JP6976114B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
この発明は、運転者主体制御と車両姿勢制御の切り替えが行可能な車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device capable of switching between driver-centered control and vehicle attitude control.
特許文献1によれば、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差に応じたモーメントを第1慣性補償モーメント、前後タイヤ位置相当の横滑り角に応じたモーメントを第2慣性補償モーメントとして、操舵速度が早い場合は第1慣性補償モーメントよりも第2慣性補償モーメントの配分を大きくし、操舵速度が遅い場合は第2慣性補償モーメントよりも第1慣性補償モーメントの配分を大きくして制駆動力を発生させる。さらに、滑り易い路面ほど第1慣性補償モーメントの割合が大きくなるように第1と第2の慣性補償モーメントの割合を変える事で、前後のモーメントの配分が変化して旋回性と安定性の両立が図られる。
According to
特許文献2によれば、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差に基づいた第1の制御量(アンダーステア抑制)と、横滑り角速度に基づいた第2の制御量(オーバーステア抑制)について、相互のモーメントの向きが逆に発生してしまうのを抑える為、第1の制御量と第2の制御量の絶対値のうち大きい方のアクチュエータを選択し、第1と第2の制御量の和をアクチュエータの制御量としてモーメントを発生させる事で車両のコントロール性を向上させる。
According to
特許文献3によれば、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差に応じて後輪のステアリング特性を変化させて偏差を小さくし、検出した横滑り角または横滑り角速度が大きくなった場合は、目標ヨーレートを小さくして実ヨーレートとの偏差を早急に減少させる。
According to
特許文献4によれば、運転者の希望する旋回度合に応じて決まる後輪の目標スリップ角と実スリップ角の偏差を小さくするヨーモーメントと、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差を小さくするヨーモーメントがあり、車両のスピン状態量が低いほどヨーレート偏差に応じたヨーモーメントの重みを大きくし、スピン状態量が高いほどスリップ角偏差に応じたヨーモーメントの重みを大きくする。
According to
特許文献1において、操舵速度でモーメントの配分を切り替える場合、運転者の操舵に依存してしまう為、例えば操舵速度が遅い運転者であると第2慣性補償モーメントの効果が十分に発揮できず、安定性を損なってしまう。
特許文献2において、横滑り角を用いずに横滑り角速度のみでモーメントを発生させる場合、例えば積雪路などの低μ路面で見られるような「徐々に横滑りしてしまう場面」に陥ると、横滑り角速度による制御量よりもヨーレート偏差に応じた制御量の方が大きくなってしまい、スピンを助長してしまう可能性がある。
In
In
特許文献3において、横滑り角および横滑り角速度に応じて目標ヨーレートを下げると、スピンの抑制には効果的であるがドリフトアウトの危険性が高まってしまう可能性がある。
特許文献4において、例えば車速と舵角から目標スリップ角を計算する場合、スピン状態量が高い時に運転者の操舵が不安定になると目標スリップ角が変化してしまうため、スリップ角偏差に応じたヨーモーメントによるスピン抑制の効果が損なわれてしまう可能性がある。
In
In
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、運転者が任意に旋回特性を決定する事ができる手段を持った車両において、スピンの危険がある時はスピンを抑制するためのヨーモーメントが指令されて、運転者主体の車両運動と姿勢制御主体の車両運動とを両立させ、旋回性と安定性を両立させることができる車両制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in a vehicle having a means by which the driver can arbitrarily determine the turning characteristics, a yaw for suppressing spin when there is a danger of spin. It is an object of the present invention to provide a vehicle control device capable of achieving both driver-based vehicle motion and attitude control-based vehicle motion by commanding a moment, and achieving both turning performance and stability.
この発明の車両制御装置は、
運転者の操作により車両1のヨー応答特性を変えられるヨー応答特性設定手段16と、少なくとも実横加速度から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段17と、
前記ヨー応答特性と前記路面摩擦係数から目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段24と、
前記車両1の少なくとも車速と実ヨーレートと実横加速度から横滑り角速度を計算する横滑り角速度計算手段27と、
少なくとも前記横滑り角速度から横滑り角を計算する横滑り角計算手段28とを備えた車両制御装置であって、
前記目標ヨーレートに基づくヨーモーメント、および前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差に基づくヨーモーメントの両方、またはいずれか一方を計算する設定値重視モーメント指令部18と、
前記横滑り角速度と前記横滑り角に基づいてヨーモーメントを計算する横滑り対応モーメント指令部19と、
前記設定値重視モーメント指令部18と前記横滑り対応モーメント指令部19のそれぞれで計算されたヨーモーメントから前記車両1に指令する指令ヨーモーメントを計算する指令ヨーモーメント計算部21と、
与えられた制駆動指令および前記指令ヨーモーメントを用いて前記車両の走行駆動源を制御する制駆動力制御装置23とを備え、
前記設定値重視モーメント指令部18は前記ヨー応答特性設定手段に設定された前記ヨー応答特性と操舵角と車速に応じてヨーモーメントを決定し、前記横滑り対応モーメント指令部19は前記ヨー応答特性設定手段16に設定された前記ヨー応答特性および操舵角と車速に関係なく、前記横滑り角速度と前記横滑り角の大きさに基づいてヨーモーメントを計算する。
The vehicle control device of the present invention is
The yaw response characteristic setting means 16 that can change the yaw response characteristic of the
The target yaw rate calculation means 24 for calculating the target yaw rate from the yaw response characteristics and the road surface friction coefficient, and
The skid angular velocity calculating means 27 for calculating the skid angular velocity from at least the vehicle speed, the actual yaw rate, and the actual lateral acceleration of the
A vehicle control device including at least a skid angle calculating means 28 for calculating a skid angle from the skid angular velocity.
