JP2018202894A - 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、及びサスペンション装置。 - Google Patents
車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、及びサスペンション装置。 Download PDFInfo
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Abstract
Description
前記車両状態推定部の出力値である推定出力から、前記規範車両モデル演算部の出力値である規範出力を減算する減算部と、前記減算部による減算結果を積分する積分部と、前記車両状態推定部の演算対象である推定状態量を増幅する第1の増幅部と、前記積分部による積分結果を増幅する第2の増幅部と、前記規範車両モデル演算部の演算対象である状態量を増幅する第3の増幅部と、前記第1の増幅部による増幅結果、前記第2の増幅部による増幅結果、及び前記第3の増幅部による増幅結果を加算する加算部とを備えており、前記車両状態推定部は、車両モデルを用いた演算を行う車両モデル演算部を備え、前記車両モデル演算部は、1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する線形演算部と、前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、を備えている。
以下、本発明の実施形態1について、詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る車両900の概略構成を示す図である。図1に示すように、車両900は、懸架装置(サスペンション)100、車体200、車輪300、タイヤ310、操舵部材410、ステアリングシャフト420、トルクセンサ430、舵角センサ440、トルク印加部460、ラックピニオン機構470、ラック軸480、エンジン500、ECU(Electronic Control Unit)(制御装置、ステアリング制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション制御部)600、発電装置700およびバッテリ800を備えている。ここで、懸架装置100、及びECU600は、本実施形態に係るサスペンション装置を構成する。
図2は、本実施形態に係る懸架装置100における油圧緩衝装置の概略構成例を示す概略断面図である。図2に示すように、懸架装置100は、シリンダ101と、シリンダ101内に摺動可能に設けられたピストン102と、ピストン102に固定されたピストンロッド103とを備えている。シリンダ101は、ピストン102によって上室101aと下室101bとに仕切られており、上室101a及び下室101bは作動油によって満たされている。
以下では、参照する図面を替えて、ECU600について具体的に説明する。図3は、ECU600の概略構成を示す図である。
制御量演算部1000は、図3に示すように、規範車両モデル演算部1100、減算部1012、積分部1014、第1の増幅部1021、第2の増幅部1022、第3の増幅部1023、及び加算部1024を備えている。
続いて、図4を参照して規範車両モデル演算部1100の構成について具体的に説明する。図4は、規範車両モデル演算部1100の構成を示すブロック図である。図4に示すように、規範車両モデル演算部1100は、主演算部1110、タイヤ接地荷重算出部1120、スリップ算出部1130、及び、タイヤモデル演算部1140を備えている。
主演算部1110は、1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する。
・操舵トルク
・各車輪の車輪角速度
・各車輪の実舵角
・各車輪の駆動トルク
の少なくとも何れかを主演算部1110に入力する構成とし、主演算部1110がこれらの入力値に対する線形演算を実行する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1110が、各システム行列 A、入力行列 B、及び観測行列 Cによって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
・ヨーレート
・前後G
・横G
・ブレーキ圧
・VSAフラグ、TCSフラグ、ABSフラグ
・エンジントルク
・エンジン回転数
の少なくとも何れかをさらに含む構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1110が、各システム行列 A、入力行列 B、及び観測行列 Cによって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
主演算部1110による演算対象の状態量の一例を状態量ベクトルxとして表現すれば以下の通りである。
u、v、wは、車体200のバネ上速度のx、y、z方向成分であり、
p、q、rは、車体200のバネ上角速度のx、y、z方向成分、すなわち、ロールレート、ピッチレート、及び、ヨーレートである。また、
DampStfl〜DampStrrは、各車輪のダンパストロークであり、
z1flm〜z1rrmは、各車輪のバネ下変位であり、
w1flm〜w1rrmは、各車輪のバネ下速度であり、
δは、実舵角であり、
dδは、実舵角速である。
主演算部1110が出力する規範出力の種類は、観測行列Cをどのように選ぶかによって決定される。一例として、主演算部1110が出力する規範出力を特定状態量ベクトルyとして表現すれば以下のように、バネ上鉛直速度 w、ロールレート p、及びピッチレートqを含んでいる。
主演算部1110による演算対象の運動方程式の一例を示せば以下の通りである。
mは車両のバネ上質量(すなわち車体200の質量)であり、
Fx、Fy、Fzは、車両のバネ上(すなわち車体200)に作用するx、y、z方向の力であり、
Mx、My、Mzは、車両のバネ上に作用するx、y、z軸に関するモーメントであり、
lx、ly、lzは、車両のバネ上のx、y、z軸に関する慣性モーメントであり、
lzxは、y軸の慣性乗積である。
m1はバネ下質量である。また、各物理量の上に付されたドット「・」は時間微分を表す。
Isは、キングピン軸周りの車輪慣性モーメントであり、
Csは、キングピン等価粘性摩擦係数であり、
Ksは、キングピン軸周りに等価弾性係数である。
上述した運動方程式は一般に非線形であり、以下のように表現できる。
続いて、規範車両モデル演算部1100が備える構成のうち、主演算部1110以外の構成について説明する。
