(57)【要約】【課題】車両旋回運動の不安定度合いを適切に判断し、円滑かつ制御タイミングの早い目標モーメントを算出することで、円滑で高い安定性を確保できる車両運動制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】目標運動状態量から実運動状態量を減算して算出された運動状態量偏差の大小と符号に応じて車両に付与すべきモーメントを算出する目標モーメント算出手段が、運動状態量偏差が正（負）のとき、実運動状態量が正（負）の方向に大きいほど目標モーメントとして適用するヨーレート偏差の割合を連続的に低減する。【選択図】図２
2008273335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、該運動状態検出手段からの情報に基づいて旋回運動の不安定度合いを判断して車両のヨー軸周りのモーメントを制御する運動状態制御手段と、を備えた車両運動制御装置において、
前記運動状態検出手段は、車両の目標運動状態量を算出するための運動状態を検出する目標運動状態量検出手段と、車両の実際の運動状態量を検出する実運動状態量検出手段とを備え、
前記運動状態制御手段は、前記目標運動状態量検出手段が検出した運動状態に基づいて目標運動状態量を算出する目標運動状態量算出手段と、該目標運動状態量から実運動状態量を減算して運動状態量偏差を算出する運動状態量偏差算出手段と、該運動状態量偏差に応じて車両に付与すべきモーメントを算出する目標モーメント算出手段と、を備えて、該目標モーメントに応じたモーメントを車両に付与するアクチュエータに出力し、
前記目標モーメント算出手段は、
前記運動状態量偏差が正の場合、実運動状態が正の方向に大きいほど目標モーメントの算出が基づく運動状態量偏差を連続的に低減し、
前記運動状態量偏差が負の場合、実運動状態が負の方向に大きいほど目標モーメントの算出が基づく運動状態量偏差を連続的に低減することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両運動制御装置において、
前記目標運動状態量検出手段は、操舵状態を検出する操舵状態検出手段であり、
前記実運動状態量検出手段は、車両の実際のヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段であり、
前記目標運動状態量算出手段は、前記操舵状態検出手段が検出した操舵状態に基づいて目標とするヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段であり、
前記運動状態量偏差算出手段は、目標ヨーレートから実ヨーレートを減算してヨーレート偏差を算出するヨーレート偏差算出手段であることを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両運動制御装置において、
前記目標モーメント算出手段は、
ヨーレート偏差が負であって実ヨーレートが正から負の方向へ変化する場合で実ヨーレートが所定の閾値以下となる時、又はヨーレート偏差が正であって実ヨーレートが負から正の方向へ変化する場合で実ヨーレートが所定の閾値以上となる時、目標モーメントとして適用するヨーレート偏差の絶対値の低減を開始し、目標モーメントのピークが生じるタイミングを早めることを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両運動制御装置において、 
前記目標運動状態量検出手段は、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段であり、
前記実運動状態量検出手段は、車両の実際のヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段であり、
前記目標運動状態量算出手段は、横加速度をヨーレートの物理単位に換算するヨーレート換算横加速度算出手段であり、
前記運動状態量偏差算出手段は、ヨーレート換算横加速度から実ヨーレートを減算して横すべり角速度を算出する横すべり角速度算出手段であることを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両運動制御装置において、
前記運動状態制御手段は、横加速度と実ヨーレートに基づいて横すべり角速度を算出する横すべり角速度算出手段を備え、
前記目標モーメント算出手段は、
横すべり角速度が正であって実ヨーレートが負の方向に向かって変化する場合において、該実ヨーレートが所定の閾値以下となる時、または横すべり角速度が負であって実ヨーレートが正の方向に向かって変化する場合において、該実ヨーレートが所定の閾値以上となる時、
目標モーメントとして適用する横すべり角速度の絶対値を増加する補正をすることを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載の車両運動制御装置において、 
前記目標モーメント算出手段は、路面の摩擦係数を推定し、前記路面摩擦係数をヨーレートの単位に換算してヨーレート換算路面摩擦係数を算出し、ヨーレート換算路面摩擦係数を基準に実ヨーレートを無次元化する無次元実ヨーレート算出手段を備え、
前記目標モーメント算出手段は、前記無次元実ヨーレートに応じて目標モーメントとして適用する前記運動状態量偏差の割合を算出することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４に記載の車両運動制御装置において、 
前記目標モーメント算出手段が、複数種類の運動状態量偏差に基づいて目標モーメントを算出し、複数種類の運動状態量偏差が同符号の場合、絶対値の大きい方の値を目標モーメントとして算出し、複数種類の運動状態量偏差が異符号の場合、両者の和を目標モーメントとして算出することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項８】
