JP5500012B2

JP5500012B2 - 車両制御装置および車両制御方法

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Publication number: JP5500012B2
Application number: JP2010200057A
Authority: JP
Inventors: 秀裕竹中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: JP2012056394A

Description

本発明は、車両制御装置および車両制御方法に関する。

車両には走行時および制動時の安定性が求められる。これに対し、例えば特許文献１には、車両を安定的に走行させるための構成として、車両の重心位置の車幅方向ずれに基づいてスタビライザのロール剛性を調節するスタビライザ制御装置が開示されている。このスタビライザ制御装置では、車両のロール状態に基づいて設定されたスタビライザのロール剛性の目標値が、車両の重心位置の車幅方向ずれに基づいて変更される。この際、ロール剛性の目標値は、重心位置のずれによって発生するロールステアや操舵時のロールモーメントの左右差を解消できるような値に補正される。これにより、重心位置に偏りがある場合に、直進走行時にはロールステアが抑制され、左右操舵時にはヨーレートやロールレートなどの左右差が低減されて、直進性が向上するとともに操舵フィーリングが向上する。

また、特許文献２には、直進制動時に燃料タンクの左右方向の重量配分を変更することで左右輪の軸重差を変更し、これにより直進制動時における車両安定性を向上させる構成が開示されている。また、特許文献３には、各輪の接地荷重を考慮して各輪で発生する制駆動力を同一にすることで、車両の重心周りにヨーモーメントが発生することを防止する構成が開示されている。

特開２００７−２４５９６０号公報特開２００９−１８４４７１号公報特開平１０−３１５９４５号公報

通常、車両には走行状態に応じて適切なヨーレート（以下、適宜このヨーレートを「目標ヨーレート」と称する）が発生するよう設定されている。たとえば、直進状態での目標ヨーレートは０であり、曲進状態ではステアリングの操舵角等に応じて目標ヨーレートが定められている。

車両の重心位置が偏った状態では、制動時に重心位置の偏りに起因したヨーモーメント（以下、適宜このヨーモーメントを「偏りヨーモーメント」と称する）が発生する場合がある。この場合、偏りヨーモーメントが原因となって、車両に発生するヨーレート（以下、適宜このヨーレートを「実ヨーレート」と称する）が目標ヨーレートから外れてしまい、直進制動時に車両が偏向したり、制動時の操舵フィーリングに左右差が生じるおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両制御装置は、前輪および後輪の接地荷重を左右輪で異ならせるための接地荷重調節部と、車両に発生させるべき目標ヨーレートを設定するための目標ヨーレート設定部と、前記接地荷重調節部を制御して車両に発生する実ヨーレートを調節するためのヨーレート制御部と、を備え、前記ヨーレート制御部は、制動時に前輪および後輪それぞれの左右輪における接地荷重を異ならせて、前輪および後輪のうち制動力配分の大きい側に第１ヨーモーメントを、制動力配分の小さい側に第１ヨーモーメントと逆方向の第２ヨーモーメントを発生させ、第１ヨーモーメントと第２ヨーモーメントにより実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけることを特徴とする。

この態様によれば、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。

上記態様において、前記ヨーレート制御部は、前記第１ヨーモーメントと前記第２ヨーモーメントを同時に発生させてもよい。この態様によれば、車両にロールが発生することをより確実に防ぐことができる。また、前記ヨーレート制御部は、前記第１ヨーモーメントと前記第２ヨーモーメントを交互に発生させてもよい。この態様によれば、車体にかかる負荷を軽減できる。

上記態様において、前記実ヨーレートは、車両の重心位置の偏りに応じて発生する偏りヨーモーメントに起因するヨーレートを含んでもよい。この態様によっても、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。

また、上記態様において、前記接地荷重調節部は、捻れ量に応じた反力を前輪側車軸および後輪側車軸に作用させるためのスタビライザバーと、前記スタビライザバーの捻れ量を変更するためのアクチュエータとを有するスタビライザを含んでもよい。この態様によれば、ヨーレート調節制御を実施するための専用の機構を追加する場合と比べて、より低コストで簡単にヨーレート調節制御を実施することができる。

また、上記態様において、前記スタビライザバーは、車両の車幅方向に延び端部に左右の前輪が連結されるバーと、車両の車幅方向に延び端部に左右の後輪が連結されるバーとを含んでもよい。この態様によっても、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。

また、上記態様において、前記スタビライザバーは、車両の前後方向に延び端部に右前輪および右後輪が連結されるバーと、車両の前後方向に延び端部に左前輪および左後輪が連結されるバーとを含んでもよい。この態様によっても、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。

