JP2006027570A - Vehicle behavior estimating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行時における車両の挙動を推定する挙動推定方法の改良技術に関する。 The present invention relates to a technique for improving a behavior estimation method for estimating the behavior of a vehicle during traveling.
車両を左右一方へ旋回させたときには、旋回中の車両に遠心力がかかるので、左右の車輪を懸架する各サスペンションのうち、旋回外側のダンパやバネは縮み、旋回内側のダンパやバネは伸びる。この結果、車体は旋回外側が沈み込むとともに旋回内側が持ち上がるように傾く、いわゆるロール運動(ローリング。重心を通る車体の前後方向軸まわりの回転運動。)をする。このため、車両の旋回走行時において、車両は一旦、旋回方向とは反対方向にロール運動をした後に、旋回方向へ反転してロール運動をする。すなわち、車両に揺り返し現象が発生する。 When the vehicle is turned to the left or right, centrifugal force is applied to the turning vehicle, so that the dampers and springs on the outside of the turn are contracted and the dampers and springs on the inside of the turn are extended among the suspensions that suspend the left and right wheels. As a result, the vehicle body performs a so-called roll motion (rolling; a rotational motion around the longitudinal axis of the vehicle body that passes through the center of gravity) that tilts so that the inside of the turn sinks and the inside of the turn lifts. For this reason, when the vehicle is turning, the vehicle once rolls in the direction opposite to the turning direction, and then reverses in the turning direction and rolls. That is, a rolling phenomenon occurs in the vehicle.
ところで、運転者は車両を運転中に、例えば車線の合流点での進入、走行車両間への割り込み、追い越し、追突回避、進路変更等(これらを総称して、以下「レーンチェンジ走行」と言うことにする。)のために、左右一方へ一旦操舵した直後に他方へ急速に切り返し操舵をすることがある。つまり、レーンチェンジ走行を行うときには、レーンチェンジをする直前に左右一方へ一旦操舵し、レーンチェンジをした直後に他方へ急速に切り返し操舵をする。 By the way, while driving a vehicle, for example, entering at a lane junction, interrupting between traveling vehicles, overtaking, avoiding a collision, changing course, etc. (hereinafter collectively referred to as “lane change traveling”) For this reason, there is a case where the steering wheel is rapidly turned back to the other side immediately after once steering to the left or right side. In other words, when performing a lane change travel, the vehicle is once steered to the left or right just before the lane change, and is quickly turned back to the other immediately after the lane change.
このとき、最初の操舵をすることで発生した揺り返し現象によるロール運動の方向に対して、次の切り返し操舵をすることで発生したロール運動の方向は、合致する。最初の操舵によって揺り返し現象が発生するタイミングと、切り返し操舵によって新たに発生するロール運動のタイミングとが合わさった場合には、揺り返し時のロールの振幅は一層大きくなる。このため、通常の適正なレーンチェンジ走行の運転では横転し得ない車両であっても、揺り返し時のロールの振幅が過大となる過激なレーンチェンジ走行の運転をした場合には、過大な揺り返し現象によって横転する可能性があり得る。 At this time, the direction of the roll motion generated by the next reverse steering matches the direction of the roll motion due to the rebound phenomenon generated by the first steering. When the timing at which the turning-back phenomenon occurs by the initial steering and the timing of the roll motion newly generated by the turning-back steering are combined, the amplitude of the roll at the time of turning back becomes even larger. For this reason, even if the vehicle cannot roll over during normal and proper lane change driving, if the vehicle rolls excessively in lane change driving where the amplitude of the roll is excessive, There is a possibility of rollover due to the reverse phenomenon.
これに対して近年、車両の走行時、例えばレーンチェンジ走行時において車両の横転可能性を推定するようにした、車両の挙動推定方法の開発が進められている(例えば、特許文献1−2参照。)。
先ず、特許文献1に示す従来の車両の挙動推定方法の概要を、次の図5に基づいて説明する。図5は従来の挙動推定方法を採用した車両横転防止装置を説明するブロック図である。
特許文献1に示す従来の車両横転防止装置100は、運転状態検出手段101と横転判定手段102とサスペンション制御手段103とサスペンション剛性調整手段104とからなる。運転状態検出手段101は、車速検出部111と加速度検出部112と操舵角検出部113と操舵角速度演算手段114とを備える。横転判定手段102は、記憶部121としきい値演算部122と比較部123と判定部124とを備える。
First, an outline of a conventional vehicle behavior estimation method disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram for explaining a vehicle rollover prevention device employing a conventional behavior estimation method.
A conventional vehicle
このような車両横転防止装置100によれば、車速検出部111で車速を計測するとともに、操舵角検出部113及び操舵角速度演算手段114で操舵角速度を計測し、しきい値演算部122で所定のしきい値を設定し、比較部123で車速及び操舵角速度をしきい値と比較し、この比較結果に基づいて判定部124で車両の横転可能性を推定することができる。横転可能性有りの推定結果を受けたサスペンション制御手段103は、サスペンション剛性調整手段104でショックアブソーバ(ダンパ)の減衰力特性を調整して、現在伸び側のダンパを強める。この結果、車両の横転を防止することができる。
According to such a vehicle
次に、特許文献2に示す従来の車両の挙動推定方法の概要を、次の図6に基づいて説明する。図6は従来の挙動推定方法を採用した車両挙動推定装置を説明するブロック図である。
特許文献2に示す従来の車両挙動推定装置200は、左右の前輪201L,201R及び左右の後輪202L,202Rの速度を計測する車輪速度センサ203L,203R,204L,204Rと、車両に発生するヨーレイトを計測するヨーレイトセンサ205と、車輪速度センサ203L,203R,204L,204R及びヨーレイトセンサ205の信号等に基づいて制御信号を発する制御装置206と、制御信号に応じて油圧出力を発する油圧回路207と、油圧出力に応じて左右の前輪201L,201Rに個別に制動力を加える前側の油圧式ブレーキ装置208L,208Rと、油圧出力に応じて左右の後輪202L,202Rに個別に制動力を加える後側の油圧式ブレーキ装置209L,209Rとを備える。
Next, an outline of a conventional vehicle behavior estimation method disclosed in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram for explaining a vehicle behavior estimation apparatus employing a conventional behavior estimation method.
