JP5180610B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents
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Description
図1乃至図22は本発明の実施の一形態を示し、図1は駆動力制御装置の構成を示す機能ブロック図、図2は駆動力制御プログラムのフローチャート、図3は路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図、図4は操舵角−操舵トルク特性の説明図、図5は車速と前輪すべり角に応じて設定される復帰速度の特性図、図6は操安キャパシティと車速及び車輪すべり角の関係を示す説明図、図7は本実施形態による路面摩擦係数推定の一例を示すタイムチャート、図8は要求エンジントルクを発生するためのアクセル開度とスロットル開度との関係の一例を示す説明図、図9はエンジン回転数とスロットル開度により設定される要求エンジントルクの一例を示す説明図、図10は第1のトルクダウン量演算部の構成を示す機能ブロック図、図11は第1のトルクダウン量演算処理ルーチンのフローチャート、図12は図11から続くフローチャート、図13は付加ヨーモーメント演算ルーチンのフローチャート、図14は横加速度飽和係数の説明図、図15は車速感応ゲインの特性マップ、図16は高μ路と低μ路での付加ヨーモーメントの値の差異の説明図、図17は第2のトルクダウン量演算部の構成を示す機能ブロック図、図18は第2のトルクダウン量演算処理ルーチンのフローチャート、図19は車体すべり角速度に対するトルクダウン基本量の特性の説明図、図20はヨーレート偏差に対する第1の補正係数の特性の説明図、図21はカントが横加速度センサに及ぼす影響を示す説明図、図22は車速に対する第2の補正係数の特性の説明図である。尚、本実施形態では、車両として、センタデファレンシャル付4輪駆動車を例とし、差動制限クラッチ等(締結トルクTLSD)により前後駆動力配分をセンタデファレンシャルによるベーストルク配分Rf_cdから可変自在な車両を例に説明する。
Fr=(2/Ln)・Tsa …(1)
ここで、Lnはナックルアーム長である。
2・Cf+2・Cr=m・(d2y/dt2) …(2)
となる。
(d2y/dt2)=V・((dβ/dt)+γ) …(4)
で表される。
従って、上述の(2)式は、以下の(5)式となる。
2・Cf+2・Cr=m・V・((dβ/dt)+γ) …(5)
Cf=Kf・βf …(6)
Cr=Kr・βr …(7)
ここで、Kf,Krは前後輪の等価コーナリングパワー、βf,βrは前後輪のすべり角である。
βf=δf−(β+Lf・γ/V)
=(θH/n)−(β+Lf・γ/V) …(8)
βr=δr−(β−Lr・γ/V) …(9)
(dx(t) /dt)=A・x(t) +B・u(t) …(10)
x(t) =[β γ]T
u(t) =[θH δr]T
a11=−2・(Kf+Kr)/(m・V)
a12=−1.0−2・(Lf・Kf−Lr・Kr)/(m・V2)
a21=−2・(Lf・Kf−Lr・Kr)/Iz
a22=−2・(Lf2・Kf+Lr2・Kr)/(Iz・V)
b11=2・Kf/(m・V・n)
b12=2・Kr/(m・V)
b21=2・Lf・Kf/Iz
b22=−2・Lr・Kr/Iz
Fzf=Wf−((m・Ax・h)/L) …(11)
ここで、Wfは前輪静荷重、hは重心高さ、Lはホイールベースであり、Axは前後加速度(=Fx/m)である。この前後加速度Axの演算式中のFxは総駆動力であり、例えば、以下の(12)式により演算され、前輪前後力演算部18dに対しても出力される。
Fx=Tt・η・if/Rt …(12)
ここで、ηは駆動系伝達効率、ifはファイナルギヤ比、Rtはタイヤ半径である。また、Ttはトランスミッション出力トルクであり、例えば、以下の(13)式により演算され、このトランスミッション出力トルクTtも前輪前後力演算部18dに対して出力される。
