車両挙動制御装置
【課題】 制動時における望ましくない車体挙動を抑制するための車両挙動制御装置を提供する。
【解決手段】 ステップＳ４でスピンモーメントＭｓの算出を終えると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ５で、式（４），（５）が満たされるように、前輪３ｆｌ，３ｆｒの目標前輪舵角δｆｔと後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定した後、ステップＳ６でこれらを操舵ＥＣＵ３２に出力する。これにより、μスプリット路５１での制動時であっても、自動車１の車体２にはヨーモーメントも横力も作用せず、直進状態を維持したまま減速あるいは停止できるようになる。
ｆｌ・Ｆｆｂ＝−（ｆｌ・Ｆｆｓ＋ｆｒ・Ｆｒｓ）・・・（４）
Ｆｆｓ＝−Ｆｒｓ・・・（５）
【解決手段】 ステップＳ４でスピンモーメントＭｓの算出を終えると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ５で、式（４），（５）が満たされるように、前輪３ｆｌ，３ｆｒの目標前輪舵角δｆｔと後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定した後、ステップＳ６でこれらを操舵ＥＣＵ３２に出力する。これにより、μスプリット路５１での制動時であっても、自動車１の車体２にはヨーモーメントも横力も作用せず、直進状態を維持したまま減速あるいは停止できるようになる。
ｆｌ・Ｆｆｂ＝−（ｆｌ・Ｆｆｓ＋ｆｒ・Ｆｒｓ）・・・（４）
Ｆｆｓ＝−Ｆｒｓ・・・（５）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪転舵装置を備えた車両に搭載される車両挙動制御装置に係り、詳しくは、制動時における望ましくない車体挙動を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）が搭載された自動車では、左車輪側の路面と右車輪側の路面との間で摩擦係数が大きく異る道路（以下、μスプリット路と記す）上で制動が行われた場合、摩擦係数が高い側（以下、高μ側）にある車輪の制動力が摩擦係数が低い側（以下、低μ側）にある車輪の制動力よりも大きくなる。この際、制動力のヨー方向分力についても高μ側が低μ側よりも当然に大きくなることから、車体を高μ側に旋回させるヨーモーメント（スピンモーメント）が生起されてしまい、旋回方向と逆向きに操舵するカウンタステアを行わないと車体がスピンに陥る虞がある。そこで、電動パワーステアリング装置が搭載された自動車では、左右車輪の制動力差に応じて低μ側に操舵アシストトルクを付与し、運転者にカウンタステアを促してスピンを抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。また、アクティブステア機構（ステアリングホイールの操舵量に対する操舵車輪の転舵角を可変制御する装置）が搭載された自動車では、運転者のステアリング操作によることなく、自動的にカウンタステアを行ってスピンを抑制する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５２０３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５５０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１，２の方法は、カウンタステアによってスピンの抑制を図るものであることから、以下に述べる問題を内包していた。
例えば、左側路面が高μ側で右側路面が低μ側であるμスプリット路において、ＡＢＳを搭載した自動車が走行中に制動を行った場合、ＡＢＳの作用によって左前輪の制動力が右前輪の制動力に較べて大きくなり、左右前輪の制動力差に比例する左回りのスピンモーメントが生起される。そして、制動と同時にカウンタステアを行った場合、左右前輪には車輪軸線に沿う斜め右方向の横力が発生し、これにより右回りのヨーモーメント（スピン抑制モーメント）が生起され、スピンモーメントとスピン抑制モーメントとの和が０となる（あるいは、小さくなる）ことによって自動車のスピンが防止（あるいは、抑制）される。ところが、このようにしてスピンの防止や抑制が図られても、カウンタステアによる横力の左右方向分力（この場合には、右方向の分力）が作用することから、自動車は制動しながら右方に移動することになる。そして、右車輪のみならず左車輪も低μ側である右側路面に乗ってしまった場合、総制動力の減少によって自動車の制動距離が増大して前方を走行する自動車との車間距離が小さくなる他、右方に移動することで並走する自動車やガードレール等に接近する虞もあった。
【０００４】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、制動時における望ましくない車体挙動を抑制する車両挙動制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係る車両挙動制御装置は、４輪の制動制御に供される制動制御手段と、前輪の操舵制御に供される前輪操舵制御手段と、後輪の操舵制御に供される後輪操舵制御手段とを有する車両に搭載された車両挙動制御装置であって、車両の制動時において、左前輪の制動量を左制動量として検出し、右前輪の制動量を右制動量として検出する制動量検出手段と、前記制動量検出手段の検出結果に基づき、左制動量と右制動量との差によって発生する車両のヨーモーメントをスピンモーメントとして推定するスピンモーメント推定手段と、前記スピンモーメントとは逆方向のヨーモーメントを生起させるように前輪舵角と後輪舵角とを設定し、その設定結果を前記前輪操舵制御手段と前記後輪操舵制御手段とに各々出力する舵角設定手段とを備え、前記舵角設定手段は、前輪舵角と後輪舵角との設定にあたり、前輪横力と後輪横力との和が小さくなるようにすることを特徴とする。
