JP2019146291A - 車両の制御方法、車両システム及び車両の制御装置 - Google Patents

車両の制御方法、車両システム及び車両の制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】操舵装置が切り込み操作されたときに車両に減速度を付加する車両姿勢制御を行う車両の制御方法において、降坂路の走行時において当該制御による車両旋回性能の改善効果を適切に確保する。【解決手段】車両の制御方法は、操舵角センサ8により検出された操舵角に基づき、ステアリングホイール6などを含む操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定する工程と、操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、モータジェネレータ4の駆動力を低下させて、車両1に減速度を付加する工程と、勾配センサ12により検出された路面勾配が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、勾配センサ12により検出された路面勾配が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両1に付加する減速度を大きくする工程と、を有する。【選択図】図6

Description

本発明は、車両姿勢を制御する車両の制御方法、車両システム及び車両の制御装置に関する。
従来、スリップ等により車両の挙動が不安定になった場合に、車両の挙動を安全方向に制御する技術(例えば横滑り防止装置)が知られている。具体的には、車両のコーナリング時等に、車両にアンダーステアやオーバーステアの挙動が生じたことを検出し、それらを抑制するように車輪に適切な減速度を付与するようにしたものが知られている。
一方、上述したような車両の挙動が不安定になるような走行状態における安全性向上のための制御とは異なり、通常の走行状態にある車両のコーナリング時におけるドライバによる一連の操作(ブレーキング、ステアリングの切り込み、加速、及び、ステアリングの戻し等)が自然で安定したものとなるように、コーナリング時に減速度を調整するようにした車両運動制御装置が知られている。
更に、ドライバのステアリング操作に対応するヨーレート関連量(例えばヨー加速度)に応じて、エンジンやモータの生成トルクを低減させることにより、ドライバがステアリング操作を開始したときに減速度を迅速に車両に生じさせるようにした車両用挙動制御装置が提案されている(例えば特許文献1)。この装置によれば、カーブ進入初期における車両の回頭性が向上し、ステアリングの切り込み操作に対する応答性(つまり操安性)が向上する。これにより、ドライバの意図に沿った車両姿勢の制御を実現することができる。なお、以下では、このような制御を適宜「車両姿勢制御」と呼ぶ。
特許第6112304号公報
上記したような車両姿勢制御においては、ステアリングの切り込み操作に応答して車両に減速度を付加することにより、車両上屋(サスペンションより上部)における車両前部を沈み込ませた車両姿勢を形成させることで、車両旋回性能を向上させるようにしている。しかしながら、従来の車両姿勢制御では、車両が降坂路(下り坂)を走行しているときに、車両姿勢制御による車両旋回性能を向上させることができない場合があった。これについて、図10を参照して具体的に説明する。
図10(a)は、平坦路の走行時における車両姿勢を模式的に示し、図10(b)は、降坂路の走行時における車両姿勢を模式的に示している。図10(a)及び(b)から明らかなように、降坂路の走行時には、平坦路の走行時よりも、車両上屋における車両前部が沈み込んだ状態(車両後方側に対する車両前方側の沈み込み量が大きい状態)となっている。この状態においては、車両前方側のサスペンションの剛性、つまりサスペンションのスプリングの伸縮の剛性が高まっている。したがって、降坂路の走行時には、車両前方側のサスペンションのスプリングが既に圧縮された状態であるため、この状態において車両姿勢制御を行うと、当該制御により減速度を付加したときの車両前方側の沈み込みが不足して、車両旋回性能を十分に向上させることができない場合があった。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、操舵装置が切り込み操作されたときに車両に減速度を付加する車両姿勢制御を行う車両の制御方法、車両システム及び車両の制御装置において、降坂路の走行時において当該制御による車両旋回性能の改善効果を適切に確保することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、車輪と、この車輪を駆動するための駆動力を生成する駆動源と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、を有する車両の制御方法であって、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定する工程と、操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、駆動源の駆動力を低下させて、車両に減速度を付加する工程と、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両に付加する減速度を大きくする工程と、を有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明では、操舵装置が切り込み操作されたときに、車両姿勢を制御するように車両に減速度が付加される、つまり車両姿勢制御が行われる。そして、本願発明では、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、路面勾配関連値が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両姿勢制御において車両に付加する減速度を大きくする。これにより、降坂路の走行時において車両姿勢制御により減速度を付加したときの車両前方側の沈み込み不足を解消して、操舵装置の切り込み操作開始時に、ヨーレートを速やかに車両に発生させることができる。したがって、本発明によれば、降坂路の走行時において、車両姿勢制御による車両旋回性能の改善効果を適切に確保することができる。