車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、前記運動状態検出手段からの情報に基づいて旋回運動の不安定度合いを算出し、算出結果に基づいた情報を運転者、自車両の他の機器、他車両の機器または交通施設へ伝送する運動状態制御手段とを備えた車両運動制御装置において、
前記運動状態検出手段は、車両の目標運動状態量を算出するための運動状態を検出する目標運動状態量検出手段と、車両の実際の運動状態量を検出する実運動状態量検出手段とを備え、
前記運動状態制御手段は、前記目標運動状態量検出手段が検出した運動状態に基づいて目標運動状態量を算出する目標運動状態量算出手段と、目標運動状態量から実運動状態量を減算し運動状態量偏差を算出する運動状態量偏差算出手段と、該運動状態量偏差に応じて旋回運動の不安定度合いを算出し、該算出結果に基づいた情報を、運転者、自車両の他の機器、他車両の機器または交通施設へ伝送する情報伝送手段を備え、
前記情報伝送手段は、
前記運動状態量偏差が正の場合、実運動状態量が正の方向に大きいほど旋回運動の不安定度合いとして適用する運動状態量偏差を連続的に低減し、
前記運動状態量偏差が負の場合、実運動状態量が負の方向に大きいほど旋回運動の不安定度合いとして適用する運動状態量偏差を連続的に低減することを特徴とする車両運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が旋回運動する際の不安定度合いを適切に判断し、車両にモーメントを付与して旋回運動の安定性を向上させる車両運動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されたヨーレートセンサ等から得た車両運動情報に基づいて車両旋回運動の不安定度合いを判断し、車両の各車輪に制動力を加えて旋回運動の安定性を向上させる制動力制御装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、車両の運動制御装置の発明に関するものであるが、この技術では、過度の旋回運動を判別すると、車両に対し外向きのモーメントが生ずるように車両の各車輪に制動力を付与し、また、不十分な旋回運動を判別すると、車両に対し内向きのモーメントが生ずるように車両の各車輪に制動力を付与する。過度な旋回運動を抑制する際には、車速、横加速度及びヨーレートに基づき算出された横すべり角速度と横すべり角に応じて制動力を付与している。特許文献１では、特に、目標ヨーレートから実ヨーレートを減算したヨーレート偏差に応じて横すべり角速度を補正することで、横すべり角速度と横すべり角を精度良く設定することができ、円滑な制動力制御を行ない安定した車両の運動状態を維持することができるとしている。
【０００４】
一般的に過度の旋回運動は、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差（ヨーレート偏差）、横すべり角速度、横すべり角を参照して検知することができる。目標ヨーレートとは、主に操舵角に基づいて求められるヨーレートであり、運転者が意図する旋回運動を表している。タイヤ−路面間の最大摩擦力に対して実際にタイヤに発生している力が小さく、旋回運動が安定している場合、目標ヨーレートと実ヨーレートは一致する。しかし、タイヤに発生している力がタイヤ−路面間の最大摩擦力に近づくと、旋回運動が不安定になり、目標ヨーレートと実ヨーレートが乖離する。したがって、ヨーレート偏差を観察することで、過度の旋回運動を検知することができる。また、実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけるように車両にモーメントを付与することにより、旋回運動の安定化を促すことができる。
【０００５】
また、タイヤ−路面間の最大摩擦力に対して実際にタイヤに発生している力が小さく、旋回運動が安定している場合、旋回の公転運動と自転運動がほぼ一致するので、公転運動を示すヨーレート換算横加速度（横加速度のヨーレートの物理単位換算値）と実ヨーレートも一致する。ヨーレート換算横加速度と実ヨーレートの差が横すべり角速度であるから、ヨーレート換算横加速度と実ヨーレートが一致するとき横すべり角速度はゼロになる。旋回運動が不安定になると、ヨーレート換算横加速度と実ヨーレートが乖離する。したがって、横すべり角速度およびその積分値である横すべり角を観察することで過度の旋回運動を検知でき、横すべり角速度と横すべり角をゼロに近づけるように車両にモーメントを付与することにより、旋回運動の安定化を促すことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６３２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたような車両運動制動装置にあっては、ヨーレート偏差を横すべり角速度の補正値として採用するか否かを、ヨーレート偏差の符号と実ヨーレートの符号の関係で判断する。すなわち、ヨーレート偏差とヨーレートが異符号の場合のみヨーレート偏差を横すべり角速度の補正値として採用する。この場合、ヨーレート偏差がゼロ以外の値をもつ状態で実ヨーレートの符号が反転すると、補正後の横すべり角速度が不連続になるため、横すべり角速度に応じて付与される制動力も不連続な応答になり、制動力の円滑さが低下する恐れがある。なお、この点は、図９を用いて後述する。
【０００８】
