JP2010018127A - Vehicle driving force control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の駆動力を制御するための装置に関し、特に車両のヨーを制御するように駆動力を制御する装置に関し、特に目標ヨーレートを求める装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for controlling a driving force of a vehicle, and more particularly to an apparatus for controlling a driving force so as to control a yaw of a vehicle, and more particularly to an apparatus for obtaining a target yaw rate.
車両のヨーは、車輪を転舵したり横風や傾斜などによって横力を受けたりすることにより生じ、またそのヨーレートは操舵輪の舵角だけでなく、左右輪や前後輪の駆動力配分などによって変化する。そのため、従来、車両の運動性能や挙動安定性などの向上のために、目標ヨーレートを求め、その目標ヨーレートに沿って車両が旋回するように駆動力を制御することが行われている。 The yaw of a vehicle is caused by steering the wheel or receiving a lateral force due to a crosswind or inclination, and the yaw rate depends not only on the steering angle of the steered wheels but also on the driving force distribution of the left and right wheels and front and rear wheels Change. Therefore, conventionally, in order to improve the motion performance and behavioral stability of the vehicle, a target yaw rate is obtained and the driving force is controlled so that the vehicle turns along the target yaw rate.
その目標ヨーレートは、運転者がハンドルを回すことにより表される旋回の意図を車両の挙動の目標値として表すものであるから、ハンドルを操作することにより生じる物理量に基づいて求めるのが一般的である。例えば特許文献1に記載されている装置では、操舵トルクに基づいて目標ヨーレートを求めている。
Since the target yaw rate expresses the intention of turning as the driver turns the steering wheel as a target value of the behavior of the vehicle, it is generally obtained based on a physical quantity generated by operating the steering wheel. is there. For example, in the apparatus described in
ハンドルから操舵輪までの操舵機構であるステアリング系は、ステアリングシャフトやギヤボックスなどを含む二自由度のねじり振動系を構成している。したがって操舵トルクがハンドルに作用すると、タイヤと路面との間の摩擦に起因する反力トルクが生じるので、ステアリング系に操舵トルクが生じることになる。上記の特許文献1に記載された装置は、このようにして生じる操舵トルクを目標ヨーレートに反映させるように構成された装置であるが、操舵角が大きい場合には制御の遅れが生じる可能性がある。
A steering system that is a steering mechanism from a steering wheel to a steered wheel constitutes a two-degree-of-freedom torsional vibration system including a steering shaft and a gear box. Therefore, when steering torque acts on the steering wheel, reaction torque resulting from friction between the tire and the road surface is generated, and thus steering torque is generated in the steering system. The device described in
すなわち、操舵角が大きい場合、目標ヨーレートを算出するための操舵トルクも大きくなるので、ハンドルを大きく切り増した後に切り戻すなどの操舵方向を変化させた場合、直前の操舵に伴う操舵トルクが制御値として残る。その制御値は、切り戻した場合の転舵角度の制御方向とは反対のものとなり、算出される目標ヨーレートは、運転者が意図もしくは予想したものとは異なってしまい、結局、操舵角が大きい場合には、運転者の操舵の意図を必ずしも良好には反映したものとならない可能性がある。 That is, when the steering angle is large, the steering torque for calculating the target yaw rate also increases. Therefore, when the steering direction is changed, for example, when the steering wheel is turned back up after being greatly turned up, the steering torque associated with the immediately preceding steering is controlled. Remains as a value. The control value is opposite to the control direction of the steered angle when switching back, and the calculated target yaw rate is different from what the driver intended or expected, and eventually the steering angle is large. In some cases, the driver's intention to steer may not necessarily reflect well.
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、運転者の旋回意図をより早く車両の挙動に反映させることのできる駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a driving force control device capable of reflecting the driver's intention to turn in the behavior of the vehicle more quickly. .
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、ステアリング装置の操作量である操舵角とステアリング装置に生じる捻り角に対応する操舵トルクとに基づいて目標ヨーレートを求め、車両に生じるヨーレートが前記目標ヨーレートに近付くように車輪の駆動力を制御する車両の駆動力制御装置において、前記操舵角が操舵方向が切り替わらない範囲で変化しかつ前記目標ヨーレートを求めるための前記操舵トルクの値の正負がその操舵角の変化に伴って反転する場合に、前記操舵トルクの値を補正する補正手段と、その補正された操舵トルク値を使用して前記目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段とを備えていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記補正手段は、前記操舵トルクの値の正負が反転する前は、前記目標ヨーレートを算出するための操舵トルクの値を小さくし、反転後に大きくする手段を含むことを特徴とする車両の駆動力制御装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the correction means reduces the steering torque value for calculating the target yaw rate before the sign of the steering torque is reversed, and after the reversal, A driving force control apparatus for a vehicle including a means for enlarging.
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記補正手段は、操舵角を増大させる切り増し時には、前記目標ヨーレートを算出するための操舵トルクの値を大きくし、操舵角をゼロに向け戻す切り戻し時には、前記目標ヨーレートを算出するための操舵トルクの値を小さくする手段を含むことを特徴とする車両の駆動力制御装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the correction means increases the value of the steering torque for calculating the target yaw rate and increases the steering angle to zero when increasing the steering angle. The vehicle driving force control device includes means for reducing a steering torque value for calculating the target yaw rate at the time of returning.
