JP4792709B2 - Vehicle steering control device - Google Patents
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Description
本発明は、走行状態に応じてステアリングギア比を可変に制御する操舵制御手段を備えた車両用操舵制御装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a vehicle steering control device including a steering control unit that variably controls a steering gear ratio according to a traveling state.
従来、車両用操舵制御装置は、複数のセンサにより横加速度、ロール速度、ヨーレート等の車両挙動を検出し、これら車両挙動に応じて算出したロール角度推定値に基づいて、ステアリングギア比を変更することにより、ロール挙動の安定化を図っている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来技術にあっては、検出した車両挙動に応じてステアリングギア比を可変するフィードバック制御であるため、フィードバック制御に伴う過渡応答や振動が、操舵制御において操舵の遅れにつながるという問題があった。 However, in the above prior art, since the feedback control that varies the steering gear ratio according to the detected vehicle behavior, there is a problem that transient response and vibration accompanying the feedback control lead to a steering delay in the steering control. there were.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、フィードバック制御に伴う過渡応答や振動等を発生させることなく、内輪空転を未然に防ぐことができる車両用操舵制御装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a vehicle steering control that can prevent idling of the inner ring without generating a transient response or vibration associated with the feedback control. To provide an apparatus.
上記目的を達成させるため、本発明にあっては、
操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を、走行状態に応じて可変に制御する操舵制御手段を備えた車両用操舵制御装置において、
前記操舵制御手段は、
車速とステアリング操舵角とに応じて車両の目標ヨーレートを算出する目標値生成部と、
車速とステアリング操舵角とステアリングギア比とから旋回加速度推定値を算出し、
この旋回加速度推定値の変化から内輪が空転するかどうかを予測する内輪空転判断部と、
この内輪空転判断部で内輪の空転が予測されると、旋回加速度推定値に応じて、内輪が空転しないと判断された場合よりも、目標値生成部で算出される目標ヨーレートの大きさを制限して、その制限された目標ヨーレートにすべくステアリングギア比を大きくして操舵応答を遅くする空転防止補正部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention,
In a vehicle steering control device including a steering control unit that variably controls a steering gear ratio, which is a ratio of a steering steering angle to a steered wheel turning angle, according to a traveling state,
The steering control means includes
A target value generator for calculating a target yaw rate of the vehicle according to the vehicle speed and the steering angle,
Calculate the turning acceleration estimated value from the vehicle speed, steering angle and steering gear ratio,
An inner ring idling determination unit that predicts whether or not the inner ring idles from a change in the estimated value of turning acceleration,
Limiting the idling of the inner ring in the inner ring idling determination unit is predicted, in accordance with the turning acceleration estimated value, the inner ring than when it is determined not to idle, the target yaw rate calculated by the target value generating unit size And an anti-spinning correction unit that increases the steering gear ratio and slows down the steering response to achieve the limited target yaw rate.
本発明にあっては、車速とステアリング操舵角とステアリングギア比とから算出した旋回加速度推定値に基づいて内輪空転を予測し、フィードフォワード制御により車両挙動の初期状態からステアリングギア比を大きくして操舵応答をスローとし、横加速度のピークを抑えることができるため、車両挙動のフィードバック制御に伴う過渡応答や振動等を発生させることなく、内輪空転を未然に防ぐことができる。 In the present invention, the inner wheel idling is predicted based on the estimated turning acceleration calculated from the vehicle speed, the steering angle, and the steering gear ratio, and the steering gear ratio is increased from the initial state of the vehicle behavior by feedforward control. Since the steering response can be made slow and the peak of lateral acceleration can be suppressed, it is possible to prevent idling of the inner ring without generating a transient response or vibration accompanying the feedback control of the vehicle behavior.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1,2に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on Examples 1 and 2.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の車両用操舵制御装置の全体システム図である。
ステアリングホイール10と左右前輪11a,11bを転舵させる前輪転舵機構12とを連結するコラムシャフト13に、運転者操舵角センサ1と前輪操舵アクチュエータ5とが設けられている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram of the vehicle steering control apparatus according to the first embodiment.
