JP2009269573A - Vehicle behavior control unit - Google Patents

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Nobuo Sugitani
伸夫 杉谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle behavior control unit, achieving shortened processing time required for the cooperative control of a plurality of devices, and easiness to cope with at device malfunction. <P>SOLUTION: A wheel motion control unit 40 decides whether or not a point of application of force η is greater than a front shaft position (position of a front wheel 3f) Lf in step S7. When the above decision is Yes, in step S8, the wheel motion control unit 40 determines the point of application of force η to be the front shaft position Lf (η=Lf), and also calculates a braking moment Mb [Mb=(η-Lf)×F]. In step S12, the wheel motion control unit 40 calculates a total value Ffy of front wheel lateral forces and a total value Fry of rear wheel lateral forces so as to distribute the steering control component of a virtual lateral force F to the front and rear wheels 3f, 3r of a two-wheel model. In step S14, the wheel motion control unit 40 calculates a total value Flx of left wheel front-rear forces and a total value Frx of right wheel front-rear forces so as to distribute the braking moment Mb to left and right wheels 3l, 3r. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の車輪運動制御デバイスを協調制御する車両挙動制御装置に係り、詳しくは、複数のデバイスの協調制御に要する処理時間の短縮やデバイスの失陥時における対応の容易化等を実現する技術に関する。   The present invention relates to a vehicle behavior control apparatus that cooperatively controls a plurality of wheel motion control devices, and in particular, achieves shortening of processing time required for cooperative control of a plurality of devices, facilitation of handling in the event of a device failure, etc. Related to technology.

近年、前輪のみが操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、高速走行時における操縦安定性の向上や駐車時における旋回半径の縮小等を実現すべく、左右の後輪を操舵する後輪操舵デバイスを備えた4輪操舵車両が開発されている。また、走行安定性や旋回性能の更なる向上を実現すべく、車速やヨーレイト等に応じて各車輪を制動あるいは駆動する制駆動デバイスも出現している。この種のデバイスを複数備えた車両では、各デバイス間の制御干渉を抑制するため、各車輪の摩擦円の大きさから算出した制御限界に基づいて各車輪への追加タイヤ発生力を決定する、あるいは、各車輪のグリップ余裕度に基づいて各デバイスの制御配分等を設定する協調制御が一般的に採用されている(特許文献1参照)。
特開2006−264561号公報
In recent years, instead of the conventional front-wheel steering vehicle in which only the front wheels are steered, a rear-wheel steering device that steers the left and right rear wheels in order to improve steering stability during high-speed driving and reduce the turning radius during parking A four-wheel steering vehicle equipped with is being developed. In addition, in order to realize further improvement in running stability and turning performance, a braking / driving device that brakes or drives each wheel according to a vehicle speed, a yaw rate, or the like has also appeared. In a vehicle including a plurality of devices of this type, in order to suppress control interference between the devices, the additional tire generation force to each wheel is determined based on the control limit calculated from the size of the friction circle of each wheel. Alternatively, cooperative control that sets control distribution of each device based on the grip margin of each wheel is generally employed (see Patent Document 1).
JP 2006-264561 A

特許文献1の方法では、各車輪について摩擦円の大きさやグリップ余裕度を個別に演算するにあたり、路面の摩擦係数やセルフアライニングトルクの推定を行わなければならない。したがって、路面状態等が刻々と変化する状況に対処するためには、複雑な算出式を用いた演算を高速で行う必要があり、演算処理装置として高性能かつ高価なものが要求される。また、摩擦円やグリップ余裕度の算出が容易でない場合、各車輪に対するタイヤ発生力配分や各デバイスへの制御配分を行うことが難しくなる問題があった。一方、このような問題を解決すべく、簡易的な解析手段によって摩擦円やグリップ余裕度の解析解を得ることも考えられるが、そのような解析解に基づいて上述したタイヤ発生力配分や制御配分を行うと、解析解の誤差がそのまま制御精度に影響してしまう。そのため、実際の車両に適用した場合の挙動に過不足が生じても、制御則によってそれに対応することができず、結果として制御成績が低下してしまうことになる。また、解析手段を用いる方法には、制御配分対象に変化が生じた場合(例えば、あるデバイスが失陥した場合等)、制御則を再構築する等の非現実的な対処が必要となる(あるいは、変化の分だけ制御成績が悪化する)。   In the method of Patent Document 1, in order to individually calculate the size of the friction circle and the grip margin for each wheel, it is necessary to estimate the friction coefficient of the road surface and the self-aligning torque. Therefore, in order to cope with a situation where the road surface condition and the like change every moment, it is necessary to perform a calculation using a complicated calculation formula at a high speed, and a high-performance and expensive calculation processing device is required. In addition, when it is not easy to calculate the friction circle and the grip margin, there is a problem that it is difficult to distribute the tire generation force to each wheel and to distribute the control to each device. On the other hand, in order to solve such problems, it is conceivable to obtain analytical solutions for friction circles and grip margins by simple analytical means. Based on such analytical solutions, the above-described tire generation force distribution and control are considered. When the distribution is performed, the error of the analytical solution directly affects the control accuracy. For this reason, even if an excess or deficiency occurs in the behavior when applied to an actual vehicle, it cannot be handled by the control law, and as a result, the control result is lowered. In addition, the method using the analysis means requires an unrealistic countermeasure such as rebuilding a control rule when a change occurs in the control allocation target (for example, when a certain device fails) ( Or, the control result deteriorates by the amount of change).

