JP6577850B2 - Vehicle control apparatus and vehicle control method - Google Patents
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Description
本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle control device and a vehicle control method.
従来、例えば下記の特許文献1には、例えば車両のスリップ等によって好ましくないヨー挙動が発生した際に、これを抑制するためのダイレクトヨーモーメント(目標ヨーモーメント)DYMを算出し、ダイレクトヨーモーメントDYMが出力されるように各インホイールモータの出力を増減する技術が記載されている。
Conventionally, for example, in
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術は、車両に好ましくないヨー挙動が発生した際に、各インホイールモータの出力を増減させるため、好ましくないヨー挙動は一旦発生してしまう問題がある。このため、車両の挙動を高精度に安定化することは困難である。
However, the technique described in
また、特許文献1に記載された技術では、車両の限界状態であることは、好ましくないヨー挙動が発生したことにより初めて判別できるため、1回はスリップを許容しなければならず、1回のスリップが発生しただけで、ドライバーに不安感を与えることになる。
Further, in the technique described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両にスリップが発生する前に旋回アシストのための車体付加モーメントを補正することが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置、及び車両の制御方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to correct a vehicle body additional moment for turning assist before a slip occurs in the vehicle. A new and improved vehicle control apparatus and vehicle control method are provided.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両のヨーレートに基づいてハンドル操舵系とは独立して車体に付加する車体付加モーメントを算出する車体付加モーメント算出部と、車体すべり角とタイヤ舵角に基づいて、車両の旋回状態を直進状態に復元させる旋回復元ヨーモーメントを算出する旋回復元ヨーモーメント算出部と、前記車体すべり角の時間的な変化率である車体すべり角速度を算出する車体すべり角速度算出部と、前記旋回復元ヨーモーメント及び前記車体すべり角速度に基づいて、前記車体付加モーメントを補正するための旋回アシスト制御ゲインを算出する旋回アシスト制御ゲイン算出部と、前記旋回アシスト制御ゲインに基づいて、前記車体付加モーメントを補正する補正部と、を備え、前記旋回アシスト制御ゲイン算出部は、前記旋回復元ヨーモーメントが所定のしきい値を超えて車両の旋回状態を直進状態に復元させる方向とは逆方向に大きくなる場合は、前記旋回復元ヨーモーメントが大きくなるほど、前記旋回アシスト制御ゲインを低下させ、前記車体すべり角速度が大きいほど、前記所定のしきい値を低下させる、車両の制御装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, a vehicle body additional moment calculation unit that calculates a vehicle body additional moment to be applied to the vehicle body independently of the steering system based on the yaw rate of the vehicle, and a vehicle slip Based on the angle and the tire rudder angle, a turning restoration yaw moment calculating unit for calculating a turning restoring yaw moment for restoring the turning state of the vehicle to a straight traveling state, and a vehicle slip angular velocity that is a temporal change rate of the vehicle slip angle are calculated. A vehicle body slip angular velocity calculating unit to calculate, a turn assist control gain calculating unit for calculating a turn assist control gain for correcting the vehicle body additional moment based on the turn restoring yaw moment and the vehicle slip angular velocity, and the turn assist based on the control gain, and a correcting unit for correcting the vehicle body additional moment, the revolving Assist When the turning recovery yaw moment exceeds a predetermined threshold and increases in a direction opposite to the direction in which the turning state of the vehicle is restored to the straight traveling state, the control gain calculation unit increases the turning recovery yaw moment. There is provided a vehicle control device that lowers the turning assist control gain and lowers the predetermined threshold as the vehicle body slip angular velocity increases .
また、前記旋回復元ヨーモーメント算出部は、前記車体すべり角、前記タイヤ舵角及び前記旋回復元ヨーモーメントとの関係を規定したマップに基づいて、前記旋回復元ヨーモーメントを算出するものであっても良い。 Further, the turning restoration yaw moment calculation unit may calculate the turning restoration yaw moment based on a map that defines a relationship between the vehicle body slip angle, the tire rudder angle, and the turning restoration yaw moment. good.
また、前記旋回復元ヨーモーメント算出部は、前記車体すべり角、前記タイヤ舵角に加え、車両の前後加速度に基づいて、前記旋回復元ヨーモーメントを算出するものであっても良い。 The turning restoration yaw moment calculation unit may calculate the turning restoration yaw moment based on the longitudinal acceleration of the vehicle in addition to the vehicle slip angle and the tire steering angle.
また、前記旋回復元ヨーモーメントは、車両諸元値より定まるセルフアライニングトルクと、タイヤの横力とから定まるものであっても良い。 The turning restoration yaw moment may be determined from a self-aligning torque determined from a vehicle specification value and a lateral force of the tire.
また、ステアリング操舵角と車両速度に基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出部と、車両モデルからヨーレートモデル値を算出する車両ヨーレート算出部と、車両の実ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記ヨーレートモデル値と前記実ヨーレートとの差分に基づいて前記ヨーレートモデル値と前記実ヨーレートを配分して、前記ヨーレートモデル値及び前記実ヨーレートからフィードバックヨーレートを算出するフィードバックヨーレート算出部と、を備え、前記車体付加モーメント算出部は、前記目標ヨーレートと前記フィードバックヨーレートとの差分に基づいて、前記車体付加モーメントを算出するものであっても良い。 A target yaw rate calculating unit that calculates a target yaw rate based on a steering angle and a vehicle speed; a vehicle yaw rate calculating unit that calculates a yaw rate model value from a vehicle model; a yaw rate sensor that detects an actual yaw rate of the vehicle; and the yaw rate A feedback yaw rate calculation unit that distributes the yaw rate model value and the actual yaw rate based on a difference between the model value and the actual yaw rate, and calculates a feedback yaw rate from the yaw rate model value and the actual yaw rate; The additional moment calculation unit may calculate the vehicle body additional moment based on a difference between the target yaw rate and the feedback yaw rate.
また、前記車体付加モーメントに基づいて前記車両の後方左右輪の各々を駆動するモータを個別に制御するためのモータ要求トルクを算出するモータ要求トルク算出部を備えるものであっても良い。 Further, a motor request torque calculation unit that calculates a motor request torque for individually controlling a motor that drives each of the rear left and right wheels of the vehicle based on the vehicle body additional moment may be provided.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両のヨーレートに基づいてハンドル操舵系とは独立して車体に付加する車体付加モーメントを算出するステップと、車体すべり角とタイヤ舵角に基づいて、車両の旋回状態を直進状態に復元させる旋回復元ヨーモーメントを算出するステップと、前記車体すべり角の時間的な変化率である車体すべり角速度を算出するステップと、前記旋回復元ヨーモーメント及び前記車体すべり角速度に基づいて、前記車体付加モーメントを補正するための旋回アシスト制御ゲインを算出するステップと、前記旋回アシスト制御ゲインに基づいて、前記車体付加モーメントを補正するステップと、を備え、前記旋回アシスト制御ゲインを算出するステップでは、前記旋回復元ヨーモーメントが所定のしきい値を超えて車両の旋回状態を直進状態に復元させる方向とは逆方向に大きくなる場合は、前記旋回復元ヨーモーメントが大きくなるほど、前記旋回アシスト制御ゲインを低下させ、前記車体すべり角速度が大きいほど、前記所定のしきい値を低下させる、車両の制御方法が提供される。 In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, a step of calculating a vehicle body additional moment to be applied to the vehicle body independently of the steering system based on a yaw rate of the vehicle, and a vehicle slip angle And a step of calculating a turning restoration yaw moment for restoring the turning state of the vehicle to a straight traveling state based on the tire rudder angle, a step of calculating a vehicle slip angular velocity that is a temporal change rate of the vehicle slip angle, based on the swivel restoration yaw moment and the vehicle slip angular velocity, and calculating the turning assist control gain for correcting the vehicle body additional moment on the basis of the turning assist control gain, and correcting the vehicle body additional moment the provided, in the step of calculating the turning assist control gain, the swivel restoration yaw moment When the vehicle turns in a direction opposite to the direction in which the turning state of the vehicle is restored to the straight traveling state exceeding a predetermined threshold value, the turning assist control gain is decreased as the turning restoring yaw moment increases, and the vehicle slip A vehicle control method is provided in which the predetermined threshold value is lowered as the angular velocity increases .
以上説明したように本発明によれば、車両にスリップが発生する前に旋回アシストのための車体付加モーメントを補正することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to correct the vehicle body additional moment for turning assist before the vehicle slips.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る車両1000の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る車両1000を示す模式図である。図1に示すように、車両1000は、前輪100,102、後輪104,106、前輪100,102及び後輪104,106のそれぞれを駆動する駆動力発生装置(モータ)108,110,112,114、モータ108,110,112,114の駆動力を前輪100,102及び後輪104,106のそれぞれに伝達するギヤボックス116,118,120,122、モータ108,110,112,114のそれぞれを制御するインバータ123,124,125,126、後輪104,106のそれぞれの車輪速(車両速度V)を検出する車輪速センサ127,128、前輪100,102を操舵するステアリングホイール130、前後加速度センサ132、横加速度センサ134、バッテリー136、舵角センサ138、パワーステアリング機構140、ヨーレートセンサ142、インヒビターポジションセンサ(IHN)144、アクセル開度センサ146、制御装置(コントローラ)200を有して構成されている。
First, with reference to FIG. 1, the structure of the
本実施形態に係る車両1000は、前輪100,102及び後輪104,106のそれぞれを駆動するためにモータ108,110,112,114が設けられている。このため、前輪100,102及び後輪104,106のそれぞれで駆動トルクを制御することができる。従って、前輪100,102の操舵によるヨーレート発生とは独立して、前輪100,102及び後輪104,106のそれぞれを駆動することで、トルクベクタリング制御によりヨーレートを発生させることができ、これによってステアリング操舵のアシストを行うことができる。つまり、本実施形態に係る車両1000では、旋回モーメント(以下、ヨーモーメントともいう)を車体旋回角速度(以下ヨーレート)で制御し、ステアリング操舵のアシストを行う旋回アシスト制御を実施する。
The
各モータ108,110,112,114は、制御装置200の指令に基づき各モータ108,110,112,114に対応するインバータ123,124,125,126が制御されることで、その駆動が制御される。各モータ108,110,112,114の駆動力は、各ギヤボックス116,118,120,122を介して前輪100,102及び後輪104,106のそれぞれに伝達される。応答性に優れるモータ108,110,112,114、インバータ123,124,125,126を適用した左右独立駆動が可能な車両1000において、旋回モーメント(ヨーモーメント)を車体旋回角速度(ヨーレート)で制御することができ、ステアリング操舵のアシストを行う旋回アシスト制御を実施する。
The drive of each
パワーステアリング機構140は、ドライバーによるステアリングホイール130の操作に応じて、トルク制御又は角度制御により前輪100,102の舵角を制御する。舵角センサ138は、運転者がステアリングホイール130を操作して入力したステアリング操舵角θhを検出する。ヨーレートセンサ142は、車両1000の実ヨーレートγを検出する。車輪速センサ127,128は、車両1000の車両速度Vを検出する。
The
なお、本実施形態はこの形態に限られることなく、後輪104,106のみが独立して駆動力を発生する車両であっても良い。また、本実施形態は、駆動力制御によるトルクベクタリングに限定されるものではなく、後輪の舵角を制御する4WSのシステム等においても実現可能である。
Note that the present embodiment is not limited to this form, and may be a vehicle in which only the
図2は、一般的なヨーレートフィードバック制御を説明するための模式図である。目標ヨーレートγ_tgtは、車両速度Vとステアリング操舵角θhから求まる。一方、ヨーレートセンサ142により実ヨーレートγが検出される。そして、目標ヨーレートγ_tgtと実ヨーレートγとの差分Δγを車両諸元に基づいて車体付加モーメントMgに変換し、車体付加モーメントMgから後輪のモータトルク指示値(Frl(左後輪),Frr(右後輪))を算出する。このように、目標ヨーレートγ_tgtに対して実ヨーレートγをフィードバックすることで、目標ヨーレートγ_tgtに応じて車両1000の旋回を行うことができる。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining general yaw rate feedback control. The target yaw rate γ_tgt is obtained from the vehicle speed V and the steering angle θh. On the other hand, the actual yaw rate γ is detected by the
次に、図3〜図5を参照して、旋回アシスト制御の作用について詳細に説明する。図3は、車輪(以下、タイヤとも称する。)のすべり角と横加速度との関係を示す図である。 Next, the action of the turning assist control will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a slip angle of a wheel (hereinafter also referred to as a tire) and lateral acceleration.
