JP2013241063A

JP2013241063A - 車両挙動制御装置

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Publication number: JP2013241063A
Application number: JP2012114817A
Authority: JP
Inventors: Koji Ueno; 浩司上野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: JP5664594B2

Abstract

【課題】操舵角センサが故障した場合であっても、横滑り抑制制御の実施判定精度の低下を抑制する。
【解決手段】車両挙動制御装置１０は、通常時に操舵角センサ１６により検出された操舵角を用いて車両の目標ヨーレートを演算し、それに基づいて横滑り抑制制御の実施判定を行う。車両挙動制御装置１０の車両挙動制御ＥＣＵ１２は、操舵角センサ１６の故障を検出する故障判定部３５と、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２０および操舵トルク演算部３２と、車体のスリップ角を検出するスリップ角演算部２６と、操舵角センサ１６の故障が検出された場合、操舵トルクおよびスリップ角に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定する横滑り抑制制御部３６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の挙動制御を行う車両挙動制御装置に関する。

従来より、車両の挙動制御を行って車両の挙動を安定化させる車両挙動制御装置が知られている。車両挙動制御装置は、ヨーレートなどの車両の状態量が所定の作動閾値を超えると、ブレーキなどを制御することで、横滑りを抑制して車両の挙動の安定化を図るものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１２７４９号公報

従来、車両挙動制御において横滑り抑制制御を実行するか否かの判定は、ハンドルの操舵角および車速から演算した目標ヨーレートと、ヨーレートセンサで検出した実際のヨーレートとを比較することにより行っている。従って、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサが故障すると、目標ヨーレートを適切に演算できず、横滑り抑制制御の実施判定精度が低下するおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵角センサが故障した場合であっても、横滑り抑制制御の実施判定精度の低下を抑制できる車両挙動制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両挙動制御装置は、通常時に操舵角センサにより検出された操舵角を用いて車両の状態量を演算し、該状態量に基づいて横滑り抑制制御の実施判定を行う。この車両挙動制御装置は、操舵角センサの故障を検出する故障検出手段と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車体のスリップ角を検出するスリップ角検出手段と、操舵角センサの故障が検出された場合、操舵トルクおよび車体のスリップ角に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定する判定手段とを備える。

この態様によると、操舵トルク情報を利用することで、操舵角センサが故障した場合であっても横滑り抑制制御の実施判定精度の低下を抑制できる。

判定手段は、操舵トルクが所定のトルク以上および／または操舵トルク変化量が所定のトルク変化量以上であり、且つ車体のスリップ角が所定のスリップ角以上および／または車体のスリップ角変化量が所定のスリップ角変化量以上である場合、横滑り抑制制御を実施する判定を行う。

本発明によれば、操舵角センサが故障した場合であっても、横滑り抑制制御の実施判定精度の低下を抑制できる。

本発明の実施形態に係る車両挙動制御装置を説明するための図である。本実施形態に係る車両挙動制御装置の制御を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両挙動制御装置１０を説明するための図である。図１に示す車両挙動制御装置１０は、各種センサからの情報に基づいて車両の状況を検知し、制動力および駆動力を制御することで旋回時の車両挙動を安定化させる、具体的には旋回時における車両の横滑りを抑制するシステムである（ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）とも呼ばれる）。

図１は、上述の車両挙動安定化制御に関与する機能ブロックを図示している。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図１に示すように、車両挙動制御装置１０は、車両挙動制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２と、車速センサ１４と、操舵角センサ１６と、ヨーレートセンサ１８と、操舵トルクセンサ２０と、横Ｇセンサ２２と、レゾルバ２４とを備え、各センサは車両挙動制御ＥＣＵ１２に検知信号を出力する。

車速センサ１４は、車両速度を検知する。操舵角センサ１６は、運転者によるハンドルの操舵角を検知する。ヨーレートセンサ１８は、車両に発生しているヨーレートを検知する。横Ｇセンサ２２は、車両に発生している横Ｇを検知する。

操舵トルクセンサ２０およびレゾルバ２４は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置の構成要素として車両に設けられたものであってよい。操舵トルクセンサ２０は、運転者によるハンドルの操舵トルクを検知する。レゾルバ２４は、ＥＰＳにおける電動モータの回転角を検知するためのものである。

車両挙動制御ＥＣＵ１２は、スリップ角演算部２６と、スリップ角変化量演算部２８と、目標ヨーレート演算部３０と、操舵トルク変化量演算部３４と、故障判定部３５と、横滑り抑制制御部３６とを備える。

スリップ角演算部２６は、ヨーレートセンサ１８から取得した車体に実際に発生している実ヨーレートγと、横Ｇセンサ２２から取得した横Ｇとから車体のスリップ角βを演算する。スリップ角変化量演算部２８は、スリップ角βの単位時間当たりの変化量β’を演算する。

目標ヨーレート演算部３０は、車速センサ１４から取得した車速と、操舵角センサ１６から取得した操舵角とに基づいて、本来発生すべき目標ヨーレートγ’を演算する。

操舵トルク演算部３２は、操舵トルクセンサ２０からの信号に基づいて、運転者によりハンドルに与えられた操舵トルクＭＴを演算する。操舵トルク変化量演算部３４は、操舵トルクＭＴの単位時間当たりの変化量ＭＴ’を演算する。

