JP4029856B2 - 車輌の挙動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌の挙動制御装置に係り、更に詳細には操舵輪の舵角を制御することにより車輌の挙動を制御する挙動制御装置に係る。

自動車等の車輌の挙動制御装置の一つとして、例えば下記の特許文献１に記載されている如く、運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵装置を備えた車輌に於いて、アンチスキッド制御中の左右輪の制動力差により車輌に作用するヨーモーメントが打ち消されるよう転舵手段により操舵輪を転舵する車輌の挙動制御装置が既に知られている。

かかる挙動制御装置によれば、例えば左右輪の一方についてアンチスキッド制御が行われることにより左右輪の制動力の差が大きくなり、該制動力差によるヨーモーメントが車輌に作用する場合にも、操舵輪が転舵されることによってヨーモーメントが打ち消されるので、路面の摩擦係数が高い側の車輪の制動力を低下させることなく、換言すれば車輌の減速度や制動距離を犠牲にすることなく、車輌の偏向を防止し車輌の走行安定性を向上させることができる。
特許登録２５４０７４２号公報

一般に、操舵輪の転舵により制動力差によるヨーモーメントを打ち消す場合には、操舵輪が路面の摩擦係数が低い側の方向へ転舵されるので、操舵輪により発生される横力により路面の摩擦係数が低い側へ車輌が横方向に移動され、そのため車輌の走行経路が本来の走行経路に対し路面の摩擦係数が低い側へずれてしまうという問題がある。逆に車輌の加速時にトラクション制御が実行され、左右輪の駆動力の差が大きくなった場合に、左右輪の駆動力差によるヨーモーメントが車輌に作用するので、そのヨーモーメントを打ち消すよう操舵輪が路面の摩擦係数が高い側の方向へ転舵されると、操舵輪によって発生される横力により路面の摩擦係数が高い側へ車輌が横方向に移動され、そのため車輌の走行経路が本来の走行経路に対し路面の摩擦係数が高い側へずれてしまうという問題がある。

本発明は、左右輪の制駆動力差により車輌に作用するヨーモーメントが打ち消されるよう操舵輪を転舵する従来の挙動制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、操舵輪の転舵によって操舵輪により発生される横力を考慮することにより、左右輪の制駆動力差に起因する車輌の偏向を効果的に防止し車輌の走行安定性を確実に向上させつつ、操舵輪の転舵により操舵輪により発生される横力に起因する車輌の走行経路の横方向へのずれを効果的に低減することである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と、各車輪の前後力を推定する手段と、左右輪の前後力差により車輌に作用する前後力差起因ヨーモーメントを演算する手段と、前記前後力差起因ヨーモーメントを低減するための操舵輪の挙動制御目標転舵角を演算する手段と、操舵輪が目標転舵角だけ転舵されるよう前記転舵手段により操舵輪を転舵する転舵制御手段とを有する車輌の挙動制御装置にして、更に操舵輪が前記挙動制御目標転舵角だけ転舵された場合に前輪及び後輪により発生される横力を演算する手段と、前記前輪及び後輪により発生される横力の和を低減するための操舵輪の舵角修正量を演算する手段と、前記挙動制御目標転舵角及び前記舵角修正量に基づき前記操舵輪の目標転舵角の最終値を演算する手段とを有し、操舵輪の目標転舵角が前記最終値とされることを特徴とする車輌の挙動制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記操舵輪の舵角修正量を演算する手段は操舵輪が前記挙動制御目標転舵角転舵された場合に於ける車輌のスリップ角を推定し、前記スリップ角とは左右方向が逆のヨー角を車輌の目標ヨー角とし、前記目標ヨー角を達成するための操舵輪の目標転舵角として前記舵角修正量を演算するよう構成される（請求項２の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記操舵輪の最終目標転舵角を演算する手段は運転者の操舵操作に基づく車輌の目標旋回状態量と車輌の実際の旋回状態量との偏差に基づき車輌の向きを補正するための操舵輪の車輌方向補正転舵角を演算し、前記挙動制御目標転舵角、前記舵角修正量、前記車輌方向補正転舵角に基づき前記操舵輪の最終目標転舵角を演算するよう構成される（請求項３の構成）。

上記請求項１の構成によれば、左右輪の前後力差により車輌に作用する前後力差起因ヨーモーメントが演算され、前後力差起因ヨーモーメントを低減するための操舵輪の挙動制御目標転舵角が演算され、操舵輪が挙動制御目標転舵角転舵された場合に前輪及び後輪により発生される横力が演算され、前輪及び後輪により発生される横力の和を低減するための操舵輪の舵角修正量が演算され、挙動制御目標転舵角及び舵角修正量に基づき操舵輪の最終目標転舵角が演算され、操舵輪が最終目標転舵角転舵されるよう転舵手段により操舵輪が転舵されるので、左右輪の制駆動力差に起因する車輌の偏向を効果的に防止し車輌の走行安定性を確実に向上させることができると共に、車輌全体の横力を低減し、これにより操舵輪の転舵によって操舵輪により発生される横力に起因する車輌の走行経路の横方向へのずれを効果的に低減することができる。

