JP4123958B2

JP4123958B2 - Steering angle control device for vehicle

Info

Publication number: JP4123958B2
Application number: JP2003034529A
Authority: JP
Inventors: 友明種田; 芳樹安野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004243850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪への操舵入力時等に前輪及び後輪に補助舵角を与える前後輪操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば特開平５−１０５１０２号公報に開示された前後輪共に補助操舵を行う技術が提案されている。この従来技術では、検出されたハンドル操舵角に基づくフィードフォワード項と検出されたヨーレイトに基づくフィードバック項との加算値により前後輪に補助舵角を与えるよう構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の前後輪操舵制御装置にあっては、通常は前輪操舵と後輪操舵を用いることで、目標値としてヨーレイトと横速度を取ることが可能であるが、後輪操舵補助舵角付与手段が失陥した場合は、制御対象が１つしかなく、目標値として２つを制御することができないため、目標挙動を達成できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述の課題に鑑み、前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段を備えた車両用舵角制御装置において、後輪補助舵角付与手段が失陥したとしても、運転者に違和感を与えることなく車両の挙動を安定に制御可能な車両用舵角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】
上記目的を達成するため、ハンドル操舵角を検出するハンドル操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前輪に補助舵角を付与する前輪補助舵角付与手段と、後輪に補助舵角を付与する後輪補助舵角付与手段と、検出されたハンドル操舵角及び車速に基づいて車両モデルから目標ヨーレイト及び目標横速度を算出し、算出された目標ヨーレイト及び目標横速度となるように目標前輪舵角及び目標後輪舵角を算出し、前記前輪補助舵角付与手段及び前記後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力する前後輪補助舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記前後輪補助舵角制御手段は、後輪補助舵角付与手段が失陥しているかどうかを検出する失陥判断部と、前記目標ヨーレイトの絶対値を減少方向に補正する目標値補正部を有し、前記後輪補助舵角付与手段が失陥していない時は、演算された目標前後輪舵角となるように前記前輪補助舵角付与手段及び後輪補助舵角付与手段に指令信号を出力し、前記後輪補助舵角付与手段が失陥していると判断されたときは、前記目標値補正部により前記目標ヨーレイトを補正し、補正された目標ヨーレイトとなるように、前記目標横速度及び失陥時の後輪操舵角に基づく目標前輪舵角を演算し、演算された目標前輪舵角となるように前記前輪補助舵角付与手段に指令信号を出力することで、上記課題を解決するに至った。
【０００６】
【発明の作用】
本願発明にあっては、後輪補助舵角付与手段の失陥時には、目標ヨーレイトの絶対値を減少方向に補正し、失陥時の実後輪舵角を用いて前輪補助舵角付与手段のみによるヨーレイト制御に切り換えることで、車両の挙動制御を実行することが可能となり、車両挙動の安定性を高めることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用操舵制御装置の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０００８】
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例における基本構成を示す全体システム図である。
実施例の車両用操舵制御装置が適用される車両の前輪１Ｌ，１Ｒには、ハンドル２への操舵入力に基づき左右の前輪操舵機構３Ｌ，３Ｒを介して前輪１Ｌ，１Ｒを操舵するステアリングユニット４が設けられている。更に、前輪操舵アクチュエータ３７としてステアリングユニット４のラックチューブ（車体５に弾性体６を介して支持）をストロークさせることで前輪１Ｌ，１Ｒに補助舵角を与える前輪側油圧シリンダ７が設けられている。また、後輪操舵アクチュエータ３８として、後輪８Ｌ，８Ｒには、左右の後輪操舵機構９Ｌ，９Ｒを介して後輪８Ｌ，８Ｒに補助舵角を与える後輪側油圧シリンダ１０が設けられている。
【０００９】
前輪側油圧シリンダ７及び後輪側油圧シリンダ１０は、共通の油圧源ユニット１１を油圧源としている。この油圧源ユニット１１から前輪側フェールセーフバルブ１２及び前輪側サーボバルブ１３を介して制御圧を与えることで前輪側油圧シリンダ７が駆動する。また、油圧源ユニット１１から後輪側フェールセーフバルブ１４及び後輪側サーボバルブ１５を介して制御圧を与えることで後輪側油圧シリンダ１０が駆動する。尚、油圧源ユニット１１には、エンジン１６により駆動される油圧ポンプ１１ａ，アンロードバルブ１１ｂ，圧力スイッチ１１ｃ，アキュムレータ１１ｄ，リザーバ１１ｅから構成され、一定圧の作動油を供給する。
【００１０】
前輪側フェールセーフバルブ１２及び後輪側フェールセーフバルブ１４は、操舵制御コントローラ３０の指令に基づいてON/OFFの２位置が切り換えられる。また、前輪側サーボバルブ１３及び後輪側サーボバルブ１５は、操舵制御コントローラ３０からサーボアンプ１８，１９を介した指令に基づいて右操舵，保持，左操舵の３位置が切り換え制御される。
【００１１】
操舵制御コントローラ３０には、車両の実車速Ｖを検出する車速センサ２０（車速検出手段に相当），パルスエンコーダ等を用いて運転者の操舵角度θを検出する操舵角センサ２１（ハンドル操舵角検出手段に相当），エンジン回転数センサ２３，前輪側変位センサ２４，後輪側変位センサ２５（後輪側舵角検出手段に相当），ニュートラルスイッチ２６，クラッチスイッチ２７，ストップランプスイッチ２８からの検出信号が入力される。
【００１２】
図２は操舵制御コントローラ３０の構成を表すブロック図である。操舵制御コントローラ３０は、目標値生成部３１、目標出力値生成部３２、後輪操舵装置失陥判断部３３、前輪操舵コントローラ３４及び後輪操舵コントローラ３５から構成されている。
【００１３】
目標値生成部３１は、図３の目標値生成部３１の構成を表すブロック図に示すように、車両モデル演算部３１１と目標値演算部３１２と目標値補正部３１３から構成されている。
車両モデル演算部３１１は、操舵角度θと車体速Ｖから２輪モデルを用いて車両パラメータを演算する。車両パラメータの演算については後で詳細に説明する。
目標値演算部３１２は、車体速V、操舵角度θ、車両パラメータから車両の目標ヨーレイトψ'^*、及び目標横速度V^*yを演算する。
目標値補正部３１３は、目標ヨーレイトψ'^*と後輪失陥フラグ値F_failから補正後の目標ヨーレイトψ'^*'を演算する。
【００１４】
目標出力値生成部３２は、図４の目標出力値生成部３２の構成を表すブロック図に示すように、目標後輪舵角演算部３２１，目標前輪舵角演算部３２２から構成されている。
目標後輪舵角演算部３２１は、車両の補正後目標ヨーレイトψ'^*'，目標横速度V^*yから目標後輪舵角δ^*を決定する。
目標前輪舵角演算部３２２は、車両の補正後目標ヨーレイトψ'^*'，目標横速度V^*y，失陥判断フラグ値F_fail，及び後輪側変位センサ２５から検出される後輪操舵アクチュエータ出力角とから目標前輪舵角θ^*を決定する。
【００１５】
後輪操舵装置失陥判断部３３は、後輪操舵アクチュエータ３８のフェールに応じて失陥判断フラグ値F_fail（正常時：０，失陥時：１）を目標値生成部３１及び目標出力値生成部３２に出力する。
【００１６】
前輪操舵コントローラ３４は、前輪の実舵角が目標前輪舵角θ^*と一致するように前輪操舵アクチュエータ３７を制御する。
【００１７】
後輪操舵コントローラ３５は、後輪の実舵角が目標前輪舵角δ^*と一致するように後輪操舵アクチュエータ３８を制御する。
【００１８】
〔車両モデル演算部３１１における車両モデル演算〕
車両モデル演算部３１１は、以下に示す車両モデルから、車両パラメータを演算する。
一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨーレイトと横速度は、下記式１で表せる。
（式１）