故障判定部３５は、操舵角センサ１６が正常であるか、あるいは故障しているか判定する。操舵角センサ１６の故障モードには、センサ単独では検出できないモードがある。例えば、センサ出力値が不連続になっている場合には、操舵角センサ１６の故障を容易に判定できる。しかしながら、ハンドルは回転しているが、操舵角センサ１６のロータ部が回転しない故障の場合、センサ出力値は変化しないが、それが故障によるものなのか運転者がハンドルを回転させていないのか判別できない。

そこで、本実施形態においては、ＥＰＳ装置のレゾルバ２４からの情報を利用して、操舵角センサ１６が故障しているか否か判定する。具体的には、故障判定部３５は、レゾルバ２４から取得したレゾルバ角の角速度と、操舵角センサ１６から取得した操舵角の角速度との差分の絶対値を演算する。そして、故障判定部３５は、演算した差分の絶対値が所定の故障判定閾値Ｔｈ１を超えた状態が一定時間継続したか否か判定する。差分の絶対値が故障判定閾値Ｔｈ１を超えた状態が一定時間継続した場合、故障判定部３５は操舵角センサ１６が故障していると判定する。一方、差分の絶対値が故障判定閾値Ｔｈ１を超えた状態が一定時間継続していない場合、故障判定部３５は操舵角センサ１６が故障していないと判定する。

横滑り抑制制御部３６は、上述した各種センサ、各種演算部からの情報に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定し、判定結果に基づいてブレーキＥＣＵ３８、エンジンＥＣＵ４０に指示を出し、車両の制動力、駆動力を制御する。ブレーキＥＣＵ３８は、ブレーキ油圧回路の電磁弁やポンプ等を制御することにより、各車輪に設けられたディスクブレーキのホイールシリンダの油圧を調整する。エンジンＥＣＵ４０は、エンジンの出力を制御する。

故障判定部３５により操舵角センサ１６の故障が判定されない場合、言い換えると操舵角センサ１６が正常である場合、横滑り抑制制御部３６は通常の、従来知られている方法で車両挙動安定化制御を行う。実ヨーレートγが目標ヨーレートγ’より小さい場合、横滑り抑制制御部３６は、車両の前輪が横滑り傾向にあると判定し、エンジンＥＣＵ４０に指示してエンジンの出力を抑えるとともに、ブレーキＥＣＵ３８に指示して各車輪にブレーキをかけて横力を減少させることにより、前輪横滑り傾向を抑制する。一方、実ヨーレートγが目標ヨーレートγ’より大きい場合、横滑り抑制制御部３６は、車両の後輪が横滑り傾向にあると判定し、その傾向の程度に応じて旋回外側の前輪と後輪にブレーキをかけ、車両の外向きにモーメントを発生させて後輪横滑り傾向を抑制する。

次に、故障判定部３５により操舵角センサ１６の故障が判定された場合について説明する。操舵角センサ１６が故障している場合、目標ヨーレート演算部３０により演算される目標ヨーレートγ’は正確ではない可能性がある。従って、目標ヨーレートγ’に基づいて横滑り抑制制御の実施判定を行った場合、本来必要がないにも拘わらず横滑り抑制制御を行ったり、逆に必要であるにも拘わらず横滑り抑制制御のタイミングが遅れる可能性がある。

そこで、本実施形態に係る横滑り抑制制御部３６は、故障判定部３５により操舵角センサ１６の故障が判定された場合、操舵トルクＭＴおよび／または操舵トルク変化量ＭＴ’、並びに車体のスリップ角βおよび／またはスリップ角変化量β’に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定する。

より具体的には、横滑り抑制制御部３６は、操舵トルクＭＴが所定のトルクＴｈ２以上および／または操舵トルク変化量ＭＴ’が所定のトルク変化量Ｔｈ３以上である場合、運転者が緊急事態を回避するためにハンドルを操舵した状態（「緊急回避状態」と呼ぶ）であると判定する。そして、横滑り抑制制御部３６は、緊急回避状態と判定した場合、車体のスリップ角βが所定のスリップ角Ｔｈ４以上および／または車体のスリップ角変化量β’が所定のスリップ角変化量Ｔｈ５以上であるか判定する。車体のスリップ角βが所定のスリップ角Ｔｈ４以上および／または車体のスリップ角変化量β’が所定のスリップ角変化量Ｔｈ５以上であるとき、横滑り抑制制御部３６は、横滑り抑制制御を実施する判定を行い、横滑りが抑制されるようブレーキＥＣＵ３８、エンジンＥＣＵ４０に指示を出す。

以上のように構成された本実施形態に係る車両挙動制御装置１０によれば、操舵角センサ１６が故障して目標ヨーレートを正確に演算できない場合であっても、操舵トルクＭＴ及び／又は操舵トルク変化量ＭＴ’並びにスリップ角β及び／又はスリップ角変化量β’を用いて横滑り抑制制御の実施判定を行うことで、判定精度を向上できるとともに、横滑り抑制制御の実施タイミングの遅れを抑制できる。