また上記請求項２の構成によれば、操舵輪が挙動制御目標転舵角転舵された場合に於ける車輌のスリップ角が推定され、該スリップ角とは左右方向が逆のヨー角が車輌の目標ヨー角とされ、該目標ヨー角を達成するための操舵輪の目標転舵角として舵角修正量が演算されるので、操舵輪が挙動制御目標転舵角転舵されることにより生じる車輌のスリップ角を低減するための操舵輪の目標転舵角として舵角修正量を演算することができる。

また上記請求項３の構成によれば、運転者の操舵操作に基づく車輌の目標旋回状態量と車輌の実際の旋回状態量との偏差に基づき車輌の向きを補正するための操舵輪の車輌方向補正転舵角が演算され、挙動制御目標転舵角、舵角修正量、車輌方向補正転舵角に基づき操舵輪の最終目標転舵角が演算されるので、左右輪の制駆動力差に起因する車輌の偏向を効果的に防止し車輌の走行安定性を確実に向上させると共に、車輌の向きが運転者の意図する向きとは異なることを抑制しつつ、車輌の走行経路の横方向へのずれを効果的に低減することができる。

〔課題解決手段の好ましい態様〕
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、転舵手段は運転者により操作される操舵操作子に対し相対的に操舵輪を転舵駆動することにより、運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵駆動するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、転舵制御手段は前後力差起因ヨーモーメントと大きさが同一であり且つ方向が逆のカウンタヨーモーメントを車輌に付与するための舵角として挙動制御目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、操舵輪の舵角修正量を演算する手段は推定される車輌のスリップ角と大きさが同一であり且つ左右方向が逆のヨー角を車輌の目標ヨー角とするよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌は車輌の挙動が悪化しているときには各車輪の制駆動力を制御することにより車輌の挙動を安定化させる制駆動力の制御による挙動制御手段を有し、挙動制御目標舵角を演算する手段は挙動制御手段が作動していないときに挙動制御目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌は車輪の加速スリップ若しくは減速スリップが過大であるときには当該車輪の制駆動力を制御することにより加速スリップ若しくは減速スリップを低減する車輪スリップ制御手段を有し、挙動制御目標舵角を演算する手段は車輪スリップ制御手段が作動しているときに挙動制御目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様４又は５の構成に於いて、転舵制御手段は運転者の操舵操作量及び所定の操舵特性に基づき操舵輪の暫定目標舵角を演算し、挙動制御手段が作動しておらず且つ車輪スリップ制御手段が作動しているときには、暫定目標舵角、挙動制御目標転舵角、舵角修正量、車輌方向補正転舵角に基づき転舵手段により操舵輪の舵角を制御し、挙動制御手段が作動しているとき又は車輪スリップ制御手段が作動していないときには、暫定目標舵角に基づき転舵手段により操舵輪の舵角を制御するよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、各車輪の前後力を推定する手段は各車輪の駆動力を推定すると共に各車輪の制動力を推定し、駆動力と制動力との和として各車輪の前後力を推定するよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌は車輌の旋回加減速時に車輪の制駆動力の配分を制御する制駆動力配分制御手段を有し、挙動制御目標転舵角を演算する手段は制駆動力配分制御手段が作動していないときに挙動制御目標転舵角を演算するよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、目標旋回状態量及び実際の旋回状態量はそれぞれ目標ヨーレートと及び実際のヨーレートであるよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様９の構成に於いて、操舵輪の最終目標転舵角を演算する手段は運転者の操舵操作量及び所定の操舵特性に基づき操舵輪の暫定目標舵角を演算し、暫定目標舵角に基づき目標ヨーレートを演算するよう構成される（好ましい態様１０）。

一般に、車速をＶとし、車輌のヨーレートをγとし、車輌のスリップ角をβとし、前輪の舵角をδfとし、車輌の重量をＭとし、車輌のヨー慣性モーメントをＩzとし、前輪のコーナリングパワーをＣpfとし、後輪のコーナリングパワーをＣprとし、車輌の重心と前輪車軸との間の車輌前後方向の距離をＬfとし、車輌の重心と後輪車軸との間の車輌前後方向の距離をＬrとし、左右輪の前後力差によるヨーモーメントをＭfとし、車輌のヨーレートγの変化率をγdとし、車輌のスリップ角βの変化率をβdとし、ａ11、ａ12、ａ21、ａ22、ｂ1、ｂ2、ｃ2をそれぞれ下記の式２〜８にて表される値とすると、下記の式１が成立する。