本発明の他の態様は車両制御方法である。この車両制御方法は、制動時に前輪および後輪それぞれの左右輪における接地荷重を異ならせて、前輪および後輪のうち制動力配分の大きい側に第１ヨーモーメントを、制動力配分の小さい側に第１ヨーモーメントと逆方向の第２ヨーモーメントを発生させ、第１ヨーモーメントと第２ヨーモーメントにより、車両に発生する実ヨーレートを車両に発生させるべき目標ヨーレートに近づけることを特徴とする。この態様によっても、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。

本発明によれば、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。

実施形態１に係る車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。アクチュエータと右スタビライザバーの概略図である。本実施形態に係るヨーレート調節制御を説明するための模式図である。実施形態１に係る車両制御装置のヨーレート調節制御フローチャートである。実施形態２に係る車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。実施形態３に係る車両制御装置の構成を説明するための模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両制御装置１は、車両の前輪側、後輪側のそれぞれに配設されたアクティブスタビライザ装置１０（接地荷重調節部）と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成される電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１００を備える。ＥＣＵ１００のＲＯＭには、ロール抑制プログラム、ヨーレート調節制御プログラム、各種のデータ等が記憶されている。なお、ＥＣＵ１００は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

車両の前輪側および後輪側に配設されたアクティブスタビライザ装置１０は、それぞれスタビライザバー２０と、アクチュエータ３０とを有する。スタビライザバー２０は、車体のロールによって捻られ、捻れ量に応じた反力を前輪側車軸あるいは後輪側車軸（ともに図示せず）に作用させるものである。前輪側のスタビライザバー２０は、車両の車幅方向に延びて端部に右前輪１６ＦＲおよび左前輪１６ＦＬが連結され、後輪側のスタビライザバー２０は、車両の車幅方向に延び端部に右後輪１６ＲＲおよび左後輪１６ＲＬが連結されている。本実施形態では、スタビライザバー２０が略中央部で二つに分割されており、右スタビライザバー２２Ｒの一端が右前輪１６ＦＲあるいは右後輪１６ＲＲを保持する車輪保持部材（図示せず）に、左スタビライザバー２２Ｌの一端が左前輪１６ＦＬあるいは左後輪１６ＲＬを保持する車輪保持部材（図示せず）に、それぞれ連結されている。

右スタビライザバー２２Ｒおよび左スタビライザバー２２Ｌのそれぞれの他端は、アクチュエータ３０を介して相対回転可能に接続されている。アクチュエータ３０は、スタビライザバー２０の捻れ量を変更するものである。アクチュエータ３０を作動させると、右スタビライザバー２２Ｒおよび左スタビライザバー２２Ｌが相対回転し、スタビライザバー２０全体で見たときの捻れ量が変化する。これにより、車体のロール剛性をアクティブに変更することができ、車体のロールを抑制することができる。また、アクティブスタビライザ装置１０は、アクチュエータ３０により右スタビライザバー２２Ｒおよび左スタビライザバー２２Ｌを相対回転させることで、前輪および後輪の接地荷重を左右輪で異ならせることができる。

図２は、アクチュエータと右スタビライザバーの概略図である。右スタビライザバー２２Ｒは、略車幅方向に延びるトーションバー部２４と、トーションバー部２４の車輪側の端部に一体的に設けられ、湾曲して車両前方または車両後方に延びるアーム部２６とからなる。図２には、車両前方に延びるアーム部２６を有する前輪側の右スタビライザバー２２Ｒが例示されている。トーションバー部２４は、車体に固定された支持部材４０によって回転可能に支持されている。なお、左スタビライザバー２２Ｌの構造も、右スタビライザバー２２Ｒの構造と左右対称である以外は同様である。したがって、右スタビライザバー２２Ｒと左スタビライザバー２２Ｌのトーションバー部２４は、互いに同軸に配置される。トーションバー部２４の車体中央側の端部は、アクチュエータ３０に接続されている。アーム部２６の端部は、車輪保持部材の一部（例えば、ロアアーム）と相対回転可能に連結されている。

アクチュエータ３０は、ハウジング３２と、ハウジング３２内に収納されたモータおよび減速機（ともに図示せず）とを有する。ハウジング３２は、ハウジング保持部材３４によって車体に保持されている。アクチュエータ３０は、同軸に配設される二つの出力軸３６、３８を備える。出力軸３６の一端はハウジング３２の端部に固定されており、他端は右スタビライザバー２２Ｒの端部とセレーション結合されている。出力軸３８は、ハウジング３２に対して回転可能に保持される。出力軸３８の一端は、ハウジング３２の内部に進入し、減速機に接続されている。出力軸３８の他端は、左スタビライザバー２２Ｌの端部とセレーション結合されている。アクチュエータ３０が作動してモータが回転すると、右スタビライザバー２２Ｒおよび左スタビライザバー２２Ｌのトーションバー部２４が相対回転し、スタビライザバー２０に捻られる力が発生する。

