JP6547780B2 - 車両旋回制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の旋回性能を向上させる車両旋回制御装置に関する。

特許文献１は、車両の旋回を制御する車両旋回制御装置を開示している。より詳細には、車両旋回制御装置は、車速と操舵角とに基づいて、旋回制御の目標値である制御目標ヨーモーメントを算出する。更に、車両制御装置は、路面摩擦係数を推定し、推定した路面摩擦係数に基づいて制御目標ヨーモーメントを補正する。そして、車両旋回制御装置は、制御目標ヨーモーメントが発生するように左右駆動力を制御する。

特開２０１６−２０１６８号公報

本願発明者は、車両旋回における操舵周波数に着目した。操舵周波数が低い場合、車両は比較的安定して走行することができる。従って、上記の特許文献１に開示されているような旋回制御によって、車両の旋回性能が向上することが期待される。

しかしながら、操舵周波数が高く操舵振幅が大きくなると、車両は不安定となり、スピンが発生しやすくなる。このような状況において、上記の特許文献１に開示されているような旋回制御を行うと、スピンが発生するおそれがある。すなわち、操舵周波数が高く操舵振幅が大きい状況において旋回制御を行うと、かえって旋回性能が悪化する可能性がある。

本発明の１つの目的は、車両の旋回制御において、旋回性能の向上とスピン発生の防止を両立させることができる技術を提供することにある。

第１の発明は、車両に搭載される車両旋回制御装置を提供する。
車両旋回制御装置は、
ヨーモーメントを発生させるヨーモーメント発生装置と、
車両の旋回性能を向上させるための制御ヨーモーメントを算出し、ヨーモーメント発生装置を用いて制御ヨーモーメントを発生させる制御装置と
を備える。
車両がスピンしない制御ヨーモーメントの許容範囲の上限値は、限界制御ヨーモーメントである。
車両の横ジャークあるいは横ジャークの近似値は、横ジャーク相当量である。
限界制御ヨーモーメントは、横ジャーク相当量の関数であり、横ジャーク相当量が増加するにつれて減少する。
制御装置は、
横ジャーク相当量と上記関数に基づいて、限界制御ヨーモーメントを算出する処理と、
限界制御ヨーモーメントの最新値が保持制御ヨーモーメントを下回る場合、保持制御ヨーモーメントを当該最新値で更新する処理と、
保持制御ヨーモーメントを超えないように制御ヨーモーメントを決定する処理と
を行う。

第２の発明は、第１の発明において、次の特徴を更に有する。
車両の横加速度あるいは横加速度の近似値は、横加速度相当量である。
制御装置は、横加速度相当量に応じて基本制御ヨーモーメントを算出する。
上記制御ヨーモーメントを決定する処理において、制御装置は、基本制御ヨーモーメントと保持制御ヨーモーメントのうち小さい方を制御ヨーモーメントとして決定する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、次の特徴を更に有する。
制御装置は、保持解除条件が成立するまで、保持制御ヨーモーメントを保持する。

第４の発明は、第３の発明において、次の特徴を更に有する。
保持解除条件は、保持制御ヨーモーメントが限界制御ヨーモーメントの最新値で更新された後、一定時間が経過することである。

第５の発明は、第３の発明において、次の特徴を更に有する。
制御装置は、横ジャーク相当量の位相を遅らせることによって遅延横ジャーク相当量を算出する。
保持解除条件は、遅延横ジャーク相当量が減少中であり、且つ、遅延横ジャーク相当量が閾値未満になることである。

第６の発明は、第５の発明において、次の特徴を更に有する。
制御装置は、横ジャーク相当量にローパスフィルタを適用することによって遅延横ジャーク相当量を算出する。

第７の発明は、第３〜第６の発明のいずれかにおいて、次の特徴を更に有する。
保持解除条件が成立した後、制御装置は、保持制御ヨーモーメントを限界制御ヨーモーメントの最新値に近づける。

本発明によれば、旋回制御において用いられる制御ヨーモーメントを決定する際に、車両のスピンが発生しない限界を規定する限界制御ヨーモーメントが考慮される。限界制御ヨーモーメントは、操舵周波数と操舵振幅を反映したパラメータである横ジャーク（あるいは横ジャーク相当量）の関数として与えられる。具体的には、限界制御ヨーモーメントは、横ジャークが増加するにつれて減少する。更に、限界制御ヨーモーメントの直近の最小値が、保持制御ヨーモーメントとして保持される。そして、保持制御ヨーモーメントを超えない範囲で、旋回性能を向上させる制御ヨーモーメントが決定される。

操舵周波数が高く操舵振幅が大きい（横ジャークが大きい）領域では、保持制御ヨーモーメントが小さくなり、制御ヨーモーメントが保持制御ヨーモーメントによって制限される（抑えられる）。その結果、車両のスピンが発生することが防止される。一方、操舵周波数が低い或いは操舵振幅が小さい（横ジャークが小さい）領域では、保持制御ヨーモーメントは大きくなるため、制御ヨーモーメントは、制限されることなく、十分大きな値となる。その結果、車両の旋回性能が向上する。このように、本発明によれば、旋回性能の向上とスピン発生の防止を両立させることが可能となる。

