも車両の旋回外側前輪の制動力目標値Ｆｘｔ[**]が増加される。また、操舵角Ｓａａ、車両速度Ｖｘａ、及び、旋回状態量Ｔａａに基づいて、車両のステア特性が過度のアンダステアであると判定されると、少なくとも車両の旋回内側後輪の制動力目標値Ｆｘｔ[**]が増加される。そして、制動制御目標値演算ブロックＦＸＴにて演算された制動力目標値Ｆｘｔ[**]に基づいてブレーキアクチュエータＢＲＫが制御される。

横力実際値演算ブロックＦＹＡにて、推定制動力Ｆｘｅ[**]、及び、旋回状態量Ｔａａに基づいて、各輪の横力実際値Ｆｙａ[**]が演算される。具体的には、車両横方向、及び、重心回りの力の釣合式を用いて、横加速度Ｇｙａ、ヨーレイトＹｒａを微分したヨー角加速度ｄＹｒ、及び、推定制動力Ｆｘｅ[**]から求められる左右制動力差ΔＦｘに基づいて横力実際値Ｆｙａ[**]が演算される。

横力規範値演算ブロックＦＹＫにて、操舵角Ｓａａ、及び、車両速度Ｖｘａに基づいて、横力規範値Ｆｙｋ[**]が演算される。横力規範値Ｆｙｋ[**]は、車両速度Ｖｘａにて操舵角Ｓａａの操舵操作が行われたときに、車両の旋回運動に必要とされる車輪横力の目標となる値である。横力規範値Ｆｙｋ[**]の演算では、路面摩擦係数μｍａｘが考慮され得る。

比較手段ＤＦＹにて、横力実際値Ｆｙａ[**]と横力規範値Ｆｙｋ[**]とが比較され、その比較結果（横力偏差）ΔＦｙ[**]（＝Ｆｙａ[**]−Ｆｙｋ[**]）が出力される。制動制御目標値演算ブロックＦＸＴでは、横力偏差ΔＦｙ[**]に基づいて、制動力目標値Ｆｘｔ[**]の調整が行われる。具体的には、横力偏差ΔＦｙ[**]が所定値ｄｆｙ１以下となった場合に、制動力目標値Ｆｘｔ[**]の増加が制限される。即ち、車輪の実際の横力が低下した場合に、制動力目標値Ｆｘｔ[**]の増加の程度が減少されて、必要な横力が確保され得る。

各輪の横力偏差ΔＦｙ[**]に代えて、車軸における横力偏差ΔＦｙ[#]が用いられ得る。ここで、添字[#]は、前輪軸、及び、後輪軸のうちの何れかに関するものであることを示し、[f]は前輪軸、[r]は後輪軸を示す。横力偏差ΔＦｙ[#]は、車両横方向、及び、重心回りの力の釣合式を用いて、横加速度Ｇｙａ、ヨーレイトＹｒａを微分したヨー角加速度ｄＹｒ、及び、推定制動力Ｆｘｅ[**]から求められる左右制動力差ΔＦｘに基づいて車軸毎の横力実際値Ｆｙａ[#]は演算される。

図１０の機能ブロック図を参照して、操舵制御演算ブロックＳＴＣについて説明する。

制動力左右差演算ブロックＤＦＸにて、推定制動力Ｆｘｅ[**]に基づいて、制動力の左右差ΔＦｘが演算される。左右制動力差ΔＦｘの演算は、車両がμスプリット路面（左右車輪において摩擦係数の異なる路面）を走行し、ＡＢＳ制御（車輪速度に基づいて車輪ロックを防止する制御）が実行された場合に行われ得る。

操舵トルク目標値演算ブロックＴＳＴにて、左右制動力差ΔＦｘに基づいて操舵トルク目標値Ｔｓｔが演算される。具体的には、操舵トルク目標値Ｔｓｔは左右制動力差ΔＦｘが所定値ｄｆｘ１以上の場合に制動力差によって発生される車両偏向（ヨーイング運動）を抑制する操舵方向へステアリングホイールＳＷが動かされるように操舵トルク目標値Ｔｓｔが演算される。そして、操舵トルク目標値Ｔｓｔに基づいて電動パワーステアリング機構ＥＰＳが制御される。

