車両の運動制御装置
【課題】簡単な構成でハンドル角が小さな低横加速度旋回領域とハンドル角が大きな高横加速度旋回領域を含む全横加速度旋回領域において車両の運動状態を的確に制御して操縦安定性を高めることができる車両の運動制御装置を提供すること。
【解決手段】車速とハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるよう車両の運動を制御するＥＣＵ（制御手段）と、を備える車両の運動制御装置において、前記ＥＣＵは、ハンドル角が所定の閾値よりも小さい低横加速度旋回領域においてはハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用し、ハンドル角が前記閾値よりも大きい高横加速度旋回領域においてはハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御する。
【解決手段】車速とハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるよう車両の運動を制御するＥＣＵ（制御手段）と、を備える車両の運動制御装置において、前記ＥＣＵは、ハンドル角が所定の閾値よりも小さい低横加速度旋回領域においてはハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用し、ハンドル角が前記閾値よりも大きい高横加速度旋回領域においてはハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速とハンドル角に基づいて算出された目標ヨー角速度と実際のヨー角速度との偏差が実質的に０となるよう車両の運動（挙動）を制御する運動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の運動制御において用いられる車両の運動状態を表わすパラメータの１つに目標ヨー角速度がある。従来、この目標ヨー角速度は、車両横運動の２自由度線型モデルに基づいた以下の式によって算出されている。
【０００３】
【数１】
ここに、ωＴＡＲＧＥＴ ：目標ヨー角速度（ｄｅｇ／ｓ）
Ｎ ：オーバーオールステアリングギヤ比
Ｌ ：ホイールベース（ｍ）
Ｋ ：スタビリティファクタ（ｓ２／ｍ２）
θＳＷ ：ハンドル角（ｄｅｇ）
Ｖ ：車両重心の前進車速（ｍ／ｓ）
上記（１）式で求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、ハンドル角θＳＷと車両重心の前進速度Ｖの関数であって、車両重心の前進速度Ｖが一定である場合の目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴはハンドル角θＳＷに対して図５の直線Ａにて示される。
【０００４】
ところで、前記（１）式で求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、ハンドル角θＳＷが小さい状態又は車両重心の前進速度Ｖが低い低横加速度旋回領域では車両の実際の運動状態と良く合致し、この目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴと実際のヨー角速度が一致するよう車両の運動状態を制御して高い操縦安定性を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、ハンドル角θＳＷが大きい状態又は車両重心の前進速度Ｖが高い高横加速度旋回領域、つまり、横力が大きくなってタイヤが横滑りを始める状態では、前記（１）式で求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは車両の実際の運動状態に合致しなくなり、的確な車両の運動制御が困難となる。
【０００６】
そこで、特許文献１〜３には、横力が大きくなってタイヤが横滑りを始める状態では、目標ヨー角速度を低減させる方向に補正するようにした制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３１０９２３６号公報
【特許文献２】特開平６−２７８６３１号公報
【特許文献３】特開平７−０６９２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３において提案された制御装置によれば、目標ヨー角速度を低減させる補正に複雑な演算を必要とし、制御手段が複雑化するという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、簡単な構成でハンドル角が小さな低横加速度旋回領域とハンドル角が大きな高横加速度旋回領域を含む全横加速度旋回領域において車両の運動状態を的確に制御して操縦安定性を高めることができる車両の運動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
車速を検出する車速検出手段と、
ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
車両のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段と、
前記車速検出手段によって検出された車速と前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と前記ヨー角速度検出手段によって検出された実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるよう車両の運動を制御する制御手段と、
を備える車両の運動制御装置において、
