JP2004142617A

JP2004142617A - Steering angle control device for vehicle

Info

Publication number: JP2004142617A
Application number: JP2002310078A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Taneda; 種田　友明; Yoshiki Yasuno; 安野　芳樹
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: JP4186585B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a front and rear wheels steering control device capable of stably controlling vehicle behaviors without giving uncomfortable feeling to drivers even if the rear wheel steering angle reaches a limiting upper limit, in a steering angle control device for vehicle which is provided with a front wheel auxiliary steering angle giving means and a rear wheel auxiliary angle giving means. <P>SOLUTION: The steering angle control device for vehicle is provided with a front wheel auxiliary steering angle rate-of-change calculating part for calculating the rate-of-change of given steering angle to the front wheel auxiliary steering angle, a rear wheel auxiliary steering angle limiting upper limit determination part for determining whether or not the applied steering angle of the rear auxiliary steering angle giving means reaches the limiting upper limit, and a front wheel auxiliary steering angle correction part for correcting the calculated front wheel auxiliary steering angle and outputting it to the front wheel auxiliary steering angle giving means in a front and rear wheel auxiliary steering angle control means. The front wheel auxiliary steering angle correction part outputs the value corrected to the front wheel auxiliary steering angle which becomes a predetermined rate-of-change when the rear wheel auxiliary steering angle reaches the limiting upper limit and the absolute value of the rate-of-change of a front wheel steering angel command value is larger than the predetermined rate-of-change. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪への操舵入力時等に前輪及び後輪に補助舵角を与える前後輪操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば特開平５−１０５１０２号公報に開示された前後輪共に補助操舵を行う技術が提案されている。この従来技術では、検出されたハンドル操舵角に基づくフィードフォワード項と検出されたヨーレイトに基づくフィードバック項との加算値により前後輪に補助舵角を与えるよう構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の前後輪操舵制御装置にあっては、通常は前輪操舵と後輪操舵を用いることで、目標値としてヨーレイトと横速度を取ることが可能であるが、後輪操舵角が制御上限に達した場合は、制御可能な舵角が前輪のみとなるため、前輪操舵角目標値が急変して運転者に違和感を与える可能性がある。
【０００４】
本発明は、上述の課題に鑑み、前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段を備えた車両用舵角制御装置において、後輪操舵角が制御上限に達したとしても、運転者に違和感を与えることなく車両の挙動を安定に制御可能な車両用舵角制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前輪に補助舵角を付与する前輪補助舵角付与手段と、後輪に補助舵角を付与する後輪補助舵角付与手段と、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて車両モデルから前輪補助舵角及び後輪補助舵角を算出し、前記前輪補助舵角付与手段及び前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力する前後輪補助舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記前後輪補助舵角制御手段に、前記前輪補助舵角への付与舵角の変化率を算出する前輪補助舵角変化率算出部と、前記後輪補助舵角付与手段の付与舵角が制限上限に達したかどうかを判断する後輪補助舵角制限上限判断部と、算出された前輪補助舵角を補正し、前記前輪補助舵角付与手段に出力する前輪補助舵角補正部を設け、前記前輪補助舵角補正部は、後輪補助舵角が制限上限に達し、かつ、前輪操舵角指令値の変化率の絶対値が所定の変化率よりも大きいときは、前記所定の変化率となる前輪補助舵角に補正した値を出力することで、上記課題を解決するに至った。
