JP4747722B2 - Vehicle rollover prevention device - Google Patents
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Description
本発明は車両の横転防止装置に関し、特に自動車が旋回するときの横転防止装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle rollover prevention device, and more particularly to a rollover prevention device when an automobile turns.
車両の横転防止の従来技術としては、(1)左右の車台とサスペンション間に設置された車高センサの出力からロール角及びロール角速度を求め、これらが横転限界を超えると予想されるロール角及びロール角速度の閾値1を超えた場合には、警報を発しドライバ車両速度の減速を促し、更に限界に近い閾値2を超えた場合には装置側から減速制御を行い横転を回避するもの(例えば、特許文献1参照。)、(2)車両に設置された車速センサおよび横加速度センサの出力に基づき、車速が或る閾値を超え且つ横加速度が所定の閾値を超えた状態が所定の時間継続した場合には車両横転の危険があると判断し自動的に車両の減速制御を行なうもの(例えば、特許文献2参照。)、及び(3)車両に設置された車速センサ、操蛇角センサ、及び、荷重センサの出力と予め用意された車速、操蛇角、積載量と横転危険領域を関係付けるマップから、横転の危険があると判断された場合には警報を発しドライバに減速を促し横転を回避するもの(例えば、特許文献3参照。)がある。
上記の特許文献1及び2に関しては、それぞれ予め多くの閾値を実験に基づき車両又は車型毎に設定する必要があり、あらゆる状況に対応して最適値を求めるのが困難であること、また適切な値を設定できたとしても、制御する制動力が断続的で強弱が無いためスムーズな制御が行なわれず、ドライバに違和感を与えるか、または、極端な場合には、ドライバが驚き急ハンドル等不安全な運動行為に走る可能性があり危険である。
Regarding the
上記の特許文献3については、単なる警報発生装置であり、実際の横転防止動作はドライバ任せであり、ドライバが気付かなければ横転防止できない場合があり、また、警報をそのまま制動動作に置き換えたとしても、車両姿勢を車速、操舵角、荷重から予測するものであり精度が悪く的確な横転防止制御は不可能である。
Regarding the above-mentioned
従って本発明は、精度良く的確に車両旋回時の横転を防止することが可能な装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of preventing a rollover when turning a vehicle with high accuracy and accuracy.
上記の目的を達成するため、本発明に係る車両の横転防止装置は、車両のロール状態及び旋回状態の各パラメータを検出する手段と、ドライバの要求実舵角に応じて、加減速制御を受けない時の車両の規範旋回モデルに追従して該車両を実際に旋回させるように該旋回状態のパラメータをフィードバック制御するときに必要な実舵角及び左右制動力差によるヨーモーメントを求めるとともに該ヨーモーメントを各車輪の制動方向に分配した力と該検出した車両のロール状態を抑制するための要求減速度により求められる力を分配した力とをそれぞれ加算することにより各車輪へ分配すべき制動力を求める演算部と、該制動力に基づいて各車輪の制動力を制御する制動力制御手段と、 該実舵角に基づいて該車両の実際の舵角を制御する実舵角制御手段と、を備え、該演算部は求められた各車輪へ分配すべき制動力に該各車輪の制動方向と逆向きの力があるとき該ヨーモーメントを確保するよう分配すべき制動力を補正する演算を行うことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a rollover prevention device for a vehicle according to the present invention receives acceleration / deceleration control according to means for detecting each parameter of the roll state and turning state of the vehicle and the actual steering angle required by the driver. the yaw with obtaining the yaw moment due to the actual steering angle and the braking force difference required when following the norms turning model of the vehicle performs feedback control of the parameters of the revolving state so as to actually turning the vehicle in the absence Braking force that should be distributed to each wheel by adding the force that distributes the moment in the braking direction of each wheel and the force that distributes the force calculated by the required deceleration to suppress the detected rolling state of the vehicle. A calculating unit for determining the braking force of each wheel based on the braking force, an actual steering angle control for controlling the actual steering angle of the vehicle based on the actual steering angle And when the calculated braking force to be distributed to each wheel has a force in the direction opposite to the braking direction of each wheel, the arithmetic unit calculates the braking force to be distributed so as to secure the yaw moment. It is characterized by performing a correction operation .
すなわち、本発明では、まず車両のロール状態(例えば、車両前後のロール角)を検出すると共に、車両の旋回状態(例えば、車両のヨーレート及び横滑り角(スリップ角))を検出する。 That is, in the present invention, firstly, the roll state of the vehicle (for example, the roll angle before and after the vehicle) is detected, and the turning state of the vehicle (for example, the yaw rate and the side slip angle (slip angle) of the vehicle) is detected.