図１に示すように、ＥＣＵ１００には、車両に発生する実ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１１０と、ステアリングホイール（図示せず）の操舵角を検出する舵角センサ１１２と、車両の速度を検出する車速センサ１１４と、車両の前後方向の加速度を検出するＧセンサ１１６とが接続されている。また、ＥＣＵ１００には、左右の車輪近傍の車体下部にそれぞれ取り付けられ、レーザ等を路面に向けて照射することで車体下部と路面との間の距離を検出するハイトセンサ１１８が接続されている。さらに、ＥＣＵ１００には、アクティブスタビライザ装置１０のアクチュエータ３０が接続されている。ＥＣＵ１００は、アクチュエータ３０を作動させることで、車両旋回時の車体のロールモーメントに対抗するモーメントを発生させ車体のロールを抑制することができる。

より詳細には、ＥＣＵ１００は、例えば操舵角、および車速に基づいて目標横加速度を決定する。続いて、目標横加速度に基づいて車体のロールを抑制するために必要なスタビライザバー２０のねじり角、すなわち右スタビライザバー２２Ｒと左スタビライザバー２２Ｌの相対回転角度に相当するモータの目標回転角を決定する。そして、モータの実回転角と目標回転角との偏差に基づくフィードバック制御を実行する。

続いて、本実施形態におけるアクティブスタビライザ装置１０を用いたヨーレート調節制御について説明する。図３は、本実施形態に係るヨーレート調節制御を説明するための模式図である。

通常、車両にはその走行状態に応じた目標ヨーレートが発生するよう設定されている。たとえば、直進状態での目標ヨーレートは０°／ｓｅｃであり、曲進状態ではステアリングの操舵角等に応じて目標ヨーレートが定められている。ここで、車両の重心位置が偏った状態では、車両制動時に重心位置の偏りに起因した偏りヨーモーメントＹＭｂが発生してしまう場合がある。この場合、実ヨーレートには偏りヨーモーメントＹＭｂに起因して発生するヨーレートが含まれることとなり、実ヨーレートが目標ヨーレートから外れてしまうおそれがある。これに対し、本実施形態に係る車両制御装置１では、アクティブスタビライザ装置１０を用いて前輪および後輪それぞれの左右輪における接地荷重を異ならせることで、前輪側および後輪側に大きさの異なる互いに逆方向のヨーモーメントを発生させている。そして、これらのヨーモーメントを用いて目標ヨーレートと実ヨーレートとの差を埋めている。

より詳細には、図１に示すように、ＥＣＵ１００は、車両に発生させるべき目標ヨーレートを設定するための目標ヨーレート設定部１０２と、アクティブスタビライザ装置１０を制御して車両に実際に発生する実ヨーレートを調節するためのヨーレート制御部１０４とを含む。

目標ヨーレート設定部１０２は、舵角センサ１１２からステアリングホイールの操舵角を、車速センサ１１４から車速を、Ｇセンサ１１６から制動によって車両にかかる減速度すなわち前後方向の加速度を、それぞれ受け取る。そして、目標ヨーレート設定部１０２は、予め設定されているロジックにしたがって、制動時に車両の姿勢を安定させるために車体に発生すべき目標ヨーレートＹｔを設定する。目標ヨーレートＹｔは、予め準備された転舵特性として、操舵角等に対して目標ヨーレートが定まるマップを参照して求めてもよいし、所定の計算式に操舵角等を代入することによって求めてもよい。このマップは、ＲＯＭに記憶しておくことができる。目標ヨーレート設定部１０２は、舵角センサ１１２やＧセンサ１１６に入力があったタイミングなどの所定のタイミングで、目標ヨーレートＹｔを設定する。目標ヨーレート設定部１０２は、ヨーレート制御部１０４に接続されており、ヨーレート制御部１０４に対して目標ヨーレートＹｔを送信する。

ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレート設定部１０２から目標ヨーレートＹｔを受け取る。また、本実施形態において実ヨーレート取得部として機能するヨーレートセンサ１１０から、測定された実ヨーレートＹｏを受け取る。そして、ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレートＹｔと実ヨーレートＹｏとの差を検出し、この差を補うヨーモーメント（以下、適宜このヨーモーメントを「調節用ヨーモーメント」と称する）ＹＭａを生成するように、車両の前輪側および後輪側に配設されたアクティブスタビライザ装置１０を制御する。

