JP2006044465A - Road surface friction coefficient detecting device - Google Patents

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Yoshinori Maeda
義紀 前田
Mitsutaka Tsuchida
充孝 土田
Kazuya Okumura
和也 奥村
Kansuke Yoshisue
監介 吉末
Shigekazu Yogo
繁一 余合
Satoshi Ando
諭 安藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a road surface friction coefficient detecting device capable of correctly detecting device capable of correctly detecting the friction coefficient of the road surface friction by sufficiently suppressing the deflection of a vehicle when detecting the road surface friction coefficient. <P>SOLUTION: The road surface friction coefficient detecting device has a motor capable of independently driving right and left wheels 2, 2 provided on a vehicle and a steering mechanism 4 capable of arbitrarily adjusting the steered angle of a steered wheel with respect to the steering angle of a steering wheel 41. The brake-driving force is given to the wheel 2 to slip the wheel 2, the road surface friction coefficient is calculated based on the brake-driving force when generating the slip, and the steered angle is controlled so as to suppress the deflection of the vehicle generated by giving the brake-driving force when giving the brake-driving force. Unstable vehicular state can be prevented even when the brake-driving force is given to detect the road surface friction coefficient. Therefore, a large brake-driving force can be given, and the road surface friction coefficient can be correctly detected. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両が走行する路面の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出装置に関するものである。   The present invention relates to a road surface friction coefficient detection device that detects a friction coefficient of a road surface on which a vehicle travels.

従来、路面摩擦係数検出装置として、例えば特開2002−160621号公報に記載されるように、アンチスキッド制御を実行可能な車両に適用される路面摩擦係数推定装置であって、所定の制動力になるまで又は所定のスリップ状態になるまで左右一対の車輪に制動力を付与し、その際の制動力に基づき路面の摩擦係数を推定するものが知られている。この装置は、路面の摩擦係数推定のために一対の車輪に制動力を付与する際、アンチスキッド制御の開始しきい値を低く設定して、アンチスキッド制御を早期に開始させ、車両に急激に余分なヨーモーメントが生ずることを防止しようとするものである。
特開2002−160621号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, as a road surface friction coefficient detection device, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-160621, a road surface friction coefficient estimation device applied to a vehicle capable of executing anti-skid control, which has a predetermined braking force. It is known that a braking force is applied to a pair of left and right wheels until a predetermined slip state is reached or a road surface friction coefficient is estimated based on the braking force at that time. When applying braking force to a pair of wheels for estimating the friction coefficient of the road surface, this device sets the anti-skid control start threshold value low, starts anti-skid control early, and makes the vehicle suddenly It is intended to prevent an excessive yaw moment from occurring.
JP 2002-160621 A

このような路面摩擦係数検出装置にあっては、アンチスキッド制御を実行可能な車両にしか適用することができない。また、アンチスキッド制御を早期させるだけでは、路面摩擦係数の検出の際に車両に生ずる偏向を十分に抑制することは困難である。このため、路面摩擦係数を検出するために付与する車輪の制動力を大きくすることができず、正確に路面摩擦係数を検出することが難しい。   Such a road surface friction coefficient detecting device can be applied only to a vehicle capable of executing anti-skid control. Moreover, it is difficult to sufficiently suppress the deflection generated in the vehicle when detecting the road surface friction coefficient only by making the anti-skid control early. For this reason, it is difficult to increase the braking force of the wheels applied to detect the road surface friction coefficient, and it is difficult to accurately detect the road surface friction coefficient.

そこで本発明は、路面摩擦係数の検出の際に車両の偏向を十分に抑制して正確に路面摩擦係数を検出できる路面摩擦係数検出装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a road surface friction coefficient detection device capable of accurately detecting a road surface friction coefficient by sufficiently suppressing vehicle deflection when detecting the road surface friction coefficient.

すなわち、本発明に係る路面摩擦係数検出装置は、車両に設けられた左右の車輪をそれぞれ独立して駆動可能とした駆動手段と、ハンドルの操舵角に対し転舵輪の転舵角を任意に調整可能とした操舵機構と、前記車輪に制駆動力を付与して前記車輪をスリップさせ、そのスリップを生ずる際の制駆動力に基づいて路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出手段と、前記制駆動力を付与する際に、その制駆動力の付与により生ずる車両の偏向を抑制するように前記転舵角を制御する舵角制御手段とを備えて構成されている。   That is, the road surface friction coefficient detection device according to the present invention arbitrarily adjusts the turning angle of the steered wheel with respect to the steering angle of the steering means and the driving means that can drive the left and right wheels provided in the vehicle independently of each other. A steering mechanism, a road surface friction coefficient calculating means for applying a braking / driving force to the wheel to slip the wheel and calculating a road surface friction coefficient based on the braking / driving force when the slip is generated; And a steering angle control means for controlling the turning angle so as to suppress the deflection of the vehicle caused by the application of the braking / driving force when the driving force is applied.

