(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
該車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
該車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
該車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、
該車両の車速を検出する車速検出手段と、を有する車両において、
上記操舵角検出手段、横加速度検出手段、ヨーレート検出手段、前後加速度検出手段、車速検出手段によりそれぞれ検出された車両の操舵角、横加速度、ヨーレート、前後加速度、車速とから現在の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器と、
予め車両に設定されている基準スタビリティファクタを記憶している基準スタビリティファクタ記憶部と、
上記スタビリティファクタ推定器により推定されたスタビリティファクタと上記基準スタビリティファクタ記憶部に記憶されている基準スタビリティファクタとの偏差であるスタビリティファクタ偏差を演算するスタビリティファクタ偏差演算部と、
上記スタビリティファクタ偏差ごとの車両の旋回特性が記憶されている旋回特性データテーブルを参照することにより、上記車両の旋回特性を推定する旋回特性推定部と、
を有し、
上記車両の旋回特性は、ヨーレートゲインあるいは位相遅れであることを特徴とする車両の旋回特性推定装置。
【請求項２】
急操舵時の複数の周波数における旋回特性を推定し、上記推定した複数の周波数間における前記旋回特性を内挿することにより急操舵時の旋回特性を推定することを特徴とする請求項１に記載の車両の旋回特性推定装置。
【請求項３】
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
該車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
該車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
該車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、
該車両の車速を検出する車速検出手段と、
スタビリティファクタ推定器と、
基準スタビリティファクタ記憶部と、
スタビリティファクタ偏差演算部と、
旋回特性推定部と、
を有する車両において、
上記操舵角検出手段、横加速度検出手段、ヨーレート検出手段、前後加速度検出手段、車速検出手段によりそれぞれ検出された車両の操舵角、横加速度、ヨーレート、前後加速度、車速とから、上記スタビリティファクタ推定器により現在の車両のスタビリティファクタを推定し、
上記基準スタビリティファクタ記憶部において、予め車両に記憶されている基準スタビリティファクタを記憶し、
上記スタビリティファクタ偏差演算部において、上記推定された現在の車両のスタビリティファクタと上記基準スタビリティファクタとの偏差を演算し、
上記旋回特性推定部において、上記偏差ごとの車両の旋回特性が記憶されている旋回特性データテーブルを参照することにより、車両の旋回特性を推定する旋回特性推定方法であって、
上記車両の旋回特性は、ヨーレートゲインあるいは位相遅れであることを特徴とする旋回特性推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、推定された現在のスタビリティファクタから車両特性の変化を予測する車両の旋回特性推定装置及び旋回特性推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の旋回特性推定装置ではセンサにより検出した実ヨーレートと、車両の二輪モデルから導出される式をラプラス変換し求めた規範ヨーレートγ（ｓ）との間の伝達関数を、一次遅れの伝達関数として、ＡＲＸモデルを用いて逐次最小二乗法により推定し、スタビリティファクタおよび時定数係数を求めている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【数１】
0005056576.tif 000002
なお、式（１）においてＶは車速、Ｌはホイールベース、Ｋｈはスタビリティファクタ、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（以下、時定数係数と呼ぶ）、δ（ｓ）、Ｇｙ（ｓ）はそれぞれ車輪の実舵角、車両の横加速度をラプラス変換したものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６０７３号公報（４〜５頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、伝達関数を一次遅れの伝達関数として推定し、スタビリティファクタと時定数係数を求めていたために、最低でも実舵角δ、車速Ｖ、横加速度Ｇｙ、実ヨーレートγ、スタビリティファクタＫｈ、時定数係数Ｔｐの６データを２制御周期以上バッファに記憶しておかなければならず、また上記制御において記憶するデータ数は制御周期が続くと増え続け、また少ないデータ数では精度が得られず、その結果、大きな記憶容量や計算量が必要となり、例えば電動パワーステアリング（以下、ＥＰＳと称する。）で一般的に用いられるようなＥＣＵでは実装が困難である等の問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、操舵角からヨーレートまでのゲインまたは位相を推定するために、推定したスタビリティファクタと予め記憶されている基準スタビリティファクタの偏差のデータテーブルを用いるため、必要とされるバッファもスタビリティファクタ推定中に用いるスタビリティファクタの演算値、旋回状態フラグ２つおよび安定旋回状態の続いた制御周期数nの合計４つだけであるので、ＥＰＳに一般的に用いられる安価なＥＣＵでも車両旋回特性の変化を推定する車両の旋回特性推定装置及び旋回特性推定方法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】
