JP5918303B2 - Vehicle whose motion is controlled using jerk information - Google Patents
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Description
本発明は、車両の運動制御、特に、車両の横方向の加加速度情報を用いて運動制御される車両に関するものである。 The present invention relates to vehicle motion control, and more particularly to a vehicle that is motion-controlled using lateral jerk information of the vehicle.
車両のヨーモーメントを制御する車両制御装置に関しては、例えば、特許文献1に開示
されている方式がある。ところで、一般に、車両の左右輪間にトルク差を発生させること
により、左右の各車輪と路面との間で発揮されている駆動力または制動力の大きさを左右
不均衡にし、これにより、車両にヨーモーメントを発生させて車両の挙動を制御すること
ができる。
As a vehicle control device that controls the yaw moment of the vehicle, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1. By the way, in general, by generating a torque difference between the left and right wheels of the vehicle, the magnitude of the driving force or braking force exerted between the left and right wheels and the road surface is imbalanced. The behavior of the vehicle can be controlled by generating a yaw moment.
車両の左右輪間に発生させるトルク差の目標値を決める制御ロジックに関しては、特許
文献1で開示されている方式の一つに、ハンドル角速度に比例した値をトルク差の目標値
とする方式がある。特許文献1によると、ハンドル角速度に比例したトルク差を発生させ
れば、ハンドル角速度に比例したヨーモーメントが発生し、ハンドル操作に対する車両の
ヨー運動の初期応答性を向上することができる。
Regarding the control logic for determining the target value of the torque difference generated between the left and right wheels of the vehicle, one of the methods disclosed in Patent Document 1 is a method in which a value proportional to the steering wheel angular velocity is set as the target value of the torque difference. is there. According to Patent Document 1, if a torque difference proportional to the steering wheel angular velocity is generated, a yaw moment proportional to the steering wheel angular velocity is generated, and the initial response of the vehicle yaw motion to the steering wheel operation can be improved.
しかし、上記特許文献1に開示されている制御ロジックのように、車両の左右輪間に発
生させるトルク差の目標値を、ハンドル角速度に比例しただけの値にするということは、
車両のダイナミクス(車両の横方向の運動性能)の変化に対応できる保証はない。
However, like the control logic disclosed in Patent Document 1, the target value of the torque difference generated between the left and right wheels of the vehicle is set to a value that is only proportional to the steering wheel angular velocity.
There is no guarantee that the vehicle dynamics (the lateral movement performance of the vehicle) can be accommodated.
車速が高速化することによりヨー応答の安定性が低下したり、車両の横滑り状態により
タイヤが非線形領域に到達したり、加減速により生じる各輪の荷重変化、あるいはタイヤ
前後力の増加により横力の低下などが発生した場合には、車両が本来持つ復元ヨーモーメ
ントが変化する。この復元ヨーモーメントと制御入力の合成ヨーモーメントにより結果的
に車両を不安定にする領域が発生する。
As the vehicle speed increases, the stability of the yaw response decreases, the tire reaches the non-linear region due to the skidding condition of the vehicle, the load change of each wheel caused by acceleration / deceleration, or the lateral force due to the increase of the tire longitudinal force When a decrease in the vehicle speed occurs, the restoring yaw moment inherent in the vehicle changes. As a result, a region where the vehicle becomes unstable is generated due to the combined yaw moment of the restored yaw moment and the control input.
本発明の目的は、車両のダイナミクスの変化に応じてヨーモーメント制御量を変化させ
ることが可能な運動制御される車両を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a motion-controlled vehicle capable of changing a yaw moment control amount in accordance with a change in vehicle dynamics.
上記課題を解決するために、本発明の加加速度情報を用いて運動制御される車両は、車両の横方向の加加速度(Gy_dot)に基づいて前後加速度を制御する制御手段を有し、制御手段は、ドライバのアクセル操作が無い場合について、当該横方向の加加速度(Gy_dot)に、前後方向の速度(V)、横加速度(Gy)の関数f(Gy,V)を乗じた値f(Gy,V)×(Gy_dot)、或いは当該横方向の加加速度(Gy_dot)に、当該前後方向の速度(V)、当該横加速度(Gy)に対応したゲイン(KGyV)を乗じた値(KGyV)×(Gy_dot)に基づいて前記前後加速度を制御し、或いは、前記横方向の加加速度(Gy_dot)を前記前後方向の速度(V)で除した値(Gy_dot/V)に対して、さらに前記横加速度(Gy)で除した値(Gy_dot/V・Gy)に比例した値に基づいて前記前後加速度を制御することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a vehicle whose movement is controlled using the jerk information of the present invention has a control means for controlling the longitudinal acceleration based on the jerk (Gy_dot) in the lateral direction of the vehicle. Is a value f (Gy) obtained by multiplying the lateral jerk (Gy_dot) by a function f (Gy, V) of the longitudinal velocity (V) and the lateral acceleration (Gy) when the driver does not perform an accelerator operation. , V) × (Gy_dot) or a value obtained by multiplying the lateral jerk (Gy_dot) by the longitudinal velocity (V) and the gain (KGyV) corresponding to the lateral acceleration (Gy) × (KGyV) × The longitudinal acceleration is controlled based on (Gy_dot), or the value obtained by dividing the lateral jerk (Gy_dot) by the longitudinal velocity (V) (Gy_dot / V) The longitudinal acceleration is controlled based on a value proportional to a value (Gy_dot / V · Gy) divided by the lateral acceleration (Gy).
本発明によれば、非定常な車両加減速状態を含む車両の横方向のダイナミクスの変化に
応じて、制御ヨーモーメント量を調整することが可能となり、安定した走行を実現するこ
とができる。
According to the present invention, it is possible to adjust the amount of control yaw moment according to the change in the dynamics of the vehicle in the lateral direction including the unsteady vehicle acceleration / deceleration state, and it is possible to realize stable traveling.
本発明の実施形態に係る車両の運動制御方法について、図1〜図10を参照しながら以
下詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係る車両の運動制御方法の全体構成を示す
図である。本実施形態において、車両0は、いわゆるバイワイヤシステムで構成され、ド
ライバと操舵機構、加速機構、減速機構の間に機械的な結合は無いものである。次に、本
実施形態に関する車両の運動制御装置の構成と動作について、各項目に分けて説明する。
A vehicle motion control method according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a vehicle motion control method according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the vehicle 0 is configured by a so-called by-wire system, and there is no mechanical coupling between the driver and the steering mechanism, the acceleration mechanism, and the deceleration mechanism. Next, the configuration and operation of the vehicle motion control apparatus according to this embodiment will be described separately for each item.
「駆動」
車両0は、モータ1により左後輪63、右後輪64を駆動する後輪駆動車(Rear
Motor Rear Drive:RR車)である(特に、駆動方式は本実施形態に直
接的な関係は無い)。モータ1に連接して、モータのトルクを左右輪に自由に配分するこ
とが可能な駆動力配分機構2が装着されている。
"Drive"
The vehicle 0 is a rear wheel drive vehicle (Rear) that drives the left rear wheel 63 and the right rear wheel 64 by the motor 1.
Motor Rear Drive: RR vehicle) (in particular, the drive system is not directly related to this embodiment). A driving force distribution mechanism 2 that is connected to the motor 1 and can freely distribute the torque of the motor to the left and right wheels is mounted.
