JP2022037768A - Control device for vehicle - Google Patents
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- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Abstract
Description
本開示は車両の制御装置に関する。 The present disclosure relates to a vehicle control device.
車体のロールレイトをセンサにより検出し、検出されたロールレイトに基づいて目標ピッチレイトを算出し、車体のピッチレイトが目標ピッチレイトに近づくように車体に対してピッチモーメントを発生する、車体姿勢制御装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。 Vehicle body attitude control that detects the roll rate of the vehicle body with a sensor, calculates the target pitch rate based on the detected roll rate, and generates a pitch moment for the vehicle body so that the pitch rate of the vehicle body approaches the target pitch rate. The device is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1におけるピッチモーメントMxの伝達関数(段落0033)は、分子の次数が分母の次数よりも高い、非プロパーなものとなっている。非プロパーな伝達関数は、近似などを用いれば実装可能であるけれども、微分を伴うので、制御に遅れ又は乱れが生ずるおそれがある。このことは、安定した車両姿勢が得られないおそれがあることを意味している。
However, the transfer function of the pitch moment Mx (paragraph 0033) in
本開示によれば、以下が提供される。
[構成1]
車両の制御装置であって、
車速及び舵角を検出するように構成されているセンサと、
前記車速及び舵角に基づいて目標ピッチモーメントを算出するように構成されている目標ピッチモーメント算出部と、
前記目標ピッチモーメントを前記車両に与えるように構成されているアクチュエータと、
を備え、
前記目標ピッチモーメント算出部は、
前記車速及び舵角に基づいて、舵角に対するロール角の応答遅れを考慮しつつ、ロール角を推定し、
前記ロール角にあらかじめ定められたゲインを乗算することにより目標ピッチ角を算出し、
ピッチ角を前記目標ピッチ角にするのに必要なピッチモーメントを、ピッチモーメントに対するピッチ角の応答遅れを考慮しつつ、前記目標ピッチモーメントとして算出する、
ように構成されている、車両の制御装置。
According to the present disclosure, the following are provided.
[Structure 1]
It ’s a vehicle control device.
Sensors configured to detect vehicle speed and steering angle,
A target pitch moment calculation unit configured to calculate a target pitch moment based on the vehicle speed and steering angle, and a target pitch moment calculation unit.
An actuator configured to give the target pitch moment to the vehicle,
Equipped with
The target pitch moment calculation unit is
Based on the vehicle speed and the rudder angle, the roll angle is estimated while considering the response delay of the roll angle with respect to the rudder angle.
The target pitch angle is calculated by multiplying the roll angle by a predetermined gain.
The pitch moment required to set the pitch angle to the target pitch angle is calculated as the target pitch moment while considering the response delay of the pitch angle with respect to the pitch moment.
A vehicle control unit that is configured as such.
安定した車両姿勢を得ることができる。 A stable vehicle posture can be obtained.
図1には、本開示による実施例の車両1の、互いに直交する長さ方向軸線X、幅方向軸線Y、及び高さ方向軸線Zがそれぞれ示される。長さ方向軸線X回りの車両1の角度又は姿勢はロール角φによって表される。ロール角φは、例えば、車両1の右側部及び左側部が互いに同じ高さ位置にあるとゼロとなり、右側部が左側部よりも低くなるにつれて大きくなり、右側部が左側部よりも高くなるにつれて小さくなる。一方、幅方向軸線Y回りの車両1の角度又は姿勢はピッチ角ψによって表される。ピッチ角ψは、例えば、車両1の前側部及び後側部が互いに同じ高さ位置にあるとゼロとなり、前側部が後側部よりも低くなるにつれて大きくなり、前側部が後側部よりも高くなるにつれて小さくなる。高さ方向軸線Z回りの車両1の角度又は姿勢はヨー角θによって表される。なお、本開示による実施例の車両1は4つ以上の車両を備える。
FIG. 1 shows the length direction axis X, the width direction axis Y, and the height direction axis Z, which are orthogonal to each other, of the
図2を参照すると、本開示による実施例の車両1の制御装置10は、センサ20と、アクチュエータ30と、電子制御ユニット40と、を備える。
Referring to FIG. 2, the