A set value-oriented
The skid-corresponding
A command yaw
It is provided with a control drive
The set value-oriented
この構成の車両制御装置によると、運転者が任意に旋回特性を決定する事ができる手段であるヨー応答特性設定手段16を持った車両1において、前記運転者が任意に設定した目標旋回特性を実現するためのヨーモーメントを設定値重視モーメント指令部18で指令し、前記目標旋回特性によらずスピンの危険がある時はスピンを抑制するためのヨーモーメントを横滑り対応モーメント指令部19で指令する。これにより、「運転者主体の車両運動」と「姿勢制御主体の車両運動」が両立し、旋回性が安定性を両立する。
According to the vehicle control device having this configuration, in the
具体的には、前記設定値重視モーメント指令部18は、前記目標ヨーレートに基づいてヨーモーメントを計算する第一モーメント指令部18aと、前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差に基づいてヨーモーメントを計算する第二モーメント指令部18bとを有する。
第一モーメント指令部18aは、前記目標ヨーレートを実現するヨーモーメントを計算する指令部であり、フィードフォワード制御を行う。第二モーメント指令部18bは、前記目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差を小さくするヨーモーメントを計算し、フィードバック制御を行う。
横滑り対応モーメント指令部19は、少なくとも車速と実ヨーレートと実横加速度から計算した横滑り角速度と横滑り角の大きさからスピンを抑制するヨーモーメントを計算する。すなわち、スピン制御を行う。
この場合に、路面摩擦係数が高い時は、前記第一モーメント指令部18aで計算されたヨーモーメントが支配的となって運転者の要望する旋回特性が実現され、前記第二モーメント指令部18bで計算されたヨーモーメントは前記第一モーメント指令部の支援とドリフトアウトの抑制を行う。ただし、前記横滑り角速度と前記横滑り角からスピンの危険性があると判断される場合は、前記横滑り対応モーメント指令部19で計算されたヨーモーメントが支配的となって指令する事でスピンを未然に防ぐ。換言すれば、前記横滑り対応モーメント指令部19は、運転者の意思によらずスピンの危険性がある時は早期に旋回方向とは逆向きのヨーモーメントを指令する。
これにより、運転者主体の車両運動と姿勢制御主体の車両運動とを両立させ、旋回性と安定性を両立させることが、具体的に行える。
Specifically, the set value-oriented
The first
The sideslip corresponding
In this case, when the road surface friction coefficient is high, the yaw moment calculated by the first
As a result, it is possible to achieve both driver-based vehicle motion and posture control-based vehicle motion, and to achieve both turning performance and stability.
この発明において、前記横滑り対応モーメント指令部19は、前記横滑り角速度に対する閾値・ΒTと前記横滑り角に対する閾値ΒTを備えており、前記横滑り角速度に対する閾値・ΒTを前記横滑り角速度が超えた大きさ、または前記横滑り角に対する閾値ΒT
を前記横滑り角が超えた大きさに応じてヨーモーメントを出力するようにしてもよい。
このような不感帯を設ける事で、指令するタイミングを調整する事ができる。
The yaw moment may be output according to the magnitude of the skid angle exceeded.
By providing such a dead zone, it is possible to adjust the command timing.
この構成の場合に、前記横滑り対応モーメント指令部19は、備わった前記横滑り角速度に対する閾値・ΒTと、前記横滑り角に対する閾値ΒTは、前記路面摩擦係数に応じて値を変化させるようにしてもよい。
路面摩擦係数に応じて閾値・ΒT,ΒTを変える事でヨーモーメントの指令タイミングを制御する事ができる。
In the case of this configuration, the side slip corresponding
Threshold · beta T in accordance with the road surface friction coefficient, can be controlled command timing of yaw moment by changing the beta T.
この発明において、前記横滑り対応モーメント指令部19は、備わった前記横滑り角速度に対する閾値・ΒTと前記横滑り角に対する閾値ΒTにつき、前記路面摩擦係数が所定時間前の値よりも小さい場合はそれぞれの閾値・ΒT,ΒTを小さくし、前記路面摩擦係数が所定時間前の値よりも大きい場合はそれぞれの閾値・ΒT,ΒTを大きくするようにしてもよい。
閾値・ΒT,ΒTを小さくする事で、低μ路で素早くスピンを抑制する事ができる。
In the present invention, the side slip corresponding
By reducing the threshold values, Β T and Β T , spin can be quickly suppressed on a low μ path.
