JP5533405B2 - Vehicle braking / driving force control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の前輪で発生させる駆動力または制動力と後輪で発生させる駆動力または制動力を個別に制御して、ピッチ挙動を抑制する車両の制駆動力制御装置に関する。 The present invention relates to a braking / driving force control device for a vehicle that individually controls a driving force or braking force generated at a front wheel of a vehicle and a driving force or braking force generated at a rear wheel to suppress pitch behavior.
近年、電気自動車の一形態として、車輪のホイール内部もしくはその近傍に電動機(モータ)を配置し、この電動機により車輪を直接駆動する、所謂、インホイールモータ方式の車両が開発されている。このインホイールモータ方式の車両においては、各車輪(駆動輪)ごとに設けた電動機を個別に回転制御する、すなわち、各電動機を個別に力行制御または回生制御することにより、各駆動輪に付与する駆動トルクまたは制動トルクを個別に制御して、車両の駆動力および制動力を走行状態に応じて適宜制御することができる。 2. Description of the Related Art In recent years, a so-called in-wheel motor vehicle has been developed as an embodiment of an electric vehicle in which an electric motor (motor) is disposed in or near a wheel of the wheel and the wheel is directly driven by the electric motor. In this in-wheel motor type vehicle, the motor provided for each wheel (drive wheel) is individually controlled to rotate, that is, each motor is individually controlled by power running control or regenerative control to be applied to each drive wheel. The driving torque or the braking torque can be individually controlled, and the driving force and braking force of the vehicle can be appropriately controlled according to the running state.
そして、このように各駆動輪に付与する駆動トルクまたは制動トルクを個別に制御できることを利用して、ピッチングなどの挙動変化を抑制する制御装置が提案されている。例えば、下記特許文献1には、路面の段差等を通過するときに発生するピッチ挙動に伴う車両の上下方向の振動(ピッチレート)を抑制するために、各駆動輪に異なる制駆動力を付与して、車両の重心回りに生じるピッチモーメントを低減する車両の制駆動力制御装置が示されている。 And the control apparatus which suppresses behavior changes, such as pitching, is proposed using the fact that the drive torque or the braking torque applied to each drive wheel can be individually controlled in this way. For example, in Patent Document 1 below, a different braking / driving force is applied to each drive wheel in order to suppress the vertical vibration (pitch rate) of the vehicle that accompanies the pitch behavior that occurs when the vehicle passes through a step or the like on the road surface. Thus, a braking / driving force control device for a vehicle that reduces a pitch moment generated around the center of gravity of the vehicle is shown.
また、下記特許文献2には、ピッチングやバウンシングなどの車両挙動の変動を抑制するために、前後輪においてそれぞれ独立して発生させる駆動力もしくは制動力の前後の駆動力配分比を求め、この駆動力配分比に基づいて前後輪で駆動力もしくは制動力を発生させることにより、車両のピッチングやバウンシングを抑制する車両の制御装置が示されている。 Further, in Patent Document 2 below, in order to suppress fluctuations in vehicle behavior such as pitching and bouncing, a driving force distribution ratio before and after the driving force or braking force generated independently in the front and rear wheels is obtained. There is shown a vehicle control device that suppresses pitching and bouncing of a vehicle by generating driving force or braking force at front and rear wheels based on a force distribution ratio.
ところで、上記従来の制御装置においては、駆動輪の駆動力や制動力を制御することにより、サスペンション機構にて発生するサスペンション反力を利用してピッチ挙動を抑制する。この場合、ピッチ挙動におけるピッチ角やピッチ角速度の変動を抑制することは可能であるが、制御自由度が不足しているためにバネ上(例えば、車体)の上下方向の運動も同時に変化する。すなわち、駆動力や制動力によって発生するサスペンション反力は、サスペンション機構のサスペンションジオメトリによって決まるといわれている。一方、上記従来の制御装置のようなピッチ挙動を抑制する制御においては、制御自由度として駆動力および制動力の2自由度であるのに対して、車両の運動状態変化はピッチ運動、上下方向運動および前後方向運動の3つとなる。したがって、制御自由度が2自由度である場合には、上記3つの運動状態変化のうちの1つは制御できないことになる。この場合、一般に、ピッチ挙動を抑制する制御においては、車両の前後方向運動を生じさせないように、例えば、加減速度を「0」に保つため、結果として、バネ上(車体)の上下方向運動(すなわち上下方向の振動)を抑制することができなくなり、乗り心地が損なわれる。 By the way, in the said conventional control apparatus, by controlling the driving force and braking force of a driving wheel, a pitch behavior is suppressed using the suspension reaction force which generate | occur | produces in a suspension mechanism. In this case, although it is possible to suppress fluctuations in the pitch angle and pitch angular velocity in the pitch behavior, the vertical movement of the sprung (for example, the vehicle body) also changes at the same time due to insufficient control freedom. That is, it is said that the suspension reaction force generated by the driving force and the braking force is determined by the suspension geometry of the suspension mechanism. On the other hand, in the control that suppresses the pitch behavior as in the above-described conventional control device, the driving freedom and the braking force are two degrees of freedom as the degree of freedom of control, whereas the change in the motion state of the vehicle is the pitch motion, the vertical direction There are three types of motion and longitudinal motion. Therefore, when the degree of freedom of control is 2 degrees of freedom, one of the three motion state changes cannot be controlled. In this case, in general, in the control for suppressing the pitch behavior, for example, the acceleration / deceleration is kept at “0” so as not to cause the longitudinal movement of the vehicle. That is, the vibration in the vertical direction) cannot be suppressed, and the ride comfort is impaired.
