JP4998758B2

JP4998758B2 - 車両統合制御装置

Info

Publication number: JP4998758B2
Application number: JP2010123402A
Authority: JP
Inventors: 龍也願海; 洋一久米村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2010241430A

Description

本発明は、自動車等の車両において、各車輪の制動装置の制動力、減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力及び懸架ばねのばね力を制御することによって、走行安定性を確保する車両統合制御装置に関するものである。

従来、操舵角センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等の各種センサからの信号に基づいて、アンダーステア、オーバーステア等の車両の走行状態を演算し、演算した走行状態に応じて、自動的に各車輪独立に制動力を加えることによって、旋回モーメント及び減速力を制御して、旋回安定性やコーストレース性を確保するようにした車両安定性制御装置が知られている。

また、各車輪の懸架装置に装着された減衰力調整式油圧緩衝器の減衰特性及びエアサスペンション装置等の懸架ばねのばね力を車両走行状態に応じて適宜調整することにより、操縦安定性及び乗り心地を向上させるようにしたサスペンション制御装置が知られている。

上述の車両安定性制御装置とサスペンション制御装置とを組み合わせた場合、従来は、車両安定性制御装置の作動中には、全ての車輪の減衰力調整式油圧緩衝器の伸び側及び縮み側の減衰力、並びに、ばね力を大きくすることにより、車両の姿勢変化を抑制して、走行安定性を高めるようにしている。

しかしながら、上記従来の車両安定性制御装置の作動中に、全ての車輪の伸び側及び縮み側の減衰力、並びに、ばね力を共に大きくするように制御するものでは、各車輪の制動状態にかかわらず、単に車両の姿勢変化を抑えているに過ぎず、路面の不規則な凹凸により、凹凸通過時には車輪が路面から浮き上がる場合があり、必ずしも実際の車両走行状態に対して、最適な制御がなされているとはいえない。そこで、本出願人は、特許文献１に記載されているように、車両安定性制御装置の作動に対して、各車輪の減衰力を最適に制御することにより、車両安定性制御装置による制御効果を高める技術を開示している。

特開２００３−１１６３５公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、車両安定性制御装置及びサスペンション制御装置の制御を統合して、各車輪の制動状態に応じて、減衰力調整式油圧緩衝器の伸び側及び縮み側で最適な減衰力を発生させ、さらに、エアサスペンション等の懸架ばねのばね力を最適に調整することにより、車両の走行安定性を向上させるようにした車両統合制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る車両統合制御装置は、車両の走行状態に応じて、各車輪を制動制御することによって車両の操縦安定性を制御する車両安定性制御装置と、各車輪に対応する減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力を調整する減衰力調整手段と、各車輪に対応する懸架ばねのばね力を調整するばね力調整手段とを備え、前記車両が旋回中のオーバーステア時に旋回外側の前輪に制動力を加えるように前記車両安定性制御装置が作動したとき、前記制動力が加えられた車両の旋回外側の前輪に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側の減衰力を大きくすると共に懸架ばねのばね力を小さくするように前記減衰力調整手段及び前記ばね力調整手段を制御することを特徴とする。

本発明に係る車両統合制御装置によれば、オーバーステア時に車両安定性制御装置の作動によって制動制御された車両の旋回外側の前輪に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を大きくすると共に懸架ばねのばね力を小さくすることにより、車両安定性制御装置の作動によって制動制御された車両の旋回外側の前輪の接地荷重を大きくすることができ、効果的に車両安定性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両統合制御装置の制御を示す説明図である。図１の制御のフローチャートである。本発明の第１実施形態に係る車両統合制御装置における図２のフローチャートのサブルーチンを示す図である。本発明の第３実施形態に係る車両統合制御装置の制御を示す説明図である。本発明の第３実施形態に係る車両統合制御装置における図２のフローチャートのサブルーチンを示す図である。本発明の第２実施形態に係る車両統合制御装置における図２のフローチャートのサブルーチンを示す図である。本発明の第４実施形態に係る車両統合制御装置における図２のフローチャートのサブルーチンを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の第１実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。本実施形態に係る自動車は、車両安定性制御装置及びサスペンション制御装置（減衰力調整手段、ばね力調整手段）を統合した車両統合制御装置を備えている。

