JPH05270419A - 車両運動制御装置 - Google Patents

車両運動制御装置

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JPH05270419A
JPH05270419A JP10210392A JP10210392A JPH05270419A JP H05270419 A JPH05270419 A JP H05270419A JP 10210392 A JP10210392 A JP 10210392A JP 10210392 A JP10210392 A JP 10210392A JP H05270419 A JPH05270419 A JP H05270419A
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JP
Japan
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vehicle
motion state
value
control
motion
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Application number
JP10210392A
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English (en)
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Kazuo Ogawa
一男 小川
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】地上における車両の現在位置を検出し、それに
対応する走行情報に基づいて車両の運動特性を制御する
装置において、実際の運動特性を道路の種類のみならず
ドライバの運転特性との関係においても適正に制御す
る。 【構成】ナビゲーションコンピュータから車両の現在位
置を読み込み(S1)、その位置に対応する車両運動状
態の基準値(車両が不安定状態に陥らないための値)を
データベースから読み込み(S2)、各センサにより車
体の前後加速度GX ,横加速度GY ,ヨーレートγおよ
び車速Vをドライバの運転特性の影響を受けた値として
検出し(S3)、それらGX ,GY ,γおよびVのそれ
ぞれの検出値、各基準値からの偏差ΔGX ,ΔGY ,Δ
γおよびΔVを算出する(S4)。この算出結果が大き
いほど、車両の走行安定性が向上するように後輪舵角制
御および操舵トルクアシスト量制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地上における車両の現
在位置を検出し、それに対応する走行情報に基づいて車
両の運動特性を制御する形式の車両運動制御装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】上記形式の車両運動制御装置の一従来例
が特開昭62−289471号公報に記載されている。
これは、(a) 地上における車両の現在位置を検出する車
両位置検出手段と、(b) 道路地図を記憶する記憶手段
と、(c) その記憶手段を利用して、検出された車両の現
在位置の前方位置に対応する道路特性を推定し、それに
基づいて車両の運動特性を制御する運動特性制御手段と
を含むように構成された車両運動制御装置である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来の車両運動制
御装置(以下、単に従来装置という)における運動特性
制御手段は、車両位置に対応する道路特性に応じた車両
運動特性(例えば、車両の走行安定性の方が操縦応答性
より重視されるとか、操縦応答性の方が走行安定性より
重視されるとかいうもの)が実現されるように、その道
路特性から一義的に車両運動状態の制御特性(例えば、
車両運動状態を制御するアクチュエータの制御特性)を
決定する。
【0004】しかし、この従来装置を実施しても常に望
ましい車両運動特性が実現されるとは限らない。なぜな
ら、望ましい車両運動特性は実際の道路特性のみならず
ドライバの運転特性をも勘案することによってはじめて
正しく決まるものであるにもかかわらず、この従来装置
においては、ドライバの運転特性が勘案されないで、実
現すべき車両運動特性が決まり、それに従って車両運動
状態の制御特性が決まってしまうからである。
【0005】要するに、この従来装置には、実際の車両