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、駆動輪の制駆動力を制御することにより、サスペンション機構にて発生するサスペンション反力を利用して車両のピッチ挙動を抑制するとともに、上下方向運動を適切に抑制する車両の制駆動力制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to cope with the above-described problems, and an object of the present invention is to control the braking / driving force of the drive wheels, thereby utilizing the suspension reaction force generated in the suspension mechanism to control the pitch of the vehicle. An object of the present invention is to provide a vehicle braking / driving force control device that suppresses behavior and appropriately suppresses vertical movement.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、少なくとも前輪と後輪とをそれぞれ独立して車体に連結するサスペンション機構と、少なくとも前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して駆動力または制動力を発生させる駆動力発生機構と、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記駆動力発生機構を制御して前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立した駆動力または制動力を発生させる制御手段とを備えた車両の制動力制御装置において、前記制御手段が、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力に起因して前記サスペンション機構を介して前記前輪および前記後輪と連結された前記車体に発生する車両上下方向の運動状態量を推定する運動状態量推定手段と、前記車体に発生した車両上下方向の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と、前記実運動状態量検出手段によって検出された実運動状態量とを用いて、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を補正する補正手段とを備えたことにある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a suspension mechanism that connects at least a front wheel and a rear wheel independently to a vehicle body, and at least a driving force or a control for each of the front wheel and the rear wheel. A driving force generating mechanism for generating power, and a control means for controlling the driving force generating mechanism to suppress the pitch behavior of the vehicle body to generate independent driving force or braking force for the front wheel and the rear wheel, respectively. In the vehicle braking force control apparatus, the control means is caused by the driving force or braking force generated independently by the front wheels and the rear wheels in order to suppress the pitch behavior of the vehicle body. A movement state quantity estimating means for estimating a movement state quantity in a vehicle vertical direction generated in the vehicle body connected to the front wheels and the rear wheels via a suspension mechanism; An actual motion state quantity detecting means for detecting the actual motion state quantity in the vehicle vertical direction generated in the vehicle, a motion state quantity in the vehicle vertical direction estimated by the motion state quantity estimating means, and the actual motion state quantity detecting means. A correction means for correcting the driving force or the braking force that is independently generated on the front wheel and the rear wheel by the driving force generation mechanism using the detected actual motion state quantity is provided.
この場合、前記制御手段が、さらに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量によって表される前記車体の運動方向と、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量によって表される前記車体の実運動方向とが同一方向であるか否かを判定する運動方向判定手段を備え、前記補正手段が、前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが同一方向であると判定されたときに、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を低減させ、前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが異なる方向であると判定されたときに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量とを用いて所定のゲインを決定し、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を前記決定した所定のゲインを用いて補正するとよい。 In this case, the control means is further detected by the movement direction of the vehicle body represented by the movement state quantity in the vehicle vertical direction estimated by the movement state quantity estimation means and the actual movement state quantity detection means. A movement direction determining means for determining whether or not the actual movement direction of the vehicle body represented by the actual movement state quantity in the vertical direction of the vehicle is the same direction; and the correction means is determined by the movement direction determination means. When it is determined that the movement direction of the vehicle body and the actual movement direction of the vehicle body are the same direction, a driving force or a braking force generated independently by the driving force generation mechanism for the front wheel and the rear wheel, respectively. When the movement direction determination means determines that the movement direction of the vehicle body and the actual movement direction of the vehicle body are different directions, the movement state quantity estimation means A predetermined gain is determined using the estimated vehicle motion amount in the vertical direction of the vehicle and the actual motion state amount in the vehicle vertical direction detected by the actual motion state amount detection means, and the driving force generation mechanism The driving force or the braking force generated independently for the front wheel and the rear wheel may be corrected using the determined predetermined gain.
そして、この場合、前記運動状態量推定手段は、例えば、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力の分力として前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと作用方向とを推定するものであり、前記実運動状態量検出手段は、少なくとも、例えば、前記車体に発生した車両上下方向の加速度の大きさと作用方向とを検出するものであるとよい。この場合、前記所定のゲインは、例えば、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車体に発生した車両上下方向の加速度に対して前記車体の質量を乗算して計算される前記車体の振動に伴って発生する力の大きさとの比であるとよい。 In this case, the motion state quantity estimating means, for example, applies to the vehicle body as a component of driving force or braking force generated independently by the front wheels and the rear wheels in order to suppress the pitch behavior of the vehicle body. For example, the actual motion state amount detecting means is configured to estimate at least the magnitude of the acceleration in the vehicle vertical direction and the direction of action generated in the vehicle body. It is good to detect this. In this case, the predetermined gain is, for example, the magnitude of the force in the vehicle vertical direction input to the vehicle body estimated by the motion state amount estimating unit and the vehicle body detected by the actual motion state amount detecting unit. It may be a ratio of the magnitude of the force generated with the vibration of the vehicle body calculated by multiplying the generated acceleration in the vehicle vertical direction by the mass of the vehicle body.
