(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌の運動状態量に基づき車輌に与える目標ヨーモーメントを制御する車輌の運動制御装置に於いて、車体のスリップ角及び車体の目標スリップ角を演算する手段と、車輌の目標ヨーレートを演算する手段と、前記スリップ角と前記目標スリップ角との偏差及び前記スリップ角の変化率に基づく車輌の限界状態評価量又は前記スリップ角及び前記スリップ角の変化率に基づく車輌の限界状態評価量を演算し、前記限界状態評価量の大きさが小さいときには前記目標ヨーレートと車輌の実ヨーレートとの偏差に基づき目標ヨーモーメントを演算し、前記限界状態評価量の大きさが大きいときには前記スリップ角に基づき目標ヨーモーメントを演算する手段と、目標前後力を演算する手段と、目標横力を演算する手段と、前記目標ヨーモーメント、前記目標前後力、前記目標横力を達成するための各輪の目標制動圧を演算する手段と、各輪の制動圧が前記目標制動圧になるよう制御する手段とを有し、前記目標横力を演算する手段は各輪のスリップ率が０であるときに発生する各輪の横力を演算し、各輪の横力の総和を前記目標横力に設定することを特徴とする車輌の運動制御装置。
【請求項２】
前記目標ヨーモーメントを演算する手段は前記ヨーレート偏差に基づき車輌に与える第一の目標ヨーモーメントを演算し、前記スリップ角に基づき車輌に与える第二の目標ヨーモーメントを演算し、前記第一の目標ヨーモーメントと前記第二の目標ヨーモーメントとの重み和として前記目標ヨーモーメントを演算し、前記限界状態評価量の大きさが大きいほど前記第二の目標ヨーモーメントの重みが大きくなるよう重みを変更することを特徴とする請求項１に記載の車輌の運動制御装置。
【請求項３】
前記目標ヨーレートを演算する手段は操舵角及び車速に基づき目標車体スリップ角を演算し、該目標車体スリップ角に基づき前記目標ヨーレートを演算することを特徴とする請求項１に記載の車輌の運動制御装置。
【請求項４】
前記目標ヨーモーメントを演算する手段は演算した目標ヨーモーメントをハイパスフィルタ処理することを特徴とする請求項１に記載の車輌の運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の運動制御装置に係り、更に詳細には車輌が限界領域に達するまでの運動制御性能が改善された運動制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌の運動制御装置の一つとして、例えば特開平８−４０２３２号公報に記載されている如く、車輌の横加速度Ｇｙと車速及びヨーレートの積Ｖγとの偏差Ｇｙ−Ｖγを積分して車輌の横滑り速度Ｖy を演算し、車輌の前後速度Ｖx に対する横滑り速度Ｖy の比として車輌のスリップ角βを演算し、スリップ角βに基づき挙動制御のための制動制御量を演算し、車速及び操舵角に基づき車輌の目標ヨーレートγt を演算し、目標ヨーレートγt と車輌の実ヨーレートγとの偏差Δγを演算し、ヨーレート偏差の大きさが所定値以上であるときには制動制御量に基づき各輪の制動力を制御するよう構成された車輌の運動制御装置が従来より知られている。
【０００３】
かかる運動制御装置によれば、車輌の限界走行領域に於いて車輌のスリップ角が過剰になると、車輌のスリップ角の大きさが減小するよう各輪の制動力が制御されるので、スピンの如き車輌の好ましからざる挙動の悪化を確実に防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述の如き従来の運動制御装置に於いては、車輌の限界走行領域に於いてのみ制動力の制御による挙動制御が行われるようになっているため、車輌の走行状況が限界走行領域に入ると突然に制動制御が開始され、車輌の運動制御としての滑らかさに欠けるという不具合がある。またかかる不具合を解消すべく車輌の走行状況が限界走行領域に入る前に挙動制御を開始することが考えられるが、車輌のスリップ角の大きさが小さい領域に於いてはスリップ角の推定精度が悪いため、車輌の走行状況が限界走行領域に入る前に車輌の運動制御を適正に行うことは困難である。
【０００５】
本発明は、車輌の限界走行領域に於いてのみ挙動制御を行うよう構成された従来の運動制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、車輌の走行状況が限界走行領域に入る前に運動制御を開始すると共に車輌のスリップ角の変化率の大きさが小さい領域に於いては車輌のヨーレート偏差の大きさに基づき運動制御を行うことにより、滑らかな運動制御を行うと共に車輌の走行状況が限界走行領域に入る前の運動制御を適正に行うことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち車輌の運動状態量に基づき車輌に与える目標ヨーモーメントを制御する車輌の運動制御装置に於いて、車体のスリップ角及び車体の目標スリップ角を演算する手段と、車輌の目標ヨーレートを演算する手段と、前記スリップ角と前記目標スリップ角との偏差及び前記スリップ角の変化率に基づく車輌の限界状態評価量又は前記スリップ角及び前記スリップ角の変化率に基づく車輌の限界状態評価量を演算し、前記限界状態評価量の大きさが小さいときには前記目標ヨーレートと車輌の実ヨーレートとの偏差に基づき目標ヨーモーメントを演算し、前記限界状態評価量の大きさが大きいときには前記スリップ角に基づき目標ヨーモーメントを演算する手段と、目標前後力を演算する手段と、目標横力を演算する手段と、前記目標ヨーモーメント、前記目標前後力、前記目標横力を達成するための各輪の目標制動圧を演算する手段と、各輪の制動圧が前記目標制動圧になるよう制御する手段とを有し、前記目標横力を演算する手段は各輪のスリップ率が０であるときに発生する各輪の横力を演算し、各輪の横力の総和を前記目標横力に設定することを特徴とする車輌の運動制御装置によって達成される。
