JP5181836B2 - Roll angle estimation device and electric power steering device - Google Patents

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Description

本発明は、車体のロール角を推定するロール角推定装置、及びこれを備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a roll angle estimation device that estimates a roll angle of a vehicle body, and an electric power steering device including the roll angle estimation device.

車体のロール角をジャイロセンサで検出し、ロール角が所定値を超え、横転傾向にあると判断したときには、横転抑制方向に、つまり車体を後方から見て右にロールしていれば右方向に、アシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置がある(特許文献1参照)。
一方、車速とヨーレートとに応じて車体の横加速度を推定すると共に、横加速度センサで横加速度を検出し、横加速度の推定値と検出値との差分に応じて、車体のロール角を推定するものや(特許文献2参照)、左右輪位置での車高を検出し、左右の車高差から車体のロール角を算出するものもある(特許文献3参照)。
特開2004−9812号公報 特開平11−258260号公報 特開2002−168620号公報
When the roll angle of the vehicle body is detected by the gyro sensor and it is determined that the roll angle exceeds the predetermined value and the vehicle is in a rollover tendency, the rollover direction is suppressed, that is, if the vehicle is rolled to the right when viewed from the rear, it is moved to the right There is an electric power steering device that generates assist torque (see Patent Document 1).
On the other hand, the lateral acceleration of the vehicle body is estimated according to the vehicle speed and the yaw rate, the lateral acceleration is detected by a lateral acceleration sensor, and the roll angle of the vehicle body is estimated according to the difference between the estimated value of the lateral acceleration and the detected value. Some (see Patent Document 2) detect the vehicle height at the left and right wheel positions, and calculate the roll angle of the vehicle body from the difference between the left and right vehicle heights (see Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-9812 JP 11-258260 A JP 2002-168620 A

しかしながら、特許文献1に記載された従来技術にあっては、ロール角を検出する専用のセンサが必要になるため、コストが上がってしまう。また、特許文献2に記載された従来技術のように、車速とヨーレートとに応じて車体の横加速度を推定する場合、車体横すべり角の変化量が大きくなったときに、その変化量がそのまま横加速度の推定誤差となるので、推定精度が低下してしまう。また、特許文献3に記載された従来例にあっては、左右の車高差から車体のロール角を算出しているが、車高センサは一般的な装備ではないので、一般乗用車への適用が難しい。   However, the conventional technique described in Patent Document 1 requires a dedicated sensor for detecting the roll angle, which increases the cost. In addition, as in the prior art described in Patent Document 2, when estimating the lateral acceleration of the vehicle body according to the vehicle speed and the yaw rate, when the change amount of the vehicle side slip angle becomes large, the change amount remains unchanged. Since this is an acceleration estimation error, the estimation accuracy decreases. Further, in the conventional example described in Patent Document 3, the roll angle of the vehicle body is calculated from the difference between the left and right vehicle heights. However, since the vehicle height sensor is not a general equipment, it is applied to a general passenger car. Is difficult.

本発明の課題は、一般乗用車に装備されやすいセンサを利用し、車体のロール角を高精度に推定することである。   An object of the present invention is to estimate a roll angle of a vehicle body with high accuracy by using a sensor that is easily installed in a general passenger car.

請求項1に係るロール角推定装置は、左右輪に作用する垂直荷重を検出する垂直荷重検出手段と、左右輪に作用する横力を検出する横力検出手段と、前記垂直荷重検出手段で検出した左右輪の垂直荷重、及び前記横力検出手段で検出した左右輪の横力に応じて、車体のロール角を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする。
請求項2に係るロール角推定装置は、前記横力検出手段は、前記横力における、車輪進行方向に対する直角方向成分を検出することを特徴とする。
The roll angle estimating device according to claim 1 is detected by a vertical load detecting means for detecting a vertical load acting on the left and right wheels, a lateral force detecting means for detecting a lateral force acting on the left and right wheels, and the vertical load detecting means. Estimation means for estimating the roll angle of the vehicle body according to the vertical load of the left and right wheels and the lateral force of the left and right wheels detected by the lateral force detection means.
The roll angle estimation device according to a second aspect is characterized in that the lateral force detecting means detects a perpendicular component of the lateral force with respect to a wheel traveling direction.

