JP5043804B2

JP5043804B2 - 車両挙動制御装置

Info

Publication number: JP5043804B2
Application number: JP2008288647A
Authority: JP
Inventors: 利充加地; 鉄郎原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2028-11-11
Also published as: JP2010115939A

Description

本発明は、操舵制御手段と接地荷重増減手段とを有する４輪車両に搭載される車両挙動制御装置に係り、詳しくは、車輪が路面のバンプに乗り上げた場合等にも円滑な操舵制御を実現する技術に関する。

近年、ステアリングホイールの操作に応じて前輪のみが操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、高速走行時における操縦安定性の向上や駐車時における旋回半径の縮小等を実現すべく、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両が種々開発されている（特許文献１，２参照）。４輪操舵車両としては、例えば、前輪舵角に対する後輪舵角（後輪トー角）の比が予め低速時逆相、高速時同相となるように設定された後輪操舵比特性に基づき、後輪操舵アクチュエータを駆動制御する後輪操舵制御装置を備えたものが一般的である。

一方、自動車用サスペンションを構成する筒型ダンパとして、操縦安定性と乗り心地とを高い次元で両立させるべく、自動車の運動状態等に応じて減衰力を可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている（特許文献３参照）。また、近年の自動車では、懸架ばねとしてエアスプリングを用い、スカイフック理論に基づくアクティブ制御を行うアクティブサスペンションが出現している（特許文献４参照）。減衰力可変ダンパやアクティブサスペンションでは、減衰力を増減させる、あるいはエア圧を増減させることにより、車輪の接地荷重を変化させることが可能である。
特公平５−３３１９３号公報特開平７−３３０３６号公報特開２００６−２７３２２３号公報特開２００４−１４９０４６号公報

４輪操舵車両の後輪操舵制御装置は、各種制御パラメータ（前輪舵角、車速、目標ヨーレイト等）に基づき左右後輪の目標舵角を設定した後、実舵角を目標舵角に一致させるように後輪操舵アクチュエータを駆動制御する。ところが、後輪の操舵制御が行われている際に左右後輪の一方が路面のバンプに乗り上げた場合、その車輪の接地荷重（すなわち、操舵抵抗）が増大し、後輪操舵アクチュエータが一時的に作動不能となる虞があった。すると、実舵角と目標舵角との乖離によってヨーレイトの瞬間的な増減が生じ、走行安定性の低下がもたらされる等の虞があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、車輪が路面のバンプに乗り上げた場合等にも円滑な操舵制御を実現するための車両挙動制御装置を提供するものである。

第１の発明は、４輪車両に搭載され、左右前輪と左右後輪との少なくとも一方を操舵制御する操舵制御手段と、当該車輪のばね下加速度を検出または推定するばね下加速度検出手段と、当該車輪の接地荷重を変化させる接地荷重増減手段とを有する車両挙動制御装置であって、前記操舵制御手段によって車輪が操舵制御され、当該車輪の目標舵角と実舵角との差が異常判定閾値を超え、かつ、当該車輪のばね下加速度が加速度判定閾値を超えた場合、前記接地荷重増減手段に当該車輪の接地荷重を低減させる荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力手段を備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記接地荷重増減手段が減衰力可変ダンパを有することを特徴とする。

第１の発明によれば、車輪がバンプ等に乗り上げて操舵抵抗が増大しても、その車輪の接地荷重が減少することによって操舵アクチュエータの円滑な作動が実現され、目標舵角と実舵角との間に差が生じ難くなる。また、外力が車輪の上下動によって生じたものであるか否かを判定できるため、操舵アクチュエータの機械的故障等による誤制御が抑制される。また、第２の発明によれば、例えば磁気粘性流体を用いるものを採用した場合には接地荷重の低減を瞬時に行えるため、走行安定性の低下を効果的に抑制できる。

以下、本発明を４輪操舵自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係る４輪操舵自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る４輪操舵自動車（以下、単に自動車と記す）の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。

図１に示すように、自動車（車両）Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）４等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの操舵にそれぞれ供される左右後輪操舵機構６ｌ，６ｒと、各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒや両後輪操舵機構６ｌ，６ｒ等を駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２０とが設置されている。

