JP2022122582A

JP2022122582A - 姿勢制御装置

Info

Publication number: JP2022122582A
Application number: JP2021019919A
Authority: JP
Inventors: 周一岡田; Shuichi Okada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-08-23
Also published as: CN114906127A; US20220250635A1

Abstract

【課題】制御パラメータを検出する検出部の異常を検知したときでも制御の性能を高く維持することができる姿勢制御装置を提供する。【解決手段】車両の走行姿勢を目標姿勢に収束させるように被制御装置を制御する姿勢制御部と、制御装置または姿勢制御部に用いる制御パラメータを検出する検出部の少なくとも一つの異常を検知したときに、姿勢制御部の出力を制限する制限部と、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、を備え、制限部は、ヨーレートが０に近づく方向の制御量に関する第１リミット値よりも、ヨーレートが０から離れる方向の制御量に関する第２リミット値の方を小さくする。【選択図】図３

Description

本発明は、姿勢制御装置に関する。

車両の横方向の姿勢を制御する姿勢制御装置においては、車速に応じて、センサ類等の故障時の車両挙動が、いずれのドライバでも容易に修正可能な制御量となる制限値にて、制御量を制限することが考えられる。
特許文献１には、走行中の車両の横滑りやスピンを抑制するための車両の姿勢制御において、ヨーレートセンサや横方向加速度センサ等の異常を検出した場合に車両の姿勢制御を抑制するとともに、車両が所定状態（不安定な状態）になったと判断したら通常とは異なる車両の第２の姿勢制御を行うことが開示されている。

特開２０００－２７２４９２号公報

しかし、前記のように、センサ類等の故障時の車両挙動が、いずれのドライバでも容易に修正可能な制御量となる制限値にて、制御量を制限するのは、制御する方向に関わらず最悪モードを考慮して制御量を制限することになる。そのため、制御量を過度に制限することになり、制御の性能が低下することが懸念される。
また、前記特許文献１の技術では、車両が不安定状態になったと判断してから車両の第２の姿勢制御を行うため、車両を安定させるには改善の余地がある。

そこで、本発明の課題は、制御パラメータを検出する検出部の異常を検知したときでも制御の性能を高く維持することができる姿勢制御装置を提供することである。

本発明は、車両の走行姿勢を目標姿勢に収束させるように被制御装置を制御する姿勢制御部と、前記被制御装置または前記姿勢制御部に用いる制御パラメータを検出する検出部の少なくとも一つの異常を検知したときに、前記姿勢制御部の出力を制限する制限部と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、を備え、前記制限部は、前記ヨーレートが０に近づく方向の制御量に関する第１リミット値よりも、前記ヨーレートが０から離れる方向の制御量に関する第２リミット値の方を小さくすることを特徴とする。

本発明によれば、制御パラメータを検出する検出部の異常を検知したときでも制御の性能を高く維持することができる姿勢制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる車両のシステム構成図である。本発明の一実施形態にかかる車両のＡＴＴＳ－ＥＣＵの機能ブロック図である。本発明の一実施形態にかかる車両のＡＴＴＳ－ＥＣＵによる左右駆動力配分装置１３の制御量のリミット値を説明する概念図である。車線を走行する車両の平面図である本発明の一実施形態にかかる車両のヨーレート検出部で実行される画像ヨーレートを算出する手段の機能ブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
先ず、図１を参照して、車両の装置構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる車両のシステム構成図である。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対応して配置された部材については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して例えば車輪４ｆｌ（左前）、車輪４ｆｒ（右前）、車輪４ｒｌ（左後）、車輪４ｒｒ（右後）のように記すとともに、総称する場合には例えば車輪４のように記す。この点、後記する符号３のタイヤや符号２１の車輪速センサについても同様である。

図１に示すように、車両１は、車体２の前後左右に、タイヤ３が装着された４つの車輪４を有しており、操舵アシストを行うＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）１１と、左右前輪４ｆｌ，４ｆｒ（左右ドライブシャフト５ｆｌ，５ｆｒ）に対して駆動力を可変配分するＡＴＴＳ(Active Torque Transfer System：左右駆動力配分装置)１３と、左右駆動力配分装置１３（被制御装置）を駆動制御するＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６（姿勢制御装置）とを搭載している。

車両１は、車輪速を検出する車輪速センサ２１を車輪４ごとに備える他、ステアリングホイール７の操舵角を検出する操舵角センサ２２、車体２の実ヨーレートを検出するヨーレートセンサ２３、車体２の横加速度を検出する横加速度センサ２４（横加速度検出部）等を適所に有している。
左右駆動力配分装置１３は、各一対の遊星歯車機構および油圧クラッチ、油圧クラッチを駆動制御する油圧制御弁等から形成されており、ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６からの駆動電流に応じて左右前輪４に対する駆動力の配分を連続的に変化させる。ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して、他の各種制御装置や左右駆動力配分装置１３、各センサ２１～２４と接続されている。
車両１のルームミラー等の近傍には、車両１の前方を撮像するカメラ２５が設けられている。

