WO2010131342A1 - 諸元情報推定装置及び車両 - Google Patents

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gear ratio
steering gear
steering
yaw rate
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尚大 横田
浩 大渕
裕一 豊田
弘昭 遠藤
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トヨタ自動車株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for estimating specification information of a vehicle and a vehicle.
  • a method of controlling the motion of the host vehicle using a stability factor that is a function value unique to the vehicle is known (for example, see Patent Document 1).
  • a stability factor for controlling vehicle motion is set based on a traveling result at the time of factory shipment and the characteristics of a model vehicle such as a prototype vehicle. That is, in this method, the stability factor is calculated using specification information such as the gear ratio (steering gear ratio) of the steering box of the model vehicle and the wheelbase length.
  • the steering gear ratio or the wheelbase length it is possible to calculate using the equation of motion of the vehicle model, but since the equation of motion of the vehicle model includes the stability factor, the stability factor If is not known, the steering gear ratio and the wheelbase length cannot be estimated.
  • the present invention has been made to solve such a technical problem, and provides a specification information estimation device and a vehicle that can estimate specification information without using a stability factor. Objective.
  • the specification information estimation device is a specification information estimation device that estimates a steering gear ratio of a vehicle, and acquires travel data that acquires the steering angle and yaw rate of the vehicle when the vehicle travels. And a steering gear ratio estimation unit that estimates the steering gear ratio based on the steering angle and the yaw rate acquired by the travel data acquisition unit.
  • the steering data and the yaw rate during driving are acquired by the driving data acquisition unit, and the steering gear ratio is estimated using the steering angle and yaw rate by the steering gear ratio estimation unit. . For this reason, even if the steering gear ratio is different for each vehicle, the steering gear ratio can be estimated for each vehicle without using the stability factor. As a result, the vehicle motion can be controlled with high accuracy. It becomes.
  • the steering gear ratio estimation unit changes processing for estimating the steering gear ratio based on a magnitude relationship between the steering angle and a predetermined threshold value.
  • the steering angle dependence of the actual tire turning angle varies based on the magnitude of the steering angle. For this reason, by changing the estimation process based on the size of the steering angle, for example, the estimation process can be changed between the small steering angle and the large steering angle to estimate the steering gear ratio. It can be estimated with high accuracy.
  • the travel data acquisition unit further acquires lateral acceleration of the vehicle when the vehicle travels, and the steering gear ratio estimation unit performs the travel during travel under a travel condition in which the lateral acceleration is within a predetermined range.
  • the steering gear ratio may be estimated using the steering angle and the yaw rate acquired by the data acquisition unit.
  • the travel data acquisition unit further acquires the vehicle speed of the vehicle when the vehicle is traveling, and the steering gear ratio estimation unit is a value obtained by integrating the yaw rate and the vehicle speed when the vehicle speed is within a predetermined range. Including the fact that the calculated value obtained by subtracting from the lateral acceleration is within a predetermined range, and using the steering angle and the yaw rate acquired by the travel data acquisition unit during travel satisfying the travel condition It is preferable to estimate the steering gear ratio. By configuring in this way, it becomes possible to estimate the steering gear ratio by eliminating the influence of the stability factor, for example, using the equation of motion of the vehicle model.
  • a vehicle according to an embodiment of the present invention is a vehicle that performs vehicle control based on a steering gear ratio, and estimates the steering gear ratio based on a steering angle and a yaw rate, and changes the steering gear ratio.
  • a vehicle control unit for changing the control of the vehicle is provided.
  • the vehicle control unit estimates the steering gear ratio based on the steering angle and the yaw rate, and changes the control of the vehicle on the assumption that the steering gear ratio has changed. For this reason, even if the steering gear ratio is different for each vehicle, the vehicle can be controlled with high accuracy without using the stability factor.
  • a specification information estimation device is a specification information estimation device that estimates a wheelbase of a vehicle, and acquires travel data that acquires a steering angle and a yaw rate of the vehicle when the vehicle travels. And a wheelbase estimation unit that estimates the wheelbase based on the steering angle and the yaw rate acquired by the travel data acquisition unit.
  • the steering data and the yaw rate during traveling are acquired by the traveling data acquisition unit, and the wheel base is estimated by using the steering angle and yaw rate by the wheel base estimation unit. For this reason, even if the wheel base is different for each vehicle, the wheel base can be estimated for each vehicle without using the stability factor. As a result, the vehicle motion can be controlled with high accuracy. .
  • a vehicle is a vehicle that performs vehicle control based on a wheel base, estimates the wheel base based on a steering angle and a yaw rate, and assumes that the wheel base has changed.
  • a vehicle control unit for changing the control is provided.
  • the vehicle control unit estimates the wheel base based on the steering angle and the yaw rate, and changes the control of the vehicle on the assumption that the wheel base has changed. For this reason, even if the wheel base is different for each vehicle, the vehicle can be controlled with high accuracy without using the stability factor.
  • specification information can be estimated without using a stability factor.
  • the specification information estimation device is a device that estimates specification information of a vehicle, and is suitably used, for example, at the time of vehicle adjustment at the time of factory shipment or repair inspection of the vehicle.
  • the specification information of the vehicle is, for example, a steering gear ratio or a wheelbase length.
  • a steering gear ratio estimation device will be described as an example of the specification information estimation device.
