JP5099221B2 - 車両の旋回挙動制御装置/方法 - Google Patents
車両の旋回挙動制御装置/方法 Download PDFInfo
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Description
この旋回挙動制御装置は、運転者による操舵速度が設定速度を超えた急な操舵である場合、目標車速の低下(目標減速度の増加)により車速をこの目標車速に向け低下させて(車両の減速度をこの目標減速度に一致させて)、操舵に伴う車両の旋回挙動が、操舵速度に応じた限界挙動を越えることのないようにすることを主旨とするものである。
よって急操舵時に、運転者による車両の減速不足や減速遅れがあるときも、車両が大きな旋回挙動を生ずることがなく、安全上大いに有利である。
車両の減速や、停車に際しては、自動ブレーキ手段の用をもなすブレーキアクチュエータ(ブレーキユニット)5L,5Rが作動されて車輪3L,3Rを制動することにより、車両の減速および停車を可能とする。
図3のヨーレート推定部21においては、センサ13で検出した操舵角δおよびセンサ14で検出した車速VSPから、予め定めたマップを検索することにより、若しくは車両の運動方程式を解くことにより、車両のヨーレート(ヨーレートの方向に応じた極性を持つ)を推定する。
図3の絶対値セレクトハイ部22においては、推定部21からのヨーレート推定値(推定ヨーレートの値)(ヨーレートの方向に応じた極性を持つ)、および、センサ15で検出したヨーレート検出値φ(実ヨーレートの値)(ヨーレートの方向に応じた極性を持つ)の絶対値を比較し、大きい方のヨーレートの絶対値をヨーレート算出値φ*(算出ヨーレートの値)とする。この実施例では、コントロール部はヨーレート算出部を有し、ヨーレート算出部は検出による実ヨーレートと演算による推定ヨーレートを比較して算出ヨーレートを決める。ヨーレート算出部はこの例ではヨーレート推定部21と絶対値セレクトハイ部22を有する。
Yg*=Ygc+Ygs
の演算により算出する。
この式に於いて、
Ygc:所定値(定数で、例えば0.45G)
Ygs:限界補正量。限界補正量は操舵角δ(delta)の時間変化割合が速いほど大きくなる横加速度限界値低下量(負値)である。
従って上記数式の左辺の横加速度限界値Yg*(Yg astereisk)は、操舵角δの時間変化割合(操舵速度)に応じ、これが速いほど小さくなるが、かかる横加速度限界値Yg*(限界挙動)、および、操舵角δの時間変化割合(操舵速度)に応じた横加速度限界値の低下量Ygsについては、後で詳述する。本実施例では車両の旋回挙動を表す状態量あるいは車両旋回運動変数は横加速度であり、限界旋回運動変数は限界横加速度Yg*である。また、限界旋回運動変数を低下させるための限界補正量(限界低下量)は限界横加速度低下量Ygsである。
この算出に当たっては、図4に示す目標車速演算部31(コントロール部に含まれる)において、前記のヨーレート算出値φ*、上記の横加速度限界値Yg*、および路面摩擦係数μ (mu)から、次式の演算により目標車速VSP*を算出する。
VSP*=μ×Yg*/φ*
このように、目標車速VSP* (VSP asterisk)は限界横加速度Yg* (Yg asterisk)を算出ヨーレートφ* (phi asterisk) で除して得られる商に路面摩擦係数μ (mu)を乗じて得られる。
Xg*=Kvo×(VSP - VSP*)/Δt
Kvo:所定のゲイン
Δt (delta t):車速VSPを目標車速VSP*に一致させるまでの所定時間
よって目標減速度Xg*は、所定時間Δtをかけて車速VSPを目標車速VSP*に一致させる時の車両減速度であり、上式からXg*>0が減速を意味する。このように、目標減速度Xg* (Xg asterisk) は実車速VSPから目標車速VSP* (VSP asterisk) を引いた差 (VSP-VSP*)を所定時間Δt (delta t)で割って得られる商にゲインKvoを掛けることによって得られる。
従って、緊急回避的な車線変更などのために急操舵を行ったときでも、当該操舵と車速との関連において決まる横加速度Yg(車両の旋回挙動)を、上記の車速低下(減速度の増加)によって、操舵速度に応じた横加速度限界値Yg*(限界挙動)に制限することができ、安全上大いに有利である。
かように操舵角δを時系列変化させるとき、その微分値である操舵角速度(操舵速度)δ' (delta prime)は図6に示すように、瞬時t1〜t3間において正極性を持ち、瞬時t3〜t4間において負極性を持ったものとなる。
ところで本実施例の場合、この切り増し操舵速度絶対値δ'yg(実操舵速度に相当)をそのまま使用せず、図6の最下段に破線で示す当該切り増し操舵速度絶対値δ'ygのピークホールド値δ'ygh(修正操舵速度に相当)を使用して、以下のように横加速度限界値Yg*を算出する。
