JP2013252748A - 車両姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の姿勢を制御するタイミングを適切にして、車両の横すべり角を目標横すべり角に近づけるように車両の姿勢を制御することが可能な車両姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】車両姿勢制御装置７０は、運転者の駆動操作に基づいて加速し、また、運転者の制動操作に基づいて減速する車両１の姿勢を制御する。車両姿勢制御装置７０は、運転者の駆動操作および制動操作の少なくとも一方の操作量に基づいて目標横すべり角を算出し、車両１の横すべり角を算出した目標横すべり角に近づけるように車両１の姿勢を制御する制御部８０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者の駆動操作に基づいて加速し、また、運転者の制動操作に基づいて減速する車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置に関する。

特許文献１の旋回挙動制御装置は、車輪速に基づいて車速を算出し、操舵角に応じて目標ヨーレートを算出し、車速および目標ヨーレートに応じて目標横すべり角を算出し、目標横すべり角、目標ヨーレートに応じて前輪および後輪の目標転舵角を算出し、目標転舵角に実際の転舵角が一致するように転舵機構を駆動制御する。

特開２０１０−１７９８４１号公報

車速に基づいて目標横すべり角を算出する場合、車速の変化を検出した後に車両の姿勢の制御を開始するため、車両の姿勢を制御するタイミングが遅れてしまい、車両が加速および減速を短時間で行う場合には、適切なタイミングで車両の姿勢が制御されず、車両の横すべり角を目標横すべり角に近づけるように車両の姿勢を制御することが難しい。

本発明は、上記課題を解決するため、車両状態の検出の遅れによる影響を極力少なくし、車両の姿勢を制御するタイミングを適切にして、車両の横すべり角を目標横すべり角に近づけるように車両の姿勢を制御することが可能な車両姿勢制御装置を提供することを目的とする。

（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、運転者の駆動操作に基づいて加速し、また、運転者の制動操作に基づいて減速する車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置において、前記運転者の駆動操作および制動操作の少なくとも一方の操作量に基づいて目標横すべり角を算出し、前記車両の横すべり角を前記目標横すべり角に近づけるように前記車両の姿勢を制御する制御部を備えることを要旨とする。

上記車両姿勢制御装置においては、制御部が、車両が加速するための運転者の駆動操作および車両が減速するための運転者の制動操作の少なくとも一方の操作量に基づいて目標横すべり角を算出する。このため、車速の変化を検出せずに目標横すべり角を決定することができ、車両の姿勢を制御するタイミングを適切にして、車両の横すべり角を目標横すべり角に近づけるように車両の姿勢を制御することが可能になる。

（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１に記載の車両姿勢制御装置において、前記運転者の駆動操作が行われたとき、前記制御部は、前記運転者の駆動操作の操作量に基づいて前記目標横すべり角を算出することを要旨とする。

上記車両姿勢制御装置においては、運転者の駆動操作が行われたとき、制御部は、運転者の駆動操作の操作量に基づいて目標横すべり角を算出するため、車両が加速するときに、車速の変化を検出せずに目標横すべり角を決定することができる。

（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項１または２に記載の車両姿勢制御装置において、前記運転者の制動操作が行われたとき、前記制御部は、前記運転者の制動操作の操作量に基づいて前記目標横すべり角を算出することを要旨とする。

上記車両姿勢制御装置においては、運転者の制動操作が行われたとき、制御部は、運転者の制動操作の操作量に基づいて目標横すべり角を算出するため、車両が減速するときに、車速の変化を検出せずに目標横すべり角を決定することができる。

（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、前記制御部は、前記運転者の駆動操作の操作量と、前記運転者の操舵の操作量とに基づいて前記目標横すべり角を算出することを要旨とする。

運転者のステアリング操作の操作量、すなわち操舵の操作量は、車両のヨーレートと関連する。車速が変化しない場合に、操舵の操作量が大きくなると車両のヨーレートは大きくなり、操舵の操作量が小さくなると車両のヨーレートは小さくなる。上記車両姿勢制御装置においては、制御部は、運転者の駆動操作の操作量と、運転者の操舵の操作量とに基づいて目標横すべり角を算出するため、車両のヨーレートに応じる目標横すべり角を算出することができる。

