JP2006056383A - Vehicle body slip angle estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車体スリップ角推定方法に関する。特に、車両力学モデルに基づいて、現在の推定車体スリップ角を算出する際に直前の推定車体スリップ角を回帰的に使用することにより車体スリップ角を推定する車体スリップ角推定方法に関する。 The present invention relates to a vehicle body slip angle estimation method. In particular, the present invention relates to a vehicle body slip angle estimation method for estimating a vehicle body slip angle by recursively using an immediately preceding estimated vehicle body slip angle when calculating a current estimated vehicle body slip angle based on a vehicle dynamic model.
従来、車両の旋回運動等の運動状態を制御する際に、車両の進行方向と車両の前後軸(プロペラシャフト)とのなす角度(以下、スリップ角β)を用いて、車両の最適なトルク分配制御等を行うことにより運動性能を向上させる制御が知られている。従来、スリップ角βを推定する方法として、車両力学モデルに基づいて、現在の推定スリップ角を算出する際に直前の推定スリップ角を回帰的に使用することによりスリップ角を推定する方法がある。例えば、タイヤ力学モデルに基づいて、後輪に横方向に作用する横力を用いて、スリップ角を推定する方法が以下のように特許文献1に記載されている。 Conventionally, when controlling the state of motion of a vehicle such as a turning motion, the optimal torque distribution of the vehicle using the angle (hereinafter referred to as slip angle β) formed by the traveling direction of the vehicle and the longitudinal axis (propeller shaft) of the vehicle. Control that improves exercise performance by performing control or the like is known. Conventionally, as a method of estimating the slip angle β, there is a method of estimating the slip angle by recursively using the previous estimated slip angle when calculating the current estimated slip angle based on the vehicle dynamic model. For example, Patent Document 1 describes a method for estimating a slip angle using a lateral force acting on a rear wheel in the lateral direction based on a tire dynamic model.
推定された路面の摩擦係数(以下、路面μ)及び直前に推定されたスリップ角βよりタイヤ力学モデルに基づいて後輪に作用する横力(以下、タイヤ横力Yr)を算出し、ヨーレートセンサより検知された車両重心の上下方向軸回りの回転角速度(以下、ヨーレートr)、その微分値r’及び車速センサより検知された車両の速度(以下、車速V)を次式(1)に代入して、スリップ角βの時間方向の微分値(以下、スリップ角微分値β’)を推定する。 A lateral force acting on the rear wheels (hereinafter referred to as tire lateral force Y r ) is calculated based on the tire dynamic model from the estimated road friction coefficient (hereinafter referred to as road surface μ) and the slip angle β estimated immediately before, and the yaw rate is calculated. A rotational angular velocity (hereinafter referred to as yaw rate r) around the vertical axis of the center of gravity of the vehicle detected by the sensor, a differential value r ′ thereof, and a vehicle speed (hereinafter referred to as vehicle speed V) detected by the vehicle speed sensor are expressed by the following equation (1). By substituting, the differential value in the time direction of the slip angle β (hereinafter, slip angle differential value β ′) is estimated.
β’=−2(Lf+Lr)Yr/mVLf+Ir’/mVLf−r−M/mVLf
・・・ (1)
但し、Lfは車両重心から前輪側車軸までの距離、Lrは車両重心から後輪側車軸までの距離、Yrはタイヤ横力、r’はヨーレート微分値、mは車両の全質量、Iはヨーイング慣性モーメント、Mはヨーイングモーメントである。
β ′ = − 2 (L f + L r ) Y r / mVL f + Ir ′ / mVL f −r−M / mVL f
(1)
Where L f is the distance from the vehicle center of gravity to the front wheel side axle, L r is the distance from the vehicle center of gravity to the rear wheel side axle, Y r is the tire lateral force, r ′ is the yaw rate differential value, m is the total mass of the vehicle, I is the yawing moment of inertia and M is the yawing moment.
