JP2017060351A - Travel control device, travel control method and travel control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行制御装置、走行制御方法、及び走行制御プログラムに関する。 The present invention relates to a travel control device, a travel control method, and a travel control program.
特許文献1には、複数の車輪をそれぞれ独立して駆動可能な複数のモータを備えた車両において、旋回走行に必要なエネルギを低減する車輪制御装置が開示されている。この車輪制御装置は、車両の旋回走行時に複数の車輪に作用する旋回走行抵抗に基づいて複数のモータの駆動トルク配分を設定する。旋回走行抵抗は、車両の旋回走行時に複数の車輪に駆動トルクを不等配分した場合に複数の車輪が受ける物理的な抵抗で、旋回走行抵抗を抑えるように複数のモータの駆動トルク配分を行うことによって、旋回走行に必要なエネルギを低減する
ところで、車両の走行中は、様々な外乱によって走行状態が変化する。例えば、横風等の外乱は車両の走行状態に影響する。そこで、車両では、横風等の外乱により発生するヨーレートを抑制しながら車両の走行方向や車速を維持させる走行制御が行われる。ところが、走行制御を行う場合、横風等の外乱がどの程度車両の走行状態に影響するのかについての十分な検討はなされていない。従って、横風等の外乱に対する車両の走行制御を行うのには、改善の余地がある。 By the way, while the vehicle is traveling, the traveling state changes due to various disturbances. For example, disturbances such as crosswinds affect the running state of the vehicle. Therefore, in the vehicle, traveling control is performed to maintain the traveling direction and vehicle speed of the vehicle while suppressing the yaw rate generated by disturbance such as cross wind. However, when the travel control is performed, a sufficient examination has not been made as to how much a disturbance such as a cross wind affects the travel state of the vehicle. Therefore, there is room for improvement in performing vehicle travel control against disturbances such as crosswinds.
本発明は、上記事実を考慮してなされたもので、風等の外乱に応じて複数車輪の各々を駆動部により独立して制御することで車両の走行制御を行う場合に、駆動部の消費エネルギを抑制することができる走行制御装置、走行制御方法、及び走行制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned facts, and when driving control of a vehicle is performed by controlling each of a plurality of wheels independently by a driving unit in response to a disturbance such as wind, the consumption of the driving unit is It is an object of the present invention to provide a travel control device, a travel control method, and a travel control program that can suppress energy.
上記目的を達成するために、本発明の走行制御装置は、車両に作用する外乱及び車速を検出する検出部と、前記車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部と、前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記駆動部の消費エネルギが小さくなる前記複数車輪の駆動力の配分を記憶した記憶部と、前記車両の走行中に、前記検出部で検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対して前記記憶部に記憶された前記複数車輪の駆動力の配分で前記複数車輪の各々が駆動されるように前記駆動部を制御する制御部と、を備えている。 In order to achieve the above object, a travel control device of the present invention includes a detection unit that detects disturbance and vehicle speed acting on a vehicle, and a drive unit that can independently drive each of a plurality of wheels provided in the vehicle. A storage unit that stores a distribution of driving forces of the plurality of wheels that reduce energy consumption of the driving unit with respect to disturbance and vehicle speed acting on the vehicle, and is detected by the detection unit while the vehicle is traveling. A controller that controls the drive unit such that each of the plurality of wheels is driven by the distribution of the driving force of the plurality of wheels stored in the storage unit with respect to disturbance and vehicle speed acting on the vehicle. I have.
本発明によれば、車両に作用する外乱及び車速が検出部により検出される。また、車両に設けられた複数車輪の各々は駆動部により独立して駆動可能である。記憶部は、車両に作用する外乱及び車速に対して、駆動部の消費エネルギが小さくなる複数車輪の駆動力の配分を記憶している。制御部は、車両の走行中に、検出部で検出された車両に作用する外乱及び車速に対して記憶部に記憶された複数車輪の駆動力の配分で複数車輪の各々が駆動されるように駆動部を制御する。従って、車両に作用する外乱に応じて複数車輪の各々を駆動部により独立して制御することで車両の走行制御を行う場合に、駆動部の消費エネルギを抑制することができる。 According to the present invention, the disturbance acting on the vehicle and the vehicle speed are detected by the detection unit. Each of the plurality of wheels provided in the vehicle can be driven independently by the drive unit. The storage unit stores a distribution of driving forces of a plurality of wheels that reduce energy consumption of the driving unit with respect to disturbances and vehicle speed acting on the vehicle. The control unit is configured to drive each of the plurality of wheels while driving the vehicle by distributing the driving force of the plurality of wheels stored in the storage unit with respect to the disturbance and the vehicle speed acting on the vehicle detected by the detection unit. Control the drive. Accordingly, when the vehicle travel control is performed by independently controlling each of the plurality of wheels by the drive unit according to the disturbance acting on the vehicle, the energy consumption of the drive unit can be suppressed.
また、本発明にかかる走行制御装置では、前記車両に与えられる外乱は、前記車両に対する風力とすることができる。 In the travel control device according to the present invention, the disturbance given to the vehicle may be wind force with respect to the vehicle.
また、本発明にかかる走行制御装置では、前記記憶部は、前記外乱及び車速に対して、前記駆動部の消費エネルギが最小となるヨーモーメントに対応する前記複数車輪の駆動力の配分を記憶することができる。 Further, in the travel control device according to the present invention, the storage unit stores the distribution of the driving force of the plurality of wheels corresponding to the yaw moment that minimizes the energy consumption of the driving unit with respect to the disturbance and the vehicle speed. be able to.
また、本発明にかかる走行制御装置では、前記記憶部は、前記外乱及び車速に対して、前記駆動部の消費エネルギが最小となるヨーモーメントに対応する前記複数車輪の駆動力の配分を記憶することができる。 Further, in the travel control device according to the present invention, the storage unit stores the distribution of the driving force of the plurality of wheels corresponding to the yaw moment that minimizes the energy consumption of the driving unit with respect to the disturbance and the vehicle speed. be able to.
また、本発明にかかる走行制御装置では、車速を含む車両の運動性能を示す複数の運動性能ノードと、該車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部の消費エネルギを示す複数の消費エネルギノードと、前記複数の運動性能ノードの少なくとも1つ及び前記複数の消費エネルギノードの少なくとも1つに関係し、かつ前記車両に与えられる外乱を示す複数の依存ノードと、の依存関係をノード間を結ぶ経路で表した要因モデルを設定する要因モデル設定部と、前記要因モデル設定部で設定した要因モデルにおいて、ノード間の依存関係が大きい運動性能ノードから消費エネルギノードに至る経路を設定する経路設定部と、求めた経路に基づいて、前記外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分を求めて前記記憶部に記憶する記憶制御を行う記憶制御部と、を備えた演算部を含むことができる。 Further, in the travel control device according to the present invention, energy consumption of a plurality of motion performance nodes indicating the motion performance of the vehicle including the vehicle speed, and a drive unit capable of independently driving each of the plurality of wheels provided in the vehicle. Dependence between a plurality of energy consumption nodes shown and a plurality of dependent nodes related to at least one of the plurality of athletic performance nodes and at least one of the plurality of energy consumption nodes and indicating a disturbance applied to the vehicle A factor model setting unit that sets a factor model that expresses a relationship as a path that connects nodes, and a route from an athletic performance node to an energy consumption node that has a large dependency between nodes in the factor model set by the factor model setting unit Based on the obtained route and the route setting unit for setting the driving force distribution of the plurality of wheels with respect to the disturbance and the vehicle speed, the storage unit A storage control unit for performing storage control to 憶 may include a computing unit having a.
