JPH1129024A - 車両旋回運動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の走行状態によらず、正確に車両の目標
運動を設定し、車両の旋回運動を最適に制御する。 【解決手段】 車両の旋回運動を車輪の制動力差によっ
て制御する車両旋回運動制御装置において、車両の旋回
運動状態を検出する旋回運動状態検出手段３５と、車両
の目標旋回運動を車両のステア特性を表現するスタビリ
ティファクタを用いて設定する目標旋回運動設定手段３
６を備え、上記スタビリティファクタを、車両の横加速
度Ｇｙ、推定路面摩擦係数μより推定される車両の走行
状態により変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の旋回時に
車輪の制動力を制御し、運転者の意図に反した旋回運動
を修正する車両旋回運動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両の旋回運動を制御する装置
は、例えば特開平８−３１０３６１号公報に開示されて
いる。この公知の旋回運動制御装置は、車両の目標運動
として目標ヨーレートを設定する目標ヨーレート設定手
段と、上記目標ヨーレートと実ヨーレートとの間のヨー
レート偏差又はヨーレート偏差の時間微分値に基づき車
両のヨーモーメント制御用の要求制御量を設定し、この
要求制御量に基づき所定の車輪間に制動力差を発生させ
て車両のヨー運動を制御する制御手段を備えている。

【０００３】この公知の旋回運動制御装置の場合、目標
ヨーレート設定手段では、まず車体速度Ｖｂ及び前輪舵
角δ₀が演算部に供給され、ここで定常ゲインを求めた
後、フィルタ処理を施すことにより、車両の目標ヨーレ
ートが計算される。ここで、定常ゲインは車両の線形２
輪モデルから導くことができる車両の操舵に対するヨー
レート応答の定常値を示しており、目標ヨーレートγ＊
は次式から算出される。

【０００４】 γ＊＝ＬＰＦ（Ｖｂ／（１＋Ａ×Ｖｂ²）×（δ₀／Ｌ）

【０００５】上式において、Ａはスタビリティファク
タ、Ｌはホイールベース、ＬＰＦはフィルタ処理をそれ
ぞれ示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、車両のステア
特性を表現するスタビリティファクタＡは、車両毎に異
なる値を持ち、また同一車両においても車両の速度や横
Ｇ、路面の摩擦係数などの走行状態によって値が変化す
る。しかるに、上記で提案されている目標ヨーレート設
定手段では、スタビリティファクタＡは固定値を用いて
いるため、走行状態によっては車両の実際の値とは異な
るスタビリティファクタＡを用いることになり、適切な
目標ヨーレートを設定できず、よって適切な要求制御量
を設定できない、もしくは不要時に制御の作動を行うな
どの問題点があった。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、車両の走行状態によらず最適な
目標運動を設定することにより、最適な制御量に基づき
車両の旋回運動を制御でき、かつ不要時の作動の少ない
旋回運動制御装置を提供することを目的としている。

【０００８】請求項１記載の車両旋回運動制御装置の発
明は、車両の旋回運動状態を検出する旋回運動状態検出
手段と、車両の目標旋回運動を車両のステア特性を表現
するスタビリティファクタを用いて設定する目標旋回運
動設定手段と、上記車両の旋回運動状態と上記車両の目
標旋回運動より車両の要求制御量を設定する要求制御量
設定手段と、上記要求制御量に基づいて各車輪の制動力
を制御する制動力制御手段を備えたものにおいて、上記
目標旋回運動設定手段が、車両の走行状態により上記ス
タビリティファクタを変更することにより車両の目標旋
回運動の決定態様を変更することを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１の車両旋
回運動制御装置において、車両の横加速度を検出する横
加速度検出手段と、車両と路面との間の路面摩擦係数を
推定する路面摩擦係数推定手段を備え、スタビリティフ
ァクタを上記路面摩擦係数及び上記横加速度によって変
更することを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１の車両旋
回運動制御装置において、車両の横加速度を検出する横
加速度検出手段を備え、上記スタビリティファクタを上
記横加速度によって変更することを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１の車両旋
回運動制御装置において、車両と路面との間の路面摩擦
係数を推定する路面摩擦係数推定手段を備え、上記スタ
ビリティファクタを上記路面摩擦係数によって変更する
ことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による旋
回運動制御装置が適用される車両の制動装置（車両のブ
レーキシステム）を示す概略構成図である。このブレー
キシステムはタンデム型のマスタシリンダ１を備えてお
り、マスタシリンダ１は真空ブレーキブースタ２を介し
てブレーキペダル３に接続されている。マスタシリンダ
１の一対の圧力室はリザーバ４にそれぞれ接続されてい
る一方、これらの圧力室からはメインブレーキ管路５，
６が延びている。