推定されたスリップ角微分値β’を時間積分して、現在のスリップ角βを推定し、この推定された現在のスリップ角βを回帰的に用いて次回のタイヤ横力Yrを算出し、このタイヤ横力Yrを用いてスリップ角微分値β’及びスリップ角βを推定する。このように、前回のスリップ角βを回帰的に用いることにより、今回のスリップ角βを算出している。
このように、従来の車体スリップ角推定方法は、車速Vの値に拘わらずスリップ角微分値β’及びスリップ角βを算出していた。しかしながら、式(1)に示すように、第1、第2、第4項の分母に車速Vが含まれることから、車速Vが低速になると、第1、第2、第4項の分母が小さくなって車速Vの逆数の値が大きくなり、それにセンサノイズ等が掛けられることから、センサノイズ等の影響が顕著になって、定性的に低速である時にはスリップ角微分値β’の誤差は大きくなる。また、その積分値であるスリップ角βも大きな誤差を含む。 As described above, the conventional vehicle body slip angle estimation method calculates the slip angle differential value β ′ and the slip angle β regardless of the value of the vehicle speed V. However, as shown in Equation (1), the vehicle speed V is included in the denominators of the first, second, and fourth terms. Therefore, when the vehicle speed V becomes low, the denominators of the first, second, and fourth terms are Since the value of the reciprocal of the vehicle speed V decreases and is increased by sensor noise and the like, the influence of sensor noise and the like becomes significant. When the speed is qualitatively low, the error of the slip angle differential value β ′ is growing. Also, the slip angle β, which is the integral value, includes a large error.
更に、大きな誤差を含んだ直前のスリップ角βの推定値を用いて回帰的にスリップ角βを算出するとともに、スリップ角微分値β’を用いて横G加速度を推定していることから、その誤差が重畳されて大きくなる。そのため、通常の車両の運動としては考えられない3Hz以上の周波数でスリップ角微分値β’やスリップ角βの推定値の符号が入れ替わり、スリップ角微分値β’やスリップ角βの推定値が求められず発散してしまう。 Further, since the slip angle β is recursively calculated using the estimated value of the slip angle β immediately before that includes a large error, the lateral G acceleration is estimated using the slip angle differential value β ′. The error is superimposed and becomes large. Therefore, the sign of the slip angle differential value β ′ and the estimated value of the slip angle β is switched at a frequency of 3 Hz or higher, which cannot be considered as normal vehicle motion, and the slip angle differential value β ′ and the estimated value of the slip angle β are obtained. It diverges without being able to.
図7はスリップ角βの発散を示す図であり、図7(a)は縦軸に車速V、横軸に時間t、図7(b)は縦軸にスリップ角β、横軸に時間t、図7(c)は縦軸に横加速度推定値Gye、横軸に時間tを示す図である。図7(a)に示すように、車速がゼロから加速されて、その後、減速された場合が示されている。 FIG. 7 is a diagram showing the divergence of the slip angle β. FIG. 7A shows the vehicle speed V on the vertical axis, time t on the horizontal axis, and FIG. 7B shows the slip angle β on the vertical axis and time t on the horizontal axis. FIG. 7C is a diagram showing the lateral acceleration estimated value G ye on the vertical axis and the time t on the horizontal axis. As shown in FIG. 7A, the case where the vehicle speed is accelerated from zero and then decelerated is shown.
図7(a)及び図7(b)に示すように、車速Vが加速されるときには、時刻t0から一定レベルの車速になる時刻t1までの間、車速Vが減速されるときには、一定の車速に減速される時刻t2から時刻t3までの間、3Hz以上の周波数でスリップ角βの推定値の符号が入れ替わって、発散するという問題点がある。また、図7(c)に示すようにスリップ角微分値β’を用いて算出される横加速度推定値Gyeも発散する。 As shown in FIGS. 7A and 7B, when the vehicle speed V is accelerated, when the vehicle speed V is decelerated between time t0 and time t1 when the vehicle speed reaches a certain level, the vehicle speed V is constant. There is a problem in that the sign of the estimated value of the slip angle β is switched at a frequency of 3 Hz or more from time t2 to time t3 when it is decelerated to diverge. Further, as shown in FIG. 7C, the lateral acceleration estimated value G ye calculated using the slip angle differential value β ′ also diverges.
尚、このような発散は、式(1)を用いて車体スリップ角を推定する方法に限らず、車両力学モデルに基づいて、現在の推定車体スリップ角を算出する際に直前の推定車体スリップ角を回帰的に使用することにより車体スリップ角を推定する他の場合にも同様に起こる。 Note that such divergence is not limited to the method of estimating the vehicle body slip angle using the equation (1), but the estimated vehicle body slip angle immediately before the current estimated vehicle body slip angle is calculated based on the vehicle dynamic model. This also occurs in other cases where the vehicle body slip angle is estimated by recursively using.
