(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有し、前記車輌状態量は前後力、横力、ヨーモーメントである車輌の運動制御装置に於いて、ブレーキペダルの踏み込み状態を検出する手段と、ブレーキペダルが踏み込まれた状態にあるときには前記収束演算に於ける前後力の項の重みを他の項に対し相対的に高く設定する重み制御手段とを有することを特徴とする車輌の運動制御装置。
【請求項２】
車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有し、前記車輌状態量は前後力、横力、ヨーモーメントである車輌の運動制御装置に於いて、前記車輌状態量の前記目標値の大きさに応じて前記収束演算に於ける対応する項の重みを増減する重み制御手段を有することを特徴とする車輌の運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の運動制御装置に係り、更に詳細には車両の走行時の安定性を向上させる運動制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車輌の挙動を安定化させるに必要なヨーモーメントと各輪のスリップ率との関係は車輌や環境の状況により変化するが、従来の運動制御装置に於いては、運動制御装置に使用されるコンピュータのメモリ容量等の制約から各輪につき２乃至３程度の少数のマップしか設定することができず、従って挙動制御の精度に限界があり、そのため挙動制御効率は高いが車輌の安全性を損なう虞れがある後輪制動を積極的に使用することができない。
【０００３】
かかる問題に対処すべく、本願出願人はその先願にかかる出願公開前の特願平１０−１１４１２６号明細書及び図面に於いて、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有することを特徴とする車輌の運動制御装置を提案した。
【０００４】
この先の提案にかかる運動制御装置によれば、多数のマップを要することなく各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御することができ、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記先の提案にかかる運動制御装置に於いては、車輌状態量は典型的には前後力、横力、ヨーモーメントであるが、収束演算に於ける前後力、横力、ヨーモーメントの各項の重みが一定であるため、運転者に強い制動要求がある場合にも車輌の運動制御に運転者の制動要求を的確に反映させることができず、車輌の挙動安定化の必要が高い状況に於いて車輌挙動を十分に安定化できない場合がある。
【０００６】
例えば車輌の直進走行中に運転者がブレーキペダルを踏み込んだままステアリングホイールを操舵操作すると、収束演算により車輌の横力が確保されるため、車輌の前後力が減少して不足し、そのため運転者の制動要求が十分に反映されなくなる。また運転者の制動要求が十分に反映されるよう横力及びヨーモーメントの各項の重みが低めに設定されると、横力及びヨーモーメントが不足することに起因して車輌の運動制御性能が不十分になり易い。
【０００７】
本発明は、収束演算に於ける前後力、横力、ヨーモーメントの各項の重みが一定であるよう構成された上述の先の提案にかかる運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、収束演算に於ける前後力、横力、ヨーモーメントの各項の重みを運転者による制動操作や車輌の状態に応じて適宜に増減することにより、良好な運動制御性能を確保しつつ車輌の運動制御に運転者の制動要求を的確に反映させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有し、前記車輌状態量は前後力、横力、ヨーモーメントである車輌の運動制御装置に於いて、ブレーキペダルの踏み込み状態を検出する手段と、ブレーキペダルが踏み込まれた状態にあるときには前記収束演算に於ける前後力の項の重みを他の項に対し相対的に高く設定する重み制御手段とを有することを特徴とする車輌の運動制御装置（請求項１の構成）、又は車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数をタイヤモデルより算出する手段と、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値を車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出する手段と、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量を算出する手段と、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置を制御する手段とを有し、前記車輌状態量は前後力、横力、ヨーモーメントである車輌の運動制御装置に於いて、前記車輌状態量の前記目標値の大きさに応じて前記収束演算に於ける対応する項の重みを増減する重み制御手段を有することを特徴とする車輌の運動制御装置（請求項２の構成）によって達成される。
【０００９】
上記請求項１及び２の何れの構成の場合にも、車輪制御量の微少変化に対する車輌状態量の変化の微係数がタイヤモデルより算出され、車輌の運動を安定化させるための車輌状態量の目標値が車輌モデル若しくは運転者の要求に基づき算出され、前記微係数及び前記目標値を用いて収束演算により前記目標値を実現する各輪の目標制御量が算出され、前記目標制御量を実現するよう車輪操作装置が制御されるので、多数のマップを要することなく各輪の制御量が目標制御量に高精度に制御され、これにより車輌の運動が確実に且つ適正に安定化される。
【００１０】
