JP3546423B2 - 車両運動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヨーレイトゲインを推定検出し、その検出値が目標ヨーレイトゲインと一致するようにブレーキ力配分制御を行う車両運動安定制御部と、ブレーキ力配分制御によるタイヤのコーナリングフォース等の情報に基づき車両のヨー及び横方向の運動を制御する四輪操舵制御部を備える車両運動制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両運動制御装置としては、例えば、特開平５−１０５１０１号公報に見られるように、実際のヨーレートが目標ヨーレート特性に一致するように前後輪の操舵角を制御する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両運動制御装置にあっては、横加速度が大きい旋回限界走行領域においても、車両に発生するヨーレートを目標ヨーレート特性に一致させるように前後輪の操舵角を制御する方法であるため、
（１） ドライバーの操舵量に関係なく目標ヨーレート特性とするため、ドライバーに違和感を与えるおそれがある。
【０００４】
（２） 旋回限界走行領域においては、操舵角の切り増しによるアンダーステア傾向減少効果は少ない。
【０００５】
等の問題点がある。
【０００６】
そこで、上記問題を解決するべく、本出願人は、特願平１０−２６６５４２号の出願により、ヨーレートゲインを推定検出し、この推定検出値が目標ヨーレートゲインに一致するようにブレーキ力配分制御を行うことにより、旋回限界走行領域においてもスピンやドリフトアウトを防止しドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力が得られる装置を提案した。
【０００７】
しかしながら、この先行出願の発明にあっては、車両の定常ヨーレートゲインを目標定常ヨーレートゲインに一致させるようにブレーキ配分制御を行うため、摩擦円の概念からタイヤのコーナリングフォースが小さくなり、通常の走行状態に比べてヨーレートのダンピング特性が悪化してしまうことがある。このようにブレーキ力配分制御のみにより車両運動安定制御が行われると操舵特性が変わるため、運転者に違和感を与えてしまうことが予想される。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、通常の走行状態と変わらないヨーレートのダンピング特性により運転者に操舵違和感を与えることなく、旋回限界走行領域においてもドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力が得られる車両運動制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段１（請求項１）は、図１のクレーム対応図に示すように、
車両の速度を検出する車速検出手段ａと、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段ｂと、
ステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段ｃと、
前記車速検出値と前記ヨーレート検出値と前記操舵角検出値により車両のヨーレートゲインを推定検出するヨーレートゲイン推定検出手段ｄと、
ヨーレートゲインの目標値を設定する目標ヨーレートゲイン設定手段ｅと、
前記ヨーレートゲイン推定検出値と前記目標ヨーレートゲインとの偏差を低減するように各輪のブレーキ力指令値を算出するブレーキ力配分手段ｆと、
前記ブレーキ力指令値に応じて各輪のブレーキ圧を制御するブレーキ圧制御手段ｇと、
該各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算するタイヤ情報演算手段ｈと、
後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータｉと、
車速検出値と、操舵角検出値と、目標運動モデルにより、目標運動状態量を演算する目標運動状態量演算手段ｊと、
車速検出値と、操舵角検出値と、目標運動状態量と、タイヤ情報と、予め測定した自車両のモデルとにより後輪舵角指令値を演算する後輪舵角指令値演算手段ｋと、
後輪舵角指令値が実際の後輪舵角と一致するように前記後輪転舵アクチュエータｉを制御する後輪舵角制御手段ｍと、
を備えていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載の車両運動制御装置において、
前記目標運動状態量演算手段ｊを、ヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたことを特徴とする。
【００１１】
上記課題の解決手段３（請求項３）は、図１のクレーム対応図に示すように、請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記タイヤ情報演算手段ｈを、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算する手段としたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題の解決手段４（請求項４）は、図１のクレーム対応図に示すように、請求項１または請求項３記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記目標運動状態量演算手段ｊを、路面摩擦係数検出値とヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題の解決手段５（請求項５）は、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記タイヤ情報演算手段ｈを、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度とにより、円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題の解決手段６（請求項６）は、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記タイヤ情報演算手段ｈを、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度と、予め測定したタイヤの最大前後力と横力の比により、楕円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１〜請求項５に記載の発明に対応する。
【００１６】
まず、構成を説明する。
【００１７】
図２は実施の形態１の車両運動制御装置を示す全体システム図であり、１−１は操舵角センサ（操舵角検出手段）、１−２は車速センサ（車速検出手段）、１−３はヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）、２−１はブレーキアクチュエータ、２−２は後輪転舵アクチュエータ、３−１は車両運動制御コントローラである。
【００１８】
図３は実施の形態１の車両運動制御装置を示す制御ブロック図で、この図に従って概略を説明する。
【００１９】
