JP2008094214A - Vehicle motion control apparatus - Google Patents

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JP2008094214A JP2006277098A JP2006277098A JP2008094214A JP 2008094214 A JP2008094214 A JP 2008094214A JP 2006277098 A JP2006277098 A JP 2006277098A JP 2006277098 A JP2006277098 A JP 2006277098A JP 2008094214 A JP2008094214 A JP 2008094214A
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Shingo Nasu
真吾 奈須
Atsushi Yokoyama
篤 横山
Masanori Ichinose
昌則 一野瀬
Masaru Yamazaki
勝 山崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle motion control apparatus that appropriately distributes manipulated variables to a steering angle control mechanism and a torque control mechanism. <P>SOLUTION: The vehicle motion control apparatus, which has the steering angle control mechanism capable of controlling the steering angle of front wheels independently of a driver's steering operation and the torque control mechanism capable of controlling torque to right and left rear wheels independently, is provided with a yaw moment distribution decision means for deciding such manipulated variables to the steering angle control mechanism and torque control mechanism as to provide a vehicle motion matching to a normal yaw rate. The yaw moment distribution decision means decides a yaw moment distribution between the steering angle control mechanism and the torque control mechanism in accordance with margins of front and rear tire friction circles, frequency components of a desired value of yaw moment, or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、車輪の舵角を制御可能な舵角制御機構と車輪のトルクを制御可能なトルク制御機構を備えた車両運動制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle motion control device including a steering angle control mechanism capable of controlling the steering angle of a wheel and a torque control mechanism capable of controlling a torque of the wheel.

従来の車両運動制御装置としては、例えば、車両の走行安定性，運動性を向上させるために前輪または後輪を操舵する舵角制御、或いは制駆動力するトルク制御が知られている。特許文献１では、旋回中の制動時において、制動によって車体に生じるヨーモーメントを打ち消すように操舵対象車輪の舵角を設定する方法が開示されている。また特許文献２では、操舵時に車両に生じるヨーレートと横加速度に基づいて車両に付与すべき目標ヨーモーメントを定め、この目標ヨーモーメントを左右輪の駆動力を独立に制御可能な駆動ユニットにより発生させる方法が開示されている。   As a conventional vehicle motion control device, for example, steering angle control for steering front wheels or rear wheels or torque control for braking / driving force is known in order to improve the running stability and mobility of the vehicle. Patent Document 1 discloses a method of setting a steering angle of a steering target wheel so as to cancel a yaw moment generated in a vehicle body by braking during braking during turning. In Patent Document 2, a target yaw moment to be applied to a vehicle is determined based on a yaw rate and lateral acceleration generated in the vehicle at the time of steering, and the target yaw moment is generated by a drive unit that can independently control the driving force of left and right wheels. A method is disclosed.

特開２００５−２４７０５４号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-247054 特開２００５−１８４９９５号公報JP 2005-184959 A

特許文献１のような舵角制御方法は、制御指令に対してヨーモーメントが発生するまでの時間が遅いため、短い時間内に目標ヨーモーメントを発生することが難しいという課題を有している。また、特許文献２のようなトルク制御方法は、制御指令に対してヨーモーメントが発生するまでの時間が舵角制御方法より速いものの、発生できるヨーモーメントが小さいために大きな目標ヨーモーメントを発生することが難しいという課題を有している。これらの舵角制御方法とトルク制御方法の課題を解決する手段として、例えば舵角制御方法とトルク制御方法を組み合わせる方法が考えられるが、従来の方法で個別に制御を行った場合には、作動時間が短い制御機構が関与するタイヤの発生できる力（＝タイヤグリップ力）が先に飽和するために車両が不安定になり易いという課題がある。   The rudder angle control method as in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to generate the target yaw moment within a short time because the time until the yaw moment is generated is late with respect to the control command. Further, the torque control method as in Patent Document 2 generates a large target yaw moment because the yaw moment that can be generated is small, although the time until the yaw moment is generated in response to the control command is faster than the steering angle control method. It has the problem that it is difficult. As a means for solving these problems of the steering angle control method and the torque control method, for example, a method of combining the steering angle control method and the torque control method is conceivable. There is a problem that the vehicle is likely to become unstable because the force (= tire grip force) that can be generated by the tire involving the control mechanism having a short time is saturated first.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、前輪の舵角と後輪のトルクを制御可能な車両において、前後輪の状態に基づいて、前輪と後輪から発生するヨーモーメントの配分量を決定することが可能な車両運動制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and in a vehicle capable of controlling the steering angle of the front wheels and the torque of the rear wheels, the yaw moment generated from the front wheels and the rear wheels based on the state of the front and rear wheels. It is an object of the present invention to provide a vehicle motion control device capable of determining a distribution amount.