車両安定性制御装置は、操舵角センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、車輪速度センサ等の各種センサからの信号に基づいて車両の走行状態を演算して、前輪横滑りによるアンダーステア（操舵角に対して車両が旋回方向の外側に向く傾向にある状態）または後輪横滑りによるオーバーステア（操舵角に対して車両が旋回方向の内側に向く傾向にある状態）の発生を検知する。そして、車両の走行状態に応じて、車両を安定状態に復帰させるために各車輪に必要な制動力を演算し、この演算結果に基づいてブレーキ油圧制御装置を作動させて、各車輪独立に制動制御する（制動力を加える）ことにより、車両の旋回モーメント及び減速力を制御して、旋回安定性及びコーストレース性を確保する。

このとき、図１（Ａ）に示すように、オーバーステア時には、車両１の旋回外側の前輪３に制動力Ｆ₁を加えて、車両１に旋回外向きのモーメントを発生させることによって車両の安定性を確保することができる。このとき、旋回外側の後輪５に小さい制動力を加えることによっても旋回外向きのモーメントを生じることから、必要に応じて後輪５に小さい制動力を加えてもよい。一方、図１（Ｂ）に示すように、アンダーステア時には、車両１の旋回内側の後輪４に制動力Ｆ₂を加えて、車両１に旋回内向きのモーメントを発生させるとともに、旋回外側の前後輪３，５に適度な制動力Ｆ₃，Ｆ₄を加えて、コーナリングフォース限界で旋回可能な車速まで車両１を減速させることによって車両１の安定性を確保することができる。なお、図１において、矢印Ｄは旋回方向（左旋回）を示す。

サスペンション制御装置は、各車輪に減衰力調整式油圧緩衝器及びエアサスペンション等のばね力を調整可能な懸架ばねを装着し、加速度センサ、ブレーキセンサ、車高センサ、操舵角センサ等の各種センサからの信号に基づいて、車両の走行状態を検出し、走行状態に応じて各車輪に対する減衰力及びばね力を調整することにより、車両の姿勢変化及び振動を制御して操縦安定性及び乗り心地を向上させる。

車両統合制御装置は、車両安定性制御装置及びサスペンション制御装置を次のように統合制御する。車両安定性制御装置の作動によって制動力が加えられた車輪に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を大きくすると共に伸び側減衰力を小さくし、かつ、懸架ばねのばね力を小さくする。同時に、制動力が加えられていない他の車輪に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を小さくすると共に伸び側減衰力を大きくする。

これにより、制動力を加えた車輪では、減衰力調整式油圧緩衝器が縮みにくく伸びやすくなるので、接地荷重が増大してロックしにくくなり、大きな制動力を加えることができる。このとき、懸架ばねのばね力を小さくすると、車体が下がる方向に移動して、減衰力調整式油圧緩衝器が短縮されるので、大きくした縮み側の減衰力によって一時的に接地荷重を増大させることができる。なお、懸架ばねのばね力を大きくすれば、直接的に接地荷重を増大させることが可能であるが、サスペンション制御装置に一般的に使用されるエアサスペンションでは、実際には、圧縮エアを供給してばね力を増大させる場合、応答性が低く、充分な効果を得ることが困難である。これに対して、圧縮エアを排出してばね力を減少させる場合には、比較的応答性が高いので、ばね力を小さくすることにより、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側の減衰力によって接地荷重を迅速に増大させることができる。また、制動力が加えられていない車輪では、減衰力調整式油圧緩衝器が縮み易く伸びにくくなっているので、接地荷重が減少し、その分、制動力が加えられた車輪の接地荷重が増大することになる。

図１（Ａ）の例では、オーバーステア時には、旋回外側の前輪３に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を大きくすると共に伸び側減衰力を小さくし、かつ、懸架ばねのばね力を小さくする。同時に、制動力が加えられていない他の３つの車輪２，４，５に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を小さくし、伸び側減衰力を大きくする。その結果、制動力を加えた車輪３の接地荷重を大きくすることができるので、この車輪３をロックさせることなく、大きな制動力を加えることができ、効果的にオーバーステアを解消して、車両安定性を向上させることができる。