前記操舵角センサ１−１は、ステアリング操舵角を検出し、前記車速センサ１−２は、車両の対地速度である車速を検出し、前記ヨーレートセンサ１−３は、車両のヨーレートを検出する。前記ブレーキアクチュエータ２−１は、車両運動制御コントローラ３−１からのブレーキアクチュエータ制御信号に応じて各輪にブレーキ圧を付与する。前記後輪転舵アクチュエータ２−２は、車両運動制御コントローラ３−１からの後輪転舵アクチュエータ制御信号に応じて後輪に舵角を付与する。
【００２０】
前記車両運動制御コントローラ３−１は、各センサ１−１，１−２，１−３からのセンサ信号を入力情報とし、ブレーキアクチュエータ２−１と後輪転舵アクチュエータ２−２を制御する電子制御手段である。
【００２１】
定常ヨーレートゲイン推定検出部５０１（ヨーレートゲイン推定検出手段）は、車速センサ１−２からの車速検出値とヨーレートセンサ１−３からのヨーレート検出値と操舵角センサ１−１からの操舵角検出値により車両の定常ヨーレートゲインを推定検出する。
【００２２】
目標定常ヨーレートゲイン設定部５０２（目標ヨーレートゲイン設定手段）は、車速センサ１−２からの車速検出値に応じて目標定常ヨーレートゲインを設定する。
【００２３】
ブレーキ力配分制御部５０３（ブレーキ力配分手段）は、前記定常ヨーレートゲイン推定検出値と前記目標定常ヨーレートゲインとの偏差に基づき、その偏差をなくすように各輪のブレーキ力指令値を算出する。
【００２４】
ブレーキ圧制御部５０４（ブレーキ圧制御手段）は、実際のブレーキ圧がブレーキ力指令値に一致するようにブレーキアクチュエータ制御信号をブレーキアクチュエータ４へ出力する。
【００２５】
コーナリングフォース推定演算部５１０（タイヤ情報演算手段）は、車速，操舵角，ヨーレート，ブレーキ圧指令値の信号及び予め測定したタイヤデータに基づき、タイヤのコーナリングパワー及び最大コーナリングフォースを推定演算する。
【００２６】
目標運動状態量演算部５１１（目標運動状態量演算手段）は、車速，操舵角，ヨーレート，推定コーナリングパワー及び最大コーナリングフォース（定常ヨーレートゲイン推定検出値）から、四輪操舵制御の目標値を演算するための各定数を設定する。そして、目標運動モデル定数と，車速，操舵角信号から目標運動状態量を算出する。
【００２７】
後輪舵角指令値演算部５１２（後輪舵角指令値演算手段）は、目標運動状態量，最大コーナリングフォース推定演算値，予め測定した自車両モデルから、後輪舵角指令値を演算する。
【００２８】
後輪舵角制御部５１３（後輪舵角制御手段）は、実際の後輪舵角が後輪舵角指令値に一致するように後輪転舵アクチュエータ２−２に制御信号を出力する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
［定常ヨーレートゲイン推定について］
定常ヨーレートゲイン推定検出部５０１での検出方法について説明する。
【００３１】
本実施の形態１では、重み付最小二乗法を用いて、操舵入力に対するヨーレート出力伝達特性の各パラメータを算出し、定常ヨーレートゲインを求めた。操舵入力に対するヨーレート出力伝達特性は、ヨーイングと横方向の２自由度車両モデルを用いて１次／２次の形とした。
【００３２】
前輪のステアリング機構の動特性、ローリング運動およびタイヤの動特性を無視すると、車両のヨーイングと横方向からなる平面運動は、次のように線形化して表すことができる。
【００３３】
【式１】
自動車の平面運動の状態ベクトルをｘ（ｔ） 、入力を操舵角θ（ｔ） 、後輪舵角をδＲ として、次にように定義する。
【００３４】
【式２】
このとき、（１），（２） 式は、次の状態方程式で表現できる。
【００３５】
【式３】
ヨーレートを出力として選ぶと、出力方程式は次式となる。
【００３６】
【式４】
（５），（６） 式の入出力関係は、微分オペレータｓ（＝ｄ／ｄｔ）を用いて次式のように表すことができる。
【００３７】
【式５】
ここで、次数２次の安定多項式Ｆ（ｓ） を導入する。
【００３８】
【式６】
（８） 式を用いて（７） 式は次のように書き換えられる。
【００３９】
【式７】
（９） 式を変形することにより、（１０）式を得る。
【００４０】
【式８】
（１０）式は等価的に（１１）のように表すことができる。
【００４１】
【式９】
以上のようにシステムの表現は、物理量との関係が分かりやすい連続時間形式とするが、パラメータ調整則は収束特性の良い離散時間系を用いる。（１１）式に対応して以下のように同定器を設定する。
【００４２】
【式１０】
サンプリング時間をΔＴとすると、ｔ＝ｋ・ΔＴ（ｋ＝０、１、２、…）時点において、（１１），（１２） 式は、次のように表すことができる。
【００４３】
【式１１】
ここで同定則として重み付の最小二乗法を用いる。
【００４４】
【式１２】
※本例では簡単のため、β（ｋ） ＝１、σ＝１とした。
【００４５】
以上の演算により、ヨーレート伝達特性の各パラメータθＴ を求めることができる。
【００４６】
ヨーレートゲインは操舵入力θＳ に対するヨーレート出力の関係であり、（７） 式を変形して（１８）式で表すことができる。演算を簡単にするため、後輪舵角によるヨーレート変化分もヨーレート出力に含まれる形として、後輪舵角δＲ に関する項を省いている。
【００４７】
【式１３】
すると、（７） 式以降のパラメータ同定演算は、後輪舵角δＲ に関する部分を省略でき、より演算が簡単になる。求めるパラメータは（１９）式となる。
【００４８】
【式１４】
定常ヨーレートゲインは（２０）式となる。
【００４９】
【式１５】
（２０）式の演算をサンプリング時間毎に行なうことで、リアルタイムにヨーレートゲインが推定できる。各パラメータは、車速Ｖ（Ｖを陽に表現している）ため、車速変化による影響を受けにくい形となっている。
【００５０】
［目標定常ヨーレートゲイン設定について］
目標定常ヨーレートゲイン設定部５０２では、走行状態（車速）に応じて目標となる定常ヨーレートゲインが設定される。
【００５１】
本実施の形態１では、図４に示すように、車両のスタビリイティファクタが常に一定となるように、車速に応じて目標ヨーレートゲインが設定される。
【００５２】
［ブレーキ力配分制御について］
ブレーキ力配分制御部５０３では、目標ヨーレートゲインとヨーレートゲイン推定検出値の偏差をなくすように、前後のブレーキ力配分により前後輪のコーナリングフォースをバランスさせる制御が行なわれる。本実施の形態１−１では、ブレーキ力はＰＩ制御により決定する。偏差の積分値ＥｒｒＩ と、偏差量ＥｒｒＰ にそれぞれゲインＢｒｋＩ，ＢｒｋＰ を掛けた値をブレーキ力指令値Ｂｒｋｃｏｍ とする。
【００５３】
Ｂｒｋｃｏｍ ＝ＥｒｒＩ ×ＢｒｋＩ ＋ＥｒｒＰ ×ＢｒｋＰ
Ｂｒｋｃｏｍ ＞０の場合は、実際のヨーレートゲインが目標ヨーレートゲインより小さい状態または小さい状態が続いた場合（アンダーステア傾向）であるため、後輪にブレーキをかけるようにブレーキ圧制御部５０４へ指令値を出力する。これは、後輪にブレーキをかけることにより後輪のコーナリングフォースを減少させ、相対的に前輪のコーナリングフォースが大きくなるようにして、アンダーステアを抑えている。
【００５４】
Ｂｒｋｃｏｍ ＜０の場合は、実際のヨーレートゲインが目標ヨーレートゲインより大きい状態または大きい状態が続いた場合（オーバーステア傾向）であるため、前輪にブレーキをかけるようにブレーキ圧制御部５０４へ指令値を出力する。これは、前輪にブレーキをかけることにより前輪のコーナリングフォースを減少させ、相対的に後輪のコーナリングフォースが大きくなるようにして、オーバーステアを抑えている。
