JP2010188883A - Vehicular steering control device and vehicular steering control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の走行状態に応じて操向輪の転舵角を制御する操舵制御の技術に関する。 The present invention relates to a steering control technique for controlling the turning angle of a steered wheel in accordance with the traveling state of a vehicle.
従来の操舵制御装置としては、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術では、車輪のスリップ角の増加に応じて横方向の力(車輪に入力する回転軸方向の力であり、以下横力とも記載する。)が増大する通常状態か否かを判定する。上記通常状態にないと判定すると、車輪の舵角を中立状態に戻す。通常状態か否かは、車輪の横方向の力が最大になるスリップ角としてあらかじめ設定した所定スリップ角以内か否かで判定する。
これによって、車両が大きなオーバーステア状態やアンダステア状態になってしまうことを防止する。
As a conventional steering control device, for example, there is a technique described in
This prevents the vehicle from becoming a large oversteer state or understeer state.
上記従来特許では、基準となる所定スリップ角を設定して制御している。このため、車輪スリップ角が上記所定スリップ角以内であっても、車両がオーバーステア状態になっている場合がある。特に、高摩擦係数路に比べ、低摩擦係数路においては、車両がオーバーステア状態になった後に操舵角を戻したとしても、安定状態へ復帰するのに時間がかかる。このように、単純に舵角の制御量を上記予め設定した所定スリップ角に制御するだけでは、十分に安定性を確保できないおそれがある。
本発明は、上記のような点に着目したもので、車両安定性を向上した車両用操舵制御の技術を課題とする。
In the above-mentioned conventional patent, a predetermined slip angle as a reference is set and controlled. For this reason, even if the wheel slip angle is within the predetermined slip angle, the vehicle may be in an oversteer state. In particular, compared to a high friction coefficient road, it takes time to return to a stable state on a low friction coefficient road even if the steering angle is returned after the vehicle is oversteered. Thus, there is a possibility that sufficient stability cannot be ensured simply by controlling the control amount of the rudder angle to the predetermined slip angle set in advance.
The present invention pays attention to the above points, and an object of the present invention is a vehicle steering control technique that improves vehicle stability.
上記課題を解決するために、本発明は、ステアリングホイールの操舵角に応じて演算した目標転舵角を目標値として、転舵アクチュエータを介して操向輪を転舵制御する車両用操舵制御する。そして、横加速度が所定閾値以上の場合には、横加速度が所定閾値未満の場合と比較して、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する。また、上記所定閾値を、路面摩擦係数が小さい場合、路面摩擦係数が大きい場合に比べて小さくする。 In order to solve the above-described problems, the present invention performs vehicle steering control in which steered wheels are steered via a steering actuator using a target steered angle calculated according to the steering angle of a steering wheel as a target value. . When the lateral acceleration is equal to or greater than the predetermined threshold, the change in the target turning angle with respect to the change in the steering angle is suppressed as compared with the case where the lateral acceleration is less than the predetermined threshold. Further, the predetermined threshold is made smaller when the road surface friction coefficient is small than when the road surface friction coefficient is large.
本発明によれば、路面摩擦係数が小さい場合、路面摩擦係数が大きい場合に比べて転舵角が小さい状態から操舵角の増加に対する転舵角の増加を抑える。この結果、路面摩擦係数が小さい場合、路面摩擦係数が大きい場合に比べて、車両がオーバーステア状態となることを抑制することが可能となる。 According to the present invention, when the road surface friction coefficient is small, an increase in the turning angle with respect to an increase in the steering angle is suppressed from a state where the turning angle is small compared to a case where the road surface friction coefficient is large. As a result, when the road surface friction coefficient is small, it is possible to suppress the vehicle from being oversteered compared to when the road surface friction coefficient is large.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
(構成)
図1に本実施形態に係る車両の構成図を示す。
まず構成について図1を参照しながら説明する。
運転者が操作するステアリングホイール1にステアリング入力軸2が連結する。そのステアリング入力軸2に対し、不図示のメカニカルバックアップ装置を介してステアリング出力軸3が連結する。メカニカルバックアップ装置は、通常状態では、ステアリング入力軸2とステアリング出力軸3との間のトルク伝達を切った状態とする。また、メカニカルバックアップ装置は、舵角制御コントローラ4からの指令に基づき、ステアリング入力軸2とステアリング出力軸3とを接続してトルク伝達を可能な状態とする。なお、メカニカルバックアップ装置を省略して、上記ステアリング入力軸2とステアリング出力軸3とは常時連結していても良い。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a vehicle according to this embodiment.
First, the configuration will be described with reference to FIG.
