JP4068075B2 - 車両運動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両運動制御装置に関し、特に、ＡＢＳを備えた四輪車両で、各車輪に加わる前後力と横力に基づき車両規範モデルを作り、この車両規範モデルに従って前輪アクティブ操舵制御を行い、ＡＢＳの制御に好適な車両運動制御装置に関する。

従来、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）を備えた車両で当該車両の運動状態または姿勢状態を制御する装置では、一般的に、車両運動の特性を表す変数、すなわち、ヨーレートまたはヨーモーメント、横加速度または横力、縦加速度または縦力、スリップ角等をそれぞれのセンサで検出し、それらの検出値と、制御部で予め設定された車両規範モデルとを比較し、その差からフィードバックする手法、あるいはそれらの特性値から直接に制御する手法が行われている。以下に、本発明の従来技術として特許文献１〜４を説明する。

特許文献１は車両姿勢制御装置を開示する。この車両姿勢制御装置は、４つの車輪の各制動力を独立に制御できる車輪制動力制御部を有し、ヨーレートフィードバック制御方式の車両姿勢制御装置である。この車両姿勢制御装置では、車両に加わる横加速度と、前輪軸上に生じる横加速度と、ヨーモーメントとを利用し、車両の横運動が安定する方向のヨーモーメントを発生していないことを判定して前後輪の制動力配分またはスリップ率が所定状態になるように制御を行う。

特許文献２は、四輪操舵装置等の車両の旋回挙動を制御する旋回挙動制御装置に用いられる車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置を開示する。特許文献２による車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置では、タイヤと路面の間の摩擦状態を、実ヨーレート信号と標準ヨーレート信号を求め、両信号から推定パラメータを求めて推定ヨーレート信号を求め、さらに実ヨーレート信号と標準ヨーレート信号と推定ヨーレート信号とから推定パラメータを同定する。この車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置によれば、特別なセンサを設ける必要がなく、また高次の伝達関数を求める必要がないのでアルゴリズムを簡素化できる。

特許文献３はヨーモーメントフィードバック制御方法を開示する。このヨーモーメントフィードバック制御方法では、車両の重心点の横運動およびヨー運動が拘束される車両モデルについて、車体スリップ角、ヨーモーメント、および前輪舵角の関係と、車体スリップ角、横力、および前輪舵角の関係とを設定し、車体スリップ角および前輪舵角を当該２つの関係に適用し、これにより規範ヨーモーメントを計算している。このヨーモーメントフィードバック制御方法によれば、タイヤ特性のごとき非線形性の強い要素が関与しても高い精度で規範ヨーモーメントを設定できる。

特許文献４は、４輪車両の走行で左右連続転舵時における走行状態の安定制御を行う車両運動制御装置を開示している。この車両運動制御装置では、カウンタステアにより最大車体スリップ角になる手前でヨーレートおよび実ヨーレート変化量の増大を予測・監視した制御を行う。

上記の従来の車両の運動状態または姿勢状態を制御する装置によれば、路面の状況変化すなわち車輪と路面との間の摩擦係数の変化を考慮した制御は行われていない。路面の摩擦係数の変化を考慮に入れた制御を行えば、制動特性をより一層向上させた制御を行うことができる。しかしながら、従来の車両姿勢制御装置等によれば、路面の摩擦係数の変化を正確に検出する手段を備えることが困難であったので、路面の状況変化を考慮した車両の姿勢状態等の制御は行うことができなかった。
特開平７−１１７６５５号公報 特開平９−５８５１４号公報（特許第３４４１５７２号） 特開２００３−１７０８２２号公報 特開２００３−１１８５５７号公報

