JP2006298293A - Vehicle-control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に対する制駆動力(駆動力と制動力)を、車両のばね上の振動を抑制するように制御する機能を備えた車両制御装置に関する発明である。 The present invention relates to a vehicle control device having a function of controlling braking / driving force (driving force and braking force) on a vehicle so as to suppress vibration on a spring of the vehicle.
近年、車両の振動抑制制御を最適化するために、特許文献1(特開2004−168148号公報)に示すように、運転者によるアクセル操作、ステアリング操作及びブレーキ操作の少なくとも1つに対応する入力指令により発生する、車両のタイヤの振動、サスペンションにおける車両ばね下の振動、及び、車両自体が受ける車両ばね上の振動の力学モデルである運動モデルを用いて、車両の振動を抑制するようにエンジン及び/又はブレーキ装置で発生する制駆動力を補正する技術が開発されている。
ところで、制振制御の特性は車両ばね上振動特性に整合させるように設計する必要があるが、車両ばね上振動特性は、乗車人数、積載荷物量、燃料量によって変化する車両積載重量に応じて変化するため、車両積載重量の増減によって実際の車両ばね上振動特性と制振制御の特性とがずれて、制振制御による振動低減効果が低下してしまう可能性がある。 By the way, it is necessary to design the vibration suppression control characteristics so as to match the vehicle sprung vibration characteristics, but the vehicle sprung vibration characteristics depend on the number of passengers, the amount of load and the amount of fuel that changes depending on the vehicle loading weight. Therefore, there is a possibility that the actual vehicle sprung vibration characteristic and the vibration suppression control characteristic shift due to increase / decrease in the vehicle load weight, and the vibration reduction effect by the vibration suppression control may be reduced.
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、車両積載重量に左右されない安定した制振制御を行うことができる車両制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and therefore an object of the present invention is to provide a vehicle control apparatus capable of performing stable vibration suppression control independent of the vehicle load weight.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、要求制駆動力に応じて車両に対する制駆動力を制御する車両制御装置において、前記要求制駆動力の波形から車両のばね上の振動を誘発する成分を除去する制振フィルタと、この制振フィルタでフィルタリングされた要求制駆動力に応じて制駆動力を制御する制御手段と、車両の積載重量を検出する積載重量検出手段と、前記積載重量検出手段で検出した車両積載重量に基づいて前記制振フィルタの特性を補正するフィルタ特性補正手段とを備えた構成としたものである。この構成では、乗車人数、積載荷物量、燃料量によって車両積載重量が変化して車両ばね上振動特性が変化しても、それに応じて制振フィルタの特性を車両ばね上振動特性に整合させるように補正することができ、車両積載重量に左右されない安定した制振制御を行うことができる。
In order to achieve the above object, an invention according to
この場合、走行中の車両には、空力特性に応じた揚力が車両に作用するため、走行中の車両の積載重量は、実質的に揚力の分だけ軽くなる。この点を考慮して、請求項2のように、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段で検出された車速に基づいて走行中の車両に作用する揚力を推定する揚力推定手段とを備え、前記積載重量検出手段で検出した車両積載重量から前記揚力推定手段で推定した揚力相当の重量を差し引いた値を走行中の実質的な車両積載重量とみなして、この実質的な車両積載重量に基づいて制振フィルタの特性を補正するようにすると良い。このようにすれば、車速が速くなって車両に作用する揚力が大きくなっても、その揚力相当の重量を差し引いた実質的な車両積載重量に基づいて制振フィルタの特性を補正することで、制振フィルタの特性を揚力が作用した状態の車両ばね上振動特性に整合させることができ、車両に作用する揚力に左右されない安定した制振制御を行うことができる。 In this case, since the lift according to the aerodynamic characteristic acts on the vehicle while traveling, the loaded weight of the traveling vehicle is substantially reduced by the amount of lift. In consideration of this point, vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, and lift estimation means for estimating the lift acting on the traveling vehicle based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means, as in claim 2 A value obtained by subtracting a weight corresponding to the lift estimated by the lift estimation means from the vehicle load detected by the load weight detection means is regarded as a substantial vehicle load weight during traveling. It is preferable to correct the characteristics of the vibration damping filter based on the weight. In this way, even if the vehicle speed increases and the lift acting on the vehicle increases, the characteristic of the vibration damping filter is corrected based on the substantial vehicle load weight obtained by subtracting the weight equivalent to the lift, The characteristics of the damping filter can be matched with the vehicle sprung vibration characteristics in a state where the lift is applied, and stable damping control independent of the lift acting on the vehicle can be performed.