請求項１に記載の車両運動制御装置は、運転者のハンドル操作によらず前輪の舵角を制御可能な舵角制御機構と、後輪のトルクを左右独立に制御可能なトルク制御機構を備えた車両運動制御装置において、車両が所望の運動となるように前記舵角制御機構と前記トルク制御機構の作動量を決定するヨーモーメント配分決定手段を備え、前後輪の状態に基づいて前輪と後輪から発生するヨーモーメントの配分を算出し、算出されたヨーモーメントの大きさに基づいて舵角制御機構とトルク制御機構を作動させる。
また請求項２に記載の車両運動制御装置は、ヨーモーメント配分決定手段が前輪と後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合によって舵角制御機構とトルク制御機構のヨーモーメント配分を決定する。
この請求項１もしくは請求項２に記載の車両運動制御装置によれば、前後輪のどちらか一方のタイヤグリップ力が先に飽和してしまうことを防止し、車両挙動が不安定になることを抑制できる。
また請求項３に記載の車両運動制御装置は、ヨーモーメント配分決定手段が常に後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合を前輪のタイヤ摩擦円の余裕度合に対して大きく取るように舵角制御機構とトルク制御機構のヨーモーメント配分を決定する。
この請求項３に記載の車両運動制御装置によれば、後輪より前輪のタイヤグリップ力が先に飽和するため、車体がスピン状態に陥ることを防止することができる。
また請求項４に記載の車両運動制御装置は、ヨーモーメント配分決定手段が舵角制御機構とトルク制御機構によって発生するヨーモーメントの一方が飽和した場合に、他方のヨーモーメント配分を増加させる。
この請求項４に記載の車両運動制御装置によれば、舵角制御機構とトルク制御機構によって発生するヨーモーメントの一方が飽和した場合であっても、他方が発生するヨーモーメントを増やすことで目標のヨーモーメントを発生させることができ、車両が旋回できる限界を向上させることができる。
また請求項５に記載の車両運動制御装置は、舵角制御機構が前輪の横滑り角が所望の横滑り角となるように前輪の舵角を制御し、トルク制御機構が舵角制御によって過不足となるヨーモーメントを補正するように作動する。
この請求項５に記載の車両運動制御装置によれば、操舵による減速度や前輪のタイヤ磨耗量を低減するために前輪の横滑り角を目標の横滑り角に対して小さくなるように舵角制御した場合に、舵角制御によって不足するヨーモーメントを発生するようにトルク制御機構を作動させることで、車両挙動が不安定になることを抑制できる。
また請求項６に記載の車両運動制御装置は、舵角制御機構が前輪の横滑り角が１０度以下となるように前輪の舵角を制御する。
この請求項６に記載の車両運動制御装置によれば、一般的なタイヤで最大横力が発生する横滑り角が１０度であるため、舵角制御により前輪に発生すべき目標の横力が最大横力である場合に、最大横力が発生する横滑り角を推定した場合と等価な舵角制御を行うことができる。
また請求項７に記載の車両運動制御装置は、舵角制御機構が前輪の横力が飽和した場合には前輪の横力が最大となる横滑り角近傍になるように前輪の舵角を制御する。
この請求項７に記載の車両運動制御装置によれば、横力飽和後の横滑り角の増加を抑制することで、横力飽和前後での前輪から発生するヨーモーメントの大きさの差を少なくでき、車両が旋回できる限界を向上させることができる。
また請求項８に記載の車両運動制御装置は、ヨーモーメントの目標値の高周波成分と低周波成分を分ける周波数分別器を備え、ヨーモーメントの目標値の高周波成分をトルク制御機構の目標値とし、ヨーモーメントの目標値の低周波成分を舵角制御機構の目標値とする。
この請求項８に記載の車両運動制御装置によれば、ヨーモーメントの目標値の周波数成分に応じて適した制御機構を用いることにより、短時間で車両挙動を制御することができる。 The vehicle motion control device according to claim 1 includes a steering angle control mechanism that can control the steering angle of the front wheels without depending on the steering operation of the driver, and a torque control mechanism that can control the torque of the rear wheels independently on the left and right. The vehicle motion control device further comprises yaw moment distribution determining means for determining the operation amounts of the rudder angle control mechanism and the torque control mechanism so that the vehicle has a desired motion, and the front and rear wheels are controlled based on the states of the front and rear wheels. The distribution of the yaw moment generated from the wheel is calculated, and the steering angle control mechanism and the torque control mechanism are operated based on the calculated magnitude of the yaw moment.
In the vehicle motion control apparatus according to the second aspect, the yaw moment distribution determining means determines the yaw moment distribution between the rudder angle control mechanism and the torque control mechanism according to the margin of the tire friction circle between the front wheels and the rear wheels.
According to the vehicle motion control device of the first or second aspect, the tire grip force of one of the front and rear wheels is prevented from being saturated first, and the vehicle behavior becomes unstable. Can be suppressed.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicle motion control device comprising: a steering angle control mechanism; and a yaw moment distribution determining unit that always takes a margin of a tire friction circle for a rear wheel larger than a margin for a tire friction circle for a front wheel. Determine the yaw moment distribution of the torque control mechanism.
According to the vehicle motion control device of the third aspect, since the tire grip force of the front wheel is saturated before the rear wheel, the vehicle body can be prevented from falling into a spin state.
In the vehicle motion control apparatus according to the fourth aspect, when one of the yaw moments generated by the steering angle control mechanism and the torque control mechanism is saturated, the yaw moment distribution determination means increases the other yaw moment distribution.
According to the vehicle motion control device of the fourth aspect, even when one of the yaw moments generated by the rudder angle control mechanism and the torque control mechanism is saturated, the target is obtained by increasing the yaw moment generated by the other. The yaw moment can be generated and the limit at which the vehicle can turn can be improved.
Further, in the vehicle motion control device according to claim 5, the rudder angle control mechanism controls the rudder angle of the front wheels so that the side slip angle of the front wheels becomes a desired side slip angle, and the torque control mechanism is determined to be excessive or insufficient by the rudder angle control. Operates to correct the yaw moment.
According to the vehicle motion control device of the fifth aspect, the steering angle control is performed so that the side slip angle of the front wheels becomes smaller than the target side slip angle in order to reduce the deceleration due to the steering and the tire wear amount of the front wheels. In this case, it is possible to suppress the vehicle behavior from becoming unstable by operating the torque control mechanism so as to generate a yaw moment that is insufficient due to the steering angle control.
In the vehicle motion control device according to the sixth aspect, the rudder angle control mechanism controls the rudder angle of the front wheels so that the side slip angle of the front wheels is 10 degrees or less.
According to the vehicle motion control device of the sixth aspect, since the side slip angle at which the maximum side force is generated in a general tire is 10 degrees, the target side force to be generated on the front wheels by the steering angle control is the maximum. In the case of a lateral force, steering angle control equivalent to the case where the side slip angle at which the maximum lateral force is generated can be estimated.
The vehicle motion control device according to claim 7 controls the steering angle of the front wheels so that the steering angle control mechanism is in the vicinity of the side slip angle at which the lateral force of the front wheels becomes maximum when the lateral force of the front wheels is saturated. .
According to the vehicle motion control device of the seventh aspect, the difference in the magnitude of the yaw moment generated from the front wheel before and after the side force saturation can be reduced by suppressing the increase in the side slip angle after the side force saturation. The limit that the vehicle can turn can be improved.
The vehicle motion control device according to claim 8 includes a frequency separator that separates a high-frequency component and a low-frequency component of a target value of yaw moment, and uses the high-frequency component of the target value of yaw moment as a target value of the torque control mechanism, The low frequency component of the target value of the yaw moment is set as the target value of the steering angle control mechanism.
According to the vehicle motion control apparatus of the eighth aspect, the vehicle behavior can be controlled in a short time by using a control mechanism suitable for the frequency component of the target value of the yaw moment.