また、例えば、ヨーレート偏差の増加中に実ヨーレートの符号が反転すると、補正値として採用されるヨーレート偏差は増加中にゼロとなり、この波形に基づく制動力応答も同様になる。この場合、制動力波形のピークが制御終盤に生じるため、制動力の大きさの平均を調整しても、制御タイミングの遅れ気味になり、車両安定性の確保が不十分になる恐れもある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、車両旋回運動の不安定度合いを適切に判断し、円滑かつ制御タイミングの早い目標モーメントを算出することで、円滑で高い安定性を確保できる車両運動制御装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の車両運動制御装置は、車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、該運動状態検出手段からの情報に基づいて旋回運動の不安定度合いを判断して車両のヨー軸周りのモーメントを制御する運動状態制御手段と、を備えた車両運動制御装置において、前記運動状態検出手段は、車両の目標運動状態量を算出するための運動状態を検出する目標運動状態量検出手段と、車両の実際の運動状態量を検出する実運動状態量検出手段とを備え、前記運動状態制御手段は、前記目標運動状態量検出手段が検出した運動状態に基づいて目標運動状態量を算出する目標運動状態量算出手段と、該目標運動状態量から実運動状態量を減算して運動状態量偏差を算出する運動状態量偏差算出手段と、該運動状態量偏差に応じて車両に付与すべきモーメントを算出する目標モーメント算出手段と、を備えて、該目標モーメントに応じたモーメントを車両に付与するアクチュエータに出力し、前記目標モーメント算出手段は、前記運動状態量偏差が正の場合、実運動状態が正の方向に大きいほど目標モーメントの算出が基づく運動状態量偏差を連続的に低減し、前記運動状態量偏差が負の場合、実運動状態が負の方向に大きいほど目標モーメントの算出が基づく運動状態量偏差を連続的に低減することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の車両運動制御装置は、上記の車両運動制御装置において、前記目標運動状態量検出手段は、操舵状態を検出する操舵状態検出手段であり、前記実運動状態量検出手段は、車両の実際のヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段であり、前記目標運動状態量算出手段は、前記操舵状態検出手段が検出した操舵状態に基づいて目標とするヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段であり、前記運動状態量偏差算出手段は、目標ヨーレートから実ヨーレートを減算してヨーレート偏差を算出するヨーレート偏差算出手段であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の車両運動制御装置は、上記の車両運動制御装置において、前記目標モーメント算出手段は、ヨーレート偏差が負であって実ヨーレートが正から負の方向へ変化する場合で実ヨーレートが所定の閾値以下となる時、又はヨーレート偏差が正であって実ヨーレートが負から正の方向へ変化する場合で実ヨーレートが所定の閾値以上となる時、目標モーメントとして適用するヨーレート偏差の絶対値の低減を開始し、目標モーメントのピークが生じるタイミングを早めることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、本発明の車両運動制御装置は、上記の車両運動制御装置において、前記目標運動状態量検出手段は、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段であり、前記実運動状態量検出手段は、車両の実際のヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段であり、前記目標運動状態量算出手段は、横加速度をヨーレートの物理単位に換算するヨーレート換算横加速度算出手段であり、前記運動状態量偏差算出手段は、ヨーレート換算横加速度から実ヨーレートを減算して横すべり角速度を算出する横すべり角速度算出手段であることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の車両運動制御装置は、上記の車両運動制御装置において、前記運動状態制御手段は、横加速度と実ヨーレートに基づいて横すべり角速度を算出する横すべり角速度算出手段を備え、前記目標モーメント算出手段は、横すべり角速度が正であって実ヨーレートが負の方向に向かって変化する場合において、該実ヨーレートが所定の閾値以下となる時、または横すべり角速度が負であって実ヨーレートが正の方向に向かって変化する場合において、該実ヨーレートが所定の閾値以上となる時、目標モーメントとして適用する横すべり角速度の絶対値を増加する補正をすることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、本発明の車両運動制御装置は、上記の車両運動制御装置において、前記目標モーメント算出手段は、路面の摩擦係数を推定し、前記路面摩擦係数をヨーレートの単位に換算してヨーレート換算路面摩擦係数を算出し、ヨーレート換算路面摩擦係数を基準に実ヨーレートを無次元化する無次元実ヨーレート算出手段を備え、前記目標モーメント算出手段は、前記無次元実ヨーレートに応じて目標モーメントとして適用する前記運動状態量偏差の割合を算出することを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、本発明の車両運動制御装置は、上記の車両運動制御装置において、前記目標モーメント算出手段が、複数種類の運動状態量偏差に基づいて目標モーメントを算出し、複数種類の運動状態量偏差が同符号の場合、絶対値の大きい方の値を目標モーメントとして算出し、複数種類の運動状態量偏差が異符号の場合、両者の和を目標モーメントとして算出することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明の車両運動制御装置は、上記の車両運動制御装置において、車