本発明の課題は次の通りである。従来技術では、四輪車両の各車輪（タイヤ）の荷重の予測、前後の車輪の荷重配分、左右の車輪の荷重配分等の制御最適値を求めて車両の姿勢等の制御を行うことは知られている。しかしながら、路面の状況変化（乾燥した路面（標準路面）、雨等で濡れた路面、雪の路面、凍結路面等）を考慮した制御はなされておらず、状況が刻々と変化する路面と車輪との関係の変化、すなわち摩擦係数の変化をリアルタイムに検出し、最も摩擦係数の高い条件に基づいて各タイヤの制動力を有効に活用した制御装置が求められる。つまり、車両でスリップ運動が生じる直前の最大摩擦力を利用して車両の走行を行うことが求められる。本発明はかかる要求を満たすべく当該制御装置を実現しようとするものである。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、四輪乗用車両等でＡＢＳ制御等を行うに際して、車両の運動状態や姿勢状態を安定化し、車両の運動特性を向上し、特に定常的な円旋回における車両の制動特性等の運動特性を向上することができる車両運動制御装置を提供することにある。

本発明に係る車両運動制御装置は上記目的を達成するために次のように構成される。

第１の車両運動制御装置（請求項１に対応）は、前輪の舵角を検出する舵角センサと、ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前輪および後輪のそれぞれの横力を検出する横力検出部と、前輪の舵角とヨーレートと後輪の横力とに基づき前輪の横力目標値を算出するすべり制御部と、前輪の横力目標値と前輪の横力の差を求める偏差演算部と、この偏差演算部の出力信号に基づき舵角調整信号を生成する比例・遅れ補償制御部とを備え、舵角センサから出力される前輪の舵角に係る信号に舵角調整信号を加算して成る制御信号で車両の前輪操舵を制御する車両運動制御装置であり、前輪と後輪のそれぞれの前後力を検出する前後力検出部を備え、すべり制御部で前輪の横力目標値を算出するとき、前輪の前後力と後輪の前後力を加味するように構成される。

上記車両運動制御装置では、すべり制御部で前輪の横力目標値を算出する場合において、従来用いていた前輪舵角とヨーレートと後輪横力に対して、さらに各車輪を成す各タイヤに加わる制動力等の前後力（縦力）を加味して車両規範モデルを作り、この車両規範モデルに従って前輪操舵の制御を行うにようにする。第１の本発明では、摩擦係数の変化を適切にリアルタイムで検出することは難しいので、各タイヤの前後力（静止摩擦力および制動力）および横力を監視して車両運動の規範モデルを演算し、車両運動が生じる前に前輪操舵制御において自動修正操舵を行い、車両の運動の安定化を達成する。これにより、路面の摩擦係数を考慮した車両規範モデルを作成することが可能となる。

第２の車両運動制御装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、横力検出部と前後力検出部は車輪ごとの１つの検出ユニットとして構成され、この検出ユニットは上記の前輪および後輪の１つずつの車輪ごとに組み込まれ、横力および前後力は車輪ごとに検出されることで特徴づけられる。

本発明によれば、四輪乗用車等の車両でＡＢＳ制御等を行うに際して、すべり制御における車両規範モデルの作成で前輪および後輪の前後力を加味するようにしたため、路面の摩擦係数の状態を考慮した車両規範モデルを作ることができる。また本発明によれば、この車両規範モデルによって前輪操舵を行うようにしたため、車両を安定化し、車両の運動特性を向上し、特に定常的な円旋回における制動特性で追従性能、制動・停止距離、車両姿勢等を極めて向上できる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る車両運動制御装置を備えた車両の運動特性を説明するための解説図である。図１では、道路１１のレーン（車線）１１Ａを走行する車両１２の走行軌跡を上から見た状態を示している。レーン１１Ａは例えば左側に曲がる形状を有する。車両１２はレーン１１Ａに沿って道なりに走行する。従って図１では、車両１２が位置Ｐ１の状態から位置Ｐ２の状態に左旋回して走行する軌跡１３が描かれている。車両１２は、本発明に係る車両運動制御装置を備えている。この車両運動制御装置では、ＡＢＳによる制動停止制御が実行される車両１２の運動制御に関して、後述されるような前輪アクティブ操舵制御と前後力（縦力）制御とが実行される。車両１２の車両運動制御装置では、レーン保持制御機能と前輪アクティブ操舵制御機能を有する運転支援装置を備える。この車両運動制御装置によれば、車両１２の走行においてレーン１１Ａ上を逸脱することなくレーン内の走行状態を保持し、かつレーン１１Ａに沿った左旋回走行で制動をかけた時にレーン１１Ａから逸脱することなく可能な限り短い制動距離で停止することが可能となる。