またラプラス演算子をｓとして、車輌のヨーレートγ(s)に対する前輪舵角δf(s)の伝達関数Ｈ_γδは及び車輌のヨーレートγ(s)に対する左右輪の前後力差によるヨーモーメントＭf(s)の伝達関数Ｈ_γMはそれぞれ下記の式９及び１０にて表される。

上記式９及び１０より下記の式１１が成立するので、下記の式１１より左右輪の前後力差によるヨーモーメントＭf(s)を打ち消すための操舵輪としての前輪の舵角δf(s)を下記の式１２により求めることができることが解る。

また上記式１２より、左右輪の前後力差によるヨーモーメントＭfを打ち消すための操舵輪としての前輪の舵角δfを簡易的には過渡応答を考慮せずに静的に下記の式１３により求めることができることが解る。

従って本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、挙動制御目標転舵角を演算する手段は上記式１２又は１３に従って挙動制御目標転舵角を演算するよう構成される（好ましい態様１１）。

また一般に、前輪のスリップ角αf及び後輪のスリップ角αrはそれぞれ下記の式１４及び１５により表されるので、図４に示されている如く、操舵輪としての前輪の舵角が制御されることにより前輪により発生される横力Ｆyf＝Ｃpf・αfと後輪の横力Ｆyr＝Ｃpr・αrとがバランスするためには、Ｆyf＋Ｆyr＝０、即ち下記の式１６が成立すればよく、従って左右輪の前後力差によるヨーモーメントＭfを打ち消すために操舵輪としての前輪の舵角が制御される場合の車輌のスリップ角βは下記の式１７により表される。よって操舵輪としての前輪の舵角が制御されることにより前輪によって発生される横力Ｃpf・αfを後輪の横力Ｃpr・αrにより相殺するためには、車輌の目標ヨー角βtを下記の式１７により表される車輌のスリップ角βと左右方向が逆で大きさがスリップ角β以下の値、好ましくは下記の式１８により表される値にすればよい。

従って本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、操舵輪の舵角修正量を演算する手段は上記式１８に従って車輌の目標ヨー角を演算するよう構成される（好ましい態様１２）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は自動転舵装置として機能する転舵角可変装置を備えたセミステアバイワイヤ式の後輪駆動車に適用された本発明による車輌の挙動制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の従動操舵輪としての左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の駆動輪としての左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型のパワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。

ステアリングホイール１４は第一のステアリングシャフトとしてのアッパステアリングシャフト２２、転舵角可変装置２４、第二のステアリングシャフトとしてのロアステアリングシャフト２６、ユニバーサルジョイント２８を介してパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３０に駆動接続されている。図示の実施例に於いては、転舵角可変装置２４はハウジング２４Ａの側にてアッパステアリングシャフト２２の下端に連結され、回転子２４Ｂの側にてロアステアリングシャフト２６の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３２を含んでいる。

かくして転舵角可変装置２４はアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転駆動することにより、ステアリングホイール１４の回転角度に対する操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角の比、即ちステアリングギヤ比を変化させるステアリングギヤ比可変装置として機能すると共に、挙動制御の目的で左右の前輪１０FL及び１０FRをステアリングホイール１４に対し相対的に補助転舵駆動する自動転舵装置としても機能し、電子制御装置３４の転舵制御部により制御される。

特に転舵角可変装置２４は、通常時にはステアリングギヤ比が所定の操舵特性を達成するギヤ比になるよう電動機３２によりアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転させ、挙動制御による補助転舵駆動時には電動機３２によりアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を積極的に回転させ、これにより運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪１０FL及び１０FRを自動的に転舵する。

尚アッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転駆動することができない異常が転舵角可変装置２４に発生すると、図１には示されていないロック装置が作動し、アッパステアリングシャフト２２に対するロアステアリングシャフト２６の相対回転角度が変化しないよう、ハウジング２４Ａ及び回転子２４Ｂの相対回転が機械的に阻止される。

またパワーステアリング装置１６は油圧式パワーステアリング装置及び電動式パワーステアリング装置の何れであってもよいが、転舵角可変装置２４による前輪の補助転舵駆動により発生されステアリングホイール１４に伝達される反力トルクを低減する補助操舵トルクが発生されるよう、例えば電動機と、電動機の回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換するボールねじ式の如き変換機構とを有するラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であることが好ましい。

各車輪の制動力は制動装置３６の油圧回路３８によりホイールシリンダ４０FL、４０FR、４０RL、４０RR内の圧力Ｐi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）、即ち制動圧が制御されることによって制御されるようになっている。図には示されていないが、油圧回路３８はオイルリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル４２の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ４４により制御され、また必要に応じて後に詳細に説明する如く電子制御装置３４により個別に制御される。

