JPH11217067A - 車両挙動制御における車体スリップアングルの演算方法及びその装置 - Google Patents
車両挙動制御における車体スリップアングルの演算方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH11217067A JPH11217067A JP10235415A JP23541598A JPH11217067A JP H11217067 A JPH11217067 A JP H11217067A JP 10235415 A JP10235415 A JP 10235415A JP 23541598 A JP23541598 A JP 23541598A JP H11217067 A JPH11217067 A JP H11217067A
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- slip angle
- vehicle body
- vehicle
- body slip
- tire
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- Hydraulic Control Valves For Brake Systems (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タイヤと路面間の摩擦係数および車体ス
リップアングルの直接的な検出値あるいは高精度な推定
値を要さずに実用上十分な精度をもって制御可能な車両
挙動制御における車体スリップアングルの演算方法およ
びその装置を提供する 【解決手段】 ヨーレイト、車速、車体スリップアング
ル、および車輪舵角からタイヤスリップアングルを演算
し、少なくともタイヤスリップアングルからタイヤ力学
モデルに基づいてコーナリングフォースを演算し、コー
ナリングフォース、車速、およびヨーレイトから仮想車
体スリップアングルを演算し、仮想車体スリップアング
ルを帰還させてタイヤスリップアングルの演算を行うも
のとする。
リップアングルの直接的な検出値あるいは高精度な推定
値を要さずに実用上十分な精度をもって制御可能な車両
挙動制御における車体スリップアングルの演算方法およ
びその装置を提供する 【解決手段】 ヨーレイト、車速、車体スリップアング
ル、および車輪舵角からタイヤスリップアングルを演算
し、少なくともタイヤスリップアングルからタイヤ力学
モデルに基づいてコーナリングフォースを演算し、コー
ナリングフォース、車速、およびヨーレイトから仮想車
体スリップアングルを演算し、仮想車体スリップアング
ルを帰還させてタイヤスリップアングルの演算を行うも
のとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両のより一層高
い応答性及び安定性が得られるように運転者の運転操作
を支援するための車両挙動制御における車体スリップア
ングルの演算方法およびその装置に関するものである。
い応答性及び安定性が得られるように運転者の運転操作
を支援するための車両挙動制御における車体スリップア
ングルの演算方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】制動力や駆動力を前後もしくは左右各輪
で個々に制御することによって車両の旋回性を向上させ
る技術がこれまでに種々提案されてきているが、これら
従来技術の多くは、ヨーレイトのごとき車体の運動状態
量を検出し、これをフィードバックして所望の車両挙動
が得られるように制御するものである。しかしながら、
車両がタイヤを介して接地している以上は、車両の運動
性はタイヤの力学特性に支配され、特にコーナリングフ
ォースが飽和する領域では、車体の運動状態量のみに基
づいて所期の旋回性を車両に与えるように制御すること
はきわめて困難である。
で個々に制御することによって車両の旋回性を向上させ
る技術がこれまでに種々提案されてきているが、これら
従来技術の多くは、ヨーレイトのごとき車体の運動状態
量を検出し、これをフィードバックして所望の車両挙動
が得られるように制御するものである。しかしながら、
車両がタイヤを介して接地している以上は、車両の運動
性はタイヤの力学特性に支配され、特にコーナリングフ
ォースが飽和する領域では、車体の運動状態量のみに基
づいて所期の旋回性を車両に与えるように制御すること
はきわめて困難である。
【０００３】そこで本出願人は、タイヤの力学特性が線
形領域を外れている走行条件下にあっても、車両の応答
性、安定性を好ましい状態にすることのできる車両挙動
制御方法およびその装置を、特願平８−１７４２１７号
明細書で提案した。この技術は、制動（または駆動）を
伴う操舵に対し、タイヤの力学特性が非線形領域であっ
ても好ましい応答を示すヨーイングモーメントを、スラ
イディングモード制御（コロナ社刊・スライディングモ
ード制御参照）でタイヤの前後力を制御して発生させる
ものであり、以下にその制御の概要を述べる。この制御
の基礎となる車体重心回りのヨーイングモーメントを考
慮した車両の平面運動の基本的な運動方程式は次式で与
えられる。
形領域を外れている走行条件下にあっても、車両の応答
性、安定性を好ましい状態にすることのできる車両挙動
制御方法およびその装置を、特願平８−１７４２１７号
明細書で提案した。この技術は、制動（または駆動）を
伴う操舵に対し、タイヤの力学特性が非線形領域であっ
ても好ましい応答を示すヨーイングモーメントを、スラ
イディングモード制御（コロナ社刊・スライディングモ
