JP6024463B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の駆動力を制御する車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that controls driving force of a vehicle.
旋回走行時において、時々刻々の車両の自転角速度(すなわちヨーレイト)を適正な値に維持し、好ましい車両旋回性能を得るための方法として、従来、駆動力または制動力の変化に伴い前後輪荷重が移動すること、更に前後輪荷重の移動によりタイヤのコーナリングパワーが変化し前輪および後輪の発生力が変化することを利用して、所望の車両のステア特性を得る方法が提案されている。 As a method for maintaining the vehicle's rotational angular velocity (i.e., yaw rate) at an appropriate value while turning and obtaining a favorable vehicle turning performance, conventionally, the front and rear wheel loads have been changed in accordance with changes in driving force or braking force. There has been proposed a method for obtaining a desired vehicle steering characteristic by utilizing the fact that the cornering power of the tire is changed by the movement of the front and rear wheels and the generated force of the front and rear wheels is changed.
これに対して本願出願人は、車速V、旋回半径ρおよび操舵角δ等に基づいて前後輪荷重移動量の目標値を算出し、車両の前後輪荷重移動量が上記目標値に追従するように駆動力を制御することにより、車両旋回性能を向上させる技術を既に提案している(例えば、特許文献1を参照)。 In contrast, the applicant of the present application calculates a target value of the front and rear wheel load movement amount based on the vehicle speed V, the turning radius ρ, the steering angle δ, and the like so that the front and rear wheel load movement amount of the vehicle follows the target value. A technique for improving the vehicle turning performance by controlling the driving force has already been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載の技術では、車両状態によっては、車両旋回性能を十分に向上させることができなかったり、車両旋回時において運転者に違和感を与えてしまったりするという問題があった。
However, the technique described in
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、車両状態に応じて駆動力を適切に制御することを可能にする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to appropriately control the driving force in accordance with the vehicle state.
上記目的を達成するためになされた車両制御装置は、基本駆動力算出手段が、運転者によるアクセルペダル操作に基づいて、運転者が車両に要求する駆動力である基本要求駆動力を算出する。また目標荷重移動量算出手段が、車両の前輪と後輪との間での荷重移動量を前後輪荷重移動量として、車両が安定して走行するための前後輪荷重移動量である目標荷重移動量を算出する。さらに荷重移動量推定手段が、車両の前後輪荷重移動量を推定する。そして駆動力補正手段が、荷重移動量推定手段により推定された前後輪荷重移動量が目標荷重移動量に追従するように、基本要求駆動力を補正する。 Car two control devices made in order to achieve the above object, the basic driving force calculating means, based on an accelerator pedal operation by the driver, the driver calculates the basic required driving force is a driving force required for the vehicle . Further, the target load movement amount calculation means uses the load movement amount between the front and rear wheels of the vehicle as the front and rear wheel load movement amount, and the target load movement that is the front and rear wheel load movement amount for the vehicle to travel stably. Calculate the amount. Further, the load movement amount estimation means estimates the front and rear wheel load movement amount of the vehicle. The driving force correcting means corrects the basic required driving force so that the front and rear wheel load moving amount estimated by the load moving amount estimating means follows the target load moving amount.
このように、車両制御装置は、車両の前後輪荷重移動量が目標荷重移動量に追従するように基本要求駆動力を補正することで、車両走行時におけるステアリング特性の安定化を図ることができる。 Thus, the car two control devices, by the front and rear wheel load movement of the vehicle to correct the base required driving force so as to follow the target load shift amount, it is possible to stabilize the steering characteristics at the time of vehicle operation it can.
なお、目標荷重移動量は下式(16)で表される。 The target load movement amount is expressed by the following equation (16).
このため、例えば停車中の状態から据え切りに近い形でハンドルを切って曲がりながら発進する場合に、車速が低いため目標荷重移動量は非常に大きな値になる。ここで前荷重となるよう目標荷重移動量が設定されると駆動力を大きく減じることとなる。この場合、発進直後で車速があまり出ていない状態で駆動力が減じられ、車両があまり前に進まないといった違和感を運転者に生じさせることになる。 For this reason, for example, when the vehicle is started by turning the steering wheel in a shape close to a stationary stop from a stationary state, the target load movement amount becomes a very large value because the vehicle speed is low. Here, when the target load movement amount is set so as to be the preload, the driving force is greatly reduced. In this case, the driving force is reduced in a state where the vehicle speed is not so high immediately after the start, and the driver feels uncomfortable that the vehicle does not advance so much.
また、目標荷重移動量は下式(20)で表される。なお式(20)は、道路勾配、加減速による荷重移動分を考慮することなく簡易的に算出したものである。しかし、道路勾配および荷重移動分を考慮しても車両の重量の影響は同じである。 Further, the target load movement amount is expressed by the following equation (20). Equation (20) is simply calculated without considering the road gradient and the load movement due to acceleration / deceleration. However, the influence of the weight of the vehicle is the same even when the road gradient and load movement are taken into account.
