車両挙動状態推定装置
【課題】誤検出することなく車両挙動が不安定予兆状態又は不安定状態に陥ったことを確実に推定することができ、また、多くのセンサ類を必要としない車両挙動状態推定装置を得る。
【解決手段】走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出器１０５と、前記車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出器１０３と、前記車両の車速を検出する車速検出器１０１と、路面反力トルク検出器１０５により検出された路面反力トルクに基づき路面反力トルク変化率を演算し、車速検出器１０１により検出された車速、及び操舵角速度検出器１０３により検出された操舵角速度に基づき規範路面反力トルク変化率を演算し、前記路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率に基づいて、前記車両の挙動が不安定予兆状態であることを検出するとともに、不安定状態であることを検出する車両挙動状態推定手段２００とを設けた。
【解決手段】走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出器１０５と、前記車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出器１０３と、前記車両の車速を検出する車速検出器１０１と、路面反力トルク検出器１０５により検出された路面反力トルクに基づき路面反力トルク変化率を演算し、車速検出器１０１により検出された車速、及び操舵角速度検出器１０３により検出された操舵角速度に基づき規範路面反力トルク変化率を演算し、前記路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率に基づいて、前記車両の挙動が不安定予兆状態であることを検出するとともに、不安定状態であることを検出する車両挙動状態推定手段２００とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動パワーステアリング制御装置などの車両用制御装置に適用され、自動車などの車両の挙動を推定する車両挙動状態推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に雪道などの滑りやすい路面においては、運転者がハンドル操作を誤り車両の挙動が不安定状態となる場合がある。このような車両の挙動の不安定状態を予防するため、車両挙動状態を検出し車両を安定化する必要がある。
【０００３】
車両に発生する路面反力トルクを電動パワーステアリング制御装置で検出し、さらにハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、車速を検出する車速検出手段によって、車両挙動状態を推定する車両状態検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、上記の車両状態検出装置では、走行中の車両の不安定状態を判定するために、ハンドル角検出手段と車速検出手段から規範路面反力トルクと路面反力トルクの変化率の比率のみで車両状態を検出しており、外乱トルクなどの影響により路面反力トルクが完全に飽和していない状態であっても不安定状態と誤検出する。
【０００５】
また、走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、車両に発生するヨーレートを検出するヨーレート検出手段、横加速度を検出する横加速度検出手段、車速を検出する車速検出手段によって車両に発生する規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段、前記路面反力トルク検出手段の出力と前記規範路面反力トルク演算手段の出力の偏差によりタイヤのグリップ度を推定するグリップ度推定装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかし、上記のグリップ度推定装置においても、車両状態検出のため多くのセンサ類を必要としており、車両挙動が不安定状態に陥り易い車重の軽い所謂、軽自動車や小型車では、コスト的な面でセンサを追加することは困難である。
【０００７】
【特許文献１】特許第３８６８８４８号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したような従来の車両状態検出装置では、規範路面反力トルクの変化率と路面反力トルクの変化率の比率のみで車両の不安定状態を検出しており、路面反力トルクが完全に飽和していない状態において、外乱トルクなどの影響により不安定状態と誤検出するという問題点があった。また、従来のグリップ度推定装置では、車両状態検出のため多くのセンサ類を必要とするという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、路面反力トルクが完全に飽和したことを検出し、誤検出することなく車両挙動が不安定予兆状態又は不安定状態に陥ったことを確実に推定することができ、また、多くのセンサ類を必要としない車両挙動状態推定装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る車両挙動状態推定装置は、走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、前記車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記路面反力トルク検出手段により検出された路面反力トルクに基づき路面反力トルク変化率を演算し、前記車速検出手段により検出された車速、及び前記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度に基づき規範路面反力トルク変化率を演算し、前記路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率に基づいて、前記車両の挙動が第１不安定状態であることを検出するとともに、第２不安定状態であることを検出する車両挙動状態推定手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る車両挙動状態推定装置は、路面反力トルクが完全に飽和したことを検出し、誤検出することなく車両挙動が不安定予兆状態又は不安定状態に陥ったことを確実に推定することができ、また、多くのセンサ類を必要としないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置について図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の構成を示す斜視図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１３】
図１において、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置は、ステアリング機構（操舵機構とも言う）１０と、後述するステアリング軸２に取り付けたトルクセンサ１１と、ステアリング軸２に取り付けたアシストモータ（以下単にモータとも言う）１２と、アシストモータ１２を制御する制御ユニット（ＥＣＵ）１００とが設けられている。なお、これらを接続するケーブルも含む。また、電源装置も含むが自明なのでここでは説明を省略する。
【００１４】
このステアリング機構１０は、ハンドル１と、ステアリング軸２と、ステアリングギアボックス３と、ラックとピニオン機構４と、タイヤ５とを含んでいる。
【００１５】
図２は、図１の制御ユニット（ＥＣＵ）の構成を示すブロック図である。
【００１６】
制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、車速検出器１０１と、操舵トルク検出器１０２と、操舵角速度検出器１０３と、操舵角加速度検出器１０４と、路面反力トルク検出器１０５と、車両挙動状態推定手段２００と、第１制御量演算手段１０６と、第２制御量演算手段１０７と、アシストトルク決定ブロック１０８と、モータ電流決定器１０９と、モータ電流比較器１１０と、モータ駆動器１１１と、モータ電流検出器１１２とが設けられている。
【００１７】
この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置は、車速検出器１０１と、操舵角速度検出器１０３と、路面反力トルク検出器１０５と、車両挙動状態推定手段２００と、第１制御量演算手段１０６と、第２制御量演算手段１０７とから構成される。
【００１８】
図３は、図２の車両挙動状態推定手段の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図３において、車両挙動状態推定手段２００は、路面反力トルク勾配演算手段２０１と、規範路面反力トルク変化率演算手段２０２と、実路面反力トルク変化率演算手段２０３と、第１不安定状態検出手段２０４と、第２不安定状態検出手段３００とが設けられている。
【００２０】
また、第２不安定状態検出手段３００は、符号変化判定手段３０１と、信号保持手段３０２とを含む。
【００２１】
つぎに、この実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１において、ハンドル１は、運転者が操舵する自動車のステアリングハンドルであり、ステアリング軸２の上端に連結されている。ハンドル１には、運転者による操舵トルクＴｈｄｌが加えられ、この操舵トルクＴｈｄｌはステアリング軸２に伝達される。
【００２３】
トルクセンサ１１は、ステアリング軸２に結合され、操舵トルクＴｈｄｌに応じた操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）を発生する。アシストモータ１２は、電動モータであり、これもステアリング軸２に図示しない減速ギアを介して結合され、操舵トルクＴｈｄｌをアシストするアシストトルクＴａｓｓｉｓｔをステアリング軸２に与える。
【００２４】
ステアリングギアボックス３は、ステアリング軸２の下端に設けられている。ステアリング軸２に与えられる操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔとを加え合わせた合成トルクが、ステアリングギアボックス３を通じて数倍にされ、ラックとピニオン機構４を通じて、タイヤ５を操作する。
【００２５】
図１の電動パワーステアリング制御装置は、ステアリング機構１０に電気的に組み合わせたＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）用制御ユニット１００を有する。この制御ユニット１００には、トルクセンサ１１からの操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）と、アシストモータ１２からのモータ駆動電流検出信号Ｉｍｔｒ（ｓ）と、モータ駆動電圧検出信号Ｖｍｔｒ（ｓ）とが入力される。この制御ユニット１００は、アシストモータ１２に対して、制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）を供給する。この制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）は、アシストモータ１２に対する駆動目標電流である。
【００２６】
図１において、路面反力トルクＴａｌｉｇｎは、タイヤ５に与えられ、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、この路面反力トルクＴａｌｉｇｎに基づき、ステアリング軸２に作用する。また、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、ステアリング軸２に換算された路面反力トルクである。ステアリング機構１０の摩擦トルクＴｆｒｐは、アシストモータ１２の摩擦トルクＴｍｆｒｉｃを除いたものである。
【００２７】
図１に示す電動パワーステアリング制御装置は、運転者がハンドル１を切った時の操舵トルクＴｈｄｌをトルクセンサ１１で操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）として検出し、その操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）に応じて、操舵トルクＴｈｄｌを補助するアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させることを主な機能とする。
【００２８】
制御ユニット１００は、アシストモータ１２の駆動電流Ｉｍｔｒを検出した検出信号Ｉｍｔｒ（ｓ）と、アシストモータ１２の駆動電圧Ｖｍｔｒを検出した検出信号Ｖｍｔｒ（ｓ）と、操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）とに基づき、アシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生するための制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）を演算し、この制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）をアシストモータ１２に供給する。
【００２９】
力学的には、操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔの和が、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎに抗してステアリング軸２を回転させる。また、ハンドル１を回転させるときには、アシストモータ１２の慣性項も作用するので、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、次の式（１）で与えられる。
【００３０】
Ｔｔｒａｎ＝Ｔｈｄｌ＋Ｔａｓｓｉｓｔ−Ｊ・ｄ／ｄｔ （１）
【００３１】
ただし、アシストモータ１２の慣性トルクをＪ・ｄ／ｄｔとする。
【００３２】
また、アシストモータ１２によるアシストトルクＴａｓｓｉｓｔは、次の式（２）で与えられる。
【００３３】
Ｔａｓｓｉｓｔ＝Ｇｇｅａｒ・Ｋｔ・Ｉｍｔｒ （２）
【００３４】
ただし、Ｇｇｅａｒは、アシストモータ１２とステアリング軸２との間の減速ギアの減速ギア比である。Ｋｔは、アシストモータ１２のトルク定数である。
【００３５】
また、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、路面反力トルクＴａｌｉｇｎとステアリング機構１０内の摩擦トルクＴｆｒｉｃとの和であり、次の式（３）で与えられる。
【００３６】
Ｔｔｒａｎ＝Ｔａｌｉｇｎ＋Ｔｆｒｉｃ
＝Ｔａｌｉｇｎ＋（Ｇｇｅａｒ・Ｔｍｆｒｉｃ＋Ｔｆｒｐ） （３）
【００３７】
ただし、Ｔｍｆｒｉｃは、アシストモータ１２における摩擦トルクである。また、Ｔｆｒｐは、このアシストモータ１２における摩擦トルクＴｍｆｒｉｃを除く、ステアリング機構１０の摩擦トルクである、Ｔｍｆｒｉｃ・Ｇｇｅａｒ＋Ｔｆｒｐ＝Ｔｆｒｉｃである。
【００３８】
電動パワーステアリング制御装置の制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、アシストモータ１２の駆動電流Ｉｍｔｒに対する目標値を演算して制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）を発生する。この制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）に対して、アシストモータ１２の実際の駆動電流Ｉｍｔｒが一致するように電流制御がなされて、アシストモータ１２は駆動電流値にトルク定数とギア比（アシストモータ１２、ステアリング軸２間）を乗じた所定のトルクを発生し、運転者が操舵するときの操舵トルクＴｈｄｌをアシストする。