走行中の車両１２は、仮に位置Ｐ１で制動をかけると、上記車両運動制御装置の運動制御作用に基づいてレーン保持制御が実行され、走行軌跡１３を描いて位置Ｐ２で停止する。Ｐ３で示された車両の位置は標準的なＡＢＳを備える車両の場合の停止位置である。またＰ４で示された車両の位置は前輪アクティブ操舵制御がない車両の場合の停止位置である。

本発明に係る車両運動制御が実行されないと、車両１２は、制動距離が位置Ｐ３まで延長され、あるいはレーン１１Ａからはみ出て位置Ｐ４まで移動することになる。本発明に係る車両運動制御が実行されると、前輪アクティブ操舵制御と前後力（縦力）制御が実行される。これによって、レーン１１Ａ上での走行が保持されると共に、制動距離が、標準的なＡＢＳを備える車両の停止位置Ｐ３に比較して、Ｄ１だけ改善されることになる。

次に、図２を参照して上記車両運動制御装置が装備される車両１２の構成を説明する。車両１２は前方（矢印Ｆ）に向かって走行しているものとする。車体輪郭線で示された車両１２で、１４Ｌは左前輪、１４Ｒは右前輪、１５Ｌは左後輪、１５Ｒは右後輪である。これらの車輪は実際にはタイヤである。車輪１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒの各々には、車輪と共に回転するブレーキディスク１６を備え、このブレーキディスク１６に対して摩擦挟持で制動力を与えるブレーキパッド装置１７が備えられる。１８は運転者の足もとのブレーキペダルである。運転者がブレーキペダル１８を踏むと、ブレーキ信号発生器１９からブレーキ信号が出力される。当該ブレーキ信号はＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、所要の信号演算処理（ＡＢＳ制御用信号演算処理）に基づき、車輪１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒの各ブレーキパッド装置１６にブレーキ駆動信号を供給し、各車輪で独立に制動力を発生させる。

車両１２の旋回走行時の前輪１４Ｌ，１４Ｒの舵角は、ステアリングホイール（ハンドル）２１と転舵機構２２等から成る操舵装置２３によって与えられる。操舵装置２３は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）のごときパワー源を備え、前輪アクティブ操舵制御に基づき動作する構成になっている。さらに操舵装置２３には、前輪１４Ｌ，１４Ｒの舵角を検出する舵角センサ２４が取り付けられている。

また車両１２の車体の適宜な箇所には、車速センサ２５、ヨーレートセンサ２６、横加速度（横力）センサ２７が設けられている。

上記において、舵角センサ２４で検出された舵角（δ）に係る検出信号、車速センサ２５で検出された車速（ｖ）に係る検出信号、ヨーレートセンサ２６で検出されたヨーレート（γ）に係る検出信号、横加速度センサ２７で検出された横力に係る検出信号がそれぞれＥＣＵ２０に入力される。

次に、車両１２の車輪１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒを成す各タイヤの中に設けられる前後・横力センサ３１，３２，３３，３４について説明する。前後・横力センサ３１〜３４の具体的構成の一例を図３に示す。図３は一例として車輪１４Ｌ（左前輪）を成すタイヤの縦断面図を示している。