【００５５】
［ブレーキ圧制御について］
ブレーキ圧制御部５０４では、ブレーキ液圧サーボ系を構成しており、各輪のブレーキ圧が指令値となるようにブレーキアクチュエータ４にアクチュエータ制御信号を出力する。
【００５６】
［コーナリングフォース推定演算について］
コーナリングフォース推定演算部５１０では、定常ヨーレートゲイン推定検出値、予め測定した路面が高μ状態の定常ヨーレートゲインを比較し、前後輪タイヤのコーナリングパワーＨｅＫＦ ，ＨＫＲ を決定する。タイヤ性能データのマップや摩擦円とブレーキ力制御の制駆動力情報を用いて、制駆動力で決まる前後タイヤが出力できる最大のコーナリングフォースを算出する。この際、制駆動力と前後方向の加速度等により推定した路面摩擦係数μＨ を用いる。以下に摩擦円の概念で、前後タイヤの最大コーナリングフォースＣＦ（ｏｒＲ）ｍａｘ を算出する方法を記する。
【００５７】
【式１６】
ただし、
ｇｍａｘ ；路面摩擦係数１の時のタイヤが発生できる前後加速度
μＨ ；推定路面摩擦係数
ＭＦ（ｏｒＲ）；フロント（またはリア）の輪荷重
ｆＴｙ；制駆動力
γｙ ；タイヤが発生できる最大前後力に対する最大横力の比
［目標運動状態量演算について］
目標運動状態量演算部５１１では、操舵角信号θ，車速信号Ｖ及び予め設定されている目標モデルに基づき目標運動状態量を算出する。なお、四輪操舵制御装置としては、特公平３−４４２９号公報に示すようなものが挙げられる。ここでは、目標運動状態量をヨー角加速度ｄｄψＭ 、ヨー角速度ｄψＭ とする。
【００５８】
【式１７】
ただし、
ＩＺＭ；目標車両モデルのヨー慣性モーメント
ＭＭ ；目標車両モデルの質量
ＬＦＭ；目標車両モデルの前車軸から重心点までの距離
ＬＲＭ；目標車両モデルの後車軸から重心点までの距離
ｅＫＦＭ；目標車両モデルの前輪等価コーナリングパワー
ＫＲＭ；目標車両モデルの後輪コーナリングパワー
ＣＦＭ；目標車両モデルの前輪コーナリングフォース
ＣＲＭ；目標車両モデルの後輪コーナリングフォース
ＮＭ ；目標車両モデルのステアリングギア比
ｄｖｙＭ；目標車両モデルの横方向加速度
ｖｙＭ；目標車両モデルの横方向速度
また、ここで、目標車両モデルの前後輪コーナリングパワーの値を、自車の前後輪コーナリングパワーの推定値に応じて変化させても良い。
【００５９】
［後輪舵角指令値演算について］
後輪舵角指令値演算部５１２では、目標ヨー角加速度ｄｄψＭ と、目標ヨー角速度ｄψＭ と、予め実験により求めた自車両モデルにより、後輪舵角指令値δＲＣを下記の式に基づき算出する。
【００６０】
【式１８】
ただし、
ＩＺＳ；自車両モデルのヨー慣性モーメント
ＭＳ ；自車両モデルの質量
ＬＦＳ；自車両モデルの前車軸から重心点までの距離
ＬＲＳ；自車両モデルの後車軸から重心点までの距離
ＨｅＫＦ ；自車両の前輪等価コーナリングパワー推定値
ＨＫＲ ；自車両の後輪コーナリングパワー推定値
ＣＦＳ；自車両モデルの前輪コーナリングフォース
ＣＲＳ；自車両モデルの後輪コーナリングフォース
ＮＳ ；自車両モデルのステアリングギア比
ｄｖｙＳ；自車両モデルの横方向加速度
ｖｙＳ；自車両モデルの横方向速度
ここで、先に算出された最大コーナリングフォースにより、自車両モデルのコーナリングフォースの計算値を制限する。
【００６１】
自車両モデルの前輪コーナリングフォース
ＣＦＳ＜ＣＦｍａｘ；ＣＦＳ＝ＣＦＳ
ＣＦＳ≧ＣＦｍａｘ；ＣＦＳ＝ＣＦｍａｘ
自車両モデルの後輪コーナリングフォース
ＣＲＳ＜ＣＲｍａｘ；ＣＲＳ＝ＣＲＳ
ＣＲＳ≧ＣＲｍａｘ；ＣＲＳ＝ＣＲｍａｘ
［後輪舵角制御について］
後輪舵角制御部５１３では、後輪舵角指令値δＲＣが実後輪舵角δＲＲに所定の伝達関数で一致するように後輪転舵アクチュエータ２−２を制御する。
【００６２】
次に、効果を説明する。
【００６３】
上記の制御を実行することにより、四輪操舵制御に制動力や路面摩擦係数変化が反映されることになり、先行出願である特願平１０−２６６５４２号の出願のようなブレーキ制御だけによる車両に比べ車両平面運動性能が向上する。
【００６４】
図５にブレーキ力配分制御無しの前輪操舵車での高μ路におけるヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示し、図６に低μ路等において定常ヨーレートゲインブレーキ制御をした車両でのヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示し、図７に高μ路での通常走行状態の操舵応答シミュレーション結果と低μ路での定常ヨーレートゲインブレーキ制御状態の操舵応答シミュレーション結果との比較特性図を示す。
【００６５】
この図５と図６のヨーレートゲイン特性を比較すると、ブレーキのみで定常ヨーレートゲインを制御した車両は、操舵周波数が高いほど位相の低下が見られ、ゲインが低下する周波数も低い。そして、図７の操舵応答シミュレーション結果との比較から、定常ヨーレートゲインブレーキ制御の車両は、高μ路の通常走行時の車両特性に比べ明らかにダンピング特性が悪化していることが確認できる。
【００６６】
次に、図８に定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみと、定常ヨーレートゲインブレーキ制御＋四輪操舵によるダンピング制御の併用による操舵応答の比較シミュレーションを行った結果を示す。なお、四輪操舵を付加した車両については、自車のタイヤ状態に応じて目標車両モデルを適正に変更した仕様と、目標車両と自車両の両方のモデルを変更する仕様である。
【００６７】
この図８から四輪操舵によるダンピング制御を付加した本願発明は、定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみに比べて、収束性を向上させることや、収束性は同等で応答性を向上させることが分かる。
【００６８】
以上のシミュレーション結果により、四輪操舵によるダンピング制御を付加した本願発明は、定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみによる問題点を解決している。つまり、通常の走行状態と変わらないヨーレートのダンピング特性により運転者に操舵違和感を与えることなく、旋回限界走行領域においてもドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力が得られる車両運動制御装置を提供することができる。
【００６９】
（その他の実施の形態）
この実施の形態１は、ブレーキ力配分制御部５０３にてブレーキ力の前後配分制御の例を示したが、ブレーキ力の左右配分でも、また、ブレーキ力の前後配分＋左右配分でも、さらには、車両の状態に応じて前輪内輪と後輪外輪等のように各輪のブレーキ圧を制御する例としてもよい。
【００７０】
ブレーキ力の左右配分の場合、アンダーステア傾向の場合は旋回内輪にブレーキをかけることで、内向きモーメントを発生させてアンダーステアを抑える。また、オーバーステア傾向の場合は旋回外輪にブレーキをかけることで、外向きのモーメントを発生させてオーバーステアを抑える。
【００７１】
