JP4172277B2 - 車両用舵角制御装置 - Google Patents
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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と、車両各輪のブレーキ液圧を制御することで、車両の挙動制御を行うブレーキ装置を備えた車両用舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、前後輪共に補助操舵を行うと共に、ブレーキ制御を併用して車両の挙動を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。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と共に、補助操舵量が所定値以上の領域でのみ、左右制動力差制御（ブレーキ制御）を行うよう構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１８５８０１号公報（第７頁段落番号（００４１））
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の車両用舵角制御装置にあっては、制動時に後輪側の輪荷重が非制動時に比べて低下し、これに伴い後輪操舵の効果が僅かながらも低下する可能性があり、好ましい車両挙動を得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、前輪補助舵角付与手段、後輪補助舵角付与手段及びブレーキ装置を備えた車両用舵角制御装置において、制動時でも車両の挙動を安定方向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。
【０００６】
【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、運転者のブレーキペダル操作により油圧を発生するマスタシリンダ及び任意の油圧を発生可能なオイルポンプを油圧源とし、車両各輪のホイルシリンダのブレーキ圧力を任意に制御可能なブレーキ手段と、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前輪補助舵角，後輪補助舵角及び各輪のブレーキ液圧を算出し、前記前輪補助舵角付与手段，後輪補助舵角付与手段及びブレーキ手段に指令信号を出力する舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、マスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧検出手段を設け、前記舵角制御手段に、検出されたマスタシリンダ圧に応じて設定され、該マスタシリンダ圧が大きいときほど後輪補助舵角を小さくする、又は前記マスタシリンダ圧が所定値以上のときに後輪補助舵角を小さくする後輪補助舵角補正部と、補正された後輪補助舵角に基づいて、ブレーキ液圧を算出するブレーキ液圧算出部とを設けたことで、上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の作用】
本願発明にあっては、制動時のように後輪荷重が低下する場合であっても、優先的にブレーキ手段により車両挙動制御を実行することで、後輪補助舵角付与手段の挙動制御性能によらず、安定した車両挙動を得ることができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
（第１実施例）
本発明の車両用操舵制御装置は、前後輪に補助舵角を与える前後輪補助舵角制御装置と、４輪のブレーキ力を制御することで車両挙動を制御するブレーキ制御装置が備えられている。まず、ブレーキ制御装置について説明する。
【００１０】
図１はブレーキ制御装置の全体図、図２はブレーキ油圧制御アクチュエータの油圧回路図である。まず、その構造について説明する。４輪のそれぞれに制動力を発生させるホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒは、２系統のブレーキ配管（Ｐ系統及びＳ系統）を介してマスタシリンダ４４に接続されている。そして、Ｐ系統及びＳ系統の途中には、ブレーキアクチュエータ３９が設けられている。
【００１１】
前記ブレーキアクチュエータ３９は、図２の油圧回路図に示すように、各ホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒの液圧を増圧・保持・減圧可能な液圧制御バルブ（INバルブ４７，４９，５３，５５及びOUTバルブ４８，５０，５４，５６）と、マスタシリンダ４４とは別途設けられ、モータ６１により駆動する制御用油圧源（Ｐ系統ポンプ５７，Ｓ系統ポンプ５８）の接続を切り換える油圧供給源切り換えバルブ（Ｐ系統カットバルブ４５，Ｐ系統吸入バルブ４６，Ｓ系統カットバルブ５２，Ｓ系統吸入バルブ５１）と、リザーバ５９，６０を備えている。
【００１２】
運転者がブレーキペダル４３を操作してマスタシリンダ４４に油圧が発生すると、このマスタシリンダ圧をホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒに供給する通常ブレーキ状態と、運転者がブレーキ操作を行っていない時、もしくは運転者のブレーキ操作以上に液圧が必要な時に、制御用油圧源５７，５８の液圧をホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒに向けて供給すると共に、各液圧制御バルブによりホイルシリンダ圧を最適制御する制御ブレーキ状態とに切り換え可能に構成されている。