この発明において、前記横滑り対応モーメント指令部19は、前記車両1が旋回方向に対して内向きになった時にのみ、ヨーモーメントを指令するようにしてもよい。
これにより、設定値重視モーメント指令部18との干渉、具体的には第二モーメント指令部18bとの干渉を防止することができる。
なお、前記「車両が旋回方向に対して内向きになった時」は、換言すれば、前記横滑り角速度もしくは前記横滑り角が前記車両1の向きに対して旋回外側になった時である。
In the present invention, the side slip corresponding
This makes it possible to prevent interference with the set value-oriented
The "when the vehicle turns inward with respect to the turning direction" is, in other words, when the skid angular velocity or the skid angle turns outside with respect to the direction of the
この発明において、前記目標ヨーレート計算手段24は、前記路面摩擦係数推定手段17で推定された前記路面摩擦係数が所定時間前の値よりも小さい場合は、前記ヨー応答特性設定手段16に設定されたヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に近付け、前記路面摩擦係数が所定時間前の値よりも大きい場合は車両本来のヨー応答特性から前記前記ヨー応答特性設定手段16に設定されたヨー応答特性に近付けるようにしてもよい。
路面摩擦係数が小さくなったら、第一モーメント指令部18aの効果を小さくしていく事で安全性を高めることができる。
具体的には、路面摩擦係数μが低い時は、μの低下に伴い運転者が任意に設定したヨー応答特性から車両1が本来持つヨー応答特性に近付けていく事で、第一モーメント指令部18aで計算されるヨーモーメントはゼロになる。第二モーメント指令部18bは、車両本来のヨー応答特性を実現する目標ヨーレートに実ヨーレートを追従させるようにヨーモーメントを発生させ、横滑り対応モーメント指令部19は横滑り角速度と横滑り角それぞれに設けられた閾値・ΒT,ΒTをμの低下に伴い下げていく事でヨーモーメントを発生させ易くし、スピンを抑制する。
In the present invention, the target yaw rate calculation means 24 is set in the yaw response characteristic setting means 16 when the road surface friction coefficient estimated by the road surface friction coefficient estimation means 17 is smaller than the value before a predetermined time. When the yaw response characteristic is closer to the original yaw response characteristic of the vehicle and the road surface friction coefficient is larger than the value before a predetermined time, the yaw response characteristic set in the yaw response characteristic setting means 16 from the original yaw response characteristic of the vehicle. You may try to get closer to.
When the coefficient of friction on the road surface becomes small, the safety can be improved by reducing the effect of the first
Specifically, when the road surface friction coefficient μ is low, the yaw response characteristic arbitrarily set by the driver as μ decreases is brought closer to the yaw response characteristic originally possessed by the
この発明の車両制御装置は、運転者の操作により車両のヨー応答特性を変えられるヨー応答特性設定手段と、少なくとも実横加速度から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、前記ヨー応答特性と前記路面摩擦係数から目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、前記車両の少なくとも車速と実ヨーレートと実横加速度から横滑り角速度を計算する横滑り角速度計算手段と、少なくとも前記横滑り角速度から横滑り角を計算する横滑り角計算手段とを備えた車両制御装置であって、前記目標ヨーレートに基づくヨーモーメント、および前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差に基づくヨーモーメントの両方、またはいずれか一方を計算する設定値重視モーメント指令部と、前記横滑り角速度と前記横滑り角に基づいてヨーモーメントを計算する横滑り対応モーメント指令部と、前記設定値重視モーメント指令部と前記横滑り対応モーメント指令部のそれぞれで計算されたヨーモーメントから前記車両に指令する指令ヨーモーメントを計算する指令ヨーモーメント計算部と、与えられた制駆動指令および前記指令ヨーモーメントを用いて前記車両の走行駆動源を制御する制駆動力制御装置とを備え、前記設定値重視モーメント指令部は前記ヨー応答特性設定手段に設定された前記ヨー応答特性と操舵角と車速に応じてヨーモーメントを決定し、前記横滑り対応モーメント指令部は前記ヨー応答特性設定手段に設定された前記ヨー応答特性および操舵角と車速に関係なく、前記横滑り角速度と前記横滑り角の大きさに基づいてヨーモーメントを計算するため、運転者が任意に旋回特性を決定する事ができる手段を持った車両において、スピンの危険がある時はスピンを抑制するためのヨーモーメントが指令されて、運転者主体の車両運動と姿勢制御主体の車両運動とを両立させ、旋回性と安定性を両立させることができる。 The vehicle control device of the present invention includes a yaw response characteristic setting means that can change the yaw response characteristic of the vehicle by the operation of the driver, a road surface friction coefficient estimation means that estimates the road surface friction coefficient from at least the actual lateral acceleration, and the yaw response characteristic. A target yaw rate calculating means for calculating the target yaw rate from the road surface friction coefficient, a skidding angular velocity calculating means for calculating the skidding angular velocity from at least the vehicle speed, the actual yaw rate, and the actual lateral acceleration, and at least the skidding angular velocity calculated from the skidding angular velocity. A setting for calculating a yaw moment based on the target yaw rate and / or a yaw moment based on the deviation between the target yaw rate and the actual yaw rate. The yaw calculated by the value-oriented moment command unit, the sideslip corresponding moment command unit that calculates the yaw moment based on the sideslip angular velocity and the sideslip angle, and the set value-oriented moment command unit and the sideslip correspondence moment command unit. A command yaw moment calculation unit that calculates a command yaw moment commanded to the vehicle from a moment, and a control drive force control device that controls a traveling drive source of the vehicle using a given control drive command and the command yam moment. The set value-oriented moment command unit determines the yaw moment according to the yaw response characteristic set in the yaw response characteristic setting means, the steering angle, and the vehicle speed, and the skid-corresponding moment command unit sets the yaw response characteristic. The driver can arbitrarily determine the turning characteristics in order to calculate the yaw moment based on the sideslip angular velocity and the magnitude of the sideslip angle regardless of the yaw response characteristics and the steering angle and the vehicle speed set in the means. In a vehicle with possible means, when there is a danger of spinning, a yaw moment is commanded to suppress the spin, and both the driver-centered vehicle motion and the attitude control-based vehicle motion are compatible, and turning performance and stability are achieved. It is possible to achieve both sex.
