JP4608942B2 - Vehicle driving force distribution and steering force cooperative control device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵に必要な運転者の操舵力を可変する操舵力変更手段と、車両の駆動力を左右駆動輪へ配分調整する駆動力配分手段とを備えた車両の駆動力配分および操舵力協調制御装置の技術分野に属する。 The present invention relates to a vehicle driving force distribution and steering force including a steering force changing means for changing a steering force of a driver necessary for steering, and a driving force distribution means for adjusting the distribution of the driving force of the vehicle to left and right driving wheels. It belongs to the technical field of cooperative control devices.
従来、駆動力配分装置を備えた車両において、駆動力配分制御により旋回時の旋回性能を向上させるために、旋回外輪に駆動力が配分された結果、パワーステアリングによるステアリング保舵力が旋回性能の限界に近づいても急変しないことがある。 Conventionally, in a vehicle equipped with a driving force distribution device, in order to improve the turning performance at the time of turning by driving force distribution control, as a result of the driving force being distributed to the turning outer wheel, the steering holding force by the power steering has the turning performance. It may not change suddenly when it approaches the limit.
よって、運転者がさらに切り増し操舵を行ったとき、オーバーステア傾向に転じるのを回避するために、駆動力配分調整の調整量が大きいほど、パワーアシストのアシスト量を小さくする駆動力配分連動式パワーステアリング装置付き車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, when the driver performs further steering, in order to avoid turning to an oversteer tendency, the larger the adjustment amount of the driving force distribution adjustment, the smaller the assist amount of the power assist becomes. A vehicle with a power steering device is known (see, for example, Patent Document 1).
これにより、車両の旋回限界に近づいたとき、ステアリング保舵力が急激に重くなるため、車両の旋回限界に近いことを運転者に認識させることができる。さらに、ステアリングを重くすることで、ステアリングを切った際にオーバーステア傾向に転じるのを回避している。
通常、車両の旋回限界に近づくと、ステアリング保舵力は急に軽くなるが、上記従来技術にあっては、運転者の保舵力が急増するため、運転者に違和感を与えるという問題があった。 Normally, when approaching the turning limit of the vehicle, the steering holding force suddenly decreases. However, the conventional technology has a problem in that the driver's steering holding force increases rapidly, which causes the driver to feel uncomfortable. It was.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、車両の旋回限界に近づく際、運転者に違和感を与えることなく、車両の旋回限界に近いことを伝えることができる車両の駆動力配分および操舵力協調制御装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and the object of the present invention is to convey that the vehicle is close to the turning limit of the vehicle without feeling uncomfortable when approaching the turning limit of the vehicle. An object of the present invention is to provide a vehicle driving force distribution and steering force cooperative control device that can perform the above.
上記目的を達成するため、本発明にあっては、
操舵に要する運転者の操舵力を可変する操舵力変更手段と、
左右駆動力配分調整量に基づいて車両の駆動力を左右駆動輪へ配分調整する駆動力配分手段と、
操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を可変する可変
ギア比アクチュエータと、
この可変ギア比アクチュエータに対し、走行状態に応じたステアリングギア比を得る制御
指令を出力する可変ギア比制御手段と、
前記操舵力変更手段に対し、左右駆動輪の駆動力配分調整量が判定閾値より大きいとき、
操舵力を小さくする制御指令を出力する操舵力制御手段と、を設け、
前記可変ギア比制御手段は、
ステアリング操舵角と車速に基づいて車両パラメータを演算する車両モデル演算部と、
前記左右駆動力配分調整量に応じて車両パラメータに対する補正ゲインを演算する車両
パラメータ補正ゲイン演算部と、
車両パラメータに補正ゲインを乗じて目標ヨーレートを演算する目標値演算部と、
前記目標ヨーレートから目標前輪舵角を演算する目標出力値生成部と、を備え、
前記車両パラメータ補正ゲイン演算部は、左右駆動力配分調整量が所定の閾値よりも大
きいとき、補正ゲインを小さくすることにより左右駆動輪の駆動力配分調整量が大きいほ
ど前記ステアリングギア比を大きくすると共に、左右駆動力配分調整量が減少時には、増
加時よりも補正ゲインを小さくすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention,
Steering force changing means for changing the steering force of the driver required for steering;
A driving force distribution means for distributing and adjusting the driving force of the vehicle to the left and right driving wheels based on the left and right driving force distribution adjustment amount ;
A variable gear ratio actuator that varies a steering gear ratio that is a ratio of a steering angle to a steered wheel turning angle;
Variable gear ratio control means for outputting a control command for obtaining a steering gear ratio according to the running state for the variable gear ratio actuator;
When the driving force distribution adjustment amount of the left and right driving wheels is larger than the determination threshold with respect to the steering force changing means,
Steering force control means for outputting a control command for reducing the steering force, and
The variable gear ratio control means includes
A vehicle model calculator that calculates vehicle parameters based on the steering angle and vehicle speed;
A vehicle parameter correction gain calculation unit for calculating a correction gain for the vehicle parameter according to the left and right driving force distribution adjustment amount;
A target value calculator for calculating a target yaw rate by multiplying a vehicle parameter by a correction gain;
A target output value generation unit that calculates a target front wheel rudder angle from the target yaw rate,
The vehicle parameter correction gain calculation unit increases the steering gear ratio as the driving force distribution adjustment amount of the left and right driving wheels increases by decreasing the correction gain when the left and right driving force distribution adjustment amount is greater than a predetermined threshold. In addition, when the left / right driving force distribution adjustment amount decreases, the correction gain is made smaller than when it increases.
