WO2020095788A1 - 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム - Google Patents

操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム Download PDF

Info

Publication number
WO2020095788A1
WO2020095788A1 PCT/JP2019/042552 JP2019042552W WO2020095788A1 WO 2020095788 A1 WO2020095788 A1 WO 2020095788A1 JP 2019042552 W JP2019042552 W JP 2019042552W WO 2020095788 A1 WO2020095788 A1 WO 2020095788A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
steering
trailer
steering control
steering angle
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/042552
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕士 中野
智明 藤林
高橋　和也
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority to DE112019005571.2T priority Critical patent/DE112019005571B4/de
Priority to JP2020556002A priority patent/JP7165204B2/ja
Priority to CN201980071597.XA priority patent/CN112955364A/zh
Priority to US17/291,892 priority patent/US20220001921A1/en
Publication of WO2020095788A1 publication Critical patent/WO2020095788A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/24—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions
    • B60D1/30—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions for sway control, e.g. stabilising or anti-fishtail devices; Sway alarm means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/58—Auxiliary devices
    • B60D1/62—Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
    • B60T7/20—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger specially for trailers, e.g. in case of uncoupling of or overrunning by trailer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D13/00—Steering specially adapted for trailers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00—Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/06—Tractor-trailer swaying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2260/00—Interaction of vehicle brake system with other systems
    • B60T2260/02—Active Steering, Steer-by-Wire

