JP5617499B2 - Steering angle control device for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、各車輪の実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する車両用舵角制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicular rudder angle control device that controls the actual rudder angle of each wheel independently for each of front wheels and rear wheels or independently for four wheels.
従来、車速と操舵角から目標車体横滑り角と目標ヨーレイトを演算し、前後輪舵角を制御する車両用舵角制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a vehicle steering angle control device that calculates a target vehicle side slip angle and a target yaw rate from a vehicle speed and a steering angle and controls front and rear wheel steering angles (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の車両用舵角制御装置にあっては、制御目標を目標車体横滑り角と目標ヨーレイトであらわし、操舵角に対して車体横滑り角とヨーレイトの応答性が、ほぼ同等の応答性となるように制御され、制御結果として横加速度が発生することになる。このため、例えば、車両の向きをドライバにとって適している車体横滑り角を旋回外向き（車体は旋回内側を向く）に制御した場合、横加速度の応答性が大幅に遅れ、操舵に対しては車両軌跡が旋回外側へ大きく膨らんでしまう、という問題があった。 However, in the conventional vehicle steering angle control device, the control target is represented by the target vehicle body side slip angle and the target yaw rate, and the vehicle body side slip angle and the yaw rate responsiveness to the steering angle are substantially equivalent. As a result of the control, lateral acceleration is generated. For this reason, for example, when the vehicle side slip angle suitable for the driver is controlled to turn outward (the vehicle body faces the inside of the turn), the response of the lateral acceleration is greatly delayed, and the vehicle against steering There was a problem that the trajectory swelled greatly to the outside of the turn.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、旋回時、車体の向きと横加速度応答の適正化により、運転のしやすさを向上させることができる車両用舵角制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and provides a steering angle control device for a vehicle capable of improving the ease of driving by optimizing the direction of the vehicle body and the lateral acceleration response when turning. For the purpose.
上記目的を達成するため、本発明の車両用舵角制御装置は、転舵角検出手段と、車速検出手段と、ステアリング操作量検出手段と、目標横加速度演算手段と、目標車体横滑り角演算手段と、目標舵角演算手段と、転舵機構と、制限付与手段と、を備えた手段とした。
前記転舵角検出手段は、各車輪の舵角をそれぞれ検出する。
前記車速検出手段は、車速を検出する。
前記ステアリング操作量検出手段は、ドライバのステアリング操作量を検出する。
前記目標横加速度演算手段は、前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標横加速度を演算する。
前記目標車体横滑り角演算手段は、前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標車体横滑り角を演算する。
前記目標舵角演算手段は、前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように各車輪の目標舵角を演算する。
前記転舵機構は、前記目標舵角となるように各車輪の実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する。
前記制限付与手段は、前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角を制御するとき、前記操舵角の変化率が大きい場合、前記転舵機構に設けた転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加える。
In order to achieve the above object, a steering angle control device for a vehicle according to the present invention includes a turning angle detection means, a vehicle speed detection means, a steering operation amount detection means, a target lateral acceleration calculation means, and a target vehicle body side slip angle calculation means. And a means provided with a target rudder angle calculating means, a turning mechanism, and a restriction giving means .
The steering angle detection means detects the steering angle of each wheel.
The vehicle speed detecting means detects a vehicle speed.
The steering operation amount detection means detects the steering operation amount of the driver.
The target lateral acceleration calculating means calculates a target lateral acceleration based on the vehicle speed and a steering angle that is the steering operation amount.
The target vehicle body side slip angle calculating means calculates a target vehicle body side slip angle based on the vehicle speed and a steering angle that is the steering operation amount.
The target rudder angle calculating means calculates a target rudder angle of each wheel so as to realize the target lateral acceleration and the target vehicle body side slip angle.
The steering mechanism controls the actual steering angle of each wheel independently of the front wheels and the rear wheels or independently of the four wheels so that the target steering angle is obtained.
When the change rate of the steering angle is large when controlling the steering angle of the front and rear wheels so as to realize the target lateral acceleration and the target vehicle body side slip angle, the restriction imparting means is provided in the steering mechanism. Limit the high frequency input to the actuator.
よって、車体の車幅方向に作用する横加速度と、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とがなす車体横滑り角と、を制御目標とし、目標横加速度と目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角が制御される。
このように、横加速度を制御目標に含むため、車体の旋回内向き時に発生する横加速度の応答遅れを改善することができる。そして、横加速度は、旋回軌跡を決める要素になると共にドライバが体感しやすい。このため、車体の軌跡を変える際、車両の軌跡が膨らむことなく、ドライバの運転に適している位相遅れの小さい車両挙動となり、ドライバにとって運転しやすい車体横滑り角が旋回外向き（車体は旋回内向き）の舵角制御を実現することができる。
この結果、旋回時、車体の向きと横加速度応答の適正化により、運転のしやすさを向上させることができる。
そして、目標横加速度と目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角を制御するとき、操舵角の変化率が大きい場合、転舵機構に設けた転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした。このため、車両挙動の急変を抑えることで、ドライバの操作による車両挙動を滑らかに制御することができる。
Therefore, the target lateral acceleration and the target vehicle side slip angle are realized by setting the lateral acceleration acting in the vehicle width direction of the vehicle body and the vehicle body side slip angle formed by the direction of the vehicle body and the instantaneous traveling direction of the vehicle body as control targets. The steering angle of the front and rear wheels is controlled.
Thus, since the lateral acceleration is included in the control target, the response delay of the lateral acceleration that occurs when the vehicle body turns inward can be improved. The lateral acceleration is an element that determines the turning trajectory and is easily felt by the driver. For this reason, when changing the vehicle trajectory, the vehicle trajectory does not swell, and the vehicle behavior with a small phase delay suitable for the driver's driving is achieved. (Direction) rudder angle control can be realized.
As a result, ease of driving can be improved by optimizing the direction of the vehicle body and the lateral acceleration response during turning.
When the steering angle of the front and rear wheels is controlled so as to achieve the target lateral acceleration and the target vehicle body side slip angle, if the change rate of the steering angle is large, the high frequency input to the steering actuator provided in the steering mechanism is limited. I added it. For this reason, the vehicle behavior by the driver's operation can be controlled smoothly by suppressing the sudden change in the vehicle behavior.
以下、本発明の車両用舵角制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例５に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for realizing a steering angle control device for a vehicle according to the present invention will be described based on Examples 1 to 5 shown in the drawings.
（定義）
実施例１〜５を説明する前に、本明細書中で用いる重要な用語の定義を、図２を参照して定義する。この定義は、特許請求の範囲、課題、解決手段、及び実施形態に適用されるものとする。
・車両上の基準点O
車両上に固定された座標原点。車両上の任意の位置に基準点を設定することが可能であるが車両の重心点を選ぶ。
・車両座標
車両基準点Oを原点としたとき、図２に示すように、車両前方をＸ軸正とし、車両左側をＹ軸正として定めた座標系とする。また、旋回に関して反時計回りを正とする。
・車速Ｖ
車両基準点Oの速度とする。
・車体横滑り角β
車両Ｘ軸（車体の向き）からみた車速Ｖ（車体の瞬間的な進行方向）のなす角をいう。そして、反時計回りを正とする。
・横加速度αy
車両Ｙ軸方向（車幅方向）の加速度をいう。そして、車両左方向を正とする。
(Definition)
Prior to describing Examples 1-5, definitions of important terms used herein are defined with reference to FIG. This definition shall apply to the claims, problems, solutions and embodiments.