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明において、前記補正手段は、前記操舵角が予め定めた角度より大きい場合に前記補正を行うように構成されていることを特徴とする車両の駆動力制御装置である。
The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of any one of
この発明によれば、目標ヨーレートを求める場合、操舵角に加えて操舵トルクを加味して目標ヨーレートが算出され、したがってステアリング装置の捻り角の影響を少なくして適正な目標ヨーレートを算出でき、運転者の意図に即した操舵性能あるいは車両の挙動を得ることができる。その操舵トルクは、捻り角に対応させて予め定めておくことができ、操舵角が大きい場合には、目標ヨーレートが大きくなる値とし、これとは反対に操舵角が小さい場合には、操舵角に基づいて求まる目標ヨーレートを減じる値とすることができる。すなわち、操舵角の正負あるいは演算上の操舵方向が切り替わらない範囲で、操舵トルクの値が正負に変化することがある。このような状態は、大きく操舵した後に操舵角を減じるいわゆる切り戻しの際や、切り戻しの途中で大きく切り増す場合などに生じる。その場合、操舵の方向を反転させた時点では、従前の操舵の状態に基づく操舵トルク値が生じており、これは判定した操舵方向に対応するヨーとは反対方向のヨーを生じさせるものとなっている。すなわち、直前の操舵の影響が残るので、これを是正するために補正手段が操舵トルクを補正し、その結果、車両が運転者の意図に即した挙動を行うように目標ヨーレートが求められる。 According to the present invention, when the target yaw rate is obtained, the target yaw rate is calculated in consideration of the steering torque in addition to the steering angle, and therefore, an appropriate target yaw rate can be calculated with less influence of the twist angle of the steering device. The steering performance or the behavior of the vehicle can be obtained according to the intention of the person. The steering torque can be determined in advance corresponding to the twist angle. When the steering angle is large, the target yaw rate is increased. On the contrary, when the steering angle is small, the steering angle is The target yaw rate obtained based on the value can be reduced. That is, the value of the steering torque may change between positive and negative within the range where the steering angle is positive or negative or the calculated steering direction is not switched. Such a state occurs when the steering angle is reduced after a large steering operation, or when the steering angle is greatly increased in the middle of the switching back. In that case, when the steering direction is reversed, a steering torque value based on the previous steering state is generated, and this causes a yaw in a direction opposite to the yaw corresponding to the determined steering direction. ing. That is, since the effect of the previous steering remains, the correction means corrects the steering torque to correct this, and as a result, the target yaw rate is determined so that the vehicle behaves in accordance with the driver's intention.
特に、請求項2の発明によれば、切り増しや切り戻しによって操舵トルクの値の正負が反転する場合、反転前では操舵トルク値が小さくされるので、直前の操舵状態の影響が解消もしくは低減され、また反転した後は、操舵トルク値が目標ヨーレートに反映されるので、操舵角や操舵トルクとして表されている運転者の意図に即した目標ヨーレートを求めることができ、その結果、遅れのないヨー制御あるいはそのための駆動力制御を行うことができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, when the sign of the steering torque is reversed by increasing or reverting, the steering torque value is decreased before the reversal, so that the influence of the immediately preceding steering state is eliminated or reduced. After the rotation, the steering torque value is reflected in the target yaw rate, so that the target yaw rate that matches the driver's intention expressed as the steering angle and the steering torque can be obtained. There can be no yaw control or driving force control therefor.
また、請求項3の発明によれば、切り増し時には操舵トルクの値が相対的に大きくされるので、目標ヨーレートが相対的に大きくなり、また切り戻し時には操舵トルクの値が相対的に小さくされるので、目標ヨーレートが相対的に小さくなる。すなわち、運転者の意図した方向に操舵トルクの値を補正することになるので、目標ヨーレートが適正化され、その結果、遅れのないヨー制御あるいはそのための駆動力制御を行うことができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、操舵角が大きい場合に上記の補正が実行されるので、ヨーイング時の車両の挙動の遅れを防止もしくは抑制することができる。 According to the invention of claim 4, since the above correction is executed when the steering angle is large, it is possible to prevent or suppress the delay in the behavior of the vehicle during yawing.
つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明は、車両にヨーレートを生じさせ、あるいはヨーレートを減少させるように駆動力を制御するための装置であり、その駆動力は、ヨーレートが目標ヨーレートに一致するなど目標ヨーレートに近付くように制御される。例えば、操舵輪ではない後輪の駆動力を旋回時に増大させるとヨーモーメントが増大し、また旋回時の内輪と外輪との駆動力の差を変化させることにより、ヨーモーメントが増大し、あるいは減少する。したがって、この発明の制御装置は、このように前後輪の駆動力や左右輪の駆動力あるいは四輪それぞれの駆動力を制御するように構成されている。 Next, the present invention will be described more specifically. The present invention is a device for controlling a driving force so as to generate a yaw rate in a vehicle or to reduce the yaw rate, and the driving force is controlled so as to approach the target yaw rate, for example, the yaw rate matches the target yaw rate. The For example, increasing the driving force of a rear wheel that is not a steering wheel increases during turning, increasing the yaw moment, and increasing or decreasing the yaw moment by changing the difference in driving force between the inner and outer wheels during turning. To do. Therefore, the control device of the present invention is configured to control the driving force of the front and rear wheels, the driving force of the left and right wheels, or the driving force of each of the four wheels.
