JP5042646B2

JP5042646B2 - 車両のロールオーバ抑制制御装置

Info

Publication number: JP5042646B2
Application number: JP2007015528A
Authority: JP
Inventors: 健介大島
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP2008179300A

Description

本発明は、ロールオーバの予兆を検出したときは、操舵トルクをアシストするアシストアクチュエータの駆動により発生するアシスト量を減少させてロールオーバを回避する車両のロールオーバ抑制制御装置に関する。

一般に、走行中の車両が急旋回し、或いはコーナにオーバスピードで進入すると車両に大きな横加速度（遠心力）が作用するため、車両は旋回方向外側へ傾斜する。その際、横加速度が過大で、車両の傾斜姿勢を復帰させることが困難になるとロールオーバ（横転）に至る。

そのため、従来から旋回時のロールオーバを回避する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１（特開２００５−１０４３４０号公報）には、車両に装備されている制動システムを利用してロールオーバを回避する技術が開示されている。

すなわち、同文献では、（１）旋回時の車速、横加速度、及びロールレートが基準値以上の場合、ロールレートに応じた制動力を旋回外輪へ付与する制御を行ってロールオーバを回避する（ロールレート制御）。

（２）旋回時の車速、及び横加速度が他の基準値以上の場合は、横加速度に応じた制動力を旋回外輪に付与する制御を行ってロールオーバを回避する（横加速度制御）。

（３）ロールレート制御と横加速度制御との双方が作動した場合は、ロールレート制御と横加速度制御とで算出した各制御量を重み付け加算した制御量を求め、当該制御量でロールオーバを回避する制御を行う。
特開２００５−１０４３４０号公報

しかし、上述した公報に開示されている技術では、制動システムを装備していない車両に適用することは出来ない。

又、旋回時において旋回外輪に制動力を付与すると、旋回外輪のタイヤグリップ力が低下して車両挙動が不安定になり易い問題がある。

ところで、ロールオーバは、操舵の切り始めと切り返しにおいて急激な操舵を行うことに起因して引き起こされることが知られている。かかる急激な操舵に際し、旋回内輪の車輪浮きが発生する程の大きな操舵が行われた場合、制御開始遅れによりロールオーバを回避できない状態となる可能性がある。

例えば、フィッシュフックターンのようなステアリング操作を行った場合、転舵方向が連続的に大きく切換えられるため、車体に揺り返しが発生し、その共振現象により、横加速度が検出される前に旋回内輪に浮きが発生し易くなる。その結果、タイヤのグリップ力が低下し、ロールオーバを充分に回避することができなくなる不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、制動システムを装備していない車両に対しても適用でき、旋回時のタイヤグリップ力を確保し車両挙動を安定させた状態でロールオーバを充分に抑制制御することができるばかりでなく、急激な操舵が行われた際の制御開始遅れを防止することのできる車両のロールオーバ抑制制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による第１の車両のロールオーバ抑制制御装置は、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクをアシストするアシストアクチュエータと車体のロールレートを検出するロールレート検出手段と、前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも該操舵トルク検出手段で検出した前記操舵トルクに基づき基本アシスト量を演算すると共に、該基本アシスト量を補正して前記アシストアクチュエータを駆動させる目標アシスト量を設定する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ロールレートに基づいて車体のロール角加速度を演算するロール角加速度演算手段と、前記ロール角加速度に基づいて車体のロール状態が急速に変化する急ロール状態か緩速で変化する緩ロール状態かを判定するロール状態判定手段と、前記ロールレートとロールレートしきい値とを比較してロールオーバの予兆有りか否かを判定するロールレート判定手段と、前記ロール状態判定手段で急ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて前記目標アシスト量を減少させる方向へ補正する補正アシスト量を演算する急ロール時補正アシスト量演算手段と、前記基本アシスト量を前記急ロール時補正アシスト量演算手段で演算した前記補正アシスト量で補正して前記目標アシスト量を演算する急ロール時目標アシスト量演算手段と、前記ロール状態判定手段で緩ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて、前記補正アシスト量と前記ロールレートが増加するに従い増加する１以下の補正ゲインとを演算する緩ロール時補正値演算手段と、前記基本アシスト量を、前記緩ロール時補正値演算手段で演算した前記補正アシスト量に前記補正ゲインを乗算した値で補正して前記目標アシスト量を演算する緩ロール時目標アシスト量演算手段とを備えていることを特徴とする。