そして、演算部は、加減速制御を受けないときの車両の規範旋回モデルを用い、車両の旋回をこの規範旋回モデルに追従させるように旋回状態のパラメータをフィードバック制御する。この時のフィードバック制御はドライバの要求実舵角に応じて行なう。これによって、規範旋回に必要な実舵角及び左右制動力差によるヨーモーメントが求められるので、この内のヨーモーメントを各車輪の制動方向に分配した力と、上記の様に検出した車両のロール状態を抑制するための要求減速度(これは該ロール状態のパラメータで求められる)により求められる力とをそれぞれ加算して各車輪へ分配すべき制動力を求める。また、演算部は求められた各車輪へ分配すべき制動力に該各車輪の制動方向と逆向きの力があるとき該ヨーモーメントを確保するよう分配すべき制動力を補正する演算を行う。 Then, the calculation unit uses a reference turning model of the vehicle when not subjected to acceleration / deceleration control, and feedback-controls the parameters of the turning state so that the turning of the vehicle follows the reference turning model. Feedback control at this time is performed according to the actual steering angle required by the driver. As a result, the yaw moment based on the difference between the actual steering angle and the left / right braking force required for the standard turning is obtained, so that the force that distributes the yaw moment in the braking direction of each wheel and the roll of the vehicle detected as described above. request deceleration for suppressing state (which is determined by the parameters of the rolling state) obtaining the braking force to be dispensed by adding the force more determined respectively to each wheel. Further, the calculation unit performs a calculation for correcting the braking force to be distributed so as to secure the yaw moment when the braking force to be distributed to each wheel has a force opposite to the braking direction of each wheel.
この演算部からの各車輪に対する制動力が制動力制御手段に与えられて、各車輪の制動力を制御することになる。 The braking force applied to each wheel from the calculation unit is applied to the braking force control means to control the braking force of each wheel.
そして同時に、演算部によって求められた上記の実舵角を受けた実舵角制御手段が、車両の実際の舵角(ステアリングホイールの操舵角ではない)を制御することになる。 At the same time, the actual rudder angle control means that receives the actual rudder angle obtained by the arithmetic unit controls the actual rudder angle of the vehicle (not the steering angle of the steering wheel).
このようにして、車両旋回時の横転を防止するべく、制動力が掛かった場合の走行軌跡への悪影響を抑制することが可能となる。 In this way, it is possible to suppress an adverse effect on the travel locus when a braking force is applied in order to prevent a rollover during turning of the vehicle.
また、本発明に係る車両横転防止装置は、車両のロール状態及び旋回状態の各パラメータを検出する手段と、ドライバの要求実舵角に応じて、加減速制御を受けない時の車両の規範旋回モデルに追従して該車両を実際に旋回させるように該旋回状態のパラメータをフィードバック制御するときに必要な実舵角及び左右制動力差によるヨーモーメントを求めるとともに該ヨーモーメントを各車輪の制動方向に分配した力と該検出した車両のロール状態を抑制するための要求減速度により求められる力を分配した力とをそれぞれ加算することにより各車輪へ分配すべき制動力を求める演算部と、該制動力に基づいて各車輪の制動力を制御する制動力制御手段と、該実舵角に基づき、ドライバによって加えられる操舵力を補助制御する補助操舵力制御手段と、を備え、該演算部は求められた各車輪へ分配すべき制動力に該各車輪の制動方向と逆向きの力があるとき該ヨーモーメントを確保するよう分配すべき制動力を補正する演算を行うことを特徴としている。 Further, the vehicle rollover prevention device according to the present invention provides a vehicle standard turning when the vehicle is not subjected to acceleration / deceleration control according to the means for detecting each parameter of the roll state and turning state of the vehicle and the actual steering angle required by the driver. Obtaining the yaw moment based on the difference between the actual steering angle and the left / right braking force required for feedback control of the parameters of the turning state so as to actually turn the vehicle following the model, and calculating the yaw moment in the braking direction of each wheel A calculation unit for determining a braking force to be distributed to each wheel by adding the force distributed to the wheel and the force obtained by distributing the force calculated by the requested deceleration for suppressing the detected roll state of the vehicle , A braking force control means for controlling the braking force of each wheel based on the braking force, and an auxiliary steering force control for assisting the steering force applied by the driver based on the actual steering angle. And means, and corrects the braking force to be dispensed to secure the yaw moment when the operation unit have a braking direction opposite to the direction of the force of the respective wheel braking force to be distributed to each determined wheel It is characterized by performing an operation .