図示の実施例に於いては、アッパステアリングシャフト２２には該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ５０が設けられており、転舵角可変装置２４にはハウジング２４Ａ及び回転子２４Ｂの相対回転角度をアッパステアリングシャフト２２に対するロアステアリングシャフト２６の相対回転角度θreとして検出する回転角度センサ５２が設けられており、これらのセンサの出力は電子制御装置３４へ供給される。

また電子制御装置３４には横加速度センサ５４により検出された車輌の横加速度Ｇyを示す信号、ヨーレートセンサ５６により検出された車輌のヨーレートγを示す信号、車輪速度センサ５８FL〜５８RRにより検出された各車輪の車輪速度Ｖwi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を示す信号、圧力センサ６０FL〜６０RRにより検出された各車輪の制動圧Ｐiを示す信号、エンジン制御装置６２よりスロットル開度φ及びエンジン回転数Ｎeを示す信号等が入力される。

尚図１には詳細に示されていないが、電子制御装置３４は転舵角可変装置２４を制御する転舵制御部と、各車輪の制動力を制御する制動力制御部と、車輌の挙動を制御する挙動制御部とよりなり、各制御部はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含むものであってよい。また操舵角センサ５０、回転角度センサ５２、横加速度センサ５４、ヨーレートセンサ５６はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵又は転舵又は旋回の場合を正として操舵角θ、相対回転角度θre、横加速度Ｇy、ヨーレートγを検出する。

後述の如く、電子制御装置３４は通常時には各車輪の車輪速度Ｖwiに基づき車速Ｖを推定し、車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するためのステアリングギヤ比Ｒgを演算し、運転者の操舵操作量を示す操舵角θ及びステアリングギヤ比Ｒgに基づき暫定目標舵角δstを演算し、暫定目標舵角δst及び車速Ｖに基づき車輌の目標ヨーレートγtを演算する。

そして電子制御装置３４は、目標ヨーレートγtとヨーレートセンサ５４により検出された車輌の実際のヨーレートγとの偏差Δγを演算し、ヨーレート偏差Δγの大きさが基準値γo（正の定数）未満であるときには、左右前輪の舵角が暫定目標舵角δstになるよう転舵角可変装置２４を制御し、これにより運転者の操舵操作に応じて所定の操舵特性にて左右の前輪１０FL及び１０FRを転舵する。

また電子制御装置３４は各車輪の車輪速度Ｖwiに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて車体速度Ｖb及び各車輪の制動スリップ量ＳＢi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を演算し、制動スリップ量ＳＢiがアンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）開始の基準値よりも大きくなり、アンチスキッド制御の開始条件が成立すると、アンチスキッド制御の終了条件が成立するまで、当該車輪の制動スリップ量が所定の範囲内になるよう当該車輪の制動圧Ｐiを制御することによってアンチスキッド制御を行う。

尚電子制御装置３４は左右輪の一方についてのみアンチスキッド制御を行う場合に、当該車輪とは左右反対側の車輪の制動力をアンチスキッド制御を行う側の車輪の制動力に合せることにより左右輪の制動力差が過大になることを防止する所謂ローセレクト制御は行わない。

また電子制御装置３４は各車輪の車輪速度Ｖwiに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて車体速度Ｖb及び各車輪の加速スリップ量ＳＡi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を演算し、加速スリップ量ＳＡiがトラクション制御（ＴＲＣ制御）開始の基準値よりも大きくなり、トラクション制御の開始条件が成立すると、トラクション制御の終了条件が成立するまで、当該車輪の加速スリップ量が所定の範囲内になるよう当該車輪の制動圧Ｐiを制御することによってトラクション制御を行う。

また電子制御装置３４は車輌の走行に伴い変化する車輌の横加速度Ｇyの如き車輌状態量に基づき車輌のスピンの程度を示すスピン状態量ＳＳ及び車輌のドリフトアウトの程度を示すドリフトアウト状態量ＤＳを演算し、スピン状態量ＳＳ及びドリフトアウト状態量ＤＳに基づき車輌の挙動を安定化させるための各車輪の目標制動圧Ｐti（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を演算し、各車輪の制動圧Ｐiが目標制動圧Ｐtiになるよう制御することによって車輌の挙動を安定化させる制動力の制御による挙動制御を行う。

尚、上述のアンチスキッド制御、トラクション制御、制動力の制御による挙動制御自体は本発明の要旨をなすものではなく、これらの制御は当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。

更に電子制御装置３４は制動力の制御による挙動制御が実行されておらず且つアンチスキッド制御又はトラクション制御が実行されているときには、各車輪の前後力Ｆxiを推定により演算し、左右輪の前後力差により車輌に作用する前後力差起因ヨーモーメントＭfを演算し、前後力差起因ヨーモーメントを相殺するカウンタヨーモーメントＭcを車輌に付与するための左右前輪の挙動制御目標転舵角Δδctを演算する。