第２の車両のロールオーバ抑制制御装置は、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクをアシストするアシストアクチュエータと車体のロールレートを検出するロールレート検出手段と、前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車体の横加速度を検出する横加速度検出手段と、少なくとも該操舵トルク検出手段で検出した前記操舵トルクに基づき基本アシスト量を演算すると共に、該基本アシスト量を補正して前記アシストアクチュエータを駆動させる目標アシスト量を設定する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ロールレートに基づいて車体のロール角加速度を演算するロール角加速度演算手段と、前記ロール角加速度に基づいて車体のロール状態が急速に変化する急ロール状態か緩速で変化する緩ロール状態かを判定するロール状態判定手段と、前記ロールレートとロールレートしきい値とを比較してロールオーバの予兆有りか否かを判定するロールレート判定手段と、前記ロール状態判定手段で急ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記横加速度と横加速度しきい値とを比較して更にロールオーバの予兆有りか否かを判定する横加速度判定手段と、前記横加速度判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて前記目標アシスト量を減少させる方向へ補正する補正アシスト量を演算する急ロール時補正アシスト量演算手段と、前記基本アシスト量を前記急ロール時補正アシスト量演算手段で演算した前記補正アシスト量で補正して前記目標アシスト量を演算する急ロール時目標アシスト量演算手段と、前記ロール状態判定手段で緩ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて、前記補正アシスト量と前記ロールレートが増加するに従い増加する１以下の補正ゲインとを演算する緩ロール時補正値演算手段と、前記基本アシスト量を、前記緩ロール時補正値演算手段で演算した前記補正アシスト量に前記補正ゲインを乗算した値で補正して前記目標アシスト量を演算する緩ロール時目標アシスト量演算手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、車体のロール状態が急ロール状態と判定された状態で、ロールオーバの予兆が検出されたときは、操舵トルクをアシストする目標アシスト量を減少させるようにしたので、制動システムを装備していない車両に対しても適用することができ、優れた経済性を得ることができるばかりでなく、既存のシステムにも取り入れることができるので、高い汎用性を得ることができる。

又、車輪を制動することでロールオーバを回避する従来の技術に比し、旋回時のタイヤグリップ力を確保することができ、車両挙動を安定させた状態でロールオーバを充分に抑制制御することができる。更に、急ロールを検出した後は目標アシスト量が大きく減少されるため、急激な操舵が行われた際の制御開始遅れを防止することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１にロールオーバ抑制制御装置を備えた車両の概略図を示す。

同図の符号１は電動パワーステアリング装置で、この電動パワーステアリング装置１のステアリング軸２が、図示しない車体フレームにステアリングコラム３を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部にステアリングホイール４が固設され、又、エンジンルーム側へ延出する端部にピニオン軸５が連設されている。

エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸８が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸８に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。又、ラック軸８の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド９を介してフロントナックル１０が連設されている。このフロントナックル１０は、操舵輪としての左右輪１１Ｌ，１１Ｒを回動自在に支持すると共に、キングピン（図示せず）を介して車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸８が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル１０がキングピン（図示せず）を中心に回動して、左右輪１１Ｌ，１１Ｒが左右方向へ転舵される。

又、ピニオン軸５にアシスト伝達機構１２を介して、アシストアクチュエータとしての電動モータ１３が連設されており、この電動モータ１３にてステアリングホイール４に加えられる操舵トルクがアシストされる。更に、ステアリング軸２に操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ１４が連設されており、この操舵トルクセンサ１４にてステアリングホイール４に加えられる操舵トルクが検出される。

一方、符号２１は電動モータ１３の駆動制御を行う、制御手段としてのモータ制御ユニットである。このモータ制御ユニット２１の入力側に、ステアリングホイール４に加えられた操舵トルクＴｑを検出する操舵トルクセンサ１４、車速Ｖｓｐを検出する車速センサ１５、車体の横加速度Ｇｙ[m/s²]を検出する横加速度検出手段としての横加速度センサ１６、車体に作用するロールレートφｖを検出する、ロールレート検出手段としてのロールレートセンサ１７が接続されている。尚、本実施形態では、急激な切り返しを行わない、通常走行における左旋回時に発生する横加速度Ｇｙ、及びロールレートφｖを正値（＋）、右旋回時に発生する横加速度Ｇｙ、及びロールレートφｖを負値（−）として現す。

図２に示すように、このモータ制御ユニット２１は、操舵トルクをアシストする機能として、モータ制御部２２とモータ駆動信号生成回路２３とモータ駆動回路２４と電流検出部２５とを備えている。

モータ制御部２２はマイクロコンピュータを主体に構成されており、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段を有している。このモータ制御部２２は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従い、ロールオーバ発生の予兆、すなわち、ロールオーバに至るきっかけの挙動を検知し、ロールレートφｖに応じた補正アシスト量τａｓｉｓｔを算出し、この補正アシスト量τａｓｉｓｔで、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴｑに基づいて設定した基本アシスト量（トルク）τを補正して、目標アシスト量（トルク）τａを算出する。

そして、この目標アシスト量τａに対応する、電動モータ１３に供給する電流（アシスト量）の目標値である目標アシスト電流Ｐを設定し、この目標アシスト電流Ｐと、電流検出部２５で検出したモータ電流Ｉｓとの差分ΔＰを算出し、この差分ΔＰに基づき、この差分ΔＰが０に収束するような制御信号（フィードバック制御信号）Ｄを、周知の比例積分制御演算等により生成する。

モータ駆動信号生成回路２３は、フィードバック制御信号Ｄに対応するモータ駆動信号を生成する。尚、このモータ駆動信号としては、例えば制御信号Ｄに応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）がある。

