JP3978773B2

JP3978773B2 - Vehicle control device

Info

Publication number: JP3978773B2
Application number: JP2002030560A
Authority: JP
Inventors: 透吉岡
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JP2003226254A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両制御装置に関し、より詳細には、車輪（タイヤ）の空気圧が所定範囲から逸脱したとき等に警報を発するとともに、空気圧の減少に応じて車両の操舵に関する制御特性を変更する車両制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪の空気圧を測定し、測定した空気圧が所定範囲から逸脱していた場合にその旨の警報を発して運転者に報知する空気圧警報システムを搭載した自動車が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車輪の空気圧が減少すると、タイヤのコーナリングフォース等も変化する。この結果、ステアリングホイールを操作したときの車輌の応答性が変化し、運転者が違和感を覚えたり、場合によっては、車輌の進行方向を所望のように制御できなくなることがある。
【０００４】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、車輪（タイヤ）の空気圧が所定範囲から逸脱したときに警報を発することに加えて、空気圧の減少に応じて車両の操舵に関する制御特性を変更し、車輪（タイヤ）の空気圧減少に起因する車両の操舵特性の変化を抑制する車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前輪の空気圧を検出し、何れかの車輪の空気圧が所定範囲から逸脱したときに警報を発する空気圧警報システムと、舵角の位相進み制御を行う位相進み制御手段とを備え、該位相進み制御手段は、前記前輪の空気圧の減少に伴って前輪の舵角の位相を進める、ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
【０００６】
このような構成を有する本発明によれば、車輪の空気圧低下による、操舵時の応答性低下が抑制される。
【０００７】
本発明の別の好ましい態様によれば、前記位相進み制御手段は、舵角が小さい領域で、位相を進める。舵角が小さいときはコーナリングフォース等のタイヤが発生させる力（タイヤ力）の絶対値が小さいので、位相を進めても必要なコーナリングフォース、グリップが維持される。従って、このような構成では、車両の走安性を維持しつつ、操舵時の応答性低下が抑制される。
【０００８】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記位相進み制御手段は、舵角が大きい領域では、位相を進める制御を禁止する。舵角が大きい領域では、空気圧が低下していると、タイヤのグリップが失われやすい。従って、このような構成によれば、舵角が大きな領域においては、必要なタイヤのグリップが維持される。
【０００９】
本発明のもう一つの好ましい態様によれば、前記位相進み制御手段は、舵角が大きい領域で車両速度が小さいときには、位相を進める。舵角が大きくても、車両速度が小さいときには、タイヤのグリップが維持できる領域であるので、位相を進めることにより空気圧減少による操舵時の違和感を減少させる。車両速度が小さいとは、例えば、時速３０ないし４０Ｋｍ程度である。
【００１０】
本発明の別の好ましい態様によれば、前記位相進み制御手段は、舵角が大きい領域で舵角速度が大きいときには、切り戻し側のみで位相を進める。切り戻しは、車両を安定させる方向への操作であるので、この方向で位相を進めることで、車両を早期に安定させる。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記位相進み制御手段は、前記車輪の空気圧が極めて低いときには、位相を進める制御を禁止する。このような構成によれば、操舵時にタイヤにかかる負担が減少される。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記位相進み制御手段は、前記車輪の空気圧が極めて低いときには、切り戻し側のみで位相を進める。このような構成によれば、車両を早期に安定させることが可能となる。
【００１３】
本発明の別の好ましい態様によれば、前記位相進み制御手段は、位相進み制御で進める位相の大きさも、変更する。本発明の更に別の態様によれば、前記位相進み制御手段は、位相を進めるときに、操舵のゲインを減少させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。まず、本発明の実施形態の車両制御装置の構成を説明する。図１は、本実施形態の車両制御装置１が搭載された車両の概略的な構成を示すブロック図である。本実施形態の車両制御装置１は、車輪（タイヤ）２の空気圧を検出し、空気圧が適正範囲から逸脱したときに警報を発するとともに、空気圧の変化に応じて車両の制御特性を補正することができる車両制御装置である。
【００１５】
図１に示されているように、車両制御装置１は、車両の各車輪２に取付けられた検出装置４と、車体側に配置された処理装置６を備えている。本実施形態の車両は、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）およびトラクションコントロールシステム（ＴＲＣ）の機能を有する車両安定性制御装置（ＤＳＣ：Dynamic Stability Control)を備えている。また、本実施形態の車両は、ギア比が変更可能な（Variable Gear Ratio）機構を備えた電動パワーステアリング(ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置７を備えている。さらに、本実施形態の車両は、ダンパの硬さ等の変更による操舵特性の変更、ダンパの長さ変更による車高変更等を行うことができるサスペンション装置を備えている。