【０００７】
上記請求項１の構成によれば、車体のスリップ角と目標スリップ角との偏差及びスリップ角の変化率に基づく車輌の限界状態評価量又はスリップ角及びスリップ角の変化率に基づく車輌の限界状態評価量が演算され、限界状態評価量の大きさが小さいときには目標ヨーレートと車輌の実ヨーレートとの偏差に基づき目標ヨーモーメントが演算され、限界状態評価量の大きさが大きいときにはスリップ角に基づき目標ヨーモーメントが演算されるので、限界状態評価量の大きさが大きい領域に於ける車輌の挙動の悪化が効果的に防止されると共に限界状態評価量の大きさが小さい領域に於ける車輌の運動制御が適正に行われる。
また上記請求項１の構成によれば、目標前後力が演算され、目標横力が演算され、目標ヨーモーメント、目標前後力、目標横力を達成するための各輪の目標制動圧が演算され、各輪の制動圧が目標制動圧になるよう制御されるので、目標ヨーモーメント、目標前後力、目標横力が達成されるよう各輪の制動圧が制御され、また各輪のスリップ率が０であるときに発生する各輪の横力が演算され、各輪の横力の総和が目標横力に設定されるので、運動制御に起因する車輌の横力の低下を抑制し、目標横力が考慮されない場合に比して車輌の安定性を向上させることが可能になる。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記目標ヨーモーメントを演算する手段は前記ヨーレート偏差に基づき車輌に与える第一の目標ヨーモーメントを演算し、前記スリップ角に基づき車輌に与える第二の目標ヨーモーメントを演算し、前記第一の目標ヨーモーメントと前記第二の目標ヨーモーメントとの重み和として前記目標ヨーモーメントを演算し、前記限界状態評価量の大きさが大きいほど前記第二の目標ヨーモーメントの重みが大きくなるよう重みを変更するよう構成される（請求項２の構成）。
【０００９】
請求項２の構成によれば、ヨーレート偏差に基づき演算される第一の目標ヨーモーメントと車輌のスリップ角に基づき演算される第二の目標ヨーモーメントとの重み和として車輌に与えるヨーモーメントが演算され、限界状態評価量の大きさが大きいほど第二の目標ヨーモーメントの重みが大きくなるよう重みが変更されるので、車輌に与えるヨーモーメントが限界状態評価量の大きさに応じて適正に演算される。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記目標ヨーレートを演算する手段は操舵角及び車速に基づき目標車体スリップ角を演算し、該目標車体スリップ角に基づき前記目標ヨーレートを演算するよう構成される（請求項３の構成）。
【００１１】
一般に、目標ヨーレート及び目標スリップ角が相互に独立に演算され、目標ヨーレートと車輌の実ヨーレートとの偏差に基づく目標ヨーモーメント及び目標スリップ角に基づく目標ヨーモーメントが個別に演算されると、ヨーレート偏差に基づく目標ヨーモーメントによる制御領域とスリップ角に基づく目標ヨーモーメントによる制御領域との境界に於いて運動制御に段差が生じる虞れがある。
【００１２】
これに対し請求項３の構成によれば、操舵角及び車速に基づき目標車体スリップ角が演算され、該目標車体スリップ角に基づき目標ヨーレートが演算されるので、制御全体がスリップ角ベースの制御に統一され、これにより運動制御に段差が生じることが確実に防止される。
【００１３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記目標ヨーモーメントを演算する手段は演算した目標ヨーモーメントをハイパスフィルタ処理するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１４】
請求項４の構成によれば、演算された目標ヨーモーメントがハイパスフィルタ処理されることにより目標ヨーモーメントの低周波成分が除去されるので、例えば高速での定常旋回時の如く長時間に亘り運動制御が行われることによる悪影響が確実に防止される。
【００１５】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、目標ヨーモーメントは各輪の制駆動力が制御されることにより車輌に与えられるよう構成される（好ましい態様１）。
【００１８】
車輌の質量をｍとし、車輌の慣性ヨーモーメントをＩz とし、車速をＶとし、前輪及び後輪のコーナリングパワーをそれぞれＣｆ 及びＣr とし、車輌のホイールベースをＬとし、車輌の重心より前輪車軸及び後輪車軸までの距離をそれぞれＬf 及びＬr とし、車体スリップ角及びその変化率をそれぞれβ及びβd とし、車輌のヨーレート及びその変化率をそれぞれγ及びγd とし、前輪の操舵角をδf とし、車輌のヨーモーメントをＹＭとすると、車輌の運動は線形２輪モデルとして下記の式（１ａ）及び式（１ｂ）の如く表される。これらの式より分かる如く、線形２輪モデルは制御量としてヨーモーメントＹＭを入力することによりヨーレートγが変化し、その後ヨーレートγの変化が車体スリップ角βの変化を生じさせる構造になっている。
【００１９】
【数１】
0003817922.tif 000002
【００２０】
式（１ａ）及び式（１ｂ）は下記の式（２ａ）及び式（２ｂ）の如く変形可能である。
