JP2010234919A - Vehicle side skid motion state quantity estimating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の横滑り運動の状態量としての車両の重心の横滑り角又は横滑り速度を推定する車両横滑り運動状態量推定装置に関する。 The present invention relates to a vehicle side-slip motion state quantity estimation device that estimates a side-slip angle or a side-slip speed of the center of gravity of a vehicle as a state quantity of a side-slip movement of a vehicle.
車両の挙動制御等のために、車両の重心の横滑り角や横滑り速度等の該車両の横滑り運動の状態量を推定することが必要となる場合がある。そして、その推定技術としては、例えば特許文献1に見られる技術が知られている。この技術では、路面の摩擦係数の推定を行いつつ、その摩擦係数の推定値と車輪の摩擦特性モデルとを用いて車両の各車輪に路面から作用する路面反力(摩擦力)が推定される。そして、その推定された路面反力のうちの車両の横方向の力の総和(合力)によって動力学的に生じる車両の重心の横加速度が推定される。そして、その横加速度の推定値と、車速の検出値と、車両のヨーレートの検出値とから車両の動力学的な運動モデルに基づいて車両の重心の横滑り角の時間的変化率が推定され、この時間的変化率を積分することによって、車両の重心の横滑り角の推定値が求められる。
In order to control the behavior of the vehicle, it may be necessary to estimate the state amount of the side-slip motion of the vehicle, such as the side-slip angle or the side-slip speed of the center of gravity of the vehicle. As the estimation technique, for example, a technique found in
特許文献1に見られる如く、車両の各車輪に作用する路面反力(摩擦力)を推定し、その路面反力の推定値を基に、動力学的な運動モデルの演算によって車両の横滑り運動の状態量を推定する技術では、該路面反力の推定値が、結果的に車両の横滑り運動の状態量の推定値に影響を及ぼすこととなる。
As seen in
そして、路面反力の推定値は、車輪の摩擦特性(路面との間の摩擦特性)の非線形性や摩擦特性モデルの誤差等の影響を受けやすく、特に、路面の摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期には、一般に路面反力の推定値の精度が低下し易い。ひいては、車両の横滑り運動の状態量の推定値の精度が低下し易い。 The estimated value of the road surface reaction force is easily affected by the non-linearity of the friction characteristics of the wheels (friction characteristics with the road surface), errors in the friction characteristics model, etc. In the transition period in which the road surface changes, generally the accuracy of the estimated value of the road surface reaction force tends to decrease. As a result, the accuracy of the estimated value of the state quantity of the side-sliding motion of the vehicle tends to be lowered.
しかるに、特許文献1に見られる技術では、上記路面の摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期における路面反力の推定値の精度低下を補償するための技術が備えられていない。このため、特許文献1に見られる技術では、特に、路面の摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期において、車両の横滑り運動の状態量の推定値の精度が低下し易いという不都合があった。
However, the technique shown in
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期を含めて、車両の横滑り運動の状態量の推定精度を高めることができる車両横滑り運動状態量推定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and includes a vehicle side-sliding motion state that can improve the estimation accuracy of the state amount of the side-slip motion of the vehicle, including a transition period in which the friction coefficient and the motion state of the vehicle change. An object is to provide a quantity estimation device.
本発明の車両横滑り運動状態量推定装置は、かかる目的を達成するために、車両の所定の位置の横滑り角又は横滑り速度を推定対象の横滑り運動状態量とし、該横滑り運動状態量の値を逐次推定する装置であって、
車両の車輪と路面との間の滑りと該車輪に路面から作用する路面反力との関係を表す摩擦特性モデルを含み、該車両の動力学を表現する車両モデルを用い、少なくとも該車両モデル上での車両の車輪の前記滑りを特定するために必要な実際の車両の挙動に関する所定種類の観測対象量の観測値を該車両モデルに入力しつつ該車両モデルの演算処理を行うことによって、該車両モデル上での車両の各車輪に路面から作用する路面反力のうちの少なくとも横力を含む路面反力の値である路面反力モデル値を求めると共に、該路面反力モデル値の合力によって該車両モデル上の車両に生じる前記横滑り運動状態量の値である横滑り運動状態量モデル値の新たな値を、該路面反力モデル値と該横滑り運動状態量モデル値の過去算出値とを用いて求める車両モデル演算手段と、
少なくとも車両の横方向の実際の加速度に感応する横加速度センサを含み、該車両の前記所定の位置の横方向の実際の加速度である所定位置実横加速度に応じた出力を発生する所定位置実横加速度検出手段と、
前記路面反力モデル値の合力が前記車両モデル上の車両における前記所定の位置に発生する該車両の横方向の加速度の値である所定位置横加速度モデル値を該路面反力モデル値を用いて求める横加速度モデル値演算手段と、
前記所定位置実横加速度検出手段の出力が示す所定位置実横加速度の検出値と、前記所定位置横加速度モデル値との偏差である横加速度偏差を求める横加速度偏差演算手段と、
前記横加速度偏差をハイカット特性を有するフィルタに通した値、又は、前記横加速度偏差を前記フィルタと所定のゲインを入力値に乗じるゲイン乗算手段とに通した値を補正操作量として決定し、その補正操作量を前記横滑り運動状態量モデル値に加えた値を、実際の車両の横滑り運動状態量の推定値として決定する横滑り運動状態量推定値決定手段とを備えることを特徴とする(第1発明)。
In order to achieve this object, the vehicle side-slip motion state quantity estimation device of the present invention uses a side-slip angle or a side-slip speed at a predetermined position of the vehicle as a target side-slip motion state quantity, and sequentially calculates the value of the side-slip movement state quantity. A device for estimating,
Including a friction characteristic model representing a relationship between slippage between a vehicle wheel and a road surface and a road surface reaction force acting on the wheel from the road surface, and using a vehicle model expressing the dynamics of the vehicle, at least on the vehicle model By performing an arithmetic processing of the vehicle model while inputting an observation value of a predetermined type of observation target amount related to the actual vehicle behavior necessary for specifying the slip of the vehicle wheel at the vehicle model, A road surface reaction force model value which is a value of a road surface reaction force including at least a lateral force among road surface reaction forces acting on each wheel of the vehicle on the vehicle model from the road surface is obtained, and the resultant force of the road surface reaction force model value A new value of the skid motion state quantity model value that is the value of the skid motion state quantity generated in the vehicle on the vehicle model is used by using the road reaction force model value and the previously calculated value of the skid motion state quantity model value. Ask And both models arithmetic means,
A predetermined position actual lateral that includes at least a lateral acceleration sensor that is sensitive to the actual lateral acceleration of the vehicle and that generates an output in accordance with the predetermined actual lateral acceleration that is the actual lateral acceleration of the predetermined position of the vehicle; Acceleration detection means;
Using the road surface reaction force model value, a predetermined position lateral acceleration model value, which is a value of a lateral acceleration of the vehicle, in which a resultant force of the road surface reaction force model value is generated at the predetermined position in the vehicle on the vehicle model. A lateral acceleration model value calculation means to be obtained;
Lateral acceleration deviation calculating means for obtaining a lateral acceleration deviation which is a deviation between a detected value of the predetermined position actual lateral acceleration indicated by the output of the predetermined position actual lateral acceleration detecting means and the predetermined position lateral acceleration model value;
A value obtained by passing the lateral acceleration deviation through a filter having a high-cut characteristic, or a value obtained by passing the lateral acceleration deviation through the filter and a gain multiplication unit that multiplies an input value by a predetermined gain is determined as a correction operation amount. A skid motion state quantity estimated value determining means for determining a value obtained by adding the correction operation amount to the skid motion state quantity model value as an estimated value of the actual skid motion state quantity of the vehicle is provided. invention).
なお、本発明における“観測値”は、あるセンサ出力から直接的に観測される検出値、又は、観測対象量に関連する1つ以上のセンサ出力から適当なモデルあるいは自然法則を用いて間接的に観測される推定値を意味する。 The “observed value” in the present invention is an indirect value using a suitable model or a natural law from a detected value directly observed from a certain sensor output or one or more sensor outputs related to the observation target quantity. Means the estimated value observed in
かかる第1発明によれば、前記車両モデル演算手段は、前記車両モデルを用い、少なくとも該車両モデル上での車両の車輪の前記滑りを特定するために必要な実際の車両の挙動に関する所定種類の観測対象量の観測値を該車両モデルに入力しつつ、該車両モデルの演算処理を行うことによって、前記路面反力モデル値を求める。この場合、より詳しくは、例えば、前記所定種類の観測対象量の観測値から、車両の動力学に基づいて車両の各車輪の前記滑りを特定(推定)し、その滑りを前記摩擦特性モデルに入力することで、車両の各車輪に作用する路面反力のうちの少なくとも横力を含む路面反力の値である前記路面反力モデル値を求めることができる。 According to the first aspect of the invention, the vehicle model calculation means uses the vehicle model and at least a predetermined type of behavior related to actual vehicle behavior necessary for specifying the slip of the wheel of the vehicle on the vehicle model. The road reaction force model value is obtained by performing calculation processing of the vehicle model while inputting the observation value of the observation target amount to the vehicle model. In this case, more specifically, for example, the slip of each wheel of the vehicle is specified (estimated) based on the dynamics of the vehicle from the observation value of the predetermined type of observation target amount, and the slip is used as the friction characteristic model. By inputting, it is possible to obtain the road surface reaction force model value that is a value of the road surface reaction force including at least the lateral force among the road surface reaction forces acting on each wheel of the vehicle.
なお、前記所定種類の観測対象量の観測値は、前記摩擦特性モデルにおける車輪と路面との間の滑りを、前記車両モデルで用いる車両の動力学に基づいて特定するために必要な観測対象量の観測値であれば良く、そのような観測対象量は、前記摩擦特性モデルを含む車両モデルの構造に合わせて選定しておけばよい。また、車輪と路面との間の滑りを特定するために、上記観測対象量の観測値だけでなく、車両の横滑り運動状態量の値が必要となるような場合には、前記横滑り運動状態量モデル値の過去算出値(過去に既に算出された値。好ましくは、過去算出値のうちの最新値)を用いればよい。また、車両の横滑り運動は、各車輪に作用する路面反力のうちの摩擦力である駆動・制動力と横力とに依存し、特に、該横力に対する依存性が高い。従って、求める路面反力モデル値は、各車輪の少なくとも横力を含む路面反力の値であることが望ましい。 Note that the observed value of the predetermined type of observation target amount is the observation target amount necessary for specifying the slip between the wheel and the road surface in the friction characteristic model based on the vehicle dynamics used in the vehicle model. The observation target amount may be selected according to the structure of the vehicle model including the friction characteristic model. In addition, in order to specify the slip between the wheel and the road surface, not only the observed value of the observation target quantity but also the value of the skid motion state quantity of the vehicle is required. A past calculated value of the model value (a value already calculated in the past, preferably the latest value of the past calculated values) may be used. Further, the side-sliding motion of the vehicle depends on the driving / braking force and the lateral force, which are frictional forces among the road surface reaction forces acting on each wheel, and is particularly highly dependent on the lateral force. Therefore, it is desirable that the road surface reaction force model value to be obtained is a road surface reaction force value including at least the lateral force of each wheel.
そして、車両モデル演算手段は、上記の如く求めた路面反力モデル値の合力(車両モデル上の車両の全ての車輪についての路面反力モデル値の合力)によって該車両モデル上の車両に生じる前記横滑り運動状態量の値である横滑り運動状態量モデル値を求める。この場合、路面反力の合力(主に横力の合力)が外力として車両に作用することに起因して、動力学的に車両の運動が規定されることとなるので、例えば車両の各車輪に作用する路面反力と、車両の前記所定の位置での横方向の運動との間の関係を表す動力学モデルに、上記路面反力モデル値を入力して、該路面反力モデル値と前記横滑り運動状態量モデル値の過去算出値(好ましくは、過去算出値のうちの最新値)を用いて、該動力学モデルの演算を行うことにより前記横滑り運動状態量モデル値の新たな値を求めることができる。 Then, the vehicle model calculating means generates the vehicle surface on the vehicle model by the resultant force of the road surface reaction force model value obtained as described above (the resultant force of the road surface reaction force model value for all the wheels of the vehicle on the vehicle model). A skid motion state quantity model value that is a value of the skid motion state quantity is obtained. In this case, since the resultant force of the road surface reaction force (mainly the resultant force of the lateral force) acts on the vehicle as an external force, the movement of the vehicle is dynamically defined. For example, each wheel of the vehicle The road surface reaction force model value is input to a dynamic model representing the relationship between the road surface reaction force acting on the vehicle and the lateral movement of the vehicle at the predetermined position. A new value of the skid motion state quantity model value is obtained by calculating the dynamic model using a past calculated value (preferably the latest value of the past calculated values) of the skid motion state quantity model value. Can be sought.
例えば、車両モデル上での各車輪の路面反力の合力と横滑り運動状態量の時間的変化率との間の動力学的関係と、前記路面反力モデル値とに基づいて、該路面反力モデル値の合力に起因して生じる横滑り運動状態量の時間的変化率を算出し、その時間的変化率を逐次積分する(横滑り運動状態量の過去算出値に累積加算する)ことで、横滑り運動状態量モデル値を逐次求めることができる。 For example, based on the dynamic relationship between the resultant force of the road surface reaction force of each wheel on the vehicle model and the temporal rate of change of the skid motion state amount, and the road surface reaction force model value, the road surface reaction force By calculating the temporal change rate of the side-slip motion state quantity resulting from the resultant force of the model value, and integrating the temporal change rate sequentially (cumulative addition to the past calculated value of the side-slip motion state quantity), the skid motion The state quantity model value can be obtained sequentially.
また、第1発明では、前記所定位置実加速度検出手段が前記所定位置実横加速度に応じた出力を発生する一方、前記車両モデル演算手段により求められた各車輪の路面反力モデル値の合力が前記車両モデル上の車両における前記所定の位置に発生する該車両の横方向の加速度の値である所定位置横加速度モデル値が、横加速度モデル値演算手段によって、該路面反力モデル値を用いて求められる。なお、横加速度モデル値演算手段は、車両モデル演算手段に包含されていてもよい。また、前記横加速度センサが実際の車両の前記所定の位置に搭載されている場合には、該横加速度センサの出力がそのまま、前記所定位置実横加速度を示す出力として機能することとなる。一方、前記横加速度センサの搭載位置が実際の車両の前記所定の位置と異なる位置である場合には、例えば、該横加速度センサのの出力と車両に搭載したヨーレートセンサ(又はヨー角加速度を検出するセンサ)の出力とから、前記所定位置実横加速度に応じた出力を生成することができる。 In the first invention, the predetermined position actual acceleration detecting means generates an output corresponding to the predetermined position actual lateral acceleration, while the resultant force of the road surface reaction force model value of each wheel obtained by the vehicle model calculating means is A predetermined position lateral acceleration model value, which is a lateral acceleration value of the vehicle generated at the predetermined position in the vehicle on the vehicle model, is calculated by the lateral acceleration model value calculation means using the road reaction force model value. Desired. The lateral acceleration model value calculation means may be included in the vehicle model calculation means. Further, when the lateral acceleration sensor is mounted at the predetermined position of an actual vehicle, the output of the lateral acceleration sensor functions as it is as an output indicating the actual lateral acceleration of the predetermined position. On the other hand, when the mounting position of the lateral acceleration sensor is different from the predetermined position of the actual vehicle, for example, the output of the lateral acceleration sensor and the yaw rate sensor (or yaw angular acceleration mounted on the vehicle) are detected. Output corresponding to the actual lateral acceleration at the predetermined position can be generated from the output of the sensor.
そして、第1発明では、前記所定位置実横加速度検出手段の出力が示す前記所定位置実横加速度の検出値と、前記所定位置横加速度モデル値との偏差である横加速度偏差が横加速度偏差演算手段により求められる。 In the first aspect of the invention, the lateral acceleration deviation, which is a deviation between the detected value of the predetermined position actual lateral acceleration indicated by the output of the predetermined position actual lateral acceleration detection means and the predetermined position lateral acceleration model value, is calculated as a lateral acceleration deviation. Determined by means.
ここで、本願発明者の検討によれば、特に、車両が走行している路面のバンク角(カント角)がほぼ一定に保たれている状況では、路面の摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期において、前記横加速度偏差には、実際の車両の前記所定の位置での横滑り運動状態量の値(真値)に対する前記横滑り運動状態量モデル値の誤差の影響が顕著に現れる。 Here, according to the study by the present inventor, the friction coefficient of the road surface and the motion state of the vehicle change, particularly in a situation where the bank angle (cant angle) of the road surface on which the vehicle is traveling is kept substantially constant. During the transition period, the lateral acceleration deviation is significantly affected by the error of the skid motion state quantity model value with respect to the value (true value) of the skid motion state quantity at the predetermined position of the actual vehicle.
より詳しくは、前記横加速度偏差をローカット特性を有するフィルタと入力値を積分する積分手段とに通した値は、路面の摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期において、前記横滑り運動状態量モデル値に対応する車両の所定の位置の横滑り速度の、実際の値(真値)に対する誤差に近似するものとなる。 More specifically, the value obtained by passing the lateral acceleration deviation through a filter having a low-cut characteristic and an integrating unit that integrates an input value is the amount of the skid motion state amount in a transition period in which the friction coefficient of the road surface or the motion state of the vehicle changes. It approximates the error of the skid speed at a predetermined position of the vehicle corresponding to the model value with respect to the actual value (true value).
さらに、前記横加速度偏差を、上記の如くローカット特性を有するフィルタと入力値を積分する積分手段とに通す処理は、等価的に、前記横加速度偏差を、ハイカット特性を有するフィルタに通す処理、あるいは、該フィルタと所定値のゲインを入力値に乗じるゲイン乗算手段とに通す処理に置き換えることができる。そして、この置き換えを行った場合には、演算誤差が蓄積し易い上記積分手段を省略できる。 Further, the process of passing the lateral acceleration deviation through the filter having the low cut characteristic and the integrating means for integrating the input value as described above is equivalent to the process of passing the lateral acceleration deviation through the filter having the high cut characteristic, or The processing can be replaced with processing that passes through the filter and gain multiplication means for multiplying the input value by a predetermined value of gain. When this replacement is performed, the integration means that easily accumulates calculation errors can be omitted.
そこで、第1発明では、前記運動状態量推定値決定手段は、前記横加速度偏差をハイカット特性を有するフィルタに通した値、又は、前記横加速度偏差を前記フィルタと所定のゲインを入力値に乗じるゲイン乗算手段とに通した値を補正操作量として決定するようにした。そして、該運動状態量推定値決定手段は、その補正操作量を前記横滑り運動状態量モデル値に加えた値を、実際の車両の横滑り運動状態量の推定値として決定する。 Therefore, in the first invention, the motion state quantity estimated value determining means multiplies the lateral acceleration deviation through a filter having a high cut characteristic, or multiplies the input value by the lateral acceleration deviation and the filter and a predetermined gain. The value passed through the gain multiplication means is determined as the correction operation amount. Then, the motion state quantity estimated value determining means determines a value obtained by adding the correction operation amount to the skid motion state quantity model value as an estimated value of the actual skid motion state quantity of the vehicle.
これにより、路面の摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期において、前記横滑り運動状態量モデル値よりも、実際の車両の所定の位置での横滑り運動状態量の値(真値)により近づくように該横滑り運動状態量モデル値を前記補正操作量により補正してなる値を、該横滑り運動状態量の推定値として決定することが可能となる。ひいては、路面の摩擦係数や車両の運動状態が変化する過渡期における車両の所定の位置での横滑り運動状態量の推定値の精度を、横滑り運動状態量モデル値よりも高めることが可能となる。 As a result, in a transition period in which the friction coefficient of the road surface and the vehicle motion state change, the side slip motion state amount value (true value) at a predetermined position of the actual vehicle is closer than the side slip motion state amount model value. As described above, it is possible to determine a value obtained by correcting the skid motion state quantity model value with the correction operation amount as an estimated value of the skid motion state quantity. As a result, the accuracy of the estimated value of the skid motion state quantity at a predetermined position of the vehicle in the transition period in which the friction coefficient of the road surface and the motion state of the vehicle change can be increased more than the model value of the skid motion state quantity.
また、前記横加速度偏差を積分手段に通す処理が不要であるので、前記補正操作量に、横加速度偏差の積分に伴う演算誤差が蓄積するのを防止できる。このため、前記補正操作量の信頼性を高め、ひいては、車両の横滑り運動状態量の推定値の精度を高めることができる。 Further, since the process of passing the lateral acceleration deviation through the integrating means is unnecessary, it is possible to prevent the calculation error associated with the integration of the lateral acceleration deviation from accumulating in the correction operation amount. For this reason, the reliability of the correction operation amount can be improved, and as a result, the accuracy of the estimated value of the skid motion state amount of the vehicle can be increased.
かかる第1発明では、前記車両の所定の位置としては、例えば該車両の重心の位置が挙げられる(第2発明)。 In the first invention, the predetermined position of the vehicle includes, for example, the position of the center of gravity of the vehicle (second invention).
この第2発明によれば、車両の重心の位置での横滑り運動状態量の推定値を精度よく適切に求めることができる。 According to the second aspect of the invention, the estimated value of the skid motion state quantity at the position of the center of gravity of the vehicle can be obtained appropriately and accurately.
なお、この第2発明では、前記所定位置横加速度モデル値は、前記車両モデル演算手段が求めた路面反力モデル値の合力のうちの車両の横方向の並進力成分の値を車両の質量で除算してなる加速度の値として求めることができる。 In the second aspect of the invention, the predetermined position lateral acceleration model value is obtained by calculating the value of the translational force component in the lateral direction of the vehicle in the resultant force of the road surface reaction force model value obtained by the vehicle model calculation means as the vehicle mass. It can be obtained as a value of acceleration obtained by division.
また、上記第1、第2発明では、前記フィルタは、ハイカット特性とローカット特性とを有するバンドパスフィルタであることが好ましい(第3発明)。 In the first and second inventions, the filter is preferably a bandpass filter having a high cut characteristic and a low cut characteristic (third invention).
この第3発明によれば、前記横加速度センサの出力のドリフト等に起因して前記横加速度偏差に含まれることがある定常的なオフセット成分を、上記バンドパスフィルタのローカット特性によって除去することができる。ひいては、前記補正操作量の信頼性をさらに高め、車両の横滑り運動状態量の推定値の精度をより一層高めることができる。 According to the third aspect of the present invention, the stationary offset component that may be included in the lateral acceleration deviation due to the drift of the output of the lateral acceleration sensor or the like can be removed by the low-cut characteristic of the bandpass filter. it can. As a result, the reliability of the correction operation amount can be further improved, and the accuracy of the estimated value of the skid motion state amount of the vehicle can be further increased.
なお、上記バンドパスフィルタは、ハイカット特性のフィルタリング処理とローカット特性のフィルタリング処理とを一括して行うものである必要はなく、それらのフィルタリング処理を順番に行うものであってもよい。 The band-pass filter does not need to perform high-cut characteristic filtering processing and low-cut characteristic filtering processing all at once, and may perform those filtering processing in order.
上記第1〜第3発明では、前記所定値のゲインは、例えば前記フィルタのハイカット特性における高周波側の遮断周波数を規定する時定数と同一の値に設定される(第4発明)。 In the first to third inventions, the gain of the predetermined value is set to the same value as, for example, a time constant that defines a high-frequency cutoff frequency in the high cut characteristics of the filter (fourth invention).
この第4発明によれば、前記横加速度偏差を、ローカット特性を有するフィルタと積分手段とに通す処理と同等の処理を、ハイカット特性を有するフィルタと前記ゲイン乗算手段とにより容易に実現することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a process equivalent to the process of passing the lateral acceleration deviation through the filter having a low cut characteristic and the integrating means can be easily realized by the filter having the high cut characteristic and the gain multiplying means. it can.
以下に、本発明の実施形態を説明する。まず、図1を参照して、本明細書の実施形態における車両の概略構成を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. First, a schematic configuration of a vehicle according to an embodiment of the present specification will be described with reference to FIG.
図1に示す如く、車両1は、複数の車輪2−i(i=1,2,…)を備え、これらの車輪2−i(i=1,2,…)に図示しないサスペンション装置を介して車体1Bを支持している。実施形態の車両1は、より詳しくは、左右一対の前輪2−1,2−2、及び左右一対の後輪2−3,2−4の計4個の車輪2−i(i=1,2,3,4)を備える。この場合、車輪2−i(i=1,2,3,4)のうちの前輪2−1,2−2は駆動輪であると共に操舵輪であり、後輪2−3,2−4は従動輪であると共に非操舵輪である。
As shown in FIG. 1, the
以降の説明では、車両1の左前側の車輪2−1を第1車輪2−1、右前側の車輪2−2を第2車輪2−2、左後側の車輪2−3を第3車輪2−3、右後側の車輪2−4を第4車輪2−4ということがある。また、車輪2−i(i=1,2,3,4)のうちの任意の車輪を表現する場合には、“(i=1,2,3,4)”というような記載を省略し、単に“車輪2−i”又は“第i車輪2−i”ということがある。また、車輪2−i(i=1,2,3,4)以外の要素(構成部品、物理量等)で、個々の第i車輪2−iに関連する要素の参照符号には、添え字“i”を付加する。この場合において、車輪2−i(i=1,2,3,4)のうちの特定の1つの車輪に対応する要素については、該要素の参照符号に、添え字“i”の代わりに、当該特定の車輪に対応するiの値(1又は2又は3又は4)を付加する。
In the following explanation, the left front wheel 2-1 of the
車両1には、駆動輪を回転駆動するための駆動系が備えられている。この駆動系は、実施形態では、車体1Bに搭載された動力発生源としてのエンジン3を有する。そして、該駆動系は、このエンジン3の動力(出力トルク)を変速機4aを含む動力伝達機構4を介して駆動輪としての前輪2−1,2−2に伝達することによって前輪2−1,2−2を回転駆動する。この場合、エンジン3の動力は、車両1の図示しないアクセルペダルの踏み込み操作量に応じて制御される。
The
また、車両1には、操舵輪を操舵するための操舵系が備えられている。この操舵系は、実施形態では、車体1Bの運転席前方に配置されたステアリングホイール5を有し、ステアリングホイール5の回転操作に連動させて、図示しない操舵機構により操舵輪としての前輪2−1,2−2を操舵する。該操舵機構は、例えばラック・アンド・ピニオン等の機械式の操舵機構、あるいは、電動モータ等の操舵用アクチュエータを有するアクチュエータ付き操舵機構(所謂、パワー・ステアリング装置)により構成される。
The
また、車両1には、その走行を制動するための制動系が備えられている。この制動系は、実施形態では、各車輪2−i毎に、ディスクブレーキ等の摩擦式の制動機構7−i(i=1,2,3,4)を有する。これらの制動機構7−i(i=1,2,3,4)は、制動系油圧回路6に接続されており、この制動系油圧回路6から付与される油圧(ブレーキ圧)によって、それぞれに対応する車輪2−iの回転を制動する制動力を発生する。この場合、制動系油圧回路6は、基本的には、車両1のブレーキペダル(図示省略)の踏み込み操作に連動して、該ブレーキペダルの踏み込み操作量(踏力)に応じたブレーキ圧を各制動機構7−iに付与する。そして、実施形態の車両1では、制動系油圧回路6は、各制動機構7−iに付与するブレーキ圧を(ひいては、各車輪2−iの制動力を)、後述する制御装置20から与えられる制御指令に応じて調整することが可能となっている。
The
さらに、車両1は、上記駆動系、操舵系、及び制動系に加えて、後述する観測対象量を検出するための各種のセンサと、車両1の挙動制御等を行う制御装置20とを備える。実施形態では、センサとして、例えば、各車輪2−iの回転角速度に応じた出力をそれぞれ発生する車輪回転角速度センサ8−i(i=1,2,3,4)、各車輪2−iの制動機構7−iに付与されるブレーキ圧に応じた出力をそれぞれ発生するブレーキ圧センサ9−i(i=1,2,3,4)、ステアリングホイール5の操舵角(回転角度)に応じた出力を発生するステアリング操舵角センサ10、変速機3の動作状態(変速比など)に応じた出力を発生する変速機センサ11、車両1のアクセルペダル(図示省略)の踏み込み操作量に応じた出力を発生するアクセルセンサ12、車両1のヨー軸周り(車体1Bの上下方向の軸周り)の角速度であるヨーレートに応じた出力を発生するヨーレートセンサ13、車両1のロール軸方向(車体1Bの前後方向)の加速度に応じた出力を発生する前後加速度センサ14、車両1のピッチ軸方向(車体1Bの横方向(左右方向))の加速度に応じた出力を発生する横加速度センサ15が車両1に搭載されている。
Furthermore, the
制御装置20は、CPU、RAM、ROM等を含む電子回路ユニットであり、上記の各センサの出力(検出データ)が入力される。そして、制御装置20は、入力された検出データと、あらかじめ記憶保持した設定データとを使用しつつ、あらかじめ実装されたプログラムに基づく所定の演算処理を実行することで、車両1の挙動を制御する。この場合、制御装置20は、例えば各制動機構7−iによる各車輪2−iの制動力を制動系油圧回路6を介して制御することによって、車両1のヨー軸周りの回転運動(旋回運動)や横滑り運動などの挙動を目標とする挙動に制御する機能を有する。また、制御装置20は、車両1の挙動の制御処理を実行するために、車両1の横滑り運動の状態量(横滑り角、横滑り速度等)を逐次推定したり、車両1が走行している路面の摩擦係数を逐次推定する機能も有する。
The
以上が本明細書で説明する各実施形態における車両1の概略構成である。
The above is the schematic configuration of the
なお、本発明を適用する車両は上記の構成の車両1に限られるものではない。例えば、車両1の駆動系の動力発生源は電動モータであってもよい。あるいは、エンジンと電動モータとの両方が動力発生源として車両1に搭載されていてもよい。また、車両1の駆動輪は、後輪2−3,2−4であってもよく、あるいは、前輪2−1,2−2および後輪2−3,2−4の両方であってもよい。また、駆動系は、動力発生源から各駆動輪に付与する駆動力を各別に調整することができるように構成されていてもよい。また、車両1の操舵系は、前輪2−1,2−2をステアリングホイール5の回転操作に連動させて操舵することに加えて、後輪2−3,2−4を適宜、アクチュエータにより操舵するように構成されていてもよい。また、車輪の個数は4個でなくてもよい。
The vehicle to which the present invention is applied is not limited to the
次に、図2(a),(b)を参照しつつ、以降の各実施形態の説明で用いる主要な参照符号(変数)及び用語について説明する。 Next, with reference to FIGS. 2A and 2B, main reference symbols (variables) and terms used in the following description of each embodiment will be described.
図2(a),(b)中の↑V1、↑F1等のように、“↑”を先頭に付した変数はベクトル量を表す。ベクトル量は、それを適当な座標系を用いて成分表示する場合に、列ベクトル(行ベクトルの転置ベクトル)の形態で表現されるものとする。なお、実施形態の説明では、ベクトル量同士の掛け算(すなわち外積)の算術記号として“×”を用い、スカラー量同士の掛け算やスカラー量とベクトル量との掛け算等、外積以外の掛け算の算術記号として“*”を用いる。また、行ベクトルの転置を示す場合には、その行ベクトルの成分表示の右上に添え字“T”を付する。 Variables prefixed with “↑”, such as ↑ V1, ↑ F1, etc. in FIGS. 2A and 2B, represent vector quantities. The vector quantity is expressed in the form of a column vector (transposition vector of row vector) when the component is displayed using an appropriate coordinate system. In the description of the embodiment, “×” is used as an arithmetic symbol for multiplication (ie, outer product) of vector quantities, and an arithmetic symbol for multiplication other than outer products, such as multiplication of scalar quantities or multiplication of a scalar quantity and a vector quantity. “*” Is used. Further, in order to indicate transposition of a row vector, the subscript “T” is added to the upper right of the component display of the row vector.
“車体座標系”は、車体1Bの前後方向をX軸方向、車体1Bの横方向(左右方向)をY軸方向とする座標系である。この場合、車体1Bの前向きをX軸の正の向き、車体1Bの左向きをY軸の正の向きとする。なお、車体座標系のX軸方向は、単に、車両1の前後方向又はロール軸方向ということもある。また、車両座標系のY軸方向は、単に、車両1の横方向又はピッチ軸方向ということもある。また、車両1のヨー軸方向(車体1Bの上下方向)は、車体座標系のXY平面に直交(X軸及びY軸に直交)するものとする。
The “vehicle body coordinate system” is a coordinate system in which the front-rear direction of the
“第i車輪座標系”は、車両1をヨー軸方向で上方から見た状態において、第i車輪2−iの回転面(第i車輪2−iの回転軸に直交する面)と平行な方向(第i車輪2−iの前後方向)をx軸方向、第i車輪2−iの回転軸と平行な方向(第i車輪2−iの左右方向(横方向))をy軸とする座標系である。この場合、第i車輪2−iの前向きをx軸の正の向き、第i車輪2−iの左向きをy軸の正の向きとする。なお、第i車輪座標系のxy平面は、車体座標系のXY平面と平行であり、車両1のヨー軸方向に直交するものとする。
The “i-th wheel coordinate system” is parallel to the rotation surface of the i-th wheel 2-i (a surface orthogonal to the rotation axis of the i-th wheel 2-i) when the
補足すると、本明細書での“直交”及び“平行”は、それぞれ、厳密な意味での直交、平行だけを意味するものではなく、近似的な直交、平行であってもよい。 Supplementally, “orthogonal” and “parallel” in this specification do not mean only orthogonal or parallel in a strict sense, but may be approximate orthogonal or parallel.
“δi”は、第i車輪2−iの舵角(以降、単に車輪舵角ということもある)を表す。各車輪舵角δiは、より詳しくは、車両1をヨー軸方向で上方から見た状態において、第i車輪2−iの回転面が車体座標系のX軸方向に対してなす角度である。なお、実施形態の車両1では、後輪2−3,2−4は非操舵輪であるので、常にδ3=δ4=0である。
“Δi” represents the rudder angle of the i-th wheel 2-i (hereinafter, sometimes simply referred to as the wheel rudder angle). More specifically, each wheel rudder angle δi is an angle formed by the rotational surface of the i-th wheel 2-i with respect to the X-axis direction of the vehicle body coordinate system when the
“↑Vg”は、車体座標系のXY平面に投影して見た、路面に対する車両1の重心点の移動速度ベクトル(以降、車両重心速度ベクトルという)を表す。この車両重心速度ベクトル↑Vgは、車体座標系のX軸方向成分とY軸方向成分とから成るベクトルである。この場合、車両重心速度ベクトル↑VgのX軸方向成分をVgx、Y軸方向成分をVgyと表記し、それぞれを車両重心前後速度Vgx、車両重心横滑り速度Vgyという。なお、車両重心前後速度Vgxは、別の言い方をすれば、車両1の走行速度(車速)としての意味を持つ。また、図2(a),(b)での図示を省略するが、車両重心前後速度Vgxの時間的変化率(微分値)を車両重心前後速度変化率Vgdot_x、車両重心横滑り速度Vgyの時間的変化率(微分値)を車両重心横滑り速度変化率Vgdot_yという。
“↑ Vg” represents a moving speed vector (hereinafter referred to as a vehicle center-of-gravity speed vector) of the center of gravity of the
“βg”は車両1の重心点の横滑り角(以降、車両重心横滑り角という)を表す。車両重心横滑り角βgは、より詳しくは、車両重心速度ベクトル↑Vgが車体座標系のX軸方向に対してなす角度である。従って、βg=tan−1(Vgy/Vgx)である。 “Βg” represents a side slip angle of the center of gravity of the vehicle 1 (hereinafter referred to as a vehicle center of gravity side slip angle). More specifically, the vehicle center-of-gravity skid angle βg is an angle formed by the vehicle center-of-gravity velocity vector ↑ Vg with respect to the X-axis direction of the vehicle body coordinate system. Therefore, βg = tan −1 (Vgy / Vgx).