また、本発明にかかる走行制御方法は、車両に作用する外乱及び車速を検出し、前記車両の走行中に、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部の消費エネルギが小さくなる前記複数車輪の駆動力の配分を記憶した記憶部における、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分で、前記複数車輪の各々が駆動されるように前記駆動部を制御する。 Further, the travel control method according to the present invention detects a disturbance and a vehicle speed acting on the vehicle, and a disturbance acting on the vehicle with respect to the detected disturbance and vehicle speed detected during the traveling of the vehicle. And in the storage unit storing the distribution of the driving force of the plurality of wheels, the energy consumption of the driving unit capable of independently driving each of the plurality of wheels provided in the vehicle is reduced with respect to the vehicle speed. The drive unit is controlled such that each of the plurality of wheels is driven by the distribution of the driving force of the plurality of wheels with respect to the disturbance acting on the vehicle and the vehicle speed.
また、本発明にかかる走行制御方法では、車速を含む車両の運動性能を示す複数の運動性能ノードと、該車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部の消費エネルギを示す複数の消費エネルギノードと、前記複数の運動性能ノードの少なくとも1つ及び前記複数の消費エネルギノードの少なくとも1つに関係し、かつ前記車両に与えられる外乱を示す複数の依存ノードと、の依存関係をノード間を結ぶ経路で表した要因モデルを設定し、設定した要因モデルにおいて、ノード間の依存関係が大きい運動性能ノードから消費エネルギノードに至る経路を設定し、求めた経路に基づいて、前記外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分を求めて前記記憶部に記憶することができる。 Further, in the travel control method according to the present invention, the energy consumption of a plurality of motion performance nodes indicating the motion performance of the vehicle including the vehicle speed and the drive unit capable of independently driving each of the plurality of wheels provided in the vehicle is obtained. Dependence between a plurality of energy consumption nodes shown and a plurality of dependent nodes related to at least one of the plurality of athletic performance nodes and at least one of the plurality of energy consumption nodes and indicating a disturbance applied to the vehicle Set a factor model that expresses the relationship as a route connecting nodes, and in the set factor model, set a route from a motor performance node with a large dependency relationship between nodes to an energy consumption node, and based on the obtained route, The distribution of the driving force of the plurality of wheels with respect to the disturbance and the vehicle speed can be obtained and stored in the storage unit.
また、本発明にかかる走行制御プログラムは、車両に作用する外乱及び車速を検出し、前記車両の走行中に、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部の消費エネルギが小さくなる前記複数車輪の駆動力の配分を記憶した記憶部における、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分で、前記複数車輪の各々が駆動されるように前記駆動部を制御する、ことを含む処理をコンピュータに実行させる。 The travel control program according to the present invention detects a disturbance and a vehicle speed acting on the vehicle, and the disturbance acting on the vehicle with respect to the detected disturbance and vehicle speed detected during the traveling of the vehicle. And in the storage unit storing the distribution of the driving force of the plurality of wheels, the energy consumption of the driving unit capable of independently driving each of the plurality of wheels provided in the vehicle is reduced with respect to the vehicle speed. A computer is caused to execute a process including controlling the driving unit such that each of the plurality of wheels is driven by the distribution of the driving force of the plurality of wheels with respect to disturbance and vehicle speed acting on the vehicle.
以上説明したように本発明によれば、風等の外乱に応じて複数車輪の各々を駆動部により独立して制御することで車両の走行制御を行う場合に、駆動部の消費エネルギを抑制することができる、という効果が得られる。 As described above, according to the present invention, when vehicle driving control is performed by independently controlling each of a plurality of wheels by a driving unit in accordance with a disturbance such as wind, energy consumption of the driving unit is suppressed. The effect that it can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態) (First embodiment)
まず、車速Vで走行中の車両10に作用する外乱により影響を受ける車両10の走行状態を説明する。
First, the traveling state of the
図1に、本実施形態に係る車両10に作用する外乱及び車両10の走行状態の一例を示す。車両に作用する外乱は、外部から車両に対して物理エネルギが作用する力ベクトルと考えることができる。力ベクトルは、例えば、方向及び力量の各成分により表現することができる。なお、ここでは車両10に作用する外乱の一例として風力Fwを採用した。風力Fwは、例えば、風向及び風速の各成分による物理エネルギで表すことができる。図2において、矢印xは基準として定めた所定方向を示し、矢印yは基準として定めた所定方向と交差する方向を示す。矢印uは車両10の進行方向Dfに沿う方向を示し、矢印vは進行方向Dfに交差する方向を示す。また、車両10に作用する外乱の一例である風力Fwについて、風向θw、及び風速Vwを示した。また、車両10の走行状態の一例として、操舵角δf、車速V(Vu,Vv)及びヨーレートrを示し、車両10の重心CLに対してスリップ角β、偏揺角βwを示した。
FIG. 1 shows an example of disturbance acting on the
