JP4200970B2

JP4200970B2 - 旋回制御装置

Info

Publication number: JP4200970B2
Application number: JP2004366295A
Authority: JP
Inventors: 康浩半田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2006168630A

Description

本発明は、車両の操作性および安定性を向上させる旋回制御装置に関する。

従来、車両の目標ヨーレートを演算するためのステアリングギア比を適宜に変更することにより、車両の目標ヨーレートを高精度に演算する基準ヨーレート演算装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−９５０８５号公報

しかしながら、上記従来の基準ヨーレート演算装置においては、スタビリティファクタの上昇勾配又は下降勾配に基づいて、車両を制御しているわけではない。また、車両のアンダーステアリング又はオーバーステアリングの指標となるスタビリティファクタの変化に基づいて、車両の旋回が制御されているとは言えず、車両に生じたアンダーステアリング又はオーバーステアリングを運転者に対して違和感を感じさせることなく、抑制できるとは言い難い。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の操作性および安定性を向上させることを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両の状態量を取得する状態量取得手段と、上記状態量取得手段から取得された上記車両の状態量に基づいて、旋回状態の上記車両のスタビリティファクタを算出するスタビリティファクタ算出手段と、を備える旋回制御装置であって、上記スタビリティファクタ算出手段により算出された上記スタビリティファクタに基づいて、上記スタビリティファクタの上昇勾配又は下降勾配を算出する勾配算出手段と、上記勾配算出手段により算出される上記上昇勾配又は上記下降勾配が所定値以下となるように、上記車両の挙動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする旋回制御装置である。

なお、この一態様において、上記スタビリティファクタの上昇勾配又は下降勾配とは、上記スタビリティファクタの単位時間当たりの変化量をいう。

また、この一態様において、上記車両の挙動を制御するとは、例えばエンジンの出力、トランスミッションにおけるトルク伝達率等、を調整することである。

この一態様によれば、上記スタビリティファクタ算出手段により算出された上記スタビリティファクタに基づいて、上記スタビリティファクタの上昇勾配又は下降勾配を算出する勾配算出手段と、上記勾配算出手段により算出される上記上昇勾配又は上記下降勾配が所定値以下となるように、上記車両の挙動を制御する制御手段と、を備える。これにより、上記スタビリティファクタの上記上昇勾配および上記下降勾配は緩やかな状態となるように車両の挙動は制御される。したがって、車両のアンダーステアリングおよびオーバーステアリングが抑制され、車両の操作性および安定性が向上する。

なお、上記一態様において、上記車両の状態量は、上記車両の速度、上記車両のヨーレート、上記車両の操舵角、上記車両のステアリングギア比、および上記車両のホイールベースである。

また、上記一態様において、上記制御手段は上記車両のアンダーステアリング又はオーバーステアリングを抑制するように、上記車両の挙動を制御するのが好ましい。

本発明によれば、車両の操作性および安定性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用の制御装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る旋回制御装置を示すシステム構成の概略図である。図１に示す如く、本実施例に係る旋回制御装置１は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）３を中心に構成されている。ＥＣＵ３はバスを介して相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム等が格納されている。

ＥＣＵ３にはステアリングホイールに連結されたステアリングコラムに設けられ、操舵角ＭＡを取得する操舵角センサ５、車両のヨーレートＹＲを取得するヨーレートセンサ７、車両の横加速度Ｇを取得する横加速度センサ９、車速Ｖを取得する車速センサ１１、車両のステアリングギア比ＮＧを取得するギア比センサ１３、アクセルの踏込み量を取得する踏込量センサ１５等の状態量取得手段が接続されている。なお、ステアリングギア比とは、ステアリングホイールの操作力を軽減する為にステアリングホイールの回転を減速したときの減速比をいう。また、車両のホイールベースＬはＥＣＵ３のＲＯＭに予め記憶されており、このＲＯＭからホイールベースＬの値は取得される。

ＥＣＵ３は上述した操舵角センサ５からの操舵角ＭＡと、ヨーレートセンサ７からのヨーレートＹＲと、車速センサ１１からの車速Ｖと、ギア比センサ１３からのステアリングギア比ＮＧと、および予め記憶された車両のホイールベースＬとに基づいて、以下の（１）式により車両のスタビリティファクタＫν（ｓ^２／ｍ^２）を算出する。

