JP3649036B2 - ヨーレート推定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、左右輪の回転速度差をもとに車両に発生するヨーレートを推定するようにしたヨーレート推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨーレートを推定する方法としては、例えば、特開平１０−１７５５２８号公報（以下、従来例という。）に記載されているように、旋回時の内外輪の軌跡の違いによって生じる、左右輪の車輪速差に基づいてヨーレートを推定するもの等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ヨーレートセンサの異常検出を行う方法として、例えば左右輪の車輪速差に基づいてヨーレートを推定し、この推定した推定ヨーレートと、ヨーレートセンサの検出値とを比較して異常検出を行う方法が考えられる。このようにして推定した推定ヨーレートを異常検出のために用いる場合には、その精度を確保するために、左右輪が非制動状態であるときのヨーレートを推定することが望ましい。しかしながら、車両が旋回走行を行った場合には、荷重移動を伴うことから、これに伴って旋回外輪ではタイヤ径が小さくなり、反対に旋回内輪ではタイヤ径が大きくなるため、左右の車輪速度差に基づきヨーレートを推定した場合、内外輪の軌跡の違いによる回転数差に、これらタイヤ径差によって生じる回転数差が加算されるため、推定されるヨーレートは実際のヨーレートよりも大きく算出されてしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、ヨーレートをより高精度に推定することの可能なヨーレート推定装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るヨーレート推定装置は、右輪の車輪速度を検出する右車輪速度検出手段と、左輪の車輪速度を検出する左車輪速度検出手段と、非制動状態であるかどうかを検出する非制動状態検出手段と、当該非制動状態検出手段で非制動状態であることを検出したとき前記右車輪速度検出手段の検出値及び前記左車輪速度検出手段の検出値の差に基づいて車両に発生するヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、車両に発生する横加速度を検出する横加速度検出手段と、当該横加速度検出手段で検出した横加速度に応じて予め設定した比例定数に基づき前記ヨーレート推定手段で推定した推定ヨーレートを補正する補正手段と、を備えたヨーレート推定装置であって、前記補正手段は、車速を検出する車速検出手段と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、当該走行状態検出手段で定常旋回状態であることを検出したときに前記車速検出手段で検出した車速と前記横加速度検出手段で検出した横加速度とをもとに定常旋回時のヨーレートを推定する定常旋回ヨーレート推定手段と、前記走行状態検出手段で定常旋回状態であることを検出したときの前記ヨーレート推定手段で推定した推定ヨーレートと前記定常旋回ヨーレート推定手段で推定した定常旋回ヨーレートとが一致するように前記比例定数を補正する比例定数補正手段と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係るヨーレート推定装置は、前記補正手段は、前記走行状態検出手段で直進走行状態であることを検出したとき、このときの前記推定ヨーレートが零となるように前記推定ヨーレートのオフセット値を設定することを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係るヨーレート推定装置によれば、左右輪の回転速度差に基づき推定した推定ヨーレートを、現在の横加速度に応じて予め設定した比例定数に基づき補正するようにしたから、車両旋回時のタイヤのたわみに起因する推定ヨーレートの誤差の発生を防止することができ、より高精度な推定ヨーレートを得ることができる。このとき、定常旋回をしているときに、推定ヨーレートを補正するための前記比例定数を補正するようにしたから、現時点における車両状況に応じた比例定数を設定することができ、より高精度にヨーレートを推定することができる。