スリップ角βを用いて、前輪・後輪の電磁アクチュエータによるトルク等が車両の運動状態が制御されることから、スリップ角βが発散すると、制御指令値が大きく変動し、電磁アクチュエータの作動頻度増大、車両挙動の乱れ等が発生してしまい、良好に車両の運動状態を制御することができないという問題点がある。 Using the slip angle β, the torque of the front and rear wheel electromagnetic actuators controls the movement of the vehicle, so when the slip angle β diverges, the control command value fluctuates greatly, increasing the frequency of operation of the electromagnetic actuator. There is a problem that the vehicle behavior is disturbed and the motion state of the vehicle cannot be satisfactorily controlled.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、発散を防止できる車体スリップ角推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle body slip angle estimation method capable of preventing divergence.
請求項1記載の発明によると、車両力学モデルに基づいて、現在の推定車体スリップ角を算出する際に直前の推定車体スリップ角を回帰的に用いて車両の進行方向と車両の前後軸とのなす角度である車体スリップ角を推定する車体スリップ角推定方法において、前記車体の速度を検出するステップと、前記車体の速度が規定速度以下であるか否かを判定するステップと、前記車体の速度が前記規定速度以下である時、現在の推定車体スリップ角を強制的にゼロにすることにより、推定車体スリップ角の発散を防止するステップとを具備したことを特徴とする車体スリップ角推定方法が提供される。 According to the first aspect of the present invention, when the current estimated vehicle body slip angle is calculated based on the vehicle dynamic model, the immediately preceding estimated vehicle body slip angle is used recursively to determine the vehicle traveling direction and the vehicle longitudinal axis. In a vehicle body slip angle estimation method for estimating a vehicle body slip angle that is an angle formed, a step of detecting a speed of the vehicle body, a step of determining whether or not the vehicle body speed is equal to or less than a specified speed, and a speed of the vehicle body A vehicle slip angle estimation method comprising: a step of forcing the current estimated vehicle body slip angle to zero to prevent divergence of the estimated vehicle body slip angle. Provided.
請求項2記載の発明によると、車両力学モデルに基づいて、現在の推定車体スリップ角を算出する際に直前の推定車体スリップ角を回帰的に用いて車両の進行方向と車両の前後軸とのなす角度である車体スリップ角を推定する車体スリップ角推定方法において、前記車両力学モデルに基づき車体スリップ角微分値を推定するステップと、前記車体の速度を検出するステップと、前記車体の速度が規定速度以下であるか否かを判定するステップと、前記車体の速度が前記規定速度以下である時、現在の推定車体スリップ角微分値を強制的にゼロにすることにより、推定車体スリップ角微分値の発散を防止するステップと、前記車体の速度が前記規定速度以下である時、前記発散を防止するステップにより設定された前記ゼロを、前記車体の速度が前記規定速度よりも大である時、前記現在の推定車体スリップ角微分値を時間積分して、現在の車体スリップ角を推定するステップと具備したことを特徴とする車体スリップ角推定方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, when the current estimated vehicle body slip angle is calculated based on the vehicle dynamic model, the immediately preceding estimated vehicle body slip angle is used recursively to determine the vehicle traveling direction and the vehicle longitudinal axis. In the vehicle body slip angle estimation method for estimating the vehicle body slip angle, which is an angle formed, a step of estimating a vehicle body slip angle differential value based on the vehicle dynamics model, a step of detecting the vehicle body speed, and the vehicle body speed are defined. A step of determining whether or not the vehicle speed is equal to or less than the speed, and when the vehicle body speed is equal to or less than the specified speed, the current estimated vehicle body slip angle differential value is forcibly set to zero to thereby estimate the vehicle body slip angle differential value. When the vehicle body speed is equal to or lower than the specified speed, the zero set by the step of preventing the divergence is set to the vehicle body speed. There is provided a vehicle slip angle estimation method comprising: integrating the current estimated vehicle body slip angle differential value over time to estimate the current vehicle body slip angle when the speed is greater than the specified speed. The
請求項3記載の発明によると、直前の推定車体スリップ角微分値を用いて横方向加速度を推定するステップと、前記横方向加速度の推定値と横加速度センサにより検出された横方向加速度との差分がゼロになるように車両が走行している路面の摩擦係数を推定するステップと、前記推定された路面の摩擦係数及び直前の推定車体スリップ角を用いて、前記車両モデルに基づいて車両に対して横方向に後輪に作用する横力を算出するステップと、前記横力、前記車両の速度、ヨーレートに基づいて、現在の車体スリップ角微分値を推定するステップとを具備したことを特徴とする請求項2記載の車体スリップ角推定方法が提供される。
According to the third aspect of the present invention, the step of estimating the lateral acceleration using the immediately preceding estimated vehicle body slip angle differential value, and the difference between the estimated value of the lateral acceleration and the lateral acceleration detected by the lateral acceleration sensor. Using the estimated road surface friction coefficient and the immediately preceding estimated vehicle body slip angle to the vehicle based on the vehicle model. And calculating a lateral force acting on the rear wheel in the lateral direction and estimating a current vehicle body slip angle differential value based on the lateral force, the speed of the vehicle, and the yaw rate. A vehicle body slip angle estimating method according to
請求項1記載の発明によると、車体の速度が規定速度以下である時、現在の推定車体スリップ角を強制的にゼロにするので、車体スリップ角の推定値が発散することを防止することができ、車体スリップ角の推定値を用いた車両の運動状態の制御量が発散することがなくなる。 According to the first aspect of the present invention, when the speed of the vehicle body is equal to or less than the specified speed, the current estimated vehicle body slip angle is forcibly made zero, so that the estimated value of the vehicle body slip angle can be prevented from diverging. In other words, the control amount of the vehicle motion state using the estimated value of the vehicle body slip angle does not diverge.