ここで、

（式２）

である。
【００１９】
状態方程式より前輪操舵に対するヨーレイト、横速度の伝達関数を求めると、下記式（３）及び式（４）で表される。
（式３）

（式４）

となる。

【００２０】
ヨーレイト伝達関数は、式３より下記式（５）と表される。
（式５）

ここで、
（式６）

【００２１】
同様に横速度伝達関数は、式（４）より下記式（７）と表される。
（式７）

ここで、
（式８）

【００２２】
以上から、車両パラメータ

が求められる。
【００２３】
〔目標値演算部３１２における目標値演算〕
目標値演算部３１２における車速、車両パラメータと後述する目標値パラメータから目標ヨーレイトと目標横速度を求める。
【００２４】
目標ヨーレイトは、式５から下記式９により表される。
（式９）

【００２５】
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）

【００２６】
ここで、目標ヨーレイトのパラメータは、下記式１１で表される。
（式１１）

ただし、yrate_gain_map，yrate_omegn_map，yrate_zeta_map，yrate_zero_mapはそれぞれ図５，図６，図７及び図８に示す車速に応じて設定されたマップから算出されるチューニングパラメータである。
【００２７】
また、目標横速度のパラメータは、下記式１２で表される。
（式１２）

ただし、vy_gain_map，vy_omegn_map，vy_zeta_map，vy_zero_mapはそれぞれ図９，図１０，図１１及び図１２に示す車速に応じて設定されたマップから算出されるチューニングパラメータである。
【００２８】
〔目標値補正部３１３における目標値補正処理〕
後輪操舵機能が失陥し、後輪失陥フラグF_failが１にセットされた場合は、車両のスリップ角が増大して安定性が損なわれるのを防ぐため、目標ヨーレイトの補正を行う。
【００２９】
通常時（後輪失陥フラグFfail＝０のとき）の目標ヨーレイトゲインは、式（１１）より、下記式（１３）で表される。
（式１３）

