JP2016052830A - Vehicle control device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、車両制御装置、及びプログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a vehicle control device and a program.
従来から、車両に設けられた車輪の上下方向の位置を調整することで、車両の傾きを制御する技術が知られている。従来技術としては、車両の転倒しやすさを定量的に評価して、車両の転倒を抑止するように、車体に対する車輪の高さを、モータを用いて調整する技術がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for controlling the inclination of a vehicle by adjusting the vertical position of wheels provided on the vehicle is known. As a conventional technique, there is a technique of adjusting the height of a wheel with respect to a vehicle body using a motor so as to quantitatively evaluate the ease of the vehicle falling and to prevent the vehicle from falling.
しかしながら、従来技術においては、車両が走行している環境に応じて車両の傾きやすさは刻一刻と変化する。このような状況において、車両の姿勢の安定化制御を行う際に、乗員の乗り心地が損なわれる場合もあった。 However, in the prior art, the ease of tilting of the vehicle changes every moment according to the environment in which the vehicle is traveling. In such a situation, the ride comfort of the occupant may be impaired when performing stabilization control of the posture of the vehicle.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定化制御と、乗員の乗り心地と、を両立させる車両制御装置、及びプログラムを提案する。 The present invention has been made in view of the above, and proposes a vehicle control device and a program that can achieve both stabilization control and ride comfort of an occupant.
実施形態の車両制御装置は、車両に設けられた複数の車輪を支持する支持機構を制御して、前記車両の傾きを調整可能な駆動源と、前記車両の姿勢を安定させるためのトルク制御に必要な前記駆動源の第1のトルクと、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御で目標とされた前記傾きにするために算出された、前記駆動源の第2のトルクと、を切り替える切替制御部と、前記切替制御部により前記第1のトルクから前記第2のトルクに切り替えられた場合に、前記第1のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値から、前記第2のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値になるまで、電流値を変化させる制御を繰り返す制御部と、を備える。当該構成により一例として、急峻なトルクの変化を抑止できるため、乗員の乗り心地の向上という効果を奏する。 The vehicle control device according to the embodiment controls a support mechanism that supports a plurality of wheels provided in the vehicle to control a drive source that can adjust the inclination of the vehicle and torque control for stabilizing the posture of the vehicle. Switching between the necessary first torque of the driving source and the second torque of the driving source calculated to obtain the inclination targeted by the position control for stabilizing the posture of the vehicle. When the switching control unit and the switching control unit switch from the first torque to the second torque, the current value output to the drive source for driving with the first torque is And a control unit that repeats control to change the current value until the current value to be output to the drive source is reached to drive with the torque of 2. As an example, the configuration can suppress a steep change in torque, and thus has an effect of improving the ride comfort of the occupant.
また、実施形態の車両制御装置において、前記切替制御部は、前記車両の運動状態が第1の閾値以上変化した場合に、前記第1のトルクから前記第2のトルクに切り替える。当該構成により一例として、急峻なトルクの変化を抑止できるため、乗員の乗り心地の向上という効果を奏する。 In the vehicle control device according to the embodiment, the switching control unit switches the first torque to the second torque when the motion state of the vehicle changes by a first threshold value or more. As an example, the configuration can suppress a steep change in torque, and thus has an effect of improving the ride comfort of the occupant.
また、実施形態の車両制御装置において、車両に設けられた複数の車輪を支持する支持機構を制御して、前記車両の傾きを調整可能な駆動源を制御する車両制御用のコンピュータに対して、前記車両の姿勢を安定させるためのトルク制御に必要な前記駆動源の第1のトルクと、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御で目標とされた前記傾きにするために算出された、前記駆動源の第2のトルクと、を切り替える切替制御ステップと、前記切替制御部により前記第1のトルクから前記第2のトルクに切り替えられた場合に、前記第1のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値から、前記第2のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値になるまで、電流値を変化させる制御を繰り返す制御ステップと、を実行させる。当該構成により一例として、急峻なトルクの変化を抑止できるため、乗員の乗り心地の向上という効果を奏する。 Further, in the vehicle control device of the embodiment, for a computer for vehicle control that controls a drive source that can adjust the inclination of the vehicle by controlling a support mechanism that supports a plurality of wheels provided in the vehicle. The first torque of the drive source necessary for torque control for stabilizing the attitude of the vehicle and the inclination targeted for position control for stabilizing the attitude of the vehicle are calculated. A switching control step for switching between the second torque of the drive source, and for driving with the first torque when the switching control unit switches from the first torque to the second torque. Executing a control step of repeating control for changing the current value from the current value output to the drive source until the current value output to the drive source for driving with the second torque is reached. To. As an example, the configuration can suppress a steep change in torque, and thus has an effect of improving the ride comfort of the occupant.