上記記載の本発明の解決手段によって、前輪の舵角を制御可能な舵角制御機構と、後輪のトルクを左右独立に制御可能なトルク制御機構の作動量を好適に決定できる。   By means of the above-described solution of the present invention, it is possible to suitably determine the operation amounts of the steering angle control mechanism that can control the steering angle of the front wheels and the torque control mechanism that can control the torque of the rear wheels independently on the left and right.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照し説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１の実施形態の車両運動制御装置を適用した車両の構成である。なお、本実施形態に係る車両運動制御装置は、ＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）に本発明を適用したものである。但し、本発明の適用はこれに限られるものではなく、一般的な４ＷＤ車両（４輪駆動方式）やＦＦ車両（エンジン前置き前輪駆動方式）の後輪をモータで駆動する車両にも適用可能である。   FIG. 1 shows a configuration of a vehicle to which a vehicle motion control device according to a first embodiment of the present invention is applied. The vehicle motion control device according to the present embodiment is an application of the present invention to an FR vehicle (engine front and rear wheel drive system). However, the application of the present invention is not limited to this, and can also be applied to a vehicle in which the rear wheels of a general 4WD vehicle (four-wheel drive system) or an FF vehicle (front-wheel drive system of the engine) are driven by a motor. is there.

車両運動制御装置は、主として、車両１００と、エンジン１１と、トルクコンバータ
１２と、トランスミッション１３と、プロペラシャフト１４と、トルク制御機構１５と、後輪用の左右のドライブシャフト１６Ｌ及び１６Ｒと、左右の後輪１７Ｌ及び１７Ｒと、ハンドル１８と、ステアリングシャフト１９と、舵角制御機構２０と、左右のタイロッド２１Ｌ及２１Ｒと、左右の前輪２２Ｌ及び２２Ｒと、車両状態量検出手段２３と、ヨーモーメント配分決定手段２４と、を備える。 The vehicle motion control device mainly includes a vehicle 100, an engine 11, a torque converter 12, a transmission 13, a propeller shaft 14, a torque control mechanism 15, left and right drive shafts 16L and 16R, Rear wheels 17L and 17R, steering wheel 18, steering shaft 19, steering angle control mechanism 20, left and right tie rods 21L and 21R, left and right front wheels 22L and 22R, vehicle state quantity detection means 23, and yaw moment Distribution determining means 24.

エンジン１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生させる内燃機関である。爆発により得られるピストンの運動はコンロッド（図示略）を介してクランクシャフト（図示略）の回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ１２，トランスミッション１３，プロペラシャフト１４，トルク制御機構１５，ドライブシャフト１６Ｌ及び１６Ｒを介して後輪１７Ｌ及び１７Ｒに動力を伝達する。トルクコンバータ１２は、エンジン１１とトランスミッション１３との間に設けられる。   The engine 1 is an internal combustion engine that generates power by exploding an air-fuel mixture in a combustion chamber. The motion of the piston obtained by the explosion is converted into the rotational motion of a crankshaft (not shown) through a connecting rod (not shown). The crankshaft transmits power to the rear wheels 17L and 17R via the torque converter 12, the transmission 13, the propeller shaft 14, the torque control mechanism 15, and the drive shafts 16L and 16R. The torque converter 12 is provided between the engine 11 and the transmission 13.