図２は、ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６の機能ブロック図である。
ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６には、ヨーレートセンサ２３、４つの車輪速センサ２１、操舵角センサ２２、横加速度センサ２４が接続されている。また、ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６は、４つの車輪速センサ２１の検出値に基づいて車両１の車速を推定する車速推定部２６（車速検知部）を備えている。また、ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６には、カメラ２５（図１）で撮像した画像データも入力する。

ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６は、これらセンサ類の検出値に基づき左右駆動力配分装置１３を制御して、車両１の旋回能力の向上を図るべく左右前輪４ｆｌ，４ｆｒ間での駆動力配分を連続的に変化させる（詳細は説明、図示省略）。
そして、ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６は、車両の走行姿勢を目標姿勢に収束させるように制御装置である左右駆動力配分装置１３を制御する姿勢制御部３１を備えている。これによって、車両の走行姿勢を目標姿勢に収束させるように左右前輪４ｆｌ，４ｆｒ間での駆動力配分を変化させる。また、制限部３２は、左右駆動力配分装置１３またはＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６に用いる制御パラメータを検出するセンサ類の少なくとも一つの異常を検知したときに、左右駆動力配分装置１３の出力を制限する。すなわち、左右前輪４ｆｌ，４ｆｒ間での駆動力配分を制限する。

ヨーレート検出部３３は、ヨーレートセンサ２３で直接検出する他、他の手段でも車両１のヨーレートを検出する（詳細は後述）。
制限部３２は、前記のとおり、左右駆動力配分装置１３またはＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６に用いる制御パラメータを検出するセンサ類の少なくとも一つの異常を検知したときに、左右駆動力配分装置１３の出力を制限する。そのため、ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６による左右駆動力配分装置１３の制御量にリミット値を設けている。

このリミット値について説明する。図３は、ＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６による左右駆動力配分装置１３の制御量のリミット値を説明する概念図である。図３のグラフにおいて、横軸はヨーレート検出部３３が検出するヨーレートの値である。ヨーレートがプラスの値になるのが０から右側、マイナスの値になるのが左側である。縦軸はＡＴＴＳ－ＥＣＵ１６から左右駆動力配分装置１３に出力する制御量の値である。制御量がプラスの値になるのが０から上側、マイナスの値になるのが下側である。

制限部３２は、ヨーレートが０に近づく方向の制御量に関する第１リミット値Ｌ１よりも、ヨーレートが０から離れる方向の制御量に関する第２リミットＬ２値（絶対値）の方を小さくする。
図３の縦軸と横軸で区切られた４つの領域（象限）について、右上を第１象限として、反時計回りに順次、第２象限、第３象限、第４象限とすると、ヨーレートが０に近づく方向の制御量とは、検出しているヨーレートがマイナスでヨーレートがプラスになる制御量の場合（図３の第２象限）と、検出しているヨーレートがプラスでヨーレートがマイナスになる制御量の場合（図３の第４象限）とである（ヨーレートが安定する方向での制御）。この場合、制御量のリミット値は絶対値が大きい第１リミット値Ｌ１にする。

ヨーレートが０から離れる方向の制御量とは、検出しているヨーレートがマイナスでヨーレートがマイナスになる制御量の場合（図３の第３象限）と、検出しているヨーレートがプラスでヨーレートがプラスになる制御量の場合（図３の第１象限）とである（ヨーレートが発散する方向での制御）。この場合、制御量のリミット値は絶対値が第１リミット値Ｌ１よりも小さい第２リミット値Ｌ２にする。
制御量のリミット値をこのように設定することで、センサ類の異常等が発生した場合であっても、リミット値はヨーレートが安定する方向での制御量が、ヨーレートが発散する方向の制御量よりも大きくなれるように設定するので、異常等の発生時でも安定方向への制御を十分に行うことができる。よって、制御パラメータを検出するセンサ類の異常を検知したときでも制御の性能を高く維持することができる。

ヨーレート検出部３３は、ヨーレートセンサ２３で直接車両１のヨーレートを検出する他に推定ヨーレートを求める。推定ヨーレートは、横加速度センサ２４（横加速度検出部）で求めた横加速度と、車速推定部２６（車速検知部）で推定した車速とを用いて、“推定ヨーレート＝横加速度／車速”によって求める。
制限部３２は、ヨーレートセンサ２３で検出したヨーレートと推定ヨーレートとの相関がなくなる場合は、そうでない場合に比べて前記の第１リミット値Ｌ１の値を小さくする。「相関がない」とは、ヨーレートセンサ２３で検出したヨーレートと推定ヨーレートとの値が所定値以上離れることである。