さらに、これらの場合、前記制御手段は、例えば、前記車体のピッチ挙動を抑制するために、前記駆動力発生機構を制御して、絶対値が同一でありかつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力を前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させるとよい。 Further, in these cases, for example, the control means controls the driving force generation mechanism in order to suppress the pitch behavior of the vehicle body, and the driving force having the same absolute value and the opposite direction of action. Alternatively, the braking force may be generated independently for the front wheel and the rear wheel.
これらによれば、前輪と後輪とに絶対値が同一かつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力をそれぞれ独立して発生させて車体に発生したピッチ挙動を抑制する状況において、車体に発生する運動状態量(例えば、上下方向の力)を推定することができるとともに車体の実運動状態量(例えば、上下方向の加速度)を検出することができる。そして、推定した車体の運動状態量と検出した車体の実運動状態量とを用いて、より具体的には、車体の運動状態量によって表される運動方向と車体の実運動状態量によって表される運動方向とが同一方向であるか否かを判定し、同一方向であるときには前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を低減させ、逆方向であるときには前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を所定のゲインを用いて補正することができる。ここで、所定のゲインは、推定された車体の運動状態量と検出された車体の実運動状態量とを用いて決定することができ、より具体的には、ピッチ制御に伴って車体に入力される上下方向の力の大きさと、振動に伴って車体に発生する力の大きさとの比として決定することができる。 According to these, in the situation where the front wheel and the rear wheel have the same absolute value and the driving direction or the braking force in the opposite directions are independently generated to suppress the pitch behavior generated in the vehicle body, The generated motion state quantity (for example, vertical force) can be estimated, and the actual motion state quantity (for example, vertical acceleration) of the vehicle body can be detected. Then, using the estimated body motion state quantity and the detected actual body motion state quantity, more specifically, the motion direction represented by the body motion state quantity and the body actual motion state quantity are represented. The driving force or braking force generated on the front wheels and the rear wheels is reduced when they are in the same direction, and the driving force generated on the front wheels and the rear wheels when they are in the opposite direction. The force or braking force can be corrected using a predetermined gain. Here, the predetermined gain can be determined by using the estimated body motion state quantity and the detected actual body motion state quantity. More specifically, the predetermined gain is input to the car body according to the pitch control. It can be determined as a ratio between the magnitude of the vertical force generated and the magnitude of the force generated in the vehicle body due to vibration.
これにより、ピッチ挙動を抑制する制御を実行中に、例えば、車体に上下方向の振動が発生している状況において、車体に上下方向の力が入力される場合であっても、振動方向と上下方向の力の作用方向とが同一方向であるときには、前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を低減する(または「0」とする)ことによって、車体に入力される上下方向の力を小さくすることができる。この結果、車体に発生している振動が増幅されることを効果的に防止することができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。一方、振動方向と上下方向の力の作用方向とが逆方向であるときには、前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を所定のゲインを用いて補正することにより、車体に入力される上下方向の力によって車体に発生している振動を減衰させることができる。この結果、車体に発生している振動を効果的にかつ速やかに低減(減衰)させることができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。 As a result, during the control for suppressing the pitch behavior, for example, in the situation where the vertical vibration is generated in the vehicle body, even if the vertical force is input to the vehicle body, When the direction in which the direction force is applied is the same direction, the driving force or braking force generated on the front and rear wheels is reduced (or set to “0”), so that the vertical force input to the vehicle body is reduced. Can be small. As a result, it is possible to effectively prevent the vibration generated in the vehicle body from being amplified, and to ensure a good ride comfort while suppressing the pitch behavior. On the other hand, when the vibration direction and the direction in which the vertical force is applied are opposite to each other, the driving force or braking force generated on the front wheels and the rear wheels is corrected using a predetermined gain, so that the vertical The vibration generated in the vehicle body can be attenuated by the directional force. As a result, it is possible to effectively and quickly reduce (attenuate) vibrations generated in the vehicle body, and to ensure good riding comfort while suppressing pitch behavior.
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る車両の制駆動制御装置が搭載される車両Veの構成を概略的に示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the configuration of a vehicle Ve on which a vehicle braking / driving control device according to this embodiment is mounted.