A driver steering angle sensor 1 and a front
前輪操舵アクチュエータ5は、例えば、モータと減速機等により構成され、コラムシャフト13に、減速機を介してモータの出力軸が連結されている。この前輪操舵アクチュエータ5は、前輪操舵コントローラ4からの舵角指令値により、コラムシャフト13を介して入力される回転を可変ギア比により減速して前輪転舵機構12のステアリングギアへ出力するもので、これにより、左右前輪11a,11bの転舵角δに対する操舵角θの比であるステアリングギア比(=θ/δ)を可変に制御する。
The front
前輪操舵コントローラ4は、操舵制御コントローラ3により生成された目標前輪舵角と実際の前輪舵角値との偏差を無くすような舵角指令値を算出し、算出した舵角指令値を前輪操舵アクチュエータ5に出力する。
The front wheel steering controller 4 calculates a steering angle command value that eliminates the deviation between the target front wheel steering angle generated by the
操舵制御コントローラ3は、運転者操舵角センサ1により検出された運転者操舵角と、車速センサ2により検出された車体速とに応じて、目標前輪舵角を生成し、前輪操舵コントローラ4へ出力する。
図2は、実施例1の操舵制御コントローラ3の制御ブロック図である。
操舵操舵コントローラ3は、目標値生成部31と、目標出力値生成部32と、内輪空転判断部33と、を備えている。
The
FIG. 2 is a control block diagram of the
The
目標値生成部31は、運転者操舵角と車体速とに基づいて目標ヨーレートを生成し、目標出力値生成部32へ出力する。目標出力値生成部32は、目標ヨーレートに基づいて目標前輪舵角を生成し、前輪操舵コントローラ4へ出力する。内輪空転判断部33は、運転者操舵角と車体速とに基づいて、内輪の空転可能性を判断し、旋回加速度変化率推定値および制御切替フラグを目標値生成部31へ出力する。
ここで、内輪とは、車両が旋回中に、旋回方向側となる前後車輪である。
The target
Here, the inner wheels are front and rear wheels that are turned in the turning direction while the vehicle is turning.
図3は、目標値生成部31の制御ブロック図である。
目標値生成部31は、車両モデル演算部311と、目標値演算部312とを備えている。車両モデル演算部311は、運転者操舵角と車体速とから2輪モデルを用いて車両パラメータを算出し、目標値演算部312へ出力する。
FIG. 3 is a control block diagram of the target
The target
目標値演算部312は、車両モデル演算部311からの車両パラメータと、内輪空転判断部33からの旋回加速度変化率推定値および制御切替フラグとに基づいて、目標ヨーレートを算出する。
The target
図4は、目標値演算部312の制御ブロック図である。
目標値演算部312は、目標ヨー角加速度演算部312aと、空転防止補正部312bと、制御切替部312cと、目標ヨーレート演算部312dと、を備えている。
FIG. 4 is a control block diagram of the target
The target
目標ヨー角加速度演算部312aは、車両パラメータから目標ヨー角加速度を算出する。空転防止補正部312bは、目標ヨー角加速度と旋回加速度変化率推定値に基づいて、目標ヨー角加速度を補正する。
The target yaw angular
制御切替部312cは、制御切替フラグの値がゼロのとき、目標ヨー角加速度演算部312aで算出された目標ヨー角加速度を目標ヨーレート演算部312dへ出力し、制御切替フラグの値が1のとき、空転防止補正部312bにより補正された目標ヨー角加速度を目標ヨーレート演算部312dへ出力する。
When the value of the control switching flag is zero, the control switching unit 312c outputs the target yaw angular acceleration calculated by the target yaw angular
目標ヨーレート演算部312dは、入力した目標ヨー角加速度から目標ヨーレートを算出し、目標出力値生成部32へ出力する。
The target yaw
次に、作用を説明する。
[車両モデル演算]
操舵制御コントローラ3において、目標値生成部31の車両モデル演算部311では、以下に示す通り、運転者操舵角と車体速から2輪モデルを用いて、車両パラメータを求める。
Next, the operation will be described.
[Vehicle model calculation]
In the
一般に、2輪モデルを仮定すると、車両のヨー角加速度は、下記の式(1)で表せる。
ψ"=a11ψ'+a12Vy+bf1θ …(1)
また、車両の横加速度は、下記の式(2)で表せる。
Vy'=a21ψ'+a22Vy+bf2θ …(2)
ここで、
ψ ″ = a 11 ψ ′ + a 12 V y + b f1 θ (1)
Further, the lateral acceleration of the vehicle can be expressed by the following equation (2).
V y ′ = a 21 ψ ′ + a 22 V y + b f2 θ (2)
here,
式(1),(2)の運動方程式より前輪操舵に対するヨーレートの伝達関数を求めると、下記の式(4)となる。
ヨーレート伝達関数は、車両パラメータを用いて、下記の式(5)となる。
ここで、
[目標値生成]
次に、目標値生成部31の目標値演算部312では、車体速V、車両パラメータと目標値パラメータと制御切替フラグFcから、目標ヨーレートψ'*を求める。
[Target value generation]
Next, the target
目標ヨー角加速度は、式(5)より、下記の式(7)となる。
ψ"*=−2ζψ'*(V)ωψ'*(V)ψ'*(s)+ωψ'*(V)2Tψ'*(V)θ(s)
+1/s×ωψ'*(V)2(gψ'*(V)θ(s)−φ'*(s)) …(7)
The target yaw angular acceleration is represented by the following equation (7) from equation (5).
ψ " * = − 2ζ ψ ′ * (V) ω ψ ′ * (V) ψ ′ * (s) + ω ψ ′ * (V) 2 T ψ ′ * (V) θ (s)
+ 1 / s × ω ψ '* (V) 2 (g ψ' * (V) θ (s) −φ ' * (s))… (7)
ここで、目標値パラメータは、下記の式(8)のように設定する。
Fc=0(通常制御)のときには、目標ヨー角加速度から目標ヨーレートを下記式(9)で求める。
ψ'*(s)=1/s×ψ"*(s) …(9)
When F c = 0 (normal control), the target yaw rate is obtained from the target yaw angular acceleration by the following equation (9).