一般に、車両積載重量が重くなるほど、車両ばね上振動の周波数が低下する傾向があることを考慮して、請求項3のように、フィルタ特性補正手段は、車両積載重量が重くなるほど、制振フィルタの特性を減衰域の周波数が低くなるように補正するようにすると良い。このようにすれば、どの様な車両積載重量であっても、車両ばね上振動を効果的に抑制することができる。 In general, in consideration of the fact that the frequency of vibration on the vehicle spring tends to decrease as the vehicle loading weight increases, the filter characteristic correction means, as described in claim 3, provides the vibration damping filter as the vehicle loading weight increases. It is preferable to correct the characteristic so that the frequency in the attenuation region is lowered. In this way, the vehicle sprung vibration can be effectively suppressed regardless of the vehicle loading weight.
また、車両積載重量が重くなるほど、車両ばね上振動の振幅が小さくなる傾向があることを考慮して、請求項4のように、フィルタ特性補正手段は、車両積載重量が重くなるほど、制振フィルタの特性を減衰率が小さくなるように補正するようにすると良い。このようにすれば、車両積載重量が重いときに振動減衰効果が過剰に働くことを回避したり、車両積載重量が軽いときに振動減衰効果が不足することを回避することが可能となり、車両積載重量に応じた適正な振動減衰効果を得ることができる。 Further, in consideration of the tendency that the greater the vehicle load weight, the smaller the amplitude of the vehicle sprung vibration tends to be, the filter characteristic correction means, as described in claim 4, the filter characteristic correction means increases the vehicle load weight. It is preferable to correct this characteristic so that the attenuation rate becomes small. In this way, it is possible to avoid excessive vibration damping effects when the vehicle loading weight is heavy, or to avoid insufficient vibration damping effects when the vehicle loading weight is light. An appropriate vibration damping effect according to the weight can be obtained.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した2つの実施例1,2を説明する。 Hereinafter, two Examples 1 and 2, which embody the best mode for carrying out the present invention, will be described.
本発明の実施例1を図1乃至図5に基づいて説明する。まず、図1に基づいて車両制駆動力制御システムの構成を説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the configuration of the vehicle braking / driving force control system will be described with reference to FIG.
要求制駆動力演算手段11は、運転者の運転操作量(例えばアクセルペダルの踏み込み量、ブレーキペダルの踏み込み量、ステアリングホイールの操舵角度等)に基づいて要求制駆動力を演算すると共に、クルーズコントロール(定速走行制御)、トラクションコントロール、車体挙動制御(VDC)等の各種自動走行制御システムを搭載した車両では、これらの自動走行制御を実行するための要求制駆動力を演算する。これにより、複数の要求制駆動力が演算される場合は、いずれか1つの要求制駆動力が最終的な要求制駆動力として選択(調停)される。 The required braking / driving force calculating means 11 calculates the required braking / driving force based on the driving operation amount of the driver (for example, the depression amount of the accelerator pedal, the depression amount of the brake pedal, the steering angle of the steering wheel, etc.) and cruise control. In a vehicle equipped with various automatic travel control systems such as (constant speed travel control), traction control, and vehicle body behavior control (VDC), the required braking / driving force for executing these automatic travel controls is calculated. Thereby, when a plurality of required braking / driving forces are calculated, any one required braking / driving force is selected (arbitration) as the final required braking / driving force.
