JP2020043668A - 車両運動制御装置およびこの車両運動制御装置を備えた車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピッチレートの急変を抑え、運転操作性の向上および乗員の乗り心地の向上を図ることができる車両運動制御装置およびこの車両運動制御装置を備えた車両を提供する。【解決手段】この車両運動制御装置2は、車両の横加加速度に基づき定められた関係に従って、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加する追加制駆動力指令値を計算する追加制駆動力指令値計算手段17と、求められた前記追加制駆動力指令値が閾値を超えたとき、定められた条件に従って前記追加制駆動力指令値を制限する追加制駆動力指令値制限手段19とを備える。さらに前記制限の後の追加制駆動力指令値を、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加して、インホイールモータ駆動装置IWMを制御するモータ制御装置9へ制駆動力指令値として出力する制駆動力指令値計算手段20を備えた。【選択図】図3
Description
この発明は、車両の横加加速度に基づいて制駆動力を制御する車両運動制御装置およびこの車両運動制御装置を備えた車両に関する。
従来より、車両の横加加速度に基づいて制駆動力を制御する車両の運動制御方法が提案されている(例えば特許文献1)。特許文献1では、入力された横方向の加加速度を車両の前後方向の速度で除し、さらに車両の横加速度で除した値に比例する物理量に基づいて車両の前後加速度指令値を生成し、車両の前後加速度を制御する。これにより車両の前後輪の荷重移動を行い、車両のヨー運動を制御している。
特許文献1では、横加加速度に基づいた前後加速度指令値を生成し、車両の前後加速度を制御している。車両の前後加速度によって、前後輪の荷重移動が生じるとともに、車体には前後加速度に比例したピッチ角となるピッチ運動が生じる。例えば、操舵角から車両に生じる横加加速度を推定し、その大きさに比例した前後加速度を車両に加える場合、車両には横加加速度に比例したピッチ角が発生する。
しかし、電動モータ等の制駆動源を使用した場合、発生可能なトルクには制限があるため、その上限トルクまでは横加加速度に比例したピッチ角となるが、上限トルク以上の指令値は上限トルクでピッチ角も制限される。すなわち、前後加速度指令値が上限トルクとなった瞬間に、ピッチ角変化であるピッチレートが急変する虞がある。そのため、運転者および同乗者は、ピッチレートの急変を違和感として感じる虞がある。例えば、運転者が不快に感じない程度の前後加速度もしくはピッチ角となるように、前後加速度もしくはピッチ角の上限値を実験等から定める場合も考えられる。しかしこの場合も同様に、前後加速度もしくはピッチ角の上限値でトルクを制限することで、ピッチレートが急変する虞がある。
この発明の目的は、ピッチレートの急変を抑え、運転操作性の向上および乗員の乗り心地の向上を図ることができる車両運動制御装置およびこの車両運動制御装置を備えた車両を提供することである。
この発明の車両運動制御装置2は、車両1の横加加速度に基づき定められた関係に従って、前記車両1の駆動力の指令値であるアクセル指令値および制動力の指令値であるブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加する追加制駆動力指令値を計算する追加制駆動力指令値計算手段17と、
求められた前記追加制駆動力指令値、または前記横加加速度から計算されるピッチ運動に関係する物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、定められた条件に従って前記追加制駆動力指令値を制限する指令値制限手段19,23と、
前記制限の後の追加制駆動力指令値を、前記アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加して、前記車両の走行駆動装置IWM,24および制動装置25のいずれか一方または両方を制御する制駆動制御装置9,29へ制駆動力指令値として出力する制駆動力指令値計算手段20と、を備えたものである。
前記定められた関係、前記閾値、前記定められた条件は、それぞれ設計等によって任意に定める関係、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等により適切な関係、閾値、条件を求めて定められる。
また前記追加制駆動力指令値に対する閾値は、前記追加制駆動力指令値の上限値よりも小さい値であり、前記物理量に対する閾値は、前記物理量の上限値よりも小さい値である。