ード制御参照）でタイヤの前後力を制御して発生させる
ものであり、以下にその制御の概要を述べる。この制御
の基礎となる車体重心回りのヨーイングモーメントを考
慮した車両の平面運動の基本的な運動方程式は次式で与
えられる。
【０００４】 ｍＶ（ｄβ／ｄｔ＋γ）＝ＹF＋ＹR …（１） Ｉ（ｄγ／ｄｔ）＝ＬFＹF−ＬRＹR＋Ｍｚ …（２）
【０００５】但し、ｍ：車両質量、Ｖ：車速、γ：ヨー
レイト、ＹF：前輪のコーナリングフォース（左右
和）、ＹR：後輪のコーナリングフォース（左右和）、
Ｉ：慣性モーメント、ＬF：前車軸〜重心間距離、ＬR：
後車軸〜重心間距離、Ｍｚ：駆動力又は制動力によって
発生する重心回りのヨーイングモーメント、とする（図
９参照）。
レイト、ＹF：前輪のコーナリングフォース（左右
和）、ＹR：後輪のコーナリングフォース（左右和）、
Ｉ：慣性モーメント、ＬF：前車軸〜重心間距離、ＬR：
後車軸〜重心間距離、Ｍｚ：駆動力又は制動力によって
発生する重心回りのヨーイングモーメント、とする（図
９参照）。
【０００６】この場合の最終的に実現したい好ましい応
答を定義するスライディング面Ｓは、次式で表される。
答を定義するスライディング面Ｓは、次式で表される。
【０００７】 Ｓ＝ｄβ／ｄｔ＋ｃ［β＋ａ〔（ＹF＋ＹR）／ｍＶ−γ〕］ ＝０ …（３）
【０００８】ここで、ｃ、ａ、ｋは、適宜に定められた
定数であり、これらの値によって制御の質が左右され
る。
定数であり、これらの値によって制御の質が左右され
る。
【０００９】（３）式は車体スリップアングルβを０に
収束させるものであり、これを実現するスライディング
条件は次式で表される。
収束させるものであり、これを実現するスライディング
条件は次式で表される。
【００１０】ｄＳ／ｄｔ＝−ｋＳ …（４）
【００１１】（３）式と（４）式とより、 ｄ2β／ｄｔ2＋ｃ［ｄβ／ｄｔ＋ａ〔｛（ｄＹF／ｄｔ） ＋（ｄＹR／ｄｔ）｝／ｍＶ−ｄγ／ｄｔ〕］ ＋ｋ（ｄβ／ｄｔ）＋ｋｃ［β＋ａ〔（ＹF＋ＹR）／ｍＶ−γ〕］ ＝０ …（５） となる。
【００１２】ここで（１）（２）式を用いて（５）式を
満足するヨーイングモーメントＭｚが現実性を考慮した
合理的な形で得られれば、それを制御則とすることがで
きるので、先ず（１）式より、
満足するヨーイングモーメントＭｚが現実性を考慮した
合理的な形で得られれば、それを制御則とすることがで
きるので、先ず（１）式より、
【００１３】 ｄ2β／ｄｔ2＝｛（ｄＹF／ｄｔ）＋（ｄＹR／ｄｔ）｝／ｍＶ −ｄγ／ｄｔ …（１−２） を得る。
【００１４】これを（５）式に代入すると、 （１＋ｃａ）〔｛（ｄＹF／ｄｔ）＋（ｄＹR／ｄｔ）｝／ｍＶ −ｄγ／ｄｔ〕＋ｋｃａ〔（ＹF＋ＹR）／ｍＶ−γ〕 ＋（ｋ＋ｃ）（ｄβ／ｄｔ）＋ｋｃβ＝０ …（６） となる。
【００１５】次に（２）式より、 ｄγ／ｄｔ＝（ＬFＹF−ＬRＹR＋Ｍｚ）／Ｉ …（２−２） を得る。
【００１６】これを（６）式に代入すると、 〔｛（ｄＹF／ｄｔ）＋（ｄＹR／ｄｔ）｝／ｍＶ〕 −〔（ＬFＹF−ＬRＹR＋Ｍｚ）／Ｉ〕 ＋〔ｋｃａ／（１＋ｃａ）〕・〔（ＹF＋ＹR）／ｍＶ−γ〕 ＋（ｄβ／ｄｔ）〔（ｋ＋ｃ）／（１＋ｃａ）〕 ＋β〔ｋｃ／（１＋ｃａ）〕＝０ …（７） となる。
【００１７】この（７）式より、基本的制御則として次
式が求まる。 Ｍｚ＝−（ＬFＹF−ＬRＹR） ＋（Ｉ／ｍＶ）・｛（ｄＹF／ｄｔ）＋（ｄＹR／ｄｔ）｝ ＋｛ｋｃａ／（１＋ｃａ）｝・Ｉ・〔（ＹF＋ＹR）／ｍＶ−γ〕 ＋Ｉ（ｄβ／ｄｔ）〔（ｋ＋ｃ）／（１＋ｃａ）〕 ＋Ｉβ〔ｋｃ／（１＋ｃａ）〕 …（８）
式が求まる。 Ｍｚ＝−（ＬFＹF−ＬRＹR） ＋（Ｉ／ｍＶ）・｛（ｄＹF／ｄｔ）＋（ｄＹR／ｄｔ）｝ ＋｛ｋｃａ／（１＋ｃａ）｝・Ｉ・〔（ＹF＋ＹR）／ｍＶ−γ〕 ＋Ｉ（ｄβ／ｄｔ）〔（ｋ＋ｃ）／（１＋ｃａ）〕 ＋Ｉβ〔ｋｃ／（１＋ｃａ）〕 …（８）
【００１８】上式より、前後輪のコーナリングフォース
ＹF、ＹR、ヨーレイトγ、車速Ｖ並びに車体スリップア
ングルβの各パラメータを求めれば、好ましい応答を実
現するためのヨーイングモーメントＭｚが求まる。ここ
でトレッド寸法ＬTRは固定値なので、ヨーイングモーメ
ントＭｚが求まれば、最終的に制御するべきタイヤの前
後力Ｘ、即ち制動力（或いは駆動力）の左右比は次式か
ら決定される。
ＹF、ＹR、ヨーレイトγ、車速Ｖ並びに車体スリップア
ングルβの各パラメータを求めれば、好ましい応答を実
現するためのヨーイングモーメントＭｚが求まる。ここ
でトレッド寸法ＬTRは固定値なので、ヨーイングモーメ
ントＭｚが求まれば、最終的に制御するべきタイヤの前
後力Ｘ、即ち制動力（或いは駆動力）の左右比は次式か
ら決定される。
【００１９】Ｍｚ＝（ＸR−ＸL）ＬTR …（９）
【００２０】そして左右のタイヤの前後力ＸR、ＸLを公
知手段（制動力制御：特開平７−６９１９０号公報参
照、駆動力制御：特開平７−１７２７７号公報参照）で
個々に制御することにより、タイヤの力学特性が線形領
域を外れた走行条件下において車両の応答性、安定性を
高めることが可能となる。
知手段（制動力制御：特開平７−６９１９０号公報参
照、駆動力制御：特開平７−１７２７７号公報参照）で
個々に制御することにより、タイヤの力学特性が線形領
域を外れた走行条件下において車両の応答性、安定性を
高めることが可能となる。
【００２１】さて、上記アルゴリズムにおいては、少な
くともタイヤと路面間の摩擦係数μ、および車体スリッ
プアングルβの値が既知であることが前提にあった。
くともタイヤと路面間の摩擦係数μ、および車体スリッ