【００３９】
また、本実施の形態１において、制御ユニット１００は、運転者の操舵時のアシストトルクを制御する機能だけでなく、車両挙動状態を推定する機能（車両挙動状態推定装置）も有する。
【００４０】
図２において、路面反力トルク検出器１０５は、車両走行時のタイヤ５にかかる路面反力トルクの検出を行う。この路面反力トルクは、式（３）から、次の式（４）のとおり変形できる。
【００４１】
Ｔａｌｉｇｎ＝Ｔｔｒａｎ−Ｔｆｒｉｃ （４）
【００４２】
この式（４）に、式（１）及び（２）を代入して整理すると、次の式（５）となり、式（５）において路面反力トルクＴａｌｉｇｎを表すことができる。
【００４３】
Ｔａｌｉｇｎ＝Ｔｈｄｌ＋Ｇｇｅａｒ・Ｋｔ・Ｉｍｔｒ−Ｊ・ｄ／ｄｔ−Ｔｆｒｉｃ
（５）
【００４４】
しかし、一般的に式（５）において摩擦項であるＴｆｒｉｃの影響を直接除去することは困難である為に、路面反力トルク検出器１０５では、例えば電動パワーステアリング制御装置の機能を用いることにより、特開２００３−３１２５２１号公報において公知の技術であるローパスフィルタによる推定を行うなどの手段を用い、推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔを算出すれば得られる。以降の実施の形態では特に記載しない限り電動パワーステアリング制御装置の機能を用いて路面反力トルクを導出する公知技術が適用されるものとする。
【００４５】
次に、図３を参照しながら車両挙動状態推定手段２００について説明する。車両挙動状態推定手段２００は、車速検出器１０１から出力される車速信号Ｖ（ｓ）と、操舵角速度検出器１０３から出力される操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）と、路面反力トルク検出器１０５から出力される路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を入力としている。
【００４６】
路面反力トルク勾配演算手段２０１は、車速信号Ｖ（ｓ）から路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）を演算する。規範路面反力トルク変化率演算手段２０２は、路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）から規範路面反力トルクの変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）を演算する。ここで、規範路面反力トルクは、ハンドル角θと路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）を用いて表すと、次の式（６）となる。
【００４７】
Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ＝Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）×θ （６）
【００４８】
すなわち、規範路面反力トルクの変化率は、次の式（７）で表せる。
【００４９】
ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ＝Ｋａｌｉｇｎ×ｄθ／ｄｔ
＝Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）×Ｓｍｔｒ（ｓ） （７）
【００５０】
この式（７）より、規範路面反力トルクの変化率は、路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）より得られることが解る。なお、ハンドル角に対する路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）は、車速に応じて変わるパラメータであり、マップとしてメモリに記憶してもよく、車速に対する演算式としてもよい。
【００５１】
実路面反力トルク変化率演算手段２０３は、路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を入力し、時間微分して得られる路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）を演算する。第１不安定状態検出手段２０４は、規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の出力である規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）と、実路面反力トルク変化率演算手段２０３の出力である路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）との比率αを演算する。この比率αは、次の式（８）で表せる。
【００５２】
α＝｛ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）｝／｛ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）｝ （８）
【００５３】
この式（８）で演算した比率の値に応じて、第１不安定状態検出手段２０４は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。なお、比率αは、分子項に路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、分母項に規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）としてもよい。
【００５４】
ここで、第１不安定状態検出手段２０４により規範路面反力トルク変化率信号と路面反力トルク変化率信号の比率αを演算することで車両挙動の不安定状態を判定しているが、規範路面反力トルク変化率信号と路面反力トルク変化率信号の差分などでも同様の効果が得られる。また、差分信号と比率信号を組み合わせて判定してもよい。
【００５５】
図３に示す第２不安定状態検出手段３００は、第１不安定状態検出手段２０４の出力である第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、実路面反力トルク変化率演算手段２０３の出力である路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）とに基づいて、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００５６】
符号変化判定手段３０１は、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）を入力し、路面反力トルク変化率信号の符号変化を検出し、符合が変化したときの路面反力トルク変化率信号を出力する。信号保持手段３０２は、符号変化判定手段３０１の出力と第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、符号変化判定手段３０１が成立且つ第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立時に第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が不成立となったときに第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）の出力を停止する。
【００５７】
次に、車両の走行状態（挙動状態）が安定状態、不安定予兆状態、あるいは不安定状態であることを推定する方法に関して、図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００５８】
図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）が検出されたとする。このとき、式（６）で演算できる規範路面反力トルクと、路面反力トルク検出器１０５の出力は、図４（ａ）のようになる。なお、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は、路面反力トルク検出器１０５の出力である路面反力トルク信号を、図３に示す実路面反力トルク変化率演算手段２０３で時間微分して得られる。また、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、車速信号Ｖ（ｓ）を入力し路面反力トルク勾配演算手段２０１から得られる路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を入力とし規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の演算結果である。
【００５９】
時刻ｔ１からｔ２までの区間は、図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号と規範路面反力トルク変化率信号は一致しており、式（８）で演算される比率αは１となり、車両の走行状態は安定状態であることを示す。
【００６０】
次に、時刻ｔ２からｔ３までの区間は、図４（ａ）に示すように、路面反力トルクが飽和に達するので、図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号が規範路面反力トルク変化率信号に比べ低下し、図４（ｃ）に示すように、比率αは１以上となり、車両の走行状態は不安定予兆状態であることを示し、比率の値に応じて第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【００６１】
次に、時刻ｔ３から先の区間は、図４（ａ）に示すように、路面反力トルクが時刻ｔ３で飽和後、減少しているので、図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の向きは規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）の向きと反対方向となり、車両の走行状態は不安定状態であることを示し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の符号の変化に基づいて、図４（ｃ）に示すように、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００６２】
ここで、比率演算を式（８）により行っているが実際にはゼロ割を防止するため、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、及び規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、それぞれの絶対値を取り下限値を設けているため、比率の値は、図４（ｃ）のようになる。
【００６３】
図２に示す第１制御量演算手段１０６は、車両挙動状態推定手段２００の出力である第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、電動パワーステアリング制御装置のアシストトルクを補正する。また、第２制御量演算手段１０７は、車両挙動状態推定手段２００の出力である第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき、電動パワーステアリング制御装置のアシストトルクを補正する。具体的には、電動パワーステアリング制御装置の制御器の１つであるハンドル戻し制御器により、運転者のハンドル戻しトルク制御の補償量を第１制御量演算手段１０６の出力、及び第２制御量演算手段１０７の出力に応じて変更することにより、運転者が車両を安定化するための動作を補助することが可能となる。
【００６４】
続いて、車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の動作を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すフローチャートである。この図５は、スタート（ＳＴＡＲＴ）とエンド（ＥＮＤ）の間に、ステップＳ１０１からＳ１１０までを含んでいる。
【００６５】
まず、ステップＳ１０１において、車両挙動状態推定手段２００は、車速信号Ｖ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）と、路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を入力し、制御ユニット１００を構成するマイクロコンピューターのメモリ（図示しない）に記憶する。
【００６６】
次に、ステップＳ１０２において、車速信号Ｖ（ｓ）と操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）より規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）を演算してメモリに記憶する。
【００６７】
次に、ステップＳ１０３において、路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）の時間微分値信号である路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）を演算してメモリに記憶する。
【００６８】
次に、ステップＳ１０４において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）の比率である比率信号α（ｓ）を演算してメモリに記憶する。
【００６９】
次に、ステップＳ１０５において、車両挙動状態推定手段２００は、比率信号α（ｓ）に基づいて車両挙動状態推定を行い、不安定予兆状態を表す第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【００７０】
次に、ステップＳ１０６において、車両挙動状態推定手段２００は、第２不安定状態検出手段３００により、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が不安定予兆状態を表しているかどうか判定し、表していない場合は、ステップＳ１０９へ進み、表している場合には、次のステップＳ１０７へ進む。
【００７１】
次に、ステップＳ１０７において、第２不安定状態検出手段３００により、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の符号に変化があったかどうか判定し、符号に変化がなかった場合は、ステップＳ１０９へ進み、変化があった場合には、次のステップＳ１０８へ進む。
【００７２】
次に、ステップＳ１０８において、車両挙動状態推定手段２００は、第２不安定状態検出手段３００により、不安定状態を示す第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００７３】
次に、ステップＳ１０９において、第１制御量演算手段１０６は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、第１制御量Ｔｒｑ＿ｃｏｍｐ１（ｓ）の演算を行う。
【００７４】
そして、ステップＳ１１０において、第２制御量演算手段１０７は、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき、第２制御量Ｔｒｑ＿ｃｏｍｐ２（ｓ）の演算を行う。
【００７５】
