(57)【要約】【課題】  前輪横力の低下を防止して車両挙動の安定化を図りつつ、目標軌跡への追従性を高めることができる車両挙動制御装置を提供する。【解決手段】  制御装置部９は、目標ヨーレートを実現するために必要な後輪横力の増加分である目標増加後輪横力を算出する目標増加後輪横力算出部９ｂと、前輪横滑り角βfが所定角度を保ちながら目標増加後輪横力を実現するために必要なヨーモーメントである目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出部９ｃと、目標増加後後輪横力を実現するために必要な後輪横滑り角βrの増加分である目標増加後輪横滑り角を算出する目標増加後輪横滑り角算出部９ｅと、目標ヨーモーメントから目標各輪制駆動力を算出する目標各輪制駆動力算出部９ｄと、目標増加後輪横滑り角から目標後輪転舵角δrを算出する後輪転舵角算出部９ｆと、を備える。【選択図】      図２
2007062654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両状態量に基づく目標ヨーレートが得られるように、各車輪の制駆動力を独立に制御する車両挙動制御装置において、
前輪横滑り角が所定角度以上となったとき、各車輪の制駆動力と後輪転舵角とをそれぞれ制御し、前輪横滑り角を前記所定角度に維持しつつ、車両の発生ヨーレートを前記目標ヨーレートに一致させる前輪横滑り角維持制御を行う前輪横滑り角維持制御手段を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、
前記目標ヨーレートを実現するために必要な後輪横力の増加分である目標増加後輪横力を算出する目標増加後輪横力算出部と、
前輪横滑り角が前記所定角度を保ちながら前記目標増加後輪横力を実現するために必要なヨーモーメントである目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出部と、
前記目標増加後後輪横力を実現するために必要な後輪横滑り角の増加分である目標増加後輪横滑り角を算出する目標増加後輪横滑り角算出部と、
前記目標ヨーモーメントから目標各輪制駆動力を算出する目標各輪制駆動力算出部と、
前記目標増加後輪横滑り角から目標後輪転舵角を算出する後輪転舵角算出部と、
を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、前輪横滑り角に対する横力特性が非線形となる領域に到達したとき、前輪横滑り角維持制御を開始すること特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、後輪横力の非線形性を補償することを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、後輪横滑り角が横力飽和を迎える所定角度となったとき、後輪横滑り角の増加を規制することを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、後輪横滑り角が前記所定角度となったとき、ヨーモーメント制御量および後輪転舵角制御量をそれまでの状態に保持する、ヨーモーメント制御量を車速の増加に伴って減ずる、または後輪転舵角を車速の増加に伴って減ずる、の少なくとの１つまたは複数を組み合わせた制御を行うことを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、制駆動力指令から実際のヨーモーメントの発生までの無駄時間を補償することを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、車輪の慣性モーメントに起因する車輪へ付与される制駆動力の時間遅れと、路面とタイヤとの間に発生する制駆動力の時間遅れとを補償することを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両挙動制御装置において、
前記前輪横滑り角維持制御手段は、タイヤの緩和力による横力の発生を補償することを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項１０】
車両状態量に基づく目標ヨーレートが得られるように、各車輪の制駆動力を独立に制御する車両挙動制御装置において、