図3に示すように、タイヤのすべり角(スリップ角)と横加速度との関係を示す特性(以下、コーナリング特性、またはタイヤの横力特性とも称する。)において、すべり角について横加速度が線形となる線形領域(すべり角が比較的小さい領域)では、すべり角の増加に応じて横加速度が増加する。例えば、平面2輪モデルでは、タイヤのコーナリング特性が線形であると想定され、上記の線形領域では、モデルと実車の挙動がおおよそ一致する。 As shown in FIG. 3, in the characteristics indicating the relationship between the tire slip angle (slip angle) and the lateral acceleration (hereinafter also referred to as cornering characteristics or tire lateral force characteristics), the lateral acceleration is linear with respect to the slip angle. In the linear region (region where the slip angle is relatively small), the lateral acceleration increases as the slip angle increases. For example, in the planar two-wheel model, it is assumed that the cornering characteristics of the tire are linear, and in the above linear region, the behavior of the model and the actual vehicle approximately match.
一方、すべり角がある程度増加すると、平面2輪モデルとは異なり、タイヤのコーナリング特性が非線形になる。すなわち、横加速度がすべり角について非線形になる非線形領域が存在し、当該非線形領域では、すべり角の増加率に対する横加速度の増加率が減少する。 On the other hand, when the slip angle increases to some extent, the cornering characteristic of the tire becomes nonlinear, unlike the two-wheel model. That is, there is a non-linear region where the lateral acceleration becomes nonlinear with respect to the slip angle, and in the non-linear region, the increase rate of the lateral acceleration with respect to the increase rate of the slip angle decreases.
このように、すべり角がある程度増加すると、得られる横加速度の増加率が減少するため、横加速度が飽和しやすくなる。そして、前輪の横加速度が飽和すると、アンダステアが発生する。そこで、前輪の操舵によるヨーモーメントの発生とは独立して、同じ方向のヨーモーメントを発生させる旋回アシスト制御を車両の後輪に適用することにより、横加速度が追加的に得られ、横加速度の飽和が回避される。その結果、アンダステアが抑制され、操舵に応じて車両は旋回することができる。 Thus, when the slip angle increases to some extent, the increase rate of the obtained lateral acceleration decreases, so that the lateral acceleration is likely to be saturated. And when the lateral acceleration of the front wheels is saturated, understeer occurs. Therefore, independent of the generation of the yaw moment due to the steering of the front wheels, by applying the turn assist control that generates the yaw moment in the same direction to the rear wheels of the vehicle, lateral acceleration can be additionally obtained, Saturation is avoided. As a result, understeer is suppressed and the vehicle can turn in response to steering.
図4は、タイヤのスリップ率と前後力との関係を示す特性図である。図4に示す特性(以下、タイヤの前後力特性とも称する。)において、スリップ率がある程度増加するまでは、スリップ率が増加しながらも前後力は増加する。そして、例えば、タイヤの摩擦円特性の上限まで前後力を増加させると前後力は飽和する。一般的に、図4の横軸のスリップ率は、以下の式(1)で算出される。
スリップ率=(車両速度−車輪速度)/車両速度 ・・・(1)
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the tire slip ratio and the longitudinal force. In the characteristics shown in FIG. 4 (hereinafter also referred to as tire longitudinal force characteristics), the longitudinal force increases while the slip ratio increases until the slip ratio increases to some extent. For example, when the longitudinal force is increased to the upper limit of the frictional circle characteristic of the tire, the longitudinal force is saturated. In general, the slip ratio on the horizontal axis in FIG. 4 is calculated by the following equation (1).
Slip rate = (vehicle speed−wheel speed) / vehicle speed (1)
図4に示すように、スリップ率がある程度増加すると前後力は低下し始める。これは、スリップ率が増加するとタイヤの摩擦円特性が小さくなり、前後力の許容量が減少するためである。この状態で、旋回アシスト制御のゲインを増加させると、タイヤの前後力特性は、図4に示す破線で囲まれた領域に近づくように変化する、すなわちスリップ率は増加し、前後力が減少する。反対に、旋回アシスト制御のゲインを減少させると、タイヤの前後力特性は、図4に示す一点鎖線で囲まれた領域に近づくように変化する、すなわちスリップ率は減少し、前後力が増加する。更に旋回アシスト制御のゲインを減少させると、スリップ率は減少し、前後力も減少する。 As shown in FIG. 4, the longitudinal force starts to decrease when the slip ratio increases to some extent. This is because when the slip ratio increases, the frictional circle characteristic of the tire decreases and the allowable amount of longitudinal force decreases. In this state, when the gain of the turn assist control is increased, the longitudinal force characteristic of the tire changes so as to approach the region surrounded by the broken line shown in FIG. 4, that is, the slip ratio increases and the longitudinal force decreases. . On the other hand, when the gain of the turn assist control is decreased, the longitudinal force characteristic of the tire changes so as to approach the region surrounded by the alternate long and short dash line shown in FIG. 4, that is, the slip ratio decreases and the longitudinal force increases. . If the gain of the turn assist control is further reduced, the slip ratio is reduced and the longitudinal force is also reduced.
ここで、μが低い路面では、μが高い路面に比べてタイヤの摩擦円特性が小さくなるため、前後力および横力の許容量が減少する。この状態で、旋回アシスト制御のゲインを増加させると、スリップ率が増加し、後輪のタイヤの摩擦円特性がさらに小さくなる。そのため、前後力は得られないまま、横力の許容量がさらに減少し、横力が飽和しやすくなる。その結果、オーバステアが発生しやすくなり、最終的には車両がスピンしかねない。 Here, on a road surface with a low μ, the frictional circle characteristic of the tire is smaller than that on a road surface with a high μ, so that the allowable amount of longitudinal force and lateral force is reduced. If the gain of the turn assist control is increased in this state, the slip ratio increases, and the frictional circle characteristics of the rear wheel tire are further reduced. Therefore, the allowable amount of lateral force is further reduced without obtaining the longitudinal force, and the lateral force is likely to be saturated. As a result, oversteer is likely to occur, and eventually the vehicle may spin.
以上のように、旋回限界時は、タイヤ摩擦円の飽和により車体がスリップ状態となり、安定性を得ることができない。従来はタイヤの限界を超えてスリップ等が発生した場合に旋回アシストゲインを低下させることで安定性を確保している。このため、タイヤの限界を超えてから制御が行われることになり、車両が不安定な状態となる。要因として、タイヤ摩擦円特性は、コーナリング特性と前後力特性さらに垂直荷重に起因することが挙げられる。また、旋回加減速時に垂直荷重が変化するとタイヤの旋回キャパシティが左右されることも挙げられる。従って、これらの前後力特性と垂直荷重を考慮して旋回アシスト制御を行うことが好ましい。 As described above, at the turning limit, the vehicle body slips due to saturation of the tire friction circle, and stability cannot be obtained. Conventionally, stability is ensured by reducing the turning assist gain when slipping or the like occurs exceeding the tire limit. For this reason, control is performed after the tire limit is exceeded, and the vehicle becomes unstable. As a factor, the tire frictional circle characteristics can be attributed to cornering characteristics, longitudinal force characteristics, and vertical load. In addition, if the vertical load changes during turning acceleration / deceleration, the turning capacity of the tire is affected. Accordingly, it is preferable to perform the turning assist control in consideration of the longitudinal force characteristics and the vertical load.
そこで、本実施形態では、旋回限界時を予測することで、限界を超えることなく旋回性能と安定性能を向上させる。具体的には、車両の旋回現状から車体状態予測を行い、スリップ発生の限界値付近である場合、旋回アシスト制御のゲインを早期に減少させる。このように、車輪スリップまたは車体スリップ発生前に旋回限界を把握し、スリップの発生前に旋回制御ゲインを減少させることで、車両の挙動を確実に安定化することができる。 Therefore, in this embodiment, by predicting the turning limit time, the turning performance and the stability performance are improved without exceeding the limit. Specifically, the vehicle body state is predicted from the current turning state of the vehicle, and when the slip is near the limit value of the occurrence of slip, the gain of the turning assist control is reduced early. In this way, by grasping the turning limit before the occurrence of wheel slip or vehicle body slip and reducing the turning control gain before the occurrence of slip, the behavior of the vehicle can be reliably stabilized.
旋回限界時を予測する際には、旋回復元ヨーモーメント(旋回ヨーモーメント)を用いる。車両がスピン等の不安定領域となるか否かを旋回復元ヨーモーメントから予測し、不安定領域となる場合は、旋回アシスト制御の制御ゲインを減少させる。 When predicting the turning limit time, a turning restoration yaw moment (turning yaw moment) is used. Whether or not the vehicle is in an unstable region such as a spin is predicted from the turning restoration yaw moment, and when the vehicle is in an unstable region, the control gain of the turning assist control is decreased.
