CN103038126A - 车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明能够提高转弯性能并且即使在受到了向倾斜方向的干扰时,也能够实现稳定的行驶状态。为此,本发明的车辆具有:车体,其具备相互连结的转向部以及驱动部;转向轮,是能够旋转地安装于转向部的车轮,使车体转向;驱动轮,是能够旋转地安装于驱动部的车轮,对车体进行驱动;倾斜用致动器装置,其使转向部或者驱动部向转弯方向倾斜;横向加速度传感器,其对作用于车体的横向加速度进行检测;以及控制装置,其控制倾斜用致动器装置来控制车体的倾斜;在车体受到向倾斜方向的干扰时,控制装置提取车体倾斜角度的变化中因干扰引起的变化量,加上与提取出的干扰所引起的变化量对应的控制值,来控制车体倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及具有至少左右一对车轮的车辆。
背景技术
近年来,鉴于能量资源的枯竭问题,强烈要求车辆的省油耗化。另一方面,因车辆的低价格化等,存在车辆的拥有者增多、1人拥有1台车辆的趋势。因此,例如存在因仅驾驶员1人驾驶定员4人的车辆而使能量被不必要消耗的问题点。作为通过车辆的小型化而实现的省油耗化,可以说将车辆构成为定员1人的三轮车或者四轮车的方式最有效。
可是,车辆的稳定性有时因行驶状态而降低。鉴于此,提出了一种通过使车体在横方向上倾斜,来使车辆在转弯时的稳定性提高的技术(例如参照专利文献1。)。
专利文献1:日本特开2008-155671号公报
然而,在上述现有的车辆中,为了提高转弯性能而使车体能够向转弯方向内侧倾斜,但是如果由于路面的高低不平、横向凤等而受到横方向的大幅干扰时,存在无法恰当地进行车体的倾斜控制,车辆变得不稳定,乘员感到不舒适,心怀不安的情况。
发明内容
本发明用于解决上述现有车辆的问题点,其目的在于,提供一种受到向倾斜方向的干扰时,提取车体的倾斜角度变化中因干扰导致的变化量,加上与干扰所导致的变化量对应的控制值来控制车体的倾斜角度,从而能够提高转弯性能,并且即使在受到向倾斜方向的干扰时,也能够实现稳定的行驶状态的安全性高的车辆。
为此,在本发明的车辆中具备:车体,其具备相互连结的转向部以及驱动部;转向轮,是能够旋转地安装于所述转向部的车轮,使所述车体转向;驱动轮,是能够旋转地安装于所述驱动部的车轮,对所述车体进行驱动;倾斜用致动器装置,使所述转向部或者驱动部向转弯方向倾斜;横向加速度传感器,其检测作用于所述车体的横向加速度;以及控制装置,其控制所述倾斜用致动器装置来控制所述车体的倾斜;在所述车体受到向倾斜方向的干扰时,该控制装置提取车体的倾斜角度变化中因干扰引起的变化量,加上与提取出的干扰所引起的变化量对应的控制值,来控制所述车体的倾斜。
根据技术方案1的构成,即使受到向倾斜方向的干扰时,也能够恰当地控制车体的倾斜角度,不会使乘员感到不安,可实现骑乘感较好、稳定的行驶状态。
根据技术方案2的构成,在干扰小时或没有干扰时能够恰当地防止由于过大的控制增益而引起的控制稳定性的降低,并且在受到大的或者强烈的干扰时能够抑制干扰的影响而恰当地控制车体的倾斜角度。
根据技术方案3的构成,能够将车体的倾斜角度控制成为离心力与重力相平衡那样的角度,并且即使在横向加速度的变化大时,控制也不会产生延迟。
根据技术方案4以及5的构成,能够除去因部件的弹性变形对倾斜控制的影响,即使在受到向倾斜方向的大的干扰时,也不会产生共振,能够恰当地控制车体的倾斜角度,可维持车体的稳定。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的右侧视图。
图2是表示本发明的第1实施方式中的车辆的连杆机构的构成的图。
图3是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的后视图。
图4是表示本发明的第1实施方式中的车体倾斜控制系统的构成的框图。
图5是表示对本发明的第1实施方式中的转弯行驶时的车体的倾斜动作进行说明的力学模型的图。
图6是表示本发明的第1实施方式中的横向加速度运算处理的动作的流程图。
图7是表示本发明的第1实施方式中的横向加速度推定处理的动作的流程图。
图8是表示本发明的第1实施方式中的滤波处理的子程序的流程图。
图9是表示本发明的第1实施方式中的干扰运算处理的动作的流程图。
图10是表示本发明的第1实施方式中的连杆角速度计算处理的子程序的流程图。
图11是表示本发明的第1实施方式中的增益的例子的图。
图12是表示本发明的第1实施方式中的倾斜控制处理的动作的流程图。
图13是表示本发明的第1实施方式中的连杆电动机控制处理的动作的流程图。
图14是表示本发明的第1实施方式中的车体倾斜控制系统的构成的变形例的框图。
图15是表示本发明的第2实施方式中的倾斜控制处理的动作的流程图。
图16是表示本发明的第2实施方式中的减幅(wind down)控制处理的子程序的流程图。
图17是表示本发明的第2实施方式中的干扰加速度运算处理的子程序的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的右侧视图,图2是表示本发明的第1实施方式中的车辆的连杆机构的构成的图,图3是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的后视图。其中,在图3中,(a)是表示车体正在直立的状态的图,(b)是表示车体正在倾斜的状态的图。
在图中,10是本实施方式中的车辆,具有:主体部20,其作为车体的驱动部;搭乘部11,其搭乘乘员,作为进行转向的转向部;作为转向轮的车轮12F,是在车体的前方配设于宽度方向的中心的前轮;和左侧的车轮12L以及右侧的车轮12R,是作为后轮而被配设在后方的驱动轮。并且,上述车辆10具有:连杆机构30,其作为用于使车体向左右倾斜即进行偏斜的偏斜机构、即车体倾斜机构,对左右的车轮12L以及12R进行支承;和作为倾斜用致动器装置的连杆电动机25,其是使该连杆机构30工作的致动器。此外,上述车辆10可以是前轮为左右俩轮、后轮为一轮的三轮车,也可以是前轮以及后轮为左右俩轮的四轮车,在本实施方式中,如图所示,对前轮为一轮、后轮为左右两轮的三轮车的情况进行说明。
在转弯时,通过使左右的车轮12L以及12R相对于路面18的角度、即外倾角变化,并且使包括搭乘部11以及主体部20的车体向转弯内轮侧倾斜,能够实现转弯性能的提高和乘员的舒适性的确保。即,上述车辆10能够使车体在横方向(左右方向)上也倾斜。其中,在图2以及3(a)所示的例子中,左右的车轮12L以及12R相对于路面18直立、即外倾角为0度。另外,在图3(b)所示的例子中,左右的车轮12L以及12R相对于路面18向右方向倾斜、即被赋予了外倾角。
