JP5136189B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両のタイヤ姿勢を制御する車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that controls a tire posture of a vehicle.
特許文献１には、目標軌跡に車両を走行させるために、車両の挙動を制御する車両制御装置が記載されている。この車両制御装置は、路面摩擦係数と、車速と、操舵角とから、セルフアライニングトルク補正トルクを算出し、この算出したセルフアライニングトルク補正トルクに基づいてステアリング装置に操舵補助力を付与している。
ところで、路面の摩擦係数が変わると、スリップ角及びキャンバ角の特性が変わり、特に、雪道やアイスバーンなどの摩擦係数が低い路面においては、タイヤが路面をグリップできる範囲が狭くなり、車両の挙動変化率が大きくなってしまう。 By the way, if the friction coefficient of the road surface changes, the characteristics of the slip angle and the camber angle change, and particularly on a road surface with a low friction coefficient such as a snowy road or an ice burn, the range in which the tire can grip the road surface becomes narrower. The behavior change rate will increase.
しかしながら、特許文献１に記載された車両制御装置では、路面摩擦係数、車速及び操舵角にのみ基づいて算出されたセルフアライニングトルク補正トルクにより、操舵補助力を付与しているだけであるため、スリップ角及びキャンバ角で表されるタイヤの姿勢が全く考慮されておらず、車両の挙動変化率を十分に小さくすることができないという問題があった。
However, in the vehicle control device described in
そこで、本発明は、路面の摩擦係数に応じて、タイヤのグリップ力が最大限利用できるスリップ角及びキャンバ角の制御を行うことができ、車両の挙動変化率を小さくすることができる車両制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can control a slip angle and a camber angle that can utilize the grip force of a tire to the maximum according to a friction coefficient of a road surface, and can reduce a vehicle behavior change rate. The purpose is to provide.
本発明に係る車両制御装置は、車両のタイヤ姿勢を制御する車両制御装置であって、車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、路面の摩擦係数を用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用して、摩擦係数推定手段により推定された摩擦係数に基づいて車両のスリップ角及びキャンバ角を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、横力モデルを利用して目標スリップ角及び目標キャンバ角を算出するとともに、セルフアライニングトルクモデルを利用して目標スリップ角及び目標キャンバ角に基づく目標セルフアライニングトルクを算出し、目標セルフアライニングトルクに基づいて車両の操舵トルクを制御することで、車両のスリップ角及びキャンバ角を制御することを特徴とする。 A vehicle control device according to the present invention is a vehicle control device that controls a tire posture of a vehicle, and is a side force model that uses friction coefficient estimation means for estimating a friction coefficient of a road surface on which the vehicle travels, and a friction coefficient of the road surface. And a control means for controlling the slip angle and camber angle of the vehicle based on the friction coefficient estimated by the friction coefficient estimation means using a self-aligning torque model, and the control means uses a lateral force model. The target slip angle and the target camber angle are calculated, and the self-aligning torque model is used to calculate the target self-aligning torque based on the target slip angle and the target camber angle. by controlling the steering torque, it characterized that you control the slip angle and camber angle of the vehicle.
本発明に係る車両制御装置によれば、路面の摩擦係数を用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用することで、路面の摩擦係数の違いに応じた横力及びセルフアライニングトルクを加味してスリップ角及びキャンバ角を制御することができる。特に、擦係数の低い路面を走行する場合は、摩擦係数の高い路面を走行する場合に比べて、タイヤの限界が低くなって車両の挙動変化率が大きくなる。このため、路面の摩擦係数を用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用することで、路面の摩擦係数に応じて、タイヤのグリップ力が最大限利用できるスリップ角及びキャンバ角の制御を行うことができ、車両の挙動変化率を小さくすることができる。
更に、路面の摩擦係数の違いに応じた目標スリップ角及び目標キャンバ角を算出することができる。しかも、この目標スリップ角及び目標キャンバ角に基づいて、路面の摩擦係数の違いに応じた目標セルフアライニングトルクを算出し、この算出した目標セルフアライニングトルクに基づいて車両の操舵トルクを制御するため、操舵の違和感を低減させながら、車両のスリップ角及びキャンバ角を適切に制御することができる。
According to the vehicle control device of the present invention, the lateral force and the self-aligning torque according to the difference in the friction coefficient of the road surface are obtained by using the lateral force model and the self-aligning torque model using the friction coefficient of the road surface. In addition, the slip angle and camber angle can be controlled. In particular, when traveling on a road surface with a low friction coefficient, the tire limit becomes lower and the vehicle behavior change rate increases compared to traveling on a road surface with a high friction coefficient. For this reason, by using a lateral force model and a self-aligning torque model using the friction coefficient of the road surface, the slip angle and camber angle can be controlled so that the grip force of the tire can be used to the maximum according to the friction coefficient of the road surface. This can be done, and the behavior change rate of the vehicle can be reduced.