【００１３】メインブレーキ管路５，６は液圧ユニット
（ＨＵ）７内に延設され、そして、これらメインブレー
キ管路５，６は一対の分岐ブレーキ管路８，９又は１
０，１１にそれぞれ分岐されている。メインブレーキ管
路５からの分岐ブレーキ管路８，９は左前輪ＦＷL２５
及び右後輪ＲＷR２６のホイールブレーキにそれぞれ接
続されており、メインブレーキ管路６からの分岐ブレー
キ管路１０，１１は右前輪ＦＷR２７及び左後輪ＲＷL２
８のホイールブレーキにそれぞれ接続されている。従っ
て、各車輪のホイールブレーキはクロス配管形式でタン
デムマスタシリンダ１に接続されている。

【００１４】各分岐ブレーキ管路８，９，１０，１１に
はそれぞれ電磁弁が介挿されており、各電磁弁は入口バ
ルブ１２と出口バルブ１３とから構成されている。な
お、後輪のホイールブレーキとそれに対応する電磁弁、
即ち、入口バルブ１２との間にはプロポーショナルバル
ブ（ＰＶ）がそれぞれ介挿されている。分岐ブレーキ管
路８，９側において、その一対の電磁弁はその出口バル
ブ１３が戻り経路１４を介してリザーバ４に接続されて
おり、また、分岐ブレーキ管路１０，１１側において
も、その一対の電磁弁の出口バルブ１３が戻り経路１５
を介してリザーバ４に接続されている。従って、各車輪
のブレーキ圧はそのホイールブレーキ内の圧力を入口バ
ルブ１２及び出口バルブ１３の開閉により給排すること
で制御される。

【００１５】メインブレーキ管路５，６のそれぞれには
その途中にポンプ１６，１７の吐出口が逆止弁を介して
接続されており、これらポンプ１６，１７は共通のモー
タ１８に連結されている。一方、ポンプ１６，１７の吸
い込み口は逆止弁を介して戻り経路１４，１５にそれぞ
れ接続されている。

【００１６】更に、メインブレーキ管路５，６には、ポ
ンプ１６，１７との接続点よりも上流部分に電磁弁から
なるカットオフバルブ１９，２０が介挿されており、ま
た、これらカットオフバルブ１９，２０をバイパスする
ようにしてリリースバルブ２１がそれぞれ配設されてい
る。ここで、カットオフバルブ１９，２０はカットオフ
バルブユニット（ＣＶＵ）２２を構成している。

【００１７】前述した入口及び出口バルブ１２，１３
や、カットオフバルブ１９，２０、またモータ１８は、
電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３に電気的に接続されて
いる。このＥＣＵ２３は、マイクロプロセッサ（中央演
算処理装置；ＣＰＵ）、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶装置を
備え、各種センサからの情報を入力インターフェースか
ら入力すると共に、出力インタフェースを介してバルブ
１２，１３，１９，２０及びモータ１８を制御する構成
となっている。

【００１８】更に詳しくは、ＥＣＵ２３の入力インタフ
ェースには、各車輪に設けた車輪速センサ２４が電気的
に接続されている。更に、図２に示されているように、
ＥＣＵ２３の入力インタフェースには、車輪速センサ２
４以外に、ヨーレイトセンサ２９、ハンドル角センサ３
０、ペダルストロークセンサ３１、前後加速度センサ３
２、及び横加速度センサ３３が電気的に接続されてい
る。

【００１９】ヨーレイトセンサ２９は車両の上下方向を
軸とする各速度即ちヨー角速度を検出し、ハンドル角セ
ンサ３０は車両のステアリングハンドルの操舵量、即
ち、ハンドル角を検出する。ペダルストロークセンサ３
１はブレーキペダル３の踏み込み量、即ち、ペダルスト
ロークを検出し、前後加速度３２及び横加速度センサ３
３は車両の前後方向及び横方向に作用する前後加速度及
び横加速度をそれぞれ検出する。