【０００６】
【発明の作用】
本願発明にあっては、後輪補助舵角が制限上限に達したときは、前輪操舵角指令値の変化率が所定の変化率となるように前輪補助舵角を与えることで、前輪操舵角目標値が急変したとしても運転者に違和感を与えることなく安定した操舵制御を達成することができる。尚、所定の変化率とは、運転者に違和感を与えることがない変化率であり、予め実験等によって求めた値でも良いし、車両の走行状態に応じて設定する値でも良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用操舵制御装置の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０００８】
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例における基本構成を示す全体システム図である。
実施例の車両用操舵制御装置が適用される車両の前輪１Ｌ，１Ｒには、ハンドル２への操舵入力に基づき左右の前輪操舵機構３Ｌ，３Ｒを介して前輪１Ｌ，１Ｒを操舵するステアリングユニット４が設けられている。更に、前輪操舵アクチュエータ３７としてステアリングユニット４のラックチューブ（車体５に弾性体６を介して支持）をストロークさせることで前輪１Ｌ，１Ｒに補助舵角を与える前輪側油圧シリンダ７が設けられている。また、後輪操舵アクチュエータ３８として、後輪８Ｌ，８Ｒには、左右の後輪操舵機構９Ｌ，９Ｒを介して後輪８Ｌ，８Ｒに補助舵角を与える後輪側油圧シリンダ１０が設けられている。
【０００９】
前輪側油圧シリンダ７及び後輪側油圧シリンダ１０は、共通の油圧源ユニット１１を油圧源としている。この油圧源ユニット１１から前輪側フェールセーフバルブ１２及び前輪側サーボバルブ１３を介して制御圧を与えることで前輪側油圧シリンダ７が駆動する。また、油圧源ユニット１１から後輪側フェールセーフバルブ１４及び後輪側サーボバルブ１５を介して制御圧を与えることで後輪側油圧シリンダ１０が駆動する。尚、油圧源ユニット１１には、エンジン１６により駆動される油圧ポンプ１１ａ，アンロードバルブ１１ｂ，圧力スイッチ１１ｃ，アキュムレータ１１ｄ，リザーバ１１ｅから構成され、一定圧の作動油を供給する。
【００１０】
前輪側フェールセーフバルブ１２及び後輪側フェールセーフバルブ１４は、操舵制御コントローラ３０の指令に基づいてＯＮ／ＯＦＦの２位置が切り換えられる。また、前輪側サーボバルブ１３及び後輪側サーボバルブ１５は、操舵制御コントローラ３０からサーボアンプ１８，１９を介した指令に基づいて右操舵，保持，左操舵の３位置が切り換え制御される。
【００１１】
操舵制御コントローラ３０には、車両の実車速Ｖを検出する車速センサ２０（車速検出手段に相当），パルスエンコーダ等を用いて運転者の操舵角度θを検出する操舵角センサ２１（ハンドル操舵角検出手段に相当），エンジン回転数センサ２３，前輪側変位センサ２４，後輪側変位センサ２５，ニュートラルスイッチ２６，クラッチスイッチ２７，ストップランプスイッチ２８からの検出信号が入力される。
【００１２】
図２は操舵制御コントローラ３０の構成を表すブロック図である。操舵制御コントローラ３０は、目標値生成部３１、目標出力値生成部３２、前輪操舵コントローラ３４及び後輪操舵コントローラ３５から構成されている。
【００１３】
目標値生成部３１は、図３の目標値生成部３１の構成を表すブロック図に示すように、車両モデル演算部３１１と目標値演算部３１２から構成されている。
車両モデル演算部３１１は、操舵角度θと車体速Ｖから２輪モデルを用いて車両パラメータを演算する。車両パラメータの演算については後で詳細に説明する。
目標値演算部３１２は、操舵角度θ、車体速Ｖ及び車両パラメータから、車両の目標ヨーレイトψ’^＊と目標横速度Ｖ^＊ｙを決定する。
【００１４】
目標出力値生成部３２は、図４の目標出力値生成部３２の構成を表すブロック図に示すように、目標後輪舵角演算部３２１，目標前輪舵角演算部３２２，後輪飽和時目標前輪舵角演算部３２３，後輪舵角飽和判断部３２４，目標前後輪舵角切換部３２５，及び目標前輪舵角補正部３２６から構成されている。
【００１５】
目標後輪舵角演算部３２１は、車両の目標ヨーレイトψ’^＊と目標横速度Ｖ^＊ｙから目標後輪舵角δ^＊を決定する。
目標前輪舵角演算部３２２は、車両の目標ヨーレイトψ’^＊，目標横速度Ｖ^＊ｙから目標前輪舵角θ^＊を決定する。
後輪飽和時目標前輪舵角演算部３２３は、車両の目標ヨーレイトψ’^＊、目標横速度Ｖ^＊ｙ、及び飽和時後輪舵角δ^＊ _ｍａｘから後輪舵角飽和時目標前輪舵角θ^＊ _δ _ｍａｘを決定する。
後輪舵角飽和判断部３２４は、目標後輪舵角δ^＊から後輪舵角が飽和しているかどうかの飽和判断フラグｆ_δ _ｍａｘを決定する。
【００１６】
目標前後輪舵角切換部３２５は、飽和判断フラグｆ_δ _ｍａｘ、飽和時後輪舵角δ^＊ _ｍａｘ、目標後輪舵角δ^＊、目標前輪舵角θ^＊、及び後輪舵角飽和時目標前輪舵角θ^＊ _δ _ｍａｘから切換後目標前輪舵角θ’^＊及び補正後目標後輪舵角δ^＊ _ｌｉｍを決定する。
【００１７】
目標前輪舵角補正部３２６は、飽和判断フラグｆ_δ _ｍａｘ及び切換後目標前輪舵角θ’^＊から補正後目標前輪舵角θ^＊ _ｌｉｍを決定する。
【００１８】
前輪操舵コントローラ３４は、前輪の実舵角が補正後目標前輪舵角θ^＊ _ｌｉｍと一致するように前輪操舵アクチュエータ３７を制御する。
【００１９】
後輪操舵コントローラ３５は、後輪の実舵角が補正後目標前輪舵角δ^＊ _ｌｉｍと一致するように後輪操舵アクチュエータ３８を制御する。
【００２０】
〔車両モデル演算部３１１における車両モデル演算〕
車両モデル演算部３１１は、以下に示す車両モデルから、車両パラメータを演算する。
一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨーレイトと横速度は、下記式１で表せる。
（式１）