図３において３５はタイヤ、３６はホイール、３７はホイールリムである。タイヤ３５の内部空間で、ホイール３６の外周囲の縁部分部の適宜個所に、前後・横力センサ３１が固定されている。前後・横力センサ３１は、タイヤ３５の接地面の裏側内面における幅方向中心部近傍に設定された基準マーク４１に光４２を照射する発光部４３と、当該基準マーク４１を撮像する撮像装置４４と、撮像信号等を処理する演算部４５と、所定の検出信号を電波で送信する電波発信部４６と、これらの構成要素に電力を供給する電源部４７とから構成されている。前後・横力センサ３１によれば、発光部４３から一定の周期で光を発光してタイヤ３５の内面の白丸基準マーク４１の部分を照射し、撮像装置４４で当該基準マーク４１を捕らえる。撮像装置４４で得られる基準マーク４１に関する撮像信号を利用して、演算部４５によってタイヤ３５の撓みと歪みを算出する。タイヤ３５への荷重によって生じるタイヤ撓みは、発信・受信に要した時間を計算することによりタイヤ接地半径を計算して求める。駆動力・制動力・横力によって生じるタイヤ歪みは、一定周期で捕らえた撮像データの差によりＸ−Ｙの絶対位置偏差を計算することにより求める。前後・横力センサ３１によれば、上記のごとく、左前輪１４Ｌを成すタイヤ３５に関するタイヤ撓みとタイヤ歪みが算出される。前後・横力センサ３１で検出されたタイヤ３５のタイヤ撓みとタイヤ歪みは検出信号として電波発信部４６の発信作用でＥＣＵ２０に対して送信される。ＥＣＵ２０は、電波発信部４６から送信される検出信号を、その受信部を介して受信する。図２において信号の伝送ルート５１は、前後・横力センサ３１の電波発信部４６からＥＣＵ２０への検出信号の送信状態を示している。ＥＣＵ２０は、前後・横力センサ３１から送信されるタイヤ撓みとタイヤ歪みに係る検出信号に基づいて、タイヤ３１すなわち左前輪１４Ｌに加わる前後力（制動力と静止摩擦力）と横力を算出する。

右前輪１４Ｒ、左後輪１５Ｌ、右後輪１５Ｒの各タイヤ内に設けられた前後・横力センサ３２，３３，３４についても、上記と同様にして、各車輪に係るタイヤのタイヤ撓みとタイヤ歪みが検出され、その検出信号が伝送ルート５２，５３，５４で示されるごとく電波でＥＣＵ２０に供給される。ＥＣＵ２０は、前後・横力センサ３２〜３４から送信されるタイヤ撓みとタイヤ歪みに係る検出信号に基づいて、各タイヤすなわち各車輪１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒに加わる前後力（制動力と静止摩擦力）と横力を算出する。

次に、上記構成の車両１２に適用された本発明に係る車両運動制御装置の制御内容について説明する。

本発明に係る車両運動制御装置は、装置構成として、ＥＣＵ２０が、前述した複数のセンサからの検出信号に基づき生成される変数を用いて下記の制御アルゴリズムを実行することにより、実現される。車両運動制御装置の制御内容の説明では、まず図４を参照して力学的モデルを説明し、図５を参照して制御アルゴリズム（レーン保持制御および最短制動制御のアルゴリズム）と制御系のシステム構成とを説明する。

図４で、６１は、本実施形態に係る車両運動制御の観点で上記車両１２に生じる必須の運動または力の要素を示し、力学的モデルとして描いた等価的車両モデルである。等価的車両モデル６１はｘｙ座標系の上で図示されている。等価的車両モデル６１では、前述した４つの車輪１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒのそれぞれが描かれている。これらの４つの車輪１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒの各々には、制動力（一般的には前後力または縦力）Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，Ｘ₄と横力（横加速度）Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃，Ｙ₄が加わっている。また前輪１４Ｌ，１４Ｒの各々には操舵によって生じた舵角δ_hが示されている。さらに等価的車両モデル６１の重心６２では、車速ｖとヨーレートγと側方スリップ（すべり）角ｂが示されている。

車輪１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒの各々における制動力Ｘ₁〜Ｘ₄と横力Ｙ₁〜Ｙ₄に係る情報は、前述の前後・横力センサ３１〜３４で検出されるタイヤ撓みおよびタイヤ歪みに係る信号に基づいて取得される。また舵角δ_hに係る情報は舵角センサ２４から、車速ｖに係る情報は車速センサ２５から、ヨーレートγに係る情報はヨーレートセンサ２６から、側方スリップ角ｂは横加速度センサ２７から、それぞれ検出される。

また図４では、さらに、他の要素として、車両前側の輪距ｄ_f、車両後側の輪距ｄ_r、前輪軸・後輪軸間距離Ｉ、重心６２を通る幅方向線６３と前輪軸の間の距離Ｉ_f、重心６２を通る幅方向線６３と後輪軸の間の距離Ｉ_rが示されている。