すなわち、この場合には、実操舵角を制御するのではなく、上記の必要実舵角になるようにハンドルを戻すときのアシスト力を補助操舵力制御として行なうものである。 That is, in this case, the actual steering angle is not controlled, but the assist force for returning the steering wheel so as to obtain the required actual steering angle is performed as auxiliary steering force control.
なお、上記の演算部においては、該ヨーモーメントがゼロのとき、該配分すべき制動力を、各輪重に比例した制動力とすることができる。 In the above calculation unit, when the yaw moment is zero, it can be a braking force to be該配minutes, and braking force proportional to the wheel load.
これは、ヨーモーメントが実質的にゼロのときには、通常の垂直荷重による制動力を各車輪に与えようとするものである。 In this case, when the yaw moment is substantially zero, a braking force by a normal vertical load is applied to each wheel.
以上のように本発明によれば、車両旋回時に生じるロール状態を抑制するために制動力を掛けると前後の荷重変化が起こるため、輪重が変化し、旋回半径(走行軌跡)がドライバの意に反して変化してしまう。これを防止し、ドライバの意に沿った、すなわち規範モデルに沿った旋回軌跡とするため、旋回中に制動力制御を行なう場合には各車輪に分配する制動力を適切に制御すると共に、合わせて操舵制御(実舵角・操舵補助力制御)を行うようにしている。 As described above, according to the present invention, when a braking force is applied in order to suppress the roll state that occurs when the vehicle turns, the load on the front and rear changes, so that the wheel load changes and the turning radius (traveling locus) is determined by the driver. Contrary to this, it changes. In order to prevent this and make the turning trajectory in line with the driver's intention, that is, in accordance with the normative model, when braking force control is performed during turning, the braking force distributed to each wheel is appropriately controlled and adjusted. Steering control (actual steering angle / steering assist force control) is performed.
実施例[1]
図1は、本発明に係る車両の横転防止装置の実施例[1]を示す。この実施例において、ロール角検出手段として各車輪T1〜T4に対してそれぞれ設けた4つの車高センサ1-1〜1-4(以下、符号“1”で総称することがある。)を設けている。この車高センサ1の出力Hi(i=1〜4)はコントローラ2に与えられている。このコントローラ2には、やはり各車輪T1〜T4に対してそれぞれ設けた輪重センサ3-1〜3-4(以下、符号“3”で総称することがある。)からの出力Fzi(i=1〜4)と、車速センサ4からの出力Vと、ギアシフトセンサ5からのギア比信号と、ブレーキ操作センサ6からのブレーキ操作ON/OFFを示す信号と、操舵角センサ7からの出力δhと、エンジン制御ECU8からのエンジントルク信号と、クラッチ操作センサ9からクラッチ操作ON/OFFを示す信号と、ヨーレートセンサ12からの出力ヨーレートγと、横滑り角センサ13からの横滑り角βとを入力している。
Example [1]
FIG. 1 shows an embodiment [1] of a vehicle rollover prevention device according to the present invention. In this embodiment, four vehicle height sensors provided respectively for each wheel T1~T4 roll
そして、このコントローラ2は所定の演算を行なった後、ブレーキ制御ECU10に対して制動力信号Fxi(Fxdm)を与え、このブレーキ制御ECU10はさらに各車輪T1〜T4に対する制動力を発生するブレーキ制御ユニット11へ送られる。さらにコントローラ2は、所定の演算によって得られた実舵角δを駆動部14を介して実舵角制御部15へ送る。実舵角制御部15には実舵角センサ16が取り付けられており、この実舵角センサ16の出力信号を入力した駆動部14が実舵角制御部15をフィードバック制御している。この実舵角センサ16はステアリングユニット17に設けられている。また、このステアリングユニット17は、ステアリングホイール(ハンドル)18と連動するようになっており、その操舵角δhは操舵角センサ7によって検出される。
Then, the
図2は、図1に示した本発明に係る車両の横転防止装置と基本的に同じものを示し、ただし、コントローラ2の内部構成をより詳しく示したものである。
FIG. 2 shows basically the same apparatus as the vehicle rollover prevention device according to the present invention shown in FIG. 1, except that the internal configuration of the
すなわち、コントローラ2は、車高センサ1の出力Hiに基づき、相対ロール角θf,θr及び相対ロール角速度ωf,ωrを演算する演算部2_1と、センサ3〜6及び9の出力信号及びエンジン制御ECUからのエンジントルクに基づき車両重量Wを推定する推定部2_2と、演算部2_1の出力、センサ4, 7, 12,及び13の出力、並びに推定部2_2の推定結果から、必要な減速度axi、制動力Fxi及び実舵角δを演算する演算部2_3とで構成されている。
That is, the
なお、車両重量Wに関しては、予め分かっている場合には、車両重量推定部2_2は必要ない。 When the vehicle weight W is known in advance, the vehicle weight estimation unit 2_2 is not necessary.
