JPH03253469A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両に生じた横加速度やヨーレートなどの
運動状態量に基づいて車両の制御を行うようにした車両
用制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、自動車等の車両の制御装置として、例えば車
速及びステアリングハンドル舵角あるいは前輪舵角など
の各種運転データに基づいて、車両の走行状態を認識す
るとともに車両を制御するようにしたものは一般に良く
知られており、例えばナビゲーシタンシステムを備えた
車両では、上記各種の運転データに基づいて画面地図上
における自軍位置を認識・表示することができる。また
４輪操舵車（４ＷＳ車）では、上記各種の運転データに
基づいて、予め設定された転舵特性に応じた後輪舵角の
制御が行なわれる。

しかしながら、例えば、４ＷＳ車において後輪舵角を制
御する場合を例にとって説明すれば、路面状態等に起因
して車輪がスリップした場合、あるいは横風にあおられ
た場合などには、実際の車体の挙動は、上記各種の運転
データ（車速及びステアリング舵角あるいは前輪舵角な
ど）の変化に対して予め想定されたものとは異なったも
のとなり得る。従って、かかる場合には、後輪側を上記
のような運転データのみ基づいて制御したのでは、制御
精度が低下し好適な後輪制御を行うことができないとい
う問題がある。

この問題に対して、実際に車体に生じた横加速度やヨー
レートなどの運動状態量を検出し、この検出値に基づい
て後輪舵角を制御することによって制御精度の向上を図
ることが考えられている（例えば特開昭６２−８３２４
７号公報参照）。すなわち、上記運動状態量を検出する
センサの検出信号を演算装置に入力し、積分演算等の演
算処理によって例えばヨーレートを算出し、この算出値
を制御装置にフィードバックさせて後輪舵角を制御する
ことにより、車体の実際の挙動に即した精度の高い制御
を行うことかできる。

ところで、上記横加速度やヨーレートを測定する場合、
一般に、車両の電源電圧の変動や車体の緩やかな傾きな
どに起因してセンサ信号の変動が生じ、演算結果に誤差
が生じるという問題がある。

このため、上記センサと演算装置との間には、通常、セ
ンサ信号に生じる外乱によるノイズ及び変動の影響を除
去するためのフィルタが介設されている。このフィルタ
としては、比較的構成が簡単で安価なアナログ回路、例
えば、コンデンサと抵抗とで構成されたＯＲ回路が一般
に用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記ＯＲ回路で構成されたフィルタでは、ア
ナログ回路特有の過渡現象として、センサ入力信号に変
化が生じた場合、その第１期日の波形に歪みが生じ、演
算装置への入力値がこの歪み分だけずれるため、ヨーレ
ートが変化する初期の立ち上がり量についてその演算結
果に誤差が生じるという問題かあった。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、アナ
ログ回路で構成されたフィルタを介して入力されたセン
サ信号に基づいてヨーレートの演算を行う場合において
、ヨーレートが変化する初期の立ち上がり量を正確に算
出することができる車両用制御装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本願の第１の発明は、車体に取り付けられた
ヨーレート検出手段と、アナログ回路で構成されたフィ
ルタ手段と、該フィルタ手段を介して入力された上記ヨ
ーレート検出手段の検出値に基づいてヨーレートを演算
する演算手段とを備えるとともに、該演算手段と上記フ
ィルタ手段との間に、上記ヨーレート検出手段の検出値
の絶対値が所定値以上になった初回の期間のみ、上記検
出値を所定倍する補正手段を設けたものである。

また、本願の第２の発明は、車体に取り付けられたヨー
レート検出手段と、アナログ回路で構成されたフィルタ
手段と、該フィルタ手段を介して入力された上記ヨーレ
ート検出手段の検出値に基づいてヨーレートを演算する
演算手段とを備えるとともに、該演算手段と上記フィル
タ手段との間に、上記ヨーレート検出手段の検出値の絶
対値が所定値未満である期間が所定時間以上継続した後
に上記検出値の絶対値が上記所定値以上になった初回の
期間のみ、上記検出値を所定倍する補正手段を設けたも
のである。