請求項2記載の発明によると、車体の速度が規定速度以下である時、現在の推定車体スリップ角微分値を強制的にゼロにし、車体の速度が規定速度以下である時、発散を防止するステップにより設定されたゼロを、車体の速度が規定速度よりも大である時、現在の推定車体スリップ角微分値を時間積分して、現在の車体スリップ角を推定するので、車体スリップ角微分値及び車体スリップ角の推定値が発散することを防止することができ、車体スリップ角の推定値を用いた車両の運動状態の制御量が発散することがなくなる。 According to the second aspect of the present invention, when the vehicle body speed is less than the specified speed, the current estimated vehicle body slip angle differential value is forcibly made zero, and when the vehicle body speed is less than the specified speed, divergence is prevented. When the vehicle speed is greater than the specified speed, the current vehicle body slip angle is estimated by integrating the current vehicle body slip angle differential value over time when the vehicle speed is greater than the specified speed. In addition, the estimated value of the vehicle body slip angle can be prevented from diverging, and the control amount of the vehicle motion state using the estimated value of the vehicle body slip angle is not diverged.
請求項3記載の発明によると、直前の車体スリップ角が回帰的に用いられるとともに、直前の車体スリップ角微分値が用いられて現在の横加速度が推定され、更にこの推定された横加速度が用いられて車体スリップ角微分値が推定されることから、車体スリップ角の発散が生じ易いが、これを効果的に防止できる。 According to the invention described in claim 3, the immediately preceding vehicle body slip angle is used recursively, the immediately preceding vehicle body slip angle differential value is used to estimate the current lateral acceleration, and the estimated lateral acceleration is further used. Since the vehicle body slip angle differential value is estimated, the vehicle body slip angle tends to diverge, but this can be effectively prevented.
図1は、本発明の車体スリップ角推定方法が実施可能なフロントエンジン・フロントドライブ(FF)車ベースの4輪駆動車両の動力伝達装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、動力伝達系は、車両前方に配置されたエンジン2の動力がトランスミッション4の出力軸4aから伝達されるフロントデファレンシャル装置6と、このフロントデファレンシャル装置6からの動力が車両の前後軸であるプロペラシャフト8を介して伝達される増速装置(変速装置)10と、増速装置10からの動力が伝達されるリヤデファレンシャル装置12を主に含んでいる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power transmission device for a four-wheel drive vehicle based on a front engine / front drive (FF) vehicle in which the vehicle body slip angle estimation method of the present invention can be implemented. As shown in FIG. 1, the power transmission system includes a front
フロントデファレンシャル装置6は従来周知の構造となっており、トランスミッション4の出力軸4aからの動力をデフケース6a内の複数のギヤ14と出力軸16,18を介して左右の前輪駆動軸20,22に伝達することにより、各前輪が駆動される。前輪の左右輪29FR,29FLのトルク制御は、例えば、電磁アクチュエータにより制御される。
The front