運動特性を道路特性および運転特性双方との関係におい
て十分には適正に制御することができないという問題が
あり、本発明はこの問題を解決することを課題として為
されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の要旨は、前記車両運動制御装置を、図1に示
すように、(a) 地上における車両の現在位置を検出する
車両位置検出手段1と、(b) 車両の位置と車両の走行に
関する情報との関係を記憶する記憶手段2と、(c) 車両
の実際の運動状態を取得する運動状態取得手段3と、
(d) 車両位置検出手段1により検出された車両の現在位
置に対応して記憶手段2に記憶されている情報と、運動
状態取得手段3により取得された実際の運動状態とに基
づき、車両の運動特性を制御する運動特性制御手段4と
を含むものとしたことにある。
【0007】なお、本発明における「車両位置検出手段
1」は例えば、自立航法,電波航法,衛星航法等の航法
を採用することができる。自立航法とは、車両に搭載さ
れた走行距離センサ,方位センサ等により車両の位置を
連続的に測位する航法である。電波航法とは、地上に設
置された発信局(例えば、ビーコン)から発信された電
波を車両に搭載された受信器で受信して車両位置を測位
する航法である。衛星航法とは、人工衛星から発信され
た電波を車両に搭載された受信器で受信して車両位置を
測位する航法であり、3個以上の人工衛星を用いて車両
位置を測位するGPSがよく利用されている。
【0008】また、本発明における「記憶手段2」は例
えば、道路地図,路面摩擦係数,道路が一般路,高速道
路および山岳路のいずれであるかを表す道路種類等に関
する情報を走行に関する情報として記憶するものとする
ことができる。
【0009】また、本発明における「運動状態取得手段
3」は例えば、ドライバの運転特性を車体の走行速度,
ヨーレート,前後加速度および横加速度として間接に取
得する形式とすることも、加減速操作部材の操作状態
(例えば、アクセルペダルの踏込み量,ブレーキ踏力,
ブレーキスイッチのON・OFF状態)およびステアリ
ングホイールの操作状態(例えば、操舵角,操舵速度,
操舵トルク等)を直接に取得する形式とすることもでき
る。
【0010】
【作用】本発明に係る車両運動制御装置においては、車
両位置検出手段1により、地上における車両の現在位置
が検出され、運動状態取得手段3により、車両の実際の
運動状態が取得され、運動特性制御手段4により、車両
位置検出手段1により検出された車両の現在位置に対応
して記憶手段2に記憶されている情報と、運動状態取得
手段3により取得された実際の運動状態とに基づき、車
両の運動特性が制御される。
【0011】
【発明の効果】このように、本発明によれば、記憶手段
2に記憶されている情報のみならず、実際の運動状態を
も勘案されて車両の運動特性が制御されるため、実際の
運動特性が例えば道路特性のみならずドライバの運転特
性との関係においても適正となるという効果が得られ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例である車両運動制御
装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【0013】本車両運動制御装置は図2に示すように、
ナビゲーションコンピュータ10,道路地図データを始
めとする各種データを予め記憶しているデータベース1
2,運動状態偏差算出コンピュータ14,後輪舵角制御
コンピュータ16,操舵トルクアシスト量制御コンピュ
ータ(以下、単にアシスト量制御コンピュータという)
18等を含むように構成されている。
【0014】ナビゲーションコンピュータ10はGPS
方式を採用しており、人工衛星から発信される電波を受
信器20を介して受信し、その結果に基づいて車両の現
在位置を検出する。このナビゲーションコンピュータ1
0はデータベース12と接続されていて、それの道路地
図データを用いてマップマッチングを行うことにより車
両の現在位置を正確に検出することが可能となってい
る。
【0015】データベース12にはさらに、次のような
データも予め記憶されている。すなわち、車両の各走行
位置に関連付けて、高速道路,一般路および山岳路から
成る道路種類も予め記憶されているのである。その記憶
内容の一例を次に表で表す。
【0016】
【表1】
【0017】さらに、各道路種類に関連付けて、車体の
前後加速度GX ,横加速度GY ,ヨーレートγおよび車