図1に示すように、車速Vで走行中の車両10に外乱として風向θw及び風速Vwの風力Fwが作用すると、車速Vに風向θw及び風速Vwの風力Fwが合成されて偏揺角βwにになる。この車両10の走行状態は、ヨーレートrに現れる。そこで、本実施形態では、左右の車輪に駆動力を配分する制御を行い横風等の風力Fwによる外乱により発生するヨーレートrを抑制しつつ、車両10の消費エネルギを抑制する。
As shown in FIG. 1, when the wind force Fw having the wind direction θw and the wind speed Vw acts as a disturbance on the
図2に、本実施形態に係る車両10の駆動機構の構成の一例を示す。図1に示す車両10は、車輪に作用する駆動力を、左右輪に対して配分の調整が可能な機構の一例としてトルクベクタリング機構を適用したものである。車両10は、車輪としての左右前輪11、12及び左右後輪13、14を備えている。左右前輪11、12は、互いに又は各々独立してサスペンション機構(図示省略)を介して車両10のバネ上としての車体10Aに支持されている。左右前輪11、12は、操舵装置15により左右前輪11、12の向きが変更される。また、左右後輪13、14は、互いに又はそれぞれ独立してサスペンション機構(図示省略)を介して車両10の車体10Aに支持されている。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the drive mechanism of the
なお、以下の説明を簡単にするために、本実施形態では、左右後輪13,14の2輪に作用する駆動力を、左右輪に配分する場合を説明する。本実施形態の車両10は、2つの左右後輪13、14をメインモータ17及びサブモータ18によって駆動する構成(つまり、後輪駆動の二輪モータ車)を採用する。しかし、開示の技術は、左右後輪13,14の2輪により車輪に作用する駆動力を、左右輪に配分することに限定されない。例えば、左右前輪11、12で駆動力を配分してもよく、また、4輪すべてで駆動力を配分してもよい。なお、図1において、矢印Dfは車両10の前進方向を示す。
In addition, in order to simplify the following description, this embodiment demonstrates the case where the driving force which acts on the two wheels of the left and right
左右後輪13、14は、各々メインモータ17及びサブモータ18によるトルク(駆動力)が機構部16を介して伝達される。制御部22は、メインモータ17及びサブモータ18を含む駆動部19に接続され、メインモータ17及びサブモータ18を制御することにより、左右後輪13、14の各々を駆動方向(又は制動方向)に駆動するための駆動力が制御される。制御部22には、車両10の走行状態を検出する検出部21、及び記憶部23が接続されており、これら検出部21、制御部22、及び記憶部23を含んで走行制御装置20を構成している。なお、走行制御装置20は、詳細を後述する演算部24を含んでいる(図4参照)。
The left and right
メインモータ17は主に前後方向の駆動力を与えるために用いられ、サブモータ18は左右後輪13,14で駆動力差を付けるために用いられる。なお、前後方向の総駆動力はメインモータ17のトルクにより定まる。左右後輪13,14によるトルク(駆動力)を次式に示す。
Fl+Fr=(Tm/G・R)
Fl={(Tm/2−Ts/2)/(G・R)}
Fr={(Tm/2+Ts/2)/(G・R)}
但し、Tm[Nm]はメインモータ17のトルク(駆動力)、Tsはサブモータ18のトルク(駆動力)を表す。Gはデファレンシャルギヤのギア比を表し、R[m]は車輪半径を表し、Fl、Fr[N]は左右輪の駆動力を表す。
The
Fl + Fr = (Tm / G · R)
Fl = {(Tm / 2−Ts / 2) / (G · R)}
Fr = {(Tm / 2 + Ts / 2) / (G · R)}
However, Tm [Nm] represents the torque (driving force) of the
図3に示すように、左右後輪13,14の2輪に作用する駆動力を、左右輪に配分する場合に発生するヨーモーメントMzは、次の(1)式で表すことができる。
Mz=Fr・dr−Fl・dl ・・・(1)
但し、dl、drは車両重心CLから左右駆動力の発生箇所までの距離を表す。
As shown in FIG. 3, the yaw moment Mz generated when the driving force acting on the two left and right
Mz = Fr · dr−F1 · dl (1)
However, dl and dr represent the distance from the center of gravity CL of the vehicle to the location where the left and right driving force is generated.
従って、車両10におけるヨーレートrをフィードバックしてヨーモーメントMzを制御することで、横風等の外乱により発生するヨーレートrを抑制できる。本実施形態では、ヨーモーメントrを制御する一例としてヨーレートrをフィードバックする次式に示すPI制御器を用いる。
ここで、Kpを比例ゲインとし、KIを積分ゲインとする。これらのゲインを適切に設定すれば、横風等の外乱により発生するヨーレートrを抑制しつつ、車両10の消費エネルギを抑制することができる。なお、ヨーモーメントrの制御は、PI制御器を用いることに限定されるものではない。
Therefore, by controlling the yaw moment Mz by feeding back the yaw rate r in the
Here, Kp is a proportional gain and KI is an integral gain. If these gains are set appropriately, the energy consumption of the
図4に、PI制御器を用いたヨーモーメントrの制御を行うことが可能な制御部22を含む走行制御装置20の一例を示す。制御部22には、駆動部19、車両10の走行状態を検出する検出部21、及び記憶部23が接続されており、これら駆動部19、検出部21、制御部22、及び記憶部23を含んで走行制御装置20を構成する。
FIG. 4 shows an example of the
検出部21は、第1検出センサ21A、第2検出センサ21B及び第3検出センサ21Cによって構成されており、第1〜第3検出センサ31〜33を含む各種センサからの出力信号が制御部22に入力される。第1検出センサ21Aは、車両10の運転のために運転者によって操作された操作状態を検出するための検出センサとして構成される。第2検出センサ21Bは、車両10の走行状態として、特に走行時に車両10に発生した運動状態を検出するための検出センサとして構成される。第3検出センサ21Cは、走行時に車両10に作用する外乱を検出するための検出センサとして構成される。
The
第1検出センサ21Aとして、例えば車両操舵用のステアリングホイール(図示省略)に対する運転者の操作量(操舵角δf)を検出する操舵角センサが挙げられる。また、第1検出センサ21Aのその他の例として、アクセルペダル(図示省略)に対する運転者による操作量(踏み込み量や、角度、圧力など)を検出するアクセルセンサ、エンジン(図示省略)に設けられてアクセルペダルの操作に応じて作動するスロットルの開度を検出するスロットルセンサ、ブレーキペダル(図示省略)に対する運転者による操作量(踏み込み量や、角度、圧力など)を検出するブレーキセンサ、パーキングブレーキ(図示省略)のオンオフ状態を検出するパーキングブレーキセンサ、イグニッション(図示省略)のオンオフ状態を検出するイグニッションセンサ、蓄電装置(図示省略)の充電状態を検出する蓄電センサなどが挙げられる。
Examples of the
第2検出センサ21Bとして、例えば、車両10の車速Vを検出する車速センサ、車両10に発生したヨーレートrを検出するヨーレートセンサ、ヨー加速度を検出するヨー加速度センサ、メインモータ17及びサブモータ18に流れる電流を検出する電流センサ、メインモータ17及びサブモータ18の回転速度を検出するモータ回転速度センサなどが挙げられる。また、第2検出センサ21Bのその他の例として、車体10A(バネ上)の上下方向における上下加速度を検出するバネ上上下加速度センサ、車体10Aに発生した左右方向の加速度を検出する左右加速度センサ(「横Gセンサ」ともいう)、車両10に発生したピッチレートを検出するピッチレートセンサ、車両10に発生したロールレートを検出するロールレートセンサなどが挙げられる。
As the
第3検出センサ21Cとして、例えば車両10に対する風力Fwを検出する風力センサが挙げられる。検出する風力Fwについて、その成分を検出するセンサとして、風速Vwを検出する風速センサ、及び風向きを検出する風向きセンサが挙げられる。また、第3検出センサ21Cの他例として、例えばサスペンション機構(図示省略)のストローク量を検出するストロークセンサや、車両10のバネ下の上下方向における上下加速度を検出するバネ下上下加速度センサなどが挙げられる。
As the
制御部22は、第1〜第3検出センサ21A〜21Cを含む各種センサからの出力信号に基づいて、メインモータ17及びサブモータ18を制御するための制御信号を出力する機能を有する。また、制御部22は、記憶部23を参照してサブモータ18による左右後輪13,14への駆動力の配分を適切に制御することにより、車両10を走行させつつヨー運動を制御する。これにより制御部22は、車両10の走行状態および車体10Aの挙動を把握して制御することができる。
The
図4に示すように、制御部22は、取得部22A、決定部22B、および出力部22Cを備えている。
As shown in FIG. 4, the
取得部22Aには、第1検出センサ21A、第2検出センサ21B及び第3検出センサ21Cのそれぞれから信号が入力される。そして、取得部22Aは、第1検出センサ21Aからの入力信号に基づいて、例えば、運転者によるステアリングホイールの操舵角δfなどを取得する。また、取得部22Aは、第2検出センサ21Bからの入力信号に基づいて、例えば、車両10の車速V及びヨーレートrなどを取得する。さらに、取得部22Aは、第3検出センサ21Cからの入力信号に基づいて、例えば、車両10に対する風力Fwの影響の大きさ(風向θw及び風速Vw)などを取得する。このように、取得部22Aは、取得した各種検出値を決定部22Bに出力する。