A
上記ステアリング出力軸3に、前輪転舵アクチュエータ5(前輪転舵モータとも言う)が連結する。前輪転舵アクチュエータ5は、前輪転舵コントローラ6からの指令に基づきステアリング出力軸3を回動変位する。なお、前輪転舵アクチュエータ5には、転舵アクチュエータ回転角度センサ(不図示)が設けられている。転舵アクチュエータ角度センサは、前輪転舵アクチュエータ5の回転角度位置を検出し、その検出信号をフィードバック制御量として前輪転舵コントローラ6に出力する。
A front wheel steering actuator 5 (also referred to as a front wheel steering motor) is connected to the steering output shaft 3. The front
上記ステアリング出力軸3は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸7に連結する。すなわち、ステアリング出力軸3に連結するピニオンギヤがラック軸7のラックギヤに噛み合う。ラック軸は、車幅方向に軸を向けて配置してある。そして、ステアリング出力軸3を回動変位させることで、ラック軸7は車幅方向に向けて軸方向変位する。上記ラック軸の左右端部は、それぞれ左右のタイロッドを介して各前輪8のナックルに連結する。これにより、前輪転舵アクチュエータ5を駆動することによって、各前輪8を転舵駆動することができる。
The steering output shaft 3 is connected to the rack shaft 7 via a rack and pinion mechanism. That is, the pinion gear connected to the steering output shaft 3 meshes with the rack gear of the rack shaft 7. The rack shaft is arranged with the shaft directed in the vehicle width direction. The rack shaft 7 is displaced in the axial direction toward the vehicle width direction by rotationally displacing the steering output shaft 3. The left and right ends of the rack shaft are connected to the knuckles of the
また、操舵角センサ10、車速センサ11、及び横Gセンサ12を備える。
操舵角センサ10は、ステアリングホイール1の操舵角θ(回転角)を検出し、検出した操舵角θ信号を舵角制御コントローラ4に出力する。操舵角センサ10は、ステアリング入力軸2若しくはステアリングホイール1に設ける。操舵角センサ10は、例えば、パルスエンコーダ等からなり、運転者が操作する操舵角θを検出する。
車速センサ11は、車両の車体速Vを検出し、検出した車体速信号を舵角制御コントローラ4に出力する。
横Gセンサ12は、車両の横G(横加速度)を検出し、検出した横G信号を舵角制御コントローラ4に出力する。
In addition, a
The
The
The
舵角制御コントローラ4は、操舵角センサ10によって検出されたステアリングホイール1の操舵角θに基づいて目標前輪転舵角α*を算出する。具体的には、ステアリングホイール1の操舵角θに対する目標前輪転舵角α*を、予め操舵角θに対応する目標前輪転舵角α*を記憶したマップを参照する事により算出する。尚、ステアリングホイール1の操舵角θに予め定められた所定の比を乗算して目標前輪転舵角α*を算出しても良い。尚、ステアリングホイール1の操舵角θと目標前輪転舵角α*のと比(ギヤ比)車速や車両状態等に基づいて変更されるものであっても良い。
The steering angle controller 4 calculates a target front wheel turning angle α * based on the steering angle θ of the
前輪転舵コントローラ6は、舵角制御コントローラ4が演算した目標前輪転舵角α*に前輪の実舵角が一致するように、前輪転舵アクチュエータ5を介して操向輪である前輪8をフィードバックによって転舵制御する。つまり、前輪転舵コントローラ6は、舵角制御コントローラ4が算出した目標前輪転舵角α*と制御対象となる前輪転舵アクチュエータ5の回転角θACTとの偏差に基づいて目標駆動電流Irefを算出し、算出した目標駆動電流Irefに基づいて転舵アクチュエータ5に供給する電流をPWM方式等によって制御する事で、目標駆動電流Irefに応じた駆動電流IACTを転舵アクチュエータ5に供給する。これにより、前輪転舵アクチュエータ5の回転角θACTが目標前輪転舵角α*に追従するよう制御される。ここで、前輪転舵アクチュエータ5は、ステアリング出力軸3を回動変位させ、前輪転舵アクチュエータ5の回転変位によって前輪8が転舵駆動するので、制御量としての目標前輪転舵角α*と前輪転舵アクチュエータ5の回転角θACTとはピニオンギヤとラックギヤのギヤ比に基づいて一意に決まる関係に有る為、同等とみなすことが可能である。
The front
舵角制御コントローラ4は、図2に示すように、目標値生成部41、路面μ推定部42、目標値補正部43、及び目標出力値生成部44を備える。
上記目標値生成部41は、図3に示すように、車両モデル演算部41aと目標値演算部41bとを備える。
上記車両モデル演算部41aは、適用する車両モデルに従い、現在の操舵角θ及び車体速Vに応じた車両の走行状態を特定するヨーレイトに係る車両パラメータを演算する。演算する車両パラメータである状態量は、gφ(V)、ζφ(V)、ωφ(V)、Tφ(V)である。これらの状態量は、操舵角θ及び車体速Vから、後述の(6)式によって演算出来る。
ここで、車両モデルを使用した車両パラメータについて説明する。
車両モデルとして2輪モデルを採用すると、車両のヨーレイトφ′と横速度Vyは、下記式で表すことが出来る。すなわち、下記(1)式の状態方程式から、操舵角θ及び車体速Vに応じたヨーレイトと横速度を推定することが出来る。
As shown in FIG. 2, the rudder angle controller 4 includes a target
As shown in FIG. 3, the target
The vehicle
Here, vehicle parameters using the vehicle model will be described.
When a two-wheel model is adopted as a vehicle model, the yaw rate φ ′ and the lateral speed Vy of the vehicle can be expressed by the following equations. That is, the yaw rate and the lateral speed corresponding to the steering angle θ and the vehicle body speed V can be estimated from the state equation of the following expression (1).
ここで、
φ′:ヨーレイト
s:微分演算子
θ:運転者の操舵角(前輪転舵角相当)
δ:後輪転舵角
Vx、V:車体速
Vy:横速度
Iz:車両慣性モーメント
M:車両重量
Lf:前軸〜重心点距離
Lr:重心点〜後軸距離
N:ギア比
Kf:前輪コーナリングパワー
Kr:後輪コーナリングパワー
Cf:前輪コーナリングフォース
Cr:後輪コーナリングフォース
また、
here,
φ ′: Yaw rate s: Differential operator θ: Driver steering angle (equivalent to front wheel turning angle)
δ: Rear wheel turning angle Vx, V: Vehicle speed Vy: Lateral speed Iz: Vehicle inertia moment M: Vehicle weight Lf: Front axle to center of gravity distance Lr: Center of gravity center to rear axle distance N: Gear ratio Kf: Front wheel cornering power Kr: rear wheel cornering power Cf: front wheel cornering force Cr: rear wheel cornering force
次に、上記状態方程式から、前輪操舵に対するヨーレイト、及び横速度の伝達関数を求めると、下記(3)式及び(4)式となる。
Next, when the transfer function of the yaw rate and the lateral velocity for the front wheel steering is obtained from the above state equation, the following equations (3) and (4) are obtained.