更に、本実施形態では、旋回復元ヨーモーメントに加え、車体すべり角速度を制御の判定条件とし、旋回アシスト制御ゲインを減少させる際のしきい値を変化させる。これにより、車両1000のスリップが始まる前に確実に旋回アシスト制御のゲインを減少させることができる。
Furthermore, in this embodiment, in addition to the turning restoration yaw moment, the vehicle slip angular velocity is used as a control determination condition, and the threshold value for reducing the turning assist control gain is changed. As a result, the gain of the turn assist control can be surely reduced before the
旋回復元ヨーモーメントは、車両1000が旋回している時に、操舵により発生する旋回モーメントに対し、車体構造及びタイヤが路面から受ける反力により発生する車両1000が直進状態に戻ろうとするヨーモーメントであり、旋回時の安定性を得るための力である。旋回復元ヨーモーメントは、タイヤの垂直荷重によって旋回時に発生するタイヤ横力の逆力と、車体構造により発生する各車輪のセルフアライニングトルクの総和から得られるものである。前後加速度や横加速度が発生すると各輪の接地荷重が変化するため、旋回復元ヨーモーメントも変化する。
The turning restoring yaw moment is a yaw moment that the
図5は、セルフアライニングトルクを説明するための模式図である。また、図6は、スリップ角とセルフアライニングトルクとの関係を示す特性図である。図5に示すように、セルフアライニングトルクTsは、タイヤに横すべり角βが生じている時に発生するモーメントのうち、鉛直軸回りに発生するモーメントである。セルフアライニングトルクTsは、コーナリングフォースの着力点Pがタイヤ中心の真下より後方にあり、これがニューマチックトレールとなって横すべり角βを解消し、直進状態に戻ろうとする方向に働く力である。図6に示すように、セルフアライニングトルクは、横すべり角の増加に伴って増加し、更に横すべり角が増加すると減少する。セルフアライニングトルクは、旋回を阻害する力として働くため、旋回モーメント算出時には逆力(負の値)で扱う。 FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the self-aligning torque. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the slip angle and the self-aligning torque. As shown in FIG. 5, the self-aligning torque Ts is a moment generated around the vertical axis among moments generated when the side slip angle β is generated in the tire. The self-aligning torque Ts is a force that acts in a direction in which the cornering force force P is behind the center of the tire and becomes a pneumatic trail to eliminate the side slip angle β and return straight. As shown in FIG. 6, the self-aligning torque increases as the side slip angle increases, and decreases as the side slip angle further increases. Since the self-aligning torque works as a force that inhibits turning, it is handled with a reverse force (negative value) when calculating the turning moment.
図7は、本実施形態に係る旋回復元ヨーモーメント(旋回ヨーモーメント)を算出するためのマップを示す特性図である。図7に示す旋回復元ヨーモーメントマップは、予め定められたものであり、車両1000の旋回時に車体の構造およびタイヤ摩擦円範囲下で路面から受ける反力により車体が旋回から直進に戻ろうとする安定力を示したものである。図7では、複数のタイヤ舵角δ毎に、車両すべり角に応じた旋回復元ヨーモーメントを示している。図7に示すように、タイヤ舵角δ=4で車体すべり角2degの時に、−380kgf・m程度の旋回復元ヨーモーメントが発生する。これは、車体1000が安定となるために働く旋回復元ヨーモーメントの値である。旋回復元ヨーモーメントの値が小さくなるほど、車両1000の旋回を阻止する力が大きくなる。一方、旋回復元ヨーモーメントが0以上(正の値)の場合は、旋回を助長するモーメントとなる。図7のマップのパラメータにタイヤ舵角が含まれているため、横加速度の特性はマップに反映されている。一方、前後加速度の変化は、それぞれの設定でマップを要する。このため、図7に示すマップは、異なる前後加速度毎に設定する。なお、実際の制御では、前後加速度を数点で所有し、中間の値は補間して適用する。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a map for calculating the turning restoration yaw moment (turning yaw moment) according to the present embodiment. The turning restoration yaw moment map shown in FIG. 7 is determined in advance, and is stable when the
先ず、旋回アシスト時に、実車体すべり角β、ステアリング操舵角θhより求められる前輪操舵角度(タイヤ舵角)δ、前後加速度Gxから、図7の旋回復元ヨーモーメントマップにより旋回復元ヨーモーメントを得る。旋回復元ヨーモーメントは、モータ108,110,112,114による旋回ヨーモーメントに対して逆符号であり、旋回復元ヨーモーメントが負の値であれば、旋回を阻害する力として働く。一方、図7に示すように、車体すべり角βが大きくなると、タイヤの摩擦円特性により旋回復元ヨーモーメントの値がマイナス方向からプラス方向に大きくなり、旋回を助長する方向に旋回モーメントが増加する。この結果、車両1000の旋回が促進され、旋回時の車両1000のスピンを発生させる場合がある。
First, at the time of turning assist, the turning restoration yaw moment is obtained from the turning restoration yaw moment map of FIG. The turning restoration yaw moment has an opposite sign to the turning yaw moment by the
本実施形態では、車体すべり角の実値とステアリング操舵角θh、タイヤ摩擦円の状態から、車体すべり角が現状より増加する場合は、旋回復元ヨーモーメントが0以上となる前に、モータ108,110,112,114による旋回アシスト制御ゲインを減少させる。これにより、タイヤ摩擦円において、タイヤ前後力が減り、タイヤ横力が増加するため、旋回性能と旋回時の安定性能を両立することが可能となる。このように、旋回復元モーメントに基づいて旋回限界を予測し、旋回アシスト制御の制御量を減少させてタイヤ横力の分担を増加させることで、旋回時の車両安定性を向上することができる。また、車両1000が安定している範囲であれば、旋回性能をより向上させるため、モータ108,110,112,114の駆動による左右の制駆動力制御により、旋回モーメントのアシストを実施する。
In the present embodiment, when the vehicle slip angle is increased from the current state based on the actual value of the vehicle slip angle, the steering angle θh, and the tire friction circle, the
なお、本実施形態において、旋回復元ヨーモーメントに基づいて、車体付加モーメントを補正する補正部は、旋回アシスト制御ゲイン算出部234、乗算部236、から構成されることができる。
In the present embodiment, the correction unit that corrects the vehicle body additional moment based on the turning restoration yaw moment can include a turning assist control
図8は、後輪の前後力と横力との関係を示す図である。図8を参照して、本実施形態に係る車両1000の挙動の安定化について詳細に説明する。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the longitudinal force and lateral force of the rear wheels. With reference to FIG. 8, the stabilization of the behavior of the
後輪106、108の前後力と横力との関係を示す特性(タイヤの摩擦円特性)において、例えば、路面状態が高μであり、旋回アシスト制御のゲインを低下させる前は、図8の左図に示す前後軸の矢印A51まで前後力が発生しているため、左右軸の矢印A52の幅が横力の許容量となる。高μの場合は、図8の左図に実線で示すように、摩擦円C1が大きいため、前後力を十分に使っても横力が飽和することはない。この状態で路面が低μになると、タイヤの摩擦円が破線C2の状態となり、許容される横力が飽和するため、オーバステアが発生する。しかし、本実施形態では、路面が低μになる前に旋回アシスト制御のゲインを減少させるため、図8の左図の矢印A53で示したように、前後力が減少し、横力の許容量が増加する(矢印A54)。従って、後輪106、108の横方向へのスリップが抑えられるため、オーバステアが発生することなく、車両1000の挙動が安定する。
In the characteristic indicating the relationship between the longitudinal force and the lateral force of the
その後、路面が高μに復帰すると、図8の右図において、タイヤの摩擦円がC2→C3→C1に復帰する。従って、旋回アシスト制御のゲインを増加させ、矢印A55、A56、A57のように前後力を増加させることで、タイヤの前後力を実線の摩擦円C1まで増加させることができる。 Thereafter, when the road surface returns to high μ, the tire friction circle returns from C2 to C3 to C1 in the right diagram of FIG. Therefore, by increasing the gain of the turn assist control and increasing the longitudinal force as indicated by arrows A55, A56, and A57, the longitudinal force of the tire can be increased to the solid friction circle C1.
図9は、本実施形態に係る制御装置200とその周辺の構成を詳細に示す模式図である。制御装置200は、車載センサ202、目標ヨーレート算出部204、車両ヨーレート算出部(車両モデル)206、ヨーレートF/B算出部208、減算部210,212、重み付けゲイン算出部220、実車体すべり角算出部224、車体挙動予測部(旋回復元ヨーモーメント算出部)226、車体すべり角速度算出部222、旋回アシスト制御ゲイン算出部234、車体付加モーメント算出部232、乗算部236、モータ要求トルク算出部238、を有して構成されている。
FIG. 9 is a schematic diagram showing in detail the configuration of the
図9において、車載センサ202は、上述した車輪速センサ127,128、前後加速度センサ132、横加速度センサ134、舵角センサ138、ヨーレートセンサ142、アクセル開度センサ146を含む。舵角センサ138はステアリングホイール130の操舵角θhを検出する。また、ヨーレートセンサ142は車両1000の実ヨーレートγを検出し、車輪速センサ127,128は車両速度(車速)Vを検出する。前後加速度センサ132は、車両1000の前後加速度Gxを検出する。横加速度センサ134は、車両1000の横加速度Gyを検出する。
In FIG. 9, the in-
目標ヨーレート算出部204は、ステアリング操舵角θhおよび車両速度Vに基づいて目標ヨーレートγ_tgtを算出する。具体的には、目標ヨーレート算出部204は、一般的な平面2輪モデルを表す以下の式(2)から目標ヨーレートγ_tgtを算出する。目標ヨーレートγ_tgtは、式(2)の右辺に、式(3)および式(4)から算出される値を代入することによって算出される。算出された目標ヨーレートγ_tgtは、減算部210へ入力される。
The target yaw
なお、式(2)〜式(4)における変数、定数、演算子は以下の通りである。
γ_tgt:目標ヨーレート
θh:ステアリング操舵角
V:車両速度
T:車両の時定数
S:ラプラス演算子
N:ステアリングギヤ比
l:車両ホイールベース
lf:車両重心点から前輪中心までの距離
lr:車両重心点から後輪中心までの距離
m:車両重量
Kftgt:目標コーナリングパワー(前方輪)
Krtgt:目標コーナリングパワー(後方輪)
Note that the variables, constants, and operators in the equations (2) to (4) are as follows.