【０００６】
また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記舵角設定手段は、左右後輪がトーアウトとなるように後輪舵角を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、μスプリット路における制動時においても、車両の車体にヨーモーメントや横力が作用し難くなり、直進状態を維持したままで減速あるいは停止できるようになる。その結果、左右輪が低μ側に乗ることで総制動量が減少して前走車両との車間距離が小さくなることや、車体が低μ側に移動して並走車両やガードレール等に接近することが抑制される。また、第２の発明によれば、後輪舵角の設定や後輪操舵制御手段における制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る車両挙動制御装置を適用した４輪自動車（車両：以下、単に自動車と記す）の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図であり、図２は実施形態に係る制動時操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【０００９】
＜車両の装置構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、４つの車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には、例えば車輪３と記す。
【００１０】
図１に示す自動車１では、車体２の前後左右に４つの車輪３がそれぞれ設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなるサスペンション４を介して車体２を支持している。各車輪３には、その外周にタイヤ５が装着されるとともに、内周側にブレーキ（ディスクブレーキキャリパ）６が設置されている。また、自動車１には、その前部にエンジン７が搭載されるとともに、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの操舵アシストを行うＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）８と、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの転舵にそれぞれ供される左右の後輪転舵機構９ｌ，９ｒとが設置されている。
【００１１】
自動車１には、各車輪３内にその回転速度（車輪速）を検出する車輪速センサ１６が設置される他、横加速度を検出する横Ｇセンサ１７、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１８、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１９等が車体２の適所に設置されている。
【００１２】
ＥＰＳ８は、図示しないラックやピニオンからなるステアリングギヤ２１と、ステアリングホイール２２が後端に取り付けられたステアリングシャフト２３と、ステアリングシャフト２３に操舵アシスト力を与えるＥＰＳモータ２４とを主要構成要素としている。なお、ステアリングシャフト２３には、ステアリングホイール２２の操舵角を検出する操舵角センサ（操舵角検出手段）２５が取り付けられている。また、両後輪転舵機構９ｌ，９ｒは、車体２と後輪側ナックル２６ｒｌ，２６ｒｒとの間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ２７ｌ，２７ｒや、図示しないポジションセンサ等から構成されている。
【００１３】
自動車１には、ＶＳＡ（Vehicle Stability Assist:車両挙動安定化制御システム）−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３１と、ＥＰＳ８や後輪転舵機構９を駆動制御する操舵ＥＣＵ３２と、各ブレーキ６に圧油を供給する油圧ユニット３３と、エンジン７を統括制御するエンジンＥＣＵ３４とが車室内等に設置されている。
【００１４】
ＶＳＡ−ＥＣＵ３１、操舵ＥＣＵ３２、油圧ユニット３３、エンジンＥＣＵ３４は、それぞれ、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して相互に信号を授受する。なお、油圧ユニット３３は、ＰＷＭ制御される電磁バルブや油圧回路等を４系統備えており、図示しないブレーキペダル（ブレーキマスターシリンダ）からの油圧を各車輪３のブレーキ６にそのまま送給する他、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１からの駆動信号に基づいて各ブレーキ６にそれぞれ異なった値の油圧を供給する。また、油圧ユニット３３は、各ブレーキ６に供給した油圧の値をブレーキ圧としてＶＳＡ−ＥＣＵ３１に出力する。