【００１３】
ここで、Ｐ系統についてホイルシリンダ４１Ｒの圧力を制御したい場合について説明する。Ｐ系統ポンプ５７による増圧時は、Ｐ系統吸入バルブ４６を開き、Ｐ系統ポンプ５７にブレーキ液を供給する。そして、Ｐ系統カットバルブ４５及び他輪のINバルブ４９を閉じ、ブレーキ液の他系統への回り込みを抑止することで行われる。この状態での減圧時は、Ｐ系統吸入バルブ４６を閉じ、Ｐ系統カットバルブ４５を開放することによりホイルシリンダ液がマスタシリンダ側に流出することで行われる。マスタシリンダ４４による増圧では、Ｐ系統カットバルブ４５を開放し、Ｐ系統吸入バルブ４６を遮断し、INバルブ４７，４９を開放し、マスタシリンダ液量をホイルシリンダ側に流入することで行われる。減圧時は、INバルブ４７，４９を遮断し、OUTバルブ４８，５０を開放し、ホイルシリンダ液をリザーバ５９側に流出することで行われる。
【００１４】
図３は第１実施例における前後輪補助操舵制御装置の基本構成を示す全体システム図である。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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，マスタシリンダ圧センサ２６，ホイルシリンダ圧センサ２７からの検出信号が入力される。これらの入力信号に基づいて、前輪補助舵角、後輪補助舵角及びブレーキ液圧を演算し、各アクチュエータに対して指令信号を出力する。以下、操舵制御コントローラ３０の構成について説明する。
【００１９】
図４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、前輪操舵コントローラ３４、後輪操舵コントローラ３５及びブレーキコントローラ３６から構成されている。
【００２０】
目標値生成部３１は、図５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、操舵角度θ、車体速Ｖ及び車両パラメータから、車両の目標ヨーレイトψ'*と目標横速度V*yを決定する。
【００２１】
目標出力値生成部３２は、図６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と、目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算部３２２から構成されている。また、演算された目標ヨーレイトψ'*と目標横速度V*yとマスタシリンダ圧センサ２６値を入力信号とする。
目標後輪舵角演算部３２１は、車両の目標ヨーレイトψ'*，目標横速度V*yから目標後輪舵角δ*を決定する。
目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算部３２２は、車両の目標ヨーレイトψ'*と目標横速度V*yと制限された目標後輪舵角δ* limから目標前輪舵角θ*と目標ブレーキ液圧P* br（４輪分）を決定する。
【００２２】
前輪操舵コントローラ３４は、前輪側変位センサ２４から検出された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。
【００２３】
後輪操舵コントローラ３５は、後輪側変位センサ２５から検出された後輪の実舵角が目標後輪舵角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。
【００２４】
ブレーキコントローラ３６は、マスタシリンダ圧センサ２６及びホイルシリンダ圧センサ２７から検出されたマスタシリンダ圧及び各輪のホイルシリンダ圧を各輪の目標ブレーキ液圧P* brと一致するようにブレーキアクチュエータ３９を制御する。
【００２５】
〔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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）
【００２８】
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）
【００２９】
以上から、車両パラメータ
が求められる。
【００３０】
〔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。
【００３１】
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）
【００３２】
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）
【００３３】
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７，図８，図９及び図１０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。
【００３４】
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１１，図１２，図１３及び図１４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。
【００３５】
〔目標出力値生成部３２における目標操舵角演算〕
