JP5228937B2 - Behavior control device - Google Patents
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Description
この発明は、車両の旋回走行時に、車輪の転舵角を制御して実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけることのできる挙動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a behavior control apparatus capable of controlling a turning angle of a wheel to bring an actual yaw rate closer to a target yaw rate when the vehicle is turning.
一般に、車両が旋回走行するとき、ステアリングホイールの操舵過剰、または路面の滑りなどにより、車両の挙動がオーバーステア状態となることがある。このような車両のオーバーステアを抑制するための技術が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載された車両は、ステアリングホイールの回転操作に応じて左右の前輪の転舵角が制御される構成であり、その際、ステアリングホイールによる操舵角を、操舵角補正装置により自動的に補正した転舵角にて、左右の前輪が転舵されるように構成されている。また、車両には電子制御装置が設けられており、電子制御装置には車速を示す信号、ヨーレートを示す信号、車体の横加速度を示す信号、ステアリングホイールの操舵角を示す信号などが入力される。 Generally, when a vehicle turns, the behavior of the vehicle may be in an oversteer state due to excessive steering of the steering wheel or slipping of the road surface. A technique for suppressing such oversteer of a vehicle is described in Patent Document 1. The vehicle described in Patent Document 1 has a configuration in which the turning angle of the left and right front wheels is controlled in accordance with the rotation operation of the steering wheel. At that time, the steering angle by the steering wheel is automatically adjusted by the steering angle correction device. The left and right front wheels are steered at the automatically corrected turning angle. Further, the vehicle is provided with an electronic control device, and a signal indicating the vehicle speed, a signal indicating the yaw rate, a signal indicating the lateral acceleration of the vehicle body, a signal indicating the steering angle of the steering wheel, etc. are input to the electronic control device. .
そして、ステアリングホイールの操舵角が所定値以上である場合は、車速および車体の横加速度等の信号から車体のヨーレート、つまり目標ヨーレートが求められる。そして、ヨーレートセンサにより求められる実ヨーレートと目標ヨーレートとが比較され、実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけるように、実際の転舵角を自動的に低減する制御をおこなうことで、車両のオーバーステアを抑制する。また、車輪の転舵角を自動的に低減する制御をおこなっているときに、運転者がステアリングホイールを戻す操作、つまり、カウンターステアをおこなった場合は、車輪の操舵角を自動的に低減する制御の制御量を削減することが記載されている。なお、車両の旋回走行時におけるヨーレートを制御する挙動制御装置は、特許文献2にも記載されている。
When the steering angle of the steering wheel is equal to or greater than a predetermined value, the yaw rate of the vehicle body, that is, the target yaw rate is obtained from signals such as the vehicle speed and the lateral acceleration of the vehicle body. Then, the actual yaw rate required by the yaw rate sensor is compared with the target yaw rate, and the actual steered angle is automatically reduced so that the actual yaw rate approaches the target yaw rate, thereby suppressing vehicle oversteer. To do. In addition, when control is performed to automatically reduce the turning angle of the wheel, if the driver performs an operation to return the steering wheel, that is, counter-steering, the steering angle of the wheel is automatically reduced. It is described that the control amount of control is reduced. A behavior control apparatus that controls the yaw rate when the vehicle is turning is also described in
しかしながら、特許文献1に記載されている挙動制御装置においては、外乱が発生したときの車両状態を修正するために、運転者がカウンターステアをおこなったときに、そのステアリングホイールの操舵角の減少に併せて、車輪の転舵角を制御する制御量が低減されると、運転者に違和感を与える虞があった。 However, in the behavior control device described in Patent Document 1, when the driver performs counter-steering in order to correct the vehicle state when a disturbance occurs, the steering angle of the steering wheel is reduced. In addition, if the control amount for controlling the turning angle of the wheels is reduced, there is a possibility that the driver may feel uncomfortable.