【００２０】図３はＥＣＵ２３の内部で演算される車両
旋回運動制御を示す概略ブロック図であり、ＥＣＵ２３
の種々の機能の中で車両旋回運動制御に関連した機能が
より詳しく示されている。図において、まず前述した各
種センサからのセンサ信号がＥＣＵ２３に供給される
と、ＥＣＵ２３は各種センサ信号にフィルタ処理（図３
のフィルタ処理部３４）を施す。ここでのフィルタ処理
には再起型１次ローパスフィルタが使用されている。な
お、以下、特に記載しない限り、以下のフィルタ処理に
も再帰型１次ローパスフィルタが使用されるものとす
る。

【００２１】車両運動状態検出部３５では、フィルタ処
理済みのセンサ信号、車輪速Ｖｗ(ｉ)、前後加速度Ｇｘ
（前後Ｇｘ）、横加速度Ｇｙ（横Ｇｙ）及びヨーレイト
γに基づいて車両の運動状態を示す情報、例えば、車輪
速Ｖｗ(ｉ)に基づいて推定される車体速度Ｖｂや、前後
Ｇｘおよび横Ｇｙに基づいて推定される路面摩擦係数μ
などが算出される。

【００２２】なお、車輪速Ｖｗに付した(ｉ)は、各車輪
の車輪速を纏めて示すためのものであって、ｉはその車
輪を特定する１から４まで正の整数である。例えば、ｉ
＝１は左前輪、ｉ＝２は右前輪、ｉ＝３は左後輪、ｉ＝
４は右後輪を表す。なお、以降の参照符号に付したｉも
また同様な意味で使用する。

【００２３】車両目標運動設定部３６では、フィルタ処
理済みのセンサ信号、ハンドル角δ、ペダルストローク
Ｓｔに基づいてドライバの運転操作が判断され、運転操
作に応じた車両の目標運動、例えば車両の目標ヨーレー
トγ*や、目標減速度Ｇｘ*が設定される。

【００２４】要求ヨーモーメント計算部３７及び要求減
速度計算部３８はＰＤコントローラであり、上記車両の
運動状態および、車両の目標運動に基づき、制御量が演
算される。先ず、要求ヨーモーメント計算部３７におい
ては、目標減速度Ｇｘ*，車両減速度Ｇｘが入力され、
この２入力の差分より偏差Ｇｘｐが演算される。また、
偏差Ｇｘｐは、更に時間微分され偏差微分Ｇｘｄが演算
される。Ｇｘｐは比例ゲインＫｇｐ、Ｇｘｄは微分ゲイ
ンＫｇｄによってそれぞれ増幅され、加算されることに
より、車両の前後方向制御量すなわち要求減速度Ｇｄが
算出される。

【００２５】要求減速度計算部３８においては、目標ヨ
ーレートγ*，車両実ヨーレートγが入力され、この２
入力の差分よりヨーレート偏差γｐが演算される。ま
た、ヨーレート偏差γｐは、更に時間微分されヨーレー
ト偏差微分γｄが演算される。γｐは比例ゲインＫγ
ｐ、γｄは微分ゲインＫγｄによってそれぞれ増幅さ
れ、加算されることにより、車両の旋回方向の制御量す
なわち要求ヨーモーメントＭが算出される。

【００２６】上記要求減速度計算部３８において算出さ
れた要求ヨーモーメントＭは、車輪選択部３９に入力さ
れる。車輪選択部３９では、要求ヨーモーメントＭおよ
び車両の実ヨーレートγの方向より判定される車両の旋
回方向Ｔｄより、制動力を調節すべき車輪の選択が行わ
れる。この車輪の選択は、例えば、目標ヨーレートγ*
に対して車両実ヨーレートγが過剰であるとき、すなわ
ち車両がスピン状態であるか、スピン状態に移行しよう
としている場合は、旋回外側前輪、もしくは旋回外側前
輪および旋回外側後輪を選択し、目標ヨーレートγ*に
対して車両実ヨーレートが不足している場合、すなわち
車両がドリフトアウト状態にあるか、もしくは車両がド
リフトアウトに移行しようとしている場合は、車両の旋
回内側後輪、もしくは車両の前２輪および旋回内側後輪
を選択することができる。

【００２７】要求ヨーモーメント計算部３７において算
出された要求減速度Ｇｄ、要求減速度計算部３８におい
て算出された要求ヨーモーメントＭ、車輪選択部３９に
おいて選択された車輪は、目標スリップ率設定部４０に
入力され、要求ヨーモーメントＭ、要求減速度Ｇｄを達
成するように、各車輪のスリップ率Ｓ(ｉ)に変換され
る。ここで、要求ヨーモーメントＭおよび要求減速度Ｇ
ｄの２つの制御量が同時に達成できない場合は、路面摩
擦係数μ、横加速度Ｇｙ、ハンドル角度δおよびその微
分値ｄδ、ペダルストローク量Ｓｔに基づいて優先順位
が付けられ、２つの制御量の分配が決定される。