まず、具体的な機器構成を述べる。左前輪61、右前輪62、左後輪63、右後輪64
には、それぞれブレーキロータ、車輪速検出用ロータと、車両側に車輪速ピックアップが
搭載され、各輪の車輪速が検出できる構成となっている。ドライバのアクセルペダル10
の踏み込み量は、アクセルポジションセンサ31により検出され、ペダルコントローラ4
8を経て、中央コントローラ40で演算処理される。この演算処理の中には、本実施形態
に関する、ヨーモーメント制御に応じたトルク分配情報も含まれている。そして、パワー
トレインコントローラ46は、この制御量に応じて、モータ1の出力を制御する。また、
モータ1の出力はパワートレインコントローラ46により制御される駆動力配分機構2を
経由し、最適な比率にて左後輪63、右後輪64に分配される。
First, a specific device configuration will be described. Left front wheel 61, right front wheel 62, left rear wheel 63, right rear wheel 64
Each is equipped with a brake rotor, a wheel speed detecting rotor, and a wheel speed pickup on the vehicle side so that the wheel speed of each wheel can be detected. Driver's accelerator pedal 10
Is depressed by the accelerator position sensor 31, and the pedal controller 4
8, the central controller 40 performs arithmetic processing. This calculation process includes torque distribution information according to the yaw moment control related to the present embodiment. The power train controller 46 controls the output of the motor 1 in accordance with this control amount. Also,
The output of the motor 1 is distributed to the left rear wheel 63 and the right rear wheel 64 at an optimal ratio via the driving force distribution mechanism 2 controlled by the power train controller 46.
アクセルペダル10には、またアクセル反力モータ51が接続され、中央コントローラ
40の演算指令に基づき、ペダルコントローラ48により、反力制御される。
An accelerator reaction force motor 51 is also connected to the accelerator pedal 10, and the reaction force is controlled by the pedal controller 48 based on a calculation command from the central controller 40.
「制動」
左前輪51、右前輪52、左後輪53、右後輪54には、それぞれブレーキロータが配
備され、車体側にはこのブレーキロータをパッド(図示せず)で挟み込むことにより車輪
を減速させるキャリパーが搭載されている。キャリパーは油圧式、あるいはキャリパー毎
に電機モータを有する電機式である。
"braking"
Each of the left front wheel 51, the right front wheel 52, the left rear wheel 53, and the right rear wheel 54 is provided with a brake rotor, and a caliper that decelerates the wheel by sandwiching the brake rotor with a pad (not shown) on the vehicle body side. Is installed. The caliper is a hydraulic type or an electric type having an electric motor for each caliper.
それぞれのキャリパーは、基本的には中央コントローラ40の演算指令に基づき、ブレ
ーキコントローラ451(前輪用)、452(後輪用)により制御される。また、このブ
レーキコントローラ451,452には前述したように各輪の車輪速が入力されている。
これら4輪の車輪速より前輪(非駆動輪)の車輪速を平均処理することにより絶対車速を
推定することができる。
Each caliper is basically controlled by a brake controller 451 (for front wheels) and 452 (for rear wheels) based on a calculation command from the central controller 40. Further, the wheel speeds of the respective wheels are inputted to the brake controllers 451 and 452 as described above.
The absolute vehicle speed can be estimated by averaging the wheel speeds of the front wheels (non-drive wheels) from the wheel speeds of these four wheels.
本実施形態においては、この車輪速および車両前後方向の加速度を検出する加速度セン
サの信号を用いることにより四輪同時に車輪速度が落ち込む場合でも、絶対車速(V)を
正確に測定するように構成されている(このような絶対車速の測定に関しては、例えば公
知の特開平5−16789号公報等に開示の技術を採用すればよい)。また、前輪(非駆
動輪)の左右輪速度の差分をとることにより車体のヨーレイトを推定するような構成とな
っている(r_w)。そして、これらの信号は中央コントローラ40内にて、共有情報と
して、常にモニタリングされている。
In the present embodiment, the absolute vehicle speed (V) is accurately measured even when the wheel speed drops simultaneously with the four wheels by using the signal of the acceleration sensor that detects the wheel speed and the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle. (For such absolute vehicle speed measurement, for example, a technique disclosed in, for example, publicly known Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-16789 may be employed). Further, the configuration is such that the yaw rate of the vehicle body is estimated by taking the difference between the left and right wheel speeds of the front wheels (non-drive wheels) (r_w). These signals are constantly monitored as shared information in the central controller 40.
ブレーキペダル11には、ブレーキ反力モータ52が接続され、中央コントローラ40
の演算指令に基づき、ペダルコントローラ48により反力制御される。
A brake reaction force motor 52 is connected to the brake pedal 11, and the central controller 40
The reaction force is controlled by the pedal controller 48 based on the calculation command.
「制動・駆動の統合制御」
本実施形態においては、後述するようなヨーモーメント制御を実現する際に3つのモー
ド(後述するが、操舵によるヨーモーメント付加、左右差動制駆動入力によるヨーモーメ
ント付加、後輪から前輪への荷重移動によるヨーモーメント付加(図7参照))を有して
おり、そのうちのひとつが「左右差動制駆動入力によるヨーモーメント付加」である。左
右輪に異なる制動力や駆動力を発生させることになるが、ヨーモーメントとして寄与する
のは左右の制動力あるいは駆動力の差分である。
"Integrated control of braking and driving"
In the present embodiment, three modes (to be described later, yaw moment addition by steering, yaw moment addition by left / right differential braking / driving input, and load from the rear wheel to the front wheel when the yaw moment control as described later is realized in the present embodiment. Yaw moment addition by movement (see FIG. 7)), and one of them is “Yaw moment addition by left / right differential braking / driving input”. Different braking and driving forces are generated on the left and right wheels, but the difference between the left and right braking or driving forces contributes as the yaw moment.
したがって、この差分を実現するために片側は駆動して、反対側を制動するなどの通常
とは異なる動作もあり得る。このような状況での統合制御指令は中央コントローラ40が
統合的に指令を決定し、ブレーキコントローラ451(前輪用)、452(後輪用)、パ
ワートレインコントローラ46、モータ1、駆動力配分機構2を介して適切に制御される
。
Therefore, in order to realize this difference, there may be an unusual operation such as driving one side and braking the other side. In such a situation, the central controller 40 determines the integrated control command in an integrated manner, and the brake controllers 451 (for front wheels) and 452 (for rear wheels), the powertrain controller 46, the motor 1, and the driving force distribution mechanism 2 Is properly controlled through
「操舵」
車両0の操舵系は四輪操舵装置となっているが、ドライバの舵角とタイヤ切れ角の間に
機械的な結合の無い、ステアバイワイヤ構造となっている。操舵系は、内部に舵角センサ
(図示せず)を含むフロントパワーステアリング7とステアリング16とドライバ舵角セ
ンサ33とステアリングコントローラ44とで構成されている。ドライバのステアリング
16の操舵量は、ドライバ舵角センサ33により検出され、ステアリングコントローラ4
4を経て、中央コントローラ40で演算処理される。この演算処理の中には本実施形態に
関する、ヨーモーメント制御に応じた舵角入力も含まれている。そして、ステアリングコ
ントローラ44はこの操舵量に応じて、フロントパワーステアリング7、リアパワーステ
アリング8を制御する。
"steering"
The steering system of the vehicle 0 is a four-wheel steering device, but has a steer-by-wire structure in which there is no mechanical connection between the steering angle of the driver and the tire turning angle. The steering system includes a front power steering 7 including a steering angle sensor (not shown), a steering 16, a driver steering angle sensor 33, and a steering controller 44. The steering amount of the driver's steering wheel 16 is detected by a driver steering angle sensor 33, and the steering controller 4
4, the central controller 40 performs arithmetic processing. This calculation process includes a steering angle input according to the yaw moment control related to the present embodiment. The steering controller 44 controls the front power steering 7 and the rear power steering 8 according to the steering amount.
