JP2011005928A - Toe-angle control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動アクチュエータによって車両のトー角制御を行うトー角制御装置に係り、詳しくは、電源電圧の変動時においても適切な制御を可能にする技術に関する。 The present invention relates to a toe angle control device that performs toe angle control of a vehicle using an electric actuator, and more particularly to a technique that enables appropriate control even when a power supply voltage fluctuates.
4輪自動車には、車両の走行安定性の向上などを図る目的で、左右の後輪のトー角(舵角)を変化させる後輪トー角制御装置を備えたものがある。この種の後輪トー角制御装置では、左右後輪を支持するナックルと車体との間に直動型の電動アクチュエータをそれぞれ介装し、これら電動アクチュエータを伸縮させることによって左右両輪のトー角を個別に変化させるものが知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に係る後輪トー角制御装置は、車速、操舵角、操舵角速度等に基づいて後輪の目標トー角を設定し、目標トー角と実トー角とに基づく位置フィードバック制御によって電動アクチュエータを駆動制御している。 Some four-wheel vehicles include a rear wheel toe angle control device that changes the toe angles (steering angles) of the left and right rear wheels for the purpose of improving the running stability of the vehicle. In this type of rear wheel toe angle control device, a direct-acting electric actuator is interposed between the knuckle that supports the left and right rear wheels and the vehicle body, and the toe angles of both the left and right wheels are extended and retracted. What changes individually is known (for example, patent document 1). A rear wheel toe angle control device according to Patent Document 1 sets a target toe angle of a rear wheel based on a vehicle speed, a steering angle, a steering angular speed, and the like, and performs an electric actuator by position feedback control based on the target toe angle and an actual toe angle. The drive is controlled.
しかしながら、位置フィードバック制御のみを行う場合、電動アクチュエータの電源電圧が変動すると電動アクチュエータの出力も変動し、トー角の制御性能が低下してしまう問題がある。そのため、電動アクチュエータに供給される駆動電流を電流センサによって検出し、その電流値に基づいて電流フィードバック制御を行うことが考えられる。しかしながら、電流フィードバック制御を行う場合には、電流センサが故障するとトー角の制御性能が低下するという問題がある。 However, when only the position feedback control is performed, there is a problem that when the power supply voltage of the electric actuator fluctuates, the output of the electric actuator also fluctuates and the toe angle control performance deteriorates. For this reason, it is conceivable to detect the drive current supplied to the electric actuator by a current sensor and perform current feedback control based on the current value. However, when current feedback control is performed, there is a problem in that if the current sensor fails, the toe angle control performance deteriorates.
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、電動アクチュエータの電源電圧の変動時においても適切な制御を可能にする車両のトー角制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a toe angle control device for a vehicle that enables appropriate control even when the power supply voltage of an electric actuator varies.
上記課題を解決するために、本発明の第1の発明は、車両(100)の各車輪(3)のトー角を変化させるアクチュエータ(8)と、前記車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段(10,11,14,17)とを有し、前記運動状態量に基づいて前記アクチュエータの目標制御量を設定し、前記目標制御量に基づいて前記アクチュエータを駆動制御する車両のトー角制御装置(6)であって、前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段(16)と、前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量を増減させる目標制御量補正手段(26,27)とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect of the present invention is an actuator (8) that changes a toe angle of each wheel (3) of a vehicle (100), and a motion state that detects a motion state amount of the vehicle. A vehicle control unit configured to set a target control amount of the actuator based on the motion state amount, and to drive and control the actuator based on the target control amount. An angle control device (6), comprising: a power supply voltage detecting means (16) for detecting a power supply voltage of the actuator; and a target control for increasing or decreasing the target control amount based on the power supply voltage detected by the power supply voltage detecting means. And an amount correction means (26, 27).
この構成によれば、アクチュエータの電源電圧に応じて、アクチュエータの目標制御量が補正されるため、電源電圧の変動時にも適切なトー角制御を行うことができる。 According to this configuration, the target control amount of the actuator is corrected according to the power supply voltage of the actuator, so that it is possible to perform appropriate toe angle control even when the power supply voltage varies.
第2の発明は第1の発明において、前記目標制御量補正手段は、前記電源電圧が低下するにつれて、前記目標制御量を増大させることを特徴とする。 According to a second aspect, in the first aspect, the target control amount correction means increases the target control amount as the power supply voltage decreases.
