(57)【要約】【課題】舵角に対する応答遅れを抑制することができる車両制御装置を提供する。【解決手段】  車両制御装置１は、車両のヨーレートを計測するヨーレートセンサ３と、車両の舵角を計測する舵角センサ４と、ＥＣＵ５とを備えている。ＥＣＵ５は、舵角センサ４の計測値に基づいて、車両のヨーレートを推定するヨーレート推定部８と、目標ヨーレートとヨーレートセンサ３によるヨーレート計測値γとの偏差を求める偏差演算部９と、目標ヨーレートとヨーレート推定部８で算出されたヨーレート推定値γδとの偏差を求める偏差演算部１０と、偏差演算部９で算出された偏差にＰ項ゲインＫＰを乗じてＰ項制御ＥＰＳトルクを求めると共に、偏差演算部１０で算出された偏差にＤ項ゲインＫＤを乗じてＤ項制御ＥＰＳトルクを求めるフィードバック用制御量演算部１１と、Ｐ項制御ＥＰＳトルクとＤ項制御ＥＰＳトルクとを加算する加算部１３とを有している。【選択図】図１
2011068207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のヨーレートが目標ヨーレートとなるように前記車両を制御する車両制御装置において、
前記車両のヨーレートを計測するヨーレートセンサと、
前記車両の舵角を計測する舵角センサと、
前記舵角センサの計測値に基づいて前記車両のヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、
前記ヨーレートセンサにより得られたヨーレート計測値と前記ヨーレート推定手段により得られたヨーレート推定値とをフィードバックし、前記ヨーレート計測値及び前記ヨーレート推定値に基づいて前記車両のヨーレートを前記目標ヨーレートにするための車両制御量を求める制御量演算手段とを備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記制御量演算手段は、前記目標ヨーレートと前記ヨーレート計測値との偏差に比例項フィードバックゲインを乗じて比例項制御量を求める手段と、前記目標ヨーレートと前記ヨーレート推定値との偏差に微分項フィードバックゲインを乗じて微分項制御量を求める手段と、前記比例項制御量と前記微分項制御量とを加算して前記車両制御量を求める手段とを有することを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制御量演算手段は、前記車両が走行する路面のミューが所定値よりも低いことを検知したときに、前記比例項フィードバックゲイン及び前記微分項フィードバックゲインを小さくするゲイン変更手段を更に有することを特徴とする請求項２記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のヨーレートが目標ヨーレートとなるように車両を制御する車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、車両の車速、横方向加速度及びヨーレートを検出し、所定の処理を行い、車両のヨー運動を制御するようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両のヨーレートのフィードバック制御を行う際に、フィードバックするヨーレート情報としてヨーレートセンサの計測値のみを用いると、ドライバの操作するステアリング舵角に対して応答遅れが生じてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、舵角に対する応答遅れを抑制することができる車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両のヨーレートが目標ヨーレートとなるように車両を制御する車両制御装置において、車両のヨーレートを計測するヨーレートセンサと、車両の舵角を計測する舵角センサと、舵角センサの計測値に基づいて車両のヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、ヨーレートセンサにより得られたヨーレート計測値とヨーレート推定手段により得られたヨーレート推定値とをフィードバックし、ヨーレート計測値及びヨーレート推定値に基づいて車両のヨーレートを目標ヨーレートにするための車両制御量を求める制御量演算手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の車両制御装置においては、ヨーレートセンサにより車両のヨーレートを計測することに加え、舵角センサにより車両の舵角を計測し、その計測値に基づいて車両のヨーレートを推定する。