The conventional vehicle
このような車両挙動推定装置200によれば、車輪速度センサ203L,203R,204L,204Rで前輪201L,201R及び後輪202L,202Rの速度を計測し、ヨーレイトセンサ205で車両に発生したヨーレイトを計測し、車輪201L,201R,202L,202Rの速度及びヨーレイトからロール角φ0を算出し、ロール角φ0からロールレイトφ0’を算出し、ロール角φ0及びロールレイトφ0’からロール最大振幅の推定値Aを算出し、この推定値Aを、車両の横転のし易さを表す転倒パラメータXとし、この転倒パラメータXによって転倒のし易さを推定することができる。この推定に基づいて油圧回路207は、油圧式ブレーキ装置208L,208Rにて旋回外側の前輪201L又は201Rに制動力を加えることで、車両の走行状態をアンダステア傾向にすることができる。この結果、車両の横転を防止することができる。
According to such a vehicle
しかしながら、上記従来の車両横転防止装置100及び上記従来の車両挙動推定装置200は、車両に実際に発生するロール運動等の挙動を把握したものではないので、車両が横転する可能性を正確に推定するには改良の余地がある。
However, the conventional vehicle
本発明は、車両の横転可能性を迅速に且つ正確に、しかも容易に推定することができる技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of quickly, accurately, and easily estimating the rollover possibility of a vehicle.
請求項1に係る発明は、走行時における車両の挙動を推定する挙動推定方法であって、車両に発生するヨーレイト及びロール角を計測し、このヨーレイトに対するロール角の微分値を算出し、この微分値が予め設定された推定しきい値を超えた場合に、車両が横転する可能性のある運転状態であると推定することを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a behavior estimation method for estimating the behavior of a vehicle at the time of traveling, measuring a yaw rate and a roll angle generated in the vehicle, calculating a differential value of the roll angle with respect to the yaw rate, When the value exceeds a preset estimation threshold, it is estimated that the vehicle is in a driving state that may roll over.
請求項2に係る発明は、推定しきい値が、ヨーレイトから算出されたヨー角加速度に対して相関関係にあり、このヨー角加速度が大きいほど小さくなる値であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the estimated threshold value is correlated with the yaw angular acceleration calculated from the yaw rate, and is a value that decreases as the yaw angular acceleration increases.
請求項3に係る発明は、ヨーレイトに対するロール角の微分値と推定しきい値とを比較するタイミングが、ロール角が予め設定された基準最大ロール角を一旦超えた後であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the timing for comparing the differential value of the roll angle with respect to the yaw rate and the estimated threshold value is after the roll angle once exceeds a preset reference maximum roll angle. .
請求項1に係る発明では、車両に発生するヨーレイト及びロール角を計測し、ヨーレイトに対するロール角の微分値を算出することにより、刻々と変化する「ヨーレイトに対するロール角速度の特性」、すなわち、ヨーレイトに対するロール角の傾きの特性を求めることができる。
ヨーレイトに対するロール角の微分値が推定しきい値を超えた場合には、現時点のヨーレイトに対してロール角速度が過大であり、この結果、車両が揺り返し現象によって横転する可能性のある運転状態であると、推定することができる。このようにして、車両の横転可能性を迅速に且つ正確に、しかも容易に推定することができる。
In the invention according to claim 1, by measuring the yaw rate and roll angle generated in the vehicle and calculating the differential value of the roll angle with respect to the yaw rate, the "characteristic of the roll angular velocity with respect to the yaw rate", that is, the yaw rate is changed. The characteristics of the roll angle inclination can be obtained.
When the differential value of the roll angle with respect to the yaw rate exceeds the estimated threshold, the roll angular velocity is excessive with respect to the current yaw rate, and as a result, the vehicle may roll over due to the rolling phenomenon. It can be estimated that there is. In this way, the possibility of rollover of the vehicle can be estimated quickly, accurately and easily.
請求項2に係る発明では、ヨーレイトから算出されたヨー角加速度に対して、推定しきい値に相関関係をもたせ、ヨー角加速度が大きいほど推定しきい値が小さくなるようにした。
一般に、走行中において、ステアリングハンドルを左右一方へ操舵してから、他方へ切り返し操舵を行った後には、ヨー角加速度が大きいほど、車両の揺り返し現象によるロール角速度が大きくなることが、知られている。このようなロール角速度が大きくなると、車両が横転する可能性は大きくなる。
In the invention according to claim 2, the estimated threshold value is correlated with the yaw angular acceleration calculated from the yaw rate so that the estimated threshold value decreases as the yaw angular acceleration increases.