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車輪と、この車輪により駆動されて回生発電を行うジェネレータと、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、を有する車両の制御方法であって、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定する工程と、操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、ジェネレータに回生発電を行わせて、車両に減速度を付加する工程と、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両に付加する減速度を大きくする工程と、を有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によっても、降坂路の走行時において、車両姿勢制御による車両旋回性能を適切に確保することができる。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車輪と、この車輪に制動力を付加する制動装置と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、を有する車両の制御方法であって、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定する工程と、操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、制動装置より制動力を付加させて、車両に減速度を付加する工程と、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両に付加する減速度を大きくする工程と、を有する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によっても、降坂路の走行時において、車両姿勢制御による車両旋回性能を適切に確保することができる。
本発明において、好ましくは、第2値は、路面勾配関連値が上り勾配側の勾配を示す値である。
このように構成された本発明によれば、走行路が降坂路である場合(路面勾配関連値が第1値)に、走行路が登坂路である場合(路面勾配関連値が第2値)よりも、車両姿勢制御において車両に付加する減速度を確実に大きくして、車両旋回性能を効果的に確保することができる。
本発明において、好ましくは、第2値は、路面勾配関連値が平坦を示す値である。
このように構成された本発明によれば、走行路が降坂路である場合(路面勾配関連値が第1値)に、走行路が平坦路である場合(路面勾配関連値が第2値(典型的には略0))よりも、車両姿勢制御において車両に付加する減速度を確実に大きくして、車両旋回性能を効果的に確保することができる。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車輪と、この車輪を駆動するための駆動力を生成する駆動源と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、プロセッサと、を有する車両システムであって、プロセッサは、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定し、操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、駆動源の駆動力を低下させて、車両に減速度を付加し、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両に付加する減速度を大きくする、ように構成されている、ことを特徴とする。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車輪と、この車輪により駆動されて回生発電を行うジェネレータと、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、プロセッサと、を有する車両システムであって、プロセッサは、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定し、操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、ジェネレータに回生発電を行わせて、車両に減速度を付加し、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両に付加する減速度を大きくする、ように構成されている、ことを特徴とする。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車輪と、この車輪に制動力を付加する制動装置と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、プロセッサと、を有する車両システムであって、プロセッサは、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定し、操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、制動装置より制動力を付加させて、車両に減速度を付加し、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、車両に付加する減速度を大きくする、ように構成されている、ことを特徴とする。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、弾性部材を備えたサスペンションを有する車両の制御装置であって、操舵装置が切り込み操作されたときに、車両に減速度を付加することにより車両姿勢を制御する車両姿勢制御手段を有し、この車両姿勢制御手段は、車両の走行路面が下り勾配であるときには、そうでないときよりも、車両に付加する減速度を大きくする、ことを特徴とする。
このように構成された本発明による車両システム及び車両の制御装置によっても、降坂路の走行時において、車両姿勢制御による車両旋回性能を適切に確保することができる。
本発明によれば、操舵装置が切り込み操作されたときに車両に減速度を付加する車両姿勢制御を行う車両の制御方法、車両システム及び車両の制御装置において、降坂路の走行時において当該制御による車両旋回性能の改善効果を適切に確保することができる。
