JP2557232B2 - 車両の旋回運動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明は、車両の旋回運動制御装置に関する。

（２） 従来の技術 従来、車両の旋回運動を制御するものとしてアンチロ
ックブレーキが知られている。

（３） 発明が解決しようとする問題点 ところが、アンチロックブレーキはその制御の主眼を
制動性能に向けたものであり、運動性能に関してはタイ
ヤ横力の低下を防止するだけに留まっている。

そこで本出願人は、車両の自由転動輪の速度差により
旋回運動量としてのヨーレートを検出するとともに、検
出された車両速度、ヨーレートおよび転舵角の履歴によ
り定めた基準旋回運動量としての基準ヨーレートと、検
出ヨーレートとの偏差が許容値よりも大きいときにエン
ジン出力を低下するように旋回運動制御装置を既に提案
している。

しかるに、上記旋回運動制御装置において、許容値が
一定である場合には、転舵角が大きいときには車両の旋
回運動の慣性力により制御不足を来すおそれがある。こ
の際、転舵角が大きいときに制御不足を来さないように
基準ヨーレートを定めればよいのであるが、基準ヨーレ
ートは、転舵角センサの出力のみに基づいて定まるもの
ではなく、車両速度等の他の要素も含んで定められるの
で前記許容値を一定としていても制御不足を来さないよ
うに基準ヨーレートを定めるのは難しい。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
転舵角に応じて許容値を変化させることにより制御応答
性を容易に向上するようにした車両の旋回運動制御装置
を提供することを目的とする。

B.発明の構成 （１） 問題点を解決するための手段 本発明装置は、車両の旋回時に生じる旋回運動量を検
出する旋回運動量検出手段と；車両速度を検出する車両
速度検出器と；ステアリングハンドルの転舵角を検出す
る転舵角センサと；少なくとも車両速度検出器および転
舵角センサの出力に基づいて基準旋回運動量を出力する
基準旋回運動量発生手段と；基準旋回運動量発生手段お
よび旋回運動量検出手段の出力偏差の基準値を転舵角セ
ンサの出力に応じて決定する基準値発生手段と；基準旋
回運動量発生手段および旋回運動量検出手段の出力偏差
が前記基準値発生手段で決定された基準値よりも大きい
ときに車両の旋回運動を制御する旋回運動修正手段と；
を備える。

（２） 作用 上記構成によれば、検出した旋回運動量と転舵角に基
づく望ましい旋回運動量との偏差が基準値を超えること
により、旋回運動量が望ましくない値になっていること
を検知することができ、それにより旋回運動を制御する
ことが可能であり、しかも出力偏差の基準値が転舵角に
応じて変化するので、転舵角に応じた適切な旋回運動制
御が可能となる。

（３） 実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明する
と、先ず本発明の一実施例を示す第１図において、車両
の左右自由転動輪Wl,Wrには速度センサ1l,1rが個別に付
設されており、これらの速度センサ1l,1rで検出された
車輪速度Vl,Vrは、旋回運動量検出手段としてのヨーレ
ート検出手段２および車両速度検出器３にそれぞれ入力
される。またステアリングハンドルＨには転舵角センサ
４が付設されており、転舵角センサ４で検出された転舵
角δと、車両速度検出器３で得られた車両速度Vvと、ヨ
ーレート検出手段２で得られた旋回運動量としてのヨー
レートｙの履歴とは基準旋回運動量発生手段としての基
準ヨーレート発生手段５に入力される。ヨーレート検出
手段２で得られたヨーレートｙと、基準ヨーレート発生
手段５から発生した基準旋回運動量としての基準ヨーレ
ートy_bとは、旋回運動修正手段としてのヨー運動修正手
段６にそれぞれ入力される。またヨー運動修正手段６で
は、ヨーレートｙと基準ヨーレートy_bとの偏差Dr（＝ｙ
−y_b）が得られ、この偏差Drと前記基準ヨーレートy_bと
はステアリング特性判別手段７に入力される。ステアリ
ング特性判別手段７の判別結果と、車両速度検出器３か
らの車両速度Vvと、転舵角センサ４からの転舵角δと
は、基準値発生手段８にそれぞれ入力される。またこの
車両には駆動輪が前輪であるか後輪であるかに応じて出
力電圧レベルをハイレベルとローレベルとに切換えるた
めのスイッチ９が備えられており、このスイッチ９の出
力は駆動輪判別回路10に入力され、駆動輪判別回路10の
判別結果が基準値発生手段８に入力される。基準値発生
手段８は、各入力信号に応じて変化する基準値信号をヨ
ー運動修正手段６に入力し、ヨー運動修正手段６の制御
態様を変化させる。