【００１５】
＜制動時操舵制御装置＞
本実施形態のＶＳＡ−ＥＣＵ３１には制動時操舵制御装置が内装されている。
図２に示すように、制動時操舵制御装置４０は、スピンモーメント推定部４１と、舵角設定部４２と、旋回判定部４３とを有している。スピンモーメント推定部４１は、油圧ユニット３３から入力した左右前輪３ｆｌ，３ｆｒのブレーキ圧Ｂｆｌ，Ｂｆｒに基づき、自動車１のスピンモーメントＭｓを推定する。また、舵角設定部４２は、スピンモーメント推定部４１から入力したスピンモーメントＭｓに基づき、前輪３ｆｌ，３ｆｒの目標前輪舵角δｆｔと後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定し、これらを操舵ＥＣＵ３２に出力する。また、旋回判定部４３は、横Ｇセンサ１７から入力した横加速度Ｇｙに基づき制動時操舵制御の可否を決定し、その決定結果をスピンモーメント推定部４１に出力する。
【００１６】
《実施形態の作用》
自動車１が走行を始めると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって車両挙動安定化制御を繰り返し実行する。車両挙動安定化制御を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、上述したセンサ１６〜１９，２５の他、図示しない各種センサの検出信号に基づき自動車１の現在の運動状態を推定した後、その推定結果に基づき各車輪３ｆｌ〜３ｒｒの操舵量および制動量、エンジン７の目標出力を設定し、これらを操舵ＥＣＵ３２や油圧ユニット３３、エンジンＥＣＵ３４に出力する。これにより、加減速に起因するアンダーステアやオーバステア等が抑制され、運転者が意図した旋回走行等が実現される他、急制動時における車輪３のロックが防止され、円滑な減速や停止も実現される。
【００１７】
＜制動時操舵制御＞
ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、上述した車両挙動安定化制御と並行して、図３のフローチャートにその手順を示す制動時操舵制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行する。
【００１８】
制動時操舵制御を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、図３のステップＳ１で、横Ｇセンサ１７から入力した横加速度Ｇｙが所定の旋回閾値Ｇｙｔｈを下回っているか否か（すなわち、直進走行状態であるか否か）を判定し、この判定がＮｏであれば以降の処理を行わずにスタートに戻る。これは、旋回走行時においては、旋回によるヨーモーメントと制動によるスピンモーメントとの判別が困難であるとともに、スピン抑制モーメントの付与によって円滑な旋回が阻害される虞があるためである。なお、旋回閾値Ｇｙｔｈは、十分に小さい値に設定されている。
【００１９】
図４に示すように、左側路面が高μ側のμスプリット路５１を自動車１が直進走行し、ステップＳ１の判定がＹｅｓとなった場合、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ２で左右前輪３ｆｌ，３ｆｒのブレーキ圧Ｂｆｌ，Ｂｆｒの差（左右ブレーキ圧差）ΔＢを算出し、ステップＳ３で左右ブレーキ圧差ΔＢの絶対値｜ΔＢ｜が操舵制御開始閾値Ｂｔｈを上回っているか否かを判定する。そして、この判定がＮｏであれば、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、車体２のスピンが問題となる程度には左右ブレーキ圧差ΔＢがないとして、以降の処理を行わずにスタートに戻る。なお、制動が行われていない場合はもちろんであるが、μスプリット路で緩制動が行われた場合（ＶＳＡ−ＥＣＵ３１のＡＢＳ機能が作用しない状態）にもステップＳ２の判定はＮｏとなる。
【００２０】
運転者がブレーキペダルを比較的強く踏み込むことで左右ブレーキ圧差ΔＢが大きくなると、ステップＳ２の判定がＹｅｓとなるため、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ４で式（１）を用いてスピンモーメントＭｓを算出する。図４に示すように、式（１）中のｌｆは自動車１の車体中心（重心点）Ｐから前軸中心までの距離であり、ａは前輪トレッドであり、θは車体中心Ｐと左前輪３ｆｌとを結ぶ線が車両中心軸となす角度である。
Ｍｓ＝（ｌｆ２＋（ａ／２）２）１／２・ΔＢｆ・ｓｉｎθ・・・（１）
なお、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの制動力Ｂｒｌ，Ｂｒｒは、安定性を確保するためにどちらか小さい方の値が選択される（ローセレクトされる）ことから同一となり、制動によって左後輪３ｒｌに発生する左回りのヨーモーメントと右後輪３ｒｒに発生する右回りのヨーモーメントとの絶対値は等しくなる。
【００２１】
２輪モデルで考えた場合、これは前軸中心Ｐｆに左向きの前輪横力Ｆｆｂが作用することと等価であり、式（２）に示すように、この横力Ｆｆｓの値はスピンモーメントＭｓの値と等しくなる。
Ｆｆｂ＝Ｍｓ・・・（２）
【００２２】