・ Reference point O on the vehicle
Coordinate origin fixed on the vehicle. The reference point can be set at any position on the vehicle, but the center of gravity of the vehicle is selected.
Vehicle coordinates When the vehicle reference point O is the origin, as shown in FIG. 2, a coordinate system is defined in which the front of the vehicle is positive on the X axis and the left side of the vehicle is positive on the Y axis. Further, the counterclockwise direction regarding the turn is positive.
・ Vehicle speed V
It is the speed of vehicle reference point O.
・ Side angle β
An angle formed by the vehicle speed V (instantaneous traveling direction of the vehicle body) viewed from the vehicle X axis (vehicle body direction). The counterclockwise direction is positive.
・ Lateral acceleration αy
It refers to acceleration in the vehicle Y-axis direction (vehicle width direction). The vehicle left direction is positive.
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の舵角制御装置が適用されたアクティブ前後輪舵角制御車両（以下、「４ＷＡＳ車両」という。）を示す全体構成図である。以下、図１に基づき４ＷＡＳ車両の全体構成を説明する。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an active front and rear wheel steering angle control vehicle (hereinafter referred to as “4WAS vehicle”) to which the steering angle control device of the first embodiment is applied. Hereinafter, the overall configuration of the 4WAS vehicle will be described with reference to FIG.
前記４ＷＡＳ車両１には、図１に示すように、左右前輪２FL，２FRを転舵可能な前輪転舵モータ９（転舵アクチュエータ）を有する前輪ステアリング機構１１（転舵機構）が搭載されている。そして、左右後輪２RL，２RRを転舵可能な後輪転舵モータ１２（転舵アクチュエータ）を有する後輪転舵機構１３（転舵機構）と、が搭載されている。 As shown in FIG. 1, the 4WAS vehicle 1 is equipped with a front wheel steering mechanism 11 (steering mechanism) having a front wheel steering motor 9 (steering actuator) that can steer the left and right front wheels 2FL and 2FR. . And the rear-wheel steering mechanism 13 (steering mechanism) which has the rear-wheel steering motor 12 (steering actuator) which can steer left and right rear wheels 2RL and 2RR is mounted.
前記前輪ステアリング機構１１は、ドライバによるステアリングホイール６へのステアリング操作と、コントローラ４からの前輪転舵モータ９のモータ駆動回路への前輪舵角指令値と、により左右前輪２FL，２FRを転舵させる。 The front wheel steering mechanism 11 steers the left and right front wheels 2FL and 2FR by a steering operation to the steering wheel 6 by a driver and a front wheel steering angle command value to the motor drive circuit of the front wheel steering motor 9 from the controller 4. .
前記後輪転舵機構１３は、コントローラ４からの後輪転舵モータ１２のモータ駆動回路への後輪舵角指令値により左右後輪２RL，２RRを転舵させる。すなわち、ドライバのステアリング操作に応じた所謂ステアリング・バイワイヤ方式で転舵制御する。 The rear wheel steering mechanism 13 steers the left and right rear wheels 2RL and 2RR according to the rear wheel steering angle command value from the controller 4 to the motor drive circuit of the rear wheel steering motor 12. That is, the steering is controlled by a so-called steering-by-wire system according to the steering operation of the driver.
前記コントローラ４は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、操舵角センサ５（ステアリング操作量検出手段）と、車輪速センサ７（車速検出手段）と、転舵角センサ８（転舵角検出手段）と、からセンサ情報を入力する。操舵角センサ５からは、検出したステアリングホイール６の操舵角センサ値を入力する。車輪速センサ７からは、検出した各車輪速センサ値を入力する。転舵角センサ８からは、検出した各転舵角センサ値を入力する。そして、これらの入力情報に基づき、後述する演算処理を実行し、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に対し、前輪舵角指令値と後輪舵角指令値を出力する。
なお、コントローラ４は、ステアリング・バイワイヤ方式で各輪の転舵角を制御する際、ドライバのステアリング操作に対して違和感の無い操舵反力を付与するために、前輪ステアリング機構１１に接続された反力モータ１０を制御する。
The controller 4 is composed of, for example, a microcomputer, and includes a steering angle sensor 5 (steering operation amount detection means), a wheel speed sensor 7 (vehicle speed detection means), and a turning angle sensor 8 (steering angle detection means). , Input sensor information. The detected steering angle sensor value of the steering wheel 6 is input from the steering angle sensor 5. Each detected wheel speed sensor value is input from the wheel speed sensor 7. From the turning angle sensor 8, each detected turning angle sensor value is input. And based on these input information, the calculation process mentioned later is performed and a front-wheel steering angle command value and a rear-wheel steering angle command value are output with respect to each motor drive circuit of the front-wheel steering motor 9 and the rear-wheel steering motor 12. To do.
The controller 4 controls the steering angle of each wheel by the steering-by-wire method in order to give a steering reaction force that does not feel strange to the driver's steering operation. The force motor 10 is controlled.
次に、実施例１の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図３に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図３に示すように、目標横加速度演算部１５（目標横加速度演算手段）と、目標車体横滑り角演算部１６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部１７（目標舵角演算手段）と、を備えている。
Next, a control configuration by the controller 4 of the vehicle steering angle control device of the first embodiment will be described with reference to a control block diagram shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the controller 4 includes a target lateral acceleration calculation unit 15 (target lateral acceleration calculation unit), a target vehicle body side slip angle calculation unit 16 (target vehicle body side slip angle calculation unit), a steering wheel. An angle calculation unit 17 (target rudder angle calculation means).
前記目標横加速度演算部１５は、車速Ｖと操舵角θ（ステアリング操作量）に基づいて目標横加速度αy*を演算する。 The target lateral acceleration calculation unit 15 calculates a target lateral acceleration αy * based on the vehicle speed V and the steering angle θ (steering operation amount).
前記目標車体横滑り角演算部１６は、車速Ｖと操舵角θ（ステアリング操作量）に基づいて目標車体横滑り角β*を演算する。 The target vehicle body side slip angle calculation unit 16 calculates a target vehicle body side slip angle β * based on the vehicle speed V and the steering angle θ (steering operation amount).
前記転舵角演算部１７（自車両モデル）は、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２のモータ駆動回路に出力する前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)を演算する。 The turning angle calculation unit 17 (own vehicle model) outputs to the motor drive circuits of the front wheel turning motor 9 and the rear wheel turning motor 12 so as to realize the target lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β *. A front wheel rudder angle command value Δf (s) and a rear wheel rudder angle command value Δr (s) are calculated.
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の課題について」の説明を行う。続いて、実施例１の車両用舵角制御装置における作用を、「前後輪舵角制御処理作用」、「前後輪舵角制御作用」に分けて説明する。
Next, the operation will be described.
First, “the problem of the comparative example” will be described. Next, the operation of the vehicle steering angle control device according to the first embodiment will be described by dividing it into “front and rear wheel steering angle control processing operation” and “front and rear wheel steering angle control operation”.