（５）第５の手段は、請求項５に記載の発明すなわち、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、前記制御部は、前記運転者の制動操作の操作量と、前記運転者の操舵の操作量とに基づいて前記目標横すべり角を算出することを要旨とする。

上述のごとく、運転者のステアリング操作の操作量、すなわち操舵の操作量は、車両のヨーレートと関連する。上記車両姿勢制御装置においては、制御部は、運転者の制動操作の操作量と、運転者の操舵の操作量とに基づいて目標横すべり角を算出するため、車両のヨーレートに応じる目標横すべり角を算出することができる。

（６）第６の手段は、請求項６に記載の発明すなわち、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、前記駆動操作の操作量は、アクセルペダルの操作量およびスロットルの開度の少なくとも１つであることを要旨とする。

上記車両姿勢制御装置においては、アクセルペダルが踏み込まれたとき、またはスロットルが開くときに、アクセルペダルの踏み込み量の変化またはスロットルが開く度合いの変化に応じて、目標横すべり角を算出することができる。

（７）第７の手段は、請求項７に記載の発明すなわち、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、前記制御部は、前記車両の変速機構において設定されている変速比と、前記運転者の駆動操作の操作量とに基づいて前記目標横すべり角を算出することを要旨とする。

変速機構は、車両のエンジンの回転速度を変化させることなく、車輪の回転速度を変化させる。すなわち、変速機構は、エンジンの回転速度に対する車輪の回転速度に相当する変速比を変化させる。変速比は車速と関連する。上記車両姿勢制御装置においては、制御部は、変速機構において設定されている変速比と、運転者の駆動操作の操作量とに基づいて目標横すべり角を算出するため、変速比に基づかずに目標横すべり角を算出する場合と比較して、より車速に応じる目標横すべり角を算出することができる。

（８）第８の手段は、請求項８に記載の発明すなわち、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、前記制動操作の操作量は、ブレーキペダルの操作量、ブレーキペダルに作用する踏力、およびパーキングブレーキの操作量の少なくとも１つであることを要旨とする。

上記車両姿勢制御装置においては、ブレーキペダルが踏み込まれたとき、ブレーキペダルを踏み込む力が変化したとき、またはパーキングブレーキを使用するときに、ブレーキペダルの踏み込み量の変化、ブレーキペダルを踏み込む力の変化、またはパーキングブレーキの操作の度合いの変化に応じて、目標横すべり角を算出することができる。

本発明は、車両の姿勢を制御するタイミングを早めて、車両の横すべり角を目標横すべり角に近づけるように車両の姿勢を制御することが可能な車両姿勢制御装置を提供する。

本発明の実施形態の車両姿勢制御装置について、同車両姿勢制御装置を備える車両の全体構造を模式的に示す構成図。 実施形態の車両姿勢制御装置について、駆動操作または制動操作の操作量および操舵の操作量と、前輪制御量および後輪制御量との関係を示すグラフ。 実施形態の車両姿勢制御装置により実行される車両姿勢制御処理について、その手順を示すフローチャート。

図１に示されるように、車両１は、車体２、エンジン３０、変速機構４１、駆動機構４２、制動機構４３、操舵機構４４、左前輪５１、右前輪５２、左後輪５３、右後輪５４、エンジン制御装置６、および車両姿勢制御装置７０を有する。車両１は、運転者の駆動操作に基づいて加速し、また、運転者の制動操作に基づいて減速する。

