JP4166676B2 - 車両安定性向上システムのための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に車両に関するものであり、より詳細には、車両安定性向上（ＶＳＥ）システムを用いて車両を安定させる方法及び装置に関する。

ハンドル、ブレーキ及びサスペンションのサブシステムのような従来の車両シャーシのサブシステムは受動的であり、稼動状態におけるそれらのシステムの応答は、車両が製造地点を離れる前に決定されていた。ブレーキング・システムの技術の進歩は、車両のヨーレート（yaw late）・フィードバックを利用する差動ブレーキングをもたらした。そのような進歩は車両安定性向上システムに組み込まれ、車両安定性向上システムにおいては、オンボードのコントローラーが車両のヨーレートを監視し、車両の方向安定性を改良するための適切な制御指令を決定し、修正ヨーモーメント（yaw moment）を生成する適切なブレーキング・メカニズムの作動を実行する。そのような車両安定性向上システムは、典型的に、ブレーキング・メカニズムを作動させるために、車両速度を減少させる。

一つの実施の形態において、少なくとも一つの車両サブシステムを有する車両のための車両安定性向上システムは、少なくとも一つの車両パラメータを感知するための少なくとも一つのセンサーと、少なくとも一つの車両サブシステムを調整するための少なくとも一つの車両制御システムであって後輪ステアリング制御システムを含む車両制御システムと、少なくとも一組の利得係数を含む少なくとも一つのメモリと、少なくとも一つの車両制御システムを制御するために少なくと一つのセンサー及び少なくとも一組の利得係数に応答するコントローラとを含む。

他の実施の形態において、少なくとも一つの車両サブシステムを有する車両における車両安定性向上システムを制御する方法は、少なくとも一つの車両パラメータを感知する工程と、少なくとも一つの車両パラメータに応じて少なくとも一つの制御利得係数を決定する工程と、少なくとも一つの車両パラメータに応じて少なくとも一つの制御フラグの状態を決定する工程と、少なくとも一つの制御利得係数及び少なくとも一つの制御フラグに応じて少なくとも一つの制御指令を計算する工程と、少なくとも一つの車両サブシステムを調整するために少なくとも一つの制御指令に応じて少なくとも一つの車両制御システムを作動させる工程とを含む。

例としての実施の形態であり、同様の構成要素は同様の番号を付けられる図面を参照する。
本発明の実施の形態の詳細な説明は、本明細書において、図１〜１３に関連し、限定ではなく例示として提示される。

車両
図１は、シャーシ２０、シャーシ２０上に配置されたボディ３０、シャーシ２０に回転可能に結合された一組の車輪４０、前輪４２を操縦するために設置された前輪ステアリング・メカニズム５０、運転者が指令したステアリング・トルクをステアリング・メカニズム５０に転送するためのハンドル６０、後輪４４を操縦するために設置された後輪ステアリング・メカニズム９０及び制御システム１００を有する車両１０の一般化された概略図を描く。車両１０の前部は、矢印８０で示される。後輪ステアリング・メカニズム９０は、ゼネラル・モータース（ＧＭ）社製ピックアップ・トラックＳｉｅｒｒａＤｅｎａｌｉの２００２年型の後輪ステアリング・システムにおいて見られる種類のものであり得る。ステアリング・メカニズム５０、９０は、代わりに、車両サブシステムと呼ばれる。制御システム１００は、以下のセンサー、即ち、実際の車両ヨーレートを感知するためのヨーレート・センサー（ＹＲ）１１０、車両１０の速度を感知するための速度センサー（ＶＳ）１２０、車両の横方向加速度の値を感知するための加速度計のような横方向加速度センサー（Ａｙ）１３０、及び前部ステアリング・メカニズム５０のステアリング角を感知するための前輪ステアリング角センサー（ＦＷＳＳ）１４０を含む。感知されたパラメータは、代わりに、車両パラメータと呼ばれる。制御システム１００は、また、代わりに車両制御システムと呼ばれる後輪ステアリング・メカニズム制御システム１５０を含み、当該システムは、後輪ステアリング・メカニズム９０を調整するための、例えば、電気的に制御されたアクチュエーター及びダンパーを含み得る。制御システム１００は、更に、車両が駆動車輪間の物理的な結合の存在にも関わらず一つの軸上のみの車輪により駆動される二輪駆動と車両が二つ以上の軸上の車輪により駆動される四輪駆動モードとを選択するための二輪駆動／四輪駆動（２ＷＤ／４ＷＤ）モード選択スイッチ１６０、牽引されるトレーラーの存在又は不在を補償する駆動モードを選択するためのトレーラー・モード選択スイッチ１７０、及び、センサー１１０、１２０、１３０、１４０及び車両制御システム１５０と動作可能に通信するように配置される中央コントローラー２００を含む。制御線１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２は、単純化するために単一の線として描かれているが、コントローラー２００と通信し及び／又は車両制御システム１５０を作動させるための信号通信線及び動作的なリンクの両方を表す。

２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチ１６０及びトレーラー・モード選択スイッチ１７０は、プッシュボタン型のスイッチでもトグル型のスイッチでもよく、又は、適切なモード選択信号を生成するのに適した任意の他の型のスイッチでもよい。スイッチ１６０及び１７０は、また、駆動モード選択に関する運転者へのフィードバックを提供するためのディスプレイ（図示せず）を含み得る。コントローラー２００は、以下に論じられるように、センサー情報、レジスタ情報、フラグ設定、利得係数のルックアップ・テーブル及び任意の他の関連情報を蓄積するためのメモリ２１０を含む。車両電気システム７０は、コントローラー２００及び車両制御システム１５０を含む車両の電気的に作動されるシステムの全てに電力を供給する。

開示された実施の形態は自動車のような四輪を有する車両に関連するが、本明細書に記載された発明は、後輪ステアリングを用いるために配置され得る任意の数の車輪を有する任意の車両に適用可能であることが理解される。

