JP2004210243A

JP2004210243A - Steering angle controller for vehicle

Info

Publication number: JP2004210243A
Application number: JP2003002862A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Taneda; 友明種田; Yoshiki Yasuno; 芳樹安野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP4172276B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering angle controller for a vehicle provided with a front wheel auxiliary steering angle providing means, a rear wheel auxiliary steering angle providing means, and a brake device and capable of stably controlling behavior of the vehicle even for quick steering input. <P>SOLUTION: This steering angle controller for the vehicle calculates a front wheel auxiliary steering angle, a rear wheel auxiliary steering angle, and brake liquid pressure of each wheel based on a vehicle model and is provided with the front wheel auxiliary steering angle providing means, the rear wheel auxiliary steering angle providing means, and a steering angle control means for outputting a command signal to a brake means. The steering angle control means controls vehicle behavior based on difference between right and left braking force by giving priority to vehicle behavior control based on auxiliary steering of front and rear wheels when change amount of the calculated rear wheel auxiliary steering angle is larger. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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、目標後輪操舵角の変化量が大きい場合、後輪操舵アクチュエータの性能によっては応答性が低下する可能性があり、好ましい車両挙動を得られないという問題があった。
【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、操舵速度が高い場合でも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、後輪補助舵角の角速度を算出する後輪補助舵角速度算出部と、算出された後輪補助舵角速度に応じて設定され、該角速度が大きいときほど後輪補助舵角を小さくする後輪補助舵角補正部と、算出された前後輪補助舵角と、算出された前輪補助舵角及び補正された後輪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、目標後輪操舵角の変化が速い領域においても、優先的にブレーキ手段により車両挙動制御を実行することで、後輪補助舵角付与手段の応答性によらず、安定した車両挙動を得ることができる。
【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、目標前輪舵角演算部３２１，目標後輪舵角演算部３２２，制御配分補正部３２３及び目標ブレーキ液圧演算部３２４から構成されている。
【００２２】
目標前輪舵角演算部３２１は、車両の目標ヨーレイトψ’^＊と目標横速度Ｖ^＊ｙから目標前輪舵角δ^＊を決定する。
【００２３】
目標後輪舵角演算部３２２は、車両の目標ヨーレイトψ’^＊，目標横速度Ｖ^＊ｙから目標後輪舵角δ^＊を決定する。
【００２４】
制御配分補正部３２３は、目標後輪舵角δ^＊、目標後輪舵角速度δ’^＊から、補正後の目標後輪舵角δ^＊ｃを決定する。
【００２５】
目標ブレーキ液圧演算部３２４は、車両の目標ヨーレイトψ’^＊，目標横速度Ｖ^＊ｙ，制限された目標後輪舵角δ_ｌｉｍ ^＊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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
〔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。
【００３０】
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。

【００３１】
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）

【００３２】
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）

【００３３】
以上から、車両パラメータ

が求められる。
【００３４】
〔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。
【００３５】
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）

【００３６】
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）

【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
〔目標出力値生成部３２における目標操舵角演算〕
（目標前輪舵角演算部３２１における目標前輪舵角演算）
目標ヨーレイト，目標横速度から目標前輪舵角θ^＊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、目標前輪舵角θ^＊は、下記式１５により表される。
（式１５）

【００４０】
（目標後輪舵角演算部３２２における目標後輪舵角演算）
目標ヨーレイト、横速度から式１４に基づき目標後輪舵角δ^＊を算出すると、下記式１６により表される。
（式１６）

【００４１】
（制御配分補正部３２３における補正後目標後輪舵角演算）
目標後輪舵角δ^＊、目標後輪舵角速度δ^＊’から、補正後の目標後輪舵角δｃ^＊を下記式１７より算出する。
（式１７）

尚、図１５に示す目標後輪制御操舵角速度−ブレーキ制御比率マップから係数αの値を決定する。
【００４２】
ただし、一般に後輪舵角には操舵角度に制限があるため、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δ^＊ _ｌｉｍとする。
（式１８）

ここで、δ^＊ _ｍａｘは、後輪最大操舵角とする。また、ｓｉｇｎ（ａ）とは、ａの符号のみを出力するもので、ａ＝１０であれば、＋１を出力し、ａ＝−１０であれば−１を出力する関数である。
【００４３】
（目標ブレーキ液圧演算部３２４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。
目標ヨー角加速度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角加速度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、式１３に示す関係と、目標ヨー角加速度ψ’’^＊と、制限された目標ヨー角加速度ψ’’^＊ _ｌｉｍと、その差分Δψ’’^＊の関係は下記式１９により表される。
【００４４】
（式１９）