ここで、目標後輪舵角δ^*及び実後輪舵角値δから決定されるαを、失陥時ヨーレイトゲイン低下率（０≦α≦１）とする。このαにより補正後の目標ヨーレイトゲインは下記式（１４）で表される。
（式１４）

よって、後輪失陥時の目標ヨーレイトは下記式（１５）で表される。
（式１５）

【００３０】
このように、失陥時ヨーレイトゲイン低下率αを目標後輪舵角δ^*及び実後輪舵角値δから決定したことで、後輪側が対処できない度合いを判断することが可能となる。すなわち、図１６の失陥時ヨーレイトゲイン低下率α−後輪舵角偏差マップに示すように、目標後輪舵角δ*と実後輪舵角値δとの乖離が大きいときは、制御上の困難性が高いと判断してαを小さく（目標ヨーレイトの減少大きい）し、乖離が小さいときはそれほど制御上に影響を与えないためαを大きく（目標ヨーレイトの減少小さい）設定する（請求項２に対応）。
【００３１】
（目標前輪舵角及び目標後輪舵角演算）
〔目標後輪舵角演算〕
図３は目標値生成部３１の制御構成を表すブロック図である。失陥判断フラグ値F_failが１のときは、後輪操舵アクチュエータが失陥しているため、前輪操舵のみとなり、目標後輪舵角演算は行わない。一方、失陥判断フラグ値F_failが０のときは目標ヨーレイトψ'^*(s)，目標横速度V^*yから目標後輪舵角δ^*を算出する。
式（１６）

から、
式（１７）

よって、目標後輪舵角δ^*は
式（１８）

となる。
【００３２】
〔目標前輪舵角演算〕
図４は目標出力値生成部３２の構成を表すブロック図である。失陥判断フラグ値F_failが０のときは、目標ヨーレイトψ'^*(s)，目標横速度V^*yから目標前輪舵角θ^*を算出すると下記式（１９）で表される。
式（１９）

【００３３】
一方、失陥判断フラグ値F_failが１のときは、前輪操舵のみとなり制御可能な目標値が１つになるため、目標値をヨーレイトとするヨーレイト制御に変更する。
このとき、実後輪操舵角を後輪側変位センサ２５の出力値δrから算出すると、下記式（２０）で表される。
式（２０）

ここで、Nrは変位量に対する後輪実舵角比である。
【００３４】
後輪操舵アクチュエータ失陥時の目標前輪舵角はヨーレイト制御時の状態方程式から下記式（２１）により表される。
式（２１）

【００３５】
（後輪操舵装置失陥判断）
次に、後輪操舵装置失陥判断部３３について説明する。目標後輪舵角と後輪操舵アクチュエータの実舵角との乖離Δ_fが閾値S_fを一定時間T_f以上越えた場合は、後輪操舵アクチュエータ失陥と判断し、失陥判断フラグF_failを決定する。
乖離Δfは下記式（２２）により表される
式（２２）

【００３６】
ここで乖離Δ_fが閾値S_fを越えた時間をカウントするカウンタC_fは、操舵制御コントローラ３０の計算周期をΔTとすると、下記式（２３），（２４）で表される。
式（２３）