【０００９】
また、請求項２に係るヨーレート推定装置によれば、直進走行をしているときに、このときの推定ヨーレートが零となるように、前記推定ヨーレートのオフセット値を設定するようにしたから、例えば左右輪のタイヤ径が異なること等に起因する、推定ヨーレートの誤差の発生を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明によるヨーレート推定装置の一例を示した構成図であって、非駆動輪の右輪に設けられ車輪の回転速度を検出する右車輪速センサ１１と、非駆動輪の左輪に設けられ車輪の回転速度を検出する左車輪速センサ１２と、車両に発生する横加速度を検出する横加速度センサ１３と、図示しないブレーキペダルが踏み込み中であるか否かを検出するブレーキスイッチ１４と、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ１５と、車両の前後方向車速を検出する車速センサ１６と、これら各センサの検出信号をもとに、ヨーレートを推定するコントロールユニット２０と、を備え、このコントロールユニット２０では、推定した推定ヨーレートφ_obs を、車両挙動制御を行うＶＤＣコントローラ５０に出力すると共に、ＶＤＣコントローラ５０から、後述のＶＤＣ作動フラグＦを入力するようになっている。
【００１２】
このＶＤＣコントローラ５０では、公知の車両挙動制御装置と同様に、ヨーレートセンサ５１等各種センサの検出信号に基づいて車両挙動を安定させるための制御ヨーモーメントを算出し、現時点の車両挙動に、算出した制御ヨーモーメントを加えるために必要とする図示しない各ホイールシリンダのシリンダ圧の増減圧量を算出し、この増減圧量に応じて旋回内輪又は外輪のホイールシリンダ圧を所定圧だけ増圧又は減圧するようになっている。そして、各ホイールシリンダのシリンダ圧を制御している場合には、ＶＤＣ作動フラグＦをＦ＝１としてコントロールユニット２０に出力するようになっている。
【００１３】
前記コントロールユニット２０は、図１に示すように、マイクロコンピュータ２１を備え、このマイクロコンピュータ２１は、前記各センサからの検出信号を読み込むための波形成形機能やＦ／Ｖ変換機能やＡ／Ｄ変換機能等を有する入力インタフェース回路２１ａ、マイクロプロセサ等の演算処理装置２１ｂ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置２１ｃ及び演算処理装置２１ｂで得られた推定ヨーレートφ_obs を出力するための出力インタフェース回路２１ｄ等から構成されている。
【００１４】
そして、前記記憶装置２１ｃには、演算処理装置２１ｂで実行される後述のヨーレート推定処理の処理プログラムが格納されていると共に、このヨーレート推定処理で利用する、補正ゲイン特性マップが格納されている。前記演算処理装置２１ｂでは前記ヨーレート推定処理を実行し、非制動状態であるときに、前記記憶装置２１ｃに格納されている補正ゲイン特性マップから、横加速度センサ１３の横加速度検出値Ｙ_G に応じた補正ゲインｋを求め、求めた補正ゲインｋと、前記左右の車輪速センサ１１及び１２からの車輪速検出値Ｖｗ_R 及びＶｗ_L とに基づいて推定ヨーレートφ_obs を算出するようになっている。
【００２８】
図２は、演算処理装置２１ｂで実行されるヨーレート推定処理の処理手順の一例を示すフローチャートであって、このヨーレート推定処理は、例えば所定時間毎のタイマ割り込みとして実行されるようになっている。
【００２９】
前記ヨーレート推定処理では、まず、ステップＳ１１で、ブレーキスイッチ１４からのブレーキの作動状態を表す状態信号Ｓ_BR及びＶＤＣコントローラ５０からのＶＤＣ作動信号Ｆをもとに、非制動状態であるかどうかを判定する。そして、非制動状態でないときにはそのまま処理を終了する。
