JP4866580B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の横すべり角を制御する車両の走行制御装置に関する。

従来、特許文献１に開示される車両の走行状態検出装置は、ヨーレイト、横方向加速度、車速の関係式から車両横すべり角を演算している。さらに、この車両横すべり角に基づき、前後、左右の各車輪への制動力を制御することにより、車両の横滑りやスピンを抑制している。
特開２０００−６２５９４号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、車両横すべり角や路面摩擦係数を横加速度センサの検出値に基づき推定しているため、カント路面では平坦路面に比べ横加速度センサの検出値が小さくなってしまう。そのため、車両のヨーレイトに対して横加速度が小さく、車両がスピン状態にあると誤判断し、路面摩擦力を実際値よりも低く推定してしまう。そのため、不要な制動力制御が実行されてしまい、走行フィーリングが悪化するという問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、カント路面等横加速度センサが誤検出を行った場合であっても、不要な制動力制御を行わないことで走行フィーリングを向上させた車両の走行制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、車両の進行方向とステアリングホイールの操舵方向との差を車両の横すべり角として検出し、かつ前記車両のオーバーステア状態を検出する横すべり角検出手段と、前記ステアリングホイールに操舵アシスト力を付与する操舵アシスト手段と、前記車両のスリップが減少するように各車輪の制動力または駆動力をそれぞれ制御する車輪速制御手段とを備え、前記操舵アシスト手段は、前記横すべり角検出手段によって第１閾値以上の横すべり角が検出され、かつ前記オーバーステア状態が検出されたとき、前記横すべり角が減少するように操舵アシスト力を発生し、前記車輪速制御手段は、前記操舵アシスト手段が前記横すべり角を減少させるように操舵アシスト力を発生し、かつ前記横すべり角が前記第１閾値より大きな第２閾値以上のとき、前記横滑り角が減少するように前記各車輪を制御することとした。

よって、不要な制動力制御を行わないことで走行フィーリングを向上させた車両の走行制御装置を提供できる。

以下、本発明の車両の走行制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［車両の走行制御装置のシステム構成］
実施例１につき図１ないし図１０に基づき説明する。図１は、本願車両の走行制御装置を搭載した車両のシステム構成図である。

運転者がステアリングホイール１を操舵すると、シャフト２を介して所謂ラック&ピニオン機構４により前輪ＦＬ，ＦＲを操舵する。運転者の操舵トルクはトルクセンサ３により検出され、操舵制御装置１００に対しトルク信号を出力する。また、シャフト２には操舵角θを検出する操舵角センサ１０が設けられ、操舵角θを操舵制御装置１００（操舵アシスト手段）及び制動制御装置２００（車輪速制御手段）へ出力する。

ラック&ピニオン機構４は運転者の操舵トルクに応じてアシストトルクを発生させるパワーステアリング機構であり、軸方向に隔成された左右のシリンダ４ａ，４ｂはぞれぞれ油路９を介してモータＭ、双方向ポンプＰに接続する。モータＭは操舵制御装置１００からの指令により駆動され、双方向ポンプＰにより左右のシリンダ４ａ，４ｂ内の圧力を変化させることでラック軸５を軸方向移動させ、前輪ＦＬ，ＦＲにアシストトルクを付与する。

操舵制御装置１００にはトルクセンサ３、操舵角センサ１０、車輪速センサ１１から入力されたトーションバートルクＴ、操舵角θ、車輪速ＶＳＰに基づき目標アシストトルク指令値Ｔ＊を演算し、Ｔ＊に基づきモータＭを駆動する。

制動制御装置２００には操舵角センサ１０、車輪速センサ１１、ヨーレイトセンサ１２、横加速度センサ１３から入力された操舵角θ、車輪速ＶＳＰ、ヨーレイトγ'、横加速度ＹＧに基づき制動アクチュエータ１４を駆動し、各車輪ＦＬ〜ＲＲの制動力を制御する。なお、本願実施例では操舵制御装置１００と制動制御装置２００の協調制御を行って車両挙動の最適化を行う。

［操舵制御装置及び制動制御装置の詳細］
図２は、操舵制御装置１００及び制動制御装置２００の制御ブロック図である。操舵制御装置１００は操舵アシスト指令値算出部１１０、アクティブ制御指令値算出部１２０、及び加算部１３０を有し、制動制御装置２００は走行状態推定処理部２１０（横すべり角検出手段）、制動力制御指令値算出部２２０を有する。

