JPH05139327A - 車両運動制御装置 - Google Patents

車両運動制御装置

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JPH05139327A
JPH05139327A JP32816991A JP32816991A JPH05139327A JP H05139327 A JPH05139327 A JP H05139327A JP 32816991 A JP32816991 A JP 32816991A JP 32816991 A JP32816991 A JP 32816991A JP H05139327 A JPH05139327 A JP H05139327A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】タイヤの横すべり角とコーナリングフォースと
の関係が線型領域にあるか非線型領域にあるかを問わず
車両重心点の横すべり角の変化速度を正確に取得し、そ
れに応じて操舵トルクを変えるパワーステアリング装置
を提供する。 【構成】まず、各種センサから横加速度Gy ,車体速度
V,ヨーレートγを、ROMから基準速度Dβ0 をそれ
ぞれ読み込む(S1)。次に、Gy をVで割った値から
γを引くことによって横すべり角変化速度Dβを算出し
(S2)、それがDβ0 以上でなければ車両が旋回限界
に達していないと判定して限界判定フラグをOFFする
が(S3,4)、Dβ0 以上であれば旋回限界に達した
と判定して限界判定フラグをONする(S3,5)。限
界判定フラグがONされれば操舵フィーリングが重くな
るように操舵トルクが変えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の運動を制御する
車両運動制御装置に関するものであり、特に、車体の横
すべり角に応じて車両運動特性を変化させる技術の改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】車両運動制御装置の一形式として、車両
の運動を制御し、その制御特性の変化により、車両運動
特性における車両の操縦応答性と走行安定性との比率を
変化させるものが既に知られている。それは例えば、
(a) 車両の後輪舵角を前輪舵角等との関係において適正
に制御し、制御特性として後輪操舵角ゲインを変化させ
る4輪操舵制御装置(いわゆる4WS),(b) エンジン
の駆動力を前車輪と後車輪とにそれぞれ配分する比率を
路面状態等との関係において適正に制御し、制御特性と
して駆動力配分比率ゲインを変化させる駆動力配分制御
装置,(c) 路面の傾斜および車両の加減速,旋回等とは
無関係に車体の姿勢を水平に維持し、制御特性として車
体姿勢角ゲインを変化させるサスペンション制御装置,
(d) ドライバにより車両の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し、制御特性として操舵ア
シスト特性を変化させるパワーステアリング装置,(e)
車両制動時に車輪がロック状態に陥らないように車輪の
ブレーキ圧を制御し、制御特性としてブレーキ圧ゲイン
を変化させるアンチロック制御装置,(f) 車両発進時お
よび加速時に駆動車輪に過大なスリップが発生しないよ
うに駆動車輪の駆動力を減殺し、制御特性として駆動力
減殺量ゲインを変化させるトラクション制御装置などで
ある。
【0003】この種の車両運動制御装置に対して本出願
人は先に次のような提案をした。これは、車体の横すべ
り角から車両が旋回限界に達したか否か、すなわち、旋
回中の車体姿勢が安定状態から不安定状態に移行したか
否かを判定し、そうであれば車両の操縦応答性に対する
走行安定性の比率が増加する向きに前記制御特性を変化
させる旨の提案である。
【0004】ところで、車体の横すべり角は一般に、そ
れ自身を直接的に取得するのではなく、それに関連する
パラメータを検出してそれから間接的に取得することが
行われている。そして、横すべり角を間接的に取得する
技術の一例が実開平2−43765号公報に記載されて
いる。これは、車体速度センサにより車体速度を検出
し、操舵角センサにより、ドライバにより操舵されるス
テアリングホイールの操舵角を検出し、それら検出車体
速度と検出操舵角とに基づき、タイヤの横すべり角とそ
れに発生するコーナリングフォースとの関係(以下、単
にタイヤ特性という)が線型(比例)領域にあるとの前
提の下に車体の横すべり角を推定する技術である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】車両が旋回限界に達す