（目標後輪舵角演算部３２１における目標後輪舵角演算）
目標ヨーレイト，目標横速度から目標後輪舵角δ*を算出する。ここで、式１の２輪モデルから、下記式１３を得る。
（式１３）
このモデルから下記式１４を得る。
（式１４）
よって、目標後輪舵角δ*は、下記式１５により表される。
（式１５）
【００３６】
この算出された目標後輪舵角δ*に、後輪操舵制御とブレーキ制御の配分を決める係数ｋを乗じた値（下式１６）を最終的な目標後輪舵角δc*とする。
（式１６）
尚、係数ｋの決定に際しては、図１５又は図１６に示すマスタシリンダ圧−後輪操舵制御比率マップから係数ｋの値を決定する。例えば図１５に示すように、マスタシリンダ圧が所定の閾値以上となったときに、目標後輪舵角のゲインを設定しても良い。また、図１６に示すように、マスタシリンダ圧の値に応じて目標後輪舵角のゲインを徐々に変化させる構成としてもよい。本実施例では、図１６に対応する構成として、下記式１７に示すように、ゲインを徐々に変化させることとする。
（式１７）
【００３７】
ただし、一般に後輪舵角には操舵角度に制限があるため、補正後目標後輪舵角を下記式により上限付きの値として下記式１８から得られる値とする。
（式１８）
ここで、δ* maxは、後輪最大操舵角とする。また、sign(a)とは、ａの符号のみを出力するもので、a＝10であれば、＋１を出力し、a＝-10であれば−１を出力する関数である。
【００３８】
（目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算部３２２における目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算）
目標ヨーレイト、目標横速度から式１４に基づき目標前輪舵角θ * を算出すると共に、目標ヨーレイト、目標横速度、制限された目標後輪舵角δ c* から各輪の目標ブレーキ液圧P*br を算出する。左右ブレーキ液圧差により発生させるヨー角加速度をψ"brと置くと車両の運動方程式は、下記式１９により表される。
（式１９）
ψ''*＝ψ"lim*＋Δψ''* ………………(19)
【００３９】
よって、制限された目標後輪舵角δ* limが既知の場合に、目標ヨーレイトψ''*、目標横速度Vy*を実現するための、目標前輪舵角θ*、左右ブレーキ液圧差により発生させるヨー角加速度ψ''* brは、下記式２０及び式２１により表される。
（式２０）
（式２１）
【００４０】
次に、前後輪の目標ブレーキ液圧差P* brf、P* brrは、左右ブレーキ液圧差により発生させるヨー角加速度ψ''* brから、下記式２２及び式２３により表される。
（式２２）
（式２３）
【００４１】
各輪の目標ブレーキ液圧P*brは、各輪の液圧を基に、目標ブレーキ液圧差P* brf,P* brrとなるように下記式２４より算出する。
（式２４）
【００４２】
図１７は目標出力生成部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V*yを読み込む。
ステップＳ２では、目標後輪舵角δ*を演算する。
ステップＳ３では、マスタシリンダ圧からブレーキ制御比率を演算する。
ステップＳ４では、最終的な目標後輪舵角δc*を演算する。
ステップＳ５では、リミッタ処理を施す。
ステップＳ６では、目標前輪舵角θ*及び目標ブレーキ液圧P* brを演算する。ステップＳ７では、操舵制御を実行する。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、後輪操舵機能と４輪ブレーキ制御機能の制御分担をマスタシリンダ圧が高いときは後輪操舵比率を低減し、ブレーキ制御機能の分担を増大させるように配分することで、制動操作時に後輪加重が低下した場合であっても、タイヤのグリップが飽和するのを防止し、安全上好ましい車両挙動制御を達成することができる。
【００４４】
図１８は後輪操舵制御配分率100％のときのシミュレーション結果を表す図、図１９は上記本発明の構成に基づいた後輪操舵制御配分率50％のときのシミュレーション結果を表す図である。
【００４５】
図１８に示すように、車速120km/h、操舵角を図１８（ａ）に示す±60deg、0.5Hzで与えた場合、図１８（ａ）に示す制御操舵角となり、目標及び発生ヨーレイトは図１８（ｂ）となり、目標及び発生スリップ角は図１８（ｃ）に示すようになる。このとき、図１７（ｄ），（ｅ）の矢印Ｃに示すようにブレーキ制御を行わず、前後輪補助舵角付与のみで対応した場合、図１７（ｃ）の矢印Ａに示すように、目標スリップ角に対して発生スリップ角がオーバーシュートしすぎており、目標に対して増大してしまっていることがわかる。
【００４６】
これに対し、図１９（ａ）に示すように、走行条件及び操舵条件を同様に行った場合に、後輪操舵制御配分率を50％として、図１８（ｄ），（ｅ）の矢印Ｃに示すようにブレーキ制御を行うこととなる。これにより、図１８（ｃ）に示すように目標スリップ角に対して発生スリップ角が増大することなく追従していることがわかる。すなわち、制動操作時に後輪操舵制御分配率を100％にした場合は、発生スリップ角が増大し、安全上好ましくなかったが、マスタシリンダ圧に応じて後輪操舵制御配分率を小さくし、その分をブレーキ制御により補償することで、制動操作時に車両のスリップ角が目標値に追従することが可能となり、安全上好ましい車両挙動を達成できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例におけるブレーキ装置の基本構成を表す概略図である。