車両Veは、左右前輪11,12および左右後輪13,14を備えている。そして、左右前輪11,12は、互いにまたはそれぞれ独立してサスペンション機構15,16を介して車両Veの車体Boに支持されている。また、左右後輪13,14は、互いにまたはそれぞれ独立してサスペンション機構17,18を介して車両Veの車体Boに支持されている。
The vehicle Ve includes left and right
ここで、サスペンション機構15〜18は、本発明に直接関係しないため、その詳細な説明を省略するが、例えば、ショックアブソーバを内蔵したストラット、コイルスプリングおよびサスペンションアームなどから構成されるストラット型サスペンションや、コイルスプリング、ショックアブソーバおよび上下のサスペンションアームなどから構成されるウィッシュボーン型サスペンションなどの公知のサスペンションを採用することができる。
Here, since the
左右前輪11,12のホイール内部には電動機19,20が、また、左右後輪13,14のホイール内部には電動機21,22がそれぞれ組み込まれていて、それぞれ左右前輪11,12および左右後輪13,14に動力伝達可能に連結されている。すなわち、電動機19〜22は、所謂、インホイールモータ19〜22であり、左右前輪11,12および左右後輪13,14とともに車両Veのバネ下に配置されている。そして、各インホイールモータ19〜22の回転をそれぞれ独立して制御することにより、左右前輪11,12および左右後輪13,14に発生させる駆動力および制動力をそれぞれ独立して制御することができるようになっている。
これらの各インホイールモータ19〜22は、例えば、交流同期モータにより構成されていて、インバータ23を介して、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置24の直流電力が交流電力に変換され、その交流電力が各インホイールモータ19〜22に供給されることにより各インホイールモータ19〜22が駆動(すなわち力行)されて、左右前輪11,12および左右後輪13,14に駆動トルクが付与される。また、各インホイールモータ19〜22は、左右前輪11,12および左右後輪13,14の回転エネルギーを利用して回生制御することも可能である。すなわち、各インホイールモータ19〜22の回生・発電時には、左右前輪11,12および左右後輪13,14の回転(運動)エネルギーが各インホイールモータ19〜22によって電気エネルギーに変換され、その際に生じる電力がインバータ23を介して蓄電装置24に蓄電される。このとき、左右前輪11,12および左右後輪13,14には、回生・発電力に基づく制動トルクが付与される。
Each of these in-
また、各輪11〜14と、これらに対応する各インホイールモータ19〜22との間には、それぞれ、ブレーキ機構25,26,27,28が設けられている。各ブレーキ機構25〜28は、例えば、ディスクブレーキやドラムブレーキなどの公知の制動装置である。そして、これらのブレーキ機構25〜28は、例えば、図示を省略するマスタシリンダから圧送される油圧により、各輪11〜14に制動力を生じさせるブレーキキャリパのピストンやブレーキシュー(ともに図示省略)などを動作させるブレーキアクチュエータ29に接続されている。
上記インバータ23およびブレーキアクチュエータ29は、各インホイールモータ19〜22の回転状態、および、ブレーキ機構25〜28の動作状態などを制御する電子制御ユニット30にそれぞれ接続されている。したがって、各インホイールモータ19〜22、インバータ23、蓄電装置24、ブレーキ機構25〜28およびブレーキアクチュエータ29は本発明の駆動力発生機構を構成し、電子制御ユニット30は本発明の制御手段を構成する。
The
電子制御ユニット30は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、後述するプログラムを含む各種プログラムを実行するものである。このため、電子制御ユニット30には、アクセルペダルの踏み込み量(あるいは、角度や圧力など)から運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ31、ブレーキペダルの踏み込み量(あるいは、角度や圧力など)から運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ32、車体Boの上下方向における上下加速度を検出する実運動状態検出手段としての上下加速度センサ33を含む各種センサからの各信号およびインバータ23からの信号が入力されるようになっている。
The
このように、電子制御ユニット30に対して上記各センサ31〜33およびインバータ23が接続されて各信号が入力されることにより、電子制御ユニット30は車両Veの走行状態および車体Boの挙動を把握して制御することができる。
In this way, when the
具体的には、電子制御ユニット30は、アクセルセンサ31およびブレーキセンサ32から入力される信号に基づいて、運転者のアクセル操作量およびブレーキ操作量に応じた要求駆動力および要求制動力、すなわち、車両Veを走行または制動させるための総駆動力を演算することができる。また、電子制御ユニット30は、インバータ23から入力される信号(例えば、各インホイールモータ19〜22の力行制御時に供給される電力量や電流値を表す信号)に基づいて、各インホイールモータ19〜22の出力トルク(モータトルク)をそれぞれ演算することができる。
Specifically, the
これにより、電子制御ユニット30は、インバータ23を介して各インホイールモータ19〜22の回転をそれぞれ制御する信号やブレーキアクチュエータ29を介して各ブレーキ機構25〜28の動作をそれぞれ制御する信号を出力することができる。したがって、電子制御ユニット30は、アクセルセンサ31およびブレーキセンサ32から入力される信号に基づいて車両Veに要求される総駆動力を求め、その総駆動力を発生させるように各インホイールモータ19〜22の力行・回生状態、および、ブレーキアクチュエータ29すなわち各ブレーキ機構25〜28の動作をそれぞれ制御する信号を出力することにより、車両Veの走行状態を制御することができる。
As a result, the