この発明によれば、路面摩擦係数を検出するために制駆動力を付与した場合に、その制駆動力の付与により生ずる車両の偏向を抑制するように転舵角を制御することができる。このため、路面摩擦係数を検出するために制駆動力を付与しても車両状態が不安定になることを防止できる。従って、強い制駆動力を付与することが可能であり、正確な路面摩擦係数の検出が行える。   According to the present invention, when a braking / driving force is applied to detect the road surface friction coefficient, the turning angle can be controlled so as to suppress the deflection of the vehicle caused by the application of the braking / driving force. For this reason, even if the braking / driving force is applied to detect the road surface friction coefficient, the vehicle state can be prevented from becoming unstable. Therefore, it is possible to apply a strong braking / driving force, and it is possible to accurately detect the road surface friction coefficient.

また本発明に係る路面摩擦係数検出装置において、前記舵角制御手段が、前記制駆動力を付与する際に、その制駆動力の付与により生ずる車両のヨーモーメントを抑制するように前記転舵角を制御することが好ましい。   In the road surface friction coefficient detecting device according to the present invention, when the steering angle control means applies the braking / driving force, the steering angle is controlled so as to suppress a yaw moment of the vehicle caused by the braking / driving force. Is preferably controlled.

また本発明に係る路面摩擦係数検出装置において、前記舵角制御手段が、前記制駆動力を付与する際に、その制駆動力の付与により生ずる車体スリップ角を抑制するように前記転舵角を制御することが好ましい。   In the road surface friction coefficient detecting device according to the present invention, when the rudder angle control means applies the braking / driving force, the steering angle is set so as to suppress a vehicle body slip angle caused by the braking / driving force. It is preferable to control.

本発明によれば、路面摩擦係数の検出の際に車両の偏向を十分に抑制できる路面摩擦係数検出装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the road surface friction coefficient detection apparatus which can fully suppress the deflection | deviation of a vehicle in the case of the detection of a road surface friction coefficient can be provided.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(第一実施形態)
図1は本発明の第一実施形態に係る路面摩擦係数検出装置の構成概要図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a road surface friction coefficient detecting device according to a first embodiment of the present invention.

本図に示すように、路面摩擦係数検出装置1は、路上を走行する車両に搭載される装置であって、その車両が走行する路面の摩擦係数を検出するものである。路面摩擦係数検出装置1は、車両に設けられた左右の車輪2をそれぞれ独立して駆動可能としたモータ3を備えている。モータ3は、車輪2ごとにそれぞれ設けられ、独立して駆動可能とした駆動手段である。このモータ3としては、例えば、車輪2に組み込まれて構成されるインホイールモータが用いられる。なお、本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置1は、四輪の全てにそれぞれモータ3を設けた車両に搭載されるものであるが、本発明に係る路面摩擦係数検出装置はそのようなものに限られるものではなく、前輪の左右二輪のみ又は後輪の左右二輪のみにモータ3を設けた車両に適用してもよい。   As shown in the figure, the road surface friction coefficient detection device 1 is a device mounted on a vehicle traveling on the road, and detects the friction coefficient of the road surface on which the vehicle travels. The road surface friction coefficient detecting device 1 includes a motor 3 that can independently drive left and right wheels 2 provided on a vehicle. The motor 3 is a driving means that is provided for each wheel 2 and can be independently driven. As the motor 3, for example, an in-wheel motor configured to be incorporated in the wheel 2 is used. In addition, although the road surface friction coefficient detection apparatus 1 which concerns on this embodiment is mounted in the vehicle which provided the motor 3 in all the four wheels, the road surface friction coefficient detection apparatus which concerns on this invention is such The present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a vehicle in which the motor 3 is provided only on the left and right front wheels or only on the rear left and right wheels.

路面摩擦係数検出装置1は、ハンドル41の操舵角に対し転舵輪の転舵角を任意に調整可能とした操舵機構4を備えている。操舵機構4は、路面摩擦係数検出時以外の通常時において、ハンドル41の操作による操舵量に応じて転舵輪である車輪2を転舵させるものである。ハンドル41には、ステアリングシャフト43が接続されている。ステアリングシャフト43は、ラックアンドピニオン式などで構成されるギヤ装置44を介して前輪である車輪2、2に接続されている。ギヤ装置44は、ステアリングシャフト43の回転入力によりタイロッド45を移動させて車輪2、2を転舵させる。   The road surface friction coefficient detection device 1 includes a steering mechanism 4 that can arbitrarily adjust the turning angle of the steered wheels with respect to the steering angle of the handle 41. The steering mechanism 4 turns the wheel 2 that is a steered wheel according to the steering amount by the operation of the handle 41 in normal times other than when the road surface friction coefficient is detected. A steering shaft 43 is connected to the handle 41. The steering shaft 43 is connected to the wheels 2 and 2 which are front wheels via a gear device 44 configured by a rack and pinion type or the like. The gear device 44 moves the tie rod 45 by turning input of the steering shaft 43 to steer the wheels 2 and 2.