式（２４）

【００３７】
このとき、失陥判断フラグは、
C_f≧T_fのとき、後輪操舵アクチュエータ失陥と判断し、下記式（２５）となる。

C_f＜T_fのとき、正常と判断し、下記式（２６）となる。

【００３８】
図１３は操舵制御コントローラ内の制御内容を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、目標ヨーレイトψ'^*及び目標横速度Vy^*を演算する。
ステップＳ２では、ψ'^*，Vy^*から目標後輪舵角δ^*を演算する。
ステップＳ３では、後輪失陥フラグF_failが１かどうかを判断し、１のときはステップＳ６へ進み、０のときはステップＳ４へ進む。
ステップＳ４では、ψ'^*，Vy^*，δ^*から目標前輪舵角θ^*を演算する。
ステップＳ５では、δ^*，θ^*となるよう前後輪操舵制御を実行する。
ステップＳ６では、実後輪舵角δを読み込む。
ステップＳ７では、ステップＳ２において演算された目標後輪舵角δ^*及びステップＳ６において読み込まれた実後輪舵角δに基づいてαを算出する。
ステップＳ８では、αを用いて補正後目標ヨーレイトψ'^*'を演算する。
ステップＳ９では、ψ'^*'，Vy^*，δから目標前輪舵角θ^*を演算する。
ステップＳ１０では、前輪側のみ操舵制御を実行する。
【００３９】
以上説明したように、後輪操舵アクチュエータ３８が失陥したと判断されたときは、目標後輪舵角δ*と失陥時の実後輪舵角δに基づいて失陥時ヨーレイトゲイン低下率αを算出し、αを用いてヨーレイトゲインを低下させ、目標ヨーレイトを低下させることで、車両挙動の安定性を高めることができる。
【００４０】
図１４は従来技術に基づいたシミュレーション結果を表す図であり、図１５は上記構成に基づいたシミュレーション結果を表す図である。
車速120km/h、0.5Hzで±80°のレーンチェンジを想定した走行条件である。運転者操舵角計算は、ドライバモデルとして広く知られている、横変位及びヨーレイトをフィードバックし目標軌跡を追従するように運転者が操舵を行う前方注視点ドライバモデルを使用した。
【００４１】
このシミュレーションにおいて、図１４（ａ），図１５（ａ）は運転者操舵角と前輪制御操舵角を表す。また、図１４（ｂ），図１５（ｂ）は実後輪舵角と目標後輪舵角を表す。また、図１４（ｃ），図１５（ｃ）は目標ヨーレイトと発生ヨーレイトの関係を表す。また、図１４（ｄ），図１５（ｄ）は発生スリップ角と目標スリップ角を表す。
【００４２】
図１４（ｂ），図１５（ｂ）に示すように時刻ｔ１において、後輪操舵アクチュエータ３８が失陥し、後輪舵角δにおいて固定された場合を比較する。
図１４に示す従来技術では、後輪舵角がδにおいて固定されると、目標スリップ角に対する発生スリップ角が大きく離れ、車両の安定性が損なわれてしまう。
【００４３】
これに対し、本願発明では、後輪操舵アクチュエータ３８が失陥した場合には、目標後輪舵角と実後輪舵角に基づいて目標ヨーレイトを低下させ、前後輪操舵制御から実後輪舵角を考慮した前輪操舵制御に切り換えることで、目標スリップ角に対する発生スリップ角が追従可能となり、車両の安定性を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図２】第１実施例における、操舵制御コントローラの構成を表すブロック図である。
【図３】第１実施例における、目標値生成部の構成を表すブロック図である。
【図４】第１実施例における、目標出力値生成部の構成を表すブロック図である。
【図５】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図６】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図７】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図８】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図９】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１０】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１１】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１２】第１実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１３】第１実施例における、操舵制御コントローラの制御内容を表すフローチャートである。
【図１４】従来技術におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図１５】本願発明におけるシミュレーション結果を表すタイムチャートである。
【図１６】第１実施例における、失陥時ヨーレイトゲイン低下率α−後輪舵角偏差の関係を表すマップである。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ前輪
２ハンドル
３Ｌ，３Ｒ前輪操舵機構
４ステアリングユニット
５車体
６弾性体
７前輪側油圧シリンダ
８Ｌ，８Ｒ後輪
９Ｌ，９Ｒ後輪操舵機構
１０後輪側油圧シリンダ
１１油圧源ユニット
１２前輪側フェールセーフバルブ
１３前輪側サーボバルブ
１４後輪側フェールセーフバルブ
１５後輪側サーボバルブ
１６エンジン
１８，１９サーボアンプ
２０車速センサ
２１操舵角センサ
２３エンジン回転数センサ
２４前輪側変位センサ
２５後輪側変位センサ
２６ニュートラルスイッチ
２７クラッチスイッチ
２８ストップランプスイッチ
３０操舵制御コントローラ
３１目標値生成部
３２目標出力値生成部
３３後輪操舵装置失陥判断部
３４前輪操舵コントローラ
３５後輪操舵コントローラ
３７前輪操舵アクチュエータ
３８後輪操舵アクチュエータ
３１１車両モデル演算部
３１２目標値演算部
３１３目標値補正部
３２１目標後輪舵角演算部
３２２目標前輪舵角演算部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a front and rear wheel steering control device that gives auxiliary steering angles to front wheels and rear wheels at the time of steering input to front wheels.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a technique for performing auxiliary steering for both front and rear wheels disclosed in JP-A-5-105102 has been proposed. This prior art is configured to give auxiliary steering angles to the front and rear wheels by an addition value of a feed forward term based on the detected steering angle and a feedback term based on the detected yaw rate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described front and rear wheel steering control device, it is usually possible to take the yaw rate and the lateral speed as the target values by using the front wheel steering and the rear wheel steering. When the means fails, there is only one control object, and two cannot be controlled as target values, so that there is a problem that the target behavior cannot be achieved.
[0004]
In view of the above-described problems, the present invention provides a vehicle steering angle control device that includes a front wheel auxiliary rudder angle providing unit and a rear wheel auxiliary rudder angle providing unit, even if the rear wheel auxiliary rudder angle providing unit fails. It is an object of the present invention to provide a steering angle control device for a vehicle that can stably control the behavior of the vehicle without giving a sense of incongruity to the user.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a steering wheel angle detecting means for detecting a steering wheel angle, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, a front wheel auxiliary steering angle applying means for giving an auxiliary steering angle to a front wheel, and an auxiliary steering for a rear wheel. The target yaw rate and the target lateral speed are calculated from the vehicle model based on the rear wheel auxiliary rudder angle applying means for adding an angle, and the detected steering angle and vehicle speed so that the calculated target yaw rate and the target lateral speed are obtained. Front and rear wheel auxiliary steering angle control means for calculating a target front wheel steering angle and a target rear wheel steering angle and outputting a command signal to the front wheel auxiliary steering angle application means and the rear wheel auxiliary steering angle application means In the rudder angle control device, the front and rear wheel auxiliary rudder angle control means corrects the absolute value of the target yaw rate in a decreasing direction, and a failure determination unit that detects whether the rear wheel auxiliary rudder angle giving means has failed. Target value And when the rear wheel auxiliary rudder angle giving means has not failed, the front wheel auxiliary rudder angle giving means and the rear wheel auxiliary rudder angle giving means have the calculated target front and rear wheel rudder angles. When a command signal is output and it is determined that the rear wheel auxiliary rudder angle giving means has failed, the target value correction unit corrects the target yaw rate, so that the corrected target yaw rate is obtained. By calculating a target front wheel steering angle based on the target lateral speed and the rear wheel steering angle at the time of failure, and outputting a command signal to the front wheel auxiliary steering angle giving means so as to be the calculated target front wheel steering angle, It came to solve the said subject.
[0006]
[Effects of the Invention]
In the present invention, at the time of failure of the rear wheel auxiliary rudder angle giving means, the absolute value of the target yaw rate is corrected in a decreasing direction, and only the front wheel auxiliary rudder angle giving means is used by using the actual rear wheel rudder angle at the time of failure. By switching to the yaw rate control based on the vehicle behavior control can be executed, and the stability of the vehicle behavior can be improved.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, although the embodiment of the steering control device for vehicles in the present invention is described based on an example, the present invention is not limited to the example.
[0008]
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall system diagram showing a basic configuration in a first embodiment of the present invention.
A steering unit 4 for steering the front wheels 1L and 1R via the left and right front

