JP4892361B2 - 車両の挙動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行中の車両の挙動を制御する車両の挙動制御装置に関する。

従来、車両の挙動制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この挙動制御装置は、車輪速度センサ、操舵角センサ、ヨーレートセンサおよび横加速度センサなどを備えており、これらのセンサの検出信号に基づき、車速、前後輪の操舵角およびヨーレートを算出する。

この挙動制御装置の図３に示す制御処理では、ステップ５で、車速と前後輪の操舵角とヨーレートと車体スリップ角との関係を定義した線形モデルに基づく所定の推定アルゴリズムにより、車体スリップ角および車体スリップ角速度の推定値を算出する。そして、ステップ６，７の判別結果がＹＥＳで、これらの推定値がそれぞれ所定のしきい値を上回ったときには、車両の挙動を制御するために、駆動輪への駆動力および外側の前輪制動力が決定され（ステップ８）、これらの値に基づいて、駆動力制御および外側の前輪制動力制御が実行される（ステップ９）。

特開２０００−１４２３６２号公報

上記従来の車両の挙動制御装置によれば、車体スリップ角および車体スリップ角速度の推定値がそれぞれ所定のしきい値を上回ったときには、車両の挙動を制御するために、駆動輪への駆動力および外側の前輪制動力が決定されるものの、これらの駆動力および前輪制動力がどのように決定されるかについては具体的に示されていない。そのため、駆動力制御および制動力制御の応答性が低い場合には、比較的大きな車体スリップ角が頻繁に発生しているときでも、それを迅速に解消することができず、車両の挙動が不安定になるおそれがある。同じ理由により、運転者のステアリング操作およびアクセル操作などによって要求される車両の挙動と、駆動力制御および制動力制御による車両の挙動制御が互いに干渉することで、運転者に違和感を与えるおそれがあり、その場合には、運転性の低下を招いてしまう。また、車体スリップ角および車体スリップ角速度の推定値と所定のしきい値との比較結果に基づいて、駆動力制御および制動力制御が実行されるので、これらのしきい値の設定が不適切な場合、駆動力制御および制動力制御が必要以上に高い頻度で実行されたり、これとは逆に、実行頻度が低くなり過ぎたりするという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、車両の挙動制御の精度および運転性を向上させることができる車両の挙動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、走行中の車両３の挙動を制御する車両３の挙動制御装置１であって、車両３における車体スリップ角βを検出する車体スリップ角検出手段（ＥＣＵ２、イメージセンサ２０、ステップ２）と、車体スリップ角βの目標となる目標スリップ角βｒ（目標スリップ角のフィルタ値βｆ）を設定する目標スリップ角設定手段（ＥＣＵ２、ステップ３）と、検出された車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに収束させるように、所定の応答指定型制御アルゴリズム［式（１）〜（２），（６）〜（１２）］を用いて、車両３の挙動を制御するための制御入力（目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄ）を算出する制御入力算出手段（ＥＣＵ２、ステップ４）と、を備え、制御入力算出手段は、車体スリップ角βの目標スリップ角βｒへの収束速度を、車体スリップ角βに応じて設定する収束速度設定手段（ＥＣＵ２、ステップ３１〜３５）を有し、収束速度設定手段は、所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、車体スリップ角βと目標スリップ角βｒ（目標スリップ角のフィルタ値βｆ）との偏差（追従誤差Ｅβ）の値０への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータ（切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥ）を、車体スリップ角βに応じて設定する（ステップ３１〜３５）ことを特徴とする。