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、前記運動状態検出手段からの情報に基づいて旋回運動の不安定度合いを算出し、算出結果に基づいた情報を運転者、自車両の他の機器、他車両の機器または交通施設へ伝送する運動状態制御手段とを備えた車両運動制御装置において、前記運動状態検出手段は、車両の目標運動状態量を算出するための運動状態を検出する目標運動状態量検出手段と、車両の実際の運動状態量を検出する実運動状態量検出手段とを備え、前記運動状態制御手段は、前記目標運動状態量検出手段が検出した運動状態に基づいて目標運動状態量を算出する目標運動状態量算出手段と、目標運動状態量から実運動状態量を減算し運動状態量偏差を算出する運動状態量偏差算出手段と、該運動状態量偏差に応じて旋回運動の不安定度合いを算出し、該算出結果に基づいた情報を、運転者、自車両の他の機器、他車両の機器または交通施設へ伝送する情報伝送手段を備え、前記情報伝送手段は、前記運動状態量偏差が正の場合、実運動状態量が正の方向に大きいほど旋回運動の不安定度合いとして適用する運動状態量偏差を連続的に低減し、前記運動状態量偏差が負の場合、実運動状態量が負の方向に大きいほど旋回運動の不安定度合いとして適用する運動状態量偏差を連続的に低減することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記記載の本発明の解決手段によって、車両旋回運動の不安定度合いを適切に判断し、円滑かつ制御タイミングの早い目標モーメントを算出することで、円滑で高い安定性を確保できる車両運動制御装置を提供することができる。
【００１９】
また、複数種類の運動状態量偏差を用いる場合には、これらが同符号の場合、付与するモーメントが過剰になることを抑制できると共に、これらが異符号の場合、モーメント波形の連続性を確保できることにより、円滑で高い安定性を確保できる車両運動制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［実施例１］
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態である実施例１を説明する。
図１は、本発明の実施例１の車両運動制御装置を搭載した車両の構成を示す図である。車両運動制御装置１は、運動状態検出手段２、運動状態制御手段３、アクチュエータ４からなるものであり、アクチュエータ４にはブレーキペダル５からの操作入力と運動状態制御手段３からの制御指令値が入力される。
【００２１】
車両には運転者が操作するブレーキペダル５が備わり、ブレーキペダル５には操作力を圧力として変換する油圧式のマスタシリンダ６が接続される。アクチュエータ４は、マスタシリンダ６と各車輪の摩擦ブレーキ７ＦＬ，７ＦＲ，７ＲＬ，７ＲＲに接続されて、マスタシリンダの圧力を摩擦ブレーキに伝達すると共に、運動状態制御手段３からの電気信号に基づいて各車輪の摩擦ブレーキ７ＦＬ〜７ＲＲの圧力を電子制御する。電子制御された摩擦ブレーキ７ＦＬ〜７ＲＲの圧力は各車輪８ＦＬ〜８ＲＲの制動力へ機械的に変換される。左側の摩擦ブレーキ７ＦＬ，７ＲＬの制動力の合計値と、右側の摩擦ブレーキ７ＦＲ，７ＲＲの制動力の合計値に差を与えることにより、車両のヨー軸周りにモーメントを発生することができる。
【００２２】
図２は、本発明に係る車両運動制御装置の実施例１を構成するブロックと信号の流れを示す図である。運動状態検出手段２は、目標運動状態検出手段である操舵状態検出手段２１、実運動状態検出手段である横加速度検出手段２３、実ヨーレート検出手段２２とからなる。操舵状態検出手段２１は、例えば図示しないハンドル軸に配設された操舵角センサであり、操舵角とステアリングギア比を基に前輪の実舵角に応じた信号を出力する。横加速度検出手段２３は、車両の横方向の加速度を検出する加速度センサであり、横加速度に応じた信号を出力する。また、実ヨーレート検出手段２２は、ヨー軸周りの角速度を検出する角速度センサであり、実ヨーレートに応じた信号を出力する。
【００２３】
図２に示すように、運動状態制御手段３は、目標運動状態量算出手段１１である目標ヨーレート算出部３１およびヨーレート換算横加速度算出部３２と、運動状態量偏差算出手段１２であるヨーレート偏差算出部３３および横すべり角速度算出部３４と、目標モーメント算出手段１３である路面摩擦係数算出部３５および無次元実ヨーレート算出部３６および目標モーメント算出部３７とからなる。
【００２４】
目標ヨーレート算出部３１は、操舵状態検出手段２１からの操舵情報と、車両重量、ホイールベース等の車両諸元に基づいて目標ヨーレートを算出する。操舵状態検出手段２１から実舵角δが入力されると、目標ヨーレートγｔは次式で算出される。
【００２５】
γｔ ＝Ｇｓ・Ｇｄ・δ
【００２６】
ここで、Ｇｓは実舵角から目標ヨーレートの定常ゲインを表す係数であり、Ｇｄは実舵角から目標ヨーレートの時間遅れを示す伝達関数である。Ｇｓは、車両諸元と車速Ｖを用いて以下の式で算出される。
【００２７】
Ｇｓ＝１／（１＋Ａ・Ｖ２ ）・Ｖ／Ｌ
【００２８】
ここで、Ｌはホイールベースであり、Ａはスタビリティファクタと呼ばれる車両のステア特性を支配するものであって、車両重量、前軸および後軸から重心までの距離、前後輪コーナリングパワーに基づき算出される係数である。
【００２９】
時間遅れを示す伝達関数Ｇｄは、定常ゲインＧｓと同様に車両諸元に基づく係数を用いて２次の伝達関数で表現される。
【００３０】
ヨーレート換算横加速度算出部３２は、横加速度検出手段２３で検出した横加速度ａと車速Ｖから、次式によりヨーレート換算横加速度γａを求める。
【００３１】
γａ＝ａ／Ｖ
【００３２】
ヨーレート偏差算出部３３は、目標ヨーレート算出部３１で算出した目標ヨーレートγｔと実ヨーレート検出手段２２で検出した実ヨーレートγから、次式によりヨーレート偏差Δγを求める。
【００３３】
Δγ＝γｔ−γ
【００３４】
