JP4887721B2 - 車両走行状態推定装置 - Google Patents
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Description
操舵角を入力変数とし、車両のヨーレイト、横加速度および車両横滑り角を状態変数とし、ヨーレイトと横加速度を参照入力とするオブザーバ手法を用いて車両横滑り角を推定するオブザーバを備えた車両走行状態推定装置において、
前記オブザーバは、少なくともオブザーバゲインから構成され、前記オブザーバゲインのヨーレイトに係る要素を、横加速度に係る要素よりも大きな値に設定し、
前記オブザーバの横加速度推定値と実際の横加速度との偏差が発生した瞬間のタイヤ横滑り角を算出し、路面μに応じたタイヤ横滑り角とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性が線形と非線形の境目となるタイヤ横滑り角と路面μとの関係を参照して路面μを推定する走行状態推定手段を備えたことを特徴とする。
図1は、実施例1の車両走行状態推定装置を適用した車両用操舵装置の構成図である。この車両用操舵装置は、手動操舵力発生装置1と、車両走行状態推定装置(走行状態推定手段)2とを備えている。ステアリングホイール3と一体結合されたステアリングシャフト4は、そのシャフト上に操舵角センサ(操舵角検出手段)5を有し、ステアリングシャフト4の先端にはラック・アンド・ピニオン機構のピニオン6が連結され、ピニオン6に噛合して車幅方向に往復運動し得るラック7の両端に、タイロッド8,9を介して左右の前輪10,11のナックルアームが連結されている。これにより、通常のラック・アンド・ピニオン式の転舵操作を可能としている。
[車両横滑り角β推定ロジック]
オブザーバ15の基となる車両の2輪モデルは、横方向の力とモーメントのつりあいより、下記の式で示される。
mV(β'+γ) = -Cpf(β + lf・γ/V - δ)-Cpr(β - lr・γ/V)
Iγ' = -Cpf(β + lf・γ/V- δ)lf + Cpr(β - lr・γ/V)lr
m:車両質量
I:ヨー慣性モーメント
lf:車両重心点と前車軸間の距離
lr:車両重心点と後車軸間の距離
Cpf:前輪コーナリングパワー(左右合計)
Cpr:後輪コーナリングパワー(左右合計)
V:車速
β:横滑り角
γ:ヨーレイト
Gy:横加速度
a11,a12,b1:マトリクスA,Bの各要素
実施例1の車両走行状態推定装置2では、モデル化誤差を含んだ横加速度推定値Gy^と横加速度センサ13による実測値Gyとの間の偏差ΔGyと、タイヤ特性とに着目するとことで、路面μ推定が可能となる。
図5は、実施例1の車両走行状態推定装置2で実行される路面μ推定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。
従来の車両走行状態推定装置(例えば、特開平8−332934号公報等)では、車両横滑り角は不安定挙動の発生と共に増加するため、推定結果のみから不安定挙動の事前予測ができないという問題があった。
図6,7は、高μ路(μ=1.0)と低μ路(μ=0.2)とで加速円旋回(旋回半径R=15m)を行った際の車両挙動と車両横滑り角βの推定結果であり、図6,7に示すように、タイヤ限界時の横滑り角は、路面μにより異なるが、実施例1では、路面μの大小にかかわらず、特にタイヤの限界域を超えた領域においても、車両横滑り角推定値β^が計測値βとほぼ一致しているのがわかる。
実施例1の車両走行状態推定装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
[車両限界余力判定作用]
実施例2では、モデル化誤差を含んだ横加速度推定値Gy^と横加速度センサ13による実測値Gyとの間の偏差ΔGyとタイヤ特性に着目することで、走行中の車両状態が限界域までどの程度の余裕があるかを定量的に判別する。
m×ΔGy=ΔFyf+ΔFyr
実施例2の車両走行状態推定装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果を奏する。
[路面μ・タイヤCp推定ロジック]
実施例3では、モデル化誤差を含んだ横加速度推定値Gy^と横加速度センサ13による実測値Gyとの間の偏差ΔGyとタイヤ特性に着目することで、タイヤコーナリングパワー(Cp)と路面μの推定を行う。そして、推定したタイヤCp、路面μ等に基づいて、オブザーバ15内の各パラメータを調整する。
図10は、実施例3の車両走行状態推定装置2で実行される路面μ推定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。なお、図5に示した実施例1と同一内容のステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
実施例3の車両走行状態推定装置にあっては、実施例1の効果(1),(2)に加え、以下の効果を奏する。