Tt=Teg・t・i …(13)
ここで、tはトルクコンバータのトルク比であり、予め設定されている、トルクコンバータの回転速度比e(=Nt/Ne)とトルクコンバータのトルク比とのマップを参照することにより求められる。
まず、前輪荷重配分率WR_fを以下の(14)式により演算する。
WR_f=Fzf/W …(14)
ここで、Wは車両重量(=m・G;Gは重力加速度)である。
Tfmin=Tt・Rf_cd−TLSD(≧0) …(15)
Tfmax=Tt・Rf_cd+TLSD(≧0) …(16)
Fxfmin=Tfmin・η・if/Rt …(17)
Fxfmax=Tfmax・η・if/Rt …(18)
・WR_f≦Fxfmin/Fxのときは後輪側に差動制限トルクが増加されているとし、判定値I=1とする。
・WR_f≧Fxfmax/Fxのときは前輪側に差動制限トルクが増加されているとし、判定値I=3とする。
・上記以外の場合は通常時と判定して、判定値I=2とする。
・I=1の場合…Fxf=Tfmin・η・if/Rt …(19)
・I=2の場合…Fxf=Fx・WR_f …(20)
・I=3の場合…Fxf=Fxfmax・η・if/Rt …(21)
Fyf=(Iz・(dγ/dt)
+m・(d2y/dt2)・Lr)/L …(22)
rf=(Fxf2+Fyf2)1/2/Fzf …(23)
FE=Fd+FEPS−FFRI …(24)
ここで、FFRIは、操舵系におけるフリクション等により生じる力であり、例えば、予め設定しておいたマップを参照することにより設定される。このマップの一例を図4に示す。この例では、FFRIは、操舵角−操舵トルクの特性で与えられ、操舵角と操舵角速度に基づくヒステリシス関数で与えられている。尚、この図4に示すマップの特性を、横加速度(d2y/dt2)やドライバ操舵力Fdの値をも考慮したマップ(具体的には、上昇側と下降側のヒステリシス間隔を、横加速度(d2y/dt2)やドライバ操舵力Fdが大きいほど広い特性に変更する)とし、FFRIをより精度良く求めるようにしても良い。このようにFFRIを考慮することにより、ステアリングを切り増すときのみならず、戻すときにおいても推定ラック推力FEを正確に演算することができ、路面摩擦係数μを広い範囲で推定することができるようになっている。
FR=−2・Kf・((ζc+ζn)/Ln)・βf …(24)
ここで、ζcはキャスタトレール、ζnはニューマチックトレールである。
ΔFR=|FE−FR| …(26)
ωn・ζ=(a11+a22)/2 …(27)
尚、上述のa11、及び、a22は、前述の(10)式で説明したものであり、a11の項は、車体すべり角の収束性に寄与することが知られており、この項が線形的に変化する程、車両の安定性が向上するとともに、応答性がドライバのフィーリングに沿ったものとなる。また、a22の項は、ヨー運動の収束性に影響を与えるシステム行列要素であり、ヨーレートのネガティブフィードバックゲインとなるものである。
a11=(1/(m・V))・(2・(Kf+Kr)
−((Kf2/(μ2・Fzf2−Fxf2)1/2)・|βf|
+(Kr2/(μ2・Fzr2−Fxr2)1/2)・|βr|))…(28)
a22=(1/(Iz・V))・(2・(Lf2・Kf+Lr2・Kr)
−((Lf2・Kf2/(μ2・Fzf2−Fxf2)1/2)・|βf|
+(Lr2・Kr2/(μ2・Fzr2−Fxr2)1/2)・|βr|))…(29)
ここで、Fzrは後輪接地荷重、Fxrは後輪前後力である。
時刻t1までは、ΔFR<μmaxaであり、路面摩擦係数μも1.0に安定して設定されている。
総駆動力演算部3bは、トランスミッション出力トルク演算部3aからトランスミッション出力トルクTtが入力される。そして、例えば、前述の(12)式により、総駆動力Fxを演算し、前後接地荷重演算部3c、各輪前後力演算部3fに出力する。
前後接地荷重演算部3cは、総駆動力演算部3bから総駆動力Fx入力される。
Fzr=W−Fzf …(30)
WR_l=0.5−((d2y/dt2)/G)・(h/Ltred) …(31)