ヨーレート偏差Δγは、目標ヨーレートが実ヨーレートを上回るときに正の値をとり、下回るときには負の値をとる。
【００３５】
横すべり角速度算出部３４は、ヨーレート換算横加速度γａと実ヨーレートγから、次式により横すべり角速度β’を算出する。
【００３６】
β’＝γａ−γ
【００３７】
そして、横すべり角速度β’を時間積分することで求めた横すべり角βの絶対値が所定の閾値以上の場合、横すべり角βに比例した量を横すべり角速度β’に加算して横すべり角速度β’を補正する。これにより、横すべり角が過大となって旋回運動が不安定になっている場合、横すべり角速度β’を拡大する補正をすることにより付与するモーメントの制御量を増強することができる。
【００３８】
路面摩擦係数算出部３５は、横加速度検出手段２３で検出した横加速度ａを重力加速度ｇで除し、その絶対値｜ａ／ｇ｜を求めるが、所定時間内に記憶した値の中の最大値を路面摩擦係数μとする。
【００３９】
無次元実ヨーレート算出部３６は、路面摩擦係数算出部３５で算出した路面摩擦係数μをヨーレートの物理単位に変換し、変換後の路面摩擦係数を基準に実ヨーレートγを無次元化するが、まず、路面摩擦係数μ、重力加速度ｇを、車速Ｖから次式により、ヨーレートの物理単位へ換算されたヨーレート換算路面摩擦係数γμを得る。
【００４０】
γμ＝μ・ｇ／Ｖ
【００４１】
次に、ヨーレート換算路面摩擦係数γμを基準として実ヨーレートγを次式により無次元化して無次元化実ヨーレートΓを得る。
【００４２】
Γ＝γ／γμ
【００４３】
ヨーレート換算路面摩擦係数γμは、過大な横すべりを抑えながら車両が発生できる最大のヨーレートである。したがって、無次元化実ヨーレートの絶対値｜Γ｜が１のとき、車両は安定姿勢の限界付近で走行していることになり、｜Γ｜＞１のときは比較的不安定な走行状態を、また｜Γ｜＜１のときは比較的安定な走行状態を示す。このように、路面摩擦係数と車速の状態が反映された無次元化実ヨーレートΓを観察すれば、実ヨーレートをその物理単位のまま観察するよりも、旋回運動の不安定度合いを容易に判断することができる。また、路面摩擦係数や車速に応じて制御パラメータを調整する必要がないので、制御設計が容易となる。
【００４４】
目標モーメント算出部３７は、ヨーレート偏差Δγおよび横すべり角速度β’を、無次元実ヨーレートΓに基いて補正し、補正後のヨーレート偏差および横すべり角速度に応じて目標モーメントを算出する。図３は、目標モーメント算出部３７を構成するブロックと信号の流れを示す図である。目標モーメント算出部３７は、ヨーレート偏差に関する基準無次元実ヨーレート算出部５１ｒ、符号反転部５２ｒ、フィルタゲイン算出部５３ｒ、出力調整部５４ｒと、横すべり角速度に関する符号反転部５２ｂ、基準無次元実ヨーレート算出部５１ｂ、フィルタゲイン算出部５３ｂ、出力調整部５４ｂと、統合部５５とからなる。
【００４５】
ヨーレート偏差に関する基準無次元実ヨーレート算出部５１ｒは、後述するフィルタゲインがゼロになるときの基準無次元実ヨーレートΓｒ０と、フィルタゲインが１になるときの基準無次元実ヨーレートΓｒ１を出力する。基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１はヨーレート偏差が正のときに適用する値が予め設定され、Γｒ０＞Γｒ１の関係をもつ。すなわち、目標ヨーレートが実ヨーレートより大きいときに、実ヨーレートが正方向に大きくなるに従ってヨーレート偏差を低減するようにΓｒ０＞Γｒ１の関係としている。また、実ヨーレートの変化速度などに応じて補正してもよい。
【００４６】
符号反転部５２ｒは、ヨーレート偏差が正のときは基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１をそのまま出力する。しかし、ヨーレート偏差が負のときは、実ヨーレートはマイナス方向に過大となるので、基準無次元実ヨーレートの符号を反転して出力する（Γｒ０＝―Γｒ０、Γｒ１＝―Γｒ１）。
【００４７】
フィルタゲイン算出部５３ｒは、目標モーメントの算出に用いるヨーレート偏差を抽出するために、ヨーレート偏差に乗ずるフィルタゲインＷｒを算出する。フィルタゲインＷｒは、図４（ａ）のような関数を用いて、無次元実ヨーレートΓと基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１を基にして算出される。Γ≦Γｒ１のときＷｒ＝１、Γ≧Γｒ０のときＷｒ＝０と出力し、Γｒ１＜Γ＜Γｒ０のときは直線補間によって０から１までの値を出力する。ヨーレート偏差ΔγにフィルタゲインＷｒを乗じた値が、ヨーレート偏差の制御成分Δγｏｓであり、車両にモーメントを付与して補償すべき運動状態量として出力調整部５４ｒに対して出力される。
【００４８】
出力調整部５４ｒはヨーレート偏差の制御成分Δγｏｓの大小から、付与すべきモーメントを算出する。ヨーレート偏差制御成分の絶対値｜Δγｏｓ｜が所定の閾値を超えている場合、ヨーレート偏差制御成分Δγｏｓに所定の調整ゲインを乗じて目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓを出力する。ヨーレート偏差制御成分の絶対値｜Δγｏｓ｜が所定の閾値に満たない場合、ゼロを出力する。
【００４９】
目標モーメント算出部３７における横すべり角速度についての処理５１ｂ〜５４ｂについても、ヨーレート偏差に関する処理５１ｒ〜５４ｒと同様に演算される。図４（ｂ）を用いてフィルタゲインＷｂが演算され、横すべり角速度制御成分β’ｏｓが算出される。目標モーメントの横すべり角速度偏差成分Ｍｂｏｓを出力する。
【００５０】