モータ駆動回路２４は、このモータ駆動信号に応じた電圧を電動モータ１３へ出力する。電流検出部２５は電動モータ１３に供給される電流（モータ電流）Ｉｓを検出し、モータ制御部２２へ出力する。

上述したモータ制御部２２での処理は、具体的には、図３〜図６に示すルーチンに従って行われる。図示しないイグニッションスイッチをＯＮすると、図３に示すロール角速度フラグ設定ルーチンが、設定演算周期（本実施形態では、１[msec]）毎に実行される。

このルーチンでは、先ず、ステップＳ１で車速センサ１５で検出した車速Ｖｓｐを読込み、ステップＳ２で車速Ｖｓｐと設定車速Ｖａとを比較する。この設定車速Ｖａは、走行時において急激な操作を行ってもロールオーバの可能性の無い車速であり、本実施形態では３０〜４０[Km/h]に設定されている。

そして、車速Ｖｓｐが設定車速Ｖａ以下のときは（Ｖｓｐ≦Ｖａ）、ロールオーバの可能性がないと判定し、ステップＳ３へ分岐し、急ロール判定フラグＦｌａｇ１とロールオーバフラグＦｌａｇ２との双方をクリアした後（Ｆｌａｇ１←０，Ｆｌａｇ２←０）、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴｑと車速センサ１５で検出した車速Ｖｓｐとに基づき、基本アシスト量マップを補間計算付きで参照して、基本アシスト量（トルク）τを設定する。尚、基本アシスト量マップの特性については後述する。

その後、ステップＳ５へ進み、基本アシスト量τで目標アシスト量τａを設定して（τａ←τ）、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ２で、Ｖｓｐ＞Ｖａの車速Ｖｓｐが設定車速Ｖａを越えていると判定したときは、無理な操舵が行われた場合、ロールオーバの可能性があるため、ステップＳ６へ進み、ロールレートセンサ１７で検出したロールレートφｖを読込む。その後、ステップＳ７で、ロールレートφｖを時間微分してロール角加速度φａ[rad/sec²］を算出する。尚、このステップＳ７での処理がロール角加速度演算手段に相当している。

次いで、ステップＳ８で、ロール角加速度φａと角加度速判定しきい値α[rad/sec²］とを比較して、車体のロール状態を調べる。尚、この角加度速判定しきい値αは、車両の重心や車体の共振周波数等に応じて車種毎に設定される。例えば車体重心の高い車両は、車体重心の低い車両に比し、ロールオーバが発生し易いため低い値に設定される。尚、本実施形態では、角加度速判定しきい値αを、1.1Ｇ（Ｇ：重力加速度）程度に設定している。

そして、φａ＞αの車体のロール状態が急速に変化する急ロール状態と判定したときは、ステップＳ９へ進み、急ロール判定フラグＦｌａｇ１をセットしてルーチンを抜ける（Ｆｌａｇ←１）。一方、φａ≦αの車体のロール状態が緩速で変化する緩ロール状態のときは、ステップＳ１０へ進み、急ロール判定フラグＦｌａｇ１をクリアしてルーチンを抜ける（Ｆｌａｇ←０）。尚、ステップＳ８での処理がロール状態判定手段に相当している。

この急ロール判定フラグＦｌａｇ１の値は、図４に示す急ロールアシスト補正量設定ルーチン、及び図５に示す緩ロールアシスト補正量設定ルーチンで読込まれる。

先ず、図４に示す緩ロールアシスト補正量設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、上述したロール角速度フラグ設定ルーチンの演算周期（１[msec]）よりもやや長い演算周期（本実施形態では、５[msec]）毎に実行される。

ステップＳ１１で、急ロール判定フラグＦｌａｇ１の値を参照し、Ｆｌａｇ＝１の急ロールのときはステップＳ１２へ進み、Ｆｌａｇ＝０の緩ロールのときは、そのままルーチンを抜ける。

Ｆｌａｇ＝１の急ロールと判定されてステップＳ１２へ進むと、急ロール制御タイマカウンタのカウント値ｔ１をインクリメントし（ｔ１←ｔ１＋１）、ステップＳ１３で、カウント値ｔ１と有効判定時間Ｔ１（本実施形態では、１[sec]に相当する値）とを比較し、有効判定時間Ｔ１以内のときは（Ｔ１＞ｔ１）、ステップＳ１４へ進み、有効判定時間Ｔ１を経過したときは（Ｔ１≦ｔ１）、ステップＳ１５へ分岐する。そして、ステップＳ１５において急ロール判定フラグＦｌａｇ１をクリアした後（Ｆｌａｇ１←０）、ルーチンを抜ける。従って、ステップＳ１４以下は、有効判定時間Ｔ１内での処理となる。

そして、ステップＳ１４へ進むと、ロールレートセンサ１７で検出したロールレートφｖを読込み、ステップＳ１６でロールレートφｖとロールレートしきい値βとに基づいて、車体のロール方向と旋回方向とが一致しているか否かを判定すると共に、ロールオーバの予兆を判定する。このロールレートしきい値βは、旋回走行時において、これを越えた場合、その後、所定時間経過後にロールオーバの可能性が高くなるという値であり、予め実験などに基づいて求められている。尚、本実施形態による車両のロール方向は、左旋回時のロール方向を正の値（＋）としており、ロールレートしきい値βは正の値に設定されている。

