JP4137086B2 - 車輌の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車輌の走行制御装置に係り、より詳細には、車輌の走行状態が不安定になったときには、少なくともその走行状態を安定化するヨーモーメントを生成させる装置であって、挙動安定化制御と共に、車輌の操舵制御をも行う制御装置に係る。

車輌の走行挙動は、車輌の重心の周りにヨーモーメントを生成することによって安定化させることができる。よく知られた車輌の挙動制御（ＶＳＣ）に於いては、カウンタヨーモーメント、即ち、オーバーステア、アンダーステア又はその他の望ましくないヨー運動とは反対の方向のヨーモーメントを生成するように車輌のタイヤ力を配分し、これにより、望ましくないヨー方向の運動を抑制するための運転者の操舵を支援する。

更に、運転者の操舵とは独立に車輪の転舵を可能にする転舵装置を備えた車輌に於いては、挙動の悪化を抑制するための運転者の運転操作を支援するヨーモーメントは、車輪の自動操舵によって生成させることもできる。例えば、下記特許文献１−２では、車輌の左右輪の間の制動力不均衡に対してカウンタヨーモーメントを生成するために、車輪の舵角を制御し、これにより車輌直線安定性が保たれるようになっている。又、特許文献３には、四輪操舵車に於ける後輪に設けられた補助操舵装置を、実ヨーレートの、その目標値からの偏差の比例項、微分項及び積分項を用いて制御し、主操舵装置に於ける急操舵、横風外乱などに起因する車体の横滑りに対する補助操舵装置の応答性を改善することが提案されている。

車輌の前後輪又は左右輪の間のタイヤ力不均衡やタイヤ力飽和などに起因するオーバーステア傾向、アンダーステア傾向又はその他のヨー方向挙動の傾向は、先ず、車輌のヨーレートに現われる。従って、VSC装置のような車輌の走行挙動安定化ための慣用の装置では、典型的には、車輪またはハンドルの舵角、車速などのパラメータを用いて理論的な運動方程式に基づいてヨーレートの目標値(即ち、理想的なヨーレート)を決定し、カウンタヨーモーメントは、目標ヨーレートからの実ヨーレートの偏差を低減するよう生成される。実ヨーレートをその目標値へ調節することにより、更なるヨー方向挙動の悪化が抑えられ、これにより、車輌のスピン、ドリフトアウト、意図していない旋回又はヨー方向の振動が防止される。
特開平５−１０５０５５号公報 特許公報第２５４０７４２号 特開平６−１３５３４５号公報

しかしながら、上記慣用の装置に於けるヨーレートの調節による挙動制御又は走行安定化制御は、運転者によって意図した進行方向に適合するヨー角と車体の実際のヨー角との偏差を完全に修正することはできない。上記のヨーレートを調節する制御では、実ヨーレートがその目標値に一致すると、車体の方向(即ち、車輌のヨー角)が運転者によって意図した進路の方向に合致していなくても、カウンタヨーモーメントの生成が終了される。この点に関し、運転者のハンドルにより操舵される通常の車輌では、目標ヨー角は、理論上、目標ヨーレートのように制御装置によって決定することは困難である。目標ヨー角は、本質的に、運転者の意図によって決定され、又、車輌の実際の進行方向が舵角(運転者の意図の入力) と車輌の走行条件との間の関係に応じて大幅に変わるので、運転者は、車輌の実際の移動するコースを確認しつつ、操舵を通じてヨー角を調節しなければならない。

しかしながら、車輌走行安定化制御の目的、即ち、運転者の操舵を支援する目的からすると、ヨー角が運転者の意図した方向からずれるという傾向を幾分かでも修正することは望ましいであろう。即ち、慣用の車輌挙動制御装置又は操舵制御装置は、ヨーレート偏差に起因するヨー角偏差を考慮して、より適切に作動するよう改良できそうである。

本発明によれば、ヨーレートの制御による車輌のヨー挙動の安定化だけでなく、車輌のヨー角の修正をも実行し、これにより、新規な、車輌の走行状態が悪化したときに運転者の操舵を支援する車輌走行制御装置が提供される。

本発明の一つの態様に於いて、本発明による制御装置は、制動制御装置又は転舵装置の如き、車体の重心のまわりのヨーモーメントを付与するべく車輌に設けられた手段（ヨーモーメント付与手段）を作動することにより車輌の走行状態を制御する。本発明による装置による制御に於いては、第一に、オーバーステア、アンダーステア又はその他の望ましくないヨー方向挙動の傾向を抑制するための安定化ヨーモーメントの生成により車輌の走行挙動制御が実行される。従って、本装置は、車輌の走行状態が悪化しているか否かを判定する手段と、通常のVSC制御の如き、車輌のヨーレートの調節による車輌の走行挙動制御（走行安定化制御）を実行する手段とを含んでいてよい。