【００２８】各車輪の目標スリップ率Ｓ(ｉ)は、スリッ
プコントローラ４１に入力される。スリップコントロー
ラ４１は、各車輪のスリップ率を目標スリップ率に一致
させるように、車輪のブレーキ液圧を調整するためのバ
ルブ駆動信号を設定する。

【００２９】スリップコントローラ４１において設定さ
れたバルブ駆動信号は、液圧ユニット７の入口バルブ１
２及び出口バルブ１３と、カットオフバルブユニット２
２のカットオフバルブ１９，２０を駆動し、各車輪のブ
レーキ液圧を制御する。この車輪のブレーキ液圧制御に
よって、各車輪の制動力分配が行われ、上記目標ヨーレ
ート、目標減速度に近づくように車両の運動を制御する
ことができる。

【００３０】ここで、車両の旋回運動は、上記のように
目標ヨーレートに近づくように制御されるため、目標ヨ
ーレートが車両の運転者の意図を正確に示していなけれ
ば、運転者に不快感を与える動作を行ったり、また意図
しない方向に車両が制御されることになる。

【００３１】図４は車両運動状態検出部３５及び車両目
標運動設定部３６の目標ヨーレート設定に関する部分を
詳細に示したブロック図であり、本発明の実施の形態１
の車両旋回運動制御システムの要部を表わした図であ
る。車両運動状態検出部３５の内部では、車輪４輪の車
輪速度（Ｖｗ(ｉ)）より、車体速度推定ブロック４２に
おいて車体速度Ｖｂが推定され、路面μ推定ブロック４
３においては車体速度Ｖｂ及び前後加速度Ｇｘ及び横加
速度Ｇｙに基づいて路面摩擦係数μが推定される。

【００３２】車両運動状態検出部３５において演算され
た、これら車体速度Ｖｂ，路面摩擦係数μ，横加速度Ｇ
ｙは、車両目標運動設定部３６に入力される。車両目標
運動設定部３６の内部では、横加速度Ｇｙ及び路面摩擦
係数μが走行状態推定ブロック４４に入力され、Ｇｙ及
びμの値に応じてあらかじめ設定されたスタビリティフ
ァクタＡが算出される。目標ヨーレートブロック４５で
は、下記（１）式によって目標ヨーレートが設定され
る。

【００３３】 γ＊＝Ｖｂ／（１＋Ａ×Ｖｂ²）×（δ／ｓｔｇ／Ｌ）…（１）

【００３４】上記式（１）において、ｓｔｇはステアリ
ングギア比を示している。

【００３５】上記実施の形態１による車両旋回運動制御
装置によれば、目標ヨーレートを設定するための式
（１）のパラメータであるスタビリティファクタＡが横
加速度Ｇｙ及び路面摩擦係数μによって変更可能な構成
となっているため、旋回状態及び車両が走行中の路面状
況に応じた目標ヨーレートの設定を行うことが出来る。

【００３６】実施の形態２．実施の形態１においては、
車両目標運動設定部３６の走行状態推定ブロック４４
に、横加速度Ｇｙ及び路面摩擦係数μを入力し、これら
Ｇｙ及びμの値に応じてスタビリティファクタＡを算出
していたが、実施の形態２では、図５に示すように車両
目標運動設定部３６の走行状態推定ブロック４４ａに、
横加速度Ｇｙのみを入力し、Ｇｙの値に応じたスタビリ
ティファクタＡを算出することも可能である。すなわ
ち、図５の走行状態推定ブロック４４ａでは、入力され
た横加速度Ｇｙより、あらかじめ設定された特性曲線に
基づいて、スタビリティファクタＡが算出される。その
後は、実施の形態１と同様にして、目標ヨーレートブロ
ック４５により上記（１）式に基づいて目標ヨーレート
が設定される。

【００３７】実施の形態２の車両旋回運動制御装置によ
れば、目標ヨーレートを設定するための上記式（１）の
パラメータであるスタビリティファクタＡが横加速度Ｇ
ｙによって変更可能な構成となっているため、旋回状態
に応じた目標ヨーレートの設定を行うことが出来る。