［発明の効果］ 本願の第１の発明によれば、上記演算手段とフィルタ手
段との間に上記補正手段を設けたので、ヨーレート検出
手段の検出値の絶対値が所定値以上になった初回の期間
のみについて、その検出値を所定倍して補正することが
でき、検出信号に変化が生じた場合における第１期日の
波形の歪みの影響を補正し、ヨーレート変化時の立ち上
がり量を正確に算出することができる。

また、本願の第２の発明によれば、上記ヨーレート検出
手段の検出値の絶対値が所定値未満である期間が所定時
間継続した後に上記検出値の絶対値が上記所定値以上に
なった初回の期間のみについて、上記検出値を所定倍し
て補正するようにしたので、検出信号に変化が生じた場
合における変化の立ち上がり時を正確に検出してその変
化の第１期日の波形の歪みの影響を補正することができ
、ヨーレートの変化時の立ち上がり量をより正確に算出
することができる。

Ｅ実施例コ 以下、この発明の実施例を、４ＷＳ車において後輪舵角
を制御する制御装置に適用した場合について、添付図面
を参照しながら詳細に説明する。

第６図は、本実施例に係る自動車の操舵機構の全体構成
を概略的に表す平面図であるが、この図に示すように、
上記自動車ｌでは、左右の前輪２Ｌ２ｒを操舵する前輪
操舵装置１０は、車体に対して回動自在に支持されたス
テアリングシャフト１２と、該ステアリングシャフト１
２の後端に固定されて回動操作されるステアリングホイ
ール１１と、車幅方向に往復移動可能に延設され、タイ
ロッド５Ｌ５ｒ及びナックルアーム４　Ｑ、　４　ｒを
介して左右の前輪２Ｌ２ｒに連結された前輪転舵ロッド
１５とを備え、該前輪転舵ロッド１５には、上記ステア
リングシャフト１２の前端に固設されたピニオン１３と
噛合するラック１４が設けられている。

そして、ステアリングホイール１１を操舵（回動操作）
すると、ステアリングシャフト１２を介して上記ピニオ
ン１３が回動され、このピニオン１３の回動によって上
記ラック１４を介して前輪転舵ロッド１５が車幅方向に
移動させられ、この移動によってタイロッド５Ｌ５ｒ及
びナックルアーム４　（１，４ｒを介して左右の前輪２
Ｑ、２ｒが転舵させられるようになっている。

尚、具体的には図示しなかったが、上記ステアリングホ
イール１１の操舵力は、例えば油圧式パワーステアリン
グ機構によってパワーアシストされるようになっている
。

また、左右の後輪３１２，３ｒを操舵する後輪操舵装置
２０は、後で詳しく説明するように、サーボモータ２２
の駆動制御によって後輪を前輪とは逆位相に転舵させる
ことができる、所謂、モータ式の逆位相転舵機構を備え
ており、この後輪操舵装置２０により後輪タイロッド７
Ｑ、７ｒが車幅方向に移動させられ、該タイロッド７　
Ｑ、　７　ｒに連結されたナックルアーム６１２，６ｒ
を介して左右の後輪３１２．３ｒが転舵されるようにな
っている。

以下、上記後輪操舵装置２０について説明する。

本実施例に係る後輪操舵装置２０では、左右の後輪３Ｌ
３ｒを転舵させる後輪転舵ロッド２１に、サーボモータ
２２の出力軸２２ａに接続された減速装置２５が連結さ
れており、上記サーボモータ２２の回転駆動によって減
速装置２５を介して、後輪転舵ロッド２１が車幅方向に
移動させられ、後輪３１，３ｒが転舵させられる。

上記サーボモータ２２の出力Ｍ２２８には電磁ブレーキ
２３が設けられ、そのブレーキ動作時には、モータ出力
軸２２ａ及び後輪転舵ロッド２１をロックして後輪３（
１，Ｓｒの転舵状態を維持するようになっている。また
、上記モータ出力軸２２ａと減速装置２５との間には電
磁クラッチ２４が介設される一方、上記後輪転舵ロッド
２Ｉには、センタリングバネ２６ａの作用によって後輪
転舵ロッド２１を中立位置に復帰させる中立位置復帰装
置２６が配設されており、後輪転舵に異常が生じた場合
には、上記電磁クラッチ２４の解放動作によってサーボ
モータ２２と後輪転舵ロッド２１との連繋が解除される
とともに、上記中立位置復帰装置２６によって後輪転舵
ロッド２１が中立位置に復帰させられ、後輪］！、３ｒ
を転舵角零の中立位置に復帰させるようになっている。