車両の旋回性能を向上させるための旋回制御を説明するための模式図である。 横加速度と基本制御ヨーモーメントとの対応関係の一例を示すグラフ図である。 車両のスラローム走行を示す模式図である。 車両のスピンが発生しない横加速度の許容範囲を説明するためのグラフ図である。 本発明の実施の形態において用いられる限界制御ヨーモーメントと横ジャークとの関係を示すグラフ図である。 横加速度と横ジャークとの間の位相差を説明するためのグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る旋回制御において用いられる制御ヨーモーメントを説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係る効果を説明するためのグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る車両旋回制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両旋回制御装置による旋回制御を示すフローチャートである。 図１０中のステップＳ６００の処理例を示すフローチャートである。 図１１中のステップＳ６６０の処理の第１の例を示すフローチャートである。 図１１中のステップＳ６６０の処理の第２の例を示すフローチャートである。 図１１中のステップＳ６７０の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る旋回制御の具体例を示すタイミングチャートである。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
図１は、車両１の旋回性能を向上させるための旋回制御を説明するための模式図である。一般的に、車両１の旋回時、横加速度が大きくなるにつれて、アンダーステア傾向が強くなる。この時、図１に示されるような制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを車両１に発生させることによって、アンダーステアを抑制し、ステア特性をニュートラルステアに近づけることができる。このような旋回制御によって、限界横加速度やヨーゲインといった旋回性能が向上する。

図２は、横加速度ａｙと制御ヨーモーメントＴ＿Ｍとの対応関係の一例を示している。横軸は横加速度ａｙを表し、縦軸は制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを表している。上述の通り、横加速度ａｙが大きくなるにつれて、アンダーステア傾向が強くなる。従って、図２に示されるように、制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは、横加速度ａｙが高くなるにつれて大きくなるように設定されると好適である。これにより、旋回性能を効果的に向上させることが可能となる。このように横加速度ａｙに応じて決定される制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは、以下、「基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍ」と呼ばれる。

ここで、本願発明者は、車両旋回における「操舵周波数と操舵振幅」に着目した。例えば、車両１が定常円旋回を行っている場合、操舵角は一定であり、操舵周波数はゼロである。一方、車両１が図３に示されるようなスラローム走行を行っている場合、操舵角は急激に変化し、操舵周波数は高くなり操舵振幅も大きくなる。操舵周波数が低い場合、車両１は比較的安定して走行することができる。しかしながら、操舵周波数が高く操舵振幅が大きくなると、動的挙動により車両１は不安定となり、スピンが発生しやすくなる。

図４は、車両１のスピンが発生しない横加速度ａｙの許容範囲を説明するためのグラフ図である。横軸は操舵周波数を表し、縦軸は横加速度ａｙを表している。また、図中の“ａｙ＿ｌｍｔ”は、車両１のスピンが発生しない横加速度ａｙの許容範囲の上限値を示している。横加速度ａｙが上限値ａｙ＿ｌｍｔ以下の場合、車両１のスピンは発生しない。一方、横加速度ａｙが上限値ａｙ＿ｌｍｔを超えると、車両１のスピンが発生する。図４に示されるように、操舵周波数が高くなるにつれて、上限値ａｙ＿ｌｍｔは小さくなる傾向にある。

操舵周波数が低い周波数領域では、横加速度ａｙの許容範囲の上限値ａｙ＿ｌｍｔは大きい。よって、横加速度ａｙが高くても、車両１は安定して走行することができる。このような場合は、図１及び図２で示されたような旋回制御によって、車両１の旋回性能を向上させることが可能である。

しかしながら、操舵周波数が高い周波数領域では、横加速度ａｙの許容範囲の上限値ａｙ＿ｌｍｔが小さく、車両１のスピンが発生しやすい。つまり、操舵周波数及び横加速度ａｙが高くなるほど、スピンが発生しやすくなる。よって、横加速度ａｙに応じて大きな基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを発生させると、スピンが発生するおそれがある。すなわち、操舵周波数が高く操舵振幅が大きい状況において旋回制御を行うと、かえって旋回性能が悪化する可能性がある。

そこで、本実施の形態では、旋回制御において発生させる制御ヨーモーメントを、操舵周波数と操舵振幅に応じて調整する。特に、操舵周波数が高く操舵振幅の大きい場合に、発生させる制御ヨーモーメントを制限する（抑える）。そのために、車両１がスピンしない制御ヨーモーメントの許容範囲を考える。図２で示された基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍと区別するため、車両１がスピンしない制御ヨーモーメントの許容範囲の上限値は、以下「限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍ」と呼ばれる。この限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、操舵周波数と操舵振幅の関数として与えられる。

