<構成部材等の記号、記号末尾の添字、及び、移動方向>
本発明に係る牽引車両の運動制御装置CSの実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明において、「ECU」等の如く、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一機能のものである。また、各種記号の末尾に付された添字「**」は、トラクタVHの前後左右の4輪、又は、トレーラTRの左右の2輪のうちの何れに関するものであるかを示す。具体的には、各添字は、トラクタVHにおいて、「fl」が左前輪に、「fr」が右前輪に、「rl」が左後輪に、「rr」が右後輪に、夫々、対応している。また、トレーラTRにおいて、「tl」が左輪、「tr」が右輪に対応している。
「f*」はトラクタVHの左右前輪、「r*」はトラクタVHの左右後輪、「t*」はトレーラTRの左右輪を表す。さらに、添字「**」は、省略されることもある。「**」が省略された場合には、記号は該当する部材等の総称を表す。例えば、車輪速センサVWf*は、前輪用の車輪速度センサVWfl、VWfrを表し、車輪速度センサVWr*は、後輪用の車輪速度センサVWrl、VWrrを示す。車輪速度センサVW**(添字「**」が省略された場合には、「VW」とも表記)は、トラクタVHの4つの車輪速度センサVWfl、VWfr、VWrl、VWrrを包括的に示す。
<本発明に係る牽引車両の運動制御装置の全体構成>
図1の全体構成図を参照して、本発明に係る運動制御装置CSについて説明する。車両は、トラクタVH、及び、該トラクタVHにより牽引されるトレーラTRによって構成される、所謂、牽引車両である。
運動制御装置CSを備える牽引車両(特に、トラクタVH)には、制動操作部材BP、制動操作量センサBA、操舵操作部材SW、操舵角センサSA、車輪速度センサVW**、ヨーレイトセンサYR、前後加速度センサGX、横加速度センサGY、制動液圧センサPW**、制動アクチュエータ(単に、「アクチュエータ」ともいう)BR、及び、コントローラECUが備えられる。また、トラクタVHには、牽引車両を加速し、定速走行するため、動力源PR、及び、変速機TNが備えられている。
制動操作部材(例えば、ブレーキペダル)BPは、運転者が車両を減速させるために操作する部材である。制動操作部材BPが操作されることによって、車輪WH**(単に、「WH」とも表記)に対する制動トルクが調整され、車輪WH**に制動力F**が発生される。
運転者による制動操作部材(ブレーキペダル)BPの操作量Baを検出するよう、制動操作量センサ(単に、「操作量センサ」ともいう)BAが設けられる。具体的には、制動操作量センサBAとして、マスタシリンダCM内の液圧(マスタシリンダ液圧)を検出するマスタシリンダ液圧センサ、制動操作部材BPの操作変位を検出する操作変位センサ、及び、制動操作部材BPの操作力を検出する操作力センサのうちの少なくとも1つが採用される。つまり、制動操作量Baは、マスタシリンダ液圧、制動操作変位、及び、制動操作力のうちの少なくとも1つに基づいて決定される。
操舵操作部材(例えば、ステアリングホイール)SWは、運転者が車両を旋回させるために操作する部材である。操舵操作部材SWが操作されることによって、操向車輪(例えば、前輪WHf*)に操舵角Saが付与され、車輪WH**に横力が発生され、車両が旋回される。
操舵操作部材SWの回転角度(操舵角)Saを検出するよう、操舵角センサSAが設けられる。例えば、操舵角Saは、車両の直進走行に対応する操舵中立位置「Sa=0」からの回転角度である。操舵角Saでは、左旋回方向が正符号で、右旋回方向が負符号で表現される。
更に、図示されていないが、運転者が、車両の動力源PRの出力を調整して、車両を加速させるために操作する加速操作部材(例えば、アクセルペダル)が備えられる。また、変速機TNによって、変速操作を行うための変速操作部材(例えば、シフトレバー)が備えられる。そして、加速操作部材の操作量を検出する加速操作量センサと、変速操作部材のシフト位置を検出するシフト位置センサと、が設けられる。
動力源PR(例えば、内燃機関)には、スロットル開度Thを検出するスロットルセンサTH、燃料噴射量Fiを検出する噴射量センサFI、及び、駆動回転数Neを検出る回転数センサNEが設けられる。また、変速機TNには、変速比(ギヤ位置)Grを検出するためのギヤ位置センサGRが設けられている。スロットル開度Th、燃料噴射量Fi、動力源の駆動回転数Ne、及び、ギヤ位置Grは、車両のパワートレイン(動力源PR、変速機TNの総称)の出力(駆動トルク)を演算するために採用される。なお、動力源PRが、駆動用の電気モータである場合には、動力源PRへの通電量(例えば、電流値)が検出され得る。各センサによって得られた信号は、通信バスBSを介して、コントローラECUに入力される。
トラクタVHには、車輪WH**の回転速度である車輪速度Vw**を検出する車輪速度センサVW**が備えられる。トタクタVHには、車両の運動状態を検出する車両挙動センサが備えられる。具体的には、車両の実際のヨーレイト(ヨー角速度)Yrを検出するヨーレイトセンサYR、車両の前後方向における加速度(前後加速度)Gxを検出する前後加速度センサGX、及び、車両の横方向における加速度(横加速度)Gyを検出する横加速度センサGYが設けられる。