  • the steering gear ratio estimation device is a device that estimates a steering gear ratio (steering gear ratio) of a vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a vehicle including a steering gear ratio estimation device according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram of a control portion of the vehicle including the steering gear ratio estimation device according to the present embodiment. It is.
  • the front wheels 10FL and 10FR of the vehicle are steered wheels and are connected to a steering system.
  • the steering system is disposed in the vehicle interior so as to be rotatable about its rotation axis, receives a steering input from the driver, a steering shaft 21 connected to the steering wheel 21 and transmits the rotational force, and the steering shaft 21.
  • a steering gear box 22 that is a rack-and-pinion type gear mechanism that converts the rotation of the wheel to a linear motion, and a relay rod 23 and tie rods 24L and 24R that transmit the converted linear motion to the front wheels 10FL and 10FR.
  • the steering shaft 21 is provided with a steering angle sensor 26 that detects the steering angle St of the steering wheel by the driver, a steering torque sensor 25 that detects the steering torque T, and a steering motor 27 that applies the steering torque electrically. Yes.
  • the vehicle has a configuration capable of independently adjusting the braking force applied by the brake devices 3FL to 3RR disposed on the four wheels 10FL to 10RR.
  • wheel speed sensors 12FL to 12RR for detecting the wheel speed are arranged on the wheels 10FL to 10RR.
  • the brake devices 3FL to 3RR arranged in the four wheels 10FL to 10RR are, for example, hydraulic brake devices, and wheel cylinders 31FL to 31RR are arranged in each of the four wheels 10FL to 10RR and connected to the brake actuator 30, respectively.
  • the braking force distribution is controlled by controlling.
  • a control unit ECU (Electric Control Unit) 4 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like.
  • the steering torque sensor 25, the steering angle sensor 26, the outputs of the yaw rate sensor 51 and the lateral G sensor 52 are input to the ECU 4, and in addition to the steering motor 27, the brake actuator 30, the engine
  • the drive system 6 including the control is performed. This drive system 6 control may be performed directly by the ECU 4 or may be performed by issuing a control command to a control device dedicated to the drive system 6.
  • the ECU 4 has a function of controlling the behavior of the vehicle using the control parameter.
  • the control parameters include, for example, a steering gear ratio, a wheel base, a stability factor that is a function value unique to the vehicle depending on the vehicle speed, and the like.
  • VSC Vehicle Stability Control
  • the ECU 4 has a function of controlling the yaw rate of the vehicle so as to coincide with the target yaw rate obtained in advance in order to improve the running stability of the vehicle.
  • the ECU 4 calculates the target yaw rate based on the steering angle St, the vehicle speed V, the lateral acceleration Gy, and the preset steering gear ratio, wheelbase, stability factor, and the target yaw rate is the upper limit value. It has a function to control so as not to reach.
  • the control parameter used by the ECU 4 may have a different value for each vehicle due to crossing of individual parts constituting the vehicle, variations in alignment, or the like. Therefore, the ECU 4 has a function of estimating control parameters that have different values for each vehicle due to crossing of individual parts constituting the vehicle, variations in alignment, and the like.
  • the ECU 4 has a function of estimating a steering gear ratio or a wheel base using actual measurement data acquired at the time of factory shipment or inspection.
  • the ECU 4 has a function of estimating the steering gear ratio or the wheel base by using the vehicle model equation of motion while traveling under a traveling condition in which the influence of the stability factor is small. This function will be described in detail.
  • the target yaw rate when the vehicle travels in the grip state is expressed by the following formula 1.
  • YrStd the target yaw rate
  • V the vehicle speed
  • St steering angle (steering angle)
  • n a steering gear ratio
  • L wheel base
  • K H a stability factor
  • G y the lateral acceleration.
  • Equation 2 the target yaw rate YrStd is expressed by Equation 2 below.
  • the ECU 4 can calculate a relational expression between the steering gear ratio n and the wheel base L by substituting the actually measured actual yaw rate Yr, vehicle speed V, and steering angle St in the equation 2.
  • the ECU 4 can estimate the wheel base L using the calculated relational expression if the steering gear ratio n is known, and can estimate the steering gear ratio n if the wheel base L is known.
  • Expression 2 can be modified using a relational expression with other control values, and the modified Expression 2 may be used or may be used by multiplying constants or the like.
  • the steering gear ratio estimation device 1 includes the wheel speed sensors 12FL to 12RR, the steering torque sensor 25, the steering angle sensor 26, the yaw rate sensor 51, the lateral G sensor 52, and the ECU 4 described above. That is, the wheel speed sensors 12FL to 12RR, the steering torque sensor 25, the steering angle sensor 26, the yaw rate sensor 51, and the lateral G sensor 52 function as a travel data acquisition unit, and the ECU 4 functions as a vehicle control unit and a steering gear ratio estimation unit. .
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the steering gear ratio estimation apparatus according to the present embodiment.
  • the control process shown in FIG. 3 is executed by the ECU 4 in a learning process or an inspection process in a factory before shipment, for example. It is assumed that the wheel base L is known as vehicle specification information.
  • the ECU 4 starts a turning travel execution process (S10).
  • the ECU 4 turns the vehicle at a constant vehicle speed V along a circle having a radius R (steady turn traveling).
  • ECU 4 inputs is the output steering angle St of the travel time of the steering angle sensor 26, actual yaw rate Yr which is the output of the yaw rate sensor 51, the lateral acceleration G y is the output of the lateral G sensor 52.
  • S10 ends, the process proceeds to a learning permission determination process (S12).