また、本実施の形態では、操舵周波数と操舵振幅を反映したパラメータとして「横ジャークＪｙ」を用いる。横ジャークＪｙは、横加速度ａｙの時間微分である。例えば、車両１が定常円旋回を行っている場合、横加速度ａｙは一定であるため、横ジャークＪｙは操舵周波数と同じくゼロである。一方、操舵周波数が高く操舵振幅が大きい場合、横加速度ａｙは操舵角の変化に従って急激に変化するため、横ジャークＪｙも大きくなる。上記の限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、横ジャークＪｙの関数として与えられる。

図５は、本実施の形態において用いられる限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍと横ジャークＪｙとの関係を示している。横軸は横ジャークＪｙを表し、縦軸は制御ヨーモーメントを表している。制御ヨーモーメントが限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍ以下の場合、車両１のスピンは発生しない。一方、制御ヨーモーメントが限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍを超えると、車両１のスピンが発生する。図５に示されるように、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、横ジャークＪｙの関数である。より詳細には、横ジャークＪｙが増加するにつれて、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは減少する。

本実施の形態によれば、旋回制御において、図２で示された基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍと図５で示された限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの両方が考慮される。基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは、旋回性能を向上させるための制御ヨーモーメントであり、横加速度ａｙに基づいて逐次算出される（図２参照）。一方、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、スピン発生防止の観点から制御ヨーモーメントを制限するためのものであり、横ジャークＪｙに基づいて逐次算出される（図５参照）。これら基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍと限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍとを対比して制御ヨーモーメントを決定することによって、旋回性能の向上とスピン発生の防止を両立させることが可能となる。

但し、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍと限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍとをただ単純に対比するだけでは、スピン発生を適切に防止することはできない。その理由を図６等を参照して説明する。

図６に示されるように、横加速度ａｙの時間微分である横ジャークＪｙの位相は、横加速度ａｙの位相よりも早い。従って、横加速度ａｙが高くなっているとき、横ジャークＪｙは小さくなっている。横加速度ａｙが高い時には車両１のスピンが発生しやすいため（図４参照）、スピンを防止するために制御ヨーモーメントを制限する（抑える）ことが望ましい。ところが、この時、横ジャークＪｙは小さくなっており、その横ジャークＪｙから算出される限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは大きくなってしまう（図５参照）。限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍが大きいことは、制御ヨーモーメントを制限する効果が小さいことを意味する。よって、横ジャークＪｙに同期した限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍを用いても、スピン発生を適切に防止することはできない。

このような横加速度ａｙと横ジャークＪｙとの間の位相のずれによる問題を解決するために、本実施の形態では「保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ」を用いる。保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍとは、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの直近の最小値であり、所定の保持解除条件が満たされるまで保持される。保持解除条件については後述される。

図７を参照して、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍについて更に詳しく説明する。図７の中段には、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍと保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍの時間変化の一例が示されている。限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、横ジャークＪｙに基づいて逐次算出される（図５参照）。一方、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍは、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの直近の最小値である。限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの最新値が保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍを下回る場合、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍは、その限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの最新値で更新される。

時刻ｔ０〜ｔ１の期間、横ジャークＪｙが増加し、算出される限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍが徐々に小さくなる。これに伴い、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍも逐次更新され、徐々に小さくなる。

時刻ｔ１の後、横ジャークＪｙが減少し、算出される限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは徐々に大きくなる。しかしながら、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍは、変わらず、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの直近の最小値に維持される。この保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍは、後述される所定の保持解除条件が満たされるまで維持される。

図７の上段には、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍの時間変化の一例が示されている。基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは、横加速度ａｙに基づいて逐次算出される（図２参照）。時刻ｔ１の後、横ジャークＪｙに遅れて横加速度ａｙが増加する。そして、時刻ｔ２〜ｔ５の間、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍとしてゼロではない値が算出される。

本実施の形態によれば、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍと保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍとの比較が行われる。そして、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍと保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍのうちより小さい方が、本実施の形態に係る旋回制御における「制御ヨーモーメントＦ＿Ｍ」として用いられる。言い換えれば、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍを超えない範囲で、旋回性能を向上させる制御ヨーモーメントＦ＿Ｍが決定される。

図７の下段には、制御ヨーモーメントＦ＿Ｍの時間変化の一例が示されている。時刻ｔ２〜ｔ３の期間において、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ未満である。従って、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして用いられる（Ｆ＿Ｍ＝Ｔ＿Ｍ）。これにより、旋回性能が向上する。

時刻ｔ３〜ｔ４の期間において、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ以上となる。従って、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍが制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして用いられる（Ｆ＿Ｍ＝Ｈ＿Ｍ）。これにより、車両１のスピンが防止される。

時刻ｔ４〜ｔ５の期間において、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは再び保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ未満となる。従って、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして用いられる（Ｆ＿Ｍ＝Ｔ＿Ｍ）。これにより、旋回性能が向上する。

図８は、本実施の形態に係る効果を説明するためのグラフ図である。横軸は操舵周波数を表し、縦軸は車両１の車体スリップ角β（車体横すべり角）を表している。尚、操舵振幅は、いずれの操舵周波数においても一定としている。本実施の形態に係る効果を説明するために、まず比較例について説明する。