ブレーキ力の前後配分＋左右配分の場合、特願平１０−２６６５４２号出願の実施の形態２に記載したように、前後配分と左右配分の組み合わせによるブレーキ力配分制御、即ち、アンダーステア傾向またはオーバーステア傾向が小さい（目標ヨーレートゲインとヨーレートゲイン推定検出値の偏差の絶対値が小さい）場合は、前後のブレーキ力配分を行ない、アンダーステア傾向またはオーバーステア傾向が大きい（目標ヨーレートゲインとヨーレートゲイン推定検出値の偏差の絶対値が大きい）場合は、左右のブレーキ力配分を行なう。
【００７２】
各輪のブレーキ圧制御の場合、前後配分や左右配分に比べ、さらに滑らかで効果の大きい制御を行なうことが可能である。
【００７３】
実施の形態１では、目標ヨーレートゲイン設定部５０２にて車両のスタビリイティファクタが常に一定となるように車速に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例を示したが、横加速度に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例としても、また、車速と横加速度に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例としても良い。さらに、好みのスタビリイティファクタ特性に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例としても良い。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、ヨーレイトゲインを推定検出し、その検出値が目標ヨーレイトゲインと一致するようにブレーキ力配分制御を行う車両運動安定制御部と、ブレーキ力配分制御によるタイヤのコーナリングフォース等の情報に基づき車両のヨー及び横方向の運動を制御する四輪操舵制御部を備える構成としたため、通常の走行状態と変わらないヨーレートのダンピング特性により運転者に操舵違和感を与えることなく、旋回限界走行領域においてもドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力を得ることができる。
【００７５】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の車両運動制御装置において、目標運動状態量演算手段を、ヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたため、請求項１記載の発明の効果に加え、ヨーレートゲイン情報とタイヤ情報を取り込んだ目標運動状態量を演算することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算する手段としたため、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加え、路面摩擦係数が考慮されたタイヤ情報を演算することができる。
【００７７】
請求項４記載の発明にあっては、請求項１または請求項３記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、目標運動状態量演算手段を、路面摩擦係数検出値とヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたため、請求項１または請求項３記載の発明の効果に加え、路面摩擦係数情報とヨーレートゲイン情報とタイヤ情報を取り込んだ目標運動状態量を演算することができる。
【００７８】
請求項５記載の発明にあっては、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度とにより、円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたため、請求項１または請求項２または請求項４記載の発明の効果に加え、路面摩擦係数が考慮された最大コーナリングフォースをタイヤ情報として演算することができる。
【００７９】
請求項６記載の発明にあっては、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度と、予め測定したタイヤの最大前後力と横力の比により、楕円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたため、請求項１または請求項２または請求項４記載の発明の効果に加え、タイヤの最大前後力とタイヤの最大横力と路面摩擦係数が考慮された最大コーナリングフォースをタイヤ情報として演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両運動制御装置を示すクレーム対応図である。
【図２】実施の形態１の車両運動制御装置を示す全体システム図である。
【図３】実施の形態１の車両運動制御装置を示す制御ブロック図である。
【図４】実施の形態１の車両運動制御装置での目標ヨーレートゲインの設定方法を示す図である。
【図５】実施の形態１の車両運動制御装置でブレーキ力配分制御無しの前輪操舵車での高μ路におけるヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】実施の形態１の車両運動制御装置で低μ路等において定常ヨーレートゲインブレーキ制御をした車両でのヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】実施の形態１の車両運動制御装置で高μ路での通常走行状態の操舵応答シミュレーション結果と低μ路での定常ヨーレートゲインブレーキ制御状態の操舵応答シミュレーション結果との比較特性図である。
【図８】実施の形態１の車両運動制御装置で定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみと、定常ヨーレートゲインブレーキ制御＋四輪操舵によるダンピング制御の併用による操舵応答の比較シミュレーションを行った結果を示す図である。
【符号の説明】
ａ 車速検出手段
ｂ ヨーレート検出手段
ｃ 操舵角検出手段
ｄ ヨーレートゲイン推定検出手段
ｅ 目標ヨーレートゲイン設定手段
ｆ ブレーキ力配分手段
ｇ ブレーキ圧制御手段
ｈ タイヤ情報演算手段
ｉ 後輪転舵アクチュエータ
ｊ 目標運動状態量演算手段
ｋ 後輪舵角指令値演算手段
ｍ 後輪舵角制御手段
ｎ 路面摩擦係数検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヨーレイトゲインを推定検出し、その検出値が目標ヨーレイトゲインと一致するようにブレーキ力配分制御を行う車両運動安定制御部と、ブレーキ力配分制御によるタイヤのコーナリングフォース等の情報に基づき車両のヨー及び横方向の運動を制御する四輪操舵制御部を備える車両運動制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両運動制御装置としては、例えば、特開平５−１０５１０１号公報に見られるように、実際のヨーレートが目標ヨーレート特性に一致するように前後輪の操舵角を制御する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両運動制御装置にあっては、横加速度が大きい旋回限界走行領域においても、車両に発生するヨーレートを目標ヨーレート特性に一致させるように前後輪の操舵角を制御する方法であるため、
