JP2611426B2 - 車両状態観測器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両の操舵制御に用いる車両状態観測器に関
する。

［従来の技術］ 従来より、車両の操縦性及び安定性を常に所定の状態
に維持するために前輪又は後輪の補助的な操舵が行われ
ている。この補助的な操舵の制御においては、車両の走
行状態により変化する車両状態量、例えば横加速度、ヨ
ーレイト等の情報が用いられている。このような従来技
術としては、例えば特開昭60−92976に開示されたもの
がある。

前記の補助的な操舵を制御する操舵制御装置は、車両
状態観測器及び操舵制御信号出力手段を含んで構成され
ている。すなわち、車両状態観測器は車両の走行状態に
より変化する車両状態量、例えば横加速度、ヨーレイト
等を検出する車両状態量検出手段を含み、該手段により
検出された車両状態量の情報は操舵制御信号出力手段に
出力される。次に、操舵制御信号出力手段は、検出され
た車両状態量の情報を用いて車両の操舵性及び安定性を
示す数値、すなわちスタビリティファクターの演算を行
い、該ファクターを目標値として、前輪又は後輪の補助
的な操舵量を決定する。そして、決定された補助的な操
舵量に応じた制御信号を、前記補助的な操舵を行う操舵
機構に出力する。

このような車両状態観測器を含む構成の操舵制御装置
によれば、車両の旋回時にも、車両の操舵性及び安定性
を所定の状態に維持することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この従来技術においては、環境変化又
は経時変化による車両状態観測器の出力にずれが生ずる
という問題点があった。すなわち、環境変化又は経時変
化により、車両状態量が零であるときの車両状態量検出
手段の出力である車両状態量検出手段の零値が変化した
ときには、車両状態観測器は該変化した零値を基準とし
て車両状態量情報を出力するため、該車両状態量情報に
は車両状態量検出手段の零値変化によるずれが含まれ
る。

このような問題を解決するために、出願人は先に、環
境変化又は経時変化により車両状態量検出手段の零値が
変化したときにも、車両状態量情報に該零値変化による
ずれが含まれずに該情報が出力される車両状態観測器を
提案した。すなわち、この車両状態観測器は、車両の走
行状態により変化する横加速度、ヨーレイト等の車両状
態量を検出する車両状態検出手段と、操舵角を検出する
操舵角検出手段と、零推定値更新手段によって更新され
る零推定値を記憶する零推定値記憶手段と、を有し、上
記零推定値更新手段は、操舵角検出手段により検出され
た操舵角が所定値以下のときに、車両状態量が零値であ
ると推定し、零推定値記憶手段が現在記憶している零推
定値と車両状態量検出手段により検出された車両状態量
との加重平均値にて、零推定値記憶手段上の零推定値を
更新する零推定値更新手段であって、上記零推定値を、
検出された車両状態量を出力する際の零値とすることを
特徴とする。

このような構成を有する車両状態観測器によれば、環
境変化又は経時変化により車両状態量検出手段の零値が
変化したときにも、零推定値更新手段により車両状態量
検出手段の零推定値が更新される。そして、車両状態観
測器から出力される車両状態量情報は、零推定値更新手
段により更新された零推定値を基準とするため、該情報
には車両状態量検出手段の零値の変化によるずれが含ま
れない。このように、環境変化又は経時変化によって前
記零値が変化したときにも該零値変化によるずれが含ま
れない車両状態量を出力することができる。

しかしながら、このような構成を有する車両状態観測
器においては、操舵角の変化に対する車両状態量検出手
段の検出値の変化の割合（以下、車両状態量検出手段の
操舵利得という）が車速の変化に伴い増大したときに
は、零推定値更新の精度が低下するという問題点があっ
た。すなわち、車速の変化に伴う前記操舵利得の増大が
生じたときには、特に前記零推定値更新を行う操舵角の
しきい値近傍においては、前記車両状態量検出手段の検
出値と零値との差が拡大し、該検出値を用いた加重平均
演算により行う前記零推定値更新の精度が低下する。

一方で、前記車両状態観測器においては、前記操舵利
得が車速の変化に伴い減少したときには、零推定値更新
が効果的に行われないという問題点もあった。すなわ
ち、車速の変化に伴う前記操舵利得の減少が生じたとき
には、零推定値更新に係る零推定値の変化量が少なく、
１回の零推定値更新に係る零推定値の更新の量が小さ
く、特に操舵により車両の進行方向が頻繁に変更されて
いるときには、零推定値更新を行う操舵角のしきい値条
件により零推定値更新の頻度も低下する。このようにし
て、前記零推定値更新による零推定値の零値への収束速
度が低下するため、環境変化又は経時変化等による車両
状態量出力のずれを効果的に防止することができない。