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、複数のデバイスの協調制御に要する処理時間の短縮やデバイスの失陥時における対応の容易化等を実現した車両挙動制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and provides a vehicle behavior control device that realizes shortening of processing time required for cooperative control of a plurality of devices and facilitation of handling when a device fails. With the goal.

第1の発明に係る車両挙動制御装置は、運転者の運転操作と車両の走行状況との少なくとも一方に基づき、当該車両の目標挙動を設定する目標挙動設定手段と、前記車両の運動状態量に基づき、当該車両の実挙動を検出または推定する実挙動取得手段と、前記目標挙動と前記実挙動との差に基づき、前記車両に加えるべき仮想横力およびその着力点を設定する仮想横力設定手段と、前記仮想横力設定手段の設定結果に基づき、車輪の運動を制御する車輪運動制御手段とを備えたことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, a vehicle behavior control device includes: target behavior setting means for setting a target behavior of a vehicle based on at least one of a driving operation of a driver and a traveling state of the vehicle; Based on the actual behavior acquisition means for detecting or estimating the actual behavior of the vehicle, and based on the difference between the target behavior and the actual behavior, the virtual lateral force setting for setting the virtual lateral force to be applied to the vehicle and its force point And wheel motion control means for controlling the motion of the wheel based on the setting result of the virtual lateral force setting means.

また、第2の発明は、第1の発明に係る車両挙動制御装置において、前記車両は、前記車輪を転舵させる車輪転舵手段を備え、前記車輪運動制御手段が前記車輪転舵手段を駆動制御することを特徴とする。   Moreover, 2nd invention is a vehicle behavior control apparatus which concerns on 1st invention, The said vehicle is equipped with the wheel steering means to steer the said wheel, The said wheel motion control means drives the said wheel steering means It is characterized by controlling.

また、第3の発明は、第1または第2の発明に係る車両挙動制御装置において、前記車両は、前記車両は、前記車輪を制動または駆動する前後力付加手段を備え、前記車輪運動制御手段が前記前後力付加手段を駆動制御することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the vehicle behavior control device according to the first or second aspect of the invention, the vehicle includes a longitudinal force adding means for braking or driving the wheel, and the wheel motion control means. Is configured to drive and control the longitudinal force adding means.

また、第4の発明は、第3の発明に係る車両挙動制御装置において、前記車両が前記車輪転舵手段を備えていた場合、前記車輪運動制御手段は、当該車輪転舵手段を前記前後力付加手段よりも優先させて駆動制御することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicle behavior control apparatus according to the third aspect of the present invention, when the vehicle includes the wheel steering means, the wheel motion control means sets the wheel steering means to the longitudinal force. It is characterized in that drive control is given priority over the adding means.

第1〜第3の発明に係る車両挙動制御装置によれば、仮想横力と着力点とに基づき操舵量と制動量とを算出するため、各車輪について摩擦円の大きさやグリップ余裕度を個別に演算する従来装置に較べて演算処理がごく短時間で行え、路面状態等の変化への対応を比較的高速かつ高精度で行えるとともに、車輪運動制御手段として比較的低コストのものが採用可能となる。また、第4の発明に係る車両挙動制御装置によれば、操舵制御のみによって仮想横力を作用させられる場合には各車輪を制動しないため、車速の不要な低下が抑制されるとともに、運転者が減速感を覚えることもなくなる。   According to the vehicle behavior control apparatus according to the first to third inventions, since the steering amount and the braking amount are calculated based on the virtual lateral force and the applied force point, the size of the friction circle and the grip margin are individually set for each wheel. Compared to conventional devices that calculate the speed, the calculation process can be performed in a very short time, and it is possible to respond to changes in road surface conditions, etc. at a relatively high speed and with high accuracy. It becomes. Further, according to the vehicle behavior control device according to the fourth aspect of the invention, when the virtual lateral force is applied only by the steering control, the wheels are not braked, so that an unnecessary decrease in the vehicle speed is suppressed and the driver is controlled. No longer feels slow down.