【００２１】
【数２】
0003817922.tif 000003
【００２２】
これらの式（２ａ）及び式（２ｂ）が車輌の定常状態（βd ＝γd ＝０）に於いてＹＭ＝０のときの関係として成立するとすると、下記の式（３）が成立し、従って操舵角δf及び目標車体スリップ角βref に基づき下記の式（３）により目標ヨーレートγref が演算される。
【００２３】
【数３】
0003817922.tif 000004
【００２４】
従って本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、目標ヨーレートを演算する手段は操舵角δf及び目標車体スリップ角βref に基づき上記式（３）に従って目標ヨーレートγref を演算するよう構成される（好ましい態様２）。
【００２５】
上記式（３）に従って演算される目標ヨーレートγref は、車輌の運転者が過剰に操舵した場合（例えば路面の摩擦係数μに対し操舵角が過剰であるような場合）には、車輌は物理的にその旋回を行うことが不可能であるため、車体スリップ角が増加してしまい車輌が不安定になる。このことは定常状態でのヨーレートと横加速度との関係を考えれば容易に理解できる。車輌のヨーレートが定常的に目標ヨーレートγref である場合に生じる横加速度Ｇyrefは目標ヨーレートγref と車速Ｖとの積に等しいので、加速度のディメンジョンにて表現された場合の路面の摩擦係数μが横加速度Ｇyrefの大きさよりも小さい場合には、目標ヨーレートγref がμ／Ｖにてガード処理される必要がある。
【００２６】
従って本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、目標ヨーレートを演算する手段は加速度のディメンジョンにて表現された場合の路面摩擦係数μが横加速度Ｇyrefの大きさよりも小さい場合には、目標ヨーレートγref をμ／Ｖにてガード処理するよう構成される（好ましい態様３）。
【００２８】
本発明の更に他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、各輪の目標制動圧を演算する手段は車輌の目標ヨーモーメント、目標前後力、目標横力に基づきタイヤモデルを用いて各輪の目標制動圧を演算するよう構成される（好ましい態様４）。
【００２９】
例えばタイヤモデルとして制動時の横力の低下、荷重移動、タイヤスリップ角、路面の摩擦係数が考慮されるブラッシュタイヤモデルを例にして各輪の目標制動圧の演算について説明する。
【００３０】
まずブラッシュタイヤモデルに基づき、各輪のタイヤが発生する前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi （ｉ＝fr、fl、rr、rl）を求め、また微小なスリップ率の変化によるタイヤ前後力変化及び横力変化を求める。
【００３１】
図６に示されている如く、各輪のタイヤ１００の発生力Ｆti、即ち前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi の合力がタイヤの縦方向に対しなす角度をθi とし、タイヤのスリップ角をβi とし、タイヤのスリップ率をＳi （制動時が正、−∞＜Ｓ＜1.0 ）とし、路面の摩擦係数をμとし、タイヤの接地荷重をＷi とし、Ｋs 及びＫb を係数（正の定数）とすると、タイヤがロック状態にはない場合（ξi ≧０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式４及び５にて表され、タイヤがロック状態にある場合（ξ＜０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi はそれぞれ下記の式６及び７にて表される。
【００３２】
【数４】
0003817922.tif 000005
【００３３】
尚係数Ｋb は図７に示されている如く、スリップ率Ｓi が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi のグラフの原点に於ける傾きであり、係数Ｋs は図８に示されている如く、スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi のグラフの原点に於ける傾きである。また cosθ、 sinθ、λ、ξはそれぞれ下記の式８〜１１にて表される。
【００３４】
【数５】
0003817922.tif 000006
【００３５】
上記式４〜７をスリップ率Ｓi にて偏微分することにより、微小なスリップ率の変化に対する前後力変化及び横力変化（タイヤ座標系）を演算する（下記の式１２及び１３）。
【００３６】
【数６】
0003817922.tif 000007
【００３７】
次に下記の式１４〜２１に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力を演算すると共に、モーメントを演算する。尚下記の各式に於いて、φf 及びφr はそれぞれ前輪及び後輪の舵角であり、Ｔr は車輌のトレッド幅であり、Ｌf 及びＬr はそれぞれ車輌の重心から前輪車軸及び後輪車軸までの距離であり、Ｔ（φf ）及びＴ（φr ）はそれぞれ下記の式２２及び２３にて表される値である。
【００３８】
【数７】
0003817922.tif 000008
【００３９】
【数８】
0003817922.tif 000009
【００４０】
【数９】
0003817922.tif 000010
【００４１】
【数１０】
0003817922.tif 000011