前輪横滑り角が所定角度以上となったとき、各車輪の制駆動力と後輪転舵角とをそれぞれ制御し、前輪横滑り角を前記所定角度に維持しつつ、車両の発生ヨーレートを前記目標ヨーレートに一致させる前輪横滑り角維持制御を行うことを特徴とする車両挙動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両状態量に基づく目標ヨーレートが得られるように、各車輪の制駆動力を独立に制御する車両挙動制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両挙動制御装置では、車速や操舵角等の各種車両状態量から目標ヨーレートを求め、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて目標ヨーモーメントを生成し、その目標ヨーモーメントを実現するために必要な制駆動力を各輪に加えることにより、安定した車両挙動を確保している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８-９１１９７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、上記従来技術にあっては、前輪がグリップ限界付近に達したとき、各車輪に対し目標ヨーレートに追従するための制動力を与えた場合、後輪横力の増加と同時に前輪横力が低下するため、結果としてフロントドリフトが発生し、車両が目標軌跡を追従できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、前輪横力の低下を防止して車両挙動の安定化を図りつつ、目標軌跡への追従性を高めることができる車両挙動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
車両状態量に基づく目標ヨーレートが得られるように、各車輪の制駆動力を独立に制御する車両挙動制御装置において、
前輪横滑り角が所定角度以上となったとき、各車輪の制駆動力と後輪転舵角とをそれぞれ制御し、前輪横滑り角を前記所定角度に維持しつつ、車両の発生ヨーレートを前記目標ヨーレートに一致させる前輪横滑り角維持制御を行う前輪横滑り角維持制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、前輪横滑り角が所定角度以上となったとき、前輪横滑り角を前記所定角度に維持しつつ、車両の発生ヨーレートを目標ヨーレートに一致させるように各車輪の制駆動力と後輪転舵角とがそれぞれ制御される。すなわち、前輪横力を不変としたまま後輪横力を増加させることができる。よって、ヨーモーメント制御のみの場合と比較して、前後輪横力の合計をより大きくすることが可能となり、目標軌跡への追従性をより向上させることができる。また、ヨーモーメント制御のみで同じ横力を出す場合よりも、後輪横滑り角を小さくすることができ、これは車両の横滑り角を小さくすることと同義であるため、より安定した車両挙動とすることができる。この結果、前輪横力の低下を防止して車両挙動の安定化を図りつつ、目標軌跡への追従性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両挙動制御装置の全体構成を示す図である。実施例１の車両挙動制御装置は、ステアリングホイール１と、操舵角検出部２と、舵取り機構３と、前輪4FL,4FRと、後輪転舵アクチュエータ５と、後輪6RL,6RRと、制駆動力アクチュエータ7FL,7FR,7RL,7RRと、車両状態検出部８と、制御装置部（前輪横滑り角維持制御手段）９と、を備えている。
【０００９】
ドライバは、ステアリングホイール１を回転し目標車両状態に関係したステアリング操舵角を入力する。ステアリングホイール１に入力されたステアリング操舵角は、所定のギヤ比を介して前輪4FL,4FRを転舵する。ドライバの入力したステアリング操舵角は、操舵角検出部２で検出し、制御装置部９に伝える。
【００１０】
車両状態検出部８において検出された各種車両状態量も制御装置部９に伝えられる。ここで使用される各種車両状態には、車両運動制御に関わる車両状態量である、車速、ヨーレート、横加速度の１つ以上を指す。
【００１１】
制御装置部９は、前輪横滑り角が、前輪横滑り角に対する横力特性が非線形となる所定角度となったとき、前輪横滑り角が前記所定角度で維持されるように前輪4FL,4FRおよび後輪6RL,6RRの制駆動力と後輪転舵角とをそれぞれ制御する前輪横滑り角維持制御を行う。なお、実施例１では、制駆動力アクチュエータ7FL,7FR,7RL,7RRとしてブレーキアクチュエータを用いている。
【００１２】
図２は、実施例１の制御ブロック図であり、制御装置部９は、制御開始判定部９ａと、目標増加後輪横力算出部９ｂと、目標ヨーモーメント算出部９ｃと、目標各輪制駆動力算出部９ｄと、目標増加後輪横滑り角算出部９ｅと、目標後輪転舵角算出部９ｆと、を備えている。