まず、第１の比較例として、車両１の旋回性能を向上させるための旋回制御が行われない場合を考える。この場合、図１及び図２で示されたような基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが車両１に印加されない。従って、操舵周波数が高い周波数領域においても、スピン発生は抑えられる。しかしながら、操舵周波数が低い周波数領域において、旋回性能が向上しない。

次に、第２の比較例として、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍだけを用いて旋回制御が行われる場合を考える（図１参照）。この場合、操舵周波数が低い周波数領域では、車両１の旋回性能が向上する。しかしながら、操舵周波数が高い周波数領域では、上述の理由によりスピンが発生してしまう。すなわち、旋回制御の実施により旋回性能がかえって悪化してしまう。

次に、本実施の形態の場合を考える。図８に示されるように、操舵周波数が低い周波数領域では、第２の比較例の場合と同様に、車両１の旋回性能が向上する。また、操舵周波数が高い周波数領域では、第１の比較例の場合と同様に、スピン発生が防止され、車両安定性が確保されている。すなわち、本実施の形態によれば、旋回性能の向上とスピン発生の防止が両立している。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、旋回制御において用いられる制御ヨーモーメントＦ＿Ｍを決定する際に、車両１のスピンが発生しない限界を規定する限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍが考慮される。限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、操舵周波数と操舵振幅を反映したパラメータである横ジャークＪｙの関数として与えられる。具体的には、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、横ジャークＪｙが増加するにつれて減少する。更に、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの直近の最小値が、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍとして保持される。そして、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍを超えない範囲で、旋回性能を向上させる制御ヨーモーメントＦ＿Ｍが決定される。

操舵周波数が高く操舵振幅の大きい（横ジャークＪｙが大きい）領域では、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍが小さくなり、制御ヨーモーメントＦ＿Ｍが保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍによって制限される（抑えられる）。その結果、車両１のスピンが発生することが防止される。一方、操舵周波数が低い又は操舵振幅が小さい（横ジャークが小さい）領域では、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍは大きくなるため、制御ヨーモーメントＦ＿Ｍは、制限されることなく、十分大きな値となる。その結果、車両１の旋回性能が向上する。このように、本実施の形態によれば、旋回性能の向上とスピン発生の防止を両立させることが可能となる。

２．車両旋回制御装置の構成例
図９は、本実施の形態に係る車両旋回制御装置１０の構成例を示すブロック図である。車両旋回制御装置１０は、車両１に搭載されており、車両１の旋回性能を向上させるための旋回制御を行う。

より詳細には、車両旋回制御装置１０は、センサ群２０、ヨーモーメント発生装置３０、及び制御装置１００を備えている。センサ群２０は、車速センサ２１、車輪速センサ２２、舵角センサ２３、横加速度センサ２４、ヨーレートセンサ２５、及び車体スリップ角センサ２６を含んでいる。

車速センサ２１は、車両１の速度である車速Ｖを検出する。車速センサ２１は、検出した車速Ｖを示す検出情報を制御装置１００に出力する。

車輪速センサ２２は、車両１の各車輪に対して設けられており、各車輪の回転速度を検出する。車輪速センサ２２は、検出した回転速度を示す検出情報を制御装置１００に出力する。

舵角センサ２３は、車両１のハンドル（ステアリングホイール）の操舵角を検出する。舵角センサ２３は、検出した操舵角を示す検出情報を制御装置１００に出力する。

横加速度センサ２４は、車両１の横加速度ａｙを検出する。横加速度センサ２４は、検出した横加速度ａｙを示す検出情報を制御装置１００に出力する。

ヨーレートセンサ２５は、車両１のヨーレートｒ（回転角速度）を検出する。ヨーレートセンサ２５は、検出したヨーレートｒを示す検出情報を制御装置１００に出力する。

車体スリップ角センサ２６は、車両１の車体スリップ角β（車体横すべり角）を検出する。車体スリップ角センサ２６は、検出した車体スリップ角βを示す検出情報を制御装置１００に出力する。

ヨーモーメント発生装置３０は、車両１のヨーモーメントを発生させる機構である。例えば、ヨーモーメント発生装置３０は、駆動装置あるいは制動装置である。ヨーモーメント発生装置３０は、駆動装置と制動装置の組み合わせであってもよい。

駆動装置は、左右の駆動輪の駆動力をそれぞれ独立に制御可能に構成されている。例えば、駆動装置は、各駆動輪の近傍に配置されたインホイールモータである。制御装置１００は、駆動装置を用いて左右の駆動輪の駆動力の差を適切に制御することによって、所望のヨーモーメントを発生させることができる。

制動装置は、各車輪の制動力をそれぞれ独立に制御可能に構成されている。典型的には、制動装置は、各車輪のホイールシリンダに供給するブレーキ液の圧力をそれぞれ独立に制御可能なブレーキアクチュエータを含んでいる。制御装置１００は、制動装置を用いて車両の左側と右側の制動力の差を適切に制御することによって、所望のヨーモーメントを発生させることができる。