本発明にあっては、駆動力配分調整量が大きいほど、ステアリングの操舵力を軽くすることで、車両の旋回限界に近づく際、運転者はステアリング保舵力の急減を認識できる。よって、運転者に違和感を与えることなく、車両の旋回限界に近いことを把握させることが可能となる。また、左右駆動力配分調整量が大きいほどステアリングギア比を大きくするため、運転者が車両の旋回限界に近い状態で誤って切り増し操舵を行った場合でも、ステア特性をオーバーステア傾向に転じにくくでき、車両挙動が不安定になるのを防止できると共に、左右駆動力配分調整量が減少時には、増加時よりも車両パラメータ補正ゲインを小さくするため、通常制御に戻る際に、急な目標ヨーレートの増加を抑制し、車両挙動が不安定となるのを防止できる。 In the present invention, the larger the driving force distribution adjustment amount, the lighter the steering force of the steering, so that the driver can recognize the sudden decrease in the steering holding force when approaching the turning limit of the vehicle. Therefore, it is possible to grasp that the vehicle is close to the turning limit without giving the driver a sense of incongruity. In addition, the steering gear ratio increases as the left / right driving force distribution adjustment amount increases, so even if the driver accidentally increases steering while approaching the turning limit of the vehicle, the steer characteristic is less likely to oversteer. It is possible to prevent the vehicle behavior from becoming unstable, and when the left and right driving force distribution adjustment amount is decreased, the vehicle parameter correction gain is made smaller than when it is increased. The increase can be suppressed and the vehicle behavior can be prevented from becoming unstable.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the first embodiment.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の全体システム図である。
ステアリングホイール10と左右前輪11a,11bを転舵させる前輪転舵機構12とを連結するアッパコラムシャフト13aとロアコラムシャフト13bに、前輪操舵アクチュエータ(可変ギア比アクチュエータ)5と電動PSアクチュエータ(操舵力変更手段)9が設けられている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram of the first embodiment.
A front wheel steering actuator (variable gear ratio actuator) 5 and an electric PS actuator (steering force) are connected to an
前輪操舵アクチュエータ5は、例えば、モータと減速機等により構成され、アッパコラムシャフト13aに、モータの出力軸が連結されている。この前輪操舵アクチュエータ5は、前輪操舵コントローラ4からの舵角指令値により、アッパコラムシャフト13aを介して入力される回転を可変ギア比により減速してロアコラムシャフト13bへ出力するもので、これにより、左右前輪11a,11bの転舵角に対する操舵角の比であるステアリングギア比を可変に制御する。
The front
前輪操舵コントローラ4は、操舵制御コントローラ3により生成された目標前輪舵角に基づいて舵角指令値を算出する。
The front
電動PSアクチュエータ9は、前輪操舵アクチュエータ5と同様に、モータと減速機等により構成され、ロアコラムシャフト13bに、モータの出力軸が連結されている。この電動PSアクチュエータ9は、電動PSコントローラ(操舵力制御手段)8からの目標アシストトルクに応じて、ロアコラムシャフト13bに対し、運転者の操舵力を補助するアシストトルクを出力する。
Similarly to the front
左右後輪14a,14bには、自動変速機16とプロペラシャフト17を介して図外のエンジンからの駆動力がディファレンシャルギア15に入力され、左右後輪14a,14bへ配分される。
A driving force from an unillustrated engine is input to the
ディファレンシャルギア15部分には、左右後輪14a,14bへのエンジン駆動力配分調整を行う電制LSD(駆動力配分手段)18が設けられている。この電制LSD18は、左右駆動力制御コントローラ6からの左右駆動力移動量指令値に応じて制御される。
The
左右駆動力制御コントローラ6は、加速度センサ19により検出された横加速度と、車輪速センサ20により検出された後輪14a,14bの各車輪速とに基づいて、電制LSD18に対し、左右駆動力移動量指令値を出力する。
The left / right
図2は、実施例1の制御ブロック図である。
操舵制御コントローラ3は、目標値生成部31と目標出力値生成部32とを備えている。
FIG. 2 is a control block diagram of the first embodiment.