【００１３】
制御開始判定部９ａは、操舵角検出部２および車両状態検出部８により検出された各種車両状態量に基づいて、前輪横滑り角が、前輪横滑り角に対する横力特性が非線形となる所定角度以上であるか否かを判定し、前輪横滑り角が所定角度以上であると判定した場合には、前輪横滑り角維持制御開始を決定する。目標増加後輪横力算出部９ｂは、前輪横滑り角維持制御が開始されると、車両が目標軌跡に追従するために必要な横加速度を算出し、その実現に必要な後輪横力の増加分である目標増加後輪横力を算出する。
【００１４】
目標ヨーモーメント算出部９ｃは、前輪横滑り角を保ちながら目標増加後輪横力を実現するために必要なヨーモーメントである目標ヨーモーメントを算出する。目標増加後輪横滑り角算出部９ｅは、目標増加後輪横力を実現するために必要な後輪横滑り角の増加分である目標増加後輪横滑り角を算出する。
【００１５】
目標各輪制駆動力算出部９ｄは、目標ヨーモーメントから目標各輪制駆動力を算出し、各制駆動力アクチュエータ7FL,7FR,7RL,7RRに指令出力を伝える。そして、各制駆動アクチュエータ7FL,7FR,7RL,7RRは、車輪の制駆動力を指令値に追従させる。
【００１６】
目標後輪転舵角算出部９ｆは、目標増加後輪横滑り角から目標後輪転舵角を算出し、後輪転舵アクチュエータ５に指令出力を伝える。そして、後輪転舵アクチュエータは後輪6RL,6RRの転舵角を指令値に追従させる。
【００１７】
次に、作用を説明する。
［前輪横滑り角維持制御処理］
図３は、実施例１の制御装置部９で実行される前輪横滑り角維持制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
【００１８】
ステップs1では、各車両状態量を入力し、ステップs2へ移行する。
【００１９】
ステップs2では、制御開始判定部９ａにおいて、ステップs1で入力した各車両状態量に基づいて、前輪横滑り角が所定角度以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。
【００２０】
ステップS3では、目標増加後輪横力算出部９ｂにおいて、車両が目標軌跡に追従するために必要な目標増加後輪横力を算出し、ステップS4へ移行する。
【００２１】
ステップS4では、目標ヨーモーメント算出部９ｃにおいて、前輪横滑り角を保ちながらステップS3で算出された目標増加後輪横力を実現するために必要な目標ヨーモーメントを算出し、ステップS5へ移行する。
【００２２】
ステップS5では、目標増加後輪横滑り角算出部９ｅにおいて、ステップS3で算出された目標増加後輪横力を実現するために必要な目標増加後輪横滑り角を算出し、ステップS6へ移行する。
【００２３】
ステップS6では、目標各輪制駆動力算出部９ｄにおいて、ステップS4で算出された目標ヨーモーメントから目標各輪制駆動力を算出し、ステップS7へ移行する。
【００２４】
ステップS7では、目標後輪転舵角算出部９ｆにおいて、ステップS5で算出された目標増加後輪横滑り角から目標後輪転舵角を算出し、ステップS8へ移行する。
【００２５】
ステップS8では、ステップS7で算出された目標後輪転舵角を、後輪横滑り角が横力飽和を迎える所定角度以下となるように補正し、ステップS9へ移行する。
【００２６】
ステップS9では、目標各輪制駆動力算出部９ｄにおいて、ステップS6で算出した目標各輪制駆動力に基づいて各制駆動力アクチュエータ7FL,7FR,7RL,7RRを駆動し、ステップs10へ移行する。
【００２７】
ステップs10では、目標後輪転舵角算出部９ｆにおいて、ステップS8で補正した目標後輪転舵角に基づいて後輪転舵アクチュエータ５を駆動し、リターンへ移行する。
【００２８】
［前輪横滑り角維持制御ロジック］
図４に、実施例１の車両において各輪で発生する前後力と横力の概略を示す。車両はドライバのステアリング操舵角θに対応した前輪転舵角δfを持つ。後輪6RL,6RRは、後輪転舵アクチュエータ５により後輪転舵角δrが実現される。また、４輪のブレーキ力は、制駆動力アクチュエータ７によりそれぞれ独立に制御される。前左輪4FL、前右輪4FR、後左輪6RL、後右輪7RRの横力はそれぞれFyFL,FyFR,FyRL,FyRRとし、ブレーキ力はそれぞれFxFL,FxFR,FxRL,FxRRとなる。
【００２９】
制駆動力アクチュエータとしてブレーキを用いると、４輪ブレーキ力の合計は前後力Fxと重心周りのモーメントMzで表すことができるため、以降このFxとMzを用いて説明する。ここで、前後輪のトレッドをそれぞれTrf,Trrとしたとき、FxとMzは、下記の式(1)，(2)で表される。以降ブレーキ力に関してはこのFx,Mzのみを用いて話を進める。