【００１６】
検出装置４は、各車輪２のホイールのエアバルブ付近に取付けられ、各車輪内（タイヤ内）の空気の圧力、温度等を検出し、検出結果等を空気圧信号として、車体側の処理装置６に送信するように構成されている。
【００１７】
検出装置４は、図２に示されているように、各車輪（タイヤ）内の空気圧を検出する圧力センサ８と、車輪（タイヤ）内の空気の温度を検出する温度センサ１０と、車輪２に加わる加速度を検出する加速度センサ１２と、タイヤ識別ＩＤを記憶しているメモリ１４を備えている。検出装置４には、さらに、各センサ８、１０、１２の検出値およびタイヤ識別ＩＤを含む空気圧信号を生成し、これを処理装置６側に送信させる送信ＣＰＵ１６と、送信を行う送信機１８が設けられている。検出装置４は、図示しない内蔵バッテリによって作動されるように構成されている。
【００１８】
本実施形態では、空気圧信号は、図３に示されているように、タイヤ識別ＩＤ、車輪内空気圧信号、車輪内空気温度信号、加速度信号、異常低下コード、バッテリ電圧信号および故障コードが順に並べられたデータフォーマットで、検出装置４から処理装置６側に送信される。
【００１９】
空気圧信号に含まれる、タイヤ識別ＩＤは、空気圧信号が自車両に取付けられている車輪からの信号であることを識別するために用いられる符号であり、処理装置４毎に異なる。このタイヤ識別ＩＤは、検出装置４からの送信後、処理装置６側で登録されているタイヤ識別ＩＤと照合される。また、加速度信号は、車輪の回転による円周方向の加速度に車輪の上下動による加速度等が加わった加速度を示している。異常低下コードとは、車輪内の空気圧が急速に低下したことを報知するコードである。さらに、バッテリ電圧信号および故障コードは、それぞれ、検出装置４の内蔵バッテリの電圧および検出装置４の作動状態を処理装置６に報知するために用いられる信号である。
【００２０】
本実施形態は、検出装置４が、空気圧信号を、能動的に所定の時間間隔で処理装置６に送信し、この時間間隔が車両の走行状況等に応じて変化するように構成されている。例えば、車両の停車中は、車輪の空気圧が変化する可能性が少ない等の理由から、空気圧信号の送信間隔は極めて長く設定される。なお、車両の停車は、加速度センサ１２の出力が零であるか否かで判断される。また、走行中は、空気圧が適正範囲であれば、停車時の間隔よりは短いが比較的長い第１の間隔で送信され、空気圧が適正範囲から逸脱しているときには、第１の間隔より短い第２の間隔で送信される。さらに、空気圧が急変しているときには、第２の間隔より短い第３の間隔で、空気圧信号が送信される。
【００２１】
図１に示されているように、各車輪２の近傍の位置に、各検出装置４から送信された空気圧信号を受信するための専用アンテナ１９が、それぞれ配置されている。各アンテナ１９が受信した空気圧信号は処理装置４に伝えられる。
【００２２】
処理装置６は、空気圧警報ＣＰＵ２０と、ＡＢＳ／ＴＲＣ／ＤＳＣ制御用ＣＰＵ２２と、ＥＰＳ／ＶＧＲ制御用ＣＰＵ２４と、サスペンション制御用ＣＰＵ２６と、総合制御ＣＰＵ２８と、記憶手段３０とを備えている。
【００２３】
空気圧警報ＣＰＵ２０は、いずれかの検出装置４から送信されてきた空気圧信号に基づいて算出された車輪の空気圧が、適正範囲から逸脱したときには、インスツルメントパネル内に配置された空気圧警告灯３２を点灯させ、乗員に何れかの車輪の空気圧が異常である旨の報知を行うように構成されている。空気圧の適正範囲は、車輪内の空気温度と関連するので、適正範囲であるか否かの判定には、空気圧信号に含まれる車輪内空気温度が勘案される。
【００２４】
ＡＢＳ／ＴＲＣ／ＤＳＣ制御用ＣＰＵ２２は、舵角センサ、スロットル開度センサ、車輪速センサ、ヨーレートセンサ等からの種々の情報に基づいて、車載の車両安定性制御装置（ＤＳＣ：Dynamic Stability Control)の制御特性を決定し、この制御特性に基づいて、これらの装置の作動を制御するように構成されている。
【００２５】
同様に、ＥＰＳ／ＶＧＲ制御用ＣＰＵ２４は、車両の走行状態、運転状態等に基づいて、電動パワーステアリング(Electric Power Steering）装置のアシスト量の変更、ギア比の変更およびこれらの変更タイミング等の制御特性を決定し、この制御特性に基づいて、ＥＰＳ装置の作動を制御し、所定の操舵特性が得られるように構成されている。
【００２６】
さらに、サスペンション制御用ＣＰＵ２６は、車両の走行状態等に基づいて、サスペンションのダンパの硬さ変更による走行特性制御、ダンパの長さ変更による車高制御等の制御特性を決定し、この制御特性に基づいて、サスペンション装置の作動を制御するように構成されている。
【００２７】
また、総合制御ＣＰＵ２８は、車輪の空気圧変化に起因する車両の走行特性の変化、例えば、グリップ力およびコーナリングフォースの変化、操舵時の位相遅れ、車高変化等を補正するために必要な制御特性の変更量を算出する。
【００２８】
例えば、一方の前輪の空気圧が或る量低下したときに、この空気圧低下に起因する操舵時の位相遅れを補正し、空気圧が低下していない場合の操舵特性を維持するためには、どの特性をどれだけ変更すればよいか等を演算する。同様に、この空気圧低下に起因する路面に対するタイヤグリップ力の変化を補正し、空気圧が低下していない場合の走行状態を維持するためには、どの制御特性をどれだけ変更すればよいかを演算する。このような演算に基づいて算出された、制御特性の変更量が、各制御を行うＡＢＳ／ＴＲＣ／ＤＳＣ制御用ＣＰＵ２２、ＥＰＳ／ＶＧＲ制御用ＣＰＵ２４と、サスペンション制御用ＣＰＵ２６に送られ、制御特性が変更される。
【００２９】
記憶手段３０は、自車両に装着されているタイヤのタイヤ識別ＩＤ、装着されているタイヤの適正空気圧等の空気圧警報を行うときに必要となるデータが記憶されている。さらに、記憶手段３０には、空気圧変化に伴う走行特性の変化を補正する制御特性の変更量を算出するために必要なデータが記憶されている。