この車両の挙動制御装置によれば、車両の挙動を制御するための制御入力が、車体スリップ角を目標スリップ角に収束させるように、所定の応答指定型制御アルゴリズムを用いて算出されるとともに、車体スリップ角の目標スリップ角への収束速度が、車体スリップ角に応じて設定されるので、車体スリップ角を、その大小に応じた適切な収束速度で目標スリップ角に収束させることができ、それにより、車両の挙動制御の精度を向上させることができる。さらに、所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、車体スリップ角と目標スリップ角との偏差の値０への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータが、車体スリップ角に応じて設定される。この場合、応答指定型制御アルゴリズムは、車体スリップ角と目標スリップ角との偏差の値０への収束速度および収束挙動を、応答指定パラメータの設定により自在に指定することができるという特性を備えているので、そのような応答指定パラメータを車体スリップ角に応じて設定することにより、車体スリップ角を、その大小に応じた適切な収束速度で目標スリップ角に確実に収束させることができる（なお、本明細書における「車体スリップ角の検出」は、車体スリップ角を、センサで直接的に検出することに限らず、算出または推定することも含む）。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両３の挙動制御装置１において、収束速度設定手段は、応答指定パラメータ（切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥ）を、車体スリップ角βの絶対値が目標スリップ角βｒ（目標スリップ角のフィルタ値βｆ）の絶対値以上のとき（ステップ３１の判別結果がＹＥＳのとき）には、目標スリップ角βｒの絶対値未満のとき（ステップ３１の判別結果がＮＯのとき）よりも収束速度が速くなるように設定する（ステップ３２）ことを特徴とする。

この車両の挙動制御装置によれば、応答指定パラメータが、車体スリップ角の絶対値が目標スリップ角の絶対値以上のときには、目標スリップ角の絶対値未満のときよりも収束速度が速くなるように設定されるので、車体スリップ角を、その絶対値が大きいときには絶対値が小さいときよりも迅速に目標スリップ角に収束させることができ、それにより、車両の挙動制御の精度をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の車両３の挙動制御装置１において、収束速度設定手段は、応答指定パラメータ（切換関数ー設定パラメータＶＰＯＬＥ）を、車体スリップ角βの絶対値が目標スリップ角βｒ（目標スリップ角のフィルタ値βｆ）の絶対値から所定値αを減算した値（βｆ−α）以下であるときには、収束速度がほぼ値０になるように設定する（ステップ３５）ことを特徴とする。

この車両の挙動制御装置によれば、車体スリップ角の絶対値が目標スリップ角の絶対値から所定値を減算した値以下であるときには、収束速度がほぼ値０になるように応答指定パラメータが設定されるので、車体スリップ角の絶対値が目標スリップ角の絶対値よりも所定値以上小さい領域、すなわち車両の挙動が比較的安定している領域では、車体スリップ角を目標スリップ角に収束させるような車両の挙動制御が実行されない状態となる。それにより、運転者のステアリング操作およびアクセル操作などによって要求される車両の挙動と、車両の挙動制御とが互いに干渉することがなくなり、運転者の違和感を回避することができる。その結果、車両の運転性を向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の車両３の挙動制御装置１において、目標スリップ角設定手段は、車体スリップ角βの絶対値が目標スリップ角βｒの絶対値以上になった頻度に応じて、目標スリップ角βｒを補正する目標スリップ角補正手段（ＥＣＵ２、ステップ１９〜２１）を有することを特徴とする。

この車両の挙動制御装置によれば、車体スリップ角の絶対値が目標スリップ角の絶対値以上になった頻度に応じて、目標スリップ角が補正されるので、車両の挙動制御を過不足なく適切な頻度で実行することができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の車両３の挙動制御装置１において、目標スリップ角補正手段は、所定期間（ΔＴ×ｍに相当する期間）内において、車体スリップ角βの絶対値が目標スリップ角βｒの絶対値以上になった回数（スリップ回数Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ）が所定回数ＳＲＥＦ以上のときには、目標スリップ角βｒをその絶対値が減少するように補正する（ステップ２０）とともに、回数が所定回数未満のときには、目標スリップ角βｒをその絶対値が増大するように補正する（ステップ２１）ことを特徴とする。

この車両の挙動制御装置によれば、所定期間内において、車体スリップ角の絶対値が目標スリップ角の絶対値以上になった回数と所定回数との比較結果に基づいて、目標スリップ角が減少または増大するように補正されるので、これらの所定期間および所定回数を適切に設定することにより、車両の挙動制御の実行・中止が頻繁に切り換わるのを回避しながら、車両の挙動制御を過不足なく適切な頻度で実行することができる。その結果、車両の挙動制御の精度および運転性をさらに向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る車両の挙動制御装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の挙動制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、車両３の挙動制御処理などを実行する。