【００４２】
【数１１】
0003817922.tif 000012
【００４３】
同様に、下記の式２４〜３１に従って右前輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の各タイヤの前後力及び横力の偏微分値（タイヤ座標系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力の偏微分値（微係数）を演算すると共に、モーメントの偏微分値（微係数）を演算する。
【００４４】
【数１２】
0003817922.tif 000013
【００４５】
【数１３】
0003817922.tif 000014
【００４６】
【数１４】
0003817922.tif 000015
【００４７】
【数１５】
0003817922.tif 000016
【００４８】
次にブラッシュモデルに基づき、各輪のスリップ率が目標スリップ率Ｓi であるときに発生する車輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭを下記の式３２に従って推定演算する。
【００４９】
【数１６】
0003817922.tif 000017
【００５０】
次に下記の（Ａ）及び（Ｂ）の考え方に基づき、下記の式３３及び３４に従って目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算する。尚下記の式３３の右辺はスリップ率が０であるときに各輪に発生する前後力、横力、モーメントを表している。
【００５１】
（Ａ）車輌の運動制御により車輌の挙動を安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメントＭt は運動制御していないとき（スリップ率Ｓi が０であるとき）に発生する前後力Ｆxso 及びモーメントＭsoに対する上乗せ量であると見なす。
【００５２】
（Ｂ）運動制御していないときの横力Ｆyso を目標横力Ｆyaとすることにより、運動制御時の横力の低下を極力減らす。
【００５３】
【数１７】
0003817922.tif 000018
【００５４】
被制御４輪のスリップ率の微小な変化ｄＳi による車体に作用する前後力の変化ｄＦx 、横力の変化ｄＦy 、モーメントの変化ｄＭは下記の式３５により表される。尚下記の式３５に於いて、ｄＳfr、ｄＳfl、ｄＳrr、ｄＳrlはそれぞれ右前輪、左前輪、右後輪、左後輪のスリップ率の微小変化量であり、Ｊはヤコビ行列である。
【００５５】
【数１８】
0003817922.tif 000019
【００５６】
次に目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を実現するスリップ率Ｓi を演算する。ただしこのスリップ率を解析的に解くことは困難であるため、以下の収束演算により求める。
【００５７】
いま現在の前後力、横力、モーメントと目標前後力、目標横力、目標モーメントとの差をΔとすると、Δは下記の式３６により表され、このΔを０にするスリップ率修正量のうち、Ｔをトランスポートとして下記の式３７にて表される評価関数Ｌを最小化するスリップ率修正量δＳを求める。
【００５８】
【数１９】
0003817922.tif 000020
【００５９】
Ｌe ＝δＳTＷdsδＳ＋（Ｓ＋δＳ）TＷs （Ｓ＋δＳ）＋ＥTＷf Ｅ……（３７）
【００６０】
式３７の評価関数Ｌe を最小化するスリップ率修正量δＳは下記の式３８の通りである。ただしＦx 、Ｆy 、Ｍはそれぞれ現在の被制御輪のスリップ率で発生している前後力、横力、モーメント（式３２）であり、Ｆxa、Ｆya、Ｍa はそれぞれ目標前後力、目標横力、目標モーメント（式３４）であり、Ｓ及びδＳはそれぞれ各輪のスリップ率（下記の式３９）及びスリップ率修正量（下記の式４０）であり、ＥはΔとδＳによる前後力、横力、モーメントの修正量との差（下記の式４１）であり、Ｗdsはスリップ率修正量δＳに対する重み（下記の式４２）であり、Ｗs はスリップ率Ｓに対する重み（下記の式４３）であり、Ｗf は各力に対する重み（下記の式４４）であり、各重みは０又は正の値である。
【００６１】
δＳ＝（Ｗds＋Ｗs ＋ＪTＷf Ｊ）-1（−Ｗs Ｓ＋ＪTＷf Δ）……（３８）
【００６２】
【数２０】
0003817922.tif 000021
【００６３】
【数２１】
0003817922.tif 000022
【００６４】
【数２２】
0003817922.tif 000023
【００６５】
【数２３】
0003817922.tif 000024
【００６６】
【数２４】
0003817922.tif 000025
【００６７】
【数２５】
0003817922.tif 000026
【００６８】
従って前回の目標スリップ率Ｓi をスリップ率修正量δＳi にて修正することにより、目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を達成する各輪の目標スリップ率Ｓi を演算することができる。
【００６９】
また周知の如く、各輪の慣性モーメントをＩtiとし、車輪の回転角速度ωi の変化率をωdiとし、タイヤが発生する前後力をＦtxi とし、車輪の有効半径をＲtiとし、ブレーキパッドの摩擦係数をμpiとし、ホイールシリンダの断面積をＳwiとし、ホイールシリンダの油圧をＰwiとし、ブレーキロータの有効半径をＲriとすると、タイヤの回転運動は下記の式（４５）により表される。
【００７０】
Ｉtiωdi＝ＦtxiＲti−μpiＳwiＰwiＲri  ……（４５）