ステアリングシャフト43の途中には、操舵センサ47及び伝達比可変機構48が設けられている。操舵センサ47は、ハンドル41の操舵角度を検出する操舵角検出手段として機能するものである。伝達比可変機構48は、ハンドル41の操舵角に対して転舵輪の転舵角を任意に調整可能とするものであり、例えばハンドル41側に接続される入力軸とギヤ装置44側に接続される出力軸とを有し、その入力軸と出力軸を任意に相対的に回転可能としたものが用いられる。具体的な一例を挙げると、入力軸と出力軸との間にモータ及び減速機を設け、モータを駆動制御することにより、ハンドル41の操舵角に対して転舵角を任意に調整するものが用いられる。また、伝達比可変機構48としては、ハンドル41の操舵角に対して転舵角を任意に調整可能とするものであれば、入力軸と出力軸を機械的に完全に分離したものなどその他のタイプのものを用いてもよい。   A steering sensor 47 and a transmission ratio variable mechanism 48 are provided in the middle of the steering shaft 43. The steering sensor 47 functions as a steering angle detection unit that detects the steering angle of the handle 41. The transmission ratio variable mechanism 48 can arbitrarily adjust the turning angle of the steered wheels with respect to the steering angle of the handle 41, and is connected to, for example, the input shaft connected to the handle 41 side and the gear device 44 side. And an output shaft that can arbitrarily rotate the input shaft and the output shaft. As a specific example, a motor and a speed reducer are provided between an input shaft and an output shaft, and the steering angle is arbitrarily adjusted with respect to the steering angle of the handle 41 by driving and controlling the motor. Used. Further, as the transmission ratio variable mechanism 48, as long as the turning angle can be arbitrarily adjusted with respect to the steering angle of the handle 41, the input shaft and the output shaft are mechanically separated from each other. A type may be used.

車両の各車輪2には、ブレーキ装置5がそれぞれ設けられている。ブレーキ装置5は、車輪2の制動を行うものであり、油圧回路6を通じて伝達される油圧に応じて作動する。油圧回路6には、ブレーキ液の流路(図示なし)が形成され、強制的に油圧を加えるためのポンプ(図示なし)が設けられている。このポンプを作動させることにより、流路に油圧が発生し、強制的に制動力を付与することが可能となる。車両の各車輪2には、車輪速センサ7がそれぞれ設けられている。車輪速センサ7は、車輪2の回転速度を検出する車輪速検出手段である。   Each wheel 2 of the vehicle is provided with a brake device 5. The brake device 5 brakes the wheel 2 and operates according to the hydraulic pressure transmitted through the hydraulic circuit 6. The hydraulic circuit 6 is provided with a brake fluid passage (not shown) and a pump (not shown) for forcibly applying hydraulic pressure. By operating this pump, a hydraulic pressure is generated in the flow path, and a braking force can be forcibly applied. Each wheel 2 of the vehicle is provided with a wheel speed sensor 7. The wheel speed sensor 7 is a wheel speed detection unit that detects the rotation speed of the wheel 2.

路面摩擦係数検出装置1には、ECU10が設けられている。ECU10は、装置全体の制御を行うものであり、例えばCPU、ROM、RAM、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。ECU10は、モータ3と接続され、モータ3に対し駆動制御信号を出力してモータ3の駆動制御を行う。また、ECU10は、伝達比可変機構48と接続され、伝達比可変機構48に対し操舵制御信号を出力し、ハンドル41の操舵角に対し実操舵角を調整する操舵制御を行う。ECU10は、操舵角センサ47と接続され、操舵角センサ47の検出信号を入力する。また、ECU10は、車輪速センサ7と接続され、車輪速センサ7の検出信号を入力する。   The road surface friction coefficient detecting device 1 is provided with an ECU 10. The ECU 10 controls the entire apparatus, and includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an input signal circuit, an output signal circuit, a power supply circuit, and the like. The ECU 10 is connected to the motor 3 and outputs a drive control signal to the motor 3 to control the drive of the motor 3. The ECU 10 is connected to the transmission ratio variable mechanism 48, outputs a steering control signal to the transmission ratio variable mechanism 48, and performs steering control to adjust the actual steering angle with respect to the steering angle of the handle 41. The ECU 10 is connected to the steering angle sensor 47 and inputs a detection signal of the steering angle sensor 47. The ECU 10 is connected to the wheel speed sensor 7 and inputs a detection signal from the wheel speed sensor 7.

