JP5042514B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents
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Description
図1〜図20は本発明の実施の一形態を示し、図1は車両全体の駆動系と操舵系の概略構成を示す説明図、図2は制御部の機能ブロック図、図3は第1のトランスファトルク演算部の機能ブロック図、図4は第2の付加ヨーモーメント演算部の機能ブロック図、図5は基本付加ヨーモーメント設定部の機能ブロック図、図6は操舵角補正量演算部の機能ブロック図、図7は前後輪付加ヨーモーメント配分プログラムのフローチャート、図8は入力トルク感応トランスファトルクの特性図、図9は実横加速度に対する基準横加速度を飽和させる疑似横加速度の特性説明図、図10は横加速度/ハンドル角ゲインとハンドル角を乗算した値に対する基準横加速度の特性説明図、図11は車速に対する低速時車速感応ゲインの特性説明図、図12は車体すべり角速度に対する基本車体すべり角速度感応ゲインの特性説明図、図13は復帰勾配制限付き車体すべり角速度感応ゲインによる制限の説明図、図14は設定される車体すべり角速度感応ゲインの一例を示すタイムチャート、図15は車速と実横加速度に対する高速時車速感応ゲインの特性説明図、図16は加減速時ゲインの特性説明図、図17は操舵速度感応ゲインの特性説明図、図18は車速感応ステアリングギヤ比の特性図、図19は制御ゲイン(ステアリング)の特性図、図20は前輪すべり角に対する前輪横力のマップから前輪舵角補正量を導出する説明図である。
符号40は車両の前輪操舵装置を示し、この前輪操舵装置40は、ステアリングホイール41から、ステアリングシャフト42が延出されており、ステアリングシャフト42の前端は、ユニバーサルジョイント43a、43a及びジョイント軸43bから成るジョイント部43を介してステアリングギヤボックス44から突出されたピニオン軸45と連結されている。
TEG=(1/(1+TEGTu・s))・TEG0 …(1)
・TEG0(k)≦TEG(k-1)の場合(エンジントルクが減少しつつある時)
TEG=(1/(1+TEGTd・s))・TEG0 …(2)
ここで、TEG0(k)は今回のエンジントルク基準値、TEG(k-1)は前回のエンジントルク、sは微分演算子、TEGTuはエンジントルク増加側の遅れ時定数(例えば、0.5)、TEGTdはエンジントルク減少側の遅れ時定数(例えば、0.2)である。
GTM=(NE・Rt)/((V/3.6)・Gfin) …(3)
ここで、Rtはタイヤ径、Gfinはファイナルギヤ比である。
TCD=TEG・GTM …(4)
TLSDI1=TBRL1・|TCD| …(5)
・(d2yL/dt2)<(d2y/dt2)≦(d2yM/dt2)の場合
TLSDI1=TBRL1・|TCD|・((d2yM/dt2)−(d2y/dt2))
/((d2yM/dt2)−(d2yL/dt2))
+TBRM1・|TCD|・((d2y/dt2)−(d2yL/dt2))
/((d2yM/dt2)−(d2yL/dt2)) …(6)
・(d2yM/dt2)<(d2y/dt2)≦(d2yH/dt2)の場合
TLSDI1=TBRM1・|TCD|・((d2yH/dt2)−(d2y/dt2))
/((d2yH/dt2)−(d2yM/dt2))
+TBRH1・|TCD|・((d2y/dt2)−(d2yM/dt2))
/((d2yH/dt2)−(d2yM/dt2)) …(7)
・(d2y/dt2)>(d2yH/dt2)の場合
TLSDI1=TBRH1・|TCD| …(8)
TLSDI2=0 …(9)
・(d2y/dt2)≦(d2yL/dt2)の場合
TLSDI2=TBRL2・(TCD−TCD0) …(10)
・(d2yL/dt2)<(d2y/dt2)≦(d2yM/dt2)の場合
TLSDI2=TBRL2・(TCD−TCD0)
・((d2yM/dt2)−(d2y/dt2))
/((d2yM/dt2)−(d2yL/dt2))
+TBRM2・(TCD−TCD0)
・((d2y/dt2)−(d2yL/dt2))
/((d2yM/dt2)−(d2yL/dt2)) …(11)
・(d2yM/dt2)<(d2y/dt2)≦(d2yH/dt2)の場合
TLSDI2=TBRM2・(TCD−TCD0)
・((d2yH/dt2)−(d2y/dt2))
/((d2yH/dt2)−(d2yM/dt2))
+TBRH2・(TCD−TCD0)
・((d2y/dt2)−(d2yM/dt2))
/((d2yH/dt2)−(d2yM/dt2)) …(12)
・(d2y/dt2)>(d2yH/dt2)の場合