  • the process of S12 is a process that is executed by the ECU 4 and determines whether or not learning is possible with the travel data of S10. For example, the ECU 4 permits learning if a predetermined traveling condition is satisfied for a predetermined period (for example, 3 seconds).
  • the predetermined traveling condition is, for example, that the absolute value of the steering angle St is larger than a predetermined threshold (for example, 90 deg). This is because traveling data cannot be obtained within a sufficient measurement range unless the threshold is larger than the predetermined threshold.
  • the predetermined condition includes that the vehicle speed V is larger than the first threshold value (for example, 7 km / h) and smaller than the second threshold value (for example, 13 km / h).
  • the predetermined conditions include the absolute value of the lateral acceleration G y is smaller than a predetermined threshold value (e.g., 6m / s 2).
  • the upper limit provided in the lateral acceleration G y is because it is necessary to meet the low acceleration traveling is a premise of equation 2.
  • the predetermined condition includes that the vehicle does not slip. This is because it is necessary to satisfy the grip traveling which is the premise of Formulas 1 and 2.
  • the process of S14 is a process executed by the ECU 4 to learn by calculating the steering gear ratio n.
  • the ECU 4 calculates the steering gear ratio n using the travel data input in S10 during the learning permission time determined in S12.
  • the ECU 4 changes the estimation calculation in a small steering angle region (for example, a range of 90 to 180 deg) and a large steering angle region (for example, a range of 180 deg or more).
  • a small steering angle region for example, a range of 90 to 180 deg
  • a large steering angle region for example, a range of 180 deg or more.
  • the ECU 4 calculates the steering gear ratio n using the following expression 3 when the steering angle St is a small steering angle region.
  • the ECU 4 takes a value obtained by averaging the steering gear ratio n calculated using the equation 3 as a learning value.
  • the ECU 4 may employ a value closest to the set steering gear ratio n among the calculated steering gear ratio n as a learning value. .
  • the ECU 4 sets, for example, a correction term for correcting the tire turning angle ⁇ calculated from FIG. 4 as F (St).
  • F (St) the steering angle dependency of the tire turning angle ⁇ shown in FIG. 4 can be obtained from the stationary data.
  • the ECU 4 calculates the steering gear ratio n using the following formula 4. Similar to the case where the steering wheel steering angle St is in the small steering angle region, the ECU 4 sets a value obtained by averaging the steering gear ratio n calculated using the equation 4 as a learning value. Alternatively, when the set steering gear ratio n is known, the ECU 4 may employ a value closest to the set steering gear ratio n among the calculated steering gear ratio n as a learning value. .
  • the control process shown in FIG. 3 ends.
  • the control process shown in FIG. 3 is finished.
  • the steering gear ratio n is estimated without using a stability factor K H.
  • a stability factor K H a stability factor
  • the steering gear ratio n can be learned by executing the control process shown in FIG. 3, it is possible to suppress an increase in cost due to ECU change or assembly.
  • the ECU 4 can perform vehicle control with high accuracy by performing vehicle control using the steering gear ratio n obtained by executing the control processing shown in FIG.
  • the steering gear ratio estimation device 1 As described above, according to the steering gear ratio estimation device 1 according to the present embodiment, the steering angle St and the yaw rate Yr during traveling are acquired by the steering angle sensor 26 and the yaw rate sensor 51, and the steering angle St and the yaw rate Yr are obtained by the ECU 4. Using this, the steering gear ratio n is estimated. Therefore, since the steering gear ratio n without using the stability factor K H even when the steering gear ratio n is different for each vehicle it can be estimated for each vehicle, a result, accurately control the vehicle motion Can be done.
  • the steering gear ratio n can be estimated by changing the estimation process between the small steering angle region and the large steering angle region, so that the steering gear ratio n Can be estimated with high accuracy.
  • the steering gear ratio estimating apparatus 1 it is possible to eliminate the influence of the stability factor K H using equation of motion during running satisfying running slow and Teiyoko acceleration, stability factor Even if the value of K H is not known, the steering gear ratio n can be estimated.
  • the ECU 4 estimates the steering gear ratio n using the steering angle St and the yaw rate Yr, and changes the control of the vehicle on the assumption that the steering gear ratio n has changed. Therefore, even when the steering gear ratio n is different for each vehicle it can be controlled accurately vehicle without using a stability factor K H.
  • each embodiment mentioned above shows an example of the item information estimation apparatus and vehicle which concern on this invention.
  • the specification information estimation device and the vehicle according to the present invention are not limited to the steering gear ratio estimation device 1 and the vehicle according to the embodiment, and the steering according to the embodiment is within a range not changing the gist described in each claim.
  • the gear ratio estimation device 1 and the vehicle may be modified or applied to other devices.
  • the specification information estimation device and the vehicle that estimate the steering gear ratio n have been described.
  • the specification information estimation device and the vehicle according to the present invention can also estimate the wheelbase L. is there.
  • the wheel base L When the wheel base L is estimated, the wheel speed sensors 12FL to 12RR, the steering torque sensor 25, the steering angle sensor 26, the yaw rate sensor 51, and the lateral G sensor 52 described above function as a travel data acquisition unit. It functions as a vehicle control unit and a wheelbase estimation unit.
  • the wheelbase L can be estimated by changing only part of the learning process (S14) shown in FIG. Below, the estimation process of the wheelbase L is demonstrated easily.
  • the steering gear ratio n is assumed to be known.