上記式（４５）に於いて、Ｉtiωdiが十分に小さく０と置けるとすると、前後力Ｆtxi を発生するためのホイールシリンダの目標油圧、即ち目標制動圧Ｐwtiは下記の式（４６）により求められる。
【００７１】
Ｐwti＝ＦtxiＲti／（μpiＳwiＲri）  ……（４６）
従って目標スリップ率Ｓi を上記式（４）又は上記式（６）に代入することにより、各輪のタイヤが発生すべき前後力Ｆtxi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を演算し、前後力Ｆtxiを上記式（４６）に代入することにより、各輪の目標制動圧Ｐwtiを求めることができる。
【００７２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００７３】
図１は本発明による車輌の運動制御装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【００７４】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の駆動輪である左右の後輪を示している。従動輪であり操舵輪でもある左右の前輪１０FL及び１０FR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。
【００７５】
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詳細に説明する如く電気式制御装置３０により制御される。
【００７６】
車輪１０FR〜１０RLに近接した位置にはそれぞれ各車輪のホイールシリンダ２４FR、２４FL、２４RR、２４RL内の圧力Ｐwi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を検出する圧力センサ３２FR、３２FL、３２RR、３２RL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δf を検出する操舵角センサ３４が設けられている。また車輌１２にはそれぞれ車輌のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３６、前後加速度Ｇx を検出する前後加速度センサ３８、横加速度Ｇy を検出する横加速度センサ４０、車速Ｖを検出する車速センサ４２、ブレーキペダルに対する踏力に対応する状態量としてマスタシリンダ２８内の圧力Ｐm を検出する圧力センサ４４が設けられている。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は車輌の左旋回方向を正としてそれぞれ操舵角、ヨーレート及び横加速度を検出する。
【００７７】
図示の如く、圧力センサ３２FR〜３２RLにより検出されたホイールシリンダ内圧力Ｐwiを示す信号、操舵角センサ３４により検出された操舵角δfを示す信号、ヨーレートセンサ３６により検出されたヨーレートγを示す信号、前後加速度センサ３８により検出された前後加速度Ｇx を示す信号、横加速度センサ４０により検出された横加速度Ｇy を示す信号、車速センサ４２により検出された車速Ｖを示す信号、圧力センサ４４により検出されたマスタシリンダ圧力Ｐm を示す信号は電気式制御装置３０に入力される。尚図には詳細に示されていないが、電気式制御装置３０は例えばＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ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。
【００７８】
電気式制御装置３０は、後述の如く図２乃至図４に示されたフローチャートに従い、車輌の状態量として車体のスリップ角β及びその変化率βd を演算し、目標状態量として目標車体スリップ角βref 及びガード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgを演算し、目標運動量としてハイパスフィルタ処理後の車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytを演算し、車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytを達成するための各輪の目標制動圧Ｐwti を演算し、各輪の制動圧Ｐwiが目標制動圧Ｐwti になるよう油圧フィードバック制御により各輪の制動圧を制御し、これにより車輌の限界領域のみならず非線形領域に於いても車輌の運動を安定化させる。
【００７９】
次に図２乃至図４に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於ける車輌の運動制御について説明する。尚図２に示されたゼネラル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。
【００８０】
まずステップ５０に於いてはホイールシリンダ内圧力Ｐwi等を示す信号の読み込みが行われ、ステップ１００に於いては車輌の状態量として車体のスリップ角β及びその変化率βd が演算される。具体的には、車輌の横加速度Ｇｙと車速及びヨーレートの積Ｖγとの偏差Ｇｙ−Ｖγが積分されることにより車輌の横滑り速度Ｖy が演算され、車輌の前後速度Ｖx （＝車速Ｖ）に対する横滑り速度Ｖy の比Ｖy ／Ｖx として車体のスリップ角βが演算され、スリップ角βの時間微分値としてスリップ角の変化率βdが演算される。
【００８１】