そして、乗車人数に応じて又は重い荷物がトランクに搭載されているか否かに応じて車重が変化する。しかし、目標荷重移動量の算出に用いる車重として、例えば乗員が一人の場合を想定した固定値を採用すると、乗員が複数である場合等に、目標荷重移動量が、実際の車重に基づいて算出される値よりも小さくなる。 Then, the vehicle weight changes depending on the number of passengers or whether heavy luggage is mounted on the trunk. However, for example, when a fixed value assuming that there is one occupant is adopted as the vehicle weight used for calculating the target load movement amount, the target load movement amount is based on the actual vehicle weight when there are a plurality of occupants. Is smaller than the value calculated by
このため、例えばコーナー走行中においてアンダーステア状態のときに、オーバーステア側に補正するよう目標荷重移動量が正の値に設定される場合には、前荷重となるように駆動力を減少させる制御がされる。この結果、コーナリングフォースが増大し、ステアリング特性がオーバーステア側になる。しかし、目標荷重移動量は、実際の車重に基づいた値より小さく算出されるために制御量が小さくなり、所望のステアリング特性を得られない場合がある。 For this reason, for example, when the target load movement amount is set to a positive value so as to be corrected to the oversteer side in an understeer state during cornering, control for reducing the driving force so as to be a preload is performed. Is done. As a result, the cornering force increases, and the steering characteristic becomes the oversteer side. However, since the target load movement amount is calculated to be smaller than a value based on the actual vehicle weight, the control amount becomes small, and desired steering characteristics may not be obtained.
また、シフト位置をRレンジにしてバックで旋回中においてアンダーステア状態のときに、オーバーステア側に補正するよう目標荷重移動量が正の値に設定される場合には、前荷重となるように駆動力を減少させる制御がされる。しかし、後進走行では転舵輪が後輪となるため、ステアリング特性をオーバーステア側に持っていくためには後荷重となるようにする必要があり、ステアリング特性を逆に悪化させてしまう。 Also, when the target load movement amount is set to a positive value so as to correct to the oversteer side when the shift position is set to the R range and the vehicle is understeering while turning in the back, it is driven so as to be the preload when the target load movement amount is set to a positive value. Control is done to reduce the force. However, since the steered wheel is a rear wheel in reverse travel, it is necessary to use a rear load to bring the steering characteristic to the oversteer side, which adversely deteriorates the steering characteristic.
これに対し、車両制御装置は、荷重移動量補正手段が、車両の走行速度、シフト位置および重量の少なくとも一つに基づいて、目標荷重移動量算出手段により算出された目標荷重移動量を補正する。 This against the car two control devices, the load shift amount correcting means, the traveling speed of the vehicle, based on at least one shift position and weight, the target load shift amount calculated by the target load movement amount calculating means to correct.
これにより、車両制御装置は、車両の走行速度、シフト位置および重量の変化に応じて目標荷重移動量を適切に変化させることが可能となり、車両の走行速度、シフト位置および重量に起因した車両状態の変化に応じて駆動力を適切に制御することができる。 This ensures that the car two control devices, the travel speed of the vehicle, suitably it is possible to change the target load shift amount according to the shift position and the weight change, the traveling speed of the vehicle, due to the shift position and weight The driving force can be appropriately controlled according to the change in the vehicle state.
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図1に示すように、本実施形態の電子制御装置1は、車両に搭載され、車両のエンジン2の制御を行う。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an
電子制御装置1は、アクセルストロークセンサ3、吸入空気量センサ4、クランク角センサ5、車輪速度センサ6、舵角センサ7、車速センサ8およびナビゲーション装置9から信号を入力する。
The
アクセルストロークセンサ3は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力する。
吸入空気量センサ4は、エンジン2への吸入空気量に応じた信号を出力する。
The
The intake air amount sensor 4 outputs a signal corresponding to the intake air amount to the
クランク角センサ5は、エンジン2のクランク軸の回転に応じて所定角度毎にエッジが生じるパルス信号を出力する。
車輪速度センサ6は、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪のそれぞれに取り付けられ、各車輪軸の回転に応じて所定角度毎にエッジが生じるパルス信号を出力する。
The
The
舵角センサ7は、車両のハンドルの操舵角に応じた信号を出力する。
車速センサ8は、車両の駆動軸の回転に応じて所定角度毎にエッジが生じるパルス信号を出力する。
The
The
ナビゲーション装置9は、道路地図データおよび各種情報を記録した地図記憶媒体から道路地図データを取得するとともに、GPS(Global Positioning System)アンテナ(不図示)を介して受信したGPS信号等に基づいて車両の現在位置を検出し、現在地から目的地までの経路案内等を実行するように構成されている。なお、上記道路地図データは、道路位置、道路種別(高速道路、有料道路、一般道路等)、道路形状、道路幅員、道路名、車線数および道路勾配等の各種データから構成されている。またナビゲーション装置9は、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ(不図示)を備える。 The navigation device 9 acquires road map data from a map storage medium in which road map data and various types of information are recorded, and based on a GPS signal received via a GPS (Global Positioning System) antenna (not shown) or the like. It is configured to detect the current position and execute route guidance from the current position to the destination. The road map data includes various data such as road position, road type (highway, toll road, general road, etc.), road shape, road width, road name, number of lanes, road gradient, and the like. The navigation device 9 includes a yaw rate sensor (not shown) that detects the yaw rate of the vehicle.
