JP2007112367A - Vehicle tire state detection method and device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means and a device, measuring instantaneous braking stiffness or instantaneous cornering power of a tire in real time by extremely little arithmetic processing without requiring convergence calculation using a model or the like. <P>SOLUTION: Jerk of a vehicle, yaw angle jerk of the vehicle and a temporal change amount of control input to each the wheel tire of the vehicle are detected, and a change rate of force generated in each the wheel tire to the control input in each value instantaneous time can be calculated by a value obtained by dividing, by the temporal change amount of the control input, a value obtained by adding a value obtained by multiplying the jerk by a gain determined from vehicle specifications and a value obtained by multiplying the yaw angle jerk by a gain determined from the vehicle elements. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、時々刻々変化する車両タイヤのグリップ状態検出方法および装置に関するものである。   The present invention relates to a vehicle tire grip state detection method and apparatus that change from moment to moment.

車両を一つの剛体と仮定し、平面状の運動を考えると、並進運動と回転運動で記述できる。それぞれを司る力は、空気抵抗などを除けば、車両に取り付けられたタイヤと地面の相対運動によってタイヤが地面から受ける力である。またその力によって車両が運動を行ない、それによって新たな力を受けるというように、原因と結果がつぎつぎとくリ返されるような練成された現象が形成されている。   Assuming that the vehicle is a single rigid body and considering planar motion, it can be described by translational motion and rotational motion. The force governing each is the force that the tire receives from the ground due to the relative movement of the tire attached to the vehicle and the ground, except for air resistance. In addition, a phenomenon has been formed in which the cause and the result are repeated one after another, such that the vehicle moves by the force and receives a new force.

このような車両の運動を制御するためには、タイヤが地面から受ける力(以下,タイヤ力と呼ぶ)の状況を把握する必要がある。また、それらの情報を用いて車両の運動状態を評価する必要がある。   In order to control the movement of such a vehicle, it is necessary to grasp the situation of the force that the tire receives from the ground (hereinafter referred to as tire force). Moreover, it is necessary to evaluate the motion state of the vehicle using such information.

非特許文献1に開示されているように、このタイヤ力は路面摩擦係数が支配的であり、それに加え接地荷重、スリップ率や、タイヤの進行方向とタイヤの回転面のなす角である車輪の横すべり角により変化する。また、各パラメータが小さいときにはパラメータ変化に対して線形に変化するが各パラメータが大きくなる、具体的には車両に加わる前後加速度、左右加速度が大きな領域では飽和・非線形特性が顕著になる。   As disclosed in Non-Patent Document 1, this tire force is dominated by the road surface friction coefficient, and in addition to this, the contact load, the slip ratio, and the wheel angle which is the angle formed by the tire traveling direction and the tire rotating surface is the same. Varies depending on the side slip angle. Further, when each parameter is small, the parameter changes linearly with respect to the parameter change, but each parameter becomes large. Specifically, in a region where the longitudinal acceleration and the lateral acceleration applied to the vehicle are large, the saturation / nonlinear characteristic becomes remarkable.

また、高加速度領域において車両の安定性は低下しがちであり、これを補正する制御装置を構築するため、非線形領域での各パラメータに対するタイヤ力の発生率の推定方法が各種提案されている。   Further, the stability of the vehicle tends to decrease in the high acceleration region, and various methods for estimating the tire force occurrence rate for each parameter in the nonlinear region have been proposed in order to construct a control device that corrects this.

特許文献1には、舵角、車速、推定される前後輪のコーナリングパワーにより線形領域の車両運動モデルに基づき車体のヨーレイト、横加速度、車体進路の逸脱状態に応じた車体進路角速度をタイヤと路面との間が最大摩擦力に近い領域でタイヤ特性を線形近似できない限界域に拡張して演算する演算手段と、演算されたヨーレイトとセンサにより検出される実ヨーレイトの偏差、及び演算された横加速度とセンサにより検出される実横加速度の偏差を演算する偏差演算手段と、これら両偏差により前後輪のコーナリングパワーを上記限界域に拡張して推定する方法が開示されている。具体的には演算部で演算されたヨーレイトγと横加速度Gy、センサにより検出される実ヨーレイトγ′と実横加速度Gy′を偏差演算手段に入力し、演算されたヨーレイトγから実ヨーレイトγ′を減算してヨーレイト偏差Δγを算出し、同様に演算された横加速度Gyから実横加速度Gy′を減算して横加速度偏差ΔGを算出する。実横加速度Gy′が減じてΔG>0の場合は、限界域での車両のドリフトアウトやスピンを判断して前後輪のコーナリングパワーKf、Krを共に減じるように推定する。ΔG<0の場合は、タックイン等を判断して前後輪のコーナリングパワーKf,Krを共に増えるように推定する。実ヨーレイトγ′が減じてΔγ>0の場合は、ドリフトアウトを判断して前輪コーナリングパワーKfは減じ、後輪コーナリングパワーKrは増えるように推定する。実ヨーレイトγ′が増してΔγ<0の場合は、スピンを判断して前輪コーナリングパワーKfは増し、後輪コーナリングパワーKrは減じるように推定する。   According to Patent Document 1, the vehicle body angular velocity according to the yaw rate of the vehicle body, the lateral acceleration, and the departure state of the vehicle body path is determined based on the steering angle, the vehicle speed, and the estimated cornering power of the front and rear wheels based on the vehicle body yaw rate, lateral acceleration, The calculation means for expanding the tire characteristics to the limit range where linear approximation cannot be performed in the region close to the maximum frictional force, the deviation between the calculated yaw rate and the actual yaw rate detected by the sensor, and the calculated lateral acceleration And a deviation calculating means for calculating the deviation of the actual lateral acceleration detected by the sensor, and a method of estimating the cornering power of the front and rear wheels by extending both of these deviations to the limit range. Specifically, the yaw rate γ and lateral acceleration Gy calculated by the calculation unit, the actual yaw rate γ ′ detected by the sensor and the actual lateral acceleration Gy ′ are input to the deviation calculating means, and the actual yaw rate γ ′ is calculated from the calculated yaw rate γ. Is subtracted to calculate the yaw rate deviation Δγ, and the lateral acceleration deviation ΔG is calculated by subtracting the actual lateral acceleration Gy ′ from the similarly calculated lateral acceleration Gy. When the actual lateral acceleration Gy ′ decreases and ΔG> 0, it is estimated that the cornering powers Kf and Kr of the front and rear wheels are both reduced by judging vehicle drift-out and spin in the limit region. When ΔG <0, it is estimated that the cornering powers Kf and Kr of the front and rear wheels are both increased by judging tuck-in or the like. When the actual yaw rate γ ′ decreases and Δγ> 0, it is estimated that drift-out is determined and the front wheel cornering power Kf decreases and the rear wheel cornering power Kr increases. When the actual yaw rate γ ′ increases and Δγ <0, it is estimated that the spin is judged and the front wheel cornering power Kf increases and the rear wheel cornering power Kr decreases.

また、特許文献2においては、検出部1は、各車輪に作用する前後力Fx、横力Fyおよび上下力Fzを含む作用力を検出し、特定部2は、車輪と路面との間の摩擦係数を特定し、推定部6は、作用力と、摩擦係数とに基づいて、各車輪のコーナリングパワーkaを推定する方法が開示されている。車輪に作用する前後力Fx、横力Fyおよび上下力Fzと、摩擦係数μとが既知となれば、車輪すべり角βwは、一意に特定される。この車輪すべり角βwが特定されると、車輪のコーナリングパワーkaは、車輪すべり角βwと横力Fyとの関係に基づいて、一義的に算出することができる。   Moreover, in patent document 2, the detection part 1 detects acting force including the front-rear force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz which act on each wheel, and the specific part 2 is the friction between a wheel and a road surface. A method is disclosed in which the coefficient is specified and the estimation unit 6 estimates the cornering power ka of each wheel based on the acting force and the friction coefficient. If the longitudinal force Fx, lateral force Fy and vertical force Fz acting on the wheel, and the friction coefficient μ are known, the wheel slip angle βw is uniquely identified. When the wheel slip angle βw is specified, the cornering power ka of the wheel can be uniquely calculated based on the relationship between the wheel slip angle βw and the lateral force Fy.

特許文献3においては、以下のようなコーナリングパワーの推定方法が開示されている。横加速度推定部は、車両横加速度の式に、横滑り角微分値演算部から入力された車体横滑り角微分値β’と、定数として扱う車速Vおよびヨーレイトrとを代入することによって、車両の推定横加速度Gyeを算出し、減算器へ入力する。減算器は、横加速度センサから入力される横加速度Gyと、横加速度推定部から入力される車両の推定横加速度Gyeとの偏差を算出し、PID調整器へ出力する。   In Patent Document 3, the following cornering power estimation method is disclosed. The lateral acceleration estimating unit substitutes the vehicle body side slip angle differential value β ′ input from the side slip angle differential value calculating unit, the vehicle speed V and the yaw rate r, which are treated as constants, into the vehicle lateral acceleration formula, thereby estimating the vehicle. The lateral acceleration Gye is calculated and input to the subtracter. The subtractor calculates a deviation between the lateral acceleration Gy input from the lateral acceleration sensor and the estimated lateral acceleration Gye of the vehicle input from the lateral acceleration estimation unit, and outputs the deviation to the PID adjuster.

PID調整器は、比例・積分・微分(PID)動作によって、横加速度Gyと車両の推定横加速度Gyeとの偏差がゼロとなるような調整値、つまりコーナリングパワー初期値入力部から出力されて横滑り角微分値演算部へ入力される前輪コーナリングパワーKfまたは後輪コーナリングパワーKrの何れか一方に対する所定の初期値を調整するための調整値を算出し、加算器へ入力する。つまり、横滑り角微分値演算部へ入力される前輪コーナリングパワーKfまたは後輪コーナリングパワーKrの何れか一方に対する所定の初期値が適切な値であれば、横加速度Gyと車両の推定横加速度Gyeとの偏差がゼロとなる。このため、例えば車両の推定横加速度Gyeが、検出される横加速度Gyよりも大きい場合には、横滑り角微分値演算部へ入力される前輪コーナリングパワーKfまたは後輪コーナリングパワーKrを小さくするような調整値が設定される。一方、例えば車両の推定横加速度Gyeが、検出される横加速度Gyよりも小さい場合には、横滑り角微分値演算部へ入力される前輪コーナリングパワーKfまたは後輪コーナリングパワーKrを大きくするような調整値が設定される。   The PID adjuster outputs an adjustment value that causes the deviation between the lateral acceleration Gy and the estimated lateral acceleration Gye of the vehicle to be zero by proportional / integral / differential (PID) operation, that is, output from the cornering power initial value input unit and skids. An adjustment value for adjusting a predetermined initial value for either one of the front wheel cornering power Kf or the rear wheel cornering power Kr input to the angular differential value calculation unit is calculated and input to the adder. That is, if the predetermined initial value for either one of the front wheel cornering power Kf or the rear wheel cornering power Kr input to the side slip angle differential value calculation unit is an appropriate value, the lateral acceleration Gy and the estimated lateral acceleration Gye of the vehicle Deviation is zero. For this reason, for example, when the estimated lateral acceleration Gye of the vehicle is larger than the detected lateral acceleration Gy, the front wheel cornering power Kf or the rear wheel cornering power Kr input to the side slip angle differential value calculation unit is reduced. An adjustment value is set. On the other hand, for example, when the estimated lateral acceleration Gye of the vehicle is smaller than the detected lateral acceleration Gy, an adjustment is made to increase the front wheel cornering power Kf or the rear wheel cornering power Kr input to the side slip angle differential value calculation unit. Value is set.

特許文献4には、検出した車輪速度に基づいて車輪と路面との間の摩擦係数μの勾配、すなわち路面μ勾配値を各車輪毎に推定する方法が開示されている。路面μ勾配推定手段は、例えば検出された各車輪の車輪速度 から路面外乱を受けた車輪共振系の応答出力としての各車輪の車輪速振動を検出する前処理フィルタと、検出された車輪速振動を満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用いて同定する伝達関数同定手段と、同定された伝達関数に基づいてタイヤと路面との間の摩擦係数μの勾配を各車輪毎に演算するμ勾配演算手段と、から構成することができる。   Patent Document 4 discloses a method of estimating the gradient of the friction coefficient μ between the wheel and the road surface, that is, the road surface μ gradient value for each wheel based on the detected wheel speed. The road surface μ gradient estimation means includes, for example, a preprocessing filter that detects wheel speed vibration of each wheel as a response output of a wheel resonance system that receives road disturbance from the detected wheel speed, and detected wheel speed vibration. The transfer function identification means for identifying the transfer function of each wheel that satisfies the above-mentioned using the least square method, and the gradient of the friction coefficient μ between the tire and the road surface based on the identified transfer function for each wheel And a μ gradient calculating means for calculating.

安部正人「自動車の運動と制御」1992山海堂Masato Abe “Automotive Movement and Control”, 1992 Sankaido 特許第3571370号公報Japanese Patent No. 3571370 特開2005-3083号公報JP 2005-3083 A 特開2003-146154号公報JP 2003-146154 A 特開2003-291790号公報JP 2003-291790 JP

以上、4つの従来技術で共通しているのが、モデルによりコーナリングパワーあるいは、ブレーキングスティフネス(路面μ勾配)を推定し、それを用いて計算した車両加速度の値と実際に車両に搭載されたセンサにより計測された値との差分(エラー)を用いて、推定値を修正する方法が取られている。このような方法ではモデル誤差を小さくするために複雑なモデルと演算を必要とし、路面摩擦係数が変化した場合に推定値が収束するまでの時間が必要となる。   As described above, what is common to the four conventional technologies is that the cornering power or braking stiffness (road surface μ gradient) is estimated by the model, and the vehicle acceleration value calculated using that is actually mounted on the vehicle. A method of correcting an estimated value using a difference (error) from a value measured by a sensor is used. Such a method requires a complicated model and calculation in order to reduce the model error, and it takes time for the estimated value to converge when the road surface friction coefficient changes.

本発明が解決しようとする課題は、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤの瞬時コーナリングパワーや瞬時ブレーキングスティフネスを計測する手段および装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide means and apparatus for measuring the instantaneous cornering power and the instantaneous braking stiffness of a tire in real time with very little calculation processing, eliminating the need for convergence calculation using a model or the like. is there.

また、リアルタイムに計測されたタイヤの瞬時コーナリングパワーや瞬時ブレーキングスティフネスを用いて車両運動を評価し、それをドライバーに示し、不安定状態に近づいた際には警報を出し、不安定状態となったときには安定化のために制御入力を調整する手法及び装置を提供することが本発明の解決しようとする第二の課題である。   In addition, the vehicle's motion is evaluated using the instantaneous cornering power and instantaneous braking stiffness of the tire measured in real time, and this is shown to the driver. When approaching an unstable state, an alarm is issued and the vehicle becomes unstable. It is a second problem to be solved by the present invention to provide a method and apparatus for adjusting the control input for stabilization.

上述の課題を解決するためには,車両の加加速度と,車両のヨー角加加速度と,
車両各輪タイヤへの制御入力の時間変化分を検出し,加加速度を制御入力の時間変化分で除した値に第1のゲインをかけた値とヨー角加加速度を制御入力の時間変化分で除した値に第2のゲインをかけた値とを加えた値より瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率を算定すれば良い。
In order to solve the above problem, the vehicle jerk, the vehicle yaw angle jerk,
The time change of the control input to each vehicle wheel tire is detected, and the value obtained by dividing the jerk by the time change of the control input multiplied by the first gain and the yaw angle jerk are the time change of the control input. The rate of change of the force generated by each wheel tire with respect to the control input for each moment may be calculated from the value obtained by adding the second gain to the value divided by.