ステップ１５０に於いては図３に示されたフローチャートに従って目標状態量として目標車体スリップ角βref 及びガード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgが演算され、ステップ２００に於いては図４に示されたフローチャートに従って目標運動量としてハイパスフィルタ処理後の車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytが演算される。
【００８２】
ステップ３５０に於いては車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytに基づき上記式（３４）に対応する下記の式（４7）に従って目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa が演算され、上記式（３５）〜（４４）に従って各輪の目標スリップ率Ｓi が演算され、上記式（４６）に対応する下記の式（４８）に従って各輪の目標制動圧Ｐwti が演算される。
【００８３】
【数２６】
0003817922.tif 000027
【００８４】
Ｐwi＝ＦtxiＲti／（μpiＳiＲri）  ……（４８）
【００８５】
ステップ４００に於いては各輪の制動圧Ｐwiが目標制動圧Ｐwti になるよう油圧フィードバック制御により各輪の制動圧が制御される。尚各輪の目標制動圧Ｐwti の演算自体は本発明の要旨をなすものではなく、当技術分野に於いて知られた任意の要領にて行われてよい。
【００８６】
図３に示された目標状態量演算ルーチンのステップ１６０に於いては、操舵角δf 及び車速Ｖに基づき任意の伝達関数Ｇβ(s) ＝βref(s)／δf(s)（例えばＫ(V) を車速の関数である係数とし、τ(V) を車速の関数である時定数とし、ｓをラプラス演算子として、Ｋ(V) ／（τ(V) ｓ＋１））を用いて目標車体スリップ角βref が演算される。
【００８７】
ステップ１７０に於いては操舵角δf 及び目標車体スリップ角βref に基づき上記式（３）に従って目標ヨーレートγref が演算され、ステップ１８０に於いては前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき下記の式（４９）に従って車輌の合成加速度Ｇxyが演算され、合成加速度Ｇxy及び０．１０のうちの小さい方の値として路面の摩擦係数μが演算される。尚路面の摩擦係数μが合成加速度Ｇxy及び０．１０のうちの小さい方の値として演算されるのは、操舵初期の前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy の大きさが小さい状況に於いて後述のステップ１９０によるガード処理が行われることを防止するためである。
【００８８】
Ｇxy＝（Ｇx2＋Ｇy2）1/2  ……（４９）
【００８９】
ステップ１９０に於いては目標ヨーレートγref の絶対値がμ／Ｖ以下であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはガード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgがγref に設定され、否定判別が行われたときにはsign（Ｇy ）を横加速度Ｇy の符号として、ガード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgが下記の式（５０）に従って演算され、しかる後ステップ２００へ進む。
【００９０】
γrefg＝sign（Ｇy ）μ／Ｖ  ……（５０）
【００９１】
また図４に示された目標運動量演算ルーチンのステップ２１０に於いては、車速Ｖに基づき図には示されていないマップより係数Ｋyrが演算されると共に、下記の式（５１）に従ってヨーレート偏差に基づく第一の目標ヨーモーメントＭyrが演算される。
【００９２】
Ｍyr＝Ｋyr（γrefg−γ）  ……（５１）
【００９３】
ステップ２２０に於いては車速Ｖに基づき図には示されていないマップより係数Ｋsaが演算されると共に、Ｋ1 及びＫ2 をそれぞれ正の定数として下記の式（５２）に従って車体スリップ角に基づく第二の目標ヨーモーメントＭsaが演算される。尚スリップ角βの推定精度が十分ではない場合には、目標ヨーモーメントＭsaは下記の式（５３）に従って演算されてもよい。
【００９４】
Ｍsa＝Ｋsa{Ｋ1 βd＋Ｋ2（β−βref）}  ……（５２）
Ｍsa＝Ｋsa（Ｋ1 βd＋Ｋ2β）  ……（５３）
【００９５】
ステップ２３０に於いては下記の式（５４）に従って車輌の限界状態評価量Ａが演算される。尚スリップ角βの推定精度が十分ではない場合には、限界状態評価量Ａは下記の式（５５）に従って演算されてもよい。
【００９６】
Ａ＝|Ｋ1 βd＋Ｋ2（β−βref）|  ……（５４）
Ａ＝|Ｋ1 βd＋Ｋ2 β|  ……（５５）
【００９７】
ステップ２４０に於いては限界状態評価量Ａに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより後述のステップ２５０に於ける目標ヨーモーメントＹＭの演算に於ける重み係数Ｋt が演算される。
【００９８】
ステップ２５０に於いては下記の式（５６）に従って目標ヨーモーメントＹＭが演算され、ステップ２６０に於いては目標ヨーモーメントＹＭがハイパスフィルタ処理されることによりハイパスフィルタ処理後の目標ヨーモーメントＹＭhpが演算される。
【００９９】
ＹＭ＝Ｋt Ｍyr＋（１−Ｋt ）Ｍsa  ……（５６）