“↑Vi”は、車体座標系のXY平面に投影して見た、路面に対する第i車輪2−iの接地部の移動速度ベクトル(以降、第i車輪2−iの進行速度ベクトル、又は単に車輪進行速度ベクトルという)を表す。各車輪進行速度ベクトル↑Viは、車体座標系のX軸方向成分とY軸方向成分とから成るベクトルである。この場合、図2(a),(b)での図示を省略するが、各車輪進行速度ベクトル↑ViのX軸方向成分をVx_i、Y軸方向成分をVy_iと表記する。 “↑ Vi” is a moving speed vector of the contact portion of the i-th wheel 2-i with respect to the road surface projected on the XY plane of the vehicle body coordinate system (hereinafter referred to as a traveling speed vector of the i-th wheel 2-i, or simply Wheel speed vector). Each wheel traveling speed vector ↑ Vi is a vector composed of an X-axis direction component and a Y-axis direction component of the vehicle body coordinate system. In this case, although not shown in FIGS. 2A and 2B, the X axis direction component of each wheel traveling speed vector ↑ Vi is expressed as Vx_i, and the Y axis direction component is expressed as Vy_i.
“↑Vsub_i”は、第i車輪座標系のxy平面に投影して見た、路面に対する第i車輪2−iの接地部の移動速度ベクトル(以降、車輪座標系上車輪進行速度ベクトルという)を表す。各車輪座標系上車輪進行速度ベクトル↑Vsub_iは第i車輪座標系のx軸方向成分とy軸方向成分とから成るベクトルである。この場合、図2(a),(b)での図示を省略するが、各車輪座標系上車輪進行速度ベクトル↑Vsub_iのx軸方向成分をVsubx_i、y軸方向成分をVsuby_iと表記する。なお、各車輪2−iの車輪座標系上車輪進行速度ベクトル↑Vsub_iと、前記車輪進行速度ベクトル↑Viとは、それらを表現する座標系が異なるだけであり、空間的な向き及び大きさが互いに同一のベクトル量である。 “↑ Vsub_i” is a moving speed vector (hereinafter referred to as a wheel traveling speed vector on the wheel coordinate system) of the ground contact portion of the i-th wheel 2-i with respect to the road surface, as projected onto the xy plane of the i-th wheel coordinate system. To express. The wheel traveling speed vector ↑ Vsub_i on each wheel coordinate system is a vector composed of the x-axis direction component and the y-axis direction component of the i-th wheel coordinate system. In this case, although illustration in FIGS. 2A and 2B is omitted, the x-axis direction component of the wheel traveling speed vector ↑ Vsub_i on each wheel coordinate system is denoted as Vsubx_i, and the y-axis direction component is denoted as Vsuby_i. The wheel traveling speed vector ↑ Vsub_i on the wheel coordinate system of each wheel 2-i and the wheel traveling speed vector ↑ Vi differ only in the coordinate system representing them, and the spatial orientation and size are different. They are the same vector quantity.
“βi”は、第i車輪2−iの横滑り角(以降、単に車輪横滑り角ということもある)を表す。各車輪横滑り角βiは、より詳しくは、第i車輪2−iの車輪座標系上車輪進行速度ベクトル↑Vsub_iが第i車輪座標系のx軸方向に対してなす角度である。従って、βi=tan−1(Vsuby_i/Vsubx_i)である。 “Βi” represents the side slip angle of the i-th wheel 2-i (hereinafter, simply referred to as the wheel side slip angle). More specifically, each wheel side slip angle βi is an angle formed by the wheel traveling speed vector ↑ Vsub_i on the wheel coordinate system of the i-th wheel 2-i with respect to the x-axis direction of the i-th wheel coordinate system. Therefore, βi = tan −1 (Vsuby_i / Vsubx_i).
“β0i”は第i車輪2−iの車輪進行速度ベクトル↑Viが車体座標系のX軸方向に対してなす角度(=βi+δi。以降、車輪位置横滑り角という)を表す。なお、実施形態では、後輪2−3,2−4は非操舵輪であるので、β03=β3、β04=β4である。このため、β03,β04の図示は省略している。 “Β0i” represents an angle (= βi + δi, hereinafter referred to as a wheel position side slip angle) formed by the wheel traveling speed vector ↑ Vi of the i-th wheel 2-i with respect to the X-axis direction of the vehicle body coordinate system. In the embodiment, since the rear wheels 2-3 and 2-4 are non-steering wheels, β03 = β3 and β04 = β4. For this reason, illustration of β03 and β04 is omitted.
“γ”は車両1のヨー軸周りの角速度、すなわち、ヨーレートを表す。
“Γ” represents an angular velocity around the yaw axis of the
“df”は車両1の横方向(車体座標系のY軸方向)における前輪2−1,2−2の間の間隔(すなわち前輪2−1,2−2のトレッド)、“dr”は車両1の横方向(車体座標系のY軸方向)における後輪2−3,2−4の間の間隔(すなわち後輪2−3,2−4のトレッド)を表す。以降、dfを前輪トレッド、drを後輪トレッドという。
“Df” is the distance between the front wheels 2-1 and 2-2 in the lateral direction of the vehicle 1 (the Y-axis direction of the vehicle body coordinate system) (that is, the tread of the front wheels 2-1 and 2-2), and “dr” is the
“Lf”はδ1=δ2=0の状態の前輪2−1,2−2の車軸(回転軸)と、車両1の重心点との間の距離(車両1の前後方向での距離)、“Lr”は後輪2−3,2−4の車軸(回転軸)と、車両1の重心点との間の距離(車両1の前後方向での距離)を表す。以降、Lfを前輪車軸・重心間距離、Lrを後輪車軸・重心間距離という。 “Lf” is the distance between the axles (rotating shafts) of the front wheels 2-1 and 2-2 in the state where δ1 = δ2 = 0 and the center of gravity of the vehicle 1 (distance in the front-rear direction of the vehicle 1), “ Lr ″ represents the distance between the axle (rotary axis) of the rear wheels 2-3 and 2-4 and the center of gravity of the vehicle 1 (the distance in the front-rear direction of the vehicle 1). Hereinafter, Lf is referred to as the distance between the front wheel axle and the center of gravity, and Lr is referred to as the distance between the rear wheel axle and the center of gravity.
“↑Pi”は、車両1をヨー軸方向で上方から見た状態において、車両1の重心点から見た第i車輪2−iの位置ベクトル(以降、単に車輪位置ベクトルということもある)を表す。各車輪位置ベクトル↑Piは、車体座標系のX軸方向成分とY軸方向成分とから成るベクトルである。この場合、図2(a),(b)での図示は省略するが、各車輪位置ベクトル↑PiのX軸方向成分をPx_i、Y軸方向成分をPy_iと表記する。なお、車体座標系のY軸方向での車両1の重心点の位置が、車両1の車幅の中心線上に存在する場合には、↑P1=(Lf,df/2)T、↑P2=(Lf,−df/2)T、↑P3=(−Lr,dr/2)T、↑P4=(−Lr,−dr/2)Tとなる。
“↑ Pi” is a position vector of the i-th wheel 2-i viewed from the center of gravity of the
“↑Fi”は、車体座標系のXY平面に投影して見た、第i車輪2−iの路面反力(第i車輪2−iに路面から作用する並進力ベクトル)を表す。以降、↑Fiを車輪2次元路面反力又は2次元路面反力という。この車輪2次元路面反力↑Fiは、車体座標系のX軸方向成分とY軸方向成分とから成るベクトルである。ここで、各車輪2−iに路面から作用する路面反力は、空間的(3次元的)には、第i車輪座標系のx軸方向の並進力成分である駆動・制動力と、y軸方向の並進力成分である横力と、ヨー軸方向の並進力成分である接地荷重との合力ベクトルである。従って、車輪2次元路面反力↑Fiは、第i車輪2−iの駆動・制動力と横力との合力ベクトル(これは路面から第i車輪2−iに作用する摩擦力に相当する)を車体座標系で表現してなるベクトルである。この場合、図2(a),(b)での図示は省略するが、車輪2次元路面反力↑FiのX軸方向成分をFx_i、Y軸方向成分をFy_iと表記する。なお、以降の説明では、各車輪2−iの駆動・制動力と横力と接地荷重との合力ベクトルとしての空間的な路面反力を、車輪3次元路面反力又は3次元路面反力という。また、各車輪2−iの3次元路面反力のヨー軸方向成分としての接地荷重をFz_iと表記する。 “↑ Fi” represents the road surface reaction force of the i-th wheel 2-i (translational force vector acting on the i-th wheel 2-i from the road surface) as projected on the XY plane of the vehicle body coordinate system. Hereinafter, ↑ Fi is referred to as a wheel two-dimensional road surface reaction force or a two-dimensional road surface reaction force. This wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fi is a vector composed of an X-axis direction component and a Y-axis direction component of the vehicle body coordinate system. Here, the road surface reaction force acting on each wheel 2-i from the road surface spatially (three-dimensionally) is a driving / braking force that is a translational force component in the x-axis direction of the i-th wheel coordinate system, and y It is a resultant vector of lateral force, which is a translational force component in the axial direction, and ground contact load, which is a translational force component in the yaw axis direction. Accordingly, the wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fi is a resultant vector of the driving / braking force and lateral force of the i-th wheel 2-i (this corresponds to a friction force acting on the i-th wheel 2-i from the road surface). Is a vector that is expressed in the vehicle body coordinate system. In this case, although illustration in FIGS. 2A and 2B is omitted, the X-axis direction component of the wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fi is expressed as Fx_i, and the Y-axis direction component is expressed as Fy_i. In the following description, the spatial road surface reaction force as a resultant vector of the driving / braking force, lateral force, and contact load of each wheel 2-i is referred to as a wheel three-dimensional road surface reaction force or a three-dimensional road surface reaction force. . Moreover, the ground contact load as a yaw-axis direction component of the three-dimensional road surface reaction force of each wheel 2-i is described as Fz_i.
“↑Fsub_i”は、第i車輪座標系のxy平面に投影して見た、第i車輪2−iの路面反力(以降、車輪座標系上車輪2次元路面反力という)を表す。各車輪座標系上車輪2次元路面反力↑Fsub_iは、第i車輪座標系のx軸方向成分とy軸方向成分とから成るベクトルである。この場合、図2(a),(b)での図示は省略するが、各車輪座標系上車輪2次元路面反力↑Fsub_iのx軸方向成分をFsubx_i、y軸方向成分をFsuby_iと表記する。x軸方向成分Fsubx_iは、換言すれば、第i車輪2−iの駆動・制動力であり、y軸方向成分Fsuby_iは、換言すれば、第i車輪2−iの横力である。なお、第i車輪2−iの車輪座標系上車輪2次元路面反力↑Fsub_iと、第i車輪2−iの前記車輪2次元路面反力↑Fiとは、それらを表現する座標系が異なるだけであり、空間的な向き及び大きさが互いに同一のベクトル量である。 “↑ Fsub_i” represents the road surface reaction force of the i-th wheel 2-i projected on the xy plane of the i-th wheel coordinate system (hereinafter referred to as a wheel coordinate system upper wheel two-dimensional road surface reaction force). Each wheel coordinate system upper wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fsub_i is a vector composed of an x-axis direction component and a y-axis direction component of the i-th wheel coordinate system. In this case, although illustration in FIGS. 2A and 2B is omitted, the x-axis direction component of each wheel coordinate system upper wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fsub_i is represented as Fsubx_i, and the y-axis direction component is represented as Fsuby_i. . In other words, the x-axis direction component Fsubx_i is the driving / braking force of the i-th wheel 2-i, and the y-axis direction component Fsuby_i is the lateral force of the i-th wheel 2-i. The wheel coordinate system upper wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fsub_i of the i-th wheel 2-i and the wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fi of the i-th wheel 2-i are different in the coordinate system expressing them. These are vector quantities having the same spatial orientation and size.
“↑Fg_total”は、車輪2−i(i=1,2,3,4)に作用する路面反力の合力(前記車輪3次元路面反力(i=1,2,3,4)の合力)によって、車両1の重心点に作用する空間的な並進力ベクトル(以降、全路面反力合成並進力ベクトルという)を表す。この場合、図2(a),(b)での図示は省略するが、全路面反力合成並進力ベクトル↑Fg_totalのうちの、車体座標系のX軸方向成分をFgx_total、車体座標系のY軸方向成分をFgy_total、ヨー軸方向成分をFgz_totalと表記する。また、Fgx_totalを全路面反力合成前後力、Fgy_totalを全路面反力合成横力ということがある。
“↑ Fg_total” is the resultant force of the road surface reaction force acting on the wheel 2-i (i = 1, 2, 3, 4) (the resultant force of the wheel three-dimensional road surface reaction force (i = 1, 2, 3, 4)) ) Represents a spatial translation force vector (hereinafter referred to as a total road surface reaction force synthesis translation force vector) acting on the center of gravity of the
“Mgz_total”は、車輪2−i(i=1,2,3,4)に作用する路面反力の合力(前記第i車輪3次元路面反力(i=1,2,3,4)の合力)によって、車両1の重心点でヨー軸周りに作用するモーメント(以降、全路面反力合成ヨーモーメントという)を表す。なお、前記車輪3次元路面反力(i=1,2,3,4)の合力のうちのヨー軸方向成分Fgz_totalは、全路面反力合成ヨーモーメントMgz_totalに寄与しない。従って、全路面反力合成ヨーモーメントMgz_totalは、実質的には、前記車輪2次元路面反力↑Fi(i=1,2,3,4)の合力、すなわち、全ての車輪2−i(i=1,2,3,4)の駆動・制動力及び横力の合力によって、車両1の重心点でヨー軸周りに作用するモーメントを表す。
“Mgz_total” is the resultant of the road surface reaction force acting on the wheel 2-i (i = 1, 2, 3, 4) (the i-th wheel three-dimensional road surface reaction force (i = 1, 2, 3, 4)). The resultant force represents a moment acting around the yaw axis at the center of gravity of the vehicle 1 (hereinafter referred to as a total road surface reaction force combined yaw moment). The yaw axis direction component Fgz_total of the resultant force of the wheel three-dimensional road surface reaction force (i = 1, 2, 3, 4) does not contribute to the total road surface reaction force combined yaw moment Mgz_total. Therefore, the total road surface reaction force combined yaw moment Mgz_total is substantially equal to the resultant force of the wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fi (i = 1, 2, 3, 4), that is, all the wheels 2-i (i = 1, 2, 3, 4) represents the moment acting around the yaw axis at the center of gravity of the
補足すると、本明細書の実施形態では、車輪2−i(i=1,2,3,4)に作用する路面反力の合力を、車両1に作用する外力の全体と見なす。より詳しく言えば、車両1に作用する外力としては、各車輪2−iに路面から作用する路面反力の他に、空気抵抗等もあるが、実施形態では、路面反力以外の外力は、車輪2−i(i=1,2,3,4)に作用する路面反力の合力に比して、無視し得る程度に十分に小さいものと見なす。従って、上記↑Fg_total及びMgz_totalは、それぞれ、車両1に作用する外力の全体によって車両1の重心点に作用する並進力ベクトル、モーメントとしての意味を持つ。
Supplementally, in the embodiment of the present specification, the resultant force of the road surface reaction force acting on the wheel 2-i (i = 1, 2, 3, 4) is regarded as the entire external force acting on the
“NSP”は、車両1のニュートラル・ステア・ポイントを表す。NSPは、δ1=δ2=0として車両1が走行している状態で、車両重心横滑り角βg(≠0)が発生したときに、全ての車輪2−i(i=1,2,3,4)にそれぞれ作用する横力Fsuby_i(i=1,2,3,4)の合力の着力点(作用点)を意味する。より詳しくは、NSPは、車両1をヨー軸方向で上方から見た状態において、車両1の重心点を通って車体座標系のX軸方向(車両1の前後方向)に延在する直線と、全ての車輪2−i(i=1,2,3,4)にそれぞれ作用する横力Fsuby_i(i=1,2,3,4)の合力の作用線との交点を意味する。
“NSP” represents the neutral steer point of the
“Lnsp”は、車体座標系のX軸方向(車両1の前後方向)での車両1の重心点と、NSPとの距離(以降、車両重心・NSP間距離という)を表す。なお、車両1の重心点よりもNSPが後方側に存在する場合に、車両重心・NSP間距離Lnspの値を正の値とし、車両1の重心点よりもNSPが前方側に存在する場合に、車両重心・NSP間距離Lnspの値を負の値とする。
“Lnsp” represents the distance between the center of gravity of the
“Mnsp”は、車輪2−i(i=1,2,3,4)に作用する路面反力の合力(前記車輪3次元路面反力(i=1,2,3,4)の合力又は前記車輪2次元路面反力↑Fi(i=1,2,3,4)の合力)によって、NSPでヨー軸周りに作用するモーメント(以降、NSPヨーモーメントという)を表す。NSPヨーモーメントMnspは、換言すれば前記全路面反力合成ヨーモーメントMgz_totalと、前記全路面反力合成並進力ベクトル↑Fg_totalがNSPでヨー軸周りに発生させるモーメント(=Lnsp*Fgy_total)との総和のモーメントである。 “Mnsp” is the resultant force of the road surface reaction force acting on the wheel 2-i (i = 1, 2, 3, 4) (the resultant force of the wheel three-dimensional road surface reaction force (i = 1, 2, 3, 4) or By the wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fi (the resultant force of i = 1, 2, 3, 4), a moment acting around the yaw axis by NSP (hereinafter referred to as NSP yaw moment) is represented. In other words, the NSP yaw moment Mnsp is the sum of the total road surface reaction force combined yaw moment Mgz_total and the total road surface reaction force combined translational force vector ↑ Fg_total generated around the yaw axis by the NSP (= Lnsp * Fgy_total). Moment.
補足すると、実施形態では、ヨー軸周りの角度、角速度、角加速度等、ヨー軸周りの回転運動に関する状態量(δi、βi、γ等)と、ヨー軸周りのモーメント(Mgz_total、Mnsp等)とに関しては、車両1をヨー軸方向で上方から見た状態で、反時計周りの向きを正の向きとする。
Supplementally, in the embodiment, state quantities (δi, βi, γ, etc.) related to rotational movement around the yaw axis, such as angles, angular velocities, angular accelerations around the yaw axis, and moments (Mgz_total, Mnsp, etc.) around the yaw axis, With respect to, in the state where the
また、図2(a),(b)での図示は省略するが、以降の説明では、上記した変数(参照符号)の他に、次のような変数も使用する。 Although not shown in FIGS. 2A and 2B, the following variables are used in the following description in addition to the variables (reference numerals) described above.
“θh”はステアリングホイール5の操舵角(回転角度。以降、ステアリング操舵角という)を表す。
“Θh” represents the steering angle (rotation angle; hereinafter referred to as the steering angle) of the
“γdot”は車両1のヨー軸周りの角加速度(以降、ヨー角加速度という)を表す。 “Γdot” represents angular acceleration around the yaw axis of the vehicle 1 (hereinafter referred to as yaw angular acceleration).
“ωw_i”は第i車輪2−iの回転角速度(以降、単に車輪回転角速度ということがある)、“Rw_i”は第i車輪2−iの有効半径(以降、単に車輪有効半径ということがある)、“Vw_i”は、ωw_iとRw_iとの積(=ωw_i*Rw_i)として定義される第i車輪2−iの車輪速度(すなわち、第i車輪2−iの回転中心から見た、第i車輪2−iの接地部の周方向速度)を表す。なお、各車輪速度Vw_iは、第i車輪2−iの滑りが無い状態では、前記車輪座標系上車輪進行速度ベクトル↑Vsub_iのx軸方向成分Vsubx_iに一致する。 “Ωw_i” may be referred to as the rotational angular velocity of the i-th wheel 2-i (hereinafter, simply referred to as wheel rotational angular velocity), and “Rw_i” may be referred to as the effective radius of the i-th wheel 2-i (hereinafter simply referred to as effective wheel radius). ), “Vw_i” is the wheel speed of the i-th wheel 2-i defined as the product of ωw_i and Rw_i (= ωw_i * Rw_i) (that is, i-th viewed from the rotation center of the i-th wheel 2-i). (Circumferential speed of the ground contact portion of the wheel 2-i). Each wheel speed Vw_i matches the x-axis direction component Vsubx_i of the wheel traveling speed vector ↑ Vsub_i on the wheel coordinate system in a state where the i-th wheel 2-i is not slipped.
“κi”は第i車輪2−iのスリップ率(縦滑り率。以降、単に車輪スリップ率ということがある)、“Tq_i”は第i車輪2−iに車両1の駆動系から付与される駆動トルクと、車両1の制動系から付与される制動トルクとの総和のトルク(以降、単に車輪トルクということがある)、“Iw_i”は第i車輪2−iの慣性モーメント(以降、単に車輪慣性モーメントということがある)を表す。
“Κi” is a slip ratio of the i-th wheel 2-i (longitudinal slip ratio; hereinafter, simply referred to as a wheel slip ratio), and “Tq_i” is given to the i-th wheel 2-i from the drive system of the
“m”は車両1全体の質量(以降、車両質量という)、“Iz”は車両1の重心点での車両1全体のヨー軸周りの慣性モーメント(以降、車両ヨー慣性モーメントという)を表す。
“M” represents the mass of the entire vehicle 1 (hereinafter referred to as vehicle mass), and “Iz” represents the moment of inertia around the yaw axis of the
“Accx”は、前記車両重心前後速度変化率Vgdot_xに、車両1の旋回運動に伴う遠心力に起因して該車両1の重心点に生じる加速度のうちの車体座標系のX軸方向成分(=−Vgy*γ)を加え合わせてなる加速度(=Vgdot_x−Vgy*γ)を表す。また、“Accy”は、前記車両重心横滑り速度変化率Vgdot_yに、車両1の旋回運動に伴う遠心力に起因して該車両1の重心点に生じる加速度のうちの車体座標系のY軸方向成分(=Vgx*γ)を加え合わせてなる加速度(=Vgdot_y+Vgx*γ)を表す。換言すれば、“Accx”、“Accy”は、それぞれ、車体座標系で見た車両1の重心点の運動の加速度(車体座標系での重心点の位置の2階微分値)のX軸方向成分、Y軸方向成分を表す。以降、“Accx”を車両重心前後加速度、“Accy”を車両重心横加速度という。
“Accx” is the X-axis direction component of the vehicle body coordinate system of the acceleration generated at the center of gravity of the
“μ”は路面の摩擦係数(各車輪2−iとの間の摩擦係数。以降、路面摩擦係数ということがある)を表す。なお、実施形態での路面摩擦係数μは、標準的な乾燥路面など、ある基準状態の路面(以降、基準路面という)と各車輪2−iとの間の摩擦係数を基準とする相対的な摩擦係数である。また、路面摩擦係数μは、いずれの車輪2−i(i=1,2,3,4)の接地箇所でも同一であるとみなす。 “Μ” represents a friction coefficient of the road surface (a friction coefficient between the wheels 2-i. Hereinafter, it may be referred to as a road surface friction coefficient). In the embodiment, the road surface friction coefficient μ is a relative value based on a friction coefficient between a road surface in a certain reference state (hereinafter referred to as a reference road surface) such as a standard dry road surface and each wheel 2-i. It is a coefficient of friction. Further, it is considered that the road surface friction coefficient μ is the same at the contact point of any wheel 2-i (i = 1, 2, 3, 4).
“θbank”は路面のバンク角(以降、路面バンク角ということがある)、“θslope”は路面の勾配角(以降、路面勾配角ということがある)を表す。路面バンク角θbankは、車両1のロール軸方向で見た、水平面に対する路面の傾斜角であり、路面勾配角θslopeは、車両1のピッチ軸方向で見た、水平面に対する路面の傾斜角である。なお、路面バンク角θbankは、自動車工学の分野では一般に、路面のカント角と言われるものであるが、本明細書では、バンク角という用語を用いる。また、本明細書の実施形態では、路面上の車両1が右下がりの傾斜姿勢となる場合の路面バンク角θbankを正の角度とする。また、路面上の車両1が前下がりの傾斜姿勢となる場合の路面勾配角θslopeを正の角度とする。
“Θbank” represents a road bank angle (hereinafter, sometimes referred to as a road surface bank angle), and “θslope” represents a road surface slope angle (hereinafter, sometimes referred to as a road surface gradient angle). The road surface bank angle θbank is an inclination angle of the road surface with respect to the horizontal plane as viewed in the roll axis direction of the
“Rot(δi)”は、第i車輪座標系で表現したベクトル量(第i車輪座標系のx軸方向成分及びy軸方向成分からなるベクトル量)を、車体座標系で表現したベクトル量(車体座標系のX軸方向成分及びY軸方向成分からなるベクトル量)に変換するための座標変換行列を表す。座標変換行列R(δi)は、第i車輪2−iの舵角δiに依存して定まる行列(2次の正方行列)であり、列ベクトル(cos(δi),sin(δi))T、(−sin(δi),cos(δi))Tをそれぞれ第1列の成分、第2列の成分とする行列である。この場合、あるベクトル量↑Aの第i車輪座標系での表記を(ax,ay)T、車体座標系での表記を(Ax,Ay)Tとすると、(Ax,Ay)Tと(ax,ay)Tとの間の関係は、(Ax,Ay)T=Rot(δi)*(ax,ay)Tとなる。従って、前記各車輪2−iの車輪進行速度ベクトル↑Viと、車輪座標系上車輪進行速度ベクトル↑Vsub_iとの間の関係は、↑Vi=Rot(δi)*↑Vsub_iにより与えられる。同様に、前記各車輪2−iの車輪2次元路面反力↑Fiと、車輪座標系上車輪2次元路面反力↑Fsub_iとの間の関係は、↑Fi=Rot(δi)*↑Fsub_iにより与えられる。なお、車体座標系で表現したベクトル量を、第i車輪座標系で表現したベクトル量に変換するための座標変換行列、すなわち、Rot(δi)の逆行列は、Rot(−δi)となる。 “Rot (δi)” is a vector quantity (vector quantity consisting of an x-axis direction component and a y-axis direction component of the i-th wheel coordinate system) expressed in the i-th wheel coordinate system, expressed in the vehicle body coordinate system ( This represents a coordinate conversion matrix for conversion into a vector quantity consisting of an X-axis direction component and a Y-axis direction component of the vehicle body coordinate system. The coordinate transformation matrix R (δi) is a matrix (second-order square matrix) determined depending on the steering angle δi of the i-th wheel 2-i, and a column vector (cos (δi), sin (δi)) T , (−sin (δi), cos (δi)) A matrix in which T is a component in the first column and a component in the second column, respectively. In this case, if the notation of a vector quantity ↑ A in the i-th wheel coordinate system is (ax, ay) T and the notation in the vehicle body coordinate system is (Ax, Ay) T , (Ax, Ay) T and (ax , the relationship between the ay) T is a (Ax, Ay) T = Rot (δi) * (ax, ay) T. Therefore, the relationship between the wheel traveling speed vector ↑ Vi of each wheel 2-i and the wheel traveling speed vector ↑ Vsub_i on the wheel coordinate system is given by ↑ Vi = Rot (δi) * ↑ Vsub_i. Similarly, the relationship between the wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fi of each wheel 2-i and the wheel coordinate system upper wheel two-dimensional road surface reaction force ↑ Fsub_i is represented by ↑ Fi = Rot (δi) * ↑ Fsub_i. Given. A coordinate transformation matrix for converting a vector quantity expressed in the vehicle body coordinate system into a vector quantity expressed in the i-th wheel coordinate system, that is, an inverse matrix of Rot (δi) is Rot (−δi).
また、以降の説明では、実際の値(真値)の状態量やベクトル量等を表現する場合に、“実ヨーレート”等というように、該状態量やベクトル量等の名称(呼称)の先頭に“実”を付することがある。そして、この場合に、“γ_act”等というように、該状態量やベクトル量等を表す変数(参照符号)の末尾に、“_act”を付加する。さらに、状態量やベクトル量の観測値(検出値もしくは推定値)を表現する場合に、例えば“ヨーレート検出値”、“ヨーレート推定値”等というように、該状態量やベクトル量等の名称(呼称)の末尾に“検出値”や“推定値”を付する。この場合、原則として、後述する車両モデル演算手段24で算出された観測値又はその算出された観測値を基に生成される他の観測値に対しては、“推定値”を使用する。但し、車両モデル演算手段24での動力学的な演算(車両の動力学を表現する動力学モデルの演算)によって算出される観測値であって、該観測値を適宜修正することによって各演算処理周期における最終的な“推定値”が決定されるような観測値については、最終的な“推定値”と区別するために、“モデル推定値”という。また、車両モデル演算手段24で算出された観測値を使用することなく、あるセンサの出力を基に得られる観測値に対しては、“検出値”を使用する。そして、“検出値”には、“γ_sens”等というように、変数(参照符号)の末尾に“_sens”を付加し、“推定値”には、“γ_estm”等というように、変数(参照符号)の末尾に“_estm”を付加する。さらに、“モデル推定値”には、“γ_predict”等というように、変数(参照符号)の末尾に“_predict”を付加する。また、状態量の時間的変化率(時間による微分値)を表現する場合には、“γdot”等というように、その状態量の変数(参照符号)中に、“dot”を付加する。 In the following description, when expressing an actual value (true value) state quantity, vector quantity, etc., the head of the name (name) of the state quantity, vector quantity, etc., such as “actual yaw rate”, etc. May be marked with "real". In this case, “_act” is added to the end of a variable (reference code) representing the state quantity, vector quantity, etc., such as “γ_act”. Furthermore, when expressing an observed value (detected value or estimated value) of a state quantity or vector quantity, the name of the state quantity or vector quantity (for example, “yaw rate detected value”, “yaw rate estimated value”, etc.) "Detected value" or "estimated value" is added to the end of the name. In this case, in principle, an “estimated value” is used for an observed value calculated by the vehicle model calculating means 24 described later or another observed value generated based on the calculated observed value. However, it is an observation value calculated by dynamic calculation (calculation of a dynamic model expressing vehicle dynamics) in the vehicle model calculation means 24, and each calculation process is performed by appropriately modifying the observation value. An observed value for which a final “estimated value” in a cycle is determined is referred to as a “model estimated value” in order to distinguish it from the final “estimated value”. Further, the “detected value” is used for the observed value obtained based on the output of a certain sensor without using the observed value calculated by the vehicle model calculating means 24. “Detected value” is appended with “_sens” at the end of the variable (reference sign) such as “γ_sens”, and “estimated value” is a variable (referenced) such as “γ_estm”. Add "_estm" to the end of the sign. Further, “_predict” is added to the end of the variable (reference code), such as “γ_predict”, for the “model estimated value”. Further, when expressing a temporal change rate (differential value depending on time) of a state quantity, “dot” is added to a variable (reference code) of the state quantity, such as “γdot”.
以上説明したことを前提として、以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Based on the above description, embodiments of the present invention will be described in detail below.
[第1実施形態]
まず、第1実施形態における前記制御装置20の処理を具体的に説明する。本実施形態では、図3のブロック図で示す如く、制御装置20は、その主要な機能的手段として、観測対象量検出手段22、車両モデル演算手段24、及びμ推定手段26を備える。
[First Embodiment]
First, the process of the
観測対象量検出手段22は、車両1の前記した各種センサの出力(検出データ)から、車両1の挙動に関する所定種類の観測対象量を検出する処理を実行し、該観測対象量の検出値を生成する手段である。
The observation target amount detection means 22 executes a process of detecting a predetermined type of observation target amount related to the behavior of the
本実施形態では、観測対象量検出手段22による観測対象量には、操舵輪(前輪)2−1,2−2の実舵角δ1_act,δ2_actと、実車輪速度Vw_i_act(i=1,2,3,4)と、車両1の実ヨーレートγ_act及び実ヨー角加速度γdot_actと、実車両重心前後加速度Accx_act及び実車両重心横加速度Accy_actと、実車輪トルクTq_i_act(i=1,2,3,4)とが含まれる。
In the present embodiment, the observation target quantity by the observation target quantity detection means 22 includes the actual steering angles δ1_act and δ2_act of the steered wheels (front wheels) 2-1 and 2-2 and the actual wheel speed Vw_i_act (i = 1, 2, 3, 4), the actual yaw rate γ_act and actual yaw angular acceleration γdot_act of the
これらの観測対象量の検出値を生成するために、観測対象量検出手段22は、前輪2−1,2−2の車輪舵角検出値δ1_sens,δ2_sensを生成する車輪舵角検出手段22aと、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)を生成する車輪速度検出手段22bと、ヨーレート検出値γ_sensを生成するヨーレート検出手段22cと、ヨー角加速度検出値γdot_sensを生成するヨー角加速度検出手段22dと、車両重心前後加速度検出値Accx_sensを生成する前後加速度検出手段22eと、車両重心横加速度検出値Accy_sensを生成する横加速度検出手段22fと、車輪トルク検出値Tq_i_sens(i=1,2,3,4)を生成する車輪トルク検出手段22gとを備える。 In order to generate detection values of these observation target amounts, the observation target amount detection means 22 includes wheel steering angle detection means 22a for generating wheel steering angle detection values δ1_sens and δ2_sens of the front wheels 2-1, 2-2, Wheel speed detection means 22b for generating wheel speed detection value Vw_i_sens (i = 1, 2, 3, 4), yaw rate detection means 22c for generating yaw rate detection value γ_sens, and yaw angle for generating yaw angular acceleration detection value γdot_sens Acceleration detection means 22d, longitudinal acceleration detection means 22e for generating vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detection value Accx_sens, lateral acceleration detection means 22f for generating vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy_sens, and wheel torque detection value Tq_i_sens (i = 1, 2, 3, 4) for generating wheel torque detection means 22 g.