この車両３は、ＦＲ方式のものであり、車体の前側に搭載されたエンジン４と、遊動輪としての左右の前輪５，５と、駆動輪としての左右の後輪６，６を備えている。この車両３では、エンジン４の動力が、プロペラシャフト７、差動ギヤ機構８および左右のドライブシャフト９，９などを介して、左右の後輪６，６に伝達される。

また、車両３には、複数のイメージセンサ２０および４つの車輪速センサ２１が設けられている（いずれも１つのみ図示）。各イメージセンサ２０（車体スリップ角検出手段）は、例えばＣＣＤなどで構成されており、車体と路面との相対的な関係を表す画像データＩｍａｇｅを、検出信号としてＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、イメージセンサ２０の検出信号の画像データＩｍａｇｅに基づいて、所定の算出アルゴリズムにより、車体スリップ角βを算出する。

この場合、図２に示すように、実際の車体スリップ角β’は、車体の中心線と車両３の進行方向（旋回円の接戦方向）との間の相対的な角度を表すものであり、左右のコーナで正負の符号が切り換わるものであるが、本実施形態では、後述する挙動制御処理での演算負荷の低減を目的として、実際の車体スリップ角β’の絶対値｜β’｜を車体スリップ角βとして用いる。

一方、４つの車輪速センサ２１の各々は、対応する車輪の回転速度を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの車輪速センサ２１の検出信号に基づいて、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔおよび車速ＶＰなどを算出する。この場合、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔは、左右の後輪速度の平均値として算出され、車速ＶＰは、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔと、非駆動輪速（左右の前輪速度の平均値）との平均値として算出される。

また、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述したセンサ２０，２１の検出信号などに応じて、各種の制御処理を実行する。具体的には、以下に述べるように、車両３の挙動制御処理を実行するとともに、エンジン４の燃料噴射制御処理、吸入空気量制御処理および点火時期制御処理などを実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、車体スリップ角検出手段、目標スリップ角設定手段、制御入力算出手段、収束速度設定手段および目標スリップ角補正手段に相当する。

次に、図３を参照しながら、本実施形態の挙動制御装置１について説明する。同図に示すように、この挙動制御装置１は、車体スリップ角コントローラ３０および駆動輪速コントローラ５０を備えており、これらのコントローラ３０，５０はいずれも、具体的にはＥＣＵ２で構成されている。

まず、車体スリップ角コントローラ３０について説明する。この車体スリップ角コントローラ３０は、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔの目標となる目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄを算出するものであり、この目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄ（制御入力）は、具体的には、以下に述べるように、パラメータスケジューラと、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムと、適応外乱オブザーバとを組み合わせたアルゴリズム［式（１）〜（１２）］により、車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに収束させるための値として算出される。

図４に示すように、車体スリップ角コントローラ３０は、目標スリップ角算出部３１、目標値フィルタ３２、車体スリップ角算出部３３、減算器３４、パラメータスケジューラ３５、切換関数算出部３６、到達則入力算出部３７、非線形入力算出部３８、適応外乱オブザーバ３９および加算器４０を備えている。

なお、以下の数式において、記号（ｋ）付きの各離散データは、後述する所定の制御周期ΔＴでサンプリングまたは算出されたデータであることを示しており、記号ｋは各離散データの算出（またはサンプリング）サイクルの順番を表している。例えば、記号ｋは今回の制御タイミングで算出（またはサンプリング）された値であることを、記号ｋ−１は前回の制御タイミングで算出（またはサンプリング）された値であることをそれぞれ示している。この点は、以下の離散データにおいても同様である。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｋ）を適宜省略する。

まず、目標スリップ角算出部３１では、所定期間内にβ≧βｒが成立した回数に基づいて、後述する手法により、目標スリップ角βｒが算出される。

次いで、目標値フィルタ３２では、下式（１）に示す１次遅れフィルタアルゴリズムにより、目標スリップ角のフィルタ値βｆが算出される。なお、式（１）のＫＡは、所定のフィルタ係数であり、−１＜ＫＡ＜０が成立するように設定される。

