(57)【要約】【課題】  簡単に装着可能なセンサを用い、必要最小限の信号で車体スリップ角を推定する方法と、この車体スリップ角を用いて四輪の各スリップ角を推定する方法を提供する。【解決手段】  車体重心部に設けた第１及び第２の加速度センサ１１，１２と、車輪の速度を検出する車輪速センサ１３の各出力を、車体スリップ角推定手段１４にてＡ／Ｄ変換し、更に、サンプリング時間間隔Δｔ毎の車両の前後加速度ａx、横加速度ａy、車体速度Ｖを求め、上記前後加速度ａxと横加速度ａyと車体速度Ｖ、及び、サンプリング時間間隔Δｔを用い、車体スリップ角の推定値βを演算するとともに、四輪スリップ角推定手段１７にて、上記車体スリップ角の推定値β、車体速度Ｖ、舵角δ及びヨーレートγを用いて、四輪の各スリップ角αL,F，αR,F，αL,R，αR,Rをそれぞれ推定するようにした。【選択図】        図１
2006256469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間間隔毎に、車両の前後加速度、横加速度及び車体速度を測定し、この測定された車両の前後加速度、横加速度及び車体速度を用いて車体スリップ角を推定することを特徴とする車体スリップ角の推定方法。
【請求項２】
所定の時間間隔をΔｔ、車両の前後加速度をａx、横加速度をａy、車体速度をＶとしたとき、車体スリップ角の推定値βを、以下の式（１）を用いて算出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車体スリップ角の推定方法。
【数１】
2006256469.tif 000007
【請求項３】
車体スリップ角、車体速度、ヨーレート、及び、タイヤの舵角とを用いて、車両に装着された四輪の各スリップ角を推定する方法において、上記車体スリップ角として、請求項１または請求項２に記載の車体スリップ角の推定方法により推定された車体スリップ角の推定値を用いたことを特徴とする四輪のスリップ角の推定方法。
【請求項４】
車体スリップ角の推定値をβ、車体速度をＶとしたとき、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の各スリップ角αL,F，αR,F，αL,R，αR,Rを下記の数式（２）〜（４）を用いて推定することを特徴とする請求項３に記載の四輪のスリップ角の推定方法。
【数２】
2006256469.tif 000008
但し、δはタイヤの舵角、γはヨーレート、ｌはホイールベース、ｄはトレッドベースを表わし、添字ｆはフロント、添え字ｒはリアを表わす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行時における車体スリップ角と四輪の各スリップ角とを推定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、安全性向上のため、走行中の車両の状態を表わす信号をセンサーによりモニターし、その情報を車体制御システムへフィードバックすることにより、車両の走行安定性を高める試みがなされている。特に、コーナリング中の車両では安定性を失うと危険であることが事故調査から指摘されている。
コーナリング中の操縦安定性を高める技術の一つとして、車体スリップ角制御が知られている。上記車体スリップ角は、車両の旋回時においてタイヤの転動方向と車両の進行方向との間に生じるズレで、この車体スリップ角が増加するとタイヤに作用する横力が増大する。そこで、上記車体スリップ角を推定し、この車体スリップ角の推定値を用いて旋回中の各車輪にかかる制動力の大きさを適宜増加させる制御を行うことにより、上記車体スリップ角を減少させ、コーナリング中の車両の安定性を確保することができる。
【０００３】
車体スリップ角βは、車体の向いている方向と車体速度のなす方向の差分によって表わされる角度であり、次式で表わせる。
β＝ｔａｎ-1(Ｖy／Ｖx)
ここで、Ｖxは前後方向速度、Ｖyは横方向速度を表わす。
しかしながら、一般に、上記Ｖx，Ｖyを直接測定するためには高精度の対地速度センサを必要とするため、上記Ｖx，Ｖyを直接測定することはコストや大きさに問題があり実用的ではないことから、現状では、上記車体スリップ角βを推定によって求める方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
車体スリップ角βの推定方法としては、ヨーレートをγ、横加速度をＧy、車体速度をＶbとして、車体スリップ角βの変化を、（Δβ／Δｔ）＝γ−Ｇy／Ｖbから求め、この（Δβ／Δｔ）を積分して求める方法や、車体モデルとして車体スリップ角βを含む車体の運動方程式をを作成し、計測信号として、車体速度Ｖ、ヨーレートγ、舵角δを各対応センサで計測し、状態方程式を上記βについて解き、車体スリップ角βを推定する方法などが提案されている（例えば、特許文献１，２、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３３４７６号公報
【特許文献２】特開２００１−２５５１４０号公報
【非特許文献１】安部正人；自動車の運動と制御，山海堂，１９９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記車体スリップ角βを積分して求める方法では、時間が長くなるにつれて推定誤差が増大してしまい正確な車体スリップ角を求めることが困難であった。
