JPH0783949A - 車両のヨーレート検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タイヤのコーナリングパワーを推定してその
推定値と車両の走行速度および舵角とに基づいて車両の
ヨーレートを検出する装置の検出精度を高める。 【構成】 各輪のタイヤの空気圧をタイヤ圧検出部３で
検出し、左右前輪の平均タイヤ圧と左右後輪の平均タイ
ヤ圧とをそれぞれ各平均タイヤ圧演算部４で演算する。
タイヤ圧とコーナリングパワーとの間の関係に従い、演
算された各平均タイヤ圧に応じて各平均コーナリングパ
ワーを各平均コーナリングパワー演算部５で演算する。
演算された各平均コーナリングパワーと走行速度検出部
１で検出された走行速度および実舵角検出部２で検出さ
れた実舵角とに基づき、車両の平面２自由度線形モデル
を想定することにより、車両の目標ヨーレートをヨーレ
ート演算部６で演算する。タイヤ圧の変動を考慮してコ
ーナリングパワーが推定されて目標ヨーレートが検出さ
れるから、検出精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行速度，舵角
およびタイヤのコーナリングパワーに基づいて車両のヨ
ーレートを検出する装置に関するものであり、特に、そ
の検出の精度の向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平２−７０５６１号公報には、車両
の目標ヨーレートと実ヨーレートとをそれぞれ検出し、
それら検出値相互の関係から車両の旋回特性を判定する
技術が開示されている。この技術においては、目標ヨー
レートは、タイヤのコーナリングパワーを推定してそれ
と走行速度および舵角とに基づいて検出され、一方、実
ヨーレートは、車両の前端部における横方向速度と後端
部における横方向速度との差に基づいて検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の目
標ヨーレート検出技術では、目標ヨーレートを正確に検
出し得ないことがある。タイヤのコーナリングパワー
は、常に一定ではなく、例えば図１０にグラフで示すよ
うに、タイヤの空気圧に応じて変化する。しかし、この
従来の目標ヨーレート検出技術は、標準的なタイヤ空気
圧を想定し、その下に、コーナリングパワーを唯一の固
定値として推定する。そのため、この従来の目標ヨーレ
ート検出技術には、タイヤ空気圧の変動が生じると目標
ヨーレートの検出精度が低下することを避け得ないとい
う問題があったのである。

【０００４】本発明は、以上の事情を背景として、車両
の走行速度，舵角およびタイヤのコーナリングパワーに
基づいて車両のヨーレートを検出する装置の精度を向上
させることを課題としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は、車両の走行
速度，舵角およびタイヤのコーナリングパワーに基づい
て車両のヨーレートを検出する装置を、図１に示すよう
に、(a) 車両の走行速度を検出する走行速度検出手段Ｍ
１と、(b) その車両の舵角を検出する舵角検出手段Ｍ２
と、(c) その車両のタイヤの空気圧を検出するタイヤ空
気圧検出手段Ｍ３と、(d) 検出されたタイヤ空気圧に基
づいて前記タイヤのコーナリングパワーを推定し、推定
したコーナリングパワーと前記検出された走行速度およ
び舵角とに基づいて前記車両のヨーレートを検出するヨ
ーレート検出手段Ｍ４とを含むものとすることにより解
決される。

【０００６】

【作用】このように構成したヨーレート検出装置におい
ては、走行速度検出手段Ｍ１により車両の走行速度が検
出され、舵角検出手段Ｍ２により車両の舵角が検出さ
れ、タイヤ空気圧検出手段Ｍ３によりタイヤの空気圧が
検出される。さらに、ヨーレート検出手段Ｍ４により、
タイヤ空気圧の検出値に基づいてタイヤのコーナリング
パワーが推定され、その推定されたコーナリングパワー
と上記検出された走行速度および舵角とに基づいてヨー
レートが検出される。その結果、タイヤ空気圧の変動を
考慮してヨーレートが検出されることとなる。