上記自動車ｌには、例えばマイクロコンピュータを主要
部として構成され、基本的に上記サーボモータ２２、電
磁ブレーキ２３及び電磁クラッチ２４を介して後輪３１
２，３ｒの転舵角を制御するコントローラ４０が設けら
れており、該コントローラ４０には、ステアリングシャ
フト１２の操舵角を検出するステアリング舵角センサ３
３、前輪転舵ロッド１５の移動量によって前輪２（１，
２ｒの転舵角を検出する前輪舵角センサ３４．２個の車
速センサ３５，３６、サーボモータ２２の回転角を検出
するモータ回転角センサ３７、後輪転舵ロッド２１の移
動量によって後輪３Ｌ３ｒの転舵角を検出する後輪舵角
センサ３８などの各種センサからの出力信号が入力され
るようになっている。尚、上記コントローラ４０には、
手動変速機のニュートラル位置及びクラッチペダルの踏
込み時を検出するニュートラルクラッチスイッチ１６、
自動変速機のニュートラル位置又はパーキング位置を検
出するインヒビタスイッチ１７、ブレーキペダルの踏込
み時を検出するブレーキスイッチ１８、及びエンジンの
運転時を検出するエンジンスイッチ１９などの各種スイ
ッチが電気的に接続されており、車両１の運転操作状態
に関する基本的なデータが信号入力されるようになって
いる。

また、本実施例では、車両のヨーレートを検出するヨー
レート検出手段として、例えば、車両に生じる横方向の
加速度（以下、横Ｇという）を検出する２個のＧセンサ
３１及び３２が、車体前端側及び後端側にそれぞれ取り
付けられており、これらフロント及びリヤのＧセンサ３
１及び３２の検出信号は上記コントローラ４０に入力さ
れるようになっている。

該コントローラ４０は、第１図に示すよう（こ、上記各
種センサ３１乃至３８などからの検出信号が入力される
入力処理部４１と、制御されるべきハード機器（サーボ
モータ２２、電磁ブレーキ２３及び電磁クラッチ２４な
ど）への制御信号を出力する出力処理部４２と、マイク
ロコンピュータを主要構成部として構成されたコントロ
ールユニット５０とを備え、該コントロールユニット５
０には、上記フロント及びリヤのＧセンサ３１及び３２
の検出値に基づいて車両のヨーレートを演算するヨーレ
ート演算部５１と、前輪舵角センサ３４及び車速センサ
３５，３６の検出値並びに上記ヨーレート演算部５１で
の演算結果に基づいて後輪転舵量を演算する後輪転舵量
演算部５２と、該演算部５２での演算結果に基づいて後
輪を制御する後輪制御部５３とが設けられている。尚、
該後輪制御部５３には、ステアリング舵角センサ３３、
モータ回転角センサ３７及び後輪舵角センサ３８の検出
信号が入力されるとともに、具体的には図示しなかった
が、車両の運転操作状態を検出する上記各種スイッチ１
６乃至１９の検出信号が入力されている。

車両に生じるヨーレートψは、良く知られているように
、車体フロント側の横Ｇ（Ｇｆ）とリヤ側の横Ｇ（Ｇｒ
）とを測定することにより、次式％式％ で算出することができる。尚、上記■式において、Ｋ、
Ａ、Ｂ及びＣは、いずれも定数である。