ステアリング16には、ステア反力モータ53が接続され、中央コントローラ40の演
算指令に基づき、ステアリングコントローラ44により、反力制御される。ドライバのブ
レーキペダル11の踏み込み量は、ブレーキペダルポジションセンサ32により検出され
、ペダルコントローラ48を経て、中央コントローラ40で演算処理される。
A steering reaction force motor 53 is connected to the steering 16, and the reaction force is controlled by the steering controller 44 based on a calculation command from the central controller 40. The depression amount of the brake pedal 11 of the driver is detected by the brake pedal position sensor 32 and is processed by the central controller 40 via the pedal controller 48.
「センサ」
次に、本実施形態の運動センサ群について述べる。図1に示すように、横加速度センサ
21と前後加速度センサ22およびヨーレイトセンサ38(車両の回転角速度)は、重心
点近辺に配置されている。また、夫々の加速度センサの出力を微分して加加速度情報を得
る、微分回路23,24が搭載されている。さらにヨーレイトセンサ38のセンサ出力を
微分してヨー角加速度信号を得るための微分回路25が搭載されている。
"Sensor"
Next, the motion sensor group of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the lateral acceleration sensor 21, the longitudinal acceleration sensor 22, and the yaw rate sensor 38 (vehicle rotational angular velocity) are disposed in the vicinity of the center of gravity. Also, differentiating circuits 23 and 24 are provided for differentiating the outputs of the respective acceleration sensors to obtain jerk information. Further, a differentiation circuit 25 for differentiating the sensor output of the yaw rate sensor 38 to obtain a yaw angular acceleration signal is mounted.
本実施形態では微分回路の存在を明確化するために各センサに設置しているように図示
したが、実際は中央コトローラ40に直接加速度信号を入力して各種演算処理をしてから
微分処理をしてもよい。したがって、先の車輪速センサから推定されたヨーレイトを用い
中央コントローラ40内で微分処理をして車体のヨー角加速度を得ても良い。また、加加
速度を得るために、加速度センサと微分回路を利用しているが、既に知られた加加速度セ
ンサ(例えば、特開2002−340925号公報を参照)を用いても良い。
In the present embodiment, it is illustrated that each sensor is installed in order to clarify the existence of the differentiation circuit. However, in actuality, the acceleration signal is directly input to the central controller 40 to perform various arithmetic processes, and then the differentiation process is performed. May be. Therefore, the yaw angular acceleration of the vehicle body may be obtained by performing differentiation in the central controller 40 using the yaw rate estimated from the wheel speed sensor. Further, in order to obtain jerk, an acceleration sensor and a differentiation circuit are used, but an already known jerk sensor (see, for example, JP-A-2002-340925) may be used.
「ヨーモーメント制御」
次に、左右輪駆動力配分によるヨーモーメント制御について、図2と図3を用いて説明
する。本実施形態においては、「操舵によるヨーモーメント付加」、「左右差動制駆動入
力によるヨーモーメント付加」「後輪から前輪への荷重移動によるヨーモーメント付加」
の3種類の方法を用いて車両0に加えるヨーモーメントを制御する。図2は車両の反時計
回りの旋回状態から3種類の正のヨーモーメント入力を実施した状況を示す模式図である
。図3は車両の反時計回りの旋回状態から3種類の負のヨーモーメント入力を実施した状
況を示す模式図である。
"Yaw moment control"
Next, yaw moment control by left and right wheel driving force distribution will be described with reference to FIGS. In this embodiment, "Yaw moment addition by steering", "Yaw moment addition by left / right differential braking / driving input", "Yaw moment addition by load movement from rear wheel to front wheel"
The yaw moment applied to the vehicle 0 is controlled using the following three methods. FIG. 2 is a schematic diagram showing a situation where three types of positive yaw moment inputs are performed from the counterclockwise turning state of the vehicle. FIG. 3 is a schematic diagram showing a situation in which three types of negative yaw moment inputs are performed from the counterclockwise turning state of the vehicle.
図2は、図2の(A)に示す標準状態から正のモーメントを入力する場合の3つの方法
を示す図である。まず、標準状態(A)での車両0の横方向の運動方程式とヨーイング(
回転)運動の方程式を示す。
FIG. 2 is a diagram showing three methods for inputting a positive moment from the standard state shown in FIG. First, the lateral motion equation of the vehicle 0 in the standard state (A) and yawing (
Shows the equation of rotation).
ただし、m:車両0の質量、Gy:車両0に加わる横方向の加速度、Fyf:前2輪の横
力、Fyr:後2輪の横力、M:ヨーモーメント、Iz:車両0のヨーイング慣性モーメ
ント、r_dot:車両0のヨー角加速度(rはヨーレイト)、lf:車両0重心点と前
車軸間の距離、lr:車両0重心点と後車軸間の距離である。標準状態ではヨーイング運
動は釣り合い(ヨーモーメントがゼロ)を示し、角加速度はゼロとなる。
Where m: mass of the vehicle 0, Gy: lateral acceleration applied to the vehicle 0, Fyf: lateral force of the front two wheels, Fyr: lateral force of the rear two wheels, M: yaw moment, Iz: yawing inertia of the vehicle 0 Moment, r_dot: yaw angular acceleration of vehicle 0 (r is yaw rate), lf: distance between vehicle 0 center of gravity and front axle, lr: distance between vehicle 0 center of gravity and rear axle. In the standard state, the yawing motion is balanced (the yaw moment is zero), and the angular acceleration is zero.
標準状態(A)から「操舵によるヨーモーメント付加」を実施したのが(B)の状態で
ある。(A)の標準状態に比べて前輪操舵角をΔδfだけ増加し、後輪を逆方向Δδrだ
け増加したため、前輪2輪の横力がFyfからFysfに増加し後輪2輪の横力がFyr
からFyrfに減少するため、上記の数式2に従い、下記の数式3に示すように正のモー
メント(Ms)が発生する。
In the state (B), “yaw moment addition by steering” is performed from the standard state (A). Compared with the standard state of (A), the front wheel steering angle is increased by Δδf and the rear wheel is increased by the reverse direction Δδr, so that the lateral force of the two front wheels increases from Fyf to Fysf and the lateral force of the two rear wheels is Fyr.
Therefore, a positive moment (Ms) is generated according to Equation 2 above as shown in Equation 3 below.
また、本実施形態では後輪も操舵可能な四輪操舵車両を想定しているが、通常の前輪操
舵車両でも正のモーメントを発生することができる。
In the present embodiment, a four-wheel steering vehicle capable of steering the rear wheels is assumed, but a positive moment can be generated even in a normal front-wheel steering vehicle.
次に、(A)の標準状態から左後輪63に制動力−Fdrl、右後輪64に駆動力Fd
rr、そして左前輪61に制動力−Fdfを加えたのが、(C)の「左右制駆動入力によ
るモーメント付加」である。この場合、
Next, from the standard state of (A), the braking force -Fdrl is applied to the left rear wheel 63, and the driving force Fd is applied to the right rear wheel 64.
