(57)【要約】【課題】スタビリティファクタを左右独立に精度よく推定する車両のスタビリティファクタ推定装置を提供する。【解決手段】車両のスタビリティファクタ推定装置は、操舵角検出手段（２１）、横加速度検出手段（２２）、ヨーレート検出手段（２３）および車速検出手段（２４）から入力される信号を用いてスタビリティファクタを演算するスタビリティファクタ演算器（３３）を備えるスタビリティファクタ推定装置において、定常旋回時にスタビリティファクタ演算器により演算されたスタビリティファクタを左右の旋回方向ごとに記憶するとともに左右独立にスタビリティファクタを学習する左スタビリティファクタ学習器（３４）および右スタビリティファクタ学習器（３５）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵角検出手段、横加速度検出手段、ヨーレート検出手段および車速検出手段から入力される信号を用いてスタビリティファクタを演算するスタビリティファクタ演算器を備えるスタビリティファクタ推定装置において、
定常旋回時にスタビリティファクタ演算器により演算されたスタビリティファクタを左右の旋回方向ごとに記憶するとともに左右独立にスタビリティファクタを学習する左スタビリティファクタ学習器および右スタビリティファクタ学習器を備えることを特徴とする車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項２】
車両のヨーレートの大きさが予め設定された所定値を超え且つ、車両の前後加速度の大きさが予め設定された所定値未満且つ、車両の横加速度の大きさが予め設定された所定値未満且つ、車速が予め設定された所定値を超え且つ、車両の操舵角速度の大きさが予め設定された所定値未満且つ、ヨー角加速度の大きさが予め設定された所定値未満且つ、路面カントの大きさが予め設定された所定値未満である場合に旋回状態が定常旋回であると判定する定常旋回判定器を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項３】
上記左スタビリティファクタ学習器または上記右スタビリティファクタ学習器は、連続するとともに所定の回数以上の制御周期でスタビリティファクタが演算されたときだけ、上記スタビリティファクタの演算値の積算値の平均をスタビリティファクタの学習値に反映することを特徴とする請求項１または２に記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両のスタビリティファクタを推定する車両のスタビリティファクタ推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の走行状態量が予め定められた範囲内にある、いわゆる定常円旋回時にのみスタビリティファクタ演算結果を学習するスタビリティファクタ学習装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０４３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、左右旋回の区別なくスタビリティファクタを学習しているが、実際には車両を使用していく間に、タイヤの片減りやステアリング機構の左右差等により、スタビリティファクタが左右旋回で別々の値となることは起こる可能性があり、左右で同じスタビリティファクタを用いて車両制御を行った場合に、目標とする制御量が適切でなくなり、ドライバに違和感を与える恐れがある。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、スタビリティファクタを左右独立に精度よく推定する車両のスタビリティファクタ推定装置を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る車両のスタビリティファクタ推定装置は、操舵角検出手段、横加速度検出手段、ヨーレート検出手段および車速検出手段から入力される信号を用いてスタビリティファクタを演算するスタビリティファクタ演算器を備えるスタビリティファクタ推定装置において、定常旋回時にスタビリティファクタ演算器により演算されたスタビリティファクタを左右の旋回方向ごとに記憶するとともに左右独立にスタビリティファクタを学習する左スタビリティファクタ学習器および右スタビリティファクタ学習器を備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る車両のスタビリティファクタ推定装置の効果は、左右独立にスタビリティファクタを推定することにより、左右の車両のスタビリティファクタが異なる場合にもその違いを推定し、よりドライバに違和感を与えることのない制御を行うことができるということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両のスタビリティファクタ推定装置の概略構成図である。
