JP3729661B2 - 車輌の運動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の運動制御装置に係り、更に詳細には車両の走行時の安定性を向上させる運動制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車輌の挙動を安定化させるに必要なヨーモーメントと各輪のスリップ率との関係は車輌や環境の状況により変化するが、従来の運動制御装置に於いては、運動制御装置に使用されるコンピュータのメモリ容量等の制約から各輪につき２乃至３程度の少数のマップしか設定することができず、従って挙動制御の精度に限界があり、そのため挙動制御効率は高いが車輌の安全性を損なう虞れがある後輪制動を積極的に使用することができない。
【０００３】
かかる問題に対処すべく、本願出願人はその先願にかかる出願公開前の特願平１０−１１４１２６号明細書及び図面に於いて、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有することを特徴とする車輌の運動制御装置を提案した。
【０００４】
この先の提案にかかる運動制御装置によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御することができ、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、車輌の挙動を安定化させるべく車輪に制動力が与えられると、車輌は減速し、車輌前後方向の荷重移動により車輌に作用するヨーモーメントが変化すると共に後輪の横力が低下するが、上述の先の提案にかかる運動制御装置に於いては、車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化や後輪横力の低下が考慮されておらず、そのため運動制御性能を向上させる上で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出し、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出し、微係数及び目標値を用いて収束演算により目標値を実現する各輪の目標制御量を算出し、目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する上述の先の提案にかかる運動制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、運動制御に伴う車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化や後輪横力の低下を考慮することにより、車輌の運動制御性能を更に一層向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、各輪の実際の支持荷重を推定する推定手段を含み、前記車輌状態量の目標値は各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値と車輌の挙動を安定化させるための車輌状態量の目標値との和として算出され、前記各輪の目標制御量は前記目標値と実際の車輌状態量との偏差に基づき算出され、前記実際の車輌状態量は前記推定手段により推定された各輪の実際の支持荷重に基づき算出され、前記各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値は各輪の静的支持荷重に基づき算出されることを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【０００８】
上記請求項１の構成によれば、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数がタイヤモデルより算出され、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値が車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出され、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量が算出され、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置が制御されるので、多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、車輌状態量の目標値は各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値と車輌の挙動を安定化させるための車輌状態量の目標値との和として算出され、各輪の目標制御量は目標値と実際の車輌状態量との偏差に基づき算出され、実際の車輌状態量は推定手段により推定された各輪の実際の支持荷重に基づき算出され、各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値は各輪の静的支持荷重に基づき算出され、偏差の演算により車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化及び横力の低下が相殺されるので、車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化及び横力の低下が相殺された各輪の目標制御量が算出され、これにより上記先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能が向上する。
【０００９】
また上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項２の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標スリップ率を算出する手段と、前記目標スリップ率を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有し、前記各輪の目標スリップ率を算出する手段は「実際の車輌状態量とその目標値との偏差」と「前記微係数と目標スリップ率の変化量との積」との差、前記目標スリップ率の変化量、前記目標スリップ率とその変化量との和の二乗和からなる評価関数の値が最小になるよう前記各輪の目標スリップ率の変化量を収束演算により算出し、前記目標スリップ率の変化量にて前回算出された目標スリップ率を修正する車輌の運動制御装置に於いて、前記評価関数の後輪のスリップ率に対する重み係数は前輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きいことを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【００１０】
上記請求項２の構成によれば、請求項１の構成の場合と同様多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、「実際の車輌状態量とその目標値との偏差」と「微係数と目標スリップ率の変化量との積」との差、目標スリップ率の変化量、目標スリップ率とその変化量との和の二乗和からなる評価関数の値が最小になるよう各輪の目標スリップ率の変化量が収束演算により算出され、目標スリップ率の変化量にて前回算出された目標スリップ率が修正され、評価関数の後輪のスリップ率に対する重み係数は前輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きいので、前輪のスリップ率に対する重み係数が後輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きい場合やこれらの重み係数が同一である場合に比して、後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数の増大率が高くなり、これにより後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下する虞れが低減される。
【００１１】
また上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項３の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により車輌状態量と前記目標値との差を０にする各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、車輌状態量は車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、車輌のモーメントであり、前記車輌状態量の目標値は車輌の前後力の目標値、前輪横力の目標値、後輪横力の目標値、車輌のモーメントの目標値であることを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【００１２】
上記請求項３の構成によれば、請求項１の構成の場合と同様多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、車輌状態量は車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、車輌のモーメントであり、車輌状態量の目標値は車輌の前後力の目標値、前輪横力の目標値、後輪横力の目標値、車輌のモーメントの目標値であるので、各輪の目標制御量は後輪横力の目標値をも実現するよう算出され、従って車輌全体の横力の目標値が算出される場合に比して、車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足する虞れが確実に低減される。
【００１３】
また上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項４の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、前記各輪の目標制御量を算出する手段は現在の車輌状態量と前記目標値との差に基づき前輪の目標制御量の修正量を算出し、前輪の前回の目標制御量と前記前輪の修正量との和として前輪の目標制御量を算出し、前記前輪の修正量に所定の倍率を乗じて後輪の目標制御量の修正量を算出し、後輪の前回の目標制御量と前記後輪の修正量との和として後輪の目標制御量を算出し、前記所定の倍率は車輌の直進時と旋回時とでは異なることを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【００１４】
上記請求項４の構成によれば、請求項１の構成の場合と同様多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、現在の車輌状態量と目標値との差に基づき前輪の目標制御量の修正量が算出され、前輪の前回の目標制御量と前輪の修正量との和として前輪の目標制御量が算出され、前輪の修正量に所定の倍率を乗じて後輪の目標制御量の修正量が算出され、後輪の前回の目標制御量と後輪の修正量との和として後輪の目標制御量が算出されるので、後輪の目標制御量が過剰になって後輪の横力が不足する虞れが低減され、また一般に、車輌前後方向の荷重移動に伴う後輪横力の低下に起因する車輌の安定性の悪化は車輌の直進時よりも旋回時に於いて生じ易いが、請求項４の構成によれば、所定の倍率、即ち前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時と旋回時とでは異なるので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御が実行される。
【００１５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、前記所定の倍率は車輌の直進時よりも旋回時に於いて小さいよう構成される（請求項５の構成）。
【００１６】
一般に、車輌前後方向の荷重移動に伴う後輪横力の低下に起因する車輌の安定性の悪化は車輌の直進時よりも旋回時に於いて生じ易い。請求項５の構成によれば、所定の倍率、即ち前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時よりも旋回時に於いて小さいので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御が実行され、車輌の旋回時に於ける安定性の悪化が効果的に防止される。
【００１７】
【本発明の基本原理】
タイヤモデルとして制動時の横力の低下、荷重移動、タイヤスリップ角、路面の摩擦係数が考慮されるブラッシュタイヤモデルを例に本発明の基本原理について説明する。
【００１８】
まずブラッシュタイヤモデルに基づき、各輪のタイヤが発生する前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi （ｉ＝fr、fl、rr、rl）を求め、また微小なスリップ率の変化によるタイヤ前後力変化及び横力変化を求める。
【００１９】
図１５に示されている如く、各輪のタイヤ１００の発生力Ｆti、即ち前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi の合力がタイヤの縦方向に対しなす角度をθi とし、タイヤのスリップ角をβi とし、タイヤのスリップ率をＳi （制動時が正、−∞＜Ｓ＜1.0 ）とし、路面の摩擦係数をμとし、タイヤの接地荷重をＷi とし、Ｋs 及びＫb を係数（正の定数）とすると、タイヤがロック状態にはない場合（ξi ≧０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式１及び２にて表され、タイヤがロック状態にある場合（ξ＜０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式３及び４にて表される。
【００２０】
【数１】
【００２１】
尚係数Ｋb は図１６に示されている如く、スリップ率Ｓi が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi のグラフの原点に於ける傾きであり、係数Ｋs は図１７に示されている如く、スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi のグラフの原点に於ける傾きである。また cosθ、 sinθ、λ、ξはそれぞれ下記の式５〜８にて表される。
【００２２】
【数２】
【００２３】
上記式１〜４をスリップ率Ｓi にて偏微分することにより、微小なスリップ率の変化に対する前後力変化及び横力変化（タイヤ座標系）を演算する（下記の式９及び１０）。
【００２４】
【数３】
【００２５】
次に下記の式１１〜１８に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力を演算すると共に、モーメントを演算する。尚下記の各式に於いて、φf 及びφr はそれぞれ前輪及び後輪の舵角であり、Ｔr は車輌のトレッド幅であり、Ｌf 及びＬr はそれぞれ車輌の重心から前輪車軸及び後輪車軸までの距離であり、Ｔ（φf ）及びＴ（φr ）はそれぞれ下記の式１９及び２０にて表される値である。
【００２６】
【数４】
【００２７】
【数５】
【００２８】
【数６】
【００２９】
【数７】
【００３０】
【数８】
【００３１】
同様に、下記の式２１〜２８に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力の偏微分値（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力の偏微分値（微係数）を演算すると共に、モーメントの偏微分値（微係数）を演算する。
【００３２】
【数９】
【００３３】
【数１０】
【００３４】
【数１１】
【００３５】
【数１２】
【００３６】
次にブラッシュモデルに基づき、各輪のスリップ率が目標スリップ率Ｓi であるときに発生する車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭを下記の式２９に従って推定演算する。
【００３７】
【数１３】
【００３８】
次に下記の（Ａ）及び（Ｂ）の考え方に基づき、下記の式３０及び３１に従って目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算する。尚下記の式３０の右辺はスリップ率が０であるときに各輪に発生する前後力、横力、モーメントを表している。
【００３９】
（Ａ）車輌の運動制御により車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt は運動制御していないとき（スリップ率Ｓi が０であるとき）に発生する前後力Ｆxso 及びモーメントＭsoに対する上乗せ量であると見なす。
【００４０】
（Ｂ）運動制御していないときの横力Ｆyso を目標横力Ｆyaとすることにより、運動制御時の横力の低下を極力減らす。
【００４１】
【数１４】
【００４２】
被制御４輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi による車体に作用する前後力の変化ｄＦx 、横力の変化ｄＦy 、モーメントの変化ｄＭは下記の式３２により表される。尚下記の式３２に於いて、ｄＳfr、ｄＳfl、ｄＳrr、ｄＳrlはそれぞれ右前輪、左前輪、右後輪、左後輪のスリップ率の微小変化量であり、Ｊはヤコビ行列である。
【００４３】
【数１５】
【００４４】
次に目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を実現するスリップ率Ｓi を演算する。ただしこのスリップ率を解析的に解くことは困難であるため、以下の収束演算により求める。
【００４５】
いま現在の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差をΔとすると、Δは下記の式３３により表され、このΔを０にするスリップ率修正量のうち、Ｔをトランスポートとして下記の式３４にて表される評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳを求める。
