JP4744327B2 - Vehicle attitude control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の走行姿勢を制御する車両姿勢制御装置に係り、スラローム走行時や車線変更時等における車体の姿勢変化を円滑に行わせる技術に関する。 The present invention relates to a vehicle attitude control device that controls the running attitude of a vehicle, and relates to a technique for smoothly changing the attitude of a vehicle body during slalom running or when changing lanes.
近年、自動車用のサスペンションとして、スカイフック理論に基づくアクティブサスペンションシステムの開発が進められている。アクティブサスペンションシステムでは、路面状況や車両の運動状態等に応じ、アクチュエータを用いて各車輪における車体−路面間の距離(以下、地上高と記す)をリアルタイムに制御するため、車体の姿勢変化が抑制されて良好な乗り心地が得られる。例えば、車両の旋回走行時には横方向運動に伴う慣性力(横加速度)によって車体が左右にロールするが、アクティブサスペンションシステムを備えた自動車(以下、アクティブサス車と記す)では、横加速度に応じて、旋回外側のアクチュエータを伸び側(車輪が車体に対して下降してゆく側)に駆動する一方、旋回内側のアクチュエータを縮み側(車輪が車体に対して上昇してゆく側)に駆動することによってロールの抑制を行っている(特許文献1参照)。 In recent years, active suspension systems based on skyhook theory have been developed as suspensions for automobiles. In the active suspension system, the distance between the vehicle body and the road surface (hereinafter referred to as ground clearance) on each wheel is controlled in real time using an actuator in accordance with the road surface condition and the vehicle motion state, etc. A good ride is obtained. For example, when the vehicle turns, the vehicle body rolls to the left and right due to the inertial force (lateral acceleration) that accompanies the lateral movement, but in an automobile equipped with an active suspension system (hereinafter referred to as an active suspension car), Drive the actuator on the outside of the turn to the extension side (the side where the wheel descends relative to the vehicle body), while driving the actuator on the inside of the turn to the contraction side (the side where the wheel rises relative to the vehicle body) Thus, the roll is suppressed (see Patent Document 1).
アクティブサス車には、操舵時の違和感を緩和するため、後車輪側に対してのみアクティブ制御を行い、前車輪側に対しては減衰力を増減させるパッシブ制御(セミアクティブ制御)を行うものが存在し、この場合には旋回走行時に車体が旋回外側にロールすることが避けられない。また、近年のアクティブサス車では、運転者が受ける違和感の緩和やアクチュエータの小型化・小出力化を図るべく、旋回走行時に車体を旋回外側に少量ロールさせる設定としたものが多い。
上述したアクティブサス車では、旋回走行時に車体が旋回外側にロールする設定となっていることに起因して、車体の姿勢変化が円滑に行われないことがあった。スラローム走行や車線変更時には、旋回方向が右旋回と左旋回との間で連続的に変化し、ロール方向も右と左との間で反転することになる。例えば、右旋回時においては、左側(旋回外側)のアクチュエータが伸び側に駆動される一方、右側(旋回内側)のアクチュエータが縮み側に駆動され、右旋回から左旋回に移行した瞬間から、左側(旋回内側)のアクチュエータが縮み側に駆動される一方、右側(旋回外側)のアクチュエータが伸び側に駆動される。ところが、車体が旋回外側にロールするようにアクチュエータの駆動力が設定されていた場合、旋回方向が変化してからロール方向が反転するまでに若干の時間遅れが生じてしまい、乗員が違和感を感じることになるのである。 In the above-described active suspension vehicle, the posture change of the vehicle body may not be performed smoothly due to the fact that the vehicle body is set to roll outward when turning. During slalom travel or lane change, the turning direction continuously changes between right turn and left turn, and the roll direction is also reversed between right and left. For example, when turning right, the actuator on the left side (outside of the turn) is driven to the extension side, while the actuator on the right side (inside the turn) is driven to the contraction side, and from the moment when the right turn to the left turn is made. The left side (inside of turning) actuator is driven to the contraction side, while the right side (outside of turning) actuator is driven to the extension side. However, if the driving force of the actuator is set so that the vehicle body rolls outside the turn, there will be a slight time lag from when the turn direction changes until the roll direction is reversed, and the passenger feels uncomfortable. It will be.