一方、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの制動力は前後力であり、制動によっては自動車１の車体２を左右方向に移動させる力が発生しないことから、前輪横力Ｆｆｂと同一の大きさで右向きの中心横力Ｆが車体中心Ｐに生起される。
Ｆ＝−Ｆｆｂ・・・（３）
【００２３】
ステップＳ４でスピンモーメントＭｓの算出を終えると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ５で、式（４），（５）が満たされるように、前輪３ｆｌ，３ｆｒの目標前輪舵角δｆｔと後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定する。後述するように、式（４），（５）中のｌｒは自動車１の車体中心Ｐから後軸中心までの距離であり、Ｆｆｓは左右前輪３ｆｌ，３ｆｒのカウンタステアによって前軸中心Ｐｆに作用する右方向の横力であり、Ｆｒｓは左右後輪３ｒｌ，３ｒｒのトーアウトによって後軸中心Ｐｒに作用する左方向の横力である。なお、目標前輪舵角δｆｔや目標後輪トー角Ｔｒｔの設定にあたっては、タイヤ５ｆｌ〜５ｒｒのコーナリングパワーを考慮する。
ｌｆ・Ｆｆｂ＝−（ｌｆ・Ｆｆｓ＋ｌｒ・Ｆｒｓ）・・・（４）
Ｆｆｓ＝−Ｆｒｓ・・・（５）
【００２４】
図４に示すように、カウンタステアにより、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒには車輪軸線に沿う斜め右下方向の横力Ｌｆｌ，Ｌｆｒが作用し、これにより右回りのモーメントＭｌｆｌ，Ｍｌｆｒが生起される。２輪モデルで考えた場合、これは前軸中心Ｐｆに右方向の横力Ｆｆｓが作用することと等価であり、式（６）に示すように、この横力Ｆｆｓの値は両モーメントＭｌｆｌ，Ｍｒｆｒの和と等しくなる。
Ｆｆｓ＝Ｍｌｆｌ＋Ｍｌｆｒ・・・（６）
【００２５】
一方、トーアウトにより、左後輪３ｒｌには車輪軸線に沿う斜め左下方向の横力Ｌｒｌが作用し、これにより右回りのモーメントＭｌｒｌが生起される。また、右後輪３ｒｒには車輪軸線に沿う斜め右下方向の横力Ｌｒｒが作用し、これにより左回りのモーメントＭｌｒｒが生起される。ここで、摩擦係数の相違から右回りのモーメントＭｌｒｌは左回りのモーメントＭｌｒｒよりも大きくなるため、２輪モデルで考えた場合、これは後軸中心Ｐｒに左方向の横力Ｆｒｓが作用することと等価であり、式（７）に示すように、この横力Ｆｒｓの値は両モーメントＭｌｒｌ，Ｍｌｒｒの和と等しくなる。
Ｆｒｓ＝Ｍｌｒｌ＋Ｍｌｒｒ・・・（７）
【００２６】
ステップＳ５で目標前輪舵角δｆｔと目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ６でこれらを操舵ＥＣＵ３２に出力する。これにより、μスプリット路５１での制動時であっても、自動車１の車体２にはヨーモーメントも横力も作用せず、直進状態を維持したまま減速あるいは停止できるようになる。
【００２７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、直進走行時にのみ制動時操舵制御を行うようにしたが、ヨーレイトと横加速度と車速とによって旋回に起因するヨーレイトを算出すれば、旋回走行時に制動時操舵制御を行うことも可能である。また、上記実施形態では、制動時操舵制御の際に後輪をトーアウトにさせたが、左右後輪を前輪と逆相に転舵させるようにしてもよい。また、左右後輪の舵角を個別に設定すれば、高μ側における後輪の制動力を増加させることで、制動距離を小さくすることも可能となる。その他、自動車や制動時操舵制御装置の具体的構成を始め、制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図である。
【図２】実施形態に係る制動時操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る制動時操舵制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態の作用を示す２輪モデルである。
【符号の説明】
【００２９】
１ 自動車
２ 車体
３ 車輪
３ｆｌ 左前輪
３ｆｒ 右前輪
３ｒｌ 左後輪
３ｒｒ 右後輪
６ ブレーキ
８ ＥＰＳ
９ 後輪転舵機構
１７ 横Ｇセンサ
３１ ＶＳＡ−ＥＣＵ（車両挙動制御装置）
３２ 操舵ＥＣＵ（前輪操舵制御手段、後輪操舵制御手段）
３３ 油圧ユニット（制動量検出手段）
４０ 制動時操舵制御装置
４１ スピンモーメント推定部（スピンモーメント推定手段）
４２ 舵角設定部（舵角設定手段）
４３ 旋回判定部