技術用語
本発明を実現するために本明細書において利用される技術用語には、以下の変数が含まれる。

変数名を囲む引用符（“”）は、個々の変数の値を含むメモリ２１０内のレジスタを表わし、「｜｜」は「絶対値」演算子を示し、変数名に続く一重引用符（’）は「微分」演算子を示す。数式内に現われる変数名は個々の変数に関連付けられた値を表わし、処理内に現われる変数名はメモリ２１０のレジスタに蓄積された関連する値に関連付けられた指令信号を有する指令を表わす。従って、処理出力は、指令信号を有する指令を生ずる。

コントローラーの概要
コントローラー２００は、車両サブシステムを制御するため、より詳細には、本明細書に記載された制御ロジックに従って後輪ステアリング・メカニズム９０を制御するために適応されたマイクロプロセッサ・ベースの制御システムである。コントローラー２００は、典型的には、マイクロプロセッサ、例えばＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリ２１０、及び、様々な入力信号を受信し、様々なアクチュエータ及び制御システムに様々な制御指令を出力するための既知の種別の適切な入出力回路を含む。コントローラー２００により実現される制御ロジックは、制御サンプリング率Ｔで循環され、図２〜図１１を参照することにより最もよく理解される。

図２〜図１１は、一般に、コントローラー２００により実現されるロジックを表わす一連のフローチャート及びブロック図を描く。図２は、本発明を実現するための処理３００の一般化されたフローチャートを描き、図３は、本発明を実現するための制御システムのブロック図４００を描く。図３のブロック図は、図５、図６及び図９に描かれるサブ・プロセスに分解される。図５は、ヨーレート指令インタープリター（ＹＲＣＩ）処理のブロック図を描き、図６は、ヨーレート・フィードバック（ＹＲＦＢ）処理のブロック図を描き、図９は、サイドスリップ・レート・フィードバック（ＳＲＦＢ）処理のブロック図を描く。制御ロジックは適切な個々のサブ・プロセスに進み、その後、図３のメイン・プロセスに戻る。図６及び図９に描かれたサブ・プロセスは、それぞれ図７、図８及び図１０、図１１に描かれるサブ・サブ・プロセスを有する。図７は、図６の処理において用いられる比例制御計算処理のフローチャートを描き、図８は、図６の処理において用いられるヨーレート・フィードバック入力／出力条件処理を描き、図１０は、図９の処理において利用される比例制御計算処理のフローチャートを描き、図１１は、図９の処理において利用されるサイドスリップ・レート・フィードバック入力／出力条件処理のフローチャートを描く。図４に描かれた利得係数のグラフ表示は、図３のオープン・ループ制御処理において利用される。

制御アルゴリズム
図２において、本発明を実現するための一般化されたフローチャート３００は、システムの全てのフラグ、レジスタ及びタイマーをリセットする初期化手順を含む開始３１０において始まる。制御ロジックは、次いで、制御ループ３２０に入り、制御ループ３２０は、上記に論じられた様々なセンサーからの車両パラメータを感知する工程であって、より詳細には、車両速度、前輪ステアリング角、車両ヨーレート及び車両の横方向加速度を感知する工程３３０と、例えばルックアップ・テーブルから制御利得係数を決定する工程３４０と、例えば車両速度のような車両パラメータに応じた車両の所望の動的レスポンスを決定する工程３４５と、例えばヨーレート及びサイドスリップ・レートの制御フラグのような制御フラグの状態を決定する工程３５０と、後輪ステアリング・メカニズム制御システム１５０への制御指令を計算する工程３６０と、それらに応じて後輪制御メカニズム９０を作動させる工程３７０とを含む。一つの通過制御ループ３２０は、個々のサンプリング間隔Ｔで完了する。処理３００は、コントローラー２００が処理を中断するか、又は、電気システム７０がパワー・ダウンする３８０で終了する。

図３において、ブロック図で表示される処理４００は、図２の制御ループ３２０の処理を表わす。処理４００は、オープンループ制御処理であるブロック４１０、ヨーレート指令インタープリター処理であるブロック４２０、ヨーレート・フィードバック処理であるブロック４３０、及びサイドスリップ・レート・フィードバック処理であるブロック４４０を含む。処理４００は、また、ヨーレート・センサー１１０、速度センサー１２０、横方向加速度センサー１３０及び前輪ステアリング角センサー１４０に対するセンサー出力を有する車両１０を描く。後輪ステアリング指令（ＲＷＳＣ）４５０は、車両１０へ処理入力を提供し、後輪ステアリング・メカニズム制御システム１５０は、それに応じて後輪ステアリング・メカニズム９０を作動させる。

オープンループ制御
図３に示されるブロック４１０のオープンループ制御処理は、速度センサー１２０及び前輪ステアリング角センサー１４０からの入力を受け取り、
δ_r=R/F*δ_f …（１）
におけるδ_rにより決定される出力オープンループ後輪ステアリング角指令（ＯＲＷＳＣ）４６０を提供する。

式（１）におけるδ_fの値は、前輪ステアリング角センサー１４０により提供される。式（１）におけるＲ／Ｆの値は、曲線あてはめ数式又はルックアップ・テーブル（図示せず）により提供され得る図４のグラフに含まれる情報から得られる。図４において、車両速度４１６の関数としてのＲ／Ｆ ４１４を示すグラフ４１２は、トレーラー無し４１７とトレーラー有り４１８という二つの条件について示される。運転者によるアクセスに適するように配置されるトレーラー・モード選択スイッチ１７０は、コントローラー２００に、トレーラー運搬状況に関する情報を提供する。スイッチ１７０からのトレーラー・モード４１７及び４１８、センサー１２０からの車両速度４１６、及びセンサー１４０からの前輪ステアリング角δ_fを提供されると、コントローラー２００は、図４から適切なＲ／Ｆを決定し、式（１）に適用して、オープンループ後輪ステアリング指令４６０出力のためのδ_rの値を決定する。