エンジン３０は、燃焼室３１、ピストン３２、コネクティングロッド３３、クランクシャフト３４、およびスロットル３５を有する。燃料および空気は、燃焼室３１に流入して、燃焼室３１において爆発する。ピストン３２は、燃焼室３１の一部を形成する。ピストン３２は、燃焼室３１における爆発により往復運動を行う。コネクティングロッド３３は、ピストン３２およびクランクシャフト３４に接続される。コネクティングロッド３３は、ピストン３２の往復運動をクランクシャフト３４の回転運動に変換する。クランクシャフト３４の回転、すなわちエンジン３０の回転は、前輪５１，５２および後輪５３，５４に伝達される。スロットル３５は、燃焼室３１に流入する空気の流量を制御する。

変速機構４１は、変速比を変化させることにより、エンジン３０の回転速度を変化させることなく、前輪５１，５２および後輪５３，５４の回転速度を変化させる。変速比は、エンジン３０の所定の回転速度に対する、前輪５１，５２および後輪５３，５４の回転速度に相当する。変速機構４１は、車両１の運転者によるシフトレバー（不図示）の操作、または車速およびエンジン３０の回転速度に基づいて、変速比を設定する。

駆動機構４２は、エンジン３０の回転速度を上げることにより、車両１を加速させる。駆動機構４２は、アクセルペダル４２Ａを有する。また、駆動機構４２は、スロットル３５を含む。アクセルペダル４２Ａとスロットル３５はエンジン制御装置６を介して電気的に互いに接続されている。車両１の運転者によるアクセルペダル４２Ａの操作に応じて、スロットル３５の開度が変化する。スロットル３５の開度が大きくなることにより、燃焼室３１に流入する空気の流量が増えて、エンジン３０の回転速度が上がる。したがって、アクセルペダル４２Ａの操作量に応じて車両１が加速する。

制動機構４３は、前輪５１，５２および後輪５３，５４の回転を抑えることにより、車両１を減速させる。制動機構４３は、ブレーキペダル４３Ａを有する。また、制動機構４３は、機械式ブレーキ４３Ｂを含む。ブレーキペダル４３Ａと機械式ブレーキ４３Ｂは油圧系を介して互いに接続される。機械式ブレーキ４３Ｂは、前輪５１，５２および後輪５３，５４とともに回転するブレーキローター（不図示）と、ブレーキローターに接触可能なブレーキキャリパー（不図示）とを有する。機械式ブレーキ４３Ｂは、ブレーキローターの運動エネルギーを、ブレーキローターとブレーキキャリパーとの摩擦による熱エネルギーに変換することにより、前輪５１，５２および後輪５３，５４の回転を抑える。車両１の運転者によるブレーキペダル４３Ａの操作に応じて、機械式ブレーキ４３Ｂのブレーキローターに対してブレーキキャリパーが押さえ付けられる力が変化する。したがって、ブレーキペダル４３Ａの操作量に応じて車両１が減速する。

操舵機構４４は、前輪５１，５２の向き、すなわち前輪５１，５２の舵角を変化させる。操舵機構４４は、ステアリングホイール４４Ａおよびステアリングギア４４Ｂを有する。ステアリングホイール４４Ａと各前輪５１，５２は、ステアリングギア４４Ｂを介して互いに接続される。車両１の運転者によるステアリングホイール４４Ａの操作に応じて、ステアリングギア４４Ｂは前輪５１，５２の舵角を変化させる。運転者のステアリング操作の操作量、すなわち操舵の操作量は、車両１のヨーレートと関連する。車速が変化しない場合に、操舵の操作量が大きくなると車両１のヨーレートは大きくなり、操舵の操作量が小さくなると車両１のヨーレートは小さくなる。

左前輪５１は、車体２の左前側部位に配置される。右前輪５２は、車体２の右前側部位に配置される。各前輪５１，５２は、前軸５Ｆを回転の中心軸として回転可能に配置される。左後輪５３は、車体２の左後側部位に配置される。右後輪５４は、車体２の右後側部位に配置される。各後輪５３，５４は、後軸５Ｒを回転の中心軸として回転可能に配置される。