【図２】第１実施例におけるブレーキ装置の油圧回路を表す回路図である。
【図３】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図４】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５】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６】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実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１４】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１５】第１実施例における後輪操舵角演算部の構成及びマスタシリンダ圧に対する後輪操舵制御比率を表すマップである。
【図１６】第１実施例における後輪操舵角演算部の構成及びマスタシリンダ圧に対する後輪操舵制御比率を表すマップである。
【図１７】第１実施例における、操舵制御の制御内容を表すフローチャートである。
【図１８】後輪操舵制御比率100％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１９】後輪操舵制御比率50％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。
【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
１１ａ 油圧ポンプ
１１ｂ アンロードバルブ
１１ｃ 圧力スイッチ
１１ｄ アキュムレータ
１１ｅ リザーバ
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 マスタシリンダ圧センサ
２７ ホイルシリンダ圧センサ
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
３４ 前輪操舵コントローラ
３５ 後輪操舵コントローラ
３６ ブレーキコントローラ
３７ 前輪操舵アクチュエータ
３８ 後輪操舵アクチュエータ
３９ ブレーキアクチュエータ
４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒ ホイルシリンダ
４３ ブレーキペダル
４４ マスタシリンダ
４５ Ｐ系統カットバルブ
４６ Ｓ系統吸入バルブ
５１ Ｐ系統吸入バルブ
５２ Ｓ系統カットバルブ
５７，５８ 制御用油圧源
５９，６０ リザーバ
６１ モータ
３１１ 車両モデル演算部
３１２ 目標値演算部
３２１ 目標後輪舵角演算部
３２２ 目標前輪舵角演算部
３２３ 目標ブレーキ液圧演算部
【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と、車両各輪のブレーキ液圧を制御することで、車両の挙動制御を行うブレーキ装置を備えた車両用舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、前後輪共に補助操舵を行うと共に、ブレーキ制御を併用して車両の挙動を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。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と共に、補助操舵量が所定値以上の領域でのみ、左右制動力差制御（ブレーキ制御）を行うよう構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１８５８０１号公報（第７頁段落番号（００４１））
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の車両用舵角制御装置にあっては、制動時に後輪側の輪荷重が非制動時に比べて低下し、これに伴い後輪操舵の効果が僅かながらも低下する可能性があり、好ましい車両挙動を得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、前輪補助舵角付与手段、後輪補助舵角付与手段及びブレーキ装置を備えた車両用舵角制御装置において、制動時でも車両の挙動を安定方向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。
【０００６】
【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、運転者のブレーキペダル操作により油圧を発生するマスタシリンダ及び任意の油圧を発生可能なオイルポンプを油圧源とし、車両各輪のホイルシリンダのブレーキ圧力を任意に制御可能なブレーキ手段と、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前輪補助舵角，後輪補助舵角及び各輪のブレーキ液圧を算出し、前記前輪補助舵角付与手段，後輪補助舵角付与手段及びブレーキ手段に指令信号を出力する舵角制御手段と、を備えた車両用舵角制御装置において、マスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧検出手段を設け、前記舵角制御手段に、検出されたマスタシリンダ圧に応じて設定され、該マスタシリンダ圧が大きいときほど後輪補助舵角を小さくする、又は前記マスタシリンダ圧が所定値以上のときに後輪補助舵角を小さくする後輪補助舵角補正部と、補正された後輪補助舵角に基づいて、ブレーキ液圧を算出するブレーキ液圧算出部とを設けたことで、上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の作用】
