(57)【要約】【課題】アンダーステアであるかオーバーステアであるかを高精度に推定する。【解決手段】先ず車両の横すべり角速度ｄβ／ｄｔを実測すると共に、車速及び操舵角に応じて規範となる横すべり角速度ｄβ／ｄｔ＊を算出する（ステップＳ２、Ｓ３）。そして、実横すべり角速度ｄβ／ｄｔの絶対値から規範横すべり角速度ｄβ／ｄｔ＊の絶対値を減算して差分Δｄβ／ｄｔを算出し（ステップＳ４）、この差分が正値のＯＳ用閾値を上回っているときには、車両がオーバーステア状態にあると推定し（ステップＳ６）、差分が負値のＵＳ用閾値を下回っているときには、車両がアンダーステア状態にあると推定する（ステップＳ８）。【選択図】図２
2008087548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の横すべり角速度を実測する実測手段と、車速及び操舵角に応じて規範となる横すべり角速度を算出する算出手段と、前記実測手段が実測した横すべり角速度と前記算出手段が算出した横すべり角速度との差分に応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定する推定手段と、を備えることを特徴とする旋回状態推定装置。
【請求項２】
前記推定手段は、算出した横すべり角速度の絶対値よりも実測した横すべり角速度の絶対値が大きく且つ前記差分が所定量を上回っているときにはオーバーステア状態にあると推定し、算出した横すべり角速度よりも実測した横すべり角速度が小さく且つ前記差分が所定量を上回っているときにはアンダーステア状態にあると推定することを特徴とする請求項１に記載の旋回状態推定装置。
【請求項３】
前記推定手段は、前記差分と操舵方向とに応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定することを特徴とする請求項１に記載の旋回状態推定装置。
【請求項４】
前記算出手段は、伝達関数に従って、規範となる横すべり角速度を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の旋回状態推定装置。
【請求項５】
前記算出手段は、車両の動特性をモデル化した車両モデルに従って、規範となる横すべり角速度を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の旋回状態推定装置。
【請求項６】
旋回状態推定装置を備えた自動車において、
前記旋回状態推定装置は、
車両の横すべり角速度を実測する実測手段と、車速及び操舵角に応じて規範となる横すべり角速度を算出する算出手段と、前記実測手段が実測した横すべり角速度と前記算出手段が算出した横すべり角速度との差分に応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定する推定手段と、該推定手段の推定結果に応じて車両のオーバーステア状態及びアンダーステア状態を抑制する制御手段と、を備えることを特徴とする自動車。
【請求項７】
車両の横すべり角速度を実測すると共に、車速及び操舵角に応じて規範となる横すべり角速度を算出し、実測した横すべり角速度と算出した横すべり角速度との差分に応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定することを特徴とする旋回状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回状態推定装置、これを備えた自動車、及び旋回状態推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、規範ヨーレート応答モデルと実ヨーレートとの差分に応じて、アンダーステア状態であるかオーバーステア状態であるかを判定するものがあった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−４０２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ヨーレートの検出値は、車両重心周りの自転運動のみならず旋回中心に対する公転運動をも含んでしまうため、この検出値に基づく実ヨーレートでは、アンダーステア状態であるかオーバーステア状態であるかの判定精度が低下してしまう可能性がある。
