JP2004148891A

JP2004148891A - Steering angle controlling device for vehicle

Info

Publication number: JP2004148891A
Application number: JP2002313750A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Mashio; 浩介真塩; Yoshiki Yasuno; 芳樹安野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering angle controlling device for a vehicle that can control a behavior of the vehicle stably at a high speed operation in a steering angle controlling device for a vehicle having a means for applying assist steering angle for front wheels, a means for applying assist steering angle for rear wheels, and a brake device. <P>SOLUTION: In this steering angle controlling device for a vehicle having a means for applying assist steering angle for front wheels, a means for applying assist steering angle for rear wheels and a brake device, there are provided an assist rudder angle correction component for reducing calculated assist rudder angle for the front and rear wheels more for a higher vehicle speed, and a deviation compensating brake fluid calculation component for calculating brake fluid for compensating a deviation between the calculated front and rear wheel assist steering angle and the corrected assist steering angle on the rudder angle controlling means. <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と、車両各輪のブレーキ液圧を制御することで、車両の挙動制御を行うブレーキ装置を備えた車両用舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、前後輪共に補助操舵を行うと共に、ブレーキ制御を併用して車両の挙動を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。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と共に、補助操舵量が所定値以上の領域でのみ、左右制動力差制御（ブレーキ制御）を行うよう構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１８５８０１号公報（第７頁段落番号（００４１））
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の車両用舵角制御装置にあっては、車速域によらず後輪舵角が上限に達するまで（飽和するまで）、制動による挙動制御が行われない。
【０００５】
本発明は、前輪補助舵角付与手段、後輪補助舵角付与手段及びブレーキ装置を備えた車両用舵角制御装置において、高速走行時に車両の挙動を更に安定方向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。
【０００６】
【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、運転者のブレーキペダル操作により油圧を発生するマスタシリンダ及び任意の油圧を発生可能なオイルポンプを油圧源とし、車両各輪のホイルシリンダのブレーキ圧力を任意に制御可能なブレーキ手段と、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，後輪補助舵角及び各輪のブレーキ液圧を算出し、前記前輪補助舵角付与手段，後輪補助舵角付与手段及びブレーキ手段に指令信号を出力する舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記舵角制御手段に、算出された前後輪補助舵角を車速が高いほど小さくする補助舵角補正部と、算出された前後輪補助舵角と補正された補助舵角との偏差を補償するブレーキ液圧を算出する偏差補償ブレーキ液圧算出部とを設けたことで、上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の作用】
本願発明にあっては、車速が高いほど後輪補助舵角及び前輪補助舵角を小さくし、その分をブレーキ液圧制御によって補償することで、高車速域において安全上好ましい車速に減速しつつ車両挙動制御の安定性を向上することができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
（第１実施例）