【０００７】このヨーレート検出装置により検出される
ヨーレートは、一般に、車両に対する外乱を想定せず、
走行速度および舵角に理論上対応するヨーレートを意味
するから、このヨーレート検出装置は、目標ヨーレート
と実ヨーレートとの関係から車両の旋回特性を判定する
技術において目標ヨーレート検出装置として使用するこ
とができる。ただし、例えば、実ヨーレートは常に実質
的に目標ヨーレートと一致するとの前提を採用する場合
には、本発明に係るヨーレート検出装置を実ヨーレート
検出装置として使用することもできる。

【０００８】本発明における舵角検出手段Ｍ２は、運転
者により操作されるステアリングホイールの操作角であ
る操舵角を検出するものとしたり、操舵車輪（操向車輪
ともいう）の実際の舵角である実舵角を検出するものと
することができる。

【０００９】本発明におけるタイヤ空気圧検出手段Ｍ３
は、空気圧センサにより実際にタイヤ空気圧を検出する
ものでも、タイヤ空気圧と関連した量を検出してその結
果から実際のタイヤ空気圧を推定するものでもよい。例
えば、実開昭５９−７２５３０号公報に記載されている
ように、車輪回転速度の変動の共振周波数をＦＦＴ等に
より演算し、その共振周波数の変動値によりタイヤ空気
圧を推定したり、特開昭６２−１４９０２号公報に記載
されているように、タイヤが路面上の突起を乗り越える
などして、タイヤに対する外力が変化したときにおける
車輪回転速度の変化率がタイヤ空気圧に対応して変化す
ることを利用してタイヤ空気圧を推定したり、本出願人
の特願平５−１９８４２９号明細書に記載されているよ
うに、車輪の角速度等を入力とする外乱オブザーバによ
り推定してもよい。タイヤ空気圧を外乱オブザーバによ
り推定する手法の一例を実施例において詳述する。

【００１０】本発明におけるヨーレート検出手段Ｍ４
は、走行速度，舵角およびコーナリングパワーから直接
ヨーレートを演算し、あるいはテーブルを用いて検出す
るものでもよく、また、車輪の標準的なタイヤ空気圧と
検出されたタイヤ空気圧との差、すなわちタイヤ空気圧
の変動量に基づき、標準的なコーナリングパワーを補正
するものでもよい。もちろん、標準的なコーナリングパ
ワーと検出された走行速度および舵角とに基づいて標準
的なヨーレートを検出し、それをタイヤ空気圧の変動量
に基づいて補正するものでもよい。

【００１１】本発明におけるヨーレート検出手段Ｍ４は
また、タイヤ特性、すなわち車輪の横スリップ角に対す
るコーナリングフォースの関係であって線形領域と非線
形領域とからなるものをすべて線形領域からなるものと
みなして（すなわち、本来の線形領域の延長上に非線形
領域があるものとみなして）、コーナリングパワーを推
定して目標ヨーレートまたは実ヨーレートを検出するも
のとすることも、タイヤ特性の非線形性を考慮し、タイ
ヤ空気圧のみならず車輪の横スリップ角にも基づいてコ
ーナリングパワーを推定して目標ヨーレートまたは実ヨ
ーレートを検出するものとすることもできる。

【００１２】本発明におけるヨーレート検出手段Ｍ４は
さらに、タイヤ空気圧のみならず車輪荷重をも入力信号
とし、それら双方に基づいてコーナリングパワーを推定
するものとすることもできる。コーナリングパワーは、
例えば図１１にグラフで示すように、タイヤ空気圧のみ
ならず車輪荷重によっても変化するからである。

【００１３】

【発明の効果】このように、本発明によれば、少なくと
もタイヤ空気圧の変動を考慮してコーナリングパワーが
推定されて車両のヨーレートが検出されるから、その精
度が向上するという効果が得られる。