【数１】
2007062654.tif 000003
【００３０】
横力は、下記の式(3)，(4)に示すように、前輪横力の合計Ffと後輪横力の合計Frを用いる。
【数２】
2007062654.tif 000004
【００３１】
横力に関するその他の変数も、前輪4FL,4FRの代表値(添え字f)と後輪6RL,6RRの代表値(添え字r)のみを用いて、以下のように示す。
前輪転舵角            ：δf[rad]
後輪転舵角            ：δr[rad]
前輪横滑り角          ：βf[rad]
後輪横滑り角          ：βr[rad]
前輪コーナリングパワー：Cf[N/rad]
後輪コーナリングパワー：Cr[N/rad]
前輪横力              ：Ff[N]
後輪横力              ：Fr[N]
前輪-重心間距離       ：Lf[m]
後輪-重心間距離       ：Lr[m]
その他の車両の運動に関わる変数は以下の通り。
車重                  ：m[kg]
車両慣性モーメント    ：Iz[kg・m2]
車速                  ：v[m/s]
ヨーレート            ：γ[rad/s]
車両横滑り角          ：β[rad]
横加速度              ：α[m/s2]
旋回半径              ：r[m]
【００３２】
一般的に、車両の運動方程式は、下記の式(5)，(6)を用いて表すことができる。
【数３】
2007062654.tif 000005
【００３３】
ここで、前後輪横滑り角βf,βrは、それぞれ下記の式(7)，(8)で表すことができる。
【数４】
2007062654.tif 000006
【００３４】
実施例１の前輪横滑り角維持制御におけるヨーモーメント制御および後輪転舵制御を開始する瞬間の車両の速度、横加速度、旋回半径をそれぞれv0,α0,r0とすると、下記の式(9)が成り立つ。
【数５】
2007062654.tif 000007
【００３５】
加速時にも車両を目標軌跡に追従させるために、車速vの変化に対応して横加速度αを増加させ、旋回半径をr0に保つ。車速がv=v0+Δvとなった時に必要な横加速α=α0＋Δαは、下記の式(10)で表すことができる。
【数６】
2007062654.tif 000008
【００３６】
このとき、横加速度αの増分Δαは、下記の式(11)の通りとなる。
【数７】
2007062654.tif 000009
【００３７】
この横加速度を実現するためには、式(5)より後輪横滑り角βrが下記の式(12)を満足する必要がある。
【数８】
2007062654.tif 000010
【００３８】
このβrを、式(6)に代入することで、下記の式(13)で表すヨーモーメントMzを車両に加えることにより、目標横加速度αを実現でき、目標となる旋回半径r0を維持できる。
【数９】
2007062654.tif 000011
【００３９】
今、前輪転舵角δfを一定に保ったまま車速vを増加させた場合でも、前輪4FR,4FRの横滑り角βfを一定に保ったまま旋回半径を維持するためには、式(7)より下記の式(14)が成り立たなければならない。
【数１０】
2007062654.tif 000012
【００４０】
ここで、γ=v/rの関係が成り立つため、車両横滑り角βは下記の式(15)の通りとなる。
【数１１】
2007062654.tif 000013
【００４１】
これを式(8)に代入し、γ=v/rの関係を用いることで、後輪横滑り角βrは下記の式(16)となる。
【数１２】
2007062654.tif 000014
【００４２】
これを式(12)に代入すると、後輪転舵角δrは下記の式(17)を満足すればよいことがわかる。
【数１３】
2007062654.tif 000015
【００４３】
今、前輪横滑り角維持制御開始時に、ヨーモーメント制御および後輪転舵制御を行っていない場合を考えると、ヨーモーメントMzは、式(13)で示され、前輪横滑り角βfは変化しないため、式(17)右辺の第１項は変わらず、横加速度αの増分は式(11)で示されるため、車速の増加分に対して下記の式(18)に表すことができる。
【数１４】
2007062654.tif 000016
【００４４】