特に請求項１の構成によれば、ブレーキペダルが踏み込まれた状態にあるときには、換言すれば運転者の制動要求があるときには、収束演算に於ける前後力の項の重みが横力若しくはヨーモーメントの項に対し相対的に高く設定されることによって前後力が重視されるので、車輌の運動制御に運転者の制動要求が的確に反映される。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、車輌状態量の目標値の大きさに応じて収束演算に於ける対応する項の重みが増減されるので、例えばヨーモーメントや横力の目標値が大きいときには車輌の安定性が重視されることによって車輌の運動制御性能が向上され、逆にヨーモーメントや横力の目標値が小さいときには相対的に前後力が重視されることによって車輌の減速が良好に行われる。
【００１２】
【本発明の基本原理】
タイヤモデルとして制動時の横力の低下、荷重移動、タイヤスリップ角、路面の摩擦係数が考慮されるブラッシュタイヤモデルを例に本発明の基本原理について説明する。
【００１３】
まずブラッシュタイヤモデルに基づき、各輪のタイヤが発生する前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi （ｉ＝fr、fl、rr、rl）を求め、また微小なスリップ率の変化によるタイヤ前後力変化及び横力変化を求める。
【００１４】
図１２に示されている如く、各輪のタイヤ１００の発生力Ｆti、即ち前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi の合力がタイヤの縦方向に対しなす角度をθi とし、タイヤのスリップ角をβi とし、タイヤのスリップ率をＳi （制動時が正、−∞＜Ｓ＜1.0 ）とし、路面の摩擦係数をμとし、タイヤの接地荷重をＷi とし、Ｋs 及びＫb を係数（正の定数）とすると、タイヤがロック状態にはない場合（ξi ≧０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式１及び２にて表され、タイヤがロック状態にある場合（ξ＜０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式３及び４にて表される。
【数１】
0003653182.tif 000002
【００１５】
尚係数Ｋb は図１３に示されている如く、スリップ率Ｓi が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi のグラフの原点に於ける傾きであり、係数Ｋs は図１４に示されている如く、スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi のグラフの原点に於ける傾きである。また cosθ、 sinθ、λ、ξはそれぞれ下記の式５〜８にて表される。
【数２】
0003653182.tif 000003
【００１６】
上記式１〜４をスリップ率Ｓi にて偏微分することにより、微小なスリップ率の変化に対する前後力変化及び横力変化（タイヤ座標系）を演算する（下記の式９及び１０）。
【数３】
0003653182.tif 000004
【００１７】
次に下記の式１１〜１８に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力を演算すると共に、モーメントを演算する。尚下記の各式に於いて、φf 及びφr はそれぞれ前輪及び後輪の舵角であり、Ｔr は車輌のトレッド幅であり、Ｌf 及びＬr はそれぞれ車輌の重心から前輪車軸及び後輪車軸までの距離であり、Ｔ（φf ）及びＴ（φr ）はそれぞれ下記の式１９及び２０にて表される値である。
【数４】
0003653182.tif 000005
【００１８】
【数５】
0003653182.tif 000006
【００１９】
【数６】
0003653182.tif 000007
【００２０】
【数７】
0003653182.tif 000008
【００２１】
【数８】
0003653182.tif 000009
【００２２】
同様に、下記の式２１〜２８に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力の偏微分値（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力の偏微分値（微係数）を演算すると共に、モーメントの偏微分値（微係数）を演算する。
【数９】
0003653182.tif 000010
【００２３】
【数１０】
0003653182.tif 000011
【００２４】
【数１１】
0003653182.tif 000012
【００２５】
【数１２】
0003653182.tif 000013
【００２６】
次にブラッシュモデルに基づき、各輪のスリップ率が目標スリップ率Ｓi であるときに発生する車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭを下記の式２９に従って推定演算する。
【数１３】
0003653182.tif 000014
【００２７】
次に下記の（Ａ）及び（Ｂ）の考え方に基づき、下記の式３０及び３１に従って目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算する。尚下記の式３０の右辺はスリップ率が０であるときに各輪に発生する前後力、横力、モーメントを表している。
【００２８】
（Ａ）車輌の運動制御により車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt は運動制御していないとき（スリップ率Ｓi が０であるとき）に発生する前後力Ｆxso 及びモーメントＭsoに対する上乗せ量であると見なす。
【００２９】
（Ｂ）運動制御していないときの横力Ｆyso を目標横力Ｆyaとすることにより、運動制御時の横力の低下を極力減らす。
【数１４】
0003653182.tif 000015
【００３０】
被制御４輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi による車体に作用する前後力の変化ｄＦx 、横力の変化ｄＦy 、モーメントの変化ｄＭは下記の式３２により表される。尚下記の式３２に於いて、ｄＳfr、ｄＳfl、ｄＳrr、ｄＳrlはそれぞれ右前輪、左前輪、右後輪、左後輪のスリップ率の微小変化量であり、Ｊはヤコビ行列である。
【数１５】
0003653182.tif 000016
【００３１】