この調節用ヨーモーメントＹＭａの生成は、以下の原理に基づいている。すなわち、アクチュエータ３０が作動してスタビライザバー２０が捻られると、車軸にロールモーメントが発生する。車軸にロールモーメントが発生すると、車軸に接続された車輪の接地荷重（車輪が路面に押し付けられる力）が変化して左右輪で異なる値となる。左右輪の接地荷重が変化すると、接地荷重が大きい側の車輪の半径が相対的に小さくなり、接地荷重が小さい側の車輪の半径が相対的に大きくなる。ここで、各車輪から路面に伝わる車両の制動力の大きさは、車輪の半径の大きさと反比例する。したがって、車輪の半径が大きいほど当該車輪における制動力は小さくなる。よって、上述のようにアクティブスタビライザ装置１０を用いて左右輪の接地荷重を異ならせることで、左右輪にかかる車輪回転方向の制動モーメントが同じ大きさであっても、左右輪における車両の制動力の大きさを異ならせることができる。左右輪における制動力の大きさが異なると、車両には制動力の大きい側の車輪が内側となる方向のヨーモーメントが発生する。

また、車両の制動力配分は、前輪側と後輪側とで異なるように設定されている。たとえば、車両の制動力配分は、前輪側が大きく後輪側が小さく設定されている。そのため、前輪側と後輪側とでは、それぞれの左右輪の制動力差が同じであっても、左右輪の制動力差に起因して発生するヨーモーメントの大きさは、制動力配分の大きい側が小さい側よりも大きくなる。したがって、制動力配分の大きい側に所定のロールモーメントを発生させて第１ヨーモーメントＹＭ１を発生させ、制動力配分の小さい側に同じ大きさで逆方向のロールモーメントを発生させて第１ヨーモーメントＹＭ１よりも小さく逆方向の第２ヨーモーメントＹＭ２を発生させることができる。第１ヨーモーメントＹＭ１および第２ヨーモーメントＹＭ２が発生すると、車両には、第１ヨーモーメントＹＭ１と第２ヨーモーメントＹＭ２とが合成された結果である合成ヨーモーメントがかかる。この合成ヨーモーメントが調節用ヨーモーメントＹＭａとなる。

なお、制動力配分の大きい側に所定のロールモーメントを発生させ、制動力配分の小さい側にこの所定のロールモーメントと同じ大きさで逆方向のロールモーメントを発生させることで、両ロールモーメントを互いに打ち消すことができる。これにより、車両にロールが発生することを防ぐことができる。また、これにより、アクティブスタビライザ装置１０によって定常的にロールモーメントを発生させることができるようになるため、定常的に第１ヨーモーメントＹＭ１および第２ヨーモーメントＹＭ２を発生させることができる。車両にロールが発生することをより確実に防ぐためには、制動力配分の大きい側へのロールモーメントの発生による第１ヨーモーメントＹＭ１の生成と、制動力配分の小さい側へのロールモーメントの発生による第２ヨーモーメントＹＭ２の生成とが同時であることが好ましい。ここで、前記「同時」とは、ヨーレート制御部１０４が前輪側および後輪側のアクチュエータ３０に対して制御信号を送信するタイミングが同時であることを意味する。この場合、前輪側のアクチュエータ３０への制御信号の送信と後輪側のアクチュエータ３０への制御信号の送信の少なくとも一部が重なっていれば「同時」とすることができる。

図３を参照しながら、具体例として右ハンドル車で運転者のみ乗車した車両が直進制動する場合について説明する。この場合、目標ヨーレート設定部１０２は、舵角センサ１１２から操舵角０°を受け取って、目標ヨーレートＹｔ＝０°／ｓｅｃを設定する。また、この車両は重心が右側に偏っているため、制動時、車両には左方向に偏向するような偏りヨーモーメントＹＭｂが発生する。ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレート設定部１０２から目標ヨーレートＹｔを受け取り、ヨーレートセンサ１１０から実ヨーレートＹｏを受け取って、その差を検出する。そして、ヨーレート制御部１０４は、制動力配分の大きい前輪側に、車体が左にロールする方向のロールモーメントを発生させる。これにより、右前輪１６ＦＲの接地荷重が増大してその半径が減少し、左前輪１６ＦＬの接地荷重が減少してその半径が増大する。その結果、右前輪１６ＦＲ側の制動力が増大し、左前輪１６ＦＬ側の制動力が減少して、車両の前輪側には右方向に偏向するような第１ヨーモーメントＹＭ１が発生する。

