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JP2005204489A - Control system of vehicle - Google Patents

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JP2005204489A
JP2005204489A JP2004011138A JP2004011138A JP2005204489A JP 2005204489 A JP2005204489 A JP 2005204489A JP 2004011138 A JP2004011138 A JP 2004011138A JP 2004011138 A JP2004011138 A JP 2004011138A JP 2005204489 A JP2005204489 A JP 2005204489A
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yaw rate
rear wheel
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Yoshinori Maeda
義紀 前田
Shigekazu Yogo
繁一 余合
Mitsutaka Tsuchida
充孝 土田
Kansuke Yoshisue
監介 吉末
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Toyota Motor Corp
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to maintain a vehicle in a desired state, by reducing the delay of vehicle behavior in steering of a driver, in a four-wheel-drive vehicle in which four-wheel steering is possible and a motor is mounted on at least one right or left wheel of the front and rear wheels. <P>SOLUTION: The control system of a four-wheel-drive vehicle, in which four-wheel steering is possible, performs the control for giving a moment to a vehicle and the control for setting up an actual steering angle independently of a front wheel and a rear wheel. The moment to be given to the vehicle, the front wheel actual steering angle ratio of the steering input and the actual steering angle to be set as a front wheel, and the rear wheel actual steering angle ratio of the steering input and the actual steering angle to be set as a rear wheel are computed so that at the steering time the yaw rate generated by the vehicle in the case of giving the moment, the body slip angle, and the lateral acceleration are controlled as a desired value. The moment, the front wheel actual steering angle ratio to be computed in this way, and the rear wheel actual steering angle ratio are set in the vehicle, so that it may be possible for the vehicle at the time of steering to generate a suitable vehicle behavior. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エンジンの他にモータを利用して4輪駆動し、且つ前後輪で操舵が可能な車両の旋回安定制御に関する。   The present invention relates to turning stability control of a vehicle that can be driven by four wheels using a motor in addition to an engine and can be steered by front and rear wheels.

前後輪の一方をエンジンで駆動すると共に他方をモータなどの駆動装置で駆動する4輪駆動(4WD;Four-wheel-drive)車両が知られている。かかる4輪駆動車両の中には、走行中に車両の拳動が不安定になると、前後輪の駆動力配分比を変えたり、或いは左右輪の駆動力(即ち、「トルク」)配分比を変えたりして、車両の姿勢や旋回などの安定を図るものがある。例えば、特許文献1に記載された車両の制御装置では、車両の操舵角と、車速と、前後加速度と、横加速度と、ヨーレートなどの車両の走行状態を表すパラメータに基づいて、車両に付与すべき目標のヨーモーメント(以下では、単に「モーメント」と呼ぶ)を算出している。   There is known a four-wheel drive (4WD) vehicle in which one of the front and rear wheels is driven by an engine and the other is driven by a driving device such as a motor. Among these four-wheel drive vehicles, if the fisting of the vehicle becomes unstable during traveling, the driving force distribution ratio of the front and rear wheels is changed, or the driving force (ie, “torque”) distribution ratio of the left and right wheels is changed. There are things that change the attitude of the vehicle and turn, such as turning. For example, in the vehicle control device described in Patent Document 1, the vehicle is given to the vehicle based on parameters representing the vehicle running state, such as the vehicle steering angle, vehicle speed, longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw rate. The target yaw moment (hereinafter simply referred to as “moment”) is calculated.

また、前輪だけでなく後輪も操舵することが可能な4輪操舵(4WS;Four-wheel-steering)車両がある。かかる4輪操舵車両の中には、車両の旋回時などに、4輪それぞれの実操舵角などを変えたりして、車両の旋回安定性の向上を図るものがある。例えば、特許文献2に記載された技術では、4輪操舵が可能であり、前後輪の一方をエンジンにて駆動し他方をモータで駆動する4輪駆動車両に関するものが記載されている。   There are also four-wheel steering (4WS) vehicles that can steer not only front wheels but also rear wheels. Among such four-wheel steering vehicles, there are some which improve the turning stability of the vehicle by changing the actual steering angle of each of the four wheels when the vehicle turns. For example, the technique described in Patent Document 2 describes a four-wheel drive vehicle that is capable of four-wheel steering, in which one of the front and rear wheels is driven by an engine and the other is driven by a motor.

ところで、運転者の操舵に対して、車両は遅れてヨーレートや横方向加速度(以下、単に「横加速度」と呼ぶ)や車体スリップ角など(以下、これらを「車両挙動」と呼ぶ)が発生することがわかっている。このように運転者の操舵に対して遅れて車両挙動が発生するため、運転者は、操舵に対して生ずる車両挙動が一致しないとの違和感を覚える場合がある。また、運転者にこのような違和感が生ずることによって、車両の旋回運動の安定性などが損なわれてしまう場合がある。   By the way, with respect to the driver's steering, the vehicle is delayed and yaw rate, lateral acceleration (hereinafter simply referred to as “lateral acceleration”), vehicle body slip angle, and the like (hereinafter referred to as “vehicle behavior”) are generated. I know that. As described above, since the vehicle behavior occurs after the driver's steering, the driver may feel uncomfortable that the vehicle behavior generated with respect to the steering does not match. In addition, when the driver feels such a sense of incongruity, the stability of the turning motion of the vehicle may be impaired.

しかしながら、上記した特許文献1及び2に記載された車両の制御技術においては、モータなどを用いたモーメントのみの制御しか行っておらず、ステアリング系との協調を行っていないため、運転者の操舵時において、その操舵に対して適切な車両挙動を得ることができなかった。よって、運転者が車両の操舵時に覚える違和感を解消することはできなかった。   However, in the vehicle control technology described in Patent Documents 1 and 2 described above, only the moment control using a motor or the like is performed, and the cooperation with the steering system is not performed. At times, the vehicle behavior appropriate for the steering could not be obtained. Therefore, the uncomfortable feeling that the driver learns when steering the vehicle cannot be resolved.

特開平11−301293号公報JP-A-11-301293 特開平6−247168号公報JP-A-6-247168

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、4輪操舵が可能であり、前後輪の少なくとも一方の左右輪にモータが搭載された4輪駆動車両において、運転者の操舵に対する車両挙動の遅れを低減し、且つ車両を所望の状態に維持することが可能な車両の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and is a four-wheel drive vehicle capable of four-wheel steering and having motors mounted on at least one left and right wheels of the front and rear wheels. An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can reduce a delay in behavior and maintain the vehicle in a desired state.

本発明の1つの観点では、前後輪の一方をモータにより駆動し、前後輪を各々独立して操舵可能な車両の制御装置は、当該車両に付与すべきモーメントを算出するモーメント算出手段と、当該車両の前輪及び後輪に設定すべき実操舵角を算出する前後輪実操舵角算出手段と、を備え、前記モーメント算出手段、及び前記前後輪実操舵角算出手段は、操舵時の車両が所望の状態となるように算出する。   In one aspect of the present invention, a vehicle control device that can drive one of the front and rear wheels by a motor and independently steer the front and rear wheels includes a moment calculation unit that calculates a moment to be applied to the vehicle, Front and rear wheel actual steering angle calculating means for calculating actual steering angles to be set for the front wheels and rear wheels of the vehicle, and the moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means are desired by the vehicle during steering. It calculates so that it may become the state of.

上記の車両の制御装置は、前後輪の少なくとも一方をモータにより駆動する4輪駆動車両において、車両に付与すべきモーメントを算出し、算出されたモーメントに基づいて各モータへの駆動トルクなどを制御する。また、車両の制御装置は、前輪と後輪に対して独立に設定すべき実操舵角を算出し、算出された実操舵角を前輪及び後輪に課すことができる。車両を旋回させるための運転者によるハンドルの操作(即ち、操舵)に対して、車両にはヨーレート、横加速度、車体スリップ角がその操舵に対して遅れて発生する。そのため、上記の車両の制御装置は、操舵時の車両が所望の状態にて旋回運動するように、車両に付与すべきモーメント、及び車両に設定すべき前輪と後輪の実操舵角(以下、単に「前後輪実操舵角」とも呼ぶ)を算出する。こうして算出されたモーメントと前後輪実操舵角を車両に設定することにより、操舵時の車両に、適切な車両挙動を行わせることができるようになる。即ち、車両は、運転者のハンドル操作に協調した車両挙動を行うことができる。よって、運転者のハンドル操作に対して、車両に働くヨーレートと横加速度と車体スリップ角の発生が遅れない。また、運転者はハンドル操作時に違和感を覚えなくなる。   The vehicle control device described above calculates a moment to be applied to the vehicle in a four-wheel drive vehicle in which at least one of the front and rear wheels is driven by a motor, and controls a drive torque to each motor based on the calculated moment. To do. Further, the vehicle control device can calculate the actual steering angle that should be set independently for the front wheels and the rear wheels, and can impose the calculated actual steering angles on the front wheels and the rear wheels. In response to the steering operation (ie, steering) by the driver for turning the vehicle, the yaw rate, the lateral acceleration, and the vehicle body slip angle are delayed in the vehicle. For this reason, the vehicle control device described above has a moment to be applied to the vehicle and an actual steering angle of the front and rear wheels to be set on the vehicle (hereinafter, referred to as the following) so that the vehicle at the time of steering turns in a desired state. Simply referred to as “front and rear wheel actual steering angle”). By setting the moment calculated in this way and the front and rear wheel actual steering angles to the vehicle, the vehicle at the time of steering can be made to perform an appropriate vehicle behavior. That is, the vehicle can perform a vehicle behavior in cooperation with the driver's steering operation. Therefore, generation of the yaw rate, lateral acceleration, and vehicle body slip angle acting on the vehicle is not delayed with respect to the driver's steering operation. In addition, the driver does not feel discomfort when operating the steering wheel.

上記の車両の制御装置の一態様は、前記算出されたモーメントに基づいて、前記モータを制御するモータ制御手段と、前記算出された前輪の実操舵角及び後輪の実操舵角に基づいて、当該車両の前輪及び後輪の角度を変更する前後輪操舵手段と、を有し、前記モータ制御手段、及び前記前後輪操舵手段は、運転者のハンドル操作が所定条件を満たして行われた際に行う。この所定条件としては、運転者のハンドルを回す速度が所定速度以上である場合や、運転者のハンドルを回す角度が所定の角度を超えた場合などが挙げられる。これにより、操舵時の車両に生じる車両挙動の遅れを低減することができる。また、運転者のハンドルの操作が所定条件を満たした際に行うので、車両を旋回させるためでなくハンドル操作が行われた場合などに、無駄にモーメント及び前後輪実操舵角を車両に課すことはない。   One aspect of the vehicle control device is based on motor control means for controlling the motor based on the calculated moment, and on the calculated actual steering angle of the front wheel and actual steering angle of the rear wheel, Front and rear wheel steering means for changing the angles of the front and rear wheels of the vehicle, and the motor control means and the front and rear wheel steering means are provided when a driver's steering operation is performed while satisfying a predetermined condition. To do. Examples of the predetermined condition include a case where the speed at which the driver's handle is turned is equal to or higher than a predetermined speed, and a case where the angle at which the driver's handle is turned exceeds a predetermined angle. Thereby, the delay of the vehicle behavior which arises in the vehicle at the time of steering can be reduced. In addition, since the operation of the steering wheel of the driver satisfies a predetermined condition, the moment and the actual steering angle of the front and rear wheels are unnecessarily imposed on the vehicle when the steering wheel is operated instead of turning the vehicle. There is no.

上記の車両の制御装置の他の一態様では、前記モーメント算出手段、及び前記前後輪実操舵角算出手段は、前記車両に働くヨーレートと、前記車両の車体スリップ角とが目標値となるように算出し、前記前後輪実操舵角算出手段は、前輪の実操舵角に対する後輪に設定すべき実操舵角の比を算出する。操舵時の車両に発生するヨーレート及び車体スリップ角が目標値となるような条件のもと、車両に付与すべきモーメント、及び車両に設定すべき前輪と後輪の実操舵角比(以下、「前後輪実操舵角比」とも呼ぶ)を算出する。こうして算出されたモーメントと前後輪実操舵角比を車両に課すことにより、操舵時の車両は、運転者によるハンドルの操作に協調し、所望のヨーレートと車体スリップ角が発生した状態にて安定した旋回運動を行うことができる。また、運転者のハンドルの操作に対して、車両に働くヨーレートと車体スリップ角の発生が遅れないので、運転者は違和感を覚えない。   In another aspect of the vehicle control apparatus, the moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means are configured so that a yaw rate acting on the vehicle and a vehicle body slip angle of the vehicle become target values. The front and rear wheel actual steering angle calculation means calculates a ratio of the actual steering angle to be set for the rear wheel with respect to the actual steering angle of the front wheel. Under the condition that the yaw rate and vehicle body slip angle generated in the vehicle at the time of steering become target values, the moment to be applied to the vehicle and the actual steering angle ratio between the front and rear wheels to be set in the vehicle (hereinafter referred to as “ Also referred to as “front-rear wheel actual steering angle ratio”). By imposing the calculated moment and the front / rear wheel actual steering angle ratio on the vehicle, the vehicle at the time of steering cooperates with the steering wheel operation by the driver and is stable in a state where a desired yaw rate and vehicle body slip angle are generated. A swivel motion can be performed. Further, since the yaw rate acting on the vehicle and the generation of the vehicle body slip angle are not delayed with respect to the operation of the driver's steering wheel, the driver does not feel uncomfortable.

この場合、好ましくは、前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、式(1)に基づいてモーメントMと、前輪の実操舵角δfに対する後輪に設定すべき実操舵角の比kと、を算出し、   In this case, preferably, the moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means are a ratio of the actual steering angle to be set for the rear wheel with respect to the moment M and the actual steering angle δf of the front wheel based on the equation (1). k and

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Yr_taは当該車両の目標ヨーレート、β_taは当該車両の目標車体スリップ角、Grfは操舵による前輪のヨーレートゲイン、Grrは操舵による後輪のヨーレートゲイン、Trfは操舵による前輪のヨーレート時定数、Trrは操舵による後輪のヨーレート時定数、Grmは前記モーメントの付与によるヨーレートゲイン、Trmは前記モーメントの付与によるヨーレート時定数、Gbfは操舵による前輪の車体スリップ角ゲイン、Gbrは操舵による後輪の車体スリップ角ゲイン、Tbfは操舵による前輪の車体スリップ角時定数、Tbrは操舵による後輪の車体スリップ角時定数、Gbmは前記モーメントの付与による車体スリップ角ゲイン、Sはラプラス演算子、ωnは当該車両の車体固有振動数、ζは当該車両の車体減衰比、とする。式(1)を用いることにより、即座に車両に付与すべきモーメントと前後輪実操舵角比を算出することができる。 Yr_ta is the target yaw rate of the vehicle, β_ta is the target vehicle body slip angle of the vehicle, Grf is the yaw rate gain of the front wheels by steering, Grr is the yaw rate gain of the rear wheels by steering, Trf is the yaw rate time constant of the front wheels by steering, and Trr is the steering The rear wheel yaw rate time constant, Grm is the yaw rate gain by applying the moment, Trm is the yaw rate time constant by applying the moment, Gbf is the front body slip angle gain by steering, and Gbr is the rear body slip angle by steering. Gain, Tbf is the vehicle slip angle time constant of the front wheel by steering, Tbr is the vehicle slip angle time constant of the rear wheel by steering, Gbm is the vehicle slip angle gain by applying the moment, S is the Laplace operator, ωn is the vehicle's slip angle time constant The vehicle body natural frequency, ζ, is the vehicle body damping ratio of the vehicle. By using Expression (1), the moment to be applied to the vehicle and the actual front / rear wheel steering angle ratio can be calculated immediately.