【００３０】
次に、本実施形態の車両制御装置の動作を説明する。車両完成時、タイヤ交換時等には、各車輪に取付けられている検出装置４のタイヤ識別ＩＤが、処理装置６の記憶手段３０に記憶させられる。本実施形態では、車輪２毎に専用のアンテナ１９が配置されているので、各検出装置４から空気圧信号を各アンテナ１９に受信させることにより、どの位置の車輪がどのタイヤ識別ＩＤを有しているかを登録することができる。
【００３１】
車両の使用中には、上述したように、状況に応じた時間間隔で、検出装置４から処理装置６に空気圧信号が送られる。この空気圧信号に基づいて、空気圧警報ＣＰＵ２０が各車輪の空気圧が、記憶手段３０に記憶されている適正範囲内にあるか否かを判定し、適正範囲から逸脱しているときには、空気圧警告灯３２を点灯させる。車両がナビゲーション装置などの表示画面を備えた装置を搭載している場合には、図４に示されてるような表示を画面上に表示させ、どの車輪の空気圧がどの程度不足（または過剰）であるか、さらに、各車輪（左前輪：ＦＬ、右前輪：ＦＲ、左後輪：ＲＬ、右後輪：ＲＲ）の空気圧と適正空気圧帯域との関係を知らせるように構成してもよい。さらに、専用腕時計に表示部に、各車輪の現在の空気圧と、適正空気圧とを表示させるように構成してもよい（図５）。
【００３２】
さらに、総合制御ＣＰＵ２８は、車輪の空気圧が適正範囲から逸脱したことに起因する走行特性の変化を補正するために必要な、車両の各制御特性の変更量を演算し、この変更量を制御を行う各ＣＰＵ２２、２４、２６に送り、制御特性を変更させる。
【００３３】
本実施形態では、ＡＢＳ／ＴＲＣ／ＤＳＣ制御用ＣＰＵ２２等によって、ドリフトアウトを回避・抑制する制御であるアンダーステア制御と、スピン等を回避・抑制する制御であるオーバーステア制御が行われる。このアンダーステア制御は、制御目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差が介入しきい値より大きいときに、旋回内側の前輪（旋回内前輪）あるいは旋回内側の後輪（旋回内後輪）に対して制動力を付予する制御がおこなわれる。また、オーバーステア制御では、制御目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差が介入しきい値より小さいときに、旋回外側の前輪（旋回外前輪）に制動力を付予する制御がおこなわれる。
【００３４】
このような制御は、基本的には、制御対象（制動対象）となる車輪の空気圧が適正範囲にあることを前提に、制御量（制動量）が設定される。しかしながら、対象となる車輪の空気圧が適正範囲から逸脱していたときには、空気圧が適正範囲にあるときと同じ内容の制御を行ったのでは、所望の効果が得られない。例えば、オーバーステア制御では、旋回外側の前輪（旋回外前輪）に制動力を付予するとき、この旋回外前輪の空気圧が適正範囲より低い状態にあると、空気圧が適正範囲にあることを前提に設定された制御量に基づいて制動力を付予しても、空気圧の低下により十分なグリップ力を発揮できない旋回外前輪は、路面に対して所定の制動力を発揮できず、その結果、所望のオーバーステア制御が行われないことになる。
【００３５】
このため、空気圧が適正範囲より低い状態にあってもオーバーステア制御に必要な制動力が得られるように、空気圧の適正範囲からの逸脱量あるいは最適空気圧との差に基づいて制御量が変更される。本実施形態は、総合制御ＣＰＵ２８が、車輪内空気圧に基づいて、制御特性の変更量の演算を行い、この演算結果を、制御を行うＡＢＳ／ＴＲＣ／ＤＳＣ制御用ＣＰＵ２２に送り、変更量を加味した制御が行われる。
【００３６】
さらに、操舵輪の空気圧が低下すると、ハンドル操作が重くなり、操舵時の位相遅れが生じる。そこで、本実施形態は、総合制御ＣＰＵ２８が、車輪内の空気圧の減少による操舵時の特性変化を補うために必要なＥＰＳ装置の制御の変更量を演算し、この演算結果を、ＥＰＳ装置の制御を行うＥＰＳ／ＶＧＲ用ＣＰＵ２４に送り、基本的なＥＰＳ装置の制御特性に算出した変更量を加味させ、空気圧低下が勘案されたＥＰＳ装置の制御を行ように構成されている。
【００３７】
そして、本実施形態では、この変更量は、空気圧の低下度合い、舵角の大きさ、および、舵角速度に応じて演算されるものであり、例えば、図６に示されている特性変更が行われるように変更量が演算される。本実施形態の特性変更は、空気圧の低下による位相遅れを補正する位相進み制御を行うことを基本とし、位相進み制御により、安定した走行が阻害される状況では、位相進み制御に制限を加える位相進み制御となる。
【００３８】
図６の例では、空気圧が、適正範囲よりは低いが通常の走行には危険を及ぼす程低くはない「やや低い状態」で、舵角が小さく且つ舵角速度が小さいときには、操舵のゲインは変更されず、操舵の位相が進められるようにＥＰＳ制御が変更されることになる。この状態は、タイヤが発生させる力（タイヤ力）の絶対値が小さいので、空気圧が低下したタイヤに対して位相を進めても、タイヤのグリップを維持でき、走行上の問題が生じない。したがって、空気圧の低下による位相遅れを抑制することのみを考慮し、位相を進めるようにＥＰＳ装置の制御が変更される。
【００３９】
また、空気圧が「やや低い状態」で、舵角が小さく且つ舵角速度が大きいときには、操舵のゲインがやや小さく設定され、操舵の位相が進められるようにＥＰＳ装置の制御内容が変更されることになる。この状態は、タイヤが発生させる力（タイヤ力）の絶対値は小さいが、舵角速度が高いので、最終的な操舵角が大きくなることが予想される。従って、タイヤがグリップ力を失うことを抑制することも考慮し、ゲインをやや小さめに設定するようにＥＰＳ装置の制御が変更される。
【００４０】
また、空気圧が「やや低い状態」で、舵角が大きく且つ舵角速度が小さいときには、操舵のゲインが小さく設定され操舵の位相が進められるように、ＥＰＳ装置の制御内容が変更されることになる。なお、垂直荷重が大きいときには、操舵を切り戻す方向では位相を進めるが、切り足す方向では位相を進めない制御とされる。尚、この垂直荷重は、公知の種々の方法で検出可能であり、本実施形態では、図示しない車高センサによって検出され、その検出値が総合制御ＣＰＵ２８に送られている。