Definitions

  • the present invention relates to a steering control device, a steering control method, and a steering control system for controlling the steering of a vehicle towing a trailer.
  • Patent Document 1 discloses a method for stabilizing a vehicle in which when a rolling motion occurs in a combined vehicle including an automobile and a trailer, a periodic yaw moment having a phase opposite to the rolling motion is generated by automatic braking. Is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the conventional situation, and an object thereof is to suppress rolling movement even when a larger trailer is connected while suppressing a change in vehicle speed.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus, a steering control method, and a steering control system.
  • steering of front wheels and rear wheels of a vehicle is instructed to generate a periodic yaw moment having a phase opposite to a rolling motion generated in a combination vehicle including a vehicle and a trailer. Output to the steering device that controls the angle.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steering control system.
  • the vehicle 10 in FIG. 1 is a towing vehicle (tractor) that pulls a trailer 50 (a towed vehicle), and the vehicle 10 and the trailer 50 are connected by a hitch portion 19 (connector) including, for example, a hitch ball and a hitch coupler. To do.
  • the vehicle 10 is a four-wheel vehicle including a pair of left and right front wheels 11 and 11 and a pair of left and right rear wheels 12 and 12. Further, the vehicle 10 includes a front wheel steering device 14 that steers the steering angles of the front wheels 11 and 11 according to an input of a steering wheel (steering wheel) 13 operated by a driver and a command from a steering control device 30 (steering control unit). A rear wheel steering device 16 having a steering actuator for operating the steering angles of the rear wheels 12, 12 according to a command from the control device 30 is provided.
  • the steering control device 30 is an electronic control device including a microcomputer having an MPU (Microprocessor Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the front wheel steering device 14 is a steer-by-wire type steering device capable of independently operating the steering angles of the front wheels 11 and 11 in response to the driver's operation of the steered wheels 13.
  • the front wheel steering device 14 does not have a mechanical connection between the steered wheels 13 and the front wheels 11 and 11, and a steering actuator that steers the front wheels 11 and 11 and a steering reaction force for transmitting the steering reaction force to a driver.
  • a steer-by-wire steering system that includes a steering reaction force actuator and a controller, and the controller controls the steering actuator and the steering reaction force actuator in accordance with a steering angle command based on angle information (angle signal) of the steered wheels 13. ..
  • the vehicle 10 includes a first outside world recognition sensor 17 that recognizes a traveling lane in front of the vehicle 10 and an obstacle, and a second outside world recognition sensor 18 that recognizes an obstacle behind the vehicle 10 and the trailer 50.
  • the first outside world recognition sensor 17 and the second outside world recognition sensor 18 include, for example, a monocular camera and an image processing unit that processes an image of the monocular camera. Acquires recognition information such as objects and trailer movements. Further, the first external world recognition sensor 17 and the second external world recognition sensor 18 can also acquire the recognition information of the driving lane, the obstacle, the trailer motion, etc. by the shape recognition device such as the stereo camera and the laser radar.
  • a rolling motion (or a pendulum motion) may occur during traveling due to the influence of excessive speed, irregular road surface, side wind, and the like.
  • the trailer 50 vibrates around its vertical axis and vibrates the vehicle 10 via the hitch portion 19, and the stability of the combined vehicle is impaired.
  • the steering control device 30 acquires information about the rolling motion that occurs in the combination vehicle including the vehicle 10 and the trailer 50, and based on this information, the periodic yaw moment that is in the opposite phase to the rolling motion.
  • the steering control device 30 suppresses the change in the movement of the vehicle 10 in the yaw rotation direction, which is the traveling direction, simultaneously with the trailer stabilization control by the steering distribution of the front wheel steering angle and the rear wheel steering angle.
  • the driver's operation burden can be suppressed without the need for correction steering.
  • the information about the rolling motion occurring in the combined vehicle including the vehicle 10 and the trailer 50 can be the information of only the vehicle 10 and the information of the trailer 50.
  • the steering control device 30 causes the rolling motion (
  • the trailer stabilization control can be performed by estimating the rolling motion from information other than the yaw rate).
  • the information on the rolling motion includes, for example, the yaw rate of the trailer 50, roll information, lateral acceleration, the force applied to the hitch portion 19 (connector), the connection angle, the yaw rate of the vehicle 10, the lateral acceleration, and the like. ..
  • FIG. 2 is a configuration block diagram of the steering control device 30.
  • the steering control device 30 controls the accelerator opening information AO from the accelerator pedal 21 operated by the driver 20, the brake opening information BO from the brake pedal 22 operated by the driver 20, and the steered wheels 13 operated by the driver 20.
  • Input driver operation information including angle information.
  • the steering control device 30 inputs, from the external environment recognition sensors 17 and 18, information regarding traveling lanes in front of and behind the vehicle, information regarding obstacles, and information regarding movement of the trailer 50 behind the vehicle. Further, the steering control device 30 inputs the information about the vehicle speed V, which is the vehicle body speed of the vehicle 10, from the vehicle speed sensor 23, the longitudinal acceleration / lateral acceleration from the longitudinal G / lateral G / yaw rate sensor 24, the lateral acceleration, and the information regarding the yaw rate.
  • the steering control device 30 has functions as an information processing unit 31, a trailer state estimation unit 32, a trailer movement control unit 33, and an actuator control unit 34 that input the above-described various information.
  • the information processing unit 31 calculates the motion state of the combined vehicle based on the driver operation information, the external environment recognition information, and the motion state information, and further, the vehicle specification information of the vehicle 10 and the trailer 50 stored in the memory.
  • the trailer state estimation unit 32 estimates the movement state of the trailer 50 based on the movement state of the combined vehicle calculated by the information processing unit 31.
  • the trailer movement control unit 33 generates a control input for stabilizing the movement state of the trailer 50 estimated by the trailer state estimation unit 32.
  • the actuator control unit 34 implements the control input generated by the trailer motion control unit 33, so that the steering actuators of the front wheel steering device 14 and the rear wheel steering device 16 are provided with steering angle commands (first steering angle command, second steering angle command). ) Is output to control the front wheel steering angle and the rear wheel steering angle.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the movement of the combined vehicle including the vehicle (tractor) 10 and the trailer 50.
  • the yaw rotation motion Y1 around the center of gravity 10A of the vehicle 10 is mainly a force Ff transmitted from the road surface to the front wheels 11 and 11 of the vehicle 10 and the rear wheels 12 and 12 of the vehicle 10. It is generated by a force Fr transmitted from the vehicle and a force Fh transmitted from the trailer 50 side to the hitch portion 19 and transmitted to the vehicle 10.
  • the yaw rotational motion Y2 around the center of gravity 50A of the trailer 50 is applied to the hitch portion 19 from the trailer 50 side and transmitted to the vehicle 10, and to the pair of left and right traveling wheels 51, 51 of the trailer Fl transmitted from the road surface.
  • the magnitudes of the forces Ff and Fr in the vehicle 10 are determined by the motion state of the vehicle 10 such as the front wheel steering angle ⁇ f, the rear wheel steering angle ⁇ r, the sideslip angle, and the speed.
  • the steering control device 30 determines that the force Ff and the force Fr. If the value is calculated based on the motion state of the vehicle 10, the yaw rate of the vehicle alone can be estimated. Then, the steering control device 30 can estimate the force Fh (trailer external force) by comparing the estimated yaw rate in the case of the vehicle 10 alone and the yaw rate that is actually occurring in the vehicle 10 in the connected vehicle.
  • the steering control device 30 determines the sideslip angle and speed of the trailer 50. The motion state can be obtained, and the force Fl transmitted from the road surface to the traveling wheels 51, 51 of the trailer 50 can be estimated from these. As described above, the steering control device 30 estimates the force Fh (trailer external force) applied to the hitch portion 19 and the force Fl transmitted from the road surface to the traveling wheels 51, 51 of the trailer 50 to determine the yaw rate of the trailer 50. Can be estimated.
  • the steering control device 30 controls the front wheel steering angle and the rear wheel steering angle of the vehicle 10 based on the trailer state estimation result, so that the force Ff transmitted to the front wheels 11, 11 of the vehicle 10 from the road surface and the rear wheel 12, The force Fr transmitted from the road surface to 12 is operated, and the force in the direction to suppress the yaw motion generated in the trailer 50 is generated by the force of the hitch portion 19 to suppress the rolling of the combined vehicle.
  • the control of the front and rear wheel steering angles by the steering control device 30 has a cycle opposite to the rolling motion. Command to generate a specific yaw moment.
  • the steering control device 30 can directly obtain the force Fl transmitted from the road surface to the traveling wheels 51, 51 of the trailer 50 from the sensor output.
  • FIG. 4 is a control block diagram of the steering control device 30.
  • the steering control device 30 first obtains driver operation information 301 such as accelerator opening information AO, brake opening information BO, and steered wheel angle information, front wheel steering angle 300, rear wheel steering angle 302, and the like.
  • driver operation information 301 such as accelerator opening information AO, brake opening information BO, and steered wheel angle information, front wheel steering angle 300, rear wheel steering angle 302, and the like.
  • the theoretical vehicle response 304 of the vehicle 10 alone is calculated by inputting to the vehicle model 303 based on the specifications.
  • the steering control device 30 is actually operated based on vehicle motion information (information related to the motion state of the vehicle 10) from vehicle-mounted sensors 305 (vehicle motion state acquisition unit) such as the vehicle speed sensor 23 and the front / rear G / left / right G / yaw rate sensor 24. Determine vehicle response 306. Then, the steering control device 30 estimates the trailer external force 307 applied to the vehicle 10 (force Fh applied to the hitch portion 19 from the trailer 50 side and transmitted to the vehicle 10) based on the difference between the theoretical vehicle response 304 and the actual vehicle response 306. ..
  • the steering control device 30 estimates the trailer state 308 such as the force applied to the trailer 50 and the yaw moment based on the trailer external force 307 and the movement of the trailer 50 recognized by the second external world recognition sensor 18. Then, the steering control device 30 calculates a yaw moment that suppresses the yaw motion of the trailer 50 by the trailer motion control 309, and generates a yaw moment that suppresses the yaw motion of the trailer 50 according to the front-rear steering distribution ratio 310. Then, the front wheel steering angle 300 and the rear wheel steering angle 302 are changed.
  • the steering control device 30 suppresses the yaw motion of the trailer 50. Is generated by steering the front wheels and steering the rear wheels to reduce the yaw motion of the trailer 50.
  • the steering control device 30 can measure the trailer motion by using a yaw rate sensor or an acceleration sensor mounted on the trailer 50, a sensor that measures the angle of the hitch portion 19, or the like.