制御装置１００は、車両１の旋回性能を向上させるための旋回制御を行う。典型的には、制御装置１００は、プロセッサ１１０、記憶装置１２０、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。プロセッサ１１０が記憶装置１２０に格納された制御プログラムを実行することによって、本実施の形態に係る旋回制御が実現される。

より詳細には、制御装置１００は、入出力インタフェースを通して各種情報を受け取る。各種情報は、センサ群２０から送られる検出情報も含む。そして、制御装置１００は、受け取った情報に基づいて、車両１の旋回性能を向上させるための制御ヨーモーメントＦ＿Ｍを算出する。制御ヨーモーメントＦ＿Ｍは、ステア特性をニュートラルステアに近づけるためのヨーモーメントであるとも言える（図１参照）。そして、制御装置１００は、ヨーモーメント発生装置３０を用いて、制御ヨーモーメントＦ＿Ｍを発生させる。

制御ヨーモーメントＦ＿Ｍを算出するにあたり、基本制御ヨーモーメントマップＭＡＰ１及び限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２が用いられてもよい。図２で示されたように、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは、横加速度ａｙの関数として与えられる。基本制御ヨーモーメントマップＭＡＰ１は、そのような横加速度ａｙと基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍとの関係を規定するマップである。基本制御ヨーモーメントマップＭＡＰ１は、予め作成され、制御装置１００の記憶装置１２０に格納される。制御装置１００は、センサ群２０から送られる検出情報と基本制御ヨーモーメントマップＭＡＰ１に基づいて、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを算出することができる。

また、図５で示されたように、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍは、横ジャークＪｙの関数として与えられる。限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２は、そのような横ジャークＪｙと限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍとの関係を規定するマップである。限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２は、予め作成され、制御装置１００の記憶装置１２０に格納される。制御装置１００は、センサ群２０から送られる検出情報と限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２に基づいて、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍを算出することができる。

以下、本実施の形態に係る車両旋回制御装置１０による旋回制御を更に詳しく説明する。

３．旋回制御の処理フロー
図１０は、本実施の形態に係る車両旋回制御装置１０による旋回制御を示すフローチャートである。図１０に示されるフローは、所定サイクル毎に繰り返し実行される。

３−１．ステップＳ１００
制御装置１００は、センサ群２０から検出情報を受け取り、車両１の走行状態を表す各種パラメータを取得する。

３−２．ステップＳ２００
制御装置１００は、車両１の横加速度ａｙを取得する。例えば、制御装置１００は、横加速度センサ２４によって検出された横加速度ａｙを用いることができる。あるいは、制御装置１００は、別のパラメータから横加速度ａｙを算出してもよい。車体スリップ角βが小さい場合、横加速度ａｙは次の近似式（１）で表される。

ここで、車速Ｖは、車速センサ２１によって検出される。あるいは、車速Ｖは、車輪速センサ２２によって検出される各車輪の回転速度に基づいて算出されてもよい。ヨーレートｒは、ヨーレートセンサ２５によって検出される。あるいは、ヨーレートｒは、車速Ｖと操舵角に基づいて算出されてもよい。操舵角は、舵角センサ２３によって検出される。車体スリップ角βは、車体スリップ角センサ２６によって検出される。

横加速度ａｙ及び上記式（１）等に基づいて算出される横加速度ａｙの近似値を、まとめて「横加速度相当量」と呼ぶ。本実施の形態において、横加速度ａｙの代わりに横加速度相当量が用いられてもよい。その場合は、本実施の形態の説明中に現れる用語「横加速度」を用語「横加速度相当量」に適宜読み替えるものとする。尚、読みやすさのため、本実施の形態の説明では、基本的に用語「横加速度」で統一する。

３−３．ステップＳ３００
制御装置１００は、横加速度ａｙに応じて基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを算出する（図２参照）。例えば、制御装置１００は、記憶装置１２０に格納されている基本制御ヨーモーメントマップＭＡＰ１を用いる。その基本制御ヨーモーメントマップＭＡＰ１に対する入力パラメータは、横加速度ａｙである。制御装置１００は、上記ステップＳ２００で取得した横加速度ａｙと基本制御ヨーモーメントマップＭＡＰ１に基づいて、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを算出することができる。

３−４．ステップＳ４００
制御装置１００は、車両１の横ジャークＪｙを取得する。例えば、制御装置１００は、上記ステップＳ２００で取得した横加速度ａｙ（横加速度相当量）を微分することによって、横ジャークＪｙを算出することができる。あるいは、制御装置１００は、次の近似式（２）に従って横ジャークＪｙを算出してもよい。

ここで、“ｄｒ／ｄｔ”は、ヨーレートｒの時間微分である「ヨー角加速度」である。ヨーレートｒは、ヨーレートセンサ２５によって検出される。あるいは、ヨーレートｒは、車速Ｖと操舵角に基づいて算出されてもよい。車速Ｖは、車速センサ２１によって検出される。あるいは、車速Ｖは、車輪速センサ２２によって検出される各車輪の回転速度に基づいて算出されてもよい。操舵角は、舵角センサ２３によって検出される。