The addition of the braking force -Fdf to the left front wheel 61 is the "moment addition by the left / right braking / driving input" in (C). in this case,
となる。ここでdは左右のトレッド(図示するように左右車輪間距離)を表している。さ
らに、
It becomes. Here, d represents left and right treads (distance between left and right wheels as shown). further,
となるように制御すると、全輪駆動車でなくても(本例では右前輪62を駆動しなくても
)前後方向に加減速を発生せずにヨーモーメントを発生可能となる。すなわちドライバに
違和感を与えずヨーモーメントを加えることができる。
Thus, even if the vehicle is not an all-wheel drive vehicle (in this example, the right front wheel 62 is not driven), the yaw moment can be generated without generating acceleration / deceleration in the front-rear direction. That is, the yaw moment can be applied without causing the driver to feel uncomfortable.
次に、図2の(D)は制動力を加えることにより後輪から前輪へ積極的に荷重移動を発
生させ、車両の復元ヨーモーメントを低減させ、結果的にヨーモーメントを発生させる方
法である。
Next, (D) of FIG. 2 is a method of generating load movement positively from the rear wheel to the front wheel by applying a braking force, reducing the restoring yaw moment of the vehicle, and consequently generating the yaw moment. .
この荷重移動によるヨーモーメント付加の現象は、「自動車技術会Vol.47、No
.12、1993のPP.54〜60、著者芝端など」に掲載の「ヨーモーメント制御に
よる車両運動性能の向上について」で開示しているように、タイヤの横力が荷重に比例す
る範囲において、定常旋回中の加減速によるヨーモーメントは、横加速度と前後加速度の
積に比例する。この現象は、前輪の摩擦円が図2(A)の状態から減速度−Gxにより増
加するとともに、後輪の摩擦円が減速度−Gxで減少することにより発生する。ただし、
−Gxは、
The phenomenon of adding the yaw moment by this load movement is described in “Automobile Engineering Association Vol. 47, No.
. 12, 1993, PP. 54-60, Author Shibata, etc. "," Acceleration / deceleration during steady turning in the range where the lateral force of the tire is proportional to the load, as disclosed in "Improvement of vehicle motion performance by yaw moment control" The yaw moment by is proportional to the product of lateral acceleration and longitudinal acceleration. This phenomenon occurs when the friction circle of the front wheel increases from the state of FIG. 2A due to the deceleration -Gx, and the friction circle of the rear wheel decreases at the deceleration -Gx. However,
-Gx is
である。投入されるヨーモーメントが横加速度と前後加速度の積となるところまでの式変
形は省略するが、
It is. The formula modification up to where the input yaw moment is the product of lateral acceleration and longitudinal acceleration is omitted,
となり、正のヨーモーメントを投入することが可能となる。
Thus, a positive yaw moment can be input.
一方、図3は、図2に示す方法と同様な方法で負のヨーモーメントを入力する方法であ
る。図2の正のヨーモーメントの入力と同様な方法なので詳細な説明は省略するが、操舵
は舵角を減少、あるいは後輪を前輪と同位相方向に操舵し、制駆動は逆方向の制駆動力を
印加し、荷重移動においては加速することにより後輪荷重を増加し、後輪横力を相対的に
増加させるとともに、前輪横力を減少させることにより復元方向の(図3の(B)(C)
(D)では時計回りの)モーメントを得るようにしている。
On the other hand, FIG. 3 shows a method of inputting a negative yaw moment by the same method as shown in FIG. Since the method is the same as the input of the positive yaw moment in FIG. 2, detailed description is omitted, but steering reduces the steering angle or steers the rear wheels in the same phase direction as the front wheels, and braking / driving is in the reverse direction. Applying force and accelerating the load movement, the rear wheel load is increased, the rear wheel lateral force is relatively increased, and the front wheel lateral force is decreased to reduce the restoring direction ((B) in FIG. 3). (C)
In (D), a moment (clockwise) is obtained.
以上説明したように、本実施形態の車両は中央コトローラ40の指令により正負両方の
ヨーモーメントを発生することができる。次に具体的なヨーモーメント指令のための目標
ヨーモーメントの算出方法について詳細に説明する。なお、以上説明したヨーモーメント
の発生の仕方についての概略は、種々の文献で紹介されている。
As described above, the vehicle of this embodiment can generate both positive and negative yaw moments according to the command of the central controller 40. Next, a method for calculating a target yaw moment for a specific yaw moment command will be described in detail. The outline of how the yaw moment is generated as described above is introduced in various documents.
「車両運動力学的な技術背景」
図4に示すように、車両がある曲線にそって旋回している状況を想定する。地上に固定
された座標系(X、Y)のC(s)=(X(s)、Y(s))で表せる曲線において、s
は曲線をたどった距離である。軌跡の曲率をκ(=1/ρ(ρ:旋回半径))とすると、
κは、数式8に示すように、軌跡に沿った弧長パラメータ(s)を用いて表すのが一般的
である。
"Vehicle kinematics technical background"
As shown in FIG. 4, a situation is assumed in which the vehicle is turning along a certain curve. In a curve expressed by C (s) = (X (s), Y (s)) in a coordinate system (X, Y) fixed on the ground, s
Is the distance along the curve. If the curvature of the locus is κ (= 1 / ρ (ρ: turning radius)),
κ is generally expressed using an arc length parameter (s) along the trajectory as shown in Equation 8.
すなわち、ある距離(ds)だけ曲線を進んだときに角度(dθ)の変化がある場合、こ
れを曲率κ(dθ/ds)であるという。
That is, when there is a change in angle (dθ) when a curve is advanced by a certain distance (ds), this is called curvature κ (dθ / ds).
よく知られているように、一定車速でハンドルを一定の角速度で操舵したときに車両が
描く軌跡はクロソイド曲線と呼ばれ、道路設計によく用いられている。この曲線は、
As is well known, the trajectory drawn by the vehicle when the steering wheel is steered at a constant angular velocity at a constant vehicle speed is called a clothoid curve and is often used in road design. This curve is
で表され、進む距離に対して曲率の変化率が一定である曲線である。したがって車両で速
度一定(u)でクロソイド曲線上を走る場合、
This is a curve in which the rate of change of curvature is constant with respect to the distance traveled. Therefore, when running on a clothoid curve at a constant speed (u) in a vehicle,
となり、この車両から見た曲率の時間変化は、
And the time change in curvature seen from this vehicle is
となり一定となる(これは、弧長パラメータから時間パラメータtへの置換と考えても良
い)。一方、曲率κの定義から、κ(s)は数式12のように表される。
And constant (this may be considered as a replacement of the arc length parameter with the time parameter t). On the other hand, from the definition of the curvature κ, κ (s) is expressed as Equation 12.
これは、車両が曲率κ(s)の曲線上を横滑りの変化無しでs1→s2まで移動すると
車両ヨー角がψだけ発生するということを意味している。
This means that the vehicle yaw angle is generated by ψ when the vehicle moves on the curve of curvature κ (s) from s1 to s2 without a side slip change.
横滑りの変化が無い状態とは、図5に示すように曲線(C(s)を示す太い黒曲線)の
接線方向のベクトル(V)と車両の速度方向(一点鎖線方向)の差が、ゼロ(図5(A)
)か、あるいは横すべり角といわれる角度(β)が一定(図5(B))の状態であり、こ
のような状態では車両の公転と自転が協調して合致している理想的な状態であると考えら
れる。また、この理想状態で発生するヨー角は幾何学的に決まるものであり、車両ダイナ
ミクスとは直接的な関係が無いことに注視を要する。なお、図5に示す状態についての詳
細は、例えば、「自動車の運動と制御」、安部正人著、山海堂出版、平成4年7月10日
第1刷発行、第3章、に記述されている。
As shown in FIG. 5, the difference between the tangential vector (V) of the curve (the thick black curve indicating C (s)) and the vehicle speed direction (the one-dot chain line direction) is zero. (Fig. 5 (A)
) Or an angle (β) called a side slip angle is constant (FIG. 5 (B)), and in this state, the revolution and rotation of the vehicle are in an ideal state of matching. it is conceivable that. In addition, it is necessary to pay attention to the fact that the yaw angle generated in this ideal state is determined geometrically and is not directly related to the vehicle dynamics. The details of the state shown in FIG. 5 are described in, for example, “Motor Movement and Control”, Masato Abe, Sankai-do Publishing, July 10, 1992, First Print, Chapter 3. Yes.