【００４６】
【数１６】
【００４７】
Ｌ＝δＳTＷdsδＳ＋（Ｓ＋δＳ）TＷs （Ｓ＋δＳ）＋ＥTＷf Ｅ……（３４）
式３４の評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳは下記の式３５の通りである。ただしＦx 、Ｆy 、Ｍはそれぞれ現在の被制御輪のスリップ率で発生している前後力、横力、モーメント（式２９）であり、Ｆxa、Ｆya、Ｍa はそれぞれ目標前後力、目標横力、目標モーメント（式３１）であり、Ｓ及びδＳはそれぞれ各輪のスリップ率（下記の式３６）及びスリップ率修正量（下記の式３７）であり、ＥはΔとδＳによる前後力、横力、モーメントの修正量との差（下記の式３８）であり、Ｗdsはスリップ率修正量δＳに対する重み（下記の式３９）であり、Ｗs はスリップ率Ｓに対する重み（下記の式４０）であり、Ｗf は各力に対する重み（下記の式４１）であり、各重みは０又は正の値である。
【００４８】
δＳ＝（Ｗds＋Ｗs ＋ＪTＷf Ｊ）-1（−Ｗs Ｓ＋ＪTＷf Δ）……（３５）
【００４９】
【数１７】
【００５０】
【数１８】
【００５１】
【数１９】
【００５２】
【数２０】
【００５３】
【数２１】
【００５４】
【数２２】
【００５５】
従って前回の目標スリップ率Ｓi をスリップ率修正量δＳi にて修正することにより、目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を達成する各輪の目標スリップ率Ｓi を演算することができる。
【００５６】
この場合、タイヤの静的接地荷重、即ち車輌が静止状態にあるときのタイヤの接地荷重をＷoiとして、上記式１〜４に於けるタイヤの接地荷重Ｗi がＷoiに置き換えられスリップ率Ｓi が０に設定されて各輪のタイヤの前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyiが演算され、これらに基づき上記式１１〜２０に従ってスリップ率Ｓi が０であるときの車輌座標系の前後力Ｆxiso、横力Ｆyiso、モーメントＭiso が演算され、上記式３０及び３１に従って目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が演算されれば、これらは運動制御に伴う車輌前後方向の荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の低下を含んでいない。
【００５７】
従って上記式３３による現在の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δの演算により、荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の低下が相殺され、このモーメントの変化及び横力の低下が相殺された差Δを０にするスリップ率修正量のうち上記式３４の評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳが演算されるので、スリップ率Ｓi が０であるときの車輌座標系の前後力Ｆxiso、横力Ｆyiso、モーメントＭiso もタイヤの実際の接地荷重Ｗi に基づく各輪のタイヤの前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyiに基づき演算される場合に比して、車輌の運動制御性能が向上する（請求項１の構成）。
【００５８】
また上記式４０により示されたスリップ率Ｓに対する重みＷs のうち後輪の重みＷsrが前輪の重みＷsfよりも大きく設定されれば、これらが同一である場合や前輪の重みＷsfが後輪の重みＷsrよりも大きく設定される場合に比して、後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数Ｌの増大率が高くなり、これにより後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下する虞れが小さくなる（請求項２の構成）。
【００５９】
また上記式２９〜３３、式３６〜３９、式４１がそれぞれ下記の式２９Ａ〜３３Ａ、式３６Ａ〜３９Ａ、式４１Ａに置き換えられ、これにより目標前後力Ｆxa及び目標モーメントＭa に加えて前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が演算され、これらの目標制御量を実現する目標スリップ率Ｓi が演算されれば、後輪の横力がその目標横力Ｆyra に制御されるので、上記２９〜４１に従って目標スリップ率Ｓi が演算される場合に比して、車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足する虞れが小さくなる（請求項３の構成）。
【００６０】
【数２３】
【００６１】
【数２４】
【００６２】
【数２５】
【００６３】
【数２６】
【００６４】
【数２７】
【００６５】
【数２８】
【００６６】
【数２９】
【００６７】
【数３０】
【００６８】
【数３１】
【００６９】
また上記式３２、３６、３７、３９、４０がそれぞれ下記の式３２Ｂ、３６Ｂ、３７Ｂ、３９Ｂ、４０Ｂに置き換えられることにより、前輪のスリップ率修正量δＳfr、δＳflが演算され、Ｋを所定の倍率（０＜Ｋ≦１）として後輪のスリップ率修正量δＳrr、δＳrlがそれぞれ前輪のスリップ率修正量δＳfr、δＳflのＫ倍として演算されれば、後輪の目標制御量が過剰になって後輪の横力が不足する虞れが小さくなり、また行列演算に関する演算手段の負荷が軽減される（請求項４の構成）。
【００７０】
【数３２】
【００７１】
【数３３】
【００７２】
【数３４】
【００７３】
【数３５】
【００７４】
【数３６】
【００７５】
更に上記所定の倍率Ｋを変更することにより前輪のスリップ率修正量δＳfr、δＳflに対する後輪のスリップ率修正量δＳrr、δＳrlの比を変化させることができるので、倍率Ｋが車輌の直進時と旋回時とで異なれば、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御を実行することが可能になる（請求項５の構成）。
【００７６】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、推定手段は車輌の前後加速度及び横加速度に基づき各輪の荷重移動量を推定し、各輪の静的支持荷重と荷重移動量とに基づき各輪の実際の支持荷重を推定するよう構成される（好ましい態様１）。
【００７７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、車輪制御量は車輪のスリップ率であるよう構成される（好ましい態様２）。
【００７８】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２又は４又は５の構成に於いて、車輌状態量は前後力、横力、ヨーモーメントの組合せであるよう構成される（好ましい態様３）。
【００７９】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、各輪のスリップ率が０であるときの車輌の前後力、横力、モーメントをそれぞれＦxso 、Ｆyso 、Ｍsoとして、前後力の目標値ＦxaはＦxsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxtとの和として演算され、横力の目標値ＦyaはＦyso に設定され、モーメントの目標値Ｍa はＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt との和として演算され、各輪のスリップ率が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoは各輪の支持荷重Ｗi が静的支持荷重Ｗoiに設定されることにより演算されるよう構成される（好ましい態様４）。
【００８０】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、車輪操作装置は制駆動力制御装置であるよう構成される（好ましい態様５）。
【００８１】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、タイヤモデルはブラッシュタイヤモデルであるよう構成される（好ましい態様６）。
【００８２】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、各輪のスリップ率が０であるときの車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントをそれぞれＦxso 、Ｆyfso、Ｆyrso、Ｍsoとして、前後力の目標値ＦxaはＦxsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxtとの和として演算され、前輪横力の目標値Ｆyfa 及び後輪横力の目標値Ｆyra はそれぞれＦyfso及びＦyrsoに設定され、モーメントの目標値Ｍa はＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt との和として演算されるよう構成される（好ましい態様７）。
【００８４】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５の構成に於いて、所定の倍率は車輌の旋回度合が高いほど小さい値に設定されるよう構成される（好ましい態様８）。
【００８５】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００８６】
第一の実施形態
図１は本発明による車輌の運動制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【００８７】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の駆動輪である左右の後輪を示している。従動輪であり操舵輪でもある左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の転舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置１６によりタイロッド１８L 及び１８R を介して操舵される。
【００８８】
各車輪の制動力は制動装置２０の油圧回路２２によりホイールシリンダ２４FR、２４FL、２４RR、２４RLの制動圧が制御されることによって制御されるようになっている。図には示されていないが、油圧回路２２はリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル２６の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ２８により制御され、また必要に応じて後に詳細に説明する如く電気式制御装置３０により制御される。
【００８９】
車輪１０FR〜１０RLにはそれぞれ車輪速度Ｖwi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を検出する車輪速度センサ３２FR、３２FL、３２RR、３２RLが設けられ、ステアリングホイール１４が連結されたステアリングコラムには操舵角φを検出する操舵角センサ３４が設けられている。また車輌１２にはそれぞれ車輌のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３６、前後加速度Ｇx を検出する前後加速度センサ３８、横加速度Ｇy を検出する横加速度センサ４０、車速Ｖを検出する車速センサ４２が設けられている。尚操舵角センサ３４、ヨーレートセンサ３６及び横加速度センサ４０は車輌の左旋回方向を正としてそれぞれ操舵角、ヨーレート及び横加速度を検出する。
【００９０】
図示の如く、車輪速度センサ３２FR〜３２RLにより検出された車輪速度Ｖwiを示す信号、操舵角センサ３４により検出された操舵角φを示す信号、ヨーレートセンサ３６により検出されたヨーレートγを示す信号、前後加速度センサ３８により検出された前後加速度Ｇx を示す信号、横加速度センサ４０により検出された横加速度Ｇy を示す信号、車速センサ４２により検出された車速Ｖを示す信号は電気式制御装置３０に入力される。尚図には詳細に示されていないが、電気式制御装置３０は例えばＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のマイクロコンピュータを含んでいる。
【００９１】
電気式制御装置３０は、後述の如く図２乃至図６に示されたフローチャートに従い、各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt との和として車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算し、各輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi に対する車輌の前後力、横力、モーメントの変化を示す微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭを演算する。
【００９２】
また電気式制御装置３０は、目標前後力Ｆxaと実際の前後力Ｆx との差、目標横力Ｆyaと実際の横力Ｆy との差、目標モーメントＭa と実際のモーメントＭとの差及び微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭに基づき収束演算により前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭを演算し、前後力、横力、モーメントの修正量を達成するための各輪のスリップ率の修正量δＳi を演算し、前回演算された目標スリップ率をスリップ率修正量δＳi にて修正することにより今回の目標スリップ率Ｓi を演算し、必要に応じて目標スリップ率Ｓi を補正し、各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率になるよう各輪の制動力を制御する。
【００９３】
特にこの実施形態の電気式制御装置３０は、各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoを演算する際には、各輪の静的支持荷重Ｗoi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を使用し、各輪のスリップ率Ｓi が目標スリップ率であるときの車輌の実際の前後力Ｆx 、実際の横力Ｆy 、実際のモーメントＭs を演算する際には、車輌の前後加速度及び横加速度が考慮された各輪の実際の支持荷重Ｗi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を使用する。
【００９４】
次に図２乃至図６に示されたフローチャートを参照して第一の実施形態に於ける車輌の運動制御について説明する。尚図２に示されたゼネラルフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【００９５】
まずステップ５０に於いては各輪のスリップ率Ｓi がそれぞれ初期値として０に設定され、ステップ１００に於いては車輪速度Ｖwi等を示す信号の読み込みが行われ、ステップ１５０に於いては図３に示されたルーチンに従って後輪のスリップ角βr が演算される。
【００９６】
ステップ２００に於いては図４に示されたルーチンに従って前回のステップ５００に於いて演算された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ、即ち現在の前後力、横力、モーメントが演算され、ステップ２５０に於いては図５に示されたルーチンに従って車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が演算される。
【００９７】
ステップ３００に於いては上記式９及び１０に従って微小なスリップ率の変化に対する各輪の前後力の変化及び横力の変化が演算されると共に、上記式２１〜２８及び式３２に従って車輌の前後力の微係数ｄＦx 、横力の微係数ｄＦy 、モーメントの微係数ｄＭが演算される。
【００９８】
ステップ３５０に於いては上記式３３に従ってそれぞれ前後力、横力、モーメントの目標値Ｆxa、Ｆya、Ｍa と実際の値Ｆx 、Ｆy 、Ｍとの偏差として車輌の前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭが演算される。
【００９９】
ステップ４００に於いては現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にするスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量δＳi が上記式３５に従って演算される。
【０１００】
ステップ４５０に於いては前回の目標スリップ率Ｓi とステップ４００に於いて演算されたスリップ率の修正量δＳi との和（Ｓi ＋δＳi ）として修正後の目標スリップ率Ｓi が演算される。
【０１０１】
ステップ５００に於いては図６に示されたルーチンに従って目標スリップ率Ｓi が必要に応じて補正され、ステップ５５０に於いては各輪の車輪速度Ｖwiに基づき各輪の実際のスリップ率が演算されると共に、各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率Ｓi になるよう各輪の制動力が車輪速度フィードバックにて制御され、しかる後ステップ１００へ戻る。
【０１０２】
図３に示された後輪のスリップ角βr 演算ルーチンのステップ１５５に於いては、横加速度Ｇy と車速Ｖ及びヨーレートγの積Ｖγとの偏差Ｇy −Ｖγとして横加速度の偏差、即ち車輌の横すべり加速度Ｖydが演算され、横すべり加速度Ｖydが積分されることにより車体の横すべり速度Ｖy が演算され、車体の前後速度Ｖx （＝車速Ｖ）に対する車体の横すべり速度Ｖy の比Ｖy ／Ｖx として車体のスリップ角βが演算される。