車両の各車輪WH**には、ブレーキキャリパCP**、ホイールシリンダCW**、回転部材KT**、及び、摩擦部材MSが備えられる。具体的には、車輪WHには、回転部材(例えば、ブレーキディスクであり、単に、「KT」とも表記)KT**が固定され、これを挟み込むようにブレーキキャリパCP**(単に、「CP」とも表記)が配置されている。ブレーキキャリパ(単に、「キャリパ」ともいう)CPには、ホイールシリンダCW**(単に、「CW」とも表記)が設けられる。ホイールシリンダCW内の液圧が調整(増減)されることによって、ホイールシリンダCW内のピストンが回転部材KTに対して移動(前進、又は、後退)される。このピストンの移動によって、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)MSが、回転部材KTに押し付けられ、押圧力が発生する。回転部材KTと車輪WHとは、一体となって回転するように固定されている。このため、押圧力にて生じる摩擦力によって、車輪WHに制動トルク(結果、制動力F)が発生される。トタクタVHには、ホイールシリンダCW**の制動液圧Pw**を検出するよう、制動液圧センサPW**が備えられる。
制動アクチュエータ(単に、「アクチュエータ」ともいう)BRは、ホイールシリンダCW**に、制動配管HK**を介して接続されている。アクチュエータBRは、マスタシリンダCM、及び、液圧ユニットHUにて構成される。例えば、液圧ユニットHUは、複数の電磁弁、流体ポンプ、電気モータ等を含んで構成される。
揺動抑制制御(減衰制御)を含む制動制御の非実行時には、アクチュエータBR(特に、マスタシリンダCM)によって、運転者による制動操作部材BPの操作に応じた制動液圧Pw**が、各車輪WH**のホイールシリンダCW**に、夫々、供給される。そして、各車輪WHに対して、制動操作部材(ブレーキペダル)BPの操作量Baに応じた制動トルクが付与される。結果、車輪WH**に制動力F**が発生される。
アンチスキッド制御、トラクション制御、車両安定化制御(揺動抑制制御を含む)、等の制動制御の実行時には、アクチュエータBR(特に、液圧ユニットHU)によって、制動操作部材BPの操作とは独立して、ホイールシリンダCW毎で制動液圧Pwが制御される。即ち、各車輪WHの制動力Fが、独立して調整される。
車両には、アクチュエータBR、及び、上記の各種センサ(YR等)と電気的に接続された電子制御ユニットECU(マイクロコンピュータ)が備えられる。電子制御ユニット(「コントローラ」ともいう)ECUは、通信バスBSにて接続された、複数の独立したコントローラECU(ECB、ECP等)から構成されている。コントローラECU内の各コントローラ(ECB等)では、専用の制御プログラムが、夫々、実行される。各種センサの信号(センサ値)、及び、各コントローラ内で演算された信号(内部演算値)は、通信バスBSを介して共有されている。
例えば、制動コントローラECBは、アクチュエータBR用のコントローラである。制動コントローラECBには、制動操作量Ba、操舵角Sa、車輪速度Vw、ヨーレイトYr、前後加速度Gx、横加速度Gy、制動液圧Pwが入力される。コントローラECBでは、プログラムされた制御アルゴリズムに基づいて、上記の制動制御を実行するよう、液圧ユニットHUに駆動信号Huを指示する。この駆動信号Huによって、液圧ユニットHU内の電気モータ、電磁弁が駆動され、制動制御が実現される。
駆動コントローラECPは、動力源PR用のコントローラである。駆動コントローラECPには、スロットル開度Th、燃料噴射量Fi、動力源の駆動回転数Ne、ギヤ位置Grが入力される。また、駆動コントローラECPは、通信バスBSを介して、制動コントローラECBからの指示信号が入力される。駆動コントローラECPでは、該指示信号に基づいて、トラクション制御、車両安定化制御の実行時には、動力源PRの出力が減少される。
<揺動抑制制御の演算処理>
図2の制御フロー図を参照して、揺動抑制制御(減衰制御)の演算処理について説明する。「揺動抑制制御」は、トレーラTRに起因する牽引車両の周期的な揺動(スウェイ挙動)を抑制(減衰)するものであり、「減衰制御」、又は、「トレーラスウェイ制御」とも称呼される。揺動抑制制御の処理は、電子制御ユニットECU内(例えば、制動用コントローラECB)にプログラムされている。
ステップS110にて、操舵角センサSA、車輪速度センサVW、ヨーレイトセンサYR、横加速度センサGY、等からの信号(Sa、Vw、Yr、Gy等)が読み込まれる。
ステップS120にて、実ヨーレイトYrに基づいて、ヨー角加速度dYが演算される。具体的には、実際のヨーレイトYrが時間微分されて、ヨー角加速度dYが演算される。ヨー角加速度dYは、単位時間当たりの実ヨーレイトYrの変化量である。
ステップS130にて、操舵角Sa、車輪速度Vw、及び、ヨーレイトYrに基づいて、ヨーレイト偏差hYが演算される。先ず、ステップS130では、車輪速度センサVWによって検出された各車輪WHの車輪速度Vwに基づいて、車両の走行速度(車体速度)Vxが演算される。例えば、制動時(制動操作部材BPが操作されている場合)には、4つの車輪速度Vwのうちで、最速のものに基づいて、車体速度Vxが演算される。また、非制動時(制動操作部材BPが操作されていない場合)には、4つの車輪速度Vwのうちで、最遅のものに基づいて、車体速度Vxが演算される。
そして、操舵角Sa、及び、車体速度Vxに基づいて、規範ヨーレイトYtが演算される。規範ヨーレイトYtは、車輪WHが走行路面にグリップし、車両に、過度のアンダステア、オーバステア挙動が発生していない基準状態を表現する状態量である。規範ヨーレイトYt、及び、実際のヨーレイトYrに基づいて、実ヨーレイトYr(検出値)から規範ヨーレイトYt(規範値)が減算されて、ヨーレイト偏差hY(=Yr-Yt)が演算される。
ステップS140にて、実際のヨーレイトYr(検出値)に基づいて、ヨーレイトピーク値Ypが演算される。ヨーレイトYrの時系列での変化に基づいて、ヨーレイトYrについての、極小値Yc、及び、極大値Yoが決定される。極小値Yc、及び、極大値Yoの絶対値が、ヨーレイトピーク値Ypとされる。