スタビリティファクタＫν＝
１／Ｖ^２×（Ｖ／（ＹＲ×Ｌ×ＮＧ／ＭＡ）−１）×１０^−２（１）式
なお、一般にスタビリティファクタＫνの値が大きくなると、車両のアンダーステアリング傾向が大きくなる。一方、スタビリティファクタＫνの値が小さくなると、車両のオーバーステアリング傾向が大きくなる。

さらに、ＥＣＵ３は上記（１）式により算出されたスタビリティファクタＫνに基づいて、スタビリティファクタＫνの上昇勾配及び下降勾配（単位時間当たり、例えば１秒間当たりの変化量）を算出する。

ＥＣＵ３にはエンジン制御部１７およびトランスミッション制御部１９が接続されている。エンジン制御部１７はＥＣＵ３からの制御信号に基づいて、エンジン２１の出力を増加または減少させる。また、トランスミッション制御部１９はＥＣＵ３からの制御信号に基づいて、エンジン２１とプロペラシャフト等との間に介在するトランスミッション２３を制御し、エンジン２１からトランスミッション２３を介してプロペラシャフト等へ伝達されるトルクの伝達率を変化させる。

次に旋回制御装置１の制御方法について説明する。

図２は本発明の一実施例に係る旋回制御装置１の制御処理を示すフローチャートである。なお、図２に示す制御処理はイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ３は操舵角センサ５からの操舵角ＭＡが所定値以上（例えば、操舵角５０ｄｅｇ以上）であり、かつ車速センサ１１からの車速Ｖが所定値以上（例えば、車速５０ｋｍ／ｈ以上）であり、車両が旋回状態にあるか否かを判定する（Ｓ１００）。なお、ＥＣＵ３は横加速度センサ９からの横加速度が所定値以上であるときに、車両が旋回状態にあると判定してもよい。次に、ＥＣＵ３は車両が旋回状態にあると判定したとき、踏込量センサ１５からの踏込量が所定値以上であり、アクセルが踏込まれた状態（例えば、スロットバルブ開度が５０％以上等の大きい状態）であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。その後、ＥＣＵ３はアクセルが踏込まれた状態にあると判定したとき、スタビリティファクタＫνの上昇勾配が所定値以上（例えば、０．１５／ｓｅｃ以上）であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。ＥＣＵ３はスタビリティファクタＫνの上昇勾配が所定値以上であり（図３（ａ）に示すΔＴ）、車両のアンダーステアリング傾向が大きいと判定したとき、エンジン制御部１７に制御信号を送信し、エンジン２１の出力を低下させる（Ｓ１３０）。なお、図３（ａ）は車両が旋回状態にあり、スタビリティファクタＫνが上昇する状態を示す図である。また、後述する図３（ｂ）は旋回制御装置１の制御により、スタビリティファクタＫνの勾配が緩やかになった状態を示す図である。

エンジン制御部１７によりエンジン２１の出力が低下させられると、車両の加速度Ｇは例えば図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態のように低下する。これにより、スタビリティファクタＫνの上昇勾配は緩やかな状態となり（図３（ｂ））、車両のアンダーステアリングが抑制される（Ｓ１４０）。なお、図４（ａ）は旋回状態でアクセルが踏込まれたときの車両の加速度Ｇを示す図であり、図４（ｂ）は旋回制御装置１によりエンジン２１の出力が低下させられたときの車両の加速度Ｇを示す図である。また、車両のアンダーステアリングとは、車両が一定のハンドル角度で大きく旋回しているとき、速度が上昇するに従って、フロントタイヤが横滑りを起こし、車両の軌道が外側へ膨らむステアリングの特性をいう。