上記の車両の制御装置の他の一態様では、前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、前記車両に働くヨーレートと、前記車両に働く横加速度とが目標値になるように算出し、前記前後輪実操舵角算出手段は、前輪の実操舵角に対する後輪に設定すべき実操舵角の比を算出する。こうして算出されたモーメントと前後輪実操舵角比を車両に課すことにより、操舵時の車両は、運転者によるハンドルの操作に協調し、所望のヨーレートと横加速度が発生した状態にて安定した旋回運動を行うことができる。また、操舵時の車両に発生する車体スリップ角を目標値にするのでなく、横加速度を目標値にするため、車両の設計上の制約に拘束されることなく実現することができる。   In another aspect of the vehicle control apparatus, the moment calculation means and the front and rear wheel actual steering angle calculation means calculate the yaw rate acting on the vehicle and the lateral acceleration acting on the vehicle to be target values. The front and rear wheel actual steering angle calculating means calculates the ratio of the actual steering angle to be set for the rear wheel to the actual steering angle of the front wheel. By imposing the calculated moment and the front / rear wheel actual steering angle ratio on the vehicle, the vehicle at the time of steering cooperates with the steering wheel operation by the driver and makes a stable turn with the desired yaw rate and lateral acceleration generated. Can do exercise. Further, since the vehicle body slip angle generated in the vehicle at the time of steering is not set to the target value, but the lateral acceleration is set to the target value, it can be realized without being restricted by constraints on the design of the vehicle.

この場合、好ましくは、前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、式(2)に基づいてモーメントMと、前輪の実操舵角δfに対する後輪に設定すべき実操舵角の比kと、を算出し、   In this case, preferably, the moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means are a ratio of the actual steering angle to be set for the rear wheel with respect to the moment M and the actual steering angle δf of the front wheel based on the equation (2). k and

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Yr_taは当該車両の目標ヨーレート、gy_taは当該車両の目標横加速度、Grfは操舵による前輪のヨーレートゲイン、Grrは操舵による後輪のヨーレートゲイン、Trfは操舵による前輪のヨーレート時定数、Trrは操舵による後輪のヨーレート時定数、Grmは前記モーメントの付与によるヨーレートゲイン、Trmは前記モーメントの付与によるヨーレート時定数、Ggyfは操舵による前輪の横加速度ゲイン、Ggyrは操舵による後輪の横加速度ゲイン、T1fは操舵による前輪の第1の横加速度時定数、T2fは操舵による前輪の第2の横加速度時定数、T1rは操舵による後輪の第1の横加速度時定数、T2rは操舵による後輪の第2の横加速度時定数、Ggymは前記モーメントの付与による横加速度ゲイン、Tgymは前記モーメントの付与による横加速度時定数、Sはラプラス演算子、ωnは当該車両の車体固有振動数、ζは当該車両の車体減衰比、とする。式(2)を用いることにより、即座に車両に付与すべきモーメントと前後輪実操舵角比を算出することができる。 Yr_ta is the target yaw rate of the vehicle, gy_ta is the target lateral acceleration of the vehicle, Grf is the yaw rate gain of the front wheels by steering, Grr is the yaw rate gain of the rear wheels by steering, Trf is the yaw rate time constant of the front wheels by steering, and Trr is by steering Rear wheel yaw rate time constant, Grm is yaw rate gain by applying moment, Trm is yaw rate time constant by applying moment, Ggyf is front wheel lateral acceleration gain by steering, Ggyr is rear wheel lateral acceleration gain by steering, T1f Is the first lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, T2f is the second lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, T1r is the first lateral acceleration time constant of the rear wheels by steering, and T2r is the first lateral acceleration time constant of the rear wheels by steering. The lateral acceleration time constant of 2, Ggym is the lateral acceleration gain by applying the moment, and Tgym is the lateral acceleration by applying the moment. The number, S is a Laplace operator, .omega.n the vehicle body natural frequency of the vehicle, zeta vehicle body damping ratio of the vehicle, and to. By using the equation (2), the moment to be applied to the vehicle and the front and rear wheel actual steering angle ratio can be calculated immediately.

上記の車両の制御装置の他の一態様では、前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、前記車両に働くヨーレートと、前記車両の車体スリップ角と、前記車両に働く横加速度と、が目標値になるように算出し、前記前後輪実操舵角算出手段は、ハンドルの操作に相当する実操舵角に対する前輪に設定すべき実操舵角の比と、ハンドルの操作に相当する実操舵角に対する後輪に設定すべき実操舵角の比と、を算出する。上記の車両の制御装置は、車両が操舵された際、車両にモーメントを付与すると共に、ハンドル操作に対して、前輪の実操舵角(以下、単に「前輪実操舵角」とも呼ぶ)及び後輪の実操舵角(以下、単に「後輪実操舵角」とも呼ぶ)をそれぞれ独立に設定する。更に、モーメントが付与された操舵時の車両において、車両に発生するヨーレートと横加速度と車体スリップ角が、目標値となるような条件のもと、モーメントと前輪実操舵角と後輪実操舵角を算出する。こうして算出されたものを車両に課すことにより、操舵時の車両は、運転者によるハンドルの操作に協調し、精度良く所望のヨーレートと横加速度と車体スリップ角が発生した状態にて、安定した旋回運動を行うことができる。   In another aspect of the vehicle control device, the moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means include a yaw rate acting on the vehicle, a vehicle body slip angle of the vehicle, and a lateral acceleration acting on the vehicle. The front and rear wheel actual steering angle calculation means calculates the ratio of the actual steering angle to be set for the front wheels to the actual steering angle corresponding to the steering wheel operation, and the actual steering angle corresponding to the steering wheel operation. The ratio of the actual steering angle to be set for the rear wheel with respect to the steering angle is calculated. When the vehicle is steered, the vehicle control device applies a moment to the vehicle, and with respect to the steering operation, the front wheel actual steering angle (hereinafter also simply referred to as “front wheel actual steering angle”) and the rear wheel The actual steering angle (hereinafter also simply referred to as “rear wheel actual steering angle”) is set independently. Further, in a vehicle at the time of steering to which a moment is applied, the moment, the actual front wheel steering angle, and the actual rear wheel steering angle are set under such conditions that the yaw rate, lateral acceleration, and vehicle body slip angle generated in the vehicle become target values. Is calculated. By imposing the calculated value on the vehicle, the vehicle at the time of steering cooperates with the operation of the steering wheel by the driver, and makes a stable turn with the desired yaw rate, lateral acceleration and vehicle body slip angle generated with high accuracy. Can do exercise.

この場合、好ましくは、前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、式(3)に基づいてモーメントMと、ハンドルの操作に相当する実操舵角θに対する前輪に設定すべき実操舵角の比kfと、ハンドルの操作に相当する実操舵角θに対する後輪に設定すべき実操舵角の比krと、を算出し、   In this case, preferably, the moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means are set to the front wheel with respect to the moment M and the actual steering angle θ corresponding to the operation of the steering wheel based on the equation (3). An angle ratio kf and an actual steering angle ratio kr to be set for the rear wheel with respect to an actual steering angle θ corresponding to the operation of the steering wheel;

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Yr_taは当該車両の目標ヨーレート、β_taは当該車両の目標車体スリップ角、gy_taは当該車両の目標横加速度、Grfは操舵による前輪のヨーレートゲイン、Grrは操舵による後輪のヨーレートゲイン、Trfは操舵による前輪のヨーレート時定数、Trrは操舵による後輪のヨーレート時定数、Grmは前記モーメントの付与によるヨーレートゲイン、Trmは前記モーメントの付与によるヨーレート時定数、Ggyfは操舵による前輪の横加速度ゲイン、Ggyrは操舵による後輪の横加速度ゲイン、T1fは操舵による前輪の第1の横加速度時定数、T2fは操舵による前輪の第2の横加速度時定数、T1rは操舵による後輪の第1の横加速度時定数、T2rは操舵による後輪の第2の横加速度時定数、Ggymは前記モーメントの付与による横加速度ゲイン、Tgymは前記モーメントの付与による横加速度時定数、Gbfは当該車両の操舵による前輪の車体スリップ角ゲイン、Gbrは操舵による後輪の車体スリップ角ゲイン、Tbfは操舵による前輪の車体スリップ角時定数、Tbrは操舵による後輪の車体スリップ角時定数、Gbmは前記モーメントの付与による車体スリップ角ゲイン、Sはラプラス演算子、ωnは当該車両の車体固有振動数、ζは当該車両の車体減衰比、とする。式(3)を用いることにより、即座に車両に付与すべきモーメントと前後輪実操舵角比を算出することができる。 Yr_ta is the target yaw rate of the vehicle, β_ta is the target vehicle body slip angle of the vehicle, gy_ta is the target lateral acceleration of the vehicle, Grf is the yaw rate gain of the front wheels by steering, Grr is the yaw rate gain of the rear wheels by steering, and Trf is by steering Front wheel yaw rate time constant, Trr is the rear wheel yaw rate time constant by steering, Grm is the yaw rate gain by applying the moment, Trm is the yaw rate time constant by applying the moment, Ggyf is the front wheel lateral acceleration gain by steering, and Ggyr is Lateral acceleration gain of the rear wheels by steering, T1f is the first lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, T2f is the second lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, and T1r is the first lateral acceleration of the rear wheels by steering Constant, T2r is the second lateral acceleration time constant of the rear wheel by steering, Ggym is the lateral acceleration gain by applying the moment, and Tgym is the front Lateral acceleration time constant by applying the moment, Gbf is the front body slip angle gain by steering the vehicle, Gbr is the rear body slip angle gain by steering, Tbf is the front body slip angle time constant by steering, and Tbr is The vehicle slip angle time constant of the rear wheel by steering, Gbm is the vehicle slip angle gain by applying the moment, S is the Laplace operator, ωn is the natural frequency of the vehicle body, and ζ is the vehicle body damping ratio of the vehicle. . By using Expression (3), the moment to be applied to the vehicle and the actual front / rear wheel steering angle ratio can be calculated immediately.

上記において、好適には、前記操舵による前輪のヨーレートゲインGrfは、式(4)に基づいて算出し、   In the above, preferably, the yaw rate gain Grf of the front wheel by the steering is calculated based on the equation (4),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪のヨーレートゲインGrrは、式(5)に基づいて算出し、 The yaw rate gain Grr of the rear wheel by the steering is calculated based on the equation (5),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による前輪の横加速度ゲインGgyfは、式(6)に基づいて算出し、 The lateral acceleration gain Ggyf of the front wheel by the steering is calculated based on the equation (6),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪の横加速度ゲインGgyrは、式(7)に基づいて算出し、 The lateral acceleration gain Ggyr of the rear wheel by the steering is calculated based on the equation (7),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による前輪の車体スリップ角ゲインGbfは、式(8)に基づいて算出し、 The vehicle body slip angle gain Gbf of the front wheels by the steering is calculated based on the equation (8),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪の車体スリップ角ゲインGbrは、式(9)に基づいて算出し、 The vehicle slip angle gain Gbr of the rear wheel by the steering is calculated based on the equation (9),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記モーメントの付与によるヨーレートゲインGrmは、式(10)に基づいて算出し、 The yaw rate gain Grm due to the application of the moment is calculated based on the equation (10),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記モーメントの付与による横加速度ゲインGgymは、式(11)に基づいて算出し、 The lateral acceleration gain Ggym by applying the moment is calculated based on the equation (11),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記モーメントの付与による車体スリップ角ゲインGbmは、式(12)に基づいて算出し、 The vehicle body slip angle gain Gbm by the application of the moment is calculated based on the equation (12),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による前輪のヨーレート時定数Trfは、式(13)に基づいて算出し、 The yaw rate time constant Trf of the front wheel by the steering is calculated based on the equation (13),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪のヨーレート時定数Trrは、式(14)に基づいて算出し、 The yaw rate time constant Trr of the rear wheel by the steering is calculated based on the equation (14),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による前輪の第1の横加速度時定数T1fは、式(15)に基づいて算出し、 The first lateral acceleration time constant T1f of the front wheel by the steering is calculated based on the equation (15),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪の第2の横加速度時定数T2rは、式(16)に基づいて算出し、 The second lateral acceleration time constant T2r of the rear wheel by the steering is calculated based on the equation (16),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪の第1の横加速度時定数T1rは、式(17)に基づいて算出し、 The first lateral acceleration time constant T1r of the rear wheel by the steering is calculated based on the equation (17),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪の第2の横加速度時定数T2rは、式(18)に基づいて算出し、 The second lateral acceleration time constant T2r of the rear wheel by the steering is calculated based on the equation (18),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による前輪の車体スリップ角時定数Tbfは、式(19)に基づいて算出し、 The vehicle body slip angle time constant Tbf of the front wheel by the steering is calculated based on the equation (19),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記操舵による後輪の車体スリップ角時定数Tbrは、式(20)に基づいて算出し、 The rear wheel body slip angle time constant Tbr by the steering is calculated based on the equation (20),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記モーメントの付与によるヨーレート時定数Trmは、式(21)に基づいて算出し、 The yaw rate time constant Trm by applying the moment is calculated based on the equation (21),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記モーメントの付与による横加速度時定数Tgymは、式(22)に基づいて算出し、 The lateral acceleration time constant Tgym by the application of the moment is calculated based on the equation (22),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記車両の車体固有振動数ωnは、式(23)に基づいて算出し、 The vehicle body natural frequency ωn of the vehicle is calculated based on the equation (23),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前記車両の車体減衰比ζは、式(24)に基づいて算出し、 The vehicle body damping ratio ζ is calculated based on the equation (24),

Figure 2005204489
Figure 2005204489

mは当該車両の質量、Vは当該車両の速度、Iは当該車両のヨー方向の慣性モーメント、Kfは当該車両の前輪のコーナリングパワー、Kfは当該車両の後輪のコーナリングパワー、Lは当該車両のホイールベース、Lfは当該車両の重心点から前輪のドライブシャフトまでの距離、Lrは当該車両の重心点から後輪のドライブシャフトまでの距離、khは当該車両のスタビリティファクタ、とする。これらの値は、車両に設けてある走行状態などを検出するセンサからの検出値と車両の仕様情報から即座に算出することができる。 m is the mass of the vehicle, V is the speed of the vehicle, I is the moment of inertia of the vehicle in the yaw direction, Kf is the cornering power of the front wheel of the vehicle, Kf is the cornering power of the rear wheel of the vehicle, and L is the vehicle. , Lf is the distance from the center of gravity of the vehicle to the drive shaft of the front wheel, Lr is the distance from the center of gravity of the vehicle to the drive shaft of the rear wheel, and kh is the stability factor of the vehicle. These values can be calculated immediately from the detection values from the sensors that detect the running state provided in the vehicle and the vehicle specification information.

以下、図面を参照して本発明の最良な実施の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

[車両の構成]
まず、本発明の実施形態に係る車両の概略構成について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る車両100の概略構成を示す平面図である。なお、図1に示す車両100は、4WD(4輪駆動)で且つ4WS(4輪操舵)仕様のFR車両(エンジン前置き後輪駆動方式)に本発明を適用したものである。
[Vehicle configuration]
First, a schematic configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a vehicle 100 according to the present embodiment. A vehicle 100 shown in FIG. 1 is an application of the present invention to an FR vehicle (engine front and rear wheel drive system) of 4WD (4-wheel drive) and 4WS (4-wheel steering) specifications.

車両100は、主として、エンジン1と、トルクコンバータ2と、トランスミッション3と、プロペラシャフト4と、ディファレンシャルギヤ5と、後輪用の左右のドライブシャフト6L及び6Rと、前輪用の左右のドライブシャフト9L及び9Rと、左右の後輪7L及び7Rと、左右の前輪10L及び10Rと、ハンドル16と、ステアリングシャフト18と、前輪操舵装置20と、後輪操舵装置21と、バッテリー13と、インバータ14と、左右の駆動ユニット8L及び8Rと、操舵角センサ151と、車速センサ152と、車両制御システム200と、を備える。なお、以下の説明では、左右対称に配置された構成要素については、左右の区別が必要な場合は符号に「L」、「R」を付し、左右の区別が不要な場合は「L」、「R」を省略する。例えば、左右の駆動ユニットを指す場合は「駆動ユニット8」と記述し、左側のモータを指す場合は「駆動ユニット8L」と記述する。   The vehicle 100 mainly includes an engine 1, a torque converter 2, a transmission 3, a propeller shaft 4, a differential gear 5, left and right drive shafts 6L and 6R, and left and right drive shafts 9L. And 9R, left and right rear wheels 7L and 7R, left and right front wheels 10L and 10R, a handle 16, a steering shaft 18, a front wheel steering device 20, a rear wheel steering device 21, a battery 13, and an inverter 14 The left and right drive units 8L and 8R, a steering angle sensor 151, a vehicle speed sensor 152, and a vehicle control system 200 are provided. In the following description, regarding the components arranged symmetrically, “L” and “R” are added to the reference signs when left and right distinction is necessary, and “L” when right and left distinction is not necessary. , “R” is omitted. For example, when referring to the left and right drive units, “drive unit 8” is described, and when referring to the left motor, “drive unit 8L” is described.