リヤデファレンシャル装置12は、一対のプラネリギヤセットと、それぞれ多板ブレーキ機構(多板クラッチ機構)の締結を制御する一対の電磁アクチュエータを含んでおり、電磁アクチュエータを制御して左右の後輪駆動軸に動力を伝達することにより、各後輪29RR,29RLが駆動される。
The rear
前輪29FL,29FR及び後輪29RR,29RLに対して、それぞれ車輪速センサ30が設けられ、各車輪の回転速度が検知される。車速センサ31は複数の車輪速センサ30より検知された各車輪速から車両の速度(車速V)を検出して、車速Vに対応する電気信号、例えば、電圧レベルを出力する。
横加速度センサ33は、車両に対して横方向に加わる加速度である横加速度Gyを検出し、検出結果の大きさに応じた電気信号、例えば電圧レベルを出力する。ヨーレートセンサ34は、例えば、水平面内での車両の向きや鉛直方向に対する傾斜角度の角度変化量等を検出する圧電素子やジャイロセンサ等からなる、ヨーレートrの大きさに応じた電気信号、例えば、電圧レベルを出力する。
The
ヨーレート微分値算出部36は、ヨーレートセンサ34より出力されるヨーレートrを時間微分して、ヨーレート微分値r’を算出する。エンジンECU40は、エンジン40の回転数より駆動トルク等を算出する。
The yaw rate differential
図2は、車両の運動状態の制御に係わる装置ブロック図である。車体スリップ角推定装置38は、車両力学モデルに基づいて、現在の推定車体スリップ角を算出する際に直前の推定車体スリップ角を回帰的に用いて車体スリップ角を推定する車体スリップ角推定方法を実施する装置であり、本実施形態では、一例として、後述するように、横加速度センサ33より検出された横方向加速度Gy、ヨーレートセンサ34より検出されたヨーレートr、ヨーレート微分算出部36より算出されたヨーレート微分値r’、車速センサ32より検出された車速Vより、タイヤ力学モデルに基づいて、直前のスリップ角βの推定値を回帰的に用いて現在のスリップ角βを推定する。
FIG. 2 is an apparatus block diagram related to the control of the motion state of the vehicle. The vehicle body slip
目標配分トルク設定装置42は、スリップ角推定装置38にて推定されたスリップ角β、ヨーレートセンサ34で検知された車両のヨーレートr、横加速度センサ33で検知された車両の横加速度Gy、車速センサ32で検出された車速V及びエンジンECU40で算出された駆動トルクから、車両の前後の左右輪29FL,29FR,29RR,29RLに配分される配分トルクの目標値を設定し、算出した前後の左右輪トルクを目標配分トルク制御装置44に出力する。
The target distribution
目標配分トルク制御装置44は、目標配分トルク制御装置42より出力された左右輪トルクに基づいて、目標トルクに一致するように、前後輪の左右輪29FL,29FR,29RR,29RLに対応して設けられた電磁アクチュエータに流す電流を制御する。
The target distribution
図3は、スリップ角推定装置38のブロック図である。スリップ角推定装置38は、横加速度推定部50、減算器52、路面μ初期設定部54、加算器58、タイヤ横力演算部60、スリップ角微分値演算部62、スリップ角微分値発散防止部64、積分器66及びスリップ角発散防止部68を有する。
FIG. 3 is a block diagram of the slip
横加速度推定部50は、次式(2)に、スリップ角微分値発散防止部64より入力されたスリップ角微分値β’、車速V、ヨーレートrを代入して、車両の推定横加速度Gyeを算出し、減算器52に出力する。
The lateral
Gye=V(r+β’) ・・・ (2)
減算器52は、横加速度センサ33から入力される横加速度Gyから横加速度推定部50から入力される推定横加速度Gyeを減算して、減算結果をPID調整器54に出力する。
G ye = V (r + β ′) (2)
PID調節器54は、比例・積分・微分(PID)動作によって、横加速度Gyと推定横加速度Gyeとの差がゼロとなるように、路面μの初期値を調整するための調整値を加算器58に出力する。路面μ初期値算出部56は、路面の摩擦係数μの初期値を算出して、加算器58に出力する。加算器58は、PID調整器54より入力される調整値と路面μ初期値算出部56より入力される路面μの初期値を加算して、加算結果μをタイヤ横力演算部60に出力する。
The
タイヤ横力演算部60は、タイヤ力学モデルより導出される次式(3),(4)に基づいて、タイヤ横力Yrを算出し、スリップ角微分値演算部62に出力する。
Tire lateral
スリップ角微分値演算部62は、車両横方向の力の釣り合い式及び車両上下軸回りのモーメントの釣り合い式を、前輪タイヤに作用する横力Yf及び後輪タイヤに作用する横力Yrに基づいて記述した次式(5),(6)より、前輪タイヤに作用する横力Yfを消去することにより求めた次式(7)に代入することによりスリップ角微分値β’を算出する。
The slip angle differential
mV(r+β’)=−2Yf−2Yr ・・・ (5)
Ir’=−2YfLf+2Yr Lr+M ・・・ (6)
β’=−2(Lf+Lr)Yr/mVLf+Ir’/mVLf−r−M/mVLf
・・・ (7)
但し、Lfは車両重心から前輪側車軸までの距離、Lrは車両重心から後輪側車軸までの距離、Yrはタイヤ横力、r’はヨーレート微分値、mは車両の全質量、Iはヨーイング慣性モーメント、Mはヨーイングモーメントである。
mV (r + β ′) = − 2Y f −2Y r (5)