The steering control controller 3 includes a target
目標値生成部31は、ステアリングホイール10に設けられた運転者操舵角センサ1からの運転者操舵角と、車体速を検出する車速センサ2からの車体速と、左右駆動力制御コントローラ6からの左右駆動力移動量指令値および横加速度とに基づいて、目標ヨーレートを生成し、目標出力値生成部32へ出力する。
The target
目標出力値生成部32は、目標値生成部31からの目標ヨーレートに基づいて目標前輪舵角を生成し、前輪操舵コントローラ4へ出力する。
The target output
図3は、目標値生成部31の制御ブロック図であり、目標生成部31は、車両モデル演算部311と、目標値演算部312と、車両パラメータ補正ゲイン演算部313と、を備えている。
FIG. 3 is a control block diagram of the target
車両モデル演算部311は、運転者操舵角と車体速に基づいて、車両パラメータを演算し、目標値演算部312へ出力する。
The vehicle
目標値演算部312は、車両モデル演算部311からの車両パラメータと、車両パラメータ補正ゲイン演算部313により演算された車両パラメータ補正ゲインとに基づいて、目標ヨーレートを演算する。
The target
車両パラメータ補正ゲイン演算部313は、左右駆動力移動量指令値から車両パラメータ補正ゲインを演算し、目標値演算部312へ出力する。
The vehicle parameter correction
図4は、電動PSコントローラ8の制御ブロック図であり、電動PSコントローラ8は、アシストトルク演算部81と、車速感応ゲイン演算部82と、PS補正ゲイン演算部83と、補正処理部84と、を備えている。
FIG. 4 is a control block diagram of the
アシストトルク演算部81は、アッパコラムシャフト13aとロアコラムシャフト13bとの間に設けられたトルクセンサ7により検出される操舵トルクに基づいて、補正前アシストトルクを演算し、補正処理部84へ出力する。
The
車速感応ゲイン演算部82は、車体速に基づいて車速ゲインを演算し、補正処理部84へ出力する。
The vehicle speed sensitive
PS補正ゲイン演算部83は、左右駆動力移動量指令値に基づいてPS補正ゲインを演算し、補正処理部84へ出力する。
The PS correction
補正処理部84は、車速ゲインおよびPS補正ゲインに基づいて、目標アシストトルクを出力する。
The
次に、作用を説明する。
[車両モデル演算]
操舵制御コントローラ3において、目標値生成部31の車両モデル演算部311では、以下に示す通り、運転者操舵角と車体速から2輪モデルを用いて、車両パラメータを求める。
Next, the operation will be described.
[Vehicle model calculation]
In the steering control controller 3, the vehicle
一般に、2輪モデルを仮定すると、車両のヨー角加速度は、下記の式(1)で表せる。
ψ"=a11ψ'+a12Vy+bf1θ …(1)
また、車両の横加速度は、下記の式(2)で表せる。
Vy'=a21ψ'+a22Vy+bf2θ …(2)
ここで、
ψ ″ = a 11 ψ ′ + a 12 V y + b f1 θ (1)
Further, the lateral acceleration of the vehicle can be expressed by the following equation (2).
V y ′ = a 21 ψ ′ + a 22 V y + b f2 θ (2)
here,
式(1),(2)の運動方程式より前輪操舵に対するヨーレートの伝達関数を求めると、下記の式(4)となる。
ヨーレート伝達関数は、車両パラメータを用いて、下記の式(5)となる。
ここで、
[目標値生成]
目標値生成部31の目標値演算部312では、車体速、車両パラメータと後述する目標値パラメータと車両パラメータ補正ゲインAstから、目標ヨーレートψ'*を求める。
[Target value generation]
The target
目標ヨーレートψ'*は、下記の式(7)となる。
ここで、目標値のパラメータは、下記の式(8)である。
補正前目標ヨーレートψ0'*は、Ast=1として求めることができる。
The target yaw rate before correction ψ 0 ′ * can be determined as A st = 1.
目標値生成部31の車両パラメータ補正ゲイン演算部313では、車両パラメータ補正ゲインAstを、左右駆動力移動量指令値ΔFxに応じて、図3の車両パラメータ補正ゲイン演算部313のブロック内に示すようなマップにより決定する。後述のPS補正ゲインを大きくするのと合わせて、Astを小さく設定するので、操舵力が軽くなったときに、運転者が不用意に大きく転舵してしまうのを防止できる。このマップはΔFx増加時と減少時とで異なる曲線を持つ。ΔFx減少時は増加時よりもAstを小さく設定し、目標ヨーレートゲインを小さくすることで、通常制御に戻る際に、急な目標ヨーレートの増加を防いでいる。
In the vehicle parameter
ただし、加速度センサ19からの横加速度Gyがある閾値SYG以下(Gy≦SYG)のとき、
式(9)とする。
Ast=1 …(9)
However, when the lateral acceleration G y from the
Equation (9).
A st = 1 (9)
閾値SYGは、タイヤやサスペンション等の車両バラツキ要素を考慮した車両の旋回限界での横加速度を設定する。左右車輪の路面摩擦が異なるような場合に、左右駆動力移動量指令値が大きいが、横加速度が小さいときには、通常制御とすることができる。 The threshold value S YG sets the lateral acceleration at the turning limit of the vehicle in consideration of vehicle variation factors such as tires and suspensions. When the road surface friction of the left and right wheels is different, the left and right driving force movement command value is large, but when the lateral acceleration is small, normal control can be performed.
[目標前輪舵角演算]
操舵制御コントローラ3において、目標出力値生成部32では、目標ヨーレートψ'*から目標前輪操舵角θ*を算出する。
ψ"*=a11ψ'*+a12Vy+bf1θ* …(10)
から、目標前輪操舵角θ*は、下記の式(11)で求めることができる。
θ*=(ψ"*−a11ψ'*−a12Vy)/bf1 …(11)
[Target front wheel rudder angle calculation]
In the steering controller 3, the target
ψ " * = a 11 ψ ′ * + a 12 V y + b f1 θ * (10)
Therefore, the target front wheel steering angle θ * can be obtained by the following equation (11).