エンジン1は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。燃焼室内での混合気の燃焼によるピストンの往復運動は、コンロッド(図示略)を介してクランクシャフト(図示略)の回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ2、トランスミッション3、プロペラシャフト4、ディファレンシャルギヤ5、及びドライブシャフト6を介して後輪7に動力を伝達する。   The engine 1 is an internal combustion engine that generates power by exploding an air-fuel mixture in a combustion chamber. The reciprocating motion of the piston due to the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber is converted into the rotational motion of the crankshaft (not shown) via the connecting rod (not shown). The crankshaft transmits power to the rear wheel 7 via the torque converter 2, the transmission 3, the propeller shaft 4, the differential gear 5, and the drive shaft 6.

トルクコンバータ2は、エンジン1とトランスミッション3との間に設けられる。トルクコンバータ2は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン1から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション3へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション3へ伝達する機能とを有する。   The torque converter 2 is provided between the engine 1 and the transmission 3. The torque converter 2 uses a working fluid such as oil to function as a clutch for intermittently transmitting the rotational torque output from the engine 1 to the transmission 3 and to transmit the rotational torque to the transmission 3 by increasing the rotational torque. It has the function to do.

トランスミッション3は、トルクコンバータ2とプロペラシャフト4との間に設けられ、前進4段(第1速〜第4速)、後進1段の各変速段に対応する複数のギヤ(プラネタリギヤ)などを有する。トランスミッション3は、ECUからの指令信号に基づき、図示しない油圧制御装置を作動させることにより、低速段から高速段への変速操作(シフトアップ)、或いは高速段から低速段への変速操作(シフトダウン)を行う。   The transmission 3 is provided between the torque converter 2 and the propeller shaft 4 and includes a plurality of gears (planetary gears) corresponding to each of the four forward speeds (first speed to fourth speed) and the first reverse speed. . The transmission 3 operates a hydraulic control device (not shown) based on a command signal from the ECU, thereby performing a shift operation from a low speed to a high speed (shift up) or a shift from a high speed to a low speed (shift down). )I do.

プロペラシャフト4は、トランスミッション3とディファレンシャルギヤ5との間に設けられ、エンジン1から得られる駆動力を後輪7側へ伝達する推進軸である。   The propeller shaft 4 is a propulsion shaft that is provided between the transmission 3 and the differential gear 5 and transmits the driving force obtained from the engine 1 to the rear wheel 7 side.

ディファレンシャルギヤ5は、複数の傘歯歯車を組み合わせたものから構成され、車両旋回時に内側の車輪と外側の車輪との回転速度を調整するギヤである。具体的には、車両100が直線道路を走行するときは、ディファレンシャルギヤ5は、左右の後輪7を同一の速度で回転させる。一方、車両100が旋回運動をするときは左右の後輪7の回転速度差が生じるため、ディファレンシャルギヤ5はそれらの回転速度を調整して、スムーズな旋回運動を可能とする。   The differential gear 5 is composed of a combination of a plurality of bevel gears, and is a gear that adjusts the rotational speeds of the inner and outer wheels when the vehicle turns. Specifically, when the vehicle 100 travels on a straight road, the differential gear 5 rotates the left and right rear wheels 7 at the same speed. On the other hand, when the vehicle 100 performs a turning motion, a difference in rotational speed between the left and right rear wheels 7 is generated, so that the differential gear 5 adjusts the rotational speed of the differential gear 5 to enable a smooth turning motion.

ドライブシャフト6は、左右の後輪7と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト6は、エンジン1からの駆動力によって回転し、後輪7へ動力を伝達する。   The drive shaft 6 is an axle that is rotatably connected to the left and right rear wheels 7. The drive shaft 6 is rotated by a driving force from the engine 1 and transmits power to the rear wheel 7.

駆動ユニット8は、例えば永久磁石型同期式モータなどの電動式モータと減速機とを備え、左右の前輪を駆動させる位置に夫々設けられる。駆動ユニット8R及び8Lの夫々に、インバータ14と繋がっている電源ケーブル71が接続され、電圧信号が供給される。そして、その電圧信号に基づいて駆動ユニット8R及び8Lが駆動する。   The drive unit 8 includes, for example, an electric motor such as a permanent magnet type synchronous motor and a speed reducer, and is provided at a position for driving the left and right front wheels. A power cable 71 connected to the inverter 14 is connected to each of the drive units 8R and 8L, and a voltage signal is supplied. Then, the drive units 8R and 8L are driven based on the voltage signal.

ドライブシャフト9は左右独立にそれぞれ左右前輪10と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト9は、それぞれ左右の駆動ユニット8の出力軸であり、各駆動ユニット8から独立に駆動力を与えられる。即ち、左右前輪10の駆動は左右の駆動ユニット8により独立に行われる。   The drive shaft 9 is an axle that is rotatably connected to the left and right front wheels 10 independently on the left and right. The drive shafts 9 are output shafts of the left and right drive units 8, respectively, and are given drive force independently from each drive unit 8. That is, the left and right front wheels 10 are driven independently by the left and right drive units 8.

ハンドル16は、運転者が車両100を旋回させるために操作される。そして、ハンドル16は、運転者のその操舵力を伝達する。このハンドル16の中央部にはステアリングシャフト17が接続されている。即ち、運転者がハンドル16を操舵すると、ステアリングシャフト17も回転するようになっている。さらに、ステアリングシャフト17は、前輪操舵装置20に接続されている。   The handle 16 is operated in order for the driver to turn the vehicle 100. The steering wheel 16 transmits the steering force of the driver. A steering shaft 17 is connected to the center portion of the handle 16. That is, when the driver steers the handle 16, the steering shaft 17 also rotates. Further, the steering shaft 17 is connected to the front wheel steering device 20.

前輪操舵装置20は、上記のステアリングシャフト17から伝達される操舵力と、車両制御システム200からの制御信号80によって駆動される。前輪操舵装置20はドライブシャフト9に接続されており、前輪操舵装置20の駆動によって前輪10の車体に対する角度が変更されるようになっている。   The front wheel steering device 20 is driven by the steering force transmitted from the steering shaft 17 and the control signal 80 from the vehicle control system 200. The front wheel steering device 20 is connected to the drive shaft 9, and the angle of the front wheel 10 with respect to the vehicle body is changed by driving the front wheel steering device 20.

後輪操舵装置21は、車両制御装置200からの制御信号81によって駆動される。後輪制御装置21は、ドライブシャフト6に接続されており、後輪操舵装置21の駆動によって後輪7の車体に対する角度が変更されるようになっている。   The rear wheel steering device 21 is driven by a control signal 81 from the vehicle control device 200. The rear wheel control device 21 is connected to the drive shaft 6, and the angle of the rear wheel 7 with respect to the vehicle body is changed by driving the rear wheel steering device 21.

また、車両100には、車両100の走行状態などを検出する様々なセンサが設けられている。図1においては、本実施形態に係る車両100の制御に主に用いるセンサとして、操舵角センサ151と車速センサ152を示している。操舵角センサ151は、ハンドル16の入力に対応する実際の操舵角(即ち、「実操舵角」)を検出するセンサである。車速センサ152は、車両100の走行スピード(即ち、「車速V」)を検出するセンサである。   In addition, the vehicle 100 is provided with various sensors that detect the traveling state of the vehicle 100 and the like. In FIG. 1, a steering angle sensor 151 and a vehicle speed sensor 152 are shown as sensors mainly used for control of the vehicle 100 according to the present embodiment. The steering angle sensor 151 is a sensor that detects an actual steering angle (that is, “actual steering angle”) corresponding to the input of the handle 16. The vehicle speed sensor 152 is a sensor that detects the traveling speed of the vehicle 100 (that is, “vehicle speed V”).

操舵角センサ18の出力信号74(即ち、「実操舵角」に相当する電気信号)は、車両制御システム200に供給される。また、車速センサ19の出力信号75(即ち、「車速」に相当する電気信号)も、車両制御システム200に供給される。   An output signal 74 of the steering angle sensor 18 (that is, an electric signal corresponding to “actual steering angle”) is supplied to the vehicle control system 200. Further, an output signal 75 of the vehicle speed sensor 19 (that is, an electric signal corresponding to “vehicle speed”) is also supplied to the vehicle control system 200.

バッテリー13は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの2次電池であり、電源ケーブル70を介してインバータ14との間で電力の授受を行う。   The battery 13 is a secondary battery such as a lead storage battery or a nickel metal hydride battery, and exchanges power with the inverter 14 via the power cable 70.

インバータ14は、主として発電電力量を制御する装置であり、電源ケーブル70を通じてバッテリー13と、電源ケーブル71を通じて左右の駆動ユニット8と夫々接続される。また、インバータ14は車両制御システム200からトルク制御信号72を入力される。インバータ14は、バッテリー13から電力の供給を受けると、それを左右の駆動ユニット8が駆動するのに適した3相交流電圧に変換する。そして、インバータ14は、その変換後の3相交流電圧を左右の駆動ユニット8に供給して左右の駆動ユニット8を各々独立に駆動する。尚、インバータ14による左右の駆動ユニット8の駆動制御は、車両制御システム200からのトルク制御信号72に基づきなされる。また、インバータ14は、車両減速時などに駆動ユニット8から発生する電力の供給を受けると、その電力をバッテリー12の充電を行うのに適した直流電圧に変換し、電源ケーブル70を通じてバッテリー13の充電を行う。   The inverter 14 is a device that mainly controls the amount of generated power, and is connected to the battery 13 through the power cable 70 and the left and right drive units 8 through the power cable 71. Further, the inverter 14 receives a torque control signal 72 from the vehicle control system 200. When the inverter 14 is supplied with electric power from the battery 13, it converts it into a three-phase AC voltage suitable for driving the left and right drive units 8. The inverter 14 supplies the converted three-phase AC voltage to the left and right drive units 8 to drive the left and right drive units 8 independently. The drive control of the left and right drive units 8 by the inverter 14 is performed based on the torque control signal 72 from the vehicle control system 200. Further, when the inverter 14 receives supply of electric power generated from the drive unit 8 when the vehicle decelerates, the inverter 14 converts the electric power into a DC voltage suitable for charging the battery 12, and the power of the battery 13 is changed through the power cable 70. Charge the battery.

車両制御システム200は、左右の前輪10を独立に駆動するとともに、前輪10と後輪7を独立に操舵して、操舵時の車両100が所望の車両挙動を行うようにさせるシステムである。車両制御システム200は、操舵時の車両100が、運転者の操舵に対して適切なヨーレートと横加速度と車体スリップ角が発生するように制御する。具体的には、車両制御システム200は、車両100に付与すべきモーメントと、前輪10と後輪7に設定すべき実操舵角とを算出する。こうして算出されたモーメントに基づいて左右の駆動ユニット8L及び8Rにおける夫々の出力トルクを決定し、この出力トルクに対応するトルク制御信号72をインバータ14へ出力する。また、算出された前輪10に設定すべき実操舵角比に基づいて前輪10の実操舵角を決定し、この実操舵角に対応する制御信号80を前輪操舵装置20へ出力する。同様に、算出された後輪7に設定すべき実操舵角比に基づいて後輪7の実操舵角を決定し、この実操舵角に対応する制御信号81を前輪操舵装置20へ出力する。なお、車両制御システム200は、図示しないECU(Engine Control Unit)内などに設けてもよい。   The vehicle control system 200 is a system that drives the left and right front wheels 10 independently and steers the front wheels 10 and the rear wheels 7 independently so that the vehicle 100 at the time of steering performs a desired vehicle behavior. The vehicle control system 200 controls the vehicle 100 during steering so that a yaw rate, a lateral acceleration, and a vehicle body slip angle that are appropriate for the steering of the driver are generated. Specifically, the vehicle control system 200 calculates the moment to be applied to the vehicle 100 and the actual steering angle to be set on the front wheels 10 and the rear wheels 7. Based on the calculated moment, the output torques of the left and right drive units 8L and 8R are determined, and a torque control signal 72 corresponding to the output torque is output to the inverter 14. Further, the actual steering angle of the front wheel 10 is determined based on the calculated actual steering angle ratio to be set for the front wheel 10, and a control signal 80 corresponding to the actual steering angle is output to the front wheel steering device 20. Similarly, the actual steering angle of the rear wheel 7 is determined based on the calculated actual steering angle ratio to be set for the rear wheel 7, and a control signal 81 corresponding to the actual steering angle is output to the front wheel steering device 20. The vehicle control system 200 may be provided in an ECU (Engine Control Unit) (not shown).

[第1実施形態]
以下では、本発明の第1実施形態に係る車両の制御に関する概念について、図2及び図3を用いて説明する。
[First Embodiment]
Below, the concept regarding the control of the vehicle which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.2 and FIG.3.

まず、図2を参照して、車両100の操舵時に生ずる車両挙動の遅れについて説明する。なお、図2においては、説明の便宜上、車両100の操舵開始時の状態から説明を進めていく。   First, with reference to FIG. 2, a delay in vehicle behavior that occurs when the vehicle 100 is steered will be described. In FIG. 2, for convenience of description, the description will proceed from the state at the start of steering of the vehicle 100.

図2(a)は、車両100が旋回運動を開始したときの状態を示している(即ち、運転者が、車両を旋回させるために操舵を開始したときの状態である)。車両100の旋回は、運転者がハンドル16を回すことによって行われる。この場合、道が左方向へカーブしているため車両100は矢印40の方向に進まなければならないので、運転者はハンドル16を矢印42で示す方向(即ち、反時計回り)に回す。図示するように、車両100には、まだ操舵に対する挙動は生じていない。   FIG. 2A shows a state when the vehicle 100 starts a turning motion (that is, a state when the driver starts steering to turn the vehicle). The turning of the vehicle 100 is performed by the driver turning the handle 16. In this case, since the road is curved leftward, the vehicle 100 has to travel in the direction of the arrow 40, so the driver turns the handle 16 in the direction indicated by the arrow 42 (ie, counterclockwise). As shown in the figure, the vehicle 100 has not yet behaved with respect to steering.

次に、図2(b)に図2(a)から所定時間経過後の車両100の状態について示す。図2(b)は、車両100の旋回運動の最中を示す図である。このとき、車両100には、ヨーレートrと、横加速度gyと、車体スリップ角βとが発生している。これらの車両100が発生している挙動は、運転者がハンドル16を操舵した際に発生するべきであったものに当たる。すなわち、運転者による操舵に対して、車両100の挙動は遅れて生じていることがわかる。したがって、車両の旋回性能の低下に繋がる場合がある。また、運転者は操舵時に違和感を覚えるため、適切なハンドル16の操作を行うことができないので、車両100は安定した旋回を行うことできない場合もある。   Next, FIG. 2B shows a state of the vehicle 100 after a predetermined time has elapsed from FIG. FIG. 2 (b) is a diagram showing the middle of the turning motion of the vehicle 100. At this time, a yaw rate r, a lateral acceleration gy, and a vehicle body slip angle β are generated in the vehicle 100. The behavior generated by these vehicles 100 corresponds to what should have occurred when the driver steers the steering wheel 16. That is, it can be seen that the behavior of the vehicle 100 is delayed with respect to the steering by the driver. Therefore, the turning performance of the vehicle may be reduced. In addition, since the driver feels uncomfortable at the time of steering, the vehicle 100 may not be able to make a stable turn because the driver cannot operate the steering wheel 16 appropriately.