そして、ロールレートφｖとロールレートしきい値βとを乗算した値が正の値を示すか、負の値を示すか判定すると共に、ロールレートφｖの絶対値とロールレートしきい値βとを比較する。その結果、φｖ・β≦０、或いは｜φｖ｜≦βのときは、ロールオーバの予兆なしと判定して、ステップＳ１７へ進み、後述するロールオーバフラグＦｌａｇ２をクリアして（Ｆｌａｇ２←０）、ステップＳ１２へ戻る。又、φｖ・β＞０、且つ｜φｖ｜＞βのときは、ロールオーバの予兆有りと判定してステップＳ１８へ進む。

ロールレートφｖとロールレートしきい値βとを乗算すると、車両の旋回方向とロール方向とが一致しているか否かを判別することができる。すなわち、φｖ・β＞０の場合は、車両の旋回方向とロール方向とが一致していることを示している。又、φｖ・β≦０は、旋回走行中の車両の車体が旋回内輪側へロールしている状態を示しているため、旋回走行時に発生する横加速度とロール加速度とが打ち消し合う関係となる。一方、ロールレートφｖの絶対値がロールレートしきい値βを越えている場合は、ロールオーバの予兆（ロールオーバに至るきっかけの挙動）を示していることになる。

従って、ロールレートφｖとロールレートしきい値βとの乗算値、及びロールレートφｖの絶対値とロールレートしきい値βとの比較結果を調べることで、ロールオーバの予兆を検出することができる。尚、このステップＳ１６での処理が、ロールオーバの予兆が検出されたか否かを判定するロールレート判定手段に相当する。

そして、φｖ・β＞０、且つ｜φｖ｜＞βのロールオーバの予兆有りと判定して、ステップＳ１８へ進むと、ロールオーバフラグＦｌａｇ２をセットし（Ｆｌａｇ２←１）、ステップＳ１９で、ロールオーバ予兆タイマカウンタのカウント値ｔ２をインクリメントし（ｔ２←ｔ２＋１）、ステップＳ２０で、カウント値ｔ２と保持時間Ｔ２とを比較する。

ところで、旋回中の車両がロールオーバを示す予兆の段階では、先ず、ロールレートφｖが大きく変化し、次いで、横加速度Ｇｙがゆっくりと増加される。保持時間Ｔ２は、ロール角加速度φａが検出されるまでの待機時間であり、本実施形態では、Ｔ２＝0.01[sec]に設定されている。

そして、保持時間Ｔ２に達していないときは（Ｔ２＞ｔ２）、ステップＳ１７を経てステップＳ１２へ戻る。一方、保持時間Ｔ２に達したときは（Ｔ２≦ｔ２）、ステップＳ２１へ進み、横加速度センサ１６で検出した横加速度Ｇｙを読込み、ステップＳ２２で、横加速度Ｇｙの絶対値｜Ｇｙ｜と、予め設定した横加速度判定しきい値ξとを比較する。この横加速度判定しきい値ξは、横加速度Ｇｙが当該横加速度判定しきい値ξを越えるとロールオーバとなる可能性が高くなることを示す値であり、予め実験などに基づいて求められている。尚、本実施形態では、ξ＝５〜１０[m/S²]程度に設定されている。又、このステップＳ２２での処理が横加速度判定手段に相当する。

そして、｜Ｇｙ｜≦ξのときは、ロールオーバの発生する可能性が無いため、ステップＳ１７を経てステップＳ１２へ戻る。又、｜Ｇｙ｜＞ξのとき、すなわち、｜φｖ｜＞βが維持された状態で｜Ｇｙ｜＞ξとなったときはロールオーバの発生する可能性があるため、ステップＳ２３へ進み、ロールレートφｖに基づき、補正アシスト量（トルク）τａｓｉｓｔを、補正アシスト量設定テーブルを補間計算付きで参照して補正アシスト量τａｓｉｓｔを設定し、ステップＳ２４へ進む。尚、ステップＳ２３での処理が急ロール時補正アシスト量演算手段に相当する。

図７に補正アシスト量設定テーブルに格納されている補正アシスト量τａｓｉｓｔの特性を示す。同図に示すように、補正アシスト量τａｓｉｓｔは、負の値（右旋回）と正の値（左旋回）とで、接片を０とする点対称な非線形特性を有しており、補正アシスト量τａｓｉｓｔは、旋回走行において、ロールレートφｖが増加するに従い次第に増加する。この場合、この補正アシスト量τａｓｉｓｔが後述する基本アシスト量τよりも大きくなると（｜τａｓｉｓｔ｜＞｜τ｜）、ステアリングホイール４の操舵方向とは逆向きのアシスト量が付与される逆アシスト状態となる。尚、この補正アシスト量設定テーブルに格納されている補正アシスト量τａｓｉｓｔの特性は車種毎に相違している。すなわち、例えばワンボックス車のような高重心車では、スポーツカーのような低重心車に比しロールオーバが発生し易いので、ロールレートφｖに対する変化量が大きくなるように設定されている。