【００１４】特に、タイヤ空気圧のみならず車輪荷重に
も基づいてコーナリングパワーを推定する態様で本発明
を実施する場合には、タイヤ空気圧の変動のみならず車
輪荷重の変動をも考慮してコーナリングパワーが推定さ
れるから、ヨーレートの検出精度が一層向上するという
効果が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を２ＷＳ車（左右前輪のみが操
舵車輪である４輪車両）の目標ヨーレート検出装置に適
用した場合を例として図面に基づいて詳細に説明する。

【００１６】本実施例の目標ヨーレート検出装置は、図
２に示すように、走行速度検出部１と、実舵角検出部２
と、各車輪について個々に設けられたタイヤ圧検出部３
と、左右前輪と左右後輪とについて個々に設けられた平
均タイヤ圧演算部４および平均コーナリングパワー演算
部５と、ヨーレート演算部６とを備えている。以下、各
部について順次説明する。なお、タイヤ圧検出部３につ
いては全車輪間で同じであり、また、平均タイヤ圧演算
部４および平均コーナリングパワー演算部５について
は、左右前輪用と左右後輪用とで同じである。

【００１７】走行速度検出部１は、車両の走行速度Ｖを
逐次検出してヨーレート演算部６に供給する。実舵角検
出部２は、左右前輪の実舵角δを逐次検出してヨーレー
ト演算部６に供給する。

【００１８】各タイヤ圧検出部３は、図３の機能ブロッ
ク図および図４の構成ブロック図で示すように構成され
ている。図４において１０はロータ、１２は電磁ピック
アップである。ロータ１０は図５に示す車輪１４と共に
回転するものであり、外周に多数の歯１６を備えてい
る。電磁ピックアップ１２はそれらの歯１６の通過に応
じて周期的に変化する電圧を発生する。この電圧は波形
整形器１８によって矩形波に整形され、コンピュータ２
０のＩ／Ｏポート２２に供給される。

【００１９】車輪１４は図５に示すように、ホイール２
４の外周にタイヤ２６が取り付けられたタイヤ付ホイー
ルであるが、図６に示すように、相対回転可能なリム側
部２８とベルト側部３０とがねじりばね３２によって連
結されたものと考えることができる。上記ロータ１０は
ホイール２４と一体的に回転するように取り付けられる
ため、電磁ピックアップ１２は厳密にはリム側部２８の
角速度を検出することになる。

【００２０】前記コンピュータ２０は図４に示すように
ＣＰＵ４０，ＲＯＭ４２およびＲＡＭ４４を備えてお
り、ＲＯＭ４２に図示しない角速度演算ルーチンが格納
されることによって、上記ロータ１０，電磁ピックアッ
プ１２および波形整形器１８と共に図３の角速度検出部
４６を構成している。

【００２１】このコンピュータ２０は図４に示すように
別のコンピュータ４７と接続されている。このコンピュ
ータ４７もＣＰＵ４８，ＲＯＭ４９，ＲＡＭ５０および
Ｉ／Ｏポート５１を備えており、ＲＯＭ４９に後述の式
等の演算を行うためのルーチンや図７のフローチャート
で表される相関演算ルーチン等、種々の制御プログラム
が格納されることによって、図３に示す外乱オブザーバ
５２，相関演算部５６，正規化部５８，タイヤ圧演算部
６０を構成している。そして、これら各部と前記角速度
検出部４６とによって図２のタイヤ圧検出部３が構成さ
れている。

【００２２】コンピュータ２０は電磁ピックアップ１２
および波形整形器１８から供給される信号に基づいて車
輪１４のリム側部２８の回転速度を算出する。回転速度
は、予め定められた一定のサンプリング時間内における
波形整形器１８からの矩形波の立上がりの時間間隔の平
均から演算される。