後輪転舵角δrは式(17)で表され、前輪転舵角δf、前輪横滑り角βf、旋回半径rが一定であり、後輪6RL,6RRは線形域（図９参照）にあるとすれば、後輪コーナリングフォースCrも一定となるため、第１項、第２項、第４項は変わらず、横加速度の増分Δαが式(11)で表されるため、車速の増加分に対して下記の式(19)で表される。
【数１５】
2007062654.tif 000017
【００４５】
実施例１の前輪横滑り角維持制御では、上記式(18)，(19)に示す通り車速に応じて制御量が増大し、後輪横滑り角βrが増大する。そのため、ある程度以上の車速になり、後輪横力が飽和してしまうと車両挙動が不安定となるおそれがある。よって、後輪横滑り角βrがある値以上となった時に、制御をその前の状態を維持する、もしくは付加するヨーモーメントを車速に応じて減ずる。
【００４６】
また、前輪横滑り角維持制御を行う際、後輪6RL,6RRは横滑り角に対する横力特性が線形領域にあるものとして式(19)を導き出したが、より精密には後輪横滑り角βrが増すに応じてCrも低下する。これを制御に織り込んでもよい。
【００４７】
［ヨーモーメント制御による前輪横力の飽和について］
特開平８−９１１９７号公報、特開平８−３１０３６３号公報には、目標ヨーレートを実現するために必要な制駆動力を各輪に加えることにより、安定した車両挙動の実現を図る技術が記載されている。
【００４８】
ところが、上記従来技術において、図５に示すように、自車Ａが目標軌跡Ｂに追従するように操舵を行っているとき、徐々に加速した場合、車両の前輪がグリップ限界を迎えてフロントドリフトが発生する（Ｃ）。このとき前輪は飽和しており、それ以上の横滑り角(操舵角)を与えても横力は低下するだけで無意味な操舵となる。すなわち、目標ヨーレートに追従するようにヨーモーメントを加えた場合、前輪横力が低下し、それと同時に後輪横力は増加するため、結果として車両は所定位置Ｄから目標軌跡Ｂに対し大きく外側へ膨らんでしまう（Ｅ）。
【００４９】
この様子を詳しく説明すると、次のようになる。ヨーモーメント制御していない車両が図６に示すように車両横滑り角β0、前輪横滑り角βf0、後輪横滑り角βr0を持ち、前後輪それぞれFf0,Fr0で表される横力を持つとき、図７に示すようにヨーモーメント制御力Mが加わると、定常状態で車両横滑り角β１、前輪横滑り角βf１、後輪横滑り角βr１を持つ。このとき、前後輪の発生する横力が図８，９に示す関係となることから、前輪横力Ff１は減少し、後輪横力Fr１は増加する。結果、図５の(Ｅ)に示す通り、車両はフロントドリフトしつつ旋回内側を向くこととなる。
【００５０】
このことから、ヨーモーメントコントロールでヨーレート追従を行った場合には
a) 車両が目標軌跡に追従できていない
b) 前輪横力を最大限使用できない
c) 限界付近で車両の横滑り角が大きくなる
といった点が問題点として挙げられる。
【００５１】
［前輪横滑り角維持作用］
これに対し、実施例１の車両挙動制御装置では、前輪横力Ffが非線形な特性を持つ領域に到達したとき、前輪4FR,4FRの横滑り角βfを一定に保つ前輪横滑り角維持制御を行うため、前輪4FL,4FRのタイヤが飽和して前輪横力Ffが低下するのを回避でき、車両の挙動を安定化し、横加速度αを高めることができる。
【００５２】
さらに詳述すると、図１０に示すように、ヨーモーメント制御力Mを加えると共に後輪転舵角をδr2とすることで、車両横滑り角、前輪横滑り角、後輪横滑り角はそれぞれβ2,βf2,βr2となる。ここで、前輪横滑り角βf2が一定値βf0となるように制御するため、前後輪の発生する横力Ff2,Fr2は、図８，９に示すようになり、前輪横力は変わらず（Ff2＝Ff0）、後輪横力が増加する（Fr2>Fr0）。
【００５３】
よって、ヨーモーメント制御のみの場合と比較すると、前後輪横力の合計をより大きくすることができ、目標軌跡への追従性が向上する。また、同じ横力を出す場合を考えると、ヨーモーメント制御のみの場合より後輪横滑り角βrを小さくすることができる。このことは車両横滑り角βを小さくすることができることと同義であり、より安定した車両挙動とすることができる。
【００５４】
実施例１のシミュレーション結果を図１１に示す。図１１は舵角一定で徐々に加速した場合の車両の運動を、横軸を横加速度α、縦軸を車体横滑り角βとして記したものである。車速vが増すにつれ車両横滑り角βと横加速度αは増す(1)。前輪4FL,4FRが飽和を迎えるあたりの車速vで非制御車両(traditional)の横加速度αは頭打ちとなり、車両横滑り角βのみが大きくなり、やがて横滑り角βは低下する(2)。
【００５５】
