JP5043804B2 - Vehicle behavior control device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵制御手段と接地荷重増減手段とを有する4輪車両に搭載される車両挙動制御装置に係り、詳しくは、車輪が路面のバンプに乗り上げた場合等にも円滑な操舵制御を実現する技術に関する。 The present invention relates to a vehicle behavior control device mounted on a four-wheeled vehicle having a steering control means and a ground load increase / decrease means, and more specifically, realizes smooth steering control even when a wheel rides on a bump on a road surface. Related to technology.
近年、ステアリングホイールの操作に応じて前輪のみが操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、高速走行時における操縦安定性の向上や駐車時における旋回半径の縮小等を実現すべく、前輪と後輪とが操舵される4輪操舵車両が種々開発されている(特許文献1,2参照)。4輪操舵車両としては、例えば、前輪舵角に対する後輪舵角(後輪トー角)の比が予め低速時逆相、高速時同相となるように設定された後輪操舵比特性に基づき、後輪操舵アクチュエータを駆動制御する後輪操舵制御装置を備えたものが一般的である。
In recent years, instead of the traditional front-wheel-steered vehicle in which only the front wheels are steered according to the operation of the steering wheel, the front and rear wheels have been improved in order to improve steering stability during high-speed driving and reduce the turning radius during parking. Various four-wheel steering vehicles have been developed (see
一方、自動車用サスペンションを構成する筒型ダンパとして、操縦安定性と乗り心地とを高い次元で両立させるべく、自動車の運動状態等に応じて減衰力を可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている(特許文献3参照)。また、近年の自動車では、懸架ばねとしてエアスプリングを用い、スカイフック理論に基づくアクティブ制御を行うアクティブサスペンションが出現している(特許文献4参照)。減衰力可変ダンパやアクティブサスペンションでは、減衰力を増減させる、あるいはエア圧を増減させることにより、車輪の接地荷重を変化させることが可能である。
4輪操舵車両の後輪操舵制御装置は、各種制御パラメータ(前輪舵角、車速、目標ヨーレイト等)に基づき左右後輪の目標舵角を設定した後、実舵角を目標舵角に一致させるように後輪操舵アクチュエータを駆動制御する。ところが、後輪の操舵制御が行われている際に左右後輪の一方が路面のバンプに乗り上げた場合、その車輪の接地荷重(すなわち、操舵抵抗)が増大し、後輪操舵アクチュエータが一時的に作動不能となる虞があった。すると、実舵角と目標舵角との乖離によってヨーレイトの瞬間的な増減が生じ、走行安定性の低下がもたらされる等の虞があった。 The rear wheel steering control device for a four-wheel steering vehicle sets the target rudder angle of the left and right rear wheels based on various control parameters (front wheel rudder angle, vehicle speed, target yaw rate, etc.), and then matches the actual rudder angle to the target rudder angle. In this manner, the rear wheel steering actuator is driven and controlled. However, when one of the left and right rear wheels rides on a bump on the road surface while steering control of the rear wheel is being performed, the ground load (that is, steering resistance) of the wheel increases, and the rear wheel steering actuator temporarily Could become inoperable. Then, there is a concern that the yaw rate may increase or decrease instantaneously due to the difference between the actual rudder angle and the target rudder angle, resulting in a decrease in running stability.
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、車輪が路面のバンプに乗り上げた場合等にも円滑な操舵制御を実現するための車両挙動制御装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such a background, and provides a vehicle behavior control device for realizing smooth steering control even when a wheel rides on a bump on a road surface.
第1の発明は、4輪車両に搭載され、左右前輪と左右後輪との少なくとも一方を操舵制御する操舵制御手段と、当該車輪のばね下加速度を検出または推定するばね下加速度検出手段と、当該車輪の接地荷重を変化させる接地荷重増減手段とを有する車両挙動制御装置であって、前記操舵制御手段によって車輪が操舵制御され、当該車輪の目標舵角と実舵角との差が異常判定閾値を超え、かつ、当該車輪のばね下加速度が加速度判定閾値を超えた場合、前記接地荷重増減手段に当該車輪の接地荷重を低減させる荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力手段を備えたことを特徴とする。
The first invention is mounted on a four-wheel vehicle, and steering control means for steering control of at least one of the left and right front wheels and the left and right rear wheels; unsprung acceleration detection means for detecting or estimating unsprung acceleration of the wheels; a vehicle behavior control device having a grounding load adjusting unit for changing the vertical load of the wheel, the wheel by the steering control means is steering control, the difference between the target steering angle and the actual steering angle of the wheel is abnormal determination Load reduction command output means for outputting a load reduction command for reducing the ground load of the wheel to the ground load increase / decrease means when the unsprung acceleration of the wheel exceeds the acceleration determination threshold when the threshold is exceeded. It is characterized by.