【０１０３】
ステップ１６０に於いてはＬr を車輌の重心と後輪車軸との間の車輌前後方向の距離として下記の式４２に従って後輪のスリップ角βr が演算される。
【０１０４】
βr ＝β−Ｌr γ／Ｖ ……（４２）
ステップ１６５に於いては基準値βrcを正の定数として後輪のスリップ角βr が基準値βrcを越えているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１７５へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１７０に於いて後輪のスリップ角βr が基準値βrcに設定される。
【０１０５】
同様にステップ１７５に於いては後輪のスリップ角βr が−βrc未満であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはそのままステップ２００へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１８０に於いて後輪のスリップ角βr が−βrcに設定され、しかる後ステップ２００へ進む。
【０１０６】
図４に示された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ演算ルーチンのステップ２０５に於いては、操舵角φに基づき前輪の実舵角φf が演算されると共に、Ｌf を車輌の重心と前輪車軸との間の車輌前後方向の距離として下記の式４３に従って前輪のスリップ角βf が演算される。
【０１０７】
βf ＝−φf ＋β＋Ｌf γ／Ｖ ……（４３）
ステップ２１０に於いてはｇを重力加速度として車体の前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき下記の式４４に従ってタイヤに対する路面の摩擦係数μが推定演算される。
【０１０８】
μ＝（Ｇx2＋Ｇy2）1/2／ｇ ……（４４）
ステップ２１５に於いては車体の前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき当技術分野に於いて周知の要領にて各輪の荷重移動量ΔＷi が演算されると共に、各輪の支持荷重Ｗi が各輪の静的支持荷重Ｗoi（定数）と荷重移動量ΔＷi との和（Ｗoi＋ΔＷi ）として演算される。
【０１０９】
ステップ２２０に於いては各輪のグリップ状態の判定値ξi が上記式８に従って演算され、ステップ２２５に於いては判定値ξi が正又は０であるか否かの判別、即ち車輪がグリップ状態にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときには上記式１及び２に従って各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算され、否定判別が行われたときにはステップ２３５に於いて上記式３及び４に従って各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算される。尚ステップ２２５〜２３５は各輪毎に実行される。
【０１１０】
ステップ２４０に於いては車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭに対する各輪の成分が上記式１１〜２０に従って演算され、ステップ２４５に於いては上記式２９に従って車輌の実際の前後力Ｆx 、実際の横力Ｆy 、実際のモーメントＭが演算され、しかる後ステップ２５０へ進む。
【０１１１】
図５に示された車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa 演算ルーチンのステップ２５５に於いては、Ｋh をスタビリティファクタとしＨをホイールベースとして下記の式４５に従って目標ヨーレートγc が演算されると共に、Ｔを時定数としｓをラプラス演算子として下記の式４６に従って基準ヨーレートγt が演算される。尚目標ヨーレートγc は動的なヨーレートを考慮すべく車輌の横加速度Ｇy を加味して演算されてもよい。
【０１１２】
γc ＝Ｖφ／（１＋Ｋh Ｖ2）Ｈ ……（４５）
γt ＝γc ／（１＋Ｔｓ） ……（４６）
ステップ２６０に於いては下記の式４７に従ってドリフトアウト量ＤＶが演算される。尚ドリフトアウト量ＤＶはＨをホイールベースとして下記の式４８に従って演算されてもよい。
ＤＶ＝（γt −γ） ……（４７）
ＤＶ＝Ｈ（γt −γ）／Ｖ ……（４８）
ステップ２６５に於いてはヨーレートγの符号に基づき車輌の旋回方向が判定され、ドリフトアウト状態量ＤＳが車輌が左旋回のときにはＤＶとして、車輌が右旋回のときには−ＤＶとして演算され、演算結果が負の値のときにはドリフトアウト状態量は０とされる。
【０１１３】
ステップ２７０に於いてはドリフトアウト状態量ＤＳに基き図７に示されたグラフに対応するマップより係数Ｋg が演算され、ステップ２７５に於いてはＫm1及びＫm2をそれぞれ正の定数とし、βd を車輌のスリップ角βの微分値とし、βt 及びβtdをそれぞれ車輌の目標スリップ角及び目標スリップ角の微分値として下記の式４９に従って挙動制御の目標モーメントＭt が演算される。尚目標スリップ角βt 及び目標スリップ角の微分値βtdは何れも０であってもよい。
【０１１４】
Ｍt ＝Ｋm1（β−βt ）＋Ｋm2（βd −βtd） ……（４９）
ステップ２８０に於いては下記の式５０に従って係数Ｋg と車輌の質量Ｍt と重力加速度ｇとの積として挙動制御の目標前後力Ｆxtが演算される。
【０１１５】
Ｆxt＝−Ｋg Ｍt ｇ ……（５０）
ステップ２８５に於いては上記式１〜４に於いて各輪のスリップ率がＳi が０に設定されタイヤの接地荷重Ｗi が各輪の静的支持荷重Ｗoiに設定されることにより、各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算されると共に、上記式１１〜２０に従ってスリップ率がＳi が０であるときの各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi による車輌の前後力Ｆxiso、横力Ｆyiso、モーメントＭiso （ｉ＝fr、fl、rr、rl）が演算され、上記式３０に従って各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoが演算され、ステップ２９０に於いては車輌の目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa が上記式３１に従って演算され、しかる後ステップ３００へ進む。
【０１１６】
図６に示された目標スリップ率補正演算ルーチンのステップ５０５に於いては、目標モーメントＭa が負であり且つ後輪のスリップ角βr が正であり且つ車輌のヨーレートγが正であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ５１０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ５１５に於いて後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlがそれぞれ０に設定され、しかる後ステップ５５０へ進む。
【０１１７】
ステップ５１０に於いては目標モーメントＭa が正であり且つ後輪のスリップ角βr が負であり且つ車輌のヨーレートγが負であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ５１５へ進み、否定判別が行われたときにはそのままステップ５５０へ進む。
【０１１８】
かくして第一の実施形態によれば、ステップ１５０に於いて後輪のスリップ角βr が演算され、ステップ２００に於いて現在の車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭが演算され、ステップ２５０に於いて各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt との和として車輌の目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa が演算され、ステップ３００に於いて各輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi に対する車輌の前後力、横力、モーメントの変化を示す微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭが演算される。
【０１１９】
またステップ３５０に於いて目標前後力Ｆxaと実際の前後力Ｆx との差、目標横力Ｆyaと実際の横力Ｆy との差、目標モーメントＭa と実際のモーメントＭとの差及び微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭに基づき収束演算により前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭが演算され、ステップ４００に於いて前後力、横力、モーメントの修正量を達成するための各輪のスリップ率の修正量δＳi が演算され、ステップ４５０に於いて前回演算された目標スリップ率がスリップ率修正量δＳi にて修正されることにより今回の目標スリップ率Ｓi が演算され、ステップ５００に於いて必要に応じて目標スリップ率Ｓi が補正され、ステップ５５０に於いて各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率になるよう制御される。
【０１２０】
従ってこの実施形態によれば、車輌の前後力Ｆx が目標前後力Ｆxaになり、横力Ｆy が目標横力Ｆyaになり、モーメントＭが目標モーメントＭa になるよう各輪のスリップ率が制御されるので、車輌の運動、特に旋回時の挙動を確実に安定化させることができる。
【０１２１】
この場合、各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoは各輪の支持荷重Ｗi が静的支持荷重Ｗoiに設定されることによって求められた各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyiに基づき演算され、上記式３３〜４１に従って演算されるスリップ率修正量δＳi は車輌前後方向の荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の変化を相殺する制御量を含んでいるので、車輌前後方向の荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の低下の影響を受けることなく良好に運動制御を行うことができる。
【０１２２】
尚上述の第一の実施形態に於いては、ステップ２８５に於いて各輪の支持荷重Ｗi が静的支持荷重Ｗoiに設定されることにより、スリップ率がＳi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoが演算されるようになっているが、Ｍb を車輌の質量とし、Ｈcgを車輌の重心高さとし、Ｒsf及びＲsrをそれぞれ前輪及び後輪のロール剛性（０＜Ｒsf＜１、Ｒsr＝１−Ｒsf）として、ステップ２１５に於いて各輪の支持荷重Ｗi が下記の式５１〜５４に従って演算され、ステップ２８５に於いて各輪の支持荷重Ｗi が下記の式５１Ａ〜５４Ａに従って演算され、これにより前後加速度Ｇx 、即ち車輌前後方向の荷重移動の影響が排除されてもよい。
【０１２３】
【数３７】
【０１２４】
【数３８】
【０１２５】
また上述の第一の実施形態に於いては、各輪の静的支持荷重Ｗoiは定数であるが、車輌のサスペンションに車高センサが設けられている場合には、静的支持荷重Ｗoiは車輌が静止状態にある場合の車高より推定されてもよく、また各輪のサスペンションに荷重センサ又はショックアブソーバの内圧を検出する圧力センサが設けられている場合には、各輪の静的支持荷重Ｗoi及び支持荷重Ｗi はこれらのセンサの検出結果に基づき演算されてもよい。
【０１２６】
第二の実施形態
図１０は本発明による車輌の運動制御装置の第二の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャート、図１１は図１０に示されたフローチャートのステップ２００に於ける実際の前後力Ｆx 、前輪の横力Ｆyf、後輪の横力Ｆyr、モーメントＭ演算ルーチンを示すフローチャート、図１２は図１０に示されたフローチャートのステップ２５０に於ける目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、モーメントＭa 演算ルーチンを示すフローチャートである。尚図１０乃至図１２に於いて図２、図４、図５に示されたステップと同一のステップにはこれらの図に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【０１２７】
この実施形態に於いては、ステップ５０〜１５０及びステップ４５０〜５５０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ２００に於いては図１０に示されたルーチンに従って前回のステップ５００に於いて演算された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、前輪横力Ｆyf、後輪横力Ｆyr、モーメントＭ、即ち現在の前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントが演算され、ステップ２５０に於いては図１２に示されたルーチンに従って車輌の目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、目標モーメントＭa が演算される。
【０１２８】
ステップ３００に於いては上記式９及び１０に従って微小なスリップ角の変化に対する各輪の前後力の変化及び横力の変化が演算されると共に、上記式２１〜２８及び式３２Ａに従って前輪、右後輪、左後輪の微小なスリップ角の変化ｄＳf 、ｄＳrr、ｄＳrlに対する車輌の前後力の微係数ｄＦx 、前輪横力の微係数ｄＦyf、後輪横力の微係数ｄＦyr、モーメントの微係数ｄＭが演算される。
【０１２９】
ステップ３５０に於いては上記式３３Ａに従ってそれぞれ前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントの目標値Ｆxa、Ｆyfa 、Ｆyra 、Ｍa とこれらの状態量の実際の値Ｆx 、Ｆyf、Ｆyr、Ｍとの偏差Δとして車輌の前後力の修正量δＦx 、前輪横力の修正量δＦyf、後輪横力の修正量δＦyr、モーメントの修正量δＭが演算される。
【０１３０】
ステップ４００に於いては現在の車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントと目標前後力、前輪の目標横力、後輪の目標横力、目標モーメントとの差Δを０にするスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量δＳi が上記式３５に従って演算される。
【０１３１】
また図１１に示されたフローチャートのステップ２０５〜２４０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ２４５に於いては上記式２９Ａに従って実際の前後力Ｆx 及びモーメントＭに加えて実際の前輪横力Ｆyf及び後輪横力Ｆyrが演算される。
【０１３２】
また図１２に示されたフローチャートのステップ２５５〜２８０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ２８５に於いては上記式３０Ａに従ってスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、前輪横力Ｆyfso、後輪横力Ｆyrso、モーメントＭsoが演算され、また上記式３１Ａに従って目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、目標モーメントＭa が演算される。
【０１３３】
かくして第二の実施形態によれば、車輌の横力の目標値として前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算され、後輪の目標横力Ｆyraが実現されるよう各輪のスリップ率Ｓi が制御されるので、前後輪の区別なく車輌全体の目標横力が演算される場合に比して、運動制御による車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足すること及びこれに起因する車輌の安定性の悪化を確実に防止し、これにより車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１３４】
尚図示の第二の実施形態に於いては、前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算されることにより車輌の運動制御性能を向上させるようになっているが、前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算されると共に、上記式４０に於ける後輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsrが前輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsfよりも大きく設定されてもよく、この場合には後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数Ｌの増大率が高くなるので、後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下する虞れを更に一層低減することができる。
【０１３５】