ダンパ４は、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）を作動液とするテレスコピック型であり、ＥＣＵ２０がピストンに組み込まれた磁気流体バルブへの供給電流を制御することにより、その減衰力が無段階かつ瞬時に変化する。また、後輪操舵機構６は、車体１と後輪側ナックル７との間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ８を備えており、ＥＣＵ２０が後輪操舵アクチュエータ８への供給電流を制御することにより、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒを独立して操舵する。

自動車Ｖには、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ１０、車速を検出する車速センサ１１、横加速度を検出する横Ｇセンサ１２、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１３、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１４等が車体１の適所に設置されるとともに、ホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ（上下運動量検出手段）１５と、ダンパ４のストローク速度を検出するストロークセンサ１６とが各車輪３ごとに設置されている。また、後輪操舵アクチュエータ８には、その作動量（すなわち、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの実舵角）を検出するポジションセンサ（リニアエンコーダ）１７が設置されている。また、後輪側ナックル７には、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの上下加速度（ばね下加速度）を検出するばね下Ｇセンサ１８が設置されている。

＜ＥＣＵの概略構成＞
ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、図２に示すように、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各センサ１０〜１８、ダンパ４および後輪操舵機構８等と接続されている。図２に示すように、ＥＣＵ２０には、各センサ１０〜１８の検出信号が入力する入力インタフェース２１、ダンパ４の減衰力制御を行う減衰力制御部２２、後輪操舵アクチュエータ８の操舵制御を行う後輪操舵制御部２３、減衰力制御部２２や後輪操舵制御部２３からの駆動電流の出力に供される出力インタフェース２４とが内装されている。

（減衰力制御部）
減衰力制御部２２は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒの目標減衰力を設定する目標減衰力設定部３１、後輪操舵制御部２３から入力した荷重低減指令に基づき後輪側ダンパ４ｒｌ，ｒｒの目標減衰力を補正する減衰力補正部３２、目標減衰力とストローク速度とに基づきダンパ４の駆動電流を出力する駆動電流出力部３３を有している。

（後輪操舵制御部）
後輪操舵制御部２３は、操舵角センサ１０やヨーレイトセンサ１４の検出信号に基づき後輪目標舵角を設定する目標舵角設定部４１、後輪目標舵角とポジションセンサ１７から入力した後輪実舵角との差に基づき後輪操舵アクチュエータ８の目標駆動量を設定する目標駆動量設定部４２、目標駆動量に基づき後輪操舵アクチュエータ８の駆動電流を出力する駆動電流出力部４３、後輪目標舵角と後輪実舵角とばね下Ｇセンサ１８から入力したばね下加速度とに基づき荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力部４４を有している。

≪実施形態の作用≫
＜通常時制御＞
自動車Ｖが運転を開始すると、ＥＣＵ２０は、所定の制御インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、減衰力制御と後輪操舵制御とを実行する。

（減衰力制御）
減衰力制御にあたり、ＥＣＵ２０は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき自動車Ｖの運動状態を判定した後、その判定結果からスカイフック制御値とロール制御値とピッチ制御値とを各車輪３についてそれぞれ算出する。次に、ＥＣＵ２０は、これら３つの制御値から、ダンパ４のストローク速度の方向と符号が等しく、絶対値が最も大きいものを目標減衰力として選択した後、目標減衰力とストローク速度とに基づき目標電流マップから目標電流を設定して各ダンパ４に出力する。

（後輪操舵制御）
一方、後輪操舵制御にあたり、ＥＣＵ２０は、操舵角センサ１０やヨーレイトセンサ１４の検出信号に基づき目標舵角マップから左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標舵角（後輪目標舵角）を検索し、この後輪目標舵角とポジションセンサ１７から入力した実舵角との差から後輪操舵アクチュエータ８の目標駆動量を設定して両後輪操舵アクチュエータ８に出力する。

＜接地荷重低減制御＞
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係る接地荷重低減制御を説明する。なお、接地荷重低減制御は、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒに対して全く同一の手順で行われるが、説明が煩雑になることを防ぐために左後輪３ｒｌに対してのみ言及する。