次に目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を実現するスリップ率Ｓi を演算する。ただしこのスリップ率を解析的に解くことは困難であるため、以下の収束演算により求める。
【００３２】
いま現在の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差をΔとすると、Δは下記の式３３により表され、このΔを実現するスリップ率修正量のうち、Ｔをトランスポートとして下記の式３４にて表される評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳを求める。
【数１６】
0003653182.tif 000017
Ｌ＝δＳTＷdsδＳ＋（Ｓ＋δＳ）TＷs （Ｓ＋δＳ）＋ＥTＷf Ｅ……（３４）
【００３３】
式３４の評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳは下記の式３５の通りである。ただしＦx 、Ｆy 、Ｍはそれぞれ現在の被制御輪のスリップ率で発生している前後力、横力、モーメント（式２９）であり、Ｆxa、Ｆya、Ｍa はそれぞれ目標前後力、目標横力、目標モーメント（式３１）であり、Ｓ及びδＳはそれぞれ各輪のスリップ率（下記の式３６）及びスリップ率修正量（下記の式３７）であり、ＥはΔとδＳによる前後力、横力、モーメントの修正量との差（下記の式３８）であり、Ｗdsはスリップ率修正量δＳに対する重み（下記の式３９）であり、Ｗs はスリップ率Ｓに対する重み（下記の式４０）であり、Ｗf は各力に対する重み（下記の式４１）であり、各重みは０又は正の値である。
δＳ＝（Ｗds＋Ｗs ＋ＪTＷf Ｊ）-1（−Ｗs Ｓ＋ＪTＷf Δ）……（３５）
【００３４】
【数１７】
0003653182.tif 000018
【００３５】
【数１８】
0003653182.tif 000019
【００３６】
【数１９】
0003653182.tif 000020
【００３７】
【数２０】
0003653182.tif 000021
【００３８】
【数２１】
0003653182.tif 000022
【００３９】
【数２２】
0003653182.tif 000023
【００４０】
従って前回の目標スリップ率Ｓi をスリップ率修正量δＳi にて修正することにより、目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を達成する各輪の目標スリップ率Ｓi を演算することができる。
【００４１】
【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の構成に於いて、ブレーキペダルの踏み込み状態を検出する手段はブレーキペダルに対する踏力に対応する状態量を検出し、重み制御手段はブレーキペダルに対する踏力が基準値以上であるときにブレーキペダルに対する踏力に応じて収束演算に於ける前後力の項の重みを増大させるよう構成される（好ましい態様１）。
【００４２】
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、重み制御手段はヨーモーメントの目標値の大きさが基準値以上であるときにヨーモーメントの目標値の大きさに応じて収束演算に於ける横力及びヨーモーメントの項の重みを増減するよう構成される（好ましい態様２）。
【００４３】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、各輪の目標制御量を算出する手段は「実際の車輌状態量とその目標値との偏差」と「微係数と目標制御量の変化量との積」との差、目標制御量の変化量、目標制御量とその変化量との和の二乗和からなる評価関数の値が最小になるよう各輪の目標制御量の変化量を収束演算により算出し、目標制御量の変化量にて前回算出された目標制御量を修正するよう構成される（好ましい態様３）。
【００４４】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様３の構成に於いて、各輪のスリップ率が０であるときの車輌の前後力、横力、モーメントをそれぞれＦxso 、Ｆyso 、Ｍsoとして、前後力の目標値ＦxaはＦxsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxtとの和として演算され、横力の目標値ＦyaはＦyso に設定され、モーメントの目標値Ｍa はＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt との和として演算されるよう構成される（好ましい態様４）。
【００４５】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様４の構成に於いて、車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt の大きさが基準値以上であるときに目標モーメントＭt の大きさに応じて収束演算に於ける横力及びヨーモーメントの項の重みを増減するよう構成される（好ましい態様５）。
【００４６】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、各輪の目標制御量は目標スリップ率であるよう構成される（好ましい態様６）。
【００４７】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、車輪制御量は車輪のスリップ率であるよう構成される（好ましい態様７）。
【００４８】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、車輪操作装置は制駆動力制御装置であるよう構成される（好ましい態様８）。
【００４９】
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又は２の構成に於いて、タイヤモデルはブラッシュタイヤモデルであるよう構成される（好ましい態様９）。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００５１】