また前述の先の提案にかかる運動制御装置や上述の第一の実施形態の場合の如く、前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算されるのではなく、車輌全体の目標横力Ｆyaが演算される構成に於いて上記式４０に於ける後輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsrが前輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsfよりも大きく設定されてもよく、その場合にも後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下することを効果的に防止することができる。
【０１３６】
第三の実施形態
図１３は本発明による車輌の運動制御装置の第三の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。尚図１３に於いて図２に示されたステップと同一のステップには図２に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【０１３７】
この実施形態に於いては、ステップ５０〜２５０、ステップ３５０、５００、５５０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ３００に於いては上記式９及び１０に従って微小なスリップ率の変化に対する各輪の前後力の変化及び横力の変化が演算されると共に、上記式２１〜２８及び式３２Ｂに従って左右前輪の微小なスリップ率の変化ｄＳfr、ｄＳflに対する車輌の前後力の微係数ｄＦx 、横力の微係数ｄＦy 、モーメントの微係数ｄＭが演算される。
【０１３８】
ステップ４００に於いては現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にする左右前輪のスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する左右前輪のスリップ率の修正量δＳfr、δＳflが上記式３５に従って演算される。
【０１３９】
ステップ４０５に於いては車輌の旋回度合が高いほど倍率Ｋ（０＜Ｋ≦１）が小さくなるよう、車輌のヨーレートγの絶対値に基づき図１４に示されたグラフに対応するマップより倍率Ｋが演算される。
【０１４０】
ステップ４５０に於いては左右前輪についてそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflとステップ４００に於いて演算されたスリップ率の修正量δＳfr、δＳflとの和（Ｓfr＋δＳfr、Ｓfl＋δＳfl）として修正後の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflが演算され、左右後輪についてそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlとステップ４００に於いて演算されたスリップ率の修正量δＳfr、δＳflのＫ倍との和（Ｓrr＋ＫδＳrr、Ｓrl＋ＫδＳrl）として修正後の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlが演算される。
【０１４１】
かくして第三の実施形態によれば、現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にする左右前輪のスリップ率修正量のうち評価関数Ｌを最小化する左右前輪のスリップ率の修正量δＳfr、δＳflが演算され、左右前輪についてはそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflとスリップ率の修正量δＳfr、δＳflとの和として修正後の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflが演算され、左右後輪についてはそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlとスリップ率の修正量δＳfr、δＳflのＫ倍との和として修正後の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlが演算され、倍率Ｋは０よりも大きく且つ１以下の値であるので、後輪の目標スリップ率が過剰になって後輪の横力が不足する虞れを低減し、これにより車輌の運動制御性能を向上させることができ、また行列演算に関する電気式制御装置の演算負荷を軽減することができる。
【０１４２】
特に図示の実施形態によれば、倍率Ｋは車輌の旋回度合が高いほど小さくなるようヨーレートγの絶対値に応じて可変設定されるので、車輌の直進時及び旋回時についてそれぞれ倍率Ｋが一定の値に設定される場合に比して、車輌の旋回度合が変化する状況に於いて倍率Ｋが急激に変化することを防止して車輌の運動制御を良好に行うことができる。
【０１４３】
尚図示の実施形態に於いては、倍率Ｋは車輌の旋回度合が高いほど小さくなるようヨーレートγの絶対値に応じて可変設定されるようになっているが、車輌の旋回時に於ける倍率が車輌の直進時に於ける倍率よりも小さくなるよう、倍率Ｋは車輌の直進時及び旋回時についてそれぞれ例えば１及び０．２の如く一定の値に設定されてもよい。
【０１４４】
尚上述の各実施形態によれば、各輪のスリップ率修正量δＳi は現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にするスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量として上記式３５に従って演算されるので、車輌や車輌の走行環境毎に各輪のスリップ率と車輌の運動を安定化させるための前後力、横力、モーメントとの間を対応関係を示す多数のマップを設定する必要がなく、これにより運動制御装置を簡便に構成することができ、また目標前後力、目標横力、目標モーメントを実現する各輪のスリップ率Ｓi が解析により演算される場合に比して迅速に目標スリップ率を演算することができ、これにより車輌の運動を応答遅れなく適切に制御することができる。
【０１４５】
また車輌の運動を安定化させるための目標状態量が目標前後力及び目標モーメントのみである場合には、横力の低下が考慮されないため、車輌のコーストレース性が悪化し易いが、図示の実施形態によれば、目標前後力及び目標モーメントに加えて目標横力が考慮されるので、横力の低下に起因する車輌のコーストレース性の悪化を確実に回避することができる。
【０１４６】
また図８に示されている如く、後輪１０RR及び１０RLのスリップ角βr の大きさが大きいときには、後輪に小さい前後力を発生させる場合にもこれらの目標スリップ率Ｓrr及びＳrlが高い値になり、かかる状況に於いて旋回方向が逆転されると、後輪の車輪速度が小さ過ぎて車輌がスピンし易くなる。
【０１４７】
上述の各実施形態によれば、ステップ１６５〜１８０に於いて後輪のスリップ角βr の大きさが大きいときには後輪のスリップ角βr が基準値βrc又は−βrcに設定された状態にてステップ２００以降が実行されるので、後輪の実際のスリップ角の大きさが大きいときにも後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlが高い値に演算されることがなく、従って車輌の旋回方向が逆転される場合にも後輪の車輪速度が小さ過ぎることに起因して車輌がスピン状態になることを確実に回避することができる。
【０１４８】
更に図９に示されている如く、目標モーメントＭa と後輪のスリップ角βr の符号が逆の場合には、後輪の横力Ｆyrr 、Ｆyrl を低下させて目標モーメントを達成するよう後輪の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlが高い値に演算され、かかる状況にて後輪のスリップ角の符号が逆転すると、後輪の横力の方向も逆転する。しかし後輪の目標スリップ率が高く後輪の横力が小さいので、目標モーメントが達成されず、そのため後輪の目標スリップ率が急激に低くなり、かかる後輪の目標スリップ率の急激な変化が旋回方向の逆転時に発生すると、後輪の制動力の低減が間に合わず、車輌のスピンが助長されてしまう。
【０１４９】
これに対し上述の各実施形態によれば、ステップ５０５又は５１０に於いて目標モーメント及び後輪のスリップ角の符号が逆の関係であることが判別されるとステップ５１５に於いて後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlがそれぞれ０に低減されるので、後輪のスリップ角の符号が逆転しても目標スリップ率は急激に変化せず、後輪の制動力の低減の遅れに起因して車輌のスピンが助長されることを確実に回避することができる。
【０１５０】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【０１５１】
例えば上述の実施形態に於いては、ステップ２５０に於いて車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算するための式３１に於いて挙動制御の目標横力が０に設定されるようになっているが、挙動制御の目標横力ＦytがＫy1及びＫy2をそれぞれ正の定数として目標モーメントＭt と同様下記の式５５に従って演算され、車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が下記の式５６に従って演算されてもよい。
【０１５２】
Ｆyt＝Ｋy1（β−βt ）＋Ｋy2（βd −βtd） ……（５５）
【０１５３】
【数３９】
【０１５４】
また上述の実施形態に於いては、ステップ５５０に於いて各輪の制動力が制御されることにより各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率Ｓi に制御されるようになっているが、図には示されていないエンジンの出力が制御されることにより、各輪の制動力若しくは駆動力が制御されてもよい。
【０１５５】
更に上述の実施形態に於いては、挙動制御の目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt はステップ２５５〜ステップ２８０に従って演算されるようになっているが、挙動制御の目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt 又は挙動制御の目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆyt、目標モーメントＭy は当技術分野に於いて公知の任意の態様にて演算されてよい。
【０１５６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかである如く、本発明の請求項１の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化及び横力の低下が相殺された各輪の目標制御量を算出し、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１５７】
また請求項２の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、前輪のスリップ率に対する重み係数が後輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きい場合やこれらの重み係数が同一である場合に比して、後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数の増大率が高くなるので、後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下することを防止し、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１５８】
また請求項３の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、車輌状態量は車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、車輌のモーメントであり、車輌状態量の目標値は車輌の前後力の目標値、前輪横力の目標値、後輪横力の目標値、車輌のモーメントの目標値であるので、後輪の横力目標値をも実現するよう各輪の目標制御量を算出することができ、従って車輌全体の横力の目標値が算出される場合に比して、車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足する虞れを確実に低減し、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１５９】
また請求項４の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、現在の車輌状態量と目標値との差に基づき前輪の目標制御量の修正量が算出され、前輪の前回の目標制御量と前輪の修正量との和として前輪の目標制御量が算出され、前輪の修正量に所定の倍率を乗じて後輪の目標制御量の修正量が算出され、後輪の前回の目標制御量と後輪の修正量との和として後輪の目標制御量が算出されるので、後輪の目標制御量が過剰になって後輪の横力が不足する虞れを低減することができ、また所定の倍率、即ち前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時と旋回時とでは異なるので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御を実行することができ、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１６０】
また請求項５の構成によれば、前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時よりも旋回時に於いて小さいので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御を実行し、車輌の旋回時に於ける安定性の悪化が効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車輌の運動制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第一の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図３】図２に示されたフローチャートのステップ１５０に於ける後輪スリップ角βr 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図２に示されたフローチャートのステップ２００に於ける実際の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図２に示されたフローチャートのステップ２５０に於ける目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図２に示されたフローチャートのステップ５００に於ける目標スリップ率Ｓi 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】ドリフトアウト状態量ＤＶと係数Ｋg との間の関係を示すグラフである。
【図８】左右後輪のスリップ角βr の大きさが大きい状況を示す説明図である。
【図９】目標モーメントＭa 及び後輪のスリップ角βr の符号が逆の関係にある状況を示す説明図である。
【図１０】第二の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図１１】図１０に示されたフローチャートのステップ２００に於ける実際の前後力Ｆx 、前輪の横力Ｆyf、後輪の横力Ｆyr、モーメントＭ演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図１０に示されたフローチャートのステップ２５０に於ける目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、モーメントＭa 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明による車輌の運動制御装置の第三の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図１４】車輌のヨーレートγの絶対値と倍率Ｋと間の関係を示すグラフである。
【図１５】タイヤの発生力Ｆtiがタイヤの横方向に対しなす角度θi 等を示す説明図である。
【図１６】スリップ率が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi の関係を示すグラフである。
【図１７】スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０FR〜１０RL…車輪
２０…制動装置
２８…マスタシリンダ
３０…電気式制御装置
３２FR〜３２RL…車輪速度センサ
３４……操舵角センサ
３６…ヨーレートセンサ
３８…前後加速度センサ
４０…横加速度センサ
４２…車速センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の運動制御装置に係り、更に詳細には車両の走行時の安定性を向上させる運動制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車輌の挙動を安定化させるに必要なヨーモーメントと各輪のスリップ率との関係は車輌や環境の状況により変化するが、従来の運動制御装置に於いては、運動制御装置に使用されるコンピュータのメモリ容量等の制約から各輪につき２乃至３程度の少数のマップしか設定することができず、従って挙動制御の精度に限界があり、そのため挙動制御効率は高いが車輌の安全性を損なう虞れがある後輪制動を積極的に使用することができない。
【０００３】
かかる問題に対処すべく、本願出願人はその先願にかかる出願公開前の特願平１０−１１４１２６号明細書及び図面に於いて、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有することを特徴とする車輌の運動制御装置を提案した。