ステップS150にて、ヨー角加速度dY、ヨーレイト偏差hY、及び、ヨーレイトピーク値Ypのうちの少なくとも1つに基づいて、ヨー指標Jpが演算される。ヨー指標Jpは、車両の周期的なヨー運動(即ち、揺動、スウェイ挙動)の大きさ(程度)を表す状態量であり、「揺動指標Jp」とも称呼される。例えば、ヨー指標Jpとして、ヨー角加速度dYのピーク値(ヨー角加速度ピーク値)dYpが採用される。つまり、ヨー角加速度dYが時系列で(演算周期毎に)記憶され、記憶されたヨー角加速度dYのピーク値(1周期における極大値Do、極小値Dcの絶対値)が、ヨー角加速度ピーク値dYpとして決定される。
また、ヨーレイト偏差hYのピーク値(ヨーレイト偏差ピーク値)hYpが、ヨー指標(揺動指標)Jpとして決定されてもよい。ヨー角加速度ピーク値dYpと同様に、ヨーレイト偏差hYが演算周期毎に記憶され、1周期における極大値Ho、極小値Hcの絶対値が、ヨーレイト偏差ピーク値hYpとして決定される。
更に、ステップS140にて演算されたヨーレイトピーク値Yp(極値Yc、Yoの絶対値)が、そのまま、ヨー指標(揺動指標)Jpとして決定され得る。この場合、振動的なヨーレイト(揺動)Yrにおいて、ヨーレイトYrの周期毎に、ヨー指標Jpが更新される。なお、ヨー指標Jpは、ヨー角加速度ピーク値dYp、ヨーレイト偏差ピーク値hYp、及び、ヨーレイトピーク値Ypの2つ以上が組み合わされて演算されてもよい。
ステップS160にて、「揺動抑制制御が実行中であるか、否か」が判定される。揺動抑制制御が実行中である場合には、ステップS160は肯定され、処理は、ステップS180に進む。一方、揺動抑制制御が実行されていない場合には、ステップS160は否定され、処理は、ステップS170に進む。
ステップS170にて、ヨーレイトピーク値Ypに基づいて、「揺動抑制制御の開始条件が満足されるか、否か」が判定される。ステップS170が肯定される場合には、処理はステップS190に進み、揺動抑制制御が開始される。一方、ステップS170が否定される場合には、処理はステップS110に戻される。
ステップS180にて、ヨーレイトピーク値Ypに基づいて、「揺動抑制制御の終了条件が満足されるか、否か」が判定される。ステップS180が否定される場合には、処理はステップS190に進み、揺動抑制制御が継続される。一方、ステップS180が肯定される場合には、揺動抑制制御は終了され、処理はステップS110に戻される。ステップS170、及び、ステップS180での、揺動抑制制御の開始、終了判定の詳細については後述する。
ステップS190、ステップS200、及び、ステップS210にて、揺動抑制制御が実行される。ステップS190にて、車体速度Vx、制動操作量Ba、及び、ヨー指標Jpに基づいて、総制動力Fvが演算される。総制動力Fvは、車両全体に及ぼされる制動力F**の目標値である。ステップS200にて、総制動力Fv、及び、ヨー指標Jpに基づいて、各車輪WH**の制動力の目標値Fw**が演算される。そして、ステップS210にて、各輪制動力Fw**(目標値)に基づいて、各車輪WH**に付与される制動トルクがサーボ制御される。ステップS190からステップS210までの詳細な処理については後述する。
<ヨーレイトピーク値Ypの演算、及び、制御の開始、終了の判定>
図3の時系列線図を参照して、ヨーレイトピーク値Ypの演算、及び、制御開始、終了判定について説明する。
実際のヨーレイトYrの極大値Yo、及び、極小値Ycが、フィルタ処理された後のヨーレイトYrの時系列データに基づいて演算される。ここで、極大値Yo、及び、極小値Ycが、「ピーク値Yp」と称呼されるヨーレイトピーク値Ypは、ヨーレイトYrにおいて、前回演算値Yr(n-1)と今回演算値Yr(n)との比較に基づいて決定される。
ヨーレイトYrが増加している場合には、「Yr(n)>Yr(n-1)」から、「Yr(n)<Yr(n-1)」に切り替わった時点(演算周期)にて、ヨーレイトYr(n-1)が、極大値Yoとして記憶される。ここで、「n」は、演算周期を表す。ヨーレイトYrの増加中と同様に、ヨーレイトYrが減少している場合に、「Yr(n)<Yr(n-1)」から、「Yr(n)>Yr(n-1)」に切り替わった時点(演算周期)にて、ヨーレイトYr(n-1)が、極小値Ycとして記憶される。そして、ヨーレイトピーク値Yp(即ち、極値Yo、Yc)に基づいて、揺動の振幅Ayが演算される。具体的には、極大値Yoと極小値Ycとの偏差(絶対値)Ayが演算される。
揺動抑制制御の実行開始は、ヨーレイトの振幅Ay、しきい振幅ax、及び、しきい回数nxに基づいて判定される。そして、ヨーレイト振幅Ayがしきい振幅ax以上(Ay≧ax)である場合には、揺動回数Nyに「1(回)」が加えられる。しかし、振幅Ayがしきい振幅ax未満(Ay<ax)である場合には、揺動回数Nyに「1」は加えられず、そのままとされる。つまり、「Ay≧ax」の条件が成立した回数(揺動回数)Nyが演算される。揺動回数Nyが、しきい回数nxに達した時点(演算周期)にて、揺動抑制制御の開始が判定される。ここで、しきい振幅axは、揺動の振幅を判定するためのしきい値であり、予め設定された定数である。また、しきい回数nxは、揺動の出現回数Nyを判定するためのしきい値であり、予め設定された定数である。しきい回数nxが設定されていることによって、ノイズ等の影響が回避され得る。
揺動抑制制御の終了は、揺動回数Nyに基づいて判定される。具体的には、揺動回数Nyが増加されない状態が継続された時間(「Ay<ax」の条件が成立し続ける時間)が、所定時間ts以上になった時点(演算周期)にて、揺動抑制制御が終了される。また、車体速度Vxが、所定速度vs未満になった時点にて、揺動抑制制御が終了され得る。ここで、所定時間ts、及び、所定速度vsは、予め設定された終了判定用のしきい値(所定値)である。