ここで、

（式２）

である。
【００２１】
状態方程式より前輪操舵に対するヨーレイト、横速度の伝達関数を求めると、下記式（３）及び式（４）で表される。
（式３）

（式４）

となる。

【００２２】
ヨーレイト伝達関数は、式３より下記式（５）と表される。
（式５）

ここで、
（式６）

【００２３】
同様に横速度伝達関数は、式（４）より下記式（７）と表される。
（式７）

ここで、
（式８）

【００２４】
以上から、車両パラメータ

が求められる。
【００２５】
〔目標値演算部３１２における目標値演算〕
目標値演算部３１２における車速、車両パラメータと後述する目標値パラメータから目標ヨーレイトと目標横速度を求める。
【００２６】
目標ヨーレイトは、式５から下記式９により表される。
（式９）

【００２７】
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）

【００２８】
ここで、目標ヨーレイトのパラメータは、下記式１１で表される。
（式１１）

ただし、ｙｒａｔｅ＿ｇａｉｎ＿ｍａｐ，ｙｒａｔｅ＿ｏｍｅｇｎ＿ｍａｐ，ｙｒａｔｅ＿ｚｅｔａ＿ｍａｐ，ｙｒａｔｅ＿ｚｅｒｏ＿ｍａｐはそれぞれ図１１，図１２，図１３及び図１４に示す車速に応じて設定されたマップから算出されるチューニングパラメータである。
【００２９】
また、目標横速度のパラメータは、下記式１２で表される。
（式１２）

ただし、ｖｙ＿ｇａｉｎ＿ｍａｐ，ｖｙ＿ｏｍｅｇｎ＿ｍａｐ，ｖｙ＿ｚｅｔａ＿ｍａｐ，ｖｙ＿ｚｅｒｏ＿ｍａｐはそれぞれ図１５，図１６，図１７及び図１８に示す車速に応じて設定されたマップから算出されるチューニングパラメータである。
【００３０】
〔目標出力値生成部３２における目標操舵角演算〕
（目標後輪舵角演算部３２１における目標後輪舵角演算）
目標ヨーレイト，目標横速度から目標後輪舵角δ^＊を算出する。ここで、式１の２輪モデルから、下記式１３を得る。
（式１３）

このモデルから下記式１４を得る。
（式１４）

よって、目標後輪舵角δ^＊は、下記式１５により表される。
（式１５）

【００３１】
ただし、一般に後輪舵角には操舵角度に制限があるため、補正後目標後輪舵角を下記式により上限付きの値として下記式１６から得られる値とする。
（式１６）

ここで、δ^＊ _ｌｉｍは、後輪最大操舵角とする。
【００３２】
（後輪舵角飽和判断部３２４における後輪舵角飽和判断）
（式１７）

【００３３】
（目標前輪舵角演算部３２２における目標前輪舵角演算）
目標ヨーレイト、横速度から目標前輪舵角θ^＊を算出すると、下記式（１８）により表される。
（式１８）

【００３４】
（後輪飽和時目標前輪舵角演算部３２３における後輪飽和時目標前輪舵角演算）
飽和判断フラグｆ_δ _ｍａｘ＝１の場合は、後輪舵角の飽和により制御可能な目標値が１つになるため、目標値をヨーレイトのみとすると飽和時後輪舵角δ^＊ _ｍａｘから後輪舵角飽和時目標前輪舵角θ^＊ _δ _ｍａｘは下記式１９により表される（請求項２に対応）。
（式１９）

【００３５】
（目標前輪舵角補正部３２６における前輪舵角補正処理）
目標後輪舵角δ^＊が飽和した場合、車両運動の目標値がヨーレイト及び横速度からヨーレイトのみに制限されるため、目標値の変更により目標前輪舵角θ^＊が急変する場合がある。目標前輪舵角の急変による車両挙動の急変を抑えるため、後輪舵角飽和時（ｆ_δ _ｍａｘ＝１）には目標前輪舵角の変化率Δθ^＊に対して下記式２０に示す変化率リミットを施す（請求項１に対応）。
（式２０）

