JP4561487B2

JP4561487B2 - Vehicle steering control device

Info

Publication number: JP4561487B2
Application number: JP2005172083A
Authority: JP
Inventors: 智久西川; 悟丹羽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: JP2006347197A

Description

本発明は、車両の操舵制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering control device.

従来より、前輪と後輪の操舵角を独立に制御可能な車両の操舵制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、目標ヨーレートとなるように後輪を操舵制御する技術が記載されている。特許文献２には、車体後部の定点が重心点の軌跡を追従するように後輪を制御する技術が記載されている。更に、特許文献３には、車体の前後方向中心線上にある仮想的中央後輪が、車体の前後方向中心線上にある仮想的中央前輪の軌跡をなぞるように転舵する技術が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a vehicle steering control device capable of independently controlling the steering angles of front wheels and rear wheels. For example, Patent Document 1 describes a technique for steering-controlling rear wheels so as to achieve a target yaw rate. Patent Document 2 describes a technique for controlling the rear wheels so that a fixed point at the rear of the vehicle body follows the locus of the center of gravity. Further, Patent Document 3 describes a technique in which a virtual center rear wheel on the front-rear direction center line of the vehicle body is steered so as to trace the locus of the virtual center front wheel on the front-rear direction center line of the vehicle body. .

特開平５−２０８６８１号公報JP-A-5-208681 特開平１−２３３１７４号公報JP-A-1-233174 特公平７−８６５２号公報Japanese Patent Publication No. 7-8652

しかしながら、上記した特許文献１乃至３に記載された技術では、後輪の軌跡を十分に考慮した操舵制御が行われていなかった。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 to 3 described above, steering control that fully considers the trajectory of the rear wheels has not been performed.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、前輪と後輪が同一の軌跡を通過するように操舵制御することが可能な車両の操舵制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering control capable of steering control so that the front wheels and the rear wheels pass the same locus. To provide an apparatus.

本発明の１つの観点では、車速を検出する車速検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車速及び前記操舵角に基づいて、目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、前記車速と前記目標ヨーレートと車両重心位置から、車両の目標車体スリップ角を算出する目標車体スリップ角算出手段と、前記目標ヨーレート及び前記目標車体スリップ角に基づいて、前輪の操舵角及び後輪の操舵角の各々を算出する操舵角算出手段と、を備え、前記目標車体スリップ角算出手段は、前記前輪と前記後輪が同一の軌跡を通過するように前記目標車体スリップ角を算出する。
In one aspect of the present invention, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, a steering angle detecting means for detecting a steering angle, based on the vehicle speed and the steering angle, the target yaw rate calculating means for calculating a target yaw rate, the Target vehicle body slip angle calculation means for calculating a vehicle target vehicle body slip angle from the vehicle speed, the target yaw rate, and the vehicle center of gravity position, and the front wheel steering angle and the rear wheel steering based on the target yaw rate and the target vehicle body slip angle. Steering angle calculation means for calculating each of the angles, and the target vehicle body slip angle calculation means calculates the target vehicle body slip angle so that the front wheels and the rear wheels pass the same locus.

上記の車両の操舵制御装置は、車両の前輪及び後輪を各々独立に操舵制御するために好適に用いられる。車両の操舵制御装置は、車速を検出する車速検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、車速及び操舵角に基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、車速と目標ヨーレートと車両重心位置から車両の目標車体スリップ角を算出する目標車体スリップ角算出手段と、目標ヨーレート及び目標車体スリップ角に基づいて、前輪の操舵角及び後輪の操舵角の各々を算出する操舵角算出手段と、を備える。詳しくは、目標車体スリップ角算出手段は、前輪及び後輪が同一の軌跡を通過するように、車速と目標ヨーレートと車両重心位置から目標車体スリップ角を算出する。したがって、上記の車両の操舵制御装置によれば、車両を目標ヨーレートに近づけることによって車両挙動の安定を維持しつつ、運転者が狙ったコースを正確にトレースしながら走行する感覚（ｏｎ−ｔｈｅ−ｒａｉｌ感）を向上させることが可能となる。
The above-described vehicle steering control device is suitably used for independently steering-controlling the front wheels and the rear wheels of the vehicle. A vehicle steering control device includes: a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed; a steering angle detection unit that detects a steering angle; a target yaw rate calculation unit that calculates a target yaw rate based on the vehicle speed and the steering angle; a vehicle speed and a target yaw rate; Target vehicle body slip angle calculating means for calculating a vehicle target vehicle body slip angle from the vehicle center of gravity position , and steering angle calculation for calculating each of the front wheel steering angle and the rear wheel steering angle based on the target yaw rate and the target vehicle body slip angle Means. Specifically, the target vehicle body slip angle calculating means calculates the target vehicle body slip angle from the vehicle speed, the target yaw rate, and the vehicle gravity center position so that the front wheels and the rear wheels pass through the same locus. Therefore, according to the above-described vehicle steering control device, the vehicle feels that it is traveling while accurately tracing the course aimed by the driver while maintaining the stability of the vehicle behavior by bringing the vehicle close to the target yaw rate. (rail feeling) can be improved.

