(57)【要約】【課題】車輪速から得られる車両の走行状態情報を用いて車両挙動を制御することのできる車両制御装置を得る。【解決手段】車両の左右車輪速と予め車両に応じて記憶されたスタビリティファクタと車両の車速とから車両の実ヨーレートを検出し、この検出した実ヨーレートとハンドル回転角等から得られる車両の基準ヨーレートとから車両の不安定状態を検出するようにしたもので、車両に標準的に装備されるＡＢＳの車輪速センサの情報から実際のヨーレート相当の信号を得るので、車両に高価なヨーレートセンサを装備する必要がなくなる。【選択図】図１
2009184504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左車輪速と前記車両の右車輪速と予め前記車両に応じて記憶されたスタビリティファクタと前記車両の車速とから前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、前記車両の基準ヨーレートを算出する基準ヨーレート算出手段と、前記実ヨーレート検出手段の出力と前記基準ヨーレート算出手段の出力とから前記車両の不安定状態を検出する車両不安定状態検出手段とを備えたことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記基準ヨーレート算出手段は、前記車両のハンドル回転角、又はタイヤ切れ角から前記基準ヨーレートを算出することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記基準ヨーレート算出手段は、前記車両の転舵によって車輪と路面との間に発生する路面反力から前記基準ヨーレートを算出することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記基準ヨーレート算出手段は、前記車両の横方向に発生する力から前記基準ヨーレートを算出することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記基準ヨーレート算出手段は、前記車両の進行方向に対して交差する方向に発生する加速度から前記基準ヨーレートを算出することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記車両不安定状態検出手段の出力に応じて前記車両を安定化する車両安定化手段を備え、前記車両安定化手段は、前記車両の車輪に発生する制動力を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両制御装置。
【請求項７】
前記車両不安定状態検出手段の出力に応じて前記車両を安定化する車両安定化手段を備え、前記車両安定化手段は、前記車両の駆動力を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記車両不安定状態検出手段の出力に応じて前記車両を安定化する車両安定化手段を備え、前記車両安定化手段は、前記車両の転舵量を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両制御装置。
【請求項９】
前記車両不安定状態検出手段の出力に応じて前記車両の不安定を運転者に報知する不安定報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両制御装置。
【請求項１０】
前記不安定報知手段は、操舵トルクの変化によって報知されることを特徴とする請求項９に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両に搭載される横滑り防止装置等の車両制御装置に於いて、車輪速から得られる車両の走行状態情報を用いて車両挙動を制御するようにした車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、雪道等の滑りやすい路面では、運転者がハンドル操作を誤って車両挙動が不安定状態となる場合があるので、このような車両挙動の不安定状態を回避するために、車両挙動状態を検出して車両を安定化制御する必要がある。
【０００３】
そこで、車両に発生するヨーレートを検出するヨーレート検出手段、横加速度を検出する横加速度検出手段、車速を検出する車速検出手段等によって車両に発生する横滑り角及び横滑り角速度を演算する手段を備え、車両に発生する横滑り角及び横滑り角速度から車両挙動状態を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献1参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１３９３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の車両制御装置では、車両に発生するヨーレートをセンサによって検出する方式であるため、車両に高価なヨーレートセンサを装備する必要があり、更に、ヨーレートセンサは温度ドリフトやオフセットの可能性があるため、これを補正する演算を行う必要がある、等の課題があった。