  • the ECU 4 calculates the wheelbase L using the travel data input in S10 during the learning permission time determined in S12.
  • the ECU 4 changes the estimation calculation in a small steering angle region (for example, a range of 90 to 180 deg) and a large steering angle region (for example, a range of 180 deg or more).
  • the ECU 4 calculates the wheel base L using the following formula 5 when the steering angle St is a small steering angle region.
  • ECU4 makes the value which carried out the time average of the wheelbase L calculated using Formula 5 as a learning value.
  • the ECU 4 may employ a value closest to the set wheel base L among the calculated wheel bases L as a learning value.
  • the ECU 4 sets, for example, a correction term for correcting the tire turning angle ⁇ calculated from FIG. 4 as F (St).
  • F (St) the steering angle dependency of the tire turning angle ⁇ shown in FIG. 4 can be obtained from the steering gear ratio n and the stationary data.
  • the ECU 4 calculates the wheel base L using the following formula 6. Similar to the case where the steering wheel steering angle St is in the small steering angle region, the ECU 4 uses a value obtained by averaging the wheel base L calculated using Equation 6 as a learning value. Alternatively, when the set wheel base L is known, the ECU 4 may employ a value closest to the set wheel base L among the calculated wheel bases L as a learning value.
  • the wheel base L estimation process is thus completed.
  • the wheel base L is estimated without using a stability factor K H.
  • SYMBOLS 1 Steering gear ratio estimation apparatus (specific information estimation apparatus), 4 ... ECU (steering gear ratio estimation part, vehicle control part), 12FL-12RR ... Wheel speed sensor, 22 ... Steering gear box, 25 ... Steering torque sensor, 26 ... steering angle sensor, 51 ... yaw rate sensor, 52 ... lateral G sensor.

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Abstract

　車両のステアリングギア比ｎを推定する諸元情報推定装置であって、車両の走行時に車両のハンドル舵角Ｓｔ及びヨーレートＹｒを取得する操舵角センサ２６及びヨーレートセンサ５１と、操舵角センサ２６及びヨーレートセンサ５１によって取得されたハンドル舵角Ｓｔ及びヨーレートＹｒに基づいて、ステアリングギア比ｎを推定するＥＣＵ４と、を備えて構成することで、スタビリティファクタＫＨを用いることなくステアリングギア比ｎを車両ごとに推定することができる。

Description

諸元情報推定装置及び車両
　本発明は、車両の諸元情報を推定する装置及び車両に関するものである。
　従来、車両固有の関数値であるスタビリティファクタを用いて、自車両の運動を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法では、工場出荷時等の走行結果、及び試作車両等のモデル車両の特性に基づいて、車両運動を制御するスタビリティファクタを設定する。すなわち、この方法では、モデル車両のステアリングボックスのギア比（操舵ギア比）やホイールベース長等の諸元情報を用いてスタビリティファクタを算出している。
特開２００６－１３１０５２号公報
　しかしながら、モデル車両と同一車種の車両であっても車両ごとに操舵ギア比又はホイールベース長等の諸元情報が異なる場合がある。この場合、特許文献１記載の方法では、スタビリティファクタを正確に算出することが困難となるので、結果、車両運動の制御を精度良く行うことができない場合がある。
　一方、操舵ギア比又はホイールベース長を推定するには、車両モデルの運動方程式を用いて算出することが可能であるが、車両モデルの運動方程式にはスタビリティファクタが含まれるため、スタビリティファクタが既知でなければ操舵ギア比及びホイールベース長を推定することができない。
　そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、スタビリティファクタを用いることなく諸元情報を推定することができる諸元情報推定装置及び車両を提供することを目的とする。
　すなわち本発明の一形態である諸元情報推定装置は、車両の操舵ギア比を推定する諸元情報推定装置であって、前記車両の走行時に前記車両の操舵角及びヨーレートを取得する走行データ取得部と、前記走行データ取得部によって取得された前記操舵角及び前記ヨーレートに基づいて、前記操舵ギア比を推定する操舵ギア比推定部と、を備えることを特徴として構成される。
　本発明の一形態である諸元情報推定装置では、走行データ取得部により走行時の操舵角及びヨーレートが取得され、操舵ギア比推定部により操舵角及びヨーレートを用いて操舵ギア比が推定される。このため、車両ごとに操舵ギア比が異なる場合であってもスタビリティファクタを用いることなく操舵ギア比を車両ごとに推定することができるので、結果、車両運動の制御を精度良く行うことが可能となる。
　ここで、前記操舵ギア比推定部は、前記操舵角と所定の閾値との大小関係に基づいて、前記操舵ギア比を推定する処理を変更することが好適である。実タイヤ切れ角の操舵角依存性は、操舵角の大きさに基づいて変化する。このため、操舵角の大きさに基づいて推定処理を変更することで、例えば小舵角と大舵角とで推定処理を変更して操舵ギア比を推定することができるので、操舵ギア比を精度良く推定することができる。
　また、前記走行データ取得部は、前記車両の走行時に前記車両の横加速度をさらに取得し、前記操舵ギア比推定部は、前記横加速度が所定の範囲内となる走行条件での走行時に前記走行データ取得部により取得された前記操舵角及び前記ヨーレートを用いて前記操舵ギア比を推定してもよい。
　また、前記走行データ取得部は、前記車両の走行時に前記車両の車速をさらに取得し、前記操舵ギア比推定部は、前記車速が所定の範囲内であって前記ヨーレート及び前記車速を積算した値を前記横加速度から減算した演算値が所定の範囲内となることを前記走行条件に含め、前記走行条件を満たす走行時に前記走行データ取得部により取得された前記操舵角及び前記ヨーレートを用いて前記操舵ギア比を推定することが好適である。このように構成することで、例えば車両モデルの運動方程式を用いて、スタビリティファクタの影響を排除して操舵ギア比を推定することが可能となる。
　また、本発明の一形態である車両は、操舵ギア比に基づいて車両制御を行う車両であって、操舵角及びヨーレートに基づいて前記操舵ギア比を推定し、操舵ギア比が変化したものとして前記車両の制御を変更する車両制御部を備えることを特徴として構成される。
　本発明の一形態である車両では、車両制御部により、操舵角及びヨーレートに基づいて操舵ギア比が推定され、操舵ギア比が変化したものとして車両の制御が変更される。このため、車両ごとに操舵ギア比が異なる場合であっても、スタビリティファクタを用いることなく精度良く車両の制御を行うことができる。
　さらに、本発明の一形態である諸元情報推定装置は、車両のホイールベースを推定する諸元情報推定装置であって、前記車両の走行時に前記車両の操舵角及びヨーレートを取得する走行データ取得部と、前記走行データ取得部によって取得された前記操舵角及び前記ヨーレートに基づいて、前記ホイールベースを推定するホイールベース推定部と、を備えることを特徴として構成される。
　本発明の一形態である諸元情報推定装置では、走行データ取得部により走行時の操舵角及びヨーレートが取得され、ホイールベース推定部により操舵角及びヨーレートを用いてホイールベースが推定される。このため、車両ごとにホイールベースが異なる場合であってもスタビリティファクタを用いることなくホイールベースを車両ごとに推定することができるので、結果、車両運動の制御を精度良く行うことが可能となる。
　また、本発明の一形態である車両は、ホイールベースに基づいて車両制御を行う車両であって、操舵角及びヨーレートに基づいて前記ホイールベースを推定し、ホイールベースが変化したものとして前記車両の制御を変更する車両制御部を備えることを特徴として構成される。
　本発明の一形態である車両では、車両制御部により、操舵角及びヨーレートに基づいてホイールベースが推定され、ホイールベースが変化したものとして車両の制御が変更される。このため、車両ごとにホイールベースが異なる場合であっても、スタビリティファクタを用いることなく精度良く車両の制御を行うことができる。
　本発明によれば、スタビリティファクタを用いることなく、諸元情報を推定することができる。
実施形態に係る諸元情報推定装置を備える車両の構成概要図である。 実施形態に係る諸元情報推定装置を備える車両のブロック図である。 実施形態に係る諸元情報推定装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る諸元情報推定装置の動作を説明する概要図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　本実施形態に係る諸元情報推定装置は、車両の諸元情報を推定する装置であって、例えば、車両の工場出荷時、修理点検時等の車両調整時に好適に採用されるものである。車両の諸元情報は、例えば、操舵ギア比又はホイールベース長等である。なお、本実施形態では、諸元情報推定装置の一例として、操舵ギア比推定装置について説明する。操舵ギア比推定装置は、車両のステアリングギア比（操舵ギア比）を推定する装置である。
　最初に、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置を備える車両の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置を備える車両の構成を示す構成概要図であり、図２は、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置を備える車両の制御部分のブロック図である。