第3の発明は、車両(100)の各車輪(3)のトー角を変化させるアクチュエータ(8)と、前記車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段(10,11,14,17)とを有し、前記運動状態量に基づいて前記アクチュエータの目標制御量を設定し、前記目標制御量に基づいて前記アクチュエータをデューティ制御する車両のトー角制御装置(6)であって、前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段(16)と、前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量に基づくデューティ比を増減させるデューティ補正手段(26,27)とを有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an actuator (8) for changing a toe angle of each wheel (3) of a vehicle (100) and a motion state quantity detecting means (10, 11, 14, 17 for detecting a motion state quantity of the vehicle. A toe angle control device (6) for a vehicle that sets a target control amount of the actuator based on the amount of motion state and duty-controls the actuator based on the target control amount, Power supply voltage detection means (16) for detecting the power supply voltage of the actuator; and duty correction means (26, 27) for increasing or decreasing the duty ratio based on the target control amount based on the power supply voltage detected by the power supply voltage detection means; It is characterized by having.
この構成によれば、アクチュエータの電源電圧に応じて、アクチュエータのデューティ比が補正されるため、電源電圧の変動時にも適切なトー角制御を行うことができる。 According to this configuration, since the duty ratio of the actuator is corrected according to the power supply voltage of the actuator, appropriate toe angle control can be performed even when the power supply voltage fluctuates.
第4の発明は第3の発明において、前記デューティ補正手段は、前記電源電圧が低下するにつれて、前記デューティ比を増大させることを特徴とする。 In a fourth aspect based on the third aspect, the duty correction means increases the duty ratio as the power supply voltage decreases.
この構成によれば、電源電圧の低下によってアクチュエータの出力が低下するような場合にも、アクチュエータの出力低下が抑制されて適切なトー角制御を行うことができる。 According to this configuration, even when the output of the actuator decreases due to a decrease in the power supply voltage, the decrease in the output of the actuator is suppressed and appropriate toe angle control can be performed.
以上の構成によれば、車両のトー角制御装置は電源電圧の変動時にも適切な制御を行うことができる。 According to the above configuration, the toe angle control device for a vehicle can perform appropriate control even when the power supply voltage fluctuates.
以下、本発明を4輪自動車の後輪トー角制御装置に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明にあたり、4本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪3fl、右前輪3fr、左後輪3rl、右後輪3rrと記すとともに、総称する場合には車輪3と記す。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a rear wheel toe angle control device for a four-wheeled vehicle will be described in detail with reference to the drawings. In the description, for the four wheels and members disposed therewith, that is, tires, suspensions, and the like, subscripts indicating front, rear, left, and right are attached to the numerals, respectively, for example, left front wheel 3fl, right front wheel 3fr. The left rear wheel 3 rl and the right rear wheel 3 rr are referred to as “wheel 3”.
<自動車の概略構成>
図1に示すように、自動車100の車体1にはタイヤ2が装着された車輪3が前後左右に設置されている。各車輪3は、ナックル7に軸支され、サスペンションアームやスプリング、ダンパ4等からなるサスペンション5によって車体1に懸架されている。