前記制御手段は、前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角が所定の閾値よりも小さい低横加速度旋回領域においてはハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用し、ハンドル角が前記閾値よりも大きい高横加速度旋回領域においてはハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、低横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度と高横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度とが等しくなるときのハンドル角を閾値として低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域を判断するとともに、ハンドル角をパラメータとする低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させた目標ヨー角速度特性に基づいて車両の運動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、タイヤに横滑りが発生し易い高横加速度旋回領域においては、ハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御するようにしたため、この高横加速度旋回領域においても目標ヨー角速度として実際の車両の運動（挙動）に近い値を使用することができ、簡単な構成で全横加速度旋回領域において車両の運動状態を的確に制御して操縦安定性を高めることができる。尚、ハンドル角が小さな低横加速度旋回領域においては、従来と同様にハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用して車両の運動状態を的確に制御することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させたため、低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域の遷移領域における車両の運動の急変を防ぎ、違和感を解消して車両の商品性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る車両の運動制御装置の基本構成図である。
【図２】液圧制御ユニットの回路図である。
【図３】左旋回している車両の走行軌道を示す平面図である。
【図４】左旋回している車両の平面図である。
【図５】ハンドル角に対する目標ヨー角速度の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る車両の運動制御装置の基本構成図であり、本発明に係る運動制御装置は、車速とハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるように左右一対の前輪５Ｌ，５Ｒと後輪６Ｌ，６Ｒのブレーキ力を制御することによって車両の運動（挙動）を制御するものである。
【００１７】
車両に設けられたブレーキ装置１は、上端を中心として車両前後方向に揺動するブレーキペダル２を備えており、このブレーキペダル２は、ブレーキ操作時の運転者の踏力を軽減するためのブレーキブースタ３を介してマスタシリンダ４に連結されており、マスタシリンダ４は、運転者によるブレーキペダル２の踏み込み量に応じたブレーキ液圧を発生する。
【００１８】
ところで、本実施の形態に係る車両は前輪駆動車（ＦＦ車）であって、左右の前輪５Ｌ，５Ｒが駆動輪、左右の後輪６Ｌ，６Ｒが非駆動輪（従動輪）であって、各前輪５Ｌ，５Ｒと各後輪６Ｌ，６Ｒにはディスクブレーキ７がそれぞれ設けられており、各ディスクブレーキ７は、ディスクロータ７ａと該ディスクロータ７ａの両面を挟持可能なキャリパ７ｂによって構成されている。そして、それぞれのディスクブレーキ７の各キャリパ７ｂはブレーキ配管ライン８，９，１０，１１と液圧制御ユニット１２及び該液圧制御ユニット１２から延びるブレーキ配管１３，１４を介して前記マスタシリンダ４に接続されている。
【００１９】
上記液圧制御ユニット１２は、運転者によるブレーキペダル２の踏み込みによるブレーキ操作とは無関係にブレーキ液圧を発生させるものであって、これには後述の各種バルブｖ１〜ｖ１２や油圧を発生させるポンプ２３，２４（図２参照）が設けられており、各種バルブｖ１〜ｖ１２及びポンプ２３，２４を駆動するポンプモータ１５は制御手段であるコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）１６によって制御される。尚、液圧制御ユニット１２の構成の詳細は後述する。
【００２０】
上記ＥＣＵ１６は、本発明に係る運動制御装置を構成するものであって、このＥＣＵ１６には、前輪５Ｌ，５Ｒと後輪６Ｌ，６Ｒにそれぞれ設けられた車輪速センサ１７、車速を検出する車速センサ１８、車体に作用する横Ｇを検出する横Ｇセンサ１９、車体のヨー角速度を検出するヨー角速度センサ２０、ステアリングハンドルの操舵角（ハンドル角）を検出する操舵角センサ２１、マスタシリンダ４の圧力を検出する圧力センサ２２等が電気的に接続されている。
【００２１】
次に、前記液圧制御ユニット１２の構成の詳細を図２に基づいて説明する。
【００２２】
図２は液圧制御ユニット１２の回路図であり、図示の液圧制御ユニット１２は、前記ポンプモータ１５によって駆動される２つのポンプ２３，２４を備えており、一方のポンプ２３の吸入側にはリザーバ２５から延びる液圧ライン２６が接続され、前記マスタシリンダ４から延びる一方のブレーキ配管１３はポンプ２３の吐出側に接続されている。そして、液圧ライン２６にはチェックバルブ２７が設けられており、ブレーキ配管１３にはチェックバルブ２８と第１カットバルブｖ１が設けられている。又、ブレーキ配管１３に第１カットバルブｖ１をバイパスして接続されたバイパスライン２９にはリターンチェックバルブ３０が設けられている。
【００２３】
そして、ブレーキ配管１３から分岐する液圧ライン３１には前記圧力センサ２２が接続されており、液圧ライン３１から分岐する液圧ライン３２は液圧ライン２６のチェックバルブ２７とリザーバ２５の間に接続されており、この液圧ライン３２には第１蓄圧バルブｖ２が設けられている。
【００２４】