θ * = (ψ ″ * − a 11 ψ ′ * − a 12 V y ) / b f1 (11)
[PSアシストトルク演算]
電動PSコントローラ8のアシストトルク演算部81では、操舵トルクTDから、補正前アシストトルクTA'を算出する。補正前アシストトルクTA'は、アシストトルク演算部81のマップに示すように、操舵トルクTDに比例する。
[PS assist torque calculation]
The assist
車速ゲインKVは、車速感応ゲイン演算部82のマップ(図4の車速感応ゲイン演算部82のブロック内)に示すように、ある車体速までは一定となり、その他の領域では車体速Vに反比例するように設定されている。
TA'=aTD×KV (aは比例定数) …(12)
The vehicle speed gain K V is constant up to a certain vehicle body speed as shown in the map of the vehicle speed sensitive gain calculating unit 82 (in the block of the vehicle speed sensitive
T A '= aT D × K V (a is a proportional constant) (12)
PS補正ゲインApsは、PS補正ゲイン演算部83のマップ(図4のPS補正ゲイン演算部83のブロック内)に示すように、左右駆動力移動量指令値ΔFxに応じて設定する。タイヤ限界領域が近いと推測される左右駆動力移動量指令値ΔF0より大きい領域では、PS補正ゲインを急激に大きくし、操舵力を軽くすることで、運転者に違和感を与えることなしに、車両の旋回限界に近いことを認識させることができる。ただし、横加速度Gyがある閾値SYG以下のとき、下記の式(13)とする。
Aps=1 …(13)
The PS correction gain A ps is set according to the left / right driving force movement command value ΔF x as shown in the map of the PS correction gain calculation unit 83 (within the block of the PS correction
A ps = 1… (13)
閾値SYGは、タイヤやサスペンション等の車両バラツキ要素を考慮した車両の旋回限界での横加速度を設定する。左右車輪の路面摩擦が異なるような場合に、左右駆動力移動量指令値が大きいが、横加速度が小さいときには、通常制御とすることができる。 The threshold value S YG sets the lateral acceleration at the turning limit of the vehicle in consideration of vehicle variation factors such as tires and suspensions. When the road surface friction of the left and right wheels is different, the left and right driving force movement command value is large, but when the lateral acceleration is small, normal control can be performed.
電動PSコントローラ8の補正処理部84では、補正前アシストトルクTA'とPS補正ゲインApsから、下記の式(14)を用いて目標アシストトルクTAを算出する。
TA=TA'×Aps …(14)
The
T A = T A '× A ps (14)
[操舵制御処理]
図5は、操舵制御コントローラ3で実行される操舵制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
[Steering control processing]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the steering control process executed by the steering controller 3, and each step will be described below.
ステップS1では、車輪速および加速度から左右駆動力移動量指令値ΔFxを算出し、ステップS2へ移行する。 In step S1, a left / right driving force movement command value ΔF x is calculated from the wheel speed and acceleration, and the process proceeds to step S2.
ステップS2では、車体速Vと操舵トルクTDから、補正前PSアシスト量(アシストトルク)TA'を算出し、ステップS3へ移行する。 In step S2, and a vehicle speed V steering torque T D, to calculate the uncorrected PS assist amount (assist torque) T A ', the process proceeds to step S3.
ステップS3では、車速Vと操舵角とから補正前目標ヨーレートψ'*を算出し、ステップS4へ移行する。 In step S3, a pre-correction target yaw rate ψ ′ * is calculated from the vehicle speed V and the steering angle, and the process proceeds to step S4.
ステップS4では、ステップS1で算出した左右駆動力移動量指令値ΔFxがあらかじめ設定された閾値ΔF0以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する。 In step S4, a determination is made as to whether the left and right driving force movement amount command value [Delta] F x calculated in step S1 is the threshold value [Delta] F 0 or preset. If YES, the process proceeds to step S5. If NO, the process proceeds to step S10.
ステップS5では、横加速度Gyがあらかじめ設定された閾値SYG以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS6へ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する。 In step S5, it determines whether the lateral acceleration G y is preset threshold S YG above. If YES, the process proceeds to step S6. If NO, the process proceeds to step S10.
ステップS6では、ステップS1で算出した左右駆動力移動量指令値ΔFxに応じて、ステップS2で算出した補正前PSアシスト量TA'を補正し、ステップS7へ移行する。 In step S6, in accordance with the driving-force laterally moving amount command value [Delta] F x calculated in step S1, the calculated corrected before correction PS assist amount T A 'in step S2, the process proceeds to step S7.
ステップS7では、ステップS1で算出した左右駆動力移動量指令値ΔFxに応じて、ステップS3で算出した補正前目標ヨーレートψ'*を補正し、ステップS8へ移行する。 In step S7, in response to the driving-force laterally moving amount command value [Delta] F x calculated in step S1, the pre-correction is calculated by correcting the target yaw rate [psi '* at step S3, the process proceeds to step S8.