以下、本発明に係る車両挙動制御装置を適用した4輪自動車(車両:以下、単に自動車と記す)の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図であり、図2は実施形態に係るVSA−ECUの概略構成を示すブロック図である。
Hereinafter, an embodiment of a four-wheeled vehicle (vehicle: hereinafter simply referred to as an automobile) to which a vehicle behavior control device according to the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a device configuration of an automobile according to the embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a VSA-ECU according to the embodiment.

<車両の装置構成>
先ず、図1を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、4つの車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば左前輪3fl、右前輪3fr、左後輪3rl、右後輪3rrと記すとともに、総称する場合には、例えば車輪3と記す。
<Vehicle device configuration>
First, a schematic configuration of an automobile according to an embodiment will be described with reference to FIG. In the description, for the four wheels and members arranged for them, that is, tires, suspensions, and the like, subscripts indicating front, rear, left and right are attached to the reference numerals, for example, left front wheel 3fl, right front wheel 3fr, left For example, the rear wheel 3rl and the right rear wheel 3rr are collectively referred to as the wheel 3.

図1に示す自動車1では、車体2の前後左右に4つの車輪3がそれぞれ設置されており、これら各車輪3がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなるサスペンション4を介して車体2を支持している。各車輪3には、その外周にタイヤ5が装着されるとともに、内周側にブレーキ(ディスクブレーキキャリパ)6が設置されている。また、自動車1には、その前部にエンジン7が搭載されるとともに、左右前輪3fl,3frの転舵に供される前輪転舵機構8と、左右後輪3rl,3rrの転舵にそれぞれ供される左右後輪転舵機構9l,9rとが設置されている。   In the automobile 1 shown in FIG. 1, four wheels 3 are respectively installed on the front, rear, left and right of the vehicle body 2 and each wheel 3 supports the vehicle body 2 via a suspension 4 including a suspension arm, a spring, a damper and the like. Yes. Each wheel 3 is provided with a tire 5 on its outer periphery and a brake (disc brake caliper) 6 on its inner periphery. In addition, the automobile 1 is equipped with an engine 7 at the front thereof, and is also used for the front wheel steering mechanism 8 used for turning the left and right front wheels 3fl and 3fr, and the steering of the left and right rear wheels 3rl and 3rr, respectively. Left and right rear wheel steering mechanisms 9l and 9r are installed.

自動車1の運転席には、その後端にステアリングホイール11が取り付けられたステアリングシャフト12が設置されている。ステアリングシャフト12には、運転者に操舵反力を与える反力アクチュエータ13と、運転者によるステアリングホイール11の操作量を検出する操舵角センサ15とが設置されている。また、自動車1には、各車輪3内にその回転速度(車輪速)を検出する車輪速センサ16が設置される他、横加速度を検出する横Gセンサ17、前後加速度を検出する前後Gセンサ18、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ19等が車体2の適所に設置されている。   A steering shaft 12 having a steering wheel 11 attached to the rear end thereof is installed in the driver's seat of the automobile 1. The steering shaft 12 is provided with a reaction force actuator 13 that applies a steering reaction force to the driver, and a steering angle sensor 15 that detects an operation amount of the steering wheel 11 by the driver. Further, the vehicle 1 is provided with a wheel speed sensor 16 for detecting the rotational speed (wheel speed) in each wheel 3, a lateral G sensor 17 for detecting lateral acceleration, and a longitudinal G sensor for detecting longitudinal acceleration. 18, a yaw rate sensor 19 for detecting the yaw rate, and the like are installed at appropriate positions of the vehicle body 2.

前輪転舵機構8は、その両端に前輪側ナックル20fl,20frが連結されたステアリングギヤ21や、ステアリングギヤ21を駆動する前輪操舵アクチュエータ22等から構成されている。また、両後輪転舵機構9l,9rは、車体2と後輪側ナックル20rl,20rrとの間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ24l,24rや、図示しないポジションセンサ等から構成されている。   The front wheel steering mechanism 8 includes a steering gear 21 having front wheel side knuckles 20fl and 20fr connected to both ends thereof, a front wheel steering actuator 22 that drives the steering gear 21, and the like. The rear wheel steering mechanisms 9l and 9r are composed of linear-acting rear wheel steering actuators 24l and 24r interposed between the vehicle body 2 and the rear wheel knuckle 20rl and 20rr, position sensors (not shown), and the like. Has been.

自動車1には、VSA(Vehicle Stability Assist:車両挙動安定化制御システム)−ECU(Electronic Control Unit)31と、前輪操舵アクチュエータ22や後輪操舵アクチュエータ24l,24r等を駆動制御する操舵ECU32と、各ブレーキ6に圧油を供給する油圧ユニット33と、エンジン7を統括制御するエンジンECU34とが設置されている。   The vehicle 1 includes a VSA (Vehicle Stability Assist: Vehicle Behavior Stabilization Control System) -ECU (Electronic Control Unit) 31, a steering ECU 32 that drives and controls the front wheel steering actuator 22, the rear wheel steering actuators 24l and 24r, and the like. A hydraulic unit 33 that supplies pressure oil to the brake 6 and an engine ECU 34 that performs overall control of the engine 7 are installed.