例えば、しきい回数nxが、「3」に設定された場合を想定して説明する。牽引車両の揺動が始まり、ヨーレイトYrのピーク値(極大値、極小値)Ypが演算される。ヨーレイトYrの極大値Yo[0]が実際に発生した後の時点t0にて、極大値Yo[0]が決定され、記憶される。その後、ヨーレイトYrの極小値Yc[1]が実際に発生した後の時点t1にて、極小値Yc[1]が演算される。時点t1にて、振幅Ay[1]が、「Yc[1]-Yo[0]」の絶対値として演算される。時点t1では、振幅Ay[1]は、しきい振幅ax未満であるため、揺動回数Nyは、「0」のままとされる。該処理が、順次、継続される。
時点t5にて、今回の演算周期における極小値Yc[5]と、記憶された極大値Yo[4]とが比較されて、振幅Ay[5](=Ay[5]-Ay[4])が演算される。時点t5では、振幅Ay[5]がしきい振幅ax以上であるため、揺動回数Nyが、「0」から「1」だけ増加される。しかし、揺動回数Nyは、しきい回数nx(=3)未満であるため、揺動抑制制御は開始されない。
時点t6にて、振幅Ay[6](=Ay[6]-Ay[5])が演算され、「Ay[6]≧ax」を満足するため、揺動回数Nyは、「2」に増加される。さらに、時点t7にて、振幅Ay[7](=Ay[7]-Ay[6])が演算され、「Ay[7]≧ax」を満足するため、揺動回数Nyは、「3」に増加される。時点t7にて、揺動回数Nyが、しきい回数nxに達するため、揺動抑制制御の実行が開始される。該時点で、揺動抑制制御の実行状態を表現する制御フラグFLが、「0(非実行)」から「1(実行中)」に変更される。
時点t8にて、振幅Ay[8]が演算され、「Ay[8]≧ax」を満足するため、揺動抑制制御が実行されている状態で、揺動回数Nyは、「4」に増加される。揺動回数Nyが、順次、増加されていく場合には、揺動抑制制御の実行は継続され、制御フラグFLが、「1(実行)」のまま、維持される。
揺動抑制制御の実行により、車体速度Vxが減少され、牽引車両の揺動(スウェイ挙動)が収束してくると、ヨーレイトYrの振幅Ayは小さくなる。例えば、時点t13にて、振幅Ay[13]が演算されるが、「Ay[13]<ax」であるため、揺動回数Nyは増加されない。そして、この状態が、所定時間tsに亘って継続された、時点t16にて、揺動抑制制御は終了され、制御フラグFLが、「1」から「0」に切り替えられる。なお、時点t16の前に、「Vx<vs」の条件が満足された場合には、その時点にて、揺動抑制制御の実行が終了され得る。
「Ay≧ax」が満足された時点にて、直ちに、揺動抑制制御が開始されず、「Ay≧ax」が満足された回数Nyに基づいて、揺動抑制制御の開始が判定される。このため、ノイズの影響が補償され、確実な揺動抑制制御の実行が達成され得る。
以上では、実際のヨーレイトYrのピーク値Yp(極大値Yo、極小値Ycの絶対値)に基づく、揺動抑制制御の開始、終了の処理について説明した。他の処理例として、実際のヨーレイトYrに代えて、実際の横加速度Gyを車体速度Vxにて除した値「Gy/Vx」が採用され得る。ここで、状態量「Gy/Vx」は、ヨーレイトYrと同一次元の物理量であるため、「演算ヨーレイトYe」と称呼される。上記と同様に、フィルタ処理後の演算ヨーレイトYeの時系列データに基づいて、演算ヨーレイトYeの極大値Eo、及び、演算ヨーレイトYeの極小値Ecが演算される。そして、極大値Eoと極小値Ecとの偏差が、演算ヨーレイトYeの振幅Aeとして演算され、しきい振幅axと比較される。振幅Ae(絶対値)が、しきい振幅ax以上(Ae≧ax)である場合には、揺動回数Nyが、「1(回)」ずつ、増加される。揺動回数Nyが、しきい回数nx以上になった場合に(「Ny=nx」が成立した時点で)、揺動抑制制御が開始される。
揺動回数Nyの積算には、操舵角Saが参照され得る。具体的には、揺動回数Nyが増加される条件として、「操舵角Saの方向と、実際のヨーレイトYr(又は、演算ヨーレイトYe、即ち、実横加速度Gy)の方向とが一致していないこと」が付け加えられ得る。換言すれば、「Ay≧ax(又は、「Ae≧ax)」の条件が満足されたとしても、操舵角Saと実ヨーレイトYr(又は、演算ヨーレイトYe)とが同一方向である場合には、揺動回数Nyは増加されない。該条件によって、操舵角Saに起因する揺動が峻別され得る。なお、「方向」とは、車両が旋回する向き(右方向、又は、左方向)であり、状態量(Sa、Yr、Gy等)の符号で表現される。
操舵角Saの影響を低減するため、実ヨーレイトYr、演算ヨーレイトYeに代えて、ヨーレイト偏差hYが採用され得る。操舵角Sa、及び、車体速度Vxに基づいて、規範ヨーレイトYtが演算される。実際のヨーレイトYrと規範ヨーレイトYtとの差が、ヨーレイト偏差hYとして決定される(即ち、「hY=Yr-Yt」)。上記同様に、ヨーレイト偏差hYの時系列データに基づいて、極大値Hoと極小値Hcとが演算される。ヨーレイト偏差hYにおいて、極大値Hoと極小値Hcとの差が、振幅Ahとして演算され、しきい振幅axと対比される。振幅Ah(絶対値)が、しきい振幅ax以上(Ah≧ax)である場合には、揺動回数Nyが、「1」ずつ、増加され、揺動回数Nyが、しきい回数nx以上になった場合に(「Ny=nx」が成立した時点で)、揺動抑制制御が開始され得る。