トルクコンバータ１２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション１３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション１３へ伝達する機能とを有する。   The torque converter 12 uses a working fluid such as oil to function as a clutch that intermittently transmits the rotational torque output from the engine 11 to the transmission 13, and increases the rotational torque to be transmitted to the transmission 13. Has the function of

トランスミッション１３は、トルクコンバータ１２とプロペラシャフト１４との間に設けられ、前進４段（第１速〜第４速），後進１段の各変速段に対応する複数のギアなどを有する。   The transmission 13 is provided between the torque converter 12 and the propeller shaft 14 and includes a plurality of gears corresponding to each of the four forward speeds (first speed to fourth speed) and the first reverse speed.

プロペラシャフト１４は、トランスミッション１３とトルク制御機構１５との間に設けられ、エンジン１１から得られる駆動力を後輪１７Ｌ及び１７Ｒへ伝達する回転軸である。   The propeller shaft 14 is a rotating shaft that is provided between the transmission 13 and the torque control mechanism 15 and transmits the driving force obtained from the engine 11 to the rear wheels 17L and 17R.

トルク制御機構１５は、複数のギアやクラッチディスクを組み合わせたものから構成され、左右の車輪に伝達するトルクをクラッチディスクの押し付け力により調整し，車両
１００に発生するヨーモーメントを制御する機構である。具体的には、車両１００を反時計回りに旋回させる場合に、ドライブシャフト１６Ｌ及び１６Ｒが接続されるクラッチディスクの押し付け力をドライブシャフト１６Ｌ側よりドライブシャフト１６Ｒ側を大きくすることで、後輪１７Ｒに伝達されるトルクを後輪１７Ｌより大きくし、車両１００を反時計回りに回転させるヨーモーメントを発生させる。 The torque control mechanism 15 is composed of a combination of a plurality of gears and clutch disks, and controls the yaw moment generated in the vehicle 100 by adjusting the torque transmitted to the left and right wheels by the pressing force of the clutch disks. . Specifically, when turning the vehicle 100 counterclockwise, the pressing force of the clutch disk to which the drive shafts 16L and 16R are connected is made larger on the drive shaft 16R side than on the drive shaft 16L side, so that the rear wheel 17R The torque transmitted to the rear wheel 17L is made larger than that of the rear wheel 17L, and a yaw moment that rotates the vehicle 100 counterclockwise is generated.

ドライブシャフト１６Ｌ及び１６Ｒは、トルク制御機構１５と後輪１７Ｌ及び１７Ｒとを連結する回転軸である。ドライブシャフト１６Ｌ及び１６Ｒはエンジン１１からの駆動力によって回転し、後輪１７Ｌ及び１７Ｒへ動力を伝達する。   The drive shafts 16L and 16R are rotating shafts that connect the torque control mechanism 15 and the rear wheels 17L and 17R. The drive shafts 16L and 16R are rotated by a driving force from the engine 11 and transmit power to the rear wheels 17L and 17R.

ハンドル１８は、運転者が車両１００を旋回させるために操作される。運転者の操舵力は、ハンドル１８に接続されているステアリングシャフト１９を介して舵角制御機構２０へ伝達される。ここで、運転者の操舵力をハンドル１８から舵角制御機構２０へ伝達する手段として、運転者の操舵力が油圧又は電気信号により伝達される方式でもよく、本発明では運転者の操舵力をハンドル１８から舵角制御機構２０へ伝達する手段を限定しない。   The handle 18 is operated in order for the driver to turn the vehicle 100. The steering force of the driver is transmitted to the steering angle control mechanism 20 via the steering shaft 19 connected to the handle 18. Here, as means for transmitting the driver's steering force from the steering wheel 18 to the steering angle control mechanism 20, a method in which the driver's steering force is transmitted by hydraulic pressure or an electric signal may be used. In the present invention, the driver's steering force is transmitted. The means for transmitting from the steering wheel 18 to the rudder angle control mechanism 20 is not limited.

舵角制御機構２０は、油圧又は電動によって増加した運転者の操舵力をタイロッド21Ｌ及び２１Ｒへ伝達することで、前輪２２Ｌ及び２２Ｒの操舵角を変更する機構である。ここで、運転者の操舵力を舵角制御機構２０からタイロッド２１Ｌ及び２１Ｒへ伝達する手段として、図示しないが複数のギアやシリンダなどを介して左右独立に伝達される方式でもよく、本発明では運転者の操舵力を舵角制御機構２０からタイロッド２１Ｌ及び２１Ｒへ伝達する手段を限定しない。また舵角制御機構２０は、車体に発生しているヨーレートやタイヤのグリップ力の余力などに応じて、運転者の操舵力によらず前輪２２Ｌおよび
２２Ｒの操舵角を任意に変更することができる機構であってもよい。 The steering angle control mechanism 20 is a mechanism that changes the steering angle of the front wheels 22L and 22R by transmitting the driver's steering force increased by hydraulic pressure or electricity to the tie rods 21L and 21R. Here, as means for transmitting the steering force of the driver from the rudder angle control mechanism 20 to the tie rods 21L and 21R, although not shown, a system in which the left and right are independently transmitted via a plurality of gears or cylinders may be used. The means for transmitting the driver's steering force from the steering angle control mechanism 20 to the tie rods 21L and 21R is not limited. The steering angle control mechanism 20 can arbitrarily change the steering angles of the front wheels 22L and 22R regardless of the steering force of the driver, depending on the yaw rate generated in the vehicle body, the remaining force of the grip force of the tire, and the like. It may be a mechanism.