また、電子制御ユニット30は、上下加速度センサ33から入力される信号に基づいて、車体Boに発生したピッチ挙動を検出することができる。そして、電子制御ユニット30は、検出されたピッチ挙動の状態に応じて、ピッチ挙動を抑制するために、車両Veに要求される総駆動力内で左右前輪11,12側で発生させる駆動力(または制動力)と左右後輪13,14側で発生させる駆動力(または制動力)とを変更する。ここで、左右前輪11,12側で発生させる駆動力(または制動力)と左右後輪13,14側で発生させる駆動力(または制動力)とをそれぞれ変更してピッチ挙動を抑制する制御(以下、ピッチ制御という)自体は、本発明に直接関係せず、また、ピッチ制御はいかなる公知の制御内容をも採用することができるため、その詳細な説明を省略するが、以下に簡単に説明しておく。
Further, the
本実施形態におけるピッチ制御は、ピッチ挙動を抑制するために、車体Boにピッチモーメントを発生させるピッチ制御を採用する。この場合、車両Veの前後方向運動に影響を与えない、言い換えれば、車両Veに加減速度を生じさせないように、左右前輪11,12側と左右後輪13,14側とで発生させる駆動力(または制動力)が互いに逆方向であり、かつ、その絶対値が同一である場合を想定する。これにより、左右前輪11,12側と左右後輪13,14側とで発生させる駆動力(または制動力)が互いに相殺し合うため、車両Veを走行させるために必要な総駆動力が低減することを防止することができる。
The pitch control in the present embodiment employs pitch control that generates a pitch moment in the vehicle body Bo in order to suppress the pitch behavior. In this case, the driving force generated on the left and right
具体的に、本実施形態におけるピッチ制御は、図2に概略的に示すように、車両VeのホイールベースLに対して車両Veの前後方向における車両Veの重心Cgと、左右前輪11,12の車軸との間の距離をLf、ホイールベースLに対して車両Veの重心Cgと左右後輪13,14の車軸との間の距離をLr、左右前輪11,12のサスペンション機構15,16の瞬間回転角をθf(推定値)、左右後輪13,14のサスペンション機構17,18の瞬間回転角をθr(推定値)とし、左右前輪11,12側と左右後輪13,14側とで絶対値が同一かつ互いに逆向きの駆動力Fを発生させて車両Veの重心Cgに所定のピッチモーメントMpichを発生させる。なお、図2においては、例示的に、左右後輪13,14側が発生する駆動力F(正の値)に対して左右前輪11,12側が制動力に相当する駆動力F(負の値)を発生する状況を示しているが、左右前輪11,12側が発生する駆動力F(正の値)に対して左右後輪13,14側が制動力に相当する駆動力F(負の値)を発生させる状況が存在することはいうまでもない。
Specifically, as shown schematically in FIG. 2, the pitch control in the present embodiment is performed by the center of gravity Cg of the vehicle Ve in the front-rear direction of the vehicle Ve and the left and right
このように、左右前輪11,12および左右後輪13,14に互いに逆向きの駆動力Fを発生させた場合、左右前輪11,12側から車体Boに入力される駆動力Fの上下方向の分力はサスペンション機構15,16の瞬間回転角をθfを用いてF×tanθfで表され、左右後輪13,14側から車体Boに入力される駆動力Fの上下方向の分力はサスペンション機構17,18の瞬間回転角をθrを用いてF×tanθrで表される。これにより、車両Veの重心Cgに発生するピッチモーメントMpichは、距離Lf,Lrを用いた下記式1により計算することができる。
Mpich=F×(Lr×tanθr−Lf×tanθf) …式1
したがって、電子制御ユニット30は、各輪11〜14にて発生させる駆動力Fを制御することにより、言い換えれば、インバータ23を介して、インホイールモータ19〜22を駆動制御することにより、所定のピッチモーメントMpichを発生させてピッチ挙動を抑制することができる。なお、この場合、電子制御ユニット30は、インバータ23を介してインホイールモータ19〜22を駆動制御することに代えてまたは加えて、ブレーキアクチュエータ29を介してブレーキ機構25〜28を制動制御することによっても、各輪11〜14に制動力に相当する駆動力F(負の値)を発生させることができる。
As described above, when the driving forces F in the opposite directions are generated in the left and right
Mpich = F × (Lr × tan θr−Lf × tan θf) Equation 1
Therefore, the
ところで、上述したピッチ制御を実行した場合には、左右前輪11,12および左右後輪13,14から車体Boに駆動力Fの分力としてF×tanθfとF×tanθrとが入力される。このため、ピッチ制御を実行した場合には、下記式2に示すように、左右前輪11,12および左右後輪13,14から車体Boに入力されるF×tanθfとF×tanθrとの合力として車両Veの重心Cgに上下力Fzが入力される。
Fz=F×(tanθf+tanθr) …式2
なお、電子制御ユニット30が前記式2に従って上下力Fzを計算することは、本発明の運動状態推定手段に相当する。
By the way, when the above-described pitch control is executed, F × tan θf and F × tan θr are input from the left and right
Fz = F × (tan θf + tan θr) Equation 2
Note that the
ここで、各輪11〜14と車体Boとは、図2に示すように、サスペンション機構15〜18を介して連結されているため、車体Boに上下方向の振動が発生している状況下で、上下力Fzが入力すると車体Boの上下方向の振動、言い換えれば、上下加速度が増幅して乗り心地が悪化する可能性がある。このため、電子制御ユニット30は、図3に示す上下振動抑制制御プログラムを実行して、上下加速度の増幅を抑制する。以下、このプログラムを詳細に説明する。