Furthermore, it is possible to calculate the target slip angle and the target camber angle according to the difference in the friction coefficient of the road surface. Moreover, based on the target slip angle and the target camber angle, a target self-aligning torque corresponding to the difference in the friction coefficient of the road surface is calculated, and the vehicle steering torque is controlled based on the calculated target self-aligning torque. Therefore, the slip angle and camber angle of the vehicle can be appropriately controlled while reducing the uncomfortable feeling of steering.
また、本発明に係る車両制御装置は、車両のタイヤ姿勢を制御する車両制御装置であって、車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、路面の摩擦係数を用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用して、摩擦係数推定手段により推定された摩擦係数に基づいて車両のスリップ角及びキャンバ角を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、横力モデルを利用して目標スリップ角又は目標キャンバ角を算出するとともに、セルフアライニングトルクモデルを利用して目標スリップ角又は目標キャンバ角に基づく目標セルフアライニングトルクを算出し、目標セルフアライニングトルクに基づいて車両の操舵トルクを制御することで、車両のスリップ角又はキャンバ角を制御することを特徴とする。 The vehicle control device according to the present invention is a vehicle control device that controls a tire posture of a vehicle, and is a lateral coefficient that uses a friction coefficient estimation unit that estimates a friction coefficient of a road surface on which the vehicle travels, and a friction coefficient of the road surface. Control means for controlling the slip angle and camber angle of the vehicle based on the friction coefficient estimated by the friction coefficient estimation means using a force model and a self-aligning torque model, and the control means includes a lateral force model Is used to calculate the target slip angle or the target camber angle, and the self-aligning torque model is used to calculate the target self-aligning torque based on the target slip angle or the target camber angle, based on the target self-aligning torque. By controlling the steering torque of the vehicle, the slip angle or camber angle of the vehicle is controlled.
これらの場合、車両は、キャンバ角を変更するキャンバアクチュエータを備えており、制御手段は、算出された目標スリップ角に基づいて、キャンバアクチュエータを制御することが好ましい。 In these cases, the vehicle preferably includes a camber actuator that changes the camber angle, and the control means preferably controls the camber actuator based on the calculated target slip angle.
また、車両は、操舵トルクを付与するステアリングアクチュエータを備えており、制御手段は、算出された目標セルフアライニングトルクに基づいて、ステアリングアクチュエータを制御することが好ましい。 The vehicle preferably includes a steering actuator that applies a steering torque, and the control means preferably controls the steering actuator based on the calculated target self-aligning torque.
また、横力をＦｙ、セルフアライニングトルクをＳＡＴ、路面の摩擦係数をμ、コーナリングパワーをＣｐ、キャンバスティフネスをＣｓ、スリップ角をＳＡ、キャンバ角をＣＡ、スリップ角１°当たりのトルク勾配をＳＡＰ、キャンバ角１°当たりのトルク勾配をＣＴＱとした場合に、横力モデルがＦｙ＝Ｃｐ×（μ×ＳＡ）＋Ｃｓ×ＣＡで表され、セルフアライニングトルクモデルがＳＡＴ＝ＳＡＰ×（μ×ＳＡ）＋ＣＴＱ×ＣＡで表されることが好ましい。 The lateral force is Fy, the self-aligning torque is SAT, the road friction coefficient is μ, the cornering power is Cp, the canvas stiffness is Cs, the slip angle is SA, the camber angle is CA, and the torque gradient per slip angle is 1 °. When the torque gradient per SAP and camber angle of 1 ° is CTQ, the lateral force model is expressed as Fy = Cp × (μ × SA) + Cs × CA, and the self-aligning torque model is SAT = SAP × (μ × SA) + CTQ × CA.
本発明によれば、路面の摩擦係数に応じて、タイヤのグリップ力が最大限利用できるスリップ角及びキャンバ角の制御を行うことができ、車両の挙動変化率を小さくすることができる。 According to the present invention, it is possible to control the slip angle and the camber angle at which the tire grip force can be utilized to the maximum according to the friction coefficient of the road surface, and to reduce the vehicle behavior change rate.