本発明の実施形態による車両の制御装置を搭載した車両の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態による車両姿勢制御処理のフローチャートである。 本発明の第1実施形態による付加減速度設定処理のフローチャートである。 本発明の第1実施形態による付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。 本発明の第1実施形態による付加減速度を補正するためのゲイン(付加減速度ゲイン)を規定したマップである。 本発明の第1実施形態による車両の制御装置を搭載した車両が旋回を行う場合の、車両姿勢制御に関するパラメータの時間変化を示したタイムチャートである。 本発明の第2実施形態による車両姿勢制御処理のフローチャートである。 本発明の第2実施形態による車両の制御装置を搭載した車両が旋回を行う場合の、車両姿勢制御に関するパラメータの時間変化を示したタイムチャートである。 平坦路及び降坂路の走行時における車両姿勢を示す模式図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置を説明する。
<システム構成>
まず、図1により、本発明の実施形態による車両の制御装置を搭載した車両のシステム構成を説明する。図1は、本発明の実施形態による車両の制御装置を搭載した車両の全体構成を示すブロック図である。
図1において、符号1は、本実施形態による車両の制御装置を搭載した車両を示す。車両1には、前輪2を駆動する機能(つまり電動機としての機能)と、前輪2により駆動されて回生発電を行う機能(つまり発電機としての機能)と、を有するモータジェネレータ4が搭載されている。モータジェネレータ4は、減速機5を介して前輪2との間で力が伝達され、また、インバータ3を介してコントローラ14により制御される。更に、モータジェネレータ4は、バッテリ25に接続されており、駆動力を発生するときにはバッテリ25から電力が供給され、回生したときにはバッテリ25に電力を供給してバッテリ25を充電する。
また、車両1は、当該車両1を操舵するための操舵装置(ステアリングホイール6など)と、この操舵装置においてステアリングホイール6に連結されたステアリングコラム(図示せず)の回転角度を検出する操舵角センサ8と、アクセルペダルの開度に相当するアクセルペダル踏込量を検出するアクセル開度センサ10と、ブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキ踏込量センサ11と、車両1が走行する路面の路面勾配(路面の傾斜)を検出する勾配センサ12と、車両1の前後方向の加速度(前後加速度)を検出する車両前後加速度センサ13と、を有する。これらの各センサは、それぞれの検出値をコントローラ14に出力する。このコントローラ14は、例えばPCM(Power-train Control Module)などを含んで構成される。更に、車両1の各車輪は、弾性部材(典型的にはスプリング)やサスペンションアームなどを含むサスペンション30を介して、車体に懸架されている。
また、車両1は、各車輪に設けられたブレーキ装置(制動装置)16のブレーキキャリパにブレーキ液圧を供給するブレーキ制御システム18を備えている。ブレーキ制御システム18は、各車輪に設けられたブレーキ装置16において制動力を発生させるために必要なブレーキ液圧を生成する液圧ポンプ20と、各車輪のブレーキ装置16への液圧供給ラインに設けられた、液圧ポンプ20から各車輪のブレーキ装置16へ供給される液圧を制御するためのバルブユニット22(具体的にはソレノイド弁)と、液圧ポンプ20から各車輪のブレーキ装置16へ供給される液圧を検出する液圧センサ24と、を備えている。液圧センサ24は、例えば各バルブユニット22とその下流側の液圧供給ラインとの接続部に配置され、各バルブユニット22の下流側の液圧を検出し、検出値をコントローラ14に出力する。
次に、図2により、本発明の実施形態による車両の制御装置の電気的構成を説明する。図2は、本発明の実施形態による車両の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
本実施形態によるコントローラ14(車両の制御装置)は、上述したセンサ8、10、11、12、13の検出信号の他、車両1の運転状態を検出する各種センサが出力した検出信号に基づいて、モータジェネレータ4及びブレーキ制御システム18に対する制御を行う。具体的には、コントローラ14は、車両1を駆動するときには、車両1に付与すべき目標トルク(駆動トルク)を求めて、この目標トルクをモータジェネレータ4から発生させるようにインバータ3に対して制御信号を出力する。他方で、コントローラ14は、車両1を制動させるときには、車両1に付与すべき目標回生トルクを求めて、この目標回生トルクをモータジェネレータ4から発生させるようにインバータ3に対して制御信号を出力する。また、コントローラ14は、車両1を制動させるときに、このような回生トルクを用いる代わりに又は回生トルクを用いると共に、車両1に付与すべき目標制動力を求めて、この目標制動力を実現するようにブレーキ制御システム18に対して制御信号を出力してもよい。この場合、コントローラ14は、ブレーキ制御システム18の液圧ポンプ20及びバルブユニット22を制御することで、ブレーキ装置16により所望の制動力を発生させるようにする。
コントローラ14(ブレーキ制御システム18も同様)は、1つ以上のプロセッサ、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。
詳細は後述するが、コントローラ14は、本発明における車両の制御装置に相当する。また、コントローラ14は、本発明における車両姿勢制御手段として機能する。更に、コントローラ14、車輪(前輪2及び後輪)、モータジェネレータ4、操舵角センサ8、勾配センサ12、車両前後加速度センサ13、及びサスペンション30を少なくとも含むシステムは、本発明における車両システムに相当する。
なお、図1では、ステアリングホイール6に連結されたステアリングコラムの回転角度(操舵角センサ8により検出される角度)を操舵角として用いる例を示したが、ステアリングコラムの回転角度の代わりに又はステアリングコラムの回転角度と共に、操舵系における各種状態量(アシストトルクを付与するモータの回転角や、ラックアンドピニオンにおけるラックの変位等)を操舵角として用いてもよい。
<第1実施形態>
次に、本発明の第1実施形態による車両姿勢制御について説明する。まず、図3により、本発明の第1実施形態において車両の制御装置が行う車両姿勢制御処理の全体的な流れを説明する。図3は、本発明の第1実施形態による車両姿勢制御処理のフローチャートである。