更に、ブレーキ配管１３の第１カットバルブｖ１とチェックバルブ２８の間から分岐して前記リザーバ２５に接続された液圧ライン３３にはＦＬ保持バルブｖ３とＦＬ減圧バルブｖ４が直列に設けられており、液圧ライン３３に並列に接続された液圧ライン３４にはＲＲ保持バルブｖ５とＲＲ減圧バルブｖ６が直列に設けられている。そして、液圧ライン３３のＦＬ保持バルブＶ３とＦＬ減圧バルブＶ４の間からは前記ブレーキ配管８（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管８は左前輪（ＦＬ）５Ｌのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。又、液圧ライン３４のＲＲ保持バルブｖ５とＲＲ減圧バルブｖ６の間からは前記ブレーキ配管１１（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管１１は右後輪（ＲＲ）６Ｒのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。
【００２５】
他方、他方のポンプ２４の吸入側にはリザーバから延びる液圧ライン３６が接続され、前記マスタシリンダ４から延びる他方のブレーキ配管１４はポンプ２４の吐出側に接続されている。そして、液圧ライン３６にはチェックバルブ３７が設けられており、ブレーキ配管１４にはチェックバルブ３８と第２カットバルブｖ７が設けられている。又、ブレーキ配管１４に第２カットバルブｖ７をバイパスして接続されたバイパスライン３９にはリターンチェックバルブ４０が設けられている。
【００２６】
そして、ブレーキ配管１４から分岐する液圧ライン４１は前記液圧ライン３６のチェックバルブ３７とリザーバ３５の間に接続されており、該液圧ライン４１には第２蓄圧バルブｖ８が設けられている。
【００２７】
更に、ブレーキ配管１４の第２カットバルブｖ７とチェックバルブ３８の間から分岐して前記リザーバ３５に接続された液圧ライン４２にはＦＲ保持バルブｖ９とＦＲ減圧バルブｖ１０が直列に設けられており、液圧ライン４２に並列に接続された液圧ライン４３にはＲＬ保持バルブｖ１１とＲＬ減圧バルブｖ１２が直列に設けられている。そして、液圧ライン４２のＦＲ保持バルブｖ９とＦＲ減圧バルブｖ１０の間からは前記ブレーキ配管９（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管９は右前輪（ＦＲ）５Ｒのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。又、液圧ライン４３のＲＬ保持バルブｖ１１とＲＬ減圧バルブｖ１２の間からは前記ブレーキ配管１０（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管１０は左後輪（ＲＬ）６Ｌのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。
【００２８】
而して、以上のような回路構成を備えた液圧制御ユニット１２はＥＣＵ１６によって制御されるが、以下、その制御の一例として車両が左旋回する場合のスタビリティ制御について図３〜図５を参照しながら以下に説明する。
【００２９】
図３は左旋回している車両の走行軌道を示す平面図、図４は左旋回している車両の平面図、図５はハンドル角に対する目標ヨー角速度の特性を示す図である。
【００３０】
運転者が左カーブを曲がるためにステアリングハンドル５０（図４参照）を左に操舵すると、ＥＣＵ１６は、車速センサ１８によって検出される車両重心の前進速度Ｖと操舵角センサ２１によって検出されるステアリングホイール５０のハンドル角θＳＷから運転者が意図する目標ヨー角速度（回転方向の加速度）ωＴＡＲＧＥＴを算出する。
【００３１】
ここで、ＥＣＵ１６は、ハンドル角θＳＷが後述の閾値θ０（図５参照）よりも小さな低横加速度旋回流域においては、前記（１）式から目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴを算出する。（１）式によって求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、ハンドル角θＳＷに比例し、ハンドル角θＳＷに対して図５の直線のような特性を示す。
【００３２】
又、ＥＣＵ１６は、ハンドル角θＳＷが前記閾値θ０よりも大きな高横加速度旋回領域においては、次の（２）式によって求められるハンドル角θＳＷに依存しない最大横加速度Ａｙｍａｘを用いた以下の（２）式によって目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴを算出する。
【００３３】
【数２】
ここに、Ａｙｍａｘ ：定常円旋回での最大横加速度（ｍ／ｓ２）
上記（２）式によって求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、車両重心の前進速度Ｖが一定である場合には、ハンドル角θＳＷに対して一定値を示し、図５の直線Ｂのような特性を示す。
【００３４】
ここで、低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域を区画するハンドル角θＳＷの閾値θ０
は、図５に示すように、低横加速度旋回領域において使用する目標ヨー角速度（（１）式によって算出される目標ヨー角速度）ωＴＡＲＧＥＴと高横加速度旋回領域において使用する目標ヨー角速度（（２）式によって算出される目標ヨー角速度）ωＴＡＲＧＥＴとが等しくなるときのハンドル角θ０（直線Ａと直線Ｂの交点におけるハンドル角θＳＷの値）として設定される。
【００３５】
而して、本実施の形態では、車両の運動制御に用いられる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴのハンドル角θＳＷの特性としては、図５において直線Ａにて示される低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と直線Ｂにて示される高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させた曲線Ｃにて示す目標ヨー角速度特性に基づいて車両の運動を制御する。