統合部５５は、目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓと横すべり角速度成分Ｍｂｏｓを統合し、最終的な目標モーメントＭｏｓを算出する。目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓと横すべり角速度成分Ｍｂｏｓが同符号の場合、両者の絶対値の大きい方を目標モーメントＭｏｓとして出力する。他方、目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓと横すべり角速度成分Ｍｂｏｓが異符号の場合、両者の合計値を目標モーメントＭｏｓとして出力する。
【００５１】
次に、本発明の実施例１の動作について説明する。
【００５２】
図５は、目標モーメントＭｏｓを算出するフローチャートである。
【００５３】
ステップｓ１では、運転状態検出手段２において前輪の実舵角δ、実ヨーレートγ、横加速度ａが算出されてステップｓ２へ進む。
【００５４】
ステップｓ２では、目標ヨーレート算出部３１において目標ヨーレートγｔが算出され、ヨーレート偏差算出部３３において、目標ヨーレートγｔと実ヨーレートγとのヨーレート偏差Δγが算出され、横すべり角速度算出部３４において、横すべり角速度β’が算出される。
【００５５】
ステップｓ３では、路面摩擦係数算出部３５において路面摩擦係数μが算出され、無次元実ヨーレート算出部３６においてヨーレート換算路面摩擦係数γμと無次元実ヨーレートΓが算出されてステップｓ１１へ進む。
【００５６】
ステップｓ１１では、基準無次元実ヨーレート算出部５１ｒにおいてフィルタゲインＷｒを演算するための基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１が算出される。
【００５７】
ステップｓ１２では、ヨーレート偏差Δγの符号が判別され、正の場合はステップｓ１５へ、負の場合はステップｓ１３へ進む。
【００５８】
ステップｓ１３では、基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１の符号を反転する。
【００５９】
ステップｓ１５では、無次元実ヨーレートΓが基準無次元実ヨーレートΓｒ０以上か否かが判定され、Γ≧Γｒ０のときはステップｓ１７へ、Γ＜Γｒ０のときはステップｓ１６へ進む。
【００６０】
ステップｓ１６では、無次元実ヨーレートΓが基準無次元実ヨーレートΓｒ１以下か否かが判定され、Γ≦Γｒ１のときはステップｓ１８へ、Γ＞Γｒ１のときはステップｓ１９へ進む。
【００６１】
ステップｓ１７では、フィルタゲインＷｒ＝０と設定され、ステップｓ１８では、フィルタゲインＷｒ＝１と設定され、ステップｓ１９では、基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１に対する無次元実ヨーレートΓの大きさに応じて、フィルタゲインＷｒに０から１までの値が設定され、それぞれステップｓ２０へ進む。
【００６２】
ステップｓ２０では、ヨーレート偏差ΔγにフィルタゲインＷｒを乗ずることでヨーレート偏差制御成分Δγｏｓを算出する。
【００６３】
ステップｓ２１では、ヨーレート偏差制御成分Δγｏｓに基づいて目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓを算出する。
【００６４】
ステップｓ３１〜ｓ４１では、ステップｓ１１〜ｓ２１と同様の手順により目標モーメントの横すべり角速度成分Ｍｂｏｓを算出する。
【００６５】
次に、ステップｓ６１〜ｓ６５では、統合部５５にて最終的に出力する目標モーメントを算出する。まず、ステップｓ６１では、２つの目標モーメント成分Ｍｒｏｓ、Ｍｂｏｓを乗算することで符号関係を判定し、ゼロを含む異符号であればステップｓ６３へ進み、同符号であればステップｓ６２へ進む。
【００６６】
ステップｓ６２では、同符号である２つの目標モーメント成分Ｍｒｏｓ、Ｍｂｏｓの符合を判定する。Ｍｒｏｓ＞０であればステップｓ６５へ進み、Ｍｒｏｓ≦０であればステップｓ６４へ進む。
【００６７】
ステップｓ６３では、２つの目標モーメント成分Ｍｒｏｓ、Ｍｂｏｓが異符号のときの処理として、（Ｍｒｏｓ＋Ｍｂｏｓ）を最終的な目標モーメントＭｏｓとして算出する。
【００６８】
ステップｓ６４では、２つの目標モーメント成分Ｍｒｏｓ、Ｍｂｏｓが負のときの処理として、２つの目標モーメント成分Ｍｒｏｓ、Ｍｂｏｓのうち小さい方（絶対値が大きい方）を最終的な目標モーメントＭｏｓとして算出する。
【００６９】
ステップｓ６５では、２つの目標モーメント成分Ｍｒｏｓ、Ｍｂｏｓが正のときの処理として、２つの目標モーメント成分Ｍｒｏｓ、Ｍｂｏｓのうち大きい方を最終的な目標モーメントＭｏｓとして算出する。
【００７０】
以上の演算を経て、アクチュエータ４へ出力する目標モーメントＭｏｓの算出が終了する。
【００７１】
図６は、車線変更時に車両姿勢が乱れた場合のヨーレート偏差から目標モーメントを求める時間経過を示した図である。  図６の１段目は目標ヨーレートγｔ（破線）、実ヨーレートγ（実線）、ヨーレート換算路面摩擦係数γμ（点線）を、同じく２段目はヨーレート偏差Δγ（破線）、ヨーレート偏差制御成分Δγｏｓ（実線）を、同じく３段目は無次元実ヨーレートΓ（実線）、基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１（破線、一点鎖線）を、同じく４段目はフィルタゲインＷｒを、同じく５段目は目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓを示す。
【００７２】
図６の区間ａは、運転者がハンドルを回転させて切り込んでいく過程であり、ヨーレート偏差は若干の正の値を示している。ヨーレート偏差＞０のため、基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１の符号反転はせずに、無次元実ヨーレートΓと比較される。Γ≧Γｒ０であるから、フィルタゲインＷｒ＝０となり、ヨーレート偏差制御成分Δγｏｓはゼロとなる。
【００７３】