　図１に示すように、車両の前輪１０ＦＬ、１０ＦＲは転舵輪であり、操舵系に接続されている。操舵系は、車室内にその回転軸を中心に回転自在に配置されて運転者による操舵入力を受けるステアリングホイール２０と、これに連結されてその回転力を伝達するステアリングシャフト２１と、ステアリングシャフト２１の回転を直線運動に変換するラックアンドピニオン型のギア機構であるステアリングギアボックス２２と変換された直線運動を前輪１０ＦＬ、１０ＦＲに伝えるリレーロッド２３、タイロッド２４Ｌ、２４Ｒを備える。
　そして、ステアリングシャフト２１には、運転者によるハンドル舵角Ｓｔを検出する操舵角センサ２６と、操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサ２５と、電動により操舵トルクを付与する操舵モータ２７が配置されている。
　車両は、４輪１０ＦＬ～１０ＲＲのそれぞれに配置されたブレーキ装置３ＦＬ～３ＲＲにより付加される制動力を独立して調整可能な構成を有している。各車輪１０ＦＬ～１０ＲＲにはブレーキ装置３ＦＬ～３ＲＲのほか、車輪速を検出するための車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲが配置されている。
　４輪１０ＦＬ～１０ＲＲのそれぞれに配置されたブレーキ装置３ＦＬ～３ＲＲは例えば油圧式のブレーキ装置であり、それぞれにホイールシリンダ３１ＦＬ～３１ＲＲが配置され、ブレーキアクチュエータ３０と接続されて、それぞれへの付加油圧を制御することで制動力配分を制御するものである。
　制御装置であるＥＣＵ（Electric Control Unit）４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイス等を備えている。ＥＣＵ４には、車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲ、操舵トルクセンサ２５、操舵角センサ２６のほか、ヨーレートセンサ５１、横Ｇセンサ５２の出力が入力されており、操舵モータ２７、ブレーキアクチュエータ３０のほか、エンジンを含む駆動系６の制御を行う。この駆動系６制御は、ＥＣＵ４が直接行ってもよいし、駆動系６専用の制御装置に対して制御指令を発することで行ってもよい。
　ＥＣＵ４は、制御パラメータを用いて、車両の挙動を制御する機能を有している。制御パラメータには、例えば、ステアリングギア比、ホイールベース、車速に依存する車両固有の関数値であるスタビリティファクタ等が含まれる。ＥＣＵ４が行う車両制御の一例として、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control＝車両安定性制御）を説明する。ＥＣＵ４は、例えば、車両の走行安定性を高めるために、車両のヨーレートを予め求められた目標ヨーレートに一致させるように制御する機能を有している。ＥＣＵ４は、例えば、舵角Ｓｔ、車速Ｖ、横加速度Ｇｙと、予め設定されているステアリングギア比、ホイールベース、スタビリティファクタとに基づいて、目標ヨーレートの算出を行い、目標ヨーレートが上限値に達しないように制御する機能を有している。
　ＥＣＵ４が用いる制御パラメータは、車両を構成する個々の部品の交差やアライメントのばらつき等によって車両ごとに異なる値となる場合がある。そこで、ＥＣＵ４は、車両を構成する個々の部品の交差やアライメントのばらつき等によって車両ごとに異なる値となった制御パラメータを推定する機能を有している。例えば、ＥＣＵ４は、工場出荷時や点検時において取得された実測データを用いて、ステアリングギア比又はホイールベースを推定する機能を有している。例えば、ＥＣＵ４は、スタビリティファクタの影響が小さくなる走行条件で走行させ、車両モデルの運動方程式を用いてステアリングギア比又はホイールベースを推定する機能を有している。この機能について詳細を説明する。車両がグリップ状態で走行する場合の目標ヨーレートは、以下の式１となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 式１において、YrStdは目標ヨーレート、Ｖは車速、Ｓｔはハンドル舵角（操舵角）、ｎはステアリングギア比、Ｌはホイールベース、ＫＨはスタビリティファクタ、Ｇｙは横加速度である。
　走行条件が低速でかつ低横加速度の場合、式１の第２項の影響は小さくなる。すなわち、当該走行条件ではスタビリティファクタの影響は排除された式となる。この場合、目標ヨーレートYrStdは、以下の式２となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 車両がグリップ状態で走行する場合には、目標ヨーレートYrStdと実ヨーレートＹｒが一致する。このため、ＥＣＵ４は、実測した実ヨーレートＹｒ、車速Ｖ、ハンドル舵角Ｓｔを式２に代入することにより、ステアリングギア比ｎとホイールベースＬとの関係式を算出することができる。ＥＣＵ４は、算出した関係式を用いて、ステアリングギア比ｎが既知であればホイールベースＬを推定することができ、又、ホイールベースＬが既知であればステアリングギア比ｎを推定することができる。なお、式２は、他の制御値との関係式を用いて変形可能であり、変形した式２を用いたり、定数等を掛け合わせて用いたりしてもよい。
　上述した車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲ、操舵トルクセンサ２５、操舵角センサ２６、ヨーレートセンサ５１、横Ｇセンサ５２及びＥＣＵ４を備えて操舵ギア比推定装置１が構成されている。すなわち、車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲ、操舵トルクセンサ２５、操舵角センサ２６、ヨーレートセンサ５１及び横Ｇセンサ５２が走行データ取得部として機能し、ＥＣＵ４が車両制御部及び操舵ギア比推定部として機能する。
　次に、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置１の動作を説明する。以下では図３を用いて、ステアリングギア比ｎの推定処理を説明する。図３は、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。図３に示す制御処理は、例えば、出荷前の工場における学習工程や検査工程でＥＣＵ４が実行するものである。なお、ホイールベースＬは車両諸元情報として既知であるとする。