本願発明にあっては、制動時のように後輪荷重が低下する場合であっても、優先的にブレーキ手段により車両挙動制御を実行することで、後輪補助舵角付与手段の挙動制御性能によらず、安定した車両挙動を得ることができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
（第１実施例）
本発明の車両用操舵制御装置は、前後輪に補助舵角を与える前後輪補助舵角制御装置と、４輪のブレーキ力を制御することで車両挙動を制御するブレーキ制御装置が備えられている。まず、ブレーキ制御装置について説明する。
【００１０】
図１はブレーキ制御装置の全体図、図２はブレーキ油圧制御アクチュエータの油圧回路図である。まず、その構造について説明する。４輪のそれぞれに制動力を発生させるホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒは、２系統のブレーキ配管（Ｐ系統及びＳ系統）を介してマスタシリンダ４４に接続されている。そして、Ｐ系統及びＳ系統の途中には、ブレーキアクチュエータ３９が設けられている。
【００１１】
前記ブレーキアクチュエータ３９は、図２の油圧回路図に示すように、各ホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒの液圧を増圧・保持・減圧可能な液圧制御バルブ（INバルブ４７，４９，５３，５５及びOUTバルブ４８，５０，５４，５６）と、マスタシリンダ４４とは別途設けられ、モータ６１により駆動する制御用油圧源（Ｐ系統ポンプ５７，Ｓ系統ポンプ５８）の接続を切り換える油圧供給源切り換えバルブ（Ｐ系統カットバルブ４５，Ｐ系統吸入バルブ４６，Ｓ系統カットバルブ５２，Ｓ系統吸入バルブ５１）と、リザーバ５９，６０を備えている。
【００１２】
運転者がブレーキペダル４３を操作してマスタシリンダ４４に油圧が発生すると、このマスタシリンダ圧をホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒに供給する通常ブレーキ状態と、運転者がブレーキ操作を行っていない時、もしくは運転者のブレーキ操作以上に液圧が必要な時に、制御用油圧源５７，５８の液圧をホイルシリンダ４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒに向けて供給すると共に、各液圧制御バルブによりホイルシリンダ圧を最適制御する制御ブレーキ状態とに切り換え可能に構成されている。
【００１３】
ここで、Ｐ系統についてホイルシリンダ４１Ｒの圧力を制御したい場合について説明する。Ｐ系統ポンプ５７による増圧時は、Ｐ系統吸入バルブ４６を開き、Ｐ系統ポンプ５７にブレーキ液を供給する。そして、Ｐ系統カットバルブ４５及び他輪のINバルブ４９を閉じ、ブレーキ液の他系統への回り込みを抑止することで行われる。この状態での減圧時は、Ｐ系統吸入バルブ４６を閉じ、Ｐ系統カットバルブ４５を開放することによりホイルシリンダ液がマスタシリンダ側に流出することで行われる。マスタシリンダ４４による増圧では、Ｐ系統カットバルブ４５を開放し、Ｐ系統吸入バルブ４６を遮断し、INバルブ４７，４９を開放し、マスタシリンダ液量をホイルシリンダ側に流入することで行われる。減圧時は、INバルブ４７，４９を遮断し、OUTバルブ４８，５０を開放し、ホイルシリンダ液をリザーバ５９側に流出することで行われる。
【００１４】
図３は第１実施例における前後輪補助操舵制御装置の基本構成を示す全体システム図である。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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，マスタシリンダ圧センサ２６，ホイルシリンダ圧センサ２７からの検出信号が入力される。これらの入力信号に基づいて、前輪補助舵角、後輪補助舵角及びブレーキ液圧を演算し、各アクチュエータに対して指令信号を出力する。以下、操舵制御コントローラ３０の構成について説明する。
【００１９】
図４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、前輪操舵コントローラ３４、後輪操舵コントローラ３５及びブレーキコントローラ３６から構成されている。
【００２０】
目標値生成部３１は、図５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、操舵角度θ、車体速Ｖ及び車両パラメータから、車両の目標ヨーレイトψ'*と目標横速度V*yを決定する。
【００２１】
目標出力値生成部３２は、図６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と、目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算部３２２から構成されている。また、演算された目標ヨーレイトψ'*と目標横速度V*yとマスタシリンダ圧センサ２６値を入力信号とする。