そして、ヨーレートセンサにより得られたヨーレート計測値と舵角センサの計測値に基づいて推定されたヨーレート推定値とをフィードバックし、これらのヨーレート計測値及びヨーレート推定値に基づいて車両のヨーレートを目標ヨーレートにするための車両制御量を求める。そして、その車両制御量に応じて車両を制御する。このようにヨーレートセンサにより得られたヨーレート計測値だけでなく、舵角センサの計測値に基づいて推定されたヨーレート推定値をも用いて、車両のヨーレートのフィードバック制御を行うので、車両の舵角に対する応答遅れを抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、制御量演算手段は、目標ヨーレートとヨーレート計測値との偏差に比例項フィードバックゲインを乗じて比例項制御量を求める手段と、目標ヨーレートとヨーレート推定値との偏差に微分項フィードバックゲインを乗じて微分項制御量を求める手段と、比例項制御量と微分項制御量とを加算して車両制御量を求める手段とを有する。
【０００９】
車両の定常的な動きについては、ＰＩＤフィードバック制御のうちのＰ制御（比例制御）に大きく影響され、車両の過渡的な動きについては、ＰＩＤフィードバック制御のうちのＤ制御（微分制御）に大きく影響される。そこで、目標ヨーレートとヨーレート計測値との偏差に比例項フィードバックゲインを乗じて比例項制御量を求め、目標ヨーレートとヨーレート推定値との偏差に微分項フィードバックゲインを乗じて微分項制御量を求め、比例項制御量と微分項制御量とを加算して車両制御量を求めることにより、定常的な動作時及び過渡的な動作時の何れにおいても、ヨーレートのフィードバック制御性能を高くすることができる。
【００１０】
このとき、制御量演算手段は、車両が走行する路面のミューが所定値よりも低いことを検知したときに、比例項フィードバックゲイン及び微分項フィードバックゲインを小さくするゲイン変更手段を更に有することが好ましい。
【００１１】
車両がミューの低い路面を走行するときは、物理的に車両のヨーレートが目標ヨーレートになるように制御することが困難であるため、結果的に車両制御量が非常に大きな値となってしまう。そこで、車両が走行する路面のミューが所定値よりも低いことが検知されたときは、比例項フィードバックゲイン及び微分項フィードバックゲインを小さくすることにより、車両制御量が過大となる不具合を解消することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、舵角に対する応答遅れを抑制し、ヨーレートのフィードバック制御の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係わる車両制御装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】比較例として従来の車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係わる車両制御装置の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる車両制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる車両制御装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施形態の車両制御装置１は、車両に搭載され、車両が車線を維持しながら走行するように電気パワーステアリング（ＥＰＳ）を制御する装置である。
【００１６】
車両制御装置１は、車両の車速を計測する車速センサ２と、車両のヨーレートを計測するヨーレートセンサ３と、車両の舵角（タイヤ切れ角）を計測する舵角センサ４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５とを備えている。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ及び入出力回路等により構成されている。
【００１７】
ＥＣＵ５は、目標ヨーレート設定部６と、フィードフォワード用制御量演算部７と、ヨーレート推定部８と、偏差演算部９，１０と、フィードバック用制御量演算部１１と、加算部１２，１３とを有している。
【００１８】
目標ヨーレート設定部６は、例えばナビゲーションにより設定された目的地までの道路の軌跡等に基づいて、車両の目標ヨーレートを設定する。
【００１９】