【０１００】
ステップ２７０に於いてはハイパスフィルタ処理後の目標ヨーモーメントＹＭhpに基づきＫymx を正の定数として下記の式（５７）に従って目標制動力Ｆymが演算される。
【０１０１】
Ｆym＝Ｋymx ＹＭhp  ……（５７）
【０１０２】
ステップ２８０に於いてはマスタシリンダ圧力Ｐm に基づきＫm を正の定数として下記の式（５８）に従って運転者による要求制動力Ｆdxが演算される。尚要求制動力Ｆdxはマスタシリンダ圧Ｐm に基づき図には示されていないマップより演算されてもよい。
【０１０３】
Ｆdx＝Ｋm Ｐm   ……（５８）
【０１０４】
ステップ２９０に於いては目標制動力Ｆym及び要求制動力Ｆdxのうち大きい方の値が目標前後力Ｆxtに設定される。
【０１０５】
ステップ３００に於いては制動による横力の減少を低減すべく、各輪のスリップ率が０であるときに発生する各輪の横力がブラッシュタイヤモデルの如きタイヤモデルを使用して演算されると共に、それらの総和が目標横力Ｆytに設定され、しかる後ステップ３５０へ進む。
【０１０６】
かくして図示の実施形態によれば、ステップ１００に於いて車輌の状態量として車体のスリップ角β及びその変化率βd が演算され、ステップ１５０に於いて目標状態量として目標車体スリップ角βref 及びガード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgが演算され、ステップ２００に於いて目標運動量としてハイパスフィルタ処理後の車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytが演算され、ステップ３５０に於いて車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytを達成するための各輪の目標制動圧Ｐwti が演算され、ステップ４００に於いて各輪の制動圧Ｐwiが目標制動圧Ｐwti になるよう油圧フィードバック制御により各輪の制動圧が制御される。
【０１０７】
この場合、ハイパスフィルタ処理前の車輌の目標ヨーモーメントＹＭはステップ２５０に於いてヨーレート偏差に基づく第一の目標ヨーモーメントＭyrと車体スリップ角に基づく第二の目標ヨーモーメントＭsaとの重み和として演算され、第一の目標ヨーモーメントＭyrに対する重み係数Ｋt はステップ２４０に於いて限界状態評価量Ａが大きいほど小さくなるよう可変設定され、これにより車体スリップ角β若しくはその変化率βd の大きさが大きいほど第二の目標ヨーモーメントＭsaに対する重み（１−Ｋt ）が大きく設定される。
【０１０８】
従って図示の実施形態によれば、車体スリップ角β若しくはその変化率βd の大きさが大きい限界領域に於ける車輌の挙動の悪化を効果的に防止することができると共に車体スリップ角β若しくはその変化率βdの大きさが小さい非線型領域に於ける車輌の運動制御を適正に行うことができる。
【０１０９】
特に図示の実施形態によれば、限界状態評価量Ａはステップ２３０に於いて式（５４）に従って車体スリップ角の偏差β−βref と車体スリップ角の変化率βd との線形和として又は式（５５）に従って車体スリップ角βと車体スリップ角の変化率βd との線形和として演算されるので、限界状態評価量Ａが車体スリップ角β又はその偏差β−βref又は車体スリップ角の変化率βd のみに基づき演算される場合に比して、限界状態評価量Ａを車輌の実際の状態に応じて適正に演算することができ、これにより車輌の目標ヨーモーメントＹＭを車輌の実際の状態に応じて適正に演算することができる。
【０１１０】
また図示の実施形態によれば、目標ヨーレートγref はステップ１７０に於いて操舵角δf 及び目標車体スリップ角βref に基づき上記式（３）に従って演算され、この目標ヨーレートγref のガード処理値γrefgに基づきステップ２１０に於いて第一の目標ヨーモーメントＭyrが演算され、従って第一及び第二の何れの目標ヨーモーメントも車体スリップ角をベースに演算されるので、限界状態評価量Ａの変化に伴う重み係数Ｋt の変化により車輌の目標ヨーモーメントＹＭが急激に変化することを確実に防止することができる。
【０１１１】
目標ヨーモーメントＹＭがハイパスフィルタ処理されない場合には、例えば高速での定常旋回時等に於いて目標ヨーモーメントＹＭの大きさが比較的長い時間に亘り大きい値になり、そのため比較的長い時間に亘り運動制御が行われるので、運動制御のための制動が比較的長い時間に亘り行われ、そのためブレーキパッドの過熱や過剰な摩耗が生じ易い。
【０１１２】
これに対し図示の実施形態によれば、目標ヨーモーメントＹＭはステップ２６０に於いてハイパスフィルタ処理されることによって低周波成分が除去され、ステップ２７０に於いてハイパスフィルタ処理後の目標ヨーモーメントＹＭhpに基づき目標制動力Ｆymが演算されるので、高速での定常旋回時等に於いて運動制御のための制動が比較的長い時間に亘り行われることに起因するブレーキパッドの過熱や過剰な摩耗を確実に防止することができる。
【０１１３】
また図示の実施形態によれば、ステップ３００に於いて各輪のスリップ率が０であるときに発生する各輪の横力が演算されると共に、それらの総和が目標横力Ｆytに設定され、その横力が達成されるようステップ３５０に於いて各輪の目標制動圧Ｐwti が演算されるので、運動制御に起因する車輌の横力の低下を抑制し、目標横力Ｆytが考慮されない場合に比して車輌の安定性を向上させることができる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