横ジャークＪｙ及び上記式（２）等に基づいて算出される横ジャークＪｙの近似値を、まとめて「横ジャーク相当量」と呼ぶ。本実施の形態において、横ジャークＪｙの代わりに横ジャーク相当量が用いられてもよい。その場合は、本実施の形態の説明中に現れる用語「横ジャーク」を用語「横ジャーク相当量」に適宜読み替えるものとする。尚、読みやすさのため、本実施の形態の説明では、基本的に用語「横ジャーク」で統一する。

３−５．ステップＳ５００
制御装置１００は、横ジャークＪｙに応じて限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍを算出する（図５参照）。例えば、制御装置１００は、記憶装置１２０に格納されている限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２を用いる。その限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２に対する入力パラメータは、横ジャークＪｙである。制御装置１００は、上記ステップＳ４００で取得した横ジャークＪｙと限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２に基づいて、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍを算出することができる。

尚、横ジャークＪｙと限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍとの関係は、車速Ｖ、前後加速度等のパラメータに依って異なり得る。そのような関係の変動を考慮して、複数種類の限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２があらかじめ用意されてもよい。その場合、制御装置１００は、車速Ｖ、前後加速度等のパラメータを取得し、そのパラメータに対応付けられた限界制御ヨーモーメントマップＭＡＰ２を選択し、使用する。

３−６．ステップＳ６００
制御装置１００は、上記ステップＳ５００で取得した限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍに基づいて、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍを決定する。保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍは、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの直近の最小値であり、所定の保持解除条件が満たされるまで保持される。ステップＳ６００の方法としては、様々なものが考えられる。ステップＳ６００の具体例は後述される。

３−７．ステップＳ７００
制御装置１００は、旋回制御において用いる制御ヨーモーメントＦ＿Ｍを決定する。このとき、制御装置１００は、上記ステップＳ６００で決定した保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍを超えないように、制御ヨーモーメントＦ＿Ｍを決定する。

より詳細には、制御装置１００は、上記ステップＳ３００で取得した基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍと比較する（ステップＳ７１０）。基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍより小さい場合（ステップＳ７１０：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍを制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして選択する（ステップＳ７２０）。一方、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ以上の場合（ステップＳ７１０：Ｎｏ）、制御装置１００は、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍを制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして選択する（ステップＳ７３０）。

３−８．ステップＳ８００
制御装置１００は、上記ステップＳ７００で決定した制御ヨーモーメントＦ＿Ｍが発生するようにヨーモーメント発生装置３０を制御する。言い換えれば、制御装置１００は、ヨーモーメント発生装置３０を用いて制御ヨーモーメントＦ＿Ｍを発生させる。これにより、スピン発生を防止しながら、車両１の旋回性能を向上させることが可能となる。

４．ステップＳ６００の処理例
図１１は、図１０中のステップＳ６００の処理例を示すフローチャートである。以下の説明において、Ｊ＿Ｇａｉｎは上記ステップＳ５００で算出された限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍを表す。Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｎはＪ＿Ｇａｉｎの最新値であり、Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｂはＪ＿Ｇａｉｎの前回値である。また、ＨｏｌｄＧａｉｎは、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍを決定するために用いられる変数である。ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎはＨｏｌｄ＿Ｇａｉｎの最新値であり、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｂはＨｏｌｄ＿Ｇａｉｎの前回値である。そして、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆが、本ステップＳ６００の対象である保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍに相当する。

４−１．ステップＳ６１０
制御装置１００は、Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｎとＪ＿Ｇａｉｎ＿ｂとの比較を行う。Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｎがＪ＿Ｇａｉｎ＿ｂより小さい場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ６２０に進む。それ以外の場合（ステップＳ６１０：Ｎｏ）、処理は、ステップＳ６２０をスキップして、ステップＳ６３０に進む。

４−２．ステップＳ６２０
制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎをＪ＿Ｇａｉｎ＿ｎで更新する。その後、処理は、ステップＳ６３０に進む。

４−３．ステップＳ６３０
制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎとＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｂとの比較を行う。ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎがＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｂより小さい場合（ステップＳ６３０：Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ６４０に進む。それ以外の場合（ステップＳ６３０：Ｎｏ）、処理は、ステップＳ６５０に進む。

４−４．ステップＳ６４０
制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ及びＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｂをＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎで更新する。その後、処理は、ステップＳ６６０に進む。

４−５．ステップＳ６５０
制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ＦをＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｂのまま維持する。

ステップＳ６１０〜Ｓ６５０の処理は、次のように要約される。すなわち、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの最新値（Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｎ、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎ）が保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ（ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｂ）を下回る場合、制御装置１００は、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ（ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ）を当該最新値（ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎ）で更新する。これにより、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ（ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ）は、限界制御ヨーモーメントＡ＿Ｍの直近の最小値となる。

４−６．ステップＳ６６０
制御装置１００は、所定の保持解除条件が成立するまで、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆを保持（維持）し続ける。保持解除条件が成立した場合（ステップＳ６６０：Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ６７０に進む。一方、保持解除条件が成立していない場合（ステップＳ６６０：Ｎｏ）、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆはそのまま維持され、ステップＳ６００は終了する。