図3の車両姿勢制御処理は、車両1のイグニッションがオンにされ、車両の制御装置に電源が投入された場合に起動され、所定周期(例えば50ms)で繰り返し実行される。
車両姿勢制御処理が開始されると、図3に示すように、ステップS1において、コントローラ14は車両1の運転状態に関する各種センサ情報を取得する。具体的には、コントローラ14は、操舵角センサ8が検出した操舵角、アクセル開度センサ10が検出したアクセルペダル踏込量(アクセルペダル開度)、ブレーキ踏込量センサ11が検出したブレーキペダル踏込量、勾配センサ12が検出した路面勾配、車両前後加速度センサ13が検出した前後加速度、液圧センサ24が検出した液圧等を含む、上述した各種センサが出力した検出信号を運転状態に関する情報として取得する。
次に、ステップS2において、コントローラ14は、ステップS1において取得された車両1の運転状態に基づき、車両1に付加すべき目標加速度又は目標減速度を設定する。具体的には、コントローラ14は、アクセルペダル踏込量及びブレーキペダル踏込量などに基づき、目標加速度又は目標減速度を設定する。基本的には、コントローラ14は、アクセルペダル踏込量が大きいほど、目標加速度を大きくし、また、ブレーキペダル踏込量が大きいほど、目標減速度を大きくする。このようなペダル踏込量以外にも、車速やペダルの踏込速度や踏戻速度なども考慮に入れて、目標加速度又は目標減速度を設定するのがよい。
次いで、ステップS3において、コントローラ14は、ステップS2で目標加速度を設定した場合には、この目標加速度を実現するためのモータジェネレータ4の基本目標トルクを設定し、他方で、ステップS2で目標減速度を設定した場合には、この目標減速度を実現するためのモータジェネレータ4の基本目標回生トルクを設定する。
また、ステップS2及びS3の処理と並行して、ステップS4において、コントローラ14は付加減速度設定処理を実行し、操舵装置の操舵速度に基づき、車両1に減速度を発生させることで車両姿勢を制御するために必要なトルク低減量を決定する。この付加減速度設定処理の詳細は後述する。
次に、ステップS5において、コントローラ14は、車両1が駆動されているか否か、換言すると車両1が制動されていないか否かを判定する。1つの例では、コントローラ14は、ステップS3において基本目標トルクを設定した場合(つまりステップS2において目標加速度を設定した場合)には、車両1が駆動されていると判定する一方で、ステップS3において基本目標回生トルクを設定した場合(つまりステップS2において目標減速度を設定した場合)には、車両1が駆動されていないと判定する。他の例では、コントローラ14は、アクセル開度センサ10及びブレーキ踏込量センサ11の検出信号に基づき当該判定を行う。この例では、コントローラ14は、アクセル開度センサ10により検出されたアクセルペダル踏込量が0より大きい場合、つまりアクセル開度センサ10によりアクセルペダルの踏み込みが検出された場合には、車両1が駆動されていると判定する。また、コントローラ14は、ブレーキ踏込量センサ11により検出されたブレーキペダル踏込量が0より大きい場合、つまりブレーキ踏込量センサ11によりブレーキペダルの踏み込みが検出された場合には、車両1が駆動されていないと判定する。
ステップS5において車両1が駆動されていると判定された場合(ステップS5:Yes)、コントローラ14は、ステップS6において、ステップS3において設定した基本目標トルクと、ステップS4において設定したトルク低減量に基づき、最終目標トルクを決定する。具体的には、コントローラ14は、基本目標トルクからトルク低減量を減算した値を最終目標トルクとする。つまり、コントローラ14は、車両1に付与する駆動トルクを低減させるようにする。なお、ステップS4においてトルク低減量が設定されなかった場合には(つまりトルク低減量が0である場合)、コントローラ14は、基本目標トルクをそのまま最終目標トルクとして適用する。
次いで、ステップS7において、コントローラ14は、ステップS6において決定した最終目標トルクを実現するためのインバータ3の指令値(インバータ指令値)を設定する。つまり、コントローラ14は、最終目標トルクをモータジェネレータ4から発生させるためのインバータ指令値(制御信号)を設定する。そして、ステップS10において、コントローラ14は、ステップS7において設定したインバータ指令値をインバータ3に出力する。このステップS10の後、コントローラ14は、車両姿勢制御処理を終了する。
他方で、ステップS5において車両1が駆動されていないと判定された場合(ステップS5:No)、つまり車両1が制動されている場合、コントローラ14は、ステップS8において、ステップS3において決定した基本目標回生トルクと、ステップS4において決定したトルク低減量とに基づき、最終目標回生トルクを決定する。具体的には、コントローラ14は、基本目標回生トルクにトルク低減量を加算した値を最終目標回生トルクとする(原則、基本目標回生トルク及びトルク低減量は正値で表される)。つまり、コントローラ14は、車両1に付与する回生トルク(制動トルク)を増加させるようにする。なお、ステップS4においてトルク低減量が決定されなかった場合には(つまりトルク低減量が0である場合)、コントローラ14は、基本目標回生トルクをそのまま最終目標回生トルクとして適用する。
次いで、ステップS9において、コントローラ14は、ステップS8において決定した最終目標回生トルクを実現するためのインバータ3の指令値(インバータ指令値)を設定する。つまり、コントローラ14は、最終目標回生トルクをモータジェネレータ4から発生させるためのインバータ指令値(制御信号)を設定する。そして、ステップS10において、コントローラ14は、ステップS9において設定したインバータ指令値をインバータ3に出力する。このステップS10の後、コントローラ14は、車両姿勢制御処理を終了する。
次に、図4乃至図6を参照して、本発明の第1実施形態における付加減速度設定処理について説明する。
図4は、本発明の第1実施形態による付加減速度設定処理のフローチャートである。図5は、本発明の第1実施形態による付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。図6は、本発明の第1実施形態において、図5のマップより得られる付加減速度を路面勾配に応じて補正するためのゲイン(付加減速度ゲイン)を規定したマップである。
図4の付加減速度設定処理が開始されると、ステップS21において、コントローラ14は、ステアリングホイール6の切り込み操作中(即ち操舵角(絶対値)が増大中)か否かを判定する。