図3は、車高センサ1の車両における配置を示したもので、同図(1)及び(2)に示すように、車両100の前側において車高センサ1-1及び1-2を設け、後側において車高センサ1-3及び1-4を設けてばね上〜ばね下間の車高を検出している。なお、後述するように、車高センサ1を用いて車両前側のロール角θf及び車両後側のロール角θrを求め、さらにこれらをそれぞれ時間微分してロール角速度ωf及びωrを演算するが、この逆、すなわち同図(1)及び(2)に示す様に、車両100の前後においてロール角速度センサ20_1及び20_2を設けてロール角速度ωf及びωrをそれぞれ検出し、このように検出したロール角速度ωf及びωrを時間積分することにより、ロール角θf及びθrをそれぞれ求めてもよい。
Figure 3 shows the arrangement in a
図4は、図1及び図2に示したコントローラ2によって実行される演算過程をフローチャートで示したものであり、以下、このフローチャートに従って図1及び図2に示した実施例[1]の動作を説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing the calculation process executed by the
まずコントローラ2は、各センサ1, 3〜7, 9, 12及び13からの出力を読み込む(ステップS1)。
First, the
この後、要求減速度axをステップS2に示す下記の式
ax=C1│ωf-ωr│+C2(│θr│-│θf│)
に基づいて求める。すなわち、図2に示した演算部2_1からのロール角θf, θrとロール角速度ωf, ωrと定数C1,C2を用いて要求減速度ax求める。また、ステップS2では、必要とするヨーモーメントMzb及び実舵角δを算出する。
After this, the required deceleration a x is expressed by the following equation shown in step S2
a x = C 1 │ω f -ω r │ + C 2 (│θ r │-│θ f │)
Ask based on. That is, the required deceleration a x is obtained using the roll angles θ f , θ r , roll angular velocities ω f , ω r and constants C 1 , C 2 from the computing unit 2_1 shown in FIG. In step S2, the necessary yaw moment M zb and actual steering angle δ are calculated.
ここで、このヨーモーメントM zb 及び実舵角δの算出について以下に説明する。なお、以下の各式で用いる各パラメータは、大文字が同一であっても添字が異なることにより別のパラメータを構成している。 Here, the calculation of the yaw moment M zb and the actual steering angle δ will be described below. Each parameter used in each of the following formulas constitutes another parameter because the subscripts are different even if the capital letters are the same.
まず、車両が定常円旋回している場合、車両の前輪実舵角をδと置くと以下の関係式が成り立つ。 First, when the vehicle is turning in a steady circle, the following relational expression is established by setting the actual steering angle of the front wheel of the vehicle as δ.
ここで、ρは旋回半径、Lはホイールベース、Lfは前軸重心間距離、Lrは後軸重心間距離、Kf,Krは前後タイヤコーナリングパワー、mは車両質量を示している。
Here, ρ is the turning radius, L is the wheel base, L f is the distance between the center of gravity of the front axle, L r is the distance between the centers of gravity of the rear axes, K f and K r are the cornering powers of the front and rear tires, and m is the vehicle mass. .
上記の式(1)によれば、舵角一定且つ車速変化が小さい場合でも、車両の旋回特性はタイヤの特性であるKf,Krに左右されることが分かる。この値は、輪重すなわちFziの関数であり、一般に図5に示すような特性を有する。車両を加減速する場合には、一般的に車両の前後で荷重移動が起こって輪重が変化する為、Kf,Krもこれに伴って変化し、結果的に旋回半径ρ、すなわち走行軌跡がドライバの意に反して変化してしまうことになる。 According to the above formula (1), it can be seen that even when the rudder angle is constant and the vehicle speed change is small, the turning characteristics of the vehicle depend on the tire characteristics K f and K r . This value is a function of wheel load, that is, F zi , and generally has characteristics as shown in FIG. When accelerating and decelerating a vehicle, load movement generally occurs before and after the vehicle and the wheel load changes, so K f and K r also change accordingly, resulting in a turning radius ρ, that is, traveling The trajectory will change against the will of the driver.
一方、図3に示すような4輪車両を、図6に示すような平面2自由度の車両モデル(2輪モデル)で考えると、一般に車両の旋回時の運動方程式は次式のように表される。ここでIzは車両のヨー慣性モーメントである。 On the other hand, when a four-wheel vehicle as shown in FIG. 3 is considered with a two-degree-of-freedom vehicle model (two-wheel model) as shown in FIG. 6, the equation of motion when turning the vehicle is generally expressed as Is done. Where I z is the yaw moment of inertia of the vehicle.