るときとは普通、そのタイヤ特性が今まさに線型領域か
ら非線型領域に移行しようとするときや、非線型領域内
の一時期である。したがって、車両が旋回限界に達した
か否かを正確に判定するためには、タイヤ特性が線型領
域にあるか非線型領域にあるかを問わず、車体の横すべ
り角が正確に取得されることが不可欠である。
【0006】しかし、上述の従来の横すべり角取得技術
は、タイヤ特性が線型領域にあるとの前提の下に検出車
体速度と検出操舵角とに基づいて車体の横すべり角を推
定するのであって、タイヤ特性が非線型領域にあるとき
には車体の横すべり角を正確に推定することができな
い。そのため、この従来の横すべり角取得技術を採用し
て、車両が旋回限界に達したか否かの判定を行う場合に
は、その判定の精度を十分には高めることができないと
いう問題が生ずる。
【0007】本発明はこの問題を生じさせることなく、
車両が旋回限界に達したことを正確に判定することを課
題として為されたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の要旨は、車両の運動を制御し、その制御特性
の変化により、車両運動特性における車両の操縦応答性
と走行安定性との比率を変化させる車両運動制御装置
を、(a) 車体の走行速度を検出する車体速度センサと、
(b) 車両重心点の車両横方向における加速度を検出する
横加速度センサと、(c) 車体のヨーレートを検出するヨ
ーレートセンサと、(d) 検出横加速度を検出車体速度で
割った値から検出ヨーレートを差し引いた値である車両
重心点の横すべり角変化速度が基準速度以上であれば、
車両の操縦応答性に対する走行安定性の比率が増加する
向きに前記制御特性を変化させるコントローラとを含む
ものとしたことにある。
【0009】なお、車体速度は一般に、車体の前後方向
速度と横方向速度との合成値を意味するため、本発明に
おける「車体速度センサ」は一般に、車両の複数の車輪
の回転速度を用いて検出するものとされる。なお、この
検出の方式には例えば、各車輪の回転速度を個々に検出
してそれらを総合的に用いて車体速度を検出する方式
や、トランスミッションのアウトプットシャフトの回転
速度を左右駆動車輪の平均速度として検出してそれを車
体速度とする方式などがある。しかし、本発明における
「車体速度」は、それに限られず、車体の前後方向速度
を意味する場合もあり、この場合には本発明における
「車体速度センサ」は例えば、前後方向速度を検出する
ドップラ速度センサとすることができる。
【0010】
【作用】車両の通常の旋回運動では、車両重心点の横す
べり角β(反時計方向が正)の絶対値はほぼ0であって
1よりかなり小さいとみなすことができる。したがっ
て、横すべり角βは車体の前後方向速度vx (前方向が
正)と横方向速度vy (左方向が正)とを用いて次のよ
うに表すことができる。 β≒vy /vx ただし、ここにおいて車体速度Vは、車体の前後方向速
度vx と横方向速度vy との合成値を意味すると仮定す
る。しかし、横すべり角βがほぼ0であるとみなされて
いるから、車体速度Vは、前後方向速度vx にほぼ等し
いとみなすことができることになる。したがって、横す
べり角βは車体速度Vと横方向速度vy とを用いて次の
ように表すことができる。 β≒vy /V
【0011】そして、このような前提を持つ通常の旋回
運動では、車体重心点の車両横方向における加速度であ
る横加速度Gy が、タイヤ特性が線型領域にあるか非線
型領域にあるかを問わず、次式で表されることが既に知
られている。 Gy =Dvy +V・γ ただし、この式においてDvy は、横方向速度vy の時
間微分値を意味し、γは車体のヨーレート(反時計方向
が正)を意味する。この式を変形すれば次の式が得られ
る。 Dβ=Gy /V−γ ただし、この式においてDβは、横すべり角βの時間微
分値、すなわち、本発明における「車両重心点の横すべ
り角変化速度」を意味する。
【0012】なお、この式の誘導過程については、文献
『車両の運動と制御(共立出版株式会社 第1版 昭和
54年10月20日発行)』の第31頁〜第33頁に詳
細に記載されているため、ここでは詳細な説明を省略す
る。
【0013】一方、車両の旋回運動においては一般に、
横すべり角βが大きいほど、車体の姿勢が不安定となっ
て、スピンまたはドリフトアウトに陥る可能性が強ま
る。しかし、車両の通常の旋回運動においては、横すべ
り角βは前述のように、ほぼ0に近い値であって、車体
姿勢の安定度に応じてそれほど敏感に変化しない値であ
る。
【0014】これらの事情に鑑み、本発明に係る車両運
動制御装置においては、横加速度Gy を車体速度Vで割
った値からヨーレートγを差し引いた値である横すべり