求められた前記追加制駆動力指令値、または前記横加加速度から計算されるピッチ運動に関係する物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、定められた条件に従って前記追加制駆動力指令値を制限する指令値制限手段19,23と、
前記制限の後の追加制駆動力指令値を、前記アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加して、前記車両の走行駆動装置IWM,24および制動装置25のいずれか一方または両方を制御する制駆動制御装置9,29へ制駆動力指令値として出力する制駆動力指令値計算手段20と、を備えたものである。
前記定められた関係、前記閾値、前記定められた条件は、それぞれ設計等によって任意に定める関係、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等により適切な関係、閾値、条件を求めて定められる。
また前記追加制駆動力指令値に対する閾値は、前記追加制駆動力指令値の上限値よりも小さい値であり、前記物理量に対する閾値は、前記物理量の上限値よりも小さい値である。
この構成によると、追加制駆動力指令値計算手段17は、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加する追加制駆動力指令値を、車両1の横加加速度に基づき計算する。
ここでアクセル指令値およびブレーキ指令値のみから制駆動力指令値を求め車両の走行駆動装置を制御する場合、例えば、車速の高速化に起因してヨー応答の安定性が低下する虞がある。
前記追加制駆動力指令値をアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加することで、ヨー応答性がある程度は改善できる。しかし、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に、単に、追加制駆動力指令値を追加する場合、車両には横加加速度に比例したピッチ角が発生し、このピッチ角を微分した値であるピッチレートは大きく変位する。追加制駆動力指令値がその上限値によって制限される場合、制限後の追加制駆動力指令値が上限値に達したときに制限後の追加制駆動力指令値の傾きが急変する。このときのピッチレートは、追加制駆動力指令値が制限されない場合よりも大きくかつ急激な変化が生じる。
これに対して指令値制限手段19,23は、前記追加制駆動力指令値または前記物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、前記追加制駆動力指令値を制限する。制駆動力指令値計算手段20は、制限の後の追加制駆動力指令値を、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加する。
特に、前記追加制駆動力指令値または前記物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、追加制駆動力指令値を制限することで、この追加制駆動力指令値に略比例するピッチ角を小さく抑えることができる。よって、前記ピッチ角を微分した値であるピッチレートの急変を抑えることができる。これにより、車両1の旋回時に横加加速度に応じたピッチ運動をさせ運転操作性の向上を図ると共に乗員の乗り心地の向上を図れる。
ここでアクセル指令値およびブレーキ指令値のみから制駆動力指令値を求め車両の走行駆動装置を制御する場合、例えば、車速の高速化に起因してヨー応答の安定性が低下する虞がある。
前記追加制駆動力指令値をアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加することで、ヨー応答性がある程度は改善できる。しかし、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に、単に、追加制駆動力指令値を追加する場合、車両には横加加速度に比例したピッチ角が発生し、このピッチ角を微分した値であるピッチレートは大きく変位する。追加制駆動力指令値がその上限値によって制限される場合、制限後の追加制駆動力指令値が上限値に達したときに制限後の追加制駆動力指令値の傾きが急変する。このときのピッチレートは、追加制駆動力指令値が制限されない場合よりも大きくかつ急激な変化が生じる。
これに対して指令値制限手段19,23は、前記追加制駆動力指令値または前記物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、前記追加制駆動力指令値を制限する。制駆動力指令値計算手段20は、制限の後の追加制駆動力指令値を、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加する。