本発明の車両用操舵制御装置は、前後輪に補助舵角を与える前後輪補助舵角制御装置と、４輪のブレーキ力を制御することで車両挙動を制御するブレーキ制御装置が備えられている。まず、ブレーキ制御装置について説明する。
【００１０】
図１はブレーキ制御装置の全体図、図２はブレーキ油圧制御アクチュエータの油圧回路図である。まず、その構造について説明する。４輪のそれぞれに制動力を発生させるホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒは、２系統のブレーキ配管（Ｐ系統及びＳ系統）を介してマスタシリンダ４４に接続されている。そして、Ｐ系統及びＳ系統の途中には、ブレーキアクチュエータ３９が設けられている。
【００１１】
前記ブレーキアクチュエータ３９は、図２の油圧回路図に示すように、各ホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒの液圧を増圧・保持・減圧可能な液圧制御バルブ（ＩＮバルブ４７，４９，５３，５５及びＯＵＴバルブ４８，５０，５４，５６）と、マスタシリンダ４４とは別途設けられ、モータ６１により駆動する制御用油圧源（Ｐ系統ポンプ５７，Ｓ系統ポンプ５８）の接続を切り換える油圧供給源切り換えバルブ（Ｐ系統カットバルブ４５，Ｐ系統吸入バルブ４６，Ｓ系統カットバルブ５２，Ｓ系統吸入バルブ５１）と、リザーバ５９，６０を備えている。
【００１２】
運転者がブレーキペダル４３を操作してマスタシリンダ４４に油圧が発生すると、このマスタシリンダ圧をホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒに供給する通常ブレーキ状態と、運転者がブレーキ操作を行っていない時、もしくは運転者のブレーキ操作以上に液圧が必要な時に、制御用油圧源５７，５８の液圧をホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒに向けて供給すると共に、各液圧制御バルブによりホイルシリンダ圧を最適制御する制御ブレーキ状態とに切り換え可能に構成されている。
【００１３】
ここで、Ｐ系統についてホイルシリンダ４１Ｒの圧力を制御したい場合について説明する。Ｐ系統ポンプ５７による増圧時は、Ｐ系統吸入バルブ４６を開き、Ｐ系統ポンプ５７にブレーキ液を供給する。そして、Ｐ系統カットバルブ４５及び他輪のＩＮバルブ４９を閉じ、ブレーキ液の他系統への回り込みを抑止することで行われる。この状態での減圧時は、Ｐ系統吸入バルブ４６を閉じ、Ｐ系統カットバルブ４５を開放することによりホイルシリンダ液がマスタシリンダ側に流出することで行われる。マスタシリンダ４４による増圧では、Ｐ系統カットバルブ４５を開放し、Ｐ系統吸入バルブ４６を遮断し、ＩＮバルブ４７，４９を開放し、マスタシリンダ液量をホイルシリンダ側に流入することで行われる。減圧時は、ＩＮバルブ４７，４９を遮断し、ＯＵＴバルブ４８，５０を開放し、ホイルシリンダ液をリザーバ５９側に流出することで行われる。
【００１４】
図３は第１実施例における前後輪補助操舵制御装置の基本構成を示す全体システム図である。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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，マスタシリンダ圧センサ２６，ホイルシリンダ圧センサ２７からの検出信号が入力される。これらの入力信号に基づいて、前輪補助舵角、後輪補助舵角及びブレーキ液圧を演算し、各アクチュエータに対して指令信号を出力する。以下、操舵制御コントローラ３０の構成について説明する。
【００１９】
図４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、後輪操舵コントローラ３５及びブレーキコントローラ３６から構成されている。
【００２０】
目標値生成部３１は、図５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。
【００２１】
目標出力値生成部３２は、図６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，及び目標ブレーキ液圧演算部３２３から構成されている。
【００２２】
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^＊を決定し、車速に応じて制限した値を出力する。
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及び目標後輪舵角δ^＊から目標前輪舵角θ^＊を決定する。
【００２３】
目標ブレーキ液圧演算部３２３は、車両の目標ヨーレイトψ’^＊，目標横速度Ｖ^＊ｙ，目標後輪舵角δ^＊及び目標前輪舵角θ^＊から目標ブレーキ液圧Ｐ^＊ _ｂｒ（４輪分）を決定する。
【００２４】
前輪操舵コントローラ３４は、前輪側変位センサ２４から検出された前輪の実舵角が目標前輪舵角θ^＊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。
【００２５】
後輪操舵コントローラ３５は、後輪側変位センサ２５から検出された後輪の実舵角が目標前輪舵角δ^＊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。
【００２６】
ブレーキコントローラ３６は、マスタシリンダ圧センサ２６及びホイルシリンダ圧センサ２７から検出されたマスタシリンダ圧及び各輪のホイルシリンダ圧を各輪の目標ブレーキ液圧Ｐ^＊ _ｂｒと一致するようにブレーキアクチュエータ３９を制御する。
【００２７】
〔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。
【００２８】
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。