揺動抑制制御の開始、及び/又は、終了は、複数の状態量(Yr等)の時系列データに基づいて判定され得る。従って、揺動抑制制御の開始、終了は、実ヨーレイト(検出ヨーレイト)Yr、演算ヨーレイトYe(=Gy/Vx)、及び、ヨーレイト偏差hY(=Yr-Yt)のうちの少なくとも1つに基づいて判定され得る。つまり、3つの振幅Ay、Ae、Ahのうちの少なくとも1つが演算され、しきい振幅axと比較されて、揺動回数Nyが演算される。そして、揺動回数Nyが、しきい回数nxに比較され、揺動抑制制御の開始が判定される。また、「揺動回数Nyが増加されない時間が所定時間ts以上」、及び、「車体速度Vxが所定速度vs未満」のうちの何れか1つが満足された時点にて、揺動抑制制御が終了される。
<各輪制動力制御の演算処理>
図4の機能ブロック図を参照して、ステップS190、乃至、ステップS210における、各車輪WH**での制動力制御の処理について説明する。
上述したように、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一機能のものである。また、各種記号の末尾に付された添字「**」は、トラクタVHの前後左右の4輪、又は、トレーラTRの左右の2輪のうちの何れかに関するものであるかを示す。具体的には、各添字は、トラクタVHにおいて、「fl」が左前輪に、「fr」が右前輪に、「rl」が左後輪に、「rr」が右後輪に、夫々、対応している。トレーラTRにおいて、「tl」が左輪、「tr」が右輪に対応している。さらに、添字「**」は、省略されることもある。また、「f*」はトラクタVHの左右前輪、「r*」はトラクタVHの左右後輪、「t*」はトレーラTRの左右輪を表す。
ステップS130に含まれる車体速度演算ブロックVXでは、各車輪WHの車輪速度センサVWによって検出された車輪速度Vwに基づいて、車体速度Vxが演算される。例えば、車両の非制動時(加速時を含む)には、車輪速度Vwのうちで、最遅のものに基づいて、車体速度Vxが決定される。また、車両の制動時には、車輪速度Vwのうちで、最速のものに基づいて、車体速度Vxが決定される。
ステップS150に含まれる、ヨー指標演算ブロックJPでは、ヨーレイトYr等に基づいて、ヨー指標Jpが演算される。ヨー指標Jpは、揺動(周期的なヨー運動)の程度(大きさ)を表現する指標である。ヨー指標演算ブロックJPでは、ヨーレイトYrに基づいて演算されたヨーレイトピーク値Ypが、ヨー指標Jpとして決定される。ここで、ヨーレイトピーク値Ypは、実ヨーレイトYrの変動の1周期における極大値Yo、及び、極小値Ycの絶対値である。従って、ヨーレイトピーク値Ypが大であることは、揺動の程度が大きいことを示している。
実際のヨーレイトYrのピーク値Ypに代えて、実際の横加速度Gyを車体速度Vxにて除した値(演算ヨーレイト)Ye(=Gy/Vx)のピーク値Ep(極小値Ec、極大値Eoの絶対値)が、ヨー指標Jpとして採用され得る。演算ヨーレイトYeは、ヨーレイトYrと等価の状態量であることに基づく。
実ヨーレイトYr、及び/又は、演算ヨーレイトYeに代えて、ヨーレイト偏差hYに基づいて、ヨー指標Jpが演算され得る。つまり、ヨーレイト偏差hYにおいて、極大値Ho、及び、極小値Hcの絶対値hYpが、ヨー指標Jpとして決定される。ヨー指標Jpの演算において、ヨーレイト偏差hYが採用されることによって、操舵角Saの影響が抑制され得る。
ヨー角加速度dYのピーク値(ヨー角加速度ピーク値)dYpが、ヨー指標Jpとして採用され得る。つまり、ヨー角加速度dY(ヨーレイトYrの微分値)の変動において、その極大値Do、及び、極小値Dcの絶対値(ヨー角加速度ピーク値)dYpが、ヨー指標Jpとして決定され得る。
以上では、各種状態量におけるピーク値Yp、Ep、hYp、dYpが、ヨー指標Jpとして決定された。これに代えて、実ヨーレイトYr、演算ヨーレイトYe、ヨーレイト偏差hY、ヨー角加速度dYの最大値Ym、Em、hYm、dYmが、ヨー指標Jpとして採用され得る。ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpは、揺動の各周期でのピーク値であるが、最大値Ym、Em、hYm、dYmは、ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpのうちの最も大きいものである。従って、最大値Ym、Em、hYm、dYmは、ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpに基づいて決定される。しかし、ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpは、時々刻々と変化する揺動において、各周期での揺動の程度を表している。このため、牽引車両の周期的なヨー運動を表す状態量(ヨー指標)Jpとして、ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpが採用されることが好適である。
ステップS190、乃至、ステップS210での各輪制動力制御は、指示減速度演算ブロックGQ、要求減速度演算ブロックGV、総制動力演算ブロックFV、左右配分比演算ブロックHA、前後配分比演算ブロックHB、各輪制動力演算ブロックFW、及び、各輪サーボ処理ブロックSVにて構成される。
指示減速度演算ブロックGQでは、制動操作量Ba、及び、演算マップZgqに基づいて、指示減速度Gqが演算される。指示減速度Gqは、運転者の制動操作に対応する車両の前後加速度に相当する。具体的には、演算マップZgqに基づいて、制動操作量Baが、所定値ba0未満では、指示減速度Gqは、「0」にされる。制動操作量Baが、値ba0以上、値ba1(所定値)未満では、制動操作量Baの増加に従って、指示減速度Gqが増加するように演算される。そして、制動操作量Baが、値ba1以上では、指示減速度Gqは、値gq1(所定値)に演算される。ここで、所定値ba0は、制動操作部材BPの遊びに相当する、予め設定された定数である。