また電子制御装置３４は車輌の実際のヨーレートγと車輌の目標ヨーレートγtとの偏差としてヨーレート偏差Δγを演算し、ヨーレート偏差Δγの積分により実際の車輌の向きと運転者の意図する車輌の向きとの偏差として車輌のヨー角偏差Δβを演算し、左右前輪が挙動制御目標転舵角Δδct転舵されることによる車輌の向きの変化を防止するための車輌の目標ヨー角βtを演算し、ヨー角偏差Δβ及び目標ヨー角βtに基づきヨー角偏差Δβを０にすると共に目標ヨー角βtを達成するための左右前輪の目標舵角修正量Δδytを演算し、暫定目標舵角δstと挙動制御目標転舵角Δδctと目標舵角修正量Δδytとの和として左右前輪の目標舵角δtを演算し、左右前輪の舵角が目標舵角δtになるよう転舵角可変装置２４により左右前輪の舵角を制御する。

次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施例に於いて電子制御装置３４により達成される左右前輪の舵角制御による車輌の挙動制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては各車輪の車輪速度Ｖwiに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて車速Ｖが推定され、車速Ｖに基づき図３に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比Ｒgが演算され、下記の式１９に従って所定の操舵特性を達成するための左右前輪の暫定目標舵角δstが演算される。
δst＝θ／Ｒg ……（１９）

尚暫定目標舵角δstは運転者の操舵操作に対応する舵角δw（＝θ／Ｒgo）と所定の操舵特性を達成するための制御転舵角δcとの和である。また操舵特性自体は本発明の要旨をなすものではなく、ステアリングギヤ比Ｒgは当技術分野に於いて公知の任意の要領にて演算されてよく、例えば操舵に対する車輌の過渡応答性を向上させるべく操舵速度によっても変化されてよい。

ステップ３０に於いてはＨをホイールベースとしＫhをスタビリティファクタとして、車速Ｖ及び暫定目標舵角δstに基づき下記の式２０に従って基準ヨーレートγeが演算されると共に、Ｔを時定数としｓをラプラス演算子として、下記の式２１に従って車輌の目標ヨーレートγtが演算される。尚基準ヨーレートγeは動的なヨーレートを考慮すべく車輌の横加速度Ｇyを加味して演算されてもよい。
γe＝Ｖ・δst／（１＋ＫhＶ²）Ｈ ……（２０）
γt＝γe／（１＋Ｔｓ） ……（２１）

ステップ４０に於いては車輌の目標ヨーレートγtと車輌の実際のヨーレートγとの偏差としてヨーレート偏差Δγが演算されると共に、ヨーレート偏差Δγの絶対値が基準値γo（正の定数）以上であるか否かの判別、即ち車輌の旋回状況が運転者の意図する旋回状況と異なっているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ９０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進む。

ステップ５０に於いては例えばヨーレート偏差Δγが積分されることにより、実際の車輌の向きと運転者の意図する車輌の向きとの偏差として車輌のヨー角偏差Δβが演算される。

ステップ６０に於いては制動力の制御による挙動制御、即ちスピン抑制制御又はドリフトアウト抑制制御が実行されているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ９０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ７０へ進む。

ステップ７０に於いては何れかの車輪についてアンチスキッド制御が実行されているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１００へ進み、否定判別が行われたときにはステップ８０へ進む。

ステップ８０に於いては駆動輪である左後輪若しくは右後輪についてトラクション制御が実行されているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ９０に於いて左右前輪の目標舵角δtが暫定目標舵角δstに設定された後ステップ１６０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１００へ進む。

ステップ１００に於いてはＪiを車輪の慣性モーメントとし、Ｖwdiを車輪の回転角速度とし、Ｒを車輪の有効半径とし、Ｔxiを車輪の制動トルクＴbi（負の値）と駆動トルクＴdi（正の値）との和として、下記の式２２に従って各車輪の前後力（制駆動力）Ｆxi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）が演算される。
Ｊi・Ｖwdi＝Ｒ・Ｆxi＋Ｔxi
Ｆxi＝（Ｊi・Ｖwdi−Ｔxi）／Ｒ ……（２２）

尚車輪の回転角速度Ｖwiは車輪速度Ｖwiの微分値として演算される。また制動トルクＴbiは図には示されていない圧力センサにより検出されるマスタシリンダ圧力Ｐm及び制動装置３６の諸元により定まる圧力−制動トルク変換係数に基づいて演算される。更に駆動トルクＴdiはエンジン制御装置６２より入力されるスロットル開度φ及びエンジン回転数Ｎeに基づきエンジンの駆動トルクＴeが演算され、エンジントルクＴe及び駆動系の諸元により決定される定数に基づいて演算される。また制動トルクＴbi及び駆動トルクＴdiは例えば力センサ等により直接検出されてもよい。