【００２９】
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）

【００３０】
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）

【００３１】
以上から、車両パラメータ

が求められる。
【００３２】
〔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。
【００３３】
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）

【００３４】
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）

【００３５】
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７，図８，図９及び図１０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。
【００３６】
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。
【００３７】
〔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）

【００３８】
この算出された目標後輪舵角δ^＊に、後輪操舵制御とブレーキ制御の配分を決める係数ｋを乗じた値（下式１６）を最終的な目標後輪舵角δ^＊ _Ｃとする。
（式１６）

尚、図１５に示す後輪操舵制御比率マップから係数ｋの値を決定する。
（式１７）

【００３９】
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１８から得られる値とする。
（式１８）

ここで、δ^＊ _ｍａｘは、後輪最大操舵角とする。
【００４０】
（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、制限された目標後輪舵角δ^＊ _ｌｉｍから目標前輪舵角θ^＊を算出すると、下記式１９により表される。
（式１９）

【００４１】
（目標ブレーキ液圧演算部３２３における目標ブレーキ液圧演算）
目標ヨーレイト，横速度，制限された目標後輪舵角δ^＊ _ｌｉｍ及び目標前輪舵角θ^＊から、各輪の目標ブレーキ液圧Ｐ^＊ _ｂｒを算出する。
目標ヨーレイトψ’^＊と、制限された目標後輪舵角δ^＊ _ｌｉｍを前提に計算された、制限された目標ヨーレイトψ’^＊ _ｌｉｍとの差分Δψ’^＊を補正するために、４輪のブレーキを使用する。ここで、差分Δψ’^＊は下記式２０により表される。
（式２０）

