JP2018039346A - 車両の旋回制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、車両に搭載した外界認識部によって路面摩擦係数を推定し、車速と舵角から計算される目標モーメントを路面摩擦係数に応じて最適に制御する制御装置が提案されている(特許文献1)。
また、外部認識部によって路面摩擦係数を推定する場合、例えば、推定した路面摩擦係数と実際の路面摩擦係数に偏差が生じてしまうと、適切な目標ヨーモーメントが計算されない可能性がある。
前記車両1に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置14と、
前記車両1の姿勢を安定化する制御を行う車両姿勢安定化制御装置15と、を備え、
前記ヨーモーメント制御装置14は、
車速および操舵角から、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段25と、
前記車速、前記操舵角、および前記目標ヨーレート計算手段25で計算された目標ヨーレートから前記車両1に発生するヨーモーメントを計算するヨーモーメント計算手段27と、
このヨーモーメント計算手段27で計算されたヨーモーメントに応じて、前記各車輪2の制駆動トルクを計算するヨーモーメント制御手段28と、を備え、
前記車両姿勢安定化制御装置15は、
前記車両1に設けられたヨーレート検出手段20で検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートの偏差から、前記車両の姿勢状態を計算する車両姿勢状態計算手段30と、
この車両姿勢状態計算手段30で計算された前記車両1の姿勢状態に応じて、前記各車輪2の制駆動トルクを計算する車両姿勢安定化制御手段31と、を備え、
前記車輪2のスリップ率と前記車輪2の角加速度に応じて、前記ヨーモーメント制御手段28で計算された制駆動トルクを制限する第一トルク制限手段32aと、
前記車輪2のスリップ率と前記車輪2の角加速度に応じて、前記車両姿勢安定化制御手段31で計算された制駆動トルクを制限する第二トルク制限手段32bと、
を備えている。
車両姿勢状態計算手段30は、検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートの偏差から、車両1の姿勢状態を計算する。車両姿勢安定化制御手段31は、前記車両1の姿勢状態に応じて、各車輪2の制駆動トルクを計算する。この制駆動トルクからトルク指令値Eが求められる。
ヨーモーメント制御手段28で計算されたトルク指令値Yと、車両姿勢安定化制御手段31で計算されたトルク指令値Eから最終トルク指令値が計算され、この最終トルク指令値に従って各車輪2が制御される。
前記閾値Sおよび前記閾値ω´は、例えば、設計等によってそれぞれ任意に定める閾値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な閾値を求めて定められる。
前記閾値S,ω´および前記定められた条件は、例えば、設計等によってそれぞれ任意に定める閾値、条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な閾値、条件を求めて定められる。
車両の旋回制御装置は、この例では、電気制御ユニット(ECU)により構成される駆動制御装置10と、各電気モータ4に対して設けられた複数(この例では4つ)のインバータ装置11と、センサ類12とを備える。駆動制御装置10は、メインECU部13と、ヨーモーメント制御装置14と、車両姿勢安定化制御装置15と、トルク制限装置32と、インバータトルク指令装置16とを有する。駆動制御装置10は、マイクロコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。駆動制御装置10と各インバータ装置11とは、CAN(コントロール・エリア・ネットワーク)等の車内通信網で接続されている。
図3に示すように、ヨーモーメント制御装置14は、目標横加速度計算手段22、横加速度偏差計算手段23、路面摩擦係数計算手段24、目標ヨーレート計算手段25、制御ゲイン計算手段26、ヨーモーメント計算手段27、およびヨーモーメント制御手段(制駆動トルク計算手段)28を含む。
図4は、この旋回制御装置における、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。図3および図4に示すように、路面摩擦係数計算手段24では、横加速度偏差計算手段23から出力された横加速度偏差が閾値Gyc以下ならば路面摩擦係数μestを「1」とし、閾値Gycを超えたときは実横加速度Gyactから路面摩擦係数μestを計算する。目標横加速度Gyref、実横加速度Gyact、路面摩擦係数μestとすると、