要求減速度演算ブロックGVにて、車体速度Vx、及び、演算マップZgvに基づいて、要求減速度Gvが演算される。要求減速度Gvは、牽引車両の周期的な揺動を減衰させるために必要な、揺動抑制制御によって発生される車両の減速度(目標値)である。具体的には、演算マップZgvに基づいて、車体速度Vxが、値vs未満では、要求減速度Gvは、演算されず(又は、「0」のままであり)、揺動抑制制御は実行されない。しかし、車体速度Vxが、値vs以上、値vx1未満では、要求減速度Gvは、値gv1に演算される。車体速度Vxが値vx1以上、値vx2未満では、車体速度Vxの増加に従って、要求減速度Gvが増加するように演算される。そして、車体速度Vxが、値vx2以上では、要求減速度Gvは、値gv2に演算される。つまり、要求減速度演算ブロックGVでは、演算マップZgvに基づいて、車体速度Vxが大きいほど、要求減速度Gvは大きくなるよう演算され、車体速度Vxが小さいほど、要求減速度Gvは小さくなるよう演算される。ここで、値vs、値vx1、値vx2、値gv1、及び、値gv2は、演算マップZgv用に、予め設定された所定値である。
指示減速度Gq、及び、要求減速度Gvが加算されて、目標減速度Gtが演算される。目標減速度Gtは、運転者の制動操作が考慮された、車両減速度の最終的な目標値である。なお、制動操作部材BPが操作されていない非制動時においては、「Gq=0」であるため、「Gt=Gv」として決定される。目標減速度Gtは、総制動力演算ブロックFVに入力される。
総制動力演算ブロックFV(ステップS190に対応)にて、目標減速度Gtに基づいて、総制動力Fv(目標値)が演算される。具体的には、総制動力演算ブロックFVでは、車両質量Mvに、目標減速度Gtが乗算されて、総制動力Fv(=Mv・Gt)が決定される。総制動力Fvは、車両全体に作用する制動力の合計(総和)の目標値である。ここで、車両質量Mvとして、予め設定された所定値が採用され得る。また、車両(トタクタVH+トレーラTR)が、直進走行している場合に、スロットル開度Th、動力源回転数Ne、及び、燃料噴射量Fiのうちの少なくとも1つに基づいて、動力源PRの出力が推定され、このときに発生する前後加速度Gx(又は、車体速度Vxの微分値である演算減速度Ge)に基づいて、質量Mvが演算され得る。
総制動力演算ブロックFVでは、ヨー指標Jpに基づいて、総制動力Fvが調整(修正)され得る。ヨー指標Jpは、揺動の程度(大きさ)を表す状態量であるが、ヨー指標Jpが大きいほど、総制動力Fv(目標値)が大きくなるよう調整される(又は、ヨー指標Jpが小さいほど、総制動力Fvが小さくなるよう調整される)。つまり、ヨー指標Jpの増加に応じて、目標とする総制動力Fvが大きくなるように修正が行われる。総制動力Fvは、各輪制動力演算ブロックFWに入力される。
以上の様に、総制動力演算ブロックFVでは、車体速度Vxに基づいて、総制動力Fvが決定される。揺動は、車体速度Vxが大きいほど発生され易く、車体速度Vxが小さいほど発生され難い。このため、車体速度Vxに基づいて、総制動力Fvが決定され、後述する各輪制動力演算ブロックFWにて、各車輪WH**の目標制動力Fw**に割り振られる(配分される)。このため、車両全体に作用する制動力に過不足がなく、安定した揺動抑制制御が達成される。
加えて、総制動力演算ブロックFVでは、ヨー指標Jpが参酌されて、車体速度Vxに基づいて決定された総制動力Fv(目標値)が修正される。ヨー指標Jpは、揺動の程度を表す状態量であるが、ヨー指標Jpが大きいほど、総制動力Fvが大きくなるように調整が行われる。これにより、揺動が確実に抑制され得る。
左右配分比演算ブロックHAにて、ヨー指標Jp、及び、演算マップZhaに基づいて、左右配分比Haが演算される。左右配分比Haは、目標減速度Gtを達成するための総制動力Fvを、左右車輪の制動力に割り振るための左右車輪間(つまり、旋回方向に対して外側、内側に位置する車輪間)の配分比率である。ここで、旋回外側車輪、及び、旋回内側車輪は、実ヨーレイトYr(特に、その符号)に基づいて識別される。具体的には、車両(特に、トタクタVH)の旋回方向が左方向(即ち、左旋回)であり、実ヨーレイトYrが正符号である場合には、右前輪WHfr、及び、右後輪WHrrが旋回外側車輪として識別され、左前輪WHfl、及び、左後輪WHrlが旋回内側車輪として識別される。一方、車両(トタクタVH)の旋回方向が右方向(右旋回)であり、実ヨーレイトYrが負符号である場合には、左前輪WHfl、及び、左後輪WHrlが旋回外側車輪とされ、右前輪WHfr、及び、右後輪WHrrが旋回内側車輪とされる。なお、左右配分比Haは、旋回外側の前後車輪に対する比率である。従って、旋回内側の前後車輪に対する比率は、「1-Ha」である。
左右配分比(旋回外側の前後車輪の比率)Haは、演算マップZhaに基づいて、ヨー指標Jpが、値ja1未満では、値ha1(「0.5」より大きい値)に演算される。ヨー指標Jpが、値ja1以上、値ja2未満では、ヨー指標Jpの増加に従って、左右配分比Haが増加するように演算される。そして、ヨー指標Jpが、値ja2以上では、左右配分比Haは、値ha2(「1」以下の値)に演算される。ここで、値ja1、値ja2、値ha1、及び、値ha2は、演算マップZha用に、予め設定された所定値である。さらに、「ha1>0.5、ha2≦1」であるため旋回外側車輪の配分比Haは、「0.5」より大きく、「1」以下に決定される。例えば、「Ha=0.5」の場合には、左右車輪には均等に制動力が発生され、制動力の左右差によるヨーモーメントは発生されない。一方、「Ha=1」の場合には、旋回方向に対して内側の車輪には、揺動抑制制御の制動力は発生されず、外側車輪のみに制動力が付与される。