Here, since the wheels 11 to 14 and the vehicle body Bo are connected via
電子制御ユニット30(より詳しくは、CPU)は、上下振動抑制制御プログラムをステップS10にて開始し、続くステップS11にて、現在、ピッチ制御中であるか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット30は、現在、上述したピッチ制御を実行していなければ、ピッチ制御を実行するまでステップS11にて「No」と判定し続ける。そして、電子制御ユニット30は、ピッチ制御を実行していれば、「Yes」と判定してステップS12に進む。
The electronic control unit 30 (more specifically, the CPU) starts the vertical vibration suppression control program in step S10, and determines in step S11 whether or not pitch control is currently being performed. In other words, if the
ステップS12においては、電子制御ユニット30は、上下加速度センサ33から信号を入力し、この入力した信号によって表される車体Boに発生している上下加速度Azを検知(検出)する。そして、電子制御ユニット30は、上下加速度Azを検知すると、ステップS13に進む。
In step S12, the
ステップS13においては、電子制御ユニット30は、上述したピッチ制御時に前記式3に従って計算されて車体Boに入力する上下力Fzの符号(すなわち、作用方向であり車体Boの運動方向)と前記ステップS12にて検知した上下加速度Azの符号(すなわち、作用方向であり車体Boの運動方向)とが同一符号(すなわち、作用方向が同一)であるか否かを判定する。具体的に説明すると、電子制御ユニット30は、例えば、計算して推定した上下力Fzと検知した上下加速度Azとを乗算して得られた値の符号が正であれば、上下力Fzの符号と上下加速度Azの符号が同一符号であるため「Yes」と判定してステップS14に進む。一方、計算した上下力Fzと検知した上下加速度Azとを乗算して得られた値の符号が負であれば、上下力Fzの符号と上下加速度Azの符号が異符号であるため、電子制御ユニット30は「No」と判定してステップS15に進む。
In step S13, the
ステップS14においては、電子制御ユニット30は、現在、ピッチ制御に伴って入力された上下力Fzの作用方向と車体Boにおける上下加速度Azの作用方向とが同一方向、言い換えれば、車体Boに入力された上下力Fzが車体Boに発生している上下方向の振動を増幅するように作用しているため、ピッチ制御に伴って入力される上下力Fz(具体的には、ピッチ制御ゲイン)を低減させて補正する。すなわち、車体Boに入力される上下力Fzは、上述したように、ピッチ制御に伴い、左右前輪11,12と左右後輪13,14に対して互いに逆向きでかつ同一の大きさの駆動力Fを発生させることにより、車両Veの上下方向に発生するF×tanθfとF×tanθrの合力である。したがって、電子制御ユニット30は、車体Boに入力する上下力Fzを低減する(または「0」とする)ために、各輪11〜14の発生させる駆動力Fを低減して(または「0」にして)補正する。
In step S14, the
このため、電子制御ユニット30は、インバータ23を介して、各インホイールモータ19〜22の回転を制御して、左右前輪11,12および左右後輪13,14に発生させる駆動力Fの大きさを低減または「0」とする。これにより、車体Boに入力する上下力Fzの大きさを低減(または「0」)することができ、上下力Fzが車体Boに発生している上下加速度Azすなわち車体Boに発生している上下方向の振動を増幅することを防止することができる。
For this reason, the
一方、ステップS15においては、電子制御ユニット30は、現在、ピッチ制御に伴って入力された上下力Fzの作用方向と車体Boにおける上下加速度Azの作用方向とが異符号、言い換えれば、車体Boに入力された上下力Fzが車体Boに発生している上下方向の振動を相殺するように作用している。このため、電子制御ユニット30は、ピッチ制御に伴って入力される上下力Fzによって効果的に上下方向の振動(すなわち上下加速度Az)を減衰させるために、前記計算して推定した上下力Fzおよび検知した上下加速度Azを用いた下記式3に従って、所定のゲインKを決定する。
K=(m×Az)/Fz …式3
ただし、前記式4中におけるmはバネ上である車体Boの質量を表す。このため、前記式3の右辺の分子(m×Az)は車体Boに振動に伴って発生する力を表すものであり、したがって、ゲインKは駆動力Fを発生させることによって車体Boに入力される上下力Fzと車体Boに振動に伴って発生する力の比を表すものとなる。
On the other hand, in step S15, the
K = (m × Az) / Fz Equation 3
However, m in the said Formula 4 represents the mass of the vehicle body Bo on a spring. For this reason, the numerator (m × Az) on the right side of Equation 3 represents the force generated by the vibration of the vehicle body Bo. Therefore, the gain K is input to the vehicle body Bo by generating the driving force F. It represents the ratio of the vertical force Fz to be generated and the force generated by the vibration in the vehicle body Bo.