図２は、本実施形態に係る車両挙動制御装置１０の制御を説明するためのフローチャートである。このフローに示す制御は、所定の時間間隔ごとに行われる。

まず、故障判定部３５は、レゾルバ角速度と操舵角速度との差分の絶対値が故障判定閾値Ｔｈ１を超えた状態が一定時間継続したか否か判定する（Ｓ１０）。

レゾルバ角速度と操舵角速度との差分の絶対値が故障判定閾値Ｔｈ１を超えた状態が一定時間継続していない場合（Ｓ１０のＮ）、故障判定部３５は操舵角センサ１６が故障していないと判定する。そして、横滑り抑制制御部３６は、通常の車両挙動安定化制御を実施する（Ｓ１２）。

一方、レゾルバ角速度と操舵角速度との差分の絶対値が故障判定閾値Ｔｈ１を超えた状態が一定時間継続した場合（Ｓ１０のＹ）、故障判定部３５は操舵角センサ１６が故障していると判定する。そして、故障判定部３５は、操舵トルクＭＴがトルクＴｈ２以上および／または操舵トルク変化量ＭＴ’がトルク変化量Ｔｈ３以上であるか判定する（Ｓ１４）。

操舵トルクＭＴがトルクＴｈ２以上および／または操舵トルク変化量ＭＴ’がトルク変化量Ｔｈ３以上でない場合（Ｓ１４のＮ）、横滑り抑制制御部３６は緊急回避状態ではないと判定し、フローを終了する。

一方、操舵トルクＭＴがトルクＴｈ２以上および／または操舵トルク変化量ＭＴ’がトルク変化量Ｔｈ３以上である場合（Ｓ１４のＹ）、横滑り抑制制御部３６は、緊急回避状態であると判定し、車体のスリップ角βがスリップ角Ｔｈ４以上および／または車体のスリップ角変化量β’がスリップ角変化量Ｔｈ５以上であるか判定する（Ｓ１６）。

車体のスリップ角βがスリップ角Ｔｈ４以上および／または車体のスリップ角変化量β’がスリップ角変化量Ｔｈ５以上でない場合（Ｓ１６のＮ）、横滑り抑制制御部３６は横滑り抑制制御が必要ないと判定し、フローを終了する。

一方、車体のスリップ角βがスリップ角Ｔｈ４以上および／または車体のスリップ角変化量β’がスリップ角変化量Ｔｈ５以上である場合（Ｓ１６のＹ）、横滑り抑制制御部３６は、車両の横滑りが抑制されるようブレーキＥＣＵ３８、エンジンＥＣＵ４０に指示を出し、横滑り抑制制御を実施する（Ｓ１８）。

横ＧをＧｙと、車両のヨーレートをＹｒと、車速をＶとすると、スリップ角βの時間変化量β’（ｄβ／ｄｔ）は、Ｇｙ／Ｖ−Ｙｒとなる。Ｇｙ、Ｙｒともにセンサ値なので、ｄβ／ｄｔは走行時の路面外乱等の影響でノイズが乗りやすい。従って、スリップ角βの時間変化量β’またはこれを時間積分して得られるβの大きさのみに基づいて横滑り抑制制御を許可すると、不要な横滑り抑制制御を発生させる可能性が高い。ノイズの影響を防ぎ、且つ必要なときに横滑り抑制制御を実施させるためには、本当に運転者が横滑り抑制制御を必要とする状態を検出し、それを横滑り抑制制御の実施許可条件として用いることが望ましい。本実施形態に係る車両挙動制御装置１０では、操舵トルクＭＴ及び／又は操舵トルク変化量ＭＴ’を用いて検出した緊急回避状態をその許可条件として使用することで、不要な横滑り抑制制御の作動と作動遅れを排除している。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０車両挙動制御装置、１２車両挙動制御ＥＣＵ、１４車速センサ、１６操舵角センサ、１８ヨーレートセンサ、２０操舵トルクセンサ、２２横Ｇセンサ、２４レゾルバ、２６スリップ角演算部、２８スリップ角変化量演算部、３０目標ヨーレート演算部、３２操舵トルク演算部、３４操舵トルク変化量演算部、３５故障判定部、３６横滑り抑制制御部、３８ブレーキＥＣＵ、４０エンジンＥＣＵ。

Claims

通常時に操舵角センサにより検出された操舵角を用いて車両の状態量を演算し、該状態量に基づいて横滑り抑制制御の実施判定を行う車両挙動制御装置において、
前記操舵角センサの故障を検出する故障検出手段と、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車体のスリップ角を検出するスリップ角検出手段と、
前記操舵角センサの故障が検出された場合、操舵トルクおよび車体のスリップ角に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。
前記判定手段は、操舵トルクが所定のトルク以上および／または操舵トルク変化量が所定のトルク変化量以上であり、且つ車体のスリップ角が所定のスリップ角以上および／または車体のスリップ角変化量が所定のスリップ角変化量以上である場合、横滑り抑制制御を実施する判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御装置。