JP3120632B2 - 車両の旋回状態判定方法及び旋回状態判定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のスピン状態、ド
リフトアウト状態などの車両の旋回状態を判定する車両
の旋回状態判定方法及び旋回状態判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法は、例えば特開平４
−２８７７５４号公報、特開平４−３０６１７４号公
報、特開平４−３４９０７２号公報、特開平４−３３１
６６９号公報及び特開平５−５８１３３号公報に示され
ているように、ヨーレートγ、前輪舵角θf及び車速Ｖ
を検出するとともに、検出した前輪舵角θf及び車速Ｖ
に基づいてヨーレートの理論値（目標ヨーレート）γ*
を計算し、理論値γ*から検出ヨーレートγを減算した
値と検出ヨーレートγとの積γ・(γ*−γ)に応じて車両
のスピン状態、ドリフトアウト状態などの車両の旋回状
態を判定するようにしている。そして、このような判定
結果は、左右輪及び前後輪への制動力配分、前後輪への
駆動力配分、各輪の荷重分担、パワーステアリング装置
の操舵反力、後輪の操舵などの制御に利用されて、車両
の操縦性及び安定性の向上が図られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の判
定方法では、ヨーレートの理論値γ*の正確な計算は難
しく、誤差を含みがちであるので、この誤差のために車
両のスピン状態、ドリフトアウト状態などの車両の旋回
状態が正確に判定されないという問題があった。

【０００４】本発明は上記問題に対処するためになされ
たもので、その目的は、車両のスピン状態及びドリフト
アウト状態に直接的に関係する車両のヨーレート及び滑
り角速度に基づいて車両の旋回状態を正確に判定する車
両の旋回状態判定方法及び旋回状態判定装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、車両に搭載したヨーレー
トセンサによって検出されたヨーレートと同ヨーレート
に車両の滑り角速度を加味した値との比を計算し、前記
計算した比の値の大きさに応じて車両のスピン状態又は
ドリフトアウト状態を判定するようにした車両の旋回状
態判定方法にある。また、車両に搭載されたヨーレート
センサを含み同ヨーレートセンサによって検出されたヨ
ーレートと同ヨーレートに車両の滑り角速度を加味した
値との比を計算する計算手段と、前記計算した比の値の
大きさに応じて車両のスピン状態又はドリフトアウト状
態を判定する判定手段とを備えた車両の旋回状態判定装
置にもある。

【０００６】

【発明の作用・効果】車両のヨーレートは地球の回転角
速度成分（地球の自転及び公転成分の和）と車両の地球
に対する回転角速度成分の和として理解される。いま、
車両が定常円旋回していれば、車両の滑り角速度は
「０」であり、検出されるヨーレートは地球の回転角速
度成分にのみ依存する。一方、車両が完全スピンし又は
完全ドリフトアウトすれば、車両は地球の運動に対して
拘束されない状態になり、検出されるヨーレートは車両
の滑り角速度の絶対値に等しくかつ正負の符号がそれぞ
れ逆になる。したがって、検出ヨーレートと同ヨーレー
トに車両の滑り角速度を加味した値との比を計算すれ
ば、計算結果は無次元化されて、車両のスピン及びドリ
フトアウトを直接的に表す評価値となる。そして、本発
明によれば、この評価値により車両のスピン状態又はド
リフトアウト状態を判定するので、車両のスピン状態又
はドリフトアウト状態が簡単かつ正確に判定される。

【０００７】

【実施例】本発明の具体的実施例を説明する前に、同実
施例に利用した本発明の基本原理について説明してお
く。車両に搭載したヨーレートセンサにより検出される
ヨーレートγは、地球の公転成分（１度／年）及び自転
成分（３６５度／年）による車両の公転成分γr（３６
６度／年）と、車両の自転成分γtとの和として下記数
１のように表される。