上述连杆机构30具有:左侧的纵连杆单元33L,其对由左侧车轮12L以及向该车轮12L赋予驱动力的电动机等构成的左侧旋转驱动装置51L进行支承;右侧的纵连杆单元33R,其对由右侧车轮12R以及向该车轮12R赋予驱动力的电动机等构成的右侧旋转驱动装置51R进行支承;上侧的横连杆单元31U,其将左右的纵连杆单元33L以及33R的上端彼此连结;下侧的横连杆单元31D,其将左右的纵连杆单元33L以及33R的下端彼此连结;和中央纵部件21,其上端被固定在主体部20上,且沿上下延伸。另外,左右的纵连杆单元33L以及33R能够旋转地与上下的横连杆单元31U以及31D连结。并且,上下的横连杆单元31U以及31D在其中央部能够旋转地与中央纵部件21连结。其中,在统一说明左右的车轮12L及12R、左右的旋转驱动装置51L及51R、左右的纵连杆单元33L及33R、以及上下的横连杆单元31U及31D的情况下,分别作为车轮12、旋转驱动装置51、纵连杆单元33以及横连杆单元31来进行说明。
而且,作为驱动用致动器装置的上述旋转驱动装置51是所谓的轮内装式电动机,作为固定件的基体(body)被固定在纵连杆单元33,能够旋转地安装在上述基体上的作为旋转件的旋转轴与车轮12的轴连接,通过上述旋转轴的旋转来使车轮12旋转。此外,上述旋转驱动装置51也可以是轮内装式电动机以外的种类的电动机。
另外,上述连杆电动机25是包括电动机等的旋转式的电动致动器,具备作为固定件的圆筒状的基体、和能够旋转地安装在该基体上的作为旋转件的旋转轴,上述基体借助安装凸缘22被固定在主体部20,上述旋转轴被固定在连杆机构30的上侧的横连杆单元31U。其中,连杆电动机25的旋转轴作为使主体部20倾斜的倾斜轴发挥作用,和中央纵部件21与上侧的横连杆单元31U的连结部分的旋转轴同轴。而且,若驱动连杆电动机25来使旋转轴相对于基体旋转,则上侧的横连杆单元31U相对于主体部20以及固定在该主体部20的中央纵部件21转动,连杆机构30工作,即进行屈伸。由此,能够使主体部20倾斜。此外,连杆电动机25的旋转轴也可以被固定在主体部20以及中央纵部件21,其基体可以被固定在上侧的横连杆单元31U。
另外,连杆电动机25具备对连杆机构30的连杆角的变化进行检测的连杆角传感器25a。该连杆角传感器25a是在连杆电动机25中检测旋转轴相对于基体的旋转角的旋转角传感器,例如由解析器、编码器等构成。如前所述,当驱动连杆电动机25使旋转轴相对于基体旋转时,由于上侧的横向连杆单元31U相对于本体部20以及被固定于该本体部20的中央纵部件21转动,所以通过检测旋转轴相对于基体的旋转角,能够检测上侧的横向连杆单元31U相对于中央纵部件21的角度的变化、即连杆角的变化。
其中,连杆电动机25具备未图示的锁定机构,该锁定机构将旋转轴固定成不能相对于基体旋转。优选该锁定机构是机械机构,在将旋转轴固定成不能相对于基体旋转的期间不消耗电力。通过上述锁定机构,能够将旋转轴以规定的角度固定成不能相对于基体旋转。
上述搭乘部11借助未图示的连结部与主体部20的前端连结。该连结部也可以具有将搭乘部11与主体部20连结成能够向规定方向相对位移的功能。
而且,上述搭乘部11具备座椅11a、脚踏板11b以及防风部11c。上述座椅11a是用于在车辆10的行驶中供乘员乘坐的部位。另外,上述脚踏板11b是用于支承乘员足部的部位,被配设在座椅11a的前方侧(图1中的右侧)下方。
并且,在搭乘部11的后方或者下方或者主体部20配设有未图示的电池装置。该电池装置是旋转驱动装置51以及连杆电动机25的能量供给源。另外,在搭乘部11的后方或者下方或者主体部20中收纳有未图示的控制装置、逆变器装置、各种传感器等。
而且,在座椅11a的前方配设有操纵装置41。在该操纵装置41上配设有作为转向装置的把手41a、速度仪等仪表、指示器、开关等操纵所需的部件。乘员操作上述把手41a以及其他部件,来指示车辆10的行驶状态(例如行进方向、行驶速度、转弯方向、转弯半径等)。此外,作为用于输出乘员所要求的车体的要求转弯量的单元即转向装置,也能够代替把手41a而使用其他装置,例如使用转向车轮、转轮、触摸面板、按钮等装置作为转向装置。
另外,上述操纵装置41具备作为检测要求转弯量的要求转弯量检测单元的转向角传感器53。该转向角传感器53是检测将车把41a与前轮叉17的上端连接的未图示的转向轴部件相对于搭乘部11所具备的框体部件的旋转角度、即转向角的变化的传感器,例如由编码器等构成。而且,通过所述转向角传感器53,能够检测车把41a的转向量、即作为要求转弯量的转向装置的转向量。
其中,车轮12F经由作为悬架装置(悬浮装置)的一部分的前轮叉17与搭乘部11连接。上述悬架装置例如是与一般的摩托车、自行车等中所使用的前轮用悬架装置相同的装置,上述前轮叉17例如是内置有弹簧的可伸缩类型的叉。而且,与一般的摩托车、自行车等情况相同,作为转向轮的车轮12F根据乘员对把手41a的操作来使转向角变化,由此,车辆10的行进方向发生变化。
具体而言,上述把手41a与未图示的转向轴部件的上端连接,在转向轴部件的下端连接着前轮叉17的上端。上述转向轴部件以倾斜成上端比下端靠后方的状态,能够旋转地被安装在搭乘部11所具备的未图示的框架部件。另外,作为前轮的车轮12F的车轴与作为后轮的左右的车轮12L以及12R的车轴之间的距离、即轴距是LH。
并且,在对车轮12F的车轴进行支承的前轮叉17的下端,配设有作为对车辆10的行驶速度即车速进行检测的车速检测单元的车速传感器54。该车速传感器54是基于车轮12F的旋转速度来检测车速的传感器,例如由编码器等构成。
在本实施方式中,车辆10具有横向加速度传感器44。该横向加速度传感器44是由一般的加速度传感器、陀螺传感器等构成的传感器,对车辆10的横向加速度、即作为车体宽度方向的横方向(图3中的左右方向)的加速度进行检测。
由于转弯时使车体向转弯内侧倾斜来使车体稳定,所以车辆10被控制成通过使车体倾斜来形成转弯时向转弯外侧的离心力与重力相互平衡那样的角度。通过进行这样的控制,例如即使路面18向与行进方向垂直的方向(相对于行进方向的左右方向)倾斜,也能够始终使车体保持水平。由此,表观上重力对车体与乘员始终铅垂向下,可降低不协调感,而且,车辆10的稳定性提高。
鉴于此,在本实施方式中,为了对倾斜的车体的横方向的加速度进行检测,在车体上安装横向加速度传感器44,来进行反馈控制以使横向加速度传感器44的输出为零。由此,能够使车体倾斜到转弯时作用的离心力与重力相互平衡的倾斜角。另外,即使在路面18向与行进方向垂直的方向倾斜的情况下,也能够控制为成为车体铅垂的倾斜角。其中,上述横向加速度传感器44被配设成位于车体宽度方向的中心、即车体的纵方向轴线上。
但是,如果横向加速度传感器44是1个,则有时还会检测不需要的加速度分量。例如,在车辆10的行驶过程中,有可能存在仅左右的车轮12L以及12R中的任意一方落入到路面18的坑中的情况。该情况下,由于车体发生倾斜,所以横向加速度传感器44在周方向上发生位移,会检测到周方向的加速度。即会检测到不是直接由离心力、重力引起的加速度分量、即不需要的加速度分量。