車両モデル演算手段24は、各車輪2−iと路面との間の滑りと該車輪2−iに路面から作用する路面反力との関係を表現する摩擦特性モデルと、車両1に作用する外力と該車両1の運動との関係を表現する車両運動モデルとを含む車両1の動力学モデル(以降、単に車両モデルということがある)を用いて、各車輪2−iに作用する路面反力を推定すると共に、その路面反力が外力として車両1に作用することによって動力学的に発生する車両1の運動の状態量を推定する処理を実行する手段である。この処理のために、車両モデル演算手段24には、観測対象量検出手段22で生成された所定種類の観測対象量の検出値(本実施形態では、該検出値のうちのδ1_sens,δ2_sens,Vw_i_sens,γ_sens,Accy_sens,Accy_sens,Tq_i_sens)が入力されると共に、μ推定手段26で既に決定された最新の路面摩擦係数推定値μ_estmが入力される。そして、車両モデル演算手段24は、これらの入力値と上記車両モデルとを用いて、各車輪2−iの路面反力や車両1の運動の状態量を推定する。なお、車両モデル演算手段24は、各車輪2−iの路面反力や車両1の運動の状態量を推定するために、上記の入力値だけでなく、過去の演算処理周期で既に求めた車両1の運動の状態量の推定値(モデル推定値を含む)も使用する。
The vehicle model calculation means 24 includes a friction characteristic model that expresses the relationship between the slip between each wheel 2-i and the road surface and the road surface reaction force acting on the wheel 2-i from the road surface, and the external force acting on the
この車両モデル演算手段24が求める推定値は、路面反力に関する推定値である路面反力推定値と、車両1の前後方向(ロール軸方向)及び横方向(ピッチ軸方向)の並進運動、並びにヨー軸周りの回転運動に関する状態量の推定値(モデル推定値を含む)である車両運動状態量推定値とに大別される。
The estimated value obtained by the vehicle model calculating means 24 includes a road surface reaction force estimated value that is an estimated value regarding the road surface reaction force, translational motion of the
この場合、路面反力推定値には、各車輪2−iの駆動・制動力Fsubx_i及び横力Fsuby_iの推定値と接地荷重Fz_iの推定値とが含まれると共に、全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estm(Fgx_total_estm及びFgy_total_estm)と、全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_total_estmとが含まれる。また、車両運動状態量推定値には、ヨーレート推定値γ_estm、車両重心前後速度推定値Vgx_estm、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estm、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predict等が含まれる。この場合、本実施形態では、より詳しくは、ヨーレートγ、車両重心前後速度Vgx、車両重心横滑り速度Vgyに関しては、それぞれモデル推定値が算出されると共に、それぞれのモデル推定値を適宜修正することによって、各演算処理周期での最終的な推定値が決定される。但し、ヨーレートγに関しては、そのモデル推定値γ_predict及び最終的な推定値γ_estmが、ヨーレート検出値γ_sensに一致もしくはほぼ一致する(γ_sensから乖離しない)ように決定される。同様に、車両重心前後速度Vgxに関しては、そのモデル推定値Vgx__predict及び最終的な推定値Vgx_estmが、車速の検出値としての後述の車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectに一致もしくはほぼ一致する(Vw_i_sens_selectから乖離しない)ように決定される。 In this case, the road surface reaction force estimated value includes an estimated value of the driving / braking force Fsubx_i and lateral force Fsuby_i of each wheel 2-i and an estimated value of the ground load Fz_i, and a total road surface reaction force combined translational force vector. The estimated value ↑ Fg_total_estm (Fgx_total_estm and Fgy_total_estm) and the total road surface reaction force combined yaw moment estimated value Mgz_total_estm are included. Further, the vehicle motion state amount estimated value includes a yaw rate estimated value γ_estm, a vehicle center-of-gravity longitudinal speed estimated value Vgx_estm, a vehicle center-of-gravity skid speed estimated value Vgy_estm, a vehicle center-of-gravity skid speed model estimated value Vgy_predict, and the like. In this case, in this embodiment, more specifically, with respect to the yaw rate γ, the vehicle center-of-gravity longitudinal speed Vgx, and the vehicle center-of-gravity skid speed Vgy, model estimates are calculated and the respective model estimates are corrected as appropriate. The final estimated value in each arithmetic processing cycle is determined. However, regarding the yaw rate γ, the model estimated value γ_predict and the final estimated value γ_estm are determined so as to coincide with or substantially coincide with the yaw rate detected value γ_sens (do not deviate from γ_sens). Similarly, with respect to the vehicle center-of-gravity longitudinal speed Vgx, the model estimated value Vgx__predict and the final estimated value Vgx_estm coincide with or substantially coincide with a later-described wheel speed selection detection value Vw_i_sens_select as a detection value of the vehicle speed (does not deviate from Vw_i_sens_select). ) To be determined.
μ推定手段26は、車両1が走行している路面の摩擦係数μ(路面摩擦係数μ)を推定する処理を実行する手段である。その処理のために、μ推定手段26には、観測対象量検出手段22で生成された観測対象量の検出値のうちのδ1_sens,δ2_sens,γ_sens,γdot_sens,Accy_sensと、車両モデル演算手段24で算出された全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estm(より詳しくは、↑Fg_total_estmのうちの全路面反力合成横力推定値Fgy_total_estm)及び全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_total_estmと、車両モデル演算手段24で算出された車両運動状態量推定値のうちの車両重心前後速度推定値Vgx_estmとが入力される。そして、μ推定手段26は、これらの入力値を用いて路面摩擦係数μの推定値である路面摩擦係数推定値μ_estmを算出する。
The μ estimation means 26 is a means for executing processing for estimating the friction coefficient μ (road surface friction coefficient μ) of the road surface on which the
制御装置20は、上記観測対象量検出手段22、車両モデル演算手段24、及びμ推定手段26によって、図4のフローチャートに示す処理を所定の演算処理周期で逐次実行する。なお、以降の説明では、制御装置20の今回の(現在の)演算処理周期で得られた値(検出値、推定値等)と、前回の(1つ前の)演算処理周期で得られた値とを区別するために、前者を“今回値”、後者を“前回値”ということがある。そして、前回値の参照符号には、例えば“γ_estm_p”というように、添え字“_p”を付加する。この場合、“前回値”は、制御装置20の過去の演算処理周期で既に得られた値のうちの最新値を意味する。また、“今回値”及び“前回値”を特にことわらない値は、今回値を意味する。
The
図4を参照して、制御装置20は、まず、S100において、観測対象量検出手段22の処理を実行する。該観測対象量検出手段22は、前記車輪回転角速度センサ8−i(i=1,2,3,4)、ブレーキ圧センサ9−i(i=1,2,3,4)、ステアリング操舵角センサ10、変速機センサ11、アクセルセンサ12、ヨーレートセンサ13、前後加速度センサ14、横加速度センサ15等の各種センサの出力から、観測対象量の検出値δ1_sens、δ2_sens、Vw_i_sens(i=1,2,3,4)、γ_sens、γdot_sens、Accy_sens、Accy_sens、Tq_i_sensを生成する。
Referring to FIG. 4,
より詳しくは、車輪舵角検出値δ1_sens,δ2_sensは、ステアリング操舵角センサ10の出力から車輪舵角検出手段22aにより生成される。ここで、本実施形態では、第1車輪2−1の実舵角δ1_actと、第2車輪2−2の実舵角δ2_actとは互いに同一であり、ひいては、δ1_sens=δ2_sensであると見なす。そこで、以降、前輪2−1,2−2の舵角δ1,δ2を総称的に前輪舵角δfと称し、車輪舵角検出値δ1_sens,δ2_sensを総称的に前輪舵角検出値δf_sensと言う。そして、車輪舵角検出手段22aは、ステアリング操舵角センサ10の出力値が示すステアリング操舵角の値(換算値)であるステアリング操舵角検出値θh_sensから、ステアリング操舵角θhと前輪舵角δfとの間のあらかじめ設定された関係(モデルやマップ等)に基づいて、前輪2−1,2−2の共通の舵角検出値としての前輪舵角検出値δf_sens(=δ1_sens=δ2_sens)を求める。
More specifically, the wheel steering angle detection values δ1_sens and δ2_sens are generated from the output of the steering
例えば前輪2−1,2−2の実舵角δ1_act,δ2_actが実ステアリング操舵角θh_actにほぼ比例するように車両1の操舵機構が構成されている場合には、θh_sensにあらかじめ設定された比例定数(所謂、オーバーオールステアリング比)を乗じることでδf_sensが算出される。
For example, when the steering mechanism of the
なお、操舵系の操舵機構が、パワー・ステアリング装置のように、操舵用アクチュエータを備える場合には、ステアリング操舵角検出値θh_sensに加えて、あるいは、ステアリング操舵角検出値θh_sensの代わりに、操舵用アクチュエータの動作状態、あるいはそれを規定する状態量を検出し、その検出値を用いて前輪舵角検出値δf_sensを求めるようにしてもよい。 When the steering mechanism includes a steering actuator such as a power steering device, in addition to the steering steering angle detection value θh_sens or instead of the steering steering angle detection value θh_sens, It is also possible to detect the operating state of the actuator or the state quantity that defines it, and use the detected value to determine the detected front wheel steering angle value Δf_sens.
また、より厳密な操舵系モデル等を用いて前輪2−1,2−2のそれぞれの舵角検出値δ1_sens,δ2_sensを個別に得るようにしてもよい。そして、前輪2−1,2−2のそれぞれの舵角検出値δ1_sens,δ2_sensの平均値(=(δ1_sens+δ2_sens)/2)を、前輪2−1,2−2の実舵角δ1_act,δ2_actを代表する前輪舵角検出値δf_sensとして求めるようにしてもよい。 Further, the steering angle detection values δ1_sens and δ2_sens of the front wheels 2-1 and 2-2 may be individually obtained by using a stricter steering system model or the like. The average value (= (δ1_sens + δ2_sens) / 2) of the detected steering angle values δ1_sens and δ2_sens of the front wheels 2-1 and 2-2 is representative of the actual steering angles δ1_act and δ2_act of the front wheels 2-1 and 2-2. You may make it obtain | require as the front-wheel steering angle detected value (delta) f_sens to do.
車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)は、それぞれに対応する車輪回転角速度センサ8−iの出力から車輪速度検出手段22bにより生成される。具体的には、車輪速度検出手段22bは、各車輪2−i毎に、車輪回転角速度センサ8−iの出力値が示す角加速度の値(換算値)である車輪回転角速度検出値ωw_i_sensに、あらかじめ設定された第i車輪2−iの有効半径Rw_iの値を乗じることによって車輪速度検出値Vw_i_sensを求める。 The wheel speed detection value Vw_i_sens (i = 1, 2, 3, 4) is generated by the wheel speed detection means 22b from the output of the corresponding wheel rotation angular velocity sensor 8-i. Specifically, for each wheel 2-i, the wheel speed detection means 22b sets a wheel rotation angular velocity detection value ωw_i_sens that is an angular acceleration value (converted value) indicated by an output value of the wheel rotation angular velocity sensor 8-i. The wheel speed detection value Vw_i_sens is obtained by multiplying the value of the effective radius Rw_i of the i-th wheel 2-i set in advance.
ヨーレート検出値γ_sens及びヨー角加速度検出値γdot_sensは、ヨーレートセンサ13の出力からヨーレート検出手段22c及びヨー角加速度検出手段22dによりそれぞれ生成される。すなわち、ヨーレート検出手段22cは、ヨーレートセンサ13の出力値が示す角速度の値(換算値)をヨーレート検出値γ_sensとして生成する。また、ヨー角加速度検出手段22dは、このヨーレート検出値γ_sensを微分する(時間的変化率を求める)ことによって、あるいは、ヨーレートセンサ13の出力値を微分してなる値が示す角加速度の値(換算値)をヨー角加速度検出値γdot_sensとして生成する。
The yaw rate detection value γ_sens and the yaw angular acceleration detection value γdot_sens are respectively generated from the output of the
なお、ヨー角加速度検出値γdot_sensをヨーレートセンサ13とは別のセンサの出力から生成するようにすることも可能である。例えば、車両1のヨー軸方向に直交する方向(例えば車両1のロール軸方向又はピッチ軸方向)に間隔Laccを存して2つの加速度センサを車体1Bに搭載する。この場合、これらの2つの加速度センサは、該2つの加速度センサの間隔方向とヨー軸方向とに直交する方向の加速度に感応するように配置される。このようにした場合には、それらの2つの加速度センサのそれぞれの出力値が示す加速度検出値の差を、間隔Laccで除算することによって、ヨー角加速度検出値γdot_sensを生成することができる。
Note that the yaw angular acceleration detection value γdot_sens can be generated from the output of a sensor different from the
車両重心前後加速度検出値Accx_sensは、前後加速度センサ14の出力から前記前後加速度検出手段22eにより生成される。また、車両重心横加速度検出値Accy_sensは、横加速度センサ15の出力から前記横加速度検出手段22fにより生成される。ここで、本実施形態では、車両1の重心点の位置があらかじめ特定されており、前後加速度センサ14及び横加速度センサ15は、その重心点に位置するように車体1Bに固定されている。なお、前後加速度センサ14及び横加速度センサ15は、一体構造の加速度センサ(2軸の加速度センサ)であってもよい。
The vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detection value Accx_sens is generated from the output of the
そして、前後加速度検出手段22eは、前後加速度センサ14の出力値が示す加速度の値(換算値)を車両重心前後加速度検出値Accx_sensとして生成する。また、横加速度検出手段22fは、横加速度センサ15の出力値が示す加速度の値(換算値)を車両重心横加速度検出値Accy_sensとして生成する。
Then, the longitudinal acceleration detection means 22e generates the acceleration value (converted value) indicated by the output value of the
なお、前後加速度センサ14又は横加速度センサ15を車両1の重心点からずれた位置に配置した場合であっても、該センサ14又は15の出力値が示す加速度検出値を、前記ヨー角加速度検出値γdot_sens(又はヨーレート検出値γ_sensの微分値)に応じて補正することで、車両重心前後加速度検出値Accx_sens又は車両重心横加速度検出値Accy_sensを生成することができる。例えば、前後加速度センサ14が、車両1の重心点から左側にLyの間隔を存する位置に配置されている場合には、前後加速度センサ14の出力値が示す加速度検出値(センサ14の位置の加速度の検出値)から、ヨー角加速度検出値γdot_sens(又はヨーレート検出値γ_sensの微分値)にLyを乗じてなる値を加算することにより、車両重心前後加速度検出値Accx_sensを生成することができる。同様に、横加速度センサ15が、車両1の重心点から前側にLxの間隔を存する位置に配置されている場合には、横加速度センサ15の出力値が示す加速度検出値(センサ15の位置の加速度の検出値)に、ヨー角加速度検出値γdot_sens(又はヨーレート検出値γ_sensの微分値)にLxを乗じてなる値を減算することにより、車両重心横加速度検出値Accy_sensを生成することができる。
Even when the
補足すると、前後加速度センサ14が検出する(感応する)加速度は、車両1に作用する外力の全体(合力)によって車両1の重心点に生じる加速度ベクトル(該外力の全体によって車両1の重心点に作用する並進力ベクトルを車両質量mで除算してなる加速度ベクトル)のうちの、車体1Bの前後方向の成分(車体座標系のX軸方向成分)としての意味を持つ。この場合、前後加速度センサ14が感応する加速度は、実路面勾配角θslope_actが“0”であれば、本来の検出対象としての実車両重心前後加速度Accx_actそのものとなる。一方、実路面勾配角θslope_actが“0”で無い場合には、前後加速度センサ14の感応方向である車体1Bの前後方向(X軸方向)が、水平面に対してθslope_actの傾きを有することとなる。このため、前後加速度センサ14は、実車両重心前後加速度Accx_actだけでなく、重力加速度のうちの、車体1Bの前後方向に平行な方向の加速度成分(=−g*sin(θslope_act)。g:重力加速度定数)にも感応する。従って、前後加速度センサ14の出力が示す加速度としての車両重心前後加速度検出値Accx_sensは、実際には、実車両重心前後加速度Accx_actに、重力加速度のうちの、車体1Bの前後方向に平行な方向の加速度成分を重畳してなる加速度(=Accx_act−g*sin(θslope_act))の検出値となる(θslope_act=0の場合を含む)。
Supplementally, the acceleration detected (sensitive) by the
上記と同様に、横加速度センサ15が検出する(感応する)加速度は、車両1に作用する外力の全体(合力)によって車両1の重心点に生じる加速度ベクトルのうちの、車体1Bの横方向の成分(車体座標系のY軸方向成分)としての意味を持つ。この場合、横加速度センサ15が感応する加速度は、実路面バンク角θbank_actが“0”であれば、本来の検出対象としての実車両重心横加速度Accy_actそのものとなる。一方、実路面バンク角θbank_actが“0”で無い場合には、横加速度センサ15の感応方向である車体1Bの横方向(Y軸方向)が、水平面に対してθbank_actの傾きを有することとなる。このため、横加速度センサ15は、実車両重心横加速度Accy_actだけでなく、重力加速度のうちの、車体1Bの横方向に平行な方向の加速度成分(=g*sin(θbank_act))にも感応する。従って、横加速度センサ15の出力が示す加速度としての車両重心横加速度検出値Accy_sensは、実際には、実車両重心横加速度Accy_actに、重力加速度のうちの、車体1Bの横方向に平行な方向の加速度成分を重畳してなる加速度(=Accy_act+g*sin(θbank_act))の検出値となる(θbank_act=0の場合を含む)。
Similarly to the above, the acceleration detected (sensitive) by the
以降の説明では、車両重心前後加速度Accxと、重力加速度のうちの、車体1Bの前後方向に平行な方向の加速度成分(=−g*sin(θslope))との和(=Accx−g*sin(θslope))として定義される加速度(すなわち前後加速度センサ14が感応する加速度)を、センサ感応前後加速度Accx_sensorという。同様に、車両重心横加速度Accyと、重力加速度のうちの、車体1Bの横方向に平行な方向の加速度成分(=g*sin(θbank)との和(=Accx+g*sin(θbank))として定義される加速度(すなわち横加速度センサ15が感応する加速度)を、センサ感応横加速度Accy_sensorという。センサ感応前後加速度Accx_sensorは、θslope=0である場合に、車両重心前後加速度Accxに一致し、センサ感応横加速度Accy_sensorは、θbank=0である場合に、車両重心横加速度Accyに一致する。従って、前後加速度検出手段22eが生成する前記車両重心前後加速度検出値Accx_sensと、横加速度検出手段22fが生成する車両重心横加速度検出値Accy_sensは、厳密には、それぞれ、センサ感応前後加速度Accx_sensor、センサ感応横加速度Accy_sensorの検出値を意味する。
In the following description, the sum (= Accx−g * sin) of the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration Accx and the acceleration component (= −g * sin (θslope)) of the gravitational acceleration in the direction parallel to the longitudinal direction of the
車輪トルク検出値Tq_i_sens(i=1,2,3,4)は、それぞれに対応するブレーキ圧センサ9−iの出力と、アクセルセンサ12及び変速機センサ11の出力とから車輪トルク検出手段22gにより生成される。具体的には、車輪トルク検出手段22gは、アクセルセンサ12の出力値が示すアクセルペダルの踏み込み量の検出値から、エンジン3の出力トルク(要求トルク)を認識すると共に、変速機センサ4aの出力値が示す変速機4aの変速比の検出値から、エンジン3と各車輪2−iとの間の減速比を認識する。そして、車輪トルク検出手段22gは、認識したエンジン3の出力トルクと、上記減速比とを基に、エンジン3から各車輪2−iに伝達される駆動トルク(車両1の駆動系によって各車輪2−iに付与される駆動トルク)を求める。また、ブレーキ圧センサ9−iの出力値が示すブレーキ圧検出値を基に、各制動機構7−iから各車輪2−iに付与される制動トルク(車両1の制動系によって各車輪2−iに付与される制動トルク)を求める。そして、各車輪2−i毎に、求めた駆動トルクと制動トルクとの総和のトルク(合成トルク)の値を、車輪トルク検出値Tq_i_sensとして算出する。
The wheel torque detection value Tq_i_sens (i = 1, 2, 3, 4) is calculated by the wheel torque detection means 22g from the output of the brake pressure sensor 9-i and the output of the
以上が、S100の処理(観測対象量検出手段22の処理)の詳細である。 The above is the details of the processing of S100 (processing of the observation target amount detection means 22).
なお、観測対象量検出手段22の処理において、センサの出力を、高周波ノイズ成分を除去するためのハイカットフィルタ等のフィルタに通した上で、各検出手段22a〜22gに入力するようにしてもよい。あるいは、センサの出力をそのまま使用して得られた観測対象量の検出値を暫定的な検出値とし、その暫定的な検出値をハイカットフィルタ等のフィルタに通すことで、観測対象量の正式な検出値を生成するようにしてもよい。
In the processing of the observation target
また、特に車両重心横加速度検出値Accyについては、車体1Bのロール角(路面に対する車体1Bのロール軸周りの相対傾斜角)を検出又は推定する手段(例えばサスペンションのストロークをセンサにより検出し、その検出値から車体1Bのロール角を算出する手段)を備える場合には、車体1Bのロール運動に伴う横加速度センサ15の出力の影響分(横加速度センサ15が車体1Bのロール角だけ傾くことに起因して加速度センサ15に出力に含まれる重力加速度の影響分)を該ロール角の観測値を用いて推定し、その推定した影響分を横加速度センサ15の出力値が示す加速度検出値から差し引くことで、車両重心横加速度検出値Accyを得ることが望ましい。
In particular, for the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy, means for detecting or estimating the roll angle of the
以上の如く観測対象量検出手段22の処理を実行した後、制御装置20は、S102〜S116の処理を車両モデル演算手段24により実行する。
After executing the processing of the observation target
以下、この処理を図4及び図5を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, this process will be described in detail with reference to FIGS.
図5に示すように、車両モデル演算手段24は、その機能として、各車輪2−iの接地荷重推定値Fz_i_estmを求める車輪接地荷重推定部24aと、各車輪2−iの車輪座標系上車輪2次元路面反力↑Fsub_iのx軸方向成分の推定値である駆動・制動力推定値Fsubx_i_estm及びy軸方向成分の推定値である横力推定値Fsuby_i_estmを求める車輪摩擦力推定部24bと、全路面反力合成並進力ベクトル↑Fg_total_estm及び全路面反力合成ヨーモーメントMgz_total_estmを求める合力算出部24cと、車両運動状態量推定値(モデル推定値を含む)を求める車両運動推定部24dと、各車輪2−iの車輪進行速度ベクトル推定値↑Vi_estmを求める車輪進行速度ベクトル推定部24eと、各車輪2−iの車輪速度推定値Vw_i_estmを求める車輪運動推定部24fと、各車輪2−iの車輪横滑り角推定値βi_estmを求める車輪横滑り角推定部24gと、各車輪2−iの車輪スリップ率推定値κi_estmを求める車輪スリップ率推定部24hとを備える。
As shown in FIG. 5, the vehicle model calculation means 24 has, as its function, a wheel contact
S102〜S116の処理では、まず、S102において、車輪接地荷重推定部24aによって、各車輪2−iの接地荷重推定値Fz_i_estmが算出される。
In the processing of S102 to S116, first, in S102, the ground contact load estimation value Fz_i_estm of each wheel 2-i is calculated by the wheel ground
この場合、本実施形態では、車輪接地荷重推定部24aは、S100で得られた観測対象量の検出値のうちの車両重心前後加速度検出値Accx_sensと車両重心横加速度検出値Accy_sensとを用いて、次式1−1により、接地荷重推定値Fz_i_estm(i=1,2,3,4)を算出する。
In this case, in this embodiment, the wheel contact
Fz_i_estm=Fz0_i+Wx_i*Accx_sens+Wy_i*Accy_sens ……式1−1
ここで、式1−1におけるFz0_iは、車両1が水平な路面上で停車(静止)している状態での第i車輪2−iの接地荷重Fz_iの値(以下、接地荷重基準値という)、Wx_iは車両重心前後加速度Accxに依存した第i車輪2−iの接地荷重Fz_iの変化分(Fz0_iからの変化分)を規定する重み係数、Wy_iは車両重心横加速度Accyに依存した第i車輪2−iの接地荷重Fz_iの変化分(Fz0_iからの変化分)を規定する重み係数である。これらのFz0_i,Wx_i,Wy_iの値は、あらかじめ設定された所定値である。
Fz_i_estm = Fz0_i + Wx_i * Accx_sens + Wy_i * Accy_sens ...... Formula 1-1
Here, Fz0_i in Formula 1-1 is the value of the ground load Fz_i of the i-th wheel 2-i when the
従って、式1−1は、車両1の重心点の加速度(ヨー軸方向に直交する方向の加速度)に伴う各車輪2−iの接地荷重Fz_iの変化分(接地荷重基準値Fz0_iからの増減量)を、車両重心前後加速度検出値Accx_sensと車両重心横加速度検出値Accy_sensとの線形結合によって求め、その変化分を接地荷重基準値Fz0_iに加えてなる値を接地荷重推定値Fz_i_estmとして算出する式である。 Therefore, Formula 1-1 is the amount of change from the ground load reference value Fz0_i (the amount of change from the ground load reference value Fz0_i) due to the acceleration of the center of gravity of the vehicle 1 (acceleration in the direction orthogonal to the yaw axis direction). ) Is obtained by a linear combination of the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detection value Accx_sens and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy_sens, and a value obtained by adding the change to the ground load reference value Fz0_i is calculated as a ground load estimated value Fz_i_estm. is there.
なお、車両重心前後加速度Accx及び車両重心横加速度Accyと、接地荷重Fz_iとの間の関係をマップ化しておき、車両重心前後加速度検出値Accx_sensと車両重心横加速度検出値Accy_sensとから、該マップに基づいて各車輪2−iの接地荷重推定値Fz_i_estmを求めるようにしてもよい。 The relationship between the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration Accx and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration Accy and the ground load Fz_i is mapped, and the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detected value Accx_sens and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detected value Accy_sens are mapped to the map. Based on this, the ground load estimated value Fz_i_estm of each wheel 2-i may be obtained.
また、車両1の図示しないサスペンション装置の動特性を反映させてFz_i_estmを求めるようにしてもよい。例えば、車両1のサスペンション装置の動特性を、車体1Bのロール軸周りの回転運動(ロール運動)やピッチ軸周りの回転運動(ピッチ運動)と関連付けてモデル化しておく。そして、ロール運動やピッチ運動に係わる運動状態量、例えばロール軸周りの車体1Bの傾斜角やその変化速度の観測値と、ピッチ軸周りの車体1Bの傾斜角やその変化速度の観測値と、サスペンンション装置の動特性を示す上記モデルとを用いて、サスペンション装置から各車輪2−iに作用する上下方向(ヨー軸方向)の並進力を推定する。そして、各車輪2−i毎に、その推定した並進力と、該車輪2−iに作用する重力とを加え合わせることで、各車輪2−iの接地荷重推定値Fz_i_estmを求める。このようにすると、接地荷重推定値Fz_i_estm(i=1,2,3,4)の精度をより高めることができる。
Further, Fz_i_estm may be obtained by reflecting the dynamic characteristics of the suspension device (not shown) of the
また、各車輪2−iの接地荷重Fz_iの変化が十分に微小なものと見なせる場合には、S102の処理を省略し、接地荷重推定値Fz_i_estmをあらかじめ定めた所定値(例えば、前記接地荷重基準値Fz0_i)に設定してもよい。 Further, when the change in the ground load Fz_i of each wheel 2-i can be considered to be sufficiently small, the processing of S102 is omitted, and the ground load estimated value Fz_i_estm is set to a predetermined value (for example, the ground load standard). The value Fz0_i) may be set.
上記のように、車両重心前後加速度検出値Accx_sensと車両重心横加速度検出値Accy_sensとを使用せずに、接地荷重推定値Fz_i_estm(i=1,2,3,4)を決定する場合には、車輪接地荷重推定部24aへのAccx_sens及びAccy_sensの入力は不要である。
As described above, when the ground load estimated value Fz_i_estm (i = 1, 2, 3, 4) is determined without using the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detection value Accx_sens and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy_sens, It is not necessary to input Accx_sens and Accy_sens to the wheel ground
次いで、S104において、車輪進行速度ベクトル推定部24eによって、各車輪2−iの車輪進行速度ベクトル推定値↑Vi_estmが算出される。 Next, in S104, the wheel traveling speed vector estimation unit 24e calculates the wheel traveling speed vector estimated value ↑ Vi_estm of each wheel 2-i.
この場合、車輪進行速度ベクトル推定部24eは、前回の演算処理周期における後述するS114の処理(車両運動推定部24dによる処理)により算出された車両運動状態量推定値(前回値)のうちの車両重心前後速度推定値Vgx_estm_pと、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predict_pと、ヨーレート推定値γ_estm_pと、あらかじめ設定された各車輪位置ベクトル↑Pi(=(Px_i,Py_i)T)とから、次式1−2により、各車輪進行速度ベクトル推定値↑Vi_estm(=(Vx_i_estm,Vy_i_estm)T)を算出する。
In this case, the wheel traveling speed vector estimation unit 24e is a vehicle in the vehicle motion state quantity estimated value (previous value) calculated by the process of S114 (process by the vehicle
↑Vi_estm=(Vx_i_estm,Vy_i_estm)T
=(Vgx_estm_p,Vgy_predict_p)T
+(−Py_i*γestm_p,Px_i*γestm_p)T ……式1−2
ここで、式1−2の右辺の第2項は、車両1のヨー軸周りの回転運動(ヨーレートの値がγestm_pとなる回転運動)に起因して生じる、車両1の重心点に対する第i車輪2−iの相対速度(ヨー軸方向に直交する方向の相対速度)を意味する。
↑ Vi_estm = (Vx_i_estm, Vy_i_estm) T
= (Vgx_estm_p, Vgy_predict_p) T
+ (- Py_i * γestm_p, Px_i * γestm_p) T ...... equation 1-2
Here, the second term on the right side of Expression 1-2 is the i-th wheel with respect to the center of gravity of the
なお、式1−2のヨーレート推定値(前回値)γ_estm_pの代わりに、ヨーレート検出値γ_sens(前回値又は今回値)を使用してもよい。また、式1−2の車両重心前後速度推定値(前回値)Vgx_estm_pの代わりに、後述する車輪速度選択検出値Vw_i_sens_select(前回値又は今回値)を使用してもよい。 Note that the yaw rate detection value γ_sens (previous value or current value) may be used instead of the estimated yaw rate value (previous value) γ_estm_p in Expression 1-2. Also, a wheel speed selection detection value Vw_i_sens_select (previous value or current value), which will be described later, may be used instead of the estimated vehicle center-of-gravity longitudinal speed estimated value (previous value) Vgx_estm_p in Expression 1-2.
次いで、S106において、車輪スリップ率推定部24hによって、各車輪2−iの車輪スリップ率推定値κi_estmが算出される。
Next, in S106, the wheel slip
この場合、車輪スリップ率推定部24hは、S100で得られた観測対象量の検出値のうちの前輪舵角検出値(今回値)δf_sens(=δ1_sens=δ2_sens)と、前回の演算処理周期における後述するS116の処理(車輪運動推定部24fによる演算処理)で算出された車輪速度推定値(前回値)Vw_i_estm_p(i=1,2,3,4)と、S114で算出された車輪進行速度ベクトル推定値(今回値)↑Vi_estm(i=1,2,3,4)とから各車輪スリップ率推定値κi_estmを算出する。
In this case, the wheel slip
具体的には、車輪スリップ率推定部24hは、まず、各車輪2−i毎に、車輪進行速度ベクトル推定値↑Vi_estmを次式1−3により車輪座標系上に座標変換することによって、車輪座標系上車輪進行速度ベクトル推定値↑Vsub_i_estmを算出する。
Specifically, the wheel slip
↑Vsub_i_estm=Rot(−δi_sens)*↑Vi_estm ……式1−3
この場合、式1−3において、前輪2−1,2−2については、δ1_sens,δ2_sensの値としては、前輪舵角検出値δf_sensが用いられる。また、本実施形態では、後輪2−3,2−4は非操舵輪であるので、式1−3におけるδ3_sens,δ4_sensの値は“0”とされる。従って、後輪2−3,2−4については、↑Vsub_3_estm=↑V3_estm、↑Vsub_4_estm=↑V4_estmであるので、式1−3の演算処理は省略してもよい。
↑ Vsub_i_estm = Rot (−δi_sens) * ↑ Vi_estm …… Formula 1-3
In this case, in Expression 1-3, the front wheel steering angle detection value δf_sens is used as the values of δ1_sens and δ2_sens for the front wheels 2-1 and 2-2. In the present embodiment, since the rear wheels 2-3 and 2-4 are non-steering wheels, the values of δ3_sens and δ4_sens in Expression 1-3 are set to “0”. Accordingly, for the rear wheels 2-3 and 2-4, since ↑ Vsub_3_estm = ↑ V3_estm and ↑ Vsub_4_estm = ↑ V4_estm, the calculation process of Expression 1-3 may be omitted.
なお、各車輪座標系上車輪進行速度ベクトル推定値↑Vsub_i_estmのy軸方向成分推定値Vsuby_i_estmを後述の演算処理(S108の処理等)で使用しない場合には、各車輪座標系上車輪進行速度ベクトル推定値↑Vsub_i_estmのx軸方向成分推定値Vsubx_i_estmだけを算出するようにしてもよい。 In addition, when the wheel traveling speed vector estimated value ↑ Vsub_i_estm of each wheel coordinate system is not used in the y-axis direction component estimated value Vsuby_i_estm in the calculation processing (processing of S108, etc.) described later, the wheel traveling speed vector on each wheel coordinate system. Only the x-axis direction component estimated value Vsubx_i_estm of the estimated value ↑ Vsub_i_estm may be calculated.
そして、車輪スリップ率推定部24hは、各車輪2−i毎に、上記の如く算出した車輪座標系上車輪進行速度ベクトル推定値↑Vsub_i_estmのx軸方向成分推定値Vsubx_i_estmと、車輪速度推定値(前回値)Vw_i_estm_pとから次式1−4により、車輪スリップ率推定値κi_estmを算出する。
For each wheel 2-i, the wheel slip
κi_estm=(Vsubx_i_estm−Vw_i_estm_p)/max(Vsubx_i_estm,Vw_i_estm_p)
……式1−4
この場合、駆動輪である前輪2−1,2−2に車両1の駆動系から駆動力を付与する車両1の加速時には、Vsubx_i_estm≦Vw_i_estm_pとなるので、κi_estm≦0となる。また、各車輪2−iに車両1の制動系から制動力を付与する車両1の減速時には、Vsubx_i_estm≧Vw_i_estm_pとなるので、κi_estm≧0となる。
κi_estm = (Vsubx_i_estm−Vw_i_estm_p) / max (Vsubx_i_estm, Vw_i_estm_p)
... Formula 1-4
In this case, at the time of acceleration of the
なお、式1−4の車輪速度推定値(前回値)Vw_i_estm_pの代わりに、車輪速度検出値Vw_i_sens(前回値又は今回値)を使用してもよい。このようにした場合には、詳細を後述する車輪運動推定部24fは不要である。 Note that the wheel speed detection value Vw_i_sens (previous value or current value) may be used instead of the estimated wheel speed value (previous value) Vw_i_estm_p in Formula 1-4. In such a case, the wheel motion estimation unit 24f, which will be described in detail later, is unnecessary.