上記(3)式から、ヨーレイトの伝達関数は、下記式で表すことが出来る。 From the above equation (3), the transfer function of yaw rate can be expressed by the following equation.
また、上記(4)式から横速度の伝達関数は、下記式で表すことが出来る。 From the above equation (4), the transfer function of the lateral velocity can be expressed by the following equation.
以上から、操舵角θ及び車体速Vに応じた車両の走行状態を、ヨーレイトで特定することが出来る。
そして、ヨーレイトに係る車両パラメータ(車両パラメータ)が、上述の通り、
gφ(V)、ζφ(V)、ωφ(V)、Tφ(V)となる。
ここで、
gφ(V)は、車両特性モードの基本状態を示す状態量である。
ζφ(V)は、減衰項に係る状態量である。
ωφ(V)は、バネ系の固有振動数に係わる状態量である。
Tφ(V)は、定常偏差に係わる状態量である。
From the above, the running state of the vehicle according to the steering angle θ and the vehicle body speed V can be specified by the yaw rate.
And the vehicle parameter (vehicle parameter) related to the yaw rate is as described above,
gφ (V), ζφ (V), ωφ (V), and Tφ (V).
here,
gφ (V) is a state quantity indicating the basic state of the vehicle characteristic mode.
ζφ (V) is a state quantity related to the attenuation term.
ωφ (V) is a state quantity related to the natural frequency of the spring system.
Tφ (V) is a state quantity related to the steady deviation.
次に、目標値演算部41bについて説明する。
目標値演算部41bは、操舵角θ、車体速V、及び車両モデル演算部41aが演算した車両パラメータから、車両の目標ヨーレイトφ′*を求める。
先ず、設定されている車両特性モードに応じた目標特性状態量を算出する。
すなわち、車両モデルの上記車両パラメータに対して、下記式のように、それぞれ車両特性モードに応じたゲインを乗算する。これによって、車両モデル演算部41a−1が演算した車両パラメータを、車両特性モードに応じた目標特性状態量に変換する。
Next, the target
The target
First, a target characteristic state quantity corresponding to the set vehicle characteristic mode is calculated.
That is, the vehicle parameter of the vehicle model is multiplied by a gain corresponding to the vehicle characteristic mode as shown in the following equation. Thus, the vehicle parameter calculated by the vehicle
目標特性状態量は、gφ*(V)、ζφ*(V)、ωφ*(V)、Tφ*(V)である。
gφ*(V) =gφ(V) ×yrate_gain_map1
ζφ*(V) =ζφ(V) ×yrate_zeta_map1
ωφ*(V) =ωφ(V) ×yrate_omegn_map1
Tφ*(V) =Tφ(V) ×yrate_zeta_map1
ただし、yrate_gain_map1、yrate_omegn_map1、yrate_zeta_map1,yrate_zero_mapa1、 は、車速によって変化する予め設定したチューニングパラメータである。なお、通常モード、スポーツモードなどの複数の車両特性モードを選択可能な場合には、上記yrate_gain_map1は、車両特性モード毎に別のマップを有する。そして、選択された車両特性モードに対応するyrate_gain_map1を使用する。
Target characteristic state quantity, gφ * (V), ζφ * (V), a ωφ * (V), Tφ * (V).
gφ * (V) = gφ (V) xyrate_gain_map1
ζφ * (V) = ζφ (V) xyrate_zeta_map1
ωφ * (V) = ωφ (V) xyrate_omegn_map1
Tφ * (V) = Tφ (V) xyrate_zeta_map1
However, yrate_gain_map1, yrate_omegn_map1, yrate_zeta_map1, yrate_zero_mapa1, are preset tuning parameters that vary depending on the vehicle speed. When a plurality of vehicle characteristic modes such as a normal mode and a sports mode can be selected, the yrate_gain_map1 has a different map for each vehicle characteristic mode. Then, yrate_gain_map1 corresponding to the selected vehicle characteristic mode is used.
次に、目標値演算部41bは、車両モデル演算部41aが演算した車両パラメータの代わりに、車両特性モードに応じた目標特性状態量を適用することで、下記式に基づき、車体速V、操舵角θ、及び目標特性状態量から目標ヨーレイトφ′*を求める。
ここで、目標ヨーレイトφ′*は、下記(9)式となる。
Next, the target
Here, the target yaw rate φ ′ * is expressed by the following equation (9).
次に、路面μ推定部42について説明する。
路面μ推定部42は、目標値生成部41が演算した目標ヨーレイトφ′*、実車体速V、及び車両の横加速度YGから、路面μ推定値Myuを推定する。本実施形態では、横加速度値によって路面摩擦係数を推定している。
上記路面μ推定部42の処理を、図4を参照しつつ説明する。
まずステップS100にて、以下の式に従って目標横加速度YG_comを演算する。この目標横加速度YG_comは、操舵角θと実車体速Vに応じた値である。
YG_com =φ′*・Vx
Next, the road surface μ
The road surface μ
The processing of the road surface μ
First, in step S100, the target lateral acceleration YG_com is calculated according to the following equation. This target lateral acceleration YG_com is a value corresponding to the steering angle θ and the actual vehicle speed V.