  • the steering control device 30 reads the driver's intention based on the driver operation information 301 to control the yaw moment that suppresses the yaw motion of the trailer 50 without changing the traveling direction of the vehicle.
  • the distribution of front wheel steering and rear wheel steering can be varied in order to generate
  • FIG. 5 shows a three-wheel vehicle model.
  • x, y, and z are coordinate axes of the coordinate system of the vehicle 10.
  • the positive direction of the coordinate axis x is the front direction of the vehicle 10
  • the positive direction of the coordinate axis y is the left direction of the vehicle 10
  • the positive direction of the coordinate axis z is the upward direction of the vehicle 10.
  • xt, yt, and zt are coordinate axes of the coordinate system of the trailer 50.
  • the positive direction of the coordinate axis xt is the forward direction of the trailer 50
  • the positive direction of the coordinate axis yt is the left direction of the trailer 50
  • the positive direction of the coordinate axis zt is the upward direction of the trailer 50.
  • Lf is the distance between the front wheels 11 and 11 and the vehicle center of gravity 10A
  • Lr is the distance between the rear wheels 12 and 12 and the vehicle center of gravity 10A
  • Lh is the distance between the hitch portion 19 and the vehicle center of gravity 10A
  • Lth is the hitch portion 19A.
  • a distance between the trailer center of gravity 50A and Ltr is a distance between the traveling wheels 51, 51 of the trailer 50 and the trailer center of gravity 50A.
  • mv is the mass of the vehicle 10
  • Jvzz is the yaw moment of inertia of the vehicle 10
  • ⁇ is the yaw angle of the vehicle 10 (dots are the yaw angular velocity)
  • mt is the mass of the trailer 50
  • Jtzz is the yaw moment of inertia of the trailer 50
  • ⁇ t is The yaw angle of the trailer 50 (dots indicate yaw angular velocity).
  • ⁇ f is the steering angle of the front wheels 11, 11 of the vehicle 10, and ⁇ r is the steering angle of the rear wheels 12, 12 of the vehicle 10.
  • f xf is the tire force in the longitudinal direction of the front wheels 11, 11 of the vehicle 10, and the positive direction is the front direction of the vehicle 10.
  • f yf is the tire force in the lateral direction of the front wheels 11, 11 of the vehicle 10, and the positive direction is the left direction of the vehicle 10.
  • fxr is the tire force in the longitudinal direction of the rear wheels 12, 12 of the vehicle 10, and the forward direction is the forward direction of the vehicle 10.
  • f yr is the tire force in the lateral direction of the rear wheels 12, 12 of the vehicle 10, and the forward direction is the left direction of the vehicle 10.
  • f xh is a vertical hitch force and the positive direction is the forward direction
  • f yh is a horizontal hitch force and the positive direction is the left direction
  • f xt is the tire force in the longitudinal direction of the traveling wheels 51, 51 of the trailer 50 and the forward direction is the forward direction of the trailer 50
  • f yt is the tire force in the lateral direction of the traveling wheels 51, 51 of the trailer 50. Is to the left of the trailer 50.
  • ⁇ is a hitch angle.
  • Equation 1 the equation of motion of the vehicle 10 is as shown in Equation 1.
  • Equation 2 the equation of motion of the trailer 50 is as shown in Equation 2.
  • Equation 3 the equation of motion is defined as Equation 3.
  • each variable of Formula 3 is as showing in Formula 4.
  • the steering control device 30 can estimate the motion of the trailer 50 according to Equation 6 by using the estimation result by the observer (state estimator) of Equation 5. Then, the steering control device 30 performs trailer stabilization control (rear wheel steering control) based on the estimated movement of the trailer 50.
  • trailer stabilization control rear wheel steering control
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of the trailer stabilization control.
  • the steering control device 30 first acquires driver's operation information such as the front wheel steering angle ⁇ f in step S501. Further, in step S502, the steering control device 30 acquires vehicle motion information (vehicle sensor information) such as the yaw rate and vehicle speed of the vehicle 10 detected by the vehicle sensor.
  • vehicle motion information vehicle sensor information
  • step S503 the steering control device 30 obtains a theoretical vehicle response based on the driver's operation information acquired in step S501, and also obtains an actual vehicle response based on the vehicle motion information (vehicle-mounted sensor information) acquired in step S502. Further, the difference between the theoretical vehicle response and the actual vehicle response is obtained. Then, in step S504, the steering control device 30 obtains the trailer external force (force Fh applied to the hitch portion 19 from the trailer 50 side and transmitted to the vehicle 10) based on the difference between the theoretical vehicle response and the actual vehicle response.
  • the trailer external force force Fh applied to the hitch portion 19 from the trailer 50 side and transmitted to the vehicle
  • the steering control device 30 acquires the information of the relative position of the trailer 50 with respect to the vehicle 10 by the second outside world recognition sensor 18 in step S505. Then, in step S506, the steering control device 30 estimates the trailer state such as the yaw rate of the trailer 50 based on the trailer external force obtained in step S504 and the relative position between the vehicle 10 and the trailer 50.
  • step S507 the steering control device 30 determines the difference between the yaw rate of the vehicle 10 and the yaw rate of the trailer 50, and determines whether the absolute value of the difference exceeds a threshold value.
  • the steering control device 30 returns to step S501 and does not perform the trailer stabilization control.
  • step S508 obtains the hitch force (trailer motion compensation hitch force) for suppressing the yaw motion of the trailer 50.
  • step S509 generates the hitch force obtained in step S508, and operates the front-rear steering for maintaining the traveling direction of the vehicle based on the angle information of the steered wheels 13 operated by the driver 20. Calculate the distribution ratio.
  • the steering control device 30 determines that the generation of the hitch force and the maintenance of the traveling direction of the vehicle cannot be compatible based on the magnitude of the hitch force obtained in step S508, the steering control device 30 prioritizes the generation of the hitch force. It can be a steering distribution ratio. Alternatively, the driver may set a balance between the generation of the hitch force and the maintenance of the traveling direction of the vehicle 10 in advance, and the steering control device 30 may use the front-rear steering distribution ratio according to the balance.
  • the steering control device 30 proceeds to step S510 and sets the target front wheel steering angle ⁇ f (first steering angle command) and the rear wheel steering angle ⁇ r (second steering angle command) based on the front-rear steering distribution ratio obtained in step S509. Ask.
  • the steering control device 30 proceeds to step S511, and controls the front wheel steering device 14 and the rear wheel steering device 16 (steering actuator) based on the target front wheel steering angle ⁇ f and the rear wheel steering angle ⁇ r. Then, the steering control device 30 controls the movement of the trailer 50 such that the difference between the yaw rate of the vehicle 10 and the yaw rate of the trailer 50 is reduced by the rear wheel steering control.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for determining the front-rear steering distribution ratio based on the hitch force in the trailer stabilization control.
  • the steering control device 30 reads the hitch force obtained in step S508, and in the next step S602, determines whether the absolute value of the hitch force exceeds a threshold value.
  • the steering control device 30 proceeds to step S603 and sets A2 as the front-rear steering distribution ratio that gives priority to the generation of the hitch force over the maintenance of the traveling direction of the vehicle 10. select.
  • the steering control device 30 proceeds to step S604, and the driver presets the balance between the hitch force generation and the maintenance of the traveling direction of the vehicle 10. It is judged whether or not there is a driver set value.
  • the driver set value that determines the balance between the generation of the hitch force and the maintenance of the traveling direction of the vehicle 10 based on the angle information of the steered wheels 13 operated by the driver 20, is set, the steering control device 30.
  • step S605 where A3 is set as the front-rear steering distribution ratio that realizes the balance between the generation of the hitch force and the maintenance of the traveling direction of the vehicle based on the angle information of the steered wheels 13 operated by the driver 20 (driver set value). Select.
  • step S606 the steering control device 30 Then, the process proceeds to step S606, and A1 is obtained as the front-rear steering distribution ratio for generating the hitch force and maintaining the traveling direction of the vehicle based on the angle information of the steered wheels 13 operated by the driver 20.
  • FIG. 8 is a time chart exemplifying changes in the yaw rate and the rear wheel steering angle when the steering control device 30 executes the trailer stabilization control.
  • the theoretical vehicle yaw rate (theoretical vehicle response) of the vehicle 10 alone calculated by the steering control device 30 based on the vehicle speed and the vehicle specifications is the front wheel steering.
  • the response changes according to the change of the angle ⁇ f.
  • the actual yaw rate of the vehicle 10 is different from the theoretical vehicle yaw rate when the vehicle 10 receives the external force (trailer external force) from the trailer 50.
  • the external force of the trailer fluctuates periodically, and the actual yaw rate of the vehicle 10 also fluctuates periodically.
  • the estimated value of the yaw rate of the trailer 50 calculated by the steering control device 30 shows a variation according to the trailer external force.
  • the steering control device 30 obtains a difference between the theoretical vehicle yaw rate and the estimated trailer yaw rate, and when the difference exceeds a threshold value, a front wheel steering angle that generates a periodic yaw moment having an opposite phase to the rolling motion. And a command for the rear wheel steering angle. That is, the steering control device 30 applies a periodic yaw moment having an opposite phase to the rolling motion to both the first steering angle command for the front wheels 11 and 11 and the second steering angle command for the rear wheels 12 and 12. generate. By such steering control, the yaw rate of the trailer 50 is stabilized.
  • the steering control device 30 since the steering angles of the front wheels 11 and 11 and the rear wheels 12 and 12 are controlled, it is possible to suppress a change in the speed of the vehicle 10 accompanying the trailer stabilization control. ..
  • the yaw moment that can be generated by controlling the steering angle is larger than the yaw moment that can be generated by automatic braking, a larger trailer 50 is connected than when the yaw moment is generated by automatic braking.
  • the running of the vehicle 10 can be stabilized. Furthermore, by changing the distribution of the yaw moments generated by the front wheels and the rear wheels, it becomes possible to generate the yaw moments by the steering angle control without changing the traveling direction of the vehicle.
  • the trailer stabilization control system can suppress the yaw motion of the trailer 50 by the front and rear wheel steering control and the automatic brake control by the steering control device 30. Then, when the yaw moment that can be generated by the front and rear wheel steering control by the steering control device 30 is insufficient to suppress the yaw motion of the trailer 50, the trailer stabilization control system controls the yaw moment generated by the automatic braking. Can be added.
  • the front wheel steering device 14 is not limited to a steer-by-wire type steering device, and is a power steering device in which the steered wheels 13 and the front wheels 11 and 11 are mechanically coupled to each other and which includes an actuator that generates a steering force. It may be.
  • the angle of the steered wheels 13 may be changed by changing the front wheel steering angle by the trailer stabilization control, and the driver may feel uncomfortable. The occurrence of the rolling motion of the vehicle can be recognized based on the change in the angle of the steered wheels 13.
  • the front wheel steering angle command (first steering angle command) based on the trailer stabilization control changes the steering angle of the steered wheels 13. This is the modified steering angle command to be changed.
  • the angle of the steered wheels 13 does not change, and it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Abstract