以下、図面を参照して、本発明に係る車両制御装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a vehicle control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図１は、実施形態に係る車両制御装置を示した図である。図１に示すように、本実施形態の車両制御装置１は、車輪速センサ２、操舵角センサ３、変位センサ４、加速度センサ５、ヨーレートセンサ６、キャンバアクチュエータ７、ステアリングアクチュエータ８及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle control device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
車輪速センサ２は、車両の４輪にそれぞれ設けられ、タイヤの回転速度を検出するセンサである。そして、車輪速センサ２は、所定時間ごとのタイヤの回転速度を検出し、この検出したタイヤの回転速度をＥＣＵ１０に送信する。
The
操舵角センサ３は、ステアリングシャフト（不図示）に取り付けられて、ステアリング（不図示）の操舵角を検出するセンサである。そして、操舵角センサ３は、検出したステアリングの操舵角をＥＣＵ１０に送信する。
The
変位センサ４は、車両の変位を検出するとともに、各タイヤのキャンバ角を検出するセンサである。そして、変位センサ４は、検出した車両の変位及び各タイヤのキャンバ角をＥＣＵ１０に送信する。
The
加速度センサ５は、自車両に作用している横加速度や前後加速度を検出するセンサである。そして、加速度センサ５は、検出した加速度をＥＣＵ１０に送信する。なお、加速度センサ５は、検出する加速度ごとに、横加速度センサ、前後加速度センサがそれぞれ構成される。
The
ヨーレートセンサ６は、車両のヨーレートを検出するセンサである。そして、ヨーレートセンサ６は、検出した車両のヨーレートをＥＣＵ１０に送信する。
The
キャンバアクチュエータ７は、各タイヤのキャンバ角を変更するアクチュエータである。各タイヤのキャンバ角は、サスペンション（不図示）の連結部の調整や、車高の調整などにより、変更することができる。そして、キャンバアクチュエータ７は、ＥＣＵ１０からのキャンバ角制御信号に応じて作動し、各タイヤのキャンバ角を調整する。
The
ステアリングアクチュエータ８は、電動パワーステアリング装置（不図示）において、運転者の操舵操作をアシストする操舵トルクを付与するアクチュエータである。そして、ステアリングアクチュエータ８は、ＥＣＵ１０からの操舵トルク制御信号に応じて作動し、電動パワーステアリング装置に操舵トルクを付与する。
The
ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなり、車両制御装置１を統括制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０は、一定時間又は任意時間ごとに、各センサ２〜６からの各信号を受信して、目標スリップ角ＳＡｔ、目標キャンバ角ＣＡｔ及び目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出する。そして、ＥＣＵ１０は、キャンバアクチュエータ７及びステアリングアクチュエータ８を制御することで、タイヤのスリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡを制御する。このため、ＥＣＵ１０は、μ推定部１１及びタイヤ姿勢制御部１２として機能する。
The ECU 10 is an electronic control unit that includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and performs overall control of the
μ推定部１１は、各センサ２〜６から送信された各信号に基づいて、車両が走行している路面の摩擦係数（μ）を推定する。路面μの推定は、公知の様々な手法によって行うことができる。
The
タイヤ姿勢制御部１２は、μ推定部１１で推定された路面μと、各センサ２〜６から送信された各信号とに基づいて、目標スリップ角ＳＡｔ及び目標キャンバ角ＣＡｔを算出する。また、タイヤ姿勢制御部１２は、この算出した目標スリップ角ＳＡｔ及び目標キャンバ角ＣＡｔに基づいて、目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出する。そして、タイヤ姿勢制御部１２は、キャンバアクチュエータ７にキャンバ角制御信号を送出することでタイヤのキャンバ角ＣＡを制御する。また、タイヤ姿勢制御部１２は、ステアリングアクチュエータ８に操舵トルク制御信号を送信することで、操舵トルクの付加制御を行い、タイヤのスリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡを制御する。以下に詳しく説明する。
The tire
コーナリングパワーをＣｐ、キャンバスティフネスをＣｓとした場合、一般に、タイヤ横力Ｆｙは、
Ｆｙ＝Ｃｐ×ＳＡ＋Ｃｓ×ＣＡ …（１）
で表される。
In general, when the cornering power is Cp and the canvas stiffness is Cs, the tire lateral force Fy is
Fy = Cp × SA + Cs × CA (1)
It is represented by
また、スリップ角ＳＡが１°当たりのトルク勾配をＳＡＰ、キャンバ角ＣＡが１°当たりのトルク勾配をＣＴＱとした場合、一般に、セルフアライニングトルクＳＡＴは、
ＳＡＴ＝ＳＡＰ×ＳＡ＋ＳＴＱ×ＣＡ …（２）
で表される。
Further, when the slip angle SA is a torque gradient per degree of SAP and the camber angle CA is a torque gradient per degree of CTQ, generally, the self-aligning torque SAT is
SAT = SAP × SA + STQ × CA (2)
It is represented by
図２は、路面μの違いによる、タイヤ横力Ｆｙとスリップ角ＳＡとの関係を示した図である。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the tire lateral force Fy and the slip angle SA due to the difference in the road surface μ.