本発明は、このような問題点を解決することを課題と
してなされたものであり、車速の変化に伴い車両状態量
検出手段の操舵利得が変化したときにも、零推定値更新
の精度低下が防止され、また該更新を効果的におこなう
ことができる車両状態観測器を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明に係る車両状態
観測器は、本願出願人の先提案に係る車両状態観測器
に、更に、操舵角の変化に対する車両状態量検出手段の
出力の変化の割合である操舵利得が増大したときには零
推定値記憶手段上の零推定値の側の重みを、逆に操舵利
得が減少したときには車両状態量検出手段の出力の側の
重みを増大させて、上記加重平均値を求めさせる重み設
定手段を設けることを特徴とする。

［作用］ 従って、本発明によれば、車速の変化に伴い車両状態
量検出手段の操舵利得が増大したときには、零推定値更
新に係る加重平均演算における重みが、零推定値記憶手
段に記憶された車両状態量検出手段の零推定値の比重が
増加するように設定されるため、車両状態量検出手段の
検出値と零値との差の拡大による零推定値更新の精度低
下を防止できる。また、車速の変化に伴い前記操舵利得
が減少したときには、前記演算における重みが、車両状
態量検出手段の検出値の比重が増大するように設定され
るため、一回の零推定値更新に係る零推定値の更新の量
が増加し、零推定値更新を行う操舵角のしきい値条件に
より零推定値更新の頻度が低下している場合において
も、零推定値の零値への収束速度が維持され、零推定値
更新を効果的に行うことができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例にかかる車両状態観測器につ
いて、図面を用いて説明する。

第１図は、この実施例の全体構成を説明するためのシ
ステム構成図である。この実施例に係る車両は四輪操舵
車両であって、前輪FW及び後輪RWには、それぞれ前輪操
舵機構10及び後輪操舵機構12が連結されている。また、
前輪操舵機構10には、操舵ハンドルSWが連結されてい
る。すなわち、操舵ハンドルSWの回転角（以下、操舵角
という）に応じて、前輪操舵機構10により前輪FWが操舵
される（主操舵）。

前輪操舵機構10は、前輪修正操舵機構14を介して、前
輪操舵制御信号出力手段16によって制御されている。ま
た、後輪操舵機構12は、後輪操舵制御信号出力手段18に
よって制御されている。すなわち、前記手段16及び18
は、それぞれ前輪FW及び後輪RWを補助的に操舵するため
の制御信号を出力し、該信号は、それぞれ前輪修正操舵
機構14及び後輪操舵機構12に入力される。従って、前輪
FW及び後輪RWは、前記手段16及び18の出力である制御信
号に応じて補助的に操舵される。

操舵制御装置20は、前輪操舵制御信号出力手段16、後
輪操舵制御信号出力手段18及び本発明に係る車両状態観
測器30を含んで構成されている。すなわち、前記手段16
及び18には、車両状態観測器30の出力である車両状態量
情報が入力され、前記手段16及び18は、該情報を用いて
前輪及び後輪の補助的操舵量を決定する。

本発明に係る車両状態観測器30は、車両状態量検出手
段32、操舵角検出手段34、零推定値記憶手段36、零推定
値更新手段38、車速検出手段40及び重み設定手段42を含
んで構成されている。

車両の走行状態により変化する車両状態量を検出する
車両状態量検出手段32には、零推定値更新手段38が接続
され、該手段38には該手段32によって検出された車両状
態量情報aNが入力される。ここで、前記手段32により検
出される車両状態量がヨーレイトであるときには、該手
段32としては、例えば振動ジャイロから構成されるヨー
レイト・センサが用いられる。この場合、前記車両状態
量情報aNはヨーレイトに応じて定まる電圧であって、ヨ
ーレイトが零に等しいときの該電圧が、車両状態量の零
値に相当する。

操舵ハンドルSWには、操舵角を検出する操舵角検出手
段34が設けられ、該手段34により検出された操舵角情報
δSWは、零推定値更新手段38に入力される。

零推定値更新を行う零推定値更新手段38には、車両状
態量検出手段32、操舵角検出手段34及び重み設定手段42
の他、零推定値記憶手段36が接続されている。すなわ
ち、零推定値記憶手段36には、車両状態量検出手段32の
零推定値a0が記憶され、該零値情報は零推定値更新手段
38に入力される。一方、零推定値更新手段38には前記手
段32及び34によって検出された車両状態量及び操舵角情
報が入力され、該手段38においては該情報及び前記零推
定値a0を用いた後述の零推定値更新が行われる。また、
零推定値更新によって更新されたあらたな零推定値a0
は、零推定値記憶手段36に記憶される。