ここで、Δθ^＊ _ｍａｘは変化率の制限値である。この変化率を越えない目標前輪舵角を算出し、前輪操舵コントローラ３４に指令信号を出力する。
【００３６】
図５は目標出力生成部の制御内容を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、目標ヨーレイトψ’^＊及び目標横速度Ｖ^＊ｙを読み込む。
ステップＳ２では、目標後輪舵角δ^＊を演算する。
ステップＳ３では、目標前輪舵角演算θ^＊を行う。
ステップＳ４では、後輪舵角飽和時目標後輪舵角θ^＊ _δ _ｍａｘを演算する。
ステップＳ５では、後輪舵角が飽和したかどうかを判断し、飽和したときはｆ_δ _ｍａｘ＝１にセットしてステップＳ６に進み、それ以外はステップＳ８に進む。
ステップＳ６では、目標前後輪舵角の切り換え演算を行う。
ステップＳ７では、目標前輪舵角補正処理を行う。
ステップＳ８では、目標前輪舵角及び目標後輪舵角を出力する。
ステップＳ９では、操舵制御を実行する。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態では、後輪舵角制御量が飽和した場合、目標ヨーレイトのみを用いて目標前輪操舵量を演算し、更に、前輪の補助操舵量の変化率にリミッタをかけることで滑らかに制御可能となり、目標運動量が変化しても前輪が急変することがなく滑らかに制御され、運転者に違和感を与えることがない。
【００３８】
図６〜図１０は上記構成に基づいたシミュレーション結果を表す図である。
車速１２０ｋｍ／ｈ、操舵角を図６に示すように±１００ｄｅｇ、０．５Ｈｚで与えた場合、目標ヨーレイトは図７に示すようになる。また、図８の目標後輪舵角のグラフにおいて（ａ）で示した領域は後輪舵角が飽和している。その場合、図９の目標前輪舵角に示すように、目標前輪舵角には変化率リミッタが施されており、変化率リミッタが無い場合に比べて舵角が滑らかに変化している（図中（ｂ））。この結果、図１０（ａ）に示すように、発生横Ｇが滑らかに変化しているのがわかる。特に領域Ａと領域Ｂにおいては、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、後輪舵角に制限がある場合は、従来制御では目標値の変更により車両の横加速度の急変が見られるのに対し、本発明の場合は滑らかに変化しており運転者に違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図２】第１実施例における、操舵制御コントローラの構成を表すブロック図である。
【図３】第１実施例における、目標値生成部の構成を表すブロック図である。
【図４】第１実施例における、目標出力値生成部の構成を表すブロック図である。
【図５】第１実施例における、操舵制御の制御内容を表すフローチャートである。
【図６】第１実施例におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図７】第１実施例におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図８】第１実施例におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図９】第１実施例におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図１０】第１実施例におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図１１】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１２】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１３】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１４】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１５】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１６】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１７】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１８】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ　　前輪
２　　ハンドル
３Ｌ，３Ｒ　　前輪操舵機構
４　　ステアリングユニット
５　　車体
６　　弾性体
７　　前輪側油圧シリンダ
８Ｌ，８Ｒ　　後輪
９Ｌ，９Ｒ　　後輪操舵機構
１０　　後輪側油圧シリンダ
１１　　油圧源ユニット
１２　　前輪側フェールセーフバルブ
１３　　前輪側サーボバルブ
１４　　後輪側フェールセーフバルブ
１５　　後輪側サーボバルブ
１６　　エンジン
１８，１９　　サーボアンプ
２０　　車速センサ
２１　　操舵角センサ
２３　　エンジン回転数センサ
２４　　前輪側変位センサ
２５　　後輪側変位センサ
２６　　ニュートラルスイッチ
２７　　クラッチスイッチ
２８　　ストップランプスイッチ
３０　　操舵制御コントローラ
３１　　目標値生成部
３２　　目標出力値生成部
３４　　前輪操舵コントローラ
３５　　後輪操舵コントローラ
３７　　前輪操舵アクチュエータ
３８　　後輪操舵アクチュエータ
３１１　　車両モデル演算部
３１２　　目標値演算部
３２１　　目標後輪舵角演算部
３２２　　目標前輪舵角演算部
３２３　　後輪飽和時目標前輪舵角演算部
３２４　　後輪舵角飽和判断部
３２５　　目標前後輪舵角切換部
３２６　　目標前輪舵角補正部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a front and rear wheel steering control device that applies an auxiliary steering angle to front and rear wheels at the time of steering input to front wheels and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a technique for performing auxiliary steering on both front and rear wheels disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-105102 has been proposed. In this prior art, an auxiliary steering angle is provided to the front and rear wheels by an addition value of a feedforward term based on the detected steering angle of the steering wheel and a feedback term based on the detected yaw rate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described front and rear wheel steering control device, normally, by using front wheel steering and rear wheel steering, it is possible to obtain yaw rate and lateral speed as target values, but the rear wheel steering angle is controlled at the upper control limit. , The controllable steering angle is limited to the front wheels only, and the front wheel steering angle target value may suddenly change, giving the driver an uncomfortable feeling.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a vehicle steering angle control device including a front wheel auxiliary steering angle providing unit and a rear wheel auxiliary steering angle providing unit, even if a rear wheel steering angle reaches a control upper limit, It is an object of the present invention to provide a vehicle steering angle control device capable of stably controlling the behavior of a vehicle without giving a feeling of strangeness to the vehicle.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a steering wheel steering angle detecting means for detecting a steering wheel steering angle, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, a front wheel auxiliary steering angle providing means for providing an auxiliary steering angle to a front wheel, and an auxiliary steering wheel for a rear wheel. A rear wheel assist steering angle providing means for providing an angle, a front wheel assist steering angle and a rear wheel assist steering angle are calculated from a vehicle model based on the detected steering wheel angle and vehicle speed, and the front wheel assist steering angle providing means and A front and rear wheel assist steering angle control device that outputs a command signal to a rear wheel assist steering angle providing device, the front and rear wheel assist steering angle control device includes: A front wheel assist steering angle change rate calculating unit that calculates a change rate of the applied steering angle, and a rear wheel assist steering angle limit upper limit determination that determines whether the applied steering angle of the rear wheel assist steering angle applying unit has reached an upper limit limit. Section and the calculated front wheel assist steering angle A front wheel auxiliary steering angle correction unit that outputs to the front wheel auxiliary steering angle providing unit is provided, and the front wheel auxiliary steering angle correction unit sets the absolute value of the rate of change of the front wheel steering angle command value when the rear wheel auxiliary steering angle reaches the upper limit limit. When the value is larger than the predetermined change rate, the above-mentioned problem has been solved by outputting a value corrected to the front wheel auxiliary steering angle having the predetermined change rate.
[0006]
Effect of the Invention
According to the present invention, when the rear wheel assist steering angle reaches the upper limit limit, the front wheel steering angle is given by giving the front wheel assist steering angle such that the change rate of the front wheel steering angle command value becomes a predetermined change rate. Even if the target value changes suddenly, stable steering control can be achieved without giving the driver an uncomfortable feeling. The predetermined rate of change is a rate of change that does not give the driver an uncomfortable feeling, and may be a value obtained in advance through experiments or the like, or a value set according to the running state of the vehicle.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the vehicle steering control device according to the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.
[0008]
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall system diagram showing a basic configuration in a first embodiment of the present invention.
The front wheel 1L, 1R of the vehicle to which the vehicle steering control device of the embodiment is applied is provided with a steering unit 4 for steering the front wheels 1L, 1R via left and right front wheel steering mechanisms 3L, 3R based on the steering input to the steering wheel 2. Is provided. Further, a front-wheel-side hydraulic cylinder 7 that provides an auxiliary steering angle to the front wheels 1L and 1R by stroking a rack tube (supported on the vehicle body 5 via the elastic body 6) of the steering unit 4 is provided as a front-wheel steering actuator 37. . Further, as the rear wheel steering actuator 38, the