このようにして、この実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置は、規範路面反力トルク変化率と路面反力トルク変化率に基づく比率から第１車両挙動状態を推定するとともに、第１車両挙動状態推定信号と路面反力トルク変化率の符号の変化に基づいて第２車両挙動状態を推定することで、更に正確に車両の不安定状態を検出し、第１車両挙動状態推定信号に基づき第１制御量、第２車両挙動状態推定信号に基づき第２制御量を演算し、車両を安定させるようにアシストトルクを付加することにより更に車両を安定させることが可能である。
【００７６】
ここで、この実施の形態１において、操舵角速度検出器１０３は、ブラシレス電動パワーステアリング制御装置に関してはレゾルバなどセンサを用いればよく、ブラシ付き電動パワーステアリング制御装置においてもモータの端子間電圧信号やモータに発生する電流などからモータ速度を演算しても実現可能となる。
【００７７】
また、この実施の形態１において、車両挙動状態推定手段２００の構成を図３のように示したが、路面反力トルクが電気ノイズなどの影響で振動的な場合は、ローパスフィルタなど公知の特定周波数除去手段を用いた構成としてもよい。これにより、本実施の形態１の高周波外乱特性が向上する効果がある。
【００７８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置について図６から図８までを参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。なお、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段以外の構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００７９】
図６において、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段３００Ａは、絶対値演算手段３０３と、閾値３０４と、比較器３０５と、信号保持手段３０２とが設けられている。
【００８０】
この実施の形態２は、上記の実施の形態１に対して、図６に示すように、第２不安定状態検出手段３００Ａの構成を変更したものである。
【００８１】
つぎに、この実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００８２】
図６に示すように、絶対値演算手段３０３は、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔの絶対値を演算する。比較器３０５は、絶対値演算手段３０３の出力と閾値３０４と比較する。信号保持手段３０２は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と比較器３０５の出力に基づき、比較器３０５が成立且つ第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立時に、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が不成立となったときには、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）の出力を停止する。
【００８３】
次に、車両の走行状態（挙動状態）が安定状態、不安定予兆状態、あるいは不安定状態であることを推定する方法に関して、図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００８４】
図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）が検出されたとする。このとき、式（６）で演算できる規範路面反力トルクと、路面反力トルク検出器１０５の出力は、図７（ａ）のようになる。なお、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は、路面反力トルク検出器１０５の出力である路面反力トルク信号を、図３に示す実路面反力トルク変化率演算手段２０３で時間微分して得られる。また、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、車速信号Ｖ（ｓ）を入力し路面反力トルク勾配演算手段２０１から得られる路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を入力とし規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の演算結果である。
【００８５】
時刻ｔ１からｔ２までの区間は、図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号と規範路面反力トルク変化率信号は一致しており、図７（ｃ）に示すように、式（８）で演算される比率αは１となり、車両の走行状態は安定状態であることを示す。
【００８６】
次に、時刻ｔ２からｔ３までの区間は、図７（ａ）に示すように、路面反力トルクが飽和に達するので、図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号が規範路面反力トルク変化率信号に比べ低下し、図７（ｃ）に示すように、比率αは１以上となり、車両の走行状態は不安定予兆状態であることを示し、比率の値に応じて第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【００８７】
次に、時刻ｔ３から先の区間は、図７（ａ）に示すように、路面反力トルクが時刻ｔ３で飽和後、減少しているので、図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は負となり、路面反力トルク変化率信号の絶対値を演算する。この絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さければ、車両の走行状態は不安定状態であることを示し、図７（ｃ）に示すように、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値に基づいて第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００８８】
ここで、比率演算を式（８）により行っているが実際にはゼロ割を防止するため、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、及び規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）はそれぞれの絶対値を取り下限値を設けているため、比率の値は図７（ｃ）のようになる。
【００８９】
この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作について図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【００９０】
図８のフローチャートは、図５のフローチャートの変更部分であるステップＳ１０６からＳ１０８までについてのみを記載している。図８は、スタートとエンドの間に、ステップＳ２０１からＳ２０４までを含んでいる。
【００９１】
まず、ステップＳ２０１において、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立しているか、否か判定する。成立して否かったらエンドを進み、成立していたら次のステップＳ２０２へ進む。
【００９２】
次に、ステップＳ２０２において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を演算する。
【００９３】
次に、ステップＳ２０３において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さいか判定する。閾値より大きければ、エンドへ進み、閾値より小さければ、次のステップＳ２０４へ進む。
【００９４】
次に、ステップＳ２０４において、不安定状態を示す第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、エンドへ進み終了する。
【００９５】
このように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を予めメモリに記憶した閾値と比較し、図７に示すように、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力している状態で、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が閾値より小さければ、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力することで、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置について図９から図１１までを参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。なお、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段以外の構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００９７】
図９において、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段３００Ｂは、絶対値演算手段３０３と、閾値３０４と、比較器３０５と、カウンタ手段３０６、信号保持手段３０２とが設けられている。
【００９８】
この実施の形態３は、上記の実施の形態１及び実施の形態２に対して、図９に示すように、第２不安定状態検出手段３００Ｂの構成を変更し、カウンタ手段３０６を追加したものである。
【００９９】
つぎに、この実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１００】
絶対値演算手段３０３は、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔの絶対値を演算する。比較器３０５は、絶対値演算手段３０３の出力と閾値３０４を比較する。カウンタ手段３０６は、比較器３０５の比較結果の出力の後、所定時間をカウントし、比較結果を所定時間遅延する。信号保持手段３０２は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）とカウンタ手段３０６の出力に基づき第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【０１０１】
次に、車両の走行状態（挙動状態）が安定状態、不安定予兆状態、あるいは不安定状態であることを推定する方法に関して、図１０を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【０１０２】
図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）が検出されたとする。このとき、式（６）で演算できる規範路面反力トルクと、路面反力トルク検出器１０５の出力は、図１０（ａ）のようになる。なお、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は、路面反力トルク検出器１０５の出力である路面反力トルク信号を、図３に示す実路面反力トルク変化率演算手段２０３で時間微分して得られる。また、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、車速信号Ｖ（ｓ）を入力し路面反力トルク勾配演算手段２０１から得られる路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を入力とし規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の演算結果である。
【０１０３】
時刻ｔ１からｔ２までの区間は、図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号と規範路面反力トルク変化率信号は一致しており、図１０（ｃ）に示すように、式（８）で演算される比率αは１となり、車両の走行状態は安定状態であることを示す。
【０１０４】
次に、時刻ｔ２からｔ３までの区間は、図１０（ａ）に示すように、路面反力トルクが飽和に達するので、図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号が規範路面反力トルク変化率信号に比べ低下し、図１０（ｃ）に示すように、比率αは１以上となり、車両の走行状態は不安定予兆状態であることを示し、比率の値に応じて第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【０１０５】
次に、時刻ｔ３から先の区間は、図１０（ａ）に示すように、路面反力トルクが時刻ｔ３で飽和後、減少しているので、図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は負となり、路面反力トルク変化率信号の絶対値を演算する。この絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さく、所定時間以上経過すれば、車両の走行状態は不安定状態であることを示し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が所定時間以上閾値以下であることに基づいて第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【０１０６】
ここで、比率演算を式（８）で行っているが実際にはゼロ割を防止するため、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、及び規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）はそれぞれの絶対値を取り下限値を設けているため、比率の値は図７（ｃ）のようになる。
【０１０７】
この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作について図１１を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【０１０８】
図１１のフローチャートは、図５のフローチャートの変更部分であるステップＳ１０６からＳ１０８までについてのみを記載している。図１１は、スタートとエンドの間に、ステップＳ３０１からＳ３０５までを含んでいる。
【０１０９】
まず、ステップＳ３０１において、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立しているか、否か判定する。成立して否かったらエンドを進み、成立していたら次のステップＳ３０２へ進む。
【０１１０】
次に、ステップＳ３０２において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を演算する。
【０１１１】
次に、ステップＳ３０３において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さいかを判定する。閾値より大きければ、エンドへ進み、閾値より小さければ、次のステップＳ３０４へ進む。
【０１１２】
次に、ステップＳ３０４において、所定時間以上経過したか判定し、所定時間以上経過したならば、次のステップＳ３０５へ進み、所定時間以内ならばステップＳ３０３へ戻る。
【０１１３】