另外,车辆10例如包含如车轮12L以及12R的轮胎部分那样具备弹性而作为弹簧部件发挥功能的部分,而且,在各部件的连接部等处包含不可避免的间隙。因此,由于认为横向加速度传感器44隔着不可避的间隙、弹簧部件而被安装于车体,所以也会检测因间隙、弹簧部件的位移而产生的加速度,作为不需要的加速度分量。
这样的不需要的加速度分量有可能使车体倾斜控制系统的控制性恶化。例如,由于如果增大车体倾斜控制系统的控制增益,则会产生由于不需要的加速度分量引起的控制系统的振动、发散等,所以即使想要提高响应性也无法增大控制增益。
鉴于此,在本实施方式中,横向加速度传感器44是多个,配设在相互不同的高度。在图1以及3所示的例子中,横向加速度传感器44是第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b这2个,第1横向加速度传感器44a和第2横向加速度传感器44b被配设在相互不同的高度位置。通过恰当地选择第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b的位置,能够有效地去除不需要的加速度分量。
具体如图3(a)所示,第1横向加速度传感器44a被配设在搭乘部11的背面中距离路面18的距离、即高度为L1的位置。另外,第2横向加速度传感器44b被配设在搭乘部11的背面或者本体部20的上面中距离路面18的距离、即高度是L2的位置。其中,L1>L2。而且,在转弯行驶时,如图3(b)所示,如果使车体以向转弯内侧(在图中为右侧)倾斜的状态转弯,则第1横向加速度传感器44a检测横方向的加速度而输出检测值a1,第2横向加速度传感器44b检测横方向的加速度而输出检测值a2。其中,可认为车体倾斜时的倾斜运动的中心、即侧倾中心严格来讲比路面18稍微位于下方,但实际上是大概与路面18相等的位置。
优选上述第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b均被安装于刚性足够高的部件。而且,对于L1与L2之差而言,由于如果小则检测值a1与a2之差变小,所以希望设为足够大,例如0.3〔m〕以上。并且,优选上述第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b均被配设在比连杆机构30靠上方的位置。并且,在车体被悬挂装置等的弹簧支承的情况下,优选上述第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b均被配设在所谓的“弹簧上”。并且,优选上述第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b均被配设在作为前轮的车轮12F的车轴与作为后轮的车轮12L以及12R的车轴之间。并且,优选上述第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b均被配设成尽可能靠近乘员。并且,优选上述第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b均位于从上侧观察沿着行进方向延伸的车辆中心轴上、即优选对于行进方向不偏移。
另外,本实施方式中的车辆10具有作为控制装置的一部分的车体倾斜控制系统。该车体倾斜控制系统是一种计算机系统,具备由ECU(Electronic Control Unit)等构成的倾斜控制装置。该倾斜控制装置具备处理器等运算单元、磁盘、半导体存储器等储存单元、输入输出接口等,与连杆角传感器25a、横向加速度传感器44、转向角传感器53、车速传感器54以及连杆电动机25连接。而且,上述倾斜控制装置输出用于使连杆电动机25动作的扭矩指令值。
在转弯行驶时,上述倾斜控制装置进行反馈控制以及前馈控制,使连杆电动机25动作,以便车体的倾斜角度变成横向加速度传感器44所检测的横向加速度的值为零那样的角度。即,控制车体的倾斜角度,使得向转弯外侧的离心力和重力相平衡,成为横方向的加速度分量为零那样的角度。由此,对车体以及搭乘部11中搭乘的乘员作用与车体的纵方向轴线平行的方向的力。因此,能够维持车体的稳定,而且能够提高转弯性能。
另外,在受到向倾斜方向的干扰时,提取车体的倾斜角度变化中因干扰所导致的部分,对剩余的部分以通常模式来控制车体的倾斜角度,并且对提取出的部分以干扰对应模式来控制车体的倾斜角度。因此,即使受到干扰时,也能够维持车体的稳定。另外,乘员不会感到不适感,骑乘感提高。
下面,说明上述车体倾斜控制系统的构成。
图4是表示本发明的第1实施方式中的车体倾斜控制系统的构成的框图。
在图中,46是作为倾斜控制装置的倾斜控制ECU,与连杆角传感器25a、第1横向加速度传感器44a、第2横向加速度传感器44b、转向角传感器53、车速传感器54以及连杆电动机25连接。另外,上述倾斜控制ECU46具备横向加速度运算部48、横向加速度推定部49、干扰运算部43、倾斜控制部47以及连杆电动机控制部42。
在此,上述横向加速度运算部48基于第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b检测出的横向加速度来算出合成横向加速度。另外,上述横向加速度推定部49基于转向角传感器53检测出的转向角以及车速传感器54检测出的车速,来算出作用于车体的横向加速度预测值。并且,上述干扰运算部43基于第1横向加速度传感器44a检测出的横向加速度以及连杆角传感器25a检测出的连杆角,来算出干扰量的侧倾率。
而且,上述倾斜控制部47基于横向加速度运算部48算出的合成横向加速度、横向加速度推定部49算出的横向加速度预测值、以及干扰运算部43算出的干扰量的侧倾率,来运算并输出作为控制值的速度指令值。另外,上述连杆电动机控制部42基于倾斜控制部47输出的速度指令值,输出用于使连杆电动机25动作的作为控制值的扭矩指令值。
下面,说明上述构成的车辆10的动作。首先,说明转弯行驶下的作为车体倾斜控制处理的动作的一部分的横向加速度运算处理的动作。
图5是表示队本发明的第1实施方式中的转弯行驶时车体的倾斜动作进行说明的力学模型的图,图6是表示本发明的第1实施方式中的横向加速度运算处理的动作的流程图。
如果转弯行驶开始,则车体倾斜控制系统开始车体倾斜控制处理。通过进行姿势控制,车辆10利用连杆机构30在转弯行驶时如图3(b)所示那样,使车体以向转弯内侧(在图中为右侧)倾斜的状态转弯。另外,在转弯行驶时,向转弯外侧的离心力作用于车体,并且因车体向转弯内侧倾斜而产生重力的横方向分量。而且,横向加速度运算部48执行横向加速度运算处理,算出合成横向加速度a并向倾斜控制部47输出。于是,该倾斜控制部47进行反馈控制,输出合成横向加速度a的值为零那样的作为控制值的速度指令值。而且,连杆电动机控制部42基于倾斜控制部47输出的速度指令值,将扭矩指令值向连杆电动机25输出。
其中,车体倾斜控制处理是在车辆10电源被接通的期间,利用车体倾斜控制系统反复以规定的控制周期TS(例如5〔ms〕)执行的处理,是在转弯时实现转弯性能的提高和乘员舒适性的确保的处理。