この式(2)から、車両の旋回運動は、車両の横すべり角βとヨーレートγで決まる事が分かる。つまり、式(2)の左辺は車両の運動状態を表し、右辺はドライバの入力を表しているが、加減速により、Kf,Krが変化したとしても、入力側のδを加減し、且つ、右辺に新たに何らかの入力を追加することにより、右辺と左辺を等しくし、車両の運動を表すβ,γを同じ値に保ち、同じ走行軌跡を保つ事ができる。 From this equation (2), it can be seen that the turning motion of the vehicle is determined by the side slip angle β and the yaw rate γ of the vehicle. That is, the left side of Equation (2) represents the motion state of the vehicle, and the right side represents the driver's input, but even if K f and K r change due to acceleration and deceleration, the input side δ is adjusted, In addition, by adding some new input to the right side, the right side and the left side can be made equal, β and γ representing the motion of the vehicle can be kept at the same value, and the same traveling locus can be kept.
そこで、加減速が無いときの車両状態を旋回規範モデルとして、その出力であるβm,γmに、実際の車両のβ,γを追従させるよう、これらの旋回パラメータβ,γを制御するとき、実舵角δと左右の制動力差によるヨーモーメントMzbを適切に制御することで、横転を防止するべく制動力が掛かった場合の走行軌跡への悪影響を抑制することを考える。 Therefore, when controlling the turning parameters β and γ so that the actual vehicle β and γ follow the output β m and γ m using the vehicle state when there is no acceleration / deceleration as the turning reference model. Considering that the yaw moment M zb due to the difference between the actual steering angle δ and the braking force on the left and right is appropriately controlled to suppress the adverse effect on the travel locus when the braking force is applied to prevent rollover.
例えば、式(2)を状態方程式の形で表すと次式のようになる。 For example, when Expression (2) is expressed in the form of a state equation, the following expression is obtained.
ここで、どのような外乱が車両に加わっても、ドライバの操舵角δhをステアリングギア比で除したドライバの要求する実舵角δdに対し、上記式(3)の応答を示すよう、これを規範モデルとし、出力ベクトル
ここで、ヨーモーメントMzbを制御入力に付加すると式(2)は次式のように書き直すことができる。 Here, when the yaw moment M zb is added to the control input, the equation (2) can be rewritten as the following equation.
これを状態方程式の形に変形すると次式のようになる。 When this is transformed into the state equation, the following equation is obtained.
なお、図7のサーボ系においては、上記の要求減速度axは含まれておらず、制動力が考慮されていないように見えるが、実車100の出力xはヨーレートγと実舵角βで表されるので、制動力が掛かった状態を実質的に含んでいることになる。
In the servo system of FIG. 7, the required deceleration a x is not included and it seems that the braking force is not considered, but the output x of the
ここで、F,Kを具体的に求める一例を以下に示す。 Here, an example for specifically obtaining F and K is shown below.
まず、x, uを状態変数ベクトルとして考えると式(8)及び(9)は以下のように纏めることができる。 First, considering x and u as state variable vectors, equations (8) and (9) can be summarized as follows.
この誤差システムは、今、
ただし、Pは
Where P is
以上のように、実舵角δと制動力制御ヨーモーメントMzbに基づき制御すればよいが、横転防止制御が要求する減速度を考え合わせ、ヨーモーメントMzbを各輪T1〜T4の要求制動力に配分する必要がある。 As described above, the control may be performed based on the actual steering angle δ and the braking force control yaw moment M zb. However, considering the deceleration required by the rollover prevention control, the yaw moment M zb is set to the required control for each wheel T1 to T4. It is necessary to allocate power.
ここで、まず、ヨーモーメントMzbがゼロであるか否かを判定する(ステップS3)。その結果、Mzb=0のときは、各車輪T1〜T4に対して輪重センサ3からの出力Fziに比例した制動力(垂直荷重)Fzi=m・ax・Fzi/ΣFziとする(ステップS4)。
Here, first, it is determined whether or not the yaw moment M zb is zero (step S3). As a result, when M zb = 0, the braking force (vertical load) F zi = m · a x · F zi / ΣF zi proportional to the output F zi from the
一方、Mzb≠0のときは、各輪の配分制動力Fxdmは各輪に懸かる輪重と横転防止制御による制動力も考え合わせて下記の式のように配分する(ステップS5)。 On the other hand, when M zb ≠ 0, the distributed braking force F xdm of each wheel is distributed as shown in the following equation in consideration of the wheel load on each wheel and the braking force by rollover prevention control (step S5).
