(57)【要約】      （修正有）【課題】路面の摩擦係数の如何に関係なく、スタビリティファクタを高精度に推定すること。【解決手段】車両の旋回時の走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算する（Ｓ２０〜９０、Ｓ１１０〜１６０）車両のスタビリティファクタ推定装置であって、操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方の変化量に対するセルフアライニングトルクの変化量の比が基準範囲内であるか否かを判定することにより（Ｓ１００）、操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方に対するセルフアライニングトルクの関係が線形である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算する（Ｓ１５０）。【選択図】図２
2013129351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の旋回時の走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算する車両のスタビリティファクタ推定装置に於いて、操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方に対するセルフアライニングトルクの関係が線形である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算することを特徴とする車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項２】
操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方の変化量に対するセルフアライニングトルクの変化量の比が基準範囲内であるか否かを判定し、前記関係が基準範囲内である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算することを特徴とする請求項１に記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項３】
車両の横加速度の大きさが予め設定された上限基準値以下である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算することを特徴とする請求項１に記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項４】
旋回中の車両の横加速度の大きさの最大値が予め設定された推定回避基準値未満であるときには、車両のスタビリティファクタの推定値を前回の旋回時に演算された値に戻すことを特徴とする請求項３に記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項５】
旋回中に車両の走行データを記憶し、旋回終了時に旋回中に於ける車両の横加速度の大きさの最大値を求め、前記最大値に基づいて上限基準値を設定し、記憶されている走行データのうち車両の横加速度の大きさが前記上限基準値以下である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算することを特徴とする請求項１に記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項６】
旋回中の車両の横加速度の大きさの最大値が予め設定された推定回避基準値未満であるときには、車両のスタビリティファクタの推定値を演算しないことを特徴とする請求項５に記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【請求項７】
車両の規範ヨーレートに対し一次遅れの関係にある車両の過渡ヨーレートと車両の実ヨーレートとの偏差の指標値をヨーレート偏差指標値として、第一の所定周波数以下の成分が除去された車両の横加速度と、第二の所定周波数以下の成分が除去されたヨーレート偏差指標値との関係に基づいて車両のスタビリティファクタを推定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の車両のスタビリティファクタ推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のスタビリティファクタを推定する装置に係り、更に詳細には車両の走行データに基づいて車両のスタビリティファクタを推定する装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両が旋回する際の走行データに基づいて車両のスタビリティファクタを推定するスタビリティファクタ推定装置は既に知られている。例えば下記の特許文献１には、車両の走行データに基づいてスタビリティファクタの初期値に対する誤差を演算し、スタビリティファクタの初期値と演算された誤差との和としてスタビリティファクタを推定する装置が記載されている。また下記の特許文献２には、車両の規範ヨーレートに対し一次遅れの関係にある車両の過渡ヨーレートと車両の実ヨーレートとの偏差と車両の横加速度との関係に基づいて車両のスタビリティファクタを推定する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５５１０７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３６８２０号公報
【発明の概要】
【０００４】
〔発明が解決しようとする課題〕
車両のスタビリティファクタは車両の重量、車両の重心位置、前後輪のコーナリングパワーによって決定される。乗車人員や積載荷物等の積載荷重の変動がなければ、車両の重量や車両の重心位置は変化しない。よって積載荷重の変動がなければ、車両のスタビリティファクタは原則として変化しない。
【０００５】
一方、操舵輪のスリップ角と車両の横方向の路面の摩擦係数との関係は、図１９に示されている如く走行路の状況によって異なる。図１９より解る如く、路面の摩擦係数が低い場合には操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数の関係はスリップ角が小さい領域に於いても非線形になる。そのため図１９のグラフの傾きに対応する操舵輪の等価コーナリングパワーも操舵輪のスリップ角に対し非線形になる。このことは前後輪のコーナリングパワーが操舵輪のスリップ角によって変化することと等価であるので、路面の摩擦係数が低い場合には操舵輪のスリップ角の変化によって車両のスタビリティファクタが変動することを意味する。従って従来のスタビリティファクタ推定装置に於いては、路面の摩擦係数の如何によって走行データに基づく車両のスタビリティファクタの推定精度が悪化することが避けられない。
【０００６】
本発明の主要な目的は、路面の摩擦係数の如何に関係なく従来のスタビリティファクタ推定装置に比してスタビリティファクタを高精度に推定することができるよう改善された車両のスタビリティファクタ推定装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
【０００７】
本発明によれば、車両の旋回時の走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算する車両のスタビリティファクタ推定装置に於いて、操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方に対するセルフアライニングトルクの関係が線形である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算することを特徴とする車両のスタビリティファクタ推定装置が提供される。
【０００８】
この構成によれば、操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方に対するセルフアライニングトルクの関係が線形である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値が演算される。従って上記関係が非線形である状況に於ける走行データに基づいて不正確なスタビリティファクタの推定値が演算されることを防止し、これにより路面の摩擦係数の如何に関係なくスタビリティファクタを高精度に推定することができる。
【０００９】
また上記構成によれば、路面の摩擦係数を検出したり推定したりすることを要することなく、上記関係が非線形である状況に於ける走行データに基づいて不正確なスタビリティファクタの推定値が演算されることを防止することができる。
【００１０】
上記構成に於いて、操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方の変化量に対するセルフアライニングトルクの変化量の比が基準範囲内であるか否かを判定し、前記関係が基準範囲内である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算するようになっていてよい。
【００１１】
この構成によれば、操舵輪のスリップ角及び操舵輪の横力の一方の変化量に対するセルフアライニングトルクの変化量の比が基準範囲内である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値が演算される。従って上記関係が基準範囲外である状況に於ける走行データに基づいて不正確なスタビリティファクタの推定値が演算されることを防止し、これによりスタビリティファクタを高精度に推定することができる。
【００１２】
また上記構成に於いて、車両の横加速度の大きさが予め設定された上限基準値以下である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算するようになっていてよい。