以下の実施形態では、車両制御装置が搭載された3輪の電気自動車の例について説明する。しかしながら、以下に示す実施形態は、車両制御装置の搭載先を3輪の電気自動車に制限するものではなく、どのような車両に搭載しても良い。 In the following embodiment, an example of a three-wheel electric vehicle equipped with a vehicle control device will be described. However, the embodiment described below does not limit the mounting destination of the vehicle control device to a three-wheeled electric vehicle, and may be mounted on any vehicle.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の一人乗り用の3輪の電気自動車の正面図を示した図であり、図2は、第1の実施形態の一人乗り用の3輪の電気自動車(以下、車両10と称す)の側面図を示した図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view of a single-seat three-wheeled electric vehicle according to the first embodiment. FIG. 2 is a single-seat three-wheeled electric vehicle according to the first embodiment. FIG. 2 is a side view of the
車両10は、車体11と、支持部21により支持される右前輪20と、支持部24により支持される左前輪23と、支持部27により支持される後輪26と、を有している。
The
車体11は、支持部21、24、27により支持される。また、車体11は、乗員M1が着座するためのシートが設けられている。シートに着座した乗員M1は、アームレスト12に設けられた操作装置13を用いて車両10を操作する。
The
操作装置13は、例えば、操作ボタンや操縦レバー、車両10の状態を乗員M1に通知するための表示デバイスから構成されている。操作装置13が操作されることで、車両10は、スタートアップ(電源投入)、シャットダウン(電源切断)や、走行・停止その他の動作を行う。
The
図3は、車両10の内部構造の例を示した模式図である。図3に示されるように、車体11の内部には、ギアボックス31と、ロッド22、25、32と、車両制御装置40と、が収納されている。そして、ギアボックス31及び車両制御装置40は、車体11の内部に固定されている。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the internal structure of the
ギアボックス31は、車両制御装置40から回転軸41を介して伝達されたトルクに応じて、X軸に平行な軸回りにロッド32を回転させる。ロッド32は、ロッド22、25を回転可能に接続されている。また、ロッド22は、支持部21に固定されている。ロッド25は、支持部24に固定されている。ロッド22、25は、その軸が基準Dvと平行になるように、移動が規制されている。基準線Dvは、車体11の上下方向を示す線とする。右前輪20及び左前輪23の車体11に対する高さは、回転軸41の回転軸に応じて変化する。
The
車両制御装置40は、車両10の姿勢を制御する。本実施形態の車両制御装置40は、Y−Z平面において、重力に基づいて車両10に生じる加速度ベクトルAvと当該車両10の上下方向の基準線Dvとのなす傾斜角θyが‘0’度になるように、回転軸41を回転させる。
The
図4は、車両10が傾斜面上に存在する場合を例示した図である。図4に示されるように、車両10が傾斜面上に存在する場合、車両制御装置40が、傾斜角θyが‘0’になるように、換言すれば車両10の上下方向が重力方向と一致するように、回転軸41を回転させることで、傾斜面によらず、車両10の姿勢を安定させることができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the
図3に戻り、車両10の姿勢を安定させるための構成について説明する。車両制御装置40は、モータ設置部42と、規制ユニット43と、第1モータ電気角センサ44Aと、第2モータ電気角センサ44Bと、加速度センサ45と、ジャイロセンサ46と、回転軸角度センサ47と、第1統合ECU(Electronic Control Unit)50Aと、第2統合ECU50Bと、第1駆動系ECU51Aと、第2駆動系ECU51Bと、を備える。
Returning to FIG. 3, a configuration for stabilizing the posture of the
モータ設置部42には、第1モータ42Aと、第2モータ42Bと、が設けられている。第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、例えば三相ブラシレスモータとする。第1モータ42Aは、第1駆動系ECU51Aから供給される電力に従って駆動し、第2モータ42Bは、第2駆動系ECU51Bから供給される電力に従って駆動する。
The
そして、第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、(図示しない)ギアを介して、回転軸41と接続されている。そして、第1モータ42Aから出力されるトルク、及び第2モータ42Bから出力されるトルクが(図示しない)ギアを介して、回転軸41に伝達されることで、回転軸41が回転する。
The
第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、回転軸41からギアボックス31、ロッド22、25、32、支持部21、24を介して接続されている右前輪20及び左前輪23の上下方向の位置を制御可能とする。つまり、第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、車両10に設けられた複数の車輪(右前輪20及び左前輪23)を支持する支持機構(ロッド22、25、32)を制御して、車両10の傾きを調整可能とする。このように、第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、車両10の傾きを制御可能とする。これにより、第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、車両10の転倒を防止するための一部構成として機能する。
The
本実施形態では、モータ設置部42に、第1モータ42A及び第2モータ42Bが設けられたことで、第1モータ42A又は第2モータ42Bのうちいずれか一方に故障が生じた場合であっても、故障していない他方のモータの駆動で回転軸41を回転させ、車両10の姿勢制御を可能としている。
In the present embodiment, when the
本実施形態においては、第1モータ42A及び第2モータ42Bに故障が生じていない場合には、第1モータ42A及び第2モータ42Bから出力されるトルクが均等になるように、第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51Bが制御を行う。これにより、第1モータ42A及び第2モータ42Bから生じる発熱等を抑え、第1モータ42A及び第2モータ42Bの長寿命化を実現できる。