本発明の課題は、アンダーステアであるかオーバーステアであるかを高精度に推定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る旋回状態推定装置は、車両の横すべり角速度を実測すると共に、車速及び操舵角に応じて規範となる横すべり角速度を算出し、実測した横すべり角速度と算出した横すべり角速度との差分に応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る旋回状態推定装置によれば、実測した横すべり角速度と算出した横すべり角速度との差分に応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定することで、車両重心周りの自転運動のみを考慮でき、ステア状態を高精度に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
《構成》
図１は、車両の概略構成である。自動車１には、運転者のステアリング操作に対する前輪２ＦＬ・２ＦＲの舵角比を変更可能な舵角比可変機構３と、前輪２ＦＬ・２ＦＲとは別に後輪２ＲＬ・２ＲＲを転舵可能な転舵機構４と、これら舵角比可変機構３及び転舵機構４を駆動制御するコントローラ５とを搭載する。
コントローラ５は、操舵角センサ１１、車輪速センサ１２、横加速度センサ１３、及びヨーレートセンサ１４の各検出信号を入力し、図２のステア状態推定処理と、図４の旋回挙動制御処理とを実行する。
【０００７】
先ず、図２のステア状態推定処理について説明する。
ステップＳ１では、各種データを読込む。
続くステップＳ２では、規範横すべり角速度ｄβ／ｄｔ＊を算出する。ここでは、車両の応答モデルとして広く知られている車両の線形２自由度二輪モデルを利用し、下記の数式に従って、規範横すべり角速度ｄβ／ｄｔ＊を算出する。
【０００８】
【数１】
2008087548.tif 000003
【０００９】
各要素は下記で表される。
【００１０】
【数２】
2008087548.tif 000004
【００１１】
ここで、Ａは車両のスタビリティファクタ、ｍは車両質量、ＩZは車両のヨー慣性モーメント、Ｃfは前輪コーナリングパワー、Ｃrは後輪コーナリングパワー、ｌfは重心と前輪軸との距離、ｌrは重心と後輪軸との距離、ｌはホイールベースである。
続くステップＳ３では、下記の数式に従って、横加速度ａy、ヨーレートγ、車速Ｖから実横すべり角速度ｄβ／ｄｔを算出する。なお、ａy及びγは、各センサの出力信号を車両重心位置の運動状態量に換算してから使用する。
【００１２】
【数３】
2008087548.tif 000005
【００１３】
続くステップＳ４では、下記に示すように、実横すべり角速度ｄβ／ｄｔの絶対値から規範横すべり角速度ｄβ／ｄｔ＊の絶対値を減算して差分Δｄβ／ｄｔを算出する。
【００１４】
【数４】
2008087548.tif 000006
【００１５】
続くステップＳ５では、差分Δｄβ／ｄｔがＯＳ用閾値を上回っているか否かを判定する。ＯＳ用閾値は、例えば５.０［deg/s］程度である。ここで、差分Δｄβ／ｄｔがＯＳ用閾値を上回っているときには、車両がオーバーステア状態にあると推定しステップＳ６に移行する。一方、差分Δｄβ／ｄｔがＯＳ用閾値を下回っているときには、車両がオーバーステア状態にはないと推定してステップＳ７に移行する。
ステップＳ６では、ＯＳフラグを“１”にセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
【００１６】
ステップＳ７では、差分Δｄβ／ｄｔがＵＳ用閾値を下回っているか否かを判定する。ＵＳ用閾値は、例えば−５.０［deg/s］程度である。ここで、差分Δｄβ／ｄｔがＵＳ用閾値を下回っているときには、車両がアンダーステア状態にあると推定しステップＳ８に移行する。一方、差分Δｄβ／ｄｔがＵＳ用閾値を上回っているときには、車両がアンダーステア状態にはないと推定してステップＳ９に移行する。
【００１７】
ステップＳ８では、ＵＳフラグを“１”にセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ９では、ＯＳフラグ及びＵＳフラグを“０”にリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
なお、ＯＳ用閾値やＵＳ用閾値は、車両の質量、慣性モーメント、タイヤや路面の状況に応じて変更することが望ましい。
【００１８】
図３は、ステア状態推定処理のブロック図である。
次に、図４の旋回挙動制御処理について説明する。
ステップＳ１１では、各種データを読込む。
