JP2021168532A - 車両制御装置、および、車両制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、車両1の基本構成について、図1と図2を参照して説明する。図1における、fl、fr、rl、rrは、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪に対応した構成であることを特定する符号である。また、図2における、f*は前輪側の何れか(fl、fr)、r*は後輪側の何れか(rl、rr)に対応した構成であることを特定する符号である。同様に、後述の図9等における、*lは左輪側の何れか(fl、rl)、*rは右輪側の何れか(fr、rr)に対応した構成であることを特定する符号である。なお、位置を特定しない場合、上記の符号を付さないこととする。
車両制御装置6は、トルク発生器3と回転角測定器4を利用し、車両重量Wと重心位置Cを推定する機能を備えている。この車両制御装置6は、具体的には、CPU等の演算装置、半導体メモリ等の主記憶装置、補助記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたECU(Electronic Control Unit)等のコンピュータである。そして、主記憶装置にロードされたプログラムを演算装置が実行することで、後述する各機能を実現するが、以下では、このような周知技術を適宜省略しながら説明する。
図3は、車両制御装置6が、車両重量Wと前後方向の重心位置CXの推定する処理を説明するためのフローチャートである。
次に、図4A、図4Bに例示した、本実施例における推定マップMAの作成方法を述べる。
図5に示すように、トルク無発生時の車輪2には、地面との摩擦力F1と、地面からの垂直抗力F2と、サスペンション構造による拘束力F3と、サスペンション装置5からの垂直方向力F4が作用する。なお、車両1が静止しているため、サスペンション構造による拘束力F3は、瞬間回転中心10から車輪2の接地点に向けて作用する。
(a)垂直抗力F2と、車両1にかかる重力Gの間の鉛直方向の力のつりあい。
(b)前輪側の摩擦力F1f*と、後輪側の摩擦力F1r*の間の水平方向の力のつりあい。
(c)摩擦力F1と、拘束力F3の水平方向成分の間の水平方向の力のつりあい。
(d)垂直抗力F2と、拘束力F3の鉛直方向成分と、垂直方向力F4の間の鉛直方向の力のつりあい。
(e)車輪2の接地点まわりのモーメントのつりあい。
一方、図6に示すように、トルク発生時の車輪2には、地面との摩擦力F1’と、地面からの垂直抗力F2’と、サスペンション構造による拘束力F3’と、サスペンション装置5からの垂直方向力F4’と、トルク発生器3による車軸9まわりのトルクTと、が作用する。なお、車両1が静止しているため、サスペンション構造による拘束力F3’は、瞬間回転中心10から車輪2の接地点に向けて作用する。
(a’)垂直抗力F2’と、車両1にかかる重力Gの間に鉛直方向の力のつりあい。
(b’)前輪側の摩擦力F1’f*と、後輪側の摩擦力F1’r*の間の水平方向の力のつりあい。
(c’)摩擦力F1’と、拘束力F3’の水平方向成分と、トルクTによって車輪2の接地点にはたらく力の間の水平方向の力のつりあい。
(d’)垂直抗力F2’と、拘束力F3’の鉛直方向成分と、垂直方向力F4’の間の鉛直方向の力のつりあい。
(e’)車輪2の接地点まわりのモーメントのつりあい。
次に、サスペンション構造による幾何的制約について述べる。
トルク発生器3が車輪2にトルクTを発生させたことによる車輪2の回転角をそれぞれΔθとする。このとき、次に式1から式4が成立する。
トルク無発生時の車両全体の鉛直方向の力のつりあい(上記(a)参照)
トルク無発生時の車両全体の水平方向の力のつりあい(上記(b)参照)
トルク無発生時の重心点まわりの水平面のモーメントのつりあい(上記(e)参照)
トルク無発生時の各車輪における鉛直方向および水平方向の力のつりあい(上記(c)(d)参照)
トルク発生時の車両全体の鉛直方向の力のつりあい(上記(a’)参照)
トルク発生時の車両全体の水平方向の力のつりあい(上記(b’)参照)
トルク発生時の重心点まわりの水平面のモーメントのつりあい(上記(e’)参照)
トルク発生時の各車輪における鉛直方向および水平方向の力のつりあい(上記(c’)(d’)参照)
トルクTによる各車輪の回転角と、瞬間回転中心10と各車輪の接地点をそれぞれ結ぶ直線の鉛直方向からの傾き角度変化の関係(上記(式1)〜(式4)参照)
以上の(1)−(9)に基づいて、車両重量W、前後方向の重心位置CX、かつ、トルク発生器3が車輪2に発生させるトルクTである条件下での、トルク無発生時からトルク発生時にかけての車輪2の回転角Δθが算出される。従って、車両重量W、重心位置CX、トルクTを様々な値に設定した際の回転角Δθをそれぞれ算出することで、図4Aや図4Bのような推定マップMAを作成することができる。
トルク発生器3が摩擦トルクを発生させて車輪2の回転を抑制する摩擦トルク発生器(制動装置)を有している場合、摩擦トルク発生器を用いた推定を行うことも可能である。
車両制御装置6が車両重量W等を推定する際には、車輪2の回転挙動が生じるため、必然的に車両1にも挙動が生じることになる。このような車両1の挙動で搭乗者に違和感を与えることは望ましくないため、搭乗者が違和感を抱かないタイミングで車輪2に回転挙動を与えることが望ましい。
同様に、搭乗者に違和感を与えないタイミングで推定を行う他の方法を図8に示す。なお、図3との共通点は重複説明を省略している。
2:車輪
3:トルク発生器
4:回転角測定器
5:サスペンション装置