In the present embodiment, when the
第1モータ電気角センサ44Aは、第1モータ42Aに取り付けられているセンサであって、例えば、3個のホール素子を含んで構成される。第1モータ電気角センサ44Aは、第1モータ42Aの回転角を示すホール信号を、第1駆動系ECU51Aに送信する。
The first motor
第2モータ電気角センサ44Bは、第2モータ42Bに取り付けられているセンサであって、例えば、3個のホール素子を含んで構成される。第2モータ電気角センサ44Bは、第2モータ42Bの回転角を示すホール信号を、第2駆動系ECU51Bに送信する。
The second motor
ホール信号は、第1モータ42A又は第2モータ42Bについて、0〜360度の範囲で計測可能な信号とする。そして、第1モータ42A又は第2モータ42Bの回転角と、回転軸41の回転角と、の間に比例関係が存在する。このため、本実施形態のホール信号で示される(第1モータ42A又は第2モータ42Bの)回転角の変化量から、回転軸41の回転角の変化量を、精度良く検出できる。
The hall signal is a signal that can be measured in the range of 0 to 360 degrees for the
加速度センサ45は、例えば静電容量型の3軸加速度センサであって、重力加速度や車両10の加減速等によって生じる加速度を検出する。例えば、車両10が停止している場合に、加速度センサ45は、基準線Dvに対する重力加速度の方向を検出する。そして、加速度センサ45は、検出の結果を示す加速度信号を、第1統合ECU51A及び第2統合ECU51Bに送信する。
The
ジャイロセンサ46は、例えば、振動式のジャイロスコープとする。ジャイロセンサ46は、車両10の角速度を検出し、当該検出の結果を示す角速度信号を、第1統合ECU51A及び第2統合ECU51Bに送信する。
The
回転軸角度センサ47は、回転軸41の回転角を計測するためのセンサとする。本実施形態の回転軸角度センサ47が計測する回転軸41の回転角は、加速度ベクトルAvと当該車両10の上下方向の基準線Dvとのなす傾斜角θyと一致する。つまり、回転軸41の回転角が‘0’度の場合に、水平な平面上に設けられた車両10の重心の位置が車両10の中心にくる。また、本実施形態では、回転軸角度センサ47により計測された回転角を、絶対回転角と称す。
The rotation
本実施形態の第1統合ECU50A、第2統合ECU50B、第1駆動系ECU51Aは、及び第2駆動系ECU51Bは、(図示しない)プロセッサ、不揮発性メモリ、及びRAM等を備えた構成とし、不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行する。
The first
第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50Bは、車両10全体を制御する構成とする。本実施形態にかかる第1統合ECU50Aは、加速度センサ45からの加速度信号、及びジャイロセンサ46からの角速度信号に基づいて、第1モータ42Aを駆動させる指令を第1駆動系ECU51Aに行う。なお、図3では簡易にするために省略されているが、第1統合ECU50Aは、第2駆動系ECU51Bに対して第2モータ42Bを駆動させる指令も可能とする。
The first
同様に、第2統合ECU50Bは、加速度センサ45からの加速度信号、及びジャイロセンサ46からの角速度信号に基づいて、第2モータ42Bを駆動させる指令を第2駆動系ECU51Bに行う。また、第2統合ECU50Bは、第1駆動系ECU51Aに対して第1モータ42Aを駆動させる指令も可能とする。
Similarly, the second
第1駆動系ECU51Aは、第1統合ECU50A又は第2統合ECU50Bからの指令、回転軸角度センサ47による絶対回転角、及び第1モータ電気角センサ44Aによる回転角に基づいて、第1モータ42Aの駆動を制御する。
The first
第2駆動系ECU51Bは、第1統合ECU50A又は第2統合ECU50Bからの指令、回転軸角度センサ47による絶対回転角、及び第2モータ電気角センサ44Bによる回転角に基づいて、第2モータ42Bの駆動を制御する。なお、第2駆動系ECU51Bは、回転軸角度センサ47による絶対回転角を、第1駆動系ECU51Aから受信する。
Based on the command from the first
規制ユニット43は、第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51Bから送信される信号に従って、回転軸41を規制する。規制ユニット43は、所定の規制信号を受信した場合に、回転軸41と一体となって回転するギアに部材を係合させることで、回転軸41の回転を抑止させる。また、規制ユニット43は、回転軸を抑止させた後、所定の解除信号を受信した場合に、部材をギアから離間させることで、回転軸41の回転の抑止を解除する。なお、回転軸41の回転を抑止する手法は、ギアに部材を係合させる手法に制限するものではなく、様々な手法を適用して良い。例えば、規制ユニット43は、いわゆるシフトロック装置やギアロック装置と同様の機構を有しても良い。
The restriction unit 43 restricts the rotating shaft 41 in accordance with signals transmitted from the first
図5は、本実施形態の車両の左右方向(Y軸方向)の傾きを制御する構成例を示した図である。図5に示される第1統合ECU50A、第2統合ECU50B、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51Bは、IG信号(イグニッション信号)に従って、起動制御が行われる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example for controlling the inclination in the left-right direction (Y-axis direction) of the vehicle according to the present embodiment. The first
第1統合ECU50A、第2統合ECU50B、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51Bの間は、第1can(Controller Area Network)、及び第2canで接続されている。第1can、及び第2canは、耐ノイズ性を考慮されて設計された、相互接続された機器間で情報を送受信するためのネットワークとする。
The first
これにより、第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50Bは、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51Bのいずれに対してもデータの送受信と指令とを行うことができる。 Thereby, 1st integrated ECU50A and 2nd integrated ECU50B can perform transmission / reception of data and instruction | command with respect to both 1st drive-train ECU51A and 2nd drive-train ECU51B.