次に、ステップＳ３０５において、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、エンドへ進み終了する。
【０１１４】
このように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を予めメモリに記憶した閾値と比較し、所定時間以上経過したか判断することで、図１０に示すように、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立している状態で、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が閾値より小さく所定時間を経過すれば、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力することで、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができ、更に路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値の変動に影響されず、安定した第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力することができる。
【０１１５】
ここでは、上記の実施の形態２の構成に対して説明したが、上記の実施の形態１の図３の符号変化判定手段３０１の出力にカウンタ手段３０６を備えれば同様の効果が得られることは明らかである。
【０１１６】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１１７】
上記の実施の形態１〜実施の形態３では、車両用制御装置として、ハンドルとタイヤが連結機構で繋がった所謂電動パワーステアリング制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１１８】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば車両前輪の角度を制御することが可能な所謂ステアバイワイヤや可変ギアシステムなどを備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように前輪舵角を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、前輪舵角を制御することで走行安定性が向上する。
【０１１９】
このように、前輪舵角を制御可能なアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１２０】
ここで、この実施の形態４の第１制御量演算手段１０６及び第２制御量演算手段１０７は、ステアバイワイヤや可変ギアシステムで備えてもよく、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき制御量を決定すればよく、以下の実施の形態においても同様である。
【０１２１】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１２２】
上記の実施の形態１〜実施の形態３では、ハンドルとタイヤが連結機構で繋がった所謂電動パワーステアリング制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。また、上記の実施の形態４では、前輪舵角の角度制御が可能なステアバイワイヤシステムや可変ギアシステムに適用した車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１２３】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば車両後輪の角度を制御することが可能な所謂後輪操舵制御装置を備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように後輪舵角を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、後輪舵角を制御することで走行安定性が向上する。
【０１２４】
このように、後輪操舵制御アクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１２５】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１２６】
上記の実施の形態１〜実施の形態３では、ハンドルとタイヤが連結機構で繋がった所謂電動パワーステアリング制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。また、上記の実施の形態４では、前輪舵角の角度制御が可能なステアバイワイヤシステムや可変ギアシステムに適用した車両挙動状態推定装置について説明した。さらに、上記の実施の形態５では、後輪操舵制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１２７】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば４輪の制動力を制御することが可能な所謂ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムを備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように制動力を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、制動力を制御することで走行安定性が向上する。
【０１２８】
このように、車両の制動力を制御するアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１２９】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１３０】
上記の実施の形態１〜実施の形態６において、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定し、ステアリング系やブレーキ系に適用して車両を安定化する車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１３１】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば駆動力を制御することが可能なアクチュエータを備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように駆動力を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、駆動力を制御することで走行安定性が向上する。
【０１３２】
このように、車両の駆動力を制御するアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１３３】
なお、本実施の形態７では、実現手段として、エンジン出力を制御することや、オートマッチクトランスミッションのギア比を変えることや、電気自動車などモータで駆動する車両においてはその駆動力など前方方向の駆動力を変えることができる車両全般に対して適用が可能となる。
【０１３４】
また、本実施の形態７では、車両前後の駆動力配分について説明したが、車両の左右輪の駆動力を制御するアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することも可能である。
【０１３５】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１３６】
上記の実施の形態１〜実施の形態７において、車両挙動の不安定状態またその予兆を検出し、ステアリング系や制動力、駆動力を制御することにより車両挙動を安定化する車両挙動状態推定装置を説明した。
【０１３７】
この実施の形態８では、運転者に不安定状態を知らせる警報装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１３８】
運転者に不安定状態であることを伝える警報装置を備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、第１警報手段により運転者に不安定状態であること警報し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき、第２警報手段により運転者に不安定状態であることを警報する。第１警報手段と第２警報手段別々に警報することにより、さらに運転者に不安定状態であることを伝えることが可能であり、より注意して車両を運転することが可能となる。
【０１３９】
この実施の形態８の第１及び第２の警報手段は、運転者に警報を与えるものであって、光や音などで運転者に警報してもよく、ステアリング装置を用いて振動させたりして警報してもよく、第１車両挙動状態推定信号ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき運転者に警報することが可能なものであれば、何でもよい。
【０１４０】
実施の形態１によれば、ハンドル角センサなどの新たなセンサを追加することなく、従来ある電動パワーステアリング制御装置の構成のみで、車両挙動状態を推定することが可能となり、車両安定化制御へと反映することが可能となる。また、路面反力トルク変化率の符号を用いることで、更に正確に路面反力トルクの飽和が検出可能となる。
【０１４１】
実施の形態２によれば、路面反力トルク変化率の絶対値を用いることで、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることが可能である。
【０１４２】
実施の形態３によれば、第２不安定状態検出手段３００Ｂに、所定時間を演算するカウンタ手段３０６を備え、路面反力トルク変化率の符号の変化もしくは路面反力トルク変化率の絶対値が所定時間以上経過したこと演算することで、更に正確に車両の不安定状態を検出することが可能である。
【０１４３】
実施の形態１〜実施の形態８によれば、規範路面反力トルク変化率と路面反力トルク変化率の大きさに応じて第１車両挙動状態推定信号及び第２車両挙動状態推定信号を演算するため、車両の不安定度合いを演算することが可能になり、その結果を用いて車両安定化制御を適切に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の制御ユニット（ＥＣＵ）の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の車両挙動状態推定手段の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４５】
１ ハンドル、１０ ステアリング機構、１１ トルクセンサ、１２ アシストモータ、１００ 制御ユニット、１０１ 車速検出器、１０２ 操舵トルク検出器、１０３ 操舵角速度検出器、１０４ 操舵角加速度検出器、１０５ 路面反力トルク検出器、１０６ 第１制御量演算手段、１０７ 第２制御量演算手段、１０８ アシストトルク決定ブロック、１０９ モータ電流決定器、１１０ モータ電流比較器、１１１ モータ駆動器、１１２ モータ電流検出器、２００ 車両挙動状態推定手段、２０１ 路面反力トルク勾配演算手段、２０２ 規範路面反力トルク変化率演算手段、２０３ 実路面反力トルク変化率演算手段、２０４ 第１不安定状態検出手段、３００ 第２不安定状態検出手段、３００Ａ 第２不安定状態検出手段、３００Ｂ 第２不安定状態検出手段、３０１ 符号変化判定手段、３０２ 信号保持手段、３０３ 絶対値演算手段、３０４ 閾値、３０５ 比較器、３０６ カウンタ手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動パワーステアリング制御装置などの車両用制御装置に適用され、自動車などの車両の挙動を推定する車両挙動状態推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に雪道などの滑りやすい路面においては、運転者がハンドル操作を誤り車両の挙動が不安定状態となる場合がある。このような車両の挙動の不安定状態を予防するため、車両挙動状態を検出し車両を安定化する必要がある。
【０００３】
車両に発生する路面反力トルクを電動パワーステアリング制御装置で検出し、さらにハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、車速を検出する車速検出手段によって、車両挙動状態を推定する車両状態検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、上記の車両状態検出装置では、走行中の車両の不安定状態を判定するために、ハンドル角検出手段と車速検出手段から規範路面反力トルクと路面反力トルクの変化率の比率のみで車両状態を検出しており、外乱トルクなどの影響により路面反力トルクが完全に飽和していない状態であっても不安定状態と誤検出する。
【０００５】
また、走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、車両に発生するヨーレートを検出するヨーレート検出手段、横加速度を検出する横加速度検出手段、車速を検出する車速検出手段によって車両に発生する規範路面反力トルクを演算する規範路面反力トルク演算手段、前記路面反力トルク検出手段の出力と前記規範路面反力トルク演算手段の出力の偏差によりタイヤのグリップ度を推定するグリップ度推定装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかし、上記のグリップ度推定装置においても、車両状態検出のため多くのセンサ類を必要としており、車両挙動が不安定状態に陥り易い車重の軽い所謂、軽自動車や小型車では、コスト的な面でセンサを追加することは困難である。
【０００７】
【特許文献１】特許第３８６８８４８号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したような従来の車両状態検出装置では、規範路面反力トルクの変化率と路面反力トルクの変化率の比率のみで車両の不安定状態を検出しており、路面反力トルクが完全に飽和していない状態において、外乱トルクなどの影響により不安定状態と誤検出するという問題点があった。また、従来のグリップ度推定装置では、車両状態検出のため多くのセンサ類を必要とするという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、路面反力トルクが完全に飽和したことを検出し、誤検出することなく車両挙動が不安定予兆状態又は不安定状態に陥ったことを確実に推定することができ、また、多くのセンサ類を必要としない車両挙動状態推定装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る車両挙動状態推定装置は、走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、前記車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記路面反力トルク検出手段により検出された路面反力トルクに基づき路面反力トルク変化率を演算し、前記車速検出手段により検出された車速、及び前記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度に基づき規範路面反力トルク変化率を演算し、前記路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率に基づいて、前記車両の挙動が第１不安定状態であることを検出するとともに、第２不安定状態であることを検出する車両挙動状態推定手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る車両挙動状態推定装置は、路面反力トルクが完全に飽和したことを検出し、誤検出することなく車両挙動が不安定予兆状態又は不安定状態に陥ったことを確実に推定することができ、また、多くのセンサ類を必要としないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置について図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の構成を示す斜視図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１３】