プアングルβの値が既知であることが前提にあった。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、タイヤと路
面間の摩擦係数並びに車体スリップアングルを直接的に
検出し得るセンサは、量産車に対応可能な程度に実用化
されてはおらず、現状では、前者は駆動輪と従動輪との
回転速度差に基づいて推定し、後者はヨーイング角速度
や横加速度のように、比較的容易に検出可能な車両状態
量に基づいて推定することが一般的である。つまり、上
記先行技術によると、間接的にしか求められない推定値
の精度に制御精度が大きな影響を受ける結果となってい
た。
面間の摩擦係数並びに車体スリップアングルを直接的に
検出し得るセンサは、量産車に対応可能な程度に実用化
されてはおらず、現状では、前者は駆動輪と従動輪との
回転速度差に基づいて推定し、後者はヨーイング角速度
や横加速度のように、比較的容易に検出可能な車両状態
量に基づいて推定することが一般的である。つまり、上
記先行技術によると、間接的にしか求められない推定値
の精度に制御精度が大きな影響を受ける結果となってい
た。
【００２３】本発明は、このような先行技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
タイヤと路面間の摩擦係数および車体スリップアングル
の直接的な検出値あるいは高精度な推定値を要さずに実
用上十分な精度をもって制御可能な車両挙動制御におけ
る車体スリップアングルの演算方法およびその装置を提
供することにある。
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
タイヤと路面間の摩擦係数および車体スリップアングル
の直接的な検出値あるいは高精度な推定値を要さずに実
用上十分な精度をもって制御可能な車両挙動制御におけ
る車体スリップアングルの演算方法およびその装置を提
供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明では、ヨーレイトγと車速Ｖと初期値又
は前回計算値としての車体スリップアングルβと車輪舵
角δとからタイヤスリップアングルαを演算し、少なく
ともタイヤスリップアングルαからタイヤ力学モデルに
基づいてコーナリングフォースＹを演算し、コーナリン
グフォースＹと車速Ｖとヨーレイトγとから仮想車体ス
リップアングルβeを演算し、仮想車体スリップアング
ルβeを帰還させてタイヤスリップアングルαの演算を
行うものとした。
ために、本発明では、ヨーレイトγと車速Ｖと初期値又
は前回計算値としての車体スリップアングルβと車輪舵
角δとからタイヤスリップアングルαを演算し、少なく
ともタイヤスリップアングルαからタイヤ力学モデルに
基づいてコーナリングフォースＹを演算し、コーナリン
グフォースＹと車速Ｖとヨーレイトγとから仮想車体ス
リップアングルβeを演算し、仮想車体スリップアング
ルβeを帰還させてタイヤスリップアングルαの演算を
行うものとした。
【００２５】これによると、閉ループを形成する系内で
仮想車体スリップアングル値が回帰的計算となるので、
車体スリップアングル値を高精度に求めなくとも結果と
して車両挙動制御の安定性が確保される。
仮想車体スリップアングル値が回帰的計算となるので、
車体スリップアングル値を高精度に求めなくとも結果と
して車両挙動制御の安定性が確保される。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に図１に示すフロー図および
図２に示すブロック図を参照して本発明の本発明の第２
の実施態様に於ける制御アルゴリズムについて詳細に説
明する。
図２に示すブロック図を参照して本発明の本発明の第２
の実施態様に於ける制御アルゴリズムについて詳細に説
明する。
【００２７】まず、ステアリングホイールの操舵角θSW
が前輪操舵装置１および後輪操舵装置２に伝達されて前
輪舵角δFおよび後輪舵角δRに変換される。この時の各
種車両状態量（ヨーレイトγ、車速Ｖ、車輪の舵角δ）
を検出する（ステップ１）。次に舵角情報および車速情
報に基づいてタイヤスリップアングル演算器３・４に内
蔵された次式により前後輪のタイヤスリップアングルα
を求める（ステップ２）。
が前輪操舵装置１および後輪操舵装置２に伝達されて前
輪舵角δFおよび後輪舵角δRに変換される。この時の各
種車両状態量（ヨーレイトγ、車速Ｖ、車輪の舵角δ）
を検出する（ステップ１）。次に舵角情報および車速情
報に基づいてタイヤスリップアングル演算器３・４に内
蔵された次式により前後輪のタイヤスリップアングルα
を求める（ステップ２）。
【００２８】 αF＝βe＋（ＬF／Ｖ）γ−δF（前輪） …（１０−１） αR＝βe−（ＬR／Ｖ）γ−δR（後輪） …（１０−２）
【００２９】但し、αF：前輪スリップアングル、αR：
後輪スリップアングル、βe：仮想車体スリップアング
ル、δF：前輪舵角、δR：後輪舵角、とする。ここでタ
イヤスリップアングルαおよび仮想車体スリップアング
ルβeの初期値は、舵角δ＝０、ヨーレイトγ＝０の時
に共に０にリセットされるものとする。
後輪スリップアングル、βe：仮想車体スリップアング
ル、δF：前輪舵角、δR：後輪舵角、とする。ここでタ
イヤスリップアングルαおよび仮想車体スリップアング
ルβeの初期値は、舵角δ＝０、ヨーレイトγ＝０の時
に共に０にリセットされるものとする。
【００３０】次にコーナリングフォース演算器５・６に
内蔵されたタイヤ力学モデルの式（１１）にタイヤスリ
ップアングルαを代入して前後輪のコーナリングフォー
スＹを求める（ステップ３）。
