(57)【要約】【課題】車両が旋回走行するとき、車両の挙動に運転者が違和感を持つことを回避できる、挙動制御装置を提供する。【解決手段】車両が旋回走行する際の目標横加速度を求め、目標横加速度に基づいて目標ヨーレートを求め、車両が旋回走行する際の実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけるように車両の挙動を制御する、挙動制御装置において、車両が旋回走行する際の半径に基づいて、将来の横加速度を推定する第１推定手段（ステップＳ）と、車両における現在の横加速度に基づいて、将来の横加速度を推定する第２推定手段（ステップＳ２）、と、車両における現在のステアリングホイールの操舵角に基づいて、将来の横加速度を推定する第３推定手段（ステップＳ３）と、第１推定手段（ステップＳ１）または第２推定手段（ステップＳ２）または第３推定手段（ステップＳ３）により推定された横加速度のうち、最小値を目標横加速度として選択する選択手段（ステップＳ７）とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が旋回走行する際の目標横加速度を求め、その目標横加速度に基づいて目標ヨーレートを求め、前記車両が旋回走行する際の実ヨーレートを前記目標ヨーレートに近づけるように前記車両の挙動を制御する、挙動制御装置において、
前記車両が旋回走行する道路の半径に基づいて、前記車両が将来旋回走行する際の横加速度を推定する第１推定手段と、
前記車両における現在の横加速度に基づいて、前記車両が将来旋回走行する際の横加速度を推定する第２推定手段と、
前記車両における現在のステアリングホイールの操舵角に基づいて、前記車両が将来旋回走行する際の横加速度を推定する第３推定手段と、
前記第１推定手段または前記第２推定手段または前記第３推定手段により推定された横加速度のうち、最小値を目標横加速度として選択する選択手段と
を備えていることを特徴とする挙動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両が旋回走行する際の挙動を制御するための目標ヨーレートを求める挙動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両が旋回走行するときには車両に横加速度が作用するため、車両の挙動が不安定となりやすく、これを解消するための技術が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された車両の通過可否判定装置においては、車両にナビゲーションシステムが搭載されており、ナビゲーションシステムを用いて自車位置の前方の区間における道路形状を判定し、車両がその区間を安全に通過できる通過可能速度を算出し、算出した通過可能速度に基づいて、車両が前方の区間を通過し得るか否かを判定する。前記通過可能速度は、ドライバーが区間を安全に通過できる程度に設定した限界横加速度に基づいて算出される。また、通過可能速度は、判定された道路形状により異なるように補正される。これにより、道路のカーブ形状を具体的に認識して、車両の通過可否を正確に判定できるとされている。なお、ナビゲーションシステムを用いて車両が走行する道路の情報、特にカーブの情報を検出し、その検出結果に基づいて車両の挙動を制御する技術は、特許文献２および特許文献３にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５０２７４０号公報
【特許文献２】特開２００６−２６４５３３号公報
【特許文献３】特開２００３−３０８６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている車両の通過可否判定装置においては、ナビゲーションシステムにより得られたカーブの形状に基づいて限界横加速度を算出しているが、車両が実際にカーブを旋回走行するときに、そのカーブの形状の通りに車両が走行する訳ではなく、車両の旋回軌跡と制御内容とが一致せず、運転者が違和感を持つ問題があった。
【０００５】
この発明は上記事情を背景としてなされたものであって、車両が旋回走行するとき、車両の挙動に運転者が違和感を持つことを回避できる、挙動制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、車両が旋回走行する際の目標横加速度を求め、その目標横加速度に基づいて目標ヨーレートを求め、前記車両が旋回走行する際の実ヨーレートを前記目標ヨーレートに近づけるように前記車両の挙動を制御する、挙動制御装置において、前記車両が旋回走行する道路の半径に基づいて、前記車両が将来旋回走行する際の横加速度を推定する第１推定手段と、前記車両における現在の横加速度に基づいて、前記車両が将来旋回走行する際の横加速度を推定する第２推定手段と、前記車両における現在のステアリングホイールの操舵角に基づいて、前記車両が将来旋回走行する際の横加速度を推定する第３推定手段と、前記第１推定手段または前記第２推定手段または前記第３推定手段により推定された横加速度のうち、最小値を目標横加速度として選択する選択手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、車両がコーナーを旋回走行する際に、コーナーの形状よりも直線状に近い軌跡で車両が走行することを想定して、車両の目標横加速度を求め、その目標横加速度に基づいて目標ヨーレートを求めることができる。