この場合、条件によっては、駆動力(Fxiの極性+)となる車輪が生じる可能性があるため、その場合にはヨーモーメントMzbを優先し(ステップS6)、(+)となった車輪の駆動力を左右で反対側の車輪に制動力として追加することにより車両の安定性を確保する。 In this case, there is a possibility that a wheel having a driving force (F xi polarity +) may occur depending on the conditions. In this case, the yaw moment M zb is prioritized (step S6), and the wheel becomes (+). Is added as a braking force to the opposite wheels on the left and right sides to ensure vehicle stability.
すなわち、例えば、前輪T1とT2の関係において、車輪T1への制動力Fx1が図8(1)に示すように(+)であれば、駆動力を示すので、同じヨーモーメントを生じさせるためには、同図(2)に示すように、Fx1=0とし、車輪T2への制動力Fx2-Fx1を与えればよい(ステップS7〜S9)。 That is, for example, in the relationship between the front wheels T1 and T2, if the braking force F x1 to the wheel T1 is (+) as shown in FIG. 8 (1), the driving force is indicated, so that the same yaw moment is generated. As shown in FIG. 2 (2), F x1 = 0 and a braking force F x2 -F x1 to the wheel T2 may be applied (steps S7 to S9).
これを他の制動力Fx2,Fx3,Fx4についても同様に実行する(ステップS10〜S18)。 This is similarly performed for the other braking forces F x2 , F x3 and F x4 (steps S10 to S18).
なお、車両総重量推定部2-2においては、上述の如く、車速センサ4からの車速信号Vと、クラッチ操作センサ9の出力信号と、ブレーキ操作センサ6の出力信号と、ギアシフトセンサ5からのギアシフト信号によって示されるギア比と、エンジン制御ECU8からのエンジントルクとを用いて車両総重量Wを推定することが可能であることは良く知られている。
Incidentally, gross vehicle
これにより、各輪の要求制動トルクは
また、これと同様に、コントローラ2から駆動部14へ実舵角δが与えられ、実舵角制御部15とそのセンサ16を介してステアリングユニット17の舵角をδに制御する(ステップS19)。
Similarly, the actual steering angle δ is given from the
実施例[2]
図9は、本発明に係る車両の横転防止装置の実施例[2]を示している。この実施例は、上記の実施例[1]に対して、駆動部14を操舵力補助制御部21に結合し、これを操舵トルクセンサ22で検出・制御する点が異なっている。センサ22はステアリングホイール18に取り付けられている。
Example [2]
FIG. 9 shows an embodiment [2] of the vehicle rollover prevention device according to the present invention. This embodiment is different from the above-described embodiment [1] in that the
すなわち、この実施例では、操舵力補助制御を行うものであり、この動作を図10のフローチャートで説明する。なお、このフローチャートは、図4のフローチャートにステップS20が加えられていることと、ステップS21がステップS19に置き換えられている点が異なっている。 That is, in this embodiment, steering force assist control is performed, and this operation will be described with reference to the flowchart of FIG. This flowchart is different in that step S20 is added to the flowchart of FIG. 4 and that step S21 is replaced with step S19.
まず、ステップS2により必要実舵角δが決定されるので、ステップS20で操舵補正係数を算出する。 First, since the required actual steering angle δ is determined in step S2, a steering correction coefficient is calculated in step S20.
このサブルーチンが図11に示されており、F1, F2はフラグであり、これらはシステムの初期化(例えばエンジン始動時)の際に“0”にセットされ、システムの作動中には“1”にセットされる(ステップS42)前提でフローチャートは描かれている。 This subroutine is shown in FIG. 11, where F1 and F2 are flags, which are set to “0” during system initialization (eg at engine start) and “1” during system operation. (Step S42), the flowchart is drawn.