また、第2の発明は、第1の発明に係る車両挙動制御装置において、前記接地荷重増減手段が減衰力可変ダンパを有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle behavior control device according to the first aspect, the ground load increasing / decreasing means includes a damping force variable damper .
第1の発明によれば、車輪がバンプ等に乗り上げて操舵抵抗が増大しても、その車輪の接地荷重が減少することによって操舵アクチュエータの円滑な作動が実現され、目標舵角と実舵角との間に差が生じ難くなる。また、外力が車輪の上下動によって生じたものであるか否かを判定できるため、操舵アクチュエータの機械的故障等による誤制御が抑制される。また、第2の発明によれば、例えば磁気粘性流体を用いるものを採用した場合には接地荷重の低減を瞬時に行えるため、走行安定性の低下を効果的に抑制できる。 According to the first invention, even when the wheel rides on a bump or the like and the steering resistance increases, the ground contact load of the wheel decreases, thereby realizing a smooth operation of the steering actuator, and the target rudder angle and the actual rudder angle. The difference is less likely to occur. Further, since it can be determined whether or not the external force is generated by the vertical movement of the wheel, erroneous control due to a mechanical failure or the like of the steering actuator is suppressed. Further, according to the second invention, for example, when the one using a magnetorheological fluid is adopted, the contact load can be instantaneously reduced, and therefore, the decrease in running stability can be effectively suppressed.
以下、本発明を4輪操舵自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は実施形態に係る4輪操舵自動車の概略構成図であり、図2は実施形態に係るECUの要部を示すブロック図である。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a four-wheel steering vehicle will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a four-wheel steering vehicle according to the embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a main part of the ECU according to the embodiment.
≪実施形態の構成≫
<自動車の概略構成>
先ず、図1を参照して、実施形態に係る4輪操舵自動車(以下、単に自動車と記す)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、左前輪3fl、右前輪3fr、左後輪3rl、右後輪3rrと記すとともに、総称する場合には車輪3と記す。
<< Configuration of Embodiment >>
<Schematic configuration of automobile>
First, a schematic configuration of a four-wheel steered automobile (hereinafter simply referred to as an automobile) according to an embodiment will be described with reference to FIG. In the description, for the four wheels and members disposed therewith, that is, tires, suspensions, and the like, subscripts indicating front, rear, left, and right are attached to the numerals, respectively, for example, left front wheel 3fl, right front wheel 3fr. The left
図1に示すように、自動車(車両)Vの車体1にはタイヤ2が装着された車輪3が前後左右に設置されており、これら各車輪3がサスペンションアームやスプリング、減衰力可変ダンパ(以下、単にダンパと記す)4等からなるサスペンション5によって車体1に懸架されている。自動車Vには、左右後輪3rl,3rrの操舵にそれぞれ供される左右後輪操舵機構6l,6rと、各ダンパ4fl〜4rrや両後輪操舵機構6l,6r等を駆動制御するECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)20とが設置されている。
As shown in FIG. 1, a
ダンパ4は、MRF(Magneto-Rheological Fluid:磁気粘性流体)を作動液とするテレスコピック型であり、ECU20がピストンに組み込まれた磁気流体バルブへの供給電流を制御することにより、その減衰力が無段階かつ瞬時に変化する。また、後輪操舵機構6は、車体1と後輪側ナックル7との間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ8を備えており、ECU20が後輪操舵アクチュエータ8への供給電流を制御することにより、左右後輪3rl,3rrを独立して操舵する。