ステップS8では、ステップS6で算出した補正したPSアシスト量TAを得るアシスト制御を実施し、ステップS9へ移行する。 In step S8, conducted assist control to obtain a corrected PS assist amount T A calculated in step S6, the process proceeds to step S9.
ステップS9では、ステップS7で算出した補正した目標ヨーレートψr'*を用いて操舵制御を実施し、リターンへ移行する。 In step S9, steering control is performed using the corrected target yaw rate ψ r ' * calculated in step S7, and the process proceeds to return.
ステップS10では、ステップS2で算出した補正前PSアシスト量TA'を得るPSアシスト制御を実施し、ステップS11へ移行する。 In step S10, PS assist control for obtaining the pre-correction PS assist amount T A ′ calculated in step S2 is performed, and the process proceeds to step S11.
ステップS11では、ステップS4で算出した補正前目標ヨーレートψ'*を用いて操舵制御を実施し、リターンへ移行する。 In step S11, steering control is performed using the pre-correction target yaw rate ψ ′ * calculated in step S4, and the process proceeds to return.
[操舵制御作動]
横加速度Gyが閾値SYG以上である場合、すなわち、車両の旋回限界に近い高横加速度領域では、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8→ステップS9へと進む流れとなる。
[Steering control operation]
If the lateral acceleration G y is the threshold value S YG above, i.e., in the high lateral acceleration region close to the turning limit of the vehicle, in the flowchart of FIG. 5, step S1 → step S2 → step S3 → step S4 → step S5 → step S6 → Step S7 → Step S8 → Step S9.
すなわち、操舵制御コントローラ3において、1よりも小さな車両パラメータ補正ゲインAstが算出されるため、ステップS7で算出される目標ヨーレートψr'*は、補正前目標ヨーレートψ'*よりも小さくなる。よって、ステップS9では、より小さな目標前輪操舵角θ*を用いて操舵制御が実施されるため、操舵応答がよりスローとなる。 That is, since the vehicle parameter correction gain Ast smaller than 1 is calculated in the steering control controller 3, the target yaw rate ψ r ' * calculated in step S7 is smaller than the target yaw rate ψ' * before correction. Therefore, in step S9, since the steering control is performed using a smaller target front wheel steering angle θ * , the steering response becomes slower.
また、電動PSコントローラ8において、1よりも大きなPS補正ゲインApsが演算されるため、ステップS6で算出される目標アシストトルクTAは、補正前アシストトルクTA'よりも大きな値となる。よって、ステップS8では、運転者の操舵力を急激に軽くするようにPSアシスト制御が実施される。
Further, since the PS correction gain Aps greater than 1 is calculated in the
横加速度Gyが閾値SYGよりも小さい、すなわち、車両の旋回限界に遠い低横加速度領域では、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS10→ステップS11へと進む流れとなる。
In the low lateral acceleration region where the lateral acceleration G y is smaller than the threshold value S YG , that is, far from the turning limit of the vehicle, in the flowchart of FIG. 5,
すなわち、操舵制御コントローラ3において、車両パラメータ補正ゲインAstが1とされるため、目標ヨーレートψr'*は、補正前目標ヨーレートψ'*と同じ値となる。よって、ステップS9では、通常の操舵応答特性に応じて操舵制御が実施される。 That is, since the vehicle parameter correction gain Ast is set to 1 in the steering controller 3, the target yaw rate ψ r ' * is the same value as the pre-correction target yaw rate ψ' * . Therefore, in step S9, steering control is performed according to normal steering response characteristics.
また、電動PSコントローラ8において、PS補正ゲインApsが1とされるため、目標アシストトルクTAは補正前目標アシストトルクTA'と同じ値となる。よって、ステップS3では、通常の操舵力特性に応じてPSアシスト制御が実施される。
Further, in the
[左右駆動力移動量指令値に応じた操舵力変更作用]
特開平5−262250号公報に記載の駆動力配分連動式パワーステアリング装置付き車両では、電制LSDを用いた左右駆動力配分制御の状態に応じて、電動PSアクチュエータのアシストトルクを変化させている。
[Steering force changing action according to left / right driving force movement amount command value]
In a vehicle with a driving force distribution interlocking power steering device described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-262250, the assist torque of the electric PS actuator is changed according to the state of the left and right driving force distribution control using the electric control LSD. .
通常、車両は走行安定性を確保するため、ステア特性をアンダーステアに設定されているが、電制LSDによりニュートラルステア特性に近づけることで、旋回限界を高めている。しかし、ニュートラル特性に近づけることで、車両の旋回限界付近でもステアリング保舵力の変化が緩やかな特性となり、左右駆動力配分制御を行わないときのパワーステアリング特性とは大きく異なってしまう。 Normally, a vehicle is set to understeer in order to ensure driving stability, but the turning limit is increased by bringing the steering to a neutral steering characteristic by electric control LSD. However, by approaching the neutral characteristics, the steering holding force changes gradually even near the turning limit of the vehicle, which greatly differs from the power steering characteristics when the left / right driving force distribution control is not performed.
このような場合、運転者は、ステアリング保舵力から車両の旋回性能の限界を予測することができないため、必要以上にステアリングを切ると車両が急激にオーバーステア傾向に転じるということが起こり得る。 In such a case, the driver cannot predict the limit of the turning performance of the vehicle based on the steering holding force, and therefore the vehicle may suddenly turn oversteering when the steering is turned off more than necessary.