「規範ヨーモーメントの導出」
図4に示すs1→s2まで移動するのにt1→t2の時間がかかったとして、このよう
な運動状態の車両のヨーレイトr_refは、
"Derivation of standard yaw moment"
Assuming that it takes time t1 → t2 to move from s1 to s2 shown in FIG. 4, the yaw rate r_ref of the vehicle in such a motion state is
となる。さらに、ヨー角加速度(r_ref_dot)を求めると、
It becomes. Further, when calculating the yaw angular acceleration (r_ref_dot),
となる。ここで車両の進行方向の速度を次式のように、
It becomes. Here, the speed in the traveling direction of the vehicle is as follows:
とし、車両の前後方向の加速度をGxとすると、
And if the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle is Gx,
となる。また、車両の横方向の加速度をGyとすると図5のように横滑りの変化が無い状
態で運動している車両については、
It becomes. In addition, when the lateral acceleration of the vehicle is Gy, as shown in FIG.
と
When
の関係がある。この両辺を時間微分して、曲率の時間変化を求めると、
There is a relationship. Differentiating these two sides with time, and finding the change in curvature over time,
となる。
It becomes.
ここで、Gy_dotは車両の横加加速度である。数式14に数式16、数式18、数
式19を代入すると、
Here, Gy_dot is the lateral jerk of the vehicle. Substituting Equation 16, Equation 18, and Equation 19 into Equation 14,
ここで、第2項の前後加速度と横加速度の積を速度の二乗で割ったものは第一項に比べて
小さいため、本実施形態においては考えないことにする。また、より高精度の値を要求す
る場合は考慮しても良い。
Here, since the product of the longitudinal acceleration and the lateral acceleration in the second term divided by the square of the velocity is smaller than that in the first term, it is not considered in this embodiment. Further, when a more accurate value is required, it may be considered.
さて、上記の数式20で表すものは、理想状態で走行する車両が必要とするヨー角加速
度である。また、このヨー角加速度の値に車両のヨーイング慣性モーメントIzを掛け合
わせると、規範ヨーモーメントとなる(一般的な、力f=質量m×加速度αの関係に対応
するもの)。
Now, what is expressed by Equation 20 above is the yaw angular acceleration required by the vehicle traveling in an ideal state. Further, when this yaw angular acceleration value is multiplied by the yawing inertia moment Iz of the vehicle, a standard yaw moment is obtained (which corresponds to a general relationship of force f = mass m × acceleration α).
「制御ロジック」
次に、上述した規範ヨーモーメントを用いて走行中の車両のヨーモーメントを制御する
方法について述べる。ここで、規範モーメントというのは、図5で説明したように、車両
の公転と自転とを協調して合致させた状態で経路をたどるために必要なモーメントであり
、このモーメントが大きいと車両が自転し、小さいと経路から車両が外れることとなる。
"Control logic"
Next, a method for controlling the yaw moment of the traveling vehicle using the above-mentioned standard yaw moment will be described. Here, as described with reference to FIG. 5, the reference moment is a moment necessary to follow the path in a state where the revolution and rotation of the vehicle are coordinated and matched. If this moment is large, the vehicle If the vehicle rotates and is small, the vehicle is off the route.
実際の車両は、図6に示すように、公転運動と自転運動に乖離が生じる。これは車両が
ダイナミクスを有し、速度変化、荷重変化、外乱などに応じて特性が変化するからである
。本実施形態ではこの乖離(図6に示すずれ)を補正することを考える。具体的には、以
下の2つの場合を想定する。一つ目は直線から旋回に入るとき、あるいは旋回から直線脱
出の過渡状態では、ヨーレイトに対して横加速度は横すべり角の変化分としての応答遅れ
を有するため、この部分を補正することを考える(旋回・脱出アシスト)。また、もうひ
とつは前後輪の横力のバランスがなんらかの理由により崩れ、公転よりも自転が増加する
(スピン)状態についての抑制についても考慮する(挙動変化抑制)。
In an actual vehicle, as shown in FIG. 6, there is a difference between the revolution motion and the rotation motion. This is because the vehicle has dynamics and its characteristics change according to speed change, load change, disturbance, and the like. In the present embodiment, it is considered to correct this divergence (deviation shown in FIG. 6). Specifically, the following two cases are assumed. First, when the vehicle enters a turn from a straight line or in a transitional state from a straight line to a turn, the lateral acceleration has a response delay as a change in the side slip angle with respect to the yaw rate. Turn / escape assist). In addition, the balance of the lateral forces of the front and rear wheels is broken for some reason, and the suppression of the state where the rotation increases more than the revolution (spin) is considered (behavior change suppression).
車両0に搭載されたヨーレイトセンサ38あるいは左右車輪速センサの差分から推定し
たヨーレイトを微分回路25の出力角加速度をr_real_dotとする。この値に車
両0のヨーイング慣性モーメントIzを掛けると現在の車両に作用しているヨーモーメン
トが把握できる。
The yaw rate estimated from the difference between the yaw rate sensor 38 mounted on the vehicle 0 or the left and right wheel speed sensors is set as the output angular acceleration of the differentiation circuit 25 as r_real_dot. By multiplying this value by the yawing inertia moment Iz of the vehicle 0, the yaw moment acting on the current vehicle can be grasped.
結局、この作用ヨーモーメント(Iz・r_real_dot)と規範ヨーモーメント
(Iz・r_ref_dot)との差分が公転と自転の乖離の原因となる差分ヨーモーメ
ントとなる。したがって、
Eventually, the difference between the acting yaw moment (Iz · r_real_dot) and the normative yaw moment (Iz · r_ref_dot) becomes the differential yaw moment that causes the difference between revolution and rotation. Therefore,
が、補正すべきヨーモーメントとなる。ここで、kは比例ゲインである。比例ゲインを要
する理由として、規範ヨーモーメントはダイナミクスを含まないため、直接フィードバッ
ク(k=1)を加えると、発散する領域が存在する。したがって、kは必ず1以下である
ように調整する必要がある。
Is the yaw moment to be corrected. Here, k is a proportional gain. The reason why the proportional gain is required is that the reference yaw moment does not include dynamics, and therefore, when direct feedback (k = 1) is added, there is a divergence region. Therefore, it is necessary to adjust so that k is always 1 or less.
「制御ロジックの構成」
図7は本実施形態に関する制御ロジックの構成を示す模式図である。車両の横方向の加
加速度(Gy_dot)を車両の前後方向の速度(V)で除した値(Gy_dot/V)
に基づいて、車両のヨーモーメントを制御する構成となっている。また、車両のヨー角加
速度(r_dot)を検出し、(Gy_dot/V)と、(r_dot)との差が小さく
なるように、車両のヨーモーメントを制御する構成となっている。
"Configuring Control Logic"
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the control logic relating to the present embodiment. A value obtained by dividing the lateral jerk (Gy_dot) of the vehicle by the speed (V) in the longitudinal direction of the vehicle (Gy_dot / V)
Based on the above, the yaw moment of the vehicle is controlled. Further, the vehicle yaw angular acceleration (r_dot) is detected, and the yaw moment of the vehicle is controlled so that the difference between (Gy_dot / V) and (r_dot) becomes small.