【０００６】
又、通常の車両挙動安定化装置は、車両の挙動の乱れを検出して安定化制御を実施するものであり、挙動の乱れを検出する目的であれば、ヨーレートセンサのように大きなヨーレートを正確に検出する必要はなく、制御に不必要な範囲まで検出する過剰仕様であるという課題があった。
【０００７】
この発明は、従来の装置に於けるこのような課題を解決するためになされたもので、車輪速から得られる車両の走行状態情報を用いて車両の不安定状態を高精度に検出し得る車両制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による車両制御装置は、車両の左車輪速と前記車両の右車輪速と予め前記車両に応じて記憶されたスタビリティファクタと前記車両の車速とから前記車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、前記車両の基準ヨーレートを算出する基準ヨーレート算出手段と、前記実ヨーレート検出手段の出力と前記基準ヨーレート算出手段の出力とから前記車両の不安定状態を検出する車両不安定状態検出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による車両制御装置によれば、車両に標準的に装備されるアンチ・ロック・ブレーキ・システム（Anti Lock Brake System；以下、ＡＢＳと称する）等のの車輪速センサの情報から実際のヨーレート相当の信号を得ることができるので、車両に高価なヨーレートセンサを装備する必要がなくなり、更にセンサの温度ドリフトやオフセットを補正する必要がなく、しかも高精度に車両の不安定状態を検出することができる効果がある。
【００１０】
又、ヨーレートセンサのように大きなヨーレートを正確に検出する必要はなく、制御に不必要な範囲まで検出することがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態 1について説明する。図１はこの発明の実施の形態 1に係る車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。図1に於いて、左後輪車輪速センサ１は、車両の左後輪車輪速ＶRLを検出しその検出値に対応した信号を出力する。右後輪車輪速センサ２は、車両の右後輪車輪速ＶRRを検出しその検出値に対応した信号を出力する。左後輪車輪速センサ１、及び右後輪車輪速センサ２は、車両に標準的に装備されたアンチ・ロック・ブレーキ・システム（Anti Lock Brake System；以下、ＡＢＳと称する）用として設けられた車輪速センサである。
【００１２】
ハンドル角センサ３は、運転者が操舵するハンドルのハンドル回転角θを検出しその検出値に対応した信号を出力する。車両制御ユニット４は、左後輪車輪速センサ１が検出した左後輪車輪速ＶRL、右後輪車輪速センサ２が検出した右後輪車輪速ＶRR、及び、ハンドル角センサ３が検出したハンドル回転角θに夫々対応した信号が夫々のセンサから入力される。
【００１３】
前記車両制御ユニット４は、車両の左車輪車輪速ＶRLと、右後輪車輪速ＶRRと、予め車両に応じて記憶された後述するスタビリティファクタＡと、車両の車速Ｖとから、車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、車両の基準ヨーレートを算出する基準ヨーレート算出手段と、実ヨーレート検出手段の出力と基準ヨーレート算出手段の出力とから車両の不安定状態を検出する車両不安定状態検出手段とを備えている。これ等の実ヨーレート検出手段、車両の基準ヨーレートを算出する基準ヨーレート算出手段、車両不安定状態検出手段は、車両制御ユニット４を構成するＣＰＵにより構成されている。
【００１４】
次に、車両制御ユニット４の動作について説明する。図２は、車両制御ユニット４の動作を説明するフローチャートである。図２に於いて、先ず、ステップＳ１０１では、車両制御ユニット４は、左後輪車輪速信号ＶRL、右後輪車輪速信号ＶRRを読み込み、自身のメモリ(図示せず)に記憶する。
【００１５】
続いて、ステップＳ１０２に於いて、車両の車速を検出する車速センサ（図示せず）により車両の車速Ｖが検出される。この車速Ｖの検出は、一般的には、車両の変速装置の出力軸の回転速度を検出し、この回転速度を車両の速度に変換することで車速Ｖを得る。次に、ステップＳ１０３に於いて、予め車両に応じて設定されメモリに記憶されているスタビリティファクタＡ、後輪のトレッド幅Ｔrから、下記の式（１）に従って実ヨーレートγが算出される。
【数１】
2009184504.tif 000003