Signals are input from the
決定部22Bは、取得部22Aからの前記各種検出値を用いて、記憶部23を参照して車両10に作用する風力Fw(風向θwと風速Vw)及び車速Vに対して、駆動部19の消費エネルギが小さくなる左右後輪13,14の駆動力の配分を決定する(詳細は後述)。そして、決定部22Bは、決定したトルクを表す指令値(モータ指令トルク)を出力部22Cに出力する。
The determination unit 22B refers to the wind power Fw (wind direction θw and wind speed Vw) and the vehicle speed V acting on the
出力部45は、決定部22Bによって決定されたトルクに対応する駆動信号を駆動部19に出力する。これにより、駆動部19は、メインモータ17、そしてサブモータ18に対して供給する駆動電力(駆動電流)を制御して各々を駆動させる。これにより、左右後輪13,14に駆動トルクが発生する。また、サブモータ18の駆動により、左右後輪13,14への駆動力が適切に配分されてヨーモーメントが発生される。
The output unit 45 outputs a drive signal corresponding to the torque determined by the determination unit 22B to the
ところで、記憶部23には、車両10に作用する風力Fw及び車速Vに対して、駆動部19の消費エネルギが小さくなる左右後輪13,14の駆動力の配分を決定するために用いる情報が予め記憶される。つまり、制御部22は、時々刻々と変化する各時刻で得られる走行状態(車速V、及び風力Fw)の情報に応じて、最適な制御ゲインに変更してモータ指令トルクを決定し、車両にヨーモーメントを発生させる。つまり、制御部22の制御ゲインは次式に示すように車速Vと風力Fw(風向θwと風速Vw)の関数となる。
By the way, the
K(Vu,Vv,Vw,θw) ・・・(3) K (Vu, Vv, Vw, θw) (3)
そこで、車速Vと風力Fwとの関数を予め求めておき、求めた関数を記憶部23に記憶する。または求めた関数をテーブル化して記憶部23に記憶する。車速Vと風力Fwの関数を記憶部23に記憶する処理は、演算部24で行われる。演算部は、要因選択部24A、要因グラフ作成部24B、ルート導出部24C、及び制御ゲイン導出部24Dを含んでいる。
Therefore, a function of the vehicle speed V and the wind force Fw is obtained in advance, and the obtained function is stored in the
要因選択部24Aは、車両運動性能、及び消費エネルギ各々の評価指標となる物理量を選択する。
The
要因グラフ作成部24Bは、車両運動性能に関わる物理量と、消費エネルギに関わる物理量と、車両運動性能に関わる物理量及びエネルギに関わる物理量に依存関係を有する物理量と、を用いて、各物理量を節(ノード)として初期要因グラフを作成する。なお、要因グラフは物理的連成関係を図示表現したものである(詳細は後述する。図7及び図8参照)。
The factor
ルート導出部24Cは、初期要因グラフにおいて消費エネルギに関わる物理量を示す節に直接依存関係を有する各節の中で感度が最大となる節を求め、求めた節に直接依存関係を有する各節の中で感度が最大となる節をさらに求める。感度が最大となる節が車両運動性能に関わる物理量に到達するまで行い、車両運動性能に関わる物理量を示す節と消費エネルギに関わる物理量を示す節を最大感度で結ぶルートを求める。 The route deriving unit 24C obtains a node having the maximum sensitivity among the nodes having a direct dependency on the node indicating the physical quantity related to the energy consumption in the initial factor graph, and determines the node having the direct dependency on the obtained node. Find the node with the highest sensitivity. This process is performed until the node having the maximum sensitivity reaches the physical quantity related to the vehicle motion performance, and a route connecting the node indicating the physical quantity related to the vehicle motion performance and the node indicating the physical quantity related to the consumed energy with the maximum sensitivity is obtained.
制御ゲイン導出部24Dは、ルートを辿って消費エネルギが最大となる走行状態(車速V、及び風力Fw(風向θw及び風速Vw))および制御ゲインを求め、求めた走行状態(車速V、及び風力Fw(風向θw及び風速Vw))および制御ゲインの関係を記憶部23に記憶する。
The control
演算部24における制御は、制御部22の制御ゲインと、車速V及び風力Fwとの対応を求める制御であり、要因選択部24A、要因グラフ作成部24B、ルート導出部24C、及び制御ゲイン導出部24Dの各々は、コンピュータで実行するアルゴリズムにより実現可能である。また、制御部22における制御もコンピュータで実行するアルゴリズムにより実現可能である。
The control in the
図5に、走行制御装置20を実現可能なコンピュータの一例をコンピュータ40として示す。コンピュータ40はCPU42、メモリ(RAM)44、不揮発性の記憶部(ROM)46、および入出力ポート(I/O)56を備え、これらはバス58を介して互いに接続されている。また、I/O56は、第1検出センサ21Aから第3検出センサ21Cの一例である車速センサ60,風速センサ61,ヨーレートセンサ62,ヨー加速度センサ63,操舵角センサ64,電流センサ65,モータ回転速度センサ66,メインモータ17,及びサブモータ18に接続されている。なお、風速センサ61は、風向θwを検出することができる。
FIG. 5 shows an example of a computer that can implement the
記憶部46はHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等によって実現できる。記録媒体としての記憶部46には、コンピュータ40を走行制御装置20として機能させるための制御プログラム48、及びマップ54が記憶されている。制御プログラム48は、探索プロセス50、及び配分プロセス52を含んでいる。CPU40は、制御プログラム48を記憶部46から読み出してメモリ44に展開し、探索プロセス50、または配分プロセス52の処理を実行する。これにより、制御プログラム48を実行したコンピュータ40は図4に示す走行制御装置20として動作する。
The
つまり、制御部22がコンピュータ40で実現され、CPU42が、制御プログラム48に含まれる配分プロセス52を実行することで、コンピュータ40は図4に示す制御部22として動作される。また、CPU42が、制御プログラム48に含まれる探索プロセス50を実行することで、コンピュータ40は図4に示す演算部24として動作される。
That is, the
次に、コンピュータ40における処理と共に走行制御装置20の動作をさらに説明する。
Next, the operation of the
図6に、CPU40により制御プログラム48に含まれる探索プロセス50が実行されて演算部24として機能するコンピュータ40の最大感度探索処理の流れの一例を示す。
FIG. 6 shows an example of the flow of the maximum sensitivity search process of the
なお、最大感度探索処理では、走行状態(車速V、及び風力Fw(風向θw及び風速Vw))および制御ゲインの関係は、駆動モータの消費エネルギE、車両のダイナミクスや空力特性が連成された所謂フルビークルモデルによる数値シミュレーションを実施する、または実験を実施して行う。ここで、感度や各設計パラメータを求める際は、数値シミュレーションを行うか実験を行うこととする。 In the maximum sensitivity search process, the relationship between the driving state (vehicle speed V and wind power Fw (wind direction θw and wind speed Vw)) and control gain is coupled with the energy consumption E of the drive motor, the dynamics of the vehicle, and the aerodynamic characteristics. A numerical simulation based on a so-called full vehicle model is performed or an experiment is performed. Here, when obtaining the sensitivity and each design parameter, a numerical simulation is performed or an experiment is performed.