［比較例の課題について］
先ず、前輪のみを転舵制御する２ＷＳ車両の場合、
(1)旋回内側を向けると、横加速度応答が下がる。
(2)横加速度応答を上げると、旋回外側を向く。
というように、操舵応答性と旋回内向きは、トレードオフの関係にある。
[About the problem of the comparative example]
First, in the case of a 2WS vehicle in which only the front wheels are steered,
(1) When turning inside, the lateral acceleration response decreases.
(2) When the lateral acceleration response is increased, it turns to the outside of the turn.
Thus, the steering response and the turning inward are in a trade-off relationship.
すなわち、「旋回内向き」と「横加速度応答性」を両立するためには、アクティブ前後輪舵角制御を行う４ＷＡＳ車両が有効である。しかし、現行の４ＷＡＳ車両における前後輪舵角制御では、「旋回内向き」と「横加速度応答性」の両立を実現するのは難しい。その代表例として、下記に比較例１，２を挙げる。 That is, in order to achieve both “turning inward” and “lateral acceleration responsiveness”, a 4WAS vehicle that performs active front and rear wheel steering angle control is effective. However, with the front and rear wheel steering angle control in the current 4WAS vehicle, it is difficult to realize both “turning inward” and “lateral acceleration responsiveness”. As typical examples, Comparative Examples 1 and 2 are given below.
「自動車の運動と制御：車両運動力学の理論形成と応用（安部正人著、出版社：東京電機大学出版局）」に記載された前後輪舵角制御装置を比較例１とする。また、特開昭６１−６７６６５号公報に記載された前後輪舵角制御装置を比較例２とする。 Comparative Example 1 is a front and rear wheel steering angle control device described in “Automotive Movement and Control: Theoretical Formation and Application of Vehicle Kinetics (by Masato Abe, Publisher: Tokyo Denki University Press)”. Further, the front and rear wheel steering angle control device described in JP-A-61-67665 is referred to as Comparative Example 2.
図４は、比較例１，２の前後輪舵角制御装置による制御ブロック図である。
比較例１，２の制御構成は、図４に示すように、車速と操舵角に基づいて目標ヨーレイトを演算する目標ヨーレイト演算部と、車速と操舵角に基づいて目標車体横滑り角を演算する目標車体横滑り角演算部と、目標ヨーレイトと目標車体横滑り角を実現するように前輪と後輪への舵角指令値を演算する転舵角演算部（自車両モデル）と、を備えたものとしてあらわすことができる。そして、比較例１の操舵角に対する目標ヨーレイトと目標車体横滑り角は、図５に示す式により演算される。また、比較例２の操舵角に対する目標ヨーレイトと目標車体横滑り角は、図６に示す式により演算される。
FIG. 4 is a control block diagram of the front and rear wheel steering angle control devices of Comparative Examples 1 and 2.
As shown in FIG. 4, the control configurations of Comparative Examples 1 and 2 include a target yaw rate calculation unit that calculates a target yaw rate based on the vehicle speed and the steering angle, and a target that calculates a target vehicle body side slip angle based on the vehicle speed and the steering angle. A vehicle body side slip angle calculation unit, and a turning angle calculation unit (own vehicle model) that calculates steering angle command values for the front wheels and rear wheels so as to realize the target yaw rate and the target vehicle body side slip angle are shown. be able to. Then, the target yaw rate and the target vehicle body side slip angle with respect to the steering angle of the first comparative example are calculated by the equations shown in FIG. Further, the target yaw rate and the target vehicle body side slip angle with respect to the steering angle in the comparative example 2 are calculated by the equations shown in FIG.
このように、比較例１，２の前後輪舵角制御装置は、ヨーレイトと車体横滑り角を制御目標とし、操舵角に対して車体横滑り角とヨーレイトの応答性が、ほぼ同等の応答性となるように制御される。そして、制御目標に横加速度を含まないことで、制御結果として横加速度が発生するし、横加速度の発生が予測できない構成になる。 Thus, the front and rear wheel steering angle control devices of Comparative Examples 1 and 2 have the yaw rate and the vehicle body side slip angle as control targets, and the vehicle body side slip angle and the yaw rate response to the steering angle are substantially equivalent. To be controlled. By not including the lateral acceleration in the control target, the lateral acceleration is generated as a control result, and the occurrence of the lateral acceleration cannot be predicted.
このため、比較例２の前後輪舵角制御装置において、車体の向きがドライバにとって適するように、車体横滑り角を旋回外向きに制御した場合には、図７(a)に示すように、横滑り角零化制御（基準）に対して重心点スリップ角が旋回内向きになる。しかし、この場合、図７(b)に示すように、操舵開始初期に横加速度が逆向きに発生するというように、横加速度の応答性は大幅に遅れる。この結果、操舵に対しては車両軌跡が旋回外側へ大きく膨らんでしまうという現象を生じる。 Therefore, in the front and rear wheel steering angle control device of Comparative Example 2, when the vehicle side slip angle is controlled to turn outward so that the vehicle direction is suitable for the driver, as shown in FIG. The center-of-gravity point slip angle is turned inward with respect to the angle zeroing control (reference). However, in this case, as shown in FIG. 7B, the lateral acceleration response is greatly delayed, such that the lateral acceleration occurs in the opposite direction at the beginning of steering. As a result, a phenomenon occurs in which the vehicle trajectory swells greatly toward the outside of the turn for steering.
つまり、ヨーレイトと車体横滑り角の旋回外向きを、同じタイミングで発生させると、横加速度は操舵開始初期において、一旦、定常状態に対し逆向きに応答することとなり、旋回外側に車体の後部が張出す「尻振り」の状態となる。そのため、ドライバが過渡的に操作している場合においては、車両の挙動が大きく遅れ、運転操作に負担を強いることになる。そして、車体が旋回内向き姿勢になればなるほど、横加速度応答が遅れ、「軌跡が膨らむ」という問題があった。 In other words, if the yaw rate and the side slip angle of the vehicle turn outward are generated at the same timing, the lateral acceleration once responds in the opposite direction to the steady state at the beginning of steering, and the rear part of the vehicle is stretched outside the vehicle turn. It will be in the state of “swing out”. Therefore, when the driver is operating transiently, the behavior of the vehicle is greatly delayed, which imposes a burden on the driving operation. The more the vehicle body is in the turning inward posture, the more the lateral acceleration response is delayed and the “trajectory swells”.
［転舵制御処理作用］
次に、実施例１のコントローラ４で実行される前後輪舵角制御処理作用を、図８のフローチャートに従って説明する。
[Steering control processing action]
Next, the front and rear wheel steering angle control processing operation executed by the controller 4 of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ずステップS101では、操舵角センサ値、各車輪速センサ値、各転舵角センサ値などの各種データを読み込む。 First, in step S101, various data such as a steering angle sensor value, each wheel speed sensor value, and each turning angle sensor value are read.
続くステップS102では、操舵角センサ値に基づいて操舵角θを算出し、各車輪速センサ値に基づいて車速Ｖを算出する。 In the subsequent step S102, the steering angle θ is calculated based on the steering angle sensor value, and the vehicle speed V is calculated based on each wheel speed sensor value.
続くステップS103では、車速Ｖと操舵角θに応じて目標とする目標横加速度αy*を演算する。
車速Ｖと操舵角θに応じた目標横加速度αy*は、図９に示すように、車両の規範モデルを用いて２次の伝達関数による下記の式にて算出される。
As shown in FIG. 9, the target lateral acceleration αy * corresponding to the vehicle speed V and the steering angle θ is calculated by the following equation using a second-order transfer function using a vehicle reference model.