【００２３】まず、予め定められたサンプリング時間内
における矩形波の最初と最後の立上がりの時期とサンプ
リング時間内における立上がりの回数とが検出される。
立上がりが生じる毎に割込みルーチンにより、コンピュ
ータ２０に内蔵のタイマの示す時間が読み込まれるとと
もに、立上がりの数がカウントされるのである。続い
て、サンプリング時間内における車輪１４の平均回転速
度が演算される。サンプリング時間内における全ての立
上がり間の平均時間間隔が演算され、それからリム側部
２８の角速度ω_R が演算され、ＲＡＭ４４の角速度メモ
リに格納されるのである。

【００２４】外乱オブザーバ５２は、車輪１４の図６に
示すモデルに基づいて構成されている。以下、この外乱
オブザーバ５２の構成について説明する。車輪１４を、
リム側部２８の慣性モーメントＪ_R とベルト側部３０の
慣性モーメントＪ_B とがばね定数Ｋのねじりばね３２に
より接続されたものとモデル化すれば、次の状態方程式
(1) 〜(3) が成立する。 Ｊ_R ω_R ′＝−Ｋ（θ_R −θ_B ）＋Ｔ₁ ・・・(1) Ｊ_B ω_B ′＝Ｋ（θ_R −θ_B ）−Ｔ_d ・・・(2) θ_RB＝θ_R −θ_B ・・・(3)

【００２５】ただし、 ω_R ：リム側部２８の角速度 ω_R ′：リム側部２８の角加速度 ω_B ：ベルト側部３０の角速度 ω_B ′：ベルト側部３０の角加速度 θ_RB ：リム側部２８とベルト側部３０とのねじり角
（リム側部回転角θ_R とベルト側部回転角θ_B との差） Ｔ₁ ：リム側部２８に加えられる駆動・制動トルク Ｔ_d ：路面からのトルク（外乱トルクと回転負荷トル
クとの和） なお、実際にはリム側部２８の慣性モーメントＪ_R とベ
ルト側部３０の慣性モーメントＪ_B との間にはダンパが
存在するが、その影響は比較的小さいため無視できる。

【００２６】上記状態方程式をベクトルおよび行列を用
いて表せば次の(4) 式となる。

【００２７】

【数１】

【００２８】ここで、タイヤ２６の空気圧が変化し、ね
じりばね３２のばね定数がＫからＫ＋ΔＫに変化したと
きの車輪１４の運動は次の(5) 式で表される。

【００２９】

【数２】

【００３０】すなわち、ばね定数ＫがΔＫだけ変化する
ことは正常なタイヤ２６に(5) 式の最終項で表される外
乱トルクが加えられたのと等価である。この外乱トルク
にはばね定数Ｋの変化量ΔＫの情報が含まれており、か
つ、タイヤ２６の空気圧に応じて変化するので、この外
乱トルクを推定することによってタイヤ２６の空気圧の
変化量を推定することができる。この外乱トルクの推定
に外乱オブザーバの手法を用いるのであり、推定すべき
外乱トルクは次の(6) 式で表される。

【００３１】

【数３】

【００３２】しかし、理論上ベクトル［ｗ］の中の一つ
の要素しか推定できないため、第２要素であるｗ₂ を推
定することとする。外乱トルクを次の(7) 式 ｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RB・・・(7) で定義すれば、車輪１４の状態方程式は次の(8) 式のよ
うになるため、この式に基づいて外乱オブザーバ５２を
構成する。

【００３３】

【数４】

【００３４】外乱オブザーバ５２は外乱トルクをシステ
ムの状態変数の一つとして推定するものである。そこ
で、上記(7) 式の外乱トルクｗ₂ をシステムの状態に含
めるために、外乱トルクｗ₂ のダイナミクスを次の(9)
式で近似する。 ｗ₂ ′＝０・・・(9) これは図８に示すように連続して変化する外乱トルクを
階段状に近似（零次近似）することを意味し、外乱オブ
ザーバ５２の外乱推定速度を推定すべき外乱トルクの変
化に比べて十分速くすれば、この近似は十分に許容され
る。上記(9) 式より、外乱トルクをシステムの状態に含
めると次の(10)式の拡張系が構成される。