一方、車体スリップ角算出部３３では、イメージセンサ２０の検出信号の画像データＩｍａｇｅに基づいて、所定の算出アルゴリズムにより、車体スリップ角βが算出される。

また、減算器３４では、下式（２）により、追従誤差Ｅβ（偏差）が算出される。

さらに、パラメータスケジューラ３５では、目標スリップ角のフィルタ値βｆおよび車体スリップ角βに基づき、下式（３）〜（５）により、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥ（応答指定パラメータ）が算出される。ここで、下式（３）のＶＰＯＬＥ１は、値０に近い負の所定値（例えば−０．１）であり、式（４）のαは正の所定値である。

以上の式（３）〜（５）により、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥは、車体スリップ角βとフィルタ値βｆの関係に基づいて、図５に示すような値として算出される。なお、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを、所定値ＶＰＯＬＥ１と値−１との間で瞬間的に切り換えてもよい場合には、αを値０に設定してもよい。

そして、切換関数算出部３６では、追従誤差Ｅβおよび切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを用いて、下式（６）により、切換関数σが算出される。

一方、到達則入力算出部３７では、下式（７）により、到達則入力Ｕｒｃｈが算出される。なお、下式（７）のＫｒｃｈは、一定値の到達則ゲインである。

また、非線形入力算出部３８では、下式（８）により、非線形入力Ｕｎｌが算出される。

ここで、上式（８）のＫｎｌは、一定値の非線形ゲインである。また、式（８）のｓｇｎ（σ(ｋ)）は符号関数であり、その値は、σ(ｋ)≧０のときにはｓｇｎ（σ(ｋ)）＝１となり、σ(ｋ)＜０のときにはｓｇｎ（σ(ｋ)）＝−１となるように設定される（なお、σ(ｋ)＝０のときに、ｓｇｎ（σ(ｋ)）＝０となるように設定してもよい）。

さらに、適応外乱オブザーバ３９では、下式（９）〜（１１）に示す固定ゲイン式の同定アルゴリズムにより、外乱推定値Ｕｌｓが算出される。

上式（９）のσ＿ｈａｔは、切換関数の推定値であり、式（１０）のＥ＿ｓｉｇは、推定誤差を表している。また、式（１１）のＰは、一定値の同定ゲインである。

そして、加算器４０では、最終的に、下式（１２）により、目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄが算出される。

以上の式（１）〜（１２）の制御アルゴリズムは、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムを含んでおり、この目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムは、フィルタ係数ＫＡの設定値により、フィルタ値βｆの目標スリップ角βｒへの追従特性を決定できるとともに、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥの設定値により、車体スリップ角βのフィルタ値βｆへの収束速度および収束挙動を決定できるという特性を備えている。したがって、式（１）〜（１２）の制御アルゴリズムでは、車体スリップ角βの目標スリップ角βｒへの収束速度および収束挙動が、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥの値によって決定されることになる。

より具体的には、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが負値でかつ値０に近いほど、車体スリップ角βの目標スリップ角βｒへの収束速度が速くなり、一方、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが負値でかつ値−１に近いほど、車体スリップ角βの目標スリップ角βｒへの収束速度が遅くなる。特に、ＶＰＯＬＥ＝−１のときには、車体スリップ角βの目標スリップ角βｒへの収束速度がほぼ値０になる。したがって、目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄは、βｆ≦βのときには、車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに迅速に収束させるような値として算出されるとともに、β≦βｆ−αのときには、車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに収束させないような値として算出される。

次に、前述した駆動輪速コントローラ５０では、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔが目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄに収束するように、エンジントルクＴｒｑが算出される。この駆動輪速コントローラ５０では、エンジントルクＴｒｑの具体的な算出手法として、本出願人が特願２００６−２７７３１９号で提案したものと同じ手法が用いられるので、その説明はここでは省略する。

以上のように、エンジントルクＴｒｑが算出されると、ＥＣＵ２により、このエンジントルクＴｒｑが得られるように、エンジン４の燃料噴射量、吸入空気量および点火時期などが制御される。その結果、車体スリップ角βが目標スリップ角βｒに収束するように制御される。

次に、図６を参照しながら、ＥＣＵ２により前述した制御周期ΔＴで実行される挙動制御処理について説明する。なお、以下の説明において算出される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。