なお、切り増し操舵速度絶対値δ'ygのピークホールド値δ'ygh(修正操舵速度)は、切り増し操舵速度絶対値δ'ygが上昇している間、該上昇している切り増し操舵速度絶対値δ'ygをそのままピークホールド値δ'yghとして使用し、切り増し操舵速度絶対値δ'ygが低下している間、該低下する前における最も高い切り増し操舵速度絶対値δ'ygをピークホールド値δ'yghとして使用し、かかる切り増し操舵速度絶対値δ'ygの選択使用を切り戻し操舵の開始瞬時t3まで継続的に行わせることにより、図6の最下段に実線で示すごとくに得ることができる。
先ず、横加速度限界値Yg*を前記した演算式(Yg*=Ygc+Ygs)により求めるときに用いる、操舵速度に応じた横加速度限界値Yg*の低下量Ygs(限界補正量)を、図7に例示する予め定めた特性からマップ検索により求める。
なお、図8における操舵角δおよび切り増し操舵速度ピークホールド値δ'yghはそれぞれ、図6におけるそれと同じ時系列変化を持つものである。
従って、切り増し操舵中の瞬時t2'にδ'yg<δ'ygh1(図7参照)により(操舵速度が第1所定値δ'ygh1より低下することにより)、操舵速度に応じた横加速度限界値Yg*を越えないように行う車速低下(減速)制御が終了し、切り増し操舵中の瞬時t2〜t3間に車速のつながりが不自然で違和感のあるものになるという問題を生ずる。
従って、切り増し操舵が終了して切り戻し操舵が開始された瞬時t3よりも後の瞬時t3'にδ'ygh<δ'ygh1(図7参照)(操舵速度ピークホールド値δ'yghが第1所定値δ'ygh1より小)により、操舵速度に応じた横加速度限界値Yg*を越えないように行う車速低下(減速)制御が終了し、切り増し操舵中の瞬時t2〜t3間に車速のつながりが不自然で違和感のあるものになるという問題を解消することができる。
しかるに本実施例においては、図8,9に示すごとく切り増し操舵速度ピークホールド値δ'yghを所定の時間変化勾配Δδで切り増し操舵速度絶対値δ'ygに戻すため、横加速度限界値Yg*が図8の瞬時t3以降の時系列変化により示されるとおり徐々に所定値Ygcに戻ることとなり、車両減速度の急な抜けによるショックを生ずることがない。
つまり、切り増し操舵終了瞬時(切り戻し操舵開始瞬時)t3においては操舵速度δ'が零になるため、切り増し操舵速度絶対値δ'yg(切り増し操舵速度ピークホールド値δ'ygh)が、操舵角センサ13の検出値に混入するノイズや、操舵角速度δ'の演算中に混入するノイズによる影響を受け易く、旋回挙動制御が不安定になることがあるが、切り増し操舵終了瞬時(切り戻し操舵開始瞬時)t3から所定の遅延時間Δtdが経過した時に切り増し操舵速度ピークホールド値δ'yghを切り増し操舵速度絶対値δ'ygへ戻す制御を開始することで、かかるノイズによる影響を排除して前記の旋回挙動制御を安定して行うことができる。
これにより、大きな横加速度Ygが車両に作用している状態では、切り増し操舵終了瞬時(切り戻し操舵開始瞬時)t3から比較的長い遅延時間Δtdに亘って横加速度限界値Yg*を瞬時t3での値に保持することとなり、目標減速度Xg*を極力変動させないようにして、車両挙動の変動を抑制することができる。
ステップS21においては、図14に対応する予定のマップを基に切り増し操舵速度ピークホールド値δ'yghから横加速度限界値基準補正量Ygso(基本補正量)を求め、ステップS22においては、図15に対応する予定のマップを基に車速VSPから車速対応感度係数Kvを求める。
ここで、図14に示す横加速度限界値基準補正量Ygso(基本補正量)は、例えば図7につき前述した横加速度限界値補正量Ygsoと同様なものとし、また、図15に示す車速対応感度係数Kvは、車速VSPに応じて0%と100%との間で変化し、車速VSPが高いほど小さくなる係数とする。この例では、所定の低車速値とそれより高い高車速値の間では車速対応感度係数Kvは最大値(100%)から最小値(0%)に単調に減少し(図15の例では線形に減少し)、所定の低車速値未満の領域では最大値に一定に保たれ、所定の高車速値以上の領域では最小値に一定に保たれる。
従って本実施例においては、図8を参照して説明すると、横加速度限界補正量Ygsおよび横加速度限界値Yg*が高車速ほど小さくなって、車速VSPの上昇につれ、車両横加速度が横加速度限界値Yg*に制限されるように行う車速低下制御の実行タイミング変更感度を低くすることができ、以下の作用効果を奏し得る。
つまり、高車速時は小さな操舵角で横加速度が大きくなって操舵角速度による作動タイミング変動を生じ易いが、本実施例による上記の感度低下はこの変動を抑制して、上記車速低下制御の不用意な早期作動を抑えることができる。