本ステップＳ６６０における保持解除条件としては、様々な例が考えられる。

＜第１の例＞
図１２は、保持解除条件の第１の例を説明するためのフローチャートである。第１の例では、保持解除条件は、「ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ＦがＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎ（Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｎ）で更新された後、一定時間が経過すること」である。より詳細には、制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆの更新に応答してタイマーをリセットする。その後一定時間が経過した場合（ステップＳ６６１：Ｙｅｓ）、保持解除条件が成立する（ステップＳ６６０：Ｙｅｓ）。それ以外の場合（ステップＳ６６１：Ｎｏ）、保持解除条件は成立していない（ステップＳ６６０：Ｎｏ）。

＜第２の例＞
保持解除条件の第２の例では、「遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦ」を考える。遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦとは、横ジャークＪｙの位相を遅らせたものである。制御装置１００は、上記ステップＳ４００で得られる横ジャークＪｙの位相を遅らせることによって、遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦを算出する。例えば、制御装置１００は、横ジャークＪｙにローパスフィルタを適用することによって遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦを算出する。

第２の例では、保持解除条件は、「遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦが減少中であり、且つ、遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦが閾値Ｊ＿Ｅｎａｂ未満になること」である。すなわち、遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦが十分に小さくなれば、スピンは発生しにくくなるので、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍの保持を解除してもよい。横ジャークＪｙではなく遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦを用いるのは、上記図６で説明したように横ジャークＪｙの位相が横加速度ａｙの位相よりも進んでいるからである。

図１３は、保持解除条件の第２の例を説明するためのフローチャートである。図１３において、Ｊ＿ＬＰＦ＿ｎはＪ＿ＬＰＦの最新値であり、Ｊ＿ＬＰＦ＿ｂはＪ＿ＬＰＦの前回値である。ステップＳ６６２において、制御装置１００は、Ｊ＿ＬＰＦ＿ｎを閾値Ｊ＿Ｅｎａｂと比較する。Ｊ＿ＬＰＦ＿ｎが閾値Ｊ＿Ｅｎａｂ未満の場合（ステップＳ６６２：Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ６６３に進む。それ以外の場合（ステップＳ６６２：Ｎｏ）、保持解除条件は成立していない（ステップＳ６６０：Ｎｏ）。

ステップＳ６６３において、制御装置１００は、Ｊ＿ＬＰＦ＿ｎとＪ＿ＬＰＦ＿ｂとの比較を行う。Ｊ＿ＬＰＦ＿ｎがＪ＿ＬＰＦ＿ｂより小さい場合、すなわち、遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦが減少中の場合（ステップＳ６６３：Ｙｅｓ）、保持解除条件が成立する（ステップＳ６６０：Ｙｅｓ）。それ以外の場合（ステップＳ６６３：Ｎｏ）、保持解除条件は成立していない（ステップＳ６６０：Ｎｏ）。

＜第３の例＞
第３の例では、保持解除条件は、「横加速度ａｙが減少中であり、且つ、横加速度ａｙが閾値未満になること」である。すなわち、横加速度ａｙが十分に低くなれば、スピンは発生しにくくなるので、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍの保持を解除してもよい。

４−７．ステップＳ６７０
制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ（保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ）の保持を終了し、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆをリセットする。例えば、制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ＦをＪ＿Ｇａｉｎ＿ｎに近づける。

図１４は、ステップＳ６７０の処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ６７１において、制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿ｎとＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆとの差分を閾値Ａと比較する。差分が閾値Ａより大きい場合（ステップＳ６７１：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ等を小さな値Ｂずつ増加させる（ステップＳ６７２）。一方、差分が閾値Ａ以下の場合（ステップＳ６７１：Ｎｏ）、制御装置１００は、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ等を一気にＪ＿Ｇａｉｎ＿ｎに戻す（ステップＳ６７３）。

５．具体例
図１５は、本実施の形態に係る旋回制御の具体例を示すタイミングチャートである。尚、本例では、上記図１３で示された保持解除条件の第２の例が用いられている。

図１５の上段には、横ジャークＪｙ、遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦ、及び保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ（ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ）のそれぞれの時間変化が示されている。時刻ｔ１０〜ｔ１１の期間、横ジャークＪｙが徐々に増加し、Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｎが徐々に小さくなる。これに伴い、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆも逐次更新され、徐々に小さくなる。

時刻ｔ１１の後、横ジャークＪｙが徐々に減少し、Ｊ＿Ｇａｉｎ＿ｎが徐々に大きくなるが、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆは直近の最小値に維持される。時刻ｔ１２において、減少中の遅延横ジャークＪ＿ＬＰＦが閾値Ｊ＿Ｅｎａｂ未満となり、保持解除条件が成立する。ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆの保持は終了し、ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆはリセットされる。

このように、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ（ＨｏｌｄＧａｉｎ＿Ｆ）は保持される。同様に、時刻ｔ１３〜ｔ１４の期間、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍは保持される。