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図1は、4輪にインホイールモータ駆動装置3を搭載した車両1の概略図である。インホイールモータ駆動装置は、図では「IWM」と略称する場合がある。インホイールモータ駆動装置3は、例えば図9に示すように、車輪用軸受5と、電動機4と、この電動機4の回転出力を車輪用軸受5の回転輪となるハブ輪5aに減速して伝達する減速機6とを備え、前記ハブ輪5aに車輪2のホイールが取付けられる。電動機4は、例えば同期モータ等の交流モータであり、ステータ4aとロータ4bとを有する。インホイールモータ駆動装置3は、車輪回転速度センサ7を備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a
図1において、車両1には、アクセル・ブレーキセンサ11、車速センサ12、舵角センサ13、ヨーレートセンサ14、横加速度センサ15、およびヨー応答特性設定手段16が備わっており、これらの信号はメインのECU8に入力される。各車輪2のインバータ装置9は、ECU8およびヨーモーメント計算装置20を介して制駆動力制御装置23から指令が与えられる。アクセル・ブレーキセンサ11は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサと、プレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサとを総称して示す。ヨー応答特性設定手段16は、車室内に設けられた所定の操作スイッチ(図示せず)をドライバーにより操作することで任意に複数段または無段階でヨー応答特性が設定出来るようにした手段であり、操作を行う手段と設定特性の記憶を行う手段とを有する。ヨー応答特性設定手段16は、例えば、スポーティー走行モードと通常走行モードとの2段階に切り換える構成であってもよい。
In FIG. 1, the
車両1は、ECU8から出力された信号から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定部17と、ヨーモーメント計算装置20を構成する設定値重視モーメント指令部18および横滑り対応モーメント指令部19と、指令ヨーモーメント計算部21とを有する。設定値重視モーメント指令部18は、前記ECU8から出力された信号からヨーモーメントを計算する第一モーメント指令部18a、および第二モーメント指令部18bを有する。これらの指令部18、19から計算されたヨーモーメントは、車両1に指令するヨーモーメントを計算する指令ヨーモーメント計算部21に入力される。指令するヨーモーメントが決定したのち、インバータトルク指令装置22から、制駆動力制御装置23を構成する各車輪2のインバータ装置3に指令トルク相当の電流を出力する。
The
設定値重視モーメント指令部18は、目標ヨーレートに基づくヨーモーメント、および目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づくヨーモーメントの両方、またはいずれか一方を計算する手段であり、ヨー応答特性設定手段16に設定されたヨー応答特性と操舵角と車速に応じてヨーモーメントを決定する。
横滑り対応モーメント指令部19は、横滑り角速度と横滑り角に基づいてヨーモーメントを計算する手段であり、ヨー応答特性設定手段16に設定された前記ヨー応答特性および操舵角と車速に関係なく、前記横滑り角速度と前記横滑り角の大きさに基づいてヨーモーメントを計算する。
The set value-oriented
The sideslip corresponding
図2は、前記車両制御装置20を主に車両1のシステム構成を示した概要図である。この車両1では、前記路面摩擦係数推定部17から得た路面摩擦係数を用い、前記設定値重視モーメント指令部18を構成する第一モーメント指令部18aおよび第二モーメント指令部18bと、横滑り対応モーメント指令部19との計3つの指令部からそれぞれヨーモーメントの指令値を出力している。これらのヨーモーメントは指令ヨーモーメント計算部21に入力され、指令ヨーモーメント計算部21は一つの指令ヨーモーメントを出力する。
制駆動力計算装置32は、ECU8から指令されるアクセル・ブレーキトルク指令を基に、前記指令ヨーモーメントを用いて各車輪2に分配する制駆動力を計算する。インバータトルク指令装置33は、前記制駆動力が入力され、各車輪2のインバータ装置9へ出力するインバータトルク指令値を生成する。前記制駆動力計算装置32とインバータトルク指令装置33とで、前記制駆動力制御装置23が構成される。
路面摩擦係数推定部17には、ECU8から実横加速度が入力される。実横加速度と路面摩擦係数の大きさはおおよそ一致する事から、路面摩擦係数推定部17は、実横加速度から路面摩擦係数の推定を行い出力する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the system configuration of the
The control driving
The actual lateral acceleration is input from the