続くステップS104では、車速Ｖと操舵角θに応じて目標とする目標車体横滑り角β*を演算する。
車速Ｖと操舵角θに応じた目標車体横滑り角β*は、図９に示すように、車両の規範モデルを用いて２次の伝達関数による下記の式にて算出される。
ここでは、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を、規範モデルを用いて２次の伝達関数で記述した場合を例にあげたが、より簡易な方式として、例えば、次のような１次遅れの数式を用いて目標横加速度αy*を算出しても良いし、予め定められたマップで与えても良い。
ここで、転舵角演算部１７には、自車両の動特性を表した線形２自由度モデルを用いて前後輪舵角を演算する方法を例に示す。前輪舵角指令値をδf(s)、後輪舵角指令値をδr(s)とすると先に設定した目標車体横滑り角β*、目標横加速度αy*を実現する前後輪舵角は次のように演算される。
As shown in FIG. 9, the target vehicle body side slip angle β * corresponding to the vehicle speed V and the steering angle θ is calculated by the following equation using a second-order transfer function using a reference model of the vehicle.
Here, the case where the target lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β * are described by a quadratic transfer function using a reference model is taken as an example. However, as a simpler method, for example, The target lateral acceleration αy * may be calculated using a first-order lag mathematical formula, or may be given by a predetermined map.
Here, the turning angle calculation unit 17 shows an example of a method of calculating the front and rear wheel steering angles using a linear two-degree-of-freedom model representing the dynamic characteristics of the host vehicle. If the front wheel rudder angle command value is δf (s) and the rear wheel rudder angle command value is δr (s), the front and rear wheel rudder angles that realize the target vehicle body side slip angle β * and target lateral acceleration αy * are as follows: Is calculated as follows.
続くステップS106では、各目標転舵角に実転舵角が一致するように、演算された前後輪舵角指令値δf(s)，δr(s)に基づく電流指令値を、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２に出力し、モータ駆動制御して制御ルーチンを終了する。 In the subsequent step S106, the current command values based on the calculated front and rear wheel steering angle command values δf (s) and δr (s) so that the actual steering angles coincide with the target steering angles are converted into front wheel steering motors. 9 and the rear wheel steering motor 12, and the motor drive control is performed to complete the control routine.
［前後輪舵角制御作用］
上記のように、車体の車幅方向に作用する横加速度αyと、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とがなす車体横滑り角βと、を制御目標とし、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように左右前輪２FL,２FRと左右後輪２RL,２RRの舵角が制御される。
[Front and rear wheel steering angle control action]
As described above, the lateral acceleration αy acting in the vehicle width direction of the vehicle body and the vehicle body side slip angle β formed by the vehicle body direction and the instantaneous traveling direction of the vehicle body are set as control targets, and the target lateral acceleration αy * and the target The steering angles of the left and right front wheels 2FL and 2FR and the left and right rear wheels 2RL and 2RR are controlled so as to realize the vehicle body side slip angle β *.
このように、横加速度αyを制御目標に含むため、車体の旋回内向き時に発生する横加速度の応答遅れを改善することができる。そして、横加速度αyは、旋回軌跡を決める要素になると共にドライバが体感しやすい。 As described above, since the lateral acceleration αy is included in the control target, the response delay of the lateral acceleration that occurs when the vehicle body turns inward can be improved. The lateral acceleration αy is an element that determines the turning trajectory and is easily felt by the driver.
この制御目標に横加速度αyを含む実施例１の舵角制御装置において、車体の向きがドライバにとって適するように、車体横滑り角を旋回外向きに制御している。この場合、図１０(a)に示すように、横滑り角零化制御（基準）に対して重心点スリップ角が、比較例２と同様に、旋回内向きになる。そして、この制御を採用した場合、図１０(b)に示すように、比較例２のように、操舵開始初期において横加速度が逆向きに発生するということがなく、横滑り角零化制御と同等の高い横加速度の応答性が確保される。 In the rudder angle control apparatus of the first embodiment in which the control target includes the lateral acceleration αy, the vehicle body side slip angle is controlled to turn outward so that the vehicle body direction is suitable for the driver. In this case, as shown in FIG. 10 (a), the center-of-gravity point slip angle with respect to the side slip angle zeroing control (reference) is turned inward as in the comparative example 2. When this control is adopted, as shown in FIG. 10 (b), the lateral acceleration does not occur in the reverse direction at the beginning of steering as in the comparative example 2, and is equivalent to the side slip angle zeroing control. High lateral acceleration response is ensured.
このため、実施例１の舵角制御装置を搭載した４ＷＡＳ車両１の場合、比較例２のように、操舵に対して車両軌跡が旋回外側へ大きく膨らんでしまうという現象が生じることなく、車両軌跡が、ドライバが意図している車両軌跡に沿ったものとなる。そして、横加速度は操舵開始初期における横加速度の逆向き応答により、旋回外側に車体の後部が張出す「尻振り」の状態となることもなく、ドライバが過渡的に操作している際、ステアリング操作に対する車両挙動の遅れが抑えられ、運転操作負担を軽減する。 For this reason, in the case of the 4WAS vehicle 1 equipped with the steering angle control device of the first embodiment, the vehicle trajectory does not occur as compared with the second comparative example without causing the phenomenon that the vehicle trajectory greatly bulges outside the turn with respect to steering. However, it is along the vehicle trajectory intended by the driver. The lateral acceleration does not result in a “bottom swing” state in which the rear part of the vehicle body protrudes to the outside of the turn due to a reverse response of the lateral acceleration at the beginning of steering. Delays in vehicle behavior with respect to operations are suppressed, reducing the burden of driving operations.
すなわち、実施例１の舵角制御装置を搭載した４ＷＡＳ車両１の場合、車体の軌跡を変える際、車両の軌跡が膨らむことなく、ドライバの運転に適している位相遅れの小さい車両挙動となり、ドライバにとって運転しやすい車体横滑り角が旋回外向き（車体は旋回内向き）の舵角制御を実現することができる。
さらに、実施例１の舵角制御装置によれば、外乱の無い状態では目標とする車両運動を、例えば、ヨーレートセンサや横加速度センサや横滑り角センサなどの運動状態量を検出する装置を必要とせずに、フィードフォワード的に車両挙動を制御することができる。
That is, in the case of the 4WAS vehicle 1 equipped with the rudder angle control device of the first embodiment, when changing the vehicle trajectory, the vehicle trajectory does not swell, and the vehicle behavior with a small phase delay suitable for the driver's driving is obtained. Therefore, it is possible to realize the steering angle control in which the side slip angle that is easy to drive is turning outward (the vehicle is turning inward).
Further, according to the rudder angle control device of the first embodiment, a device for detecting a target vehicle motion in a state without disturbance, for example, a motion state quantity such as a yaw rate sensor, a lateral acceleration sensor, or a skid angle sensor is required. In addition, the vehicle behavior can be controlled in a feed-forward manner.