6:車両制御装置
7:推定器
8:トルク指令器
9:車軸
10:瞬間回転中心
F1、F1’:摩擦力
F2、F2’:垂直抗力
F3、F3’:拘束力
F4、F4’:垂直方向力
Claims (14)
- 複数の車輪と、各車輪にトルクを発生させるトルク発生器と、各車輪の回転角を測定する回転角測定器と、を有する車両に搭載された車両制御装置であって、
前記トルク発生器にトルク指令を送信するトルク指令器と、
前記車両の車両パラメータを推定する推定器と、を具備し、
前記推定器は、前記車両パラメータ、前記トルク、および、前記回転角の関係に関する推定マップまたは関係式を記憶しており、前記車輪に発生させたトルクと、そのときの前記車輪の回転角と、前記推定マップまたは前記関係式に基づいて、前記車両パラメータを推定することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記車両パラメータは、前記車両の重量であることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記車両パラメータは、前記車両の重心位置であることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項3に記載の車両制御装置において、
前記複数の車輪は、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪であり、
前記トルク指令器は、前記左前輪と前記右前輪のトルク発生器に同方向の回転を生じさせるトルク指令を送信するとともに、前記左後輪と前記右後輪のトルク発生器に逆方向の回転を生じさせるトルク指令を送信し、
前記推定器は、前輪の回転角と後輪の回転角に基づいて、前記車両の前後方向の重心位置を推定することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項3に記載の車両制御装置において、
前記複数の車輪は、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪であり、
前記トルク指令器は、前記左前輪と前記左後輪のトルク発生器に同方向の回転を生じさせるトルク指令を送信するとともに、前記右前輪と前記右後輪のトルク発生器に逆方向の回転を生じさせるトルク指令を送信し、
前記推定器は、左輪の回転角と右輪の回転角に基づいて、前記車両の左右方向の重心位置を推定することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の車両制御装置において、
前記推定器は、前記トルク指令が指定するトルクを用いて、推定処理を実施することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の車両制御装置において、
前記トルク発生器がモータである場合、
前記推定器は、前記モータに流れる電流値から演算したトルクを用いて、推定処理を実施することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の車両制御装置において、
前記車両が停止中であり、かつ、電源スイッチがオンされた場合に、
前記トルク指令器による前記トルク指令の送信と
前記回転角測定器による前記車輪の回転角の測定と、
前記推定器による前記車両パラメータの推定を実施することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の車両制御装置において、
前記車両が停止中であり、かつ、走行開始指令を検知した場合に、
前記トルク指令器による前記トルク指令の送信と
前記回転角測定器による前記車輪の回転角の測定と、
前記推定器による前記車両パラメータの推定を実施することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の車両制御装置において、
前記車両が停止中であり、かつ、ドアの開閉を検知した場合に、
前記トルク指令器による前記トルク指令の送信と
前記回転角測定器による前記車輪の回転角の測定と、
前記推定器による前記車両パラメータの推定を実施することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の車両制御装置において、
さらに、前記車輪を制動する制動装置を有しており、
前記推定器は、特定の車輪にトルクを発生させ、他の車輪を制動したときの、前記車輪の回転角に基づいて、前記車両パラメータを推定することを特徴とする車両制御装置。 - 複数の車輪を有する車両の車両パラメータを推定する車両制御方法であって、
前記車輪にトルクを発生させるトルク発生ステップと、
前記車輪の回転角を測定する回転角測定ステップと、
前記トルクと前記回転角に基づいて、前記車両パラメータを推定する車両パラメータ推定ステップと、
を有することを特徴とする車両制御方法。 - 請求項12に記載の車両制御方法において、
前記車両パラメータは、前記車両の重量であり、
前記車両パラメータ推定ステップでは、前記重量、前記トルク、および、前記回転角の関係に関する推定マップまたは関係式を利用して、前記重量を推定することを特徴とする車両制御方法。 - 請求項12に記載の車両制御方法において、
前記車両パラメータは、前記車両の重心位置であり、
前記車両パラメータ推定ステップでは、前記重心位置、前記トルク、および、前記回転角の関係に関する推定マップまたは関係式を利用して、前記重心位置を推定することを特徴とする車両制御方法。
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