JP2009113661A - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヨーレイトセンサの失陥時等における望ましくない車両挙動を抑制した車両挙動制御装置を提供する。
【解決手段】 ヨーレイトセンサ１２等に失陥が生じ、ヨーレイト検出値γが実ヨーレイトγｒより小さく出力されると、スリップ角微分値β’が失陥判定閾値βｔｈを超えることがある。この場合、ステップＳ１２の判定がＹｅｓとなるため、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、ステップＳ１４で制動禁止フラグＦｐｂを１としてスタートに戻る。これにより、アンダステア抑制制御においては、ヨーレイト差Δγがアンダステア判定閾値γｔｈを超えてステップＳ２の判定がＹｅｓとなった場合にも、ステップＳ３の判定がＮｏとなるため、旋回内側のホイール３が制動されることがなくなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両挙動制御装置に係り、ヨーレイトセンサの失陥時等における望ましくない車両挙動を抑制する技術に関する。

車両の走行安全性を高める装置としては、制動時における車輪のロックを防止するＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）、加速時における車輪の空転を防止するＴＣＳ（Traction Control System）の他、旋回時における横滑りの抑制機能等をこれらに加えた車両姿勢制御装置が一部に採用されている。旋回走行時にアンダステアやオーバステア等によって横滑りが生じた場合、運転者が意図した走行軌跡（以下、目標進路と記す）から車両が逸脱することになる。そのため、車両姿勢制御装置では、目標進路からの逸脱を判定した段階で、独立式制動装置により左右車輪のどちらか一方を制動すること等によって車両を目標進路に復帰させる制御が行われている。

通常、車両の旋回走行時における目標進路からの逸脱は、車体速センサから入力した車体速情報と操舵角センサから入力した操舵角情報とから規範ヨーレイトを算出し、この規範ヨーレイトとヨーレイトセンサから入力したヨーレイト検出値とを比較することによって判定される。例えば、車両姿勢制御装置は、規範ヨーレイトからヨーレイト検出値を減じた値が所定のアンダステア判定閾値を超えた場合、車両がアンダステア状態となっていると判定して旋回内側の車輪を制動する。逆に、車両姿勢制御装置は、規範ヨーレイトからヨーレイト検出値を減じた値が所定のオーバステア判定閾値（負の値）より小さい場合、車両がオーバステア状態となっていると判定して旋回外側の車輪を制動する。（特許文献１，２参照）
特開平７−１１７６４５号公報 特開２００４−２８４４８５号公報

特許文献１，２の車両姿勢制御装置では、旋回走行時にヨーレイトセンサやＥＣＵ内の電子部品に失陥（作動不良や接触不良等）が生じてヨーレイト検出値の値が過小に出力された場合、アンダステア状態と判定されて旋回内側の車輪が比較的強い制動力をもって制動されることになる。この場合、車両は目標進路に対して旋回内側に回り込む挙動をし（すなわち、オーバステア状態となり）、運転者が、カウンターステアを強いられたり、操縦に不安を感じさせられたりする虞があった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、ヨーレイトセンサの失陥時等における望ましくない車両挙動を抑制した車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る車両挙動制御装置は、車両の車体速を検出する車体速検出手段と、テアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車体速と前記操舵角とに基づき、前記車両の規範ヨーレイトを算出する規範ヨーレイト算出手段と、前記車両のヨーレイトをヨーレイト検出値として検出するヨーレイト検出手段と、旋回走行時における前記規範ヨーレイトと前記ヨーレイト検出値との差に応じ、旋回内側の車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、車体のスリップ角微分値を算出するスリップ角微分値算出手段と、前記スリップ角微分値の絶対値が所定の判定閾値を超えた場合、前記制動力付与手段による制動力の付与を禁止する制動力付与禁止手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の車両挙動制御装置によれば、ヨーレイトセンサの失陥等によってヨーレイト検出値が過小に出力され、制動力付与手段から旋回内側の車輪に大きな制動力が付与された場合でも、車体のスリップ角微分値が大きくなった時点で制動力付与手段による制動力の付与が行われなくなり、目標進路に対して旋回内側に回り込む車両の挙動が抑制される。

以下、本発明に係る車両挙動制御装置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は実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図であり、図２は実施形態に係るＶＳＡ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図であり、図３はアンダステア抑制部および制動禁止判定部の構成を示すブロック図である。