そして、第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50Bは、ジャイロセンサ46及び加速度センサ45からの信号や、操作装置13からの操作情報に基づいて、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51Bのうち少なくとも1つに対して、車両10の姿勢を安定させるための指令を行う。本実施形態では、2種類の指令を用いる。
Then, the first
2種類の指令のうち一方は、リーントルク指令である。リーントルク指令は、車両10のリーン(左右方向)のトルク制御に必要なトルク値で第1モータ42A(又は第2モータ42B)を駆動させるように、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)に出力する指令とする。
One of the two types of commands is a lean torque command. The lean torque command causes the first
具体的には、第1統合ECU50A(又は第2統合ECU50B)は、ジャイロセンサ46や加速度センサ45から送信される信号等に応じて、第1モータ42Aのトルクと負荷トルクとが平衡するようにリーンのトルク制御を行うための、第1モータ42A(又は第2モータ42B)のトルク値を算出し、当該トルク値になるようリーントルク指令として、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)に出力する。リーントルク指令は、路面に対する即応性が高いため、悪路走行や、段差の乗り上げ下げ等に用いられ、車両10の姿勢の制御の際に、乗員の乗り心地を向上させる。
Specifically, the first
2種類の指令のうち他方は、リーン位置指令である。リーン位置指令は、車両10の位置制御で目標とする回転軸41の回転角(回転軸41の位置)にさせるために、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)に出力する指令とする。
The other of the two types of commands is a lean position command. The lean position command is a command that is output to the first
具体的には、第1統合ECU50A(又は第2統合ECU50B)は、車両10の姿勢が安定する回転軸41の目標回転角(換言すれば、車両10の重心の位置が車両10の中心にくるような車両10の傾き)を算出し、当該目標回転角になるようにリーン位置命令として、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)に出力する。リーン位置指令は、リーントルク指令と比べて位置応答性が高く、車両10の姿勢を安定させるために適切な車輪20、23の高さに基づく制御が行われるため、車両運転に対して車両姿勢が急変した場合に素早く、右前輪20又は左前輪23を伸ばして姿勢の安定性を向上させる。また、リーン位置指令は、一系統フェールした場合の位置追従性も高い。
Specifically, the first integrated ECU 50 </ b> A (or the second integrated ECU 50 </ b> B) sets the target rotation angle of the rotation shaft 41 at which the posture of the
本実施形態の第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50Bは、リーン位置指令と、リーントルク指令と、を同時に出力する。
The first
第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51Bは、車両10の運動状態に応じて、リーン位置指令及びリーントルク指令のうち、いずれか一方の指令を選択し、当該指令に応じたモータ制御を行う。
The first
また、第1駆動系ECU51Aは、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角と、第1モータ電気角センサ44Aにより検出された回転角と、により、回転軸41の詳細な回転角を算出し、当該回転角に基づいて、第1モータ42Aの制御を行う。
The first
同様に、第2駆動系ECU51Bも、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角と、第2モータ電気角センサ44Bにより検出された回転角と、により、回転軸41の詳細な回転角を算出し、当該回転角に基づいて、第2モータ42Bの制御を行う。なお、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角は、第1駆動系ECU51Aから取得する。
Similarly, the second
そして、第1モータ42A、及び第2モータ42Bによる駆動トルクは、ギア501を介して、回転軸41に伝達される。
The driving torque by the
次に、第1駆動ECU51Aについて説明する。図6は、第1駆動ECU51Aの構成例を示したブロック図である。図6に示されるように、第1駆動ECU51Aは、(図示しない)プロセッサで、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで、位置P制御部601と、速度PI制御部602と、q軸電流変換部603と、切替部604と、電流PI制御部605と、変調部606と、PWM出力部607と、を実現する。なお、第2駆動ECU51Bは、第1駆動ECU51Aと同様の構成を備えているものとして説明を省略する。
Next, the
本実施形態では、位置P制御部601に、リーン位置指令で目標とされる目標回転角が入力され、q軸電流変換部603に、リーントルク指令に基づくトルク値が入力される。
In the present embodiment, a target rotation angle targeted by a lean position command is input to the position P control unit 601, and a torque value based on the lean torque command is input to the q-axis
位置P制御部601は、回転軸角度センサ47からの絶対回転角と、第1モータ電気角センサ44Aからの回転角と、から現在の回転軸41の回転角を導出できる。そして、位置P制御は、現在の回転角41の回転角と、リーン位置指令に基づく目標回転角と、から回転角制御量を算出する。回転角制御量は、現在の回転角から目標回転角になるために必要な回転角とする。そして、位置P制御は、算出された回転角制御量に対して、P制御を行うことで、目標となる回転軸41の回転速度を導出する。
The position P control unit 601 can derive the current rotation angle of the rotation shaft 41 from the absolute rotation angle from the rotation
速度PI制御部602は、位置P制御部601により導出された回転速度に対して、PI制御を行うことで、第1モータ42Aを駆動させるためのq軸電流指令値を算出する。
The speed PI control unit 602 calculates a q-axis current command value for driving the
一方、q軸電流変換部603は、リーントルク指令に基づくトルク値から、第1モータ42Aを駆動させるためのq軸電流指令値を算出する。
On the other hand, the q-axis
切替部604は、車両10の状態に応じて、速度PI制御部602から入力されるq軸電流指令値、及びq軸電流変換部603から入力されるq軸電流指令値のうち、いずれか1つを電流PI制御部605に出力する。
The
図7は、切替部604の構成例を示したブロック図である。図7に示されるように、切替部604は、第1スイッチング回路701と、スルーレート制御部702と、第2スイッチング回路703と、切替制御部704と、で構成されている。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the