次に、「レーン保持」および「最短制動」の制御アルゴリズムについて説明する。この制御アルゴリズムでは、車輪１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒを成す各タイヤに関し制動力（前後力または縦力）と横力を検出することを前提としている。左右輪が接する路面の摩擦係数が著しく異なる道路での制動（ブレーキ）の間、レーン保持における障害は、車両のヨーレート運動に直接的に影響する。そこでヨーレートモデル参照制御が有効的となる。そのような前提に立って、この実施形態では、図４に示した等価的車両モデル６１に示すごとく、各車輪すなわち各タイヤに加わる力情報（前後力と横力）を利用して成る前輪アクティブ操舵制御のヨーレートモデル追従タイプを車両規範モデルとして構築するものである。

ヨーレートモデル追従タイプの一次遅れヨーレート応答性の伝達関数は、次の（１）式で表される。

上記（１）式は、ヨーレートモデル追従制御ブロックで、入力要素としての舵角δ_h（ｓ）と、出力要素としてのモデルのヨーレートγ_m（ｓ）とを関係づける一次遅れ伝達関数である。Ｇ_rは比例ゲインであり、Ｔ_eは時定数である。

ヨーレートモデルの応答性は、次の（２）式、（３）式、（４）式、（５）式で示されるごとく、すべり制御のためのすべり表面の形式として記述される。ここで、「γ」は実際のヨーレート、「γ_m」はモデルのヨーレートである。（３）式はすべり条件を与えている。（４）式で与えられた条件が制御の目的である。すなわち、実際のヨーレートをモデルのヨーレートと一致させることである。（５）式は（２）式を（３）式に代入することにより作られる。

ｓ＝γ−γ_m （２）

ｓ＝０ （４）

次にこの制御アルゴリズムでは、車両１２のヨー運動に関して、図４で説明した等価的車両モデル６１を前提として、かつ図４で説明した各要素に基づいて、前輪横力をＹ_f ^*とすると、前輪横力Ｙ_f ^*は次の（６）式のように表現される。

上記（６）式によれば、等式関係の左辺の項は車両１２のヨーモーメントを意味し、右辺の式では、第１項が前輪（１４Ｌ，１４Ｒ）に関する横力、第２項が後輪（１５Ｌ，１５Ｒ）に関する横力、第３項が前輪に関する制動力（前後力または縦力）、第４項が後輪に関する制動力（前後力または縦力）である。第１項の前輪（１４Ｌ，１４Ｒ）に関する横力は未知の値である。車両１２のヨー運動に関する（６）式で表された制御アルゴリズムにおいて、第３項と第４項によって付加される前輪と後輪の制動力（前後力または縦力）の要素が新しい特徴的な要素である。

次に（６）式で前輪軸に加わる横力Ｙ_f ^*は、（１）式と（６）式を上記（５）式に代入し、Ｙ_f ^*について解くことにより、次の（７）式として得られる。（７）式で求められた前輪軸に加わる横力Ｙ_f ^*は、前輪に関する横力の目標値となり、制御目標値となる。

なお図４で説明した通り、左前輪１４Ｌには横力Ｙ₁が、右前輪１４Ｒには横力Ｙ₂が加わっていることが検出されるので、検出された実際の横力と横力目標値との間には次の（８）式で表される誤差εが生じる。

従って本実施形態での制御アルゴリズムでは、上記の誤差εを０にするようなＰＩ（比例積分）フィードバック制御補償を前輪アクティブ操舵制御によって行う。このＰＩ（比例積分）フィードバック制御補償を行う前輪アクティブ操舵制御を式で表現すると、次の（９）式となる。

上記の制御アルゴリズムに基づいて構成される車両運動制御装置の制御系としてのシステム構成をブロック図で示すと、図５のようになる。

図５において、１２は前述した実際の車両を表しており、制御の対象である。図５のイメージでは、走行中の車両１２における前輪アクティブ操舵制御では上記制御アルゴリズムに基づく制御が実行され、その結果、車両１２からは前述のごとく側方スリップ角ｂとヨーレートγが検出されるという状態が示されている。