この発明に係る車両１２は、図１に示すように、左前輪１０ａ、右前輪１０ｂ、左後輪１０ｃ、右後輪１０ｄ、転舵輪である左右前輪１０ａ、１０ｂを操舵するステアリングホイール１１が備えられている。
また、車両１２には、ステアリングホイール１１の操舵角θを検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ２１、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度検出手段としての横加速度センサ２２、車両のヨーレートγを検出するヨーレート検出手段としてのヨーレートセンサ２３、車両の速度Ｖを検出する車速検出手段としての車速センサ２４が備えられている。
そして、操舵角センサ２１により検出された操舵角θ、横加速度センサ２２により検出された横加速度Ｇｙ、ヨーレートセンサ２３により検出された実ヨーレートγ、車速センサ２４により検出された車速Ｖは、スタビリティファクタ推定装置３０に入力される。
【０００９】
スタビリティファクタ推定装置３０は、車両のスタビリティファクタを推定するものであり、操舵角θ、横加速度Ｇｙ、実ヨーレートγ、車速Ｖを読み込む信号読込部３１、現在の車両の旋回状態を判定する定常旋回判定器３２、安定旋回状態であると判定された時に車両のスタビリティファクタを予め定められた式に基づき算出するスタビリティファクタ演算器３３、旋回状態が左定常旋回状態であると判定された時にスタビリティファクタを学習する左スタビリティファクタ学習器３４、旋回状態が右定常旋回状態であると判定された時にスタビリティファクタを学習する右スタビリティファクタ学習器３５を備えている。
【００１０】
図２はスタビリティファクタ推定装置３０による車両のスタビリティファクタを推定する手順を示すフローチャートである。
ステップ１０で、信号読込部３１は入力される信号を読み込み、定常旋回判定器３２に送る。
ステップ２０で、定常旋回判定器３２は受け取った信号に基づき旋回状態及び旋回方向を判定する。詳しくは図４を用いて説明する。
ステップ３０で、スタビリティファクタ演算器３３はスタビリティファクタを演算する。
ステップ４０で、左スタビリティファクタ学習器３４は定常旋回判定器３２で左定常旋回中と判定したとき左スタビリティファクタを推定する。詳しくは図５を用いて説明する。
ステップ５０で、右スタビリティファクタ学習器３５は定常旋回判定器３２で右定常旋回中と判定したとき右スタビリティファクタを推定する。
【００１１】
ここで旋回状態を判定する理由について説明する。
車両の線形二輪モデルからスタビリティファクタＡを演算する場合、以下の式（１）を用いて求められる。ここでＧはステアリングギア比、Ｌは車両のホイールベースを表す。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
しかしながら、式（１）は定常円旋回時もしくはそれに準ずる旋回時に適用されるべきものである。そして、例えばノーマンハンドリングと呼ばれる低周波サイン操舵の場合、操舵角とスタビリティファクタの演算値の関係は図３のように変化する。図３（ａ）では、０．２Ｈｚノーマンハンドリングされた場合の操舵角の変化を示し、図３（ｂ）では、同様に０．２Ｈｚノーマンハンドリングされた場合のスタビリティファクタの演算値の変化を示す。スタビリティファクタの演算値が真値から周期的に離れるが、これは操舵角に対して車両運動の状態量（ヨーレートγ）の位相が遅れるために発生する。よって、この発明では位相遅れの影響が無視できる準定常的な旋回状態（図３における斜線の部分）を判定し、その状態時に演算されたスタビリティファクタのみを用いる。
【００１４】
図４は、定常旋回判定器３２による現在の旋回状態が定常旋回状態であるか否かを判定する定常旋回判定手順を示すフローチャートである。
ステップ３０１で、入力された信号から車両の横加速度Ｇｙの大きさ｜Ｇｙ｜が予め定められた値Ｇｙｒｅｆ未満か否かを判定し、横加速度Ｇｙの大きさ｜Ｇｙ｜が値Ｇｙｒｅｆ未満のときステップ３０２に進み、横加速度Ｇｙの大きさ｜Ｇｙ｜が値Ｇｙｒｅｆ以上のときステップ３０９に進む。
ステップ３０２で、車両の車速Ｖを微分して求めた前後加速度Ｇｘの大きさ｜Ｇｘ｜が予め定められた値Ｇｘｒｅｆ未満か否かを判定し、前後加速度Ｇｘの大きさ｜Ｇｘ｜が値Ｇｘｒｅｆ未満のときステップ３０３に進む、前後加速度Ｇｘの大きさ｜Ｇｘ｜が値Ｇｘｒｅｆ以上のときステップ３０９に進む。