TLSDI2=TBRH2・(TCD−TCD0) …(13)
TLSDI=TLSDI1+TLSDI2 …(14)
M1=KLSDI・TLSDI …(15)
ここで、KLSDIは、予め実験、計算等により求めておいた換算係数である。尚、上述の(15)式のように演算することなく、予め設定しておいたマップ等を参照して入力トルク感応トランスファトルクTLSDIを入力トルク感応付加ヨーモーメントM1に換算するようにしても良い。
Gy=(1/(1+A・V2))・(V2/L)・(1/n) …(16)
ここで、Aはスタビリティファクタ、Lはホイールベース、nはステアリングギヤ比である。
Ky=Kθ/Gy …(17)
Gγ=(1/(1+A・V2))・(V/L)・(1/n) …(18)
Kγ=Kθ/Gγ …(19)
ここで、Kθは舵角感応ゲインであり、以下(20)式で求められる。
Kθ=(Lf・Kf)/n …(20)
ここで、Lfは前軸−重心間距離、Kfは前軸の等価コーナリングパワである。
(d2yr/dt2)=(1/(1+Ty・s))・(d2yss/dt2) …(21)
ここで、sは微分演算子、Tyは横加速度の1次遅れ時定数、(d2yss/dt2)は遅れを考慮しない符号付基準横加速度であり、この遅れを考慮しない符号付基準横加速度(d2yss/dt2)は、以下のように設定される。
・θH≧0の場合…(d2yss/dt2)=(d2ysm/dt2) …(22)
・θH<0の場合…(d2yss/dt2)=−(d2ysm/dt2) …(23)
ここで、(d2ysm/dt2)は、後述の(d2yx/dt2)によって飽和する符号無し基準横加速度である。
・(d2y/dt2)<0の場合…
(d2yx/dt2)=Gy・θHMax・((10−(d2y/dt2))/10)
+(d2y/dt2) …(24)
・(d2y/dt2)≧0の場合…
(d2yx/dt2)=10 …(25)
ここで、θHMaxは、最大ハンドル角である。この(24)式、(25)式で設定される基準横加速度を飽和させる疑似横加速度(d2yx/dt2)は、特性図で示すと、図9のようになり、例えば本実施形態では、10m/s2で飽和させるようになっている。
(d2ysl/dt2)=Gy・|θH| …(26)
・(d2yd/dt2)>0の場合…
(d2ysm/dt2)=(d2ysl/dt2)−(d2yd/dt2) …(27)
・(d2yd/dt2)≦0の場合…
(d2ysm/dt2)=(d2ysl/dt2) …(28)
(d2ye/dt2)=(d2y/dt2)−(d2yr/dt2) …(29)
Mzθ=−Kγ・γ+Ky・(d2ye/dt2)+Kθ・θH …(30)
(dβ/dt)=KVvl・|((d2y/dt2)/V)−γ| …(31)
KV(dβ/dt)L(k)=KV(dβ/dt)L(k-1)+ΔKV(dβ/dt)・Δt
…(32)
ここで、KV(dβ/dt)L(k)は今回の復帰勾配制限付き車体すべり角速度感応ゲイン、KV(dβ/dt)(k-1)は前回の車体すべり角速度感応ゲイン、ΔKV(dβ/dt)は車体すべり角速度感応ゲイン復帰勾配(定数、例えば、0.3)、Δtは演算周期である。
・(3.6・V)≦60の場合 …KVvhv=1 …(33)
・60<(3.6・V)<120の場合 …
KVvhv=1−(((3.6・V)−60)/(120−60)) …(34)
・(3.6・V)≧120の場合 …KVvhv=0 …(35)
・|d2y/dt2|≦3の場合…KVvh=KVvhv …(36)
・3<|d2y/dt2|<9の場合…
KVvh=1・((|d2y/dt2|−3)/(9−3))
+KVvhv・((9−|d2y/dt2|)/(9−3)) …(37)
・|d2y/dt2|≧9の場合…KVvh=1 …(38)
M2=KVzθ・KVvl・KVvh・KV(dβ/dt)・Mzθ …(39)
ここで、KVzθはアシスト量を決めるゲインであり、定数(例えば1)である。
・θH≧0の場合
TLSDP=−KLSDP・MVzθ …(40)
・θH<0の場合
TLSDP=KLSDP・MVzθ …(41)
ここで、KLSDPは換算係数である。
TLSD=TLSDI+TLSDP …(42)
Mfr=Gc・(Ggx・M1+Gdh・M2) …(43)
Wrs=W・(Lf/(Lf+Lr)) …(44)
Wfs=W・(Lr/(Lf+Lr)) …(45)
ここで、Wは車両質量、Lfは前軸−重心間距離、Lrは後軸−重心間距離である。
Wr=Wrs+(W/g)・(d2x/dt2)・(h/(Lf+Lr)) …(46)
Wf=Wfs−(W/g)・(d2x/dt2)・(h/(Lf+Lr)) …(47)
ここで、hは重心高さである。
ΔYmTVD=Mfr・(Wr/W) …(48)