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、スラローム走行時や車線変更時等における車体の姿勢変化を円滑に行わせることのできる車両姿勢制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a vehicle attitude control device that can smoothly change the attitude of a vehicle body during slalom traveling or lane change.
上記課題を解決すべく、請求項1の発明に係る車両姿勢制御装置は、左右のサスペンションに対してそれぞれ設置され、当該サスペンションに懸架された車輪を上方または下方に付勢するアクチュエータと、走行時における車体のロールを抑制すべく、所定の制御量をもって前記アクチュエータを駆動制御するロール抑制制御手段とを備えた車両姿勢制御装置であって、前記車体の横加速度を検出する横加速度検出手段を更に備え、前記ロール抑制制御手段は、前記横加速度検出手段から出力された横加速度検出値の時間微分値の絶対値が増加した場合、前記車輪が前記車体に対して上昇してゆく側のアクチュエータに対する制御量の減少と、前記車輪が前記車体に対して下降してゆく側のアクチュエータに対する制御量の増加との少なくとも一方を行うことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a vehicle attitude control device according to the invention of claim 1 is installed for each of the left and right suspensions, and an actuator for urging a wheel suspended on the suspension upward or downward; A vehicle attitude control device comprising roll suppression control means for driving and controlling the actuator with a predetermined control amount in order to suppress the roll of the vehicle body in the vehicle, further comprising a lateral acceleration detection means for detecting the lateral acceleration of the vehicle body The roll suppression control means for the actuator on the side where the wheel rises relative to the vehicle body when the absolute value of the time differential value of the lateral acceleration detection value output from the lateral acceleration detection means increases. At least a decrease in the control amount and an increase in the control amount for the actuator on the side where the wheel descends relative to the vehicle One and performing.
また、請求項2の発明に係る車両姿勢制御装置は、請求項1または請求項2の発明に係る車両姿勢制御装置において、前記ロール抑制制御手段は、前記横加速度検出値の時間微分値に応じたレシオを前記制御量に乗じることにより、当該制御量の増加あるいは減少を行うことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the vehicle attitude control device according to the first or second aspect of the invention, wherein the roll suppression control means is responsive to a time differential value of the lateral acceleration detection value. The control amount is increased or decreased by multiplying the control amount by the ratio.
本発明の車両姿勢制御装置によれば、例えば、自動車が右旋回から左旋回に移行するスラローム走行を行って横加速度検出値の時間微分値が増大した場合、伸び側のアクチュエータの制御力を増大させ、縮み側のアクチュエータの制御力を減少させることにより、ロール方向の反転が速やかに行われるようになり、乗員が違和感を憶えにくくなる。 According to the vehicle attitude control device of the present invention, for example, when the time differential value of the lateral acceleration detection value increases when the automobile performs slalom traveling from a right turn to a left turn, the control force of the actuator on the extension side is increased. By increasing and reducing the control force of the actuator on the contraction side, the roll direction is quickly reversed, making it difficult for the occupant to feel uncomfortable.
以下、本発明を4輪自動車に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to a four-wheeled vehicle will be described in detail with reference to the drawings.
≪実施形態の構成≫
図1は実施形態に係る4輪自動車の概略構成図であり、図2は実施形態に係るアクチュエータ制御装置の概略構成を示すブロック図であり、図3は実施形態に係るアクティブ制御部の要部構成図である。
<< Configuration of Embodiment >>
1 is a schematic configuration diagram of a four-wheeled vehicle according to the embodiment, FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an actuator control device according to the embodiment, and FIG. 3 is a main part of an active control unit according to the embodiment. It is a block diagram.