【００１６】
ここで、スタビリティファクタＡに関して説明すると、スタビリティファクタＡが正の車両は、アンダーステア傾向（ハンドル操作に対する車両の回頭性が低い）にあり、スタビリティファクタＡがゼロの車両は、ニュートラルステアと称してハンドル操作に対する車両の回頭性性能が車速に応じて変わらない特性を有する。又、スタビリティファクタＡが負の車両は、オーバーステア傾向(ハンドル操作に対する車両の回頭性が高い)となる特性を備える。
【００１７】
次に、ステップＳ１０４に進み、車両制御ユニット４は、ハンドル角センサ３からの信号によりハンドル回転角θを読み込み、自身のメモリ（図示せず）に記憶する。
【００１８】
次に、ステップＳ１０５に於いて、予め車両に応じて設定されメモリに記憶されているスタビリティファクタＡ、車両のホイールベースＬ、車両のステアリングギア比Ｇrpから、下記の式（２）に従って基準ヨーレートγθが算出される。
【数２】
2009184504.tif 000004
【００１９】
次に、ステップＳ１０６に於いて、ステップＳ１０３にて算出した実ヨーレートγと、ステップＳ１０５にて算出した基準ヨーレートγθの差を予め定めたしきい値と比較し、実ヨーレートγと基準ヨーレートγθの差がしきい値よりも大きいと判定されれば、ステップＳ１０７に進んで車両の不安定状態を検出し、図２の処理ルーチンを終了する。又、ステップＳ１０６で実ヨーレートγと基準ヨーレートγθとの差がしきい値よりも大きくないと判定されれば、そこで図２の処理ルーチンが終了する。
【００２０】
以上のように、この発明の実施の形態１による車両制御装置によれば、車両に標準的に装備されるＡＢＳの車輪速センサの情報から実際のヨーレート相当の信号を得るので、車両に高価なヨーレートセンサを装備する必要がなくなり、更にセンサの温度ドリフトやオフセットを補正する必要がなくなる。
【００２１】
又、車両が不安定になることを検出するまでに必要なヨーレート信号が得られればよく、ヨーレートセンサのように大きなヨーレートを正確に検出する必要はなく、制御に不必要な範囲まで検出することがなくなる。
【００２２】
尚、前述の実施の形態１によれば、車両制御ユニット４は、単独のコントローラとして実現されているが、例えば、エレクトロニック・スタビリティ・コントロール（Electronic Stability Control；ＥＳＣ）等の横滑り防止装置や、電動パワーステアリング制御装置等、他の制御ユニットに搭載されてもよいことは勿論である。
【００２３】
又、この実施の形態１では、各入力信号を個々に信号線によって車両制御ユニット４に入力する構成としているが、コントローラ・エリア・ネットワーク（Controller Area Network；ＣＡＮ）やフレックス・レイ等の車載ネットワーク・バスを使った通信手段によって受信する構成としても良い。
【００２４】
又、実施の形態１では、実ヨーレートを算出するのに後輪車輪速を利用しているが、前輪車輪速を利用して算出することも可能であり、更に前後含めた複数車輪の車輪速を利用して算出しても、同様の効果が得られる。
【００２５】
又、前述では基準ヨーレートを、ハンドル回転角を用いて式（１）より求めたが、ハンドル回転角に対応するタイヤ切れ角を用いて式（１）により基準ヨーレートを算出してもよい。
【００２６】
更に、前述では基準ヨーレートを、ハンドル回転角を用いて式（１）より求めたが、ハンドル転舵時に発生する路面反力トルクＴａｌｉｇｎ及び予め車両に対して定められた操舵角（ハンドル回転角）に対する路面反力トルク勾配Ｋａｌｉｇｎを用いて、下記の式（３）に従って基準ヨーレートγTを算出し、これを基準ヨーレートとして利用しても、車両の不安定状態を検出することが可能である。
【数３】
2009184504.tif 000005
【００２７】
同様に、車両の進行方向に対して交差する方向、所謂、横方向、に発生する加速度Ｇyを加速度センサを使って検出し、この信号を用いて、下記の式（４）に従って基準ヨーレートγGを算出し、これを基準ヨーレートとして利用しても、車両の不安定状態を検出することが可能である。
【数４】
2009184504.tif 000006
【００２８】
又、車両に発生する横力Ｆyを、車輪のハブに装備したロードセル等のセンサによって検出し、この信号と、車両の重量ｍを用いて、下記数式（５）に従って基準ヨーレートγFを算出し、これを基準ヨーレートとして利用しても、車両の不安定状態を検出することが可能である。
【数５】
2009184504.tif 000007
【００２９】