図２において、線Ａは、車両がドライ路（摩擦係数μが１）を走行する場合の、タイヤ横力Ｆｙとスリップ角ＳＡとの関係を示している。そして、線Ａ１は、キャンバ角を０°にしたときの関係を示しており、線Ａ２は、キャンバ角ＣＡを＋４°にしたときの関係を示しており、線Ａ３は、キャンバ角ＣＡを−４°にしたときの関係を示している。そして、Ｆｙｍａｘ（Ｄｒｙ路）は、タイヤ横力Ｆｙの最大値を示しており、ＳＡｍａｘ（Ｄｒｙ路）は、Ｆｙｍａｘのときのスリップ角ＳＡを示している。 In FIG. 2, line A shows the relationship between the tire lateral force Fy and the slip angle SA when the vehicle travels on a dry road (friction coefficient μ is 1). The line A1 shows the relationship when the camber angle is 0 °, the line A2 shows the relationship when the camber angle CA is + 4 °, and the line A3 shows the camber angle CA − The relationship when the angle is 4 ° is shown. Fymax (Dry road) indicates the maximum value of the tire lateral force Fy, and SAmax (Dry road) indicates the slip angle SA at Fymax.
また、図２において、線Ｂは、車両が低μ路（摩擦係数μが０．１）を走行する場合の、タイヤ横力Ｆｙとスリップ角ＳＡとの関係を示している。そして、線Ｂ１は、キャンバ角を０°にしたときの関係を示しており、線Ｂ２は、キャンバ角ＣＡを＋４°にしたときの関係を示しており、線Ｂ３は、キャンバ角ＣＡを−４°にしたときの関係を示している。そして、Ｆｙｍａｘ（低μ路）は、タイヤ横力Ｆｙの最大値を示しており、ＳＡｍａｘ（低μ路）は、Ｆｙｍａｘのときのスリップ角ＳＡを示している。 In FIG. 2, a line B shows the relationship between the tire lateral force Fy and the slip angle SA when the vehicle travels on a low μ road (friction coefficient μ is 0.1). The line B1 shows the relationship when the camber angle is 0 °, the line B2 shows the relationship when the camber angle CA is + 4 °, and the line B3 shows the camber angle CA − The relationship when the angle is 4 ° is shown. Fymax (low μ road) indicates the maximum value of the tire lateral force Fy, and SAmax (low μ road) indicates the slip angle SA at Fymax.
このように、図２を参照すると、タイヤ横力Ｆｙ特性は、路面μ、スリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡの違いによって変動することが分かる。 As described above, referring to FIG. 2, it can be seen that the tire lateral force Fy characteristic varies depending on the road surface μ, the slip angle SA, and the camber angle CA.
図３は、コーナリングパワーＣｐ特性を示した図である。図３において、横軸はＤｒｙ路におけるＣｐ値を示しており、縦軸は低μ路におけるＣｐ値を示している。そして、線Ｃは、Ｄｒｙ路及び低μ路におけるＣｐ値の近似線（近似直線）である。図３に示すように、Ｃｐ値は、少なくとも所定の大きさになるまでは、Ｄｒｙ路であっても低μ路であっても略同じ値となる。 FIG. 3 is a diagram showing cornering power Cp characteristics. In FIG. 3, the horizontal axis represents the Cp value on the Dry road, and the vertical axis represents the Cp value on the low μ road. A line C is an approximate line (approximate straight line) of the Cp value on the Dry road and the low μ road. As shown in FIG. 3, the Cp value becomes substantially the same value for the Dry road and the low μ road until at least a predetermined size is reached.
図４は、キャンバスティフネスＣｓ特性を示した図である。図４において、横軸はＤｒｙ路におけるＣｓ値を示しており、縦軸は低μ路におけるＣｓ値を示している。そして、線Ｄは、Ｄｒｙ路及び低μ路におけるＣｓ値の近似線（近似直線）である。図４に示すように、Ｃｓ値は、少なくとも所定の大きさになるまでは、Ｄｒｙ路であっても低μ路であっても略同じ値となる。 FIG. 4 is a diagram showing canvas stiffness Cs characteristics. In FIG. 4, the horizontal axis represents the Cs value on the Dry road, and the vertical axis represents the Cs value on the low μ road. A line D is an approximate line (approximate straight line) of Cs values on the Dry road and the low μ road. As shown in FIG. 4, the Cs value is substantially the same value for the dry road and the low μ road until at least the predetermined value is reached.