YG_com = φ ' *・ Vx
次に、ステップS110にて、目標横加速度YG_comの絶対値と、検出した横加速度YGの絶対値との差が、所定値ΔYG1以上か否かを判定する。目標横加速度YG_comの絶対値と、検出した横加速度YGの絶対値との差が所定以上大きい場合には、低摩擦係数路面と推定することが可能である。図5に、目標横加速度YG_comと検出した横加速度YGの関係を示す。また、横加速度YGは、横Gセンサ12によって検出する。上記条件を満足する場合には、ステップS120に移行する。一方、上記条件を満足しない場合にはステップS130に移行する。
Next, in step S110, it is determined whether or not the difference between the absolute value of the target lateral acceleration YG_com and the detected absolute value of the lateral acceleration YG is equal to or greater than a predetermined value ΔYG1. When the difference between the absolute value of the target lateral acceleration YG_com and the detected absolute value of the lateral acceleration YG is greater than a predetermined value, it can be estimated that the road surface has a low friction coefficient. FIG. 5 shows the relationship between the target lateral acceleration YG_com and the detected lateral acceleration YG. Further, the lateral acceleration YG is detected by the
ステップS120では、路面摩擦係数確定フラグflg_myuに「1」を設定する。その後ステップS160に移行する。
ステップS130では、目標横加速度YG_comの絶対値と、検出した横加速度YGの絶対値との差が、所定値ΔYG2以下か否かを判定する。上記条件を満足する場合には、ステップS150に移行する。一方、上記条件を満足しない場合にはステップS140に移行する。
In step S120, “1” is set to the road surface friction coefficient determination flag flg_myu. Thereafter, the process proceeds to step S160.
In step S130, it is determined whether or not the difference between the absolute value of the target lateral acceleration YG_com and the detected absolute value of the lateral acceleration YG is equal to or smaller than a predetermined value ΔYG2. If the above condition is satisfied, the process proceeds to step S150. On the other hand, if the above condition is not satisfied, the process proceeds to step S140.
ステップS140では、目標横加速度YG_comの絶対値が所定値YG0以下か否かを判定する。上記条件を満足する場合には、ステップS150に移行する。一方、上記条件を満足しない場合には、前回値を維持してステップS160に移行する。
ステップS150では、路面摩擦係数確定フラグflg_myuに「0」を設定する。すなわち、路面摩擦係数確定フラグflg_myuをゼロクリアした後、ステップS160に移行する。
In step S140, it is determined whether or not the absolute value of the target lateral acceleration YG_com is equal to or less than a predetermined value YG0. If the above condition is satisfied, the process proceeds to step S150. On the other hand, if the above condition is not satisfied, the previous value is maintained and the process proceeds to step S160.
In step S150, “0” is set to the road surface friction coefficient determination flag flg_myu. That is, after the road surface friction coefficient determination flag flg_myu is cleared to zero, the process proceeds to step S160.
ステップS160では、路面摩擦係数確定フラグflg_myuが「1」か否かを判定する。条件を満足する場合にはステップS170に移行する。一方、条件を満足しない場合にはステップS180に移行する。
ステップS170では、路面μ推定値Myuとして、検出した横加速度YGを設定する。その後終了する。
Myu =YG
In step S160, it is determined whether the road surface friction coefficient confirmation flag flg_myu is “1”. If the condition is satisfied, the process proceeds to step S170. On the other hand, if the condition is not satisfied, the process proceeds to step S180.
In step S170, the detected lateral acceleration YG is set as the road surface μ estimated value Myu. Then exit.
Myu = YG
ステップS180では、所定以上の高摩擦係数路面と推定して、路面μ推定値Myuにデフォルト値10を設定する。その後終了する。
Myu =10
ここで、路面摩擦係数の推定は上記処理に限定しない。駆動輪の回転数と従動輪の回転数との差から路面μ推定値を求める。すなわち、駆動力を生じている車輪と従動状態の車輪との路面に対する滑り率の差から、路面反力(路面摩擦力)を検出し、検出値を路面摩擦係数を推定してもよい。また、車輪の横力から路面摩擦係数を推定しても良い。
In step S180, it is estimated that the road surface has a high friction coefficient that is equal to or greater than a predetermined value, and a
Myu = 10
Here, the estimation of the road surface friction coefficient is not limited to the above processing. The estimated value of the road surface μ is obtained from the difference between the rotational speed of the driving wheel and the rotational speed of the driven wheel. In other words, the road surface reaction force (road surface friction force) may be detected from the difference in slip rate with respect to the road surface between the wheel generating the driving force and the driven wheel, and the road surface friction coefficient may be estimated from the detected value. Further, the road surface friction coefficient may be estimated from the lateral force of the wheel.
次に、上記目標値補正部43は、目標位置生成部が演算した本来の目標ヨーレイトφ′*と路面μ推定値Myuとから、目標ヨーレイト補正値φ2′*を演算する。
目標値補正部43は、図6に示すように、目標ヨーレイト最大値制限演算部43a、目標ヨーレイト低減補正演算部43b、及び目標ヨーレイト増加ゲイン補正演算部43cを備える。
上記目標ヨーレイト最大値制限演算部43aは、目標ヨーレイトφ′*を横力が最大となるヨーレイトで制限する。すなわち、横力が最大となる転舵相当に対応する目標ヨーレイト最大値φ0′* を求める。
Next, the target
As shown in FIG. 6, the target
The target yaw rate maximum value
本実施形態の目標ヨーレイト最大値制限演算部43aは、下記式によって横力が最大となる目標ヨーレイト最大値φ0′*を求める。
φ0′* =φ′*×(Myu/YG_com)
この横力が最大となるヨーレイトφ0′*で目標ヨーレイトを制限することで、運転者の操作による操舵角が増加しても目標ヨーレイトは制限できる。これによって、実際のヨーレイト及びヨー角が過大になることを防止して、車両がスピン状態に陥ることを防止できる。
The target yaw rate maximum value
φ 0 '* = φ' * × (Myu / YG_com)
By limiting the target yaw rate with the yaw rate φ 0 ′ * at which the lateral force is maximum, the target yaw rate can be limited even if the steering angle by the driver's operation increases. As a result, the actual yaw rate and yaw angle can be prevented from becoming excessive, and the vehicle can be prevented from falling into a spin state.