In general, during steering, after steering the steering wheel to the left or right and then turning back to the other, it is known that the greater the yaw angular acceleration, the greater the roll angular velocity due to the vehicle turning phenomenon. ing. As the roll angular velocity increases, the possibility that the vehicle rolls over increases.
これに対し請求項2では、ヨー角加速度が大きいほど推定しきい値が小さくなるようにしたので、ヨー角加速度が大きいときほど、車両の横転可能性の推定タイミングを早めることができる。従って、より迅速に且つより正確に車両の横転可能性を推定することができる。このようにして、ヨー角加速度とロール角速度との相関関係から、車両の横転可能性を、より迅速に且つより正確に推定することができる。 On the other hand, in claim 2, since the estimation threshold value is reduced as the yaw angular acceleration increases, the estimation timing of the rollover possibility of the vehicle can be advanced as the yaw angular acceleration increases. Accordingly, it is possible to estimate the vehicle rollover possibility more quickly and more accurately. In this way, the rollover possibility of the vehicle can be estimated more quickly and more accurately from the correlation between the yaw angular acceleration and the roll angular velocity.
請求項3に係る発明では、計測されたロール角が、予め設定された基準最大ロール角を一旦超えた後に、ヨーレイトに対するロール角の微分値と推定しきい値とを比較するようにした。
一般に、走行中に車両を左右一方へ急激に転舵した場合には、車両は転舵方向とは逆方向へ大きくロール運動をすることが知られている。大きくロール運動をした後には、車両に大きい揺り返し運動が発生し得ると考えることができる。このような車両の不安定な挙動を迅速に検出することが、車両の横転可能性を速やかに推定することには欠かせない。
In the invention according to claim 3, after the measured roll angle once exceeds the preset reference maximum roll angle, the differential value of the roll angle with respect to the yaw rate is compared with the estimated threshold value.
In general, it is known that when a vehicle is suddenly steered to the left or right while traveling, the vehicle greatly rolls in a direction opposite to the steered direction. It can be considered that a large rolling motion can occur in the vehicle after a large roll motion. Rapid detection of such an unstable behavior of the vehicle is indispensable for quickly estimating the possibility of the vehicle rollover.
これに対し請求項3では、予め基準最大ロール角を設定し、計測されたロール角が基準最大ロール角を一旦超える過大な値であるときには、車両の揺り返し運動が発生し得ると考えることにした。ロール角は、基準最大ロール角を一旦超えて最大値に到達した後に、下降して、基準最大ロール角よりも低下することになる。
計測されたロール角が基準最大ロール角を一旦超えたことによって、大きい揺り返し運動が発生し得るような、車両に不安定な挙動が発生したことを迅速に検出し、その後に、ヨーレイトに対するロール角の微分値と推定しきい値とを比較するようにしたので、タイミング良く、より一層迅速に、車両の横転可能性を推定することができる。
On the other hand, in claim 3, a reference maximum roll angle is set in advance, and when the measured roll angle is an excessive value that once exceeds the reference maximum roll angle, it is considered that the rolling motion of the vehicle can occur. did. The roll angle once exceeds the reference maximum roll angle and reaches a maximum value, and then descends to be lower than the reference maximum roll angle.
Once the measured roll angle exceeds the reference maximum roll angle, it is quickly detected that an unstable behavior has occurred in the vehicle, which can cause a large rolling motion, and then the roll against the yaw rate is detected. Since the differential value of the angle is compared with the estimated threshold value, the possibility of rollover of the vehicle can be estimated more quickly with good timing.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従う。
図1は本発明に係る車両挙動制御装置の平面模式図である。車両10は、車体11に左右の前輪12L,12R及び左右の後輪13L,13Rと、左右の前輪12L,12Rを個別に懸架する左右のフロントサスペンション14L,14Rと、左右の後輪13L,13Rを個別に懸架する左右のリヤサスペンション15L,15Rと、左右の前輪12L,12Rに個別に制動力を加える前側左右のブレーキ装置16L,16Rと、左右の後輪13L,13Rに個別に制動力を加える後側左右のブレーキ装置17L,17Rと、これら前側左右のブレーキ装置16L,16R及び後側左右のブレーキ装置17L,17Rを駆動するブレーキ駆動手段18と、ステアリングハンドル19と、車両挙動制御装置20とを備えた四輪自動車である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that “front”, “rear”, “left”, “right”, “upper”, and “lower” follow the direction seen from the driver.
FIG. 1 is a schematic plan view of a vehicle behavior control apparatus according to the present invention. The
車両挙動制御装置20は、走行時における車両10の挙動を推定するとともにその推定結果に応じて車両10の横転を防止するように制御する装置である。このような車両挙動制御装置20は、車両10に発生するヨーレイトγを計測するヨーレイト検出手段21と、車両10に発生するロール角φを計測するロール角検出手段22と、ステアリングハンドル19の操舵角(操舵方向を含む)を計測する舵角検出手段23と、制御部24と、サスペンション剛性調整手段25とからなる。
The vehicle behavior control device 20 is a device that estimates the behavior of the
ここで、ヨーレイトγとは、車体がヨー運動(ヨーイング。車体に対して重心を通る鉛直な軸のまわりの回転運動。)をしたときのヨー角速度である。ロール角φとは、車体がロール運動(ローリング。重心を通る車体の前後方向軸まわりの回転運動。)をしたときの回転角である。 Here, the yaw rate γ is a yaw angular velocity when the vehicle body performs a yaw motion (yawing; a rotational motion about a vertical axis passing through the center of gravity with respect to the vehicle body). The roll angle φ is a rotation angle when the vehicle body performs a roll motion (rolling; a rotational motion around the longitudinal axis of the vehicle body passing through the center of gravity).