操舵角目標値演算ブロックＶＧＴにて、左右制動力差ΔＦｘに基づいて操舵角目標値Ｖｇｔが演算される。具体的には、操舵角目標値Ｖｇｔは左右制動力差ΔＦｘが所定値ｄｆｘ２以上の場合に制動力差によって発生される車両偏向（ヨーイング運動）を抑制する操舵方向へ操向車輪（前輪）が操舵されるように操舵角目標値Ｖｇｔが演算される。そして、操舵角目標値Ｖｇｔに基づいてステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲが制御される。

μスプリット路面を走行中に、ＡＢＳ制御が実行されると、車両は路面摩擦係数が高い側の方向に偏向する。操舵制御は、操舵トルク付与によって運転者に対してカウンタステア操作（車両偏向を抑制するステアリング操作）を促し、操向車輪の舵角調整によって自動的にカウンタステアを実行する。さらに、走行抵抗が除去された前後加速度（修正加速度）Ｇｘｓに基づいて演算された左右制動力差ΔＦｘに基づいて、操舵制御が実行されるため、高精度な操舵制御が行われ得る。なお、操舵トルク目標値演算ブロックＴＳＴ、及び、操舵角目標値演算ブロックＶＧＴのうちの何れか一方は省略され得る。

ＥＣＵ…電子制御ユニット、ＧＸ…前後加速度センサ、ＧＹ…横加速度センサ、ＷＳ[**]…車輪速度センサ、ＹＲ…ヨーレイトセンサ、ＰＷ[**]…押付量センサ、ＳＷ…ステアリングホイール、ＳＡ…ステアリングホイール角センサ、ＦＳ…前輪舵角センサ、ＰＤ[**]…摩擦部材、ＢＲＫ…ブレーキアクチュエータ、ＥＰＳ…電動パワーステアリング機構、ＶＧＲ…ステアリングギヤ比可変機構

Claims (8)

1. 車両の各車輪に制動力を発生させる制動手段の摩擦部材の押付量を取得する押付量取得手段と、
   前記車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
   前記前後加速度に基づいて前記車両に作用する減速力を演算し、該減速力、及び、前記押付量に基づいて前記制動力を推定する推定手段と
   を備えたことを特徴とする車輪の制動力推定装置。
2. 請求項１に記載される車輪の制動力推定装置において、
   前記推定手段は、前記車両の全ての車輪の前記押付量の総和に対する前記車両の１つの車輪の前記押付量の比率を、前記減速力に乗じることにより前記制動力を推定することを特徴とする車輪の制動力推定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載される車輪の制動力推定装置であって、
   前記車両に作用する走行抵抗を取得する走行抵抗取得手段を備え、
   前記推定手段は、前記前後加速度から前記走行抵抗を除いて前記減速力を演算することを特徴とする車輪の制動力推定装置。
4. 請求項３に記載される車輪の制動力推定装置であって、
   前記車両の走行速度を取得する車速取得手段を備え、
   前記走行抵抗取得手段は、前記走行速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車輪の制動力推定装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載される車輪の制動力推定装置であって、
   前記車両の操舵角を取得する操舵角取得手段と、
   車両の横加速度を取得する横加速度取得手段とを備え、
   前記走行抵抗取得手段は、前記操舵角、及び、前記横加速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車輪の制動力推定装置。
6. 請求項１乃至請求項５に記載される車輪の制動力推定装置であって、
   前記車両の各車輪の接地荷重を取得する接地荷重取得手段と、
   前記車両の走行する路面の摩擦係数を取得する摩擦係数取得手段とを備え、
   前記推定手段は、前記接地荷重、及び、前記路面の摩擦係数に基づいて前記制動力に制限を設けることを特徴とする車輪の制動力推定装置。
7. 走行中の車両の運動を安定化する車両の運動制御装置において、
   前記の各車輪に制動力を発生させる制動手段の摩擦部材の押付量を取得する押付量取得手段と、
   前記車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
   前記制動手段の制動部材の押付量を取得する押付量取得手段と、
   前記前後加速度に基づいて前記車両に作用する減速力を演算し、該減速力、及び、前記押付量に基づいて前記制動力を推定し、推定制動力とする推定手段と、
   前記推定制動力に基づいて、前記車両に対し制動制御及び操舵制御のうち少なくとも一方を実行して前記車両の運動を安定化する制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両の運動制御装置。
8. 請求項７に記載される車両の運動制御装置において、
   前記推定手段は、前記車両の全ての車輪の前記押付量の総和に対する前記車両の１つの車輪の前記押付量の比率を、前記減速力に乗じることにより前記推定制動力を演算することを特徴とする車両の運動制御装置。
   

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