このような車両の例を示せば、図7および図8のとおりである。図7は左前輪1、右前輪2、左後輪3、右後輪4を備えた四輪車両であり、それぞれの車輪1,2,3,4にインホイールモータ5,6,7,8が設けられている。したがって、四輪の全てが個別に駆動力を制御されるように構成されている。その前輪1,2が操舵輪となっており、ステアリング装置9によってその舵角が変化させられる。そのステアリング装置9は、ハンドル10、ステアリングシャフト11、ギヤボックス(図示せず)、タイロッド12などを含む従来知られているパワーステアリング構造のものである。また、このステアリング装置9にはハンドル10の回転角度である操舵角を検出するセンサや、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ(それぞれ図示せず)が設けられている。
An example of such a vehicle is shown in FIGS. FIG. 7 shows a four-wheeled vehicle including a
さらに、車両の挙動を検出するための各種のセンサが設けられており、例えば前後加速度および横加速度を検出するGセンサ13やヨーレートを検出するヨーレートセンサ14などが設けられている。これらの各センサは、車両用電子制御装置(車両ECU)15にデータを伝送するように構成されている。この車両用電子制御装置15は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、各センサから入力されたデータおよび予め記憶しているデータならびに演算式を利用して演算を行い、駆動力制御信号などの制御信号を出力するように構成されている。そして、この車両用電子制御装置15には各インホイールモータ5,6,7,8を制御するためのモータ用電子制御装置16が相互に通信可能に接続されており、前記駆動力制御信号に基づいてモータ用電子制御装置16が各インホイールモータ5,6,7,8にその駆動力を制御する指令信号が出力されるようになっている。
Furthermore, various sensors for detecting the behavior of the vehicle are provided. For example, a
一方、図8は、いわゆる後輪駆動車の例であり、前後左右の四輪21,22,23,24を備え、それらの車輪のうち左右の後輪23,24が駆動輪であって、内燃機関やモータあるいはこれらを複合したハイブリッド動力源などのエンジン25から動力を伝達するように構成されている。すなわち、エンジン25は車両の前方側に後ろ向きに搭載されており、このエンジン25に連結された変速機26の出力軸にプロペラシャフト27を介してデファレンシャル28が連結されている。このデファレンシャル28は、左右の後輪23,24の間に配置されており、入力された動力を左右に分割し、それぞれの後輪23,24に車軸29,30を介して伝達するように構成されている。そして、このデファレンシャル28は、入力されたトルクの一部を左右いずれか一方にクラッチなどを介して伝達し、あるいは付設されたモータのトルクを左右いずれか一方にクラッチを介して伝達するなど、左右の後輪に対するトルクの分配率を変更できるように構成されている。
On the other hand, FIG. 8 is an example of a so-called rear wheel drive vehicle, which includes front, rear, left and right four
また、左右の前輪21,22はいわゆる操舵輪であって、ステアリング装置31によって操舵されるように構成されている。なお、そのステアリング装置31は、図7に示すステアリング装置9と同様の構成のものでよく、したがってハンドル32、ステアリングシャフト33、ギヤボックス(図示せず)、タイロッド34などを備え、かつハンドル32の回転角度である操舵角を検出するセンサや、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ(それぞれ図示せず)が設けられている。
The left and right
また、上記の図8に示す車両と同様に、前後加速度および横加速度を検出するGセンサ35やヨーレートを検出するヨーレートセンサ36などの車両の挙動を検出するための各種のセンサが設けられており、これらの各センサは、車両用電子制御装置(車両ECU)37にデータを伝送するように構成されている。この車両用電子制御装置37は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、各センサから入力されたデータおよび予め記憶しているデータならびに演算式を利用して演算を行い、駆動力制御信号などの制御信号を出力するように構成されている。そして、この車両用電子制御装置37にはデファレンシャル28を制御するためのデフ用電子制御装置38が相互に通信可能に接続されており、前記駆動力制御信号に基づいてデフ用電子制御装置38がデファレンシャル28によるトルクの分配率すなわち左右の後輪23,24の駆動力を制御する指令信号が出力されるようになっている。
Further, similarly to the vehicle shown in FIG. 8, various sensors for detecting the behavior of the vehicle such as the
この発明に係る制御装置は、上記の図7あるいは図8に示すようにヨーモーメントを与えるように駆動力を制御できるように構成された車両を対象として、目標ヨーレートを求めるとともに、実際のヨーレートがその目標ヨーレートに一致するように、あるいは近付くように駆動力を制御する。その制御例を図1にフローチャートで示してあり、ここに示すルーチンは、車両が走行している場合、あるいは車両のメインスイッチ(図示せず)がONの場合であって操舵角が予め定めた所定角度以上の場合に、所定の短時間毎に繰り返し実行される。ここで、所定角度は、運転者によるハンドル10,32の操作量(操舵角)が大きいことの判断を行うための基準値であり、横G(横加速度)の大きさや、ヨーレートの大きさなどに基づいて決めることができる。
The control device according to the present invention obtains a target yaw rate for a vehicle configured to control a driving force so as to give a yaw moment as shown in FIG. 7 or FIG. The driving force is controlled to match or approach the target yaw rate. An example of the control is shown in a flowchart in FIG. 1, and the routine shown here is for a case where the vehicle is running or a case where the main switch (not shown) of the vehicle is ON and the steering angle is predetermined. When the angle is equal to or greater than a predetermined angle, the process is repeatedly executed every predetermined short time. Here, the predetermined angle is a reference value for determining that the amount of operation (steering angle) of the