内蔵されたタイヤ力学モデルの式（１１）にタイヤスリ
ップアングルαを代入して前後輪のコーナリングフォー
スＹを求める（ステップ３）。
【００３１】
【数１】 …（１１）
【００３２】但し、μ：タイヤと路面間の摩擦係数、
Ｃ：コーナリングパワー、Ｗ：接地荷重、Ｘ：前後力、
とする。またμは１近傍の適宜な固定値あるいは公知の
手段で求めた推定値であり、ＣはμおよびＷの関数とし
て予め設定されたマップから求めた値であり、Ｗは設計
値を前後および左右加速度で補正した値あるいは懸架装
置に設けたロードセルの出力から求めた値であり、Ｘは
加速度（減速度）から推定するか、あるいは制動液圧ま
たはエンジン出力から求めた値である。なお、前後力Ｘ
を常に０に固定したり、接地荷重Ｗを固定値としたりし
て、タイヤ力学モデルの式（１１）からコーナリングフ
ォースＹを求めても良い。この場合は、仮想車体スリッ
プアングルβeの推定精度が低下するが、車両挙動制御
の安定性が大幅に低下することはない。
Ｃ：コーナリングパワー、Ｗ：接地荷重、Ｘ：前後力、
とする。またμは１近傍の適宜な固定値あるいは公知の
手段で求めた推定値であり、ＣはμおよびＷの関数とし
て予め設定されたマップから求めた値であり、Ｗは設計
値を前後および左右加速度で補正した値あるいは懸架装
置に設けたロードセルの出力から求めた値であり、Ｘは
加速度（減速度）から推定するか、あるいは制動液圧ま
たはエンジン出力から求めた値である。なお、前後力Ｘ
を常に０に固定したり、接地荷重Ｗを固定値としたりし
て、タイヤ力学モデルの式（１１）からコーナリングフ
ォースＹを求めても良い。この場合は、仮想車体スリッ
プアングルβeの推定精度が低下するが、車両挙動制御
の安定性が大幅に低下することはない。
【００３３】次に上記のようにして求めた前輪コーナリ
ングフォースＹFおよび後輪コーナリングフォースＹRに
基づいて仮想車体スリップアングル演算器７で仮想車体
スリップアングルβeを得る（ステップ４）。なお、こ
こでは次式から仮想車体スリップアングルの微分値を求
め、かつこれを積分して仮想車体スリップアングルβe
を得る。
ングフォースＹFおよび後輪コーナリングフォースＹRに
基づいて仮想車体スリップアングル演算器７で仮想車体
スリップアングルβeを得る（ステップ４）。なお、こ
こでは次式から仮想車体スリップアングルの微分値を求
め、かつこれを積分して仮想車体スリップアングルβe
を得る。
【００３４】 ｄβe／ｄｔ＝（ＹF＋ＹR）／ｍＶ−γ …（１２） βe＝∫｛〔（ＹF＋ＹR）／ｍＶ〕−γ｝ｄｔ …（１３）
【００３５】この仮想車体スリップアングルβeをタイ
ヤスリップアングル演算器３・４に帰還することによ
り、結果として実用上十分な擬似的車体スリップアング
ル値が得られるので、これを上記（８）式で定義される
スライディングモード演算器８に入力することにより、
車体スリップアングルを０に収束させる制御の基礎とな
るヨーイングモーメントＭｚが得られる（ステップ
５）。この値から従来の技術の項で述べたのと同様に左
右のタイヤの前後力ＸR・ＸLを決定し（ステップ６）、
車両９を制御する。
ヤスリップアングル演算器３・４に帰還することによ
り、結果として実用上十分な擬似的車体スリップアング
ル値が得られるので、これを上記（８）式で定義される
スライディングモード演算器８に入力することにより、
車体スリップアングルを０に収束させる制御の基礎とな
るヨーイングモーメントＭｚが得られる（ステップ
５）。この値から従来の技術の項で述べたのと同様に左
右のタイヤの前後力ＸR・ＸLを決定し（ステップ６）、
車両９を制御する。
【００３６】ところで、本制御アルゴリズムにおいて
は、タイヤと路面間の摩擦係数μを変数とせずに例えば
１に固定しても車両挙動制御の安定性が確保される。こ
の点の妥当性について以下にシミュレーションによって
検証する。
は、タイヤと路面間の摩擦係数μを変数とせずに例えば
１に固定しても車両挙動制御の安定性が確保される。こ
の点の妥当性について以下にシミュレーションによって
検証する。
【００３７】＜実施例１‐１＞実μ＝１．０の路面で、
設定μ＝１．０とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図３に示す。この場合、車体スリップ
アングルの仮想値βeと実値βとが一致しており、ヨー
レイトγ、横加速度ＹGが共にステアリングホイールの
操舵に位相遅れなく追従している。つまり設定μと実μ
とが等しいと限界車両運動性の向上に大きな効果のある
ことが分かる。
設定μ＝１．０とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図３に示す。この場合、車体スリップ
アングルの仮想値βeと実値βとが一致しており、ヨー
レイトγ、横加速度ＹGが共にステアリングホイールの
操舵に位相遅れなく追従している。つまり設定μと実μ
とが等しいと限界車両運動性の向上に大きな効果のある
ことが分かる。
【００３８】＜実施例１‐２＞実μ＝０．５の路面で、
設定μ＝１．０とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．２
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図４に示す。この場合、０に収束しよ
うとする仮想車体スリップアングルβeに対して実車体
スリップアングルβはずれを生じているが、ヨーレイト
γは十分に追従している。つまり実μよりも設定μが高
い場合には、横加速度ＹGに幾分位相遅れが生じるもの
の、安定性は損なわれないことが分かる。
