JP5664594B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両の挙動制御を行う車両挙動制御装置に関する。
従来より、車両の挙動制御を行って車両の挙動を安定化させる車両挙動制御装置が知られている。車両挙動制御装置は、ヨーレートなどの車両の状態量が所定の作動閾値を超えると、ブレーキなどを制御することで、横滑りを抑制して車両の挙動の安定化を図るものである(例えば、特許文献1参照)。
従来、車両挙動制御において横滑り抑制制御を実行するか否かの判定は、ハンドルの操舵角および車速から演算した目標ヨーレートと、ヨーレートセンサで検出した実際のヨーレートとを比較することにより行っている。従って、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサが故障すると、目標ヨーレートを適切に演算できず、横滑り抑制制御の実施判定精度が低下するおそれがある。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵角センサが故障した場合であっても、横滑り抑制制御の実施判定精度の低下を抑制できる車両挙動制御装置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挙動制御装置は、通常時に操舵角センサにより検出された操舵角を用いて車両の状態量を演算し、該状態量に基づいて横滑り抑制制御の実施判定を行う。この車両挙動制御装置は、操舵角センサの故障を検出する故障検出手段と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車体のスリップ角を検出するスリップ角検出手段と、操舵角センサの故障が検出された場合、操舵トルクおよび車体のスリップ角に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定する判定手段とを備える。
この態様によると、操舵トルク情報を利用することで、操舵角センサが故障した場合であっても横滑り抑制制御の実施判定精度の低下を抑制できる。
判定手段は、操舵トルクが所定のトルク以上および/または操舵トルク変化量が所定のトルク変化量以上であり、且つ車体のスリップ角が所定のスリップ角以上および/または車体のスリップ角変化量が所定のスリップ角変化量以上である場合、横滑り抑制制御を実施する判定を行う。
本発明によれば、操舵角センサが故障した場合であっても、横滑り抑制制御の実施判定精度の低下を抑制できる。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る車両挙動制御装置10を説明するための図である。図1に示す車両挙動制御装置10は、各種センサからの情報に基づいて車両の状況を検知し、制動力および駆動力を制御することで旋回時の車両挙動を安定化させる、具体的には旋回時における車両の横滑りを抑制するシステムである(VSC(Vehicle Stability Control)とも呼ばれる)。
図1は、上述の車両挙動安定化制御に関与する機能ブロックを図示している。ここに示す各ブロックは、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機械装置で実現でき、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形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。
図1に示すように、車両挙動制御装置10は、車両挙動制御ECU(Electronic Control Unit)12と、車速センサ14と、操舵角センサ16と、ヨーレートセンサ18と、操舵トルクセンサ20と、横Gセンサ22と、レゾルバ24とを備え、各センサは車両挙動制御ECU12に検知信号を出力する。
車速センサ14は、車両速度を検知する。操舵角センサ16は、運転者によるハンドルの操舵角を検知する。ヨーレートセンサ18は、車両に発生しているヨーレートを検知する。横Gセンサ22は、車両に発生している横Gを検知する。
操舵トルクセンサ20およびレゾルバ24は、電動パワーステアリング(EPS:Electric Power Steering)装置の構成要素として車両に設けられたものであってよい。操舵トルクセンサ20は、運転者によるハンドルの操舵トルクを検知する。レゾルバ24は、EPSにおける電動モータの回転角を検知するためのものである。
車両挙動制御ECU12は、スリップ角演算部26と、スリップ角変化量演算部28と、目標ヨーレート演算部30と、操舵トルク変化量演算部34と、故障判定部35と、横滑り抑制制御部36とを備える。
スリップ角演算部26は、ヨーレートセンサ18から取得した車体に実際に発生している実ヨーレートγと、横Gセンサ22から取得した横Gとから車体のスリップ角βを演算する。スリップ角変化量演算部28は、スリップ角βの単位時間当たりの変化量β’を演算する。