好適な１つの実施例では、前記目標車体スリップ角算出手段は、旋回中心から前記前輪の車軸上の中心点までの距離と、当該旋回中心から前記後輪の車軸上の中心点までの距離とが等しくなるように、前記目標車体スリップ角を算出することができる。言い換えると、目標車体スリップ角算出手段は、前輪の旋回半径と後輪の旋回半径とが等しくなるように、目標車体スリップ角を算出する。 In a preferred embodiment, the target vehicle body slip angle calculating means includes a distance from a turning center to a center point on the axle of the front wheel, and a distance from the turning center to a center point on the axle of the rear wheel. The target vehicle body slip angle can be calculated so as to be equal. In other words, the target vehicle body slip angle calculating means calculates the target vehicle body slip angle so that the turning radius of the front wheels is equal to the turning radius of the rear wheels.

好ましくは、前記目標車体スリップ角算出手段は、前記車両重心位置から前記前輪のドライブシャフトまでの距離Ｌｆと、前記車両重心位置から前記後輪のドライブシャフトまでの距離Ｌｒと、目標ヨーレートγ_taと、車速Ｖと、を用い、演算式、
β_ta＝−｛（Ｌｆ−Ｌｒ）／２｝×（γ_ta／Ｖ）
に基づいて、目標車体スリップ角β_taを算出する。 Preferably, the target vehicle body slip angle calculating means includes a distance Lf from the vehicle gravity center position to the front wheel drive shaft, a distance Lr from the vehicle gravity center position to the rear wheel drive shaft, a target yaw rate γ_ta, Using the vehicle speed V,
β_ta = − {(Lf−Lr) / 2} × (γ_ta / V)
Based on the above, the target vehicle body slip angle β_ta is calculated.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［車両の構成］
まず、本発明の実施形態に係る操舵制御装置が適用された車両の全体構成について、図１を用いて説明する。 [Vehicle configuration]
First, an overall configuration of a vehicle to which a steering control device according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.

図１は、車両の概略構成を示す模式図である。なお、図１は、上方から車両を観察した図であり、左が車両の前で、右が車両の後ろを示している。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle. FIG. 1 is a view of the vehicle observed from above, with the left showing the front of the vehicle and the right showing the rear of the vehicle.

車両は、主に、エンジン１と、前輪２ｆＲ、２ｆＬと、後輪２ｒＲ、２ｒＬと、前輪用操舵シャフト３ｆと、後輪用操舵シャフト３ｒと、ハンドル４と、ハンドル角センサ５と、車速センサ６と、前輪用アクチュエータ７ｆと、後輪用アクチュエータ７ｒと、システムコントローラ１０と、を備える。なお、以下の説明では、左右対称に配置された構成要素については、左右の区別が必要な場合は符号に「Ｌ」、「Ｒ」を付し、左右の区別が不要な場合は「Ｌ」、「Ｒ」を省略する。 The vehicle mainly includes an engine 1, front wheels 2fR, 2fL, rear wheels 2rR, 2rL, a front wheel steering shaft 3f, a rear wheel steering shaft 3r, a handle 4, a handle angle sensor 5, and a vehicle speed sensor. 6, a front wheel actuator 7 f, a rear wheel actuator 7 r, and a system controller 10. In the following description, regarding the components arranged symmetrically, “L” and “R” are added to the reference signs when left and right distinction is necessary, and “L” when right and left distinction is not necessary. , “R” is omitted.

エンジン１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。エンジン１によって発生した動力は、図示しないトルクコンバータやトランスミッションやドライブシャフトなどを介して、前輪２ｆ及び後輪２ｒの少なくともいずれかに伝達される。 The engine 1 is an internal combustion engine that generates power by exploding an air-fuel mixture in a combustion chamber. The power generated by the engine 1 is transmitted to at least one of the front wheels 2f and the rear wheels 2r via a torque converter, a transmission, a drive shaft, and the like (not shown).

前輪２ｆは、前輪用操舵シャフト３ｆを介して前輪用アクチュエータ７ｆによって操舵角が制御される。後輪２ｒは、後輪用操舵シャフト３ｒを介して後輪用アクチュエータ７ｒによって操舵角が制御される。即ち、前輪２ｆ及び後輪２ｒは、各々独立に操舵角が制御される（即ち、個別に転舵される）。 The steering angle of the front wheel 2f is controlled by the front wheel actuator 7f via the front wheel steering shaft 3f. The steering angle of the rear wheel 2r is controlled by the rear wheel actuator 7r via the rear wheel steering shaft 3r. That is, the steering angles of the front wheels 2f and the rear wheels 2r are independently controlled (that is, individually steered).