また、ECU10は、車輪2に対し強制的に制駆動力を付与して車輪2をスリップさせ、そのスリップを生ずる際の制駆動力に基づいて路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出手段として機能する。また、ECU10は、その制駆動力を付与する際に、その制駆動力の付与により生ずる車両の偏向(ヨーモーメント、車体スリップ角)を抑制するように転舵角を制御する操舵制御手段としても機能する。   Further, the ECU 10 functions as road surface friction coefficient calculating means for forcibly applying a braking / driving force to the wheel 2 to cause the wheel 2 to slip and to calculate a road surface friction coefficient based on the braking / driving force when the slip is generated. To do. The ECU 10 also serves as a steering control means for controlling the turning angle so as to suppress vehicle deflection (yaw moment, vehicle body slip angle) caused by the application of the braking / driving force when the braking / driving force is applied. Function.

次に、本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置1の動作を説明する。   Next, operation | movement of the road surface friction coefficient detection apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

図2は、本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置1の動作を示すフローチャートである。図2のフローチャートの制御処理は、例えば、車両のイグニションスイッチがオンされることにより開始され、所定の時間間隔で繰り返し実行される。図2のS10に示すように、まず、路面摩擦係数の検出条件が成立しているか否かが判断される。路面摩擦係数の検出条件としては、例えば、車両が所定の速度以上の車速で走行しており、かつ、路面状態変化が所定回数n連続したことなどが設定される。路面摩擦係数の検出条件が成立していないと判断されたときには、制御処理を終了する。   FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the road surface friction coefficient detection apparatus 1 according to this embodiment. The control process in the flowchart of FIG. 2 is started, for example, when a vehicle ignition switch is turned on, and is repeatedly executed at predetermined time intervals. As shown in S10 of FIG. 2, first, it is determined whether or not a road friction coefficient detection condition is satisfied. The detection condition of the road surface friction coefficient is set, for example, that the vehicle is traveling at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined speed and that the road surface state change is continued n times a predetermined number of times. When it is determined that the road friction coefficient detection condition is not satisfied, the control process is terminated.

一方、路面摩擦係数の検出条件が成立していると判断されたときには、制駆動力付与処理が行われる(S12)。この制駆動力付与処理は、特定の車輪2に対し強制的に制動力又は駆動力のいずれかを与える処理である。制動力を付与する場合には、ECU10から油圧回路6に油圧制御信号が出力され、強制的に油圧を発生させ、制動力を与えるべき車輪2のブレーキ装置5を作動させる。これにより、特定の車輪2に対し強制的に制動力を与えて、その車輪2をスリップ状態とすることができる。   On the other hand, when it is determined that the road surface friction coefficient detection condition is satisfied, a braking / driving force applying process is performed (S12). This braking / driving force applying process is a process for forcibly applying either braking force or driving force to the specific wheel 2. When the braking force is applied, a hydraulic pressure control signal is output from the ECU 10 to the hydraulic circuit 6 to forcibly generate the hydraulic pressure and operate the brake device 5 of the wheel 2 to which the braking force is to be applied. Thereby, a braking force can be forcibly given to a specific wheel 2, and the wheel 2 can be made into a slip state.

また、駆動力を付与する場合には、ECU10からモータ3に対し駆動制御信号が出力され、特定のモータ3を他のモータ3より大きい駆動力で駆動させる。これにより、特定の車輪2に対し強制的に大きい駆動力を与えて、その車輪2をスリップ状態とすることができる。   In addition, when a driving force is applied, a drive control signal is output from the ECU 10 to the motor 3, and the specific motor 3 is driven with a driving force larger than that of the other motors 3. Thereby, a big driving force is forcibly given to the specific wheel 2 and the wheel 2 can be made into a slip state.

そして、S14に移行し、舵角制御処理が行われる。この舵角制御処理は、S12の制駆動力の付与により生ずる車両の偏向を抑制するように転舵角を調整する処理である。例えば、次の式(1)を用いて、転舵角の補正角Δδが算出される。   And it transfers to S14 and a steering angle control process is performed. This steering angle control process is a process of adjusting the steering angle so as to suppress the deflection of the vehicle caused by the application of the braking / driving force in S12. For example, the correction angle Δδ of the turning angle is calculated using the following equation (1).

Figure 2006044465
Figure 2006044465

そして、次の式(2)に示すように、この補正角Δδをハンドル41の操舵に応じた転舵角δに加算して補正転舵角δ′とする。   Then, as shown in the following equation (2), the correction angle Δδ is added to the turning angle δ according to the steering of the handle 41 to obtain a corrected turning angle δ ′.

Figure 2006044465
Figure 2006044465

この式(1)、(2)において、Sはラプラス演算子、Grmは直接モーメント付与によるヨーレートゲイン、Grは操舵によるヨーレートゲイン、Trは操舵によるヨーレート時定数、Trmは直接モーメント付与によるヨーレート時定数、Mは制駆動力付与によって発生するモーメントである。   In equations (1) and (2), S is a Laplace operator, Grm is a yaw rate gain by direct moment application, Gr is a yaw rate gain by steering, Tr is a yaw rate time constant by steering, and Trm is a yaw rate time constant by direct moment application. , M is a moment generated by applying braking / driving force.