ヨーレート検出手段２は、減算回路11と、乗算回路12
と、フイルタ13と、乗算回路12の出力履歴を蓄積する履
歴蓄積回路14と、フイルタ13の出力履歴を蓄積する履歴
蓄積回路15とを備える。減算回路11は、速度センサ1l,1
rで検出された車輪速度Vl,Vrの差ｒ（＝Vr−Vl）を得る
もので、乗算回路12で前記差ｒに一定の比例定数ｄを乗
じることによりヨーレートの近似値ｙ′（＝ｒ×ｄ）が
得られる。ここで比例定数ｄは自由転動輪Wl,Wrのトレ
ッド幅であり、たとえばｄ＝１である。フイルタ13は、
車両サスペンションの振動による車輪速度Vl,Vrへの影
響を排除するものであり、再帰型フイルタが用いられ
る。ここで悪路走行中のサスペンションの振動との共振
による車輪速度Vl,Vrの変動は10Hz程度であり、車両運
動の制御に用いるヨーレートの周波数範囲は０〜2Hzで
あることから、フイルタ13は2Hz以上を減衰域としてヨ
ーレートの近似値ｙ′をフイルタリングする。すなわち
フイルタ13ではその出力値をy_nとしたときに次の第
（１）式の演算が行なわれる。

y_n＝α_１・y_n-1＋α_２・y_n-2＋α_３・y_n-3＋β_１・y_n′ ＋β_２・y_n-1′＋β_３・y_n-3′ ……（１） ここで、α_１…α₃,β_１…β_３は実験結果により定め
られる定数である。また添字_ｎ……_n-3は、フイルタリ
ングの演算が一定サイクルで繰り返されるためそのサイ
クルの今回値、数回値等を表すものであり、ヨーレート
の近似値ｙ′の前回値、前々回値…が履歴蓄積回路14か
らフイルタ13に入力され、ヨーレートｙの前回値、前々
回値…が履歴蓄積回路15からフイルタ13に入力される。

車両速度検出器３は、両速度センサ1l,1rで検出され
た車輪速度Vl,Vrに基づいて車両速度Vvを出力するもの
であり、たとえば両車輪速度Vl,Vrの大きい方の値が車
両速度Vvとして出力される。

基準ヨーレート発生手段５は、定数選択回路16と、履
歴蓄積回路17と、演算回路18とを備える。定数選択回路
16は、演算回路18での演算で用いる定数a₁,a₂,b₁,b
₂を、車両速度検出器３で得られた車両速度Vvに応じて
選択するものであり、各車両に応じてたとえば第２図で
示すように定められている各定数a₁,a₂,b₁,b₂の値が演
算回路18に入力される。また履歴蓄積回路17は、転舵角
センサ４で検出された転舵角δの履歴を演算回路18に入
力するものである。演算回路18は、車両速度検出器３で
得られた車両速度Vvと、ヨーレート検出手段２における
履歴蓄積回路15からのヨーレートｙの履歴と、履歴蓄積
回路17からの転舵角δの履歴とに基づいて現在あるべき
基準ヨーレートy_bを算出するものであり、次の第（２）
式に従う演算が行なわれる。

