JP2010228692A

JP2010228692A - 車両挙動制御装置

Info

Publication number: JP2010228692A
Application number: JP2009081007A
Authority: JP
Inventors: Miki Mori; 美樹森; Masakatsu Hori; 昌克堀; Tsunetaro Yamaguchi; 恒太郎山口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】操舵制御装置によってロール挙動が大きくなることを防ぐ車両挙動制御装置を提供する。
【解決手段】後輪操舵制御のような操舵制御手段２２の制御値から、当該制御手段に起因する車体の横加速度を推定し、この横加速度からロールモーメントを推定し、その推定結果に基づいてロール抑制手段４,３０のフィードフォワード制御を行う。このため、操舵制御に伴うロールを遅滞なく抑制し、運転フィーリングを向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、４輪車両に搭載される車両挙動制御装置に係り、詳しくは、操舵制御手段とサスペンション装置とを協調させて車体のロールを効果的に抑制する技術に関する。

近年、ステアリングホイールの操作に応じて前輪のみが操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、操縦安定性を高めたり、操舵に対する横加速度に応答性を向上させたりするため、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両が種々開発されている（特許文献１参照）。また、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパとして、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力を段階的あるいは無段階に可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている（特許文献２参照）。減衰力可変ダンパを装着した車両では、車両の走行状態に応じてダンパの減衰力を可変制御することにより、操縦安定性や乗り心地の向上を図ることが可能となる。

特開２００１−８０５３８号公報特開２００６−３２１２５９号公報

上述のように、４輪操舵によって車両の横加速度の応答性は向上するが、車両のロール挙動が追従できず、乗り心地の悪化がもたらされることがあった。これを改善するために、減衰力可変ダンパを採用した自動車では、ロールが大きくなるときには減衰力を大きくすることによってロール剛性を高めて対応していた。しかし、減衰力可変ダンパの減衰力を高めても実際にロール剛性が高まるまでの応答遅れが大きく、制御方法を改善する余地があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、操舵制御装置によってロール挙動が大きくなることを防ぐ車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る車両挙動制御装置は、４輪車両（Ｖ）に搭載され、左右前輪（３ｆｌ，３ｆｒ）と左右後輪（３ｒｌ，３ｒｒ）との少なくとも一方を操舵制御する操舵制御手段（２２）と、車体のロール抑制に供されるロール抑制手段（４ｆｌ，４ｆｒ，４ｒｌ，４ｒｒ，３０）とを含む車両挙動制御装置であって、前記操舵制御手段（２２）の制御量に基づき、前記操舵制御手段に起因する車体（１）の横加速度を推定する横加速度推定手段（３３）と、前記横加速度推定手段（３３）の推定結果に基づき、車体（１）のロールモーメントを推定するロールモーメント推定手段（３４）とを備え、前記ロール抑制手段（４ｆｌ，４ｆｒ，４ｒｌ，４ｒｒ，３０）は、前記ロールモーメント推定手段（３４）の推定結果に基づくフィードフォワード制御を行うことを特徴とする。特に、前記ロール抑制手段は、アクティブダンパと、アクティブサスペンションと、アクティブスタビライザとの少なくともいずれか１つであるであるとよい。

本発明によれば、ロール抑制手段が操舵制御手段の制御量に基づきフィードフォワード制御されるため、遅滞なくロールを抑制することができ、運転フィーリングを向上させることができる。

実施形態に係る４輪自動車の概略構成図である。実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図である。実施形態に係るロール制御の手順を示すフローチャートである。コーナーリングパワーと横方向荷重移動との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明を４輪操舵自動車（以下、単に自動車と記す）に適用した一実施形態について、図面を参照して説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
図１は、実施形態に係る自動車（車両）Ｖの概略構成図である。図１を参照すると、自動車Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）４等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの操舵にそれぞれ供される左右後輪操舵機構６ｌ，６ｒと、各ダンパ４ｆｌ，４ｆｒ，４ｒｌ，４ｒｒや左右後輪操舵機構６ｌ，６ｒ等を駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２０とが設置されている。

ダンパ４は、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）を作動液とするテレスコピック型であり、ＥＣＵ２０がピストンに組み込まれた磁気流体バルブへの供給電流を制御することにより、その減衰力が無段階かつ瞬時に変化する。また、後輪操舵機構６は、車体１と後輪側ナックル７との間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ８を備えており、ＥＣＵ２０が後輪操舵アクチュエータ８への供給電流を制御することにより、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒを独立して操舵する。

自動車Ｖには、ステアリングホイール９の操舵角を検出する操舵角センサ１０、車速を検出する車速センサ１１、横加速度を検出する横Ｇセンサ１２、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１３、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１４等が車体１の適所に設置さている。また、ホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ（上下運動量検出手段）１５と、サスペンションの変位を検出するサスペンション変位センサ１６とが各車輪３ごとに設置されている。また、後輪操舵アクチュエータ８には、その作動量（すなわち、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの実舵角）を検出するポジションセンサ（リニアエンコーダ）１７が設置されている。