式(1)、(2)における制駆動力付与によるモーメントMは、次の式(3)により算出することができる。   The moment M due to the application of braking / driving force in the equations (1) and (2) can be calculated by the following equation (3).

Figure 2006044465
Figure 2006044465

この式(3)において、Fi(i=1〜4:i=1は左前輪、i=2は右前輪、i=3は左後輪、i=4は右後輪。iについて、以下同様。)は車輪2に付与される制駆動力、Dfは前側のトレッド幅、Drは後側のトレッド幅、Ji(i=1〜4)は各車輪の慣性質量、ωi(i=1〜4)は車輪角速度、Rfは前輪のタイヤ半径、Rrは後輪のタイヤ半径である。なお、本来であれば各車輪2が発生する前後力としては路面摩擦係数を考慮しなければならないが、ここでは各車輪2の慣性質量と付与する制駆動力より求まるモーメントに基づいてフィードフォワード的に操舵補正角を求めている。   In this formula (3), Fi (i = 1 to 4: i = 1 is the left front wheel, i = 2 is the right front wheel, i = 3 is the left rear wheel, i = 4 is the right rear wheel, and so on. .) Is the braking / driving force applied to the wheel 2, Df is the front tread width, Dr is the rear tread width, Ji (i = 1 to 4) is the inertial mass of each wheel, and ωi (i = 1 to 4). ) Is the wheel angular velocity, Rf is the tire radius of the front wheel, and Rr is the tire radius of the rear wheel. Incidentally, although the road surface frictional force generated by each wheel 2 must be considered in the original case, here, the road surface friction coefficient must be taken into consideration. Here, based on the moment obtained from the inertial mass of each wheel 2 and the braking / driving force to be applied, it is a feedforward type. The steering correction angle is obtained.

式(1)の補正角Δδは、以下の式(4)、(5)に基づいて導くことができる。   The correction angle Δδ in equation (1) can be derived based on the following equations (4) and (5).

Figure 2006044465
Figure 2006044465

Figure 2006044465
Figure 2006044465

式(4)は、ハンドル操作により転舵輪を転舵角δだけ転舵した際に生ずるヨーレートYr(S)を示したものである。式(5)は、強制的に制駆動力を与えた場合に生ずるヨーレートYrm(S)を示したものである。   Equation (4) shows the yaw rate Yr (S) generated when the steered wheel is steered by the steered angle δ by the steering operation. Equation (5) shows the yaw rate Yrm (S) generated when the braking / driving force is forcibly applied.

この式(4)、(5)において、Grは、ハンドル操舵によるヨーレートゲインである。このヨーレートゲインGrは、式(6)により算出される。Grmは、強制的に制駆動力を与えた場合に生ずるヨーレートゲインである。このヨーレートゲインGrmは、式(7)により算出される。ωnは、固有角周波数であり、式(8)により算出される。Trは、ハンドル操舵により生じたヨーレートにおけるヨーレート時定数である。このヨーレート時定数Trは、式(9)により算出される。   In the equations (4) and (5), Gr is a yaw rate gain by steering the steering wheel. This yaw rate gain Gr is calculated by equation (6). Grm is a yaw rate gain generated when a braking / driving force is forcibly applied. This yaw rate gain Grm is calculated by equation (7). ωn is a natural angular frequency and is calculated by the equation (8). Tr is a yaw rate time constant in a yaw rate generated by steering the steering wheel. This yaw rate time constant Tr is calculated by equation (9).

Trmは、強制的に制駆動力を与えた場合に生ずるヨーレートにおけるヨーレート時定数である。このヨーレート時定数Trmは、式(10)により算出される。
ζは、減衰係数であり、式(11)により算出される。
Trm is a yaw rate time constant in a yaw rate generated when a braking / driving force is forcibly applied. This yaw rate time constant Trm is calculated by equation (10).
ζ is an attenuation coefficient, and is calculated by equation (11).

Figure 2006044465
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Figure 2006044465
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Figure 2006044465
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Figure 2006044465
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Figure 2006044465
Figure 2006044465

Figure 2006044465
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この式(6)〜(11)において、Vは車速であり、Lは車両のホイルベース、khはスタビリティファクタである。また、Kf及びKrは前後輪コーナリングパワー(各一輪分)、mは車重、Iはヨー方向の慣性モーメント、Lfは車両の重心から前軸までの距離、Lrは車両の重心から後軸までの距離である。   In these formulas (6) to (11), V is the vehicle speed, L is the wheel base of the vehicle, and kh is the stability factor. Kf and Kr are the front and rear wheel cornering power (for each wheel), m is the vehicle weight, I is the inertia moment in the yaw direction, Lf is the distance from the center of gravity of the vehicle to the front axis, and Lr is from the center of gravity of the vehicle to the rear axis. Is the distance.