目標ヨーレート演算部30は、車速センサ14から取得した車速と、操舵角センサ16から取得した操舵角とに基づいて、本来発生すべき目標ヨーレートγ’を演算する。
操舵トルク演算部32は、操舵トルクセンサ20からの信号に基づいて、運転者によりハンドルに与えられた操舵トルクMTを演算する。操舵トルク変化量演算部34は、操舵トルクMTの単位時間当たりの変化量MT’を演算する。
故障判定部35は、操舵角センサ16が正常であるか、あるいは故障しているか判定する。操舵角センサ16の故障モードには、センサ単独では検出できないモードがある。例えば、センサ出力値が不連続になっている場合には、操舵角センサ16の故障を容易に判定できる。しかしながら、ハンドルは回転しているが、操舵角センサ16のロータ部が回転しない故障の場合、センサ出力値は変化しないが、それが故障によるものなのか運転者がハンドルを回転させていないのか判別できない。
そこで、本実施形態においては、EPS装置のレゾルバ24からの情報を利用して、操舵角センサ16が故障しているか否か判定する。具体的には、故障判定部35は、レゾルバ24から取得したレゾルバ角の角速度と、操舵角センサ16から取得した操舵角の角速度との差分の絶対値を演算する。そして、故障判定部35は、演算した差分の絶対値が所定の故障判定閾値Th1を超えた状態が一定時間継続したか否か判定する。差分の絶対値が故障判定閾値Th1を超えた状態が一定時間継続した場合、故障判定部35は操舵角センサ16が故障していると判定する。一方、差分の絶対値が故障判定閾値Th1を超えた状態が一定時間継続していない場合、故障判定部35は操舵角センサ16が故障していないと判定する。
横滑り抑制制御部36は、上述した各種センサ、各種演算部からの情報に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定し、判定結果に基づいてブレーキECU38、エンジンECU40に指示を出し、車両の制動力、駆動力を制御する。ブレーキECU38は、ブレーキ油圧回路の電磁弁やポンプ等を制御することにより、各車輪に設けられたディスクブレーキのホイールシリンダの油圧を調整する。エンジンECU40は、エンジンの出力を制御する。
故障判定部35により操舵角センサ16の故障が判定されない場合、言い換えると操舵角センサ16が正常である場合、横滑り抑制制御部36は通常の、従来知られている方法で車両挙動安定化制御を行う。実ヨーレートγが目標ヨーレートγ’より小さい場合、横滑り抑制制御部36は、車両の前輪が横滑り傾向にあると判定し、エンジンECU40に指示してエンジンの出力を抑えるとともに、ブレーキECU38に指示して各車輪にブレーキをかけて横力を減少させることにより、前輪横滑り傾向を抑制する。一方、実ヨーレートγが目標ヨーレートγ’より大きい場合、横滑り抑制制御部36は、車両の後輪が横滑り傾向にあると判定し、その傾向の程度に応じて旋回外側の前輪と後輪にブレーキをかけ、車両の外向きにモーメントを発生させて後輪横滑り傾向を抑制する。
次に、故障判定部35により操舵角センサ16の故障が判定された場合について説明する。操舵角センサ16が故障している場合、目標ヨーレート演算部30により演算される目標ヨーレートγ’は正確ではない可能性がある。従って、目標ヨーレートγ’に基づいて横滑り抑制制御の実施判定を行った場合、本来必要がないにも拘わらず横滑り抑制制御を行ったり、逆に必要であるにも拘わらず横滑り抑制制御のタイミングが遅れる可能性がある。
そこで、本実施形態に係る横滑り抑制制御部36は、故障判定部35により操舵角センサ16の故障が判定された場合、操舵トルクMTおよび/または操舵トルク変化量MT’、並びに車体のスリップ角βおよび/またはスリップ角変化量β’に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定する。
より具体的には、横滑り抑制制御部36は、操舵トルクMTが所定のトルクTh2以上および/または操舵トルク変化量MT’が所定のトルク変化量Th3以上である場合、運転者が緊急事態を回避するためにハンドルを操舵した状態(「緊急回避状態」と呼ぶ)であると判定する。そして、横滑り抑制制御部36は、緊急回避状態と判定した場合、車体のスリップ角βが所定のスリップ角Th4以上および/または車体のスリップ角変化量β’が所定のスリップ角変化量Th5以上であるか判定する。車体のスリップ角βが所定のスリップ角Th4以上および/または車体のスリップ角変化量β’が所定のスリップ角変化量Th5以上であるとき、横滑り抑制制御部36は、横滑り抑制制御を実施する判定を行い、横滑りが抑制されるようブレーキECU38、エンジンECU40に指示を出す。
以上のように構成された本実施形態に係る車両挙動制御装置10によれば、操舵角センサ16が故障して目標ヨーレートを正確に演算できない場合であっても、操舵トルクMT及び/又は操舵トルク変化量MT’並びにスリップ角β及び/又はスリップ角変化量β’を用いて横滑り抑制制御の実施判定を行うことで、判定精度を向上できるとともに、横滑り抑制制御の実施タイミングの遅れを抑制できる。