次いで、S108において、車輪横滑り角推定部24gによって、各車輪2−iの車輪横滑り角推定値βi_estmが算出される。
Next, in S108, the wheel side slip
この場合、車輪横滑り角推定部24gは、S100で得られた観測対象量の検出値のうちの前輪舵角検出値δf_sens(=δ1_sens=δ2_sens)と、S104で算出された車輪進行速度ベクトル推定値↑Vi_estm(i=1,2,3,4)とから各車輪横滑り角推定値βi_estmを算出する。
In this case, the wheel skid
具体的には、車輪横滑り角推定部24gは、まず、各車輪2−i毎に、車輪速度進行速度ベクトル推定値↑Vi_estmのX軸方向成分推定値Vx_i_estm及びY軸方向成分推定値Vy_i_estmから次式1−5により、車輪位置横滑り角推定値β0i_estmを算出する。
Specifically, the wheel side slip
β0i_estm=tan−1(Vy_i_estm/Vx_i_estm) ……式1−5
そして、車輪横滑り角推定部24gは、各車輪2−i毎に、上記の如く算出した車輪位置横滑り角推定値β0i_estmと、舵角検出値δi_sensとから次式1−6により、車輪横滑り角推定値βi_estmを算出する。
β0i_estm = tan −1 (Vy_i_estm / Vx_i_estm) ...... Formula 1-5
Then, for each wheel 2-i, the wheel side slip
βi_estm=β0i_estm−δi_sens ……式1−6
この場合、式1−6において、前輪2−1,2−2については、δ1_sens,δ2_sensの値としては、前輪舵角検出値δf_sensが用いられる。また、本実施形態では、後輪2−3,2−4は非操舵輪であるので、式1−6におけるδ3_sens,δ4_sensの値は“0”とされる。従って、β3_estm=β03_estm、β4_estm=β04_estmである。
βi_estm = β0i_estm−δi_sens ...... Formula 1-6
In this case, in Expression 1-6, the front wheel steering angle detection value δf_sens is used as the values of δ1_sens and δ2_sens for the front wheels 2-1 and 2-2. In the present embodiment, since the rear wheels 2-3 and 2-4 are non-steering wheels, the values of δ3_sens and δ4_sens in Expression 1-6 are set to “0”. Therefore, β3_estm = β03_estm and β4_estm = β04_estm.
なお、前記式1−3により算出される車輪座標系上車輪進行速度ベクトル推定値↑Vsub_i_estmのx軸方向成分推定値Vsubx_i_estmとy軸方向成分推定値Vsuby_i_estmとから次式1−7により車輪横滑り角推定値βi_estmを算出するようにしてもよい。 It should be noted that the wheel side slip angle is calculated by the following equation 1-7 from the estimated value Vsubx_i_estm of the wheel traveling speed vector estimated value ↑ Vsub_i_estm on the wheel coordinate system calculated by the equation 1-3 and the y-axis direction component estimated value Vsuby_i_estm. The estimated value βi_estm may be calculated.
βi_estm=tan−1(Vsuby_i_estm/Vsubx_i_estm) ……式1−7
次いで、S110において、車輪摩擦力推定部24bによって、各車輪2−iの車輪座標系上車輪2次元路面反力推定値↑Fsub_i(=(Fsubx_i_estm,Fsuby_i_estm)T)が算出される。
βi_estm = tan −1 (Vsuby_i_estm / Vsubx_i_estm) ...... Formula 1-7
Next, in S110, the wheel frictional
ここで、車輪摩擦力推定部24bは、各車輪2−iの路面との間の滑りと、該車輪2−iに路面から作用する路面反力との関係を表現する摩擦特性モデルを備える。この摩擦特性モデルは、本実施形態では、各車輪2−iに路面から作用する摩擦力としての車輪座標系上車輪2次元路面反力↑Fsub_iのうちの駆動・制動力Fsubx_iと、横力Fsuby_iとをそれぞれ、次式1−8,1−9の如く、第i車輪2−iの滑り状態を示す車輪スリップ率κi及び車輪横滑り角βiと、接地荷重Fz_iと、路面摩擦係数μとを入力パラメータとする関数として表現するモデルである。
Here, the wheel frictional
Fsubx_i=func_fxi(κi,βi,Fz_i,μ) ……式1−8
Fsuby_i=func_fyi(κi,βi,Fz_i,μ) ……式1−9
この場合、式1−8の右辺の関数func_fxi(κi,βi,Fz_i,μ)、すなわちFsubx_iと、κi、βi、Fz_i、及びμとの間の関係を規定する関数func_fx_iは、本実施形態の例では、次式1−8aにより表される。
Fsubx_i = func_fxi (κi, βi, Fz_i, μ) ...... Formula 1-8
Fsuby_i = func_fyi (κi, βi, Fz_i, μ) ...... Equation 1-9
In this case, the function func_fxi (κi, βi, Fz_i, μ) on the right side of Expression 1-8, that is, the function func_fx_i that defines the relationship between Fsubx_i and κi, βi, Fz_i, and μ is In the example, it is represented by the following formula 1-8a.
func_fx_i(κi,βi,Fz_i,μ)=μ*Cslp_i(κi)*Cattx_i(βi)*Fz_i
……式1−8a
この式1−8aにおけるCslp_i(κi)は、車輪スリップ率κiの変化に伴う駆動・制動力Fsubx_iの変化特性を規定する係数、Cattx_i(βi)は、車輪横滑り角βiの変化(ひいては、横力Fsuby_iの変化)に伴う駆動・制動力Fsubx_iの変化特性を規定する係数である。Cslp_i(κi)とκiとの間の関係は、例えば図6(a)のグラフで示すように設定される。すなわち、該関係は、係数Cslp_i(κi)が車輪スリップ率κiに対して単調減少関数となるように設定される。より詳しくは、κi>0となる状況(車両1の減速時の状況)では、車輪スリップ率κiの大きさが大きくなるに伴い、関数func_fx_iの値(=駆動・制動力Fsubx_i)が負方向(制動力の増加方向)に変化し、且つ、κi<0となる状況(車両1の加速時の状況)では、車輪スリップ率κiの大きさが大きくなるに伴い、関数func_fx_iの値(=駆動・制動力Fsubx_i)が正方向(駆動力の増加方向)に変化するように、Cslp_i(κi)とκiとの間の関係が設定されている。なお、図6(a)に示す関係では、係数Cslp_i(κi)が車輪スリップ率κiに対して飽和特性を有する。すなわち、κiの絶対値が大きくなるほど、κiの変化に対するCslp_i(κi)の変化の割合い(Cslp_i(κi)をκiにより微分してなる値)の大きさが小さくなる。
func_fx_i (κi, βi, Fz_i, μ) = μ * Cslp_i (κi) * Cattx_i (βi) * Fz_i
... Formula 1-8a
In this expression 1-8a, Cslp_i (κi) is a coefficient that defines the change characteristic of the driving / braking force Fsubx_i accompanying the change in the wheel slip ratio κi, and Cattx_i (βi) is the change in the wheel skid angle βi (and hence the lateral force). This is a coefficient that defines the change characteristic of the driving / braking force Fsubx_i accompanying the change in Fsuby_i. The relationship between Cslp_i (κi) and κi is set, for example, as shown in the graph of FIG. That is, the relationship is set so that the coefficient Cslp_i (κi) becomes a monotone decreasing function with respect to the wheel slip rate κi. More specifically, in the situation where κi> 0 (the situation when the
また、係数Cattx_i(βi)と車輪横滑り角βiとの間の関係は、例えば図6(b)のグラフで示すように設定される。すなわち、該関係は、車輪横滑り角βiの絶対値が“0”から大きくなるに伴い、係数Cattx_i(βi)の値が“1”から“0”に近づくように設定される。換言すれば、車輪横滑り角βiの絶対値が大きくなるに伴い、関数func_fx_iの値(=駆動・制動力Fsubx_i)の大きさが小さくなるように、Cattx_i(βi)とβiとの間の関係が設定されている。これは、車輪横滑り角βiの絶対値が大きくなると、一般に横力Fsuby_iの大きさが増加し、ひいては、駆動・制動力Fsubx_iの大きさが小さくなるということに対応している。 Further, the relationship between the coefficient Cattx_i (βi) and the wheel side slip angle βi is set as shown in the graph of FIG. 6B, for example. That is, this relationship is set so that the value of the coefficient Cattx_i (βi) approaches “0” from “1” as the absolute value of the wheel slip angle βi increases from “0”. In other words, the relationship between Cattx_i (βi) and βi is reduced so that the value of the function func_fx_i (= drive / braking force Fsubx_i) decreases as the absolute value of the wheel slip angle βi increases. Is set. This corresponds to the fact that the magnitude of the lateral force Fsuby_i generally increases and the magnitude of the driving / braking force Fsubx_i decreases as the absolute value of the wheel side slip angle βi increases.
従って、式1−8,1−8aにより表される摩擦特性モデルは、第i車輪2−iの駆動・制動力Fsubx_iが、路面摩擦係数μと接地荷重Fz_iとに比例し、且つ、車輪スリップ率κiに対してFsubx_iが単調減少関数となり、且つ、車輪横滑り角βiの絶対値が大きくなるに伴いFsubx_iの大きさが小さくなるという関係を表すモデルである。 Therefore, the friction characteristic model represented by the expressions 1-8 and 1-8a is that the driving / braking force Fsubx_i of the i-th wheel 2-i is proportional to the road surface friction coefficient μ and the ground load Fz_i, and the wheel slip In this model, Fsubx_i becomes a monotonically decreasing function with respect to the rate κi, and the magnitude of Fsubx_i decreases as the absolute value of the wheel slip angle βi increases.
また、式1−9の右辺の関数func_fyi(κi,βi,Fz_i,μ)、すなわちFsuby_iと、κi、βi、Fz_i、及びμとの間の関係を規定する関数func_fyiは、本実施形態の例では、次式1−9aにより表される。 The function func_fyi (κi, βi, Fz_i, μ) on the right side of Expression 1-9, that is, the function func_fyi that defines the relationship between Fsuby_i and κi, βi, Fz_i, and μ is an example of this embodiment. Then, it is represented by the following formula 1-9a.
func_fy_i(κi,βi,Fz_i,μ)=μ*Cbeta_i(βi)*Catty_i(κi)*Fz_i
……式1−9a
この式1−9aにおけるCbeta_i(βi)は、車輪横滑り角βiの変化に伴う横力Fsuby_iの変化特性を規定する係数、Catty_i(κi)は、車輪スリップ率κiの変化(ひいては、駆動・制動力Fsubx_iの変化)に伴う横力Fsuby_iの変化特性を規定する係数である。Cbeta_i(βi)とβiとの間の関係は、例えば図7(a)のグラフで示すように設定される。すなわち、該関係は、係数Cbeta_i(βi)が車輪横滑り角βiに対して単調減少関数となるように設定される。より詳しくは、βi>0となる状況(Vsuby_i>0となる状況)では、車輪横滑り角βiの大きさが大きくなるに伴い、関数func_fy_iの値(=横力Fsuby_i)が負方向(第i車輪2−iの右向き)に増加し、且つ、βi<0となる状況(Vsuby_i<0となる状況)では、車輪横滑り角βiの大きさが大きくなるに伴い、関数func_fy_iの値(=横力Fsuby_i)が正方向(第i車輪2−iの左向き)に増加するように、Cbeta_i(βi)とβiとの間の関係が設定されている。なお、図7(a)に示す関係では、係数Cbeta_i(βi)が車輪横滑り角βiに対して飽和特性を有する。すなわち、βiの絶対値が大きくなるほど、βiの変化に対する係数Cbeta_i(βi)の変化の割合い(Cbeta_i(βi)をβiにより微分してなる値)の大きさが小さくなる。
func_fy_i (κi, βi, Fz_i, μ) = μ * Cbeta_i (βi) * Catty_i (κi) * Fz_i
... Formula 1-9a
In this equation 1-9a, Cbeta_i (βi) is a coefficient that defines the change characteristic of the lateral force Fsuby_i accompanying the change in the wheel side slip angle βi, and Catty_i (κi) is the change in the wheel slip ratio κi (and hence the driving / braking force). This is a coefficient that defines the change characteristic of the lateral force Fsuby_i accompanying the change of Fsubx_i. The relationship between Cbeta_i (βi) and βi is set as shown in the graph of FIG. 7A, for example. That is, the relationship is set so that the coefficient Cbeta_i (βi) is a monotonically decreasing function with respect to the wheel side slip angle βi. More specifically, in a situation where βi> 0 (a situation where Vsuby_i> 0), the value of the function func_fy_i (= lateral force Fsuby_i) becomes negative (i-th wheel) as the wheel slip angle βi increases. 2-i to the right) and when βi <0 (situation where Vsuby_i <0), the value of the function func_fy_i (= lateral force Fsuby_i) increases as the wheel slip angle βi increases. ) Increases in the positive direction (to the left of the i-th wheel 2-i), the relationship between Cbeta_i (βi) and βi is set. In the relationship shown in FIG. 7A, the coefficient Cbeta_i (βi) has a saturation characteristic with respect to the wheel side slip angle βi. That is, as the absolute value of βi increases, the ratio of the change in coefficient Cbeta_i (βi) to the change in βi (the value obtained by differentiating Cbeta_i (βi) with βi) decreases.
また、係数Catty_i(κi)と車輪スリップ率κiとの間の関係は、例えば図7(b)のグラフで示すように設定される。すなわち、該関係は、車輪スリップ率κiの絶対値が“0”から大きくなるに伴い、係数Catty_i(κi)の値が“1”から“0”に近づくように設定される。換言すれば、車輪スリップ率κiの絶対値が大きくなるに伴い、関数func_fy_iの値としての横力Fsuby_iの大きさが小さくなるように、Cattyx_i(κi)とκiとの間の関係が設定されている。これは、車輪スリップ率κiの絶対値が大きくなると、一般に駆動・制動力Fsubx_iの大きさが増加し、ひいては、横力Fsuby_iの大きさが小さくなるということに対応している。 Further, the relationship between the coefficient Catty_i (κi) and the wheel slip rate κi is set as shown in the graph of FIG. 7B, for example. That is, the relationship is set so that the value of the coefficient Catty_i (κi) approaches “0” from “1” as the absolute value of the wheel slip ratio κi increases from “0”. In other words, the relationship between Cattyx_i (κi) and κi is set so that the magnitude of the lateral force Fsuby_i as the value of the function func_fy_i decreases as the absolute value of the wheel slip ratio κi increases. Yes. This corresponds to the fact that the magnitude of the driving / braking force Fsubx_i generally increases and the magnitude of the lateral force Fsuby_i decreases as the absolute value of the wheel slip ratio κi increases.
従って、式1−9,1−9aにより表される摩擦特性モデルは、第i車輪2−iの横力Fsuby_iが、路面摩擦係数μと接地荷重Fz_iとに比例し、且つ、車輪横滑り角βiに対してFsuby_iが単調減少関数となり、且つ、車輪スリップ率κiの絶対値が大きくなるに伴いFsuby_iの大きさが小さくなるという関係を表すモデルである。 Therefore, the friction characteristic model represented by the expressions 1-9 and 1-9a is such that the lateral force Fsuby_i of the i-th wheel 2-i is proportional to the road surface friction coefficient μ and the ground load Fz_i, and the wheel skid angle βi In contrast, Fsuby_i is a monotonically decreasing function, and the Fsuby_i becomes smaller as the absolute value of the wheel slip ratio κi becomes larger.
S110では、車輪摩擦力推定部24bは、上記の如く設定された摩擦特性モデルを用いて、各車輪2−iの車輪座標系上車輪2次元路面反力推定値↑Fsub_iを求める。具体的には、車輪摩擦力推定部24bは、各車輪2−i毎に、S106で算出された車輪スリップ率推定値κi_estmと、S108で算出された車輪横滑り角推定値βi_estmと、S102で算出された接地荷重推定値Fz_i_estmと、前回の演算処理周期における後述するS122の処理(μ推定手段26による演算処理)で算出された路面摩擦係数推定値μ_estm_pとをそれぞれ、前記関数func_fxi(κi,βi,Fz_i,μ)及びfunc_fyi(κi,βi,Fz_i,μ)の入力パラメータの値として用い、前記式1−8aの右辺の演算と、式1−9aの右辺の演算とを行う。そして、車輪摩擦力推定部24bは、式1−8aの演算により求められた関数func_fxiの値を、車輪座標系上車輪2次元路面反力推定値↑Fsub_iのx軸方向成分推定値である駆動・制動力推定値Fsubx_i_estmとする。また、車輪摩擦力推定部24bは、式1−9aの演算により求められた関数func_fyiの値を、車輪座標系上車輪2次元路面反力推定値↑Fsub_iのy軸方向成分推定値である横力推定値Fsuby_i_estmとする。この場合、式1−8aの右辺の演算に必要な係数Cslp_i(κi)の値は、車輪スリップ率推定値κi_estmから、図6(a)に示した関係を表すマップに基づいて決定される。また、式1−8aの右辺の演算に必要な係数Catty_i(βi)の値は、車輪横滑り角推定値βi_estmから、図6(b)に示した関係を表すマップに基づいて決定される。また、式1−9aの右辺の演算に必要なCbeta_i(βi)の値は、車輪横スリップ率推定値βi_estmから、図7(a)に示した関係を表すマップに基づいて決定される。また、式1−9aの右辺の演算に必要な係数Cattx_i(κi)の値は、車輪スリップ率推定値κi_estmから、図7(b)に示した関係を表すマップに基づいて決定される。
In S110, the wheel
以上により、各車輪2−iに作用する路面反力のうち、路面摩擦係数μに対する依存性を有する路面反力(摩擦力)の推定値として、の駆動・制動力推定値Fsubx_i_estmと横力推定値Fsuby_i_estmとが路面摩擦係数推定値μ_estmの最新値(前回値μ_estm_p)と、摩擦特性モデルとを用いて算出される。 As described above, the driving / braking force estimated value Fsubx_i_estm and the lateral force estimation as estimated values of the road surface reaction force (friction force) having dependency on the road surface friction coefficient μ among the road surface reaction forces acting on each wheel 2-i. The value Fsuby_i_estm is calculated using the latest value (previous value μ_estm_p) of the road surface friction coefficient estimated value μ_estm and the friction characteristic model.
補足すると、本実施形態では、各車輪2−iの駆動・制動力Fsubx_iが、路面摩擦係数μに比例するように関数func_fx_iを設定したが、例えば、次式1−8bにより、関数func_fx_iを設定してもよい。 Supplementally, in the present embodiment, the function func_fx_i is set so that the driving / braking force Fsubx_i of each wheel 2-i is proportional to the road surface friction coefficient μ. For example, the function func_fx_i is set by the following expression 1-8b. May be.
func_fx_i(κi,βi,Fz_i,μ)=Cslp2_i(μ,κi)*Cattx_i(βi)*Fz_i
……式1−8b
この式1−8bにおけるCslp2_i(μ,κi)は、路面摩擦係数μ及び車輪スリップ率κiの変化に伴う駆動・制動力Fsubx_iの変化特性を規定する係数であり、前記式1−8aにおけるμ*Cslp_i(κi)をより一般化したものである。この場合、係数Cslp2_i(μ,κi)と路面摩擦係数μ及び車輪スリップ率κiとの間の関係は、例えばマップ等によって図8のグラフで示すように設定される。この関係は、係数Cslp2_i(μ,κi)が車輪スリップ率κiに対して単調減少関数となると同時に、その絶対値が路面摩擦係数μに対して単調増加関数となるように設定される。なお、図8では、3種類の路面摩擦係数μの値に対応するCslp2_i(μ,κi)のグラフを代表的に例示している。また、図8に示す関係では、係数Cslp2_i(μ,κi)が車輪スリップ率κiに対して飽和特性を持つ。すなわち、κiの絶対値が大きくなると、κiの増加に対する係数Cslp_i(μ,κi)の変化率(Cslp_i(μ,κi)をκiにより偏微分してなる値)の大きさが、κiの絶対値の増加に伴い小さくなる。
func_fx_i (κi, βi, Fz_i, μ) = Cslp2_i (μ, κi) * Cattx_i (βi) * Fz_i
... Formula 1-8b
Cslp2_i (μ, κi) in the expression 1-8b is a coefficient that defines the change characteristics of the driving / braking force Fsubx_i accompanying changes in the road surface friction coefficient μ and the wheel slip ratio κi, and μ * in the expression 1-8a. It is a more generalized version of Cslp_i (κi). In this case, the relationship between the coefficient Cslp2_i (μ, κi), the road surface friction coefficient μ, and the wheel slip ratio κi is set as shown in the graph of FIG. This relationship is set so that the coefficient Cslp2_i (μ, κi) becomes a monotonically decreasing function with respect to the wheel slip ratio κi, and at the same time the absolute value thereof becomes a monotonically increasing function with respect to the road surface friction coefficient μ. FIG. 8 representatively illustrates a graph of Cslp2_i (μ, κi) corresponding to three types of road surface friction coefficient μ. In the relationship shown in FIG. 8, the coefficient Cslp2_i (μ, κi) has a saturation characteristic with respect to the wheel slip ratio κi. That is, when the absolute value of κi increases, the magnitude of the rate of change of the coefficient Cslp_i (μ, κi) with respect to the increase of κi (the value obtained by partial differentiation of Cslp_i (μ, κi) with κi) becomes the absolute value of κi. It becomes small with the increase of.
上記の如く関数func_fx_iを設定した場合には、各車輪2−iの駆動・制動力Fsubx_iと路面摩擦係数μとの間に非線形な関係を設定することができる。 When the function func_fx_i is set as described above, a non-linear relationship can be set between the driving / braking force Fsubx_i of each wheel 2-i and the road surface friction coefficient μ.
また、各車輪2−iの横力Fsuby_iに係わる関数func_fy_iについても、駆動力Fsubx_iに係わる関数func_fx_iの場合と同様に、式1−9aにおけるμ*Cbeta_i(βi)の代わりに、路面摩擦係数μ及び車輪横滑り角βiの変化に伴う横力Fsuby_iの変化特性を規定する係数Cbeta2_i(μ,βi)を用いるようにしてもよい。 As for the function func_fy_i related to the lateral force Fsuby_i of each wheel 2-i, as in the case of the function func_fx_i related to the driving force Fsubx_i, instead of μ * Cbeta_i (βi) in Expression 1-9a, the road surface friction coefficient μ Also, a coefficient Cbeta2_i (μ, βi) that defines the change characteristic of the lateral force Fsuby_i accompanying the change of the wheel side slip angle βi may be used.
また、各車輪2−iの横力Fsuby_iに係わる関数func_fy_iは、車輪スリップ率κiの代わりに駆動・制動力Fsubx_iを入力パラメータとして構成してもよい。この場合において、Fsubx_iの値として、前記式1−8a又は式1−8bの関数func_fx_iにより前記した如く求めた駆動・制動力推定値Fsubx_i_estmを用いてもよいが、例えば次のように求められる駆動・制動力検出値Fsubx_i_sensを用いてもよい。すなわち、前記S100において、観測対象量検出手段22により生成された各車輪2−iの車輪トルク検出値Tq_i_sensと、車輪速度検出値Vw_i_sensとを基に、次式1−8cにより駆動・制動力検出値Fsubx_i_sensを求める。 The function func_fy_i related to the lateral force Fsuby_i of each wheel 2-i may be configured with the driving / braking force Fsubx_i as an input parameter instead of the wheel slip rate κi. In this case, as the value of Fsubx_i, the driving / braking force estimated value Fsubx_i_estm obtained as described above by the function func_fx_i of the expression 1-8a or the expression 1-8b may be used. The braking force detection value Fsubx_i_sens may be used. That is, in S100, based on the wheel torque detection value Tq_i_sens of each wheel 2-i generated by the observation target amount detection means 22 and the wheel speed detection value Vw_i_sens, the driving / braking force is detected by the following expression 1-8c. The value Fsubx_i_sens is obtained.
Fsubx_i_sens=Tq_i_sens/Rw_i−Vwdot_i_sens*Iw_i/Rw_i2 ……式1−8c
式1−8cの右辺のVwdot_i_sensは、車輪速度検出値Vw_i_sensの時間的変化率(微分値)である。また、式1−8cにおける車輪有効半径Rw_i、車輪慣性モーメントIw_iの値としてはあらかじめ設定された所定値が用いられる。なお、式1−8cの右辺の第2項は、車輪回転角速度センサ8−iの出力値が示す車輪回転角速度検出値ωw_i_sensの微分値であるωwdot_i_sensを用いる項ωwdot_i_sens*Iw_i/Rw_iに置き換えてもよい。
Fsubx_i_sens = Tq_i_sens / Rw_i−Vwdot_i_sens * Iw_i / Rw_i 2 Equation 1-8c
Vwdot_i_sens on the right side of Expression 1-8c is a temporal change rate (differential value) of the wheel speed detection value Vw_i_sens. In addition, as the values of the wheel effective radius Rw_i and the wheel inertia moment Iw_i in Expression 1-8c, predetermined values set in advance are used. The second term on the right side of Equation 1-8c may be replaced with the term ωwdot_i_sens * Iw_i / Rw_i that uses ωwdot_i_sens, which is a differential value of the wheel rotational angular velocity detection value ωw_i_sens indicated by the output value of the wheel rotational angular velocity sensor 8-i. Good.
図4の説明に戻って、次に、S112において、合力算出部24cによって、全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estmと全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_total_estmとが算出される。
Returning to the description of FIG. 4, next, in S112, the resultant
この場合、合力算出部24cは、S102で算出された各車輪2−iの接地荷重推定値Fz_i_estmと、S110で算出された各車輪2−iの駆動・制動力推定値Fsubx_i_estm及び横力推定値Fsuby_i_estmと、S100で得られた観測対象量の検出値のうちの前輪舵角検出値δf_sens(=δ1_sens=δ2_sens)とから、全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estmと全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_total_estmとを算出する。
In this case, the resultant
具体的には、合力算出部24cは、まず、各車輪2−i毎に、車輪座標系上2次元路面反力ベクトル推定値↑Fsub_i_estm(=(Fsubx_i_estm,Fsuby_i_estm)T)を、次式1−10により車体座標系上に座標変換することで2次元路面反力ベクトル推定値↑Fi_estm=(Fx_i_estm,Fy_i_estm)Tを算出する。
Specifically, the resultant
↑Fi_estm=Rot(δi_sens)*↑Fsub_i_estm ……式1−10
この場合、式1−10において、前輪2−1,2−2については、δ1_sens,δ2_sensの値としては、前輪舵角検出値δf_sensが用いられる。また、本実施形態では、後輪2−3,2−4は非操舵輪であるので、式1−10におけるδ3_sens,δ4_sensの値は“0”とされる。従って、後輪2−3,2−4については、↑F3_estm=↑Fsub_3_estm、↑F4_estm=↑Fsub_4_estmであるので、式1−10の演算処理は省略してもよい。
↑ Fi_estm = Rot (δi_sens) * ↑ Fsub_i_estm ...... Formula 1-10
In this case, in Formula 1-10, the front wheel steering angle detection value δf_sens is used as the values of δ1_sens and δ2_sens for the front wheels 2-1 and 2-2. In the present embodiment, since the rear wheels 2-3 and 2-4 are non-steering wheels, the values of δ3_sens and δ4_sens in Expression 1-10 are set to “0”. Therefore, for rear wheels 2-3 and 2-4, since ↑ F3_estm = ↑ Fsub_3_estm and ↑ F4_estm = ↑ Fsub_4_estm, the arithmetic processing of Expression 1-10 may be omitted.
次いで、合力算出部24cは、次式1−11により全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estm(=(Fgx_total_estm,Fgy_total_estm,Fgz_total_estm)T)を算出すると共に、次式1−12により全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_total_estmを算出する。
Next, the resultant
↑Fg_total_estm=(ΣFx_i_estm,ΣFy_i_estm,ΣFz_i_estm)T ……式1−11
Mgz_total_estm=Σ(↑Pi×↑Fi_estm) ……式1−12
なお、式1−11,1−12におけ“Σ”は、全ての車輪2−i(i=1,2,3,4)についての総和を意味する。また、式1−12の右辺中の↑Pi×↑Fi_estmは、第i車輪2−iの車輪位置ベクトル↑Piと、2次元路面反力ベクトル推定値↑Fi_estmとの外積であるから、第i車輪2−iの2次元路面反力ベクトル推定値↑Fi_estmによって、車両1の重心点に発生するヨー軸周りのモーメントを意味する。
↑ Fg_total_estm = (ΣFx_i_estm, ΣFy_i_estm, ΣFz_i_estm) T ...... Equation 1-11
Mgz_total_estm = Σ (↑ Pi × ↑ Fi_estm) ...... Formula 1-12
Note that “Σ” in Equations 1-11 and 1-12 means the sum of all the wheels 2-i (i = 1, 2, 3, 4). Further, ↑ Pi × ↑ Fi_estm in the right side of Expression 1-12 is the outer product of the wheel position vector ↑ Pi of the i-th wheel 2-i and the two-dimensional road surface reaction force vector estimated value ↑ Fi_estm. By the two-dimensional road surface reaction force vector estimated value ↑ Fi_estm of the wheel 2-i, it means a moment around the yaw axis generated at the center of gravity of the
補足すると、↑Fg_total_estmのうちの、ヨー軸方向成分Fgz_total_estmの算出は省略してもよい。 Supplementally, calculation of the yaw axis direction component Fgz_total_estm in ↑ Fg_total_estm may be omitted.
次に、S114において、車両運動推定部24dによって、車両運動状態量推定値(モデル推定値を含む)としての車両重心前後速度推定値Vgx_estm、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estm、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predict、ヨーレート推定値γ_estm等が算出される。
Next, in S114, the vehicle
ここで、車両運動推定部24dは、車両1に作用する外力としての路面反力の合力と、該車両1の運動との関係を表す車両運動モデルを備えている。この車両運動モデルは、本実施形態では、次式1−13〜式1−15により表される。
Here, the vehicle
Fgx_total=m*(Vgdot_x−Vgy*γ) ……式1−13
Fgy_total=m*(Vgdot_y+Vgx*γ) ……式1−14
Mgz_total=Iz*γdot ……式1−15
式1−13,1−14は、それぞれ、車体座標系のX軸方向、Y軸方向における車両1の重心点の並進運動に関する動力学の方程式を表している。また、式1−15は車両1のヨー軸周りの回転運動に関する動力学の方程式を表している。なお、本実施形態での車両運動モデルは、車両1が走行している路面が水平面(路面バンク角θbank及び路面勾配角θslopeがいずれも“0”)であることを前提とするモデルである。
Fgx_total = m * (Vgdot_x−Vgy * γ) ...... Formula 1-13
Fgy_total = m * (Vgdot_y + Vgx * γ) ...... Formula 1-14
Mgz_total = Iz * γdot ...... Formula 1-15
Equations 1-13 and 1-14 represent dynamic equations relating to the translational motion of the center of gravity of the
S114では、車両運動推定部24dは、上記式1−13〜1−15により表される車両運動モデルと、S112で算出された全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estm及び全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_total_estmとを用いて車両運動状態量推定値を算出する。なお、この場合、一部の車両運動状態量推定値については、それを算出するために、当該一部の車両運動状態量推定値の前回値も使用される。また、一部の車両運動状態量推定値については、S100で得られた検出値に近づけるように(該検出値から乖離しないように)、当該一部の車両運動状態量推定値が算出される。
In S114, the
具体的には、車両運動推定部24dは、前記式1−13〜1−15に基づき得られる次式1−13a〜1−15aにより、それぞれ、車両重心前後速度変化率推定値Vgdot_x_estm、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estm、ヨー角加速度推定値γdot_estmを算出する。
Specifically, the
Vgdot_x_estm=Fgx_total_estm/m+Vgy_predict_p*γ_estm_p ……式1−13a
Vgdot_y_estm=Fgy_total_estm/m−Vgx_estm_p*γ_estm_p ……式1−14a
γdot_estm=Mgz_total_estm/Iz ……式1−15a
この場合、式1−13a〜1−15aにおけるFx_total_estmとFy_total_estmとMgz_total_estmとは、それぞれS112で算出された値(今回値)、Vgy_predict_pとVgx_estm_pとγ_estm_pとは、それぞれ前回の演算処理周期におけるS114で求めれた値(前回値)である。また、式1−13a及び1−14aにおける車両質量mの値、並びに、式1−15aにおける車両ヨー慣性モーメントIzの値としては、あらかじめ設定された所定値が用いられる。
Vgdot_x_estm = Fgx_total_estm / m + Vgy_predict_p * γ_estm_p ...... Equation 1-13a
Vgdot_y_estm = Fgy_total_estm / m−Vgx_estm_p * γ_estm_p ...... Equation 1-14a
γdot_estm = Mgz_total_estm / Iz Equation 1-15a
In this case, Fx_total_estm, Fy_total_estm, and Mgz_total_estm in Equations 1-13a to 1-15a are the values calculated in S112 (current value), and Vgy_predict_p, Vgx_estm_p, and γ_estm_p are determined in S114 in the previous calculation processing cycle, respectively. Value (previous value). Further, predetermined values set in advance are used as the value of the vehicle mass m in the expressions 1-13a and 1-14a and the value of the vehicle yaw inertia moment Iz in the expression 1-15a.
補足すると、式1−13a及び式1−14aのヨーレート推定値(前回値)γ_estm_pの代わりに、ヨーレート検出値γ_sens(前回値又は今回値)を使用してもよい。また、式1−14aの車両重心前後速度推定値(前回値)Vgx_estm_pの代わりに、後述する車輪速度選択検出値Vw_i_sens_select(前回値又は今回値)を使用してもよい。 Supplementally, the yaw rate detection value γ_sens (previous value or current value) may be used instead of the estimated yaw rate value (previous value) γ_estm_p in Equations 1-13a and 1-14a. Further, a wheel speed selection detection value Vw_i_sens_select (previous value or current value), which will be described later, may be used instead of the vehicle center longitudinal speed estimated value (previous value) Vgx_estm_p in Expression 1-14a.