５１ μスプリット路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪転舵装置を備えた車両に搭載される車両挙動制御装置に係り、詳しくは、制動時における望ましくない車体挙動を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）が搭載された自動車では、左車輪側の路面と右車輪側の路面との間で摩擦係数が大きく異る道路（以下、μスプリット路と記す）上で制動が行われた場合、摩擦係数が高い側（以下、高μ側）にある車輪の制動力が摩擦係数が低い側（以下、低μ側）にある車輪の制動力よりも大きくなる。この際、制動力のヨー方向分力についても高μ側が低μ側よりも当然に大きくなることから、車体を高μ側に旋回させるヨーモーメント（スピンモーメント）が生起されてしまい、旋回方向と逆向きに操舵するカウンタステアを行わないと車体がスピンに陥る虞がある。そこで、電動パワーステアリング装置が搭載された自動車では、左右車輪の制動力差に応じて低μ側に操舵アシストトルクを付与し、運転者にカウンタステアを促してスピンを抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。また、アクティブステア機構（ステアリングホイールの操舵量に対する操舵車輪の転舵角を可変制御する装置）が搭載された自動車では、運転者のステアリング操作によることなく、自動的にカウンタステアを行ってスピンを抑制する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５２０３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５５０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１，２の方法は、カウンタステアによってスピンの抑制を図るものであることから、以下に述べる問題を内包していた。
例えば、左側路面が高μ側で右側路面が低μ側であるμスプリット路において、ＡＢＳを搭載した自動車が走行中に制動を行った場合、ＡＢＳの作用によって左前輪の制動力が右前輪の制動力に較べて大きくなり、左右前輪の制動力差に比例する左回りのスピンモーメントが生起される。そして、制動と同時にカウンタステアを行った場合、左右前輪には車輪軸線に沿う斜め右方向の横力が発生し、これにより右回りのヨーモーメント（スピン抑制モーメント）が生起され、スピンモーメントとスピン抑制モーメントとの和が０となる（あるいは、小さくなる）ことによって自動車のスピンが防止（あるいは、抑制）される。ところが、このようにしてスピンの防止や抑制が図られても、カウンタステアによる横力の左右方向分力（この場合には、右方向の分力）が作用することから、自動車は制動しながら右方に移動することになる。そして、右車輪のみならず左車輪も低μ側である右側路面に乗ってしまった場合、総制動力の減少によって自動車の制動距離が増大して前方を走行する自動車との車間距離が小さくなる他、右方に移動することで並走する自動車やガードレール等に接近する虞もあった。
【０００４】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、制動時における望ましくない車体挙動を抑制する車両挙動制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係る車両挙動制御装置は、４輪の制動制御に供される制動制御手段と、前輪の操舵制御に供される前輪操舵制御手段と、後輪の操舵制御に供される後輪操舵制御手段とを有する車両に搭載された車両挙動制御装置であって、車両の制動時において、左前輪の制動量を左制動量として検出し、右前輪の制動量を右制動量として検出する制動量検出手段と、前記制動量検出手段の検出結果に基づき、左制動量と右制動量との差によって発生する車両のヨーモーメントをスピンモーメントとして推定するスピンモーメント推定手段と、前記スピンモーメントとは逆方向のヨーモーメントを生起させるように前輪舵角と後輪舵角とを設定し、その設定結果を前記前輪操舵制御手段と前記後輪操舵制御手段とに各々出力する舵角設定手段とを備え、前記舵角設定手段は、前輪舵角と後輪舵角との設定にあたり、前輪横力と後輪横力との和が小さくなるようにすることを特徴とする。
【０００６】
また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記舵角設定手段は、左右後輪がトーアウトとなるように後輪舵角を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、μスプリット路における制動時においても、車両の車体にヨーモーメントや横力が作用し難くなり、直進状態を維持したままで減速あるいは停止できるようになる。その結果、左右輪が低μ側に乗ることで総制動量が減少して前走車両との車間距離が小さくなることや、車体が低μ側に移動して並走車両やガードレール等に接近することが抑制される。また、第２の発明によれば、後輪舵角の設定や後輪操舵制御手段における制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る車両挙動制御装置を適用した４輪自動車（車両：以下、単に自動車と記す）の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図であり、図２は実施形態に係る制動時操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【０００９】
＜車両の装置構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、４つの車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には、例えば車輪３と記す。
【００１０】