本発明に係る操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムは、車両及びトレーラを含む連結車に発生する横揺れ運動に関する情報に基づき、前記横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令を求め、係る指令に基づき、車両の前輪の操舵角を制御するための第１舵角指令を前輪操舵制御部へ出力し、車両の後輪の操舵角を制御するための第２舵角指令を後輪操舵制御部へ出力して、前記横揺れ運動を抑制する。

Description

操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム
　本発明は、トレーラを牽引する車両の操舵を制御する、操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムに関する。
　特許文献１は、自動車及びトレーラからなる連結車において横揺れ運動が発生したときに、横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを自動ブレーキ作動によって発生させる、車両の安定化方法を開示する。
特開２００６－０２１７６９号公報
　しかし、車両の自動ブレーキで発生させることができるヨーモーメントは、大型のトレーラに対しては十分ではなく、横揺れ運動を効果的に抑制することができない可能性があった。
　また、横揺れ運動を抑制するためのブレーキ作動によって、車両の速度が変化してしまうという課題があった。
　本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の速度変化を抑止しつつ、より大きなトレーラを連結した場合においても横揺れ運動を抑制することができる、操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムを提供することにある。
　本発明によれば、その１つの態様において、車両及びトレーラを含む連結車に発生する横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令を車両の前輪及び後輪の操舵角を制御する操舵装置に出力する。
　本発明によれば、車両の速度変化を抑止しつつ、大型のトレーラが連結した場合においても横揺れ運動を抑制することができる。
操舵制御システムの概略構成図である。 操舵制御装置の構成ブロック図である。 車両（トラクタ）及びトレーラからなる連結車の運動を説明するための図である。 操舵制御装置の制御ブロック線図である。 ３輪車両モデルにおける各変数を示す図である。 トレーラ安定化制御の手順を示すフローチャートである。 トレーラ安定化制御における前後操舵配分比の設定手順を示すフローチャートである。 トレーラ安定化制御における操舵角、ヨーレート、トレーラ外力の変化を例示するタイムチャートである。
　以下、本発明に係る操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
　図１は、操舵制御システムの概略構成図である。
　図１の車両１０は、トレーラ５０（被牽引車）を牽引する牽引車（トラクタ）であり、車両１０とトレーラ５０とは、例えばヒッチボールとヒッチカプラとからなるヒッチ部１９（連結器）によって連結する。
　車両１０は、左右一対の前輪１１，１１、及び、左右一対の後輪１２，１２を備えた４輪車両である。
　また、車両１０は、運転者が操作する操舵輪（ステアリングホイール）１３の入力及び操舵制御装置３０（操舵制御部）からの指令によって前輪１１，１１の操舵角を操作する前輪操舵装置１４、操舵制御装置３０からの指令によって後輪１２，１２の操舵角を操作する操舵アクチュエータを有した後輪操舵装置１６を備える。
　なお、操舵制御装置３０は、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。
　また、前輪操舵装置１４は、運転者による操舵輪１３の操作に対して、前輪１１，１１の操舵角を独立して操作可能なステアバイワイヤ（Steer-By-Wire）方式の操舵装置である。
　例えば、前輪操舵装置１４は、操舵輪１３と前輪１１，１１との間に機械的な結合を持たず、前輪１１，１１を転舵する操舵アクチュエータ、操舵反力を運転者に伝達するための操舵反力アクチュエータ、及び制御器を備え、操舵輪１３の角度情報（角度信号）などに基づく舵角指令に応じて、制御器が操舵アクチュエータ及び操舵反力アクチュエータを制御するステアバイワイヤ操舵システムである。
　また、車両１０は、車両１０の前方の走行車線や障害物を認識する第１外界認識センサ１７、及び、車両１０の後方の障害物やトレーラ５０を認識する第２外界認識センサ１８を備える。
　なお、第１外界認識センサ１７，第２外界認識センサ１８（外界認識部）は、例えば単眼カメラと当該単眼カメラの画像を処理する画像処理部とを有し、画像処理によって、走行車線、障害物、トレーラ運動などの認識情報を取得する。
　また、第１外界認識センサ１７，第２外界認識センサ１８は、ステレオカメラやレーザレーダなどの形状認識装置によって、走行車線、障害物、トレーラ運動などの認識情報を取得することもできる。
　上記の車両１０（トラクタ）及びトレーラ５０からなる連結車においては、過度な速度、不整な路面、横風などの影響によって、走行中に横揺れ運動（乃至振り子運動）が発生することがある。
　そして、連結車に横揺れ運動が発生すると、トレーラ５０は、その垂直軸周りに振動しかつヒッチ部１９を介して車両１０を振動させ、連結車の安定性を損なうことになる。
　このため、操舵制御装置３０は、車両１０及びトレーラ５０を含む連結車に発生する横揺れ運動に関する情報を取得し、係る情報に基づき、横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令を求め、係る指令に基づき、前輪１１，１１の操舵角を制御するための第１舵角指令と、後輪１２，１２の操舵角を制御するための第２舵角指令とを求め、第１舵角指令を前輪操舵装置１４（前輪操舵制御部）へ出力し、第２舵角指令を後輪操舵装置１６（後輪操舵制御部）へ出力するトレーラ安定化制御を実施し、係るトレーラ安定化制御によって横揺れを抑止して連結車を安定化させる。
　また、操舵制御装置３０は、前輪操舵角と後輪操舵角の操舵配分により、トレーラ安定化制御と同時に、車両１０の進行方向であるヨー回転方向の運動の変化を抑制するので、運転者の修正操舵を必要とせずに運転者の操作の負担を抑制することができる。
　なお、車両１０及びトレーラ５０を含む連結車に発生する横揺れ運動に関する情報は、車両１０のみの情報、トレーラ５０のみの情報とすることができ、また、操舵制御装置３０は、横揺れ運動（ヨーレート）以外の情報から横揺れ運動を推定してトレーラ安定化制御を実施することができる。
　横揺れ運動（ヨーレート）に関する情報には、例えば、トレーラ５０のヨーレート，ロール情報，横加速度や、ヒッチ部１９（連結器）に加わる力、連結角、車両１０のヨーレート，横加速度などが含まれる。
　図２は、操舵制御装置３０の構成ブロック図である。
　操舵制御装置３０は、運転者２０が操作するアクセルペダル２１からのアクセル開度情報ＡＯ、運転者２０が操作するブレーキペダル２２からのブレーキ開度情報ＢＯ、運転者２０が操作する操舵輪１３の角度情報などを含む運転者操作情報を入力する。
　また、操舵制御装置３０は、外界認識センサ１７，１８から、車両前方及び車両後方における走行車線、障害物に関する情報、更に、車両後方のトレーラ５０の運動に関する情報を入力する。
　更に、操舵制御装置３０は、車速センサ２３からの車両１０の車体速度である車速Ｖに関する情報、前後Ｇ／左右Ｇ／ヨーレートセンサ２４からの前後加速度、左右加速度、及びヨーレートに関する情報を入力する。
　操舵制御装置３０は、上記の各種情報を入力する情報処理部３１、トレーラ状態推定部３２、トレーラ運動制御部３３、アクチュエータ制御部３４としての機能を有する。
　情報処理部３１は、運転者操作情報、外界認識情報及び運動状態の情報、更に、メモリに記憶してある車両１０及びトレーラ５０の車両諸元情報に基づき、連結車の運動状態を算出する。
　トレーラ状態推定部３２は、情報処理部３１で算出した連結車の運動状態に基づき、トレーラ５０の運動状態を推定する。
　トレーラ運動制御部３３は、トレーラ状態推定部３２が推定したトレーラ５０の運動状態を安定化させるための制御入力を生成する。
　アクチュエータ制御部３４は、トレーラ運動制御部３３が生成した制御入力を実現するため、前輪操舵装置１４及び後輪操舵装置１６の操舵アクチュエータに舵角指令（第１舵角指令、第２舵角指令）を出力して前輪操舵角及び後輪操舵角を制御する。