第二に、本発明による装置は、挙動制御に加えて、車体のヨー方向を修正する制御、即ち、運転者により意図されたヨー方向からの車輌のヨー角の偏差の低減する制御を実行する。かかるヨー角の修正を達成するために、本発明による装置は、ヨーレート偏差の積分値に基づいて、実ヨーレートとその目標値との偏差を低減する方向にヨーモーメント(向き修正ヨーモーメント)を生成するように上記の如きヨーモーメント付与手段を作動する。従って、本発明による装置は、車輌の実ヨーレートを検出する手段と、運転者の運転操作に基づいて車輌の目標ヨーレートを演算する手段と、実ヨーレートと目標ヨーレートとの差の積分値を演算する部分とを含む。

理解されるように、車体のヨー角の変化は、ヨーレートの時間積分により与えられる。従って、たとえ、前記の如く、目標ヨー角を決定することができないとしても、上記の向き修正ヨーモーメントの生成により、ヨーレート偏差に起因するヨー角偏差が低減され、これにより、車体の方向が運転者の意図した方向に一致させられ、或いは、近づけられることとなり、かくして、ヨー角がずれるという望ましくない傾向が抑制される。この点に関し、ヨーレート偏差が、挙動制御によって更なるヨー挙動の悪化を抑制するのに十分に打ち消されるか低減された場合であっても、挙動制御下のヨーレートの調節中のヨーレート偏差に起因するヨー角偏差が残る場合がある。従って、向き修正ヨーモーメントは、ヨーレート偏差が実質的に打ち消された後、残存するヨー角偏差の修正のために生成されてよいことは理解されるべきである。

上記の如く、通常の路上を走行する通常の車輌については、車輌の進行方向は本質的に運転者によって決定され、制御装置がその運転者の意図を推定することは困難であるので、目標ヨー角を決定することは困難である。運転者の意図は舵角から入力されるが、ヨー角の応答は、舵角の変化に応答するヨーモーメント変化に対して二次遅れであるので、結果的に現れたヨー角応答が現在の運転者の意図ともはや一致していないことが有り得る。即ち、過去のヨーレート偏差の積分成分に基づく制御によるヨー角の変化は、過剰であったり、運転者にとって予期しないものとなっている場合がある。

そのようなヨー角の予期しない変化を回避するために、上記の本発明による装置は、第一に、ヨーレート偏差の積分を、挙動制御が実行される場合に実行するように構成されていてよい。その場合、通常の走行状態に於いては、向き修正ヨーモーメントは生成されず、修正制御が過度に頻繁に実行されることが回避される。向き修正ヨーモーメントの生成は、挙動制御が始められる場合、即ち、運転者の車輌を制御する能力が比較的低くなる場合にのみ開始される。かかる積分期間が制限される構成は、制御によるヨー角の過剰な変化を回避することにも寄与する。

更に、目標ヨー角を得ることができない場合、制御によって生じたヨー角の変化が十分であるか否か又向き修正制御が終了されるべきか否かを判断することができない。又、運転者が意図したヨー角はいつでも変わり得るが、既に演算された時間積分値は勝手に減少しない。かくして、向き修正ヨーモーメントの生成を適切に終了するために、本発明による装置は、所定の時間毎にヨーレート偏差を演算し、先行する時間、即ち、過去のヨーレート偏差の重みを小さくして積分値を演算するよう構成されていてよい。この構成において、より古い時間のヨーレート偏差の重みは、より小さくされてよい。更に、具体的には、積分値は、（一定又は時間とともに低減する）忘却係数を現在の時間の前に時間に演算された積分値に乗ずることにより得られた値と、現在の時間のヨーレート偏差とを加算することにより与えられてよい。かかる忘却係数を乗算することにより、積分値に於けるより古いヨーレート偏差の重みは、低減されることとなる。

上記の積分の方法によれば、各ヨーレート偏差の、積分値への寄与は、時間とともに低減され、従って、運転者により意図されたヨー角が変更されたとしても、既に積分値に組み込まれたヨーレート偏差の影響は低減され、かくして、過度の又は予期しないヨー角制御の回避に寄与することとなる。ヨーレート偏差が実質的に打ち消されて積分過程が終了された後では、積分値の合計、従って、向き修正ヨーモーメントは、徐々に低減されることとなる。また、この構成は、向き修正ヨーモーメントを急に除去した場合に車輌挙動が悪化することを防ぐことができる点で望ましい。

上記の如く、挙動制御及び向き修正制御は、操舵装置と制動装置のいずれかを作動することにより実行されてよい。運転者の操舵動作とは独立に前輪の操舵を可能にする操舵装置が装備されてヨーレート偏差の積分値に基づいて決定された向き修正ヨーモーメントが操舵装置の作動により生成されるよう構成された車輌については、好ましくは、車輌がアンダーステア状態にあるときには、向き修正ヨーモーメントの増加が抑制され、向き修正制御を実行しない。これは、アンダーステア状態に於いては、前輪のタイヤ力がほとんど飽和された状態にあり、したがって、前輪舵角を増大する更なる操舵は、車輌の走行挙動を悪化してしまうからである。一方、運転者の操舵動作とは独立に後輪の操舵を可能にする操舵装置を装備した車輌、即ち、四輪操舵車については、ヨーレート偏差の積分に基づいて決定された向き修正ヨーモーメントは、後輪操舵装置の操作により生成されるが、車輌がオーバーステア状態にあるときには、後輪のタイヤ力がほとんど飽和した状態にあるので、その場合、好適には、向き修正ヨーモーメントの増加は抑制され、向き修正制御は実行されない。