そして、ステップＳ２４では、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴｑと車速センサ１５で検出した車速Ｖｓｐとに基づき、基本アシスト量マップを参照して基本アシスト量（トルク）τを設定する。

図９に示すように、基本アシスト量マップは、車速Ｖｓｐが小さいほど、又、操舵トルクＴｑが大きいほど基本アシスト量τが大きくなるような特性に設定されていると共に、操舵トルクＴｑが０を示す近傍には、基本アシスト量τを０とする不感帯が設定されている。従って、この基本アシスト量マップは、操舵トルクＴｑが大きくなるに従い、換言すればステアリングホイール４が重くなるに従い、操舵アシスト力が増加され操舵が容易になる。尚、この基本アシスト量τは、操舵トルクＴｑと車速Ｖｓｐとをパラメータとして、計算式により求めるようにしても良い。

そして、ステップＳ２５で、目標アシスト量τａと補正アシスト量τａｓｉｓｔ（補正ゲイン）とに基づき、下式から目標アシスト量（トルク）τａを算出して、ルーチンを抜ける。このステップＳ２５での処理が急ロール時目標アシスト量演算手段に相当する。
τａ←τ−τａｓｉｓｔ

尚、後述する図５に示す緩ロールアシスト補正量設定ルーチンでは、この補正アシスト量τａｓｉｓｔをロールレートφｖに基づいて設定した補正ゲインＡで乗算し、その値を基本アシスト量τから減算している。従って、この緩ロールアシスト補正量設定ルーチンで設定されている目標アシスト量τａは、ロールレートφｖが小さい程、急ロールアシスト補正量設定ルーチンで設定される目標アシスト量τａよりも大きな値となる。又、目標アシスト量τａは、図６に示す目標アシスト電流設定ルーチンで読込まれる。この目標アシスト電流設定ルーチンについては後述する。

このように、本実施形態では、急ロール判定フラグＦｌａｇ１がセットされたとき（Ｆｌａｇ１＝１）から、有効判定時間Ｔ１（本実施形態では１[sec]）が経過するまでの間において、φｖ＞βの状態が保持時間Ｔ２（本実施形態では0.01[sec]）の間継続され、且つ、横加速度Ｇｙが横加速度判定しきい値ξを越えた場合、目標アシスト量τａを制限するようにしたので、急激な操舵時における制御開始遅れを防止することができる。

又、このときの目標アシスト量τａを、ロールレートφｖに基づいて設定した補正アシスト量τａｓｉｓｔで制限することで、ロールレートφｖに応じた反力をステアリングホイール４に付与することとなり、しかも、補正アシスト量τａｓｉｓｔが基本アシスト量τを越えたときは、操舵方向とは逆向きのアシスト量（逆アシストトルク）が付与されるため、旋回方向への操舵が積極的に制限されて、ロールオーバを確実に回避させることが出来る。

この場合、ステップＳ２０での処理を、時間による監視に代えて、ロールレートφｖを時間積分した値（積分値）を監視し、この積分値が所定値に達する毎に横加速度Ｇｙが横加速度判定しきい値ξを越えたか否かを調べるようにすることで、急激なロールレートの変化に対して有効に対応することができる。

次に、図５に示す緩ロールアシスト補正量設定ルーチンの処理について説明する。尚、このルーチンは、上述した急ロールアシスト補正量設定ルーチンのステップＳ１４以下の処理と共通している部分が多いため、共通の処理が実行される部分については説明を簡略する。

このルーチンは、上述したロール角速度フラグ設定ルーチンの演算周期（１[msec]）よりもやや長い演算周期（本実施形態では、５[msec]）毎に実行される。先ず、ステップＳ３１で、急ロール判定フラグＦｌａｇ１の値を参照し、Ｆｌａｇ＝０の緩ロールのときはステップＳ３２へ進み、Ｆｌａｇ＝０の緩ロールのときは、そのままルーチンを抜ける。

ステップＳ３２へ進むと、ロールレートセンサ１７で検出したロールレートφｖを読込み、ステップＳ３３でロールレートφｖと、上述したロールレートしきい値βとに基づいて、車体のロール方向と旋回方向とが一致しているか否かを判定すると共に、ロールオーバの可能性を判定する。

そして、φｖ・β＞０、且つ｜φｖ｜＞βのときは、ロールオーバの予兆が有るため、ステップＳ３４へ進む。又、φｖ・β≦０、或いは｜φｖ｜≦βのときは、ロールオーバの予兆が検出されないため、ステップＳ３５へ進み、ロールオーバフラグＦｌａｇ２をクリアして（Ｆｌａｇ２←０）、ルーチンを抜ける。