その結果、切り込み操作中である場合(ステップS21:Yes)、ステップS22に進み、コントローラ14は、図3の車両姿勢制御処理のステップS1において操舵角センサ8から取得した操舵角に基づき操舵速度を算出する。
次に、ステップS23において、コントローラ14は、操舵速度が所定の閾値S1以上であるか否かを判定する。その結果、操舵速度が閾値S1以上である場合(ステップS23:Yes)、ステップS24に進み、コントローラ14は、操舵速度に基づき付加減速度を設定する。この付加減速度は、ドライバの意図に沿って車両姿勢を制御するために、ステアリング操作に応じて車両に付加すべき減速度である。
具体的には、コントローラ14は、図5のマップに示す付加減速度と操舵速度との関係に基づき、ステップS22において算出した操舵速度に対応する付加減速度を設定する。図5における横軸は操舵速度を示し、縦軸は付加減速度を示す。図5に示すように、操舵速度が閾値S1未満である場合、対応する付加減速度は0である。即ち、操舵速度が閾値S1未満である場合、コントローラ14は、ステアリング操作に基づき車両1に減速度を付加するための制御を行わない。
一方、操舵速度が閾値S1以上である場合には、操舵速度が増大するに従って、この操舵速度に対応する付加減速度は、所定の上限値Dmaxに漸近する。即ち、操舵速度が増大するほど付加減速度は増大し、且つ、その増大量の増加割合は小さくなる。この上限値Dmaxは、ステアリング操作に応じて車両1に減速度を付加しても、制御介入があったとドライバが感じない程度の減速度に設定される(例えば0.5m/s2≒0.05G)。さらに、操舵速度が閾値S1よりも大きい閾値S2以上の場合には、付加減速度は上限値Dmaxに維持される。
次に、ステップS25において、コントローラ14は、ステップS24で設定した付加減速度を、路面勾配に応じた付加減速度ゲインにより補正する。具体的には、コントローラ14は、図6に示すマップに基づき、勾配センサ12によって検出された現在の路面勾配に対応する付加減速度ゲインを決定して、この付加減速度ゲインによって付加減速度を補正する。例えば、コントローラ14は、付加減速度ゲインに応じた値を付加減速度に乗算することで、当該付加減速度を補正する。
図6において、横軸は路面勾配を示しており、縦軸は付加減速度ゲインを示している。図6の横軸に示す路面勾配では、「0」は平坦路を示しており、「0」よりも右側は登坂路(上り坂)における路面勾配(上り勾配)を示しており、「0」よりも左側は降坂路(下り坂)における路面勾配(下り勾配)を示している。詳しくは、登坂路においては、図の右側に進むほど路面勾配(絶対値)が大きくなる、つまり上り勾配の度合いが大きくなる。他方で、降坂路においては、図の左側に進むほど路面勾配(絶対値)が大きくなる、つまり下り勾配の度合いが大きくなる。なお、路面勾配は、原則的には、水平面に対する路面の角度(°)で表されるか、又は、所定の水平距離に対する垂直距離の割合(%)で表される。
図6に示すマップは、基本的には、降坂路では、平坦路及び登坂路よりも、付加減速度ゲインが大きくなるように規定されている。これにより、降坂路では、平坦路及び登坂路よりも、付加減速度(絶対値)が大きくなるように補正が行われる。より詳しくは、図6に示すマップは、降坂路での路面勾配(絶対値)が大きくなるほど、付加減速度ゲインが大きくなるように規定されており、その結果、下り勾配の度合いが大きくなるほど、付加減速度(絶対値)が大きくなるように補正が行われることとなる。また、このマップは、登坂路での路面勾配(絶対値)が大きくなるほど、付加減速度ゲインが小さくなるように規定されており、その結果、上り勾配の度合いが大きくなるほど、付加減速度(絶対値)が小さくなるように補正が行われることとなる。
次に、ステップS26において、コントローラ14は、ステップS25で補正された付加減速度に基づき、トルク低減量を決定する。具体的には、コントローラ14は、モータジェネレータ4からの駆動トルクの低下又はモータジェネレータ4からの回生トルクの増加により付加減速度を実現するために必要となるトルク量を決定する。ステップS26の後、コントローラ14は付加減速度設定処理を終了し、メインルーチンに戻る。
また、ステップS21において、ステアリングホイール6の切り込み操作中ではない場合(ステップS21:No)、又は、ステップS23において、操舵速度が閾値S1未満である場合(ステップS23:No)、コントローラ14は、付加減速度の設定を行うことなく付加減速度設定処理を終了し、メインルーチンに戻る。この場合、トルク低減量は0となる。
なお、上記したステップS25では、操舵速度に基づき設定された付加減速度を、路面勾配に応じた付加減速度ゲインにより補正していたが、他の例では、付加減速度ゲインを用いた補正を行わずに、操舵速度及び路面勾配に基づき付加減速度を設定してもよい。例えば、操舵速度及び路面勾配に対して設定すべき付加減速度が規定されたマップを用意しておき、そのようなマップを用いて、現在の操舵速度及び路面勾配に対応する付加減速度を設定すればよい。
次に、図7を参照して、本発明の第1実施形態による車両の制御装置の作用効果について説明する。図7は、本発明の第1実施形態による車両の制御装置を搭載した車両1に旋回走行させたときの、車両姿勢制御に関わる各種パラメータの時間変化を示すタイムチャートである。
図7において、チャート(a)は路面勾配を示し、チャート(b)は操舵角を示し、チャート(c)は操舵速度を示し、チャート(d)は付加減速度を示し、チャート(e)は最終目標トルクを示し、チャート(f)は実ヨーレートを示している。
図7(a)に示すように、車両1が降坂路(下り坂)を走行しているものとする。このときに、図7(b)に示すように、時刻t11から、ステアリングホイール6の切り込み操作が行われる。この場合、時刻t11から時刻t12までの間、図7(c)に示すように操舵速度が閾値S1以上となり、図7(d)に示すようにこの操舵速度に基づき付加減速度が設定される。具体的には、図7(d)では、実線は、本実施形態により設定された付加減速度を示しており、破線は、比較例により設定された付加減速度を示している(図7(e)及び(f)も同様とする)。本実施形態では、路面勾配に応じて付加減速度が補正される。具体的には、操舵速度に応じた付加減速度(図5参照)が、路面勾配に応じた付加減速度ゲイン(図6参照)により補正される。一方で、比較例では、路面勾配に応じて付加減速度が補正されない、つまり操舵速度に応じた付加減速度(図5参照)がそのまま用いられる。その結果、図7(d)に示すように、本実施形態のほうが比較例よりも付加減速度(絶対値)が大きくなる。これは、本実施形態によれば、車両1が降坂路を走行しているため、比較的大きな値を有する付加減速度ゲインが設定されて(図6参照)、この付加減速度ゲインによって付加減速度(絶対値)が大きくなるよう補正されたからである。