ハンドル４は、運転者が車両を旋回させるために操作され、運転者による操舵力はステアリングシャフトを介して前輪用アクチュエータ７ｆに伝達される。運転者がハンドル４を回転させた角度（ハンドル角、操舵角）は、ハンドル角センサ５によって検出される。そして、ハンドル角センサ５が検出したハンドル角は、システムコントローラ１０に検出信号Ｓ１として出力される。また、車速センサ６は車両の速度（車速）を検出し、検出した車速を検出信号Ｓ２としてシステムコントローラ１０に出力する。このように、ハンドル角センサ５は操舵角検出手段として機能すると共に、車速センサ６は車速検出手段として機能する。 The handle 4 is operated in order for the driver to turn the vehicle, and the steering force by the driver is transmitted to the front wheel actuator 7f via the steering shaft. The angle at which the driver rotates the handle 4 (handle angle, steering angle) is detected by the handle angle sensor 5. The handle angle detected by the handle angle sensor 5 is output to the system controller 10 as a detection signal S1. The vehicle speed sensor 6 detects the speed of the vehicle (vehicle speed) and outputs the detected vehicle speed to the system controller 10 as a detection signal S2. Thus, the steering wheel angle sensor 5 functions as steering angle detection means, and the vehicle speed sensor 6 functions as vehicle speed detection means.

前輪用アクチュエータ７ｆ及び後輪用アクチュエータ７ｒは、システムコントローラ１０によって決定された操舵角を制御信号Ｓ３ｆ、Ｓ３ｒとして取得する。そして、前輪用アクチュエータ７ｆ及び後輪用アクチュエータ７ｒは、前輪用操舵シャフト３ｆと後輪用操舵シャフト３ｒを介して、取得した操舵角によって前輪２ｆ及び後輪２ｒをそれぞれ操舵する。 The front wheel actuator 7f and the rear wheel actuator 7r acquire the steering angle determined by the system controller 10 as control signals S3f and S3r. The front wheel actuator 7f and the rear wheel actuator 7r respectively steer the front wheel 2f and the rear wheel 2r with the acquired steering angle via the front wheel steering shaft 3f and the rear wheel steering shaft 3r.

システムコントローラ１０は、所謂ＥＣＵ（Electric Control Unit）などによって構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを有している。システムコントローラ１０は、ハンドル角センサ５から取得するハンドル角と、車速センサ６から取得する車速とに基づいて、前輪２ｆ及び後輪２ｒの操舵角を決定し、前輪２ｆ及び後輪２ｒの操舵制御を実行する。詳しくは、システムコントローラ１０は、車速と操舵角に基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、車両の目標車体スリップ角を算出する目標車体スリップ角算出手段と、目標ヨーレート及び目標車体スリップ角に基づいて、前輪２ｆの操舵角及び後輪２ｒの操舵角の各々を算出する操舵角算出手段として機能する。 The system controller 10 is configured by a so-called ECU (Electric Control Unit) or the like, and includes a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like. The system controller 10 determines the steering angle of the front wheels 2f and the rear wheels 2r based on the steering wheel angle acquired from the steering wheel angle sensor 5 and the vehicle speed acquired from the vehicle speed sensor 6, and controls the steering of the front wheels 2f and the rear wheels 2r. Execute. Specifically, the system controller 10 includes a target yaw rate calculation unit that calculates a target yaw rate based on the vehicle speed and the steering angle, a target vehicle body slip angle calculation unit that calculates a target vehicle body slip angle, a target yaw rate and a target vehicle body slip angle. Based on the above, it functions as a steering angle calculation means for calculating each of the steering angle of the front wheel 2f and the steering angle of the rear wheel 2r.

［システムコントローラの構成］
ここで、前述したシステムコントローラ１０の具体的な構成について、図２を用いて説明する。 [System controller configuration]
Here, a specific configuration of the system controller 10 described above will be described with reference to FIG.

図２は、システムコントローラ１０の概略構成を示すブロック図である。システムコントローラ１０は、目標ヨーレート算出部１１と、目標車体スリップ角算出部１２と、操舵角算出部１３と、前輪操舵角指令値送信部１４ｆと、後輪操舵角指令値送信部１４ｒと、を備える。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the system controller 10. The system controller 10 includes a target yaw rate calculation unit 11, a target vehicle body slip angle calculation unit 12, a steering angle calculation unit 13, a front wheel steering angle command value transmission unit 14f, and a rear wheel steering angle command value transmission unit 14r. Prepare.

ハンドル角センサ５は、検出したハンドル角に対応する検出信号Ｓ１をシステムコントローラ１０に出力する。詳しくは、ハンドル角センサ５は、ハンドル角に対応する検出信号Ｓ１を、目標ヨーレート算出部１１に供給する。また、車速センサ６は、検出した車速に対応する検出信号Ｓ２をシステムコントローラ１０に出力する。詳しくは、車速センサ６は、車速に対応する検出信号Ｓ２を、目標ヨーレート算出部１１、目標車体スリップ角算出部１２、及び操舵角算出部１３に供給する。 The handle angle sensor 5 outputs a detection signal S1 corresponding to the detected handle angle to the system controller 10. Specifically, the handle angle sensor 5 supplies a detection signal S1 corresponding to the handle angle to the target yaw rate calculation unit 11. Further, the vehicle speed sensor 6 outputs a detection signal S2 corresponding to the detected vehicle speed to the system controller 10. Specifically, the vehicle speed sensor 6 supplies a detection signal S2 corresponding to the vehicle speed to the target yaw rate calculation unit 11, the target vehicle body slip angle calculation unit 12, and the steering angle calculation unit 13.