特に、前記追加制駆動力指令値または前記物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、追加制駆動力指令値を制限することで、この追加制駆動力指令値に略比例するピッチ角を小さく抑えることができる。よって、前記ピッチ角を微分した値であるピッチレートの急変を抑えることができる。これにより、車両1の旋回時に横加加速度に応じたピッチ運動をさせ運転操作性の向上を図ると共に乗員の乗り心地の向上を図れる。
前記指令値制限手段19,23は、求められた前記追加制駆動力指令値、または前記横加加速度から計算される前記物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、前記追加制駆動力指令値の時間当たりの増加率、または前記物理量の時間当たりの増加率を制限することで前記追加制駆動力指令値を制限するものとしてもよい。このように時間の概念を含む時間当たりの増加率を制限することで、より直接的にピッチレートの急変を小さく抑えることができる。
前記物理量は前記横加加速度に定められた係数を掛けることで算出され、且つ、前記追加制駆動力指令値は前記横加加速度に他の定められた係数を掛けることで算出され、前記指令値制限手段19,23は、算出された前記物理量または前記追加制駆動力指令値が、それぞれに対する閾値を超えたとき、前記各係数の大きさを小さくすることで前記追加制駆動力指令値を制限するものとしてもよい。
前記各係数は、それぞれ設計等によって任意に定める係数であって、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等により適切な係数を求めて定められる。
前記各係数は、それぞれ設計等によって任意に定める係数であって、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等により適切な係数を求めて定められる。
前記物理量または前記追加制駆動力指令値は、横加加速度に対し符号が逆転しそれぞれ対応する係数を掛けることで算出される。この構成によると、前記各係数の大きさを小さくすることで前記追加制駆動力指令値を制限すると、前記追加制駆動力指令値に略比例するピッチ角を小さく抑えることができる。よって、前記ピッチ角を微分した値であるピッチレートの急変を抑えることができる。
前記物理量が、前後加速度、ピッチモーメントおよびピッチ角のいずれか一つであってもよい。
この発明における車両1は、いずれかに記載の車両運動制御装置2を備えたものである。この構成によると、旋回時に横加加速度に応じたピッチ運動をさせ運転操作性の向上を図ると共に乗員の乗り心地の向上を図れる車両を実現することができる。
この発明の車両運動制御装置は、車両の横加加速度に基づき定められた関係に従って、前記車両の駆動力の指令値であるアクセル指令値および制動力の指令値であるブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加する追加制駆動力指令値を計算する追加制駆動力指令値計算手段と、求められた前記追加制駆動力指令値、または前記横加加速度から計算されるピッチ運動に関係する物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、定められた条件に従って前記追加制駆動力指令値を制限する指令値制限手段と、前記制限の後の追加制駆動力指令値を、前記アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加して、前記車両の走行駆動装置および制動装置のいずれか一方または両方を制御する制駆動制御装置へ制駆動力指令値として出力する制駆動力指令値計算手段と、を備えた。このため、ピッチレートの急変を抑え、運転操作性の向上および乗員の乗り心地の向上を図ることができる。
この発明の車両は、いずれかに記載の車両運動制御装置を備えたため、ピッチレートの急変を抑え、運転操作性の向上および乗員の乗り心地の向上を図ることができる。
[第1の実施形態]
この発明の一実施形態を図1ないし図8と共に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る車両運動制御装置2を備えた車両1の概念構成を示すブロック図である。車両1は、四輪のそれぞれにインホイールモータ駆動装置IWMを備えた電気自動車である。但し、車両運動制御装置2が搭載される車両1は、電気自動車だけに限定されるものではない。
この発明の一実施形態を図1ないし図8と共に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る車両運動制御装置2を備えた車両1の概念構成を示すブロック図である。車両1は、四輪のそれぞれにインホイールモータ駆動装置IWMを備えた電気自動車である。但し、車両運動制御装置2が搭載される車両1は、電気自動車だけに限定されるものではない。