また、「操舵によるヨーモーメント付加」、「左右差動制駆動入力によるヨーモーメン
ト付加」「後輪から前輪への荷重移動によるヨーモーメント付加」の切り替え、あるいは
組み合わせは、ドライバ入力に応じて決定する。例えば、アクセル入力がある場合には減
速度を伴う「荷重移動によるヨーモーメント付加」は実施しない、あるいは「左右差動制
駆動入力」の合計値をドライバのアクセル入力に応じて制御するなどである。これらの一
連の処理は中央コントローラ40内で行われる。
The switching or combination of “add yaw moment by steering”, “add yaw moment by left / right differential braking / driving input” and “add yaw moment by load transfer from rear wheel to front wheel” is determined according to the driver input. . For example, when there is an accelerator input, “add yaw moment by load movement” accompanied by deceleration is not performed, or the total value of “left / right differential braking / driving input” is controlled according to the accelerator input of the driver, etc. . A series of these processes is performed in the central controller 40.
「実際の検出結果による原理の正当性の確認」
次に、実車を用いた補正ヨーモーメントΔMの検出試験結果を示す。実験車両は約15
00[kg]、 ヨーイング慣性モーメント2500「kgm2」のフロントエンジンフ
ロント駆動の乗用車で、横加加速度検出手段とヨー角加速度検出手段を有している。
"Checking the validity of the principle based on actual detection results"
Next, a detection test result of the corrected yaw moment ΔM using an actual vehicle is shown. About 15 experimental vehicles
A front engine front drive passenger car with 00 [kg] yawing moment of inertia 2500 “kgm2”, and has lateral jerk detection means and yaw angular acceleration detection means.
図8は、ドライバにライントレースタスク(図では左側、(d)→(a))と、自由に
経路を選ぶVoluntary Drive(右側、(b)→(d))を行わせたときの
車両の軌跡(計測値)、車両前後、横加速度、そのときの横加加速度を速度で除すること
により得た規範ヨー角加速度r_ref_dot、実際の車両のヨー角加速度r_rea
l_dot、それぞれの角加速度の差分を示したものである。テストトラックのほぼ、X
=−100[m]より左の部分には路面にトレースすべきラインが描かれている。
FIG. 8 shows the vehicle when the driver performs the line trace task (left side in the figure, (d) → (a)) and Voluntary Drive (right side, (b) → (d)) to freely select the route. Trajectory (measured value), vehicle longitudinal, lateral acceleration, normative yaw angular acceleration r_ref_dot obtained by dividing lateral jerk at that time, actual vehicle yaw angular acceleration r_rea
l_dot represents the difference between the respective angular accelerations. Near the test track, X
A line to be traced on the road surface is drawn in a portion to the left of −100 [m].
したがって、ドライバはX=0[m]のほうから右コーナーへとアプローチすることに
なる。左コーナーからの脱出を示した瞬間が下の2つのグラフの75[s(Time)]
近辺であり、ここから車両は(b)コーナーに進入し、(c)コーナーから脱出し(d)
コーナーに再び突入するというタスクである。
Therefore, the driver approaches from X = 0 [m] to the right corner. 75 [s (Time)] in the bottom two graphs shows the moment of escaping from the left corner
From here the vehicle enters (b) corner, (c) exits from the corner (d)
The task is to enter the corner again.
ライントレースタスク(左側)コーナーへの進入直前の速度は概ね60[km/h]と
規定してあるが、ドライバは自由にブレーキ、アクセルを用いても良いことにしている。
これが図8の2番目に示す加速度グラフである。したがって、本実験は自由な加減速を伴
う結果であることに注意を要する。
The speed immediately before entering the line trace task (left side) corner is defined as approximately 60 [km / h], but the driver may freely use the brake and accelerator.
This is the second acceleration graph shown in FIG. Therefore, it should be noted that this experiment is a result with free acceleration / deceleration.
上記の数式20から推測できるように、ヨー角加速度と曲率κの時間変化は相関が高い
。したがって、曲率が変わるラインをトレースすることになるコーナー出入り口では、規
範ヨー角加速度が発生することになる。図8の3番目に示すとおり、規範ヨー角加速度と
実ヨー角加速度の差分はごく僅かで、ドライバは、大きな挙動変化を起こさず、的確に車
両をコントロールしラインをトレースしていることがわかる。
As can be inferred from Equation 20 above, the time change in yaw angular acceleration and curvature κ is highly correlated. Therefore, the standard yaw angular acceleration occurs at the corner doorway where the line where the curvature changes is traced. As shown in the third part of FIG. 8, the difference between the standard yaw angular acceleration and the actual yaw angular acceleration is negligible, and it can be seen that the driver does not cause a large change in behavior and accurately controls the vehicle and traces the line. .
ここで、図8の最下段の図は補正ヨーモーメントを示したものである。全体的に小さな
量ではあるが、規範のヨー角加速度が立ち上がってピークに達するまでは正、立下りでは
負となっており、この値を数式21で示すように適当なゲインkを掛けてフィードバック
し、ヨーモーメントを投入することにより車両運動の即応性と収束性を向上できることが
明確である。また、前述したように、本実験はブレーキ、アクセルによる自由な加減速を
ドライバに許した実験であるため、本実施形態は非定常な車両加減速状態においても有効
であることも明らかである。
Here, the lowermost diagram in FIG. 8 shows the corrected yaw moment. Although it is a small amount as a whole, it is positive until the normative yaw angular acceleration rises and reaches a peak, and is negative at the fall, and this value is multiplied by an appropriate gain k as shown in Equation 21 for feedback. It is clear that the responsiveness and convergence of the vehicle motion can be improved by applying the yaw moment. Further, as described above, since this experiment is an experiment that allows the driver to freely accelerate and decelerate by the brake and the accelerator, it is also clear that this embodiment is effective even in an unsteady vehicle acceleration / deceleration state.
ドライバによりクローズド制御が行われる場合は、ドライバがブレーキ、ステア、アク
セルを連携させて的確に制御を行うため、補正ヨーモーメントが不要となる状況が多い。
逆に言うとそのような状況で制御が介入すると違和感を増加させることになる。このため
、制御ロジック(補正ヨーモーメントの算定)の正当性をより明確に確認するため、設定
速度で左右にサインカーブ状の操舵を行うオープンループ試験を実施し、的確な補正ヨー
モーメント信号が算出されるか否かを検証してみた。
When the closed control is performed by the driver, the driver accurately controls the brake, the steering, and the accelerator in cooperation with each other, so that there are many situations in which the corrected yaw moment is unnecessary.
In other words, when the control intervenes in such a situation, the sense of incongruity increases. For this reason, in order to more clearly confirm the correctness of the control logic (calculation of corrected yaw moment), an open loop test that performs sine curve steering to the left and right at a set speed is performed, and an accurate corrected yaw moment signal is calculated. I tried to verify whether or not.
図9は、それぞれ、車速20[km/h]、60[km/h]、80[km/h]にお
いて、ステアを1[Hz]のサインカーブ状に40[deg]、40[deg]、50[
deg]だけ操舵した場合に、横加加速度を速度で除することにより得た規範ヨー角加速
度と実際の車両のヨーレイトを微分して得られた実際のヨー角加速度を比較した図である
。
FIG. 9 shows that the steering is 40 [deg], 40 [deg], in a sine curve of 1 [Hz] at vehicle speeds of 20 [km / h], 60 [km / h], and 80 [km / h], respectively. 50 [
deg] is a diagram comparing the reference yaw angular acceleration obtained by dividing the lateral jerk by the speed and the actual yaw angular acceleration obtained by differentiating the actual vehicle yaw rate.