図2は、本実施形態に係る車両挙動制御装置10の制御を説明するためのフローチャートである。このフローに示す制御は、所定の時間間隔ごとに行われる。
まず、故障判定部35は、レゾルバ角速度と操舵角速度との差分の絶対値が故障判定閾値Th1を超えた状態が一定時間継続したか否か判定する(S10)。
レゾルバ角速度と操舵角速度との差分の絶対値が故障判定閾値Th1を超えた状態が一定時間継続していない場合(S10のN)、故障判定部35は操舵角センサ16が故障していないと判定する。そして、横滑り抑制制御部36は、通常の車両挙動安定化制御を実施する(S12)。
一方、レゾルバ角速度と操舵角速度との差分の絶対値が故障判定閾値Th1を超えた状態が一定時間継続した場合(S10のY)、故障判定部35は操舵角センサ16が故障していると判定する。そして、故障判定部35は、操舵トルクMTがトルクTh2以上および/または操舵トルク変化量MT’がトルク変化量Th3以上であるか判定する(S14)。
操舵トルクMTがトルクTh2以上および/または操舵トルク変化量MT’がトルク変化量Th3以上でない場合(S14のN)、横滑り抑制制御部36は緊急回避状態ではないと判定し、フローを終了する。
一方、操舵トルクMTがトルクTh2以上および/または操舵トルク変化量MT’がトルク変化量Th3以上である場合(S14のY)、横滑り抑制制御部36は、緊急回避状態であると判定し、車体のスリップ角βがスリップ角Th4以上および/または車体のスリップ角変化量β’がスリップ角変化量Th5以上であるか判定する(S16)。
車体のスリップ角βがスリップ角Th4以上および/または車体のスリップ角変化量β’がスリップ角変化量Th5以上でない場合(S16のN)、横滑り抑制制御部36は横滑り抑制制御が必要ないと判定し、フローを終了する。
一方、車体のスリップ角βがスリップ角Th4以上および/または車体のスリップ角変化量β’がスリップ角変化量Th5以上である場合(S16のY)、横滑り抑制制御部36は、車両の横滑りが抑制されるようブレーキECU38、エンジンECU40に指示を出し、横滑り抑制制御を実施する(S18)。
横GをGyと、車両のヨーレートをYrと、車速をVとすると、スリップ角βの時間変化量β’(dβ/dt)は、Gy/V−Yrとなる。Gy、Yrともにセンサ値なので、dβ/dtは走行時の路面外乱等の影響でノイズが乗りやすい。従って、スリップ角βの時間変化量β’またはこれを時間積分して得られるβの大きさのみに基づいて横滑り抑制制御を許可すると、不要な横滑り抑制制御を発生させる可能性が高い。ノイズの影響を防ぎ、且つ必要なときに横滑り抑制制御を実施させるためには、本当に運転者が横滑り抑制制御を必要とする状態を検出し、それを横滑り抑制制御の実施許可条件として用いることが望ましい。本実施形態に係る車両挙動制御装置10では、操舵トルクMT及び/又は操舵トルク変化量MT’を用いて検出した緊急回避状態をその許可条件として使用することで、不要な横滑り抑制制御の作動と作動遅れを排除している。
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
10 車両挙動制御装置、 12 車両挙動制御ECU、 14 車速センサ、 16 操舵角センサ、 18 ヨーレートセンサ、 20 操舵トルクセンサ、 22 横Gセンサ、 24 レゾルバ、 26 スリップ角演算部、 28 スリップ角変化量演算部、 30 目標ヨーレート演算部、 32 操舵トルク演算部、 34 操舵トルク変化量演算部、 35 故障判定部、 36 横滑り抑制制御部、 38 ブレーキECU、 40 エンジンECU。
Claims (2)
- 通常時に操舵角センサにより検出された操舵角を用いて車両の状態量を演算し、該状態量に基づいて横滑り抑制制御の実施判定を行う車両挙動制御装置において、
前記操舵角センサの故障を検出する故障検出手段と、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車体のスリップ角を検出するスリップ角検出手段と、
前記操舵角センサの故障が検出された場合、操舵トルクおよび車体のスリップ角に基づいて、横滑り抑制制御を実施するか否か判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。 - 前記判定手段は、操舵トルクが所定のトルク以上および/または操舵トルク変化量が所定のトルク変化量以上であり、且つ車体のスリップ角が所定のスリップ角以上および/または車体のスリップ角変化量が所定のスリップ角変化量以上である場合、横滑り抑制制御を実施する判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両挙動制御装置。
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