請求項3に係る発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリング系にアシストトルクを伝達可能な電動モータと、運転者の操舵トルクに応じて、前記電動モータを駆動制御する制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、前記請求項1又は2に記載のロール角推定装置を備え、前記制御手段は、前記ロール角推定装置で推定したロール角が所定値を超えたときに、当該ロール角を抑制する方向に、前記電動モータを駆動制御することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus comprising: an electric motor capable of transmitting an assist torque to a steering system; and a control unit that drives and controls the electric motor according to a steering torque of a driver. A power steering device comprising the roll angle estimation device according to claim 1 or 2, wherein the control means is configured to detect the roll angle when the roll angle estimated by the roll angle estimation device exceeds a predetermined value. The electric motor is driven and controlled in a direction to suppress the above.

本発明によれば、左右輪に作用する垂直荷重、及び左右輪に作用する横力に応じて、車体のロール角を推定するので、一般乗用車に装備されやすいセンサを利用して、車体のロール角を高精度に推定することができる。つまり、左右輪に作用する垂直荷重、及び横力を検出するセンサであれば、スタビリティ制御(横すべり防止制御)、舵角比可変装置、四輪操舵装置、ステアリングバイワイヤなど、他の目的で装備されることも多く、流用が可能である。   According to the present invention, the roll angle of the vehicle body is estimated in accordance with the vertical load acting on the left and right wheels and the lateral force acting on the left and right wheels. The angle can be estimated with high accuracy. In other words, if it is a sensor that detects the vertical load and lateral force acting on the left and right wheels, it is equipped for other purposes such as stability control (side-slip prevention control), steering angle ratio variable device, four-wheel steering device, and steering-by-wire. Often used, diversion is possible.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
先ず、本実施形態の構成について説明する。
図1は、電動パワーステアリング装置の概略構成である。ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト2、ラックアンドピニオン3、タイロッド4を順に介して前輪5FL・5FRに連結されており、ステアリングシャフト2には、減速機6を介して電動モータ7が連結されている。この電動モータ7は、制御装置8によって駆動制御されることにより、運転者のステアリング操作に対してアシストトルクを付与する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the configuration of the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration of an electric power steering apparatus. The steering wheel 1 is connected to the front wheels 5FL and 5FR via a steering shaft 2, a rack and pinion 3, and a tie rod 4 in this order, and an electric motor 7 is connected to the steering shaft 2 via a speed reducer 6. . The electric motor 7 is driven and controlled by the control device 8 to apply assist torque to the driver's steering operation.

ステアリングシャフト2には、操舵トルクTを検出するトルクセンサ11が設けられ、各車輪5FL〜5RRには、各々に作用する垂直荷重WFL〜WRR、及び横力FFL〜FRRを検出するマルチ荷重センサ12が設けられている。このマルチ荷重センサ12は、例えば特開2005−98771号公報に記載されているように、転がり軸受ユニットに作用するラジアル荷重とアキシアル荷重とを測定するものである。その基本原理は、ラジアル荷重及びアキシアル荷重に応じて外輪及び内輪に対する転動体の接触角が変化すると、転動体の公転速度が変化するので、この転動体の公転速度に基づいてラジアル荷重とアキシアル荷重とを検出している。
制御装置8は、操舵トルクT、垂直荷重WFL〜WRR、及び横力FFL〜FRRを入力し、操舵補助制御処理を実行する。
The steering shaft 2 is provided with a torque sensor 11 that detects a steering torque T, and the wheels 5FL to 5RR detect vertical loads W FL to W RR and lateral forces F FL to F RR acting on the wheels 5FL to 5RR, respectively. A multi-load sensor 12 is provided. The multi-load sensor 12 measures a radial load and an axial load acting on a rolling bearing unit as described in, for example, JP-A-2005-98771. The basic principle is that when the contact angle of the rolling element to the outer ring and the inner ring changes according to the radial load and the axial load, the revolution speed of the rolling element changes. And are detected.
The control device 8 inputs the steering torque T, the vertical loads W FL to W RR , and the lateral forces F FL to F RR and executes a steering assist control process.