次いで、車両運動推定部24dは、上記の如く求めた車両重心前後速度変化率推定値Vgdot_x_estmと、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmと、ヨー角加速度推定値γdot_estmと、車両重心前後速度推定値の前回値Vgx_estm_pと、車両重心横滑り速度モデル推定値の前回値Vgy_predict_pと、ヨーレート推定値の前回値γ_estm_pとから、次式1−18、1−19、1−20により、それぞれ、車両運動モデル上での車両重心前後速度の値としての車両重心前後速度モデル推定値Vgx_predictと、車両運動モデル上での車両重心横滑り速度の値としての車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictと、車両運動モデル上でのヨーレートの値としてのヨーレートモデル推定値γ_predictとを算出する。
Next, the
Vgx_predict=Vgx_estm_p+Vgdot_x_estm*ΔT ……式1−18
Vgy_predict=Vgy_predict_p+Vgdot_y_estm*ΔT ……式1−19
γ_predict=γ_estm_p+γdot_estm*ΔT ……式1−20
なお、式1−18〜1−20におけるΔTは、制御装置20の演算処理周期である。これらの式1−18〜1−20の右辺は、それぞれ、Vgdot_x_estmの積分演算、Vgdot_y_estmの積分演算、γdot_estmの積分演算に相当する。
Vgx_predict = Vgx_estm_p + Vgdot_x_estm * ΔT (Formula 1-18)
Vgy_predict = Vgy_predict_p + Vgdot_y_estm * ΔT ...... Equation 1-19
γ_predict = γ_estm_p + γdot_estm * ΔT Equation 1-20
In addition, ΔT in Expressions 1-18 to 1-20 is an arithmetic processing cycle of the
ここで、本実施形態においては、車両運動推定部24dは、推定する運動状態量のうち、ヨーレートγに関して、ヨーレート推定値γ_estmを(ひいてはヨーレートモデル推定値γ_predictを)、ヨーレート検出値γ_sensに近づけるように(γ_sensから乖離しないように)決定する。また、車両運動推定部24dは、車両1の車速としての意味を持つ車両重心前後速度Vgxについても、車両重心前後速度推定値Vgx_estmを(ひいては車両重心前後速度モデル推定値Vgx_predictを)、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)から認識される車両重心前後速度に近づけるように(当該認識される車両重心前後速度から乖離しないように)決定する。
Here, in the present embodiment, the vehicle
そこで、車両運動推定部24dは、ヨーレートγに関して、S100で得られたヨーレート検出値γ_sensと、上記の如く式1−20により算出したヨーレートモデル推定値γ_predictとの偏差としてのヨーレート偏差γestm_errを次式1−21により算出する。また、車両運動推定部24dは、車両重心前後速度Vgxに関して、S100で得られた車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)のうちのいずれか1つである車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectと、上記の如く式1−18により算出した車両前後速度モデル推定値Vgx_predictの偏差としての車速偏差Vgx_estm_errを次式1−22により算出する。上記車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectは、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)に基づく実車速の検出値(実車両重心前後速度Vgx_actの検出値)に相当するものとして、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)から選択される値である。この場合、車両1の加速時には、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)のうちの最も遅い車輪速度検出値が車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectとして選択される。また、車両1の減速時には、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)のうちの最も速い車輪速度検出値が、車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectとして選択される。
Therefore, the
γestm_err=γ_sens−γ_predict ……式1−21
Vgx_estm_err=Vw_i_sens_select−Vgx_predict ……式1−22
次いで、車両運動推定部24dは、次式1−23、1−24により、それぞれ、今回の演算処理周期における最終的な車両重心前後速度推定値Vgx_estm、ヨーレート推定値γ_estmを決定する。
γestm_err = γ_sens−γ_predict ...... Equation 1-21
Vgx_estm_err = Vw_i_sens_select−Vgx_predict (Formula 1-22)
Next, the
Vgx_estm=Vgx_predict+Kvx*Vgx_estm_err ……式1−23
γ_estm=γ_predict+Kγ*γestm_err ……式1−24
なお、式1−23におけるKvx、式1−24におけるKγは、それぞれ、あらかじめ設定された所定値(≦1)のゲイン係数である。
Vgx_estm = Vgx_predict + Kvx * Vgx_estm_err ...... Equation 1-23
γ_estm = γ_predict + Kγ * γestm_err (Formula 1-24)
Note that Kvx in Equation 1-23 and Kγ in Equation 1-24 are gain coefficients of a predetermined value (≦ 1) set in advance, respectively.
これらの式1−23、1−24に示されるように、本実施形態では、前記式1−18により算出された車両重心前後速度モデル推定値Vgx_predict(車両運動モデル上での推定値)を、前記式1−22により算出された車速偏差Vgx_estm_errに応じて、該車速偏差Vgx_estm_errを“0”に近づけるようにフィードバック制御則(ここでは比例則)により修正することによって、車両重心前後速度推定値Vgx_estmが決定される。また、前記式1−20により算出されたヨーレートモデル推定値γ_predict(車両運動モデル上での推定値)を、前記式1−21により算出されたヨーレート偏差γ_estm_errに応じて、該ヨーレート偏差γ_estm_errを“0”に近づけるようにフィードバック制御則(ここでは比例則)により修正することによって、ヨーレート推定値γ_estmが決定される。このように、本実施形態では、車両運動モデル上の車両1の車速としての車両重心前後速度推定値Vgx_estmが、実車速の検出値としての車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectから乖離しないように(Vw_i_sens_selectと一致もしくはほぼ一致するように)決定される。また、車両運動モデル上の車両1のヨーレートとしてのヨーレート推定値γ_estmが、実ヨーレートγ_actの検出値としてのヨーレート検出値γ_sensから乖離しないように(γ_sensと一致もしくはほぼ一致するように)決定される。さらに、本実施形態では、このように決定した車両重心前後速度推定値Vgx_estm及びヨーレート推定値γ_estmを用いて、前記式1−18,1−20の演算によりそれぞれ車両重心前後速度モデル推定値Vgx_predict、ヨーレートモデル推定値γ_predictを算出するので、結果的に、Vgx_predict、γ_predictも、それぞれVw_i_sens_select、γ_sensから乖離しないように決定されることとなる。従って、本実施形態では、Vgx_estm≒Vgx_predict≒Vw_i_sens_select、γ_estm≒γpredict≒γ_sensという関係が保たれるように、Vgx_estm、Vgx_predict、γ_estm、γpredictが決定されることとなる。
As shown in these expressions 1-23 and 1-24, in this embodiment, the vehicle center-of-gravity longitudinal speed model estimated value Vgx_predict (estimated value on the vehicle motion model) calculated by the expression 1-18 is In accordance with the vehicle speed deviation Vgx_estm_err calculated by the expression 1-22, the vehicle center of gravity longitudinal speed estimated value Vgx_estm is corrected by correcting the vehicle speed deviation Vgx_estm_err to “0” by a feedback control law (here, a proportional law). Is determined. Further, the yaw rate model estimated value γ_predict (estimated value on the vehicle motion model) calculated by the expression 1-20 is set to the yaw rate deviation γ_estm_err according to the yaw rate deviation γ_estm_err calculated by the expression 1-21. The yaw rate estimated value γ_estm is determined by correcting the feedback control law (here, the proportional law) so as to approach 0 ″. As described above, in this embodiment, the vehicle center longitudinal velocity estimated value Vgx_estm as the vehicle speed of the
一方、本実施形態では、車両運動推定部24dは、図9のフローチャートに示す処理を実行することによって、前記式1−19により算出した車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを補正してなる値を車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmとして決定する。なお、車両モデル演算手段24において、車両重心横滑り速度Vgyの値を用いて車両1の状態量を求める演算処理(前記式1−2,1−13a,1−19の演算処理)では、Vgy_estmは使用されず、Vgy_predictが使用される。すなわち、車両モデル演算手段24は、車両運動モデル上での車両重心横滑り速度Vgyの値は、常に車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictに一致するものとして演算処理を実行する。
On the other hand, in the present embodiment, the
図9のフローチャートに示す処理では、車両運動推定部24dは、まず、S114−1において、前記全路面反力合成横力推定値Fgy_total_estmを車両質量mで除算してなる加速度の値としての車両重心横加速度推定値Accy_estmを、前記式1−14aの右辺の第1項の演算により求める。すなわち、車両運動推定部24dは、次式1−41aの如く、S112で算出された路面反力合成横力推定値Fgy_total_estm(今回値)を車両質量mで除算することにより、Accy_estmを算出する。
In the process shown in the flowchart of FIG. 9, the vehicle
Accy_estm=Fgy_total_estm/m ……式1−41a
なお、前記式1−14aにより算出した車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estm(今回値)と、車両重心前後速度推定値の前回値Vgx_estm_pと、ヨーレート推定値の前回値γ_estm_pとから、次式1−41bにより車両重心横加速度推定値Accy_estmを算出するようにしてもよい。
Accy_estm = Fgy_total_estm / m ...... Formula 1-41a
From the vehicle center-of-gravity skid speed change rate estimated value Vgdot_y_estm (current value) calculated by the above equation 1-14a, the previous value Vgx_estm_p of the vehicle center-of-gravity longitudinal speed estimated value, and the previous value γ_estm_p of the yaw rate estimated value, The vehicle center-of-gravity lateral acceleration estimated value Accy_estm may be calculated by -41b.
Accy_estm=Vgdot_y_estm+Vgx_estm_p*γ_estm_p ……式1−41b
この場合、式1−41bのヨーレート推定値(前回値)γ_estm_pの代わりに、ヨーレート検出値γ_sens(前回値又は今回値)を使用してもよい。また、式1−41bの車両重心前後速度推定値(前回値)Vgx_estm_pの代わりに、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)に基づく実車速の検出値としての前記車輪速度選択検出値Vw_i_sens_select(前回値又は今回値)を使用してもよい。
Accy_estm = Vgdot_y_estm + Vgx_estm_p * γ_estm_p ...... Equation 1-41b
In this case, the yaw rate detection value γ_sens (previous value or current value) may be used instead of the estimated yaw rate value (previous value) γ_estm_p in Equation 1-41b. Also, the wheel speed as a detected value of the actual vehicle speed based on the wheel speed detection value Vw_i_sens (i = 1, 2, 3, 4) instead of the vehicle center-of-gravity longitudinal speed estimated value (previous value) Vgx_estm_p in Formula 1-41b. The selection detection value Vw_i_sens_select (previous value or current value) may be used.
次いで、S114−2において、車両運動推定部24dは、S100の処理で得られた車両重心横加速度検出値Accy_sensと、上記の如く算出した車両重心横加速度推定値Accy_estmとの偏差である車両重心横加速度偏差Accy_errを次式1−42により算出する。
Next, in S114-2, the vehicle
Accy_err=Accy_sens−Accy_estm ……式1−42
補足すると、車両1が水平な路面を走行している場合、Accy_sensは、実車両重心横加速度Accy_act(=Vgdot_y_act+Vgx_act*γ_act)の検出値としての意味を持つものである。このため、車両1が水平な路面を走行している場合、前記式1−41bの右辺の第2項、すなわち、車両1の旋回運動に伴う遠心力に起因する車両1の重心点の横方向の加速度成分の推定値が、該加速度成分の実際の値(=Vgx_act*γ_act)に一致もしくはほぼ一致するような状態では、上記車両重心横加速度偏差Accy_errは、実車両重心横滑り速度変化率Vgdot_y_actと、前記式1−14aにより算出された車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estm(車両運動モデル上での推定値)との偏差(=Vgdot_y_act−Vgdot_y_estm)を意味する。換言すれば、車両重心横加速度偏差Accy_errは、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmの、実車両重心横滑り速度変化率Vgdot_y_actに対する誤差(=Vgdot_y_act−Vgdot_y_estm)に相当するものとなる。
Accy_err = Accy_sens−Accy_estm ...... Formula 1-42
Supplementally, when the
次いで、S114−3において、車両運動推定部24dは、前記式1−19により算出した車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを、上記の如く算出した車両重心横加速度偏差Accy_errに応じて補正してなる値を、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estm(今回値)として決定する。
Next, in S114-3, the vehicle
このS114−3の処理は、具体的には、例えば図10(a)のブロック図で示す処理によって実行される。すなわち、図10(a)に示す如く、車両運動推定部24dは、車両重心横加速度偏差Accy_errを、周波数成分調整用のフィルタ24d1と、所定値のゲインT1を入力値に乗算するゲイン乗算部24d2と、周波数成分調整用のフィルタ24d3とに通すことによって、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを補正するための補正量Vgy_cmpn(以降、横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnという)を求める。
Specifically, the process of S114-3 is executed by, for example, the process shown in the block diagram of FIG. That is, as shown in FIG. 10A, the
この場合、上記フィルタ24d1はハイカット特性(所定周波数以上の高周波成分を遮断する特性)を有するフィルタ、フィルタ24d3はローカット特性(所定周波数以下の低周波成分を遮断する特性)を有するフィルタである。より詳しくは、図10(a)に示す例では、フィルタ24d1は、その伝達関数が1/(1+T1*S)により表現されるハイカットフィルタ(時定数T1の一次のローパスフィルタ)である。また、フィルタ24d3は、その伝達関数がT2*S/(1+T2*S)により表現されるローカットフィルタ(時定数T2の一次のローカットフィルタ)である。また、ゲイン乗算部24d2でフィルタ24d1の出力に乗じるゲインT1は、該フィルタ24d1の時定数T1と一致するように設定されている。なお、上記時定数T1,T2は、ハイカットフィルタ24d1の遮断周波数がローカットフィルタ24d3の遮断周波数よりも高くなるように設定されている。 In this case, the filter 24d1 is a filter having a high-cut characteristic (characteristic that cuts off a high-frequency component having a predetermined frequency or higher), and the filter 24d3 is a filter having a low-cut characteristic (characteristic that cuts off a low-frequency component having a frequency lower than the predetermined frequency). More specifically, in the example shown in FIG. 10A, the filter 24d1 is a high cut filter (first-order low-pass filter with a time constant T1) whose transfer function is expressed by 1 / (1 + T1 * S). The filter 24d3 is a low cut filter (first-order low cut filter with a time constant T2) whose transfer function is expressed by T2 * S / (1 + T2 * S). The gain T1 multiplied by the output of the filter 24d1 by the gain multiplier 24d2 is set so as to coincide with the time constant T1 of the filter 24d1. The time constants T1 and T2 are set so that the cutoff frequency of the high cut filter 24d1 is higher than the cutoff frequency of the low cut filter 24d3.
ここで、車両重心横加速度偏差Accy_errを上記ハイカットフィルタ24d1とゲイン乗算部24d2とに通す処理は、原理的には、該Accy_errを、伝達関数がT1*S/(1+T1*S)により表現されるローカットフィルタ(時定数T1の一次のローカットフィルタ)と、伝達関数が1/Sにより表される積分器とに通す処理と等価である。 Here, the process of passing the vehicle center-of-gravity lateral acceleration deviation Accy_err through the high cut filter 24d1 and the gain multiplication unit 24d2 is theoretically expressed by the transfer function T1 * S / (1 + T1 * S). This is equivalent to a process that passes through a low-cut filter (first-order low-cut filter with a time constant T1) and an integrator whose transfer function is represented by 1 / S.
また、Accy_errは、前記したように車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmの、実車両重心横滑り速度変化率Vgdot_y_actに対する誤差(=Vgdot_y_act−Vgdot_y_estm)に相当するものであるから、Accy_errを積分したものは、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmの積分値としての前記車両重心横滑り速度暫定推定値Vgy_predictの実車両重心横滑り速度Vgy_actに対する誤差(=Vgy_act−Vgy_predict)に、ある積分定数を加えたものになる。このため、Accy_errをローカットフィルタ(時定数T1の一次のローカットフィルタ)と積分手段とに通すことによって得られる値、ひいては、Accy_errを上記ハイカットフィルタ24d1とゲイン乗算部24d2とに通すことによって得られる値は、基本的には、車両重心横滑り速度暫定推定値Vgy_predictの、実車両重心横滑り速度Vgy_actに対する誤差(=Vgy_act−Vgy_predict)又はこれに近い値に収束すると考えられる。 Also, since Accy_err is equivalent to the error (= Vgdot_y_act−Vgdot_y_estm) of the vehicle center-of-gravity skid speed change rate estimated value Vgdot_y_estm with respect to the actual vehicle center-of-gravity skid speed change rate Vgdot_y_act as described above, the result of integrating Accy_err is The vehicle center-of-gravity skid speed change rate estimated value Vgdot_y_estm is an integral value of the vehicle center-of-gravity skid speed temporary estimated value Vgy_predict with respect to the actual vehicle center-of-gravity skid speed Vgy_act (= Vgy_act−Vgy_predict). . For this reason, a value obtained by passing Accy_err through the low cut filter (first-order low cut filter of the time constant T1) and the integration means, and thus a value obtained by passing Accy_err through the high cut filter 24d1 and the gain multiplier 24d2. Is basically considered to converge to an error (= Vgy_act−Vgy_predict) or a value close to the error of the vehicle center-of-gravity skid speed provisional estimated value Vgy_predict with respect to the actual vehicle center-of-gravity skid speed Vgy_act.
但し、横加速度センサ15の出力のドリフト等に起因して、車両重心横加速度検出値Accy_sensに定常的なオフセット成分が含まれているような場合には、Accy_errを上記ハイカットフィルタ24d1とゲイン乗算部24d2とに通すことによって得られる値には、上記オフセット成分に起因する成分が含まれる。また、Accy_errをローカットフィルタ(時定数T1の一次のローカットフィルタ)と積分手段とに通した場合には、積分手段での演算誤差が蓄積し易い。
However, when the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy_sens includes a steady offset component due to the drift of the output of the
そこで、本実施形態では、車両運動推定部24dは、ハイカットフィルタ24d1及びゲイン乗算部24d2に加えて、さらに、ローカットフィルタ24d3にもAccy_errを通すことによって、前記横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnを求める。これにより、積分手段により演算誤差の蓄積が生じたり、Vgy_cmpnにAcct_errの定常的なオフセット成分に起因する成分が含まれることが無いようにして、Vgy_cmpnを適切に求めることができる。
Therefore, in this embodiment, the vehicle
以上のようにして求められる横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnは、特に、車両1の運動状態(走行状態)が直進状態から旋回状態に移る場合や、実路面摩擦係数μ_actが変化する場合のような過渡期において、車両重心横滑り速度暫定推定値Vgy_predictの、実車両重心横滑り速度Vgy_actに対する誤差(=Vgy_act−Vgy_predict)に近似するものとなる。
The side slip speed correction manipulated variable Vgy_cmpn obtained as described above is particularly transient when the motion state (traveling state) of the
そして、車両運動推定部24dは、このようにして求めたVgy_cmpnを、加算演算部24d4にて前記車両重心横滑り速度暫定推定値Vgy_predictに加算してなる値を車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmとして決定する。すなわち、車両運動推定部24dは、前記式1−19により算出した車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを、上記横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnを用いて次式1−43により補正してなる値を車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmとして決定する。
Then, the vehicle
Vgy_estm=Vgy_predict+Vgy_cmpn ……式1−43
以上が、S114の処理(車両運動推定部24dの処理)の詳細である。
Vgy_estm = Vgy_predict + Vgy_cmpn ...... Formula 1-43
The above is the detail of the process of S114 (process of the vehicle
ここで、本実施形態と本発明との対応関係について補足しておく。本実施形態では、車両1の重心点の位置が本発明における車両の所定の位置に相当する。
Here, a supplementary description will be given of the correspondence between the present embodiment and the present invention. In the present embodiment, the position of the center of gravity of the
また、本実施形態では、前記車両モデル演算手段24の処理(図4のS102〜S116の処理。ただし、S114の処理内で実行される図9の処理を除く)によって、本発明における車両モデル演算手段が実現される。この場合、本実施形態では、前記車両モデル演算手段24で実行される演算式(前記式1−1〜1−24の演算処理)によって、本発明における車両モデルが実現される。そして、前記式1−8,1−8aにより表される摩擦特性モデルと前記式1−9,1−9aにより表される摩擦特性モデルとが、本発明における摩擦特性モデルに相当する。また、S110の処理(車輪摩擦力推定部24bの処理)によって算出される各車輪2−iの車輪座標系上車輪2次元路面反力推定値↑Fsub_i(=(Fsubx_i_estm,Fsuby_i_estm)T)が本発明における路面反力モデル値に相当する。さらに、S112の処理(合力算出部24cの処理)によって算出される全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estmが、本発明における路面反力モデル値の合力に相当する。また、車両モデル演算手段24に入力される観測対象量の検出値(δ1_sens,δ2_sens,Vw_i_sens,γ_sens,Accx_sens,Accy_sens,Tq_i_sens)が、本発明における所定種類の観測対象量の観測値に相当する。該観測対象量の検出値(δ1_sens,δ2_sens,Vw_i_sens,γ_sens,Accx_sens,Accy_sens,Tq_i_sens)は、前記摩擦特性モデルにおける入力パラメータのうちの、路面摩擦係数μ以外の入力パラメータの値(κi,βi,Fz_i)を特定する上で必要な観測対象量の検出値である。また、S114の処理(車両運動推定部24dの処理)の中で前記式1−19により算出される車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictが本発明における横滑り運動状態量モデル値に相当する。この場合、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictの新たな値としての今回値を算出するために、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictの過去算出値としての前回値Vgy_predict_pが使用される。
Further, in the present embodiment, the vehicle model calculation in the present invention is performed by the processing of the vehicle model calculation means 24 (the processing of S102 to S116 in FIG. 4 except for the processing of FIG. 9 executed in the processing of S114). Means are realized. In this case, in the present embodiment, the vehicle model according to the present invention is realized by the arithmetic expression executed by the vehicle model arithmetic means 24 (the arithmetic processing of the expressions 1-1 to 1-24). Further, the friction characteristic model represented by the expressions 1-8 and 1-8a and the friction characteristic model represented by the expressions 1-9 and 1-9a correspond to the friction characteristic model in the present invention. Further, the wheel coordinate system upper wheel two-dimensional road surface reaction force estimated value ↑ Fsub_i (= (Fsubx_i_estm, Fsuby_i_estm) T ) of each wheel 2-i calculated by the processing of S110 (processing of the wheel frictional
また、横加速度センサ15と観測対象量検出手段22のうちの横加速度検出手段22fとによって、本発明における所定位置実横加速度検出手段が実現される。この場合、実センサ感応横加速度Accy_sensor_actが本発明における所定位置実横加速度に相当し、車両重心横加速度検出値(センサ感応横加速度検出値)Accy_sensが本発明における所定位置実横加速度の検出値に相当する。
Further, the
また、本実施形態では、S112の処理(合力算出部24cの処理)とS114の処理(車両運動推定部24dの処理)の中で実行される図9の処理とによって、本発明における横加速度モデル値演算手段、横加速度偏差演算手段、及び横滑り運動状態量推定値決定手段が実現される。より詳しくは、S112の処理(より詳しくは該処理の中で全路面反力合成横力Fgy_total_estmを算出する処理)と図9のS114−1の処理とによって横加速度モデル値演算手段が実現される。そして、この処理により求められる前記車両重心横加速度推定値Accy_estmが本発明における所定位置横加速度モデル値に相当する。また、図9のS114−2の処理によって横加速度偏差演算手段が実現される。そして、この処理により求められる車両重心横加速度偏差Accy_errが本発明における横加速度偏差に相当する。また、図9のS114−3の処理によって横滑り運動状態量推定値決定手段が実現される。そして、この処理により求められる車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmが本発明における横滑り運動状態量の推定値に相当する。
Further, in the present embodiment, the lateral acceleration model according to the present invention is obtained by the processing of FIG. 9 executed in the processing of S112 (processing of the resultant
さらに、横滑り運動状態量推定値決定手段としてのS114−3の処理において、前記フィルタ24d1が本発明におけるフィルタとして機能し、ゲイン乗算部24d2が本発明におけるゲイン乗算手段として機能する。また、前記横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnが本発明における補正操作量に相当する。 Further, in the process of S114-3 as the skid motion state quantity estimated value determining means, the filter 24d1 functions as a filter in the present invention, and the gain multiplier 24d2 functions as a gain multiplier in the present invention. Further, the side slip speed correction operation amount Vgy_cmpn corresponds to the correction operation amount in the present invention.
補足すると、前記ゲイン乗算部24d2を、ハイカットフィルタ24d1に組み込んでもよい。すなわち、ハイカットフィルタ24d1を、その伝達関数がT1/(1+T1*S)により表されるフィルタとして構成してもよい。この場合には、ゲイン乗算部24d2は不要である。 Supplementally, the gain multiplication unit 24d2 may be incorporated in the high cut filter 24d1. That is, the high cut filter 24d1 may be configured as a filter whose transfer function is represented by T1 / (1 + T1 * S). In this case, the gain multiplication unit 24d2 is not necessary.
また、車両重心横加速度検出値Accy_sensに定常的なオフセット成分が含まれることが無いか、もしくは該オフセット成分が十分に微小なものである場合には、ローカットフィルタ24d3を省略してもよい。 Further, when the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy_sens does not include a stationary offset component or the offset component is sufficiently small, the low cut filter 24d3 may be omitted.
また、図10(a)のブロック図の処理では、Accy_errをフィルタ24d1、ゲイン乗算部24d2、及びフィルタ24d3にこの順番で通すようにしたが、その順番は任意に変更してもよい。例えば、Accy_errをハイカットフィルタ24d1とローカットフィルタ24d3に通した後に、ゲイン乗算部24d2に通すようにしてもよい。この場合、フィルタ24d1,24d3を合わせたフィルタリング処理は、バンドパスフィルタの処理となる。従って、例えば図10(b)のブロック図に示す如く、Accy_errを、伝達関数がT2*S/((1+T1*S)*(1+T2*S))により表現されるバンドパスフィルタ24d5と、前記ゲイン乗算部24d2とに通すことによって、横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnを求めるようにしてもよい。このようにした場合には、バンドパスフィルタ24d5が本発明におけるフィルタとして機能することとなる。なお、この場合、ゲイン乗算部24d2をバンドパスフィルタ24d7に組み込んで、該ゲイン乗算部24d2を省略してもよい。 In the process of the block diagram of FIG. 10A, Accy_err is passed through the filter 24d1, the gain multiplication unit 24d2, and the filter 24d3 in this order, but the order may be arbitrarily changed. For example, Accy_err may be passed through the high cut filter 24d1 and the low cut filter 24d3 and then passed through the gain multiplication unit 24d2. In this case, the filtering process combining the filters 24d1 and 24d3 is a bandpass filter process. Therefore, for example, as shown in the block diagram of FIG. 10B, Accy_err is a band-pass filter 24d5 whose transfer function is expressed by T2 * S / ((1 + T1 * S) * (1 + T2 * S)) and the gain. The skid speed correction manipulated variable Vgy_cmpn may be obtained by passing through the multiplication unit 24d2. In this case, the band pass filter 24d5 functions as a filter in the present invention. In this case, the gain multiplier 24d2 may be incorporated in the bandpass filter 24d7, and the gain multiplier 24d2 may be omitted.
また、本実施形態での車両運動推定部24dは、車両重心前後速度推定値Vgx_estmとヨーレート推定値γ_estmとを、それぞれ、車輪速度選択検出値Vw_i_sens_select(実車速の検出値)、ヨーレート検出値γ_sensから乖離しないように決定したが、いずれか一方、又は両方を、Vw_i_sens_select、γ_sensに常に一致させるようにしてもよい。この場合には、Vgx_estm又はγ_estmを算出するための処理は不要である。
Further, the
また、車両運動推定部24dは車両運動状態量推定値(モデル推定値を含む)として、Vgdot_x_estm、Vgx_estm、Vgx_predict、Vgdot_y_estm、Vgy_estm、Vgy_predict、γ_estm、γ_predict、Accy_estmを求めるようにしたが、必要に応じて、これら以外の車両運動状態量推定値をさらに求めるようにしてもよい。例えば、車両運動状態量推定値を利用して、車両重心横滑り角βgの制御を行うような場合には、車両1の横滑り運動の1つの状態量の推定値として、車両重心横滑り角推定値βg_estmを算出するようにしてもよい。この場合には、上記の如く求めた車両重心前後速度推定値Vgx_estmと車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmとから、次式1−26により、車両重心横滑り角推定値βg_estmを算出することができる。
The
βg_estm=tan−1(Vgy_estm/Vgx_estm) ……式1−26
あるいは、例えば、上記式1−26の右辺のVgy_estmを前記車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictに置き換えた式によって、車両重心横滑り角βgのモデル推定値を求め、このモデル推定値に、前記の如く求めた横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnを車両重心前後速度推定値Vgx_estmで除算してなる値(=Vgy_cmpn/Vgx_estm)を加えることによって(ただし、ここでは|Vgy_cmpn|は|Vgx_estm|に比して微小であると見なす)、車両重心横滑り角推定値βg_estmを求めるようにしてもよい。このようにした場合には、車両重心横滑り角βgのモデル推定値が本発明における横滑り運動状態量モデル値に相当し、Vgy_cmpn/Vgx_estmが本発明における補正操作量に相当するものとなる。
βg_estm = tan −1 (Vgy_estm / Vgx_estm) ...... Formula 1-26
Alternatively, for example, a model estimated value of the vehicle center-of-gravity skid angle βg is obtained by an expression in which Vgy_estm on the right side of the expression 1-26 is replaced with the vehicle center-of-gravity skid speed model estimated value Vgy_predict. By adding the value (= Vgy_cmpn / Vgx_estm) obtained by dividing the calculated side-slip speed correction manipulated variable Vgy_cmpn by the vehicle center of gravity longitudinal speed estimated value Vgx_estm (where | Vgy_cmpn | is smaller than | Vgx_estm |) The vehicle center-of-gravity skid angle estimated value βg_estm may be obtained. In such a case, the model estimated value of the vehicle center-of-gravity skid angle βg corresponds to the skid motion state model value in the present invention, and Vgy_cmpn / Vgx_estm corresponds to the correction operation amount in the present invention.
なお、βg_estmを求める場合、上記のいずれの手法であっても、車両重心前後速度推定値Vgx_estmの代わりに、車輪速度検出値Vw_i_sens(i=1,2,3,4)に基づく実車速の検出値としての前記車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectを使用してもよい。 When obtaining βg_estm, the actual vehicle speed is detected based on the wheel speed detection value Vw_i_sens (i = 1, 2, 3, 4) instead of the vehicle center-of-gravity longitudinal speed estimation value Vgx_estm in any of the above methods. The wheel speed selection detection value Vw_i_sens_select as a value may be used.
次に、図4のS116において、前記車輪運動推定部24fによって、各車輪2−iの車輪速度推定値Vw_i_estmが算出される。 Next, in S116 of FIG. 4, the wheel motion estimation unit 24f calculates a wheel speed estimated value Vw_i_estm of each wheel 2-i.
ここで、車輪運動推定部24fは、各車輪2−iに作用する力(車輪トルクTq_i及び駆動・制動力)と、該車輪2−iの回転運動との間の関係を表す車輪運動モデルを備えている。この車輪運動モデルは、本実施形態では、次式1−27により表現されるモデルである。 Here, the wheel motion estimation unit 24f represents a wheel motion model that represents the relationship between the force (wheel torque Tq_i and driving / braking force) acting on each wheel 2-i and the rotational motion of the wheel 2-i. I have. In this embodiment, this wheel motion model is a model expressed by the following expression 1-27.
Tq_i−Fsubx_i*Rw_i=Iw_i*(Vwdot_i/Rw_i) ……式1−27
なお、式1−27における“Vwdot_i”は、第i車輪2−iの車輪速度Vw_iの時間的変化率(微分値)であり、以降、車輪速度変化率という。また、式1−27の左辺は、車両1の駆動系及び制動系の一方又は両方から第i車輪2−iに付与される車輪トルクTq_iと、第i車輪2−iの駆動・制動力Fsubx_iによって該車輪2−iに付与されるトルクとの合成トルクを意味する。
Tq_i−Fsubx_i * Rw_i = Iw_i * (Vwdot_i / Rw_i) (Formula 1-27)
“Vwdot_i” in Expression 1-27 is a temporal change rate (differential value) of the wheel speed Vw_i of the i-th wheel 2-i, and is hereinafter referred to as a wheel speed change rate. Further, the left side of the expression 1-27 indicates the wheel torque Tq_i applied to the i-th wheel 2-i from one or both of the driving system and the braking system of the
そして、車輪運動推定部24fは、まず、式1−27に基づき得られる次式1−27aによって、各車輪2−iの車輪速度変化率推定値Vwdot_i_estmを算出する。 Then, the wheel motion estimation unit 24f first calculates the wheel speed change rate estimated value Vwdot_i_estm of each wheel 2-i by the following expression 1-27a obtained based on the expression 1-27.
Vwdot_i_estm=Rw_i*(Tq_i_sens−Fsubx_i_estm*Rw_i)/Iw_i
……式1−27a
この場合、式1−27aのTq_i_sensは、各車輪2−iについてS100で得られた検出値(今回値)、Fsubx_i_estmは、各車輪2−iについてS110で求められた値(今回値)である。なお、各車輪2−iの車輪有効半径Rw_i、車輪慣性モーメントIw_iの値としては、あらかじめ設定された所定値が用いられる。
Vwdot_i_estm = Rw_i * (Tq_i_sens−Fsubx_i_estm * Rw_i) / Iw_i
... Formula 1-27a
In this case, Tq_i_sens in Expression 1-27a is the detection value (current value) obtained in S100 for each wheel 2-i, and Fsubx_i_estm is the value (current value) obtained in S110 for each wheel 2-i. . A predetermined value set in advance is used as the value of the wheel effective radius Rw_i and the wheel inertia moment Iw_i of each wheel 2-i.
次いで、車輪運動推定部24fは、各車輪2−i毎に、上記の如く求めた車輪速度変化率推定値Vwdot_i_estmと、車輪速度推定値の前回値Vw_i_estm_pとから、次式1−28により、車輪速度推定値の暫定値としての車輪速度暫定推定値Vw_i_predictを算出する。 Next, the wheel motion estimation unit 24f calculates the wheel speed change rate estimated value Vwdot_i_estm obtained as described above and the previous value Vw_i_estm_p of the wheel speed estimated value for each wheel 2-i by the following formula 1-28. A wheel speed provisional estimated value Vw_i_predict is calculated as a provisional value of the speed estimated value.
Vw_i_predict=Vw_i_estm_p+Vwdot_i_estm*ΔT ……式1−28
なお、式1−28は、Vwdot_i_estmの積分演算に相当する。
Vw_i_predict = Vw_i_estm_p + Vwdot_i_estm * ΔT (Formula 1-28)
Expression 1-28 corresponds to the integral calculation of Vwdot_i_estm.