【００４１】
更に、空気圧が「やや低い状態」で、舵角が大きく且つ舵角速度も大きいときには、操舵のゲインが小さく設定され、操舵を切り戻す方向では位相を進めるが、切り足す方向では位相を進めないようにＥＰＳ装置の制御が変更される。この状態は、タイヤの限界に近い状態であるので、操舵時にタイヤにかかる負担を積極的に減少させるＥＰＳ制御が行われる。
【００４２】
タイヤにかかる負担を減少させることに重点をおき、空気圧が低下し、舵角が大きいときには、位相を進める制御を一律に禁止する構成でもよい。また、空気圧が低下し舵角が大きくても、車速が時速３０〜４０Ｋｍの低速時には、位相を進める制御としてもよい。
【００４３】
さらに、車輪の空気圧が極めて低い状態では、舵角および舵角速度にかかわらず、操舵のゲインが小さく設定され、且つ、操舵を切り戻す方向では位相を進めるが切り足す方向では位相を進めないＥＰＳ装置制御に変更されることになる。この状態も、タイヤの限界に近い状態であるので、操舵時にタイヤにかかる負担を積極的に減少させるようにＥＰＳ装置の制御が行われる。また、車輪の空気圧が極めて低い状態では、舵角および舵角速度にかかわらず、位相を進める制御を一律に禁止する構成でもよい。
【００４４】
このようにして決定（変更）された特性に基づいてＥＰＳ制御が行われる。具体的には、ＥＰＳ装置のＶＧＲのギア比、および／または、ＥＰＳ装置のアシスト量、アシストタイミングが変更され、変更された内容のＥＰＳ装置制御が実行され、所定の操舵特性が実現される。
【００４５】
さらにまた、車輪の空気圧が低くなると、車高が下がるので、本実施形態では、総合制御ＣＰＵ２８が、車輪内空気圧に基づいて、空気圧の低下を補正するようなサスペンションの制御量の変更量を演算し、この演算結果を、制御を行うサスペンション用ＣＰＵ２６に送り、変更量を加味したサスペンション装置の制御を行い、車両が所定の車高で水平に維持される。
【００４６】
また、車輪の空気圧が高くなると、振動特性が変化し乗り心地が低下するので、本実施形態では、総合制御ＣＰＵ２８が、各車輪の車輪内空気圧に基づいて、高すぎる空気圧を補正するようなサスペンションの制御量の変更量を演算し、この演算結果を、制御を行うサスペンション用ＣＰＵ２６に送り、変更量を加味した制御を行い、車両の振動特性が適正状態に維持される。
【００４７】
上述した制御特性の変更は、複数の車輪の空気圧が適正範囲から逸脱している場合にも、これらに起因する車両の特性変化を補正するように行われる。
【００４８】
本発明は、車両の制御特性の変更を、車輪の空気圧が適正範囲から逸脱しているときのみに行う構成であっても、または、車輪の空気圧が最適値からずれたときに行う構成であってもよい。
【００４９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更・変形が可能である。
【００５０】
上記実施形態では、操舵におけるゲインおよび位相の調整をＥＰＳ装置の制御特性を変更することによって実現しているが、サスペンション装置のダンパ、スプリング等の特性を変更することによって、操舵におけるゲインおよび位相の調整を行う構成でもよい。
【００５１】
上記実施形態では、車両が、車両安定性制御（ＤＳＣ：Dynamic Stability Control)装置、ギア比が変更可能な（Variable Gear Ratio）機構を備えた電動パワーステアリング(Electric Power Steering）装置および振動特性・長さを変更可能なダンパを備えているが、本発明では、これら全てが備えられてる必要はない。
【００５２】
また、上記実施形態では、各検出装置４毎に専用アンテナが配置された構成であるが、１本のアンテナが各検出装置４からの空気圧信号を受信するように構成してもよい。この場合、登録時に、車輪の位置と、タイヤ識別ＩＤとが処理装置側に登録される。
【００５３】
さらに、上記実施形態では、各検出装置が、所定時間間隔で能動的に空気圧信号を発信する構成であるが、処理装置側からの命令に応じて、検出装置が空気圧信号を処理装置側に送信する構成でもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、車輪（タイヤ）の空気圧が所定範囲から逸脱したときに警報を発することに加えて、空気圧の減少に応じて車両の操舵に関する制御特性を変更し、車輪（タイヤ）の空気圧減少に起因する車両の操舵特性の変化を抑制する車両制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両制御装置が搭載された車両の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】空気圧信号のデータフォーマットを示す図面である。
【図４】車輪の空気圧表示の例示である。
【図５】車輪の空気圧を表示する専用腕時計を示す図面である。
【図６】操舵特性の変更内容を示す表である。
【符号の説明】
１：車両制御装置
２：車輪
４：検出装置
６：処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle control device, and more specifically, a vehicle that issues a warning when the air pressure of a wheel (tire) deviates from a predetermined range, and changes control characteristics related to steering of the vehicle according to a decrease in air pressure. The present invention relates to a control device.