Gyref−Gyact≦Gycならばμest=1 式(1)
Gyref−Gyact>Gycならばμest≧|Gyact| 式(2)
として路面摩擦係数を推定する。
固有振動数ωnの制御ゲインαまたは減衰係数ζの制御ゲインλが「1」より大きい場合、目標ヨーレートの立ち上がりが早くなり、制御ゲインα,λが「1」のときは車両本来のヨー応答特性となる。
ヨーモーメント計算手段27では、複数のヨーモーメントが計算されており、例えば、式(4)に示す実舵角δ(s)に対するヨーモーメントMz(s)の三次遅れ系の伝達関数を計算したものが複数個出力される。
図3に示すように、車両姿勢安定化制御装置15は、車両の姿勢を安定化する制御を行う。この車両姿勢安定化制御装置15には、メインECU部13から実ヨーレートが入力される。車両姿勢安定化制御装置15は、ヨーレート偏差計算手段29と、車両姿勢状態計算手段30と、車両姿勢安定化制御手段(制駆動トルク計算手段)31とを有する。ヨーレート偏差計算手段29では、前記実ヨーレートと、目標ヨーレート計算手段25で計算された目標ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算する。
図11は、この車両1の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。目標ヨーレートと実ヨーレートの値が略同等である場合は、前述のヨーモーメント制御装置14(図3)によるヨーモーメント制御によって、図11に示すように、片側の前後輪が同じ方向に制動トルクもしくは駆動トルクを指令してヨーモーメントを発生させる。
rref<ractかつ|rref−ract|>rbならばオーバーステア状態 式(6)
アンダーステア状態の場合は後輪が制御輪、オーバーステア状態の場合は前輪が制御輪として、ヨーモーメントを発生させて車両1の姿勢を安定化させる。
トルク制限装置32は、ヨーモーメント制御手段28で計算された制駆動トルクを制限する第一トルク制限手段32aと、車両姿勢安定化制御手段31で計算された制駆動トルクを制限する第二トルク制限手段32bとを備えている。第一,第二トルク制限手段32a,32bには、それぞれメインECU部13から車輪の角加速度ωと車速Vが入力される。第一トルク制限手段32aは、車輪のスリップ率と車輪の角加速度に応じて、制駆動トルクを制限する。第二トルク制限手段32bは、車輪のスリップ率と車輪の角加速度に応じて、制駆動トルクを制限する。
第二トルク制限手段32bは、左右の車輪のスリップ率の絶対値が閾値S以上で、かつ、左右の車輪のいずれか一方または両方の車輪の角加速度が閾値ω´以上のとき、車両姿勢安定化制御手段31で計算された制駆動トルクを、定められた条件に従って小さくする。
図7は、この旋回制御装置で制駆動トルクを制限する条件を示す図である。同図7は、制動輪のスリップ率が閾値S以上、駆動輪のスリップ率が閾値−S以上でかつ、制動輪の角加速度が閾値ω´以上のときを表している。
条件(1):|左右輪のスリップ率|≧閾値S
条件(2):左右輪のどちらかの角速度≧閾値ω´
条件(1)を充足し、かつ、条件(2)を充足→ヨーモーメント制御の制駆動トルクY=Y×0
条件(1):|左右輪のスリップ率|≧閾値S
条件(2):左右輪のどちらかの角速度≧閾値ω´
条件(1)を充足し、かつ、条件(2)を充足→車両姿勢安定化制御の制駆動トルクE=E×0.5
以上説明した車両の旋回制御装置によると、第一トルク制限手段32aは、車輪2のスリップ率と車輪2の角加速度に応じて、ヨーモーメント制御手段28で計算された制駆動トルクを制限する。第二トルク制限手段32bは、車輪2のスリップ率と車輪2の角加速度に応じて、車両姿勢安定化制御手段31で計算された制駆動トルクを制限する。このように車輪2のスリップ率と車輪2の角加速度に応じて、各制駆動トルクをそれぞれ制限することで、車両の旋回性能を最適に制御することができる。例えば、路面摩擦係数が低い場所等で制駆動力によってヨーモーメントを制御する場合に、タイヤがグリップ限界を超えないように制駆動トルクを制御することで、車両1の旋回性能の低下を抑制することができる。また車輪2のスリップ率および角加速度が定められた条件を充足することで、各制駆動トルクが遅滞なく制限されるため、車両姿勢を早期に安定化させることが可能となる。