　図３に示すように、ＥＣＵ４は、旋回走行実施処理を開始する（Ｓ１０）。例えば、ＥＣＵ４は、半径Ｒの円に沿って一定車速Ｖで車両を旋回させる（定常旋回走行）。そして、ＥＣＵ４は、走行時の操舵角センサ２６の出力であるハンドル舵角Ｓｔ、ヨーレートセンサ５１の出力である実ヨーレートＹｒ、横Ｇセンサ５２の出力である横加速度Ｇｙを入力する。Ｓ１０の処理が終了すると、学習許可判定処理へ移行する（Ｓ１２）。
　Ｓ１２の処理は、ＥＣＵ４が実行し、Ｓ１０の走行データで学習できるか否かを判定する処理である。ＥＣＵ４は、例えば、所定の走行条件を所定期間（例えば３秒）満たしていれば、学習許可とする。所定の走行条件は、例えば、ハンドル舵角Ｓｔの絶対値が所定の閾値（例えば９０ｄｅｇ）より大きいことである。所定の閾値よりも大きくなければ、十分な測定範囲で走行データを得ることが出来ないためである。さらに、所定の条件として、車速Ｖが第１閾値（例えば７ｋｍ／ｈ）より大きく第２閾値（例えば１３ｋｍ／ｈ）より小さいことが含まれる。車速Ｖに設けられた上限値は、式２の前提である低速走行を満たす必要があるためである。また、所定の条件として、横加速度Ｇｙの絶対値が所定の閾値（例えば６ｍ／ｓ２）より小さいことが含まれる。横加速度Ｇｙに設けられた上限値は、式２の前提である低加速度走行を満たす必要があるためである。また、所定の条件として、車両が駆動スリップしないことが含まれる。式１、２の前提であるグリップ走行を満たす必要があるためである。さらに、ヨーレートＹｒと車速Ｖとを積算した値Ｙｒ・Ｖを横加速度Ｇｙから減算した値の絶対値が所定の閾値（例えば０．２ｍ／ｓ２）より小さいことが含まれる。式１、２の前提であるグリップ走行を満たす必要があるためである。ＥＣＵ４が上述した走行条件の１つを満たさないと判定した場合には、旋回走行実施処理へ再度移行し、上述した走行条件を所定期間満たすと判定するまで、Ｓ１０及びＳ１２の処理が繰り返し実行される。一方、ＥＣＵ４が上述した走行条件の全てを満たすと判定した場合には、学習処理へ移行する（Ｓ１４）。
　Ｓ１４の処理は、ＥＣＵ４が実行し、ステアリングギア比ｎの算出して学習する処理である。ＥＣＵ４は、Ｓ１２で判定した学習許可時間においてＳ１０で入力した走行データを用いてステアリングギア比ｎを算出する。ここで、ＥＣＵ４は、ハンドル舵角Ｓｔが小舵角領域（例えば９０～１８０ｄｅｇの範囲）と大舵角領域（例えば１８０ｄｅｇ以上の範囲）で推定演算を変更する。例えば、図４に示すように、ハンドル舵角Ｓｔが小舵角領域では、ハンドル舵角Ｓｔをステアリングギア比ｎで割った値は実タイヤ切れ角θとほぼ等しくなるが、ハンドル舵角Ｓｔが大舵角領域ではこの関係を満たさないためである。ＥＣＵ４は、例えば、ハンドル舵角Ｓｔが小舵角領域で、以下の式３を用いてステアリングギア比ｎを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ＥＣＵ４は、式３を用いて算出したステアリングギア比ｎを時間平均した値を学習値とする。あるいは、ＥＣＵ４は、設定されているステアリングギア比ｎが既知の場合には、算出したステアリングギア比ｎのうち、設定されているステアリングギア比ｎに最も近い値を学習値として採用してもよい。
　ＥＣＵ４は、ハンドル舵角Ｓｔが大舵角領域となる場合は、例えば、図４から算出されるタイヤ切れ角θを補正するための補正項をＦ（Ｓｔ）とする。なお、図４に示すタイヤ切れ角θのハンドル舵角依存性は据え切りデータから求めることができる。ＥＣＵ４は、以下の式４を用いてステアリングギア比ｎを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ＥＣＵ４は、ハンドル舵角Ｓｔが小舵角領域となる場合と同様に、式４を用いて算出したステアリングギア比ｎを時間平均した値を学習値とする。あるいは、ＥＣＵ４は、設定されているステアリングギア比ｎが既知の場合には、算出したステアリングギア比ｎのうち、設定されているステアリングギア比ｎに最も近い値を学習値として採用してもよい。Ｓ１４の処理が終了すると、図３に示す制御処理を終了する。
　以上で図３に示す制御処理を終了する。図３に示す制御処理を実行することにより、スタビリティファクタＫＨを用いることなくステアリングギア比ｎが推定される。また、ステアリングギア比ｎを用いて車両制御するシステムを搭載する車両においては、そのステアリングギア比ｎの設定が複数存在すると、車両ごとにＥＣＵを変更する必要がある。このため、コストが増大するおそれがある。しかしながら、図３に示す制御処理を実行することのより、ステアリングギア比ｎを学習できるので、ＥＣＵ変更や組み付けによるコスト増大を抑制することが可能となる。
　また、ＥＣＵ４は、図３に示す制御処理を実行することにより得られたステアリングギア比ｎを用いて車両制御を行うことで、精度良く車両制御を行うことができる。
　以上、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置１によれば、操舵角センサ２６及びヨーレートセンサ５１により走行時のハンドル舵角Ｓｔ及びヨーレートＹｒが取得され、ＥＣＵ４によりハンドル舵角Ｓｔ及びヨーレートＹｒを用いてステアリングギア比ｎが推定される。このため、車両ごとにステアリングギア比ｎが異なる場合であってもスタビリティファクタＫＨを用いることなくステアリングギア比ｎを車両ごとに推定することができるので、結果、車両運動の制御を精度良く行うことが可能となる。
　また、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置１によれば、小舵角領域と大舵角領域とで推定処理を変更してステアリングギア比ｎを推定することができるので、ステアリングギア比ｎを精度良く推定することができる。
　また、本実施形態に係る操舵ギア比推定装置１によれば、低速かつ低横加速度の走行条件を満たす走行時の運動方程式を用いてスタビリティファクタＫＨの影響を排除できるので、スタビリティファクタＫＨの値が既知でなくても、ステアリングギア比ｎを推定することが可能となる。