図１は本発明による車輌の運動制御装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【００５２】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の駆動輪である左右の後輪を示している。従動輪であり操舵輪でもある左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の転舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置１６によりタイロッド１８L 及び１８R を介して操舵される。
【００５３】
各車輪の制動力は制動装置２０の油圧回路２２によりホイールシリンダ２４FR、２４FL、２４RR、２４RLの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２２はリザーバ、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２６の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ２８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気式制御装置３０により制御される。
【００５４】
車輪１０FR〜１０RLにはそれぞれ車輪速度Ｖwi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を検出する車輪速度センサ３２FR、３２FL、３２RR、３２RLが設けられ、ステアリングホイール１４が連結されたステアリングコラムには操舵角φを検出する操舵角センサ３４が設けられている。また車輌１２にはそれぞれ車輌のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３６、前後加速度Ｇx を検出する前後加速度センサ３８、横加速度Ｇy を検出する横加速度センサ４０、車速Ｖを検出する車速センサ４２、ブレーキペダルに対する踏力に対応する状態量としてマスタシリンダ２８内の圧力を検出する圧力センサ４４が設けられている。尚操舵角センサ３４、ヨーレートセンサ３６及び横加速度センサ４０は車輌の左旋回方向を正としてそれぞれ操舵角、ヨーレート及び横加速度を検出する。
【００５５】
図示の如く、車輪速度センサ３２FR〜３２RLにより検出された車輪速度Ｖwiを示す信号、操舵角センサ３４により検出された操舵角φを示す信号、ヨーレートセンサ３６により検出されたヨーレートγを示す信号、前後加速度センサ３８により検出された前後加速度Ｇx を示す信号、横加速度センサ４０により検出された横加速度Ｇy を示す信号、車速センサ４２により検出された車速Ｖを示す信号、圧力センサ４４により検出されたマスタシリンダ圧力Ｐm を示す信号は電気式制御装置３０に入力される。尚図には詳細に示されていないが、電気式制御装置３０は例えば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一般的な構成のマイクロコンピュータを含んでいる。
【００５６】
電気式制御装置３０は、後述の如く図２乃至図６に示されたフローチャートに従い、各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt との和として車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算し、各輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi に対する車輌の前後力、横力、モーメントの変化を示す微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭを演算する。
【００５７】
また電気式制御装置３０は、目標前後力Ｆxaと実際の前後力Ｆx との差、目標横力Ｆyaと実際の横力Ｆy との差、目標モーメントＭa と実際のモーメントＭとの差及び微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭに基づき収束演算により前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭを演算し、前後力、横力、モーメントの修正量を達成するための各輪のスリップ率の修正量δＳi を演算し、前回演算された目標スリップ率をスリップ率修正量δＳi にて修正することにより今回の目標スリップ率Ｓi を演算し、必要に応じて目標スリップ率Ｓi を補正し、各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率になるよう各輪の制動力を制御する。
【００５８】
更に電気式制御装置３０は、ブレーキペダルに対する踏力に対応する状態量であるマスタシリンダ圧Ｐm が基準値以上であるときにはマスタシリンダ圧Ｐm に応じて収束演算に於ける前後力の項の重みを増大させ、また車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt の大きさが基準値以上であるときには目標モーメントＭt の大きさに応じて収束演算に於ける横力及びヨーモーメントの項の重みを増減する。
【００５９】
次に図２乃至図６に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於ける車輌の運動制御について説明する。尚図２に示されたゼネラル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。
【００６０】
まずステップ５０に於いては各輪のスリップ率Ｓi がそれぞれ初期値として０に設定され、ステップ１００に於いては車輪速度Ｖwi等を示す信号の読み込みが行われ、ステップ１５０に於いては図３に示されたルーチンに従って後輪のスリップ角βr が演算される。
【００６１】
ステップ２００に於いては図４に示されたルーチンに従って前回のステップ５００に於いて演算された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ、即ち現在の前後力、横力、モーメントが演算され、ステップ２５０に於いては図５に示されたルーチンに従って車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が演算される。