ステップS31においては、図14に対応する予定のマップを基に切り増し操舵速度ピークホールド値δ'yghから横加速度限界値基準補正量Ygso(基本補正量)を求め、ステップS32においては、図17に対応する予定のマップを基に操舵角δから操舵角対応感度係数Ksを求める。
ここで、図17に示す操舵角対応感度係数Ksは、操舵角δに応じて所定のa%と100%との間で変化し、操舵角δが低いほど小さくなる係数とする。この例では、所定の小角度値とそれより大きい大角度値の間では操舵角対応感度係数Ksは最小値(a%)から最大値(100%)に単調に増大し(図17の例では線形に増大し)、所定の小角度値未満の領域では最小値に一定に保たれ、所定の大角度値以上の領域では最大値に一定に保たれる。
従って本実施例においては、図8を参照して説明すると、横加速度原意限界値補正量Ygsおよび横加速度限界値Yg*が小舵角ほど小さくなって、操舵角δの低下につれ、車両横加速度が横加速度限界値Yg*に制限されるように行う車速低下制御の実行タイミング変更感度を低くすることができ、以下の作用効果を奏し得る。
つまり、小舵角時は路面からの外乱(路面の継ぎ目を通過したり、わだちを通過したりする時の外乱)に起因して生じたステアリングホイールの操舵角変化による影響を受けやすく、操舵角速度による作動タイミング変動を生じ易いが、本実施例による上記の感度低下はこの変動を抑制して、上記車速低下制御の不用意な早期作動を抑えることができる。
なお上記した何れの実施例を採用した場合においても、車両がS字旋回走行を行うときの切り増し操舵速度ピークホールド値δ'yghは、図18に示すごときものとなる。
そして操舵角δは、図18に示すように瞬時t1〜t4間において正極性を保ち、瞬時t4〜t6間において負極性を保つ。
sgn(δ×δ')は図18に示すごときものとなる。
ここで、操舵角δおよび操舵速度δ'の乗算値sgn(δ×δ')が正値(+1)であるということは、S字旋回走行のための切り増し操舵中であることを意味し、乗算値sgn(δ×δ')が負値(−1)であるということは、S字旋回走行のための切り戻し操舵中であることを意味する。
切り増し操舵速度演算値δ'ygoは、切り増し操舵速度絶対値δ'ygが上昇している間、該上昇している切り増し操舵速度絶対値δ'ygをそのまま切り増し操舵速度演算値δ'ygoとして使用し、切り増し操舵速度絶対値δ'ygが低下している間、該低下している切り増し操舵速度絶対値δ'ygを所定の低下率で制限した値を切り増し操舵速度演算値δ'ygoとして使用し、かかる切り増し操舵速度絶対値δ'ygの選択使用を切り戻し操舵の開始瞬時まで継続的に行わせる。このように修正操舵速度は実操舵速度が上昇している間は実操舵速度と等しく、実操舵速度が低下すると、修正操舵速度は一定に保たれ(実施例1のピークホールド値の場合)あるいは実操舵速度より緩やかに減少する。いずれにしても、実操舵速度が減少する時、修正操舵速度は(増大はしないけれど)実操舵速度より高いレベルに保たれる。
このマップは、図7に示した変化特性図と同一の特性であるため、説明は省略する。なお、図19のδ'ygo1は図7のδ'ygh1と同じ値であり、図19のδ'ygo2は図7のδ'ygh2と同じ値である。
従って、切り増し操舵が終了して切り戻し操舵が開始された瞬時t3よりも後の瞬時t3'にδ'ygo<δ'ygo1(図19参照)により、操舵速度に応じた横加速度限界値Yg*を越えないように行う車速低下(減速)制御が終了し、切り増し操舵中の瞬時t2〜t3間に車速のつながりが不自然で違和感のあるものになるという問題を解消することができる。
Claims (14)
- コントロール部を含み、
このコントロール部は、車速低下により、操舵に伴う車両の旋回挙動を、操舵速度に応じた限界挙動に制限するとともに、
実操舵速度に応じて、前記限界挙動の決定に際し用いる操舵速度としての修正操舵速度を求め、この修正操舵速度に基づいて限界挙動を定めるように構成されており、
前記切り増し中の実操舵速度が低下している間は、該低下する前における実操舵速度の最も高い値を修正操舵速度として使用するように構成されており、
更に、操舵の切り増し中に実操舵速度が低下する場合、修正操舵速度を実操舵速度より高くするように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項1に記載の車両の旋回挙動制御装置であって、