ステップ３０３で、車両のヨーレートγの大きさ｜γ｜が予め定められた値γｒｅｆを超えるか否かを判定し、ヨーレートγの大きさ｜γ｜が値γｒｅｆを超えるときステップ３０４に進み、ヨーレートγの大きさ｜γ｜が値γｒｅｆ以下のときステップ３０９に進む。
【００１５】
ステップ３０４で、車両のヨーレートγを微分して求めたヨー角加速度ｄγの大きさ｜ｄγ｜が予め定められた値ｄγｒｅｆ未満か否かを判定し、ヨー角加速度ｄγの大きさ｜ｄγ｜が値ｄγｒｅｆ未満のときステップ３０５に進み、ヨー角加速度ｄγの大きさ｜ｄγ｜が値ｄγｒｅｆ以上のときステップ３０９に進む。
ステップ３０５で、車速Ｖが予め定められた値Ｖｒｅｆを超えるか否かを判定し、車速Ｖが値Ｖｒｅｆを超えるときステップ３０６に進み、車速Ｖが値Ｖｒｅｆ以下のときステップ３０９に進む。
ステップ３０６で、車両の操舵角θを微分して求めた操舵角速度ωの大きさ｜ω｜が予め定められた値ωｒｅｆ未満か否かを判定し、操舵角速度ωの大きさ｜ω｜が値ωｒｅｆ未満のときステップ３０７に進み、操舵角速度ωの大きさ｜ω｜が値ωｒｅｆ以上のときステップ３０９に進む。
ステップ３０７で、横加速度Ｇｙを車速Ｖで割ったＧｙ／Ｖからヨーレートγを減じたものにローパスフィルタ処理を行った車両の横滑り角速度ｄβの絶対値｜ｄβ｜が予め定められた値ｄβｒｅｆ未満か否かを判定し、横滑り角速度ｄβの絶対値｜ｄβ｜が値ｄβｒｅｆ未満のときステップ３０８に進み、横滑り角速度ｄβの絶対値｜ｄβ｜が値ｄβｒｅｆ以上のときステップ３０９に進む。
【００１６】
ステップ３０８で、定常旋回状態と判定し、フラグＦ（ｉ）の値を１にし、スタビリティファクタ演算器３３へ入力して定常旋回判定手順を終了する。
ステップ３０９で、定常旋回状態で無いと判定し、フラグＦ（ｉ）の値を０にし、スタビリティファクタ演算器３３へ入力して定常旋回判定手順を終了する。このフラグＦ（ｉ）はその制御周期における旋回状態が定常旋回状態であるか否かを示すフラグであり、定常旋回状態ならば１となる。また、ｉは今回の制御周期であることを示す添字であり、後述する（ｉ−１）は前回の制御周期であることを示す添字である。
【００１７】
この構成により、定常旋回の誤判定を防ぎ、精度よくスタビリティファクタを学習することが可能となる。
なお、これらの判定のうちステップ３０３で行うヨーレートに関する判定は車両が旋回を行っているかどうかを判定するためのものであり、操舵角θや横加速度Ｇｙを用いて判定してもよい。それ以外の判定は車両の旋回状態が定常旋回状態であるか否かを判定するためのものである。
また、一般に道路においてカントやバンク等の横勾配が設けられている場合に操舵角θに対するヨーレートγの値が変化するため、式（１）を用いてスタビリティファクタを計算すると、間違った値を推定する可能性がある。一般にカントの大きさは横加速度Ｇｙとヨーレートγと車速Ｖとの積γＶとの差に現れ、これは横滑り角速度ｄβと車速Ｖとの積にあたる。よって、横滑り角速度ｄβに関するステップ３０７での判定は車両の横滑りと路面カントの大きさとの両方を考慮している。
【００１８】
スタビリティファクタ演算器３３では、入力された車両の各状態量に基づき式（１）によりスタビリティファクタＡを演算し、車両が左旋回中であれば左スタビリティファクタ学習器３４に、右旋回中であれば右スタビリティファクタ学習器３５に演算したスタビリティファクタＡを送る。
なお、車両の旋回方向は定常旋回判定器３２の説明でも触れたようにヨーレートγに基づいて行うが、操舵角θや横加速度Ｇｙを用いて判定してもよい。
【００１９】
左スタビリティファクタ学習器３４では車両の旋回方向が左旋回である時に左スタビリティファクタを学習する。図５は、左旋回中に左スタビリティファクタ学習器３４が左スタビリティファクタを学習するスタビリティファクタ学習手順を示すフローチャートである。なお、ｉは今回の制御周期であることを示す添字であり、（ｉ−１）は前回の制御周期であることを示す添字である。
ステップ４０１で、今回の制御周期（ｉ）において定常旋回判定器３２より信号が入力され、今回の制御周期（ｉ）における旋回状態が定常旋回状態であるか否かをフラグＦ（ｉ）によって判定し、定常旋回状態であるときステップ４０２に進み、定常旋回状態でないときステップ４０６に進む。
ステップ４０２で、前回の制御周期（ｉ−１）におけるフラグＦ（ｉ−１）の値が１であるか否かを判定し、前回の制御周期（ｉ−１）におけるフラグＦ（ｉ−１）の値が１であるときステップ４０３に進み、前回の制御周期（ｉ−１）におけるフラグＦ（ｉ−１）の値が０であるときステップ４０４に進む。