　図３は、車両（トラクタ）１０及びトレーラ５０からなる連結車の運動を説明するための図である。
　車両１０及びトレーラ５０からなる連結車において、車両１０の重心１０Ａ回りのヨー回転運動Ｙ１は、主に車両１０の前輪１１，１１に路面から伝わる力Ｆｆ、車両１０の後輪１２，１２に路面から伝わる力Ｆｒ、及び、ヒッチ部１９にトレーラ５０側から加わり車両１０に伝わる力Ｆｈによって発生する。
　一方、トレーラ５０の重心５０Ａ回りのヨー回転運動Ｙ２は、ヒッチ部１９にトレーラ５０側から加わり車両１０に伝わる力Ｆｈ、及び、トレーラ５０の左右一対の走行輪５１，５１に路面から伝わる力Ｆｌによって発生する。
　そして、車両１０における力Ｆｆ及び力Ｆｒは、前輪操舵角δｆ、後輪操舵角δｒ、横滑り角、速度などの車両１０の運動状態によってその大きさが決まる。
　ここで、連結車ではなく車両１０単体とした場合、車両１０のヨー慣性モーメントに基づき、力Ｆｆ及び力Ｆｒによって車両１０で発生するヨーレートが決まるから、操舵制御装置３０は、力Ｆｆ及び力Ｆｒを車両１０の運動状態に基づき求めれば、車両単体でのヨーレートを推定できる。
　そして、操舵制御装置３０は、車両１０単体の場合での推定ヨーレートと、連結車で車両１０に実際に発生しているヨーレートとを比較することで、力Ｆh（トレーラ外力）を推定できる。
　一方、トレーラ５０の車両諸元が既知である場合、トレーラ５０のヨー運動（ヨーイング）を第２外界認識センサ１８などが計測すれば、操舵制御装置３０は、トレーラ５０の横滑り角や速度などの運動状態を求めることができ、これらからトレーラ５０の走行輪５１，５１に路面から伝わる力Ｆｌを推定できる。
　以上のように、操舵制御装置３０は、ヒッチ部１９に加わる力Ｆh（トレーラ外力）及びトレーラ５０の走行輪５１，５１に路面から伝わる力Ｆｌを推定することで、トレーラ５０のヨーレートなどの状態を推定できる。
　そして、操舵制御装置３０は、トレーラ状態の推定結果に基づき車両１０の前輪操舵角及び後輪操舵角を制御することで、車両１０の前輪１１，１１に路面から伝わる力Ｆｆ及び後輪１２，１２に路面から伝わる力Ｆｒを操作し、トレーラ５０に発生しているヨー運動を抑制する方向の力をヒッチ部１９の力で発生させることで、連結車の横揺れを抑制する。
　ここで、連結車の横揺れによって車両１０及びトレーラ５０に発生するヨーレートは周期的に変動するから、操舵制御装置３０による前後輪操舵角の制御は、横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令になる。
　なお、トレーラ５０にヨーレートセンサや加速度センサを搭載することで、操舵制御装置３０は、トレーラ５０の走行輪５１，５１に路面から伝わる力Ｆｌを、センサ出力から直接求めることができる。
　図４は、操舵制御装置３０の制御ブロック線図である。
　操舵制御装置３０は、まず、アクセル開度情報ＡＯ、ブレーキ開度情報ＢＯ、及び操舵輪角度情報などの運転者操作情報３０１や、前輪操舵角３００、後輪操舵角３０２の情報などを、車両諸元に基づいた車両モデル３０３へ入力し、車両１０単体時の理論車両応答３０４を算出する。
　また、操舵制御装置３０は、車速センサ２３や前後Ｇ／左右Ｇ／ヨーレートセンサ２４などの車載センサ３０５（車両運動状態取得部）からの車両運動情報（車両１０の運動状態に関する情報）に基づき実車両応答３０６を求める。
　そして、操舵制御装置３０は、理論車両応答３０４と実車両応答３０６との差分に基づき、車両１０に加わるトレーラ外力３０７（ヒッチ部１９にトレーラ５０側から加わり車両１０に伝わる力Ｆｈ）を推定する。
　更に、操舵制御装置３０は、トレーラ外力３０７と、第２外界認識センサ１８によって認識したトレーラ５０の運動に基づき、トレーラ５０に加わっている力やヨーモーメントなどのトレーラ状態３０８を推定する。
　そして、操舵制御装置３０は、トレーラ５０のヨー運動を抑制するヨーモーメントをトレーラ運動制御３０９によって算出し、トレーラ５０のヨー運動を抑制するヨーモーメントを発生させるために、前後操舵配分比３１０に応じて前輪操舵角３００及び後輪操舵角３０２を変化させる。
　ここで、操舵制御装置３０は、閾値を超えるヨー運動がトレーラ５０で発生する場合、換言すれば、トレーラ５０のヨー運動が許容レベルを超えるときに、係るトレーラ５０のヨー運動を抑制するヨーモーメントを前輪操舵及び後輪操舵によって発生させ、トレーラ５０のヨー運動を低下させる。
　なお、操舵制御装置３０は、トレーラ５０に搭載したヨーレートセンサや加速度センサ、ヒッチ部１９の角度を計測するセンサなどを用いて、トレーラ運動の計測を行うことができる。
　また、操舵制御装置３０は、運転者操作情報３０１に基づき運転者の意図を読み取ることで、車両の進行方向を変化させずにトレーラ５０のヨー運動を抑制するヨーモーメントを前輪操舵及び後輪操舵によって発生させるために、前輪操舵と後輪操舵の配分を変化させることができる。
　図５は、３輪車両モデルを示している。
　図５において、ｘ、ｙ、ｚは車両１０の座標系の座標軸である。この座標系において、座標軸ｘの正方向は車両１０の前方向で、座標軸ｙの正方向は車両１０の左方向で、座標軸ｚの正方向は車両１０の上方向である。
　また、ｘt、ｙt、ｚtは、トレーラ５０の座標系の座標軸である。この座標系において、座標軸ｘtの正方向はトレーラ５０の前方向で、座標軸ｙtの正方向はトレーラ５０の左方向で、座標軸ｚtの正方向はトレーラ５０の上方向である。
　また、Ｌｆは前輪１１，１１と車両重心１０Ａ間の距離、Ｌｒは後輪１２，１２と車両重心１０Ａ間の距離、Ｌｈはヒッチ部１９と車両重心１０Ａ間の距離、Ｌthはヒッチ部１９とトレーラ重心５０Ａ間の距離、Ｌtrはトレーラ５０の走行輪５１，５１とトレーラ重心５０Ａ間の距離である。
　また、ｍvは車両１０の質量、Ｊvzzは車両１０のヨー慣性モーメント、ψは車両１０のヨー角（ドットはヨー角速度）、ｍtはトレーラ５０の質量、Ｊtzzはトレーラ５０のヨー慣性モーメント、ψtはトレーラ５０のヨー角（ドットはヨー角速度）である。
　また、δｆは車両１０の前輪１１，１１の操舵角、δｒは車両１０の後輪１２，１２の操舵角である。
　また、ｆxfは車両１０の前輪１１，１１の縦方向のタイヤ力で正方向を車両１０の前方向とする。ｆyfは車両１０の前輪１１，１１の横方向のタイヤ力で正方向を車両１０の左方向とする。ｆxrは車両１０の後輪１２，１２の縦方向のタイヤ力で正方向を車両１０の前方向とする。ｆyrは車両１０の後輪１２，１２の横方向のタイヤ力で正方向を車両１０の左方向とする。
　また、ｆxhは縦方向のヒッチ力で正方向を前方向とし、ｆyhは横方向のヒッチ力で正方向を左方向とする。
　また、ｆxtはトレーラ５０の走行輪５１，５１の縦方向のタイヤ力で正方向をトレーラ５０の前方向とし、ｆytはトレーラ５０の走行輪５１，５１の横方向のタイヤ力で正方向をトレーラ５０の左方向とする。
　また、εはヒッチ角である。
　そして、車両１０の運動方程式は、数式１のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　同様にトレーラ５０の運動方程式は、数式２のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　ここで、運動方程式を数式３のように定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
　なお、数式３の各変数は数式４に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　操舵制御装置３０は、数式５のオブザーバ（状態推定器）による推定結果を用いることで、数式６にしたがって、トレーラ５０の運動を推定できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  
　そして、操舵制御装置３０は、推定したトレーラ５０の運動に基づき、トレーラ安定化制御（後輪操舵制御）を行う。
　図６は、上記トレーラ安定化制御の手順を示すフローチャートである。
　操舵制御装置３０は、まず、ステップＳ５０１で、前輪操舵角δｆなどの運転者の操作情報を取得する。
　また、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０２で、車載センサが検出した車両１０のヨーレート、車速などの車両運動情報（車載センサ情報）を取得する。
　次いで、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０３で、ステップＳ５０１で取得した運転者の操作情報に基づき理論車両応答を求めるとともに、ステップＳ５０２で取得した車両運動情報（車載センサ情報）に基づき実車両応答を求め、更に、理論車両応答と実車両応答との差分を求める。