ψ ' * (s) = 1 / s x ψ " * (s)… (9)
Fc=1(空転防止制御)のとき、目標ヨー角加速度の値に、下記の式(10)のように制限をかけ、補正した目標ヨー角加速度で、式(9)より、補正した目標ヨーレートを求める。
−Lψ''*≦ψ"*(s)≦Lψ''* …(10)
ここで、目標ヨー角加速度制限値Lψ''*は、運転者の切り戻し操舵によって、運転者操舵角θが閾値Tθ(後述)を通過するときの旋回加速度変化率推定値EGy'(後述)に対して、内輪空転が発生しないようなLψ''*を、図5に示すマップより決定する。
When F c = 1 (idling prevention control), the target yaw angular acceleration value is limited as shown in the following equation (10), and the corrected target yaw angular acceleration is corrected according to equation (9). Find the yaw rate.
−L ψ ″ * ≦ ψ ″ * (s) ≦ L ψ ″ * (10)
Here, the target yaw angular acceleration limit value L ψ ″ * is a turning acceleration change rate estimated value EG y ′ when the driver steering angle θ passes a threshold value T θ (described later) by the driver's return steering. In contrast to (described later), L ψ ″ * is determined from the map shown in FIG.
[内輪空転判断]
内輪空転判断部33では、運転者操舵角θと車体速Vから、内輪空転可能性を判断し、制御切替フラグFcを決定する。
前回の演算で、Fc=0となっている場合には、まず、旋回加速度推定値EGyを、下記の式(11)で求める。
EGy=(V2×θ)/{(1+AV2)×(Lf+Lr)×Nf} …(11)
ここで、Aはスタビリティファクタである。
[Inner wheel idling judgment]
In the inner ring idling
If F c = 0 in the previous calculation, first, the turning acceleration estimated value EG y is obtained by the following equation (11).
EG y = (V 2 × θ) / {(1 + AV 2 ) × (L f + L r ) × N f } (11)
Here, A is a stability factor.
旋回加速度推定値EGyの絶対値|EGy|が、運転者の切り戻し操舵があった場合に、内輪空転が発生する可能性がある閾値TGy以上のとき、加速度判断フラグFaは、下記の式(12)と設定する。
Fa=1 …(12)
When the absolute value of the turning acceleration estimated value EG y | EG y | is equal to or greater than a threshold value TG y at which an inner wheel idling may occur when the driver performs back-up steering, the acceleration determination flag F a is The following equation (12) is set.
F a = 1 (12)
|EGy|が閾値TGyよりも小さいときには、加速度判断フラグFaは、下記の式(13)と設定する。
Fa=0 …(13)
When | EG y | is smaller than the threshold value TG y , the acceleration determination flag Fa is set as the following equation (13).
F a = 0 (13)
|EGy|が閾値TGyよりも小さく、かつ、加速度判断フラグFaが1からゼロに切り替わってからの時間Taが閾値Tta以下のとき、運転者の切り戻し操舵中で、内輪空転が発生する可能性があると判断し、内輪空転判断を継続する。 | EG y | is smaller than the threshold value TG y, and, when the time T a from the acceleration judgment flag F a is switched from 1 to zero is less than the threshold value T ta, in switchback driver steering, the inner ring idling It is determined that there is a possibility of the occurrence of the problem, and the inner ring idling determination is continued.
|EGy|が閾値TGyより小さくなってからの時間Taが閾値Ttaより大きくなったら、車両が安定状態になったと判断して、通常制御に戻る。 | EG y | When the time T a from becoming smaller than the threshold value TG y becomes greater than the threshold value T ta, it is determined that the vehicle becomes a stable state, returns to normal control.
次に、操舵角速度dθは、運転者操舵角θより、下記の式(14)となる。
dθ=(θt−θt-1)/ΔT …(14)
ここで、ΔTは制御周期である。
Next, the steering angular velocity dθ is expressed by the following equation (14) from the driver steering angle θ.
dθ = (θ t −θ t-1 ) / ΔT (14)
Here, ΔT is a control cycle.
運転者の切り戻し操舵によって、運転者操舵角θが閾値Tθを通過するときの操舵角速度dθが閾値Tdθであるかを、下記の式(15)のように判定し、
|θt|≦Tθ かつ |θt-1|>Tθ …(15)
そのときの操舵角速度dθが、下記の式(16)となるとき、
dθ≧Tdθ …(16)
内輪空転の可能性があると判断し、制御切替フラグFcは、下記の式(17)に設定し、空転防止制御が実施される。
Fc=1 …(17)
Whether the steering angular velocity dθ when the driver steering angle θ passes the threshold T θ by the driver's switchback steering is the threshold T dθ is determined as in the following equation (15),
| θ t | ≦ T θ and | θ t-1 |> T θ (15)
When the steering angular velocity dθ at that time becomes the following equation (16),
dθ ≧ T dθ (16)
It is determined that there is a possibility of idling of the inner ring, and the control switching flag Fc is set to the following expression (17), and idling prevention control is performed.