【０００４】
この先の提案にかかる運動制御装置によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御することができ、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、車輌の挙動を安定化させるべく車輪に制動力が与えられると、車輌は減速し、車輌前後方向の荷重移動により車輌に作用するヨーモーメントが変化すると共に後輪の横力が低下するが、上述の先の提案にかかる運動制御装置に於いては、車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化や後輪横力の低下が考慮されておらず、そのため運動制御性能を向上させる上で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出し、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出し、微係数及び目標値を用いて収束演算により目標値を実現する各輪の目標制御量を算出し、目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する上述の先の提案にかかる運動制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、運動制御に伴う車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化や後輪横力の低下を考慮することにより、車輌の運動制御性能を更に一層向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、各輪の実際の支持荷重を推定する推定手段を含み、前記車輌状態量の目標値は各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値と車輌の挙動を安定化させるための車輌状態量の目標値との和として算出され、前記各輪の目標制御量は前記目標値と実際の車輌状態量との偏差に基づき算出され、前記実際の車輌状態量は前記推定手段により推定された各輪の実際の支持荷重に基づき算出され、前記各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値は各輪の静的支持荷重に基づき算出されることを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【０００８】
上記請求項１の構成によれば、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数がタイヤモデルより算出され、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値が車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出され、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量が算出され、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置が制御されるので、多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、車輌状態量の目標値は各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値と車輌の挙動を安定化させるための車輌状態量の目標値との和として算出され、各輪の目標制御量は目標値と実際の車輌状態量との偏差に基づき算出され、実際の車輌状態量は推定手段により推定された各輪の実際の支持荷重に基づき算出され、各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値は各輪の静的支持荷重に基づき算出され、偏差の演算により車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化及び横力の低下が相殺されるので、車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化及び横力の低下が相殺された各輪の目標制御量が算出され、これにより上記先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能が向上する。
【０００９】
また上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項２の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標スリップ率を算出する手段と、前記目標スリップ率を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有し、前記各輪の目標スリップ率を算出する手段は「実際の車輌状態量とその目標値との偏差」と「前記微係数と目標スリップ率の変化量との積」との差、前記目標スリップ率の変化量、前記目標スリップ率とその変化量との和の二乗和からなる評価関数の値が最小になるよう前記各輪の目標スリップ率の変化量を収束演算により算出し、前記目標スリップ率の変化量にて前回算出された目標スリップ率を修正する車輌の運動制御装置に於いて、前記評価関数の後輪のスリップ率に対する重み係数は前輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きいことを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【００１０】
上記請求項２の構成によれば、請求項１の構成の場合と同様多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、「実際の車輌状態量とその目標値との偏差」と「微係数と目標スリップ率の変化量との積」との差、目標スリップ率の変化量、目標スリップ率とその変化量との和の二乗和からなる評価関数の値が最小になるよう各輪の目標スリップ率の変化量が収束演算により算出され、目標スリップ率の変化量にて前回算出された目標スリップ率が修正され、評価関数の後輪のスリップ率に対する重み係数は前輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きいので、前輪のスリップ率に対する重み係数が後輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きい場合やこれらの重み係数が同一である場合に比して、後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数の増大率が高くなり、これにより後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下する虞れが低減される。
【００１１】
また上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項３の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により車輌状態量と前記目標値との差を０にする各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、車輌状態量は車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、車輌のモーメントであり、前記車輌状態量の目標値は車輌の前後力の目標値、前輪横力の目標値、後輪横力の目標値、車輌のモーメントの目標値であることを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【００１２】
上記請求項３の構成によれば、請求項１の構成の場合と同様多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、車輌状態量は車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、車輌のモーメントであり、車輌状態量の目標値は車輌の前後力の目標値、前輪横力の目標値、後輪横力の目標値、車輌のモーメントの目標値であるので、各輪の目標制御量は後輪横力の目標値をも実現するよう算出され、従って車輌全体の横力の目標値が算出される場合に比して、車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足する虞れが確実に低減される。
【００１３】
また上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項４の構成、即ち車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、前記各輪の目標制御量を算出する手段は現在の車輌状態量と前記目標値との差に基づき前輪の目標制御量の修正量を算出し、前輪の前回の目標制御量と前記前輪の修正量との和として前輪の目標制御量を算出し、前記前輪の修正量に所定の倍率を乗じて後輪の目標制御量の修正量を算出し、後輪の前回の目標制御量と前記後輪の修正量との和として後輪の目標制御量を算出し、前記所定の倍率は車輌の直進時と旋回時とでは異なることを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【００１４】
上記請求項４の構成によれば、請求項１の構成の場合と同様多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化されるだけでなく、現在の車輌状態量と目標値との差に基づき前輪の目標制御量の修正量が算出され、前輪の前回の目標制御量と前輪の修正量との和として前輪の目標制御量が算出され、前輪の修正量に所定の倍率を乗じて後輪の目標制御量の修正量が算出され、後輪の前回の目標制御量と後輪の修正量との和として後輪の目標制御量が算出されるので、後輪の目標制御量が過剰になって後輪の横力が不足する虞れが低減され、また一般に、車輌前後方向の荷重移動に伴う後輪横力の低下に起因する車輌の安定性の悪化は車輌の直進時よりも旋回時に於いて生じ易いが、請求項４の構成によれば、所定の倍率、即ち前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時と旋回時とでは異なるので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御が実行される。
【００１５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、前記所定の倍率は車輌の直進時よりも旋回時に於いて小さいよう構成される（請求項５の構成）。
【００１６】
一般に、車輌前後方向の荷重移動に伴う後輪横力の低下に起因する車輌の安定性の悪化は車輌の直進時よりも旋回時に於いて生じ易い。請求項５の構成によれば、所定の倍率、即ち前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時よりも旋回時に於いて小さいので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御が実行され、車輌の旋回時に於ける安定性の悪化が効果的に防止される。
【００１７】
【本発明の基本原理】
タイヤモデルとして制動時の横力の低下、荷重移動、タイヤスリップ角、路面の摩擦係数が考慮されるブラッシュタイヤモデルを例に本発明の基本原理について説明する。
【００１８】
まずブラッシュタイヤモデルに基づき、各輪のタイヤが発生する前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi （ｉ＝fr、fl、rr、rl）を求め、また微小なスリップ率の変化によるタイヤ前後力変化及び横力変化を求める。
【００１９】
図１５に示されている如く、各輪のタイヤ１００の発生力Ｆti、即ち前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi の合力がタイヤの縦方向に対しなす角度をθi とし、タイヤのスリップ角をβi とし、タイヤのスリップ率をＳi （制動時が正、−∞＜Ｓ＜1.0 ）とし、路面の摩擦係数をμとし、タイヤの接地荷重をＷi とし、Ｋs 及びＫb を係数（正の定数）とすると、タイヤがロック状態にはない場合（ξi ≧０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式１及び２にて表され、タイヤがロック状態にある場合（ξ＜０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式３及び４にて表される。
【００２０】
【数１】
尚係数Ｋb は図１６に示されている如く、スリップ率Ｓi が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi のグラフの原点に於ける傾きであり、係数Ｋs は図１７に示されている如く、スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi のグラフの原点に於ける傾きである。また cosθ、 sinθ、λ、ξはそれぞれ下記の式５〜８にて表される。
【００２２】
【数２】
上記式１〜４をスリップ率Ｓi にて偏微分することにより、微小なスリップ率の変化に対する前後力変化及び横力変化（タイヤ座標系）を演算する（下記の式９及び１０）。
【００２４】
【数３】
次に下記の式１１〜１８に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力を演算すると共に、モーメントを演算する。尚下記の各式に於いて、φf 及びφr はそれぞれ前輪及び後輪の舵角であり、Ｔr は車輌のトレッド幅であり、Ｌf 及びＬr はそれぞれ車輌の重心から前輪車軸及び後輪車軸までの距離であり、Ｔ（φf ）及びＴ（φr ）はそれぞれ下記の式１９及び２０にて表される値である。
【００２６】
【数４】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
同様に、下記の式２１〜２８に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力の偏微分値（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力の偏微分値（微係数）を演算すると共に、モーメントの偏微分値（微係数）を演算する。
【００３２】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
次にブラッシュモデルに基づき、各輪のスリップ率が目標スリップ率Ｓi であるときに発生する車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭを下記の式２９に従って推定演算する。
【００３７】
【数１３】
次に下記の（Ａ）及び（Ｂ）の考え方に基づき、下記の式３０及び３１に従って目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算する。尚下記の式３０の右辺はスリップ率が０であるときに各輪に発生する前後力、横力、モーメントを表している。
【００３９】
（Ａ）車輌の運動制御により車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt は運動制御していないとき（スリップ率Ｓi が０であるとき）に発生する前後力Ｆxso 及びモーメントＭsoに対する上乗せ量であると見なす。
【００４０】
（Ｂ）運動制御していないときの横力Ｆyso を目標横力Ｆyaとすることにより、運動制御時の横力の低下を極力減らす。
【００４１】
【数１４】
被制御４輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi による車体に作用する前後力の変化ｄＦx 、横力の変化ｄＦy 、モーメントの変化ｄＭは下記の式３２により表される。尚下記の式３２に於いて、ｄＳfr、ｄＳfl、ｄＳrr、ｄＳrlはそれぞれ右前輪、左前輪、右後輪、左後輪のスリップ率の微小変化量であり、Ｊはヤコビ行列である。
【００４３】
【数１５】
次に目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を実現するスリップ率Ｓi を演算する。ただしこのスリップ率を解析的に解くことは困難であるため、以下の収束演算により求める。
【００４５】
いま現在の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差をΔとすると、Δは下記の式３３により表され、このΔを０にするスリップ率修正量のうち、Ｔをトランスポートとして下記の式３４にて表される評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳを求める。
【００４６】
【数１６】
Ｌ＝δＳTＷdsδＳ＋（Ｓ＋δＳ）TＷs （Ｓ＋δＳ）＋ＥTＷf Ｅ……（３４）
式３４の評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳは下記の式３５の通りである。ただしＦx 、Ｆy 、Ｍはそれぞれ現在の被制御輪のスリップ率で発生している前後力、横力、モーメント（式２９）であり、Ｆxa、Ｆya、Ｍa はそれぞれ目標前後力、目標横力、目標モーメント（式３１）であり、Ｓ及びδＳはそれぞれ各輪のスリップ率（下記の式３６）及びスリップ率修正量（下記の式３７）であり、ＥはΔとδＳによる前後力、横力、モーメントの修正量との差（下記の式３８）であり、Ｗdsはスリップ率修正量δＳに対する重み（下記の式３９）であり、Ｗs はスリップ率Ｓに対する重み（下記の式４０）であり、Ｗf は各力に対する重み（下記の式４１）であり、各重みは０又は正の値である。
【００４８】
δＳ＝（Ｗds＋Ｗs ＋ＪTＷf Ｊ）-1（−Ｗs Ｓ＋ＪTＷf Δ）……（３５）
【００４９】
【数１７】
【数１８】
【数１９】
【数２０】