＜車両の装置構成＞
先ず、図１を参照して、車両の装置構成について説明する。説明にあたり、４本のホイールやそれらに対応して配置された部材、すなわち、タイヤや車輪速センサ等については、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、ホイール３ｆｌ（左前）、ホイール３ｆｒ（右前）、ホイール３ｒｌ（左後）、ホイール３ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には、例えば、ホイール３と記す。

図１に示すように、車両（本実施形態では乗用車）１はタイヤ２が装着された４つのホイール３を備えており、これら各ホイール３にはブレーキ４と車輪速センサ（車体速検出手段）５とが内装されている。また、車両１には、車室内にＶＳＡ（Vehicle Stability Assist:車両挙動安定化制御システム）−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６の他、ＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）７と、ＥＰＳ７を制御するＥＰＳ−ＥＣＵ８と、各ブレーキ４に圧油を供給する油圧ユニット９と、エンジン１０を制御するＥＮＧ−ＥＣＵ１１とが設置されている。なお、車両１は、車体１５のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出手段）１２と、車体１５の前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１３と、車体１５の横加速度を検出する横Ｇセンサ１４とを車室内に備えている。

ＶＳＡ−ＥＣＵ６、ＥＰＳ−ＥＣＵ８およびＥＮＧ−ＥＣＵ１１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））を介して互いに接続されている。また、油圧ユニット９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、各ホイール３のブレーキ４にそれぞれ異なった圧力の圧油を送給することができる。

ＥＰＳ７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。

＜ＶＳＡ−ＥＣＵ＞
次に、図２を参照して、実施形態のＶＳＡ−ＥＣＵ６の要部構成を説明する。
実施形態のＶＳＡ−ＥＣＵ６は、車体速推定部３１と、規範ヨーレイト算出部（規範ヨーレイト算出手段）３２と、制御量設定部３３と、制御信号出力部３４とを備えている。

車体速推定部３１は、各ホイール３の車輪速センサ５から入力した車輪速検出値Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒに基づき、車両の車体速Ｖを推定する。また、規範ヨーレイト算出部３２は、車体速推定部３１から入力した車体速Ｖの推定値と、操舵角センサ２５から入力した操舵角検出値δに基づき、規範ヨーレイトγＮを算出する。

制御量設定部３３は、車体速推定部３１から入力した車体速Ｖや、規範ヨーレイト算出部３２から入力した規範ヨーレイトγＮ、操舵角センサ２５から入力した操舵角検出値δ、ヨーレイトセンサ１２から入力したヨーレイト検出値γ、前後Ｇセンサ１３から入力した車体１５の前後加速度検出値ＧＦ、横Ｇセンサ１４から入力した車体１５の横加速度検出値ＧＬに基づき、油圧ユニット９やＥＰＳ−ＥＣＵ８、ＥＮＧ−ＥＣＵ１１の各制御量を設定する。また、制御信号出力部３４は、制御量設定部３３で設定された制御量に応じて、油圧ユニット９やＥＰＳ−ＥＣＵ８、ＥＮＧ−ＥＣＵ１１に制御信号を出力する。

＜アンダステア抑制部および制動禁止判定部＞
制御量設定部３３内には、図３に示すように、アンダステア抑制部（制動力付与手段）４０と、制動禁止判定部（制動力付与禁止手段）５０とが設けられている。アンダステア抑制部４０は、規範ヨーレイトγＮとヨーレイト検出値γとの差をヨーレイト差Δγとして算出するヨーレイト差算出部４１と、旋回内側のホイール３に付与する目標制動力Ｂｔｇｔをヨーレイト差算出部４１の算出結果に応じて設定する制動力設定部４２とを有している。また、制動禁止判定部５０は、横加速度検出値ＧＬと車体速Ｖとヨーレイト検出値γとから車体スリップ角βの時間微分値（ｄβ／ｄｔ）をスリップ角微分値β’として算出するスリップ角微分値算出部５１と、スリップ角微分値算出部５１の算出結果に応じて制動禁止指令（後述する制動禁止フラグＦｐｂ）をアンダステア抑制部４０の制動力設定部４２に対して出力する制動禁止指令出力部５２とを有している。