制御部24は、ヨーレイト検出手段21、ロール角検出手段22及び舵角検出手段23の各計測信号に基づいて車両10の挙動を推定するとともに、その推定結果に応じてブレーキ駆動手段18及びサスペンション剛性調整手段25に制御信号を発するものであり、例えばマイクロコンピュータからなる。
The
サスペンション剛性調整手段25は、制御部24の制御信号を受けて左右のフロントサスペンション14L,14Rの各ダンパ31L,31R及び左右のリヤサスペンション15L,15Rの各ダンパ32L,32Rの各減衰特性を制御するものである。
The suspension stiffness adjusting means 25 controls the damping characteristics of the
ところで、上記ブレーキ駆動手段18は制御部24の制御信号を受けて、前側左右のブレーキ装置16L,16Rを駆動することで、左右の前輪12L,12Rに個別に制動力を加える機能をも有する。
By the way, the brake driving means 18 also has a function of individually applying a braking force to the left and right
図2は本発明に係るヨーレイト・ロール角特性曲線図であり、横軸をヨーレイトγとし縦軸をロール角φとし、上記図1に示すヨーレイト検出手段21で計測したヨーレイトγとロール角検出手段22で計測したロール角φとを関連づけて、γ−φ曲線として表したものである。
ヨーレイトγは、横軸と縦軸との交点において±0(零)の値であり、交点よりも図右半分が正(+)の値で図左半分が負(−)の値である。ロール角φは、交点において±0の値であり、交点よりも図上半分が正(+)±の値で図下半分が負(−)の値である。
FIG. 2 is a yaw rate / roll angle characteristic curve diagram according to the present invention, wherein the abscissa represents the yaw rate γ and the ordinate represents the roll angle φ, and the yaw rate γ and the roll angle detecting means measured by the yaw rate detecting means 21 shown in FIG. This is expressed as a γ-φ curve in association with the roll angle φ measured at 22.
The yaw rate γ is a value of ± 0 (zero) at the intersection of the horizontal axis and the vertical axis, the right half of the figure is a positive (+) value and the left half of the figure is a negative (−) value from the intersection. The roll angle φ is a value of ± 0 at the intersection, and the upper half of the figure is a positive (+) ± value and the lower half of the figure is a negative (−) value from the intersection.
図2によれば、中立位置にあるステアリングハンドルを、例えば右へ操舵したときに、車体が右へ転舵することによって、γ−φ曲線は次のように変化することが判る。
すなわち、γ−φ曲線は、(1)原点である±0から図右上へ緩い傾斜、すなわち図右上がりの傾斜で伸びていき、(2)やがて、右への操舵角が増すにつれて反時計回りに伸び、(3)操舵角が最大となったときにヨーレイトγが最大値γmaxとなる点Paに至り、(4)その後、ヨーレイトγが減少しつつロール角φが増加するように反時計回りに伸びて、(5)ロール角φが最大値φmaxとなる点Pbに至り、(6)その後、ヨーレイトγ及びロール角φの両方が減少するように反時計回りに緩い傾斜、すなわち図左下がりの傾斜で伸びていき、(7)その後、ヨーレイトγが負の値となるように伸び、(8)やがて、ロール角φも負の値になるように反時計回りに伸びていく特性である。
ここで、γ−φ曲線が緩い傾斜で伸びる理由は、ヨー運動に対してロール運動が時間遅れをともなって発生するからである。
According to FIG. 2, it can be seen that when the steering handle in the neutral position is steered to the right, for example, the γ-φ curve changes as follows by turning the vehicle body to the right.
That is, the γ-φ curve (1) extends from ± 0, which is the origin, to the upper right in the figure with a gentle inclination, that is, an upward inclination to the right in the figure, and (2) eventually counterclockwise as the steering angle to the right increases. (3) The yaw rate γ reaches a point Pa where the maximum value γmax is reached when the steering angle is maximized. (4) Thereafter, the roll angle φ increases while the yaw rate γ decreases, so that the roll angle φ increases. To (5) the point Pb at which the roll angle φ reaches the maximum value φmax, and (6) thereafter, a gentle inclination counterclockwise so that both the yaw rate γ and the roll angle φ decrease, that is, the lower left in the figure. (7) After that, the yaw rate γ grows to become a negative value, and (8) eventually the roll angle φ also grows counterclockwise so that the roll angle φ becomes a negative value. .
Here, the reason why the [gamma]-[phi] curve extends with a gentle slope is that the roll motion occurs with a time delay relative to the yaw motion.