第二トルク制限手段32bは、左右輪のスリップ率が閾値S以上である条件(1)を充足し、かつ、左右輪のどちらかの車輪角加速度が閾値ω´以上である条件(2)を充足することで、車両姿勢安定化制御手段31で計算された制駆動トルクを小さくする。このように制駆動トルクを小さくすることで、車輪2のスリップによるタイヤ力の破綻を抑えてかつ車両姿勢を安定させることができる。
車両として、前述の四輪全てにインホイールモータ駆動装置を備えた車両以外に、制動トルクに摩擦ブレーキを使用した車両を適用しても良い。
図12(a)では、内燃機関を駆動源とする四輪駆動車、図12(b)では、同駆動源を持つ前輪駆動車、図12(c)では、同駆動源を持つ後輪駆動車において、それぞれ摩擦ブレーキを用いてヨーモーメント制御を行うことができる。
図12の各車両1によれば、旋回外輪はエンジン出力による駆動トルク、旋回内輪は駆動トルクよりも大きな摩擦ブレーキによる制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。
車両として、左右輪それぞれに対応させて車体に設置された二つのモータの出力をドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の制駆動トルクを独立に制御する車両にも適用し得る。
2…車輪
4…電気モータ(制駆動源)
14…ヨーモーメント制御装置
15…車両姿勢安定化制御装置
20…ヨーレートセンサ(ヨーレート検出手段)
24…路面摩擦係数計算手段
25…目標ヨーレート計算手段
27…ヨーモーメント計算手段
28…ヨーモーメント制御手段
30…車両姿勢状態計算手段
31…車両姿勢安定化制御手段
32a…第一トルク制限手段
32b…第二トルク制限手段
Claims (4)
- 各車輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置であって、
前記車両に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置と、
前記車両の姿勢を安定化する制御を行う車両姿勢安定化制御装置と、を備え、
前記ヨーモーメント制御装置は、
車速および操舵角から、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、
前記車速、前記操舵角、および前記目標ヨーレート計算手段で計算された目標ヨーレートから前記車両に発生するヨーモーメントを計算するヨーモーメント計算手段と、
このヨーモーメント計算手段で計算されたヨーモーメントに応じて、前記各車輪の制駆動トルクを計算するヨーモーメント制御手段と、を備え、
前記車両姿勢安定化制御装置は、
前記車両に設けられたヨーレート検出手段で検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートの偏差から、前記車両の姿勢状態を計算する車両姿勢状態計算手段と、
この車両姿勢状態計算手段で計算された前記車両の姿勢状態に応じて、前記各車輪の制駆動トルクを計算する車両姿勢安定化制御手段と、を備え、
前記車輪のスリップ率と前記車輪の角加速度に応じて、前記ヨーモーメント制御手段で計算された制駆動トルクを制限する第一トルク制限手段と、
前記車輪のスリップ率と前記車輪の角加速度に応じて、前記車両姿勢安定化制御手段で計算された制駆動トルクを制限する第二トルク制限手段と、
を備えた車両の旋回制御装置。 - 請求項1に記載の車両の旋回制御装置において、前記第一トルク制限手段は、左右の前記車輪のスリップ率が閾値S以上で、かつ、前記左右の前記車輪のいずれか一方または両方の車輪の角加速度が閾値ω´以上のとき、前記ヨーモーメント制御手段で計算された制駆動トルクを零にする車両の旋回制御装置。
- 請求項1または請求項2に記載の車両の旋回制御装置において、前記第二トルク制限手段は、左右の前記車輪のスリップ率が閾値S以上で、かつ、前記左右の前記車輪のいずれか一方または両方の車輪の角加速度が閾値ω´以上のとき、前記車両姿勢安定化制御手段で計算された制駆動トルクを、定められた条件に従って小さくする車両の旋回制御装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両の旋回制御装置において、前記ヨーモーメント制御装置は、目標横加速度と、前記車両に設けられた横加速度検出手段で検出された実横加速度との偏差から路面摩擦係数を計算する路面摩擦係数計算手段を備え、この路面摩擦係数計算手段で計算された路面摩擦係数が小さくなる程、前記目標ヨーレートの応答特性を初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていく車両の旋回制御装置。
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