ここで、前輪4FL,4FRが飽和を迎える寸前(3)からヨーモーメントMのみによる制御を開始した場合(yawmoment)には、車両横滑り角βと共に横加速度αが増大し、やがて最大横加速度を迎える(4)。
【００５６】
これに対し、同じタイミングで実施例１の前輪横滑り角維持制御を加えた場合(integrated)には、制御開始後車両の横滑り化角βは一定値を保ちながら横加速度αのみが増大し最大横加速度を迎える(5)。このときの最大横加速度は、ヨーモーメントのみを迎えた場合より高く、最大横加速度を出す時の車両横滑り角βが小さいため、実施例１の方がより追従性が高く、かつ車両が安定していることが分かる。
【００５７】
なお、上記シミュレーションでは、図１２に示す横滑り角−横力特性を持つタイヤモデルを使用した。上記シミュレーションの場合には、10[deg]で飽和するフロントタイヤの横滑り角が9.9[deg]以上となったところで前輪横滑り角維持制御を開始していたが、現実的には、タイヤの横滑り角に対する横力特性が線形とみなせなくなる領域で制御を開始すればよい。
【００５８】
また、上記シミュレーションでは、後輪コーナリングパワーCrが正確にわかるものとして後輪横滑り角βrの増加に伴う後輪コーナリングパワーCrの減少を補償したが、実際には後輪コーナリングパワーCrはコストなどの要件により正確に計測できないことも多い。その場合はあらかじめ設定した後輪コーナリングパワーCrを用いて後輪転舵角を決定してもよい。
【００５９】
この場合のシミュレーション結果を図１３に示す。このシミュレーションでは前輪横滑り角βfに対する横力特性が非線形とみなせなくなったとき(3')に制御を開始するものとした。図１３に示すように、非制御車両(traditional)では、車速vの増加と共に横加速度αと車両横滑り角βが増加する(1)が、ある速度まで来ると車両の横滑り角βのみが増加し、横加速度αは上がらなくなる(2)。
【００６０】
横力特性が図１２に示したものとして前輪横滑り角βfが8[deg]で横力特性が線形とみなせなくなったとして制御を開始すると、ヨーモーメント制御のみを行った場合(yawmoment)には、非制御車両と比べて大きな横加速度αを持つことができる。実施例１の制御を(integrated)用いることで、より大きな最大横加速度を持ち車両の横滑り角βを小さくすることができることが分かる(5')。
【００６１】
ここでは、後輪コーナリングパワーCrの非線形性を考慮に入れていないため、車両の横滑り角βが増加しているが、その増加幅はヨーモーメントのみの制御を行った場合に対して減少しているため、横滑り角を一定に保つ効果は弱まってはいるものの、ヨーモーメント制御のみを行った場合と比較して、車両の安定性と目標軌跡への追従性は向上している。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両挙動制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００６３】
(1) 車両状態量に基づく目標ヨーレートが得られるように、各車輪の制駆動力を独立に制御する車両挙動制御装置において、前輪横滑り角βfが所定角度以上となったとき、各車輪の制駆動力と後輪転舵角とをそれぞれ制御し、前輪横滑り角βfを所定角度に維持しつつ、車両の発生ヨーレートを目標ヨーレートに一致させる前輪横滑り角維持制御を行う制御装置部９を備える。よって、前輪横力Frの低下を防止して車両挙動の安定化を図りつつ、目標軌跡への追従性を高めることができる。
【００６４】
(2) 制御装置部９は、目標ヨーレートを実現するために必要な後輪横力の増加分である目標増加後輪横力を算出する目標増加後輪横力算出部９ｂと、前輪横滑り角βfが所定角度を保ちながら目標増加後輪横力を実現するために必要なヨーモーメントである目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出部９ｃと、目標増加後後輪横力を実現するために必要な後輪横滑り角βrの増加分である目標増加後輪横滑り角を算出する目標増加後輪横滑り角算出部９ｅと、目標ヨーモーメントから目標各輪制駆動力を算出する目標各輪制駆動力算出部９ｄと、目標増加後輪横滑り角から目標後輪転舵角δrを算出する後輪転舵角算出部９ｆと、を備える。よって、前輪横滑り角の維持と目標ヨーレートの実現とを両立でき、車両挙動の安定化と目標軌跡への追従性向上とを両立できる。
【００６５】
(3) 制御装置部９は、前輪横滑り角βfに対する横力特性が非線形となる領域に到達したとき、前輪横滑り角維持制御を開始するため、ヨーモーメント制御のみを行った場合と比較して、車両の安定性と目標軌跡への追従性をより高めることができる。