【００６２】
ステップ３００に於いては上記式９及び１０に従って微小なスリップ率の変化に対する各輪の前後力の変化及び横力の変化が演算されると共に、上記式２１〜２８及び式３２に従って車輌の前後力の微係数ｄＦx 、横力の微係数ｄＦy 、モーメントの微係数ｄＭが演算される。
【００６３】
ステップ３５０に於いては上記式３３に従ってそれぞれ前後力、横力、モーメントの目標値Ｆxa、Ｆya、Ｍa と実際の値Ｆx 、Ｆy 、Ｍとの偏差として車輌の前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭが演算される。
【００６４】
ステップ３５５に於いてはマスタシリンダ圧Ｐm に基づき図１０に示されたグラフに対応するマップより係数ＫFxが演算され、ステップ３６０に於いてはステップ２５０（後述のステップ２７５）に於いて演算された挙動制御の目標モーメントＭt に基づき図１１示されたグラフに対応するマップより係数ＫM が演算され、ステップ３６５に於いては上記式４１に於ける前後力、横力、モーメントに対する重みＷFx、ＷFy、ＷM の標準値をそれぞれＷFxo 、ＷFyo 、ＷMo（正の定数）として、下記の式４２に従って重みＷFx、ＷFy、ＷM が演算される。
ＷFx＝ＫFxＷFxo
ＷFy＝ＫM ＷFyo                                   ……（４２）
ＷM ＝ＫM ＷMo
【００６５】
ステップ４００に於いては現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを実現するスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量δＳi が上記式３５に従って演算される。
【００６６】
ステップ４５０に於いては前回の目標スリップ率Ｓi とステップ４００に於いて演算されたスリップ率の修正量δＳi との和（Ｓi ＋δＳi ）として修正後の目標スリップ率Ｓi が演算される。
【００６７】
ステップ５００に於いては図６に示されたルーチンに従って目標スリップ率Ｓi が必要に応じて補正され、ステップ５５０に於いては各輪の車輪速度Ｖwiに基づき各輪の実際のスリップ率が演算されると共に、各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率Ｓi になるよう各輪の制動力が車輪速度フィードバックにて制御され、しかる後ステップ１００へ戻る。
【００６８】
図３に示された後輪のスリップ角βr 演算ルーチンのステップ１５５に於いては、横加速度Ｇy と車速Ｖ及びヨーレートγの積Ｖγとの偏差Ｇy −Ｖγとして横加速度の偏差、即ち車輌の横すべり加速度Ｖydが演算され、横すべり加速度Ｖydが積分されることにより車体の横すべり速度Ｖy が演算され、車体の前後速度Ｖx （＝車速Ｖ）に対する車体の横すべり速度Ｖy の比Ｖy ／Ｖx として車体のスリップ角βが演算される。
【００６９】
ステップ１６０に於いてはＬr を車輌の重心と後輪車軸との間の車輌前後方向の距離として下記の式４３に従って後輪のスリップ角βr が演算される。
βr ＝β−Ｌr γ／Ｖ                            ……（４３）
【００７０】
ステップ１６５に於いては基準値βrcを正の定数として後輪のスリップ角βr が基準値βrcを越え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１７５へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１７０に於いて後輪のスリップ角βr が基準値βrcに設定される。
【００７１】
同様にステップ１７５に於いては後輪のスリップ角βr が−βrc未満であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはそのままステップ２００へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１８０に於いて後輪のスリップ角βr が−βrcに設定され、しかる後ステップ２００へ進む。
【００７２】
図４に示された目標スリップ率での車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ演算ルーチンのステップ２０５に於いては、操舵角φに基づき前輪の実舵角φf が演算されると共に、Ｌf を車輌の重心と前輪車軸との間の車輌前後方向の距離として下記の式４４に従って前輪のスリップ角βf が演算される。
βf ＝−φf ＋β＋Ｌf γ／Ｖ                        ……（４４）
【００７３】
ステップ２１０に於いてはｇを重力加速度として車体の前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき下記の式４５に従ってタイヤに対する路面の摩擦係数μが推定演算される。
μ＝（Ｇx2＋Ｇy2）1/2／ｇ                          ……（４５）
【００７４】
ステップ２１５に於いては車体の前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき当技術分野に於いて周知の要領にて各輪の荷重移動量ΔＷi が演算されると共に、各輪の支持荷重Ｗi が各輪の静荷重Ｗsiと荷重移動量ΔＷi との和（Ｗsi＋ΔＷi ）として演算される。
【００７５】
ステップ２２０に於いては各輪のグリップ状態の判定値ξi が上記式８に従って演算され、ステップ２２５に於いては判定値ξi が正又は０であるか否かの判別、即ち車輪がグリップ状態にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときには上記式１及び２に従って各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算され、否定判別が行われたときにはステップ２３５に於いて上記式３及び４に従って各輪の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi が演算される。尚ステップ２２５〜２３５は各輪毎に実行される。