車両状態量検出手段２３は、図示しないが前輪２２Ｌ及び２２Ｒの操舵角を検出する操舵角センサと、車両１００の車速を検出する車速センサと、車両１００に発生している実ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、車両１００の前後方向に発生している加速度を検出する前後加速度センサと、車両１００の横方向に発生している加速度を検出する横加速度センサとを備え、各センサで検出した信号をヨーモーメント配分決定手段２４へ伝達する。   Although not shown, the vehicle state quantity detection means 23 includes a steering angle sensor that detects the steering angle of the front wheels 22L and 22R, a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed of the vehicle 100, and a yaw rate that detects the actual yaw rate generated in the vehicle 100. A sensor, a longitudinal acceleration sensor that detects an acceleration generated in the longitudinal direction of the vehicle 100, and a lateral acceleration sensor that detects an acceleration generated in the lateral direction of the vehicle 100; This is transmitted to the yaw moment distribution determining means 24.

ヨーモーメント配分決定手段２４は、図示しないが内部に車両状態量検出手段２３から伝達された信号に基づいて車両１００を旋回させるために必要なヨーレートを演算する規範ヨーレート演算手段と、車両１００に発生する実ヨーレートが規範ヨーレートとなる所望の運動を実現するために必要な目標のヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算手段とを備え、目標ヨーモーメントを発生させるための舵角制御機構２０とトルク制御機構１５の作動量を、前後輪の荷重配分や加速度などに基づいて好適に決定し、作動指令を舵角制御機構２０とトルク制御機構１５へ伝達する。   Although not shown, the yaw moment distribution determining means 24 generates a reference yaw rate calculating means for calculating a yaw rate necessary for turning the vehicle 100 based on a signal transmitted from the vehicle state quantity detecting means 23 inside, and is generated in the vehicle 100. And a target yaw moment calculating means for calculating a target yaw moment necessary for realizing a desired motion in which the actual yaw rate becomes the reference yaw rate, and a rudder angle control mechanism 20 and torque control for generating the target yaw moment The operation amount of the mechanism 15 is suitably determined based on the load distribution and acceleration of the front and rear wheels, and the operation command is transmitted to the steering angle control mechanism 20 and the torque control mechanism 15.

以上の構成を持つ車両運動制御装置は、本実施例によれば運転者の操作や車両状態量に基づいて舵角制御機構２０とトルク制御機構１５の作動量を決定し、車両に付与すべき好適なヨーモーメントを発生させることができる。   According to the present embodiment, the vehicle motion control device having the above-described configuration should determine the operation amounts of the rudder angle control mechanism 20 and the torque control mechanism 15 based on the driver's operation and the vehicle state quantity, and apply them to the vehicle. A suitable yaw moment can be generated.

図２から図９を用いて本発明の第２の実施例を説明する。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図２は、本発明の第２の実施形態の車両運動制御装置を適用した車両の構成である。なお、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。   FIG. 2 shows a configuration of a vehicle to which the vehicle motion control device according to the second embodiment of the present invention is applied. Note that a description of the same configuration as in the first embodiment is omitted.

図２に示す車両運動制御装置は、車両状態量検出手段２３が図示しないが前輪と後輪の回転速度を検出する車輪速度センサを備え、車両状態量検出手段２３から伝達された信号に基づいて前輪と後輪のタイヤ摩擦円の大きさと、タイヤ摩擦円を使用している割合を推定するタイヤ摩擦円推定手段２５を備えている。なお、タイヤ摩擦円を推定する具体的な方法については、例えば、特開平１１−９１５３８号公報に開示されているので、必要であれば参照されたい。   The vehicle motion control device shown in FIG. 2 includes a wheel speed sensor that detects the rotational speeds of the front wheels and the rear wheels, although the vehicle state quantity detection means 23 is not shown, and based on the signal transmitted from the vehicle state quantity detection means 23. Tire friction circle estimating means 25 is provided for estimating the size of the tire friction circle for the front wheels and the rear wheel and the ratio of using the tire friction circle. A specific method for estimating the tire friction circle is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-91538, and should be referred to if necessary.