例えば上述の実施形態に於いては、目標ヨーモーメントＹＭは式（５６）に従ってヨーレート偏差に基づく第一の目標ヨーモーメントＭyrと車体スリップ角に基づく第二の目標ヨーモーメントＭsaとの重み和として演算され、重み係数Ｋt は限界状態評価量Ａが大きいほど小さくなるよう可変設定されるようになっているが、目標ヨーモーメントＹＭは限界状態評価量Ａが予め設定された基準値以下のときには第一の目標ヨーモーメントＭyrに設定され、限界状態評価量Ａが基準値を超えるときには第二の目標ヨーモーメントＭsaに設定されてもよい。
【０１１７】
また上述の実施形態に於いては、目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa は上記式（４７）に従って演算されるようになっているが、これらはそれぞれ目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆyt、目標ヨーモーメントＹＭhpに設定されてもよい。
【０１１８】
また上述の実施形態に於いては、車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytを達成するための各輪の目標制動圧Ｐwti が演算され、各輪の制動圧Ｐwiが目標制動圧Ｐwti になるよう油圧フィードバック制御により各輪の制動圧が制御されるようになっているが、車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytを達成するための各輪の目標スリップ率が演算され、各輪のスリップ率が目標スリップ率になるよう車輪速度フィードバック制御により各輪の制動圧が制御されてもよい。
【０１１９】
更に上述の実施形態に於いては、運転者の制動要求量を検出する手段はマスタシリンダ圧Ｐm を検出する圧力センサ４４であるが、ブレーキペダル２６に対する踏力を検出する踏力センサやブレーキペダル２６のストロークを検出するストロークセンサであってもよい。
【０１２０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかである如く、本発明の請求項１の構成によれば、車輌の限界状態評価量の大きさが大きい領域に於ける車輌の挙動の悪化を効果的に防止することができると共に限界状態評価量の大きさが小さい領域に於ける車輌の運動制御を適正に行うことができ、また目標ヨーモーメント、目標前後力、目標横力が達成されるよう各輪の制動圧を制御することができると共に、運動制御に起因する車輌の横力の低下を抑制し、目標横力が考慮されない場合に比して車輌の安定性を向上させることができる。
また請求項２の構成によれば、限界状態評価量の大きさが大きいほど第二の目標ヨーモーメントの重みが大きくなるよう重みが変更されるので、車輌に与えるヨーモーメントを限界状態評価量の大きさに応じて適正に制御することができる。
【０１２１】
また請求項３の構成によれば、操舵角及び車速に基づき目標車体スリップ角が演算され、該目標車体スリップ角に基づき目標ヨーレートが演算され、これにより制御全体がスリップ角ベースの制御に統一されるので、運動制御に段差が生じることを確実に防止することができる。
【０１２２】
また請求項４の構成によれば、目標ヨーモーメントがハイパスフィルタ処理されることにより目標ヨーモーメントの低周波成分が除去されるので、高速での定常旋回時の如く長時間に亘り運動制御が行われることによる悪影響、例えばブレーキパッドの過熱や過剰な摩耗を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車輌の運動制御装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図示の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。
【図３】図２に示されたフローチャートのステップ１５０に於ける目標状態量の演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図２に示されたフローチャートのステップ２００に於ける目標運動量の演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】限界状態評価量Ａと重み係数Ｋt との間の関係を示すグラフである。
【図６】タイヤの発生力Ｆtiがタイヤの横方向に対しなす角度θi 等を示す説明図である。
【図７】スリップ率が０であるときのタイヤのスリップ角βi に対する横力Ｆtyi の関係を示すグラフである。
【図８】スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０FR〜１０RL…車輪
２０…制動装置
２８…マスタシリンダ
３０…電気式制御装置
３２FR〜３２RL…圧力センサ
３４……操舵角センサ
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
４２…車速センサ
４４…圧力センサ
【図１】
0003817922.tif 000028
【図２】
0003817922.tif 000029
【図３】
0003817922.tif 000030
【図４】
0003817922.tif 000031
【図５】
0003817922.tif 000032
【図６】
0003817922.tif 000033
【図７】
0003817922.tif 000034
【図８】
0003817922.tif 000035