図４に示すように、トレーラー有りモード及びトレーラー無しモードにおけるＲ／Ｆの値は、車両速度が約３５ｋｐｈより小さい場合に負であり、車両速度が約６５ｋｐｈより大きい場合に正である。Ｒ／Ｆ比率が正であるとき、オープンループ後輪ステアリングは、前輪と同相である、又は前輪と同じ方向に操縦されると言われる。Ｒ／Ｆ比率が負であるとき、オープンループ後輪ステアリングは、前輪と逆相である、又は前輪と反対の方向に操縦されると言われる。そのようなオープンループ後輪ステアリングにより、車両安定性は低速及び高速において向上され得る。しかし、更なる車両安定性の向上は、以下に論じられるように、オープンループ後輪ステアリング制御とヨーレート・フィードバック及びサイドスリップ・レート・フィードバックの制御とを組み合わせることにより達成され得る。

ヨーレート指令インタープリター
図３及び図５に示されるブロック４２０のヨーレート指令インタープリター（ＹＲＣＩ）処理は、所望のヨーレート（ＹＲｄｅｓ）処理であるブロック４７０及び面識別（ＳＩＤ）処理であるブロック４８０を含む。

図５において、ブロック４７０のＹＲｄｅｓ処理は、速度センサー１２０、前輪ステアリング角センサー１４０、オープンループ後輪ステアリング指令４６０からの入力を受け取り、式（２）即ち、

及び図５に従って、出力である所望のヨーレート（ＹＲｄｅｓ）４７２を提供する。
上記に論じられ、図５に描かれたように、式（２）は、ＹＲｄｅｓが周波数ドメインで表わされたものであるｒ^*（ｓ）の値を計算する。式（２）は、周波数ドメイン形式又は高係数（high-coefficient）ヨーレート基準モデルと呼ばれ、路面が乾燥した状態、或いは高係数（高摩擦係数）面状態と呼ばれる状態における所望のヨーレートを表わす。コントローラー２００は、個々のセンサー入力及び既知の車両パラメータを式（２）に適用し、プロセスの出力であるＹＲｄｅｓ４７２を提供する。例えば道路が濡れていたり凍っていたりする場合などの低係数の路面状態を補償するため、所望のヨーレートは面識別（ＳＩＤ）処理を用いて修正される必要がある。

図３のブロック４８０のＳＩＤ処理は、横方向加速度センサー１３０からの入力、ＹＲｄｅｓ４７２、及び図８に関連して以下に論じられるヨーレート制御フラグ（ＣＬＱＳ４＿ＹＲ）４３９を受け取り、以下の式、即ち、
CLQS4_YR=1のとき YRcmd=YRdes*μe …（３）
CLQS4_YR=0のとき YRcmd=YRdes …（４）
及び図８に従って、処理出力であるヨーレート指令（ＹＲｃｍｄ）４８４を提供する。

ヨーレート制御フラグが（０）の場合、式（４）により、ＹＲｃｍｄはＹＲｄｅｓと等しい。ヨーレート制御フラグが（１）の場合、式（３）により、ＹＲｄｅｓはＹＲｄｅｓに面識別予測μｅをかけたものと等しい。式（３）において用いられる場合、面識別予測μｅは、制御利得係数としての機能を果たす。面識別予測μｅは、１９９８年８月１７日に出願されゼネラル・モータース社に譲渡された、「測定された車両加速度に応じたブレーキ・システム制御方法」と題する米国特許第６，１２５，３１９号に記載された処理によって決定され、より詳細には、米国特許第６，１２５，３１９号の図４に描かれ第８〜１０コラムに記載された方法に従って決定される。米国特許第６，１２５，３１９号は、援用により全体が本明細書に組み込まれるものとし、一般に、路面の粘着特性を予測するための処理として記載されている。コントローラー２００は、センサー入力１３０、中間制御計算４７２及び制御フラグ状態４３９を式（３）及び式（４）に適用し、処理出力であるＹＲｃｍｄ４８４を提供する。

ヨーレート・フィードバック
図３及び図６に示されるブロック４３０のヨーレート・フィードバック処理は、速度センサー１２０、２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチ１６０及びヨーレート統合器４８６からの入力を受け取り、以下に論じられる式（９）、式（１０）及び図６〜図８に従って、処理出力である後輪ヨーレート・フィードバック（ＲＷ_YRFB）４３８及びヨーレート制御フラグ（ＣＬＱＳ４＿ＹＲ）４３９を提供する。

ヨーレート統合器４８６は、図３及び図６に示されるように、ヨーレート・センサー１１０からの入力及びブロック４２０の処理からの入力であるＹＲｃｍｄ４８４を受け取り、
YRE=YR-YRcmd …（５）
に従って、出力であるヨーレート誤差（ＹＲＥ）４８７を提供する。

図６は、図３のブロック４３０のヨーレート・フィードバック処理の拡大されたバージョンを描く。図６において、統合器入力信号ＹＲｃｍｄ４８４及びＹＲ１１０は、まず、過剰なノイズを取り除くのに十分なフィルタリング処理５００及び５１０によりフィルタリングされる。フィルタリングされたＹＲＥ４８７は、後輪ステアリングのための微分制御成分（ＲＷ_YRd）５２０及び後輪ステアリングのための比例制御成分（ＲＷ_YRp）５３０を形成するために用いられる。微分制御成分について、フィルタリングされたヨーレート誤差ＹＲＥ４８７は、まず、時間微分５１２について処理される。次に、
RW_YRd=YRE'*Gd …（６）
に従って、フィルタリングされたＹＲＥの時間微分に、例えば０．０１などの定数の利得係数Ｇ_dをかけることにより微分制御成分を計算する処理５１４が行われて、微分制御成分ＲＷ_YRd５２０が提供される。