【００３６】
ここで、図５に示す曲線Ｃにて示される目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは次の（３）式によって求められる。
【００３７】
【数３】
ここで、θ１，θ２，Ａ１，Ａ２は定数（ｄｅｇ）であり、これらの間には次の関係が成立している。
【００３８】
θ１＝０．９＊θ０
θ２＝θ０
Ａ１＝Ａ２＝０．１６＊θ０
而して、車両のスタビリティ制御においては、ＥＣＵ１６は、ヨー角速度センサ２０によって検出される実際のヨー角速度と目標ヨー角速度とを比較するが、図３に破線にて示すように左カーブで車両Ｗのリヤが外側（右側）に流れ始めた場合には、実際のヨー角速度＞目標ヨー角速度の関係が成立する。
【００３９】
そこで、ＥＣＵ１６は、実際のヨー角速度と目標ヨー角速度との偏差が閾値を超えると、車両Ｗは左旋回オーバーステアと判断し、次に旋回内側（左側）の非駆動輪である後輪６Ｌに浮き上がりが発生したか否かを判定する。ここで、旋回内側の左後輪６Ｌの浮き上がりの判定においては、車輪速センサ１７によって検出される左後輪６Ｌの速度変化と右後輪６Ｒの速度変化とを比較し、両者の差が閾値以上のときに左後輪６Ｌに浮き上がりが発生したものとする。この場合、非駆動輪である後輪６Ｌ，６Ｒは駆動軸に接続されていないために両者の速度差が顕著に現れ、両者の速度差によって左後輪６Ｌの浮き上がりを容易且つ確実に検出することができる。
【００４０】
そして、左後輪６Ｌに浮き上がりが発生していない場合には、通常のスビリティ制御が実施される。即ち、ＥＣＵ１６は、図２に示すように第２カットバルブｖ７とＲＬ保持バルブｖ１１ＦＲを閉じるとともに、第２蓄圧バルブｖ８とＦＲ保持バルブｖ９を開く。するとポンプモータ１５によるポンプ２４の駆動によって発生した液圧は、図２に太線にて示す経路を経て右前輪５Ｒのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに供給されるため、この右前輪５Ｒにアクティブブレーキが掛かり、図４に示すように車両Ｗに外向きのモーメントが発生するため、実際のヨー角速度が減少し、車両Ｗのリヤが外側に流れる軌道が修正され、図３に実線にて示すように車両Ｗが大きな姿勢変化を起こすことなく左カーブを安定して旋回することができる。
尚、図５に示したハンドル角に対する目標ヨー角速度の特性は、車両の速度が一定の場合における特性を示したものであって、車両の速度に応じてハンドル角θ０や目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴが設定される。
【００４１】
以上のように、本発明に係る運動制御装置によれば、タイヤに横滑りが発生し易い高横加速度旋回領域においては、ハンドル角θＳＷに依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴとして使用して車両の運動を制御するようにしたため、この高横加速度旋回領域においても目標ヨー角加速度ωＴＡＲＧＥＴとして実際の車両の運動（挙動）に近い値を使用することができ、簡単な構成で全横加速度旋回領域において車両の運動状態を的確に制御して操縦安定性を高めることができる。尚、ハンドル角θＳＷが小さな低横加速度旋回領域においては、従来と同様にハンドル角θＳＷに比例する目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴを使用して車両の運動状態を的確に制御することができる。
【００４２】
又、本実施の形態では、低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させたため、低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域の遷移領域における車両の運動の急変を防ぎ、違和感を解消して車両の商品性を高めることができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００４３】
１ ブレーキ装置
５Ｌ，５Ｒ 前輪
６Ｌ，６Ｒ 後輪
１２ 液圧制御ユニット
１６ ＥＣＵ（制御手段）
１７ 車輪速センサ
１８ 車速センサ（車速検出手段）
１９ 横Ｇセンサ
２０ ヨー角速度センサ（ヨー角速度検出手段）
２１ 操舵角センサ（ハンドル角検出手段）
５０ ステアリングホイール
Ｗ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速とハンドル角に基づいて算出された目標ヨー角速度と実際のヨー角速度との偏差が実質的に０となるよう車両の運動（挙動）を制御する運動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の運動制御において用いられる車両の運動状態を表わすパラメータの１つに目標ヨー角速度がある。従来、この目標ヨー角速度は、車両横運動の２自由度線型モデルに基づいた以下の式によって算出されている。
【０００３】
【数１】
ここに、ωＴＡＲＧＥＴ ：目標ヨー角速度（ｄｅｇ／ｓ）
Ｎ ：オーバーオールステアリングギヤ比
Ｌ ：ホイールベース（ｍ）
Ｋ ：スタビリティファクタ（ｓ２／ｍ２）
θＳＷ ：ハンドル角（ｄｅｇ）
Ｖ ：車両重心の前進車速（ｍ／ｓ）
上記（１）式で求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、ハンドル角θＳＷと車両重心の前進速度Ｖの関数であって、車両重心の前進速度Ｖが一定である場合の目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴはハンドル角θＳＷに対して図５の直線Ａにて示される。
【０００４】