また、車体モデルを立てて車体スリップ角βを推定する方法では、車体スリップ角βの精度が車体モデルの精度に依存するため、モデルの構築が大変であることと、安定な状態では車体モデルが車両の走行状態をよく表わしていても、外乱等の作用により車体やタイヤが不安定になった場合には、上記車体モデルの精度が低下し、それに伴い推定される車体スリップ角βの精度も低下するという欠点がある。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単に装着可能なセンサを用いて、必要最小限の信号で車体スリップ角を推定する方法と、この車体スリップ角を用いて四輪の各スリップ角を推定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の請求項１に記載の発明は、走行中の車体スリップ角を推定する方法であって、所定の時間間隔毎に、車両の前後加速度、横加速度及び車体速度を測定し、この測定された車両の前後加速度、横加速度及び車体速度を用いて車体スリップ角を推定することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車体スリップ角の推定方法において、所定の時間間隔、すなわち、測定のサンプリング時間間隔をΔｔ、車両の前後加速度ａx、横加速度ａy、車体速度をＶとしたとき、車体スリップ角の推定値βを、以下の式（１）を用いて算出するようにしたものである。
【数１】
2006256469.tif 000003
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、車体スリップ角、車体速度、ヨーレート、及び、タイヤの舵角とを用いて、車両に装着された四輪の各スリップ角を推定する方法であって、上記車体スリップ角として、請求項１または請求項２に記載の車体スリップ角の推定方法により推定された車体スリップ角の推定値を用いたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の四輪のスリップ角の推定方法において、車体スリップ角の推定値をβ、車体速度をＶとしたとき、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の各スリップ角αL,F，αR,F，αL,R，αR,Rを下記の数式（２）〜（４）を用いて推定することを特徴とする。
【数２】
2006256469.tif 000004
但し、δはタイヤの舵角、γはヨーレート、ｌはホイールベース、ｄはトレッドベースを表わし、添字ｆはフロント、添え字ｒはリアを表わす。
なお、舵角δは、ハンドルの舵角ではなく、タイヤの舵角で、周知の舵角センサにより測定される。また、ヨーレートγは、例えば、ジャイロセンサにより測定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、走行中の車体スリップ角を推定する際に、車輪速センサや加速度センサなどの簡単に装着可能なセンサを用いて、所定の時間間隔で、車両の前後加速度、横加速度及び車体速度を測定し、上記各時刻毎の前後加速度、横加速度及び車体速度を用いて車体スリップ角βを推定するようにしたので、複雑なアルゴリズムや積分を行うことなく、センサー信号からリアルタイムで車体スリップ角を推定することができる。
また、この車体スリップ角の推定値と車体速度、タイヤの舵角、及び、ヨーレートとを用いれば、車両に装着された四輪の各スリップ角を精度よく推定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るスリップ角推定装置１０の概略構成を示すブロック図で、同図において、１１，１２は車体重心部に設けられた、車体の進行方向の加速度（前後加速度）及び横方向の加速度（横加速度）をそれぞれ計測する第１及び第２の加速度センサ、１３はギアセンサなどの車輪速計測手段である車輪速センサ、１４はＡＤ変換部１４ａとスリップ角演算部１４ｂとを備え、上記各センサ１１〜１３で計測された車両の前後加速度ａx、横加速度ａy、及び、車体速度Ｖを用いて、走行中の当該車両の車体スリップ角の推定値βを算出する車体スリップ角推定手段、１５は操舵輪の角度(舵角)δを計測する舵角センサ、１６は車体の重心近傍に設けられたヨーレートセンサ、１７は上記車体スリップ角推定手段１４で推定された車体スリップ角βと、上記舵角センサ１５で計測した舵角δと、ヨーレートセンサ１６で計測したヨーレートγとから、四輪の各スリップ角を推定する四輪スリップ角推定手段である。
【００１０】
ここで、上記車体スリップ角推定手段１４の動作について説明する。
車体スリップ角推定手段１４では、ＡＤ変換部１４ａにより、上記各センサ１１〜１３の各出力(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、サンプリング時間間隔Δｔ毎に車両の前後加速度ａx、横加速度ａy、車体速度Ｖをそれぞれ検出し、これをスリップ角演算部１４ｂに送る。スリップ角演算部１４ｂでは、上記前後加速度ａx、横加速度ａy、車体速度Ｖと、サンプリング時間間隔Δｔとを用い、下記の数式（１）により、車体スリップ角の推定値βを演算する。