具体的に瞬時の前輪コーナリングパワーを算定するには車両の横加加速度(Jy)と、車両のヨー角加加速度(Jr)と、車両前後輪の各輪タイヤの横滑り角の時間変化分(dβf/dt)を検出し、横加加速度を横滑り角の時間変化分で除した値(Jy/ dβf/dt ) にゲイン(m・lr/2l)をかけた値と、ヨー角加加速度を横滑り角の時間変化分で除した値(Jr/dβf/dt )にゲイン(Iz/2l)をかけた値とを加えた値より瞬時毎の横滑り角に対するタイヤのコーナリングフォースの変化率である瞬時コーナリングパワー(dYf/dβf)を算定する。
ここで、
Yf:前輪が発生するコーナリングフォース
βf:前輪の横滑り角
m:車両の慣性質量
l:前後輪間距離(ホイールベース)
lr:車両重心点から後輪までの距離
Iz:車両の重心点まわりのヨーイング慣性モーメント
である。数式表示を行なえば、前輪の瞬時コーナリングパワーは、
Specifically, to calculate the instantaneous front wheel cornering power, the lateral jerk (J y ) of the vehicle, the yaw angle jerk (J r ) of the vehicle, and the time variation of the skid angle of each wheel tire on the front and rear wheels of the vehicle ( dβ f / dt), the value obtained by dividing the lateral jerk by the time change of the skid angle (J y / dβ f / dt) multiplied by the gain (m ・ l r / 2l), and the yaw angle addition The value of tire cornering force for each side slip angle is calculated by adding the value obtained by dividing the acceleration by the time change of the side slip angle (J r / dβ f / dt) and the gain (I z / 2l). The instantaneous cornering power (dY f / dβ f ), which is the rate of change, is calculated.
here,
Y f : Cornering force generated by the front wheel β f : Side slip angle of the front wheel
m: Vehicle inertial mass
l: Distance between front and rear wheels (wheelbase)
l r : Distance from vehicle center of gravity to rear wheel
I z : Yawing moment of inertia around the center of gravity of the vehicle. If the mathematical expression is displayed, the instantaneous cornering power of the front wheels is

Figure 2007112367
Figure 2007112367

で表すことができる。 Can be expressed as

同様に、
Yr:後輪が発生するコーナリングフォース
βr:後輪の横滑り角
m:車両の慣性質量
l:前後輪間距離(ホイールベース)
lf:車両重心点から前輪までの距離
とすると、後輪の瞬時コーナリングパワーは、
Similarly,
Y r : Cornering force generated by the rear wheel β r : Side slip angle of the rear wheel
m: Vehicle inertial mass
l: Distance between front and rear wheels (wheelbase)
l f : If the distance from the vehicle center of gravity to the front wheel, the instantaneous cornering power of the rear wheel is

Figure 2007112367
Figure 2007112367

で表すことができる。 Can be expressed as

また、これらの前後輪の瞬時コーナリングパワーを用いて例えば車両の運動特性を代表する評価手法として、以下の式で与えられるみかけの瞬時スタティックマージンを時々刻々計算することが可能となる。   Further, as an evaluation method that represents, for example, vehicle motion characteristics, using these instantaneous cornering powers of the front and rear wheels, an apparent instantaneous static margin given by the following equation can be calculated momentarily.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

本来のスタティックマージンは、荷重、スリップ率、走行速度などを一定の状態(静的)で、単位横滑り角あたりに発生する前後タイヤの合力の着力点であるニュートラルステアポイントをホイールベースlで割って無次元化した量と定義する。これに対して(数3)の量は荷重変動、スリップ率、走行速度などを一定とした静的ものではなく、動的変化も考慮している量であるため、本来の定義とは異なるという意味を混めて、みかけ(pseudo)という言葉を用いている。静的な状態のみならず動的な状態を評価するために、有用な量であることに変わりは無い。   The original static margin is determined by dividing the neutral steer point, which is the point of application of the resultant force of the front and rear tires per unit side slip angle, by the wheelbase l with the load, slip ratio, running speed, etc. in a constant state (static). Defined as a dimensionless quantity. On the other hand, the amount of (Equation 3) is not static with constant load fluctuation, slip rate, travel speed, etc., but is also an amount that considers dynamic changes, so it is different from the original definition The word “pseudo” is used in a mixed sense. It remains a useful quantity for evaluating not only static states but also dynamic states.

みかけの瞬時スタティックマージンが正であればアンダーステア、0であればニュートラルステア、負であればオーバーステアというように時々刻々車両のステア特性を評価することができる。   The steer characteristic of the vehicle can be evaluated from moment to moment, such as understeer if the apparent instantaneous static margin is positive, neutral steer if 0, and oversteer if negative.

従ってこの情報を運転者に対して伝達することにより瞬時毎のステア特性を認識させることが可能となり、運転操作を支援することが可能となる。また、これらの値を用いてコントローラにより車両運動を制御する、例えばオーバーステアとなった車両を安定化させるために左右輪駆動力あるいは制動力を独立制御してヨーモーメント制御を行なうことも可能である。   Therefore, by transmitting this information to the driver, it is possible to recognize the steer characteristic for each moment and to support the driving operation. It is also possible to control the vehicle motion by the controller using these values, for example, to control the yaw moment by independently controlling the left and right wheel driving force or braking force in order to stabilize the oversteered vehicle. is there.

車両が高加速度運動を行い、タイヤが制御入力に対して非線形特性を示す領域に近づいた場合、あるいは路面摩擦係数が低下した状態では、前後輪のコーナリングパワー、あるいはブレーキングスティフネスは大幅に低下する。したがってこれを表示することにより、運転操作を支援することが可能となる。   When the vehicle is moving at a high acceleration and the tire approaches a region that exhibits non-linear characteristics with respect to the control input, or when the road friction coefficient is lowered, the cornering power or braking stiffness of the front and rear wheels is significantly reduced. . Therefore, it is possible to support the driving operation by displaying this.

以上により、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤの瞬時コーナリングパワーや瞬時ブレーキングスティフネスを計測する手段および装置を提供することができる。
また、リアルタイムに計測された瞬時コーナリングパワーや瞬時ブレーキングスティフネスを用いて車両運動を評価し、それをドライバーに示し、不安定状態に近づいた際には警報を出し、不安定状態となったときには安定化のために制御入力を調整する手法及び装置を提供することができる。
As described above, it is possible to provide means and apparatus for measuring the instantaneous cornering power and the instantaneous braking stiffness of a tire in real time with very little calculation processing without using a convergence calculation using a model or the like.
In addition, vehicle motion is evaluated using instantaneous cornering power and instantaneous braking stiffness measured in real time, and this is shown to the driver. When an unstable condition is approached, an alarm is issued. Techniques and apparatus for adjusting control inputs for stabilization can be provided.

以下,図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を開示していく。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be disclosed with reference to the drawings.

図1に、本発明の第一実施例の全体構成を示す。   FIG. 1 shows the overall configuration of the first embodiment of the present invention.

本実施例において、車両0はエンジン1により左後輪53,右後輪54を駆動される後輪駆動車(Front Engine Rear Drive: FR車)である。 In the present embodiment, the vehicle 0 is a rear left wheel 53 by the engine 1, rear wheel drive vehicle is driven a right rear wheel 54: a (F ront Engine R ear Drive FR vehicle).

左前輪51、右前輪52、左後輪53、右後輪54には、それぞれブレーキロータ61、62、63、64、車輪速検出用ロータ81、82、83、84と、車両側に車輪速ピックアップ91、92、93、94が搭載され、各輪の車輪速が検出できる構成となっている。車輪速ピックアップはコイル式、あるいはホール素子を使った極低速まで計測可能なものとしても良い。各輪の車輪速信号は適当なフィルタリング処理が行なわれ、擬似車速(V)を決定する。例えば本発明の実施例では後輪駆動車であるため、前2輪は従動輪として、その平均値から擬似車速を求めても良い。この擬似車速計算は後述するブレーキコントローラ43で実施される。   The left front wheel 51, the right front wheel 52, the left rear wheel 53, and the right rear wheel 54 have brake rotors 61, 62, 63, 64, wheel speed detection rotors 81, 82, 83, 84, and wheel speeds on the vehicle side. Pickups 91, 92, 93, and 94 are mounted so that the wheel speed of each wheel can be detected. The wheel speed pickup may be a coil type or one that can measure to extremely low speed using a Hall element. The wheel speed signal of each wheel is subjected to an appropriate filtering process to determine the pseudo vehicle speed (V). For example, in the embodiment of the present invention, since it is a rear wheel drive vehicle, the front two wheels are driven wheels, and the simulated vehicle speed may be obtained from the average value. This pseudo vehicle speed calculation is performed by a brake controller 43 described later.

ドライバーのアクセルペダル11の踏み込み量に応じて、パワートレインコントローラ42はエンジン1の図示しないスロットル、燃料噴射装置等を制御する。また、エンジン1の出力はパワートレインコントローラ42により制御される電子制御トランスミッション2、プロペラシャフト3を経由して、ディファレンシャルギア4に伝達される。ディファレンシャルギア4には左後輪53、右後輪54のそれぞれに伝えるトルクを制御することができるクラッチユニットを内包した左トランスフアーユニット5と右トランスファーユニット6が連結されている。これらの左右トランスファーユニットはトランスファーコントローラ44により制御される。   The powertrain controller 42 controls a throttle, a fuel injection device, and the like (not shown) of the engine 1 in accordance with the depression amount of the accelerator pedal 11 of the driver. The output of the engine 1 is transmitted to the differential gear 4 via the electronic control transmission 2 and the propeller shaft 3 controlled by the power train controller 42. The differential gear 4 is connected to a left transfer unit 5 and a right transfer unit 6 including a clutch unit capable of controlling torque transmitted to each of the left rear wheel 53 and the right rear wheel 54. These left and right transfer units are controlled by a transfer controller 44.

例えば車両が反時計回りに旋回している場合、車両旋回を補助する時には、右後輪54に加わるトルクを左後輪53に加わるトルクよりも大きくなるように、左トランスファーユニット5,右トランスファーユニット6を制御する。また、車両旋回に対して復元方向のヨーモーメントが必要な場合、前述の方向とは異なり、左後輪53に加わるトルクを右後輪54に加わるトルクよりも大きくなるように、左トランスファーユニット5、右トランスファーユニット6を制御する。また、ドライバーによりアクセルが踏まれていない、いわゆるエンジンブレーキ状態においても、このブレーキトルクを左右輪へと配分制御が可能となっている。   For example, when the vehicle is turning counterclockwise, the left transfer unit 5 and the right transfer unit are set so that the torque applied to the right rear wheel 54 is larger than the torque applied to the left rear wheel 53 when assisting the vehicle turning. Control 6 Further, when a yaw moment in the restoring direction is required for the vehicle turning, unlike the above-described direction, the left transfer unit 5 is set so that the torque applied to the left rear wheel 53 is larger than the torque applied to the right rear wheel 54. Control the right transfer unit 6. Further, even in a so-called engine brake state where the accelerator is not stepped on by the driver, this brake torque can be distributed and controlled to the left and right wheels.

このような機構に対し、中央コントローラ40は車両運動に必要なヨーモーメントを演算し、トランスファーコントローラ44から左右トランスファー5、6を制御することにより、車両に加わるヨーモーメントの直接制御(いわゆるDirect Yaw moment Control)が可能となっている。 Such mechanism to the central controller 40 calculates a yaw moment required to the vehicle motion by controlling the right and left transfer 5,6 from the transfer controller 44, direct control of the yaw moment applied to the vehicle (so-called D irect Y aw moment C ontrol) has become possible.

車両0の操舵系は前輪操舵装置となっており、内部に可変ギヤ機構と舵角センサ(共に図示せず)を含むパワーステアリング7とステアリング10とドライバー舵角センサ31とステアリングコントローラ41で構成されている。ステアリングコントローラ41は中央コントローラ40のギヤ比指令に応じて、パワーステアリング7の実舵角(δf)とドライバー舵角センサにより計測されたドライバー舵角(δd)との回転角度比が、中央コントローラ40からの指令値に追従するような制御が実施される。ここで、中央コントローラ40から負のギヤ比の指令が出た場合はドライバー舵角に対して逆ハンドル(カウンターステア)方向へ実舵角を制御することになる。 The steering system of the vehicle 0 is a front wheel steering device, and includes a power steering 7 including a variable gear mechanism and a steering angle sensor (both not shown), a steering 10, a driver steering angle sensor 31, and a steering controller 41. ing. In accordance with the gear ratio command of the central controller 40, the steering controller 41 has a rotational angle ratio between the actual steering angle (δ f ) of the power steering 7 and the driver steering angle (δ d ) measured by the driver steering angle sensor. Control that follows the command value from the controller 40 is performed. Here, when a command for a negative gear ratio is issued from the central controller 40, the actual steering angle is controlled in the reverse steering (countersteer) direction with respect to the driver steering angle.

このような機構に対し、中央コントローラ40は車両運動に必要な横力、あるいはヨーモーメントを演算し、ステアリングコントローラ41によりパワーステアリング7を制御することにより、車両に加わる横力の制御と、間接的ではあるがヨーモーメントの制御が可能となっている。   For such a mechanism, the central controller 40 calculates the lateral force or yaw moment required for the vehicle motion, and controls the power steering 7 by the steering controller 41, thereby controlling the lateral force applied to the vehicle and indirectly. However, the yaw moment can be controlled.

左前輪51、右前輪52、左後輪53、右後輪54には、それぞれブレーキロータ61、62、63、64が配備され、車体側にはこのブレーキロータをパッド(図示せず)で挟み込むことにより車輪を減速させるキャリパー71、72、73、74が搭載されている。   Brake rotors 61, 62, 63, 64 are provided on the left front wheel 51, the right front wheel 52, the left rear wheel 53, and the right rear wheel 54, respectively, and the brake rotor is sandwiched between pads (not shown) on the vehicle body side. Accordingly, calipers 71, 72, 73, and 74 for reducing the speed of the wheels are mounted.

キャリパーは油圧式、あるいは各キャリパー毎に電機モータを有する電機式である。それぞれのキャリパーは、基本的にはドライバーのブレーキペダル12の操作量に応じてブレーキコントローラ43により制御される。また、このブレーキコントローラ43には前出したように各輪の車輪速が入力され擬似車速Vが計算される。また、この擬似車速と、各輪の車輪速から以下に示すようなスリップ率を計算している。
1)制動時
The caliper is a hydraulic type or an electric type having an electric motor for each caliper. Each caliper is basically controlled by the brake controller 43 in accordance with the amount of operation of the brake pedal 12 by the driver. Further, as described above, the wheel speed of each wheel is input to the brake controller 43, and the pseudo vehicle speed V is calculated. Further, the slip ratio as shown below is calculated from the simulated vehicle speed and the wheel speed of each wheel.
1) During braking

Figure 2007112367
Figure 2007112367

2)駆動時 2) When driving

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ただし、Vは擬似車速、R0はタイヤの有効半径、ωはタイヤの角速度である。
ここで上式では、擬似車速Vすなわち車両重心点の速度をそのまま適用しているが、各輪について、トレッドの半分(df/2)に車両ヨーレイトをかけた重心点まわりの回転による速度成分を考慮しても良い。
Where V is the simulated vehicle speed, R 0 is the effective radius of the tire, and ω is the angular velocity of the tire.
Here, in the above equation, the pseudo vehicle speed V, that is, the speed of the vehicle center of gravity is applied as it is, but for each wheel, the speed component due to rotation around the center of gravity by applying the vehicle yaw rate to half of the tread (d f / 2). May be considered.

各輪はドライバーのブレーキ操作、あるいは後述する中央コントローラ40からの指令に応じて、ブレーキコントローラ43により独立して上述のスリップ率の制御が可能な構成となっている。一般にタイヤが発生する縦力はスリップ率で制御可能であるため、左右輪で異なるスリップ率となるように制御すると、左右で異なる縦力となり、この差分にトレッドを掛け合わせた値のヨーモーメントを発生することができる。また、摩擦円の概念によるとタイヤの縦力と横力の合力は、そのときのタイヤに加わる垂直荷重Wに摩擦係数μを掛けた値以上になることはできず、合力のベクトルは半径μWの円内(摩擦円)にとどまる。従ってグリップ限界近辺では、旋回時にスリップ率制御を行なうことにより、縦力を制御することにより、間接的に横力を制御することができる。   Each wheel is configured such that the above-described slip ratio can be controlled independently by the brake controller 43 in accordance with a driver's brake operation or a command from the central controller 40 described later. In general, the longitudinal force generated by a tire can be controlled by the slip ratio. Therefore, if the left and right wheels are controlled to have different slip ratios, the left and right wheels have different longitudinal forces, and this difference is multiplied by the tread. Can be generated. Also, according to the concept of the friction circle, the resultant force of the tire's longitudinal force and lateral force cannot be more than the vertical load W applied to the tire at that time multiplied by the friction coefficient μ, and the resultant force vector is the radius μW Stays within the circle (friction circle). Accordingly, in the vicinity of the grip limit, the lateral force can be indirectly controlled by controlling the longitudinal force by performing the slip ratio control during turning.

このような機構に対し、中央コントローラ40は車両運動に必要な縦力、横力、あるいはヨーモーメントを演算し、ブレーキコントローラ43から各車輪のスリップ率を制御することにより、車両に加わる縦力、ヨーモーメントの制御と、間接的ではあるが横力の制御が可能となっている。   For such a mechanism, the central controller 40 calculates the longitudinal force, lateral force, or yaw moment required for the vehicle motion, and controls the slip rate of each wheel from the brake controller 43, whereby the longitudinal force applied to the vehicle, Control of yaw moment and indirect but lateral force are possible.