≪実施形態の作用≫
＜ＶＳＡ−ＥＣＵの作用＞
ＶＳＡ−ＥＣＵ６には、各ホイール３の車輪速センサ５からの車輪速検出値Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒを始め、操舵角センサ２５からの操舵角検出値δ、ヨーレイトセンサ１２からのヨーレイト検出値γ、前後Ｇセンサ１３からの前後加速度検出値ＧＦ、横Ｇセンサ１４からの横加速度検出値ＧＬが入力する。ＶＳＡ−ＥＣＵ６内では、車輪速検出値Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒに基づいて車体速推定部３１で車体速Ｖが推定された後、車体速Ｖと操舵角検出値δとに基づいて規範ヨーレイト算出部３２で規範ヨーレイトγＮが算出される。次に、各センサからの入力情報と規範ヨーレイトγＮとに基づき、制御量設定部３３において制動制御量と操舵制御量と出力制御量とがそれぞれ設定された後、制御信号出力部３４から油圧ユニット９やＥＰＳ−ＥＣＵ８、ＥＮＧ−ＥＣＵ１１に対して各制御量に応じた制御信号が出力される。これにより、旋回走行時や雨中走行時等においても、車体１５の好ましくない挙動が抑制されるようになり、車両１の操縦安定性の向上が実現される。

＜アンダステア抑制制御＞
車両１が走行を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ６（アンダステア抑制部４０）は、図４のフローチャートにその手順を示すアンダステア抑制制御を所定の制御インターバルで繰り返し実行する。アンダステア抑制制御を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、先ず図４のステップＳ１で規範ヨーレイトγＮからヨーレイト検出値γを減じてヨーレイト差Δγを算出した後、ステップＳ２でヨーレイト差Δγが所定のアンダステア判定閾値γｔｈを超えているか否かを判定する。なお、アンダステア判定閾値γｔｈは、制御ハンチング等がもたらされない範囲で、比較的小さな値に設定されている。

ヨーレイト差Δγが小さく、ステップＳ２の判定がＮｏとなった場合、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、何ら処理を行わずにスタートに戻る。一方、規範ヨーレイトγＮからヨーレイト検出値γが大きく乖離し、ヨーレイト差Δγが所定のアンダステア判定閾値γｔｈを超えてステップＳ２の判定がＹｅｓとなった場合、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、ステップＳ３で後述の制動禁止フラグＦｐｂが０であるか否かを判定し、この判定がＮｏとなった場合も何ら処理を行わずにスタートに戻る。

制動禁止フラグＦｐｂが１であり、ステップＳ３の判定がＹｅｓとなった場合、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、ステップＳ４でヨーレイト差Δγに応じた目標制動力Ｂｔｇｔを算出した後、ステップＳ５で目標制動力Ｂｔｇｔを達成するための制動制御信号を油圧ユニット９に出力する。これにより、旋回走行時にアンダステア状態となっても、アンダステアの強さに応じて旋回内側のホイール３が制動されることになり、車両１の目標進路からの大きな逸脱が抑制される。

＜制動禁止判定制御＞
上述したアンダステア抑制制御と並行して、ＶＳＡ−ＥＣＵ６（制動禁止判定部５０）は、図５のフローチャートにその手順を示す制動禁止判定制御を所定の制御インターバルで繰り返し実行する。制動禁止判定制御を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、先ず図５のステップＳ１１で、横加速度検出値ＧＬと車体速Ｖとヨーレイト検出値γとを用いて、スリップ角微分値β’を下記の式（１）を用いて算出する。
β’＝ＧＬ／Ｖ−γ ・・・式（１）
なお、式（１）は、車両の横滑り運動に関して成立する下記の運動方程式
ｍＶ（β’＋γ）＝ｍ・ＧＬ
から導かれる。ここで、ｍは車両の慣性質量である。

スリップ角微分値β’の算出を終えると、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、ステップＳ１２でスリップ角微分値β’の絶対値｜β’｜が所定の失陥判定閾値βｔｈを超えているか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ１３で制動禁止フラグＦｐｂを０としてスタートに戻る。なお、失陥判定閾値βｔｈは、ヨーレイトセンサ１２の検出誤差等を考慮したうえで、比較的小さな値（例えば、２°／ｓ程度）に設定されている。

何らかの原因でヨーレイトセンサ１２等に失陥が生じ、ヨーレイト検出値γが実ヨーレイトγｒより小さく出力されると、スリップ角微分値β’が失陥判定閾値βｔｈを超えることがある。この場合、ステップＳ１２の判定がＹｅｓとなるため、ＶＳＡ−ＥＣＵ６は、ステップＳ１４で制動禁止フラグＦｐｂを１としてスタートに戻る。これにより、アンダステア抑制制御においては、ヨーレイト差Δγがアンダステア判定閾値γｔｈを超えてステップＳ２の判定がＹｅｓとなった場合にも、ステップＳ３の判定がＮｏとなるため、旋回内側のホイール３が制動されなくなる。