この発明は上記事情を背景としてなされたものであって、実ヨーレートを目標ヨーレートに近づける制御をおこなう際に、車両の挙動に運転者が違和感を持つことを回避できる、挙動制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and provides a behavior control device capable of avoiding the driver from feeling uncomfortable with the behavior of the vehicle when performing control to bring the actual yaw rate close to the target yaw rate. It is an object.
上記目的を達成するため請求項1の発明は、車両の運転者により操作されるステアリング装置の操舵角を求め、前記車両が旋回走行する際の目標ヨーレートを前記操舵角に基づいて求め、前記車両が旋回走行する際の実ヨーレートを前記目標ヨーレートに近づけるように、前記車両の車輪の転舵角を制御する挙動制御装置において、前記車両が旋回走行する際に外乱で発生した前記車両の挙動変化を修正するために、前記操舵角を減少させる方向に前記ステアリング装置を戻すカウンターステアがおこなわれたか否かを判断するカウンターステア判断手段と、このカウンターステア判断手段により前記ステアリング装置を戻すカウンターステアがおこなわれたと判断された場合は、その判断時点以前に求められていた目標ヨーレートを選択するヨーレート選択手段とを備えていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 obtains a steering angle of a steering device operated by a driver of a vehicle, obtains a target yaw rate when the vehicle turns, based on the steering angle, In the behavior control device for controlling the turning angle of the wheels of the vehicle so that the actual yaw rate when the vehicle is turning is close to the target yaw rate, the behavior change of the vehicle caused by disturbance when the vehicle is turning Counter steer determining means for determining whether or not counter steer for returning the steering device in the direction of decreasing the steering angle has been performed, and counter steer for returning the steering device by the counter steer determining means. If it is determined that it has been performed, select the target yaw rate that was required before that time. And it is characterized in that it comprises a yaw rate selection means.
請求項1の発明によれば、車両が旋回走行している際に外乱で発生した車両の挙動変化を修正するために、操舵角を減少させる方向にステアリング装置を戻すカウンターステアがおこなわれた場合は、その判断時点以前に求められていた目標ヨーレートを選択し、実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけるように、車輪の転舵角を制御することができる。したがって、外乱による操舵角の変化を用いて目標ヨーレートが求められることを防止でき、運転者の違和感を回避できる。 According to the first aspect of the invention, in order to correct the change in the behavior of the vehicle caused by the disturbance when the vehicle is turning, the counter steer is performed to return the steering device in the direction of decreasing the steering angle. Can select the target yaw rate obtained before the determination time, and can control the turning angle of the wheels so that the actual yaw rate approaches the target yaw rate. Therefore, it is possible to prevent the target yaw rate from being obtained using the change in the steering angle due to the disturbance, and it is possible to avoid the driver's uncomfortable feeling.
つぎに、この発明の制御を実行可能な車両の構成例を、図2に基づいて説明する。図2に示された車両Aは、車輪、具体的には、左前輪1および右前輪2および左後輪3および右後輪4を有している。また、左前輪1のホイールには、その左前輪1を駆動する電動モータ5が取り付けられており、右前輪2のホイールには、その右前輪2を駆動する電動モータ6が取り付けられており、左後輪3のホイールには、その左後輪3を駆動する電動モータ7が取り付けられており、右後輪4のホイールには、その右後輪4を駆動する電動モータ8が取り付けられている。つまり、4個の車輪はいずれもインホイールモータ型の車輪である。車両Aの車体には蓄電装置(図示せず)が搭載されており、蓄電装置から各電動モータに電力を供給して力行制御することができる。これとは逆に、車両Aの惰力走行時に各電動モータで発電をおこない、その電力を蓄電装置に充電することもできる。前記蓄電装置としては、充電及び放電をおこなうことのできる二次電池、より具体的にはバッテリまたキャパシタを用いることができる。上記の車両Aは、左右の車輪同士の間、または前輪と後輪との間で発生する駆動力配分を制御可能な四輪駆動車である。