走行状態推定処理部２１０は、検出された操舵角θ、車輪速ＶＳＰ、横加速度ＹＧ及びヨーレイトγ'に基づき車速Ｖ、推定路面μ、及び横すべり角αを推定し、操舵アシスト指令値算出部１１０へは車速Ｖ、アクティブ制御指令値算出部１２０には推定路面μ及び横すべり角α、制動力制御指令値算出部２２０にはＶ、μ、α全てを出力する。

操舵アシスト指令値算出部１１０はトーションバートルクＴ、車速Ｖに基づきトーションバートルク−アシストトルク指令値マップ（図７参照）から目標アシストトルク指令値Ｔ＊を算出し、加算部１３０へ出力する。

アクティブ制御指令値算出部１２０は推定路面μ、横すべり角αに基づきアクティブ制御トルク指令値Ｔａを算出し、加算部１３０へ出力する。また、アクティブ制御実行フラグＦを制動力制御指令値算出部２２０へ出力する。

加算部１３０は、アクティブ制御トルク指令値Ｔａの符号を反転させて目標アシストトルク指令値Ｔ＊と加算し、モータＭへ出力する。

制動力制御指令値算出部２２０は、横すべり角α、推定路面μ、車速Ｖ、ヨーレイトγ'、アクティブ制御実行フラグＦに基づき制動力制御指令値Ｓを算出し、制動アクチュエータ１４へ出力する。

［車両挙動制御］
図３は、車両横すべり角αとコーナリングフォースの関係を示す図、図４はオーバーステア状態における車両状態を示す図である。車両横すべり角αや推定路面μは横加速度センサ１３の検出値に基づいて推定されるため、カント路面では横加速度センサ１３の検出値に誤差が生じて推定路面μを実際値よりも低く推定してしまう。すなわち、カント路面では、横すべり角αの実際値はα２に達していないにもかかわらず、横加速度センサ１３の誤検出によりα２と誤検出し、不要な制動力制御が実行されてしまい、走行フィーリングが悪化するおそれがある。

ここで、オーバーステア状態の場合、α１時におけるコーナリングフォースは後輪よりも前輪のほうが大きく、差はｃｆ１である。したがって、操舵によってカウンターステアを当てることにより、車両横すべり角をαｘに減少させる。αｘ時における前後輪のコーナリングフォース差はｃｆｘ（<ｃｆ１）であり、前後輪のコーナリングフォース差を小さくして車両挙動を安定させることが可能である。一方、車両がアンダーステア状態の場合はコーナリングフォースがタイヤ性能の限界に達しているため、アクティブステアを実施しても車両の回頭性は改善しない。

したがって、本願実施例では操舵角θ、車速Ｖ、トーションバートルクＴに基づく操舵制御に加え、推定路面μが所定値以下、かつ車両がオーバーステア状態にある場合の車両すべり角をα１と設定し、車両横すべり角αが第１閾値α１以上の場合に、車両横すべり角αを低減させる方向（カウンターステア方向）にアクティブ制御を実行する。

アクティブ制御を行った後、なおも車両すべり角推定値がα２以上である場合は、オーバーステア傾向が大きく制動力制御を実行するが、α２未満である場合には制動力制御を行わない。これにより、カント路面等において横加速度センサ１２の誤検出に基づく不要な制動力制御が行われることを回避し、走行フィーリングの向上を図る。

ここで、操舵アシスト指令値算出部において算出される目標アシストトルク指令値Ｔ＊に基づき操舵アシストが行われるが、この目標アシストトルク指令値Ｔ＊により車両横すべり角αがさらに増大することを回避するため、加算部１３０においてアクティブ制御トルク指令値Ｔａの符号を反転させて目標アシストトルク指令値Ｔ＊に加算し、車両横すべりを早期に収束させる（図２参照）。

［車両挙動制御メインフロー］
図５は、車両挙動制御のメインフローである。以下、各ステップにつき説明する。
ステップＳ１０１では制動力制御を実行し、ステップＳ１０２へ移行する。
ステップＳ１０２ではアクティブ制御を実行し、ステップＳ１０３へ移行する。
ステップＳ１０３では操舵制御を実行し、ステップＳ１０４へ移行する。
ステップＳ１０４ではモータＭへ指令値を出力し、制御を終了する。

［操舵制御処理］
図６は、操舵制御処理フローである。
ステップＳ２０１では操舵角θ、車速Ｖ、トーションバートルクＴを読み込み、ステップＳ２０２へ移行する。
ステップＳ２０２では操舵トルク−アシスト指令値マップ（図７参照）から目標アシストトルク指令値Ｔ＊を算出し、制御を終了する。