【００６６】
(4) 制御装置部９は、後輪横力Frの非線形性を補償するため、後輪横力Frの低下により車両挙動が不安定となるのを防止できる。
【００６７】
(5) 制御装置部９は、後輪横滑り角βrが横力飽和を迎える所定角度となったとき、ヨーモーメント制御量および後輪転舵角制御量をそれまでの状態に保持する、ヨーモーメント制御量を車速の増加に伴って減ずる、または後輪転舵角を車速の増加に伴って減ずる、の少なくとの１つまたは複数を組み合わせた制御を行う。よって、車速にかかわらず、後輪横力Frの低下に伴い車両挙動が不安定となるのを防止できる。
【実施例２】
【００６８】
実施例２は、前輪横滑り角維持制御の開始前からヨーレート追従制御等でヨーモーメントや後輪転舵角が発生している場合について説明する。なお、構成については実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００６９】
［前輪横滑り角維持制御ロジック］
前輪横滑り角維持制御開始時のヨーモーメント量と後輪転舵角をそれぞれMz0,δr0としたとき、前輪横滑り角維持制御の開始時には、下記の式(20)，(21)が成り立つ。
【数１６】
2007062654.tif 000018
【００７０】
このとき、車速voからの増分Δvに対するそれぞれの制御量の増分をΔMz,Δδrとすると、式(20)，(21)は、それぞれ下記の式(22)，(23)のように置き換えることができる。
【数１７】
2007062654.tif 000019
【００７１】
式(22)，(23)に従うヨーモーメントと後輪転舵角を、前輪横滑り角維持制御開始時のヨーモーメントと後輪転舵角に加えたものを目標値とすることにより、ヨーモーメント制御と後輪転舵角制御を行っている車両の限界時の特性を向上することができる。
【００７２】
転舵による横力Fy発生は、下記の式(24)の通りとなり、転舵発生から横力発生までに遅れがある。
【数１８】
2007062654.tif 000020
ここで、
C ：コーナリングパワー
β：横滑り角
τ：リラクゼーションレングスによる遅れ
s ：ラプラス演算子
である。
【００７３】
タイヤと路面との間に発生する制駆動力Fxは、下記の式(25)の通りとなり、ブレーキ力FBや駆動力FDによりタイヤ回転数が変化してから発生するため遅れが生じる。
【数１９】
2007062654.tif 000021
ここで、
VV：車体速(車体に対する路面速度)
VT：タイヤ回転速度(車体に対する接地面でのタイヤ速度)
D :タイヤ制駆動力係数
である。
【００７４】
ブレーキの発生するブレーキ力FBとタイヤの発生する制動力Fxとの関係を表す運動方程式は、下記の式(26)の通りである(図１４参照)
【数２０】
2007062654.tif 000022
ここで、ωはタイヤ回転角速度である。
【００７５】
タイヤ回転角速度ωは、タイヤ回転速度VTとタイヤ接地点半径とを用いて、下記の式(27)で表すことができる。
【数２１】
2007062654.tif 000023
【００７６】
式(25)において、車体速VVが一定値と仮定すると、下記の式(28)が成り立つ。
【数２２】
2007062654.tif 000024
【００７７】
式(26)に式(27)，(28)を代入すると、下記の式(29)が成り立つ。
【数２３】
2007062654.tif 000025
【００７８】
ブレーキの発生する力FBとタイヤが路面から受ける力Fxの間の伝達関数は、下記の式(30)に示す通り、１次遅れとなる。ただしTx,Kxは、下記の式(31)，(32)の通りである。
【数２４】
2007062654.tif 000026
【００７９】
ブレーキ制御指令FBcmdからブレーキがFBを発生させるまでに無駄時間τがあるため、ブレーキ制御指令からFxへの伝達関数は、下記の式(33)の通りとなる。
【数２５】
2007062654.tif 000027
また、車両にヨーモーメントを加えて車両挙動を制御する場合に、ヨーモーメント発生手段としてブレーキを用いたときにはヨーモーメントの発生が遅れる。
【００８０】
よって、これらのブレーキ力発生の遅れと横力発生の遅れはあらかじめある程度予測が可能であり、１次遅れに関しては１次/１次の位相進み補償を用いることで補償が可能ある。また無駄時間に関しては、下記の式(34)のように変形することで１次/１次の形で表すことができ、何らかの補償項を加えてもよい。
【数２６】
2007062654.tif 000028
【００８１】