ステップ１１０に於いてはＴを車輌のトレッドとして各車輪の前後力Ｆxiに基づき下記の式２３に従って左右輪の前後力差に起因して車輌に作用する前後力差起因ヨーモーメントＭfが演算される。
Ｍf＝｛（Ｆxfr＋Ｆxrr）−（Ｆxfl＋Ｆxrl）｝・Ｔ／２ ……（２３）

ステップ１２０に於いては前後力差起因ヨーモーメントＭfを相殺するためのカウンタヨーモーメントをＭc（＝−Ｍf）とすると、左右前輪の転舵によりカウンタヨーモーメントＭcを車輌に付与するための左右前輪の挙動制御目標転舵角Δδctが上記式１３に対応する下記の式２４に従って演算される。尚この場合挙動制御目標転舵角Δδctは上記式１２に対応する式に従って演算されてもよい。また下記の式２４又は上記式１２に対応する式に従って挙動制御目標転舵角Δδctが演算される際の前輪のコーナリングパワーＣpf及び後輪のコーナリングパワーＣprは、そのときの各車輪のスリップ率に応じて補正された値が使用される。

ステップ１３０に於いては左右前輪の舵角が挙動制御目標転舵角Δδct転舵されることにより左右前輪により発生される横力を左右後輪の横力によって相殺するための車輌の目標ヨー角βtが上記式１８に従って演算される。

ステップ１４０に於いてはＫxを予め設定された係数として下記の式２５に従ってヨー角偏差Δβ及び目標ヨー角βtに基づきヨー角偏差Δβを０にすると共に目標ヨー角βtを達成するための左右前輪の目標舵角修正量Δδytが演算される。
Δδyt=Ｋx（Δβ＋βｔ） ……（２５）

ステップ１５０に於いては暫定目標舵角δstと挙動制御目標転舵角Δδctと目標舵角修正量Δδytとの和として左右前輪の目標舵角δtが演算され、ステップ１６０に於いては左右前輪の舵角が目標舵角δtになるよう転舵角可変装置２４が制御されることによって左右前輪の舵角が制御される。

かくして図示の実施例によれば、ステップ２０に於いて車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するためのステアリングギヤ比Ｒgが演算されると共に、運転者の操舵操作量を示す操舵角θ及びステアリングギヤ比Ｒgに基づき暫定目標舵角δstが演算され、通常時にはステップ９０及び１６０に於いて左右前輪の舵角が暫定目標舵角δstと同一の目標舵角δtになるよう転舵角可変装置２４が制御され、これにより運転者の操舵操作に応じて所定の操舵特性にて左右の前輪１０FL及び１０FRが転舵される。

これに対し制動力の制御による挙動制御が実行されておらず且つアンチスキッド制御又はトラクション制御が実行されているときには、ステップ６０に於いて否定判別が行われ、ステップ７０又は８０に於いて肯定判別が行われ、ステップ１００に於いて各車輪の前後力Ｆxiが推定により演算され、ステップ１１０に於いて左右輪の前後力差により車輌に作用する前後力差起因ヨーモーメントＭfが演算される。

またステップ３０に於いて車速Ｖ及び暫定目標舵角δstに基づき車輌の目標ヨーレートγtが演算され、ステップ４０に於いて車輌の目標ヨーレートγtと車輌の実際のヨーレートγとの偏差としてヨーレート偏差Δγが演算され、ステップ５０に於いてヨーレート偏差Δγに基づき実際の車輌の向きと運転者の意図する車輌の向きとの偏差として車輌のヨー角偏差Δβが演算される。

そしてステップ１２０に於いて前後力差起因ヨーモーメントＭfを相殺するためのカウンタヨーモーメントＭcを車輌に付与するための左右前輪の挙動制御目標転舵角Δδctが演算され、ステップ１３０に於いて左右前輪の舵角が挙動制御目標転舵角Δδct転舵されることにより左右前輪により発生される横力を左右後輪の横力によって相殺するための車輌の目標ヨー角βtが演算され、ステップ１４０に於いてヨー角偏差Δβ及び目標ヨー角βtに基づきこれらを達成するための左右前輪の目標舵角修正量Δδtが演算され、ステップ１５０に於いて暫定目標舵角δstと挙動制御目標転舵角Δδctと目標舵角修正量Δδtとの和として左右前輪の目標舵角δtが演算され、ステップ１６０に於いて左右前輪の舵角が目標舵角δtになるよう転舵角可変装置２４が制御されることによって左右前輪の舵角が制御される。