また、本実施形態では、次式に示す風力Fw(風向θw及び風速Vw)による横力モデルMswと、風力FwによるヨーモーメントモデルMwとを用いて車両のダイナミクスや空力特性をシミュレーション可能とする。
Msw=Msw(Vu,Vv,Vw,β,βw,dβw,θw,δf,r)
Mw = Mw(Vu,Vv,Vw,β,βw,dβw,θw,δf,r)
In the present embodiment, the dynamics and aerodynamic characteristics of the vehicle can be simulated using the lateral force model Msw based on the wind force Fw (wind direction θw and wind speed Vw) and the yaw moment model Mw based on the wind force Fw shown in the following equation.
Msw = Msw (Vu, Vv, Vw, β, βw, dβw, θw, δf, r)
Mw = Mw (Vu, Vv, Vw, β, βw, dβw, θw, δf, r)
また、ここでは、設計パラメータを、走行状態(車速V、風力Fw(風向θw及び風速Vw))と、制御ゲインとする。また、評価指標を、車両運動性能、及び消費エネルギEとする。 Here, the design parameters are a traveling state (vehicle speed V, wind power Fw (wind direction θw and wind speed Vw)) and a control gain. Further, the evaluation index is the vehicle motion performance and the energy consumption E.
まず、CPU40は、ステップ100で、車両運動性能、及び消費エネルギ各々の評価指標となる物理量を選択する。このステップ100は、要因選択部24Aの機能に対応する。次のステップ102では、車両運動性能に関わる物理量と、消費エネルギに関わる物理量と、車両運動性能に関わる物理量及び消費エネルギに関わる物理量に依存関係を有する物理量と、を用いて、各物理量を節(ノード)として初期の要因グラフを作成する。このステップ102の処理は、要因グラフ作成部24Bの機能に対応する。
First, in
図7に、初期の要因グラフの一例を示す。図7に示す例では、の一例を示す。図7では、△は差分を表し、Pmはメインモータ17の消費エネルギ[J]を表し、Psはサブモータ18の消費エネルギ[J]を表す。Cdは抗力係数を表し、Cyはヨーモーメント係数を表し、Csは横力係数を表す。
FIG. 7 shows an example of an initial factor graph. The example shown in FIG. 7 shows an example. In FIG. 7, Δ represents a difference, Pm represents energy consumption [J] of the
車両運動性能の評価指標となる物理量として選択された車両運動性能に関わる物理量を、車速V(Vu、Vv)、及びヨーレートrの差分を示す節とするノードとした。これら選択された車両運動性能に関わる物理量を示すノード群を、車両運動サブグラフとした。また、消費エネルギの評価指標となる物理量に関わる物理量を、メインモータ17の消費エネルギPmの差分、及びサブモータ18の消費エネルギPsの差分を示すノードとした。これら消費エネルギに関わる物理量を示すノード群を、消費エネルギサブグラフとした。車両運動性能に関わる物理量及びエネルギに関わる物理量に依存関係を有する物理量を、スリップ角β、操舵角δf、偏揺角βw、偏揺角速度dβwの差分を示すノードとした。また、抗力係数Cd、ヨーモーメント係数Cy、横力係数Csの差分を示すノードとした。これら車両運動性能及び消費エネルギに関わる物理量に依存関係を有する物理量を示すノード群を、空力特性サブグラフとした。なお、各節としたノード間で依存性を有することを示すために、依存性を有する節(ノード)間をつないだ線分を辺とした。
The physical quantity related to the vehicle movement performance selected as the physical quantity serving as the evaluation index of the vehicle movement performance is set as a node that indicates the difference between the vehicle speed V (Vu, Vv) and the yaw rate r. A node group indicating the physical quantities related to the selected vehicle motion performance is defined as a vehicle motion subgraph. In addition, a physical quantity related to a physical quantity serving as an evaluation index of energy consumption is a node indicating a difference in energy consumption Pm of the
次に、図6のステップ104では、初期の要因グラフにおいて消費エネルギに関わる物理量を示す節に直接依存関係を有する各節の中で感度が最大となる節(ノード)を導出し、求めた節に直接依存関係を有する各節の中で感度が最大となる節をさらに導出する。次のステップ106では、感度が最大となる節が車両運動性能に関わる物理量に到達するまでステップ104の処理を実行し、車両運動性能に関わる物理量を示す節と消費エネルギに関わる物理量を示す節を最大感度で結ぶルートを導出する。ステップ104及びステップ106の処理は、ルート導出部24Cの機能に対応する。
Next, in
次のステップ108では、ステップ106で導出したルートに基づいて走行状態(車速V、風力Fw)及び制御ゲインを導出する。つまり、ルートを辿って消費エネルギが最大となる走行状態(車速V、及び風力Fw(風向θw及び風速Vw))および制御ゲインを求める。 In the next step 108, the running state (vehicle speed V, wind force Fw) and control gain are derived based on the route derived in step 106. That is, the traveling state (vehicle speed V and wind power Fw (wind direction θw and wind speed Vw)) and the control gain that maximize the energy consumption are obtained by following the route.
次のステップ110では、ステップ108で求めた走行状態(車速V、風力Fw)および制御ゲインの近傍で微小の値だけ変動させて数値計算を行い、次のステップ112で性能判定を行う。つまり、走行状態(車速V、風力Fw)および制御ゲインに対して、微小の値だけ変動させた場合に、数値計算結果を解析して予め定めた閾値以上の消費エネルギが低減されている場合は、ステップ112で肯定判断し、本処理ルーチンを終了する。一方、ステップ112で否定判断した場合は、ステップ114で、要因グラフ上で、予め定めた閾値以下の感度の辺および節を取り除く要因グラフの修正を実施した後にステップ104へ処理を戻す。なお、ステップ104からステップ110の処理を予め定めた試行回数を超え、かつステップ112で否定判断した場合は、これまでの処理で未考慮の物理現象をもとに要因グラフに新規の辺および節を追加した後にステップ104へ処理を戻す。ステップ108からステップ114の処理は、制御ゲイン導出部24Dの機能に対応する。
In the
図6に示す処理ルーチンが終了した後には、図7に示す初期の要因グラフから修正した最適グラフを導出し、制御効果が現れやすい走行状態(車速V、風力Fw)および最適制御ゲインを求める。ここで、Kvは前方方向車速を維持する制御のための制御ゲインを表し、Krはヨーレートrを抑制する制御のための制御ゲインを表す。 After the processing routine shown in FIG. 6 is completed, a corrected optimal graph is derived from the initial factor graph shown in FIG. 7, and a running state (vehicle speed V, wind power Fw) and an optimal control gain in which a control effect tends to appear are obtained. Here, Kv represents a control gain for control for maintaining the forward vehicle speed, and Kr represents a control gain for control for suppressing the yaw rate r.