図1を参照しつつ図2に基づき説明すると、以上の説明から明らかなように、車両10を右へ転舵したときには、車体11は、先ずロール角φが正の値となる方向にロール運動をし(旋回内側である右側が持ち上がるようにロール運動をし)、ロール角φが最大φmaxとなった後に揺り返し現象が発生することで、逆方向にロール運動、すなわち、ロール角φが負の値となる方向にロール運動をする。
ここで、右操舵の場合に揺り返し現象によって、ロール角φが±0から負の値となる方向に、車体11がロール運動をすることを「ロール反転」と言うことにする。
Referring to FIG. 2 with reference to FIG. 1, as is clear from the above description, when the
Here, the roll motion of the
ロール角φが最大値φmaxとなった後に、車体11が逆方向にロール運動をする程度、すなわち、揺り返しのロールの振幅の大きさは、γ−φ曲線が、点Pbから、ヨーレイトγ及びロール角φの両方が減少するように図左下がりに傾斜するときの、傾斜の大きさに対応する。つまり、γ−φ曲線のうち、図左下がりの曲線に接する接線Taの傾きの度合いが大きい場合には、車体11が逆方向にロール運動をする速度、すなわちロール角速度も大きいことになる。揺り返し時のロール角速度が過大になると、揺り返し時のロールの振幅も過大になる。
After the roll angle φ reaches the maximum value φmax, the extent to which the
さらには、右へ一旦操舵し、その直後に左へ急速に切り返し操舵をした場合には、右操舵をしたことで発生した揺り返し現象によるロール運動の方向に対して、次の切り返し操舵をしたことで発生したロール運動の方向は、合致する。右操舵によって揺り返し現象が発生するタイミングと、切り返し操舵によって新たに発生するロール運動のタイミングとが合わさった場合には、揺り返し時のロール角速度が過大になるので、揺り返し時のロールの振幅は一層大きくなる。
このような過大な揺り返し現象は、車両10の横転する可能性が高まることになるので、好ましいことではない。
Furthermore, if the vehicle is steered once to the right and then quickly turned back to the left immediately thereafter, the next turn-back steering was performed with respect to the direction of the roll motion caused by the turning-back phenomenon generated by the right steering. The direction of the roll motion generated by this is the same. If the timing at which the rollback phenomenon occurs due to the right steering and the timing of the roll motion newly generated by the turnback steering are combined, the roll angular velocity at the time of rollback becomes excessive, so the roll amplitude at the time of rollback Will be even bigger.
Such an excessive rebound phenomenon is not preferable because the possibility that the
これに対して本発明は、接線Taの傾きの度合いが、予め設定された推定しきい値を超えたときには、「揺り返し時のロール角速度が過大であり、この結果、車両10が横転する可能性のある運転状態である」と推定することを特徴とする。
任意の点Pcにおける、曲線に接する接線Taの傾きの度合いについては、ヨーレイトγに対するロール角φの微分値f’によって求めることができる。
On the other hand, in the present invention, when the degree of inclination of the tangent Ta exceeds a preset estimated threshold value, “the roll angular velocity at the time of turning is excessive, and as a result, the
The degree of inclination of the tangent Ta that is in contact with the curve at an arbitrary point Pc can be obtained from the differential value f ′ of the roll angle φ with respect to the yaw rate γ.
さらに本発明は、基準最大ロール角LM1を予め設定し、右操舵によって増大するロール角φが基準最大ロール角LM1を一旦超えた後に、ヨーレイトγに対するロール角φの微分値f’と推定しきい値LM1とを、比較するようにしたことを特徴とする。
より詳しくは、車体11の揺り返し現象はロール角φが最大値φmaxとなった直後から発生するので、このことを考慮して、ロール角φが最大φmaxから減少し始めるタイミングで、上記微分値f’と推定しきい値LM1とを比較するようにした。つまり、γ−φ曲線において、ロール角φが最大値φmaxとなる点Pbに至り、その後、ヨーレイトγ及びロール角φの両方が減少し始めた点Pdで、上記微分値f’と推定しきい値とを比較するようにした。
In the present invention, the reference maximum roll angle LM1 is set in advance, and after the roll angle φ increased by the right steering exceeds the reference maximum roll angle LM1, the estimated value f ′ of the roll angle φ with respect to the yaw rate γ is estimated. It is characterized in that the value LM1 is compared.
More specifically, since the rolling phenomenon of the
なお、当然のことながら、中立位置にあるステアリングハンドル19を、左へ操舵したときには、車体11が左へ転舵することによって、γ−φ曲線は上述の右操舵と逆方向へ伸びる特性になる。
As a matter of course, when the steering handle 19 in the neutral position is steered to the left, the
次に、上記構成の制御部24をマイクロコンピュータとした場合の制御フローについて、図1及び図2を参照しつつ図3に基づき説明する。図中、ST××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。
Next, a control flow when the
図3は本発明に係る制御部の制御フローチャートである。
ST01;最新のロール角φを計測する。ロール角φは、図1のロール角検出手段22で現実のロール角φを計測すればよい。
ST02;ロール角φが予め設定された一定の基準最大ロール角LM1を超えたか(φ>LM1)否かを調べ、NOならST03に進み、YESならST06に進む。YESの場合には、ロール角φが過大なので、車両10の揺り返し現象が発生し得ると判断する。
FIG. 3 is a control flowchart of the control unit according to the present invention.
ST01: The latest roll angle φ is measured. The roll angle φ may be measured by the roll angle detection means 22 of FIG.
ST02: It is checked whether or not the roll angle φ exceeds a predetermined reference maximum roll angle LM1 (φ> LM1). If NO, the process proceeds to ST03, and if YES, the process proceeds to ST06. In the case of YES, it is determined that the roll-back phenomenon of the
ST03;ロール角φがまだ小さいので、再び最新のロール角φを計測する。ロール角φは、図1のロール角検出手段22で現実のロール角φを計測すればよい。
ST04;ロール角φを微分してロール角速度dφを求める。
ST03: Since the roll angle φ is still small, the latest roll angle φ is measured again. The roll angle φ may be measured by the roll angle detection means 22 of FIG.
ST04: The roll angular velocity dφ is obtained by differentiating the roll angle φ.