F c = 1 (17)
ここで、閾値Tθは、旋回加速度推定値EGyに応じて、運転者の切り戻し操舵を判断する操舵角位置を図6のマップにより決定される。EGyが大きいほど、運転者の切り戻し操舵を早く判断するため、Tθを大きく設定する。 Here, the threshold value T theta, in accordance with the turning acceleration estimated value EG y, is determined by the map of FIG. 6 a steering angle position to determine the returning steering of the driver. In order to determine the driver's switchback steering earlier as EG y is larger, T θ is set larger.
また、閾値Tdθは、旋回加速度推定値EGyに応じて、内輪空転を発生する可能性のある操舵角速度を図7のマップにより決定される。EGyが大きいほど、運転者の切り戻し操舵が遅くても空転防止制御するため、Tdθを小さく設定する。ただし、旋回加速度推定値EGyが閾値TGy以下となって継続している時間Tgが、閾値TTg以上になったとき、車両が安定状態になったと判断し、制御切替フラグFcを、下記の式(18)として通常制御に復帰する。
Fc=0 …(18)
Further, the threshold T dθ is determined by the map shown in FIG. 7 according to the turning acceleration estimated value EG y , which is a steering angular velocity that may cause idling of the inner ring. As EG y is larger, T dθ is set to be smaller in order to perform anti-skid control even if the driver's switchback steering is slower. However, it is determined that the vehicle is in the stable state when the estimated time T g when the estimated turning acceleration value EG y is equal to or less than the threshold value TG y is equal to or greater than the threshold value TT g , and the control switching flag F c is set. Then, the normal control is restored as the following equation (18).
F c = 0 (18)
[目標前輪舵角演算]
下記の式(19)を用いて、目標ヨーレートψ'*から目標前輪操舵角θ*を算出する。
ψ''*=a11ψ'*+a12Vy+bf1θ* …(19)
よって、目標前輪操舵角θ*は、下記の式(20)となる。
θ*=(ψ''*−a11ψ'*−a12Vy)/bf1 …(20)
[Target front wheel rudder angle calculation]
Using the following equation (19), the target front wheel steering angle θ * is calculated from the target yaw rate ψ ′ * .
ψ ″ * = a 11 ψ ′ * + a 12 V y + b f1 θ * (19)
Therefore, the target front wheel steering angle θ * is expressed by the following equation (20).
θ * = (ψ ″ * − a 11 ψ ′ * − a 12 V y ) / b f1 (20)
[操舵制御処理]
図8は、実施例1の操舵制御コントローラ3で実行される操舵制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
[Steering control processing]
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the steering control process executed by the
ステップS1では、目標値演算部312において、制御切替フラグFcがゼロであるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する。
In step S1, the target
ステップS2では、内輪空転判断部33において、旋回加速度推定値EGyの絶対値|EGy|を計算し、ステップS3へ移行する。
In step S2, the inner wheel idling
ステップS3では、内輪空転判断部33において、ステップS2で求めた旋回加速度推定値EGyの絶対値|EGy|が閾値TGy以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。
In step S3, the inner wheel idling
ステップS4では、内輪空転判断部33において、加速度判断フラグFaに1をセットし、ステップS9へ移行する。
In step S4, the inner ring idling
ステップS5では、内輪空転判断部33において、加速度判断フラグFaにゼロをセットし、ステップS6へ移行する。
In step S5, the inner ring idling
ステップS6では、内輪空転判断部33において、加速度判断フラグFaが1からゼロに切り替わってからの時間Taを計算し、ステップS7へ移行する。
In step S6, the inner ring idling
ステップS7では、内輪空転判断部33において、ステップS6で計算したTaが閾値Tta以下であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS15へ移行する。
In step S7, the inner ring idling
ステップS8では、内輪空転判断部33において、運転者操舵角θが閾値Tθ通過時の操舵角速度dθを計算し、ステップS9へ移行する。
In step S8, the inner wheel idling
ステップS9では、内輪空転判断部33において、ステップS8で計算した操舵角速度dθが閾値Tdθ以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS10へ移行し、NOの場合にはステップS16へ移行する。
In step S9, the inner wheel idling
ステップS10では、内輪空転判断部33において、|EGy|が閾値TGy以下となって継続している時間Tgを計算し、ステップS11へ移行する。
In step S10, the inner ring idling
ステップS11では、内輪空転判断部33において、ステップS10で計算したTgが閾値TTg以下であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS12へ移行し、NOの場合にはステップS15へ移行する。
In step S11, it determines in the inner ring idling
ステップS12では、内輪空転判断部33において、空転可能性ありと判断し、制御切替フラグFcに1をセットし、ステップS13へ移行する。
In step S12, the inner ring idling
ステップS13では、空転防止補正部312bにおいて、旋回加速度変化率推定値EGy'に応じて目標ヨー角加速度ψ"*に制限をかけるとともに、目標ヨーレート演算部312dにおいて、空転防止補正部312bで補正された目標ヨー角加速度ψ"*から目標ヨーレートψ'*を算出する空転防止制御を実施し、ステップS16へ移行する。
In step S13, the idling
ステップS14では、空転防止補正部312bにおいて、制御切替フラグFcにゼロをセットし、ステップS15へ移行する。
In step S14, the idling
ステップS15では、目標ヨーレート演算部312dにおいて、目標ヨー角加速度演算部312aで算出された目標ヨー角加速度ψ"*から目標ヨーレートψ'*を算出する通常制御を実施し、ステップS17へ移行する。
In step S15, the target yaw
ステップS17では、目標出力値生成部32において、ステップS14またはステップS16で算出された目標ヨーレートψ'*に基づいて目標前輪操舵角θ*を算出するとともに、前輪操舵コントローラ4において、目標前輪操舵角θ*を得る舵角指令値を前輪操舵アクチュエータ5に出力し、リターンへ移行する。
In step S17, the target output
[操舵制御作動]
旋回加速度推定値EGyの絶対値|EGy|が閾値TGy以上である場合には、図8のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4へと進み、ステップS4では、加速度判断フラグFaに1がセットされる。
[Steering control operation]
If the absolute value of the turning acceleration estimated value EG y | EG y | is equal to or greater than the threshold value TG y , the process proceeds from step S1 to step S2 to step S3 to step S4 in the flowchart of FIG. 1 is set to the determination flag F a.