そして電子制御装置1は、基本要求トルク算出部11、推定駆動輪トルク算出部12、車輪速度算出部13、走行抵抗外乱推定部14、操舵角算出部15、車速算出部16、道路勾配取得部17、仮想旋回半径算出部18、目標荷重移動量算出部19、制振補正部20および目標荷重移動量補正部21を備える。
The
基本要求トルク算出部11は、アクセルストロークセンサ3からの信号に基づいてアクセルペダル踏み込み量を算出し、さらに、このアクセルペダル踏み込み量に基づいて、車
両の駆動軸に掛かるトルクTw_tgtを算出する。なお、アクセルペダル踏み込み量は運転手によるトルク要求に対応するものであり、且つトルクTw_tgtは制振補正部20によるトルク補正の基本となるものである。このため以下、基本要求トルク算出部11が算出するトルクを、基本要求トルクTw_tgtという。
The basic required
推定駆動輪トルク算出部12は、まず、吸入空気量センサ4からの信号に基づいて吸入空気量を算出するとともに、クランク角センサ5からの信号に基づいてエンジン2の回転速度Ne(以下、エンジン回転速度という)を算出する。そして推定駆動輪トルク算出部12は、算出した吸入空気量とエンジン回転速度とに基づいて、車両の駆動軸に掛かるトルクTw_estを算出する。なお、推定駆動輪トルク算出部12は、吸入空気量とエンジン回転速度とに基づいて、エンジン2で発生して駆動軸に掛かるトルクを推定しているため、推定駆動輪トルク算出部12が算出するトルクを以下、推定駆動輪トルクTw_estという。
The estimated drive wheel
車輪速度算出部13は、車輪速度センサ6からの信号に基づいて、左前輪の車輪速度Vfl(以下、左前輪速度Vflという)、右前輪の車輪速度Vfr(以下、右前輪速度Vfrという)、左後輪の車輪速度Vrl(以下、左後輪速度Vrlという)および右後輪の車輪速度Vrr(以下、右後輪速度Vrrという)を算出する。
Based on the signal from the
走行抵抗外乱推定部14は、図2に示すように、平均処理部31,32,33と、減算器34,35と、微分器36,37と、ローパスフィルタ38,39と、増幅器40,41とを備える。
As shown in FIG. 2, the running resistance
平均処理部31は、左前輪速度Vflと右前輪速度Vfrとの平均値を算出する。
平均処理部32は、左後輪速度Vrlと右後輪速度Vrrとの平均値を算出する。
平均処理部33は、左前輪速度Vfl、右前輪速度Vfr、左後輪速度Vrlおよび右後輪速度Vrrの平均値を算出する。
The
The
The
減算器34は、平均処理部31の算出値から平均処理部33の算出値を減算した値を算出する。減算器35は、平均処理部32の算出値から平均処理部33の算出値を減算した値を算出する。
The
微分器36,37はそれぞれ、減算器34,35の算出値の微分値を算出する。
ローパスフィルタ38,39はそれぞれ、微分器36,37の算出値から高周波成分を除去して出力する。
The low-
増幅器40,41はそれぞれ、ローパスフィルタ38,39から入力した信号を車両質量M倍して出力する。
したがって走行抵抗外乱推定部14は、前輪の車輪速度の平均値と四輪の車輪速度の平均値との差の微分値に対して車両重量を掛けたものを前輪の走行抵抗外乱として推定するとともに、後輪の車輪速度の平均値と四輪の車輪速度の平均値との差の微分値に対して車両重量を掛けたものを後輪の走行抵抗外乱として推定する。
The
Therefore, the running resistance
図1に示すように、操舵角算出部15は、舵角センサ7からの信号に基づいて、ハンドル操舵角δnを算出する。
車速算出部16は、車速センサ8からの信号に基づいて、車両の走行速度V(以下、車速Vという)を算出する。
As shown in FIG. 1, the steering
The vehicle
道路勾配取得部17は、車両の現在位置における道路勾配φをナビゲーション装置9から取得する。
仮想旋回半径算出部18は、ナビゲーション装置9から取得したヨーレートγと、車速算出部16から取得した車速Vとに基づいて、車両が走行するのに適した仮想的な旋回半径(以下、仮想旋回半径という)ρを下式(1)を用いて算出する。
The road
Based on the yaw rate γ acquired from the navigation device 9 and the vehicle speed V acquired from the vehicle
ρ = V/γ ・・・(1)
目標荷重移動量算出部19は、図3に示すように、コーナリングパワー算出部51、操舵角依存パラメータ算出部52および乗算器53を備える。
ρ = V / γ (1)
As shown in FIG. 3, the target load movement
コーナリングパワー算出部51は、前後輪静荷重算出部61、道路勾配影響項算出部62、静的接地荷重変化量算出部63、乗算器64,65,68、加算器66,67および増幅器69を備える。
The cornering
前後輪静荷重算出部61は、定数出力器71および増幅器72,73を備える。
定数出力器71は、車両の静荷重Woを示す一定値を出力する。なお、車両の静荷重Woは、車両の質量をM、重力加速度をgとして、下式(2)で表される。
The front and rear wheel static
Wo = M×g ・・・(2)
増幅器72は、車両のホイールベースをL(図4を参照)、車両重心と後輪軸との間の距離をLr(図4を参照)として、定数出力器71から入力した信号を(Lr/L)倍して出力する。この出力値は、前輪の静荷重Wfoに相当し、下式(3)で表される。
W o = M × g (2)
The
Wfo = (Lr/L)Wo ・・・(3)
増幅器73は、車両重心と前輪軸との間の距離をLf(図4を参照)として、定数出力器71から入力した信号を(Lf/L)倍して出力する。この出力値は、後輪の静荷重Wroに相当し、下式(4)で表される。
W fo = (L r / L) W o (3)
The
Wro = (Lf/L)Wo ・・・(4)
したがって前後輪静荷重算出部61は、前輪静荷重Wfoおよび後輪静荷重Wroを示す値を出力する。
W ro = (L f / L) W o (4)
Accordingly longitudinal HanawaShizu
道路勾配影響項算出部62は、余弦関数演算器81と正弦関数演算器82と増幅器83,84と減算器85と加算器86とを備える。