そこで、本発明の実施形態では、車両100が操舵された際、車両100にモーメントを付与すると共に、前後輪の実操舵角をそれぞれ別個に設定する。図3に、それを具体的に示す。運転者によりハンドル16が操作されているとき、車両100にモーメントMを付与し、前後輪の実操舵角をそれぞれ別個に設定する(前輪の実操舵角をδfであり、後輪の操舵角をδrである)。これにより、操舵時の車両100は、運転者のハンドル16の操作に協調した適切な挙動を行うことができるようになる。即ち、操舵に対して、ヨーレートrと横加速度gyと車体スリップ角βの発生が遅れない。よって、車両100の旋回性能が向上する。また、運転者はハンドル16の操作時に違和感を覚えなくなり、適切にハンドル16の操作を行うことができるので、これによっても車両100は安定した旋回を行うことができる。   Therefore, in the embodiment of the present invention, when the vehicle 100 is steered, a moment is applied to the vehicle 100 and the actual steering angles of the front and rear wheels are set separately. This is specifically shown in FIG. When the driver operates the steering wheel 16, a moment M is applied to the vehicle 100, and the actual steering angles of the front and rear wheels are set separately (the actual steering angle of the front wheels is δf, and the steering angle of the rear wheels is set). δr). As a result, the vehicle 100 at the time of steering can perform an appropriate behavior in cooperation with the driver's operation of the handle 16. That is, the generation of the yaw rate r, the lateral acceleration gy, and the vehicle body slip angle β is not delayed with respect to the steering. Therefore, the turning performance of the vehicle 100 is improved. In addition, the driver does not feel uncomfortable when operating the handle 16, and can appropriately operate the handle 16, so that the vehicle 100 can also make a stable turn.

(車両制御システムでの処理)
次に、第1実施形態に係る車両制御システム200aでの具体的な処理について、図4を用いて説明する。車両制御システム200aは、左右の前輪10を独立に駆動するとともに、前輪10と後輪7を独立に操舵して、操舵時の車両100が所望の車両挙動を行うようにさせるシステムである。
(Processing in the vehicle control system)
Next, specific processing in the vehicle control system 200a according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The vehicle control system 200a is a system that drives the left and right front wheels 10 independently and also steers the front wheels 10 and the rear wheels 7 independently so that the vehicle 100 during steering performs a desired vehicle behavior.

図4に、第1実施形態に係る車両制御システム200aの構成などを示す。車両制御システム200aは、主として、車両仕様情報記憶部210と、車両状態量算出部220と、モーメント算出部230と、前後輪実操舵角比算出部232と、コントローラユニット240と、を備える。   FIG. 4 shows the configuration of the vehicle control system 200a according to the first embodiment. The vehicle control system 200a mainly includes a vehicle specification information storage unit 210, a vehicle state quantity calculation unit 220, a moment calculation unit 230, a front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232, and a controller unit 240.

車両制御システム200aには、各種センサ150から車両100の走行状態を示す信号250が入力される。車両制御システム200aは、各種センサ150の入力信号などに基づいてモーメントMと前後輪実操舵角比kとを算出する。さらに、車両制御システム200aは、モーメントMに基づいてトルク制御信号72を導出して、インバータ14にトルク制御信号72を出力する。同様に、車両制御システム200aは、前後輪実操舵角比kに基づいて実操舵角に相当する制御信号81を導出して、後輪操舵装置21に制御信号81に出力する。   A signal 250 indicating the running state of the vehicle 100 is input from the various sensors 150 to the vehicle control system 200a. The vehicle control system 200a calculates the moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k based on the input signals of the various sensors 150 and the like. Further, the vehicle control system 200 a derives the torque control signal 72 based on the moment M, and outputs the torque control signal 72 to the inverter 14. Similarly, the vehicle control system 200 a derives a control signal 81 corresponding to the actual steering angle based on the front and rear wheel actual steering angle ratio k, and outputs the control signal 81 to the rear wheel steering device 21 as the control signal 81.

各種センサ150は、主として、運転者によるハンドル16の操作時の実操舵角を検出する操舵角センサ151と、車両の走行速度を検出する車速センサ152と、運転者によりアクセルペダルが踏込まれたときの踏込量を検出するアクセル開度センサ153、車両100の前後加速度及び横加速度を夫々検出する加速度センサ154、旋回時における車両100のヨーレートを検出するヨーレートセンサ155などが挙げられる。各種センサ150の検出した値は、後述する車両状態量算出部220へ出力される。   The various sensors 150 mainly include a steering angle sensor 151 that detects an actual steering angle when the steering wheel 16 is operated by the driver, a vehicle speed sensor 152 that detects a traveling speed of the vehicle, and when the accelerator pedal is depressed by the driver. An accelerator opening sensor 153 for detecting the amount of depression of the vehicle, an acceleration sensor 154 for detecting the longitudinal acceleration and the lateral acceleration of the vehicle 100, a yaw rate sensor 155 for detecting the yaw rate of the vehicle 100 during turning, and the like. The values detected by the various sensors 150 are output to the vehicle state quantity calculation unit 220 described later.

車両仕様情報記憶部210は、主として、車両100における、ヨー慣性モーメント(以下、単に「慣性モーメント」と呼ぶ)I、質量m、ホイールベースL、重心点から前輪10のドライブシャフト9までの距離Lf、重心点から後輪7のドライブシャフト6までの距離Lr、前輪10のコーナリングパワーKf(1輪分のコーナリングパワーを表す)、後輪7のコーナリングパワーKf(1輪分のコーナリングパワーを表す)、車両の静的安定性を示すスタビリティファクタkhを記憶している。これらの情報は、車両の走行状態に影響を受けない定数である。車両仕様情報記憶部210は、これらの記憶している値を車両状態量算出部220へ出力する。   The vehicle specification information storage unit 210 mainly includes a yaw moment of inertia (hereinafter simply referred to as “moment of inertia”) I, a mass m, a wheel base L, and a distance Lf from the center of gravity to the drive shaft 9 of the front wheel 10 in the vehicle 100. The distance Lr from the center of gravity to the drive shaft 6 of the rear wheel 7, the cornering power Kf of the front wheel 10 (representing the cornering power for one wheel), the cornering power Kf of the rear wheel 7 (representing the cornering power for one wheel) The stability factor kh indicating the static stability of the vehicle is stored. These pieces of information are constants that are not affected by the running state of the vehicle. The vehicle specification information storage unit 210 outputs these stored values to the vehicle state quantity calculation unit 220.

車両状態量算出部220は、各種センサ150からの入力される信号250と、車両仕様情報記憶部210から入力される信号252と、に基づいて求められる値(以下、「車両状態量」と呼ぶ)を算出する。具体的には、車両状態量算出部220は、目標ヨーレート算出部221と、目標スリップ角算出部224と、ゲイン算出部226と、時定数算出部228と、を備えて構成される。目標ヨーレート算出部221は、車両100が追従すべきヨーレートを算出する。目標車体スリップ角算出部224は、車両100がとるべき車体スリップ角を算出する。また、ゲイン算出部226と時定数算出部228は、モーメントMと前後輪実操舵角比kを算出する際に用いる演算式内の係数を算出する。車両状態量算出部220にて算出された車両状態量は、モーメント算出部230と前後輪実操舵角比算出部232へ出力される。なお、上記した車両状態量を算出するための演算式などは後述する。   The vehicle state quantity calculation unit 220 obtains a value (hereinafter referred to as “vehicle state quantity”) obtained based on the signal 250 input from the various sensors 150 and the signal 252 input from the vehicle specification information storage unit 210. ) Is calculated. Specifically, the vehicle state quantity calculation unit 220 includes a target yaw rate calculation unit 221, a target slip angle calculation unit 224, a gain calculation unit 226, and a time constant calculation unit 228. The target yaw rate calculation unit 221 calculates the yaw rate that the vehicle 100 should follow. The target vehicle body slip angle calculation unit 224 calculates the vehicle body slip angle that the vehicle 100 should take. The gain calculation unit 226 and the time constant calculation unit 228 calculate a coefficient in an arithmetic expression used when calculating the moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k. The vehicle state quantity calculated by the vehicle state quantity calculation unit 220 is output to the moment calculation unit 230 and the front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232. An arithmetic expression for calculating the above-described vehicle state quantity will be described later.

モーメント算出部230は、車両状態量算出部220から車両状態量を示す信号254を取得する。そして、モーメント算出部230は、この信号254に基づいて車両100に付与すべきモーメントMを算出する。このモーメントMは、モーメント算出部230又は車両制御システム200a内の図示しないメモリに記憶された演算式に基づいて算出される。算出されたモーメントMは、コントローラユニット240へ出力される。   The moment calculation unit 230 acquires a signal 254 indicating the vehicle state quantity from the vehicle state quantity calculation unit 220. Then, moment calculation unit 230 calculates moment M to be applied to vehicle 100 based on this signal 254. This moment M is calculated based on an arithmetic expression stored in a moment calculator 230 or a memory (not shown) in the vehicle control system 200a. The calculated moment M is output to the controller unit 240.

前後輪実操舵角比算出部232は、車両状態量算出部220から車両状態量を示す信号256を取得する。そして、前後輪実操舵角比算出部232は、車両100に設定すべき前輪の実操舵角δfと後輪の実操舵角δrの比k(即ち、「前後輪実操舵角比」)を算出する。第1実施形態においては、前輪の実操舵角δfはハンドル16の操作に対応する実操舵角δと同じものに設定する(即ち、δf=δ)。よって、前後輪実操舵角比kは、後輪の実操舵角δrを決定するものとなる(即ち、δr=kδf=kδ)。なお、前後輪実操舵角比kは、前後輪実操舵角比算出部232又は車両制御システム200a内の図示しないメモリに記憶された演算式に基づいて算出される。算出された前後輪実操舵角比kは、コントローラユニット240へ出力される。   The front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232 acquires a signal 256 indicating the vehicle state quantity from the vehicle state quantity calculation unit 220. Then, the front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232 calculates a ratio k (that is, “front and rear wheel actual steering angle ratio”) between the front wheel actual steering angle δf and the rear wheel actual steering angle δr to be set in the vehicle 100. To do. In the first embodiment, the actual steering angle δf of the front wheels is set to be the same as the actual steering angle δ corresponding to the operation of the steering wheel 16 (that is, δf = δ). Therefore, the front and rear wheel actual steering angle ratio k determines the rear wheel actual steering angle δr (that is, δr = kδf = kδ). The front and rear wheel actual steering angle ratio k is calculated based on an arithmetic expression stored in a front and rear wheel actual steering angle ratio calculating unit 232 or a memory (not shown) in the vehicle control system 200a. The calculated front and rear wheel actual steering angle ratio k is output to the controller unit 240.

コントローラユニット240は、入力されたモーメントMを実際に車両100が発生できるように、左右の駆動ユニット8L及び8Rにおける夫々の出力トルクを決定する。そして、コントローラユニット214は、決定した出力トルクに対応するトルク制御信号72をインバータ14へ出力する。同様に、コントローラユニット240は、入力された前後輪実操舵角比kから決定される実操舵角δrを後輪7が実現できるように、後輪操舵装置21に制御信号81を出力する。   The controller unit 240 determines respective output torques in the left and right drive units 8L and 8R so that the vehicle 100 can actually generate the input moment M. Then, the controller unit 214 outputs a torque control signal 72 corresponding to the determined output torque to the inverter 14. Similarly, the controller unit 240 outputs a control signal 81 to the rear wheel steering device 21 so that the rear wheel 7 can realize the actual steering angle δr determined from the inputted front and rear wheel actual steering angle ratio k.

以上のようにして算出されたモーメントM及び前後輪実操舵角比kを、操舵時の車両100に課すことにより、操舵に対するヨーレートの追従性が向上し、且つ車体スリップ角も所望の値に維持される。これにより、操舵時の車両100は、運転者のハンドル16の操作に協調した適切な挙動を行うことができるようになる。よって、車両100の旋回性能が向上する。また、運転者はハンドル16の操作時に違和感を覚えなくなる。   By imposing the moment M and the front / rear wheel actual steering angle ratio k calculated as described above on the vehicle 100 during steering, the followability of the yaw rate with respect to steering is improved, and the vehicle body slip angle is also maintained at a desired value. Is done. As a result, the vehicle 100 at the time of steering can perform an appropriate behavior in cooperation with the driver's operation of the handle 16. Therefore, the turning performance of the vehicle 100 is improved. In addition, the driver does not feel uncomfortable when operating the handle 16.

なお、車両制御システム200aは、運転者からのハンドル16の操舵が所定条件を満たして行われた際に、前述のモーメントM及び前後輪実操舵角比kを算出するための処理を開始する。この所定条件としては、運転者のハンドル16を回す速度が所定速度以上である場合や、運転者のハンドル16を回す角度が所定の角度を超えた場合などが挙げられる。また、モーメント算出部230及び前後輪実操舵角比算出部232は、所定時間毎に最新の信号が入力され、その都度モーメントM及び前後輪実操舵角比kを算出するものとする。さらに、モーメント算出部230及び前後輪実操舵角比算出部232は、運転者の操舵が定常状態に達した場合(即ち、運転者のハンドル16を切る速度が0となった場合)に、処理を終了するものとする。即ち、車両100の操舵が定常になった場合には、車両100に対してモーメントMを付与すること、及び前後輪に別個の実操舵角を設定することを終了する。   Note that the vehicle control system 200a starts the process for calculating the moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k when the steering of the steering wheel 16 from the driver is performed while satisfying a predetermined condition. Examples of the predetermined condition include a case where the speed at which the driver's handle 16 is turned is equal to or higher than a predetermined speed, and a case where the angle at which the driver's handle 16 is turned exceeds a predetermined angle. The moment calculation unit 230 and the front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232 receive the latest signal every predetermined time, and calculate the moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k each time. Further, the moment calculation unit 230 and the front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232 perform processing when the driver's steering reaches a steady state (that is, when the speed at which the driver's steering wheel 16 is turned to zero). Shall be terminated. That is, when the steering of the vehicle 100 becomes steady, the application of the moment M to the vehicle 100 and the setting of separate actual steering angles for the front and rear wheels are terminated.

(モーメント及び前後輪実操舵角比の算出方法)
以下では、前述した車両100に付与するモーメントMと車両100に設定する前後輪実操舵角比kの算出方法などについて説明する。なお、モーメントM及び前後輪実操舵角比kの算出は、それぞれ、車両制御システム200a内のモーメント算出部230と前後輪実操舵角比算出部232が行うものとする。
(Method of calculating moment and front / rear wheel actual steering angle ratio)
Hereinafter, a method of calculating the moment M applied to the vehicle 100 and the front and rear wheel actual steering angle ratio k set in the vehicle 100 will be described. The moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k are calculated by the moment calculation unit 230 and the front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232 in the vehicle control system 200a, respectively.

一般的に、車両100の操舵に対するヨーレートrδと車体スリップ角βδの応答(即ち、車両100の操舵により発生するヨーレートと車体スリップ角)は、それぞれ式(25)及び式(26)で表される。   In general, the response of the yaw rate rδ and the vehicle body slip angle βδ to the steering of the vehicle 100 (that is, the yaw rate and the vehicle body slip angle generated by the steering of the vehicle 100) are expressed by equations (25) and (26), respectively. .

Figure 2005204489
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Figure 2005204489
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式(25)及び式(26)は、時間(t)の関数として表された式に対してラプラス変換を行った式である。したがって、式(25)及び式(26)は、Sはラプラス演算子であり、ラプラス演算子Sの関数として表現されている。また、δfは前輪10の実操舵角、δrは後輪7の実操舵角を示し、δr=kδf(k;前後輪実操舵角比)を満たしているものとする。なお、式(25)及び式(26)においては、モータなどにより車両100にモーメントが付与されていない状況での、操舵のみにより車両100に発生するヨーレートと車体スリップ角を示しているものとする。 Expressions (25) and (26) are expressions obtained by performing Laplace transform on an expression expressed as a function of time (t). Therefore, in Expressions (25) and (26), S is a Laplace operator, and is expressed as a function of the Laplace operator S. Further, δf represents the actual steering angle of the front wheel 10, δr represents the actual steering angle of the rear wheel 7, and δr = kδf (k: front and rear wheel actual steering angle ratio) is satisfied. It should be noted that the equations (25) and (26) indicate the yaw rate and vehicle body slip angle generated in the vehicle 100 only by steering in a situation where no moment is applied to the vehicle 100 by a motor or the like. .