［アクティブ制御処理］
図８は、アクティブ制御処理フローである。アクティブ制御を実行する閾値が第１閾値α１のみであると、車両すべり角αがこの第１閾値α１付近に存在する場合にアクティブ制御がＯＮ／ＯＦＦを断続的に繰り返し、操舵フィーリングを悪化させるおそれがある。したがって、アクティブ制御を解除する第３閾値α３を設定し、第３閾値α３を第１閾値α１よりも小さい値としてα３<α１とし、制御ハンチングを回避してアクティブ制御が断続的に行われることを防止する。

ステップＳ３０１では推定路面μを読み込み、ステップＳ３０２へ移行する。

ステップＳ３０２ではアクティブ制御実行フラグＦ＝１であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ３０３へ移行し、ＮＯであればステップＳ３０４へ移行する。

ステップＳ３０３では横すべり角αが第３閾値α３以上であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ３０９へ移行し、ＮＯであればステップＳ３０８へ移行する。

ステップＳ３０４では低μ路走行中かつオーバーステアであるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ３０５へ移行し、ＮＯであればステップＳ３０９へ移行する。

ステップＳ３０５では横すべり角αが第１閾値α１以上であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ３０６へ移行し、ＮＯであればステップＳ３０７へ移行する。

ステップＳ３０６ではアクティブ制御フラグＦ＝１とし、ステップＳ３０９へ移行する。

ステップＳ３０７ではアクティブ制御フラグＦ＝０とし、ステップＳ３０９へ移行する。

ステップＳ３０８ではアクティブ制御フラグＦ＝０とし、ステップＳ３０９へ移行する。

ステップＳ３０９ではアクティブ制御フラグＦ＝１であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ３１０へ移行し、ＮＯであればステップＳ３１１へ移行する。

ステップＳ３１０では横すべり角−アクティブ制御トルク指令値マップ（図９参照）を参照してアクティブ制御トルク指令値Ｔａを決定し、ステップＳ３１２へ移行する。

ステップＳ３１１ではアクティブ制御トルク指令値Ｔａを０とし、ステップＳ３１２へ移行する。

ステップＳ３１２ではアクティブ制御トルク指令値Ｔａを決定し、制御を終了する。

［制動力制御処理］
図１０は、制動力制御処理フローである。制動力制御にあっては車両横すべり角αの減少方向に制動力を付与する。例えば旋回路を走行中に車両がスリップし、横すべり角が減少する方向に操舵アシスト力を付与した場合においても、制動制御により車両の姿勢制御を行うことによって安全性をより高めるものである。

ステップＳ４０１では各制御パラメータ（トーションバートルクＴ、操舵角θ、車輪速ＶＳＰ、横加速度ＹＧ、ヨーレイトγ'）を読み込み、ステップＳ４０２へ移行する。

ステップＳ４０２では走行状態（車速Ｖ、推定路面μ、横すべり角α）を推定し、ステップＳ４０３へ移行する。

ステップＳ４０３ではアクティブ制御フラグＦ＝１であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ４０４へ移行し、ＮＯであればステップＳ４０６へ移行する。

ステップＳ４０４では横すべり角αが第２閾値α２以下であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ４０５へ移行し、ＮＯであればステップＳ４０６へ移行する。

ステップＳ４０５では制動力制御を禁止し、制御を終了する。

ステップＳ４０６では制動力制御指令値Ｓを算出し、制御を終了する。

［従来例と本願実施例における作用効果の対比］
従来の車両の走行状態検出装置は、ヨーレイト、横方向加速度、車速から車両横すべり角を演算し、この車両横すべり角に基づき、前後、左右の各車輪の制動力制御によって横滑りやスピンを抑制しているが、車両横すべり角や路面摩擦係数を横加速度センサの検出値に基づき推定しているため、カント路面では横加速度センサの検出値に誤差が生じて路面摩擦力を実際値よりも低く推定してしまう。そのため、不要な制動力制御が実行されてしまい、走行フィーリングが悪化するという問題があった。

これに対し本願実施例では、車速Ｖ、トーションバートルクＴに基づく操舵制御に加え、推定路面μが所定値以下、かつ車両がオーバーステア状態にある場合の車両すべり角をα１と設定し、車両横すべり角αが第１閾値α１以上の場合に、車両横すべり角αを低減させる方向にアクティブ制御（カウンターステア）を実行する。制動力制御は車両横すべり角αが所定値（第２閾値α２）以上の場合に行い、操舵制御のみによって車両挙動安定化が可能な場合は制動力制御を行わないこととした。