第1スイッチング回路701は、切替制御部704からの制御に従って、速度PI制御部602から入力される(リーン位置指令側の)q軸電流指令値と、q軸電流変換部603から入力される(リーントルク指令側の)q軸電流指令値と、の切り替えを行い、いずれかのq軸電流指令値Iqrefoを出力するスイッチング回路とする。
The
スルーレート制御部702は、第1スイッチング回路701によって、一方のq軸電流指令値から、他方のq軸電流指令値に切り替えられた際に、切替前のq軸電流指令値から、切替後のq軸電流指令値になるまで、単位時間毎にq軸電流指令値を変化(増加、又は減少)させる制御を繰り返す。
When the
従来のように、スルーレート制御部702がない場合、リーントルク指令に基づくq軸電流指令値から、リーン位置指令に基づくq軸電流指令値に切り替えられた場合に、切り替えられたq軸電流指令値に従うことで、第1モータ42A及び第2モータ42Bの出力トルクが急峻に変化する。このため乗員の乗り心地は低下していた。
When the slew
そこで、本実施形態の切替部604には、スルーレート制御部702を設けて、切替前の(例えばリーントルク指令側の)q軸電流指令値から、切替後の(例えばリーン位置指令側の)q軸電流指令値に近づくように、単位時間毎に電流値を変化(増加、又は減少)させる制御を繰り返すこととした。換言すれば、車両制御装置40のスルーレート制御部702が、リーントルク指令で示されるトルクから、リーン位置指令で示される回転角にするために算出されたトルクになるまで、少しずつトルク値を変化させることで、第1モータ42Aの出力トルクの急峻な変化を抑止できる。
Therefore, the
第2スイッチング回路703は、切替制御部704からの制御に従って、第1スイッチング回路701から出力されるq軸電流指令値を、スルーレート制御部702を介すか否かの切り替えを行った後、q軸電流指令値Tref(iq ref)として電流PI制御部605に出力する。
The second switching circuit 703 switches whether or not the q-axis current command value output from the
切替制御部704は、指令側切替判定部711と、スルーレート側切替判定部712と、を備える。
The switching
指令側切替判定部711は、車両の状態に基づいて、リーン位置指令側及びリーントルク指令側のうち、どちらのq軸電流指令値を用いるかを判定し、切り替える制御を行う。本実施形態は、車両の状態(例えば車体速度、実ヨーレート等)から導出された、車両10の運動状態に基づいた切り替え制御を行うものとする。
The command side switching
本実施形態の指令側切替判定部711は、車両10の車両運動状態に基づいて、リーン位置指令側のq軸電流指令値及びリーントルク指令側のq軸電流指令値のうち、どちらを用いるのかを判断する。車両運動状態Cは、下記の式(1)から導出されるものとする。
Which of the q-axis current command value on the lean position command side and the q-axis current command value on the lean torque command side is used by the command side switching
C=max(|v×γ|,|v×γ*(θ)|,k1×v×dpact/dt,k1×v×dpref/dt)…(1) C = max (| v × γ |, | v × γ * (θ) |, k1 × v × dpact / dt, k1 × v × dpref / dt) (1)
式(1)において、車体速度v、実ヨーレートγ、目標ヨーレートγ*(θ)、操舵角θ、定数k1、回転軸41の回転角pact、回転角41の回転角制御量prefとする。なお、定数k1は実施される車両等に応じて定められる。 In the equation (1), the vehicle body speed v, the actual yaw rate γ, the target yaw rate γ * (θ), the steering angle θ, the constant k1, the rotation angle pact of the rotation shaft 41, and the rotation angle control amount pref of the rotation angle 41 are set. The constant k1 is determined according to the vehicle to be implemented.
|v×γ|は、車両10のy軸方向の加速度Gyの実測値とする。|v×γ*(θ)|=v*θ/((1+Kh*v*v)*N*L)は、車両10のy軸方向の加速度Gyの指令値とする。k1×v×dpact/dtは、回転角41の位置(回転角)変化の実測値とする。k1×v×dpref/dtは、回転角41の位置(回転角)変化の指令値とする。なお、スタビリティファクタKh、ステアリングギア比N、ホイールベースLとする。
| V × γ | is a measured value of the acceleration Gy of the
つまり、本実施形態では、車両10のy軸方向の加速度Gyの実測値、車両10のy軸方向の加速度Gyの指令値、回転角41の位置(回転角)変化の実測値、及び回転角41の位置(回転角)変化の指令値のうち最も大きい値が、車両運動状態Cとして設定される。
That is, in this embodiment, the actual measurement value of the acceleration Gy in the y-axis direction of the
そして、指令側切替判定部711は、車両運動状態Cが、予め定められた閾値Ktより大きいか否かを判断する。そして、指令側切替判定部711は、判断結果に基づいて、必要に応じて、第1スイッチング回路701の切り替え制御を行う。なお、予め定められた閾値Ktは実際の態様に応じて適切な値が設定されるものとして、説明を省略する。
Then, the command side switching
本実施形態では、車両運動状態Cが、予め定められた閾値Ktより大きくなった場合に、判定部指令側切替判定部711は、リーン位置指令側のq軸電流指令値を用いるように、第1スイッチング回路701を切り替える。第1スイッチング回路701の切替と同時に、スルーレート側切替判定部712が、2スイッチング回路703をスルーレート制御部702が設けられている側に切り替える。これにより、q軸電流指令値が切り替えられた際に、必ずスルーレート制御部702によるq軸電流値の調整が行われる。これにより、トルク値が徐々に変化することになる。
In the present embodiment, when the vehicle motion state C becomes larger than a predetermined threshold value Kt, the determination unit command side switching
これにより、本実施形態では、通常のリーントルク指令で、乗り心地及び段差等の路面応答性の早い制御を行うことを実現すると共に、左右方向(y軸方向)の車両の運動が急激な場合にはリーン位置指令に切り替えることで、フェールが発生しても動作のカバレッジを実現できる。その切り替えの際にトルク値の急峻な変化を抑止できる。 As a result, in the present embodiment, the normal lean torque command realizes quick control of the road surface responsiveness such as ride comfort and level difference, and when the vehicle motion in the left-right direction (y-axis direction) is abrupt. By switching to the lean position command, operation coverage can be realized even if a failure occurs. A sharp change in torque value can be suppressed during the switching.