比例制御成分について、フィルタリングされたヨーレート誤差ＹＲＥ４８７は、まず、残っている望ましくないノイズを全て取り除くために、５１６において更にフィルタリングされ、フィルタリングされたヨーレート誤差Δｒ５１８を提供する。次いで、ブロック６００の処理及び図７のフローチャートに従って、比例制御成分５３０が計算される。

図７において、ブロック６００の処理は６１０において開始し、６２０において、フィルタリングされたヨーレート誤差５１８、２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチ１６０及び車両速度センサー１２０からの入力を受け取る。コントローラー２００は、次いで、以下に示すルックアップ・テーブル１に入り又はアクセスし、６３０において、車両速度Ｖ_xに基づいて比例ヨーレート制御利得Ｇ_pYRを決定する。

コントローラー２００は、中間の又は境界外の値を得るために必要な、テーブル１の値について内挿／外挿の計算を実行する。後でルックアップ・テーブルを参照することにより、コントローラ２００によりテーブル１に対して実行される内挿／外挿の操作は、また、他のルックアップ・テーブルの値を含む分析にも適用可能であることが理解される。制御ロジックは、次いで、２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチ１６０の位置に関する決定が為されるブロック６４０に続く。スイッチ１６０が２ＷＤの位置にある場合、６５０において、ヨーレート利得乗数Ｇ_mYRは、Ｇ_2WDYRの値に従って２ＷＤ乗数に設定される。スイッチ１６０が４ＷＤの位置にある場合、６６０において、ヨーレート利得乗数Ｇ_mYRは、Ｇ_4WDYRの値に従って４ＷＤ乗数に設定される。２ＷＤ又は４ＷＤの利得を選択した後、制御ロジックは、
RW_YRp=Δr*G_pYR*G_mYR …（７）
に従って比例制御成分ＲＷ_YRpが計算されるブロック６７０に続く。

ブロック６００の処理は、ブロック６８０で抜け、制御ロジックは図６のブロック４３０の処理に戻る。
図６において、ブロック５１４の微分制御計算及びブロック６００の比例制御計算の出力は、それぞれＲＷ_YRd５２０及びＲＷ_YRp５３０であり、それらは、
RW_YR=RW_YRd+RW_Yrp …（８）
に従って統合器５３５により加算され、ＲＷ_YR５４０を提供する。

ＲＷ_YR５４０は、ＹＲＥ４８７及び速度センサー１２０からの車両速度Ｖ_xと組み合わされ、ヨーレート・フィードバック入力／出力条件５５０への入力を提供する。ブロック５５０の処理は、図８のブロック５５０のフローチャートに描かれた論理処理に続き、出力であるＲＷ_YRFB（後輪ヨーレート・フィードバック）４３８及びＣＬＱＳ４＿ＹＲ（ヨーレート制御フラグ）４３９を生成する。図８のブロック５５０に描かれた処理は、図６のブロック５５０に描かれた処理の拡大されたバージョンである。

図８において、ブロック５５０の処理は７００で開始し、速度センサー１２０からの車両速度Ｖ_x、後輪ヨーレート・フィードバックＲＷ_YR５４０、及びフィルタリングされたヨーレート誤差ＹＲＥ４８７を含む入力データを受け取る工程７１０が続く。ブロック７２０において、制御ロジックは、車両速度Ｖ_xが予め決定されたしきい値Ｖ_thより小さいか否かを決定する。ブロック７２０の条件が満たされると、制御ロジックは、ヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲを（０）に設定し、論理カウンタＣｎｔｒを（０）に設定するブロック７３０に進む。ブロック７３０の後、制御ロジックはブロック７４０においてブロック５５０の処理を抜け、制御ロジックは図６のブロック図４３０の処理に戻る。ブロック７４０においてブロック５５０の処理を抜ける際、ヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲ４３９が設定され、後輪ヨーレート・フィードバックＲＷ_YRFB４３８は変わらずに残される。ブロック７２０において条件が満たされない場合、制御ロジックは、ＣＬＱＳ４＿ＹＲが（０）に設定されているか否かが決定されるブロック７５０へ進む。ブロック７５０の条件が満たされると、制御ロジックは、ヨーレート誤差の絶対値｜ＹＲＥ｜が第一のヨーレート不感帯しきい値ＤＢ１_YRより大きいか否かが決定されるブロック７６０に進む。第一のヨーレート不感帯しきい値ＤＢ１_YRは、コントローラー２００が以下に示されるルックアップ・テーブル２に車両速度Ｖ_xを入力し、利得値ＤＢ１_YRを取り出すことにより得られる。

ブロック７６０の条件が満たされる場合、制御ロジックは、ヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲを（１）に設定し、論理カウンタＣｎｔｒを予め決められた値Ｃ₀に設定するブロック７７０に進む。ブロック７７０の後、制御ロジックはブロック７８０に進み、ＣＬＱＳ４＿ＹＲが（１）に設定されているか否かが決定される。ブロック７８０の条件が満たされる場合、制御ロジックは、
CLQS4_YR=1のとき RW_YRFB=RW_YR …（９）
に従ってＲＷ_YRFBがＲＷ_YRと等しく設定されるブロック７９０に進む。

ブロック７８０の条件が満たされない場合、制御ロジックは、
CLQS4_YR=0のとき RWYRFB=0 …（１０）
に従ってＲＷ_YRFBが（０）に設定されるブロック８００に進む。