図1に示すルーチンが開始されると、先ず、操舵角および操舵トルクが読み込まれる(ステップS1)。前述したようにステアリング装置9,31には操舵角を検出するセンサや操舵トルクセンサが設けられているので、これらのセンサの検出値がステップS1で読み込まれる。
When the routine shown in FIG. 1 is started, first, the steering angle and the steering torque are read (step S1). As described above, since the
ついで、読み込まれた操舵トルクに基づいて、ステアリングシャフトなどのステアリング系の捻り角が算出される(ステップS2)。その計算は、操舵輪である左右の前輪1,2,21,22でのコーナリングパワーなどの要因を個別に加味して行うことができるが、実用上、操舵輪を一輪とした単輪モデルにモデル化して簡易的に計算することもできる。後者の簡易化した例について説明すると、図2は単輪モデルの側面および車輪の平面を示す模式図であり、ハンドル41と車輪42とがステアリングシャフトおよびギヤボックス43を介して連結され、また車輪42は所定の角度に傾斜させたキングピンによって支持されている。また、図2に併記された各符号は、以下のとおりである。
Next, a twist angle of a steering system such as a steering shaft is calculated based on the read steering torque (step S2). The calculation can be performed by taking into account factors such as cornering power at the left and right
IH:ハンドルの慣性モーメントをキングピン軸周りに変換した値
δH:ハンドルの回転角をキングピン軸周りに変換した値
CH:コラムおよびヨークなどのステアリングシャフトに関連する機構の摩擦を示す係数
KS:ステアリングシャフトおよびギヤボックスの剛性値
CS:ギヤボックスの摩擦を示す係数
IS:前輪(操舵輪)二輪のキングピン軸周りの慣性モーメント
δf:前輪(操舵輪)の実操舵角(転舵角)
Kf:前輪(操舵輪)のコーナリングパワー
Lf:車体の重心点から前輪の車軸までの距離
V:車体速度
γ:ヨーレート
β:車体の重心点周りのスリップ角
ξ:ニューマチックトレールとキャスタートレールとの和であるトレール
I H : Value obtained by converting the moment of inertia of the handle around the kingpin axis δ H : Value obtained by converting the rotation angle of the handle around the kingpin axis C H : Coefficient indicating the friction of a mechanism related to a steering shaft such as a column and a yoke K S : Stiffness value of steering shaft and gear box C S : Coefficient indicating the friction of the gear box I S : Moment of inertia around the kingpin axis of the two front wheels (steering wheels) δ f : Actual steering angle of the front wheels (steering wheels) Rudder angle)
K f : Cornering power of the front wheel (steering wheel) L f : Distance from the center of gravity of the vehicle body to the axle of the front wheel V: Vehicle speed γ: Yaw rate β: Slip angle around the center of gravity of the vehicle body ξ: Pneumatic trail and caster rail Trail that is the sum of
図2を基にステアリング系の運動方程式を立てると、式(1)、(2)となる。なお、式(1)で「TH」は操舵トルクを表し、式(2)で「N」はステアリングギヤ比を表す。
ステアリング装置を電動パワーステアリング(EPS)として構成した場合、式(2)の右辺は、EPSにおけるトルクセンサ値の符号反転値として見ることができ、したがって式(2)の右辺を「−TQeps」とおき、式(1)、(2)から操舵トルクTHについて解くと下記の式(3)となる。
ここで、前輪の慣性項および減衰項は小さいので、これを無視できると考えると式(3)は式(4)のようになる。
つぎに、式(1)より、入力を操舵トルクTH、出力をハンドル相当角δHとした時、ハンドル相当角δHは操舵トルクTHに対し二次遅れ系となる。ここで、直接ヨーモーメント制御(DYC制御)を行う際の目標ヨーレートを算出するための操舵角はハンドルにおける操舵トルクMTに対して遅れがないことをねらいとしているので、式(1)から定常項のみを抽出し、式(5)とする。
この式(5)における(δH−δf)は、ステアリング系の捻り角を示すものである。したがって、式(5)を捻り角(δH−δf)について整理し、かつその操舵トルクTHに式(4)を代入すると、式(6)となる。
なお、一般的なハンドル操作では、ハンドルの角速度は小さいので、上記のδHの過渡的な動きを無視しても特に大きな誤差は生じないので、これを無視すると、捻り角(δH−δf)は、式(7)で表される。
図1に示すステップS2では、一例として上記の式(7)に基づいて捻り角が算出される。その捻り角を仮にΔMAで表すと、その捻り角ΔMAに予め定めた補正ゲインK2 を掛けて操舵トルク項(ΔMA’=ΔMA・K2 )とされるが、操舵トルク項を目標ヨーレートに反映させる程度もしくは反映のさせ方は、車両の走行の状態もしくは操舵の状態によって異ならせることが好ましく、そこで、この発明では、操舵トルク項の補正が行われる。その一例として、操舵トルク項を有効にし、あるいは無効にする有効/無効ゲインK1 が求められる(ステップS3)。 In step S2 shown in FIG. 1, the twist angle is calculated based on the above equation (7) as an example. If the torsion angle is represented by ΔMA, the torsion angle ΔMA is multiplied by a predetermined correction gain K2 to obtain a steering torque term (ΔMA ′ = ΔMA · K2). However, the steering torque term is reflected in the target yaw rate. Alternatively, the way of reflection is preferably made different depending on the running state of the vehicle or the steering state. Therefore, in the present invention, the steering torque term is corrected. As an example, an effective / invalid gain K1 that enables or disables the steering torque term is obtained (step S3).