本開示による実施例のセンサ20は、例えば、車速Vを検出するための車速センサ、操舵角を検出するための操舵角センサ、などを含む。
The
本開示による実施例のアクチュエータ30は、ピッチモーメントを車両1に与える。本開示による実施例のアクチュエータ30は、例えば、ブレーキを含む。例えば、ブレーキによる制動力が大きくなるとピッチ角が大きくなり、ブレーキによる制動力が小さくなるとピッチ角が小さくなる。別の実施例(図示しない)では、アクチュエータ30は、減衰力を制御可能なサスペンション、駆動力を制御可能な内燃機関又は電気モータ(モータジェネレータ)、などを含む。
The
本開示による実施例の電子制御ユニット40は、双方向性バスによって互いに通信可能に接続された1又は複数のプロセッサ41、1又は複数のメモリ42、及び、入出力(I/O)ポート43を備える。メモリ42は例えばROM、RAMなどを備える。メモリ42には種々のプログラムが記憶されており、これらプログラムがプロセッサ41で実行されることにより種々の機能が実現される。本開示による実施例の入出力ポート43には、上述のセンサ20及びアクチュエータ30が通信可能に接続される。また、本開示による実施例のプロセッサ21では、操舵角センサによって検出された操舵角に基づいて実舵角が算出される。
The
さて、車両1が走行中に例えば旋回すると、ロール角が変動又は振動し、車両1の走行安定性が低下するおそれがある。そこで本開示による実施例では、概略的に言うと、ロール角に応じてピッチ角を制御し、車両1の走行安定性を維持するようにしている。
By the way, if the
具体的には、本開示による実施例では、まずロール角が推定される。推定ロール角φ(rad)の伝達関数は例えば次式(1)によって表される。 Specifically, in the examples according to the present disclosure, the roll angle is first estimated. The transfer function of the estimated roll angle φ (rad) is expressed by, for example, the following equation (1).
ここで、各係数は車速V(m/s)及び車両諸元により定まる値であって、例えば次のとおりである。
a10=-mlr(Cfl-Crl)lfgV2+lrmCfCrlf(lr+lf)2g2
a11=l(mCflf
2lr+Cr(lr
2m+Iz)lf+CfIzlr)Vg
a12=IzV2l2
b10=g2Cflr
2V2Crlfm(lr+lf)
b11=Cflr
2g2VmCrlf(lr+lf)
b12=CfV2glrIzl
a20:ロール剛性
a21:ロール減衰
a22:ロール慣性
b20:ロールモーメント変換係数
s:ラプラス演算子
m:車体質量(kg)
Cf:前輪の正規化コーナリングパワー(-)
Cr:後輪の正規化コーナリングパワー(-)
l:ホイールベース(m)
lf:重心と前輪軸間距離(m)
lr:重心と後輪軸間距離(m)
g:重力加速度(m/s2)
Iz:ヨー慣性モーメント(kg/m2)
δ:実舵角(rad)
Here, each coefficient is a value determined by the vehicle speed V (m / s) and the vehicle specifications, and is, for example, as follows.
a 10 =-ml r (C f lC r l) l f gV 2 + l r mC f C r l f (l r + l f ) 2 g 2
a 11 = l (mC f l f 2 l r + C r (l r 2 m + I z ) l f + C f I z l r ) Vg
a 12 = I z V 2 l 2
b 10 = g 2 C f l r 2 V 2 C r l f m (l r + l f )
b 11 = C f l r 2 g 2 VmC r l f (l r + l f )
b 12 = C f V 2 gl r I z l
a 20 : Roll rigidity
a 21 : Roll damping
a 22 : Roll inertia
b 20 : Roll moment conversion coefficient
s: Laplace operator
m: Body mass (kg)
C f : Normalized cornering power of front wheels (-)
C r : Normalized cornering power of the rear wheels (-)
l: Wheelbase (m)
l f : Distance between the center of gravity and the front wheel axle (m)
l r : Distance between the center of gravity and the rear wheel axle (m)
g: Gravity acceleration (m / s 2 )
I z : Yaw moment of inertia (kg / m 2 )
δ: Actual rudder angle (rad)
式(1)からわかるように、本開示による実施例では、推定ロール角φは、車速Vと、実舵角δと、実舵角δに対するロール角の応答遅れ(すなわち、過去の舵角及びロール角)と、に基づいて算出される。なお、式(1)において、右辺第1項はロール角への換算係数を、右辺第2項は横方向加速度を、それぞれ表している。 As can be seen from the equation (1), in the embodiment according to the present disclosure, the estimated roll angle φ is the vehicle speed V, the actual steering angle δ, and the response delay of the roll angle with respect to the actual steering angle δ (that is, the past steering angle and the past steering angle and Roll angle) and calculated based on. In the equation (1), the first term on the right side represents the conversion coefficient to the roll angle, and the second term on the right side represents the lateral acceleration.