ヨーモーメント配分決定手段２４は、タイヤ摩擦円推定手段２５で推定された各車輪のタイヤ摩擦円の大きさと、タイヤ摩擦円を使用している割合の差分から得られるタイヤ摩擦円の余裕度合に基づいて、目標ヨーモーメントを発生させるために好適な舵角制御機構２０とトルク制御機構１５の作動量を決定し、作動指令を舵角制御機構２０とトルク制御機構１５へ伝達する。具体的には、例えば図３に示すように前輪のタイヤ摩擦円の余裕度合が設定したタイヤ摩擦円の余裕度合を下回った場合に、トルク制御機構１５に対してヨーモーメント配分を増加する作動指令を伝達する方法がある。この方法により前輪のタイヤのグリップ力が飽和して車両挙動が不安定になることを抑制できる。   The yaw moment distribution determining means 24 is based on the margin of the tire friction circle obtained from the difference between the size of the tire friction circle of each wheel estimated by the tire friction circle estimation means 25 and the ratio of using the tire friction circle. Thus, the operation amounts of the steering angle control mechanism 20 and the torque control mechanism 15 suitable for generating the target yaw moment are determined, and the operation command is transmitted to the steering angle control mechanism 20 and the torque control mechanism 15. Specifically, for example, as shown in FIG. 3, when the margin of the tire friction circle of the front wheel falls below the set margin of the tire friction circle, an operation command for increasing the yaw moment distribution to the torque control mechanism 15. There is a way to communicate. By this method, it is possible to suppress the vehicle grip from becoming unstable due to saturation of the grip force of the front wheel tire.

またヨーモーメント配分決定手段２４は、図４に示すように常に後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合を前輪のタイヤ摩擦円の余裕度合に対して大きく取るように舵角制御機構２０とトルク制御機構１５のヨーモーメント配分を決定することで、雪道などの路面摩擦係数が低い路面に進入した場合であっても、後輪のタイヤのグリップ力が前輪より先に飽和することがなく、車体がスピン状態に陥ることを防止することができる。またトルク制御機構１５の作動により、前輪のタイヤ摩擦円の余裕度合が後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合に対して大きくなる場合には、舵角制御機構２０のヨーモーメント配分を増やす、もしくはトルク制御機構１５のヨーモーメント配分を減らすことで後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合を前輪のタイヤ摩擦円の余裕度合に対して大きくなるように制御する。   Further, as shown in FIG. 4, the yaw moment distribution determining means 24 always has a steering angle control mechanism 20 and a torque control mechanism so that the margin of the tire friction circle of the rear wheel is made larger than the margin of the tire friction circle of the front wheel. By determining the 15 yaw moment distribution, the grip force of the rear tires will not saturate before the front wheels even when entering a road surface with a low road surface friction coefficient such as a snowy road. The spin state can be prevented. When the torque control mechanism 15 operates to increase the margin of the front wheel tire friction circle relative to the rear wheel tire friction circle, increase the yaw moment distribution of the rudder angle control mechanism 20 or increase the torque. By reducing the yaw moment distribution of the control mechanism 15, the margin of the tire friction circle of the rear wheel is controlled to be larger than the margin of the tire friction circle of the front wheel.

また更にヨーモーメント配分決定手段２４は、雪道などの路面摩擦係数が低い路面に進入し、舵角制御機構２０によって発生するヨーモーメントとトルク制御機構１５によって発生するヨーモーメントのどちらか一方が飽和するような、例えば図５に示すように前輪から発生するヨーモーメントが飽和した場合には、他方のトルク制御機構１５のヨーモーメント配分を増加させる。これにより、舵角制御機構２０とトルク制御機構１５によって発生するヨーモーメントの一方が飽和した場合でも、車両挙動が不安定にならず、車両が旋回できる限界が向上する。   Further, the yaw moment distribution determining means 24 enters a road surface having a low road surface friction coefficient such as a snowy road, and one of the yaw moment generated by the steering angle control mechanism 20 and the yaw moment generated by the torque control mechanism 15 is saturated. For example, when the yaw moment generated from the front wheels is saturated as shown in FIG. 5, for example, the yaw moment distribution of the other torque control mechanism 15 is increased. Thereby, even when one of the yaw moments generated by the rudder angle control mechanism 20 and the torque control mechanism 15 is saturated, the vehicle behavior does not become unstable, and the limit on which the vehicle can turn is improved.

また更にヨーモーメント配分決定手段２４は、操舵による減速度や前輪のタイヤの磨耗量などを低減するために、例えば図６に示すように目標の横滑り角より小さい横滑り角となるように舵角制御機構２０を作動させた場合には、舵角制御により不足するヨーモーメント演算し、トルク制御機構１５のヨーモーメント配分を増加して発生させる。これにより、任意に前輪の横滑り角を設定した場合でも、車両挙動が不安定になることを抑制できる。   Further, the yaw moment distribution determining means 24 controls the steering angle so that the side slip angle is smaller than the target side slip angle, for example, as shown in FIG. 6, in order to reduce the deceleration due to steering, the amount of wear of the front tire, and the like. When the mechanism 20 is operated, the yaw moment that is insufficient due to the steering angle control is calculated, and the yaw moment distribution of the torque control mechanism 15 is increased and generated. Thereby, even when the side slip angle of the front wheels is arbitrarily set, the vehicle behavior can be prevented from becoming unstable.