VSA−ECU31、操舵ECU32およびエンジンECU34は、それぞれ、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線(本実施形態では、CAN(Controller Area Network))を介して互いに接続されている。また、油圧ユニット33は、PWM制御される電磁バルブや油圧回路等を4系統備えており、図示しないブレーキペダル(ブレーキマスターシリンダ)からの油圧を各車輪3のブレーキ6にそのまま送給する他、VSA−ECU31からの駆動信号に基づいて各ブレーキ6にそれぞれ異なった圧力の圧油を送給する。   Each of the VSA-ECU 31, the steering ECU 32, and the engine ECU 34 includes a microcomputer, a ROM, a RAM, a peripheral circuit, an input / output interface, various drivers, and the like, and a communication line (CAN (Controller Area Network) in this embodiment). ) Are connected to each other. The hydraulic unit 33 includes four systems of electromagnetic valves, hydraulic circuits, and the like that are PWM-controlled. In addition to supplying hydraulic pressure from a brake pedal (brake master cylinder) (not shown) to the brakes 6 of the wheels 3 as they are, Based on a drive signal from the VSA-ECU 31, pressure oils having different pressures are supplied to the brakes 6, respectively.

<車輪運動制御装置>
本実施形態のVSA−ECU31には車輪運動制御装置が内装されている。
図2に示すように、車輪運動制御装置40は、車速推定部41と、加減速係数設定部42と、目標ヨーレイト設定部43と、目標横滑り角設定部44と、実横滑り角推定部45と、ピッチ係数設定部46と、ヨーレイト差算出部47と、横滑り角差算出部48と、仮想横力設定部49と、制御量設定部50とを備えている。車速推定部41は、各車輪3の車輪速センサ16から入力した車輪速Wfl,Wfr,Wrl,Wrrに基づき、自動車1の車速vを推定する。
<Wheel motion control device>
The VSA-ECU 31 of this embodiment is equipped with a wheel motion control device.
As shown in FIG. 2, the wheel motion control device 40 includes a vehicle speed estimation unit 41, an acceleration / deceleration coefficient setting unit 42, a target yaw rate setting unit 43, a target skid angle setting unit 44, and an actual skid angle estimation unit 45. A pitch coefficient setting unit 46, a yaw rate difference calculating unit 47, a side slip angle difference calculating unit 48, a virtual lateral force setting unit 49, and a control amount setting unit 50. The vehicle speed estimation unit 41 estimates the vehicle speed v of the automobile 1 based on the wheel speeds Wfl, Wfr, Wrl, Wrr input from the wheel speed sensor 16 of each wheel 3.

加減速係数設定部42は、車速推定部41から入力した車速vの微分値(すなわち、加速度)に基づき、自動車1の加減速係数Kaを設定する。目標ヨーレイト設定部43は、車速推定部41から入力した車速vと、操舵角センサ15から入力した操舵角δとに基づき、目標ヨーレイトγtgtを設定する。目標横滑り角設定部44も、車速推定部41から入力した車速vと、操舵角センサ15から入力した操舵角δとに基づき、目標横滑り角βtgtを設定する。実横滑り角推定部45は、車速推定部41から入力した車速vと、ヨーレイトセンサ19から入力したヨーレイト(実ヨーレイト)γと、横Gセンサ17から入力した横加速度Gyとに基づき、実横滑り角βを推定する。ピッチ係数設定部46は、前後Gセンサ18から入力した前後加速度Gxに基づき、車体2のピッチ係数Kp(Kpfl,Kpfr)を設定する。   The acceleration / deceleration coefficient setting unit 42 sets the acceleration / deceleration coefficient Ka of the automobile 1 based on the differential value (that is, acceleration) of the vehicle speed v input from the vehicle speed estimation unit 41. The target yaw rate setting unit 43 sets the target yaw rate γtgt based on the vehicle speed v input from the vehicle speed estimation unit 41 and the steering angle δ input from the steering angle sensor 15. The target side slip angle setting unit 44 also sets the target side slip angle βtgt based on the vehicle speed v input from the vehicle speed estimation unit 41 and the steering angle δ input from the steering angle sensor 15. The actual side slip angle estimation unit 45 is based on the vehicle speed v input from the vehicle speed estimation unit 41, the yaw rate (actual yaw rate) γ input from the yaw rate sensor 19, and the side acceleration Gy input from the side G sensor 17. Estimate β. The pitch coefficient setting unit 46 sets the pitch coefficient Kp (Kpfl, Kpfr) of the vehicle body 2 based on the longitudinal acceleration Gx input from the longitudinal G sensor 18.