ブロック７９０及びブロック８００の後、制御ロジックはブロック８１０においてブロック５５０の処理を抜け、制御ロジックは図６のブロック図４３０の処理に戻る。ブロック７６０において条件が満たされない場合、制御ロジックはブロック７８０に進み、上で論じられたように進行する。ブロック７５０の条件が満たされない場合、制御ロジックは、ヨーレート誤差の絶対値｜ＹＲＥ｜が第二のヨーレート不感帯しきい値ＤＢ２_YRより小さいか否かが決定されるブロック８２０に進む。第二のヨーレート不感帯しきい値ＤＢ２_YRは、コントローラーが以下に示されるルックアップ・テーブル３に車両速度Ｖ_xを入力し、利得値ＤＢ２_YRを取り出すことにより得られる。

ブロック８２０の条件が満たされると、制御ロジックは、論理カウンタＣｎｔｒが減らされるブロック８３０へ進み、次いで、論理カウンタが（０）より小さいか否かが決定されるブロック８４０へ進む。ブロック８４０の条件が満たされる場合、ブロック８５０はヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲを（０）に設定し、論理カウンタＣｎｔｒを（０）に設定する。ブロック８５０の後、制御ロジックはブロック７８０へ進み、上に論じられたように進行する。ブロック８１０においてブロック５５０の処理を抜ける際、ヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲ４３９及び後輪ヨーレート・フィードバックＲＷ_YRFB４３８が設定される。図６及び図８におけるブロック５５０、及び図６におけるブロック４３０の出力は、後輪ヨーレート・フィードバックＲＷ_YRFB４３８及びヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲ４３９である。この点における論理フローは、出力４３８及び４３９を示す図３のブロック４３０を参照することにより、最もよく理解される。出力４３９（ヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲ）は、サイドスリップ・レート・フィードバックＳＲＦＢであるブロック４４０への入力の一つである。ブロック４４０への他の入力には、センサー１１０からの車両ヨーレート、センサー１２０からの車両速度、センサー１３０からの車両の横方向加速度、及びスイッチ１６０からの２ＷＤ／４ＷＤモードが含まれる。ブロック４４０のサイドスリップ・レート・フィードバック（ＳＲＦＢ）処理は、図９を参照することにより、最もよく理解される。

図９のブロック４４０は、センサー１１０、１２０及び１３０、モード・スイッチ１６０及び制御フラグ４３９からの入力を示す。サイドスリップ・レートＶ_{y_dot}は、ブロック９００において、
V_{y_dot}=A_y-YR*V_x …（１１）
に従って計算され、ブロック９２０の比例制御アルゴリズムへの入力として用いられる。

ブロック９２０への他の入力には、センサー１２０からのＶ_x、及びスイッチ１６０からの２ＷＤ／４ＷＤモード選択が含まれる。ブロック９２０の比例制御アルゴリズムは、図１０を参照することにより最もよく理解される。図１０において、コントローラー２００はブロック９２５において開始し、ブロック９３０において１２０、１６０及び９１０からの入力を受け取り、コントローラー２００が以下に示されるルックアップ・テーブル４に車両速度Ｖ_xに関する情報を入力することにより比例サイドスリップ・レート制御利得Ｇ_pSRが決定されるブロック９３５に続く。

コントローラー２００は、必要に応じて、テーブル４の値に対して内挿又は外挿の計算を実行する。ブロック９２０の処理は、２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチ１６０が２ＷＤモードに設定されているか否かが決定されるブロック９４０に続く。ブロック９４０の条件が満たされる場合、制御ロジックは、サイドスリップ・レート利得乗数Ｇ_mSRが２ＷＤ稼動モード状態に対するサイドスリップ・レート利得乗数Ｇ_2WDSRと等しく設定されるブロック９４５に進む。ブロック９４０の条件が満たされない場合、制御ロジックは、サイドスリップ・レート利得乗数Ｇ_mSRが４ＷＤ稼動モード状態に対するサイドスリップ・レート利得乗数Ｇ_4WDSRと等しく設定されるブロック９５０へ進む。ブロック９４５及びブロック９５０の後、制御ロジックは、
RW_SR=V_{y_dot}*G_pSR*G_mSR …（１２）
に従って後輪サイドスリップ・レート成分ＲＷ_SRが計算されるブロック９５５に進む。

ブロック９５５の後、制御ロジックは、ブロック９６０においてブロック９２０の処理を抜け、図９のブロック４４０の処理に戻る。ブロック９２０の出力は、図９及び図１０に示すように、後輪サイドスリップ・レート成分ＲＷ_SR９６５である。

図９及び図１１において、ブロック９７０により描かれたサイドスリップ・レート・フィードバック入力／出力条件処理は、入力として後輪サイドスリップ・レート成分ＲＷ_SR９６５、センサー１２０からの車両速度、サイドスリップ・レートＶ_{y_dot}及びヨーレート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＹＲ４３９を有する。図１１において、コントローラー２００はブロック９８０において処理を開始し、ブロック９８５において上記の入力を受け取ってから、車両速度Ｖ_xが予め決められた速度しきい値Ｖ_thより小さいか否かを制御ロジックが決定するブロック９９０に進む。ブロック９９０の条件が満たされる場合、制御ロジックは、サイドスリップ・レート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＳＲが（０）に設定され、論理カウンタＣｎｔｒが（０）に設定されるブロック９９０に進む。ブロック９９５の後、制御ロジックはブロック１０００においてブロック９７０の処理を抜け、制御ロジックがやって来た図９のブロック４４０の処理に戻る。ブロック１０００においてブロック９７０の処理を抜ける際、後輪サイドスリップ・レート・フィードバックＲＷ_SRFB１７００の値は変化しないままにされる。ブロック９９０の条件が満たされない場合、制御ロジックは、サイドスリップ・レート制御フラグＣＬＱＳ４＿ＳＲが（０）に設定されているか否かが決定されるブロック１０５０に進む。ブロック１０５０の条件が満たされる場合、制御ロジックは、Ｖ_{y_dot}の絶対値が第一のサイドスリップ・レート不感帯しきい値ＤＢ１_SRより大きいか否か決定されるブロック１１００に進む。第一のサイドスリップ・レート不感帯しきい値ＤＢ１_SRは、コントローラー２００が以下に示されるルックアップ・テーブル５に車両速度Ｖ_xを入力し、利得値ＤＢ１_SRを取り出すことにより得られる。