挙動制御及び向き修正制御の双方とも、車輌の制動制御装置の作動により実行されてもよい。（運転者の操舵動作とは独立に車輪の操舵を可能にする操舵装置を装備した車輌であっても、向き修正制御は制動装置の作動により実行されてよい。）この場合、タイヤ力の配分制御によって生成される全目標ヨーモーメントは、現在のヨーレート偏差に基づいて決定された安定化ヨーモーメントと、ヨーレート偏差の積分値に基づいて決定された向き修正ヨーモーメントとの合計となる。本発明による制御の実行においては、好ましくは、上記の如く、目標ヨーモーメントは、主として、タイヤ力が飽和していない車輪により生成されることとなろう。

従って、本発明によれば、ヨーモーメントの生成又は付与によって、車輌挙動制御と共に、車輌のヨー角を運転者が意図したヨー方向へ修正する新奇な車輌走行制御装置が提供される。

又、本発明によれば、車輌の転舵装置又は制動装置を作動して実ヨーレートと目標ヨーレートとの差又は偏差の積分値に基づいて決定された向き修正ヨーモーメントを生成する車輌走行制御装置が提供される。

更に、本発明によれば、ヨーレート偏差が挙動制御によって打ち消された後においても車輌のヨー角を修正するためのヨーモーメントの生成し続ける車輌走行制御装置が提供される。

更に又、本発明によれば、過度の又は予期しないヨーモーメントが付与されないように車輌のヨー角を修正する車輌走行制御装置が提供される。

又、本発明によれば、車輌のヨー角を修正するための車輌走行制御装置にして、目標ヨー角が得られない場合さえ、向き修正ヨーモーメントが滑らかに消滅するよう構成された装置が提供される。

本発明のその他の目的及び利点は、以下に於いて、部分的に明らかになり、指摘される。

図１は、本発明による車輌走行制御装置の第一の好ましい実施形態を有する四輪後輪駆動車を模式的に示している。この図において、車体１２は、左右前輪１０ＦＬ、１０ＦＲと、左右後輪１０ＲＬ、１０ＲＲを有し、通常の態様にて、運転者によるアクセルペダルの踏込みに応答するスロットル弁開度に応じてエンジン（図示せず）から出力される駆動トルク或いは回転駆動力を、差動歯車装置等（図示せず）を介して後輪１０ＲＬ、１０ＲＲへ伝達するよう構成される。

この実施形態において、車輌には、運転者のハンドリングとは独立に前輪の操舵を可能にするステアリング装置１６が設けられている。図示されているように、 前輪１０ＦＬ、１０ＦＲは、各々、運転者より作動されるステアリングホイール１４の回転に応答してラックアンドピニオン・タイプ・パワー・ステアリング装置１６によりタイロッド２０Ｌ、Ｒによって操舵される。ここで採用されるステアリング装置１６は、セミ・ステア・バイ・ワイヤ・タイプであり、運転者のハンドリングとは独立に前輪の舵角を変えることができる補助転舵装置として転舵角可変装置２４が設けられている。

転舵角可変装置２４は、駆動用電動機３２を含み、該電動機は、アッパステアリングシャフト２２を介してステアリングホイール１４へ作動的に連結したハウジング２４Ａと、ロアステアリングシャフト２６とユニバーサルジョイント２８とを介してピニオンシャフト３０へ作動的に連結したローター２４Ｂとを有する。駆動用電動機３２は、以下に記載するように、電子制御装置３４の制御の下でアッパステアリングシャフト２２に対してロアステアリングシャフト２６を回転する。転舵角可変装置２４の作動を制御するために、ステアリングホイール１４の舵角、即ち、アッパステアリングシャフト２２の回転角θと、アッパステアリングシャフト２２から測ったロアステアリングシャフト２６の相対角θre（ハウジング２４Ａとローター２４Ｂとの間の相対角）とは、それぞれ、操舵角センサ５０、５２により検出される。

パワーステアリング装置１６は油圧式パワーステアリング装置又は電動式パワーステアリング装置の何れであってもよい。しかしながら、自動操舵制御の間に装置２４からステアリングホイール１４に伝達される反作用トルクを低減するために、電動機と該電動機の回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換するボールねじ式の如き変換機構とを有するラック同軸型の電動式パワーステアリング装置が好適に用いられる。