一方、|EGy|が閾値TGyよりも小さい場合には、図8のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS5→ステップS6→ステップS7へと進む。続いて、ステップS7において、加速度判断フラグFaが1からゼロに切り替わってからの時間Taが閾値Tta以下である場合には、ステップS8へと進む。
On the other hand, if | EG y | is smaller than the threshold value TG y , the process proceeds from step S 1 →
また、ステップS7において、Taが閾値Ttaよりも大きい場合には、ステップS15→ステップS16へと進み、ステップS15では、制御切替フラグFcがゼロであるため、内輪空転可能性が無いと判断し、目標ヨー角加速度演算部312aで算出された目標ヨー角加速度ψ"*から目標ヨーレートψ'*を算出する通常制御が実施される。
Further, in step S7, when T a is greater than the threshold value T ta, the process proceeds to step S15 → step S16, in step S15, since the control switching flag F c is zero, if there is no inner ring idling possibility The normal control for determining and calculating the target yaw rate ψ ′ * from the target yaw angular acceleration ψ ″ * calculated by the target yaw angular
次に、ステップS4またはステップS7からは、ステップS8→ステップS9へと進み、ステップS9において、操舵角速度dθが閾値Tdθ以上である場合には、ステップS10→ステップS11へと進む。一方、dθが閾値Tdθ以上よりも小さい場合には、ステップS15→ステップS16へと進み、ステップS15では、制御切替フラグFcがゼロであるため、内輪空転可能性が無いと判断し、目標ヨー角加速度演算部312aで算出された目標ヨー角加速度ψ"*から目標ヨーレートψ'*を算出する通常制御が実施される。
Next, from step S4 or step S7, the process proceeds from step S8 to step S9. In step S9, when the steering angular velocity dθ is equal to or greater than the threshold value T dθ , the process proceeds from step S10 to step S11. On the other hand, if dθ is smaller than the threshold value T dθ or more, the process proceeds from step S15 to step S16. In step S15, since the control switching flag Fc is zero, it is determined that there is no possibility of idling of the inner ring, and the target Normal control for calculating the target yaw rate ψ ′ * from the target yaw angular acceleration ψ ″ * calculated by the yaw angular
ステップS11において、旋回加速度推定値EGyの絶対値|EGy|が閾値TGy以下となって継続している時間Tgが閾値TTg以下である場合には、ステップS12→ステップS13→ステップS16へと進む流れとなる。すなわち、ステップS12では、制御切替フラグFcに1がセットされるため、ステップS13では、旋回加速度変化率推定値EGy'に応じて目標ヨー角加速度ψ"*に制限をかけるとともに、目標ヨーレート演算部312dにおいて、空転防止補正部312bで補正された目標ヨー角加速度ψ"*から目標ヨーレートψ'*を算出する空転防止制御が実施される。よって、ステップS16では、通常制御時よりもステアリングギア比がより大きくなり、その結果、操舵応答がスローとなる。
In step S11, when the absolute value | EG y | of the turning acceleration estimated value EG y is equal to or less than the threshold value TG y and the continuing time T g is equal to or less than the threshold value TT g , step S12 → step S13 → step The flow proceeds to S16. That is, in step S12, since 1 is set to the control switching flag F c, in step S13, together with applying a limit to the target yaw angle acceleration [psi "* in accordance with the turning acceleration change rate estimated value EG y ', the target yaw rate In the
ステップS11において、Tgが閾値TTgよりも大きい場合には、ステップS14→ステップS15→ステップS16へと進み、ステップS14では、制御切替フラグFcにゼロがセットされるため、内輪空転可能性が無いと判断し、目標ヨー角加速度演算部312aで算出された目標ヨー角加速度ψ"*から目標ヨーレートψ'*を算出する通常制御が実施される。
In step S11, if the T g is greater than the threshold value TT g, the process proceeds to step S14 → step S15 → step S16, in step S14, since zero is set to the control switching flag F c, the inner ring idling possibility Normal control for calculating the target yaw rate ψ ′ * from the target yaw angular acceleration ψ ″ * calculated by the target yaw angular
[内輪空転予測に応じたステアリングギア比補正作用]
特開2001−213345号公報には、複数のセンサにより横加速度、ロール速度、ヨーレート等の車両挙動を検出し、これら車両挙動に応じて算出したロール角度推定値に基づいてステアリングギア比を変更することにより、ロール挙動の安定化を図る技術が記載されている。
[Steering gear ratio correction action according to inner ring idling prediction]
In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-213345, vehicle behavior such as lateral acceleration, roll speed, yaw rate is detected by a plurality of sensors, and a steering gear ratio is changed based on a roll angle estimated value calculated according to these vehicle behaviors. Thus, a technique for stabilizing the roll behavior is described.