その有効/無効ゲインK1 を求めるためのサブルーチンを図3に示してある。ここに示す例では、先ず、操舵角が読み込まれ(ステップS30)、ついで、ハンドル10,32の切り増しか、切り戻しかが判定される(ステップS31)。この判定は、従来知られている種々の方法で行うことができ、その一例を説明すると、操舵角をθ、図3に示すルーチンの実行回数をnとした場合、
θが正(θ≧0)の時、
θ(n)−θ(n−k)≧0ならば切り増し、
θ(n)−θ(n−k)<0ならば切り戻し
である。
θが負(θ<0)の時、
θ(n)−θ(n−k)≧0ならば切り戻し、
θ(n)−θ(n−k)<0ならば切り増し
である。ただし、k>1であればよい。なお、操舵角θについての正負は、左方向への操舵と右方向への操舵との区別をするためのものであり、いずれか一方を正、これとは反対の方向を負として定められる。
A subroutine for obtaining the valid / invalid gain K1 is shown in FIG. In the example shown here, first, the steering angle is read (step S30), and then it is determined whether only the
When θ is positive (θ ≧ 0),
If θ (n) −θ (n−k) ≧ 0, it is rounded up,
If θ (n) −θ (n−k) <0, it is a switch back.
When θ is negative (θ <0),
If θ (n) −θ (n−k) ≧ 0, switch back,
If θ (n) −θ (n−k) <0, rounding is performed. However, k> 1 is sufficient. The sign of the steering angle θ is for distinguishing between leftward steering and rightward steering, and one of them is determined to be positive, and the opposite direction is determined to be negative.
上記のステップS31において切り増しの判定が成立した場合、切り増し後に行われる切り戻し時に操舵トルク項を必要に応じて補正するために、切り戻し時の操舵トルクを定めたマップを参照する(ステップS32)。そのマップの一例を図4に示してあり、図4における太い実線が切り戻し時の操舵角に対応させた操舵トルクを示している。この図4から知られるように、操舵角が所定値以上の場合には操舵トルク値が操舵方向と同方向の値となり、その所定値より小さくかつゼロ以上の範囲では、操舵方向とは反対方向の値となる。 If the determination of increase in turning is made in the above step S31, a map that defines the steering torque at the time of switching back is referred to in order to correct the steering torque term as necessary at the time of switching back after the increase in the number of steps (step S31). S32). An example of the map is shown in FIG. 4, and the thick solid line in FIG. 4 indicates the steering torque corresponding to the steering angle at the time of switching back. As can be seen from FIG. 4, when the steering angle is greater than or equal to a predetermined value, the steering torque value is in the same direction as the steering direction, and in a range smaller than the predetermined value and greater than or equal to zero, the direction opposite to the steering direction. It becomes the value of.
この図4から求められたマップ値の符号が操舵角の符号と反対になっているか否かが判断される。例えば操舵角θが正の値の場合、マップ値がゼロ以下か否かが判断される(ステップS33)。このステップS33で肯定的に判断された場合には、有効/無効ゲインK1 が「1」に設定される(ステップS34)。操舵トルク項を目標ヨーレートの算出に反映させるためである。これに対して、ステップS33で否定的に判断された場合には、有効/無効ゲインK1 が「0」に設定される(ステップS35)。操舵トルク項を目標ヨーレートの算出に反映させないようにするためである。 It is determined whether or not the sign of the map value obtained from FIG. 4 is opposite to the sign of the steering angle. For example, when the steering angle θ is a positive value, it is determined whether or not the map value is equal to or less than zero (step S33). If the determination in step S33 is affirmative, the valid / invalid gain K1 is set to "1" (step S34). This is because the steering torque term is reflected in the calculation of the target yaw rate. On the other hand, if a negative determination is made in step S33, the valid / invalid gain K1 is set to “0” (step S35). This is because the steering torque term is not reflected in the calculation of the target yaw rate.
すなわち、切り増し後の切り戻しは、ハンドル10,32の回転角度(操作量)をゼロに戻す操作であるから、目標ヨーレートを減じることになる。したがって切り戻す際に操舵角θが正の値の場合には、正の値の操舵トルク項を制御に反映させないことが好ましく、また同様に操舵角θが負の値の場合には、負の値の操舵トルク項を制御に反映させないことが好ましいので、ステップS33で否定的に判断された場合には、有効/無効ゲインK1 を「0」にしたのである。これに対して、操舵角θが正で、操舵トルクのマップ値が負の場合、および操舵角θが負で、操舵トルクのマップ値が正の場合には、その操舵トルクを制御に反映することにより目標ヨーレートが積極的に減じられることになり、これは、切り戻しとして現れている運転者の意図に合致するものであり、したがってこの場合は、有効/無効ゲインK1 を「1」に設定して、操舵トルク項をヨーレート制御に反映させることとしたのである。
That is, since the return after the increase is an operation for returning the rotation angle (operation amount) of the
一方、ステップS31において切り戻しの判定が成立した場合、切り戻し後に行われる切り増し時に操舵トルク項を必要に応じて補正するために、切り戻し時の操舵トルクを定めたマップを参照する(ステップS36)。そのマップの一例を図5に示してあり、図5における太い実線が切り増し時の操舵角に対応させた操舵トルクを示している。この図5から知られるように、操舵トルク値が操舵方向と同方向の値となる。 On the other hand, when the determination of switchback is established in step S31, a map that defines the steering torque at the time of switchback is referred to in order to correct the steering torque term as necessary when the switchover is performed after switchback (step S31). S36). An example of the map is shown in FIG. 5, and the thick solid line in FIG. 5 shows the steering torque corresponding to the steering angle at the time of increase. As is known from FIG. 5, the steering torque value is a value in the same direction as the steering direction.