一方、非制動状態であるときにはステップＳ１２に移行し、各センサからの検出信号を読み込む。つまり、左右の車輪速センサ１１及び１２の車輪速検出値Ｖｗ_R 及びＶｗ_L 、横加速度センサ１３の横加速度検出値Ｙ_G 、操舵角センサ１５の操舵角検出値θ及び車速センサ１６の車速検出値Ｖを読み込む。
【００３０】
次いで、ステップＳ１３に移行し、記憶装置２１ｃに格納している補正ゲイン特性マップをもとに、横加速度検出値Ｙ_G に応じた補正ゲインｋを検出する。
前記補正ゲイン特性マップは、旋回時のタイヤのたわみによる車輪速検出値Ｖｗ _R 及びＶｗ _L の誤差に起因する推定ヨーレートの誤差を補正するための補正ゲインを、横加速度に応じて設定したものであって、予め車両諸元等に基づいて設定されている。
図３は、その一例を示したものであって、横加速度Ｙ _G の増加に応じて、補正ゲインｋは減少するように設定されている。
そして、前記ステップＳ１３で補正ゲインｋを検出すると、ステップＳ１４に移行し、次式（１）に基づいてヨーレートを推定する。なお、次式（１）中のオフセット値Δφは初期状態では例えば零に設定されている。また式（１）中のＴは、車両のトレッドであって、非駆動輪間の距離に相当する。
φ _obs ＝ｋ×（Ｖｗ _R −Ｖｗ _L ）／Ｔ＋Δφ……（１）
【００３１】
次いで、ステップＳ１５に移行し、操舵角センサ１５の操舵角検出値θをもとに、車両が直進走行中であるかどうかを判定する。直進走行状態であるときには、ステップＳ１６に移行し、ステップＳ１４の処理で前記式（１）に基づいて算出した推定ヨーレートφ_obs がφ_obs ＝０であるかどうかを判定する。つまり、直進走行状態であれば、ヨーレートは略零とみなすことができるから、φ_obs ＝０が成り立つことになる。
【００３２】
このステップＳ１６の処理で、φ_obs ＝０でないときには、ステップＳ１７に移行し、φ_obs ＝０となるように式（１）中のオフセット値Δφを更新する。そして、ステップＳ１８で推定ヨーレートφ_obs をφ_obs ＝０に更新した後、ステップＳ１９に移行し、推定ヨーレートφ_obs をＶＤＣコントローラ５０に出力する。
【００３３】
一方、前記ステップＳ１６で、φ_obs ＝０であるときにはそのままステップＳ１９に移行する。
そして、前記ステップＳ１５で、直進走行中でないときには、ステップＳ２１に移行し、操舵角センサ１５の操舵角検出値θ及び車速センサ１６の車速検出値Ｖをもとに、車両が定常旋回状態であるかどうかを判定する。そして、定常旋回状態でないときにはそのまま前記ステップＳ１９に移行し、定常旋回状態であるときには、ステップＳ２２に移行する。このステップＳ２２では、次式（２）に基づいて、定常旋回ヨーレートφ^* を推定する。
【００３４】
φ^* ＝Ｙ_G ／Ｖ……（２）
次いで、ステップＳ２３に移行し、ステップＳ１４で算出した推定ヨーレートφ_obs とステップＳ２２で算出した定常旋回ヨーレートφ^* とが一致するかどうかを判定し、これらが一致するときには前記ステップＳ１９に移行する。そして、一致しないときにはステップＳ２４に移行し、前記式（１）において、推定ヨーレートφ_obs と定常旋回ヨーレートφ^* とが一致し得る補正ゲインｋ′を検出する。そして、記憶装置２１ｃから読み出した補正ゲイン特性マップにおいて、ステップＳ１２で読み込んだ横加速度検出値Ｙ_G に対応する補正ゲインｋを、検出したｋ′に更新する。
【００３５】
次いで、ステップＳ２５に移行し、定常旋回ヨーレートφ^* を推定ヨーレートφ_obs として設定した後、前記ステップＳ１９に移行して、これをＶＤＣコントローラ５０に出力する。
ここで、右車輪速センサ１１が右車輪速度検出手段に対応し、左車輪速センサ１２が左車輪速度検出手段に対応し、横加速度センサ１３が横加速度検出手段に対応し、車速センサ１６が車速検出手段に対応し、式（１）中の補正ゲインｋが比例定数に対応し、図２のステップＳ１１の処理が非制動状態検出手段に対応し、図２のステップＳ１４の処理がヨーレート推定手段及び補正手段に対応し、図２のステップＳ１５及びＳ２１の処理が走行状態検出手段に対応し、図２のステップＳ２２の処理が定常旋回ヨーレート推定手段に対応し、図２のステップＳ２４の処理が比例定数補正手段に対応している。