また、上記従来技術では、電制LSDの制御状態に応じて、電動PSアクチュエータのアシストトルクを小さくするという構成であるため、以下に列挙するような問題を有している。 Further, the above-described conventional technology has a configuration in which the assist torque of the electric PS actuator is reduced in accordance with the control state of the electric control LSD, and thus has the following problems.
(i) 左右駆動力配分制御の最も基本的な制御則の1つに左右車輪速差感応制御があるが、左右車輪速差(内輪空転)は横Gに比例するため、一般的に横Gが大きいほど左右駆動力制御量(左右駆動力移動量)が大きくなり、横Gの増大による操舵力の増加との見分けがつきにくい。
(ii) タイヤ限界付近では操舵力が軽くなる通常の現象とは逆の特性となるため、運転者に違和感を与える。
(iii) 電動PSアクチュエータのアシストトルク量を小さくし過ぎると、速い修正操舵がしづらくなる。
(i) One of the most basic control rules for left / right driving force distribution control is the left / right wheel speed difference sensitive control, but the left / right wheel speed difference (inner wheel idling) is proportional to the lateral G. The larger the is, the larger the left / right driving force control amount (left / right driving force movement amount) becomes, and it is difficult to distinguish from the increase in steering force due to the increase in lateral G.
(ii) Since the characteristic is opposite to the normal phenomenon where the steering force becomes light near the tire limit, the driver feels uncomfortable.
(iii) If the assist torque amount of the electric PS actuator is made too small, fast correction steering becomes difficult.
これに対し、実施例1では、駆動力配分調整量が大きいほど、アシストトルクを大きくして運転者の操舵力を小さくし、操舵力を実際の特性に合致させることにより、運転者に違和感を与えることなく、車両の旋回限界が近いことを認識させることができる。 On the other hand, in the first embodiment, the larger the driving force distribution adjustment amount is, the larger the assist torque is, the driver's steering force is reduced, and the steering force is matched with the actual characteristics, thereby making the driver feel uncomfortable. Without giving, it can be recognized that the turning limit of the vehicle is near.
図6は、実施例1装置において、加速円旋回(旋回半径一定)を行ったときの操舵力変更作用を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating the steering force changing action when the acceleration circle turning (constant turning radius) is performed in the apparatus of the first embodiment.
高横G領域では、タイヤ限界が近いため、電制LSD18による駆動力配分調整量が大きくなる。このとき、実施例1では、操舵制御コントローラ3により、駆動力配分調整量が所定値を超えたとき、アシストトルクを急激に大きくする。これにより、図6(c)に示すように、運転者の操舵力が急減するため、運転者はステアリング保舵力の急減を認識し、違和感無く、車両の旋回限界に近いことを把握できる。
In the high lateral G region, since the tire limit is close, the driving force distribution adjustment amount by the
このとき、電動PSコントローラ8は、駆動力配分調整量が大きくなるほどステアリングギア比を大きくするため、図6(d)に示すように、操舵応答がスローとなり、車両の旋回限界に近い状態にもかかわらず、運転者が誤って切り増し操舵を行った場合でも、ステア特性をオーバーステア傾向に転じにくくできる。
At this time, since the
次に、効果を説明する。
実施例1の車両の駆動力配分および操舵力協調制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle driving force distribution and steering force cooperative control apparatus according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 操舵に要する運転者の操舵力を可変する電動PSアクチュエータ9と、車両の駆動力を左右後輪14a,14bへ配分調整する電制LSD18と、を備えた車両において、電動PSアクチュエータ9に対し、左右後輪14a,14bの駆動力配分調整量が判定閾値より大きいとき、操舵力を小さくする制御指令を出力する電動PSコントローラ8を設けたため、運転者に違和感を感じさせることなく、旋回限界が近いことを知らせることができる。
(1) In a vehicle having an
(2) 前輪11a,11bの転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を可変する前輪操舵アクチュエータ5と、この前輪操舵アクチュエータ5に対し、走行状態に応じたステアリングギア比を得る制御指令を出力する操舵制御コントローラ3と、を設け、操舵制御コントローラ3は、左右後輪14a,14bの駆動力配分調整量が大きいほどステアリングギア比を大きくするため、運転者が車両の旋回限界に近い状態で誤って切り増し操舵を行った場合でも、ステア特性をオーバーステア傾向に転じにくくでき、車両挙動が不安定になるのを防止できる。
(2) A front
(3) 電動PSコントローラ8は、操舵トルクTDに応じて補正前アシストトルクTA'を演算するアシストトルク演算部81と、左右駆動力配分調整量(移動量指令値ΔFx)に応じてアシストトルク(PS)補正ゲインApsを演算するPS補正ゲイン演算部83と、補正前アシストトルクTA'にPS補正ゲインApsを乗算し、目標アシストトルクTAを演算する補正処理部84と、を備え、PS補正ゲイン演算部83は、旋回限界が近いと推測される左右駆動力配分調整量(移動量指令値ΔFx)が、所定の閾値ΔF0より大の領域にあるとき、PS補正ゲインApsを急激に大きくするため、操舵力が急激に小さくなり、旋回限界が近づいたことを運転者に知らせることができる。