周知のごとく車両の横方向の運動性能(ダイナミクス)は車速に伴い変化する。実際の
ヨー角加速度は車速が遅い場合ではゲインが低く、位相が遅れている。車速増加に伴い、
ゲインが増加し、これに伴って位相遅れも小さくなったように見える(本当は遅れている
)。このような場合には補正ヨーモーメントも車速に応じて変化する必要がある。
As is well known, the lateral movement performance (dynamics) of the vehicle changes with the vehicle speed. The actual yaw angular acceleration has a low gain and a delayed phase when the vehicle speed is low. As the vehicle speed increases,
It appears that the gain has increased and the phase delay has decreased accordingly (actually it is delayed). In such a case, the corrected yaw moment needs to change according to the vehicle speed.
これに対して、規範ヨー角加速度は操舵、すなわち1[Hz]のサインカーブ状をとど
め、速度変化による位相遅れなども無い(車両ダイナミクスを用いていないため)。した
がって、図10は規範ヨー角加速度と実際のヨー角加速度の差分から求めた補正ヨーモー
メント信号(ΔM)を表しているが、規範ヨーモーメントに対し、ダイナミクス変化を内
包した補正量となっていることは明らかである。
On the other hand, the standard yaw angular acceleration remains steered, that is, a sine curve of 1 [Hz], and there is no phase delay due to a speed change (because vehicle dynamics are not used). Accordingly, FIG. 10 shows a corrected yaw moment signal (ΔM) obtained from the difference between the standard yaw angular acceleration and the actual yaw angular acceleration. However, the correction amount includes a change in dynamics with respect to the standard yaw moment. It is clear.
「まとめ」
以上説明した本実施形態に係る車両運動制御装置の構成並びに機能を取り纏めると次の
ようになる。すなわち、車両の横方向の加加速度(Gy_dot)を車両の前後方向の速
度(V)で除した値(Gy_dot/V=r_ref_dot)(規範ヨー角加速度)と
、車両のヨー角加速度検出手段で検出した車両のヨー角加速度(r_real_dot)
との差分をとり、この値が小さくなるように、
(1)車両の各輪の横すべり角を制御して前輪と後輪の横力の差を制御する、
(2)車両の各輪の縦すべり率を制御して、左右輪の駆動あるいは制動トルク差を発生さ
せる(なお、各輪の縦力(前後力)を変更するために、縦すべり率を制御すればよいこと
は当然のことながら従来知られていることである)、
(3)前後加速度による前後輪間の荷重移動により前後輪の横力の差を変化させる、
という三つの方法を用いて(三つの制御方法を個別に適用することに加えて、これらの制
御方法を適宜に組み合わせて適用することも当然に可能である)、車両のヨーモーメント
を制御することにより、非定常な車両加減速状態を含む車両のダイナミクスの変化に応じ
て、制御ヨーモーメント量を調整することが可能となり、安定した走行を実現することが
できる。端的に云えば、本発明の主たる特徴は、車両の横方向の加加速度を前後方向速度
で除した値が、図5に示す運動を実現するために必要なヨー角加速度(ヨー角加速度にヨ
ーイング慣性モーメントIzを掛けるとヨーモーメント)であるということを利用し、実
際のヨー角加速度(r_real)と、上記除した値(r_ref)との差分をもとに、
ヨーモーメントを制御するものである。
"Summary"
The configuration and functions of the vehicle motion control device according to the present embodiment described above are summarized as follows. That is, a value obtained by dividing the lateral jerk (Gy_dot) of the vehicle by the vehicle longitudinal speed (V) (Gy_dot / V = r_ref_dot) (reference yaw angular acceleration) and the vehicle yaw angular acceleration detecting means Vehicle yaw angular acceleration (r_real_dot)
So that this value becomes smaller
(1) The lateral slip angle of each wheel of the vehicle is controlled to control the difference in lateral force between the front wheels and the rear wheels.
(2) Control the vertical slip ratio of each wheel of the vehicle to generate a difference in driving or braking torque between the left and right wheels (Note that the vertical slip ratio is controlled in order to change the vertical force (front / rear force) of each wheel) All you need to do is of course known in the art)
(3) The difference in lateral force between the front and rear wheels is changed by the load movement between the front and rear wheels by the longitudinal acceleration.
(In addition to applying the three control methods individually, it is of course possible to combine these control methods in an appropriate combination) and to control the yaw moment of the vehicle Thus, it becomes possible to adjust the amount of control yaw moment according to the change in vehicle dynamics including the unsteady vehicle acceleration / deceleration state, and stable traveling can be realized. In short, the main feature of the present invention is that the value obtained by dividing the lateral jerk of the vehicle by the longitudinal velocity is the yaw angular acceleration (yaw angular yaw acceleration necessary for realizing the motion shown in FIG. 5). Based on the difference between the actual yaw angular acceleration (r_real) and the value (r_ref) divided above, using the fact that the inertia moment Iz is multiplied by the yaw moment)
It controls the yaw moment.
次に、本発明の他の実施形態に係る車両の運動制御装置について、以下説明する。図7
に示すように、前述した本発明の実施形態における制御装置は、車両の規範ヨー角加速度
と実ヨー角速度との差分に基づいた、フィードバック、クローズドループ制御を採用した
ものである。
Next, a vehicle motion control apparatus according to another embodiment of the present invention will be described below. FIG.
As described above, the control device in the embodiment of the present invention described above employs feedback and closed-loop control based on the difference between the standard yaw angular acceleration of the vehicle and the actual yaw angular velocity.
これに対して、本発明の他の実施形態では、オープンループ制御、特に、荷重移動によ
るヨーモーメント制御を採用するものである。先に述べたように、「自動車技術会、Vo
l.47、No.12、1993のPP.54〜60」に掲載の「ヨーモーメント制御に
よる車両運動性能の向上について」で開示しているように、タイヤの横力が荷重に比例す
る範囲においては、定常旋回中の加減速によるヨーモーメント(Mzls)は、数式22
に示すように、横加速度と前後加速度の積に比例する。ここで、mは車両質量、hは重心
点高さ、gは重力加速度である。
On the other hand, in another embodiment of the present invention, open loop control, particularly yaw moment control by load movement is employed. As I mentioned earlier, “Automotive Engineering Society, Vo
l. 47, no. 12, 1993, PP. 54-60 ”, as disclosed in“ Improvement of vehicle motion performance by yaw moment control ”, in a range where the lateral force of the tire is proportional to the load, the yaw moment (acceleration / deceleration during steady turning) Mzls) is given by Equation 22.
Is proportional to the product of lateral acceleration and longitudinal acceleration. Here, m is the vehicle mass, h is the height of the center of gravity, and g is the gravitational acceleration.
したがって、車両の横方向の加加速度(Gy_dot)を車両の前後方向の速度(V)
で除した値(Gy_dot/V=r_ref_dot)にz軸周りの慣性モーメントを掛
けた値を必要ヨーモーメントとして、この必要ヨーモーメントとプロファイルが同じ制御
モーメントを実現する前後加速度を求めてみる。これは、ステア操作により発生する横加
速度、横加加速度に応じて、ブレーキ・アクセルにより前後加速度を決定する、前後方向
運動と横方向運動の統合制御と考えても良い。
Therefore, the lateral jerk (Gy_dot) of the vehicle is set to the vehicle longitudinal speed (V).