目標ヨーレート算出部１１は、取得したハンドル角と車速に基づいて目標ヨーレートを算出する。そして、ヨーレート算出部１１は、算出した目標ヨーレートを信号Ｓ１１として、目標車体スリップ角算出部１２及び操舵角算出部１３に供給する。 The target yaw rate calculation unit 11 calculates a target yaw rate based on the acquired steering wheel angle and vehicle speed. Then, the yaw rate calculation unit 11 supplies the calculated target yaw rate as a signal S11 to the target vehicle body slip angle calculation unit 12 and the steering angle calculation unit 13.

目標車体スリップ角算出部１２は、取得した車速と目標ヨーレートに基づいて、目標車体スリップ角を算出する。具体的には、目標車体スリップ角算出部１２は、前輪２ｆと後輪２ｒが同一の軌跡（経路）を通過して車両が旋回するように、目標車体スリップ角を算出する。言い換えると、目標車体スリップ角算出部１２は、前輪２ｆが通過した軌跡と同一の軌跡を後輪２が通過するように、車両に対して設定すべき目標車体スリップ角を算出する。そして、目標車体スリップ角算出部１２は、算出した目標車体スリップ角を信号Ｓ１２として操舵角算出部１３に供給する。 The target vehicle body slip angle calculation unit 12 calculates a target vehicle body slip angle based on the acquired vehicle speed and target yaw rate. Specifically, the target vehicle body slip angle calculation unit 12 calculates the target vehicle body slip angle so that the front wheel 2f and the rear wheel 2r pass the same locus (route) and the vehicle turns. In other words, the target vehicle body slip angle calculation unit 12 calculates the target vehicle body slip angle that should be set for the vehicle so that the rear wheel 2 passes the same locus as the locus that the front wheel 2f has passed. Then, the target vehicle body slip angle calculation unit 12 supplies the calculated target vehicle body slip angle to the steering angle calculation unit 13 as a signal S12.

操舵角算出部１３は、取得した車速と目標ヨーレートと目標車体スリップ角に基づいて、前輪２ｆに対して設定すべき操舵角（以下、「前輪操舵角」と呼ぶ。）、及び後輪２ｒに対して設定すべき操舵角（以下、「後輪操舵角」と呼ぶ。）を算出する。そして、操舵角算出部１３は、算出した前輪操舵角を信号Ｓ１３ｆとして前輪操舵角指令値送信部１４ｆに供給すると共に、算出した後輪操舵角を信号Ｓ１３ｒとして後輪操舵角指令値送信部１４ｒに供給する。 The steering angle calculation unit 13 sets the steering angle to be set for the front wheels 2f (hereinafter referred to as “front wheel steering angle”) and the rear wheels 2r based on the acquired vehicle speed, target yaw rate, and target vehicle body slip angle. On the other hand, a steering angle to be set (hereinafter referred to as “rear wheel steering angle”) is calculated. Then, the steering angle calculation unit 13 supplies the calculated front wheel steering angle as a signal S13f to the front wheel steering angle command value transmission unit 14f, and also uses the calculated rear wheel steering angle as a signal S13r as a rear wheel steering angle command value transmission unit 14r. To supply.

前輪操舵角指令値送信部１４ｆは、取得した前輪操舵角に対応する指令値Ｓ３ｆを前輪用アクチュエータ７ｆに供給する。また、後輪操舵角指令値送信部１４ｒは、取得した後輪操舵角に対応する指令値Ｓ３ｒを後輪用アクチュエータ７ｒに供給する。そして、前輪用アクチュエータ７ｆは、取得した前輪操舵角に基づいて前輪２ｆを操舵し、後輪用アクチュエータ７ｒは、取得した後輪操舵角に基づいて後輪２ｒを操舵する。 The front wheel steering angle command value transmission unit 14f supplies a command value S3f corresponding to the acquired front wheel steering angle to the front wheel actuator 7f. Further, the rear wheel steering angle command value transmission unit 14r supplies a command value S3r corresponding to the acquired rear wheel steering angle to the rear wheel actuator 7r. Then, the front wheel actuator 7f steers the front wheel 2f based on the acquired front wheel steering angle, and the rear wheel actuator 7r steers the rear wheel 2r based on the acquired rear wheel steering angle.

［操舵角制御方法］
次に、本実施形態に係る操舵角制御方法について具体的に説明する。 [Steering angle control method]
Next, the steering angle control method according to the present embodiment will be specifically described.