エンジン制御装置６は、アクセルペダル４２Ａの操作量に基づいて、スロットル３５の開度を制御するとともに、燃焼室３１への燃料噴射を制御する。エンジン制御装置６は、アクセルペダル４２Ａの操作量であるアクセルペダル４２Ａの踏み込み量を検出して、アクセルペダル４２Ａの踏み込み量に基づいてスロットル３５の開度を制御する。

車両姿勢制御装置７０は、演算装置７１、記憶部７２、前輪制御装置７３、および後輪制御装置７４を有する。演算装置７１、前輪制御装置７３、および後輪制御装置７４は、制御部８０を構成する。演算装置７１は、目標横すべり角を決定する目標横すべり角決定部を構成し、前輪制御装置７３および後輪制御装置７４は、車両１の姿勢を制御する姿勢制御部を構成する。

演算装置７１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成される集積回路を有する。演算装置７１は、記憶部７２に記憶されているプログラムに基づいて車両姿勢制御処理を実行する。車両姿勢制御処理において、演算装置７１は、目標横すべり角を算出し、また、目標横すべり角に対応する前輪制御量および後輪制御量を算出する。本実施形態における演算装置７１は、目標横すべり角の角度を直接算出することなく、前輪制御量および後輪制御量を算出することにより目標横すべり角を算出する。

記憶部７２は、情報を記憶する不揮発性のメモリにより構成される。記憶部７２は、演算装置７１が実行するプログラムと、プログラムに用いる情報として、駆動操作または制動操作の操作量および操舵の操作量と、前輪制御量および後輪制御量との対応を示すテーブルを予め記憶している。

前輪制御装置７３は、アクティブステアリング装置により構成される。前輪制御装置７３は、ステアリングホイール４４Ａの操舵角から独立して前輪５１，５２の舵角を制御することが可能である。前輪制御装置７３は、演算装置７１で算出された前輪制御量に基づいて前輪５１，５２を制御することにより、車両１の姿勢を制御する。前輪制御装置７３は操舵角センサ７３Ａを内蔵する。操舵角センサ７３Ａは、ステアリングホイール４４Ａの操作量、すなわちステアリングホイール４４Ａの操舵角を検出する。

後輪制御装置７４は、左右駆動力配分装置により構成される。後輪制御装置７４は、後輪５３，５４の駆動力の配分比率を制御する。すなわち、後輪制御装置７４は、駆動輪である後輪５３，５４について、左後輪５３の駆動力と右後輪５４の駆動力の比率を制御する。後輪制御装置７４は、演算装置７１で算出された後輪制御量に基づいて後輪５３，５４を制御することにより、車両１の姿勢を制御する。

図２は、駆動操作または制動操作の操作量および操舵の操作量と、前輪制御量および後輪制御量との対応を示すテーブルの一例を示すグラフである。駆動操作または制動操作の操作量が大きくなると、演算装置７１で算出される前輪制御量および後輪制御量も大きくなる。また、操舵の操作量が大きくなると、演算装置７１で算出される前輪制御量および後輪制御量も大きくなる。

図３を参照して、車両姿勢制御装置７０の車両姿勢制御処理について説明する。
ステップＳ１では、演算装置７１が、アクセルペダル４２Ａまたはブレーキペダル４３Ａの踏み込み量を検出することにより、車両１の運転者による駆動操作または制動操作の操作量を検出する。

ステップＳ２では、演算装置７１が、操舵角センサ７３Ａの出力に基づいてステアリングホイール４４Ａの操舵角を検出することにより、車両１の運転者による操舵の操作量を検出する。

ステップＳ３では、演算装置７１が、ステップＳ１で検出された駆動操作または制動操作の操作量と、ステップＳ２で検出された操舵の操作量とに基づいて、目標横すべり角を算出する。

ステップＳ４では、前輪制御装置７３および後輪制御装置７４の少なくとも一方が、車両１の横すべり角をステップＳ３で算出された目標横すべり角に近づけるように、車両１の姿勢を制御する。

車両姿勢制御装置７０の動作について説明する。
運転者は車両１を加速させるときにアクセルペダル４２Ａを踏み込む、すなわち駆動操作を行う。このとき、演算装置７１は、アクセルペダル４２Ａの踏み込み量に基づいて目標横すべり角を算出する。