一方、ヨーレイト差算出部47は、目標ヨーレイト設定部43から入力した目標ヨーレイトγtgtと、ヨーレイトセンサ19から入力した実ヨーレイトγとの差(ヨーレイト差Δγ)を算出する。横滑り角差算出部48は、目標横滑り角設定部44から入力した目標横滑り角βtgtと、実横滑り角推定部45から入力した実横滑り角βとの差(横滑り角差Δβ)を算出する。仮想横力設定部49は、ヨーレイト差Δγと横滑り角差Δβとに基づき、車体2に加えるべき仮想横力Fおよびその着力点ηを設定する。そして、制御量設定部50は、仮想横力設定部49の設定結果と、加減速係数Kaおよびピッチ係数Kpとに基づき、操舵ECU32や油圧ユニット33の制御量を設定/出力する。   On the other hand, the yaw rate difference calculation unit 47 calculates a difference (yaw rate difference Δγ) between the target yaw rate γtgt input from the target yaw rate setting unit 43 and the actual yaw rate γ input from the yaw rate sensor 19. The side slip angle difference calculating unit 48 calculates a difference (side slip angle difference Δβ) between the target side slip angle βtgt input from the target side slip angle setting unit 44 and the actual side slip angle β input from the actual side slip angle estimating unit 45. The virtual lateral force setting unit 49 sets a virtual lateral force F to be applied to the vehicle body 2 and an applied force point η based on the yaw rate difference Δγ and the side slip angle difference Δβ. Then, the control amount setting unit 50 sets / outputs the control amounts of the steering ECU 32 and the hydraulic unit 33 based on the setting result of the virtual lateral force setting unit 49, the acceleration / deceleration coefficient Ka, and the pitch coefficient Kp.

《実施形態の作用》
自動車1が走行を開始すると、車輪運動制御装置40は、各センサ15〜19の検出信号に基づき、図3のフローチャートにその手順を示す車輪運動制御を所定の制御インターバル(例えば、10ms)で繰り返し実行する。
<< Operation of Embodiment >>
When the automobile 1 starts traveling, the wheel motion control device 40 repeats wheel motion control whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 3 at a predetermined control interval (for example, 10 ms) based on the detection signals of the sensors 15 to 19. Execute.

車輪運動制御を開始すると、車輪運動制御装置40は、車輪速Wfl,Wfr,Wrl,Wrrに基づいて、図3のステップS1で車速vを推定する。次に、車輪運動制御装置40は、車速vと操舵角δとに基づいて、ステップS2で目標ヨーレイトγtgtおよび目標横滑り角βtgtを設定する。次に、車輪運動制御装置40は、車速vと操舵角δと実ヨーレイトγと横加速度Gyとに基づいて、ステップS3で実横滑り角βを推定する。   When the wheel motion control is started, the wheel motion control device 40 estimates the vehicle speed v in step S1 of FIG. 3 based on the wheel speeds Wfl, Wfr, Wrl, Wrr. Next, the wheel motion control device 40 sets the target yaw rate γtgt and the target skid angle βtgt in step S2 based on the vehicle speed v and the steering angle δ. Next, the wheel motion control device 40 estimates the actual skid angle β in step S3 based on the vehicle speed v, the steering angle δ, the actual yaw rate γ, and the lateral acceleration Gy.

次に、車輪運動制御装置40は、ステップS4で目標ヨーレイトγtgtと実ヨーレイトγとの差をヨーレイト差Δγとして算出し、目標横滑り角βtgtと実横滑り角βとの差を横滑り角差Δβとして算出する。しかる後、車輪運動制御装置40は、ステップS5で、自動車1の質量m、車速v、ヨーレイト差Δγ、横滑り角差Δβに基づき、式(1)を用いて車体2に加えるべき仮想横力Fを設定する。
F=mv・(Δγ+Δβ) (1)
Next, the wheel motion control device 40 calculates the difference between the target yaw rate γtgt and the actual yaw rate γ as the yaw rate difference Δγ in step S4, and calculates the difference between the target side slip angle βtgt and the actual side slip angle β as the side slip angle difference Δβ. To do. Thereafter, in step S5, the wheel motion control device 40, based on the mass m, the vehicle speed v, the yaw rate difference Δγ, and the side slip angle difference Δβ of the vehicle 1, uses the virtual lateral force F to be applied to the vehicle body 2 using equation (1). Set.
F = mv · (Δγ + Δβ) (1)

次に、車輪運動制御装置40は、ステップS6で、自動車1の慣性モーメントIとヨーレイト差微分値Δγ’と仮想横力Fとに基づき、式(2)を用いて仮想横力Fの着力点ηを算出する。なお、着力点ηは、仮想横力Fを加えるべき点であり、図4の2輪モデルに示すように、自動車1の重心Gに対する前後位置(重心Gから前方が正の値)として表される。
η=I・Δγ’/F (2)
Next, in step S6, the wheel motion control device 40 applies the applied force point of the virtual lateral force F using equation (2) based on the inertia moment I, the yaw rate difference differential value Δγ ′, and the virtual lateral force F of the vehicle 1. η is calculated. The applied force point η is a point to which the virtual lateral force F should be applied, and is represented as a front-rear position with respect to the center of gravity G of the automobile 1 (a forward value from the center of gravity G is a positive value) as shown in the two-wheel model of FIG. The
η = I · Δγ '/ F (2)