ここで、上記式は、推定した路面摩擦係数としての横加速度の値を用いて目標ヨーレイトの最大値を制限している。
これに代えて、横加速度YG、ヨーレイトφ′および車体速Vを用いて下記式によって車輪のスリップ角βを計算し、スリップ角βから横力の限界値を求めたりしても良い。横力の限界値の求め方は上記方法に限定しない。
β=∫((YG/V)−γ)dt
Here, the above expression limits the maximum value of the target yaw rate using the value of the lateral acceleration as the estimated road surface friction coefficient.
Instead, the wheel slip angle β may be calculated by the following equation using the lateral acceleration YG, the yaw rate φ ′, and the vehicle body speed V, and the limit value of the lateral force may be obtained from the slip angle β. The method for obtaining the lateral force limit value is not limited to the above method.
β = ∫ ((YG / V) −γ) dt
次に、目標ヨーレイト低減補正演算部43bの処理を説明する。
目標ヨーレイト低減補正演算部43bは、横力が最大となるヨーレイトφ0′*よりも小さい値に、目標ヨーレイトφ′*を補正する。
まず、目標ヨーレイト低減補正演算部43bは、図7に示す「路面μ推定値−目標ヨーレイト低減補正値マップ」に基づき、推定した路面μ推定値に応じて目標ヨーレイト低減補正値ΔφT′*を算出する。
Next, the processing of the target yaw rate reduction
The target yaw rate reduction
First, the target yaw rate reduction
図7に示すように、目標ヨーレイト低減補正値ΔφT′*は、路面μ推定値が小さい場合(推定した路面摩擦係数が小さい場合)、路面μ推定値が大きい場合(推定した路面摩擦係数が大きい場合)と比較して大きな値となる。すなわち、低摩擦係数路面なほど低減補正値ΔφT′*は大きく設定する。この結果、より不安定になるのを未然に防止し、安定性を向上させることができる。 As shown in FIG. 7, the target yaw rate reduction correction value Δφ T ′ * is obtained when the estimated road surface μ is small (when the estimated road friction coefficient is small) or when the estimated road surface μ is large (the estimated road friction coefficient is It becomes a large value compared with the case of large. That is, the reduction correction value Δφ T ′ * is set to be larger as the road surface has a lower friction coefficient. As a result, instability can be prevented and stability can be improved.
次に、目標ヨーレイト低減補正演算部43bは、上記目標ヨーレイト最大値制限演算部43aで算出した、最大の目標ヨーレイトφ0′*から目標ヨーレイト低減補正値ΔφT′*だけ低減した目標ヨーレイトφ1′*を算出する。
φ1′* =φ0′* −ΔφT′*
図8のように、低摩擦係数路面ほど最大の目標ヨーレイトφ0′*よりも小さい目標ヨーレイトの値とするので、推定した路面摩擦係数に応じて、低摩擦係数路面なほど車両がオーバーステア状態になった後に操舵角を戻した場合でも安定状態に戻るのに時間がかかるため、低摩擦係数であるほど限界近傍より手前(横力が大きくなる前)に目標ヨーレイトを制御する。
Next, target yaw rate reduction
φ 1 ′ * = φ 0 ′ * −Δφ T ′ *
As shown in FIG. 8, since the target yaw rate is smaller than the maximum target yaw rate φ 0 ′ * as the road surface has a low friction coefficient, the vehicle is oversteered as the road surface has a lower friction coefficient according to the estimated road surface friction coefficient. Since it takes time to return to the stable state even when the steering angle is returned after becoming, the lower the friction coefficient, the closer to the limit (before the lateral force becomes larger), the target yaw rate is controlled.
次に、目標ヨーレイト増加ゲイン補正演算部43cの処理を説明する。
目標ヨーレイト増加ゲイン補正演算部43cでは、まず図9に示した「路面μ推定値〜目標ヨーレイトのゲイン補正値マップ」に基づき、基準となる目標ヨーレイトの増加傾きであるゲイン補正値GΔφB′*を算出する。
このゲイン補正値GΔφB′*は、図9に示すように、路面μ推定値が小さい場合(推定した路面摩擦係数が小さい場合)、路面μ推定値が大きい場合(推定した路面摩擦係数が大きい場合)と比較して小さな値となる。すなわち、低摩擦係数路面なほど増分の傾きであるゲイン補正値GΔφB′*を小さな値に設定する。
Next, the process of the target yaw rate increase gain
In the target yaw rate increase gain
As shown in FIG. 9, the gain correction value GΔφ B ′ * is obtained when the estimated road surface μ is small (when the estimated road friction coefficient is small) or when the estimated road μ is large (the estimated road friction coefficient is large). The value is smaller than that of the case. That is, the gain correction value GΔφ B ′ * , which is an incremental inclination as the road surface with a low friction coefficient, is set to a smaller value.
次に、現在の補正後目標ヨーレイトφ1′*と、補正前の目標ヨーレイトφ′*と、目標ヨーレイトゲイン補正値GΔφB′*から、目標ヨーレイトの補正演算を以下の演算により行う。
φ2′* = φ1′* +(φ′* −φ1′*)×GΔφB′*
図8,図10のように、現在の補正後目標ヨーレイトφ1′*と補正前の目標ヨーレイトφ′*との差分に応じて目標ヨーレイト増加ゲイン補正を演算する。このめ、図11に示す図のように、操舵角に応じて徐々に補正後目標ヨーレイト(≒前輪タイヤ切れ角)が増加し、車両のコントロール性が向上する。
Next, the target yaw rate correction calculation is performed from the current corrected target yaw rate φ 1 ′ * , the target yaw rate φ ′ * before correction, and the target yaw rate gain correction value GΔφ B ′ * by the following calculation.