操縦安定性・乗心地制御部1150は、規範車両モデル各部を制御するための制御量を決定し、各部へ供給するために、観測行列演算部1117が出力する規範出力に対して作用する。操縦安定性・乗心地制御部1150による出力は、第4の入力行列演算部1118に供給され、入力行列B3が演算される。
続いて、参照する図面を替えて、車両状態推定部1200について具体的に説明する。
主演算部1210は、1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する。
・操舵トルク
・各車輪の車輪角速度
・各車輪の実舵角
・各車輪の駆動トルク
の少なくとも何れかを主演算部1210に入力する構成とし、主演算部1210がこれらの入力値に対する線形演算を実行する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1210が、各システム行列 A'、入力行列 B'、及び観測行列C'によって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
・ヨーレート
・前後G
・横G
・ブレーキ圧
・VSAフラグ、TCSフラグ、ABSフラグ
・エンジントルク
・エンジン回転数
の少なくとも何れかをさらに含む構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1210が、各システム行列 A'、入力行列 B'、及び観測行列 C'によって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
主演算部1210による演算対象の状態量は、主演算部1110による演算対象の状態量と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。なお、主演算部1210が出力する規範出力は、主演算部1110と同様に、上述した状態量ベクトルxに含まれる状態量の何れか又はそれらの組み合わせによって表現することができる物理量である。
運動方程式の線形化と主演算部1210への実装は、主演算部1110への実装において説明した事項と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。なお、主演算部1110への実装において説明した、線形化された運動方程式における行列A、Cは、主演算部1210における行列A'、C'に対応し、線形化された運動方程式における行列Bは、主演算部1210における行列B0'、B1'、B2'、B4に対応する。
続いて、車両状態推定部1200が備える構成のうち、主演算部1210以外の構成について説明する。
ECU600の制御ブロック(制御量演算部1000、車両状態推定部1200)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
200 車体
600 ECU(制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション制御部)
1000 制御量演算部
1012 減算部、
1014 積分部
1021 第1の増幅部
1022 第2の増幅部
1023 第3の増幅部
1024 加算部
1100 規範車両モデル演算部
1110 主演算部
1111 第1の入力行列演算部
1112 第2の入力行列演算部
1113 第3の入力行列演算部
1114 加算部
1115 積分部
1116 システム行列演算部
1117 観測行列演算部
1140 タイヤモデル演算部
1200 車両状態推定部(車両状態推定装置)
1210 主演算部(線形演算部)
1211 第1の入力行列演算部(第1の演算部)
1212 第2の入力行列演算部(第1の演算部)
1213 第3の入力行列演算部(第1の演算部)
1214 加算部
1215 積分部
1216 システム行列演算部(第2の演算部)
1217 観測行列演算部(第3の演算部)
1240 タイヤモデル演算部(非線形演算部)
Claims (8)
- 車両状態を推定する車載用の車両状態推定装置であって、
車両モデルを用いた演算を行う車両モデル演算部を備え、
前記車両モデル演算部は、
1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
を備えていることを特徴とする車両状態推定装置。 - 前記非線形演算部は、タイヤモデルに基づく非線形演算を行う請求項1に記載の車両状態推定装置。
- 前記線形演算部は、前記非線形演算部による演算結果を参照して前記車両状態に関する状態量についての線形演算を行う
請求項1又は2に記載の車両状態推定装置。 - 前記車両状態に関する状態量は、
車両のバネ上速度、車両のバネ上角速度、及び、車輪のバネ下速度を含んでいる請求項1から3の何れか1項に記載の車両状態推定装置。 - 前記入力値は、路面変位、及び操作入力を含み、前記出力値は、バネ上鉛直速度、ロールレート、及びピッチレートを含む請求項1から4の何れか1項に記載の車両状態推定装置。
- 車両状態を推定する車両状態推定部と、
規範車両モデルに関する演算を行う規範車両モデル演算部と、
前記車両状態推定部の出力値である推定出力から、前記規範車両モデル演算部の出力値である規範出力を減算する減算部と、
前記減算部による減算結果を積分する積分部と、
前記車両状態推定部の演算対象である推定状態量を増幅する第1の増幅部と、
前記積分部による積分結果を増幅する第2の増幅部と、
前記規範車両モデル演算部の演算対象である状態量を増幅する第3の増幅部と、
前記第1の増幅部による増幅結果、前記第2の増幅部による増幅結果、及び前記第3の増幅部による増幅結果を加算する加算部と
を備えており、
前記車両状態推定部は、
車両モデルを用いた演算を行う車両モデル演算部を備え、
前記車両モデル演算部は、
1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
を備えていることを特徴とする制御装置。 - サスペンションの減衰力を制御するサスペンション制御装置であって、
車両状態を推定する車両状態推定部を備え、
前記車両状態推定部は、
1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
を備えていることを特徴とするサスペンション制御装置。 - サスペンションと前記サスペンションの減衰力を制御するサスペンション制御部とを備えたサスペンション装置であって、
前記サスペンション制御部は、車両状態を推定する車両状態推定部を備え、
前記車両状態推定部は、
1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
を備えていることを特徴とするサスペンション装置。
Priority Applications (5)
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