rear wheels

8L and 8R are provided with a rear wheel side hydraulic cylinder 10 for giving an auxiliary steering angle to the

rear wheels

8L and 8R via left and right rear

wheel steering mechanisms

9L and 9R. I have.
[0009]
The front-wheel-side hydraulic cylinder 7 and the rear-wheel-side hydraulic cylinder 10 use a common hydraulic source unit 11 as a hydraulic source. By applying a control pressure from the hydraulic pressure source unit 11 via the front wheel side fail-safe valve 12 and the front wheel side servo valve 13, the front wheel side hydraulic cylinder 7 is driven. In addition, a control pressure is applied from the hydraulic pressure source unit 11 via the rear wheel side fail-safe valve 14 and the rear wheel side servo valve 15 to drive the rear wheel side hydraulic cylinder 10. The hydraulic power source unit 11 is composed of a hydraulic pump 11a driven by the engine 16, an unload valve 11b, a pressure switch 11c, an accumulator 11d, and a reservoir 11e, and supplies hydraulic oil at a constant pressure.
[0010]
The front wheel fail-safe valve 12 and the rear wheel fail-safe valve 14 are switched between two positions, ON / OFF, based on a command from the steering controller 30. The front wheel side servo valve 13 and the rear wheel side servo valve 15 are controlled to switch between three positions of right steering, holding, and left steering based on commands from the steering controller 30 via