[0002]
[Prior art]
There has been proposed an automobile equipped with an air pressure alarm system that measures the air pressure of a wheel and issues a warning to the driver when the measured air pressure deviates from a predetermined range.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As the wheel air pressure decreases, the cornering force of the tire also changes. As a result, the responsiveness of the vehicle when the steering wheel is operated changes, and the driver may feel uncomfortable, and in some cases, the traveling direction of the vehicle may not be controlled as desired.
[0004]
The present invention has been made paying attention to this point, and in addition to issuing an alarm when the air pressure of the wheel (tire) deviates from a predetermined range, the control characteristic relating to the steering of the vehicle according to the decrease of the air pressure. It is an object of the present invention to provide a vehicle control device that suppresses changes in vehicle steering characteristics caused by a decrease in wheel (tire) air pressure.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the air pressure alarm system that detects the air pressure of the front wheel and issues an alarm when the air pressure of any wheel deviates from the predetermined range, and the phase advance control means that performs the phase advance control of the steering angle are provided. The phase advance control means advances the phase of the rudder angle of the front wheels as the air pressure of the front wheels decreases, and a vehicle control device is provided.
[0006]
According to the present invention having such a configuration, a decrease in responsiveness during steering due to a decrease in wheel air pressure is suppressed.
[0007]
According to another preferred aspect of the present invention, the phase advance control means advances the phase in a region where the steering angle is small. When the steering angle is small, the absolute value of the force (tire force) generated by the tire, such as cornering force, is small, so that the necessary cornering force and grip are maintained even if the phase is advanced. Therefore, with such a configuration, a decrease in responsiveness during steering is suppressed while maintaining the driving stability of the vehicle.
[0008]
According to another preferred aspect of the present invention, the phase advance control means prohibits control for advancing the phase in a region where the steering angle is large. In a region where the steering angle is large, if the air pressure is low, the tire grip is easily lost. Therefore, according to such a configuration, a necessary tire grip is maintained in a region where the steering angle is large.
[0009]
According to another preferred aspect of the present invention, the phase advance control means advances the phase when the vehicle speed is low in a region where the steering angle is large. Even if the rudder angle is large, when the vehicle speed is small, the tire grip can be maintained. Therefore, by advancing the phase, the uncomfortable feeling during steering due to the decrease in air pressure is reduced. The low vehicle speed is, for example, about 30 to 40 km / h.
[0010]
According to another preferred aspect of the present invention, the phase advance control means advances the phase only on the switchback side when the rudder angular velocity is large in a region where the rudder angle is large. Since the switchback is an operation in the direction of stabilizing the vehicle, the vehicle is stabilized early by advancing the phase in this direction.
[0011]
According to another preferred aspect of the present invention, the phase advance control means prohibits control to advance the phase when the air pressure of the wheel is extremely low. According to such a configuration, the burden on the tire during steering is reduced.
[0012]
According to another preferred aspect of the present invention, the phase advance control means advances the phase only on the switchback side when the air pressure of the wheel is extremely low. According to such a configuration, the vehicle can be stabilized at an early stage.
[0013]
According to another preferred aspect of the present invention, the phase advance control means also changes the magnitude of the phase advanced by the phase advance control. According to still another aspect of the present invention, the phase advance control means decreases the steering gain when the phase is advanced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the structure of the vehicle control apparatus of embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle on which the vehicle control device 1 of the present embodiment is mounted. The vehicle control apparatus 1 of the present embodiment detects the air pressure of the wheels (tires) 2 and issues an alarm when the air pressure deviates from an appropriate range, and corrects the control characteristics of the vehicle according to the change in air pressure. It is a vehicle control device that can.
[0015]
As shown in FIG. 1, the vehicle control device 1 includes a detection device 4 attached to each wheel 2 of the vehicle and a processing device 6 arranged on the vehicle body side. The vehicle of the present embodiment includes a vehicle stability control device (DSC: Dynamic Stability Control) having functions of an anti-lock brake system (ABS) and a traction control system (TRC). In addition, the vehicle of the present embodiment includes an electric power steering (EPS) device 7 including a variable gear ratio (Variable Gear Ratio) mechanism. Further, the vehicle according to the present embodiment includes a suspension device that can change the steering characteristics by changing the hardness of the damper and the like, change the vehicle height by changing the length of the damper, and the like.
[0016]
The detection device 4 is mounted in the vicinity of the air valve of the wheel of each wheel 2, detects the pressure, temperature, etc. of the air in each wheel (in the tire), and uses the detection result as a pneumatic signal to the processing device 6 on the vehicle body side. Configured to send.
[0017]
As shown in FIG. 2, the detection device 4 includes a pressure sensor 8 that detects the air pressure in each wheel (tire), a temperature sensor 10 that detects the temperature of air in the wheel (tire), and the wheel 2. An acceleration sensor 12 for detecting acceleration applied to the vehicle and a memory 14 for storing a tire identification ID are provided. The detection device 4 further includes a transmission CPU 16 that generates a pneumatic pressure signal including detection values of the sensors 8, 10, and 12 and a tire identification ID, and transmits the pneumatic signal to the processing device 6, and a transmitter 18 that performs transmission. Is provided. The detection device 4 is configured to be operated by a built-in battery (not shown).