ロールオーバの予兆有りと判定されて、ステップＳ３４へ進むと、ロールオーバフラグＦｌａｇ２をセットし（Ｆｌａｇ２←１）、ステップＳ３６で、ロールオーバ予兆タイマカウンタのカウント値ｔ２をインクリメントし（ｔ２←ｔ２＋１）、ステップＳ３７で、カウント値ｔ２と保持時間Ｔ２とを比較する。上述したように、旋回中の車両がロールオーバを示す予兆の段階では、先ず、ロールレートφｖが大きく変化し、次いで、横加速度Ｇｙがゆっくりと増加される。保持時間Ｔ２は、ロール角加速度φａが検出されるまでの待機時間（本実施形態では、Ｔ２＝0.01[sec]）である。

そして、保持時間Ｔ２に達していないときは（Ｔ２＞ｔ２）、そのままルーチンを抜ける。一方、保持時間Ｔ２に達したときは（Ｔ２≦ｔ２）、ステップＳ３８へ進み、横加速度センサ１６で検出した横加速度Ｇｙを読込み、ステップＳ３９で、横加速度Ｇｙの絶対値｜Ｇｙ｜と、予め設定した横加速度判定しきい値ξとを比較する。この横加速度判定しきい値ξは、横加速度Ｇｙが当該横加速度判定しきい値ξを越えるとロールオーバとなる可能性が高くなることを示す値（本実施形態では５〜１０[m/S²]程度）に設定されている。

そして、｜Ｇｙ｜≦ξのときは、ロールオーバの発生する可能性が無いため、そのままルーチンを抜ける。又、｜Ｇｙ｜＞ξのとき、すなわち、｜φｖ｜＞βが維持された状態で｜Ｇｙ｜＞ξとなったときはロールオーバの発生する可能性があるため、ステップＳ４０へ進み、ロールレートφｖに基づき、補正アシスト量（トルク）τａｓｉｓｔを、図７に示す補正アシスト量設定テーブルを補間計算付きで参照して設定する。更に、補正ゲインＡを、図８に示す補正ゲインテーブルを補間計算付きで参照して設定する。尚、図７に示す補正アシスト量設定テーブルに格納されている補正アシスト量τａｓｉｓｔの特性については既述したので説明を省略する。このステップＳ４０での処理が緩ロール時補正値演算手段に相当する。

図８に示す補正ゲインテーブルに格納されている補正ゲインＡは、ロールレートφｖが０のとき接片が０である逆三角形の線形特性を有している。従って、旋回操作中のロールレートφｖが増加するに従い、補正ゲインＡは増加する。尚、この補正ゲインＡの最大値は１（すなわち、１００[％]）である。

その後、ステップＳ４１へ進むと、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴｑと車速Ｖｓｐとに基づき、既述した図９に示す基本アシスト量マップを補間計算付きで参照して、基本アシスト量（トルク）τを設定する。尚、この基本アシスト量τは、操舵トルクＴｑと車速Ｖｓｐとをパラメータとして計算式から求めるようにしても良い。

その後、ステップＳ４２で、基本アシスト量τと補正ゲインＡと補正アシスト量τａｓｉｓｔとに基づき、目標アシスト量τａを算出して、ルーチンを抜ける。尚、このステップＳ４２での処理が緩ロール時目標アシスト量演算手段に相当する。
τａ←τ−Ａ・τａｓｉｓｔ

このように、緩ロールアシスト補正量設定ルーチンでは、補正アシスト量τａｓｉｓｔに補正ゲインＡを乗算しているので、算出される目標アシスト量τａは、急ロールアシスト補正量設定ルーチンで求めた目標アシスト量τａよりも大きな値となり、その分、ステアリング操作時に運転者が受ける反力が小さくなる。換言すれば、通常のアシスト量よりも重くなる程度となり、これにより運転者にロールオーバの予兆を知らせることができる。

図３のロール角速度フラグ設定ルーチン、或いは図４の急ロールアシスト補正量設定ルーチン、或いは図５の緩ロールアシスト補正量設定ルーチンで設定された目標アシスト量τａは、図６に示す目標アシスト電流設定ルーチンで読込まれる。

このルーチンでは、先ず、ステップＳ５１で、目標アシスト量τａを読込み、続くステップＳ５２で、目標アシスト量τａに対応する目標アシスト電流Ｐを設定し、ルーチンを抜ける。

モータ制御部２２では、目標アシスト電流Ｐと電流検出部２５で検出した、電動モータ１３に供給されるモータ電流Ｉｓとの差分ΔＰ（ΔＰ←Ｐ−Ｉｓ）を算出し、この差分ΔＰが０に収束するような制御信号（フィードバック制御信号）Ｄを比例積分制御等により生成し、モータ駆動信号生成回路２３へ出力する。モータ駆動信号生成回路２３は、モータ制御部２２から出力される制御信号Ｄに応じたモータ駆動信号（例えばＰＷＭ信号）を生成し、モータ駆動回路２４へ出力する。

モータ駆動回路２４は、モータ駆動信号生成回路２３で生成したモータ駆動信号に応じた電圧によって流れる電流に応じた大きさ、及び方向の電圧を電動モータ１３へ供給する。すると、この電動モータ１３の駆動力がピニオン軸５にアシスト伝達機構１２を介して伝達される。