其中,在图5中,44A是表示在车体中第1横向加速度传感器44a被配设的位置的第1传感器位置,44B是表示在车体中第2横向加速度传感器44b被配设的位置的第2传感器位置。
可认为由第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b检测并输出其检测值的加速度是如下4个:〈1〉在转弯时作用于车体的离心力;〈2〉因车体向转弯内侧倾斜而产生的重力的横方向分量;〈3〉由于仅左右的车轮12L以及12R中的任意一方落入到路面18的坑中而导致的车体的倾斜、间隙或弹簧的位移等,第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b向周方向位移从而产生的加速度;以及〈4〉由于连杆电动机25的动作或者其反作用,第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b向周方向位移从而产生的加速度。这4个加速度中的上述〈1〉以及〈2〉与第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b的高度无关、即与L1以及L2无关。另一方面,由于上述〈3〉以及〈4〉是因向周方向位移而产生的加速度,所以与到侧倾中心的距离成比例、即大致与L1以及L2成比例。
在此,将由第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b检测并输出其检测值的〈3〉的加速度设为aX1以及aX2,将由第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b检测并输出其检测值的〈4〉的加速度设为aM1以及aM2。另外,将由第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b检测并输出其检测值的〈1〉的加速度设为aT,将由第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b检测并输出其检测值的〈2〉的加速度设为aG。其中,由于上述〈1〉以及〈2〉与第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b的高度无关,所以第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b的检测值相等。
而且,将仅因左右的车轮12L以及12R的任意一方落入到路面18的坑中而导致的车体的倾斜、间隙或弹簧的位移等所引起的周方向位移的角速度设为ωR,将其角加速度设为ωR’。另外,将连杆电动机25的动作或者其反作用所引起的周方向位移的角速度设为ωM,将其角加速度设为ωM’。其中,角速度ωM或者角加速度ωM’能够根据连杆角传感器25a的检测值取得。
于是,aX1=L1ωR’,aX2=L2ωR’,aM1=L1ωM’,aM2=L2ωM’。
另外,如果将第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b检测并输出的加速度的检测值设为a1以及a2,则由于a1以及a2是4个加速度〈1〉~〈4〉的合计,所以由下式(1)以及(2)表示。
a1=aT+aG+L1ωR’+L1ωM’…式 (1)
a2=aT+aG+L2ωR’+L2ωM’…式 (2)
而且,如果从式(1)减去式(2),则能够得到下式(3)。
a1-a2=(L1-L2)ωR’+(L1-L2)ωM’…式 (3)
在此,由于L1以及L2的值是第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b的高度,所以是已知的。另外,由于ωM’的值是连杆电动机25的角速度ωM的微分值,所以是已知的。于是,在上述式(3)的右边,仅第1项的ωR’的值是未知的,其他值均是已知的。因此,根据第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b的检测值a1以及a2,能够得到ωR’的值。即,基于第1横向加速度传感器44a以及第2横向加速度传感器44b的检测值a1以及a2,能够去除不需要的加速度分量。
如果车体倾斜控制系统开始车体倾斜控制处理,则横向加速度运算部48开始横向加速度运算处理,首先取得第1横向加速度传感器值a1(步骤S1),并且取得第2横向加速度传感器值a2(步骤S2)。然后,横向加速度运算部48算出加速度差Δa(步骤S3)。该Δa由下式(4)表示。
Δa=a1-a2…式 (4)
接着,横向加速度运算部48进行ΔL的调出(步骤S4),并且进行L2的调出(步骤S5)。上述ΔL由下式(5)表示。
ΔL=L1-L2…式 (5)
接着,横向加速度运算部48算出合成横向加速度a(步骤S6)。其中,合成横向加速度a是横向加速度传感器44是1个的情况下与横向加速度传感器值a相当的值,是将第1横向加速度传感器值a1与第2横向加速度传感器值a2合成后的值,通过下式(6)以及(7)得到。
a=a2-(L2/ΔL)Δa…式 (6)
a=a1-(L1/ΔL)Δa…式 (7)
理论上,无论根据式(6)还是根据式(7),均能够得到相同的值,但由于因周方向位移而产生的加速度与到侧倾中心的距离成比例,所以实际上优选以靠近侧倾中心一方的横向加速度传感器44、即作为第2横向加速度传感器44b的检测值的a2为基准。鉴于此,在本实施方式中,利用式(6)来算出合成横向加速度a。
最后,横向加速度运算部48向倾斜控制部47送出合成横向加速度a(步骤S7),并结束横向加速度运算处理。
这样,在本实施方式中,将第1横向加速度传感器44a和第2横向加速度传感器44b配设在相互不同的高度位置,算出将第1横向加速度传感器值a1与第2横向加速度传感器值a2合成后的合成横向加速度a,按照该合成横向加速度a的值为零的方式进行反馈控制,来控制车体的倾斜角度。
由此,由于能够去除不需要的加速度分量,所以不会受到路面状况的影响,可防止控制系统的振动、发散等的产生,能够增大车体倾斜控制系统的控制增益而提高控制的响应性。
此外,在本实施方式中,说明了横向加速度传感器44是2个的情况,但如果横向加速度传感器44是多个并且被配设在相互不同的高度,则也可以是3个以上,多少个均可。
下面,说明对转弯行驶下的横向加速度进行推定的横向加速度推定处理的动作。
图7是表示本发明的第1实施方式中的横向加速度推定处理的动作的流程图,图8是表示本发明的第1实施方式中的滤波处理的子程序的流程图。
如果车体倾斜控制系统开始车体倾斜控制处理,则横向加速度推定部49开始横向加速度推定处理。横向加速度推定部49首先取得转向角传感器53检测出的转向角的值即转向角传感器值θ(步骤S11),并且取得车速传感器54检测出的车速的值即车速传感器值ν(步骤S12)。
然后,横向加速度推定部49对θ执行滤波处理(步骤S13),算出Ψ(t)。Ψ(t)是被基于速度的截止(cutoff)频率可变低通滤波器进行了滤波处理后的转向角。