【数１】
2006256469.tif 000005
本例では、上記前後加速度ａx、横加速度ａy、及び、車体速度Ｖは、それぞれ、サンプリング時間間隔Δｔ毎に計測された時刻ｔにおける上記センサ１１〜１３の出力から求めているので、センサ信号からリアルタイムで時刻ｔにおける車体スリップ角βを求めることができる。したがって、従来のように複雑なアルゴリズムや積分を必要とせず、速やかにかつ正確に車体スリップ角βを推定することができる。
【００１１】
上記車体スリップ角の推定値βは四輪スリップ角推定手段１７に送られる。
四輪スリップ角推定手段１７では、上記車体スリップ角の推定値βと車体速度Ｖと上記舵角センサ１５で計測された舵角δと上記ヨーレートセンサ１６で計測されたヨーレートγとから、四輪の各スリップ角を推定する。
具体的には、図２に示すような、重心Ｇから前／後輪まで距離（ホイールベース）がそれぞれｌf，ｌrで、左右の車輪間の距離（トレッドベース）がそれぞれｄf，ｄrである車両の２次元モデルを用いると、四輪（左前輪、右前輪、左後輪、右後輪）の各スリップ角αL,F，αR,F，αL,R，αR,Rは、車体スリップ角の推定値をβ、車体速度をＶ、舵角をδ、ヨーレートをγとすると、下記の数式（２）〜（４）を用いて推定することができる。
【数２】
2006256469.tif 000006
【００１２】
このように、本最良の形態によれば、車体重心部に設けた第１及び第２の加速度センサ１１，１２と、車輪の速度を検出する車輪速センサ１３の各出力を、車体スリップ角推定手段１４にてＡ／Ｄ変換し、更に、サンプリング時間間隔Δｔ毎の車両の前後加速度ａx、横加速度ａy、車体速度Ｖを求め、上記前後加速度ａxと横加速度ａyと車体速度Ｖ、及び、サンプリング時間間隔Δｔを用い、車体スリップ角の推定値βを演算するとともに、四輪スリップ角推定手段１７にて、上記車体スリップ角の推定値β、車体速度Ｖ、舵角δ及びヨーレートγを用いて、四輪の各スリップ角αL,F，αR,F，αL,R，αR,Rをそれぞれ推定するようにしたので、複雑なアルゴリズムや積分を行うことなく、センサー信号からリアルタイムで車体スリップ角及び四輪の各スリップ角を推定することができる。
【実施例】
【００１３】
車両の重心点にCrossbow社製の加速度センサ、及び、ヨーレートセンサ（VG700AA）を装着し、舵角センサにより舵角信号、速度信号は遊輪速度またはＡＢＳに用いられる推定速度信号を取出せるように車体を改造し、上記式（１），（５）を用いて車体スリップ角β及び右リヤのスリップ角αR,Rを推定した結果を図３（ａ），（ｂ）に示す。
また、上記結果の妥当性を検証するため、高精度の対地速度センサ（光学式非接触速度計）を車体に装着して、前後方向速度Ｖxと横方向速度Ｖyとを直接測定し、下記の式を用いて車体スリップ角βexpを算出し、本発明の車体スリップ角の推定値βと比較した結果を図４に示す。
βexp＝ｔａｎ-1 (Ｖy／Ｖx) 
図４のグラフから明らかなように、本発明による車体スリップ角の推定値βと、車体スリップ角の実測値βexとは優れた相関性を示していることが分かる。
これにより、本発明の車体スリップ角の推定値β、及び、この車体スリップ角βの推定値を用いて推定された四輪の各スリップ角αL,F，αR,F，αL,R，αR,Rは、実用上、十分な精度を有していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
このように、本発明によれば、複雑なアルゴリズムや積分を行うことなく、走行中の車体スリップ角や四輪の各スリップ角を、車輪速センサや加速度センサなどの簡単に装着可能なセンサの信号からリアルタイムで推定することができるので、これらの情報を車体制御システムへフィードバックすることにより、コーナリング中の車両の安定性を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の最良の形態に係るスリップ角の推定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】車両の２次元モデルを示す図である。
【図３】車体スリップ角βと右リヤスリップ角αR,Rの推定結果を示す図である。
【図４】車体スリップ角βの推定値と車体スリップ角の実測値βexとの相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  スリップ角推定装置、１１，１２  加速度センサ、１３  車輪速センサ、
１４  車体スリップ角推定手段、１４ａ  ＡＤ変換部、１４ｂ  スリップ角演算部、
１５  舵角センサ、１６  ヨーレートセンサ、１７  四輪スリップ角推定手段。
【図１】
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【図２】
2006256469.tif 000010
【図３】
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【図４】
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