JP5137792B2 - 車両横力外乱推定装置 - Google Patents
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Description
以下、図1〜図6を参照しながら、この発明の実施の形態1について説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係る車両横力外乱推定装置の概略構成を示すブロック図である。
図2に示すように、路面横勾配により車両12が傾いている場合に、車両重心(2重丸参照)に重力がかかり、重力の横方向成分が横加速度センサ22の検出値として表れる。よって、実ヨーレートγと車速Vとの積算値(運転挙動による横加速度)から実際の横加速度Ayを減算した値(γV−Ay)を用いて、路面横勾配φb(重力の横成分に対応)を検出することができる。
ヨーモーメント外乱係数記憶部31は、車両12に加わる横力の外乱(以下、「横力外乱」という)φwと、車両に加わるヨーモーメントの外乱(以下、ヨーモーメント外乱)φmとの関係を記憶しており、ヨーモーメント外乱係数lwを出力情報としている。
ヨーモーメント外乱演算部33は、オブザーバ32により推定された横力外乱φwと、ヨーモーメント外乱係数記憶部31に記憶されているヨーモーメント外乱係数lwとを用いて、ヨーモーメント外乱φmを横力外乱推定値として演算する。
図3は横力外乱推定手段30の動作を示すフローチャートであり、車両12に加わる横力外乱を推定するための処理手順を示している。
また、ヨーモーメント外乱係数記憶部31からヨーモーメント外乱係数lwを読み込み(ステップS20)、オブザーバ32に入力する。
このとき、車両12が受ける横力外乱Fwおよび実ヨーモーメント外乱Nwは、車両12の空力横力係数Cyおよび空力ヨーモーメント係数Cnと、ホイールベースL、空気密度ρおよび風速ωとを用いて、以下の式(1)で表される。
たとえば、図4においては、横力外乱Fwの発生位置と車両重心との距離がlw(ヨーモーメント外乱係数に相当)であったとすると、横力外乱Fwによって発生する実ヨーモーメント外乱Nwは、以下の式(2)で表される。
図5から明らかなように、同じ対気横滑り角に対して、空力横力係数Cyと空力ヨーモーメント係数Cnとの比(=Cn/Cy)は、ほぼ一定であることが分かる。
オブザーバ32は、図6に示す車両12に対する2輪モデルに基づいて構築される。
図6において、前輪舵角δfは、ハンドル角θとステアリングギア比Grから、以下の式(4)で表される。
路面横勾配演算部25は、ヨーレートγと車速Vとの積算値と、横加速度Ayとの差分(γV−Ay)を用いて、路面横勾配φbを求める。
なお、上記実施の形態1(図1)では、横力外乱の推定演算に用いられる各種パラメータの補正条件について言及しなかったが、図7のように、各車輪10a〜10dに加わる輪荷重W1〜W4に応じて各種パラメータを補正するように構成してもよい。
以下、図7および図8を参照しながら、この発明の実施の形態2について説明する。
図7において、車両12には、前述の各センサ21〜24および路面横勾配演算部25に加えて、輪荷重センサ26を備えている。
横力外乱推定手段30Aは、検出された各車輪荷重W1〜W4に基づき、前輪コーナリングパワーKf、後輪コーナリングパワーKr、前輪から車両重心までの距離lf、後輪から車両重心までの距離lr、車両12の質量mおよびヨー慣性Iなどの車両パラメータを補正する。
これにより、車両12の荷重バランスが変化して、車両重心の位置が変化した場合や、前輪コーナリングパワーKfや後輪コーナリングパワーKrが変化した場合においても、式(11)、式(12)および図8のテーブルにより、そのパラメータ値を補正することにより、横力外乱φwヨーモーメント外乱φbを高精度に推定演算することができる。
また、各コーナリングパワーKf、Krの補正は、必ずしも図8のテーブルで行う必要はなく、あらかじめ定められた近似式を用いてもよい。
また、各距離lf、lrの値により、車両12のヨー慣性Iを補正してもよい。たとえば、ヨー慣性Iは、車両12の質量mおよび各距離lf、lrを用いて、以下のように求められる。
なお、上記実施の形態2(図7)では、輪荷重センサ26を設けたが、図9のように、空気圧センサ27を設け、各車輪10a〜10dの空気圧P1〜P4に応じて各種パラメータを補正するように構成してもよい。
以下、図9および図10を参照しながら、この発明の実施の形態3について説明する。
図9において、車両12には、前述(図7)の輪荷重センサ26に代えて、空気圧センサ27が設けられている。
横力外乱推定手段30Bは、検出された各空気圧P1〜P4に基づき、各種パラメータを補正する。たとえば、各コーナリングパワーKf、Krは、図10のテーブルデータにより補正され、以下、前述の実施の形態1と同様の処理手順(図3)により、推定演算が行われる。
また、前述(図7)の輪荷重センサ26に加えて、さらに空気圧センサ27を設けてもよい。この場合、オブザーバ32Bは、各荷重W1〜W4および各空気圧P1〜P4の両方を用いて、各種パラメータを補正するので、さらに高精度に推定演算を実現することができる。
Claims (7)
- 車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車両が走行している路面の路面横勾配を検出する路面横勾配検出手段と、
前記車両に発生している横力外乱を推定する横力外乱推定手段と、
を備えた車両横力外乱推定装置であって、
前記横力外乱推定手段は、
前記車両に発生しているヨーモーメント外乱と前記横力外乱との関係式またはテーブルがあらかじめ記憶されているヨーモーメント外乱係数記憶部と、
前記ヨーモーメント外乱を演算するヨーモーメント外乱演算部と、を有し、
前記操舵角、前記横加速度、前記ヨーレート、前記車速および前記路面横勾配の各検出値と、前記ヨーモーメント外乱係数記憶部から与えられたヨーモーメント外乱係数とを用いて、前記横力外乱を推定するとともに、
前記ヨーモーメント外乱演算部により、前記横力外乱の推定値と前記ヨーモーメント外乱係数とを用いて、前記ヨーモーメント外乱を演算することを特徴とする車両横力外乱推定装置。 - 前記横力外乱推定手段は、
前記操舵角、前記横加速度、前記ヨーレート、前記車速および前記路面横勾配の各検出値を用いて、前記横力外乱を推定するためのオブザーバを有することを特徴とする請求項1に記載の車両横力外乱推定装置。 - 前記路面横勾配検出手段は、
前記ヨーレートと前記車速との積算値と、前記横加速度との差分を用いて、前記路面横勾配を求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両横力外乱推定装置。 - 前記ヨーモーメント外乱係数は、前記車両の重心と、前記車両に空力が作用する空力中心との間の距離であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車両横力外乱推定装置。
- 前記ヨーモーメント外乱係数は、前記車両の空力横力係数Cyおよび空力ヨーモーメント係数Cnと、ホイールベースLとを用いて、(Cn/Cy)×Lとして演算により設定されることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の車両横力外乱推定装置。
- 前記車両の各車輪にかかる荷重を検出する車輪荷重検出手段をさらに備え、
前記横力外乱推定手段は、
前記車輪荷重検出手段により検出された各車輪荷重に基づいて、
前記横力外乱の推定演算に用いられる各種パラメータのうちの少なくとも1つのパラメータを補正することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の車両横力外乱推定装置。 - 前記車両の各車輪の空気圧を検出する空気圧検出手段をさらに備え、
前記横力外乱推定手段は、
前記空気圧検出手段により検出された各車輪の空気圧に基づいて、
前記横力外乱の推定演算に用いられる各種パラメータのうちの少なくとも1つのパラメータを補正することを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の車両横力外乱推定装置。
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