Next, a configuration example of a vehicle capable of executing the control of the present invention will be described with reference to FIG. The vehicle A shown in FIG. 2 has wheels, specifically, a left front wheel 1, a right
また、左前輪1および右前輪2はサスペンション(図示せず)により支持されており、転舵角を変更可能に構成されている。その左前輪1および右前輪2の転舵角を制御するための舵角制御装置12が設けられている。さらに図3に示すようにステアリングホイール20が設けられており、そのステアリングホイール20が舵角制御装置12に動力伝達可能に接続されている。ステアリングホイール20は運転者により操作されて回転軸を中心として所定角度範囲内で回転可能である。この舵角制御装置12は、ステアリングホイール20の回転力を、前輪の転舵力に変換する機構である。これにより、ステアリングホイール20の操作力が左前輪1および右前輪2に伝達されて、各車輪の転舵角が変更される。また、舵角制御装置12により、左前輪1および右前輪2の転舵角と、ステアリングホイール20の操作量から求められる操舵角とを一致させる制御、または異ならせる制御をおこなうことができる。この舵角制御装置12としては、例えば電動モータまたは油圧シリンダなどのアクチュエータを有するものが用いられる。なお、この種の舵角制御装置12については、例えば、特開平6−336172号公報、特開平5−24553号公報などに記載されているように公知であるため、その具体的な図示および説明を省略する。
Further, the left front wheel 1 and the right
さらに、舵角制御装置12を制御する車両用電子制御装置(ECU)9が設けられているとともに、各電動モータを制御するモータ用電子制御装置(ECU)10が設けられている。この車両用電子制御装置9には、ステアリングホイール20の操作量を検知する操舵角センサの信号、ステアリングホイール20に加えられる操作力(トルク)を検知するトルクセンサの信号、車両Aの前後方向の加速度および横方向の加速度、および車両Aの重心周りにおけるヨーレートを検出するセンサ13の信号、車速を検知するセンサの信号、アクセル開度を検知するセンサの信号などが入力される。さらに、車両Aにはナビゲーションシステム14が搭載されている。このナビゲーションシステム14は、車両Aの現在位置を検知し、かつ、車両Aの目的地を入力し、かつ、車両Aの走行予定経路を検索する操作をおこなうことができる装置である。このナビゲーションシステム14をコントロールする電子制御装置と、車両用電子制御装置9との間で信号の授受がおこなわれ、モータ用電子制御装置10と車両用電子制御装置9との間で信号の授受がおこなわれる構成である。
Furthermore, a vehicle electronic control unit (ECU) 9 for controlling the steering
つぎに、図2に示された車両Aで実行される制御例を説明する。まず、車速およびアクセル開度に基づいて、車両Aにおける目標駆動力が求められ、その目標駆動力に基づいて、各電動モータのトルクおよび回転数が制御される。また、車両Aの走行中に、ステアリングホイール20の操作量から操舵角が求められ、その操舵角に基づいて、左前輪1および右前輪2の転舵角が制御される。これにより、車両Aが直進走行および旋回走行をおこなうことができる。さらに、この実施例では、車両Aの走行中に、車両Aの実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけるために、ステアリングホイール20の操作量に対応する操舵角と、前輪の操舵角とを一致または異ならせる制御をおこなうことができる。
Next, a control example executed by the vehicle A shown in FIG. 2 will be described. First, the target driving force in the vehicle A is obtained based on the vehicle speed and the accelerator opening, and the torque and the rotational speed of each electric motor are controlled based on the target driving force. Further, during traveling of the vehicle A, the steering angle is obtained from the operation amount of the
つぎに、車両Aの走行中、具体的には旋回走行中におこなわれる制御例を、図1のフローチャートに基づいて説明する。まず、規範(目標)ヨーレートγrefが、数式(1)に基づいて演算される(ステップS1)。
γref=[V/{(1+KhrefV2)L}](θ/n) ・・・(1)
ここで、Vは車速であり、Khrefは目標スタビリティファクタであり、Lはホイルベースである。この目標スタビリティファクタは、車両Aの旋回時における挙動を、オーバーステアまたはニュートラルステアまたはアンダーステアなどのステア特性とするための値である。
Next, an example of control performed during traveling of the vehicle A, specifically, during turning traveling will be described based on the flowchart of FIG. First, the norm (target) yaw rate γref is calculated based on Equation (1) (step S1).