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1〜3に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例1〜3に限定されるものではなく、例えば、実施例1〜3では、操舵角と車速をオブザーバの入力変数とした例を示したが、操舵角のみを入力変数としてもよい。
2 車両走行状態推定装置
3 ステアリングホイール
4 ステアリングシャフト
5 操舵角センサ
6 ピニオン
7 ラック
8,9 タイロッド
10,11 前輪
12 ヨーレイトセンサ
13 横加速度センサ
14 車速センサ
15 2輪モデル
16 線形2入力オブザーバ
Claims (7)
- 操舵角を入力変数とし、車両のヨーレイト、横加速度および車両横滑り角を状態変数とし、ヨーレイトと横加速度を参照入力とするオブザーバ手法を用いて車両横滑り角を推定するオブザーバを備えた車両走行状態推定装置において、
前記オブザーバは、少なくともオブザーバゲインから構成され、前記オブザーバゲインのヨーレイトに係る要素を、横加速度に係る要素よりも大きな値に設定し、
前記オブザーバの横加速度推定値と実際の横加速度との偏差が発生した瞬間のタイヤ横滑り角を算出し、路面μに応じたタイヤ横滑り角とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性が線形と非線形の境目となるタイヤ横滑り角と路面μとの関係を参照して路面μを推定する走行状態推定手段を備えたことを特徴とする車両走行状態推定装置。 - 請求項1に記載の車両走行状態推定装置において、
前記オブザーバは、オブザーバゲインのヨーレイトに係る要素を、状態変数が発散しない範囲で最大値とすることを特徴とする車両走行状態推定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両走行状態推定装置において、
前記走行状態推定手段は、前記オブザーバの横加速度推定値と実際の横加速度との偏差に、前記タイヤ特性でタイヤ横滑り角の増加に対してタイヤ横力が飽和したときに前後輪で発生するタイヤ横力のモデル化誤差の和に比例したしきい値を設け、このしきい値と走行中の前記偏差とを比較することで、車両の限界までの余力を判定することを特徴とする車両走行状態推定装置。 - 操舵角を入力変数とし、車両のヨーレイト、横加速度および車両横滑り角を状態変数とし、ヨーレイトと横加速度を参照入力とするオブザーバ手法を用いて車両横滑り角を推定するオブザーバを備えた車両走行状態推定装置において、
前記オブザーバは、少なくともオブザーバゲインから構成され、前記オブザーバゲインのヨーレイトに係る要素を、横加速度に係る要素よりも大きな値に設定し、
前記オブザーバの横加速度推定値と実際の横加速度との偏差と、路面μに応じたタイヤ横滑り角とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性に任意の値の路面μを代入したときのモデル化誤差から求まる横加速度推定誤差とを比較し、両者が一致したときに前記タイヤ特性に代入した値を路面μとして推定する走行状態推定手段を備えたことを特徴とする車両走行状態推定装置。 - 請求項4に記載の車両走行状態推定装置において、
前記走行状態推定手段は、推定車両横滑り角からタイヤ横滑り角を算出し、推定した路面μに応じたタイヤ横滑り角とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性を参照してコーナリングパワー変化量を算出し、オブザーバのコーナリングパワーから前記コーナリングパワー変化量を減算した値をコーナリングパワーとして推定することを特徴とする車両走行状態推定装置。 - 請求項4または請求項5に記載の車両走行状態推定装置において、
前記走行状態推定手段は、推定車両横滑り角から推定した各車両パラメータに基づいて、前記オブザーバ内の車両パラメータを調整することを特徴とする車両走行状態推定装置。 - 操舵角を入力変数とし、車両のヨーレイト、横加速度および車両横滑り角を状態変数とし、ヨーレイトと横加速度を参照入力とするオブザーバ手法を用いて車両横滑り角を推定するオブザーバを備えた車両走行状態推定装置において、
前記オブザーバのオブザーバゲインのヨーレイトに係る要素を、横加速度に係る要素よりも大きな値に設定し、
前記オブザーバの横加速度推定値と実際の横加速度との偏差が発生した瞬間のタイヤ横滑り角と、路面μに応じたタイヤ横滑り角とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性が線形と非線形の境目となるタイヤ横滑り角と路面μとの関係とに基づいて、路面μを推定することを特徴とする車両走行状態推定装置。
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