速Vの基準値が予め記憶されている。基準値は種々の思
想に基づいて設定することができる。以下、本実施例で
採用された例を次の表を参照しつつ説明する。
【0018】
【表2】
【0019】この例は、車両が不安定状態に陥り易くな
ると車両運動状態の実際値が超える値として基準値を設
定したものである。具体的には、例えば、高速道路で
は、かなり素早いレーンチェンジをしない限りそれほど
大きなヨーレートγは発生しないから、大きなヨーレー
トγが発生しているときは車両が不安定状態に陥り易い
として、ヨーレートγについて基準値を設定する。ま
た、山岳路では、慎重な運転を要求されるのが普通であ
ることから、車速Vにもヨーレートγにも基準値を設定
する。また、一般路では、大きな前後加速度GX や大き
な横加速度GY が発生する場合にはドライバによる加減
速操作や操舵が過剰である傾向が強いため、前後加速度
X にも横加速度GY にも基準値を設定する。すなわ
ち、この例においては、前後加速度GX ,横加速度
Y ,ヨーレートγおよび車速Vのそれぞれの基準値に
よって、車両全体としての総合的な運動状態の基準値が
道路種類ごとに記述されているのである。
【0020】運動状態偏差算出コンピュータ14は、そ
れの入力部において、上記ナビゲーションコンピュータ
10およびデータベース12に接続され、さらに、車体
のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ32,車体
の走行速度である車速Vを検出する車速センサ34,車
体の前後加速度GX を検出する前後加速度センサ36,
車体の横加速度GY を検出する横加速度センサ38にも
接続され、一方、出力部において、前記後輪舵角制御コ
ンピュータ16およびアシスト量制御コンピュータ18
に接続されている。この運動状態偏差算出コンピュータ
14はそれのROMにおいて、図3にフローチャートで
表されるプログラムを記憶しており、そのプログラムを
CPUが実行することによって運動状態偏差算出を行う
ものである。
【0021】同図のプログラムにおいては、まず、ステ
ップS1(以下、単にS1で表す。他のステップについ
ても同じとする)において、予定された初期設定が行わ
れ、その後、S2において、ナビゲーションコンピュー
タ10から車両の現在位置が読み込まれる。続いて、S
3において、その現在位置に対応する基準値がデータベ
ース12から読み込まれる。具体的には、まず、車両の
現在位置に対応する道路種類がデータベース12におい
て検索され、次に、その道路種類に対応する基準値がデ
ータベース12から読み込まれるのである。
【0022】その後、S4において、現在の実運動状態
が取得される。具体的には、各センサ32〜38により
前後加速度GX ,横加速度GY ,ヨーレートγおよび車
速Vが検出されるのである。続いて、S5において、現
在の運動状態偏差が算出される。以下、その算出手法を
図4を参照しつつ説明する。
【0023】まず、各車両運動状態量、すなわち、前後
加速度GX ,横加速度GY ,ヨーレートγおよび車速V
のそれぞれについて、各実際値GXACT,GYACT
γACT ,VACT (検出値)から各基準値GXREF
YREF,γREF ,VREF を差し引いた偏差ΔGX ,ΔG
Y ,ΔγおよびΔVがそれぞれ算出される。次に、各車
両運動状態量ごとに予め設定された重みω1 〜ω4 の各
々と偏差ΔGX ,ΔGY ,ΔγおよびΔVの各々との積
がそれぞれ算出され、それらの和である総合偏差が運動
状態偏差Δとして算出される。運動状態偏差Δは、それ
が0より大きいときには車両が不安定状態に陥り易いこ
とを表し、0以下であるときには不安定状態に陥り難い
ことを表すパラメータとして算出されるのである。算出
された運動状態偏差ΔはRAMに記憶される。
【0024】以上で一回の運動状態偏差算出が終了し、
続いてS2に戻って次回の運動状態偏差算出が開始され
る。
【0025】後輪舵角制御コンピュータ16は、図2に
示すように、それの入力部において、前輪舵角δF を検
出するセンサ50と、前記ヨーレートセンサ32,車速
センサ34および運動状態偏差算出コンピュータ14と
に接続され、一方、出力部において、後輪舵角δR を変
化させる後輪舵角アクチュエータ54に接続されてい
る。後輪舵角制御コンピュータ16は、図5にフローチ
ャートで表されるプログラムと図6にフローチャートで
表されるプログラムとをそれぞれ実行することにより、