制御系の基点情報は前輪１４Ｌ，１４Ｒの実際の舵角δ_hである。舵角δ_hに係る信号はすべり制御部７１と加算器７２に与えられる。すべり制御部７１には、ヨーレート（γ）と、前輪と後輪に関する前後力（制動力）に関する検出信号ＳＩＧ１と、後輪の横力に関する検出信号ＳＩＧ２が入力される。すべり制御部７１は、上記の制御アルゴリズムで説明した通り、（６）式に基づいて前輪に関する横力目標値Ｙ_f ^*を算出し、減算器７３に出力する。減算器７３では、前輪に関する横力目標値Ｙ_f ^*から実際の前輪の横力が減算され、その偏差信号（上記の誤差ε）がＰＩコントローラ７４に与えられる。当該偏差信号はＰＩコントローラ７４で比例積分制御の処理が行われ、次段のセンサ・アクチュエータ遅れ補償部７５で遅れ補償制御の処理が行われ、その結果、上記舵角制御要素δ_aが出力される。この舵角制御要素δ_aは加算器７２で舵角δ_hに加算され、加算器７２から出力される舵角制御信号に基づいて車両１２における前輪アクティブ操舵制御が実行され、車両１２の走行で「レーン保持」および「最短制動」の制御が行われる。

次に、上記のように構成された車両運動制御装置の制御に基づく車両１２の運動特性を図６〜図９のシミュレーションを参照して説明する。

図６は、直線走行している車両の制動・停止の際の軌道図である。図６で、横軸は縦方向（進行方向）の位置（ｍ）を示し、縦軸は横方向の位置（ｍ）を示す。図６では、直線道路で車速９０Ｋｍ／時間の走行している際に制動を行った３つの軌道８１，８２，８３を示している。このとき道路条件は摩擦係数が０．３（左側）、０．８（右側）である。軌道８１は本発明に係る車両運動制御に基づく軌道であり、軌道８２は、前後力（縦力）の要素が加味されない制御に基づく軌道であり、軌道８３は全く制御が行われない軌道である。

図７は、従来の通常のＡＢＳを備えた車両で、直線走行から左旋回走行に移行している車両の走行の軌道図である。図７の（Ａ）で、縦軸は縦方向（進行方向）の位置（ｍ）、左縦軸は横方向の位置（ｍ）、右縦軸はヨー角を示す。図７の（Ａ）では、車速９０Ｋｍ／時間の走行している際の横方向への逸脱軌道９１と車速変化特性９２を示している。このとき道路条件は摩擦係数が０．３（左側）、０．８（右側）である。旋回半径は３００ｍである。図７の（Ｂ）は、上記軌道９１で走行する車両でのヨーレート変化特性９３、横方向加速度の変化特性９４、ステアリング角（タイヤの切れ角）の変化特性９５、側方すべり角の変化特性９６を示す。図７の（Ｂ）で横軸は時間（秒）であり、左縦軸は横方向加速度およびヨーレート、右縦軸は側方すべり角（度）および操舵角（度）である。

図８は、直線走行から左旋回走行に移行している車両走行において、アクティブ操舵制御を備え前後力の制御を加味しないＡＢＳを備えた車両の場合（Ａ），（Ｂ）と、本発明の車両運動制御装置を備えた車両の場合（Ｃ），（Ｄ）に関して、図７と同様な図を示したものである。図８では、その横方向への逸脱軌道９１Ａ，９１Ｂと車速変化特性９２と、ヨーレート変化特性９３、横方向加速度の変化特性９４、ステアリング角（タイヤの切れ角）の変化特性９５、側方すべり角の変化特性９６、およびアクティブ操舵角の変化特性９７Ａ，９７Ｂが示される。アクティブ操舵角の変化特性９７Ａ，９７Ｂの比較で明らかなように、角度θ１は１０°、角度θ２は７°であり、本発明による車両運動制御装置ではアクティブ操舵角が３°改善されたことが分かる。