ここで、Ltredは前輪と後輪のトレッド平均値である。
Fzf_l=Fzf・WR_l …(32)
Fzf_r=Fzf・(1−WR_l) …(33)
Fzr_l=Fzr・WR_l …(34)
Fzr_r=Fzr・(1−WR_l) …(35)
Fxf_l=Fxf/2 …(37)
Fxf_r=Fxf_l …(38)
Fxr_l=Fxr/2 …(39)
Fxr_r=Fxr_l …(40)
Fyr_FF=(−Iz・(dγ/dt)
+m・(d2y/dt2)・Lf)/L …(42)
ここで、Izは車両のヨー慣性モーメント、Lfは前軸−重心間距離である。
Fyf_r_FF=Fyf_FF・(1−WR_l) …(44)
Fyr_l_FF=Fyr_FF・WR_l …(45)
Fyr_r_FF=Fyr_FF・(1−WR_l) …(46)
Gy=(1/(1+A・V2))・(V2/L)・(1/n) …(47)
ここで、Aはスタビリティファクタ、nはステアリングギヤ比である。
Ky=Kθ/Gy …(48)
ここで、Kθは、舵角感応ゲインであり、以下の(49)式により演算される。
Kθ=(Lf・Kf)/n …(49)
Kfは前軸の等価コーナリングパワーである。
ここで、sは微分演算子、Tyは横加速度の1次遅れ時定数であり、この1次遅れ時定数Tyは、後軸の等価コーナリングパワーをKrとして、例えば以下の(51)式により算出される。
Ty=Iz/(L・Kr) …(51)
(d2ye/dt2)=(d2y/dt2)−(d2yr/dt2) …(52)
Gγ=(1/(1+A・V2))・(V/L)・(1/n) …(53)
Mzθ=Kv・(−Kγ・γ+Ky・(d2ye/dt2)+Kθ・θH) …(55)
Fyf_FB=(Iz・(dγ/dt)
+m・(d2y/dt2)・Lr)/L …(56)
Fyr_FB=(−Iz・(dγ/dt)
+m・(d2y/dt2)・Lf)/L …(57)
ここで、Lrは後軸−重心間距離である。
Fyf_l_FB=Fyf_FB・WR_l …(58)
Fyf_r_FB=Fyf_FB・(1−WR_l) …(59)
Fyr_l_FB=Fyr_FB・WR_l …(60)
Fyr_r_FB=Fyr_FB・(1−WR_l) …(61)
μ_Fzfl=μ・Fzf_l …(62)
μ_Fzfr=μ・Fzf_r …(63)
μ_Fzrl=μ・Fzr_l …(64)
μ_Fzrr=μ・Fzr_r …(65)
F_fl_FF=(Fxf_l2+Fyf_l_FF2)1/2 …(66)
F_fr_FF=(Fxf_r2+Fyf_r_FF2)1/2 …(67)
F_rl_FF=(Fxr_l2+Fyr_l_FF2)1/2 …(68)
F_rr_FF=(Fxr_r2+Fyr_r_FF2)1/2 …(69)
F_fl_FB=(Fxf_l2+Fyf_l_FB2)1/2 …(70)
F_fr_FB=(Fxf_r2+Fyf_r_FB2)1/2 …(71)
F_rl_FB=(Fxr_l2+Fyr_l_FB2)1/2 …(72)
F_rr_FB=(Fxr_r2+Fyr_r_FB2)1/2 …(73)
ΔF_fl_FF=F_fl_FF−μ_Fzfl …(74)
ΔF_fr_FF=F_fr_FF−μ_Fzfr …(75)
ΔF_rl_FF=F_rl_FF−μ_Fzrl …(76)
ΔF_rr_FF=F_rr_FF−μ_Fzrr …(77)
ΔF_fl_FB=F_fl_FB−μ_Fzfl …(78)
ΔF_fr_FB=F_fr_FB−μ_Fzfr …(79)
ΔF_rl_FB=F_rl_FB−μ_Fzrl …(80)
ΔF_rr_FB=F_rr_FB−μ_Fzrr …(81)
Fover=MAX((ΔF_fl_FF+ΔF_fr_FF+ΔF_rl_FF+ΔF_rr_FF)
,(ΔF_fl_FB+ΔF_fr_FB+ΔF_rl_FB+ΔF_rr_FB))…(82)
T1over=Fover・Rt/t/i/η/if …(83)
まず、S201で、トランスミッション出力トルク演算部3aで、前述の(13)式により、トランスミッション出力トルクTtを演算する。