＜ＥＣＵの概略構成＞
図２は、実施形態に係るＥＣＵ２０の要部を示すブロック図である。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、図２に示すように、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各センサ１０〜１７、ダンパ４および後輪操舵アクチュエータ８等と接続されている。図２に示すように、ＥＣＵ２０には、後輪制御部２２、ダンパ制御部３０、駆動電流生成部４０の他、図示しない各制御部が内装されている。ダンパ制御部３０は、ダンパ制御量算出部３１、ダンパ制御量補正部３２、横加速度推定部３３、ロールモーメント推定部３４およびロール制御量算出部３５を有する。

後輪制御部２２は、各センサ１０〜１５，１７や図示しないセンサからの入力信号に基づき後輪目標舵角を設定し、後輪目標舵角と後輪実舵角との差から後輪操舵アクチュエータに対する制御量を左右それぞれの後輪について算出する。

次に、ダンパ制御部３０について説明する。ダンパ制御量算出部３１が、各センサ１０〜１６や図示しないセンサの入力信号に基づきダンパ４の制御量を算出する。横加速度推定部３３は、後輪制御部２２からの入力信号に基づき、後輪操舵によって車体１に発生する横加速度を推定する。ロールモーメント推定部３４は、横加速度推定部３３やサスペンション変位センサ１６等の各センサからの入力信号に基づき、車体１のロールモーメントを算定する。ロール制御量算出部３５は、ロールモーメント推定部３４からの入力信号に基づき、ロールモーメントに抵抗するためのダンパ制御量を算出する。ダンパ制御量補正部３２は、ダンパ制御量算出部３１およびロール制御量算出部３５からの入力信号に基づき、ダンパ制御量算出部３１が算出した制御量にロール制御量算出部３５が算出した制御量を加算して、ダンパ制御量を補正する。

駆動電流生成部４０，４０は、後輪制御部２２およびダンパ制御量補正部３２からの入力信号に基づき、駆動電流を設定し、これを後輪操舵アクチュエータ８ｌ，８ｒおよびダンパ４ｆｌ，４ｆｒ，４ｒｌ，４ｒｒに出力する。

≪実施形態の作用≫
図３は、実施形態に係る車体１のロールを制御する手順を示すフローチャートである。図３を参照して、本実施形態の作用を説明する。なお、以下の説明の式では、左右方向は車体の前後方向に対して左向き正とし、上下方向は上向きを正とし、ロールの向きは車体の前後方向軸に対して右回りを正とする。
自動車Ｖの運転者が、自動車Ｖを旋回させるためにステアリングホイール９を操作し、操舵を行う（ステップＳ１）。

運転者の操舵によって、前輪３ｆｌ、３ｆｒが制御されるが、所定の条件の下では、後輪制御部２２が左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの制御量を設定し、その制御量に従い後輪操舵アクチュエータ８ｌ、８ｒが作動し、個別に左右後輪３ｒｌ，３ｒｒを転舵する（ステップＳ２）。この時、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの平均舵角であるリアステア指令値δｒ（ｒａｄ）が算出される。

次に、横加速度推定部３３が、後輪操舵に起因する車体１の横加速度ＹＧ（ｍ・ｓ^−２）を推定する（ステップ３）。まず、後輪操舵に起因するコーナーリングフォースＹｒ（Ｎ）を、式（１）から求める。
Ｙｒ＝−Ｋｒ・（−δｒ）・・・（１）
ここで、Ｋｒはコーナーリングパワー（Ｎ・ｒａｄ^−１）である。次に、横加速度ＹＧを、式（２）から求める。
ＹＧ＝Ｙｒ／（Ｗ／ｇ）・・・（２）
ここでＷは車重（Ｎ）であり、ｇは重力加速度（ｍ・ｓ^−２）である。

次に、ロールモーメント推定部３４が、後輪操舵に起因する車体１のロールモーメント、すなわち、前後のロール剛性配分から左右前輪３ｆｌ，３ｆｒ間、および左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ間の荷重移動量を推定する（ステップＳ４）。計算式は、次の式（３）〜（１１）である。
Ｇｆ＝ｇｆ／（ｇｆ＋ｇｒ）・・・（３）
Ｇｒ＝ｇｒ／（ｇｆ＋ｇｒ）・・・（４）
Ｈｇ＝ｈｇ−（ｈｆ・Ｗｆ＋ｈｒ・Ｗｒ）／Ｗ・・・（５）
Ｋｆｌ＝（Ｇｆ・Ｈｇ・Ｗ＋ｈｆ・Ｗｆ）／（ｔｆ・ｇ）・・・（６）
Ｋｒｌ＝（Ｇｒ・Ｈｇ・Ｗ＋ｈｒ・Ｗｒ）／（ｔｒ・ｇ）・・・（７）
Ｗｆｌ＝−Ｋｆｌ・ＹＧ・・・（８）
Ｗｆｒ＝Ｋｆｌ・ＹＧ・・・（９）
Ｗｒｌ＝−Ｋｒｌ・ＹＧ・・・（１０）
Ｗｒｒ＝Ｋｒｌ・ＹＧ・・・（１１）
ここで、Ｇｆはフロント剛性配分係数、Ｇｒはリア剛性配分係数、ｇｆはフロントロール剛性、ｇｒはリアロール剛性、Ｈｇは重心ロール軸間距離（ｍ）、ｈｇは重心高（ｍ）、ｈｆはフロントロールセンター高（ｍ）、ｈｒはリアロールセンター高（ｍ）、Ｗｆはフロント荷重（Ｎ）、Ｗｒはリア荷重（Ｎ）、Ｋｆｌはフロント左右荷重移動係数（ｋｇ）、Ｋｒｌはリア左右荷重移動係数（ｋｇ）、ｔｆはフロントトレッド（ｍ）、Ｗｆｌは左前輪３ｆｌの荷重移動量（Ｎ）、Ｗｆｒは右前輪３ｆｒの荷重移動量（Ｎ）、Ｗｒｌは左後輪３ｒｌの荷重移動量（Ｎ）、Ｗｒｒは右後輪３ｒｒの荷重移動量（Ｎ）である。