そして、電子制御ユニット30は、前記式4に従って決定したゲインKをピッチ制御によって発生させる駆動力Fに乗算し、駆動力F(すなわち、上下力Fz)を補正する。これにより、車体Boに発生した振動を減衰させるために適切な大きさの上下力Fzを車体Boに入力することができ、その結果、車体Boに発生した振動を速やかに抑えることができる。したがって、ピッチ制御に伴って車体Boに発生する上下方向の振動の発生を効果的にかつ速やかに抑制することができて、乗員の乗り心地を良好に確保することができる。
Then, the
そして、電子制御ユニット30は、前記ステップS14または前記ステップS15のステップ処理後、ステップS16に進み、上下振動抑制制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定に短い時間の経過後、電子制御ユニット30は、ふたたび、ステップS10にて同プログラムの実行を開始する。
Then, the
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、電子制御ユニット30は、インバータ23(またはブレーキアクチュエータ29)を介してインホイールモータ19〜22(またはブレーキ機構25〜28)を制御して、左右前輪11,12と左右後輪13,14とに絶対値が同一かつ作用方向が逆方向となる駆動力F(または制動力F)をそれぞれ独立して発生させてピッチモーメントMpichを発生させ、車体Boに生じたピッチ挙動を抑制することができる。そして、このピッチ制御において、電子制御ユニット30は、車体Boに入力される運動状態量としての上下力Fzを推定することができるとともに、上下加速度センサ33から車体Boの実運動状態量としての上下加速度Azを検出することができる。これにより、電子制御ユニット30は、推定した上下力Fzの作用方向(車体Boの運動方向)と上下加速度Azの作用方向(車体Boの実運動方向)とが同一方向であるか否かを判定し、同一方向であるときには左右前輪11,12および左右後輪13,14に発生させる駆動力F(または制動力F)を低減させ、逆方向であるときには左右前輪11,12および左右後輪13,14に発生させる駆動力F(または制動力)を所定のゲインKを用いて補正することができる。
As can be understood from the above description, according to the above embodiment, the
これにより、ピッチ制御の実行中に、車体Boに上下方向の振動が発生している状況において、車体Boに対して上下力Fzが入力される場合であっても、上下加速度Azの作用方向(すなわち車体Boの振動方向)と上下力Fzの作用方向とが同一方向であるときには、左右前輪11,12および左右後輪13,14に発生させる駆動力F(または制動力F)を低減する(または「0」とする)ことによって、車体Boに入力される上下力Fzを小さくすることができる。この結果、車体Boに発生している振動が増幅されることを効果的に防止することができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。一方、上下加速度Azの作用方向(すなわち車体Boの振動方向)と上下力Fzの作用方向とが逆方向であるときには、左右前輪11,12および左右後輪13,14に発生させる駆動力F(または制動力F)を所定のゲインKを用いて補正することにより、車体Boに入力される上下力Fzによって車体Boに発生している振動を減衰させることができる。この結果、車体Boに発生している振動を効果的にかつ速やかに低減(減衰)させることができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。
As a result, in the situation where vertical vibration is generated in the vehicle body Bo during the pitch control, even when the vertical force Fz is input to the vehicle body Bo, the direction of action of the vertical acceleration Az ( That is, when the direction of vibration of the vehicle body Bo) and the direction of action of the vertical force Fz are the same direction, the driving force F (or braking force F) generated on the left and right
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 In carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
例えば、上記実施形態においては、実運動状態量検出手段として車体Boに発生する上下加速度を検出する上下加速度センサ33を設けて実施した。この場合、上下加速度センサ33に代えて、または、加えて、例えば、車体Boに発生する車両上下方向の変位量(ストローク量)を検出するストロークセンサや車体Boに発生する車両上下方向の速度を検出する速度センサを設けて実施することも可能である。これらのストロークセンサや速度センサを設けた場合であっても、これらの各センサによって検出されたストローク量や速度から車両上下方向の上下加速度を算出することが可能であるため、この算出された上下加速度を用いることにより、前記式3に従って所定のゲインKを決定することができる。したがって、この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、電子制御ユニット30が駆動力Fの分力として瞬間回転角をθfおよび瞬間回転角をθrを用いてF×tanθfとF×tanθrを求め、これら分力の合力として上下力Fzを算出すなわち運動状態量として上下力Fzを推定するように実施した。この場合、運動状態量として上下力Fzを算出(推定)することに代えて、または、加えて、運動状態量としてピッチ制御に伴って各輪11〜14に発生させる駆動力Fに伴って車体Boに発生する上下加速度を算出(推定)するように実施することも可能である。具体的には、車体Boの質量mが既知であれば、例えば、前記式2に従って算出された上下力Fzを質量mで除することにより上下加速度を推定することができる。そして、この場合には、前記式3に基づいて、例えば、推定された運動状態量である駆動力Fに起因して車体Boに発生する上下加速度と、実運動状態量である上下加速度センサ33によって検出された上下加速度Azとの比を所定のゲインKとして決定することにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the
11,12…前輪、13,14…後輪、15,16,17,18…サスペンション機構、19,20,21,22…電動機(インホイールモータ)、23…インバータ、24…蓄電装置、25,26,27,28…ブレーキ機構、29…ブレーキアクチュエータ、30…電子制御ユニット、31…アクセルセンサ、32…ブレーキセンサ、33…上下加速度センサ、Ve…車両、Bo…車体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記制御手段が、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力に起因して前記サスペンション機構を介して前記前輪および前記後輪と連結された前記車体に発生する車両上下方向の運動状態量を推定する運動状態量推定手段と、
前記車体に発生した車両上下方向の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と、前記実運動状態量検出手段によって検出された実運動状態量とを用いて、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする車両の制駆動力制御装置。 A suspension mechanism for independently connecting at least the front wheels and the rear wheels to the vehicle body; a driving force generating mechanism for generating a driving force or a braking force independently for at least the front wheels and the rear wheels; and a pitch of the vehicle body In a vehicle braking force control device, comprising: a control unit that controls the driving force generation mechanism to suppress behavior and generates independent driving force or braking force for the front wheel and the rear wheel, respectively.