ところで、前記（１）式で求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、ハンドル角θＳＷが小さい状態又は車両重心の前進速度Ｖが低い低横加速度旋回領域では車両の実際の運動状態と良く合致し、この目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴと実際のヨー角速度が一致するよう車両の運動状態を制御して高い操縦安定性を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、ハンドル角θＳＷが大きい状態又は車両重心の前進速度Ｖが高い高横加速度旋回領域、つまり、横力が大きくなってタイヤが横滑りを始める状態では、前記（１）式で求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは車両の実際の運動状態に合致しなくなり、的確な車両の運動制御が困難となる。
【０００６】
そこで、特許文献１〜３には、横力が大きくなってタイヤが横滑りを始める状態では、目標ヨー角速度を低減させる方向に補正するようにした制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３１０９２３６号公報
【特許文献２】特開平６−２７８６３１号公報
【特許文献３】特開平７−０６９２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３において提案された制御装置によれば、目標ヨー角速度を低減させる補正に複雑な演算を必要とし、制御手段が複雑化するという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、簡単な構成でハンドル角が小さな低横加速度旋回領域とハンドル角が大きな高横加速度旋回領域を含む全横加速度旋回領域において車両の運動状態を的確に制御して操縦安定性を高めることができる車両の運動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
車速を検出する車速検出手段と、
ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
車両のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段と、
前記車速検出手段によって検出された車速と前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と前記ヨー角速度検出手段によって検出された実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるよう車両の運動を制御する制御手段と、
を備える車両の運動制御装置において、
前記制御手段は、前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角が所定の閾値よりも小さい低横加速度旋回領域においてはハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用し、ハンドル角が前記閾値よりも大きい高横加速度旋回領域においてはハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、低横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度と高横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度とが等しくなるときのハンドル角を閾値として低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域を判断するとともに、ハンドル角をパラメータとする低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させた目標ヨー角速度特性に基づいて車両の運動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、タイヤに横滑りが発生し易い高横加速度旋回領域においては、ハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御するようにしたため、この高横加速度旋回領域においても目標ヨー角速度として実際の車両の運動（挙動）に近い値を使用することができ、簡単な構成で全横加速度旋回領域において車両の運動状態を的確に制御して操縦安定性を高めることができる。尚、ハンドル角が小さな低横加速度旋回領域においては、従来と同様にハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用して車両の運動状態を的確に制御することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させたため、低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域の遷移領域における車両の運動の急変を防ぎ、違和感を解消して車両の商品性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る車両の運動制御装置の基本構成図である。
【図２】液圧制御ユニットの回路図である。
【図３】左旋回している車両の走行軌道を示す平面図である。
【図４】左旋回している車両の平面図である。
【図５】ハンドル角に対する目標ヨー角速度の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る車両の運動制御装置の基本構成図であり、本発明に係る運動制御装置は、車速とハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるように左右一対の前輪５Ｌ，５Ｒと後輪６Ｌ，６Ｒのブレーキ力を制御することによって車両の運動（挙動）を制御するものである。
【００１７】