フラグF1の内容をチェックした後(ステップS31)、現時点でドライバがハンドル18を左右どちらに操舵しようとしているかを判断するため、現在の操舵角δh2と過去の操舵角δh1を最初は操舵角“δh”にした上で(ステップS32, S33)、比較し(ステップS34, S35)、それらの相対的な大小関係によりフラグF2に“-1, 0, 1”のいずれかを割り当てる(ステップS36〜S38)。
After checking the contents of the flag F1 (step S31), the current steering angle δ h2 and the past steering angle δ h1 are initially set to the steering angle in order to determine whether the driver is currently steering the
次に操舵角δhをステアリングギア比kδで除し、この値を要求実舵角δから減じた値にフラグF2を乗じたものとしてδdfを求め(ステップS39)、この値を使ってステップS40に示す関数から操舵補正係数kcを算出して駆動部14へ与える。
Next, the steering angle δ h is divided by the steering gear ratio k δ , and δ df is obtained by multiplying the value obtained by subtracting the required actual steering angle δ by the flag F2 (step S39), and using this value A steering correction coefficient k c is calculated from the function shown in step S40 and given to the
この関数は、δdfが“0”の時、kが“1”となる単調増加関数に設定されている。従って、ハンドル18を切り増さなければならない状態、つまり、要求実舵角δの絶対値が操舵角δhの絶対値より大きく、かつドライバがハンドル18を切り増そうとしている場合、つまり、現在の操舵角δh2の絶対値が過去の操舵角δh1の絶対値より大きい場合には補正係数kcが“1”より大きい値に設定される。また、その逆の場合には補正係数kcは“1”より小さい値に、差がない場合には“1”に設定されることになる。そして、現在の操舵角δh2を過去の操舵角δh1に置き換え、フラグF1を“1”とする(ステップS41, S42)。
This function is set to a monotonically increasing function in which k is “1” when δ df is “0”. Therefore, the state in which the
この補正係数kcの値に基づき、図12に示すフローチャートに従って操舵力補助制御部21を駆動する。
Based on the value of the correction coefficient k c, the steering force assist
まず、車速センサ4からの車速信号Vに対応した基本操舵力補助係数k0をマップから決定する(ステップS51)。そして、係数kcとk0を乗じた値を操舵力補助係数kとする(ステップS52)。従って、補正係数kcが大きい場合には基本操舵力補助係数k0により操舵力補助係数kは大きく設定される。また、小さい場合には小さく設定されることになる。
First, the basic steering force assist coefficient k 0 corresponding to the vehicle speed signal V from the
例えば、路面から操舵系への反力によるトルクをTとすると、これに対応して操舵角を一定に保つことを考えてみる。補助操舵トルクTaは、センサ22で検出されたドライバの操舵力Th(ステップS53)を用いると、ステップS54に示す如く、
この結果、Tとの釣り合いは、
この式は、kが大きくなった場合には、Tを一定に保つためには、Thが小さくならなければならず、また、kが小さくなった場合には大きくならなければならないことを示している。つまり、kが大きくなければドライバによる操舵力Thを小さく、kが大きくなった場合には小さく、パワーステアリングユニット17を調整していることになる。
This equation shows that when h increases, T h must decrease to keep T constant, and when k decreases, it must increase. ing. That, k small steering force T h due is not greater driver, smaller when the k is increased, it means that by adjusting the
以上によれば、車両のヨーレート、横滑り角の状況に応じて、ハンドルを切り増す必要がある場合には、操舵力を軽くし、ハンドルの切り増しを促し、ハンドルを切り戻す必要がある場合には操舵力を重く設定しハンドルの切り増しを抑制、又は切り戻しを促すことにより、ドライバに対し車両の走行状態を所望の状態に保つよう促すことができる。 According to the above, when it is necessary to increase the steering wheel according to the yaw rate and side slip angle of the vehicle, the steering force is reduced, the steering wheel is increased, and the steering wheel needs to be turned back. By setting the steering force to be heavy and suppressing the increase in turning of the steering wheel or prompting the switching back, it is possible to prompt the driver to keep the traveling state of the vehicle in a desired state.
1, 1-1〜1-4 車高センサ
2 コントローラ
2-1 ロール角及びロール角速度演算部
2-2 車両重量推定部
2-3 演算部
3, 3-1〜3-4 輪重センサ
4 車速センサ
5 ギアシフトセンサ
6 ブレーキ操作センサ
7 操舵角センサ
8 エンジン制御ECU
9 クラッチ操作センサ
10 ブレーキ制御ECU
11 ブレーキ制御ユニット
12 ヨーレートセンサ
13 横滑り角センサ
14 駆動部
15 実舵角制御部
16 実舵角センサ
17 ステアリングユニット
18 ハンドル
20-1,20-2 ロール角速度センサ
21 操舵力補助制御部
22 操舵トルクセンサ
100 車両
200 規範モデル
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
1, 1 - 1 to 1 - 4 vehicle height sensor
2 Controller
2 - 1 roll angle and roll angular velocity calculating unit
2 - 2 vehicle weight estimation unit
2 - 3 calculation unit
3, 3 - 1 to 3 - 4 wheel load sensor
4 Vehicle speed sensor
5 Gear shift sensor
6 Brake operation sensor
7 Steering angle sensor
8 Engine control ECU
9 Clutch operation sensor
10 Brake control ECU
11 Brake control unit
12 Yaw rate sensor
13 Side slip angle sensor
14 Drive unit
15 Actual rudder angle controller
16 Actual steering angle sensor
17 Steering unit
18 Handle
20 - 1, 20 - 2 roll angular velocity sensor
21 Steering force assist controller
22 Steering torque sensor
100 vehicles
200 In the reference model diagram, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (4)