次に、車輪運動制御装置40は、ステップS7で、着力点ηの値が前軸位置(前輪3fの位置)Lfの値より大きいか否かを判定する。そして、この判定がYesであった場合(すなわち、図4に示すように、着力点ηが前輪3fよりも前方に位置する場合)、車輪運動制御装置40は、ステップS8で、着力点ηを前軸位置Lfとする(η=Lf)とともに、式(3)を用いて制動モーメントMbを算出する。ここで、制動モーメントMbは、操舵制御のみによって仮想横力Fを着力点ηに作用させられない場合、その不足分を各車輪3のブレーキ6を作動させて得るモーメントである。
Mb=(η−Lf)・F (3)
Next, the wheel motion control device 40 determines whether or not the value of the force point η is greater than the value of the front shaft position (the position of the front wheel 3f) Lf in step S7. When this determination is Yes (that is, when the applied force point η is positioned forward of the front wheel 3f as shown in FIG. 4), the wheel motion control device 40 determines the applied force point η in step S8. The braking moment Mb is calculated using the formula (3) together with the front shaft position Lf (η = Lf). Here, the braking moment Mb is a moment obtained by operating the brakes 6 of the respective wheels 3 when the virtual lateral force F cannot be applied to the applied force point η only by the steering control.
Mb = (η−Lf) · F (3)

一方、ステップS7の判定がNoであった場合、車輪運動制御装置40は、ステップS9で着力点ηの値が後軸位置(後輪の位置:負の値)Lrの値より小さいか否かを判定する。そして、この判定がYesであった場合(すなわち、着力点ηが後輪3rよりも後方に位置する場合)、車輪運動制御装置40は、ステップS10で、着力点ηを後軸位置Lrとする(η=Lr)とともに、式(4)を用いて制動モーメントMbを算出する。
Mb=(Lr−η)・F (4)
On the other hand, if the determination in step S7 is No, the wheel motion control device 40 determines whether or not the value of the force point η is smaller than the value of the rear axle position (rear wheel position: negative value) Lr in step S9. Determine. When this determination is Yes (that is, when the applied force point η is located behind the rear wheel 3r), the wheel motion control device 40 sets the applied force point η as the rear axle position Lr in step S10. Along with (η = Lr), the braking moment Mb is calculated using the equation (4).
Mb = (Lr−η) · F (4)

また一方、ステップS9の判定もNoであった場合(すなわち、着力点ηが前輪3fと後輪3rとの間に位置する場合)、車輪運動制御装置40は、操舵制御のみによって仮想横力Fを着力点ηに作用させられるため、ステップS11で制動モーメントMbを0とする。   On the other hand, when the determination in step S9 is also No (that is, when the applied force point η is located between the front wheel 3f and the rear wheel 3r), the wheel motion control device 40 uses the virtual lateral force F only by steering control. Therefore, the braking moment Mb is set to 0 in step S11.

次に、車輪運動制御装置40は、ステップS12で、仮想横力Fの操舵制御分を2輪モデルの前後輪3f,3rに分配すべく、式(5),(6)を用いて前輪横力合計値Ffyと後輪横力合計値Fryとを算出する。
Ffy=(Lr+η)/(Lf+Lr)・F (5)
Fry=(Lf−η)/(Lf+Lr)・F (6)
Next, in step S12, the wheel motion control device 40 uses the equations (5) and (6) to distribute the steering control portion of the virtual lateral force F to the front and rear wheels 3f and 3r of the two-wheel model. A force total value Ffy and a rear wheel lateral force total value Fry are calculated.
Ffy = (Lr + η) / (Lf + Lr) · F (5)
Fry = (Lf−η) / (Lf + Lr) · F (6)

次に、車輪運動制御装置40は、ステップS13で、前輪横力合計値Ffyと後輪横力合計値Fryとを各車輪3に分配すべく、式(7)〜(10)を用いて横力Ffly〜Frryを算出する。なお、Krflは左前輪3flへのロール配分係数であり、Krrlは左後輪3rlへのロール配分係数である。
Ffly=Ffy・Krfl (7)
Ffry=Ffy・(1−Krfl) (8)
Frly=Fry・Krrl (9)
Frry=Ffy・(1−Krrl) (10)
Next, the wheel motion control device 40 uses the equations (7) to (10) to distribute the front wheel lateral force total value Ffy and the rear wheel lateral force total value Fry to each wheel 3 in step S13. The forces Ffly to Fry are calculated. Note that Krfl is a roll distribution coefficient to the left front wheel 3fl, and Krrl is a roll distribution coefficient to the left rear wheel 3rl.
Ffly = Ffy · Krfl (7)
Ffly = Ffy · (1−Krfl) (8)
Frly = Fry · Krrl (9)
Fry = Ffy · (1−Krrl) (10)