本実施形態では、前輪２ｆと後輪２ｒが旋回時に同一の軌跡を通過するように、操舵制御を行う。図３は、前輪２ｆと後輪２ｒが同一の軌跡を通過する場合の車両の様子を示す図である。この場合、車両が符号４１で示す位置にあるときには、右の前輪２ｆＲと後輪２ｒＲが曲線３１上に位置すると共に、左の前輪２ｆＬと後輪２ｒＬが曲線３２上に位置している。同様に、車両が符号４２で示す位置にあるときも、右の前輪２ｆＲと後輪２ｒＲが曲線３１上に位置すると共に、左の前輪２ｆＬと後輪２ｒＬが曲線３２上に位置している。このように、前輪２ｆと後輪２ｒが同一の軌跡を通過して車両が旋回した場合、運転者は、狙ったコースを正確にトレースしながら走行する感覚（所謂、「on-the-rail感」）を覚える。 In the present embodiment, the steering control is performed so that the front wheel 2f and the rear wheel 2r pass the same trajectory when turning. FIG. 3 is a diagram illustrating a state of the vehicle when the front wheels 2f and the rear wheels 2r pass the same locus. In this case, when the vehicle is at the position indicated by reference numeral 41, the right front wheel 2fR and the rear wheel 2rR are located on the curve 31, and the left front wheel 2fL and the rear wheel 2rL are located on the curve 32. Similarly, when the vehicle is at the position indicated by reference numeral 42, the right front wheel 2fR and the rear wheel 2rR are located on the curve 31, and the left front wheel 2fL and the rear wheel 2rL are located on the curve 32. Thus, when the vehicle turns while the front wheel 2f and the rear wheel 2r pass the same trajectory, the driver senses that he / she travels while accurately tracing the target course (so-called “on-the-rail feeling”). ").

次に、目標車体ヨーレート、目標車体スリップ角、前輪操舵角、及び後輪操舵角の算出方法について、図４を用いて説明する。図４は、旋回時における車両の状態を示す概略図である。 Next, a method for calculating the target vehicle body yaw rate, target vehicle body slip angle, front wheel steering angle, and rear wheel steering angle will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of the vehicle during a turn.

車両は、例えば、旋回中心ＲＣを中心とする旋回半径Ｒ（旋回中心ＲＣから車両の重心Ｇまでの距離）の円周上を、車速Ｖ及びヨーレートγで旋回している。この場合、ヨーレートγと車速Ｖには、以下の式（１）が成り立つ。 The vehicle is turning at a vehicle speed V and a yaw rate γ, for example, on the circumference of a turning radius R (distance from the turning center RC to the center of gravity G of the vehicle) around the turning center RC. In this case, the following equation (1) is established for the yaw rate γ and the vehicle speed V.

Ｖ＝γ×Ｒ式（１）
ここで、目標ヨーレートγ_taの算出方法について説明する。目標ヨーレートγ_taは、システムコントローラ１０内の目標ヨーレート算出部１１が、ハンドル角ＭＡと車速Ｖに基づいて算出する。具体的には、目標ヨーレート算出部１１は、ハンドル角ＭＡ及び車速Ｖと、目標ヨーレートγとの関係を示すマップを用いて目標ヨーレートγ_taを算出する。 V = γ × R Formula (1)
Here, a method of calculating the target yaw rate γ_ta will be described. The target yaw rate γ_ta is calculated by the target yaw rate calculation unit 11 in the system controller 10 based on the steering wheel angle MA and the vehicle speed V. Specifically, the target yaw rate calculation unit 11 calculates the target yaw rate γ_ta using a map showing the relationship between the steering wheel angle MA and the vehicle speed V and the target yaw rate γ.

図５は、目標ヨーレートγ_taの算出に用いるマップの一例を示している。図５は、横軸に車速Ｖを示し、縦軸にヨーレートゲインＧγを示している。なお、ヨーレートゲインＧγは、以下の式（２）によって表される。 FIG. 5 shows an example of a map used for calculating the target yaw rate γ_ta. FIG. 5 shows the vehicle speed V on the horizontal axis and the yaw rate gain Gγ on the vertical axis. The yaw rate gain Gγ is expressed by the following equation (2).

Ｇγ＝γ／ＭＡ式（２）
目標ヨーレート算出部１１は、マップを用いて車速Ｖに対応するヨーレートゲインＧγを決定し、決定されたヨーレートゲインＧγからハンドル角ＭＡを用いて目標ヨーレートγ_taを算出する。具体的には、目標ヨーレートγ_taは、式（２）を用いることによって「γ_ta＝Ｇγ×ＭＡ」となる。 Gγ = γ / MA Formula (2)
The target yaw rate calculation unit 11 determines the yaw rate gain Gγ corresponding to the vehicle speed V using the map, and calculates the target yaw rate γ_ta using the steering angle MA from the determined yaw rate gain Gγ. Specifically, the target yaw rate γ_ta becomes “γ_ta = Gγ × MA” by using the equation (2).