γref = [V / {(1 + KhrefV 2 ) L}] (θ / n) (1)
Here, V is the vehicle speed, Khref is the target stability factor, and L is the foil base. This target stability factor is a value for setting the behavior of the vehicle A when turning to a steer characteristic such as oversteer, neutral steer, or understeer.
また、車両Aの旋回走行中に外乱(例えば後輪の横滑り)が発生してオーバーステア特性が強められた時、車両Aの挙動を修正するために運転者がカウンターステアをおこなったか否かが判定される(ステップS2)。ここで、カウンターステアとは、ステアリングホイール20が左右いずれかの向きに操舵されている状態から、そのステアリングホイール20の操舵角を減少させる向きで回転する操作である。このステップS2では、運転者のステアリングホイール20の操作状態および車両Aの状態を総合的に判断する。このステップS2の判断にあたり、図3および図4に示すテーブルを用いる。
Whether or not the driver has performed a counter-steer to correct the behavior of the vehicle A when disturbance (for example, rear-slip of the rear wheel) occurs during the turning of the vehicle A and the oversteer characteristic is strengthened. It is determined (step S2). Here, the counter steer is an operation of rotating in a direction to reduce the steering angle of the
具体的には、図3のテーブルを用いて、θ×Gyの値と、θ×dθ/dtの値とに基づいて、ステアリングホイール20の状態を判定する。ここで、θは、ステアリングホイール20の操作量から求められる操舵角(以下、ステアリングホイール20の操舵角と記す)であり、Gyは、車両の横加速度であり、dθ/dtは、ステアリングホイール20の操舵角の時間微分値である。なお、ステアリングホイール20の操舵角とは、中立位置を基準とする回転角であり、図3では、ステアリングホイール20が左方向に回転されている場合の操舵角が例示されている。そして、θ×Gyが零度を越え、かつ、θ×dθ/dtが零度を越えている場合は、ステアリングホイール20の左方向への操舵角が増加中(切り増し)である(ケース1)と判定する。また、θ×Gyが零度を越え、かつ、θ×dθ/dtが零度以下である場合は、ステアリングホイール20が切り戻しされている(ケース2)と判定する。この切り戻しとは、切り増しされたステアリングホイール20が、中立位置に向けて戻されていることを意味する。
Specifically, the state of the
これに対して、θ×Gyが零度以下であり、かつ、θ×dθ/dtが零度を越えている場合は、ステアリングホイール20の切り返し(ケース3)と判定する。ここで、切り返しとは、前記切り戻しによりステアリングホイール20が、中立位置を通過して右方向に操舵されたことを意味する。さらに、θ×Gyが零度以下であり、かつ、θ×dθ/dtが零度以下である場合は、カウンター戻し(ケース4)と判定する。ここで、カウンター戻しとは、右方向に切り返されたステアリングホイール20が、中立位置に向けて左方向に回転されていることである。
On the other hand, when θ × Gy is equal to or less than zero degrees and θ × dθ / dt exceeds zero degrees, it is determined that the
また、図4のテーブルでは、yaw×dβ/dtの値に基づいて、車両Aの状態(ステア特性)を判定する。ここで、yawはヨーレートであり、dβ/dtは、スリップ角βの時間微分値である。ここで、スリップ角βとは、車両Aが直進する時における幅方向の中心線Xと、車両Aが旋回する時における幅方向の中心線Yとのなす鋭角側の角度である。そして、yaw×dβ/dtが零度以上である場合は、ヨーレートが増加し、かつ、スリップ角βが減少していると判定する。これは、車両Aがアンダーステア(US)傾向で旋回することを意味する。これに対して、yaw×dβ/dtが零度未満である場合は、ヨーレートが増加し、スリップ角βが増加していると判定する。これは、車両Aがオーバーステア(OS)傾向で旋回することを意味する。 In the table of FIG. 4, the state (steer characteristic) of the vehicle A is determined based on the value of yaw × dβ / dt. Here, yaw is the yaw rate, and dβ / dt is the time differential value of the slip angle β. Here, the slip angle β is an acute angle formed by the center line X in the width direction when the vehicle A travels straight and the center line Y in the width direction when the vehicle A turns. If yaw × dβ / dt is equal to or greater than zero degrees, it is determined that the yaw rate has increased and the slip angle β has decreased. This means that the vehicle A turns with an understeer (US) tendency. On the other hand, when yaw × dβ / dt is less than zero degrees, it is determined that the yaw rate has increased and the slip angle β has increased. This means that the vehicle A turns with an oversteer (OS) tendency.