（１） ドライバーの操舵量に関係なく目標ヨーレート特性とするため、ドライバーに違和感を与えるおそれがある。
【０００４】
（２） 旋回限界走行領域においては、操舵角の切り増しによるアンダーステア傾向減少効果は少ない。
【０００５】
等の問題点がある。
【０００６】
そこで、上記問題を解決するべく、本出願人は、特願平１０−２６６５４２号の出願により、ヨーレートゲインを推定検出し、この推定検出値が目標ヨーレートゲインに一致するようにブレーキ力配分制御を行うことにより、旋回限界走行領域においてもスピンやドリフトアウトを防止しドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力が得られる装置を提案した。
【０００７】
しかしながら、この先行出願の発明にあっては、車両の定常ヨーレートゲインを目標定常ヨーレートゲインに一致させるようにブレーキ配分制御を行うため、摩擦円の概念からタイヤのコーナリングフォースが小さくなり、通常の走行状態に比べてヨーレートのダンピング特性が悪化してしまうことがある。このようにブレーキ力配分制御のみにより車両運動安定制御が行われると操舵特性が変わるため、運転者に違和感を与えてしまうことが予想される。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、通常の走行状態と変わらないヨーレートのダンピング特性により運転者に操舵違和感を与えることなく、旋回限界走行領域においてもドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力が得られる車両運動制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段１（請求項１）は、図１のクレーム対応図に示すように、
車両の速度を検出する車速検出手段ａと、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段ｂと、
ステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段ｃと、
前記車速検出値と前記ヨーレート検出値と前記操舵角検出値により車両のヨーレートゲインを推定検出するヨーレートゲイン推定検出手段ｄと、
ヨーレートゲインの目標値を設定する目標ヨーレートゲイン設定手段ｅと、
前記ヨーレートゲイン推定検出値と前記目標ヨーレートゲインとの偏差を低減するように各輪のブレーキ力指令値を算出するブレーキ力配分手段ｆと、
前記ブレーキ力指令値に応じて各輪のブレーキ圧を制御するブレーキ圧制御手段ｇと、
該各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算するタイヤ情報演算手段ｈと、
後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータｉと、
車速検出値と、操舵角検出値と、目標運動モデルにより、目標運動状態量を演算する目標運動状態量演算手段ｊと、
車速検出値と、操舵角検出値と、目標運動状態量と、タイヤ情報と、予め測定した自車両のモデルとにより後輪舵角指令値を演算する後輪舵角指令値演算手段ｋと、
後輪舵角指令値が実際の後輪舵角と一致するように前記後輪転舵アクチュエータｉを制御する後輪舵角制御手段ｍと、
を備えていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載の車両運動制御装置において、
前記目標運動状態量演算手段ｊを、ヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたことを特徴とする。
【００１１】
上記課題の解決手段３（請求項３）は、図１のクレーム対応図に示すように、請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記タイヤ情報演算手段ｈを、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算する手段としたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題の解決手段４（請求項４）は、図１のクレーム対応図に示すように、請求項１または請求項３記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記目標運動状態量演算手段ｊを、路面摩擦係数検出値とヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題の解決手段５（請求項５）は、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記タイヤ情報演算手段ｈを、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度とにより、円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題の解決手段６（請求項６）は、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段ｎを設け、
前記タイヤ情報演算手段ｈを、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度と、予め測定したタイヤの最大前後力と横力の比により、楕円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１〜請求項５に記載の発明に対応する。
【００１６】
まず、構成を説明する。
【００１７】
図２は実施の形態１の車両運動制御装置を示す全体システム図であり、１−１は操舵角センサ（操舵角検出手段）、１−２は車速センサ（車速検出手段）、１−３はヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）、２−１はブレーキアクチュエータ、２−２は後輪転舵アクチュエータ、３−１は車両運動制御コントローラである。
【００１８】
図３は実施の形態１の車両運動制御装置を示す制御ブロック図で、この図に従って概略を説明する。
【００１９】
前記操舵角センサ１−１は、ステアリング操舵角を検出し、前記車速センサ１−２は、車両の対地速度である車速を検出し、前記ヨーレートセンサ１−３は、車両のヨーレートを検出する。前記ブレーキアクチュエータ２−１は、車両運動制御コントローラ３−１からのブレーキアクチュエータ制御信号に応じて各輪にブレーキ圧を付与する。前記後輪転舵アクチュエータ２−２は、車両運動制御コントローラ３−１からの後輪転舵アクチュエータ制御信号に応じて後輪に舵角を付与する。
【００２０】
前記車両運動制御コントローラ３−１は、各センサ１−１，１−２，１−３からのセンサ信号を入力情報とし、ブレーキアクチュエータ２−１と後輪転舵アクチュエータ２−２を制御する電子制御手段である。
【００２１】
定常ヨーレートゲイン推定検出部５０１（ヨーレートゲイン推定検出手段）は、車速センサ１−２からの車速検出値とヨーレートセンサ１−３からのヨーレート検出値と操舵角センサ１−１からの操舵角検出値により車両の定常ヨーレートゲインを推定検出する。
【００２２】
目標定常ヨーレートゲイン設定部５０２（目標ヨーレートゲイン設定手段）は、車速センサ１−２からの車速検出値に応じて目標定常ヨーレートゲインを設定する。