(dβ/dt)=γ−((d2y/dt2)/V) …(84)
γt=(1/(1+A・V2))・(V/L)・(θH/n) …(85)
Δγ=γt−γ …(86)
この第1の補正係数Kcantは、後述するように、第2のトルクダウン量設定部4eにおいてトルクダウン基本量ΔT2moverに乗じることによりトルクダウン基本量ΔT2moverを補正する係数となっている。
T2over=Kcant・Kvs・ΔT2mover …(87)
まず、S401で、車速演算部4aは車速Vを演算し、S402で、トルクダウン基本量設定部4bは、前述の(84)式により、車体すべり角速度(dβ/dt)を演算する。
Tover=T1over+T2over …(88)
Treq=Tdrv−Tover …(89)
まず、S101で必要なパラメータ、すなわち、各車輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrr、ハンドル角θH、ヨーレートγ、横加速度(d2y/dt2)、アクセル開度θACC、エンジン回転数Ne、エンジントルクTeg、主変速ギヤ比i、トルクコンバータのタービン回転数Nt、差動制限クラッチの締結トルクTLSD、路面摩擦係数μが読み込まれ、S102で、要求エンジントルク演算部2は、要求エンジントルクTdrvを演算する。
2 要求エンジントルク演算部
3 第1のトルクダウン量演算部
4 第2のトルクダウン量演算部
4a 車速演算部
4b トルクダウン基本量設定部(トルクダウン量設定手段)
4c 第1の補正係数設定部(目標ヨーレート演算手段、ヨーレート比較手段、トルクダウン量設定手段)
4d 第2の補正係数設定部
4e 第2のトルクダウン量設定部(トルクダウン量設定手段)
5 制御量設定部(トルクダウン量設定手段)
11 車輪速センサ
12 ハンドル角センサ(操舵角検出手段)
13 ヨーレートセンサ(ヨーレート検出手段)
14 横加速度センサ(横加速度検出手段)
15 アクセル開度センサ
16 エンジン制御部(出力制御手段)
17 トランスミッション制御部
18 路面μ推定装置
Claims (3)
- 駆動源の出力を低減することで車輪のグリップ力を適切に維持する車両の駆動力制御装置において、
少なくとも路面摩擦係数に基づいたトルクダウン量であって、所定の低車速領域では小さな値となる特性を有する第1のトルクダウン量を設定する第1のトルクダウン量設定手段と、
横加速度を検出する横加速度検出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
上記検出した操舵角を基に目標ヨーレートを演算する目標ヨーレート演算手段と、
上記検出したヨーレートと上記目標ヨーレートとを比較するヨーレート比較手段と、
少なくとも上記横加速度と上記ヨーレートの比較結果及び上記所定の低車速領域では大きな値となる補正係数とを用いて第2のトルクダウン量を設定する第2のトルクダウン量設定手段と、
上記第1のトルクダウン量と上記第2のトルクダウン量とに基づいて駆動源の出力を低減する出力制御手段とを有することを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 上記第2のトルクダウン量設定手段は、上記横加速度を基に設定したトルクダウン量を上記ヨーレートの比較結果を基に補正し上記第2のトルクダウン量を設定することを特徴とする請求項1記載の車両の駆動力制御装置。
- 上記ヨーレート比較手段は、上記検出したヨーレートと上記目標ヨーレートとの偏差を算出し、上記第2のトルクダウン量設定手段は、上記ヨーレート偏差の絶対値が小さいほど上記トルクダウン量が小さくなる方向に補正して上記第2のトルクダウン量を設定することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の駆動力制御装置。
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