【００１３】
上述の図１９に示された関係が線形である領域に於ける路面の摩擦係数μyの最大値は、操舵輪のスリップ角と車両の横加速度Ｇyとの関係が線形をなす領域に於ける車両の横加速度Ｇyの最大値に対応している。よってこの最大値に基づいて上限基準値を設定することにより、操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが線形の関係をなす領域に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算することができる。
【００１４】
上記構成によれば、車両の横加速度の大きさが予め設定された上限基準値以下である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値が演算される。従って上限基準値を上記最大値又はそれ以下の値に設定することにより、操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが線形の関係をなす領域に於ける走行データに基づいて正確なスタビリティファクタの推定値を演算することができる。
【００１５】
また上記構成に於いて、旋回中の車両の横加速度の大きさの最大値が予め設定された推定回避基準値未満であるときには、車両のスタビリティファクタの推定値を前回の旋回時に演算された値に戻すようになっていてよい。
【００１６】
路面の摩擦係数が極端に低い状況に於いては、車両の横加速度の大きさが予め設定された上限基準値以下であっても操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが非線形の関係をなす場合がある。このような状況に於いては旋回中の車両の横加速度の大きさが大きい値にならない。よって旋回中の車両の横加速度の大きさの最大値が予め設定された推定回避基準値未満であるときには、操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが非線形の関係をなす場合の可能性がある。
【００１７】
上記構成によれば、旋回中の車両の横加速度の大きさの最大値が予め設定された推定回避基準値未満であるときには、車両のスタビリティファクタの推定値が前回の旋回時に演算された値に戻される。従って操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが非線形の関係をなす場合にも、その状況に於いて演算された推定値がスタビリティファクタの推定値とされることを防止することができる。
【００１８】
また上記構成に於いて、旋回中に車両の走行データを記憶し、旋回終了時に旋回中に於ける車両の横加速度の大きさの最大値を求め、前記最大値に基づいて上限基準値を設定し、記憶されている走行データのうち車両の横加速度の大きさが前記上限基準値以下である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値を演算するようになっていてよい。
【００１９】
この構成によれば、旋回中に車両の走行データが記憶され、旋回終了時に旋回中に於ける車両の横加速度の大きさの最大値が求められ、その最大値に基づいて上限基準値が設定される。そして記憶されている走行データのうち車両の横加速度の大きさが上限基準値以下である状況に於ける走行データに基づいて車両のスタビリティファクタの推定値が演算される。
【００２０】
従って上限基準値を上記最大値又はそれ以下の値に設定することにより、操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが線形の関係をなす領域に於ける走行データに基づいて正確なスタビリティファクタの推定値を演算することができる。
【００２１】
上記構成によれば、旋回中に於ける車両の横加速度の大きさの最大値に基づいて上限基準値が可変設定される。従って路面の摩擦係数や操舵輪の路面に対するグリップ性能が変化してもそれに応じて上限基準値を適値に設定することができる。
【００２２】
また上記構成に於いて、旋回中の車両の横加速度の大きさの最大値が予め設定された推定回避基準値未満であるときには、車両のスタビリティファクタの推定値を演算しないようになっていてよい。
【００２３】
この構成によれば、旋回中の車両の横加速度の大きさの最大値が予め設定された推定回避基準値未満であるときには、車両のスタビリティファクタの推定値は演算されない。従って操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが非線形の関係をなす場合に、その状況に於いてスタビリティファクタの推定値が演算されることを防止することができる。
【００２４】
また上記構成に於いて、車両の規範ヨーレートに対し一次遅れの関係にある車両の過渡ヨーレートと車両の実ヨーレートとの偏差の指標値をヨーレート偏差指標値として、第一の所定周波数以下の成分が除去された車両の横加速度と、第二の所定周波数以下の成分が除去されたヨーレート偏差指標値との関係に基づいて車両のスタビリティファクタを推定するようになっていてよい。
【００２５】
車両の横加速度の検出値より所定周波数以下の成分を除去することにより、車両の横加速度を検出する検出手段の零点オフセットに起因する誤差の如き定常的な検出誤差を除去することができる。同様にヨーレート偏差指標値を演算するための値より所定周波数以下の成分を除去することにより、車両の状態量を検出する検出手段の零点オフセットに起因する誤差の如き定常的な検出誤差を除去することができる。
【００２６】
上記構成によれば、零点オフセットに起因する誤差の如き定常的な検出誤差を低減した車両の横加速度及びヨーレート偏差指標値に基づいてスタビリティファクタを推定することができ、これにより高い精度にてスタビリティファクタを推定することができる。
【００２７】
図１３に示された車両の二輪モデルに於いて、車両の質量及びヨー慣性モーメントをそれぞれＭ及びＩとし、車両の重心１０２と前輪車軸及び後輪車軸との間の距離をそれぞれＬf及びＬrとし、車両のホイールベースをＬ（＝Ｌf＋Ｌr）とする。また前輪１００f及び後輪１００rのコーナリングフォースをそれぞれＦf及びＦrとし、前輪及び後輪のコーナリングパワーをそれぞれＫf及びＫrとする。また前輪１００fの実舵角をδとし、前輪及び後輪のスリップ角をそれぞれβf及びβrとし、車体のスリップ角をβとする。更に車両の横加速度をＧyとし、車両のヨーレートをγとし、車速をＶとし、車両のヨー加角速度（ヨーレートγの微分値）をγdとする。車両の力及びモーメントの釣合い等により下記の式１〜６が成立する。
【００２８】
ＭＧy＝Ｆf＋Ｆr    ……（１）
Ｉγd＝ＬfＦf−ＬrＦr    ……（２）
Ｆf＝−Ｋfβf    ……（３）
Ｆr＝−Ｋrβr    ……（４）
βf＝β＋（Ｌf／Ｖ）γ−δ    ……（５）
βr＝β−（Ｌr／Ｖ）γ    ……（６）
【００２９】
上記式１〜６より下記の式７が成立する。
【数１】
2013129351.tif 000003
【００３０】
車速Ｖが実質的に一定であると仮定し、ラプラス演算子をｓとして上記式７をラプラス変換し、ヨーレートγについて整理することにより、下記の式８〜１０が成立し、よってこれらの式により規範ヨーレートγ(s)が求められる。
【数２】
2013129351.tif 000004
【００３１】
上記式９のＫhはスタビリティファクタであり、上記式１０のＴpは車速依存の時定数をもつ一次遅れ系の車速Ｖにかかる係数、即ち本明細書に於いて「操舵応答時定数係数」と呼ぶ係数である。これらの値は車両のヨー運動に関する操舵応答を特徴付けるパラメータであり、車両の旋回特性を示す。また上記式８は前輪の実舵角δ、車速Ｖ、横加速度Ｇyより車両のヨーレートγを演算する式である。この線形化モデルより演算されるヨーレートを過渡ヨーレートγtrとすると、過渡ヨーレートγtrは下記の式１１にて表される定常規範ヨーレートγtに対する一次遅れの値である。
【数３】
2013129351.tif 000005
【００３２】
よって上記構成に於いて、過渡ヨーレートγtrは上記式８に対応する下記の式１２に従って演算されてよい。
【数４】
2013129351.tif 000006
【００３３】
車両の定常旋回時に於ける定常規範ヨーレートγtと検出ヨーレートγとの偏差Δγtは、スタビリティファクタの設計値及び真の値をそれぞれＫhde及びＫhreとして、下記の式１３により表わされる。
【数５】
2013129351.tif 000007
【００３４】
上記式１３の両辺にＬ／Ｖを掛けてヨーレート偏差Δγtを前輪の舵角の偏差Δδtに換算すると、前輪の舵角の偏差Δδtは下記の式１４により表わされる。この前輪の舵角の偏差Δδtは定常規範ヨーレートγtと検出ヨーレートγとの偏差の指標値の一つであり、車速に依存しない。
Δδt＝（Ｋhre−Ｋhde）ＧyＬ    ……（１４）
【００３５】
よって定常規範ヨーレートと実ヨーレートγとの偏差の指標値として、式１４に従って前輪の舵角の偏差Δδtを演算することができる。
【００３６】
式１４より、横加速度Ｇyに対する前輪の舵角の偏差Δδtの関係、換言すれば横加速度Ｇy及び前輪の舵角の偏差Δδtの直交座標系に於ける両者の関係の勾配（Ｋhre−Ｋhde）Ｌを最小二乗法等により求めることにより、下記の式１５に従ってスタビリティファクタの推定値Ｋhpを求めることができることが解る。
Ｋhp＝Ｋhde＋勾配／Ｌ    ……（１５）
【００３７】
また車両のヨーレートγ、横加速度Ｇy、前輪の舵角δについてセンサの零点オフセットの誤差をそれぞれγ0、Ｇy0、δ0とすると、車両のヨーレート、横加速度、前輪の舵角の検出値はそれぞれγ＋γ0、Ｇy＋Ｇy0、δ＋δ0である。よって車両の定常旋回時に於ける定常規範ヨーレートγtと検出ヨーレートとの偏差Δγtは下記の式１６により表わされる。