<インホイールモータ駆動装置IWM>
図2に示すように、車両の走行駆動装置であるインホイールモータ駆動装置IWMは、車輪用軸受5と、電動機4と、減速機6とを備える。減速機6は、電動機4の回転出力を車輪用軸受5の回転輪となるハブ輪5aに減速して伝達する。ハブ輪5aに、車輪3(図1)のホイールが取付けられる。電動機4は、例えば、同期モータ等の交流モータであり、ステータ4aとロータ4bとを有する。インホイールモータ駆動装置IWMは、車輪回転速度センサ7を備えている。
図2に示すように、車両の走行駆動装置であるインホイールモータ駆動装置IWMは、車輪用軸受5と、電動機4と、減速機6とを備える。減速機6は、電動機4の回転出力を車輪用軸受5の回転輪となるハブ輪5aに減速して伝達する。ハブ輪5aに、車輪3(図1)のホイールが取付けられる。電動機4は、例えば、同期モータ等の交流モータであり、ステータ4aとロータ4bとを有する。インホイールモータ駆動装置IWMは、車輪回転速度センサ7を備えている。
<制御系>
図1に示すように、車両1は、センサ類、上位ECU8、車両運動制御装置2およびモータ制御装置9を備えている。前記センサ類は、アクセルペダルセンサ10、ブレーキペダルセンサ11、車速センサ12、操舵角センサ13およびジャイロセンサ14を含む。アクセルペダルセンサ10は、アクセルペダル等に設けられ、運転者のアクセルペダル操作に応じた駆動力の指令値であるアクセル指令値を出力する。ブレーキペダルセンサ11は、ブレーキペダル等に設けられ、運転者のブレーキペダル操作に応じた制動力の指令値であるブレーキ指令値を出力する。各センサ出力は上位ECU8に入力される。上位ECU8では、入力された各センサの値から、予め定められた制御則に従ってアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方を演算し、車速、操舵角、前後加速度と共に車両運動制御装置2に出力される。
図1に示すように、車両1は、センサ類、上位ECU8、車両運動制御装置2およびモータ制御装置9を備えている。前記センサ類は、アクセルペダルセンサ10、ブレーキペダルセンサ11、車速センサ12、操舵角センサ13およびジャイロセンサ14を含む。アクセルペダルセンサ10は、アクセルペダル等に設けられ、運転者のアクセルペダル操作に応じた駆動力の指令値であるアクセル指令値を出力する。ブレーキペダルセンサ11は、ブレーキペダル等に設けられ、運転者のブレーキペダル操作に応じた制動力の指令値であるブレーキ指令値を出力する。各センサ出力は上位ECU8に入力される。上位ECU8では、入力された各センサの値から、予め定められた制御則に従ってアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方を演算し、車速、操舵角、前後加速度と共に車両運動制御装置2に出力される。
車両運動制御装置2では、入力されたアクセル指令値、ブレーキ指令値、車速、操舵角および前後加速度から制駆動力指令値を演算し、制駆動制御装置であるモータ制御装置9へ出力する。モータ制御装置9では、入力された制駆動力指令値に基づきインバータ装置15を駆動してインホイールモータ駆動装置IWMの制駆動力を制御する。
上位ECU8は、車両1の全体の統括制御および協調制御を行う電気制御ユニットであり「VCU」とも称される。インバータ装置15は、図示外のバッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータと、このインバータの制御を行う図示外の制御部とを有し、入力された制駆動力指令値に従ってインホイールモータ駆動装置IWMの電動機4を制御する。前記制駆動力指令値は、四輪の個々に対する個別の指令値であり、各インバータ装置15は、各車輪3に対応する電動機4を個別に制御可能に構成されている。
<車両運動制御装置2について>
図3に示すように、車両運動制御装置2は、横加加速度計算手段16、追加制駆動力指令値計算手段17、閾値設定手段18、指令値制限手段としての追加制駆動力指令値制限手段19および制駆動力指令値計算手段20を備える。横加加速度計算手段16は、入力された車速と操舵角から車両に発生すると考えられる横加速度を、例えば、一般的な平面二自由度の二輪モデルで計算し、計算した横加速度を微分することで横加加速度計算値(単に「横加加速度」と言う場合がある)を計算する。本実施形態では、横加加速度を操舵角から計算したが、車両に搭載したジャイロセンサ14(図1)で実測した横加速度から横加加速度を計算してもよい。