そして、前輪操舵制御信号出力手段16及び後輪操舵制
御信号出力手段18には、前記零推定値更新手段38におい
て更新された零推定値a0を基準とする車両状態量情報が
入力される。すなわち、前記手段16及び18には、車両状
態量検出手段32の零値変化によるずれを含まない車両状
態量情報が入力される。

本発明の特徴に係る車速検出手段40には、同様に本発
明の特徴に係る重み設定手段42が接続され、重み設定手
段42には、零推定値更新手段38が接続されている。すな
わち、車速検出手段40によって検出された車速Ｖによ
り、重み設定手段42において重みｋが設定され、設定さ
れた重みｋは、零推定値更新手段38に供給され、後述の
零推定値更新に用いられる。

従って、この実施例に係る車両状態観測器30によれ
ば、車速Ｖに応じて重み設定手段42により設定された重
みｋを用いて零推定値更新が行われ、更新された零推定
値a0を用いて車両状態量情報を出力することができる。

次に、この実施例に係る車両状態観測器30の第１の動
作について、第２図を用いて説明する。第２図（ａ）
は、本発明の特徴である車速Ｖに応じた重みｋの設定を
含む零推定値更新のフローチャート図である。

エンジンのイグニッションがオンされた後、車両状態
量検出手段32の出力の安定に要する時間をへて、零推定
値更新手段38が動作を開始する（100）。更に、零推定
値記憶手段36から初期状態の零推定値a0が読み込まれる
（200）。本発明において、この零推定値a0は車両状態
量が零であるときの車両状態量検出手段出力値であり、
実施例においては、初期状態の零推定値a0として、前回
走行終了時の車両状態量検出手段32の零推定値又は予め
設定された零推定値が用いられる。

本発明の特徴である重みｋ（Ｖ）の設定（300）は、
車速Ｖの読み込み（310）及びマップの参照（320）によ
って行われる。すなわち、車速検出手段40により検出さ
れた車速Ｖは、重み設定手段42に記憶されたマップに参
照され、重みｋ（Ｖ）が設定される。

ここで、重みｋ（Ｖ）の決定に係るマップは、この動
作においては第２図（ｂ）に示されるような車速Ｖと重
みｋとの関係を示す曲線であらわされ、加重平均演算に
係る重みｋは車速Ｖに対する車両状態量検出手段32の操
舵利得の応答に応じて予められる。すなわち、前記マッ
プは、車速Ｖの変化に伴い操舵利得が増加したときには
重みｋが小さな値に、また操舵利得が減少したときには
重みｋが大きな値になるように定められ、例えば重みも
設定手段42内部に記憶されている。

また、前記加重平均の重みｋは、０＜ｋ＜１の範囲で
設定することが可能だが、 ０＜ｋ＜＜１−ｋ＜１ の関係が成り立つように重みｋを設定することにより、
車両状態量検出手段32の出力の揺動による後述の零推定
値演算の精度の低下を防止することができる。

次に、操舵角δSWの絶対値が、所定の値δ０（例えば
10゜）より小さいかどうかを判定する（400）。この判
定の結果、操舵角δSWの絶対値が所定の値δ０より小さ
い場合には、零推定値更新を行うためにステップ500へ
移る。これ以外の場合には零推定値更新を行わず、ステ
ップ800へ移る。

ステップ500においては、車両状態量検出手段32によ
って検出された車両状態量、すなわち検出値aNが次の加
重平均演算のために零推定値更新手段38に読み込まれ
る。ここで、ステップ400の処理により操舵角δSWの絶
対値は所定の値δ０より小さいため、検出値aNは操舵角
δSWが零のときの車両状態量情報、すなわち零値にほぼ
等しいとみなすことができる。

次に、a0及び検出値aNの加重平均が演算され、該加重
平均があらたな零推定値a0に設定される（600）。ここ
で、ステップ300において第２図（ｂ）に示されるよう
に、重みｋが車速Ｖに応じて設定されているため、車速
Ｖの変化に伴う車両状態量検出手段32の操舵利得の増大
が生じたときには、加重平均演算一回あたりの零推定値
a0の更新の量が減少し、該演算による零推定値a0の更新
精度の低下が防止される。逆に、車速Ｖの変化に伴う前
記手段32の操舵利得の減少が生じたときには、加重平均
演算１回あたりの零推定値a0の更新の量が増大し、例え
ば操舵を頻繁に行う場合にステップ400における操舵角
δSWの判定によって該演算の頻度が低下したときにも、
零推定値の零値への収束速度が維持され、零推定値更新
を効果的に行うことができる。