式(25)において、Grfは操舵による前輪10のヨーレートゲイン、Grrは操舵による後輪7のヨーレートゲイン、Trfは操舵による前輪10のヨーレート時定数、Trrは操舵による後輪7のヨーレート時定数、ωnは車両固有振動数、ζはヨー減衰比を示しており、それぞれ式(27)及至式(32)を満たすものとする。これらの値は、車両100の走行状態等により求めることができ、ラプラス演算子Sの関数として表された式(25)の係数に当たる。   In equation (25), Grf is the yaw rate gain of the front wheel 10 by steering, Grr is the yaw rate gain of the rear wheel 7 by steering, Trf is the yaw rate time constant of the front wheel 10 by steering, Trr is the yaw rate time constant of the rear wheel 7 by steering, ωn represents the vehicle natural frequency, and ζ represents the yaw damping ratio, which are assumed to satisfy the equations (27) and (32), respectively. These values can be obtained from the traveling state of the vehicle 100 and the like, and correspond to the coefficients of the equation (25) expressed as a function of the Laplace operator S.

Figure 2005204489
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式(27)及至(32)において、mは車両100の質量、Lはホイールベース、Lfは車両100の重心点から前輪10のドライブシャフト9までの距離、Lrは車両100の重心点から後輪7のドライブシャフト6までの距離、Kfは前輪10のコーナリングパワー(1輪分)、Kfは後輪7のコーナリングパワー(1輪分)、Iは車両100の慣性モーメント、Vは車速、khは車両100の静的安定性を示すスタビリティファクタを示している。なお、これらの記号が示す意味などは、以下でも同様のものとして用いる。 In equations (27) to (32), m is the mass of the vehicle 100, L is the wheel base, Lf is the distance from the center of gravity of the vehicle 100 to the drive shaft 9 of the front wheel 10, and Lr is the center of gravity of the vehicle 100 to the rear wheel. 7 is the distance to the drive shaft 6, Kf is the cornering power of the front wheel 10 (for one wheel), Kf is the cornering power of the rear wheel 7 (for one wheel), I is the moment of inertia of the vehicle 100, V is the vehicle speed, and kh is A stability factor indicating the static stability of the vehicle 100 is shown. The meanings indicated by these symbols are used in the following as well.

また、式(26)において、Gbfは操舵による前輪10の車体スリップ角ゲイン、Gbrは操舵による後輪7の車体スリップ角ゲイン、Tbfは操舵による前輪10の車体スリップ角時定数、Tbrは操舵による後輪7の車体スリップ角時定数を示しており、それぞれ式(33)及至(36)を満たすものとする。これらの値は、車両100の走行状態等により求めることができ、ラプラス演算子Sの関数として表された式(26)の係数に当たる。   In equation (26), Gbf is a vehicle body slip angle gain of the front wheel 10 by steering, Gbr is a vehicle body slip angle gain of the rear wheel 7 by steering, Tbf is a vehicle body slip angle time constant of the front wheel 10 by steering, and Tbr is by steering. The vehicle body slip angle time constant of the rear wheel 7 is shown, and the expressions (33) to (36) are satisfied, respectively. These values can be obtained from the traveling state of the vehicle 100 and the like, and correspond to the coefficients of the equation (26) expressed as a function of the Laplace operator S.

Figure 2005204489
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Figure 2005204489
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Figure 2005204489
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なお、式(26)中の車両固有振動数ωnとヨー減衰比ζは、それぞれ式(31)と式(32)を満たすものする。 Note that the vehicle natural frequency ωn and the yaw damping ratio ζ in the equation (26) satisfy the equations (31) and (32), respectively.

以上の操舵によるヨーレートゲインGrf、Grr、及び操舵による車体スリップ角ゲインGbf、Gbは、それぞれ車両制御システム200a内の車両状態量算出部220が有するゲイン算出部226が算出する。また、操舵によるヨーレート時定数Trf、Trr、及び操舵による車体スリップ角ゲインTbf、Tbrは、それぞれ車両状態量算出部220内の時定数算出部228が算出する。   The yaw rate gains Grf and Grr due to the steering and the vehicle body slip angle gains Gbf and Gb due to the steering are respectively calculated by the gain calculation unit 226 of the vehicle state quantity calculation unit 220 in the vehicle control system 200a. Further, the yaw rate time constants Trf and Trr due to steering and the vehicle body slip angle gains Tbf and Tbr due to steering are calculated by the time constant calculation unit 228 in the vehicle state quantity calculation unit 220, respectively.

ここで、車両100が旋回運動している際の車両100に働く力などについて図5を用いて説明する。車両100は、速度Vにて進行し、実操舵角δ(ハンドル16の操舵に対応する実操舵角)の状態で、矢印45で示す進行方向に対して車体スリップ角βを付けて旋回運動をしている。このとき車両100にはヨーレートrが発生しており、車体スリップ角βが生じていることから前輪10にはコーナリングフォースFfが働き、後輪7にはコーナリングフォースFrが働いている。前述したように、本実施形態においては、操舵時の車両100に対して、点線矢印で示すモーメントMを付与し、前輪10の実操舵角をδfに設定し、後輪7の実操舵角をδrに設定してある。なお、図5においては、説明を簡単にする為、左右輪の実操舵角は同じであるものとしている。   Here, the force etc. which act on the vehicle 100 when the vehicle 100 is turning will be described with reference to FIG. The vehicle 100 travels at a speed V, and in a state of an actual steering angle δ (actual steering angle corresponding to steering of the handle 16), the vehicle 100 performs a turning motion with a vehicle body slip angle β with respect to the traveling direction indicated by the arrow 45. doing. At this time, since the yaw rate r is generated in the vehicle 100 and the vehicle body slip angle β is generated, the cornering force Ff works on the front wheel 10 and the cornering force Fr works on the rear wheel 7. As described above, in this embodiment, the moment M indicated by the dotted arrow is applied to the vehicle 100 during steering, the actual steering angle of the front wheels 10 is set to δf, and the actual steering angle of the rear wheels 7 is set. It is set to δr. In FIG. 5, for the sake of simplicity, the actual steering angles of the left and right wheels are assumed to be the same.

車両100に図5に示すような力(車両100に付与するモーメントMを含む)が働いているときの、横方向の運動方程式を式(37)に示し、モーメント運動方程式(重心点G周りのモーメント運動方程式である)を式(38)に示す。   When a force (including moment M applied to the vehicle 100) as shown in FIG. 5 is acting on the vehicle 100, the equation of motion in the lateral direction is shown in Equation (37), and the moment equation of motion (around the center of gravity G) Equation (38) shows the equation of moment motion.

Figure 2005204489
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Figure 2005204489
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式(38)に示すように、車両100には本実施形態に係るモーメントMが付与されている。 As shown in Expression (38), the vehicle 100 is given a moment M according to the present embodiment.

横方向の運動方程式を表した式(37)とモーメント運動方程式を表した式(38)をそれぞれラプラス変換し、実操舵角δ=0のもと、ヨーレートrと車体スリップ角βについて解くと、式(39)と式(40)が得られる。ここで、実操舵角δ=0としたのは、車両100にモーメントMのみを付与したときのヨーレートr及び車体スリップ角βを算出するためである。   When Laplace transform is performed on the equation (37) representing the equation of motion in the lateral direction and the equation (38) representing the equation of moment equation, and the actual steering angle δ = 0, the yaw rate r and the vehicle body slip angle β are solved. Equations (39) and (40) are obtained. Here, the reason for setting the actual steering angle δ = 0 is to calculate the yaw rate r and the vehicle body slip angle β when only the moment M is applied to the vehicle 100.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
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式(39)及び式(40)は、ラプラス演算子Sの関数として表されている。式(39)において、rmはモーメントMを付与したときのヨーレートを示しており、式(40)において、βmはモーメントMを付与したときの車体スリップ角を示している。このようにして、モーメントMを付与したときのヨーレートrmと車体スリップ角βmを求めることができる。 Expressions (39) and (40) are expressed as functions of the Laplace operator S. In Expression (39), rm indicates the yaw rate when the moment M is applied, and in Expression (40), βm indicates the vehicle body slip angle when the moment M is applied. In this way, the yaw rate rm and the vehicle body slip angle βm when the moment M is applied can be obtained.

また、式(39)において、モーメントMを付与したときのヨーレートゲインGrmは式(41)で表され、モーメントMを付与したときのヨーレート時定数Trmは式(42)で表される。これらの値は、車両100の走行状態等により求めることができ、ラプラス演算子Sの関数として表された式(39)の係数に当たる。   In the equation (39), the yaw rate gain Grm when the moment M is applied is expressed by the equation (41), and the yaw rate time constant Trm when the moment M is applied is expressed by the equation (42). These values can be obtained from the traveling state of the vehicle 100 and the like, and correspond to the coefficients of the equation (39) expressed as a function of the Laplace operator S.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
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さらに、式(40)において、モーメントMを付与したときの車体スリップ角ゲインGbmは式(43)で表される。車体スリップ角ゲインGbmは、車両100の走行状態等により求めることができ、ラプラス演算子Sの関数として表された式(40)の係数に当たる。 Further, in the equation (40), the vehicle body slip angle gain Gbm when the moment M is applied is represented by the equation (43). The vehicle body slip angle gain Gbm can be obtained from the traveling state of the vehicle 100 and the like, and corresponds to the coefficient of the equation (40) expressed as a function of the Laplace operator S.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

前述したように、操舵された際の車両100には、式(25)に示したヨーレートrδと、式(26)に示した車体スリップ角βδが発生する。また、モーメントMを付与した際の車両100には、式(39)に示したヨーレートrmと、式(40)に示した車体スリップ角βmが発生する。以上から、車両100を操舵した際に同時にモーメントMを付与した場合の、車両100に発生するヨーレートr’は、式(44)のように表すことができる。   As described above, the yaw rate rδ shown in the equation (25) and the vehicle body slip angle βδ shown in the equation (26) are generated in the vehicle 100 when steered. Further, the yaw rate rm shown in the equation (39) and the vehicle body slip angle βm shown in the equation (40) are generated in the vehicle 100 when the moment M is applied. From the above, the yaw rate r ′ generated in the vehicle 100 when the moment M is simultaneously applied when the vehicle 100 is steered can be expressed as in Expression (44).

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(44)に示すヨーレートr’は、式(25)に示した車両100の操舵によるヨーレートrδと、式(39)に示したモーメントMを付与したときのヨーレートrmを加算して表される。 The yaw rate r ′ shown in the equation (44) is expressed by adding the yaw rate rδ obtained by steering the vehicle 100 shown in the equation (25) and the yaw rate rm when the moment M shown in the equation (39) is applied. .

一方、車両100を操舵したときに同時にモーメントMを付与した場合の、車両100に発生する車体スリップ角β’は式(45)のように表すことができる。   On the other hand, the vehicle body slip angle β ′ generated in the vehicle 100 when the moment M is simultaneously applied when the vehicle 100 is steered can be expressed as in Expression (45).

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(45)に示す車体スリップ角β’は、式(26)に示した車両100の操舵による車体スリップ角βδと、式(40)に示したモーメントMを付与したときの車体スリップ角βmを加算して表される。 The vehicle body slip angle β ′ shown in Expression (45) is the vehicle body slip angle βδ obtained by steering the vehicle 100 shown in Expression (26) and the vehicle body slip angle βm when the moment M shown in Expression (40) is applied. Expressed as an addition.

第1実施形態では、運転者により操舵されて旋回運動する車両100に対して、その旋回運動の安定性を向上させるために、車両100に発生するヨーレートr’が目標ヨーレートYr_taに追従するようにし、且つ車両100に発生する車体スリップ角β’が目標車体スリップ角β_taに維持されるようにする。即ち、車両100を操舵した際に同時にモーメントMを付与した場合の車両100に発生するヨーレートr’、車体スリップ角β’は、それぞれ式(46)、式(47)に示す条件を満たす必要がある。   In the first embodiment, the yaw rate r ′ generated in the vehicle 100 follows the target yaw rate Yr_ta in order to improve the stability of the turning motion of the vehicle 100 steered by the driver. In addition, the vehicle body slip angle β ′ generated in the vehicle 100 is maintained at the target vehicle body slip angle β_ta. That is, the yaw rate r ′ and the vehicle body slip angle β ′ generated in the vehicle 100 when the moment M is simultaneously applied when the vehicle 100 is steered must satisfy the conditions shown in the equations (46) and (47), respectively. is there.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(46)に式(44)を代入すると式(48)が得られる。また、式(47)に式(45)を代入すると式(49)が得られる。 Substituting equation (44) into equation (46) yields equation (48). Further, when Expression (45) is substituted into Expression (47), Expression (49) is obtained.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(48)は、操舵された際にモーメントMが付与された車両100に発生するヨーレートr’を、目標ヨーレートYr_taに一致させることを示した式である。また、式(49)は、操舵された際にモーメントMが付与された車両100に発生する車体スリップ角β’を、目標車体スリップ角β_taに一致させることを示した式である。 Expression (48) is an expression showing that the yaw rate r 'generated in the vehicle 100 to which the moment M is applied when being steered is matched with the target yaw rate Yr_ta. Further, the equation (49) is an equation showing that the vehicle body slip angle β ′ generated in the vehicle 100 to which the moment M is applied when being steered is matched with the target vehicle body slip angle β_ta.

式(48)と式(49)を連立させて、前後輪実操舵角比kとモーメントMについて解くと式(50)が得られる。   When Equation (48) and Equation (49) are combined and solved for the front and rear wheel actual steering angle ratio k and moment M, Equation (50) is obtained.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(50)より、前後輪実操舵角比kは、目標ヨーレートYr_taと、操舵によるヨーレートゲインGrf、Grrと、操舵によるヨーレート時定数Trf、Trrと、モーメントMの付与によるヨーレートゲインGrm、モーメントMの付与によるヨーレート時定数Trm、操舵による後輪7の車体スリップ角ゲインGbrと、操舵による後輪7の車体スリップ角時定数Tbrと、モーメントMの付与による車体スリップ角Gbmと、を用いて算出される。   From the equation (50), the front-rear wheel actual steering angle ratio k is the target yaw rate Yr_ta, the yaw rate gains Grf and Grr by steering, the yaw rate time constants Trf and Trr by steering, and the yaw rate gain Grm and moment M by applying moment M. Is calculated using the yaw rate time constant Trm by the application of the vehicle body, the vehicle body slip angle gain Gbr of the rear wheel 7 by the steering, the vehicle body slip angle time constant Tbr of the rear wheel 7 by the steering, and the vehicle body slip angle Gbm by the application of the moment M. Is done.

また、式(50)より、モーメントMは、目標車体スリップ角β_taと、操舵による前輪10のヨーレートゲインGrrと、操舵による前輪10のヨーレート時定数Trrと、モーメントMの付与によるヨーレートゲインGrm、モーメントMの付与によるヨーレート時定数Trm、操舵による車体スリップ角ゲインGbf、Gbrと、操舵による車体スリップ角時定数Tbf、Tbrと、モーメントMの付与による車体スリップ角Gbmと、を用いて算出される。   Further, from the equation (50), the moment M is the target vehicle body slip angle β_ta, the yaw rate gain Grr of the front wheel 10 by steering, the yaw rate time constant Trr of the front wheel 10 by steering, the yaw rate gain Grm and the moment by applying the moment M. The yaw rate time constant Trm by applying M, the vehicle body slip angle gains Gbf and Gbr by steering, the vehicle body slip angle time constants Tbf and Tbr by steering, and the vehicle body slip angle Gbm by applying moment M are calculated.