つぎに本発明の主たる構成要素であるセンサ群について述べる。   Next, a sensor group which is a main component of the present invention will be described.

図2に示すように、車両重心をはさんで、双対した位置に加速度センサが4つ配置されている。前横加速度センサ21は、重心点から前方lsの位置に配置され、後横加速度センサ22は重心点から後方lsの位置に配置されている。また、左前後加速度センサ23は、重心点から左方dsの位置に配置され、右前後加速度センサ24は重心点から右方lsの位置に配置されている。また夫々の加速度センサの出力を微分して加加速度情報を得る、微分回路25、26、27、28が搭載されている。本実施例では微分回路の存在を明確化するために各センサ毎に設置しているように図示したが、実際は中央コトローラ40に直接加速度信号を入力して各種演算処理をしてから微分処理をしても本質的には何も変わらない。 As shown in FIG. 2, four acceleration sensors are arranged at dual positions across the center of gravity of the vehicle. Before the lateral acceleration sensor 21 is arranged at a position in front l s from the center of gravity, the rear lateral acceleration sensor 22 is located from the center of gravity to the position of the rear l s. Further, the left longitudinal acceleration sensor 23 is disposed at a position of the left d s from the center of gravity, the right longitudinal acceleration sensor 24 is arranged at a position of the right l s from the center of gravity point. Also, differentiating circuits 25, 26, 27, and 28 are provided which differentiate the outputs of the respective acceleration sensors to obtain jerk information. In the present embodiment, it is illustrated that each sensor is installed in order to clarify the existence of the differentiation circuit. However, in actuality, the acceleration signal is directly input to the central controller 40 and various calculation processes are performed, and then the differentiation process is performed. However, nothing essentially changes.

つぎに各加速度センサの配置と検出できる物理量について数式を用いて示す。
まず、右前後加速度センサ24位置(P)で、計測できる車両運動物理量について検討する(その他のセンサは煩雑化を防ぐために記載しない)。
Next, the arrangement of each acceleration sensor and the physical quantities that can be detected will be described using mathematical expressions.
First, the vehicle motion physical quantity that can be measured at the right front / rear acceleration sensor 24 position (P) is examined (other sensors are not described in order to prevent complication).

ここで車両は高さ方向が無い平面車両モデルで考える。図3のように絶対空間に固定されたX-Y-Z座標と運動する車両の重心に固定された座標x-y-zを考える。このときxは進行方向、yは左方向とし、鉛直上向きをzととる。   Here, the vehicle is considered as a planar vehicle model having no height direction. Consider X-Y-Z coordinates fixed in absolute space and coordinates x-y-z fixed at the center of gravity of a moving vehicle as shown in FIG. In this case, x is the traveling direction, y is the left direction, and z is the vertical upward direction.

また、以下汎用的に使う記載方法として、
{A- dot}:Aの時間1階微分
{A-2dot}:Aの時間2階微分
として表す。
In addition, as a general-purpose description method below,
{A-dot}: First-order time derivative of A {A-2dot}: Expressed as second-order time derivative of A.

x-y-z座標に対する右前後加速度センサ24の位置Pの位置ベクトルをρとし、さらに重心点Cおよび右前後加速度センサ24のX-Y座標に対する位置ベクトルをそれぞれ、R、rpとすると、 If the position vector of the position P of the right longitudinal acceleration sensor 24 with respect to the xyz coordinates is ρ, and further the position vectors of the center of gravity C and the XY coordinates of the right longitudinal acceleration sensor 24 are R, r p respectively,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。ここでρを成分表示すると、 It becomes. Here, when ρ is displayed as a component,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。またx-y-z座標系はX-Y-Z座標系に対してR-dotの速度で並進運動し、かつωなる角速度で回転運動しているとすると、 It becomes. The x-y-z coordinate system translates at an R-dot speed and rotates at an angular velocity of ω with respect to the X-Y-Z coordinate system.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ここで、ρpはP点のC点に対する相対速度であり、P点がx-y-z座標に固定されているので{ρp dot}=0となり、 Here, ρ p is the relative velocity of point P to point C, and since point P is fixed to xyz coordinates, {ρ p dot} = 0,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。
ここで、車両の速度ベクトル{R-dot}のx方向の大きさをu、 y方向の大きさをvとし、x方向の単位ベクトルをi、 y方向の単位ベクトルをjとすると,
It becomes.
Here, if the vehicle velocity vector {R-dot} has a size in the x direction as u, a size in the y direction as v, a unit vector in the x direction as i, and a unit vector in the y direction as j,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。また、角速度ベクトルωは、Z軸回りのヨー運動を考えているため、 It becomes. Also, since the angular velocity vector ω considers yaw motion around the Z axis,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

と表記できる。ただしrは車両のヨーレイトである。したがって、 Can be written. Where r is the yaw rate of the vehicle. Therefore,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

よって、 Therefore,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

したがってP点での加速度ベクトル{r-2dot}は、 Therefore, the acceleration vector {r-2dot} at point P is

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ここで、ヨーレイトrで回転する車両に固定された座標系で考えた単位ベクトルの微分は、それぞれ、 Here, the derivative of the unit vector considered in the coordinate system fixed to the vehicle rotating at the yaw rate r is

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

であるから、 Because

Figure 2007112367
Figure 2007112367

この値が、P点に加速度センサを設置した際に検出できる物理量である。たとえばP点に前後方向に感度をもつ加速度センサを設置すれば、車両の前後加速度({u-dot}-vr)と角加速度と重心点からの距離の積(ds・{r-dot})を検出することができる。また、P点に横方向に感度をもつ加速度センサを設置すれば、車両の横加速度({v-dot}+ur)と角速度の二乗と重心点からの距離の積(ds・r^2)を検出することができる。 This value is a physical quantity that can be detected when an acceleration sensor is installed at point P. For example, if an acceleration sensor with sensitivity in the longitudinal direction is installed at point P, the product of the longitudinal acceleration of the vehicle ({u-dot} -vr), angular acceleration and the distance from the center of gravity (d s · {r-dot} ) Can be detected. If an acceleration sensor with lateral sensitivity is installed at point P, the product of the vehicle's lateral acceleration ({v-dot} + ur), the square of the angular velocity and the distance from the center of gravity (d s · r ^ 2 ) Can be detected.

また、左前後加速度センサ23の配置点をQ、前横加速度センサ21の設置点をS、後横加速度センサ22の設置点をRとすると、   In addition, when the arrangement point of the left longitudinal acceleration sensor 23 is Q, the installation point of the front lateral acceleration sensor 21 is S, and the installation point of the rear lateral acceleration sensor 22 is R,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。ここで下線の部分が右前後加速度センサ24、左前後加速度センサ23、前横加速度センサ21、後横加速度センサ22が検出する物理量である。そのそれぞれを、Gxr、Gxl、Gyf、Gyrとすると、 It becomes. Here, the underlined portions are physical quantities detected by the right longitudinal acceleration sensor 24, the left longitudinal acceleration sensor 23, the front lateral acceleration sensor 21, and the rear lateral acceleration sensor 22. If each of them is G xr, G xl, G yf, G yr ,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

車両前後加速度はGx={u-dot-v・r}、車両横加速度は、Gy={v-dot+u・r}、ヨー角加速度は{r-dot}であるから、 The vehicle longitudinal acceleration is Gx = {u-dot-v · r}, the vehicle lateral acceleration is Gy = {v-dot + u · r}, and the yaw angular acceleration is {r-dot}.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

以上のように、図2に示すように、車両重心をはさんで、双対した位置に加速度センサを4つ配置すると、双対したセンサ同士の出力の和の半分より車両重心点の加速度が検出でき、差分をとったものを、センサ間の距離で割ったものから車両重心点の角加速度が検出できる。したがって車両重心点の前後方向の加加速度Jx、横方向の加加速度Jy、角加加速度Jrは以下のように記述できる。 As described above, as shown in FIG. 2, when four acceleration sensors are arranged in a dual position across the vehicle center of gravity, the acceleration at the vehicle center of gravity can be detected from half of the sum of the outputs of the dual sensors. The angular acceleration at the vehicle center of gravity can be detected from the difference obtained by dividing the difference by the distance between the sensors. Accordingly, the longitudinal jerk J x , lateral jerk J y , and angular jerk J r of the vehicle center of gravity can be described as follows.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ここで、図2のようにそれぞれのセンサ毎に微分回路をもち、加速度信号を微分した値を線形結合するか、加速度信号の演算処理を行い、その後微分処理をしても加加速度、角加加速度信号が得られることに変わりはない。したがって、以下では加速度信号を取り込んだあとで微分処理を行うと考えて発明の開示を進める。 Here, as shown in FIG. 2, each sensor has a differentiating circuit and linearly combines the values obtained by differentiating the acceleration signals or performs acceleration signal arithmetic processing, and after that, even if differentiation processing is performed, jerk and angle addition are performed. An acceleration signal can still be obtained. Therefore, in the following, the disclosure of the invention is advanced on the assumption that the differential processing is performed after the acceleration signal is captured.

まず、横方向の車両運動を簡素化したモデルにて表現し、瞬時コーナリングパワーを検出する発明について開示する。   First, an invention will be disclosed in which lateral vehicle motion is expressed by a simplified model and instantaneous cornering power is detected.

図4は4輪車の等価的な2輪車モデルを示す図である。前後輪ともに左右のタイヤの横滑り角はそれぞれ等しく、これをβf、βとすれば、 FIG. 4 is a diagram showing an equivalent two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle. The left and right tires have the same side slip angle for both the front and rear wheels. If these are β f and β r ,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。ただし、βは車両重心点の横すべり角で、 It becomes. Where β is the side slip angle of the vehicle center of gravity,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

であり(u、vは前述の車両重心点のx-y方向の速度成分)、Vは車速、lfは車両重心点から前車軸間の距離、lrは車両重心点から後車軸間の距離、rは車両のヨー角速度(ヨーレイト)である。 (U and v are the speed components in the xy direction of the aforementioned vehicle center of gravity), V is the vehicle speed, l f is the distance between the vehicle center of gravity and the front axle, l r is the distance between the vehicle center of gravity and the rear axle, r is the yaw angular velocity (yaw rate) of the vehicle.

以上のように左右タイヤの横すべり角が等しく、かつその値が小さく、実舵角も小さいとみなしてよい範囲を考えるということは、車体のロールを無視して一定速度で走行している車両の水平面の運動を考える場合には、図4に示すように車両のトレッドdf、drを無視し、前後の左右輪が等価的に車両の前後軸と車軸との交点にそれぞれ集中している車両の運動を考えるということに相当している。 As described above, considering a range in which the side slip angles of the left and right tires are equal, the value thereof is small, and the actual steering angle may be considered small is that of a vehicle traveling at a constant speed ignoring the roll of the vehicle body. When considering the movement of the horizontal plane, as shown in FIG. 4, the treads d f and d r of the vehicle are ignored, and the front and rear left and right wheels are equivalently concentrated at the intersections of the front and rear axes of the vehicle and the axles, respectively. This is equivalent to considering the movement of the vehicle.

左右のタイヤ自体の特性に差が無いとすれば左右のタイヤに働くコーナリングフォースも差がないから、これを前後輪の横滑り角βf、βrの関数として前後それぞれYff)、Yrr)として、 If there is no difference in the characteristics of the left and right tires, there will be no difference in the cornering force that acts on the left and right tires, so this is calculated as a function of the side slip angles β f and β r of the front and rear wheels Y ff ), Y rr )

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

と書ける。そして、この力は、y方向に働くとみなして良いから、車両の横運動を記述する式は、 Can be written. And since this force can be regarded as acting in the y direction, the equation describing the lateral movement of the vehicle is

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ここで、mは車両重量である。 Here, m is the vehicle weight.

また、コーナリングフォースは、重心点回りのヨーイングモーメントとして働くから、車両の重心点を通る鉛直軸回りのヨーイング運動は次式で記述できる。   Further, since the cornering force works as a yawing moment around the center of gravity, the yawing motion around the vertical axis passing through the center of gravity of the vehicle can be described by the following equation.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。ここで、Izは車両のヨーイング慣性モーメントである。この2式を行列にて表現すると、 It becomes. Here, Iz is the yawing moment of inertia of the vehicle. If these two expressions are expressed as a matrix,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

したがって、前後のコーナリングフォースはlf+lr=l(:ホイールベース)とすると、 Therefore, if the front and rear cornering force is lf + lr = l (: wheelbase),

Figure 2007112367
Figure 2007112367

で表せ、Gy、{r-dot}は前述したように図2に示したように配置した4つの加速度センサから検出可能であり、前後のコーナリングフォースは検出可能であることを示している。 Gy and {r-dot} can be detected from the four acceleration sensors arranged as shown in FIG. 2 as described above, and the front and rear cornering forces can be detected.

つぎに,車両の横加加速度Jyと角加加速度Jrはそれぞれ、   Next, the lateral jerk Jy and the angular jerk Jr of the vehicle are

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

これを行列表現すると、 If this is expressed as a matrix,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

よって、 Therefore,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

したがって Therefore

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。 It becomes.

ここでKiyf=dYff)/dβf、 Kiyr= dYrr)/dβrは瞬時毎の前輪、後輪の横すべり角の変化に対するコーナリングフォースの変化分であり、広義の瞬時コーナリングパワーと考えることができる。一方右辺のうち、横加加速度Jyと、ヨー角加加速度Jrは前述のとおり4つの加速度計を用いて出力信号を微分処理することにより計測可能である。また{βf-dot}、{βr-dot}は以下のように表せる。 Where K iyf = dY ff ) / f and K iyr = dY rr ) / dβ r are the change in cornering force with respect to the change in the side slip angle of the front wheel and rear wheel for each moment. It can be considered as instantaneous cornering power. On the other hand, in the right side, the lateral jerk J y and the yaw angle jerk J r can be measured by differentiating the output signal using the four accelerometers as described above. {Β f -dot} and {β r -dot} can be expressed as follows.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

前述したように、重心の横加速度Gyは図3に示した前横加速度センサ21と後横加速度センサ22の計測値の和から計測可能で、ヨー角加速度{r-dot}は差分から計測可能である。また、パワーステアリング7の実舵角(δf)は前述したようにパワーステアリング7内の舵角センサにより検出可能であり、これを時間微分することにより検出可能である。さらに車両速度Vは,前述したように各輪の車輪側センサからブレーキコントローラ43内で、擬似車速という形で計測可能である。 As described above, the lateral acceleration G y of the center of gravity can be measured from the sum of the measured values of the front lateral acceleration sensor 21 and the rear lateral acceleration sensor 22 shown in FIG. 3, and the yaw angular acceleration {r-dot} is measured from the difference. Is possible. Further, the actual steering angle (δ f ) of the power steering 7 can be detected by the steering angle sensor in the power steering 7 as described above, and can be detected by time differentiation. Further, as described above, the vehicle speed V can be measured in the form of a simulated vehicle speed in the brake controller 43 from the wheel side sensor of each wheel.

図5は上述の前後輪の瞬時コーナリングパワーの計測プロシージャを示したブロック線図であり、このロジックが中央コントローラ40内で実行される。   FIG. 5 is a block diagram showing a procedure for measuring the instantaneous cornering power of the front and rear wheels described above, and this logic is executed in the central controller 40.

入力は、前横加速度センサ21の計測値Gyfと後横加速度センサ22の計測値Gyr、各輪車輪速センサの計測値を用いてブレーキコントローラ43で計算される擬似車速V、パワーステアリング7内の舵角センサにより検出されたδである。この線図では前横加速度センサ21と後横加速度センサ22の計測値から横加速度とヨー角速度を求めてから微分処理を行っている。 Input measured value G yr measurements G yf and rear lateral acceleration sensor 22 before the lateral acceleration sensor 21, the pseudo vehicle speed V calculated in the brake controller 43 using the measured values of the wheel speed sensor, a power steering 7 It is (delta) detected by the inner rudder angle sensor. In this diagram, the differential processing is performed after obtaining the lateral acceleration and the yaw angular velocity from the measured values of the front lateral acceleration sensor 21 and the rear lateral acceleration sensor 22.

図5からわかるようにロジックの内部に、タイヤモデル、車両運動モデルは存在しない。またフィードバックループが存在しないため、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤの瞬時コーナリングパワーを計測することができる。   As can be seen from FIG. 5, there is no tire model or vehicle motion model inside the logic. In addition, since there is no feedback loop, convergence calculation using a model or the like is unnecessary, and the instantaneous cornering power of the tire can be measured in real time with very little calculation processing.