余弦関数演算器81は、道路勾配取得部17から道路勾配φを入力して余弦関数(cos)演算を行う。すなわち、余弦関数演算器81はcosφを出力する。
The road gradient influence
The cosine function calculator 81 inputs the road gradient φ from the road
正弦関数演算器82は、道路勾配取得部17から道路勾配φを入力して正弦関数(sin)演算を行う。すなわち、正弦関数演算器82はsinφを出力する。
増幅器83は、路面と車両重心との間の距離(以下、重心高さという)をhcg(図4を参照)として、正弦関数演算器82から入力した信号を(hcg/Lr)倍して出力する。また増幅器84は、正弦関数演算器82から入力した信号を(hcg/Lf)倍して出力する。
The
The
減算器85は、余弦関数演算器81の出力値から増幅器83の出力値を減算した値を算出する。すなわち減算器85は、{cosφ−(hcg/Lr)sinφ}を出力する。
加算器86は、余弦関数演算器81の出力値と増幅器83の出力値とを加算した値を算出する。すなわち加算器86は、{cosφ+(hcg/Lf)sinφ}を出力する。
The
The
したがって道路勾配影響項算出部62は、{cosφ−(hcg/Lr)sinφ}と{cosφ+(hcg/Lf)sinφ}を出力する。
静的接地荷重変化量算出部63は、バネ上振動モデル定常解算出部91と前後輪荷重変
化量算出部92とを備える。
Therefore, the road gradient influence
The static ground load change
バネ上振動モデル定常解算出部91は、バネ上振動モデルを用いて、車体の垂直方向変位xν(図4を参照)と、車体のピッチング中心周りのピッチ角θp(図4を参照)のそれぞれについて、定常状態における値を算出する。
The sprung vibration model steady
バネ上振動モデルは、図4に示すように、車両の前輪と車体との間および後輪と車体との間のそれぞれが、所定のバネ定数と所定の減衰係数が設定されたサスペンションで連結されているとして車両がピッチング振動する場合を想定し、車両の車両状態を状態方程式で表現したものである。 In the sprung vibration model, as shown in FIG. 4, the front wheel and the vehicle body of the vehicle and the rear wheel and the vehicle body are connected by a suspension in which a predetermined spring constant and a predetermined damping coefficient are set. Assuming that the vehicle vibrates with pitching, the vehicle state of the vehicle is expressed by a state equation.
そして、車体の垂直方向変位xνとピッチ角θpについての状態方程式は下式(5)で表される。ここで、xν’とxν’’はそれぞれxνの1階微分と2階微分を示す。θp’とθp’’はそれぞれθpの1階微分と2階微分を示す。またa1〜4,b1〜4,p1〜3は予め設定された定数である。ΔFdfとΔFdrはそれぞれ、前輪軸と後輪軸に作用する並進力の変化量である。ΔTwは推定駆動輪トルクTw_estの変化量である。
And the state equation about the vertical displacement xν and the pitch angle θ p of the vehicle body is expressed by the following equation (5). Here, xν ′ and xν ″ represent the first and second derivatives of xν, respectively. θ p ′ and θ p ″ indicate the first and second derivatives of θ p , respectively. The a 1 ~ 4, b 1 ~ 4,
そして、車両が定常状態であるときには、xν’,xν’’,θp’ ,θp’’は0であるため、式(5)において、xν’,xν’’,θp’ ,θp’’に0を代入すると、下式(6),(7)に示すように、xνの定常解xν_sとθpの定常解θp_sとが得られる。 When the vehicle is in a steady state, xν ′, xν ″, θ p ′, and θ p ″ are 0. Therefore, in equation (5), xν ′, xν ″, θ p ′, θ p substituting 0 into '', the following equation (6), as shown in (7), is obtained and the stationary solution theta p_s of stationary solutions Xnyu _s and theta p of Xnyu.
したがってバネ上振動モデル定常解算出部91は、式(6),(7)を用いて、定常解xν_s,θp_sを算出する。
前後輪荷重変化量算出部92は、式(8),(9)を用いて、前輪の静的接地荷重変化量ΔWf_sと、後輪の静的接地荷重変化量ΔWr_sを算出する。ここで、Ksfは前輪側のサスペンションのバネ定数、Ksrは後輪側のサスペンションのバネ定数である(図4を参照)。
Sprung vibration model constant
Front and rear wheel load variation calculating unit 92, Equation (8), with (9), calculates the front wheel static ground load change amount [Delta] W f_s, the rear wheel static ground load change amount [Delta] W r_s. Here, K sf is the spring constant of the suspension on the front wheel side, and K sr is the spring constant of the suspension on the rear wheel side (see FIG. 4).