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用舵角制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the steering angle control device for a vehicle according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 各車輪２FL,２FR,２RL,２RRの転舵角をそれぞれ検出する転舵角検出手段（転舵角センサ８）と、
車速Ｖを検出する車速検出手段（車輪速センサ７）と、
ドライバのステアリング操作量を検出するステアリング操作量検出手段（操舵角センサ５）と、
前記車速Ｖと前記ステアリング操作量（操舵角θ）に基づいて目標横加速度αy*を演算する目標横加速度演算手段（目標横加速度演算部１５）と、
前記車速Ｖと前記ステアリング操作量（操舵角θ）に基づいて目標車体横滑り角β*を演算する目標車体横滑り角演算手段（目標車体横滑り角演算部１６）と、
前記目標横加速度αy*と前記目標車体横滑り角β*を実現するように各車輪２FL,２FR,２RL,２RRの目標舵角を演算する目標舵角演算手段（転舵角演算部１７）と、
前記目標舵角となるように各車輪２FL,２FR,２RL,２RRの実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する転舵機構（前輪ステアリング機構１１，後輪転舵機構１３）と、
を備える。
このため、旋回時、車体の向きと横加速度応答の適正化により、運転のしやすさを向上させることができる。
(1) Steering angle detection means (steering angle sensor 8) for detecting the steering angle of each wheel 2FL, 2FR, 2RL, 2RR,
Vehicle speed detection means (wheel speed sensor 7) for detecting the vehicle speed V;
Steering operation amount detection means (steering angle sensor 5) for detecting the steering operation amount of the driver;
Target lateral acceleration calculating means (target lateral acceleration calculating unit 15) for calculating a target lateral acceleration αy * based on the vehicle speed V and the steering operation amount (steering angle θ);
Target vehicle body side slip angle calculating means (target vehicle body side slip angle calculating unit 16) for calculating a target vehicle body side slip angle β * based on the vehicle speed V and the steering operation amount (steering angle θ);
Target rudder angle calculating means (steering angle calculating unit 17) for calculating the target rudder angle of each wheel 2FL, 2FR, 2RL, 2RR so as to realize the target lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β *;
A steering mechanism (front wheel steering mechanism 11, rear wheel steering mechanism) that controls the actual steering angle of each wheel 2FL, 2FR, 2RL, 2RR independently at the front wheels and rear wheels or independently at the four wheels so as to achieve the target steering angle. 13)
Is provided.
For this reason, when turning, the ease of driving can be improved by optimizing the direction of the vehicle body and the lateral acceleration response.
実施例２は、演算された目標横加速度と目標車体横滑り角の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。 The second embodiment is an example in which the high frequency input to the steering actuator is limited by limiting the calculated change rate of the target lateral acceleration and the target vehicle body side slip angle.
まず、構成を説明する。
実施例２の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１２に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１２に示すように、目標横加速度演算部２５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部２６（目標車体横滑り角演算手段）と、変化率の制限部２８（制限付与手段）と、転舵角演算部２７（目標舵角演算手段）と、を備えている。
First, the configuration will be described.
A control configuration by the controller 4 of the vehicle steering angle control device of the second embodiment will be described with reference to a control block diagram shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the control configuration by the controller 4 includes a target lateral acceleration calculation unit 25, (target lateral acceleration calculation unit), a target vehicle body side slip angle calculation unit 26 (target vehicle body side slip angle calculation unit), and a rate of change. The restriction part 28 (restriction giving means) and the turning angle calculation part 27 (target steering angle calculation means) are provided.
前記目標横加速度演算部２５と前記目標車体横滑り角演算部２６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと操舵角θに基づいて目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を演算する。 The target lateral acceleration calculation unit 25 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 26 are based on the vehicle speed V and the steering angle θ, similarly to the target side acceleration calculation unit 15 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 16 of the first embodiment. The lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β * are calculated.
前記変化率の制限部２８は、目標横加速度αy*と、目標車体横滑り角β*と、１次のローパスフィルタＴk(s)（＝１／(１＋Ｔkｓ)）と、を用い、変化率が制限された目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を、
αy*'＝{１／(１＋Ｔk)}・αy*
β*'＝{１／(１＋Ｔk)}・β*
の式により演算する。
The change rate limiting unit 28 uses a target lateral acceleration αy *, a target vehicle body side slip angle β *, and a first-order low-pass filter T k (s) (= 1 / (1 + T k s)). The target lateral acceleration αy * 'and the target vehicle side slip angle β *'
αy * '= {1 / (1 + T k )} · αy *
β * ′ = {1 / (1 + T k )} · β *
It calculates by the formula of
前記転舵角演算部２７（自車両モデル）は、目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を実現するように、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に出力する前輪舵角指令値と後輪舵角指令値を演算する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。
The steered angle calculating unit 27 (own vehicle model) is configured to drive the motor driving circuits of the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steered motor 12 so as to realize the target lateral acceleration αy * ′ and the target vehicle body side slip angle β * ′. The front wheel rudder angle command value and the rear wheel rudder angle command value to be output are calculated.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明する。
先ず、横加速度を制御目標に含むようにしたときには、目標車体横滑り角β*および目標横加速度αy*(s)を求める式（実施例１参照）の分子に、ラプラス演算子ｓの２乗の項があらわれる。したがって、ハンドル角の２階の時間微分（＝ハンドル角加速度）の高周波の影響を受けやすくなってしまい、横加速度を制御目標にしたいが、早い操舵が入力されると、転舵アクチュエータに無理な入力が入りやすくなるという課題が生じる。
Next, the operation will be described.
First, when the lateral acceleration is included in the control target, the square of the Laplace operator s is added to the numerator of the equation for calculating the target vehicle body side slip angle β * and the target lateral acceleration αy * (s) (see Example 1). A term appears. Therefore, it becomes easy to be affected by the high frequency of the time differential (= steering wheel angular acceleration) of the second floor of the steering wheel angle, and it is desired to set the lateral acceleration as a control target. There arises a problem that it is easy to input.
これに対し、実施例２では、演算された目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*の変化率を制限することで、図１３に示すように、転舵角演算部２７にて演算される前後輪舵角指令値の過度な変化が抑えられる。つまり、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２への高周波入力に制限を加えることができる。
これにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算し、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
On the other hand, in the second embodiment, by limiting the rate of change of the calculated target lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β *, as shown in FIG. An excessive change in the front and rear wheel steering angle command value is suppressed. That is, it is possible to limit the high-frequency input to the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steering motor 12 that are steering actuators.
As a result, it is possible to calculate the target lateral acceleration response and vehicle body side slip angle response while reducing the influence of driver operation variations and signal noise, and to smoothly control the behavior of the vehicle by the driver operation.
Since other operations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering angle control device according to the second embodiment, in addition to the effect (1) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(2) 前記操舵角θの変化率が大きいほど、前記転舵機構（前輪ステアリング機構１１，後輪転舵機構１３）に設けた転舵アクチュエータ（前輪転舵モータ９、後輪転舵モータ１２）への高周波入力に制限を加える制限付与手段（変化率の制限部２８）と、を備える。
このため、車両挙動の急変を抑えることで、ドライバの操作による車両挙動を滑らかに制御することができる。
(2) To the steering actuators (front wheel steering motor 9, rear wheel steering motor 12) provided in the steering mechanism (front wheel steering mechanism 11, rear wheel steering mechanism 13) as the rate of change of the steering angle θ increases. Limiting means for limiting the high frequency input (change rate limiting unit 28).
For this reason, the vehicle behavior by the driver's operation can be controlled smoothly by suppressing the sudden change in the vehicle behavior.