ところが、この従来技術は、車両挙動の検出に複数のセンサを必要とするため、製造コストが嵩むとともに、車両挙動のフィードバック制御に伴う過渡応答や振動が、操舵の遅れにつながり、制御上好ましくない場合がある。 However, since this conventional technique requires a plurality of sensors for detecting the vehicle behavior, the manufacturing cost increases, and the transient response and vibration accompanying the feedback control of the vehicle behavior lead to a delay in steering, which is not preferable in terms of control. There is a case.
これに対し、実施例1の車両用操舵制御装置では、通常の操舵制御に用いられる車速センサと運転者操舵角センサの出力から内輪空転を予測し、フィードフォワード制御によりステアリングギア比を大きくして操舵応答をスローとすることにより、空転予測用のセンサを追加することなしに、内輪の空転を未然に防ぐことができる。 In contrast, in the vehicle steering control device of the first embodiment, the inner wheel idling is predicted from the output of the vehicle speed sensor and the driver steering angle sensor used for normal steering control, and the steering gear ratio is increased by feedforward control. By making the steering response slow, it is possible to prevent idling of the inner ring without adding an idling prediction sensor.
図9は、空転防止制御を実施しない場合の切り返し急操舵時における横Gと左輪荷重を示す図であり、ステアリングを中立位置から右方向→左方向へと急操舵した場合、過大な横Gのピークが発生し、左輪荷重がゼロとなって左輪が空転してしまう。 FIG. 9 is a diagram showing the lateral G and the left wheel load at the time of turning sudden steering when the anti-skid control is not performed. When the steering is steered from the neutral position to the right direction to the left direction, the excessive lateral G A peak occurs, the left wheel load becomes zero, and the left wheel runs idle.
図10は、実施例1の空転防止制御を実施した場合の切り返し急操舵時における横Gと左輪荷重を示す図であり、実施例1では、内輪の空転が予測されたとき、ステアリングギア比を大きくすることにより、横Gのピークが抑制され、左輪荷重がゼロ、すなわち、左輪空転を未然に防いでいる。 FIG. 10 is a diagram illustrating the lateral G and the left wheel load at the time of reverse turning sudden steering when the idling prevention control of the first embodiment is performed. In the first embodiment, when the idling of the inner ring is predicted, the steering gear ratio is changed. By increasing the width, the peak of the lateral G is suppressed and the left wheel load is zero, that is, the left wheel idling is prevented in advance.