以上説明したように、本発明の第1実施形態では、車両100が操舵された際、車両100にモーメントを付与すると共に、前後輪の実操舵角をそれぞれ別個に設定する。更に、モーメントMが付与された操舵時の車両100において、車両100に発生するヨーレートr’及び車体スリップ角β’が、目標値となるような条件のもと算出している。これらにより、操舵時の車両100は、運転者によるハンドル16の操作に協調し、所望のヨーレート及び車体スリップ角が発生した状態にて安定した旋回運動を行うことができる。また、運転者のハンドル16の操作に対して、車両に働くヨーレートと車体スリップ角の発生が遅れないので、運転者は違和感を覚えない。   As described above, in the first embodiment of the present invention, when the vehicle 100 is steered, a moment is applied to the vehicle 100 and the actual steering angles of the front and rear wheels are set separately. Further, in the vehicle 100 at the time of steering to which the moment M is applied, the yaw rate r ′ and the vehicle body slip angle β ′ generated in the vehicle 100 are calculated under the conditions such that the target values are obtained. Thus, the vehicle 100 at the time of steering can perform a stable turning motion in a state where a desired yaw rate and vehicle body slip angle are generated in cooperation with the operation of the steering wheel 16 by the driver. Further, since the yaw rate acting on the vehicle and the generation of the vehicle body slip angle are not delayed with respect to the operation of the driver's handle 16, the driver does not feel uncomfortable.

[第2実施形態]
以下では、本発明の第2実施形態に係る車両の制御について説明する。
[Second Embodiment]
Below, control of the vehicle concerning a 2nd embodiment of the present invention is explained.

第2実施形態においても、運転者による操舵時の車両100に対して、モーメントMを付与し、前輪10と後輪7に対して別個に実操舵角を設定する。但し、第2実施形態においては、車両100に発生するヨーレートと横加速度が目標値になるようにして、上記の車両100に設定すべきモーメントMと前後輪実舵角比kを算出する。こうするのは、第1実施形態で示したように車体スリップ角を目標値に維持しようとするのは、車両100の設計上の制約のために、実現が困難である場合があるからでる。   Also in the second embodiment, the moment M is applied to the vehicle 100 during steering by the driver, and the actual steering angle is set separately for the front wheels 10 and the rear wheels 7. However, in the second embodiment, the moment M to be set in the vehicle 100 and the actual front and rear wheel steering angle ratio k are calculated so that the yaw rate and lateral acceleration generated in the vehicle 100 become target values. This is because, as shown in the first embodiment, the vehicle body slip angle is maintained at the target value because it may be difficult to realize due to design restrictions of the vehicle 100.

(車両制御システムでの処理)
次に、第2実施形態に係る車両制御システム200bでの具体的な処理について、図6を参照して説明する。
(Processing in the vehicle control system)
Next, specific processing in the vehicle control system 200b according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

車両制御システム200bは、左右の前輪10を独立に駆動するとともに、前輪10と後輪7を独立に操舵して、操舵時の車両100が所望の車両挙動を行うようにさせるシステムである。   The vehicle control system 200b is a system that drives the left and right front wheels 10 independently and steers the front wheels 10 and the rear wheels 7 independently so that the vehicle 100 during steering performs a desired vehicle behavior.

車両制御システム200bは、各種センサ150から入力信号250を取得し、インバータ14と後輪操舵装置21に、車両100にモーメントを付与するためのトルク制御信号72と、後輪7の角度を変更するための制御信号81を出力する。各種センサ150と、インバータ14と、後輪操舵装置21は、第1実施形態にて示したものと同様のものを用いる。   The vehicle control system 200b acquires the input signal 250 from the various sensors 150, and changes the angle of the rear wheel 7 and the torque control signal 72 for applying a moment to the vehicle 100 to the inverter 14 and the rear wheel steering device 21. A control signal 81 is output. The various sensors 150, the inverter 14, and the rear wheel steering device 21 are the same as those shown in the first embodiment.

車両制御システム200bは、基本的な構成・処理などは、第1実施形態に示したものと同様である。即ち、車両仕様情報記憶部210と、車両状態量算出部220と、モーメント算出部230と、前後輪実操舵角比算出部232と、コントローラユニット240から構成される。但し、車両状態量算出部220が、目標車体スリップ角算出部224の代わりに目標横加速算出部225を含んで構成される点で第1実施形態に示したものと異なる。   The vehicle control system 200b has the same basic configuration and processing as those described in the first embodiment. That is, the vehicle specification information storage unit 210, the vehicle state quantity calculation unit 220, the moment calculation unit 230, the front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232, and the controller unit 240 are configured. However, the vehicle state quantity calculation unit 220 is different from that shown in the first embodiment in that the vehicle state quantity calculation unit 220 includes a target lateral acceleration calculation unit 225 instead of the target vehicle body slip angle calculation unit 224.

目標横加速度算出部225は、各種センサ150から入力される値と車両仕様情報記憶部210から入力される値に基づいて、車両100が発生すべき横加速度を算出する。よって、モーメント算出部230及び前後輪実操舵角算出部232は、目標横加速度算出部225にて算出された目標横加速度に基づいて、モーメントM及び前後輪実操舵角比kを算出する。   The target lateral acceleration calculation unit 225 calculates the lateral acceleration that the vehicle 100 should generate based on values input from the various sensors 150 and values input from the vehicle specification information storage unit 210. Therefore, the moment calculator 230 and the front and rear wheel actual steering angle calculator 232 calculate the moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k based on the target lateral acceleration calculated by the target lateral acceleration calculator 225.

このように、第2実施形態に係る車体制御システム200bにて算出されたモーメントM及び前後輪実操舵角比kを操舵時の車両100に課すことにより、操舵に対するヨーレートの追従性が向上し、且つ横加速度も所望の値に維持される。これにより、操舵時の車両100は、運転者のハンドル16の操作に協調した適切な車両挙動を行うことができるようになる。また、モーメントM及び前後輪実操舵角比kを、横加速度が目標値となるように算出するので、車両100の素性に関係なく適切な車両挙動を実現することができる。   Thus, by imposing the moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k calculated by the vehicle body control system 200b according to the second embodiment on the vehicle 100 at the time of steering, the followability of the yaw rate with respect to steering is improved. Further, the lateral acceleration is also maintained at a desired value. As a result, the vehicle 100 during steering can perform an appropriate vehicle behavior in cooperation with the driver's operation of the handle 16. Further, since the moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k are calculated so that the lateral acceleration becomes the target value, an appropriate vehicle behavior can be realized regardless of the characteristics of the vehicle 100.

(モーメント及び前後輪実操舵角比の算出方法)
以下では、第2実施形態に係る、車両100に付与するモーメントMと車両100に設定する前後輪実操舵角比kの算出方法などについて説明する。なお、モーメントM及び前後輪実操舵角比kの算出は、それぞれ、車両制御システム200内のモーメント算出部230と前後輪実操舵角比算出部232が行うものとする。
(Method of calculating moment and front / rear wheel actual steering angle ratio)
Hereinafter, a method for calculating the moment M applied to the vehicle 100 and the front and rear wheel actual steering angle ratio k set in the vehicle 100 according to the second embodiment will be described. The moment M and the front and rear wheel actual steering angle ratio k are calculated by the moment calculation unit 230 and the front and rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 232 in the vehicle control system 200, respectively.

一般的に、車両100の操舵に対するヨーレートrδは上記の式(25)で表され、操舵に対する横加速度gyδの応答は、式(51)で表される。なお、第2実施形態においても前輪10の実操舵角δfと後輪7の実操舵角δrは、δr=kδfの関係を満たしており、前輪10の実操舵角δfはハンドル16の操作に対応する実操舵角δに一致するものとする。   In general, the yaw rate rδ with respect to the steering of the vehicle 100 is expressed by the above equation (25), and the response of the lateral acceleration gyδ with respect to the steering is expressed by the equation (51). Also in the second embodiment, the actual steering angle δf of the front wheel 10 and the actual steering angle δr of the rear wheel 7 satisfy the relationship δr = kδf, and the actual steering angle δf of the front wheel 10 corresponds to the operation of the steering wheel 16. It is assumed that it matches the actual steering angle δ.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(51)において、Ggyfは操舵による前輪10の横加速度ゲイン、Ggyrは操舵による後輪7の横加速度ゲイン、T1fは操舵による前輪10の第1の横加速度時定数、T2fは操舵による前輪10の第2の横加速度時定数、T1rは操舵による後輪7の第1の横加速度時定数、T2rは操舵による後輪7の第2の横加速度時定数を示しており、それぞれ式(52)及至(57)を満たすものとする。これらの値は、車両100の走行状態等により求めることができ、ラプラス演算子Sの関数として表された式(51)の係数に当たる。   In equation (51), Ggyf is the lateral acceleration gain of the front wheel 10 by steering, Ggyr is the lateral acceleration gain of the rear wheel 7 by steering, T1f is the first lateral acceleration time constant of the front wheel 10 by steering, and T2f is the front wheel 10 by steering. , The second lateral acceleration time constant, T1r represents the first lateral acceleration time constant of the rear wheel 7 by steering, and T2r represents the second lateral acceleration time constant of the rear wheel 7 by steering. Satisfies the solstice (57). These values can be obtained from the traveling state of the vehicle 100 and the like, and correspond to the coefficients of the equation (51) expressed as a function of the Laplace operator S.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
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Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
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以上の操舵による横加速度ゲインGgyf、Ggyrは、車両制御システム200内の車両状態量算出部220が有するゲイン算出部226が算出する。また、操舵による横加速度時定数T1f、T2f、T1r、T2rは、車両状態量算出部220内の時定数算出部228が算出する。   The lateral acceleration gains Ggyf and Ggyr by the above steering are calculated by the gain calculation unit 226 included in the vehicle state quantity calculation unit 220 in the vehicle control system 200. Further, the time constant calculation unit 228 in the vehicle state quantity calculation unit 220 calculates the lateral acceleration time constants T1f, T2f, T1r, and T2r by steering.

次に、車両100に図5に示したような力などが働いており、車両100の運動方程式が式(37)及び式(38)で表されるものとする。横方向の運動方程式を表した式(37)とモーメント運動方程式を表した式(38)をそれぞれラプラス変換し、実操舵角δ=0のもと、横加速度gyについて解くと式(58)が得られる。   Next, it is assumed that the force shown in FIG. 5 is applied to the vehicle 100, and the equation of motion of the vehicle 100 is expressed by Expression (37) and Expression (38). When the equation (37) representing the equation of motion in the lateral direction and the equation (38) representing the equation of moment equation are Laplace transformed to solve the lateral acceleration gy under the actual steering angle δ = 0, the equation (58) is obtained. can get.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(58)において、gymはモーメントMを付与したときの横加速度を示している。また、式(58)において、モーメントMを付与したときの横加速度ゲインGgymは式(59)で表され、モーメントMを付与したときの横加速度時定数Tgymは式(59)で表される。これらの値は、車両100の走行状態等により求めることができ、ラプラス演算子Sの関数として表された式(58)の係数に当たる。 In Expression (58), gym represents the lateral acceleration when the moment M is applied. In the equation (58), the lateral acceleration gain Ggym when the moment M is applied is expressed by the equation (59), and the lateral acceleration time constant Tgym when the moment M is applied is expressed by the equation (59). These values can be obtained from the traveling state of the vehicle 100 and the like, and correspond to the coefficients of the equation (58) expressed as a function of the Laplace operator S.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
Figure 2005204489

操舵された時の車両100には、上記した式(25)に示したヨーレートrδと、式(51)に示した横加速度gyδが発生する。また、モーメントMを付与した際の車両100には、式(39)に示したヨーレートrmと、式(58)に示した横加速度gymが発生する。よって、車両100を操舵した際に同時にモーメントMを付与した場合の、車両100に発生するヨーレートr’は、前述したように式(44)のように表すことができる。また、車両100を操舵したときに同時にモーメントMを付与した場合の、車両100に発生する横加速度gy’は式(61)のように表すことができる。   When the vehicle is steered, the yaw rate rδ shown in the equation (25) and the lateral acceleration gyδ shown in the equation (51) are generated. Further, in the vehicle 100 when the moment M is applied, the yaw rate rm shown in the equation (39) and the lateral acceleration gym shown in the equation (58) are generated. Therefore, the yaw rate r 'generated in the vehicle 100 when the moment M is simultaneously applied when the vehicle 100 is steered can be expressed as the equation (44) as described above. Further, the lateral acceleration gy 'generated in the vehicle 100 when the moment M is simultaneously applied when the vehicle 100 is steered can be expressed as in Expression (61).

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(61)に示す横加速度gy’は、式(51)に示した車両100の操舵による横加速度gyδと、式(58)に示したモーメントMを付与したときの横加速度gymとを加算したものである。 The lateral acceleration gy ′ shown in the equation (61) is obtained by adding the lateral acceleration gyδ due to the steering of the vehicle 100 shown in the equation (51) and the lateral acceleration gym when the moment M shown in the equation (58) is applied. Is.

第2実施形態では、運転者により操舵されて旋回運動する車両100に対して、車両100の素性に関係なく旋回運動を安定して行えるように、車両100に発生するヨーレートr’が目標ヨーレートYr_taに追従するようにし、且つ車両100に発生する横加速度gy’が目標横加速度gy_taに維持されるようにする。即ち、車両100を操舵した際にモーメントMを付与した際に発生するヨーレートr’は上記した式(46)を満たし、横加速度gy’は式(62)を満たす必要がある。   In the second embodiment, the yaw rate r ′ generated in the vehicle 100 is the target yaw rate Yr_ta so that the vehicle 100 steered by the driver can perform the turning motion stably regardless of the characteristics of the vehicle 100. The lateral acceleration gy ′ generated in the vehicle 100 is maintained at the target lateral acceleration gy_ta. That is, the yaw rate r 'generated when the moment M is applied when the vehicle 100 is steered must satisfy the above-described equation (46), and the lateral acceleration gy' must satisfy the equation (62).

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(46)に式(44)を代入すると式(48)が得られ、式(62)に式(61)を代入すると式(63)が得られる。 Substituting equation (44) into equation (46) yields equation (48), and substituting equation (61) into equation (62) yields equation (63).

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(48)は、操舵された際にモーメントMが付与された車両100に発生するヨーレートr’を、目標ヨーレートYr_taに一致させることを示した式である。また、式(63)は、操舵された際にモーメントMが付与された車両100に発生する横加速度gy’を、目標車体スリップ角gy_taに一致させることを示した式である。 Expression (48) is an expression showing that the yaw rate r 'generated in the vehicle 100 to which the moment M is applied when being steered is matched with the target yaw rate Yr_ta. Expression (63) is an expression showing that the lateral acceleration gy 'generated in the vehicle 100 to which the moment M is applied when being steered is made to coincide with the target vehicle body slip angle gy_ta.

式(48)と式(63)を連立させて、前後輪実操舵角比kとモーメントMについて解くと式(64)が得られる。   When equations (48) and (63) are combined and solved for front and rear wheel actual steering angle ratio k and moment M, equation (64) is obtained.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(64)より、前後輪実操舵角比kは、目標ヨーレートYr_taと、操舵によるヨーレートゲインGrf、Grrと、操舵によるヨーレート時定数Trf、Trrと、モーメントMの付与によるヨーレートゲインGrm、モーメントMの付与によるヨーレート時定数Trm、操舵による後輪7の横加速度ゲインGgyrと、操舵による後輪7の横加速度時定数T1r、T2rと、モーメントMの付与による横加速度ゲインGgymと、モーメントMの付与による横加速度時定数Tgymと、を用いて算出される。   From the equation (64), the front-rear wheel actual steering angle ratio k is the target yaw rate Yr_ta, the yaw rate gains Grf and Grr by steering, the yaw rate time constants Trf and Trr by steering, and the yaw rate gain Grm and moment M by applying moment M. The yaw rate time constant Trm by the application of the steering wheel, the lateral acceleration gain Ggyr of the rear wheel 7 by the steering, the lateral acceleration time constants T1r and T2r of the rear wheel 7 by the steering, the lateral acceleration gain Ggym by the application of the moment M, and the application of the moment M Is calculated using the lateral acceleration time constant Tgym.