以上の様に、左右配分比演算ブロックHAでは、実ヨーレイトYrに基づいて、旋回外側車輪と旋回内側車輪とが識別され、旋回外側車輪の制動力が、旋回内側車輪の制動力よりも大きくなるように決定される。これにより、制動力の左右差によるヨーモーメントが発生され、揺動が効果的に抑制され得る。
更に、ヨー指標Jpが大であることは、揺動が大きく、速い状態(急激に発生している状態)であることを表している。このため、ヨー指標Jpが大きいほど、旋回外側車輪の配分比率Haが大きく設定される。一方、旋回内側車輪の配分比率は、「1-Ha」にて決定され、ヨー指標Jpが大きいほど、小さく設定される。このためヨー指標Jpが大きいほど、制動力の左右差によって発生されるヨーモーメントが増加される。結果、車両の揺動に対抗するヨーモーメントが増大され、周期的な揺動が、効果的に打ち消される。
前後配分比演算ブロックHBにて、ヨー指標Jp、及び、演算マップZhbに基づいて、前後配分比Hbが演算される。前後配分比Hbは、目標減速度Gtを達成するための総制動力Fv(目標値)を、前後車輪の制動力に割り振るための前後車輪間の配分比率である。ここで、前後配分比Hbは、左右の前2輪に対する比率である。従って、後2輪の比率は、「1-Hb」である。
前後配分比(前2輪の比率)Hbは、演算マップZhbに基づいて、ヨー指標Jpが、値jb1未満では、値hb1(「0」以上の値)に演算される。ヨー指標Jpが、値jb1以上、値jb2未満では、ヨー指標Jpの増加に従って、前後配分比Hbが増加するように演算される。そして、ヨー指標Jpが、値jb2以上では、前後配分比Hbは、値hb2(「1」以下の値)に演算される。ここで、値jb1、値jb2、値hb1、及び、値hb2は、演算マップZhb用に、予め設定された所定値である。さらに、「hb1≧0、hb2≦1」であるため、前後配分比Hbは、「0」以上、「1」以下に決定される。「Hb=1」の場合には、揺動抑制制御によって、後輪WHr*には制動力Fr*は付与されず、前輪WHf*の制動力Ff*のみが増加される。一方、「Hb=0」の場合には、揺動抑制制御によって、前輪WHf*には制動力は付与されず、後輪WHr*の制動力のみが増加される。
後輪WHr*よりも前輪WHf*の方が制動力の発生キャパシティが大である。加えて、前輪WHf*の制動力Ff*を増加した方が、後輪WHr*の制動力Fr*を増加するよりも、揺動を抑制する効果が高い。しかし、前輪制動力Ff*を増加し過ぎると、瞬間的なアンダステア挙動が発生される場合がある。このアンダステア挙動は、非常に短時間ではあるが、運転者に違和感を与える。このため、ヨー指標Jpが大きいほど、前輪WHf*の制動力Ff*(目標値)が大きく設定され、後輪WHr*の制動力Fr*(目標値)が小さく設定される。
以上の様に、前後配分比演算ブロックHBでは、ヨー指標Jpが相対的に大である場合には、前輪WHf*用の配分比Hbが相対的に大きく設定され、前輪制動力Ff*によって、揺動が確実に抑制される。一方、ヨー指標Jpが相対的に小である場合には、前輪配分比Hbが相対的に小さく設定され、前輪制動力Ff*の増加に起因する、瞬間的なアンダステア挙動が抑制され得る。
各輪制動力演算ブロックFW(ステップS200に対応)にて、総制動力Fv、左右配分比Ha、及び、前後配分比Hbに基づいて、各車輪WH**の目標制動力Fw**が演算される。具体的には、総制動力Fvが、左右配分比Ha、及び、前後配分比Hbに基づいて、各車輪WH**の制動力(目標値)Fw**に配分される。例えば、旋回外側前輪の目標制動力Fwfsは、「Fwfs=Fv・Ha・Hb」、旋回外側後輪の目標制動力Fwrsは、「Fwrs=Fv・Ha・(1-Hb)」、旋回内側前輪の目標制動力Fwfuは、「Fwfu=Fv・(1-Ha)・Hb」、旋回内側後輪の目標制動力Fwruは、「Fwru=Fv・(1-Ha)・(1-Hb)」にて、夫々、演算される。
各輪サーボ処理ブロックSV(ステップS210に対応)にて、各輪制動力Fw**(目標値)に基づいて、各車輪WH**に付与される制動トルクがサーボ制御される。ここで、サーボ制御は、実際値を目標値に素早く近付ける(一致させる)制御である。例えば、各輪サーボ処理ブロックSVでは、状態変数として、制動液圧センサPWの検出値(制動液圧)Pw**が採用され、制動液圧Pwに基づくフィードバック制御が実行される。この場合、各輪制動力Fw**に基づいて、目標液圧Pt**が変換演算される。そして、目標液圧Pt、及び、制動液圧Pw(検出値)に基づいて、実際の制動液圧Pwが目標液圧Ptに一致するよう、制動アクチュエータBR(特に、液圧ユニットHU)において、フィードバック制御が実行される。
制動液圧センサPW**は、省略され得る。この場合には、各輪サーボ処理ブロックSVでは、車輪の減速スリップ(単に、「車輪スリップ」ともいう)Sw**を状態変数として、スリップサーボ制御が実行される。車輪スリップSwに基づくサーボ制御は、車輪の減速スリップSwが過大ではない場合(即ち、車輪スリップSwが所定の範囲内にある場合)には、車輪スリップSwと車輪制動力Fとは比例関係にあることに基づく。例えば、車輪スリップ(状態量)Sw**して、車輪速度Vw**と車体速度Vxと偏差(スリップ速度)hV**が用いられる。また、車輪スリップSw**として、上記の速度偏差hV**が車体速度Vxにて除算された車輪スリップ率が採用され得る。
具体的には、各輪サーボ処理ブロックSVにて、各輪目標制動力Fw**が、目標スリップSt**に変換演算される。また、車輪速度Vw**、及び、車体速度Vxに基づいて、実際の車輪スリップSw**が演算される。そして、実際の車輪の減速スリップSw**が、目標スリップSt**に近付き、一致するよう、制動アクチュエータBR(特に、液圧ユニットHU)において、車輪スリップに関するフィードバック制御が実行される。