ΔYmASF=Mfr・(Wf/W) …(49)
このように、前後輪付加ヨーモーメント配分部81は、接地荷重演算手段、及び、付加ヨーモーメント配分手段として設けられている。
ΔT=ΔYmTVD/(Rt・(Lbr/2)) …(50)
ここで、Lbrはリヤトレッドである。すなわち、この左右駆動力配分付加トルク演算部82は、第2のヨーモーメント制御手段として設けられている。
すなわち、操舵角補正量演算部83は、図6に示すように、第1の前輪舵角補正量演算部121、第2の前輪舵角補正量演算部122、第3の前輪舵角補正量演算部123、モータ回転角演算部124から主要に構成されている。
δHc1=((θH/ndc1)−(θH/nd))・nc …(51)
ここで、ndはドライバ側ステアリングギヤ比(電動モータ54を停止させたとき、ドライバのハンドル操作に対して影響するステアリングギヤ比;一対のサンギヤ50U、50L、一対のプラネタリギヤ52U、52L、及び、ステアリングギヤボックス44によって決定されるステアリングギヤ比)である。また、ncは前輪舵角補正機構49側ステアリングギヤ比(ドライバがハンドル操作をしていない状態で電動モータ54が回転したときに影響するステアリングギヤ比;ドライブギヤ55、ドリブンギヤ56(キャリア)により決定されるステアリングギヤ比)である。更に、ndc1は予め設定しておいたマップや演算式により得られる車速感応ステアリングギヤ比である。この車速感応ステアリングギヤ比ndc1は、例えば、図18に示すように設定され、車速Vが低いときには、ドライバ側ステアリングギヤ比ndに対してクィックな特性に、車速Vが高いときには、ドライバ側ステアリングギヤ比ndに対してスローな特性に決定される。
δHc2=Gcd・(1/(1+Tcd・S))・(dθH/dt)/nd …(52)
ここで、Gcdは制御ゲイン、Tcdはローパスフィルタの時定数、Sはラプラス演算子、(dθH/dt)は前輪操舵角の微分値である。
(dγ/dt)・I=Fyf・Lf−Fyr・Lr …(53)
W・(d2y/dt2)=Fyf+Fyr …(54)
ここで、Iは慣性モーメントである。
ΔFyf=ΔYmASF/Lf …(55)
θM=(δHc1+δHc2+δHc3)・nc …(56)
まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、前後加速度(d2x/dt2)、前後輪付加ヨーモーメントMfrを読み込む。
7 後輪終減速装置
14fl,14fr,14rl,14rr 車輪
21 差動機構部
22 油圧モータ
32 油圧ポンプモータ駆動部
40 前輪操舵装置
49 前輪舵角補正機構
54 電動モータ
57 操舵角補助モータ駆動部
70 制御部
80 前後輪付加ヨーモーメント演算部(付加ヨーモーメント演算手段)
81 前後輪付加ヨーモーメント配分部(接地荷重演算手段、付加ヨーモーメント配分手段)
82 左右駆動力配分付加トルク演算部(第2のヨーモーメント制御手段)
83 操舵角補正量演算部(第1のヨーモーメント制御手段)
Claims (3)
- 車両の運動状態に応じて車両の前後軸間の駆動力配分を制御する前後駆動力配分制御手段と、
上記前後駆動力配分制御手段とは異なって前輪側を制御して車両に付加ヨーモーメントを発生させる第1のヨーモーメント制御手段と、
上記前後駆動力配分制御手段とは異なって後輪側を制御して車両に付加ヨーモーメントを発生させる第2のヨーモーメント制御手段と、
上記車両の運動状態に応じて車両が発生すべき付加ヨーモーメントを演算する付加ヨーモーメント演算手段と、
車両の走行状態に基づき車両の前輪側にかかる前輪接地荷重と後輪側にかかる後輪接地荷重とを演算する接地荷重演算手段と、
上記第1のヨーモーメント制御手段と上記第2のヨーモーメント制御手段に関してのみ、上記付加ヨーモーメント演算手段で演算した付加ヨーモーメントを上記前輪接地荷重と上記後輪接地荷重とに応じて配分する付加ヨーモーメント配分手段と、
を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。 - 上記第1のヨーモーメント制御手段は、ドライバによる前輪舵角に対し、前輪舵角補正機構を作動させて前輪舵角補正量を付加することにより車両に付加ヨーモーメントを発生させるものであることを特徴とする請求項1記載の車両挙動制御装置。
- 上記第2のヨーモーメント制御手段は、左右輪間でトルク移動を行わせ車両に付加ヨーモーメントを発生させるものであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両挙動制御装置。
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