よって、目標ブレーキ液圧は下記式（２１）により表される値となる。
（式２１）

ここで、

である。
【００４２】
図１６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、車速から係数ｋを演算する。
ステップＳ４では、最終的な目標後輪舵角を演算する。
ステップＳ５では、目標後輪舵角にリミッタ処理を施す。
ステップＳ６では、目標前輪舵角演算θ^＊を行う。
ステップＳ７では、目標ブレーキ液圧Ｐ^＊ _ｂｒを演算する。
ステップＳ８では、操舵制御を実行する。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、高速走行時には後輪操舵制御よりもブレーキ制御を優先させることで、車両を減速させることが可能となり、安全上好ましい車両挙動制御を達成することができる。
【００４４】
図１７は従来構成に基づいたシミュレーション結果を表す図、図１８は上記本発明の構成に基づいたシミュレーション結果を表す図である。
【００４５】
図１７に示すように、車速１２０ｋｍ／ｈ、操舵角を図１７（ａ）に示す±９０ｄｅｇ、０．５Ｈｚで与えた場合、目標後輪舵角は図１７（ｂ）となり、目標ヨーレイトは図１７（ｃ）に示すようになる。このとき、図１７（ｄ）に示すようにブレーキ制御を行わず、前後輪補助舵角付与のみで対応した場合、図１７（ｅ）の車速のグラフに示すように、車速はほとんど変化していないことが分かる。
【００４６】
これに対し、図１８（ａ）に示すように、走行条件及び操舵条件を同様に行った場合に、図１８（ｂ）に示すように前後輪補助舵角付与を小さくし、図１８（ｄ）に示すように目標補助舵角と小さくした補助舵角との偏差を補償するようにブレーキ制御を行った。これによって、図１８（ｅ）の車速のグラフに示すように、車速が減速しているのが分かる。すなわち、従来制御では高速時に補助舵角付与によってのみ制御していたため車速が高車速のままで安全上好ましくなかったが、補助舵角量を小さくし、その分をブレーキ制御により補償することで、車両を減速させることが可能となり、安全上好ましい車両挙動を達成できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例におけるブレーキ装置の基本構成を表す概略図である。
【図２】第１実施例におけるブレーキ装置の油圧回路を表す回路図である。
【図３】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図４】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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実施例における車両速度に対する後輪操舵制御比率を表すマップである。
【図１６】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１７】従来技術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１８】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。
【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
１１ａ油圧ポンプ
１１ｂアンロードバルブ
１１ｃ圧力スイッチ
１１ｄアキュムレータ
１１ｅリザーバ
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マスタシリンダ圧センサ
２７ホイルシリンダ圧センサ
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
３６ブレーキコントローラ
３７前輪操舵アクチュエータ
３８後輪操舵アクチュエータ
３９ブレーキアクチュエータ
４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒホイルシリンダ
４３ブレーキペダル
４４マスタシリンダ
４５Ｐ系統カットバルブ
４６Ｓ系統吸入バルブ
５１Ｐ系統吸入バルブ
５２Ｓ系統カットバルブ
５７，５８制御用油圧源
５９，６０リザーバ
６１モータ
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目標ブレーキ液圧演算部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a front and rear wheel steering control device that provides an auxiliary steering angle to front and rear wheels at the time of steering input to a front wheel, and a brake device that controls vehicle behavior by controlling brake fluid pressure of each vehicle wheel. The present invention relates to a vehicular steering angle control device provided with:
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a technique of controlling the behavior of a vehicle by performing auxiliary steering for both front and rear wheels and using brake control together (see Patent Document 1). In this conventional technique, an auxiliary steering angle is given to the front and rear wheels by an addition value of a feed forward term based on the detected steering angle of the steering wheel and a feedback term based on the detected yaw rate. Only the left and right braking force difference control (brake control) is performed.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-185801 (page 7, paragraph number (0041))
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the vehicle steering angle control device described above, the behavior control by braking is not performed until the rear wheel steering angle reaches the upper limit (until saturation) regardless of the vehicle speed range.
[0005]
The present invention relates to a vehicle steering angle control device including a front wheel auxiliary steering angle providing device, a rear wheel auxiliary steering angle providing device, and a brake device, wherein a vehicle steering angle capable of controlling the behavior of the vehicle in a more stable direction during high-speed traveling. It is an object to provide a control device.
[0006]
[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 auxiliary steering angle providing means for providing an angle, a master cylinder for generating hydraulic pressure by a driver's operation of a brake pedal, and an oil pump capable of generating any hydraulic pressure are used as hydraulic pressure sources. A front wheel assist steering angle, a rear wheel assist steering angle and a brake fluid pressure of each wheel are calculated from a vehicle model based on the detected steering wheel angle and the detected vehicle speed. And a steering angle control unit for outputting a command signal to the rear wheel assist steering angle applying unit and the brake unit. An auxiliary steering angle correction unit that reduces the auxiliary steering angle as the vehicle speed increases, and a deviation compensation brake hydraulic pressure calculation that calculates a brake hydraulic pressure that compensates for a deviation between the calculated front and rear wheel auxiliary steering angle and the corrected auxiliary steering angle. The above-mentioned problem has been solved by providing the unit.
[0007]
Effect of the Invention
According to the invention of the present application, the higher the vehicle speed, the smaller the rear wheel auxiliary steering angle and the front wheel auxiliary steering angle, and by compensating the amount by the brake hydraulic pressure control, the vehicle speed is reduced to a vehicle speed that is safe and preferable in a high vehicle speed range. The stability of vehicle behavior control can be improved.
[0008]
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.
[0009]
(First embodiment)
The vehicle steering control device according to the present invention includes a front and rear wheel auxiliary steering angle control device that provides an auxiliary steering angle to the front and rear wheels, and a brake control device that controls vehicle behavior by controlling braking forces of four wheels. . First, the brake control device will be described.
[0010]
FIG. 1 is an overall view of a brake control device, and FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a brake hydraulic control actuator. First, the structure will be described. The

wheel cylinders

41L, 41R, 42L, and 42R that generate a braking force for each of the four wheels are connected to the master cylinder 44 via two brake pipes (P system and S system). A brake actuator 39 is provided in the middle of the P system and the S system.
[0011]
As shown in the hydraulic circuit diagram of FIG. 2, the brake actuator 39 is a hydraulic pressure control valve (