図6にタイヤの横すべり角と横力の関係を示す。単位横すべり角変化に対する横力の増加分(dY/dβ)がコーナリングパワーと考えることができる。横すべり角が小さいうち(β<β4)は、横すべり角に横力が比例する(dY/dβはほぼ一定値)。しかしながら横すべり角が大きくなると横力が横すべり角に比例しなくなる。以上はタイヤの単体特性であるが、車両装着時を考えると、(数37)に示すように前後輪の横力の和が車両の横加速度となる。したがって旋回中の車両は横加速度が大きくなると横すべり角が大きくなり横力が大きくなる。ところが、横加速度が大きくなり横すべり角がβ4を超えるとコーナリングパワーは急激に減少していく。そしてついに横すべり角β6において、車両の横加速度が路面とタイヤ間の摩擦係数となり、物理的なグリップ限界に近づくことになる。 FIG. 6 shows the relationship between the tire side slip angle and the lateral force. The increase in lateral force (dY / dβ) with respect to the unit side slip angle change can be considered as the cornering power. While the side slip angle is small (β <β 4 ), the lateral force is proportional to the side slip angle (dY / dβ is a substantially constant value). However, when the side slip angle is increased, the lateral force is not proportional to the side slip angle. The above is the single characteristic of the tire, but when the vehicle is mounted, the sum of the lateral forces of the front and rear wheels becomes the lateral acceleration of the vehicle as shown in (Expression 37). Therefore, when the vehicle is turning, the lateral slip angle increases and the lateral force increases as the lateral acceleration increases. However, when the lateral acceleration increases and the side slip angle exceeds β 4 , the cornering power decreases rapidly. Finally, at the side slip angle β 6 , the lateral acceleration of the vehicle becomes a coefficient of friction between the road surface and the tire, and approaches the physical grip limit.

グリップ限界への接近は図6下図に示すように、瞬時毎のコーナリングパワーを計測することにより評価可能である。タイヤ横すべり角β6で瞬時コーナリングパワーはゼロとなりそれ以降負に反転するので、あるスレッシュホールド値Kythを予め定めておき、計測される瞬時毎のコーナリングパワーがKyth以上のときは、まだタイヤは線形領域であるので、たとえばドライバーに対してインスツルメンタルパネルにインジケータ表示をすると仮定すると、青色で安全であることを示し、Kythより小さくなると注意を促す黄色、負に反転したら赤色の表示などを示すことによりドライバーに対してグリップレベル情報を提示することができて安全性の向上につなげることが可能となる。また、この情報提示を音声信号で行ってもよい。たとえば、瞬時コーナリングパワーがKyth以下になると警告音(発信音)が鳴り始め、瞬時コーナリングパワーが低下するに従い音の発信間隔を短くするなどして注意を促してもよい。また、音と同様に、たとえばステアリングに振動などのタクタイル(触覚)情報を入れ、強度、周波数を変化させてドライバーに注意を与えてもよい。これらによりドライバーの運転操作が安全方向に改善されることが期待でき、車両が安全方向に運動する可能性が増す。 The approach to the grip limit can be evaluated by measuring the cornering power every moment as shown in the lower diagram of FIG. Since the instantaneous cornering power becomes zero at the tire side slip angle β 6 and then reverses negative, a certain threshold value K yth is determined in advance, and if the measured cornering power for each instantaneous moment is greater than K yth , the tire is still Is a linear region, for example, assuming that an indicator is displayed on the instrumental panel for the driver, it shows that it is safe in blue, and when it becomes smaller than Kyth , it shows yellow, and when it is negative, it displays red By indicating the above, it is possible to present the grip level information to the driver and to improve safety. Further, this information presentation may be performed by an audio signal. For example, when the instantaneous cornering power becomes equal to or lower than Kyth , a warning sound ( radiation sound) starts to be heard, and the sound transmission interval may be shortened as the instantaneous cornering power decreases, so as to call attention. Further, like the sound, for example, tactile (tactile) information such as vibration may be input to the steering wheel, and the driver may be alerted by changing the intensity and frequency. By these, it can be expected that the driving operation of the driver is improved in the safe direction, and the possibility that the vehicle moves in the safe direction is increased.

つぎに、本発明のブレーキングスティフネスの計測方法について述べる。   Next, a method for measuring braking stiffness according to the present invention will be described.

図7は4輪車の前後方向の運動およびヨー運動に注目し前後2輪ずつを1つの輪とみなした等価的な2輪車モデルを示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing an equivalent two-wheeled vehicle model in which the two front and rear wheels are regarded as one wheel while paying attention to the longitudinal motion and yaw motion of the four-wheeled vehicle.

実舵角が小さく(直行に近く)前後タイヤのスリップ率も小さい範囲を考え、車体のピッチを無視して一定横速度で走行している車両の水平面の運動を考える場合には図7に示すように左右の前後輪が等価的に車両の左右軸と前後輪を結んだ交点にそれぞれ集中している車両の運動を考えるということに相当している。   Fig. 7 shows a case where the actual rudder angle is small (nearly straight) and the slip ratio of the front and rear tires is small, and the movement of the horizontal plane of a vehicle traveling at a constant lateral speed ignoring the vehicle body pitch is considered. Thus, this corresponds to considering the movement of the vehicle in which the left and right front and rear wheels are equivalently concentrated at the intersections connecting the left and right axes of the vehicle and the front and rear wheels.

このようにして、前後のタイヤ自体の特性に差が無いとすれば前後のタイヤに働く制駆動力も差がないから、これを左右輪のスリップ率sl、srの関数として前後それぞれXl(sl)、Xr(sr)として、 In this way, because there is no even difference longitudinal force acting on the front and rear tire if there is no difference in the characteristics of the front and rear of the tire itself, which slip rate s l of the left and right wheels, s r each X l before and after as a function of (s l ), X r (s r )

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

と書ける。そして、この力は、X方向に働くとみなして良いから、車両の前後運動を記述する式は、 Can be written. And since this force can be considered to work in the X direction, the formula describing the longitudinal motion of the vehicle is

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ここで、mは車両重量である。 Here, m is the vehicle weight.

また、左右の制駆動力の差は、重心点回りのヨーイングモーメントとして働くから、車両の重心点を通る鉛直軸回りのヨーイング運動は次式で記述できる。   Further, since the difference between the left and right braking / driving forces acts as a yawing moment around the center of gravity, the yawing motion around the vertical axis passing through the center of gravity of the vehicle can be described by the following equation.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。ここで、Izは車両のヨーイング慣性モーメントである。この2式を行列にて表現すると、 It becomes. Here, I z is the yawing moment of inertia of the vehicle. If these two expressions are expressed as a matrix,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

したがって、 Therefore,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

で表せ、Gx、{r-dot}は前述したように図2に示したように配置した4つの加速度センサから検出可能であり、前後の制駆動力は検出可能であることを示している。 G x and {r-dot} can be detected from the four acceleration sensors arranged as shown in FIG. 2 as described above, and the front / rear braking / driving force can be detected. .

つぎに、車両の前後加加速度Jxと角加加速度Jrはそれぞれ、 Next, the longitudinal jerk J x and the angular jerk J r of the vehicle are respectively

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

これを行列表現すると、 If this is expressed as a matrix,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

よって、 Therefore,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

したがって、 Therefore,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ここでKixl=dXl(sl)/dsl、 Kixr= dXr(sr)/dsrは瞬時毎の左輪、右輪のスリップ率の変化に対する制駆動力の変化分であり、広義の瞬時ブレーキング(ドライビング)スティフネスと考えることができる。ちなみにブレーキング(ドライビング)スティフネスはスリップ率ゼロのときの変化分なので、瞬時毎の任意のスリップ率での変化率を考える場合は、瞬時ブレーキング(ドライビング)パワーと呼んだほうが適当だと思われる。 Where K ixl = dX l (s l ) / ds l , K ixr = dX r (s r ) / ds r is the change in braking / driving force with respect to the change in slip ratio of the left wheel and right wheel for each moment, This can be thought of as instantaneous braking (driving) stiffness in a broad sense. By the way, the braking (driving) stiffness is the change when the slip rate is zero, so when considering the change rate at any slip rate every moment, it seems more appropriate to call it the instantaneous braking (driving) power .

右辺のうち、前後加加速度Jxと、ヨー角加加速度Jrは前述のとおり4つの加速度計を用いて出力信号を微分処理することにより計測可能である。またブレーキコントローラ43により各輪のスリップ率は算定可能であり、この信号を微分処理することにより{sl-dot}、{sr-dot}は計測可能である。 Of the right side, and the longitudinal jerk J x, the yaw angular jerk J r can be measured by differential processing an output signal with four accelerometers as described above. The brake controller 43 can calculate the slip ratio of each wheel, and {s l -dot} and {s r -dot} can be measured by differentiating this signal.

図8は上述の左右輪の瞬時のブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)の計測プロシージャを示したブロック線図である。スリップ率算出部分はブレーキコントローラ43で実行されるが、その他のロジックは中央コントローラ40内で実行される。   FIG. 8 is a block diagram showing a procedure for measuring the instantaneous braking (driving) power (stiffness) of the left and right wheels described above. The slip ratio calculation part is executed by the brake controller 43, while the other logic is executed by the central controller 40.

入力は、左前後加速度センサ23の計測値Gxlと右前後加速度センサ24の計測値Gxr、各輪車輪速センサの計測値を用いてブレーキコントローラ43で計算される擬似車速V、左前後輪と右前後輪の平均車輪速である。この線図では左前後加速度センサ23と右前後加速度センサ22の計測値から前後加速度とヨー角速度を求めてから微分処理を行っている。 The inputs are the measured value G xl of the left front / rear acceleration sensor 23, the measured value G xr of the right front / rear acceleration sensor 24, the pseudo vehicle speed V calculated by the brake controller 43 using the measured value of each wheel speed sensor, and the left front / rear wheel And the average wheel speed of the right front and rear wheels. In this diagram, the differential processing is performed after obtaining the longitudinal acceleration and the yaw angular velocity from the measured values of the left longitudinal acceleration sensor 23 and the right longitudinal acceleration sensor 22.

図8からわかるようにロジックの内部に、タイヤモデル、車両運動モデルは存在しない。またフィードバックループが存在しないため、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤのブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)を計測することができる。   As can be seen from FIG. 8, there is no tire model or vehicle motion model inside the logic. In addition, since there is no feedback loop, convergence calculation using a model or the like is unnecessary, and the braking (driving) power (stiffness) of the tire can be measured in real time with very little calculation processing.

図9にタイヤのスリップ率と制駆動力の関係を示す。単位スリップ率変化に対する制駆動力の増加分(dX/ds)がブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)と考えることができる。スリップ率が小さいうち(s<s4)は、スリップ率に制駆動力が比例する(dX/dsはほぼ一定値)。しかしながらスリップ率が大きくなると制駆動力がスリップ率に比例しなくなる。以上はタイヤの単体特性であるが、車両装着時を考えると、(数51)に示すように左右輪の制駆動力の和が車両の前後加速度となる。したがって加速中、あるいは減速中の車両は前後加速度が大きくなるとスリップ率が大きくなり制駆動力が大きくなる。ところが、前後加速度が大きくなりスリップ率がs4を超えるとブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)は急激に減少していく。そしてついにスリップ率s6において、車両の前後加速度が路面とタイヤ間の摩擦係数となり、物理的なグリップ限界に近づくことになる。 FIG. 9 shows the relationship between the tire slip ratio and braking / driving force. The increase (dX / ds) of the braking / driving force with respect to the unit slip ratio change can be considered as the braking (driving) power (stiffness). While the slip ratio is small (s <s 4 ), the braking / driving force is proportional to the slip ratio (dX / ds is a substantially constant value). However, when the slip ratio increases, the braking / driving force is not proportional to the slip ratio. The above is a single characteristic of the tire. Considering when the vehicle is mounted, the sum of the braking / driving forces of the left and right wheels is the longitudinal acceleration of the vehicle as shown in (Formula 51). Therefore, a vehicle that is accelerating or decelerating increases the slip ratio and the braking / driving force when the longitudinal acceleration increases. However, when the longitudinal acceleration increases and the slip ratio exceeds s 4 , the braking (driving) power (stiffness) decreases rapidly. Finally, at the slip ratio s 6 , the longitudinal acceleration of the vehicle becomes the coefficient of friction between the road surface and the tire, and approaches the physical grip limit.

グリップ限界への接近は図9下図に示すように、瞬時毎のブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)を計測することにより評価可能である。タイヤスリップ率s6でブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)はゼロとなりそれ以降負に反転するので、あるスレッシュホールド値Kxthを予め定めておき、計測される瞬時毎のブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)がKxth以上のときは、まだタイヤは線形領域であるので、たとえばドライバーに対してインスツルメンタルパネルにインジケータ表示をすると仮定すると、青色で安全であることを示し、Kxthより小さくなると注意を促す黄色、負に反転したら赤色の表示などを示すことによりドライバーに対してグリップレベル情報を提示することができて安全性の向上につなげることが可能となる。また、この情報提示を音声信号で行ってもよい。たとえば、瞬時ブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)がKxth以下になると警告音(発信音)が鳴り始め、瞬時ブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)が低下するに従い音の発信間隔を短くするなどして注意を促してもよい。また、音と同様に、たとえばブレーキペダルに振動などのタクタイル(触覚)情報を入れ、強度、周波数を変化させてドライバーに注意を与えてもよい。これによりドライバーの運転操作が安全方向に改善されることが期待でき、車両が安全方向に運動する可能性が増す。 The approach to the grip limit can be evaluated by measuring the instantaneous braking (driving) power (stiffness) as shown in the lower diagram of FIG. The braking (driving) power (stiffness) becomes zero at tire slip ratio s 6 and then reverses negative. Therefore, a certain threshold value K xth is determined in advance, and the measured braking (driving) power for each moment. When (stiffness) is greater than or equal to K xth , the tire is still in the linear region, so for example, assuming that the instrument panel displays an indicator for the driver, it is blue, indicating that it is safe and smaller than K xth Then, it is possible to present the grip level information to the driver by displaying yellow to call attention, red display when reversed to negative, etc., and it is possible to improve safety. Further, this information presentation may be performed by an audio signal. For example, when the instantaneous braking (driving) power (stiffness) falls below K xth , a warning sound (transmitting sound) starts to sound, and as the instantaneous braking (driving) power (stiffness) decreases, the sound transmission interval is shortened. You may call attention. Similarly to sound, for example, tactile (tactile) information such as vibration may be input to the brake pedal to change the strength and frequency to give attention to the driver. Thereby, it can be expected that the driving operation of the driver is improved in the safe direction, and the possibility that the vehicle moves in the safe direction is increased.

以上のように、車両がある運動をしている際の前後あるいは横加加速度情報と、角加加速度情報を用いて前後方向、あるいは横方向タイヤ力の時間変化を検出し、それを例えば、車輪のスリップ角、あるいは車輪のスリップ率を微分処理した、いわゆる制御入力の微分値で除することによりその運動状態での瞬時のコーナリングパワー、瞬時のブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)を求める方法の発明について開示してきた。この方法の主たる発明部分を一般化・簡素化して図10に示す。   As described above, the time change of the longitudinal or lateral tire force is detected using the longitudinal or lateral jerk information and the angular jerk information when the vehicle is exercising, for example, the wheel Invention of a method for obtaining instantaneous cornering power and instantaneous braking (driving) power (stiffness) in a motion state by dividing a slip angle or a wheel slip ratio by a differential value of a so-called control input. Has been disclosed. The main invention part of this method is generalized and simplified and shown in FIG.

本発明によれば、モデル・オブザーバなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤの瞬時コーナリングパワーや瞬時ブレーキングスティフネスを計測する手段および装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide means and apparatus for measuring the instantaneous cornering power and the instantaneous braking stiffness of a tire in real time with very little arithmetic processing without using a convergence calculation using a model observer or the like.

また、リアルタイムに計測されたタイヤの瞬時コーナリングパワーや瞬時ブレーキングスティフネスを用いて車両運動を評価し、それをドライバーに示し、不安定状態に近づいた際には警報を出す手法及び装置を提供することができる。   In addition, the vehicle motion is evaluated using the instantaneous cornering power and instantaneous braking stiffness of the tire measured in real time, and this is shown to the driver, and a method and device for issuing an alarm when approaching an unstable state are provided. be able to.