(3) 前記制限付与手段（変化率の制限部２８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、目標横加速度αy*，目標車体横滑り角β*の変化率が小さくなるように制限する。
このため、上記(2)の効果に加え、操舵に対する目標挙動に制限を与えることにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算することができる。
(3) The restriction providing means (change rate limiting unit 28) limits the change rate of the target lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β * to be smaller as the change rate of the steering angle θ is larger. .
For this reason, in addition to the effect of (2) above, by limiting the target behavior for steering, the target lateral acceleration response and vehicle side slip angle response can be reduced while reducing the effects of driver operation variations and signal noise. It can be calculated.
実施例３は、目標前輪舵角と目標後輪舵角を求める操舵角の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。 The third embodiment is an example in which the high frequency input to the steering actuator is limited by limiting the rate of change of the steering angle for obtaining the target front wheel steering angle and the target rear wheel steering angle.
まず、構成を説明する。
実施例３の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１４に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１４に示すように、変化率の制限部３８（制限付与手段）と、目標横加速度演算部３５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部３６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部３７（目標舵角演算手段）と、を備えている。
First, the configuration will be described.
A control configuration by the controller 4 of the vehicle steering angle control device of the third embodiment will be described with reference to a control block diagram shown in FIG.
As shown in FIG. 14, the controller 4 has a control rate control unit 38 (limitation giving unit), a target lateral acceleration calculation unit 35 (target lateral acceleration calculation unit), and a target vehicle body side slip angle calculation unit. 36 (target vehicle body side slip angle calculation means) and a turning angle calculation unit 37 (target steering angle calculation means).
前記変化率の制限部３８は、検出された操舵角θと、１次のローパスフィルタＴk(s)（＝１／(１＋Ｔkｓ)）と、を用い、変化率が制限された操舵角θ'を、
θ'＝{１／(１＋Ｔk)}・θ
の式により演算する。
The change rate limiting unit 38 uses the detected steering angle θ and the first-order low-pass filter T k (s) (= 1 / (1 + T k s)), and the steering angle with the limited change rate. θ '
θ ′ = {1 / (1 + T k )} · θ
It calculates by the formula of
前記目標横加速度演算部３５と前記目標車体横滑り角演算部３６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと、変化率が制限された操舵角θ’に基づいて目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を演算する。 The target lateral acceleration calculation unit 35 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 36 are limited in the vehicle speed V and the rate of change, similarly to the target side acceleration calculation unit 15 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 16 of the first embodiment. Based on the steering angle θ ′, the target lateral acceleration αy * ′ and the target vehicle body side slip angle β * ′ are calculated.
前記転舵角演算部３７（自車両モデル）は、目標横加速度αy*'と目標車体横滑り角β*'を実現するように、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に出力する前輪舵角指令値と後輪舵角指令値を演算する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。
The steered angle calculation unit 37 (own vehicle model) is configured to drive the motor driving circuits of the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steered motor 12 so as to realize the target lateral acceleration αy * ′ and the target vehicle body side slip angle β * ′. The front wheel rudder angle command value and the rear wheel rudder angle command value to be output are calculated.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明する。
実施例３では、検出された操舵角θの変化率を制限することで、転舵角演算部３７にて演算される前後輪舵角指令値の過度な変化が抑えられる。つまり、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２への高周波入力に制限を加えることができる。
これにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算し、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１，２と同様であるので、説明を省略する。
Next, the operation will be described.
In the third embodiment, by limiting the change rate of the detected steering angle θ, an excessive change in the front and rear wheel steering angle command value calculated by the turning angle calculation unit 37 is suppressed. That is, it is possible to limit the high-frequency input to the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steering motor 12 that are steering actuators.
As a result, it is possible to calculate the target lateral acceleration response and vehicle body side slip angle response while reducing the influence of driver operation variations and signal noise, and to smoothly control the behavior of the vehicle by the driver operation.
Since other operations are the same as those of the first and second embodiments, the description thereof is omitted.
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果と実施例２の(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering angle control device according to the third embodiment, in addition to the effect (1) of the first embodiment and the effect (2) of the second embodiment, the following effects can be obtained.
(4) 前記制限付与手段（変化率の制限部３８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、目標前輪舵角，目標後輪舵角の変化率が小さくなるように制限する。
このため、ドライバの操舵速度に応じて変化する操舵角信号に制限を与えることにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算することができる。
(4) The restriction imparting means (change rate restriction unit 38) restricts the change rate of the target front wheel steering angle and the target rear wheel steering angle to be smaller as the change rate of the steering angle θ is larger.
Therefore, by limiting the steering angle signal that changes according to the driver's steering speed, the target lateral acceleration response and vehicle side slip angle response are calculated while reducing the effects of driver operation variations and signal noise. can do.
実施例４は、前後輪への舵角指令値の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。 The fourth embodiment is an example in which the high frequency input to the steering actuator is limited by limiting the change rate of the steering angle command value to the front and rear wheels.
まず、構成を説明する。
実施例４の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１５に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１５に示すように、目標横加速度演算部４５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部４６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部４７（目標舵角演算手段）と、変化率の制限部４８（制限付与手段）と、を備えている。
First, the configuration will be described.
A control configuration by the controller 4 of the vehicle steering angle control device of the fourth embodiment will be described with reference to a control block diagram shown in FIG.
As shown in FIG. 15, the controller 4 includes a target lateral acceleration calculation unit 45 (target lateral acceleration calculation unit), a target vehicle body side slip angle calculation unit 46 (target vehicle body side slip angle calculation unit), a steering wheel. An angle calculation unit 47 (target rudder angle calculation means) and a change rate restriction unit 48 (limitation giving means) are provided.
前記目標横加速度演算部４５と前記目標車体横滑り角演算部４６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと操舵角θに基づいて目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を演算する。 The target lateral acceleration calculation unit 45 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 46 are based on the vehicle speed V and the steering angle θ, similarly to the target side acceleration calculation unit 15 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 16 of the first embodiment. The lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β * are calculated.
前記転舵角演算部４７（自車両モデル）は、実施例１の転舵角演算部１７と同様に、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように、前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)を演算する。 The steered angle calculating unit 47 (own vehicle model), like the steered angle calculating unit 17 of the first embodiment, commands a front wheel steered angle command so as to realize the target lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β *. A value Δf (s) and a rear wheel steering angle command value Δr (s) are calculated.
前記変化率の制限部４８は、前輪舵角指令値δf(s)と、後輪舵角指令値δr(s)と、１次のローパスフィルタＴk(s)（＝１／(１＋Ｔkｓ)）と、を用い、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２の各モータ駆動回路に出力する変化率が制限された舵角指令値δf'(s)，δr'(s)を、
δf'(s)＝{１／(１＋Ｔk)}・δf(s)
δr'(s)＝{１／(１＋Ｔk)}・δr(s)
の式により演算する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。
The change rate limiting unit 48 includes a front wheel steering angle command value δf (s), a rear wheel steering angle command value δr (s), and a primary low-pass filter T k (s) (= 1 / (1 + T k s). )), And steering angle command values δf ′ (s) and δr ′ (s) with limited change rates to be output to the motor drive circuits of the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steering motor 12,
δf '(s) = {1 / (1 + T k )} · δf (s)
δr '(s) = {1 / (1 + T k )} · δr (s)
It calculates by the formula of
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明する。
実施例４では、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２へ出力する前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)の変化率を直接制限することで、舵角指令値の過度な変化が抑えられる。つまり、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２への高周波入力に制限を加えることができる。
これにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算し、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１，２と同様であるので、説明を省略する。
Next, the operation will be described.