次に、車輪運動制御装置40は、ステップS14で、制動モーメントMbを左右輪3l,3rに分配すべく、式(11),(12)を用いて左輪前後力合計値Flxと右輪前後力合計値Frxとを算出する。ここで、dはトレッドであり、本実施形態の場合には前後同一である。また、加減速係数Kaは、定速走行時には0.5であり、加減速走行時には増減する。
Flx=(Mb/(d/2))・Ka (11)
Frx=(Mb/(d/2))・(1−Ka) (12)
Next, in step S14, the wheel motion control device 40 uses the expressions (11) and (12) to distribute the braking moment Mb to the left and right wheels 3l and 3r, and the left wheel longitudinal force total value Flx and the right wheel longitudinal force. A total value Frx is calculated. Here, d is a tread and is the same in the front and rear in the case of the present embodiment. The acceleration / deceleration coefficient Ka is 0.5 during constant speed traveling, and increases or decreases during acceleration / deceleration traveling.
Flx = (Mb / (d / 2)) · Ka (11)
Frx = (Mb / (d / 2)). (1-Ka) (12)

次に、車輪運動制御装置40は、ステップS15で、左輪前後力合計値Flxと右輪前後力合計値Frxとを各車輪3に分配すべく、式(13)〜(16)を用いて各車輪3の前後力Fflx〜Frrxを算出する。なお、式(13)〜(16)において、Kpflは左前輪3flに対するピッチ係数であり、Kpfrは右前輪3frに対するピッチ係数である。
Fflx=Flx・Kpfl (13)
Ffrx=Frx・Kpfr (14)
Frlx=Flx・(1−Kpfl) (15)
Frrx=Frx・(1−Kpfr) (16)
Next, in step S15, the wheel motion control device 40 uses the equations (13) to (16) to distribute the left wheel longitudinal force total value Flx and the right wheel longitudinal force total value Frx to each wheel 3. The longitudinal forces Fflx to Frrx of the wheel 3 are calculated. In equations (13) to (16), Kpfl is the pitch coefficient for the left front wheel 3fl, and Kpfr is the pitch coefficient for the right front wheel 3fr.
Fflx = Flx · Kpfl (13)
Ffrx = Frx · Kpfr (14)
Frlx = Flx · (1−Kpfl) (15)
Frrx = Frx · (1−Kpfr) (16)

本実施形態では、仮想横力Fと着力点ηとに基づき操舵量と制動量とを算出するため、摩擦円の大きさやグリップ余裕度を各車輪3について個別に演算する従来装置に較べて演算処理がごく短時間で行え、路面状態等の変化への対応を比較的高速かつ高精度で行えるとともに、車輪運動制御装置40として比較的低コストのものが採用可能となる。また、着力点ηが前輪3fと後輪3rとの間に位置する場合(すなわち、操舵制御のみによって仮想横力Fを作用させられる場合)には、制動モーメントMbを設定しない(各車輪3の制動を行わない)ため、車速vの低下が抑制されるとともに、運転者が不要な減速感を覚えることもなくなる。   In this embodiment, since the steering amount and the braking amount are calculated based on the virtual lateral force F and the applied force point η, the size of the friction circle and the grip margin are calculated as compared with the conventional device that calculates each wheel 3 individually. Processing can be performed in a very short time, and it is possible to respond to changes in road surface conditions and the like with relatively high speed and high accuracy, and it is possible to employ a relatively low cost wheel motion control device 40. When the applied force point η is located between the front wheel 3f and the rear wheel 3r (that is, when the virtual lateral force F is applied only by the steering control), the braking moment Mb is not set (for each wheel 3). Therefore, the decrease in the vehicle speed v is suppressed and the driver does not feel an unnecessary deceleration.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は、前後輪が操舵アクチュエータによってそれぞれ転舵されるとともに、各車輪が油圧ユニットによって個別に制動される自動車に本発明を適用したものであるが、前輪のみが操舵される自動車、各車輪を個別に駆動する駆動制御装置を備えた自動車、通常の制動装置を備えた自動車等にも本発明は適用可能である。また、後輪側の操舵アクチュエータの失陥時に着力点を重心より前方に移動させないようにする失陥対応手段等を備えるようにしてもよく、これにより失陥時に制御則を再構築する等の対処が不要となる。その他、自動車や車輪運動制御装置の具体的構成を始め、制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the embodiment and can be widely modified. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to an automobile in which front and rear wheels are respectively steered by a steering actuator and each wheel is individually braked by a hydraulic unit. However, only the front wheels are steered. The present invention can also be applied to an automobile equipped with a drive control device that individually drives each wheel, an automobile equipped with a normal braking device, and the like. Also, it may be provided with a failure handling means that prevents the force point from moving forward from the center of gravity when the rear wheel side steering actuator fails, thereby reconstructing the control law at the time of failure, etc. No action is required. In addition to the specific configurations of the automobile and the wheel motion control device, the specific control procedures and the like can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