【００３５】

【数５】

【００３６】上記(10)式において［ω_B θ_RB ｗ₂ ］
^T が検出できない状態となる。したがって、このシステ
ムに基づいて外乱オブザーバ５２を構成すれば、外乱ト
ルクｗ₂ と検出できない状態変数ω_B ，θ_RBとを推定す
ることができる。記述を簡単にするために、(10)式のベ
クトルおよび行列を分解して次のように表すこととす
る。

【００３７】

【数６】

【００３８】このとき、状態［ｚ］＝［ω_R θ_RB ｗ
₂ ］^T を推定する最小次元オブザーバの構成は次の(11)
式で表される。 ［ｚ_p ′］＝［Ａ₂₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₂₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₂ ］［ｕ］＋［Ｇ］｛ ［ｘ_a ′］−（［Ａ₁₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₁₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₁ ］［ｕ］）｝＝（ ［Ａ₂₁］−［Ｇ］［Ａ₁₁］）［ｘ_a ］＋（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｚ_p ］ ＋［Ｇ］［ｘ_a ′］＋（［Ｂ₂ ］−［Ｇ］［Ｂ₁ ］）［ｕ］・・・(11) ただし、 ［ｚ_p ］ ：［ｚ］の推定値 ［ｚ_p ′］：推定値［ｚ_p ］の変化率 ［Ｇ］ ：外乱オブザーバ５２の推定速度を決めるゲ
イン ［ｕ］ ：駆動・制動トルクＴ₁ ［Ｂ₁ ］ ：１／Ｊ_R ［Ｂ₂ ］ ：［０ ０ ０］^T これをブロック線図で表わすと図９のようになる。

【００３９】また、真値と推定値との誤差［ｅ］を
［ｅ］＝［ｚ］−［ｚ_p ］とおき、誤差［ｅ］の変化率
を［ｅ′］とすると、次の(12)式の関係を得る。 ［ｅ′］＝（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｅ］・・・(12) これは外乱オブザーバ５２の推定特性を表しており、行
列（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）の固有値がすなわち外
乱オブザーバ５２の極となる。したがって、この固有値
がｓ平面の左半面において原点から離れるほど外乱オブ
ザーバ５２の推定速度が速くなる。オブザーバゲイン
［Ｇ］は希望の推定速度になるように決定すればよい。

【００４０】以上のように構成された外乱オブザーバ５
２においては、角速度検出部４６において演算されたリ
ム側部２８の角速度ω_R を入力として、ねじりばね３２
のばね定数ＫがΔＫ変化した場合の前記(7) 式で表され
る外乱トルクｗ₂ が推定され、外乱トルク推定値ｗ_2pが
取得されるが、それとともに検出が不可能であるベルト
側部３０の角速度ω_B ，リム側部−ベルト側部間のねじ
り角θ_RBも推定され、それぞれ推定値ω_Bp，θ_RBp が取
得される。

【００４１】上記外乱トルクおよびねじり角の推定値ｗ
_2p，θ_RBp を用いて相関演算部５６において相関演算が
行われ、正規化部５８で正規化が行われて、ねじりばね
３２のばね定数Ｋの変化が求められる。

【００４２】まず、相関演算部５６において、図７のフ
ローチャートで表される相関演算ルーチンが実行され
る。ステップＳ２１（以下、単にＳ２１で表す。他のス
テップについても同じ）の初期設定において、整数ｉが
１にリセットされ、前記(7) 式で表される外乱トルクｗ
₂ の推定値ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBp との相互相関値
Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）とねじり角推定値θ_RBp の自己相関
値Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）とが０にリセットされる。相互
相関値メモリおよび自己相関値メモリの内容が０にされ
るのである。