したがって静的接地荷重変化量算出部63は、図3に示すように、前輪の静的接地荷重変化量ΔWf_sと後輪の静的接地荷重変化量ΔWr_sを出力する。
乗算器64は、増幅器72からの出力値と減算器85からの出力値との乗算値を算出する。すなわち乗算器64は、Wfo{cosφ−(hcg/Lr)sinφ}を出力する。この値は、道路勾配φの路面を走行中の路面垂直方向に沿って前輪に掛かる接地荷重に相当する。
Thus static ground load change
The
乗算器65は、増幅器73からの出力値と加算器86からの出力値との乗算値を算出する。すなわち乗算器65は、Wro{cosφ+(hcg/Lf)sinφ}を出力する。この値は、道路勾配φの路面を走行中の路面垂直方向に沿って後輪に掛かる接地荷重に相当する。
The multiplier 65 calculates a multiplication value of the output value from the
加算器66は、乗算器64からの出力値と静的接地荷重変化量算出部63からの静的接地荷重変化量ΔWf_sとの加算値を算出する。この値は、定常状態での道路勾配φに応じた前輪の接地荷重に対し、定常的な駆動トルクに起因する荷重移動分を加味した前輪静的接地荷重の合計値Wf(以下、前輪静的接地荷重Wfという)に相当する。
The
加算器67は、乗算器65からの出力値と静的接地荷重変化量算出部63からの静的接地荷重変化量ΔWr_sとの加算値を算出する。この値は、定常状態での道路勾配φに応じた後輪の接地荷重に対し、定常的な駆動トルクに起因する荷重移動分を加味した後輪静的接地荷重の合計値Wr(以下、後輪静的接地荷重Wrという)に相当する。
The
乗算器68は、加算器66からの前輪静的接地荷重Wfと、加算器67からの後輪静的接地荷重Wrとの乗算値を算出する。
増幅器69は、乗算器68から入力した信号をCw 2倍して出力する。Cwはコーナリングパワーの荷重依存係数である。すなわち増幅器69は、(Cw 2×Wf×Wr)を出力する。
前輪のコーナリングパワーCpfと後輪のコーナリングパワーCprはそれぞれ下式(10),(11)で表される。
Cpf = CwWf ・・・(10)
Cpr = CwWr ・・・(11)
したがってコーナリングパワー算出部51は、前輪のコーナリングパワーCpfと後輪のコーナリングパワーCprとを乗算した値CpfCprを出力する。
The front wheel cornering power Cpf and the rear wheel cornering power Cpr are expressed by the following equations (10) and (11), respectively.
C pf = C w W f (10)
C pr = C w W r (11)
Accordingly, the cornering
次に操舵角依存パラメータ算出部52は、増幅器101,104,110、絶対値演算器102、乗算器103、定数出力器105、減算器106、自乗演算器107、ゼロ割防止器108および除算器109を備える。
Next, the steering angle dependent
増幅器101は、ステアリングギア比をRsとして、操舵角算出部15から入力したハンドル操舵角δnを(1/Rs)倍し、前輪の操舵角δとして出力する。
絶対値演算器102は、増幅器101からの出力値の絶対値を演算して出力する。
The
The
乗算器103は、操舵角δの絶対値と、仮想旋回半径算出部18からの仮想旋回半径ρとの乗算値を算出する。
増幅器104は、乗算器103からの出力値を(1/L)倍して出力する。
The
The
定数出力器105は、予め設定された定数1を出力する。
減算器106は、増幅器104からの出力値から、定数出力器105からの出力値を減
算した値を算出する。すなわち減算器106は、(ρ|δ|/L−1)を出力する。
The
The
自乗演算器107は、車速算出部16から車速Vを入力して自乗演算を行う。すなわち、自乗演算器107はV2を出力する。
ゼロ割防止器108は、自乗演算器107からの出力値V2に対してゼロ割防止を行う。
The square calculator 107 receives the vehicle speed V from the
The zero
除算器109は、減算器106からの出力値を、ゼロ割防止器108からの出力値で除算した値を出力する。
増幅器110は、除算器109からの出力値を、下式(12)で表される係数k倍して出力する。
The
The
k = −2L2/MCw ・・・(12)
したがって操舵角依存パラメータ算出部52は、{2L2(1−ρ|δ|/L)/MCwV2}を出力する。
k = −2L 2 / MC w (12)
Therefore, the steering angle dependent
また乗算器53は、コーナリングパワー算出部51からの出力値と操舵角依存パラメータ算出部52からの出力値との乗算値を算出して出力する。
以上より、目標荷重移動量算出部19は、目標荷重移動量Δとして、下式(13)で表される値を出力する。
The
As described above, the target load movement
Δ = (2L2CpfCpr/MCwV2)×(1−ρ|δ|/L) ・・・(13)
なお、車両の旋回半径ρは下式(14)で表される。
Δ = (2L 2 C pf C pr / MC w V 2 ) × (1−ρ | δ | / L) (13)
The turning radius ρ of the vehicle is expressed by the following formula (14).
式(14)は、舵角一定の元での車速の増減に対する旋回半径の値が(LfCpf−LrCpr)の値に依存することを示す。具体的には、(LfCpf−LrCpr)が0より小さい場合には、車速Vの増加に伴い旋回半径ρが増加する方向、すなわちアンダーステアとなり、(LfCpf−LrCpr)が0より大きい場合には、車速Vの増加に伴い旋回半径ρが減少する方向、すなわちオーバーステアとなる。すなわち、(LfCpf−LrCpr)を用いてステアリング特性を制御することができる。 Equation (14) shows that the value of the turning radius with respect to increase / decrease in vehicle speed with a constant rudder angle depends on the value of (L f C pf −L r C pr ). Specifically, when (L f C pf −L r C pr ) is smaller than 0, the turning radius ρ increases as the vehicle speed V increases, that is, understeer, and (L f C pf −L r When C pr ) is greater than 0, the turning radius ρ decreases as the vehicle speed V increases, that is, oversteer. That is, the steering characteristic can be controlled using (L f C pf −L r C pr ).
また、(LfCpf−LrCpr)は、式(10),(11)を用いて、下式(15)で表される。
(LfCpf−LrCpr)= Cw(LfWf−LrWr) ・・・(15)
したがって、式(15)中の(LfWf−LrWr)は下式(16)で表されている。
Further, (L f C pf −L r C pr ) is expressed by the following equation (15) using equations (10) and (11).