一方、ヨーレート制御部１０４は、前輪側へのロールモーメントの生成と同時に、制動力配分の小さい後輪側に、車体が右にロールする方向のロールモーメントを発生させる。これにより、左後輪１６ＲＬの接地荷重が増大してその半径が減少し、右後輪１６ＲＲの接地荷重が減少してその半径が増大する。その結果、左後輪１６ＲＬ側の制動力が増大し、右後輪１６ＲＲ側の制動力が減少して、車両の後輪側には左方向に偏向するような第２ヨーモーメントＹＭ２が発生する。前輪側に発生させるロールモーメントと後輪側に発生させるロールモーメントとは、互いに反力となってつり合うように設定される。

制動力配分の大きい前輪側に発生した第１ヨーモーメントＹＭ１は、制動力配分の小さい後輪側に発生した第２ヨーモーメントＹＭ２よりも大きいため、車両全体には、右方向に偏向するような調節用ヨーモーメントＹＭａが発生する。そして、この調節用ヨーモーメントＹＭａによって、重心の偏りに起因した左方向に偏向するような偏りヨーモーメントＹＭｂが打ち消される。すなわち、この調節用ヨーモーメントＹＭａによって、実ヨーレートＹｏが目標ヨーレートＹｔに近づけられる。

なお、ヨーレート制御部１０４は、調節用ヨーモーメントＹＭａにより実ヨーレートＹｏを目標ヨーレートＹｔに近づけるヨーレート調節制御を実施する際、目標ヨーレートＹｔと実ヨーレートＹｏの差が検出されなくなるまで前後車軸に発生させるロールモーメントを徐々に増大させて調節用ヨーモーメントＹＭａを所定量ずつ増大させてもよい。あるいは、ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレートＹｔと実ヨーレートＹｏとの差と、この差を埋める調節用ヨーモーメントＹＭａの生成に必要な第１ヨーモーメントＹＭ１および第２ヨーモーメントＹＭ２を発生させるためのロールモーメントの大きさとを対応付けたマップを予め備え、このマップに基づいて調節用ヨーモーメントＹＭａを生成してもよい。このマップは、ＲＯＭに記憶しておくことができる。また、ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレートＹｔと実ヨーレートＹｏとの差が予め設定されたしきい値を超えた場合に、調節用ヨーモーメントＹＭａを生成する制御を実施してもよい。当該しきい値は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。

図４は、実施形態１に係る車両制御装置のヨーレート調節制御フローチャートである。図４のフローチャートではステップを意味するＳ（Ｓｔｅｐの頭文字）と数字との組み合わせによって各部の処理手順を表示する。また、Ｓと数字との組み合わせによって表示した処理で何らかの判断処理が実行され、その判断結果が肯定的であった場合は、Ｙ（Ｙｅｓの頭文字）を付加して、例えば（Ｓ１０１のＹ）と表示し、逆にその判断結果が否定的であった場合は、Ｎ（Ｎｏの頭文字）を付加して、例えば（Ｓ１０１のＮ）と表示する。このフローは、たとえばイグニッションがオンにされた場合にヨーレート制御部１０４により繰り返し実行され、イグニッションがオフにされた場合に終了する。

まず、ヨーレート制御部１０４は、車両が制動中であるか判断する（Ｓ１０１）。車両が制動中であるか否かは、たとえばブレーキペダル（図示せず）に設けられた踏力センサやストロークセンサ（ともに図示せず）等からの信号入力の有無に応じて判断することができる。車両が制動中でない場合（Ｓ１０１のＮ）、ヨーレート制御部１０４は、本ルーチンを終了する。車両が制動中である場合（Ｓ１０１のＹ）、ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレート設定部１０２から設定された目標ヨーレートＹｔを受け取る（Ｓ１０２）。また、ヨーレート制御部１０４は、ヨーレートセンサ１１０から実ヨーレートＹｏを受け取る（Ｓ１０３）。