在滤波处理中,横向加速度推定部49首先取得控制周期TS(步骤S13-1)。
接着,横向加速度推定部49算出截止频率w(ν)(步骤S13-2)。该w(ν)是不同速度的截止频率,是输入为车速ν、输出为截止频率的函数。例如,是与车速成反比例的函数,但为何种函数均可。此外,也能够预先创建对作为输入的车速ν和作为输出的截止频率之间的关系进行表示的表,通过参照该表,不进行运算就取得截止频率w(ν)。
接着,横向加速度推定部49进行Ψold的调出(步骤S13-3)。Ψold是在前次的车体倾斜控制处理执行时保存的Ψ(t)的值。其中,在初期设定中,Ψold=0。
接着,横向加速度推定部49算出被滤波处理后的转向角Ψ(t)(步骤S13-4)。该Ψ(t)通过下式(8)算出。
Ψ(t)=Ψold/(1+TSw(ν))+TSw(ν)θ/(1+TSw(ν))…式 (8)
该式(8)是作为带通滤波而普遍使用的IIR(Infinite ImpulseResponse)滤波的公式,表示作为一次延迟系统的低通滤波器的截止频率可变低通滤波器。
然后,横向加速度推定部49保存为Ψold=Ψ(t)(步骤S13-5),并结束滤波处理。即,将本次的车体倾斜控制处理执行时算出的Ψ(t)的值作为Ψold,保存到存储单元中。
接着,横向加速度推定部49进行LH的调出(步骤S14),算出横向加速度预测值af(步骤S15)。该横向加速度预测值af由下式(9)算出。
af=ν2tan{Ψ(t)}/LH…式 (9)
该式(9)表示因车把41a的转向而产生的横向加速度、即因转弯行驶而产生的离心力。
最后,横向加速度推定部49向倾斜控制部47送出横向加速度预测值af(步骤S16),并结束横向加速度推定处理。
这样,在本实施方式中,按照合成横向加速度a的值为零的方式来进行反馈控制,并且根据要求转弯量以及车速来算出横向加速度预测值af,进行使用了算出的横向加速度预测值af的前馈控制。
由此,能够将转弯时车体的倾斜角恰当地控制成横向加速度与重力相平衡那样的角度。而且,即使路面18向横方向倾斜,也能够铅垂地保持车体。并且,即使如转弯开始时以及结束时那样横向加速度的变化大时,在控制中也不会产生延迟。因此,能够较高地保持车辆10的稳定性,可降低乘员的不适感,提高舒适性。
另外,通过对取得的要求转弯量施加根据车速来使截止频率变化的低通滤波,能够确保高速行驶时的稳定性。
下面,说明对车体的侧倾率中的干扰量的侧倾率进行计算的干扰运算处理的动作。
图9是表示本发明的第1实施方式中的干扰运算处理的动作的流程图,图10是表示本发明的第1实施方式中的连杆角速度计算处理的子程序的流程图。
干扰运算部43如果开始干扰运算处理,则首先从第1横向加速度传感器44a取得第1横向加速度传感器值a1(步骤S21),并且从横向加速度运算部48取得合成横向加速度a(步骤S22)。然后,干扰运算部43算出倾斜加速度aS(步骤S23)。该aS由下式(10)表示。
aS=a1-a…式 (10)
然后,干扰运算部43将算出的倾斜加速度aS保存到环形缓冲区(ringbuffer)中(步骤S24)。该环形缓冲区是在倾斜控制ECU46的存储器区域中确保的数据保持用的缓冲区。而且,在预先准备好的t秒量的环形缓冲区中保存从当前到t秒前为止的倾斜加速度aS。
接着,干扰运算部43算出侧倾率(步骤S25)。如果将车体的侧倾率设为ωS,则该ωS可通过对倾斜加速度aS进行过去t秒量的积分来算出。具体而言,侧倾率ωS由下式(11)算出。
ωS=(ΣaS)Δt/L1…式 (11)
在此,Σ的项是指在环形缓冲区中保存的倾斜加速度aS的值的总和。另外,Δt是采样周期。其中,环形缓冲区具备t/Δt个保存区域。
其中,上述式(11)用于缓冲因积分而导致的误差,由于积分区域t即进行积分的时间t秒根据横向加速度传感器44的性能等而变化,所以考虑延迟等,通过实验决定。
接着,干扰运算部43执行连杆角速度计算处理(步骤S26),算出Δη。Δη是连杆机构30的连杆角的角速度,通过对连杆角传感器25a检测出的连杆角传感器值η进行微分而算出。
在连杆角速度计算处理中,干扰运算部43首先取得连杆角传感器25a检测出的连杆角传感器值η(步骤S26-1)。
接着,干扰运算部43进行ηold的调出(步骤S26-2),并取得控制周期TS(步骤S26-3)。ηold是前次的车体倾斜控制处理执行时保存的η的值。其中,在初期设定中,ηold=0。
接着,干扰运算部43算出η的微分值、即Δη(步骤S26-4)。Δη由下式(12)算出。
Δη=(η-ηold)/TS…式 (12)
然后,干扰运算部43保存为ηold=η(步骤S26-5),并结束连杆角速度计算处理。即,将本次的车体倾斜控制处理执行时算出的η的值作为ηold,保存到存储单元中。
接着,干扰运算部43算出干扰量的侧倾率(步骤S27)。若将干扰量的侧倾率设为ωN,则该ωN由下式(13)算出。
ωN=ωS-Δη…式 (13)
即,通过从实际的车体的侧倾率ωS减去连杆机构30的连杆角的角速度Δη,能够得到干扰量的侧倾率ωN。
最后,干扰运算部43向倾斜控制部47送出干扰量的侧倾率ωN(步骤S28),并结束干扰运算处理。
这样,在本实施方式中,通过从横向加速度传感器44的一方(具体为第1横向加速度传感器44a)的检测值a1减去合成横向加速度a,能够得到车体的倾斜方向的振动分量、即倾斜加速度aS。并且,通过从对倾斜加速度aS进行积分后的值减去对连杆角传感器25a检测出的连杆角传感器值η进行微分后的值、即连杆角的角速度Δη,来算出成为车体不稳定因素的向倾斜方向的干扰量的侧倾率ωN。换言之,通过从横向加速度减去因转弯引起的离心力的分力、因倾斜引起的重力的分力以及基于连杆电动机25的倾斜动作而产生的横向加速度这3个,来选择性地提取由于路面的高低不平、横向凤等干扰而引起的车体倾斜角度的变化。
利用如此算出的干扰量的侧倾率ωN,通过将与其对应的值加到连杆电动机25的目标速度,即使在受到向倾斜方向的干扰时,也能够实现可得到稳定的行驶状态的控制。
下面,说明倾斜控制处理以及连杆电动机控制处理的动作。
图11是表示本发明的第1实施方式中的增益的例子的图,图12是表示本发明的第1实施方式中的倾斜控制处理的动作的流程图,图13是表示本发明的第1实施方式中的连杆电动机控制处理的动作的流程图。
倾斜控制部47如果开始倾斜控制处理,则首先从横向加速度运算部48接收合成横向加速度a(步骤S31)。
接着,倾斜控制部47进行aold的调出(步骤S32)。aold是在前次的车体倾斜控制处理执行时保存的合成横向加速度a。其中,在初期设定中,aold=0。
接着,倾斜控制部47取得控制周期TS(步骤S33),算出a的微分值(步骤S34)。在此,若将a的微分值设为Δa,则该Δa由下式(14)算出。
Δa=(a-aold)/TS…式 (14)
然后,倾斜控制部47保存为aold=a(步骤S35)。即,将本次的车体倾斜控制处理执行时取得的合成横向加速度a作为aold,保存到存储单元中。