次に、目標車体スリップ角の算出方法について具体的に説明する。 Next, a method for calculating the target vehicle body slip angle will be specifically described.

前輪２ｆと後輪２ｒが同一の軌跡を通過している場合には、旋回中心ＲＣから前輪２ｆの車軸上の中心点までの距離Ｒ１（前輪２ｆの旋回半径）と、旋回中心ＲＣから後輪２ｒの車軸上の中心点までの距離Ｒ２（後輪２ｒの旋回半径）とが等しくなる。この場合、前輪２ｆの車軸上の中心点と後輪２ｒの車軸上の中心点とを結ぶ線分Ａに対して、旋回中心ＲＣを通る直線が垂直に交わる点Ｐは、線分Ａにおける中点に一致する。なお、図４においては、説明の便宜上、旋回中心ＲＣから前輪２ｆの中心点までの距離を「Ｒ１」として示し、旋回中心ＲＣから後輪２ｒの中心点までの距離を「Ｒ２」として示している。即ち、図４は、前輪２ｆ及び後輪２ｆを、それぞれの車軸上の中心点上に位置させた図を示している。 When the front wheel 2f and the rear wheel 2r pass the same locus, the distance R1 (the turning radius of the front wheel 2f) from the turning center RC to the center point on the axle of the front wheel 2f, and the turning wheel from the turning center RC to the rear wheel The distance R2 to the center point on the 2r axle (the turning radius of the rear wheel 2r) is equal. In this case, a point P where a straight line passing through the turning center RC perpendicularly intersects the line segment A connecting the center point on the axle of the front wheel 2f and the center point on the axle of the rear wheel 2r is Match points. In FIG. 4, for the sake of convenience of explanation, the distance from the turning center RC to the center point of the front wheel 2f is indicated as “R1”, and the distance from the turning center RC to the center point of the rear wheel 2r is indicated as “R2”. Yes. That is, FIG. 4 shows a diagram in which the front wheels 2f and the rear wheels 2f are positioned on the center points on the respective axles.

以上より、前輪２ｆ及び後輪２ｒが同一の軌跡を通過するようにするためには、前輪２ｆの旋回半径Ｒ１と、後輪２ｆの旋回半径Ｒ２とを等しくする必要がある。言い換えると、点Ｐが線分Ａの中点に位置する必要がある。具体的には、重心Ｇから点Ｐまでの距離Ｘが、以下の条件式（３）を満たす必要がある。 From the above, in order for the front wheel 2f and the rear wheel 2r to pass the same locus, it is necessary to make the turning radius R1 of the front wheel 2f equal to the turning radius R2 of the rear wheel 2f. In other words, the point P needs to be located at the midpoint of the line segment A. Specifically, the distance X from the center of gravity G to the point P needs to satisfy the following conditional expression (3).

Ｘ＝Ｌ／２−Ｌｆ式（３）
なお、式（３）中の「Ｌ」は、車両のホイールベースを示し、「Ｌｆ」は車両の重心Ｇから前輪２ｆのドライブシャフトまでの距離を示している。また、ホイールベースＬは、重心Ｇから前輪２ｆのドライブシャフトまでの距離Ｌｆと、重心Ｇから後輪２ｒのドライブシャフトまでの距離Ｌｒを用いると、以下の式（４）で表される。 X = L / 2−Lf Formula (3)
In Expression (3), “L” indicates the wheel base of the vehicle, and “Lf” indicates the distance from the center of gravity G of the vehicle to the drive shaft of the front wheel 2f. Further, the wheel base L is expressed by the following formula (4) when a distance Lf from the center of gravity G to the drive shaft of the front wheel 2f and a distance Lr from the center of gravity G to the drive shaft of the rear wheel 2r are used.

Ｌ＝Ｌｆ＋Ｌｒ式（４）
ここで、車体スリップ角βは、重心Ｇから点Ｐまでの距離Ｘ及び旋回半径Ｒを用いて、以下の式（５）によって表される。 L = Lf + Lr Formula (4)
Here, the vehicle body slip angle β is expressed by the following equation (5) using the distance X from the center of gravity G to the point P and the turning radius R.

Ｒ×sinβ＝Ｘ式（５）
前輪２ｆ及び後輪２ｒを同一の軌跡を通過させるためには、車体スリップ角βは、条件式（３）で示される条件を満たす必要がある。即ち、車体スリップ角βは、式（５）に条件式（３）を代入することによって得られる式（６）を満たす必要がある。 R × sin β = X Formula (5)
In order for the front wheel 2f and the rear wheel 2r to pass through the same locus, the vehicle body slip angle β needs to satisfy the condition represented by the conditional expression (3). That is, the vehicle body slip angle β needs to satisfy Expression (6) obtained by substituting Conditional Expression (3) into Expression (5).

Ｒ×sinβ＝Ｌ／２−Ｌｆ式（６）
ここで、式（６）を車体スリップ角βについて解くと、式（７）が得られる。 R × sin β = L / 2−Lf Formula (6)
Here, when Expression (6) is solved for the vehicle body slip angle β, Expression (7) is obtained.