wheel steering mechanisms

3L and 3R based on the steering input to the handle 2 is applied to the front wheels 1L and 1R of the vehicle to which the vehicle steering control device of the embodiment is applied. Is provided. Further, a front-wheel hydraulic cylinder 7 is provided as a front-wheel steering actuator 37 that strokes a rack tube (supported by the vehicle body 5 via an elastic body 6) of the steering unit 4 to give an auxiliary steering angle to the front wheels 1L and 1R. . Further, as the rear wheel steering actuator 38, the

rear wheels

8L and 8R are provided with a rear wheel side hydraulic cylinder 10 which gives an auxiliary steering angle to the

rear wheels

8L and 8R via the left and right rear

wheel steering mechanisms

9L and 9R. Yes.
[0009]
The front wheel side hydraulic cylinder 7 and the rear wheel side hydraulic cylinder 10 use a common hydraulic power source unit 11 as a hydraulic pressure source. The front wheel side hydraulic cylinder 7 is driven by applying a control pressure from the hydraulic power source unit 11 via the front wheel side failsafe valve 12 and the front wheel side servo valve 13. Further, the rear wheel side hydraulic cylinder 10 is driven by applying a control pressure from the hydraulic power source unit 11 via the rear wheel side failsafe valve 14 and the rear wheel side servo valve 15. The hydraulic power source unit 11 includes a hydraulic pump 11a driven by the engine 16, an unload valve 11b, a pressure switch 11c, an accumulator 11d, and a reservoir 11e, and supplies hydraulic oil having a constant pressure.
[0010]
The front wheel side failsafe valve 12 and the rear wheel side failsafe valve 14 are switched between two ON / OFF positions based on a command from the steering controller 30. Further, the front wheel servo valve 13 and the rear wheel servo valve 15 are controlled to be switched between three positions of right steering, holding, and left steering based on a command from the steering controller 30 via the