以上、ＥＣＵ３はスタビリティファクタＫνが所定値以上であり、車両のアンダーステアリング傾向が大きいと判定したとき、エンジン２１の出力を低下させる。これにより、スタビリティファクタＫνの上昇勾配は緩やかな状態となり車両のアンダーステアリングが抑制され、車両の安定性が向上する。また、旋回限界付近において、アンダーステアリングが抑制されることから、運転者に対してアクセルを踏込めない、車両が曲がらない等の違和感を与えることなく、車両の操作フィーリングを向上させることができる。すなわち、車両の操作性および安定性を向上させることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記一実施例の（Ｓ１３０）において、ＥＣＵ３は車両のアンダーステアリング傾向が大きいと判定したとき、エンジン２１の出力を低下させているが、トランスミッション制御部１９に制御信号を送信し、トランスミッション２３のトルク伝達率を低下させてもよい。これにより、エンジン２１の出力を一定に維持しつつ、上述したようなエンジン２１の出力を低下させた場合と同一の効果が得られる。

また、上記一実施例の（Ｓ１２０）において、ＥＣＵ３はスタビリティファクタＫνの上昇勾配が所定以上であるか否かを判定しているが、ＥＣＵ３はスタビリティファクタＫνの下降勾配が所定値以上であるか否かを判定してもよい。ＥＣＵ３はスタビリティファクタＫνの下降勾配が所定値以上であり、車両のオーバーステアリング傾向が大きいと判定したとき、エンジン制御部１７に制御信号を送信し、エンジン２１の出力を低下させる（Ｓ１３０）。これにより、スタビリティファクタＫνの下降勾配は緩やかな状態となり、車両のオーバーステアリングが抑制される。なお、オーバーステアリングとは、一定のハンドル角度で大きく旋回しているとき、速度が上昇するに従って、リアタイヤが横滑りを起こし、車両が内側に切込んでいくステアリングの特性をいう。

さらに上記一実施例の（Ｓ１３０）において、ＥＣＵ３は車両のアンダーステアリング傾向が大きいと判定したとき、車速Ｖを低下させ、ヨーレートＹＲを増加させ、操舵角ＭＡを減少させ、及び／又はステアリングギア比ＮＧを増加させるように車両の挙動を制御してもよい。すなわち、スタビリティファクタＫνが減少するように制御されれば、あらゆる車両の制御が適用可能である。

本発明は、車両用の旋回制御装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る旋回制御装置を示すシステム構成の概略図である。本発明の一実施例に係る旋回制御装置の制御処理を示すフローチャートである。（ａ）スタビリティファクタが上昇する状態を示す図である。（ｂ）旋回制御装置の制御により、スタビリティファクタの勾配が緩やかになった状態を示す図である。（ａ）旋回状態でアクセルが踏込まれたときの車両の加速度を示す図である。（ｂ）旋回制御装置によりエンジンの出力が低下させられたときの車両の加速度を示す図である。

符号の説明

１旋回制御装置
３ＥＣＵ
５操舵角センサ
７ヨーレートセンサ
９横加速度センサ
１１車速センサ
１３ギア比センサ
１５踏込量センサ
１７エンジン制御部
１９トランスミッション制御部
２１エンジン
２３トランスミッション

Claims

車両の状態量を取得する状態量取得手段と、
該状態量取得手段から取得された前記車両の状態量に基づいて、旋回状態の前記車両のスタビリティファクタを算出するスタビリティファクタ算出手段と、を備える旋回制御装置であって、
前記スタビリティファクタ算出手段により算出された前記スタビリティファクタに基づいて、該スタビリティファクタの単位時間当たりの変化量を算出する勾配算出手段と、
該勾配算出手段により算出される単位時間当たりの変化量が所定値以下となるように、前記車両の挙動を制御する制御手段と、
アクセルの踏み込み状態を判定する判定手段と、を備え、
前記勾配算出手段は、アクセルの踏み込み状態が所定状態となった場合に、前記スタビリティファクタの単位時間当たりの変化量を算出し、
前記制御手段は、前記変化量が所定値以上となった場合に、前記車両の挙動を制御して前記変化量を所定値未満とする、
ことを特徴とする旋回制御装置。
請求項１記載の旋回制御装置であって、
前記車両の状態量は、前記車両の速度、前記車両のヨーレート、前記車両の操舵角、前記車両のステアリングギア比、および前記車両のホイールベースであることを特徴とする旋回制御装置。