そして、図３及び図４に示すように、線Ｃと線Ｄとは同じ傾きを示しているため、Ｃｐ特性及びＣｓ特性は、少なくともＣｐ値及びＣｓ値が所定の大きさになるまで、路面μの違いによって変動しない。 3 and 4, since the line C and the line D show the same inclination, the Cp characteristic and the Cs characteristic are the road surface until at least the Cp value and the Cs value become a predetermined magnitude. Does not fluctuate due to differences in μ.
そこで、これらの特性に基づいて、路面μを用いたタイヤ横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを考える。なお、タイヤ横力Ｆｙは、スリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡが増加すると増加するが、セルフアライニングトルクＳＡＴは、スリップ角ＳＡが増加するとスリップ角ＳＡを減らす方向に増加し、キャンバ角ＣＡが増加するとスリップ角ＳＡを増やす方向に増加する。 Therefore, based on these characteristics, a tire lateral force model and a self-aligning torque model using the road surface μ are considered. The tire lateral force Fy increases as the slip angle SA and the camber angle CA increase, but the self-aligning torque SAT increases in a direction to decrease the slip angle SA and the camber angle CA increases as the slip angle SA increases. Then, the slip angle SA increases in the direction of increasing.
タイヤ横力モデルは、
Ｆｙ＝Ｃｐ×（μ×ＳＡ）＋Ｃｓ×ＣＡ …（３）
となる。
The tire lateral force model is
Fy = Cp × (μ × SA) + Cs × CA (3)
It becomes.
ここで、キャンバスティフネスＣｓはコーナリングパワーＣｐに比例するため、キャンバスティフネスＣｓは、
Ｃｓ＝Ｃｐ／Ａ１ …（４）
となる。なお、Ａ１はタイヤの諸元（タイヤの径）によって変わる値であり、通常の車両に装着されるタイヤの場合、Ａ１＝５〜２０となる。
Here, since the canvas stiffness Cs is proportional to the cornering power Cp, the canvas stiffness Cs is
Cs = Cp / A1 (4)
It becomes. In addition, A1 is a value which changes with the specifications (tire diameter) of the tire, and in the case of a tire mounted on a normal vehicle, A1 = 5-20.
そして、（４）式を（３）式に当てはめると、
Ｆｙ＝Ｃｐ×（μ×ＳＡ＋ＣＡ／Ａ１） …（５）
となる。
And if we apply equation (4) to equation (3),
Fy = Cp × (μ × SA + CA / A1) (5)
It becomes.
更に、（５）式を変換すると、
ＣＡ＝Ａ１×（Ｆｙ／Ｃｐ−μ×ＳＡ） …（６）
又は、
ＳＡ＝（Ｆｙ／Ｃｐ−ＣＡ／Ａ１）／μ …（７）
となる。
Furthermore, when equation (5) is converted,
CA = A1 × (Fy / Cp−μ × SA) (6)
Or
SA = (Fy / Cp−CA / A1) / μ (7)
It becomes.
一方、セルフアライニングトルクモデルは、
ＳＡＴ＝ＳＡＰ×（μ×ＳＡ）＋ＣＴＱ×ＣＡ …（８）
となる。
On the other hand, the self-aligning torque model is
SAT = SAP × (μ × SA) + CTQ × CA (8)
It becomes.
ここで、キャンバ角ＣＡが１°当たりのトルク勾配ＣＴＱは、スリップ角ＳＡが１°当たりのトルク勾配ＳＡＰに比例するため、ＣＴＱは、
ＣＴＱ＝−ＳＡＰ／Ａ２ …（９）
となる。なお、Ａ２はタイヤの諸元（タイヤの径）によって変わる値であり、通常の車両に装着されるタイヤの場合、Ａ２＝５〜２０となる。
Here, since the torque gradient CTQ when the camber angle CA is 1 ° is proportional to the torque gradient SAP when the slip angle SA is 1 °, CTQ is
CTQ = −SAP / A2 (9)
It becomes. In addition, A2 is a value which changes with the specifications (tire diameter) of the tire, and in the case of a tire mounted on a normal vehicle, A2 = 5-20.
そして、（９）式を（８）式に当てはめると、
ＳＡＴ＝ＳＡＰ×（μ×ＳＡ−ＣＡ／Ａ２） …（１０）
となる。
And if we apply equation (9) to equation (8),
SAT = SAP × (μ × SA−CA / A2) (10)
It becomes.