運動状態偏差算出コンピュータ14での算出結果を参照
しつつ後輪舵角δR を制御する。
【0026】後輪舵角制御コンピュータ16は、 δR =KF δF +KB γ なる式を用いて後輪舵角δR の目標値を決定し、それが
実現されるように後輪舵角アクチュエータ54を制御す
る前輪舵角比例式かつヨーレートフィードバック式であ
る。
【0027】この式において「KF 」は、車速Vに応じ
て図7(a) にグラフで表されるように変化する制御係数
であり、また、「KB 」は、車速Vに応じて同図(b) に
グラフで表されるように変化する制御係数である。
【0028】それら制御係数KF ,KB についてはそれ
ぞれ、第0番から第jMAX 番までの特性番号jが付され
た複数の特性が予め設定されている。それら特性は、特
性番号jの値が大きいほど制御係数KF ,KB の値が大
きくなり(すなわち、制御係数KF についてはその絶対
値が小さくなり、一方、制御係数KB についてはその絶
対値が大きくなり)、車両の走行安定性が向上するよう
に設定されている。なお、各制御係数KF ,KB の特性
(同図において、制御係数KF については「fF0〜f
FjMAX 」、制御係数KB については「fB0〜fBjMAX
でそれぞれ表す)と特性番号jとの関係は予めROMに
記憶されている。
【0029】図5のプログラムにおいては、まず、S1
01において、予定された初期設定が行われ、その後、
S102において、各センサ50,32,34により前
輪舵角δF ,ヨーレートγおよび車速Vが検出され、続
いて、S103において、図6のプログラムの実行結果
である特性番号jの最新値がRAMから読み込まれる。
その後、S104において、その読み込まれた特性番号
jに応じて各制御係数KF ,KB の今回の特性が決定さ
れ、その決定された特性と車速Vの現在値とに基づき、
各制御係数KF ,KB の今回値が決定され、S105に
おいて、目標後輪舵角δR の今回値が上記式を用いて決
定される。
【0030】一方、図6のプログラムにおいては、ま
ず、S201において、予定された初期設定が行われ、
その後、S202において、本プログラムの実質的な実
行回数を表すnの値が0に初期化され、続いて、S20
3において、運動状態偏差算出コンピュータ14のRA
Mから最新の運動状態偏差Δが初回の運動状態偏差Δ0
として読み込まれる。その後、S204において、特性
番号jの値が0に初期化される。すなわち、特性番号j
の通常値は0とされ、各制御係数KF ,KB の通常特性
はそれぞれ図7における「fF0」,「fB0」とされるよ
うになっているのである。
【0031】続いて、S205において、初回の運動状
態偏差Δ0 が0より大きいか否か、すなわち、車両が不
安定状態に陥り易い状態にあるか否かが判定される。今
回はそうではないと仮定すれば、判定がNOとなり、S
206において特性番号jの現在値すなわち今回は0が
RAMに記憶される。
【0032】その後、S207において一定小時間が経
過するのが待たれ、続いて、S208において、再び運
動状態偏差算出コンピュータ14のRAMから最新の運
動状態偏差Δが読み込まれ、それが今回の運動状態偏差
Δn とされる。その後、S209において、前記S20
5と同様に、今回の運動状態偏差Δn が0より大きいか
否かが判定され、今回はそうではないと仮定すれば、判
定がNOとなり、S206に戻る。以後、運動状態偏差
Δが0より大きくならない限り、特性番号jの値が0と
し続けさせられて各制御係数KF ,KB の特性がそれぞ
れ通常特性とし続けさせられることとなる。
【0033】これに対して、初回の運動状態偏差Δ0
0より大きく、車両が不安定状態に陥り易い状態にある
場合には、S205の判定がYESとなり、S210に
おいて、特性番号jの値が1とされ、その後、S206
においてその特性番号jの現在値すなわち今回は1がR
AMに記憶される。したがって、各制御係数KF ,KB
の特性が今回は、通常特性より一つだけ上側(走行安定
性が向上する側)の特性とされることになる。
【0034】また、2回目以後の各回の運動状態偏差Δ
n が0より大きい場合には、S209の判定がYESと
なり、S211において、今回の運動状態偏差Δn が前
回の運動状態偏差Δn-1 より大きいか否か、すなわち、
今回の運動状態偏差Δn から前回の運動状態偏差Δn-1
を差し引いた値が0より大きいか否かが判定される。今
回はそうではないと仮定すれば、判定がNOとなり、直
ちにS206に戻って、特性番号jの今回値が前回と同