【００３６】
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
今、ブレーキスイッチ１４が開放状態で直進走行をしているものとすると、コントロールユニット２０では、ブレーキスイッチ１４の状態信号Ｓ_BR及びＶＤＣコントローラ５０からのＶＤＣ作動信号Ｆをもとに非制動状態であると判定し、ステップＳ１１からＳ１２に移行し、各センサの検出値を読み込む（ステップＳ１３）。
【００３７】
そして、横加速度検出値Ｙ_G をもとに、図３の補正ゲイン特性マップから、対応する補正ゲインｋを検出する。そして、補正ゲインｋと、前記左右の車輪速センサ１１及び１２の車輪速検出値Ｖｗ_R 及びＶｗ_L と、車両のトレッドＴとをもとに、前記式（１）に基づいて推定ヨーレートφ_obs を算出する。そして、この場合、直進走行しているから、ステップＳ１５からステップＳ１６に移行し、推定ヨーレートφ_obs が零であるかどうかを判定する。つまり、直進走行している場合には、ヨーレートは略零とみなすことが可能であるから、推定ヨーレートφ_obs は零となるはずである。
【００３８】
ここで、例えば異径タイヤが装着されている場合、或いは磨耗等によって左右のタイヤ径が異なる場合には、推定ヨーレートφ_obs は零とならないから、ステップＳ１６からＳ１７に移行して、推定ヨーレートφ_obs が零となり得る、式（１）中のΔφを検出し、式（１）を更新する。つまり、推定ヨーレートφ_obs 中の、異径タイヤであること等に起因する誤差の発生を防止し得るオフセット値Δφが設定されることになる。
【００３９】
そして、ステップＳ１８に移行して、推定ヨーレートφ_obs を零に設定しステップＳ１９に移行して、これをＶＤＣコントローラ５０に出力する。ＶＤＣコントローラ５０では、この推定ヨーレートφ_obs とヨーレートセンサ５１の検出信号とを比較し、ヨーレートセンサ５１の異常監視を行う。
よって、現時点におけるタイヤの状況に応じてオフセット値Δφが設定され、前記式（１）に示すヨーレート推定式は、現状のタイヤの状況に応じた推定式となるから、以後、ヨーレート推定処理が実行されたときには、異径タイヤを装着していること等に起因する推定ヨーレートφ_obs 中の誤差が除去されることになって、より高精度にヨーレートの推定が行われることになる。
【００４０】
この状態から車両が旋回状態となると、ステップＳ１５からＳ２１に移行し、このとき、定常旋回状態でない場合にはステップＳ２１からステップＳ１９に移行し、この時点では、補正ゲインｋの更新は行わないが、旋回に伴い横加速度Ｙ _G が大きくなることから、補正ゲイン特性マップから算出される補正ゲインｋは減少し、旋回に伴う旋回外輪側のタイヤのたわみ量の増加による車輪速差ΔＶｗの増加分が補正ゲインｋによって補正されて、タイヤのたわみによる影響をうけない推定ヨーレートφ _obs が算出される。そして、横加速度検出値Ｙ _G が増加するほど、補正ゲインｋが減少するように設定され、つまり、タイヤのたわみに起因する車輪速度ΔＶｗの誤差分が増加するほど、より多く補正が行われることになりタイヤのたわみ量に応じた補正が行われることになる。このように、車両が旋回しているときには、横加速度Ｙ _G に応じて補正ゲインｋを設定し、左右の車輪速差ΔＶｗ（＝Ｖｗ _R −Ｖｗ _L ）とトレッドＴとに応じて推定したヨーレートを、補正ゲインｋに基づいて補正するようにしたから、旋回に伴うタイヤのたわみに起因する、左右の車輪速差ΔＶｗの誤差の発生を防止することができ、高精度な推定ヨーレートφ _obs を得ることができる。