　そして、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０４で、理論車両応答と実車両応答との差分に基づき、トレーラ外力（ヒッチ部１９にトレーラ５０側から加わり車両１０に伝わる力Ｆh）を求める。
　また、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０５で、第２外界認識センサ１８によって、車両１０に対するトレーラ５０の相対位置の情報を取得する。
　そして、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０６で、ステップＳ５０４で求めたトレーラ外力、車両１０とトレーラ５０との相対位置に基づき、トレーラ５０のヨーレートなどのトレーラ状態を推定する。
　次に、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０７で、車両１０のヨーレートとトレーラ５０のヨーレートの差分を求め、差分の絶対値が閾値を超えているか否かを判断する。
　ここで、車両１０のヨーレートとトレーラ５０のヨーレートとの差分の絶対値が閾値を超えていない場合、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０１に戻り、トレーラ安定化制御を実施しない。
　一方、車両１０のヨーレートとトレーラ５０のヨーレートとの差分の絶対値が閾値を超えていて、連結車の安定性を向上させるためにトレーラ５０のヨー運動を抑制する必要がある場合、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０８で、トレーラ５０のヨー運動を抑制するためのヒッチ力（トレーラ運動補償ヒッチ力）を求める。
　次いで、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０９に進み、ステップＳ５０８で求めたヒッチ力を発生させ、かつ運転者２０が操作する操舵輪１３の角度情報に基づく車両の進行方向を維持するための前後操舵配分比を求める。
　ここで、操舵制御装置３０は、ステップＳ５０８で求めたヒッチ力の大きさに基づき、ヒッチ力の発生と車両の進行方向の維持を両立できないと判断したときに、ヒッチ力の発生を優先する前後操舵配分比とすることができる。
　また、運転者が予めヒッチ力の発生と車両１０の進行方向の維持とのバランスを設定し、当該バランスに応じた前後操舵配分比を操舵制御装置３０が用いることもできる。
　また、操舵制御装置３０は、ステップＳ５１０に進み、ステップＳ５０９で求めた前後操舵配分比に基づき目標前輪操舵角δｆ（第１舵角指令）及び後輪操舵角δｒ（第２舵角指令）を求める。
　次に、操舵制御装置３０は、ステップＳ５１１に進み、目標前輪操舵角δｆ及び後輪操舵角δｒに基づき前輪操舵装置１４及び後輪操舵装置１６（操舵アクチュエータ）を制御する。
　そして、操舵制御装置３０は、係る後輪操舵制御によって、車両１０のヨーレートとトレーラ５０のヨーレートとの差が小さくなるようにトレーラ５０の運動を制御する。
　図７は、上記トレーラ安定化制御において、ヒッチ力に基づき前後操舵配分比を決定する手順を示すフローチャートである。
　操舵制御装置３０は、ステップＳ６０１で、ステップＳ５０８で求めたヒッチ力を読み込み、次のステップＳ６０２で、ヒッチ力の絶対値が閾値を超えているか否かを判断する。
　ここで、ヒッチ力の絶対値が閾値を超えている場合、操舵制御装置３０は、ステップＳ６０３に進み、車両１０の進行方向の維持よりもヒッチ力の発生を優先させる前後操舵配分比としてＡ２を選択する。
　一方、ヒッチ力の絶対値が閾値を超えていない場合、操舵制御装置３０は、ステップＳ６０４に進み、運転者が予めヒッチ力の発生と車両１０の進行方向の維持とのバランスを設定しているか否か（運転者設定値の有無）を判断する。
　ここで、ヒッチ力の発生と、運転者２０が操作する操舵輪１３の角度情報に基づく車両１０の進行方向の維持のバランスを決定する運転者設定値が設定されている場合、操舵制御装置３０は、ステップＳ６０５に進み、ヒッチ力の発生と、運転者２０が操作する操舵輪１３の角度情報に基づく車両の進行方向の維持のバランス（運転者設定値）を実現する前後操舵配分比としてＡ３を選択する。
　一方、ヒッチ力の発生と、運転者２０が操作する操舵輪１３の角度情報に基づく車両１０の進行方向の維持のバランスを決定する運転者設定値が設定されていない場合、操舵制御装置３０は、ステップＳ６０６に進み、ヒッチ力を発生させ、かつ運転者２０が操作する操舵輪１３の角度情報に基づく車両の進行方向を維持するための前後操舵配分比としてＡ１を求める。
　図８は、操舵制御装置３０がトレーラ安定化制御を実施するときのヨーレートや後輪操舵角の変化を例示するタイムチャートである。
　車両１０の運転者が操舵輪１３を操作し前輪操舵角δｆが変化すると、操舵制御装置３０が車速や車両諸元に基づき算出する車両１０単体での理論車両ヨーレート（理論車両応答）が前輪操舵角δｆの変化に応じて応答変化する。
　ここで、車両１０にトレーラ５０を連結している場合、車両１０の実際のヨーレートは、車両１０がトレーラ５０からの外力（トレーラ外力）を受けることで、理論車両ヨーレートとは異なる挙動を示し、トレーラ５０が横揺れ運動すると、トレーラ外力が周期的に変動することで、車両１０の実際のヨーレートも周期的に変動する。
　このとき、操舵制御装置３０が求めるトレーラ５０のヨーレートの推定値は、トレーラ外力に応じた変動を示す。
　ここで、操舵制御装置３０は、理論車両ヨーレートと推定トレーラヨーレートの差分を求め、差分が閾値を超えるときに、横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる前輪操舵角及び後輪操舵角の指令を出力する。つまり、操舵制御装置３０は、前輪１１，１１の第１舵角指令と後輪１２，１２の第２舵角指令の両方で、横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる。
　係る操舵制御によって、トレーラ５０のヨーレートが安定化する。
　操舵制御装置３０によるトレーラ安定化制御では、前輪１１，１１の操舵角及び後輪１２，１２の操舵角を制御するから、トレーラ安定化制御に伴って車両１０の速度が変化することを抑制できる。
　また、操舵角の制御によって発生させることができるヨーモーメントは、自動ブレーキによって発生させることができるヨーモーメントよりも大きいから、自動ブレーキでヨーモーメントを発生させる場合よりも、より大型のトレーラ５０を連結した車両１０で走行を安定化させることが可能となる。
　更に、前輪及び後輪で発生させるヨーモーメントの配分を変化させることで、操舵角制御によって車両の進行方向を変化させずにヨーモーメントを発生させることが可能となる。
　上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
　また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
　トレーラ安定化制御システムは、操舵制御装置３０による前後輪操舵制御及び自動ブレーキ制御によって、トレーラ５０のヨー運動を抑制することができる。そして、トレーラ安定化制御システムは、操舵制御装置３０による前後輪操舵制御で発生させることができるヨーモーメントではトレーラ５０のヨー運動の抑制に不十分であるときに、自動ブレーキによって発生させるヨーモーメントを付加することできる。
　また、前輪操舵装置１４は、ステアバイワイヤ方式の操舵装置に限定されず、操舵輪１３と前輪１１，１１とが機械的に結合され、かつ、操舵力を発生するアクチュエータを備えたパワーステアリング装置であってもよい。
　係るパワーステアリング装置を備えた車両１０の場合、トレーラ安定化制御によって前輪操舵角を変化させることで操舵輪１３の角度が変わり、運転者に違和感を与える可能性があるが、運転者は、連結車の横揺れ運動が発生したことを操舵輪１３の角度変化に基づき認知できる。
　つまり、操舵制御装置３０がパワーステアリング装置を備えた車両１０においてトレーラ安定化制御を実施する場合、トレーラ安定化制御による前輪舵角指令（第１舵角指令）は、操舵輪１３の舵角を変更する修正舵角指令となる。
　一方、ステアバイワイヤ方式の操舵装置を備えた車両１０の場合、トレーラ安定化制御によって前輪操舵角を変化させても操舵輪１３の角度変化が生じず、運転者に違和感を与えることを抑止できる。
　１０…車両、１１，１１…前輪、１２，１２…後輪、１４…前輪操舵装置（前輪操舵制御部）、１６…後輪操舵装置（後輪操舵制御部）、１８…第２外界認識センサ（外界認識部）、１９…ヒッチ部、３０…操舵制御装置（操舵制御部）、３１…情報処理部（車両運動状態取得部）