車両に設けられたブレーキ装置１は、上端を中心として車両前後方向に揺動するブレーキペダル２を備えており、このブレーキペダル２は、ブレーキ操作時の運転者の踏力を軽減するためのブレーキブースタ３を介してマスタシリンダ４に連結されており、マスタシリンダ４は、運転者によるブレーキペダル２の踏み込み量に応じたブレーキ液圧を発生する。
【００１８】
ところで、本実施の形態に係る車両は前輪駆動車（ＦＦ車）であって、左右の前輪５Ｌ，５Ｒが駆動輪、左右の後輪６Ｌ，６Ｒが非駆動輪（従動輪）であって、各前輪５Ｌ，５Ｒと各後輪６Ｌ，６Ｒにはディスクブレーキ７がそれぞれ設けられており、各ディスクブレーキ７は、ディスクロータ７ａと該ディスクロータ７ａの両面を挟持可能なキャリパ７ｂによって構成されている。そして、それぞれのディスクブレーキ７の各キャリパ７ｂはブレーキ配管ライン８，９，１０，１１と液圧制御ユニット１２及び該液圧制御ユニット１２から延びるブレーキ配管１３，１４を介して前記マスタシリンダ４に接続されている。
【００１９】
上記液圧制御ユニット１２は、運転者によるブレーキペダル２の踏み込みによるブレーキ操作とは無関係にブレーキ液圧を発生させるものであって、これには後述の各種バルブｖ１〜ｖ１２や油圧を発生させるポンプ２３，２４（図２参照）が設けられており、各種バルブｖ１〜ｖ１２及びポンプ２３，２４を駆動するポンプモータ１５は制御手段であるコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）１６によって制御される。尚、液圧制御ユニット１２の構成の詳細は後述する。
【００２０】
上記ＥＣＵ１６は、本発明に係る運動制御装置を構成するものであって、このＥＣＵ１６には、前輪５Ｌ，５Ｒと後輪６Ｌ，６Ｒにそれぞれ設けられた車輪速センサ１７、車速を検出する車速センサ１８、車体に作用する横Ｇを検出する横Ｇセンサ１９、車体のヨー角速度を検出するヨー角速度センサ２０、ステアリングハンドルの操舵角（ハンドル角）を検出する操舵角センサ２１、マスタシリンダ４の圧力を検出する圧力センサ２２等が電気的に接続されている。
【００２１】
次に、前記液圧制御ユニット１２の構成の詳細を図２に基づいて説明する。
【００２２】
図２は液圧制御ユニット１２の回路図であり、図示の液圧制御ユニット１２は、前記ポンプモータ１５によって駆動される２つのポンプ２３，２４を備えており、一方のポンプ２３の吸入側にはリザーバ２５から延びる液圧ライン２６が接続され、前記マスタシリンダ４から延びる一方のブレーキ配管１３はポンプ２３の吐出側に接続されている。そして、液圧ライン２６にはチェックバルブ２７が設けられており、ブレーキ配管１３にはチェックバルブ２８と第１カットバルブｖ１が設けられている。又、ブレーキ配管１３に第１カットバルブｖ１をバイパスして接続されたバイパスライン２９にはリターンチェックバルブ３０が設けられている。
【００２３】
そして、ブレーキ配管１３から分岐する液圧ライン３１には前記圧力センサ２２が接続されており、液圧ライン３１から分岐する液圧ライン３２は液圧ライン２６のチェックバルブ２７とリザーバ２５の間に接続されており、この液圧ライン３２には第１蓄圧バルブｖ２が設けられている。
【００２４】
更に、ブレーキ配管１３の第１カットバルブｖ１とチェックバルブ２８の間から分岐して前記リザーバ２５に接続された液圧ライン３３にはＦＬ保持バルブｖ３とＦＬ減圧バルブｖ４が直列に設けられており、液圧ライン３３に並列に接続された液圧ライン３４にはＲＲ保持バルブｖ５とＲＲ減圧バルブｖ６が直列に設けられている。そして、液圧ライン３３のＦＬ保持バルブＶ３とＦＬ減圧バルブＶ４の間からは前記ブレーキ配管８（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管８は左前輪（ＦＬ）５Ｌのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。又、液圧ライン３４のＲＲ保持バルブｖ５とＲＲ減圧バルブｖ６の間からは前記ブレーキ配管１１（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管１１は右後輪（ＲＲ）６Ｒのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。
【００２５】
他方、他方のポンプ２４の吸入側にはリザーバから延びる液圧ライン３６が接続され、前記マスタシリンダ４から延びる他方のブレーキ配管１４はポンプ２４の吐出側に接続されている。そして、液圧ライン３６にはチェックバルブ３７が設けられており、ブレーキ配管１４にはチェックバルブ３８と第２カットバルブｖ７が設けられている。又、ブレーキ配管１４に第２カットバルブｖ７をバイパスして接続されたバイパスライン３９にはリターンチェックバルブ４０が設けられている。
【００２６】
そして、ブレーキ配管１４から分岐する液圧ライン４１は前記液圧ライン３６のチェックバルブ３７とリザーバ３５の間に接続されており、該液圧ライン４１には第２蓄圧バルブｖ８が設けられている。
【００２７】
更に、ブレーキ配管１４の第２カットバルブｖ７とチェックバルブ３８の間から分岐して前記リザーバ３５に接続された液圧ライン４２にはＦＲ保持バルブｖ９とＦＲ減圧バルブｖ１０が直列に設けられており、液圧ライン４２に並列に接続された液圧ライン４３にはＲＬ保持バルブｖ１１とＲＬ減圧バルブｖ１２が直列に設けられている。そして、液圧ライン４２のＦＲ保持バルブｖ９とＦＲ減圧バルブｖ１０の間からは前記ブレーキ配管９（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管９は右前輪（ＦＲ）５Ｒのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。又、液圧ライン４３のＲＬ保持バルブｖ１１とＲＬ減圧バルブｖ１２の間からは前記ブレーキ配管１０（図１参照）が分岐しており、このブレーキ配管１０は左後輪（ＲＬ）６Ｌのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに接続されている（図１参照）。
【００２８】