図１５の中段には、横加速度ａｙ及び基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍのそれぞれの時間変化が示されている。また、図１５の下段には、制御ヨーモーメントＦ＿Ｍの時間変化が示されている。上述の通り、本実施の形態によれば、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍと保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍのうちより小さい方が、制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして選択される。

時刻ｔ２１〜ｔ２２の期間、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍとしてゼロではない値が算出される。この期間では、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍは、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ未満である。従って、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして用いられる（Ｆ＿Ｍ＝Ｔ＿Ｍ）。これにより、旋回性能が向上する。

時刻ｔ３１〜ｔ３４の期間、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍとしてゼロではない値が算出される。特に、時刻ｔ３２〜ｔ３３の期間、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍ以上となる。従って、時刻ｔ３２〜ｔ３３の期間は、保持制御ヨーモーメントＨ＿Ｍが制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして用いられる（Ｆ＿Ｍ＝Ｈ＿Ｍ）。これにより、車両１のスピンが防止される。それ以外の期間は、基本制御ヨーモーメントＴ＿Ｍが制御ヨーモーメントＦ＿Ｍとして用いられる（Ｆ＿Ｍ＝Ｔ＿Ｍ）。これにより、旋回性能が向上する。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、スピン発生を防止しながら、車両１の旋回性能を向上させることが可能である。すなわち、旋回性能の向上とスピン発生の防止を両立させることが可能である。

１ 車両
１０ 車両旋回制御装置
２０ センサ群
２１ 車速センサ
２２ 車輪速センサ
２３ 舵角センサ
２４ 横加速度センサ
２５ ヨーレートセンサ
２６ 車体スリップ角センサ
３０ ヨーモーメント発生装置
１００ 制御装置
１１０ プロセッサ
１２０ 記憶装置
ＭＡＰ１ 基本制御ヨーモーメントマップ
ＭＡＰ２ 限界制御ヨーモーメントマップ
Ｆ＿Ｍ 制御ヨーモーメント
Ｔ＿Ｍ 基本制御ヨーモーメント
Ａ＿Ｍ 限界制御ヨーモーメント
Ｈ＿Ｍ 保持制御ヨーモーメント

Claims (7)

1. 車両に搭載される車両旋回制御装置であって、
   ヨーモーメントを発生させるヨーモーメント発生装置と、
   前記車両の旋回性能を向上させるための制御ヨーモーメントを算出し、前記ヨーモーメント発生装置を用いて前記制御ヨーモーメントを発生させる制御装置と
   を備え、
   前記車両がスピンしない前記制御ヨーモーメントの許容範囲の上限値は、限界制御ヨーモーメントであり、
   前記車両の横ジャークあるいは前記横ジャークの近似値は、横ジャーク相当量であり、
   前記限界制御ヨーモーメントは、前記横ジャーク相当量の関数であり、前記横ジャーク相当量が増加するにつれて減少し、
   前記制御装置は、
   前記横ジャーク相当量と前記関数に基づいて、前記限界制御ヨーモーメントを算出する処理と、
   前記限界制御ヨーモーメントの最新値が保持制御ヨーモーメントを下回る場合、前記保持制御ヨーモーメントを前記最新値で更新する処理と、
   前記保持制御ヨーモーメントを超えないように前記制御ヨーモーメントを決定する処理と
   を行う
   車両旋回制御装置。
2. 請求項１に記載の車両旋回制御装置であって、
   前記車両の横加速度あるいは前記横加速度の近似値は、横加速度相当量であり、
   前記制御装置は、前記横加速度相当量に応じて基本制御ヨーモーメントを算出し、
   前記制御ヨーモーメントを決定する処理において、前記制御装置は、前記基本制御ヨーモーメントと前記保持制御ヨーモーメントのうち小さい方を前記制御ヨーモーメントとして決定する
   車両旋回制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両旋回制御装置であって、
   前記制御装置は、保持解除条件が成立するまで、前記保持制御ヨーモーメントを保持する
   車両旋回制御装置。
4. 請求項３に記載の車両旋回制御装置であって、
   前記保持解除条件は、前記保持制御ヨーモーメントが前記最新値で更新された後、一定時間が経過することである
   車両旋回制御装置。
5. 請求項３に記載の車両旋回制御装置であって、
   前記制御装置は、前記横ジャーク相当量の位相を遅らせることによって遅延横ジャーク相当量を算出し、
   前記保持解除条件は、前記遅延横ジャーク相当量が減少中であり、且つ、前記遅延横ジャーク相当量が閾値未満になることである
   車両旋回制御装置。
6. 請求項５に記載の車両旋回制御装置であって、
   前記制御装置は、前記横ジャーク相当量にローパスフィルタを適用することによって前記遅延横ジャーク相当量を算出する
   車両旋回制御装置。
7. 請求項３乃至６のいずれか一項に記載の車両旋回制御装置であって、
   前記保持解除条件が成立した後、前記制御装置は、前記保持制御ヨーモーメントを前記最新値に近づける
   車両旋回制御装置。

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