この要求制駆動力演算手段11から出力される要求制駆動力は、制振フィルタ13に入力される。この制振フィルタ13は、要求制駆動力演算手段11から入力される要求制駆動力の波形から車両のばね上の振動を誘発する所定周波数帯域の成分を除去するフィルタであり、バンドエルミネーションフィルタ(帯域阻止フィルタ)等によって構成されている。この制振フィルタ13でフィルタリングされた要求制駆動力が制御手段14に入力される。
The required braking / driving force output from the required braking / driving force calculating
制御手段14は、制振フィルタ13でフィルタリングされた要求制駆動力に応じてエンジン駆動手段16(燃料噴射装置、点火装置、電子スロットル装置等)を操作してエンジン駆動力を制御すると共に、ブレーキ駆動手段17を操作して制動力を制御し、それによって発生する制駆動力で車両駆動系を駆動又は制動する。
The control means 14 controls the engine driving force by operating the engine driving means 16 (fuel injection device, ignition device, electronic throttle device, etc.) according to the required braking / driving force filtered by the
積載重量検出手段18は、乗車人数、積載荷物量、燃料量によって変化する車両の積載重量を検出する。積載重量検出手段18は、例えば、サスペンション装置のストローク量を検出したり、各座席に設けた着座センサにより乗車人数を検出したり、燃料残量計により燃料残量を検出したり、或は、路面勾配センサで検出した路面勾配と加速度センサで検出した加速度との組み合わせによって車両積載重量を検出するようにしても良い。 The loaded weight detection means 18 detects the loaded weight of the vehicle that varies depending on the number of passengers, the amount of loaded luggage and the amount of fuel. The loaded weight detection means 18 detects, for example, the stroke amount of the suspension device, detects the number of passengers with a seating sensor provided in each seat, detects the remaining amount of fuel with a fuel fuel gauge, or The vehicle loading weight may be detected by a combination of the road surface gradient detected by the road surface gradient sensor and the acceleration detected by the acceleration sensor.
制振フィルタ13の特性は車両ばね上振動特性に整合させるように設計する必要があるが、車両ばね上振動特性は、乗車人数、積載荷物量、燃料量によって変化する車両積載重量に応じて変化するため、制振フィルタ13の特性が一定であると、車両積載重量の増減によって実際の車両ばね上振動特性と制振制御の特性とがずれて、制振フィルタ13による振動低減効果が低下してしまう。
The characteristics of the
そこで、本実施例1では、制振フィルタ13の特性を補正するフィルタ特性補正手段19を設け、積載重量検出手段18で検出した車両積載重量に応じて制振フィルタ13の特性を補正するようにしている。制振フィルタ13の特性は、次の伝達関数G(s)で表される。
G(s)=(s2 +2ζp ωp s+ωp 2 )/(s2 +2ζωp s+ωp 2 )
ωp :補正後車両角周波数[rad/s]
ζ :所望車両減衰係数
ζp :補正後車両減衰係数
Therefore, in the first embodiment, filter characteristic correction means 19 for correcting the characteristic of the
G (s) = (s 2 + 2ζp ωp s + ωp 2 ) / (s 2 + 2ζωp s + ωp 2 )
ωp: vehicle angular frequency after correction [rad / s]
ζ: desired vehicle damping coefficient
ζp: Corrected vehicle damping coefficient
フィルタ特性補正手段19は、車両積載重量が重くなるほど、制振フィルタ13の特性を減衰率(減衰係数ζp )が小さくなるように補正するすると共に、車両積載重量が重くなるほど、制振フィルタ13の特性を減衰域の周波数(角周波数ωp )が小さくなるように補正する。
The filter characteristic correcting means 19 corrects the characteristic of the
以上説明した車両積載重量に基づく制振フィルタ13の特性の補正と制駆動力の制御は、図2及び図3の各ルーチンに従って実行される。以下、各ルーチンの処理内容を説明する。
The correction of the characteristics of the
図2の制駆動力制御メインルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ101で、後述する図3のフィルタ特性補正係数算出ルーチンを実行して、車両積載重量率WRに応じた減衰係数補正係数Kzと角周波数補正係数Kwを算出する。
The braking / driving force control main routine of FIG. 2 is executed at a predetermined cycle during engine operation. When this routine is started, first, in