図11および図12は実際に走行している車両に本発明の手法を用いて前輪瞬時コーナリングパワー(dYf/dβf)と後輪瞬時コーナリングパワー(dYr/dβr)を計測した結果を示している。車両速度は約80[km/h]でドライバー操舵角50[deg]でレーンチェンジ走行を行っている。{β-dot}が小さい範囲(直進状態および{β-dot}反転ポイント)では、ノイズが観測されるが、{β-dot}が任意のスレッシュホールド値(たとえば0.02(rad/s))以上の絶対値であるときには、十分実用的に計測可能であり、本発明の方法が工学的に価値をもつことが明らかである。もちろん、モデル出力との誤差を最小化するような収束計算は不要であり、リアルタイムで前後輪の瞬時コーナリングパワーを独立して計測可能である。 FIG. 11 and FIG. 12 show the results of measuring the front wheel instantaneous cornering power (dY f / dβ f ) and the rear wheel instantaneous cornering power (dY r / dβ r ) using the method of the present invention for the actually traveling vehicle. Show. The vehicle speed is about 80 [km / h], and the lane is changed at a driver steering angle of 50 [deg]. In the range where {β-dot} is small (straight line and {β-dot} inversion point), noise is observed, but {β-dot} is more than an arbitrary threshold value (eg 0.02 (rad / s)) It is clear that the absolute value of can be measured sufficiently practically, and that the method of the present invention has engineering value. Of course, a convergence calculation that minimizes an error from the model output is unnecessary, and the instantaneous cornering power of the front and rear wheels can be independently measured in real time.

本方法を用いるとタイヤモデルが必要ない(路面摩擦係数の推定が不要)ほか、ロールステア、コンプライアンスステアなどを含んだ、任意の車両運動状態での正味の瞬時コーナリングパワーを計測できるということに注意されたい。   Note that this method does not require a tire model (no need to estimate the road friction coefficient) and can measure the net instantaneous cornering power in any vehicle motion state, including roll steer and compliance steer. I want to be.

さて、本発明により計測されたコーナリングパワーを用いた車両運動評価、制御について、以下、簡単に述べておく。   The vehicle motion evaluation and control using the cornering power measured according to the present invention will be briefly described below.

いま、Gyの横加速度、Grのヨー角加速度の旋回状態から微小な操舵δに対する車両の微小な運動を考えてみる。このときの運動方程式は、 Now, the lateral acceleration of the G y, consider a small movement of the vehicle from the turning state of the yaw angular acceleration for small steering δ of G r. The equation of motion at this time is

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

のように記述できる。ここで、δ、β、rが微小だから、 Can be described as follows. Here, since δ, β, r are very small,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

ここで、Gyの横加速度、Grのヨー角加速度の旋回状態のつりあいから、 Here, the lateral acceleration of the G y, from the balance of the turning state of the yaw angular acceleration G r,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

が成り立つ。これらを(数61)、(数62)に代入し整理すれば、結局次式を得る。 Holds. Substituting these into (Equation 61) and (Equation 62) and rearranging results in the following equation.

Figure 2007112367
Figure 2007112367

Figure 2007112367
Figure 2007112367

これが、いわゆる微小擾乱理論に基づいて線形化された瞬時の運動方程式である。つまり、前後輪の任意の横すべり角における瞬時の運動は、本発明で計測可能である前輪瞬時コーナリングパワー(dYf/dβf)と後輪瞬時コーナリングパワー(dYr/dβr)を用いることにより記述できるということである。このとき形式的にみかけの(pseudo)瞬時スタビリティファクタ(Ai)を求めると、 This is an instantaneous equation of motion linearized based on the so-called micro disturbance theory. In other words, the instantaneous motion of the front and rear wheels at an arbitrary side slip angle is obtained by using the front wheel instantaneous cornering power (dY f / dβ f ) and the rear wheel instantaneous cornering power (dY r / dβ r ) that can be measured by the present invention. It can be described. At this time, when the formally apparent (pseudo) instantaneous stability factor (A i ) is obtained,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

同様に、形式的に前後輪のコーナリングフォースの瞬時の着力点であるみかけの瞬時ニュートラルステアポイント(lNi)を求めると、 Similarly, when an apparent instantaneous neutral steer point (l Ni ), which is formally the instantaneous force of the front and rear wheel cornering forces, is obtained,

Figure 2007112367
Figure 2007112367

であり、この値をホイールベースlで割って無次元化したみかけの瞬時スタティックマージン(SMi)を求めると、 When this value is divided by the wheelbase l to obtain a non-dimensional apparent instantaneous static margin (SM i ),

Figure 2007112367
Figure 2007112367

となる。 It becomes.

これらの値に登場する-{lf(dYf/dβf)-lr(dYr/dβr)}なる量はステア特性を左右する重要な量である。具体的には、この値をみかけのスタティックマージンで代表すると、
SM>0………… アンダーステア(US)
SM=0………… ニュートラルステア(NS)
SM>0………… オーバーステア(OS)
本発明では、上述のようにみかけの瞬時のSMが計測可能であるため、瞬時のステア特性が計測・評価可能である。したがって、つぎに述べるようなドライバーへの情報提供あるいは車両制御が可能となる。以下、その概略を示す。
The quantity of-{l f (dY f / dβ f ) -l r (dY r / dβ r )} appearing in these values is an important quantity that affects the steer characteristic. Specifically, if this value is represented by an apparent static margin,
SM> 0 ………… Understeer (US)
SM = 0 ………… Neutral steer (NS)
SM> 0 ………… Oversteer (OS)
In the present invention, since the apparent instantaneous SM can be measured as described above, the instantaneous steer characteristic can be measured and evaluated. Therefore, it is possible to provide information to the driver or to control the vehicle as described below. The outline is shown below.

図12は、車両の重心点が、横すべり角βを生じたときに発生する横力の合力の着力点(ニュートラルステアポイント:lN)を示す図である。この着力点が重心位置に対してどの位置にあるのかにより、瞬時のステア特性が時々刻々変化すると考えられる。通常の車両では静的な状態ではこのlNは重心点より後方、すなわちアンダーステア傾向に調整されていることが多い。なお、本説明でみかけのスタティックマージンではなくみかけのニュートラルステアポイントを用いて議論しているのは、無次元化されたステア特性の判定基準としてではなく、絶対値をもつモーメントアームとしての物理的意味を持たせるためである。 FIG. 12 is a diagram illustrating an applied point (neutral steer point: l N ) of a resultant force of a lateral force generated when the center of gravity of the vehicle generates a side slip angle β. It is considered that the instantaneous steer characteristic changes from moment to moment depending on the position of the applied force point with respect to the position of the center of gravity. In a normal vehicle, in a static state, this l N is often adjusted behind the center of gravity, that is, understeered. In this explanation, the apparent neutral steer point, not the apparent static margin, is used for discussion as a physical arm as a moment arm with an absolute value, not as a criterion for non-dimensionalized steer characteristics. This is to make sense.

つぎに、このみかけのニュートラルステアポイントがドライバーの運転操作、車両の運動状態に応じて変化するメカニズムについて簡単に述べる。   Next, the mechanism by which this apparent neutral steering point changes according to the driving operation of the driver and the motion state of the vehicle will be briefly described.

瞬時コーナリングパワーdYf/dβfとdYr/dβrは荷重依存性がある。このため、ドライバーはブレーキング、あるいは加速により前後輪への荷重を制御してこれらの量を制御していると考えられる。 The instantaneous cornering powers dY f / dβ f and dY r / dβ r are load dependent. For this reason, it is considered that the driver controls these amounts by controlling loads on the front and rear wheels by braking or acceleration.

具体的には、コーナリング開始直前にはドライバーはブレーキングにより前輪への荷重を増加させ、かつ後輪への荷重を低下することにより相対的にdYf/dβfをdYr/dβrに比べて大きくすることにより-{lf(dYf/dβf)-lr(dYr/dβr)}を低下させて(lNを重心に近づけて)アンダーステア傾向を低減させ旋回を容易にしている。またコーナ脱出時にはアクセルオンをして駆動力を伝えることにより後輪への荷重を増加させ、かつ前輪への荷重を低下することにより相対的にdYf/dβfをdYr/dβrに比べて小さくすることにより-{lf(dYf/dβf)-lr(dYr/dβr)}を増加させて(lNiを重心から遠ざけて)アンダーステア傾向を増加し、車両の安定性を確保していると考えられる。 Specifically, just before starting cornering, the driver increases the load on the front wheel by braking and decreases the load on the rear wheel, so that dY f / dβ f is relatively compared to dY r / dβ r . To increase-{l f (dY f / dβ f ) -l r (dY r / dβ r )} (by bringing l N closer to the center of gravity) to reduce the understeer tendency and to facilitate turning Yes. Also, when exiting the corner, the accelerator is turned on to transmit the driving force to increase the load on the rear wheel, and by reducing the load on the front wheel, dY f / dβ f is relatively compared to dY r / dβ r By increasing-{l f (dY f / dβ f ) -l r (dY r / dβ r )} (by keeping Ni away from the center of gravity), the understeer tendency increases and vehicle stability increases. It is thought that it is secured.

もちろん、ドライバーは瞬時毎の-{lf(dYf/dβf)-lr(dYr/dβr)}を計算しているわけではない。しかしながら、人間は加加速度、角加加速度を体感することが可能であり、また、視覚情報から外界の目標物と自車との相対的位置変化が認識可能であり車体の横すべり角、あるいはその微分値も感受可能であると考えることができる。さらに自分が入力する舵角の変化分は認識できるため、これらの情報を用いて-{lf(dYf/dβf)-lr(dYr/dβr)}と同等な情報を瞬時毎に運転操作の参考としていると考えられる。したがって、本発明により-{lf(dYf/dβf)-lr(dYr/dβr)}を随時計測可能として、実際に人間があるタスク達成のために運転している車両の運動を評価することにより、そのタスクに対するドライバーの運転操作決定のためのストラテジーが抽出できることが期待できる。 Of course, the driver does not calculate-{l f (dY f / dβ f ) -l r (dY r / dβ r )} every moment. However, humans can experience jerk and angular jerk, and can recognize the relative position change between the target in the external world and the vehicle from visual information, and the side slip angle of the car body or its derivative. The value can also be considered sensitive. Furthermore, since the change in the rudder angle that you input can be recognized, using this information, information equivalent to-{l f (dY f / dβ f ) -l r (dY r / dβ r )} This is considered to be a reference for driving operation. Therefore, according to the present invention, − {l f (dY f / dβ f ) −l r (dY r / dβ r )} can be measured at any time, and the motion of the vehicle actually driving to accomplish a certain task It can be expected that the strategy for determining the driving operation of the driver for the task can be extracted.

また、逆に路面の摩擦係数の急変、あるいは想定していた経路の曲率半径が想定の範囲より大幅に小さい場合などの外乱により、車両のヨーレイトrあるいは横すべり角βが大きくなりすぎて、タイヤ横力特性の非線形領域(たとえば図6のβ6)のようになってしまった場合にもニュートラルステアポイントが重心点に近づく、あるいは負に反転し、車両がオーバーステア特性に陥ることがある。この状況について右コーナ旋回時をとりあげて示したのが図13である。着力点が重心より前方に来てしまうと、この図の場合、半時計回りのヨーレイトを助長するようなモーメントが発生する。車両を安定側に引き戻す復元モーメントという概念を用いれば、この状態では復元モーメントが負になっている、すなわち不安定に発散してスピンすることを示している。スピンの発生状況ではおおむねこのように復元モーメントが小さすぎるか、あるいは負になっている状態であるといえる。 Conversely, disturbances such as sudden changes in the friction coefficient of the road surface or when the assumed radius of curvature of the route is significantly smaller than the expected range may cause the vehicle yaw rate r or side slip angle β to become too large, resulting in tire sideways Even when the force characteristic becomes a non-linear region (for example, β 6 in FIG. 6), the neutral steer point approaches the center of gravity or is reversed negatively, and the vehicle may fall into the over steer characteristic. FIG. 13 shows this situation when the right corner is turned. If the applied force point is ahead of the center of gravity, in this case, a moment is generated that promotes counterclockwise yaw rate. If the concept of restoring moment that pulls the vehicle back to the stable side is used, the restoring moment is negative in this state, that is, it diverges unstablely and spins. It can be said that the restoring moment is too small or negative in the situation of spin generation.

本発明によれば、lNiを瞬時毎に計測可能であるからこのようなスピン状況に陥るプロシージャが計測可能である。したがってドライバーにスピン発生の危険警報を発生するほか、復元モーメントを適正に保つような制御を行うことにより、車両の安定性を確保することも可能となる。図14は、この考え方を最も簡潔にステップ毎のフローチャートに示した例である。以下簡単に各ステップについて述べる。
0)スタート
1)前後輪の瞬時コーナリングパワーを計測する。
2)瞬時ニュートラルステアポイントlNi(i)を算出
3)lNi(i)とスレッシュホールドレベルlNhと比較し、
lNi(i)>lNhの場合、十分な復元モーメントあり→Return
lNi(i)<lNhの場合、オーバーステアの危険性あり→4)
4)警告発生(視覚情報,聴覚情報,触覚情報)
5)現在のlNi(i)と前回のlNi(i-1)と比較し
lNi(i)> lNi(i-1)の場合、安定性回復中→Return
lNi(i)< lNi(i-1)の場合、復元ヨーモーメント補正必要→6)
6)必要復元ヨーモーメント計算→7)
7)ヨーモーメント振り分け計算(ブレーキ,アクセル,ステア)→8)
8)総合ヨーモーメント計算→9)
9)ヨーモーメント誤差計算
|ΔM-ΣM|<εMの場合,適正モーメント入力中→安定性回復中→Return
|ΔM-ΣM|>εMの場合,モーメント入力に過不足あり→再計算
以上のステップのなかで、スレッシュホールドレベルlNhは、車両の運度状況に応じて変化させることが必要となるが、本発明の構成であると操作入力、各輪の横力の絶対値が計測済みであるので、マップデータなどを中央コントローラ40に記憶していることにより、実現可能である。
According to the present invention, since it is capable of measuring the l Ni every instant procedure fall into the spin conditions it can be measured. Therefore, it is possible to ensure the stability of the vehicle by giving a danger warning of the occurrence of spin to the driver and performing control to keep the restoring moment properly. FIG. 14 is an example in which this concept is shown most simply in a flowchart for each step. Each step is briefly described below.
0) Start 1) Measure the instantaneous cornering power of the front and rear wheels.
2) Calculate instantaneous neutral steer point l Ni (i) 3) Compare l Ni (i) with threshold level l Nh
l When Ni (i)> l Nh , there is sufficient restoring moment → Return
l If Ni (i) <l Nh , there is a risk of oversteering → 4)
4) Warning occurrence (visual information, auditory information, tactile information)
5) Compare the current l Ni (i) with the previous l Ni (i-1)
l Ni (i)> l Ni (i-1), stability is recovering → Return
l If Ni (i) <l Ni (i-1), restoring yaw moment correction is required → 6)
6) Necessary restoration yaw moment calculation → 7)
7) Yaw moment distribution calculation (brake, accelerator, steer) → 8)
8) Comprehensive yaw moment calculation → 9)
9) Yaw moment error calculation
If | ΔM-ΣM | <ε M , input appropriate moment → recovering stability → Return
| ΔM-ΣM | For> epsilon M, among the excess and deficiency there → recalculation or more steps moment input, the threshold level l Nh is it is necessary to vary depending on luck degree condition of the vehicle In the configuration of the present invention, since the operation input and the absolute value of the lateral force of each wheel have been measured, this can be realized by storing the map data in the central controller 40.

また、ヨーモーメントを構成するためには、図15に簡単に記載してあるが
ステア :舵角をδfcだけ戻す。
Further, in order to construct the yaw moment, although it is simply described in FIG. 15, steer: the steering angle is returned by δ fc .

中央コントローラ40→ステアリングコントローラ41
ブレーキ:右側(外側)の前輪にFbfr,後輪にFbrrの制動力を加える。
Central controller 40 → Steering controller 41
Brake: Apply a braking force of F bfr to the right (outer) front wheel and F brr to the rear wheel.

中央コントローラ40→ブレーキコントローラ43
アクセル :左側(内側)の後輪にFtrlの駆動力を加える。
Central controller 40 → Brake controller 43
Accelerator: Apply F trl driving force to the left (inner) rear wheel.

中央コントローラ40→パワートレインコントローラ42
→左右トランスファーコントローラ44
これにより、それぞれ図15中記載の復元ヨーモーメントを得ることができる。それぞれの配分方法は種々考えられるが、ここではその詳細に踏み込むことは避ける。また、別のステア特性の制御方法として、直接モーメントを与えるのではなく、前後輪のサスペンションのロール剛性配分を変化させることにより左右の荷重移動を制御することも考えられる。具体的には、前輪のロール剛性配分を増加させることにより、相対的に荷重移動が少ない後輪側の瞬時コーナリングパワーが増加してアンダーステア方向にステア特性を変化させることができることに留意されたい。
Central controller 40 → Powertrain controller 42
→ Left / right transfer controller 44
Thereby, the restored yaw moment shown in FIG. 15 can be obtained. Each distribution method can be considered in various ways, but we won't go into the details here. As another method for controlling the steer characteristic, it is conceivable to control the left and right load movements by changing the roll stiffness distribution of the suspensions of the front and rear wheels, instead of directly applying a moment. Specifically, it should be noted that by increasing the roll rigidity distribution of the front wheels, the instantaneous cornering power on the rear wheel side with relatively little load movement can be increased, and the steer characteristic can be changed in the understeer direction.