前記のステップS2についで、ステアリングホイール20がカウンターステア状態(カウンターステア実施中)であるか否かが判断される(ステップS3)。ここでは、図3のテーブルにおいて、ケース2またはケース3またはケース4のいずれかであると判定され、かつ、図4のテーブルにおいて、yaw×dβ/dtが零未満であると判定されると、ステップS3で肯定的に判定され、これ以外の条件ではステップS3で否定的に判断される。
Following the step S2, it is determined whether or not the
ステップS3で肯定的に判断された場合は、この制御ルーチンを前回実行したときに、ステップS3で肯定的に判断されたか否かが判断される(ステップS4)。このステップS4で否定的に判断された場合は、制御ルーチンの今回実行時にステップS1で求められた目標ヨーレートを保存(記憶)し(ステップS11)、ステップS5に進む。このステップS5では、実ヨーレートを制御するための目標ヨーレートとして、ステップS11で保存された目標ヨーレートを選択し、この制御ルーチンを終了する。これに対して、ステップS4で肯定的に判断された場合もステップS5に進む。 If a positive determination is made in step S3, it is determined whether or not a positive determination was made in step S3 when this control routine was executed last time (step S4). If a negative determination is made in step S4, the target yaw rate obtained in step S1 during the current execution of the control routine is saved (stored) (step S11), and the process proceeds to step S5. In step S5, the target yaw rate stored in step S11 is selected as the target yaw rate for controlling the actual yaw rate, and this control routine is terminated. In contrast, if the determination in step S4 is affirmative, the process proceeds to step S5.
一方、前記ステップS3で否定的に判断された場合は、この制御ルーチンを前回実行したときに、ステップS3で肯定的に判断されたか否かが判断される(ステップS21)。このステップS21で否定的に判断された場合は、この制御ルーチンを終了し、ステップS21で肯定的に判断された場合は、ステップS1で用いた数式(1)により目標ヨーレートを求め(ステップS22)、この制御ルーチンを終了する。そして、この実施例では、実ヨーレイトを、ステップS5またはステップS22で求められた目標ヨーレートに近づけるように、舵角制御装置12により前輪の転舵角が制御される。なお、図3および図4のテーブルでは車両Aが左旋回する例が示されているが、車両Aが右旋回する場合も図1の制御を実行できる。この場合は、図3および図4のテーブルで説明したステアリングホイール20の操舵方向は、右と左とが逆になる。
On the other hand, if a negative determination is made in step S3, it is determined whether or not a positive determination was made in step S3 when this control routine was executed last time (step S21). If a negative determination is made in step S21, the control routine is terminated. If a positive determination is made in step S21, the target yaw rate is obtained from the equation (1) used in step S1 (step S22). This control routine is terminated. In this embodiment, the steering angle of the front wheels is controlled by the steering
また、図1の制御例では、車両Aが旋回走行しているときに、外乱によって車両Aのオーバーステア特性が強められ、その挙動を修正しようとして運転者がステアリングホイール20をカウンターステアした場合は、その時点以前のルーチンで求められていた目標ヨーレートを用いて、実ヨーレートが制御がされる。なお、前記「その時点以前」には、その時点自体も含まれる。したがって、外乱によるステアリングホイール20の操舵角の変化が、目標ヨーレートの算出データとして用いられることを防止でき、運転者の違和感を回避することができる。
In the control example of FIG. 1, when the vehicle A is turning, the oversteer characteristic of the vehicle A is strengthened by disturbance, and the driver counter-steers the