【数６】
2013129351.tif 000008
【００３８】
上記式１６の両辺にＬ／Ｖを掛けてヨーレート偏差Δγtを前輪の舵角の偏差Δδtに換算すると、前輪の舵角の偏差Δδtは下記の式１７により表わされる。下記の式１７により表わされる車両の横加速度Ｇyと前輪の舵角の偏差Δδtとの関係は、図１２に示される通りである。
【数７】
2013129351.tif 000009
【００３９】
上記式１７に於けるδ0−ＫhdeＧy0Ｌは定数であるが、γ0Ｌ／Ｖは車速Ｖに応じて変化する。よって図１４１に示されたグラフの縦軸の切片が車速Ｖによって変化する。従って車両のヨーレートγの検出値にセンサの零点オフセットの誤差が含まれている場合には、横加速度Ｇyに対する前輪の舵角の偏差Δδtの関係が車速によって変化するため、スタビリティファクタを精度よく推定することができない。
【００４０】
またスタビリティファクタの推定精度を高くするためには、車速毎にスタビリティファクタを推定する等の対策が必要である。従ってスタビリティファクタの推定に必要なヨーレートγ等のデータが膨大になり、旋回特性推定装置の演算負荷が過大になると共に、スタビリティファクタの推定に長い時間を要するという問題がある。
【００４１】
ここで第一の所定周波数以下の成分が除去された車両の横加速度をＧyftとし、第二の所定周波数以下の成分が除去された前輪の舵角の偏差をΔδtftとする。第一及び第二の所定周波数が車速Ｖに変化に伴うγ0Ｌ／Ｖの変化速度よりも十分に高い値であれば、Ｇyftには誤差Ｇy0は含まれておらず、Δδtftにも誤差γ0、δ0に起因する誤差は含まれていない。従って上記式１４に対応する下記の式１８が成立する。下記の式１８により表わされる車両の横加速度Ｇyftと前輪の舵角の偏差Δδtftとの関係は、図１２に示される通りであり、式１８の直線は車速Ｖに関係なく原点を通る。
Δδtft＝（Ｋhre−Ｋhde）ＧyftＬ    ……（１８）
【００４２】
よって横加速度Ｇyftに対する前輪の舵角の偏差Δδtftの関係、換言すれば横加速度Ｇyft及び前輪の舵角の偏差Δδtftの直交座標系に於ける両者の関係の勾配（Ｋhre−Ｋhde）Ｌを求め、上記式１５に従ってスタビリティファクタの推定値Ｋhpを求めることにより、センサの零点オフセットの誤差の影響を受けることなくスタビリティファクタの推定値Ｋhpを求めることができる。
【００４３】
よって上記構成に於いて、横加速度Ｇyftに対する前輪の舵角の偏差Δδtftの比を勾配として上記式１５に従ってスタビリティファクタの推定値が演算されてよい。
【００４４】
図１６乃至図１８は時系列波形Ｘ、時系列波形Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。特に図１６は二つの時系列波形Ｘ及びＹに位相差がない場合を示し、図１７は時系列波形Ｙの位相が時系列波形Ｘの位相よりも遅れている場合を示し、図１８は時系列波形Ｙの位相が時系列波形Ｘの位相よりも進んでいる場合を示している。特に図１７及び１８に於いて、太い一点鎖線はＸの積算値とＹの積算値とのリサージュ波形を示している。
【００４５】
図１６乃至図１８より、Ｘの積算値に対するＹの積算値の比によれば、二つの時系列波形Ｘ及びＹに位相差がある場合にもその影響を低減して比Ｙ／Ｘを求めることができることが解る。
【００４６】
よって上記構成に於いて、横加速度Ｇyftの積算値Ｇyftaに対する前輪の舵角の偏差Δδtftの積算値Δδtftaの比を勾配として、上記式１５に従ってスタビリティファクタの推定値が演算されてよい。
【００４７】
尚以上に於いては車両の定常旋回時について説明したが、車両の過渡旋回時については前輪の舵角の偏差Δδtft及びその積算値Δδtftaに対し一次遅れのフィルタ処理が行われると共に、横加速度Ｇyft及びその積算値Ｇyftaに対し一次遅れのフィルタ処理が行われる。その場合一次遅れのフィルタ処理の時定数を同一にすることにより、一次遅れのフィルタ処理後の値に基づいて車両の定常旋回時の場合と同様に勾配を演算し、上記式１５に従ってスタビリティファクタの推定値を演算することができる。
【００４８】
また上記構成に於いて、ハイパスフィルタ処理によって車両の横加速度より第一の所定周波数以下の成分が除去され、ハイパスフィルタ処理によってヨーレート偏差指標値より第二の所定周波数以下の成分が除去されてよい。
【００４９】
また上記構成に於いて、第一及び第二の所定周波数は同一の周波数であってよい。
【００５０】
また上記構成に於いて、車速をＶとし、車両のホイールベースをＬとして、車両の過渡ヨーレートと車両の実ヨーレートとの偏差にＬ／Ｖが乗算されることにより、車両の過渡ヨーレートと車両の実ヨーレートとの偏差を前輪の舵角の偏差に換算した値が演算されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明によるスタビリティファクタ推定装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第一の実施形態に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】前輪のスリップ角αと前輪の横力Ｆywf及びセルフアライニングトルクＳＡＴとの関係を示すグラフである。
【図４】前輪の横力ＦywfとセルフアライニングトルクＳＡＴとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明によるスタビリティファクタ推定装置の第二の実施形態に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンの要部を示すフローチャートである。
【図６】本発明によるスタビリティファクタ推定装置の第三の実施形態に於けるヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaの演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明によるスタビリティファクタ推定装置の第三の実施形態に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxと上限基準値Ｇy2の補正量ΔＧy2との関係を示すグラフである。
【図９】第一の修正例に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンの要部を示すフローチャートである。
【図１０】操舵周波数ｆsとハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数ｆhcとの関係を示すグラフである。
【図１１】第二の修正例に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンの要部を示すフローチャートである。
【図１２】操舵周波数ｆsとハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数ｆhcと車両の前後加速度Ｇxの絶対値との関係を示すグラフである。
【図１３】スタビリティファクタを推定するための車両の二輪モデルを示す説明図である。
【図１４】車両の横加速度Ｇyと前輪の舵角の偏差Δδtとの関係を示すグラフである。
【図１５】第一の所定周波数以下の成分が除去された車両の横加速度Ｇyftと第二の所定周波数以下の成分が除去された前輪の舵角の偏差Δδtftとの関係を示すグラフである。
【図１６】二つの時系列波形Ｘ及びＹに位相差がない場合について、二つの時系列波形Ｘ、Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。
【図１７】時系列波形Ｙの位相が時系列波形Ｘの位相よりも遅れている場合について、二つの時系列波形Ｘ、Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。
【図１８】時系列波形Ｙの位相が時系列波形Ｘの位相よりも進んでいる場合について、二つの時系列波形Ｘ、Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。
【図１９】種々の路面の摩擦係数について操舵輪のスリップ角と車両の横方向の路面の摩擦係数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい幾つかの実施形態について詳細に説明する。
［第一の実施形態］
【００５３】
図１は本発明によるスタビリティファクタ推定装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【００５４】
図１に於いて、５０は車両１０の運動制御装置を全体的に示しており、本発明によるヨーレート推定装置は運動制御装置５０の一部をなしている。車両１０は左右の前輪１２FL及び１２FR及び左右の後輪１２RL及び１２RRを有している。操舵輪である左右の前輪１２FL及び１２FRは運転者によるステアリングホイール１４の転舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置１６によりタイロッド１８L及び１８Rを介して操舵される。
【００５５】
各車輪の制動力は制動装置２０の油圧回路２２によりホイールシリンダ２４FR、２４FL、２４RR、２４RLの制動圧が制御されることによって制御されるようになっている。図には示されていないが、油圧回路２２はオイルリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル２６の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ２８により制御され、また必要に応じて後に説明する如く電子制御装置３０により制御される。