【数２１】
【数２２】
従って前回の目標スリップ率Ｓi をスリップ率修正量δＳi にて修正することにより、目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を達成する各輪の目標スリップ率Ｓi を演算することができる。
【００５６】
この場合、タイヤの静的接地荷重、即ち車輌が静止状態にあるときのタイヤの接地荷重をＷoiとして、上記式１〜４に於けるタイヤの接地荷重Ｗi がＷoiに置き換えられスリップ率Ｓi が０に設定されて各輪のタイヤの前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyiが演算され、これらに基づき上記式１１〜２０に従ってスリップ率Ｓi が０であるときの車輌座標系の前後力Ｆxiso、横力Ｆyiso、モーメントＭiso が演算され、上記式３０及び３１に従って目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が演算されれば、これらは運動制御に伴う車輌前後方向の荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の低下を含んでいない。
【００５７】
従って上記式３３による現在の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δの演算により、荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の低下が相殺され、このモーメントの変化及び横力の低下が相殺された差Δを０にするスリップ率修正量のうち上記式３４の評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳが演算されるので、スリップ率Ｓi が０であるときの車輌座標系の前後力Ｆxiso、横力Ｆyiso、モーメントＭiso もタイヤの実際の接地荷重Ｗi に基づく各輪のタイヤの前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyiに基づき演算される場合に比して、車輌の運動制御性能が向上する（請求項１の構成）。
【００５８】
また上記式４０により示されたスリップ率Ｓに対する重みＷs のうち後輪の重みＷsrが前輪の重みＷsfよりも大きく設定されれば、これらが同一である場合や前輪の重みＷsfが後輪の重みＷsrよりも大きく設定される場合に比して、後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数Ｌの増大率が高くなり、これにより後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下する虞れが小さくなる（請求項２の構成）。
【００５９】
また上記式２９〜３３、式３６〜３９、式４１がそれぞれ下記の式２９Ａ〜３３Ａ、式３６Ａ〜３９Ａ、式４１Ａに置き換えられ、これにより目標前後力Ｆxa及び目標モーメントＭa に加えて前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が演算され、これらの目標制御量を実現する目標スリップ率Ｓi が演算されれば、後輪の横力がその目標横力Ｆyra に制御されるので、上記２９〜４１に従って目標スリップ率Ｓi が演算される場合に比して、車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足する虞れが小さくなる（請求項３の構成）。
【００６０】
【数２３】
【数２４】
【数２５】
【数２６】
【数２７】
【数２８】
【数２９】
【数３０】
【数３１】
また上記式３２、３６、３７、３９、４０がそれぞれ下記の式３２Ｂ、３６Ｂ、３７Ｂ、３９Ｂ、４０Ｂに置き換えられることにより、前輪のスリップ率修正量δＳfr、δＳflが演算され、Ｋを所定の倍率（０＜Ｋ≦１）として後輪のスリップ率修正量δＳrr、δＳrlがそれぞれ前輪のスリップ率修正量δＳfr、δＳflのＫ倍として演算されれば、後輪の目標制御量が過剰になって後輪の横力が不足する虞れが小さくなり、また行列演算に関する演算手段の負荷が軽減される（請求項４の構成）。
【００７０】
【数３２】
【数３３】
【数３４】
【数３５】
【数３６】
更に上記所定の倍率Ｋを変更することにより前輪のスリップ率修正量δＳfr、δＳflに対する後輪のスリップ率修正量δＳrr、δＳrlの比を変化させることができるので、倍率Ｋが車輌の直進時と旋回時とで異なれば、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御を実行することが可能になる（請求項５の構成）。
【００７６】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、推定手段は車輌の前後加速度及び横加速度に基づき各輪の荷重移動量を推定し、各輪の静的支持荷重と荷重移動量とに基づき各輪の実際の支持荷重を推定するよう構成される（好ましい態様１）。
【００７７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、車輪制御量は車輪のスリップ率であるよう構成される（好ましい態様２）。
【００７８】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２又は４又は５の構成に於いて、車輌状態量は前後力、横力、ヨーモーメントの組合せであるよう構成される（好ましい態様３）。
【００７９】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、各輪のスリップ率が０であるときの車輌の前後力、横力、モーメントをそれぞれＦxso 、Ｆyso 、Ｍsoとして、前後力の目標値ＦxaはＦxsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxtとの和として演算され、横力の目標値ＦyaはＦyso に設定され、モーメントの目標値Ｍa はＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt との和として演算され、各輪のスリップ率が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoは各輪の支持荷重Ｗi が静的支持荷重Ｗoiに設定されることにより演算されるよう構成される（好ましい態様４）。
【００８０】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、車輪操作装置は制駆動力制御装置であるよう構成される（好ましい態様５）。
【００８１】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、タイヤモデルはブラッシュタイヤモデルであるよう構成される（好ましい態様６）。
【００８２】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、各輪のスリップ率が０であるときの車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントをそれぞれＦxso 、Ｆyfso、Ｆyrso、Ｍsoとして、前後力の目標値ＦxaはＦxsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxtとの和として演算され、前輪横力の目標値Ｆyfa 及び後輪横力の目標値Ｆyra はそれぞれＦyfso及びＦyrsoに設定され、モーメントの目標値Ｍa はＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt との和として演算されるよう構成される（好ましい態様７）。
【００８４】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５の構成に於いて、所定の倍率は車輌の旋回度合が高いほど小さい値に設定されるよう構成される（好ましい態様８）。
【００８５】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００８６】
第一の実施形態
図１は本発明による車輌の運動制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【００８７】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の駆動輪である左右の後輪を示している。従動輪であり操舵輪でもある左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の転舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置１６によりタイロッド１８L 及び１８R を介して操舵される。
【００８８】
各車輪の制動力は制動装置２０の油圧回路２２によりホイールシリンダ２４FR、２４FL、２４RR、２４RLの制動圧が制御されることによって制御されるようになっている。図には示されていないが、油圧回路２２はリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル２６の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ２８により制御され、また必要に応じて後に詳細に説明する如く電気式制御装置３０により制御される。
【００８９】
車輪１０FR〜１０RLにはそれぞれ車輪速度Ｖwi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を検出する車輪速度センサ３２FR、３２FL、３２RR、３２RLが設けられ、ステアリングホイール１４が連結されたステアリングコラムには操舵角φを検出する操舵角センサ３４が設けられている。また車輌１２にはそれぞれ車輌のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３６、前後加速度Ｇx を検出する前後加速度センサ３８、横加速度Ｇy を検出する横加速度センサ４０、車速Ｖを検出する車速センサ４２が設けられている。尚操舵角センサ３４、ヨーレートセンサ３６及び横加速度センサ４０は車輌の左旋回方向を正としてそれぞれ操舵角、ヨーレート及び横加速度を検出する。
【００９０】
図示の如く、車輪速度センサ３２FR〜３２RLにより検出された車輪速度Ｖwiを示す信号、操舵角センサ３４により検出された操舵角φを示す信号、ヨーレートセンサ３６により検出されたヨーレートγを示す信号、前後加速度センサ３８により検出された前後加速度Ｇx を示す信号、横加速度センサ４０により検出された横加速度Ｇy を示す信号、車速センサ４２により検出された車速Ｖを示す信号は電気式制御装置３０に入力される。尚図には詳細に示されていないが、電気式制御装置３０は例えばＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のマイクロコンピュータを含んでいる。
【００９１】
電気式制御装置３０は、後述の如く図２乃至図６に示されたフローチャートに従い、各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt との和として車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算し、各輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi に対する車輌の前後力、横力、モーメントの変化を示す微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭを演算する。
【００９２】
また電気式制御装置３０は、目標前後力Ｆxaと実際の前後力Ｆx との差、目標横力Ｆyaと実際の横力Ｆy との差、目標モーメントＭa と実際のモーメントＭとの差及び微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭに基づき収束演算により前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭを演算し、前後力、横力、モーメントの修正量を達成するための各輪のスリップ率の修正量δＳi を演算し、前回演算された目標スリップ率をスリップ率修正量δＳi にて修正することにより今回の目標スリップ率Ｓi を演算し、必要に応じて目標スリップ率Ｓi を補正し、各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率になるよう各輪の制動力を制御する。
【００９３】
特にこの実施形態の電気式制御装置３０は、各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoを演算する際には、各輪の静的支持荷重Ｗoi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を使用し、各輪のスリップ率Ｓi が目標スリップ率であるときの車輌の実際の前後力Ｆx 、実際の横力Ｆy 、実際のモーメントＭs を演算する際には、車輌の前後加速度及び横加速度が考慮された各輪の実際の支持荷重Ｗi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を使用する。
【００９４】
次に図２乃至図６に示されたフローチャートを参照して第一の実施形態に於ける車輌の運動制御について説明する。尚図２に示されたゼネラルフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【００９５】
まずステップ５０に於いては各輪のスリップ率Ｓi がそれぞれ初期値として０に設定され、ステップ１００に於いては車輪速度Ｖwi等を示す信号の読み込みが行われ、ステップ１５０に於いては図３に示されたルーチンに従って後輪のスリップ角βr が演算される。
【００９６】
ステップ２００に於いては図４に示されたルーチンに従って前回のステップ５００に於いて演算された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ、即ち現在の前後力、横力、モーメントが演算され、ステップ２５０に於いては図５に示されたルーチンに従って車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が演算される。
【００９７】
ステップ３００に於いては上記式９及び１０に従って微小なスリップ率の変化に対する各輪の前後力の変化及び横力の変化が演算されると共に、上記式２１〜２８及び式３２に従って車輌の前後力の微係数ｄＦx 、横力の微係数ｄＦy 、モーメントの微係数ｄＭが演算される。
【００９８】
ステップ３５０に於いては上記式３３に従ってそれぞれ前後力、横力、モーメントの目標値Ｆxa、Ｆya、Ｍa と実際の値Ｆx 、Ｆy 、Ｍとの偏差として車輌の前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭが演算される。
【００９９】
ステップ４００に於いては現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にするスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量δＳi が上記式３５に従って演算される。
【０１００】
ステップ４５０に於いては前回の目標スリップ率Ｓi とステップ４００に於いて演算されたスリップ率の修正量δＳi との和（Ｓi ＋δＳi ）として修正後の目標スリップ率Ｓi が演算される。
【０１０１】
ステップ５００に於いては図６に示されたルーチンに従って目標スリップ率Ｓi が必要に応じて補正され、ステップ５５０に於いては各輪の車輪速度Ｖwiに基づき各輪の実際のスリップ率が演算されると共に、各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率Ｓi になるよう各輪の制動力が車輪速度フィードバックにて制御され、しかる後ステップ１００へ戻る。
【０１０２】
図３に示された後輪のスリップ角βr 演算ルーチンのステップ１５５に於いては、横加速度Ｇy と車速Ｖ及びヨーレートγの積Ｖγとの偏差Ｇy −Ｖγとして横加速度の偏差、即ち車輌の横すべり加速度Ｖydが演算され、横すべり加速度Ｖydが積分されることにより車体の横すべり速度Ｖy が演算され、車体の前後速度Ｖx （＝車速Ｖ）に対する車体の横すべり速度Ｖy の比Ｖy ／Ｖx として車体のスリップ角βが演算される。
【０１０３】
ステップ１６０に於いてはＬr を車輌の重心と後輪車軸との間の車輌前後方向の距離として下記の式４２に従って後輪のスリップ角βr が演算される。
【０１０４】
βr ＝β−Ｌr γ／Ｖ ……（４２）
ステップ１６５に於いては基準値βrcを正の定数として後輪のスリップ角βr が基準値βrcを越えているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１７５へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１７０に於いて後輪のスリップ角βr が基準値βrcに設定される。
【０１０５】
同様にステップ１７５に於いては後輪のスリップ角βr が−βrc未満であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはそのままステップ２００へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１８０に於いて後輪のスリップ角βr が−βrcに設定され、しかる後ステップ２００へ進む。
【０１０６】
図４に示された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ演算ルーチンのステップ２０５に於いては、操舵角φに基づき前輪の実舵角φf が演算されると共に、Ｌf を車輌の重心と前輪車軸との間の車輌前後方向の距離として下記の式４３に従って前輪のスリップ角βf が演算される。