図2は、操舵補助制御処理のブロック線図である。
先ず、操舵トルクセンサ11から入力される操舵トルクTが操舵補助指令値演算部40及びセンタ応答性改善部41に入力され、これら操舵補助指令値演算部40及びセンタ応答性改善部41の出力が加算器42に入力され、その加算結果がトルク制御演算部43に入力されている。センタ応答性改善部41は、アシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行う。トルク制御演算部43の出力信号はモータロス電流補償部44に入力され、その出力が加算器45を経て最大電流制限部46に入力され、最大電流制限部46で最大電流値が制限されて電流制御部50に入力される。モータロス電流補償部44は、モータ電流が流れてもモータ出力に現れない電流を上乗せして、モータ出力トルク0からの立ち上がりを改善し、最大電流制限部46は、電流指令値の最大値が定格電流となるように制限している。電流制御部50の出力は、Hブリッジ特性補償部51に入力され、これにより電流ドライブ回路52を介して電動モータ7を駆動する。
FIG. 2 is a block diagram of the steering assist control process.
First, the steering torque T input from the steering torque sensor 11 is input to the steering assist command value calculation unit 40 and the center response improvement unit 41, and the outputs of the steering assist command value calculation unit 40 and the center response improvement unit 41 are output. The result is input to the adder 42, and the addition result is input to the torque control calculation unit 43. The center responsiveness improvement unit 41 ensures stability in the assist characteristic dead zone and compensates for static friction. The output signal of the torque control calculation unit 43 is input to the motor loss current compensation unit 44, and the output is input to the maximum current limiting unit 46 via the adder 45, and the maximum current value is limited by the maximum current limiting unit 46 to control the current. Input to the unit 50. The motor loss current compensator 44 adds a current that does not appear in the motor output even when the motor current flows to improve the rise from the motor output torque 0, and the maximum current limiter 46 has a maximum current command value rated The current is limited. The output of the current control unit 50 is input to the H-bridge characteristic compensation unit 51, thereby driving the electric motor 7 via the current drive circuit 52.

電動モータ7のモータ電流は、モータ電流オフセット補正部60を経てモータ角速度推定部61、電流ドライブ切換部62、及び電流制御部50に入力され、モータ端子電圧Vmは、直接モータ角速度推定部61に入力される。モータ角速度推定部61で推定された角速度ωmは、モータ角加速度推定部・慣性補償部63、モータロストルク補償部64及びヨーレート推定部65に入力され、ヨーレート推定部65の出力は、収斂性制御部66に入力され、収斂性制御部66及びモータロストルク補償部64の各出力は、加算器67で加算され、その加算結果が加算器42に入力される。モータ角加速度推定部・慣性補償部63は、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクから排除し、慣性感の無い操舵感にし、収斂性制御部66は車両のヨーレートの収斂性を改善するために、ステアリングホイール1が振れ回る動作を抑制する。モータロストルク補償部64は、モータ7のロストルクの発生する方向、つまりモータ7の回転方向に対してロストルク相当のアシストを行う。また、電流ディザ信号発生部80が設けられており、電流ディザ信号発生部80及びモータ角速度推定部・慣性補償部63の各出力が加算器81で加算され、その加算結果が加算器45に入力されている。電流ディザ信号発生部80は、モータが静摩擦で張りついてしまうのを防止する。また、横転抑制処理部90が設けられており、横転抑制処理部90の出力が加算器45で減算される。   The motor current of the electric motor 7 is input to the motor angular velocity estimation unit 61, the current drive switching unit 62, and the current control unit 50 through the motor current offset correction unit 60, and the motor terminal voltage Vm is directly input to the motor angular velocity estimation unit 61. Entered. The angular velocity ωm estimated by the motor angular velocity estimator 61 is input to the motor angular acceleration estimator / inertia compensator 63, the motor loss torque compensator 64, and the yaw rate estimator 65. The output of the yaw rate estimator 65 is the convergence control. The outputs of the convergence controller 66 and the motor loss torque compensator 64 are added by the adder 67 and the addition result is input to the adder 42. The motor angular acceleration estimator / inertia compensator 63 eliminates the torque for accelerating / decelerating the motor inertia from the steering torque to obtain a steering feeling without inertia, and the convergence controller 66 improves the convergence of the yaw rate of the vehicle. In addition, the operation of the steering wheel 1 swinging is suppressed. The motor loss torque compensator 64 performs assist equivalent to the loss torque in the direction in which the loss torque of the motor 7 is generated, that is, the rotation direction of the motor 7. Further, a current dither signal generation unit 80 is provided, and outputs of the current dither signal generation unit 80 and the motor angular velocity estimation unit / inertia compensation unit 63 are added by an adder 81, and the addition result is input to the adder 45. Has been. The current dither signal generator 80 prevents the motor from sticking due to static friction. Further, a rollover suppression processing unit 90 is provided, and an output of the rollover suppression processing unit 90 is subtracted by the adder 45.