この後、ステップ102に進み、車両角周波数初期値ωn に角周波数補正係数Kwを乗算して補正後車両角周波数ωp を求めると共に、車両減衰係数初期値ζn に減衰係数補正係数Kzを乗算して補正後車両減衰係数ζp を求める。
ωp =Kw×ωn
ζp =Kz×ζn
Thereafter, the process proceeds to
ωp = Kw × ωn
ζp = Kz × ζn
この後、ステップ103に進み、制振フィルタ13の伝達関数G(s)を算出する。そして、次のステップ104で、制駆動力補正ルーチン(図示せず)を実行して、要求制駆動力演算手段11から出力される要求制駆動力を、上記ステップ103で算出した制振フィルタ13の伝達関数G(s)に入力して、該要求制駆動力の波形から車両のばね上の振動を誘発する所定周波数帯域の成分を除去する。そして、この要求制駆動力に応じてエンジン駆動手段16を操作してエンジン駆動力を制御すると共に、ブレーキ駆動手段17を操作して制動力を制御し、それによって発生する制駆動力で車両駆動系を駆動又は制動する。
Thereafter, the process proceeds to
一方、上記ステップ101で、図3のフィルタ特性補正係数算出ルーチンが起動されると、まずステップ111で、車両積載重量を含めた車両総重量の検出を例えばサスペンション装置のストローク量の検出等によって完了したか否かを判定し、車両総重量の検出が完了していなければ、ステップ115に進み、減衰係数補正係数Kzを減衰係数補正係数初期値Kz0にセットすると共に、角周波数補正係数Kwを角周波数補正係数初期値Kw0にセットする。
Kz=Kz0
Kw=Kw0
On the other hand, when the filter characteristic correction coefficient calculation routine of FIG. 3 is started in
Kz = Kz0
Kw = Kw0
これに対して、上記ステップ111で、車両総重量の検出完了と判定されれば、ステップ112に進み、車両総重量の検出値をWとし、次のステップ113で、現在の車両総重量Wを最大積載時の車両総重量Wmaxで割り算して、現在の車両積載重量率WR[%]を求める。
WR=(W/Wmax)×100
On the other hand, if it is determined in
WR = (W / Wmax) × 100
この後、ステップ114に進み、図4の減衰係数補正係数KzテーブルTztbl(WR)を参照して、現在の車両積載重量率WRに応じた減衰係数補正係数Kzを算出すると共に、図5の角周波数補正係数KwテーブルTwtbl(WR)を参照して、現在の車両積載重量率WRに応じた角周波数補正係数Kwを算出する。図4の減衰係数補正係数KzテーブルTztbl(WR)は、車両積載重量率WRが大きくなるほど、減衰係数補正係数Kzが小さくなるように設定され、図5の角周波数補正係数KwテーブルTwtbl(WR)は、車両積載重量率WRが大きくなるほど、角周波数補正係数Kwが小さくなるように設定されている。これにより、図2のステップ102で算出する補正後車両角周波数ωp と補正後車両減衰係数ζp は、それぞれ車両積載重量率WRが大きくなるほど小さくなるように算出される。
Thereafter, the routine proceeds to step 114, where the attenuation coefficient correction coefficient Kz corresponding to the current vehicle loading weight ratio WR is calculated with reference to the attenuation coefficient correction coefficient Kz table Tztbl (WR) of FIG. With reference to the frequency correction coefficient Kw table Twtbl (WR), an angular frequency correction coefficient Kw corresponding to the current vehicle loading weight ratio WR is calculated. The damping coefficient correction coefficient Kz table Tztbl (WR) in FIG. 4 is set such that the damping coefficient correction coefficient Kz decreases as the vehicle loading weight ratio WR increases. The angular frequency correction coefficient Kw table Twtbl (WR) in FIG. Is set such that the angular frequency correction coefficient Kw decreases as the vehicle loading weight ratio WR increases. As a result, the corrected vehicle angular frequency ωp and the corrected vehicle damping coefficient ζp calculated in
以上説明した本実施例1によれば、積載重量検出手段18で車両積載重量(車両積載重量率WR)を検出し、制振フィルタ13の特性を、車両積載重量率WRが大きくなるほど減衰率(減衰係数ζp )と減衰域の周波数(角周波数ωp )が小さくなるように補正するようにしたので、乗車人数、積載荷物量、燃料量によって車両積載重量が変化して車両ばね上振動特性が変化しても、それに応じて制振フィルタの特性を車両ばね上振動特性に整合させるように補正することができ、車両積載重量に左右されない安定した制振制御を行うことができる。
According to the first embodiment described above, the load