Claims (13)

  1. 　トレーラを牽引する車両の操舵制御装置であって、
    　前記車両および前記トレーラを含む連結車に発生する横揺れ運動に関する情報を取得し、
    　取得した前記横揺れ運動に関する情報に基づき、前記横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令を求め、
    　前記指令に基づき、前記車両の前輪の操舵角を制御するための第１舵角指令と、前記車両の後輪の操舵角を制御するための第２舵角指令と、を求め、
    　求められた前記第１舵角指令を前記前輪の操舵角を制御する前輪操舵制御部へ出力し、前記第２舵角指令を前記後輪の操舵角を制御する後輪操舵制御部へ出力する、
    　操舵制御装置。     
  2. 　請求項１記載の操舵制御装置において、
    　前記指令及び操舵輪の角度情報に基づき、前記第１舵角指令と前記第２舵角指令とを求める、
    　操舵制御装置。
  3. 　請求項２記載の操舵制御装置において、
    　前記第１舵角指令と前記第２舵角指令の両方で、前記横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる、
    　操舵制御装置。
  4. 　請求項１記載の操舵制御装置において、
    　前記第１舵角指令は、操舵輪の舵角を変更する修正舵角指令を含む、
    　操舵制御装置。
  5. 　請求項１記載の操舵制御装置において、
    　前記第２舵角指令は、前記横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令である、
    　操舵制御装置。
  6. 　請求項１記載の操舵制御装置において、
    　前記前輪操舵制御部は、ステアバイワイヤ方式である、
    　操舵制御装置。
  7. 　請求項１記載の操舵制御装置において、
    　前記横揺れ運動に関する情報は前記トレーラのヨー運動に関する情報であり、
    　前記第１舵角指令と前記第２舵角指令の両方で、前記トレーラのヨー運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる、
    　操舵制御装置。
  8. 　請求項７記載の操舵制御装置において、
    　前記車両と前記トレーラとを連結するヒッチ部に加わる前記トレーラの外力と、外界認識部で取得された前記車両の外界に関する情報とに基づき、前記トレーラのヨー運動を求める、
    　操舵制御装置。
  9. 　請求項８に記載の操舵制御装置において、
    　前記車両単体でのヨーレートと前記連結車のヨーレートとに基づき、前記トレーラの外力を求める、
    　操舵制御装置。
  10. 　請求項７記載の操舵制御装置において、
    　前記トレーラのヨー運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを前記車両と前記トレーラとを連結するヒッチ部の力で発生させる、
    　操舵制御装置。
  11. 　トレーラを牽引する車両の操舵制御装置であって、
    　前記トレーラのヨー運動に関する情報に基づき、前記車両の前輪操舵装置に前輪の操舵角を制御するための第１舵角指令を出力し、前記車両の後輪操舵装置に後輪の操舵角を制御するための第２舵角指令を出力する、
    　操舵制御装置。
  12. 　トレーラを牽引する車両の操舵制御方法であって、
    　前記車両および前記トレーラを含む連結車に発生する横揺れ運動に関する情報を取得し、
    　取得した前記横揺れ運動に関する情報に基づき、前記横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令を求め、
    　前記指令に基づき、前記車両の前輪の操舵角を制御するための第１舵角指令と、前記車両の後輪の操舵角を制御するための第２舵角指令と、を求め、
    　求められた前記第１舵角指令を前記前輪の操舵角を制御する前輪操舵制御部へ出力し、前記第２舵角指令を前記後輪の操舵角を制御する後輪操舵制御部へ出力する、
    　操舵制御方法。
  13. 　トレーラを牽引する車両の操舵制御システムであって、
    　前記車両の運動状態に関する情報を取得する車両運動状態取得部と、
    　前記車両の外界に関する情報を取得する外界認識部と、
    　前記車両運動状態取得部によって取得された前記車両の運動状態に関する情報と、前記外界認識部によって取得された前記車両の外界に関する情報と、に基づき求められた前記車両および前記トレーラを含む連結車に発生する横揺れ運動に関する情報を取得し、
    　取得した前記横揺れ運動に関する情報に基づき、前記横揺れ運動に対して逆位相となる周期的なヨーモーメントを発生させる指令を求め、
    　前記指令に基づいて求められた、前記車両の前輪の操舵角を制御するための第１舵角指令と、前記車両の後輪の操舵角を制御するための第２舵角指令と、を出力する操舵制御部と、
    　前記操舵制御部より出力された前記第１舵角指令を取得し前記車両の前輪の操舵角を制御する前輪操舵装置と、
    　前記操舵制御部より出力された前記第２舵角指令を取得し前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、
    　を備える操舵制御システム。
PCT/JP2019/042552 2018-11-07 2019-10-30 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム WO2020095788A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112019005571.2T DE112019005571B4 (de) 2018-11-07 2019-10-30 Lenksteuerungsvorrichtung, Lenksteuerungsverfahren und Lenksteuerungssystem
JP2020556002A JP7165204B2 (ja) 2018-11-07 2019-10-30 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム
CN201980071597.XA CN112955364A (zh) 2018-11-07 2019-10-30 转向控制装置、转向控制方法以及转向控制系统
US17/291,892 US20220001921A1 (en) 2018-11-07 2019-10-30 Steering Control Device, Steering Control Method, and Steering Control System