ヨーレートセンサ２３で検出したヨーレートと推定ヨーレートとの相関がなくなる場合は、ヨーレートセンサ２３で検出したヨーレートの値が異常な場合である。この場合、制限部３２は、ヨーレートが安定するか否か判断できないので、第１リミット値Ｌ１を小さくして車両１の安定性を高めるようにする。

ヨーレート検出部３３は、画像ヨーレートも算出する。図４は、車線を走行する車両１の平面図である。図５は、ヨーレート検出部３３で実行される画像ヨーレートを算出する手段の機能ブロック図である。

まず、図４を参照して、Ψは車両１の慣性系に対するヨー角である。Ψ_vは車両１の車線１０１に対するヨー角ずれである。Ψ_cは慣性系に対する車線１０１の向きである。ヨー角はΨ＝Ψ_v＋Ψ_cとなり、これを微分した値がヨーレートとなる。

図５を算出して画像ヨーレートの算出について説明する。画像ヨーレートとは、車外の画像に基づいて算出する車両１のヨーレートである。まず、車線認識部４１は、カメラ２５で撮像した車両前方の画像の画像データから、車線１０１（白線）に対する車両１の車線曲率と、車線１０１に対する車両１のヨー角を求める。
第１演算部４２は、車速推定部２６が推定した車両１の車速と、車線認識部４１が求めた車線１０１に対する車線曲率とを乗算して、車線１０１の向きΨ_cの単位時間当たりの変化率Ψ_caを求める。

第２演算部４３は、車線に対する車両１のヨー角（Ψ_v）の単位時間当たりの変化率Ψ_vaを求める。
第３演算部４４は、変化率Ψ_caと変化率Ψ_vaとを加算して車両１のヨーレート（画像ヨーレート）を求める。
制限部３２は、画像ヨーレートまたはヨーレートセンサ２３で検出したヨーレートの少なくとも一方と、前記の推定ヨーレートとの相関がある場合は、第１リミット値が第２リミット値よりも大きい状態を維持する。ここで、「相関がある」とは、画像ヨーレートまたはヨーレートセンサ２３で検出したヨーレートの少なくとも一方と、推定ヨーレートとの間に所定値以上の差がないことである。

この場合は、ヨーレートが安定すると判断できるので、第１リミット値Ｌ１が大きい状態を維持して、制御パラメータを検出するセンサ類の異常を検知したときでも制御の性能を高く維持することができる。
なお、前記の例では、被制御装置が左右駆動力配分装置１３である例で説明したが、被制御装置は、ステアリング、駆動源（エンジン、モータ）、ブレーキなどであってもよい。その場合にも、車両１の走行姿勢を目標姿勢に収束させるように被制御装置を制御する姿勢制御装置を備え、姿勢制御装置の制御量に前記のようなリミット値を設定すればよい。

１車両
１３左右駆動力配分装置（被制御装置）
１６ＡＴＴＳ－ＥＣＵ（姿勢制御装置）
２６車速推定部（車速検知部）
２４横加速度センサ（横加速度検出部）
３１姿勢制御部
３２制限部
３３ヨーレート検出部
Ｌ１第１リミット値
Ｌ２第２リミット値

Claims

車両の走行姿勢を目標姿勢に収束させるように被制御装置を制御する姿勢制御部と、
前記被制御装置または前記姿勢制御部に用いる制御パラメータを検出する検出部の少なくとも一つの異常を検知したときに、前記姿勢制御部の出力を制限する制限部と、
前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、を備え、
前記制限部は、前記ヨーレートが０に近づく方向の制御量に関する第１リミット値よりも、前記ヨーレートが０から離れる方向の制御量に関する第２リミット値の方を小さくすることを特徴とする姿勢制御装置。
横加速度を検出する横加速度検出部と、
前記車両の車速を検知する車速検知部と、を備え、
前記制限部は、前記ヨーレート検出部が検出するヨーレートと、前記横加速度と前記車速から求められる推定ヨーレートの相関が無くなる場合は、第１リミット値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の姿勢制御装置。
前記ヨーレート検出部は、車両前方画像から求める画像ヨーレートと、ヨーレートセンサが検出したセンサヨーレートとを取得し、
前記制限部は、前記画像ヨーレートまたは前記センサヨーレートの少なくとも一方と、前記推定ヨーレートの相関がある場合は前記第１リミット値が前記第２リミット値よりも大きい状態を維持することを特徴とする請求項２に記載の姿勢制御装置。