以上により、図15に示すように、車両は安定性を取り戻し、スピンすることなく安定を取り戻し、経路上を連続して走行することが可能となる。ここで、不安定時に復元ヨーモーメントを与えることにより、車両のもともとの安定性が発揮されるようになるため、制御なしと制御ありの復元ヨーモーメント差をすべて入力する必要がないということに留意されたい。このように本発明によると車両が安定状態から不安定状態に遷移するプロシージャを瞬時毎に計測可能であるため、制御介入タイミングを早期に設定することが可能となり、違和感の低減を図れるほか、車両本来の安定性を早期に回復できるため、各アクチュエータの制御振幅を小さくすることも可能となる。   As described above, as shown in FIG. 15, the vehicle regains stability, regains stability without spinning, and can continuously travel on the route. Here, it should be noted that it is not necessary to input the difference between the restored yaw moment with no control and the restored yaw moment because the original stability of the vehicle is exhibited by giving the restored yaw moment when unstable. I want to be. As described above, according to the present invention, since the procedure for transitioning the vehicle from the stable state to the unstable state can be measured instantaneously, it is possible to set the control intervention timing at an early stage, and to reduce the sense of incongruity. Since the original stability can be recovered at an early stage, the control amplitude of each actuator can be reduced.

また、本発明を発展させた概念として、車両の設計上の静的安定性を強く設定(ニュートラルステアポイントが重心から後方に大きく離れた設定)しておいて、旋回初期時には、前述と同等な方法で、復元ヨーモーメントではなく旋回促進ヨーモーメントを与え、旋回脱出時には制御を停止することにより、車両本来の安定性を引き出すという方法も考えられる。このように構成することにより、通常時の旋回性能は小制御振幅のアクチュエータで実現し、路面摩擦係数が低下するところでは、各アクチュエータにエネルギーを投入することなく車両本来の性能により安定化が可能である。これにより、アクチュエータの小型化、低コスト化が可能であるとともにアクチュエータ失陥時のフェールセーフ性能が向上するというメリットが得られる。   In addition, as a concept developed from the present invention, the static stability in the design of the vehicle is set strongly (the neutral steer point is set far away from the center of gravity to the rear), and at the initial turn, the same as described above. It is also conceivable to apply a method that gives a turning acceleration yaw moment instead of a restoring yaw moment, and stops the control when exiting the turning to bring out the inherent stability of the vehicle. With this configuration, normal turning performance can be achieved with an actuator with a small control amplitude, and where the road surface friction coefficient decreases, it can be stabilized by the original performance of the vehicle without applying energy to each actuator. It is. As a result, the actuator can be reduced in size and cost, and the fail-safe performance when the actuator fails can be improved.

いずれにしても、車両にドライバーが乗って運転している状態(マン・マシンシステム)での瞬時の操縦安定性を、瞬時コーナリングパワーの計測により瞬時ニュートラルステアポイントを算出して評価可能であるため、アクチュエータを適切に制御することにより操縦性と安定性の最適化が可能となる。また、制御を投入する以前に、検出した瞬時ニュートラルステアポイントに基づいてドライバーへの警告として視覚、聴覚、触覚情報を提供することによりドライバーの運転操作が安全方向に改善されることが期待でき、車両が安全方向に運動する可能性が増す。   In any case, it is possible to evaluate the instantaneous steering stability when the driver is riding on the vehicle (man-machine system) by calculating the instantaneous neutral steering point by measuring the instantaneous cornering power. By appropriately controlling the actuator, the maneuverability and stability can be optimized. In addition, it can be expected that the driving operation of the driver will be improved in the safe direction by providing visual, auditory and tactile information as a warning to the driver based on the detected instantaneous neutral steer point before the control is turned on. The possibility of the vehicle moving in a safe direction is increased.

以上、本発明について横方向の運動に焦点をあてて述べてきた。前後方向の運動についても瞬時ブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)が計測可能であることは、既に述べた。これらを用いてドライバーへの警告として視覚、聴覚、触覚情報を提供することによりドライバーの運転操作が安全方向に改善されることが期待でき、車両が安全方向に運動する可能性が増す。またこれと同時に、制駆動力の各輪読率制御を行うことによりドライバーが運転している状態での操縦性、安定性を大幅に向上することが可能である。   The present invention has been described above with a focus on lateral motion. It has already been mentioned that instantaneous braking (driving) power (stiffness) can also be measured for longitudinal movement. By providing visual, auditory, and tactile information as warnings to the driver using these, it can be expected that the driving operation of the driver is improved in the safe direction, and the possibility that the vehicle moves in the safe direction is increased. At the same time, by controlling each wheel reading rate of braking / driving force, it is possible to greatly improve the maneuverability and stability when the driver is driving.

(横加速度センサ・前後加速度センサ・ヨーレートセンサ搭載)
図16は前後、および横加速度センサに加え、ヨーレートセンサを搭載した本発明の第2の実施例を示す図である。図に示すように、横加速度センサ212、前後加速度センサ234、そしてヨーレートセンサ200は,重心点近傍に設置されている(重心点から離れた位置に設置していても座標変化を行うことにより同等な信号を得ることはできるが、ここでは煩雑さを避けるために重心点近傍配置とした)。
(Equipped with lateral acceleration sensor, longitudinal acceleration sensor, yaw rate sensor)
FIG. 16 is a diagram showing a second embodiment of the present invention in which a yaw rate sensor is mounted in addition to the longitudinal and lateral acceleration sensors. As shown in the figure, the lateral acceleration sensor 212, the longitudinal acceleration sensor 234, and the yaw rate sensor 200 are installed in the vicinity of the center of gravity (even if they are installed at positions away from the center of gravity, they are equivalent by changing the coordinates. In this case, the center of gravity is arranged in the vicinity of the center of gravity in order to avoid complications).

このようにセンサを配置し、かつ4つの微分回路を用いて、車両重心点の
横加速度 :Gy
横加加速度 :Jy
前後加速度 :Gx
前後加加速度 :Jx
ヨー角速度 :r
ヨー角加速度 :{r-dot}
ヨー角加加速度:Jr
を検出することができる構成となっている。第一の実施例と比較するとヨーレイトが直接計測できるため積分回路は必要ない。これらの信号は中央コントローラ400に入力される。
By arranging the sensors in this way and using four differentiating circuits, the lateral acceleration of the vehicle center of gravity: G y
Lateral jerk: J y
Longitudinal acceleration: G x
Longitudinal jerk: J x
Yaw angular velocity: r
Yaw angular acceleration: {r-dot}
Yaw angle jerk: J r
It is the structure which can detect. Since the yaw rate can be directly measured as compared with the first embodiment, no integration circuit is required. These signals are input to the central controller 400.

図17は前後、および横加速度センサに加え、ヨーレートセンサを搭載した本発明の第2の実施例における前後輪の瞬時コーナリングパワーの計測プロシージャを示したブロック線図であり、このロジックが中央コントローラ400内で実行される。   FIG. 17 is a block diagram showing a procedure for measuring the instantaneous cornering power of the front and rear wheels in the second embodiment of the present invention in which a yaw rate sensor is mounted in addition to the longitudinal and lateral acceleration sensors. Executed within.

入力は、横加速度センサ212の計測値Gyとヨーレートセンサ200の計測値r、各輪車輪速センサの計測値を用いてブレーキコントローラ43で計算される擬似車速V、パワーステアリング7内の舵角センサにより検出されたδである。図17からわかるようにロジックの内部に、タイヤモデル、車両運動モデルは存在しない。またフィードバックループが存在しないため、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤのコーナリングパワーを計測することができる。 The inputs are the measured value G y of the lateral acceleration sensor 212, the measured value r of the yaw rate sensor 200, the simulated vehicle speed V calculated by the brake controller 43 using the measured values of the wheel speed sensors, and the steering angle in the power steering 7. Δ detected by the sensor. As can be seen from FIG. 17, there is no tire model or vehicle motion model inside the logic. In addition, since there is no feedback loop, convergence calculation using a model or the like is not required, and the cornering power of the tire can be measured in real time with very little calculation processing.

図18は前後、および横加速度センサに加え、ヨーレートセンサを搭載した本発明の第2の実施例における左右輪の瞬時のブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)の計測プロシージャを示したブロック線図である。スリップ率算出部分はブレーキコントローラ43で実行されるが、その他のロジックは中央コントローラ400内で実行される。   FIG. 18 is a block diagram showing a measurement procedure of instantaneous braking (driving) power (stiffness) of the left and right wheels in the second embodiment of the present invention in which a yaw rate sensor is mounted in addition to the longitudinal and lateral acceleration sensors. is there. The slip ratio calculation part is executed by the brake controller 43, while other logic is executed by the central controller 400.

入力は、前後加速度センサ234の計測値Gxとヨーレートセンサ200の計測値r、各輪車輪速センサの計測値を用いてブレーキコントローラ43で計算される擬似車速V、左前後輪と右前後輪の平均車輪速である。図18からわかるようにロジックの内部に、タイヤモデル、車両運動モデルは存在しない。またフィードバックループが存在しないため、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤの瞬時ブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)を計測することができる。 Input is the measured value G x of the longitudinal acceleration sensor 234, the measured value r of the yaw rate sensor 200, the simulated vehicle speed V calculated by the brake controller 43 using the measured value of each wheel speed sensor, the left front wheel and the right front wheel The average wheel speed. As can be seen from FIG. 18, there is no tire model or vehicle motion model inside the logic. In addition, since there is no feedback loop, convergence calculation using a model or the like is not required, and instantaneous braking (driving) power (stiffness) of a tire can be measured in real time with very little calculation processing.

上述のように、前後、および横加速度センサに加え、ヨーレートセンサを搭載した本発明の第2の実施例においても情報の不足なく、前後輪の瞬時コーナリングパワーと、左右輪の瞬時ブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)を計測することができ、本発明の第一の実施例と同様な工学的意義を有することがわかる。また、本発明の第2の実施例と同等なセンサおよび、その配置(図16)は、現在市販されている乗用車において常識的に搭載されているセンサ数および配置である。これに加えて微分手段と図17、図18と同等なロジック計算を行うだけという、少ない付加コストで本発明は実現可能である。   As described above, in the second embodiment of the present invention in which the yaw rate sensor is mounted in addition to the longitudinal and lateral acceleration sensors, the instantaneous cornering power of the front and rear wheels and the instantaneous braking (driving) of the left and right wheels without any lack of information. It can be seen that the power (stiffness) can be measured and has the same engineering significance as the first embodiment of the present invention. Moreover, the sensor equivalent to the 2nd Example of this invention and its arrangement | positioning (FIG. 16) are the number of sensors and arrangement | positioning currently mounted in the passenger car currently marketed. In addition to this, the present invention can be realized with a small additional cost, that is, only differentiating means and logic calculations equivalent to those shown in FIGS.

(横加加速度センサ,前後加加速度センサ,角加加速度センサ搭載)
図19は前後、および横方向の加速度および加加速度情報の抽出のために加速度と加加速度が両方直接検出可能な加加速度センサと角加速度および角加加速度が検出可能な角加加速度センサを搭載した本発明の第3の実施例を示す図である。
図に示すように、横加加速度センサ2120、前後加加速度センサ2340、そして角か加速度センサ2000は、重心点近傍に設置されている。
(Equipped with lateral jerk sensor, longitudinal jerk sensor, angular jerk sensor)
FIG. 19 is equipped with a jerk sensor capable of directly detecting both acceleration and jerk and an angular jerk sensor capable of detecting angular acceleration and angular jerk to extract longitudinal and lateral acceleration and jerk information. It is a figure which shows the 3rd Example of this invention.
As shown in the figure, the lateral jerk sensor 2120, the longitudinal jerk sensor 2340, and the angular or acceleration sensor 2000 are installed in the vicinity of the center of gravity.

加加速度センサおよび角加加速度センサは日本国特許3417410に詳細に記載されているため、ここでは検出原理などは省略し、構成の概略を示すに止める。   Since the jerk sensor and the angular jerk sensor are described in detail in Japanese Patent No. 3417410, the detection principle is omitted here, and only the outline of the configuration is shown.

加加速度センサは、図20に示すようにケ−シング2010aに継手2013によって1自由度の運動が可能なように取付けられた振子201と、振子201に固定されたコイル203と、振子201の他端側の運動方向に取付けられた可動電極2041と、マグネット202が取付けられたケ−シング2010と、ケ−シング2010に可動電極2041と対面するように形成された固定電極2042と、振子201の釣り合い位置からの変位を検出する振子変位検出器2040と、振子変位検出器2040の出力側に直列に接続されさらにその出力側が前記コイル203の一方の側に接続するように配線されたサ−ボアンプ205と、一方が接地され他方がコイル203の他方に接続されるように配線された読み取り抵抗206などから構成されている。そして、検出された加速度情報は、読み取り抵抗206における電圧降下(電流値)にて取り出し、加加速度情報は、コイル203の端子電圧として取り出すように構成されている。   As shown in FIG. 20, the jerk sensor includes a pendulum 201 attached to a casing 2010a so as to be able to move with one degree of freedom by a joint 2013, a coil 203 fixed to the pendulum 201, and a pendulum 201. A movable electrode 2041 attached in the direction of movement of the end side, a casing 2010 to which a magnet 202 is attached, a fixed electrode 2042 formed on the casing 2010 so as to face the movable electrode 2041, and a pendulum 201 A pendulum displacement detector 2040 that detects displacement from a balanced position, and a servo amplifier that is connected in series to the output side of the pendulum displacement detector 2040 and further wired so that the output side is connected to one side of the coil 203 205, and a reading resistor 206 wired so that one is grounded and the other is connected to the other of the coil 203. The detected acceleration information is extracted by a voltage drop (current value) in the reading resistor 206, and the jerk information is extracted as a terminal voltage of the coil 203.

また、図21は、角加加速度センサの全体構成を示す図である。角加加速度センサは、回転振子1201と、回転振子1201に固定されたコイル1202と、可動電極1204と、ケーシング1200と、ケーシング1200に固定されたマグネット1203と、固定電極1205と、振子の釣合位置からの変位を検出する振子変位検出器1206とサーボアンプ1207と、読みとり抵抗1208で構成されている。加速度情報は、読み取り抵抗1208における電圧降下(電流値)にて取り出し、角加加速度情報は、図21に示すように、コイル1202の端子電圧として取り出すように構成されている。   FIG. 21 is a diagram showing the overall configuration of the angular jerk sensor. The angular jerk sensor includes a rotating pendulum 1201, a coil 1202 fixed to the rotating pendulum 1201, a movable electrode 1204, a casing 1200, a magnet 1203 fixed to the casing 1200, a fixed electrode 1205, and a pendulum balance. A pendulum displacement detector 1206 for detecting displacement from the position, a servo amplifier 1207, and a reading resistor 1208 are included. The acceleration information is taken out by a voltage drop (current value) in the reading resistor 1208, and the angular jerk information is taken out as a terminal voltage of the coil 1202, as shown in FIG.

以上の構成とすることにより、本発明の第3の実施例では微分回路を必要とせず前後、横加加速度および角加加速度を検出することが可能となる。しかしながら、第1の実施例と同様にヨーレート(角速度)は直接検出不可能なのでヨー角加速度を積分する積分回路がひとつ必要となる。   With the above configuration, the third embodiment of the present invention can detect the lateral jerk and the angular jerk without using a differentiating circuit. However, since the yaw rate (angular velocity) cannot be directly detected as in the first embodiment, one integration circuit for integrating the yaw angular acceleration is required.

このようにセンサを配置し、車両重心点の
横加速度 :Gy
横加加速度 :Jy
前後加速度 :Gx
前後加加速度 :Jx
ヨー角速度 :r
ヨー角加速度 :{r-dot}
ヨー角加加速度:Jr
を検出することができる構成となっている。これらの信号は中央コントローラ4000に入力される。
The sensor is arranged in this way, the lateral acceleration of the vehicle center of gravity: G y
Lateral jerk: J y
Longitudinal acceleration: G x
Longitudinal jerk: J x
Yaw angular velocity: r
Yaw angular acceleration: {r-dot}
Yaw angle jerk: J r
It is the structure which can detect. These signals are input to the central controller 4000.