したがって、車両がコーナーを旋回走行するときにおこなわれる挙動の制御に対して、運転者が違和感を持つことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の制御例を示すフローチャートである。
【図２】図１に示す制御例を実行可能な車両の概念図である。
【図３】図１に示す制御例を実行可能な他の車両を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
つぎに、この発明の制御を実行可能な車両の構成例を、図２に基づいて説明する。図２に示された車両Ａは、車輪、具体的には、左前輪１および右前輪２および左後輪３および右後輪４を有している。また、左前輪１のホイールには、その左前輪１を駆動する電動モータ５が取り付けられており、右前輪２のホイールには、その右前輪２を駆動する電動モータ６が取り付けられており、左後輪３のホイールには、その左後輪３を駆動する電動モータ７が取り付けられており、右後輪４のホイールには、その右後輪４を駆動する電動モータ８が取り付けられている。つまり、４個の車輪はいずれもインホイールモータ型の車輪である。
【００１０】
各電動モータは、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼備したモータ・ジェネレータである。車両Ａの車体には蓄電装置（図示せず）が搭載されており、蓄電装置から各電動モータに電力を供給して力行制御することができる。この力行制御により、各車輪で駆動力が発生する。これとは逆に、車両Ａの惰力走行時などに各電動モータで発電（回生制御）をおこない、その電力を蓄電装置に充電することもできる。この回生制御により、各車輪で回生制動力が発生する。前記蓄電装置としては、充電及び放電をおこなうことのできる充電装置、より具体的にはバッテリまたキャパシタを用いることができる。上記の車両Ａは、左右の車輪同士の間、または前輪と後輪との間で発生する駆動力配分を制御可能な四輪駆動車である。
【００１１】
また、左前輪１および右前輪２はサスペンション（図示せず）により支持されており、転舵角を変更可能に構成されている。その左前輪１および右前輪２の転舵角を制御するための舵角制御装置１２が設けられている。さらに図３に示すようにステアリングホイール２０が設けられており、そのステアリングホイール２０が舵角制御装置１２に動力伝達可能に接続されている。ステアリングホイール２０は運転者により操作されて回転軸を中心として所定角度範囲内で回転可能である。この舵角制御装置１２は、ステアリングホイール２０の回転力を、前輪の転舵力に変換する機構である。これにより、ステアリングホイール２０の操作力が左前輪１および右前輪２に伝達されて、各車輪の転舵角が変更される。
【００１２】
また、舵角制御装置１２により、左前輪１および右前輪２の転舵角と、ステアリングホイール２０の操作量から求められる操舵角とを一致させる制御、または異ならせる制御をおこなうことができる。この舵角制御装置１２としては、例えば、ラック・アンド・ピニオンギヤを用いた歯車伝動装置に加え、電動モータまたは油圧シリンダなどのアクチュエータを有するものが用いられる。なお、この種の舵角制御装置１２については、例えば、特開平６−３３６１７２号公報、特開平５−２４５５３号公報などに記載されているように公知であるため、その具体的な図示および説明を省略する。
【００１３】
さらに、舵角制御装置１２を制御する車両用電子制御装置（ＥＣＵ）９が設けられているとともに、各電動モータを制御するモータ用電子制御装置（ＥＣＵ）１０が設けられている。この車両用電子制御装置９には、ステアリングホイール２０の操作量を検知する操舵角センサの信号、ステアリングホイール２０に加えられる操作力（トルク）を検知するトルクセンサの信号、車両Ａの前後方向の加速度および横方向の加速度、および車両Ａの重心周りにおけるヨーレートを検出するセンサ１３の信号、車速を検知するセンサの信号、アクセル開度を検知するセンサの信号などが入力される。
【００１４】