角変化速度Dβが基準速度以上であれば、車両の操縦応
答性に対する走行安定性の比率が増加する向きに車両運
動特性が変化させられる。横すべり角変化速度Dβが基
準速度以上となったことは、横すべり角βが急増したこ
とを意味するから、本発明に係る車両運動制御装置にお
いては結局、横加速度Gy ,車体速度Vおよびヨーレー
トγから精度よく取得できる横すべり角変化速度Dβか
ら間接的に、横すべり角βの大小判定が行われることに
なるのである。
【0015】
【発明の効果】このように、本発明に従えば、タイヤ特
性が線型領域にあるか非線型領域にあるかを問わず、横
すべり角変化速度が正確に取得され、それに応じて車両
運動特性が制御されるから、それの制御精度が向上する
という効果が得られる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例である油圧式のパワ
ーステアリング装置を図面に基づいて詳細に説明する。
本パワーステアリング装置は、図2に示すように、車両
重心点の車両横方向における加速度(以下、単に横加速
度という)を、左方向を正として検出する車両横方向加
速度センサ(以下、単に横加速度センサという)10,
車両の左右従動車輪の平均速度を車体速度として、前方
向を正として検出する車体速度センサ20および車両重
心点を通る鉛直軸回りのヨーレートを、反時計方向を正
として検出する車両ヨーレートセンサ(以下、単にヨー
レートセンサという)30を備えている。それらはコン
ピュータを主体とする状態推定ECU(Electronic Con
trol Unit )40の入力ポートに接続されている。この
状態推定ECU40は、横加速度Gy ,車体速度Vおよ
びヨーレートγに基づき、図1にフローチャートで表さ
れる旋回状態判定プログラムを実行することにより、車
両の旋回状態を推定するものである。
【0017】具体的には、まず、ステップS1(以下、
単にS1で表す。他のステップについても同じ)におい
て、各センサ10〜30から横加速度Gy ,車体速度V
およびヨーレートγが読み込まれ、さらに、その車体速
度Vに対応する基準速度Dβ0 がコンピュータのROM
から読み込まれる。ROMには、車体速度Vと基準速度
Dβ0 との間の関係であって、車体速度Vが高いほど基
準速度Dβ0 が低くなる関係が予め記憶されており、こ
の関係に従って車体速度Vに対応する基準速度Dβ0
取得されるのである。
【0018】続いて、S2において、横加速度Gy を車
体速度Vで割った値からヨーレートγを差し引くことに
よって横すべり角変化速度Dβが算出され、S3におい
て、その横すべり角変化速度Dβが今回の基準速度Dβ
0以上であるか否かが判定される。そうでなければ判定
がNOとなり、S4において、RAMの限界判定フラグ
がOFFされる。限界判定フラグは、OFFされた状態
で車両が旋回限界に達していないことを示す一方、ON
された状態で車両が旋回限界に達したことを示すもので
ある。したがって、今回は車両が限界限界に達してしな
いことを限界判定フラグが示すことになる。以上で本プ
ログラムの一回の実行が終了する。
【0019】これに対して、横すべり角変化速度Dβが
今回の基準速度Dβ0 以上である場合には、S3の判定
がYESとなり、S5において限界判定フラグがONさ
れ、以上で本プログラムの一回の実行が終了する。
【0020】以上のように構成された状態推定ECU4
0の出力ポートには図2に示すように、コンピュータを
主体とするパワーステアリング反力制御ECU(以下、
単に反力制御ECUという)50が接続されている。
【0021】ところで、本パワーステアリング装置は、
ドライバによりステアリングホイールに加えられる操舵
トルクと路面から操舵車輪に加えられる路面反力トルク
との差に基づく操舵アシストトルクを油圧によりステア
リングホイールに加える図示しないコントロールバルブ
を備える一方、そのステアリングホイールに、そのコン
トロールバルブに基づく操舵アシストトルクを打ち消す
向きの油圧反力トルクを付与するとともにそれの大きさ
を電気的に制御するパワーステアリング反力制御アクチ
ュエータ(以下、単に反力制御アクチュエータという)
60を備えている。そして、この反力制御アクチュエー
タ60が上記反力制御ECU50により制御されるので
ある。なお、それらコントロールバルブおよび反力制御
アクチュエータ60は周知であって、本発明を理解する
上で不可欠なものではないため、ここではその説明を省
略する。
【0022】本パワーステアリング装置は、反力制御E
CU50が反力制御アクチュエータ60を介して実質的
な操舵アシストトルク(すなわち、コントロールバルブ