また、制御すべき後輪転舵角ｅｒは、車速■に依存する
関数Ｆ、（ｖ）及びＦｔ（ｖ）と上記ヨーレートψと前
輪舵角ｅｆとを用いて、次式で演算される。

ｅｒ＝Ｆ＋（ｖ）ｅｆ＋Ｆｔ（ｖ）ψ　・・・■本実施
例では、上記入力処理部４１に、上記Ｇセンサ３１及び
３２からの検出信号に生じる外乱によるノイズ及び変動
の影響を除去するために、第２図に示すようなアナログ
回路で構成されたフィルタ４５及び４６が設けられてい
る。これらフィルタ４５及び４６は、それぞれ、コンデ
ンサＣ及びＣ３と抵抗Ｒ，及びＲ３とでなるＯＲ回路で
構成され、コンデンサの容量と抵抗値との組み合わせに
よって所定のフィルタ特性が得られる。上記フィルタ４
５．４６を通過したセンサ信号は、アナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４７．４８をそれぞれ
介して、上記コントロールユニット５０側に出力される
ようになっている。

更に、本実施例では、上記フィルタ回路４５及び４６と
上記ヨーレート演算部５１との間に、アナログ回路特有
の過渡現象により、検出信号の変化初期において第１期
日の波形に歪みが生じた場合の影響を補正する補正回路
５５及び５６が設けられている（第１図参照）。すなわ
ち、上記第１期日では、例えば第３図に示すように、フ
ィルタ４５又は４６に入力されたＧセンサ３１又は３２
の実際の検出信号（第３図の破線参照）に対して、フィ
ルタ４５又は４６から出力された信号（第３図の実線参
照）には波形の歪みが生じ、実際の検出値よりも小さい
検出値を示す検出信号が出力される。

上記補正回路５５及び５６は、上記検出値の絶対値が所
定値以上になった初回の期間のみ、フィルタ４５及び４
６から出力された検出値をそれぞれ所定倍するように設
定されており、主としてフィルタ特性等に依存する上記
第１期日の波形の歪み特性に応じて上記補正時の倍数を
予め適当に設定することにより、フィルタ４５及び４６
から出力された検出値を実際の検出値と略等しい値に補
正した上で、ヨーレート演算部５１に対して出力するよ
うになっている。

すなわち、検出信号に変化が生じた場合における第１期
日の波形の歪みの影響を補正し、ヨーレート変化時の立
ち上がり量を正確に算出することができるのである。

尚、Ｇセンサ３１及び３２の検出信号をフィルタするに
際して、検出信号の安定性を重視する場合には、コンデ
ンサの容量を比較的大きくすることにより、比較的周波
数が高くて比較的小さいノイズまで除去することができ
、第３図に示されるように、比較的安定した検出信号を
得ることができる。しかしながら、この場合には、コン
デンサの大容量化に伴って応答性が悪くなり、フィルタ
への入力信号とフィルタからの出力信号との間の応答遅
れ八Ｔが大きくなる。

一方、検出信号の応答性を重視する場合には、コンデン
サの容量を比較的小さくすればよい。この場合、例えば
第４図に示すように、Ｇセンサ３１及び３２の検出信号
は、ある程度のレベルのノイズ含むため、実際には車体
に横Ｇが生じていないときにも若干変動する。従って、
この場合には、横Ｇの発生によってセンサ信号に実際に
変化が生じた際における信号変化の立ち上がり時を、上
記ノイズによる変動とは区別して検出する必要がある。

以下、コンデンサの容量が比較的小さくて応答性が比較
的良いフィルタを用いた場合における、上記コントロー
ラ４０による後輪側の制御について、第５図のフローチ
ャートを参照しながら説明する。

システムがスタートすると、まず、ステップ＃ｌで、Ｇ
センサ３１及び３２からの検出信号の読み込みが行なわ
れる。次に、ステップ＃２で、検出値の絶対値が所定値
α以上であるか否か、つまり検出値が±αの範囲外であ
るか否かが判定され、ＹＥＳの場合には、ステップ＃３
で、検出値が±αの範囲内にあった継続期間が所定時間
Ｔ１以上であるか否か判定される。尚、上記所定値αは
、例えば、車両が直進状態にあり横Ｇが発生していない
場合においてセンサ信号に生じ得るノイズレベルに基づ
いて予め設定されている。