【００４３】続いて、Ｓ２２で現時点の外乱推定値ｗ
_2pi およびねじり角推定値θ_RBpiが読み込まれ、Ｓ２３
で外乱推定値ｗ_2pi とねじり角推定値θ_RBpiとの積が演
算され、相互相関値Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）に加算される。
ただし、最初にＳ２３が実行される際には相互相関値Ｃ
（ｗ_2p，θ_RBp ）が０であるため、相互相関値メモリに
外乱推定値ｗ_2pi とねじり角推定値θ_RBpiとの積が格納
されるのみである。同様にＳ２４でねじり角推定値θ
_RBpiの２乗が演算され、自己相関値メモリの自己相関値
Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に加算される。

【００４４】Ｓ２５において整数ｉが予め定められた整
数Ｍ以上になったか否かが判定されるが、当初は判定が
ＮＯであるため、Ｓ２６で整数ｉが１増加させられ、再
びＳ２２〜Ｓ２４が実行される。この実行がＭ回繰り返
されたときＳ２５の判定がＹＥＳとなり、ばね定数変化
取得用の相関演算ルーチンの１回の実行が終了する。

【００４５】相関演算部５６において以上のようにして
相互相関値Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）と自己相関値Ｃ
（θ_RBp ，θ_RBp ）とが求められた後、正規化部５８に
おいて次の（13）式 Ｌ_k ＝Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）・・・(13) によりＬ_K 値が求められ、ＲＡＭ５０のＬ_K 値メモリに
格納される。このＬ_K 値は次の（14) 式 Ｌ_k ＝（−１／Ｊ_B ）Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B ・・・(14) ただし、Ｃ₀ はＣ（Ｔ_dp，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）で表される値であり、ばね定数Ｋの変化とは無関
係であるので、タイヤ圧ｐが正常の状態で予め求めてお
くことによって補償できる。

【００４６】タイヤ圧演算部６０においては、以上のよ
うにして取得され、Ｌ_K 値メモリに格納されているＬ_K
値に基づいてねじりばね３２のばね定数Ｋの変化量ΔＫ
が演算される。Ｌ_K 値は前述のように（−１／Ｊ_B ）・
Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B に対応する値であるため、Ｌ_K 値とば
ね定数変化量ΔＫとの間には一定の関係があり、さらに
このばね定数変化量ΔＫとタイヤ圧変化量Δｐとの間に
も一定の関係があるため、結局、Ｌ_K 値とタイヤ圧変化
量Δｐとの間に一定の関係がある。この関係が予めタイ
ヤ圧変化量テーブルとしてＲＯＭ４９に格納されてお
り、このテーブルに基づいてＬ_K 値からタイヤ圧変化量
Δｐが求められるのである。このタイヤ圧変化量Δｐは
正規のタイヤ圧ｐ₀ からの変化量であるから、正規のタ
イヤ圧ｐ₀ からこのタイヤ圧変化量Δｐを引いた値ｐ＝
ｐ₀ −Δｐが現在のタイヤ圧ｐとして演算され、ＲＡＭ
５０のタイヤ圧メモリに格納される。すなわち、各タイ
ヤ圧検出部３においては、左前輪タイヤ圧ｐ_fl，右前輪
タイヤ圧ｐ_fr，左後輪タイヤ圧ｐ_rlおよび右後輪タイヤ
圧ｐ_rrが車輪に関連付けてタイヤ圧メモリに格納される
のである。

【００４７】タイヤ圧検出部３において以上のようにし
て検出（推定）されたタイヤ圧ｐは図２の平均タイヤ圧
演算部４に供給される。左右前輪のタイヤ圧ｐ_flおよび
ｐ_frは左右前輪用の平均タイヤ圧演算部４に、左右後輪
のタイヤ圧ｐ_rlおよびｐ_rrは左右後輪用の平均タイヤ圧
演算部４にそれぞれ供給されるのである。左右前輪用の
平均タイヤ圧演算部４においては、左右前輪のタイヤ圧
ｐ_flおよびｐ_frの平均値が左右前輪の平均タイヤ圧ｐ_fM
として演算され、一方、左右後輪用の平均タイヤ圧演算
部４においては、左右後輪のタイヤ圧ｐ_rlおよびｐ_rrの
平均値が左右後輪用の平均タイヤ圧ｐ_rMとして演算され
る。