y_b＝−a₁・y_n-1−α_２・y_n-2＋b₁・δ_n-1＋b₂・δ_n-3…
…（２） ヨー運動修正手段６は、ヨーレート検出手段２で得ら
れたヨーレートｙと基準ヨーレート発生手段５で得られ
た基準ヨーレートy_bとの偏差Dr（＝ｙ−y_b）を得る偏差
算出回路19と、その偏差Drを絶対値化する絶対値化回路
20と、絶対値化回路20の出力が反転端子にそれぞれ入力
される第１および第２比較器21,22と、両比較器21,22の
出力端が接続される駆動輪出力トルク制御回路23とから
成る。駆動輪出力トルク制御回路23は、たとえばエンジ
ンに供給する燃料を制御するものであり、第１比較器21
の出力がローレベルであるときには燃料供給量を減量し
て混合気濃度を薄くし、第２比較器22の出力がローレベ
ルであるときには燃料供給を遮断する。

ステアリング特性判別手段７には、基準ヨーレート発
生手段５からの基準ヨーレートy_bと、偏差算出回路19か
らの偏差Drとが入力され、ステアリング特性判別手段７
は、それらの入力Dr,y_bに基づいてステアリング特性を
判別する。すなわち、ステアリング特性判別手段７に
は、次の第（１）表で示すような判断基準が予め定めら
れている。

この第（１）表において、符号Ｏはオーバーステアリ
ングを示し、符号Ｕはアンダーステアリングを示すもの
であり、この第（１）表に基づいて判断された結果がス
テアリング特性判別手段７から出力される。

基準値発生手段８には、車両速度検出器３からの車両
速度Vv、転舵角センサ４からの転舵角δ、駆動輪判別回
路10からの判別結果ならびにステアリング特性判別手段
７からの判別結果を示す信号がそれぞれ入力されてお
り、基準値発生手段８は、それらの入力信号に基づい
て、第１比較器21の非反転端子に接続された出力端子Ｃ
と、第２比較器22の非反転端子に接続された出力端子Ｄ
とから信号をそれぞれ出力する。すなわち、基準値発生
手段８には、前輪駆動車両であってしかも転舵角δが比
較的小さいときに、車両速度Vvおよびステアリング特性
判別手段７の判別結果に基づいて、出力端子Ｃの出力値
がたとえば第３図の実線で示すように設定されるととも
に、出力端子Ｄの出力値がたとえば第３図の破線で示す
ように設定されている。また後輪駆動車両であるときに
は、第３図とは異なる出力値がそれぞれ設定されてお
り、転舵角δが比較的大きくなると、出力端子C,Dの出
力値は前記第３図で示した値よりもそれぞれ小さくなる
ように設定される。

次にこの実施例の作用について説明すると、車両のヨ
ーレートｙは、左右の自由転動輪Wl,Wrの速度差（Vr−V
l）に比例定数ｄを乗した後、フイルタ13でフイルタリ
ングすることによって得られ、車両サスペンションの影
響を排除して実用上問題のないヨーレートｙを容易に得
ることができる。

このように推定したヨーレートｙと、車両速度Vv、転
舵角δおよびヨーレートｙの履歴に基づいて現在あるべ
き値として算出された基準ヨーレートy_bとの偏差Drの絶
対値が、基準値発生手段８の出力端子C,Dからの基準値
を超えたときに、駆動輪出力トルク制御回路23を作動せ
しめ、車両が望ましくない方向に回頭することを事前に
察知してヨー運動を制御を行なうことができる。