ここで、横転抑制処理部90が、所定時間(例えば10msec)毎の処理として実行する横転抑制処理を、図3のフローチャートに従って説明する。
先ずステップS1では、前輪又は後輪で、左右輪に作用する垂直荷重WL及びWR、並びに横力FL及びFRを読込む。
Here, the rollover suppression processing executed by the rollover suppression processing unit 90 as a process at predetermined time intervals (for example, 10 msec) will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S1, in front or rear wheel, it is loaded vertical load W L and W R, and the lateral force F L and F R exerted on the right and left wheels.

続くステップS2では、下記(1)式に示すように、左右輪に作用する垂直荷重WL及びWRに応じて、左右輪での荷重移動量ΔWを算出する。
ΔW=WL−(WL+WR)/2
=(WL−WR)/2 ………(1)
In the subsequent step S2, as shown in the following equation (1), the load movement amount ΔW in the left and right wheels is calculated according to the vertical loads W L and W R acting on the left and right wheels.
ΔW = W L − (W L + W R ) / 2
= (W L -W R ) / 2 (1)

続くステップS3では、下記(2)式に示すように、左右輪の荷重移動量ΔW、並びに左右輪に作用する横力FL及びFRに応じて、車体のロール角φを算出する。図4は、車体のロール角について説明した模式図であり、下記(2)式より、左右輪の荷重移動量ΔWが大きいほどロール角φが大きくなり、横力FL及びFRが大きいほどロール角φが小さくなる。
φ={ΔW・d−(FL+FR)h}/K ………(2)
φ:ロール角[rad] d:トレッド[m]
h:ロールセンタ高さ[m] K:ロール剛性[Nm/rad]
In step S3, as shown in the following equation (2), the load movement amount ΔW between the left and right wheels, and in accordance with the lateral force F L and F R exerted on the right and left wheels, to calculate the vehicle body roll angle phi. Figure 4 is a schematic diagram for explaining the vehicle body roll angle, from the following equation (2), the roll angle φ becomes larger the larger the load movement amount ΔW of the left and right wheels, as the lateral force F L and F R is greater The roll angle φ is reduced.
φ = {ΔW · d− (F L + F R ) h} / K (2)
φ: Roll angle [rad] d: Tread [m]
h: Roll center height [m] K: Roll rigidity [Nm / rad]

続くステップS4では、ロール角φが所定値φthより大きいか否かを判定する。判定結果がφ≦φthであれば、ロール角が許容範囲にあると判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果がφ>φthであれば、車体が横転する可能性があると判断してステップS5に移行する。   In a succeeding step S4, it is determined whether or not the roll angle φ is larger than a predetermined value φth. If the determination result is φ ≦ φth, it is determined that the roll angle is within the allowable range, and the process returns to the predetermined main program as it is. On the other hand, if the determination result is φ> φth, it is determined that the vehicle body may roll over, and the process proceeds to step S5.

ステップS5では、図5のマップを参照し、ロール角φに応じて操舵反力Trを算出する。このマップでは、ロール角φが所定値φth以下であるときには、操舵反力Trが0を維持し、ロール角φが所定値φthを超えたときには、ロール角φが大きいほど、操舵反力Trが大きくなる。
続くステップS6では、加算器45に操舵反力Trを出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
In step S5, the steering reaction force Tr is calculated according to the roll angle φ with reference to the map of FIG. In this map, when the roll angle φ is equal to or smaller than the predetermined value φth, the steering reaction force Tr is maintained at 0, and when the roll angle φ exceeds the predetermined value φth, the larger the roll angle φ is, the more the steering reaction force Tr becomes. growing.
In the subsequent step S6, the steering reaction force Tr is output to the adder 45, and then the process returns to the predetermined main program.