ブロック１１００の条件が満たされる場合、制御ロジックは、ＣＬＱＳ４＿ＳＲが（１）に設定され、制御カウンタＣｎｔｒが予め決められた値Ｃ₀に設定されるブロック１１５０に進む。ブロック１１５０の後、制御ロジックはブロック１２００に進む。ブロック１１００の条件が満たされない場合、制御ロジックはブロック１２００に進む。ブロック１２００において、コントローラー２００は、ＣＬＱＳ４＿ＳＲが（１）に設定されているか否かを決定する。ブロック１２００の条件が満たされる場合、制御ロジックは、ＣＬＱＳ４＿ＹＲが（１）に設定されているか否かが決定されるブロック１２５０に進む。ブロック１２５０の条件が満たされる場合、制御ロジックは、
CLQS4_SR=1のとき RW_SRFB=RW_SR …（１３）
に従ってＲＷ_SRFBがＲＷ_SRと等しく設定されるブロック１３００に進む。

ブロック１２５０の条件が満たされない場合、制御ロジックは、ＣＬＱＳ４＿ＳＲが（０）に設定され、制御カウンタＣｎｔｒが（０）に設定されるブロック１３５０に進む。ブロック１３５０の後、制御ロジックは、ＲＷ_SRFBが、
CLQS4_SR=0のとき RW_SRFB=0 …（１４）
に従って（０）に設定されるブロック１４００に進む。

ブロック１２００の条件が満たされない場合、制御ブロックはブロック１４００に進み、上に論じられたように進行する。ブロック１３００及びブロック１４００の後、制御ロジックはブロック１４５０においてブロック９７０の処理を抜ける。ブロック１０５０の条件が満たされない場合、制御ロジックは、Ｖ_{y_dot}の絶対値が第二のサイドスリップ・レート不感帯しきい値ＤＢ２_SRより小さいか否かが決定されるブロック１５００に進む。第二のサイドスリップ・レート不感帯しきい値ＤＢ２_SRは、コントローラー２００が以下に示すルックアップ・テーブル６に車両速度Ｖ_xを入力し、利得値ＤＢ２_SRを取り出すことにより得られる。

ブロック１５００の条件が満たされる場合、制御ロジックは、制御カウンタＣｎｔｒが減算されるブロック１５５０に進み、次いで、制御カウンタＣｎｔｒが（０）より小さいか否かが決定されるブロック１６００へ進む。ブロック１６００の条件が満たされる場合、制御ロジックは、ＣＬＱＳ４＿ＳＲが（０）に設定され、制御カウンタＣｎｔｒが（０）に設定されるブロック１６５０に進む。ブロック１６５０の後、制御ロジックはブロック１２００に進み、上に論じられたように進行する。ブロック１６００の条件が満たされない場合、制御ロジックはブロック１２００に進み、上に論じられたように進行する。ブロック９７０の処理がブロック１４５０において抜ける際、後輪サイドスリップ・レート・フィードバックＲＷ_SRFB１７００の値は（０）又はＲＷ_SRに設定され、制御ロジックは図９のブロック４４０の処理に戻る。図９において、ブロック４４０の処理は、図９及び図３に示すように、出力ＲＷ_SRFB１７００で終了する。

図３において、統合器１７５０は、後輪ヨーレート・フィードバック（ＲＷ_YRFB）４３８、オープンループ後輪ステアリング角指令（ＯＲＷＳＣ）４６０及び後輪サイドスリップ・レート・フィードバック（ＲＷ_SRFB）１７００という入力を受け取り、
RWSC=ORWSC+RW_YRFB+RW_SRFB （図３参照） …（１５）
に従って、出力である後輪ステアリング指令（ＲＷＳＣ）４５０を提供する。

後輪ステアリング指令（ＲＷＳＣ）４５０は、後輪ステアリング・メカニズム制御システム１５０が後輪ステアリング・メカニズム９０を上記に記載された制御ロジックに従って調整する際に、後輪ステアリング・メカニズム制御システム１５０を制御するためにコントローラー２００により利用される。

車両レスポンスの概要
図１２及び図１３に図示するように、本発明に従って後輪ヨーレート・フィードバック（ＲＷ_YRFB）及び後輪サイドスリップ・レート・フィードバック（ＲＷ_SRFB）と組み合わせたオープンループ後輪ステアリング角指令（ＯＲＷＳＣ）を利用することにより、例えば４０マイル毎時における雪道での二重車線変更（double-lane change）操作などの車両操作中に、ハンドル変位（ＳＷＤ）の低減及び車両のサイド・スリップ角（ＳＳＡ）の低減が達成され得る。図１２及び図１３は、時間の関数として、度単位で表わされたハンドル変位（ＳＷＤ）及び度単位で表わされたサイド・スリップ角（ＳＳＡ）のグラフを描く。

図１２は、二重車線変更操作を行っている第一の車両がオープンループ後輪ステアリング角指令のみによって制御された後輪ステアリングを有する場合の第一の車両のレスポンスを示す。図１２に見られるように、ＳＷＤのピーク１８００は約４２０度であり、ＳＳＡのピーク１８５０は約２０度である。

それに比べ、図１３は、同じ操作を行っている第二の車両が図２〜図１１に示すような本発明に従って制御された後輪ステアリングを有する場合における第二の車両のレスポンスを示す。図１３に見られるように、ＳＷＤのピーク２０００は約３１５度であり、ＳＳＡのピーク２０５０は約１３度であって、第一の車両のレスポンスと比較すると、それぞれ２５％及び３５％の低減がなされている。