従って図示の実施例によれば、制動力の制御による挙動制御が実行されておらず且つアンチスキッド制御が実行されているときには、前後力差起因ヨーモーメントＭfを低減するためのカウンタヨーモーメントを車輌に付与し、左右輪の制駆動力差に起因する車輌の偏向を効果的に防止して車輌の走行安定性を確実に向上させることができると共に、車輌全体の横力を０に低減し、これにより操舵輪の転舵によって操舵輪により発生される横力に起因する車輌の走行経路の横方向へのずれを効果的に低減することができる。

特に図示の実施例によれば、図示の実施例によれば、ヨー角偏差Δβ及び目標ヨー角βtに基づき左右前輪の目標舵角修正量Δδtが演算され、暫定目標舵角δstと挙動制御目標転舵角Δδctと目標舵角修正量Δδtとの和として左右前輪の目標舵角δtが演算されるので、実際の車輌の向きをできるだけ運転者の意図する車輌の向きにしつつ、前輪及び後輪により発生される横力の和を確実に低減して車輌の走行経路の横方向へのずれを効果的に低減することができる。

また図示の実施例によれば、車輌の旋回中であり且つアンチスキッド制御又はトラクション制御が実行されていても、制動力の制御による挙動制御が実行されているときには、ステップ６０に於いて肯定判別が行われ、ステップ１００〜１５０は実行されないので、車輌の挙動を安定化させるべく各車輪の制動力が積極的に制御されている状況に於いて、挙動制御による左右輪の前後力差に基づいて不必要な前後力差起因ヨーモーメントＭfが演算され、左右の前輪１０FL及び１０FRが不必要に転舵されること、及びこれに起因して車輌挙動の安定化が阻害されることを確実に防止することができる。

また図示の実施例によれば、ステップ７０及び８０に於いてそれぞれアンチスキッド制御又はトラクション制御が実行されているか否かの判別が行われ、アンチスキッド制御又はトラクション制御が実行されている場合にステップ１００〜１５０が実行されるので、ステップ７０及び８０の判別が行われない場合に比して、不必要なカウンタヨーモーメントが車輌に付与される虞れを低減することができる。

また図示の実施例によれば、ステップ２０に於いて所定の操舵特性を達成するためのステアリングギヤ比Ｒgが演算されると共に、運転者の操舵操作量を示す操舵角θ及びステアリングギヤ比Ｒgに基づき暫定目標舵角δstが演算され、ステップ３０に於いて車輌の目標ヨーレートγtは車速Ｖ及び暫定目標舵角δstに基づいて演算されるので、車輌に前後力差起因ヨーモーメントＭfが作用しない通常時に所定の操舵特性を確実に達成することができると共に、車輌の目標ヨーレートγtが車速Ｖ及び操舵角θに基づいて演算される場合に比して、左右前輪の実際の状況に応じて目標ヨーレートγtを演算することができ、これによりヨー角偏差Δβ及び左右前輪の目標舵角修正量Δδtを左右前輪の実際の状況に応じて正確に演算することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、転舵手段としての転舵角可変装置２４はアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転させることにより運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪１０FL及び１０FRを自動的に転舵するようになっているが、転舵手段は運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を操舵し得る限り、例えばタイロッド２０L及び２０Rを伸縮させる型式の転舵角可変装置やステアバイワイヤ式の転舵装置の如く当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよく、転舵手段は補助操舵輪としての後輪を転舵するものであってもよい。

また上述の実施例に於いては、車輌の目標ヨー角βtは車輌のスリップ角βと大きさが同一で左右方向が逆のヨー角であるが、車輌の目標ヨー角βtは車輌のスリップ角βと左右方向が逆で大きさがスリップ角βよりも小さい値であってもよい。

また上述の実施例に於いては、前後力差起因ヨーモーメントを相殺するために車輌に付与されるカウンタヨーモーメントＭcは−Ｍf、即ち前後力差起因ヨーモーメントＭfと大きさが同一であり且つ方向が逆のヨーモーメントであるが、カウンタヨーモーメントＭcの大きさは前後力差起因ヨーモーメントＭfの大きさよりも小さくてもよい。

また上述の実施例に於いては、アンチスキッド制御又はトラクション制御が実行されていても、制動力の制御による挙動制御が実行されているときには、ステップ４０〜１５０が実行されないようになっているが、車輌の旋回加減速時に少なくとも左右輪間にて制駆動力の配分を制御する制駆動力配分制御が行われる車輌の場合には、制駆動力配分制御が実行されているときにもステップ４０〜１５０が実行されないよう構成されることが好ましい。