その後、スルーレート側切替判定部712は、スルーレート制御部702側から出力されるq軸電流指令値と、スルーレート制御部702が設けられてない側から出力されるq軸電流指令値と、の差が予め定められた閾値Kptより小さくなった場合に、スルーレート制御部702が設けられてない側に第2スイッチング回路703を切り替える。
Thereafter, the slew rate side switching
図6に戻り、電流PI制御部605は、q軸電流指令値(d軸電流指令値=0となる)に対して、PI制御を行う。
Returning to FIG. 6, the current
変調部606は、PI制御が行われた後のq軸電流指令値(d軸電流指令値)に基づいて、パルス幅変調を行う。
The
PWM出力部607は、変調部606によりパルス幅変調が行われた後のPWM信号を、第1モータ電気角センサ44Aに対して出力する。
The
本実施形態の車両10は、上述した構成を備えることで、車両の運動状態に応じた制御が行われる。そして、上述した構成により、使用する指令を切り替えた際に、トルクが急峻に変化することの回避を実現した。
The
次に、本実施形態にかかる指令側切替判定部711における、第1スイッチング回路701の処理について説明する。図8は、本実施形態にかかる指令側切替判定部711における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
Next, processing of the
まず、指令側切替判定部711は、第1スイッチング回路701を制御して、リーントルク指令側のq軸電流指令値が流れるように設定する(ステップS801)。
First, the command side switching
次に、指令側切替判定部711は、各種センサーや統合ECU(第1統合ECU50A、又は第2統合ECU50B)等から入力される各種信号に基づいて、車両10の車両運動状態Cを算出する(ステップS802)。
Next, the command side switching
そして、指令側切替判定部711は、算出された車両運動状態Cが、予め定められた閾値Ktより大きいか否かを判定する(ステップS803)。なお、Ktは実施態様に応じて適切な値が設定されるものとする。
Then, the command side switching
そして、指令側切替判定部711は、車両運動状態Cが閾値Ktより大きいと判定した場合(ステップS803:Yes)、第1スイッチング回路701を制御して、リーン位置指令側のq軸電流指令値が流れるように設定する(ステップS804)。その後、所定の時間経過した後に再びステップS802から処理を行う。
If the command side switching
一方、指令側切替判定部711は、車両運動状態Cが閾値Ktより以下と判定した場合(ステップS803:No)、第1スイッチング回路701を制御して、リーントルク指令側のq軸電流指令値が流れるように設定する(ステップS805)。なお、すでにリーントルク指令側のq軸電流指令値が流れるように設定されていた場合、特に処理は行わない。その後所定の時間経過した後に再びステップS802から処理を行う。
On the other hand, when it is determined that the vehicle motion state C is less than or equal to the threshold value Kt (step S803: No), the command side switching
上述した処理手順により、本実施形態は、車両10の運動状態に応じて、リーントルク指令側のq軸電流指令値と、リーン位置指令側のq軸電流指令値と、を切り替えることができる。
According to the processing procedure described above, the present embodiment can switch between the q-axis current command value on the lean torque command side and the q-axis current command value on the lean position command side according to the motion state of the
次に、本実施形態にかかるスルーレート側切替判定部712における、第2スイッチング回路703の処理について説明する。図9は、本実施形態にかかるスルーレート側切替判定部712における上述した処理の手順を示すフローチャートである。切り替えられた後のq軸電流指令値Iqrefoとする。
Next, processing of the second switching circuit 703 in the slew rate side switching
まず、スルーレート側切替判定部712は、第1スイッチング回路701により、リーン位置指令と、リーントルク指令と、が切り替えられたか否かを判定する(ステップS901)。
First, the slew rate side switching
スルーレート側切替判定部712は、切り替えられたと判定した場合(ステップS901:Yes)、第2スイッチング回路703を制御して、スルーレート制御部702が設けられた側に切り替える(ステップS902)。その後、スルーレート側切替判定部712は、切替フラグに“ON”を設定する(ステップS903)。その後、ステップS905に移動する。
When it is determined that the slew rate side switching
一方、スルーレート側切替判定部712は、切り替えられなかったと判定した場合(ステップS901:No)、切替フラグが“ON”である(切替フラグ==“ON”)か否かを判定する(ステップS904)。切替フラグが“ON”でない場合に(ステップS904:No)、処理を終了する。一方、切替フラグが“ON”である場合に(ステップS904:Yes)、ステップS905に移動する。なお、切替フラグが設定されていない場合は“OFF”とみなす。
On the other hand, if the slew rate side switching
次に、スルーレート側切替判定部712は、|q軸電流指令値Iqrefon−Tref(iq ref)n-1|が閾値Kptより小さいか否かを判定する(ステップS905)。Tref(iq ref)n-1は、切替部604から前回出力されたq軸電流指令値とする。なお、変数nは今回の演算値、変数n−1は前回の演算値とする。また、Tref(iq ref)n-1は、スルーレート制御部702内の(図示しない)記憶部に記憶されているものとする。
Next, the slew rate side switching
スルーレート側切替判定部712が、|q軸電流指令値Iqrefon−Tref(iq ref)n-1|が閾値Kpt以上と判定した場合(ステップS905:No)、スルーレート制御部702は、sign(q軸電流指令値Iqrefon−Tref(iq ref)n-1)から変数Ksptの符号を導出する(ステップS908)。変数Ksptは、切替部604から出力するq軸電流指令値を徐々に変化させるための幅を示したパラメータとし、実施態様に応じて適切な値が設定される。
When the slew rate side switching