ここで、本実施形態においては、車輪運動推定部24fは、車両運動推定部24dによるヨーレート推定値γ_estm等の算出の場合と同様に、車輪速度推定値Vw_i_estmを車輪速度検出値Vw_i_sensに近づけるように(Vw_i_sensから乖離しないように)決定する。
Here, in the present embodiment, the wheel motion estimation unit 24f makes the wheel speed estimation value Vw_i_estm close to the wheel speed detection value Vw_i_sens, similarly to the case where the vehicle
そこで、車輪運動推定部24fは、各車輪2−i毎に、S110で得られた車輪速度推定値Vw_i_sensと、上記の如く式1−28により算出した車輪速度暫定推定値Vw_i_predictとの偏差としての車輪速度偏差Vw_i_estm_errを次式1−29により算出する。 Therefore, the wheel motion estimator 24f provides, for each wheel 2-i, a deviation between the wheel speed estimated value Vw_i_sens obtained in S110 and the wheel speed provisional estimated value Vw_i_predict calculated by Expression 1-28 as described above. The wheel speed deviation Vw_i_estm_err is calculated by the following equation 1-29.
Vw_i_estm_err=Vw_i_sens−Vw_i_predict ……式1−29
次いで、車輪運動推定部24fは、各車輪2−i毎に、次式1−30により、今回の演算処理周期における最終的な車輪速度推定値Vw_i_estmを決定する。
Vw_i_estm_err = Vw_i_sens−Vw_i_predict …… Equation 1-29
Next, the wheel motion estimation unit 24f determines a final wheel speed estimation value Vw_i_estm in the current calculation processing cycle by the following equation 1-30 for each wheel 2-i.
Vw_i_estm=Vw_i_predict+Kvw*Vw_i_estm_err ……式1−30
なお、式1−30におけるKvwは、あらかじめ設定された所定値(<1)のゲイン係数である。
Vw_i_estm = Vw_i_predict + Kvw * Vw_i_estm_err ...... Equation 1-30
In Equation 1-30, Kvw is a predetermined predetermined gain coefficient (<1).
従って、本実施形態では、前記式1−28により算出された各車輪速度暫定推定値Vw_i_predict(車輪運動モデル上での推定値)を、前記式1−29により算出された車輪速度偏差Vw_i_estm_errに応じて、該車輪速度偏差Vw_i_estm_errを“0”に近づけるようにフィードバック制御則(ここでは比例則)により修正することによって、各車輪速度推定値Vw_i_estmが決定される。 Therefore, in the present embodiment, each wheel speed provisional estimated value Vw_i_predict (estimated value on the wheel motion model) calculated by the expression 1-28 is set in accordance with the wheel speed deviation Vw_i_estm_err calculated by the expression 1-29. Thus, each wheel speed estimated value Vw_i_estm is determined by correcting the wheel speed deviation Vw_i_estm_err by a feedback control law (proportional law in this case) so as to approach “0”.
以上説明したS102〜S116の処理が車両モデル演算手段24の処理の詳細である。 The processing of S102 to S116 described above is the details of the processing of the vehicle model calculation means 24.
次に、制御装置20は、S118において、μ推定手段26の処理を実行する。
Next, the
この処理の詳細を説明する前に、まず、本実施形態における路面摩擦係数μの推定原理を説明しておく。 Before describing the details of this process, first, the estimation principle of the road surface friction coefficient μ in the present embodiment will be described.
この場合、説明の便宜上、実際の車両1の動力学が、近似的に次式4−1によって表現されるものとする。
In this case, for convenience of explanation, it is assumed that the actual dynamics of the
この式4−1は、詳しくは実際の車両1の横滑り運動とヨー軸周りの回転運動とを、操舵輪としての前輪と、非操舵輪としての後輪とを1輪ずつ備えるモデル車両の動力学的な挙動として近似表現する、所謂2輪モデル(線形2輪モデル)と言われる動力学モデルを表している。なお、この2輪モデルにおける前輪のコーナリングパワーCPfは、実際の車両1(4輪車両)の前輪2−1,2−2の1輪当たりのコーナリングパワーに相当し、後輪のコーナリングパワーCPrは、実際の車両1(4輪車両)の後輪2−3,2−4の1輪当たりのコーナリングパワーに相当する。
Specifically, the equation 4-1 is the power of a model vehicle that includes the actual side-sliding motion of the
ここで、実路面摩擦係数μ_actの値が“1”となる基準路面における前輪2−1,2−2の1輪当たりのコーナリングパワーCPfをCPf0、該基準路面における後輪2−3,2−4の1輪当たりのコーナリングパワーCPrをCPr0とおく。そして、任意の値の実路面摩擦係数μ_actを有する路面における上記コーナリングパワーCPf,CPrのそれぞれと、該実路面摩擦係数μ_actとの間には、次式4−2a,4−2bの如く、近似的に比例関係が成立する。 Here, the cornering power CPf per wheel of the front wheels 2-1 and 2-2 on the reference road surface where the value of the actual road surface friction coefficient μ_act is “1” is CPf0, and the rear wheels 2-3, 2- on the reference road surface. The cornering power CPr of 4 per wheel is set to CPr0. Then, between each of the cornering powers CPf and CPr on the road surface having an actual road surface friction coefficient μ_act of an arbitrary value and the actual road surface friction coefficient μ_act, an approximation is given as in the following equations 4-2a and 4-2b. Proportionally holds.
CPf=CPf0*μ_act ……式4−2a
CPr=Cpr0*μ_act ……式4−2b
この式4−2a,4−2bを前記式4−1に適用すると、式4−1は、次式4−3に書き換えられる。
CPf = CPf0 * μ_act ...... Formula 4-2a
CPr = Cpr0 * μ_act ...... Formula 4-2b
By applying the equations 4-2a and 4-2b to the equation 4-1, the equation 4-1 can be rewritten as the following equation 4-3.
以降、この式4−3(線形2輪モデルを表現する式)を基礎として、車両1のNSP(ニュートラル・ステア・ポイント)で発生するヨー軸周りのモーメント(すなわち前記NSPヨーモメントMnsp)を利用して路面摩擦係数μを推定する手法に関して以下に説明する。 Hereinafter, on the basis of the equation 4-3 (an equation expressing the linear two-wheel model), a moment around the yaw axis generated at the NSP (neutral steer point) of the vehicle 1 (that is, the NSP yamment Mnsp) is used. A method for estimating the road friction coefficient μ will be described below.
まず、路面摩擦係数μの推定に係わる実NSPヨーモーメントMnsp_actの技術的意味合いと、該実NSPヨーモーメントMnsp_actの値を、これに関連する車両1の運動の状態量の観測値から特定する(推定する)手法とに関して説明する。
First, the technical significance of the actual NSP yaw moment Mnsp_act related to the estimation of the road surface friction coefficient μ and the value of the actual NSP yaw moment Mnsp_act are specified from the observed state values of the motion of the
式4−3の第1行の式の左辺は、実車両重心横滑り速度Vgy_actの微分値(時間的変化率)、すなわち、実車両重心横滑り速度変化率Vgdot_y_actを意味するものであるから、式4−3の第1行の式は、次式4−4に書き換えられる。 The left side of the expression in the first row of Expression 4-3 means the differential value (temporal change rate) of the actual vehicle gravity center skid speed Vgy_act, that is, the actual vehicle gravity center skid speed change rate Vgdot_y_act. −3 in the first row is rewritten to the following expression 4-4.
Vgdot_y_act+Vgx_act*γ_act+g*sin(θbank_act)
=μ_act*a11*Vgy_act/Vgx_act
+μ_act*a12s*γ_act/Vgx_act+μ_act*b1*δf_act ……式4−4
一方、前記車両重心横加速度Accyの定義(Accy=Vgdot_y+Vgx*γ)と前記したセンサ感応横加速度Accy_sensorの説明とから明らかなように、式4−4の左辺は、実センサ感応横加速度Accy_sensor_act(横加速度センサ15が実際に感応する加速度)に一致する。従って、次式4−5が得られる。
Vgdot_y_act + Vgx_act * γ_act + g * sin (θbank_act)
= Μ_act * a11 * Vgy_act / Vgx_act
+ Μ_act * a12s * γ_act / Vgx_act + μ_act * b1 * δf_act ...... Equation 4-4
On the other hand, as is clear from the definition of the vehicle center-of-gravity lateral acceleration Accy (Accy = Vgdot_y + Vgx * γ) and the description of the sensor-sensitive lateral acceleration Accy_sensor, the left side of Equation 4-4 represents the actual sensor-sensitive lateral acceleration Accy_sensor_act (lateral The
Accy_sensor_act=Vgdot_y_act+Vgx_act*γ_act+g*sin(θbank_act)
……式4−5
この式4−5により、式4−4の左辺は実センサ感応横加速度Accy_sensor_actに一致することが判る。従って、式4−4、4−5から次式4−6が得られる。
Accy_sensor_act = Vgdot_y_act + Vgx_act * γ_act + g * sin (θbank_act)
... Formula 4-5
From Equation 4-5, it can be seen that the left side of Equation 4-4 matches the actual sensor-sensitive lateral acceleration Accy_sensor_act. Therefore, the following expression 4-6 is obtained from the expressions 4-4 and 4-5.
Accy_sensor_act=μ_act*a11*Vgy_act/Vgx_act
+μ_act*a12s*γ_act/Vgx_act+μ_act*b1*δf_act
……式4−6
なお、この式4−6の右辺は、各車輪2−iに路面から作用する実際の路面反力の合力によって、車両1の重心点に作用する並進力ベクトルのうちの車体1Bの横方向の成分(すなわち、実全路面反力合成並進力ベクトル↑Fg_total_actのX軸方向成分Fgy_total_act)を、車両質量mで除算してなる値に相当するものである。従って、式4−6は、Accy_sensor_act(=Accy_act+g*sin(θbank_act))が、Fgy_total_act/mに一致するという関係を表すものである。
Accy_sensor_act = μ_act * a11 * Vgy_act / Vgx_act
+ Μ_act * a12s * γ_act / Vgx_act + μ_act * b1 * δf_act
...... Formula 4-6
The right side of the expression 4-6 represents the lateral direction of the
また、式4−3の第2行の式の左辺は、実ヨーレートγ_actの微分値(時間的変化率)、すなわち、実ヨー角加速度γdot_actを意味するものであるから、式4−3の第2行の式は、次式4−7に書き換えられる。 Further, the left side of the expression in the second row of Expression 4-3 means the differential value (time change rate) of the actual yaw rate γ_act, that is, the actual yaw angular acceleration γdot_act. The two-line formula is rewritten as the following formula 4-7.
γdot_act=μ_act*a21*Vgy_act/Vgx_act
+μ_act*a22*γ_act/Vgx_act+μ_act*b2*δf_act
……式4−7
なお、この式4−7の右辺は、各車輪2−iに路面から作用する実際の路面反力の合力によって、車両1の重心点に作用するヨー軸周りのモーメント(すなわち、実全路面反力合成ヨーモーメントMgz_act)を、車両ヨー慣性モーメントIzで除算してなる値に相当するものである。従って、式4−7は、γdot_actが、Mgz_act/Izに一致するという関係を表すものである。
γdot_act = μ_act * a21 * Vgy_act / Vgx_act
+ Μ_act * a22 * γ_act / Vgx_act + μ_act * b2 * δf_act
... Formula 4-7
The right side of the equation 4-7 represents the moment around the yaw axis acting on the center of gravity of the vehicle 1 (ie, the actual total road surface reaction) by the resultant force of the actual road reaction force acting on each wheel 2-i from the road surface. This is equivalent to a value obtained by dividing the force composite yaw moment (Mgz_act) by the vehicle yaw inertia moment Iz. Therefore, Expression 4-7 represents a relationship that γdot_act matches Mgz_act / Iz.
上記の式4−6,4−7を連立方程式として、Vy_actを消去すると、次式4−8が得られる。 When the above equations 4-6 and 4-7 are used as simultaneous equations and Vy_act is eliminated, the following equation 4-8 is obtained.
γdot_act−(a21/a11)*Accy_sensor_act
=μ_act*((a22−(a21/a11)*a12s)*γ_act/Vx_act
+(b2−(a21/a11)*b1)*δf_act) ……式4−8
ここで、NSPは、前記したように、δ1=δ2=0として車両1が走行している状態で、車両重心横滑り角βgが発生したときに、全ての車輪2−i(i=1,2,3,4)にそれぞれ作用する横力Fsuby_i(i=1,2,3,4)の合力の着力点(作用点)を意味する。このため、前記式4−3に表される車両1の動力学モデルでは、車両1の重心点とNSPとの距離である前記車両重心・NSP間距離Lnspと、前記基準路面のコーナリングパワーCPf0,CPr0との間に次式4−9の関係が成立する。
γdot_act− (a21 / a11) * Accy_sensor_act
= Μ_act * ((a22− (a21 / a11) * a12s) * γ_act / Vx_act
+ (B2- (a21 / a11) * b1) * δf_act) ...... Formula 4-8
Here, as described above, when the
Lnsp=−(Lf*CPf0−Lr*CPr0)/(CPf0+CPr0) ……式4−9
さらに、この式4−9と、前記式4−2の但し書きに示したa11,a21の定義とから、次式4−10が得られる。
Lnsp =-(Lf * CPf0-Lr * CPr0) / (CPf0 + CPr0) ...... Formula 4-9
Furthermore, the following expression 4-10 is obtained from the expression 4-9 and the definitions of a11 and a21 shown in the proviso of the expression 4-2.
a21/a11=−Lnsp*m/Iz ……式4−10
そして、この式4−10を前記式4−8の左辺に適用することで、式4−8は、次式4−11に書き換えられる。
a21 / a11 = -Lnsp * m / Iz Equation 4-10
Then, by applying the expression 4-10 to the left side of the expression 4-8, the expression 4-8 can be rewritten as the following expression 4-11.
Iz*γdot_act+Lnsp*m*Accy_sensor_act=μ_act*p(γ_act,δf_act,Vx_act)
……式4−11
ただし、
p(γ_act,δf_act,Vx_act)
=Iz*((a22−(a21/a11)*a12s)*γ_act/Vx_act
+(b2−(a21/a11)*b1)*δf_act) ……式4−12
式4−11の両辺は、いずれも、NSPでのヨー軸周りの実際のモーメント(実NSPヨーモーメントMnsp_act)を意味する。すなわち、実NSPヨーモーメントMnsp_actは、次式4−13a,4−13bに示す如く、式4−11の左辺及び右辺に一致する。
Iz * γdot_act + Lnsp * m * Accy_sensor_act = μ_act * p (γ_act, δf_act, Vx_act)
... Formula 4-11
However,
p (γ_act, δf_act, Vx_act)
= Iz * ((a22− (a21 / a11) * a12s) * γ_act / Vx_act
+ (B2− (a21 / a11) * b1) * δf_act) …… Equation 4-12
Both sides of Expression 4-11 mean the actual moment around the yaw axis at NSP (actual NSP yaw moment Mnsp_act). That is, the actual NSP yaw moment Mnsp_act coincides with the left side and the right side of Equation 4-11 as shown in the following Equations 4-13a and 4-13b.
Mnsp_act=Iz*γdot_act+Lnsp*m*Accy_sensor_act ……式4−13a
Mnsp_act=μ_act*p(γ_act,δf_act,Vx_act) ……式4−13b
式4−13aは、車両1の運動によって、NSPで発生するヨー軸周りの実慣性力モーメント(実慣性力のうちのモーメント成分)に釣り合う外力モーメント(実慣性力モーメントの符号を反転させたモーメント)として、実NSPヨーモーメントMnsp_actを表現したものである。なお、式4−13aの右辺の第1項は、車両1の運動によって、車両1の重心点で発生するヨー軸周りの実慣性力モーメントに釣り合う外力モーメント(すなわち実全路面反力合成ヨーモーメントMgz_total_act)に相当する。また、式4−13bの右辺の第2項は、車両1の運動によって、車両1の重心点で発生する車体座標系のY軸方向の実並進慣性力(実慣性力のうちの並進力成分)に釣り合う並進外力(すなわち実全路面反力合成並進力ベクトル↑Fg_total_actの、車体座標系のY軸方向成分Fgy_total_act)がNSPでのヨー軸周りに発生させるモーメント(=Lnsp*Fgy_total_act)に相当する。
Mnsp_act = Iz * γdot_act + Lnsp * m * Accy_sensor_act ...... Formula 4-13a
Mnsp_act = μ_act * p (γ_act, δf_act, Vx_act) ...... Formula 4-13b
Equation 4-13a is an external force moment (a moment obtained by inverting the sign of the actual inertial force moment) that balances the actual inertial force moment (moment component of the actual inertial force) around the yaw axis generated by the NSP by the movement of the vehicle 1. ) Represents the actual NSP yaw moment Mnsp_act. The first term on the right side of Equation 4-13a is an external force moment that balances the actual inertial moment around the yaw axis generated at the center of gravity of the
また、式4−13bは、実路面摩擦係数μ_actに依存して各車輪2−iに路面から作用する実際の路面反力の合力によって、NSPに作用するヨー軸周りの実モーメントとして、実NSPヨーモーメントMnsp_actを表現したものである。なお、式4−12により定義したp(γ_act,δf_act,Vgx_act)は、前記式4−13bから明らかなように、μ_actの増加量に対するMnsp_actの増加量の比率(μactによるMnsp_actの微分値)、換言すれば、μ_actの変化に対するMnsp_actの感度(以降、μ感度という)としての意味を持つものである。また、別の言い方をすれば、p(γ_act,δf_act,Vgx_act)は、μ_act=1である場合(実路面摩擦係数μ_actが基準路面の摩擦係数に一致する場合)における実NSPヨーモーメントMnsp_actである。 Further, the expression 4-13b is obtained as an actual NSP around the yaw axis acting on the NSP by the resultant force of the actual road surface reaction force acting on each wheel 2-i from the road surface depending on the actual road surface friction coefficient μ_act. This is a representation of the yaw moment Mnsp_act. Note that p (γ_act, δf_act, Vgx_act) defined by Expression 4-12 is the ratio of the increase amount of Mnsp_act to the increase amount of μ_act (differential value of Mnsp_act by μact), as is apparent from Expression 4-13b. In other words, it has a meaning as sensitivity of Mnsp_act (hereinafter referred to as μ sensitivity) with respect to a change of μ_act. In other words, p (γ_act, δf_act, Vgx_act) is the actual NSP yaw moment Mnsp_act when μ_act = 1 (when the actual road surface friction coefficient μ_act matches the friction coefficient of the reference road surface). .
ここで、上記式4−13a及び式4−13bの右辺には、いずれも実車両重心横滑り速度Vgy_actや、実路面バンク角θbank_actが含まれない。従って、実NSPヨーモーメントMnsp_actは、その値が、実車両重心横滑り速度Vgy_actや、実路面バンク角θbank_actの値に直接的に依存せずに、規定されるものであることが判る。より詳しく言えば、実車両重心横滑り速度Vgy_actの変化、あるいは、実路面バンク角θbank_actの変化が生じると、その変化に起因して、前記式4−13aの右辺の第1項のモーメント成分と第2項のモーメント成分とが変化するものの、それらのモーメント成分の変化は基本的には互いに逆向きに生じる。このため、Vgy_actの変化、あるいは、θbank_actの変化に起因する式4−13aの第1項及び第2項のそれぞれのモーメント成分の変化は、互いに相殺されるように発生する。その結果、実NSPヨーモーメントMnsp_actが、Vgy_actの変化、あるいは、θbank_actの変化の影響を受け難いものとなる。 Here, neither the right side of the equations 4-13a and 4-13b includes the actual vehicle gravity center side slip velocity Vgy_act or the actual road surface bank angle θbank_act. Therefore, it can be seen that the actual NSP yaw moment Mnsp_act is defined without depending directly on the actual vehicle center-of-gravity skid speed Vgy_act or the actual road surface bank angle θbank_act. More specifically, when a change in the actual vehicle center-of-gravity skid speed Vgy_act or a change in the actual road surface bank angle θbank_act occurs, the moment component of the first term on the right side of the equation 4-13a and the Although the moment component of the two terms changes, the change of these moment components basically occurs in opposite directions. For this reason, changes in the moment components of the first term and the second term of Expression 4-13a due to changes in Vgy_act or changes in θbank_act occur so as to cancel each other. As a result, the actual NSP yaw moment Mnsp_act is less likely to be affected by changes in Vgy_act or changes in θbank_act.
また、式4−13bから明らかように、実NSPヨーモーメントMnsp_actは、μ感度p(γ_act,δf_act,Vx_act)がp≠0となる状況において、Vgy_actやθbank_actの値に直接的に依存せずに、実路面摩擦係数μ_actとμ感度pとに依存して変化することが判る。 As is clear from Equation 4-13b, the actual NSP yaw moment Mnsp_act does not directly depend on the values of Vgy_act and θbank_act in a situation where μ sensitivity p (γ_act, δf_act, Vx_act) is p ≠ 0. It can be seen that the actual road surface friction coefficient μ_act and μ sensitivity p change depending on the actual road surface friction coefficient μ_act and μ sensitivity p.
そして、上記式4−13a及び式4−13bのうちの式4−13aに着目すると、車両1の運動の状態量としての実ヨー角加速度γdot_actと、実センサ感応横加速度Accy_sensor_actとを観測すれば、それらの観測値に基づいて、各車輪2−iに路面から作用する実際の路面反力(これは実路面摩擦係数μ_actに依存する)の合力によって発生する実NSPヨーモーメントMnsp_actの値を特定できることが判る。この場合、式4−13aの右辺には、実路面摩擦係数μ_actが含まれないと共に、実車両重心横加速度Vgy_actや実路面バンク角θbank_actが含まれない。このため、実路面摩擦係数μ_actや、実車両重心横加速度Vgy_act、実路面バンク角θbank_actの観測値を必要とすることなく、実ヨー角加速度γdot_act及び実センサ感応横加速度Accy_sensor_actの観測値から、実NSPヨーモーメントMnsp_actの観測値を得ることができることとなる。
If attention is paid to the expression 4-13a of the expressions 4-13a and 4-13b, the actual yaw angular acceleration γdot_act and the actual sensor-sensitive lateral acceleration Accy_sensor_act as the motion state quantity of the
ここで、前記ヨー角加速度検出値γdot_sensが、実ヨー角加速度γdot_actの観測値、前記車両重心横加速度検出値Accy_sensが、実センサ感応横加速度Accy_sensor_actの観測値としての意味を持つ。そこで、式4−13aの右辺のγdot_act、Accy_sennsor_actをそれぞれの観測値としてのγdot_sens、Accy_sensで置き換えた式によって算出される値を、以降、NSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensという。すなわち、Mnsp_sensを次式4−14により定義する。 Here, the yaw angular acceleration detected value γdot_sens has the meaning as the observed value of the actual yaw angular acceleration γdot_act, and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detected value Accy_sens has the meaning as the observed value of the actual sensor-sensitive lateral acceleration Accy_sensor_act. Therefore, a value calculated by an expression obtained by replacing γdot_act and Accy_sennsor_act on the right side of Expression 4-13a with γdot_sens and Accy_sens as the observed values is hereinafter referred to as an NSP yaw moment detected value Mnsp_sens. That is, Mnsp_sens is defined by the following equation 4-14.
Mnsp_sens=Iz*γdot_sens+Lnsp*m*Accy_sens ……式4−14
この場合、ヨー角加速度検出値γdot_sensと、車両重心横加速度検出値Accy_sensとがそれぞれ、実ヨー角加速度検出値γdot_act、実センサ感応横加速度Accy_sensor_actに精度よく合致すると仮定すると、Mnsp_act=Mnsp_sensとなる。従って、ヨー角加速度検出値γdot_sensと、車両重心横加速度検出値Accy_sensとから、式4−14により、実NSPヨーモーメントMnsp_actの観測値としてのNSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensを算出できることとなる。このようにして算出されるNSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensは、車両1に作用する実際の外力(実路面反力)の値や実路面摩擦係数μ_actの値を必要とすることなく、車両1の運動の状態量の観測値を基に推定されるMnspの値(検出値)としての意味を持つ。
Mnsp_sens = Iz * γdot_sens + Lnsp * m * Accy_sens ...... Formula 4-14
In this case, assuming that the yaw angular acceleration detection value γdot_sens and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy_sens match the actual yaw angular acceleration detection value γdot_act and the actual sensor sensitive lateral acceleration Accy_sensor_act with high accuracy, Mnsp_act = Mnsp_sens. Therefore, the NSP yaw moment detected value Mnsp_sens as the observed value of the actual NSP yaw moment Mnsp_act can be calculated from the yaw angular acceleration detected value γdot_sens and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detected value Accy_sens by Equation 4-14. The NSP yaw moment detection value Mnsp_sens calculated in this way does not require an actual external force (actual road surface reaction force) value or an actual road surface friction coefficient μ_act acting on the
次に、上記NSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensとは別に、車両1の適当な動力学モデルを基に、該モデル上の車両1の車輪に作用する路面反力を路面摩擦係数μの推定値を用いて推定し、その推定した路面反力の合力によって発生するNSPヨーモーメントMnspの値を推定する処理に関して説明する。
Next, apart from the NSP yaw moment detected value Mnsp_sens, an estimated value of the road surface friction coefficient μ is used for the road surface reaction force acting on the wheels of the
ここで、本実施形態では、実際には、前記車両モデル演算手段24によって、摩擦特性モデルや車両運動モデルを用いて路面反力推定値が前記した如く算出される。そして、その路面反力の推定値から、後述するようにNSPヨーモーメントMnspの値を推定することができる。ただし、ここでの説明では、路面摩擦係数μの推定原理の説明のために、便宜上、前記車両モデル演算手段24とは別の車両モデル演算手段(以下、説明用車両モデル演算手段という)によって、前記式4−3で表される車両1の動力学モデルを用いて、車両1の運動状態量や路面反力の推定演算処理が所定の演算処理周期で逐次実行されるものとする。
Here, in the present embodiment, the road surface reaction force estimated value is actually calculated by the vehicle model calculation means 24 using the friction characteristic model and the vehicle motion model as described above. Then, from the estimated value of the road surface reaction force, the value of the NSP yaw moment Mnsp can be estimated as will be described later. However, in this description, for the purpose of explaining the estimation principle of the road surface friction coefficient μ, for convenience, vehicle model calculation means (hereinafter referred to as explanation vehicle model calculation means) different from the vehicle model calculation means 24 is used. It is assumed that, using the dynamic model of the
この場合、説明用車両モデル演算手段には、各演算処理周期において、前輪舵角検出値δf_sens、ヨーレート検出値γ_sens、車速の観測値としての車両重心前後速度推定値Vgx_estm、路面摩擦係数推定値μ_estm、及び路面バンク角推定値θbank_estmの最新値(前回値又は今回値)が、それぞれ、式4−3の右辺のδf_act、γ_act、Vgx_act、μ_act、θbank_actの観測値として入力されるものとする。なお、ここでのVgx_estm、μ_estm、及びθbank_estmは、任意の適当な手法によって得られた観測値を意味するものである。また、前記式4−3におけるパラメータa11,a12s,a21,a22,b1,b2の値は、あらかじめ設定されているものとする。 In this case, the explanatory vehicle model calculation means includes a front wheel steering angle detection value δf_sens, a yaw rate detection value γ_sens, a vehicle center of gravity longitudinal speed estimation value Vgx_estm as a vehicle speed observation value, a road surface friction coefficient estimation value μ_estm in each calculation processing cycle. , And the latest value (previous value or current value) of the estimated road bank angle θbank_estm are input as observed values of δf_act, γ_act, Vgx_act, μ_act, and θbank_act on the right side of Equation 4-3, respectively. Here, Vgx_estm, μ_estm, and θbank_estm mean observed values obtained by any appropriate method. In addition, the values of the parameters a11, a12s, a21, a22, b1, and b2 in the equation 4-3 are set in advance.
そして、説明用車両モデル演算手段は、以下に示す推定演算処理を実行するものとする。すなわち、説明用車両モデル演算手段は、前記式4−3の第1行の式におけるγ_act等の実際の値を、推定値又は検出値で置き換えてなる次式5−1によって、車両重心横滑り速度Vgyの時間的変化率(微分値)の推定値である車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmを算出する。 And the vehicle model calculation means for description shall perform the estimation calculation process shown below. That is, the explanatory vehicle model calculation means calculates the vehicle center-of-gravity skid speed according to the following equation 5-1, in which an actual value such as γ_act in the first row of the equation 4-3 is replaced with an estimated value or a detected value. A vehicle center-of-gravity skid speed change rate estimated value Vgdot_y_estm, which is an estimated value of the temporal change rate (differential value) of Vgy, is calculated.
Vgdot_y_estm=μ_estm*a11*Vgy_estm_p/Vgx_estm
+μ_estm*a12s*γ_sens/Vgx_estm+μ_estm*b1*δf_sens
−Vgx_estm*γ_sens−g*sin(θbank_estm)
……式5−1
なお、式5−1の右辺の第1項の演算に必要な車両重心横滑り速度推定値Vgy_estm_pは、説明用車両モデル演算手段が既に算出したVgy_estmのうちの最新値としての前回値である。
Vgdot_y_estm = μ_estm * a11 * Vgy_estm_p / Vgx_estm
+ Μ_estm * a12s * γ_sens / Vgx_estm + μ_estm * b1 * δf_sens
−Vgx_estm * γ_sens−g * sin (θbank_estm)
... Formula 5-1
The vehicle center-of-gravity skid speed estimated value Vgy_estm_p required for the calculation of the first term on the right side of Equation 5-1 is the previous value as the latest value of Vgy_estm that has already been calculated by the vehicle model calculation means for explanation.
この場合、式5−1の右辺から第4項及び第5項を除去したものは、各車輪2−iの路面反力の合力によって車両1の重心点に作用する並進力ベクトルのうちの車体1Bの横方向の成分の推定値(すなわち、全路面反力合成並進力ベクトル↑Fg_totalのY軸方向成分の推定値Fgy_total_estm)を、車両質量mで除算してなる値としての意味を持つ。また、右辺の第4項は、車両1の旋回運動に伴う遠心力に起因して該車両1の重心点に生じる加速度の推定値、第5項は、重力加速度のうちの、車体1Bの横方向の加速度成分の推定値を意味する。
In this case, the fourth term and the fifth term are removed from the right side of Expression 5-1, and the vehicle body of the translational force vector acting on the center of gravity of the
従って、式5−1は、μestm、Vgy_estm_p、Vgx_estm、γ_sens、δf_sensを基に、Fgy_total_estm/mを算出し、この算出したFgy_total_estm/mの値から、車両1の重心点に作用する遠心力の加速度の推定値(=Vgx_estm*γ_sens)と、重力加速度のうちの、車体1Bの横方向の加速度成分の推定値(=g*sin(θbank_estm))とを減算することによって、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmを算出する処理を示している。
Therefore, Formula 5-1 calculates Fgy_total_estm / m based on μestm, Vgy_estm_p, Vgx_estm, γ_sens, and δf_sens, and the acceleration of the centrifugal force acting on the center of gravity of the
そして、説明用車両モデル演算手段は、上記の如く求めた車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmと、車両重心横滑り速度推定値の前回値Vgy_estm_pとから、Vgdot_y_estmの積分演算を示す次式5−2により、新たな車両重心横滑り速度推定値Vgy_estm(今回値)を算出する。なお、式5−2におけるΔTは、説明用車両モデル演算手段の演算処理周期である。 The explanatory vehicle model calculation means then calculates the integral calculation of Vgdot_y_estm from the vehicle center-of-gravity skid speed change rate estimated value Vgdot_y_estm and the previous value Vgy_estm_p of the vehicle center-of-gravity skid speed estimated value obtained as described above. Thus, a new vehicle center-of-gravity skid speed estimated value Vgy_estm (current value) is calculated. Note that ΔT in Expression 5-2 is a calculation processing cycle of the explanatory vehicle model calculation means.
Vgy_estm=Vgy_estm_p+Vgdot_y_estm*ΔT ……式5−2
このようにして算出されたVgy_estmが、次回の演算処理周期で、新たな車両重心横滑り速度変化率Vgdot_y_estmを算出するために使用される。なお、説明用車両モデル演算手段が算出するVgy_estmは、前記した車両モデル演算手段24の車両運動推定部24dが算出する車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictに相当するものである。
Vgy_estm = Vgy_estm_p + Vgdot_y_estm * ΔT ...... Formula 5-2
Vgy_estm calculated in this way is used to calculate a new vehicle center-of-gravity skid speed change rate Vgdot_y_estm in the next calculation processing cycle. The Vgy_estm calculated by the explanatory vehicle model calculating means corresponds to the vehicle center-of-gravity skid speed model estimated value Vgy_predict calculated by the vehicle
さらに、説明用車両モデル演算手段は、車両1の横加速度センサ15が感応する実加速度(すなわち実センサ感応横加速度Accy_sensor_act)の推定値であるセンサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmを、次式5−3により(換言すれば式5−1の右辺の第1項〜第3項までの演算により)算出する。
Further, the explanatory vehicle model calculation means calculates a sensor-sensitive lateral acceleration estimated value Accy_sensor_estm, which is an estimated value of the actual acceleration to which the
Accy_sensor_estm=μ_estm*a11*Vgy_estm_p/Vgx_estm
+μ_estm*a12s*γ_sens/Vgx_estm+μ_estm*b1*δf_sens
……式5−3
ここで、この式5−3について補足すると、前記式4−5から明らかなように、次式5−4が成立する。
Accy_sensor_estm = μ_estm * a11 * Vgy_estm_p / Vgx_estm
+ Μ_estm * a12s * γ_sens / Vgx_estm + μ_estm * b1 * δf_sens
... Formula 5-3
Here, supplementing this equation 5-3, as is clear from the equation 4-5, the following equation 5-4 is established.
Accy_sensor_estm=Vgdot_y_estm+Vgx_estm*γ_sens+g*sin(θbank_estm)
……式5−4
そして、この式5−4と、前記式5−1とから明らかなように、式5−4の右辺は、式5−1の右辺の第1項〜第3項の和に一致する。従って、センサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmを前記式5−3により算出することができることとなる。
Accy_sensor_estm = Vgdot_y_estm + Vgx_estm * γ_sens + g * sin (θbank_estm)
... Formula 5-4
As is clear from Expression 5-4 and Expression 5-1, the right side of Expression 5-4 matches the sum of the first to third terms on the right side of Expression 5-1. Therefore, the sensor-sensitive lateral acceleration estimated value Accy_sensor_estm can be calculated by the equation 5-3.