また更にヨーモーメント配分決定手段２４は、図７に示すように前輪の横滑り角が１０度以下となるように舵角制御機構２０の作動量を決定することで、前輪のタイヤグリップ力の飽和を防止し、車両挙動が不安定になることを抑制できる。前輪の横力が最大となる時のヨーモーメントが必要な場合は、前輪の横滑り角を一般的なタイヤの最大横力が発生する横滑り角である１０度となるように舵角制御機構を作動させることで、最大横力を推定して制御を行う場合と等価な舵角制御ができる。これにより、最大横力の推定に要する時間が不要となるため、舵角制御機構２０とトルク制御機構１５のヨーモーメント配分の決定に要する時間を短縮し、短時間で車両挙動を制御することができる。   Further, as shown in FIG. 7, the yaw moment distribution determining means 24 determines the operation amount of the rudder angle control mechanism 20 so that the side slip angle of the front wheels is 10 degrees or less, thereby saturating the tire grip force of the front wheels. This can prevent the vehicle behavior from becoming unstable. When yaw moment is required when the front wheel side force is maximum, the steering angle control mechanism is activated so that the front wheel side slip angle is 10 degrees, which is the side slip angle that generates the maximum side force of a typical tire. By doing so, steering angle control equivalent to the case of performing control by estimating the maximum lateral force can be performed. As a result, the time required for estimating the maximum lateral force is not required, so that the time required for determining the yaw moment distribution between the rudder angle control mechanism 20 and the torque control mechanism 15 can be shortened and the vehicle behavior can be controlled in a short time. it can.

また更にヨーモーメント配分決定手段２４は、前輪の横力が飽和した場合に、図８に示すように前輪の横滑り角を前輪の横力が最大となる横滑り角近傍になるように舵角制御機構２０を作動させる。前輪の横力が最大となる横滑り角近傍とは、前輪の横滑り角３０度で発生する横力以上の横力を発生できる範囲の横滑り角のことである。これにより、前輪の横力飽和後に前輪から発生するヨーモーメントの低下を抑制し、車両が旋回できる限界を向上させることができる。   Further, the yaw moment distribution determining means 24, when the lateral force of the front wheels is saturated, as shown in FIG. 8, the steering angle control mechanism so that the side slip angle of the front wheels is close to the side slip angle at which the lateral force of the front wheels is maximum. 20 is activated. The vicinity of the side slip angle at which the front wheel side force is maximum is a side slip angle in a range in which a side force greater than the side force generated at the front wheel side slip angle of 30 degrees can be generated. As a result, it is possible to suppress a decrease in the yaw moment generated from the front wheel after the lateral force saturation of the front wheel, and to improve the limit that the vehicle can turn.

また更にヨーモーメント配分決定手段２４が、図示しないがヨーモーメントの目標値を高周波成分と低周波成分を分ける周波数分別器を備え、図９に示すようにヨーモーメントの目標値の高周波成分をヨーモーメントが発生するまでの時間が短いトルク制御機構１５を主に作動させ、ヨーモーメントの目標値の低周波成分をヨーモーメントが発生するまでの時間が長い舵角制御機構２０を主に作動させる。このように周波数成分に応じた好適な機構を作動させることで、短時間で車両挙動を制御することができる。   Further, although not shown, the yaw moment distribution determining means 24 includes a frequency classifier that separates the target value of the yaw moment into a high frequency component and a low frequency component, and the high frequency component of the target value of the yaw moment is converted to the yaw moment as shown in FIG. The torque control mechanism 15 having a short time until the occurrence of the yaw moment is mainly operated, and the rudder angle control mechanism 20 having a long time until the yaw moment is generated as the low frequency component of the target value of the yaw moment is mainly operated. Thus, by operating a suitable mechanism corresponding to the frequency component, the vehicle behavior can be controlled in a short time.

本発明の第１の実施形態による車両運動制御装置を示す図。The figure which shows the vehicle motion control apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による車両運動制御装置を示す図。The figure which shows the vehicle motion control apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明を前輪のタイヤ摩擦円の余裕度合が低下した場合に適用した図。The figure which applied this invention when the margin degree of the tire friction circle of a front wheel fell. 本発明を常に後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合が前輪より大きくなるようにヨーモーメント配分を適用した図。The figure which applied yaw moment distribution so that the margin of the tire friction circle of a rear wheel may always become larger than a front wheel. 本発明を前輪から発生するヨーモーメントが飽和した場合に適用した図。The figure which applied this invention when the yaw moment generated from a front wheel is saturated. 本発明を前輪の横滑り角が目標の横滑り角以下になるように設定した場合に適用した図。The figure applied when this invention was set so that the side slip angle of a front wheel might become below a target side slip angle. 本発明を前輪の横滑り角が１０度以下になるように適用した図。The figure which applied this invention so that the skid angle of a front wheel might be 10 degrees or less. 本発明を前輪の横滑り角が前輪の横力が最大となる横滑り角近傍となるように適用した図。The figure which applied this invention so that the side slip angle of a front wheel may become the side slip angle vicinity where the side force of a front wheel becomes the maximum. 本発明をヨーモーメントの目標値の周波数成分別に適用した図。The figure which applied this invention according to the frequency component of the target value of yaw moment.