各輪に制動力を発生する制動装置３６は、オイルリザーバ、オイルポンプ、種々の弁等（図示せず）、各輪に装備をされたホイールシリンダ４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲ、及び、運転者によりブレーキペダル４２の踏込みに応答して作動されるマスタシリンダ４４を含む油圧回路３８を有する。かかる制動装置に於いて、各ホイールシリンダ内のブレーキ圧、即ち、各輪に於ける制動力は、マスタシリンダ圧力に応答して油圧回路３８によって調節される。以下に述べる如く、各ホイールシリンダ内ブレーキ圧も、電子制御装置３４により制御されるようになっている。また、ブレーキ圧を制御するために、圧力センサ６２、６４ｉ （ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ、は、それぞれ左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪である。）が、それぞれ、マスタシリンダ圧力Ｐｍ、ホイールシリンダ４０ＦＬ−４０ＲＲの圧力Ｐｂｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）を検出するために設けられてよい。

転舵角可変装置２４及び各輪のブレーキ圧（制動力）を制御する電子制御装置３４は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。図１に見られるように、制御装置３４へは、ステアリングホイール１４の舵角θ、ロアステアリングシャフトの相対角θｒｅ、前後加速度センサ５４により検出される前後加速度Ｇｘ、ヨーレートセンサ５６により検出されるヨーレートγ、横加速度センサ５８により検出された横加速度Ｇｙ、ホイールシリンダ４０ＦＬ−４０ＲＲ内の圧力Ｐｂｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）及び車輪速度センサ６０ｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）により検出された車輪速度Ｖｗｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）の各信号が入力される。

制御装置３４は、以下に説明されるように、自動操舵制御又は各輪の制動力若しくは圧力の調節制御により、ステアリング・ギア比制御、挙動制御及び向き修正制御を実行する。なお、以下の表式に於けるパラメータは、前方向及び左方向を（図１に於いて左回りに）正として定義される。

ステアリング・ギア比制御に於いては、制御装置３４は、電動機３２を回転することにより転舵角可変装置２４を制御し、ステアリング・ギア比、即ち、ステアリングホイール１４の回転角に対する前輪の舵角の比率を変更して、これにより、所定の操舵特性を提供する。作動においては、まず、所定の操舵特性を達成するためのステアリング・ギア比Ｒｇが、図２Ａにおいて示されるマップを用いて、車輪速度Ｖｗｉから演算される車速Ｖに基づいて決定される。目標舵角δｓｔは、次の式：
δｓｔ＝θ／Ｒｇ …（１）
により演算され、転舵角可変装置２４は、前輪を転舵して、該前輪の舵角をδｓｔに調節するよう作動される。なお、δｓｔは、車輌運動の過渡応答を改善すべく、更に、操舵速度の関数として決定されてもよい。ステアリング・ギア比は、当技術分野に於いて公知のその他の方法によって決定されてもよいことは理解されるべきである。

アンダーステア又はオーバーステア傾向を抑制する挙動制御は、慣用の態様にて、各輪の制動力或いはブレーキ圧を、以下のように調節することによって実行されてよい。

まず、車輌挙動を推定するために、スピン量ＳＶ及びドリフト量ＤＶが以下のように決定される。
ＳＶ＝Ｋ１・β＋Ｋ２・ｄＶｙ 又は
＝Ｋ１・β＋Ｋ２・ｄβ…（２）
ＤＳ＝γｔ−γ 又は
＝Ｈ・（γｔ−γ）／Ｖ…（３）
ここに於いて、βは、車輌のスリップ角であり、ｄＶｙは、車輌の横滑り加速度であり、ｄβは、βの時間微分であり、Ｋ１、Ｋ２は、適当な重み係数であり、γｔは、車速Ｖおよび舵角δから推定された目標ヨーレートであり、γは、実ヨーレートであり、Ｈは、ホイールベースである。ｄＶｙは、横加速度Ｇｙとヨーレートγ及び車速Ｖの積との差：Ｇｙ−γ・Ｖにより与えられる。βは、 前後速度に対する横滑り速度の比により得られる：Ｖｙ／Ｖｘ。ここに於いて、Ｖｘ＝Ｖであり、ＶｙはｄＶｙを積分することにより与えられる。γｔは、γｔ＝Ｖ・δ／｛（１＋Ｋｈ・Ｖ²）・Ｈ｝×（１／（１＋Ｔ・ｓ）により得られる。ここに於いて、δは、舵角θに基づく実舵角であり、Ｋｈは、スタビリティーファクタであり、Ｔ及びｓは、ラプラスの変換に於ける時定数と周波数パラメータである。

かくして、スピン状態量ＳＳと、ドリフトアウト状態量ＤＳが、以下のように定義される。：
ＳＳ＝±ＳＶ …（４）
ＤＳ＝±ＤＶ …（５）
（＋：左旋回中；−：右旋回中。ＳＳ、ＤＳは、負の値をとる時、０に定義される。）
ＳＳ及びＤＳは、各々、スピンとドリフトアウトの度合を示す。（挙動が悪化すればするほど、何れかの値が大きくなる。）