じ値としてRAMに記憶される。これに対して、今回の
運動状態偏差Δn が前回の運動状態偏差Δn-1 より大き
い場合には、S211の判定がYESとなり、S212
において、特性番号jの値が1だけ増加させられる。こ
れにより、各制御係数KF ,KB の特性が今回は、前回
の特性より一つだけ上側の特性とされることになる。す
なわち、本実施例においては、今回の運動状態偏差Δn
と前回の運動状態偏差Δn-1 との差が大きくても、特性
番号jの値を1だけしか増加させないこととすることに
より、各制御係数KF ,KB の急変が防止されているの
である。
【0035】その後、S213において、特性番号jの
現在値が最大値jMAX より大きくなったか否かが判定さ
れ、そうであればS214において特性番号jの現在値
が最大値jMAX に変更されてS206に戻るが、そうで
なければ直ちにS206に戻る。つまり、特性番号jの
現在値が最大値jMAX を超えることがないようにされて
いるのである。
【0036】なお付言すれば、本プログラムの実行中
は、今回の運動状態偏差Δn が0より大きい場合にそれ
が前回の運動状態偏差Δn-1 より小さくなっても、特性
番号jの値が減じられることはなく、車両のイグニショ
ンスイッチがOFFされて再び本プログラムの実行が開
始されるのに伴って0に減じられるようになっていた
が、例えば、今回の運動状態偏差Δn が前回の運動状態
偏差Δn-1 より小さい状態が一定時間連続したならば、
その後、特性番号jの値が緩やかに(特性が急変してド
ライバが違和感を抱くことがないように)減じるように
することもできる。
【0037】前記アシスト量制御コンピュータ18は図
2に示すように、それの入力部において、前記車速セン
サ34と運動状態偏差算出コンピュータ14とに接続さ
れ、一方、出力部において、操舵トルクのアシスト量を
変化させるアシスト量制御アクチュエータ58に接続さ
れている。アシスト量制御コンピュータ18は、図8に
フローチャートで表されるプログラムと図示しないプロ
グラム(図6のプログラムに相当するプログラム)とを
実行することにより、運動状態偏差算出コンピュータ1
4の算出結果を参照しつつ操舵トルクのアシスト量を制
御する。
【0038】アシスト量制御コンピュータ18は、車速
Vが大きいほど操舵トルクのアシスト量を減少させて操
舵トルクを増加させる車速感応式である。車速Vが大き
いほど手応えのある操舵フィーリングが得られるように
設計されているのである。また、アシスト量制御アクチ
ュエータ58に供給されるアシスト電流iが少ないほど
操舵トルクのアシスト量が少なくなるように、すなわ
ち、操舵トルクが増加するように図示しないパワーステ
アリング機構が設計されている。したがって、アシスト
量制御コンピュータ18は、図9にグラフで表されるよ
うに、車速Vが大きいほどアシスト電流iが減少する関
係をROMにおいて予め記憶している。
【0039】アシスト電流iについても前記制御係数K
F ,KB と同様に、第0番から第jMAX 番までの特性番
号jが付された複数の特性が予め設定されている。それ
ら特性は、特性番号jの値が大きいほどアシスト電流i
が少なくなり、ステアリングホイールの手応えが増し
て、走行安定性が向上させられるように設定されてい
る。なお、アシスト電流iの特性(同図において「f0
〜fjMAX」で表す)と特性番号jとの関係は予めROM
に記憶されている。
【0040】なお、このアシスト量制御コンピュータ1
8も前記後輪舵角制御コンピュータ16と同様にして特
性番号jの決定を行うため、この部分についての説明は
省略する。
【0041】図8のプログラムにおいては、まず、S3
01において、予定された初期設定が行われ、その後、
S302において、車速センサ34により車速Vが検出
され、続いてS303において、図6のプログラムに相
当するプログラムの実行により決定された特性番号jが
RAMから読み込まれる。その後、S304において、
アシスト量制御アクチュエータ58に供給すべきアシス
ト電流iが決定される。続いて、S305において、そ
の決定されたアシスト電流iの大きさでアシスト量制御
アクチュエータ58に電流が供給される。その後、S3
02に戻る。
【0042】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、ドライバの運転特性を含む外乱の影響が実
運動状態として取得されるとともに、それと基準運動状