その後、スルーレート制御部702は、Tref(iq ref)n=Tref(iq ref)n-1+変数Ksptを演算する(ステップS909)。なお、ステップS909の変数Ksptは、ステップS908で導出された符号が設定されている。当該演算で、前回出力したq軸電流指令値Tref(iq ref)n-1に、変数Ksptを加算して、今回出力するq軸電流指令値Tref(iq ref)nを算出する。
After that, the slew
そして、スルーレート制御部702は、q軸電流指令値Tref(iq ref)nを出力する(ステップS910)。
Then, the slew
一方、スルーレート側切替判定部712が、ステップS905において、|q軸電流指令値Iqrefon−Tref(iq ref)n-1|が閾値Kptより小さいと判定した場合(ステップS905:Yes)、スルーレート側切替判定部712が、切替フラグに“OFF”を設定する(ステップS906)。その後、スルーレート側切替判定部712が、第2スイッチング回路703を制御して、スルーレート制御部702がない側に切り替える(ステップS907)。
On the other hand, the slew rate side switching
つまり、前回出力されたq軸電流指令値Tref(iq ref)n-1がq軸電流指令値Iqrefonに近づいたため、スルーレート制御部702を用いた処理は不要になったものとして、スルーレート制御部702を介さない経路に切り替え、処理を終了させる。
That is, since the last outputted q-axis current command value Tref (iq ref) n-1 is close to the q-axis current command value Iqrefo n, processing using the slew
本実施形態では、図9で示される処理を、予め定められた単位時間毎に繰り返して行うことで、出力されるq軸電流指令値Tref(iq ref)n-1が、切り替えられた後のq軸電流指令値Iqrefoに徐々に近づいていく。これにより、q軸電流指令値Tref(iq ref)n-1は、図10に示されるような遷移を示すことになる。 In the present embodiment, the process shown in FIG. 9 is repeatedly performed every predetermined unit time, so that the output q-axis current command value Tref (iq ref) n−1 is changed. It gradually approaches the q-axis current command value Iqrefo. As a result, the q-axis current command value Tref (iq ref) n-1 shows a transition as shown in FIG.
図10は、第1のスイッチング回路701により切り替えられた後に切替部604から出力されるq軸電流指令値Tref(iq ref)の遷移を示した図である。q軸電流指令値Tref(iq ref)は、図10に示されるような遷移を示すことで、指令が切り替えられた際に、第1モータ42A及び第2モータ42Bのトルクが徐々に変化する。
FIG. 10 is a diagram illustrating a transition of the q-axis current command value Tref (iq ref) output from the
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、リーントルク指令とリーン位置指令とを切り替えた後、スルーレート制御部702を用いて、第1モータ42A及び第2モータ42Bのトルクを徐々に変化する例について説明した。しかしながら、車両10の運動状態が大きくなった場合に、リーントルク指令からリーン位置指令を用いるように制御する手法に制限するものではない。そこで、第2の実施形態では、リーントルク指令で示されるトルクと、リーン位置指令で示される回転角から算出されるトルクと、を車両10の運動状態に従って配分する例について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the torque of the
第2の実施形態においては、第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51Bに設けられている切替部604の代わりに配分部1000が設けられている。なお、他の構成については第1の実施形態と同様として説明を省略する。
In the second embodiment, a distribution unit 1000 is provided instead of the
図11は、配分部1000の構成例を示したブロック図である。図11に示されるように、配分部1000は、トルク配分比率算出部1001と、第1乗算部1002と、第2乗算部1003と、演算部1004と、加算部1005と、で構成されている。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the distribution unit 1000. As shown in FIG. 11, the distribution unit 1000 includes a torque distribution ratio calculation unit 1001, a
トルク配分比率算出部1001は、第1の実施形態と同様に車両10の運動状態を算出する。その後、トルク配分比率算出部1001は、算出した車両10の運動状態に従って、トルク配分比率Krを算出する。トルク配分比率Krは、リーントルク指令に基づいたトルクを用いる比率とし、0〜1の範囲内の値をとる。
The torque distribution ratio calculation unit 1001 calculates the motion state of the
図12は、トルク配分比率算出部1001よる、車両10の運動状態から導き出されるトルク配分比率Krを示した図である。図12に示されるように、車両10の運動状態の増加に従って、トルク配分比率Krが‘1’から‘0’まで一次関数のように減少していく。このように、車両10の運動状態が増加するに従って、リーントルク指令に基づいたトルクの比率を下げる一方、リーン位置指令に基づいたトルクの比率を高めていく。
FIG. 12 is a diagram showing the torque distribution ratio Kr derived from the motion state of the
第2乗算部1003は、トルク配分比率算出部1001により算出されたトルク配分比率Krに、リーントルク指令のq軸電流指令値を乗算する。 The second multiplication unit 1003 multiplies the torque distribution ratio Kr calculated by the torque distribution ratio calculation unit 1001 by the q-axis current command value of the lean torque command.