次いで、上記の状態量を用いて、車輪用の目標制動力が、以下の如く、演算される。：
Fsfo＝Fssfo
Fsfi＝０
Fsro＝(Fsall−Fssfo)・(１−Ksri)
Fsri＝(Fsall−Fssfo)・Ksri …（６）
ここに於いて、 Ｆｓｊ（ｊ＝ｆｏ、ｆｉ、ｒｏ、ｒｉ：旋回外前輪、旋回内前輪、旋回外後輪、旋回内後輪）は、各輪の目標制動力値である。Ｆｓｓｆｏは、図２Ｂのマップを使用して、ＳＳの関数として決定される。Ｆｓａｌｌは、図２Ｃのマップを使用して、ＤＳの関数として決定される。Ｋｓｒｉは、後輪の適当な分配係数（典型的には０．５を超える正定数）である。Ｆｓｊの演算値が負となると、その値は、０にされることとなる。上記に於いて決定された力の配分によって、当技術分野に知られているように、アンチスピン又はアンチドリフトアウトヨーモーメントが生ずる。

最後に、目標制動力値は、各々、以下のように、変換係数Ｋｂを用いて各輪のブレーキ圧の目標値Ｐｔｉに変換される：
［左旋回中］
Ptfl＝Fsfi・Kb
Ptfr＝Fsfo・Kb
Ptrl＝Fsri・Kb
Ptrr＝Fsro・Kb …（７）
［右旋回中］
Ptfl＝Fsfo・Kb
Ptfr＝Fsfi・Kb
Ptrl＝Fsro・Kb
Ptrr＝Fsri・Kb …（８）
旋回方向は、実ヨーレートの符号により決定することができる。なお、Ｐｔｉの全ての値が０である場合、挙動制御は実行されない。

上記に例示された如き挙動制御によれば、目標ヨーレートγｔからの実ヨーレートγの偏差は、打ち消されることとなるが、この制御は、ヨーレート偏差に起因する、運転者が意図したヨー方向からの車体１２のヨー角の偏差を完全に修正するものではない。従って、挙動制御の終了時に於いて、車体のヨー角は、運転者により意図した進行方向と一致しないことが有り得る。

しかしながら、本発明による制御装置の向き修正制御によれば、ヨー角の向きがずれる傾向が低減され、これにより、車輌の方向を運転者によって意図された方向に近付けることが可能となる。図１に例示された実施形態に於いては、目標舵角δｓｔを挙動制御の実行の間のヨーレート偏差の積分値に基づいて修正して、修正した目標舵角に基づいてステアリング装置１６を作動することにより、車体の進行方向（ヨー角）を修正するためのヨーモーメントが生成される。この点に関し、好ましくは、挙動制御が終了された後、残存するヨー角偏差を打ち消すか低減するために、向き修正ヨーモーメントは、０まで徐々に低減されつつ、生成され続ける。更に、運転者が意図する進行方向が、向き修正制御の実行の間に変更され得ることを考えれば、向き修正ヨーモーメントに対する過去の走行状態或いは古いヨーレート偏差の影響は小さくされるべきである。（目標舵角δｓｔが変更されると、過去のヨーレート偏差は、制御に於いて無用となってしまう。）

上記の如き向き修正ヨーモーメントの付与を達成するために、ヨーレート偏差の積分値Δγｉｎｔは、周期的に、所定の時間（又は瞬間）の実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を積分し、その際、０と１の間の値に設定される忘却係数を前回のサイクルに於ける積分値に乗ずることによって、与えられるようになっていてよい。即ち、
Δγｉｎｔ＝Δγｉｎｔｆ・Ｋ＋Δγ・Ｋｇ …（９）
なお、ここに於いて、Ｋｇは、後述の如く決定される０又は１の値をとるΔγのためのゲインである。向き修正ヨーモーメントは、目標ヨーレートからの実ヨーレートの偏差を低減する方向に与えられるので、Δγは、γｔ−γにより与えられる。目標ヨーレートγｔは、挙動制御の場合と同様に、次の表式により与えられる。
γｔ＝Ｖ・δ／（１＋Ｋｈ・Ｖ²）・Ｈ・(1+T・s)…（１０）
なお、目標ヨーレートγｔ及びヨーレート偏差Δγは、挙動制御のルーチンから与えられてよい。（Δγは、ドリフト量ＤＶに等しい。）

次いで、前輪の目標舵角の修正量Δδｆｔが、以下の如く、上記の積分値Δγｉｎｔを用いて決定される。
Δδｆｔ＝Δγｉｎｔ・Ｋｓｆ …（１１Ａ）
ここに於いて、Ｋｓｆは、変換係数である。