図3に示すように、車両運動制御装置2は、横加加速度計算手段16、追加制駆動力指令値計算手段17、閾値設定手段18、指令値制限手段としての追加制駆動力指令値制限手段19および制駆動力指令値計算手段20を備える。横加加速度計算手段16は、入力された車速と操舵角から車両に発生すると考えられる横加速度を、例えば、一般的な平面二自由度の二輪モデルで計算し、計算した横加速度を微分することで横加加速度計算値(単に「横加加速度」と言う場合がある)を計算する。本実施形態では、横加加速度を操舵角から計算したが、車両に搭載したジャイロセンサ14(図1)で実測した横加速度から横加加速度を計算してもよい。
各車輪への追加制駆動力指令値の配分は、例えば、四輪に均等に配分する場合はΣFxiを「4」で割ればよい。左右輪の追加制駆動力指令値を等しくすることで、不要なヨーモーメントの発生を抑えることができる。また、前後輪の荷重配分に応じて追加制駆動力指令値を配分してもよいし、前輪または後輪の二輪に追加制駆動力指令値を等配分してもよい。
以降、説明を簡単にするため、追加制駆動力指令値の和ΣFxiを四輪に均等に配分した場合を例にして説明する。特定の車輪への追加制駆動力指令値である旨の説明がない場合、FxはFxi(i=1〜4)のいずれかを表す。
以降、説明を簡単にするため、追加制駆動力指令値の和ΣFxiを四輪に均等に配分した場合を例にして説明する。特定の車輪への追加制駆動力指令値である旨の説明がない場合、FxはFxi(i=1〜4)のいずれかを表す。
追加制駆動力指令値制限手段19では、閾値設定手段18で設定された閾値と、求められた追加制駆動力指令値とを比較する。追加制駆動力指令値制限手段19は、追加制駆動力指令値が閾値を超えるとき、予め定められた条件に従い前記追加制駆動力指令値を制限(修正)し、制限の後の追加制駆動力指令値(修正後追加制駆動力指令値)を制駆動力指令値計算手段20に出力する。
制駆動力指令値計算手段20では、上位ECU8から受け取ったアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に、前記制限の後の追加制駆動力指令値を追加することで、制駆動力指令値を計算し、モータ制御装置9に出力する。
制駆動力指令値計算手段20では、上位ECU8から受け取ったアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に、前記制限の後の追加制駆動力指令値を追加することで、制駆動力指令値を計算し、モータ制御装置9に出力する。
<本実施形態と従来例とのピッチレートの比較>
ここで図14は、従来例に係り、追加制駆動力指令値が制限されない場合の、操舵角δに対する各パラメータの時間変化を表す図である。この例では、例えば、運転者が、車両の走行状態において、車両直進状態からステアリングハンドルを一方向に操舵した車両旋回状態に所定時間維持した後、元の車両直進状態に戻している。アクセル指令値、ブレーキ指令値と共に車両に生じる横加速度Gyは、おおよそ操舵角δに比例する。横加加速度ΔGy/Δtは横加速度Gyを微分した値であり、追加制駆動力指令値Fxは、式(1)と式(2)に従えば、横加加速度ΔGy/Δtと符号が逆転し比例する。車両のピッチ角θは、追加制駆動力指令値Fxiにおおよそ比例し、ピッチレートΔθ/Δtは、ピッチ各θを微分した値になる。
ここで図14は、従来例に係り、追加制駆動力指令値が制限されない場合の、操舵角δに対する各パラメータの時間変化を表す図である。この例では、例えば、運転者が、車両の走行状態において、車両直進状態からステアリングハンドルを一方向に操舵した車両旋回状態に所定時間維持した後、元の車両直進状態に戻している。アクセル指令値、ブレーキ指令値と共に車両に生じる横加速度Gyは、おおよそ操舵角δに比例する。横加加速度ΔGy/Δtは横加速度Gyを微分した値であり、追加制駆動力指令値Fxは、式(1)と式(2)に従えば、横加加速度ΔGy/Δtと符号が逆転し比例する。車両のピッチ角θは、追加制駆動力指令値Fxiにおおよそ比例し、ピッチレートΔθ/Δtは、ピッチ各θを微分した値になる。
図15は、従来例に係り、追加制駆動力指令値Fxがその上限値Fmaxによって制限される場合の、操舵角δに対する各パラメータの時間変化を表す図である。修正後追加制駆動力指令値Fx´が図16に示すように上限値Fmaxで制限される場合、図15に示すように、修正後追加制駆動力指令値Fx´が上限値Fmaxに達したときに傾きが急変する。このときピッチレートΔθ/Δtは図14に比べて大きくかつ急激な変化が生じることになる。