また、運転者は車両１を減速させるときにブレーキペダル４３Ａを踏み込む、すなわち制動操作を行う。このとき、演算装置７１は、ブレーキペダル４３Ａの踏み込み量に基づいて目標横すべり角を算出する。

そして、前輪制御装置７３は、目標横すべり角に応じた前輪制御量に基づいて、前輪５１，５２を制御する。後輪制御装置７４は、目標横すべり角に応じた後輪制御量に基づいて、後輪５３，５４を制御する。

本実施形態の車両姿勢制御装置７０は以下の効果を奏する。
（１）車両姿勢制御装置７０は、運転者の駆動操作および制動操作の少なくとも一方の操作量に基づいて目標横すべり角を算出し、車両１の横すべり角を目標横すべり角に近づけるように車両１の姿勢を制御する制御部８０を備える。このため、車速の変化を検出せずに目標横すべり角を決定することができ、車両１の姿勢を制御するタイミングを適切にして、車両１の横すべり角を目標横すべり角に近づけるように車両１の姿勢を制御することが可能になる。

（２）運転者の駆動操作が行われたとき、制御部８０は、運転者の駆動操作の操作量に基づいて目標横すべり角を算出する。このため、車両１が加速するときに、車速の変化を検出せずに目標横すべり角を決定することができる。

（３）運転者の制動操作が行われたとき、制御部８０は、運転者の制動操作の操作量に基づいて目標横すべり角を算出する。このため、車両１が減速するときに、車速の変化を検出せずに目標横すべり角を決定することができる。

（４）制御部８０は、運転者の駆動操作の操作量と、運転者の操舵の操作量とに基づいて目標横すべり角を算出する。このため、車両１のヨーレートに応じる目標横すべり角を算出することができる。

（５）制御部８０は、運転者の制動操作の操作量と、運転者の操舵の操作量とに基づいて目標横すべり角を算出する。このため、車両１のヨーレートに応じる目標横すべり角を算出することができる。

（６）駆動操作の操作量は、アクセルペダル４２Ａの操作量である。よって、アクセルペダル４２Ａが踏み込まれたときに、アクセルペダル４２Ａの踏み込み量の変化に応じて、目標横すべり角を算出することができる。

（７）制動操作の操作量は、ブレーキペダル４３Ａの操作量である。よって、ブレーキペダル４３Ａを踏み込まれたときに、ブレーキペダル４３Ａの踏み込み量の変化に応じて、目標横すべり角を算出することができる。

本発明は、上記実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・実施形態の車両姿勢制御装置７０においては、後輪制御装置７４は左右駆動力配分装置により構成される。一方、変形例の車両姿勢制御装置においては、後輪制御装置は独立駆動装置により構成される。また、他の変形例の車両姿勢制御装置においては、後輪制御装置は後輪５３，５４の舵角を制御可能な後輪ステアリング装置により構成される。すなわち、後輪制御装置は、後輪５３，５４の駆動力の比率を制御する駆動力配分装置に限定されない。

・実施形態の車両姿勢制御装置７０においては、前輪制御装置７３はアクティブステアリング装置により構成される。一方、変形例の車両姿勢制御装置においては、前輪制御装置は独立駆動装置または左右駆動力配分装置により構成される。すなわち、前輪制御装置は、前輪５１，５２の舵角を制御する差動機構装置またはステアバイワイヤ装置等のアクティブステアリング装置に限定されない。

・実施形態の車両姿勢制御装置７０においては、駆動操作の操作量は、アクセルペダル４２Ａの操作量である。一方、変形例の車両姿勢制御装置においては、駆動操作の操作量は、スロットル３５の開度である。このような構成においては、スロットル３５が開くときに、スロットル３５が開く度合いの変化に応じて、目標横すべり角を算出することができる。