式（９）において、Δγは、通常の状態及び挙動制御の終了後に於いて０にセットにされる。従って、式（９）中の第２項の加算は、挙動制御が実行される場合にのみ実行されることとなる。更に、式（９）の演算を繰り返す間に、以前に演算された積分値Δγｉｎｔｆに忘却係数Ｋを周期的に乗算させることにより、目標舵角、即ち、向き修正ヨーモーメントに対する古いヨーレート偏差の寄与は小さくなる。従って、挙動制御が終了された後では、Δγｉｎｔの値は、徐々に低減されることとなる。なお、忘却係数Ｋは一定であってもよいが、時間とともに又はサイクルの繰り返す間に低減されてよい。

ゲインＫｇは、車輌のアンダーステア状態がやや高い程度に達する場合に、０に設定される。アンダーステア状態の下で、前輪のタイヤ力がほとんど飽和した状態であるときに、前輪のコーナーリングフォースを増加すると、前輪のタイヤの滑りが引き起こされてしまう。従って、アンダーステア状態がやや高度に進んでいる場合には、前輪のスリップを防止するために、向き修正ヨーモーメントは生成されない。一方、オーバーステア状態に於いては、Ｋｇは１に設定される。

図３は、上記の如き、向き修正ヨーモーメントの生成のための、向き修正制御の作動の典型的なフローチャートを示す。この制御ルーチンは、イグニションスイッチ（図１において図示せず）の閉成により開始され、車輌の運転中にミリ秒のオーダーの周期で繰り返されてよい。

このルーチンに於いて、通常の態様の如く、まず、上記の信号の読み込みが実行され（ステップ１０）、挙動制御が実行されているか否かが判断される（ステップ２０）。挙動制御が実行されない場合、ΔγとΔγｉｎｔｆとは、式（９）に於いて０なので、積分値Δγｉｎｔは、０と演算される（ステップ８０）。

一方、挙動制御が開始されると、実ヨーレートγと目標ヨーレートγｔとの差が取得され（ステップ３０、４０）、車輌がやや高度なアンダーステア状態に在るか否かが判断される（ステップ５０）。この判断は、ｓｉｇｎγ・Δγが正の基準値Δγｐを越えているか否かを判断することにより行われてよい。なお、ｓｉｇｎγは、γの符号である。この答えがイエスである場合、Ｋｇが０にセットされ（ステップ７０）、従って、ヨーレート偏差の積分が実行されず、向き修正ヨーモーメントが生成されないこととなる。他方、ステップ５０の答えがノーであれば、Ｋｇは１にセットされる（ステップ６０）。なお、車輌がアンダーステアにあるときは常に、向き修正ヨーモーメントの生成を禁止するようになっていてもよい。（Δγｐは小さな値にセットされることとなる。）

次いで、積分値Δγｉｎｔ及び舵角の修正量Δδｆｔが、ステップ８０、９０に於いて、式（９）及び（１１Ａ）によりそれぞれ演算され、舵角が、δｓｔ＋Δδｆｔとなるよう制御される（δｓｔは、式（１）により与えられる。）。理解されるべきことは、オーバーステア状態の下での挙動制御の実行中に於いては、安定化ヨーモーメント及び向き修正ヨーモーメントの両方が生成されるということである。

挙動制御の終了後、ステップ３０−７０による積分過程はバイパスされるが、 積分値Δγｉｎｔは、Δγｉｎｔｆ・Ｋとして演算されるので、挙動制御の終了の後に残存し得るヨー角偏差を低減すべく、向き修正ヨーモーメントが生成されることとなる。Δγｉｎｔ、即ち、向き修正ヨーモーメントは、サイクルを繰り返す間に忘却係数Ｋを繰り返し乗算することにより、０まで徐々に低減されることとなる。

図４は、本発明による車輌走行制御装置の第二の好ましい実施形態を有する後輪駆動車を模式的に示している。この車輌においては、後輪１０ＲＬ、ＲＲのためのステアリング装置７０が設けられ、そこに於いて、後輪は、タイロッド７４Ｌ、Ｒを介して、油圧式又は電気式のパワーステアリング装置７２により操舵される。後輪の舵角は、制御装置３４により制御される。前輪に関しては、舵角は運転者のハンドリングにより制御されてよい。(図１において示されるような運転者のハンドリングとは独立に前輪の操舵を可能にするステアリング装置１６が装備されていてもよい。)

作動において、挙動制御（又はステアリング・ギア比制御）は、上記の第一の実施形態と同様に、実行されてよい。しかしながら、向き修正制御は、後輪の舵角の制御により行なわれる。即ち、向き修正ヨーモーメントは後輪により生成される。向き修正制御において、ヨーレート偏差の積分過程は、車輌が高度にオーバーステア状態にある場合に式（９）中のゲインＫｇが０に設定される以外は、第一の実施形態の場合と同一であってよい。車輌がやや高度にオーバーステア状態にある場合に積分を行わないのは、後輪のタイヤ力がほとんど飽和された状態にあるためである。他方、車輌がアンダーステア状態にある場合には、Ｋｇは式（９）において１に設定される。かくして、図３のフローチャートのステップ５０に於いて、車輌がオーバーステア状態に在るか否かは、例えば、ｓｉｇｎγ・Δγが所定の負の基準値Δγｎよりも小さいか否かを判断することにより判断される。なお、車輌がオーバーステアにあるときは常に、向き修正ヨーモーメントの生成を禁止するようになっていてもよい。（Δγｎは小さな値にセットされることとなる。）