符号の説明Explanation of symbols

１１…エンジン
１２…トルクコンバータ
１３…トランスミッション
１４…プロペラシャフト
１５…トルク制御機構
１６Ｌ…左ドライブシャフト
１６Ｒ…右ドライブシャフト
１７Ｌ…左後輪
１７Ｒ…右後輪
１８…ハンドル
１９…ステアリングシャフト
２０…舵角制御機構
２１Ｌ…左タイロッド
２１Ｒ…右タイロッド
２２Ｌ…左前輪
２２Ｒ…右前輪
２３…車両状態量検出手段
２４…ヨーモーメント配分決定手段
２５…タイヤ摩擦円推定手段
１００…車両 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine 12 ... Torque converter 13 ... Transmission 14 ... Propeller shaft 15 ... Torque control mechanism 16L ... Left drive shaft 16R ... Right drive shaft 17L ... Left rear wheel 17R ... Right rear wheel 18 ... Handle 19 ... Steering shaft 20 ... Steering angle Control mechanism 21L ... Left tie rod 21R ... Right tie rod 22L ... Left front wheel 22R ... Right front wheel 23 ... Vehicle state quantity detection means 24 ... Yaw moment distribution determination means 25 ... Tire friction circle estimation means 100 ... Vehicle

Claims (8)

運転者のハンドル操作によらず前輪の舵角を制御可能な舵角制御機構と、後輪のトルクを左右独立に制御可能なトルク制御機構を備えた車両運動制御装置において、前記舵角制御機構と前記トルク制御機構の作動量を決定するヨーモーメント配分決定手段を備えることを特徴とする車両運動制御装置。   In the vehicle motion control device comprising a rudder angle control mechanism capable of controlling the rudder angle of the front wheels regardless of a driver's steering operation, and a torque control mechanism capable of independently controlling the left and right wheel torques, the rudder angle control mechanism And a yaw moment distribution determining means for determining an operation amount of the torque control mechanism. 請求項１に記載の車両運動制御装置において、前記ヨーモーメント配分決定手段は、前輪と後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合によって前記舵角制御機構と前記トルク制御機構のヨーモーメント配分を決定することを特徴とする車両運動制御装置。   2. The vehicle motion control device according to claim 1, wherein the yaw moment distribution determining unit determines the yaw moment distribution of the rudder angle control mechanism and the torque control mechanism according to a margin degree of a tire friction circle between a front wheel and a rear wheel. A vehicle motion control device. 請求項２に記載の車両運動制御装置において、前記ヨーモーメント配分決定手段は、常に後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合を前輪のタイヤ摩擦円の余裕度合に対して大きく取るように前記舵角制御機構と前記トルク制御機構のヨーモーメント配分を決定することを特徴とする車両運動制御装置。   3. The vehicle motion control device according to claim 2, wherein the yaw moment distribution determining means controls the rudder angle so that the margin of the tire friction circle of the rear wheel is always larger than the margin of the tire friction circle of the front wheel. A vehicle motion control device for determining a yaw moment distribution between a mechanism and the torque control mechanism. 請求項１に記載の車両運動制御装置において、前記ヨーモーメント配分決定手段は、前記舵角制御機構によって発生するヨーモーメントと前記トルク制御機構によって発生するヨーモーメントのどちらか一方が飽和した場合に、他方のヨーモーメント配分を増加させることを特徴とする車両運動制御装置。   The vehicle motion control device according to claim 1, wherein the yaw moment distribution determining unit is saturated when either one of the yaw moment generated by the rudder angle control mechanism or the yaw moment generated by the torque control mechanism is saturated. A vehicle motion control device characterized by increasing the other yaw moment distribution. 請求項１に記載の車両運動制御装置において、前記舵角制御機構は、前輪の横滑り角が所望の横滑り角となるように前輪の舵角を制御し、前記トルク制御機構が舵角制御によって過不足となるヨーモーメントを補正するように作動することを特徴とする車両運動制御装置。   The vehicle motion control device according to claim 1, wherein the rudder angle control mechanism controls the rudder angle of the front wheels so that the side slip angle of the front wheels becomes a desired side slip angle, and the torque control mechanism is controlled by the rudder angle control. A vehicle motion control device which operates to correct an insufficient yaw moment. 請求項１又は４に記載の車両運動制御装置において、前記舵角制御機構は、前輪の横滑り角が１０度以下となるように前輪の舵角を制御することを特徴とする車両運動制御装置。   5. The vehicle motion control device according to claim 1, wherein the rudder angle control mechanism controls a rudder angle of a front wheel so that a side slip angle of the front wheel is 10 degrees or less. 請求項１又は４に記載の車両運動制御装置において、前記舵角制御機構は、前輪の横力が飽和した場合には前輪の横力が最大となる横滑り角近傍になるように前輪の舵角を制御することを特徴とする車両運動制御装置。   5. The vehicle motion control device according to claim 1, wherein the rudder angle control mechanism has a rudder angle of a front wheel so that the lateral force of the front wheel is maximized when the lateral force of the front wheel is saturated. A vehicle motion control device characterized by controlling the vehicle. 請求項１に記載の車両運動制御装置において、ヨーモーメントの目標値の高周波成分と低周波成分を分ける周波数分別器を備え、ヨーモーメントの目標値の高周波成分を前記トルク制御機構の目標値とし、ヨーモーメントの目標値の低周波成分を前記舵角制御機構の目標値とすることを特徴とする車両運動制御装置。
The vehicle motion control device according to claim 1, further comprising a frequency separator that separates a high-frequency component and a low-frequency component of a target value of yaw moment, wherein the high-frequency component of the target value of yaw moment is the target value of the torque control mechanism, A vehicle motion control device characterized in that a low frequency component of a target value of yaw moment is set as a target value of the steering angle control mechanism.
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