ST05;ロール角速度dφとロール角φとを乗算した値が0(零)を下回って負の値になっているか、すなわち、条件「(dφ×φ)<0」を達成したか否かを調べ、NOならST01に戻り、YESならロール角φが下がり始めたと判断して制御を終了する。なお、ロール角φが下がり始めたときには、ヨーレイトγは先に下がり始めていることになる。 ST05: Check whether the value obtained by multiplying the roll angular velocity dφ by the roll angle φ is less than 0 (zero), that is, a negative value, that is, whether the condition “(dφ × φ) <0” has been achieved. If NO, the process returns to ST01. If YES, it is determined that the roll angle φ has started to drop, and the control is terminated. Note that when the roll angle φ starts to decrease, the yaw rate γ starts to decrease first.
このステップST05において、YESの場合には、ロール角φが、基準最大ロール角LM1を超える前に下がり始めたことになり、車両10の揺り返し現象の発生はないと判断するものである。
なお、車両10の操舵パターンには、最初に右転舵した後に左へ切り返し操舵をする第1の操舵パターンの他に、最初に左転舵した後に右へ切り返し操舵をする第2の操舵パターンがある。ステップST05においては、第1・第2の操舵パターンのどちらであっても、ロール角φが下がり始めたか否かを判断できるために、「dφ×φ」が負の値であるか否かを求めるようにした。第2の操舵パターンでは、ロール角φは最初に負の値であり、その後に正の値に転じるからである。
In the case of YES in this step ST05, it is determined that the roll angle φ has started to drop before exceeding the reference maximum roll angle LM1, and there is no occurrence of the rolling-back phenomenon of the
In addition to the first steering pattern in which the
ST06;ロール角φが過大なので、再び最新のロール角φを計測する。ロール角φは、図1のロール角検出手段22で現実のロール角φを計測すればよい。
ST07;ロール角φを微分してロール角速度dφ(ロール角微分値dφ)を求める。
ST06: Since the roll angle φ is excessive, the latest roll angle φ is measured again. The roll angle φ may be measured by the roll angle detection means 22 of FIG.
ST07: The roll angle φ is differentiated to obtain the roll angular velocity dφ (roll angle differential value dφ).
ST08;ロール角速度dφとロール角φとを乗算した値が0(零)を下回って負の値になっているか、すなわち、条件「(dφ×φ)<0」を達成したか否かを調べ、NOならST06に戻り、YESならロール角φが最大φmaxから下がり始めたと判断してST09に進む。なお、ロール角φが下がり始めたときには、ヨーレイトγは先に下がり始めていることになる。YESの場合には、車両10の横転の可能性についての推測を開始することになる。
ST08: Check whether the value obtained by multiplying the roll angular velocity dφ and the roll angle φ is less than 0 (zero) and negative, that is, whether the condition “(dφ × φ) <0” is achieved. If NO, the process returns to ST06. If YES, the roll angle φ is determined to have started to decrease from the maximum φmax, and the process proceeds to ST09. Note that when the roll angle φ starts to decrease, the yaw rate γ starts to decrease first. In the case of YES, the estimation about the possibility of the
なお、上記ステップST05でも説明したように、車両10の操舵パターンには、最初に右転舵した後に左へ切り返し操舵をする第1の操舵パターンの他に、最初に左転舵した後に右へ切り返し操舵をする第2の操舵パターンがある。ステップST08においては、第1・第2の操舵パターンのどちらであっても、ロール角φが下がり始めたか否かを判断できるために、「dφ×φ」が負の値であるかを求めるようにした。第2の操舵パターンでは、ロール角φは最初に負の値であり、その後に正の値に転じるからである。
As described in step ST05 above, the steering pattern of the
ST09;最新のヨーレイトγ及びロール角φを計測する。ヨーレイトγは、図1のヨーレイト検出手段21で現実のヨーレイトγを計測すればよい。ロール角φは、図1のロール角検出手段22で現実のロール角φを計測すればよい。 ST09: The latest yaw rate γ and roll angle φ are measured. For the yaw rate γ, the actual yaw rate γ may be measured by the yaw rate detecting means 21 of FIG. The roll angle φ may be measured by the roll angle detection means 22 of FIG.
ST10;上記ステップST09で得られた計測値により、現時点においての、ヨーレイトγに対するロール角φの微分値f’を求める。この微分値f’は、図2に示すγ−φ曲線において、図左下がりの曲線のうち、現時点における点Pcでの曲線に接する接線Taの傾きの度合いである。 ST10: A differential value f ′ of the roll angle φ with respect to the yaw rate γ at the present time is obtained from the measured value obtained in step ST09. The differential value f ′ is the degree of inclination of the tangent line Ta in contact with the curve at the current point Pc among the curves descending to the left in the γ-φ curve shown in FIG.
ST11;上記ST09で得られたヨーレイトγを微分してヨー角加速度dγ(ヨーレイト微分値dγ)を求める。
ST12;図4に示す推定しきい値の特性マップにより、ヨー角加速度dγから推定しきい値LM2を求める。推定しきい値の特性マップは図4に示す通りである。
ST11: The yaw rate γ obtained in ST09 is differentiated to obtain the yaw angular acceleration dγ (yaw rate differential value dγ).
ST12: The estimated threshold value LM2 is obtained from the yaw angular acceleration dγ using the estimated threshold value characteristic map shown in FIG. A characteristic map of the estimated threshold value is as shown in FIG.