【００２３】
ブレーキ力配分制御部５０３（ブレーキ力配分手段）は、前記定常ヨーレートゲイン推定検出値と前記目標定常ヨーレートゲインとの偏差に基づき、その偏差をなくすように各輪のブレーキ力指令値を算出する。
【００２４】
ブレーキ圧制御部５０４（ブレーキ圧制御手段）は、実際のブレーキ圧がブレーキ力指令値に一致するようにブレーキアクチュエータ制御信号をブレーキアクチュエータ４へ出力する。
【００２５】
コーナリングフォース推定演算部５１０（タイヤ情報演算手段）は、車速，操舵角，ヨーレート，ブレーキ圧指令値の信号及び予め測定したタイヤデータに基づき、タイヤのコーナリングパワー及び最大コーナリングフォースを推定演算する。
【００２６】
目標運動状態量演算部５１１（目標運動状態量演算手段）は、車速，操舵角，ヨーレート，推定コーナリングパワー及び最大コーナリングフォース（定常ヨーレートゲイン推定検出値）から、四輪操舵制御の目標値を演算するための各定数を設定する。そして、目標運動モデル定数と，車速，操舵角信号から目標運動状態量を算出する。
【００２７】
後輪舵角指令値演算部５１２（後輪舵角指令値演算手段）は、目標運動状態量，最大コーナリングフォース推定演算値，予め測定した自車両モデルから、後輪舵角指令値を演算する。
【００２８】
後輪舵角制御部５１３（後輪舵角制御手段）は、実際の後輪舵角が後輪舵角指令値に一致するように後輪転舵アクチュエータ２−２に制御信号を出力する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
［定常ヨーレートゲイン推定について］
定常ヨーレートゲイン推定検出部５０１での検出方法について説明する。
【００３１】
本実施の形態１では、重み付最小二乗法を用いて、操舵入力に対するヨーレート出力伝達特性の各パラメータを算出し、定常ヨーレートゲインを求めた。操舵入力に対するヨーレート出力伝達特性は、ヨーイングと横方向の２自由度車両モデルを用いて１次／２次の形とした。
【００３２】
前輪のステアリング機構の動特性、ローリング運動およびタイヤの動特性を無視すると、車両のヨーイングと横方向からなる平面運動は、次のように線形化して表すことができる。
【００３３】
【式１】
【００３４】
【式２】
【００３５】
【式３】
【００３６】
【式４】
【００３７】
【式５】
【００３８】
【式６】
【００３９】
【式７】
【００４０】
【式８】
【００４１】
【式９】
【００４２】
【式１０】
【００４３】
【式１１】
【００４４】
【式１２】
【００４５】
以上の演算により、ヨーレート伝達特性の各パラメータθＴ を求めることができる。
【００４６】
ヨーレートゲインは操舵入力θＳ に対するヨーレート出力の関係であり、（７） 式を変形して（１８）式で表すことができる。演算を簡単にするため、後輪舵角によるヨーレート変化分もヨーレート出力に含まれる形として、後輪舵角δＲ に関する項を省いている。
【００４７】
【式１３】
【００４８】
【式１４】
【００４９】
【式１５】
【００５０】
［目標定常ヨーレートゲイン設定について］
目標定常ヨーレートゲイン設定部５０２では、走行状態（車速）に応じて目標となる定常ヨーレートゲインが設定される。
【００５１】
本実施の形態１では、図４に示すように、車両のスタビリイティファクタが常に一定となるように、車速に応じて目標ヨーレートゲインが設定される。
【００５２】
［ブレーキ力配分制御について］
ブレーキ力配分制御部５０３では、目標ヨーレートゲインとヨーレートゲイン推定検出値の偏差をなくすように、前後のブレーキ力配分により前後輪のコーナリングフォースをバランスさせる制御が行なわれる。本実施の形態１−１では、ブレーキ力はＰＩ制御により決定する。偏差の積分値ＥｒｒＩ と、偏差量ＥｒｒＰ にそれぞれゲインＢｒｋＩ，ＢｒｋＰ を掛けた値をブレーキ力指令値Ｂｒｋｃｏｍ とする。
【００５３】
Ｂｒｋｃｏｍ ＝ＥｒｒＩ ×ＢｒｋＩ ＋ＥｒｒＰ ×ＢｒｋＰ
Ｂｒｋｃｏｍ ＞０の場合は、実際のヨーレートゲインが目標ヨーレートゲインより小さい状態または小さい状態が続いた場合（アンダーステア傾向）であるため、後輪にブレーキをかけるようにブレーキ圧制御部５０４へ指令値を出力する。これは、後輪にブレーキをかけることにより後輪のコーナリングフォースを減少させ、相対的に前輪のコーナリングフォースが大きくなるようにして、アンダーステアを抑えている。
【００５４】
Ｂｒｋｃｏｍ ＜０の場合は、実際のヨーレートゲインが目標ヨーレートゲインより大きい状態または大きい状態が続いた場合（オーバーステア傾向）であるため、前輪にブレーキをかけるようにブレーキ圧制御部５０４へ指令値を出力する。これは、前輪にブレーキをかけることにより前輪のコーナリングフォースを減少させ、相対的に後輪のコーナリングフォースが大きくなるようにして、オーバーステアを抑えている。
【００５５】
［ブレーキ圧制御について］
ブレーキ圧制御部５０４では、ブレーキ液圧サーボ系を構成しており、各輪のブレーキ圧が指令値となるようにブレーキアクチュエータ４にアクチュエータ制御信号を出力する。
【００５６】
［コーナリングフォース推定演算について］
コーナリングフォース推定演算部５１０では、定常ヨーレートゲイン推定検出値、予め測定した路面が高μ状態の定常ヨーレートゲインを比較し、前後輪タイヤのコーナリングパワーＨｅＫＦ ，ＨＫＲ を決定する。タイヤ性能データのマップや摩擦円とブレーキ力制御の制駆動力情報を用いて、制駆動力で決まる前後タイヤが出力できる最大のコーナリングフォースを算出する。この際、制駆動力と前後方向の加速度等により推定した路面摩擦係数μＨ を用いる。以下に摩擦円の概念で、前後タイヤの最大コーナリングフォースＣＦ（ｏｒＲ）ｍａｘ を算出する方法を記する。
【００５７】
【式１６】
ｇｍａｘ ；路面摩擦係数１の時のタイヤが発生できる前後加速度
μＨ ；推定路面摩擦係数
ＭＦ（ｏｒＲ）；フロント（またはリア）の輪荷重
ｆＴｙ；制駆動力
γｙ ；タイヤが発生できる最大前後力に対する最大横力の比
［目標運動状態量演算について］
目標運動状態量演算部５１１では、操舵角信号θ，車速信号Ｖ及び予め設定されている目標モデルに基づき目標運動状態量を算出する。なお、四輪操舵制御装置としては、特公平３−４４２９号公報に示すようなものが挙げられる。ここでは、目標運動状態量をヨー角加速度ｄｄψＭ 、ヨー角速度ｄψＭ とする。
【００５８】
【式１７】
ＩＺＭ；目標車両モデルのヨー慣性モーメント
ＭＭ ；目標車両モデルの質量
ＬＦＭ；目標車両モデルの前車軸から重心点までの距離
ＬＲＭ；目標車両モデルの後車軸から重心点までの距離
ｅＫＦＭ；目標車両モデルの前輪等価コーナリングパワー
ＫＲＭ；目標車両モデルの後輪コーナリングパワー
ＣＦＭ；目標車両モデルの前輪コーナリングフォース
ＣＲＭ；目標車両モデルの後輪コーナリングフォース
ＮＭ ；目標車両モデルのステアリングギア比
ｄｖｙＭ；目標車両モデルの横方向加速度
ｖｙＭ；目標車両モデルの横方向速度
また、ここで、目標車両モデルの前後輪コーナリングパワーの値を、自車の前後輪コーナリングパワーの推定値に応じて変化させても良い。
【００５９】
［後輪舵角指令値演算について］
後輪舵角指令値演算部５１２では、目標ヨー角加速度ｄｄψＭ と、目標ヨー角速度ｄψＭ と、予め実験により求めた自車両モデルにより、後輪舵角指令値δＲＣを下記の式に基づき算出する。