また、式(64)より、モーメントMは、目標横加速度gy_taと、操舵による後輪7のヨーレートゲインGrrと、操舵による後輪7のヨーレート時定数Trrと、モーメントMの付与によるヨーレートゲインGrm、モーメントMの付与によるヨーレート時定数Trm、操舵による横加速度ゲインGgyr、Ggyfと、操舵による横加速度時定数T1f、T2f、T1r、T2rと、モーメントMの付与による横加速度ゲインGgymと、モーメントMの付与による横加速度時定数Tgymと、を用いて算出される。   Further, from the equation (64), the moment M is the target lateral acceleration gy_ta, the yaw rate gain Grr of the rear wheel 7 by steering, the yaw rate time constant Trr of the rear wheel 7 by steering, the yaw rate gain Grm by the application of the moment M, Yaw rate time constant Trm by applying moment M, lateral acceleration gains Ggyr and Ggyf by steering, lateral acceleration time constants T1f, T2f, T1r, and T2r by steering, lateral acceleration gain Ggym by applying moment M, and applying moment M Is calculated using the lateral acceleration time constant Tgym.

以上説明したように、本発明の第2実施形態では、車両100が操舵された際、車両100にモーメントを付与すると共に、前後輪の実操舵角をそれぞれ別個に設定する。更に、モーメントMが付与された操舵時の車両100において、車両100に発生するヨーレートr’及び横加速度gy’が、目標値となるような条件の下に算出している。これらにより、操舵時の車両100は、運転者によるハンドル16の操作に協調し、所望のヨーレート及び横加速度が発生した状態にて安定した旋回運動を行うことができる。また、運転者のハンドル16の操作に対して、車両に働くヨーレートと横加速度の発生が遅れないので、運転者は違和感を覚えない。更に、以上の車両制御システム200による制御は、操舵時の車両100に発生する車体スリップ角を目標値にするのでなく、横加速度を目標値にするように行っているので、車両の設計上の制約に拘束されることなく実現することができる。   As described above, in the second embodiment of the present invention, when the vehicle 100 is steered, a moment is applied to the vehicle 100 and the actual steering angles of the front and rear wheels are set separately. Further, in the vehicle 100 during steering to which the moment M is applied, the yaw rate r ′ and the lateral acceleration gy ′ generated in the vehicle 100 are calculated under the conditions such that the target values are obtained. Thus, the vehicle 100 during steering can perform a stable turning motion in a state where a desired yaw rate and lateral acceleration are generated in cooperation with the operation of the steering wheel 16 by the driver. Further, since the generation of the yaw rate and lateral acceleration acting on the vehicle is not delayed with respect to the operation of the driver's handle 16, the driver does not feel uncomfortable. Further, the above control by the vehicle control system 200 does not set the vehicle body slip angle generated in the vehicle 100 at the time of steering to the target value, but sets the lateral acceleration to the target value. This can be realized without being constrained by constraints.

[第3実施形態]
以下では、本発明の第3実施形態に係る車両の制御について説明する。
[Third Embodiment]
Below, control of the vehicle concerning a 3rd embodiment of the present invention is explained.

第3実施形態においても、運転者による操舵時の車両100に対して、モーメントMを付与し、前輪10と後輪7に対して別個に実操舵角を設定する。但し、第3実施形態においては、車両100に発生するヨーレートと横加速度と車体スリップ角が目標値になるようにして、上記の車両100に設定すべきモーメントMと前後輪実舵角比kを算出する。   Also in the third embodiment, the moment M is applied to the vehicle 100 during steering by the driver, and the actual steering angle is set separately for the front wheels 10 and the rear wheels 7. However, in the third embodiment, the moment M to be set in the vehicle 100 and the front and rear wheel actual steering angle ratio k are set so that the yaw rate, lateral acceleration, and vehicle body slip angle generated in the vehicle 100 become target values. calculate.

さらに、第1実施形態及び第2実施形態では、前輪10の実操舵角δfはハンドル16の操作に相当する実操舵角δに設定し、後輪7の実操舵角δrのみを前後輪実操舵角比kを用いて設定したが、第3実施形態では、前輪10の実操舵角δfもハンドル16からの入力に対して可変にする。即ち、ハンドル16の操作に相当する実操舵角δを用いて、前輪10の実操舵角δfも独立に制御する。   Further, in the first embodiment and the second embodiment, the actual steering angle δf of the front wheel 10 is set to the actual steering angle δ corresponding to the operation of the handle 16, and only the actual steering angle δr of the rear wheel 7 is actually steered from the front and rear wheels. Although the angle ratio k is set, in the third embodiment, the actual steering angle δf of the front wheels 10 is also made variable with respect to the input from the steering wheel 16. That is, the actual steering angle δf of the front wheels 10 is independently controlled using the actual steering angle δ corresponding to the operation of the steering wheel 16.

(車両制御システムでの処理)
次に、第3実施形態に係る車両制御システム200cでの具体的な処理について、図7を参照して説明する。
(Processing in the vehicle control system)
Next, specific processing in the vehicle control system 200c according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

車両制御システム200cは、左右の前輪10を独立に駆動するとともに、前輪10と後輪7を独立に操舵して、操舵時の車両100が所望の車両挙動を行うようにさせるシステムである。   The vehicle control system 200c is a system that drives the left and right front wheels 10 independently and steers the front wheels 10 and the rear wheels 7 independently so that the vehicle 100 at the time of steering performs a desired vehicle behavior.

車両制御システム200cは、各種センサ150から入力信号250を取得し、インバータ14と後輪操舵装置21に、車両100にモーメントを付与するためのトルク制御信号72と、前輪10の角度を変更するための制御信号80と、後輪7の角度を変更するための制御信号81と、を出力する。各種センサ150と、インバータ14と、後輪操舵装置21は、前述したものと同様のものを用いる。   The vehicle control system 200c acquires the input signal 250 from the various sensors 150, and changes the angle of the front wheel 10 and the torque control signal 72 for applying a moment to the vehicle 100 to the inverter 14 and the rear wheel steering device 21. Control signal 80 and a control signal 81 for changing the angle of the rear wheel 7 are output. Various sensors 150, the inverter 14, and the rear wheel steering device 21 are the same as those described above.

車両制御システム200cは、車両仕様情報記憶部210と、車両状態量算出部220と、モーメント算出部230と、前輪実操舵角比算出部233と、後輪実操舵角比算出部234と、コントローラユニット240から構成される。車両仕様情報記憶部210は、上記したものと同様の情報を記憶しているものとする。   The vehicle control system 200c includes a vehicle specification information storage unit 210, a vehicle state quantity calculation unit 220, a moment calculation unit 230, a front wheel actual steering angle ratio calculation unit 233, a rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 234, a controller The unit 240 is configured. It is assumed that the vehicle specification information storage unit 210 stores the same information as described above.

車両状態量算出部220は、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、各種センサ150と車両仕様情報記憶部210から入力を受ける。第3実施形態に係る車両状態量算出部220では、目標ヨーレート算出部222と、目標車体スリップ角算出部224と、目標加速度算出部225を含んで構成される。それぞれ、第1実施形態又は第2実施形態にて説明したものと同様の処理を行う。各種センサ150から入力される値と車両仕様情報記憶部210から入力される値に基づいて、車両100が発生すべき目標ヨーレートと、目標車体スリップ角、目標横加速度を算出する。車両状態量算出部220は、モーメント算出部230と、前輪実操舵角比算出部233と、後輪実操舵角比算出部234と、に算出された値を出力する。   The vehicle state quantity calculation unit 220 receives inputs from the various sensors 150 and the vehicle specification information storage unit 210 as in the first embodiment and the second embodiment. The vehicle state quantity calculation unit 220 according to the third embodiment includes a target yaw rate calculation unit 222, a target vehicle body slip angle calculation unit 224, and a target acceleration calculation unit 225. The same processing as that described in the first embodiment or the second embodiment is performed. Based on values input from the various sensors 150 and values input from the vehicle specification information storage unit 210, a target yaw rate, a target vehicle body slip angle, and a target lateral acceleration that the vehicle 100 should generate are calculated. The vehicle state quantity calculation unit 220 outputs the calculated values to the moment calculation unit 230, the front wheel actual steering angle ratio calculation unit 233, and the rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 234.

モーメント算出部230は車両100に付与すべきモーメントMを算出する。前輪実操舵角比算出部233は、ハンドル16の操作に対応する実操舵角δと前輪10に設定すべき実操舵角δfとの比(即ち、「前輪実操舵角比kf」)を算出する。後輪実操舵角比算出部234は、ハンドル16の操作に対応する実操舵角δと後輪7に設定すべき実操舵角δrとの比(即ち、「後輪実操舵角比kr」)を算出する。これら算出されたモーメントM、前輪実操舵角比kf、後輪実操舵角比krは、コントローラユニット240に出力される。   The moment calculator 230 calculates a moment M to be applied to the vehicle 100. The front wheel actual steering angle ratio calculation unit 233 calculates a ratio between the actual steering angle δ corresponding to the operation of the steering wheel 16 and the actual steering angle δf to be set for the front wheels 10 (that is, “front wheel actual steering angle ratio kf”). . The rear wheel actual steering angle ratio calculation unit 234 is a ratio between the actual steering angle δ corresponding to the operation of the steering wheel 16 and the actual steering angle δr to be set for the rear wheel 7 (ie, “rear wheel actual steering angle ratio kr”). Is calculated. The calculated moment M, front wheel actual steering angle ratio kf, and rear wheel actual steering angle ratio kr are output to the controller unit 240.

コントローラユニット240は、入力されたモーメントMを実際に車両100が発生できるように、左右の駆動ユニット8L及び8Rにおける夫々の出力トルクを決定する。そして、コントローラユニット214は、決定した出力トルクに対応するトルク制御信号72をインバータ14へ出力する。また、コントローラユニット240は、入力された前輪実操舵角比kfから決定される実操舵角δfを前輪10が実現できるように、前輪操舵装置20に制御信号80を出力する。同様に、コントローラユニット240は、入力された後輪実操舵角比krから決定される実操舵角δrを後輪7が実現できるように、後輪操舵装置21に制御信号81を出力する。   The controller unit 240 determines respective output torques in the left and right drive units 8L and 8R so that the vehicle 100 can actually generate the input moment M. Then, the controller unit 214 outputs a torque control signal 72 corresponding to the determined output torque to the inverter 14. Further, the controller unit 240 outputs a control signal 80 to the front wheel steering device 20 so that the front wheels 10 can realize the actual steering angle δf determined from the input front wheel actual steering angle ratio kf. Similarly, the controller unit 240 outputs a control signal 81 to the rear wheel steering device 21 so that the rear wheel 7 can realize the actual steering angle δr determined from the input rear wheel actual steering angle ratio kr.

このように、第3実施形態に係る車体制御システム200bにて算出されたモーメントMと、前輪実操舵角比kfと、後輪実操舵角比krと、を操舵時の車両100に課すことにより、操舵に対するヨーレート、横加速度、車体スリップ角が所望の値に常に維持されるようになる。これにより、操舵時の車両100は、運転者のハンドル16の操作に協調した適切な車両挙動を、精度良く行わせることができる。   In this manner, by imposing the moment M calculated by the vehicle body control system 200b according to the third embodiment, the front wheel actual steering angle ratio kf, and the rear wheel actual steering angle ratio kr on the vehicle 100 during steering. The yaw rate, lateral acceleration, and vehicle body slip angle with respect to steering are always maintained at desired values. Thereby, the vehicle 100 at the time of steering can accurately perform an appropriate vehicle behavior in cooperation with the driver's operation of the handle 16.

(モーメント、前輪実操舵角比、及び後輪実操舵角比の算出方法)
以下では、第3実施形態に係る、車両100に付与するモーメントMと車両100に設定する前輪実操舵角比kfと前輪実操舵角比krの算出方法などについて説明する。なお、モーメントMと、前輪実操舵角比kfと、前輪実操舵角比krの算出は、それぞれ、車両制御システム200内のモーメント算出部230と、前輪実操舵角比算出部233と、後輪実操舵角比算出部234と、が行うものとする。
(Calculation method of moment, actual steering angle ratio of front wheels, and actual steering angle ratio of rear wheels)
Hereinafter, a method for calculating the moment M applied to the vehicle 100, the front wheel actual steering angle ratio kf and the front wheel actual steering angle ratio kr set in the vehicle 100, and the like according to the third embodiment will be described. The moment M, the front wheel actual steering angle ratio kf, and the front wheel actual steering angle ratio kr are calculated by the moment calculation unit 230, the front wheel actual steering angle ratio calculation unit 233, and the rear wheels, respectively, in the vehicle control system 200. It is assumed that the actual steering angle ratio calculation unit 234 performs this.

運転者のハンドル16の操作に対応する実操舵角をθ、前輪実操舵角比をkf、後輪実操舵角比をkrとすると、操舵に対して車両100に発生するヨーレートrδ、横加速度gyδ、車体スリップ角βδは、それぞれ式(65)、式(66)、式(67)にて表される。   Assuming that the actual steering angle corresponding to the driver's operation of the steering wheel 16 is θ, the front wheel actual steering angle ratio is kf, and the rear wheel actual steering angle ratio is kr, the yaw rate rδ and lateral acceleration gyδ generated in the vehicle 100 with respect to steering. The vehicle body slip angle βδ is expressed by Expression (65), Expression (66), and Expression (67), respectively.

Figure 2005204489
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Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
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なお、式(65)、式(66)、式(67)内の記号などは、前述したものと同様の意味で用いている。 Note that the symbols in Formula (65), Formula (66), and Formula (67) are used in the same meaning as described above.

ここで、車両100にモーメントMが付与された車両100に発生するヨーレートrm、横加速度gym、車体スリップ角βmは、それぞれ前述した式(39)、式(58)、式(40)を満たすものとする。   Here, the yaw rate rm, lateral acceleration gym, and vehicle body slip angle βm generated in the vehicle 100 to which the moment M is applied to the vehicle 100 satisfy the above-described equations (39), (58), and (40), respectively. And

以上より、操舵時の車両100にモーメントMを付与した場合の車両100に発生するヨーレートr’、横加速度gy’、車体スリップ角β’は、それぞれ式(68)、式(69)、式(70)にて表される。   From the above, the yaw rate r ′, the lateral acceleration gy ′, and the vehicle body slip angle β ′ generated in the vehicle 100 when the moment M is applied to the vehicle 100 during steering are expressed by the equations (68), (69), ( 70).

Figure 2005204489
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Figure 2005204489
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Figure 2005204489
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第3実施形態では、操舵時の車両100にモーメントMを付与した場合の車両100に発生するヨーレート’、横加速度gy’、車体スリップ角β’が目標値を取るようにするという条件を設ける。即ち、車両100が、前述した式(46)、式(62)、式(47)が同時に満たされるようにする。   In the third embodiment, a condition is set such that the yaw rate ', the lateral acceleration gy' and the vehicle body slip angle β 'generated in the vehicle 100 when the moment M is applied to the vehicle 100 during steering are set to target values. In other words, the vehicle 100 satisfies the above-described expression (46), expression (62), and expression (47) at the same time.

よって、式(46)に式(68)を代入すると式(71)が得られ、式(62)に式(69)を代入すると式(72)が得られ、式(47)に式(70)を代入すると式(73)が得られる。   Therefore, substituting equation (68) into equation (46) yields equation (71), substituting equation (69) into equation (62) yields equation (72), and equation (47) yields equation (70). ) Is substituted, equation (73) is obtained.

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
Figure 2005204489

Figure 2005204489
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次に、式(71)と式(72)と式(73)を連立させて、前輪実操舵角比kfと後輪実操舵角比krとモーメントMについて解くと、式(74)が得られる。   Next, when Equation (71), Equation (72), and Equation (73) are combined to solve the front wheel actual steering angle ratio kf, the rear wheel actual steering angle ratio kr, and the moment M, Equation (74) is obtained. .