【０１０７】
βf ＝−φf ＋β＋Ｌf γ／Ｖ ……（４３）
ステップ２１０に於いてはｇを重力加速度として車体の前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき下記の式４４に従ってタイヤに対する路面の摩擦係数μが推定演算される。
【０１０８】
μ＝（Ｇx2＋Ｇy2）1/2／ｇ ……（４４）
ステップ２１５に於いては車体の前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき当技術分野に於いて周知の要領にて各輪の荷重移動量ΔＷi が演算されると共に、各輪の支持荷重Ｗi が各輪の静的支持荷重Ｗoi（定数）と荷重移動量ΔＷi との和（Ｗoi＋ΔＷi ）として演算される。
【０１０９】
ステップ２２０に於いては各輪のグリップ状態の判定値ξi が上記式８に従って演算され、ステップ２２５に於いては判定値ξi が正又は０であるか否かの判別、即ち車輪がグリップ状態にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときには上記式１及び２に従って各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算され、否定判別が行われたときにはステップ２３５に於いて上記式３及び４に従って各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算される。尚ステップ２２５〜２３５は各輪毎に実行される。
【０１１０】
ステップ２４０に於いては車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭに対する各輪の成分が上記式１１〜２０に従って演算され、ステップ２４５に於いては上記式２９に従って車輌の実際の前後力Ｆx 、実際の横力Ｆy 、実際のモーメントＭが演算され、しかる後ステップ２５０へ進む。
【０１１１】
図５に示された車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa 演算ルーチンのステップ２５５に於いては、Ｋh をスタビリティファクタとしＨをホイールベースとして下記の式４５に従って目標ヨーレートγc が演算されると共に、Ｔを時定数としｓをラプラス演算子として下記の式４６に従って基準ヨーレートγt が演算される。尚目標ヨーレートγc は動的なヨーレートを考慮すべく車輌の横加速度Ｇy を加味して演算されてもよい。
【０１１２】
γc ＝Ｖφ／（１＋Ｋh Ｖ2）Ｈ ……（４５）
γt ＝γc ／（１＋Ｔｓ） ……（４６）
ステップ２６０に於いては下記の式４７に従ってドリフトアウト量ＤＶが演算される。尚ドリフトアウト量ＤＶはＨをホイールベースとして下記の式４８に従って演算されてもよい。
ＤＶ＝（γt −γ） ……（４７）
ＤＶ＝Ｈ（γt −γ）／Ｖ ……（４８）
ステップ２６５に於いてはヨーレートγの符号に基づき車輌の旋回方向が判定され、ドリフトアウト状態量ＤＳが車輌が左旋回のときにはＤＶとして、車輌が右旋回のときには−ＤＶとして演算され、演算結果が負の値のときにはドリフトアウト状態量は０とされる。
【０１１３】
ステップ２７０に於いてはドリフトアウト状態量ＤＳに基き図７に示されたグラフに対応するマップより係数Ｋg が演算され、ステップ２７５に於いてはＫm1及びＫm2をそれぞれ正の定数とし、βd を車輌のスリップ角βの微分値とし、βt 及びβtdをそれぞれ車輌の目標スリップ角及び目標スリップ角の微分値として下記の式４９に従って挙動制御の目標モーメントＭt が演算される。尚目標スリップ角βt 及び目標スリップ角の微分値βtdは何れも０であってもよい。
【０１１４】
Ｍt ＝Ｋm1（β−βt ）＋Ｋm2（βd −βtd） ……（４９）
ステップ２８０に於いては下記の式５０に従って係数Ｋg と車輌の質量Ｍt と重力加速度ｇとの積として挙動制御の目標前後力Ｆxtが演算される。
【０１１５】
Ｆxt＝−Ｋg Ｍt ｇ ……（５０）
ステップ２８５に於いては上記式１〜４に於いて各輪のスリップ率がＳi が０に設定されタイヤの接地荷重Ｗi が各輪の静的支持荷重Ｗoiに設定されることにより、各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算されると共に、上記式１１〜２０に従ってスリップ率がＳi が０であるときの各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi による車輌の前後力Ｆxiso、横力Ｆyiso、モーメントＭiso （ｉ＝fr、fl、rr、rl）が演算され、上記式３０に従って各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoが演算され、ステップ２９０に於いては車輌の目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa が上記式３１に従って演算され、しかる後ステップ３００へ進む。
【０１１６】
図６に示された目標スリップ率補正演算ルーチンのステップ５０５に於いては、目標モーメントＭa が負であり且つ後輪のスリップ角βr が正であり且つ車輌のヨーレートγが正であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ５１０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ５１５に於いて後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlがそれぞれ０に設定され、しかる後ステップ５５０へ進む。
【０１１７】
ステップ５１０に於いては目標モーメントＭa が正であり且つ後輪のスリップ角βr が負であり且つ車輌のヨーレートγが負であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ５１５へ進み、否定判別が行われたときにはそのままステップ５５０へ進む。
【０１１８】
かくして第一の実施形態によれば、ステップ１５０に於いて後輪のスリップ角βr が演算され、ステップ２００に於いて現在の車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭが演算され、ステップ２５０に於いて各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt との和として車輌の目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa が演算され、ステップ３００に於いて各輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi に対する車輌の前後力、横力、モーメントの変化を示す微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭが演算される。
【０１１９】
またステップ３５０に於いて目標前後力Ｆxaと実際の前後力Ｆx との差、目標横力Ｆyaと実際の横力Ｆy との差、目標モーメントＭa と実際のモーメントＭとの差及び微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭに基づき収束演算により前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭが演算され、ステップ４００に於いて前後力、横力、モーメントの修正量を達成するための各輪のスリップ率の修正量δＳi が演算され、ステップ４５０に於いて前回演算された目標スリップ率がスリップ率修正量δＳi にて修正されることにより今回の目標スリップ率Ｓi が演算され、ステップ５００に於いて必要に応じて目標スリップ率Ｓi が補正され、ステップ５５０に於いて各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率になるよう制御される。
【０１２０】
従ってこの実施形態によれば、車輌の前後力Ｆx が目標前後力Ｆxaになり、横力Ｆy が目標横力Ｆyaになり、モーメントＭが目標モーメントＭa になるよう各輪のスリップ率が制御されるので、車輌の運動、特に旋回時の挙動を確実に安定化させることができる。
【０１２１】
この場合、各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoは各輪の支持荷重Ｗi が静的支持荷重Ｗoiに設定されることによって求められた各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyiに基づき演算され、上記式３３〜４１に従って演算されるスリップ率修正量δＳi は車輌前後方向の荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の変化を相殺する制御量を含んでいるので、車輌前後方向の荷重移動に起因するモーメントの変化及び横力の低下の影響を受けることなく良好に運動制御を行うことができる。
【０１２２】
尚上述の第一の実施形態に於いては、ステップ２８５に於いて各輪の支持荷重Ｗi が静的支持荷重Ｗoiに設定されることにより、スリップ率がＳi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoが演算されるようになっているが、Ｍb を車輌の質量とし、Ｈcgを車輌の重心高さとし、Ｒsf及びＲsrをそれぞれ前輪及び後輪のロール剛性（０＜Ｒsf＜１、Ｒsr＝１−Ｒsf）として、ステップ２１５に於いて各輪の支持荷重Ｗi が下記の式５１〜５４に従って演算され、ステップ２８５に於いて各輪の支持荷重Ｗi が下記の式５１Ａ〜５４Ａに従って演算され、これにより前後加速度Ｇx 、即ち車輌前後方向の荷重移動の影響が排除されてもよい。
【０１２３】
【数３７】
【数３８】
また上述の第一の実施形態に於いては、各輪の静的支持荷重Ｗoiは定数であるが、車輌のサスペンションに車高センサが設けられている場合には、静的支持荷重Ｗoiは車輌が静止状態にある場合の車高より推定されてもよく、また各輪のサスペンションに荷重センサ又はショックアブソーバの内圧を検出する圧力センサが設けられている場合には、各輪の静的支持荷重Ｗoi及び支持荷重Ｗi はこれらのセンサの検出結果に基づき演算されてもよい。
【０１２６】
第二の実施形態
図１０は本発明による車輌の運動制御装置の第二の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャート、図１１は図１０に示されたフローチャートのステップ２００に於ける実際の前後力Ｆx 、前輪の横力Ｆyf、後輪の横力Ｆyr、モーメントＭ演算ルーチンを示すフローチャート、図１２は図１０に示されたフローチャートのステップ２５０に於ける目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、モーメントＭa 演算ルーチンを示すフローチャートである。尚図１０乃至図１２に於いて図２、図４、図５に示されたステップと同一のステップにはこれらの図に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【０１２７】
この実施形態に於いては、ステップ５０〜１５０及びステップ４５０〜５５０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ２００に於いては図１０に示されたルーチンに従って前回のステップ５００に於いて演算された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、前輪横力Ｆyf、後輪横力Ｆyr、モーメントＭ、即ち現在の前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントが演算され、ステップ２５０に於いては図１２に示されたルーチンに従って車輌の目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、目標モーメントＭa が演算される。
【０１２８】
ステップ３００に於いては上記式９及び１０に従って微小なスリップ角の変化に対する各輪の前後力の変化及び横力の変化が演算されると共に、上記式２１〜２８及び式３２Ａに従って前輪、右後輪、左後輪の微小なスリップ角の変化ｄＳf 、ｄＳrr、ｄＳrlに対する車輌の前後力の微係数ｄＦx 、前輪横力の微係数ｄＦyf、後輪横力の微係数ｄＦyr、モーメントの微係数ｄＭが演算される。
【０１２９】
ステップ３５０に於いては上記式３３Ａに従ってそれぞれ前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントの目標値Ｆxa、Ｆyfa 、Ｆyra 、Ｍa とこれらの状態量の実際の値Ｆx 、Ｆyf、Ｆyr、Ｍとの偏差Δとして車輌の前後力の修正量δＦx 、前輪横力の修正量δＦyf、後輪横力の修正量δＦyr、モーメントの修正量δＭが演算される。
【０１３０】
ステップ４００に於いては現在の車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、モーメントと目標前後力、前輪の目標横力、後輪の目標横力、目標モーメントとの差Δを０にするスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量δＳi が上記式３５に従って演算される。
【０１３１】
また図１１に示されたフローチャートのステップ２０５〜２４０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ２４５に於いては上記式２９Ａに従って実際の前後力Ｆx 及びモーメントＭに加えて実際の前輪横力Ｆyf及び後輪横力Ｆyrが演算される。
【０１３２】
また図１２に示されたフローチャートのステップ２５５〜２８０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ２８５に於いては上記式３０Ａに従ってスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、前輪横力Ｆyfso、後輪横力Ｆyrso、モーメントＭsoが演算され、また上記式３１Ａに従って目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、目標モーメントＭa が演算される。
【０１３３】
かくして第二の実施形態によれば、車輌の横力の目標値として前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算され、後輪の目標横力Ｆyraが実現されるよう各輪のスリップ率Ｓi が制御されるので、前後輪の区別なく車輌全体の目標横力が演算される場合に比して、運動制御による車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足すること及びこれに起因する車輌の安定性の悪化を確実に防止し、これにより車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１３４】
尚図示の第二の実施形態に於いては、前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算されることにより車輌の運動制御性能を向上させるようになっているが、前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算されると共に、上記式４０に於ける後輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsrが前輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsfよりも大きく設定されてもよく、この場合には後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数Ｌの増大率が高くなるので、後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下する虞れを更に一層低減することができる。
【０１３５】
また前述の先の提案にかかる運動制御装置や上述の第一の実施形態の場合の如く、前輪の目標横力Ｆyfa 及び後輪の目標横力Ｆyra が個別に演算されるのではなく、車輌全体の目標横力Ｆyaが演算される構成に於いて上記式４０に於ける後輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsrが前輪のスリップ率に対する重み係数Ｗsfよりも大きく設定されてもよく、その場合にも後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下することを効果的に防止することができる。
【０１３６】
第三の実施形態
図１３は本発明による車輌の運動制御装置の第三の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。尚図１３に於いて図２に示されたステップと同一のステップには図２に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【０１３７】
この実施形態に於いては、ステップ５０〜２５０、ステップ３５０、５００、５５０は第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ３００に於いては上記式９及び１０に従って微小なスリップ率の変化に対する各輪の前後力の変化及び横力の変化が演算されると共に、上記式２１〜２８及び式３２Ｂに従って左右前輪の微小なスリップ率の変化ｄＳfr、ｄＳflに対する車輌の前後力の微係数ｄＦx 、横力の微係数ｄＦy 、モーメントの微係数ｄＭが演算される。
【０１３８】
ステップ４００に於いては現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にする左右前輪のスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する左右前輪のスリップ率の修正量δＳfr、δＳflが上記式３５に従って演算される。