【００３８】実施の形態３．実施の形態１に示す車両目
標運動設定部３６の走行状態推定ブロックとして、入力
を路面摩擦係数μのみとすることで図６の走行状態推定
ブロック４４ｂの様な構成にすることも可能である。こ
の走行状態推定ブロック４４ｂでは、入力された路面摩
擦係数μより、あらかじめ設定された特性曲線に基づい
て、スタビリティファクタＡが算出される。

【００３９】実施の形態２の車両旋回運動制御装置によ
れば、目標ヨーレートを設定するための上記式（１）の
パラメータであるスタビリティファクタＡが路面摩擦係
数μにより変更可能な構成となっているため、車両が走
行中の路面状況に応じた目標ヨーレートの設定を行うこ
とが出来る。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、請求項１又は請求項２記
載の発明によれば、車両の旋回時、路面状況や旋回状態
などの車両の走行状態によって、目標旋回運動の設定を
可変にすることにより、車両の各走行状態に最適なスタ
ビリティファクタを用いた目標運動の設定を行えるの
で、この目標運動と実際の車両運動とを比較することで
車両の挙動修正に必要な要求制御量設定を最適に行うこ
とができる。また、車両挙動が不安定でないときには、
目標運動は実際の車両挙動と正確に一致するように設定
できるので、制御の不要時の介入を防ぐことできる。

【００４１】請求項３記載の発明によれば、車両の各旋
回状態に応じた最適なスタビリティファクタを用いた目
標運動の設定を行えるので、車両の旋回状態に応じた最
適な要求制御量設定を行うことができ、かつ不要時の制
御介入を防ぐことができる。

【００４２】請求項４記載の発明によれば、車両が走行
中の各路面状況に応じた最適なスタビリティファクタを
用いた目標運動の設定を行えるので、車両が走行中の路
面状態に応じた最適な要求制御量設定を行うことがで
き、かつ不要時の制御介入を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による旋回運動制御
装置が適用される車両の制動装置を示す概略構成図であ
る。

【図２】 図１の制動装置のＥＣＵ（電子制御ユニッ
ト）に関する各種センサおよび駆動回路の接続関係を示
した図である。

【図３】 この発明の実施の形態１によるＥＣＵの内部
で演算される車両旋回運動制御の概略ブロック図であ
る。

【図４】 この発明の実施の形態１による目標ヨーレー
ト設定に関するブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による走行状態推定
のブロック図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による走行状態推定
のブロック図である。

【符号の説明】

１ マスタシリンダ、３ ブレーキペダル、４ リザー
バ、７ 液圧ユニット、２２ カットオフバルブユニッ
ト、２３ ＥＣＵ、２４ 車輪速センサ、２５〜２８
車輪、２９ ヨーレートセンサ、３０ ハンドル角セン
サ、３１ ペダルストロークセンサ、３２ 前後加速度
センサ、３３ 横加速度センサ、３５旋回運動状態検出
部、３６ 目標旋回運動検出ブロック、３７ 要求減速
度計算部、３８ 要求ヨーモーメント計算部、４０ 目
標スリップ率設定部、４１ スリップコントローラ、４
３ 路面摩擦係数推定ブロック、４４、４４ａ、４４ｂ
走行状態推定ブロック、４５ 目標ヨーレート設定ブロ
ック。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の旋回運動状態を検出する旋回運動
   状態検出手段と、車両の目標旋回運動を車両のステア特
   性を表現するスタビリティファクタを用いて設定する目
   標旋回運動設定手段と、上記車両の旋回運動状態と上記
   車両の目標旋回運動より車両の要求制御量を設定する要
   求制御量設定手段と、上記要求制御量に基づいて各車輪
   の制動力を制御する制動力制御手段を備えた車両旋回運
   動制御装置において、 上記目標旋回運動設定手段が、車両の走行状態により上
   記スタビリティファクタを変更することにより車両の目
   標旋回運動の決定態様を変更することを特徴とする車両
   旋回運動制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１の車両旋回運動制御装置におい
   て、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、車
   両と路面との間の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数
   推定手段を備え、上記スタビリティファクタを上記路面
   摩擦係数及び上記横加速度によって変更することを特徴
   とする車両旋回運動制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１の車両旋回運動制御装置におい
   て、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を備
   え、上記スタビリティファクタを上記横加速度によって
   変更することを特徴とする車両旋回運動制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１の車両旋回運動制御装置におい
   て、車両と路面との間の路面摩擦係数を推定する路面摩
   擦係数推定手段を備え、上記スタビリティファクタを上
   記路面摩擦係数によって変更することを特徴とする車両
   旋回運動制御装置。