この状態から、車両が定常旋回状態となると、ステップＳ２１からＳ２２に移行して、横加速度検出値Ｙ_G と車速検出値Ｖとから定常旋回ヨーレートφ^* を算出する。そして、これが推定ヨーレートφ_obs と一致するかどうかを判定する。つまり、定常旋回状態であれば、車両に発生するヨーレートは、前記式（２）として推定することができる。よって、推定ヨーレートφ_obs と定常旋回ヨーレートφ^* とが一致しないときにはステップＳ２３からＳ２４に移行して、推定ヨーレートφ_obs と定常旋回ヨーレートφ^* とが一致し得る補正ゲインｋ′を算出する。そして、ステップＳ１２で読み込んだ横加速度検出値をＹ_G ′とすると、補正ゲイン特性マップにおいて、横加速度検出値Ｙ_G ′に相当する補正ゲインを、算出した補正ゲインｋ′に更新する。
【００４１】
そして、ステップＳ２２で算出した定常旋回ヨーレートφ^* を推定ヨーレートφ_obs として設定し、これをＶＤＣコントローラ５０に出力する（ステップＳ１９）。
以後、横加速度検出値がＹ_G ′となったときには、更新された補正ゲインｋ′を、対応する補正ゲインとして検出し、これに基づいてヨーレートの推定を行う。前記補正ゲインｋ′は、現時点における車両状況に応じた補正ゲインであるから、この補正ゲインｋ′を用いることによって、現時点での車両状況に応じて補正することができ、より高精度にヨーレートの推定を行うことができることになる。
【００４２】
そして、定常旋回状態から操舵を行う、或いは加速する等によって定常旋回状態ではなくなると、ステップＳ２１からＳ１９に移行して、補正ゲインｋの更新は行わない。
また、例えば、ＶＤＣコントローラ５０において、車両挙動を安定させるための制御ヨーモーメントを算出し、現時点の車両挙動に算出した制御ヨーモーメントを加えるために旋回内輪又は外輪のホイールシリンダ圧を所定圧だけ増圧又は減圧しはじめると、ＶＤＣコントローラ５０では、ＶＤＣ作動フラグＦをＦ＝１としてコントロールユニット２０に出力するから、コントロールユニット２０では、ステップＳ１１の処理で制動状態であると判定してそのまま処理を推定し、ヨーレートの推定は行わない。よって、ＶＤＣコントローラ５０では、コントロールユニット２０から推定ヨーレートφ _obs が入力されないから、この間は、ヨーレートセンサ５１の異常監視は行わない。つまり、制動状態であるときには、車輪速差ΔＶｗに基づき推定される推定ヨーレートφ _obs の精度が低いため、精度の低い推定ヨーレートφ _obs に基づく異常監視は行わない。
また、例えば、直進走行状態或いは旋回状態から、ドライバがブレーキペダルを踏み込むと、ブレーキスイッチ１４からの状態信号Ｓ _BR が作動状態となるから、この場合も同様に、コントロールユニット２０では、ステップＳ１１の処理で制動状態であると判定してそのまま処理を終了し、ヨーレートの推定は行わない。
【００４３】
このように、本実施の形態においては、車両が直進走行を行っているときには、前記式（１）に示すヨーレート推定式において、オフセット値Δφの更新を行うようにしているから、異径タイヤ等が装着されている場合、或いはタイヤの磨耗、空気圧抜け等が生じている場合でも、タイヤ径が異径であることに起因して推定ヨーレートφ_obs に誤差が生じることを回避することができ、より高精度にヨーレートの推定を行うことができる。
また、車両が旋回しているときには、横加速度Ｙ _G に応じて、補正ゲインｋを設定し、左右の車輪速差ΔＶｗ（＝Ｖｗ _R −Ｖｗ _L ）とトレッドＴとに応じて推定したヨーレートを、補正ゲインｋに基づいて補正するようにしたから、旋回に伴うタイヤのたわみに起因する、左右の車輪速差ΔＶｗの誤差の発生を防止することができ、高精度な推定ヨーレートφ _obs を得ることができる。
【００４４】
また、定常旋回状態であるときには、補正ゲインｋを補正するようにしているから、現時点における車両状況に応じた補正ゲインｋを設定することができ、より高精度にヨーレートの推定を行うことができる。よって、定常旋回時及び過渡旋回時共に高精度にヨーレートの推定を行うことができる。