In the fourth embodiment, by directly limiting the rate of change between the front wheel steering angle command value δf (s) and the rear wheel steering angle command value δr (s) output to the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steering motor 12, the steering is controlled. An excessive change in the angle command value can be suppressed. That is, it is possible to limit the high-frequency input to the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steering motor 12 that are steering actuators.
As a result, it is possible to calculate the target lateral acceleration response and vehicle body side slip angle response while reducing the influence of driver operation variations and signal noise, and to smoothly control the behavior of the vehicle by the driver operation.
Since other operations are the same as those of the first and second embodiments, the description thereof is omitted.
次に、効果を説明する。
実施例４の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果と実施例２の(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering angle control device according to the fourth embodiment, in addition to the effect (1) of the first embodiment and the effect (2) of the second embodiment, the following effects can be obtained.
(5) 前記制限付与手段（変化率の制限部４８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、前後輪転舵角の変化率を小さくするように制限する。
このため、ドライバの操舵速度に応じて変化する前後輪への舵角指令値に制限を与えることにより、ドライバの操作のばらつきや信号のノイズの影響を軽減しながら目標とする横加速度応答と車体横滑り角応答を演算することができる。
(5) The restriction imparting means (change rate limiting unit 48) limits the change rate of the front and rear wheel turning angles to be smaller as the change rate of the steering angle θ is larger.
Therefore, by limiting the steering angle command value to the front and rear wheels that changes according to the driver's steering speed, the target lateral acceleration response and vehicle body can be reduced while reducing the effects of driver operation variations and signal noise. The skid angle response can be calculated.
実施例５は、転舵アクチュエータへの電流指令の変化率を制限することで、転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加えるようにした例である。 The fifth embodiment is an example in which the high frequency input to the steering actuator is limited by limiting the rate of change of the current command to the steering actuator.
まず、構成を説明する。
実施例５の車両用舵角制御装置のコントローラ４による制御構成を、図１６に示す制御ブロック図により説明する。
前記コントローラ４による制御構成としては、図１６に示すように、目標横加速度演算部５５と（目標横加速度演算手段）、目標車体横滑り角演算部５６（目標車体横滑り角演算手段）と、転舵角演算部５７（目標舵角演算手段）と、前輪電流指令計算部１４ａと、後輪電流指令計算部１４ｂと、変化率の制限部５８（制限付与手段）と、前輪転舵モータ９と、後輪転舵モータ１２と、を備えている。
First, the configuration will be described.
A control configuration by the controller 4 of the vehicle steering angle control device of the fifth embodiment will be described with reference to a control block diagram shown in FIG.
As shown in FIG. 16, the controller 4 has a control configuration of a target lateral acceleration calculation unit 55 (target lateral acceleration calculation unit), a target vehicle body side slip angle calculation unit 56 (target vehicle body side slip angle calculation unit), a steering wheel. An angle calculation unit 57 (target steering angle calculation means), a front wheel current command calculation unit 14a, a rear wheel current command calculation unit 14b, a change rate limiting unit 58 (limitation applying unit), a front wheel steering motor 9, A rear wheel steering motor 12.
前記目標横加速度演算部５５と前記目標車体横滑り角演算部５６は、実施例１の目標横加速度演算部１５と目標車体横滑り角演算部１６と同様に、車速Ｖと操舵角θに基づいて目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を演算する。 The target lateral acceleration calculation unit 55 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 56 are based on the vehicle speed V and the steering angle θ, similarly to the target side acceleration calculation unit 15 and the target vehicle body side slip angle calculation unit 16 of the first embodiment. The lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β * are calculated.
前記転舵角演算部５７（自車両モデル）は、実施例１の転舵角演算部１７と同様に、目標横加速度αy*と目標車体横滑り角β*を実現するように、前輪舵角指令値δf(s)と後輪舵角指令値δr(s)を演算する。 The turning angle calculation unit 57 (own vehicle model), like the turning angle calculation unit 17 of the first embodiment, commands a front wheel steering angle command so as to realize the target lateral acceleration αy * and the target vehicle body side slip angle β *. A value Δf (s) and a rear wheel steering angle command value Δr (s) are calculated.
前記前輪電流指令計算部１４ａは、モータ駆動回路１４内に設けられ、前輪舵角指令値δf(s)に基づいて前輪電流指令を計算する。 The front wheel current command calculation unit 14a is provided in the motor drive circuit 14 and calculates a front wheel current command based on the front wheel steering angle command value δf (s).
前記後輪電流指令計算部１４ｂは、モータ駆動回路１４内に設けられ、後輪舵角指令値δr(s)に基づいて後輪電流指令を計算する。 The rear wheel current command calculation unit 14b is provided in the motor drive circuit 14, and calculates a rear wheel current command based on the rear wheel steering angle command value δr (s).
前記変化率の制限部５８は、前輪電流指令と、後輪電流指令と、電流リミッタと、を用い、前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２に出力する前輪電流指令値と後輪電流指令値を制限する。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示ならびに説明を省略する。
The change rate limiting unit 58 uses a front wheel current command, a rear wheel current command, and a current limiter, and outputs a front wheel current command value and a rear wheel current command to be output to the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steering motor 12. Limit the value.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
次に、作用を説明する。
実施例５では、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２へ出力する前輪電流指令値と後輪電流指令値に対し、直接、過度な入力とならないようい制限を加えることができる。
これにより、転舵アクチュエータである前輪転舵モータ９と後輪転舵モータ１２を保護しながら、ドライバの操作による車両の挙動を滑らかに制御することができる。
なお、他の作用は、実施例１，２と同様であるので、説明を省略する。
Next, the operation will be described.
In the fifth embodiment, the front wheel current command value and the rear wheel current command value output to the front wheel steering motor 9 and the rear wheel steering motor 12 which are the steering actuators are limited so as not to be directly input excessively. Can do.
Thereby, the behavior of the vehicle by the operation of the driver can be smoothly controlled while protecting the front wheel turning motor 9 and the rear wheel turning motor 12 which are turning actuators.
Since other operations are the same as those of the first and second embodiments, the description thereof is omitted.
次に、効果を説明する。
実施例５の車両用舵角制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果と実施例２の(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering angle control device according to the fifth embodiment, in addition to the effect (1) of the first embodiment and the effect (2) of the second embodiment, the following effects can be obtained.
(6) 前記制限付与手段（変化率の制限部５８）は、前記操舵角θの変化率が大きいほど、前記転舵アクチュエータ（前輪転舵モータ９、後輪転舵モータ１２）への電流値を制限する。
このため、転舵アクチュエータへ印加する電流に制限を与えることで、転舵アクチュエータ（前輪転舵モータ９、後輪転舵モータ１２）に過度な目標値を入力しないように保護することができる。
(6) The restriction imparting means (change rate restriction unit 58) increases the current value to the steering actuator (front wheel steering motor 9, rear wheel steering motor 12) as the change rate of the steering angle θ increases. Restrict.
For this reason, it can protect so that an excessive target value may not be input into a steering actuator (front wheel steering motor 9, rear-wheel steering motor 12) by giving a restriction | limiting to the electric current applied to a steering actuator.