【００５６】
マスタシリンダ２８にはマスタシリンダ圧力Ｐm、即ちマスタシリンダ内の圧力を検出する圧力センサ３２が設けられ、ステアリングホイール１４が連結されたステアリングコラムには操舵角θを検出する操舵角センサ３４が設けられている。圧力センサ３２により検出されたマスタシリンダ圧力Ｐmを示す信号及び操舵角センサ３４により検出された操舵角θを示す信号は電子制御装置３０に入力される。
【００５７】
また車両１０にはそれぞれ車両の実ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３６、車両の前後加速度Ｇxを検出する前後加速度センサ３８、車両の横加速度Ｇyを検出する横加速度センサ４０、車速Ｖを検出する車速４２が設けられている。ヨーレートセンサ３６により検出された実ヨーレートγを示す信号等も電子制御装置３０に入力される。尚操舵角センサ３４、ヨーレートセンサ３６及び横加速度センサ４０は車両の左旋回方向を正としてそれぞれ操舵角、実ヨーレート及び横加速度を検出する。
【００５８】
尚図には詳細に示されていないが、電子制御装置３０は例えばＣＰＵとＲＯＭとＥＥＰＲＯＭとＲＡＭとバッファメモリと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のマイクロコンピュータを含んでいる。ＲＯＭは規範ヨーレートγtの演算に使用されるスタビリティファクタＫh及び操舵応答時定数係数Ｔpのデフォルト値Ｋh00及びＴp00を記憶している。これらのデフォルト値は車両の出荷時に車両毎に設定される。またＥＥＰＲＯＭはスタビリティファクタＫhの推定値等を記憶し、スタビリティファクタＫhの推定値等は後に詳細に説明する如く車両が旋回状態にあるときの車両の走行データに基づいて演算されることによって適宜更新される。
【００５９】
また図１に示されている如くエンジン制御装置４４にはアクセルペダル４６に設けられたアクセル開度センサ４８よりアクセル開度Ａccを示す信号が入力される。エンジン制御装置４４はアクセル開度Ａccに基づいてエンジン（図示せず）の出力を制御し、また必要に応じて電子制御装置３０との間にて信号の授受を行う。尚エンジン制御装置４４も例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート装置を含む一つのマイクロコンピュータ及び駆動回路にて構成されていてよい。
【００６０】
電子制御装置３０は、後述の如く図２に示されたフローチャートに従い、車両が旋回を開始すると、操舵角の如き旋回走行データに基づいて定常規範ヨーレートγtを演算する。そして電子制御装置３０は、定常規範ヨーレートγtに対し操舵応答時定数係数Ｔpによる一次遅れのフィルタ演算を行うことにより、一次遅れの過渡ヨーレートγtrを演算する。また電子制御装置３０は、過渡ヨーレートγtrと車両の実ヨーレートγとの偏差γtr−γを前輪の舵角の偏差に置き換えたヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδを演算する。
【００６１】
また電子制御装置３０は、車両の横加速度Ｇyに対し操舵応答時定数係数Ｔpによる一次遅れのフィルタ演算を行うことにより、一次遅れのフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftを演算する。そして電子制御装置３０は、車両の横加速度Ｇyft及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδに基づき、バンドパスフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftbpf及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfを演算する。
【００６２】
また電子制御装置３０は、ヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaを演算し、積算値の比Δδa／ΔＧyaを演算する。また電子制御装置３０は、定常規範ヨーレートγtの演算に供されたスタビリティファクタＫhの初期値と、積算値の比Δδa／ΔＧyaに基づく修正量との和としてスタビリティファクタＫhの推定値を演算する。そして電子制御装置３０は、予め設定された条件が成立しているときにスタビリティファクタＫhの推定値をＥＥＰＲＯＭに記憶する。
【００６３】
操舵輪としての前輪のスリップ角αに対する前輪の横力Ｆywf及びセルフアライニングトルクＳＡＴは図３に示された関係を有している。図３より解る如く、前輪のスリップ角αに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの関係が線形であるスリップ角αの領域、即ちスリップ角αがα0以下の領域に於いては、前輪のスリップ角αに対する前輪の横力Ｆywfの関係も線形である。よって前輪のスリップ角αに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの関係が線形であるスリップ角αの領域に於いては、前輪のコーナリングパワーは一定であり、後輪のコーナリングパワーも一定であると考えられる。
【００６４】
従って前輪のスリップ角αに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの関係が線形であるスリップ角αの領域に於ける走行データに基づいてスタビリティファクタＫhを推定すれば、前後輪のコーナリングパワーが一定である状況に於ける走行データに基づいてスタビリティファクタＫhを高精度に推定することができる。
【００６５】
特にこの実施形態に於いては、電子制御装置３０は、前輪のスリップ角α及びセルフアライニングトルクＳＡＴを推定し、前輪のスリップ角αに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの比Ｒssを演算する。また電子制御装置３０は、比Ｒssが基準範囲内にあるか否かの判別により、前輪のスリップ角αに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの関係が線形であるか否かを判定する。そして電子制御装置３０は、線形の関係があると判定された場合についてのみスタビリティファクタＫhの推定値を演算する。
【００６６】
また電子制御装置３０は、ＥＥＰＲＯＭに記憶されている運動制御用のスタビリティファクタＫhdを使用して過渡ヨーレートγtrに対応する目標ヨーレートγttを演算し、ヨーレート検出値γと目標ヨーレートγttとの偏差としてヨーレート偏差Δγを演算する。そして電子制御装置３０は、ヨーレート偏差Δγの大きさが基準値γo（正の値）を越えているか否かの判別により車両の旋回挙動が悪化しているか否かを判定し、車両の旋回挙動が悪化しているときには車両の旋回挙動が安定化するよう車両の運動を制御する。尚電子制御装置３０が行う車両の運動制御は運動制御用のスタビリティファクタＫhdを使用して演算される目標ヨーレートγttに基づいて車両の運動を制御するものである限り、任意の制御であってよい。
【００６７】
次に図２に示されたフローチャートを参照して第一の実施形態に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。このことは後述の他の実施形態についても同様である。
【００６８】
まずステップ１０より制御が開始され、ステップ１０に於いては前回の走行時にステップ１９０に於いて更新された最新の値がスタビリティファクタＫhの初期値Ｋh0とされることにより、スタビリティファクタＫhの初期化が行われる。なおＥＥＰＲＯＭにスタビリティファクタＫhの記憶値がない場合には、車両の出荷時に予め設定されているデフォルト値Ｋh00がスタビリティファクタＫhの初期値Ｋh0とされる。
【００６９】
ステップ２０に於いては各センサにより検出された操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ３０に於いてはステップ２０に於いて読み込まれた操舵角θ等に対し高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ処理が行われる。この場合のローパスフィルタ処理は例えば３．４Hzをカットオフ周波数とする一次のローパスフィルタ処理であってよい。
【００７０】
ステップ４０に於いては車輪速度Ｖwiに基づいて車速Ｖが演算され、操舵角θに基づいて前輪の舵角δが演算されると共に、上記式１１に従って定常規範ヨーレートγtが演算される。
【００７１】
ステップ５０に於いては操舵応答時定数係数Ｔpが車両の出荷時に予め設定されているデフォルト値Ｔp00に設定される。尚車両の走行データに基づいて操舵応答時定数係数Ｔpが推定される場合には、操舵応答時定数係数Ｔpはその推定された値に設定されてよい。
【００７２】
ステップ６０に於いては上記式１２に従って操舵応答時定数係数Ｔpによる一次遅れのフィルタ演算が行われることにより、ステップ４０にて演算された規範ヨーレートγtに基づく過渡ヨーレートγtrが演算される。
【００７３】
ステップ７０に於いては車両の横加速度Ｇyに対し下記の式１９に従って操舵応答時定数係数Ｔpによる一次遅れのフィルタ演算が行われることにより、一次遅れのフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftが演算される。
【数８】
2013129351.tif 000010
【００７４】
ステップ８０に於いては過渡ヨーレートγtrと実ヨーレートγとの偏差が前輪の舵角の偏差に置き換えられたヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδが下記の式２０に従って演算される。
【数９】
2013129351.tif 000011