φ 2 ′ * = φ 1 ′ * + (φ ′ * −φ 1 ′ * ) × GΔφ B ′ *
As shown in FIGS. 8 and 10, the target yaw rate increase gain correction is calculated according to the difference between the current corrected target yaw rate φ 1 ′ * and the target yaw rate φ ′ * before correction. Thus, as shown in FIG. 11, the corrected target yaw rate (≈front wheel tire turning angle) gradually increases according to the steering angle, and the controllability of the vehicle is improved.
次に、目標出力値生成部44の処理について説明する。
目標出力値生成部44は、下記式に基づき、車両の目標ヨーレイト補正値(補正後の目標ヨーレイト)φ2′*から目標前輪操舵角α*を決定する。
φ2″* =a11×φ2′* +a12×Vy +bf1×α*
・・・・・(10)
α* =(1/bf1)×(φ2″* −a11×φ2′* −a12×Vy)
・・・・・(11)
そして目標出力値生成部44は、目標前輪操舵角α*を前輪転舵コントローラ6に出力する。
Next, the process of the target output
The target output
φ 2 "* = a 11 × φ 2 '* + a 12 × Vy + b f1 × α *
(10)
α * = (1 / bf1) × (
(11)
Then, the target output
(動作)
出来るだけ車両の実際の走行状態を検出するために、操舵角θ及び車体速Vから、車両モデルを使用して車両走行状態を表すヨーレイトを演算し、更に車両特性モードに応じた目標ヨーレイトφ′*を求める。そして、その目標ヨーレイトφ′*を実現するための目標前輪転舵角α*を演算する。すなわち、操舵角θに応じて前輪の目標前輪転舵角α*を演算する。
(Operation)
In order to detect the actual running state of the vehicle as much as possible, the yaw rate that represents the running state of the vehicle is calculated from the steering angle θ and the vehicle body speed V using the vehicle model, and the target yaw rate φ ′ corresponding to the vehicle characteristic mode is calculated. * Ask for. Then, it calculates a target front wheel steering angle alpha * for realizing the desired yaw rate phi '*. That is, the target front wheel turning angle α * of the front wheels is calculated according to the steering angle θ.
このとき、横力が最大となる目標ヨーレイトの最大値φ0′*よりも小さい目標ヨーレイトφ1′*に対応する横加速度を所定閾値として、その基準とする所定閾値に対応する目標ヨーレイトφ1′*より小さい目標ヨーレイトφ2′*未満の場合と比較して、その目標ヨーレイトφ2′*以上の場合には、操舵角θの増加に対する目標ヨーレイトの増分を抑える。この結果、目標ヨーレイトφ2′*に対応する所定加速度以上では、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制することとなる。このことは、横加速度が、車輪の横力が最大となる値よりも小さい所定閾値以上と判定すると、横加速度が所定閾値未満の場合と比較して、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する事となる。また、横力は横加速度に相関のある値である。従って、横力が、車輪の横力が最大となる値よりも小さい所定閾値以上と判定すると、横力が所定閾値未満の場合と比較して、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する事と同義である。 At this time, the lateral acceleration corresponding to the target yaw rate φ 1 ′ * smaller than the maximum value of the target yaw rate φ 0 ′ * at which the lateral force is maximum is set as a predetermined threshold value, and the target yaw rate φ 1 corresponding to the predetermined threshold value as the reference is set. as compared with the case of less than '* less than the target yaw rate phi 2' *, if the target yaw rate phi 2 '* or more to suppress the increment of the target yaw rate with respect to the increase in the steering angle theta. As a result, when the acceleration is equal to or higher than the predetermined acceleration corresponding to the target yaw rate φ 2 ′ * , the change in the target turning angle with respect to the change in the steering angle is suppressed. This means that if the lateral acceleration is determined to be greater than or equal to a predetermined threshold value that is smaller than the value that maximizes the lateral force of the wheel, the target turning angle relative to the change in the steering angle is compared with the case where the lateral acceleration is less than the predetermined threshold value. The change will be suppressed. The lateral force is a value correlated with the lateral acceleration. Therefore, if it is determined that the lateral force is equal to or greater than a predetermined threshold value that is smaller than the value at which the lateral force of the wheel is maximum, the change in the target turning angle relative to the change in the steering angle is compared to the case where the lateral force is less than the predetermined threshold value. It is synonymous with suppressing.
すなわち、横力が最大となる目標ヨーレイトφ0′*の手前の操舵角から当該横力が最大となる目標ヨーレイトφ0′*に対応する操舵角に変化するにつれて、目標ヨーレイトの増分を抑えることで、横力が最大となる転舵角に近づくほど、徐々に操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制することなる。
つまり、目標ヨーレイト低減補正演算部43bで補正した、所定閾値に対応する目標ヨーレイトにより、低減された目標ヨーレイトφ1′*と横力が最大となる目標ヨーレイトφ0′*とに差が生じる。そして、この間で、操舵角に応じて目標ヨーレイトを増加させるゲインも、路面μ推定値Myuにより変更することとなる。すなわち、路面摩擦係数が低いほど、その増加割合を小さくする。これによって、操舵角の変化に対するヨーレイトの変化代が小さくなり、つまり操舵角の変化に対する前輪の目標転舵角が小さくなる。この結果、不安定になりやすい低摩擦係数路面で安定性を損なうことなくコントロール性を向上させることができる。
That is, as the steering angle before the target yaw rate φ 0 ′ * at which the lateral force is maximum is changed to the steering angle corresponding to the target yaw rate φ 0 ′ * at which the lateral force is maximum, the increase in the target yaw rate is suppressed. Thus, the closer to the turning angle at which the lateral force becomes maximum, the more gradually the change in the target turning angle with respect to the change in the steering angle is suppressed.