図６の区間ｂは、切り込んだハンドルを戻していく過程であり、目標ヨーレートγtの減少に対して実ヨーレートγの追従遅れが生じる。すなわち、実ヨーレートが過剰な状態あるためのスピン傾向を示す。ここでは、ヨーレート偏差が負（＜０）に変化するので、基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１の符号が反転され、無次元実ヨーレートΓと比較される。この区間ｂでは、Γ≦Γｒ１であるため、フィルタゲインＷｒ＝１となり、ヨーレート偏差Δγがそのままヨーレート偏差制御成分Δγｏｓとして出力され（Δγｏｓ＝Δγ）、モーメント制御によってスピン傾向を抑制する。
【００７４】
図６の区間ｃは、ハンドルが反対方向に回転され、旋回方向が切換わる過程である。ここでは、実ヨーレートがマイナス方向へ増加し、次第に実ヨーレートが過剰になっていく過程である。無次元実ヨーレートΓがΓｒ１＜Γ＜Γｒ０となるため、フィルタゲインは１から０へ減少し、ヨーレート偏差制御成分Δγｏｓも次第にその絶対値が減少する。
【００７５】
図６の区間ｄ〜ｆは、反対方向に回転されたハンドルを中立へ戻す過程であるが、区間ａ〜ｃと同様の応答を示す。ただし、区間ｄから区間ｅへ遷移するときに、ヨーレート偏差Δγの符号が反転するので基準無次元実ヨーレートΓｒ０、Γｒ１の符号が反転される。
【００７６】
区間ｃでは、ヨーレート偏差制御成分Δγｏｓの絶対値が徐々に減少するので、円滑なモーメント制御を実現することができる。また、制動力波形のピークが生じるタイミングが前進するため、車両姿勢が著しく不安定になる前にモーメントおよび制動力を発生できるため、高い安定性を確保することができる。
【００７７】
図７は、図６と同じ車線変更時の、横すべり角速度から目標モーメントを求める時間経過を示した図である。図７の１段目は実ヨーレートγ（実線）、ヨーレート換算横加速度γａ（一点鎖線）、ヨーレート換算路面摩擦係数γμ（点線）を、２段目は横すべり角速度β’（破線）、横すべり角速度制御成分β’ｏｓ（実線）を、３段目は無次元実ヨーレートΓ（実線）、基準無次元実ヨーレートΓｂ０、Γｂ１（破線、一点鎖線）を、４段目はフィルタゲインＷｂを、５段目は目標モーメント横すべり角速度成分Ｍｂｏｓを示している。
【００７８】
図７の区間ａは、実ヨーレートγとヨーレート換算横加速度γａがほぼ同じ値となる区間であり、無次元実ヨーレートΓ＞０であるため、フィルタゲインＷｂ＝０となり、横すべり角速度制御成分β’ｏｓはゼロを出力する。
【００７９】
図７の区間ｂは、実ヨーレートが負の方向へ次第に増加して過程である。実ヨーレートγがヨーレート換算路面摩擦係数−γμを超えないように、実ヨーレートを抑制すべき場面である。このとき無次元実ヨーレートΓがΓｂ１＜Γ＜Γｂ０となるため、フィルタゲインは０から１に向けて増加し、横すべり角速度制御成分β’ｏｓも次第に増加する。
【００８０】
図７の区間ｃは、実ヨーレートがほぼヨーレート換算路面摩擦係数−γμに達し、無次元実ヨーレートもΓ≦Γｂ１となる。実ヨーレートが過剰なため、フィルタゲインＷｂ＝１となり、横すべり角速度β’がそのまま横すべり角速度制御成分β’ｏｓとして出力され（β’ｏｓ＝β’）、モーメント制御によりスピン傾向を抑制する。
【００８１】
図７の区間ｄは、実ヨーレートが収束傾向となり、横すべり角速度β’の符号が反転する。基準無次元実ヨーレートもΓｂ０、Γｂ１の符号も反転し、Γ≧Γｂ０と変化するため、横すべり角速度制御成分β’ｏｓはゼロを出力する。
【００８２】
図７の区間ｂに示すように、横すべり角速度制御成分β’ｏｓが徐々に増加することによって、円滑なモーメント制御が実現できる。
【００８３】
図８は、図６および図７に示した車線変更時の目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓと目標モーメントの横すべり角速度成分Ｍｂｏｓから、最終的な目標モーメントＭｏｓを求める経過を示した図である。図８の１段目は目標モーメントヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓ（破線）、横すべり角速度成分Ｍｂｏｓ（一点鎖線）、目標モーメントＭｏｓ（実線）を、２段目はアクチュエータ４が出力した各輪の制動力に関して左側の前後輪の合計と右側の前後輪の合計を、３段目は目標ヨーレートγｔ（破線）、実ヨーレートγ（実線）、ヨーレート換算横加速度γａ（一点鎖線）を示した図である。
【００８４】
目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓと横すべり角速度成分Ｍｂｏｓの何れか一方がゼロ以外の値を示すときに、ＭｒｏｓとＭｂｏｓに基づいて目標モーメントＭｏｓを出力する。図８の区間Ｐでは、ＭｒｏｓとＭｂｏｓが異符号となっているが、このように両者が異符号の場合には、両者を加算した値が目標モーメントＭｏｓとされる。これにより、２つの目標モーメント成分が異符号を示す場合であっても、連続的な波形を保つことができ、円滑なモーメント制御が可能になる。また、図８の区間Ｑでは、ＭｒｏｓとＭｂｏｓが共に正の値を示しているが、このような場合には、両者の大きい方の値が目標モーメントＭｏｓとされる。このため、両者の合計を最終値とする場合よりも、目標モーメントが過剰にならずに、円滑なモーメント制御が可能になる。なお、ＭｒｏｓとＭｂｏｓが共に負の値を示す場合には、両者の小さい方の値が目標モーメントＭｏｓとされる。（ｓ６４参照。）
【００８５】
図８の２段目に示すように、目標モーメントを実現するように左右の車輪に制動力が交互に生成される。左右の制動力は、目標モーメントに対して多少の時間遅れを伴いながら、目標モーメントとほぼ比例した大きさとなる。一回目に制動力制御が極大値を迎える時刻（図８の時刻ｔ＝Ｔｐ）は、実ヨーレートγの符号が反転する以前になるため、モーメント生成のタイミングが前進し、円滑で高い安定性を確保できる。