<作用・効果>
以下、本発明に係る運動制御装置CSの作用・効果についてまとめる。
運動制御装置CSは、トラクタVHと、該トラクタVHにより牽引されるトレーラTRとで構成される牽引車両に搭載される。運動制御装置CSには、トラクタVHの実ヨーレイトYrを検出するヨーレイトセンサYRと、実ヨーレイトYrに基づいて各車輪WH**の制動力F**を増加し、トレーラTRに起因する牽引車両の周期的なヨー運動(揺動)を減衰させる減衰制御(揺動抑制制御)を実行するコントローラECUとが備えられる。コントローラECUによって、実ヨーレイトYrに基づいて、ヨー運動(即ち、揺動)の程度を表すヨー指標(揺動指標)Jpが演算される。そして、ヨー指標Jpが大きいほど、前輪WHf*の制動力Ff*が大きく設定される。また、ヨー指標Jpが大きいほど、後輪WHr*の制動力Fr*が小さく設定される。
揺動抑制において、前輪制動力Ff*を増加する方が、後輪制動力Fr*を増加するよりも効果的である。しかし、過剰な前輪制動力Ff*の増加は、過渡的なアンダステア挙動を引き起こす場合があり、運転者は、これを違和に感じ得る。このため、前後輪の制動力の配分Hbが、ヨー指標Jpに基づいて調整される。結果、ヨー指標Jpが大である場合には、揺動が確実に抑制される。また、ヨー指標Jpが小である場合には、上記のアンダステア挙動が効果的に抑制され得る。
ヨー指標Jpとして、「実ヨーレイトYrのピーク値Yp(極値Yo、Ycの絶対値)」、「演算ヨーレイトYeのピーク値Ep(極値Eo、Ecの絶対値)」、「ヨー角加速度dYのピーク値dYp(極値Do、Dcの絶対値)」、及び、「ヨーレイト偏差hY(=Yr-Yt)のピーク値hYp(極値Ho、Hcの絶対値)」のうちの少なくとも1つが採用される。ここで、各ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpは、各状態量Yr、Ye、hY、dYにおいて、周期的な揺動の1周期における極大値、及び、極小値に基づいて決定される。
また、ヨー指標Jpとして、上記のピーク値Yp、Ep、hYp、dYpに代えて、各種状態量Yr、Ye、hY、dYの最大値Ym、Em、hYm、dYmが採用され得る。各最大値Ym、Em、hYm、dYmは、揺動の開始から終了までの複数周期における最大値である。従って、最大値Ym、Em、hYm、dYmは、ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpに基づいて決定される。しかしながら、ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpは、時々刻々と変化する揺動において、周期毎の揺動の程度を表している。このため、牽引車両の周期的なヨー運動を表す状態量(ヨー指標)Jpとして、ピーク値Yp、Ep、hYp、dYpが採用されることが望ましい。
運動制御装置CSでは、トラクタVHの車体速度Vxに基づいてトラクタVHに作用する制動力F**の総和(総制動力)Fvが演算される。総制動力Fv(目標値)が、実際のヨーレイトYrに基づいて、各車輪WH**の制動力Fw**に配分される。例えば、実ヨーレイトYrに基づいて、トタクタVHの旋回方向において、旋回外側車輪と旋回内側車輪とが判別される。旋回外側車輪の制動力Fwfs、Fwrsが、旋回内側車輪の制動力Fwfu、Fwruよりも大きくなるよう、総制動力Fvが左右車輪に配分される。
揺動は、車体速度Vxが大きいほど発生され易く、車体速度Vxが小さいほど発生され難い。運動制御装置CSでは、車体速度Vxに基づいて、総制動力Fvが決定され、これが、実ヨーレイトYrに基づいて、各輪制動力の目標値Fw**に配分される。このため、車両全体に作用する制動力に過不足がなく、常時、安定した揺動抑制制御が実行され得る。また、旋回外側車輪の制動力Fwfs、Fwrsが、旋回内側車輪の制動力Fwfu、Fwruよりも大きくされるため、揺動を打ち消すヨーモーメントが効果的に形成され得る。
加えて、運動制御装置CSでは、ヨー指標Jpに基づいて、ヨー指標Jpが大きいほど、総制動力Fv(目標値)が大きくなるよう修正される。つまり、総制動力Fvの決定において、ヨー指標Jpが参酌される。上述したように、ヨー指標Jpは、揺動の大きさを表す指標であるが、揺動の程度が大きいほど、より大きな車両減速が得られるよう、総制動力Fvが増加調整される。これにより、揺動が確実に抑制され得る。
<他の実施形態>
以下、他の実施形態について説明する。他の実施形態においても、上記同様の効果を奏する。
上記実施形態では、ディスク型制動装置(ディスクブレーキ)の構成が例示された。この場合、摩擦部材MSはブレーキパッドであり、回転部材KTはブレーキディスクである。ディスク型制動装置に代えて、ドラム型制動装置(ドラムブレーキ)が採用され得る。ドラムブレーキの場合、キャリパCPに代えて、ブレーキドラムが採用される。また、摩擦部材MSはブレーキシューであり、回転部材KTはブレーキドラムである。
上記実施形態では、車輪WHに制動トルクを付与する装置として、制動液を介した液圧式のものが例示された。これに代えて、電気モータによって駆動される、電動式のものが採用され得る。電動式装置では、電気モータの回転動力が、直線動力に変換され、これによって、摩擦部材MSが回転部材KTに押し付けられる。従って、制動液の圧力に依らず、電気モータによって、直接、制動トルクが発生される。さらに、前輪用として、制動液を介した液圧式のものが採用され、後輪用として、電動式のものが採用された、複合型の構成が形成され得る。
上記実施形態では、トレーラTRにおいて、2つの車輪WHt*を備えるものが例示された。トレーラTRは、4輪、又は、それ以上の車輪を備えるものでもよい。