図4は、本実施形態の車両運動制御装置により追加制駆動力指令値が制限された場合の、操舵角δに対する各パラメータの時間変化を表す図である。同図4に示す修正後追加制駆動力指令値Fx´´は、例えば、係数Kを図5のように定め、以下のように計算する。但し、係数Ka>Kb>Kcである。Fxa,Fxb,Fxcは、それぞれ関係設定手段18(図3)で設定された閾値である。追加制駆動力指令値は、前記横加加速度に定められた係数を掛けることで算出されるものであり、追加制駆動力指令値制限手段19(図3)は、算出された追加制駆動力指令値が閾値を超えたとき、前記係数の大きさを小さくすることで、追加制駆動力指令値を制限する。
Fx≦Fxaのとき
Fx´´=Ka×Fx
Fxa<Fx≦Fxbのとき
Fx´´=Ka×Fa+Kb×(Fx−Fxa)
Fxb<Fx≦Fxcのとき
Fx´´=Ka×Fxa+Kb×(Fxb−Fxa)+Kc×(Fx−Fxb)
Fxc<Fxのとき
Fx´´=Ka×Fxa+Kb×(Fxb−Fxa)+Kc×(Fxc−Fxb)
Fx´´=Ka×Fx
Fxa<Fx≦Fxbのとき
Fx´´=Ka×Fa+Kb×(Fx−Fxa)
Fxb<Fx≦Fxcのとき
Fx´´=Ka×Fxa+Kb×(Fxb−Fxa)+Kc×(Fx−Fxb)
Fxc<Fxのとき
Fx´´=Ka×Fxa+Kb×(Fxb−Fxa)+Kc×(Fxc−Fxb)
この場合、FxとFx´´の関係は図7のようになる。このときのFxを点線で示すように単調増加させた場合の修正後追加制駆動力指令値Fx´は、図17のように変化するが、本実施形態の修正後追加制駆動力指令値Fx´´は、図8のように図17よりも滑らかな変化となる。そのため、図4に示すように、ピッチレートΔθ/Δtの急激な変化を小さく抑えることができる。係数Kは、図6に示すように、Fx≦Fxaでは一定の係数Kaとし、Fxが大きくなるに従って次第に小さくなる連続的な変化に設定してもよい。この図6のように設定することで、より一層ピッチレートΔθ/Δtの変化を抑えることができる。
<作用効果>
追加制駆動力指令値をアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加することで、ヨー応答性がある程度は改善できる。しかし、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に、単に、追加制駆動力指令値を追加する場合、車両には横加加速度に比例したピッチ角が発生し、このピッチ角を微分した値であるピッチレートは大きく変位する。追加制駆動力指令値がその上限値によって制限される場合、制限後の追加制駆動力指令値が上限値に達したときに制限後の追加制駆動力指令値の傾きが急変する。このときのピッチレートは、追加制駆動力指令値が制限されない場合よりも大きくかつ急激な変化が生じる。
追加制駆動力指令値をアクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加することで、ヨー応答性がある程度は改善できる。しかし、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に、単に、追加制駆動力指令値を追加する場合、車両には横加加速度に比例したピッチ角が発生し、このピッチ角を微分した値であるピッチレートは大きく変位する。追加制駆動力指令値がその上限値によって制限される場合、制限後の追加制駆動力指令値が上限値に達したときに制限後の追加制駆動力指令値の傾きが急変する。このときのピッチレートは、追加制駆動力指令値が制限されない場合よりも大きくかつ急激な変化が生じる。
以上説明した車両運動制御装置2によれば、追加制駆動力指令値が閾値を超えたとき、追加制駆動力指令値を制限することで、この追加制駆動力指令値に略比例するピッチ角を小さく抑えることができる。よって、前記ピッチ角を微分した値であるピッチレートの急変を抑えることができる。これにより、車両1の旋回時に横加加速度に応じたピッチ運動をさせ運転操作性の向上を図ると共に乗員の乗り心地の向上を図れる。
追加制駆動力指令値制限手段19は、算出された追加制駆動力指令値が閾値を超えたとき、係数の大きさを小さくすることで前記追加制駆動力指令値を制限する。追加制駆動力指令値は、横加加速度に対し符号が逆転し係数を掛けることで算出される。この構成によると、前記係数の大きさを小さくすることで追加制駆動力指令値を制限すると、追加制駆動力指令値に略比例するピッチ角を小さく抑えることができる。よって、ピッチ角を微分した値であるピッチレートの急変を抑えることができる。
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
追加制駆動力指令値制限手段19(図3)は、追加制駆動力指令値が閾値を超えたとき、追加制駆動力指令値の時間当たりの増加率を制限することで、追加制駆動力指令値を制限してもよい。例えば、追加制駆動力指令値Fxの大きさに応じて、追加制駆動力指令値の時間当たりの増加率(時間変化率)の上限値Rを制限する。