この図5から求められたマップ値の符号が操舵角の符号と同じになっているか否かが判断される。例えば操舵角θが正の値の場合、マップ値が正か否かが判断される(ステップS37)。このステップS37で肯定的に判断された場合には、有効/無効ゲインK1 が「1」に設定される(ステップS38)。操舵トルク項を目標ヨーレートの算出に反映させるためである。これに対して、ステップS37で否定的に判断された場合には、有効/無効ゲインK1 が「0」に設定される(ステップS39)。操舵トルク項を目標ヨーレートの算出に反映させないようにするためである。 It is determined whether or not the sign of the map value obtained from FIG. 5 is the same as the sign of the steering angle. For example, when the steering angle θ is a positive value, it is determined whether or not the map value is positive (step S37). If the determination in step S37 is affirmative, the valid / invalid gain K1 is set to "1" (step S38). This is because the steering torque term is reflected in the calculation of the target yaw rate. On the other hand, if a negative determination is made in step S37, the valid / invalid gain K1 is set to “0” (step S39). This is because the steering torque term is not reflected in the calculation of the target yaw rate.
すなわち、切り戻し後の切り増しは、ハンドル10,32の回転角度(操作量)を正方向もしくは負方向に増大させる操作であるから、目標ヨーレートを増大させることになる。したがって切り増す際に操舵角θが正の値の場合には、正の値の操舵トルク項を制御に反映させることが好ましく、また同様に操舵角θが負の値の場合には、負の値の操舵トルク項を制御に反映させることが好ましいので、ステップS33で肯定的に判断された場合には、有効/無効ゲインK1 を「1」にしたのである。これに対して、操舵角θが正で、操舵トルクのマップ値が負の場合、および操舵角θが負で、操舵トルクのマップ値が正の場合には、その操舵トルクを制御に反映させると、目標ヨーレートが相対的に減じられることになり、これは、切り増しとして現れている運転者の意図に反し、もしくは減殺するものであり、したがってこの場合は、有効/無効ゲインK1 を「0」に設定して、操舵トルク項をヨーレート制御に反映させないこととしたのである。
That is, the increase after the return is an operation to increase the rotation angle (operation amount) of the
こうして求められた有効/無効ゲインK1 と、予め定められた係数K2 とによって前記操舵トルク値(ステアリングシャフト捻り角)を補正して操舵トルク項とする(ステップS4)。すなわち
ΔMA’=ΔMA・K1 ・K2
The steering torque value (steering shaft twist angle) is corrected by the effective / invalid gain K1 thus determined and the predetermined coefficient K2 to obtain a steering torque term (step S4). That is, ΔMA ′ = ΔMA · K1 · K2
なお、その補正は、乗算に限らないのであって、加算や減算あるいは除算などの適宜の数的処理であってよい。また、補正係数あるいは補正ゲインK2 は、ステアリング特性を微調整するためのものであり、車種に応じたチューニングを行い、あるいは捻り角ΔMAを算出する際に無視した量を補正し、あるいはステアリング装置の形式に応じた特性の差異を調整する数値が採用される。これは、実験やシミュレーションなどによって予め用意しておくことができる。 The correction is not limited to multiplication, and may be an appropriate numerical process such as addition, subtraction, or division. Further, the correction coefficient or the correction gain K2 is for finely adjusting the steering characteristic, and is tuned according to the vehicle type, corrected for the amount ignored when calculating the torsion angle ΔMA, or the steering device. A numerical value that adjusts the difference in characteristics according to the format is adopted. This can be prepared in advance by experiments or simulations.
こうして算出された操舵トルク項ΔMA’をセンサで検出された操舵角MAに加算して目標ヨーレート演算用操舵角MA’(=MA+ΔMA’)が求められる(ステップS5)。この処理は、ステアリング系の捻れによる遅れを是正する処理と言い得る。また、捻り角ΔMAは、路面の摩擦係数によっても大小に変化するから、路面の状態を制御に反映させることにもなる。 The steering torque term ΔMA ′ thus calculated is added to the steering angle MA detected by the sensor to obtain a target yaw rate calculation steering angle MA ′ (= MA + ΔMA ′) (step S5). This process can be said to be a process for correcting a delay caused by twisting of the steering system. Further, the torsion angle ΔMA changes depending on the friction coefficient of the road surface, so that the state of the road surface is reflected in the control.
そして、上記の目標ヨーレート演算用操舵角MA’を使用して目標ヨーレートが算出され(ステップS6)、リターンする。具体的には、目標ヨーレート演算用操舵角MA’に所定のゲインを掛けて目標ヨーレート(γref=MA’×Gγ)が算出される。そのゲインGγは、目標ヨーレート演算用操舵角ΔMA’を目標ヨーレートに変換し、あるいは反映させるための係数と言うことができ、したがって正の値として、実験やシミュレーション、あるいは適宜の演算式に基づいて決定することができる。その演算式の一例を挙げると、式(8)のとおりである。
なお、式(8)で、Vは車体速度、Khはスタビリティファクタ、Lはホイールベース、N_gearはステアリングギヤ比である。なお、これら以外に車両の特性や挙動を表すパラメータを加味して演算を行うことも可能である。 In formula (8), V is vehicle speed, K h is a stability factor, L is wheelbase, N_gear is steering gear ratio. In addition to the above, it is possible to perform calculation in consideration of parameters representing vehicle characteristics and behavior.
上記の目標ヨーレートγrefに基づいて、駆動力が制御される。すなわち、車体に生じるヨーレートが目標ヨーレートとなるようにヨーモーメントを生じさせる駆動力に制御される。これは、図7に示す車両であれば、各インホイールモータ5,6,7,8のトルクが制御され、また図8に示す車両であれば、デファレンシャル28におけるトルク配分率が制御される。その一例としてデファレンシャル28によってヨーモーメントを生じさせる例について説明すると、先ず、目標ヨーレートγref が、従来知られているのと同様に、例えば下記の式で求められる。
ここで、Vは車体速度、khref は目標スタビリティファクタ、Lはホイールベース、θは操舵角、nはステアリングギヤ比である。 Here, V is a vehicle body speed, khref is a target stability factor, L is a wheel base, θ is a steering angle, and n is a steering gear ratio.