本発明により、差動ブレーキングなしに操作中の車両の方向安定性が達成され得、車両安定性向上（ＶＳＥ）システムは、制御された差動ブレーキング状態により生ずる車両速度の低減なしに、修正ヨーモーメントを車両に提供することができる。

本発明は例としての実施の形態に関連して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更がなされ、均等物が本発明の構成要素に置き換えられ得ることが当業者により理解されるべきである。加えて、特定の状況又は素材を本発明の教示内容に適応するために、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく多くの修正が為され得る。従って、本発明は、本発明を実行するために企図される最良の方法として開示された特定の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に入る全ての実施の形態を含むことが意図される。

本発明を実現するために機能する車両の一般化された概略図である。 本発明を実現するための工程の一般化されたフローチャートである。 本発明を実現するための制御システムのブロック図である。 本発明を実現するための利得係数のグラフ表示である。 図３の制御システムにおいて利用されるヨーレート指令インタープリター（ＹＲＣＩ）処理のブロック図である。 図３の制御システムにおいて利用されるヨーレート・フィードバック（ＹＲＦＢ）処理のブロック図である。 図６の処理において利用される比例制御計算処理のフローチャートである。 図６の処理において利用されるヨーレート・フィードバック入力／出力条件処理のフローチャートである。 図３の制御システムにおいて利用されるサイドスリップ・レート・フィードバック（ＳＲＦＢ）処理のブロック図である。 図９の処理において利用される比例制御計算処理のフローチャートである。 図９の処理において利用されるサイドスリップ・レート・フィードバック入力／出力条件処理のフローチャートである。 フィードフォワード後輪ステアリング制御に応じた車両性能のグラフ表示である。 本発明に係る後輪ステアリング制御に応じた車両性能のグラフ表示である。

符号の説明

１０ 車両、２０ シャーシ、３０ ボディ、４０ 車輪、４２ 前輪、４４ 後輪、５０ 前輪ステアリング・メカニズム、６０ ハンドル、９０ 後輪ステアリング・メカニズム、１００ 制御システム、１１０ ヨーレート・センサー、１２０ 速度センサー、１３０ 横方向加速度センサー、１４０ 前輪ステアリング角センサー、１５０ 後輪ステアリング・メカニズム制御システム、２１０ メモリ、

Claims (24)