ここで、制駆動力の付与によるモーメントMを抑制するための転舵の補正角Δδは、次の式(12)を満たすものである。すなわち、制駆動力の付与によるモーメントMによって生ずるヨーレートYrm(式(5)により導かれるYrm)と操舵調整により生ずる補正舵角Δδによって生ずるYr(式(4)により導かれるYr)との和がゼロとなることにより、車両のヨーモーメントが抑制される。   Here, the steering correction angle Δδ for suppressing the moment M due to the application of braking / driving force satisfies the following equation (12). That is, the sum of the yaw rate Yrm (Yrm derived from the equation (5)) generated by the moment M resulting from the application of the braking / driving force and the Yr (Yr derived from the equation (4)) generated by the corrected steering angle Δδ generated by the steering adjustment is obtained. By becoming zero, the yaw moment of the vehicle is suppressed.

Figure 2006044465
Figure 2006044465

そして、式(12)をΔδについて解くことにより、上述した式(1)を得ることができる。   Then, the equation (1) described above can be obtained by solving the equation (12) with respect to Δδ.

このように、S14の舵角制御処理において、伝達比可変機構48の出力調整を行い、転舵輪の転舵角として補正角Δδを加えることにより、強制的な制駆動力の付与による車両の偏向を適切に抑制することができる。   As described above, in the steering angle control process of S14, the output of the transmission ratio variable mechanism 48 is adjusted, and the correction angle Δδ is added as the turning angle of the steered wheels, so that the vehicle is deflected by forcibly applying the braking / driving force. Can be suppressed appropriately.

そして、図2のS16に移行し、路面摩擦係数算出処理が行われる。路面摩擦係数算出処理は、S12における制駆動力付与により車輪2がスリップ状態となった際の制駆動力に基づいて路面摩擦係数を算出する処理である。この路面摩擦係数算出処理の終了後、制御処理を終了する。   And it transfers to S16 of FIG. 2 and a road surface friction coefficient calculation process is performed. The road surface friction coefficient calculation process is a process of calculating the road surface friction coefficient based on the braking / driving force when the wheel 2 is in a slip state by applying the braking / driving force in S12. After this road surface friction coefficient calculation process ends, the control process ends.

以上のように、本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置1によれば、路面摩擦係数を検出するために強制的に制駆動力を付与した場合に、その制駆動力の付与により生ずる車両のヨーモーメントを抑制し車両の偏向を防止するように転舵角を制御することができる。このため、路面摩擦係数を検出するために制駆動力を付与しても車両状態が不安定になることを防止できる。従って、強い制駆動力を付与することが可能であり、正確な路面摩擦係数の検出が行える。
(第二実施形態)
上述した第一実施形態に係る路面摩擦係数検出装置は、強制的な制駆動力の付与の際に生ずるヨーモーメントを抑制して車両の偏向を防止するように転舵角を制御するものであったが、本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置は、強制的な制駆動力の付与の際に生ずる車体スリップ角を抑制して車両の偏向を防止するように転舵角を制御するものである。
As described above, according to the road surface friction coefficient detection device 1 according to the present embodiment, when the braking / driving force is forcibly applied in order to detect the road surface friction coefficient, the vehicle frictional force generated by the braking / driving force is detected. The turning angle can be controlled to suppress the yaw moment and prevent the vehicle from deflecting. For this reason, even if the braking / driving force is applied to detect the road surface friction coefficient, the vehicle state can be prevented from becoming unstable. Therefore, it is possible to apply a strong braking / driving force, and it is possible to accurately detect the road surface friction coefficient.
(Second embodiment)
The road surface friction coefficient detection device according to the first embodiment described above controls the turning angle so as to suppress the yaw moment generated when the forced braking / driving force is applied and prevent the vehicle from deflecting. However, the road surface friction coefficient detecting device according to the present embodiment controls the turning angle so as to prevent the vehicle from deflecting by suppressing the vehicle body slip angle generated when the forced braking / driving force is applied. is there.

本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置は、図1に示す第一実施形態に係る路面摩擦係数検出装置と同様なハード構成を有するものであり、図2に示す第一実施形態に係る路面摩擦係数検出装置とほぼ同様な制御処理を行うものであるが、図2のS14における舵角制御の処理内容が第一実施形態に係る路面摩擦係数検出装置と異なっている。   The road surface friction coefficient detecting device according to the present embodiment has the same hardware configuration as the road surface friction coefficient detecting device according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the road surface friction according to the first embodiment shown in FIG. Although the control processing is substantially the same as that of the coefficient detection device, the processing content of the steering angle control in S14 of FIG. 2 is different from that of the road surface friction coefficient detection device according to the first embodiment.