以上より、マルチ荷重センサ12が「垂直荷重検出手段」と「横力検出手段」とに対応し、ステップS1〜S3の処理が「推定手段」に対応する。また、ステップS4、S5の処理が「制御手段」に含まれる。   As described above, the multi-load sensor 12 corresponds to the “vertical load detection means” and the “lateral force detection means”, and the processing in steps S1 to S3 corresponds to the “estimation means”. Further, the processes of steps S4 and S5 are included in the “control unit”.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
車体のロール角φは、前記(2)式によって表され、トレッドdと、ロールセンタ高さhと、ロール剛性Kとは、車両によって定まるため、左右輪の荷重移動量ΔW、並びに左右に作用する横力FL及びFRに応じて、ロール角φを精度よく推定することができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
The roll angle φ of the vehicle body is expressed by the above equation (2), and the tread d, the roll center height h, and the roll stiffness K are determined by the vehicle. The roll angle φ can be accurately estimated according to the lateral forces F L and F R to be performed.

左右輪に作用する垂直荷重WL及びWR、並びに横力FL及びFRを検出するマルチ荷重センサ12は、スタビリティ制御、舵角比可変装置、四輪操舵装置、ステアリングバイワイヤなど、他の目的で装備されることが多い。したがって、マルチ荷重センサ12を備えていれば、従来技術のようにロール角や車高を検出する専用のセンサを追加するよりも、コストの増大を抑制できる。また、新たにマルチ荷重センサ12を追加するとしても、前述したように、他の目的に流用できるので、ロール角や車高を検出する専用のセンサを追加するよりも有利である。したがって、一般乗用車に適用しやすい。 The multi-load sensor 12 for detecting the vertical loads W L and W R acting on the left and right wheels and the lateral forces F L and F R includes stability control, steering angle ratio variable device, four-wheel steering device, steering by wire, etc. It is often equipped for the purpose of. Therefore, if the multi-load sensor 12 is provided, an increase in cost can be suppressed as compared to adding a dedicated sensor for detecting the roll angle and the vehicle height as in the prior art. Even if a new multi-load sensor 12 is newly added, as described above, it can be used for other purposes, which is more advantageous than adding a dedicated sensor for detecting the roll angle and the vehicle height. Therefore, it is easy to apply to general passenger cars.

こうして、車体のロール角φを推定し(ステップS3)、ロール角φが所定値φthを超えたときに(ステップS4の判定が“Yes”)、操舵反力Trを算出し(ステップS5)、これをアシストトルクから減算することにより(ステップS6)、操舵補助力を減少させ、運転者に対する操舵反力を増加させる。これにより、操舵角の増加が抑制され、ロール角φの増加を防ぎ、結果、車体の横転を防ぐことができる。また、操舵反力が増加することにより、運転者に対して注意を促すことができる。   Thus, the roll angle φ of the vehicle body is estimated (step S3), and when the roll angle φ exceeds the predetermined value φth (determination in step S4 is “Yes”), the steering reaction force Tr is calculated (step S5). By subtracting this from the assist torque (step S6), the steering assist force is decreased and the steering reaction force against the driver is increased. Thereby, an increase in the steering angle is suppressed, an increase in the roll angle φ can be prevented, and as a result, a rollover of the vehicle body can be prevented. In addition, the driver can be alerted by increasing the steering reaction force.