【００７５】
ステップ９０に於いてはステップ７０に於いて演算された一次遅れのフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyft及びステップ８０に於いて演算されたヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδに対しセンサの零点オフセットの影響を除去するためのハイパスフィルタ処理が行われる。この場合のハイパスフィルタ処理は例えば０．２Ｈzをカットオフ周波数とする一次のハイパスフィルタ処理であってよい。
【００７６】
上述の如くステップ３０に於いてローパスフィルタ処理が行われているので、上記ハイパスフィルタ処理が行われることにより一次遅れのフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyft及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδに対しバンドパスフィルタ処理が行われることと同様の結果が得られる。よってステップ９０に於いてハイパスフィルタ処理された車両の横加速度Ｇyft及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδをそれぞれバンドパスフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftbpf及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfと表記する。
【００７７】
ステップ１００に於いては車両が高い信頼性にてスタビリティファクタＫhを推定し得る状況にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには制御はステップ２０へ戻り、肯定判別が行われたときには制御はステップ１１０へ進む。
【００７８】
この場合下記の（Ａ１）及び（Ａ２）が成立するときに、車両が高い信頼性にてスタビリティファクタＫhを推定し得る状況にあると判定されてよい。
（Ａ１）車両が旋回走行状態にある。
（Ａ２）前輪のスリップ角αに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの関係が線形である。
【００７９】
特に（Ａ１）の判別は、車両の走行中に、車両の横加速度Ｇyの絶対値が基準値以上であるか否か、車両のヨーレートγの絶対値が基準値以上であるか否か、車両のヨーレートγと車速Ｖとの積の絶対値が基準値以上であるか否かの何れかにより行われてよい。
【００８０】
また（Ａ２）の判別は、（Ａ２a）前輪のスリップ角αが基準値α0以下であるか否か、又は（Ａ２b）前輪のスリップ角αの変化量に対するセルフアライニングトルクＳＡＴの変化量の比が予め設定された第一の基準範囲内であるか否かにより行われてよい。
【００８１】
また前輪の横力ＦywfとセルフアライニングトルクＳＡＴとの間には図４に示された関係がある。よって前輪の横力Ｆywfが基準値Ｆywf0以下であれば、前輪の横力Ｆywfに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの関係が線形であると言える。よって（Ａ２）の判別は、（Ａ２c）前輪の横力Ｆywfが基準値Ｆywf0以下であるか否か、又は（Ａ２d）前輪の横力Ｆywfの変化量に対するセルフアライニングトルクＳＡＴの変化量の比が予め設定された第二の基準範囲内であるか否かにより行われてもよい。
【００８２】
ステップ１１０に於いては前サイクルのステップ１３０に於いて演算された現在のバンドパスフィルタ処理後のヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaを調整する必要があるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ１３０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ１２０へ進む。
【００８３】
この場合下記の（Ｂ１）又は（Ｂ２）が成立するときに、積算値Δδa及びΔＧyaを調整する必要があると判定されてよい。尚（Ｂ２）は操舵応答時定数係数Ｔpが推定され、ステップ５０に於いて操舵応答時定数係数Ｔpが推定された値に設定される場合の判定条件である。
（Ｂ１）積算値Δδa及びΔＧyaが前回調整されたときのスタビリティファクタＫhと、前サイクルのステップ１５０に於いて推定された現在のスタビリティファクタＫhとの偏差ΔＫhの絶対値がスタビリティファクタの偏差についての基準値を越えている。
（Ｂ２）積算値Δδa及びΔＧyaが前回調整されたときの操舵応答時定数係数Ｔpと、現サイクルのステップ５０に於いて設定された現在の操舵応答時定数係数Ｔpとの偏差ΔＴpの絶対値が操舵応答時定数係数の偏差についての基準値を越えている。
【００８４】
ステップ１２０に於いてはバンドパスフィルタ処理後のヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδaの予め設定された下限値をΔδamin（正の定数）とし、バンドパスフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaの予め設定された下限値をΔＧyamin（正の定数）として、下記の式２１に従って調整ゲインＧajが演算される。尚下記の式２１のＭＩＮは括弧内の値の最小値を選択することを意味し、ＭＡＸは括弧内の値の最大値を選択することを意味する。このことは同様の他の式についても同一である。
【数１０】
2013129351.tif 000012
【００８５】
またステップ１２０に於いては下記の式２２及び２３に従って調整後のヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaが演算される。
Δδa＝現在のΔδa×Ｇaj  ……（２２）
ΔＧya＝現在のΔＧya×Ｇaj  ……（２３）
【００８６】
ステップ１３０に於いては車両の横加速度Ｇyftbpfが正の値であるときには、ヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaがそれぞれ下記の式２４及び２５に従って演算される。
Δδa＝現在のΔδa＋Δδbpf  ……（２４）
ΔＧya＝現在のΔＧya＋Ｇyftbpf  ……（２５）
【００８７】
また車両の横加速度Ｇyftbpfが正の値ではないときには、ヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaがそれぞれ下記の式２６及び２７に従って演算される。
Δδa＝現在のΔδa−Δδbpf  ……（２６）
ΔＧya＝現在のΔＧya−Ｇyftbpf  ……（２７）
【００８８】
ステップ１４０に於いてはヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδaを車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaにて除算することにより、積算値の比Δδa／ΔＧyaが演算される。
【００８９】
ステップ１５０に於いては上記式１５に於けるスタビリティファクタの設計値Ｋhdeがスタビリティファクタの初期値Ｋh0とされた下記の式２８に従ってスタビリティファクタＫhの推定値が演算される。
Ｋh＝Ｋh0＋（Δδa／ΔＧya）／Ｌ  ……（２８）
【００９０】
ステップ１６０に於いてスタビリティファクタＫhの推定値がＥＥＰＲＯＭに記憶され、これによりＥＥＰＲＯＭに記憶されているスタビリティファクタＫhの推定値が更新される。
【００９１】
上述の如く構成された第一の実施形態の作動に於いては、ステップ４０に於いて定常規範ヨーレートγtが演算され、ステップ６０に於いて定常規範ヨーレートγtに基づき過渡ヨーレートγtrが演算される。またステップ７０に於いて一次遅れのフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftが演算され、ステップ８０に於いて過渡ヨーレートγtrと実ヨーレートγとの偏差が前輪の舵角の偏差に置き換えられたヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδが演算される。
【００９２】
ステップ９０に於いては車両の横加速度Ｇyft及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδに対しハイパスフィルタ処理が行われることにより、バンドパスフィルタ処理後の実ヨーレートγbpfが演算される。そしてバンドパスフィルタ処理後の実ヨーレートγbpfと過渡ヨーレートγtrbpfとの偏差の大きさが前輪の舵角の偏差の大きさに置き換えられた値としてバンドパスフィルタ処理後のヨーレート偏差指標値の前輪舵角偏差換算値Δδbpfが演算される。
【００９３】
そしてステップ１３０に於いてヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaが演算される。またステップ１４０に於いてヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδaを車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaにて除算することにより、積算値の比Δδa／ΔＧyaが演算される。
【００９４】
更にステップ１５０に於いて定常規範ヨーレートγtの演算に供されたスタビリティファクタＫhの初期値Ｋh0と、積算値の比Δδa／ΔＧyaに基づく修正量との和として、スタビリティファクタＫhの推定値が演算される。
【００９５】