以上、本発明の車両用舵角制御装置を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the steering angle control device for vehicles of the present invention has been described based on the first to fifth embodiments, the specific configuration is not limited to these embodiments, and each of the claims Design changes and additions are permitted without departing from the scope of the claimed invention.
実施例１〜５では、自車両の動特性を表した線形２自由度モデルを用いて前後輪舵角を演算する方法を示した。しかし、より外乱に対する制御の追従性を向上させるために特開昭62-247919号公報や特開平2-106469号公報に示されるような、運動状態量の実際値を検出し、フィードバック補償を行うシステムにおいても、本発明は同様に適用できる。 In Examples 1 to 5, the method of calculating the front and rear wheel steering angles using a linear two-degree-of-freedom model representing the dynamic characteristics of the host vehicle has been shown. However, in order to improve the follow-up of control against disturbance, the actual value of the motion state quantity is detected and feedback compensation is performed as shown in JP-A-62-247919 and JP-A-2-106469. The present invention can be similarly applied to the system.
実施例２〜４では、演算値を制限する手法として、１次のローパスフィルタを用いた例を示した。しかし、より高次のローパスフィルタを用いても良いし、また、移動平均や速度や加速度の制限値を用いた場合も同様の効果を発揮することができる。 In Examples 2 to 4, an example using a first-order low-pass filter has been shown as a method of limiting the calculation value. However, a higher-order low-pass filter may be used, and the same effect can be exhibited when a moving average, speed, or acceleration limit value is used.
実施例１〜５では、前輪舵角と後輪舵角を制御する４ＷＡＳ車両への適用例を示した。しかし、本発明の車両用舵角制御装置は、４輪を独立に転舵可能な車両に対しても適用することができる。また、車両としても、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車、等の様々な車両に適用することができる。 In Examples 1-5, the example of application to the 4WAS vehicle which controls a front-wheel steering angle and a rear-wheel steering angle was shown. However, the vehicle steering angle control device of the present invention can also be applied to a vehicle that can steer four wheels independently. Also, the vehicle can be applied to various vehicles such as an engine vehicle, a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle.
１ ４ＷＡＳ車両
２FL，２FR 左右前輪
２RL，２RR 左右後輪
４ コントローラ
５ 操舵角センサ（ステアリング操作量検出手段）
６ ステアリングホイール
７ 車輪速センサ（車速検出手段）
８ 転舵角センサ（転舵角検出手段）
９ 前輪転舵モータ（転舵アクチュエータ）
１０ 反力モータ
１１ 前輪ステアリング機構（転舵機構）
１２ 後輪転舵モータ（転舵アクチュエータ）
１３ 後輪転舵機構（転舵機構）
１４ モータ駆動回路
１４ａ 前輪電流指令計算部
１４ｂ 後輪電流指令計算部
１５，２５，３５，４５，５５ 目標横加速度演算部（目標横加速度演算手段）
１６，２６，３６，４６，５６ 目標車体横滑り角演算部（目標車体横滑り角演算手段）
１７，２７，３７，４７，５７ 転舵角演算部（目標舵角演算手段）
１８，２８，３８，４８，５８ 変化率の制限部（制限付与手段）
1 4WAS vehicle 2FL, 2FR Left and right front wheels 2RL, 2RR Left and right rear wheels 4 Controller 5 Steering angle sensor (steering operation amount detecting means)
6 Steering wheel 7 Wheel speed sensor (vehicle speed detection means)
8 Steering angle sensor (steering angle detection means)
9 Front wheel steering motor (steering actuator)
10 Reaction motor 11 Front wheel steering mechanism (steering mechanism)
12 Rear wheel steering motor (steering actuator)
13 Rear wheel steering mechanism (steering mechanism)
14 motor drive circuit 14a front wheel current command calculation unit 14b rear wheel current command calculation unit 15, 25, 35, 45, 55 target lateral acceleration calculation unit (target lateral acceleration calculation means)
16, 26, 36, 46, 56 Target vehicle body side slip angle calculation unit (target vehicle body side slip angle calculation means)
17, 27, 37, 47, 57 Steering angle calculation unit (target steering angle calculation means)
18, 28, 38, 48, 58 Change rate limiting part (limitation giving means)
Claims (5)
車速を検出する車速検出手段と、
ドライバのステアリング操作量を検出するステアリング操作量検出手段と、
前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標横加速度を演算する目標横加速度演算手段と、
前記車速と前記ステアリング操作量である操舵角に基づいて目標車体横滑り角を演算する目標車体横滑り角演算手段と、
前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように各車輪の目標舵角を演算する目標舵角演算手段と、
前記目標舵角となるように各車輪の実舵角を前輪と後輪でそれぞれ独立にあるいは４輪独立に制御する転舵機構と、
前記目標横加速度と前記目標車体横滑り角を実現するように前後輪の舵角を制御するとき、前記操舵角の変化率が大きい場合、前記転舵機構に設けた転舵アクチュエータへの高周波入力に制限を加える制限付与手段と、
を備えることを特徴とする車両用舵角制御装置。 Turning angle detection means for detecting the turning angle of each wheel;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Steering operation amount detection means for detecting the steering operation amount of the driver;
Target lateral acceleration calculating means for calculating a target lateral acceleration based on the vehicle speed and a steering angle that is the steering operation amount;
Target vehicle body side slip angle calculating means for calculating a target vehicle body side slip angle based on the vehicle speed and the steering angle which is the steering operation amount;
Target rudder angle calculating means for calculating a target rudder angle of each wheel so as to realize the target lateral acceleration and the target vehicle body side slip angle;
A steering mechanism for controlling the actual rudder angle of each wheel independently at the front wheels and rear wheels or independently at the four wheels so as to be the target rudder angle;
When controlling the rudder angle of the front and rear wheels so as to realize the target lateral acceleration and the target vehicle body side slip angle, if the rate of change of the steering angle is large, the high frequency input to the steering actuator provided in the steering mechanism A restriction giving means for adding a restriction;
A steering angle control device for a vehicle, comprising:
前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、目標横加速度，目標車体横滑り角の変化率が小さくなるように制限する
ことを特徴とする車両用舵角制御装置。 In the vehicle steering angle control device according to claim 1 ,
The restriction giving means restricts the change rate of the target lateral acceleration and the target vehicle body side slip angle to be small when the change rate of the steering angle is large.
前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、目標前輪舵角，目標後輪舵角の変化率が小さくなるように制限する
ことを特徴とする車両用舵角制御装置。 In the vehicle steering angle control device according to claim 1 ,
The restriction giving means restricts the change rate of the target front wheel steering angle and the target rear wheel steering angle to be small when the change rate of the steering angle is large.
前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、前後輪転舵角の変化率を小さくするように制限する
ことを特徴とする車両用舵角制御装置。 In the vehicle steering angle control device according to claim 1 ,
The restriction giving means restricts the change rate of the front and rear wheel turning angles to be small when the change rate of the steering angle is large.
前記制限付与手段は、前記操舵角の変化率が大きい場合、前記転舵アクチュエータへの電流値を制限する
ことを特徴とする車両用舵角制御装置。 In the vehicle steering angle control device according to claim 1 ,
The restriction giving means restricts the current value to the steering actuator when the rate of change of the steering angle is large.
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