servo amplifiers

18 and 19.
[0011]
The steering control controller 30 includes a vehicle speed sensor 20 (corresponding to vehicle speed detection means) for detecting the actual vehicle speed V of the vehicle, a steering angle sensor 21 for detecting the driver's steering angle θ using a pulse encoder or the like (a steering wheel angle detection). Detection signals from the engine speed sensor 23, the front wheel side displacement sensor 24, the rear wheel side displacement sensor 25, the neutral switch 26, the clutch switch 27, and the stop lamp switch 28 are input.
[0012]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the steering control controller 30. The steering controller 30 includes a target value generator 31, a target output value generator 32, a front wheel steering controller 34, and a rear wheel steering controller 35.
[0013]
The target value generation unit 31 includes a vehicle model calculation unit 311 and a target value calculation unit 312 as shown in a block diagram showing the configuration of the target value generation unit 31 in FIG.
The vehicle model calculation unit 311 calculates vehicle parameters from the steering angle θ and the vehicle speed V using a two-wheel model. The calculation of the vehicle parameters will be described later in detail.
The target value calculation unit 312 determines a target yaw rate ψ ′ ^* and a target lateral speed V ^* y of the vehicle from the steering angle θ, the vehicle speed V, and the vehicle parameters.
[0014]
As shown in the block diagram showing the configuration of the target output value generation unit 32 in FIG. 4, the target output value generation unit 32 includes a target rear wheel steering angle calculation unit 321, a target front wheel steering angle calculation unit 322, and a target when the rear wheel is saturated. It comprises a front wheel steering angle calculation section 323, a rear wheel steering angle saturation determination section 324, a target front and rear wheel steering angle switching section 325, and a target front wheel steering angle correction section 326.
[0015]
The target rear wheel steering angle calculation unit 321 determines a target rear wheel steering angle δ ^* from the target yaw rate ψ ′ ^* of the vehicle and the target lateral speed V ^* y.
The target front wheel steering angle calculation unit 322 determines the target front wheel steering angle θ ^* from the target yaw rate ψ ′ ^* and the target lateral speed V ^* y of the vehicle.
The rear-wheel-saturated target front-wheel steering angle calculation unit 323 calculates the rear-wheel steering-angle-saturated target front-wheel steering angle θ from the target yaw rate ψ ′ ^* , the target lateral speed V ^* y, and the saturated rear-wheel steering angle δ ^* _max. ^* Determine _δ _max .
The rear wheel steering angle saturation determining unit 324 determines a saturation determination flag f _δ _{max as} to whether the rear wheel steering angle is saturated from the target rear wheel steering angle δ ^* .
[0016]
The target front / rear wheel steering angle switching unit 325 includes a saturation determination flag f _δ _max , a saturated rear wheel steering angle δ ^* _max , a target rear wheel steering angle δ ^* , a target front wheel steering angle θ ^* , and a rear wheel steering angle saturated target. front wheel steering angle theta ^* _[delta] after switching the target front wheel steering angle from _max theta ^'* and to determine the corrected target rear wheel steering angle [delta] ^* _lim.
[0017]
Target front wheel steering angle correction unit 326 determines a corrected target front wheel steering angle theta ^* _lim from saturation determination flag f _[delta] _max and after switching the target front wheel steering angle theta ^'*.
[0018]
The front wheel steering controller 34 controls the front wheel steering actuator 37 so that the actual steering angle of the front wheels matches the corrected target front wheel steering angle θ ^* _lim .
[0019]
The rear wheel steering controller 35 controls the rear wheel steering actuator 38 such that the actual steering angle of the rear wheel matches the corrected target front wheel steering angle δ ^* _lim .
[0020]
[Vehicle model calculation in vehicle model calculation unit 311]
The vehicle model calculation unit 311 calculates a vehicle parameter from the following vehicle model.
Generally, assuming a two-wheel model, the yaw rate and lateral speed of the vehicle can be expressed by the following equation 1.
(Equation 1)

here,

(Equation 2)

It is.
[0021]
When the transfer functions of the yaw rate and the lateral speed with respect to the front wheel steering are obtained from the state equation, they are expressed by the following equations (3) and (4).
(Equation 3)

(Equation 4)

It becomes.

[0022]
The yaw rate transfer function is expressed by the following equation (5) based on the equation 3.
(Equation 5)

here,
(Equation 6)

[0023]
Similarly, the lateral velocity transfer function is expressed by the following equation (7) from the equation (4).
(Equation 7)

here,
(Equation 8)

[0024]
From the above, vehicle parameters

Is required.
[0025]
[Target Value Calculation in Target Value Calculation Unit 312]
A target yaw rate and a target lateral speed are obtained from the vehicle speed and the vehicle parameters in the target value calculation unit 312 and target value parameters described later.
[0026]
The target yaw rate is expressed by Expression 9 from Expression 5 below.
(Equation 9)

[0027]
The target lateral speed is expressed by Expression 10 from Expression 7 below.
(Equation 10)

[0028]
Here, the parameter of the target yaw rate is expressed by Equation 11 below.
(Equation 11)