かくして上述の第一の実施形態によれば、車両の過渡ヨーレートγtrが真のヨーレートに近づくよう、車両の定常規範ヨーレートγtの演算に供されたスタビリティファクタの初期値をヨーレートの偏差と車両の横加速度との関係に基づいて修正した値としてスタビリティファクタＫhの推定値を演算することができる。よってスタビリティファクタの推定値が真のスタビリティファクタに近づくようスタビリティファクタの推定値を修正し、これにより真のスタビリティファクタに近い値としてスタビリティファクタの推定値を求めることができる。
【００９６】
特に上述の第一の実施形態によれば、ステップ１００に於いて（Ａ１）及び（Ａ２）の成立判定により車両が高い信頼性にてスタビリティファクタＫhを推定し得る状況にあるか否かが判別され、肯定判別が行われたときにのみステップ１１０以降が実行される。従ってステップ１００の判定が行われない場合に比して、車両のスタビリティファクタＫhを正確な値に演算することができる。
【００９７】
この場合（Ａ２）の判別は、（Ａ２a）前輪のスリップ角αが基準値α0以下であるか否か、又は（Ａ２b）前輪のスリップ角αの変化量に対するセルフアライニングトルクＳＡＴの変化量の比が第一の基準範囲内であるか否かにより行われる。従って前輪のスリップ角αに対する前輪の横力Ｆywfの関係が線形の状況に於ける車両の走行データに基づいて車両のスタビリティファクタＫhを正確に推定することができる。
［第二の実施形態］
【００９８】
図５は本発明によるスタビリティファクタ推定装置の第二の実施形態に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンの要部を示すフローチャートである。尚図５に於いて図２に示されたステップと同一のステップには図２に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。このことは後述の図６及び図７についても同様である。
【００９９】
この第二の実施形態に於いては、ステップ９０が完了すると、制御はステップ１０１へ進む。ステップ１０１に於いては車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1（正の定数）よりも大きい値から下限基準値Ｇy1よりも小さい値へ変化したか否かの判別、即ち旋回終了時であるか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ１０３へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ１０２へ進む。
【０１００】
ステップ１０２に於いては車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1以上で上限基準値Ｇy2（正の定数）以下であるか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ１１０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ２０へ戻る。
【０１０１】
尚下限基準値Ｇy1は車両がスタビリティファクタＫhの推定に必要な旋回状態にあるか否かの基準値である。また上限基準値Ｇy2は、例えば図１９に於けるサマータイヤのウエットアスファルトについて操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが線形の関係をなす領域に於ける路面の摩擦係数μyの最大値に対応する車両の横加速度Ｇyである。
【０１０２】
ステップ１０３に於いては車両の旋回中に於ける車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxが求められる。そして最大値Ｇymaxが基準値Ｇy3よりも小さいか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ１０４へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ２０へ戻る。
【０１０３】
尚基準値Ｇy3は路面の摩擦係数が低い走行路を旋回走行するような状況に於いてスタビリティファクタＫhの推定が行われることを防止するための基準値であり、下限基準値Ｇy1よりも大きく上限基準値Ｇy2よりも小さい正の定数である。
【０１０４】
ステップ１０４に於いては今回の旋回中に推定されＥＥＰＲＯＭに記憶されたスタビリティファクタＫhの推定値が前回の旋回中に推定されＥＥＰＲＯＭに記憶された値に書き換えられることによりスタビリティファクタＫhの推定値が復元される。
【０１０５】
同様にステップ１０５に於いてはヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaについて復元処理が行われる。即ち今回の旋回中に演算されＥＥＰＲＯＭに記憶されたΔδbpfの積算値Δδa及びＧyftbpfの積算値ΔＧyaがそれぞれ前回の旋回中に演算されＥＥＰＲＯＭに記憶された値に書き換えられる。
【０１０６】
かくして第二の実施形態によれば、ステップ１０２に於いて車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1以上で上限基準値Ｇy2以下であると判別されたときにのみステップ１１０以降が実行される。よって前輪のスリップ角αに対する前輪の横力Ｆywfの関係が非線形の状況に於ける車両の走行データに基づいて車両のスタビリティファクタＫhを不正確に推定する虞れを低減することができる。従ってステップ１０２の判定が行われない場合に比して、車両のスタビリティファクタＫhを正確な値に演算することができる。
【０１０７】
特に第二の実施形態によれば、旋回終了時にステップ１０３が実行され、車両の旋回中に於ける車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxが基準値Ｇy3よりも小さいか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときにはステップ１０４及び１０５に於いてスタビリティファクタＫhの推定値等が前回の旋回中に演算された値に復元される。
【０１０８】
従って路面の摩擦係数が低い走行路を旋回走行するような状況に於いてスタビリティファクタＫhの推定値が演算されることによりスタビリティファクタＫhが不正確に推定されることを防止することができる。また路面の摩擦係数の検出や推定を要することなく路面の摩擦係数が低い走行路を旋回走行するような状況に於いてスタビリティファクタＫhの推定値が演算されることを防止することができる。
［第三の実施形態］
【０１０９】
図６は本発明によるスタビリティファクタ推定装置の第三の実施形態に於けるヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaの演算ルーチンを示すフローチャート、図７は第三の実施形態に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンを示すフローチャートである。
【０１１０】
この第三の実施形態に於いては、図６に示されている如く、ステップ２０の次にステップ２５が実行され、ステップ２５に於いては車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1以上であるか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ３０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ２０へ戻る。
【０１１１】
またテップ９０の次にステップ９５が実行され、ステップ９５に於いてはヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaが車両の横加速度Ｇyと共に時系列にＥＥＰＲＯＭに記憶される。そしてステップ９５が完了すると制御はステップ２０へ戻る。
【０１１２】
この第三の実施形態に於いては、図７に示されている如く、ステップ２００よりスタビリティファクタＫhの推定演算の制御が開始され、ステップ２００に於いては上述の第一及び第二の実施形態に於けるステップ１０の場合と同様の初期化が行われる。
【０１１３】
ステップ２１０に於いては第二の実施形態に於けるステップ１０１の場合と同様に、車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1よりも大きい値から下限基準値Ｇy1よりも小さい値へ変化したか否かの判別、即ち旋回終了時であるか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ２１５へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ２０５へ戻る。
【０１１４】
ステップ２１５に於いては第二の実施形態に於けるステップ１０３の場合と同様に、車両の旋回中に於ける車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxが求められ、最大値Ｇymaxが基準値Ｇy3よりも小さいか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ２２０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ２０へ戻る。
【０１１５】
ステップ２２０に於いては車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより上限基準値Ｇy2の補正量ΔＧy2が演算される。
【０１１６】
ステップ２２５に於いては上限基準値Ｇy2がその標準値Ｇy20（正の定数）と補正量ΔＧy2との和に演算される。尚標準値Ｇy20は第二の実施形態の上限基準値Ｇy2と同様の値であってよい。即ち標準値Ｇy20は、例えば前述の図１９に於けるサマータイヤの場合について操舵輪のスリップ角に対する車両の横方向の路面の摩擦係数μyが線形の関係をなす領域に於ける路面の摩擦係数μyの最大値に対応する車両の横加速度Ｇyであってよい。