図１に示す自動車１では、車体２の前後左右に４つの車輪３がそれぞれ設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなるサスペンション４を介して車体２を支持している。各車輪３には、その外周にタイヤ５が装着されるとともに、内周側にブレーキ（ディスクブレーキキャリパ）６が設置されている。また、自動車１には、その前部にエンジン７が搭載されるとともに、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの操舵アシストを行うＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）８と、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの転舵にそれぞれ供される左右の後輪転舵機構９ｌ，９ｒとが設置されている。
【００１１】
自動車１には、各車輪３内にその回転速度（車輪速）を検出する車輪速センサ１６が設置される他、横加速度を検出する横Ｇセンサ１７、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１８、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１９等が車体２の適所に設置されている。
【００１２】
ＥＰＳ８は、図示しないラックやピニオンからなるステアリングギヤ２１と、ステアリングホイール２２が後端に取り付けられたステアリングシャフト２３と、ステアリングシャフト２３に操舵アシスト力を与えるＥＰＳモータ２４とを主要構成要素としている。なお、ステアリングシャフト２３には、ステアリングホイール２２の操舵角を検出する操舵角センサ（操舵角検出手段）２５が取り付けられている。また、両後輪転舵機構９ｌ，９ｒは、車体２と後輪側ナックル２６ｒｌ，２６ｒｒとの間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ２７ｌ，２７ｒや、図示しないポジションセンサ等から構成されている。
【００１３】
自動車１には、ＶＳＡ（Vehicle Stability Assist:車両挙動安定化制御システム）−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３１と、ＥＰＳ８や後輪転舵機構９を駆動制御する操舵ＥＣＵ３２と、各ブレーキ６に圧油を供給する油圧ユニット３３と、エンジン７を統括制御するエンジンＥＣＵ３４とが車室内等に設置されている。
【００１４】
ＶＳＡ−ＥＣＵ３１、操舵ＥＣＵ３２、油圧ユニット３３、エンジンＥＣＵ３４は、それぞれ、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して相互に信号を授受する。なお、油圧ユニット３３は、ＰＷＭ制御される電磁バルブや油圧回路等を４系統備えており、図示しないブレーキペダル（ブレーキマスターシリンダ）からの油圧を各車輪３のブレーキ６にそのまま送給する他、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１からの駆動信号に基づいて各ブレーキ６にそれぞれ異なった値の油圧を供給する。また、油圧ユニット３３は、各ブレーキ６に供給した油圧の値をブレーキ圧としてＶＳＡ−ＥＣＵ３１に出力する。
【００１５】
＜制動時操舵制御装置＞
本実施形態のＶＳＡ−ＥＣＵ３１には制動時操舵制御装置が内装されている。
図２に示すように、制動時操舵制御装置４０は、スピンモーメント推定部４１と、舵角設定部４２と、旋回判定部４３とを有している。スピンモーメント推定部４１は、油圧ユニット３３から入力した左右前輪３ｆｌ，３ｆｒのブレーキ圧Ｂｆｌ，Ｂｆｒに基づき、自動車１のスピンモーメントＭｓを推定する。また、舵角設定部４２は、スピンモーメント推定部４１から入力したスピンモーメントＭｓに基づき、前輪３ｆｌ，３ｆｒの目標前輪舵角δｆｔと後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定し、これらを操舵ＥＣＵ３２に出力する。また、旋回判定部４３は、横Ｇセンサ１７から入力した横加速度Ｇｙに基づき制動時操舵制御の可否を決定し、その決定結果をスピンモーメント推定部４１に出力する。
【００１６】
《実施形態の作用》
自動車１が走行を始めると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって車両挙動安定化制御を繰り返し実行する。車両挙動安定化制御を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、上述したセンサ１６〜１９，２５の他、図示しない各種センサの検出信号に基づき自動車１の現在の運動状態を推定した後、その推定結果に基づき各車輪３ｆｌ〜３ｒｒの操舵量および制動量、エンジン７の目標出力を設定し、これらを操舵ＥＣＵ３２や油圧ユニット３３、エンジンＥＣＵ３４に出力する。これにより、加減速に起因するアンダーステアやオーバステア等が抑制され、運転者が意図した旋回走行等が実現される他、急制動時における車輪３のロックが防止され、円滑な減速や停止も実現される。
【００１７】
＜制動時操舵制御＞
ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、上述した車両挙動安定化制御と並行して、図３のフローチャートにその手順を示す制動時操舵制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行する。