態との相対的な関係が監視されつつ後輪舵角制御および
操舵トルクアシスト量制御が行われるから、実際の車両
運動特性が道路種類のみならずドライバの運転特性との
関係においても適正となり、例えばドライバのやや過剰
な操縦によっても車両が不安定状態に陥らずに済むとい
う効果が得られる。
【0043】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、ナビゲーションコンピュータ10と受信器
20とデータベース12のうち道路地図を記憶する部分
とが互いに共同して、本発明における「車両位置検出手
段1」の一態様を構成し、データベース12のうち、走
行位置と道路種類との関係と道路種類と基準運動特性と
の関係とを記憶する部分が、本発明における「記憶手段
2」の一態様を構成し、ヨーレートセンサ32,車速セ
ンサ34,前後加速度センサ36および横加速度センサ
38が本発明における「運動状態取得手段3」の一態様
を構成し、運動状態偏差算出コンピュータ14と後輪舵
角制御コンピュータ16、運動状態偏差算出コンピュー
タ14とアシスト量制御コンピュータ18がそれぞれ互
いに共同して、本発明における「運動特性制御手段4」
の一態様を構成しているのである。
【0044】なお、本実施例においては、運動特性制御
手段4が後輪舵角制御と操舵トルクアシスト量制御との
双方を行うものとされていたが、例えば、それらの一方
のみを行うものとしたり、それに代えて、またはそれと
共に、駆動トルク配分制御,サスペンション制御,アン
チロック制御,トラクション制御等、その他の制御を行
うものとしたりすることもできる。
【0045】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、この他にも、特許請求の範囲を逸脱
することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形,改
良を施し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図である。
【図2】本発明の一実施例である車両運動制御装置を示
すシステム図である。
【図3】図2における運動状態偏差算出コンピュータが
用いるプログラムを示すフローチャートである。
【図4】上記運動状態偏差算出コンピュータによる総合
偏差算出手法を概念的に説明するための図である。
【図5】図2における後輪舵角制御コンピュータが用い
るプログラムを示すフローチャートである。
【図6】上記後輪舵角制御コンピュータが用いるプログ
ラムを示すフローチャートである。
【図7】上記後輪舵角制御コンピュータが用いる各制御
係数KF ,KB と車速Vと特性番号jとの関係を示すグ
ラフである。
【図8】図2における操舵トルクアシスト量制御コンピ
ュータが用いるプログラムを示すフローチャートであ
る。
【図9】上記操舵トルクアシスト量制御コンピュータが
用いるアシスト電流iと車速Vと特性番号jとの関係を
示すグラフである。
【符号の説明】
10 ナビゲーションコンピュータ 12 データベース 14 運動状態偏差算出コンピュータ 16 後輪舵角制御コンピュータ 18 操舵トルクアシスト量制御コンピュータ 32 ヨーレートセンサ 34 車速センサ 36 前後加速度センサ 38 横加速度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 119:00 137:00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地上における車両の現在位置を検出する
    車両位置検出手段と、 前記車両の位置と車両の走行に関する情報との関係を記
    憶する記憶手段と、 前記車両の実際の運動状態を取得する運動状態取得手段
    と、 前記車両位置検出手段により検出された車両の現在位置
    に対応して前記記憶手段に記憶されている情報と、前記
    運動状態取得手段により取得された実際の運動状態とに
    基づき、車両の運動特性を制御する運動特性制御手段と
    を含むことを特徴とする車両運動制御装置。
JP10210392A 1992-03-27 1992-03-27 車両運動制御装置 Pending JPH05270419A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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