servo amplifiers

18 and 19.
[0011]
The steering control controller 30 includes a vehicle speed sensor 20 (corresponding to vehicle speed detection means) that detects the actual vehicle speed V of the vehicle, a steering angle sensor 21 (handle steering angle detection) that detects the steering angle θ of the driver using a pulse encoder or the like. Detection from engine speed sensor 23, front wheel side displacement sensor 24, rear wheel side displacement sensor 25 (corresponding to rear wheel side steering angle detection means), neutral switch 26, clutch switch 27, and stop lamp switch 28. A signal is input.
[0012]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the steering control controller 30. The steering control controller 30 includes a target value generation unit 31, a target output value generation unit 32, a rear wheel steering device failure determination unit 33, a front wheel steering controller 34, and a rear wheel steering controller 35.
[0013]
The target value generation unit 31 includes a vehicle model calculation unit 311, a target value calculation unit 312, and a target value correction unit 313 as shown in the block diagram showing the configuration of the target value generation unit 31 in FIG. 3.
The vehicle model calculation unit 311 calculates vehicle parameters from the steering angle θ and the vehicle body speed V using a two-wheel model. The vehicle parameter calculation will be described in detail later.
The target value calculation unit 312 calculates the target yaw rate ψ ′ ^* and the target lateral speed V ^* y of the vehicle from the vehicle body speed V, the steering angle θ, and the vehicle parameters.
The target value correcting unit 313 calculates a corrected target yaw rate ψ ′ ^* ′ from the target yaw rate ψ ′ ^* and the rear wheel failure flag value F _fail .
[0014]
The target output value generation unit 32 includes a target rear wheel steering angle calculation unit 321 and a target front wheel steering angle calculation unit 322 as shown in a block diagram showing the configuration of the target output value generation unit 32 in FIG.
The target rear wheel steering angle calculation unit 321 determines the target rear wheel steering angle δ ^* from the corrected target yaw rate ψ ′ ^* ′ and the target lateral speed V ^* y of the vehicle.
The target front wheel steering angle calculation unit 322 includes a corrected target yaw rate ψ ′ ^* ′, a target lateral velocity V ^* y, a failure determination flag value F _fail , and a rear wheel steering actuator detected from the rear wheel side displacement sensor 25. The target front wheel steering angle θ ^* is determined from the output angle.
[0015]
The rear wheel steering device failure determination unit 33 sets the failure determination flag value F _fail (normal time: 0, failure time: 1) to the target value generation unit 31 and the target output value according to the failure of the rear wheel steering actuator 38. The data is output to the generation unit 32.
[0016]
The front wheel steering controller 34 controls the front wheel steering actuator 37 so that the actual steering angle of the front wheels matches the target front wheel steering angle θ ^* .
[0017]
The rear wheel steering controller 35 controls the rear wheel steering actuator 38 so that the actual steering angle of the rear wheels matches the target front wheel steering angle δ ^* .
[0018]
[Vehicle Model Calculation in Vehicle Model Calculation Unit 311]
The vehicle model calculation unit 311 calculates vehicle parameters from the vehicle model shown below.
In general, assuming a two-wheel model, the yaw rate and lateral speed of the vehicle can be expressed by the following equation (1).
(Formula 1)

here,

(Formula 2)

It is.
[0019]
When the transfer function of the yaw rate and the lateral speed with respect to the front wheel steering is obtained from the state equation, it is expressed by the following equations (3) and (4).
(Formula 3)

(Formula 4)

It becomes.

[0020]
The yaw rate transfer function is expressed by the following equation (5) from equation 3.
(Formula 5)

here,
(Formula 6)

[0021]
Similarly, the lateral velocity transfer function is expressed by the following equation (7) from the equation (4).
(Formula 7)

here,
(Formula 8)

[0022]
From the above, vehicle parameters

Is required.
[0023]
[Target Value Calculation in Target Value Calculation Unit 312]
A target yaw rate and a target lateral speed are obtained from the vehicle speed and vehicle parameters in the target value calculation unit 312 and a target value parameter described later.
[0024]
The target yaw rate is expressed by the following equation 9 from equation 5.
(Formula 9)

[0025]
The target lateral velocity is expressed by the following equation 10 from equation 7.
(Formula 10)

[0026]
Here, the parameter of the target yaw rate is expressed by the following equation 11.
(Formula 11)

However, yrate_gain_map, yrate_omegn_map, yrate_zeta_map, and yrate_zero_map are tuning parameters calculated from maps set in accordance with the vehicle speeds shown in FIGS. 5, 6, 7 and 8, respectively.
[0027]
The parameter of the target lateral speed is expressed by the following formula 12.
(Formula 12)

However, vy_gain_map, vy_omegn_map, vy_zeta_map, and vy_zero_map are tuning parameters calculated from maps set in accordance with the vehicle speeds shown in FIGS. 9, 10, 11, and 12, respectively.
[0028]
[Target Value Correction Processing in Target Value Correction Unit 313]
When the rear wheel steering function is lost and the rear wheel failure flag F _fail is set to 1, the target yaw rate is corrected to prevent the slip angle of the vehicle from increasing and the stability from being lost.
[0029]
The target yaw rate gain at the normal time (when the rear wheel failure flag Ffail = 0) is expressed by the following equation (13) from the equation (11).
(Formula 13)

Here, α determined from the target rear wheel rudder angle δ ^* and the actual rear wheel rudder angle value δ is defined as a failure yaw rate gain reduction rate (0 ≦ α ≦ 1). The target yaw rate gain after correction by α is expressed by the following equation (14).
(Formula 14)

Therefore, the target yaw rate when the rear wheel is lost is expressed by the following equation (15).
(Formula 15)