(L f C pf -L r C pr) = C w (L f W f -L r W r) ··· (15)
Therefore, (L f W f −L r W r ) in the equation (15) is expressed by the following equation (16).
式(13)と式(16)とを比較することにより理解できるように、目標荷重移動量算出部19は、目標荷重移動量Δとして、(LfWf−LrWr)を算出している。
次に制振補正部20は、図1に示すように、バネ上振動モデル演算部121、減算器122,127,130、積分器123、増幅器124,125,128,129および加
減算器126を備える。
As can be understood by comparing Expression (13) and Expression (16), the target load movement
Next, as shown in FIG. 1, the vibration
バネ上振動モデル演算部121は、上式(5)により状態量x=(xν,xν’,θp,θp’)を算出する。またバネ上振動モデル演算部121は、上式(5)で算出した状態量xを用いて、下式(17)により推定荷重移動量ysを算出する。ここで、Ksfは前輪側のサスペンションのバネ定数、Ksrは後輪側のサスペンションのバネ定数、Csfは前輪側のサスペンションの減衰係数、Csrは後輪側のサスペンションの減衰係数である(図4を参照)。
The sprung vibration
減算器122は、目標荷重移動量補正部21からの出力値から、バネ上振動モデル演算部121からの推定荷重移動量ysを減算した値、すなわちモデル出力誤差を算出する。
積分器123は、減算器122による出力誤差を積分する。増幅器124は、積分器123から入力した積分値を、予め設定された積分ゲインKi倍して出力する。したがって、制振補正部20は1型サーボ系である。
The
増幅器125は、バネ上振動モデル演算部121から出力される状態量xを、予め設定された状態フィードバックゲインKs倍して出力する。
加減算器126は、増幅器124からの出力値と、走行抵抗外乱推定部14からの走行抵抗外乱とを加算する。さらに加減算器126は、この加算値から、増幅器125からの出力値を減算した値を算出し、この減算値を、バネ上振動モデル演算部121と減算器127へ出力する。加減算器126の出力値は、目標荷重移動量に追従するよう推定される走行抵抗外乱や状態量xを鑑みて補正された駆動トルクの絶対値(以下、補正駆動トルクという)である。
The
The adder /
減算器127は、推定駆動輪トルク算出部12からのトルクTw_estから、加減算器126からの補正駆動トルクを減算し、相対的な駆動トルクの補正値を算出する。
増幅器128は、終減速装置での減速比(ファイナルギア比)をRdとして、減算器127からの出力値を(1/Rd)倍して出力する。増幅器129は、基本要求トルク算出部11からの基本要求トルクTw_tgtを(1/Rd)倍して出力する。
The
The
減算器130は、増幅器129からの出力値から、増幅器128からの出力値を減算した値を算出する。
減算器130の出力が補正後の要求トルクであり、電子制御装置1は、この補正後の要求トルクに基づいて、スロットル弁の開度を変えるスロットルモータ(不図示)、各気筒内の燃料に着火するための点火プラブ(不図示)、および各気筒に燃料を噴射するインジェクタ(不図示)といった各種アクチュエータを制御して、エンジン2を作動させる。
The
The output of the
目標荷重移動量補正部21は、図5に示すように、車速補正因子算出部141、シフト補正因子算出部142、車重補正因子算出部143および乗算器144,145,146
を備える。
As shown in FIG. 5, the target load movement
Is provided.
車速補正因子算出部141は、車速Vをパラメータとした車速補正因子Fvの値が予め設定された1次元マップM1を備える。そして車速補正因子算出部141は、入力した車速Vに基づいて、1次元マップM1を参照することにより車速補正因子Fvを算出する。なお、1次元マップM1の車速補正因子Fvは、0km/hから第1判断車速(本実施形態では2km/h)未満では0で、第1判断車速から第2判断車速(本実施形態では10km/h)未満では車速Vに比例して大きくなり、第2判断車速以上で1となるように設定されている。
Speed correction
シフト補正因子算出部142は、シフト位置をパラメータとしたシフト補正因子Fsの値が予め設定された1次元マップM2を備える。そしてシフト補正因子算出部142は、車両に搭載された変速機(不図示)のシフト位置を検出するシフト位置センサ151の検出結果に基づいて、1次元マップM2を参照することによりシフト補正因子Fsを算出する。なお、1次元マップM2のシフト補正因子Fsは、PレンジおよびNレンジの場合には0、Rレンジの場合には−1、DレンジおよびSレンジの場合には1となるように設定されている。
The shift correction
車重補正因子算出部143は、道路勾配取得部17から入力した道路勾配φと、車両の高さを検出する車高センサ152から入力した車高h’とに基づき、車重補正因子Fhを下式(18)を用いて算出する。ここで、kは車両のバネ定数である。hは、重量物が搭載されていない状態での車両の高さである。Mは、重量物が搭載されていない状態での車両の重量である。
Vehicle weight correction
Fh = 1+{k×(h’−h)/(M・g・cosφ)} ・・・(18)
式(18)は、車両に搭載された重量物の重量(すなわち車重の増加分)mが下式(19)で算出されることに基づく。
F h = 1+ {k × (h′−h) / (M · g · cos φ)} (18)
Equation (18) is based on the fact that the weight m of the heavy object mounted on the vehicle (that is, the increase in vehicle weight) m is calculated by the following equation (19).