本開示による実施例では次いで、目標ピッチ角ψ(rad)が算出される。目標ピッチ角ψは例えば、図3に示されるように、推定ロール角φにゲインKを乗算した結果の絶対値として求められる。なお、ゲインKは必ずしも一定でなく、車両や走行シーンに合わせて任意に設定可能である。 In the embodiments according to the present disclosure, the target pitch angle ψ (rad) is then calculated. The target pitch angle ψ is obtained, for example, as an absolute value as a result of multiplying the estimated roll angle φ by the gain K, as shown in FIG. The gain K is not always constant and can be arbitrarily set according to the vehicle and the driving scene.
本開示による実施例では次いで、実際のピッチ角を目標ピッチ角にするための目標ピッチモーメントが算出される。ピッチ角ψの伝達関数は例えばピッチモーメントMy(Nm)を用いて、次式(2)によって表される。 In the embodiment according to the present disclosure, the target pitch moment for setting the actual pitch angle to the target pitch angle is then calculated. The transfer function of the pitch angle ψ is expressed by the following equation (2) using, for example, the pitch moment My (Nm).
ここで、各係数は車両諸元により定まる値であって、例えば次のとおりである。
a30:ピッチ剛性
a31:ピッチ減衰
a32:ピッチ慣性
b30:ピッチモーメント変換係数
Here, each coefficient is a value determined by the vehicle specifications, and is, for example, as follows.
a 30 : Pitch rigidity
a 31 : Pitch attenuation
a 32 : Pitch inertia
b 30 : Pitch moment conversion coefficient
このように式(2)では、ピッチモーメントに対するピッチ角の応答遅れに基づいて、ピッチ角が求められる。 As described above, in the equation (2), the pitch angle is obtained based on the response delay of the pitch angle with respect to the pitch moment.
したがって、式(2)のψを上述の目標ピッチ角とし、Myを目標ピッチモーメントとすると、目標ピッチモーメントMyは、式(1),(2)から、次式(3)によって表される。 Therefore, assuming that ψ of the equation (2) is the target pitch angle described above and My is the target pitch moment, the target pitch moment My is expressed by the following equations (3) from the equations (1) and (2).
本開示による実施例では、式(3)からわかるように、プロパーな伝達関数が得られる。したがって、制御の遅れや制御の乱れが制限される。この点、検出されたロール角を用いて目標ピッチモーメントを算出するようにすると、目標ピッチモーメントの伝達関数の分母の次数が分子の次数よりも低くなり、非プロパーな又は実現不可能な伝達関数となってしまう。 In the embodiment according to the present disclosure, as can be seen from the equation (3), a proper transfer function can be obtained. Therefore, control delays and control disturbances are limited. In this regard, if the target pitch moment is calculated using the detected roll angle, the order of the denominator of the transfer function of the target pitch moment becomes lower than the order of the numerator, and the transfer function is non-proper or unrealizable. Will be.
本開示による実施例では次いで、実際のピッチモーメントが目標ピッチモーメントになるように、アクチュエータ30が制御される。
In the embodiment according to the present disclosure, the
図4及び図5(A),(B)は、操舵角を振動させたときのロール角及びピッチ角の変化を示している。図4において、実線は本開示による実施例を、破線はアクチュエータ30によりピッチモーメントが付与されない比較例を、それぞれ示している。一方、図5(A)は本開示による実施例を、図5(B)は比較例を、それぞれ示している。図5(A),(B)において、実線は正規化ロール角を、点線は正規化ピッチ角を、それぞれ示している。なお、図4及び図5(A),(B)に示される本開示による実施例では、アクチュエータ30が電気モータから構成されている。
4 and 5 (A) and 5 (B) show changes in the roll angle and the pitch angle when the steering angle is vibrated. In FIG. 4, the solid line shows an embodiment according to the present disclosure, and the broken line shows a comparative example in which a pitch moment is not applied by the
図4及び図5(A),(B)示される例では、操舵角がサインカーブに沿って変動される。その結果、正規化ロール角は、大まかにいうと、ゼロから1に向けて増大し、次いで-1に向けて減少し、次いでゼロに向けて増大する。一方、正規化ピッチ角は、大まかにいうと、ゼロから1に向けて増大し、次いでゼロに向けて減少し、次いで1に向けて増大し、次いでゼロに向けて減少する。したがって、図4において、曲線が、点(0,0)と点(1,1)とを結ぶ直線及び点(0,0)と点(-1,1)とを結ぶ直線に近ければ、ピッチ角がロール角に良好に同期し、又は、ピッチ角がロール角に対し良好に応答しているといえる。 In the examples shown in FIGS. 4 and 5 (A) and 5 (B), the steering angle is varied along the sine curve. As a result, the normalized roll angle increases roughly from zero to one, then decreases to -1, and then increases to zero. On the other hand, the normalized pitch angle increases roughly from zero to one, then decreases toward zero, then increases toward one, and then decreases toward zero. Therefore, in FIG. 4, if the curve is close to the straight line connecting the point (0,0) and the point (1,1) and the straight line connecting the point (0,0) and the point (-1,1), the pitch It can be said that the angle is well synchronized with the roll angle, or the pitch angle responds well to the roll angle.