この目標ヨーレートγrefを利用して目標ヨーモーメントMoreqが求められる。先ず、下記式の状態方程式を設定する。
ここで、γはヨーレート、βは車輪におけるスリップ角である。 Where γ is the yaw rate and β is the slip angle at the wheel.
また、a00、a01、a10、a11、b00、b10、b11は以下のとおりである。
これらの式におけるKfは前輪コーナリングパワー、Krは後輪コーナリングパワー、Lfは車両の重心点から前輪の回転中心軸線までの距離、Lrは車両の重心点から後輪のドライブシャフト13,14の軸心までの距離、Izはヨー慣性モーメント、Mは車体重量である。
In these equations, Kf is the front wheel cornering power, Kr is the rear wheel cornering power, Lf is the distance from the center of gravity of the vehicle to the rotation center axis of the front wheel, and Lr is the axis of the
上記のβおよびγについて解くと、下記の式のようになる。
ついでラプラス変換を実施すると、下記の式が得られる。
これを離散時間の関数に変更するとともに、ヨーレートγを目標ヨーレートγrefに置き換えると、下記の式になる。
一方、デファレンシャルを介して連結されている前側の左右輪もしくは後側の左右輪の駆動力をそれぞれFFL,FFRとし、前輪もしくは後輪のトレッド幅をTRとすれば、
Moreq=(FFR−FFL)×TR/2
が成立する。したがって、左右輪の駆動力の差(FFR−FFL)は、
(FFR−FFL)=2×Moreq/TR
となる。デファレンシャル28は、このようにして求められた駆動力差(FFR−FFL)を生じるように制御され、これは例えばモータで一方の車輪のトルクアシストを行い、あるいは差動制限を行う制御である。また、インホイールモータで左右輪の駆動力差を生じさせる。
On the other hand, if the driving force of the front left and right wheels or rear left and right wheels connected via a differential is FFL and FFR, respectively, and the tread width of the front or rear wheels is TR,
Moreq = (FFR−FFL) × TR / 2
Is established. Therefore, the difference in driving force between the left and right wheels (FFR-FFL) is
(FFR-FFL) = 2 × Moreq / TR
It becomes. The differential 28 is controlled so as to generate the driving force difference (FFR−FFL) obtained in this way, and this is, for example, a control that performs torque assist of one wheel by a motor or performs differential limitation. In addition, the in-wheel motor causes a difference in driving force between the left and right wheels.
ところで、ハンドル10,32を切り増す場合、ステアリングシャフトの捻れがヨー制御の遅れ要因となるから、操舵トルク項はヨー制御に積極的に反映させることが好ましく、これとは反対に切り戻し時には、基本的には、操舵トルク項の影響を減じることが好ましい。したがって、前述した有効/無効ゲインK1 による補正に代えて、目標ヨーレート演算用操舵角を算出するにあたって操舵角に加算する加算項を設け、その加算項を増減するよう構成することもできる。
By the way, when the
図6はその一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、操舵角および操舵トルクが読み込まれる(ステップS101)。前述したようにステアリング装置9,31には操舵角を検出するセンサや操舵トルクセンサが設けられているので、これらのセンサの検出値がステップS101で読み込まれる。ついで、読み込んだ操舵角の正負の符号が判定される(ステップS102)。この正負の符号は、左右いずれか一方の操舵の方向を正、他方を負として予め定めることができる。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an example thereof. First, the steering angle and the steering torque are read (step S101). As described above, since the
操舵角の符号が正であることがステップS102で判定された場合、操舵角の切り増し、あるいは切り戻しの判定が行われる(ステップS103)。この判定は、前述した図3におけるステップS31における判定と同様にして行うことができる。このステップS103で切り増しの判定が成立した場合には、操舵トルクセンサによって検出された操舵トルクから算出されたステアリングシャフトの捻り角の絶対値が加算項として採用される(ステップS104)。すなわち、ハンドル10,32を切り増した場合、操舵輪の転舵角度は、ハンドル10,32の操舵角度に対して、ステアリングシャフトの捻り角度分少なくなるが、ステップS104でその捻り角度を加算するから、捻り角に起因する遅れもしくは不足を是正することになる。その結果、目標ヨーレートに対するステアリングシャフトの捻れの影響がなくなり、もしくは少なくなり、運転者の意図に即した目標ヨーレートを設定し、応答性のよいヨー制御あるいは駆動力制御が可能になる。
When it is determined in step S102 that the sign of the steering angle is positive, it is determined whether the steering angle is increased or decreased (step S103). This determination can be performed in the same manner as the determination in step S31 in FIG. If the determination of increasing the number is established in step S103, the absolute value of the twist angle of the steering shaft calculated from the steering torque detected by the steering torque sensor is adopted as an addition term (step S104). That is, when the
これに対してステップS103で切り戻しの判定が成立した場合には、操舵トルクセンサによって検出された操舵トルクから算出されたステアリングシャフトの捻り角の絶対値に「−1」を掛けた値が加算項として採用される(ステップS105)。すなわち、ハンドル10,32の切り戻しは車両のヨーイングを減じる方向の操作であるのに対して、ステアリングシャフトに生じている捻りは、切り増し時と同方向の捻りである。したがって、その捻り角に基づく操舵トルク値を目標ヨーレートの算出にそのまま反映させてしまうと、運転者の操舵の意図とは異なる目標ヨーレートを算出することになる。そのため、「−1」を乗算した値を加算項とすることにより、捻りやそれに基づく操舵トルクの影響を回避もしくは抑制することとしたのである。
On the other hand, when the determination of switching back is established in step S103, a value obtained by multiplying the absolute value of the twist angle of the steering shaft calculated from the steering torque detected by the steering torque sensor by “−1” is added. It is adopted as a term (step S105). That is, the turning back of the