m = k×(h’−h)/(g・cosφ) ・・・(19)
乗算器144は、目標荷重移動量算出部19からの目標荷重移動量Δと、車速補正因子算出部141からの車速補正因子Fvとの乗算値を算出して出力する。
m = k × (h′−h) / (g · cos φ) (19)
The
乗算器145は、乗算器144からの出力値と、シフト補正因子算出部142からのシフト補正因子Fsとの乗算値を算出して出力する。
乗算器146は、乗算器145からの出力値と、車重補正因子算出部143からの車重補正因子Fhとの乗算値を算出して出力する。
The
The
したがって目標荷重移動量補正部21は、目標荷重移動量Δに、車速補正因子Fvとシフト補正因子Fsと車重補正因子Fhとを乗算した値を出力する。
このように構成された電子制御装置1では、基本要求トルク算出部11が、運転者によるアクセルペダル操作に基づいて、基本要求トルクTw_tgtを算出する。また目標荷重移動量算出部19が、車両が安定して走行するように目標荷重移動量Δを算出するとともに、バネ上振動モデル演算部121が、車両の推定荷重移動量ysを推定する。そして制振補正部20が、推定荷重移動量ysが目標荷重移動量Δに追従するように基本要求トルクTw_tgtを補正する。
Thus the target load shift
In the
このようにして電子制御装置1は、車両走行時におけるステアリング特性の安定化を図ることができる。
なお、目標荷重移動量は上式(16)で表される。すなわち目標荷重移動量は、車両の走行速度(以下、車速ともいう)が小さくなるに従い大きくなるように変化する。このた
め、例えば停車中の状態から据え切りに近い形でハンドルを切って曲がりながら発進する場合に、車速が低いため目標荷重移動量は非常に大きな値になる。
In this way, the
The target load movement amount is expressed by the above equation (16). That is, the target load movement amount changes so as to increase as the traveling speed of the vehicle (hereinafter also referred to as vehicle speed) decreases. For this reason, for example, when the vehicle is started by turning the steering wheel in a shape close to a stationary stop from a stationary state, the target load movement amount becomes a very large value because the vehicle speed is low.
これに対して、目標荷重移動量補正部21は、車速Vが、低速で車両が走行しているか否かを判断するために予め設定された第2判断車速(本実施形態では10km/h)未満である場合には、目標荷重移動量算出部19により算出された目標荷重移動量Δよりも小さくなるように目標荷重移動量Δを補正する。
On the other hand, the target load movement
これにより、例えば停車中の状態から据え切りに近い形でハンドルを切って曲がりながら発進した時に、前荷重となるよう目標荷重移動量Δが設定された場合、目標荷重移動量Δが非常に大きな値になるが、目標荷重移動量補正部21により、目標荷重移動量Δは小さくなるよう補正される。このため、駆動力が減じられる度合いを低減することができ、発進直後で車速があまり出ていない状態で駆動力が減じられ車両があまり前に進まないといった違和感を運転者に生じさせるという事態の発生を抑制することができる。
Thus, for example, when the target load movement amount Δ is set to be a preload when the vehicle is started by turning the steering wheel in a form close to a stationary stop from a stationary state, the target load movement amount Δ is very large. Although it is a value, the target load movement
また、シフト位置をRレンジにしてバックで旋回中においてアンダーステア状態のときに、オーバーステア側に補正するよう目標荷重移動量Δが正の値に設定される場合には、前荷重となるように駆動力を減少させる制御がされる。しかし、後進走行では転舵輪が後輪となるため、ステアリング特性をオーバーステア側に持っていくためには後荷重となるようにする必要があり、ステアリング特性を逆に悪化させてしまう。 In addition, when the target load movement amount Δ is set to a positive value so as to correct to the oversteer side when the shift position is set to the R range and the vehicle is understeering while turning in the back, if the target load movement amount Δ is set to a positive value, the preload is set. Control is performed to reduce the driving force. However, since the steered wheel is a rear wheel in reverse travel, it is necessary to use a rear load to bring the steering characteristic to the oversteer side, which adversely deteriorates the steering characteristic.
これに対して、目標荷重移動量補正部21は、シフト位置に基づいて、シフト位置がRレンジである場合には、シフト位置がDレンジまたはSレンジである場合と比較して、正負の符号が逆になるように目標荷重移動量Δを補正する。
On the other hand, the target load movement
これにより、転舵輪が前輪であるか後輪であるかを考慮して目標荷重移動量Δを設定することができるため、前進走行を想定した目標荷重移動量Δの算出が後進走行中に実行されるということがなくなり、後進走行時におけるステアリング特性の安定性を向上させることができる。 As a result, the target load movement amount Δ can be set in consideration of whether the steered wheel is the front wheel or the rear wheel. Therefore, calculation of the target load movement amount Δ assuming forward traveling is performed during backward traveling. Thus, the stability of the steering characteristics during reverse travel can be improved.
また、目標荷重移動量は下式(20)で表される。なお式(20)は、道路勾配、加減速による荷重移動分を考慮することなく簡易的に算出したものである。しかし、道路勾配および荷重移動分を考慮しても車両の重量の影響は同じである。 Further, the target load movement amount is expressed by the following equation (20). Equation (20) is simply calculated without considering the road gradient and the load movement due to acceleration / deceleration. However, the influence of the weight of the vehicle is the same even when the road gradient and load movement are taken into account.
すなわち目標荷重移動量Δは、車重が大きくなるに従い大きくなるように変化する。
これに対して、目標荷重移動量補正部21は、車重に基づいて、車重が増減した割合と
同じ割合で目標荷重移動量Δが増減するように目標荷重移動量Δを補正する。
That is, the target load movement amount Δ changes so as to increase as the vehicle weight increases.