図4を参照すると、本開示による実施例では、比較例に比べて、ピッチ角の良好な応答性が得られている。特に、操舵角の変化初期においてピッチ角の良好な応答性が得られる。このことは、図5(A),(B)によっても裏付けられている。したがって、車両1の安定した姿勢を得ることができる。
Referring to FIG. 4, in the examples according to the present disclosure, better responsiveness of the pitch angle is obtained as compared with the comparative example. In particular, good response of the pitch angle can be obtained at the initial stage of the change of the steering angle. This is also supported by FIGS. 5 (A) and 5 (B). Therefore, a stable posture of the
図6は本開示による実施例のピッチ制御ルーチンを示している。図6を参照すると、ステップ100では、ロール角が推定される。続くステップ101では、目標ピッチ角が算出される。続くステップ102では、目標ピッチモーメントが算出される。続くステップ103では、ピッチモーメントが目標ピッチモーメントとなるように、アクチュエータ30が制御される。
FIG. 6 shows the pitch control routine of the embodiment according to the present disclosure. With reference to FIG. 6, in
したがって、本開示による実施例によれば、図7の機能ブロック図に示されるように、車両1の制御装置10は、車速及び舵角を検出するように構成されているセンサ20と、前記車速及び舵角に基づいて目標ピッチモーメントを算出するように構成されている目標ピッチモーメント算出部40aと、前記目標ピッチモーメントを前記車両に与えるように構成されているアクチュエータ30と、を備え、前記目標ピッチモーメント算出部は、前記車速及び舵角に基づいて、舵角に対するロール角の応答遅れを考慮しつつ、ロール角を推定し、前記ロール角にあらかじめ定められたゲインを乗算することにより目標ピッチ角を算出し、ピッチ角を前記目標ピッチ角にするのに必要なピッチモーメントを、ピッチモーメントに対するピッチ角の応答遅れを考慮しつつ、前記目標ピッチモーメントとして算出する、ように構成されている。
Therefore, according to the embodiment according to the present disclosure, as shown in the functional block diagram of FIG. 7, the
1 車両
10 制御装置
20 センサ
30 アクチュエータ
40 電子制御ユニット
40a 目標ピッチモーメント算出部
1
Claims (1)
車速及び舵角を検出するように構成されているセンサと、
前記車速及び舵角に基づいて目標ピッチモーメントを算出するように構成されている目標ピッチモーメント算出部と、
前記目標ピッチモーメントを前記車両に与えるように構成されているアクチュエータと、
を備え、
前記目標ピッチモーメント算出部は、
前記車速及び舵角に基づいて、舵角に対するロール角の応答遅れを考慮しつつ、ロール角を推定し、
前記ロール角にあらかじめ定められたゲインを乗算することにより目標ピッチ角を算出し、
ピッチ角を前記目標ピッチ角にするのに必要なピッチモーメントを、ピッチモーメントに対するピッチ角の応答遅れを考慮しつつ、前記目標ピッチモーメントとして算出する、
ように構成されている、車両の制御装置。 It ’s a vehicle control device.
Sensors configured to detect vehicle speed and steering angle,
A target pitch moment calculation unit configured to calculate a target pitch moment based on the vehicle speed and steering angle, and a target pitch moment calculation unit.
An actuator configured to give the target pitch moment to the vehicle,
Equipped with
The target pitch moment calculation unit is
Based on the vehicle speed and the rudder angle, the roll angle is estimated while considering the response delay of the roll angle with respect to the rudder angle.
The target pitch angle is calculated by multiplying the roll angle by a predetermined gain.
The pitch moment required to set the pitch angle to the target pitch angle is calculated as the target pitch moment while considering the response delay of the pitch angle with respect to the pitch moment.
A vehicle control unit that is configured as such.
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JP2020142071A JP2022037768A (en) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | Control device for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2020142071A JP2022037768A (en) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | Control device for vehicle |
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JP2022037768A true JP2022037768A (en) | 2022-03-09 |
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JP2020142071A Pending JP2022037768A (en) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | Control device for vehicle |
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