設定μ＝１．０とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．２
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図４に示す。この場合、０に収束しよ
うとする仮想車体スリップアングルβeに対して実車体
スリップアングルβはずれを生じているが、ヨーレイト
γは十分に追従している。つまり実μよりも設定μが高
い場合には、横加速度ＹGに幾分位相遅れが生じるもの
の、安定性は損なわれないことが分かる。
【００３９】＜実施例１‐３＞実μ＝１．０の路面で、
設定μ＝０．５とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図５に示す。この場合、仮想車体スリ
ップアングルβeと実車体スリップアングルβとの関係
は位相が反転しており、このためかヨーレイトγが低
く、横加速度ＹGがオーバーシュートしており、応答
性、安定性共に低下していることが分かる。これは実μ
よりも設定μを低くすると、内蔵したタイヤ力学モデル
よりも低レベルのタイヤしか許容できなくなるためと考
えられる。
設定μ＝０．５とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図５に示す。この場合、仮想車体スリ
ップアングルβeと実車体スリップアングルβとの関係
は位相が反転しており、このためかヨーレイトγが低
く、横加速度ＹGがオーバーシュートしており、応答
性、安定性共に低下していることが分かる。これは実μ
よりも設定μを低くすると、内蔵したタイヤ力学モデル
よりも低レベルのタイヤしか許容できなくなるためと考
えられる。
【００４０】以上から、設定μが実μよりも高い分には
応答性・安定性にさしたる実害は生じないので、実用上
は１に固定しても支障ないと言えるが、例えば晴天、降
雨、降雪程度に幾段階かにμの設定値を変えても良い。
応答性・安定性にさしたる実害は生じないので、実用上
は１に固定しても支障ないと言えるが、例えば晴天、降
雨、降雪程度に幾段階かにμの設定値を変えても良い。
【００４１】以上は４輪操舵車両に本発明を適用した場
合について説明したが、本発明は前輪のみを操舵する車
両にも適用できる。その場合は、図８に示すように、単
純に後輪舵角に関する項がなくなり、つまり後輪舵角を
０（δR＝０）とおくだけで他は全く同様に扱うことが
できる。以下に前輪操舵車両のデータを示す。
合について説明したが、本発明は前輪のみを操舵する車
両にも適用できる。その場合は、図８に示すように、単
純に後輪舵角に関する項がなくなり、つまり後輪舵角を
０（δR＝０）とおくだけで他は全く同様に扱うことが
できる。以下に前輪操舵車両のデータを示す。
【００４２】＜実施例１‐４＞実μ＝１．０の路面で、
設定μ＝１．０とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図６に示す。この場合、車体スリップ
アングルは仮想値βeと実値βとが一致しており、安定
性、応答性共に向上している。
設定μ＝１．０とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図６に示す。この場合、車体スリップ
アングルは仮想値βeと実値βとが一致しており、安定
性、応答性共に向上している。
【００４３】＜実施例１‐５＞実μ＝０．５の路面で、
設定μ＝１．０とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．２
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図７に示す。この場合も、傾向として
は４輪操舵車両の場合と同様であり、つまり実μよりも
設定μが高い場合には、横加速度ＹGに幾分位相遅れが
生じるものの、安定性は損なわれないことが分かる。
設定μ＝１．０とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．２
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図７に示す。この場合も、傾向として
は４輪操舵車両の場合と同様であり、つまり実μよりも
設定μが高い場合には、横加速度ＹGに幾分位相遅れが
生じるものの、安定性は損なわれないことが分かる。
【００４４】上記式（１２）、（１３）は、車体前後速
Ｖxが車体横すべり速度Ｖyよりも十分大きく、かつ車体
前後速Ｖxの変化が比較的小さいときには、車体スリッ
プアングルを高精度に与えるものであるが、そのような
条件が満足されない極端な走行条件の場合には、以下に
示した厳密式を用いると良い。 ｄＶy／ｄｔ＝（ＹF＋ＹR）／ｍ−γＶx …（１４） Ｖy＝∫｛〔（ＹF＋ＹR）／ｍ〕−γＶx｝ｄｔ …（１５） βe＝ｔａｎ-1（Ｖy／Ｖx） …（１６） この場合、通常、車速は車輪の回転速度を検出する車速
センサにより測定するのが一般的であることから、車体
前後速Ｖxとしては、車速センサの出力をそのまま用い
ると良い。また、前記式（１２）、（１３）に於ける車
速Ｖも、車体前後速Ｖxで置き換えた方が精度は高くな
る。図１０は、このような、より厳密な車体スリップア
ングル推定用の式を用いた本発明の第２の実施態様に於
ける４輪操舵車両の制御系のブロック図を示す。
Ｖxが車体横すべり速度Ｖyよりも十分大きく、かつ車体
前後速Ｖxの変化が比較的小さいときには、車体スリッ
プアングルを高精度に与えるものであるが、そのような