車速Ｖｓｐが設定車速Ｖａ以下のときは、基本アシスト量τで目標アシスト量τａが設定されるため、電動モータ１３は目標アシスト電流Ｐに応じた駆動力で駆動される。そのため、この電動モータ１３にてステアリングホイール４に加えられる操舵トルクがアシストされ、操舵時における運転者の負荷が軽減される。

一方、例えば走行中の車両が、オーバスピード状態で急旋回（いわゆるＪターン）し、或いはフィッシュフックターンのようにステアリングを急激に切り返した結果、ロール角加速度φａが角加度速判定しきい値αを越えると（φａ＞α）、その瞬間から、有効判定時間Ｔ１（本実施形態では１[sec]）の間、車両の挙動が監視される。そして、ロールレートφｖの絶対値｜φｖ｜が、ロールレートしきい値βを保持時間Ｔ２（本実施形態では0.01[SEC]）の間継続した状態で、横加速度Ｇｙが横加速度判定しきい値ξを越えたとき、ロールレートφｖに基づき補正アシスト量τａｓｉｓｔを設定する。

目標アシスト量τａは、基本アシスト量τから補正アシスト量τａｓｉｓｔを減算した値で設定されるため（τａ←τ−τａｓｉｓｔ）、ロールレートφｖの増加（左旋回ではプラス方向、右旋回ではマイナス方向）に伴い、ステアリングホイール４に印加されるアシスト量が非線形特性で減少される。その結果、ロール角加速度φａが角加度速判定しきい値αを越えたときは、ステアリングホイール４に対して、いち早く反力が付与されて、ロールオーバを有効に回避することが出来る。この場合、補正アシスト量τａｓｉｓｔが基本アシスト量τを越えると、目標アシスト量τａが操舵方向とは逆向きとなり、ステアリングホイール４に逆アシストトルクが付与され、旋回方向への操舵が積極的に制限されるためロールオーバを、より確実に回避させることが出来る。

又、ロール角加速度φａが角加速度判定しきい値α以下のときは（φａ≦α）、補正アシスト量τａｓｉｓｔに補正ゲインＡを乗算した値で基本アシスト量τを減算して、目標アシスト量τａを算出しているので（τａ←τ−Ａ・τａｓｉｓｔ）、この目標アシスト量τａは、上述した急ロールアシスト補正量設定ルーチンで設定した目標アシスト量τａよりも大きな値となり、その分、ステアリング操作時に運転者が受ける反力が小さく、運転者にロールオーバの予兆を知らせることができる。

このように、本実施形態では、ロールオーバの予兆を検出したときは、電動モータ１３の駆動により発生するアシスト量を制限し、相対的に操舵反力を大きくすることで、ロールオーバを抑制するようにしたので、制動システムを装備しておらず、制動システムによりロールオーバを回避することが出来ない車両であっても、電動パワーステアリング装置１が搭載されている車両であれば、本実施形態を適用することで容易にロールオーバを回避することが出来る。

又、その際、ロール角加速度φａが角加速度判定しきい値αを越えている場合は、角加速度判定しきい値αを越えていない場合に比し、目標アシスト量τａが小さく、或いは逆アシストトルクとして設定される。その結果、ステアリングホイール４に付与される反力が大きくなるので、ロールオーバを有効に回避することが出来る。一方、ロール角加速度φａが角加速度判定しきい値αを下回っている場合は、補正アシスト量τａｓｉｓｔに補正ゲインＡを乗算した値で、基本アシスト量τを減少させているので、ステアリングホイール４に付与される反力が緩やかとなり、運転者にロールオーバの予兆が有ることを注意させることができる。

又、ロールオーバを電動パワーステアリング装置１による操舵にて回避するようにしたので、運転者へロールオーバの予兆を速やかに伝達させることができるばかりでなく、制動システムにより旋回時の旋回外輪に制動力を付与してロールオーバを回避する場合に比し、旋回外輪のタイヤグリップ力を確保することができるので、車両挙動を安定させた状態でロールオーバを回避することが出来る。

更に、急ロールアシスト補正量設定ルーチンでは、ロール角加速度φａが角加度速判定角加速度判定しきい値αを越えたときから有効判定時間Ｔ１の間だけ、目標アシスト量τａを減少させる制御を行っているので、必要以上に継続して強い反力を付与することが無い。

又、補正アシスト量τａｓｉｓｔを設定するに際しては、ロール角加速度φａの大きさと保持時間Ｔ２と横加速度Ｇｙと各値を監視しているので、ロールオーバ予兆の誤検出することが無く、ロールオーバの抑制を高精度に制御することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば本発明によるシステムを制動システムを搭載する車両に適用することも可能で、制動システム搭載車に本システムを採用することで、制動システムによるロールオーバの回避動作に先駆けて、操舵によりロールオーバを回避させることができる。その結果、異なるシステムの制御によりロールオーバを段階的に回避させることが可能となる。アシストアクチュエータは電動モータ１３に限らず油圧モータであっても良い。