<Schematic configuration of automobile>
As shown in FIG. 1, a vehicle body 1 of an
自動車100には、ステアリングホイール19の操舵により、ラックアンドピニオン機構を介して左右の前輪3fl,3frを直接転舵する前輪操舵装置9と、左右のリヤサスペンション5rl,5rrに対して設けられた左右の電動アクチュエータ8l,8rを駆動することにより、後輪3rl,3rrのトー角を個別に変化させる左右一対の後輪トー角制御装置6l,6rとが備わっている。
The
電動アクチュエータ8l,8rは、DCモータ(図示しない)と、DCモータによって軸方向に進退移動させられる出力ロッドとを備えた直動型の電動アクチュエータである。各出力ロッドの先端はナックル7rl,7rrにそれぞれ連結されており、電動アクチュエータ8l、8rが伸縮作動することによって後輪3rl,3rrのトー角が変化する。電動アクチュエータ8l,8rのDCモータは、PWM制御に供されるスイッチング回路を備え、車載バッテリ15を電源として、後述するECU20によってPWM制御される。
The
後輪トー角制御装置6l,6rは、左右の電動アクチュエータ8l,8rを同時に対称的に変位させることにより、左右後輪3rl,3rrのトーイン/トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる他、左右の電動アクチュエータ8l,8rの一方を伸ばして他方を縮めれば、左右後輪3rl,3rrを左右に転舵することができる。
The rear wheel toe
後輪トー角制御装置6を含む各種システムは、自動車100に設けられたECU(Electronic Control Unit)20によって制御される。ECU20は、CPUやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して後述する各センサや、ダンパ4、電動アクチュエータ8等と接続されている。
Various systems including the rear wheel toe angle control device 6 are controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 20 provided in the
自動車100には、ステアリングホイール19の操舵角δを検出する操舵角センサ10、車速vを検出する車速センサ11、ヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ14、バッテリ15の電圧Vbを検出するバッテリ電圧センサ(電源電圧検出手段)16等が車体1の適所に設置されている。また、各電動アクチュエータ8には、その伸縮位置Pを検出するポジションセンサ(リニアエンコーダ)17が設置されている。操舵角δ、車速v、ヨーレイトγ、伸縮位置P等を車両の運動状態量といい、操舵角センサ10、車速センサ11、ヨーレイトセンサ14、ポジションセンサ17等を運動状態量検出手段という。
The
<ECUの構成>
図2は、第1実施形態に係るECU20の要部を示すブロック図である。ECU20は、各センサ10,11,14,16,17の検出信号が入力する入力インタフェース21、目標トー角設定部23、目標駆動量設定部24、目標駆動電流設定部25、目標駆動電流補正部26、電流補正係数設定部27、駆動電流出力部28、出力インタフェース29を有している。
<Configuration of ECU>
FIG. 2 is a block diagram illustrating a main part of the
目標トー角設定部23は、操舵角センサ10や車速センサ11、ヨーレイトセンサ14の検出信号に基づき、公知の方法によって後輪の目標トー角Atを設定する。目標駆動量設定部24は、ポジションセンサ17の検出信号から実際の後輪トー角(以下、実トー角という)Arを算出し、目標トー角Atと実トー角Arとの差に所定の制御ゲインG(フィードバックゲイン)を乗じて電動アクチュエータ8の目標駆動量Dtを設定する。なお、目標トー角Atおよび実トー角Arは、電動アクチュエータの目標伸縮位置および実伸縮位置と表してもよい。
The target toe
目標駆動電流設定部25は、目標駆動量Dtに基づいて駆動電流ベース値Ibを設定する。本実施形態では、駆動電流ベース値Ibは、デューティ比(0〜100%)で表される。
The target drive
電流補正係数設定部27は、バッテリ電圧センサ16によって検出されたバッテリ15のバッテリ電圧Vbに基づいて、図3に示すマップを参照し、電流補正係数Kを設定する。図3は、バッテリ電圧Vbに応じた電流補正係数Kを示すマップである。図3に示すマップでは、通常時の電圧である基準電圧V0(例えば、乗用車用のバッテリ(鉛蓄電池)では12〜16Vである)のとき、電流補正係数Kは1であり、バッテリ電圧Vbが低下するにつれて電流補正係数Kが階段状に増加する。本実施形態では、バッテリ電圧Vbが、性能限界電圧V1(ECU20が性能の低下を感じる電圧)、性能保証電圧V2(電動アクチュエータ8を駆動可能な電圧であり、例えば、乗用車用のバッテリでは10Vである)を経てバッテリ電圧Vbが低下する毎に補正係数が増大するようになっている。なお、ノイズ対策のため、バッテリ電圧Vbの低下側と上昇側との間でヒステリシスを設け、性能限界電圧V1または性能保証電圧V2を越えても直ぐに電流補正係数Kが変化しないように、マップが設定されている。
The current correction
目標駆動電流補正部26は、駆動電流ベース値Ibに電流補正係数Kを乗じ、目標駆動電流Itを算出する。本実施形態では、目標駆動電流Itは、デューティ比(0〜100%)で表され、駆動電流ベース値Ibに電流補正係数Kを乗じた値が100を超える場合は100に設定される。
The target drive
駆動電流出力部28は、目標駆動電流Itに基づいて電動アクチュエータ8に供給する駆動電流を制御する。
The drive
<後輪トー角制御手順>
次に、図4のフローチャートを参照して、実施形態に係る後輪トー角制御の手順について説明する。図4は、実施形態に係る後輪トー角制御の手順を示すフロー図である。自動車100が運転を開始すると、ECU20は、所定の制御インターバル(例えば、2ms)をもって、図4に示す後輪トー角制御を実行する。なお、後輪トー角制御は、左右後輪3rl,3rrに対して全く同一の手順で行われるため、ここでは左後輪3rlに対してのみ言及する。
<Rear wheel toe angle control procedure>