なお、本実施形態では、一つのマルチ荷重センサ12によって、車輪に作用する垂直荷重と横力との双方を検出しているが、これに限定されるものではなく、垂直荷重と横力とを、個別のセンサで検出してもよい。
また、本実施形態では、前輪又は後輪の何れか一方の、荷重移動量ΔW、並びに横力FL及びFRに応じて、車体のロール角φを算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、前輪の荷重移動量ΔWFと後輪の荷重移動量ΔWRとの平均値や大きい方のセレクト値をΔWとしたり、前輪の横力FFL(又はFFR)と後輪の横力FRL(又はFRR)との平均値や小さい方のセレクト値をFL(又はFR)としたりしてもよい。ここで、荷重移動量ΔWについては前後輪のセレクトハイとし、横力FL(又はFR)については前後輪のセレクトローとしたのは、前後輪で差があるときに、ロール角φが大きくなる値をセレクトし、横転抑制を促進するためである。
In this embodiment, the single multi-load sensor 12 detects both the vertical load and the lateral force acting on the wheel. However, the present invention is not limited to this, and the vertical load and the lateral force are detected. It may be detected by an individual sensor.
Further, in the present embodiment, one of either the front or rear wheels, the load shift amount [Delta] W, and in accordance with the lateral force F L and F R, but to calculate the vehicle body roll angle phi, limited to It is not something. For example, the average value or larger select value of the load movement amount [Delta] W R of the front wheel load movement amount [Delta] W F and the rear wheels and [Delta] W, the lateral force of the lateral force F FL (or F FR) and rear wheels of the front wheels An average value with F RL (or F RR ) or a smaller selected value may be set as F L (or F R ). Here, the load movement amount ΔW is set to select high for the front and rear wheels, and the lateral force F L (or F R ) is set to select low for the front and rear wheels when the roll angle φ is different when there is a difference between the front and rear wheels. This is to select a larger value and promote rollover suppression.

また、本実施形態では、アシストトルクからの操舵反力Trの減算を、加算器45で実効しているが、これに限定されるものではなく、加算器42で実行してもよい。要は、最終的に出力されるアシストトルクに対して、ロール抑制方向の操舵反力を付与することができれば、どの段階で実行してもよい。   Further, in this embodiment, the subtraction of the steering reaction force Tr from the assist torque is performed by the adder 45, but the present invention is not limited to this, and may be executed by the adder 42. In short, it may be executed at any stage as long as a steering reaction force in the roll restraining direction can be applied to the assist torque finally output.

〔第2実施形態〕
本実施形態で実行する操舵補助制御処理を、図6に示すように、横転抑制処理部90には、垂直荷重WFL〜WRR、横力FFL〜FRR、車速V、操舵角δが入力される。
[Second Embodiment]
A steering assist control process executed in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the rollover suppression processor 90, the vertical load W FL to W-RR, the lateral force F FL to F RR, the vehicle speed V, the steering angle δ is Entered.

また、横転抑制処理を、図7に示すように、前述したステップS3の代わりに、新たなステップS21〜S26を実行することを除いては、第1実施形態と同様の処理を実行する。   Further, as shown in FIG. 7, the rollover suppression process is performed in the same manner as in the first embodiment except that new steps S21 to S26 are performed instead of the above-described step S3.

先ずステップS21では、下記(3)式に示すように、各輪の横力FFL〜FRRに応じて、横加速度y”を算出する。
y”=(FFL+FFR+FRL+FRR)/m ………(3)
m:車体重量
First, in step S21, as shown in the following equation (3), a lateral acceleration y ″ is calculated according to the lateral forces F FL to F RR of each wheel.
y ″ = (F FL + F FR + F RL + F RR ) / m (3)
m: Body weight

続くステップS22では、下記(4)式に示すように、各輪の横力FFL〜FRRに応じて、ヨーレートγを算出する。
γ’={LF(FFL+FFR)−LR(FRL+FRR)}/I
γ=∫〔{LF(FFL+FFR)−LR(FRL+FRR)}/I〕dt ………(4)
F:重心から前軸までの距離 LR:重心から後軸までの距離
I:車体慣性モーメント
In the subsequent step S22, the yaw rate γ is calculated according to the lateral forces F FL to F RR of each wheel, as shown in the following equation (4).
γ ′ = {L F (F FL + F FR ) −L R (F RL + F RR )} / I
γ = ∫ [{L F (F FL + F FR ) −L R (F RL + F RR )} / I] dt (4)
L F : Distance from the center of gravity to the front axle L R : Distance from the center of gravity to the rear axle I: Moment of inertia of the vehicle body