【０１１７】
ステップ２３０に於いては車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1以上で上限基準値Ｇy2以下であるときの走行データに基づいて第一の実施形態のステップ１３０の場合と同様に積算値Δδa及びΔＧyaが演算される。そしてステップ２４０乃至２５０がそれぞれ第一の実施形態のステップ１４０乃至１５０の場合と同様に実行される。
【０１１８】
かくして第三の実施形態によれば、車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1よりも大きいときには、換言すれば車両が旋回状態にあるときには、ステップ３０乃至９５が実行される。これによりヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaが演算され、それらの値が車両の横加速度Ｇyと共に時系列にＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【０１１９】
しかし旋回終了時にステップ２１５が実行され、車両の旋回中に於ける車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxが基準値Ｇy3よりも小さいか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときにはステップ２３０乃至及び２６０に於いて車両の横加速度Ｇyの絶対値が下限基準値Ｇy1以上で上限基準値Ｇy2以下であるときの走行データに基づいてスタビリティファクタＫhの推定値が演算される。
【０１２０】
従って第三の実施形態によっても、路面の摩擦係数が低い走行路を旋回走行するような状況に於いてスタビリティファクタＫhの推定値が演算されることによりスタビリティファクタＫhが不正確に推定されることを防止することができる。また路面の摩擦係数の検出や推定を要することなく路面の摩擦係数が低い走行路を旋回走行するような状況に於いてスタビリティファクタＫhの推定値が演算されることを防止することができる。
【０１２１】
特に第三の実施形態によれば、ステップ２２０に於いて車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxに基づき上限基準値Ｇy2の補正量ΔＧy2が演算され、ステップ２２５に於いては上限基準値Ｇy2がその標準値Ｇy20と補正量ΔＧy2との和に演算される。よって路面の摩擦係数が高くタイヤのグリップ性能が高いときには、換言すれば前輪のスリップ角αに対する前輪の横力Ｆywfの線形関係の範囲が大きいときには、上限基準値Ｇy2を大きくすることができる。従って車両の走行状況に応じてスタビリティファクタＫhの推定値を演算するための車両の旋回状況の範囲を路面の摩擦係数やタイヤのグリップ性能等に応じて可変設定することができる。
【０１２２】
また前輪のスリップ角αに対する前輪の横力Ｆywfの線形関係の範囲の拡張に対応して上限基準値Ｇy2を大きくすることができるので、標準値Ｇy20を大きい値に設定しなくてもよい。従って上限基準値Ｇy2が一定の高い値に設定される場合に比して、例えば路面の摩擦係数が高くなくタイヤのグリップ性能も高くない状況に於いてスタビリティファクタＫhが不正確に推定される虞れを低減することができる。
【０１２３】
尚上述の各実施形態によれば、ステップ３０にてローパスフィルタ処理された操舵角θ等に基づいて定常規範ヨーレートγtが演算される。そしてステップ９０に於いて車両の横加速度Ｇyft及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδに対しハイパスフィルタ処理が行われることにより、バンドパスフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftbpf及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfが演算される。更にステップ１３０に於いてヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaが演算され、ステップ１４０に於いてそれらの比として積算値の比Δδa／ΔＧyaが演算される。
【０１２４】
従って検出される操舵角θ等に含まれる高周波ノイズを除去することができるだけでなく、ヨーレートセンサ３６等の零点オフセットの影響を除去することができる。よってセンサの零点オフセットの影響を排除して車両の横加速度Ｇyftbpf及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfを演算することができるので、ハイパスフィルタ処理が行われない場合に比してスタビリティファクタＫhを正確に推定することができる。また定常規範ヨーレートγtの演算に供される操舵角θ、横加速度Ｇy及び実ヨーレートγに対しハイパスフィルタ処理が行われる場合に比して、ハイパスフィルタ処理の回数を低減することができ、これにより電子制御装置３０の演算負荷を低減することができる。
【０１２５】
尚、操舵角θ等に対しローパスフィルタ処理されることなく車両の横加速度Ｇy及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδに対しバンドパスフィルタ処理が行われてもよい。その場合には高周波ノイズを効果的に除去しつつ、スタビリティファクタＫhを正確に推定することができると共に、上述の実施形態の場合に比してフィルタ処理に要する演算の回数を低減することができ、これにより電子制御装置３０の演算負荷を低減することができる。
【０１２６】
また上述の各実施形態によれば、バンドパスフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧya及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδaに基づいて、定常規範ヨーレートγtの演算に供されたスタビリティファクタＫhの初期値Ｋh0に対する修正量を演算するための比Δδa／ΔＧyaが演算される。
【０１２７】
従ってバンドパスフィルタ処理後の車両の横加速度Ｇyftbpf及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfに基づいて修正量を演算するための比Δδbpf／ΔＧyftbpfが求められる場合に比して、車両の横加速度Ｇyftbpf若しくはヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの瞬間的な変動に起因してスタビリティファクタＫhが不正確に推定される虞れを低減することができる。
【０１２８】
また上述の各実施形態によれば、積算値Δδaは過渡ヨーレートγtrと実ヨーレートγとの偏差が前輪の舵角の偏差に置き換えられたヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδの積算値である。従って車速Ｖの影響を受けることなくスタビリティファクタＫhを推定することができる。よってヨーレート偏差指標値の積算値が例えば過渡ヨーレートγtrと実ヨーレートγとの偏差の積算値である場合に比して、スタビリティファクタＫhを正確に推定することができる。また車速Ｖ毎にスタビリティファクタＫhを推定したり、目標ヨーレートγttの演算に供されるスタビリティファクタＫhを車速Ｖによって変更したりする煩雑さを回避し、必要な演算回数や記憶手段の容量を低減することができる。
【０１２９】
また上述の第一及び第二の実施形態によれば、ステップ１１０に於いてはヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaを調整する必要があるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときにはステップ１２０に於いて１以下の調整ゲインＧajが演算される。そしてステップ１３０に於いて調整ゲインＧajにて調整された後のヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaが演算される。
【０１３０】
従って例えば車両の積載状況が大きく変化することにより、前回積算値Δδa及びΔＧyaが調整されたときのスタビリティファクタＫhと、前サイクルのステップ１５０に於いて推定された現在のスタビリティファクタＫhとの偏差ΔＫhの大きさが大きくなったような状況に於いて、それ以前のヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaがスタビリティファクタＫhの推定に悪影響を及ぼすことを確実に防止することができる。
【０１３１】
また上述の第一及び第二の実施形態によれば、ステップ１２０に於いてヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδa及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaに基づいて式２１に従って調整ゲインＧajが演算される。従ってヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδbpfの積算値Δδaの大きさ及び車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaの大きさに応じて調整ゲインＧajを可変設定することができる。よって調整ゲインＧajが一定である場合に比して、調整ゲインＧajが大きすぎることに起因してスタビリティファクタの推定誤差が大きくなる虞れを低減することができると共に、逆に調整ゲインＧajが小さすぎることに起因してスタビリティファクタの推定のＳ／Ｎ比が低下する虞れを低減することができる。
