JP7285673B2 - 鞍乗り型車両の姿勢制御装置 - Google Patents
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Description
本実施形態では、車両システムが自動運転車両に適用されたものとする。ここで、自動運転には、度合が存在する。自動運転の度合は、例えば、所定の基準未満であるか、所定の基準以上であるかといった尺度で判断することができる。自動運転の度合が所定の基準未満とは、例えば、手動運転が実行されている場合またはACC(Adaptive Cruise Control System)やLKAS(Lane Keeping Assistance System)等の運転支援装置のみが作動している場合である。自動運転の度合が所定の基準未満の運転モードは、「第1の運転モード」の一例である。また、自動運転の度合が所定の基準以上とは、例えば、ACCやLKASよりも制御度合の高い、ALC(Auto Lane Changing)、LSP(Low Speed Car Passing)等の運転支援装置が作動している場合、或いは、車線変更や合流、分岐までを自動的に行う自動運転が実行されている場合である。自動運転の度合が所定の基準以上の運転モードは、「第2の運転モード」の一例である。この所定の基準については任意に設定することができる。実施形態では、第1の運転モードは手動運転であり、第2の運転モードは自動運転であるものとする。
図1は、実施形態に係る車両システム50の構成図である。車両システム50が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。
図2は、認識部130により走行車線L1に対する自車両Mの相対位置および姿勢が認識される様子の一例を示す図である。認識部130は、例えば、自車両Mの基準点(例えば重心)の走行車線中央CLからの乖離OS、および自車両Mの進行方向の走行車線中央CLを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線L1に対する自車両Mの相対位置および姿勢として認識してもよい。また、これに代えて、認識部130は、走行車線L1の何れかの側端部(道路区画線または道路境界)に対する自車両Mの基準点の位置等を、走行車線に対する自車両Mの相対位置として認識してもよい。
次に、本実施形態における鞍乗り型車両の一例である自動二輪車について説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印FR、車両上方を示す矢印UPが示されている。
自動二輪車1は、各種センサ類21から取得した検知情報に基づき、各種装置類22を作動制御する制御装置23を備えている。制御装置23は、例えば一体または複数体の電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)として構成されている。制御装置23は、少なくとも一部がソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。制御装置23は、エンジン10の運転を制御する燃料噴射制御部、点火制御部およびスロットル制御部を含んでいる。自動二輪車1は、スロットル装置48等の補機と、運転者が操作するアクセルグリップ等のアクセル操作子とを電気的に連係させるバイワイヤ式のエンジン制御システムを構成している。図中符号ENはエンジン10および補機を含んで構成される駆動装置を示す。
各種センサ類21は、運転者の各種操作入力、ならびに自動二輪車1および乗員の各種状態を検出する。各種センサ類21は、制御装置23に各種の検出情報を出力する。
車輪速センサ32は、前後輪2,7にそれぞれ設けられている。車輪速センサ32の検知情報は、ABSおよびトラクションコントロール等の制御に用いられる。車輪速センサ32の検知情報は、メータ装置17に送信する車速情報として用いてもよい。
ブレーキ圧センサ33は、ブレーキレバーおよびペダル等のブレーキ操作子の操作力(減速要求)を検出する。
舵角センサ35は、例えば操舵軸4cに設けられたポテンショメータであり、車体に対する操舵軸4cの回動角度(操舵角度)を検出する。
ここで、実施形態の操舵機構4Sは、ハンドル20と前輪2(操舵輪)との間に設けられてハンドル20の回動を前輪2に伝達する構成の総称である。ハンドル回動軸と操舵軸(前輪回動軸)とは、互いに同一である構成の他、互いに別体に設けたり別軸に設けたりすることもある。ハンドル回動軸と操舵軸とが互いに別軸の場合、操舵機構4Sには、ハンドル回動軸と操舵軸とを連動させる構成が含まれる。
同乗者が把持するリアアシストグリップを備える場合、ハンドル20と同様に左右グリップセンサを設けて同乗者の片手乗車を検知し、各種制御に用いてもよい。
エンジン制御手段45は、燃料噴射装置46、点火装置47およびスロットル装置48等を含んでいる。すなわち、エンジン制御手段45は、エンジン10を駆動させる補機を含んでいる。
ステアリングアクチュエータ43は、操舵軸4cに操舵トルクを出力する。ステアリングアクチュエータ43は、操舵トルクセンサ36の検出情報に応じて電気モータを作動させ、操舵軸4cにアシストトルクを付与する。
自動二輪車1は、さらに、前後サスペンションの少なくとも一方のショックアブソーバのイニシャル荷重をECU23の制御により可変とするショックアブソーバアクチュエータ41A、および前後サスペンションの少なくとも一方のショックアブソーバの減衰力をECU23の制御により可変とするショックアブソーバ電子制御ダンパー41B、を備えている。
次に、本実施形態の自動二輪車1における車体姿勢制御の一例について説明する。
図7に示すように、自動二輪車1は、車体の直立状態からのロール角を検知する車体挙動検知手段25と、ハンドル20への操舵操作入力を検知するハンドル入力検知手段26と、車体挙動検知手段25およびハンドル入力検知手段26の検知情報に基づきステアリングアクチュエータ43を駆動制御する制御手段27と、を備えている。車体挙動検知手段25、ハンドル入力検知手段26および制御手段27を含んで、車体のロール角変化が外乱によるものか否かを判断するロール方向外乱検知手段29が構成される。
制御手段27は、例えば制御装置23である。制御手段27は、少なくとも一部がソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