このような付加減速度に応じて、図7(e)に示すように、本実施形態及び比較例のそれぞれについて最終目標トルクが設定される。具体的には、本実施形態のほうが比較例よりも最終目標トルクが小さくなっている。そして、このような最終目標トルクを発生させるようモータジェネレータ4を制御することで、図7(f)に示すような実ヨーレートが車両1に発生する。図7(f)に示すように、本実施形態では、ステアリングホイール6の切り込み操作開始時に速やかに実ヨーレートが車両1に発生しているのに対して(実線参照)、比較例では、ステアリングホイール6の切り込み操作開始から遅れて実ヨーレートが車両1に発生している(破線参照)。このように、本実施形態と比較例とにおいて車両姿勢制御によって発生する実ヨーレートに差が生じた理由は、以下の通りである。
「発明が解決しようとする課題」のセクションにおいて、図10(a)及び(b)を参照して説明したように、降坂路の走行時には、平坦路の走行時よりも、車両上屋における車両前部が沈み込んだ状態(車両後方側に対する車両前方側の沈み込み量が大きい状態)となっている。この状態においては、車両前方側のサスペンション30の剛性、つまりサスペンション30のスプリングの伸縮の剛性が高まっている。したがって、降坂路の走行時には、車両前方側のサスペンション30のスプリングが既に圧縮された状態であるため、この状態において車両姿勢制御を行うと、当該制御により減速度を付加したときの車両前方側の沈み込みが不足する傾向にある。すなわち、降坂路の走行時には、車両前方側のサスペンション30のスプリングが圧縮されている状態であるため、スプリングが圧縮されていない状態(平坦路や登坂路の走行時)よりも、スプリングを圧縮するのに大きな力を要するので、車両姿勢制御における付加減速度を大きくする望ましいのである。
したがって、本実施形態では、降坂路の走行時に付加減速度(絶対値)を大きくするようにする。特に、本実施形態では、コントローラ14は、降坂路における路面勾配(絶対値)が大きいほど、付加減速度(絶対値)が大きくなるように付加減速度ゲインを用いた補正を行うことで(図6参照)、下り勾配の度合いが大きいほど付加減速度(絶対値)が大きくなるようにしている。これにより、図7(f)の実線に示すように、降坂路の走行時において車両姿勢制御により減速度を付加したときの車両前方側の沈み込み不足を解消して、ステアリングホイール6の切り込み操作開始時に速やかに実ヨーレートを車両1に発生させることができる。よって、本実施形態によれば、降坂路の走行時において、車両姿勢制御による車両旋回性能の改善効果を適切に確保することができる。
なお、図7では、車両姿勢制御が車両1の駆動中に行われた場合、つまり図3の車両姿勢制御処理においてステップS5の判定が「Yes」となりステップS6〜S7の処理が行われた場合、のタイムチャートを示した。しかしながら、車両姿勢制御が車両1の制動中に行われた場合、つまり図3の車両姿勢制御処理においてステップS5の判定が「No」となりステップS8〜S9の処理が行われた場合にも、図7と同様の結果となる。具体的には、車両1の駆動中に車両姿勢制御が行われた場合には最終目標トルクが適用されるが(図7(e)参照)、車両1の制動中に車両姿勢制御が行われた場合には、最終目標トルクの代わりに最終目標回生トルクが適用されることとなる。この場合、最終目標トルクは時刻t11〜t12の間に低下していたが、最終目標回生トルクは時刻t11〜t12の間に増加することとなる。
また、上記した実施形態では、路面勾配の全領域において、路面勾配に応じて付加減速度ゲインを線形に変化させていたが(図6参照)、このように付加減速度ゲインを規定することに限定はされない。他の例では、降坂路においては、路面勾配(下り勾配)が大きくなるにつれて付加減速度ゲインを大きくする一方で、登坂路においては(平坦路も含む)、路面勾配によらずに付加減速度ゲインを一定値(降坂路よりも少なくとも小さな値)にしてもよい。更に他の例では、降坂路と登坂路の両方とも、付加減速度ゲインを路面勾配によらずに一定値にするが、降坂路では登坂路よりも付加減速度ゲインを大きくしてもよい。つまり、降坂路では付加減速度ゲインを第1所定値に設定し、登坂路(平坦路も含む)では付加減速度ゲインを第1所定値よりも小さい第2所定値に設定してもよい。
また、上記した実施形態では、本発明をモータジェネレータ4により駆動される車両1(EV車両に相当する)に適用した例を示したが、他の例では、エンジンにより駆動される一般的な車両にも本発明を適用することができる。この例では、エンジンの生成トルクを低下させることで、車両1に減速度を付加して車両姿勢を制御すればよい。エンジンがガソリンエンジンである場合には、点火プラグの点火時期を遅角させる(リタードする)ことにより、エンジンの生成トルクを低下させればよい。エンジンがディーゼルエンジンである場合には、燃料噴射量を減少させることにより、エンジンの生成トルクを低下させればよい。更に他の例では、エンジン及びモータジェネレータにより駆動される車両(HV車両)にも本発明を適用することができる。
また、上記した実施形態では、勾配センサ12を用いて路面勾配を判断していたが、他の例では、勾配センサ12の代わりに車両前後加速度センサ13を用いて路面勾配を判断してもよい。この場合、アクセルペダル踏込量や車速などから演算された目標加速度(図3のステップS2)と、車両前後加速度センサ13により検出された前後加速度(実加速度)との差に基づいて、路面勾配を判断することができる。具体的には、実加速度が目標加速度よりも小さい場合には上り勾配であると判断でき、また、実加速度が目標加速度よりも大きい場合には下り勾配であると判断でき、そして、実加速度と目標加速度との差に基づき上り勾配又は下り勾配の路面勾配の値を求めることができる。
なお、勾配センサ12や車両前後加速度センサ13は、本発明における勾配関連値出力器の一例に相当する。そして、勾配センサ12により検出される路面勾配、及び、車両前後加速度センサ13により検出される前後加速度は、本発明における勾配関連値の一例に相当する。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。上記した第1実施形態では、車両姿勢制御を車両1の制動中に行うときに、設定した付加減速度が車両1に発生するようにモータジェネレータ4に回生発電を行わせていたが(図3参照)、第2実施形態では、車両姿勢制御を車両1の制動中に行うときに、ブレーキ装置16から制動力を付加させることで、設定した付加減速度を車両1に発生させるようにする。