【００４５】
よって、下記式２０の関係を得る。
（式２０）

【００４６】
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、
（式２２）

である。
【００４７】
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、目標前輪舵角θ^＊を演算する。
ステップＳ３では、目標後輪舵角δ^＊を演算する。
ステップＳ４では、目標後輪舵角速度δ’^＊からブレーキ制御比率を演算する。
ステップＳ５では、最終的な目標後輪舵角δｃ^＊を演算する。
ステップＳ６では、リミッタ処理を施す。
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。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態では、後輪操舵機能と４輪ブレーキ制御機能の制御分担を目標制御操舵角速度に応じて適切に配分することにより、操舵入力が速い場合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、車両を応答性を向上する可能となり、安全上好ましい車両挙動制御を達成することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
図１７に示すように、車速１２０ｋｍ／ｈ、操舵角を図１７（ａ）に示す±６０ｄｅｇ、０．５Ｈｚで与えた場合、図１７（ａ）に示す制御操舵角となり、目標及び実後輪舵角は図１７（ｂ）となり、目標及び発生ヨーレイトは図１７（ｃ）となり、目標及び発生スリップ角は図１７（ｄ）に示すようになる。このとき、図１７（ｅ），（ｆ）の矢印Ｃ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（ｂ）の矢印Ａに示すように、目標に対して実後輪舵角が追従できておらず、図１７（ｄ）の発生スリップ角に示すように、目標に対して増大してしまっていることがわかる。
【００５１】
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（ｅ），（ｆ）に示すようにブレーキ制御を行うこととなる。これにより、図１８（ｂ）に示すように目標後輪舵角に対して実後輪舵角が追従し、図１８（ｄ）に示すように目標スリップ角に対して発生スリップ角が増大することなく追従していることがわかる。すなわち、従来制御では目標後輪舵角速度が速いにも関わらず、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、目標後輪舵角速度に応じて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、速い操舵入力に対しても車両のスリップ角が目標値に追従す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実施例における後輪操舵角制御層舵角速度に対するブレーキ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 above-described vehicle steering angle control device, when the amount of change in the target rear wheel steering angle is large, responsiveness may be reduced depending on the performance of the rear wheel steering actuator, and favorable vehicle behavior is obtained. There was a problem that can not be.
[0005]
The present invention relates to a vehicle steering angle control device including a front wheel auxiliary steering angle applying unit, a rear wheel auxiliary steering angle applying unit, and a brake device, wherein the vehicle can control the behavior of the vehicle in a more stable direction even when the steering speed is high. It is an object of the present invention to provide a steering angle 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 that outputs a command signal to the rear wheel assist steering angle applying unit and the brake unit. A rear wheel auxiliary steering angular speed calculation unit that calculates the speed, a rear wheel auxiliary steering angle correction unit that is set according to the calculated rear wheel auxiliary steering angular speed, and that reduces the rear wheel auxiliary steering angle as the angular speed increases. A deviation compensating brake hydraulic pressure calculating unit for calculating a brake hydraulic pressure for compensating for a deviation between the calculated front and rear wheel auxiliary steering angle and the calculated front wheel auxiliary steering angle and the corrected rear wheel auxiliary steering angle. Thus, the above problem has been solved.
[0007]
Effect of the Invention
According to the present invention, even in a region where the target rear wheel steering angle changes rapidly, the vehicle behavior control is preferentially performed by the brake means, so that the vehicle is stable regardless of the responsiveness of the rear wheel auxiliary steering angle providing means. The obtained vehicle behavior can be obtained.
[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 generation unit 32 includes a target front wheel steering angle calculation unit 321, a target rear wheel steering angle calculation unit 322, and a control distribution correction unit 323, as shown in the block diagram showing the configuration of the target output value generation unit 32 in FIG. And a target brake fluid pressure calculation unit 324.
[0022]
The target front wheel steering angle calculation unit 321 determines a target front wheel steering angle δ ^* from the target yaw rate ψ ′ ^* of the vehicle and the target lateral speed V ^* y.
[0023]
The target rear wheel steering angle calculator 322 determines a target rear wheel steering angle δ ^* from the target yaw rate ψ ′ ^* and the target lateral speed V ^* y of the vehicle.
[0024]
The control distribution correction unit 323 determines the corrected target rear wheel steering angle δ ^* c from the target rear wheel steering angle δ ^* and the target rear wheel steering angular velocity δ ′ ^* .
[0025]
The target brake fluid pressure calculation unit 324 calculates the target brake fluid pressure P ^* _br from the target yaw rate ψ ′ ^* , the target lateral speed V ^* y, the limited target rear wheel steering angle δ _lim ^*, and the target front wheel steering angle θ ^*. (For four wheels).
[0026]
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 ^* .
[0027]
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 ^* .
[0028]
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.
[0029]
[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.
[0030]
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.