本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置における舵角制御処理は、以下のように行われる。例えば、次の式(13)を用いて、転舵角の補正角Δδが算出される。   The steering angle control process in the road surface friction coefficient detection device according to the present embodiment is performed as follows. For example, the correction angle Δδ of the turning angle is calculated using the following equation (13).

Figure 2006044465
Figure 2006044465

そして、次の式(14)に示すように、この補正角Δδをハンドル41の操舵に応じた転舵角δに加算して補正転舵角δ′とする。   Then, as shown in the following equation (14), this correction angle Δδ is added to the turning angle δ according to the steering of the handle 41 to obtain a corrected turning angle δ ′.

Figure 2006044465
Figure 2006044465

この式(13)、(14)において、Sはラプラス演算子、Gβmは直接モーメント付与による車体スリップ角ゲイン、Gβは操舵による車体スリップ角ゲイン、Tβは操舵による車体スリップ角時定数、Mは制駆動力付与によって発生するモーメントである。   In equations (13) and (14), S is a Laplace operator, Gβm is a vehicle body slip angle gain by direct moment application, Gβ is a vehicle body slip angle gain by steering, Tβ is a vehicle body slip angle time constant by steering, and M is a control. This is a moment generated by applying a driving force.

式(13)、(14)における制駆動力付与によるモーメントMは、上述した式(3)により算出することができる。   The moment M due to the braking / driving force applied in the equations (13) and (14) can be calculated by the equation (3) described above.

式(13)の補正角Δδは、以下の式(15)、(16)に基づいて導くことができる。   The correction angle Δδ in equation (13) can be derived based on the following equations (15) and (16).

Figure 2006044465
Figure 2006044465

Figure 2006044465
Figure 2006044465

式(15)は、ハンドル操作により転舵輪を転舵角δだけ転舵した際に生ずる車体スリップ角β(S)を示したものである。式(16)は、強制的に制駆動力を与えた場合に生ずる車体スリップ角βm(S)を示したものである。   Equation (15) shows the vehicle body slip angle β (S) that is generated when the steered wheels are steered by the steered angle δ by the steering wheel operation. Equation (16) shows the vehicle body slip angle βm (S) that occurs when the braking / driving force is forcibly applied.

この式(15)、(16)において、Gβは、ハンドル操舵による車体スリップ角ゲインである。このヨーレートゲインGβは、式(17)により算出される。Gβmは、強制的に制駆動力を与えた場合に生ずる車体スリップ角ゲインである。この車体スリップ角ゲインGβmは、式(18)により算出される。ωnは、固有角周波数であり、上述した式(8)により算出される。Tβは、ハンドル操舵により生じた車体スリップ角における車体スリップ角時定数である。この車体スリップ角時定数Tβは、式(19)により算出される。ζは、減衰係数であり、上述した式(11)により算出される。   In the expressions (15) and (16), Gβ is a vehicle body slip angle gain by steering the steering wheel. This yaw rate gain Gβ is calculated by equation (17). Gβm is a vehicle body slip angle gain generated when a braking / driving force is forcibly applied. The vehicle body slip angle gain Gβm is calculated by equation (18). ωn is a natural angular frequency and is calculated by the above-described equation (8). Tβ is a vehicle body slip angle time constant in the vehicle body slip angle generated by steering the steering wheel. The vehicle body slip angle time constant Tβ is calculated by the equation (19). ζ is an attenuation coefficient, and is calculated by the above-described equation (11).

Figure 2006044465
Figure 2006044465

Figure 2006044465
Figure 2006044465

Figure 2006044465
Figure 2006044465

この式(17)〜(19)において、Vは車速であり、Lは車両のホイルベース、khはスタビリティファクタである。また、Kf及びKrは前後輪コーナリングパワー(各一輪分)、mは車重、Iはヨー方向の慣性モーメント、Lfは車両の重心から前軸までの距離、Lrは車両の重心から後軸までの距離である。   In these formulas (17) to (19), V is the vehicle speed, L is the wheel base of the vehicle, and kh is the stability factor. Kf and Kr are the front and rear wheel cornering power (for each wheel), m is the vehicle weight, I is the inertia moment in the yaw direction, Lf is the distance from the center of gravity of the vehicle to the front axis, and Lr is from the center of gravity of the vehicle to the rear axis. Is the distance.

ここで、制駆動力の付与によるモーメントMを抑制するための転舵の補正角Δδは、次の式(20)を満たすものである。すなわち、制駆動力の付与によるモーメントMによって生ずる車体スリップ角βm(式(16)により導かれるβm)と操舵調整により生ずる補正舵角Δδによって生ずるβ(式(15)により導かれるβ)との和がゼロとなることにより、車両の車体スリップ角が抑制される。   Here, the steering correction angle Δδ for suppressing the moment M due to the application of the braking / driving force satisfies the following equation (20). That is, the vehicle body slip angle βm (βm derived from the equation (16)) generated by the moment M due to the application of the braking / driving force and β (β derived from the equation (15)) generated by the corrected steering angle Δδ generated by the steering adjustment. When the sum becomes zero, the vehicle body slip angle of the vehicle is suppressed.