図4は本発明に係る推定しきい値の特性マップであり、このマップは横軸をヨー角加速度dγとし縦軸を推定しきい値LM2として、ヨー角加速度dγに対応する推定しきい値LM2を得る推定しきい値特性曲線図である。 FIG. 4 is a characteristic map of estimated threshold values according to the present invention. This map has an estimated threshold value LM2 corresponding to the yaw angular acceleration dγ, with the horizontal axis indicating the yaw angular acceleration dγ and the vertical axis indicating the estimated threshold value LM2. It is the estimated threshold value characteristic curve figure which obtains.
この推定しきい値の特性マップによれば、推定しきい値LM2は、ヨーレイトγから算出されたヨー角加速度dγに対して相関関係にあり、このヨー角加速度dγが大きいほど小さくなる値であることが判る。すなわち、推定しきい値の特性マップは、ヨー角加速度dγに対して推定しきい値LM2が概ね反比例する傾向の特性であることを示す。 According to this estimated threshold value characteristic map, the estimated threshold value LM2 is correlated with the yaw angular acceleration dγ calculated from the yaw rate γ, and is a value that decreases as the yaw angular acceleration dγ increases. I understand that. That is, the estimated threshold value characteristic map indicates that the estimated threshold value LM2 tends to be approximately inversely proportional to the yaw angular acceleration dγ.
より具体的には、推定しきい値LM2の特性は、ヨー角加速度dγが0に近いときに最大であり、ヨー角加速度dγが大きくなるにつれて急激に減少し、ヨー角加速度dγが一定値以上になるとほぼ一定の最小値となる特性を有する。
このような推定しきい値の特性マップによって、そのときのヨー角加速度dγに対応する推定しきい値LM2を求めることができる。
More specifically, the characteristic of the estimated threshold value LM2 is the maximum when the yaw angular acceleration dγ is close to 0, decreases rapidly as the yaw angular acceleration dγ increases, and the yaw angular acceleration dγ exceeds a certain value. The characteristic has an almost constant minimum value.
With such an estimated threshold characteristic map, the estimated threshold LM2 corresponding to the yaw angular acceleration dγ at that time can be obtained.
ここで図3に戻って制御フローの続きを説明する。
ST13;微分値f’が推定しきい値LM2を超えたか(f’>LM2)否かを調べ、NOなら車両10の横転の可能性が無いと判断してST14に進み、YESなら車両10の横転の可能性がある運転であると判断してST15に進む。
Returning to FIG. 3, the continuation of the control flow will be described.
ST13: It is checked whether or not the differential value f ′ exceeds the estimated threshold value LM2 (f ′> LM2). If NO, it is determined that there is no possibility of rollover of the
ST14;車両10の揺り返し現象は発生したが、車両10の横転の可能性は無いと判断したので、サスペンション剛性調整手段25を介してフロントサスペンション14L,14Rのダンパ31L,31Rの減衰特性を制御した後に、この制御を終了する。
ST14: Although the rolling phenomenon of the
このステップST14では、例えば、車両10に揺り返し現象が発生することで、車両10が中立位置まで逆方向にロール運動をしている間は、現在伸び側のダンパ31L又は31Rを強めるように、ダンパ31L,31Rの減衰特性を制御する。その後、車両10が中立位置から更に逆方向にロール運動をしている間、すなわちロール反転時には、現在縮み側のダンパ31L又は31Rを強めるように、ダンパ31L,31Rの減衰特性を制御する。この結果、揺り返し現象が発生したときの、車両10のロール運動を抑制して、より安定したレーンチェンジ走行を行うことができる。
することができる。
In this step ST14, for example, when a rolling phenomenon occurs in the
can do.
このようなダンパ減衰特性制御方法としては、例えば、ダンパ31L,31Rに電気的な減衰特性変更手段(図示せず)を内蔵しておき、この減衰特性変更手段を駆動するための駆動電流を、車両10のロール角速度dφに応じて変化させることで実行する。
なお、このステップST14におけるダンパ減衰特性制御方法については各種あり、上述の制御方法に限定されるものではない。
As such a damper damping characteristic control method, for example, an electrical damping characteristic changing means (not shown) is built in the
There are various damper damping characteristic control methods in step ST14, and the method is not limited to the above-described control method.
ST15;揺り返し現象の発生によって横転の可能性が有る運転であると判断したので、ブレーキ駆動手段18を介して前側左右のブレーキ装置16L,16Rを制御した後に、この制御を終了する。具体的には、左右の前輪12L,12Rのうち、旋回外輪となる方に制動力を加えて、旋回外輪をスリップさせる(回転を制限する)ことで、車両10の旋回運動を抑制する。
ST15: Since it has been determined that the operation has the possibility of rollover due to the occurrence of the rolling back phenomenon, the front and
このステップST15では、レーンチェンジをした直後に他方へ急速に切り返し操舵を行っても、旋回外輪12L又は12Rをスリップさせることで、車両10の旋回運動を抑制することができる。従って、切り返し操舵時にヨーレイトγが大きく変化することを抑制することができるので、この結果、車両10のロール角φ及びロール角速度dφを抑制して、車両10の横転を防止することができる。
In step ST15, the turning motion of the
このように、ステップST13で判断した車両10の横転の可能性の有無に応じて、すなわち、車両10の揺り返しの度合いに応じて、(1)ステップST14でのサスペンション制御と、(2)ステップST15でのブレーキ制御とを、選択するようにした。このため、揺り返し現象の発生によって横転の可能性が有る運転であると判断したときに限って、ブレーキ制御による旋回外輪をスリップ制御をすることができる。
スリップ制御をすることは運転者の一般的な操舵感覚と異なるので、運転者にとって違和感を感じるものである。このような違和感を伴うスリップを極力抑制することができる。
Thus, depending on whether or not the
Since the slip control is different from the general steering feeling of the driver, the driver feels uncomfortable. Such a slip with a sense of incongruity can be suppressed as much as possible.