[0031]
The yaw rate transfer function is expressed by the following equation (5) based on the equation 3.
(Equation 5)

here,
(Equation 6)

[0032]
Similarly, the lateral velocity transfer function is expressed by the following equation 7 from the equation 4.
(Equation 7)

here,
(Equation 8)

[0033]
From the above, vehicle parameters

Is required.
[0034]
[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.
[0035]
The target yaw rate is expressed by Expression 9 from Expression 5 below.
(Equation 9)

[0036]
The target lateral speed is expressed by Expression 10 from Expression 7 below.
(Equation 10)

[0037]
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.
[0038]
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.
[0039]
[Target Steering Angle Calculation in Target Output Value Generation Unit 32]
(Target front wheel steering angle calculation in target front wheel steering angle calculation unit 321)
The target front wheel steering angle θ ^* 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 front wheel steering angle θ ^* is represented by the following Expression 15.
(Equation 15)

[0040]
(Target rear wheel steering angle calculation in target rear wheel steering angle calculation unit 322)
When the target rear wheel steering angle δ ^* is calculated from the target yaw rate and the lateral speed on the basis of Expression 14, it is expressed by Expression 16 below.
(Equation 16)

[0041]
(Calculation of corrected target rear wheel steering angle in control distribution correction section 323)
From the target rear wheel steering angle δ ^* and the target rear wheel steering angular velocity δ ^* ′, the corrected target rear wheel steering angle δc ^* is calculated by the following equation (17).
(Equation 17)

The value of the coefficient α is determined from the target rear wheel control steering angular velocity-brake control ratio map shown in FIG.
[0042]
However, since the steering angle of the rear wheel steering angle is generally limited, the target rear wheel steering angle is set to a value δ ^* _lim obtained from the following equation 18 as an upper limit value according to the following equation.
(Equation 18)

Here, δ ^* _max is the maximum rear wheel steering angle. Also, sign (a) is a function that outputs only the sign of a, and outputs +1 when a = 10 and outputs −1 when a = −10.
[0043]
(Target brake hydraulic pressure calculation in target brake hydraulic pressure calculation unit 324)
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 ^* .
Correcting the target yaw angle acceleration [psi ^'a' and ^*, are calculated on the assumption limited target rear wheel steering angle [delta] ^* _lim, limited target yaw angle acceleration [psi ^{'' *} _lim difference between [Delta] [phi] ^{'' *} For this, a four-wheel brake is used. Here, the relationship shown in Expression 13 and the relationship between the target yaw angular acceleration ψ ″ ^* , the limited target yaw angular acceleration ψ ″ ^* _lim , and the difference Δψ ″ ^* are expressed by Expression 19 below. .
[0044]
(Equation 19)

[0045]
Therefore, the following equation 20 is obtained.
(Equation 20)

[0046]
Therefore, the target brake fluid pressure is a value represented by the following equation (21).
(Equation 21)

here,
(Equation 22)

It is.
[0047]
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 front wheel steering angle θ ^* is calculated.
In step S3, a target rear wheel steering angle δ ^* is calculated.
In step S4, a brake control ratio is calculated from the target rear wheel steering angular velocity δ ' ^* .
In step S5, a final target rear wheel steering angle δc ^* is calculated.
In step S6, a limiter process is performed.
In step S7, a target brake hydraulic pressure P ^* _br is calculated.
In step S8, steering control is executed.
[0048]
As described above, in the present embodiment, by appropriately distributing the control sharing between the rear wheel steering function and the four-wheel brake control function according to the target control steering angular velocity, when the steering input is fast, the rear wheel steering is performed. By giving priority to the brake control over the control, the responsiveness of the vehicle can be improved, and vehicle behavior control that is preferable for safety can be achieved.
[0049]
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.
[0050]
As shown in FIG. 17, when the vehicle speed is 120 km / h and the steering angle is given at ± 60 deg and 0.5 Hz shown in FIG. 17A, the control steering angle shown in FIG. The steering angle is as shown in FIG. 17B, the target and the generated yaw rate are as shown in FIG. 17C, and the target and the generated slip angle are as shown in FIG. 17D. At this time, when the brake control is not performed as shown by the arrow C in FIGS. 17 (e) and 17 (f) and only the front and rear wheel assist steering angles are applied, as shown by the arrow A in FIG. 17 (b), It can be seen that the actual rear wheel steering angle has not been able to follow the target, and has increased with respect to the target as shown by the generated slip angle in FIG.
[0051]
On the other hand, as shown in FIG. 18A, when the traveling condition and the steering condition are similarly performed, the brake control is performed as shown in FIGS. 18E and 18F. Thus, the actual rear wheel steering angle follows the target rear wheel steering angle as shown in FIG. 18B, and the generated slip angle increases with respect to the target slip angle as shown in FIG. 18D. It can be seen that they are following without any problem. That is, in the conventional control, although the target rear wheel steering angular speed is high, the control is performed only by providing the auxiliary steering angle. By reducing the steering angle amount and compensating the amount by the brake control, the slip angle of the vehicle can follow the target value even for a fast steering input, and it can be understood that the vehicle behavior that is preferable 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 brake control ratio with respect to a rear wheel steering angle control layer steering angular velocity 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 auxiliary steering angle, the rear wheel auxiliary 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
The steering angle control means includes a rear wheel assist steering angle speed calculation unit that calculates an angular speed of a rear wheel assist steering angle, and is set according to the calculated rear wheel assist steering angle speed. A rear wheel auxiliary steering angle correction unit for reducing the angle; and a brake fluid pressure for compensating for a deviation between the calculated front and rear wheel auxiliary steering angle, the calculated front wheel auxiliary steering angle and the corrected rear wheel auxiliary steering angle. And a deviation compensating brake fluid pressure calculating unit.