上記構成はロール方向外乱検知手段29の一例であり、他のソフトウェアおよびハードウェアの少なくとも一方を含んで構成されてもよい。
この状態から、コーナーリング等のために運転者が意図的に車体をバンクさせる場合、運転者のハンドル20への操舵操作入力によって、ハンドル入力トルクおよび操舵角が立ち上がる(図中タイミングt1)。次いで、車体にハンドル転舵方向と反対側のバンク角が生じる。つまり、タイミングt1でのハンドル入力トルクは、車体をバンクさせる側(バンク角が増加する側)と反対側にハンドル20を回転させるトルクとなる。具体的に、運転者が車体を右側にバンクさせようとする場合、ハンドル20に左回りの操舵トルクが入力され、車体を左側にバンクさせようとする場合、ハンドル20に右回りの操舵トルクが入力される。この操舵操作(および操舵角)を「逆ハンドル」もしくは「逆操舵」と称する。
その後、バンク角の増加とともに逆ハンドルが解消し、さらに前輪2にバンク側への舵角がついたセルフステア状態となる。そして、バンク角および操舵角が車速等に応じた所定角度に達すると、このバンク角および操舵角をキープした状態で旋回走行が始まる。
その後、間もなく車体が立ち始めてバンク角が減少し、かつバンク角の減少とともに切り増しおよびセルフステアが解消し、操舵角およびバンク角がともに中立状態に戻る(タイミングt3)。
その後、間もなく車体が立ち始めてバンク角が減少し、かつバンク角の減少とともに切り増しおよびセルフステアが解消し、操舵角およびバンク角がともに中立状態に戻る(タイミングt3’)。
図示のように、逆ハンドルがある場合は、バンク角変化の速度によらず、運転者の操作によるバンクであると判定する。
一方、逆ハンドルがない場合は、バンク角変化の速度によらず、運転者の操作以外の外乱によるものと判定するが、バンク角変化の速度によって実際の制御を異ならせる。
なお、車体のバンクが運転者の意図的なものか否かをより細かく判定するには、例えばスロットル、ブレーキ及びハンドル等の複数の操作入力部に対する操作と、ローリング、ピッチング及び前後の加減速等の複数の車体挙動と、の関係に基づいて判定を行うことが考えられる。
図示のように、まず、自動二輪車1のメインスイッチのオン操作に伴い、制御手段27が処理を開始し、車体のバンク角速度が速いか否か(閾値以上か否か)を判定する(ステップS1)。ステップS1でYES(バンク角速度が速い)の場合、次いで、直前に逆ハンドルがあったか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2でYES(逆ハンドルが有る)の場合、ステアリングアクチュエータ43を駆動させて、車体をロール前の状態に復帰させるべく操舵アシストを行う(ステップS3)。ステップS1でNO(バンク角速度が遅い)、およびステップS2でNO(逆ハンドルが無い)の場合、一旦処理を終了する。
次に、本発明の第二実施形態について図12を参照して説明する。
第二実施形態は、第一実施形態に対して、制御手段27が、乗員の身体の挙動に基づき、ロール角の増加が運転者の操作によるものか否かを判定可能とする点で特に異なる。その他の、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。
乗員が左右方向で車体に振られる場合、乗員の姿勢がリーンアウトとなる。例えば運転者が操縦によりリーンアウトとなる場合、ハンドル、スロットルおよびブレーキ等の操作が生じると考えられる。一方、ハンドル、スロットルおよびブレーキ等の操作がなく、乗員の姿勢がリーンアウトとなった場合、乗員が車体に振られていると判断できる。
前記鞍乗り型車両には、乗員が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)のみならず、三輪(前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む)又は四輪の車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
2 前輪(操舵輪)
4S 操舵機構
20 ハンドル
25 車体挙動検知手段
26 ハンドル入力検知手段
27 制御手段
28 乗員挙動検知手段
29 ロール方向外乱検知手段
43 ステアリングアクチュエータ
A ロール速度閾値
T ハンドル入力閾値
Claims (1)
- 旋回方向に車体をロールさせて走行する鞍乗り型車両の姿勢制御装置であって、
運転者が操舵操作を行うハンドル(20)と、
前記ハンドル(20)と操舵輪(2)とを連動させる操舵機構(4S)と、
前記操舵機構(4S)に操舵力を付与するステアリングアクチュエータ(43)と、
前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動制御する制御手段(27)と、
前記車体の直立状態からのロール角を検知する車体挙動検知手段(25)と、
前記ハンドル(20)への操舵操作入力を検知するハンドル入力検知手段(26)と、
前記運転者の身体の挙動を検知する乗員挙動検知手段(28)と、を備え、
前記制御手段(27)、前記ハンドル入力検知手段(26)および前記車体挙動検知手段(25)を含んで、前記車体のロール角変化が外乱によるものか否かを判断するロール方向外乱検知手段(29)が構成され、
前記ロール方向外乱検知手段(29)の前記制御手段(27)は、前記車体挙動検知手段(25)が検知した前記ロール角の増加速度が予め定めたロール速度閾値(A)以上であり、かつ前記ハンドル入力検知手段(26)が検知した前記ハンドル(20)への操舵操作入力が予め定めたハンドル入力閾値(T)未満であるとき、前記車体にロール方向の外乱が加わったと検知し、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、外乱により前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与するとともに、
前記制御手段(27)は、前記車体挙動検知手段(25)および乗員挙動検知手段(28)の検知情報に基づき、前記ロール角の増加に対して前記運転者の身体の追従が遅れる状況、および前記運転者の身体の追従が少なく振られ量が大きい状況、の少なくとも一方であると判定したとき、前記ステアリングアクチュエータ(43)を駆動させ、前記ロール角が増加した側への操舵力を前記操舵機構(4S)に付与する、鞍乗り型車両の姿勢制御装置。
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