The
自動車Vには、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ10、車速を検出する車速センサ11、横加速度を検出する横Gセンサ12、前後加速度を検出する前後Gセンサ13、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ14等が車体1の適所に設置されるとともに、ホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Gセンサ(上下運動量検出手段)15と、ダンパ4のストローク速度を検出するストロークセンサ16とが各車輪3ごとに設置されている。また、後輪操舵アクチュエータ8には、その作動量(すなわち、左右後輪3rl,3rrの実舵角)を検出するポジションセンサ(リニアエンコーダ)17が設置されている。また、後輪側ナックル7には、左右後輪3rl,3rrの上下加速度(ばね下加速度)を検出するばね下Gセンサ18が設置されている。
In the automobile V, a
<ECUの概略構成>
ECU20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、図2に示すように、通信回線(本実施形態では、CAN(Controller Area Network))を介して各センサ10〜18、ダンパ4および後輪操舵機構8等と接続されている。図2に示すように、ECU20には、各センサ10〜18の検出信号が入力する入力インタフェース21、ダンパ4の減衰力制御を行う減衰力制御部22、後輪操舵アクチュエータ8の操舵制御を行う後輪操舵制御部23、減衰力制御部22や後輪操舵制御部23からの駆動電流の出力に供される出力インタフェース24とが内装されている。
<Schematic configuration of ECU>
The ECU 20 includes a microcomputer, a ROM, a RAM, a peripheral circuit, an input / output interface, various drivers, and the like, and via a communication line (CAN (Controller Area Network in this embodiment)) as shown in FIG. The
(減衰力制御部)
減衰力制御部22は、各センサ10〜15の検出信号に基づき各ダンパ4fl〜4rrの目標減衰力を設定する目標減衰力設定部31、後輪操舵制御部23から入力した荷重低減指令に基づき後輪側ダンパ4rl,rrの目標減衰力を補正する減衰力補正部32、目標減衰力とストローク速度とに基づきダンパ4の駆動電流を出力する駆動電流出力部33を有している。
(Damping force control unit)
The damping
(後輪操舵制御部)
後輪操舵制御部23は、操舵角センサ10やヨーレイトセンサ14の検出信号に基づき後輪目標舵角を設定する目標舵角設定部41、後輪目標舵角とポジションセンサ17から入力した後輪実舵角との差に基づき後輪操舵アクチュエータ8の目標駆動量を設定する目標駆動量設定部42、目標駆動量に基づき後輪操舵アクチュエータ8の駆動電流を出力する駆動電流出力部43、後輪目標舵角と後輪実舵角とばね下Gセンサ18から入力したばね下加速度とに基づき荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力部44を有している。
(Rear wheel steering control unit)
The rear wheel
≪実施形態の作用≫
<通常時制御>
自動車Vが運転を開始すると、ECU20は、所定の制御インターバル(例えば、2ms)をもって、減衰力制御と後輪操舵制御とを実行する。
<< Operation of Embodiment >>
<Normal control>
When the vehicle V starts driving, the
(減衰力制御)
減衰力制御にあたり、ECU20は、各センサ10〜15の検出信号に基づき自動車Vの運動状態を判定した後、その判定結果からスカイフック制御値とロール制御値とピッチ制御値とを各車輪3についてそれぞれ算出する。次に、ECU20は、これら3つの制御値から、ダンパ4のストローク速度の方向と符号が等しく、絶対値が最も大きいものを目標減衰力として選択した後、目標減衰力とストローク速度とに基づき目標電流マップから目標電流を設定して各ダンパ4に出力する。
(Damping force control)
In the damping force control, the
(後輪操舵制御)
一方、後輪操舵制御にあたり、ECU20は、操舵角センサ10やヨーレイトセンサ14の検出信号に基づき目標舵角マップから左右後輪3rl,3rrの目標舵角(後輪目標舵角)を検索し、この後輪目標舵角とポジションセンサ17から入力した実舵角との差から後輪操舵アクチュエータ8の目標駆動量を設定して両後輪操舵アクチュエータ8に出力する。
(Rear wheel steering control)
On the other hand, in the rear wheel steering control, the
<接地荷重低減制御>
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係る接地荷重低減制御を説明する。なお、接地荷重低減制御は、左右後輪3rl,3rrに対して全く同一の手順で行われるが、説明が煩雑になることを防ぐために左後輪3rlに対してのみ言及する。
<Ground load reduction control>
Next, with reference to a flowchart, the ground load reduction control according to the present embodiment will be described. The contact load reduction control is performed on the left and right rear wheels 3rl and 3rr in exactly the same procedure, but only the left rear wheel 3rl is referred to in order to prevent the explanation from becoming complicated.