前記コントロール部は、前記旋回挙動を生起させる操舵の切り増し中における実操舵速度が上昇している間は、該上昇している実操舵速度をそのまま修正操舵速度として使用し、該切り増し中の実操舵速度が低下している間は、該低下している実操舵速度よりも高い修正操舵速度を使用し、修正操舵速度の選択使用を少なくとも切り戻し操舵の開始時まで継続的に行わせるように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項2に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、前記切り戻し操舵の開始後も所定時間中は、前記最も高い操舵速度を、引き続き前記限界挙動の決定に際し用いる修正操舵速度として使用するように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項3に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、前記所定時間を、前記車両の旋回挙動を表す状態量が大きいほど長くするように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項4に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記車両の旋回挙動を表す状態量が横加速度であることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項2〜5のいずれか1項に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、修正操舵速度が速いほど、前記限界挙動を小さくするように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、車両の旋回挙動を前記限界挙動に制限する車速低下を終了したとき以後、該限界挙動の決定に際し用いる修正操舵速度を所定の時間変化割合で低下させるように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、前記車両の旋回挙動を限界挙動に制限するための前記車速低下に際し目標とすべき目標車速が自車速よりも高くなった時、車両の旋回挙動を該限界挙動に制限する車速低下を終了するように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、前記車両の旋回挙動を、修正操舵速度に応じた限界挙動に制限するための前記車速低下に際し目標とすべき目標減速度が零以下になった時、車両の旋回挙動を該限界挙動に制限する車速低下を終了するように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、修正操舵速度に応じた限界挙動を、自車速が高いほど小さくするように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、修正操舵速度に応じた限界挙動を、操舵角が小さいほど小さくするように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - コントロール部を含み、
このコントロール部は、実操舵速度を求め、この実操舵速度に依存する限界挙動を定め、この限界挙動に応じて制御信号を生成するとともに、前記実操舵速度に応じて修正操舵速度を定め、この修正操舵速度に基づいて前記制御信号を修正し、この修正された制御信号に応じて車速を制御して車速を低下させ、車両旋回挙動を限界挙動に制限するように構成されており、
前記切り増し中の実操舵速度が低下している間は、該低下する前における実操舵速度の最も高い値を修正操舵速度として使用するように構成されており、
更に、操舵の切り増し中に実操舵速度が低下する場合、修正操舵速度を実操舵速度より高くするように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 請求項12に記載の車両の旋回挙動制御装置において、
前記コントロール部は、限界挙動に応じて目標減速度を求め、目標減速度に応じて制御信号を生成して車速を制御して、車両旋回挙動を限界挙動に制限するとともに、
前記修正操舵速度に応じて目標減速度を修正し、この目標減速度に応じて制駆動力制御用の制御信号を生成し、この制駆動力制御用の制御信号に応じて車両の制駆動力を制御するように構成されていることを特徴とする車両の旋回挙動制御装置。 - 実操舵速度を求め、この実操舵速度に依存する限界挙動を定め、この限界挙動に応じて制御信号を生成し、この制御信号に応じて車速を制御して車速を低下させ、車両の旋回挙動を限界挙動に制限する第1のオペレーションと、
前記実操舵速度に応じて修正操舵速度を定め、この修正操舵速度に基づいて前記制御信号を修正する第2のオペレーションと、を含み、
前記切り増し中の実操舵速度が低下している間は、該低下する前における実操舵速度の最も高い値を修正操舵速度として使用するように構成されており、
前記第1のオペレーションでは、前記第2のオペレーションにより修正された制御信号に応じて車速を制御し、
前記第2オペレーションでは操舵の切り増し中に実操舵速度が低下する場合、修正操舵速度を実操舵速度より高くすることを特徴とする車両の旋回挙動制御方法。
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