【００８６】
図９は、図６〜図８と同じ条件で車線変更を行った場合に、従来の車両運動制御装置が行う制御応答の様子を本発明の比較例として示すものである。図９の１段目は目標ヨーレートγｔ（破線）、実ヨーレートγ（実線）、ヨーレート換算横加速度γａ（一点鎖線）を、２段目はヨーレート偏差Δγ（破線）、ヨーレート偏差制御成分Δγｏｓ（実線）を、３段目は横すべり角速度β’（破線）、横すべり角速度制御成分β’ｏｓ（実線）を、４段目は目標モーメントヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓ（破線）、横すべり角速度成分Ｍｂｏｓ（一点鎖線）、目標モーメントＭｏｓ（実線）を、５段目はアクチュエータ４が出力した各輪の制動力に関して左側の前後輪の合計と右側の前後輪の合計を示した図である。
【００８７】
従来の車両運動制御装置では、ヨーレート偏差Δγからヨーレート偏差制御成分Δγｏｓを抽出する判断基準として、実ヨーレートγの符号を用いていたので、図９の区間ａから区間ｂへ遷移するとき、図９の２段目に示すとおりヨーレート偏差制御成分Δγｏｓは不連続な波形となり、同様に、図９の３段目に示すように横すべり角速度制御成分β’ｏｓも不連続な波形となった。このため目標モーメントＭｏｓも実ヨーレートγの符号が反転するタイミングで波形が不連続となり、制動力を急激に変化させることとなった。また、図９の区間Ｑでは、目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓと横すべり角速度成分Ｍｂｏｓの和として目標モーメントＭｏｓを算出するため、目標モーメントＭｏｓが過剰となって、増減変化の多い波形となる。このため、制動力の変化も激しくなり、円滑さが不十分なモーメント制御となる恐れがある。また、一回目に制動力制御が極大値を迎える時刻（図９の時刻ｔ＝Ｔｐ）は、本発明のピーク時刻よりもタイミング遅くなり、実ヨーレートγの符号が反転する以降となるため、車両の不安定姿勢の収束時刻が遅れる怖れがある。
【００８８】
本発明は、上記のとおり、比較例と比較して、制動力制御が極大値を迎えるタイミングを早めると共に、制動力を発生させる波形を滑らかにして、車両を円滑に安定的に制御することができるという優れた効果を奏するものである。
【００８９】
上記の本発明の実施例１では、アクチュエータ４に摩擦ブレーキを適用した例を示したが、本発明のアクチュエータ４は、電子制御によってヨー軸周りにモーメントを生成できれば、後輪操舵装置、可変減速比操舵装置、ステアバイワイヤなどの操舵装置を用いてもよい。また、エンジントルクを分配する機構や車輪を個別に駆動できる電気モータを用いてもよい。摩擦ブレーキ以外のこうした手段でも、運転者が違和感として感じることのない車両減速の少ない車両運動制御を提供することができる。
【００９０】
上記の実施形態では、アクチュエータ４に摩擦ブレーキを適用して車両にモーメントを生成し車両の安定性を確保する例を示したが、車両運動制御装置が、運動状態量偏差に応じて旋回運動の不安定度合いを算出し、算出結果に基づいた情報を運転者、自車両の他の機器、他車両の機器または交通施設へ伝送する情報伝送手段を備えて、運転者、自車両の他の機器、他車両の機器または交通施設によって、車両姿勢が不安定時の安全性を間接的または複合的に向上するようにしてもよい。これにより、アクチュエータの能力に関わらず、車両の安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１の車両運動制御装置を搭載した車両の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る車両運動制御装置の実施例１を構成するブロックと信号の流れを示す図である。
【図３】本発明に係る目標モーメント算出部を構成するブロックと信号の流れを示す図である。
【図４】本発明に係るフィルタゲインを導出する関数を示す図
【図５】本発明に係る目標モーメントＭｏｓを算出するフローチャートである。
【図６】本発明の車両運動制御装置の時間応答を示す図であって、車線変更時に車両姿勢が乱れた場合のヨーレート偏差から目標モーメントを求める時間経過を示した図である。
【図７】本発明の車両運動制御装置の別の時間応答を示す図であって、図６と同じ車線変更時の、横すべり角速度から目標モーメントを求める時間経過を示した図である。
【図８】本発明の車両運動制御装置の別の時間応答を示す図であって、図６および図７に示した車線変更時の目標モーメントのヨーレート偏差成分Ｍｒｏｓと目標モーメントの横すべり角速度成分Ｍｂｏｓから、最終的な目標モーメントＭｏｓを求める経過を示した図である。
【図９】従来の車両運動制御装置の時間応答を示す図であって、図６〜図８と同じ条件で車線変更を行った場合の応答の様子を本発明の比較例として示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１    車両運動制御装置
２    運動状態検出手段
３    運動状態制御手段
４    アクチェエータ
５    ブレーキペダル
６    マスタシリンダ
７ＦＬ〜７ＲＲ  摩擦ブレーキ
８ＦＬ〜８ＲＲ  車輪
１１  目標運動状態量算出手段
１２  運動状態量偏差算出手段
１３  目標モーメント算出手段
【図１】
2008273335.tif 000003
【図２】
2008273335.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008273335.tif 000006
【図５】
2008273335.tif 000007
【図６】
2008273335.tif 000008
【図７】
2008273335.tif 000009
【図８】
2008273335.tif 000010
【図９】
2008273335.tif 000011