【００６０】
【式１８】
ＩＺＳ；自車両モデルのヨー慣性モーメント
ＭＳ ；自車両モデルの質量
ＬＦＳ；自車両モデルの前車軸から重心点までの距離
ＬＲＳ；自車両モデルの後車軸から重心点までの距離
ＨｅＫＦ ；自車両の前輪等価コーナリングパワー推定値
ＨＫＲ ；自車両の後輪コーナリングパワー推定値
ＣＦＳ；自車両モデルの前輪コーナリングフォース
ＣＲＳ；自車両モデルの後輪コーナリングフォース
ＮＳ ；自車両モデルのステアリングギア比
ｄｖｙＳ；自車両モデルの横方向加速度
ｖｙＳ；自車両モデルの横方向速度
ここで、先に算出された最大コーナリングフォースにより、自車両モデルのコーナリングフォースの計算値を制限する。
【００６１】
自車両モデルの前輪コーナリングフォース
ＣＦＳ＜ＣＦｍａｘ；ＣＦＳ＝ＣＦＳ
ＣＦＳ≧ＣＦｍａｘ；ＣＦＳ＝ＣＦｍａｘ
自車両モデルの後輪コーナリングフォース
ＣＲＳ＜ＣＲｍａｘ；ＣＲＳ＝ＣＲＳ
ＣＲＳ≧ＣＲｍａｘ；ＣＲＳ＝ＣＲｍａｘ
［後輪舵角制御について］
後輪舵角制御部５１３では、後輪舵角指令値δＲＣが実後輪舵角δＲＲに所定の伝達関数で一致するように後輪転舵アクチュエータ２−２を制御する。
【００６２】
次に、効果を説明する。
【００６３】
上記の制御を実行することにより、四輪操舵制御に制動力や路面摩擦係数変化が反映されることになり、先行出願である特願平１０−２６６５４２号の出願のようなブレーキ制御だけによる車両に比べ車両平面運動性能が向上する。
【００６４】
図５にブレーキ力配分制御無しの前輪操舵車での高μ路におけるヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示し、図６に低μ路等において定常ヨーレートゲインブレーキ制御をした車両でのヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示し、図７に高μ路での通常走行状態の操舵応答シミュレーション結果と低μ路での定常ヨーレートゲインブレーキ制御状態の操舵応答シミュレーション結果との比較特性図を示す。
【００６５】
この図５と図６のヨーレートゲイン特性を比較すると、ブレーキのみで定常ヨーレートゲインを制御した車両は、操舵周波数が高いほど位相の低下が見られ、ゲインが低下する周波数も低い。そして、図７の操舵応答シミュレーション結果との比較から、定常ヨーレートゲインブレーキ制御の車両は、高μ路の通常走行時の車両特性に比べ明らかにダンピング特性が悪化していることが確認できる。
【００６６】
次に、図８に定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみと、定常ヨーレートゲインブレーキ制御＋四輪操舵によるダンピング制御の併用による操舵応答の比較シミュレーションを行った結果を示す。なお、四輪操舵を付加した車両については、自車のタイヤ状態に応じて目標車両モデルを適正に変更した仕様と、目標車両と自車両の両方のモデルを変更する仕様である。
【００６７】
この図８から四輪操舵によるダンピング制御を付加した本願発明は、定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみに比べて、収束性を向上させることや、収束性は同等で応答性を向上させることが分かる。
【００６８】
以上のシミュレーション結果により、四輪操舵によるダンピング制御を付加した本願発明は、定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみによる問題点を解決している。つまり、通常の走行状態と変わらないヨーレートのダンピング特性により運転者に操舵違和感を与えることなく、旋回限界走行領域においてもドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力が得られる車両運動制御装置を提供することができる。
【００６９】
（その他の実施の形態）
この実施の形態１は、ブレーキ力配分制御部５０３にてブレーキ力の前後配分制御の例を示したが、ブレーキ力の左右配分でも、また、ブレーキ力の前後配分＋左右配分でも、さらには、車両の状態に応じて前輪内輪と後輪外輪等のように各輪のブレーキ圧を制御する例としてもよい。
【００７０】
ブレーキ力の左右配分の場合、アンダーステア傾向の場合は旋回内輪にブレーキをかけることで、内向きモーメントを発生させてアンダーステアを抑える。また、オーバーステア傾向の場合は旋回外輪にブレーキをかけることで、外向きのモーメントを発生させてオーバーステアを抑える。
【００７１】
ブレーキ力の前後配分＋左右配分の場合、特願平１０−２６６５４２号出願の実施の形態２に記載したように、前後配分と左右配分の組み合わせによるブレーキ力配分制御、即ち、アンダーステア傾向またはオーバーステア傾向が小さい（目標ヨーレートゲインとヨーレートゲイン推定検出値の偏差の絶対値が小さい）場合は、前後のブレーキ力配分を行ない、アンダーステア傾向またはオーバーステア傾向が大きい（目標ヨーレートゲインとヨーレートゲイン推定検出値の偏差の絶対値が大きい）場合は、左右のブレーキ力配分を行なう。
【００７２】
各輪のブレーキ圧制御の場合、前後配分や左右配分に比べ、さらに滑らかで効果の大きい制御を行なうことが可能である。
【００７３】
実施の形態１では、目標ヨーレートゲイン設定部５０２にて車両のスタビリイティファクタが常に一定となるように車速に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例を示したが、横加速度に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例としても、また、車速と横加速度に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例としても良い。さらに、好みのスタビリイティファクタ特性に応じて目標ヨーレートゲインを設定する例としても良い。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、ヨーレイトゲインを推定検出し、その検出値が目標ヨーレイトゲインと一致するようにブレーキ力配分制御を行う車両運動安定制御部と、ブレーキ力配分制御によるタイヤのコーナリングフォース等の情報に基づき車両のヨー及び横方向の運動を制御する四輪操舵制御部を備える構成としたため、通常の走行状態と変わらないヨーレートのダンピング特性により運転者に操舵違和感を与えることなく、旋回限界走行領域においてもドライバーの操舵入力に対して所望のヨーレート出力を得ることができる。
【００７５】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の車両運動制御装置において、目標運動状態量演算手段を、ヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたため、請求項１記載の発明の効果に加え、ヨーレートゲイン情報とタイヤ情報を取り込んだ目標運動状態量を演算することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算する手段としたため、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加え、路面摩擦係数が考慮されたタイヤ情報を演算することができる。