目標後輪舵角演算部３２１は、車両の目標ヨーレイトψ'*，目標横速度V*yから目標後輪舵角δ*を決定する。
目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算部３２２は、車両の目標ヨーレイトψ'*と目標横速度V*yと制限された目標後輪舵角δ* limから目標前輪舵角θ*と目標ブレーキ液圧P* br（４輪分）を決定する。
【００２２】
前輪操舵コントローラ３４は、前輪側変位センサ２４から検出された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。
【００２３】
後輪操舵コントローラ３５は、後輪側変位センサ２５から検出された後輪の実舵角が目標後輪舵角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。
【００２４】
ブレーキコントローラ３６は、マスタシリンダ圧センサ２６及びホイルシリンダ圧センサ２７から検出されたマスタシリンダ圧及び各輪のホイルシリンダ圧を各輪の目標ブレーキ液圧P* brと一致するようにブレーキアクチュエータ３９を制御する。
【００２５】
〔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）
【００２６】
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）
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）
（式６）
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）
（式８）
以上から、車両パラメータ
【００３０】
〔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。
【００３１】
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）
目標横速度は、式７から下記式１０により表される。
（式１０）
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）
【００３４】
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）
【００３５】
〔目標出力値生成部３２における目標操舵角演算〕
（目標後輪舵角演算部３２１における目標後輪舵角演算）
目標ヨーレイト，目標横速度から目標後輪舵角δ*を算出する。ここで、式１の２輪モデルから、下記式１３を得る。
（式１３）
（式１４）
（式１５）
この算出された目標後輪舵角δ*に、後輪操舵制御とブレーキ制御の配分を決める係数ｋを乗じた値（下式１６）を最終的な目標後輪舵角δc*とする。
（式１６）
（式１７）
ただし、一般に後輪舵角には操舵角度に制限があるため、補正後目標後輪舵角を下記式により上限付きの値として下記式１８から得られる値とする。
（式１８）
【００３８】
（目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算部３２２における目標前輪舵角及び目標ブレーキ液圧演算）
目標ヨーレイト、目標横速度から式１４に基づき目標前輪舵角θ * を算出すると共に、目標ヨーレイト、目標横速度、制限された目標後輪舵角δ c* から各輪の目標ブレーキ液圧P*br を算出する。左右ブレーキ液圧差により発生させるヨー角加速度をψ"brと置くと車両の運動方程式は、下記式１９により表される。
（式１９）
ψ''*＝ψ"lim*＋Δψ''* ………………(19)
【００３９】
よって、制限された目標後輪舵角δ* limが既知の場合に、目標ヨーレイトψ''*、目標横速度Vy*を実現するための、目標前輪舵角θ*、左右ブレーキ液圧差により発生させるヨー角加速度ψ''* brは、下記式２０及び式２１により表される。
（式２０）
次に、前後輪の目標ブレーキ液圧差P* brf、P* brrは、左右ブレーキ液圧差により発生させるヨー角加速度ψ''* brから、下記式２２及び式２３により表される。
（式２２）
各輪の目標ブレーキ液圧P*brは、各輪の液圧を基に、目標ブレーキ液圧差P* brf,P* brrとなるように下記式２４より算出する。
（式２４）
図１７は目標出力生成部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V*yを読み込む。
ステップＳ２では、目標後輪舵角δ*を演算する。
ステップＳ３では、マスタシリンダ圧からブレーキ制御比率を演算する。
ステップＳ４では、最終的な目標後輪舵角δc*を演算する。
ステップＳ５では、リミッタ処理を施す。
ステップＳ６では、目標前輪舵角θ*及び目標ブレーキ液圧P* brを演算する。ステップＳ７では、操舵制御を実行する。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、後輪操舵機能と４輪ブレーキ制御機能の制御分担をマスタシリンダ圧が高いときは後輪操舵比率を低減し、ブレーキ制御機能の分担を増大させるように配分することで、制動操作時に後輪加重が低下した場合であっても、タイヤのグリップが飽和するのを防止し、安全上好ましい車両挙動制御を達成することができる。
【００４４】
図１８は後輪操舵制御配分率100％のときのシミュレーション結果を表す図、図１９は上記本発明の構成に基づいた後輪操舵制御配分率50％のときのシミュレーション結果を表す図である。