［第一の修正例］
【０１３２】
図９は第一及び第二の実施形態を一部修正する第一の修正例に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンの要部を示すフローチャートである。尚図５に於いて、図３に示されたステップに対応するステップには図２に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されており、このことは後述の他の修正例のフローチャートについても同様である。
【０１３３】
この第一の修正例に於いては、ステップ８０が完了すると、ステップ８２に於いて単位時間当たりの運転者による往復操舵の回数が操舵周波数ｆsとして演算される。また操舵周波数ｆsが低いほどステップ９０に於けるハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数ｆhcが小さくなるよう、操舵周波数ｆsに基づき図１０に示されたグラフに対応するマップよりカットオフ周波数ｆhcが演算される。
【０１３４】
そしてステップ１９０に於ける車両の横加速度Ｇyft及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδのハイパスフィルタ処理に於いては、カットオフ周波数がステップ８２に於いて演算されたカットオフ周波数ｆhcに設定される。
【０１３５】
上述の各実施形態に於いては、ステップ９０に於けるハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数ｆhcは一定である。従ってセンサの零点オフセットの影響が確実に除去されるようカットオフ周波数ｆhcが高い値に設定されると、単位時間当たりの運転者による往復操舵の回数が少ない状況に於いてスタビリティファクタＫhを推定することができなくなる虞れがある。逆にカットオフ周波数ｆhcが低い値に設定されると、単位時間当たりの運転者による往復操舵の回数が多い状況に於いてセンサの零点オフセットの影響を効果的に除去することができなくなる虞れがある。
【０１３６】
これに対し第一の修正例によれば、操舵周波数ｆsが低いほどカットオフ周波数ｆhcが小さくなるよう、操舵周波数ｆsに応じてカットオフ周波数ｆhcが可変設定される。従って単位時間当たりの運転者による往復操舵の回数が多い状況に於いてセンサの零点オフセットの影響を効果的に除去しつつ、単位時間当たりの運転者による往復操舵の回数が少ない状況に於いてスタビリティファクタＫhを推定することができなくなることを防止することができる。
【０１３７】
尚カットオフ周波数ｆhcは操舵周波数ｆsに基づきマップより演算されるようになっているが、操舵周波数ｆsの関数として演算されてもよい。
［第二の修正例］
【０１３８】
図１１は上述の実施形態を一部修正する第二の修正例に於けるスタビリティファクタＫhの推定演算ルーチンの要部を示すフローチャートである。
【０１３９】
この第二の修正例に於いては、ステップ８０が完了すると、ステップ８４に於いて単位時間当たりの運転者による往復操舵の回数が操舵周波数ｆsとして演算される。また操舵周波数ｆsが低いほどハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数ｆhcが小さくなると共に、車両の前後加速度Ｇxの絶対値が大きいほどハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数ｆhcが大きくなるよう、操舵周波数ｆs及び車両の前後加速度Ｇxの絶対値に基づき図１２に示されたグラフに対応するマップよりカットオフ周波数ｆhcが演算される。
【０１４０】
そしてステップ９０に於ける車両の横加速度Ｇyft及びヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値Δδのハイパスフィルタ処理に於いては、カットオフ周波数がステップ８４に於いて演算されたカットオフ周波数ｆhcに設定される。
【０１４１】
操舵角センサ３４の零点オフセットに起因する前輪の舵角δの誤差をδ0とし、横加速度センサ４０の零点オフセットに起因する車両の横加速度Ｇyの誤差をＧy0とする。またヨーレートセンサ３６の零点オフセットに起因する車両のヨーレートγの誤差をγ0とする。これらの誤差を考慮すると、前輪の舵角の偏差Δδtは上記式１７にて表される。
【０１４２】
よってセンサの零点オフセットの影響は上記式１７の第２項乃至第４項、即ちδ0−ＫhdeＧy0Ｌ−γ0Ｌ／Ｖである。従って車速Ｖの変化、即ち車両の前後加速度Gxの大きさが大きいほど、定常規範ヨーレートγtの変化に与えるセンサの零点オフセットの影響が大きくなり、逆に車両の前後加速度Gxの大きさが小さいほど、定常規範ヨーレートγtの変化に与えるセンサの零点オフセットの影響が小さくなる。
【０１４３】
第二の修正例によれば、車両の前後加速度Ｇxの絶対値が大きいほどハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数ｆhcが大きくなるよう、車両の前後加速度Ｇxの絶対値にも基づいてカットオフ周波数ｆhcが可変設定される。従って上述の第一の修正例と同様の作用効果が得られると共に、車速Ｖの変化に拘らずセンサの零点オフセットの影響を効果的に除去することができる。
【０１４４】
尚カットオフ周波数ｆhcは操舵周波数ｆs及び車両の前後加速度Ｇxの絶対値に基づきマップより演算されるようになっているが、操舵周波数ｆs及び車両の前後加速度Ｇxの絶対値の関数として演算されてもよい。
【０１４５】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【０１４６】
例えば上述の各実施形態及び各修正例に於いては、走行路の状況や車両の制動状況は判定されないが、走行路が悪路である場合や車両が制動中である場合にはスタビリティファクタＫhの推定値が演算されないよう修正されてもよい。
【０１４７】
また上述の第一の実施形態に於いては、ステップ１００に於ける第一又は第二の基準範囲は予め設定された範囲である。しかしこれらの基準範囲は車両の横加速度Ｇyの大きさが小さい状況に於いてそれぞれ前輪のスリップ角α又は前輪の横力Ｆywfに対するセルフアライニングトルクＳＡＴの比に基づいて可変設定されてもよい。
【０１４８】
また上述の第二の実施形態に於いては、旋回中に於ける車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxが基準値Ｇy3よりも小さいと判別されたときにはスタビリティファクタＫhの推定値等が前回の旋回中に演算された値に復元される。しかし路面の摩擦係数が検出又は推定され、路面の摩擦係数が低いときには車両の横加速度Ｇyの絶対値がステップ１０２の基準範囲内にあるか否かに関係なくスタビリティファクタＫhの推定値の演算が行われないよう修正されてもよい。その場合にはステップ１０３乃至１０５が省略されてもよい。
【０１４９】
同様に上述の第三の実施形態に於いては、旋回中に於ける車両の横加速度Ｇyの絶対値の最大値Ｇymaxが基準値Ｇy3よりも小さいと判別されたときにはステップ２３０の基準範囲内のデータに基づくスタビリティファクタＫhの推定値等の演算が行われない。しかし路面の摩擦係数が検出又は推定され、路面の摩擦係数が低いときにはスタビリティファクタＫhの推定値を演算するための積算値Δδa及びΔＧyaの演算の演算が行われないよう修正されてもよい。その場合にはステップ２１５に於ける最大値Ｇymaxの演算は行われるが、ステップ２１５に於ける判別が省略されてもよい。
【０１５０】
また上述の各実施形態及び各修正例に於いては、ステップ８０に於いて過渡ヨーレートγtrと実ヨーレートγとの偏差が前輪の舵角の偏差に置き換えられたヨーレート偏差の前輪舵角偏差換算値が演算されるようになっている。しかし過渡ヨーレートγtrと実ヨーレートγとの偏差がハイパスフィルタ処理されることによりバンドパスフィルタ処理後のヨーレート偏差Δγbpfが演算され、積算値の比Δδa／ΔＧyaに代えて車両の横加速度Ｇyftbpfの積算値ΔＧyaに対するヨーレート偏差Δγbpfの積算値Δγaの比が演算され、積算値の比Δγbpf／ΔＧyaに基づいて下記の式２９に従ってスタビリティファクタＫhの推定値が演算されてもよい。
Ｋh＝Ｋh0＋（Δγbpf／ΔＧya）／Ｖ  ……（２９）
【０１５１】
また式２９に従ってスタビリティファクタＫhの推定値が演算される場合には、複数の車速域が設定され、各車速域毎にスタビリティファクタＫhの推定値が演算されることが好ましい。また車両の運動制御に於ける目標ヨーレートの演算に供されるスタビリティファクタＫhも各車速域毎に推定された値に設定されることが好ましい。
【０１５２】
また上述の各実施形態及び各修正例に於いては、調整ゲインＧajは１以下の範囲内にて第一の調整ゲイン（Δδamin／｜現在のΔδa｜）及び第二の調整ゲイン（ΔＧyamin／｜現在のΔＧya｜）のうちの大きい方に設定されるようになっている。しかし第一及び第二の調整ゲインの一方が省略され、第一及び第二の調整ゲインの他方が調整ゲインＧajとされるよう修正されてもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１６…パワーステアリング装置、２０…制動装置、３０…電子制御装置、３６…ヨーレートセンサ、３８…前後加速度センサ、４０…横加速度センサ、４４…エンジン制御装置、４６…アクセル開度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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