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control device according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 操舵制御コントローラ3は、内輪が空転するかどうかを予測する内輪空転判断部33と、内輪が空転すると判断されたとき、内輪が空転しないと判断されたときよりも、ステアリングギア比(θ/δ)を大きくする空転防止補正部312bと、を備えるため、横Gのピークが抑制され、内輪空転を防止できる。
(1) The
(2) 前記操舵コントローラ3は、車速とステアリング操舵角とに応じて車両の目標ヨーレートψ'*を算出する目標値生成部31と、目標ヨーレートψ'*に応じて目標前輪舵角を算出する目標出力値生成部32と、を備え、空転防止補正部312bは、内輪が空転すると判断されたとき、目標値生成部31により算出される目標ヨーレートψ'*の大きさを制限(−Lψ''*≦ψ"*(s)≦Lψ''* ,ψ"*:目標ヨー角加速度)するため、目標ヨーレートψ'*を小さくすることで、横Gのピークが抑制され、内輪空転を防止できる。
(2) The
(3) 空転防止補正部312bは、車速とステアリング操舵角とから求まる車両の旋回加速度推定値EGyの変化率EGy'が高いほど、目標ヨーレートψ'*の大きさをより制限(図5のマップ参照)するため、旋回加速度推定値EGyの大きさに応じて内輪空転を防止しつつ、過度なアンダーステア傾向となるのを抑制できる。
(3) The idling
(4) 内輪空転判断部33は、操舵角速度dθと旋回加速度推定値EGyとに基づいて、内輪が空転するかどうかを予測する(図8のステップS9およびステップS11)ため、通常の操舵制御に用いられる車速センサと運転者操舵角センサの出力のみを用い、空転予測用のセンサを追加することなしに、内輪の空転を予測でき、フィードフォワード制御により、内輪の空転を防止できる。
(4) The inner wheel idling
(5) 内輪空転判断部33は、旋回加速度推定値EGyが大きいほど、切り戻しステアリング操舵によって、内輪が空転すると判断するステアリング操舵角速度dθの値を小さく(図7のマップ参照)するため、車両の旋回状態に対して的確に内輪の空転を判断することができ、フィードフォワード制御により、内輪の空転を防止できる。
(5) The inner wheel idling
(6) 内輪空転判断部33は、旋回加速度推定値EGyが大きいほど、切り戻しステアリング操舵中の操舵角θが大きい位置(図6のマップ参照)でのステアリング操舵角速度dθに基づいて、内輪が空転するか判断するため、車両の旋回状態に対して的確なタイミングで内輪の空転を判断することができ、フィードフォワード制御により、内輪の空転を防止できる。
(6) The inner wheel idling
実施例2の車両用操舵制御装置は、内輪空転が予測されたとき、後輪を前輪と逆相側に転舵させるものである。 The vehicle steering control device according to the second embodiment turns the rear wheel to the opposite side to the front wheel when the inner wheel idling is predicted.
図11は、実施例1の車両用操舵制御装置の全体システム図であり、図1に示した実施例1の構成と比較して、左右後輪14a,14bを転舵させる後輪転舵機構15および後輪操舵アクチュエータ16が設けられている点で実施例1と異なり、他の構成は同一であるため、同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 11 is an overall system diagram of the vehicle steering control apparatus according to the first embodiment. Compared with the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the rear
後輪操舵アクチュエータ16は、前輪操舵アクチュエータ5と同様に、モータと減速機等により構成され、後輪転舵機構15に、減速機を介してモータの出力軸が連結されている。この後輪操舵アクチュエータ16は、後輪操舵コントローラ17からの舵角指令値により、左右後輪14a,14bを可変に制御する。
The rear
図12は、実施例2の操舵制御コントローラ3の制御ブロック図であり、目標値出力値生成部32は、目標ヨーレート等に基づいて目標後輪舵角を生成し、後輪操舵コントローラ17に対し出力する。
FIG. 12 is a control block diagram of the
後輪操舵コントローラ17は、操舵制御コントローラ3により生成された目標後輪舵角と実際の後輪舵角値との偏差を無くすような舵角指令値を算出し、算出した舵角指令値を後輪操舵アクチュエータ16に出力する。
The rear
次に、作用を説明する。
[目標後輪舵角演算]
実施例2では、目標前輪舵角演算で算出した目標前輪操舵角θ*と、Fc=0(通常制御)のときの目標ヨーレートから算出した目標前輪操舵角θ0 *と、所定の制御定数cとにより、下記の式(21)を用いて目標後輪舵角δr *を算出する。ただし、制御定数cは、その値により車両の旋回半径が、前後輪の空転防止制御が無い場合のそれより小さくならない値とする。
δr *=(θ*−θ0 *)/N×c …(21)
Next, the operation will be described.
[Target rear wheel rudder angle calculation]
In the second embodiment, the target front wheel steering angle θ * calculated by the target front wheel steering angle calculation, the target front wheel steering angle θ 0 * calculated from the target yaw rate when F c = 0 (normal control), and a predetermined control constant are used. Based on c, the target rear wheel steering angle δ r * is calculated using the following equation (21). However, the control constant c is a value by which the turning radius of the vehicle does not become smaller than that when there is no anti-slip control of the front and rear wheels.
δ r * = (θ * −θ 0 * ) / N × c (21)
θ0 *は式(19),(20)と同様に、下記の式(19)',(20)'となる。
ψ0''*=a11ψ0'*+a12Vy+bf1θ0 * …(19)'
θ0 *=(ψ0''*−a11ψ0'*−a12Vy)/bf1 …(20)'
θ 0 * is represented by the following equations (19) ′ and (20) ′, similarly to equations (19) and (20).
ψ 0 ″ * = a 11 ψ 0 ′ * + a 12 V y + b f1 θ 0 * (19) ′
θ 0 * = (ψ 0 ″ * −a 11 ψ 0 ′ * −a 12 V y ) / b f1 (20) ′
[内輪空転予測に応じた後輪逆相制御作用]
実施例1では、車速と運転者操舵角から空転を予測し、フィードフォワード制御によりステアリングギア比を変更することにより、空転を未然に防ぐ構成を示したが、ステアリングギア比の増加に伴ってアンダーステア傾向となるため、車両の回転半径が増加してしまう。
[Rear wheel reverse phase control action according to inner ring idling prediction]
In the first embodiment, the idling is predicted from the vehicle speed and the driver steering angle, and the steering gear ratio is changed by feedforward control to prevent idling. However, as the steering gear ratio increases, understeering is shown. This tends to increase the turning radius of the vehicle.