【０００８】

【数１】γ＝γr＋γt 次に、このヨーレートγと同ヨーレートγに車両の滑り
角速度dβ/dtを加味した値との比（公転度）Ｋを定義す
ることにより、車両のスピン及びドリフトアウトを含む
車両の旋回状態を直接的に表す無次元化された評価値を
考える。この評価値としての公転度Ｋは、例えば下記数
２のように表される。なお、ヨーレートγ及び滑り角速
度βは図３(Ａ)の矢印方向を正とする。

【０００９】

【数２】

【００１０】まず、車両の完全スピン状態を考えると、
車両は地球の運動による拘束を受けない状態になるの
で、ヨーレートγの公転成分γr は限りなく「０」に近
づき、かつヨーレートγの自転成分γt は負の滑り角速
度−dβ/dtに等しくなる（図３(Ｂ)参照）。したがて、
前記数２によって定義される公転度Ｋは、下記数３に示
すように、「０」になる。

【００１１】

【数３】

【００１２】また、車両の完全ドリフトアウト状態を考
えると、この場合も、車両は地球の運動による拘束を受
けない状態になるので、ヨーレートγの公転成分γr は
限りなく「０」に近づき、かつヨーレートγの自転成分
γt は正の滑り角速度dβ/dtに等しくなる（図３(Ｃ)参
照）。したがって、前記数２によって定義される公転度
Ｋは、下記数４に示すように、「２」になる。

【００１３】

【数４】

【００１４】さらに、車両の定常円旋回状態（スピン状
態及びドリフトアウト状態でない状態）を考えると、ヨ
ーレートγの自転成分γt 及び滑り角速度dβ/dtは
「０」となり、かつヨーレートγは公転成分γr のみに
なる。したがって、前記数２によって定義される公転度
Ｋは、数５に示すように、「１」になる。

【００１５】

【数５】

【００１６】これらから、公転度Ｋが所定値Ｋsp（例え
ば、０．２）以下であれば、車両がスピン状態にあると
判定することができる。また、公転度Ｋが所定値Ｋdo
（例えば、１．５）以上であれば、車両がドリフトアウ
ト状態にあると判定することができる。

【００１７】一方、車両の横加速度Ｇy、車速Ｖ、ヨー
レートγ及び滑り角速度dβ/dtは、次の数６のような関
係にある。

【００１８】

【数６】Ｇy＝Ｖ・(γ＋dβ/dt) ここで、数２と数６の関係を用いると、公転度Ｋは下記
数７のように表される。

【００１９】

【数７】Ｋ＝Ｇy／(Ｖ・γ) したがって、横加速度Ｇy 、車速Ｖ及びヨーレートγを
検出して、前記公転度Ｋを計算すれば、車両のスピン状
態及びドリフトアウト状態を含む車両の旋回状態を判定
できることが理解される。

【００２０】次に、このような基本原理を用いた本発明
の具体的実施例について図面を用いて説明すると、図１
は車両に搭載されて本発明に係る方法を用いた車両の旋
回状態判定装置１０及び同判定結果を利用する各種制御
装置２０をブロック図により示している。

【００２１】旋回状態判定装置１０は、横加速度センサ
１１、ヨーレートセンサ１２及び車速センサ１３を備え
ている。横加速度センサ１１は車両の重心位置近傍に設
けられて、車両の横加速度Ｇyを検出して同横加速度Ｇy
を表す検出信号を出力する。ヨーレートセンサ１２も車
両の重心位置近傍に設けられて、車両のヨーレートγを
検出して同ヨーレートγを表す検出信号を出力する。車
速センサ１３は、車輪の回転速度、変速機の出力軸など
の回転を検出して、車速Ｖを表す検出信号を出力する。
これらの各センサ１１〜１３はマイクロコンピュータ１
４に接続されている。マイクロコンピュータ１４はＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、ＣＰＵなどからなり、図２のフローチャー
トに対応したプログラムを実行することにより車両の旋
回状態を判定して、判定結果をパワーステアリング制御
装置２１、駆動力制御装置２２、制動力制御装置２３、
サスペンション制御装置２４及び後輪操舵制御装置２５
に出力する。