【００４８】演算された左右前輪の平均タイヤ圧ｐ_fMは
左右前輪用の平均コーナリングパワー演算部５に、左右
後輪の平均タイヤ圧ｐ_rMは左右後輪用の平均コーナリン
グパワー演算部５にそれぞれ供給される。左右前輪用の
平均コーナリングパワー演算部５は、左右前輪の車輪荷
重の平均値の標準的な値の下に成立するタイヤ圧ｐと左
右前輪の平均コーナリングパワーＫ_fMとの関係（図１０
参照）に従い、左右前輪の平均タイヤ圧ｐ_fMに応じて左
右前輪の平均コーナリングパワーＫ_fMを演算するように
設計されている。一方、左右後輪用の平均コーナリング
パワー演算部５も同様にして左右後輪の平均コーナリン
グパワーＫ_rMを演算するように設計されている。

【００４９】車両を平面２自由度線形モデル化する場合
には、文献『自動車の運動と制御』の「第３章 車両運
動の基礎」に記載されているように、操舵応答の伝達関
数（以下、ヨーレート伝達関数という）として次式が得
られる。

【００５０】

【数７】

【００５１】ただし、 γ（ｓ）：目標ヨーレートγのラプラス変換 δ（ｓ）：実舵角δのラプラス変換 ｓ：ラプラス演算子 Ｇ（０）：ヨーレートゲイン定数

【００５２】

【数８】

【００５３】Ｔ：時定数

【００５４】

【数９】

【００５５】ζ：操舵に対する車両の応答の減衰比

【００５６】

【数１０】

【００５７】ω_n ：操舵に対する車両の応答の固有振動
数

【００５８】

【数１１】

【００５９】Ａ：スタビリティファクタ

【００６０】

【数１２】

【００６１】Ｖ：車両の走行速度 δ：前輪の実舵角 Ｌ：車両のホイールベース Ｌ_f ：車両重心点と前輪車軸との距離 Ｌ_r ：車両重心点と後輪車軸との距離 Ｋ_f ：前輪１個当たりのタイヤコーナリングパワー Ｋ_r ：後輪１個当たりのタイヤコーナリングパワー ｍ：車両の慣性質量 Ｉ：車両のヨーイング慣性モーメント ｋ：車両のヨー慣性半径

【００６２】ヨーレート演算部６には、走行速度検出部
１からは走行速度Ｖ、実舵角検出部２からは実舵角δ、
左右前輪用の平均コーナリングパワー演算部５からは左
右前輪の平均コーナリングパワーＫ_fM、左右後輪用の平
均コーナリングパワー演算部５からは左右後輪の平均コ
ーナリングパワーＫ_rMがそれぞれ逐次入力される。ヨー
レート演算部６は、それら入力信号に基づき、上記ヨー
レート伝達関数に従い、現時点の目標ヨーレートγを逐
次演算して出力する。

【００６３】したがって、本実施例においては、タイヤ
圧に応じてタイヤのコーナリングパワーが推定され、そ
れと走行速度および舵角とに基づいて目標ヨーレートが
演算されるから、タイヤ圧の変動とは無関係にコーナリ
ングパワーを一律に推定する場合に比較して、目標ヨー
レートの精度が向上するという効果が得られる。

【００６４】さらに、本実施例においては、操舵に対す
る車両の過渡応答をも考慮して目標ヨーレートが演算さ
れるようになっているため、操舵に対する車両の応答が
定常状態にあると過渡状態にあるとを問わず常に正確に
目標ヨーレートが演算されるという効果も得られる。た
だし、定常円旋回状態でのみ成立する伝達関数を用いて
目標ヨーレートが演算される態様で本発明を実施するこ
とは可能である。