Ganma_tgt: target yaw rate [theta] h: steering angle V: vehicle speed T: When the vehicle constant S: Laplace operator N: steering gear ratio l: vehicle wheel base l f: distance from the vehicle center of gravity to the front wheel center l r: vehicle Distance from center of gravity to center of rear wheel m: Vehicle weight K ftgt : Target cornering power (front wheel)
K rtgt : Target cornering power (rear wheel)
以上のように、目標ヨーレートγ_tgtは、車両速度V、及びステアリング操舵角θhを変数として、式(2)から算出される。式(3)における定数Atgtは車両の特性を表す定数であり、式(4)から求められる。 As described above, the target yaw rate γ_tgt is calculated from the equation (2) using the vehicle speed V and the steering angle θh as variables. The constant A tgt in the equation (3) is a constant representing the characteristics of the vehicle, and is obtained from the equation (4).
車両ヨーレート算出部206は、車両ヨーレートを算出するための以下の式から、ヨーレートモデル値γ_clcを算出する。具体的には、以下の式(5)、式(6)へ車両速度V、ステアリング操舵角θhを代入し、式(5)、式(6)を連立して解くことで、ヨーレートモデル値γ_clc(式(5)、式(6)におけるγ)を算出する。式(5)、式(6)において、Kfはコーナリングパワー(フロント)、Krはコーナリングパワー(リア)を示している。なお、式(4)では、式(5)、式(6)のコーナリングパワーKf,Krとは異なる目標コーナリングパワーKftgt,Krtgtを用いることで、目標ヨーレートγ_tgtがヨーレートモデル値γ_clcよりも大きくなるようにして、旋回性能を高めている。ヨーレートモデル値γ_clcは、ヨーレートF/B算出部208へ出力される。また、ヨーレートモデル値γ_clcは、減算部212へ入力される。
The vehicle yaw
一方、ヨーレートセンサ142が検出した車両1000の実ヨーレートγ(以下では、実ヨーレートγ_sensと称する)は、減算部212へ入力される。減算部212は、実ヨーレートγ_sensからヨーレートモデル値γ_clcを減算し、実ヨーレートγ_sensとヨーレートモデル値γ_clcとの差分γ_diffを求める。差分γ_diffは重み付けゲイン算出部220へ入力される。
On the other hand, the actual yaw rate γ (hereinafter referred to as the actual yaw rate γ_sens) of the
重み付けゲイン算出部220は、実ヨーレートγ_sensとヨーレートモデル値γ_clcとの差分γ_diffに基づいて、重み付けゲインaを算出する。
The
ヨーレートF/B算出部208には、ヨーレートモデル値γ_clc、実ヨーレートγ_sens、及び重み付けゲインaが入力される。ヨーレートF/B算出部208は、以下の式(7)に基づき、ヨーレートモデル値γ_clcと実ヨーレートγ_sensを重み付けゲインaによって重み付けし、フィードバックヨーレートγ_F/Bを算出する。算出されたフィードバックヨーレートγ_F/Bは、減算部210へ出力される。
γ_F/B=a×γ_clc+(1−a)×γ_sens ・・・・(7)
The yaw rate F /
γ_F / B = a × γ_clc + (1−a) × γ_sens (7)
図10は、重み付けゲイン算出部220が重み付けゲインaを算出する際のゲインマップを示す模式図である。図10に示すように、重み付けゲインaの値は、車両モデルの信頼度に応じて0から1の間で可変する。車両モデルの信頼度を図る指標として、ヨーレートモデル値γ_clcと実ヨーレートγ_sensとの差分(偏差)γ_diffを用いる。図10に示すように、差分γ_diffの絶対値が小さい程、重み付けゲインaの値が大きくなるようにゲインマップが設定されている。重み付けゲイン算出部220は、差分γ_diffに図10のマップ処理を施し、車両モデルの信頼度に応じた重み付けゲインaを演算する。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a gain map when the weighting
図10において、重み付けゲインaは0〜1の値である(0≦a<1)。−0.05[rad/s]≦γ_diff≦0.05[rad/s]の場合、重み付けゲインaは1とされる(a=1)。 In FIG. 10, the weighting gain a is a value from 0 to 1 (0 ≦ a <1). When −0.05 [rad / s] ≦ γ_diff ≦ 0.05 [rad / s], the weighting gain a is 1 (a = 1).
また、0.05<γ_diffの場合、またはγ_diff<−0.05の場合、重み付けゲインaは0とされる(a=0)。 When 0.05 <γ_diff, or when γ_diff <−0.05, the weighting gain a is set to 0 (a = 0).
また、0.05[rad/s]<γ_diff<0.1[rad/s]の場合、重み付けゲインaは以下の式より算出される。
a=−20×γ_diff+2
When 0.05 [rad / s] <γ_diff <0.1 [rad / s], the weighting gain a is calculated by the following equation.
a = −20 × γ_diff + 2
また、−0.1[rad/s]≦γ_diff<−0.05[rad/s]の場合、重み付けゲインaは以下の式より算出される。
a=+20×γ_diff+2
When −0.1 [rad / s] ≦ γ_diff <−0.05 [rad / s], the weighting gain a is calculated by the following equation.
a = + 20 × γ_diff + 2
図10に示すゲインマップの領域A1は、差分γ_diffが0に近づく領域であり、実ヨーレートγ_sensのS/N比が小さい領域や、タイヤ特性が線形の領域(ドライの路面)であり、車両ヨーレート算出部206から算出されるヨーレートモデル値γ_clcの信頼性が高い。このため、重み付けゲインa=1として、式(7)よりヨーレートモデル値γ_clcの配分を100%としてフィードバックヨーレートγ_F/Bが演算される。これにより、ヨーレートγ_sensに含まれるヨーレートセンサ142のノイズの影響を抑止することができ、フィードバックヨーレートγ_F/Bからセンサノイズを排除することができる。従って、車両1000の振動を抑制して乗り心地を向上することができる。
A region A1 of the gain map shown in FIG. 10 is a region where the difference γ_diff approaches 0, a region where the S / N ratio of the actual yaw rate γ_sens is small, and a region where the tire characteristics are linear (dry road surface). The reliability of the yaw rate model value γ_clc calculated from the
ここで、実ヨーレートγと車両モデルから求まるヨーレートモデル値γ_clcとの間に乖離が生じる要因として、図3に示すタイヤの動的特性が挙げられる。上述した平面2輪モデルは、タイヤのスリップ角と横加速度との関係(タイヤのコーナーリング特性)が線形である領域を想定しており、この線形領域では、実ヨーレートγとヨーレートモデル値γ_clcは略一致する。図3に示すスリップ角と横加速度との関係を示す特性において、スリップ角に対して横加速度が線形となる線形領域(ステアリング操舵速度が比較的遅い領域)では、ヨーレートセンサ142のセンサノイズによる影響が発生する。従って、この領域ではヨーレートモデル値γ_clcを使用する。
Here, as a factor causing a difference between the actual yaw rate γ and the yaw rate model value γ_clc obtained from the vehicle model, the dynamic characteristics of the tire shown in FIG. 3 can be cited. The planar two-wheel model described above assumes a region in which the relationship between the tire slip angle and the lateral acceleration (tire cornering characteristics) is linear. In this linear region, the actual yaw rate γ and the yaw rate model value γ_clc are substantially equal. Match. In the characteristic indicating the relationship between the slip angle and the lateral acceleration shown in FIG. 3, in the linear region where the lateral acceleration is linear with respect to the slip angle (region where the steering speed is relatively slow), the influence of the sensor noise of the
一方、タイヤのコーナーリング特性が非線形になる領域では、実車のヨーレートと横加速度が舵角やスリップ角に対して非線形になり、平面2輪モデルと実車でセンシングされるヨーレートとが乖離する。このような過渡的な非線形領域ではヨーレートセンサ142のセンサ特性上、ノイズが発生しないため、実ヨーレートγが使用可能である。非線形領域は、例えばステアリングの切り換えしのタイミングに相当する。実ヨーレートγがヨーレートモデル値γ_clcを超える場合は、非線形領域に相当し、センサノイズの影響を受けないため実ヨーレートγを使用することで、真値に基づいた制御が可能である。なお、タイヤの非線形性を考慮したモデルを使用すると、ヨーレートに基づく制御が煩雑になるが、本実施形態によれば、ヨーレートモデル値γ_clcの信頼度を差分γ_diffに基づいて容易に判定することができ、非線形領域では実ヨーレートγの配分を多くして使用することが可能である。また、タイヤの動的特性の影響を受け難い領域はヨーレートモデル値γ_clcで対応可能である。
On the other hand, in the region where the cornering characteristic of the tire is nonlinear, the yaw rate and lateral acceleration of the actual vehicle become nonlinear with respect to the steering angle and slip angle, and the two-wheeled model and the yaw rate sensed by the actual vehicle deviate. In such a transient non-linear region, noise does not occur due to the sensor characteristics of the
また、図10に示すゲインマップの領域A2は、差分γ_diffが大きくなる領域であり、ウェット路面走行時、雪道走行時、または高Gがかかる旋回時などに相当し、タイヤが滑っている限界領域である。この領域では、車両ヨーレート算出部206から算出されるヨーレートモデル値γ_clcの信頼性が低くなり、差分γ_diffがより大きくなる。このため、重み付けゲインa=0として、式(7)より実ヨーレートγ_sensの配分を100%としてフィードバックヨーレートγ_F/Bが演算される。これにより、実ヨーレートγ_sensに基づいてフィードバックの精度を確保し、実車の挙動を反映したヨーレートのフィードバック制御が行われる。従って、実ヨーレートγ_sensに基づいて車両1000の旋回を最適に制御することができる。また、タイヤが滑っている領域であるため、ヨーレートセンサ142の信号にノイズの影響が生じていたとしても、車両1000の振動としてドライバーが感じることはなく、乗り心地の低下も抑止できる。図10に示す低μの領域A2の設定については、設計要件から重み付けゲインκ=0となる領域を決めても良いし、低μ路面を実際に車両1000が走行した時の操縦安定性能、乗り心地等から実験的に決めても良い。
Further, the gain map area A2 shown in FIG. 10 is an area where the difference γ_diff is large, which corresponds to a wet road surface, a snow road, a turn with a high G, and the like. It is an area. In this region, the reliability of the yaw rate model value γ_clc calculated from the vehicle yaw