接着,倾斜控制部47算出第1控制值UP(步骤S36)。在此,若将比例控制动作的控制增益、即比例增益设为GP,则第1控制值UP由下式(15)算出。
UP=GPa…式 (15)
接着,倾斜控制部47算出第2控制值UD(步骤S37)。在此,若将微分控制动作的控制增益、即微分时间设为GD,则第2控制值UD由下式(16)算出。
UD=GDΔa…式 (16)
接着,倾斜控制部47算出第3控制值U(步骤S38)。该第3控制值U是第1控制值UP与第2控制值UD的合计,由下式(17)算出。
U=UP+UD…式 (17)
其中,上述步骤S31~S38的动作表示了按照合成横向加速度a的值为零的方式来控制车体的倾斜角度的反馈控制。
接着,倾斜控制部47从横向加速度推定部49接收横向加速度预测值af(步骤S39)。
接着,倾斜控制部47进行afold的调出(步骤S40)。afold是在前次的车体倾斜控制处理执行时保存的横向加速度预测值af。其中,在初期设定中,afold=0。
接着,倾斜控制部47算出af的微分值(步骤S41)。在此,如果将af的微分值设为Δaf,则该Δaf由下式(18)算出。
Δaf=(af-afold)/TS…式 (18)
然后,倾斜控制部47保存为afold=af(步骤S42)。即,将在本次的车体倾斜控制处理执行时取得的横向加速度预测值af设为afold,保存到存储单元中。
接着,倾斜控制部47算出第4控制值UfD(步骤S43)。在此,如果将微分控制动作的控制增益设为GyD,则第4控制值UfD由下式(19)算出。
UfD=GyDΔaf…式 (19)
接着,倾斜控制部47算出第5控制值U(步骤S44)。该第5控制值U是第3控制值U与第4控制值UfD的合计,由下式(20)算出。
U=U+UfD…式 (20)
其中,上述步骤S39~S44的动作表示了使用基于转向角以及车速而得到的横向加速度预测值af的前馈控制。
接着,倾斜控制部47从干扰运算部43接收干扰量的侧倾率ωN(步骤S45)。
接着,倾斜控制部47算出干扰控制用增益GwP(步骤S46),并且算出第6控制值UwP(步骤S47)。在此,第6控制值UwP由下式(21)算出。
UwP=GwPωN…式 (21)
其中,干扰控制用增益GwP在简化的情况下可以是常数,并且在控制系统是理想系统的情况下,可以是GwP=1。但是,在如本实施方式的车体倾斜控制系统那样的实际控制系统中,由于存在作为控制对象的连杆电动机25的延迟、横向加速度传感器44、连杆角传感器25a等传感器的观测延迟等,所以需要调整干扰控制用增益GwP的值。
另外,为了避免对振动等过于灵敏地响应,在干扰量的侧倾率ωN值大的情况下,优选按照干扰控制用增益GwP的值也变大的方式来进行调整。
例如,如果GwP=|ωN|,则能够利用下式(22)来表示第6控制值UwP。
UwP=|ωN|ωN=sign(ωN)ωN 2…式 (22)
在此,sign(x)在x为正值时表示+1,在x为负值时表示-1。
在上述式(22)中,存在如果干扰量的侧倾率ωN值小则第6控制值UwP的值过小的情况。在这样的情况下,可以使干扰控制用增益GwP的值例如如图11所示,根据干扰量的侧倾率ωN的值而变化。即,能够利用图11所示那样的函数,决定干扰控制用增益GwP的值。其中,在图11中,G1是想要进行最低限作用的干扰控制用增益GwP的值,ω1是想使干扰控制用增益GwP的值增加的干扰量的侧倾率ωN的值。
接着,倾斜控制部47算出第7控制值U(步骤S48)。该第7控制值U是第5控制值U与第6控制值UwP的合计,由下式(23)算出。
U=U+UwP…式 (23)
最后,倾斜控制部47将第7控制值U作为速度指令值向连杆电动机控制部42输出(步骤S49),并结束处理。
另外,连杆电动机控制部42如果开始连杆电动机控制处理,则首先从倾斜控制部47接收第7控制值U(步骤S51)。
接着,连杆电动机控制部42取得连杆角传感器25a检测出的连杆角传感器值η(步骤S52),执行连杆角速度计算处理(步骤S53),算出连杆机构30的连杆角的角速度Δη。其中,由于连杆角速度计算处理的动作与干扰运算部43所执行的连杆角速度计算处理的动作、即图10所示的步骤S26-1~S26-5的动作相同,所以省略说明。
另外,也能够通过连杆电动机控制部42从干扰运算部43取得连杆角的角速度Δη的值,而省略上述步骤S52以及S53的动作。
接着,连杆电动机控制部42算出控制误差(步骤S54)。在此,如果将控制误差设为ε,则该ε由下式(24)算出。
ε=U-Δη…式 (24)
其中,U是从倾斜控制部47接收到的第7控制值U。
接着,连杆电动机控制部42取得电动机控制比例增益GMP(步骤S55)。该电动机控制比例增益GMP的值是基于实验等而设定的值,被预先保存在存储单元中。
接着,连杆电动机控制部42算出用于使连杆电动机25动作的扭矩指令值(步骤S56)。在此,如果将扭矩指令值设为UT,则该UT由下式(25)算出。
UT=GMPε…式 (25)
最后,连杆电动机控制部42将扭矩指令值UT向连杆电动机25输出(步骤S57),并结束处理。
这样,在本实施方式中,当受到车体向倾斜方向的干扰时,提取车体的倾斜角度变化中因干扰导致的变化量,加上与提取出的因干扰导致的变化量对应的控制值,来控制车体的倾斜。具体而言,求出成为车体不稳定因素的向倾斜方向的干扰量的侧倾率ωN,加上与干扰量的侧倾率ωN对应的控制值来控制车体的倾斜角度。由此,即使在车辆10由于路面的高低不平、横向凤等而受到向倾斜方向的干扰时,也能够得到稳定的行驶状态。其中,上述干扰例如是假设左右的车轮12L以及12R的一方从路面18浮起的程度的大小的横方向的外力。
另外,通过干扰量的侧倾率ωN越大则使干扰控制用增益GwP的值越大,能够在干扰小时或不存在干扰时恰当地防止因过大的控制增益引起的控制稳定性的降低,并且,在受到大的或者强烈的干扰时能够抑制干扰的影响而恰当地控制车体的倾斜角度。
并且,由于按照合成横向加速度a的值为零的方式来进行反馈控制,并且,进行使用了横向加速度预测值af的前馈控制,所以能够将转弯时车体的倾斜角恰当地控制成横向加速度与重力相平衡那样的角度。另外,即使路面18向横方向倾斜,也能够使车体保持成铅垂。并且,即使如转弯开始时以及结束时横向加速度的变化大时,也不会在控制中产生延迟。因此,能够较高地保持车辆10的稳定性,可降低乘员的不适感,提高舒适性。
此外,在本实施方式中,说明了干扰运算部43基于横向加速度传感器44的一方的检测值以及合成横向加速度a来算出车体的侧倾率ωS的例子,但车体的侧倾率ωS也能够通过传感器直接检测出。
下面,说明直接检测车体的侧倾率ωS的变形例。
图14是表示本发明的第1实施方式中的车体倾斜控制系统的构成的变形例的框图。