ステップ700においては、前記あらたな零推定値a0
が、零推定値記憶手段36に書き込まれる。

そして、零推定値更新をさらに継続して行うかどうか
を判定する（800）。イグニッションがオフされた場合
及び車両状態量検出手段32の異常出力があった場合に
は、零推定値更新を終了する（900）。これ以外の場合
には、ステップ300へ移り、あらたな零推定値a0を用い
て零推定値更新を継続して行う。

従って、このような動作を有する車両状態観測器30に
よれば、車速Ｖの変化に伴い車両状態量検出手段32の操
舵利得が変化したときにも、零推定値更新の精度低下が
防止され、また該更新を効果的に行うことができる。

次に、この実施例に係る車両状態観測器30の第２の動
作を、第３図を用いて説明する。この図においては、こ
の動作における重みｋの設定に係るマップが示されてい
る。

この動作においては、車速Ｖが所定の値V0より大のと
きには重みｋは所定の値k0に、車速Ｖが所定の値V0以下
のときには重みｋは所定の値ｋmaxに、設定される。こ
こで、所定の値k0及びｋmaxは、 ｋmax＞k0 の関係が成り立つように予め定められている。

従って、このようなマップは、車速Ｖの増大に伴い操
舵利得が著しく増大するような車両状態量検出手段32を
用いる場合に、用いられる。すなわち、このような場合
には、車速Ｖが大であるときには操舵利得が大、車速Ｖ
が小であるときには操舵利得が小であるため、第３図に
示されるようなマップを用いることにより、操舵利得が
大であるときに重みｋを小さく、操舵利得が小であると
きに重みｋを大きく設定することができる。

このような動作を有する車両状態観測器30によれば、
第１の動作による場合と同様に、零推定値更新の精度低
下の防止及び該更新の効果低減防止が実現される。加え
て、第３図に示されるようなマップの重み設定手段42内
部での記憶においては、所定の値であるk0、V0、ｋmax
等を記憶するだけでよいため、該記憶に要する構成の一
部の省略が可能である。さらに、重みｋ（Ｖ）の参照に
要する時間の短縮が可能である。

第４図には、この実施例に係る車両状態観測器30の第
３の動作に用いるマップが示されている。

この動作においては、車速Ｖが所定の値V0より大のと
きには重みｋは零に、車速Ｖが所定の値V0以下のときに
は重みｋは所定の値ｋmaxに設定される。

このようなマップを用いる動作によれば、第２の動作
と同様に、車速Ｖの変化に伴い車両状態量検出手段32の
操舵利得が変化したときにも、零推定値更新の精度低下
が防止され、また該更新を効果的に行うことができる。
加えて、第２の動作と同様に、重み設定手段42内部での
記憶に要する構成の一部省略及び重みｋ（Ｖ）の参照に
要する時間の短縮が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る車両状態観測器に
よれば、車速の変化に伴い車両状態量検出手段の操舵利
得が変化したときにも、零推定値更新の精度低下を防止
し、さらに該更新を効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る車両状態観測器を用
いたシステムの構成図、 第２図は、この実施例に係る車両状態観測器の第１の動
作を示す動作図であって、第２図（ａ）はこの動作を示
すフローチャート図、第２図（ｂ）はこの動作に用いる
マップ図、 第３図は、この実施例に係る車両状態観測器の第２の動
作に用いるマップ図、 第４図は、この実施例に係る車両状態観測器の第３の動
作に用いるマップ図である。 30……車両状態観測器 32……車両状態量検出手段 34……操舵角検出手段 36……零推定値記憶手段 38……零推定値更新手段 40……車速検出手段 42……重み設定手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の走行状態により変化する横加速度、
   ヨーレイト等の車両状態量を検出する車両状態検出手段
   と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、零推定値更新
   手段によって更新される零推定値を記憶する零推定値記
   憶手段と、を有し、上記零推定値更新手段は、操舵角検
   出手段により検出された操舵角が所定値以下のときに、
   車両状態量が零値であると推定し、零推定値記憶手段が
   現在記憶している零推定値と車両状態量検出手段により
   検出された車両状態量との加重平均値にて、零推定値記
   憶手段上の零推定値を更新する零推定値更新手段であっ
   て、上記零推定値を、検出された車両状態量を出力する
   際の零値とする車両状態観測器において、 操舵角の変化に対する車両状態量検出手段の出力の変化
   の割合である操舵利得が増大したときには零推定値記憶
   手段上の零推定値の側の重みを、逆に操舵利得が減少し
   たときには車両状態量検出手段の出力の側の重みを増大
   させて、上記加重平均値を求めさせる重み設定手段を有
   することを特徴とする車両状態観測器。
2. 【請求項２】車速を検出する車速検出手段を備え、上記
   重み設定手段が車速の検出値に基づき操舵利得の増減を
   判別することを特徴とする請求項（１）記載の車両状態
   観測器。