また、図10に示すゲインマップの領域A3は、線形領域から限界領域へ遷移する領域(非線形領域)であり、実車である車両1000のタイヤ特性も必要に応じて考慮して、ヨーレートモデル値γ_clcと実ヨーレートγ_sensの配分(重み付けゲインa)を線形に変化させる。領域A1(高μ域)から領域A2(低μ域)への遷移、ないし領域A2(低μ域)から領域A1(高μ域)へ遷移する領域においては、重み付けゲインaの急変に伴うトルク変動、ヨーレートの変動を抑えるため、線形補間で重み付けゲインaを演算する。
Further, the gain map area A3 shown in FIG. 10 is an area (nonlinear area) in which a transition from a linear area to a limit area is performed, and the yaw rate model value γ_clc is also considered in consideration of the tire characteristics of the
また、図10に示すゲインマップの領域A4は、実ヨーレートγ_sensの方がヨーレートモデル値γ_clcよりも大きい場合に相当する。例えば、車両ヨーレート算出部206に誤ったパラメータが入力されてヨーレートモデル値γ_clcが誤計算された場合等においては、領域A4のマップにより実ヨーレートγ_sensを用いて制御を行うことができる。なお、重み付けゲインaの範囲は0〜1の間に限定されるものではなく、車両制御として成立する範囲であれば任意の値を取れる様に構成を変更することも、本発明の技術で成し得る範疇に入る。
A gain map region A4 shown in FIG. 10 corresponds to the case where the actual yaw rate γ_sens is larger than the yaw rate model value γ_clc. For example, when an incorrect parameter is input to the vehicle yaw
減算部210は、目標ヨーレート算出部204から入力された制御目標ヨーレートγ_tgtからフィードバックヨーレートγ_F/Bを減算し、制御目標ヨーレートγ_tgtとフィードバックヨーレートγ_F/Bとの差分Δγを求める。すなわち、差分Δγは、以下の式(8)から算出される。
Δγ=γ_Tgt−γ_F/B ・・・・(8)
差分Δγは、ヨーレート補正量として車体付加モーメント算出部232へ入力される。
The
Δγ = γ_Tgt−γ_F / B (8)
The difference Δγ is input to the vehicle body additional
車体付加モーメント算出部232は、入力された差分Δγに基づいて、差分Δγが0となるように、すなわち、制御目標ヨーレートγ_tgtがフィードバックヨーレートγ_F/Bと一致するように、車体付加モーメントMgを演算する。具体的には、車体付加モーメントMgは以下の式(9)から算出される。これにより、車両1000の中心位置において、旋回に必要な車体付加モーメントMgが求まる。車体付加モーメントMgに基づいて、車両1000に旋回モーメントが付加される。
The vehicle body additional
実車体すべり角演算部224は、実ヨーレートγ_sens、横加速度Gyおよび車両速度Vに基づいて実車体すべり角Slip_ang_realを算出する。具体的には、実車体すべり角演算部224は、以下の式(10)から実車体すべり角Slip_ang_real(実車体すべり角βreal)を算出する。なお、横加速度Gyは、横加速度センサ134による検出値を用いる。算出された実車体すべり角Slip_ang_realは、車体挙動予測部226へ入力される。
Slip_ang_real=d(Gy/V−γ_sens)/dt ・・・(10)
The actual vehicle slip
Slip_ang_real = d (Gy / V−γ_sens) / dt (10)
車両挙動予測部226には、前後加速度センサ132が検出した前後加速度Gxと、舵角センサ138が検出したステアリング操舵角θhが入力される。車両挙動予測部226は、入力された実車体すべり角βrealと、タイヤ舵角δ、前後加速度Gxに基づいて、図7のマップから旋回復元ヨーモーメントβmを算出する。なお、タイヤ舵角δは、ステアリング操舵角θhをステアリングギヤ比Nで除算することによって求まる。
The vehicle
車体すべり角速度算出部222は、実車体すべり角βrealに基づいて、実車体すべり角βrealの単位時間当たりの変化量である車体すべり角速度β’realを演算する。
The vehicle slip angular
旋回アシスト制御ゲイン算出部234は、旋回復元ヨーモーメントβmと車体すべり角速度β’realに基づいて、旋回アシストゲインβGを演算する。旋回アシストゲインβGは、基本的には実車体すべり角βrealを図7のマップに適用することによって求まる旋回復元ヨーモーメントβmに基づいて定まる。一方、実車体すべり角βrealは時間の関数を有していないため、過渡的な車両挙動に対する安定性を高めるため、旋回アシスト制御ゲイン算出部234は、旋回復元ヨーモーメントβmに加えて車体すべり角速度β’realに基づいて旋回アシストゲインβGを算出する。これにより、定常的な動きと過渡的な動きの双方において、車両1000の安定性を大幅に高めることが可能となる。なお、このような旋回アシストゲインβGの算出方法については、後で詳細に説明する。
The turning assist control
旋回アシスト制御ゲイン算出部234が算出した旋回アシストゲインβGは、乗算部236へ入力される。乗算部236には、車体付加モーメント算出部232が算出した車体付加モーメントMgも入力される。乗算部236は、車体付加モーメントMgに旋回アシストゲインβGを乗算して車体付加モーメントMgの補正値Mg’を算出する。
The turning assist gain βG calculated by the turning assist control
モータ要求トルク算出部238には、補正値Mg’が入力される。モータ要求トルク算出部238は、車体付加モーメントMgに旋回アシストゲインβGを乗算して得られる補正値Mg’を用いてモーメントをトルクに変換するため、以下の式(11)からΔTvを算出する。そして、モータ要求トルク算出部238は、以下の式(12)から付加トルクTvmotを算出する。
The correction value Mg ′ is input to the motor required
式(11)において、TrdRは後輪104,106のトレッド幅である。また、TireRは前輪100,102及び後輪104,106のタイヤ半径であり、Gratioは後輪104,106のギヤボックス120,122のギヤ比である。式(11)により、車両1000の中心位置における車体付加モーメントMgの補正値Mg’は、後輪104,106のモータトルクΔTvに変換される。そして、式(12)により、補正値Mg’を発生させるために必要な後輪104,106のそれぞれのモータトルクが求まる。
In Formula (11), TrdR is the tread width of the
ところで、前輪100,102及び後輪104,106の駆動力は、車両1000の直進時には、ドライバーの要求駆動力(アクセルペダルの開度)から定まるモータトルク指示値reqTqによって定まる。ここで、モータトルク指示値reqTqは、以下の式(13)から算出される。
reqTq=reqF*TireR*Gratio ・・・(13)
式(13)において、reqFはアクセルペダルの開度から定まる要求駆動力である。アクセルペダルの開度は、アクセル開度センサ146により検出される。
By the way, the driving force of the
reqTq = reqF * TireR * Gratio (13)
In Expression (13), reqF is a required driving force determined from the opening of the accelerator pedal. The opening degree of the accelerator pedal is detected by an accelerator
車両1000の直進時には、前輪100,102及び後輪104,106を駆動する4つのモータ108,110,112,114のそれぞれの駆動力は、ドライバーの要求駆動力reqFに基づくモータトルク指示値reqTqを4等分した値(=reqTq/4)となる。一方、車両1000の旋回時には、トルクベクタリング制御により、式(12)から算出された車体付加モーメントMg’に基づく付加トルクTvmotが後輪104,106のモータトルク指示値reqTqに付加される。車体付加モーメントMg’に基づく付加トルクTvmotは偶力であるため、右旋回の場合は、左側の後輪104のモータトルク指示値は直進時のモータトルク指示値reqTq/4に付加トルクTvmotを加算した値となり、右側の後輪106のモータトルク指示値は直進時のモータトルク指示値reqTq/4から付加トルクTvmotを減算した値となる。同様に、左旋回の場合は、右側の後輪106のモータトルク指示値は直進時のモータトルク指示値reqTq/4に付加トルクTvmotを加算した値となり、左側の後輪104のモータトルク指示値は直進時のモータトルク指示値reqTq/4から付加トルクTvmotを減算した値となる。
When the
従って、旋回時の各モータ108,110,112,114のモータトルク指示値は以下の式(14)〜式(17)で表すことができる。モータ要求トルク算出部228は、式(14)〜式(17)に基づいて、各モータ108,110,112,114のモータトルク指示値TqmotFl,TqmotFr,TqmotRl,TqmotRrを算出する。
TqmotFl(左前輪のモータトルク指示値)=reqTq/4 ・・・(14)
TqmotFr(右前輪のモータトルク指示値)=reqTq/4 ・・・(15)
TqmotRl(左後輪のモータトルク指示値)
=reqTq/4−(±Tvmot) ・・・(16)
TqmotRr(右後輪のモータトルク指示値)
=reqTq/4+(±Tvmot) ・・・(17)
なお、付加トルクTvmotの符号は、旋回方向に応じて設定される。
Therefore, the motor torque instruction values of the
TqmotFl (motor torque instruction value of the left front wheel) = reqTq / 4 (14)
TqmotFr (motor torque instruction value of the right front wheel) = reqTq / 4 (15)
TqmotRl (Left rear wheel motor torque instruction value)
= ReqTq / 4- (± Tvmot) (16)
TqmotRr (Right rear wheel motor torque instruction value)
= ReqTq / 4 + (± Tvmot) (17)
The sign of the additional torque Tvmot is set according to the turning direction.
次に、本実施形態に係る制御装置200が行う処理について説明する。図11は、本実施形態の全体的な処理を示すフローチャートである。先ず、ステップS100では、イグニッションキー(イグニッションSW)がオンであるか否かを判定する。イグニッションキーがオンされた場合はステップS102へ進み、イグニッションキーがオンされていない場合はステップS100で待機する。
Next, processing performed by the
ステップS102では、インヒビターポジションセンサ(IHN)144がP(パーキング)又はN(ニュートラル)の位置を示しているか否かを判定し、P(パーキング)又はN(ニュートラル)の位置である場合はステップS104へ進む。また、ステップS102でP(パーキング)又はN(ニュートラル)の位置でない場合はステップS106へ進み、イグニッションキーがオンされているか否かを判定し、イグニッションキーがオンされている場合はステップS102へ戻る。ステップS106でイグニッションキーがオフの場合はステップS108へ進み、車両の起動処理を終了してステップS100へ戻る。 In step S102, it is determined whether or not the inhibitor position sensor (IHN) 144 indicates the position of P (parking) or N (neutral). If it is the position of P (parking) or N (neutral), step S104 is performed. Proceed to If it is determined in step S102 that the position is not P (parking) or N (neutral), the process proceeds to step S106, where it is determined whether or not the ignition key is turned on. If the ignition key is turned on, the process returns to step S102. . If the ignition key is off in step S106, the process proceeds to step S108, the vehicle activation process is terminated, and the process returns to step S100.