(3)
(4) 車両の横加速度Gyを検出する加速度センサ19を設け、アシストトルク(PS)補正ゲイン演算部83は、横加速度Gyが車両の旋回限界が近いと推定できる所定の閾値SYGよりも小さいとき、PS補正ゲインApsを1とするため、旋回限界に近くない領域において、不要に操舵力が軽くなるのを防止できる。
(4) The
(5) 前記操舵制御コントローラ3は、ステアリング操舵角と車体速Vに基づいて車両パラメータを演算する車両モデル演算部311と、左右駆動力配分調整量(移動量指令値ΔFx)に応じて車両パラメータ補正ゲインAstを演算する車両パラメータ補正ゲイン演算部313と、車両パラメータに車両パラメータ補正ゲインAstを乗じて目標ヨーレートψ'*を演算する目標値演算部312と、目標ヨーレートから目標前輪操舵角θ*を演算する目標出力値生成部32と、を備え、車両パラメータ補正ゲイン演算部313は、旋回限界が近いと推測される左右駆動力配分調整量(移動量指令値ΔFx)が、所定の閾値ΔF0より大の領域にあるとき、車両パラメータ補正ゲインAstを急激に大きくするため、旋回限界に近い状態での切り増し操舵により車両挙動が不安定となるのをより確実に防止できる。
(5) The steering controller 3 includes a vehicle
(6) 前記車両パラメータ補正ゲイン演算部313は、左右駆動力配分調整量(移動量指令値ΔFx)が減少時には、増加時よりも車両パラメータ補正ゲインAstを小さくするため、通常制御に戻る際に、急な目標ヨーレートψ'*の増加を抑制し、車両挙動が不安定となるのを防止できる。
(6) When the left / right driving force distribution adjustment amount (movement amount command value ΔF x ) decreases, the vehicle parameter correction
(7) 車両パラメータ補正ゲイン演算部313は、横加速度Gyが車両の旋回限界が近いと推定される所定の閾値SYGよりも小さいとき、車両パラメータ補正ゲインAstを1とするため、旋回限界に近くない領域において、不要に操舵応答がスローとなるのを防止できる。
(7) the vehicle parameter
(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例1に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
(Other examples)
Although the best mode for carrying out the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration of the present invention is not limited to the first embodiment and does not depart from the gist of the present invention. Such design changes are included in the present invention.
例えば、実施例1では、操舵力変更手段として運転者の操舵力を補助するアシストトルクを出力する電動PSアクチュエータを用いた例を示したが、本発明は、ステアリングホイールとステアリングギアとが機械的に切り離されたステアバイワイヤシステムにも適用可能である。その場合、ステアリングホイールに操舵反力を発生させる反力アクチュエータを操舵力変更手段として用いることができる。 For example, in the first embodiment, an example in which an electric PS actuator that outputs an assist torque for assisting a driver's steering force is used as the steering force changing unit is shown. However, in the present invention, the steering wheel and the steering gear are mechanically connected. The present invention can also be applied to a steer-by-wire system separated into two. In this case, a reaction force actuator that generates a steering reaction force on the steering wheel can be used as the steering force changing means.
また、操舵力制御と可変ギア比制御の制御量決定は、駆動力配分手段である電制LSDの制御量(左右駆動力移動量指令値)に基づく例を示したが、その他の手段で、検出または推定された左右駆動力移動量に基づき制御量を決定することができる。 In addition, the control amount determination of the steering force control and the variable gear ratio control has been shown based on the control amount (the left and right driving force movement amount command value) of the electric control LSD that is the driving force distribution means, but with other means, The control amount can be determined based on the detected or estimated amount of left / right driving force movement.
また、操舵力制御と可変ギア比制御の制御量決定は、駆動力配分手段である電制LSDの制御量(左右駆動力移動量指令値)のみに基づくものではなく、ステア特性をアンダーステアからオーバーステアまで変化可能なあらゆる装置(例えば、電制4WD、アクティブスタビライザー、アクティブサス等)の出力に応じて変化させてもよい。 In addition, the determination of the control amount for steering force control and variable gear ratio control is not based solely on the control amount (the left / right driving force movement amount command value) of the electric control LSD, which is the driving force distribution means, but the steering characteristic is exceeded from understeer. You may change according to the output of all the apparatuses (for example, electric control 4WD, an active stabilizer, an active suspension etc.) which can change to a steer.