IN valves

47, 49, 49) capable of increasing, holding, and reducing the hydraulic pressure of each

wheel cylinder

41L, 41R, 42L, 42R. 53, 55 and

OUT valves

48, 50, 54, 56) and a hydraulic pressure which is provided separately from the master cylinder 44 and switches connection of a control hydraulic power source (P system pump 57, S system pump 58) driven by a motor 61. A supply source switching valve (P system cut valve 45, P system suction valve 46, S system cut valve 52, S system suction valve 51), and

reservoirs

59 and 60 are provided.
[0012]
When the driver operates the brake pedal 43 to generate hydraulic pressure in the master cylinder 44, the master cylinder pressure is supplied to the

wheel cylinders

41L, 41R, 42L, 42R in a normal braking state, and the driver does not perform the brake operation. When the hydraulic pressure is required more than the driver's brake operation, the hydraulic pressure of the control

hydraulic pressure sources

57, 58 is supplied to the

wheel cylinders

41L, 41R, 42L, 42R, and the respective hydraulic pressure control valves are used. The control can be switched to a control brake state for optimally controlling the wheel cylinder pressure.
[0013]
Here, a case where it is desired to control the pressure of the wheel cylinder 41R for the P system will be described. When the pressure is increased by the P-system pump 57, the P-system suction valve 46 is opened, and the brake fluid is supplied to the P-system pump 57. Then, the P-system cut valve 45 and the IN valve 49 of the other wheel are closed to prevent the brake fluid from flowing into another system. The pressure reduction in this state is performed by closing the P-system suction valve 46 and opening the P-system cut valve 45 so that the wheel cylinder liquid flows out to the master cylinder side. The pressure increase by the master cylinder 44 is performed by opening the P-system cut valve 45, shutting off the P-system suction valve 46, opening the

IN valves

47 and 49, and flowing the master cylinder fluid amount to the wheel cylinder side. . At the time of pressure reduction, this is performed by closing the

IN valves

47 and 49, opening the

OUT valves

48 and 50, and allowing the wheel cylinder liquid to flow to the reservoir 59 side.
[0014]
FIG. 3 is an overall system diagram showing a basic configuration of the front and rear wheel assist steering control device in the first embodiment.
[0015]
The front wheels 1L, 1R of the vehicle are provided with a steering unit 4 that steers the front wheels 1L, 1R via left and right front wheel steering mechanisms 3L, 3R based on a steering input to the steering wheel 2. 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.
[0016]
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.
[0017]
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.
[0018]
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 master cylinder pressure sensor 26, and the wheel cylinder pressure sensor 27 are input. Based on these input signals, a front wheel auxiliary steering angle, a rear wheel auxiliary steering angle, and a brake fluid pressure are calculated, and a command signal is output to each actuator. Hereinafter, the configuration of the steering control controller 30 will be described.
[0019]
FIG. 4 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, a rear wheel steering controller 35, and a brake controller 36.
[0020]
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.
[0021]
The target output value generator 32 includes a target rear wheel steering angle calculator 321, a target front wheel steering angle calculator 322, and a target brake hydraulic pressure, as shown in a block diagram showing the configuration of the target output value generator 32 in FIG. 6. It is composed of a calculation unit 323.
[0022]
The target rear wheel steering angle calculation unit 321 determines the target rear wheel steering angle δ ^* from the target yaw rate ψ ′ ^* of the vehicle and the target lateral speed V ^* y, and outputs a value restricted according to the vehicle speed.
The target front wheel steering angle calculation unit 322 determines the target front wheel steering angle θ ^* from the target yaw rate ψ ′ ^* , the target lateral speed V ^* y, and the target rear wheel steering angle δ ^{* of the} vehicle.
[0023]
The target brake hydraulic pressure calculation unit 323 calculates a target brake hydraulic pressure P ^* _br (for four wheels ⁾ from the target yaw rate ψ ′ ^* , the target lateral speed V ^* y, the target rear wheel steering angle δ ^*, and the target front wheel steering angle θ ^*. ).
[0024]
The front wheel steering controller 34 controls the front wheel steering actuator 37 so that the actual steering angle of the front wheel detected by the front wheel side displacement sensor 24 matches the target front wheel steering angle θ ^* .
[0025]
The rear wheel steering controller 35 controls the rear wheel steering actuator 38 so that the actual steering angle of the rear wheel detected by the rear wheel side displacement sensor 25 matches the target front wheel steering angle δ ^* .
[0026]
The brake controller 36 controls the brake actuator 39 so that the master cylinder pressure detected by the master cylinder pressure sensor 26 and the wheel cylinder pressure sensor 27 and the wheel cylinder pressure of each wheel match the target brake fluid pressure P ^* _br of each wheel. Control.
[0027]
[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.
[0028]
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.