【００７６】
ステップ２４０に於いては車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭに対する各輪の成分が上記式１１〜２０に従って演算され、ステップ２４５に於いては上記式２９に従って車輌の実際の前後力Ｆx 、実際の横力Ｆy 、実際のモーメントＭが演算され、しかる後ステップ２５０へ進む。
【００７７】
図５に示された車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa 演算ルーチンのステップ２５５に於いては、Ｋh をスタビリティファクタとしＨをホイールベースとして下記の式４６に従って目標ヨーレートγc 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４７に従って基準ヨーレートγt が演算される。尚目標ヨーレートγc 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。
γc ＝Ｖφ／（１＋Ｋh Ｖ2）Ｈ                     ……（４６）
γt ＝γc ／（１＋Ｔｓ）                          ……（４７）
【００７８】
ステップ２６０に於いては下記の式４８に従ってドリフトアウト量ＤＶが演算される。尚ドリフトアウト量ＤＶはＨをホイールベースとして下記の式４９に従って演算されてもよい。
ＤＶ＝（γt −γ）                                ……（４８）
ＤＶ＝Ｈ（γt −γ）／Ｖ                          ……（４９）
【００７９】
ステップ２６５に於いてはヨーレートγの符号に基づき車輌の旋回方向が判定され、ドリフトアウト状態量ＤＳが車輌が左旋回のときにはＤＶとして、車輌が右旋回のときには−ＤＶとして演算され、演算結果が負の値のときにはドリフトアウト状態量は０とされる。
【００８０】
ステップ２７０に於いてはドリフトアウト状態量ＤＳに基き図７に示されたグラフに対応するマップより係数Ｋg が演算され、ステップ２７５に於いてはＫm1及びＫm2をそれぞれ正の定数とし、βd を車輌のスリップ角βの微分値とし、βt 及びβtdをそれぞれ車輌の目標スリップ角及び目標スリップ角の微分値として下記の式５０に従って挙動制御の目標モーメントＭt が演算される。尚目標スリップ角βt 及び目標スリップ角の微分値βtdは何れも０であってもよい。
Ｍt ＝Ｋm1（β−βt ）＋Ｋm2（βd −βtd）          ……（５０）
【００８１】
ステップ２８０に於いては下記の式５１に従って係数Ｋg と目標モーメントＭt と重力加速度ｇとの積として挙動制御の目標前後力Ｆxtが演算される。Ｆxt＝−Ｋg Ｍt ｇ                                  ……（５１）
【００８２】
ステップ２８５に於いては各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoが上記式３０に従って演算され、ステップ２９０に於いては車輌の目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa が上記式３１に従って演算され、しかる後ステップ３００へ進む。
【００８３】
図６に示された目標スリップ率補正演算ルーチンのステップ５０５に於いては、目標モーメントＭa が負であり且つ後輪のスリップ角βr が正であり且つ車輌のヨーレートγが正であ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５１０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ５１５に於いて後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlがそれぞれ０に設定され、しかる後ステップ５５０へ進む。
【００８４】
ステップ５１０に於いては目標モーメントＭa が正であり且つ後輪のスリップ角βr が負であり且つ車輌のヨーレートγが負であ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５１５へ進み、否定判別が行われたときにはそのままステップ５５０へ進む。
【００８５】
かくして図示の実施形態によれば、ステップ１５０に於いて後輪のスリップ角βr が演算され、ステップ２００に於いて現在の車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭが演算され、ステップ２５０に於いて各輪のスリップ率Ｓi が０であるときの車輌の前後力Ｆxso 、横力Ｆyso 、モーメントＭsoと車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt との和として車輌の目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa が演算され、ステップ３００に於いて各輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi に対する車輌の前後力、横力、モーメントの変化を示す微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭが演算される。
【００８６】
またステップ３５０に於いて目標前後力Ｆxaと実際の前後力Ｆx との差、目標横力Ｆyaと実際の横力Ｆy との差、目標モーメントＭa と実際のモーメントＭとの差及び微係数ｄＦx 、ｄＦy 、ｄＭに基づき収束演算により前後力の修正量δＦx 、横力の修正量δＦy 、モーメントの修正量δＭが演算され、ステップ４００に於いて前後力、横力、モーメントの修正量を達成するための各輪のスリップ率の修正量δＳi が演算され、ステップ４５０に於いて前回演算された目標スリップ率がスリップ率修正量δＳi にて修正されることにより今回の目標スリップ率Ｓi が演算され、ステップ５００に於いて必要に応じて目標スリップ率Ｓi が補正され、ステップ５５０に於いて各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率になるよう制御される。