そして、ヨーレート制御部１０４は、実ヨーレートＹｏと目標ヨーレートＹｔとの差が所定のしきい値以下であるか判断する（Ｓ１０４）。当該差がしきい値を超える場合（Ｓ１０４のＮ）、ヨーレート制御部１０４は、調節用ヨーモーメントＹＭａを生成して実ヨーレートＹｏを目標ヨーレートＹｔに近づける（Ｓ１０５）。そして、ヨーレート制御部１０４は、再び実ヨーレートＹｏと目標ヨーレートＹｔとの差が所定のしきい値以下であるか判断する（Ｓ１０４）。当該差がしきい値以下である場合（Ｓ１０４のＹ）、ヨーレート制御部１０４は、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置１は、目標ヨーレート設定部１０２と、実ヨーレート取得部としてのヨーレートセンサ１１０と、ヨーレート制御部１０４とを備えている。また、車両制御装置１は、アクティブスタビライザ装置１０を前輪および後輪の接地荷重を左右輪で異ならせるための接地荷重調節部として用いている。そして、車両制御装置１は、制動時に前輪および後輪それぞれの左右輪における接地荷重を異ならせて、制動力配分の大きい側に第１ヨーモーメントＹＭ１を、制動力配分の小さい側に第１ヨーモーメントＹＭ１と逆方向の第２ヨーモーメントＹＭ２を発生させ、これらのヨーモーメントの大きさの差に応じて発生する調節用ヨーモーメントＹＭａにより実ヨーレートＹｏを目標ヨーレートＹｔに近づけている。これにより、車両の重心位置が偏っている場合であっても、直進制動時に車両が偏向したり、制動時の操舵フィーリングに左右差が生じることを防ぐことができ、制動時の車両安定性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る車両制御装置１は、アクティブスタビライザ装置１０を用いて前後輪それぞれにおける左右輪の接地荷重を異ならせることで、前後輪側にヨーモーメントを発生させて、実ヨーレートＹｏを目標ヨーレートＹｔに近づけている。そのため、制動時に燃料タンクの左右の重量配分を変更することで制動時の車両安定性を向上させる構成のように、ヨーレート調節制御を実施するための専用の機構を追加する必要がない。したがって、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、より低コストでかつ簡単にヨーレート調節制御を実施することができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る車両制御装置１は、実ヨーレート取得部として実ヨーレート推定部を備え、実ヨーレート推定部で実ヨーレートを推定することで、実ヨーレートを取得している。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。

図５は、実施形態２に係る車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態に係る車両制御装置１は、車両の前輪側、後輪側のそれぞれに配設されるアクティブスタビライザ装置１０（接地荷重調節部）と、ＥＣＵ１００を備える。

アクティブスタビライザ装置１０は、スタビライザバー２０と、アクチュエータ３０とを有する。前輪側のスタビライザバー２０は、端部に右前輪１６ＦＲ、左前輪１６ＦＬが連結され、後輪側のスタビライザバー２０は、端部に右後輪１６ＲＲ、左後輪１６ＲＬが連結されている。これらのスタビライザバー２０は、右スタビライザバー２２Ｒと左スタビライザバー２２Ｌに分割されている。右スタビライザバー２２Ｒの一端は、右前輪１６ＦＲあるいは右後輪１６ＲＲを保持する車輪保持部材に、左スタビライザバー２２Ｌの一端は左前輪１６ＦＬあるいは左後輪１６ＲＬを保持する車輪保持部材に、それぞれ連結されている。右スタビライザバー２２Ｒおよび左スタビライザバー２２Ｌのそれぞれの他端は、アクチュエータ３０を介して相対回転可能に接続されている。

ＥＣＵ１００には、ステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサ１１２と、車両の速度を検出する車速センサ１１４と、車両の加速度を検出するＧセンサ１１６とが接続されている。また、ＥＣＵ１００には、車体下部と路面との間の距離を検出するハイトセンサ１１８が接続されている。さらに、ＥＣＵ１００には、アクティブスタビライザ装置１０のアクチュエータ３０が接続されている。

ＥＣＵ１００は、目標ヨーレートを設定するための目標ヨーレート設定部１０２と、実ヨーレートを調節するためのヨーレート制御部１０４と、実ヨーレート取得部として機能する実ヨーレート推定部１０６と、を含む。

目標ヨーレート設定部１０２は、舵角センサ１１２、車速センサ１１４、およびＧセンサ１１６から受け取った情報を用いて、制動時に車体に発生すべき目標ヨーレートＹｔを設定する。目標ヨーレート設定部１０２は、ヨーレート制御部１０４に対して目標ヨーレートＹｔを送信する。

実ヨーレート推定部１０６は、舵角センサ１１２からステアリングホイールの操舵角を、車速センサ１１４から車速を、Ｇセンサ１１６から制動によって車両にかかる前後方向の加速度を、それぞれ受け取る。また、実ヨーレート推定部１０６は、予め準備された、車両の重心位置の偏りに対して偏りヨーモーメントＹＭｂが定まるマップを有する。このマップは、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。車両の重心位置の偏りは、例えば、それぞれのハイトセンサ１１８の出力値や、シートベルト装着検知センサ（図示せず）の出力値から検出される乗員の乗車状態に基づいて求めることができる。あるいは、車両の重心位置の偏りは、車両メーカの製造工場などで出荷時に測定された値であってもよい。この値は重心位置情報としてＲＯＭに記憶されている。そして、実ヨーレート推定部１０６は、操舵角、車速、および前後方向の加速度と、重心位置の偏りに応じたマップとから実ヨーレートＹｏを推定する。なお、前述した重心位置情報を車両の諸元として予め記憶する場合には、この偏りに対応する偏りヨーモーメントＹＭｂを予め求めておき、得られた偏りヨーモーメントＹＭｂをＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶しておいてもよい。この場合、実ヨーレート推定部１０６は、操舵角、車速、および前後方向の加速度と、ＲＯＭに記憶された偏りヨーモーメントＹＭｂを用いて実ヨーレートＹｏを推定することができる。

ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレート設定部１０２から目標ヨーレートＹｔを受け取り、実ヨーレート推定部１０６から推定された実ヨーレートＹｏを受け取る。そして、実施形態１と同様に、ヨーレート制御部１０４は、目標ヨーレートＹｔと実ヨーレートＹｏとの差を検出し、この差を補う調節用ヨーモーメントＹＭａを生成するように、車両の前輪側および後輪側に配設されたアクティブスタビライザ装置１０を制御する。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置１では、重心位置と偏りヨーモーメントＹＭｂとが対応付けられたマップを予め備え、このマップを用いて実ヨーレートＹｏを推定している。そのため、ヨーレートセンサ１１０で実際に生じたヨーレートを測定する場合と比べて、より早期にヨーレート調節制御を実施することができる。そのため、制動時の車両安定性をより向上させることができる。

（実施形態３）
上述の実施形態１および２に係る車両制御装置１では、アクティブスタビライザ装置１０は、車両の車幅方向に延びるスタビライザバー２０を備えている。これに対し、本実施形態に係る車両制御装置１は、車両の前後方向に延びるスタビライザバー２０を備えている。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。図６は、実施形態３に係る車両制御装置の構成を説明するための模式図である。

図６に示すように、本実施形態に係る車両制御装置１では、アクティブスタビライザ装置１０は、車両の前後方向に延びるスタビライザバー２０を備える。スタビライザバー２０は、車両の前後方向に延び端部に右前輪１６ＦＲおよび右後輪１６ＲＲが連結される右側バーと、車両の前後方向に延び端部に左前輪１６ＦＬおよび左後輪１６ＲＬが連結される左側バーとを含む。

このような構成を備えた車両制御装置１では、例えばヨーレート制御部１０４によって右前輪１６ＦＲの接地荷重が増大し、右後輪１６ＲＲの接地荷重が減少するように、また、左前輪１６ＦＬの接地荷重が減少し、左後輪１６ＲＬの接地荷重が増大するように、アクティブスタビライザ装置１０が制御される。これにより、各車輪の接地荷重は、右前輪１６ＦＲが左前輪１６ＦＬよりも大きく、左後輪１６ＲＬが右後輪１６ＲＲよりも大きくなる。その結果、右前輪１６ＦＲにおける制動力ＢＦＦＲは、左前輪１６ＦＬにおける制動力ＢＦＦＬよりも大きくなるため、前輪側には右方向に偏向するような第１ヨーモーメントが発生する。また、左後輪１６ＲＬにおける制動力ＢＦＲＬは、右後輪１６ＲＲにおける制動力ＢＦＲＲよりも大きくなるため、後輪側には左方向に偏向するような第２ヨーモーメントが発生する。そして、これにより、右方向に偏向するような調節用ヨーモーメントＹＭａを生成することができる。また、本構成によれば、ピッチ角制御を実施するとともにヨーレート調節制御を実施することができる。

（実施形態４）
上述の実施形態１〜３に係る車両制御装置１では、ヨーレート制御部１０４が第１ヨーモーメントＹＭ１と第２ヨーモーメントＹＭ２とを同時に発生させている。これに対し、本実施形態に係る車両制御装置１は、第１ヨーモーメントＹＭ１と第２ヨーモーメントＹＭ２とを交互に発生させる。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。

上述の実施形態１〜３に係る車両制御装置１では、制動力配分の大きい側へのロールモーメントの発生による第１ヨーモーメントＹＭ１の生成と、制動力配分の小さい側へのロールモーメントの発生による第２ヨーモーメントＹＭ２の生成とを同時に実行している。これにより、車両にロールが発生することをより確実に防ぐことができる。ここで、前輪側と後輪側、あるいは右輪側と左輪側に互いに逆方向のヨーモーメントを発生させるために、互いに逆方向のロールモーメントを発生させた場合には、車体には捻り方向の力（負荷）がかかる。そして、実施形態１〜３のように第１ヨーモーメントＹＭ１と第２ヨーモーメントＹＭ２を同時に発生させた場合には、この捻り方向の力が増大してしまう。