　さらに、本実施形態に係る車両では、ＥＣＵ４により、ハンドル舵角Ｓｔ及びヨーレートＹｒを用いてステアリングギア比ｎが推定され、ステアリングギア比ｎが変化したものとして車両の制御が変更される。このため、車両ごとにステアリングギア比ｎが異なる場合であっても、スタビリティファクタＫＨを用いることなく精度良く車両の制御を行うことができる。
　なお、上述した各実施形態は本発明に係る諸元情報推定装置及び車両の一例を示すものである。本発明に係る諸元情報推定装置及び車両は、実施形態に係る操舵ギア比推定装置１及び車両に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る操舵ギア比推定装置１及び車両を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
　例えば、上述した実施形態では、ステアリングギア比ｎを推定する諸元情報推定装置及び車両を説明したが、本発明に係る諸元情報推定装置及び車両は、ホイールベースＬを推定することも可能である。なお、ホイールベースＬを推定する場合には、上述した車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲ、操舵トルクセンサ２５、操舵角センサ２６、ヨーレートセンサ５１及び横Ｇセンサ５２が走行データ取得部として機能し、ＥＣＵ４が車両制御部及びホイールベース推定部として機能する。そして、例えば、図３に示す学習処理（Ｓ１４）の処理の一部を変更するだけで、ホイールベースＬを推定することができる。以下では、ホイールベースＬの推定処理について、簡単に説明する。なお、ステアリングギア比ｎは既知であるものとする。
　ＥＣＵ４は、Ｓ１２で判定した学習許可時間においてＳ１０で入力した走行データを用いてホイールベースＬを算出する。ここで、ＥＣＵ４は、ハンドル舵角Ｓｔが小舵角領域（例えば９０～１８０ｄｅｇの範囲）と大舵角領域（例えば１８０ｄｅｇ以上の範囲）で推定演算を変更する。ＥＣＵ４は、例えば、ハンドル舵角Ｓｔが小舵角領域で、以下の式５を用いてホイールベースＬを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ＥＣＵ４は、式５を用いて算出したホイールベースＬを時間平均した値を学習値とする。あるいは、ＥＣＵ４は、設定されているホイールベースＬが既知の場合には、算出したホイールベースＬのうち、設定されているホイールベースＬに最も近い値を学習値として採用してもよい。
　ＥＣＵ４は、ハンドル舵角Ｓｔが大舵角領域となる場合は、例えば、図４から算出されるタイヤ切れ角θを補正するための補正項をＦ（Ｓｔ）とする。なお、図４に示すタイヤ切れ角θのハンドル舵角依存性はステアリングギア比ｎ及び据え切りデータから求めることができる。ＥＣＵ４は、以下の式６を用いてホイールベースＬを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 ＥＣＵ４は、ハンドル舵角Ｓｔが小舵角領域となる場合と同様に、式６を用いて算出したホイールベースＬを時間平均した値を学習値とする。あるいは、ＥＣＵ４は、設定されているホイールベースＬが既知の場合には、算出したホイールベースＬのうち、設定されているホイールベースＬに最も近い値を学習値として採用してもよい。
　以上でホイールベースＬの推定処理を終了する。このように、スタビリティファクタＫＨを用いることなくホイールベースＬが推定される。
　１…操舵ギア比推定装置（諸元情報推定装置）、４…ＥＣＵ（操舵ギア比推定部、車両制御部）、１２ＦＬ～１２ＲＲ…車輪速センサ、２２…ステアリングギアボックス、２５…操舵トルクセンサ、２６…操舵角センサ、５１…ヨーレートセンサ、５２…横Ｇセンサ。

Claims (7)

  1. 　車両の操舵ギア比を推定する諸元情報推定装置であって、
    　前記車両の走行時に前記車両の操舵角及びヨーレートを取得する走行データ取得部と、
    　前記走行データ取得部によって取得された前記操舵角及び前記ヨーレートに基づいて、前記操舵ギア比を推定する操舵ギア比推定部と、
    を備えることを特徴とする諸元情報推定装置。
  2. 　前記操舵ギア比推定部は、前記操舵角と所定の閾値との大小関係に基づいて、前記操舵ギア比を推定する処理を変更する請求項１に記載の諸元情報推定装置。
  3. 　前記走行データ取得部は、前記車両の走行時に前記車両の横加速度をさらに取得し、
    　前記操舵ギア比推定部は、前記横加速度が所定の範囲内となる走行条件での走行時に前記走行データ取得部により取得された前記操舵角及び前記ヨーレートを用いて前記操舵ギア比を推定する請求項１に記載の諸元情報推定装置。
  4. 　前記走行データ取得部は、前記車両の走行時に前記車両の車速をさらに取得し、
    　前記操舵ギア比推定部は、前記車速が所定の範囲内であって前記ヨーレート及び前記車速を積算した値を前記横加速度から減算した演算値が所定の範囲内となることを前記走行条件に含め、前記走行条件を満たす走行時に前記走行データ取得部により取得された前記操舵角及び前記ヨーレートを用いて前記操舵ギア比を推定する請求項３に記載の諸元情報推定装置。
  5. 　操舵ギア比に基づいて車両制御を行う車両であって、
    　操舵角及びヨーレートに基づいて前記操舵ギア比を推定し、操舵ギア比が変化したものとして前記車両の制御を変更する車両制御部を備えることを特徴とする車両。
  6. 　車両のホイールベースを推定する諸元情報推定装置であって、
    　前記車両の走行時に前記車両の操舵角及びヨーレートを取得する走行データ取得部と、
    　前記走行データ取得部によって取得された前記操舵角及び前記ヨーレートに基づいて、前記ホイールベースを推定するホイールベース推定部と、
    を備えることを特徴とする諸元情報推定装置。
  7. 　ホイールベースに基づいて車両制御を行う車両であって、
    　操舵角及びヨーレートに基づいて前記ホイールベースを推定し、ホイールベースが変化したものとして前記車両の制御を変更する車両制御部を備えることを特徴とする車両。
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