Figure 2006044465
Figure 2006044465

そして、式(20)をΔδについて解くことにより、上述した式(13)を得ることができる。   Then, by solving the equation (20) for Δδ, the above-described equation (13) can be obtained.

このように、S14の舵角制御処理において、伝達比可変機構48の出力調整を行い、転舵輪の転舵角として補正角Δδを加えることにより、強制的な制駆動力の付与による車両の偏向を適切に抑制することができる。   As described above, in the steering angle control process of S14, the output of the transmission ratio variable mechanism 48 is adjusted, and the correction angle Δδ is added as the turning angle of the steered wheels, so that the vehicle is deflected by forcibly applying the braking / driving force. Can be suppressed appropriately.

以上のように、本実施形態に係る路面摩擦係数検出装置によれば、路面摩擦係数を検出するために強制的に制駆動力を付与した場合に、その制駆動力の付与により生ずる車体スリップ角を抑制し車両の偏向を防止するように転舵角を制御することができる。このため、路面摩擦係数を検出するために制駆動力を付与しても車両状態が不安定になることを防止できる。従って、強い制駆動力を付与することが可能であり、正確な路面摩擦係数の検出が行える。   As described above, according to the road surface friction coefficient detecting device according to the present embodiment, when the braking / driving force is forcibly applied to detect the road surface friction coefficient, the vehicle body slip angle generated by the application of the braking / driving force. It is possible to control the turning angle so as to prevent the vehicle from being deflected. For this reason, even if the braking / driving force is applied to detect the road surface friction coefficient, the vehicle state can be prevented from becoming unstable. Therefore, it is possible to apply a strong braking / driving force, and it is possible to accurately detect the road surface friction coefficient.

本発明の第一実施形態に係る路面摩擦係数検出装置の構成概略図である。1 is a schematic configuration diagram of a road surface friction coefficient detection device according to a first embodiment of the present invention. 図1の路面摩擦係数検出装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the road surface friction coefficient detection apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…路面摩擦係数検出装置、2…車輪、3…モータ、4…操舵機構、5…ブレーキ装置、6…油圧回路、7…車輪速センサ、10…ECU、41…ハンドル、43…ステアリングシャフト、44…ギヤ装置、47…操舵角センサ、48…伝達比可変機構。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Road surface friction coefficient detection apparatus, 2 ... Wheel, 3 ... Motor, 4 ... Steering mechanism, 5 ... Brake device, 6 ... Hydraulic circuit, 7 ... Wheel speed sensor, 10 ... ECU, 41 ... Handle, 43 ... Steering shaft, 44 ... Gear device, 47 ... Steering angle sensor, 48 ... Transmission ratio variable mechanism.

Claims (3)

車両に設けられた左右の車輪をそれぞれ独立して駆動可能とした駆動手段と、
ハンドルの操舵角に対し転舵輪の転舵角を任意に調整可能とした操舵機構と、
前記車輪に制駆動力を付与して前記車輪をスリップさせ、そのスリップを生ずる際の制駆動力に基づいて路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出手段と、
前記制駆動力を付与する際に、その制駆動力の付与により生ずる車両の偏向を抑制するように前記転舵角を制御する舵角制御手段と、
を備えた路面摩擦係数検出装置。
Driving means capable of independently driving left and right wheels provided in the vehicle;
A steering mechanism capable of arbitrarily adjusting the turning angle of the steered wheels with respect to the steering angle of the steering wheel;
Road friction coefficient calculating means for applying a braking / driving force to the wheel to cause the wheel to slip and calculating a road surface friction coefficient based on the braking / driving force when the slip occurs;
Rudder angle control means for controlling the turning angle so as to suppress the deflection of the vehicle caused by the application of the braking / driving force when the braking / driving force is applied;
A road surface friction coefficient detecting device.
前記舵角制御手段は、前記制駆動力を付与する際に、その制駆動力の付与により生ずる車両のヨーモーメントを抑制するように前記転舵角を制御することを特徴とする請求項1に記載の路面摩擦係数検出装置。   The steering angle control means controls the turning angle so as to suppress a yaw moment of a vehicle generated by applying the braking / driving force when the braking / driving force is applied. The road surface friction coefficient detecting device described. 前記舵角制御手段は、前記制駆動力を付与する際に、その制駆動力の付与により生ずる車体スリップ角を抑制するように前記転舵角を制御することを特徴とする請求項1に記載の路面摩擦係数検出装置。   The said steering angle control means controls the said steering angle so that the vehicle body slip angle produced by the application of the braking / driving force may be suppressed when the braking / driving force is applied. Road surface friction coefficient detection device.
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