<自動車の概略構成>
先ず、図1を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。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、車輪3fl(左前)、車輪3fr(右前)、車輪3rl(左後)、車輪3rr(右後)と記すとともに、総称する場合には、例えば、車輪3と記す。
<Schematic configuration of automobile>
First, a schematic configuration of an automobile according to an embodiment will be described with reference to FIG. In the description, for the four wheels and members arranged for them, that is, tires, suspensions, and the like, suffixes indicating front, rear, left, and right are attached to the reference numerals, for example, wheel 3fl (front left), wheel 3fr (front right), wheel 3rl (rear left), wheel 3rr (rear right) and collectively referred to as wheel 3, for example.
図1に示すように、自動車(車両)Vはタイヤ2が装着された4つの車輪3を備えており、これら各車輪3がサスペンションアームや、スプリング、ダンパ等からなるサスペンション4によって車体1に懸架されている。左右前車輪側には電動のパッシブ制御アクチュエータ5が設置されており、これらパッシブ制御アクチュエータ5によりダンパの減衰力Dfr,Drlが可変制御される。また、左右後車輪側には電動のアクティブ制御アクチュエータ6が設置されており、これらアクティブ制御アクチュエータ6からサスペンション4(すなわち、車輪3)に上下方向の付勢力(以下、制御力Frl,Frrと記す)が付与される。
As shown in FIG. 1, an automobile (vehicle) V includes four wheels 3 on which
自動車Vは、サスペンションシステムの制御主体であるECU(Electronic Control Unit)7や、EPS(Electric Power Steering:電動パワーステアリング)8を備えている。また、自動車Vには、車速を検出する車速センサ9や、横加速度を検出する横Gセンサ(横加速度検出手段)10、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ11等が設置される他、サスペンション4の変位を検出するストロークセンサ12と、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13とが各車輪3ごとに設置されている。
The automobile V includes an ECU (Electronic Control Unit) 7 that is a control body of the suspension system and an EPS (Electric Power Steering) 8. In addition, the vehicle V is provided with a vehicle speed sensor 9 for detecting the vehicle speed, a lateral G sensor (lateral acceleration detection means) 10 for detecting lateral acceleration, a
ECU7は、マイクロコンピュータや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、通信回線(本実施形態では、CAN(Controller Area Network))を介して前記両アクチュエータ5,6や各センサ9〜13と接続されている。
The ECU 7 includes a microcomputer, a ROM, a RAM, a peripheral circuit, an input / output interface, various drivers, and the like. Both the
EPS8は、図示しないラックやピニオンからなるステアリングギヤ21と、ステアリングホイール22が後端に取り付けられたステアリングシャフト23と、ステアリングシャフト23に操舵アシスト力を与えるEPSモータ24とを主要構成要素としている。ステアリングシャフト23にはステアリングホイール22の操舵角を検出する操舵角センサ(操舵速度検出手段)25が取り付けられており、この操舵角センサ25の検出信号もECU7に出力される。
The
<アクチュエータ制御装置の概略構成>
図2に示すように、ECU7には、パッシブ制御アクチュエータ5とアクティブ制御アクチュエータ6とを制御するアクチュエータ制御装置(ロール抑制制御手段)30が内装されている。アクチュエータ制御装置30は、上述した各種センサ9〜13,25等が接続する入力インタフェース31と、入力インタフェース31から入力した検出信号に基づいて前車輪側の減衰力を設定するパッシブ制御部32と、入力インタフェース31から入力した検出信号に基づいて後車輪側の制御力を設定するアクティブ制御部33と、パッシブ制御部32の設定結果に応じてパッシブ制御アクチュエータ5に駆動信号を出力する駆動信号出力部34と、アクティブ制御部33の設定結果に応じてアクティブ制御アクチュエータ6に駆動信号(制御量)を出力する駆動信号出力部35とから構成されている。