に基づく操舵アシストトルクから反力制御アクチュエー
タ60に基づく油圧反力トルクを差し引いたものであっ
て、最終的にステアリングホイールからドライバに加え
られるトルク)を車体速度Vに応じて変化させるいわゆ
る車速感応型である。反力制御ECU50はそれのRO
Mにおいて、車体速度Vと油圧反力トルクとの関係(以
下、単に操舵アシスト特性という)を2種類予め記憶し
ていて、それら操舵アシスト特性を択一して反力制御ア
クチュエータ60を制御するのである。それら操舵アシ
スト特性の一方は通常用とされ、他方は旋回限界用とさ
れ、この旋回限界用の操舵アシスト特性は通常用の操舵
アシスト特性より重い操舵フィーリングが実現されるよ
うに設定されている。
【0023】そして、反力制御ECU50は、状態推定
ECU40により限界判定フラグがOFFされていれ
ば、通常用の操舵アシスト特性に従って反力制御アクチ
ュエータ60を制御するが、限界判定フラグがONされ
ていれば、旋回限界用の操舵アシスト特性に従って反力
制御アクチュエータ60を制御する。したがって、車両
が旋回限界に達したときにはそうでないときより操舵フ
ィーリングが重くされるため、ドライバは車両が旋回限
界に達したことをステアリングホイールを介して確実に
認識することができるとともに、ドライバによるステア
リングホイールの過剰な操舵(例えば、大舵角操舵や速
い操舵)が防止され、結局、車両運動特性における車両
の操縦応答性に対する走行安定性の比率が向上すること
になる。
【0024】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、状態推定ECU40および反力制御ECU
50が本発明における「コントローラ」を構成している
のである。
【0025】なお付言すれば、本実施例における車体速
度センサ20は、車輪の回転速度を用いて車体速度Vを
検出する方式であるため、その車体速度Vは車体の前後
方向速度vx とは厳密には一致しない。そして、真の前
後方向速度vx を検出することが必要である場合には、
この車体速度センサ20を例えばドップラ速度センサと
すれば、真の前後方向速度vx を検出することが可能と
なる。
【0026】さらに付言すれば、本実施例においては、
基準速度Dβ0 が車速Vに応じて変わる可変値とされて
いたが、その他のパラメータに応じて変わる可変値とす
ることも、固定値とすることもできる。
【0027】さらに付言すれば、本実施例は、本発明を
パワーステアリング装置に適用した場合の一例であった
が、その他の車両運動制御装置に本発明を適用すること
ができる。例えば、前述の、4輪操舵制御装置,駆動力
配分制御装置,サスペンション制御装置,パワーステア
リング装置,アンチロック制御装置,トラクション制御
装置などにも本発明を適用することができるのである。
【0028】これらの他にも、特許請求の範囲を逸脱す
ることなく、当業者の知識に基づいて種々の変形,改良
を施した態様で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるパワーステアリング装
置が用いる旋回状態判定プログラムを示すフローチャー
トである。
【図2】そのパワーステアリング装置の電気系統を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
10 車両横方向加速度センサ 20 車体速度センサ 30 車両ヨーレートセンサ 40 状態推定ECU 50 パワーステアリング反力制御ECU 60 パワーステアリング反力制御アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 137:00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の運動を制御し、その制御特性の変
    化により、車両運動特性における車両の操縦応答性と走
    行安定性との比率を変化させる装置であって、 車体の走行速度を検出する車体速度センサと、 車両重心点の車両横方向における加速度を検出する横加
    速度センサと、 車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、 検出横加速度を検出車体速度で割った値から検出ヨーレ
    ートを差し引いた値である車両重心点の横すべり角変化
    速度が基準速度以上であれば、車両の操縦応答性に対す
    る走行安定性の比率が増加する向きに前記制御特性を変
    化させるコントローラとを含むことを特徴とする車両運
    動制御装置。
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