さらに、車両Ａにはナビゲーションシステム１４が搭載されている。このナビゲーションシステム１４は、地図情報に基づいて車両Ａの現在位置を検知し、かつ、車両Ａの目的地を入力し、かつ、車両Ａの走行予定経路を検索する操作をおこなうことができる装置（ＧＰＳ）である。また、ナビゲーションシステム１４により、車両Ａの走行予定経路の道路情報、例えば、道路勾配、走行する道路が直線道路かコーナー（カーブ）かの判定、コーナーの旋回半径（またはコーナーの曲率）、対向車の有無などを検知することができる。このナビゲーションシステム１４は、例えば、特開平６−１０２０４７号公報、特開平７−５５４８４号公報などに記載されているように公知であるため、具体的な構成および機能の説明は省略する。このナビゲーションシステム１４をコントロールする電子制御装置と、車両用電子制御装置９との間で信号の授受がおこなわれ、モータ用電子制御装置１０と車両用電子制御装置９との間で信号の授受がおこなわれる構成である。
【００１５】
つぎに、図２に示された車両Ａで実行される制御例を説明する。まず、車速およびアクセル開度に基づいて、車両Ａにおける目標駆動力が求められ、その目標駆動力に基づいて、各電動モータのトルクおよび回転数が制御される。また、車両Ａの走行中に、ステアリングホイール２０の操作量から操舵角が求められ、その操舵角に基づいて、左前輪１および右前輪２の転舵角が制御される。これにより、車両Ａが直進走行および旋回走行をおこなうことができる。そして、この実施例では、車両Ａがコーナーを旋回走行するにあたり、車両Ａの実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけるように、車両Ａの挙動を制御することができる。
【００１６】
つぎに、車両Ａの走行中におこなわれる制御例、より具体的には、車両Ａがコーナーを旋回走行する時の挙動制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、ナビゲーションシステム１４から得られる道路情報に基づいて、車両Ａが将来（所定時間後）にコーナーを旋回走行する際の横加速度Gygpsを求める（ステップＳ１）。ここで、横加速度Gygpsは数式（１）により求められる。
Gygps＝Vest２／Rgps                                    ・・・（１）
この数式（１）において、Rgpsは車両Ａの将来の旋回半径であり、Vestは将来の車速であり、将来の車速Vestは数式（２）により求められる。
Vest＝Ｖ＋Ｖ×Δｔ＋（１／２）ｄＶ／ｄｔ×Δｔ２        ・・・（２）
また、数式（２）において、Ｖは車速であり、Δｔは、現在時刻からの経過時間（将来時間）である。
【００１７】
また、車両Ａの現在における横加速度Ｇｙを用いて、将来の横加速度Geystを推定する（ステップＳ２）。ここで、車両Ａの現在の横加速度Ｇｙは、センサ１３の信号を処理して求める。このステップＳ２においては、将来の横加速度Geystを数式（３）により推定する。
Geyst＝Ｇｙ＋Ｇｙ×Δｔ＋（１／２）ｄＧｙ／ｄｔ×Δｔ２    ・・・（３）
【００１８】
さらに、現在のステアリングホイール（ハンドル）２０の操作に基づいて、将来における車両Ａの横加速度Gyeststeerを、数式（４）により求める（ステップＳ３）。
Gyeststeer＝｛Vest２／（（１＋ｋｈ×Vest２）Ｌ）｝×（θest／ｎ）  ・・・（４）
この数式（４）において、ｋｈはスタビリティファクタであり、ｎはステアリングギヤ比（舵角制御装置１２を構成する歯車伝動装置のギヤ比）である。また、θestは、将来におけるステアリングホイール２０の操舵角であり、操舵角θestは、数式（５）により求める。
θest＝θ＋θ×Δｔ＋（１／２）ｄθ／ｄｔ×Δｔ２          ・・・（５）
【００１９】
また、数式（５）において、θは現在におけるステアリングホイール２０の操舵角である。さらに、スタビリティファクタｋｈは数式（６）により求める。
ｋｈ＝−ｍ×（Ｌｆ×Ｋｆ−Ｌｒ×Ｋｒ）／（２×Ｌ２×Ｋｆ×Ｋｒ）  ・・・（６）
この数式（６）において、ｍは車体の質量であり、Ｌ２のＬはホイルベースであり、Ｌｆは車両Ａの重心点から前車軸までの距離であり、Ｌｒは車両Ａの重心点から後車軸までの距離であり、Ｋｆは前輪のタイヤＣｐ（コーナリングパワー）であり、Ｋｒは後輪のタイヤＣｐ（コーナリングパワー）である。なお、上記のステップＳ１ないしステップＳ３の処理順序は前記のものに限定されない。つまり、ステップＳ１ないしステップＳ３を同時におこなってもよいし、ステップＳ２またはステップＳ３を先におこなってもよい。
【００２０】
ついで、ナビゲーションシステム１４を利用したインフラ情報に基づいて、車両Ａの前方から対向車が接近中か否かが判断される（ステップＳ４）。このステップＳ４で否定的に判断された場合は、車両Ａでカウンタステアが実施中であるか否かが判断される（ステップＳ５）。ここで、カウンターステアとは、ステアリングホイール２０が左右いずれかの向きに操舵されている状態から、そのステアリングホイール２０の操舵角を減少させる向きで回転する操作である。このステップＳ５で否定的に判断された場合は、ステップＳ１で求められた横加速度（道路情報からから求めた横Ｇ）、または、ステップＳ２で求めた現在の横加速度（横Ｇ）、またはステップＳ３求めた横加速度（ハンドル操作から求めたＧ）のうち、最小値を目標横加速度Gyrefとして選択する（ステップＳ６）。このステップＳ６の処理は数式（７）で表される。