第一モーメント指令部18aは、目標ヨーレート計算手段24および第一ヨーモーメント計算手段31を有する。目標ヨーレート計算手段24には、ECU8から車速、舵角、ヨー応答特性が、路面摩擦係数推定手段17から路面摩擦係数がそれぞれ入力される。目標ヨーレート計算手段24は、これらの値から目標ヨーレートを計算し、第一ヨーモーメント指令部18aと、第二モーメント指令部18bを構成するヨーレート偏差計算手段25に出力する。目標ヨーレートが入力された第一ヨーモーメント計算手段18aは、目標ヨーレートを実現するためのヨーモーメントを計算し、指令ヨーモーメント計算部21に出力する。
The first
第二モーメント指令部18bにあるヨーレート偏差計算手段25には、前記目標ヨーレートが入力され、ECU8からは実ヨーレートが入力される。ヨーレート偏差計算手段25は、これらの値からヨーレート偏差を計算し、第二ヨーモーメント指令部18bを構成する第二ヨーモーメント計算手段26に出力する。第二ヨーモーメント計算手段26は、入力されたヨーレート偏差を小さくするようなヨーモーメントを計算し、指令ヨーモーメント計算部21に出力する。
The target yaw rate is input to the yaw rate deviation calculating means 25 in the second
横滑り対応モーメント指令部19にある横滑り角速度計算手段27にECU8から、車速、実ヨーレート、および実横加速度が入力される。横滑り角速度計算手段27は、これらの値から横滑り角速度を計算し、横滑り角計算手段28と第三ヨーモーメント計算手段29に出力する。横滑り角計算手段28は、入力された横滑り角速度から横滑り角を計算する。第三ヨーモーメント計算手段29には、横滑り角速度、横滑り角、路面摩擦係数が入力される。第三ヨーモーメント計算手段29は、路面摩擦係数に応じて変化する閾値・ΒT(横滑り角速度に対する閾値)と閾値ΒT(横滑り角に対応する閾値)とが備わっていて、横滑り角速度については閾値・ΒTを超えた大きさ、横滑り角については閾値ΒTを超えた大きさに応じてヨーモーメントを計算し、指令ヨーモーメント計算部21に出力する。
The vehicle speed, the actual yaw rate, and the actual lateral acceleration are input from the
指令ヨーモーメント計算部21は、第一ヨーモーメント計算手段31、第二ヨーモーメント計算手段26、および第三ヨーモーメント計算手段29のそれぞれから出力されるヨーモーメントから、定められた規則により一つのヨーモーメントを計算して制駆動力計算装置32に出力する。この実施形態では、前記第一ないし第三のヨーモーメント計算手段31、26、29で計算されたヨーモーメントを単純に加算し、前記一つのヨーモーメントとする。
制駆動力計算装置32は、入力されたヨーモーメントと、ECU8から出力されたアクセル・ブレーキ指令トルクが入力され、これらの値から、各車輪2に指令する制駆動力を計算して、インバータトルク指令装置33に出力する。
インバータトルク指令装置33は、制駆動力計算装置32から各車輪2の指令制駆動力が入力されると、これら指令制駆動力に対応するインバータトルク指令値に変換して各車輪2のインバータ装置9に指令する。各車輪2のインバータ装置2は、入力されたトルク指令値を電流値に変換し、各車輪2に搭載されたインホイールモータ駆動装置3を駆動する。
The command yaw
The control driving
When the command control driving force of each
上記構成の作用の概略を説明する。この車両制御装置は、運転者が任意に旋回特性を決定する事ができる手段としてヨー応答特性設定手段16を有しており、前記運転者が任意に設定した目標旋回特性を実現するためのヨーモーメントと、前記目標旋回特性によらずスピンの危険がある時はスピンを抑制するためのヨーモーメントを指令して「運転者主体の車両運動」と「姿勢制御主体の車両運動」を両立する事で旋回性と安定性を両立する。 The outline of the operation of the above configuration will be described. This vehicle control device has a yaw response characteristic setting means 16 as a means by which the driver can arbitrarily determine the turning characteristic, and the yaw for realizing the target turning characteristic arbitrarily set by the driver. When there is a danger of spinning regardless of the target turning characteristics, the moment and the yaw moment to suppress the spin are commanded to achieve both "driver-centered vehicle motion" and "attitude control-based vehicle motion". Achieves both turning performance and stability.