上記の式(34)は、不安定零点を持つため補償が困難であれば、ヨーモーメント制御を後輪の転舵に対して無駄時間分早く制御を開始してもある程度の効果が見込める。
【００８２】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両挙動制御装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(5)に加え、以下の効果が得られる。
【００８３】
(6) 制御装置部９は、ブレーキ制御指令FBcmdからブレーキがFBを発生させるまでの無駄時間τを補償するため、目標増加後輪横力を得るための各輪制駆動力を、遅れなく発生させることができ、目標軌跡への追従性をより高めることができる。
【００８４】
(7) 制御装置部９は、車輪の慣性モーメントに起因する車輪へ付与される制駆動力の時間遅れと、路面とタイヤとの間に発生する制駆動力の時間遅れとを補償するため、前輪横滑り角維持制御開始前に、ヨーレート追従制御により各輪に制駆動力が作用している場合であっても、目標増加後輪横力を得るための各輪制駆動力を遅れなく発生させることができ、目標軌跡への追従性をより高めることができる。
【００８５】
(8) 制御装置部９は、タイヤの緩和力による横力の発生を補償するため、目標増加後輪横力を得るための後輪転舵角を遅れなく発生させることができ、目標軌跡への追従性をより高めることができる。
【００８６】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１，２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００８７】
例えば、実施例１，２では、制駆動力アクチュエータとしてブレーキアクチュエータを用いた例を示したが、各車輪が電動モータにより駆動される電気自動車では、各電動モータを制駆動力アクチュエータとし、各車輪の駆動力差によるヨーモーメント制御を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施例１の車両挙動制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施例１の制御ブロック図である。
【図３】実施例１の制御装置部９で実行される前輪横滑り角維持制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例１の車両において、各輪で発生する前後力と横力の概略を示す図である。
【図５】従来のヨーモーメント車両におけるフロントドリフトを示す図である。
【図６】非制御車両の力の釣り合いを示す図である。
【図７】ヨーモーメント制御車両の力の釣り合いを示す図である。
【図８】前輪のタイヤ横滑り角−横力特性図である。
【図９】後輪のタイヤ横滑り角−横力特性図である。
【図１０】実施例１車両の力の釣り合いを示す図である。
【図１１】実施例１車両の車両挙動を示すシミュレーション結果である。
【図１２】実施例１のシミュレーションに使用したタイヤモデル特性図である。
【図１３】実施例２車両の車両挙動を示すシミュレーション結果である。
【図１４】タイヤのブレーキ力発生原理図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  ステアリングホイール
２  操舵角検出部
３  舵取り機構
4FL,4FR  前輪
５  後輪転舵アクチュエータ
6RL,6RR  後輪
７  制駆動力アクチュエータ
８  車両状態検出部
９  制御装置部
９ａ  制御開始判定部
９ｂ  目標増加後輪横力算出部
９ｃ  目標ヨーモーメント算出部
９ｄ  目標各輪制駆動力算出部
９ｅ  目標増加後輪横滑り角算出部
９ｆ  目標後輪転舵角算出部
【図１】
2007062654.tif 000029
【図２】
2007062654.tif 000030
【図３】
2007062654.tif 000031
【図４】
2007062654.tif 000032
【図５】
2007062654.tif 000033
【図６】
2007062654.tif 000034
【図７】
2007062654.tif 000035
【図８】
2007062654.tif 000036
【図９】
2007062654.tif 000037
【図１０】
2007062654.tif 000038
【図１１】
2007062654.tif 000039
【図１２】
2007062654.tif 000040
【図１３】
2007062654.tif 000041
【図１４】
2007062654.tif 000042