図１において、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置は、ステアリング機構（操舵機構とも言う）１０と、後述するステアリング軸２に取り付けたトルクセンサ１１と、ステアリング軸２に取り付けたアシストモータ（以下単にモータとも言う）１２と、アシストモータ１２を制御する制御ユニット（ＥＣＵ）１００とが設けられている。なお、これらを接続するケーブルも含む。また、電源装置も含むが自明なのでここでは説明を省略する。
【００１４】
このステアリング機構１０は、ハンドル１と、ステアリング軸２と、ステアリングギアボックス３と、ラックとピニオン機構４と、タイヤ５とを含んでいる。
【００１５】
図２は、図１の制御ユニット（ＥＣＵ）の構成を示すブロック図である。
【００１６】
制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、車速検出器１０１と、操舵トルク検出器１０２と、操舵角速度検出器１０３と、操舵角加速度検出器１０４と、路面反力トルク検出器１０５と、車両挙動状態推定手段２００と、第１制御量演算手段１０６と、第２制御量演算手段１０７と、アシストトルク決定ブロック１０８と、モータ電流決定器１０９と、モータ電流比較器１１０と、モータ駆動器１１１と、モータ電流検出器１１２とが設けられている。
【００１７】
この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置は、車速検出器１０１と、操舵角速度検出器１０３と、路面反力トルク検出器１０５と、車両挙動状態推定手段２００と、第１制御量演算手段１０６と、第２制御量演算手段１０７とから構成される。
【００１８】
図３は、図２の車両挙動状態推定手段の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図３において、車両挙動状態推定手段２００は、路面反力トルク勾配演算手段２０１と、規範路面反力トルク変化率演算手段２０２と、実路面反力トルク変化率演算手段２０３と、第１不安定状態検出手段２０４と、第２不安定状態検出手段３００とが設けられている。
【００２０】
また、第２不安定状態検出手段３００は、符号変化判定手段３０１と、信号保持手段３０２とを含む。
【００２１】
つぎに、この実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１において、ハンドル１は、運転者が操舵する自動車のステアリングハンドルであり、ステアリング軸２の上端に連結されている。ハンドル１には、運転者による操舵トルクＴｈｄｌが加えられ、この操舵トルクＴｈｄｌはステアリング軸２に伝達される。
【００２３】
トルクセンサ１１は、ステアリング軸２に結合され、操舵トルクＴｈｄｌに応じた操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）を発生する。アシストモータ１２は、電動モータであり、これもステアリング軸２に図示しない減速ギアを介して結合され、操舵トルクＴｈｄｌをアシストするアシストトルクＴａｓｓｉｓｔをステアリング軸２に与える。
【００２４】
ステアリングギアボックス３は、ステアリング軸２の下端に設けられている。ステアリング軸２に与えられる操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔとを加え合わせた合成トルクが、ステアリングギアボックス３を通じて数倍にされ、ラックとピニオン機構４を通じて、タイヤ５を操作する。
【００２５】
図１の電動パワーステアリング制御装置は、ステアリング機構１０に電気的に組み合わせたＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）用制御ユニット１００を有する。この制御ユニット１００には、トルクセンサ１１からの操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）と、アシストモータ１２からのモータ駆動電流検出信号Ｉｍｔｒ（ｓ）と、モータ駆動電圧検出信号Ｖｍｔｒ（ｓ）とが入力される。この制御ユニット１００は、アシストモータ１２に対して、制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）を供給する。この制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）は、アシストモータ１２に対する駆動目標電流である。
【００２６】
図１において、路面反力トルクＴａｌｉｇｎは、タイヤ５に与えられ、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、この路面反力トルクＴａｌｉｇｎに基づき、ステアリング軸２に作用する。また、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、ステアリング軸２に換算された路面反力トルクである。ステアリング機構１０の摩擦トルクＴｆｒｐは、アシストモータ１２の摩擦トルクＴｍｆｒｉｃを除いたものである。
【００２７】
図１に示す電動パワーステアリング制御装置は、運転者がハンドル１を切った時の操舵トルクＴｈｄｌをトルクセンサ１１で操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）として検出し、その操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）に応じて、操舵トルクＴｈｄｌを補助するアシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生させることを主な機能とする。
【００２８】
制御ユニット１００は、アシストモータ１２の駆動電流Ｉｍｔｒを検出した検出信号Ｉｍｔｒ（ｓ）と、アシストモータ１２の駆動電圧Ｖｍｔｒを検出した検出信号Ｖｍｔｒ（ｓ）と、操舵トルク検出信号Ｔｈｄｌ（ｓ）とに基づき、アシストトルクＴａｓｓｉｓｔを発生するための制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）を演算し、この制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）をアシストモータ１２に供給する。
【００２９】
力学的には、操舵トルクＴｈｄｌとアシストトルクＴａｓｓｉｓｔの和が、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎに抗してステアリング軸２を回転させる。また、ハンドル１を回転させるときには、アシストモータ１２の慣性項も作用するので、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、次の式（１）で与えられる。
【００３０】
Ｔｔｒａｎ＝Ｔｈｄｌ＋Ｔａｓｓｉｓｔ−Ｊ・ｄ／ｄｔ （１）
【００３１】
ただし、アシストモータ１２の慣性トルクをＪ・ｄ／ｄｔとする。
【００３２】
また、アシストモータ１２によるアシストトルクＴａｓｓｉｓｔは、次の式（２）で与えられる。
【００３３】
Ｔａｓｓｉｓｔ＝Ｇｇｅａｒ・Ｋｔ・Ｉｍｔｒ （２）
【００３４】
ただし、Ｇｇｅａｒは、アシストモータ１２とステアリング軸２との間の減速ギアの減速ギア比である。Ｋｔは、アシストモータ１２のトルク定数である。
【００３５】
また、ステアリング軸反力トルクＴｔｒａｎは、路面反力トルクＴａｌｉｇｎとステアリング機構１０内の摩擦トルクＴｆｒｉｃとの和であり、次の式（３）で与えられる。
【００３６】
Ｔｔｒａｎ＝Ｔａｌｉｇｎ＋Ｔｆｒｉｃ
＝Ｔａｌｉｇｎ＋（Ｇｇｅａｒ・Ｔｍｆｒｉｃ＋Ｔｆｒｐ） （３）
【００３７】
ただし、Ｔｍｆｒｉｃは、アシストモータ１２における摩擦トルクである。また、Ｔｆｒｐは、このアシストモータ１２における摩擦トルクＴｍｆｒｉｃを除く、ステアリング機構１０の摩擦トルクである、Ｔｍｆｒｉｃ・Ｇｇｅａｒ＋Ｔｆｒｐ＝Ｔｆｒｉｃである。
【００３８】
電動パワーステアリング制御装置の制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、アシストモータ１２の駆動電流Ｉｍｔｒに対する目標値を演算して制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）を発生する。この制御信号Ｉｍｔｒ（ｔ）に対して、アシストモータ１２の実際の駆動電流Ｉｍｔｒが一致するように電流制御がなされて、アシストモータ１２は駆動電流値にトルク定数とギア比（アシストモータ１２、ステアリング軸２間）を乗じた所定のトルクを発生し、運転者が操舵するときの操舵トルクＴｈｄｌをアシストする。
【００３９】
また、本実施の形態１において、制御ユニット１００は、運転者の操舵時のアシストトルクを制御する機能だけでなく、車両挙動状態を推定する機能（車両挙動状態推定装置）も有する。
【００４０】
図２において、路面反力トルク検出器１０５は、車両走行時のタイヤ５にかかる路面反力トルクの検出を行う。この路面反力トルクは、式（３）から、次の式（４）のとおり変形できる。
【００４１】
Ｔａｌｉｇｎ＝Ｔｔｒａｎ−Ｔｆｒｉｃ （４）
【００４２】
この式（４）に、式（１）及び（２）を代入して整理すると、次の式（５）となり、式（５）において路面反力トルクＴａｌｉｇｎを表すことができる。
【００４３】
Ｔａｌｉｇｎ＝Ｔｈｄｌ＋Ｇｇｅａｒ・Ｋｔ・Ｉｍｔｒ−Ｊ・ｄ／ｄｔ−Ｔｆｒｉｃ
（５）
【００４４】
しかし、一般的に式（５）において摩擦項であるＴｆｒｉｃの影響を直接除去することは困難である為に、路面反力トルク検出器１０５では、例えば電動パワーステアリング制御装置の機能を用いることにより、特開２００３−３１２５２１号公報において公知の技術であるローパスフィルタによる推定を行うなどの手段を用い、推定路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ｅｓｔを算出すれば得られる。以降の実施の形態では特に記載しない限り電動パワーステアリング制御装置の機能を用いて路面反力トルクを導出する公知技術が適用されるものとする。
【００４５】
次に、図３を参照しながら車両挙動状態推定手段２００について説明する。車両挙動状態推定手段２００は、車速検出器１０１から出力される車速信号Ｖ（ｓ）と、操舵角速度検出器１０３から出力される操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）と、路面反力トルク検出器１０５から出力される路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を入力としている。
【００４６】
路面反力トルク勾配演算手段２０１は、車速信号Ｖ（ｓ）から路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）を演算する。規範路面反力トルク変化率演算手段２０２は、路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）から規範路面反力トルクの変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）を演算する。ここで、規範路面反力トルクは、ハンドル角θと路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）を用いて表すと、次の式（６）となる。
【００４７】
Ｔａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ＝Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）×θ （６）
【００４８】
すなわち、規範路面反力トルクの変化率は、次の式（７）で表せる。
【００４９】
ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ＝Ｋａｌｉｇｎ×ｄθ／ｄｔ
＝Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）×Ｓｍｔｒ（ｓ） （７）
【００５０】
この式（７）より、規範路面反力トルクの変化率は、路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）より得られることが解る。なお、ハンドル角に対する路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）は、車速に応じて変わるパラメータであり、マップとしてメモリに記憶してもよく、車速に対する演算式としてもよい。
【００５１】
実路面反力トルク変化率演算手段２０３は、路面反力トルクＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を入力し、時間微分して得られる路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）を演算する。第１不安定状態検出手段２０４は、規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の出力である規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）と、実路面反力トルク変化率演算手段２０３の出力である路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）との比率αを演算する。この比率αは、次の式（８）で表せる。
【００５２】
α＝｛ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）｝／｛ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）｝ （８）
【００５３】
この式（８）で演算した比率の値に応じて、第１不安定状態検出手段２０４は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。なお、比率αは、分子項に路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、分母項に規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）としてもよい。
【００５４】
ここで、第１不安定状態検出手段２０４により規範路面反力トルク変化率信号と路面反力トルク変化率信号の比率αを演算することで車両挙動の不安定状態を判定しているが、規範路面反力トルク変化率信号と路面反力トルク変化率信号の差分などでも同様の効果が得られる。また、差分信号と比率信号を組み合わせて判定してもよい。
【００５５】