図５は、接地荷重変化に伴うＣｐ特性マップを示した図であり、図６は、接地荷重変化に伴うＳＡＰ特性マップを示した図であり、図７は、接地荷重変化に伴うＣｓ特性マップを示した図であり、図８は、接地荷重変化に伴うＣＴＱ特性マップを示した図である。ＥＣＵ１０のＲＯＭには、図５〜図８に示されるＣｐ特性マップ、ＳＡＰ特性マップ、Ｃｓ特性マップ及びＣＴＱ特性マップが記録されている。
FIG. 5 is a diagram showing a Cp characteristic map associated with a change in contact load, FIG. 6 is a diagram illustrating an SAP characteristic map associated with a change in contact load, and FIG. 7 is a Cs characteristic map associated with a change in contact load. FIG. 8 is a diagram showing a CTQ characteristic map that accompanies a change in ground load. The ROM of the
そして、タイヤ姿勢制御部１２は、上述したタイヤ横力モデルを利用して、μ推定部１１で推定された路面μと、各センサ２〜６から送信された各信号と、Ｃｐ特性マップ及びＣｓ特性マップとに基づいて、目標スリップ角ＳＡｔ又は目標キャンバ角ＣＡｔを算出する。そして、タイヤ姿勢制御部１２は、タイヤのキャンバ角ＣＡが目標キャンバ角ＣＡｔとなるように、キャンバアクチュエータ７にキャンバ角制御信号を送信して、タイヤのキャンバ角ＣＡを制御する。
The tire
また、タイヤ姿勢制御部１２は、上述したセルフアライニングトルクモデルを利用して、μ推定部１１で推定された路面μと、各センサ２〜６から送信された各信号と、ＳＡＰ特性マップ及びＣＴＱ特性マップとに基づいて、目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出する。そして、タイヤ姿勢制御部１２は、ステアリングに付与する操舵トルクが目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔとなるように、ステアリングアクチュエータ８に、操舵トルク信号を送信して、タイヤのスリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡを制御する。
Further, the tire
次に、図９を参照しながら、本実施形態に係る車両制御装置１の処理動作について説明する。図９は、ＥＣＵの処理動作を示すフローチャートである。
Next, the processing operation of the
まず、ＥＣＵ１０は、各センサ２〜６から送信された信号に基づいて、車両が走行している路面の路面μを推定する（ステップＳ１）。
First, the
次に、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１において推定された路面μが０．２未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
Next, the
そして、路面μが０．２未満である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３に進み、タイヤ横力モデルを利用して目標キャンバ角ＣＡｔを算出する（ステップＳ３）。すなわち、ＥＣＵ１０は、各センサ２〜６から送信された信号に基づいて、タイヤ横力Ｆｙ及びスリップ角ＳＡを算出するとともにＣｐ特性マップからＣｐ値を取得する。そして、上述した（６）式を利用して、目標キャンバ角ＣＡｔを算出する。なお、ＥＣＵ１０は、Ｃｓ特性マップからＣｓ値を取得し、（３）式を利用して目標キャンバ角ＣＡｔを算出してもよい。
When the road surface μ is less than 0.2 (step S2: YES),
次に、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３において算出された目標キャンバ角ＣＡｔに基づいて、タイヤのキャンバ角ＣＡの付加制御を行う（ステップＳ４）。すなわち、ＥＣＵ１０は、タイヤのキャンバ角ＣＡが目標キャンバ角ＣＡｔとなるように、キャンバアクチュエータ７にキャンバ角制御信号を送信する。
Then,
次に、ＥＣＵ１０は、セルフアライニングトルクモデルを利用して、目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出する（ステップＳ５）。すなわち、ＥＣＵ１０は、各センサ２〜６から送信された信号に基づいて、ＳＡＰ特性マップからＳＡＰ値を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、このＳＡＰ値とステップＳ３において算出された目標キャンバ角ＣＡｔとを用いて、上述した（１０）式を利用して、目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出する。なお、ＥＣＵ１０は、ＣＴＱ特性マップからＣＴＱ値を取得し、（８）式を利用して目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出してもよい。
Next, the
一方、上述したステップＳ２において、路面μが０．２以上である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ６に進み、路面μが０．２以上０．８未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
On the other hand, when the road surface μ is 0.2 or more in step S2 described above (step S2: NO), the
そして、路面μが０．２以上０．８未満でない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、一旦処理を終了して、再度上記処理を繰り返す。
If the road surface μ is not 0.2 or more and less than 0.8 (step S6: NO), the
一方、路面μが０．２以上０．８未満である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７に進み、各センサ２〜６から送信された信号に基づいて、車体のスリップ角ＳＡｂを検出する（ステップＳ７）。そして、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７において検出された車体のスリップ角ＳＡｂが０．８×ＳＡｍａｘより大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。
On the other hand, if the road surface μ is not less than 0.2 and less than 0.8 (step S6: YES), the
車体のスリップ角ＳＡｂが０．８×ＳＡｍａｘより大きい場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、上述したステップＳ３に進む。
When the slip angle SAb of the vehicle body is larger than 0.8 × SAmax (step S8: YES), the