ステップS104では車両1000の起動処理を行い、次のステップS110では、インヒビターポジションセンサ(IHN)144がD(ドライブ)又はR(後進)の位置を示しているか否かを判定する。そして、インヒビターポジションセンサ(IHN)144がD(ドライブ)又はR(後進)の位置を示している場合は、ステップS112へ進み、走行制御の処理を開始する。一方、ステップS110でインヒビターポジションセンサ(IHN)144がD(ドライブ)又はR(後進)の位置を示していない場合は、ステップS113へ進み、イグニッションキーがオンされているか否かを判定し、イグニッションキーがオンされている場合はステップS110へ戻る。ステップS113でイグニッションキーがオフの場合はステップS108へ進み、車両の起動処理を終了してステップS100へ戻る。
In step S104, the starting process of the
ステップS112の後はステップS114へ進み、アクセル開度センサ146の検出値からドライバーによるアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出する。次のステップS115では、アクセルペダルの操作量が0.1以上であるか否かを判定し、操作量が0.1以上の場合はステップS116へ進む。ステップS116では、アクセルペダルの操作量に基づいて要求駆動力reqFを算出する。なお、要求駆動力reqFの算出は、例えばアクセル開度と要求駆動力reqFとの関係を規定したマップに基づいて行うことができる。一方、アクセルペダルの操作量が0.1未満の場合はステップS118へ進み、各モータ108,110,112,114の回生制動制御を行う。
After step S112, the process proceeds to step S114, and the operation amount (accelerator opening) of the accelerator pedal by the driver is detected from the detection value of the
ステップS116,S118の後はステップS120へ進む。ステップS120では、舵角センサ138によって検出されるステアリング操舵角θhの絶対値が1[deg]以上であるか否かを判定し、ステアリング操舵角θhの絶対値が1[deg]以上の場合はステップS122へ進む。ステップS122では、上述した手法により付加トルクTvmotを算出し、付加トルクTvmotに基づいて目標モーメントγ_Tgtへのフィードバック制御を行う。このため、次のステップS124では、付加トルクTvmotに基づいて各モータ108,110,112,114のモータトルク指示値を式(14)〜式(17)から算出し、各モータ108,110,112,114へ出力を指示する。次のステップS126では、前後加速度センサ132、横加速度センサ134により車両1000の加速度Gx,Gyを検出する。ステップS126の後はステップS114へ戻る。
After steps S116 and S118, the process proceeds to step S120. In step S120, it is determined whether or not the absolute value of the steering angle θh detected by the
次に、図11の処理の主要な処理について詳細に説明する。図12は、図11のステップS122の処理を示すフローチャートである。ここで、図12は、重み付けゲイン算出部220が重み付けゲインaを算出する処理を示すフローチャートである。図12の処理は、重み付けゲインaに基づいて実ヨーレートγ_sensとヨーレートモデル値γ_clcを配分してフィードバックヨーレートγ_F/Bを算出することで、ヨーレートセンサ142のノイズを除去する処理として機能する。先ず、ステップS200では、実ヨーレートγ_sensとヨーレートモデル値γ_clcを取得する。次のステップS201では、実ヨーレートγ_sensとヨーレートモデル値γ_clcとの差分γ_diffを算出する。次のステップS202では、図10のゲインマップに基づいて、重み付け係数aを算出する。次のステップS204では、上述した式(7)に基づいてフィードバックヨーレートγ_F/Bを算出する。算出されたフィードバックヨーレートγ_F/Bは、図14のステップS224で差分Δγの算出に用いられる。
Next, main processes of the process of FIG. 11 will be described in detail. FIG. 12 is a flowchart showing the process of step S122 of FIG. Here, FIG. 12 is a flowchart illustrating a process in which the weighting
図13は、車両ヨーレート算出部206がヨーレートモデル値γ_clcを算出する処理を示すフローチャートである。先ず、ステップS210では、ステアリング操舵角θhと車両速度Vを取得する。次のステップS212では、式(5)、式(6)を連立して解くことで、ヨーレートモデル値γ_clcを算出する。算出したヨーレートモデル値γ_clcは、図12のステップS204において、フィードバックヨーレートγ_F/Bの算出に用いられる。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a process in which the vehicle yaw
図14は、付加トルクTvmotを算出する処理を示すフローチャートである。先ず、ステップS220では、目標ヨーレート算出部204がステアリング操舵角θhと車両速度Vを取得する。次のステップS222では、ステアリング操舵角θhと車両速度Vに基づいて、式(2)〜式(4)から目標ヨーレートγ_Tgtを算出する。次のステップS224では、式(7)に基づいて、制御目標ヨーレートγ_Tgtとフィードバックヨーレートγ_F/Bとの差分Δγを算出する。次のステップS226では、式(9)から車体付加モーメントMgを算出する。
FIG. 14 is a flowchart showing a process for calculating the additional torque Tvmot. First, in step S220, the target yaw
次のステップS228では、旋回アシスト制御ゲイン算出部234が旋回アシストゲインβGを算出する。次のステップS230では、式(11)に基づいてΔTvを算出し、式(12)に基づいて付加トルクTvmotを算出する。算出した付加トルクTvmotに基づいて、図11のステップS124において各輪のモータトルク指示値が算出される。
In the next step S228, the turning assist control
図15は、旋回アシストゲインβGを算出する処理を示すフローチャートである。先ず、ステップS240では、入力値として、前後加速度Gx、横加速度Gy、車両速度V、実ヨーレートγ_sens、タイヤ舵角δを取得する。次のステップS242では、実車体すべり角算出部224が、式(10)から実車体すべり角βrealを算出する。
FIG. 15 is a flowchart showing a process for calculating the turning assist gain βG. First, in step S240, the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, the vehicle speed V, the actual yaw rate γ_sens, and the tire steering angle δ are acquired as input values. In the next step S242, the actual vehicle slip
次のステップS244では、車両挙動予測部226が、実車体すべり角βreal、タイヤ操舵δ、前後加速度Gxに基づいて、図7のマップから旋回復元ヨーモーメントβmを算出する。上述したように、図7のマップは前後加速度Gxの値に応じて複数のマップが予め用意されている。例えば、車両挙動予測部226は、先ず前後加速度Gxに基づいて対応するマップを選択し、選択したマップに実車体すべり角βrealとタイヤ舵角δを当てはめて旋回復元ヨーモーメントβmを算出する。
In the next step S244, the vehicle
次のステップS246では、車体すべり角速度算出部222が、車体すべり角速度β’realを演算する。次のステップS248では、車体すべり角速度β’realの絶対値が6deg/s以下であるか否かを判定し、|β’real|≦6deg/sの場合はステップS250へ進む。この場合、|β’real|≦6deg/sであるため、車体すべり角βrealの単位時間当たりの変化量が比較的少なく、車両1000の旋回が定常的な動きをしていると考えられる。従って、以降の処理では、車両1000の定常的な動きに対応した処理を行う。
In the next step S246, the vehicle slip angular
ステップS250では、旋回復元ヨーモーメントβmが−2000Nm以下であるか否かを判定し、βm≦−2000Nmの場合はステップS252へ進み、旋回アシストゲインβGを1とする。 In step S250, it is determined whether or not the turning restoring yaw moment βm is −2000 Nm or less. If βm ≦ −2000 Nm, the process proceeds to step S252, and the turning assist gain βG is set to 1.
一方、ステップS250でβm>−2000Nmの場合はステップS254へ進み、旋回アシストゲインβGを以下の式(18)から算出する。
βG=−0.00067*βm−0.333 ・・・(18)
On the other hand, if βm> −2000 Nm in step S250, the process proceeds to step S254, and the turning assist gain βG is calculated from the following equation (18).
βG = −0.00067 * βm − 0.333 (18)
図16は、ステップS252,S254で算出される旋回アシストゲインβGを示す特性図である。図16に示すように、車両1000の定常的な動きに対応した処理では、旋回アシストゲインβGは、旋回復元ヨーモーメントβmの値が−2000Nmよりも大きくなると、旋回復元ヨーモーメントβmの値が大きくなるほど低下し、旋回復元ヨーモーメントβmの値が0に近づくと、旋回アシストゲインβGは0とされる。従って、旋回復元ヨーモーメントβmの値が大きいほど旋回アシストトルクを低減することができる。なお、旋回アシストゲインβGの最小値は0とせず、例えば0.1など0よりも大きな値としても良い。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the turning assist gain βG calculated in steps S252 and S254. As shown in FIG. 16, in the processing corresponding to the steady movement of the
また、ステップS248で|β’real|>6deg/sの場合はステップS256へ進む。この場合、|β’real|>6deg/sであるため、車体すべり角βrealの単位時間当たりの変化量が比較的大きく、車両1000の旋回が過渡的な動きをしていると考えられる。従って、以降の処理では、車両1000の過渡的な動きに対応した処理を行う。
If | β′real |> 6 deg / s in step S248, the process proceeds to step S256. In this case, since | β′real |> 6 deg / s, the amount of change in the vehicle slip angle βreal per unit time is relatively large, and it is considered that the turning of the
ステップS256では、旋回復元ヨーモーメントβmが−4000Nm以上であるか否かを判定し、βm≧−4000Nmの場合はステップS258へ進み、旋回アシストゲインβGを以下の式(19)から算出する。
βG=−0.00025*βm−0.143 ・・・(19)
In step S256, it is determined whether or not the turn restoring yaw moment βm is equal to or greater than −4000 Nm. If βm ≧ −4000 Nm, the process proceeds to step S258, and the turn assist gain βG is calculated from the following equation (19).
βG = −0.00025 * βm − 0.143 (19)
図17は、ステップS258で算出される旋回アシストゲインβGを示す特性図である。図17に示すように、車両1000の過渡的な動きに対応した処理では、旋回アシストゲインβGは、旋回復元ヨーモーメントβmの値が−4000Nmよりも大きくなると、旋回復元ヨーモーメントβmの値が大きくなるほど低下し、旋回復元ヨーモーメントβmの値が0に近づくと、旋回アシストゲインβGは0とされる。従って、図16と比較すると、旋回復元ヨーモーメントβmが−2000以下のより小さい値を示している場合であっても、旋回復元ヨーモーメントβmが−4000Nm以上であれば、旋回アシストゲインβGは1以下の値となる。従って、定常的な動きに対応した制御と比較すると、過渡的な動きに対応した制御では、旋回復元ヨーモーメントβmがより小さい値であっても旋回アシストゲインβGの値が減少される。これにより、車両1000のスリップが発生する可能性のある状況において、より早い段階から旋回アシストトルクを低減することができ、確実にタイヤの横力を確保することができる。
Figure 17 is a characteristic diagram showing a turning assist gain βG calculated in step S 258. As shown in FIG. 17, in the process corresponding to the transient movement of the
一方、ステップS256でβm<−4000Nmの場合はステップS254へ進み、旋回アシストゲインβGを式(18)から算出する。 On the other hand, if βm <−4000Nm in step S256, the process proceeds to step S254, and the turning assist gain βG is calculated from the equation (18).