この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、走行フラグＦ＿ＲＵＮが「１」であるか否かを判別する。この走行フラグＦ＿ＲＵＮは、車両３が走行中であるときには「１」に、停車中であるときには「０」にそれぞれ設定される。このステップ１の判別結果がＮＯで、停車中であるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、車両３が走行中であるときには、ステップ２に進み、車体スリップ角βを算出する。具体的には、車体スリップ角βは、前述したように、イメージセンサ２０の検出信号の画像データＩｍａｇｅに基づいて、所定の算出アルゴリズムにより算出される。

次いで、ステップ３で、目標スリップ角βｒを算出する。この算出処理は、具体的には、図７に示すように実行される。まず、ステップ１０で、ＲＡＭに記憶されている目標スリップ角の次回値βｒＮを今回値βｒとして設定する。なお、目標スリップ角の次回値βｒＮの初期値は、正の所定値に設定される。

次いで、ステップ１１に進み、上記ステップ２で算出した車体スリップ角βが、目標スリップ角βｒ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、車両３のスリップ量が所定値未満のときには、ステップ１２に進み、スリップ値Ｃｓｌｉｐを値０に設定する。

一方、ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、車両３のスリップ量が所定値以上のときには、ステップ１３に進み、スリップ値Ｃｓｌｉｐを値１に設定する。

次いで、ステップ１４で、カウンタ値ＣＴを、その前回値ＣＴＺに値１を加算した値に設定する。すなわち、カウンタ値ＣＴを値１インクリメントする。なお、カウンタの前回値ＣＴＺの初期値は値０に設定される。

次に、ステップ１５に進み、カウンタ値ＣＴが所定値ＣＴＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ１６に進み、目標スリップ角の次回値βｒＮを今回値βｒに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１５の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１７で、カウンタ値ＣＴを値０にリセットする。次いで、ステップ１８に進み、スリップ回数Ｓ＿Ｃｓｌｉｐを算出する。このスリップ回数Ｓ＿Ｃｓｌｉｐは、今回以前のｍ（ｍは２以上の整数）回の制御タイミングでそれぞれ算出されたｍ個のスリップ値Ｃｓｌｉｐの総和として算出される。

次いで、ステップ１９に進み、スリップ回数Ｓ＿Ｃｓｌｉｐが所定回数ＳＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、車両３のスリップ量が所定値以上となる頻度が高いと判定して、ステップ２０に進み、目標スリップ角の次回値βｒＮを、今回値βｒから所定の補正項Ｄβを減算した値βｒ−Ｄβに設定した後、本処理を終了する。この補正項Ｄβは、正の所定値に設定される。

一方、ステップ１９の判別結果がＮＯのときには、車両３のスリップ量が所定値以上となる頻度が低いと判定して、ステップ２１に進み、目標スリップ角の次回値βｒＮを、今回値βｒに補正項Ｄβを加算した値βｒ＋Ｄβに設定した後、本処理を終了する。

以上のように、この目標スリップ角βｒの算出処理では、Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ≧ＳＲＥＦが成立したとき、すなわち、所定期間（ΔＴ×ｍに相当する期間）中において、車体スリップ角βが目標スリップ角βｒ以上となった頻度が高く、車両３のスリップの発生頻度が高いときには、目標スリップ角βｒが補正項Ｄβ分減少するように設定される。それにより、後述する駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔの算出処理において、追従誤差Ｅβが一時的に増大しやすい状態となることで、２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、車体スリップ角βが目標スリップ角βｒに迅速に収束するように制御される。

図６に戻り、ステップ３で以上のように目標スリップ角βｒを算出した後、ステップ４に進み、目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄを算出する。この算出処理は、具体的には、図８に示すように実行される。

まず、ステップ３０で、前述した式（１）により、目標スリップ角のフィルタ値βｆを算出する。次いで、ステップ３１に進み、車体スリップ角βがフィルタ値βｆ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、βｆ≦βのときには、ステップ３２に進み、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを所定値ＶＰＯＬＥ１に設定する。

一方、ステップ３１の判別結果がＮＯのときには、ステップ３３に進み、車体スリップ角βが、フィルタ値βｆから所定値αを減算した値βｆ−α以下であるか否かを判別する。

この判別結果がＮＯで、βｆ−α＜β＜βｆのときには、ステップ３４に進み、前述した式（４）により、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを算出する。

一方、ステップ３３の判別結果がＹＥＳで、β≦βｆ−αのときには、ステップ３５に進み、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを値−１に設定する。