（制動禁止判定制御が行われない場合）
図６は、制動禁止判定制御が行われず、右旋回走行時にヨーレイトセンサ１２が失陥した（ヨーレイト検出値γが実ヨーレイトγの１０％となった）場合における、各数値（ヨーレイト検出値γ、操舵角検出値δ、横加速度検出値ＧＬ、目標制動力Ｂｔｇｔ、ブレーキ油圧Ｐｂ）の時間変化を示すグラフである。同図から判るように、ヨーレイトセンサ１２の失陥により、右旋回走行によって横加速度検出値ＧＬが増大する一方で、ヨーレイト検出値γが小さいまま推移すると、旋回中にヨーレイト差Δγがアンダステア判定閾値γｔｈを超えることがある。その場合、旋回内側のホイール３が制動され（目標制動力Ｂｔｇｔおよびブレーキ油圧Ｐｂの値が増大：図６中に破線で囲んだ部分）、旋回内側に向かうスピンモーメントが作用することにより、車両１がオーバステア状態あるいはスピン状態に陥る。なお、図６の例では、車両１のスピンを抑えるべく、運転者が逆操舵（カウンターステアリング：図６中に二点鎖線で囲んだ部分）を行っている。

（制動禁止判定制御が行われた場合）
図７は、制動禁止判定制御が行われ、右旋回走行時にヨーレイトセンサ１２が失陥した（ヨーレイト検出値γが実ヨーレイトγの１０％となった）場合における、各数値（ヨーレイト検出値γ、操舵角検出値δ、横加速度検出値ＧＬ、スリップ角微分値β’、目標制動力Ｂｔｇｔ）の時間変化を示すグラフである。同図から判るように、ヨーレイトセンサ１２の失陥により、右旋回走行によって横加速度検出値ＧＬが増大する一方で、ヨーレイト検出値γが小さいまま推移すると、上述したように、旋回中にヨーレイト差Δγがアンダステア判定閾値γｔｈを超えることがある。しかしながら、制動禁止判定制御が行われている場合には、スリップ角微分値β’の絶対値｜β’｜が失陥判定閾値βｔｈを超えるため、旋回内側のホイール３の制動が行われず（目標制動力Ｂｔｇｔが０のままとなり）、車両１には旋回内側に向かうスピンモーメントが作用しない。その結果、制動禁止判定制御が行われない場合とは異なり、車両１がオーバステア状態あるいはスピン状態に陥ることがなくなり、極めて安定した旋回走行が実現される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、ヨーレイトセンサの失陥時等に旋回内側のホイールに対する制動を禁止するようにしたが、電動パワーステアリング装置による旋回内側への操舵やエンジンＥＣＵによるエンジンの出力制御等を禁止するようにしてもよい。その他、車両の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図である。 実施形態に係るＶＳＡ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 アンダステア抑制部および制動禁止判定部の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るアンダステア抑制制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る制動禁止判定制御の手順を示すフローチャートである。 制動禁止判定制御が行われない場合における各数値の時間変化を示すグラフである。 制動禁止判定制御が行われた場合における各数値の時間変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 車両
３ ホイール
４ ブレーキ
６ ＶＳＡ−ＥＣＵ
９ 油圧ユニット
１２ ヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出手段）
１５ 車体
２５ 操舵角センサ（操舵角検出手段）
３１ 車体速推定部（車体速検出手段）
３２ 規範ヨーレイト算出部
４０ アンダステア抑制部（制動力付与手段）
５０ 制動禁止判定部（制動力付与禁止手段）
５１ スリップ角微分値算出部

Claims (1)

1. 車両の車体速を検出する車体速検出手段と、
   ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車体速と前記操舵角とに基づき、前記車両の規範ヨーレイトを算出する規範ヨーレイト算出手段と、
   前記車両のヨーレイトをヨーレイト検出値として検出するヨーレイト検出手段と、
   旋回走行時における前記規範ヨーレイトと前記ヨーレイト検出値との差に応じ、旋回内側の車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、
   車体のスリップ角微分値を算出するスリップ角微分値算出手段と、
   前記スリップ角微分値の絶対値が所定の判定閾値を超えた場合、前記制動力付与手段による制動力の付与を禁止する制動力付与禁止手段と
   を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。

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