在变形例的车体倾斜控制系统中,如图所示,倾斜控制ECU46连接着侧倾率传感器44c。该侧倾率传感器44c是检测车体的倾斜运动的角速度、即车体的侧倾率ωS的普遍的侧倾率传感器,例如将陀螺仪传感器按照与地面垂直、且能够检测与车辆10的直行方向垂直的面内的旋转角速度的方式安装在车体中。上述侧倾率传感器44c只要与地面垂直,并且在与车辆10的直行方向垂直的面内即刻,能够安装在车体的任意位置。
而且,干扰运算部43取得侧倾率传感器44c检测出的车体的侧倾率ωS。因此,能够省略图9所示的干扰运算处理中的步骤S21~S25的动作。
其中,由于其他方面的构成以及动作是同样的,所以省略说明。
下面,说明本发明的第2实施方式。其中,对于具有与第1实施方式相同构造的部分,通过标注相同附图标记而省略其说明。另外,对于与上述第1实施方式相同的动作以及相同的效果,也省略其说明。
图15是表示本发明的第2实施方式中的倾斜控制处理的动作的流程图,图16是表示本发明的第2实施方式中的减幅控制处理的子程序的流程图,图17是表示本发明的第2实施方式中的干扰加速度运算处理的子程序的流程图。
如果车辆10是小型车,则左右的车轮12L以及12R所具备的轮胎的弹性变形、车体各部分的弹性变形、在具备悬挂装置(suspension)的情况下悬挂装置的弹簧的弹性变形等对车体的倾斜控制的影响相对较大。
例如,由于轮胎在理论上具备与将弹簧和减震器组合的部件相同的振动特性,所以与悬挂装置同样具有共振点。而且,在车辆10是小型车的情况下,如果在上述共振点车辆10整体摆动,则由于振幅变大,所以倾斜变大,安全性受损。尤其是在仅左右的车轮12L以及12R的一方通过高低不平处的情况下或车辆10突然受到横向凤的情况下,若车辆10被施加冲击(impulse)状或者阶梯(step)状的大输入,则有可能在上述共振点车辆10整体大幅摆动,车体的倾斜非常大。
为了去除这样的因弹性变形对倾斜控制的影响,例如可考虑利用横向加速度、侧倾率的微分值等加速度要素。但是,由于实际的传感器的加速度要素的检测值是振动性的,所以如果作为反馈因素加以利用,则会进一步振动,无法增大反馈增益,从而无法发挥控制效果。另外,为了增大反馈增益,如果对传感器的加速度要素的检测值进行滤波,则由于延迟变大,所以无法发挥控制效果。
鉴于此,在本实施方式中,进行作为考虑了轮胎、其他部分的弹性变形的控制的恢复控制、即减幅控制。
在该减幅控制中,当存在一定以上的输入时,检测轮胎、其他部分的弹性变形开始,来尽早使控制值的符号发生反转,并且检测弹性变形结束,来将控制值的符号复原。由此,由于能够吸收冲击来减少车辆10的共振,所以即使在车辆10被施加冲击状或者阶梯状的大输入的情况下,也能够防止车体的倾斜变大。
在本实施方式中,对于车辆10的构成,由于与上述第1实施方式同样,所以省略其说明,仅说明转弯行驶中的车体倾斜控制处理的动作。
如果车体倾斜控制系统开始车体倾斜控制处理,则横向加速度运算部48执行横向加速度运算处理,横向加速度推定部49执行横向加速度推定处理,干扰运算部43执行干扰运算处理,连杆电动机控制部42执行连杆电动机控制处理,由于本实施方式中的横向加速度运算处理、横向加速度推定处理、干扰运算处理以及连杆电动机控制处理的动作与上述第1实施方式中的横向加速度运算处理、横向加速度推定处理、干扰运算处理以及连杆电动机控制处理的动作、即图6~10以及13的流程图所示的动作同样,所以省略其说明。
另外,倾斜控制部47如果开始倾斜控制处理,则首先从横向加速度运算部48接收合成横向加速度a(步骤S61)。其中,由于从接收该合成横向加速度a开始到算出第6控制值UwP为止的动作、即图15所示步骤S61~S77的动作与上述第1实施方式中说明的步骤S31~S47同样,所以省略其说明。
然后,如果算出第6控制值UwP,则倾斜控制部47执行减幅控制处理(步骤S78)。如前上述,在减幅控制中,检测轮胎、其他部分的弹性变形开始来使控制值的符号反转,并且,检测弹性变形结束来将控制值的符号复原。即,在减幅控制中,从弹性部件受到干扰而开始弹性变形到该弹性变形结束为止的期间执行减幅,在弹性部件从因其自身的弹性而开始复原到以后的期间停止减幅。在停止减幅或者不执行时,进行与上述第1实施方式同样的控制。
例如,若以仅左右的车轮12L以及12R的一方在通过凹部时落入到凹部的情况为例进行说明,则一方车轮的轮胎从浮在半空中的状态落下而与凹部的底面接地。然后,上述轮胎自接地开始收缩,若收缩结束,则膨胀而复原到原始形状。减幅在轮胎接地到收缩结束为止的期间执行,在轮胎接地之前的期间以及轮胎结束收缩之后的期间不被执行。
在减幅控制处理中,倾斜控制部47首先取得干扰量的侧倾率ωN(步骤S78-1),执行干扰加速度运算处理(步骤S78-2)。其中,干扰量的侧倾率ωN在步骤S75中从干扰运算部43接收。
而且,在干扰加速度运算处理中,倾斜控制部47首先进行ωN-1的调出(步骤S78-2-1),取得控制周期TS(步骤S78-2-2)。ωN-1是在前次的车体倾斜控制处理执行时保存的干扰量的侧倾率ωN的值。其中,在初期设定中,ωN-1=0。
接着,倾斜控制部47算出干扰量的侧倾率ωN的微分值(步骤S78-2-3),并结束干扰加速度运算处理。在此,如果将ωN的微分值设为ΔωN,则该ΔωN由下式(26)算出。
ΔωN=(ωN-ωN-1)/TS…式 (26)
接着,倾斜控制部47判断标志F是否被设置为1,即是否F=1(步骤S78-3)。其中,在初期设定中,标志F被设为零,即F=0。另外,F=1在上述例子中表示轮胎从接地到收缩结束为止的期间。
然后,在F=1的情况下,倾斜控制部47判断是否ΔωNΔωN-1<0(步骤S78-4)。ΔωN是干扰量的侧倾率ωN的微分值,是干扰量的侧倾率ωN的变化率,即表示对干扰量的侧倾率ωN的变化进行表示的曲线的斜率。因此,ΔωNΔωN-1<0是指对前次的车体倾斜控制处理执行时干扰量的侧倾率ωN进行表示的曲线的斜率、与对本次的车体倾斜控制处理执行时干扰量的侧倾率ωN进行表示的曲线的斜率不同,即是指通过了对干扰量的侧倾率ωN进行表示的曲线上的变位点。
而且,在ΔωNΔωN-1<0的情况下,倾斜控制部47对标志F设置零,即F=0(步骤S78-5)。
接着,倾斜控制部47判断干扰量的侧倾率ωN的绝对值是否比预先设定的规定的阈值A1大,即是否是|ωN|>A1(步骤S78-6)。其中,当在步骤S78-3中判断是否F=1且不是F=1时、以及当在步骤S78-4中判断是否ΔωNΔωN-1<0且不是ΔωNΔωN-1<0时,直接判断是否|ωN|>A1。
在此,A1是为了判断对车体的输入是否为一定以上而设定的阈值,在干扰量的侧倾率ωN的绝对值大于A1大的情况下,判断为存在一定以上的输入,检测轮胎、其他部分的弹性变形开始,控制值的符号被反转。其中,A1是0以上的值。另外,A1在不执行减幅的情况下以车辆10不倾倒的最大干扰量的侧倾率ωN的绝对值为基准,按照与其相比绝对值变小的方式来进行设定。
因此,在|ωN|>A1的情况下,倾斜控制部47判断是否ΔωNΔωN-1<0(步骤S78-7)。然后,在ΔωNΔωN-1<0的情况下,倾斜控制部47对标志F设置1,即F=1(步骤S78-8)。