これにより、カント路面等において横加速度センサ１２の誤検出に基づく不要な制動力制御が行われることを回避し、走行フィーリングの向上を図ることができる。

また、アクティブ制御を実行する第１閾値α１よりも、制動力制御を実行する第２閾値α２を大きくとることで、制動力制御を行う前に必ずアクティブ制御を行うこととで、制動力制御の作動頻度をさらに低減させることができる。
（他の実施例）

以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）請求項１に記載の車両の走行制御装置において、
前記操舵アシスト手段は、前記操舵トルクを減少させる方向と車両の横すべり角が減少する方向とが一致しないとき、前記車輪の縦力と横力の和を減少させる方向に操舵アシスト力を付与することを特徴とする車両の走行制御装置。

車両の姿勢を安定させ、早期にグリップ力を回復させることができる。

（ロ）上記（イ）に記載の車両の走行制御装置において、
前記操舵アシスト手段は、前記横すべり角を減少させる方向に操舵アシスト力を発生するグリップ角閾値よりも、前記横すべり角を減少させる方向への操舵アシスト力の付与を停止することを特徴とする車両の走行制御装置。

横すべり角閾値を１つだけ設けた場合、この閾値付近で操舵アシストが断続的に行われ、操舵フィーリングが悪化するおそれがあるため、横すべり角閾値を操舵アシスト開始と停止でそれぞれ設け、停止する横すべり角閾値を開始する横すべり角閾値よりも小さくすることにより、操舵アシストの断続制御を防止することができる。

（ハ）請求項１に記載の車両の走行制御装置において、
前記車輪速制御手段は、前記横すべり角が所定値以上のとき、車両の横すべり角が減少するように各車輪の制動力を制御することを特徴とする車両の走行制御装置。

例えば旋回路を走行中に車両がスリップし、横すべり角が減少する方向に操舵アシスト力を付与した場合においても、制動制御により車両の姿勢制御を行うことによって安全性をより高めることができる。

本願車両の走行制御装置を搭載した車両のシステム構成図である。 操舵制御装置及び制動制御装置の制御ブロック図である。 車両横すべり角αとコーナリングフォースの関係を示す図である。 オーバーステア時における車両状態を示す図である。 車両挙動制御のメインフローである。 操舵制御処理フローである。 トーションバートルク−アシストトルク指令値マップである。 アクティブ制御処理フローである。 横すべり角−アクティブ制御トルク指令値マップである。 制動力制御処理フローである。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ シャフト
３ トルクセンサ
４ ラック&ピニオン機構
４ａ，４ｂ シリンダ
５ ラック軸
６ 油路
１０ 操舵角センサ
１１ 車輪速センサ
１２ ヨーレイトセンサ
１３ 横加速度センサ
１４ 制動アクチュエータ
１００ 操舵制御装置
１１０ 操舵アシスト指令値算出部
１２０ アクティブ制御指令値算出部
１３０ 加算部
２００ 制動制御装置
２１０ 走行状態推定処理部
２２０ 制動力制御指令値算出部
Ｐ 双方向ポンプ
Ｍ モータ

Claims (2)

1. 車両の進行方向とステアリングホイールの操舵方向との差を車両の横すべり角として検出し、かつ前記車両のオーバーステア状態を検出する横すべり角検出手段と、
   前記ステアリングホイールに操舵アシスト力を付与する操舵アシスト手段と、
   前記車両のスリップが減少するように各車輪の制動力または駆動力をそれぞれ制御する車輪速制御手段と
   を備え、
   前記操舵アシスト手段は、前記横すべり角検出手段によって第１閾値以上の横すべり角が検出され、かつ前記オーバーステア状態が検出されたとき、前記横すべり角が減少するように操舵アシスト力を発生し、
   前記車輪速制御手段は、前記操舵アシスト手段が前記横すべり角を減少させるように操舵アシスト力を発生し、かつ前記横すべり角が前記第１閾値より大きな第２閾値以上のとき、前記横すべり角が減少するように前記各車輪を制御すること
   を特徴とする車両の走行制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の走行制御装置において、
   前記操舵アシスト手段は、前記横すべり角が第１閾値以上のとき、前記横すべり角が減少するように操舵アシスト力を発生させ、
   前記車輪速制御手段は、前記操舵アシスト手段が前記横すべり角を減少させるように操舵アシスト力を発生し、かつ前記横すべり角が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上のとき、前記車両のスリップが減少するように前記各車輪を制御すること
   を特徴とする車両の走行制御装置。

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