具体的には、車両2は運転者がヨー応答特性設定手段16に任意に設定したヨー応答特性により目標ヨーレートを決定する手段として設定値重視モーメント指令部18を持っており、これには前記目標ヨーレートを実現するヨーモーメントを計算する第一モーメント指令部18a(フィードフォワード制御を行う)と、前記目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差を小さくするヨーモーメントを計算する第二モーメント指令部18b(フィードバック制御を行う)と、少なくとも車速と実ヨーレートと実横加速度から計算した横滑り角速度と横滑り角の大きさからスピンを抑制するヨーモーメントを計算する横滑り対応モーメント指令部19(スピン制御を行う)とを有し、また少なくとも実横加速度から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定部17を備えている。
Specifically, the
路面摩擦係数が高い時は、前記第一モーメント指令部18aで計算されたヨーモーメントが支配的となって運転者の要望する旋回特性を実現し、前記第二モーメント指令部18bで計算されたヨーモーメントは前記第一モーメント指令部18aの支援とドリフトアウトの抑制を行う。ただし、前記横滑り角速度と前記横滑り角からスピンの危険性があると判断した場合は、前記横滑り対応モーメント指令部19で計算されたヨーモーメントが支配的となる事でスピンを未然に防ぐ。
なお、上述したように、指令ヨーモーメント計算手段21は第一ないし第三ヨーモーメント計算手段31,26,29で計算されたヨーモーメントの単純な加算を行うため、スピンをしない限り、横滑り対応モーメント指令部19の指令ヨーモーメントはゼロで第一モーメント指令部18aの指令ヨーモーメントが支配的になるが、スピンの予兆がある時は、第一モーメント指令部18aの指令ヨーモーメントよりも横滑り対応モーメント指令部19の指令ヨーモーメントの方が圧倒的に大きく支配的になる。ただし、第一モーメント指令部18aの指令ヨーモーメントはゼロにはならない。
When the road friction coefficient is high, the yaw moment calculated by the first
As described above, since the command yaw moment calculation means 21 simply adds the yaw moments calculated by the first to third yaw moment calculation means 31, 26, 29, the skid-corresponding moment unless spinning is performed. The command yaw moment of the
路面摩擦係数が低い時は、μの低下に伴い運転者が任意に設定したヨー応答特性から車両1が本来持つヨー応答特性に近付けていく事で、第一モーメント指令部18aで計算されるヨーモーメントはゼロになる。第二モーメント指令部26は、車両本来のヨー応答特性を実現する目標ヨーレートに実ヨーレートを追従させるようにヨーモーメントを発生させ、横滑り対応モーメント指令部19は横滑り角速度と横滑り角それぞれに設けられた閾値・ΒT,ΒTをμの低下に伴い下げていく事でヨーモーメントを発生させやすくし、スピンを抑制する。
When the road friction coefficient is low, the yaw calculated by the first
以下、作用の詳細と上記構成の補足を行う。
図3は、サイン操舵(サイン波状に操舵の方向を変える操舵)を行っている時に、路面摩擦係数の変化に伴う第一ないし第三の各ヨーモーメント計算手段31、26、29で指令するヨーモーメントの大きさを示している。路面摩擦係数が大きい時は、第一ヨーモーメント計算手段31で計算された第一ヨーモーメントが最も大きく、第二ヨーモーメント計算手段26で計算された第二ヨーモーメントが小さく、第三ヨーモーメント計算手段29で計算された第三ヨーモーメントはスピン傾向にならない限りゼロになる。路面摩擦係数が低下していくにつれスピンの危険性が高まるため、第三ヨーモーメントが最も大きくなり、第二ヨーモーメントが第三ヨーモーメントに続いて大きくなり、第一ヨーモーメントは極微小もしくはゼロになる。
Hereinafter, the details of the action and the supplement of the above configuration will be given.
FIG. 3 shows yaws commanded by the first to third yaw moment calculation means 31, 26, 29 due to a change in the road surface friction coefficient during sine steering (steering that changes the direction of steering in a sine wave shape). It shows the magnitude of the moment. When the road surface friction coefficient is large, the first yaw moment calculated by the first yaw moment calculating means 31 is the largest, the second yaw moment calculated by the second yaw moment calculating means 26 is smaller, and the third yaw moment is calculated. The third yaw moment calculated by means 29 becomes zero unless it becomes a spin tendency. As the coefficient of friction of the road surface decreases, the risk of spin increases, so the third yaw moment becomes the largest, the second yaw moment follows the third yaw moment, and the first yaw moment is extremely small or zero. become.