接着,倾斜控制部47判断是否ωNωN-1<0(步骤S78-9)。其中,在步骤S78-6中判断是否|ωN|>A1且不是|ωN|>A1的情况下、在步骤S78-7中判断是否ΔωNΔωN-1<0且不是ΔωNΔωN-1<0的情况下、以及在步骤S78-4中判断是否ΔωNΔωN-1<0且ΔωNΔωN-1<0的情况下,直接判断是否ωNωN-1<0。
在此,ωNωN-1<0是指前次的车体倾斜控制处理执行时的干扰量的侧倾率ωN的正负、与本次的车体倾斜控制处理执行时的干扰量的侧倾率ωN的正负不同,即是指对干扰量的侧倾率ωN进行表示的曲线通过了表示零的轴(X轴)(所谓的零交叉(zero cross))。
而且,在ωNωN-1<0的情况下,倾斜控制部47对标志F设置零,即F=0(步骤S78-10)。
接着,倾斜控制部47判断标志F是否被设置了1,即是否F=1(步骤S78-11)。其中,在步骤S78-9中判断是否ωNωN-1<0且不是ωNωN-1<0的情况下,直接判断是否F=1。
然后,倾斜控制部47在不是F=1的情况下,将减幅控制用增益GwS设为1(步骤S78-12),在F=1的情况下将减幅控制用增益GwS设为-1(步骤S78-13)。
接着,倾斜控制部47算出第7控制值U(步骤S78-14)。该第7控制值U是第5控制值U与对第6控制值UwP乘以减幅控制用增益GwS而得到的值的合计,由下式(27)算出。
U=U+UwPGwS…式 (27)
最后,倾斜控制部47保存为ωN-1=ωN,并且保存为ΔωN-1=ΔωN(步骤S78-15),并结束减幅控制处理。即,将本次的车体倾斜控制处理执行时的ωN以及ΔωN的值作为ωN-1以及ΔωN-1,保存到存储单元中。
于是,倾斜控制部47将第7控制值U作为速度指令值向连杆电动机控制部42输出(步骤S79),并结束处理。
其中,减幅控制处理中的步骤S78-6的动作与判断是否是应该执行减幅的输入相当。|ωN|>A1与是应该执行减幅的输入相当。
而且,若按照上述轮胎的例子进行说明,则步骤S78-7的动作与判断浮在半空中的轮胎是否接地相当。ΔωNΔωN-1<0与轮胎接地、对干扰量的侧倾率ωN进行表示的曲线的斜率发生了变化相当,因此为了执行减幅而在步骤S78-8中设为F=1。
另外,若按照上述轮胎的例子进行说明,则步骤S78-9的动作与判断正在接地的轮胎是否收缩结束相当。ωNωN-1<0与轮胎收缩结束、对干扰量的侧倾率ωN进行表示的曲线零交叉相当,因此为了停止减幅而在步骤S78-10中设为F=0。
从轮胎接地到收缩结束为止,由于F=1,GwS=-1,所以利用上述式(27),第7控制值U由下式(28)表示。
U=U-UwP…式 (28)
如果将该式(28)与由上述式(23)表示的第1实施方式中的第7控制值U相比较,则可知小了UwP的2倍。由此,可知从轮胎接地到收缩结束,通过执行减幅,能够恢复而减小倾斜控制中的控制增益。
另一方面,在轮胎接地之前的期间、以及轮胎收缩结束后的期间,由于F=0,GwS=1,所以利用上述式(27),第7控制值U由下式(29)表示。
U=U+UwP…式 (29)
该式(29)与上述式(23)相同。由此,可知在轮胎接地之前的期间以及轮胎收缩结束后的期间,不执行减幅,而进行与上述第1实施方式同样的控制。
另外,若按照上述轮胎的例子进行说明,则步骤S78-3以及S78-4的动作与在轮胎未结束收缩的期间判断车轮12是否落到其他的凹部,轮胎再次变成浮在半空中的状态相当。ΔωNΔωN-1<0相当于轮胎再次浮在半空、对干扰量的侧倾率ωN进行表示的曲线的斜率发生了变化,因此为了停止减幅而在步骤S78-5中设定F=0。
这样,在本实施方式中,根据干扰所导致的部件的弹性变形,来使与干扰引起的变化量对应的控制值发生变化。优选在干扰引起的部件的弹性变形开始到结束为止的期间,按照恢复用于控制车体的倾斜的控制增益的方式,来使与干扰引起的变化量对应的控制值发生变化。
具体而言,进行考虑了轮胎、其他部分的弹性变形的减幅控制,在具有一定以上的输入的情况下,仅在轮胎、其他部分开始弹性变形到结束为止的期间执行减幅,恢复而减小倾斜控制的控制增益。其中,上述弹性变形是因轮胎、其他部分受到上述输入而引起的向一个方向的变形,不包括因轮胎、其他部分自身的弹性而向相反方向的变形(所谓的回弹:bounce back)不包含在之内。即,减幅仅在轮胎、其他部分受到上述输入而开始变形到开始回弹为止的期间执行。
由此,能够去除因轮胎、其他部分的弹性变形对倾斜控制的影响,即使在受到向倾斜方向的大幅干扰时,也不会产生共振,能够恰当地控制车体的倾斜角度,可得到稳定的行驶状态。
其中,本发明不限于上述实施方式,能够基于本发明的主旨进行各种变形,它们也属于本发明的范围。
工业上的可利用性
本发明能够在具有至少左右一对车轮的车辆中利用。
附图标记说明:10…车辆;11…搭乘部;12F、12L、12R…车轮;20…主体部;25…连杆电动机;44…横向加速度传感器;44a…第1横向加速度传感器;44b…第2横向加速度传感器;53…转向角传感器;54…车速传感器。
Claims (5)
1.一种车辆,其特征在于,具有:
车体,其具备相互连结的转向部以及驱动部;
转向轮,是能够旋转地安装于所述转向部的车轮,使所述车体转向;
驱动轮,是能够旋转地安装于所述驱动部的车轮,对所述车体进行驱动;
倾斜用致动器装置,其使所述转向部或者驱动部向转弯方向倾斜;
横向加速度传感器,其检测作用于所述车体的横向加速度;以及
控制装置,其控制所述倾斜用致动器装置来控制所述车体的倾斜;
在所述车体受到向倾斜方向的干扰时,该控制装置提取车体的倾斜角度的变化中因干扰引起的变化量,加上与提取出的因干扰引起的变化量对应的控制值,来控制所述车体的倾斜。
2.根据权利要求1所述的车辆,其特征在于,
所述控制装置提取所述车体的侧倾率中的干扰量的侧倾率作为因所述干扰引起的变化量,将所述干扰量的侧倾率越大则值越大的干扰控制用增益与所述干扰量的侧倾率相乘后的值作为与因所述干扰引起的变化量对应的控制值。
3.根据权利要求1或2所述的车辆,其特征在于,还具备:
要求转弯量检测单元,其检测乘员所要求的所述车体的要求转弯量;以及
车速检测单元,其检测车速;
所述控制装置进行基于所述横向加速度传感器检测的横向加速度的反馈控制,并且进行基于所述要求转弯量检测单元检测的要求转弯量以及所述车速检测单元检测的车速的前馈控制,来控制所述车体的倾斜。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的车辆,其特征在于,
所述控制装置根据因所述干扰引起的部件的弹性变形,来使与因所述干扰引起的变化量对应的控制值变化。
5.根据权利要求4所述的车辆,其特征在于,
所述控制装置在因所述干扰引起的部件的弹性变形开始到结束为止的期间,按照使用于控制所述车体的倾斜的控制增益恢复的方式来使与所述干扰引起的变化量对应的控制值变化。
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