さらに、式5−3の右辺は、各車輪2−iの路面反力の合力によって車両1の重心点に作用する並進力ベクトルのうちの車体1Bの横方向の成分の推定値(すなわち、全路面反力合成並進力ベクトル↑Fg_totalのY軸方向成分の推定値Fgy_total_estm)を、車両質量mで除算してなる値としての意味を持つ。従って、式5−3は、μestm、Vgy_estm_p、Vgx_estm、γ_sens、δf_sensを基に、Fgy_total_estm/mを算出し、この算出されたFgy_total_estm/mをAccy_sensor_estmとして得る処理を示している。
Further, the right side of the equation 5-3 is an estimated value of the lateral component of the
また、説明用車両モデル演算手段は、前記式4−3の第2行の式におけるγ_act等の実際の値を、推定値又は検出値で置き換えてなる次式5−5によって、ヨー角加速度γdotの時間的変化率(微分値)の推定値であるヨー角加速度推定値γdot_estmを算出する。 Further, the explanatory vehicle model calculation means calculates the yaw angular acceleration γdot by the following equation 5-5 in which the actual value such as γ_act in the second row of the equation 4-3 is replaced with the estimated value or the detected value. The yaw angular acceleration estimated value γdot_estm, which is the estimated value of the temporal change rate (differential value) of, is calculated.
γdot_estm=μ_estm*a21*Vgy_estm_p/Vgx_estm
+μ_estm*a22*γ_sens/Vgx_estm+μ_estm*b2*δf_sens
……式5−5
この式5−5の右辺は、各車輪2−iの路面反力の合力によって車両1の重心点に作用するヨー軸周りのモーメントの推定値(すなわち、全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_estm)を、車両ヨー慣性モーメントIzで除算してなる値を求める演算処理を意味する。従って、式5−5は、μestm、Vgy_estm_p、Vgx_estm、γ_sens、δf_sensを基にMgz_estm/Izを算出し、その算出したMgz_estm/Izの値をヨー角加速度推定値γdot_estmとして得る処理を示している。
γdot_estm = μ_estm * a21 * Vgy_estm_p / Vgx_estm
+ Μ_estm * a22 * γ_sens / Vgx_estm + μ_estm * b2 * δf_sens
... Formula 5-5
The right side of the equation 5-5 represents an estimated value of the moment about the yaw axis acting on the center of gravity of the
ここで、前記式5−3,5−5を連立方程式として、Vgy_estmを消去し、さらに、前記式4−10を適用することで、次式5−6が得られる。 Here, Equations 5-3 and 5-5 are used as simultaneous equations, Vgy_estm is eliminated, and Equation 4-10 is applied to obtain Equation 5-6 below.
Iz*γdot_estm+Lnsp*m*Accy_sensor_estm
=μ_estm*p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm) ……式5−6
ただし、
p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)
=Iz*((a22−(a21/a11)*a12s)*γ_sens/Vgx_estm
+(b2−(a21/a11)*b1)*δf_sens) ……式5−7
なお、式5−7により定義されるp(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)は、γ、δf、Vgxの観測値γ_sens,δf_sens,Vgx_estmから算出したμ感度の値を意味する。以降の説明では、μ感度pは、特にことわらない限り、この式5−7により定義されるp(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)を意味するものとする。式5−7により定義されるμ感度pは、より一般的に言えば、γ_sensとδf_sensとの線形結合によって算出されるμ感度の値である。この場合、この線形結合において、γ_sensと、δf_sensとにそれぞれに掛かる係数をA1,A2とおくと(p=A1*γ_sens+A2*δf_sensとおくと)、A1=Iz*((a22−(a21/a11)*a12s)/Vgx_estm、A2=(b2−(a21/a11)*b1)である。従って、該係数A1,A2は、それらの比率A2/A1が、車両1の車速の観測値としてのVgx_estmに応じて変化する(A2/A1がVgx_estmに比例して変化する)ように設定される係数であると言える。また、別の言い方をすれば、式5−7によるγ_sensとδf_sensとの線形結合は、前記式4−3の線形2輪車両モデルにおいて、路面摩擦係数μ_actを一定値と仮定した場合に、γ_act、δf_act、Vgx_actの値として、それらの観測値(検出値)γ_sens,δf_sens,Vgx_estmを用いて特定される実NSPヨーモーメントMnsp_actの値に、当該線形結合により算出されるμ感度pの値が比例するものとなるように構築された線形結合であると言える。
Iz * γdot_estm + Lnsp * m * Accy_sensor_estm
= Μ_estm * p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) ...... Formula 5-6
However,
p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm)
= Iz * ((a22− (a21 / a11) * a12s) * γ_sens / Vgx_estm
+ (B2− (a21 / a11) * b1) * δf_sens) ...... Formula 5-7
Note that p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) defined by Expression 5-7 means the value of μ sensitivity calculated from the observed values γ_sens, δf_sens, Vgx_estm of γ, δf, and Vgx. In the following description, the μ sensitivity p means p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) defined by the equation 5-7 unless otherwise specified. More generally, the μ sensitivity p defined by Expression 5-7 is a value of μ sensitivity calculated by linear combination of γ_sens and δf_sens. In this case, in this linear combination, if the coefficients applied to γ_sens and δf_sens are set to A1 and A2 (p = A1 * γ_sens + A2 * δf_sens), A1 = Iz * ((a22− (a21 / a11 ) * A12s) / Vgx_estm, A2 = (b2− (a21 / a11) * b1) Therefore, the coefficients A1 and A2 have their ratio A2 / A1 as Vgx_estm as an observed value of the vehicle speed. In other words, it is a linear combination of γ_sens and δf_sens according to Equation 5-7: A2 / A1 is a coefficient set so that it changes in proportion to Vgx_estm. Are the observed values (detected values) γ_sens, δf_sens, Vgx_estm as the values of γ_act, δf_act, Vgx_act when the road surface friction coefficient μ_act is assumed to be a constant value in the linear two-wheel vehicle model of Equation 4-3. The value of μ sensitivity p calculated by the linear combination is compared with the value of the actual NSP yaw moment Mnsp_act specified using It said to be a linear combination constructed so as to be.
補足すると、本実施形態では、前記したようにヨーレート推定値γ_estmは、ヨーレート検出値γ_sensと一致もしくはほぼ一致するように決定される。従って、上記式5−7の右辺におけるγ_sensをγ_estmに置き換えた式を、μ感度pの値を求めるための定義式として用いてもよい。 Supplementally, in the present embodiment, as described above, the yaw rate estimated value γ_estm is determined so as to match or substantially match the yaw rate detected value γ_sens. Therefore, an expression obtained by replacing γ_sens on the right side of Expression 5-7 with γ_estm may be used as a defining expression for obtaining the value of μ sensitivity p.
上記式5−6の両辺は、いずれも、NSPでのヨー軸周りのモーメントの推定値(前記式4−3を前提とするモデル上でのモーメントの値)であるNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを意味する。すなわち、NSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmは、次式5−8a,5−8bに示す如く、式5−6の左辺及び右辺に一致する。 Both sides of the above equation 5-6 represent an NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm that is an estimated value of the moment around the yaw axis at the NSP (moment value on the model based on the equation 4-3). means. That is, the NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm coincides with the left side and the right side of Equation 5-6 as shown in Equations 5-8a and 5-8b below.
Mnsp_estm=Iz*γdot_estm+Lnsp*m*Accy_sensor_estm ……式5−8a
Mnsp_estm=μ_estm*p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm) ……式5−8b
式5−8aは、モデル上での車両1の運動によってNSPでのヨー軸周りに発生する慣性力モーメントに釣り合うモーメント(該慣性力モーメントの符号を反転させたモーメント)の推定値として、NSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを表現したものである。また、式5−8bは、μ_estmに依存する各車輪2−iの路面反力の合力(モデル上での路面反力の合力)によってNSPで発生するヨー軸周りのモーメントの推定値として、NSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを表現したものである。
Mnsp_estm = Iz * γdot_estm + Lnsp * m * Accy_sensor_estm ...... Formula 5-8a
Mnsp_estm = μ_estm * p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) ...... Formula 5-8b
Expression 5-8a is an NSP yaw as an estimated value of a moment (moment obtained by reversing the sign of the inertial force moment) that balances the inertial force moment generated around the yaw axis at the NSP by the movement of the
この場合、式5−8a,5−8bのうちの、式5−8bにより算出されるNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmは、路面摩擦係数推定値μ_estmに依存して算出されるものであるから、該Mnsp_estmには路面摩擦係数推定値μestmの誤差の影響が反映される。また、式5−8bの右辺には、車両重心横加速度推定値Vgy_estmや路面バンク角推定値θbank_estmが直接的には含まれない。このため、式5−8bによって算出されるNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmは、実NSPヨーモーメントMnsp_actに関して説明した場合と同様に、車両重心横加速度推定値Vgy_estmや路面バンク角推定値θbank_estmの誤差の影響を直接的に受けないこととなる。 In this case, the NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm calculated by the expression 5-8b of the expressions 5-8a and 5-8b is calculated depending on the road surface friction coefficient estimated value μ_estm. Mnsp_estm reflects the influence of the error of the road surface friction coefficient estimated value μestm. Further, the right side of Expression 5-8b does not directly include the vehicle center-of-gravity lateral acceleration estimated value Vgy_estm or the road bank angle estimated value θbank_estm. For this reason, the NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm calculated by Equation 5-8b is affected by the error of the vehicle center-of-gravity lateral acceleration estimated value Vgy_estm and the road bank angle estimated value θbank_estm, as described for the actual NSP yaw moment Mnsp_act. Will not be directly received.
そこで、説明用車両モデル演算手段は、式5−8bにより、NSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを算出する。このようにして算出されるNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmは、それを一般化して言えば、車両1の動力学モデルを基に、μ_estmに依存して算出されるMnsp_actの推定値(より詳しくは、μ_estmが正確であると仮定して算出されるMnsp_actの推定値)としての意味を持つ。
Therefore, the vehicle model calculation means for explanation calculates the NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm by Expression 5-8b. The NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm calculated in this way can be generalized. Based on the dynamic model of the
以上が、説明用車両モデル演算手段の処理である。補足すると、以上の説明用車両モデル演算手段では、路面摩擦係数μの推定原理の説明の便宜上、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmや、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estm、ヨー角加速度推定値γdot_estm、センサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmを算出するものとしたが、前記式4−3により表される動力学モデル(線形2輪車両モデル)を前提として、前記式5−8bによりNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを算出する上では、前記5−7及び5−8bから明らかなように、Vgdot_y_estmや、Vgy_estm、γdot_estm、Accy_sensor_estmは不要である。また、前記式4−3により表される動力学モデルを前提とする場合には、前記式5−8aの右辺の演算結果の値と、式5−8bの右辺の演算結果とは同じ値になるので、式5−8aにより、Mnsp_estmを算出してもよい。 The above is the processing of the explanatory vehicle model calculation means. Supplementally, in the vehicle model calculation means for explanation described above, for convenience of explanation of the estimation principle of the road surface friction coefficient μ, the vehicle center-of-gravity skid speed change rate estimated value Vgdot_y_estm, the vehicle center-of-gravity skid speed estimated value Vgy_estm, the yaw angular acceleration estimated value γdot_estm The sensor-sensitive lateral acceleration estimated value Accy_sensor_estm is calculated. On the premise of the dynamic model (linear two-wheel vehicle model) represented by the equation 4-3, the NSP yaw moment estimated value by the equation 5-8b. In calculating Mnsp_estm, Vgdot_y_estm, Vgy_estm, γdot_estm, and Accy_sensor_estm are not necessary, as is apparent from 5-7 and 5-8b. When the dynamic model represented by the equation 4-3 is assumed, the calculation result value on the right side of the equation 5-8a and the calculation result on the right side of the equation 5-8b are the same value. Therefore, Mnsp_estm may be calculated by Expression 5-8a.
次に、前記式4−14により得られるNSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensと、前記式5−8bにより算出されるNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmとを基に、路面摩擦係数μを推定する手法を考察する。前記した如く、Mnsp_sensは、車両1に外力として作用する路面反力の値、あるいは、路面摩擦係数μの値を必要とすることなく、車両1の運動の状態量の観測値(γdot_sens,Accy_sens)に基づいて得られるMnsp_actの観測値(検出値)としての意味を持つ。また、Mnsp_estmは、車両1の動力学モデルを基に、μ_estmを用いて算出されるMnsp_actの観測値(推定値)としての意味を持つ。従って、Mnsp_sensとMnsp_estmとの偏差は、μ_actに対するμ_estmの誤差と相関性を有すると考えられる。
Next, a method for estimating the road surface friction coefficient μ based on the NSP yaw moment detected value Mnsp_sens obtained by the equation 4-14 and the NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm calculated by the equation 5-8b will be considered. . As described above, Mnsp_sens is an observed value (γdot_sens, Accy_sens) of the motion state quantity of the
ここで、ヨーレート検出値γ_sens、ヨー角加速度検出値γdor_sens、前輪舵角検出値δf_sens、車両重心前後速度推定値Vgx_estm(車速推定値)、車両重心横加速度検出値Accy_sensが、それぞれ、実ヨーレートγ_act、実ヨー角加速度γdot_act、実前輪舵角検出値δf_act、実車両重心前後速度Vgx_act、実センサ感応横加速度Acc_sensor_actに精度よく合致するものと仮定する。このとき、前記式4−11から、次式6−1が得られる。 Here, the yaw rate detection value γ_sens, the yaw angular acceleration detection value γdor_sens, the front wheel rudder angle detection value δf_sens, the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration estimation value Vgx_estm (vehicle speed estimation value), and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detection value Accy_sens are respectively the actual yaw rate γ_act, It is assumed that the actual yaw angular acceleration γdot_act, the actual front wheel steering angle detection value δf_act, the actual vehicle center-of-gravity longitudinal velocity Vgx_act, and the actual sensor-sensitive lateral acceleration Acc_sensor_act are accurately matched. At this time, the following equation 6-1 is obtained from the equation 4-11.
Iz*γdot_sens+Lnsp*m*Accy_sens=μ_act*p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)
……式6−1
そして、この式6−1と、前記式4−14、式5−6、式5−8bから、次式6−2が得られる。
Iz * γdot_sens + Lnsp * m * Accy_sens = μ_act * p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm)
... Formula 6-1
Then, the following expression 6-2 is obtained from the expression 6-1 and the expressions 4-14, 5-6, and 5-8b.
Mnsp_sens−Mnsp_estm=(Iz*γdot_sens+Lnsp*m*Accy_sens)
−(Iz*γdot_estm+Lnsp*m*Accy_sensor_estm)
=(μ_act−μ_estm)*p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)
……式6−2
この式6−2から、路面摩擦係数推定値μ_estmを実路面摩擦係数μ_actに一致させるためには、p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)≠0となる状況で、Mnsp_estmをMnsp_sensに一致させるようにμ_estmを決定すればよいこととなる。このことは、より一般的に言えば、車両1の各車輪2−iの摩擦特性を含めた動力学モデル(路面摩擦係数推定値μ_estmに依存する動力学モデル)を用いて算出される実NSPヨーモーメントMnsp_actの推定値(NSPヨーモーメント推定値Mnsp_estm)を、車両1の運動状態量の観測値としてのヨー角加速度検出値γdot_sensと車両重心横加速度検出値Accy_sens(=センサ感応横加速度Accy_sensorの検出値)とから算出される実NSPヨーモーメントMnsp_actの推定値(NSPヨーモーメント検出値Mnsp_sens)に一致させるように、上記動力学モデルに適用する路面摩擦係数推定値μestmを決定すればよいことを意味する。
Mnsp_sens−Mnsp_estm = (Iz * γdot_sens + Lnsp * m * Accy_sens)
-(Iz * γdot_estm + Lnsp * m * Accy_sensor_estm)
= (Μ_act−μ_estm) * p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm)
... Formula 6-2
From Equation 6-2, in order to make the road surface friction coefficient estimated value μ_estm coincide with the actual road surface friction coefficient μ_act, in a situation where p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) ≠ 0, μ_estm is set so that Mnsp_estm coincides with Mnsp_sens. It will be sufficient to determine. More generally, this is an actual NSP calculated using a dynamic model (dynamic model depending on the road surface friction coefficient estimated value μ_estm) including the friction characteristics of each wheel 2-i of the
この場合、式6−2の右辺のp(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)は、前記式5−7から明らかなように、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmや、路面バンク角推定値θbank_estmを含まない。従って、p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)≠0となる状況では、Mnsp_sensとMnsp_estmとの偏差(式6−2の左辺)の値は、μ_actとμ_estmとの偏差(すなわちμ_estmの誤差)に対する相関性が高いと考えられる。換言すれば、p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)≠0となる状況では、Mnsp_sensとMnsp_estmとの偏差は、主に、μ_estmの誤差に起因して発生すると考えられる。このため、式6−2を基礎として、路面摩擦係数推定値μ_estmを決定するようにすれば、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmや路面バンク角推定値θbank_estmの誤差の影響を受けるのを抑制するようにして、実路面摩擦係数μ_actを推定できると考えられる。そこで、本実施形態におけるμ推定手段26は、前記式6−2を基礎として、路面摩擦係数推定値μ_estmを算出する。 In this case, p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) on the right side of Expression 6-2 does not include the vehicle center-of-gravity skid speed estimated value Vgy_estm and the road bank angle estimated value θbank_estm, as is apparent from Expression 5-7. Therefore, in the situation where p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) ≠ 0, the value of the deviation between Mnsp_sens and Mnsp_estm (the left side of Equation 6-2) is the correlation with the deviation between μ_act and μ_estm (ie, the error of μ_estm). Is considered high. In other words, in a situation where p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) ≠ 0, the deviation between Mnsp_sens and Mnsp_estm is considered to be mainly caused by the error of μ_estm. Therefore, if the road surface friction coefficient estimated value μ_estm is determined based on the equation 6-2, it is possible to suppress the influence of errors of the vehicle center-of-gravity skid speed estimated value Vgy_estm and the road surface bank angle estimated value θbank_estm. Thus, it is considered that the actual road surface friction coefficient μ_act can be estimated. Therefore, the μ estimation means 26 in the present embodiment calculates the road surface friction coefficient estimated value μ_estm based on the equation 6-2.
上記のように式6−2を基礎とし、p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)≠0となる状況で、Mnsp_estmをMnsp_sensに一致させるように路面摩擦係数推定値μ_estmを決定するためには、例えば次式6−3を満足するように、路面摩擦係数推定値μ_estmを決定することが考えられる。 In order to determine the road surface friction coefficient estimated value μ_estm so that Mnsp_estm coincides with Mnsp_sens in the situation where p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) ≠ 0 based on Equation 6-2 as described above, for example, It is conceivable to determine the road surface friction coefficient estimated value μ_estm so as to satisfy Expression 6-3.
Mnsp_sens=μ_estm*p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm) ……式6−3
ただし、このようにした場合には、Mnsp_sens、γ_sens、δf_sens、Vgx_estmの誤差に起因して、路面摩擦係数推定値μ_estmの過剰な変動が生じやすい。特にp(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)の値が“0”に近い値である場合には、式6−3に基づき求められる路面摩擦係数推定値μ_estmの信頼性や安定性を確保することが困難である。
Mnsp_sens = μ_estm * p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) ...... Formula 6-3
However, in this case, an excessive change in the road surface friction coefficient estimated value μ_estm tends to occur due to errors in Mnsp_sens, γ_sens, Δf_sens, and Vgx_estm. In particular, when the value of p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) is close to “0”, it is difficult to ensure the reliability and stability of the road surface friction coefficient estimated value μ_estm obtained based on Expression 6-3. It is.
そこで、本実施形態におけるμ推定手段26は、車両1の運動状態量の観測値から求められるNSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensと、路面摩擦係数推定値μ_estmに依存して推定される路面反力を基に求められるNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmとの偏差に応じたフィードバック演算処理によって、該偏差を“0”に収束させるように(Mnsp_sensにMnsp_estmを収束させるように)、μ_estmの増減操作量を逐次決定し、その増減操作量に応じてμestmの値を更新する。これにより、路面摩擦係数推定値μestmを実路面摩擦係数μ_actに収束させるように(定常的には、μ_actに一致させるように)、μestmを逐次算出する。以降、Mnsp_sensとMnsp_estmとの偏差(=Mnsp_sens−Mnsp_estm)を、NSPヨーモーメント推定誤差Mnsp_errという。
Therefore, the μ estimation means 26 in the present embodiment is based on the NSP yaw moment detected value Mnsp_sens obtained from the observed value of the motion state quantity of the
また、この場合、前記式6−2から明らかなように、NSPヨーモーメント推定誤差Mnsp_errは、μ感度pに比例する。そして、μ感度pが“0”に近いほど、μ_estmの誤差に対するMnsp_errの感度(μ_estmの誤差の変化に対するMnsp_errの変化の比率の大きさ)が低下する。そこで、本実施形態では、μ_estmの信頼性や安定性を確保するために、Mnsp_errの変化に対するμ_estmの増減操作量の変化の割合いであるゲイン値(換言すれば、Mnsp_errを“0”に収束させるフィードバック演算処理のフィードバックゲイン)を、μ感度pに応じて変化させる。 In this case, as is clear from the equation 6-2, the NSP yaw moment estimation error Mnsp_err is proportional to the μ sensitivity p. As the μ sensitivity p is closer to “0”, the sensitivity of Mnsp_err to the error of μ_estm (the magnitude of the ratio of change in Mnsp_err to the change in error of μ_estm) decreases. Therefore, in this embodiment, in order to ensure the reliability and stability of μ_estm, the gain value that is the ratio of the change in the amount of increase / decrease in μ_estm with respect to the change in Mnsp_err (in other words, Mnsp_err is converged to “0”). The feedback gain of the feedback calculation process) is changed according to the μ sensitivity p.
以上が、本実施形態における路面摩擦係数μの基本的な推定原理である。 The above is the basic estimation principle of the road surface friction coefficient μ in the present embodiment.
以上説明した路面摩擦係数μの基本的な推定原理を踏まえて、本実施形態におけるμ推定手段26の処理を図11及び図12を参照して説明する。 Based on the basic estimation principle of the road surface friction coefficient μ described above, the processing of the μ estimation means 26 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
図11のブロック図に示すように、μ推定手段26は、その機能として、NSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensを算出するMnsp_sens算出部26aと、NSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを算出するMnsp_estm算出部26bと、NSPヨーモーメント推定誤差Mnsp_errを算出するMnsp_err算出部26cと、μ感度p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)を算出するμ感度算出部26dと、NSPヨーモーメント推定誤差Mnsp_errとμ感度p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)とに応じて路面摩擦係数μの増減操作量Δμを決定する摩擦係数増減操作量決定部26eと、この増減操作量Δμに応じて路面摩擦係数推定値μ_estmを更新する摩擦係数推定値更新部26fとを備える。
As shown in the block diagram of FIG. 11, the
そして、μ推定手段26は、図12のフローチャートの処理を実行することで、路面摩擦係数推定値μ_estmを逐次決定する。 Then, the μ estimation means 26 sequentially determines the road surface friction coefficient estimated value μ_estm by executing the processing of the flowchart of FIG.
すなわち、μ推定手段26は、S118−1において、Mnsp_sens算出部26aの処理を実行し、NSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensを算出する。具体的には、Mnsp_sens算出部26aは、前記S100において観測対象量検出手段22により生成された観測対象量検出値のうち、NSPヨーモーメントMnspに釣り合う慣性力モーメントに関連する車両1の運動状態量の観測値としてのヨー角加速度検出値γdot_sensと、車両重心横加速度検出値Accy_sens(センサ感応横加速度検出値)とを用いて前記式4−14の右辺の演算を行うことによりMnsp_sensを算出する。この場合、式4−14の演算に必要な車両ヨー慣性モーメントIzの値、車両質量mの値、及び車両重心・NSP間距離Lnspの値としては、あらかじめ設定された所定値が用いられる。なお、式4−14の右辺の第1項は、全路面反力合成ヨーモーメント検出値Mgz_total_sensに相当し、第2項中のm*Accy_sensは、全路面反力合成横力検出値Fgy_total_sensに相当する。
That is, the μ estimating means 26 executes the processing of the
さらにμ推定手段26は、S118−2において、Mnsp_estm算出部26bの処理を実行し、NSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを算出する。具体的には、Mnsp_estm算出部26bは、前記S112において車両モデル演算手段24により算出された全路面反力合成横力推定値Fgy_total_estm(全路面反力合成並進力ベクトル推定値↑Fg_total_estmのY軸方向成分)と、全路面反力合成ヨーモーメント推定値Mgz_total_estmとから、次式7−1によりMnsp_estmを算出する。
Further, in S118-2, the μ estimating means 26 executes the processing of the Mnsp_estm calculating unit 26b to calculate the NSP yaw moment estimated value Mnsp_estm. Specifically, the Mnsp_estm calculating unit 26b calculates the total road surface reaction force combined lateral force estimated value Fgy_total_estm (total road surface reaction force combined translational force vector estimated value ↑ Fg_total_estm in the Y-axis direction) calculated by the vehicle
Mnsp_estm=Mgz_total_estm+Lnsp*Fgy_total_estm ……式7−1
次いで、μ推定手段26は、S118−3において、Mnsp_err算出部26cの処理を実行し、NSPヨーモーメント推定誤差Mnsp_errを算出する。具体的には、Mnsp_err算出部26cは、S118−1で算出されたNSPヨーモーメント検出値Mnsp_sensから、S118−2で算出されたNSPヨーモーメント推定値Mnsp_estmを減じることによって、Mnsp_errを算出する。
Mnsp_estm = Mgz_total_estm + Lnsp * Fgy_total_estm ...... Formula 7-1
Next, in S118-3, the μ estimation means 26 executes the processing of the
さらに、μ推定手段26は、S118−4において、μ感度算出部26dの処理を実行し、μ感度pを算出する。具体的には、μ感度算出部26dは、前記S100において観測対象量検出手段22により生成されたヨーレート検出値γ_sens及び前輪舵角検出値δf_sensと、前記S114において車両モデル演算手段24により求められた車両重心前後速度推定値Vgx_estmとから、前記式5−7の右辺の演算を行うことによりμ感度p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)を算出する。この場合、式5−7の演算に必要な車両慣性ヨーモーメントIzの値、並びにパラメータa11,a12s,a21,a22,b1,b2の値としては、あらかじめ設定された所定値が用いられる。
Further, the μ estimation means 26 executes the processing of the μ
この場合、式5−7から明らかなように、μ感度pは、γ_sensとδf_sensとの線形結合によって求められる。そして、この線形結合において、γ_sensに掛かる係数と、δf_sensに掛かる係数との比が、Vgx_estmに応じて変化することとなる。 In this case, as is clear from Expression 5-7, the μ sensitivity p is obtained by linear combination of γ_sens and δf_sens. In this linear combination, the ratio between the coefficient applied to γ_sens and the coefficient applied to Δf_sens changes according to Vgx_estm.
次いで、μ推定手段26は、S118−5において、摩擦係数増減操作量決定部26eの処理を実行し、S118−3で算出されたNSPヨーモーメント推定誤差Mnsp_errと、S118−4で算出されたμ感度pとに応じて、摩擦係数増減操作量Δμを決定する。この処理においては、フィードバック制御則によりMnsp_errを“0”に収束させるように(すなわち、Mnsp_estmをMnsp_sensに収束させるように)、摩擦係数増減操作量Δμが決定される。この場合、上記フィードバック制御則として、比例則が用いられ、あるゲイン値GmuをMnsp_errに乗じることによってΔμが算出される。この場合、Δμが、Mnsp_errと前記μ感度pとの積に比例するように決定される。ひいては、Mnsp_errの変化に対するΔμの変化の割合いを表す前記ゲイン値Gmu(以降、Gmuを摩擦係数操作ゲインという)が、前記μ感度pに応じて変化するように決定される。
Next, the μ estimation means 26 executes the process of the friction coefficient increasing / decreasing manipulated
具体的には、本実施形態では、摩擦係数増減操作量決定部26eは、次式7−2により、Δμを算出する。なお、式7−2におけるKmuは、あらかじめ設定された正の所定値である。
Specifically, in the present embodiment, the friction coefficient increasing / decreasing manipulated
Δμ=Mnsp_err*Gmu
=Mnsp_err*(p(γ_sens,δf_sens,Vgx_estm)*Kmu)
……式7−2
すなわち、摩擦係数増減操作量決定部26eは、S118−4で算出されたμ感度pに、あらかじめ設定された正の所定値である基本ゲインKmuを乗じたもの(=Kmu*p)を摩擦係数操作ゲインGmuとし、この摩擦係数操作ゲインGmuをS118−3で算出されたNSPヨーモーメント推定誤差Mnsp_errに乗じることによって、摩擦係数増減操作量Δμを決定する。この場合、摩擦係数操作ゲインGmuは、μ感度pと同一極性を有し、且つ、μ感度pの大きさ(絶対値)が小さいほど、Gmuの大きさ(絶対値)も小さくなるように決定されることとなる。
Δμ = Mnsp_err * Gmu
= Mnsp_err * (p (γ_sens, δf_sens, Vgx_estm) * Kmu)
...... Formula 7-2
That is, the friction coefficient increasing / decreasing manipulated
次いで、μ推定手段26は、S118−6において、摩擦係数推定値更新部26fの処理を実行し、路面摩擦係数推定値μ_estmを更新する。具体的には、摩擦係数推定値更新部26fは、路面摩擦係数推定値の前回値μ_estm_pに、S118−5で算出された摩擦係数増減操作量Δμを加えることによって、路面摩擦係数推定値μ_estmを前回値μ_estm_pから更新し、新たな路面摩擦係数推定値μ_estm(今回値μ_estm)を求める。この処理は、換言すれば、Δμを積分することによって、路面摩擦係数推定値μ_estmを求める処理である。
Next, in S118-6, the μ estimating means 26 executes the process of the friction coefficient estimated
以上が、本実施形態におけるμ推定手段26の処理の詳細である。 The above is the details of the processing of the μ estimation means 26 in the present embodiment.
以上説明した本実施形態では、特に、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmを算出するときに、前記車両重心横加速度偏差Accy_errに応じて横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnが決定される。そして、車両モデル上で、全路面反力合成横力推定値Fgy_total_estmの外力によって発生する車両1の横滑り運動の状態量の値としての車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictをVgy_cmpnにより補正してなる値が、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmとして決定される。これにより、実路面摩擦係数μ_actの変化などに起因して車両1の横滑り運動が変化するような状況での過渡期における車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmの精度を、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictよりも高めることができる。また、車両重心横滑り速度暫定推定値Vgy_predictをVgy_cmpnにより補正してなる車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmは、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを算出する処理や、路面摩擦係数推定値μ_estmを算出する処理に使用されない(これらの算出処理にフィードバックされない)ので、横加速度センサ15の出力から横滑り速度補正操作量Vgy_cmpnまでの演算処理系の伝達関数の周波数特性が実車両重心前後速度gx_act(実車速)や実路面摩擦係数μ_actの変化の影響を受けないようにすることができる。その結果、実車両重心横滑り速度Vgy_actの変化に対する車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmの収束応答性を、実車両重心前後速度gx_act(実車速)や実路面摩擦係数μ_actの変化によらずに一定に保つことができる。
In the present embodiment described above, the side slip speed correction manipulated variable Vgy_cmpn is determined according to the vehicle center of gravity side acceleration deviation Accy_err particularly when the vehicle center of gravity side slip speed estimated value Vgy_estm is calculated. Then, on the vehicle model, a value obtained by correcting the vehicle center-of-gravity skid speed model estimated value Vgy_predict as a value of the state amount of the skid motion of the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図13〜図15を参照して説明する。なお、本実施形態は、制御装置20の一部の処理のみが第1実施形態と相違するものである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that this embodiment differs from the first embodiment only in a part of the processing of the
本実施形態では、図13のブロック図で示す如く、制御装置20は、その主要な機能的手段として、観測対象量検出手段22、車両モデル演算手段24、及びμ推定手段26に加えて、路面バンク角θbank(車両1が走行している路面のバンク角θbank)を推定する処理を逐次実行するバンク角推定手段28と、路面勾配角θslope(車両1が走行している路面の勾配角θslope)を推定する処理を逐次実行する勾配角推定手段30とを備える。
In the present embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 13, the
この場合、観測対象量検出手段22及びμ推定手段26の機能及び処理は、第1実施形態と同じである。
In this case, the functions and processes of the observation target
一方、本実施形態では、車両モデル演算手段24は、その一部の処理(より詳しくは車両運動推定部24dの処理(図4のS114の処理))のみが第1実施形態と相違しており、該車両運動推定部24dの処理において、バンク角推定手段28により後述する如く求められる実路面バンク角θbank_actの推定値である路面バンク角推定値θbank_estmと、勾配角推定手段30により後述する如く求められる実路面勾配角θslope_actの推定値である路面勾配角推定値θslope_estmとを用いる。
On the other hand, in the present embodiment, the vehicle model calculation means 24 is different from the first embodiment only in a part of the processing (more specifically, processing of the vehicle
より詳しくは、本実施形態における車両モデル演算手段24の処理では、路面が水平面であることを前提とした車両運動モデルの代わりに、路面バンク角θbankや路面勾配角θslopeを考慮した車両運動モデルが用いられる。このため、本実施形態では、図13のブロック図で示す如く、車両モデル演算手段24には、前記観測対象量検出手段22で生成された観測対象量検出値(δf_sens(=δ1_sens=δ2_sens)、Vw_i_sens(i=1,2,3,4)、γ_sens、Accx_sens、Accy_sens、Tq_i_sens(i=1,2,3,4))と、μ推定手段26で算出された路面摩擦係数推定値μ_estmとが入力されることに加えて、バンク角推定手段28及び勾配角推定手段30でそれぞれ後述するように算出される路面バンク角推定値θbank_estmと路面勾配角推定値θslope_estmとが入力される。
More specifically, in the processing of the vehicle model calculation means 24 in the present embodiment, a vehicle motion model that considers the road surface bank angle θbank and the road surface slope angle θslope is used instead of the vehicle motion model on the premise that the road surface is a horizontal plane. Used. For this reason, in the present embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 13, the vehicle
そして、本実施形態では、車両モデル演算手段24は、これらの入力値を用いて、路面反力推定値と車両運動状態量推定値とを算出する。この場合、車両モデル演算手段24が算出する路面反力推定値は、第1実施形態と同じである。一方、車両モデル演算手段24が算出する車両運動状態量推定値には、本実施形態では、前後加速度センサ14が感応する車両1の前後方向の加速度の推定値であるセンサ感応前後加速度推定値Accx_sensor_estmと、横加速度センサ15が感応する車両1の横方向の加速度の推定値であるセンサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmとが含まれる。
And in this embodiment, the vehicle model calculating means 24 calculates a road surface reaction force estimated value and a vehicle motion state quantity estimated value using these input values. In this case, the road surface reaction force estimated value calculated by the vehicle model calculating means 24 is the same as that in the first embodiment. On the other hand, the vehicle motion state estimated value calculated by the vehicle model calculation means 24 is, in this embodiment, a sensor-sensitive longitudinal acceleration estimated value Accx_sensor_estm, which is an estimated value of the longitudinal acceleration of the
また、バンク角推定手段28には、本実施形態では、上記センサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmと、観測対象量検出手段22で生成された車両重心横加速度検出値Accy_sens(=センサ感応横加速度検出値Accy_sensor_sens)とが入力される。そして、該バンク角推定手段28は、これらの入力値を用いて路面バンク角推定値θbank_estmを求める。
In the present embodiment, the bank angle estimating means 28 includes the sensor-sensitive lateral acceleration estimated value Accy_sensor_estm and the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detected value Accy_sens (= sensor-sensitive lateral acceleration detected value) generated by the observation target
また、勾配角推定手段30には、本実施形態では、上記センサ感応前後加速度推定値Accx_sensor_estmと、観測対象量検出手段22で生成された車両重心前後加速度検出値Accx_sens(=センサ感応前後加速度検出値Accx_sensor_sens)とが入力される。そして、該勾配角推定手段30は、これらの入力値を用いて路面勾配角推定値θslope_estmを求める。 In the present embodiment, the gradient angle estimating means 30 includes the sensor-sensitive longitudinal acceleration estimated value Accx_sensor_estm and the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detected value Accx_sens (= sensor-sensitive longitudinal acceleration detected value generated by the observation target amount detecting means 22). Accx_sensor_sens). Then, the slope angle estimation means 30 obtains a road surface slope angle estimated value θslope_estm using these input values.