[0029]
The yaw rate transfer function is expressed by the following equation (5) based on the equation 3.
(Equation 5)

here,
(Equation 6)

[0030]
Similarly, the lateral velocity transfer function is expressed by the following equation 7 from the equation 4.
(Equation 7)

here,
(Equation 8)

[0031]
From the above, vehicle parameters

Is required.
[0032]
[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.
[0033]
The target yaw rate is expressed by Expression 9 from Expression 5 below.
(Equation 9)

[0034]
The target lateral speed is expressed by Expression 10 from Expression 7 below.
(Equation 10)

[0035]
Here, the parameter of the target yaw rate is expressed by Equation 11 below.
(Equation 11)

However, yrate_gain_map, yrate_omen_map, yrate_zeta_map, and yrate_zero_map are tuning parameters calculated from the maps set according to the vehicle speeds shown in FIGS. 7, 8, 9, and 10, respectively.
[0036]
The parameter of the target lateral speed is represented by the following equation (12).
(Equation 12)

Here, vy_gain_map, vy_omegan_map, vy_zeta_map, and vy_zero_map are tuning parameters calculated from the maps set according to the vehicle speeds shown in FIGS. 11, 12, 13, and 14, respectively.
[0037]
[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)

[0038]
The final target rear wheel steering angle δ ^* _C is a value obtained by multiplying the calculated target rear wheel steering angle δ ^* by a coefficient k that determines the distribution of the rear wheel steering control and the brake control (formula 16 below).
(Equation 16)

The value of the coefficient k is determined from the rear wheel steering control ratio map shown in FIG.
(Equation 17)

[0039]
However, since the rear wheel steering angle generally has a limit on the steering angle, the corrected target rear wheel steering angle is a value obtained from the following expression 18 as a value with an upper limit by the following expression.
(Equation 18)

Here, δ ^* _max is the maximum rear wheel steering angle.
[0040]
(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, the lateral speed, and the limited target rear wheel steering angle δ ^* _lim , the following equation 19 is obtained.
(Equation 19)

[0041]
(Target brake hydraulic pressure calculation in target brake hydraulic pressure calculation unit 323)
The target brake fluid pressure P ^* _br of each wheel is calculated from the target yaw rate, the lateral speed, the limited target rear wheel steering angle δ ^* _lim, and the target front wheel steering angle θ ^* .
Target yaw rate [psi 'and ^*, are calculated on the assumption limited target rear wheel steering angle [delta] ^* _lim, limited target yaw rate [psi' in order to correct the difference [Delta] [phi] ^'* with ^* _lim, 4-wheel brakes Use Here, the difference Δψ ′ ^* is expressed by the following equation (20).
(Equation 20)