続くステップS23では、下記(5)式に示すように、横加速度y”、ヨーレートγ、及び車速Vに応じて、車体の横すべり角βを算出する。
β=∫{(y”/V)−γ}dt ………(5)
In the subsequent step S23, the side slip angle β of the vehicle body is calculated according to the lateral acceleration y ″, the yaw rate γ, and the vehicle speed V, as shown in the following equation (5).
β = ∫ {(y ″ / V) −γ} dt (5)

続くステップS24では、下記(6)式に示すように、車体の横すべり角β、車速V、及び操舵角δに応じて、前後輪の横すべり角βF及びβRを算出する。
βF+δ=β+(LF・γ/V)
βR=β+(LR・γ/V) ………(6)
In the following step S24, as shown in the following equation (6), the front and rear wheel side slip angles β F and β R are calculated according to the side slip angle β of the vehicle body, the vehicle speed V, and the steering angle δ.
β F + δ = β + (L F · γ / V)
β R = β + (L R · γ / V) (6)

続くステップS25では、下記(7)式に示すように、各輪の横力FFL〜FRR、前後輪の横すべり角βF及びβR、並びに操舵角δに応じて、各輪のコーナリングフォースFcFL〜FcRRを算出する。なお、コーナリングフォースは、横力における、車輪進行方向に対する直角方向成分に相当する。
FcFL=FFLcos(βF+δ)
FcFR=FFRcos(βF+δ)
FcRL=FRLcosβR
FcRR=FRRcosβR ………(7)
In the following step S25, as shown in the following formula (7), the cornering force of each wheel is determined according to the lateral forces F FL to F RR of each wheel, the side slip angles β F and β R of the front and rear wheels, and the steering angle δ. Fc FL to Fc RR are calculated. The cornering force corresponds to a component in the direction perpendicular to the wheel traveling direction in the lateral force.
Fc FL = F FL cos (β F + δ)
Fc FR = F FR cos (β F + δ)
Fc RL = F RL cosβ R
Fc RR = F RR cosβ R (7)

続くステップS26では、下記(8)式に示すように、荷重移動量ΔWF及びΔWR、並びにコーナリングフォースFcFL〜FcRRに応じて、前後輪のロール角φF及びφRを算出する。
φF={ΔWF・d−(FcFL+FcFR)h}/K
φR={ΔWR・d−(FcRL+FcRR)h}/K ………(8)
以上より、ステップS21〜S26の処理が「推定手段」に含まれる。
In step S26, as shown in the following equation (8), the load movement amount [Delta] W F and [Delta] W R, and in response to cornering force Fc FL ~Fc RR, it calculates the roll angle phi F and phi R of the front and rear wheels.
φ F = {ΔW F · d- (Fc FL + Fc FR) h} / K
φ R = {ΔW R · d− (Fc RL + Fc RR ) h} / K (8)
As described above, the processing of steps S21 to S26 is included in the “estimating means”.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
前述した第1実施形態のように、左右輪の横力FL及びFRを用いて、ロール角φを推定すると、操舵角δが大きい領域では、誤差が大きくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、コーナリングフォースFcFL〜FcRRを用いて、前後輪のロール角φF及びφRを算出する(ステップS21〜S25)。これにより、車体の横すべり角βの変化量が大きい領域であっても、また操舵角δが大きい領域であっても、より正確にロール角φF及びφRを推定することができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
As in the first embodiment described above, by using the lateral force F L and F R of the left and right wheels, when estimating the roll angle phi, in a region the steering angle δ is large, there is a possibility that the error increases. Therefore, in this embodiment, the front and rear wheel roll angles φ F and φ R are calculated using the cornering forces Fc FL to Fc RR (steps S21 to S25). Accordingly, the roll angles φ F and φ R can be estimated more accurately even in a region where the change amount of the side slip angle β of the vehicle body is large or a region where the steering angle δ is large.