ステップS252,S254,S258の後はステップS260へ進む。ステップS260では、旋回アシストゲインβGをステップS252,S254,S258で設定した値にすることで、旋回アシストゲインβGの値が0〜1の範囲に設定される。 After steps S252, S254, and S258, the process proceeds to step S260. In step S260, the value of the turning assist gain βG is set in the range of 0 to 1 by setting the turning assist gain βG to the value set in steps S252, S254, and S258.
以上のように、図15の処理によれば、実車体すべり角βreal、車体すべり角速度β’realに基づいて、旋回復元ヨーモーメントβmの値を0〜1の範囲内で最適に制御することができる。これにより、車両1000にスリップが生じる前段階から旋回アシストゲインβGの値を低下させることができるため、タイヤの横力を確実に確保することができ、車両1000のスリップを抑止することができるため、車両1000の挙動を安定させることが可能となる。
As described above, according to the processing of FIG. 15, the value of the turning recovery yaw moment βm can be optimally controlled within the range of 0 to 1 based on the actual vehicle slip angle βreal and the vehicle slip angular velocity β′real. it can. As a result, the value of the turning assist gain βG can be reduced from the stage before the
以下では、図7に示すマップの作成方法の一例を示す。旋回復元ヨーモーメントβmは、以下の式(20)から算出することができる。
βm=−lf*Fyf+lr*Fyr+(TSAfl+TSAfr+TSArl+TSArr) ・・・(20)
Hereinafter, an example of a method for creating the map shown in FIG. 7 will be described. The turning restoration yaw moment βm can be calculated from the following equation ( 20 ).
βm = −lf * Fyf + lr * Fyr + (TSAfl + TSAfr + TSArl + TSArr) (20)
なお、式(20)における変数、定数、演算子は以下の通りである。
lf:前輪軸〜重心間距離
lr:後輪軸〜重心間距離
Fyf:前輪横力(Fyf=Fyfl(左前輪)+Fyfr(右前輪))
Fyr:後輪横力(Fyr=Fyrl(左後輪)+Fyrr(右後輪))
TSAfl:セルフアライニングトルク(Fl)
TSAfr:セルフアライニングトルク(Fr)
TSArl:セルフアライニングトルク(Rl)
TSArr:セルフアライニングトルク(Rr)
The variables, constants, and operators in equation (20) are as follows.
lf: Distance between front wheel axis and center of gravity lr: Distance between rear wheel axis and center of gravity Fyf: Front wheel lateral force (Fyf = Fyfl (left front wheel) + Fyfr (right front wheel))
Fyr: Rear wheel lateral force (Fyr = Fyrl (left rear wheel) + Fyrr (right rear wheel))
TSAfl: Self-aligning torque (Fl)
TSAfr: Self-aligning torque (Fr)
TSArl: Self-aligning torque (Rl)
TSArr: Self-aligning torque (Rr)
式(20)において、セルフアライニングトルクTSAfl,TSAfr,TSArl,TSArrは、車両諸元より算出される。また、前輪横力Fyf、後輪横力Fyrは、前輪、後輪の接地荷重に基づいて、タイヤ摩擦円から決定される。接地荷重の計算では、車両1000の加減速が影響を及ぼす。
In the equation (20), self-aligning torques TSAfl, TSAfr, TSArl, and TSArr are calculated from vehicle specifications. Further, the front wheel lateral force Fyf and the rear wheel lateral force Fyr are determined from the tire friction circle based on the ground load of the front wheel and the rear wheel. In the calculation of the ground load, the acceleration / deceleration of the
前輪横力Fyfを算出するため、左前輪の横力Fyfl、右前輪の横力Fyfrを算出する。また、後輪横力Fyrを算出するため、左後輪の横力Fyrl、右後輪の横力Fyrrを算出する。以下では、左前輪の横力Fyflを算出する手法を示す。右前輪の横力Fyfr、左後輪の横力Fyrl、右後輪の横力Fyrrは、左前輪の横力Fyflと同様に算出できる。
Fyfl=Fy’fl+Sv
Fy’fl=D*sin(C*arctan(Bx−E*(Bx−arctan(Bx)))
x=β+Sh
C=a0
μ=a1*Fzfl+a2
BCD=(1−a5*|γ|)(a3*sin(2*arctan(Fzfl/a4)))
B=BCD/(C*D)
D=Fzfl*μ
E=a6Fzfl+a7
Sh=a8*γ+a9*Fzfl+a10
Sv=a11Fzfl*γ+a12Fzfl+a13
なお、a1〜a13はタイヤの測定データである。
また、Fzflは左前輪の垂直荷重である。
同様にして、Fyfr,Fyrl,Fyrrを計算することができる。
In order to calculate the front wheel lateral force Fyf, the lateral force Fyfl of the left front wheel and the lateral force Fyfr of the right front wheel are calculated. Further, in order to calculate the rear wheel lateral force Fyr, the left rear wheel lateral force Fyr and the right rear wheel lateral force Fyrr are calculated. Hereinafter, a method for calculating the lateral force Fyfl of the left front wheel will be described. The lateral force Fyfr of the right front wheel, the lateral force Fyrl of the left rear wheel, and the lateral force Fyrr of the right rear wheel can be calculated in the same manner as the lateral force Fyfl of the left front wheel.
Fyfl = Fy'fl + Sv
Fy′fl = D * sin (C * arctan (Bx−E * (Bx−arctan (Bx)))
x = β + Sh
C = a 0
μ = a 1 * Fzfl + a 2
BCD = (1−a 5 * | γ |) (a 3 * sin (2 * arctan (Fzfl / a 4 )))
B = BCD / (C * D)
D = Fzfl * μ
E = a 6 Fzfl + a 7
Sh = a 8 * γ + a 9 * Fzfl + a 10
Sv = a 11 Fzfl * γ + a 12 Fzfl + a 13
Here, a 1 to a 13 are tire measurement data.
Fzfl is the vertical load on the left front wheel.
Similarly, Fyfr, Fyrl, Fyrr can be calculated.
以上の計算では、左前輪の垂直荷重Fzflを用いている。垂直荷重Fz(左前輪の垂直荷重Fzfl)の算出方法を以下に示す。 In the above calculation, the vertical load Fzfl of the left front wheel is used. A calculation method of the vertical load Fz (the vertical load Fzfl of the left front wheel) will be described below.
前後、左右の荷重移動による変化(前後荷重移動量ΔWx)、を計算する。
Gx:前後加速度
Gy:横加速度
Changes due to load movement in the front and rear and right and left directions (front and rear load movement amount ΔWx) are calculated.
Gx: longitudinal acceleration Gy: lateral acceleration
前後荷重移動量ΔWx
ΔWx=m*Gx*Hg/L
m:質量
Hg:重心高
L:ホイールベース
Front / rear load travel ΔWx
ΔWx = m * Gx * Hg / L
m: Mass Hg: Center of gravity height L: Wheel base
横方向の荷重移動ΔWyf(フロント),ΔWyr(リア)
ΔWyf=m*Gy{Hs/(1+Kr/KRf−m*Hs/KRf)+lr*Hf/L}/lf
ΔWyr=m*Gy{Hs/(1+Kf/KRr−m*Hs/KRr)+lf*Hr/L}/lr
Hs:重心高〜ロールセンター軸間距離
Hf:フロントロールセンター高さ(フロントロールセンター地面間距離)
Hr:リヤロールセンター高さ(リヤロールセンター地面間距離)
KRf:フロントロールセンター剛性
KRr:リヤロールセンター剛性
lf:車両重心点から前輪中心までの距離
lr:車両重心点から後輪中心までの距離
Lateral load movement ΔWyf (front), ΔWyr (rear)
ΔWyf = m * Gy {Hs / (1 + Kr / KRf−m * Hs / KRf) + lr * Hf / L} / lf
ΔWyr = m * Gy {Hs / (1 + Kf / KRr−m * Hs / KRr) + lf * Hr / L} / lr
Hs: Center of gravity height to roll center axis distance Hf: Front roll center height (front roll center ground distance)
Hr: Rear roll center height (rear distance between rear roll centers)
KRf: front roll center rigidity KRr: rear roll center rigidity lf: distance from the vehicle center of gravity to the front wheel center lr: distance from the vehicle center of gravity to the rear wheel center
左前輪の垂直荷重Fzflは、前後荷重移動量ΔWx、横方向の荷重移動ΔWyf(フロント),ΔWyr(リア)に基づいて算出することができる。同様に、右前輪の垂直荷重Fzfr、左後輪の垂直荷重Fzrl、右後輪の垂直荷重Fzrrについても、前後荷重移動量ΔWx、横方向の荷重移動ΔWyf(フロント),ΔWyr(リア)に基づいて算出することができる。従って、前輪横力Fyf、後輪横力Fyrが求まるため、式(20)から図7に示す旋回復元ヨーモーメントβmのマップを算出することができる。 The vertical load Fzfl of the left front wheel can be calculated based on the forward / backward load movement amount ΔWx and the lateral load movements ΔWyf (front) and ΔWyr (rear). Similarly, the vertical load Fzfr on the right front wheel, the vertical load Fzrl on the left rear wheel, and the vertical load Fzrr on the right rear wheel are also based on the longitudinal load movement amount ΔWx and the lateral load movements ΔWyf (front) and ΔWyr (rear). Can be calculated. Accordingly, since the front wheel lateral force Fyf and the rear wheel lateral force Fyr are obtained, the map of the turning restoration yaw moment βm shown in FIG. 7 can be calculated from the equation ( 20 ).
図18A〜図18B、図19A〜図19Bは、本実施形態に係る制御を行った場合の効果を説明するための特性図である。図18A〜図18Bは、比較のため、本実施形態に係る制御を行わない場合を示している。一方、図19A〜図19Bは、本実施形態に係る制御を行った場合を示している。ここで、図18A〜図18B及び図19A〜図19Bは、車速80km/h、ステアリング操舵として、90度のステップ操舵を行った場合の車両挙動を比較したものである。 FIG. 18A to FIG. 18B and FIG. 19A to FIG. 19B are characteristic diagrams for explaining the effects when the control according to the present embodiment is performed. 18A to 18B show a case where the control according to the present embodiment is not performed for comparison. On the other hand, FIG. 19A-FIG. 19B have shown the case where the control which concerns on this embodiment is performed. Here, FIGS. 18A to 18B and FIGS. 19A to 19B are comparisons of vehicle behavior in the case where the vehicle speed is 80 km / h and the steering at 90 degrees is performed as the steering.