また、図１（Ｂ）の例では、アンダーステア時には、旋回内側の後輪４及び旋回外側の前後輪３，５に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を大きくし、伸び側減衰力を小さくすると共に、これらの車輪の懸架ばねのばね力を小さくする。同時に、他の車輪２に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を小さくし、伸び側減衰力を大きくする。その結果、制動力を加えた車輪３，４，５の接地荷重が大きくなるので、これらの車輪３，４，５をロックさせることなく、大きな制動力を加えることができ、効果的にアンダーステアを解消して、車両安定性を向上させることができる。

本実施形態の車両統合制御装置による制御のフローチャートを図２及び図３に示す。図２において、ステップ（１）で初期設定を行い、ステップ（２）で制御サイクルを調整し、ステップ（３）で車両加速度、車高等の減衰力及びばね力調整用信号を入力し、ステップ（４）で車両安定性制御作動信号、ブレーキ制御信号等の車両安定性制御作動状態信号を入力する。そして、ステップ（５）で、車両安定性制御作動状態信号に基づいて、車両安定性制御が実行されているかどうかを判断する。車両安定性制御が実行中であれば、ステップ（６）で演算した各車輪の減衰力及びばね力に基づいて、また、車両安定性制御が非実行中であれば、ステップ（７）で演算した各車輪の減衰力及びばね力に基づいて、ステップ（８）で減衰力及びばね力調整用信号を出力して、各車輪の減衰力及びばね力を調整する。

車両安定性制御が実行中である場合のステップ（６）における各車輪の減衰力及びばね力を演算するためのサブルーチンを図３に示す。図３において、ステップＳ１で車両安定性制御装置によって、その車輪に制動力が加えられているかどうかを判断する。制動力が加えられている場合には、ステップＳ２で減衰力調整式油圧緩衝器の伸縮行程を判断して、伸び行程であれば、ステップＳ３で減衰力を小さくし、縮み行程であれば、ステップＳ４で減衰力を大きくすると共にばね力を小さくする。また、ステップＳ１で制動力が加えられていない場合は、ステップＳ５で減衰力調整式油圧緩衝器の伸縮行程を判断して、伸び行程であれば、ステップＳ６で減衰力を大きくし、縮み行程であれば、ステップＳ７で減衰力を小さくする。

これにより、車両安定性制御装置によって制動力が加えられている車輪の接地荷重を増大させるとともに、車両の姿勢変化を迅速に復帰させることができ、車両の走行安定性を高めることができる。このとき、サスペンション制御装置は、旋回方向を別途判別することなく各車輪の制動力に基づいて減衰力及びばね力を制御することができるので、迅速に制御を行うことができる。

なお、路面には、通常、大小不規則な凹凸が存在するが、本発明の実施形態では、縮み側及び伸び側の減衰力を減衰力調整式油圧緩衝器の行程毎に切換えることにより、車輪の浮き上がりを効果的に抑えて、車輪の接地荷重を大きくした状態で維持できるようにしている。すなわち、路面に凹凸が存在しない完全な平坦路であれば、減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力を行程毎に切換えずに、車輪の縮み側及び伸び側の両減衰力を大きくするのみでよいが、実際の路面には上述のように凹凸が存在する。したがって、縮み側及び伸び側の両減衰力を大きくするのみでは、例えば、路面の凹部において減衰力調整式油圧緩衝器が伸びにくい状態となり、これが車輪の浮き上がりを生じさせて車両の安定性を低下させることになる。これに対して、本発明においては、減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力を行程毎に切換えるので、例えば、路面の凹部においては、減衰力調整式油圧緩衝器が伸びやすくなっている（減衰力が小さくなっている）ので、車輪の浮き上がりを効果的に抑え、確実に車両安定性を向上させることができる。なお、減衰力調整式油圧緩衝器の行程毎の減衰力切換えは、例えば、車高センサの検出信号（伸縮信号）に応じて行うことができる。