1. 少なくとも一つのステアリング・メカニズムを有する車両のための車両安定性向上システムであって、
   ヨーレート・センサー、速度センサー、横方向加速度センサー及び前輪ステアリング角センサーのそれぞれに関連する少なくとも一つの車両パラメータを感知するための、前記ヨーレート・センサー、前記速度センサー、前記横方向加速度センサー及び前記前輪ステアリング角センサーのうちの少なくとも一つのセンサーと、
   前記少なくとも一つのステアリング・メカニズムを調整するための後輪ステアリング制御システムと、
   少なくとも一組の利得係数を含む少なくとも一つのメモリと、
   前記後輪ステアリング制御システムを制御するために前記の少なくとも一つのセンサー及び前記の少なくとも一組の利得係数に応答するコントローラと、
   ２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチと、
   トレーラー・モード選択スイッチと、
   を備え、
   前記後輪ステアリング制御システムが前記コントローラからの後輪ステアリング角指令に応答するものであり、
   前記後輪ステアリング角指令が前記２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチ及び前記トレーラー・モード選択スイッチに応答するものであり、
   前記後輪ステアリング角指令は、前記トレーラー・モード選択スイッチが非トレーラー・モード位置にあることに応答して、後輪ステアリング角の前輪ステアリング角に対する第１の比の関数になり、前記トレーラー・モード選択スイッチがトレーラー・モード位置にあることに応答して、後輪ステアリング角の前輪ステアリング角に対する第２の比の関数になり、
   前記後輪ステアリング角指令が、ヨーレート・フィードバック信号を介して前記２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチに応答し、且つ、オープンループ後輪ステアリング角指令を介して前記トレーラー・モード選択スイッチに応答するものであり、
   前記２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチと前記トレーラー・モード選択スイッチのうちの少なくとも一方の状態に応答して、且つ、それに関連する少なくとも一組の利得係数に応答して、前記後輪ステアリング角指令が車両安定化応答を生成するシステム。
2. 請求項１記載の車両安定性向上システムであって、前記後輪ステアリング角指令が、オープンループ後輪ステアリング角制御指令、ヨーレート・フィードバック指令及びサイドスリップ・レート・フィードバック指令に応答するシステム。
3. 請求項１記載の車両安定性向上システムであって、前記の少なくとも一つのセンサーが、
   前記車両のヨーレートを感知するためのヨー・センサーと、
   前記車両の速度を感知するための少なくとも一つの速度センサーと、
   前記車両のステアリング角を感知するためのステアリング角センサーと、
   前記車両の横方向加速度を感知するための横方向加速度センサーと、
   を備え、
   これらの前記センサーからの信号が前記コントローラにより受信されるシステム。
4. 請求項１記載の車両安定性向上システムであって、前記の少なくとも一つのメモリが、
   しきい値に対する前記車両ヨーレートの状態を示すヨーレート制御フラグと、
   しきい値に対する前記車両サイドスリップ・レートの状態を示すサイドスリップ・レート制御フラグと、
   を更に含むシステム。
5. 請求項３記載の車両安定性向上システムであって、前記の少なくとも一組の利得係数が、前記車両速度に応答する比例利得係数及び微分利得係数を含むシステム。
6. 請求項２記載の車両安定性向上システムであって、前記の少なくとも一つのメモリが、車両速度の関数として、後輪ステアリング角指令の前輪ステアリング角に対する比を含むルックアップ・テーブルを更に備えるシステム。
7. 請求項５記載の車両安定性向上システムであって、前記の少なくとも一つのメモリが、前記比例利得係数を含むルックアップ・テーブルを更に含むシステム。
8. 請求項７記載の車両安定性向上システムであって、前記比例利得係数が比例ヨーレート制御利得係数を含むシステム。
9. 請求項７記載の車両安定性向上システムであって、前記比例利得係数が比例サイドスリップ・レート制御利得係数を含むシステム。
10. 請求項４記載の車両安定性向上システムであって、前記ヨーレート制御フラグの状態が、前記車両ヨーレート誤差の絶対値が第一のヨーレートしきい値より大きいことに応じて、１という値に設定されるシステム。
11. 請求項４記載の車両安定性向上システムであって、前記サイドスリップ・レート制御フラグの状態が、前記車両サイドスリップ・レートの絶対値が第一のサイドスリップ・レートしきい値より大きいことに応じて、１という値に設定されるシステム。
12. 請求項４記載の車両安定性向上システムであって、前記サイドスリップ・レート制御フラグが前記ヨーレート制御フラグに応答するシステム。
13. 請求項１記載の車両安定性向上システムであって、前記少なくとも一つのメモリが、
    車両速度の関数として後輪ステアリング角の前輪ステアリング角に対する比（Ｒ／Ｆ）を定義する少なくとも一つの式及びルックアップ・テーブルを更に備え、
    前記比（Ｒ／Ｆ）が、前記トレーラー・モード選択スイッチが非トレーラー・モード位置にある場合に応答して第１の値を有し、前記トレーラー・モード選択スイッチがトレーラー・モード位置にある場合に応答して第２の値を有するシステム。
14. 請求項１３記載の車両安定性向上システムであって、前記第１の値が所与の車両速度での前記第２の値よりも小さい車両安定性向上システム。
15. 少なくとも一つのステアリング・メカニズムを有する車両の車両安定性向上システムを制御する方法であって、
    車両ヨーレート、車両速度、車両ステアリング角及び車両横方向加速度のうちの少なくとも一つを感知して、少なくとも一つの車両パラメータを感知する工程と、
    感知された前記少なくとも一つの車両パラメータに応じて、少なくとも一つの制御利得係数を決定する工程と、
    感知された前記少なくとも一つの車両パラメータに応じて、少なくとも一つの所望の車両動的レスポンスを決定する工程と、
    感知された前記少なくとも一つの車両パラメータに応じて、少なくとも一つの制御フラグの状態を決定する工程と、
    前記の少なくとも一つの制御利得係数及び前記の少なくとも一つの制御フラグに応じて、少なくとも一つの制御指令を計算する工程であって、２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチ及びトレーラー・モード選択スイッチに応答して後輪ステアリング角指令を計算し、前記後輪ステアリング角指令が、前記トレーラー・モード選択スイッチが非トレーラー・モード位置にあることに応答して、後輪ステアリング角の前輪ステアリング角に対する第１の比の関数になり、前記トレーラー・モード選択スイッチがトレーラー・モード位置にあることに応答して、後輪ステアリング角の前輪ステアリング角に対する第２の比の関数になり、前記後輪ステアリング角指令が、ヨーレート・フィードバック信号を介して前記２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチに応答し、且つ、オープンループ後輪ステアリング角指令を介して前記トレーラー・モード選択スイッチに応答する工程と、
    前記少なくとも一つの制御指令に応じて後輪ステアリング制御システムを作動させる工程と、
    を備え、前記２ＷＤ／４ＷＤモード選択スイッチと前記トレーラー・モード選択スイッチとの状態に応答して、且つ、少なくとも一組の利得係数を決定する前記工程に応答して、前記後輪ステアリング角指令が車両安定化応答を生成する方法。
16. 請求項１５記載の制御方法であって、少なくとも一つの制御利得係数を決定する前記工程が、前記の少なくとも一つの車両パラメータに応じた比例利得係数及び微分利得係数を決定する工程を更に含む方法。
17. 請求項１５記載の制御方法であって、少なくとも一つの制御フラグの状態を決定する前記工程が、
    しきい値に対する前記車両ヨーレートの状態を示すヨーレート制御フラグを決定する工程と、
    しきい値に対する前記車両横方向加速度の状態を示すサイドスリップ・レート制御フラグを決定する工程と、
    を含む方法。
18. 請求項１６記載の制御方法であって、比例利得係数を決定する前記工程が、車両速度に応じた前記比例利得係数を決定するためにルックアップ・テーブルにアクセスする工程を含む方法。
19. 請求項１５記載の制御方法であって、後輪ステアリング角指令を計算する前記工程が、
    オープンループ後輪ステアリング角指令、ヨーレート・フィードバック指令及びサイドスリップ・レート・フィードバック指令のうちの少なくとも二つに応じた後輪ステアリング角指令を計算する工程を含む方法。
20. 請求項１７記載の制御方法であって、ヨーレート制御フラグを決定する前記工程が、前記車両ヨーレート誤差の絶対値が第一のヨーレートしきい値より大きいことに応じて１という値を有するように、ヨーレート制御フラグを決定する工程を含む方法。
21. 請求項１７記載の制御方法であって、サイドスリップ・レート制御フラグを決定する前記工程が、前記車両サイドスリップ・レートの絶対値が第一のサイドスリップ・レートしきい値より大きいことに応じて１という値を有するように、サイドスリップ・レート制御フラグを決定する工程を含む方法。
22. 請求項１７記載の制御方法であって、サイドスリップ・レート制御フラグを決定する前記工程が、前記ヨーレート制御フラグに応じたサイドスリップ・レート制御フラグを決定する工程を含む方法。
23. 請求項１５記載の制御方法であって、少なくとも一つの制御利得係数を決定する前記工程が、面識別予測を決定する工程を含む方法。
24. 請求項２３記載の制御方法であって、少なくとも一つの所望の車両動的レスポンスを決定する前記工程が、前記面識別予測に応じて、少なくとも一つの所望の車両動的レスポンスを決定する工程を含む方法。

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