Next, a procedure for rear wheel toe angle control according to the embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of rear wheel toe angle control according to the embodiment. When the
最初に、ECU20は、電流補正係数設定部27において、バッテリ電圧センサ16が検出したバッテリ電圧Vbに基づき、図3に示す電流補正係数マップを参照して電流補正係数Kを設定する(ST1)。
First, the
次に、ECU20は、目標トー角設定部23において、操舵角θと、車速vと、ヨーレイトγとに基づいて目標トー角Atを設定する(ST2)。そして、ECU20は、目標駆動量設定部24において、目標トー角Atと実トー角Arとの差に制御ゲインGを乗じて目標駆動量Dtを設定する(ST3)。
Next, in the target toe
続いて、ECU20は、目標駆動電流設定部25において、目標駆動量Dtに基づいて駆動電流ベース値Ibを設定し、目標駆動電流補正部26において、駆動電流ベース値Ibと電流補正係数Kとに基づいて目標駆動電流Itを設定する。そして、ECU20は、駆動電流出力部28において、目標駆動電流Itに基づいて電動アクチュエータ8lに駆動電流を供給する(ST6)。
Subsequently, the
<作用効果>
上述した実施形態では、電動アクチュエータ8のバッテリ電圧Vbに基づいて、電動アクチュエータ8に供給する駆動電流を補正するため、バッテリ電圧Vbが所定の基準電圧V0から変動する場合にも、電動アクチュエータ8を適切に制御することができる。
<Effect>
In the above-described embodiment, since the drive current supplied to the electric actuator 8 is corrected based on the battery voltage Vb of the electric actuator 8, the electric actuator 8 is changed even when the battery voltage Vb fluctuates from the predetermined reference voltage V0. It can be controlled appropriately.
デューティ比を変化させることによって電動アクチュエータ8を制御する場合、バッテリ電圧Vbが変動すると、デューティ比が変化しなくても(同一の値であっても)電動アクチュエータ8に供給される電圧および電流が変化するため、電動アクチュエータ8の駆動量および駆動速度が変化する。例えば、バッテリ電圧Vbが基準電圧V0よりも低下している場合、デューティ比が同一の値でも電動アクチュエータ8に供給される電圧および電流が低下するため、電動アクチュエータ8のDCモータのトルクおよび回転速度が低下し、電動アクチュエータ8の駆動量および駆動速度が低下する。すなわち、電動アクチュエータ8の目標駆動量に対する追従性および応答速度が低下する。 When controlling the electric actuator 8 by changing the duty ratio, if the battery voltage Vb fluctuates, even if the duty ratio does not change (even if it is the same value), the voltage and current supplied to the electric actuator 8 are Since it changes, the drive amount and drive speed of the electric actuator 8 change. For example, when the battery voltage Vb is lower than the reference voltage V0, the voltage and current supplied to the electric actuator 8 are reduced even if the duty ratio is the same, so that the torque and rotational speed of the DC motor of the electric actuator 8 are reduced. Decreases, and the drive amount and drive speed of the electric actuator 8 decrease. That is, the followability and response speed with respect to the target drive amount of the electric actuator 8 are reduced.
本実施形態では、目標駆動量Dtに基づいて設定した駆動電流ベース値Ibに、バッテリ電圧Vbが低下するにつれて増大する電流補正係数Kを乗じて、目標駆動電流Itを補正するようにしたため、バッテリ電圧Vbの低下に伴う電動アクチュエータ8の目標駆動量に対する追従性および応答速度の低下を抑制することができる。すなわち、電源電圧の変動に対するトー角制御装置6のロバスト性が向上する。 In the present embodiment, the target drive current It is corrected by multiplying the drive current base value Ib set based on the target drive amount Dt by the current correction coefficient K that increases as the battery voltage Vb decreases. It is possible to suppress a decrease in follow-up performance and response speed with respect to the target drive amount of the electric actuator 8 due to a decrease in the voltage Vb. That is, the robustness of the toe angle control device 6 with respect to fluctuations in the power supply voltage is improved.