又、実ヨーレートγと基準ヨーレートγθの差をしきい値と比較して不安定状態を検出しているが、各信号の大きさの比率をしきい値と比較したり、各信号の微分値を比較したりしても同様に不安定状態を検出することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。図３に於いて、左後輪車輪速センサ１は、車両の左後輪車輪速ＶRLを検出しその検出値に対応した信号を出力する。右後輪車輪速センサ２は、車両の右後輪車輪速ＶRRを検出しその検出値に対応した信号を出力する。左後輪車輪速センサ１、及び右後輪車輪速センサ２は、車両に標準的に装備されたＡＢＳ用として設けられた車輪速センサである。
【００３１】
ハンドル角センサ３は、運転者が操舵するハンドルのハンドル回転角θを検出しその検出値に対応した信号を出力する。車両制御ユニット４は、左後輪車輪速センサ１が検出した左後輪車輪速ＶRL、右後輪車輪速センサ２が検出した右後輪車輪速ＶRR、及び、ハンドル角センサ３が検出したハンドル１１の回転角θに夫々対応した信号が夫々のセンサから入力され、車両の不安定状態の検出を行なう。ブレーキ制御装置３１は、車両の状態に応じて各車輪に装備されたブレーキ装置３２ＦＬ、３２ＦＲ、３２ＲＬ、３２ＲＲを個別に制御し、車両の速度だけでなくヨーモーメントも制御し、例えば車両の横滑り状態からの復元等を行う。
【００３２】
車両制御ユニット４が車両の不安定状態を検出するまでは、前述の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。ブレーキ制御装置３１は、車両制御ユニット４が出力する車両の不安定状態検出信号に従って、例えば車両がアンダーステアの場合は、車両の旋回内側の後輪に制動力を発生させ、旋回方向のヨーモーメントを増加させ、アンダーステアからの復帰を行う。
【００３３】
又、例えば車両がオーバーステアの場合は、車両の旋回外側の車輪に制動力を発生させ、旋回方向のヨーモーメントを減少させ、オーバーステアからの復帰を行う。
【００３４】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、車両に標準的に装備されるＡＢＳの車輪速センサの情報から実際のヨーレート相当の信号を得るので、車両に高価なヨーレートセンサを装備する必要がなくなり、更にセンサの温度ドリフトやオフセットを補正する必要がなくなる。
【００３５】
又、車両が不安定になることを検出するまでに必要なヨーレート信号が得られればよく、ヨーレートセンサのように大きなヨーレートを正確に検出する必要はなく、制御に不必要な範囲まで検出することがなくなる。
【００３６】
尚、以上の説明では、車両制御ユニット４とブレーキ制御装置３１を別装置として記述したが、これらの装置の機能を１つの装置で実現してもよいことは勿論である。
【００３７】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。図４に於いて、左後輪車輪速センサ１は、車両の左後輪車輪速ＶRLを検出しその検出値に対応した信号を出力する。右後輪車輪速センサ２は、車両の右後輪車輪速ＶRRを検出しその検出値に対応した信号を出力する。左後輪車輪速センサ１、及び右後輪車輪速センサ２は、車両に標準的に装備されたＡＢＳ用として設けられた車輪速センサである。
【００３８】
ハンドル角センサ３は、運転者が操舵するハンドルのハンドル回転角θを検出しその検出値に対応した信号を出力する。車両制御ユニット４は、左後輪車輪速センサ１が検出した左後輪車輪速ＶRL、右後輪車輪速センサ２が検出した右後輪車輪速ＶRR、及び、ハンドル角センサ３が検出したハンドル１１の回転角θに夫々対応した信号が夫々のセンサから入力され、車両の不安定状態の検出を行なう。
【００３９】
駆動力発生装置４１は、エンジンやモータ等周知の技術で実現される。駆動力配分装置４２は、駆動力発生装置４１で発生した駆動力を車両の左右輪や前後輪に配分するための装置であり、ディファレンシャル・ギアや多板クラッチ等の制御装置によって実現される。
【００４０】
車両制御ユニット４が車両の不安定状態を検出するまでは、前述の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。駆動力配分装置４２は、車両制御ユニット４が出力する車両の不安定状態検出信号に従って、例えば車両がアンダーステアの場合は、駆動力発生装置４１が発生する駆動力を車両の旋回外側の車輪と後輪側に多く配分することで旋回方向のヨーモーメントを増加させ、アンダーステアからの復帰を行う。
【００４１】
又、例えば車両がオーバーステアの場合は、駆動力発生装置４１が発生する駆動力を車両の旋回内側の車輪と前輪側に多く配分することで旋回方向のヨーモーメントを減少させ、オーバーステアからの復帰を行う。
【００４２】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、車両に標準的に装備されるＡＢＳの車輪速センサの情報から実際のヨーレート相当の信号を得るので、車両に高価なヨーレートセンサを装備する必要がなくなり、更にセンサの温度ドリフトやオフセットを補正する必要がなくなる。