ＥＣＵ２０は、上述した減衰力制御や後輪操舵制御と並行し、図３のフローチャートにその手順を示す接地荷重低減制御を実行する。接地荷重低減制御を開始すると、ＥＣＵ２０は、図３のステップＳ１で後輪操舵指令が出力されたか否か（後輪操舵アクチュエータ８ｌに駆動電流が出力されたか否か）を判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。

自動車Ｖが旋回走行やスラローム走行を行って後輪操舵指令が出力されると、ステップＳ１の判定がＹｅｓとなるため、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２で後輪目標舵角δｒｌｔと後輪実舵角δｒｌｒとの差Δδｒｌが異常判定閾値δｔｈを超えたか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。

左後輪３ｒｌがバンプ等に乗り上げ、操舵抵抗の増大によって後輪操舵アクチュエータ８ｌが作動不良を起こしてステップＳ２の判定がＹｅｓになると、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３でばね下Ｇセンサ１８から入力したばね下加速度Ｇｗｌが加速度判定閾値Ｇｗｔｈを超えたか否か（すなわち、Δδｒｌが大きくなった原因がバンプ等への乗り上げであるか否か）を判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。これは、後輪操舵アクチュエータ８ｌの機械的故障が原因であった場合、左後輪３ｒｌの接地荷重を低減させても効果はなく、逆に車両姿勢の悪化がもたらされる虞があることによる。

ステップＳ３の判定もＹｅｓであった場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で接地荷重低減指令を減衰力制御部２２の減衰力補正部３２に出力する。接地荷重低減指令は、例えば、目標減衰力を一律に１／１０とさせるものであってもよいし、補正ゲインマップから後輪目標舵角δｒｌｔと後輪実舵角δｒｌｒとの差Δδｒｌに応じた補正ゲインを設定するようにしてもよい。これにより、バンプ等に乗り上げた瞬間にダンパ４の減衰力が瞬時に低下し、左後輪３ｒｌの接地荷重が急減して後輪操舵アクチュエータ８ｌが正常に作動しやすくなる。その結果、後輪目標舵角δｒｌｔと後輪実舵角δｒｌｒとの乖離によるヨーレイトの増減が起こり難くなり、不正路においても非常に安定した走行が可能となる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は減衰力可変ダンパを搭載した車両に本発明を適用したものであるが、接地荷重増減手段としてアクティブ制御式のエアサスペンションやハイドロニューマチックサスペンション等を搭載した車両にも適用可能である。また、上記実施形態では後輪操舵制御について言及したが、ステアバイワイヤ装置や可変ギヤレシオステアリング装置等を備えていれば前輪操舵制御にも適用可能である。また、上記実施形態ではばね下加速度検出手段としてばね下Ｇセンサを採用したが、ダンパのストローク速度を微分する等の方法によって推定するようにしてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等について適宜変更可能である。

実施形態に係る４輪自動車の概略構成図である。実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図である。実施形態に係る接地荷重低減制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

３車輪
４減衰力可変ダンパ
６後輪操舵機構
８後輪操舵アクチュエータ
１８ばね下Ｇセンサ（ばね下加速度検出手段）
２０ＥＣＵ
２２減衰力制御部（接地荷重増減手段）
２３後輪操舵制御部（操舵制御手段）
４４荷重低減指令出力部（荷重低減指令出力手段）
Ｖ４輪操舵自動車（４輪車両）

Claims

４輪車両に搭載され、左右前輪と左右後輪との少なくとも一方を操舵制御する操舵制御手段と、当該車輪のばね下加速度を検出または推定するばね下加速度検出手段と、当該車輪の接地荷重を変化させる接地荷重増減手段とを有する車両挙動制御装置であって、
前記操舵制御手段によって車輪が操舵制御され、当該車輪の目標舵角と実舵角との差が異常判定閾値を超え、かつ、当該車輪のばね下加速度が加速度判定閾値を超えた場合、前記接地荷重増減手段に当該車輪の接地荷重を低減させる荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力手段を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。
前記接地荷重増減手段が減衰力可変ダンパを有することを特徴とする、請求項１に記載された車両挙動制御装置。