後輪の目標舵角Δδｒｔは、
Δδｒｔ＝Δγint・Ｋｓｒ …（１１Ｂ）
により設定される。ここで、Ｋｓｒは、変換係数である。理解されるべきことは、後輪の目標舵角は、Δδｒｔのみにより制御されることである。

ところで、向き修正制御は、挙動制御と共に、各輪のブレーキ圧を制御することにより制動力配分制御を通じて行なうこともできる。従って、この場合、運転者のハンドリングとは独立した車輪の操舵を可能にするためのステアリング装置は必要ではなくなり、車輌を製造するためのコストを節約することができることとなる。制動力配分制御による場合、向き修正ヨーモーメントを生成するための車輪のブレーキ圧は、ヨーレート偏差の積分値に基づいて決定される量により修正される。しかしながら、車輌がやや高度にアンダーステア状態に在るかオーバーステア状態にあるときに、向き修正ヨーモーメントを生成するための車輪のタイヤ力が飽和される場合には、そのタイヤによる向き修正ヨーモーメントは生成されない。

図５は、制動力制御による向き修正制御の作動の典型的なフローチャートを示しており、図３のフローチャートとほとんど同一である。このフローチャートにおいては、 ヨーレート偏差の積分は、ステップ１５０において
Δγｉｎｔ＝Δγｉｎｔｆ・Ｋ＋Δγ …（１２）
により実行される。従って、この式において、図３のゲインＫｇは使用されない。そのかわりに、車輌挙動が悪化した場合、積分値の単位から前輪及び後輪用ブレーキ圧単位への変換係数Ｋｇｆ、Ｋｇｒが、タイヤ力が飽和される車輪について、０に設定される。

作動に於いて、図３のフローチャートの如く、上記の信号の読み込みが実行され（ステップ１０）、また、挙動制御が実行されているか否かが判断される（ステップ２０）。挙動制御が実行されない場合、ΔγｉｎｔｆとΔγは０であるので、積分値Δγｉｎｔは０として演算される（ステップ１５０）。

他方、挙動制御が実行される場合には、積分過程が実行される。まず、ヨーレート偏差の取得後、車輌がアンダーステア状態にあるか否かが判断される（ステップ５０）。車輌がアンダーステアである場合には、前輪及び後輪用の変換係数Ｋｇｆ、Ｋｇｒは、それぞれ、０およびＫｇｒｓ（所定の値）に設定される（ステップ１２０）。もしそうでなければ、車輌は、オーバーステア状態にあると考えられるので（挙動制御下に於いては車輌の挙動は、何れかの方向に悪化しているので）、前輪及び後輪用の変換係数Ｋｇｆ、Ｋｇｒは、それぞれ、Ｋｇｆｓ（所定の値）および０に設定される（ステップ１３０）。その後、積分Δγｉｎｔがステップ１５０の式（１２）の如く演算される。

向き修正ヨーモーメントを生成するための目標ブレーキ圧の成分Ｐｃｔｉ（ｉ＝ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒ）は、以下のように決定される。
［左旋回中］
Ｐｃｔｆｌ＝０
Ｐｃｔｆｒ＝｜Δγｉｎｔ｜・Ｋｇｆ
Ｐｃｔｒｌ＝Δγｉｎｔ・Ｋｇｒ
Ｐｃｔｒｒ＝０ …（１３）
［右旋回中］
Ｐｔｆｌ＝Δγｉｎｔ・Ｋｇｆ
Ｐｔｆｒ＝０
Ｐｔｒｌ＝０
Ｐｔｒｒ＝｜Δγｉｎｔ｜・Ｋｇｒ …（１４）

従って、挙動制御の実行中の全目標ブレーキ圧は、以下の通りである：
［左旋回中］
Ｐｔｆｌ＝Ｆｓｆｉ・Ｋｂ
Ｐｔｆｒ＝Ｆｓｆｏ・Ｋｂ＋｜Δγｉｎｔ｜・Ｋｇｆ
Ｐｔｒｌ＝Ｆｓｒｉ・Ｋｂ＋Δγｉｎｔ・Ｋｇｒ
Ｐｔｒｒ＝Ｆｓｒｏ・Ｋｂ …（１５）
［右旋回中］
Ｐｔｆｌ＝Ｆｓｆｏ・Ｋｂ＋Δγｉｎｔ・Ｋｇｆ
Ｐｔｆｒ＝Ｆｓｆｉ・Ｋｂ
Ｐｔｒｌ＝Ｆｓｒｏ・Ｋｂ
Ｐｔｒｒ＝Ｆｓｒｉ・Ｋｂ＋｜Δγｉｎｔ｜・Ｋｇｒ
…（１６）
挙動制御が終了された後、全目標ブレーキ圧は、式（１３）或いは（１４）にて表される値となる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、 上記の図３及び５に示された実施形態において、向き修正制御は、挙動制御と共に終了されてもよい。向き修正制御は、運転者のハンドリングとは独立に実行されて車輌を操舵する効果がある。従って、挙動制御が終了された後、向き修正制御を継続するか否かは、運転者の好みに応じて選択されてよい。