続くステップＳ１２では、下記の数式に従って、前後輪のコーナリングフォースＹf及びＹrを算出する。
【００１９】
【数５】
2008087548.tif 000007
【００２０】
続くステップＳ１３では、下記に示すように、前後輪のコーナリングフォースＹf及びＹrの夫々を各車輪の荷重で除して、前後輪タイヤの負荷率Ｋf及びＫrを算出する。ｆ
Ｋf＝Ｙf／Ｗf
Ｋr＝Ｙr／Ｗr
続くステップＳ１４では、下記に示すように、前後輪の負荷率の差分｜Ｋf−Ｋr｜に定数Ｋｇを乗じて、舵角修正量Δδを算出する。
Δδ＝｜Ｋf−Ｋr｜×Ｋｇ
【００２１】
続くステップＳ１５では、前述したＯＳフラグが“１”にセットされているか否かを判定する。ここで、ＯＳフラグ“１”にセットされているときには、車両がオーバーステア状態にあると判断してステップＳ１６に移行する。一方、ＯＳフラグが“０”にリセットされているときには、車両がオーバーステア状態にはないと判断してステップＳ１７に移行する。
ステップＳ１６では、前輪負荷率Ｋfが後輪負荷率Ｋrより小さければ（Ｋf＜Ｋr）、前輪舵角をΔδだけ切り戻すと共に、後輪舵角をΔδだけ切り増してから所定のメインプログラムに復帰する。
【００２２】
一方、ステップＳ１７では、前述したＵＳフラグが“１”にセットされているか否かを判定する。ここで、ＵＳフラグ“１”にセットされているときには、車両がアンダーステア状態にあると判断してステップＳ１８に移行する。一方、ＵＳフラグが“０”にリセットされているときには、車両がアンダーステア状態にはないと判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１８では、前輪負荷率Ｋfが後輪負荷率Ｋrより大きければ（Ｋf＞Ｋr）、前輪舵角をΔδだけ切り増すと共に、後輪舵角をΔδだけ切り戻してから所定のメインプログラムに復帰する。
【００２３】
《作用》
次に、第１実施形態の作用について説明する。
車両のステア状態を推定するにあたって、車両の横すべり角速度ｄβ／ｄｔを実測すると共に、車速及び操舵角に応じて規範となる横すべり角速度ｄβ／ｄｔ＊を算出する（ステップＳ２、Ｓ３）。そして、実横すべり角速度ｄβ／ｄｔの絶対値から規範横すべり角速度ｄβ／ｄｔ＊の絶対値を減算して差分Δｄβ／ｄｔを算出し（ステップＳ４）、この差分が正値のＯＳ用閾値を上回っているときには、車両がオーバーステア状態にあると推定し（ステップＳ６）、差分が負値のＵＳ用閾値を下回っているときには、車両がアンダーステア状態にあると推定する（ステップＳ８）。
【００２４】
図５は、ステア状態の判定結果である。このように、横すべり角速度において、実測値と規範値とを比較し、その差分に応じてステア状態を判定すれば、車両重心周りの自転運動のみを考慮できるので、従来のように車両重心周りの自転運動のみならず旋回中心に対する公転運動をも含んでしまうヨーレートに基づいてステア状態を推定するよりも、高精度に推定することができる。
【００２５】
また、ステアリング操作によってヨーレートが過渡的に変化するときに、特に摩擦係数の低い路面では、ヨーレートの実測値と規範値との差が増大しにくいため、オーバーステア状態又はアンダーステア状態であると判断できるまでに時間がかかっていた。これに対して、横すべり角速度であれば、ヨーレートよりも実測値と規範値の差が出やすいので、オーバーステア状態やアンダーステア状態になったときに、これを速やかに検知することができる。
【００２６】
また、特に本実施形態のように４輪操舵（４ＷＳ）においては、横すべり角を積極的にコントロールするため、横すべり角速度も変化しやすいが、あくまでも実測値と規範値との差分に応じてステア状態を推定しているので、図６に示すように、横すべり角速度の大きさ（絶対値）や変化率に関らず、ステア状態を正確に推定することができる。
【００２７】
《応用例》
なお、上記の第１実施形態では、実横すべり角速度の絶対値から規範横すべり角速度の絶対値を減算して差分を算出しているが、勿論、規範横すべり角速度の絶対値から実横すべり角速度の絶対値を減算して差分を算出してもよい。この場合、ＯＳ用閾値及びＵＳ用閾値の正負を反転させればよい。
また、上記の第１実施形態では、伝達関数に従って、規範横すべり角速度を算出しているが、車両の動特性をモデル化した車両モデルに従って、規範横すべり角速度を算出してもよい。これによれば、規範横すべり角速度を正確に算出することができる。
【００２８】
《効果》