以下に本実施形態における車両モデル演算手段24、バンク角推定手段28及び勾配角推定手段30の処理をさらに詳細に説明する。
Hereinafter, the processes of the vehicle
本実施形態における車両モデル演算手段24の処理は、車両運動推定部24dの処理のみが前記第1実施形態と相違する。従って、前記図4のS102〜S116の処理のうち、S114以外の処理は、第1実施形態と同じである。この場合、本実施形態における車両運動推定部24dは、前記式1−13、1−14を、例えば、それぞれ次式1−13b、1−14bに置き換えた車両運動モデル(式1−13b,1−14b、及び前記式1−15により表される車両運動モデル)を用いて、車両運動状態量推定値を算出する。該車両運動推定部24dが算出する車両運動状態量推定値は、本実施形態では、Vgx_estm、Vgx_predict、Vgy_estm、Vgy_predict、γ_estm、γ_predict、Accx_sensor_estm、Accy_sensor_estmが含まれる。
The processing of the vehicle model calculation means 24 in the present embodiment is different from the first embodiment only in the processing of the vehicle
Fgx_total=m*(Vgdot_x−Vgy*γ−g*sin(θslope)) ……式1−13b
Fgy_total=m*(Vgdot_y+Vgx*γ+g*sin(θbank)) ……式1−14b
式1−13bは、第1実施形態における式1−13に路面勾配角θslopeの影響分(θslopeに起因する車両1の前後方向の重力加速度成分)を付加した式であり、式1−14bは、第1実施形態における式1−14に路面バンク角θbankの影響分(θbankに起因する車両1の横方向の重力加速度成分)を付加した式である。なお、“g”は重力加速度定数である。
Fgx_total = m * (Vgdot_x−Vgy * γ−g * sin (θslope)) ...... Formula 1-13b
Fgy_total = m * (Vgdot_y + Vgx * γ + g * sin (θbank)) ...... Formula 1-14b
Expression 1-13b is an expression obtained by adding an influence of the road surface gradient angle θslope (gravitational acceleration component in the longitudinal direction of the
車両運動推定部24は、具体的には次のようにして、車両運動状態量推定値を算出する。なお、車両運動状態量推定値のうちのヨーレート推定値γ_estmの算出処理は、第1実施形態と全く同一であるので説明を省略する。
Specifically, the vehicle
車両運動推定部24dは、前記式1−13a,1−14aの代わりに、上記式1−13bから得られる次式1−13cと上記式1−14bから得られる次式1−14cとにより、それぞれ車両重心前後速度変化率推定値Vgdot_x_estm、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmを算出する。
The vehicle
Vgdot_x_estm=Fgx_total_estm/m+Vgy_predict_p*γ_estm_p
+g*sin(θslope_estm_p) ……式1−13c
Vgdot_y_estm=Fy_total_estm/m−Vgx_estm_p*γ_estm_p
−g*sin(θbank_estm_p) ……式1−14c
この場合、式1−13c,1−14cの演算に必要なFx_total_estm、Fy_total_estmは、図4のS112で合力算出部24cにより算出された今回値、Vgx_estm_p、Vgy_predict_p、γ_estm_pは、車両運動推定部24dが前回の演算処理周期で算出した前回値、θslope_estm_p、θbank_estm_pは、前回の演算処理周期で勾配角推定手段30及びバンク角推定手段28によりそれぞれ算出された前回値である。また、mの値はあらかじめ設定された所定値である。なお、γ_estm_pの代わりに、ヨーレート検出値γ_sensの今回値又は前回値を用いてもよい。また、Vgx_estm_pの代わりに、車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectの前回値又は今回値を用いてもよい。
Vgdot_x_estm = Fgx_total_estm / m + Vgy_predict_p * γ_estm_p
+ G * sin (θslope_estm_p) ...... Equation 1-13c
Vgdot_y_estm = Fy_total_estm / m-Vgx_estm_p * γ_estm_p
-G * sin (θbank_estm_p) ...... Formula 1-14c
In this case, Fx_total_estm and Fy_total_estm necessary for the calculations of Expressions 1-13c and 1-14c are the current values calculated by the resultant
そして、車両運動推定部24dは、上記の如く求めたVgdot_x_estmを用いて、前記第1実施形態と同じ手法で、車両重心前後速度モデル推定値Vgx_predict及び車両重心前後速度推定値Vgx_estmを求める。すなわち、前記式1−18、1−22、1−23の演算処理を実行することで、Vgx_estmを求める。なお、車両重心前後速度モデル推定値Vgx_predict及び車両重心前後速度推定値Vgx_estmは、前記車輪速度選択検出値Vw_i_sens_selectに一致させるようにしてもよい。
Then, the vehicle
また、車両運動推定部24dは、上記の如く求めたVgdot_y_estmを用いて、前記第1実施形態と同じ手法で、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを求める。すなわち、前記式1−19によって(Vgdot_y_estmの積分演算によって)、Vgy_predictを求める。
Further, the vehicle
さらに、本実施形態では、車両運動推定部24dは、前後加速度センサ14が感応する加速度の推定値であるセンサ感応前後加速度推定値Accx_sensor_estmと、横加速度センサ15が感応する加速度の推定値であるセンサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmとをそれぞれ次式1−51a,1−52aにより算出する。すなわち、車両運動推定部24dは、S112で算出された路面反力合成前後力推定値Fgx_total_estm(今回値)と、路面反力合成横力推定値Fgy_total_estm(今回値)をそれぞれ、車両質量mで除算することにより、Accx_sensor_estm,Accy_sensor_estmを算出する。
Further, in the present embodiment, the vehicle
Accx_sensor_estm=Fgx_total_estm/m ……式1−51a
Accy_sensor_estm=Fgy_total_estm/m ……式1−52a
なお、前記式1−13cの左辺の値から、右辺の第2項と第3項とを減算してなる値を、Accx_sensor_estmとして算出し、前記式1−14cの左辺の値から、右辺の第2項と第3項とを減算してなる値を、Accy_sensor_estmとして算出するようにしてもよい。すなわち、次式1−51b、1−52bによりそれぞれ、Accx_sensor_estm,Accy_sensor_estmを算出するようにしてもよい。
Accx_sensor_estm = Fgx_total_estm / m ...... Formula 1-51a
Accy_sensor_estm = Fgy_total_estm / m ...... Formula 1-52a
A value obtained by subtracting the second term and the third term on the right side from the value on the left side of Equation 1-13c is calculated as Accx_sensor_estm, and the value on the right side is calculated from the value on the left side of Equation 1-14c. A value obtained by subtracting the second term and the third term may be calculated as Accy_sensor_estm. That is, Accx_sensor_estm and Accy_sensor_estm may be calculated by the following expressions 1-51b and 1-52b, respectively.
Accx_sensor_estm=Vgdot_x_estm−Vgy_estm_p*γ_estm_p
−g*sin(θslope_estm_p) ……式1−51b
Accy_sensor_estm=Vgdot_y_estm+Vgx_estm_p*γ_estm_p
+g*sin(θbank_estm_p) ……式1−52b
さらに、車両運動推定部24dは、以下に説明するように車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを補正してなる値を、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmとして決定する。すなわち、車両運動推定部24dは、S100の処理で得られた車両重心横加速度検出値Accy_sensと、上記の如く前記式1−52a又は式1−52bにより算出したセンサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmとの偏差を、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictの補正用の車両重心横加速度偏差Accy_errとして算出する。すなわち、Vgy_predictの補正用の車両重心横加速度偏差Accy_errを次式1−53により算出する。
Accx_sensor_estm = Vgdot_x_estm−Vgy_estm_p * γ_estm_p
-G * sin (θslope_estm_p) ...... Formula 1-51b
Accy_sensor_estm = Vgdot_y_estm + Vgx_estm_p * γ_estm_p
+ G * sin (θbank_estm_p) ...... Formula 1-52b
Furthermore, the vehicle
Accy_err=Accy_sens−Accy_sensor_estm ……式1−53
補足すると、Accy_sensは、実センサ感応横加速度Accy_sensor_act(=Vgdot_y_act+Vgx_act*γ_act+g*sin(θbank_estm_p))の検出値であるから、前記式1−52bの右辺の第2項、すなわち、車両1の旋回運動に伴う遠心力に起因する車両1の重心点の横方向の加速度成分の推定値が、該加速度成分の実際の値(=Vgx_act*γ_act)に一致もしくはほぼ一致し、且つ、式1−52bの右辺の第3項中のθbank_estm_pが実路面バンク角θbank_actに一致もしくはほぼ一致するような状態では、上記車両重心横加速度偏差Accy_errは、前記式1−14cにより算出された車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estm(車両運動モデル上での推定値)の、実車両重心横滑り速度変化率Vgdot_y_actに対する誤差(=Vgdot_y_act−Vgdot_y_estm)に相当するものとなる。
Accy_err = Accy_sens−Accy_sensor_estm ...... Formula 1-53
Supplementally, since Accy_sens is the detected value of the actual sensor-sensitive lateral acceleration Accy_sensor_act (= Vgdot_y_act + Vgx_act * γ_act + g * sin (θbank_estm_p)), the second term on the right side of Equation 1-52b, that is, the turning motion of the
次いで、車両運動推定部24dは、この車両重心横加速度偏差Accy_errと、前記式1−19により算出した車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictとから、第1実施形態と同じ手法で(図10(a)のブロック図で示す処理と同じ処理を実行することによって)、Vgy_predictをAccy_errに応じて補正してなる値を車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmとして決定する。なお、図10(b)のブロック図で示す処理を実行することで、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmを決定するようにしてもよい。
Next, the
本実施形態における車両運動推定部24dの処理は、以上説明した事項以外の処理は第1実施形態と同じである。
The processing of the vehicle
ここで、本実施形態と本発明との対応関係について補足しておく。本実施形態では、第1実施形態と同様に、前記車両モデル演算手段24の処理によって、本発明における車両モデル演算手段が実現される。なお、この場合において、本発明における車両モデルは、本実施形態では、第1実施形態における式1−1〜1−24の演算処理のうちの式1−13,1−14,1−13a,1−14aを、それぞれ、前記式1−13b,1−14b,1−13c,1−14cに置き換えた演算処理により実現される。 Here, a supplementary description will be given of the correspondence between the present embodiment and the present invention. In the present embodiment, the vehicle model calculation means in the present invention is realized by the processing of the vehicle model calculation means 24 as in the first embodiment. In this case, in this embodiment, the vehicle model according to the present invention is represented by the expressions 1-13, 1-14, 1-13a, of the arithmetic processes of the expressions 1-1 to 1-24 in the first embodiment. This is realized by arithmetic processing in which 1-14a is replaced by the formulas 1-13b, 1-14b, 1-13c, and 1-14c, respectively.
また、第1実施形態と同様に、横加速度センサ14と観測対象量検出手段22のうちの横加速度検出手段22fとによって、本発明における所定位置実横加速度検出手段が実現される。
Similarly to the first embodiment, the
また、本実施形態では、車両運動推定部24dの処理のうちの一部の処理によって、本発明における横加速度モデル値演算手段、横加速度偏差演算手段、及び横滑り運動状態量推定値決定手段が実現される。より詳しくは、合力算出部24cの処理(S112の処理)と、前記式1−52a又は1−52bによってセンサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmを算出する処理とによって、横加速度モデル値演算手段が実現される。この場合、該Accy_sensor_estmが本発明における所定位置横加速度モデル値に相当する。また、前記式1−53によって、車両重心横加速度偏差Accy_errを算出する処理によって、横加速度偏差演算手段が実現される。この場合、該Accy_errが本発明における横加速度偏差に相当する。また、第1実施形態の図10(a)(又は図10(b))のブロック図で示す処理と同じ処理によって、第1実施形態と全く同様に横滑り運動状態量推定値決定手段が実現される。
Further, in the present embodiment, the lateral acceleration model value calculation means, the lateral acceleration deviation calculation means, and the skid motion state quantity estimated value determination means in the present invention are realized by a part of the processing of the vehicle
次に、本実施形態におけるバンク角推定手段28の処理と勾配角推定手段30の処理とは、それぞれ、図14のフローチャート、図15のフローチャートに示す如く実行される。 Next, the processing of the bank angle estimation means 28 and the processing of the gradient angle estimation means 30 in this embodiment are executed as shown in the flowchart of FIG. 14 and the flowchart of FIG.
ここで、車両モデル演算手段24により上記のように求められるセンサ感応前後加速度推定値Accx_sensor_estmは、路面勾配角推定値の前回値(最新値)θslope_estm_pが正確であると仮定して求められるセンサ感応前後加速度推定値を意味する。同様に、車両モデル演算手段24により上記のように求められるAccy_sensor_estmは、路面バンク角推定値の前回値(最新値)θbank_estm_pが正確であると仮定して求められるセンサ感応横加速度推定値を意味する。従って、前後加速度センサ14の出力に基づく車両重心前後加速度検出値Accx_sens(=センサ感応前後加速度検出値)と、センサ感応前後加速度推定値Accx_sensor_estmとの偏差は、θslope_estm_pの誤差に応じたものとなると考えられる。同様に、横加速度センサ15の出力に基づく車両重心横加速度検出値Accy_sens(=センサ感応横加速度検出値)と、センサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmとの偏差は、θbank_estm_pの誤差に応じたものとなると考えられる。
Here, the sensor-sensitive longitudinal acceleration estimated value Accx_sensor_estm obtained as described above by the vehicle
そこで、本実施形態では、バンク角推定手段28は、車両重心横加速度検出値Accy_sensと、センサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmとの偏差をフィードバック制御則により“0”に収束させるように、該偏差に応じて路面バンク角推定値θbank_estmを更新することによって、新たな路面バンク角推定値θbank_estmを求める。同様に、勾配角推定手段30は、車両重心前後加速度検出値Accx_sensと、センサ感応前後加速度推定値Accx_sensor_estmとの偏差をフィードバック制御則により“0”に収束させるように、該偏差に応じて路面勾配角推定値θslope_estmを更新することによって、新たな路面勾配角推定値θslope_estmを求める。 Therefore, in the present embodiment, the bank angle estimating means 28 adjusts the deviation between the vehicle center-of-gravity lateral acceleration detected value Accy_sens and the sensor-sensitive lateral acceleration estimated value Accy_sensor_estm to converge to “0” by the feedback control law. Accordingly, a new road surface bank angle estimated value θbank_estm is obtained by updating the road surface bank angle estimated value θbank_estm. Similarly, the gradient angle estimating means 30 adjusts the road surface gradient according to the deviation so that the deviation between the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detection value Accx_sens and the sensor-sensitive longitudinal acceleration estimation value Accx_sensor_estm converges to “0” by the feedback control law. By updating the estimated angle value θslope_estm, a new estimated road slope angle value θslope_estm is obtained.
具体的には、図14を参照して、バンク角推定手段28は、まず、S120−1において、観測対象量検出手段22から入力される車両重心横加速度検出値Accy_sensと、車両モデル演算手段24から入力されるセンサ感応横加速度推定値Accy_sensor_estmとの偏差であるセンサ感応横加速度偏差Accy_sensor_err(=Accy_sens−Accy_sensor_estm)を算出する。
Specifically, referring to FIG. 14, bank angle estimating means 28 first detects vehicle center-of-gravity lateral acceleration detected value Accy_sens inputted from observation target
次いで、バンク角推定手段28は、S120−2において、センサ感応横加速度偏差Accy_sensor_errから、フィードバック制御則により、路面バンク角推定値θbank_estmの増減操作量であるバンク角増減操作量Δθbankを算出する。この場合、本実施形態では、上記フィードバック制御則として比例則が用いられ、Accy_sensor_errにあらかじめ設定された所定値のゲインKbankを乗じることによってΔθbankが算出される。 Next, in S120-2, the bank angle estimating means 28 calculates a bank angle increasing / decreasing manipulated variable Δθbank, which is an increasing / decreasing manipulated variable of the road surface bank angle estimated value θbank_estm, from the sensor-sensitive lateral acceleration deviation Accy_sensor_err by a feedback control law. In this case, in the present embodiment, a proportional law is used as the feedback control law, and Δθbank is calculated by multiplying Accy_sensor_err by a predetermined gain Kbank.
次いで、バンク角推定手段28は、S120−3において、路面バンク角推定値の前回値θbank_estm_pを上記バンク角増減操作量Δθbankにより更新することによって(θbank_estm_pに、上記バンク角増減操作量Δθbankを加えることによって)、新たな路面バンク角推定値θbank_estm(今回値)を算出する。 Next, in S120-3, the bank angle estimating means 28 updates the previous value θbank_estm_p of the road surface bank angle estimated value with the bank angle increasing / decreasing manipulated variable Δθbank (adding the bank angle increasing / decreasing manipulated variable Δθbank to θbank_estm_p). ) To calculate a new estimated road bank angle value θbank_estm (current value).
従って、本実施形態におけるバンク角推定手段28は、換言すれば、次式1−33により新たな路面バンク角推定値θbank_estmを決定する。 Therefore, in other words, the bank angle estimating means 28 in this embodiment determines a new road surface bank angle estimated value θbank_estm by the following equation 1-33.
θbank_estm=θbank_estm_p+Kbank*(Accy_sens−Accy_sensor_estm)
……式1−33
また、図14を参照して、勾配角推定手段30は、まず、S120−11において、観測対象量検出手段22から入力される車両重心前後加速度検出値Accx_sensと、車両モデル演算手段24から入力されるセンサ感応前後加速度推定値Accx_sensor_estmとの偏差であるセンサ感応前後加速度偏差Accx_sensor_err(=Accx_sens−Accx_sensor_estm)を算出する。
θbank_estm = θbank_estm_p + Kbank * (Accy_sens−Accy_sensor_estm)
... Formula 1-33
Referring to FIG. 14, the gradient angle estimating means 30 is first inputted with the vehicle center-of-gravity longitudinal acceleration detection value Accx_sens inputted from the observation target
次いで、勾配角推定手段30は、S120−12において、センサ感応前後加速度偏差Accx_sensor_errから、フィードバック制御則により、路面勾配角推定値θslope_estmの増減操作量である勾配角増減操作量Δθslopeを算出する。この場合、本実施形態では、上記フィードバック制御則として比例則が用いられ、Accx_sensor_errにあらかじめ設定された所定値のゲインKslopeを乗じることによってΔθslopeが算出される。 Next, in S120-12, the gradient angle estimation means 30 calculates the gradient angle increase / decrease operation amount Δθslope, which is the increase / decrease operation amount of the road surface gradient angle estimated value θslope_estm, from the sensor-sensitive longitudinal acceleration deviation Accx_sensor_err by the feedback control law. In this case, in this embodiment, a proportional law is used as the feedback control law, and Δθslope is calculated by multiplying Accx_sensor_err by a predetermined gain Kslope.
次いで、勾配角推定手段30は、S120−13において、路面勾配角推定値の前回値θslope_estm_pを上記勾配角増減操作量Δθslopeにより更新することによって(θslope_estm_pに、上記勾配角増減操作量Δθslopeを加えることによって)、新たな路面勾配角推定値θslope_estm(今回値)を算出する。 Next, in S120-13, the gradient angle estimating means 30 updates the previous value θslope_estm_p of the road surface gradient angle estimated value with the gradient angle increasing / decreasing manipulated variable Δθslope (adding the gradient angle increasing / decreasing manipulated variable Δθslope to θslope_estm_p). ) To calculate a new road surface slope angle estimated value θslope_estm (current value).
従って、本実施形態における勾配角推定手段30は、換言すれば、次式1−34により新たな路面勾配角推定値θslope_estmを決定する。 Therefore, in other words, the gradient angle estimating means 30 in this embodiment determines a new road surface gradient angle estimated value θslope_estm by the following equation 1-34.
θslope_estm=θslope_estm_p+Kslope*(Accx_sens−Accx_sensor_estm)
……式1−34
以上が本実施形態の詳細である。かかる本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
θslope_estm = θslope_estm_p + Kslope * (Accx_sens−Accx_sensor_estm)
... Formula 1-34
The above is the details of the present embodiment. In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
以上説明した第1及び第2実施形態では、車両の横滑り運動状態量として、車両重心横滑り速度Vgyを推定する場合を例に採って説明したが、車両重心横滑り速度Vgyに加えて、あるいは、Vgyの代わりに、車両重心横滑り角βgを推定するようにしてもよい。 In the first and second embodiments described above, the case where the vehicle center-of-gravity skid velocity Vgy is estimated as an example of the side-slip motion state quantity of the vehicle has been described as an example, but in addition to the vehicle center-of-gravity skid velocity Vgy, Instead of this, the vehicle gravity center side slip angle βg may be estimated.
また、以上説明した各実施形態では、本発明における車両の所定の位置として、車両1の重心点の位置を用いたが、該重心点と異なる位置(例えば、前輪2−1,2−2の車軸上の中央位置や、後輪2−3,2−4の車軸上の中央位置等)を本発明における車両の所定の位置をして用い、その位置での横滑り速度や横滑り角を横滑り運動状態量として推定するようにしてもよい。
In each of the embodiments described above, the position of the center of gravity of the
また、前記各実施形態では、車両重心横滑り速度Vgy等の車両運動状態量を推定しつつ、路面摩擦係数μを前記した手法によって推定するようにしたが、路面摩擦係数μの推定手法は、各実施形態と異なる任意の公知の手法で推定するようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, while estimating the vehicle motion state quantity such as the vehicle gravity center side slip velocity Vgy, the road surface friction coefficient μ is estimated by the above-described method. You may make it estimate by the arbitrary well-known methods different from embodiment.
また、前記各実施形態では、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを用いて推定した路面反力を基に、路面摩擦係数μの推定を行うものを例にとって説明したが、路面摩擦係数μの推定処理では、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmを用いて推定した路面反力を基に路面摩擦係数μの推定を行うようにしてもよい。あるいは、車両1の横滑り運動状態量の推定値を必要としない推定処理により路面摩擦係数μを推定したり、路面摩擦係数μの推定処理を省略するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the example in which the road surface friction coefficient μ is estimated based on the road surface reaction force estimated using the vehicle center-of-gravity skid speed model estimated value Vgy_predict has been described. However, the road surface friction coefficient μ is estimated. In the processing, the road surface friction coefficient μ may be estimated based on the road surface reaction force estimated using the vehicle center-of-gravity skid speed estimated value Vgy_estm. Alternatively, the road surface friction coefficient μ may be estimated by an estimation process that does not require an estimated value of the skid motion state quantity of the
また、例えば路面摩擦係数μの推定処理と、車両1の横滑り運動状態量の制御処理とに車両1の横滑り運動状態量の推定値を利用する場合において、それぞれに利用する横滑り運動状態量の推定値は同一の推定値でなくてもよい。例えば、上記推定処理及び制御処理のいずれか一方の処理では、車両重心横滑り速度推定値Vgy_estmを用い、他方の処理では、車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを用いるようにしてもよい。
For example, when the estimated value of the skid motion state quantity of the
また、前記各実施形態では、各車輪2−iに作用する路面反力として、各車輪2−iの駆動・制動力推定値Fsubx_i_estmと横力推定値Fsuby_i_estmとを求め、それらの推定値を基に、車両1の横滑り運動状態量を推定するようにしたが、車両1の横滑り運動は、各車輪2−iの横力及び駆動・制動力のうちの横力に対する依存性が高い。従って、車両1の横滑り運動状態量を前記車両運動推定部24dで推定する場合に、車輪2−i(i=1,2,3,4)の横力推定値Fsuby_i_estmの合力によって車両1の重心点に作用する横方向の並進力だけを、車両1の重心点に作用する横方向の外力(並進力)の全体と見なして車両1の横滑り運動状態量を推定するようにしてもよい。例えば、車輪2−i(i=1,2,3,4)の横力推定値Fsuby_i_estmの合力によって車両1の重心点に作用する横方向の並進力の値を、全路面反力合成横力推定値Fgy_total_estmとして求め、このFgy_total_estmを用いて前記式1−14aの演算を行うことで、車両重心横滑り速度変化率推定値Vgdot_y_estmを求めると共に該Vgdot_y_estmを積分することで車両重心横滑り速度モデル推定値Vgy_predictを求めるようにしてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the driving / braking force estimated value Fsubx_i_estm and the lateral force estimated value Fsuby_i_estm of each wheel 2-i are obtained as road surface reaction forces acting on the wheels 2-i, and these estimated values are used as the basis. In addition, although the side slip motion state quantity of the
1…車両、2−1,2−2,2−3,2−4…車輪、15…横加速度センサ(所定位置実横加速度検出手段)、22f…横加速度検出手段(所定位置実横加速度検出手段)、24(S102〜S116)…車両モデル演算手段、S112,S114−1…横加速度モデル値演算手段、S114−2…横加速度偏差演算手段、S114−3…横滑り運動状態量推定値決定手段、24d1,24d5…フィルタ、24d2…ゲイン乗算部(ゲイン乗算手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
車両の車輪と路面との間の滑りと該車輪に路面から作用する路面反力との関係を表す摩擦特性モデルを含み、該車両の動力学を表現する車両モデルを用い、少なくとも該車両モデル上での車両の車輪の前記滑りを特定するために必要な実際の車両の挙動に関する所定種類の観測対象量の観測値を該車両モデルに入力しつつ該車両モデルの演算処理を行うことによって、該車両モデル上での車両の各車輪に路面から作用する路面反力のうちの少なくとも横力を含む路面反力の値である路面反力モデル値を求めると共に、該路面反力モデル値の合力によって該車両モデル上の車両に生じる前記横滑り運動状態量の値である横滑り運動状態量モデル値の新たな値を、該路面反力モデル値と該横滑り運動状態量モデル値の過去算出値とを用いて求める車両モデル演算手段と、
少なくとも車両の横方向の実際の加速度に感応する横加速度センサを含み、該車両の前記所定の位置の横方向の実際の加速度である所定位置実横加速度に応じた出力を発生する所定位置実横加速度検出手段と、
前記路面反力モデル値の合力が前記車両モデル上の車両における前記所定の位置に発生する該車両の横方向の加速度の値である所定位置横加速度モデル値を該路面反力モデル値を用いて求める横加速度モデル値演算手段と、
前記所定位置実横加速度検出手段の出力が示す所定位置実横加速度の検出値と、前記所定位置横加速度モデル値との偏差である横加速度偏差を求める横加速度偏差演算手段と、
前記横加速度偏差をハイカット特性を有するフィルタに通した値、又は、前記横加速度偏差を前記フィルタと所定のゲインを入力値に乗じるゲイン乗算手段とに通した値を補正操作量として決定し、その補正操作量を前記横滑り運動状態量モデル値に加えた値を、実際の車両の横滑り運動状態量の推定値として決定する横滑り運動状態量推定値決定手段とを備えることを特徴とする車両横滑り運動状態量推定装置。 A skid angle or a skid speed at a predetermined position of a vehicle is set as a skid motion state quantity to be estimated, and a device that sequentially estimates a value of the skid motion state quantity,
Including a friction characteristic model representing a relationship between slippage between a vehicle wheel and a road surface and a road surface reaction force acting on the wheel from the road surface, and using a vehicle model expressing the dynamics of the vehicle, at least on the vehicle model By performing an arithmetic processing of the vehicle model while inputting an observation value of a predetermined type of observation target amount related to the actual vehicle behavior necessary for specifying the slip of the vehicle wheel at the vehicle model, A road surface reaction force model value which is a value of a road surface reaction force including at least a lateral force among road surface reaction forces acting on each wheel of the vehicle on the vehicle model from the road surface is obtained, and the resultant force of the road surface reaction force model value A new value of the skid motion state quantity model value that is the value of the skid motion state quantity generated in the vehicle on the vehicle model is used by using the road reaction force model value and the previously calculated value of the skid motion state quantity model value. Ask And both models arithmetic means,
A predetermined position actual lateral that includes at least a lateral acceleration sensor that is sensitive to the actual lateral acceleration of the vehicle and that generates an output in accordance with the predetermined actual lateral acceleration that is the actual lateral acceleration of the predetermined position of the vehicle; Acceleration detection means;
Using the road surface reaction force model value, a predetermined position lateral acceleration model value, which is a value of a lateral acceleration of the vehicle, in which a resultant force of the road surface reaction force model value is generated at the predetermined position in the vehicle on the vehicle model. A lateral acceleration model value calculation means to be obtained;
Lateral acceleration deviation calculating means for obtaining a lateral acceleration deviation which is a deviation between a detected value of the predetermined position actual lateral acceleration indicated by the output of the predetermined position actual lateral acceleration detecting means and the predetermined position lateral acceleration model value;
A value obtained by passing the lateral acceleration deviation through a filter having a high-cut characteristic, or a value obtained by passing the lateral acceleration deviation through the filter and a gain multiplication unit that multiplies an input value by a predetermined gain is determined as a correction operation amount. A vehicle side-slip motion comprising: a side-slip motion state amount estimated value determining means for determining a value obtained by adding a correction operation amount to the side-slip motion state amount model value as an estimated value of the actual side-slip motion state amount of the vehicle. State quantity estimation device.
前記車両の所定の位置は、該車両の重心の位置であることを特徴とする車両横滑り運動状態量推定装置。 The vehicle skid motion state quantity estimation device according to claim 1,
The vehicle side-slip motion state quantity estimating device, wherein the predetermined position of the vehicle is a position of a center of gravity of the vehicle.
前記フィルタは、ハイカット特性とローカット特性とを有するバンドパスフィルタであることを特徴とする車両横滑り運動状態量推定装置。 The vehicle skid motion state quantity estimation device according to claim 1 or 2,
The vehicle side-slip motion state quantity estimating device, wherein the filter is a band-pass filter having a high cut characteristic and a low cut characteristic.
前記所定値のゲインは、前記フィルタのハイカット特性における高周波側の遮断周波数を規定する時定数と同一の値に設定されていることを特徴とする車両横滑り運動状態量推定装置。 In the vehicle skid motion state quantity estimation device according to any one of claims 1 to 3,
The vehicle side-slip motion state quantity estimating device, wherein the gain of the predetermined value is set to the same value as a time constant that defines a high-frequency cutoff frequency in the high-cut characteristic of the filter.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012189508A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Inertial sensor |
CN110606069A (en) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle brake control device |
CN111523076A (en) * | 2020-03-24 | 2020-08-11 | 中国人民解放军军事科学院评估论证研究中心 | Method, device and system for calculating angular acceleration based on Fal function |
CN112238860A (en) * | 2020-12-10 | 2021-01-19 | 上海拿森汽车电子有限公司 | Identification method, identification device and computer readable storage medium |
CN113226881A (en) * | 2018-12-21 | 2021-08-06 | 日立安斯泰莫株式会社 | Vehicle motion state estimation device, vehicle motion state estimation method, and vehicle |
JP2021160540A (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 株式会社ジェイテクト | Road surface μ estimation device |
CN114162134A (en) * | 2022-02-14 | 2022-03-11 | 西南交通大学 | Method, device and storage medium for predicting vehicle track on sea-crossing bridge |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05338461A (en) * | 1992-06-11 | 1993-12-21 | Fuji Heavy Ind Ltd | Drive force control method for four-wheel drive vehicle |
JPH08295216A (en) * | 1995-04-25 | 1996-11-12 | Toyota Motor Corp | Behavior control device for vehicle |
JPH11500379A (en) * | 1995-11-25 | 1999-01-12 | イーテーテー・アウトモティーフェ・オイローペ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | A driving stability control unit that limits the reference yaw rate according to the friction coefficient |
JP2000025599A (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Honda Motor Co Ltd | Wheel slip angle detection device for vehicle |
JP2007509808A (en) * | 2003-10-28 | 2007-04-19 | コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト | Method and system for improving the running behavior of a vehicle |
-
2009
- 2009-03-30 JP JP2009083630A patent/JP5185873B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05338461A (en) * | 1992-06-11 | 1993-12-21 | Fuji Heavy Ind Ltd | Drive force control method for four-wheel drive vehicle |
JPH08295216A (en) * | 1995-04-25 | 1996-11-12 | Toyota Motor Corp | Behavior control device for vehicle |
JPH11500379A (en) * | 1995-11-25 | 1999-01-12 | イーテーテー・アウトモティーフェ・オイローペ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | A driving stability control unit that limits the reference yaw rate according to the friction coefficient |
JP2000025599A (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-25 | Honda Motor Co Ltd | Wheel slip angle detection device for vehicle |
JP2007509808A (en) * | 2003-10-28 | 2007-04-19 | コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト | Method and system for improving the running behavior of a vehicle |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012189508A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Inertial sensor |
CN110606069A (en) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle brake control device |
CN110606069B (en) * | 2018-06-14 | 2021-09-24 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle brake control device |
CN113226881A (en) * | 2018-12-21 | 2021-08-06 | 日立安斯泰莫株式会社 | Vehicle motion state estimation device, vehicle motion state estimation method, and vehicle |
CN111523076A (en) * | 2020-03-24 | 2020-08-11 | 中国人民解放军军事科学院评估论证研究中心 | Method, device and system for calculating angular acceleration based on Fal function |
CN111523076B (en) * | 2020-03-24 | 2021-04-02 | 中国人民解放军军事科学院评估论证研究中心 | Method, device and system for calculating angular acceleration based on Fal function |
JP2021160540A (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 株式会社ジェイテクト | Road surface μ estimation device |
JP7413895B2 (en) | 2020-03-31 | 2024-01-16 | 株式会社ジェイテクト | Road surface μ estimation device |
CN112238860A (en) * | 2020-12-10 | 2021-01-19 | 上海拿森汽车电子有限公司 | Identification method, identification device and computer readable storage medium |
CN114162134A (en) * | 2022-02-14 | 2022-03-11 | 西南交通大学 | Method, device and storage medium for predicting vehicle track on sea-crossing bridge |
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