図8は、本発明の第2実施形態による車両姿勢制御処理のフローチャートである。図8に示す車両姿勢制御処理は、車両1の制動中に行う車両姿勢制御に関する(車両1の駆動中に行う車両姿勢制御は、図3と同様である)。なお、以下では、図3の車両姿勢制御処理と同一の処理については、その説明を適宜省略する。つまり、ここで特に説明しない処理や制御は、上記した実施形態と同様である。
まず、ステップS31において、コントローラ14は車両1の運転状態に関する各種センサ情報を取得する。特に、コントローラ14は、操舵角センサ8が検出した操舵角、アクセル開度センサ10が検出したアクセルペダル踏込量、ブレーキ踏込量センサ11が検出したブレーキペダル踏込量、及び、勾配センサ12が検出した路面勾配などを取得する。
次いで、ステップS32において、コントローラ14は、ステップS31において取得された車両1の運転状態に基づき、車両1に付加すべき目標減速度を設定する。具体的には、コントローラ14は、主にブレーキペダル踏込量に基づき、目標減速度を設定する。
次いで、ステップS33において、コントローラ14は、ステップS32で設定した目標減速度を実現するためのブレーキ装置16による基本目標制動力を設定する。
ステップS32及びS33の処理と並行して、ステップS34において、コントローラ14は、付加減速度設定処理を実行し(図4参照)、操舵装置の操舵速度に基づき、車両1に減速度を発生させることで車両姿勢を制御するために必要なトルク低減量を決定する。この付加減速度設定処理は、第1実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
次いで、ステップS35において、コントローラ14は、ステップS33において決定した基本目標制動力と、ステップS34において決定したトルク低減量とに基づき、最終目標制動力を決定する。具体的には、コントローラ14は、基本目標制動力(負値)からトルク低減量(正値)を減算した値を最終目標制動力(負値)とする。つまり、コントローラ14は、車両1に付与する制動力を増加させるようにする。なお、ステップS34においてトルク低減量が決定されなかった場合には(つまりトルク低減量が0である場合)、コントローラ14は、基本目標制動力をそのまま最終目標制動力として適用する。
次いで、ステップS36において、コントローラ14は、ステップS35において決定した最終目標制動力を実現すべく、ブレーキ制御システム18の液圧ポンプ20及びバルブユニット22の指令値を設定する。つまり、コントローラ14は、最終目標制動力をブレーキ装置16から発生させるための液圧ポンプ20及びバルブユニット22の指令値(制御信号)を設定する。そして、ステップS37において、コントローラ14は、ステップS36において設定した指令値を液圧ポンプ20及びバルブユニット22に出力する。このステップS37の後、コントローラ14は、車両姿勢制御処理を終了する。
次に、図9を参照して、本発明の第2実施形態による車両の制御装置の作用効果について説明する。図9は、本発明の第2実施形態による車両の制御装置を搭載した車両1に旋回走行させたときの、車両姿勢制御に関わる各種パラメータの時間変化を示すタイムチャートである。
図9において、チャート(a)は路面勾配を示し、チャート(b)は操舵角を示し、チャート(c)は操舵速度を示し、チャート(d)は付加減速度を示し、チャート(e)は最終目標制動力を示し、チャート(f)は実ヨーレートを示している。図9は、チャート(a)〜(d)、(f)が図7と同一であり、チャート(e)のみが図7と異なる。具体的には、図9のチャート(e)は、図9のチャート(d)の付加減速度に応じて設定される最終目標制動力を示している。
図7のチャート(e)では、最終目標トルクが正値であったが、図9のチャート(e)では、最終目標制動力が負値である。図9のチャート(e)は、図7のチャート(e)を負側に移動させたものに相当する。図9のチャート(e)の最終目標制動力は、図7のチャート(e)の最終目標トルクと同様に、時刻t11〜t12の間に低下する。この場合も、第2実施形態のほうが比較例よりも最終目標制動力が小さくなっている。なお、最終目標制動力は、絶対値で見ると、時刻t11〜t12の間に値が大きくなる。
以上述べたような第2実施形態によっても、図9(f)の実線に示すように、降坂路の走行時において車両姿勢制御により減速度を付加したときの車両前方側の沈み込み不足を解消して、ステアリングホイール6の切り込み操作開始時に速やかに実ヨーレートを車両1に発生させることができる。よって、降坂路の走行時において、車両姿勢制御による車両旋回性能の改善効果を適切に確保することができる。
1 車両
2 前輪
3 インバータ
4 モータジェネレータ
6 ステアリングホイール
8 操舵角センサ
10 アクセル開度センサ
11 ブレーキ踏込量センサ
12 勾配センサ
13 車両前後加速度センサ
14 コントローラ
16 ブレーキ装置
18 ブレーキ制御システム
25 バッテリ
30 サスペンション

Claims (9)

  1. 車輪と、この車輪を駆動するための駆動力を生成する駆動源と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、を有する車両の制御方法であって、
    前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、前記操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定する工程と、
    前記操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、前記駆動源の駆動力を低下させて、前記車両に減速度を付加する工程と、
    前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が前記第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、前記車両に付加する前記減速度を大きくする工程と、
    を有する、ことを特徴とする車両の制御方法。