β＝sin^−１｛（Ｌ／２−Ｌｆ）／Ｒ｝式（７）
更に、式（７）を、式（１）と式（４）を用いて変形すると、以下の式（８）が得られる。 β = sin ⁻¹ {(L / 2−Lf) / R} Equation (7)
Further, when Expression (7) is transformed using Expression (1) and Expression (4), the following Expression (8) is obtained.

β＝sin^−１［｛（Ｌｆ＋Ｌｒ）／２−Ｌｆ｝／（Ｖ／γ）］
＝sin^−１［−｛（Ｌｆ−Ｌｒ）／２｝×（γ／Ｖ）］式（８）
以上より、目標車体スリップ角β_taは、前述のようにして算出された目標ヨーレートγ_taを式（８）に代入することによって、以下の式（９）で表される。 β = sin ⁻¹ [{(Lf + Lr) / 2−Lf} / (V / γ)]
= Sin ⁻¹ [− {(Lf−Lr) / 2} × (γ / V)] Equation (8)
From the above, the target vehicle body slip angle β_ta is expressed by the following equation (9) by substituting the target yaw rate γ_ta calculated as described above into equation (8).

β_ta＝sin^−１［−｛（Ｌｆ−Ｌｒ）／２｝×（γ_ta／Ｖ）］式（９）
この場合、目標車体スリップ角β_taは、式（１０）で示す近似式を用いて表すことができる。 β_ta = sin ⁻¹ [− {(Lf−Lr) / 2} × (γ_ta / V)] Equation (9)
In this case, the target vehicle body slip angle β_ta can be expressed using the approximate expression shown in Expression (10).

β_ta≒−｛（Ｌｆ−Ｌｒ）／２｝×（γ_ta／Ｖ）式（１０）
目標車体スリップ角算出部１２は、上記の式（１０）に、重心Ｇから前輪２ｆのドライブシャフトまでの距離Ｌｆと、重心Ｇから後輪２ｒのドライブシャフトまでの距離Ｌｒと、目標ヨーレートγ_taと、車速Ｖを代入することによって、目標車体スリップ角β_taを算出する。そして、目標車体スリップ角算出部１２は、算出された目標車体スリップ角β_taを操舵角算出部１３に供給する。 β_ta≈ − {(Lf−Lr) / 2} × (γ_ta / V) Equation (10)
The target vehicle body slip angle calculation unit 12 adds the distance Lf from the center of gravity G to the drive shaft of the front wheel 2f, the distance Lr from the center of gravity G to the drive shaft of the rear wheel 2r, and the target yaw rate γ_ta in the above equation (10). By substituting the vehicle speed V, the target vehicle body slip angle β_ta is calculated. Then, the target vehicle body slip angle calculation unit 12 supplies the calculated target vehicle body slip angle β_ta to the steering angle calculation unit 13.

次に、前輪操舵角δｆと後輪操舵角δｒの算出方法について説明する。前輪操舵角δｆと後輪操舵角δｒは、前後輪アクティブ操舵の理論に基づいて、操舵角算出部１３によって算出される。具体的には、操舵角算出部１３は、上記のように算出された目標ヨーレートγ_taと目標車体スリップ角β_taを用いて、前輪操舵角δｆ及び後輪操舵角δｒを算出する。より詳しくは、操舵角算出部１３は、以下の式（１１）を用いて前輪操舵角δｆを算出すると共に、以下の式（１２）を用いて後輪操舵角δｒを算出する。 Next, a method for calculating the front wheel steering angle δf and the rear wheel steering angle δr will be described. The front wheel steering angle δf and the rear wheel steering angle δr are calculated by the steering angle calculation unit 13 based on the theory of front and rear wheel active steering. Specifically, the steering angle calculation unit 13 calculates the front wheel steering angle δf and the rear wheel steering angle δr using the target yaw rate γ_ta and the target vehicle body slip angle β_ta calculated as described above. More specifically, the steering angle calculation unit 13 calculates the front wheel steering angle δf using the following equation (11), and calculates the rear wheel steering angle δr using the following equation (12).

なお、式（１１）と式（１２）中において、「ζ」はラプラス演算子を示し、「ｍ」は車両の質量を示し、「Ｋｆ」は前輪２ｆのコーナリングパワーを示し、「Ｋｒ」は後輪２ｒのコーナリングパワーを示し、「Ｉ」はヨー方向の慣性モーメントを示し、「δ」はハンドル角を示している（「δ」は、前述した「ＭＡ」に対応する）。 In Expressions (11) and (12), “ζ” represents a Laplace operator, “m” represents the mass of the vehicle, “Kf” represents the cornering power of the front wheel 2 f, and “Kr” represents The cornering power of the rear wheel 2r is indicated, “I” indicates the moment of inertia in the yaw direction, and “δ” indicates the handle angle (“δ” corresponds to “MA” described above).