[0030]
Thus, by determining the failure yaw rate gain reduction rate α from the target rear wheel steering angle δ ^* and the actual rear wheel steering angle value δ, it is possible to determine the degree to which the rear wheel side cannot cope. That is, as shown in the failure yaw rate gain reduction rate α-rear wheel rudder angle deviation map of FIG. 16, when the difference between the target rear wheel rudder angle δ * and the actual rear wheel rudder angle value δ is large, Is set to be large (decrease in the target yaw rate is small), and when the deviation is small, α is set large (decrease in the target yaw rate is small). 2).
[0031]
(Target front wheel rudder angle and target rear wheel rudder angle calculation)
[Target rear wheel rudder angle calculation]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a control configuration of the target value generation unit 31 . When the failure determination flag value F _fail is 1, since the rear wheel steering actuator has failed, only the front wheel steering is performed and the target rear wheel steering angle calculation is not performed. On the other hand, when the failure determination flag value F _fail is 0, the target rear wheel steering angle δ ^* is calculated from the target yaw rate ψ ′ ^* (s) and the target lateral velocity V ^* y.
Formula (16)

From
Formula (17)

Therefore, the target rear wheel rudder angle δ ^* is expressed by equation (18).

It becomes.
[0032]
[Target front wheel rudder angle calculation]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the target output value generation unit 32 . When the failure determination flag value F _fail is 0, the target front wheel steering angle θ ^* is calculated from the target yaw rate ψ ′ ^* (s) and the target lateral speed V ^* y, and is expressed by the following equation (19).
Formula (19)

[0033]
On the other hand, when the failure determination flag value F _fail is 1, since only the front wheel steering is possible and the controllable target value is one, the yaw rate control is changed to the target value as the yaw rate.
At this time, when the actual rear wheel steering angle is calculated from the output value δr of the rear wheel side displacement sensor 25, it is expressed by the following equation (20).
Formula (20)

Here, Nr is the rear wheel actual steering angle ratio with respect to the displacement.
[0034]
The target front wheel rudder angle when the rear wheel steering actuator fails is expressed by the following equation (21) from the state equation at the time of yaw rate control.
Formula (21)

[0035]
(Rear wheel steering device failure judgment)
Next, the rear wheel steering device failure determination unit 33 will be described. If deviation delta _f of the actual steering angle of the target rear wheel steering angle and the rear wheel steering actuator exceeds a threshold value S _f over a certain time T _f, it is determined that the rear wheel steering actuator failure, malfunction determination flag F _fail To decide.
The deviation Δf is expressed by the following equation (22) (22)

[0036]
Here, the counter C _f that counts the time when the deviation Δ _f exceeds the threshold value S _f is expressed by the following equations (23) and (24), where ΔT is the calculation period of the steering controller 30.
Formula (23)

Formula (24)

[0037]
At this time, the failure determination flag is
When C _f ≧ T _f , it is determined that the rear wheel steering actuator has failed, and the following equation (25) is obtained.

When C _f <T _f , it is determined as normal and the following equation (26) is obtained.

[0038]
FIG. 13 is a flowchart showing the control contents in the steering control controller.
In step S1, the target yaw rate ψ ′ ^* and the target lateral velocity Vy ^* are calculated.
In step S2, a target rear wheel steering angle δ ^* is calculated from ψ ′ ^* and Vy ^* .
In step S3, it is determined whether or not the rear wheel failure flag F _fail is 1. When it is 1, the process proceeds to step S6, and when it is 0, the process proceeds to step S4.
In step S4, the target front wheel steering angle θ ^* is calculated from ψ ′ ^* , Vy ^* , δ ^* .
In step S5, front and rear wheel steering control is executed so that δ ^* and θ ^* .
In step S6, the actual rear wheel steering angle δ is read.
In step S7, α is calculated based on the target rear wheel steering angle δ ^* calculated in step S2 and the actual rear wheel steering angle δ read in step S6.
In step S8, the corrected target yaw rate ψ ′ ^* ′ is calculated using α.
In step S9, the target front wheel steering angle θ ^* is calculated from ψ ′ ^* ′, Vy ^* , δ.
In step S10, steering control is executed only on the front wheel side.
[0039]
As described above, when it is determined that the rear wheel steering actuator 38 has failed, the yaw rate gain reduction rate at the time of failure is based on the target rear wheel steering angle δ * and the actual rear wheel steering angle δ at the time of failure. The stability of the vehicle behavior can be improved by calculating α, reducing the yaw rate gain using α, and reducing the target yaw rate.
[0040]
FIG. 14 is a diagram showing a simulation result based on the prior art, and FIG. 15 is a diagram showing a simulation result based on the above configuration.
This is a driving condition assuming a lane change of ± 80 ° at a vehicle speed of 120km / h and 0.5Hz. The driver steering angle calculation uses a forward gazing driver model in which the driver steers the vehicle so as to follow the target locus by feeding back lateral displacement and yaw rate, which is widely known as a driver model.
[0041]
In this simulation, FIGS. 14A and 15A show the driver steering angle and the front wheel control steering angle. FIGS. 14B and 15B show the actual rear wheel steering angle and the target rear wheel steering angle. 14C and 15C show the relationship between the target yaw rate and the generated yaw rate. FIGS. 14D and 15D show the generated slip angle and the target slip angle.
[0042]
As shown in FIGS. 14 (b) and 15 (b), the case where the rear wheel steering actuator 38 has failed at time t1 and is fixed at the rear wheel steering angle δ will be compared.
In the prior art shown in FIG. 14, when the rear wheel steering angle is fixed at δ, the generated slip angle with respect to the target slip angle is greatly separated, and the stability of the vehicle is impaired.
[0043]
On the other hand, in the present invention, when the rear wheel steering actuator 38 fails, the target yaw rate is decreased based on the target rear wheel steering angle and the actual rear wheel steering angle, and the actual rear wheel steering is controlled from the front and rear wheel steering control. By switching to front wheel steering control in consideration of the angle, the generated slip angle with respect to the target slip angle can be followed, and the stability of the vehicle can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration in a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a steering control controller in the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a target value generation unit in the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a target output value generation unit in the first embodiment.
FIG. 5 is a map showing yaw rate parameters in the first embodiment.
FIG. 6 is a map showing yaw rate parameters in the first embodiment.
FIG. 7 is a map showing yaw rate parameters in the first embodiment.
FIG. 8 is a map showing yaw rate parameters in the first embodiment.
FIG. 9 is a map showing a yaw rate parameter in the first embodiment.
FIG. 10 is a map showing yaw rate parameters in the first embodiment.
FIG. 11 is a map showing yaw rate parameters in the first embodiment.
FIG. 12 is a map showing yaw rate parameters in the first embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing the control contents of the steering controller in the first embodiment.
FIG. 14 is a time chart showing simulation results in the prior art.
FIG. 15 is a time chart showing simulation results in the present invention.
FIG. 16 is a map showing the relationship between failure yaw rate gain reduction rate α−rear wheel steering angle deviation in the first embodiment;
[Explanation of symbols]
1L, 1R Front wheel 2