図３に示す第２不安定状態検出手段３００は、第１不安定状態検出手段２０４の出力である第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、実路面反力トルク変化率演算手段２０３の出力である路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）とに基づいて、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００５６】
符号変化判定手段３０１は、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）を入力し、路面反力トルク変化率信号の符号変化を検出し、符合が変化したときの路面反力トルク変化率信号を出力する。信号保持手段３０２は、符号変化判定手段３０１の出力と第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、符号変化判定手段３０１が成立且つ第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立時に第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が不成立となったときに第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）の出力を停止する。
【００５７】
次に、車両の走行状態（挙動状態）が安定状態、不安定予兆状態、あるいは不安定状態であることを推定する方法に関して、図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００５８】
図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）が検出されたとする。このとき、式（６）で演算できる規範路面反力トルクと、路面反力トルク検出器１０５の出力は、図４（ａ）のようになる。なお、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は、路面反力トルク検出器１０５の出力である路面反力トルク信号を、図３に示す実路面反力トルク変化率演算手段２０３で時間微分して得られる。また、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、車速信号Ｖ（ｓ）を入力し路面反力トルク勾配演算手段２０１から得られる路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を入力とし規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の演算結果である。
【００５９】
時刻ｔ１からｔ２までの区間は、図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号と規範路面反力トルク変化率信号は一致しており、式（８）で演算される比率αは１となり、車両の走行状態は安定状態であることを示す。
【００６０】
次に、時刻ｔ２からｔ３までの区間は、図４（ａ）に示すように、路面反力トルクが飽和に達するので、図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号が規範路面反力トルク変化率信号に比べ低下し、図４（ｃ）に示すように、比率αは１以上となり、車両の走行状態は不安定予兆状態であることを示し、比率の値に応じて第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【００６１】
次に、時刻ｔ３から先の区間は、図４（ａ）に示すように、路面反力トルクが時刻ｔ３で飽和後、減少しているので、図４（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の向きは規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）の向きと反対方向となり、車両の走行状態は不安定状態であることを示し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の符号の変化に基づいて、図４（ｃ）に示すように、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００６２】
ここで、比率演算を式（８）により行っているが実際にはゼロ割を防止するため、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、及び規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、それぞれの絶対値を取り下限値を設けているため、比率の値は、図４（ｃ）のようになる。
【００６３】
図２に示す第１制御量演算手段１０６は、車両挙動状態推定手段２００の出力である第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、電動パワーステアリング制御装置のアシストトルクを補正する。また、第２制御量演算手段１０７は、車両挙動状態推定手段２００の出力である第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき、電動パワーステアリング制御装置のアシストトルクを補正する。具体的には、電動パワーステアリング制御装置の制御器の１つであるハンドル戻し制御器により、運転者のハンドル戻しトルク制御の補償量を第１制御量演算手段１０６の出力、及び第２制御量演算手段１０７の出力に応じて変更することにより、運転者が車両を安定化するための動作を補助することが可能となる。
【００６４】
続いて、車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の動作を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すフローチャートである。この図５は、スタート（ＳＴＡＲＴ）とエンド（ＥＮＤ）の間に、ステップＳ１０１からＳ１１０までを含んでいる。
【００６５】
まず、ステップＳ１０１において、車両挙動状態推定手段２００は、車速信号Ｖ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）と、路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）を入力し、制御ユニット１００を構成するマイクロコンピューターのメモリ（図示しない）に記憶する。
【００６６】
次に、ステップＳ１０２において、車速信号Ｖ（ｓ）と操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）より規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）を演算してメモリに記憶する。
【００６７】
次に、ステップＳ１０３において、路面反力トルク信号Ｔａｌｉｇｎ＿ａｃｔ（ｓ）の時間微分値信号である路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）を演算してメモリに記憶する。
【００６８】
次に、ステップＳ１０４において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）の比率である比率信号α（ｓ）を演算してメモリに記憶する。
【００６９】
次に、ステップＳ１０５において、車両挙動状態推定手段２００は、比率信号α（ｓ）に基づいて車両挙動状態推定を行い、不安定予兆状態を表す第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【００７０】
次に、ステップＳ１０６において、車両挙動状態推定手段２００は、第２不安定状態検出手段３００により、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が不安定予兆状態を表しているかどうか判定し、表していない場合は、ステップＳ１０９へ進み、表している場合には、次のステップＳ１０７へ進む。
【００７１】
次に、ステップＳ１０７において、第２不安定状態検出手段３００により、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の符号に変化があったかどうか判定し、符号に変化がなかった場合は、ステップＳ１０９へ進み、変化があった場合には、次のステップＳ１０８へ進む。
【００７２】
次に、ステップＳ１０８において、車両挙動状態推定手段２００は、第２不安定状態検出手段３００により、不安定状態を示す第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００７３】
次に、ステップＳ１０９において、第１制御量演算手段１０６は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、第１制御量Ｔｒｑ＿ｃｏｍｐ１（ｓ）の演算を行う。
【００７４】
そして、ステップＳ１１０において、第２制御量演算手段１０７は、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき、第２制御量Ｔｒｑ＿ｃｏｍｐ２（ｓ）の演算を行う。
【００７５】
このようにして、この実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置は、規範路面反力トルク変化率と路面反力トルク変化率に基づく比率から第１車両挙動状態を推定するとともに、第１車両挙動状態推定信号と路面反力トルク変化率の符号の変化に基づいて第２車両挙動状態を推定することで、更に正確に車両の不安定状態を検出し、第１車両挙動状態推定信号に基づき第１制御量、第２車両挙動状態推定信号に基づき第２制御量を演算し、車両を安定させるようにアシストトルクを付加することにより更に車両を安定させることが可能である。
【００７６】
ここで、この実施の形態１において、操舵角速度検出器１０３は、ブラシレス電動パワーステアリング制御装置に関してはレゾルバなどセンサを用いればよく、ブラシ付き電動パワーステアリング制御装置においてもモータの端子間電圧信号やモータに発生する電流などからモータ速度を演算しても実現可能となる。
【００７７】
また、この実施の形態１において、車両挙動状態推定手段２００の構成を図３のように示したが、路面反力トルクが電気ノイズなどの影響で振動的な場合は、ローパスフィルタなど公知の特定周波数除去手段を用いた構成としてもよい。これにより、本実施の形態１の高周波外乱特性が向上する効果がある。
【００７８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置について図６から図８までを参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。なお、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段以外の構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００７９】
図６において、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段３００Ａは、絶対値演算手段３０３と、閾値３０４と、比較器３０５と、信号保持手段３０２とが設けられている。
【００８０】
この実施の形態２は、上記の実施の形態１に対して、図６に示すように、第２不安定状態検出手段３００Ａの構成を変更したものである。
【００８１】
つぎに、この実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００８２】
図６に示すように、絶対値演算手段３０３は、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔの絶対値を演算する。比較器３０５は、絶対値演算手段３０３の出力と閾値３０４と比較する。信号保持手段３０２は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と比較器３０５の出力に基づき、比較器３０５が成立且つ第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立時に、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が不成立となったときには、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）の出力を停止する。
【００８３】
次に、車両の走行状態（挙動状態）が安定状態、不安定予兆状態、あるいは不安定状態であることを推定する方法に関して、図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００８４】
図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）が検出されたとする。このとき、式（６）で演算できる規範路面反力トルクと、路面反力トルク検出器１０５の出力は、図７（ａ）のようになる。なお、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は、路面反力トルク検出器１０５の出力である路面反力トルク信号を、図３に示す実路面反力トルク変化率演算手段２０３で時間微分して得られる。また、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、車速信号Ｖ（ｓ）を入力し路面反力トルク勾配演算手段２０１から得られる路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を入力とし規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の演算結果である。
【００８５】
時刻ｔ１からｔ２までの区間は、図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号と規範路面反力トルク変化率信号は一致しており、図７（ｃ）に示すように、式（８）で演算される比率αは１となり、車両の走行状態は安定状態であることを示す。
【００８６】
次に、時刻ｔ２からｔ３までの区間は、図７（ａ）に示すように、路面反力トルクが飽和に達するので、図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号が規範路面反力トルク変化率信号に比べ低下し、図７（ｃ）に示すように、比率αは１以上となり、車両の走行状態は不安定予兆状態であることを示し、比率の値に応じて第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【００８７】
次に、時刻ｔ３から先の区間は、図７（ａ）に示すように、路面反力トルクが時刻ｔ３で飽和後、減少しているので、図７（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は負となり、路面反力トルク変化率信号の絶対値を演算する。この絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さければ、車両の走行状態は不安定状態であることを示し、図７（ｃ）に示すように、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値に基づいて第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【００８８】