以上より、ステップＳ３の処理が「実測手段」に対応し、ステップＳ２の処理が「算出手段」に対応し、ステップＳ４〜Ｓ９の処理が「推定手段」に対応している。
（１）車両の横すべり角速度を実測する実測手段と、車速及び操舵角に応じて規範となる横すべり角速度を算出する算出手段と、実測手段が実測した横すべり角速度と算出手段が算出した横すべり角速度との差分に応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定する推定手段とを備える。
このように、実測した横すべり角速度と算出した横すべり角速度との差分に応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定することで、車両重心周りの自転運動のみを考慮でき、ステア状態を高精度に推定することができる。
【００２９】
（２）推定手段は、算出した横すべり角速度の絶対値よりも実測した横すべり角速度の絶対値が大きく且つ前記差分が所定量を上回っているときにはオーバーステア状態にあると推定し、算出した横すべり角速度よりも実測した横すべり角速度が小さく且つ前記差分が所定量を上回っているときにはアンダーステア状態にあると推定する。
これにより、オーバーステアであるかアンダーステアであるかを容易に且つ正確に推定することができる。
【００３０】
（３）算出手段は、伝達関数に従って、規範となる横すべり角速度を算出する。
摩擦係数が低い路面では、操舵入力に対して車両挙動の応答が遅れることになるが、この遅れを考慮した応答モデルを伝達関数によって表現できるので、摩擦係数の低い路面であっても規範となる横すべり角速度を正確に算出することができる。
（４）算出手段は、車両の動特性をモデル化した車両モデルに従って、規範となる横すべり角速度を算出する。
これによれば、規範横すべり角速度を正確に算出することができる。
【００３１】
《第２実施形態》
《構成》
この第２実施形態は、操舵方向を考慮してオーバーステア状態であるかアンダーステア状態であるかを推定するものである。
すなわち、前記ステップＳ４では、差分Δｄβ／ｄｔの算出を下記のように変更する。
【００３２】
【数６】
2008087548.tif 000008
【００３３】
ここで、sign(θ)は、
θ＞０のときに１
θ＜０のときに−１
θ＝０
とする。
【００３４】
《作用》
次に、第２実施形態の作用について説明する。
実横すべり角速度と規範横すべり角速度との差分を算出するときに、操舵方向に応じて双方の値の正負を反転させることにより差分Δｄβ／ｄｔの正負を反転させる。これは、操舵方向に横すべり角速度が生じるときに正値となり、操舵逆方向に横すべり角速度が生じるときに負値となることを意味する。
【００３５】
図７は、ステア状態の判定結果である。このように、操舵方向を加味してステア状態を推定することにより、操舵入力に対して車両挙動が遅れるようなシーンにおいても、オーバーステア状態であるかアンダーステア状態であるかを正確に且つ容易に推定することができる。
【００３６】
《効果》
（１）推定手段は、差分と操舵方向とに応じて、車両がオーバーステア状態にあるかアンダーステア状態にあるかを推定する。
これにより、操舵入力に対して車両挙動が遅れるようなシーンでも、オーバーステア状態であるかアンダーステア状態であるかを正確に且つ容易に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】車両の概略構成図である。
【図２】ステア状態推定処理のフローチャートである。
【図３】ステア状態推定処理のブロック図である。
【図４】旋回挙動制御処理のフローチャートである。
【図５】第１実施形態におけるステア状態の判定結果である。
【図６】第１実施形態におけるステア状態の判定結果である。
【図７】第２実施形態におけるステア状態の判定結果である。
【符号の説明】
【００３８】
１  自動車
２ＦＬ〜２ＲＲ  車輪
３  舵角比可変機構
４  転舵機構
５  コントローラ
１１  操舵角センサ
１２  車輪速センサ
１３  横加速度センサ
１４  ヨーレートセンサ
【図１】
2008087548.tif 000009
【図２】
2008087548.tif 000010
【図３】
2008087548.tif 000011
【図４】
2008087548.tif 000012
【図５】
2008087548.tif 000013
【図６】
2008087548.tif 000014
【図７】
2008087548.tif 000015