That is, a difference occurs between the target yaw rate φ 1 ′ * reduced and the target yaw rate φ 0 ′ * at which the lateral force is maximized by the target yaw rate corresponding to the predetermined threshold corrected by the target yaw rate reduction
ここで、横力が最大となるスリップ角をスリップ角基準値と呼ぶとする。このスリップ角基準値を超える前後で、操舵角に対する前輪切れ角の特性が大きく変化する。すなわち、スリップ角基準値を超える前の操舵角に対する前輪切れ角はある一定の倍率なのに対し、スリップ角基準値を超えた後は操舵角を入れても前輪がそれ以上切れなくなり、倍率の変化が大きい。これに対し、本実施形態では、スリップ角基準値の手前位置からスリップ角基準値に近づく程、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する。このため、スリップ角基準値前後の変化を小さく抑えることが可能となる。これによって、特に車両挙動が不安定になりやすい低摩擦係数路でも、車両のコントロール性を向上させることが可能となる。 Here, the slip angle at which the lateral force is maximized is referred to as a slip angle reference value. The characteristics of the front wheel turning angle with respect to the steering angle change greatly before and after exceeding the slip angle reference value. In other words, the front wheel turning angle with respect to the steering angle before exceeding the slip angle reference value is a certain magnification, but after exceeding the slip angle reference value, the front wheel cannot be cut any more even if the steering angle is entered, and the change in magnification changes. large. On the other hand, in this embodiment, the change of the target turning angle with respect to the change of the steering angle is suppressed as the slip angle reference value is approached from the position before the slip angle reference value. For this reason, it is possible to suppress a change before and after the slip angle reference value. This makes it possible to improve the controllability of the vehicle even on a low coefficient of friction road where the vehicle behavior tends to be unstable.
ここで、前輪転舵アクチュエータ5は、転舵アクチュエータを構成する。車速センサ11は車体速取得手段を構成する。操舵角センサ10は操舵角検出手段を構成する。前輪転舵コントローラ6は転舵コントローラを構成する。舵角制御コントローラ4は目標舵角演算手段を構成する。目標値補正部43は、舵角変化制限手段を構成する。目標ヨーレイト低減補正演算部43bは、所定閾値の処理を行う。目標ヨーレイト増加ゲイン補正演算部43cは、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化の制限を決定する。横Gセンサ12は、横加速度検出手段を構成する。路面μ推定部42は、摩擦係数検出手段を構成する。
Here, the front
(本実施形態の効果)
(1)目標転舵角演算手段は、操舵角に応じて目標転舵角を演算する。転舵コントローラは、目標転舵角を目標値として転舵アクチュエータを制御して操向輪を転舵制御する。舵角変化制限手段は、横加速度が車輪の横力が最大となる横加速度よりも小さい所定閾値以上の場合には、横加速度が所定閾値未満の場合と比較して、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する。そして、上記所定閾値を、路面摩擦係数が小さいと判定する場合、路面摩擦係数が大きいと判定する場合に比べて小さくする。
(Effect of this embodiment)
(1) The target turning angle calculation means calculates a target turning angle according to the steering angle. The steering controller controls the steering wheel by controlling the steering actuator with the target steering angle as a target value. When the lateral acceleration is equal to or greater than a predetermined threshold value that is smaller than the lateral acceleration at which the lateral force of the wheel is maximum, the steering angle change restricting means Suppress changes in the turning angle. The predetermined threshold is made smaller when it is determined that the road friction coefficient is small than when it is determined that the road friction coefficient is large.
ドライなどの高摩擦係数路面に比べ雪道などの低摩擦係数路面では、車両がオーバーステア状態になった後に操舵角を戻した場合でも安定状態に戻るのに時間がかかる。これに鑑み、低摩擦係数の路面であるほど限界近傍より手前位置から操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を制限する。この結果、低摩擦係数の路面であっても不安定になるのを未然に防止し、安定性を向上させることができる。
これにより、たとえば圧雪路、凍結路のような低摩擦係数路面を走行している場合において、車両のオーバーステア或いはアンダステアを好適に抑制することが可能となる。
Compared to a high friction coefficient road surface such as a dry road, it takes time to return to a stable state on a low friction coefficient road surface such as a snowy road even when the steering angle is returned after the vehicle is oversteered. In view of this, as the road surface has a lower friction coefficient, the change in the target turning angle with respect to the change in the steering angle from the near position to the vicinity of the limit is limited. As a result, it is possible to prevent instability even on a road surface with a low friction coefficient, and improve stability.
Accordingly, for example, when the vehicle is traveling on a low friction coefficient road surface such as a snowy road or a frozen road, it is possible to suitably suppress oversteer or understeer of the vehicle.
(2)上記操舵角の変化に対する目標転舵角の変化の抑制は、操舵角が大きくなるに従い大きくする。
横力の限界となるスリップ角で操向輪の転舵を止めた場合、操舵角に対する操向輪の舵角の倍率が変化し、特に車両が不安定になりやすい低摩擦係数路面ではドライバの車両コントロール性が悪化する。
これに対し、低摩擦係数路面では横力の限界の手前から前輪舵角の制御量を徐々に減少させ運転者のコントロール領域を残すことで、実際の走行では横力の限界となるスリップ角近傍でも運転者が微調整を行うことができる。この結果、安定性が増す。
また、操向輪の舵角の増加割合を路面摩擦係数に応じて変更、例えば低摩擦係数なほど、傾きを小さくすることで、安定性を損なうことなくコントロール性を向上させることができる。
(2) The suppression of the change in the target turning angle with respect to the change in the steering angle is increased as the steering angle increases.