ステップ３２，３４，３５のいずれかに続くステップ３６で、前述した式（２）により、追従誤差Ｅβを算出する。

次いで、ステップ３７で、前述した式（６）により、切換関数σを算出する。その後、ステップ３８で、前述した式（７）により、到達則入力Ｕｒｃｈを算出する。

ステップ３８に続くステップ３９で、前述した式（８）により、非線形入力Ｕｎｌを算出し、その後、ステップ４０で、前述した式（９）〜（１１）により、外乱推定値Ｕｌｓを算出する。

次に、ステップ４１で、前述した式（１２）により、目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄを算出した後、本処理を終了する。

図６に戻り、ステップ４で以上のように目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄを算出した後、ステップ５に進み、前述した算出手法により、エンジントルクＴｒｑを算出する。その後、本処理を終了する。以上のように、エンジントルクＴｒｑが算出されると、前述したように、このエンジントルクＴｒｑが得られるように、エンジン４の燃料噴射量、吸入空気量および点火時期などが制御される。その結果、車体スリップ角βが目標スリップ角βｒに収束するように制御される。

次に、以上のように構成された本実施形態の挙動制御装置１による車両３の挙動制御結果について説明する。図９は、挙動制御装置１による制御結果の一例を示している。なお、同図では、理解の容易化のために、車体スリップ角βに代えて、実際の車体スリップ角β’が示されているとともに、β’が負値のときの参照のために、目標スリップ角の負値−βｒが破線で示されている。また、同図において、時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４、およびｔ４〜ｔ５の期間がそれぞれ、前述したΔＴ×ｍの期間に相当する。

同図に示すように、挙動制御処理の実行中、ｔ１〜ｔ２の期間において、β’≧βｒすなわちβ≧βｒとなる状態が頻発することにより、Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ≧ＳＲＥＦが成立すると、時刻ｔ２で、目標スリップ角の次回値βｒＮすなわち目標スリップ角βｒが、今回値βｒから補正項Ｄβを減算した値βｒ−Ｄβに設定される。次いで、ｔ２〜ｔ３の期間でも、β≧βｒとなる状態が頻発し、Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ≧ＳＲＥＦが成立すると、時刻ｔ３で、目標スリップ角βｒが、今回値βｒから補正項Ｄβを減算した値βｒ−Ｄβに設定される。

そして、時刻ｔ３以降、β’＜βｒすなわちβ＜βｒとなる状態が継続することにより、Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ＜ＳＲＥＦが成立すると、時刻ｔ４で、目標スリップ角βｒが、今回値βｒに補正項Ｄβを加算した値βｒ＋Ｄβに設定される。そして、ｔ４〜ｔ５の期間でも、β＜βｒとなる状態が継続することで、Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ＜ＳＲＥＦが成立すると、時刻ｔ５で、目標スリップ角βｒが、今回値βｒに補正項Ｄβを加算した値βｒ＋Ｄβに設定される。

以上のように、本実施形態の挙動制御装置１によれば、目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄが、適応外乱オブザーバと目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムとを組み合わせたアルゴリズム［式（１）〜（２），（６）〜（１２）］により、車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに収束させるように算出されるとともに、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにおける切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが、車体スリップ角βと目標スリップ角のフィルタ値βｆとの比較結果に基づいて設定される［式（３）〜（５）］。さらに、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔが目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄに収束するように、エンジントルクＴｒｑが算出されるとともに、このエンジントルクＴｒｑが得られるように、車両３のエンジン４の運転状態が制御される。以上により、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが値−１に設定されていない限り、車体スリップ角βが目標スリップ角βｒに収束するように制御される。

前述したように、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムでは、追従誤差Ｅβの値０への収束速度および収束挙動、すなわち車体スリップ角βの目標スリップ角βｒへの収束速度および収束挙動を、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥの設定値によって自在に指定することができるので、そのような切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを車体スリップ角βに応じて設定することにより、車体スリップ角βを、その大小に応じた適切な収束速度で目標スリップ角βｒに確実に収束させることができる。特に、βｆ≦βのとき、すなわち車体スリップ角βの値が大きい領域にあるときには、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが値０に近い負値ＶＰＯＬＥ１に設定されるので、車体スリップ角βの値が大きい領域にあるときには、車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに迅速に収束させることができる。