図9に、図7における各モータの消費エネルギの差分を示すノードと直接結合した物理量差分を示すノードの感度を示す。第1列目に各モータの消費エネルギ差分を、第2列目に物理量差分を、第3列目〜第9列目に一例としての数値計算条件を記載した。消費エネルギ差分の上位2つはメインモータ17に関する指標となっており、それ以外はサブモータ18の指標となっている。消費エネルギEの大きさは、E2>E1>>E3>E5>E4となっており、消費エネルギE1と消費エネルギE3とは10倍以上の開きがある。従って、サブモータ18の消費エネルギ差分は様々な物理量から影響を受けるもののメインモータ17の1/10以下であり、感度が低いことが確認できる。特に、車両幅方向の車速Vvの差分△Vv,横力係数の差分△Csは影響が非常に小さいため、該当するノードは削除しても影響が少ないと考えられる。
FIG. 9 shows the sensitivity of a node indicating a physical quantity difference directly coupled to a node indicating a difference in energy consumption of each motor in FIG. Differences in energy consumption of each motor are described in the first column, physical quantity differences in the second column, and numerical calculation conditions as an example in the third to ninth columns. The top two energy consumption differences are indices relating to the
図8には、影響が少ないと思われたノード及び辺を削除した修正が施された修正後の要因グラフを示す。このように、空力特性変化の影響は車速変化の影響に比べて小さいことから、車速Vを維持することに最もエネルギを消費しやすいことがか確認できる。つまり、図8に太線矢印で示したように、ヨーレートrの差分△rから車両走行方向の車速Vuの差分△Vuへ、そしてメインモータ17の消費エネルギの差分△Pmへ至るルートが最大感度ルートとなり、このルートで消費エネルギ差分を最大化する走行状態(車速V、風力Fw)および制御ゲインを導出する。
FIG. 8 shows a factor graph after correction in which correction is performed by deleting nodes and edges that seemed to have little influence. As described above, since the influence of the aerodynamic characteristic change is smaller than the influence of the vehicle speed change, it can be confirmed that the energy is most easily consumed to maintain the vehicle speed V. That is, as shown by the thick arrows in FIG. 8, the route from the difference Δr of the yaw rate r to the difference ΔVu of the vehicle speed Vu in the vehicle traveling direction and the difference ΔPm of the energy consumption of the
ところで、ヨーレートrの差分△rが、車両走行方向の車速Vuの差分△Vuに与える影響を大きくするためには、風力Fwにより車両に発生するヨーモーメントMzを大きくする必要がある。ヨーモーメントMzを大きくすることは、車速Vおよび風力Fw(風向θw及び風速Vw)を限りなく大きく設定することになる。例えば、100km/hで走行する車両10に10m/s(で例えば車両に対して直角横方向)の横風が当たる走行状態(Vu=100[km/h],Vw=10[m/s])を初期値として、消費エネルギ差分を最大化する走行状態(車速V、風力Fw)および制御ゲインを探索する場合を考える。
Incidentally, in order to increase the influence of the difference Δr of the yaw rate r on the difference ΔVu of the vehicle speed Vu in the vehicle traveling direction, it is necessary to increase the yaw moment Mz generated in the vehicle by the wind force Fw. Increasing the yaw moment Mz sets the vehicle speed V and the wind power Fw (wind direction θw and wind speed Vw) as large as possible. For example, a traveling state in which a
図10に、ケース1からケース3の3種類の走行状態について探索した探索位置及び方向を示す。
FIG. 10 shows search positions and directions searched for the three types of traveling states from
図10に示す点DTは初期値を表しており、領域AR0は初期値よりも消費エネルギの低減が期待できない領域で、領域AR1は初期値よりも消費エネルギの低減を期待できる領域である。このため、領域AR1内を探索すればよく、ケース1からケース3の3種類の方向性が考えられる。図11に、各々の走行状態で消費エネルギの低減の可能性を簡単に得るために、ヨーレートを抑制する制御のための制御ゲインKrだけを微小値だけ大小に変動させた場合に低減された消費エネルギ量を示す。図11に示すように、ケース2において顕著に消費エネルギが低減されており、ケース1が次に消費エネルギが低減されている。このことから、車速Vおよび風力Fw(風向θw及び風速Vw)は大きければ大きいほど良好で、風力Fwは車速Vよりも単位速度増加に対する感度が高いことを確認できる。
A point DT shown in FIG. 10 represents an initial value, and an area AR0 is an area where a reduction in energy consumption cannot be expected from the initial value, and an area AR1 is an area where a reduction in energy consumption can be expected from the initial value. For this reason, it is only necessary to search in the area AR1, and three types of directionality from
従って、走行状態(車速V、風力Fw)および制御ゲインを探索する場合、消費エネルギの低減が期待できない領域AR0と、消費エネルギの低減を期待できる領域AR1と定めてから探索する領域を絞っていくことで、最大感度ポイントへ到達するまでの処理時間を短縮することができる。また、探索過程においてある探索ポイントにおける消費エネルギ低減レベルが予め定めた基準値を満たさなければ、領域AR0における消費エネルギ低減効果は極めて小さいと予想されるため、消費エネルギ低減レベルが予め定めた基準値を満たさない領域では、制御ゲインKrに関する最適化は不要であり、消費エネルギ低減レベルが予め定めた基準値以上である領域AR1の範囲内で制御ゲインKrに関する最適化を行えば良いため、各走行状態(車速V、風力Fw)に応じた制御ゲイン調整の効率が向上する。なお、空力特性に関する感度が高い場合は、空力特性を考慮した車両10の走行状態(車速V、風力Fw)を考慮しながら制御ゲインを決定すればよい。
Therefore, when searching for the travel state (vehicle speed V, wind power Fw) and control gain, the area to be searched is narrowed down after determining the area AR0 where reduction of energy consumption cannot be expected and the area AR1 where reduction of energy consumption can be expected. As a result, the processing time until the maximum sensitivity point is reached can be shortened. In addition, if the energy consumption reduction level at a certain search point does not satisfy a predetermined reference value in the search process, the energy consumption reduction effect in the area AR0 is expected to be extremely small. Therefore, the energy consumption reduction level is a predetermined reference value. In the region that does not satisfy the condition, the optimization regarding the control gain Kr is not necessary, and the optimization regarding the control gain Kr may be performed within the range of the region AR1 in which the energy consumption reduction level is equal to or higher than a predetermined reference value. The efficiency of control gain adjustment according to the state (vehicle speed V, wind power Fw) is improved. If the sensitivity related to the aerodynamic characteristics is high, the control gain may be determined while considering the traveling state (vehicle speed V, wind force Fw) of the
次に、上記最大感度探索処理が終了して、車両10の走行状態(車速V、風力Fw)及び制御ゲインが記憶部23に記憶された場合の制御部22の動作をさらに説明する。
Next, the operation of the
図12に、CPU40により制御プログラム48に含まれる配分プロセス52が実行されて制御部22として機能するコンピュータ40の配分処理の流れの一例を示す。
FIG. 12 shows an example of the flow of distribution processing of the
まず、CPU40は、ステップ120で、第1検出センサ21A、第2検出センサ21B及び第3検出センサ21Cの各々から入力された入力信号に基づいて、センサ値などの情報を取得する。ステップ120の処理は、取得部22Aの機能に対応する。
First, in
次に、CPU40は、ステップ122で、取得した各種検出値を用いて、記憶部23を参照して車両10に作用する風力Fw(風向θw及び風速Vw)及び車速Vに対して、制御ゲインを変更して、駆動部19の消費エネルギが小さくなる左右後輪13,14の駆動力の配分を決定する。次のステップ124では、決定したトルクを表す指令値(モータ指令トルク)を出力する。ステップ122の処理は、決定部22Bの機能に対応し、ステップ124の処理は、出力部22Cの機能に対応する。