図22は前後、および横方向の加速度および加加速度情報の抽出のために加速度と加加速度が両方直接検出可能な加加速度センサと角加速度および角加加速度が検出可能な角加加速度センサを搭載した本発明の第3の実施例における前後輪の瞬時コーナリングパワーの計測プロシージャを示したブロック線図であり、このロジックが中央コントローラ4000内で実行される。   FIG. 22 is equipped with a jerk sensor capable of directly detecting both acceleration and jerk and an angular jerk sensor capable of detecting angular acceleration and angular jerk for extracting longitudinal and lateral acceleration and jerk information. FIG. 10 is a block diagram showing a procedure for measuring instantaneous cornering power of front and rear wheels in a third embodiment of the present invention, and this logic is executed in the central controller 4000;

入力は、横加加速度センサ2120の計測値である横加速度Gyと横加加速度Jy、角加加速度センサ2000の計測値である、ヨー角加速度{r-dotあるいはGr}と角加加速度Jr、各輪車輪速センサの計測値を用いてブレーキコントローラ43で計算される擬似車速V、パワーステアリング7内の舵角センサにより検出されたδである。図22からわかるようにロジックの内部に、タイヤモデル、車両運動モデルは存在しない。またフィードバックループが存在しないため、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤのコーナリングパワーを計測することができる。 Inputs are lateral acceleration G y and lateral jerk J y which are measured values of lateral jerk sensor 2120, yaw angular acceleration {r-dot or Gr} and angular jerk J r which are measured values of angular jerk sensor 2000, The pseudo vehicle speed V calculated by the brake controller 43 using the measured value of each wheel speed sensor, and δ detected by the steering angle sensor in the power steering 7. As can be seen from FIG. 22, there is no tire model or vehicle motion model inside the logic. In addition, since there is no feedback loop, convergence calculation using a model or the like is not required, and the cornering power of the tire can be measured in real time with very little calculation processing.

図23は前後、および横方向の加速度および加加速度情報の抽出のために加速度と加加速度が両方直接検出可能な加加速度センサと角加速度および角加加速度が検出可能な角加加速度センサを搭載した本発明の第3の実施例における左右輪の瞬時のブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)の計測プロシージャを示したブロック線図である。スリップ率算出部分はブレーキコントローラ43で実行されるが、その他のロジックは中央コントローラ4000内で実行される。   FIG. 23 is equipped with a jerk sensor capable of directly detecting both acceleration and jerk and an angular jerk sensor capable of detecting angular acceleration and angular jerk for extracting longitudinal and lateral acceleration and jerk information. It is the block diagram which showed the measurement procedure of the instantaneous braking (driving) power (stiffness) of the left-right wheel in the 3rd Example of this invention. The slip ratio calculation part is executed by the brake controller 43, while the other logic is executed by the central controller 4000.

入力は、前後加加速度センサ2340の計測値である前後加速度Gxと前後加加速度Jx、角加加速度センサ2000の計測値である、ヨー角加速度{r-dotあるいはGr}と角加加速度Jr、各輪車輪速センサの計測値を用いてブレーキコントローラ43で計算される擬似車速V、左前後輪と右前後輪の平均車輪速である。図23からわかるようにロジックの内部に、タイヤモデル、車両運動モデルは存在しない。またフィードバックループが存在しないため、モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムにタイヤの瞬時ブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)を計測することができる。 The input is the longitudinal acceleration G x and longitudinal jerk J x which are measured values of the longitudinal jerk sensor 2340, and the yaw angular acceleration {r-dot or G r } and angular jerk which are measured values of the angular jerk sensor 2000. J r is the simulated vehicle speed V calculated by the brake controller 43 using the measured value of each wheel speed sensor, and the average wheel speed of the left front and rear wheels and the right front and rear wheels. As can be seen from FIG. 23, there is no tire model or vehicle motion model inside the logic. In addition, since there is no feedback loop, convergence calculation using a model or the like is not required, and instantaneous braking (driving) power (stiffness) of a tire can be measured in real time with very little calculation processing.

上述のように、前後、および横方向の加速度および加加速度情報の抽出のために加速度と加加速度が両方直接検出可能な加加速度センサと角加速度および角加加速度が検出可能な角加加速度センサを搭載した本発明の第3の実施例においても情報の不足なく、前後輪の瞬時コーナリングパワーと、左右輪の瞬時ブレーキング(ドライビング)パワー(スティフネス)を計測することができ、本発明の第1あるいは2の実施例と同様な工学的意義を有することがわかる。また、本発明の第3の実施例では他の実施例に比べ中央コントローラ4000内の演算ロジックが微分回路の分だけ簡略化されていることに留意されたい。本発明の第3の実施例においては電磁サーボ型の加加速度センサおよび角加加速度センサを採用した例について述べたが、これに限定されるものではなく、静電サーボ型あるいは他の方法の加加速度センサを用いてもよい。   As described above, for extracting longitudinal and lateral acceleration and jerk information, a jerk sensor that can directly detect both acceleration and jerk, and an angular jerk sensor that can detect angular acceleration and angular jerk. The mounted third embodiment of the present invention can measure the instantaneous cornering power of the front and rear wheels and the instantaneous braking (driving) power (stiffness) of the left and right wheels without any lack of information. Or it turns out that it has the same engineering significance as Example 2. It should be noted that the arithmetic logic in the central controller 4000 is simplified by the differentiation circuit in the third embodiment of the present invention as compared with the other embodiments. In the third embodiment of the present invention, an example in which an electromagnetic servo type jerk sensor and an angular jerk sensor are employed has been described. However, the present invention is not limited to this. An acceleration sensor may be used.

最後に本発明の3つの実施例を通じてその発明の効果を簡略に述べる。   Finally, effects of the present invention will be briefly described through three embodiments of the present invention.

モデルなどを用いた収束演算を不要とし、極めて少ない演算処理で、リアルタイムに瞬時のタイヤのコーナリングパワーやブレーキングスティフネスを計測する手段および装置を提供することができる。   It is possible to provide means and an apparatus that measure the instantaneous cornering power and braking stiffness of a tire in real time with very little arithmetic processing without using a convergence calculation using a model or the like.

また、リアルタイムに計測された瞬時コーナリングパワーや瞬時ブレーキングスティフネスを用いて車両運動を評価し、それをドライバーに示し、不安定状態に近づいた際には警報を出し、不安定状態となったときには安定化のために制御入力を調整する手法及び装置を提供することができる。   In addition, vehicle motion is evaluated using instantaneous cornering power and instantaneous braking stiffness measured in real time, and this is shown to the driver. When an unstable condition is approached, an alarm is issued. Techniques and apparatus for adjusting control inputs for stabilization can be provided.

本発明の第1実施例の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of 1st Example of this invention. 第1実施例のセンサ配置を示す図The figure which shows sensor arrangement | positioning of 1st Example. 車両の運動の一般的記述を示す図Diagram showing a general description of vehicle motion 4輪車の等価的な(前後)2輪車モデルを示す図Figure showing an equivalent (front and rear) two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle 第1実施例の瞬時コーナリングパワー検出ロジックを示す図The figure which shows the instantaneous cornering power detection logic of 1st Example 車輪横すべり角と横力の関係を示す図Diagram showing the relationship between wheel side slip angle and lateral force 4輪車の等価的な(左右)2輪車モデルを示す図Diagram showing an equivalent (left and right) two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle 第1実施例の瞬時ブレーキングパワー検出ロジックを示す図The figure which shows the instantaneous braking power detection logic of 1st Example 車輪スリップ率と前後(制駆動)力の関係を示す図Diagram showing the relationship between wheel slip ratio and front / rear (braking / driving) force 本発明の一般的な表現を示す概念図Conceptual diagram showing a general expression of the present invention 本発明を適用した実車両の測定結果を示す図The figure which shows the measurement result of the real vehicle to which this invention is applied ニュートラルステアポイント(NSP)を示す説明図Explanatory diagram showing neutral steer point (NSP) 車両特性変化とNSP,復元モーメントを示す図Diagram showing changes in vehicle characteristics, NSP, and restoring moment 本発明の検出,警報,制御の各ステップを示す図The figure which shows each step of detection of this invention, an alarm, and control 本発明の制御効果を示す図The figure which shows the control effect of this invention 本発明の第2実施例のセンサ配置を示す図The figure which shows sensor arrangement | positioning of 2nd Example of this invention. 第2実施例の瞬時コーナリングパワー検出ロジックを示す図The figure which shows the instantaneous cornering power detection logic of 2nd Example. 第2実施例の瞬時ブレーキングパワー検出ロジックを示す図The figure which shows the instantaneous braking power detection logic of 2nd Example 本発明の第3実施例のセンサ配置を示す図The figure which shows sensor arrangement | positioning of 3rd Example of this invention. 加加速度センサを示す図Diagram showing jerk sensor 角加加速度センサを示す図Diagram showing angular jerk sensor 第3実施例の瞬時コーナリングパワー検出ロジックを示す図The figure which shows the instantaneous cornering power detection logic of 3rd Example. 第3実施例の瞬時ブレーキングパワー検出ロジックを示す図The figure which shows the instantaneous braking power detection logic of 3rd Example

符号の説明Explanation of symbols

0…車両、1…エンジン、2…電子制御ミッション、3…プロペラシャフト、4…ディファレンシャルギア、5…左トランスファーユニット、6…右トランスファーユニット、7…パワーステアリング、10…ステアリング、11…アクセルペダル、12…ブレーキペダル、21…前横加速度センサ、22…後横加速度センサ、23…左前後加速度センサ、24…右前後加速度センサ、25,26,27,28…微分回路、31…舵角センサ、40…中央コントローラ、41…ステアリングコントローラ、42…パワートレインコントローラ、43…ブレーキコントローラ、44…左右トランスファーコントローラ、51…左前輪、52…右前輪、53…左後輪、54…右後輪、61,62,63,64…ブレーキロータ、71,72,73,74…ブレーキキャリパ、81,82,83,84…車輪速検出用ロータ、91,92,93,94…車輪速ピックアップ、200…ヨーレートセンサ、212…横加速度センサ、234…前後加速度センサ、512…4輪車の等価的な(前後)2輪車モデルの前輪、534…4輪車の等価的な(前後)2輪車モデルの後輪、513…4輪車の等価的な(左右)2輪車モデルの左輪、524…4輪車の等価的な(左右)2輪車モデルの右輪、2000…角加加速度センサ、2120…横加加速度センサ、2340…前後加加速度センサ。
0 ... vehicle, 1 ... engine, 2 ... electronic control mission, 3 ... propeller shaft, 4 ... differential gear, 5 ... left transfer unit, 6 ... right transfer unit, 7 ... power steering, 10 ... steering, 11 ... accelerator pedal, 12 ... Brake pedal, 21 ... Front lateral acceleration sensor, 22 ... Rear lateral acceleration sensor, 23 ... Left longitudinal acceleration sensor, 24 ... Right longitudinal acceleration sensor, 25,26,27,28 ... Differentiation circuit, 31 ... Steering angle sensor, 40 ... Central controller, 41 ... Steering controller, 42 ... Powertrain controller, 43 ... Brake controller, 44 ... Left / right transfer controller, 51 ... Left front wheel, 52 ... Right front wheel, 53 ... Left rear wheel, 54 ... Right rear wheel, 61 , 62, 63, 64 ... Brake rotor, 71, 72, 73, 74 ... Brake caliper, 81, 82, 83, 84 ... Wheel speed detection rotor, 91, 92, 93, 94 ... Wheel speed pickup, 200 ... Yaw rate Sensor, 212 ... lateral acceleration sensor, 234 ... longitudinal acceleration sensor, 512 ... front wheel of an equivalent (front and rear) two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle, 534 ... of an equivalent (front and rear) two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle Rear wheel, 513 ... 4-wheeled vehicle equivalent (left and right) 2-wheeled vehicle model left wheel, 524 ... 4-wheeled vehicle equivalent (left-right) 2-wheeled vehicle model right wheel, 2000 ... angular jerk sensor, 2120 ... lateral jerk sensor, 2340 ... longitudinal jerk sensor.

Claims (13)