【００２２】パワーステアリング制御装置２１は、前記
出力された判定結果に応じてハンドルに対する操舵反力
を制御する。駆動力制御装置２２は、前記出力された判
定結果に応じて前後輪に対する駆動力配分を制御する。
制動力制御装置２３は、前記出力された判定結果に応じ
て左右輪及び前後輪に対する制動力配分を制御する。サ
スペンション制御装置２４は、前記出力された判定結果
に応じて各輪毎の荷重分担を制御する。後輪操舵制御装
置２５は、前記出力された判定結果に応じて後輪の操舵
を制御する。なお、これらの制御装置２１〜２５につい
ては詳述しないが、当業者であれば、前記従来技術の項
で引用した特開平４−２８７７５４号公報、特開平４−
３０６１７４号公報、特開平４−３４９０７２号公報、
特開平４−３３１６６９号公報及び特開平５−５８１３
３号公報に記載のされた公知の装置を多少変形すること
により適用可能である。

【００２３】上記のように構成した実施例の動作を図２
のフローチャートにしたがって説明する。マイクロコン
ピュータ１４は車両の発進動作に伴ってステップ１００
にてプログラムの実行を開始して、ステップ１００〜１
１８からなる処理を所定時間毎に繰り返し実行する。ス
テップ１０２にて横加速度センサ１１、ヨーレートセン
サ１２及び車速センサ１３から横加速度Ｇy 、ヨーレー
トγ及び車速Ｖをそれぞれ入力して、ステップ１０４に
て上述した数７の演算の実行により公転度Ｋを計算す
る。次に、ステップ１０６にて前記計算した公転度Ｋが
所定値Ｋsp（例えば、０．２）以下であるか否かを判定
するとともに、ステップ１０８にて同公転度Ｋが所定値
Ｋdo（例えば、１．５）以上であるか否かを判定する。

【００２４】公転度Ｋが所定値Ｋsp以下の値を示せば、
ステップ１０６にて「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１
１０にてフラグFLG を「１」に設定する。公転度Ｋが所
定値Ｋdo以上であれば、ステップ１０８にて「ＹＥＳ」
と判定して、ステップ１１２にてフラグFLG を「２」に
設定する。公転度Ｋが所定値Ｋspと所定値Ｋdoとの間の
値を示せば、ステップ１０６，１０８にて共に「ＮＯ」
と判定して、ステップ１１４にてフラグFLG を「０」に
設定する。これらの説明及び上述した基本原理の説明か
ら、フラグFLG は、「１」により車両のスピン状態を示
し、「２」にて車両のドリフトアウト状態を示し、
「０」によりそれ以外の状態を示すことは明らかであ
る。

【００２５】前記ステップ１１０〜１１４の処理後、マ
イクロコンピュータ１４はステップ１１６にてフラグFL
G をパワーステアリング制御装置２１、駆動力制御装置
２２、制動力制御装置２３、サスペンション制御装置２
４及び後輪操舵制御装置２５に出力する。これらの各種
制御装置２１〜２５は、フラグFLG の値に応じて、操舵
ハンドルに対する反力、前後輪に対する駆動力配分、左
右輪及び前後輪に対する制動力配分、各輪毎の荷重分担
及び後輪の操舵をそれぞれ制御して、車両の操縦性及び
安定性の向上を図る。

【００２６】なお、この各種制御においては、車両のス
ピン状態、ドリフトアウト状態、その他の通常状態の３
種類に分けて車両の特性を制御するようにしたが、前記
従来技術のように、連続的に車両の特性を変更制御する
ようにしてもよい。この場合、公転度Ｋの大きさに応じ
た分類分けをすることなく、公転度Ｋの大きさに応じて
車両の特性を直接的かつ連続的に制御するとよい。

【００２７】また、上記実施例においては、車両のスピ
ン及びドリフトアウトを含むを車両の旋回状態を直接的
に表す無次元化された評価値として車両の公転度Ｋを上
記数２のように定義したが、この公転度Ｋ（ヨーレート
γと同ヨーレートγに車両の滑り角速度dβ/dtを加味し
た値との比）を下記数８のように定義するように変形し
てもよい。