【００１８】
制動時操舵制御を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、図３のステップＳ１で、横Ｇセンサ１７から入力した横加速度Ｇｙが所定の旋回閾値Ｇｙｔｈを下回っているか否か（すなわち、直進走行状態であるか否か）を判定し、この判定がＮｏであれば以降の処理を行わずにスタートに戻る。これは、旋回走行時においては、旋回によるヨーモーメントと制動によるスピンモーメントとの判別が困難であるとともに、スピン抑制モーメントの付与によって円滑な旋回が阻害される虞があるためである。なお、旋回閾値Ｇｙｔｈは、十分に小さい値に設定されている。
【００１９】
図４に示すように、左側路面が高μ側のμスプリット路５１を自動車１が直進走行し、ステップＳ１の判定がＹｅｓとなった場合、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ２で左右前輪３ｆｌ，３ｆｒのブレーキ圧Ｂｆｌ，Ｂｆｒの差（左右ブレーキ圧差）ΔＢを算出し、ステップＳ３で左右ブレーキ圧差ΔＢの絶対値｜ΔＢ｜が操舵制御開始閾値Ｂｔｈを上回っているか否かを判定する。そして、この判定がＮｏであれば、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、車体２のスピンが問題となる程度には左右ブレーキ圧差ΔＢがないとして、以降の処理を行わずにスタートに戻る。なお、制動が行われていない場合はもちろんであるが、μスプリット路で緩制動が行われた場合（ＶＳＡ−ＥＣＵ３１のＡＢＳ機能が作用しない状態）にもステップＳ２の判定はＮｏとなる。
【００２０】
運転者がブレーキペダルを比較的強く踏み込むことで左右ブレーキ圧差ΔＢが大きくなると、ステップＳ２の判定がＹｅｓとなるため、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ４で式（１）を用いてスピンモーメントＭｓを算出する。図４に示すように、式（１）中のｌｆは自動車１の車体中心（重心点）Ｐから前軸中心までの距離であり、ａは前輪トレッドであり、θは車体中心Ｐと左前輪３ｆｌとを結ぶ線が車両中心軸となす角度である。
Ｍｓ＝（ｌｆ２＋（ａ／２）２）１／２・ΔＢｆ・ｓｉｎθ・・・（１）
なお、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの制動力Ｂｒｌ，Ｂｒｒは、安定性を確保するためにどちらか小さい方の値が選択される（ローセレクトされる）ことから同一となり、制動によって左後輪３ｒｌに発生する左回りのヨーモーメントと右後輪３ｒｒに発生する右回りのヨーモーメントとの絶対値は等しくなる。
【００２１】
２輪モデルで考えた場合、これは前軸中心Ｐｆに左向きの前輪横力Ｆｆｂが作用することと等価であり、式（２）に示すように、この横力Ｆｆｓの値はスピンモーメントＭｓの値と等しくなる。
Ｆｆｂ＝Ｍｓ・・・（２）
【００２２】
一方、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの制動力は前後力であり、制動によっては自動車１の車体２を左右方向に移動させる力が発生しないことから、前輪横力Ｆｆｂと同一の大きさで右向きの中心横力Ｆが車体中心Ｐに生起される。
Ｆ＝−Ｆｆｂ・・・（３）
【００２３】
ステップＳ４でスピンモーメントＭｓの算出を終えると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ５で、式（４），（５）が満たされるように、前輪３ｆｌ，３ｆｒの目標前輪舵角δｆｔと後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定する。後述するように、式（４），（５）中のｌｒは自動車１の車体中心Ｐから後軸中心までの距離であり、Ｆｆｓは左右前輪３ｆｌ，３ｆｒのカウンタステアによって前軸中心Ｐｆに作用する右方向の横力であり、Ｆｒｓは左右後輪３ｒｌ，３ｒｒのトーアウトによって後軸中心Ｐｒに作用する左方向の横力である。なお、目標前輪舵角δｆｔや目標後輪トー角Ｔｒｔの設定にあたっては、タイヤ５ｆｌ〜５ｒｒのコーナリングパワーを考慮する。
ｌｆ・Ｆｆｂ＝−（ｌｆ・Ｆｆｓ＋ｌｒ・Ｆｒｓ）・・・（４）
Ｆｆｓ＝−Ｆｒｓ・・・（５）
【００２４】
図４に示すように、カウンタステアにより、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒには車輪軸線に沿う斜め右下方向の横力Ｌｆｌ，Ｌｆｒが作用し、これにより右回りのモーメントＭｌｆｌ，Ｍｌｆｒが生起される。２輪モデルで考えた場合、これは前軸中心Ｐｆに右方向の横力Ｆｆｓが作用することと等価であり、式（６）に示すように、この横力Ｆｆｓの値は両モーメントＭｌｆｌ，Ｍｒｆｒの和と等しくなる。
Ｆｆｓ＝Ｍｌｆｌ＋Ｍｌｆｒ・・・（６）
【００２５】
一方、トーアウトにより、左後輪３ｒｌには車輪軸線に沿う斜め左下方向の横力Ｌｒｌが作用し、これにより右回りのモーメントＭｌｒｌが生起される。また、右後輪３ｒｒには車輪軸線に沿う斜め右下方向の横力Ｌｒｒが作用し、これにより左回りのモーメントＭｌｒｒが生起される。ここで、摩擦係数の相違から右回りのモーメントＭｌｒｌは左回りのモーメントＭｌｒｒよりも大きくなるため、２輪モデルで考えた場合、これは後軸中心Ｐｒに左方向の横力Ｆｒｓが作用することと等価であり、式（７）に示すように、この横力Ｆｒｓの値は両モーメントＭｌｒｌ，Ｍｌｒｒの和と等しくなる。