[0018]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the tire pressure ID, the wheel air pressure signal, the wheel air temperature signal, the acceleration signal, the abnormality lowering code, the battery voltage signal, and the failure code are arranged in this order in the air pressure signal. The data format is transmitted from the detection device 4 to the processing device 6 side.
[0019]
The tire identification ID included in the air pressure signal is a code used to identify that the air pressure signal is a signal from a wheel attached to the host vehicle, and is different for each processing device 4. This tire identification ID is collated with a tire identification ID registered on the processing device 6 side after transmission from the detection device 4. The acceleration signal indicates an acceleration obtained by adding an acceleration or the like due to the vertical movement of the wheel to a circumferential acceleration due to the rotation of the wheel. The abnormality lowering code is a code for notifying that the air pressure in the wheel has rapidly decreased. Furthermore, the battery voltage signal and the failure code are signals used to notify the processing device 6 of the voltage of the built-in battery of the detection device 4 and the operating state of the detection device 4, respectively.
[0020]
The present embodiment is configured such that the detection device 4 actively transmits an air pressure signal to the processing device 6 at a predetermined time interval, and this time interval changes according to the traveling state of the vehicle and the like. For example, when the vehicle is stopped, the transmission interval of the air pressure signal is set to be extremely long because the air pressure of the wheels is unlikely to change. The stop of the vehicle is determined by whether or not the output of the acceleration sensor 12 is zero. Also, during traveling, if the air pressure is in the proper range, it is transmitted at a first interval that is relatively longer than the stopping time, but is shorter than the first interval when the air pressure deviates from the appropriate range. Transmitted at a second interval. Further, when the air pressure changes suddenly, the air pressure signal is transmitted at a third interval shorter than the second interval.
[0021]
As shown in FIG. 1, dedicated antennas 19 for receiving air pressure signals transmitted from the respective detection devices 4 are arranged at positions in the vicinity of the respective wheels 2. The air pressure signal received by each antenna 19 is transmitted to the processing device 4.
[0022]
The processing device 6 includes an air pressure alarm CPU 20, an ABS / TRC / DSC control CPU 22, an EPS / VGR control CPU 24, a suspension control CPU 26, a general control CPU 28, and a storage means 30.
[0023]
When the wheel air pressure calculated based on the air pressure signal transmitted from any one of the detection devices 4 deviates from the appropriate range, the air pressure alarm CPU 20 turns on the air pressure warning light 32 disposed in the instrument panel. It is configured to light up and notify the occupant that the air pressure of any wheel is abnormal. Since the appropriate range of air pressure is related to the air temperature in the wheel, the air temperature in the wheel included in the air pressure signal is taken into consideration in determining whether the air pressure is within the appropriate range.
[0024]
The CPU 22 for ABS / TRC / DSC control is based on various information from a steering angle sensor, a throttle opening sensor, a wheel speed sensor, a yaw rate sensor, and the like of an in-vehicle vehicle stability control device (DSC: Dynamic Stability Control). A control characteristic is determined, and the operation of these devices is controlled based on the control characteristic.
[0025]
Similarly, the EPS / VGR control CPU 24 controls the change of the assist amount of the electric power steering (electric power steering) device, the change of the gear ratio, and the timing of the change based on the running state, the driving state, etc. of the vehicle. A characteristic is determined, and based on this control characteristic, the operation of the EPS device is controlled, and a predetermined steering characteristic is obtained.
[0026]
Further, the suspension control CPU 26 determines control characteristics such as travel characteristic control by changing the suspension damper hardness and vehicle height control by changing the damper length based on the vehicle running condition and the like. Based on this, it is configured to control the operation of the suspension device.
[0027]
The overall control CPU 28 also has control characteristics necessary for correcting changes in vehicle running characteristics due to changes in wheel air pressure, such as changes in gripping force and cornering force, phase delay during steering, changes in vehicle height, and the like. The amount of change is calculated.
[0028]
For example, when the air pressure of one of the front wheels has decreased by a certain amount, which characteristic is used to correct the phase lag during steering caused by this decrease in air pressure and maintain the steering characteristics when the air pressure has not decreased. How much should be changed is calculated. Similarly, to compensate for changes in tire grip force on the road surface caused by this decrease in air pressure, calculate how much control characteristics should be changed and how much to maintain the running state when the air pressure has not decreased. To do. The change amount of the control characteristic calculated based on such calculation is sent to the ABS / TRC / DSC control CPU 22, the EPS / VGR control CPU 24, and the suspension control CPU 26 that perform each control, and the control characteristics are changed. Be changed.
[0029]
The storage means 30 stores data necessary for performing a pneumatic alarm such as a tire identification ID of a tire mounted on the host vehicle and an appropriate air pressure of the mounted tire. Further, the storage means 30 stores data necessary for calculating the amount of change in the control characteristic that corrects the change in the travel characteristic accompanying the change in air pressure.
[0030]
Next, the operation of the vehicle control device of this embodiment will be described. The tire identification ID of the detection device 4 attached to each wheel is stored in the storage means 30 of the processing device 6 when the vehicle is completed or when the tire is replaced. In this embodiment, since the dedicated antenna 19 is arranged for each wheel 2, each tire 19 receives which tire identification ID by which each antenna 19 receives an air pressure signal from each detection device 4. Can be registered.