However, yrate_gain_map, yrate_omegan_map, yrate_zeta_map, and yrate_zero_map are tuning parameters calculated from maps set according to the vehicle speeds shown in FIGS. 11, 12, 13, and 14, respectively.
[0029]
The parameter of the target lateral speed is represented by the following equation (12).
(Equation 12)

Here, vy_gain_map, vy_engine_map, vy_zeta_map, and vy_zero_map are tuning parameters calculated from maps set according to the vehicle speeds shown in FIGS. 15, 16, 17, and 18, respectively.
[0030]
[Target Steering Angle Calculation in Target Output Value Generation Unit 32]
(Target rear wheel steering angle calculation in target rear wheel steering angle calculation unit 321)
The target rear wheel steering angle δ ^* is calculated from the target yaw rate and the target lateral speed. Here, the following Expression 13 is obtained from the two-wheel model of Expression 1.
(Equation 13)

Equation 14 below is obtained from this model.
(Equation 14)

Therefore, the target rear wheel steering angle δ ^* is represented by the following equation (15).
(Equation 15)

[0031]
However, since the steering angle of the rear wheel steering angle is generally limited, the corrected target rear wheel steering angle is a value obtained from the following equation 16 as a value with an upper limit by the following equation.
(Equation 16)

Here, δ ^* _lim is the rear wheel maximum steering angle.
[0032]
(Rear wheel steering angle saturation determination in rear wheel steering angle saturation determining section 324)
(Equation 17)

[0033]
(Target front wheel steering angle calculation in target front wheel steering angle calculation unit 322)
When the target front wheel steering angle θ ^* is calculated from the target yaw rate and the lateral speed, it is expressed by the following equation (18).
(Equation 18)

[0034]
(Rear wheel saturation target front wheel steering angle calculation by rear wheel saturation target front wheel steering angle calculator 323)
When the saturation determination flag f _δ _max = 1, there is only one controllable target value due to the saturation of the rear wheel steering angle. Therefore, if the target value is only yaw rate, the rear wheel from the saturated rear wheel steering angle δ ^* _{max is calculated} from the rear wheel. target front wheel steering angle theta ^* _[delta] _max steering angle at saturation is represented by the following formula 19 (corresponding to claim 2).
(Equation 19)

[0035]
(Front wheel steering angle correction processing in the target front wheel steering angle correction unit 326)
When the target rear wheel steering angle δ ^* is saturated, the target value of the vehicle motion is limited to only the yaw rate from the yaw rate and the lateral speed, and therefore, the target front wheel steering angle θ ^* may suddenly change by changing the target value. In order to suppress a sudden change in vehicle behavior due to a sudden change in the target front wheel steering angle, when the rear wheel steering angle is saturated (f _δ _max = 1), the change rate limit Δθ ^* of the target front wheel steering angle is expressed by the following equation (20). (Corresponding to claim 1).
(Equation 20)

Here, Δθ ^* _max is the limit value of the rate of change. A target front wheel steering angle that does not exceed this rate of change is calculated, and a command signal is output to the front wheel steering controller.
[0036]
FIG. 5 is a flowchart showing the control contents of the target output generator.
In step S1, the target yaw rate ψ ' ^* and the target lateral velocity V ^* y are read.
In step S2, a target rear wheel steering angle δ ^* is calculated.
In step S3, a target front wheel steering angle calculation θ ^* is performed.
In step S4, the rear wheel steering angle at saturation target rear wheel steering angle theta ^* _[delta] calculates a _max.
In step S5, it is determined whether the rear wheel steering angle is saturated, the process proceeds to step S6 to set the f _[delta] _{max = 1} is when saturated, otherwise the process proceeds to step S8.
In step S6, switching calculation of the target front and rear wheel steering angles is performed.
In step S7, a target front wheel steering angle correction process is performed.
In step S8, the target front wheel steering angle and the target rear wheel steering angle are output.
In step S9, steering control is executed.
[0037]
As described above, in the present embodiment, when the rear wheel steering angle control amount is saturated, the target front wheel steering amount is calculated using only the target yaw rate, and a limiter is set to the change rate of the front wheel auxiliary steering amount. When the target momentum is changed, the front wheels are not suddenly changed even if the target momentum is changed, so that the front wheels are smoothly controlled, and the driver does not feel uncomfortable.
[0038]
6 to 10 are diagrams showing simulation results based on the above configuration.
When the vehicle speed is 120 km / h and the steering angle is given at ± 100 deg and 0.5 Hz as shown in FIG. 6, the target yaw rate is as shown in FIG. In the target rear wheel steering angle graph of FIG. 8, the region indicated by (a) is saturated with the rear wheel steering angle. In this case, as shown in the target front wheel steering angle in FIG. 9, a change rate limiter is applied to the target front wheel steering angle, and the steering angle changes more smoothly than when there is no change rate limiter (see FIG. 9). Middle (b)). As a result, as shown in FIG. 10A, it can be seen that the generated lateral G changes smoothly. Particularly in the areas A and B, as shown in FIGS. 10B and 10C, when the rear wheel steering angle is limited, the conventional control shows a sudden change in the lateral acceleration of the vehicle due to a change in the target value. On the other hand, in the case of the present invention, the change is smooth, and the driver does not feel uncomfortable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration in a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a steering controller according to the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a target value generation unit according to the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a target output value generation unit in the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing control contents of steering control in the first embodiment.
FIG. 6 is a time chart showing a simulation result in the first embodiment.
FIG. 7 is a time chart showing a simulation result in the first embodiment.
FIG. 8 is a time chart showing a simulation result in the first embodiment.
FIG. 9 is a time chart showing a simulation result in the first embodiment.
FIG. 10 is a time chart showing a simulation result in the first embodiment.
FIG. 11 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 12 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 13 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 14 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 15 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 16 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 17 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 18 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
[Explanation of symbols]
1L, 1R Front wheel 2 Handle 3L, 3R Front wheel steering mechanism 4 Steering unit 5 Body 6 Elastic body 7 Front wheel side