ここで、比率演算を式（８）により行っているが実際にはゼロ割を防止するため、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、及び規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）はそれぞれの絶対値を取り下限値を設けているため、比率の値は図７（ｃ）のようになる。
【００８９】
この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作について図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【００９０】
図８のフローチャートは、図５のフローチャートの変更部分であるステップＳ１０６からＳ１０８までについてのみを記載している。図８は、スタートとエンドの間に、ステップＳ２０１からＳ２０４までを含んでいる。
【００９１】
まず、ステップＳ２０１において、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立しているか、否か判定する。成立して否かったらエンドを進み、成立していたら次のステップＳ２０２へ進む。
【００９２】
次に、ステップＳ２０２において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を演算する。
【００９３】
次に、ステップＳ２０３において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さいか判定する。閾値より大きければ、エンドへ進み、閾値より小さければ、次のステップＳ２０４へ進む。
【００９４】
次に、ステップＳ２０４において、不安定状態を示す第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、エンドへ進み終了する。
【００９５】
このように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を予めメモリに記憶した閾値と比較し、図７に示すように、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力している状態で、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が閾値より小さければ、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力することで、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置について図９から図１１までを参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。なお、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段以外の構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００９７】
図９において、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段３００Ｂは、絶対値演算手段３０３と、閾値３０４と、比較器３０５と、カウンタ手段３０６、信号保持手段３０２とが設けられている。
【００９８】
この実施の形態３は、上記の実施の形態１及び実施の形態２に対して、図９に示すように、第２不安定状態検出手段３００Ｂの構成を変更し、カウンタ手段３０６を追加したものである。
【００９９】
つぎに、この実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１００】
絶対値演算手段３０３は、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔの絶対値を演算する。比較器３０５は、絶対値演算手段３０３の出力と閾値３０４を比較する。カウンタ手段３０６は、比較器３０５の比較結果の出力の後、所定時間をカウントし、比較結果を所定時間遅延する。信号保持手段３０２は、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）とカウンタ手段３０６の出力に基づき第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【０１０１】
次に、車両の走行状態（挙動状態）が安定状態、不安定予兆状態、あるいは不安定状態であることを推定する方法に関して、図１０を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【０１０２】
図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）と、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）が検出されたとする。このとき、式（６）で演算できる規範路面反力トルクと、路面反力トルク検出器１０５の出力は、図１０（ａ）のようになる。なお、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は、路面反力トルク検出器１０５の出力である路面反力トルク信号を、図３に示す実路面反力トルク変化率演算手段２０３で時間微分して得られる。また、規範路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）は、車速信号Ｖ（ｓ）を入力し路面反力トルク勾配演算手段２０１から得られる路面反力トルク勾配信号Ｋａｌｉｇｎ（ｓ）と、操舵角速度信号Ｓｍｔｒ（ｓ）を入力とし規範路面反力トルク変化率演算手段２０２の演算結果である。
【０１０３】
時刻ｔ１からｔ２までの区間は、図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号と規範路面反力トルク変化率信号は一致しており、図１０（ｃ）に示すように、式（８）で演算される比率αは１となり、車両の走行状態は安定状態であることを示す。
【０１０４】
次に、時刻ｔ２からｔ３までの区間は、図１０（ａ）に示すように、路面反力トルクが飽和に達するので、図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号が規範路面反力トルク変化率信号に比べ低下し、図１０（ｃ）に示すように、比率αは１以上となり、車両の走行状態は不安定予兆状態であることを示し、比率の値に応じて第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）を出力する。
【０１０５】
次に、時刻ｔ３から先の区間は、図１０（ａ）に示すように、路面反力トルクが時刻ｔ３で飽和後、減少しているので、図１０（ｂ）に示すように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）は負となり、路面反力トルク変化率信号の絶対値を演算する。この絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さく、所定時間以上経過すれば、車両の走行状態は不安定状態であることを示し、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）と、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が所定時間以上閾値以下であることに基づいて第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力する。
【０１０６】
ここで、比率演算を式（８）で行っているが実際にはゼロ割を防止するため、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）、及び規範路面反力トルク変化率ｄＴａｌｉｇｎ＿ｒｅｆ／ｄｔ（ｓ）はそれぞれの絶対値を取り下限値を設けているため、比率の値は図７（ｃ）のようになる。
【０１０７】
この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作について図１１を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【０１０８】
図１１のフローチャートは、図５のフローチャートの変更部分であるステップＳ１０６からＳ１０８までについてのみを記載している。図１１は、スタートとエンドの間に、ステップＳ３０１からＳ３０５までを含んでいる。
【０１０９】
まず、ステップＳ３０１において、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立しているか、否か判定する。成立して否かったらエンドを進み、成立していたら次のステップＳ３０２へ進む。
【０１１０】
次に、ステップＳ３０２において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を演算する。
【０１１１】
次に、ステップＳ３０３において、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が予めメモリに記憶された閾値より小さいかを判定する。閾値より大きければ、エンドへ進み、閾値より小さければ、次のステップＳ３０４へ進む。
【０１１２】
次に、ステップＳ３０４において、所定時間以上経過したか判定し、所定時間以上経過したならば、次のステップＳ３０５へ進み、所定時間以内ならばステップＳ３０３へ戻る。
【０１１３】
次に、ステップＳ３０５において、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力し、エンドへ進み終了する。
【０１１４】
このように、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値を予めメモリに記憶した閾値と比較し、所定時間以上経過したか判断することで、図１０に示すように、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）が成立している状態で、路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値が閾値より小さく所定時間を経過すれば、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力することで、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができ、更に路面反力トルク変化率信号ｄＴａｌｉｇｎ＿ａｃｔ／ｄｔ（ｓ）の絶対値の変動に影響されず、安定した第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）を出力することができる。
【０１１５】
ここでは、上記の実施の形態２の構成に対して説明したが、上記の実施の形態１の図３の符号変化判定手段３０１の出力にカウンタ手段３０６を備えれば同様の効果が得られることは明らかである。
【０１１６】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１１７】
上記の実施の形態１〜実施の形態３では、車両用制御装置として、ハンドルとタイヤが連結機構で繋がった所謂電動パワーステアリング制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１１８】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば車両前輪の角度を制御することが可能な所謂ステアバイワイヤや可変ギアシステムなどを備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように前輪舵角を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、前輪舵角を制御することで走行安定性が向上する。
【０１１９】
このように、前輪舵角を制御可能なアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１２０】
ここで、この実施の形態４の第１制御量演算手段１０６及び第２制御量演算手段１０７は、ステアバイワイヤや可変ギアシステムで備えてもよく、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき制御量を決定すればよく、以下の実施の形態においても同様である。
【０１２１】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１２２】
上記の実施の形態１〜実施の形態３では、ハンドルとタイヤが連結機構で繋がった所謂電動パワーステアリング制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。また、上記の実施の形態４では、前輪舵角の角度制御が可能なステアバイワイヤシステムや可変ギアシステムに適用した車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１２３】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば車両後輪の角度を制御することが可能な所謂後輪操舵制御装置を備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように後輪舵角を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、後輪舵角を制御することで走行安定性が向上する。
【０１２４】
このように、後輪操舵制御アクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１２５】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１２６】
上記の実施の形態１〜実施の形態３では、ハンドルとタイヤが連結機構で繋がった所謂電動パワーステアリング制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。また、上記の実施の形態４では、前輪舵角の角度制御が可能なステアバイワイヤシステムや可変ギアシステムに適用した車両挙動状態推定装置について説明した。さらに、上記の実施の形態５では、後輪操舵制御装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１２７】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば４輪の制動力を制御することが可能な所謂ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムを備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように制動力を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、制動力を制御することで走行安定性が向上する。
【０１２８】
このように、車両の制動力を制御するアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１２９】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１３０】
上記の実施の形態１〜実施の形態６において、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定し、ステアリング系やブレーキ系に適用して車両を安定化する車両挙動状態推定装置について説明した。
【０１３１】