【００４５】
図１８に示すように、車速120km/h、操舵角を図１８（ａ）に示す±60deg、0.5Hzで与えた場合、図１８（ａ）に示す制御操舵角となり、目標及び発生ヨーレイトは図１８（ｂ）となり、目標及び発生スリップ角は図１８（ｃ）に示すようになる。このとき、図１７（ｄ），（ｅ）の矢印Ｃに示すようにブレーキ制御を行わず、前後輪補助舵角付与のみで対応した場合、図１７（ｃ）の矢印Ａに示すように、目標スリップ角に対して発生スリップ角がオーバーシュートしすぎており、目標に対して増大してしまっていることがわかる。
【００４６】
これに対し、図１９（ａ）に示すように、走行条件及び操舵条件を同様に行った場合に、後輪操舵制御配分率を50％として、図１８（ｄ），（ｅ）の矢印Ｃに示すようにブレーキ制御を行うこととなる。これにより、図１８（ｃ）に示すように目標スリップ角に対して発生スリップ角が増大することなく追従していることがわかる。すなわち、制動操作時に後輪操舵制御分配率を100％にした場合は、発生スリップ角が増大し、安全上好ましくなかったが、マスタシリンダ圧に応じて後輪操舵制御配分率を小さくし、その分をブレーキ制御により補償することで、制動操作時に車両のスリップ角が目標値に追従することが可能となり、安全上好ましい車両挙動を達成できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例におけるブレーキ装置の基本構成を表す概略図である。
【図２】第１実施例におけるブレーキ装置の油圧回路を表す回路図である。
【図３】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図４】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５】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６】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実施例におけるヨーレイトパラメータを表すマップである。
【図１４】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１５】第１実施例における後輪操舵角演算部の構成及びマスタシリンダ圧に対する後輪操舵制御比率を表すマップである。
【図１６】第１実施例における後輪操舵角演算部の構成及びマスタシリンダ圧に対する後輪操舵制御比率を表すマップである。
【図１７】第１実施例における、操舵制御の制御内容を表すフローチャートである。
【図１８】後輪操舵制御比率100％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１９】後輪操舵制御比率50％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。
【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
１１ａ 油圧ポンプ
１１ｂ アンロードバルブ
１１ｃ 圧力スイッチ
１１ｄ アキュムレータ
１１ｅ リザーバ
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 マスタシリンダ圧センサ
２７ ホイルシリンダ圧センサ
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
３４ 前輪操舵コントローラ
３５ 後輪操舵コントローラ
３６ ブレーキコントローラ
３７ 前輪操舵アクチュエータ
３８ 後輪操舵アクチュエータ
３９ ブレーキアクチュエータ
４１Ｌ，４１Ｒ，４２Ｌ，４２Ｒ ホイルシリンダ
４３ ブレーキペダル
４４ マスタシリンダ
４５ Ｐ系統カットバルブ
４６ Ｓ系統吸入バルブ
５１ Ｐ系統吸入バルブ
５２ Ｓ系統カットバルブ
５７，５８ 制御用油圧源
５９，６０ リザーバ
６１ モータ
３１１ 車両モデル演算部
３１２ 目標値演算部
３２１ 目標後輪舵角演算部
３２２ 目標前輪舵角演算部
３２３ 目標ブレーキ液圧演算部
Claims (1)
- 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、
運転者のブレーキペダル操作により油圧を発生するマスタシリンダ及び任意の油圧を発生可能なオイルポンプを油圧源とし、車両各輪のホイルシリンダのブレーキ圧力を任意に制御可能なブレーキ手段と、
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前輪補助舵角と後輪補助舵角及び各輪のブレーキ液圧を算出し、前記前輪補助舵角付与手段，後輪補助舵角付与手段及びブレーキ手段に指令信号を出力する舵角制御手段と、
を備えた車両用舵角制御装置において、
マスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧検出手段を設け、
前記舵角制御手段に、検出されたマスタシリンダ圧に応じて設定され、該マスタシリンダ圧が大きいときほど後輪補助舵角を小さくする、又は前記マスタシリンダ圧が所定値以上のときに後輪補助舵角を小さくする後輪補助舵角補正部と、補正された後輪補助舵角に基づいて、ブレーキ液圧を算出するブレーキ液圧算出部とを設けたことを特徴とする車両用舵角制御装置。
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