以上のようにして得られた前輪操舵角δｆ及び後輪操舵角δｒに基づいて操舵制御することにより、車速などに影響を受けることなく、前輪２ｆ及び後輪２ｒを同一の軌跡を通過させることができる。言い換えると、前輪２ｆの旋回半径と後輪２ｒの旋回半径を、旋回中などにおいて常に等しくすることができる。したがって、本実施形態に係る操舵制御装置によれば、車両を目標ヨーレートに近づけることによって車両挙動の安定を維持しつつ、運転者が狙ったコースを正確にトレースしながら走行する感覚（on-the-rail感）を向上させることが可能となる。 By performing steering control based on the front wheel steering angle δf and the rear wheel steering angle δr obtained as described above, the front wheel 2f and the rear wheel 2r pass through the same locus without being affected by the vehicle speed or the like. Can do. In other words, the turning radius of the front wheel 2f and the turning radius of the rear wheel 2r can always be made equal during turning. Therefore, according to the steering control device according to the present embodiment, the vehicle feels that the driver is traveling while accurately tracing the course aimed by the driver while maintaining the stability of the vehicle behavior by bringing the vehicle close to the target yaw rate. -rail feeling) can be improved.

本発明の実施形態に係る操舵制御装置が適用された車両の概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle to which a steering control device according to an embodiment of the present invention is applied. システムコントローラの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a system controller. 前輪と後輪が同一の軌跡を通過する場合の車両の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a vehicle when a front wheel and a rear wheel pass the same locus | trajectory. 本実施形態に係る操舵制御方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the steering control method which concerns on this embodiment. 目標ヨーレートを算出するために用いるマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map used in order to calculate a target yaw rate.

符号の説明Explanation of symbols

１エンジン
２ｆ前輪
２ｒ後輪
４ハンドル
５ハンドル角センサ
６車速センサ
７ｆ前輪用アクチュエータ
７ｒ後輪用アクチュエータ
１０システムコントローラ
１１目標ヨーレート算出部
１２目標車体スリップ角算出部
１３操舵角算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2f Front wheel 2r Rear wheel 4 Handle 5 Handle angle sensor 6 Vehicle speed sensor 7f Front wheel actuator 7r Rear wheel actuator 10 System controller 11 Target yaw rate calculation part 12 Target vehicle body slip angle calculation part 13 Steering angle calculation part

Claims

車速を検出する車速検出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車速及び前記操舵角に基づいて、目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、
前記車速と前記目標ヨーレートと車両重心位置から、車両の目標車体スリップ角を算出する目標車体スリップ角算出手段と、
前記目標ヨーレート及び前記目標車体スリップ角に基づいて、前輪の操舵角及び後輪の操舵角の各々を算出する操舵角算出手段と、を備え、
前記目標車体スリップ角算出手段は、前記前輪と前記後輪が同一の軌跡を通過するように前記目標車体スリップ角を算出することを特徴とする車両の操舵制御装置。 Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Steering angle detection means for detecting the steering angle;
Target yaw rate calculating means for calculating a target yaw rate based on the vehicle speed and the steering angle;
A target vehicle body slip angle calculating means for calculating a vehicle target vehicle body slip angle from the vehicle speed, the target yaw rate, and the vehicle gravity center position ;
Steering angle calculation means for calculating each of the steering angle of the front wheels and the steering angle of the rear wheels based on the target yaw rate and the target vehicle body slip angle,
The target vehicle body slip angle calculating means calculates the target vehicle body slip angle so that the front wheels and the rear wheels pass through the same locus.

前記目標車体スリップ角算出手段は、旋回中心から前記前輪の車軸上の中心点までの距離と、当該旋回中心から前記後輪の車軸上の中心点までの距離とが等しくなるように、前記目標車体スリップ角を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。 The target vehicle body slip angle calculating means is configured so that the distance from the turning center to the center point on the axle of the front wheel is equal to the distance from the turning center to the center point on the axle of the rear wheel. The vehicle steering control device according to claim 1, wherein the vehicle body slip angle is calculated.

前記目標車体スリップ角算出手段は、前記車両重心位置から前記前輪のドライブシャフトまでの距離Ｌｆと、前記車両重心位置から前記後輪のドライブシャフトまでの距離Ｌｒと、目標ヨーレートγ_taと、車速Ｖと、を用い、演算式、
β_ta＝−｛（Ｌｆ−Ｌｒ）／２｝×（γ_ta／Ｖ）
に基づいて、目標車体スリップ角β_taを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の操舵制御装置。 The target vehicle body slip angle calculating means includes a distance Lf from the vehicle center of gravity position to the front wheel drive shaft, a distance Lr from the vehicle center of gravity position to the rear wheel drive shaft, a target yaw rate γ_ta, and a vehicle speed V. , Using
β_ta = − {(Lf−Lr) / 2} × (γ_ta / V)
3. The vehicle steering control device according to claim 1, wherein a target vehicle body slip angle β_ta is calculated based on