また、ＶＤＣコントローラ５０で車輪を制動しているとき、或いは、ブレーキペダルが踏み込まれているときには、ヨーレートの推定を行わないようにしたから、精度が確保されるときのみヨーレートの推定を行うことができ、ＶＤＣコントローラ５０ではヨーレートセンサの異常監視を的確に行うことができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態においては、コントロールユニット２０で推定した推定ヨーレートφ _obs をＶＤＣコントローラ５０に出力し、ヨーレートセンサ５１の異常検出に用いるようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、四輪操舵制御装置等、ヨーレートセンサを用いて制御を行う制御装置等に異常監視用として適用することも可能である。
また、上記実施の形態においては、横加速度Ｙ _G を横加速度センサ１３を用いて検出するようにした場合について説明したが、横加速度Ｙ _G を車輪速センサ１１及び１２の車輪速検出値Ｖｗ _R 及びＶｗ _L と車両のトレッドＴとをもとに、次式（３）にしたがって推定するようにしてもよい。この場合、横加速度センサを用いる場合に比較して多少精度は落ちるが、横加速度センサを設けることなく実現することができる。
Ｙ_Gobs＝〔（Ｖｗ_R −Ｖｗ_L ）／Ｔ〕×〔（Ｖｗ_R ＋Ｖｗ_L ）／２〕 ……（３）
【００４６】
また、上記実施の形態においては、車速センサ１６により車速検出値Ｖを得るようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば左右の車輪速検出値Ｖｗ_R 及びＶｗ_L をもとに算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のヨーレート推定装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】 ヨーレート推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】 補正ゲイン特性マップの一例である。
【符号の説明】
１１ 右車輪速センサ
１２ 左車輪速センサ
１３ 横加速度センサ
１４ ブレーキスイッチ
１５ 操舵角センサ
１６ 車速センサ
２０ コントロールユニット
５０ ＶＤＣコントローラ
５１ ヨーレートセンサ

Claims (2)

1. 右輪の車輪速度を検出する右車輪速度検出手段と、
   左輪の車輪速度を検出する左車輪速度検出手段と、
   非制動状態であるかどうかを検出する非制動状態検出手段と、
   当該非制動状態検出手段で非制動状態であることを検出したとき前記右車輪速度検出手段の検出値及び前記左車輪速度検出手段の検出値の差に基づいて車両に発生するヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、
   車両に発生する横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   当該横加速度検出手段で検出した横加速度に応じて予め設定した比例定数に基づき前記ヨーレート推定手段で推定した推定ヨーレートを補正する補正手段と、を備えたヨーレート推定装置であって、
   前記補正手段は、車速を検出する車速検出手段と、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   当該走行状態検出手段で定常旋回状態であることを検出したときに前記車速検出手段で検出した車速と前記横加速度検出手段で検出した横加速度とをもとに定常旋回時のヨーレートを推定する定常旋回ヨーレート推定手段と、
   前記走行状態検出手段で定常旋回状態であることを検出したときの前記ヨーレート推定手段で推定した推定ヨーレートと前記定常旋回ヨーレート推定手段で推定した定常旋回ヨーレートとが一致するように前記比例定数を補正する比例定数補正手段と、を備えることを特徴とするヨーレート推定装置。
2. 前記補正手段は、前記走行状態検出手段で直進走行状態であることを検出したとき、このときの前記推定ヨーレートが零となるように前記推定ヨーレートのオフセット値を設定することを特徴とする請求項１記載のヨーレート推定装置。

Images