【００６５】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、走行速度検出部１によって走行速度検出手
段が構成され、実舵角検出手段２によって舵角検出手段
が構成され、角速度検出部４６，外乱オブザーバ５２，
相関演算部５６，正規化部５８およびタイヤ圧演算部６
０により構成されたタイヤ圧検出部３によってタイヤ空
気圧検出手段が構成され、平均タイヤ圧演算部４，平均
コーナリングパワー演算部５およびヨーレート演算部６
によってヨーレート検出手段が構成されている。

【００６６】なお付言すれば、上記実施例の目標ヨーレ
ート検出装置が車両の実ヨーレートを実際に検出するヨ
ーレートセンサと共に車両に搭載される場合には、この
目標ヨーレート検出装置を用いることにより、両検出値
相互の関係から前述のようにして車両の実際の旋回特性
を判定することができる。

【００６７】また、上記実施例は、本発明を２ＷＳ車用
の目標ヨーレート検出装置に適用した場合の一例であっ
たが、４ＷＳ車用の目標ヨーレート検出装置に適用した
り、２ＷＳ車用であると４ＷＳ車用であるとを問わず、
実ヨーレート検出装置に適用することもできる。

【００６８】そして、本発明を実ヨーレート検出装置に
適用する場合には、実ヨーレートを実際に検出するヨー
レートセンサなしでも実ヨーレートの検出が可能とな
り、一方、走行速度検出部１，実舵角検出部２およびタ
イヤ圧検出のための電磁ピックアップ１２等はヨーレー
トセンサに比べて安価であるため、結局、実ヨーレート
の検出を安価に行い得ることとなる。すなわち、ヨーレ
ートセンサなしでも車両の挙動を安価にかつ精度よく把
握し得るのである。

【００６９】また、本発明が適用された実ヨーレート検
出装置をヨーレートセンサと共に車両に搭載する場合に
は、例えば、この実ヨーレート検出装置を用いてヨーレ
ートセンサの故障診断を行うこともできる。例えば、実
ヨーレート検出装置の検出値とヨーレートセンサの検出
値とが一定値以上異なる場合に、ヨーレートセンサが故
障したと診断することができるのである。

【００７０】その他、いちいち例示することはしない
が、種々の改良，変形を加え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】本発明の構成を概念的に示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例である目標ヨーレート検出装
置の機能ブロック図である。

【図３】上記目標ヨーレート検出装置の一部であるタイ
ヤ圧検出部の詳細を示す機能ブロック図である。

【図４】上記タイヤ圧検出部の詳細を示す構成ブロック
図である。

【図５】車輪の一部を示す断面図である。

【図６】上記車輪の力学モデルを示す図である。

【図７】上記タイヤ圧検出部の一部を構成するためにコ
ンピュータに格納されている相関演算ルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図８】上記タイヤ圧検出部の一部である外乱オブザー
バにおける外乱トルクのダイナミクスの近似を説明する
ための図である。

【図９】上記外乱オブザーバを示すブロック図である。

【図１０】タイヤ空気圧とコーナリングパワーとの関係
の一例を示すグラフである。

【図１１】タイヤ空気圧と車輪荷重とコーナリングパワ
ーとの関係の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 走行速度検出部 ２ 実舵角検出部 ３ タイヤ圧検出部 ４ 平均タイヤ圧演算部 ５ 平均コーナリングパワー演算部 ６ ヨーレート演算部 １０ ロータ １２ 電磁ピックアップ １４ 車輪 ２０ コンピュータ ２４ ホイール ２６ タイヤ ２８ リム側部 ３０ ベルト側部 ３２ ねじりばね ４７ コンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行速度，舵角およびタイヤのコ
   ーナリングパワーに基づいて車両のヨーレートを検出す
   る装置であって、 その車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、 その車両の舵角を検出する舵角検出手段と、 その車両のタイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧検出
   手段と、 検出されたタイヤ空気圧に基づいて前記タイヤのコーナ
   リングパワーを推定し、推定したコーナリングパワーと
   前記検出された走行速度および舵角とに基づいて前記車
   両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段とを含む
   ことを特徴とする車両のヨーレート検出装置。