ステップ４０３で、前回の制御周期（ｉ−１）までには既に定常旋回が開始されているとしてカウントｎをインクリメントしてステップ４０５に進む。
ステップ４０４で、今回の制御周期（ｉ）において定常旋回が開始されたとしてカウントｎの値を１としてステップ４０５に進む。
ステップ４０５で、スタビリティファクタの演算値を積算して、積算したスタビリティファクタの演算値の積算値を記憶して今回の制御周期（ｉ）におけるスタビリティファクタ学習手順を終了する。
【００２０】
ステップ４０６で、前回の制御周期（ｉ−１）におけるフラグＦ（ｉ−１）の値が１であるか否かを判定し、前回の制御周期（ｉ−１）におけるフラグＦ（ｉ−１）の値が１であるとき今回の制御周期（ｉ）で定常旋回が終了したと判定してステップ４０７に進み、前回の制御周期（ｉ−１）におけるフラグＦ（ｉ−１）の値が０であるときステップ４１０に進む。
ステップ４０７で、今回の一連の定常旋回中にインクリメントされているカウントｎの値が予め定められた値α以上であるか否か、つまり定常旋回が所定の時間以上継続したか否かを判定し、定常旋回が所定の時間以上継続したときステップ４０８に進み、定常旋回が所定の時間以上継続していないときステップ４１０に進む。
ステップ４０８で、カウントｎの値を採用しスタビリティファクタ演算値の積算値をカウントｎの値で割り、定常旋回中のスタビリティファクタの演算値の平均値を求める。
ステップ４０９で、定常旋回中のスタビリティファクタの演算値の平均値を学習値１回分とし、これを重み付き移動平均することにより求められた値を左スタビリティファクタ学習値として記憶して今回の制御周期（ｉ）におけるスタビリティファクタ学習手順を終了する。
ステップ４１０で、今回の制御周期（ｉ）でのスタビリティファクタの演算値を破棄して今回の制御周期（ｉ）におけるスタビリティファクタ学習手順を終了する。
【００２１】
右スタビリティファクタ学習器３５において実行されるスタビリティファクタ学習手順は、左スタビリティファクタ学習器３４において実行されるスタビリティファクタ学習手順と同様である。つまり、右旋回と判定された場合に定常旋回判定器３２から右スタビリティファクタ学習器３５に信号が入力され、左スタビリティファクタ学習器３４と同様に図５に示したフローチャートと同じ手順で右スタビリティファクタ学習値を求める。
この構成により、左右独立にスタビリティファクタを求めることにより、タイヤの片減りやステアリング機構状態の左右差等により、左右の車両のスタビリティファクタが異なる場合にもその違いを推定し、よりドライバに違和感を与えることのない制御を行うことができる。
なお、本構成において、定常旋回判定器３２においてステップ３０１〜ステップ３０７において実行する各条件を判定する順序は変更してもよく、図示した順序以外でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るスタビリティファクタ推定装置を搭載した車両の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るスタビリティファクタ推定装置で実行されるスタビリティファクタ推定手順を示すフローチャートである。
【図３】低周波サイン操舵の場合での操舵角とスタビリティファクタの演算値との関係を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る定常旋回判定器で実行される定常旋回判定手順を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る左スタビリティファクタ学習器または右スタビリティファクタ学習器で実行されるスタビリティファクタ学習手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
１０ａ  左前輪、１０ｂ  右前輪、１０ｃ  左後輪、１０ｄ  右後輪、１１  ステアリングホイール、１２  車両、２１  操舵角センサ、２２  横加速度センサ、２３  ヨーレートセンサ、２４  車速センサ、３０  スタビリティファクタ推定装置、３１  信号読込部、３２  定常旋回判定器、３３  スタビリティファクタ演算器、３４  左スタビリティファクタ学習器、３５  右スタビリティファクタ学習器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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