[0031]
During use of the vehicle, as described above, an air pressure signal is sent from the detection device 4 to the processing device 6 at time intervals according to the situation. Based on this air pressure signal, the air pressure alarm CPU 20 determines whether or not the air pressure of each wheel is within an appropriate range stored in the storage means 30. Lights up. When the vehicle is equipped with a device having a display screen such as a navigation device, a display as shown in FIG. 4 is displayed on the screen, and the air pressure of which wheel is insufficient (or excessive). In addition, it may be configured to notify the relationship between the air pressure of each wheel (left front wheel: FL, right front wheel: FR, left rear wheel: RL, right rear wheel: RR) and the appropriate air pressure band. Furthermore, the dedicated wristwatch may be configured to display the current air pressure of each wheel and the appropriate air pressure on the display unit (FIG. 5).
[0032]
Further, the general control CPU 28 calculates the change amount of each control characteristic of the vehicle necessary for correcting the change of the travel characteristic caused by the wheel air pressure deviating from the appropriate range, and controls the change amount. It sends to each CPU22, 24, 26 to perform and changes a control characteristic.
[0033]
In the present embodiment, the ABS / TRC / DSC control CPU 22 or the like performs understeer control that is control for avoiding and suppressing drift-out and oversteer control that is control for avoiding and suppressing spin and the like. This understeer control is applied to the front wheel inside the turn (front wheel inside the turn) or the rear wheel inside the turn (rear wheel inside the turn) when the deviation between the control target yaw rate and the actual yaw rate is larger than the intervention threshold. Control is performed to add power. Further, in the oversteer control, when the deviation between the control target yaw rate and the actual yaw rate is smaller than the intervention threshold value, control is performed in which a braking force is applied to the front wheel outside the turn (front wheel outside the turn).
[0034]
In such control, basically, the control amount (braking amount) is set on the assumption that the air pressure of the wheel to be controlled (braking target) is in an appropriate range. However, when the air pressure of the target wheel deviates from the appropriate range, the desired effect cannot be obtained by performing the same control as when the air pressure is in the appropriate range. For example, in oversteer control, when braking force is applied to the front wheels outside the turn (front wheels outside the turn), if the air pressure of the front wheels outside the turn is lower than the appropriate range, it is assumed that the air pressure is in the appropriate range. Even if the braking force is preliminarily set based on the control amount set to, the front outside wheel that cannot exhibit sufficient gripping force due to a decrease in air pressure cannot exhibit the predetermined braking force against the road surface. The desired oversteer control is not performed.
[0035]
Therefore, the control amount is changed based on the amount of deviation from the appropriate range of air pressure or the difference from the optimal air pressure so that the braking force necessary for oversteer control can be obtained even when the air pressure is lower than the appropriate range. The In the present embodiment, the general control CPU 28 calculates the change amount of the control characteristic based on the in-wheel air pressure, and sends the calculation result to the ABS / TRC / DSC control CPU 22 that performs control, taking the change amount into account. Control is performed.
[0036]
Further, when the air pressure of the steered wheels decreases, the steering wheel operation becomes heavy and a phase delay during steering occurs. Therefore, in the present embodiment, the total control CPU 28 calculates the amount of change in the control of the EPS device necessary to compensate for the characteristic change at the time of steering due to the decrease in the air pressure in the wheel, and the calculation result is used to control the EPS device The EPS / VGR CPU 24 is configured to control the EPS device in consideration of a decrease in air pressure, taking into account the change amount calculated in the basic control characteristics of the EPS device.
[0037]
In this embodiment, the amount of change is calculated according to the degree of decrease in air pressure, the size of the rudder angle, and the rudder angular speed. For example, the characteristic change shown in FIG. The amount of change is calculated as shown. The characteristic change of this embodiment is based on performing phase advance control that corrects a phase delay due to a decrease in air pressure. In a situation where stable travel is hindered by phase advance control, a phase that limits phase advance control. It becomes advance control.
[0038]
In the example of FIG. 6, the steering gain is changed when the steering angle is small and the steering angular speed is small in a “slightly low state” where the air pressure is lower than the appropriate range but not dangerously low for normal driving. Instead, the EPS control is changed so that the steering phase is advanced. In this state, since the absolute value of the force generated by the tire (tire force) is small, the grip of the tire can be maintained even if the phase is advanced with respect to the tire having a decreased air pressure, and no running problem occurs. Therefore, the control of the EPS device is changed so as to advance the phase in consideration only of suppressing the phase delay due to the decrease in air pressure.
[0039]
In addition, when the air pressure is “slightly low”, the steering angle is small and the steering angular speed is large, the steering gain is set slightly small, and the control content of the EPS device is changed so that the steering phase is advanced. Become. In this state, the absolute value of the force generated by the tire (tire force) is small, but the steering angle speed is high, so the final steering angle is expected to be large. Therefore, the control of the EPS device is changed so that the gain is set slightly smaller in consideration of suppressing the tire from losing the grip force.
[0040]
Further, when the air pressure is “slightly low”, the steering angle is large and the steering angular speed is low, the control content of the EPS device is changed so that the steering gain is set small and the steering phase is advanced. . When the vertical load is large, the phase is advanced in the direction of turning back the steering, but the phase is not advanced in the direction of adding back. The vertical load can be detected by various known methods. In this embodiment, the vertical load is detected by a vehicle height sensor (not shown), and the detected value is sent to the general control CPU.
[0041]
Furthermore, when the air pressure is “slightly low”, the steering angle is large and the steering angular speed is large, the steering gain is set to a small value, and the phase is advanced in the direction of turning back the steering, but the phase is not advanced in the direction of adding back. The control of the EPS device is changed. Since this state is a state close to the limit of the tire, EPS control for actively reducing the burden on the tire during steering is performed.