ロールオーバ抑制制御装置を備えた車両の概略図モータ制御ユニットの回路ブロック図ロール角速度フラグ設定ルーチンを示すフローチャート急ロールアシスト補正量設定ルーチンを示すフローチャート緩ロールアシスト補正量設定ルーチン示すフローチャート目標アシスト電流設定ルーチンを示すフローチャート補正アシスト量設定テーブルの特性を示す説明図補正ゲインテーブルの特性を示す説明図基本アシスト量マップの特性を示す説明図

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、
４…ステアリングホイール、
１３…電動モータ、
１４…操舵トルクセンサ、
１５…車速センサ、
１６…横加速度センサ、
１７…ロールレートセンサ、
２１…モータ制御ユニット、
２２…モータ制御部、
２５…電流検出部、
α…角加度速判定しきい値、
β…ロールレートしきい値、
ξ…横加速度判定しきい値、
τ…基本アシスト量、
τａ…目標アシスト量、
τａｓｉｓｔ…補正アシスト量、
φａ…ロール角加速度、
φｖ…ロールレート、
Ａ…補正ゲイン、
Ｆｌａｇ１…急ロール判定フラグ、
Ｆｌａｇ２…ロールオーバフラグ、
Ｇｙ…横加速度、
Ｔ１…有効判定時間、
Ｔ２…保持時間、
Ｔｑ…操舵トルク、
Ｖｓｐ…車速、

Claims

ステアリングホイールに加えられる操舵トルクをアシストするアシストアクチュエータと車体のロールレートを検出するロールレート検出手段と、前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも該操舵トルク検出手段で検出した前記操舵トルクに基づき基本アシスト量を演算すると共に、該基本アシスト量を補正して前記アシストアクチュエータを駆動させる目標アシスト量を設定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記ロールレートに基づいて車体のロール角加速度を演算するロール角加速度演算手段と、
前記ロール角加速度に基づいて車体のロール状態が急速に変化する急ロール状態か緩速で変化する緩ロール状態かを判定するロール状態判定手段と、
前記ロールレートとロールレートしきい値とを比較してロールオーバの予兆有りか否かを判定するロールレート判定手段と、
前記ロール状態判定手段で急ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて前記目標アシスト量を減少させる方向へ補正する補正アシスト量を演算する急ロール時補正アシスト量演算手段と、
前記基本アシスト量を前記急ロール時補正アシスト量演算手段で演算した前記補正アシスト量で補正して前記目標アシスト量を演算する急ロール時目標アシスト量演算手段と、
前記ロール状態判定手段で緩ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて、前記補正アシスト量と前記ロールレートが増加するに従い増加する１以下の補正ゲインとを演算する緩ロール時補正値演算手段と、
前記基本アシスト量を、前記緩ロール時補正値演算手段で演算した前記補正アシスト量に前記補正ゲインを乗算した値で補正して前記目標アシスト量を演算する緩ロール時目標アシスト量演算手段と
を備えていることを特徴とする車両のロールオーバ抑制制御装置。
ステアリングホイールに加えられる操舵トルクをアシストするアシストアクチュエータと車体のロールレートを検出するロールレート検出手段と、前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車体の横加速度を検出する横加速度検出手段と、少なくとも該操舵トルク検出手段で検出した前記操舵トルクに基づき基本アシスト量を演算すると共に、該基本アシスト量を補正して前記アシストアクチュエータを駆動させる目標アシスト量を設定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記ロールレートに基づいて車体のロール角加速度を演算するロール角加速度演算手段と、
前記ロール角加速度に基づいて車体のロール状態が急速に変化する急ロール状態か緩速で変化する緩ロール状態かを判定するロール状態判定手段と、
前記ロールレートとロールレートしきい値とを比較してロールオーバの予兆有りか否かを判定するロールレート判定手段と、
前記ロール状態判定手段で急ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記横加速度と横加速度しきい値とを比較して更にロールオーバの予兆有りか否かを判定する横加速度判定手段と、
前記横加速度判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて前記目標アシスト量を減少させる方向へ補正する補正アシスト量を演算する急ロール時補正アシスト量演算手段と、
前記基本アシスト量を前記急ロール時補正アシスト量演算手段で演算した前記補正アシスト量で補正して前記目標アシスト量を演算する急ロール時目標アシスト量演算手段と、
前記ロール状態判定手段で緩ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、前記ロールレートに基づいて、前記補正アシスト量と前記ロールレートが増加するに従い増加する１以下の補正ゲインとを演算する緩ロール時補正値演算手段と、
前記基本アシスト量を、前記緩ロール時補正値演算手段で演算した前記補正アシスト量に前記補正ゲインを乗算した値で補正して前記目標アシスト量を演算する緩ロール時目標アシスト量演算手段と
を備えていることを特徴とする車両のロールオーバ抑制制御装置。
前記横加速度判定手段は、前記ロール状態判定手段で急ロール状態と判定され、且つ前記ロールレート判定手段でロールオーバの予兆有りと判定された場合、該ロールオーバの予兆有りと判定された状態が設定保持時間だけ継続されているときは、前記横加速度と横加速度しきい値とを比較して更にロールオーバの予兆有りか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２記載の車両のロールオーバ抑制制御装置。