更に、当業者にとって容易に理解されるように、図１及び４の実施形態に於いて、挙動制御及び向き修正制御が、それぞれ転舵装置及び制動装置によって実行されてもよい。

図１は、前輪のための自動操舵装置として機能するセミ・ステア・バイ・ワイヤ・タイプの転舵装置と本発明による車輌走行制御装置の第一の実施形態を装備した四輪後輪駆動車の模式図である。 図２Ａは、ステアリング・ギア比制御において用いる車速Ｖとステアリング・ギア比Ｒｇの関係のマップを示す。図２Ｂ及び２Ｃは、挙動制御においてスピン状態量ＳＳとドリフトアウト状態量ＤＳに基づいて制動力成分Ｆｓｓｆｏ及びＦｓａｌｌを演算するために用いられるマップを示す。 図３は、本発明による図１及び４の第一及び第二の好ましい実施形態により、車輌に於いて実行される向き修正制御ルーチンのフローチャートである。 図４は、後輪のための転舵装置と本発明による車輌走行制御装置の別の実施形態とを装備した四輪後輪駆動車の模式図である。 図５は、制動力制御により実行される本発明による向き修正制御ルーチン（第三の実施形態）のフローチャートである。

符号の説明

１０FR〜１０RL 車輪
２４ 転舵角可変装置
３４ 電子制御装置
３６ 制動装置
４４ マスタシリンダ
５０ 操舵角センサ
５４ 前後加速度センサ
５６ 横加速度センサ
５８ ヨーレートセンサ
６０FL〜６０RR 車輪速度センサ
６２、６４FL〜６４RR 圧力センサ

Claims (8)

1. 車輌の走行状態を判定する手段と、車輌の走行状態が不安定であると判定されるときには少なくとも第一のヨーモーメント付与手段により車輌に安定化のヨーモーメントを付与して車輌の走行安定化制御を行う制御手段とを有する車輌の走行制御装置であって、車輌の実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、運転者の運転操作に基づき車輌の目標ヨーレートを演算する目標ヨーレート演算手段と、前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差の積分値を演算する積分値演算手段とを有し、前記積分値演算手段は所定の時間毎に前記ヨーレート偏差を演算し、今回のヨーレート偏差に対して過去のヨーレート偏差の重みを小さくして該過去のヨーレート偏差の積分値に今回のヨーレート偏差を積算することによりヨーレート偏差の積分値を演算し、前記制御手段が前記ヨーレート偏差の積分値に基づき第二のヨーモーメント付与手段により車輌に向き修正のヨーモーメントを付与して車輌の向き修正制御を行うことを特徴とする車輌の走行制御装置。
2. 請求項１の車輌の走行制御装置であって、前記積分値演算手段は前記走行安定化制御が行われているときに前記積分値を演算することを特徴とする装置。
3. 請求項１又は２の車輌の走行制御装置であって、前記積分値演算手段は前回演算されたヨーレート偏差の積分値に忘却係数を乗算した値と今回のヨーレート偏差との和として今回のヨーレート偏差の積分値を演算することを特徴とする装置。
4. 請求項１又は２の車輌の走行制御装置であって、前記積分値演算手段は古いヨーレート偏差ほど重みが低減されたヨーレート偏差の重み和としてヨーレート偏差の積分値を演算することを特徴とする装置。
5. 請求項１乃至４の車輌の走行制御装置であって、前記第一及び第二のヨーモーメント付与手段は各車輪の制駆動力を制御し若しくは車輪の舵角を制御することにより車輌にヨーモーメントを付与することを特徴とする装置。
6. 請求項５の車輌の走行制御装置であって、前記第二のヨーモーメント付与手段は前輪の舵角を制御することにより車輌にヨーモーメントを付与するものであり、前記制御手段は車輌がアンダーステア状態にあると判定されたときには前記第二のヨーモーメント付与手段の制御量の増加を抑制することを特徴とする装置。
7. 請求項５の車輌の走行制御装置であって、前記第二のヨーモーメント付与手段は後輪の舵角を制御することにより車輌にヨーモーメントを付与するものであり、前記制御手段は車輌がオーバーステア状態にあると判定されたときには前記第二のヨーモーメント付与手段の制御量の増加を抑制することを特徴とする装置。
8. 請求項１乃至７の車輌の走行制御装置であって、前記第一及び第二のヨーモーメント付与手段は同一の手段であり、前記安定化のヨーモーメントと前記向き修正のヨーモーメントとの和を車輌に付与することを特徴とする装置。

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