Ir '= - 2Y f L f + 2Y r L r + M ··· (6)
β ′ = − 2 (L f + L r ) Y r / mVL f + Ir ′ / mVL f −r−M / mVL f
(7)
Where L f is the distance from the vehicle center of gravity to the front wheel side axle, L r is the distance from the vehicle center of gravity to the rear wheel side axle, Y r is the tire lateral force, r ′ is the yaw rate differential value, m is the total mass of the vehicle, I is the yawing moment of inertia and M is the yawing moment.
スリップ角微分値発散防止部64は、スリップ角微分値演算部62より出力されるスリップ角微分値β’の発散を防止するものであり、車速Vが規定速度以下である時、スリップ角微分値β’をゼロに強制的にリセットし、リセットしたスリップ角微分値β’を、車速Vが規定速度よりも大である時、スリップ角微分値演算部62より入力されたスリップ角微分値β’を積分器66及び横加速度推定部50に出力する。
The slip angle differential value
車体の旋回運動などの運動状態を制御する時、車体のスリップ角を用いる時、その目的は主に走行時の不安定挙動を検知するために用いられる。そのためスリップ角の推定も車体挙動が乱れる可能性がある車速以上での精度確保できることが重要となる。 When controlling the motion state such as the turning motion of the vehicle body, when the slip angle of the vehicle body is used, its purpose is mainly used to detect unstable behavior during traveling. For this reason, it is important that the slip angle can be estimated at an accuracy higher than the vehicle speed at which the vehicle body behavior may be disturbed.
低速にて挙動の乱れの影響が小さい速度での発散防止のためのスリップ角をゼロにリセットすることにより推定精度悪化はスリップ角の発散した場合に比して許容できる。 By resetting the slip angle to prevent divergence at a low speed at which the influence of behavioral disturbance is small, the estimation accuracy can be tolerated as compared with the case where the slip angle diverges.
車両の特性として車体スリップ角βは、次式(8)により理論的に算出することができる。 As a characteristic of the vehicle, the vehicle body slip angle β can be theoretically calculated by the following equation (8).
車両制御を行う上で重要となる車速は式(8)よりスリップβがゼロ以下の部分である。スリップ角がゼロの車速V0は次式(9)である。 The vehicle speed that is important for vehicle control is the portion where the slip β is zero or less from the equation (8). The vehicle speed V 0 where the slip angle is zero is given by the following equation (9).
車両が使用される最も低い路面摩擦係数は雪道等なので、その路面での前述の速度以上を精度よくスリップ角βを推定する速度域を定義しておけば良い。ここでいう規定速度とは上記のように求まった車速とし、車両の特性によって異なるが、一般的に5〜10kmh以下とする。 Since the lowest road surface friction coefficient in which the vehicle is used is a snow road or the like, a speed range in which the slip angle β is accurately estimated above the speed on the road surface may be defined. The specified speed here is the vehicle speed obtained as described above, and is generally 5 to 10 kmh or less, although it varies depending on the characteristics of the vehicle.