車重Ｗ、フロント荷重Ｗｆおよびリア荷重Ｗｒは各センサの入力信号から推定され、フロントロールセンター高ｈｆおよびリアロールセンター高ｈｒはサスペンション変位センサ１６からの入力信号から算出される。また、フロントロール剛性ｇｆ、リアロール剛性ｇｒ、フロントトレッドｔｆおよびリアトレッドｔｒは既定値である。

次に、ロール制御量算出部３５が、ロール制御量、すなわち、後輪操舵に起因する、各車輪３ｆｌ，３ｆｒ，３ｒｌ，３ｒｒへの荷重移動量の反力に相当する制御量をそれぞれ算出する（ステップＳ５）。そして、ダンパ制御量補正部３２が、これらをダンパ制御量算出部３１が算出した制御量に加え、ダンパ制御量を補正する（ステップＳ６）。

次に、駆動電流生成部４０が、補正された制御量に対応する駆動電流を設定し、各ダンパ４ｆｌ，４ｆｒ，４ｒｌ，４ｒｒにそれぞれ対応する駆動電流を出力し、ダンパ４ｆｌ，４ｆｒ，４ｒｌ，４ｒｒをそれぞれ駆動する（ステップＳ７）。

≪実施形態の効果≫
本実施形態では、ダンパ４をいわゆるアクティブダンパとして用いるに際して、後輪制御部２２の指令値から横加速度を推定し、その横加速度からロールモーメントを推定してフィードフォワード制御を行っている。そのため、後輪操舵時に発生する横加速度によって生じるロールを遅滞なく抑制でき、運転フィーリングを改善することができる。

自動車Ｖが旋回する時に、後輪制御のために横加速度の応答が速く、大きな横加速度が発生する。そのため、左右荷重移動量が大きくなる（前後輪トータルの左右荷重移動量は、（車両重量）×（横加速度）×（重心高）／（トレッド）として求められる）。一方、図４は、コーナーリングパワーと荷重移動量との関係を概念的に示すグラフである。図４を参照すると、左右荷重移動量が増加するほど、コーナーリングパワーが低下することがわかる。従って、横加速度が大きいと、左右荷重移動量が大きくなってロール剛性が過渡的に下がるということになる。本実施形態では、このような過渡域でのロール剛性の低下を補うことができる。

以上で具体的実施形態に係る説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等について適宜変更可能である。例えば、操舵制御は実施形態のようにリア操舵制御ではなく、フロント操舵制御であってもよい。また、ロール制御手段は、いわゆるアクティブダンパ、アクティブサスペンション、アクティブスタビライザのいずれであってもよく、また、これらを組み合わせたものであっても良い。

Ｖ自動車
４減衰力可変ダンパ（ロール抑制手段）
８後輪操舵アクチュエータ
２０ＥＣＵ
２２後輪制御部（操舵制御手段）
３０ダンパ制御部
３２ダンパ制御量補正部
３３横加速度推定部（横加速度推定手段）
３４ロールモーメント推定部（ロールモーメント推定手段）
３５ロール制御量算出部

Claims

４輪車両に搭載され、左右前輪と左右後輪との少なくとも一方を操舵制御する操舵制御手段と、車体のロール抑制に供されるロール抑制手段とを含む車両挙動制御装置であって、
前記操舵制御手段の制御量に基づき、前記操舵制御手段に起因する車体の横加速度を推定する横加速度推定手段と、
前記横加速度推定手段の推定結果に基づき、車体のロールモーメントを推定するロールモーメント推定手段と
を備え、
前記ロール抑制手段は、前記ロールモーメント推定手段の推定結果に基づくフィードフォワード制御を行うことを特徴とする車両挙動制御装置。
前記ロール抑制手段は、アクティブダンパと、アクティブサスペンションと、アクティブスタビライザとの少なくともいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載の車両挙動制御装置。