【００８７】
従って図示の実施形態によれば、車輌の前後力Ｆx が目標前後力Ｆxaになり、横力Ｆy が目標横力Ｆyaになり、モーメントＭが目標モーメントＭa になるよう各輪のスリップ率が制御されるので、車輌の運動、特に旋回時の挙動を確実に安定化させることができる。
【００８８】
この場合、マスタシリンダ圧Ｐm 、即ちブレーキペダルに対する踏力が基準値以上であるときには、ステップ３５５に於いてマスタシリンダ圧Ｐm に応じて係数ＫFxが演算され、ステップ３６５に於いて収束演算に於ける前後力に対する重みＷFxが増大されることによって横力に対する重みＷFy及びモーメントに対する重みＷM に比して前後力に対する重みＷFxが相対的に高く設定されるので、車輌の運動制御に確実に運転者の制動要求を反映させることができる。
【００８９】
また車輌の挙動を安定化させるための目標モーメントＭt の大きさが基準値以上であるときには、ステップ３６０に於いて目標モーメントＭt の大きさに応じて係数ＫM が演算され、ステップ３６５に於いて収束演算に於ける横力の項の重みＷFy及びヨーモーメントの項の重みＷM が増減されるので、目標ヨーモーメントＦxaや目標横力Ｆyaが大きいときには車輌の安定性を重視して車輌の運動制御性能を向上させることができ、逆に目標ヨーモーメントや目標横力が小さいときには相対的に前後力を重視して車輌の減速を良好に行うことができる。
【００９０】
特に図示の実施形態によれば、各輪のスリップ率修正量δＳi は現在の車輌の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差Δを実現するスリップ率修正量のうち、上記式３４にて表される評価関数Ｌを最小化する各輪のスリップ率の修正量として上記式３５に従って演算されるので、車輌や車輌の走行環境毎に各輪のスリップ率と車輌の運動を安定化させるための前後力、横力、モーメントとの間を対応関係を示す多数のマップを設定する必要がなく、これにより運動制御装置を簡便に構成することができ、また目標前後力、目標横力、目標モーメントを実現する各輪のスリップ率Ｓi が解析により演算される場合に比して迅速に目標スリップ率を演算することができ、これにより車輌の運動を応答遅れなく適切に制御することができる。
【００９１】
また車輌の運動を安定化させるための目標状態量が目標前後力及び目標モーメントのみである場合には、横力の低下が考慮されないため、車輌のコーストレース性が悪化し易いが、図示の実施形態によれば、目標前後力及び目標モーメントに加えて目標横力が考慮されるので、横力の低下に起因する車輌のコーストレース性の悪化を確実に回避することができる。
【００９２】
また図８に示されている如く、後輪１０RR及び１０RLのスリップ角βr の大きさが大きいときには、後輪に小さい前後力を発生させる場合にもこれらの目標スリップ率Ｓrr及びＳrlが高い値になり、かかる状況に於いて旋回方向が逆転されると、後輪の車輪速度が小さ過ぎて車輌がスピンし易くなる。
【００９３】
図示の実施形態によれば、ステップ１６５〜１８０に於いて後輪のスリップ角βr の大きさが大きいときには後輪のスリップ角βr が基準値βrc又は−βrcに設定された状態にてステップ２００以降が実行されるので、後輪の実際のスリップ角の大きさが大きいときにも後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlが高い値に演算されることがなく、従って車輌の旋回方向が逆転される場合にも後輪の車輪速度が小さ過ぎることに起因して車輌がスピン状態になることを確実に回避することができる。
【００９４】
更に図９に示されている如く、目標モーメントＭa と後輪のスリップ角βr の符号が逆の場合には、後輪の横力Ｆyrr 、Ｆyrl を低下させて目標モーメントを達成するよう後輪の目標スリップ率Ｓrr、Ｓrlが高い値に演算され、かかる状況にて後輪のスリップ角の符号が逆転すると、後輪の横力の方向も逆転する。しかし後輪の目標スリップ率が高く後輪の横力が小さいので、目標モーメントが達成されず、そのため後輪の目標スリップ率が急激に低くなり、かかる後輪の目標スリップ率の急激な変化が旋回方向の逆転時に発生すると、後輪の制動力の低減が間に合わず、車輌のスピンが助長されてしまう。
【００９５】
これに対し図示の実施形態によれば、ステップ５０５又は５１０に於いて目標モーメント及び後輪のスリップ角の符号が逆の関係であることが判別されるとステップ５１５に於いて後輪の目標スリップ率Ｓrr及びＳrlがそれぞれ０に低減されるので、後輪のスリップ角の符号が逆転しても目標スリップ率は急激に変化せず、後輪の制動力の低減の遅れに起因して車輌のスピンが助長されることを確実に回避することができる。
【００９６】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態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形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００９７】
例えば上述の実施形態に於いては、ブレーキペダルの踏み込み状態を検出する手段はマスタシリンダ圧Ｐm を検出する圧力センサ４４であるが、ブレーキペダル２６に対する踏力を検出する踏力センサやブレーキペダル２６のストロークを検出するストロークセンサであってもよい。
【００９８】
また上述の実施形態に於いては、マスタシリンダ圧Ｐm に基づき図１０に示されたグラフに対応するマップより係数ＫFxが演算され、この係数ＫFxを用いて前後力に対する重みＷFxが演算されるようになっているが、車輌の挙動制御の目標前後力Ｆxtが運転者の制動要求を反映するよう演算される場合には、係数ＫFxが目標前後力Ｆxtに応じて演算されてもよい。
【００９９】