フィードフォワード用制御量演算部７は、目標ヨーレート設定部６で設定された目標ヨーレートと車速センサ２で計測された車速とに基づいて、フィードフォワード用制御ＥＰＳトルクを求める。具体的には、車両の横Ｇとフィードフォワード用制御ＥＰＳトルクとの関係を表す制御量データが、ＥＣＵ５のメモリ（図示せず）に予め記憶されている。そして、フィードフォワード用制御量演算部７は、下記式により車両の横Ｇを計算し、その横Ｇに対応するフィードフォワード用制御ＥＰＳトルクを制御量データから取得する。
横Ｇ＝目標ヨーレート＊車速
【００２０】
ヨーレート推定部８は、舵角センサ４で計測された舵角（舵角計測値）に基づいて、車両のヨーレートを推定する。具体的には、ヨーレート推定部８は、下記式よりヨーレート推定値γδを求める。
【数１】
2011068207.tif 000003
【数２】
2011068207.tif 000004
ただし、ｍ：車両質量、Ｖ：車速、δ：舵角、Ｃｆ：フロントコーナリングパワー、Ｃｒ：リアコーナリングパワー、Ｌ：ホイールベース、Ｌｆ：フロント軸−重心間距離、Ｌｒ：リア軸−重心間距離
【００２１】
偏差演算部９は、目標ヨーレート設定部６で設定された目標ヨーレートとヨーレートセンサ３で計測されたヨーレート（ヨーレート計測値）γとの偏差を求める。偏差演算部１０は、目標ヨーレート設定部６で設定された目標ヨーレートとヨーレート推定部８で算出されたヨーレート推定値γδとの偏差を求める。
【００２２】
フィードバック用制御量演算部１１は、Ｐ項制御量演算部１１ａと、Ｄ項制御量演算部１１ｂとを有している。Ｐ項制御量演算部１１ａは、偏差演算部９で算出された偏差（目標ヨーレートとヨーレート計測値γとの偏差）にＰ項（比例項）フィードバックゲインＫＰを乗じることにより、Ｐ項フィードバック用制御ＥＰＳトルクを求める。Ｄ項制御量演算部１１ｂは、偏差演算部１０で算出された偏差（目標ヨーレートとヨーレート推定値γδとの偏差）にＤ項（微分項）フィードバックゲインＫＤを乗じることにより、Ｄ項フィードバック用制御ＥＰＳトルクを求める。
【００２３】
加算部１２は、フィードフォワード用制御量演算部７で算出されたフィードフォワード用制御ＥＰＳトルクとＰ項制御量演算部１１ａで算出されたＰ項フィードバック用制御ＥＰＳトルクとを加算する。加算部１３は、その加算値とＤ項制御量演算部１１ｂで算出されたＤ項フィードバック用制御ＥＰＳトルクとを加算することで、最終制御ＥＰＳトルクを求める。この最終制御ＥＰＳトルクは、車両のヨーレートを目標ヨーレートにするための車両制御量である。そして、最終制御ＥＰＳトルクが制御信号としてＥＰＳのトルクモータに供給されることで、車両のヨーレートが目標ヨーレートとなるようにＥＰＳが駆動されることとなる。
【００２４】
以上において、ヨーレート推定部８は、舵角センサ４の計測値に基づいて車両のヨーレートを推定するヨーレート推定手段を構成する。フィードフォワード用制御量演算部７、偏差演算部９，１０、フィードバック用制御量演算部１１及び加算部１２，１３は、ヨーレートセンサ３により得られたヨーレート計測値とヨーレート推定手段８により得られたヨーレート推定値とをフィードバックし、ヨーレート計測値及びヨーレート推定値に基づいて車両のヨーレートを目標ヨーレートにするための車両制御量を求める制御量演算手段を構成する。
【００２５】
図２は、比較例として従来の車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す車両制御装置５０は、上記の舵角センサ４を有していない。また、車両制御装置５０のＥＣＵ５は、上記の目標ヨーレート設定部６、フィードフォワード用制御量演算部７及び偏差演算部９と、フィードバック用制御量演算部５１と、加算部５２とを有している。
【００２６】
フィードバック用制御量演算部５１は、目標ヨーレートとヨーレート計測値γとの偏差にフィードバックゲイン（ＫＰ＋ＫＤ）を乗じることにより、フィードバック用制御ＥＰＳトルクを求める。加算部５２は、フィードフォワード用制御量演算部７で算出されたフィードフォワード用制御ＥＰＳトルクとフィードバック用制御量演算部５１で算出されたフィードバック用制御ＥＰＳトルクとを加算することで、最終制御ＥＰＳトルクを求める。
【００２７】
このように車両制御装置５０では、フィードバックするヨーレート情報としてヨーレート計測値γのみを使用して、フィードバック制御を行っている。この場合には、車両に発生したヨーレートを正確に検知することはできるが、舵角に対する応答遅れが生じてしまう。
【００２８】