The value obtained by multiplying the value divided by (Gy_dot / V = r_ref_dot) by the moment of inertia around the z-axis is the required yaw moment, and the longitudinal acceleration at which the required yaw moment and the profile have the same control moment is obtained. This may be considered as integrated control of the longitudinal motion and the lateral motion in which the longitudinal acceleration is determined by the brake / accelerator according to the lateral acceleration and lateral jerk generated by the steering operation.
すなわち、ドライバの操舵に応じて、システムが自動的にブレーキ・アクセルを操作す
るための制御指針となる値を得る方法である。比例定数をcとすると、指令前後加速度G
xcは、下記の数式23で与えられる。
That is, this is a method for obtaining a value that serves as a control guideline for the system to automatically operate the brake and accelerator according to the steering of the driver. When the proportionality constant is c, the command longitudinal acceleration G
xc is given by Equation 23 below.
このGxc値に基づいて、ブレーキ・アクセルを制御することにより、荷重移動による
モーメントが規範ヨーモーメントと近くなるように発生するため、より自転と公転の一致
度合いが増して、操縦性の向上、車両の安定化を図ることができる。
By controlling the brake / accelerator based on this Gxc value, the moment caused by the load movement is generated so as to be close to the standard yaw moment, so the degree of coincidence between rotation and revolution is increased, improving maneuverability, vehicle Can be stabilized.
また、車両に実装する場合、車両の横加速度(Gy)で除する場合、旋回初期状態では
、横加速度が小さな値となり、指令前後加速度Gxcが大きな値となる場合がある。また
、速度が低下してきた場合にも同様な恐れがある。このような状況を避けるために、数式
24で示すように、主たる情報を車両の横方向の加加速度(Gy_dot)から得て,そ
の他の部分を速度、あるいは横加速度、あるいはその両方の関数f(Gy,V)、あるい
は、付随情報とあわせてマップなどに記憶しておくゲインKGyVとして、指令前後加速
度Gxcを決定しても、十分工学的に有用である。
In addition, when mounted on a vehicle, when dividing by the lateral acceleration (Gy) of the vehicle, the lateral acceleration may be a small value and the commanded longitudinal acceleration Gxc may be a large value in the initial turning state. Moreover, there is a similar fear when the speed decreases. In order to avoid such a situation, as shown in Expression 24, main information is obtained from the lateral jerk (Gy_dot) of the vehicle, and the other part is a function f () of velocity and / or lateral acceleration. Gy, V), or even if the commanded longitudinal acceleration Gxc is determined as the gain KGyV stored in the map or the like together with the accompanying information, it is sufficiently engineeringly useful.
以上を具体的に云えば、車両の前後方向の速度(V)と、車両の横方向の加加速度(G
y_dot)を検出する手段を有し、検出した車両の横方向の加加速度(Gy_dot)
を検出した車両の前後方向の速度(V)で除した値(Gy_dot/V)に基づいて、車
両の前後加速度を制御して荷重移動により車両のヨーモーメントを制御するものである。
さらに具体的には、車両の横加速度(Gy)を検出し、この検出をもとにした車両の横方
向の加加速度(Gy_dot)を車両の検出した前後方向の速度(V)で除した値(Gy
_dot/V)に対して、車両の横加速度(Gy)で除した値に比例した物理量に基づい
て、車両の前後加速度を制御して荷重移動により車両のヨーモーメントを制御するもので
ある。
More specifically, the vehicle longitudinal speed (V) and the vehicle lateral jerk (G
y_dot) and a lateral jerk (Gy_dot) of the detected vehicle.
Based on the value (Gy_dot / V) divided by the vehicle front-rear speed (V) where the vehicle is detected, the vehicle longitudinal acceleration is controlled and the vehicle yaw moment is controlled by load movement.
More specifically, the lateral acceleration (Gy) of the vehicle is detected, and the lateral jerk (Gy_dot) of the vehicle based on this detection is divided by the longitudinal velocity (V) detected by the vehicle. (Gy
_Dot / V), the longitudinal acceleration of the vehicle is controlled based on a physical quantity proportional to the value divided by the lateral acceleration (Gy) of the vehicle, and the yaw moment of the vehicle is controlled by load movement.
0 車両
1 モータ
2 駆動力配分機構
7 フロントパワーステアリング
8 リアパワーステアリング
10 アクセルペダル
11 ブレーキペダル
16 ステアリング
21 横加速度センサ
22 前後加速度センサ
23,24,25 微分回路
31 アクセルセンサ
32 ブレーキセンサ
33 舵角センサ
38 ヨーレイトセンサ
40 中央コントローラ
44 ステアリングコントローラ
46 パワートレインコントローラ
451,452 ブレーキコントローラ
48 ペダルコントローラ
51 アクセル反力モータ
52 ブレーキ反力モータ
53 ステアリング反力モータ
61 左前輪
62 右前輪
63 左後輪
64 右後輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 Vehicle 1 Motor 2 Driving force distribution mechanism 7 Front power steering 8 Rear power steering 10 Accelerator pedal 11 Brake pedal 16 Steering 21 Lateral acceleration sensor 22 Longitudinal acceleration sensor 23, 24, 25 Differentiation circuit 31 Acceleration sensor 32 Brake sensor 33 Steering angle sensor 38 Yaw Rate Sensor 40 Central Controller 44 Steering Controller 46 Power Train Controller 451, 452 Brake Controller 48 Pedal Controller 51 Acceleration Reaction Motor 52 Brake Reaction Motor 53 Steering Reaction Motor 61 Left Front Wheel 62 Right Front Wheel 63 Left Rear Wheel 64 Right Rear Wheel
Claims (1)
前記制御手段は、
ドライバのアクセル操作が無い場合について、当該横方向の加加速度(Gy_dot)に、前後方向の速度(V)、横加速度(Gy)の関数f(Gy,V)を乗じた値f(Gy,V)×(Gy_dot)、或いは当該横方向の加加速度(Gy_dot)に、当該前後方向の速度(V)、当該横加速度(Gy)に対応したゲイン(KGyV)を乗じた値(KGyV)×(Gy_dot)に基づいて前記前後加速度を制御し、或いは、前記横方向の加加速度(Gy_dot)を前記前後方向の速度(V)で除した値(Gy_dot/V)に対して、さらに前記横加速度(Gy)で除した値(Gy_dot/V・Gy)に比例した値に基づいて前記前後加速度を制御することを特徴とする加加速度情報を用いて運動制御される車両。 Control means for controlling the longitudinal acceleration based on the lateral jerk (Gy_dot) of the vehicle;
The control means includes
When there is no driver's accelerator operation, a value f (Gy, V) obtained by multiplying the lateral jerk (Gy_dot) by a function f (Gy, V) of the longitudinal velocity (V) and the lateral acceleration (Gy). ) × (Gy_dot) or a value obtained by multiplying the lateral jerk (Gy_dot) by the longitudinal velocity (V) and a gain (KGyV) corresponding to the lateral acceleration (Gy) (KGyV) × (Gy_dot) ) Or the lateral acceleration (Gy_dot / V) obtained by dividing the lateral jerk (Gy_dot) by the longitudinal velocity (V) (Gy_dot / V). A vehicle whose motion is controlled using jerk information, wherein the longitudinal acceleration is controlled based on a value proportional to a value divided by (Gy_dot / V · Gy).
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