こうして前後輪のロール角φF及びφRを推定したら、その平均値や大きい方のセレクト値を所定値φthと比較し、所定値φthを超えているときに(ステップS4の判定が“Yes”)、操舵反力Trを算出し(ステップS5)、これをアシストトルクから減算することにより(ステップS6)、操舵補助力を減少させ、運転者に対する操舵反力を増加させる。これにより、操舵角の増加が抑制され、ロール角φの増加を防ぎ、結果、車体の横転を防ぐことができる。また、操舵反力が増加することにより、運転者に対して注意を促すことができる。 When the roll angles φ F and φ R of the front and rear wheels are estimated in this way, the average value or the larger selected value is compared with the predetermined value φth, and when it exceeds the predetermined value φth (the determination in step S4 is “Yes”) The steering reaction force Tr is calculated (step S5), and is subtracted from the assist torque (step S6), thereby reducing the steering assist force and increasing the steering reaction force for the driver. Thereby, an increase in the steering angle is suppressed, an increase in the roll angle φ can be prevented, and as a result, a rollover of the vehicle body can be prevented. In addition, the driver can be alerted by increasing the steering reaction force.

なお、本実施形態では、前後輪のロール角φF及びφRを推定しているが、これに限定されるものではなく、何れか一方だけでもよい。後輪のロール角φRだけを推定するのであれば、操舵角δの読込みを省略することができる。 In the present embodiment, the roll angles φ F and φ R of the front and rear wheels are estimated, but the present invention is not limited to this, and only one of them may be used. If only the roll angle φ R of the rear wheel is estimated, reading of the steering angle δ can be omitted.

電動パワーステアリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an electric power steering device. 第1実施形態の操舵補助制御処理を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the steering assistance control process of 1st Embodiment. 第1実施形態の横転抑制処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the rollover suppression process of 1st Embodiment. 車体のロール角について説明した模式図である。It is the schematic diagram explaining the roll angle of the vehicle body. 操舵反力の算出に用いるマップである。It is a map used for calculation of steering reaction force. 第2実施形態の操舵補助制御処理を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the steering assistance control process of 2nd Embodiment. 第2実施形態の横転抑制処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the rollover suppression process of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…ラックアンドピニオン、4…タイロッド、5FL〜5RR…車輪、6…減速機、7…電動モータ、8…制御装置、11…トルクセンサ、12…マルチ荷重センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering wheel, 2 ... Steering shaft, 3 ... Rack and pinion, 4 ... Tie rod, 5FL-5RR ... Wheel, 6 ... Reduction gear, 7 ... Electric motor, 8 ... Control device, 11 ... Torque sensor, 12 ... Multi load Sensor

Claims (3)

左右輪に作用する垂直荷重を検出する垂直荷重検出手段と、左右輪に作用する横力を検出する横力検出手段と、前記垂直荷重検出手段で検出した左右輪の垂直荷重、及び前記横力検出手段で検出した左右輪の横力に応じて、車体のロール角を推定する推定手段と、を備えることを特徴とするロール角推定装置。   Vertical load detecting means for detecting a vertical load acting on the left and right wheels, a lateral force detecting means for detecting a lateral force acting on the left and right wheels, a vertical load of the left and right wheels detected by the vertical load detecting means, and the lateral force A roll angle estimation device comprising: estimation means for estimating a roll angle of a vehicle body according to a lateral force of left and right wheels detected by a detection means. 前記横力検出手段は、前記横力における、車輪進行方向に対する直角方向成分を検出することを特徴とする請求項1に記載のロール角推定装置。   The roll angle estimating device according to claim 1, wherein the lateral force detecting means detects a component perpendicular to the wheel traveling direction in the lateral force. ステアリング系にアシストトルクを伝達可能な電動モータと、運転者の操舵トルクに応じて、前記電動モータを駆動制御する制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記請求項1又は2に記載のロール角推定装置を備え、
前記制御手段は、前記ロール角推定装置で推定したロール角が所定値を超えたときに、当該ロール角を抑制する方向に、前記電動モータを駆動制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric power steering apparatus comprising: an electric motor capable of transmitting an assist torque to a steering system; and a control unit that drives and controls the electric motor in accordance with a driver's steering torque,
The roll angle estimation device according to claim 1 or 2,
When the roll angle estimated by the roll angle estimation device exceeds a predetermined value, the control means drives and controls the electric motor in a direction to suppress the roll angle.
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