条件が満足されない極端な走行条件の場合には、以下に
示した厳密式を用いると良い。 ｄＶy／ｄｔ＝（ＹF＋ＹR）／ｍ−γＶx …（１４） Ｖy＝∫｛〔（ＹF＋ＹR）／ｍ〕−γＶx｝ｄｔ …（１５） βe＝ｔａｎ-1（Ｖy／Ｖx） …（１６） この場合、通常、車速は車輪の回転速度を検出する車速
センサにより測定するのが一般的であることから、車体
前後速Ｖxとしては、車速センサの出力をそのまま用い
ると良い。また、前記式（１２）、（１３）に於ける車
速Ｖも、車体前後速Ｖxで置き換えた方が精度は高くな
る。図１０は、このような、より厳密な車体スリップア
ングル推定用の式を用いた本発明の第２の実施態様に於
ける４輪操舵車両の制御系のブロック図を示す。
【００４５】本発明の第２の実施態様に於ける車両挙動
制御の特性を、シミュレーションによって、無制御の場
合と対比して以下に示す。
制御の特性を、シミュレーションによって、無制御の場
合と対比して以下に示す。
【００４６】＜比較例２‐１＞実μ＝１．０の路面で、
本発明の制御を行うことなく、初速１２０ｋｍ／ｈから
−０．４Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に
６０°ずつ操舵した場合を図１１に示す。この場合、車
体がスピンし、車両挙動が車不安定となることが分か
る。
本発明の制御を行うことなく、初速１２０ｋｍ／ｈから
−０．４Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に
６０°ずつ操舵した場合を図１１に示す。この場合、車
体がスピンし、車両挙動が車不安定となることが分か
る。
【００４７】＜実施例２‐１＞実μ＝１．０の路面で、
設定μ＝１．０とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１２に示す。これの場合、車体スリ
ップアングルの仮想値βeと実値βとが一致しており、
ヨーレイトγ、横加速度ＹGが共にステアリングホイー
ルの操舵に位相遅れなく追従している。つまり設定μと
実μとが等しいと限界車両運動性の向上に大きな効果の
あることが分かる。
設定μ＝１．０とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１２に示す。これの場合、車体スリ
ップアングルの仮想値βeと実値βとが一致しており、
ヨーレイトγ、横加速度ＹGが共にステアリングホイー
ルの操舵に位相遅れなく追従している。つまり設定μと
実μとが等しいと限界車両運動性の向上に大きな効果の
あることが分かる。
【００４８】＜実施例２‐２＞実μ＝１．０の路面で、
設定μ＝０．２とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１３に示す。この場合、実μよりも
設定μが低いにもかかわらず、仮想車体スリップアング
ルβeと実車体スリップアングルβとの間にやや偏差が
生じるものの、安定性は損なわれないことが分かる。
設定μ＝０．２とし、初速１２０ｋｍ／ｈから−０．４
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１３に示す。この場合、実μよりも
設定μが低いにもかかわらず、仮想車体スリップアング
ルβeと実車体スリップアングルβとの間にやや偏差が
生じるものの、安定性は損なわれないことが分かる。
【００４９】＜比較例２‐２＞実μ＝０．２の路面で、
本発明の制御を行うことなく、初速１００ｋｍ／ｈから
−０．１Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に
６０°ずつ操舵した場合を図１４に示す。この場合も、
車体がスピンし、車両挙動が不安定となることが分か
る。
本発明の制御を行うことなく、初速１００ｋｍ／ｈから
−０．１Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に
６０°ずつ操舵した場合を図１４に示す。この場合も、
車体がスピンし、車両挙動が不安定となることが分か
る。
【００５０】＜実施例２‐３＞実μ＝０．２の路面で、
設定μ＝０．２とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．１
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１５に示す。これの場合、車体スリ
ップアングルの仮想値βeと実値βとが一致しており、
ヨーレイトγ、横加速度ＹGが共にステアリングホイー
ルの操舵に位相遅れなく追従している。つまり設定μと
実μとが等しいと限界車両運動性の向上に大きな効果の
あることが分かる。
設定μ＝０．２とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．１
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１５に示す。これの場合、車体スリ
ップアングルの仮想値βeと実値βとが一致しており、
ヨーレイトγ、横加速度ＹGが共にステアリングホイー
ルの操舵に位相遅れなく追従している。つまり設定μと
実μとが等しいと限界車両運動性の向上に大きな効果の
あることが分かる。
【００５１】＜実施例２‐４＞実μ＝０．２の路面で、
設定μ＝１．０とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．１
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１６に示す。この場合、実施例２‐