Next, in
以上説明したように、本実施の形態によれば、左右の車輪に駆動力を配分する制御を行い風力等の外乱により発生するヨーレートrを抑制しつつ、車両10の消費エネルギを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the control of allocating the driving force to the left and right wheels is performed to suppress the yaw rate r generated by disturbance such as wind force, while suppressing the energy consumption of the
なお、本実施形態では、風力Fwをセンサにより直接計測する場合を説明したが、センサにより物理量を直接計測することに限定されない。つまり、風力Fw(その成分である風向θw及び風速Vw)は、センサにより検出することなく、車速V、ヨー加速度および操舵角δfから推定することができる。車両ヨー慣性モーメントIz、風力Fwにより車両に発生するヨーモーメントMzw、トルクベクタリング機構により車両10に発生するヨーモーメントMzm、操舵により車両10に発生するヨーモーメントMzsとヨー加速度drの関係について次の(4)式に示す。
Iz・dr=Mzw(Vu,Vv,Vw,θw,r)+Mzm+Mzs(Vu,Vv,r,δf)
・・・(4)
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the wind force Fw was directly measured with a sensor, it is not limited to measuring a physical quantity directly with a sensor. That is, the wind force Fw (the wind direction θw and the wind speed Vw that are components thereof) can be estimated from the vehicle speed V, the yaw acceleration, and the steering angle δf without being detected by a sensor. Regarding the relationship between the vehicle yaw moment of inertia Iz, the yaw moment Mzw generated in the vehicle by the wind force Fw, the yaw moment Mzm generated in the
Iz · dr = Mzw (Vu, Vv, Vw, θw, r) + Mzm + Mzs (Vu, Vv, r, δf)
... (4)
(4)式を用いて、次の(5)式の右辺の情報を取得可能であり、ヨーモーメントMzwを求めることができ、ヨーモーメント係数は既知であり、車速Vおよびヨーレートrは取得可能なため風力Fwを逆算することができる。
Mzw(Vu,Vv,Vw,θw,r)=Iz・dr−Mzm−Mzs(Vu,Vv,r,δf)
・・・(5)
これによって、制御部22の制御ゲインは次の(6)式のような関数表現できる。
K(Vu,Vv,r,dr,δf) ・・・(6)
Using the expression (4), the information on the right side of the following expression (5) can be acquired, the yaw moment Mzw can be obtained, the yaw moment coefficient is known, and the vehicle speed V and the yaw rate r can be acquired. Therefore, the wind force Fw can be calculated backward.
Mzw (Vu, Vv, Vw, θw, r) = Iz · dr−Mzm−Mzs (Vu, Vv, r, δf)
... (5)
As a result, the control gain of the
K (Vu, Vv, r, dr, δf) (6)
なお、上記では、外乱の一例である風力Fwとして風向θw及び風速Vwの各成分を用いた場合を説明したが、両方の成分を用いることに限定されない。例えば、風向θwを予め定めた風向θw0に設定し、時々刻々と変化する風速Vwのみを用いて近似的に風力Fwを表してもよい。また、風向θw及び風速Vwの各成分を予め定めた数の段階的な物理量に分類し、風向θw及び風速Vwの少なくとも一方の物理量を、分類された一定範囲内で共通にしてもよい。また、風向θwは、2次元に限定されるものではなく、3次元であってもよい。また、風力Fwは、風向θw及び風速Vwに限定されるものではなく、例えば断続的に風力Fwが変化する場合や風向θw及び風速Vwの少なくとも一方が継時的に変化する場合等の時間成分を含めてもよい。 In addition, although the case where each component of wind direction (theta) w and the wind speed Vw was used as the wind power Fw which is an example of a disturbance was demonstrated above, it is not limited to using both components. For example, the wind direction θw may be set to a predetermined wind direction θw0, and the wind force Fw may be approximately expressed using only the wind speed Vw that changes every moment. Alternatively, each component of the wind direction θw and the wind speed Vw may be classified into a predetermined number of stepwise physical quantities, and at least one of the physical quantities of the wind direction θw and the wind speed Vw may be made common within the classified fixed range. The wind direction θw is not limited to two dimensions, and may be three dimensions. The wind force Fw is not limited to the wind direction θw and the wind speed Vw. For example, a time component such as when the wind force Fw changes intermittently or when at least one of the wind direction θw and the wind speed Vw changes over time, etc. May be included.
(第2実施形態) (Second Embodiment)
次に、第2実施形態を説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態と同様の構成のため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described. In addition, since 2nd Embodiment is the structure similar to 1st Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol about the same structure, and abbreviate | omits description.
図13に、本実施形態に係る車両10の駆動機構の構成の一例を示す。図13に示す車両10は、車輪に作用する駆動力を、左右輪に対して配分の調整が可能な機構のその他の一例として、インホイールモータ機構を適用したものある。本実施形態は、メインモータ17及びサブモータ18は当該モータが対応する左右後輪13、14の内部にモータ30,32が取り付けられる。
FIG. 13 shows an example of the configuration of the drive mechanism of the
インホイールモータ機構は、各車輪に直接モータが取り付けられているため、左右独立に駆動力を発生可能であり、前後方向の総駆動力は各モータトルクの和で決定される。図13では左右後輪13、14にインホイールモータ機構を取り付けているが、左右前輪11、12でも、4輪すべてでも良い。
Since the in-wheel motor mechanism is directly attached to each wheel, the in-wheel motor mechanism can generate driving force independently on the left and right, and the total driving force in the front-rear direction is determined by the sum of the motor torques. Although the in-wheel motor mechanism is attached to the left and right
本実施形態に係る左右後輪13,14によるトルク(駆動力)を次式に示す。
Fl=(Tl/R)
Fr=(Tr/R)
但し、Tl[Nm]はモータ30のトルク(駆動力)、Trはモータ32のトルク(駆動力)を表す。
The torque (driving force) by the left and right
Fl = (Tl / R)
Fr = (Tr / R)
However, Tl [Nm] represents the torque (driving force) of the
本実施形態は、トルクベクタリング機構と相違するインホイールモータ機構であるが、(1)式で表されるヨーモーメントMzを制御する点に相違はない。しかし、インホイールモータ機構は左右独立駆動であるため、次の式に示すモータトルクに関する座標変換を行う。
The present embodiment is an in-wheel motor mechanism that is different from the torque vectoring mechanism, but there is no difference in controlling the yaw moment Mz expressed by the equation (1). However, since the in-wheel motor mechanism is a left-right independent drive, coordinate conversion regarding the motor torque shown in the following equation is performed.
つまり、トルクベクタリング機構の場合と同様に制御則に基づいて、Tm,Tsを計算し、(7)式を用いてTl,Trに変換すればよい。
また、トルクベクタリング機構の場合、要因グラフにおける消費エネルギサブグラフはPm,Psから構成されているが、インホイールモータの場合は左右輪のインホイールモータの消費エネルギーを表すPl,Pr に置き換わることになる。空力特性サブグラフおよび車両運動サブグラフは特に変更する必要はない。
That is, as in the case of the torque vectoring mechanism, Tm and Ts may be calculated based on the control law and converted to Tl and Tr using equation (7).