  2. 車輪と、この車輪により駆動されて回生発電を行うジェネレータと、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、を有する車両の制御方法であって、
    前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、前記操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定する工程と、
    前記操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、前記ジェネレータに回生発電を行わせて、前記車両に減速度を付加する工程と、
    前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が前記第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、前記車両に付加する前記減速度を大きくする工程と、
    を有する、ことを特徴とする車両の制御方法。
  3. 車輪と、この車輪に制動力を付加する制動装置と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、を有する車両の制御方法であって、
    前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、前記操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定する工程と、
    前記操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、前記制動装置より制動力を付加させて、前記車両に減速度を付加する工程と、
    前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が前記第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、前記車両に付加する前記減速度を大きくする工程と、
    を有する、ことを特徴とする車両の制御方法。
  4. 前記第2値は、前記路面勾配関連値が上り勾配側の勾配を示す値である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両の制御方法。
  5. 前記第2値は、前記路面勾配関連値が平坦を示す値である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両の制御方法。
  6. 車輪と、この車輪を駆動するための駆動力を生成する駆動源と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、プロセッサと、を有する車両システムであって、
    前記プロセッサは、
    前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、前記操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定し、
    前記操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、前記駆動源の駆動力を低下させて、前記車両に減速度を付加し、
    前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が前記第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、前記車両に付加する前記減速度を大きくする、
    ように構成されている、ことを特徴とする車両システム。
  7. 車輪と、この車輪により駆動されて回生発電を行うジェネレータと、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、プロセッサと、を有する車両システムであって、
    前記プロセッサは、
    前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、前記操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定し、
    前記操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、前記ジェネレータに回生発電を行わせて、前記車両に減速度を付加し、
    前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が前記第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、前記車両に付加する前記減速度を大きくする、
    ように構成されている、ことを特徴とする車両システム。
  8. 車輪と、この車輪に制動力を付加する制動装置と、弾性部材を備えたサスペンションと、操舵装置の操舵角を検出する操舵角センサと、路面勾配に関連する路面勾配関連値を出力する勾配関連値出力器と、プロセッサと、を有する車両システムであって、
    前記プロセッサは、
    前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づき、前記操舵装置が切り込み操作されたか否かを判定し、
    前記操舵装置が切り込み操作されたと判定されたときに、車両姿勢を制御するように、前記制動装置より制動力を付加させて、前記車両に減速度を付加し、
    前前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が下り勾配側の勾配を示す第1値であるときに、前記勾配関連値出力器により出力された路面勾配関連値が前記第1値よりも平坦側の勾配を示す第2値であるときよりも、前記車両に付加する前記減速度を大きくする、
    ように構成されている、ことを特徴とする車両システム。
  9. 弾性部材を備えたサスペンションを有する車両の制御装置であって、
    操舵装置が切り込み操作されたときに、前記車両に減速度を付加することにより車両姿勢を制御する車両姿勢制御手段を有し、
    この車両姿勢制御手段は、前記車両の走行路面が下り勾配であるときには、そうでないときよりも、前記車両に付加する前記減速度を大きくする、ことを特徴とする車両の制御装置。
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