上記ステップ＃３での判定結果がＹＥＳの場合には、信
号変化は横Ｇの発生によるセンサ信号の実際の変化にお
ける初期の立ち上がりであると判断され、ステップ＃４
で、検出信号が変化した初回の期間Ｔバ第４図参照）の
みについて検出値を所定倍して補正し、この補正された
検出値をヨーレート演算部５１に対して出力する。そし
て、ステップ＃５で、上記補正値に基づいて算式■によ
るヨーレートψの演算が行なわれ、次いで、この演算結
果を用いて、ステップ＃６で算式■による後輪転舵量ｅ
ｒの演算が行なわれる。そして、この演算結果に基づい
て、ステップ＃７で後輪制御部５３から制御信号が出力
され、後輪側の制御が行なわれる。

一方、上記ステップ＃２又はステップ＃３での判定結果
がＮｏの場合には、いずれもヨーレート変化の初回立ち
上がりには該当しないので、検出値を補正（所定倍）す
ることなく、そのままヨーレート演算部５１に出力され
ステップ＃５が実行されるようになっている。

以上、説明したように、本実施例によれば、応答性が良
いフィルタを用いた場合でも、検出信号に変化が生じた
場合における変化の立ち上がり時を、ノイズによるセン
サ信号の変動と区別して正確に検出することができ、変
化の第１期日の波形の歪みの影響を補正し、ヨーレート
変化時の立ち上がり量をより正確に算出することができ
るのである。

尚、上記実施例は、ヨーレート検出手段として、前後一
対のＧセンサ３１，３２を用いたものであったが、この
代わりに、例えば圧電素子を内蔵した所謂ヨーレートセ
ンサを用いることができる。この場合には、少なくとも
１個のヨーレートセンサを車体の任意の箇所に取り付け
ればよい。

また、上記実施例は、４ＷＳ車において後輪舵角を制御
する制御装置に適用したものであったが、本発明は、上
記の場合に限らず、例えばナビゲーションシステムを備
えた車両において自軍位置を認識・表示する場合など、
他の場合にも適用することができるのはもちろんのこと
である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明するためのもので、
第１図は上記実施例に係る自動車のコントローラのブロ
ック構成図、第２図は上記実施例に係るフィルタの回路
構成図、第３図はコンデンサの容量が比較的大きいフィ
ルタを通過した後のＧセンサの検出信号の波形を示すグ
ラフ、第４図はコンデンサの容量が比較的小さいフィル
タを通過した後のＧセンサの検出信号の波形を示すグラ
フ、第５図はコンデンサの容量が比較的小さいフィルタ
を用いた場合における後輪側の制御を説明するためのフ
ローチャート、第６図は上記実施例に係る自動車の操舵
機構の全体構成を概略的に示す平面説明図である。 １・・・自動車、３１．３２・・・Ｇセンサ、４０・・
・コントローラ、４５．４６・・フィルタ、５０・・・
コントロールユニット、５１・・・ヨーレート演算部、
５５．５６・・・補正回路、Ｔ１・・・所定時間、Ｔ１
・・初回の期間、α・・・所定値、ψ・・・ヨーレート
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体に取り付けられたヨーレート検出手段と、ア
   ナログ回路で構成されたフィルタ手段と、該フィルタ手
   段を介して入力された上記ヨーレート検出手段の検出値
   に基づいてヨーレートを演算する演算手段とを備えると
   ともに、該演算手段と上記フィルタ手段との間に、上記
   ヨーレート検出手段の検出値の絶対値が所定値以上にな
   った初回の期間のみ、上記検出値を所定倍する補正手段
   を設けたことを特徴とする車両用制御装置。
2. （２）車体に取り付けられたヨーレート検出手段と、ア
   ナログ回路で構成されたフィルタ手段と、該フィルタ手
   段を介して入力された上記ヨーレート検出手段の検出値
   に基づいてヨーレートを演算する演算手段とを備えると
   ともに、該演算手段と上記フィルタ手段との間に、上記
   ヨーレート検出手段の検出値の絶対値が所定値未満であ
   る期間が所定時間以上継続した後に上記検出値の絶対値
   が上記所定値以上になった初回の期間のみ、上記検出値
   を所定倍する補正手段を設けたことを特徴とする車両用
   制御装置。