Therefore, the target brake fluid pressure is a value represented by the following equation (21).
(Equation 21)

here,

It is.
[0042]
FIG. 16 is a flowchart showing the control contents of the target output generation unit.
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 coefficient k is calculated from the vehicle speed.
In step S4, a final target rear wheel steering angle is calculated.
In step S5, a limiter process is performed on the target rear wheel steering angle.
In step S6, a target front wheel steering angle calculation θ ^* is performed.
In step S7, a target brake hydraulic pressure P ^* _br is calculated.
In step S8, steering control is executed.
[0043]
As described above, in the present embodiment, the vehicle can be decelerated by giving priority to the brake control over the rear wheel steering control at the time of high-speed running, and the vehicle behavior control preferable for safety can be achieved. .
[0044]
FIG. 17 is a diagram showing a simulation result based on the conventional configuration, and FIG. 18 is a diagram showing a simulation result based on the configuration of the present invention.
[0045]
As shown in FIG. 17, when the vehicle speed is 120 km / h and the steering angle is given at ± 90 deg and 0.5 Hz shown in FIG. 17A, the target rear wheel steering angle is as shown in FIG. 17B, and the target yaw rate is as shown in FIG. 17 (c). At this time, as shown in the graph of the vehicle speed in FIG. 17E, when the brake control is not performed as shown in FIG. 17D and only the front and rear wheel assist steering angles are applied, the vehicle speed is almost changed. I understand that there is no.
[0046]
On the other hand, as shown in FIG. 18 (a), when the running condition and the steering condition are similarly performed, the front and rear wheel assist steering angles are reduced as shown in FIG. 18 (b). ), The brake control was performed so as to compensate for the deviation between the target auxiliary steering angle and the reduced auxiliary steering angle. As a result, it can be seen that the vehicle speed is reduced as shown in the graph of the vehicle speed in FIG. That is, in the conventional control, the vehicle speed was not high in terms of safety because the vehicle speed was kept high at the high speed because control was performed only by applying the auxiliary steering angle at the time of high speed.However, by reducing the amount of the auxiliary steering angle and compensating the amount by the brake control, It can be seen that the vehicle can be decelerated, and a vehicle behavior favorable for safety can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of a brake device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a hydraulic circuit of the brake device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a basic configuration in the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a steering controller according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a target value generation unit according to the first embodiment.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a target output value generator according to the first embodiment.
FIG. 7 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 8 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 9 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 10 is a map showing a yaw rate parameter 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 rear wheel steering control ratio with respect to a vehicle speed in the first embodiment.
FIG. 16 is a flowchart showing control contents of steering control in the first embodiment.
FIG. 17 is a time chart illustrating a simulation result according to the related art.
FIG. 18 is a time chart showing a simulation result 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 11a Hydraulic pump 11b Unload valve 11c Pressure switch 11d Accumulator 11e Reservoir 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 Master cylinder pressure sensor 27 Wheel cylinder pressure sensor 30 Steering controller 31 Target value generator 32 Target output value generator 34 Front wheel steering controller 35 Rear wheel Steering controller 36 Brake controller 37 Front wheel steering actuator 38 Rear wheel steering actuator 39

Brake actuator

41L, 41R, 42L, 42R Wheel cylinder 43 Brake pedal 44 Master cylinder 45 P system cut valve 46 S system intake valve 51 P system intake valve 52 S system Cut

valves

57, 58 Control

hydraulic power sources

59, 60 Reservoir 61 Motor 311 Vehicle model calculator 312 Target value calculator 321 Target rear wheel steering angle calculator 322 Target front wheel steering angle calculator 323 Target brake hydraulic calculator

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 brake means capable of arbitrarily controlling a brake pressure of a wheel cylinder of each wheel of a vehicle, using a master cylinder that generates oil pressure by a driver's brake pedal operation and an oil pump that can generate any oil pressure as a hydraulic source,
The front wheel assist steering angle, the rear wheel assist steering angle and the brake fluid pressure of each wheel are calculated from the vehicle model based on the detected steering wheel angle and the detected vehicle speed. And steering angle control means for outputting a command signal to the brake means;
In the vehicle steering angle control device provided with
An auxiliary steering angle correction unit that reduces the calculated front and rear wheel auxiliary steering angle as the vehicle speed increases, and compensates for a deviation between the calculated front and rear wheel auxiliary steering angle and the corrected auxiliary steering angle. A vehicle steering angle control device, comprising: a deviation compensation brake fluid pressure calculation unit for calculating a brake fluid pressure.