たとえば前輪駆動車両において、ステアリングを切り
ながら過剰な駆動力をかけたときにはアンダーステアリ
ング傾向が生じ、それにより車両が望ましくない方向に
回頭したことが検知されたときには、第１および第２比
較器21,22の出力に応じて駆動輪トルク制御回路23がエ
ンジン出力を低下させるように作動する。このエンジン
出力の低下に応じて駆動輪の駆動力が低下し、それに代
わって駆動輪の限界横力が増大するので上述のアンダー
ステアリングを防止することができる。一方、後輪駆動
車両の場合には、過剰な駆動力をかけたときにはオーバ
ーステアリング傾向となるが、この場合も前輪駆動車両
の場合と同様に駆動力を低下させることによりオーバー
ステアリングを防止することができる。このようにして
エンジン出力を低下することにより実際のヨーレートｙ
が基準ヨーレートy_bに近付くと、エンジンの出力低下が
解除され、通常のエンジン出力制御に戻る。

しかも、基準値発生手段８では、その出力端子C,Dか
らの出力値が、ステアリング特性判別手段７での判別結
果により異なって設定されており、たとえば前輪駆動車
両でオーバーステアリング傾向が生じたときに、第３図
で示すように出力端子Ｄからの出力値はオーバーステア
リング時の方がアンダーステアリング時よりも小さく設
定されているので、車体がオーバーステアリング状態を
呈する前に車体が安定する低車両速度とすることが可能
となり、またオーバーステアリングおよびアンダーステ
アリングの各状態ともに、第２比較器22の出力がローレ
ベルとなる前に第１比較器21の出力がローレベルとな
り、駆動輪出力トルク制御回路23はエンジンへの混合気
濃度を薄くするように働き、駆動力が緩やかに減少す
る。したがって、駆動力の緩やかな減少によりオーバー
コントロール状態が生じるのを回避することができる。

また車両低車速時に転舵角δが大であるときには、車
両のステアリング特性は非線形となるのに対し、基準ヨ
ーレート発生手段５で発生する基準ヨーレートy_bが線形
であるために、基準ヨーレートy_bとヨーレートｙとの偏
差Drが大きくなるが、第１および第２比較器21,22に入
力される基準値発生手段８からの値は、第３図に示した
ように車両速度Vvが大となるのに応じて小さくなるよう
に設定されているので、低車速時の過剰制御を防止でき
るとともに高車速時の制御不足も防止することができ
る。

さらに基準値発生手段８からの出力値は、転舵角δが
大きくなると小さくなるように設定されるので、転舵角
δが大きいときの方が第１比較器21あるいは第２比較器
22の出力がローレベルとなり易く、したがってステアリ
ングハンドルＨを大きく切った大舵角時にヨー運動の慣
性力が大きくなるのに伴って制御不足を来すようなこと
が防止される。

また前輪および後輪のいずれが駆動輪であるかにより
基準値発生手段８からの出力値が変化するので、前輪駆
動車両であるか後輪駆動車両であるかによって変化する
ステアリング特性に対応して適切なヨー運動制御が可能
となる。

しかも駆動輪出力トルク制御回路23は、エンジンへの
混合気濃度を薄くする制御態様と、エンジンへの燃料供
給を遮断する制御態様とを、基準値発生手段８からの出
力に応じて切換えるので、燃料供給遮断のみの制御に比
べると、より精密な制御が可能となり、トルク差が大き
いことによる不快感をなくすことができるとともに過剰
制御を防止することができる。

第４図は本発明の他の実施例を示すものであり、第１
図の実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。

基準ヨーレート発生手段５′における演算回路18′で
は、次の第（３）式に従う演算が行われて基準ヨーレー
トy_bが得られる。

y_b＝−a₁・y_bn-1−a₂・y_bn-2＋b₁・δ_n-1＋b₂・δ_n-2…
…（３） すなわち、演算回路18′で得られた基準ヨーレートy_b
の履歴が履歴蓄積回路25に蓄積されており、この履歴蓄
積回路25から入力される基準ヨーレートy_bの履歴y_bn-1,
y_bn-2と、履歴蓄積回路17からの転舵角δの履歴δ_n-1,
δ_n-2とにより基準ヨーレートy_bが演算される。