Figure 2005204489
Figure 2005204489

式(74)より、前輪実操舵角比kfと後輪実操舵角比krとモーメントMは、操舵によるヨーレートゲインGrf、Grrと、操舵によるヨーレート時定数Trf、Trrと、モーメントMの付与によるヨーレートゲインGrm、モーメントMの付与によるヨーレート時定数Trm、操舵による横加速度ゲインGgyf、Ggyrと、操舵による横加速度時定数T1f、T2f、T1r、T2rと、モーメントMの付与による横加速度ゲインGgymと、モーメントMの付与による横加速度時定数Tgymと、操舵による車体スリップ角ゲインGbf、Gbrと、操舵による車体スリップ角時定数Tbf、Tbrと、モーメントMの付与による車体スリップ角Gbmと、を用いて算出される。   From the equation (74), the front wheel actual steering angle ratio kf, the rear wheel actual steering angle ratio kr, and the moment M are the yaw rate gains Grf and Grr due to steering, the yaw rate time constants Trf and Trr due to steering, and the yaw rate due to the moment M being applied. Yaw rate time constant Trm by applying gain Grm and moment M, lateral acceleration gain Ggyf and Ggyr by steering, lateral acceleration time constants T1f, T2f, T1r, and T2r by steering, lateral acceleration gain Ggym by applying moment M, and moment It is calculated using the lateral acceleration time constant Tgym by applying M, the vehicle body slip angle gains Gbf and Gbr by steering, the vehicle body slip angle time constants Tbf and Tbr by steering, and the vehicle body slip angle Gbm by applying moment M. The

前輪実操舵角比kfは、上記のものに加えて目標ヨーレートYr_taも用いて算出される。後輪実操舵角比krは、上記のものに加えて目標横加速度gy_taも用いて算出される。モーメントMは、上記のものに加えて目標車体スリップ角β_taも用いて算出される。   The front wheel actual steering angle ratio kf is calculated using the target yaw rate Yr_ta in addition to the above. The rear wheel actual steering angle ratio kr is calculated using the target lateral acceleration gy_ta in addition to the above. The moment M is calculated using the target vehicle body slip angle β_ta in addition to the above.

以上説明したように、本発明の第3実施形態では、車両100が操舵された際、車両100にモーメントを付与すると共に、ハンドル操作に対して前輪10及び後輪7の実操舵角をそれぞれ独立に設定する。更に、モーメントMが付与された操舵時の車両100において、車両100が発生するヨーレートr’と横加速度gy’と車体スリップ角β’が、目標値になるような条件の下に算出している。これらにより、操舵時の車両100は、運転者によるハンドル16の操作に精度良く協調し、所望のヨーレートと横加速度と車体スリップ角が発生した状態にて、安定した旋回運動を正確に行うことができる。また、運転者のハンドル16の操作に対して、車両に働くヨーレートと横加速度と車体スリップ角の発生が遅れないので、運転者は違和感を覚えない。   As described above, in the third embodiment of the present invention, when the vehicle 100 is steered, a moment is applied to the vehicle 100, and the actual steering angles of the front wheels 10 and the rear wheels 7 are made independent of the steering operation. Set to. Further, in the steering vehicle 100 to which the moment M is applied, the yaw rate r ′, the lateral acceleration gy ′ generated by the vehicle 100, and the vehicle body slip angle β ′ are calculated under conditions such that the target values are obtained. . Thus, the vehicle 100 at the time of steering can accurately coordinate with the operation of the steering wheel 16 by the driver and accurately perform a stable turning motion in a state where a desired yaw rate, lateral acceleration, and vehicle body slip angle are generated. it can. Further, since the generation of the yaw rate, the lateral acceleration, and the vehicle body slip angle acting on the vehicle is not delayed with respect to the operation of the driver's handle 16, the driver does not feel uncomfortable.

本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention. 操舵時の車両に生じる車両挙動を示した図である。It is the figure which showed the vehicle behavior which arises in the vehicle at the time of steering. 車両の操舵時に、本実施形態に係るモーメントを付与することなどを示した図である。It is the figure which showed giving the moment which concerns on this embodiment, etc. at the time of steering of a vehicle. 本発明の第1実施形態に係る車両制御システムの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a vehicle control system concerning a 1st embodiment of the present invention. 車両の操舵時にモーメントを付与したときに、車両に働く力などを示した図である。It is the figure which showed the force etc. which act on a vehicle when a moment is provided at the time of steering of a vehicle. 本発明の第2実施形態に係る車両制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle control system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る車両制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle control system which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
7 後輪
8 駆動ユニット
10 前輪
13 バッテリー
14 インバータ
16 ハンドル
20 前輪操舵装置
21 後輪操舵装置
100 車両
200、200a、200b、200c 車両制御システム
1 Engine 7 Rear Wheel 8 Drive Unit 10 Front Wheel 13 Battery 14 Inverter 16 Handle 20 Front Wheel Steering Device 21 Rear Wheel Steering Device 100 Vehicle 200, 200a, 200b, 200c Vehicle Control System

Claims (8)

前後輪の一方をモータにより駆動し、前後輪を各々独立して操舵可能な車両の制御装置であって、
当該車両に付与すべきモーメントを算出するモーメント算出手段と、
当該車両の前輪及び後輪に設定すべき実操舵角を算出する前後輪実操舵角算出手段と、を備え、
前記モーメント算出手段、及び前記前後輪実操舵角算出手段は、操舵時の車両が所望の状態となるように算出することを特徴とする車両の制御装置。
A vehicle control device in which one of the front and rear wheels is driven by a motor and the front and rear wheels can be steered independently,
A moment calculating means for calculating a moment to be applied to the vehicle;
Front and rear wheel actual steering angle calculating means for calculating an actual steering angle to be set for the front and rear wheels of the vehicle,
The vehicle control apparatus characterized in that the moment calculation means and the front and rear wheel actual steering angle calculation means calculate the vehicle during steering so that the vehicle is in a desired state.
前記算出されたモーメントに基づいて、前記モータを制御するモータ制御手段と、
前記算出された前輪の実操舵角及び後輪の実操舵角に基づいて、当該車両の前輪及び後輪の角度を変更する前後輪操舵手段と、を有し、
前記モータ制御手段、及び前記前後輪操舵手段は、運転者のハンドル操作が所定条件を満たして行われた際に実行することを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。
Motor control means for controlling the motor based on the calculated moment;
Front and rear wheel steering means for changing the angles of the front and rear wheels of the vehicle based on the calculated actual steering angle of the front wheels and the actual steering angle of the rear wheels,
The vehicle control device according to claim 1, wherein the motor control unit and the front and rear wheel steering unit are executed when a driver's steering operation is performed while satisfying a predetermined condition.
前記モーメント算出手段、及び前記前後輪実操舵角算出手段は、前記車両に働くヨーレートと、前記車両の車体スリップ角とが目標値となるように算出し、
前記前後輪実操舵角算出手段は、前輪の実操舵角に対する後輪に設定すべき実操舵角の比を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。
The moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means calculate the yaw rate acting on the vehicle and the vehicle body slip angle of the vehicle to be target values,
The vehicle control apparatus according to claim 1 or 2, wherein the front and rear wheel actual steering angle calculation means calculates a ratio of an actual steering angle to be set on the rear wheel with respect to an actual steering angle of the front wheel.
前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、式(1)に基づいてモーメントMと、前輪の実操舵角δfに対する後輪に設定すべき実操舵角の比kと、を算出し、
Figure 2005204489
Yr_taは当該車両の目標ヨーレート、β_taは当該車両の目標車体スリップ角、Grfは操舵による前輪のヨーレートゲイン、Grrは操舵による後輪のヨーレートゲイン、Trfは操舵による前輪のヨーレート時定数、Trrは操舵による後輪のヨーレート時定数、Grmは前記モーメントの付与によるヨーレートゲイン、Trmは前記モーメントの付与によるヨーレート時定数、Gbfは操舵による前輪の車体スリップ角ゲイン、Gbrは操舵による後輪の車体スリップ角ゲイン、Tbfは操舵による前輪の車体スリップ角時定数、Tbrは操舵による後輪の車体スリップ角時定数、Gbmは前記モーメントの付与による車体スリップ角ゲイン、Sはラプラス演算子、ωnは当該車両の車体固有振動数、ζは当該車両の車体減衰比、とすることを特徴とする請求項3に記載の車両の制御装置。
The moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means calculate the moment M and the ratio k of the actual steering angle to be set on the rear wheel with respect to the actual steering angle δf of the front wheel based on the equation (1). ,
Figure 2005204489
Yr_ta is the target yaw rate of the vehicle, β_ta is the target vehicle body slip angle of the vehicle, Grf is the yaw rate gain of the front wheels by steering, Grr is the yaw rate gain of the rear wheels by steering, Trf is the yaw rate time constant of the front wheels by steering, and Trr is the steering The rear wheel yaw rate time constant, Grm is the yaw rate gain by applying the moment, Trm is the yaw rate time constant by applying the moment, Gbf is the front body slip angle gain by steering, and Gbr is the rear body slip angle by steering. Gain, Tbf is the vehicle slip angle time constant of the front wheel by steering, Tbr is the vehicle slip angle time constant of the rear wheel by steering, Gbm is the vehicle slip angle gain by applying the moment, S is the Laplace operator, ωn is the vehicle's slip angle time constant 4. The vehicle body natural frequency, ζ, is a vehicle body damping ratio of the vehicle. Both of the control device.
前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、前記車両に働くヨーレートと、前記車両に働く横加速度とが目標値になるように算出し、
前記前後輪実操舵角算出手段は、前輪の実操舵角に対する後輪に設定すべき実操舵角の比を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。
The moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means calculate the yaw rate acting on the vehicle and the lateral acceleration acting on the vehicle to be target values,
The vehicle control apparatus according to claim 1 or 2, wherein the front and rear wheel actual steering angle calculation means calculates a ratio of an actual steering angle to be set on the rear wheel with respect to an actual steering angle of the front wheel.
前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、式(2)に基づいてモーメントMと、前輪の実操舵角δfに対する後輪に設定すべき実操舵角の比kと、を算出し、
Figure 2005204489
Yr_taは当該車両の目標ヨーレート、gy_taは当該車両の目標横加速度、Grfは操舵による前輪のヨーレートゲイン、Grrは操舵による後輪のヨーレートゲイン、Trfは操舵による前輪のヨーレート時定数、Trrは操舵による後輪のヨーレート時定数、Grmは前記モーメントの付与によるヨーレートゲイン、Trmは前記モーメントの付与によるヨーレート時定数、Ggyfは操舵による前輪の横加速度ゲイン、Ggyrは操舵による後輪の横加速度ゲイン、T1fは操舵による前輪の第1の横加速度時定数、T2fは操舵による前輪の第2の横加速度時定数、T1rは操舵による後輪の第1の横加速度時定数、T2rは操舵による後輪の第2の横加速度時定数、Ggymは前記モーメントの付与による横加速度ゲイン、Tgymは前記モーメントの付与による横加速度時定数、Sはラプラス演算子、ωnは当該車両の車体固有振動数、ζは当該車両の車体減衰比、とすることを特徴とする請求項5に記載の車両の制御装置。
The moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means calculate the moment M and the ratio k of the actual steering angle to be set on the rear wheels with respect to the actual steering angle δf of the front wheels based on the equation (2). ,
Figure 2005204489
Yr_ta is the target yaw rate of the vehicle, gy_ta is the target lateral acceleration of the vehicle, Grf is the yaw rate gain of the front wheels by steering, Grr is the yaw rate gain of the rear wheels by steering, Trf is the yaw rate time constant of the front wheels by steering, and Trr is by steering Rear wheel yaw rate time constant, Grm is yaw rate gain by applying moment, Trm is yaw rate time constant by applying moment, Ggyf is front wheel lateral acceleration gain by steering, Ggyr is rear wheel lateral acceleration gain by steering, T1f Is the first lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, T2f is the second lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, T1r is the first lateral acceleration time constant of the rear wheels by steering, and T2r is the first lateral acceleration time constant of the rear wheels by steering. The lateral acceleration time constant of 2, Ggym is the lateral acceleration gain by applying the moment, and Tgym is the lateral acceleration by applying the moment. The number, S is a Laplace operator, .omega.n the vehicle body natural frequency of the vehicle body damping ratio of the vehicle zeta, it is a control apparatus for a vehicle according to claim 5, characterized in.
前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、前記車両に働くヨーレートと、前記車両の車体スリップ角と、前記車両に働く横加速度と、が目標値になるように算出し、
前記前後輪実操舵角算出手段は、
ハンドルの操作に相当する実操舵角に対する前輪に設定すべき実操舵角の比と、
ハンドルの操作に相当する実操舵角に対する後輪に設定すべき実操舵角の比と、を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。
The moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means calculate the yaw rate acting on the vehicle, the vehicle body slip angle of the vehicle, and the lateral acceleration acting on the vehicle to be target values,
The front and rear wheel actual steering angle calculating means includes:
The ratio of the actual steering angle to be set on the front wheels to the actual steering angle corresponding to the steering wheel operation,
The vehicle control device according to claim 1 or 2, wherein a ratio of an actual steering angle to be set for a rear wheel with respect to an actual steering angle corresponding to an operation of a steering wheel is calculated.
前記モーメント算出手段及び前記前後輪実操舵角算出手段は、式(3)に基づいてモーメントMと、ハンドルの操作に相当する実操舵角θに対する前輪に設定すべき実操舵角の比kfと、ハンドルの操作に相当する実操舵角θに対する後輪に設定すべき実操舵角の比krと、を算出し、
Figure 2005204489
Yr_taは当該車両の目標ヨーレート、β_taは当該車両の目標車体スリップ角、gy_taは当該車両の目標横加速度、Grfは操舵による前輪のヨーレートゲイン、Grrは操舵による後輪のヨーレートゲイン、Trfは操舵による前輪のヨーレート時定数、Trrは操舵による後輪のヨーレート時定数、Grmは前記モーメントの付与によるヨーレートゲイン、Trmは前記モーメントの付与によるヨーレート時定数、Ggyfは操舵による前輪の横加速度ゲイン、Ggyrは操舵による後輪の横加速度ゲイン、T1fは操舵による前輪の第1の横加速度時定数、T2fは操舵による前輪の第2の横加速度時定数、T1rは操舵による後輪の第1の横加速度時定数、T2rは操舵による後輪の第2の横加速度時定数、Ggymは前記モーメントの付与による横加速度ゲイン、Tgymは前記モーメントの付与による横加速度時定数、Gbfは当該車両の操舵による前輪の車体スリップ角ゲイン、Gbrは操舵による後輪の車体スリップ角ゲイン、Tbfは操舵による前輪の車体スリップ角時定数、Tbrは操舵による後輪の車体スリップ角時定数、Gbmは前記モーメントの付与による車体スリップ角ゲイン、Sはラプラス演算子、ωnは当該車両の車体固有振動数、ζは当該車両の車体減衰比、とすることを特徴とする請求項7に記載の車両の制御装置。
The moment calculating means and the front and rear wheel actual steering angle calculating means are based on the equation (3), the moment M and the ratio kf of the actual steering angle to be set on the front wheels with respect to the actual steering angle θ corresponding to the operation of the steering wheel, A ratio kr of the actual steering angle to be set on the rear wheel with respect to the actual steering angle θ corresponding to the operation of the steering wheel,
Figure 2005204489
Yr_ta is the target yaw rate of the vehicle, β_ta is the target vehicle body slip angle of the vehicle, gy_ta is the target lateral acceleration of the vehicle, Grf is the yaw rate gain of the front wheels by steering, Grr is the yaw rate gain of the rear wheels by steering, and Trf is by steering Front wheel yaw rate time constant, Trr is the rear wheel yaw rate time constant by steering, Grm is the yaw rate gain by applying the moment, Trm is the yaw rate time constant by applying the moment, Ggyf is the front wheel lateral acceleration gain by steering, and Ggyr is Lateral acceleration gain of the rear wheels by steering, T1f is the first lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, T2f is the second lateral acceleration time constant of the front wheels by steering, and T1r is the first lateral acceleration of the rear wheels by steering Constant, T2r is the second lateral acceleration time constant of the rear wheel by steering, Ggym is the lateral acceleration gain by applying the moment, and Tgym is the front Lateral acceleration time constant by applying the moment, Gbf is the front body slip angle gain by steering the vehicle, Gbr is the rear body slip angle gain by steering, Tbf is the front body slip angle time constant by steering, and Tbr is The vehicle slip angle time constant of the rear wheel by steering, Gbm is the vehicle slip angle gain by applying the moment, S is the Laplace operator, ωn is the natural frequency of the vehicle body, and ζ is the vehicle body damping ratio of the vehicle. The vehicle control device according to claim 7.
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