・実施形態の車両姿勢制御装置７０においては、制動操作の操作量は、ブレーキペダル４３Ａの操作量である。一方、変形例の車両姿勢制御装置においては、制動操作の操作量は、ブレーキペダル４３Ａに作用する踏力である。また、他の変形例の車両姿勢制御装置においては、制動操作の操作量は、パーキングブレーキ（不図示）の操作量である。このような構成においては、ブレーキペダル４３Ａを踏み込む力が変化したとき、またはパーキングブレーキを使用するときに、ブレーキペダル４３Ａを踏み込む力の変化、またはパーキングブレーキの操作の度合いの変化に応じて、目標横すべり角を算出することができる。

・実施形態の車両姿勢制御装置７０においては、運転者の駆動操作の操作量と、運転者の操舵の操作量とに基づいて目標横すべり角が算出される。一方、変形例の車両姿勢制御装置においては、制御部８０が、車両１の変速機構４１において設定されている変速比と、運転者の駆動操作または制動操作の操作量とに基づいて目標横すべり角を算出する。また、他の変形例の車両姿勢制御装置においては、制御部８０が、車両１の変速機構４１において設定されている変速比と、運転者の駆動操作または制動操作の操作量と、運転者の操舵の操作量とに基づいて目標横すべり角を算出する。このような構成によれば、変速比に基づかずに目標横すべり角を算出する場合と比較して、より車速に応じる目標横すべり角を算出することができる。

・実施形態の車両姿勢制御装置７０においては、運転者の操舵の操作量に基づいて目標横すべり角が算出される。一方、変形例の車両姿勢制御装置においては、運転者の駆動操作または制動操作の操作量のみに基づいて目標横すべり角が算出される。すなわち、例えば、操舵されていないときに車両姿勢制御処理が実行されることにより、操舵の操作量に基づかずに目標横すべり角を算出することができる。

１…車両、２…車体、３０…エンジン、３５…スロットル、４１…変速機構、４２…駆動機構、４２Ａ…アクセルペダル、４３…制動機構、４３Ａ…ブレーキペダル、４３Ｂ…機械式ブレーキ、４４…操舵機構、４４Ａ…ステアリングホイール、５１…左前輪、５２…右前輪、５３…左後輪、５４…右後輪、７０…車両姿勢制御装置、７１…演算装置、７２…記憶部、７３…前輪制御装置、７３Ａ…操舵角センサ、７４…後輪制御装置、８０…制御部。

Claims (8)

1. 運転者の駆動操作に基づいて加速し、また、運転者の制動操作に基づいて減速する車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置において、
   前記運転者の駆動操作および制動操作の少なくとも一方の操作量に基づいて目標横すべり角を算出し、前記車両の横すべり角を前記目標横すべり角に近づけるように前記車両の姿勢を制御する制御部
   を備える車両姿勢制御装置。
2. 前記運転者の駆動操作が行われたとき、前記制御部は、前記運転者の駆動操作の操作量に基づいて前記目標横すべり角を算出する
   請求項１に記載の車両姿勢制御装置。
3. 前記運転者の制動操作が行われたとき、前記制御部は、前記運転者の制動操作の操作量に基づいて前記目標横すべり角を算出する
   請求項１または２に記載の車両姿勢制御装置。
4. 前記制御部は、前記運転者の駆動操作の操作量と、前記運転者の操舵の操作量とに基づいて前記目標横すべり角を算出する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置。
5. 前記制御部は、前記運転者の制動操作の操作量と、前記運転者の操舵の操作量とに基づいて前記目標横すべり角を算出する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置。
6. 前記駆動操作の操作量は、アクセルペダルの操作量およびスロットルの開度の少なくとも１つである
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置。
7. 前記制御部は、前記車両の変速機構において設定されている変速比と、前記運転者の駆動操作の操作量とに基づいて前記目標横すべり角を算出する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置。
8. 前記制動操作の操作量は、ブレーキペダルの操作量、ブレーキペダルに作用する踏力、およびパーキングブレーキの操作量の少なくとも１つである
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置。