図4は、第一ヨーモーメント計算手段31における、ヨー応答特性を決めるヨー応答特性ゲインと第一ヨーモーメント計算手段31で計算されたヨーモーメントの関係を表したグラフである。●印は運転者が任意に設定したヨー応答特性ゲイン、〇印は路面摩擦係数の減少に伴い変化したヨー応答特性ゲインを表している。舵角と車速が同じだとすれば、ヨー応答特性ゲインを上げると旋回内向きのヨーモーメントが発生し、ヨー応答特性ゲインを下げると旋回外向きのヨーモーメントが発生する。路面摩擦係数の低下によって、運転者が任意に設定したヨー応答特性ゲイン(●)は、車両本来のヨー応答特性ゲイン(1)に近付いていく。反対に、路面摩擦係数が増加すれば、車両本来のヨー応答特性ゲイン(1)から運転者が任意に設定したヨー応答特性ゲイン(●)に近付いていく。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the yaw response characteristic gain that determines the yaw response characteristic and the yaw moment calculated by the first yaw moment calculation means 31 in the first yaw moment calculation means 31. The ● mark indicates the yaw response characteristic gain arbitrarily set by the driver, and the ○ mark indicates the yaw response characteristic gain that has changed as the road friction coefficient decreases. Assuming that the steering angle and the vehicle speed are the same, increasing the yaw response characteristic gain produces an inward turning yaw moment, and decreasing the yaw response characteristic gain produces an outward turning yaw moment. Due to the decrease in the road friction coefficient, the yaw response characteristic gain (●) arbitrarily set by the driver approaches the original yaw response characteristic gain (1) of the vehicle. On the contrary, if the road surface friction coefficient increases, the yaw response characteristic gain (1) originally set by the driver approaches the yaw response characteristic gain (●) arbitrarily set by the driver.
図5は、第二ヨーモーメント計算手段26における、ヨーレート偏差とヨーモーメントの関係を表したグラフである。目標ヨーレートが実ヨーレートよりも大きい場合は車両1がプロー傾向になっている為、ヨーモーメントは旋回内向きに発生させる事でこれを解消する。反対に、目標ヨーレートが実ヨーレートよりも小さい場合は車両1がスピン傾向になっている為、ヨーモーメントは旋回外向きに発生させる事でこれを解消する。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the yaw rate deviation and the yaw moment in the second yaw
図6は、第三ヨーモーメント計算手段29における、横滑り角速度とヨーモーメントの関係を表している。時々刻々変化する横滑り角速度が閾値・ΒTを超えた時に、その超えた大きさに応じてヨーモーメントを指令する。ただし、路面摩擦係数が低下した場合は閾値ΒTを減少させる事で、低μ路でも即座にヨーモーメントを発生させてスピンを抑制できる。 FIG. 6 shows the relationship between the sideslip angular velocity and the yaw moment in the third yaw moment calculation means 29. When the side slip angular velocity, which changes from moment to moment , exceeds the threshold value, Β T , the yaw moment is commanded according to the excess magnitude. However, when the road surface friction coefficient decreases, the yaw moment can be immediately generated and the spin can be suppressed even on a low μ road by reducing the threshold value Β T.
図7は、第三ヨーモーメント計算手段29における、横滑り角とヨーモーメントの関係を表している。時々刻々変化する横滑り角が閾値・ΒTを超えた時に、その超えた大きさに応じてヨーモーメントを指令する。ただし、路面摩擦係数が低下した場合は閾値・ΒTを減少させる事で、低μ路でも即座にヨーモーメントを発生させてスピンを抑制できる。 FIG. 7 shows the relationship between the skid angle and the yaw moment in the third yaw moment calculation means 29. When the side slip angle, which changes from moment to moment , exceeds the threshold value, Β T , the yaw moment is commanded according to the excess magnitude. However, when the road surface friction coefficient decreases, the yaw moment can be immediately generated and spin can be suppressed even on a low μ road by reducing the threshold value Β T.
図8は、旋回中の車両1の滑りを表している。左側の図は、旋回円の接線方向に対して車両1が旋回外側に向いている状態を表していて、この状態が「US(アンダーステア、ドリフトアウト状態)」となる。右側の図は、旋回円の接線方向に対して車両が旋回内側に向いている状態を表していて、この状態が「OS(オーバーステア、スピン状態)」となる。前記第三ヨーモーメント計算手段29では、図8の右側の状態つまりOSの時にしかヨーモーメントを指令しないようにしている。
FIG. 8 shows the slip of the
ここで、横滑り角速度を求める式を(1)、横滑り角を求める式を(2)に示す。横滑り角速度は、実横加速度Gy、車速V 、実ヨーレートyaから求め、横滑り角は横滑り角速度の時間積分から算出する。 Here, the formula for obtaining the skid angular velocity is shown in (1), and the formula for finding the skid angle is shown in (2). The skid angular velocity is calculated from the actual lateral acceleration Gy, the vehicle speed V, and the actual yaw rate ya, and the skid angle is calculated from the time integral of the skid angular velocity.