一方、フィードバックするヨーレート情報として上記の舵角センサ４の計測値から推定されたヨーレート推定値γδのみを使用して、フィードバック制御を行うことも考えられる。舵角からヨーレートが発生するメカニズムが車両運動にあるため、この手法のほうが応答性は速くなる。しかし、タイヤ等のモデル誤差やロードキャンバの影響等によって、舵角センサ４の計測値から推定されたヨーレート推定値γδに誤差が加わり、その結果として正しくフィードバックすることができなくなるという問題がある。
【００２９】
これに対し本実施形態では、ＰＤフィードバック制御のＰ項（比例項）に、ヨーレートセンサ３によるヨーレート計測値γを用いたフィードバックループを構成し、ＰＤフィードバック制御のＤ項（微分項）に、舵角センサ４の計測値から推定されたヨーレート推定値γδを用いたフィードバックループを構成する。車両の定常的な動作時は、ＰＤフィードバック制御のうちＰ項の影響度が大きくなり、車両の過渡的な動作時は、ＰＤフィードバック制御のうちＤ項の影響度が大きくなる。
【００３０】
従って、上記のようなフィードバックループ構成とすることにより、ヨーレート計測値γを用いたフィードバック制御及びヨーレート推定値γδを用いたフィードバック制御のそれぞれのメリットを活かすことができる。つまり、車両に発生したヨーレートを正確にフィードバックしつつ、舵角に対する応答遅れを抑制することができる。これにより、軌跡追従制御の性能を向上させることが可能となる。
【００３１】
図３は、本発明に係わる車両制御装置の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施形態の車両制御装置１のＥＣＵ５は、図１に示す構成要素に加え、ゲイン変更部１４を有している。
【００３２】
ゲイン変更部１４は、ヨーレートセンサ３により得られたヨーレート計測値γとヨーレート推定部８により得られたヨーレート推定値γδとに基づいて、車両が走行する路面のミュー（μ）が所定値よりも低いかどうかを判断し、路面のミューが所定値よりも低いと判断されたときに、フィードバックゲインＫＰ，ＫＤを小さくし、場合によってはフィードバックゲインＫＰ，ＫＤを０にする。このとき、ゲイン変更部１４は、例えば下記式を満足したときに、路面のミューが所定値よりも低いと判断する。
｜γ−γδ｜＞α      （α：定数）
【００３３】
また、ゲイン変更部１４は、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキング・システム）、ＶＳＣ（ビークル・スタビリティ・コントロール）及びＴＲＣ（トラクション・コントロール）のいずれかが作動しているときに、路面のミューが所定値よりも低いと判断しても良いし、或いはＡＢＳ、ＶＳＣ及びＴＲＣのいずれかの作動が終了してから所定時間内にあるときにも、路面のミューが所定値よりも低いと判断しても良い。
【００３４】
雪道等の低ミュー路面を走行する際には、物理的に目標ヨーレートを実現することができないため、フィードバック用制御量演算部１１で算出されるフィードバック用制御ＥＰＳトルクが過大な値となる。本実施形態では、車両が走行する路面のミューが所定値よりも低いことが検知されたときは、フィードバックゲインＫＰ，ＫＤを小さくするので、フィードバック用制御ＥＰＳトルクが過大な値となることを防止できる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、舵角センサ４で計測された舵角に基づいて車両のヨーレートを推定する際に、特に走行路のカント（ロードキャンバ）による影響を考慮していないが、高精度なヨーレート推定値γδを得るためには、カントの分を補正してヨーレート推定値γδを求めるのが望ましい。この時のヨーレート推定値γδは、例えば下記式より算出される。
【数３】
2011068207.tif 000005
【数４】
2011068207.tif 000006
【符号の説明】
【００３６】
１…車両制御装置、３…ヨーレートセンサ、４…舵角センサ、５…ＥＣＵ、６…目標ヨーレート設定部、７…フィードフォワード用制御量演算部（制御量演算手段）、８…ヨーレート推定部（ヨーレート推定手段）、９…偏差演算部（制御量演算手段）、１０…偏差演算部（制御量演算手段）、１１…フィードバック用制御量演算部（制御量演算手段）、１１ａ…Ｐ項制御量演算部、１１ｂ…Ｄ項制御量演算部、１２…加算部（制御量演算手段）、１３…加算部（制御量演算手段）、１４…ゲイン変更部（ゲイン変更手段、制御量演算手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011068207.tif 000009