Ｆｒｓ＝Ｍｌｒｌ＋Ｍｌｒｒ・・・（７）
【００２６】
ステップＳ５で目標前輪舵角δｆｔと目標後輪トー角Ｔｒｔとを設定すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ６でこれらを操舵ＥＣＵ３２に出力する。これにより、μスプリット路５１での制動時であっても、自動車１の車体２にはヨーモーメントも横力も作用せず、直進状態を維持したまま減速あるいは停止できるようになる。
【００２７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、直進走行時にのみ制動時操舵制御を行うようにしたが、ヨーレイトと横加速度と車速とによって旋回に起因するヨーレイトを算出すれば、旋回走行時に制動時操舵制御を行うことも可能である。また、上記実施形態では、制動時操舵制御の際に後輪をトーアウトにさせたが、左右後輪を前輪と逆相に転舵させるようにしてもよい。また、左右後輪の舵角を個別に設定すれば、高μ側における後輪の制動力を増加させることで、制動距離を小さくすることも可能となる。その他、自動車や制動時操舵制御装置の具体的構成を始め、制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図である。
【図２】実施形態に係る制動時操舵制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る制動時操舵制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態の作用を示す２輪モデルである。
【符号の説明】
【００２９】
１ 自動車
２ 車体
３ 車輪
３ｆｌ 左前輪
３ｆｒ 右前輪
３ｒｌ 左後輪
３ｒｒ 右後輪
６ ブレーキ
８ ＥＰＳ
９ 後輪転舵機構
１７ 横Ｇセンサ
３１ ＶＳＡ−ＥＣＵ（車両挙動制御装置）
３２ 操舵ＥＣＵ（前輪操舵制御手段、後輪操舵制御手段）
３３ 油圧ユニット（制動量検出手段）
４０ 制動時操舵制御装置
４１ スピンモーメント推定部（スピンモーメント推定手段）
４２ 舵角設定部（舵角設定手段）
４３ 旋回判定部
５１ μスプリット路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４輪の制動制御に供される制動制御手段と、前輪の操舵制御に供される前輪操舵制御手段と、後輪の操舵制御に供される後輪操舵制御手段とを有する車両に搭載された車両挙動制御装置であって、
車両の制動時において、左前輪の制動量を左制動量として検出し、右前輪の制動量を右制動量として検出する制動量検出手段と、
前記制動量検出手段の検出結果に基づき、左制動量と右制動量との差によって発生する車両のヨーモーメントをスピンモーメントとして推定するスピンモーメント推定手段と、
前記スピンモーメントとは逆方向のヨーモーメントを生起させるように前輪舵角と後輪舵角とを設定し、その設定結果を前記前輪操舵制御手段と前記後輪操舵制御手段とに各々出力する舵角設定手段と
を備え、
前記舵角設定手段は、前輪舵角と後輪舵角との設定にあたり、前輪舵角によって生じる前輪横力と後輪舵角によって生じる後輪横力との和が小さくなるようにすることを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
前記舵角設定手段は、左右後輪がトーアウトとなるように後輪舵角を設定することを特徴とする、請求項１に記載された車両挙動制御装置。
【請求項１】
４輪の制動制御に供される制動制御手段と、前輪の操舵制御に供される前輪操舵制御手段と、後輪の操舵制御に供される後輪操舵制御手段とを有する車両に搭載された車両挙動制御装置であって、
車両の制動時において、左前輪の制動量を左制動量として検出し、右前輪の制動量を右制動量として検出する制動量検出手段と、
前記制動量検出手段の検出結果に基づき、左制動量と右制動量との差によって発生する車両のヨーモーメントをスピンモーメントとして推定するスピンモーメント推定手段と、
前記スピンモーメントとは逆方向のヨーモーメントを生起させるように前輪舵角と後輪舵角とを設定し、その設定結果を前記前輪操舵制御手段と前記後輪操舵制御手段とに各々出力する舵角設定手段と
を備え、
前記舵角設定手段は、前輪舵角と後輪舵角との設定にあたり、前輪舵角によって生じる前輪横力と後輪舵角によって生じる後輪横力との和が小さくなるようにすることを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
前記舵角設定手段は、左右後輪がトーアウトとなるように後輪舵角を設定することを特徴とする、請求項１に記載された車両挙動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−３６７９３（Ｐ２０１０−３６７９３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０３９４７（Ｐ２００８−２０３９４７）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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