これに対し、本実施形態に係る車両制御装置１では、ヨーレート制御部１０４が、制動力配分の大きい側へのロールモーメントの発生による第１ヨーモーメントＹＭ１の生成と、制動力配分の小さい側へのロールモーメントの発生による第２ヨーモーメントＹＭ２の生成とを交互に実施する。これにより、制動力配分の大きい側に発生したロールモーメントと制動力配分の小さい側に発生したロールモーメントとを互いに打ち消して車両のロール姿勢の安定を図るとともに、第１ヨーモーメントＹＭ１と第２ヨーモーメントＹＭ２とを同時に発生させる場合に比べて、車体にかかる捻り方向の力を軽減することができる。ここで、前記「交互」とは、ヨーレート制御部１０４が前輪側および後輪側、あるいは右輪側および左輪側のアクチュエータ３０に対して制御信号を送信するタイミングが重ならない状態を意味する。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態同士、および上述の各実施形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

上述の各実施形態に係る車両制御装置１では、アクティブスタビライザ装置１０を接地荷重調節部として利用しているが、例えば、弾性力を調節可能なエアばねを備えたサスペンション装置を接地荷重調節部として用いてもよい。このようなサスペンション装置を用いた場合は、各車輪のエアばねの弾性力を変更することで、左右輪の接地荷重を異ならせることができる。

上述の各実施形態では、車両の重心位置の偏りに応じて発生する偏りヨーモーメントＹＭｂによって実ヨーレートＹｏが目標ヨーレートＹｔから外れた場合に、ヨーレート調節制御を実施している。しかしながら、実ヨーレートＹｏが目標ヨーレートＹｔから外れる原因は車両の重心位置の偏りに限定されず、他の要因によって実ヨーレートＹｏが目標ヨーレートＹｔから外れた場合にも、上述の各実施形態におけるヨーレート調節制御を実施することにより、実ヨーレートＹｏを目標ヨーレートＹｔに近づけて車両安定性を向上させることができる。

１車両制御装置、１０アクティブスタビライザ装置、２０スタビライザバー、３０アクチュエータ、１００ＥＣＵ、１０２目標ヨーレート設定部、１０４ヨーレート制御部、１０６実ヨーレート推定部、１１０ヨーレートセンサ、ＹＭ１第１ヨーモーメント、ＹＭ２第２ヨーモーメント、ＹＭａ調節用ヨーモーメント、ＹＭｂ偏りヨーモーメント。

Claims

前輪および後輪の接地荷重を左右輪で異ならせるための接地荷重調節部と、
車両に発生させるべき目標ヨーレートを設定するための目標ヨーレート設定部と、
前記接地荷重調節部を制御して車両に発生する実ヨーレートを調節するためのヨーレート制御部と、
を備え、
前記ヨーレート制御部は、制動時に前輪および後輪それぞれの左右輪における接地荷重を異ならせて、前輪および後輪のうち制動力配分の大きい側に第１ヨーモーメントを、制動力配分の小さい側に第１ヨーモーメントと逆方向の第２ヨーモーメントを発生させ、第１ヨーモーメントと第２ヨーモーメントにより実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけることを特徴とする車両制御装置。
前記ヨーレート制御部は、前記第１ヨーモーメントと前記第２ヨーモーメントを同時に発生させる請求項１に記載の車両制御装置。
前記ヨーレート制御部は、前記第１ヨーモーメントと前記第２ヨーモーメントを交互に発生させる請求項１に記載の車両制御装置。
前記実ヨーレートは、車両の重心位置の偏りに応じて発生する偏りヨーモーメントに起因するヨーレートを含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
前記接地荷重調節部は、捻れ量に応じた反力を前輪側車軸および後輪側車軸に作用させるためのスタビライザバーと、前記スタビライザバーの捻れ量を変更するためのアクチュエータとを有するスタビライザを含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
前記スタビライザバーは、車両の車幅方向に延び端部に左右の前輪が連結されるバーと、車両の車幅方向に延び端部に左右の後輪が連結されるバーとを含む請求項５に記載の車両制御装置。
前記スタビライザバーは、車両の前後方向に延び端部に右前輪および右後輪が連結されるバーと、車両の前後方向に延び端部に左前輪および左後輪が連結されるバーとを含む請求項５に記載の車両制御装置。
制動時に前輪および後輪それぞれの左右輪における接地荷重を異ならせて、前輪および後輪のうち制動力配分の大きい側に第１ヨーモーメントを、制動力配分の小さい側に第１ヨーモーメントと逆方向の第２ヨーモーメントを発生させ、第１ヨーモーメントと第２ヨーモーメントにより、車両に発生する実ヨーレートを車両に発生させるべき目標ヨーレートに近づけることを特徴とする車両制御方法。