Gyref＝min（｜Gygps｜、｜Geyst｜、｜Gyeststeer｜）        ・・・（７）
【００２１】
さらに、ステップＳ７では、このステップＳ７以前に選択された目標横加速度Gyrefに基づいて規範（目標）ヨーレートを決定し、この制御ルーチンを終了する。このステップＳ７でおこなわれる規範（目標）ヨーレートγref の算出例を数式（８）に示す。
γref＝Gyref／Vest                                  ・・・（８）
【００２２】
一方、前記ステップＳ５で肯定的に判断された場合は、ステアリングホイール２０の操舵の方向と、車両Ａの車体の向きとが一致していないので、ステップＳ３で求めた横加速度Gyeststeerを除外し、かつ、ステップＳ１で求めたGygpsまたはステップＳ２で求めた横加速度Geystのうち、最小値を目標横加速度Gyrefとして選択し（ステップＳ８）、ステップＳ７に進む。このステップＳ８の処理は数式（９）で表すことができる。
Gyref＝min（｜Gygps｜、｜Geyst｜）                ・・・（９）
【００２３】
さらに、ステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１で求めた横加速度Gygpsを目標横加速度Gyrefとして選択し（ステップＳ９）、ステップＳ７に進む。そして、ステップＳ７の処理の後は、実ヨーレートを規範ヨーレートに近づけるように、車両Ａの挙動、具体的には、前輪の転舵角、各車輪で発生する全駆動力または全制動力、前後輪における駆動力または制動力の分配比、左右輪における駆動力または制動力の分配比などが制御される。
【００２４】
このように、図１のフローチャートによれば、ステップＳ１ないし３で求められる横加速度のうち、最小値を目標横加速度として選択し、その目標横加速度に基づいて規範ヨーレートを求める制御をおこなう。したがって、車両Ａがコーナー、例えばＳ字コーナーを旋回走行するとき、運転者はコーナーの形状よりも直線に近い形状の軌跡（アンダーステア特性の軌跡）で走行するので、その走行軌跡と車両Ａでおこなわれる挙動制御とが一致し、運転者が違和感を持つことを回避できる。なお、上記の説明では、車両Ａの横加速度を求めるにあたり、コーナーの旋回半径を用いているが、コーナーの曲率を用いても技術的には同じ作用効果を得られる。
【００２５】
つぎに、図１の制御例を実行可能な車両の構成例を図３に基づいて説明する。図３において、図２の構成と同じ構成部分については、図２と同じ符号を付してある。図２の車両Ｂは、エンジン１５に変速機１６が動力伝達可能に接続され、その変速機１６には、プロペラシャフト１７を介在させてデファレンシャル１８が動力伝達可能に接続されている。このデファレンシャル１８に左後輪３および右後輪４が接続されている。このデファレンシャル１８は、左後輪３および右後輪４に伝達する動力の分配比を制御可能に構成されている。ここで、左右の車輪、または前後輪に伝達するトルク配分を制御可能なデファレンシャルは、例えば、特開平５−３０１５７３号公報、特開平６−９２１５７号公報などに記載されているように公知であるため、その構成の図示および説明を省略する。
【００２６】
また、デファレンシャル１８から左右の後輪に伝達されるトルクの配分を制御するデフ用電子制御装置１９が設けられており、そのデフ用電子制御装置１９と車両用電子制御装置９との間で信号の授受がおこなわれる構成である。このように、図３に示された車両Ｂは、左右の後輪に伝達するトルク配分を制御することの可能な二輪駆動車である。この図３に示された車両Ｂにおいても、図１の制御例を実行可能である。
【００２７】
ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ１が、この発明の第１推定手段に相当し、ステップＳ２が、この発明の第２推定手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の第３推定手段に相当し、ステップＳ７が、この発明の判定手段に相当する。
【符号の説明】
【００２８】
１…左前輪、  ２…右前輪、  ３…左後輪、  ４…右後輪、  １２…転舵角制御装置、  １４…ナビゲーションシステム、  ２０…ステアリングホイール、  Ａ，Ｂ…車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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