The control means is
The vehicle body connected to the front wheel and the rear wheel via the suspension mechanism due to a driving force or a braking force generated independently by the front wheel and the rear wheel in order to suppress the pitch behavior of the vehicle body. A movement state quantity estimating means for estimating a movement state quantity in the vehicle vertical direction generated in the vehicle,
An actual motion state amount detecting means for detecting an actual motion state amount in the vehicle vertical direction generated in the vehicle body;
The driving force generating mechanism uses the front wheel and the vehicle motion amount in the vertical direction of the vehicle estimated by the motion state amount estimating unit and the actual motion state amount detected by the actual motion state amount detecting unit. A braking / driving force control device for a vehicle, comprising: correction means for correcting a driving force or a braking force that is independently generated on the rear wheels.
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量によって表される前記車体の運動方向と、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量によって表される前記車体の実運動方向とが同一方向であるか否かを判定する運動方向判定手段を備え、
前記補正手段が、
前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが同一方向であると判定されたときに、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を低減させ、
前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが異なる方向であると判定されたときに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量とを用いて所定のゲインを決定し、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を前記決定した所定のゲインを用いて補正することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。 The braking / driving force control device for a vehicle according to claim 1, further comprising:
According to the movement direction of the vehicle body represented by the movement state quantity in the vehicle vertical direction estimated by the movement state quantity estimation means, and the actual movement state quantity in the vehicle vertical direction detected by the actual movement state quantity detection means. A movement direction determination means for determining whether or not the actual movement direction of the vehicle body represented is the same direction;
The correction means is
When the movement direction determination means determines that the movement direction of the vehicle body and the actual movement direction of the vehicle body are the same direction, the driving force generation mechanism generates the front wheel and the rear wheel independently. Reduce the driving force or braking force
When the movement direction determination means determines that the movement direction of the vehicle body and the actual movement direction of the vehicle body are different directions, the movement state quantity in the vehicle vertical direction estimated by the movement state quantity estimation means A predetermined gain is determined using the actual movement state quantity in the vehicle vertical direction detected by the actual movement state quantity detection means, and is generated independently for the front wheel and the rear wheel by the driving force generation mechanism. A braking / driving force control device for a vehicle, wherein the driving force or braking force to be corrected is corrected using the determined predetermined gain.
前記運動状態量推定手段は、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力の分力として前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと作用方向とを推定するものであり、
前記実運動状態量検出手段は、少なくとも、
前記車体に発生した車両上下方向の加速度の大きさと作用方向とを検出することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。 In the vehicle braking / driving force control device according to claim 2,
The motion state quantity estimating means includes:
In order to suppress the pitch behavior of the vehicle body, the magnitude and direction of the force in the vertical direction of the vehicle that is input to the vehicle body as a component of the driving force or braking force generated independently by the front wheels and the rear wheels, respectively. Is an estimate,
The actual motion state quantity detection means is at least:
A braking / driving force control device for a vehicle, wherein the braking / driving force control device detects a magnitude of an acceleration generated in the vehicle body in a vertical direction and an acting direction.
前記所定のゲインは、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車体に発生した車両上下方向の加速度に対して前記車体の質量を乗算して計算される前記車体の振動に伴って発生する力の大きさとの比であることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。 In the vehicle braking / driving force control device according to claim 3,
The predetermined gain is
The magnitude of the force in the vehicle vertical direction input to the vehicle body estimated by the motion state quantity estimation unit and the acceleration in the vehicle vertical direction generated in the vehicle body detected by the actual motion state quantity detection unit A braking / driving force control device for a vehicle, wherein the braking / driving force control device is a ratio to a magnitude of a force generated by the vibration of the vehicle body calculated by multiplying the mass of the vehicle body.
前記制御手段は、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために、前記駆動力発生機構を制御して、絶対値が同一でありかつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力を前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。 In the braking / driving force control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The control means includes
In order to suppress the pitch behavior of the vehicle body, the driving force generation mechanism is controlled so that a driving force or a braking force having the same absolute value and a reverse direction of action are applied to the front wheel and the rear wheel, respectively. A braking / driving force control device for a vehicle, which is generated independently.
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