図18A及び図19Aは、前輪100,102、後輪104,106の回転数とモータトルクをそれぞれ対比して示している。Wflは左前輪、Wfrは右前輪、Wrlは左後輪、Wrrは右後輪の回転数をそれぞれ示している。また、TirecapFFzはフロントタイヤのトルクを示しており、TirecapRFzはリヤタイヤのトルクを示している。
18A and 19A show the rotational speeds of the
図18Aの領域R1では、リヤタイヤの回転数(Wrr)が上昇していることが判る。また、領域R2では、リヤタイヤのトルクが0以下となっており、摩擦円限界を超えていることが判る。このように、図18Aに示す状態では、車体すべり角速度が大きい状態でも旋回アシスト制御ゲインを上昇させているため、結果としてリヤタイヤがタイヤ摩擦円限界を超えてしまいタイヤが空転している。 In the region R1 of FIG. 18A, it can be seen that the rotation speed (Wrr) of the rear tire is increased. In the region R2, it can be seen that the torque of the rear tire is 0 or less and exceeds the friction circle limit. As described above, in the state shown in FIG. 18A, the turning assist control gain is increased even when the vehicle slip angular velocity is high. As a result, the rear tire exceeds the tire friction circle limit and the tire is idling.
一方、図19Aに示す本実施形態に係る制御では、領域R2に示すように、リヤタイヤの摩擦円限界で旋回アシスト制御が抑制されるため、領域R1に示すように、余剰トルクによる空転(回転上昇)が生じていないことが判る。 On the other hand, in the control according to the present embodiment shown in FIG. 19A, as shown in the region R2, the turning assist control is suppressed at the frictional circle limit of the rear tire. ) Does not occur.
図18B及び図19Bは、旋回復元ヨーモーメントと旋回アシストゲインβGの遷移を対比して示している。図19Bに示すように、本実施形態では旋回アシストゲインβGを1以下に低下させる。一方、図18Bに示す例では、旋回アシストゲインβGは値1.0が維持される。このため、図19Bに示す本実施形態では、領域R3において、旋回アシストゲインβGの低下に伴い旋回復元ヨーモーメントが図18Bよりも減少していることが判る。上述したように、旋回復元モーメントが正の値で増加すると、旋回アシストトルクが増加する。図19Bに示すように、旋回アシストゲインβGを減少させることで、旋回アシストトルクを低減することが可能である。 18B and 19B show the transition of the turning restoration yaw moment and the turning assist gain βG in comparison. As shown in FIG. 19B, in this embodiment, the turning assist gain βG is reduced to 1 or less. On the other hand, in the example shown in FIG. 18B, the value 1.0 is maintained for the turning assist gain βG. For this reason, in the present embodiment shown in FIG. 19B, it can be seen that in the region R3, the turning restoring yaw moment is reduced as compared with FIG. 18B as the turning assist gain βG decreases. As described above, when the turning restoring moment increases with a positive value, the turning assist torque increases. As shown in FIG. 19B, it is possible to reduce the turning assist torque by reducing the turning assist gain βG .
以上のように、旋回アシストトルクのゲイン(旋回アシストゲインβG)を低下させることで、旋回復元モーメントを低くすることが可能となる。また、余剰トルクの発生を抑制することができるため、モータの回転数上昇を抑制することが可能となる。従って、車体すべり角速度と旋回復元ヨーモーメントの判定に基づいて、後輪の旋回アシスト制御ゲインを減少させることで、タイヤ摩擦円限界を超えた余剰トルクで発生するタイヤの回転数上昇を確実に抑制することができる。 As described above, it is possible to reduce the turning restoring moment by reducing the gain of the turning assist torque (turning assist gain βG). Moreover, since generation | occurrence | production of a surplus torque can be suppressed, it becomes possible to suppress the rotation speed increase of a motor. Therefore, by reducing the rear wheel turning assist control gain based on the judgment of the vehicle slip angular velocity and the turning restoration yaw moment, it is possible to reliably suppress the increase in the tire rotation speed generated by the surplus torque exceeding the tire friction circle limit. can do.
以上説明したように本実施形態によれば、タイヤ舵角と車体すべり角から、車両を直進状態に復元させるように働く旋回復元ヨーモーメントを算出する。そして、旋回復元ヨーモーメントが車両1000の旋回を促進する方向に遷移する場合は、旋回アシストゲインβGを低下させて旋回アシストトルクを低減させる。旋回復元ヨーモーメントにはセルフアライニングトルクの要因とタイヤ横力の要因が含まれているため、旋回復元ヨーモーメントに基づいて路面状態を精度良く推定することができ、低μの場合は旋回アシストトルクを低下されるため、タイヤ摩擦円内で前後力と横力を最適に制御することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the turning restoring yaw moment that works to restore the vehicle to the straight traveling state is calculated from the tire rudder angle and the vehicle body slip angle. When the turning restoration yaw moment makes a transition in a direction that promotes turning of the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
142 ヨーレートセンサ
200 制御装置
204 目標ヨーレート算出部
206 車両ヨーレート算出部
208 ヨーレートF/B算出部
222 車体すべり角速度算出部
224 実車体すべり角算出部
226 車体挙動予測部
232 車体付加モーメント算出部
234 旋回アシストゲイン算出部
236 乗算部
1000 車両
142
Claims (7)
車体すべり角とタイヤ舵角に基づいて、車両の旋回状態を直進状態に復元させる旋回復元ヨーモーメントを算出する旋回復元ヨーモーメント算出部と、
前記車体すべり角の時間的な変化率である車体すべり角速度を算出する車体すべり角速度算出部と、
前記旋回復元ヨーモーメント及び前記車体すべり角速度に基づいて、前記車体付加モーメントを補正するための旋回アシスト制御ゲインを算出する旋回アシスト制御ゲイン算出部と、
前記旋回アシスト制御ゲインに基づいて、前記車体付加モーメントを補正する補正部と、
を備え、
前記旋回アシスト制御ゲイン算出部は、前記旋回復元ヨーモーメントが所定のしきい値を超えて車両の旋回状態を直進状態に復元させる方向とは逆方向に大きくなる場合は、前記旋回復元ヨーモーメントが大きくなるほど、前記旋回アシスト制御ゲインを低下させ、前記車体すべり角速度が大きいほど、前記所定のしきい値を低下させることを特徴とする、車両の制御装置。 A vehicle body additional moment calculator for calculating a vehicle body additional moment to be added to the vehicle body independently of the steering system based on the yaw rate of the vehicle;
A turning restoration yaw moment calculating unit for calculating a turning restoration yaw moment for restoring the turning state of the vehicle to a straight traveling state based on the vehicle body slip angle and the tire rudder angle;
A vehicle slip angular velocity calculating unit for calculating a vehicle slip angular velocity that is a temporal change rate of the vehicle slip angle;
A turn assist control gain calculating unit for calculating a turn assist control gain for correcting the vehicle body additional moment based on the turn restoring yaw moment and the vehicle slip angular velocity;
A correction unit for correcting the vehicle body additional moment based on the turning assist control gain ;
Equipped with a,
The turning assist control gain calculation unit, when the turning restoration yaw moment exceeds a predetermined threshold and increases in a direction opposite to the direction in which the turning state of the vehicle is restored to the straight running state, the turning restoration yaw moment is The vehicle control apparatus , wherein the turning assist control gain is decreased as the value increases, and the predetermined threshold value is decreased as the vehicle body angular velocity increases .
車両モデルからヨーレートモデル値を算出する車両ヨーレート算出部と、
車両の実ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
前記ヨーレートモデル値と前記実ヨーレートとの差分に基づいて前記ヨーレートモデル値と前記実ヨーレートを配分して、前記ヨーレートモデル値及び前記実ヨーレートからフィードバックヨーレートを算出するフィードバックヨーレート算出部と、
を備え、
前記車体付加モーメント算出部は、
前記目標ヨーレートと前記フィードバックヨーレートとの差分に基づいて、前記車体付加モーメントを算出することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の車両の制御装置。 A target yaw rate calculation unit for calculating a target yaw rate based on the steering angle and the vehicle speed;
A vehicle yaw rate calculation unit for calculating a yaw rate model value from the vehicle model;
A yaw rate sensor that detects the actual yaw rate of the vehicle;
A feedback yaw rate calculation unit that distributes the yaw rate model value and the actual yaw rate based on a difference between the yaw rate model value and the actual yaw rate, and calculates a feedback yaw rate from the yaw rate model value and the actual yaw rate;
With
The vehicle body additional moment calculator is
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the vehicle body additional moment is calculated based on a difference between the target yaw rate and the feedback yaw rate.
車体すべり角とタイヤ舵角に基づいて、車両の旋回状態を直進状態に復元させる旋回復元ヨーモーメントを算出するステップと、
前記車体すべり角の時間的な変化率である車体すべり角速度を算出するステップと、
前記旋回復元ヨーモーメント及び前記車体すべり角速度に基づいて、前記車体付加モーメントを補正するための旋回アシスト制御ゲインを算出するステップと、
前記旋回アシスト制御ゲインに基づいて、前記車体付加モーメントを補正するステップと、
を備え、
前記旋回アシスト制御ゲインを算出するステップでは、前記旋回復元ヨーモーメントが所定のしきい値を超えて車両の旋回状態を直進状態に復元させる方向とは逆方向に大きくなる場合は、前記旋回復元ヨーモーメントが大きくなるほど、前記旋回アシスト制御ゲインを低下させ、前記車体すべり角速度が大きいほど、前記所定のしきい値を低下させることを特徴とする、車両の制御方法。 Calculating a vehicle body additional moment to be applied to the vehicle body independently of the steering system based on the yaw rate of the vehicle;
Calculating a turning restoration yaw moment for restoring the turning state of the vehicle to a straight traveling state based on the vehicle body slip angle and the tire rudder angle;
Calculating a vehicle slip angular velocity that is a temporal change rate of the vehicle slip angle;
Calculating a turning assist control gain for correcting the vehicle body additional moment based on the turning restoring yaw moment and the vehicle slip angular velocity;
Correcting the vehicle body additional moment based on the turning assist control gain ;
Equipped with a,
In the step of calculating the turning assist control gain, when the turning restoration yaw moment exceeds a predetermined threshold value and becomes larger in the direction opposite to the direction in which the turning state of the vehicle is restored to the straight running state, the turning restoration yaw The vehicle control method , wherein the turning assist control gain is decreased as the moment increases, and the predetermined threshold is decreased as the angular velocity of the vehicle slip increases .
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