実施形態に係る自動車の装置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the apparatus structure of the motor vehicle which concerns on embodiment. 実施形態に係るVSA−ECUの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of VSA-ECU which concerns on embodiment. 実施形態に係る車輪運動制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the wheel motion control which concerns on embodiment. 実施形態の作用を示す2輪モデルである。It is a two-wheel model which shows the effect | action of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 自動車(車両)
2 車体
3 車輪
6 ブレーキ(前後力付加手段)
8 前輪転舵機構(車輪転舵手段)
9l 左後輪転舵機構(車輪転舵手段)
9r 右後輪転舵機構(車輪転舵手段)
19 ヨーレイトセンサ(実挙動取得手段)
31 VSA−ECU
32 操舵ECU
33 油圧ユニット
40 車輪運動制御装置(車輪運動制御手段)
41 車速推定部
42 加減速係数設定部
43 目標ヨーレイト設定部(目標挙動設定手段)
44 目標横滑り角設定部(目標挙動設定手段)
45 実横滑り角推定部(実挙動取得手段)
46 ピッチ係数設定部
47 ヨーレイト差算出部
48 横滑り角差算出部
49 仮想横力設定部(仮想横力設定手段)
50 制御量設定部
1 Automobile (vehicle)
2 Car body 3 Wheel 6 Brake (longitudinal force addition means)
8 Front wheel steering mechanism (wheel steering means)
9l Left rear wheel steering mechanism (wheel steering means)
9r Right rear wheel steering mechanism (wheel steering means)
19 Yaw rate sensor (actual behavior acquisition means)
31 VSA-ECU
32 Steering ECU
33 Hydraulic unit 40 Wheel motion control device (wheel motion control means)
41 vehicle speed estimation unit 42 acceleration / deceleration coefficient setting unit 43 target yaw rate setting unit (target behavior setting means)
44 Target skid angle setting section (target behavior setting means)
45 Actual skid angle estimator (actual behavior acquisition means)
46 Pitch coefficient setting unit 47 Yaw rate difference calculating unit 48 Side slip angle difference calculating unit 49 Virtual lateral force setting unit (virtual lateral force setting means)
50 Control amount setting part

Claims (4)

運転者の運転操作と車両の走行状況との少なくとも一方に基づき、当該車両の目標挙動を設定する目標挙動設定手段と、
前記車両の運動状態量に基づき、当該車両の実挙動を検出または推定する実挙動取得手段と、
前記目標挙動と前記実挙動との差に基づき、前記車両に加えるべき仮想横力およびその着力点を設定する仮想横力設定手段と、
前記仮想横力設定手段の設定結果に基づき、車輪の運動を制御する車輪運動制御手段と
を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。
A target behavior setting means for setting a target behavior of the vehicle based on at least one of the driving operation of the driver and the traveling state of the vehicle;
Actual behavior acquisition means for detecting or estimating the actual behavior of the vehicle based on the motion state quantity of the vehicle;
Virtual lateral force setting means for setting a virtual lateral force to be applied to the vehicle and an applied force point based on a difference between the target behavior and the actual behavior;
A vehicle behavior control device comprising wheel motion control means for controlling wheel motion based on a setting result of the virtual lateral force setting means.
前記車両は、前記車輪を転舵させる車輪転舵手段を備え、
前記車輪運動制御手段が前記車輪転舵手段を駆動制御することを特徴とする、請求項1に記載された車両挙動制御装置。
The vehicle includes wheel turning means for turning the wheel,
2. The vehicle behavior control device according to claim 1, wherein the wheel motion control means controls driving of the wheel steering means.
前記車両は、前記車輪を制動または駆動する前後力付加手段を備え、
前記車輪運動制御手段が前記前後力付加手段を駆動制御することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載された車両挙動制御装置。
The vehicle includes a longitudinal force adding means for braking or driving the wheels,
The vehicle behavior control device according to claim 1 or 2, wherein the wheel motion control means controls the driving of the longitudinal force adding means.
前記車両が前記車輪転舵手段を備えていた場合、
前記車輪運動制御手段は、当該車輪転舵手段を前記前後力付加手段よりも優先させて駆動制御することを特徴とする、請求項3に記載された車両挙動制御装置。
When the vehicle is provided with the wheel steering means,
4. The vehicle behavior control device according to claim 3, wherein the wheel motion control means drives and controls the wheel steering means with priority over the longitudinal force adding means.
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