本発明の第２実施形態として、上記第１実施形態の減衰力調整式油圧緩衝器の代わりに、伸び側の減衰力を大きく制御すると、縮み側の減衰力が自動的に小さく制御され、伸び側の減衰力を小さく制御すると、縮み側の減衰力が自動的に大きく制御される、いわゆる減衰力反転型の減衰力調整式油圧緩衝器を使用することもできる。

この場合、図２のフローチャートにおけるステップ（６）のサブルーチンは、図６に示すようになる。図６において、ステップＳ０１で車両安定性制御装置によって、その車輪に制動力が加えられているかどうかを判断する。制動力が加えられている場合には、ステップＳ０２で縮み側の減衰力を大きくすると共にばね力を小さくする。このとき、減衰力調整式油圧緩衝器が反転特性を有するため、伸び側の減衰力は自動的に小さくなる。制動力が加えられていない場合には、ステップＳ０３で縮み側の減衰力を小さくする。このとき、減衰力調整式油圧緩衝器が反転特性を有するため、伸び側の減衰力は自動的に大きくなる。

このようにして、図３に示す制御の場合と同様の結果を得ることができ、車両安定性制御装置によって制動力が加えられている車輪の接地荷重を増大させるとともに、車両の姿勢変化を迅速に復帰させることができ、車両の走行安定性を高めることができる。このとき、図３の制御に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の伸縮行程を判断して、その都度減衰力制御する必要がないので、制御を簡略化して減衰力調整のためのアクチュエータ等の切換頻度を減少させることができ、また、制御の応答遅れが生じることがない。

次に、本発明の第３実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。なお、上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。
車両安定性制御装置及びサスペンション制御装置の構成及び機能は、上記第１実施形態のものと同様である。そして、本実施形態の車両統合制御装置では、車両が旋回し、かつ、車両安定性制御装置の作動時には、車両の旋回外側の車輪に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を大きくすると共に伸び側減衰力を小さくし、かつ、これらの車輪の懸架ばねのばね力を小さくする。同時に、旋回内側の車輪に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を小さく、伸び側減衰力を大きくすべく、減衰力及びばね力を調整するようにサスペンション制御装置を制御する。

これにより、図４に示すように、オーバーステア時（Ａ）及びアンダーステア時（Ｂ）共に、旋回外側の前後輪３，５に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を大きくすると共に伸び側減衰力を小さくし、かつ、これらの車輪のばね力を小さくする。同時に、旋回内側の前後輪２，４に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側減衰力を小さくすると共に伸び側減衰力を大きくする。その結果、上述のように、ばね力を小さくすることによって実際に発生する減衰力が増大して、車両のロール剛性が高まり、旋回外側の前後輪３，５の接地荷重が迅速に増大するので、オーバーステア時には、制動力が加えられた旋回外側前輪３の応答性を向上させることができ、効果的にオーバーステアを解消して、車両安定性を向上させることができる。同様に、アンダーステア時には、制動力が加えられた旋回外側の前後輪３，５の接地荷重を迅速に増大して、これらの車輪の応答性を向上させることができ、効果的にアンダーステアを解消して、車両安定性を向上させることができる。

本実施形態の車両統合制御装置による制御フローについて次に説明する。本実施形態の車両統合制御装置による制御のフローチャートのメインルーチンは、上記第１実施形態の制御を示す図２のものと同様であり、図２において、ステップＳ６の各車輪の減衰力及びばね力を演算するためのサブルーチンが異なる。

本実施形態の制御による図２のステップＳ６のサブルーチンについて、図５を参照して説明する。図５において、ステップＳ１１で、例えば操舵角信号によってその車輪が旋回外側にあるかどうかを判断する。旋回外側にある場合には、ステップＳ１２で減衰力調整式油圧緩衝器の伸縮行程を判断して、伸び行程であれば、ステップＳ１３で減衰力を小さくし、縮み行程であれば、ステップＳ１４で減衰力を大きくすると共にばね力を小さくする。また、ステップＳ１１で旋回外側でない（旋回内側にある）場合は、ステップＳ１５で減衰力調整式油圧緩衝器の伸縮行程を判断して、伸び行程であれば、ステップＳ１６で減衰力を大きくし、縮み行程であれば、ステップＳ１７で減衰力を小さくする。