しかし、本車両挙動状態推定装置は、車両挙動の不安定状態またその予兆を推定した状態量を得ることに特徴があるため、車両用制御装置として、例えば駆動力を制御することが可能なアクチュエータを備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき第１制御量を決定し、車両挙動が安定するように駆動力を制御し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき第２制御量を決定し、駆動力を制御することで走行安定性が向上する。
【０１３２】
このように、車両の駆動力を制御するアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することが可能となる。
【０１３３】
なお、本実施の形態７では、実現手段として、エンジン出力を制御することや、オートマッチクトランスミッションのギア比を変えることや、電気自動車などモータで駆動する車両においてはその駆動力など前方方向の駆動力を変えることができる車両全般に対して適用が可能となる。
【０１３４】
また、本実施の形態７では、車両前後の駆動力配分について説明したが、車両の左右輪の駆動力を制御するアクチュエータを有する車両であれば、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき車両を安定化することも可能である。
【０１３５】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１３６】
上記の実施の形態１〜実施の形態７において、車両挙動の不安定状態またその予兆を検出し、ステアリング系や制動力、駆動力を制御することにより車両挙動を安定化する車両挙動状態推定装置を説明した。
【０１３７】
この実施の形態８では、運転者に不安定状態を知らせる警報装置に適用した車両挙動状態推定装置について説明する。
【０１３８】
運転者に不安定状態であることを伝える警報装置を備えた車両においては、第１車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）に基づき、第１警報手段により運転者に不安定状態であること警報し、さらに、第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき、第２警報手段により運転者に不安定状態であることを警報する。第１警報手段と第２警報手段別々に警報することにより、さらに運転者に不安定状態であることを伝えることが可能であり、より注意して車両を運転することが可能となる。
【０１３９】
この実施の形態８の第１及び第２の警報手段は、運転者に警報を与えるものであって、光や音などで運転者に警報してもよく、ステアリング装置を用いて振動させたりして警報してもよく、第１車両挙動状態推定信号ｓｔａｂｉｌｉｔｙ１（ｓ）及び第２車両挙動状態推定信号Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ２（ｓ）に基づき運転者に警報することが可能なものであれば、何でもよい。
【０１４０】
実施の形態１によれば、ハンドル角センサなどの新たなセンサを追加することなく、従来ある電動パワーステアリング制御装置の構成のみで、車両挙動状態を推定することが可能となり、車両安定化制御へと反映することが可能となる。また、路面反力トルク変化率の符号を用いることで、更に正確に路面反力トルクの飽和が検出可能となる。
【０１４１】
実施の形態２によれば、路面反力トルク変化率の絶対値を用いることで、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることが可能である。
【０１４２】
実施の形態３によれば、第２不安定状態検出手段３００Ｂに、所定時間を演算するカウンタ手段３０６を備え、路面反力トルク変化率の符号の変化もしくは路面反力トルク変化率の絶対値が所定時間以上経過したこと演算することで、更に正確に車両の不安定状態を検出することが可能である。
【０１４３】
実施の形態１〜実施の形態８によれば、規範路面反力トルク変化率と路面反力トルク変化率の大きさに応じて第１車両挙動状態推定信号及び第２車両挙動状態推定信号を演算するため、車両の不安定度合いを演算することが可能になり、その結果を用いて車両安定化制御を適切に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置を適用した電動パワーステアリング制御装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の制御ユニット（ＥＣＵ）の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の車両挙動状態推定手段の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の車両挙動状態推定手段の第２不安定状態検出手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る車両挙動状態推定装置の第２不安定状態検出手段の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４５】
１ ハンドル、１０ ステアリング機構、１１ トルクセンサ、１２ アシストモータ、１００ 制御ユニット、１０１ 車速検出器、１０２ 操舵トルク検出器、１０３ 操舵角速度検出器、１０４ 操舵角加速度検出器、１０５ 路面反力トルク検出器、１０６ 第１制御量演算手段、１０７ 第２制御量演算手段、１０８ アシストトルク決定ブロック、１０９ モータ電流決定器、１１０ モータ電流比較器、１１１ モータ駆動器、１１２ モータ電流検出器、２００ 車両挙動状態推定手段、２０１ 路面反力トルク勾配演算手段、２０２ 規範路面反力トルク変化率演算手段、２０３ 実路面反力トルク変化率演算手段、２０４ 第１不安定状態検出手段、３００ 第２不安定状態検出手段、３００Ａ 第２不安定状態検出手段、３００Ｂ 第２不安定状態検出手段、３０１ 符号変化判定手段、３０２ 信号保持手段、３０３ 絶対値演算手段、３０４ 閾値、３０５ 比較器、３０６ カウンタ手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
前記車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記路面反力トルク検出手段により検出された路面反力トルクに基づき路面反力トルク変化率を演算し、前記車速検出手段により検出された車速、及び前記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度に基づき規範路面反力トルク変化率を演算し、前記路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率に基づいて、前記車両の挙動が第１不安定状態であることを検出するとともに、第２不安定状態であることを検出する車両挙動状態推定手段と
を備えたことを特徴とする車両挙動状態推定装置。
【請求項２】
前記車両挙動状態推定手段は、
前記路面反力トルク検出手段により検出された路面反力トルクを時間微分して路面反力トルク変化率を演算する実路面反力トルク変化率演算手段と、
前記車速検出手段により検出された車速に基づき路面反力トルク勾配を演算する路面反力トルク勾配演算手段と、
前記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度、及び前記路面反力トルク勾配演算手段により演算された路面反力トルク勾配から規範路面反力トルク変化率を演算する規範路面反力トルク変化率演算手段と、
前記実路面反力トルク変化率演算手段により演算された路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率演算手段により演算された規範路面反力トルク変化率から前記車両の挙動が第１不安定状態であることを検出する第１不安定状態検出手段と、
前記実路面反力トルク変化率演算手段により演算された路面反力トルク変化率、及び前記第１不安定状態検出手段の出力から第２不安定状態であることを検出する第２不安定状態検出手段とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項３】
前記第２不安定状態検出手段は、
前記路面反力トルク変化率の符号変化を検出する符号変化判定手段と、
前記符号変化判定手段により前記路面反力トルク変化率信号の符号変化が検出され、かつ前記第１不安定状態検出手段により第１不安定状態が検出されている場合には、第２不安定状態であることを検出する信号保持手段とを含む
ことを特徴とする請求項２記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項４】
前記第２不安定状態検出手段は、
前記路面反力トルク変化率の絶対値を演算する絶対値演算手段と、
前記路面反力トルク変化率の絶対値及び閾値を比較する比較器と、
前記路面反力トルク変化率の絶対値が前記閾値より小さく、かつ前記第１不安定状態検出手段により第１不安定状態が検出されている場合には、第２不安定状態であることを検出する信号保持手段とを含む
ことを特徴とする請求項２記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項５】
前記第２不安定状態検出手段は、前記符号変化判定手段の判定結果、あるいは前記比較器の比較結果を所定時間遅延するカウンタ手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項３又は４記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項６】
前記第１不安定状態検出手段は、前記規範路面反力トルク変化率、及び前記路面反力トルク変化率の比率を演算し、前記比率の値に応じて、前記第１不安定状態である不安定予兆状態を表す第１車両挙動状態推定信号を出力し、
前記第２不安定状態検出手段は、条件が成立した場合には、前記第２不安定状態である不安定状態を表す第２車両挙動状態推定信号を出力する
ことを特徴とする請求項３、４又は５記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項７】
前記第１車両挙動状態推定信号に基づき、車両用制御装置を制御するための第１制御量を演算する第１制御量演算手段と、
前記第２車両挙動状態推定信号に基づき、車両用制御装置を制御するための第２制御量を演算する第２制御量演算手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項６記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項１】
走行中の車両のタイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
前記車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記路面反力トルク検出手段により検出された路面反力トルクに基づき路面反力トルク変化率を演算し、前記車速検出手段により検出された車速、及び前記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度に基づき規範路面反力トルク変化率を演算し、前記路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率に基づいて、前記車両の挙動が第１不安定状態であることを検出するとともに、第２不安定状態であることを検出する車両挙動状態推定手段と
を備えたことを特徴とする車両挙動状態推定装置。
【請求項２】
前記車両挙動状態推定手段は、
前記路面反力トルク検出手段により検出された路面反力トルクを時間微分して路面反力トルク変化率を演算する実路面反力トルク変化率演算手段と、
前記車速検出手段により検出された車速に基づき路面反力トルク勾配を演算する路面反力トルク勾配演算手段と、
前記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度、及び前記路面反力トルク勾配演算手段により演算された路面反力トルク勾配から規範路面反力トルク変化率を演算する規範路面反力トルク変化率演算手段と、
前記実路面反力トルク変化率演算手段により演算された路面反力トルク変化率、及び前記規範路面反力トルク変化率演算手段により演算された規範路面反力トルク変化率から前記車両の挙動が第１不安定状態であることを検出する第１不安定状態検出手段と、
前記実路面反力トルク変化率演算手段により演算された路面反力トルク変化率、及び前記第１不安定状態検出手段の出力から第２不安定状態であることを検出する第２不安定状態検出手段とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項３】
前記第２不安定状態検出手段は、
前記路面反力トルク変化率の符号変化を検出する符号変化判定手段と、
前記符号変化判定手段により前記路面反力トルク変化率信号の符号変化が検出され、かつ前記第１不安定状態検出手段により第１不安定状態が検出されている場合には、第２不安定状態であることを検出する信号保持手段とを含む
ことを特徴とする請求項２記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項４】
前記第２不安定状態検出手段は、
前記路面反力トルク変化率の絶対値を演算する絶対値演算手段と、
前記路面反力トルク変化率の絶対値及び閾値を比較する比較器と、
前記路面反力トルク変化率の絶対値が前記閾値より小さく、かつ前記第１不安定状態検出手段により第１不安定状態が検出されている場合には、第２不安定状態であることを検出する信号保持手段とを含む
ことを特徴とする請求項２記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項５】
前記第２不安定状態検出手段は、前記符号変化判定手段の判定結果、あるいは前記比較器の比較結果を所定時間遅延するカウンタ手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項３又は４記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項６】
前記第１不安定状態検出手段は、前記規範路面反力トルク変化率、及び前記路面反力トルク変化率の比率を演算し、前記比率の値に応じて、前記第１不安定状態である不安定予兆状態を表す第１車両挙動状態推定信号を出力し、
前記第２不安定状態検出手段は、条件が成立した場合には、前記第２不安定状態である不安定状態を表す第２車両挙動状態推定信号を出力する
ことを特徴とする請求項３、４又は５記載の車両挙動状態推定装置。
【請求項７】
前記第１車両挙動状態推定信号に基づき、車両用制御装置を制御するための第１制御量を演算する第１制御量演算手段と、
前記第２車両挙動状態推定信号に基づき、車両用制御装置を制御するための第２制御量を演算する第２制御量演算手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項６記載の車両挙動状態推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−５１４４５（Ｐ２００９−５１４４５Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２２１４１（Ｐ２００７−２２２１４１）
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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