ECU20は、上述した減衰力制御や後輪操舵制御と並行し、図3のフローチャートにその手順を示す接地荷重低減制御を実行する。接地荷重低減制御を開始すると、ECU20は、図3のステップS1で後輪操舵指令が出力されたか否か(後輪操舵アクチュエータ8lに駆動電流が出力されたか否か)を判定し、この判定がNoであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
In parallel with the above-described damping force control and rear wheel steering control, the
自動車Vが旋回走行やスラローム走行を行って後輪操舵指令が出力されると、ステップS1の判定がYesとなるため、ECU20は、ステップS2で後輪目標舵角δrltと後輪実舵角δrlrとの差Δδrlが異常判定閾値δthを超えたか否かを判定し、この判定がNoであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
When the vehicle V performs turning or slalom traveling and a rear wheel steering command is output, the determination in step S1 is Yes, so that the
左後輪3rlがバンプ等に乗り上げ、操舵抵抗の増大によって後輪操舵アクチュエータ8lが作動不良を起こしてステップS2の判定がYesになると、ECU20は、ステップS3でばね下Gセンサ18から入力したばね下加速度Gwlが加速度判定閾値Gwthを超えたか否か(すなわち、Δδrlが大きくなった原因がバンプ等への乗り上げであるか否か)を判定し、この判定がNoであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。これは、後輪操舵アクチュエータ8lの機械的故障が原因であった場合、左後輪3rlの接地荷重を低減させても効果はなく、逆に車両姿勢の悪化がもたらされる虞があることによる。
When the left rear wheel 3rl rides on a bump or the like and the rear wheel steering actuator 8l malfunctions due to an increase in steering resistance and the determination in step S2 becomes Yes, the
ステップS3の判定もYesであった場合、ECU20は、ステップS4で接地荷重低減指令を減衰力制御部22の減衰力補正部32に出力する。接地荷重低減指令は、例えば、目標減衰力を一律に1/10とさせるものであってもよいし、補正ゲインマップから後輪目標舵角δrltと後輪実舵角δrlrとの差Δδrlに応じた補正ゲインを設定するようにしてもよい。これにより、バンプ等に乗り上げた瞬間にダンパ4の減衰力が瞬時に低下し、左後輪3rlの接地荷重が急減して後輪操舵アクチュエータ8lが正常に作動しやすくなる。その結果、後輪目標舵角δrltと後輪実舵角δrlrとの乖離によるヨーレイトの増減が起こり難くなり、不正路においても非常に安定した走行が可能となる。
If the determination in step S3 is also Yes, the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は減衰力可変ダンパを搭載した車両に本発明を適用したものであるが、接地荷重増減手段としてアクティブ制御式のエアサスペンションやハイドロニューマチックサスペンション等を搭載した車両にも適用可能である。また、上記実施形態では後輪操舵制御について言及したが、ステアバイワイヤ装置や可変ギヤレシオステアリング装置等を備えていれば前輪操舵制御にも適用可能である。また、上記実施形態ではばね下加速度検出手段としてばね下Gセンサを採用したが、ダンパのストローク速度を微分する等の方法によって推定するようにしてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等について適宜変更可能である。 Although description of specific embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, although the above embodiment is an application of the present invention to a vehicle equipped with a variable damping force damper, it can also be applied to a vehicle equipped with an active control type air suspension, hydropneumatic suspension, etc. as a ground load increasing / decreasing means. It is. In the above embodiment, the rear wheel steering control has been described. However, the present invention can also be applied to the front wheel steering control if a steer-by-wire device, a variable gear ratio steering device, or the like is provided. In the above-described embodiment, the unsprung G sensor is used as the unsprung acceleration detecting means. However, the unsprung G sensor may be estimated by a method such as differentiating the stroke speed of the damper. In addition, as long as it does not deviate from the gist of the present invention, the specific configuration of the automobile and the control device, the specific procedure of control, and the like can be appropriately changed.
3 車輪
4 減衰力可変ダンパ
6 後輪操舵機構
8 後輪操舵アクチュエータ
18 ばね下Gセンサ(ばね下加速度検出手段)
20 ECU
22 減衰力制御部(接地荷重増減手段)
23 後輪操舵制御部(操舵制御手段)
44 荷重低減指令出力部(荷重低減指令出力手段)
V 4輪操舵自動車(4輪車両)
3
20 ECU
22 Damping force control unit (ground load increasing / decreasing means)
23 Rear wheel steering control unit (steering control means)
44 Load reduction command output section (load reduction command output means)
V 4-wheel steering car (4-wheel vehicle)
Claims (2)
前記操舵制御手段によって車輪が操舵制御され、当該車輪の目標舵角と実舵角との差が異常判定閾値を超え、かつ、当該車輪のばね下加速度が加速度判定閾値を超えた場合、前記接地荷重増減手段に当該車輪の接地荷重を低減させる荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力手段を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。 A steering control means mounted on a four-wheel vehicle for steering control of at least one of the left and right front wheels and the left and right rear wheels, an unsprung acceleration detection means for detecting or estimating unsprung acceleration of the wheel, and a ground load of the wheel. A vehicle behavior control device having a ground load increasing / decreasing means for changing,
When the wheel is steered by the steering control means, the difference between the target rudder angle of the wheel and the actual rudder angle exceeds the abnormality determination threshold value, and the unsprung acceleration of the wheel exceeds the acceleration determination threshold value , the ground contact A vehicle behavior control device comprising a load reduction command output means for outputting a load reduction command for reducing the ground contact load of the wheel to the load increasing / decreasing means.
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