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018209977 2018-11-07
JP2018-209977 2018-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020095788A1 true WO2020095788A1 (ja) 2020-05-14

Family

ID=70612226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/042552 WO2020095788A1 (ja) 2018-11-07 2019-10-30 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220001921A1 (ja)
JP (1) JP7165204B2 (ja)
CN (1) CN112955364A (ja)
DE (1) DE112019005571B4 (ja)
WO (1) WO2020095788A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0456580U (ja) * 1990-09-26 1992-05-14
DE4127750C1 (en) * 1991-08-22 1992-09-03 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Automotive equipment improving stability of car and trailer linkage - uses sensors or measurement value pick=ups to register undesired swing of trailer and automatic auxiliary linkage to counteract it
JPH08150951A (ja) * 1994-11-30 1996-06-11 Mitsubishi Motors Corp 連結車のトラクタ後輪操舵制御方法及びその装置
JP2005041385A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Aisin Seiki Co Ltd 車両の操舵制御装置
JP2010042759A (ja) * 2008-08-13 2010-02-25 Nissan Motor Co Ltd 後輪操舵装置
JP2015058832A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御装置
JP2017218079A (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 アイシン精機株式会社 操舵制御装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843826A1 (de) 1998-09-24 2000-03-30 Volkswagen Ag Anhängergespann und Verfahren zur Stabilisierung eines Anhängergespanns
JP3997086B2 (ja) 1999-06-30 2007-10-24 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 自動車の安定化方法および装置
DE19964048A1 (de) 1999-06-30 2001-01-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zum Stabilisieren eines Straßenfahrzeugs
US7561953B2 (en) 2005-03-14 2009-07-14 Robert Bosch Gmbh Method and system of controlling a vehicle in the presence of a disturbance
DE102014211268A1 (de) 2014-06-12 2015-12-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gespann-Stabilisationsvorrichtung
JP6816598B2 (ja) * 2017-03-23 2021-01-20 株式会社アドヴィックス 牽引車両の運動制御装置
JP7065649B2 (ja) * 2018-03-09 2022-05-12 株式会社Subaru 車両の走行制御装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0456580U (ja) * 1990-09-26 1992-05-14
DE4127750C1 (en) * 1991-08-22 1992-09-03 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Automotive equipment improving stability of car and trailer linkage - uses sensors or measurement value pick=ups to register undesired swing of trailer and automatic auxiliary linkage to counteract it
JPH08150951A (ja) * 1994-11-30 1996-06-11 Mitsubishi Motors Corp 連結車のトラクタ後輪操舵制御方法及びその装置
JP2005041385A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Aisin Seiki Co Ltd 車両の操舵制御装置
JP2010042759A (ja) * 2008-08-13 2010-02-25 Nissan Motor Co Ltd 後輪操舵装置
JP2015058832A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御装置
JP2017218079A (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 アイシン精機株式会社 操舵制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE112019005571B4 (de) 2024-04-18
US20220001921A1 (en) 2022-01-06
JP7165204B2 (ja) 2022-11-02
DE112019005571T5 (de) 2021-09-09
JPWO2020095788A1 (ja) 2021-09-30
CN112955364A (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8447489B2 (en) Vehicle driving operation support apparatus/process and inducement control
US6675096B2 (en) Vehicle controlling apparatus and method
WO2020049919A1 (ja) 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム
EP1941413B1 (en) Enhanced yaw stability control to mitigate a vehicle's abnormal yaw motion due to a disturbance force applied to vehicle body
US6789008B2 (en) Vehicle control device with power steering device
CN104742959B (zh) 车辆的车道保持控制装置
EP1574386B1 (en) Vehicle stability control system
JP4835054B2 (ja) 車両安定化制御システム
JP6926210B2 (ja) 自動車線変更中の横方向位置偏差の低減
US20020156580A1 (en) Vehicle controlling apparatus and method
JP2005112007A (ja) 車両の統合制御装置
US11702073B2 (en) System and method for controlling a vehicle steering system
JP2006335191A (ja) 車両運動安定化制御装置
JP5227082B2 (ja) ４輪操舵機構を搭載した車両の操舵制御装置
JP2004306662A (ja) 車両の運動制御方法および車両の運動制御装置
JP6722078B2 (ja) 車両の操舵制御装置
JP5301877B2 (ja) 車両用操舵制御装置
JP2008239115A (ja) 車両の運動制御装置
JP4252487B2 (ja) 減速制御装置
WO2020095788A1 (ja) 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム
JP2010158963A (ja) 車両制御装置及び車両制御方法
JP4519819B2 (ja) 車両運動制御装置
JP2017100625A (ja) 車両操舵支援装置
JP2019206312A (ja) 牽引車両の制御装置
JP2001354124A (ja) 車両の走行安全装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19881989

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020556002

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19881989

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1