【０００７】
この発明に係る車両の旋回特性推定装置は、該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、該車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、該車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、該車両の車速を検出する車速検出手段と、上記操舵角検出手段、横加速度検出手段、ヨーレート検出手段、前後加速度検出手段、車速検出手段によりそれぞれ検出された車両の操舵角、横加速度、ヨーレート、前後加速度、車速とから現在の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器と、予め車両ごとに設定されている基準となるスタビリティファクタを記憶している基準スタビリティファクタ記憶部と、上記スタビリティファクタ推定器により推定されたスタビリティファクタと上記基準スタビリティファクタ記憶部に記憶されている基準スタビリティファクタとの偏差を演算するスタビリティファクタ偏差演算部と、上記スタビリティファクタ偏差ごとの車両の旋回特性が記憶されているデータテーブルを参照することにより、該車両の旋回特性を推定する旋回特性推定部とにより、該車両の旋回特性を推定する車両の旋回特性推定装置であって、上記車両の旋回特性が、ヨーレートゲインあるいは位相遅れであるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、スタビリティファクタ推定器により推定したスタビリティファクタと基準スタビリティファクタとの偏差から車両の旋回特性を推定することで、伝達関数のパラメータ推定等を行う必要がなく、車両の旋回特性を推定するために必要な計算量および記憶容量の軽減を図ることができる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の各実施の形態を図に基いて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明による車両の旋回特性推定装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
図１において、１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはそれぞれ車両１２の左前輪、右前輪、左後輪、右後輪を示している。また、ステアリングホイール１１が回転することにより、転舵輪である左右前輪１０a、１０ｂが操舵される。
車両１２にはそれぞれステアリングホイール１１の操舵角θを検出する操舵角センサ２１、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ２２、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ２３、車両の前後加速度車両Ｇｘを検出する前後加速度センサ２４、車両の速度Ｖを検出する車速センサ２５が備えられている。
【００１０】
図１に示したように、操舵角センサ２１により検出された操舵角θ、横加速度センサ２２により検出された横加速度Ｇｙ、ヨーレートセンサ２３により検出された実ヨーレートγ、前後加速度センサ２４により検出された前後加速度Ｇｘ、車速センサ２５により検出された車速Ｖは、旋回特性推定装置３０に入力される。
旋回特性推定装置３０は、車両の旋回特性を推定するものであり、現在の車両のスタビリティファクタ(以下、推定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器３１、予め車両ごとに設定されているスタビリティファクタ(基準スタビリティファクタ)を記憶する基準スタビリティファクタ記憶部３２、推定スタビリティファクタと基準スタビリティファクタの偏差を演算するスタビリティファクタ偏差演算部３３、前記偏差から車両の旋回特性を推定する旋回特性推定部３４とを備えている。
【００１１】
図２は旋回特性推定装置３０による車両の旋回特性を推定する手順を示すフローチャートである。入力される信号を読み込み(Ｓ１０)、スタビリティファクタ推定器３１へと入力される。スタビリティファクタ推定器３１は公知の技術、例えば特開２００５−１０４３４６等を用いてもよい。
【００１２】
一般にスタビリティファクタＡｇｅｎは，車両の質量をｍ、ホイールベースをＬ、前輪コーナリングパワーをＫｆ、後輪コーナリングパワーをＫｒ、車両重心から前輪までの距離をｌｆ、車両重心から後輪までの距離をｌｒとすると以下の式（２）で表される。
【００１３】
【数２】
0005056576.tif 000003
【００１４】
前後輪のコーナリングパワーを変化させた場合や、荷物を積載させる場合等により、上式に従い車両のスタビリティファクタが変化し、その変化に伴い図３に示すように、ヨーレートゲインおよび位相遅れが車両のスタビリティファクタに相関して変化するので、以下に記述するようにヨーレートゲインまたは位相遅れが求まる。
【００１５】