具体的には、図9に示すように、追加制駆動力指令値の時間変化率の上限値Rを追加制駆動力指令値Fxが大きくなる程小さくする。このように時間変化率の上限値Rを制限することで、修正後追加制駆動力指令値Fx´´は、図8のように図17よりも滑らかな変化となり、図4のようにピッチレートΔθ/Δtの急激な変化を小さく抑えることができる。ピッチレートΔθ/Δtはピッチ角θの時間変化率であり、Fxを、時間の概念を含む時間変化率で制限し修正することで、より直接的にピッチレートΔθ/Δtの急変を小さく制限することができる。時間変化率の制限値は、図10に示すように、連続的に変化させてもよい。
上記各実施形態では、前後加速度から算出した追加制駆動力指令値を制限する例で説明したが、この例に限定されるものではない。例えば、車両のピッチ運動に関係する物理量である前後加速度を制限した後に、追加制駆動力指令値を算出してもよい。その他、前後加速度から生じるピッチモーメントまたはピッチ角を計算して制限した後に、追加制駆動力指令値を算出してもよい。これらピッチモーメント、ピッチ角も、それぞれ車両のピッチ運動に関係する物理量に含まれる。
図11は、前記物理量として前後加速度を制限し修正する場合のブロック図である。この例では、前後加速度指令値計算手段21は、前記式(1)に従って前後加速度指令値を計算する。計算した前後加速度指令値を、前後加速度指令値制限手段22で制限する。つまり計算した前後加速度指令値が、閾値設定手段18Aに設定された閾値を超えたとき、前後加速度指令値を制限して補正する。前記前後加速度指令値が、横加加速度に定められた係数を掛けることで算出される場合に、前後加速度指令値制限手段22は、前記係数の大きさを小さくすることで前後加速度指令値を制限して補正してもよい。その他、前後加速度指令値制限手段22は、前後加速度指令値の時間当たりの増加率を制限して補正してもよい。
追加制駆動力指令値計算手段17では、前記補正した後の前後加速度指令値(修正後前後加速度指令値)から前記式(2)で追加制駆動力指令値を計算する。これら前後加速度指令値制限手段22および追加制駆動力指令値計算手段17を含む指令値制御手段23により、結果的に追加制駆動力指令値が制限される。制駆動力指令値計算手段20は、アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に、前記制限の後の追加制駆動力指令値を追加することで、制駆動力指令値を計算し、モータ制御装置9に出力する。
図12は、前後加速度とピッチ角、ピッチモーメントの関係を示す図である。ピッチ運動は、車重mに作用する前後加速度Gxによって生じる。ピッチ回転中心から車両1の重心位置までの距離をLとすれば、ピッチ運動をピッチモーメントMθで計算できる。車両1の加速時の前後加速度Gx、および車両1の前下がり方向のピッチ角を正とする。
Mθ=m・(−Gx)
また、ピッチ剛性をKθとすれば、ピッチ角θはおおよそ以下の様な関係で表すことができるため、追加制駆動力指令値で生じるピッチ角θを推定することができる。
θ=Mθ/Kθ=m・(−Gx)/Kθ
Mθ=m・(−Gx)
また、ピッチ剛性をKθとすれば、ピッチ角θはおおよそ以下の様な関係で表すことができるため、追加制駆動力指令値で生じるピッチ角θを推定することができる。
θ=Mθ/Kθ=m・(−Gx)/Kθ
閾値設定手段18,18A(図3,図11)では、例えば、モータまたはエンジン等の駆動源の出力特性と回転速度を基に閾値を設定してもよい。また、実験等で取得した運転者が不快に感じないようなピッチ角の大きさになるように、前後加速度指令値、ピッチ角指令値、またはピッチモーメント指令値の閾値を設定してもよい。
追加制駆動力指令値が閾値を超え、且つ、ピッチ運動に関係する物理量である前後加速度、ピッチモーメントおよびピッチ角のいずれか一つが閾値を超えたとき、追加制駆動力指令値を制限してもよい。
追加制駆動力指令値が閾値を超え、且つ、ピッチ運動に関係する物理量である前後加速度、ピッチモーメントおよびピッチ角のいずれか一つが閾値を超えたとき、追加制駆動力指令値を制限してもよい。
図13は、走行駆動装置であるエンジン24と、制動装置である摩擦ブレーキ25との組み合わせに車両運動制御装置2を適用した例である。この車両1は、フロントにガソリンまたはディーゼルのエンジン24を搭載し、エンジン24の回転出力が動力伝達装置26を介して左右の前輪である車輪3,3に伝達される前輪駆動車の構成例である。摩擦ブレーキ25は四輪全てに設けられている。
エンジン24は、エンジン制御装置27により制御される。各車輪3の摩擦ブレーキ25は、制動手段制御装置28により個別に制御可能である。これらエンジン制御装置27と制動手段制御装置28とで制駆動制御装置29が構成される。車両運動制御装置2は、内部で計算されたエンジン出力とブレーキトルクを、エンジン制御装置27と制動手段制御装置28とに指令する。図13の例は、特に説明した事項の他は、図1の例と同様である。