When steering of the steered wheels is stopped at the slip angle that is the limit of the lateral force, the ratio of the steered wheel to the steered angle changes, especially on a low friction coefficient road surface where the vehicle tends to become unstable. Vehicle controllability deteriorates.
On the other hand, on the low friction coefficient road surface, by gradually reducing the control amount of the front wheel rudder angle from before the limit of the lateral force and leaving the driver's control area, in the vicinity of the slip angle that becomes the limit of the lateral force in actual driving But the driver can make fine adjustments. As a result, stability is increased.
Further, the controllability can be improved without impairing the stability by changing the rate of increase of the steering angle of the steered wheels in accordance with the road surface friction coefficient, for example, by reducing the slope as the friction coefficient is lower.
(3)上記目標転舵角演算手段は、車体速と操舵角に基づき目標ヨーレイトを演算し、目標ヨーレイトに基づいて目標転舵角を演算する。上記舵角変化制限手段は、上記目標ヨーレイトを制限することで、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する。
目標ヨーレイトに基づき目標転舵角を演算することで、スリップ角を直接使用することなく、車輪の横加速度が最大となる転舵角に対する舵角制御が可能となる。
(3) The target turning angle calculation means calculates a target yaw rate based on the vehicle body speed and the steering angle, and calculates a target turning angle based on the target yaw rate. The steering angle change limiting means limits the target yaw rate, thereby suppressing a change in the target turning angle with respect to a change in the steering angle.
By calculating the target turning angle based on the target yaw rate, it is possible to control the turning angle with respect to the turning angle at which the lateral acceleration of the wheel is maximized without directly using the slip angle.
1 ステアリングホイール
4 舵角制御コントローラ
41 目標値生成部
41a 車両モデル演算部
41b 目標値演算部
42 路面μ推定部
43 目標値補正部
43a 目標ヨーレイト最大値制限演算部
43b 目標ヨーレイト低減補正演算部
43c 目標ヨーレイト増加ゲイン補正演算部
5 前輪転舵アクチュエータ
8 前輪(操向輪)
10 操舵角センサ
11 車速センサ
12 横Gセンサ
GΔφ′B ゲイン補正値
Myu 路面μ推定値
V、Vx 車体速
Vy 横速度
YG 横加速度
YG_com 目標横加速度
α* 目標前輪操舵角
ΔφT′ 目標ヨーレイト低減補正値
θ 操舵角
φ′* 目標ヨーレイト
φ0′* 目標ヨーレイト最大値
φ2′* 目標ヨーレイト補正値
DESCRIPTION OF
10
Claims (4)
上記目標転舵角演算手段は、横加速度が、車輪の横力が最大となる値よりも小さい所定閾値以上と判定すると、横加速度が所定閾値未満の場合と比較して、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制する舵角変化制限手段を備え、
上記所定閾値を、路面摩擦係数が小さいと判定する場合、路面摩擦係数が大きいと判定する場合に比べて小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 A steering actuator for steering the steered wheels, steering angle detection means for detecting the steering angle of the steering wheel, target turning angle calculation means for calculating a target turning angle according to the steering angle, and target turning A steering controller that controls the steered wheels by controlling the steering actuator with the angle as a target value, a lateral acceleration detection means that detects the lateral acceleration of the vehicle, and a friction coefficient detection that detects the road surface friction coefficient of the traveling road surface Means, and
If the target turning angle calculation means determines that the lateral acceleration is greater than or equal to a predetermined threshold value that is smaller than the value at which the lateral force of the wheel is maximum, the target turning angle calculation means is more sensitive to changes in the steering angle than when the lateral acceleration is less than the predetermined threshold value. A steering angle change limiting means for suppressing changes in the target turning angle,
The vehicle steering control apparatus according to claim 1, wherein the predetermined threshold value is made smaller when it is determined that the road surface friction coefficient is small than when it is determined that the road surface friction coefficient is large.
上記目標転舵角演算手段は、車体速と操舵角に基づき目標ヨーレイトを演算し、目標ヨーレイトに基づいて目標転舵角を演算し、
上記舵角変化制限手段は、上記目標ヨーレイトを制限することで、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した車両用操舵制御装置。 A vehicle speed acquisition means for acquiring the vehicle speed is provided,
The target turning angle calculation means calculates a target yaw rate based on the vehicle body speed and the steering angle, calculates a target turning angle based on the target yaw rate,
3. The vehicle steering control according to claim 1, wherein the steering angle change limiting unit suppresses a change in the target turning angle with respect to a change in the steering angle by limiting the target yaw rate. 4. apparatus.
横加速度が所定閾値以上の場合には、横加速度が所定閾値未満の場合と比較して、操舵角の変化に対する目標転舵角の変化を抑制し、上記所定閾値を、路面摩擦係数が小さい場合、路面摩擦係数が大きい場合に比べて小さくすることを特徴とする車両用操舵制御方法。 In a vehicle steering control method for steering-controlling steered wheels via a steering actuator using a target turning angle calculated according to a steering angle of a steering wheel as a target value,
When the lateral acceleration is greater than or equal to a predetermined threshold, the change in the target turning angle relative to the change in the steering angle is suppressed compared to the case where the lateral acceleration is less than the predetermined threshold. The vehicle steering control method is characterized in that it is made smaller than when the road surface friction coefficient is large.
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