ところで、走行中の車両には、空力特性に応じた揚力が車両に作用するため、走行中の車両の積載重量は、実質的に揚力の分だけ軽くなる。この点を考慮して、本発明の実施例2では、図6のフィルタ特性補正係数算出ルーチンを実行することで、車速センサ(車速検出手段)で検出した車速Vに基づいて走行中の車両に作用する揚力Lを算出し、積載重量検出手段18で検出した車両積載重量から揚力L相当の重量L/gを差し引いた値を走行中の実質的な車両積載重量とみなして、この実質的な車両積載重量に基づいて制振フィルタ13の特性を補正するようにしている。
By the way, since the lift according to an aerodynamic characteristic acts on a vehicle during driving | running | working, the loading weight of the vehicle during driving | running | working substantially becomes light by the part of lift. In consideration of this point, in the second embodiment of the present invention, by executing the filter characteristic correction coefficient calculation routine of FIG. 6, the vehicle running is detected based on the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor (vehicle speed detection means). The effective lifting force L is calculated, and the value obtained by subtracting the weight L / g corresponding to the lifting force L from the vehicle loading weight detected by the loading weight detection means 18 is regarded as the substantial vehicle loading weight during traveling. The characteristics of the damping
本実施例2においても、前記実施例1で説明した図2の制駆動力制御メインルーチンを所定周期で実行し、そのステップ101で、図6のフィルタ特性補正係数算出ルーチンを実行する。図6のフィルタ特性補正係数算出ルーチンでは、まずステップ211で、車両積載重量を含めた車両総重量の検出を例えばサスペンション装置のストローク量の検出等によって完了したか否かを判定し、車両総重量の検出が完了していなければ、ステップ217に進み、減衰係数補正係数Kzと角周波数補正係数Kwをそれぞれ初期値Kz0,Kw0にセットする。
Also in the second embodiment, the braking / driving force control main routine of FIG. 2 described in the first embodiment is executed at a predetermined cycle, and in
また、上記ステップ211で、車両総重量の検出完了と判定されれば、ステップ212に進み、車速センサ(車速検出手段)により車速Vが検出されたか否かを判定し、まだ車速Vが検出されていなければ、ステップ217に進み、減衰係数補正係数Kzと角周波数補正係数Kwをそれぞれ初期値Kz0,Kw0にセットする。
If it is determined in
これに対して、車速Vの検出が完了していれば、ステップ213に進み、次式により車速Vに応じた揚力Lを算出する。
L=1/2×C1 ×ρ×V2 ×S
C1 :揚力係数
ρ :空気密度
S :車両下面投影面積
このステップ213の処理が特許請求の範囲でいう揚力推定手段としての役割を果たす。
On the other hand, if the detection of the vehicle speed V is completed, the process proceeds to step 213, and the lift L corresponding to the vehicle speed V is calculated by the following equation.
L = 1/2 × C1 × ρ × V 2 × S
C1: Lift coefficient
ρ: Air density
S: Vehicle lower surface projected area The processing of
この後、ステップ214に進み、現在の車両総重量から揚力相当の重量L/gを差し引いた値を走行中の実質的な車両総重量Wとする。この後、ステップ215に進み、現在の車両総重量Wを最大積載時の車両総重量Wmaxで割り算して、現在の車両積載重量率WR[%]を求める。 Thereafter, the process proceeds to step 214, and a value obtained by subtracting a weight L / g corresponding to lift from the current total vehicle weight is set as a substantial total vehicle weight W during traveling. Thereafter, the process proceeds to step 215, where the current total vehicle weight W is divided by the maximum total vehicle weight Wmax at the time of maximum loading to obtain the current vehicle loading weight ratio WR [%].