[0042]
An emphasis may be placed on reducing the burden on the tire, and when the air pressure decreases and the rudder angle is large, the control for advancing the phase may be uniformly prohibited. Further, even if the air pressure is lowered and the steering angle is large, the phase may be advanced when the vehicle speed is a low speed of 30 to 40 km / h.
[0043]
Further, in a state where the air pressure of the wheel is extremely low, an EPS device in which the steering gain is set small regardless of the rudder angle and rudder angular speed, and the phase is advanced in the direction of turning back the steering but not advanced in the direction of adding back. It will be changed to control. Since this state is also a state close to the limit of the tire, the EPS device is controlled so as to positively reduce the load on the tire during steering. Further, in a state where the air pressure of the wheel is extremely low, a configuration in which the control of advancing the phase is uniformly prohibited regardless of the rudder angle and the rudder angular speed may be employed.
[0044]
EPS control is performed based on the characteristics determined (changed) in this way. Specifically, the VGR gear ratio of the EPS device and / or the assist amount and assist timing of the EPS device are changed, the changed EPS device control is executed, and a predetermined steering characteristic is realized.
[0045]
Furthermore, since the vehicle height decreases as the wheel air pressure decreases, in this embodiment, the overall control CPU 28 calculates the amount of change in the suspension control amount that compensates for the decrease in air pressure based on the wheel air pressure. Then, the calculation result is sent to the suspension CPU 26 for controlling, and the suspension device is controlled in consideration of the change amount, so that the vehicle is kept horizontal at a predetermined vehicle height.
[0046]
Further, when the air pressure of the wheels increases, the vibration characteristics change and the ride comfort decreases. Therefore, in the present embodiment, the suspension in which the overall control CPU 28 corrects the air pressure that is too high based on the in-wheel air pressure of each wheel. The change amount of the control amount is calculated, and the calculation result is sent to the suspension CPU 26 that performs control, and the control is performed in consideration of the change amount, and the vibration characteristics of the vehicle are maintained in an appropriate state.
[0047]
The change in the control characteristics described above is performed so as to correct the change in the characteristics of the vehicle caused by these even when the air pressures of the plurality of wheels deviate from the appropriate range.
[0048]
The present invention is a configuration in which the control characteristic of the vehicle is changed only when the wheel air pressure deviates from the appropriate range, or when the wheel air pressure deviates from the optimum value. May be.
[0049]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made within the scope of the matters described in the claims.
[0050]
In the above embodiment, adjustment of gain and phase in steering is realized by changing control characteristics of the EPS device. However, gain and phase in steering can be adjusted by changing characteristics of dampers and springs of the suspension device. A configuration in which adjustment is performed may be used.
[0051]
In the above embodiment, the vehicle includes a vehicle stability control (DSC) device, an electric power steering device equipped with a variable gear ratio (Variable Gear Ratio) mechanism, and vibration characteristics / length. Although the damper which can change thickness is provided, in the present invention, it is not necessary to provide all of them.
[0052]
In the above embodiment, a dedicated antenna is arranged for each detection device 4, but one antenna may be configured to receive a pneumatic signal from each detection device 4. In this case, at the time of registration, the wheel position and the tire identification ID are registered on the processing device side.
[0053]
Further, in the above-described embodiment, each detection device actively transmits a pneumatic signal at a predetermined time interval. However, the detection device transmits the pneumatic signal to the processing device side in response to a command from the processing device side. The structure to do may be sufficient.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, in addition to issuing an alarm when the air pressure of the wheel (tire) deviates from a predetermined range, the control characteristic relating to the steering of the vehicle is changed according to the decrease in air pressure, and the air pressure of the wheel (tire) is changed. There is provided a vehicle control device that suppresses a change in steering characteristics of a vehicle due to a decrease.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle on which a vehicle control device according to an embodiment of the present invention is mounted.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a detection device.
FIG. 3 is a diagram showing a data format of an air pressure signal.
FIG. 4 is an example of wheel pressure display.
FIG. 5 is a drawing showing a dedicated wristwatch that displays the air pressure of a wheel.
FIG. 6 is a table showing changes in steering characteristics.
[Explanation of symbols]
1: Vehicle control device 2: Wheel 4: Detection device 6: Processing device

Claims

An air pressure alarm system that detects the air pressure of the front wheel and issues an alarm when the air pressure of any wheel deviates from a predetermined range;
Phase advance control means for performing phase advance control of the steering angle,
The phase advance control means advances the phase of the steering angle of the front wheels as the air pressure of the front wheels decreases.
The vehicle control apparatus characterized by the above-mentioned.

The phase advance control means advances the phase in a region where the steering angle is small.
The vehicle control device according to claim 1.

The phase advance control means prohibits control to advance the phase in a region where the steering angle is large.
The vehicle control device according to claim 1 or 2.

The phase advance control means advances the phase when the vehicle speed is low in a region where the steering angle is large.
The vehicle control device according to claim 1 or 2.

The phase advance control means advances the phase only on the switchback side when the rudder angular velocity is large in the region where the rudder angle is large.
The vehicle control device according to claim 1 or 2.

The phase advance control means prohibits control to advance the phase when the air pressure of the wheel is extremely low.
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 5.

The phase advance control means advances the phase only on the switchback side when the air pressure of the wheel is extremely low.
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 5.

The phase advance control means also changes the magnitude of the phase advanced by the phase advance control.
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 7.

The phase advance control means reduces the steering gain when the phase is advanced by phase advance control;
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 8.