In the case of the torque vectoring mechanism, the energy consumption subgraph in the factor graph is composed of Pm and Ps. However, in the case of an in-wheel motor, it is replaced with Pl and Pr representing the energy consumption of the left and right wheel in-wheel motors. Become. The aerodynamic characteristic subgraph and the vehicle motion subgraph need not be changed.
上記では、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能である。 Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments can be taken within the scope of the present invention. is there.
なお、上記実施形態では、車輪に作用する駆動力を、左右輪に対して配分の調整が可能な機構の一例として、トルクベクタリング機構及びインホイールモータ機構を説明したが、トルクベクタリング機構及びインホイールモータ機構に限定されるものではなく、左右輪に対して配分の調整が可能な機構を備えていればよい。 In the above embodiment, the torque vectoring mechanism and the in-wheel motor mechanism have been described as an example of a mechanism capable of adjusting the distribution of the driving force acting on the wheels with respect to the left and right wheels. It is not limited to the in-wheel motor mechanism, and it is only necessary to have a mechanism capable of adjusting the distribution with respect to the left and right wheels.
また、上記実施の形態では、記憶部に記憶したプログラムを実行することにより行われる処理を説明したが、プログラムの処理をハードウエアで実現してもよい。 In the above-described embodiment, the process performed by executing the program stored in the storage unit has been described. However, the program process may be realized by hardware.
さらに、上記各実施形態における処理は、プログラムとして光ディスク等の記憶媒体等に記憶して流通するようにしてもよい。 Further, the processing in each of the above embodiments may be stored and distributed as a program in a storage medium such as an optical disk.
10 車両
13,14 左右後輪
15 操舵装置
16 機構部
17 メインモータ
18 サブモータ
19 駆動部
20 走行制御装置
21 検出部
22 制御部
23 記憶部
24 演算部
30,32 モータ
40 コンピュータ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部と、
前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記駆動部の消費エネルギが小さくなる前記複数車輪の駆動力の配分を記憶した記憶部と、
前記車両の走行中に、前記検出部で検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対して前記記憶部に記憶された前記複数車輪の駆動力の配分で前記複数車輪の各々が駆動されるように前記駆動部を制御する制御部と、
を備えた走行制御装置。 A detection unit for detecting disturbance and vehicle speed acting on the vehicle;
A drive unit capable of independently driving each of a plurality of wheels provided in the vehicle;
A storage unit that stores the distribution of the driving force of the plurality of wheels, in which the energy consumed by the driving unit is reduced with respect to disturbance and vehicle speed acting on the vehicle;
While the vehicle is running, each of the plurality of wheels is driven by the distribution of the driving force of the plurality of wheels stored in the storage unit with respect to disturbance and vehicle speed acting on the vehicle detected by the detection unit. A control unit for controlling the drive unit,
A travel control device comprising:
請求項1に記載の走行制御装置。 The disturbance applied to the vehicle is wind power to the vehicle.
The travel control device according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の走行制御装置。 The storage unit stores the distribution of the driving force of the plurality of wheels corresponding to the yaw moment that minimizes the energy consumption of the driving unit with respect to the disturbance and the vehicle speed.
The travel control apparatus according to claim 1 or 2.
前記要因モデル設定部で設定した要因モデルにおいて、ノード間の依存関係が大きい運動性能ノードから消費エネルギノードに至る経路を設定する経路設定部と、
求めた経路に基づいて、前記外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分を求めて前記記憶部に記憶する記憶制御を行う記憶制御部と、
を備えた演算部
を含む請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の走行制御装置。 A plurality of motion performance nodes indicating vehicle performance including vehicle speed, a plurality of energy consumption nodes indicating energy consumption of a drive unit capable of independently driving each of a plurality of wheels provided in the vehicle, and the plurality of energy consumption nodes A factor representing a dependency relationship between at least one athletic performance node and at least one of the plurality of energy consumption nodes, and a plurality of dependent nodes indicating a disturbance given to the vehicle, by a path connecting the nodes. A factor model setting unit for setting a model;
In the factor model set by the factor model setting unit, a route setting unit that sets a route from the exercise performance node having a large dependency relationship between the nodes to the energy consumption node;
Based on the obtained route, a storage control unit that performs storage control for determining the distribution of the driving force of the plurality of wheels with respect to the disturbance and the vehicle speed and storing it in the storage unit;
The travel control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: an arithmetic unit including:
前記車両の走行中に、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部の消費エネルギが小さくなる前記複数車輪の駆動力の配分を記憶した記憶部における、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分で、前記複数車輪の各々が駆動されるように前記駆動部を制御する、
ことを含む走行制御方法。 Detect disturbances and vehicle speed acting on the vehicle,
While the vehicle is running, each of a plurality of wheels provided in the vehicle can be driven independently with respect to the detected disturbance and vehicle speed acting on the vehicle. The distribution of the driving force of the plurality of wheels with respect to the detected disturbance and the vehicle speed in the storage unit storing the distribution of the driving force of the plurality of wheels, which reduces the energy consumption of the driving unit. Controlling the drive so that each is driven,
A traveling control method including the above.
設定した要因モデルにおいて、ノード間の依存関係が大きい運動性能ノードから消費エネルギノードに至る経路を設定し、
求めた経路に基づいて、前記外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分を求めて前記記憶部に記憶する、
ことを含む請求項5に記載の走行制御方法。 A plurality of motion performance nodes indicating vehicle performance including vehicle speed, a plurality of energy consumption nodes indicating energy consumption of a drive unit capable of independently driving each of a plurality of wheels provided in the vehicle, and the plurality of energy consumption nodes A factor representing a dependency relationship between at least one athletic performance node and at least one of the plurality of energy consumption nodes, and a plurality of dependent nodes indicating a disturbance given to the vehicle, by a path connecting the nodes. Set up the model,
In the set factor model, set the path from the motor performance node having a large dependency between nodes to the energy consumption node,
Based on the obtained route, the distribution of the driving force of the plurality of wheels with respect to the disturbance and the vehicle speed is obtained and stored in the storage unit,
The driving | running | working control method of Claim 5 containing this.
前記車両の走行中に、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に作用する外乱及び車速に対して、前記車両に設けられた複数車輪の各々を独立して駆動可能な駆動部の消費エネルギが小さくなる前記複数車輪の駆動力の配分を記憶した記憶部における、検出された前記車両に作用する外乱及び車速に対する前記複数車輪の駆動力の配分で、前記複数車輪の各々が駆動されるように前記駆動部を制御する、
ことを含む処理をコンピュータに実行させるための走行制御プログラム。 Detect disturbances and vehicle speed acting on the vehicle,
While the vehicle is running, each of a plurality of wheels provided in the vehicle can be driven independently with respect to the detected disturbance and vehicle speed acting on the vehicle. The distribution of the driving force of the plurality of wheels with respect to the detected disturbance and the vehicle speed in the storage unit storing the distribution of the driving force of the plurality of wheels, which reduces the energy consumption of the driving unit. Controlling the drive so that each is driven,
A traveling control program for causing a computer to execute processing including the above.
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