以上説明した車両の挙動推定方法をまとめると、次の通りである。
本発明では、図1〜図3に示すように、車両10に発生するヨーレイトγ及びロール角φを計測し、ヨーレイトγに対するロール角φの微分値f’を算出することにより、刻々と変化する「ヨーレイトγに対するロール角速度dφの特性」、すなわち、ヨーレイトγに対するロール角φの傾きの特性を求めることができる。
ヨーレイトγに対するロール角φの微分値f’が推定しきい値LM2を超えた場合には、現時点のヨーレイトγに対してロール角速度dφが過大であり、この結果、車両10が揺り返し現象によって横転する可能性のある運転状態であると、推定することができる。このようにして、車両10の横転可能性を迅速に且つ正確に、しかも容易に推定することができる。
The vehicle behavior estimation method described above is summarized as follows.
In the present invention, as shown in FIGS. 1 to 3, the yaw rate γ and the roll angle φ generated in the
When the differential value f ′ of the roll angle φ with respect to the yaw rate γ exceeds the estimated threshold value LM2, the roll angular velocity dφ is excessive with respect to the current yaw rate γ, and as a result, the
ところで、一般に、走行中において、ステアリングハンドル19を左右一方へ操舵してから、他方へ切り返し操舵を行った後には、ヨー角加速度dγが大きいほど、車両10の揺り返し現象によるロール角速度dφが大きくなることが、知られている。このようなロール角速度dφが大きくなると、車両10が横転する可能性は大きくなる。
By the way, in general, after the steering handle 19 is steered to the left or right and then turned back to the other during traveling, the roll angular velocity dφ due to the rolling phenomenon of the
これに対し本発明では、図4に示すように、ヨー角加速度dγが大きいほど推定しきい値LM2が小さくなるようにしたので、ヨー角加速度dγが大きいときほど、車両10の横転可能性の推定タイミングを早めることができる。従って、より迅速に且つより正確に車両10の横転可能性を推定することができる。
このようにして、ヨー角加速度dγとロール角速度dφとの相関関係から、車両10の横転可能性を、より迅速に且つより正確に推定することができる。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 4, the estimated threshold value LM2 is decreased as the yaw angular acceleration dγ is increased. Therefore, as the yaw angular acceleration dγ is increased, the rollover possibility of the
In this way, the rollover possibility of the
また、一般に、走行中に車両10を左右一方へ急激に転舵した場合には、車両10は転舵方向とは逆方向へ大きくロール運動をすることが知られている。大きくロール運動をした後には、車両10に大きい揺り返し運動が発生し得ると考えることができる。このような車両10の不安定な挙動を迅速に検出することが、車両10の横転可能性を速やかに推定することには欠かせない。
In general, it is known that when the
これに対し本発明では、図2及び図3に示すように、予め基準最大ロール角LM1を設定し、計測されたロール角φが基準最大ロール角LM1を一旦超える過大な値であるときには、車両10の揺り返し運動が発生し得ると考えることにした。ロール角φは、基準最大ロール角LM1を一旦超えて最大値φmaxに到達した後に、下降して、基準最大ロール角LM1よりも低下することになる。
計測されたロール角φが基準最大ロール角LM1を一旦超えたことによって、大きい揺り返し運動が発生し得るような、車両10に不安定な挙動が発生したことを迅速に検出し、その後に、ヨーレイトγに対するロール角φの微分値f’と推定しきい値LM2とを比較するようにしたので、タイミング良く、より一層迅速に、車両10の横転可能性を推定することができる。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, when the reference maximum roll angle LM1 is set in advance and the measured roll angle φ is an excessive value that once exceeds the reference maximum roll angle LM1, It was decided that 10 swinging motions could occur. The roll angle φ once exceeds the reference maximum roll angle LM1 and reaches the maximum value φmax, and then falls to be lower than the reference maximum roll angle LM1.
When the measured roll angle φ once exceeds the reference maximum roll angle LM1, it is quickly detected that an unstable behavior has occurred in the
本発明の車両の挙動推定方法及びこの方法を採用した車両挙動制御装置20は、乗用車等の車両に好適である。 The vehicle behavior estimation method of the present invention and the vehicle behavior control device 20 employing this method are suitable for vehicles such as passenger cars.
10…車両、11…車体、12L,12R…左右の前輪、13L,13R…左右の後輪、14L,14R…左右のフロントサスペンション、15L,15R…左右のリヤサスペンション、16L,16R…前側左右のブレーキ装置、17L,17R…後側左右のブレーキ装置、18…ブレーキ駆動手段、19…ステアリングハンドル、20…車両挙動制御装置、21…ヨーレイト検出手段、22…ロール角検出手段、23…制御部、24…サスペンション剛性調整手段、31L,31R…左右のフロントサスペンションのダンパ、32L,32R…左右のリヤサスペンションのダンパ、f’…ヨーレイトに対するロール角の微分値、LM1…基準最大ロール角、LM2…推定しきい値、γ…ヨーレイト、dγ…ヨー角加速度、φ…ロール角。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The timing at which the differential value of the roll angle with respect to the yaw rate is compared with the estimated threshold value is after the roll angle has once exceeded a preset reference maximum roll angle. Item 3. A vehicle behavior estimation method according to Item 2.
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