２の場合とは逆に、実μよりも設定μが高いことから、
仮想車体スリップアングルβeと実車体スリップアング
ルβとの間の偏差が一層小さく、かなり高い安定性が得
られることが分かる。
設定μ＝１．０とし、初速１００ｋｍ／ｈから−０．１
Ｇで減速しつつステアリングホイールを左右に６０°ず
つ操舵した場合を図１６に示す。この場合、実施例２‐
２の場合とは逆に、実μよりも設定μが高いことから、
仮想車体スリップアングルβeと実車体スリップアング
ルβとの間の偏差が一層小さく、かなり高い安定性が得
られることが分かる。
【００５２】
【発明の効果】このように本発明によれば、車両挙動制
御において、タイヤと路面間の摩擦係数の値および車体
スリップアングルの値を高精度に求めなくても実用上十
分な応答性・安定性を得られる制御が可能となるので、
システム構成の簡略化が可能となり、ひいては製造コス
トを低減することができる。従って、より高性能な運転
操作支援装置の実用化を推進する上に多大な効果があ
る。
御において、タイヤと路面間の摩擦係数の値および車体
スリップアングルの値を高精度に求めなくても実用上十
分な応答性・安定性を得られる制御が可能となるので、
システム構成の簡略化が可能となり、ひいては製造コス
トを低減することができる。従って、より高性能な運転
操作支援装置の実用化を推進する上に多大な効果があ
る。
【図１】本発明による制御の基本的フローチャート。
【図２】本発明の第１の実施態様に於ける４輪操舵車両
の制御系のブロック図。
の制御系のブロック図。
【図３】本発明の第１の実施態様の第１実施例の車両挙
動特性線図。
動特性線図。
【図４】本発明の第１の実施態様の第２実施例の車両挙
動特性線図。
動特性線図。
【図５】本発明の第１の実施態様の第３実施例の車両挙
動特性線図。
動特性線図。
【図６】本発明の第１の実施態様の第４実施例の車両挙
動特性線図。
動特性線図。
【図７】本発明の第１の実施態様の第５実施例の車両挙
動特性線図。
動特性線図。
【図８】本発明による前輪操舵車両の制御系のブロック
図。
図。
【図９】車両の平面運動を表す説明図。
【図１０】より厳密な車体スリップアングル推定用の式
を用いた本発明の第２の実施態様に於ける４輪操舵車両
の制御系を示す図２と同様の図。
を用いた本発明の第２の実施態様に於ける４輪操舵車両
の制御系を示す図２と同様の図。
【図１１】本発明の第２の実施態様の第１参考例の車両
挙動特性線図。
挙動特性線図。
【図１２】本発明の第２の実施態様の第１実施例の車両
挙動特性線図。
挙動特性線図。
【図１３】本発明の第２の実施態様の第２実施例の車両
挙動特性線図。
挙動特性線図。
【図１４】本発明の第２の実施態様の第２参考例の車両
挙動特性線図。
挙動特性線図。
【図１５】本発明の第２の実施態様の第３実施例の車両
挙動特性線図。
挙動特性線図。
【図１６】本発明の第２の実施態様の第４実施例の車両
挙動特性線図。
挙動特性線図。
１・２ 操舵装置 ３・４ タイヤスリップアングル演算器 ５・６ コーナリングフォース演算器 ７ 車体スリップアングル演算器 ８ スライディングモード演算器 ９ 車両
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝端 康二 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 ヨーレイトγと車速Ｖと初期値又は前回
計算値としての車体スリップアングルβと車輪舵角δと
からタイヤスリップアングルαを演算する過程と、 少なくとも前記タイヤスリップアングルαからタイヤ力
学モデルに基づいてコーナリングフォースＹを演算する
過程と、 前記コーナリングフォースＹと車速Ｖとヨーレイトγと
から仮想車体スリップアングルβeを演算する過程とを
有すると共に、 前記仮想車体スリップアングルβeを帰還させて前記タ
イヤスリップアングルαの演算を行うことを特徴とする
車両挙動制御における車体スリップアングルの演算方
法。 - 【請求項２】 前記タイヤ力学モデルにおけるタイヤと
路面間の摩擦係数μに対応する値を１．０近傍の固定値
としたことを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御
における車体スリップアングルの演算方法。 - 【請求項３】 ヨーレイトγと車速Ｖと初期値又は前回
計算値としての車体スリップアングルβと車輪舵角δと
からタイヤスリップアングルαを演算する演算器と、 少なくとも前記タイヤスリップアングルαからタイヤ力
学モデルに基づいてコーナリングフォースＹを演算する
演算器と、 前記コーナリングフォースＹと車速Ｖとヨーレイトγと
から仮想車体スリップアングルβeを演算する演算器と
を有すると共に、 前記仮想車体スリップアングルβeを前記タイヤスリッ
プアングルαの演算器に帰還させることを特徴とする車
両挙動制御における車体スリップアングルの演算装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10235415A JPH11217067A (ja) | 1997-11-27 | 1998-08-21 | 車両挙動制御における車体スリップアングルの演算方法及びその装置 |
| US09/192,894 US6233513B1 (en) | 1997-11-27 | 1998-11-17 | Method and system for computing a vehicle body slip angle in a vehicle movement control |