演算部1004は、‘1’からトルク配分比率Krを減算する。 The calculation unit 1004 subtracts the torque distribution ratio Kr from “1”.
第1乗算部1002は、演算部1004により算出された‘1−Kr’に、リーン位置指令のq軸電流指令値を乗算する。
The
そして、加算部1005が、第1乗算部1002で乗算された値と、第2乗算部1003で乗算された値と、を加算して、加算結果をq軸電流指令値としてモータ(第1モータ42A又は第2モータ42B)に出力する。
Then, the
本実施形態では、上述した構成を備えて、リーントルク指令に基づいたトルクと、リーン位置指令に基づいたトルクと、を配分することで、車両10の運動状態に応じたトルク制御を実現できる。
In the present embodiment, torque control according to the motion state of the
上述した実施形態では、車両10の運動状態に基づいて、リーントルク指令に基づいたトルクと、リーン位置指令に基づいたトルクと、をスムーズに切り替えることができる。これにより、車両10の安定化制御と、乗員の乗り心地と、を両立できる。
In the embodiment described above, the torque based on the lean torque command and the torque based on the lean position command can be smoothly switched based on the motion state of the
[付記]
車両に設けられた複数の車輪を支持する支持機構を制御して、前記車両の傾きを調整可能な駆動源と、
前記車両の姿勢を安定させるためのトルク制御に必要な前記駆動源の第1のトルクと、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御で目標とされた前記傾きにするために算出された、前記駆動源の第2のトルクと、を前記車両の運動状態に基づいて配分する配分制御部と、
を備える車両制御装置。
[Appendix]
A driving source capable of adjusting a tilt of the vehicle by controlling a support mechanism for supporting a plurality of wheels provided in the vehicle;
The first torque of the drive source necessary for torque control for stabilizing the attitude of the vehicle and the inclination targeted for position control for stabilizing the attitude of the vehicle are calculated. A distribution control unit that distributes the second torque of the drive source based on a motion state of the vehicle;
A vehicle control device comprising:
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…車両、11…車体、12…アームレスト、13…操作装置、20…右前輪、21…支持部、22…ロッド、23…左前輪、24…支持部、25…ロッド、26…後輪、27…支持部、31…ギアボックス、32…ロッド、40…車両制御装置、41…回転軸、42…モータ設置部、42A…第1モータ、42B…第2モータ、43…規制ユニット、44A…第1モータ電気角センサ、44B…第2モータ電気角センサ、45…加速度センサ、46…ジャイロセンサ、47…回転軸角度センサ、50A…第1統合ECU、50B…第2統合ECU、51A…第1駆動ECU、51B…第2駆動ECU、501…ギア、601…位置P制御部、602…速度PI制御部、603…q軸電流変換部、604…切替部、605…電流PI制御部、606…変調部、607…PWM出力部、701…第1スイッチング回路、702…スルーレート制御部、703…第2スイッチング回路、704…切替制御部、711…指令側切替判定部、712…スルーレート側切替判定部、1000…配分部、1001…トルク配分比率算出部、1002…第1乗算部、1003…第2乗算部、1004…演算部、1005…加算部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記車両の姿勢を安定させるためのトルク制御に必要な前記駆動源の第1のトルクと、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御で目標とされた前記傾きにするために算出された、前記駆動源の第2のトルクと、を切り替える切替制御部と、
前記切替制御部により前記第1のトルクから前記第2のトルクに切り替えられた場合に、前記第1のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値から、前記第2のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値になるまで、電流値を変化させる制御を繰り返す制御部と、
を備える車両制御装置。 A driving source capable of adjusting a tilt of the vehicle by controlling a support mechanism for supporting a plurality of wheels provided in the vehicle;
The first torque of the drive source necessary for torque control for stabilizing the attitude of the vehicle and the inclination targeted for position control for stabilizing the attitude of the vehicle are calculated. A switching control unit for switching between the second torque of the drive source;
When the switching control unit switches from the first torque to the second torque, the second torque is driven from the current value output to the drive source for driving with the first torque. A control unit that repeats control to change the current value until the current value to be output to the drive source is reached,
A vehicle control device comprising:
請求項1に記載の車両制御装置。 The switching control unit switches from the first torque to the second torque when the motion state of the vehicle changes by a first threshold value or more.
The vehicle control device according to claim 1.
前記車両の姿勢を安定させるためのトルク制御に必要な前記駆動源の第1のトルクと、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御で目標とされた前記傾きにするために算出された、前記駆動源の第2のトルクと、を切り替える切替制御ステップと、
前記切替制御ステップにより前記第1のトルクから前記第2のトルクに切り替えられた場合に、前記第1のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値から、前記第2のトルクで駆動させるために前記駆動源に出力する電流値になるまで、電流値を変化させる制御を繰り返す制御ステップと、
を実行させるためのプログラム。 Controlling a support mechanism that supports a plurality of wheels provided in a vehicle and controlling a drive source capable of adjusting the inclination of the vehicle, a vehicle control computer
The first torque of the drive source necessary for torque control for stabilizing the attitude of the vehicle and the inclination targeted for position control for stabilizing the attitude of the vehicle are calculated. A switching control step for switching between the second torque of the drive source;
When switching from the first torque to the second torque by the switching control step, the second torque is driven from the current value output to the drive source to drive the first torque. A control step of repeating control to change the current value until the current value to be output to the drive source is reached,
A program for running
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