【００２８】

【数８】

【００２９】まず、車両の完全スピン状態を考えると、
この場合も、ヨーレートγの公転成分γr は限りなく
「０」に近づき、かつヨーレートγの自転成分γt は負
の滑り角速度−dβ/dtに等しくなるので、前記数８によ
って定義される公転度Ｋは下記数９に示すように「２」
になる。

【００３０】

【数９】

【００３１】また、車両の完全ドリフトアウト状態を考
えると、この場合も、ヨーレートγの公転成分γr は限
りなく「０」に近づき、かつヨーレートγの自転成分γ
t は正の滑り角速度dβ/dtに等しくなるので、前記数８
によって定義される公転度Ｋは下記数１０に示すように
「０」になる。

【００３２】

【数１０】

【００３３】さらに、車両の定常円旋回状態（スピン状
態及びドリフトアウト状態でない状態）を考えると、ヨ
ーレートγの自転成分γt 及び滑り角速度dβ/dtは
「０」となり、かつヨーレートγは公転成分γr のみに
なるので、前記数８によって定義される公転度Ｋは数１
１に示すように「１」になる。

【００３４】

【数１１】

【００３５】これらから、公転度Ｋが所定値Ｋsp（例え
ば、１．５）以上であれば、車両がスピン状態にあると
判定することができる。また、公転度Ｋが所定値Ｋdo
（例えば、０．２）以下であれば、車両がドリフトアウ
ト状態にあると判定することができる。一方、上記数６
の関係式を用いれば、この場合における公転度Ｋは、車
両の横加速度Ｇy、車速Ｖ及びヨーレートγを用いて、
下記数１２のような表される。

【００３６】

【数１２】Ｋ＝２−Ｇy／(Ｖ・γ) したがって、この変形例においても、横加速度Ｇy、車
速Ｖ及びヨーレートγを検出して、前記公転度Ｋを計算
すれば、同公転度Ｋに基づいて車両のスピン状態及びド
リフトアウト状態を含む車両の旋回状態を判定すること
ができることが理解できる。

【００３７】上記説明からも理解できるように、上記実
施例及び変形例によれば、車両のスピン及びドリフトア
ウトに直接関係した車両の公転度、すなわちヨーレート
と同ヨーレートに車両の滑り角速度を加味した値との比
を計算して、車両の旋回状態を判定するようにしたの
で、同判定が正確になる。また、前記比は、検出したヨ
ーレートγ、横加速度Ｇy 及び車速Ｖに基づく簡単な計
算により算出されるので、装置を複雑にすることなく前
記判定は簡単に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る車両の旋回状態判定方法を用い
た装置及び同判定結果を用いた制御装置の概略図であ
る。

【図２】 図１のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムのフローチャートである。

【図３】 ヨーレートと滑り角の方向と正負の符号を示
す説明図である。

【符号の説明】

１１…横加速度センサ、１２…ヨーレート、１３…車速
センサ、１４…マイクロコンピュータ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−222972（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−139327（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−69845（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325357（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−208681（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−185948（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−99057（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−17419（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−301574（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 B60G 17/015

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載したヨーレートセンサによっ
   て検出されたヨーレートと同ヨーレートに車両の滑り角
   速度を加味した値との比を計算し、前記計算した比の値
   の大きさに応じて車両のスピン状態又はドリフトアウト
   状態を判定するようにしたことを特徴とする車両の旋回
   状態判定方法。
2. 【請求項２】 車両に搭載されたヨーレートセンサを含
   み同ヨーレートセンサによって検出されたヨーレートと
   同ヨーレートに車両の滑り角速度を加味した値との比を
   計算する計算手段と、前記計算した比の値の大きさに応
   じて車両のスピン状態又はドリフトアウト状態を判定す
   る判定手段とを備えたことを特徴とする車両の旋回状態
   判定装置。