一方、車体のスリップ角ＳＡｂが０．８×ＳＡｍａｘ以下の場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ９に進み、タイヤ横力モデルを利用して目標スリップ角ＳＡｔを算出する（ステップＳ９）。すなわち、ＥＣＵ１０は、各センサ２〜６から送信された信号に基づいて、タイヤ横力Ｆｙ及びキャンバ角ＣＡを算出するとともにＣｐ特性マップからＣｐ値を取得する。そして、上述した（７）式を利用して、目標スリップ角ＳＡｔを算出する。なお、ＥＣＵ１０は、Ｃｓ特性マップからＣｓ値を取得し、（３）式を利用して目標スリップ角ＳＡｔを算出してもよい。
On the other hand, if the vehicle body slip angle SAb is less than 0.8 × SAmax (Step S8: NO),
次に、ＥＣＵ１０は、セルフアライニングトルクモデルを利用して、ステップＳ９において算出された目標スリップ角ＳＡｔに基づく目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出する（ステップＳ５）。すなわち、ＥＣＵ１０は、各センサ２〜６から送信された信号に基づいて、ＳＡＰ特性マップからＳＡＰ値を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、このＳＡＰ値とステップＳ９において算出された目標スリップ角ＳＡｔとを用いて、上述した（１０）式を利用して、目標スリップ角ＳＡｔに基づく目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出する。なお、ＥＣＵ１０は、ＣＴＱ特性マップからＣＴＱ値を取得し、（８）式を利用して目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出してもよい。
Next, the
ステップＳ５又はステップＳ１０において目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔが算出されると、ＥＣＵ１０は、ステアリングアクチュエータ８に付加制御する付加セルフアライニングトルクΔＳＡＴを算出する（ステップＳ１１）。すなわち、ＥＣＵ１０は、各センサ２〜６から送信された信号から、車両に発生するセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。そして、ステップＳ１０において算出された目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔから、車両に発生するセルフアライニングトルクＳＡＴを減算することで、付加セルフアライニングトルクΔＳＡＴを算出する。
When the target self-aligning torque SAT t is calculated in step S5 or step S10, the
そして、ＥＣＵ１０は、ステアリングアクチュエータ８に、ステップＳ１１において算出された付加セルフアライニングトルクΔＳＡＴを操舵トルクとして付加制御する（ステップＳ１２）。すなわち、ＥＣＵ１０は、ステアリングに付加セルフアライニングトルクΔＳＡＴの操舵トルクを付与するように、ステアリングアクチュエータ８に、操舵トルク信号を送信する。そして、ステアリングアクチュエータ８から付加セルフアライニングトルクΔＳＡＴの操舵トルクが付与されることで、タイヤのスリップ角又はキャンバ角が、目標スリップ角又は目標キャンバ角となるように制御される。
Then, the
このように、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、路面μを用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用することで、路面μの違いに応じた横力Ｆｙ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加味してスリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡを制御することができる。特に、低μ路を走行する場合は、Ｄｒｙ路を走行する場合に比べて、タイヤの限界が低くなって車両の挙動変化率が大きくなる。このため、路面μを用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用することで、路面μに応じて、タイヤのグリップ力が最大限利用できるスリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡの制御を行うことができ、車両の挙動変化率を小さくすることができる。
As described above, according to the
また、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、路面μの違いに応じた目標スリップ角ＳＡｔ及び目標キャンバ角ＣＡｔを算出することができる。しかも、この目標スリップ角ＳＡｔ及び目標キャンバ角ＣＡｔに基づいて、路面μの違いに応じた目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔを算出し、この算出した目標セルフアライニングトルクＳＡＴｔに基づいて車両の操舵トルクを制御するため、操舵の違和感を低減させながら、車両のスリップ角ＳＡ及びキャンバ角ＣＡを適切に制御することができる。
Further, according to the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態において、ＥＣＵ１０は、操舵トルクを付与することでスリップ角ＳＡの制御を行うように説明したが、目標スリップ角ＳＡｔに基づいて直接スリップ角ＳＡを制御してもよく、他の手法により間接的にスリップ角ＳＡを制御してもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment,
また、上記実施形態において、ＥＣＵ１０は、目標キャンバ角ＣＡｔに基づいて直接キャンバ角ＣＡを制御するように説明したが、操舵トルクの付与による間接的なキャンバ角ＣＡの制御のみであってもよく、他の手法による間接的なスリップ角ＳＡの制御のみであってもよい。
In the above embodiment,
また、上記実施形態では、横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルに用いる各値を、各センサ２〜６から送信された信号に基づいて算出するように説明したが、他のセンサにより、これらの値を算出するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, each value used for the lateral force model and the self-aligning torque model has been described based on signals transmitted from the
１…車両制御装置、２…車輪速センサ、３…操舵角センサ、４…変位センサ、５…加速度センサ、６…ヨーレートセンサ、７…キャンバアクチュエータ、８…ステアリングアクチュエータ、１０…ＥＣＵ、１１…推定部（摩擦係数推定手段）、１２…タイヤ姿勢制御部（制御手段）、ＣＡ…キャンバ角、ＣＡｔ…目標キャンバ角、Ｆｙ…タイヤ横力、ＳＡ…スリップ角、ＳＡｔ…目標スリップ角、ＳＡＴ…セルフアライニングトルク、ＳＡＴｔ…目標セルフアライニングトルク、ΔＳＡＴ…付加セルフアライニングトルク。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、