また駆動輪判別回路10′には、駆動力配分制御回路24
からの信号が入力される。駆動力配分制御回路24は、車
両の前輪および後輪の駆動力配分比率を制御するもので
あり、駆動力の配分比率が駆動輪判別回路10′により検
出されて基準値発生手段８に入力される。

この実施例によれば、前述の実施例と同様の効果を奏
するのに加えて、基準ヨーレート発生手段５′では、基
準ヨーレートy_bの履歴に基づいて基準ヨーレートy_bを算
出するので、演算式が簡便であり、コストの低減を図る
ことができるとともに、演算式が複雑であることから生
じる制御性の悪化を回避することができる。

本発明のさらに他の実施例として、車両速度検出器３
は、両自由転動輪Wl,Wrの車輪速度Vl,Vrの平均値を車両
速度Vvとして出力するものであってもよい。

また上記実施例では、基準ヨーレートy_bおよび実ヨー
レートｙの偏差Drと、基準値との比較方式をとったが、
偏差Drおよび基準値の差に比例したエンジン出力（たと
えばスロットル開度）の制御としてもよい。さらに基準
ヨーレートy_bを前回および前々回までの履
歴（_n-1,_n-2）による演算で求めたが、それ以上の履歴
（_n-1,_n-2,_n-3,……）により求めるようにしてもよい。

C.発明の効果 以上のように本発明装置は、車両の旋回時に生じる旋
回運動量を検出する旋回運動量検出手段と；車両速度を
検出する車両速度検出器と；ステアリングハンドルの転
舵角を検出する転舵角センサと；少なくとも車両速度検
出器および転舵角センサの出力に基づいて基準旋回運動
量を出力する基準旋回運動量発生手段と；基準旋回運動
量発生手段および旋回運動量検出手段の出力偏差の基準
値を転舵角センサの出力に応じて決定する基準値発生手
段と；基準旋回運動量発生手段および旋回運動量検出手
段の出力偏差が前記基準値発生手段で決定された基準値
よりも大きいときに車両の旋回運動を制御する旋回運動
修正手段と；を備えるので、車両が望ましくない方向に
回頭するのを察知して旋回運動の制御をすることが可能
となり、しかも転舵角に応じて基準値を変化させて制御
特性を変化させるので、転舵角に応じた適切な制御が容
易に可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は全体ブロック図、第２図は定数選定回路の出力
特性の一例を示すグラフ、第３図は基準値発生手段の出
力特性の一例を示すグラフ、第４図は本発明の他の実施
例の全体ブロック図である。 ２……旋回運動量検出手段としてのヨーレート検出手
段、３……車両速度検出器、４……転舵角センサ、5,
5′……基準旋回運動量発生手段としての基準ヨーレー
ト発生手段、６……旋回運動修正手段としてのヨー運動
修正手段、８……基準値発生手段、Ｈ……ステアリング
ハンドル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の旋回時に生じる旋回運動量を検出す
   る旋回運動量検出手段（２）と；車両速度を検出する車
   両速度検出器（３）と；ステアリングハンドル（Ｈ）の
   転舵角を検出する転舵角センサ（４）と；少なくとも車
   両速度検出器（３）および転舵角センサ（４）の出力に
   基づいて基準旋回運動量を出力する基準旋回運動量発生
   手段（5,5′）と；基準旋回運動量発生手段（5,5′）お
   よび旋回運動量検出手段（２）の出力偏差の基準値を転
   舵角セン（４）の出力に応じて決定する基準値発生手段
   （８）と；基準旋回運動量発生手段（5,5′）および旋
   回運動量検出手段（２）の出力偏差が前記基準値発生手
   段（８）で決定された基準値よりも大きいときに車両の
   旋回運動を制御する旋回運動修正手段（６）と；を備え
   ることを特徴とする車両の旋回運動制御装置。