図９は、本発明の車両運動制御装置を備えた車両と、前後力の制御を加味しない通常のＡＢＳを備えた車両とで、直線走行から左旋回走行に移行している車両の走行においての軌道図である。（Ａ）は本発明の車両運動制御装置を備えた車両の軌道１０１を示し、（Ｂ）は前後力の制御を加味しない車両の軌道１０２を示す。図９で、横軸は縦方向（進行方向）の位置（ｍ）を示し、縦軸は横方向の位置（ｍ）を示す。図９では、直線道路で車速９０Ｋｍ／時間の走行している際に制動を行った軌道１０１，１０２を示している。このとき道路条件は、摩擦係数が０．３（左側）、０．８（右側）で、旋回半径は３００ｍである。軌道１０２では領域１０３で軌道がばらついているのに対して、軌道１０１では領域１０４で軌道が一定の曲線に沿って安定している。図９の（Ａ）と（Ｂ）で、軌跡１０５は全く制御が行われない場合の例を示している。

なお、本発明に係る車両１２の車両運動制御装置において、レーン保持制御機能と前輪アクティブ操舵制御機能を有する運転支援装置を備えることは必須ではない。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、路面の摩擦係数を考慮して旋回走行時や制動時の車両運動の制御を行い、車両運動の制御で車両運動の安定化と運動特性の向上を図るのに利用される。

本発明に係る車両運動制御装置を備えた車両の運動特性を説明するための解説図である。 本発明に係る車両運動制御装置が装備される車両の構成を示す構成図である。 前後・横力センサを備える車輪を成すタイヤの縦断面図である。 本発明の車両運動制御の観点で車両に生じる必須の運動または力の要素を示し、力学的モデルとして描いた等価的車両モデルを示す図である。 本発明に係る車両運動制御装置の要部構成を示すブロック図である。 直線走行中の車両の制動・停止動作における走行軌道を示すシミュレーション図である。 従来のＡＢＳを備える車両の旋回走行の際の各種の変数の変化状態を示すシミュレーション図である。 本発明に係る車両運動制御装置を備える車両と、アクティブ操舵制御を備え前後力の制御を加味しないＡＢＳを備えた車両のそれぞれの旋回走行の際の主要制御要素の変化状態を示すシミュレーション図である。 本発明に係る車両運動制御装置を備える車両と、アクティブ操舵制御を備え前後力の制御を加味しないＡＢＳを備えた車両のそれぞれの旋回走行の際の走行軌道を示すシミュレーション図である。

符号の説明

１１ 道路
１１Ａ レーン（車線）
１２ 車両
１４Ｌ 左前輪
１４Ｒ 右前輪
１５Ｌ 左後輪
１５Ｒ 右後輪
１６ ブレーキディスク
１７ ブレーキパッド装置
１８ ブレーキペダル
１９ ブレーキ信号発生器
２０ ＥＣＵ
２１ ステアリングホイール
２２ 転舵機構
２３ 操舵装置
２４ 舵角センサ
３１〜３４ 前後・横力センサ
３５ タイヤ
６１ 力学的車両モデル

Claims (2)

1. 前輪の舵角を検出する舵角センサと、ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記前輪および後輪のそれぞれの横力を検出する横力検出手段と、前記前輪の前記舵角と前記ヨーレートと前記後輪の前記横力とに基づき前記前輪の横力目標値を算出するすべり制御手段と、前記前輪の前記横力目標値と前記前輪の前記横力の差を求める偏差演算手段と、この偏差演算手段の出力信号に基づき舵角調整信号を生成する比例・遅れ補償制御手段とを備え、前記舵角センサから出力される前記前輪の前記舵角に係る信号に前記舵角調整信号を加算して成る制御信号で車両の前輪操舵を制御する車両運動制御装置において、
   前記前輪と前記後輪のそれぞれの前後力を検出する前後力検出手段を備え、
   前記すべり制御手段で前記前輪の前記横力目標値を算出するとき、前記前輪の前記前後力と前記後輪の前記前後力を加味したことを特徴とする車両運動制御装置。
2. 前記横力検出手段と前記前後力検出手段は車輪ごとの１つの検出ユニットとして構成され、この検出ユニットは前記前輪および前記後輪の１つずつの車輪ごとに組み込まれ、前記横力および前記前後力は前記車輪ごとに検出されることを特徴とする請求項１記載の車両運動制御装置。

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