路面の摩擦係数を用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用して、前記摩擦係数推定手段により推定された摩擦係数に基づいて前記車両のスリップ角及びキャンバ角を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記横力モデルを利用して目標スリップ角及び目標キャンバ角を算出するとともに、前記セルフアライニングトルクモデルを利用して前記目標スリップ角及び前記目標キャンバ角に基づく目標セルフアライニングトルクを算出し、前記目標セルフアライニングトルクに基づいて前記車両の操舵トルクを制御することで、前記車両のスリップ角及びキャンバ角を制御することを特徴とする車両制御装置。 A vehicle control device for controlling a tire posture of a vehicle,
Friction coefficient estimating means for estimating a friction coefficient of a road surface on which the vehicle travels;
Control means for controlling a slip angle and a camber angle of the vehicle based on the friction coefficient estimated by the friction coefficient estimation means using a lateral force model and a self-aligning torque model using a friction coefficient of the road surface; equipped with a,
The control means calculates a target slip angle and a target camber angle using the lateral force model, and uses the self-aligning torque model to target a self-aligning based on the target slip angle and the target camber angle. calculating a torque, the target self-by on the basis of the aligning torque to control the steering torque of the vehicle, the vehicle control apparatus characterized that you control the slip angle and camber angle of the vehicle.
前記車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、 Friction coefficient estimating means for estimating a friction coefficient of a road surface on which the vehicle travels;
路面の摩擦係数を用いた横力モデル及びセルフアライニングトルクモデルを利用して、前記摩擦係数推定手段により推定された摩擦係数に基づいて前記車両のスリップ角及びキャンバ角を制御する制御手段と、を備え、 Control means for controlling a slip angle and a camber angle of the vehicle based on the friction coefficient estimated by the friction coefficient estimation means using a lateral force model and a self-aligning torque model using a friction coefficient of the road surface; With
前記制御手段は、前記横力モデルを利用して目標スリップ角又は目標キャンバ角を算出するとともに、前記セルフアライニングトルクモデルを利用して前記目標スリップ角又は前記目標キャンバ角に基づく目標セルフアライニングトルクを算出し、前記目標セルフアライニングトルクに基づいて前記車両の操舵トルクを制御することで、前記車両のスリップ角又はキャンバ角を制御することを特徴とする車両制御装置。 The control means calculates a target slip angle or a target camber angle using the lateral force model, and uses a target self-aligning based on the target slip angle or the target camber angle using the self-aligning torque model. A vehicle control device that controls a slip angle or a camber angle of the vehicle by calculating a torque and controlling a steering torque of the vehicle based on the target self-aligning torque.
前記制御手段は、算出された前記目標スリップ角に基づいて、前記キャンバアクチュエータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 1, wherein the control unit controls the camber actuator based on the calculated target slip angle.
前記制御手段は、算出された前記目標セルフアライニングトルクに基づいて、前記ステアリングアクチュエータを制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 1, wherein the control unit controls the steering actuator based on the calculated target self-aligning torque.
前記横力モデルがＦｙ＝Ｃｐ×（μ×ＳＡ）＋Ｃｓ×ＣＡで表され、前記セルフアライニングトルクモデルがＳＡＴ＝ＳＡＰ×（μ×ＳＡ）＋ＣＴＱ×ＣＡで表されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両制御装置。 The lateral force model is represented by Fy = Cp × (μ × SA) + Cs × CA, and the self-aligning torque model is represented by SAT = SAP × (μ × SA) + CTQ × CA. Item 5. The vehicle control device according to any one of Items 1 to 4.
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