On the other hand, the target load movement
これにより電子制御装置1は、実際の車重に対応する目標荷重移動量Δに推定荷重移動量ysが追従するように制御を行うことができるため、車重によって所望のステアリング特性が得られたり得られなかったりするということがなくなり、ステアリング特性の安定性を向上させることができる。
Thus the
このように電子制御装置1では、目標荷重移動量補正部21が、車速V、シフト位置および車重に基づいて、目標荷重移動量算出部19により算出された目標荷重移動量Δを補正する。これにより電子制御装置1は、車速V、シフト位置および車重の変化に応じて目標荷重移動量Δを適切に変化させることが可能となり、車速V、シフト位置および車重に起因した車両状態の変化に応じて駆動力を適切に制御することができる。
As described above, in the
以上説明した実施形態において、電子制御装置1は本発明における車両制御装置、基本要求トルク算出部11は本発明における基本駆動力算出手段、目標荷重移動量算出部19は本発明における目標荷重移動量算出手段、バネ上振動モデル演算部121は本発明における荷重移動量推定手段、制振補正部20は本発明における駆動力補正手段、目標荷重移動量補正部21は本発明における荷重移動量補正手段、基本要求トルクTw_tgtは本発明における基本要求駆動力、第2判断車速は本発明における低速判断速度である。
In the embodiment described above, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, As long as it belongs to the technical scope of this invention, a various form can be taken.
1…電子制御装置、11…基本要求トルク算出部、19…目標荷重移動量算出部、20…制振補正部、21…目標荷重移動量補正部、121…バネ上振動モデル演算部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
運転者によるアクセルペダル操作に基づいて、前記運転者が前記車両に要求する駆動力である基本要求駆動力を算出する基本駆動力算出手段(11)と、
目標荷重移動量をΔ、前記車両のホイールベースをL、前輪のコーナリングパワーをC pf 、後輪のコーナリングパワーをC pr 、前記車両の質量をM、コーナリングパワーの荷重依存係数をC w 、車速をV、仮想旋回半径をρ、前輪の操舵角をδとして、「Δ = (2L 2 C pf C pr /MC w V 2 )×(1−ρδ/L)」により、前記目標荷重移動量を算出する目標荷重移動量算出手段(19)と、
前記車両の前輪と後輪との間での荷重移動量である前後輪荷重移動量を推定する荷重移動量推定手段(121)と、
前記荷重移動量推定手段により推定された前記前後輪荷重移動量が前記目標荷重移動量に追従するように、前記基本要求駆動力を補正する駆動力補正手段(20)と、
前記車両の走行速度、シフト位置および重量の少なくとも一つに基づいて、前記目標荷重移動量算出手段により算出された前記目標荷重移動量を補正する荷重移動量補正手段(21)を備え、
前記荷重移動量補正手段は、
前記走行速度に基づいて前記目標荷重移動量を補正する場合には、前記走行速度が、低速で前記車両が走行しているか否かを判断するために予め設定された低速判断速度未満であるときに、前記目標荷重移動量算出手段により算出された前記目標荷重移動量よりも小さくなるように前記目標荷重移動量を補正し、
前記シフト位置に基づいて前記目標荷重移動量を補正する場合には、前記シフト位置がRレンジであるときには、前記シフト位置がDレンジまたはSレンジである場合と比較して、正負の符号が逆になるように前記目標荷重移動量を補正し、
前記重量に基づいて前記目標荷重移動量を補正する場合には、前記重量の増減に応じて前記目標荷重移動量が増減するように前記目標荷重移動量を補正する
ことを特徴とする車両制御装置。 A vehicle control device (1) mounted on a vehicle for controlling the driving force of the vehicle,
Basic driving force calculating means (11) for calculating a basic required driving force which is a driving force required by the driver for the vehicle based on an accelerator pedal operation by the driver;
The target load movement amount is Δ, the wheel base of the vehicle is L, the cornering power of the front wheels is C pf , the cornering power of the rear wheels is C pr , the mass of the vehicle is M, the load dependence coefficient of the cornering power is C w , the vehicle speed Is the virtual turning radius ρ, the steering angle of the front wheels is δ, and “Δ = (2L 2 C pf C pr / MC w V 2 ) × (1−ρδ / L)” A target load movement amount calculating means (19) for calculating;
Load movement amount estimation means (121) for estimating a front and rear wheel load movement amount that is a load movement amount between a front wheel and a rear wheel of the vehicle ;
Driving force correction means (20) for correcting the basic required driving force so that the front and rear wheel load movement amount estimated by the load movement amount estimation means follows the target load movement amount;
Running speed of the vehicle, based on at least one shift position and weight, Bei give a load movement amount correction means for correcting the target load shift amount calculated (21) by the target load movement amount calculating means,
The load movement amount correction means includes:
When correcting the target load movement amount based on the travel speed, when the travel speed is lower than a low speed determination speed set in advance to determine whether the vehicle is traveling at a low speed The target load movement amount is corrected so as to be smaller than the target load movement amount calculated by the target load movement amount calculation means,
When correcting the target load movement amount based on the shift position, when the shift position is in the R range, the sign of the sign is reversed compared to the case where the shift position is in the D range or S range. Correct the target load movement amount so that
When the target load movement amount is corrected based on the weight, the target load movement amount is corrected so that the target load movement amount increases or decreases according to the increase or decrease of the weight. .
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