<Schematic configuration of actuator control device>
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、アクティブ制御部33は、横Gセンサ10を始めとする各種センサの検出信号に基づいて左右のアクティブ制御アクチュエータ6rl,6rrが発生すべき制御力Frl,Frrを設定する制御力設定部41と、横Gセンサ10により検出された横加速度GLを微分して横G微分値ΔGLを算出する微分器42と、横G微分値ΔGLが不感域以外にあるか否かを判定する不感域判定部43と、横G微分値ΔGLの絶対値|ΔGL|を生成する絶対値生成部44と、伸び側レシオRrを検索するための伸び側レシオマップ45と、縮み側レシオRbを検索するための縮み側レシオマップ46と、横G微分値ΔGLの正負を判定する正負判定部47と、正負判定部47の判定結果に基づいて伸び側レシオRrおよび縮み側レシオRbの出力先を切り換える一対の切換器48,49と、切換器48,49を経由した伸び側レシオRrおよび縮み側レシオRbを制御力設定部41の出力(制御力Frl,Frr)に乗算する一対の乗算器50,51とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
≪実施形態の作用≫
図4は実施形態に係る過渡時レシオ設定制御の手順を示すフローチャートであり、図5は実施形態に係る伸び側レシオマップであり、図6は実施形態に係る縮み側レシオマップであり、図7は実施形態に係る運転姿勢制御の手順を示すフローチャートであり、図8は実施形態に係る横加速度や横G微分値、レシオ、制御力の関係を示すグラフである。
<< Operation of Embodiment >>
4 is a flowchart showing a procedure of transient ratio setting control according to the embodiment, FIG. 5 is an expansion-side ratio map according to the embodiment, FIG. 6 is a contraction-side ratio map according to the embodiment, and FIG. FIG. 8 is a flowchart showing a procedure of driving posture control according to the embodiment, and FIG. 8 is a graph showing a relationship between lateral acceleration, lateral G differential value, ratio, and control force according to the embodiment.
<過渡時レシオ設定制御>
自動車Vが運転を開始すると、ECU7は、所定の処理インターバル(例えば、10ms)をもって、図4のフローチャートにその手順を示す過渡時レシオ設定制御をアクティブ制御部33で実行する。
<Transient ratio setting control>
When the vehicle V starts driving, the
過渡時レシオ設定制御を開始すると、ECU7は、図3のステップS1で、横Gセンサ10から入力した横加速度(横加速度検出値)GLを微分器42で微分することによって横G微分値ΔGL(すなわち、横加速度GLの時間微分値)を求める。次に、ECU7は、ステップS2で横G微分値ΔGLが不感域以外にあるか否かを判定し、この判定がNoであればステップS3で横G微分値ΔGを0に設定してステップS4に進み、ステップS2の判定がYesであればそのままステップS4に進む。なお、不感域は、旋回走行時や車線変更時等において運転者がステアリングホイールを少量切り戻した等においても制御ハンチングを生じさせないように、0を含む正負に比較的小さな範囲の値に設定されている。
When the transient ratio setting control is started, the
次に、ECU7は、ステップS4で横G微分値ΔGLから絶対値|ΔGL|を生成した後、ステップS5で絶対値|ΔGL|に対応する伸び側レシオRrを伸び側レシオマップ45から検索し、ステップS6で絶対値|ΔGL|に対応する縮み側レシオRbを縮み側レシオマップ46から検索する。図5に示すように、伸び側レシオマップ45において、伸び側レシオRrは、絶対値|ΔGL|が所定の範囲内で1.0からリニアに増加するが、絶対値|ΔGL|がその範囲を超えても上限値(本実施形態では、1.1)で固定される。また、図6に示すように、縮み側レシオマップ46において、縮み側レシオRbは、絶対値|ΔGL|が所定の範囲内で1.0からリニアに減少するが、絶対値|ΔGL|がその範囲を超えても下限値(本実施形態では、0.9)で固定される。
Next, after generating an absolute value | ΔGL | from the lateral G differential value ΔGL in step S4, the
次に、ECU7は、ステップS7で横G微分値ΔGLが正の値であるか否かを判定し、この判定がYesであれば、ステップS8で、伸び側レシオRrを左後輪側レシオRrlとし、縮み側レシオRbを右後輪側レシオRrrとしてスタートに戻る。また、ステップS7の判定がNoであれば、ECU7は、ステップS9で、縮み側レシオRbを左後輪側レシオRrlとし、伸び側レシオRrを右後輪側レシオRrrとしてスタートに戻る。
Next, the
<運転姿勢制御>
自動車Vが運転を開始すると、ECU7は、上述した過渡時レシオ設定制御と並行して、図6のフローチャートにその手順を示す運転姿勢制御を実行する。
<Driving attitude control>