而して、以上のような回路構成を備えた液圧制御ユニット１２はＥＣＵ１６によって制御されるが、以下、その制御の一例として車両が左旋回する場合のスタビリティ制御について図３〜図５を参照しながら以下に説明する。
【００２９】
図３は左旋回している車両の走行軌道を示す平面図、図４は左旋回している車両の平面図、図５はハンドル角に対する目標ヨー角速度の特性を示す図である。
【００３０】
運転者が左カーブを曲がるためにステアリングハンドル５０（図４参照）を左に操舵すると、ＥＣＵ１６は、車速センサ１８によって検出される車両重心の前進速度Ｖと操舵角センサ２１によって検出されるステアリングホイール５０のハンドル角θＳＷから運転者が意図する目標ヨー角速度（回転方向の加速度）ωＴＡＲＧＥＴを算出する。
【００３１】
ここで、ＥＣＵ１６は、ハンドル角θＳＷが後述の閾値θ０（図５参照）よりも小さな低横加速度旋回流域においては、前記（１）式から目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴを算出する。（１）式によって求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、ハンドル角θＳＷに比例し、ハンドル角θＳＷに対して図５の直線のような特性を示す。
【００３２】
又、ＥＣＵ１６は、ハンドル角θＳＷが前記閾値θ０よりも大きな高横加速度旋回領域においては、次の（２）式によって求められるハンドル角θＳＷに依存しない最大横加速度Ａｙｍａｘを用いた以下の（２）式によって目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴを算出する。
【００３３】
【数２】
ここに、Ａｙｍａｘ ：定常円旋回での最大横加速度（ｍ／ｓ２）
上記（２）式によって求められる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは、車両重心の前進速度Ｖが一定である場合には、ハンドル角θＳＷに対して一定値を示し、図５の直線Ｂのような特性を示す。
【００３４】
ここで、低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域を区画するハンドル角θＳＷの閾値θ０
は、図５に示すように、低横加速度旋回領域において使用する目標ヨー角速度（（１）式によって算出される目標ヨー角速度）ωＴＡＲＧＥＴと高横加速度旋回領域において使用する目標ヨー角速度（（２）式によって算出される目標ヨー角速度）ωＴＡＲＧＥＴとが等しくなるときのハンドル角θ０（直線Ａと直線Ｂの交点におけるハンドル角θＳＷの値）として設定される。
【００３５】
而して、本実施の形態では、車両の運動制御に用いられる目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴのハンドル角θＳＷの特性としては、図５において直線Ａにて示される低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と直線Ｂにて示される高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させた曲線Ｃにて示す目標ヨー角速度特性に基づいて車両の運動を制御する。
【００３６】
ここで、図５に示す曲線Ｃにて示される目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴは次の（３）式によって求められる。
【００３７】
【数３】
ここで、θ１，θ２，Ａ１，Ａ２は定数（ｄｅｇ）であり、これらの間には次の関係が成立している。
【００３８】
θ１＝０．９＊θ０
θ２＝θ０
Ａ１＝Ａ２＝０．１６＊θ０
而して、車両のスタビリティ制御においては、ＥＣＵ１６は、ヨー角速度センサ２０によって検出される実際のヨー角速度と目標ヨー角速度とを比較するが、図３に破線にて示すように左カーブで車両Ｗのリヤが外側（右側）に流れ始めた場合には、実際のヨー角速度＞目標ヨー角速度の関係が成立する。
【００３９】
そこで、ＥＣＵ１６は、実際のヨー角速度と目標ヨー角速度との偏差が閾値を超えると、車両Ｗは左旋回オーバーステアと判断し、次に旋回内側（左側）の非駆動輪である後輪６Ｌに浮き上がりが発生したか否かを判定する。ここで、旋回内側の左後輪６Ｌの浮き上がりの判定においては、車輪速センサ１７によって検出される左後輪６Ｌの速度変化と右後輪６Ｒの速度変化とを比較し、両者の差が閾値以上のときに左後輪６Ｌに浮き上がりが発生したものとする。この場合、非駆動輪である後輪６Ｌ，６Ｒは駆動軸に接続されていないために両者の速度差が顕著に現れ、両者の速度差によって左後輪６Ｌの浮き上がりを容易且つ確実に検出することができる。
【００４０】
そして、左後輪６Ｌに浮き上がりが発生していない場合には、通常のスビリティ制御が実施される。即ち、ＥＣＵ１６は、図２に示すように第２カットバルブｖ７とＲＬ保持バルブｖ１１ＦＲを閉じるとともに、第２蓄圧バルブｖ８とＦＲ保持バルブｖ９を開く。するとポンプモータ１５によるポンプ２４の駆動によって発生した液圧は、図２に太線にて示す経路を経て右前輪５Ｒのディスクブレーキ７のキャリパ７ｂに供給されるため、この右前輪５Ｒにアクティブブレーキが掛かり、図４に示すように車両Ｗに外向きのモーメントが発生するため、実際のヨー角速度が減少し、車両Ｗのリヤが外側に流れる軌道が修正され、図３に実線にて示すように車両Ｗが大きな姿勢変化を起こすことなく左カーブを安定して旋回することができる。
尚、図５に示したハンドル角に対する目標ヨー角速度の特性は、車両の速度が一定の場合における特性を示したものであって、車両の速度に応じてハンドル角θ０や目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴが設定される。
【００４１】