一方、β≦βｆ−αのときには、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが値−１に設定されるので、車体スリップ角βが小さく、車両の挙動が比較的安定している領域では、車両の挙動制御が実行されない状態となる。それにより、運転者のステアリング操作およびアクセル操作などによって要求される車両の挙動と、車両の挙動制御とが互いに干渉することがなくなり、運転者の違和感を回避することができる。その結果、車両の運転性を向上させることができる。

また、所定期間（ΔＴ×ｍに相当する期間）内において、スリップ（β≧βｒ）の発生回数であるスリップ回数Ｓ＿Ｃｓｌｉｐが所定回数ＳＲＥＦ以上であるときには、目標スリップ角の次回値βｒＮが、今回値βｒから補正項Ｄβを減算した値βｒ−Ｄβに設定される。一方、Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ＜ＳＲＥＦであるときには、目標スリップ角の次回値βｒＮが、今回値βｒに補正項Ｄβを加算した値βｒ＋Ｄβに設定される。すなわち、スリップの有無に応じて、目標スリップ角βｒが減少または増大するように補正されるので、これらの所定期間および補正項Ｄβを適切に設定することにより、車両の挙動制御の実行・中止が頻繁に切り換わるのを回避しながら、車両の挙動制御を過不足なく適切な頻度で実行することができる。その結果、車両の挙動制御の精度および運転性をさらに向上させることができる。

なお、実施形態は、制御アルゴリズムにおいて、車体スリップ角βとして、実際の車体スリップ角β’の絶対値｜β’｜を用いた例であるが、実際の車体スリップ角β’をそのまま車体スリップ角として用いてもよい。その場合、前述したパラメータスケジューラ３５での切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥの算出において、β’≧０のときには、前述した式（３）〜（５）の「β」を「β’」に置き換えた式を用い、β’＜０のときには、目標スリップ角βｒを負値として算出するとともに、下式（１３）〜（１５）を用いればよい。

以上の式（１３）〜（１５）を用いた場合、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥは、実際の車体スリップ角β’が負値であるときには、図１０に示すように算出される。

また、本実施形態は、車体スリップ角βを、イメージセンサ２０の検出信号の画像データＩｍａｇｅに基づいて、所定の算出アルゴリズムにより算出した例であるが、本願発明の車体スリップ角の算出手法はこれに限らず、車体スリップ角を算出できるものであればよい。例えば、車体の速度を検出するセンサを用いて、図１１における車体の横速度Ｖｓｓ、前進速度Ｖｆｗおよび車速ＶＰを算出した後、これらの速度に基づいて、実際の車体スリップ角β’を算出してもよい。さらに、前述した特許文献１と同じ算出手法により、車体スリップ角を算出してもよい。

さらに、実施形態は、車体スリップ角βが目標スリップ角βｒに収束するように、目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄを算出し、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔがこの目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄになるように、エンジントルクＴｒｑを算出することにより、車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに収束させるように制御した例であるが、本願発明の車両の挙動制御装置の制御手法はこれに限らず、車体スリップ角βを目標スリップ角βｒに収束させるように制御できるものであればよい。

例えば、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔが目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄになるように、ブレーキ制動力を制御するように構成してもよい。さらに、駆動輪速Ｗｓ＿ａｃｔが目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄになるように、ブレーキ制動力およびエンジントルクの双方を制御するように構成してもよい。また、実施形態の制御アルゴリズム式（１）〜（１２）に代えて、ＰＩＤ制御アルゴリズムなどのフィードバック制御アルゴリズムを用いて、車体スリップ角βが目標スリップ角βｒに収束するように、エンジントルクＴｒｑを算出してもよい。

また、実施形態は、応答指定型制御アルゴリズムとして、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムを用いた例であるが、本願発明の応答指定型制御アルゴリズムはこれに限らず、車体スリップ角の目標スリップ角への収束速度を指定可能な応答指定型制御アルゴリズムであればよい。