When the vehicle V starts driving, the
運転姿勢制御を開始すると、ECU7は、図7のステップS21で各種センサ9〜13,25等から入力した検出信号を読み込んだ後、ステップS22においてパッシブ制御部32で左右前車輪3fr,3rl側の減衰力Dfr,Drlを設定し、ステップS23においてアクティブ制御部33で左右後車輪3fl,3rr側の制御力Frl,Frrを設定する。
When the driving posture control is started, the
次に、ECU7は、ステップS24において、過渡時レシオ設定制御で得た左右後輪側レシオRrl,Rrrを用いて、左右後車輪3fr,3rl側の制御力Frl,Frrを下式のように更新し、
Frl=Rrl・Frl
Frr=Rrr・Frr
ステップS25で減衰力Dfr,Drlおよび制御力Frl,Frrをパッシブ制御アクチュエータ5とアクティブ制御アクチュエータ6とにそれぞれ出力する。
Next, in step S24, the
Frl = Rrl · Frl
Frr = Rrr · Frr
In step S25, the damping forces Dfr and Drl and the control forces Frl and Frr are output to the passive control actuator 5 and the
以下、左後車輪3flを例にして、スラローム走行時における横加速度GLや横G微分値ΔGL、レシオRrl、制御力Frlの関係を説明する。
図8に示すように、自動車Vがスラローム走行を行い、車体1に加わる横加速度GL(実線で示す)が負の方向から正の方向に滑らかに変化した場合、横加速度GLの減少時においては横G微分値ΔGL(破線で示す)が負の領域(図8中にクロスハッチングで示す)で増減し、横加速度GLの増加時においては横G微分値ΔGLが正の領域(図8中にハッチングで示す)で増減する。
Hereinafter, the relationship between the lateral acceleration GL, the lateral G differential value ΔGL, the ratio Rrl, and the control force Frl during slalom traveling will be described using the left rear wheel 3fl as an example.
As shown in FIG. 8, when the vehicle V runs slalom and the lateral acceleration GL (shown by a solid line ) applied to the vehicle body 1 smoothly changes from the negative direction to the positive direction, the lateral acceleration GL is reduced. The lateral G differential value ΔGL (indicated by a broken line ) increases or decreases in a negative region (indicated by cross hatching in FIG. 8), and when the lateral acceleration GL increases, the lateral G differential value ΔGL increases in a positive region (in FIG. 8). Increase or decrease with hatching).
すると、左後車輪3fl側のレシオRrlは、横G微分値ΔGLが不感域内にある場合を除き、横G微分値ΔGLの増減に応じて0.9〜1.1の範囲で変化する。これにより、アクティブ制御アクチュエータ6に出力される制御力Frl(実線で示す)は、制御力設定部41により設定された値(破線で示す)に対して、縮み側では若干小さな値となり、伸び側では若干大きな値となる。なお、本実施形態の場合、アクティブ制御アクチュエータ6rl,6rrは、最大制御力Fmaxの範囲で駆動される。
Then, the ratio Rrl on the left rear wheel 3fl side changes in the range of 0.9 to 1.1 according to the increase / decrease of the lateral G differential value ΔGL, except when the lateral G differential value ΔGL is in the dead zone. As a result, the control force Frl (shown by a solid line) output to the
本実施形態では、このような構成を採ったことにより、スラローム走行時や車線変更時等における旋回方向の変化に対するロール方向の反転の時間遅れが少なくなり、乗員の違和感が効果的に緩和されるようになった。 In the present embodiment, by adopting such a configuration, the time delay of the reversal of the roll direction with respect to the change in the turning direction during slalom traveling, lane change, etc. is reduced, and the passenger's uncomfortable feeling is effectively alleviated. It became so.