Handle

3L, 3R Front wheel steering mechanism 4 Steering unit 5 Car body 6 Elastic body 7 Front wheel side

hydraulic cylinder

8L,

8R Rear wheel

9L, 9R Rear wheel steering mechanism 10 Rear wheel side hydraulic cylinder 11 Hydraulic power source unit 12 Front wheel side Fail safe valve 13 Front wheel side servo valve 14 Rear wheel side fail safe valve 15 Rear wheel side servo valve 16

Engine

18, 19 Servo amplifier 20 Vehicle speed sensor 21 Steering angle sensor 23 Engine speed sensor 24 Front wheel side displacement sensor 25 Rear wheel side displacement Sensor 26 Neutral switch 27 Clutch switch 28 Stop lamp switch 30 Steering control controller 31 Target value generation unit 32 Target output value generation unit 33 Rear wheel steering device failure determination unit 34 Front wheel steering controller 35 Rear wheel steering controller 37 Front wheel steering actuator 38 Wheel steering actuator 311 vehicle model calculation unit 312 the target value calculation unit 313 the target value correcting section 321 target rear-wheel steering angle calculation section 322 target front wheel steering angle calculating section

Claims

A steering angle detector for detecting the steering angle of the steering wheel;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Front wheel auxiliary rudder angle giving means for giving an auxiliary rudder angle to the front wheels;
Rear wheel auxiliary rudder angle giving means for giving an auxiliary rudder angle to the rear wheel;
Based on the detected steering angle and vehicle speed, the target yaw rate and the target lateral speed are calculated from the vehicle model, and the target front wheel steering angle and the target rear wheel steering angle are calculated so as to obtain the calculated target yaw rate and target lateral speed. Front and rear wheel auxiliary rudder angle control means for outputting a command signal to the front wheel auxiliary rudder angle giving means and the rear wheel auxiliary rudder angle giving means;
In a vehicle steering angle control device comprising:
The front and rear wheel auxiliary rudder angle control means includes a failure determination unit that detects whether or not the rear wheel auxiliary rudder angle giving unit has failed, and a target value correction unit that corrects the absolute value of the target yaw rate in a decreasing direction. Have
When the rear wheel auxiliary rudder angle giving means has not failed, a command signal is outputted to the front wheel auxiliary rudder angle giving means and the rear wheel auxiliary rudder angle giving means so that the calculated target front and rear wheel rudder angle is obtained. ,
When it is determined that the rear wheel auxiliary rudder angle providing means has failed, the target yaw rate is corrected by the target value correcting unit so that the corrected target yaw rate is obtained. A vehicle steering angle characterized by calculating a target front wheel steering angle based on a rear wheel steering angle at the time of falling and outputting a command signal to the front wheel auxiliary steering angle applying means so as to be the calculated target front wheel steering angle Control device.

The steering angle control device for a vehicle according to claim 1,
The target value correcting unit determines a reduction rate based on a deviation between a rear wheel steering angle when the rear wheel auxiliary rudder angle providing unit fails and a calculated target rear wheel rudder angle. Rudder angle control device.