例えば、実施形態の目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムに代えて、目標スリップ角のフィルタ値βｆを用いることなく、目標スリップ角βｒをそのまま用いる一般的なスライディングモード制御アルゴリズムを用いてもよい。その場合には、式（１）を省略し、式（２）〜（５）における「βｆ」を、「βｒ」に置き換えた式と、式（６）〜（１２）とを用いればよい。このようにした場合でも、実施形態の挙動制御装置１と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、応答指定型制御アルゴリズムとして、バックステッピング制御アルゴリズムを用いてもよい。

また、実施形態は、本発明の挙動制御装置をＦＲ方式の車両に適用した例であるが、本発明の挙動制御装置を全輪駆動方式の車両に適用してもよい。

本願発明の一実施形態に係る挙動制御装置およびこれを適用した車両の概略構成を示す図である。 車体スリップ角を説明するための模式図である。 挙動制御装置の概略構成を示すブロック図である。 車体スリップ角コントローラの概略構成を示すブロック図である。 パラメータスケジューラにおける切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥの算出結果を示す図である。 挙動制御処理を示すフローチャートである。 目標スリップ角βｒの算出処理を示すフローチャートである。 目標車輪速Ｗｓ＿ｃｍｄの算出処理を示すフローチャートである。 挙動制御装置による制御結果の一例を示すタイミングチャートである。 実際の車体スリップ角β’を用いた場合の、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥの算出結果を示す図である。 実際の車体スリップ角β’の他の算出手法を説明するための図である。

符号の説明

１ 挙動制御装置
２ ＥＣＵ（車体スリップ角検出手段、目標スリップ角設定手段、制御入力算出手段
、収束速度設定手段、目標スリップ角補正手段）
３ 車両
２０ イメージセンサ（車体スリップ角検出手段）
β 車体スリップ角
βｒ 目標スリップ角
βｆ 目標スリップ角のフィルタ値（目標スリップ角）
α 所定値
Ｅβ 追従誤差（偏差）
ＶＰＯＬＥ 切換関数設定パラメータ（応答指定パラメータ）
Ｗｓ＿ｃｍｄ 目標車輪速（制御入力）
Ｓ＿Ｃｓｌｉｐ スリップ回数（車体スリップ角の絶対値が目標スリップ角の絶対値以上
になった回数）
ＳＲＥＦ 所定回数

Claims (5)

1. 走行中の車両の挙動を制御する車両の挙動制御装置であって、
   当該車両における車体スリップ角を検出する車体スリップ角検出手段と、
   当該車体スリップ角の目標となる目標スリップ角を設定する目標スリップ角設定手段と、
   前記検出された車体スリップ角を前記目標スリップ角に収束させるように、所定の応答指定型制御アルゴリズムを用いて、前記車両の挙動を制御するための制御入力を算出する制御入力算出手段と、
   を備え、
   当該制御入力算出手段は、前記車体スリップ角の前記目標スリップ角への収束速度を、前記車体スリップ角に応じて設定する収束速度設定手段を有し、
   当該収束速度設定手段は、前記所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、前記車体スリップ角と前記目標スリップ角との偏差の値０への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータを、前記車体スリップ角に応じて設定することを特徴とする車両の挙動制御装置。
2. 前記収束速度設定手段は、前記応答指定パラメータを、前記車体スリップ角の絶対値が前記目標スリップ角の絶対値以上のときには、当該目標スリップ角の絶対値未満のときよりも前記収束速度が速くなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の挙動制御装置。
3. 前記収束速度設定手段は、前記応答指定パラメータを、前記車体スリップ角の絶対値が前記目標スリップ角の絶対値から所定値を減算した値以下であるときには、前記収束速度がほぼ値０になるように設定することを特徴とする請求項２に記載の車両の挙動制御装置。
4. 前記目標スリップ角設定手段は、前記車体スリップ角の絶対値が前記目標スリップ角の絶対値以上になった頻度に応じて、当該目標スリップ角を補正する目標スリップ角補正手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の挙動制御装置。
5. 前記目標スリップ角補正手段は、所定期間内において、前記車体スリップ角の絶対値が前記目標スリップ角の絶対値以上になった回数が所定回数以上のときには、前記目標スリップ角をその絶対値が減少するように補正するとともに、当該回数が所定回数未満のときには、前記目標スリップ角をその絶対値が増大するように補正することを特徴とする請求項４に記載の車両の挙動制御装置。

Images