ドライバの要求実舵角に応じて、加減速制御を受けない時の車両の規範旋回モデルに追従して該車両を実際に旋回させるように該旋回状態のパラメータをフィードバック制御するときに必要な実舵角及び左右制動力差によるヨーモーメントを求めるとともに該ヨーモーメントを各車輪の制動方向に分配した力と該検出した車両のロール状態を抑制するための要求減速度により求められる力を分配した力とをそれぞれ加算することにより各車輪へ分配すべき制動力を求める演算部と、
該制動力に基づいて各車輪の制動力を制御する制動力制御手段と、
該実舵角に基づいて該車両の実際の舵角を制御する実舵角制御手段と、
を備え、該演算部は求められた各車輪へ分配すべき制動力に該各車輪の制動方向と逆向きの力があるとき該ヨーモーメントを確保するよう分配すべき制動力を補正する演算を行うことを特徴とした車両の横転防止装置。 Means for detecting each parameter of the rolling state and turning state of the vehicle;
Depending on the actual steering angle required by the driver, the actual parameters required for feedback control of the parameters of the turning state so as to actually turn the vehicle following the reference turning model of the vehicle when not subjected to acceleration / deceleration control. A force obtained by calculating a yaw moment due to a steering angle and a left / right braking force difference and distributing a force obtained by distributing the yaw moment in the braking direction of each wheel and a required deceleration for suppressing the detected roll state of the vehicle. And calculating the braking force to be distributed to each wheel by adding
Braking force control means for controlling the braking force of each wheel based on the braking force;
Actual steering angle control means for controlling the actual steering angle of the vehicle based on the actual steering angle;
And the calculation unit performs a calculation for correcting the braking force to be distributed so as to secure the yaw moment when the braking force to be distributed to each wheel has a force opposite to the braking direction of each wheel. rollover prevention apparatus for a vehicle and performing.
ドライバの要求実舵角に応じて、加減速制御を受けない時の車両の規範旋回モデルに追従して該車両を実際に旋回させるように該旋回状態のパラメータをフィードバック制御するときに必要な実舵角及び左右制動力差によるヨーモーメントを求めるとともに該ヨーモーメントを各車輪の制動方向に分配した力と該検出した車両のロール状態を抑制するための要求減速度により求められる力を分配した力とをそれぞれ加算することにより各車輪へ分配すべき制動力を求める演算部と、
該制動力に基づいて各車輪の制動力を制御する制動力制御手段と、
該実舵角に基づき、ドライバによって加えられる操舵力を補助制御する補助操舵力制御手段と、
を備え、該演算部は求められた各車輪へ分配すべき制動力に該各車輪の制動方向と逆向きの力があるとき該ヨーモーメントを確保するよう分配すべき制動力を補正する演算を行うことを特徴とした車両の横転防止装置。 Means for detecting each parameter of the rolling state and turning state of the vehicle;
Depending on the actual steering angle required by the driver, the actual parameters required for feedback control of the parameters of the turning state so as to actually turn the vehicle following the reference turning model of the vehicle when not subjected to acceleration / deceleration control. A force obtained by calculating a yaw moment due to a steering angle and a left / right braking force difference and distributing a force obtained by distributing the yaw moment in the braking direction of each wheel and a required deceleration for suppressing the detected roll state of the vehicle. And calculating the braking force to be distributed to each wheel by adding
Braking force control means for controlling the braking force of each wheel based on the braking force;
Auxiliary steering force control means for auxiliary control of the steering force applied by the driver based on the actual steering angle;
And the calculation unit performs a calculation for correcting the braking force to be distributed so as to secure the yaw moment when the braking force to be distributed to each wheel has a force opposite to the braking direction of each wheel. rollover prevention apparatus for a vehicle and performing.
該演算部は、該ヨーモーメントが実質的にゼロのとき、該分配すべき制動力を、各輪重に比例した制動力とすることを特徴とした車両の横転防止装置。 In claim 1 or 2,
When the yaw moment is substantially zero, the calculating unit sets the braking force to be distributed to a braking force proportional to each wheel load, and prevents the vehicle from overturning.
該検出手段が、該車両のロール状態のパラメータとして該車両前後のロール角を検出し、該旋回状態のパラメータとして車両のヨーレート及び横滑り角を検出することを特徴とした車両の横転防止装置。 In claim 1 or 2,
A vehicle rollover prevention device, characterized in that the detecting means detects a roll angle in front of and behind the vehicle as a parameter of the roll state of the vehicle, and detects a yaw rate and a skid angle of the vehicle as parameters of the turning state .
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