また、上記のステップS102で「負」の判定が成立した場合、操舵角の切り増し、あるいは切り戻しの判定が行われる(ステップS106)。この判定は、前述したステップS103や図3におけるステップS31における判定と同様にして行うことができる。このステップS106で切り増しの判定が成立した場合には、操舵トルクセンサによって検出された操舵トルクから算出されたステアリングシャフトの捻り角の絶対値に「−1」を掛けた値が加算項として採用される(ステップS107)。操舵角が負の値であるから、これに加算する値を負の値とすることにより、目標ヨーレート算出用操舵角の絶対値を大きくするためである。こうすることにより、切り増し時におけるステアリングシャフトの捻り角の影響を減殺して、運転者の意図を素早くヨー制御に反映させ、かつヨーを生じさせることができる。 In addition, when the determination of “negative” is established in step S102 described above, determination of whether to increase or decrease the steering angle is performed (step S106). This determination can be performed in the same manner as the determination in step S103 and step S31 in FIG. When the determination of increasing the number is established in step S106, a value obtained by multiplying the absolute value of the twist angle of the steering shaft calculated from the steering torque detected by the steering torque sensor by “−1” is used as the addition term. (Step S107). This is because the absolute value of the target yaw rate calculation steering angle is increased by setting the value added to the steering angle to a negative value because the steering angle is a negative value. By so doing, it is possible to reduce the influence of the twist angle of the steering shaft at the time of additional cutting, quickly reflect the driver's intention in the yaw control, and generate yaw.
これに対して、ステップS106で切り戻しの判定が成立した場合には、操舵トルクセンサによって検出された操舵トルクから算出されたステアリングシャフトの捻り角の絶対値が加算項として採用される(ステップS108)。すなわち、操舵角が負の値であり、これに加算される値を正の値とすることにより、目標ヨーレート算出用の操舵角の絶対値を小さくし、操舵トルクに起因する捻りの影響を減殺するためである。こうすることにより、切り増し時に前記ステップS105の制御が行われるのと同様に、捻りやそれに基づく操舵トルクの影響を回避もしくは抑制することができる。 On the other hand, when the determination of switching back is established in step S106, the absolute value of the twist angle of the steering shaft calculated from the steering torque detected by the steering torque sensor is adopted as an addition term (step S108). ). That is, the steering angle is a negative value, and by adding a positive value to this value, the absolute value of the steering angle for calculating the target yaw rate is reduced, and the effect of torsion caused by the steering torque is reduced. It is to do. By doing so, it is possible to avoid or suppress the influence of twisting and the steering torque based thereon as in the case where the control of step S105 is performed at the time of additional cutting.
ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、前述したステップS3やステップS34,S35,S38,S39あるいはステップS104,105,107,108などの制御を実行する機能的手段が、この発明における補正手段に相当し、またステップS6の制御を実行する機能的手段が、この発明における目標ヨーレート算出手段に相当する。 Here, the relationship between the above-described specific example and the present invention will be briefly described. Functional means for executing the control such as step S3, step S34, S35, S38, S39 or step S104, 105, 107, 108 described above. However, it corresponds to the correcting means in the present invention, and the functional means for executing the control in step S6 corresponds to the target yaw rate calculating means in the present invention.
なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであり、補正係数としての前述した有効/無効ゲインK1 は、「0」と「1」とのいずれか以外に、これらの中間の値を取るものとしてもよく、車速などの他の要因をパラメータとしてその値を決めるように構成してもよい。 The present invention is not limited to the above-described specific example, and the above-mentioned valid / invalid gain K1 as a correction coefficient takes an intermediate value other than “0” or “1”. Alternatively, the value may be determined using other factors such as the vehicle speed as parameters.
1,21…左前輪、 2,22…右前輪、 3,23…左後輪、 4,24…右後輪、 5,6,7,8…インホイールモータ、 9,31…ステアリング装置、 10,32…ハンドル、 15,37…車両用電子制御装置(車両ECU)、16…モータ用電子制御装置、 38…デフ用電子制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記操舵角が操舵方向が切り替わらない範囲で変化しかつ前記目標ヨーレートを求めるための前記操舵トルクの値の正負がその操舵角の変化に伴って反転する場合に、前記操舵トルクの値を補正する補正手段と、
その補正された操舵トルク値を使用して前記目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と
を備えていることを特徴とする車両の駆動力制御装置。 A vehicle that obtains a target yaw rate based on a steering angle that is an operation amount of a steering device and a steering torque that corresponds to a twist angle generated in the steering device, and controls a driving force of wheels so that a yaw rate generated in the vehicle approaches the target yaw rate In the driving force control device of
The steering torque value is corrected when the steering angle changes within a range in which the steering direction is not switched and the sign of the steering torque value for obtaining the target yaw rate is reversed as the steering angle changes. Correction means;
A vehicle driving force control device comprising: a target yaw rate calculating means for calculating the target yaw rate using the corrected steering torque value.
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CN108340967A (en) * | 2018-02-24 | 2018-07-31 | 北京航天发射技术研究所 | The control method of Yaw stability when more wheel independent drive electric vehicles turn to |
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