| GB9825406A GB2336412B (en) | 1997-11-27 | 1998-11-19 | Method and apparatus for vehicle movement control |
| CA002254477A CA2254477C (en) | 1997-11-27 | 1998-11-19 | Method and system for computing a vehicle body slip angle in a vehicle movement control |
| DE19854633A DE19854633C2 (de) | 1997-11-27 | 1998-11-26 | Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen eines Fahrzeugschräglaufwinkels |
| FR9814966A FR2771366B1 (fr) | 1997-11-27 | 1998-11-27 | Procede et dispositif de calcul d'angle de derapage de caisse dans un systeme de controle de mouvement de vehicule |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-326540 | 1997-11-27 | ||
| JP32654097 | 1997-11-27 | ||
| JP10235415A JPH11217067A (ja) | 1997-11-27 | 1998-08-21 | 車両挙動制御における車体スリップアングルの演算方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11217067A true JPH11217067A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=26532115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10235415A Pending JPH11217067A (ja) | 1997-11-27 | 1998-08-21 | 車両挙動制御における車体スリップアングルの演算方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11217067A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003531066A (ja) * | 2000-04-19 | 2003-10-21 | コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト | 自動車用のドライビングダイナミクス量をオンラインで決定する方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0796848A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-11 | Nissan Motor Co Ltd | 車体横すべり角推定装置 |
| JPH0958449A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-04 | Toyota Motor Corp | 車輪特性推定装置 |
| JPH09142280A (ja) * | 1995-11-24 | 1997-06-03 | Toyota Motor Corp | 車両状態推定装置 |
-
1998
- 1998-08-21 JP JP10235415A patent/JPH11217067A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0796848A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-11 | Nissan Motor Co Ltd | 車体横すべり角推定装置 |
| JPH0958449A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-04 | Toyota Motor Corp | 車輪特性推定装置 |
| JPH09142280A (ja) * | 1995-11-24 | 1997-06-03 | Toyota Motor Corp | 車両状態推定装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003531066A (ja) * | 2000-04-19 | 2003-10-21 | コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト | 自動車用のドライビングダイナミクス量をオンラインで決定する方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050121 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060119 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060124 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060523 |