【００４３】
又、車両が不安定になることを検出するまでに必要なヨーレート信号が得られればよく、ヨーレートセンサのように大きなヨーレートを正確に検出する必要はなく、制御に不必要な範囲まで検出することがなくなる。
【００４４】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４に係る車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。図５に於いて、左後輪車輪速センサ１は、車両の左後輪車輪速ＶRLを検出しその検出値に対応した信号を出力する。右後輪車輪速センサ２は、車両の右後輪車輪速ＶRRを検出しその検出値に対応した信号を出力する。左後輪車輪速センサ１、及び右後輪車輪速センサ２は、車両に標準的に装備されたＡＢＳ用として設けられた車輪速センサである。
【００４５】
ハンドル角センサ３は、運転者が操舵するハンドルのハンドル回転角θを検出しその検出値に対応した信号を出力する。車両制御ユニット４は、左後輪車輪速センサ１が検出した左後輪車輪速ＶRL、右後輪車輪速センサ２が検出した右後輪車輪速ＶRR、及び、ハンドル角センサ３が検出したハンドル１１の回転角θに夫々対応した信号が夫々のセンサから入力され、車両の不安定状態の検出を行なう。転舵制御装置５１は、ハンドル角センサ３の出力に応じてモータ５２を制御して車輪の偏向を行う。
【００４６】
車両制御ユニット４が車両の不安定状態を検出するまでは、前述の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。転舵制御装置５１は、車両制御ユニット４が出力する車両の不安定状態検出信号に従って、例えば車両がアンダーステアの場合は、運転者がハンドルを過剰に切り込んでも偏向車輪の転舵角がそれ以上増えないようにモータ５２を制御し、アンダーステアの助長を抑制する。
【００４７】
又、例えば車両がオーバーステアの場合は、旋回方向と逆方向になるようにモータ５２を制御し、カウンターステアによってオーバーステアからの復帰を行う。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、車両に標準的に装備されるＡＢＳの車輪速センサの情報から実際のヨーレート相当の信号を得るので、車両に高価なヨーレートセンサを装備する必要がなくなり、更にセンサの温度ドリフトやオフセットを補正する必要がなくなる。
【００４９】
又、車両が不安定になることを検出するまでに必要なヨーレート信号が得られればよく、ヨーレートセンサのように大きなヨーレートを正確に検出する必要はなく、制御に不必要な範囲まで検出することがなくなる。
【００５０】
尚、以上の説明では、車両制御ユニット４と転舵制御ユニット５１を別装置として記述したが、これらの機能を１つの装置で実現してもよいことは勿論である。
【００５１】
又、実施の形態４では、転舵制御ユニット５１は転舵に必要なモータ５２の制御のみ実施するよう記述したが、転舵時に発生する反力を運転者に伝えるために、ハンドル側に装備したモータ（図示せず）を制御する構成でもよく、この場合、車両制御ユニット４が車両の不安定状態を検出した場合、ハンドルに伝える反力を変動させ、運転者に操舵トルクの変化により車両が不安定になったことを報知することが可能である。
【００５２】
尚、図示しないが、車両制御ユニット４が車両の不安定状態を検出した場合に、ランプやブザー等によって運転者に不安定状態を報知し、安定化操作を促すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車両制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２による車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３による車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４による車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    左後輪車輪速センサ
２    右後輪車輪速センサ
３    ハンドル角センサ
４    車両制御ユニット４
３１    ブレーキ制御装置
３２ＦＬ、３２ＦＲ、３２ＲＬ、３２ＲＲ    ブレーキ装置
４１    駆動力発生装置
４２    駆動力配分装置
５１    転舵制御装置
５２    モータ
【図１】
2009184504.tif 000008
【図２】
2009184504.tif 000009
【図３】
2009184504.tif 000010
【図４】
2009184504.tif 000011
【図５】
2009184504.tif 000012