積分器66は、スリップ角微分値発散防止部64より入力されるスリップ角微分値β’を時間軸に積分して、積分値βをスリップ角発散防止部68に出力する。スリップ角発散防止部68は、積分器66より出力されるスリップ角βの発散を防止するものであり、車速Vが上記規定速度以下である時、スリップ角βをゼロに強制的にリセットし、リセットしたスリップ角βを、車速Vが規定速度よりも大である時、積分器66より入力されたスリップ角βをタイヤ横力演算部60に出力する。
The
このように、規定速度以下の車速にて、スリップ角微分値β’の推定値及びスリップ角βの推定値を強制的にゼロにリセットすることにより、式(1)に示すように、車速が0に近づくことによる発散が防止できるとともに、上述の規定速度以下の不必要な推定部分をカットでき、目標配分トルク制御装置44によるトルク制御出力の安定化を図ることができる。
Thus, by forcibly resetting the estimated value of the slip angle differential value β ′ and the estimated value of the slip angle β to zero at a vehicle speed equal to or less than the specified speed, the vehicle speed is The divergence due to approaching 0 can be prevented, and an unnecessary estimated portion below the specified speed can be cut, and the torque distribution output by the target
図4は車体スリップ角推定方法を示すフローチャートである。図5は車体スリップ角微分値発散防止方法を示すフローチャートである。図6は車体スリップ角発散防止方法のフローチチャートである。以下、図4〜図6を用いて、本発明の車体スリップ角推定方法の説明をする。 FIG. 4 is a flowchart showing a vehicle body slip angle estimation method. FIG. 5 is a flowchart showing a vehicle body slip angle differential value divergence prevention method. FIG. 6 is a flowchart of the vehicle body slip angle divergence prevention method. Hereinafter, the vehicle body slip angle estimation method of the present invention will be described with reference to FIGS.
図4中のステップS2において、横加速度推定部50は、上記の式(2)に、後述するステップS14において推定された直前のスリップ角微分値β’、車速V及びヨーレートrを代入して、車両の推定横加速度Gyeを算出する。ステップS4において、減算器52は、横加速度Gyから推定横加速度Gyeを減算する。
In step S2 in FIG. 4, the lateral
ステップS6において、PID調節器54は、比例・積分・微分(PID)動作によって、横加速度Gyと推定横加速度Gyeとの差がゼロとなるように、路面μの初期値を調整するための調整値を算出する。ステップS8において、加算器58は、PID調整器54より入力される調整値と路面μ初期値算出部56より入力される路面μの初期値を加算して、路面μの推定値を出力する。
In step S6, the
ステップS10において、タイヤ横力演算部60は、タイヤ力学モデルより導出される上記の式(3),(4)に、ステップS18において算出された直前のスリップ角βの推定値等を代入して、後輪タイヤに作用する横力Yrを算出する。
In step S10, the tire lateral
ステップS12において、スリップ角微分値演算部62は、車両横方向の力の釣り合い式及び車両上下軸回りのモーメントの釣り合い式を、前輪タイヤに作用する横力Yf及び後輪タイヤに作用する横力Yrに基づいて記述した上記の式(5),(6)より、前輪タイヤに作用する横力Yfを消去することにより、ヨーイング慣性モーメントIを算出して、上記の式(7)に代入することによりスリップ角微分値β’を算出する。
In step S12, the slip angle differential
図5中のステップS30において、スリップ角微分値発散防止部64は、車速Vが規定速度以下であるか否かを判定する。車速Vが規定速度以下であれば、ステップS32に進む。車速が規定速度以下でなければ、図4中のステップS16にリターンする。ステップS32において、スリップ角微分値β’の推定値を強制的にゼロにして、図4中のステップS16にリターンする。
In step S30 in FIG. 5, the slip angle differential value
図4中のステップS16において、積分器66は、ステップS14で算出されたスリップ角微分値β’を時間軸に積分して、積分値βをスリップ角発散防止部68に出力する。図6中のステップS40において、スリップ角発散防止部68は、車速Vが規定速度以下であるか否かを判定する。
In step S16 in FIG. 4, the
車速Vが規定速度以下であれば、ステップS42に進む。車速Vが規定速度以下でなければ、図4のステップS2にリターンする。ステップS42において、スリップ角βの推定値を強制的にゼロにして、図4中のステップS2にリターンする。以上のステップS2〜S18が繰り返し実行される。 If the vehicle speed V is less than the specified speed, the process proceeds to step S42. If the vehicle speed V is not less than the specified speed, the process returns to step S2 in FIG. In step S42, the estimated value of the slip angle β is forcibly set to zero, and the process returns to step S2 in FIG. The above steps S2 to S18 are repeatedly executed.