これにより、車両安定性制御装置によって制動力が加えられている旋回外側の車輪の接地荷重を増大させるとともに、車両の姿勢変化を迅速に復帰させることができ、車両の走行安定性を高めることができる。

また、本実施形態においても、上述した第１実施形態のように、減衰力調整式油圧緩衝器の行程毎に減衰力を切換えるので、路面の凹凸による車輪の浮き上がりを効果的に抑えることができ、確実に車両安定性を向上させることができる。

本発明の第４実施形態として、上記第３実施形態の減衰力調整式油圧緩衝器の代わりに、伸び側の減衰力を大きく制御すると縮み側の減衰力が自動的に小さく制御され、伸び側の減衰力を小さく制御すると縮み側の減衰力が自動的に大きく制御される、いわゆる減衰力反転型の減衰力調整式油圧緩衝器を使用することもできる。

この場合、図２のフローチャートのステップＳ６のサブルーチンは、図７に示すようになる。図７において、ステップＳ２１で、例えば操舵角信号によってその車輪が旋回外側にあるかどうかを判断する。旋回外側にある場合には、ステップＳ２２で縮み側の減衰力を大きくすると共にばね力を小さくする。このとき、減衰力調整式油圧緩衝器が反転特性を有するため、伸び側の減衰力は自動的に小さくなる。旋回外側でない（旋回内側にある）場合には、ステップＳ２３で縮み側の減衰力を小さくする。このとき、減衰力調整式油圧緩衝器が反転特性を有するため、伸び側の減衰力は自動的に大きくなる。

これにより、図５に示す制御の場合と同様の結果を得ることができ、車両安定性制御装置によって制動力が加えられている旋回外側の車輪の接地荷重を増大させるとともに、車両の姿勢変化を迅速に復帰させることができ、車両の走行安定性を高めることができる。このとき、図５の制御に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の伸縮行程を判断して、その都度制御する必要がないので、制御を簡略化して減衰力調整のためのアクチュエータ等の切換頻度を減少させることができ、また、制御の応答遅れが生じることがない。

なお、上記第１ないし第４実施形態では、車両安定性制御装置について、車両の旋回モーメント及び減速力を制御して、旋回安定性及びコーストレース性を確保するものを例示して説明しているが、本発明はこれに限らず、車両安定性制御装置として、例えばアンチロックブレーキシステムのように、特定の車輪の接地荷重を増大させることによって制御効果を高めることができる装置を適用することもできる。

なお、上記第１ないし第４実施形態において、減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力及び懸架ばねのばね力は、大小二段階のみに切換えることもでき、また、ブレーキの作動制御状態（車両安定性制御装置のブレーキ作動信号またはブレーキ液圧等）または車両旋回状態（横加速度またはロール量等）に基づいて、多段階あるいは連続的に調整するようにすることもできる。

１車両、２，３，４，５車輪、Ｄ旋回方向、Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃，Ｆ₄ 制動力

Claims

車両の走行状態に応じて、各車輪を制動制御することによって車両の操縦安定性を制御する車両安定性制御装置と、
各車輪に対応する減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力を調整する減衰力調整手段と、
各車輪に対応する懸架ばねのばね力を調整するばね力調整手段とを備え、
前記車両が旋回中のオーバーステア時に旋回外側の前輪に制動力を加えるように前記車両安定性制御装置が作動したとき、前記制動力が加えられた車両の旋回外側の前輪に対して、減衰力調整式油圧緩衝器の縮み側の減衰力を大きくすると共に懸架ばねのばね力を小さくするように前記減衰力調整手段及び前記ばね力調整手段を制御することを特徴とする車両統合制御装置。
前記減衰力調整式油圧緩衝器は、減衰力反転型であることを特徴とする請求項１に記載の車両統合制御装置。