また上述の実施例に於いては、制動力の制御による挙動制御が実行されているときには、ステップ４０〜１５０が実行されないようになっているが、制動力の制御による挙動制御又は制駆動力配分制御が実行されているときには、それらの制御により発生されるヨーモーメントに基づいてカウンタヨーモーメントＭc′が補正されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するためのステアリングギヤ比Ｒgが演算され、運転者の操舵操作量を示す操舵角θ及びステアリングギヤ比Ｒgに基づき暫定目標舵角δstが演算され、通常時には左右前輪の舵角が暫定目標舵角δstになるよう制御され、また車輌の目標ヨーレートγtは車速Ｖ及び暫定目標舵角δstに基づいて演算されるようになっているが、所定の操舵特性を達成するためのステアリングギヤ比Ｒgの可変制御は省略されてもよい。

また上述の実施例に於いては、アンチスキッド制御又はトラクション制御が実行されており且つ制動力の制御による挙動制御が実行されていないときには、前後力差起因ヨーモーメントＭfを相殺するためのカウンタヨーモーメントＭcを車輌に付与するための左右前輪の挙動制御目標転舵角Δδctが演算され、左右前輪が挙動制御目標転舵角Δδct転舵されることによる車輌の向きの変化を防止するための車輌の目標ヨー角βtが演算され、ヨー角偏差Δβ及び目標ヨー角βtに基づき目標舵角修正量Δδtが演算され、暫定目標舵角δstと挙動制御目標転舵角Δδctと目標舵角修正量Δδtとの和として左右前輪の目標舵角δtが演算されるようになっているが、ヨー角偏差Δβを低減する制御量は省略されてもよい。

また上述の実施例に於いては、挙動制御は各車輪の制動力が制御され車輌に所要のヨーモーメントが付与されることにより車輌の挙動を制御するようになっているが、挙動制御は各車輪の制動力及び駆動力が制御されることにより行われるものであってもよい。

更に上述の実施例に於いては、車輌はエンジンにより後輪が駆動される後輪駆動車であるが、本発明は前輪駆動車や四輪駆動車に適用されてもよく、また例えばホイールインモータ式の車輌の如く、駆動輪がそれぞれ対応する駆動装置により駆動される車輌に適用されてもよい。

自動転舵装置として機能する転舵角可変装置を備えたセミステアバイワイヤ式の後輪駆動車に適用された本発明による車輌の挙動制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。 実施例に於ける左右前輪の舵角制御ルーチンを示すフローチャートである。 車速Ｖとステアリングギヤ比Ｒgとの間の関係を示すグラフである。 車輌が左右の路面の摩擦係数が異なる走行路を走行する状況を示す説明図である。

符号の説明

１６ パワーステアリング装置
１４ ステアリングホイール
２４ 転舵角可変装置
３４ 電子制御装置
３６ 制動装置
４４ マスタシリンダ
５０ 操舵角センサ
５２ 回転角センサ
５４ 横加速度センサ
５６ ヨーレートセンサ
５８FL〜５８RR 車輪速度センサ
６０FL〜６０RR 圧力センサ
６２ エンジン制御装置

Claims (3)

1. 運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と、各車輪の前後力を推定する手段と、左右輪の前後力差により車輌に作用する前後力差起因ヨーモーメントを演算する手段と、前記前後力差起因ヨーモーメントを低減するための操舵輪の挙動制御目標転舵角を演算する手段と、操舵輪が目標転舵角だけ転舵されるよう前記転舵手段により操舵輪を転舵する転舵制御手段とを有する車輌の挙動制御装置にして、更に操舵輪が前記挙動制御目標転舵角だけ転舵された場合に前輪及び後輪により発生される横力を演算する手段と、前記前輪及び後輪により発生される横力の和を低減するための操舵輪の舵角修正量を演算する手段と、前記挙動制御目標転舵角及び前記舵角修正量に基づき前記操舵輪の目標転舵角の最終値を演算する手段とを有し、操舵輪の目標転舵角が前記最終値とされることを特徴とする車輌の挙動制御装置。
2. 前記操舵輪の舵角修正量を演算する手段は操舵輪が前記挙動制御目標転舵角だけ転舵された場合に於ける車輌のスリップ角を推定し、前記スリップ角とは左右方向が逆のヨー角を車輌の目標ヨー角とし、前記目標ヨー角を達成するための操舵輪の目標転舵角として前記舵角修正量を演算することを特徴とする請求項１に記載の車輌の挙動制御装置。
3. 前記操舵輪の最終目標転舵角を演算する手段は運転者の操舵操作に基づく車輌の目標旋回状態量と車輌の実際の旋回状態量との偏差に基づき車輌の向きを補正するための操舵輪の車輌方向補正転舵角を演算し、前記挙動制御目標転舵角、前記舵角修正量、前記車輌方向補正転舵角に基づき前記操舵輪の最終目標転舵角を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌の挙動制御装置。

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