以上のように、本発明に係る運動制御装置によれば、タイヤに横滑りが発生し易い高横加速度旋回領域においては、ハンドル角θＳＷに依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴとして使用して車両の運動を制御するようにしたため、この高横加速度旋回領域においても目標ヨー角加速度ωＴＡＲＧＥＴとして実際の車両の運動（挙動）に近い値を使用することができ、簡単な構成で全横加速度旋回領域において車両の運動状態を的確に制御して操縦安定性を高めることができる。尚、ハンドル角θＳＷが小さな低横加速度旋回領域においては、従来と同様にハンドル角θＳＷに比例する目標ヨー角速度ωＴＡＲＧＥＴを使用して車両の運動状態を的確に制御することができる。
【００４２】
又、本実施の形態では、低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させたため、低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域の遷移領域における車両の運動の急変を防ぎ、違和感を解消して車両の商品性を高めることができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００４３】
１ ブレーキ装置
５Ｌ，５Ｒ 前輪
６Ｌ，６Ｒ 後輪
１２ 液圧制御ユニット
１６ ＥＣＵ（制御手段）
１７ 車輪速センサ
１８ 車速センサ（車速検出手段）
１９ 横Ｇセンサ
２０ ヨー角速度センサ（ヨー角速度検出手段）
２１ 操舵角センサ（ハンドル角検出手段）
５０ ステアリングホイール
Ｗ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速を検出する車速検出手段と、
ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
車両のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段と、
前記車速検出手段によって検出された車速と前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と前記ヨー角速度によって検出された実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるよう車両の運動を制御する制御手段と、
を備える車両の運動制御装置において、
前記制御手段は、前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角が所定の閾値よりも小さい低横加速度旋回領域においてはハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用し、ハンドル角が前記閾値よりも大きい高横加速度旋回領域においてはハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御することを特徴とする車両の運動制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、低横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度と高横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度とが等しくなるときのハンドル角を閾値として低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域を判断するとともに、ハンドル角をパラメータとする低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させた目標ヨー角速度特性に基づいて車両の運動を制御することを特徴とする請求項１記載の車両の運動制御装置。
【請求項１】
車速を検出する車速検出手段と、
ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
車両のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段と、
前記車速検出手段によって検出された車速と前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角に基づいて目標ヨー角速度を算出し、算出された目標ヨー角速度と前記ヨー角速度によって検出された実際のヨー角速度との偏差が実質的に０になるよう車両の運動を制御する制御手段と、
を備える車両の運動制御装置において、
前記制御手段は、前記ハンドル角検出手段によって検出されたハンドル角が所定の閾値よりも小さい低横加速度旋回領域においてはハンドル角に比例する目標ヨー角速度を使用し、ハンドル角が前記閾値よりも大きい高横加速度旋回領域においてはハンドル角に依存しない最大横加速度で車両が定常円旋回するときのヨー角速度を目標ヨー角速度として使用して車両の運動を制御することを特徴とする車両の運動制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、低横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度と高横加速度旋回領域において使用する目標ヨー加速度とが等しくなるときのハンドル角を閾値として低横加速度旋回領域と高横加速度旋回領域を判断するとともに、ハンドル角をパラメータとする低横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性と高横加速度旋回領域における目標ヨー角速度特性とを滑らかに連続させた目標ヨー角速度特性に基づいて車両の運動を制御することを特徴とする請求項１記載の車両の運動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３９８４６（Ｐ２０１３−３９８４６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６０８６（Ｐ２０１１−１７６０８６）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]