これに対し、実施例2では、図13に示すように、目標後輪舵角と空転防止制御により補正された後輪舵角との差に比例した分だけ後輪14a,14bを前輪11a,11bと逆相側へ転舵させることにより、車両のヨーモーメントを増大させ、車両の旋回半径が増大するのを防止している。また、ヨーモーメントが増大することにより、前輪のみによる空転防止制御と比較して、横Gのピークをさらに低下させることができるため、空転防止の効果も向上する。
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 13, the
このとき、前後輪の空転防止制御が無い場合の旋回半径よりも車両の旋回半径が小さくならないように後輪を転舵させることにより、車両の旋回内側への切れ込み過ぎを防止している。 At this time, the rear wheels are steered so that the turning radius of the vehicle does not become smaller than the turning radius when there is no anti-slip control of the front and rear wheels, thereby preventing the vehicle from being cut too far into the turning inside.
次に、効果を説明する。
実施例2の車両用操舵制御装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(6)に加え、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control device of the second embodiment, the effects listed below are obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first embodiment.
(7) 後輪転舵角を可変する後輪操舵アクチュエータ16を備えた後輪転舵機構15を設け、操舵制御コントローラ3は、空転防止制御によるステアリングギア比補正量の大きさに応じて(δr *=(θ*−θ0 *)/N×c)、後輪転舵角を前輪11a,11bと逆相側に転舵させるため、旋回半径の増大の防止できるとともに、空転防止の効果をより高めることができる。
(7) A rear
(8) 操舵制御コントローラ3は、前後輪転舵による空転防止制御を実施しない場合の車両の旋回半径以上となるように後輪14a,14bを転舵させるため、車両の旋回内側への切れ込み過ぎを防止できる。
(8) The
1 運転者操舵角センサ
2 車速センサ
3 操舵制御コントローラ
31 目標値生成部
311 車両モデル演算部
312 目標値演算部
312a 目標ヨー角速度演算部
312b 空転防止補正部
312c 制御切替部
312d 目標ヨーレート演算部
32 目標出力値生成部
33 内輪空転判断部
4 前輪操舵コントローラ
5 前輪操舵アクチュエータ
6 左右駆動力制御コントローラ
10 ステアリングホイール
11a 左前輪
11b 右前輪
12 前輪転舵機構
13 コラムシャフト
14a 左後輪
14b 右後輪
15 後輪転舵機構
16 後輪転舵アクチュエータ
17 後輪操舵コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Driver | operator
Claims (3)
前記操舵制御手段は、
車速とステアリング操舵角とに応じて車両の目標ヨーレートを算出する目標値生成部と、
車速とステアリング操舵角とステアリングギア比とから旋回加速度推定値を算出し、前記旋回加速度推定値から内輪が空転するかどうかを予測する内輪空転判断部と、
前記内輪空転判断部で内輪の空転が予測されると、前記旋回加速度推定値に応じて、内輪が空転しないと判断された場合よりも、前記目標値生成部で算出される目標ヨーレートの大きさを制限し、その制限された目標ヨーレートにすべくステアリングギア比を大きくして操舵応答を遅くする空転防止補正部と、
を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
In a vehicle steering control device including a steering control unit that variably controls a steering gear ratio, which is a ratio of a steering steering angle to a steered wheel turning angle, according to a traveling state,
The steering control means includes
A target value generator for calculating a target yaw rate of the vehicle according to the vehicle speed and the steering angle,
An inner ring idling determining unit calculates a turn acceleration estimate from the vehicle speed and the steering angle and the steering gear ratio, the swing acceleration estimated value or we inner ring to predict whether idles,
When the inner ring idling determination unit predicts idling of the inner ring, the target yaw rate calculated by the target value generation unit is larger than that determined when the inner ring does not idling according to the turning acceleration estimated value. The anti-spinning correction unit that increases the steering gear ratio and slows down the steering response to limit the target yaw rate,
A vehicle steering control device comprising:
後輪転舵角を可変する後輪操舵アクチュエータを備えた後輪転舵機構を設け、
前記操舵制御手段は、空転防止制御によるステアリングギア比補正量の大きさに応じて後輪転舵角を前輪と逆相側に転舵させることを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to claim 1,
A rear wheel steering mechanism provided with a rear wheel steering actuator for changing the rear wheel steering angle is provided.
The vehicle steering control device characterized in that the steering control means turns the rear wheel turning angle to the opposite side to the front wheel according to the magnitude of the steering gear ratio correction amount by the idling prevention control .
前記操舵制御手段は、車両の旋回半径が、空転防止制御を実施しない場合の車両の旋回半径以上となる範囲で後輪を転舵させることを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to claim 1 or 2,
The steering control device for a vehicle, wherein the steering control means steers the rear wheels in a range in which the turning radius of the vehicle is equal to or larger than the turning radius of the vehicle when the idling prevention control is not performed .
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