後輪駆動車または四輪駆動車である車両に、車両運動制御装置が搭載されてもよい。
車両として、車体に設けた複数の電動モータで左右の車輪を独立して駆動するモータオンボード形式としてもよい。
インホイールモータ駆動装置IWMにおいては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであっても良い。
車両として、車体に設けた複数の電動モータで左右の車輪を独立して駆動するモータオンボード形式としてもよい。
インホイールモータ駆動装置IWMにおいては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであっても良い。
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1…車両、2…車両運動制御装置、9…モータ制御装置(制駆動制御装置)、17…追加制駆動力指令値計算手段、19…追加制駆動力指令値制限手段(指令値制限手段)、20…制駆動力指令値計算手段、23…指令値制限手段、24…エンジン(走行駆動装置)、29…制駆動制御装置、IWM…インホイールモータ駆動装置(走行駆動装置)
Claims (5)
- 車両の横加加速度に基づき定められた関係に従って、前記車両の駆動力の指令値であるアクセル指令値および制動力の指令値であるブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加する追加制駆動力指令値を計算する追加制駆動力指令値計算手段と、
求められた前記追加制駆動力指令値、または前記横加加速度から計算されるピッチ運動に関係する物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、定められた条件に従って前記追加制駆動力指令値を制限する指令値制限手段と、
前記制限の後の追加制駆動力指令値を、前記アクセル指令値およびブレーキ指令値のいずれか一方または両方に追加して、前記車両の走行駆動装置および制動装置のいずれか一方または両方を制御する制駆動制御装置へ制駆動力指令値として出力する制駆動力指令値計算手段と、
を備えた車両運動制御装置。 - 請求項1に記載の車両運動制御装置において、前記指令値制限手段は、求められた前記追加制駆動力指令値、または前記横加加速度から計算される前記物理量が、それぞれに対する閾値を超えたとき、前記追加制駆動力指令値の時間当たりの増加率、または前記物理量の時間当たりの増加率を制限することで前記追加制駆動力指令値を制限する車両運動制御装置。
- 請求項1に記載の車両運動制御装置において、前記物理量は前記横加加速度に定められた係数を掛けることで算出され、且つ、前記追加制駆動力指令値は前記横加加速度に他の定められた係数を掛けることで算出され、前記指令値制限手段は、算出された前記物理量または前記追加制駆動力指令値が、それぞれに対する閾値を超えたとき、前記各係数の大きさを小さくすることで前記追加制駆動力指令値を制限する車両運動制御装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両運動制御装置において、前記物理量が、前後加速度、ピッチモーメントおよびピッチ角のいずれか一つである車両運動制御装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の車両運動制御装置を備えた車両。
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JP2018168528A JP2020043668A (ja) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 車両運動制御装置およびこの車両運動制御装置を備えた車両 |
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JP2018168528A Pending JP2020043668A (ja) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 車両運動制御装置およびこの車両運動制御装置を備えた車両 |
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- 2018-09-10 JP JP2018168528A patent/JP2020043668A/ja active Pending
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