この後、ステップ216に進み、図4の減衰係数補正係数KzテーブルTztbl(WR)を参照して、現在の車両積載重量率WRに応じた減衰係数補正係数Kzを算出すると共に、図5の角周波数補正係数KwテーブルTwtbl(WR)を参照して、現在の車両積載重量率WRに応じた角周波数補正係数Kwを算出する。 Thereafter, the process proceeds to step 216, where the attenuation coefficient correction coefficient Kz corresponding to the current vehicle loading weight ratio WR is calculated with reference to the attenuation coefficient correction coefficient Kz table Tztbl (WR) of FIG. With reference to the frequency correction coefficient Kw table Twtbl (WR), an angular frequency correction coefficient Kw corresponding to the current vehicle loading weight ratio WR is calculated.
以上説明した本実施例1によれば、車速センサ(車速検出手段)で検出した車速Vに基づいて走行中の車両に作用する揚力Lを算出し、積載重量検出手段18で検出した車両積載重量から揚力相当の重量L/gを差し引いた値を走行中の実質的な車両積載重量とみなして、この実質的な車両積載重量に基づいて制振フィルタ13の特性を補正するようにしたので、車速が速くなって車両に作用する揚力Lが大きくなっても、その揚力L相当の重量L/gを差し引いた実質的な車両積載重量に基づいて制振フィルタ13の特性を補正することができる。これにより、制振フィルタ13の特性を揚力Lが作用した状態の車両ばね上振動特性に整合させることができ、車両に作用する揚力に左右されない安定した制振制御を行うことができる。
According to the first embodiment described above, the lift L acting on the traveling vehicle is calculated based on the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor (vehicle speed detection means), and the vehicle load weight detected by the load weight detection means 18 is calculated. Since the value obtained by subtracting the weight L / g corresponding to lift from the vehicle is regarded as the substantial vehicle loaded weight during traveling, the characteristic of the
11…要求制駆動力演算手段、13…制振フィルタ、14…制御手段、16…エンジン駆動手段、17…ブレーキ駆動手段、18…積載重量検出手段、19…フィルタ特性補正手段
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記要求制駆動力の波形から車両のばね上の振動を誘発する成分を除去する制振フィルタと、
前記制振フィルタでフィルタリングされた要求制駆動力に応じて制駆動力を制御する制御手段と、
車両の積載重量を検出する積載重量検出手段と、
前記積載重量検出手段で検出した車両積載重量に基づいて前記制振フィルタの特性を補正するフィルタ特性補正手段と
を備えていることを特徴とする車両制御装置。 In the vehicle control device that controls the braking / driving force on the vehicle according to the required braking / driving force,
A vibration suppression filter for removing a component that induces vibration on a vehicle spring from the waveform of the required braking / driving force;
Control means for controlling the braking / driving force according to the required braking / driving force filtered by the vibration damping filter;
Load weight detection means for detecting the load weight of the vehicle;
A vehicle control apparatus comprising: filter characteristic correction means for correcting the characteristic of the vibration damping filter based on the vehicle load weight detected by the load weight detection means.
前記車速検出手段で検出された車速に基づいて走行中の車両に作用する揚力を推定する揚力推定手段とを備え、
前記フィルタ特性補正手段は、前記積載重量検出手段で検出した車両積載重量から前記揚力推定手段で推定した揚力相当の重量を差し引いた値を走行中の実質的な車両積載重量とみなして、この実質的な車両積載重量に基づいて前記制振フィルタの特性を補正することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。 Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
A lift estimation means for estimating a lift acting on a running vehicle based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means;
The filter characteristic correction means regards a value obtained by subtracting a weight corresponding to the lift estimated by the lift estimation means from the vehicle load detected by the load weight detection means as a substantial vehicle load during traveling. The vehicle control device according to claim 1, wherein a characteristic of the vibration suppression filter is corrected based on a typical vehicle loading weight.
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