つぎに、図1の制御例を実行可能な車両の構成例を図5に基づいて説明する。図5において、図1の構成と同じ構成部分については、図1と同じ符号を付してある。図5の車両Bは、エンジン15に変速機16が動力伝達可能に接続され、その変速機16には、プロペラシャフト17を介在させてデファレンシャル18が動力伝達可能に接続されている。このデファレンシャル18に左後輪3および右後輪4が接続されている。このデファレンシャル18は、左後輪3および右後輪4に伝達する動力の分配比を制御可能に構成されている。ここで、左右の車輪、または前後輪に伝達するトルク配分を制御可能なデファレンシャルは、例えば、特開平5−301573号公報、特開平6−92157号公報などに記載されているように公知であるため、その構成の図示および説明を省略する。
Next, a configuration example of a vehicle capable of executing the control example of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In a vehicle B in FIG. 5, a
また、デファレンシャル18から左右の後輪に伝達されるトルクの配分を制御するデフ用電子制御装置19が設けられており、そのデフ用電子制御装置19と車両用電子制御装置9との間で信号の授受がおこなわれる構成である。このように、図5に示された車両Bは、左右の後輪に伝達するトルク配分を制御することの可能な二輪駆動車である。この図5に示された車両Bにおいても、図1の制御例を実行可能である。
Also, a differential
ここで、図1に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS3が、この発明のカウンターステア判断手段に相当し、ステップS4およびステップS11およびステップS5が、この発明のヨーレート選択手段に相当する。また、ステアリングホイール20が、この発明のステアリング装置に相当し、左前輪1および右前輪2が、この発明の車輪(操舵輪)に相当する。
Here, the correspondence between the functional means shown in FIG. 1 and the configuration of the present invention will be described. Step S3 corresponds to the counter steer determination means of the present invention, and step S4, step S11 and step S5 are This corresponds to the yaw rate selection means of the present invention. The
1…左前輪、 2…右前輪、 20…ステアリングホイール、 A,B…車両。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Left front wheel, 2 ... Right front wheel, 20 ... Steering wheel, A, B ... Vehicle.
Claims (1)
前記車両が旋回走行する際に外乱で発生した前記車両の挙動変化を修正するために、前記操舵角を減少させる方向に前記ステアリング装置を戻すカウンターステアがおこなわれたか否かを判断するカウンターステア判断手段と、
このカウンターステア判断手段により前記ステアリング装置を戻すカウンターステアがおこなわれたと判断された場合は、その判断時点以前に求められていた目標ヨーレートを選択するヨーレート選択手段と
を備えていることを特徴とする挙動制御装置。 A steering angle of a steering device operated by a driver of the vehicle is obtained, a target yaw rate when the vehicle is turning is obtained based on the steering angle, and an actual yaw rate when the vehicle is turning is set as the target yaw rate. In the behavior control device that controls the turning angle of the wheel of the vehicle so as to approach,
Counter steer determination for determining whether or not a counter steer for returning the steering device in a direction to decrease the steering angle has been performed in order to correct a change in behavior of the vehicle caused by disturbance when the vehicle is turning. Means,
When it is determined that the counter steer returning the steering device has been performed by the counter steer determination unit, the counter steer determination unit includes a yaw rate selection unit that selects a target yaw rate obtained before the determination point. Behavior control device.
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