1 運転者操舵角センサ
2 車速センサ
3 操舵制御コントローラ
31 目標値生成部
311 車両モデル演算部
312 目標値演算部
313 車両パラメータ補正ゲイン演算部
32 目標出力値生成部
4 前輪操舵コントローラ
5 前輪操舵アクチュエータ
6 左右駆動力制御コントローラ
7 トルクセンサ
8 電動PSコントローラ
81 アシストトルク演算部
82 車速感応ゲイン演算部
83 PS補正ゲイン演算部
84 補正処理部
9 電動PSアクチュエータ
10 ステアリングホイール
11a 左前輪
11b 右前輪
12 前輪転舵機構
13a アッパコラムシャフト
13b ロアコラムシャフト
14a 左後輪
14b 右後輪
15 ディファレンシャルギア
16 自動変速機
17 プロペラシャフト
18 電制LSD
19 加速度センサ
20 車輪速センサ
DESCRIPTION OF
19
Claims (4)
左右駆動力配分調整量に基づいて車両の駆動力を左右駆動輪へ配分調整する駆動力配分手段と、
操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を可変する可変
ギア比アクチュエータと、
この可変ギア比アクチュエータに対し、走行状態に応じたステアリングギア比を得る制御
指令を出力する可変ギア比制御手段と、
前記操舵力変更手段に対し、左右駆動輪の駆動力配分調整量が判定閾値より大きいとき、
操舵力を小さくする制御指令を出力する操舵力制御手段と、を設け、
前記可変ギア比制御手段は、
ステアリング操舵角と車速に基づいて車両パラメータを演算する車両モデル演算部と、
前記左右駆動力配分調整量に応じて車両パラメータに対する補正ゲインを演算する車両
パラメータ補正ゲイン演算部と、
車両パラメータに補正ゲインを乗じて目標ヨーレートを演算する目標値演算部と、
前記目標ヨーレートから目標前輪舵角を演算する目標出力値生成部と、を備え、
前記車両パラメータ補正ゲイン演算部は、左右駆動力配分調整量が所定の閾値よりも大
きいとき、補正ゲインを小さくすることにより左右駆動輪の駆動力配分調整量が大きいほ
ど前記ステアリングギア比を大きくすると共に、左右駆動力配分調整量が減少時には、増
加時よりも補正ゲインを小さくすることを特徴とする車両の駆動力配分および操舵力協調
制御装置。 Steering force changing means for changing the steering force of the driver required for steering;
A driving force distribution means for distributing and adjusting the driving force of the vehicle to the left and right driving wheels based on the left and right driving force distribution adjustment amount ;
A variable gear ratio actuator that varies a steering gear ratio that is a ratio of a steering angle to a steered wheel turning angle;
Variable gear ratio control means for outputting a control command for obtaining a steering gear ratio according to the running state for the variable gear ratio actuator;
When the driving force distribution adjustment amount of the left and right driving wheels is larger than the determination threshold with respect to the steering force changing means,
Steering force control means for outputting a control command for reducing the steering force, and
The variable gear ratio control means includes
A vehicle model calculator that calculates vehicle parameters based on the steering angle and vehicle speed;
A vehicle parameter correction gain calculation unit for calculating a correction gain for the vehicle parameter according to the left and right driving force distribution adjustment amount;
A target value calculator for calculating a target yaw rate by multiplying a vehicle parameter by a correction gain;
A target output value generation unit that calculates a target front wheel rudder angle from the target yaw rate,
The vehicle parameter correction gain calculation unit increases the steering gear ratio as the driving force distribution adjustment amount of the left and right driving wheels increases by decreasing the correction gain when the left and right driving force distribution adjustment amount is greater than a predetermined threshold. In addition, when the left and right driving force distribution adjustment amount is decreased, the correction gain is made smaller than that when the left driving force distribution adjustment amount is increased.
前記操舵力制御手段は、 The steering force control means includes
操舵トルクに応じて補正前アシストトルクを演算するアシストトルク演算部と、 An assist torque calculator that calculates the pre-correction assist torque according to the steering torque;
前記左右駆動力配分調整量に応じてアシストトルク補正ゲインを演算するアシストトルク補正ゲイン演算部と、 An assist torque correction gain calculator that calculates an assist torque correction gain according to the left and right driving force distribution adjustment amount;
前記補正前アシストトルクにアシストトルク補正ゲインを乗算し、目標アシストトルクを演算する補正処理部と、 A correction processor that multiplies the assist torque before correction by an assist torque correction gain to calculate a target assist torque;
を備え、 With
前記アシストトルク補正ゲイン演算部は、左右駆動力配分調整量が所定の閾値よりも大きいとき、アシストトルク補正ゲインを大きくすることを特徴とする車両の駆動力配分および操舵力協調制御装置。 The assist torque correction gain calculation unit increases the assist torque correction gain when the left / right driving force distribution adjustment amount is greater than a predetermined threshold value.
車両の横加速度を検出する加速度検出手段を設け、 Acceleration detecting means for detecting the lateral acceleration of the vehicle is provided,
前記アシストトルク補正ゲイン演算部は、横加速度が所定の閾値よりも小さいとき、アシストトルク補正ゲインを1とすることを特徴とする車両の駆動力配分および操舵力協調制御装置。 The assist torque correction gain calculation unit sets the assist torque correction gain to 1 when the lateral acceleration is smaller than a predetermined threshold value.
前記車両パラメータ補正ゲイン演算部は、前記横加速度が所定の閾値よりも小さいとき、補正ゲインを1とすることを特徴とする車両の駆動力配分および操舵力協調制御装置。 In the vehicle driving force distribution and steering force cooperative control device according to claim 3 ,
The vehicle parameter correction gain calculation unit sets the correction gain to 1 when the lateral acceleration is smaller than a predetermined threshold, and the vehicle driving force distribution and steering force cooperative control device is characterized in that
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