この実施形態の車両制御装置によると、このように、運転者の操舵の優先度が高い第一モーメント指令部18aと第二モーメント指令部18bのヨーモーメントと、姿勢制御の優先度が高い横滑り対応モーメント指令部19のヨーモーメントを路面摩擦係数に応じて大きさを変化させる事で旋回性と安定性を両立させる。
According to the vehicle control device of this embodiment, the yaw moments of the first
なお、前記実施形態は、4輪駆動の車両に適用した場合につき説明したが、この発明は前輪または後輪の2輪駆動の車両に適用することができる。また、この発明は、インホイールモータ駆動装置3を備えた車両に限らず、左右の車輪2が独立して駆動できる車両であれば、車台(図示せず)上に電動機等の駆動源を有する車両にも適用することができる。
Although the embodiment has been described when applied to a four-wheel drive vehicle, the present invention can be applied to a two-wheel drive vehicle having front wheels or rear wheels. Further, the present invention is not limited to a vehicle provided with an in-wheel
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1…車両
2…車輪
3…インホイールモータ駆動装置
4…電動機
8…ECU
9…インバータ装置
11…アクセル・ブレーキセンサ
12…車速センサ
13…舵角センサ
14…ヨーレートセンサ
15…横加速度センサ
16…ヨー応答特性設定手段
17…路面摩擦係数推定部
18…設定値重視モーメント指令部
18a…第一モーメント指令部
18b…第二モーメント指令部
19…横滑り対応モーメント指令部
20…ヨーモーメント計算装置
21…指令ヨーモーメント計算部
24…目標ヨーレート計算手段
25…ヨーレート偏差計算手段
26…第二ヨーモーメント計算手段
27…横滑り角速度計算手段
28…横滑り角計算手段
29…第三ヨーモーメント計算手段
31…第一ヨーモーメント計算手段
32…制駆動力計算装置
33…インバータトルク指令装置
1 ...
9 ...
Claims (6)
少なくとも実横加速度から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、
前記ヨー応答特性と前記路面摩擦係数から目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、
前記車両の少なくとも車速と実ヨーレートと実横加速度から横滑り角速度を計算する横滑り角速度計算手段と、
少なくとも前記横滑り角速度から横滑り角を計算する横滑り角計算手段とを備えた車両制御装置であって、
前記目標ヨーレートに基づくヨーモーメント、および前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差に基づくヨーモーメントの両方、またはいずれか一方を計算する設定値重視モーメント指令部と、
前記横滑り角速度と前記横滑り角に基づいてヨーモーメントを計算する横滑り対応モーメント指令部と、
前記設定値重視モーメント指令部と前記横滑り対応モーメント指令部のそれぞれで計算されたヨーモーメントから前記車両に指令する指令ヨーモーメントを計算する指令ヨーモーメント計算部と、
与えられた制駆動指令および前記指令ヨーモーメントを用いて前記車両の走行駆動源を制御する制駆動力制御装置とを備え、
前記設定値重視モーメント指令部は前記ヨー応答特性設定手段に設定された前記ヨー応答特性と操舵角と車速に応じてヨーモーメントを決定し、前記横滑り対応モーメント指令部は前記ヨー応答特性設定手段に設定された前記ヨー応答特性および操舵角と車速に関係なく、前記横滑り角速度と前記横滑り角の大きさに基づいてヨーモーメントを計算し、
前記目標ヨーレート計算手段は、前記路面摩擦係数推定手段で推定された前記路面摩擦係数が所定時間前の値よりも小さい場合は、前記ヨー応答特性設定手段に設定されたヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に近付け、前記路面摩擦係数が所定時間前の値よりも大きい場合は車両本来のヨー応答特性から前記ヨー応答特性設定手段に設定されたヨー応答特性に近付ける車両制御装置。 A yaw response characteristic setting means that can change the yaw response characteristics of the vehicle by the operation of the driver,
A road surface friction coefficient estimation means that estimates the road surface friction coefficient from at least the actual lateral acceleration,
A target yaw rate calculation means for calculating a target yaw rate from the yaw response characteristics and the road surface friction coefficient, and
A sideslip angular velocity calculating means for calculating the sideslip angular velocity from at least the vehicle speed, the actual yaw rate, and the actual lateral acceleration of the vehicle.
A vehicle control device including at least a skid angle calculating means for calculating a skid angle from the skid angular velocity.
A set value-oriented moment command unit that calculates the yaw moment based on the target yaw rate and / or the yaw moment based on the deviation between the target yaw rate and the actual yaw rate.
A skid-corresponding moment command unit that calculates the yaw moment based on the skid angular velocity and the skid angle,
A command yaw moment calculation unit that calculates a command yaw moment commanded to the vehicle from yaw moments calculated by each of the set value-oriented moment command unit and the skid-corresponding moment command unit.
It is equipped with a control drive force control device that controls a traveling drive source of the vehicle using a given control drive command and the command yaw moment.
The set value-oriented moment command unit determines the yaw moment according to the yaw response characteristic set in the yaw response characteristic setting means, the steering angle, and the vehicle speed, and the side slip corresponding moment command unit is used in the yaw response characteristic setting means. set regardless the yaw response characteristic and the steering angle and the vehicle speed, the yaw moment calculated based on the magnitude of the sideslip angle and the slip angular velocity,
When the road surface friction coefficient estimated by the road surface friction coefficient estimating means is smaller than the value before a predetermined time, the target yaw rate calculating means is based on the yaw response characteristics set in the yaw response characteristic setting means to be original to the vehicle. A vehicle control device that approaches the yaw response characteristic and, when the road surface friction coefficient is larger than the value before a predetermined time, approaches the yaw response characteristic set in the yaw response characteristic setting means from the vehicle's original yaw response characteristic.
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