以上により、スリップ角微分値β’及びスリップ角βの推定値が発散することを防止することができる。このスリップ角βが目標配分トルク設定装置42により、車両の前後の左右輪29FL,29FR,29RR,29RLに配分される配分トルクの目標値が設定されて、更に、目標配分トルク制御装置44により、目標配分トルク制御装置42より出力された左右輪トルクに基づいて、目標トルクに一致するように、前後輪の左右輪29FL,29FR,29RR,29RLに対応して設けられた電磁アクチュエータに流す電流が制御されるので、電磁アクチュエータ指令値の発散が防止でき、発散による挙動の乱れが回避でき、良好に車両運動状態を制御することを防止できる。
As described above, the slip angle differential value β ′ and the estimated value of the slip angle β can be prevented from diverging. This slip angle β is set by the target distribution
尚、本発明によるスリップ角推定方法は、車速Vより、タイヤ力学モデルに基づいて、前回のスリップ角βの推定値を回帰的に使用して、今回のスリップ角βを推定する方法であれば、適用可能であり、本実施形態では、図3に示すスリップ角推定方法の場合を説明したが他の例として、例えば、前記特許文献1の図4〜図6,図8,12中の積分器43の前後に図3と同様にスリップ角微分値発散防止部64及びスリップ角発散防止部68を適用することが可能である。
The slip angle estimation method according to the present invention is a method for estimating the current slip angle β from the vehicle speed V based on a tire dynamic model and using the estimated value of the previous slip angle β recursively. In the present embodiment, the case of the slip angle estimation method shown in FIG. 3 has been described. However, as another example, for example, the integration in FIGS. 4 to 6, FIGS. The slip angle differential value
10 増速装置(変速装置)
12 リヤデファレンシャル装置
24,26 後ろ車軸
32 車速センサ
33 横加速度センサ
34 ヨーレートセンサ
36 ヨーレート微分値算出部
38 車体スリップ角推定装置
50 横加速度推定部
54 PID調整器
60 タイヤ横力演算部
62 スリップ角微分値演算部
64 スリップ角微分値発散防止部
66 積分器
68 スリップ角発散防止部
10 Speed increaser (transmission)
12 rear
Claims (3)
前記車体の速度を検出するステップと、
前記車体の速度が規定速度以下であるか否かを判定するステップと、
前記車体の速度が前記規定速度以下である時、現在の推定車体スリップ角を強制的にゼロにすることにより、推定車体スリップ角の発散を防止するステップと、
を具備したことを特徴とする車体スリップ角推定方法。 Based on the vehicle dynamics model, when the current estimated vehicle body slip angle is calculated, the vehicle body slip angle, which is the angle between the vehicle traveling direction and the vehicle longitudinal axis, is estimated recursively using the previous estimated vehicle body slip angle. In the vehicle body slip angle estimation method to
Detecting the speed of the vehicle body;
Determining whether the speed of the vehicle body is a specified speed or less;
Preventing the divergence of the estimated vehicle slip angle by forcing the current estimated vehicle slip angle to zero when the vehicle speed is equal to or less than the specified speed;
A vehicle body slip angle estimation method comprising:
前記車両力学モデルに基づき車体スリップ角微分値を推定するステップと、
前記車体の速度を検出するステップと、
前記車体の速度が規定速度以下であるか否かを判定するステップと、
前記車体の速度が前記規定速度以下である時、現在の推定車体スリップ角微分値を強制的にゼロにすることにより、推定車体スリップ角微分値の発散を防止するステップと、
前記車体の速度が前記規定速度以下である時、前記発散を防止するステップにより設定された前記ゼロを、前記車体の速度が前記規定速度よりも大である時、前記現在の推定車体スリップ角微分値を時間積分して、現在の車体スリップ角を推定するステップと、
を具備したことを特徴とする車体スリップ角推定方法。 Based on the vehicle dynamics model, when the current estimated vehicle body slip angle is calculated, the vehicle body slip angle, which is the angle between the vehicle traveling direction and the vehicle longitudinal axis, is estimated recursively using the previous estimated vehicle body slip angle. In the vehicle body slip angle estimation method to
Estimating a vehicle body slip angle differential value based on the vehicle dynamics model;
Detecting the speed of the vehicle body;
Determining whether the speed of the vehicle body is a specified speed or less;
Preventing the divergence of the estimated vehicle body slip angle differential value by forcing the current estimated vehicle body slip angle differential value to zero when the vehicle body speed is equal to or less than the specified speed;
When the speed of the vehicle body is equal to or less than the specified speed, the zero set by the step of preventing the divergence is set, and when the speed of the vehicle body is larger than the specified speed, the current estimated vehicle body slip angle differential Integrating the value over time to estimate the current body slip angle;
A vehicle body slip angle estimation method comprising:
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