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は後輪側にアクティブ制御アクチュエータを備えた4輪自動車に本発明を適用したものであるが、本発明は、前輪側にアクティブ制御アクチュエータを備えた自動車に適用してもよいし、6輪自動車等に適用してもよい。また、上記実施形態では伸び側のアクチュエータの制御量と縮み側のアクチュエータの制御量とをともに増加あるいは減少させるようにしたが、伸び側のアクチュエータの制御量と縮み側のアクチュエータの制御量とのどちらか一方のみを増加あるいは減少させるようにしてもよい。また、上記実施形態では伸び側レシオマップや縮み側レシオマップを用いて制御量のレシオを変化させるようにしたが、予め設定した値を制御量に加算あるいは減算するようにしてもよい。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、車両の具体的構成や制御の具体的手順等は適宜変更可能である。 This is the end of the description of specific embodiments. However, aspects of the present invention are not limited to these embodiments. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a four-wheeled vehicle having an active control actuator on the rear wheel side, but the present invention may be applied to a vehicle having an active control actuator on the front wheel side. However, it may be applied to a six-wheeled vehicle or the like. In the above embodiment, the control amount of the extension side actuator and the control amount of the contraction side actuator are both increased or decreased. However, the control amount of the extension side actuator and the control amount of the contraction side actuator are Only one of them may be increased or decreased. In the above embodiment, the ratio of the control amount is changed using the expansion side ratio map or the contraction side ratio map. However, a preset value may be added to or subtracted from the control amount. In addition, the specific configuration of the vehicle, the specific control procedure, and the like can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention.
1 車体
3 車輪
4 サスペンション
6 アクティブ制御アクチュエータ(アクチュエータ)
7 ECU
10 横Gセンサ(横加速度検出手段)
30 アクチュエータ制御装置(ロール抑制制御手段)
V 自動車(車両)
1 Car body 3 Wheel 4
7 ECU
10 Lateral G sensor (lateral acceleration detection means)
30 Actuator control device (roll suppression control means)
V Automobile (vehicle)
Claims (2)
走行時における車体のロールを抑制すべく、所定の制御量をもって前記アクチュエータを駆動制御するロール抑制制御手段と
を備えた車両姿勢制御装置であって、
前記車体の横加速度を検出する横加速度検出手段を更に備え、
前記ロール抑制制御手段は、前記横加速度検出手段から出力された横加速度検出値の時間微分値の絶対値が増加した場合、前記車輪が前記車体に対して上昇してゆく側のアクチュエータに対する制御量の減少と、前記車輪が前記車体に対して下降してゆく側のアクチュエータに対する制御量の増加との少なくとも一方を行うことを特徴とする車両姿勢制御装置。 An actuator that is installed on each of the left and right suspensions and biases the wheel suspended on the suspension upward or downward;
A vehicle attitude control device comprising roll suppression control means for driving and controlling the actuator with a predetermined control amount in order to suppress the roll of the vehicle body during traveling,
A lateral acceleration detecting means for detecting a lateral acceleration of the vehicle body;
When the absolute value of the time differential value of the lateral acceleration detection value output from the lateral acceleration detection means is increased , the roll suppression control means is a control amount for the actuator on the side where the wheel rises relative to the vehicle body. The vehicle attitude control device is characterized in that at least one of the following is decreased and the control amount for the actuator on the side where the wheel descends relative to the vehicle body is increased .
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