【０１３９】
ステップ４０５に於いては車輌の旋回度合が高いほど倍率Ｋ（０＜Ｋ≦１）が小さくなるよう、車輌のヨーレートγの絶対値に基づき図１４に示されたグラフに対応するマップより倍率Ｋが演算される。
【０１４０】
ステップ４５０に於いては左右前輪についてそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflとステップ４００に於いて演算されたスリップ率の修正量δＳfr、δＳflとの和（Ｓfr＋δＳfr、Ｓfl＋δＳfl）として修正後の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflが演算され、左右後輪についてそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlとステップ４００に於いて演算されたスリップ率の修正量δＳfr、δＳflのＫ倍との和（Ｓrr＋ＫδＳrr、Ｓrl＋ＫδＳrl）として修正後の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlが演算される。
【０１４１】
かくして第三の実施形態によれば、現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にする左右前輪のスリップ率修正量のうち評価関数Ｌを最小化する左右前輪のスリップ率の修正量δＳfr、δＳflが演算され、左右前輪についてはそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflとスリップ率の修正量δＳfr、δＳflとの和として修正後の目標スリップ率Ｓfr、Ｓflが演算され、左右後輪についてはそれぞれ前回の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlとスリップ率の修正量δＳfr、δＳflのＫ倍との和として修正後の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlが演算され、倍率Ｋは０よりも大きく且つ１以下の値であるので、後輪の目標スリップ率が過剰になって後輪の横力が不足する虞れを低減し、これにより車輌の運動制御性能を向上させることができ、また行列演算に関する電気式制御装置の演算負荷を軽減することができる。
【０１４２】
特に図示の実施形態によれば、倍率Ｋは車輌の旋回度合が高いほど小さくなるようヨーレートγの絶対値に応じて可変設定されるので、車輌の直進時及び旋回時についてそれぞれ倍率Ｋが一定の値に設定される場合に比して、車輌の旋回度合が変化する状況に於いて倍率Ｋが急激に変化することを防止して車輌の運動制御を良好に行うことができる。
【０１４３】
尚図示の実施形態に於いては、倍率Ｋは車輌の旋回度合が高いほど小さくなるようヨーレートγの絶対値に応じて可変設定されるようになっているが、車輌の旋回時に於ける倍率が車輌の直進時に於ける倍率よりも小さくなるよう、倍率Ｋは車輌の直進時及び旋回時についてそれぞれ例えば１及び０．２の如く一定の値に設定されてもよい。
【０１４４】
尚上述の各実施形態によれば、各輪のスリップ率修正量δＳi は現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを０にするスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量として上記式３５に従って演算されるので、車輌や車輌の走行環境毎に各輪のスリップ率と車輌の運動を安定化させるための前後力、横力、モーメントとの間を対応関係を示す多数のマップを設定する必要がなく、これにより運動制御装置を簡便に構成することができ、また目標前後力、目標横力、目標モーメントを実現する各輪のスリップ率Ｓi が解析により演算される場合に比して迅速に目標スリップ率を演算することができ、これにより車輌の運動を応答遅れなく適切に制御することができる。
【０１４５】
また車輌の運動を安定化させるための目標状態量が目標前後力及び目標モーメントのみである場合には、横力の低下が考慮されないため、車輌のコーストレース性が悪化し易いが、図示の実施形態によれば、目標前後力及び目標モーメントに加えて目標横力が考慮されるので、横力の低下に起因する車輌のコーストレース性の悪化を確実に回避することができる。
【０１４６】
また図８に示されている如く、後輪１０RR及び１０RLのスリップ角βr の大きさが大きいときには、後輪に小さい前後力を発生させる場合にもこれらの目標スリップ率Ｓrr及びＳrlが高い値になり、かかる状況に於いて旋回方向が逆転されると、後輪の車輪速度が小さ過ぎて車輌がスピンし易くなる。
【０１４７】
上述の各実施形態によれば、ステップ１６５〜１８０に於いて後輪のスリップ角βr の大きさが大きいときには後輪のスリップ角βr が基準値βrc又は−βrcに設定された状態にてステップ２００以降が実行されるので、後輪の実際のスリップ角の大きさが大きいときにも後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlが高い値に演算されることがなく、従って車輌の旋回方向が逆転される場合にも後輪の車輪速度が小さ過ぎることに起因して車輌がスピン状態になることを確実に回避することができる。
【０１４８】
更に図９に示されている如く、目標モーメントＭa と後輪のスリップ角βr の符号が逆の場合には、後輪の横力Ｆyrr 、Ｆyrl を低下させて目標モーメントを達成するよう後輪の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlが高い値に演算され、かかる状況にて後輪のスリップ角の符号が逆転すると、後輪の横力の方向も逆転する。しかし後輪の目標スリップ率が高く後輪の横力が小さいので、目標モーメントが達成されず、そのため後輪の目標スリップ率が急激に低くなり、かかる後輪の目標スリップ率の急激な変化が旋回方向の逆転時に発生すると、後輪の制動力の低減が間に合わず、車輌のスピンが助長されてしまう。
【０１４９】
これに対し上述の各実施形態によれば、ステップ５０５又は５１０に於いて目標モーメント及び後輪のスリップ角の符号が逆の関係であることが判別されるとステップ５１５に於いて後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlがそれぞれ０に低減されるので、後輪のスリップ角の符号が逆転しても目標スリップ率は急激に変化せず、後輪の制動力の低減の遅れに起因して車輌のスピンが助長されることを確実に回避することができる。
【０１５０】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【０１５１】
例えば上述の実施形態に於いては、ステップ２５０に於いて車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算するための式３１に於いて挙動制御の目標横力が０に設定されるようになっているが、挙動制御の目標横力ＦytがＫy1及びＫy2をそれぞれ正の定数として目標モーメントＭt と同様下記の式５５に従って演算され、車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が下記の式５６に従って演算されてもよい。
【０１５２】
Ｆyt＝Ｋy1（β−βt ）＋Ｋy2（βd −βtd） ……（５５）
【０１５３】
【数３９】
また上述の実施形態に於いては、ステップ５５０に於いて各輪の制動力が制御されることにより各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率Ｓi に制御されるようになっているが、図には示されていないエンジンの出力が制御されることにより、各輪の制動力若しくは駆動力が制御されてもよい。
【０１５５】
更に上述の実施形態に於いては、挙動制御の目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt はステップ２５５〜ステップ２８０に従って演算されるようになっているが、挙動制御の目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt 又は挙動制御の目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆyt、目標モーメントＭy は当技術分野に於いて公知の任意の態様にて演算されてよい。
【０１５６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかである如く、本発明の請求項１の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、車輌前後方向の荷重移動に起因するヨーモーメントの変化及び横力の低下が相殺された各輪の目標制御量を算出し、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１５７】
また請求項２の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、前輪のスリップ率に対する重み係数が後輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きい場合やこれらの重み係数が同一である場合に比して、後輪のスリップ率の増大に伴う評価関数の増大率が高くなるので、後輪の制動力が過剰になって後輪の横力が大きく低下することを防止し、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１５８】
また請求項３の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、車輌状態量は車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、車輌のモーメントであり、車輌状態量の目標値は車輌の前後力の目標値、前輪横力の目標値、後輪横力の目標値、車輌のモーメントの目標値であるので、後輪の横力目標値をも実現するよう各輪の目標制御量を算出することができ、従って車輌全体の横力の目標値が算出される場合に比して、車輌前後方向の荷重移動に起因して後輪の横力が不足する虞れを確実に低減し、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１５９】
また請求項４の構成によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御し、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができるだけでなく、現在の車輌状態量と目標値との差に基づき前輪の目標制御量の修正量が算出され、前輪の前回の目標制御量と前輪の修正量との和として前輪の目標制御量が算出され、前輪の修正量に所定の倍率を乗じて後輪の目標制御量の修正量が算出され、後輪の前回の目標制御量と後輪の修正量との和として後輪の目標制御量が算出されるので、後輪の目標制御量が過剰になって後輪の横力が不足する虞れを低減することができ、また所定の倍率、即ち前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時と旋回時とでは異なるので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御を実行することができ、これにより前述の先の提案にかかる運動制御装置の場合に比して車輌の運動制御性能を向上させることができる。
【０１６０】
また請求項５の構成によれば、前輪の目標制御量に対する後輪の目標制御量の倍率は車輌の直進時よりも旋回時に於いて小さいので、車輌の直進時及び旋回時の何れの場合にも最適に運動制御を実行し、車輌の旋回時に於ける安定性の悪化が効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車輌の運動制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第一の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図３】図２に示されたフローチャートのステップ１５０に於ける後輪スリップ角βr 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図２に示されたフローチャートのステップ２００に於ける実際の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図２に示されたフローチャートのステップ２５０に於ける目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図２に示されたフローチャートのステップ５００に於ける目標スリップ率Ｓi 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】ドリフトアウト状態量ＤＶと係数Ｋg との間の関係を示すグラフである。
【図８】左右後輪のスリップ角βr の大きさが大きい状況を示す説明図である。
【図９】目標モーメントＭa 及び後輪のスリップ角βr の符号が逆の関係にある状況を示す説明図である。
【図１０】第二の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図１１】図１０に示されたフローチャートのステップ２００に於ける実際の前後力Ｆx 、前輪の横力Ｆyf、後輪の横力Ｆyr、モーメントＭ演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図１０に示されたフローチャートのステップ２５０に於ける目標前後力Ｆxa、前輪の目標横力Ｆyfa 、後輪の目標横力Ｆyra 、モーメントＭa 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明による車輌の運動制御装置の第三の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図１４】車輌のヨーレートγの絶対値と倍率Ｋと間の関係を示すグラフである。
【図１５】タイヤの発生力Ｆtiがタイヤの横方向に対しなす角度θi 等を示す説明図である。
【図１６】スリップ率が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi の関係を示すグラフである。
【図１７】スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０FR〜１０RL…車輪
２０…制動装置
２８…マスタシリンダ
３０…電気式制御装置
３２FR〜３２RL…車輪速度センサ
３４……操舵角センサ
３６…ヨーレートセンサ
３８…前後加速度センサ
４０…横加速度センサ
４２…車速センサ
Claims (5)
- 車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、各輪の実際の支持荷重を推定する推定手段を含み、前記車輌状態量の目標値は各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値と車輌の挙動を安定化させるための車輌状態量の目標値との和として算出され、前記各輪の目標制御量は前記目標値と実際の車輌状態量との偏差に基づき算出され、前記実際の車輌状態量は前記推定手段により推定された各輪の実際の支持荷重に基づき算出され、前記各輪のスリップ率が０であるときの車輌状態量の目標値は各輪の静的支持荷重に基づき算出されることを特徴とする車輌の運動制御装置。
- 車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標スリップ率を算出する手段と、前記目標スリップ率を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有し、前記各輪の目標スリップ率を算出する手段は「実際の車輌状態量とその目標値との偏差」と「前記微係数と目標スリップ率の変化量との積」との差、前記目標スリップ率の変化量、前記目標スリップ率とその変化量との和の二乗和からなる評価関数の値が最小になるよう前記各輪の目標スリップ率の変化量を収束演算により算出し、前記目標スリップ率の変化量にて前回算出された目標スリップ率を修正する車輌の運動制御装置に於いて、前記評価関数の後輪のスリップ率に対する重み係数は前輪のスリップ率に対する重み係数よりも大きいことを特徴とする車輌の運動制御装置。
- 車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により車輌状態量と前記目標値との差を０にする各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、車輌状態量は車輌の前後力、前輪横力、後輪横力、車輌のモーメントであり、前記車輌状態量の目標値は車輌の前後力の目標値、前輪横力の目標値、後輪横力の目標値、車輌のモーメントの目標値であることを特徴とする車輌の運動制御装置。
- 車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有する車輌の運動制御装置に於いて、前記各輪の目標制御量を算出する手段は現在の車輌状態量と前記目標値との差に基づき前輪の目標制御量の修正量を算出し、前輪の前回の目標制御量と前記前輪の修正量との和として前輪の目標制御量を算出し、前記前輪の修正量に所定の倍率を乗じて後輪の目標制御量の修正量を算出し、後輪の前回の目標制御量と前記後輪の修正量との和として後輪の目標制御量を算出し、前記所定の倍率は車輌の直進時と旋回時とでは異なることを特徴とする車輌の運動制御装置。
- 前記所定の倍率は車輌の直進時よりも旋回時に於いて小さいことを特徴とする請求項４に記載の車輌の運動制御装置。
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