また上述の実施形態に於いては、マスタシリンダ圧Ｐm に応じて係数ＫFxが演算され、収束演算に於ける前後力の項の重みＷFxが増大されると共に、目標モーメントＭt の大きさに応じて係数ＫM が演算され、収束演算に於ける横力の項の重みＷFy及びヨーモーメントの項の重みＷM が増減されるようになっているが、マスタシリンダ圧Ｐm に応じて重みＷFy若しくはＷM が低減されることにより重みＷFxが重みＷFy若しくはＷM に対し相対的に高く設定されてもよく、また重みＷFxの変更又は横力及びヨーモーメントの項の重みＷFy、ＷMの変更の何れかが省略されてもよい。
【０１００】
また上述の実施形態に於いては、ステップ２５０に於いて車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算するための式３１に於いて挙動制御の目標横力が０に設定されるようになっているが、挙動制御の目標横力ＦytがＫy1及びＫy2をそれぞれ正の定数として目標モーメントＭt と同様下記の式５２に従って演算され、車輌の目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が下記の式５３に従って演算されてもよい。
【０１０１】
Ｆyt＝Ｋy1（β−βt ）＋Ｋy2（βd −βtd）        ……（５２）
【数２３】
0003653182.tif 000024
【０１０２】
また上述の実施形態に於いては、ステップ５５０に於いて各輪の制動力が制御されることにより各輪の実際のスリップ率が目標スリップ率Ｓi に制御されるようになっているが、図には示されていないエンジンの出力が制御されることにより、各輪の制動力若しくは駆動力が制御されてもよい。
【０１０３】
更に上述の実施形態に於いては、挙動制御の目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt はステップ２５５〜ステップ２８０に従って演算されるようになっているが、挙動制御の目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt 又は挙動制御の目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆyt、目標モーメントＭy は当技術分野に於いて公知の任意の態様にて演算されてよい。
【０１０４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかである如く、本発明によれば、多数のマップを要することなく車輌の運動を安定化させるための各輪の制御量を目標制御量に高精度に制御することができ、これにより車輌の運動を確実に且つ適正に安定化させることができ、特に請求項１の構成によれば、車輌の運動制御に運転者の制動要求を的確に反映させることができ、また請求項２の構成によれば、車輌の運動制御を車輌状態量の目標値の大きさに応じて最適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車輌の運動制御装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図示の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図３】図２に示されたフローチャートのステップ１５０に於ける後輪スリップ角βr 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図２に示されたフローチャートのステップ２００に於ける実際の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭ演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図２に示されたフローチャートのステップ２５０に於ける目標前後力Ｆxa、横力Ｆya、モーメントＭa 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図２に示されたフローチャートのステップ５００に於ける目標スリップ率Ｓi 演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】ドリフトアウト状態量ＤＶと係数Ｋg との間の関係を示すグラフである。
【図８】左右後輪のスリップ角βr の大きさが大きい状況を示す説明図である。
【図９】目標モーメントＭa 及び後輪のスリップ角βr の符号が逆の関係にある状況を示す説明図である。
【図１０】マスタシリンダ圧Ｐm と係数ＫFxとの関係を示すグラフである。
【図１１】挙動制御の目標モーメントＭt と係数ＫM との関係を示すグラフである。
【図１２】タイヤの発生力Ｆtiがタイヤの横方向に対しなす角度θi 等を示す説明図である。
【図１３】スリップ率が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi の関係を示すグラフである。
【図１４】スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０FR〜１０RL…車輪
２０…制動装置
２８…マスタシリンダ
３０…電気式制御装置
３２FR〜３２RL…車輪速度センサ
３４……操舵角センサ
３６…ヨーレートセンサ
３８…前後加速度センサ
４０…横加速度センサ
４２…車速センサ
４４…圧力センサ
【図１】
0003653182.tif 000025
【図２】
0003653182.tif 000026
【図３】
0003653182.tif 000027
【図４】
0003653182.tif 000028
【図５】
0003653182.tif 000029
【図６】
0003653182.tif 000030
【図７】
0003653182.tif 000031
【図８】
0003653182.tif 000032
【図９】
0003653182.tif 000033
【図１０】
0003653182.tif 000034
【図１１】
0003653182.tif 000035
【図１２】
0003653182.tif 000036
【図１３】
0003653182.tif 000037
【図１４】
0003653182.tif 000038