また、駆動電流ベース値Ibに電流補正係数Kを乗じて目標駆動電流Itを設定する構成としたため、バッテリ電圧センサ16が異常値を出力するような場合にも、電流補正係数Kは予めマップに設定された範囲内でしか変動しないため、電動アクチュエータ8に供給される駆動電流の変動は比較的限定的なものとなり、電動アクチュエータ8の異常動作を抑制することができる。この点で、モータ電流センサによってモータ電流を検出し、電流フィードバック制御を行う場合に対して、安定性が高いといえる。
In addition, since the target drive current It is set by multiplying the drive current base value Ib by the current correction coefficient K, the current correction coefficient K is stored in advance in the map even when the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、実施形態では、目標駆動量Dtに基づいて設定された駆動電流ベース値Ibに電流補正係数Kを乗じて補正する構成としたが、目標駆動量Dtに、バッテリ電圧Vbに基づいた補正係数を乗じて補正し、補正した目標駆動量に基づいて目標駆動電流を設定する構成としてもよい。また、バッテリ電圧Vbに基づいて所定のマップから補正量を設定し、目標駆動量Dtまたは駆動電流ベース値Ibに補正量を加える構成としてもよい。 Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the embodiment, the correction is performed by multiplying the drive current base value Ib set based on the target drive amount Dt by the current correction coefficient K, but the correction coefficient based on the battery voltage Vb is added to the target drive amount Dt. The target drive current may be set based on the corrected target drive amount. Alternatively, a correction amount may be set from a predetermined map based on the battery voltage Vb, and the correction amount may be added to the target drive amount Dt or the drive current base value Ib.
また、図3に示すマップは一例であって、バッテリ電圧Vbと電流補正係数Kとの関係は任意に設定することができる。例えば、バッテリ電圧Vbの低下に伴って電流補正係数Kが直線状に増加するように設定してもよい。また、性能保証電圧V2以下および基準電圧V0以上では、電流補正係数Kが一定となるように設定することによって、バッテリ電圧センサ16の故障時にも電流補正係数が大きく変化しないようにすることができる。
The map shown in FIG. 3 is an example, and the relationship between the battery voltage Vb and the current correction coefficient K can be arbitrarily set. For example, the current correction coefficient K may be set to increase linearly as the battery voltage Vb decreases. Further, by setting the current correction coefficient K to be constant at the performance guarantee voltage V2 or lower and the reference voltage V0 or higher, the current correction coefficient can be prevented from changing greatly even when the
1・・車体、3・・車輪、6・・後輪トー角制御装置、8・・電動アクチュエータ、10・・操舵角センサ、11・・車速センサ、14・・ヨーレイトセンサ、15・・バッテリ(電源)、16・・バッテリ電圧センサ(電源電圧検出手段)、17・・ポジションセンサ、20・・ECU、23・・目標トー角設定部、24・・目標駆動量設定部、25・・目標駆動電流設定部、26・・目標駆動電流補正部(目標制御量補正手段)、27・・電流補正係数設定部、28・・駆動電流出力部、100・・自動車 1 .... Car body, 3 .... Wheel, 6 .... Rear wheel toe angle control device, 8 .... Electric actuator, 10 .... Steering angle sensor, 11 .... Vehicle speed sensor, 14 .... Yaw rate sensor, 15 .... Battery ( ··· Battery voltage sensor (power supply voltage detection means), ··· Position sensor, ··· ECU, 23 ··· Target toe angle setting unit, ··· Target drive amount setting unit, 25 ··· Target drive Current setting unit, 26... Target drive current correction unit (target control amount correction means), 27... Current correction coefficient setting unit, 28... Drive current output unit, 100.
Claims (4)
前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量を増減させる目標制御量補正手段と
を有することを特徴とする車両のトー角制御装置。 An actuator for changing a toe angle of each wheel of the vehicle; and a motion state amount detecting means for detecting a motion state amount of the vehicle; setting a target control amount of the actuator based on the motion state amount; A toe angle control device for a vehicle that drives and controls the actuator based on a target control amount,
Power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the actuator;
A toe angle control device for a vehicle, comprising: target control amount correction means for increasing or decreasing the target control amount based on the power supply voltage detected by the power supply voltage detection means.
前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量に基づくデューティ比を増減させるデューティ補正手段と
を有することを特徴とする車両のトー角制御装置。 An actuator for changing a toe angle of each wheel of the vehicle; and a motion state amount detecting means for detecting a motion state amount of the vehicle; setting a target control amount of the actuator based on the motion state amount; A toe angle control device for a vehicle that performs duty control of the actuator based on a target control amount,
Power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the actuator;
A toe angle control apparatus for a vehicle, comprising: duty correction means for increasing or decreasing a duty ratio based on the target control amount based on a power supply voltage detected by the power supply voltage detection means.
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Date | Code | Title | Description |
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RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
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