【００７７】
請求項４記載の発明にあっては、請求項１または請求項３記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、目標運動状態量演算手段を、路面摩擦係数検出値とヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたため、請求項１または請求項３記載の発明の効果に加え、路面摩擦係数情報とヨーレートゲイン情報とタイヤ情報を取り込んだ目標運動状態量を演算することができる。
【００７８】
請求項５記載の発明にあっては、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度とにより、円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたため、請求項１または請求項２または請求項４記載の発明の効果に加え、路面摩擦係数が考慮された最大コーナリングフォースをタイヤ情報として演算することができる。
【００７９】
請求項６記載の発明にあっては、請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度と、予め測定したタイヤの最大前後力と横力の比により、楕円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたため、請求項１または請求項２または請求項４記載の発明の効果に加え、タイヤの最大前後力とタイヤの最大横力と路面摩擦係数が考慮された最大コーナリングフォースをタイヤ情報として演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両運動制御装置を示すクレーム対応図である。
【図２】実施の形態１の車両運動制御装置を示す全体システム図である。
【図３】実施の形態１の車両運動制御装置を示す制御ブロック図である。
【図４】実施の形態１の車両運動制御装置での目標ヨーレートゲインの設定方法を示す図である。
【図５】実施の形態１の車両運動制御装置でブレーキ力配分制御無しの前輪操舵車での高μ路におけるヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】実施の形態１の車両運動制御装置で低μ路等において定常ヨーレートゲインブレーキ制御をした車両でのヨーレートのゲイン・位相の周波数応答特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】実施の形態１の車両運動制御装置で高μ路での通常走行状態の操舵応答シミュレーション結果と低μ路での定常ヨーレートゲインブレーキ制御状態の操舵応答シミュレーション結果との比較特性図である。
【図８】実施の形態１の車両運動制御装置で定常ヨーレートゲインブレーキ制御のみと、定常ヨーレートゲインブレーキ制御＋四輪操舵によるダンピング制御の併用による操舵応答の比較シミュレーションを行った結果を示す図である。
【符号の説明】
ａ 車速検出手段
ｂ ヨーレート検出手段
ｃ 操舵角検出手段
ｄ ヨーレートゲイン推定検出手段
ｅ 目標ヨーレートゲイン設定手段
ｆ ブレーキ力配分手段
ｇ ブレーキ圧制御手段
ｈ タイヤ情報演算手段
ｉ 後輪転舵アクチュエータ
ｊ 目標運動状態量演算手段
ｋ 後輪舵角指令値演算手段
ｍ 後輪舵角制御手段
ｎ 路面摩擦係数検出手段
Claims (6)
- 車両の速度を検出する車速検出手段と、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
ステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車速検出値と前記ヨーレート検出値と前記操舵角検出値により車両のヨーレートゲインを推定検出するヨーレートゲイン推定検出手段と、
ヨーレートゲインの目標値を設定する目標ヨーレートゲイン設定手段と、
前記ヨーレートゲイン推定検出値と前記目標ヨーレートゲインとの偏差を低減するように各輪のブレーキ力指令値を算出するブレーキ力配分手段と、
前記ブレーキ力指令値に応じて各輪のブレーキ圧を制御するブレーキ圧制御手段と、
該各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算するタイヤ情報演算手段と、
後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータと、
車速検出値と、操舵角検出値と、目標運動モデルにより、目標運動状態量を演算する目標運動状態量演算手段と、
車速検出値と、操舵角検出値と、目標運動状態量と、タイヤ情報と、予め測定した自車両のモデルとにより後輪舵角指令値を演算する後輪舵角指令値演算手段と、
後輪舵角指令値が実際の後輪舵角と一致するように前記後輪転舵アクチュエータを制御する後輪舵角制御手段と、
を備えていることを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項１記載の車両運動制御装置において、
前記目標運動状態量演算手段を、ヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたことを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、
前記タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、予め測定したタイヤデータに基づき車両の運動情報に関わるタイヤ情報を演算する手段としたことを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項１または請求項３記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、
前記目標運動状態量演算手段を、路面摩擦係数検出値とヨーレートゲイン推定検出値とタイヤ情報に基づき目標運動状態量の係数を決定し、これらの係数が反映した目標運動モデルと、車速検出値と、操舵角検出値により目標運動状態量を演算する手段としたことを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、
前記タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度とにより、円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたことを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項１または請求項２または請求項４記載の車両運動制御装置において、
路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、
前記タイヤ情報演算手段を、路面摩擦係数検出値と、各輪のブレーキ力と、各輪荷重と、検出された路面摩擦係数における最大加速度と、予め測定したタイヤの最大前後力と横力の比により、楕円の方程式を用いてタイヤの最大コーナリングフォースを演算する手段としたことを特徴とする車両運動制御装置。
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