hydraulic cylinder

8L,

8R Rear wheel

9L, 9R Rear wheel steering mechanism 10 Rear wheel side hydraulic cylinder 11 Hydraulic power source unit 12 Front wheel side Fail safe valve 13 Front wheel side servo valve 14 Rear wheel side fail safe valve 15 Rear wheel side servo valve 16

Engine

18, 19 Servo amplifier 20 Vehicle speed sensor 21 Steering angle sensor 23 Engine speed sensor 24 Front wheel side displacement sensor 25 Rear wheel side displacement Sensor 26 Neutral switch 27 Clutch switch 28 Stop lamp switch 30 Steering controller 31 Target value generator 32 Target output value generator 34 Front wheel steering controller 35 Rear wheel steering controller 37 Front wheel steering actuator 38 Rear wheel steering Rudder actuator 311 Vehicle model calculation unit 312 Target value calculation unit 321 Target rear wheel steering angle calculation unit 322 Target front wheel steering angle calculation unit 323 Target front wheel steering angle calculation unit 324 when rear wheel is saturated Rear wheel steering angle saturation determination unit 325 Target front and rear wheels Steering angle switching unit 326 Target front wheel steering angle correction unit

Claims

Steering wheel steering angle detecting means for detecting a steering wheel steering angle;
Vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed;
Front wheel auxiliary steering angle providing means for providing an auxiliary steering angle to the front wheels;
Rear wheel auxiliary steering angle providing means for providing an auxiliary steering angle to the rear wheel;
A front wheel assist steering angle and a rear wheel assist steering angle are calculated from the vehicle model based on the detected steering wheel angle and the detected vehicle speed, and a command signal is output to the front wheel assist steering angle applying means and the rear wheel assist steering angle applying means. Front and rear wheel auxiliary steering angle control means,
In the vehicle steering angle control device provided with
The front / rear wheel assist steering angle control means includes a front wheel assist steering angle change rate calculating unit that calculates a change rate of the applied steering angle to the front wheel assist steering angle, and an applied steering angle of the rear wheel assist steering angle applying means is limited. A rear wheel assist steering angle limit upper limit determining unit that determines whether the upper limit has been reached, and a front wheel assist steering angle correction unit that corrects the calculated front wheel assist steering angle and outputs the result to the front wheel assist steering angle applying means,
The front wheel assist steering angle correction unit, when the rear wheel assist steering angle reaches the limit upper limit, and when the absolute value of the change rate of the front wheel steering angle command value is larger than the predetermined change rate, the predetermined change rate A vehicle steering angle control device for outputting a value corrected to a front wheel auxiliary steering angle.

The vehicle steering angle control device according to claim 1,
When the rear wheel auxiliary steering angle is less than the upper limit, the target yaw rate and the target lateral speed are calculated from the vehicle model based on the detected steering angle and the detected vehicle speed. A target front wheel steering angle and a target rear wheel steering angle are calculated so that the target yaw rate and the target lateral speed are obtained, and the front wheel auxiliary steering angle providing means and the rear wheel auxiliary steering are set so as to obtain the calculated target front and rear wheel steering angles. Output a command signal to the angle applying means,
When the rear wheel assist steering angle reaches the upper limit limit, only the target yaw rate is set as the target value, the target front wheel steering angle is calculated using the rear wheel auxiliary steering angle as the limit upper limit value, and the calculated target front wheel steering angle is obtained. The vehicle steering angle control device according to claim 1, wherein the command signal is output to the front wheel auxiliary steering angle providing device.