スタビリティファクタ推定器３１への入力、操舵角θ、横加速度Ｇｙ、実ヨーレートγ、前後加速度Ｇｘ、車速Ｖおよび操舵角θを時間微分して得られる操舵角速度ωが、ヨーレートγの大きさ|γ|が予め設定された所定値（閾値）ＹａｗＳＢよりも大きいという第１条件（|γ|＞ＹａｗＳＢ）と、前後加速度Ｇｘの大きさ|Ｇｘ|が予め設定された所定値（閾値）ＧｘＳＴよりも小さいという第２条件（|Ｇｘ|＜ＧｘＳＴ）と、横加速度Ｇｙの大きさ|Ｇｙ|が予め設定された範囲内にあるという第３条件（ＧｙＳＢ＜|Ｇｙ|＜ＧｙＳＴ）と、車速Ｖの大きさ|Ｖ|が予め設定された範囲内にあるという第４条件（ＶSB<|Ｖ|<ＶST）と、操舵角速度ωの大きさ|ω|が予め設定された所定値（閾値）よりも小さいという第５条件（|ω|<ωST）と、操舵角θの大きさ|θ|が予め設定された所定値（閾値）よりも大きいという第6条件（θSB<|θ|）と、の各条件を何れも成立している時を、安定旋回状態と呼び、これらの条件が成立している制御周期中に以下の式（３）により演算されたスタビリティファクタAを積算して記憶していく。
【００１６】
【数３】
0005056576.tif 000004
ここでＧはステアリングギア比、Ｌは車両のホイールベースを表す。
【００１７】
また、安定旋回が継続している間、カウンターｎが制御周期１周期につき１ずつインクリメントされていき、安定旋回が継続した制御周期数をカウントする。
そして、第１〜６条件の一つでも成立しなくなる、つまり安定旋回が終了した時に積算したスタビリティファクタの演算値をｎで割ることにより安定旋回中のスタビリティファクタの平均値が求まり、これをスタビリティファクタの推定値として、出力する（Ｓ２０）。基準スタビリティファクタ記憶部３２に記憶されている基準スタビリティファクタをスタビリティファクタ偏差演算部３３へと出力し（Ｓ３０）、基準スタビリティファクタからスタビリティファクタ推定器３１により推定された推定スタビリティファクタを減じることにより、スタビリティファクタの偏差がスタビリティファクタ偏差演算部３３において演算され（Ｓ４０）、旋回特性推定部３４にスタビリティファクタ偏差が入力される。
旋回特性推定部３４では、車両のスタビリティファクタを変化させることにより作成された、ヨーレートゲインあるいは位相遅れのデータテーブルが記憶されており、図３に示すようにスタビリティファクタ偏差演算部３３において算出された偏差に基づき、スタビリティファクタの偏差とヨーレートゲイン、あるいはスタビリティファクタの偏差とヨーレートの位相遅れのデータテーブルを参照し、ヨーレートゲインあるいは位相遅れが推定される（Ｓ５０）。
【００１８】
この構成により、推定されたスタビリティファクタと基準スタビリティファクタとの偏差を求め、ヨーレートゲインあるいは位相遅れのデータテーブルを参照することにより、全ての周波数におけるヨーレートゲインあるいは位相遅れを推定することが可能となる。
【００１９】
また、本構成において前後加速度Ｇｘは前後加速度センサ２４により検出された値ではなく、車速検出手段２５により検出された車速Ｖを微分して得られる値を用いた方が、路面の車両進行方向の勾配の影響を受けないため、より正確な前後加速度値となる。
【００２０】
実施の形態２．
また、旋回特性推定部３４において、図３のような全ての周波数におけるスタビリティファクタの偏差とヨーレートゲインあるいは位相遅れのうち、スタビリティファクタの偏差によってヨーレートゲインあるいは位相遅れに差が出る急操舵領域、例えば、図４に示す０．５〜１．５Ｈｚの網掛け領域に限定して、図５に示すような急操舵領域のいくつかの周波数（例えば、０．５Ｈｚ、１．０Ｈｚ、１．５Ｈｚ）における、横軸をスタビリティファクタ偏差、縦軸をヨーレートゲインあるいは位相遅れに取ったデータテーブルを持ち、各周波数間のヨーレートゲインあるいは位相遅れを内挿することにより、スタビリティファクタ偏差からヨーレートゲインあるいは位相遅れを推定する。
【００２１】
この構成により、ヨーレートゲインあるいは位相遅れの影響が大きい急操舵領域における数個のデータテーブル（この構成では３個）のみでスタビリティファクタ偏差からヨーレートゲインあるいは位相遅れを推定することが可能となり、データテーブル作成工数や演算量を減らすことができる。
また、本構成においてデータテーブルの個数は任意のものを用いてよく、例えば精度を上げるために５個のデータテーブルを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１または２による車両と旋回特性推定装置の構成図を示す。
【図２】本発明の実施の形態１または２による旋回特性推定装置を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１または２によるスタビリティファクタ偏差の変化による、ヨーレートゲインおよび位相遅れの変化を示すボード線図である。
【図４】本発明の実施の形態２によるスタビリティファクタ偏差の変化によるヨーレートゲインと位相遅れのボード線図における、急操舵領域を示す説明図の一例である。
【図５】本発明の実施の形態２による急操舵領域の特定周波数におけるスタビリティファクタ偏差の変化とヨーレートゲインおよび位相遅れを示すグラフの一例である。
【符号の説明】
【００２３】
１０ａ  左前輪、１０ｂ  右前輪、１０ｃ  左後輪、１０ｄ  右後輪、１１  ステアリングホイール、１２  車両、２１  操舵角センサ、２２  横加速度センサ、２３  ヨーレートセンサ、２４  前後加速度センサ、２５  車速センサ、３０  旋回特性推定装置、３１  スタビリティファクタ推定器、３２  基準スタビリティファクタ記憶部、３３  スタビリティファクタ偏差演算部、３４  旋回特性推定部。
【図１】
0005056576.tif 000005
【図２】
0005056576.tif 000006
【図３】
0005056576.tif 000007
【図４】
0005056576.tif 000008
【図５】
0005056576.tif 000009