車両の加加速度と車両のヨー角加加速度と車両各輪タイヤへの制御入力の時間変化分とを検出し、加加速度を制御入力の時間変化分で除した値に第1のゲインをかけた値とヨー角加加速度を制御入力の時間変化分で除した値に第2のゲインをかけた値とを加えた値より、瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率を算定することを特徴とする車両タイヤ状態検出方法。   The vehicle jerk, the yaw angle jerk of the vehicle, and the time change of the control input to each wheel tire are detected, and the first gain is applied to the value obtained by dividing the jerk by the time change of the control input. The rate of change of the force generated by each wheel tire with respect to the instantaneous control input is obtained by adding the value obtained by dividing the value and yaw angle jerk by the time change of the control input to the value obtained by multiplying the second gain. A vehicle tire condition detection method characterized by calculating. 請求項1に記載の車両タイヤ状態検出方法において、加加速度として車両の横加加速度を検出し、車両各輪タイヤへの制御入力の時間変化分として車両各輪タイヤの横滑り角の時間変化分を検出し、瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率として瞬時毎の横滑り角に対する各輪タイヤのコーナリングフォースの変化率である瞬時コーナリングパワーを算定することを特徴とする車両タイヤ状態検出方法。   2. The vehicle tire condition detection method according to claim 1, wherein a lateral jerk of the vehicle is detected as jerk, and a time change of a side slip angle of each wheel tire is detected as a time change of a control input to each wheel tire of the vehicle. The vehicle tire condition is characterized in that the instantaneous cornering power, which is the rate of change of the cornering force of each wheel tire with respect to the instantaneous side slip angle, is calculated as the rate of change of the force generated by each wheel tire with respect to the instantaneous control input. Detection method. 請求項2に記載の車両タイヤ状態検出方法において、
検出した車両の横加加速度に車両慣性質量と車両重心点から後輪車軸までの距離とを掛け合わせた値を前後輪の車軸間距離と前輪横滑り角の時間変化分とで割った値と、検出した車両の角加加速度に車両のヨーイング慣性モーメントを掛け合わせた値を、前後輪の車軸間距離と前輪横滑り角の時間変化分とで割った値とを足し合わせて半分にすることにより、前輪1本あたりの瞬時コーナリングパワーを算定するとともに、
検出した車両の横加加速度に車両慣性質量と車両重心点から前輪車軸までの距離とを掛け合わせた値を前後輪の車軸間距離と後輪横滑り角の時間変化分とで割った値から、検出した車両の角加加速度に車両のヨーイング慣性モーメントを掛け合わせた値を前後輪の車軸間距離と後輪横滑り角の時間変化分とで割った値を差し引いた値を半分にすることにより、後輪1本あたりの瞬時コーナリングパワーを算定することを特徴とする車両タイヤ状態検出方法。
In the vehicle tire state detection method according to claim 2,
The value obtained by multiplying the detected vehicle lateral jerk by the vehicle inertial mass and the distance from the vehicle center of gravity to the rear wheel axle is divided by the distance between the front and rear wheel axles and the time change in the front wheel side slip angle. By multiplying the value obtained by multiplying the angular jerk of the vehicle by the yaw moment of inertia of the vehicle and dividing by the distance between the axles of the front and rear wheels and the time change in the side slip angle of the front wheel, the front wheel is halved. While calculating the instantaneous cornering power per one,
Detected from the value obtained by multiplying the detected vehicle lateral jerk by the vehicle inertia mass and the distance from the vehicle center of gravity to the front wheel axle, divided by the distance between the axles of the front and rear wheels and the time change in the side slip angle of the rear wheels. By subtracting the value obtained by multiplying the vehicle's angular jerk by the vehicle's yaw moment of inertia and dividing it by the distance between the front and rear axles and the time change in the side slip angle of the rear wheel, A vehicle tire condition detection method comprising calculating an instantaneous cornering power per wheel.
請求項1に記載の車両タイヤ状態検出方法において、加加速度として車両の前後加加速度を検出し、車両各輪タイヤへの制御入力の時間変化分として車両各輪の周速度と車両の絶対車速の差を車両各輪の周速度あるいは車両の絶対車速で除したスリップ率の時間変化分を検出し、瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率として瞬時毎のスリップ率に対する各輪の縦方向の力の変化率である瞬時ブレーキングスティフネスを算定することを特徴とする車両タイヤ状態検出方法。   2. The vehicle tire condition detection method according to claim 1, wherein the longitudinal jerk of the vehicle is detected as jerk, and the peripheral speed of each vehicle wheel and the absolute vehicle speed of the vehicle are calculated as a time change of control input to each wheel tire of the vehicle. The difference in time is detected by dividing the difference by the circumferential speed of each vehicle wheel or the absolute vehicle speed of the vehicle, and the change rate of the force generated by each wheel tire with respect to the instantaneous control input A vehicle tire condition detection method for calculating an instantaneous braking stiffness, which is a rate of change of a longitudinal force of a wheel. 車両の加加速度を検出する加加速度検出手段と、車両のヨー角加加速度を検出するヨー角加加速度手段と、車両各輪タイヤへの制御入力の時間変化分を検出する制御入力時間変化分検出手段と、演算手段とを有し、
演算手段にて、加加速度検出手段で検出した加加速度を制御入力時間変化分検出手段で検出した制御入力の時間変化分で除した値にゲインをかけた値と、ヨー角加加速度手段で検出したヨー角加加速度を制御入力時間変化分検出手段で検出した制御入力の時間変化分で除した値にゲインをかけた値とを加えた値を計算し、瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率を算定することを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。
Jerk detection means for detecting vehicle jerk, yaw angle jerk for detecting vehicle yaw angle jerk, and control input time change detection for detecting time change of control input to each wheel tire of vehicle Means and computing means,
In the arithmetic means, a value obtained by multiplying the jerk detected by the jerk detection means by the time change of the control input detected by the control input time change detection means and a gain multiplied by the yaw angle jerk means Each wheel tire for each momentary control input is calculated by adding a gain multiplied by the value obtained by dividing the yaw angle jerk generated by the control input time change detection means by the time change of the control input. A vehicle tire state detection device characterized by calculating a rate of change of force generated by the vehicle.
請求項5に記載の車両タイヤ状態検出装置において、加加速度検出手段として車両の横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、制御入力時間変化分検出手段として車両各輪タイヤの横滑り角の時間変化分を検出する横滑り角時間変化分検出手段とを有し、瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率として瞬時毎の横滑り角に対する各輪タイヤのコーナリングフォースの変化率である瞬時コーナリングパワーを算定することを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。   6. The vehicle tire condition detection device according to claim 5, wherein a lateral jerk detecting means for detecting a lateral jerk of the vehicle as a jerk detecting means, and a time change amount of a side slip angle of each wheel tire as a control input time change detecting means. And a change rate of a cornering force of each wheel tire with respect to an instantaneous skid angle as a rate of change of force generated by each wheel tire with respect to an instantaneous control input. A vehicle tire condition detecting device for calculating cornering power. 請求項6に記載の車両タイヤ状態検出装置において、
横加加速度検出手段とヨー角加加速度検出手段とが、車両重心点から前方へ任意の距離に接地され横方向の加速度を検出する第一の加速度センサと、車両重心点から後方へ任意の距離に接地され横方向の加速度を検出する第二の加速度センサと、演算手段とで構成され、
演算手段は、第一と第二の加速度センサの出力和から車両の横加速度を演算し、演算した横加速度を微分処理することにより横加加速度を演算し、第一と第二の加速度センサの出力差から車両のヨー角加速度を演算し、演算したヨー角加速度を微分処理することによりヨー角加加速度を演算することを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。
In the vehicle tire state detection device according to claim 6,
The lateral jerk detecting means and the yaw angle jerk detecting means are grounded at an arbitrary distance forward from the vehicle center of gravity and are detected at an arbitrary distance backward from the vehicle center of gravity. It is composed of a second acceleration sensor that is grounded and detects lateral acceleration, and an arithmetic means.
The calculating means calculates the lateral acceleration of the vehicle from the sum of the outputs of the first and second acceleration sensors, calculates the lateral jerk by differentiating the calculated lateral acceleration, and outputs the first and second acceleration sensors. A vehicle tire condition detecting device that calculates a yaw angular jerk by calculating a yaw angular acceleration of a vehicle from a difference and differentiating the calculated yaw angular acceleration.
請求項5に記載の車両タイヤ状態検出装置において、加加速度検出手段として車両の前後加加速度を検出する前後加加速度検出手段と、制御入力時間変化分検出手段として車両各輪の周速度と車両の絶対車速の差を車両各輪の周速度あるいは車両の絶対車速で除したスリップ率の時間変化分を検出するスリップ率時間変化分検出手段とを有し、瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率として瞬時毎のスリップ率に対する各輪の縦方向の力の変化率である瞬時ブレーキングスティフネスを算定することを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。   6. The vehicle tire condition detection device according to claim 5, wherein the longitudinal acceleration of the vehicle is detected as a jerk detection means, and the circumferential speed of each wheel of the vehicle is detected as a control input time change detection means. A slip rate time change detecting means for detecting a time change of the slip rate obtained by dividing the difference in absolute vehicle speed by the peripheral speed of each wheel of the vehicle or the absolute vehicle speed of the vehicle, A vehicle tire condition detection device that calculates an instantaneous braking stiffness, which is a rate of change of a longitudinal force of each wheel with respect to a slip rate of each moment as a rate of change of generated force. 請求項8に記載の車両タイヤ状態検出装置において
前後加加速度検出手段とヨー角加加速度手段とが、車両重心点から右方へ任意の距離に接地され前後方向の加速度を検出する第一の加速度センサと、車両重心点から左方へ任意の距離に接地され前後方向の加速度を検出する第二の加速度センサと、演算手段とで構成され、
演算手段は、第一と第二の加速度センサの出力和から車両の前後加速度を演算し、演算した前後加速度を微分処理することにより前後加加速度を演算し、第一と第二の加速度センサの出力差から車両のヨー角加速度を演算し、演算したヨー角加速度を微分処理することによりヨー角加加速度を演算することを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。
The vehicle tire state detection device according to claim 8, wherein the longitudinal jerk detecting means and the yaw angle jerk means are grounded at an arbitrary distance from the center of gravity of the vehicle to the right and detect acceleration in the longitudinal direction. A sensor, a second acceleration sensor that is grounded at an arbitrary distance from the center of gravity of the vehicle to the left and detects acceleration in the front-rear direction, and a calculation means,
The computing means computes the longitudinal acceleration of the vehicle from the sum of the outputs of the first and second acceleration sensors, computes the longitudinal jerk by differentiating the computed longitudinal acceleration, and calculates the first and second acceleration sensors. A vehicle tire condition detection apparatus that calculates a yaw angular acceleration by calculating a yaw angular acceleration of a vehicle from an output difference and differentiating the calculated yaw angular acceleration.
請求項5に記載の車両タイヤ状態検出装置において、算定された瞬時毎の制御入力に対する各輪タイヤの発生する力の変化率を運転者に対して表示する装置、あるいは前記変化率が任意の値より低下した場合に運転者へ視覚情報、音声情報又は触覚情報のうち少なくともいずれか一つとして伝達する装置を備えたことを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。   6. The vehicle tire condition detection device according to claim 5, wherein the device displays a change rate of the force generated by each wheel tire with respect to the calculated instantaneous control input to the driver, or the change rate is an arbitrary value. A vehicle tire condition detection device comprising a device that transmits to a driver as at least one of visual information, audio information, and tactile information when it is further lowered. 請求項5乃至10のいずれか1項に記載の車両タイヤ状態検出装置において、検出されたタイヤの状態と車両速度、車両加速度、車両加加速度、車両ヨー角速度、ヨー角加速度、ヨー角加加速度のうち少なくともいずれか一つとを用いてタイヤ制御入力を決定するステップを有することを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。   The vehicle tire condition detection device according to any one of claims 5 to 10, wherein the detected tire condition and vehicle speed, vehicle acceleration, vehicle jerk, vehicle yaw angular velocity, yaw angular acceleration, yaw angular jerk A vehicle tire condition detection device comprising a step of determining a tire control input using at least one of them. 請求項6に記載の車両タイヤ状態検出装置において,
算定された瞬時コーナリングパワーを運転者に対して表示する装置、あるいは前記瞬時コーナリングパワーが任意の値より低下した場合に運転者へ視覚情報、音声情報又は触覚情報のうち少なくともいずれか一つとして伝達する装置を備え、
前輪の瞬時コーナリングパワーと車両重心点から前輪車軸までの距離を掛け合わせた値と、後輪の瞬時コーナリングパワーと車両重心点から後輪車軸までの距離を掛け合わせた値との差分を用いて、運転者へ視覚情報、音声情報、又は触覚情報として伝達するステップ又はタイヤ制御入力を決定するステップのうち少なくともいずれか一つのステップを実行する制御手段を備えたことを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。
The vehicle tire condition detection device according to claim 6,
A device for displaying the calculated instantaneous cornering power to the driver, or when the instantaneous cornering power falls below an arbitrary value, it is transmitted to the driver as at least one of visual information, audio information or tactile information Equipped with a device to
Using the difference between the instantaneous cornering power of the front wheel multiplied by the distance from the center of gravity of the vehicle to the front axle and the value of the instantaneous cornering power of the rear wheel multiplied by the distance from the center of gravity of the vehicle to the rear axle. Vehicle tire condition detection comprising control means for executing at least one of a step of transmitting visual information, audio information, or tactile information to a driver or a step of determining a tire control input apparatus.
請求項5から11のいずれか1項に記載の車両タイヤ状態検出装置において,車両の加加速度を加加速度センサで直接検出し、車両の角加加速度を角加加速度センサで検出することを特徴とする車両タイヤ状態検出装置。
The vehicle tire condition detection device according to any one of claims 5 to 11, wherein the jerk of the vehicle is directly detected by a jerk sensor, and the angular jerk of the vehicle is detected by an angular jerk sensor. A vehicle tire condition detection device.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008133150A1 (en) * 2007-04-17 2008-11-06 Nissan Motor Co., Ltd. Device and method for estimating frictional condition of ground contact surface of wheel
EP2055600A2 (en) 2007-10-29 2009-05-06 Hitachi Ltd. Vehicle control apparatus
JP2010076584A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Hitachi Automotive Systems Ltd Acceleration/deceleration controller
WO2010044379A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 Brake control apparatus
WO2010050313A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 日産自動車株式会社 Device and method for estimating frictional condition of ground surface with which vehicle is in contact
JP2010162911A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Hitachi Automotive Systems Ltd Motion control device for vehicle
JP2010195324A (en) * 2009-02-26 2010-09-09 Nissan Motor Co Ltd Device and method for estimating tread friction state of vehicle
JP2010228690A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Hitachi Ltd Vehicle dynamics control device
JP2010260544A (en) * 2010-06-21 2010-11-18 Hitachi Ltd Motion control method of vehicle using jerk information
JP2011201404A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Denso It Laboratory Inc Vehicle characteristic information deducing device and warning device using the same
JP2012086640A (en) * 2010-10-18 2012-05-10 Mazda Motor Corp Vehicle driving support device
JP2013067382A (en) * 2012-11-12 2013-04-18 Hitachi Automotive Systems Ltd Motion control device of vehicle
JP2018144661A (en) * 2017-03-06 2018-09-20 トヨタ自動車株式会社 Deflection control device
EP3536568A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-11 Volvo Car Corporation Method and system for enhanced yaw response for a vehicle
JP2020125058A (en) * 2019-02-06 2020-08-20 日産自動車株式会社 Vehicular turning-attitude control method and turning-attitude control apparatus
CN114261385A (en) * 2021-12-10 2022-04-01 吉林大学 Vehicle stability control method for low-adhesion road surface

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH082275A (en) * 1994-06-27 1996-01-09 Fuji Heavy Ind Ltd Driving force control device for vehicle
JPH08122352A (en) * 1994-10-20 1996-05-17 Mitsubishi Motors Corp Moving condition output apparatus for vehicle
JPH11101732A (en) * 1997-09-25 1999-04-13 Fuji Heavy Ind Ltd Road surface frictional coefficient detector
JPH11240434A (en) * 1998-02-26 1999-09-07 Fuji Heavy Ind Ltd Vehicle movement control unit
JP2003291790A (en) * 2002-04-02 2003-10-15 Aisin Seiki Co Ltd Device for controlling distribution of braking force of vehicle
JP2004276632A (en) * 2003-03-12 2004-10-07 Yokohama Rubber Co Ltd:The Calculation method for cornering power
JP2005003083A (en) * 2003-06-11 2005-01-06 Fuji Heavy Ind Ltd Vehicle control device and vehicle control method
JP2005239071A (en) * 2004-02-27 2005-09-08 Toyota Motor Corp Braking force control device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH082275A (en) * 1994-06-27 1996-01-09 Fuji Heavy Ind Ltd Driving force control device for vehicle
JPH08122352A (en) * 1994-10-20 1996-05-17 Mitsubishi Motors Corp Moving condition output apparatus for vehicle
JPH11101732A (en) * 1997-09-25 1999-04-13 Fuji Heavy Ind Ltd Road surface frictional coefficient detector
JPH11240434A (en) * 1998-02-26 1999-09-07 Fuji Heavy Ind Ltd Vehicle movement control unit
JP2003291790A (en) * 2002-04-02 2003-10-15 Aisin Seiki Co Ltd Device for controlling distribution of braking force of vehicle
JP2004276632A (en) * 2003-03-12 2004-10-07 Yokohama Rubber Co Ltd:The Calculation method for cornering power
JP2005003083A (en) * 2003-06-11 2005-01-06 Fuji Heavy Ind Ltd Vehicle control device and vehicle control method
JP2005239071A (en) * 2004-02-27 2005-09-08 Toyota Motor Corp Braking force control device

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5287717B2 (en) * 2007-04-17 2013-09-11 日産自動車株式会社 Apparatus and method for estimating wheel contact surface friction state
WO2008133150A1 (en) * 2007-04-17 2008-11-06 Nissan Motor Co., Ltd. Device and method for estimating frictional condition of ground contact surface of wheel
US8483926B2 (en) 2007-04-17 2013-07-09 Nissan Motor Co., Ltd. Device and method for estimating frictional condition of ground contact surface of wheel
JPWO2008133150A1 (en) * 2007-04-17 2010-07-22 日産自動車株式会社 Apparatus and method for estimating wheel contact surface friction state
EP2055600A2 (en) 2007-10-29 2009-05-06 Hitachi Ltd. Vehicle control apparatus
EP2055600A3 (en) * 2007-10-29 2009-06-24 Hitachi Ltd. Vehicle control apparatus
US7853366B2 (en) 2007-10-29 2010-12-14 Hitachi, Ltd. Vehicle control apparatus
JP2010076584A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Hitachi Automotive Systems Ltd Acceleration/deceleration controller
WO2010044379A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 Brake control apparatus
US8538653B2 (en) 2008-10-14 2013-09-17 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Brake control apparatus
CN102137779A (en) * 2008-10-14 2011-07-27 日立汽车系统株式会社 Brake control apparatus
JP2010095008A (en) * 2008-10-14 2010-04-30 Hitachi Automotive Systems Ltd Brake control device
WO2010050313A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 日産自動車株式会社 Device and method for estimating frictional condition of ground surface with which vehicle is in contact
CN102202949A (en) * 2008-10-29 2011-09-28 日产自动车株式会社 Device and method for estimating frictional condition of ground surface with which vehicle is in contact
US8707756B2 (en) 2008-10-29 2014-04-29 Nissan Motor Co., Ltd. Device and method for estimating frictional condition of ground surface with which vehicle is in contact
JP5062331B2 (en) * 2008-10-29 2012-10-31 日産自動車株式会社 Vehicle ground contact surface friction state estimation apparatus and method
JP2010162911A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Hitachi Automotive Systems Ltd Motion control device for vehicle
JP2010195324A (en) * 2009-02-26 2010-09-09 Nissan Motor Co Ltd Device and method for estimating tread friction state of vehicle
JP2010228690A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Hitachi Ltd Vehicle dynamics control device
JP2011201404A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Denso It Laboratory Inc Vehicle characteristic information deducing device and warning device using the same
JP2010260544A (en) * 2010-06-21 2010-11-18 Hitachi Ltd Motion control method of vehicle using jerk information
JP2012086640A (en) * 2010-10-18 2012-05-10 Mazda Motor Corp Vehicle driving support device
JP2013067382A (en) * 2012-11-12 2013-04-18 Hitachi Automotive Systems Ltd Motion control device of vehicle
JP2018144661A (en) * 2017-03-06 2018-09-20 トヨタ自動車株式会社 Deflection control device
EP3536568A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-11 Volvo Car Corporation Method and system for enhanced yaw response for a vehicle
CN110228480A (en) * 2018-03-06 2019-09-13 沃尔沃汽车公司 The method and system of enhancing yaw response for vehicle
US10940852B2 (en) 2018-03-06 2021-03-09 Volvo Car Corporation Method and system for enhanced yaw response for a vehicle
CN110228480B (en) * 2018-03-06 2022-04-05 沃尔沃汽车公司 Method and system for enhanced yaw response of a vehicle
JP2020125058A (en) * 2019-02-06 2020-08-20 日産自動車株式会社 Vehicular turning-attitude control method and turning-attitude control apparatus
JP7211127B2 (en) 2019-02-06 2023-01-24 日産自動車株式会社 Vehicle Turning Posture Control Method and Turning Posture Control Device
CN114261385A (en) * 2021-12-10 2022-04-01 吉林大学 Vehicle stability control method for low-adhesion road surface
CN114261385B (en) * 2021-12-10 2024-02-09 吉林大学 Vehicle stability control method for low-adhesion road surface

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